KR102614222B1 - 간접 표면 세정장치 및 방법 - Google Patents

간접 표면 세정장치 및 방법 Download PDF

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지. 뢰슬러 케네스
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레이브 엘엘씨
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Abstract

포토마스크는 그 위에 배치된 하나 이상의 피처를 포함한다. 하나 이상의 피처는 연관된 설계 위치를 가지며, 하나 이상의 피처의 위치와 연관된 설계 위치 사이의 거리는 하나 이상의 피처의 위치 오차를 규정한다. 포토마스크의 성능 특성을 향상시키는 방법은, 전자파 방사선을 상기 포토마스크를 향해 보내는 단계로, 상기 전자파 방사선은 상기 포토마스크의 높은 흡수 계수와 실질적으로 일치하는 파장을 갖는, 단계와; 상기 전자파 방사선의 입사를 통해 상기 포토마스크에서 열 에너지 증가를 발생시키는 단계와; 상기 포토마스크에서의 열 에너지 증가의 발생 결과로서 상기 위치 오차를 감소시키는 단계를 포함한다.

Description

간접 표면 세정장치 및 방법{Apparatus and method for indirect surface cleaning}
관련 출원의 상호 참조
이 특허출원은 2014년 6월 3일에 출원한 미국 출원 제 14/294,728호의 일부 계속 출원이고; 2013년 11월 11일에 출원한 미국 출원 제 14/077,028호로, 현재는 미국 특허 제 8,741,067호의 계속 출원이고; 2012년 10월 22 일에 출원한 미국 출원 제 13/657,847호로, 현재는 미국 특허 제 8,613,803호의 계속 출원이고; 2008년 11월 24일에 출원한 미국 출원 제 12/277,106호로, 현재는 미국 특허 제 8,293, 019호의 계속 출원이고; 2008년 3월 25일에 출원한 미국 출원 제 12/055,178호로, 현재는 미국 특허 제 7,993,464호의 계속 출원이며; 2007년 8월 9일에 출원한 미국 가출원 제 60/954,989호의 우선권을 주장하며, 그 전체 개시내용을 본원에 참고로서 인용한다.
이 특허 개시는 개략적으로 표면 세정장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 산업, 광학 시스템 등에서 사용되는 부품의 표면을 세정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본원에 개시된 장치 및 방법은 포토마스크 레티클의 유효 수명을 연장하고, 포토마스크 레티클의 성능을 향상시키거나, 이들의 조합에 적용할 수 있다.
반도체의 포토리소그래피 생산에서는 일련의 포토마스크를 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 피처를 만든다. 각 포토리소그래피 단계에서, 포토마스크는 제조된 반도체 웨이퍼 상에 촬상된다. 일단 포토마스크가 웨이퍼 상에 임프린트되면, 추가의 처리를 이용하여 반도체 웨이퍼 재료를 포토마스크의 패턴으로 수정할 수 있다. 후속 단계에서, 추가의 포토마스크가 웨이퍼 상에 촬상될 수 있다. 이전의 포토마스크를 사용하여 만들어진 피처에 비해서, 정밀도가 높은 후속 포토마스크의 배열로 인해, 반도체 웨이퍼 상에 제조된 구조의 품질이 향상된다. 반도체 웨이퍼 상에 제조된 구조의 품질을 평가하는 메트릭(metric)은 단일 피처의 치수 정밀도, 다른 피처들에 대한 하나의 피처 위치에 대한 치수 정밀도, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 포토마스크 상에서 피처의 일부 치수는 임계 치수(critical dimension, CD)로 부를 수 있으며, 다른 피처들에 대한 포토마스크 상에서의 피처의 배치는 오버레이로 부를 수 있다. 가장 중요한 포토마스크의 경우, 오버레이 요구조건은 마스크의 전체 길이에 걸쳐서 수 나노미터 이하일 수 있다.
치수 특성 및 재료 특성 등의 포토마스크의 특성은, 예를 들어, 제조 공정 중에 가해지는 허용오차에서 초래되는 범위 내에서 변화할 수 있다. 예를 들어, 부분 흡수막의 광학 성능 특성은 필름의 재료 조성 및 필름의 두께에 따라 달라질 수 있다. 또한, 마스크의 CD 및 오버레이는 기록 툴(write tool)의 정밀도, 에칭 공정, 세정 공정의 수와 유형, 및 제조 중에 포토마스크에 가해지는 온도 및 응력에 따라서 변화할 수 있다. 미처리 포토마스크의 특성 (가령, 조성 및 필름의 응력차)의 변동성은, 제조 공정에 대한 포토마스크의 반응을 변화시킴으로써 CD 및 오버레이의 최종 변동에 기여할 수 있다.
마스크와 마스크 간(mask-to-mask)의 차이는 궁극적으로 포토마스크를 이용하여 생성한 제품에 변화를 초래한다. 이러한 이유로, 생산 용도로 수용 가능한 포토마스크와 결함이 있는 포토마스크를 구별하기 위해 성능 기준의 한계 또는 범위를 적용한다. 포토마스크의 성능이 수용 가능한 한계를 벗어나면, 포토마스크는 불합격되고 다른 마스크가 제작된다.
제조 변동 이외에도, 포토마스크의 성능 특성은 생산에서 사용으로 인해 변할 수 있다. 생산에서 사용하는 동안, 포토마스크는 자외선(ultraviolet, UV) 방사, 심자외선 (deep ultraviolet, DUV) 방사, 또는 극자외선 (extreme ultraviolet, EUV) 방사를 포함하는 강렬한 방사선에 노출될 수 있다. 이같은 방사는 특히 박막의 포토마스크의 광 열화를 유발할 수 있다. 또한, 포토마스크는 일정 시간 동안 생산에서 사용한 후에 세정이 필요할 수 있다. 이러한 세정 공정은 포토마스크의 특성을 바꿀 수 있으며, 마스크를 다시 세정할 수 있고 여전히 사양을 충족시킬 수 있는 횟수에 제한이 가해질 수도 있다.
포토마스크의 한가지 이상의 임계 공정 특성에 대한 마스크와 마스크 간의 변동성을 감소시키는 공정은, 포토마스크를 사용하는 반도체 제조 공정의 전체 생산 수율을 잠재적으로 향상시킬 수 있다. 첫째, 사양을 벗어난 마스크를 수정하고 생산 용도로 존속 가능하게 하면, 사양을 벗어난 포토마스크를 교체하기 위한 새로운 포토마스크의 제조와 관련된 생산 지연 및 비용을 피하는 데 도움을 줄 수 있다. 둘째, 한가지 이상의 성능 특성의 변화를 감소시키면, 다른 특성의 수용 가능한 범위를 확장하는 데 사용할 수 있는 허용오차의 여유를 가져올 수 있다. 따라서, 어떤 중요한 포토마스크 특성의 변동성을 감소시키면, 제품 웨이퍼 상에 인쇄된 피처의 변동성을 감소시키는 장점을 제공할 수 있으며, 이는 장치의 수율 및 성능을 향상시킨다.
일례로서, 포토마스크의 오버레이를 개선하여 웨이퍼 상에서의 피처 배치의 정밀도를 향상시키는 것이 유리할 수 있으며, 이는 사양을 벗어난 마스크를 수정하는 데 사용함으로써, 마스크의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 동일한 웨이퍼 상에 인쇄되는 마스크 세트에 대한 오버레이에서의 마스크와 마스크 간의 변화를 감소시키는 것이 유리할 수 있다. 다수의 마스크로부터 웨이퍼 상의 피처의 배열을 개선함으로써, 다른 중요한 파라미터의 변동성에서의 그 밖에 불완전한 증가를 수용할 수 있게 된다.
포토마스크 산업이 다중 패터닝을 지향하는 쪽으로 이동함에 따라, 임계 마스크 층들 간의 오버레이 정밀도에 대한 요구조건이 증가하고 있다. 다중 패터닝에 있어서, 인쇄된 웨이퍼 상에 감소된 피처 크기를 생성하기 위해, 2개 이상의 마스크를 조합해서 사용한다. 감소된 피처 크기로 인해, 개별 마스크의 감소된 오차 및 마스크 세트들 간의 감소된 오버레이 오차가 필요할 수 있다. 그러므로, 다중 패터닝에 사용되는 포토마스크에 대한 오버레이를 개선하는 공정을 개발하는 것이 특히 유리하다.
이 배경 기술은 독자의 이해를 돕기 위해 발명자가 작성하였으며, 전술한 문제 중 임의의 문제 자체가 종래기술에 공지되었음을 나타내는 것으로 받아 들여서는 안된다는 것을 이해할 것이다.
적어도 상기 논의를 고려하여, 포토마스크의 제조 공정 전, 도중 또는 후에 처리함으로써, 포토마스크의 오버레이를 개선할 수 있는 공정을 개발하는 것이 유리하다.
추가적으로, 생산에서의 사용에 의해 생성된 변화를 회복하기 위해 포토마스크의 오버레이를 개선할 수 있는 공정을 개발하는 것이 유리하다.
추가적으로, 유용성, 성능, 수명, 또는 기타 사용 측면을 향상시키는 포토마스크의 오버레이를 수정하기 위한 새로운 방법 및/또는 장치를 개발하는 것이 유리하다.
추가적으로, 유용성, 성능, 수명 또는 표면 손상에 대한 가능성이 감소된 기타 사용 측면을 향상시키는 포토마스크의 오버레이를 수정하기 위한 새로운 레이저 기반 방법 및/또는 장치를 개발하는 것이 유리하다.
추가적으로, 포토마스크의 제조, 웨이퍼의 제조, 및/또는 보수 공정에서 포토마스크의 오버레이를 수정하기 위한 방법 및/또는 장치를 통합하는 것이 유리하다.
추가적으로, 포토마스크 표면 상에 부분적으로 흡수되는 막의 국부적인 또는 전체적인 열 변형에 의해 포토마스크의 오버레이를 개선하는 방법 및/또는 장치를 개발하는 것이 유리하다.
추가적으로, 표면 오염의 열 기반 제거를 생성하기도 하는 오버레이를 개선하고, 유용성, 성능, 수명 또는 표면 손상에 대한 가능성이 감소된 기타 사용 측면을 향상시키는 포토마스크의 열 변형을 위한 새로운 레이저 기반의 방법 및/또는 장치를 개발하는 것이 유리하다.
전술한 니즈는 본 발명의 특정 실시예에 의해 대부분 충족된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 재료의 한가지 이상의 특성을 수정하여 재료의 광학 특성에 영향을 주고 및/또는 목표 재료를 사용하는 장치의 성능 또는 수명에 영향을 주는 방법이 제공된다. 특히, 포토마스크의 오버레이를 수정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 기판 및/또는 박막(들)에 열 에너지 또는 열 축적을 생성하기 위해 기판 표면을 조사하는 것을 포함할 수 있다. 부분 흡수막의 결과로 생긴 온도 상승은, 제한되지 않으나, 성분 변화(가령, 탈수, 산화), 표면 변화(가령, 형태, 거칠기) 또는 재료의 특성 변화(가령, 어닐링, 치밀화)를 포함할 수 있는 열 기반 재료의 변화를 생성한다.
이 방법은 전자파 방사선의 사용, 및 특히 레이저 방사선의 사용을 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은 상대적으로 긴 펄스 폭을 이용하거나, 조사에 의해 기판과 박막을 유사한 온도로 가열함으로써, 박막 손상의 위험을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 포토마스크 오버레이의 국부적인 수정 및/또는 균일하거나 불균일한 전체적인 수정에 의해 향상된 포토마스크의 성능을 제공한다.
이 방법은 기판 상부의 환경이 거의 또는 완전히 감싸진 적용에 유리할 수 있다. 이러한 경우, 이 방법은 기판 환경 인클로저(enclosure)의 일부인 표면에 대해 배치된 재료를 통해 전자기 에너지원을 보내는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 펠리클화된 포토마스크(pellicalized photomask)의 오버레이를 수정하는 데 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 방법을 이용하여 레이저 재료를 수정하는 장치가 제공된다. 이 장치는 포토마스크 오버레이의 검사를 위한 메트롤로지(metrology)를 포함할 수 있다. 이러한 측정은 공정 적용 전, 도중 또는 후에 수행하는 것이 유리할 수 있으며, 사용 중에 공정의 폐루프 제어에 이용할 수 있다.
또한, 전술한 장치는 기판 및/또는 인접한 재료의 온도를 모니터링하고 제어하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 수단은 국부적인 온도 제어 또는 전체 기판에 걸친 온도 제어를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 포토마스크의 오버레이를 수정하기 위해, 본원에 개시된 방법 및/또는 장치를 이용하는 포토마스크 제조 공정이 제공된다.
본 발명의 특정 실시예는 기판 표면 상부의 표면 준비 또는 환경적인 제어없이 재료를 수정하는 능력을 제공한다. 특정 실시예는 기판 손상의 위험이 감소된 재료 수정을 제공한다. 추가로, 본 발명의 특정 실시예는 웨이퍼 인쇄에 사용되는 포토마스크의 연장된 수명을 제공한다. 본 발명의 특정 실시예는 웨이퍼 프린팅에 사용되는 포토마스크의 제조에서 증가된 정밀도를 제공하기도 한다. 또한, 본 발명의 특정 실시예는 향상된 포토마스크의 수율 및 향상된 디바이스의 수율을 가져오는 성능을 구비하면서 감소된 웨이퍼 제조 비용을 제공한다.
따라서, 본원의 상세한 설명을 보다 잘 이해할 수 있고, 본 기술 분야에 대한 현재의 기여를 보다 잘 이해할 수 있도록, 본 발명의 특정 실시예를 다소 폭넓게 개략적으로 설명하였다. 물론, 이하에서 설명하고 여기에 첨부된 청구 범위의 주제를 형성하는 본 발명의 부가적인 실시예들이 있다.
이와 관련하여, 본 발명의 하나 이상의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 그의 적용이 다음의 설명에서 언급하거나 도면에 도시된 구성요소의 배열로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은 설명한 실시예 이외에도 다양한 방법으로 실시예들을 구현 및 수행하는 것이 가능하다. 또한, 본원뿐만 아니라, 요약서에서 채용한 어구 및 전문 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주하지 않아야 함을 이해해야 한다.
이와 같이, 당업자는 본 개시의 기초가 되는 개념이 본 발명의 여러 목적을 수행하기 위한 그 밖의 다른 구조, 방법 및 시스템의 설계를 위한 기초로서 용이하게 이용할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 청구 범위는 이들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한, 동등한 구성을 포함하는 것으로 간주하는 것이 중요하다.
도 1a는 부분 흡수재의 외부 생성 열 여기(externally-generated thermal excitation)를 나타내는 개략도이다.
도 1b는 기판 상부의 흡수 박막을 나타내는 측면도이다.
도 2는 전자기 스펙트럼의 심자외선 영역에서부터 원적외선 영역까지의 MoSi 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3은 전자기 스펙트럼의 심자외선 영역에서부터 원적외선 영역까지의 석영 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 4는 그에 부착된 펠리클을 포함하는 부분 흡수 박막을 갖는 포토마스크 표면을 나타내는 도면이다.
도 5a는 펠리클을 통해 그리고 표면 상에 초점이 맞춰진 레이저 빔을 도시하는 펠리클을 갖는 포토마스크를 나타내는 개략도이다.
도 5b는 초점 맞춤에 의해 생성된 펠리클 대 마스크 상의 빔 스폿 크기를 나타내는 개략도이다.
도 5c는 펠리클을 통해 그리고 표면 상에 초점이 맞춰진 레이저 빔을 도시하는 펠리클을 갖는 포토마스크를 나타내는 개략도로, 펠리클 상의 빔 스폿이 측면도로 도시되어 있다.
도 6a는 가우시안 빔 에너지 분포 및 생성된 상응하는 온도 프로파일을 나타내는 단면도이다.
도 6b는 탑햇 (top-hat) 빔 에너지 분포 및 생성된 상응하는 온도 프로파일을 나타내는 단면도이다.
도 7은 마스크의 하부와 접촉하는 냉각 플레이트를 갖는 포토마스크를 나타내는 도면이다.
도 8은 포토마스크 상에 있는 영역의 강제 대류 냉각을 도시하는 도면이다.
도 9a는 국부적인 열 에너지 또는 열 축적을 최소화하기 위해 표면을 가로 지르는 레이저 빔의 단일 통과를 나타내는 개략도이다. 스폿들 간에 큰 측면 간격을 갖는 단일 행 또는 열이 도시되어 있다.
도 9b는 국부적인 열 에너지 또는 열 축적을 최소화하기 위해 표면을 가로 지르는 레이저 빔의 2 회 통과를 나타내는 개략도이다. 2세트의 빔 스폿을 갖는 단일 행이 펄스 세트들 사이의 큰 간격으로 중첩된 상태로 도시되어 있다.
도 9c는 기판의 단면의 재료 수정 처리를 달성하기 위해 기판의 영역에 걸친 다중 레이저 통과를 나타내는 개략도이다.
도 9d는 재료 수정 처리의 제 2차원을 나타내는 개략도이다.
도 9e는 표면 상의 비연속 펄스의 사용을 나타내는 개략도이다.
도 10은 열전대 또는 적외선 온도 모니터링 장치와 함께 기판 상의 부분 흡수재를 나타내는 개략도이다.
도 11은 재료 특성 분석을 위한 촬상, 현미경, 분광기 또는 조합 시스템과 함께 기판 상의 부분 흡수재를 나타내는 개략도이다.
도 12는 측정 시스템과 레이저 빔 전달이 공통 경로를 공유하는 측정 시스템과 함께 기판 상의 부분 흡수재를 나타내는 개략도이다.
도 13은 레이저 빔에 대한 기판의 로딩 및 X/Y/Z 스테이지 이동을 위한 시스템을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체를 나타내는 평면도이다.
도 15는 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체를 나타내는 평면도이다.
도 16은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체를 나타내는 평면도이다.
도 17은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체를 나타내는 평면도이다.
도 18은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체를 나타내는 평면도이다.
도 19는 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체를 나타내는 평면도이다.
도 20은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체를 나타내는 평면도이다.
도 21은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체를 나타내는 평면도이다.
이하, 본 개시의 측면들을 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 동일한 참조 번호는 달리 명시하지 않는 한, 전체에 걸쳐서 동일한 요소를 언급한다.
본 개시의 측면들은 포토마스크 상에서 피처의 위치를 수정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 도 1a는 부분 흡수재의 외부 생성 열 여기를 나타내는 개략도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 여기 장치(100)는 부분 또는 완전 투과형 기판(4)의 표면 상에 배치된 흡수 박막 (3) 상에 에너지 빔(2)을 보내도록 구성 및 배열된 외부 에너지원(1)을 포함한다. 본 개시의 일 측면에 따르면, 여기 방법은 외부 에너지원(1)에 의해 생성된 에너지 빔(2)에 의한 기판(4) 상에서의 흡수 박막 (3)의 직접 여기를 포함할 수 있다. 기판(4)은 포토마스크일 수 있거나 포토마스크 조립체의 적어도 일부를 구성할 수 있으며, 달리 명시하지 않는 한, "기판" 및 "포토마스크"는 본 개시 전체에 걸쳐서 서로 바꿔 사용할 수 있다.
달리 명시하지 않는 한 본원에 기재된 바와 같이, 부분 흡수막은 웨이퍼 상의 프린팅 효과를 향상시키기 위해, 리소그래피 광 파장의 적어도 일부가 필름을 통과할 수 있도록 특수하게 만들어졌다. 따라서, 부분 흡수막은 불투명한 필름을 포함하지 않을 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 외부 에너지원(1)은 전자기 에너지원이고 에너지 빔(2)은 전자기 빔이다. 본 개시의 다른 측면에 따르면, 외부 에너지원(1)은 광원이고, 에너지 빔(2)은 광선이다. 본 개시의 다른 측면에 따르면, 외부 에너지원(1)은 레이저 광원이고, 에너지 빔(2)은 레이저 광선이다. 그러나, 외부 에너지원(1)은, 제한되지 않으나, 전자 빔, 마이크로파 빔, X 선 빔, 음향파, 이들의 조합, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 에너지 빔을 포함하는 다른 형태의 에너지를 구현하는 에너지 빔(2)을 생성할 수 있음을 이해할 것이다.
에너지 빔(2)과 흡수 박막(3) 또는 기판(4) 간의 상호 작용은, 흡수 박막(3), 기판(4) 또는 이들의 조합의 열 여기를 유발할 수 있다. 본 개시의 일 측면에 따르면, 에너지 빔(2)과 흡수 박막(3) 간의 상호 작용은 흡수 박막(3) 재료의 열 에너지 증가를 초래하며, 이는 흡수 박막(3) 재료의 온도 상승을 유발할 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 에너지 빔(2)과 기판(4) 간의 상호 작용은 기판(4) 재료의 열 에너지 증가를 초래하며, 이는 기판(4) 재료의 온도 상승을 유발할 수 있다. 차례로, 기판(4)의 온도가 흡수 박막(3)의 온도보다 큰 경우, 전도, 대류, 복사 또는 이들의 조합에 의해 기판(4)에서부터 흡수 박막(3)으로 열이 전달될 수 있어, 흡수 박막(3)의 열 에너지 또는 온도를 추가로 상승시킨다.
본원에 기재된 바와 같이, 재료에서의 열 에너지 증가는 엔탈피(h)의 증가, 내부 에너지(u)의 증가, 온도의 증가, 또는 이들의 조합을 언급할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1b는 기판(4) 상부의 흡수 박막(3)을 나타내는 측면도이다. 도 1b에서, 흡수 박막(3)은 패턴화되어, 기판(4)의 일부분이 그 위에 배치된 흡수 박막(3)을 통해 외부 에너지원(1)과 연통되는 한편, 기판의 다른 부분은 흡수 박막(3)을 통한 에너지 빔(2)의 사전 전달 없이, 외부 에너지원(1)과 직접 연통된다. 따라서, 기판(4)의 일부에서 발생된 열은 전도, 대류, 복사 또는 이들의 조합을 통해 흡수 박막(3)으로 전달되기 전에, 기판(4)을 통해 전도될 수 있음을 이해할 것이다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 재료의 한가지 이상의 특성을 수정하여 재료 특성에 영향을 주고 및/또는 목표 재료를 사용하는 장치의 성능 또는 수명에 영향을 주는 방법이 제공된다. 비제한적인 예에서, 기판 상에서 피처의 위치를 수정하는 방법이 제공된다. 포토마스크(4) 상의 흡수 박막(3)의 경우, 이 방법은 생산에서의 사용, 세정 공정 또는 포토마스크(가령, 포토마스크(4)에 펠리클 부착)에 가해진 외력에 의해서 시프트된 흡수 박막(3)에서 피처의 위치를 이동시킴으로써, 포토마스크(4)의 사용가능 수명을 증가시킬 수 있다. 이 방법은 기판(4) 및 흡수 박막(3)에서 균일한 에너지의 증가 또는 온도 상승을 생성하기 위해 기판 표면을 여기시키는 것을 포함할 수 있다. 기판(4) 및/또는 박막(3)의 결과로 생긴 온도 상승은, 제한되지 않으나, 조성 변화(가령, 탈수, 산화), 표면 변화(가령, 형태, 거칠기) 또는 재료의 특성 변화(가령, 어닐링, 치밀화)를 포함할 수 있는 열 기반 재료의 변화를 가져온다. 선택적으로 또는 추가적으로, 열 기반 재료의 변화 결과는 포토마스크의 광학 성능 특성에 대한 변화일 수 있다.
레이저 이외에 외부 에너지원(1)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 외부 에너지원(1)은 마이크로파, 적외선 방사, 근자외선 방사, 심자외선 방사, 극자외선 방사, 전자 빔 발생기, X 선 발생기, 또는 이들의 조합을 포함하는 전자기 스펙트럼의 임의의 일부를 따라 에너지를 방사할 수 있는 램프 또는 기타 장치를 포함할 수 있다.
흡수 박막(3) 및 기판(4)은 많은 상이한 재료로 제조되거나 이를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 측면에 따르면, 기판(4)은 흡수 박막 특성을 가질 수 있고, 그 위에 배치된 흡수 박막(3) 없이 재료 수정을 목표로 할 수 있다. 흡수 박막(3)의 온도 상승은, 흡수 박막(3)의 재료 및/또는 비제한적으로, 탈수, 산화, 표면 거칠기, 어닐링 또는 이들의 조합을 포함하는 흡수 박막(3)의 특성의 열 기반 변화를 생성할 수 있다.
본 개시의 측면에 따르면, 흡수 박막(3)을 수정하기 위한 임계 온도는 기판(4)의 재료에 손상을 초래할 수 있는 온도 미만이며, 이에 의해 기판(4)에 대한 열 기반 손상의 위험을 완화시킨다. 일부 경우에, 다중-광자 흡수 공정에 대한 가능성을 감소시킬 수 있는 상대적으로 긴 펄스 폭을 이용할 수 있기 때문에, 본 개시의 측면은 다른 기판 또는 막 수정 기술에 비해 기판(4)의 손상 위험을 감소시킬 수도 있다. 본 개시의 일 측면에 따르면, 에너지 빔(2)의 펄스 폭은 1 마이크로초 내지 10 밀리초 범위일 수 있다. 본 개시의 또 다른 측면에 따르면, 레이저 펄스 폭은 연속파 레이저 여기까지 및 이를 포함하여 1 마이크로초보다 클 수 있다.
본 개시의 장치 및 방법은 흡수 박막(3) 상부의 환경이 거의 또는 완전히 감싸진 적용에 유리할 수 있다. 예를 들어, 도 4는 흡수 박막(3) 및 이 흡수 박막(3)에 부착된 펠리클(8)을 포함하는 포토마스크 조립체(102)를 나타낸다. 흡수 박막(3)이 감싸지는 경우, 이 방법은 또한 기판의 환경 인클로저의 일부인 펠리클(104)의 외부면에 가깝게 배치되는 재료를 통해 에너지빔(2)을 보내는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 장치 및 방법은 펠리클(104)이 펠리클막(8), 펠리클 프레임(9) 및 펠리클 프레임 접착제(10)를 포함하는 펠리클화된 포토마스크(도 5a 참조)의 오버레이를 수정하는 데 사용할 수 있다.
본 개시의 측면에 따르면, 이 방법은 흡수 박막(3)의 강한 흡수와 실질적으로 일치하는 레이저 파장을 선택하고, 원하는 흡수 박막(3)의 수정을 생성하기 위해 레이저 에너지 및 펄스 폭을 설정하는 것을 포함한다. 기판(4)에서의 증가된 흡수는, 일부 경우에, 보다 낮은 레이저 에너지를 공정에서 사용할 수 있도록 하며, 따라서, 레이저 빔이 입사되거나 기판(4)의 표면에서 반사될 때, 레이저 빔(2)과 상호 작용할 수 있는 인접한 재료에 대한 손상 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 개시의 다른 측면에 따르면, 기판(4)에 의해 고도로 흡수된 에너지 빔(2) 파장이 선택되며, 이는 기판의 대부분이 제거된 흡수 박막을 갖는 경우 유익할 수 있다. 추가로, 기판(4)의 강한 흡수 밴드에 가까운 에너지 빔(2)의 파장을 선택하면, 흡수 박막(3)과 기판(4) 간의 열 또는 온도차를 감소시킬 수 있어, 흡수 박막(3)과 기판(4) 간의 상이한 열 여기가 감소된다. 다중 레이저 빔 파장 및/또는 레이저 빔 에너지의 사용은, 다수의 흡수 박막 또는 1종 이상의 재료로 구성된 기판이 사용되는 경우에 이용할 수 있다. 예를 들어, 다수의 레이저원 또는 단일 튜닝 가능한 레이저원, 또는 이들 모두를 이용함으로써, 다중 파장이 생성될 수 있다. 각 레이저원의 내부 또는 외부 제어 및/또는 장치를 사용하여 각 레이저원의 출력 에너지를 제어함으로써, 다중 에너지를 사용할 수 있다.
다중 재료로 구성된 기판은 여기 파장 선택을 포함한 에너지 빔(2) 파라미터를 비롯해, 재료 파라미터에 대한 고려가 필요할 수 있다. 본 개시의 일 측면에 따르면, 흡수 박막(3) 재료에서 상당한 흡수력을 갖는 레이저 파장이 선택된다. 일부 실시예에서, 선택된 파장은 열 에너지 증가가 주로 흡수 박막(3) 재료에서 일어날 수 있도록 기판(4) 상의 또는 기판 내의 다른 재료에 의해 작게 흡수되거나 그에 의해 크게 반사된다. 이것은 흡수 박막에 인접한 재료가 공정 온도에 영향을 받는 경우에 특히 유용할 수 있다. 예를 들어, 펠리클화된 포토마스크의 경우, 펠리클막(8) 및 펠리클 프레임 접착제(10)는 흡수 박막 필름에 매우 근접할 수 있다. 예를 들어, 펠리클 프레임 접착제가 열화되거나 기체가 빠지는 경우, 시스템에 축적되는 전체 열 에너지 또는 온도 상승을 감소시키는 것이 중요할 수 있다. 총 열 에너지 또는 온도 축적을 최소화하는 것 역시, 상당한 열이 포토마스크(4) 표면과 펠리클막(8) 사이의 환경(7)으로 전달되는 경우에 중요한데, 이는 이러한 열 축적이 막(8), 접착제(10), 펠리클 프레임(9) 재료, 또는 이들의 조합에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 일부 경우, 공정 온도는 기판(4) 재료의 손상 또는 수정 온도 미만으로 우선적으로 유지될 수 있다.
다른 실시예에서, 재료 수정 공정을 기초로 함으로써, 기판(4)의 모든 영역이 기판(4) 또는 다른 인접한 재료의 열적 손상 임계치를 초과하지 않고 수정에 전형적으로 필요한 온도에 거의 도달하는 것을 특히 바람직하게 할 수 있다. 특히, 재료 흡수 간에 상당한 차이가 있는 경우, 재료 중 하나를 재료 수정 공정 온도로 가져오는 데 필요한 레이저 에너지가 다른 재료에 열 손상을 일으키는 것이 가능할 수 있다. 에너지 빔(2)의 국부적인 플루언스(local fluence)는 노광되는 재료에 기초하여 제어할 수 있다.
다른 실시예에서, 재료 수정 공정을 기초로 함으로써, 기판(4)의 상이한 영역들이 서로 다른 처리 온도 및 수준에 도달하는 것을 특히 바람직하게 할 수 있다. 실제로, 재료 수정의 속도와 정도는 레이저 에너지에 따라 달라질 수 있다. 이 경우, 빔의 국부적인 플루언스는 기판(4)의 상이한 영역에서 원하는 양의 재료 변화에 기초하여 제어할 수 있다. 또한, 재료 수정은 에너지원이 기판(4)에 인가된 횟수에 따라 달라질 수도 있다. 이 경우, 에너지원의 인가 횟수는 기판(4)의 상이한 영역에서 상이한 양의 재료 수정을 생성하기 위해 기판에 걸쳐서 변화될 수 있다.
본 개시의 측면에 따르면, 상당히 다른 흡수 상수를 갖는 재료들 간 열 평형을 향상시키기 위해, 연속 파장(continuous wavelength, CW) 레이저까지 및 이를 포함하는 보다 긴 레이저 펄스 폭이 사용된다. 그러나, 이러한 긴 레이저 펄스 폭을 사용하면, 전체 시스템에서 최고의 열 에너지 또는 온도 상승을 생성하며, 기판 표면에 인접한 재료가 열 손상 임계치 또는 공정 온도 아래의 그 밖의 다른 열 유발된 영향을 갖는 경우는 유용하지 않을 수 있다.
본 개시의 측면에 따르면, 기판(4) 상의 재료의 일부 또는 전부에서 상당한 흡수력을 갖는 레이저 파장이 선택된다. 예를 들어, 동일한 레이저 에너지는 다음에, 예를 들어, 임의의 기판 재료의 손상 임계치 미만의 원하는 공정 온도를 생성하는 데 사용할 수 있다. (확산성을 포함한) 열적 특성을 고려하여 상이한 재료들 간의 열 에너지 또는 열전달의 장점을 취할 수도 있다. 이는, 일부 경우, 특히 상부 흡수재로부터의 열 에너지 또는 열 유동이 하부 흡수재에 우선하면, 감소된 공정 플루언스의 사용은 기판(4) 및/또는 흡수 박막(3)에서 원하는 열 수정을 달성할 수 있게 한다. 이 경우, 상부 흡수재로부터 하부 흡수재로의 열 유동은, 에너지원에 의한 하부 흡수재의 직접 노출에 의해 요구될 수 있는 것보다 낮은 공정 에너지를 사용하여 하부 흡수재의 온도를 증가시킬 수 있다.
실시예
다음은 웨이퍼 제조 공정에 사용되는 포토마스크 기판의 오버레이를 수정하는 데 적용한 본 개시의 일 측면에 따른 방법의 예이다. 이 예에서, 본 개시의 측면에 따른 열처리는 기판 및/또는 포토마스크의 박막을 수정하여 마스크 상의 다른 피처에 대해 박막에서 피처의 위치를 이동시킬 수 있다. 이 예는 본원에 개시된 여러 측면에 걸쳐서 사용할 수 있다.
레이저 빔 파라미터의 제어는 포토마스크의 오버레이 조정과 관련된 측면에서 특히 바람직할 수 있다. 예를 들어, 파장 선택은 전형적인 포토마스크의 물리적 구조로 인해 매우 바람직하다. 일부 경우, 포토마스크 조립체(102)는 기판(4)의 임계면 상에 흡수 박막(3) 또는 부분 흡수막(3)을 갖는 석영 기판(4)을 포함한다(도 1a 및 1b 참조). 흡수 박막 (3)이 금속막인 경우, 일반적으로 생산 가능한 레이저 파장의 대부분에 대해 상당한 흡수 계수가 존재한다. 그러나, 부분 흡수막의 경우는 순수한 금속막과 달리, 이들 막이 크게 흡수하지 않는 파장 영역이 있을 수 있다. 그러나, 석영 기판(4)의 경우, 기판이 상당한 흡수력을 가지며 레이저원이 일반적으로 이용 가능한 제한된 파장 범위가 있을 수 있다. 따라서, 특정 실시예는 기판이 선택된 파장에 약하게 흡수되거나 투명하면서 박막에 의해 고도로 흡수되는 파장을 이용할 수 있다. 이 공정은 시스템의 전체 온도 상승을 최소화할 수 있으며, 석영 기판의 직접적인 흡수 손상의 위험을 감소시킬 수 있다.
본 개시의 측면에 따르면, 마스크 제조 및 이용 공정으로 인한 오버레이의 오차를 감소시키기 위해 포토마스크 조립체(102)의 피처를 이동시키는 것이 유리할 수 있다. 도 14는 포토마스크(4)의 표면 상에 의도된 또는 설계 피처 어레이(110)로 표시된 포토마스크 조립체를 나타내는 평면도이다. 도 14에 나타낸 설계 피처 어레이(110)는 십자(+) 피처들의 어레이로서 개략적으로 도시된다. 그러나, 도시된 십자 피처는 단지 당업계에 공지된 임의의 포토마스크 피처 상의 점들을 나타내는 것에 불과하다는 것을 이해할 것이다. 전형적으로, 설계 피처 어레이(110)는 포토마스크 기판(4) 상에 박막(3)을 패터닝함으로써 생성된다. 그러나, 패턴은 표면 상에 박막이 존재하거나 존재하지 않아도 기판 표면에 직접 만들 수 있다.
일 예에서, 포토마스크의 대부분은 소위 "다크 필드 마스크(dark field mask)"일 수 있는 흡수 박막(3)으로 덮여 있으며, 설계 피처 어레이(110)의 개별적인 피처는 설계 피처 위치에서만 박막을 이동시킴으로써 생성된다. 다른 예에서, 포토마스크의 대부분은 소위 "클리어 필드 마스크(clear field mask)"일 수 있는 제거된 흡수 박막을 가지며, 설계 피처 어레이(110)의 개별적인 피처는 설계 피처 위치에서만 박막을 남김으로써 생성된다. 다크 필드 또는 클리어 필드 포토마스크에서, 피처의 실제 위치는, 예를 들어 반도체 제조 공정에서 포토마스크의 사용으로 인해 생기는 제조 공정 또는 피처 이송에서의 변동의 결과로서, 설계된 패턴 어레이와는 다를 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체(102)를 나타내는 평면도이다. 도 14와 유사하게, 도 15는 십자 기호로 표시된 피처(110)의 설계 어레이를 포함하지만, 추가로 도 15는 다이아몬드(◇) 기호로 표시된 피처(112)의 실제 어레이를 포함한다. 피처(112)의 실제 어레이 내의 각 실제 피처는 피처(110)의 설계 어레이 내의 설계 피처에 대응할 수 있다. 실제 피처 어레이(112)로부터의 피처의 실제 위치와 설계 피처 어레이(110) 내의 대응하는 설계 피처에 대한 설계 또는 의도된 위치 간의 차이는 오버레이의 오차를 규정할 수 있다. 오차의 원인(들)에 따라, 의도된 패턴에 대한 실제 패턴의 위치는 체계적이고 및/또는 랜덤할 수 있다.
오버레이의 오차는 제 1방향(114)으로의 성분, 제 2방향(116)으로의 성분, 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 추가로, 실제 피처 어레이(112)내의 모든 실제 피처에 걸친 총 위치 오차는 실제 피처 어레이(112) 내의 모든 실제 피처에 걸친 통계적 측정에 따라 규정할 수 있으며, 제한되지 않으나, 오차의 합, 오차의 제곱합의 제곱근, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 통계적 측정을 포함할 수 있다.
공정의 치수, 레이저의 에너지 및 각 위치가 노출되는 횟수는 공정에 대한 포토마스크의 반응에 따라 달라지게 된다. 예를 들어, 일정한 플루언스로 개시된 공정을 전체 포토마스크 기판(4)에 적용하는 반응은, 도 16에 도시된 바와 같은 수축되는 방사 패턴일 수 있다.
도 16은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체(102)를 나타내는 평면도이다. 도 16에서, 십자(+) 기호는 외부 에너지원(1)을 사용하여 기판(4)을 처리하기 전의 실제 피처 어레이(120)를 나타내고, 다이아몬드(◇) 기호는 외부 에너지원(1)을 사용하여 기판(4)을 처리한 후의 실제 피처 어레이(122)를 나타낸다. 포토마스크의 중심을 향하는 패턴의 방사상 수축은 도 16에서 볼 수 있다. 이 예시는 개시된 방법을 전체 포토마스크 기판(4)에 적용한 하나의 가능한 결과일 뿐이며, 단지 예시적인 목적으로만 사용된다. 대안적으로, 이 공정은 반경 방향 분포 또는 각 위치에서의 고정된 측방향 이동, 또는 그 밖의 다른 상대 운동을 초래할 수 있다.
도 17은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체(102)를 나타내는 평면도이다. 도 17에서, 십자(+) 기호는 설계 피처 어레이(110)를 나타내고, 다이아몬드(◇) 기호는 실제 피처 어레이(112)를 나타낸다. 설계 피처 어레이(110)와 실제 피처 어레이(112) 간의 오버레이 오차는 포토마스크(4)의 중심으로부터 반경방향으로 확장되는 패턴이다. 본 개시의 측면에 따라, 외부 에너지원(1)으로부터의 에너지 빔(2)으로 포토마스크(4)를 처리하는 것은 실제 피처 어레이(112)를 포토마스크(4)의 중심(124)을 향해 반경 방향으로 수축시킬 수 있음을 이해할 것이다. 그 결과는 도 18에 도시되어 있다.
도 18은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체(102)를 나타내는 평면도이다. 도 18에서, 십자(+) 기호는 설계 피처 어레이(110)를 나타내고, 다이아몬드(◇) 기호는 실제 피처 어레이(112)를 나타낸다. 도 18에 도시된 바와 같이, 본 개시의 측면에 따라, 포토마스크 기판(4) 상에 에너지 빔(2)을 인가하면, 실제 피처 어레이(112)가 설계 피처 어레이(110)에 더욱 가깝게 이동함으로써, 포토마스크 조립체(102)의 오버레이 오차를 감소시킨다.
에너지 빔(2)을 기판(4)에 계속해서 인가하면, 실제 피처 어레이(112)에서 실제 피처의 위치 상에서의 누적 효과를 가질 수 있다. 도 19는 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체(102)를 나타내는 평면도이다. 도 19에서, 십자(+) 기호는 설계 피처 어레이(110)를 나타내고, 다이아몬드(◇) 기호는 본 개시의 측면에 따른 에너지 빔(2)으로 도 18의 포토마스크 조립체(102)를 추가 처리한 후의 실제 피처 어레이(112)를 나타낸다. 따라서, 여러 번의 공정을 적용하여 실제 피처 어레이(112)를 설계 피처 어레이(110)에 보다 가깝게 이동시킬 수 있고, 그로 인해 도 19에 도시된 바와 같이, 포토마스크 조립체(102)의 오버레이 오차를 더욱 감소시킬 수 있다.
공정 영역의 치수, 레이저의 에너지 및 각 위치가 노광되는 횟수는 포토마스크(4)의 초기 오버레이 오차에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 오버레이 오차는 도 20에 도시한 바와 같이, 포토마스크(4)의 일부분에 걸쳐서만 일어날 수 있다.
도 20은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체(102)를 나타내는 평면도이다. 도 20에서, 십자(+) 기호는 설계 피처 어레이(110)를 나타내고, 다이아몬드(◇) 기호는 실제 피처 어레이(112)를 나타낸다. 도 20에 도시된 바와 같이, 포토마스크(4)의 하부 우측 부분(126)만 상당한 오버레이 오차를 보인다. 이 경우, 본 개시의 측면에 따라, 포토마스크(4)의 하부 우측 부분(126) 또는 오차 영향 영역만을 에너지 빔(2)으로 처리하는 것은, 포토마스크(4)의 전체를 에너지 빔(2)으로 처리하지 않고, 포토마스크(4)의 하부 우측 부분(126)에서의 오버레이 오차를 감소시키는데 유리할 수 있다.
도 21은 본 개시의 일 측면에 따른 포토마스크 조립체(102)를 나타내는 평면도이다. 도 21에서, 십자(+) 기호는 설계 피처 어레이(110)를 나타내고, 다이아몬드(◇) 기호는 본 개시의 측면에 따라, 에너지 빔(2)을 사용하여 포토마스크(4)를 처리 한 후에 도 20으로부터의 실제 피처 어레이(112)를 나타낸다. 도 21에 도시된 바와 같이, 포토마스크(4)의 하부 우측 부분(126)의 처리는 포토마스크(4)의 하부 우측 부분(126)에서의 오버레이 오차를 감소시켰다.
오버레이 오차가 보다 랜덤한 경우, 도 15에 도시된 바와 같이, 마스크의 이산된 영역에 고유하게, 본 개시의 측면에 따라 포토마스크(4) 상으로의 에너지 빔(2)의 국부적인 에너지 및 적용 횟수를 변화시키는 것이 유리할 수 있다. 포토마스크의 이러한 국부적인 처리를 위해, 공정의 영역(에너지 빔(2)의 크기)은 실제 피처 어레이(112)에서 개별적인 인접 피처들 사이의 거리에 비해 작은 값으로 유리하게 조정될 수 있어, 공정의 효과는 실제 피처 어레이(112)에서 개별적인 인접 피처들 사이의 거리보다 작은 해상도를 갖는다. 이 실시예의 경우, 의도된 또는 설계 위치로부터 더 멀리 있는 피처가 의도된 또는 설계 위치와 초기에 가까운 피처보다 더 많은 양을 이동할 수 있도록, 마스크 상의 각 위치에 대해 에너지 및 펄스의 수를 변화시킬 수 있다.
또한, 상대적으로 고정된 재료 변화가 생성되는 경우, 기판 표면 상의 다수의 분리된 영역을 처리함으로써, 평균 재료 변화를 제어할 수 있다(도 9a). 이 경우, 처리 영역들(13) 사이의 간격 및/또는 미처리 영역에 대한 처리 영역의 밀도는 재료 변화 공정의 상대적인 양을 제어하는 데 사용할 수 있다.
대표적인 방법의 특정예는 레이저 여기에 의해 포토마스크 기판(4) 상의 흡수 박막(3)의 하나 이상의 특성을 변화시켜서 흡수 박막(3)의 피처를 시프트시키는 것이다. 예를 들어, 흡수 박막(3)이 MoSi로 축약할 수 있는 몰리브덴 실리콘 옥시나이트라이드(MowSixOyNz) 막인 포토마스크(4)에서, 오버레이의 시프트는 MoSi 막에서의 열적 재료 특성 변화에서 초래될 수 있다. 재료 변화는 제한되지 않으나, 흡수 박막(3) 재료의 산화, 어닐링, 탈수 또는 치밀화를 포함할 수 있다. 포토마스크의 열 손상 수준을 고려하면, 가장 낮은 열 손상 지점은 전형적으로 베이스 석영 기판에 대한 용융/리플로우 지점, 즉 화씨 약 2912도(섭씨 1600도)가 된다. MoSi 막의 정확한 재료 특성에 따라, 석영 기판(4)의 리플로우 지점보다 훨씬 낮은 온도에서 재료 변화(가령, 어닐링)가 일어날 수 있다. 따라서 재료 변화를 위한 온도가 포토마스크 기판 재료의 손상 수준 미만에서 일어날 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판 재료의 상대 흡수는 일반적으로 재료 흡수 특성의 잠재적 차이 때문에 고려한다. MoSi 막에 의해 고도로 흡수된 파장을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 도 2는 MoSi 부분 흡수 포토마스크 막에 대한 흡수 곡선의 개략도이다. 이 예에서, 주 흡수는 0.3㎛ 미만의 파장 또는 9㎛ 초과의 파장에서 일어난다. 보다 짧은 파장은 특히 바람직한 파장 범위에 있지 않는데, 이들은 대개 공기에 의해 거의 흡수되기 때문이며, 이들이 더 큰 광자 에너지를 지니므로, 다중 광자 공정을 생성하기 쉽기 때문이다.
보다 긴 파장은 다중 광자 공정 및 환경 흡수에 대한 가능성을 감소시키기 때문에, 적외선 영역에서 1㎛ 내지 1000㎛의 파장을 선택하는 것은 DUV에 비해 바람직할 수 있다. MoSi 막의 경우, 예를 들어 11.5㎛의 흡수 피크 부근의 9㎛ 이상의 파장을 선택하는 것이 본 개시의 측면에 따라 특히 바람직할 것이며, 이는 전형적으로 높은 환경적인 흡수없이 MoSi 막에서 높은 흡수력을 생성한다. 본 개시의 일 측면에 따르면, "11.5㎛의 흡수 피크 부근"은 적외선 영역의 다른 파장도 수용할 수 있지만, 10.5㎛ 내지 12.5㎛ 범위의 파장을 의미한다. 이 영역에서 파장을 선택하면, 재료 변화를 생성하는 데 필요한 에너지를 낮춤으로써, 본 발명을 사용하는 동안 시스템에 대한 총 열 에너지 또는 열 입력을 최소화할 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 석영 기판의 흡수에 대한 고려도 생각할 수 있다. 포토마스크 용으로 사용되는 석영 기판은 심자외선(DUV) 파장 범위에서 높은 투과율을 갖도록 특별히 설계할 수 있다(도 3 참조). 이것은 전형적으로 매우 낮은 수준의 불순물을 갖는 합성 용융 실리카 기판을 사용함으로써 달성된다. 본 개시의 측면에 따르면, MoSi에 상당한 흡수력을 가지며 석영 기판에서 보다 낮은 흡수력을 갖는 것이 유리할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예시한 석영 기판에 대한 흡수력은 11.5㎛의 MoSi 막 흡수 피크 부근에서 상당한 흡수력을 갖지 않는다. 따라서, 11.5㎛ 부근의 파장에서 처리하면, MoSi에서의 열 에너지 축적이 석영에 대해 우선적으로 일어나는 것이 가능하며, 이는 흡수 박막(3)이 없는 기판의 영역에서 열 축적을 최소화함으로써, 본 발명을 사용하는 동안 시스템에 대한 총 열 입력을 최소화할 수 있다.
대안적으로, 포토마스크(4) 표면의 모든 영역이 원하는 공정 온도에 도달하도록 포토마스크(4)의 석영 기판에 의해 고도로 흡수되는 파장을 선택하는 것이 유리할 수 있다. 석영 대 흡수 박막층의 열적 특성을 고려하면, 재료들 사이에서의 열 전달이 석영에서부터 흡수층으로 우선적으로 일어날 것으로 예상할 수 있다. 이는 석영이 상대적으로 낮은 열 확산율을 갖고, 흡수 박막 필름이 전형적으로 금속 성분을 함유하므로 더 높은 열 확산율을 갖기 때문에 일어날 수 있다. 이 실시예는 흡수 박막과 포토마스크 기판 사이의 온도차가 중요한 경우에 유리할 수 있다. 예를 들어, 흡수 박막 (3)과 기판(4) 간의 상이한 열 확장은 재료들 중 하나 또는 모두의 손상을 초래할 수 있다. 상이한 재료 확장을 갖는 경우, 흡수 박막(3)과 기판(4) 간의 결합을 약화시키고 분리 또는 박리를 야기할 수도 있다. 흡수 박막과 기판 간에 열적 평형이 유익한 경우, 보다 긴 펄스 폭을 사용하는 것은, 공정 온도가 달성됨에 따라, 재료들 사이에서의 열전달(가령, 열 전도)에 충분한 시간을 허용하는 데 있어서 유리할 수 있다.
프로세스 파장에서 열 에너지 유동 또는 열 전달이 흡수 박막 (3)에 우선하게 되어, 노출된 전체 영역이 원하는 공정 온도에 도달할 수 있기 때문에, 석영이 상당한 흡수력을 갖는 프로세스 파장에서 작동하는 것이 유리할 수 있다. 이들 기판에 대한 주요 흡수는 일반적으로 0.2㎛ 미만의 파장 또는 8 ㎛를 초과하는 파장에서 일어난다. 보다 짧은 파장은 공기에 의해 거의 흡수될 수 있고 보다 큰 광자 에너지를 가지므로 다중 광자 공정을 생성하기 쉽기 때문에, 짧은 파장은 특히 바람직하지 않을 수 있다. 전술한 바와 같이, 보다 긴 파장은 다중 광자 공정 및 환경 흡수에 대한 가능성을 감소시키기 때문에, 적외선 영역에서 약 1㎛ 내지 약 1000㎛의 파장은 DUV에 비해 바람직할 수 있다.
예를 들어, 본 개시의 측면에 따라, 높은 환경 흡수없이 석영 기판에서 높은 흡수를 생성할 수 있는 9㎛ 석영 흡수 피크 부근의 8㎛ 이상의 파장을 선택하는 것이 특히 바람직할 수 있다. 본 개시의 일 측면에 따르면, "9㎛ 흡수 피크 부근"은, 적외선 영역에서 다른 파장이 수용 가능할지라도, 8㎛ 내지 10㎛ 범위의 파장을 의미한다. 또한, 이 파장은 부분 흡수 코팅막(즉, MoSi)을 갖는 포토마스크에 장점을 제공할 수도 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예시한 MoSi 재료는 11.5㎛에서의 피크와 비교하여 9㎛ 부근에서 감소된 흡수력을 가지며, 따라서 외부 에너지원(1)으로부터 에너지 빔(2)에 의해 직접 생성된 감소된 열 에너지 또는 온도 상승을 갖는다. 일반적으로, 이 범위의 파장을 사용하는 일정한 에너지 빔(2)의 플루언스에 도달한 막 재료의 온도는 석영에 비해 높은 석영 흡수율과 흡수 박막의 높은 열 확산율 때문에, 석영의 온도와 유사해야 한다. 또한, 이것은 예상되는 열확산 계수의 장점으로 인해 부분 흡수막이 상기 파장 범위에서 상대적으로 높은 흡수 계수를 갖는 경우에도 그럴 것으로 예상한다. 상기 영역에서 그 밖의 다른 파장을 선택하면, 에너지원(1)으로부터 에너지 빔(2)의 직접 흡수에 의해 생성된 재료의 상대적인 열 축적을 변화시킴으로써, 전체적인 열 균일성을 향상시키는 것이 가능하다.
오버레이 수정을 위해 파장을 선택하는 경우, 포토마스크의 유형을 고려할 수도 있다. 예를 들어, 다크 필드 마스크를 사용할 경우, 박막에 고도로 흡수된 파장을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 표면의 대부분이 박막으로 덮여 있기 때문에, 오버레이 수정은 박막의 수정에 의해 가장 잘 생성될 수 있다. 클리어 필드 마스크를 사용할 경우, 기판에 의해 고도로 흡수된 파장을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 표면의 대부분이 박막으로 덮이지 않기 때문에, 오버레이 수정은 기판 표면의 수정에 의해 가장 잘 생성될 수 있다. 어느 경우이든, 박막을 갖는 포토마스크의 영역과 박막이 없는 포토마스크의 영역에서 유사한 열 변형을 생성하는 것이 마스크 표면에 걸친 수정을 예측할 수 있어 바람직할 수 있다.
본 개시의 특정 측면에 따라 사용하기 위해 설명한 공정은 생산 및 세정 공정에서 포토마스크의 사용에 의해 야기된 오버레이 변화를 수정함으로써, 포토마스크(4)의 사용가능 수명을 증가시킬 수 있다. 생산에서 사용하는 동안 포토마스크가 노광되면, 포토마스크의 박막이 열화될 수 있다. 이러한 막 구성의 변화는 마스크의 오버레이에 시프트를 생성할 수 있다. 생산에서의 사용에 의해 야기된 오버레이 변화를 수정하기 위해 본 발명을 사용하는 것은 펠리클(8)을 통해 유리하게 구현할 수 있다. 이것은 열화된 포토마스크를 교체하기 위해 새로운 포토마스크를 제조하는 것을 필요로 하는 대신에, 생산으로의 포토마스크(4)의 복귀를 가능케 한다. 또한, 포토마스크를 생산에서 제거하고 펠리클막의 손상 및 헤이즈 증가를 포함할 수 있는 그 밖의 다른 이유로 세정을 해야 할 때가 있다. 종래의 세정 공정 시퀀스는 부착된 펠리클의 제거, 세정 및 이후 새로운 펠리클의 부착을 필요로 할 수 있다. 마스크로부터 펠리클을 제거하는 동작은 포토마스크의 오버레이에 변화를 생성할 수 있다. 또한, 습식 세정 처리는 박막을 열화시킬 수 있고, 포토마스크의 오버레이에 영향을 줄 수 있다. 본 개시된 공정의 사용으로, 피처의 위치를 수정하고 펠리클 제거 및 습식 세정으로 손실된 피처 위치를 효과적으로 복구할 수 있다. 세정 후, 다른 펠리클을 포토마스크에 부가할 경우, 포토마스크에 응력을 가하기 때문에 박막내 피처의 위치를 변화시킬 수도 있다. 이 경우, 본 개시된 공정의 측면은, 포토마스크(4)의 오버레이를 수정하기 위해 포토마스크 조립체(102)내의 펠리클(8)을 통해 유리하게 이용할 수 있다.
포토마스크의 오버레이를 수정하는 추가적인 장점은 마스크와 마스크 간의 변화를 개선하는 데 있을 수 있다. 각 마스크에 실시되는 습식 세정의 수는 변화시킬 수 있으며 여러 가지 생산 파라미터에 따라 달라진다. 전형적으로, 포토마스크는 패턴을 생성하는 데 필요한 공정 중에 습식 세정을 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 패턴의 불완전성을 수정하는 보수 공정에 이어서 습식 세정을 실시할 수도 있다. 최종 오버레이는 제조 공정의 누적 효과 및 습식 세정의 수에 따라 달라지게 된다. 이것은 사용 전에 오버레이에 마스크와 마스크 간의 변화를 초래할 수 있다.
본 개시의 측면에 따르면, 마스크와 마스크 간의 변화를 개선할 수 있다. 사용 전에 각 마스크를 동일한 오버레이 수준으로 조정하기 위해 서로 다른 양의 오버레이 수정을 상이한 포토마스크에 적용할 수 있다. 포토마스크의 이러한 측면에서의 변화를 더 엄격하게 함으로써, 그 밖의 다른 마스크 파라미터의 수용 가능한 변화가 증가될 수 있다. 예를 들어, 각 포토마스크가 보다 정확한 오버레이를 가지면, 사용하는 동안 수용 가능한 임계 치수 변화가 증가될 수 있다. 이것은 감소된 치수 제어 요구조건이 보다 높은 포토마스크의 수율을 제공할 수 있으므로, 보수 처리와 조합하여 특히 유리할 수 있다.
본 개시의 측면에 따른 방법은 포토마스크 흡수 박막의 수정에 적용할 수 있고, 포토마스크 조립체(102)로부터 펠리클(8)을 제거할 필요가 없다. 펠리클화 이후에 흡수 박막의 수정을 실행하면, 본 개시된 공정의 측면을 이용하기 전에 추가적인 습식 세정을 필요로 하지 않는 것을 보장하는 장점이 있다. 예를 들어, 레이저-기반 오버레이 수정은 펠리클막 특성(도 4 참조)에 영향을 주지 않으면서 펠리클막 재료(8)를 통해 수행할 수 있다. 이 경우, 프로세스 파장에서의 펠리클막의 흡수, 및 펠리클막의 표면에서 에너지 빔(2)의 에너지 밀도(플루언스)를 전형적으로 고려한다. 기판 및 기판 필름과 같이, 재료 수정 공정은 일반적으로 손상 임계치를 초과하는 펠리클막의 온도 상승을 생성하지 않는다. 그러나, 펠리클막에 따라, 석영 기판의 경우 9㎛ 흡수 피크 부근에서 펠리클막에 상당한 흡수가 있을 수 있다. 그러나, 펠리클막(8)이 기판(4) 표면의 상부에 위치하기 때문에, 상당한 펠리클막 흡수 영역에서 작동하는 것이 여전히 가능하다.
파장 선택에 추가하여, 예를 들어 렌즈(11)로 펠리클막(8)을 통해, 그리고 기판(4) 표면 상에 레이저 빔(12)의 초점을 맞추면, 펠리클막(8)의 상대적인 온도 상승을 감소시킬 수 있다(도 5a 참조). 아래의 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 물질에서의 온도 상승은 표면에 가해진 에너지 빔(2)의 플루언스에 비례할 수 있다.
Figure 112017093261126-pct00001
여기서, ΔT는 재료 내의 온도 변화이고, F는 흡수된 레이저 플루언스이다.
일정한 강도 또는 빔 펄스 에너지의 경우, 플루언스는 빔 스폿 반경의 제곱에 반비례한다.
Figure 112017093261126-pct00002
여기서, F는 플루언스이고, E는 에너지이며, r은 기판 표면 상의 빔의 반경이다.
전형적으로, 포토마스크(4) 표면 상의 빔 반경(13) 대 펠리클(8)에서의 빔 반경(14)의 비율은 펠리클(8)을 통해 빔(2)의 초점을 맞춤으로써 증가되며, 따라서 포토마스크 기판 표면에 비해 펠리클막 상의 상대적인 플루언스가 감소될 수 있다(도 5b).
파장을 고려하는 것에 추가하여, 시스템에서 큰 온도 상승(가령, 과도하게 긴 펄스 길이 또는 높은 반복율)을 생성하는 공정 파라미터를 이용하는 것은 펠리클막의 손상 임계치에 의해 제한될 수 있다. 펄스 폭, 상대적인 플루언스, 공정 지속 시간 및 외부 재료 냉각 제어의 사용은 시스템의 온도 상승을 최소화하는 데 사용할 수 있는 공정 파라미터의 예이다.
MoSi계 부분 흡수 포토마스크의 예에 추가하여, 개시된 공정의 측면은 포토마스크, (석영 만 있고) 흡수 박막은 없는 광학 포토마스크, 및 극자외선(extreme ultra-violet, EUV)과 나노 임프린트 리소그래피(nano-imprint lithography, NIL)용으로 사용되는 것과 같은 차세대 포토마스크를 충분히 흡수하는 장점을 가질 수도 있다. 흡수 박막이 없는 광학 포토마스크는 기본 석영 기판으로 직접 에칭되는 피처를 갖는다. 또한, 나노 임프린트 리소그래피 마스크는 기판 내에 제조된 피처를 가지며, 전형적으로 박막을 갖지 않는다. 이러한 유형의 마스크 모두의 경우, 개시된 공정의 측면은 오버레이의 바람직한 수정을 유도하는 기판에서의 열 변형을 생성하는 데 이용할 수 있다. 박막 광학 포토마스크에 대해서, 개시된 공정의 측면은 흡수재 또는 베이스 기판의 수정에 의해 EUV 포토마스크에 적용할 수 있다. 또한, 다층에 대한 열 변형을 오버레이를 수정하는 데 사용할 수 있는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 다층의 변화가 포토마스크의 성능에 영향을 줄 수 있기 때문에, 반사 다층의 열 손상 수준을 고려해야 한다.
펄스 성형
레이저의 펄스 폭, 시간 펄스 형상 및 공간 분포는 재료 변화 공정을 개선하거나 본 발명의 특정 실시예에 따른 처리를 위한 안전한 동작 범위를 증가시키는 데 사용할 수 있다. 보다 짧은 펄스 폭은 시스템(기판 및 환경)에 대한 전체 열 입력을 최소화하는 데 사용할 수 있다. 보다 긴 펄스 폭은 장시간 동안 공정 온도를 유지하여 공정의 균일성을 향상시키고, 상이한 재료들 간의 온도차를 방지하는 데 사용할 수 있다. 경시적인 펄스 형상은 흡수 박막 내의 온도 상승을 제어하는 데 사용할 수 있다. 긴 온도 상승은 2차 효과(가령, 산화)로 이어지게 되는 초기 효과(가령, 어닐링)를 생성하는 데 사용할 수 있다. 또한, 다수의 펄스의 사용은 완전한 처리에 바람직한 빔 에너지를 낮출 수 있어, 보다 긴 펄스 폭을 사용하는 것과 유사하게 기판 손상의 위험을 더욱 감소시킨다. 다중 펄스의 장점은 공정의 실행을 가능케 하면서 1종의 재료의 국부적인 냉각으로 인해 손상을 방지할 수 있는 것이다. 예를 들어, 흡수 박막이 냉각되지 않고 펄스와 펄스 간의 열 축적이 막의 공정 온도에 도달하는 데 사용하는 한편, 펠리클막은 냉각되어 다중 펄스 열 축적을 방지할 수 있다.
레이저 빔의 공간 분포는 공정 윈도우 및 공정 균일성을 증가시키는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 6a는 기판(4) 내에 온도 구배(16)를 생성할 수 있는 가우시안(Gaussian) 공간 분포(15)를 도시하는 한편, 도 6b는 기판(18) 내에서 보다 균일한 온도 상승을 허용하는 플랫 탑 또는 탑햇 공간 분포(17)를 갖는다. 공간 분포는 공정 윈도우를 증가시키는 데 사용할 수 있다. 플랫 탑 또는 탑햇 공간 분포를 가지면, 빔 스폿 내에서 균일한 온도 상승을 허용하는 반면, 가우시안 분포는 전형적으로 빔 스폿 내에서 온도 구배를 생성한다. 기판 손상의 위험을 피하기 위해, 전형적으로 빔의 최대 에너지는 가우시안 분포의 피크에 의해 제한된다. 에너지 변화가 공정과 손상 에너지 준위 간의 에너지 차와 유사한 경우, 가우시안 에너지 분포는 플랫 탑 빔에 비해 재료 손상 수준을 초과할 위험이 더 높을 것으로 예상된다. 또한, 가우시안 분포는 불균일한 재료 변화의 영향을 생성할 수 있는 반면, 탑햇 에너지 분포는 빔의 작업 영역 내에서 보다 균일한 재료 변화를 생성할 것으로 기대된다.
열 관리
본 개시의 측면은 열 기반 공정을 포함하기 때문에, 처리된 재료와 가까운 열에 민감한 재료에 대한 손상을 피하기 위해 시스템의 전체 온도를 관리하는 것이 종종 바람직하다. 이것은 펠리클 제거 없이 포토마스크의 재료를 수정하는 처리의 경우에 특히 그러하다. 펠리클막은 전형적으로 낮은 열 손상 임계치를 갖는다. 따라서, 펠리클 재료로 전달될 수 있는 전체 시스템의 온도 축적 및/또는 펠리클 재료의 손상을 피하는데 종종 유용하다. 이것은 마스크 표면과 펠리클막 사이의 펠리클 프레임 및 감싸진 환경을 포함한다.
시스템의 온도 관리는 여러 가지 방식으로 수행할 수 있다. 다음의 예는 샘플 냉각에 대한 몇가지 대표적인 방법을 나타내며, 그 밖의 다른 방법이 존재할 수 있음을 이해해야 한다. 시스템 온도를 관리하는 한 가지 방식은 접촉 냉각에 의한 것이다. 예를 들어, 포토마스크는 마스크의 전면에서 발생된 열을 마스크의 후방을 향해 흡인하는 히트 싱크(heat sink)로서 작용하는 플레이트(19)와 접촉하여 위치될 수 있다(도 7 참조). 이것은 마스크 표면, 펠리클막 및 펠리클 프레임과 마스크 표면 간의 접착제 상부의 환경으로 열이 전달되는 것을 감소시킨다. 냉각은 마스크 및/또는 펠리클 상에 다른 냉각 유체 또는 가스를 유동시킴으로써, 열 전달 유체를 히트 싱크의 입구 포트(21) 및 출구 포트(20)로 유동시키는 것, 마스크 및/또는 펠리클의 일부 또는 전체의 열전 냉각 또는 레이저 유도 냉각, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 열 전달 유체는 물, 에틸렌 글리콜, 공기, 질소, 이들의 조합, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 열 전달 유체일 수 있다.
온도를 제어할 수 있는 또 다른 방식은 강제 대류 냉각에 의한 것이다. 여과된 및/또는 냉각된 가스 또는 액체 유동은 마스크(24)의 일부, 펠리클막(23), 펠리클 프레임 및/또는 접착제 영역(22) 상으로 보내져 이들 재료의 열 에너지 또는 온도 축적을 직접 감소시킬 수 있다 (도 8 참조). 이것은 펠리클막의 손상 위험을 감소시킬뿐만 아니라, 펠리클 프레임 및 펠리클막 접착제로부터의 오염 가스 생성 위험을 감소시킨다. 시스템 열 축적의 하드웨어 제어에 추가하여, 증가된 처리 시간을 허용함으로써, 열 축적을 감소시킬 수 있다. 시스템에 저속 펄스를 인가하거나 일련의 펄스 적용 사이에 지연을 허용하면, 전체 시스템 온도의 임계 수준을 초과하는 상승없이 주입된 열을 제거할 수 있다.
펄스와 펄스 간(pulse-to-pulse)의 열 에너지 또는 온도 축적 역시 유리하게 제어할 수 있고, 흡수 박막, 기판 및/또는 인접한 재료의 열적 특성에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 단위 시간당 표면에 입사되는 레이저 펄스의 수를 감소시켜 펄스와 펄스 간의 열 발산을 제어할 수 있다. 이 온도 상승은 또한 인접한 레이저 펄스들 사이의 거리를 증가시켜 제어할 수 있다. 재료가 펄스와 펄스 간의 열 에너지 축적(가령, 펠리클막 재료)에 특히 민감한 인접한 펄스들 간에 큰 횡방향 변위를 갖는 것이 특히 바람직할 수 있다. 이 경우, 공정은 전형적으로 목표 표면의 원하는 재료 수정을 얻기 위해 레이저 빔(2)을 거의 동일한 위치에 다수회 위치시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 제 1일련의 레이저 펄스는 상대적으로 큰 측면 분리를 통해 표면에 노출된다(도 9a 참조). 동일한 영역에 걸친 제 2통로에는 제 1세트의 스폿에 대해 약간 시프트되는 추가적인 일련의 레이저 펄스가 배치된다(도 9b 참조). 이 공정은 전체 영역이 레이저 펄스에 노출될 때까지 계속된다(도 9c 참조). 기판(4) 표면을 완전히 노출시키기 위해, 본 개시의 측면에 따라 제 2방향으로의 중첩을 이용할 수 있다(도 9d 참조). 본 개시의 측면에 따르면, 특히 재료 수정 공정이 공정 완료를 위해 다중 펄스를 포함하는 것이 바람직한 경우, 이 전체 공정은 반복되고 및/또는 통로들 간의 오버랩이 증가된다. 도시된 바와 같이 표면에 대한 빔의 위치를 변화시키는 것은 빔을 이동시키고 및/또는 기판을 이동시킴으로써 달성할 수 있다. 또한, 마스크에 걸쳐서 보다 체계적으로 분포된 방식으로 펄스를 인가하면, 포토마스크(4) 상의 열 에너지 또는 온도 축적의 가능성을 더욱 감소시킬 수 있다(도 9e 참조).
기술 조합
본 발명은 표면 준비 또는 환경적인 제어 기술과 겸용하여 레티클의 수명을 연장하는 데 사용할 수 있다. 이러한 기술 중 일부는 펠리클 장착 전의 처리를 필요로 할 수 있는 한편, 그 밖의 다른 기술은 포스트 렐리클화(post-pellicalization)를 실행할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명과 겸용하여 표면 준비 방법은 증가된 재료 수정 결과를 제공할 수 있다. 이러한 공정 영향은 예를 들어, 흡수 박막에 교대로 재료를 포함시키거나 흡수 박막에서 열 축적을 강화시키는 것에서 초래될 수 있다.
환경적인 제어 기술 역시 본 발명의 방법과 조합하여 사용할 수 있다. 펠리클 및 프리 펠리클의 내부 및 외부 모두의 환경을 제어하는 기술은 본 발명의 재료 수정 공정과 조합하여 사용할 수 있다. 일 실시예는 박막 흡수재와 반응하여 재료 특성을 변화시키는 가스로 펠리클 하의 환경을 교체하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 펠리클 프레임 상의 여과된 벤트를 통한 가스 교환에 의한 펠리클 제거없이 실행할 수 있다. 추가적으로, 본 발명과 겸용하여 펠리클의 내부 또는 외부에서 비활성 환경을 유지하여 표면 재료 변화 공정에 비해 벌크 흡수재 특성을 향상시키는 것이 유리할 수 있다. 이들 조합 공정은 예를 들어 상대적인 오버레이 변화 또는 피처 시프트의 방향을 증가시킬 수 있다.
메트롤로지
본 개시의 측면에 따른 방법은 중요한 공정 파라미터를 모니터링하고 및/또는 재료 수정 공정의 진행 또는 완료를 평가하기 위해 메트롤로지와 조합하여 사용할 수 있다. 기판 재료에서 국부적으로 발생한 온도의 측정은, 예를 들어 재료 변화와 조합하여 사용할 수 있다. 온도 관련 측정 손상의 위험을 확인하기 위해, 공정 적용 전에 온도 측정을 평가할 수 있다. 또한 이러한 온도는 공정 제어를 확인하고 및/또는 재료 손상의 위험을 줄이기 위해 재료 수정 공정 동안 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 기판 및/또는 흡수막의 온도는 공정 중에 모니터링되고, 원하는 공정을 유지하거나, 너무 큰 온도 축적이 감지되면 공정을 턴오프시키기 위해 인가된 에너지의 제어를 피드백할 수 있다. 온도를 모니터링하는 다수의 장치 및 방법이 존재하며, 접촉(30)(가령, 열전쌍) 및 비접촉(29)(가령, 적외선 카메라) 장치와 방법을 포함한다(도 10 참조).
또한, 메트롤로지 장치(31) 및 방법은 본 개시의 측면에 따라, 에너지 빔(2)이 기판(4)에 인가되기 전, 도중 및/또는 후에, 재료 또는 기판 및/또는 기판에 인접한 재료의 성능 특성을 분석하거나 모니터링하기 위해 사용할 수 있다(도 11). 예를 들어, 포토마스크 상의 피처의 위치 측정은 처리 전에 오버레이 오차를 계산하는 데 사용할 수 있다. 이것은 국부적인 또는 전체적인 오버레이 오차를 수정하는 데 필요한 재료 수정 수준을 결정하는 데 사용할 수 있다. 또한, 이것은 원하는 변화를 유도하기 위해 포토마스크의 이산된 영역에 가해지는 정확한 에너지 또는 펄스의 수를 결정하는 데도 사용할 수 있다. 또한, 이 메트롤로지는 처리 중에 오버레이를 모니터링하고, 조정이 사전 정의된 공정 한계 내에 있는 경우, 정보를 공정에 피드백하거나 공정을 정지시키는 데 사용할 수 있다. 또한, 펠리클막의 재료 특성을 모니터링하여 펠리클 재료에 악영향이 생기는 지도 결정할 수 있다. 이 정보는 공정 온도를 제한하기 위해 처리 전에 사용하거나, 손상이 관찰된 경우, 공정을 정지시키기 위해 처리 중에 사용할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 편광분석기를 사용하여 펠리클막, 흡수막 및 기판 표면의 재료 반응을 측정할 수 있다. 다음에, 이 데이터는 필름 두께, 투과율 및 위상을 포함한 원하는 재료 특성을 계산하는 데 사용할 수 있다. 측정 장치가 공정 에너지원과 공통의 광 경로를 공유하는 것이 가능하다(도 12). 예를 들어, 에너지원(1)은 빔 분할 장치(33)를 이용하여 측정 장치(31)의 경로에 결합될 수 있다. 또한, 추가의 광학 요소(2)는 도 12에 도시된 바와 같이, 메트롤로지 데이터를 적절하게 수집하는 데 유익할 수도 있다.
예를 들어, 포토마스크의 경우에, 다수의 메트롤로지를 본 발명의 특정 실시예에 따른 재료 수정 공정에 통합시킬 수 있다. 예를 들어, 전체 포토마스크 레티클의 오버레이 오차를 확인하는 것에 의해, 처리 온도의 요구조건을 규정할 수 있다. 포토마스크 상의 국부적인 또는 전체적인 오버레이 변화를 확인하는 것은, 공정 적용을 위한 측방향 치수 및 포토마스크에 걸쳐서 상이한 위치/섹션을 처리하는 데 필요한 다중 에너지 준위를 결정하는 데 사용할 수 있다. 또한, 초기에 낮은 에너지 공정을 적용하여 공정에 대한 포토마스크 피처의 반응을 측정하는 것이 유익할 수 있다. 일단 특정 마스크에 대한 반응의 크기가 측정되면, 다음에 이 정보를 사용하는 추가적인 처리를 적용할 수 있다. 이것은 포토마스크의 오버레이를 수정하기 위한 최상의 공정을 결정할 때, 마스크당 반응을 고려할 수 있게 한다.
세정되는 표면에 인접한 재료의 특성을 모니터링하는 데 본 개시의 특정 측면에 따른 메트롤로지를 사용하기도 한다. 예를 들어, 펠리클막의 손상 위험을 감소시키기 위해 포토마스크 상부의 펠리클막의 온도를 모니터링할 수 있다. 또한, 펠리클막의 투과 특성은 처리 도중이나 후에 처리 효과를 얻기 위해 사용할 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 측면들을 실시할 경우, 당업자가 인식하는 바와 같이, 전술한 메트롤로지 예들은 본 발명을 모두 포함하도록 의도한 것은 아니다. 오히려, 이들 예는 단지 본 개시에 따른 일부 방법 내에서 메트롤로지의 사용을 나타낸다.
메트롤로지 장치(31), 외부 에너지원(1) 또는 이들의 조합은 이들의 제어를 위한 제어기(40)에 작동적으로 결합될 수 있다. 제어기(40)는 메트롤로지 장치(31), 외부 에너지원 또는 이들 모두의 작동 또는 제어를 수행하기 위해 특별히 만든 임의의 프로세서일 수 있다. 제어기(40)는 단일 하우징, 또는 여기 및 메트롤로지 장치 전체에 걸쳐서 분포된 다수의 하우징에 내장될 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 모듈 제어기(310)는 파워 일렉트로닉스, 사전 프로그래밍된 논리 회로, 데이터 처리 회로, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 소프트웨어, 펌웨어, 입/출력 처리 회로, 이들의 조합, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 제어기의 구조를 포함할 수 있다.
제어기(40)는 본원에 기재된 임의의 방법 또는 기능을 수행하거나 제어하도록 구성할 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 제어기(40)에 의해 명령이 실행될 때, 제어기(40)가 본원에서 설명한 방법 또는 기능 중 임의의 것을 수행 또는 제어하도록, 비일시적(non-transient) 기계 판독가능한 명령을 포함하는 제조 물품을 구성할 수 있음을 이해할 것이다.
장치
본 개시의 측면에 따른 재료 수정을 위한 특정 방법은 본원에 기재된 장치의 다양한 측면을 이용하여 실시할 수 있다. 그러한 기판 조작 장치(130)의 일례는, 도 13에 도시된 바와 같이, 외부 에너지원(1)에 대해 기판(4) 샘플을 위치결정하기 위해 이송대(34)를 사용하여 하나 이상의 이동 축을 따라 기판(4) 재료의 로봇 핸들링(35) 및/또는 기판(4)의 이동을 추가적으로 포함한다. 로봇 핸들링은 위치들 사이에서 기판(4)을 이송하기 위한 기판-파지단 이펙터(36)를 포함할 수 있다. 이 장치(130)는, 예를 들어 전술한 하나 이상의 메트롤로지를 포함할 수 있고 및/또는, 재료 수정 공정 동안 기판 및/또는 인접한 재료의 온도를 제어하는 방식을 포함할 수 있다. 또한, 이 장치는 기판을 스테이징 시스템에, 그리고 따라서 레이저 빔(2)에 표출시키는 데 사용하는 메트롤로지를 포함할 수 있다. 또한, 이 메트롤로지는 컴퓨터 제어형 시각 인식 시스템을 포함할 수도 있다. 추가로, 이 장치는 레이저, 모션 및/또는 메트롤로지의 컴퓨터 제어를 이용할 수도 있고, 재료 수정 공정의 소프트웨어 기반 레시피 제어(recipe control)를 제공할 수도 있다. 레이저 에너지원의 제어는, 예를 들어 레이저 펄스가 인가될 때뿐만 아니라, 공정 중에 인가되는 에너지의 양을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
레티클 제작 공정
본 개시의 측면에 따른 방법 및/또는 장치는 포토마스크 표면 상의 오버레이의 수정을 포함하는 새로운 레티클 제조 공정의 일부로서 사용할 수 있다. 본 개시의 측면에 따르면, 재료 수정 공정은 포토마스크 보수 처리를 포함한 포토마스크 제조 공정 동안 또는 그 후에 오버레이를 조정하는 데 사용할 수 있다. 포토마스크는 가공 전에 펠리클화될 수도 있거나 되지 않을 수도 있다. 특정 실시예는 또한 세정 공정 후에 포토마스크에 적용할 수도 있다. 본 개시의 측면에 따르면, 습식 세정 공정에서 초래되는 오버레이 변화를 수정하는 데 재료 수정을 사용할 수 있다. 결과적으로, 이 공정은 생산에 사용할 수 있도록, 원하는 사양으로 포토마스크를 가져오기 위해 오버레이를 수정하는 데 사용할 수 있다. 본 개시의 그 밖의 다른 측면들은 생산에서의 사용에 의해 야기된 오버레이 변화를 수정하기 위해 생산에서 레티클이 사용된 후에 이용할 수 있다. 이 공정은 펠리클을 통해 적용되어 오버레이를 교정함으로써, 펠리클 세정 공정을 피할 수 있다. 이 실시예에서, 개시된 공정의 측면은 추가적인 습식 세정 공정 및/또는 재펠리클화(들)을 피함으로써, 현재 달성 가능한 것 이상으로 포토마스크의 수명을 연장시킬 수 있다. 사양을 벗어난 포토마스크는 폐기해야 하기 때문에 통상적으로 복제 포토마스크 세트가 필요하다. 따라서, 개시된 방법은 또한 제조 실행을 완료하기 위해 포토마스크의 유효 수명을 연장하고 복제 마스크에 대한 요구조건을 감소시킴으로써 비용 절감을 제공할 수도 있다.
본 개시의 특정 측면에 따른 새로운 포토마스크 레티클 제조 방법은 포토마스크(4)의 흡수 박막(3) 특성을 수정하기 위해 위에서 논의한 하나 이상의 방법을 이용하는 장치를 포함한다. 본 개시의 측면에 따른 전형적인 레티클 제조 공정은 제조 동안 포토마스크에 가해지는 다중 습식 세정 공정을 포함한다. 습식 세정 공정의 수는 마스크마다 다르므로, 마스크들 간에 최종 오버레이 변화가 있다. 본 개시의 일 측면은 마스크들 간의 최종 오버레이 변화가 감소되도록 각 포토마스크의 오버레이를 상이한 양으로 전체적으로 변화시키기 위해 전술한 하나 이상의 재료 수정 방법을 이용한다. 본 개시의 다른 측면에 따르면, 개시된 방법 중 하나 이상을 포함하는 레티클 제조 공정은 오버레이 오차를 (전체적으로 또는 국부적으로) 감소시켜 포토마스크(4)의 유효 수명을 연장시키는 데 사용할 수 있다.
마스크와 마스크 간의 광학 성능의 다양성에 추가하여, 각 습식 세정 공정은 단일 포토마스크 표면에 걸친 재료 특성에 변동성을 추가할 수 있다. 제조 및/또는 습식 세정 처리 후에 단일 포토마스크 상의 오버레이의 변동성이 수용 가능한 한계를 벗어날 가능성이 있다. 이것은 습식 세정 공정의 수가 증가함에 따라 특히 그러하다. 본 개시의 일 측면에 따르면, 포토마스크의 오버레이의 균일성을 향상시키기 위해 전술한 하나 이상의 재료 수정 방법을 이용하는 장치를 포함하는 새로운 포토마스크 레티클 제조 공정이 제공된다. 이것은 전체 포토마스크에 걸쳐서 불균일한 변화 또는 오버레이내 하나 이상의 국부적인 변화를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 불균일한 재료 변화는 포토마스크의 오버레이내 불균일성을 수정함으로써 포토마스크의 유효 수명을 연장시키는 데 사용된다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 새로운 레티클 웨이퍼 제조 공정은 포토마스크의 수명을 연장시킴으로써 제품 제조를 위한 추가적인 마스크 또는 마스크 세트의 사용을 감소시킨다.
본 발명의 많은 특징 및 장점은 상세한 설명으로부터 명백하며, 따라서 첨부한 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 발명의 그러한 모든 특징 및 장점을 포함하도록 의도하였다. 추가로, 많은 수정 및 변형이 당업자에게 용이하게 일어날 것이므로, 본 발명을 도시하고 설명한 정확한 구성 및 동작으로 제한하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서 모든 적절한 수정 및 균등물이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 여길 수 있다.
본원에서 값의 범위를 열거한 것은 단지 본원에 달리 지시하지 않는 한, 범위 내에 드는 각 개별 값을 개별적으로 언급하는 약식 방법으로서 기능하도록 의도하였으며, 각 개별 값은 본원에서 개별적으로 인용한 것처럼 명세서에 통합된다. 본원에 기재된 모든 방법은 본원에서 달리 지시하지 않는 한 임의의 적절한 순서로 실행할 수 있거나, 그렇지 않으면 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는다.
달리 명시하지 않는 한, 본원에서 사용한 "실질적으로"란 단어는 "상당한 정도의 범위" 또는 "많이는 아니지만 특정되는 전체적으로 필요한 것"을 의미한다.
전술한 설명은 개시된 시스템 및 기술의 예를 제공하는 것으로 이해할 것이다. 그러나, 상세하게는 본 개시의 다른 구현예가 전술한 예와 다를 수 있는 것으로 생각된다. 개시 또는 그의 예에 대한 모든 언급은 그 시점에서 논의되는 특정한 예를 언급하고자 의도한 것이고, 보다 일반적으로는 본 개시의 범위에 대한 어떤 제한을 암시하려는 것은 아니다. 특정한 특징에 대한 구별 및 비방의 모든 언어는 그러한 특징에 대한 선호가 부족함을 나타내려는 것이지만, 달리 명시하지 않는 한, 본 개시의 범위로부터 전적으로 배제하는 것은 아니다.

Claims (20)

  1. 포토마스크의 성능 특성을 향상시키는 방법으로서,
    상기 포토마스크는 그 위에 배치된 하나 이상의 피처(feature)를 갖고,
    상기 하나 이상의 피처는 연관된 설계 위치를 가지며,
    상기 하나 이상의 피처의 위치와 상기 연관된 설계 위치 사이의 거리는 상기 하나 이상의 피처의 위치 오차를 규정하고, 상기 방법은,
    상기 포토마스크의 가장 높은 흡수 계수와 실질적으로 일치하는 파장을 갖는 전자파 방사선을 상기 포토마스크를 향해 보내는 단계와;
    상기 전자파 방사선의 입사를 통해 상기 포토마스크에서 열 에너지 증가를 발생시키는 단계와;
    상기 포토마스크에서의 열 에너지 증가의 발생 결과로서 상기 위치 오차를 감소시키는 단계;를 포함하며,
    상기 포토마스크 상에 부분 흡수 박막이 배치되고, 상기 하나 이상의 피처는 상기 부분 흡수 박막에 포함되고,
    상기 하나 이상의 피처는 제 1위치에 배치된 제 1피처 및 상기 제 1위치와 상이한 제 2위치에 배치된 제 2피처를 포함하고, 상기 방법은
    상기 제 1피처의 위치 오차를 제 1양만큼 감소시키는 단계와;
    상기 제 2피처의 위치 오차를 제 2양만큼 감소시키는 단계를 더 포함하며,
    여기서, 상기 제 1양은 상기 제 2양과 다른 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전자파 방사선을 상기 포토마스크의 상부에 위치된 재료를 통해 보내는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 포토마스크는 적어도 부분적으로 펠리클 내에 감싸져 있고, 상기 재료는 펠리클막(pellicle film)인 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전자파 방사선은 8 마이크로미터를 초과하는 레이저 파장인 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 포토마스크는 석영 포토마스크이고, 상기 전자파 방사선 파장은 약 9 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막은 부분적으로 광을 흡수하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 위치 오차의 감소는 탈수, 산화, 어닐링 및 치밀화 중 하나 이상의 결과인 방법.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 포토마스크는 다수의 재료를 포함하고, 상기 전자파 방사선은 레이저 빔이며, 상기 레이저 빔은 상기 다수의 재료 중 2종 이상의 재료의 가장 높은 흡수 계수와 실질적으로 일치하는 파장을 갖는 방법.
  11. 포토마스크의 광학 특성을 향상시키는 방법으로서,
    상기 포토마스크의 가장 높은 흡수 계수와 실질적으로 일치하는 파장을 갖는 전자파 방사선을 상기 포토 마스크를 향해 보내는 단계와;
    상기 전자파 방사선의 입사에 대응하여 상기 포토마스크에서 열 에너지 증가를 발생시키는 단계와;
    상기 포토마스크 상의 제 2피처에 관한 상기 포토마스크 상의 제 1피처의 위치를 수정하는 단계를 포함하는 방법으로,
    여기서, 상기 포토 마스크는 그 위로 배치된 부분 흡수 박막을 가지며,
    상기 하나 이상의 피처는 제 1위치에 배치된 제 1피처 및 상기 제 1위치와 상이한 제 2위치에 배치된 제 2피처를 포함하고, 상기 위치를 수정하는 방법은
    상기 제 1피처의 위치 오차를 제 1양만큼 감소시키는 단계와;
    상기 제 2피처의 위치 오차를 제 2양만큼 감소시키는 단계를 더 포함하며,
    여기서, 상기 제 1양은 상기 제 2양과 다른 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수정 단계는 상기 제 1피처와 상기 제 2피처 사이의 거리를 증가시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 수정 단계는 상기 제 1피처와 상기 제 2피처 사이의 거리를 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 포토마스크는 적어도 부분적으로 펠리클 내에 감싸져 있고, 상기 방법은 상기 포토마스크의 상부에 위치된 펠리클막을 통해 상기 전자파 방사선을 보내는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전자파 방사선은 상기 박막을 향해 추가로 보내지고, 상기 전자파 방사선은 상기 박막의 가장 높은 흡수 계수와 실질적으로 일치하는 파장을 갖는 방법.
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