KR102639026B1 - 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 일 구성에서, 퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분이 조사되며, 이 조사는 선택된 부분에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성한다. 퇴적된 재료는 어닐링되어 퇴적된 재료를 개질한다.

Description

패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 방법 및 장치
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2019년 4월 12일에 출원된 유럽 출원 제 19168949.6 호, 2019년 6월 4일에 출원된 유럽 출원 제 19178048.5 호, 및 2019년 12월 12일에 출원된 유럽 출원 제 19215592.7 호의 우선권을 주장하며, 이들 출원은 원용에 의해 그 전체가 본원에 포함된다.
본 발명은 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스가 계속 진보함에 따라, 회로 요소의 치수는 계속적으로 축소되고, 디바이스 당 기능 요소(트랜지스터 등)의 양은, 일반적으로 '무어의 법칙'이라고 부르는 경향에 따라 꾸준히 증가해 오고 있다. 무어의 법칙에 따라 반도체 업계는 점점 더 작은 피처를 생성할 수 있는 기술을 찾고 있다.
2 차원 재료를 제조하기 위한 다양한 퇴적 기술이 존재한다. 이러한 퇴적 기술에는, 예를 들면, 화학 증착(CVD) 및 원자층 퇴적(ALD)이 포함된다. 이러한 퇴적 기술을 사용하여 반도체 제조 프로세스의 일부로서 회로 요소 등의 디바이스 구조를 형성하는 것에 관심이 있다. 과제는 퇴적 기술이 효율적으로 기능하기 위해 통상적으로 고온을 필요로 하는 것이다. 고온은 이전에 퇴적된 층을 열화 또는 손상시키고, 및/또는 이전에 퇴적된 층의 사용 가능한 범위를 제한할 수 있다. 이전에 퇴적된 층은, 예를 들면, 퇴적 프로세스 중에 도달하는 온도보다 높은 녹는점을 가짐으로써 허용가능한 정도까지 고온에 견딜 수 있도록 형성되어야 한다. 추가의 과제는 허용할 수 있는 높은 처리능력을 달성하는 것이다. 퇴적된 재료의 고품질을 유지하면서 퇴적이 신속하게 이루어지도록 CVD 및 ALD 등의 퇴적 프로세스를 구성하는 것은 어렵다.
본 발명의 목적은 패턴화 층을 형성하기 위한 대안적인 또는 개선된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
일 양태에 따르면, 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치로서, 퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사(irradiating)하는 것 - 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것임 -; 및 상기 퇴적된 재료를 어닐링하여 상기 퇴적된 재료를 개질하는 것을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법이 제공된다.
따라서, 퇴적 프로세스를 추진하는 조사 프로세스 및 별개의 어닐링 프로세스의 조합을 통해 개질된 퇴적된 재료를 생성하는 방법이 제공된다. 일 실시형태에서, 상기 퇴적된 재료의 개질은 상기 퇴적된 재료의 결정도의 정도를 증가시키는 것을 포함한다. 별개의 어닐링 프로세스를 제공하면 퇴적 단계에의 요구가 저감된다. 퇴적 단계는, 예를 들면, 비교적 낮은 품질로 (예를 들면, 결정질 상태보다는 비정질로) 재료를 퇴적하도록 구성될 수 있다. 퇴적 단계에의 요구를 저감시키면 그렇지 않은 경우보다 신속하게 및/또는 더 낮은 온도에서 퇴적 단계를 수행하는 것을 가능하게 해준다. 더 낮은 온도에서 퇴적을 수행하면 이전에 퇴적된 층의 손상의 위험이 줄어든다. 어닐링은 이전에 퇴적된 층의 민감한 부분의 가열을 줄이기 위해 국부적으로 또는 펄스식으로 수행될 수 있다. 퇴적을 보다 신속하게 수행하면 처리능력이 향상된다.
일 실시형태에서, 상기 퇴적된 재료의 어닐링은: 상기 기판 모두가 실온을 초과하는 목표 온도까지 예열되는 제 1 단계; 및 상기 제 1 단계에 이어, 상기 기판의 선택된 국부 영역이 상기 목표 온도를 초과하는 온도까지 가열되는 제 2 단계를 포함하며, 상기 선택된 국부 영역은 상기 기판 전체보다 작다. 어닐링은 하나 이상의 추가의 선택된 국부적 영역의 각각을 순차적으로 가열하여 각각의 추가의 선택된 국부적 영역에 퇴적된 재료를 어닐링할 수 있다. 예열은 국부적 가열에 적용될 필요가 있는 가열량을 저감하고, 그로 인해 국부적 가열의 속도 및 어닐링 프로세스의 처리능력을 개선한다.
일 실시형태에서, 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사를 제공하기 위해 제 1 방사선원이 사용되고, 퇴적된 재료를 어닐링하기 위해 제 2 방사선원이 사용되고, 제 1 방사선원은 제 2 방사선원과 다르다. 이러한 실시형태의 일 실시례에서, 제 1 방사선원 및 제 2 방사선원은 기판을 이 기판의 반대측으로부터 조사한다. 기판을 상이한 측면으로부터 조사하면 각각의 조사 시스템을 배치 및 구성할 수 있는 방법의 유연성이 더 커진다. 다른 실시형태에서, 제 1 방사선원 및 제 2 방사선원은 기판을 이 기판의 동일측으로부터 조사한다.
일 실시형태에서, 동일한 방사선원이 상이한 시간에 사용되어 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위한 조사를 제공한다. 이 접근범은 2 개의 프로세스에 대해 별개의 장치를 제공해야 할 필요성을 방지한다. 이러한 실시형태의 일 실시례에서, 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위한 조사보다 미세한 공간 분해능으로 수행된다. 따라서, 어닐링 프로세스의 보다 낮은 공간 분해능 요건을 활용하여 보다 빠르고 보다 낮은 분해능 조사 모드를 채용하고, 그로 인해 처리능력을 개선한다.
추가의 양태에 따르면, 퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하고, 상기 조사는 전자 빔, 100 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 방사선, 및 레이저 방사선 중 하나 이상과 조합하여 100 nm 미만의 파장을 갖는 방사선을 사용하여 수행된다.
따라서, 퇴적 프로세스를 추진하기 위해 2 가지 상이한 형태의 조사를 사용하는 방법이 제공된다. 상이한 형태의 조사의 조합은 퇴적 프로세스의 추진을 최적화하기 위한 더 큰 유연성을 제공한다. 선택된 부분의 근처에 조사와 재료 사이의 상호작용의 보다 넓은 범위의 모드가 있고, 그로 인해 퇴적 프로세스를 효율적으로 추진하기 위한 반응종을 생성하기 위한 확장된 범위를 제공한다.
추가의 양태에 따르면, 퇴적 프로세스 동안에 100 nm 미만의 파장을 갖는 전자기 방사선으로 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 조사는 선택된 부분에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 퇴적 프로세스가 선택된 부분에 의해 규정되는 패턴으로 재료의 층을 형성하도록 하고, 퇴적된 재료는 붕소를 포함한다.
따라서, EUV 방사선을 사용하여 퇴적 프로세스를 추진하여 붕소를 퇴적시키는 방법이 제공된다. 예를 들면, 보로핀(borophene) 형태의 붕소는 EUV에 더 투명하고, EUV 추진되는 퇴적 프로세스를 사용하여 퇴적될 수 있는 탄소 등의 다른 많은 재료보다 더 안정하다. 붕소를 사용하면 주사형 EUV 조명 모드를 사용할 수 있고, 이는 다른 재료의 경우에는 퇴적된 재료의 과도한 플라즈마 유도 에칭에 의해 손상될 수 있다.
추가의 양태에 따르면, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법으로서, 퇴적 프로세스를 사용하여 재료의 층을 형성하는 것; 및 전자 빔을 포함하는 방사선으로 재료의 층의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하며, 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 재료의 층의 제거를 일으키고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 재료의 층을 형성하도록 하는 것이다.
재료의 제거를 수행하기 위한 전자 빔의 사용은 전자기 방사선 지원 제거 기술에 대한 대안적 접근법을 제공하며, 높은 공간 분해능을 달성할 수 있다.
추가의 양태에 따르면, 퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 조사는 선택된 부분에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것이고, 상기 기판은 방사선 추진식 퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분의 조사 전에 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고; 상기 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 상기 기판의 제 1 층 상에 퇴적된 재료의 층을 형성하고, a) 제 1 층은, 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 사용되는 방사선에 대하여, 단위 깊이 당 흡광도가 제 2 층보다 높다는 것; 및 b) 제 1 층은 제 1 층이 존재하지 않는 상태에서 제 2 층 상에서 직접적으로 퇴적 프로세스가 수행되는 경우보다 낮은 온도에서 퇴적 프로세스가 진행될 수 있도록 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 관하여 촉매로서 기능한다는 것 중 어느 하나 또는 둘 모두를 충족한다.
고흡광도를 구비한 제 1 층을 제공하면 방사선 추진식 퇴적 프로세스의 효율적인 추진이 촉진된다. 제 1 층을 촉매로서 기능하도록 선택하면 촉매가 존재하지 않는 경우보다 낮은 온도에서 퇴적 프로세스를 효율적으로 진행할 수 있다. 더 낮은 온도에서 퇴적을 수행하면 이전에 퇴적된 층의 손상의 위험이 줄어든다.
추가의 양태에 따르면, 퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 조사는 선택된 부분에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것이며, 상기 방법은 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 의해 형성된 퇴적된 재료의 층의 퇴적된 재료에 의해 시딩(seeding)되거나 국부적으로 억제되는 추가의 퇴적 프로세스를 수행하는 것을 포함한다.
패턴화된 시드층(seed layer) 또는 패턴화된 억제층을 제공하기 위해 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 사용하면 후속의 추가의 퇴적 프로세스에서 퇴적을 정밀하고 유연하게 제어할 수 있다.
추가의 양태에 따르면, 기판 상에 초기 패턴으로 재료의 층을 제공하는 것; 및 초기 패턴의 재료의 층의 재료에 의해 시딩되거나 국부적으로 억제되는 퇴적 프로세스 동안에 기판의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 조사는 선택된 부분에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 선택된 부분에 의해 적어도 부분적으로 규정되는 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것이다.
방사선 추진식 퇴적 프로세스로 사전에 퇴적된 패턴화된 시드층 또는 억제층을 사용하면 두 접근법의 이익을 모두 얻을 수 있다. 결과로서 얻어지는 패턴화된 재료의 층은 높은 정확도, 유연성 및/또는 높은 처리능력으로 형성될 수 있다.
추가의 양태에 따르면, 퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 조사는 선택된 부분에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것이고, 상기 기판은 방사선 추진식 퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분의 조사 전에 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고; 상기 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 상기 기판의 제 1 층 상에 퇴적된 재료의 층을 형성하고, 상기 방법은 제 1 층을 어닐링하여 퇴적된 재료의 층에 의해 국부적으로 촉매되는 프로세스에서 제 1 층을 개질하는 것을 더 포함한다.
방사선 추진식 퇴적 프로세스는 원하는 패턴으로 정확하게 그리고 효율적으로 고체 촉매를 제공할 수 있게 한다. 다음에 이 패턴화된 촉매는 이 촉매의 패턴에 대응하는 패턴으로 제 1 층의 개질을 일으킨다.
추가의 양태에 따르면, 기판 상의 기존의 패턴화된 재료의 층의 선택된 수리 부분을 조사하는 것을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 조사는 상기 선택된 수리 부분의 수리 프로세스를 국부적으로 추진하여 기존의 패턴화된 재료의 층에서의 하나 이상의 불완전을 적어도 부분적으로 수정하도록 하는 것이고; 상기 수리 프로세스는 선택된 수리 부분에서 재료의 개질, 재료의 퇴적, 및 재료의 제거 중 하나 이상을 포함한다.
수리 프로세스는 패턴화된 재료의 층의 품질을 개선한다. 수리 프로세스는 상이한 장치들 사이에서 전송을 필요로 하지 않고 상이한 방식으로 재료 상에 작동할 수 있다. 프로세스 단계의 총 수를 최소화하면서 고품질이 달성될 수 있다. 프로세스 단계의 총 수를 최소화하면 효율이 개선되고, 수리 프로세스와 관련된 결점이 줄어든다.
추가의 양태에 따르면, 퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하도록 구성된 조사 시스템 - 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것임 -; 및 상기 퇴적된 재료를 어닐링하여 상기 퇴적된 재료를 개질하도록 구성된 어닐링 시스템을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치가 제공된다.
추가의 양태에 따르면, 퇴적 프로세스 동안에 100 nm 미만의 파장을 갖는 방사선으로 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하도록 구성된 제 1 조사 시스템; 및 퇴적 프로세스 동안에 전자 빔, 100 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 방사선, 및 레이저 방사선 중 하나 이상으로 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하도록 구성된 제 2 조사 시스템을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치가 제공되며, 상기 제 1 조사 시스템 및 제 2 조사 시스템은 상기 조사가 선택된 부분에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하여 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 구성된다.
이하, 첨부한 개략도를 참조하여 단지 예시로서 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1은 리소그래피 장치 및 방사선원을 포함하는 리소그래피 시스템의 제 1 실시례를 도시하고;
도 2는 리소그래피 장치 및 방사선원을 포함하는 리소그래피 시스템의 제 2 실시례를 도시하고;
도 3은 원자층 퇴적 프로세스의 제 1 단계 동안에 기판 상의 선택된 부분의 조사를 개략적으로 도시하고;
도 4는 도 3에 도시된 단계에 이어지는 원자층 퇴적 프로세스의 단계를 개략적으로 도시하고;
도 5는 일 실시형태에 따른 환경 제어 시스템에 방사선을 제공하는 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고;
도 6은 조사 시스템 및 어닐링 시스템을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치를 개략적으로 도시하고;
도 7은 제 1 조사 시스템 및 제 2 조사 시스템을 포함하는 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치를 개략적으로 도시하고;
도 8은 주사 EUV 방사선 빔에 이어 퇴적된 재료의 플라즈마 유도 에칭을 개략적으로 도시하고;
도 9는 제 1 층 및 제 2 층을 포함하는 기판 상에서 수행되는 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 개략적으로 도시하고;
도 10은 방사선 추진식 퇴적 프로세스가 제 1 단계(a)에서 사용되어 제 2 단계(b)에서 사용되는 퇴적 프로세스를 시딩하는 퇴적된 재료의 층을 형성하는 2 단계 방법을 개략적으로 도시하고;
도 11은 제 1 방사선 추진식 퇴적 프로세스가 제 1 단계(a)에서 사용되어 제 2 단계(b)에서 사용되는 제 2 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 시딩하는 퇴적된 재료의 층을 형성하는 대안적인 2 단계 방법을 개략적으로 도시하고;
도 12는 제 1 단계(a)에서 퇴적된 재료가 제 2 단계(b)에서 사용되는 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 시딩하는 대안적인 2 단계 방법을 개략적으로 도시하고;
도 13은 제 1 방사선 추진식 퇴적 프로세스가 제 1 단계(a)에서 사용되어 제 2 단계(b)에서 사용되는 제 2 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 국부적으로 억제하도록 작용하는 퇴적된 재료의 층을 형성하는 대안적인 2 단계 방법을 개략적으로 도시하고;
도 14 내지 도 18은 수리 프로세스를 포함하는 패턴화된 재료의 층의 형성 방법을 도시하는 측단면도이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 인가하도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들면, 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들면, 기판 상에 제공된 방사선 감응성 재료(레지스트) 층 상에 패터닝 디바이스(예를 들면, 마스크)에서 패턴을 투영할 수 있다.
기판 상에 패턴을 투영하기 위해, 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이 방사선의 파장은 기판 상에 패턴화된 피처의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용되고 있는 전형적인 파장은 365 nm(i 라인), 248 nm, 193 nm 및 13.5 nm이다. 100 nm 미만, 임의선택적으로 5-100 nm 범위, 임의선택적으로 4 nm 내지 20 nm 범위 이내, 예를 들면, 6.7 nm 또는 13.5 nm의 파장을 갖는 극자외선(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에, 예를 들면, 193 nm의 파장을 갖는 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 작은 피처를 형성할 수 있다.
본 문서에서, "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 달리 명시되지 않는 한, 자외선(예를 들면, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는 자외선) 및 EUV(예를 들면, 약 5-100 nm 범위의 파장을 갖는 극자외선) 뿐만 아니라 전자 빔 방사선을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포괄하는 데 사용된다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 이 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B)(예를 들면, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조정하도록 구성된 조명 시스템(조명기라고도 함)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들면, 마스크)(MA)를 지지하도록 구축되고 특정 파라미터에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 배치하도록 구성된 제 1 포지셔너(PM)에 연결된 마스크 지지체(예를 들면, 마스크 테이블)(MT), 기판(예를 들면, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구축되고 특정 파라미터에 따라 기판 지지체를 정확하게 배치하도록 구성된 제 2 포지셔너(PW)에 연결된 기판 지지체(예를 들면, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 표적 부분(C)(예를 들면, 하나 이상의 다이를 포함하는 표적 부분) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들면, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
작동 중, 조명 시스템(IL)은, 예를 들면, 빔 전달 시스템(BD)을 통해 방사선원(SO)으로부터 방사선 빔을 수광한다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 셰이핑(shaping), 및/또는 제어하기 위한 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 및/또는 기타 유형의 광학 부품, 또는 이들의 임의의 조합 등의 다양한 유형의 광학 부품을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 패터닝 디바이스(MA)의 평면에서의 그 단면에서 원하는 공간적 및 각도적 강도 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 조정하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되고 있는 노광 방사선에 따라 및/또는 침지액의 사용 또는 진공의 사용 등의 기타 요인에 따라, 굴절, 반사, 반사굴절, 애너모픽, 자기, 전자기 및/또는 정전 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 사용은 보다 일반적인 용어 "투영 시스템"(PS)과 동의어로서 간주될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는 기판의 적어도 일부가 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우도록 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들면, 물로 피복될 수 있는 유형일 수 있고, 이것은 침지 리소그래피로도 불린다. 침지 기술에 관한 더 많은 정보는 US6952253에 기재되어 있으며, 이것은 원용에 의해 본원에 포함된다.
리소그래피 장치(LA)는 2 개 이상의 기판 지지체(WT)를 갖는 유형("듀얼 스테이지"라고도 함)일 수도 있다. 이러한 "복수의 스테이지" 기계에서, 기판 지지체(WT)들은 병렬 상태로 사용될 수 있고, 및/또는 기판(W)의 후속 노광의 준비에서의 단계가 하나의 기판 지지체(WT) 상에 배치된 기판(W) 상에서 수행되는 한편 다른 기판 지지체(WT) 상의 다른 기판(W)은 다른 기판 상에 패턴을 노광하는 데 사용될 수 있다.
기판 지지체(WT)에 더하여, 이 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 및/또는 세정 장치를 보유하도록 구성된다. 센서는 투영 시스템(PS)의 특성 또는 방사선 빔(B)의 특성을 측정하도록 구성될 수 있다. 측정 스테이지는 복수의 센서를 보유할 수 있다. 세정 장치는 리소그래피 장치의 일부, 예를 들면, 투영 시스템(PS)의 일부 또는 침지액을 제공하는 시스템의 일부를 세정하도록 구성될 수 있다. 측정 스테이지는 기판 지지체(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 멀어질 때 투영 시스템(PS) 아래로 이동할 수 있다.
작동 중, 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스, 예를 들면, 마스크 지지체(MT) 상에 유지되는 마스크(MA) 상에 입사하고, 패터닝 디바이스(MA) 상에 존재하는 패턴(디자인 레이아웃)에 의해 패턴화된다. 마스크(MA)를 통과한 후에 이 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 이 투영 시스템은 빔을 기판(W)의 표적 부분(C) 상으로 집속시킨다. 제 2 포지셔너(PW) 및 위치 측정 시스템(IF)의 도움으로, 기판 지지체(WT)는 예를 들면, 방사선 빔(B)의 경로 내의 상이한 표적 부분(C)을 집속된 그리고 정렬된 위치에 배치하도록 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제 1 포지셔너(PM) 및 경우에 따라 다른 위치 센서(도 1에 명시적으로 도시되지 않음)를 사용하여 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 배치할 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 기판 정렬 마크(P1, P2)는 전용의 표적 부분을 점유하지만, 이들은 표적 부분들 사이의 공간에 배치될 수 있다. 기판 정렬 마크(P1, P2)는 이들이 표적 부분(C)들 사이에 배치된 경우에 스크라이브 레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려져 있다.
도 2는 방사선 소스(SO) 및 리소그래피 장치(LA)를 포함하는 리소그래피 시스템을 도시한다. 방사선 소스(SO)는 EUV 방사선 빔(B)을 생성하고 이 EUV 방사선 빔(B)을 리소그래피 장치(LA)에 공급하도록 구성된다. 리소그래피 장치(LA)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들면, 마스크)를 지지하도록 구성된 지지 구조(MT), 투영 시스템(PS), 및 기판(W)을 지지하도록 구성된 기판 테이블(WT)을 포함한다.
조명 시스템(IL)은 EUV 방사선 빔(B)이 패터닝 디바이스(MA)에 입사되기 전에 EUV 방사선 빔(B)을 조정하도록 구성된다. 게다가, 조명 시스템(IL)은 다면형 필드(facetted field) 미러 디바이스(10) 및 다면형 퓨필(facetted pupil) 미러 디바이스(11)를 포함할 수 있다. 다면형 필드 미러 디바이스(10) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(11)는 함께 원하는 단면 형상 및 원하는 강도 분포를 갖는 EUV 방사선 빔(B)을 제공한다. 조명 시스템(IL)은 다면형 필드 미러 디바이스(10) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(11)에 더하여 또는 그 대신으로 다른 미러 또는 디바이스를 포함할 수 있다.
이렇게 조정된 후, EUV 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(MA)와 상호작용한다. 이러한 상호작용의 결과 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')이 생성된다. 투영 시스템(PS)은 기판(W) 상에 패턴화된 EUV 방사선 빔(B')을 투영하도록 구성된다. 그 목적을 위해, 투영 시스템(PS)은 기판 테이블(WT)에 의해 파지되는 기판(W) 상에 패턴화된 EUV 방사선 빔(B')을 투영하도록 구성된 복수의 미러(13.14)를 포함할 수 있다. 투영 시스템(PS)은 패턴화된 EUV 방사선 빔(B')에 축소 계수를 적용함으로써 패터닝 디바이스(MA) 상의 대응하는 피처보다 작은 피처를 구비한 이미지를 형성할 수 있다. 예를 들면, 4 또는 8의 축소 계수가 적용될 수 있다. 도 1에서 투영 시스템(PS)은 단지 2 개의 미러(13, 14)를 가지고 있는 것으로 도시되어 있으나, 이 투영 시스템(PS)은 다른 수의 미러(예를 들면, 6 개 또는 8 개의 미러)를 포함할 수 있다.
기판(W)은 미리 형성된 패턴을 포함할 수 있다. 이 경우, 리소그래피 장치(LA)는 패턴화된 EUV 방사선 빔(B')에 의해 형성된 이미지를 기판(W) 상에 이전에 형성된 패턴과 정렬시킨다.
상대적 진공, 즉 대기압보다 훨씬 낮은 압력의 소량의 가스(예를 들면, 수소)가 방사선 소스(SO), 조명 시스템(IL) 및/또는 투영 시스템(PS) 내에 제공될 수 있다.
방사선 소스(SO)는 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스, 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스, 자유 전자 레이저(FEL) 또는 EUV 방사선을 생성할 수 있는 임의의 다른 방사선 소스일 수 있다.
본 설명의 도입부에서 언급한 바와 같이, 반도체 제조 프로세스의 일부로서 2 차원 재료를 제조하기 위해 CVD 또는 ALD 등의 퇴적 기술을 사용하는 데 관심이 있으나, 여러 가지 실제적인 과제가 있다. 제 1 과제는 전형적인 퇴적 구현형태에서 요구되는 비교적 높은 온도이며, 이는 이전에 퇴적된 층을 손상시킬 수 있다. 제 2 과제는 전형적인 퇴적 구현형태에서 비교적 느린 퇴적 속도이며, 이는 제조 처리능력을 제한할 수 있다. 아래에서 설명하는 실시형태는 이들 과제 중 어느 하나 또는 둘 모두에 대처한다.
도 3 및 도 4는 일 실시형태의 방법에 따른 패턴화된 재료의 층(30)의 형성을 개략적으로 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이 방법은 퇴적 프로세스 동안에 기판(W)의 표면의 선택된 부분(32)을 조사하는 것(34)을 포함한다. 일 실시형태에서, 퇴적 프로세스는 단분자층(또는 퇴적 프로세스가 반복되는 경우에 복수의 단분자층)을 형성하도록 구성된다. 도시된 실시형태에서, 퇴적 프로세스는 원자층 퇴적 프로세스이다. 다른 실시형태에서, 예를 들면, 원자층 퇴적, 화학증착, 플라즈마 조장된 화학증착, 에피택시, 스퍼터링, 및 전자 빔 유도 퇴적 중 하나 이상을 독립적으로 또는 조합한 상태로 포함하는 상이한 퇴적 프로세스 또는 퇴적 프로세스의 조합이 사용된다. 패턴화된 재료의 층(30)의 형성은 반도체 디바이스 등의 제조될 디바이스의 적어도 하나의 층을 형성하는 방법의 단계를 구성할 수 있다.
일 실시형태에서, 조사는 퇴적 프로세스(예를 들면, 원자층 퇴적 프로세스)를 국부적으로 추진할 수 있는 방사선으로 수행된다. 일 실시형태에서, 방사선은 퇴적 프로세스(예를 들면, 원자층 퇴적 프로세스)를 국부적으로 추진할 수 있는 임의의 유형의 EUV 방사선(100 nm 미만의 파장을 가짐)을 포함하거나, 본질적으로 이 방사선으로 구성되거나, 이 방사선으로 구성된다. EUV 방사선을 사용하면 높은 공간 분해능이 얻어진다. 일부의 다른 실시형태에서, 조사는 아래에서 설명하는 바와 같이 임의선택적으로 침지액과 조합된 상태로 더 높은 파장의 방사선을 포함하는, 또는 본질적으로 이것으로 구성되는, 또는 이것으로 구성되는 방사선으로 수행된다. 더 높은 파장의 방사선은 100 nm 내지 400 nm 범위에 있을 수 있다(DUV 방사선을 포함함).
조사는 선택된 부분(32)에서 퇴적 프로세스(도시된 실시형태에서, 원자층 퇴적 프로세스)를 국부적으로 추진하며, 그로 인해 선택된 부분(32)에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층(30)의 형성을 유발한다(도 4 참조). 따라서 레지스트를 필요로 하지 않고 패턴이 형성된다. 따라서 레지스트를 제거하기 위한 처리가 요구되지 않으며, 이로 인해 패턴화된 재료의 층(30) 또는 임의의 취약한 하측의 재료에 대한 손상의 위험이 줄어든다. 레지스트 잔류물이 취약한 하측의 재료의 특성에 상당한 영향을 줄 수 있는 경우 및/또는 레지스트의 박리가 취약한 하측의 재료에 상당한 손상을 줄 수 있는 경우에 이러한 접근법은 특히 바람직하다. 취약한 하측의 재료의 예에는 매우 얇은 필름 코팅, 그래핀 또는 전이 금속 디칼코제나이드(TMD) 등의 2D 재료, 및 자립막 또는 박막이 포함된다. 전통적인 리소그래피 기반의 반도체 제조 프로세스와 대조적으로, 방사선은 레지스트 내의 분자들을 파괴하거나 가교하는 데 사용되는 대신에 퇴적 프로세스(예를 들면, 원자층 퇴적 프로세스)에 관련되는 하나 이상의 화학 반응을 추진하는 데 사용된다.
원자층 퇴적은 공지된 박막 퇴적 기술이며, 여기서 적어도 2 가지 화학물질(이것은 전구체 재료로 지칭될 수 있음)의 각각은 연속적으로 자기 제한적인 방식으로 재료의 표면과 반응된다. 화학증착과 대조적으로, 2 개의 전구체 재료는 통상적으로 기판(W) 상에 동시에 존재하지 않는다.
원자층 퇴적을 사용하는 적어도 일부의 실시형태에서, 원자층 퇴적은 적어도 제 1 단계 및 제 2 단계를 포함한다. 일례가 도 3에 도시되어 있는 제 1 단계에서, 제 1 전구체 재료(51)가 기판(W)의 표면과 반응하게 된다. 일례가 도 4에 도시되어 있는 제 2 단계에서, 제 1 단계에서 기판(W)과 제 1 전구체(51)가 반응되는 영역에서 제 2 전구체 재료(52)가 기판(W)과 반응하게 된다.
도 5는 이 방법을 수행하기 위한 장치(60)를 개략적으로 도시한다. 따라서 이 장치(60)는 패턴화된 재료의 층을 형성한다. 이 장치(60)는 조사 시스템을 포함한다. 조사 시스템은 리소그래피 장치(LA)를 포함할 수 있다. 리소그래피 장치(LA)는 패턴화된 방사선 빔을 패터닝 디바이스(MA)로부터 기판(W) 상에 투영함으로써 선택된 부분(32)을 조사한다. 리소그래피 장치(LA)는 (예를 들면, 조사가 DUV 방사선을 포함하고 및/또는 침지 리소그래피가 요구되는 경우에) 도 1을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이 또는 (예를 들면, 조사가 EUV 방사선을 포함하는 경우에) 도 2를 참조하여 위에서 설명한 바와 같이 구성될 수 있다.
일 실시형태에서, 리소그래피 장치(LA)는 침지 리소그래피를 수행하도록 구성된다. 이러한 실시형태에서, 원자층 퇴적 프로세스는 선택된 부분(32)이 침지액과 접촉한 상태에서 선택된 부분(32)이 조사되는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 원자층 퇴적 프로세스는 가스상 전구체 재료로부터 기판(W)으로의 전구체의 흡착을 포함하는 제 1 단계 및 (예를 들면, 흡착 프로세스의 부산물을 제거하기 위해) 침지액을 통한 조사에 의해 흡착된 전구체가 선택된 부분(32)에서 개질되는 제 2 단계를 포함할 수 있다. 침지액을 통한 조사에 의해 생성된 부산물은 침지액의 흐름에 의해 편리하게 제거될 수 있다. 일 실시형태에서, 조사된 기판(W)은 후속하여 건조되고, 건조된 기판(W) 상에서 임의의 필요한 처리가 수행된다.
일 실시형태에서, 환경 제어 시스템(45)이 제공된다. 환경 제어 시스템(45)은 퇴적 프로세스(예를 들면, 원자층 퇴적 프로세스)가 진행하는 것을 허용하는 방식으로 기판(W) 위의 환경(42)의 조성을 제어할 수 있다. 일 실시형태에서, 환경 제어 시스템(45)은 기판(W)의 표면의 선택된 부분(32)을 포함하는 밀폐 환경(42)을 제공하는 체임버(36)를 포함한다. 일부의 실시형태에서, 기판(W)의 전체는 퇴적 프로세스(예를 들면, 원자층 퇴적 프로세스) 동안에 체임버(36) 내에 있다. 일 실시형태에서, 재료 교환 시스템(38)(예를 들면, 체임버(36) 내로의 포트 및 관련된 밸브 및/또는 도관)이 제공되며, 이것에 의해 재료를 밀폐 환경(42)에 첨가하고 밀폐 환경(42)으로부터 제거하여 상이한 조성 환경을 밀폐 환경(42) 내에 확립시킬 수 있다. 재료는 흐름 관리장치(44)에 의해 재료 교환 시스템(38)에 출입될 수 있다. 흐름 관리장치(44)는 저장소, 덕트, 밸브, 싱크, 펌프, 제어 시스템, 및/또는 체임버(36)에 출입하는 재료의 요구되는 흐름을 제공하기 위해 필요한 기타 구성요소의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 달성되는 상이한 조성 환경은 원자층 퇴적 프로세스의 상이한 각각의 스테이지에 대응할 수 있다. 일부의 실시형태에서, 체임버(36)에 첨가되고 체임버(36)로부터 제거되는 재료는 가스상이고, 그로 인해 상이한 가스의 조합으로 이루어진 조성 환경을 제공한다. 퇴적 프로세스(예를 들면, 원자층 퇴적 프로세스)의 하나 이상의 단계가 침지액을 통한 기판(W)의 조사에 의해 수행되는 실시형태에서, 환경 제어 시스템(45)은 (예를 들면, 침지 리소그래피 모드에서 노광 동안에) 기판(W) 위에 제어된 액체 환경이 유지되는 상태와 (예를 들면, 가스상 전구체 재료로부터 전구체의 흡착 동안에) 기판(W) 위에 제어된 가스상 환경이 유지되는 상태 사이에서 전환을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
일부의 실시형태에서, 선택된 부분(32)에서 퇴적 프로세스(예를 들면, 원자층 퇴적 프로세스)의 추진은 전구체 재료에 관한 화학 반응을 추진하는 것을 포함한다. 전구체 재료는 조사 동안에 기판 위에 확립된 조성 환경의 일부로서 제공된다. 화학 반응을 추진하면 조사가 없는 경우보다 빠른 속도로 화학 반응이 진행할 수 있게 된다. 대안적으로, 화학 반응은 조사가 없는 경우에는 전혀 발생하지 않을 수 있다. 일 실시형태에서, 화학 반응은 흡열성이고, 조사는 화학 반응을 진행시키는 데 필요한 에너지를 제공한다. 일부의 실시형태에서, 화학 반응은 조사에 의해 기판(W)에서 생성되는 열에 의해 적어도 부분적으로 추진된다. 따라서, 조사에 의해 추진되는 화학 반응은 진행을 위해 고온이 필요한 화학 반응 또는 고온에서 보다 급속하게 진행하는 화학 반응을 포함할 수 있다. 일부의 실시형태에서, 화학 반응은 조사에 의해 추진되는 광화학 반응을 포함한다. 따라서, 화학 반응에 관련된 적어도 하나의 종은 조사로부터 광자를 직접 흡수하고, 광자의 흡수는 화학 반응의 진행을 가능하게 한다. 일부의 실시형태에서, 광화학 반응은 이 광화학 반응에 관여하는 적어도 하나의 종의 각각에 의해 2 개 이상의 광자의 흡수를 수반하는 다광자 광화학 반응을 포함한다. 2 개 이상의 광자를 흡수할 필요가 있으므로 화학 반응은 단일 광자 광화학 반응보다 보사의 강도 변화에 훨씬 더 민감하게 된다(즉, 화학 반응 속도는 강도의 함수로서 훨씬 더 강하게 변화함). 강도에 대한 감도 증가에 의해 횡방향 콘트라스트가 향상된다. 일 실시형태에서, 광화학 반응과 방사선 유도 가열의 조합을 사용하여, 화학 반응이 국부적으로 추진되어 패턴을 생성하는 명확하게 규정된 프로세스 윈도우를 제공한다. 일 실시형태에서, 화학 반응은 방사선과 기판(W) 사이의 상호작용에 의해 생성되는 플라즈마, 기판(W) 상에 형성된 층, 및/또는 기판 위에 존재하는 가스에 의해 추진된다. 일 실시형태에서, 생성된 플라즈마는 조사에 의해 규정되는 국부 영역 내에서 생성된다. 일 실시형태에서, 화학 반응은 조사에 의해 제공되는 전자에 의해 추진된다. 전자는 광전자 또는 이차 전자(광전자 또는 e빔으로부터의 전자의 비탄성 산란 이벤트에 의해 생성되는 전자)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 기판(W)에 의해 흡수된 광자는 기판(W)의 표면 근처에 퇴적 프로세스에 참여하는 에너지 전자를 제공할 수 있다. 전자기 방사선과 e빔의 조합이 사용되는 실시형태에서, 퇴적 프로세스의 일부는 e빔으로부터의 전자에 의해 추진될 수 있다.
일부의 실시형태에서, 가스상/액체 공반응물 및/또는 촉매 및/또는 전구체의 유체 역학이 퇴적 프로세스 동안에 제어된다. 유체 역학의 제어는 퇴적된 재료의 품질을 향상시킬 수 있다. 유체 역학의 제어는 흐름 방향(또는 흐름의 벡터 플로우 필드)을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 유체 역학의 제어는, 예를 들면, 펄스형 흐름을 제공하는 것을 포함하여 흐름 속도를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 유체 역학의 제어는 공간 및/또는 시간에서 국부적으로 퇴적 위치 근처의 관련 입자의 고밀도 및 다른 표면(예를 들면, 광학장치) 근처의 입자의 저밀도를 생성하도록 수행된다.
일부의 실시형태에서, 조성 환경은 상이한 시간에 상이한 가스 혼합물을 제공하도록 제어된다. 상이한 가스 혼합물은 상이한 재료를 퇴적하기 위해 또는 재료를 퇴적하는 모드와 재료를 에칭에 의해 제거하는 모드 사이에서 전환하기 위해 제공될 수 있다. 상이한 가스 혼합물을 사용하여 시간의 함수로서 퇴적 속도를 제어가능하게 변화시킬 수도 있으며, 이는, 예를 들면, 명확히 규정된 에지 및/또는 형상을 갖는 피처를 생성하는데 유용할 수 있다.
일부의 실시형태에서, 충전 밸런스는 퇴적 프로세스 동안에 사전 충전 및/또는 연속 충전을 사용하여 제어된다. 사전 충전 및/또는 연속 충전은 예를 들면, 전자 플러드 건을 사용하여 또는 광자방출 메커니즘(예를 들면, 레이저를 사용함)에 의해 제공될 수 있다.
저에너지 전자(기판-진공 계면으로부터 누출되는 이차 전자나 후방산란 전자 등)는 기판 표면 상의 분자 또는 그 보다 위의 분자와 화학 반응을 일으킬 수 있다. 반응 속도는 존재하는 저에너지 전자의 수와 에너지에 의존한다. 비전도성 재료의 경우에 (예를 들면, EUV 조사에 의해) 기판으로부터 전자가 방출하면 기판(W)의 양의 충전을 일으킨다. 이러한 충전은 기판(W)으로부터의 전자 수율 및 기판(W)을 떠나는 전자의 궤적 및 에너지에 영향을 준다. 따라서 이 충전은 기판 표면 상에 또는 이 보다 높은 곳의 전자 밀도에 영향을 주고, 퇴적 프로세스 또는 기타 프로세스 동안에 반응 속도를 제어하는데 사용될 수 있다. 전자 플러드 건을 사용하면 (전자 빔의 입사 에너지(landing energy)에 의존하여) 추가의 양의 또는 음의 샘플 충전이 가능해진다. 레이저 빔을 사용하면 광전 효과를 통해 추가의 양의 충전이 발생한다. 전자 빔 에너지 또는 레이저 빔 파장을 조정하여 전자가 생성되는 평균 깊이를 변화시킴으로써 추가의 프로세스 제어가 달성될 수 있다.
도 3 및 도 4의 실시례에서, 기판(W)은 원자층 퇴적의 제 1 단계에서만 조사된다. 다른 실시형태에서, 선택된 부분(32)의 조사는 제 2 단계 동안에만 또는 제 1 단계 및 제 2 단계 동안에 수행된다. 침지액을 포함하지 않는 실시형태에서, 2 개의 단계 중 적어도 하나에서 선택된 부분(32)의 조사는 EUV 방사선을 사용하여 수행된다. 조사는 DUV 방사선을 포함하는 다른 형태의 조사(침지액의 유무에 무관함)를 사용하여 하나 이상의 다른 단계에서 추가적으로 수행될 수 있다.
많은 퇴적 재료의 경우, 퇴적된 재료의 층이 제조되고 있는 디바이스(예를 들면, 반도체 디바이스)에 포함되는 것에 적합한 품질 수준을 갖도록 고온에서 퇴적 프로세스를 수행할 필요가 있다. 예를 들면, 퇴적된 재료가 고전도성의 얇은 트랙을 형성할 필요가 있는 경우, 트랙의 전도성은 적절히 높아야 한다. 고온은 퇴적된 재료 내의 원자가 보다 고품질 상태(예를 들면, 보다 결정질 상태)로 재배열되는데 필요한 에너지를 제공한다.
일 부류의 실시형태에서, 이러한 고온은 퇴적된 재료를 어닐링하여 퇴적된 재료를 개질하는 추가의 단계를 포함함으로써 회피된다. 개질은 퇴적된 재료의 결정도의 정도를 증가시키는 것을 포함하여 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 어닐링은 비정질 재료를 재료의 결정질 형태로 변환하는 것 또는 이미 어느 정도의 결정도를 가지고 있는 재료의 결정립 크기를 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 어닐링은 차례로 순서대로 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 이 순서를 반복하여 선택된 부분(32)에서 퇴적된 재료의 복수의 층을 점진적으로 구축한다.
퇴적된 재료(30)의 성질은 퇴적된 재료(30)가 기재된 방법으로 퇴적되고 이어서 어닐링되어 퇴적된 재료(30)를 개질할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 일 유형의 실시형태에서, 재료는 탄소를 포함하거나, 본질적으로 탄소로 구성되거나, 탄소로 구성된다. 이러한 실시형태에서, 재료의 개질은 비정질 탄소의 그래핀 등의 탄소의 결정질 형태로의 변환 또는 탄소의 평균 결정립 크기를 증가시키는 탄소의 개질을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 퇴적된 재료의 어닐링은 전자기 방사선을 사용한 조사에 의해 수행된다. 이러한 조사에 의한 어닐링은 기판(W)의 평면에 또는 심지어 기판(W) 내의 국부 영역에 국부화된 가열을 제공하는 것을 가능하게 한다. 따라서 효과적인 어닐링을 위해 적절한 온도는 이것이 요구되는 국부 영역에서 도달될 수 있고, 다른 부위의 온도는 더 낮게 유지될 수 있다. 따라서 이전에 퇴적된 층은 (예를 들면, 용융을 일으킴으로써) 이전에 퇴적된 층을 손상시킬 만큼 충분히 높은 온도에 도달하는 것을 회피할 수 있다.
일 실시형태에서, 동일한 방사선원이 상이한 시간에 사용되어 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 상기 퇴적된 재료(30)를 어닐링하기 위한 조사를 제공한다. 도 5의 실시례에서, 예를 들면, 동일한 리소그래피 장치(LA)를 사용하여 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 퇴적된 재료(30)를 어닐링하기 위한 조사의 둘 모두를 수행할 수 있다.
일 실시형태에서, 선택된 부분(32)의 조사는 퇴적된 재료(30)를 어닐링하기 위한 조사보다 기판(W)에서 더 미세한 공간 분해능으로 수행된다. EUV 방사선을 사용하는 리소그래피 장치(LA)가 사용되는 경우, 예를 들면, EUV 방사선은 EUV 방사선을 패턴화하고 그로 인해 형성될 퇴적된 재료(30)의 패턴을 형성하는 패터닝 디바이스(MA)(예를 들면, 마스크)를 통해 가해질 수 있다. 이러한 접근법은 높은 수준의 로컬라이제이션(localization), 예리한 에지, 피치 및 임계 치수(critical dimension; CD)를 실현한다. 퇴적된 재료(30)를 어닐링하기 위해 조사가 적용되는 경우, 리소그래피 장치(LA)는 패터닝 디바이스를 사용하지 않고 및/또는 상이한(더 낮은 분해능의) 패터닝 디바이스를 사용하여 및/또는 보다 넓은 면적에 걸쳐 퍼지도록 디포커싱된 EUV 방사선을 사용하여 기판(W)을 조사할 수 있다. 패터닝 디바이스를 사용하지 않는 조사는 때때로 플러드 익스포저(flood exposure)라고 부른다. 이러한 플러드 익스포저를 사용하는 어닐링은 다른 유형의 조명에 비해 처리능력을 상당히 증가시킬 수 있다.
추가 유형의 실시형태에서, 제 1 방사선원(SO)을 사용하여 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사를 제공한다. 퇴적된 재료(30)를 어닐링하기 위해 제 2 방사선원(71)이 사용된다. 제 1 방사선원(SO)은 제 2 방사선원(71)과 다르다. 이러한 접근법에 의해 각각의 방사선원은 수행(즉, 퇴적 프로세스를 추진하거나 퇴적된 재료(30)를 어닐링)할 필요가 있는 각각의 프로세스에 맞추어 최적화될 수 있다. 이러한 유형의 실시형태를 구현하기 위한 예시적 장치는 도 6에 도시되어 있다. 일 실시형태에서, 제 1 방사선원(SO) 및 제 2 방사선원(71)은 기판(W)을 이 기판(W)의 반대측으로부터 조사한다. 이러한 접근법은 각각의 조사 프로세스를 구현하기 위한 하드웨어를 배치하는 것에 대해 더 큰 유연성을 제공한다. 이러한 구성의 일 실시례는 도 6에 도시되어 있다. 이 실시형태에서, 리소그래피 장치(LA) 내의 제 1 방사선원(SO)은 선택된 부분(32)을 조사하여 형성될 패턴을 규정한다. 레이저 유닛(70) 내의 제 2 방사선원(71)(이것은 어닐링 시스템의 일례임)은 기판(W)의 반대측으로부터 퇴적된 재료(30)까지 기판(W)을 조사하여 퇴적된 재료(30)의 어닐링을 제공한다. 이 구성에서 어닐링은 퇴적 프로세스가 수행되는 것과 동시에 또는 그 후에 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 기판(W)의 일 부분 상에서 어닐링이 수행되는 동안에 기판(W)의 다른 부분에는 퇴적 프로세스가 적용된다. 따라서, 어닐링을 수행하기 위한 레이저 스팟(laser spot)의 배치는 조사의 진행보다 위치적으로 지연되어 기판(W)의 타측 상에의 퇴적을 추진한다(즉, 조기에 리소그래피 장치(LA)에 의해 조사된 기판(W)의 일부를 가열한다). 다른 실시형태에서, 동일한 리소그래피 장치(LA)가 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 퇴적된 재료(30)를 어닐링하기 위한 조사의 둘 모두를 수행하기 위해 사용되는 도 5를 참조하여 위에서 설명한 실시례에서와 같이, 퇴적된 재료(30)를 어닐링하기 위해 사용되는 방사선원은 이 기판(W)의 퇴적된 재료(30)와 동일한 측으로부터 기판(W)을 조사한다.
다른 유형의 실시형태에서, 퇴적된 재료(30)의 어닐링은 제 1 단계 및 제 2 단계를 포함한다. 제 1 단계에서, 기판(W) 모두가 실온보다 높은 목표 온도까지 예열된다. 제 1 단계에 이어지는 제 2 단계에서 기판(W)의 선택된 국부적 영역은 목표 온도보다 높은 온도까지 가열된다. 제 2 단계는 다른 선택된 국부적 영역을 가열하도록 반복될 수 있다. 각각의 선택된 국부적 영역은 기판(W) 전체보다 작다. 일 실시형태에서, 목표 온도는 어닐링을 효과적으로 수행하기 위해 필요한 온도보다 낮고, 제 2 단계에서의 국부적 조사는 각각의 선택된 국부적 영역을 어닐링을 위해 효과적인 온도까지 가열한다. 일 실시형태에서, 목표 온도는 이전에 퇴적된 층을 손상시킬 수 있는 온도보다 낮다. 따라서 목표 온도는 이전에 퇴적된 층의 성질에 의존할 수 있고 및/또는 이에 따라 퇴적이 수행될 제조 프로세스의 스테이지에 의존할 수 있다. 일 실시형태에서, 목표 온도는 1000 ℃ 미만이다. 일 실시형태에서, 목표 온도는 400 ℃ 미만이다. 일 실시형태에서, 목표 온도는 200 ℃ 미만이다. 일 실시형태에서, 국부적 가열은 퇴적 프로세스를 추진하기 위해 사용되는 조사에 의해 적어도 부분적으로 제공된다. 일 실시형태에서, 국부적 가열은, 예를 들면, 도 6을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 별개의 방사선원을 사용하여 기판(W)을 개별적으로 조사함으로써 적어도 부분적으로 제공된다.
도 7을 개략적으로 도시된 바와 같은 추가의 유형의 실시형태에서, 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 선택된 부분(32)의 조사는 퇴적 프로세스를 추진하는 동안에 제 2 조사 시스템에 의해 가해지는 전자 빔, 100 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 방사선, 및 레이저 방사선 중 하나 이상과 조합하여 제 1 조사 시스템에 의해 가해지는 EUV 방사선(예를 들면, 100 nm 미만, 임의선택적으로 5-100 nm 범위, 임의선택적으로 4 nm 내지 20 nm 범위 이내, 예를 들면, 6.7 nm 또는 13.5 nm의 파장을 가짐)을 사용하여 수행된다. 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 선택된 부분의 조사가 (제 2 조사 시스템으로서 기능하는 e빔원(82)에 의해 공급되는) 전자 빔과의 조합으로 (제 1 조사 시스템으로서 기능하는 리소그래피 장치(LA)를 통해 공급되는) 100 nm 미만의 파장을 갖는 방사선을 사용하여 수행되는 실시형태를 구현하기 위한 장치(80)가 도 7에 개략적으로 도시되어 있다. 제 1 조사 시스템 및 제 2 조사 시스템은 조사가 선택된 부분(32)에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하여 선택된 부분(32)에 의해 규정되는 패턴으로 퇴적된 재료의 층(30)을 형성하도록 구성된다.
EUV 방사선에 의한 퇴적 프로세스의 추진은 많은 경우에 고체 재료(예를 들면, 기판(W)이나 이 기판(W) 상에 형성된 층)와 상호작용하여 고체 재료로부터 전자를 해방하고 그로 인해 플라즈마를 형성하는 EUV 방사선에 의해 주로 일어난다. 플라즈마는 퇴적 프로세스와 관련된 화학 반응을 추진한다. EUV 방사선과 조합된 상태로 e빔을 사용하면 고농도의 전자가 제공되며 및/또는 결합의 절단에 기여하여 반응 종을 생성하고 그로 인해 재료의 더 빠른 퇴적을 촉진한다.
일 실시형태에서, 퇴적된 재료는 붕소, 임의선택적으로는 붕소의 단분자층을 포함하거나, 본질적으로 이것으로 구성되거나, 이것으로 구성된다. 이러한 실시형태의 일 실시례에서, 어닐링에 의해 일어나는 퇴적된 재료의 층(30)의 개질은 붕소를 보로핀으로 변환하는 것을 포함하여 보다 결정질이 되도록 붕소를 개질하는 것을 포함한다. 일 실시형태에서, 보로핀은 선택된 부분(32)의 조사에 의해 직접 형성된다. 이러한 유형의 실시형태에서, 어닐링은 퇴적된 재료의 층(30)를 개선하기 위해 수행되거나 수행되지 않을 수 있다. 이러한 유형의 실시형태에서, 퇴적된 붕소를 제공하는 퇴적 프로세스는 EUV 방사선(예를 들면, 100 nm 미만, 임의선택적으로 5 - 100 nm 범위, 임의선택적으로 4 nm 내지 20 nm 범위 이내, 예를 들면, 6.7 nm 또는 13.5 nm의 파장을 가짐)을 사용하여 기판의 선택된 부분(32)을 조사함으로써 추진된다. 위에서 설명한 바와 같이, EUV 방사선은 고체 재료와 상호작용하여 전자를 방출하고, 이 전자는 퇴적 프로세스를 추진하도록 작용한다. 도 8에 개략적으로 도시된 일 실시형태에서, 조사는 기판(W) 상에 EUV 방사선 빔(86)을 스캐닝함으로써 수행된다. EUV 방사선 빔(86)의 개략 삼각형 영역에서, 기판(W)의 표면 상에 퇴적되는 입자(88)는 EUV 방사선 및 이 EUV 방사선에 의해 생성되는 플라즈마에 노출된다. 이 영역에서 순효과(net effect)는 입자(88)가 기판(W)의 표면에 부착되도록 퇴적 프로세스를 추진하는 것이다. 그러나, EUV 방사선 빔(86)에 의해 생성되는 플라즈마(87)는 EUV 방사선 빔이 스캐닝하고 있는 곳에 가까운 영역, 예를 들면, EUV 방사선 빔(86)의 하류에 존재한다. 이 플라즈마는 에천트로서 기능하여 EUV 방사선 빔(86)에 의해 최근에 퇴적된 재료를 제거할 수 있다. 이러한 에칭에 의한 입자(89)의 박리는 도 8에서 우측(화살표 84)을 향해 스캐닝되고 있는 EUV 방사선 빔(86)의 좌측에 개략적으로 도시되어 있다. 예를 들면, 탄소를 포함한 다른 재료에 비해, 붕소는 EUV 방사선에 대해 보다 투명하며, 플라즈마 유도 에칭 프로세스에 대하여 저항성이 있다. 따라서 퇴적된 재료가 에칭에 의해 손실되는 정도가 감소되며, 그로 인해 순 퇴적 속도가 증가한다. 에칭에 대한 저항성으로 인해 (스테핑 모드 대신에 또는 스테핑 모드(stepping mode)에 더하여) 스캐닝 모드를 사용할 수 있고, 다른 재료의 경우에는 이 모드에서 플라즈마 유도 에칭으로 인한 재료 손실이 허용될 수 없는 수준까지 증가할 수 있다.
일 실시형태에서, 패턴화된 재료의 층 내의 패턴은 위의 실시형태 중 임의의 실시형태에서 설명한 바와 같은 재료를 선택적으로 퇴적하는 것 대신에 또는 이 것에 추가하여 재료를 제거하는 것에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 이러한 실시형태에서, 퇴적 프로세스는 재료의 층을 형성한다. 퇴적 프로세스는 원자층 퇴적, 화학증착, 플라즈마 조장된 화학증착, 에피택시, 스퍼터링, 및 전자 빔 유도 퇴적 중 하나 이상을 사용하는 것을 포함하여 위에서 설명한 방법들 중 임의의 방법으로 수행될 수 있다. 퇴적된 재료의 층의 선택된 부분이 조사된다. 일 실시형태에서, 재료의 층은 조사 전에 아래에 있는 층이나 기판의 전체를 덮는다(즉, 재료의 층은 조사 전에 패턴을 포함하지 않는다). 다른 실시형태에서, 재료의 층은 제 1 패턴을 포함하며, 조사는 제 1 패턴을 정치화(refining)하여 제 1 패턴과 다른 제 2 패턴을 제공한다. 방사선은 전자 빔을 포함한다. 일부의 실시형태에서, 방사선은 전자기 방사선 등의 상이한 유형의 방사선을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 상이한 유형의 방사선은 UV 방사선, DUV 방사선, EUV 방사선, 또는 UV, DUV 및 EUV 방사선 중 2 개 이상의 임의의 조합을 포함한다. 조사는 선택된 부분 내에서 재료의 층의 제거를 일으키고 그로 인해 선택된 부분에 의해 규정되는 패턴의 재료의 층을 형성하도록 하는 것이다. 일 실시형태에서, 조사는, 수소 및 수소 플라즈마 중 어느 하나 또는 둘 모두의 존재 하에서, 조사되고 있는 적어도 선택된 부분에 걸쳐 수행된다. 조사와 수소 및/또는 수소-플라즈마의 조합에 의해 선택된 부분에서 선택적으로 재료의 층(이것은 고체 및/또는 액체 재료를 포함할 수 있음)이 에칭 제거된다(즉, 에칭이 선택된 부분에서 발생하며, 선택된 부분의 외측 영역에서는 발생하지 않는다).
위에서 설명한 바와 같이, 조사를 사용하여 재료를 선택적으로 퇴적할 수 있고, 재료를 선택적으로 제거할 수 있다. 또한 이 조사를 사용하여 퇴적된 재료의 품질을 개선할 수도 있다(예를 들면, 결함 및 공공을 제거할 수 있음). 이들 원리에 기초하여 기존의 패턴화된 재료의 층을 수리하는 방법이 제공될 수 있다.
그 일 실시례를 도 14 내지 도 18을 참조하여 아래에서 설명하는 실시형태에서, 기판(W) 상의 기존의 패턴화된 재료의 층(108)의 선택된 수리 부분(104)이 기존의 패턴화된 재료의 층(108)의 조사를 포함하는 수리 프로세스를 받는 방법이 제공된다. 일 실시형태에서, 조사는 100 nm 미만(임의선택적으로 5 - 100 nm의 범위 이내, 임의선택적으로 4 nm 내지 20 nm 범위 이내, 예를 들면, 6.7 nm 또는 13.5 nm)을 갖는 EUV 방사선을 사용하여 수행된다. 도 14 내지 도 18의 실시례에서, 기존의 패턴화된 재료의 층(108)은 다음의 단계에 의해 제공된다. 제 1 단계에서, 기판(W)(도 14)이 퇴적 프로세스(111)를 받아서 퇴적된 재료의 층(100)(도 15)을 형성한다. 제 2 단계에서, 퇴적된 재료의 층(100)은 패턴화 프로세스를 받아서 제 1 패턴화된 재료의 층(102)(도 16)을 형성한다. 제 3 단계에서, 추가의 퇴적 프로세스(113)가 수행되어 제 1 패턴화된 재료의 층(102)(도 17)에 기초하여 더 두꺼운 패턴화된 재료의 층(108)을 구축한다. 패턴화된 재료의 층(108)은 수리 프로세스가 적용되는 기존의 패턴화된 재료의 층(108)의 일례이다. 수리 프로세스의 적용 전에, 퇴적 프로세스(111), 패턴화 프로세스(112) 및/또는 추가의 퇴적 프로세스(113)의 결함은 패턴화된 재료의 층(108)의 결함으로 이어질 수 있다. 도시된 개략적인 실시례에서, 2 개의 결함이 제 1 패턴화된 재료의 층(102)에 도시되어 있다. 제 1 결함은 제 1 패턴화된 재료의 층(102)의 부분(106)이 실수로 결손된 것이다. 제 2 결함은 패턴이 평탄해야 하는 제 1 패턴화된 재료의 층(102)의 상면에 오염물 입자(104)가 존재하는 것이다. 오염물 입자는, 예를 들면, 처리 중인 웨이퍼의 전체에 영향을 주는 저항 코팅 프로세스가 사용되는 경우에 만날 수 있다. (도 16에 도시된 바와 같은) 제 1 패턴화된 재료의 층(102)에서의 이들 결함은 (도 17에 도시된 바와 같은) 추가의 퇴적 프로세스(113) 이후에 생성되는 패턴화된 재료의 층(108)에서의 결함에 대응하는 결함으로 이어진다.
일 실시형태에서, 도 17에 도시된 패턴화된 재료의 층(108)은 패턴화된 재료의 층(108)의 조사(114)를 포함하는 수리 프로세스를 받아서 수리된 패턴화된 재료의 층(110)(도 18)을 제공한다. 조사는 선택된 수리 부분(104)를 조사함으로써 이 선택된 수리 부분(104)에서 수리 프로세스를 국부적으로 추진하도록 하는 것이다. 수리 프로세스는 이 수리 프로세스가 적어도 부분적으로 조사에 의해 추진되므로 선택된 수리 부분(104)에 제한될 수 있다. 선택된 수리 부분에 조사를 제한하면(예를 들면, 다른 부분을 조사하지 않거나 다른 부분을 훨씬 낮은 정도로 조사함), 수리 프로세스는 주로 또는 배타적으로 선택된 수리 부분에서 발생하고, 그로 인해 수리 프로세스의 국부적 추진을 제공한다. 수리 프로세스는 적어도 부분적으로 기존의 패턴화된 재료의 층(108)의 하나 이상의 결함을 수정한다. 일 실시형태에서, 수리 프로세스는 선택된 수리 부분(104)에서의 재료의 개질, 재료의 퇴적, 및 재료의 제거 중 하나 이상을 포한다. 선택된 수리 부분(104)의 일 실시례는 도 17 및 도 18에 도시되어 있다. 선택된 수리 부분(104)은 일반적으로 수리 프로세스를 받고 있는 기판(W)의 상면의 전체보다 작다. 따라서 조사는 수리될 영역에 선택적으로 지향된다. 선택된 수리 부분(104)의 전체가 동시에 조사될 필요는 없다. 선택된 수리 부분(104)의 다른 서브 부분은 다른 시간에 조사될 수 있다. 도시된 실시례에서, 선택된 수리 부분(104)은 제 1 서브 부분(104A) 및 제 2 서브 부분(104B)을 포함한다. 이 실시례에서, 수리 프로세스는 제 1 서브 부분(104A)에서 새로운 재료의 퇴적(도 16에 도시된 실수로 손실된 부분(106)으로부터 발생하는 결함을 수리하기 위함) 및 제 2 서브 부분(104B)에서 재료의 제거(도 16에 도시된 오염물 입자(104)로부터 발생하는 결함을 수리하기 위함)을 포함한다. 퇴적 프로세스 및 제거 프로세스는 동일한 장치 내에서 (기판 위의 조성 환경을 변화시킴으로써) 상이한 장치들 사이에서 기판(W)을 이동시키지 않고 수행될 수 있고, 그로 인해 프로세스 단계의 총 수 및 결과적으로 수리 프로세스의 결함을 감소시킨다. 재료의 퇴적은 퇴적 프로세스가 조사에 의해 국부적으로 추진되는 위에서 설명한 방법들 중 임의의 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 재료의 퇴적은, 예를 들면, 전구체 재료 및/또는 공반응물 재료 및/또는 촉매 재료 등의 퇴적 프로세스를 지지하는데 적합한 종을 함유하는 기판(W) 위의 조성 환경에서 수행될 수 있다. 재료의 제거는 수소 및 수소 플라즈마 중 어느 하나 또는 둘 모두를 함유하는 분위기 등의 조사의 존재 하에서 국부적 에칭에 유리한 조성 환경을 제공함으로써 수행될 수 있다. 제거될 재료가 탄소 기반의 재료를 포함하는 경우, 조사는 H2O, XeF2, NH3 및 O2 중 하나 이상 등의 조사의 존재 하에서 탄소의 에칭에 유리한 재료의 존재 하에서 수행될 수 있다. 재료의 제거는 (예를 들면, 표면을 세정하기 위해) 표면 상의 오염물의 제거 및/또는 (도 14 내지 도 18의 실시례에서와 같이) 실수로 형성된 구조물의 에칭을 포함할 수 있다. EUV 방사선은 화학흡착된 흡착원자의 해리에 효과적이고, 예를 들면, 표면으로부터 오염물질을 제거하는데 유용하다. 대안적으로, EUV로 생성된 이차 전자는 적절한 조성 환경에서 수행될 때 흡착원자의 화학흡착을 촉진할 수 있고, 이는 2D 재료의 전자 구조의 엔지니어링을 가능하게 할 수 있다. 일 실시형태에서, 재료의 제거는 실수로 함께 연결된 구조를 분리하기 위해 사용된다. 새로운 재료의 퇴적 및 재료의 제거는 기판(W) 위의 조성 환경이 그 사이에서 퍼지되고 있는 상태에서 다른 시간에 수행될 수 있다.
일 실시형태에서, 기존의 재료의 개질은 퇴적된 재료의 내부 결함을 수리하는 것을 포함한다. 개질은, 예를 들면, 재료의 결정도의 정도를 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 수리될 결함에는 퇴적된 재료의 격자 또는 격자 공공에 잘못 구성된 원자가 포함될 수 있다.
직접 EUV 노광은 베어 그래핀(bare graphene) 내에 결함을 유발하는 것이 관찰되었다. 따라서 보다 낮은 에너지를 갖는 이차 전자를 생성함으로써 조사 동안에 EUV 광자를 다운컨버트(down-convert)하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 약 90 eV의 입사 EUV 광자는 에너지가 지나치게 높아서 피흡착물과 화학적으로 상호작용하지 않을 수 있다. EUV 광자로부터 유래하는 이차 전자는 0.1- 10 eV 범위의 에너지를 가질 수 있으며, 이는 피흡착물과 화학적으로 상호작용하는 것에 더 적합하다. 생성된 이차 전자는 퇴적된 재료의 층의 개질(예를 들면, 공공의 수복, 오염물의 제거, 내부 결함의 수리)을 최적화하기 위해 원하는 에너지 밴드로 조정될 수 있다.
패턴화된 재료의 층을 형성하는 위에서 설명한 방법 중 하나에서, 패턴화된 재료의 층은 제조되고 있는 디바이스(예를 들면, IC 디바이스) 내에 존재하는 최종 재료를 포함한다. 최종 재료는, 예를 들면, 그래핀, 육방정 붕소 질화물(hBN), 및 전이 금속 디칼코제나이드(TMD) 중 하나 이상 등의 2 차원 재료를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 패턴화된 재료의 층은 하나 이상의 후속의 제조 단계에 기능적으로 기여하는 보조 패턴을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 보조 재료는 (예를 들면, 비정질(C)로 형성된 경우에) 경질 마스크로서 기능한다. 일 실시형태에서, 보조 재료는 (Sn, In 및/또는 이들 화합물 중 하나 이상을 포함하는 경우에) 광-전자 수율을 높이는 재료로서 기능한다 일 실시형태에서, 보조 재료는 하나 이상의 후속 퇴적 단계를 위한 전구체 및/또는 공반응물 및/또는 촉매(예를 들면, 금속 및 이들의 화합물)로서 기능한다.
위에서 설명한 실시형태들 중 임의의 실시형태 및 다른 실시형태에서, 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 복수의 층을 포함하는 기판(W)에 적용될 수 있다. 복수의 층은 층들 중 하나로서의 실리콘 웨이퍼 및 이 실리콘 웨이퍼 상에 (예를 들면, 스핀 코팅에 의해) 퇴적된 하나 이상의 다른 층을 포함할 수 있다. 도 9는 제 1 층(W1)(예를 들면, 스핀 코팅된 층) 및 제 2 층(W2)(예를 들면, 실리콘 웨이퍼 및/또는 SiO2 층)을 갖는 기판(W)이 제공되는 예시적 구성을 도시한다. 일 실시형태에서, 도 9에서와 같이 복수의 층을 가진 기판(W)으로부터 출발하여 기판(W)의 표면의 선택된 부분(32)이 조사된다. 조사는 도 9 내지 도 13에서 직선의 하향 화살표로 개략적으로 도시되어 있다. 도 9의 경우, 방사선은 제 1 층(W1) 상에 입사한다. 조사는 퇴적 프로세스 동안에 수행된다. 조사는 선택된 부분(32) 내에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 선택된 부분(32)에 의해 규정되는 패턴으로 퇴적된 재료의 층(30)을 형성한다. 따라서 퇴적 프로세스는 방사선 추진식 퇴적 프로세스이다. 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 도 1 내지 도 8을 참조하여 위에서 설명한 메커니즘들 중 임의의 메커니즘에 따라 진행할 수 있다. 이 실시형태에서, 제 1 층(W1) 및 제 2 층(W2)는 선택된 부분(32)의 조사 이전에 존재한다. 따라서 제 1 층(W1) 및 제 2 층(W2) 중 어느 것도 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 의해 형성되지 않는다. 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 기판(W)의 제 1 층(W1) 상에 퇴적된 재료의 층(30)을 형성한다. 제 1 층(W1)은 제 2 층(W2) 상에 제공된다.
일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 (예를 들면, 제 1 층(W1)의 적합한 조성을 선택함으로써) 제 2 층(W2)보다 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 사용되는 방사선에 관하여 단위 깊이 당 보다 높은 흡광도를 갖도록 구성된다. 일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 퇴적 프로세스에 관하여 촉매로서 기능하고, 그 결과 퇴적 프로세스는 제 1 층(W1)이 존재하지 않는 상태에서 제 2 층(W2) 상에 직접 수행되는 경우보다 낮은 온도에서 진행할 수 있다. 일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은, 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 사용되는 방사선에 대하여, 단위 깊이 당 흡광도가 제 2 층(W2)보다 높고, 제 1 층(W1)은 제 1 층(W1)이 존재하지 않는 상태에서 제 2 층(W2) 상에 직접적으로 퇴적 프로세스가 수행되는 경우보다 낮은 온도에서 퇴적 프로세스가 진행될 수 있도록 퇴적 프로세스에 관하여 촉매로서 기능한다.
제 1 층(W1)에 비교적 고흡광도(예를 들면, 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 사용되는 방사선에 관하여 제 2 층(W2)보다 높은 단위 깊이 당 흡광도)를 제공하는 것은, 재료가 퇴적되는 장소에 직접 인접하는 기판(W)의 부분과 광자의 상호작용 정도를 증가시킴으로써, 방사선 추진식 퇴적 프로세스의 효율적인 추진을 촉진하는 것을 도와준다. 상호작용이 증가하면, 예를 들면, 퇴적 프로세스에 관여하는 이차 전자의 생성을 강화할 수 있다. 이 메커니즘은 방사선 추진식 퇴적 프로세스에서 사용되는 방사선이 EUV 방사선을 포함하는 경우에 특히 유리할 수 있다.
제 1 층(W1)을 촉매로서 기능하도록 선택하면 촉매가 존재하지 않는 경우보다 낮은 온도에서 퇴적 프로세스를 효율적으로 진행할 수 있다. 더 낮은 온도에서 퇴적을 수행하면 이전에 퇴적된 층의 손상의 위험이 줄어든다. 제 1 층(W1)의 촉매 작용의 성질은 다양한 형태를 취할 수 있다. 일 유형의 실시형태에서, 촉매 작용은 퇴적 프로세스에 관여하는 반응물의 화학적 분해 또는 변화의 촉진을 포함한다. 예를 들면, 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 의해 형성되는 퇴적된 재료의 층이 그래핀을 포함하는 경우, 촉매 작용은 (예를 들면, Cu, Fe, Co, 또는 Ni 등의 전이 금속 촉매를 사용하여) 메탄 등의 가스상 탄화수소의 저온 화학 분해의 촉진을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 제 2 층(W2)은 실리콘 웨이퍼를 포함한다. 일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 제 2 층(W2) 상에 직접 (즉, 제 1 층(W1)이 제 2 층(W2)과 직접 접촉하도록) 제공된다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 추가의 층이 제 2 층(W2)과 제 1 층(W1) 사이에 제공될 수 있다. 일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 평탄한 패턴화되지 않은 층을 포함한다. 일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 제 2 층(W2)의 적어도 일면 상의 대부분 또는 전부를 덮는다. 일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 스핀 코팅에 의해 형성된다.
제 1 층(W1) 및 제 2 층(W2)에 대하여 조성의 다양한 조합이 가능하다. 일 유형의 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 금속 또는 금속 산화물을 포함한다. 많은 금속 및 금속 산화물은 EUV 방사선의 우수한 흡수체일 뿐 아니라 많은 퇴적 프로세스에서 촉매 거동을 보여준다. 일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 Ag, Sn, In 및/또는 Ag, Sn 및/또는 In의 하나 이상의 화합물을 포함한다. 일 실시형태에서, 제 1 층은 AgO2 및/또는 SnO2을 포함한다. 일 실시형태에서, 제 1 층(W2)은 전이 금속 및/또는 전이 금속 합금 및/또는 전이 금속 산화물을 포함한다. 특정의 일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 Cu를 포함하고, 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 사용하여 형성되는 퇴적된 재료는 그래핀을 포함한다. 다른 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 Mo 및/또는 Mo의 탄화물을 포함한다. 복수의 층 그래핀은 임의선택적으로 전구체로서 고체 비정질 탄소를 통해 Mo 및/또는 Mo의 탄화물 상에 직접 성장될 수 있다.
일 실시형태에서, 이 방법은 퇴적된 재료의 층(30)에 의해 국부적으로 촉매되는 프로세스에서 제 1 층(W1)을 개질하기 위해 제 1 층(W1)을 어닐링하는 것을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 제 1 층(W1)은 비정질 탄소를 포함하고, 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 사용하여 형성되는 퇴적된 재료는 전구체로서 비정질 탄소를 사용하여 어닐링 프로세스에서 그래핀을 성장시키기 위한 촉매를 포함한다. 이러한 유형의 실시형태에서, 제 2 층(W2)은, 예를 들면, SiO2를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 촉매는 비정질 탄소 전구체로부터 그래핀의 성장을 촉매하는 Mo 및/또는 Mo의 탄화물 및/또는 다른 적절한 전이 금속 또는 전이 금속 화합물(예를 들면, Ni 및 Ni과 C 및/또는 Si의 화합물)을 포함한다. 이러한 접근법에 따른 그래핀의 성장은 비정질 탄소로부터 출발하는 고상 반응을 통해 발생할 수 있다. 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 의해 촉매를 원하는 패턴으로 정확하게 퇴적시킬 수 있다. 퇴적된 촉매는 촉매 하측의 그래핀의 성장이 완료된 후에 제거될 수 있고, 그로 인해 (예를 들면, SiO2 층 상에) 그래핀의 패턴화 층을 제공할 수 있다.
방사선 추진식 퇴적 프로세스 후에 어닐링 단계가 수행되는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 실시형태 중 임의의 것은 위에서 설명한 바와 같이 제 1 층(W1) 및 제 2 층(W2)을 갖는 기판(W)을 사용하여 수행될 수 있다.
추가의 실시형태에서, 위의 실시형태 중 임의의 것의 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 사용하여 형성되는 재료의 층(30)을 사용하여 추가의 퇴적 프로세스를 시딩한다. 도 10 및 도 11은 2 가지 예시적인 프로세스 흐름을 개략적으로 도시한다.
도 10a에서, 기판(W)의 표면의 선택된 부분(32)이 퇴적 프로세스 동안에 조사된다. 조사는 선택된 부분(32) 내에서 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 선택된 부분(32)에 의해 규정되는 패턴으로 퇴적된 재료의 층(30)을 형성한다. 이 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 전술한 기술 중 임의의 것을 사용하여 수행될 수 있다. 도 10b에서, 추가의 퇴적 프로세스가 수행된다. 추가의 퇴적 프로세스는 (도 10a의 단계에서) 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 의해 형성되는 퇴적된 재료의 층(30)의 퇴적된 재료에 의해 시딩된다. 퇴적된 재료의 층(30)은 이 경우에서 시드층으로 지칭된다. 추가의 퇴적 프로세스는 추가의 퇴적된 재료(92)를 형성한다. 추가의 퇴적된 재료(92)는 시드 재료로서 기능하는 퇴적된 재료의 층(30)의 퇴적된 재료로부터 출발하여 (도 10b의 배향에서 수평방향 외측으로) 성장한다. 시딩의 다양한 메커니즘은 관련된 재료에 의존하여 존재할 수 있다. 퇴적된 재료의 층(30)은 시딩 프로세스 동안에, 예를 들면, 촉매, 전구체, 공반응물, 및 제조되고 있는 디바이스에 존재하는 최종 재료 중 임의의 하나 이상으로서 기능한다. 예를 들면, 추가의 퇴적된 재료(92)가 (최종 재료로서) 그래핀을 포함하는 경우, 시드층으로서 기능하는 퇴적된 재료의 층(30)은 탄소를 포함할 수 있다.
시드 재료를 퇴적하기 위해 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 사용하면 시드 재료를 높은 공간 정확도로 배치 및/또는 패턴화할 수 있다. 높은 정확도로 시드 재료를 배치하면 이 시드 재료로부터 추가의 퇴적된 재료(92)를 성장시킴으로써 형성되는 피처의 공간 정밀도가 향상될 수 있다. 시드 재료의 위치는 성장이 개시되는 장소를 규정한다. 높은 정확도로 시드 재료를 패턴화하면 시드 재료로부터 추가의 퇴적된 재료(92)를 성장시킴으로써 고품질의 결정질 재료의 형성이 촉진된다. 예를 들면, 시드 재료는 바람직한 배향을 갖는 결정질 형태로 시드 재료로부터 추가의 퇴적된 재료(92)의 성장을 확실하게 촉진하도록 패턴화될 수 있다. 시드 재료의 초기에 분리된 시드 영역으로부터 출발하여 추가의 퇴적된 재료(92)의 성장을 사용하여 형성되는 2 차원 재 료는 상이한 시드 영역의 각각으로부터의 성장이 동일하게 배향되는 경우에 더 고품질일 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 도 10a 및 도 10b의 구성에 대한 변형례를 도시하며, 여기서 추가의 퇴적 프로세스는 이 추가의 퇴적 프로세스를 사용하여 형성되는 추가의 재료(92)의 패턴을 적어도 부분적으로 형성하도록 추가의 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하도록 조사를 사용하여 수행된다. 패턴은 시드 재료로서 기능하는 이전에 퇴적된 재료(30)(예를 들면, 이전에 퇴적된 재료(30)의 공간 패턴)에 의해 부분적으로, 그리고 추가의 퇴적 프로세스 동안에 조사(예를 들면, 조사의 공간 패턴)에 의해 부분적으로 규정될 수 있다. 따라서, 적어도 2 개의 상이한 단계가 둘 모두 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 사용하여 재료가 퇴적되는 장소를 규정하는 프로세스가 제공된다: 제 1 단계는 시드 재료를 퇴적하고, 제 2 단계는 시드 재료에 의해 시딩된 재료를 퇴적한다. 2 개의 단계에서 사용되는 방사선은 도 1 내지 도 8을 참조하여 위에서 설명한 형태 중 임의의 형태를 취할 수 있다. 방사선은 2 개의 단계에 대하여 동일하거나 상이할 수 있다. 일 유형의 실시형태에서, 2 개의 상이한 방사선 추진된 퇴적 단계는 상이한 리소그래피 기계에서 수행된다. 다른 유형의 실시형태에서, 2 개의 상이한 방사선 추진된 퇴적 단계는 단일의 공통의 리소그래피 기계에서 수행된다.
도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b의 구성에 대한 변형례를 도시하며, 여기서 제 1 단계(도 12a)는 방사선 추진되지 않은 퇴적 프로세스를 사용하여 기판(W) 상에 초기 패턴의 시드 재료로서 기능하는 재료의 층(94)의 퇴적을 포함한다. 따라서 이 경우에 제 2 단계만이 재료의 방사선 추진된 퇴적을 포함한다. 이는 시드 재료를 퇴적하기 위해 사용되도록 대안적인 퇴적 기술(예를 들면, 잉크젯 퇴적 또는 전자 빔 유도 퇴적)을 사용할 수 있도록 함과 동시에 최종적인 피처가 높은 위치 정확도 및/또는 방사선 추진된 제 2 단계(도 12b)에 의해 제공되는 높은 공간 분해능으로 인해 선명한 에지를 갖도록 형성될 수 있도록 함으로써 제조의 용이성 및/또는 높은 처리능력을 촉진할 수 있다.
일 실시형태에서, 시드 재료의 퇴적(방사선 추진식 퇴적 프로세스에 의한 것인지 또는 아닌지에 무관함)은 복수의 (픽셀화된) 노광을 통해 픽셀화된 방식으로 시드 재료의 복수의 상이한 영역의 퇴적을 포함한다. 이러한 접근법은 각 영역의 퇴적 중의 국부적 화학이 모든 다른 영역의 퇴적 중의 국부적 화학으로부터 독립해 있는 것을 보장하고, 그로 인해 다른 영역으로부터의 화학적 효과를 고려하기 위해 형성되는 영역의 패턴의 적용의 필요성을 회피한다.
도 10 내지 도 12를 참조하여 위에서 설명한 실시형태에서, 제 1 단계(도 10a, 도 11a 또는 도 12a)에서 형성되는 재료(30 또는 94)는 제 2 단계(도 10b, 도 11b 또는 도 12b)에서 후속 추가의 퇴적 프로세스를 위한 시드 재료로서 기능한다. 이들 실시형태 중 임의의 실시형태는 제 1 단계에서 형성되는 퇴적된 재료(30가 성장을 시딩하기 보다는 성장을 국부적으로 저지하는 작용을 하도록 수정될 수 있다. 성장의 국부적 저지는 퇴적된 재료(30)가 존재하는 영역에서의 성장의 차단을 포함할 수 있다. 도 11a 및 도 11b의 구성의 수정에 대응하는 예시적 구성은 도 13a 및 도 13b에 도시되어 있다. 이 실시형태에서, 제 1 단계(도 13a)에서 형성되는 퇴적된 재료(30)의 조성은 제 2 단계(도 13b)에서 수행되는 추가의 퇴적 프로세스에서 형성되는 추가의 재료(92)의 성장을 국부적으로 저지하도록 선택된다. 일 실시형태에서, 퇴적된 재료의 층(30)은 성장의 국부적 저지를 제공하도록 선택되는 나노입자를 포함한다. 형성될 추가의 재료(92)가 MoS2 또는 WS2를 포함하는 경우, 성장을 국부적으로 저지하도록 작용하는 퇴적된 재료의 층(30)은 Ni 또는 Co(이것은 MoS2 또는 WS2 시트의 주변에서 가장 안정한 것으로 밝혀졌음)를 포함할 수 있다. 퇴적된 재료의 층(30)은, 예를 들면, 기판(W) 상에 형성될 추가의 재료(92)의 의도된 형상의 윤곽을 규정하도록 패턴화될 수 있다. 따라서, 추가의 퇴적 프로세스에서 추가의 재료(92)의 성장은 규정된 윤곽 내의 위치에서 (예를 들면, 시딩에 의해) 출발하고, 윤곽(이것은 이 윤곽을 초과하는 성장을 저지하거나 차단함)에 도달할 때까지 모든 방향으로 계속될 수 있다. 이 프로세스에서 규정된 윤곽 내의 영역 내에 추가의 재료(92)가 채워지고, 그로 인해 의도된 형상으로 추가의 재료(92)가 확실하게 형성된다. 제 1 단계에서 방사선 추진된 퇴적을 사용하면 퇴적된 재료(30)가 높은 정확도로 배치 및/또는 패턴화될 수 있고, 이로 인해 추가의 퇴적 프로세스에 의해 형성되는 추가의 재료(92)의 형상이 높은 정확도로 제어될 수 있다. 일 실시형태에서, 재료의 층(30)은 하나 이상의 폐루프를 포함하는 (조사에 의해 규정되는) 패턴으로 형성된다. 폐루프는 추가의 재료(92)가 존재하지 않아야 하는 영역 내로의 누출 내에서 추가의 재료(92)가 성장할 수 있는 영역의 폐쇄된 윤곽을 형성한다. 도시된 실시례에서, 제 2 단계(도 13b)는 또한 방사선 추진식 퇴적 프로세스를 포함하지만 이는 필수적이지 않다. 제 2 단계(도 13b)는 방사선 추진이 전혀 없는 상태로 수행될 수 있거나, 방사선 추진은 (정확하게 형성된 퇴적된 재료(30)에 의한 패턴의 구속으로 인해) 추가의 재료(92)의 최종 패턴의 정확도가 지나치게 감소하지 않는 상태로 (예를 들면, 보다 싼 리소그래피 장치를 사용하여) 제 1 단계보다 낮은 분해능으로 수행될 수 있다.
이 실시형태들은 다음의 절을 이용하여 더 설명될 수 있다.
1. 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치로서,
퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사(irradiating)하는 것 - 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것임 -; 및
상기 퇴적된 재료를 어닐링하여 상기 퇴적된 재료를 개질하는 것을 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
2. 제 1 절에 있어서, 상기 퇴적 프로세스는 단분자층을 형성하도록 구성되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
3. 제 2 절에 있어서, 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 어닐링하기 위한 조사는 순서대로 수행되고, 상기 순서를 반복하여 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적된 재료의 복수의 단분자층을 점진적으로 구축하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
4. 이전의 임의의 절에 있어서, 상기 퇴적된 재료의 어닐링은:
상기 기판 모두가 실온을 초과하는 목표 온도까지 예열되는 제 1 단계; 및
상기 제 1 단계에 이어, 상기 기판의 선택된 국부 영역이 상기 목표 온도를 초과하는 온도까지 가열되는 제 2 단계를 포함하며, 상기 선택된 국부 영역은 상기 기판 전체보다 작은, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
5. 이전의 임의의 절에 있어서,
제 1 방사선원이 상기 조사를 제공하여 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위해 사용되고;
제 2 방사선원이 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위해 사용되고; 및
상기 제 1 방사선원은 상기 제 2 방사선원과 다른, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
6. 제 5 절에 있어서, 상기 제 1 방사선원 및 상기 제 2 방사선원은 상기 기판의 반대측으로부터 기판을 조사하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
7. 제 5 절에 있어서, 상기 제 1 방사선원 및 상기 제 2 방사선원은 상기 기판의 동일측으로부터 기판을 조사하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
8. 제 1 절 내지 제 4 절 중 어느 한 절에 있어서, 동일한 방사선원이 상이한 시간에 사용되어 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위한 조사를 제공하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
9. 제 8 절에 있어서, 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위한 조사보다 미세한 공간 분해능으로 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
10. 제 8 절 또는 제 9 절에 있어서, 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위한 조사는 100 nm 미만의 파장을 갖는 방사선을 사용하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
11. 제 8 절 내지 제 10 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는, 패터닝 디바이스를 사용하여 방사선 빔을 패턴화함으로써 상기 퇴적된 재료의 층의 패턴을 규정하여 수행되고, 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위한 조사는 상이한 패터닝 디바이스를 사용하여 수행되거나, 또는 패터닝 디바이스 없이 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
12. 이전의 임의의 절에 있어서, 상기 퇴적된 재료의 개질은 상기 퇴적된 재료의 결정도의 정도를 증가시키는 것을 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
13. 이전의 임의의 절에 있어서, 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는 100 nm 미만의 파장을 갖는 전자기 방사선을 사용하여 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
14. 이전의 임의의 절에 있어서, 상기 퇴적된 재료는 탄소를 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
15. 제 1 절 내지 제 13 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 퇴적된 재료는 붕소를 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
16. 이전의 임의의 절에 있어서,
상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는 전자 빔, 100 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 방사선, 및 레이저 방사선 중 하나 이상과 조합되는 100 nm 미만의 파장을 갖는 방사선을 사용하여 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
17. 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치로서,
퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사(irradiating)하는 것을 포함하고, 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하고, 여기서:
상기 조사는 전자 빔, 100 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 방사선, 및 레이저 방사선 중 하나 이상과 조합되는 100 nm 미만의 파장을 갖는 방사선을 사용하여 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
18. 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치로서,
퇴적 프로세스 동안에 100 nm 미만의 파장을 갖는 전자기 방사선을 사용하여 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하고, 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 퇴적 프로세스에 의해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하고,
상기 퇴적된 재료는 붕소를 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
19. 제 18 절에 있어서, 상기 선택된 부분의 조사는 상기 기판 상에 방사선 빔을 스캐닝함으로써 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
20. 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치로서,
퇴적 프로세스를 사용하여 재료의 층을 형성하는 것; 및
전자 빔을 포함하는 방사선으로 재료의 층의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하며, 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 재료의 층의 제거를 일으키고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 재료의 층을 형성하도록 하는 것인, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
21. 제 20 절에 있어서, 상기 조사는, 수소 및 수소 플라즈마 중 어느 하나 또는 둘 모두의 존재 하에서, 조사되고 있는 적어도 선택된 부분에 걸쳐 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
22. 이전의 임의의 절에 있어서, 상기 퇴적 프로세스는 원자층 퇴적; 화학증착; 플라즈마 조장된 화학증착; 에피택시; 스퍼터링; 및 전자 빔 유도 퇴적 중 하나 이상을 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
23. 이전의 임의의 절에 있어서,
상기 기판은 방사선 추진식 퇴적 프로세스 동안에 상기 기판의 표면의 선택된 부분의 조사 전에 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고;
상기 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 상기 기판의 제 1 층 상에 퇴적된 재료의 층을 형성하고;
a) 제 1 층은, 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 사용되는 방사선에 대하여, 단위 깊이 당 흡광도가 제 2 층보다 높다는 것; 및 b) 제 1 층은 제 1 층이 존재하지 않는 상태에서 제 2 층 상에서 직접적으로 퇴적 프로세스가 수행되는 경우보다 낮은 온도에서 퇴적 프로세스가 진행될 수 있도록 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 관하여 촉매로서 기능한다는 것 중 어느 하나 또는 둘 모두를 충족하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
24. 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법으로서,
퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하고, 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하고, 여기서:
상기 기판은 방사선 추진식 퇴적 프로세스 동안에 상기 기판의 표면의 선택된 부분의 조사 전에 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고;
상기 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 상기 기판의 제 1 층 상에 퇴적된 재료의 층을 형성하고;
a) 제 1 층은, 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 사용되는 방사선에 대하여, 단위 깊이 당 흡광도가 제 2 층보다 높다는 것; 및 b) 제 1 층은 제 1 층이 존재하지 않는 상태에서 제 2 층 상에서 직접적으로 퇴적 프로세스가 수행되는 경우보다 낮은 온도에서 퇴적 프로세스가 진행될 수 있도록 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 관하여 촉매로서 기능한다는 것 중 어느 하나 또는 둘 모두를 충족하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
25. 이전의 임의의 절에 있어서, 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 의해 형성된 퇴적된 재료의 층의 퇴적된 재료에 의해 시딩되거나 국부적으로 억제되는 추가의 퇴적 프로세스를 수행하는 것을 더 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
26. 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법으로서,
퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하고, 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하고, 여기서:
상기 방법은 방사선 추진식 퇴적 프로세스에 의해 형성된 퇴적된 재료의 층의 퇴적된 재료에 의해 시딩되거나 국부적으로 억제되는 추가의 퇴적 프로세스를 수행하는 것을 더 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
27. 제 25절 또는 제 26 절에 있어서, 상기 추가의 퇴적 프로세스는 추가의 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하는 조사를 사용하여 수행되어 추가의 퇴적 프로세스를 사용하여 형성된 추가의 재료의 패턴을 적어도 부분적으로 규정하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
28. 이전의 임의의 절에 있어서, 상기 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 시딩되거나 초기에 형성된 퇴적된 재료에 의해 국부적으로 억제되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
29. 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법으로서,
기판 상에 초기 패턴으로 재료의 층을 제공하는 것; 및
초기 패턴의 재료의 층의 재료에 의해 시딩되거나 국부적으로 억제된 퇴적 프로세스 동안에 기판의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하고, 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
30. 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법으로서,
퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하는 것을 포함하고, 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하고, 여기서:
상기 기판은 방사선 추진식 퇴적 프로세스 동안에 상기 기판의 표면의 선택된 부분의 조사 전에 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고;
상기 방사선 추진식 퇴적 프로세스는 상기 기판의 제 1 층 상에 퇴적된 재료의 층을 형성하고;
상기 방법은 상기 퇴적된 재료의 층에 의해 국부적으로 촉매되는 프로세스에서 상기 제 1 층을 개질하기 위해 상기 제 1 층을 어닐링하는 것을 더 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
31. 제 30 절에 있어서, 상기 제 1 층은 비정질 탄소를 포함하고, 상기 제 1 층의 개질은 상기 비정질 탄소로부터 그래핀을 형성하는 것을 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
32. 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법으로서,
기판 상의 기존의 패턴화된 재료의 층의 선택된 수리 부분을 조사하는 것을 포함하고, 상기 조사는 상기 선택된 수리 부분의 수리 프로세스를 국부적으로 추진하여 기존의 패턴화된 재료의 층에서의 하나 이상의 불완전을 적어도 부분적으로 수정하도록 하는 것이고; 상기 수리 프로세스는 선택된 수리 부분에서 재료의 개질, 재료의 퇴적, 및 재료의 제거 중 하나 이상을 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
33. 제 32 절에 있어서, 상기 수리 프로세스는 선택된 수리 부분의 제 1 하위 부분에서 새로운 재료의 퇴적, 및 상기 선택된 수리 부분의 제 2 하위 부분에서 재료의 제거를 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
34. 제 32 절 또는 제 33 절에 있어서, 상기 조사는 100 nm 미만의 파장을 갖는 방사선을 사용하여 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
35. 반도체 디바이스를 형성하는 방법으로서, 이전의 임의의 절의 방법을 사용하여 장치 내에 적어도 하나의 층을 형성하는 것을 포함하는, 반도체 디바이스의 형성 방법.
36. 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치로서,
퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하도록 구성된 조사 시스템 - 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것임 -; 및
상기 퇴적된 재료를 어닐링하여 상기 퇴적된 재료를 개질하도록 구성된 어닐링 시스템을 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
37. 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치로서,
퇴적 프로세스 동안에 100 nm의 파장을 갖는 방사선으로 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하도록 구성된 제 1 조사 시스템; 및
상기 퇴적 프로세스 동안에 전자 빔, 100 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 방사선, 및 레이저 방사선 중 하나 이상으로 상기 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하도록 구성된 제 2 조사 시스템을 포함하고,
상기 제 1 조사 시스템 및 상기 제 2 조사 시스템은 상기 조사가 상기 선택된 부분에서 퇴적 프로세스를 추진하여 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하게 하도록 구성된, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
38. 제 36 절 또는 제 37 절에 있어서, 각각의 조사 시스템은 패터닝 디바이스로부터 상기 기판 상에 패턴화된 방사선 빔을 투영함으로써 상기 선택된 부분의 조사를 제공하도록 구성된 리소그래피 장치를 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
본 명세서에서 IC 제조에서 리소그래피 장치의 사용에 대해 구체적으로 언급할 수 있으나, 본 명세서에 기술되어 있는 리소그래피 장치는 다른 용도를 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 가능한 다른 용도에는 통합형 광학 시스템, 메모리용 안내 패턴 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCDs), 박-막 자기 헤드 등의 제조가 있다.
본 발명의 특정 실시형태가 위에서 설명되었으나, 본 발명은 기술된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 위의 설명은 설명을 위한 것이고, 한정적인 것이 아니다. 따라서, 이하에 설명된 청구항의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 전술한 바와 같은 본 발명에 대해 변형이 이루어 질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법으로서,
    퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사(irradiating)하는 것 - 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것이고, 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는 100 nm 미만의 파장을 갖는 전자기 방사선을 사용하여 수행됨 -; 및
    상기 퇴적된 재료를 어닐링하여 상기 퇴적된 재료를 개질하는 것을 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 퇴적 프로세스는 단분자층을 형성하도록 구성되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 어닐링하기 위한 조사는 순서대로 수행되고, 상기 순서를 반복하여 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적된 재료의 복수의 단분자층을 점진적으로 구축하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 퇴적된 재료의 어닐링은:
    상기 기판 모두가 실온을 초과하는 목표 온도까지 예열되는 제 1 단계; 및
    상기 제 1 단계에 이어, 상기 기판의 선택된 국부 영역이 상기 목표 온도를 초과하는 온도까지 가열되는 제 2 단계를 포함하며, 상기 선택된 국부 영역은 상기 기판 전체보다 작은, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 방사선원이 상기 조사를 제공하여 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위해 사용되고;
    제 2 방사선원이 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위해 사용되고; 및
    상기 제 1 방사선원은 상기 제 2 방사선원과 다른, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    동일한 방사선원이 상이한 시간에 사용되어 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사 및 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위한 조사를 제공하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위한 조사보다 미세한 공간 분해능으로 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는, 패터닝 디바이스를 사용하여 방사선 빔을 패턴화함으로써 상기 퇴적된 재료의 층의 패턴을 규정하여 수행되고, 상기 퇴적된 재료를 어닐링하기 위한 조사는 상이한 패터닝 디바이스를 사용하여 수행되거나, 또는 패터닝 디바이스 없이 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 퇴적된 재료의 개질은 상기 퇴적된 재료의 결정도(crystallinity)의 정도를 증가시키는 것을 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 퇴적된 재료는 탄소를 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 퇴적된 재료는 붕소를 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는 전자 빔, 100 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 방사선, 및 레이저 방사선 중 하나 이상과 조합되는 100 nm 미만의 파장을 갖는 방사선을 사용하여 수행되는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 방법.
  14. 패턴화된 재료의 층을 형성하기 위한 장치로서,
    퇴적 프로세스 동안에 기판의 표면의 선택된 부분을 조사하도록 구성된 조사 시스템 - 상기 조사는 상기 선택된 부분에서 상기 퇴적 프로세스를 국부적으로 추진하고, 그로 인해 상기 선택된 부분에 의해 규정된 패턴으로 퇴적된 재료의 층을 형성하도록 하는 것이고, 상기 퇴적 프로세스를 추진하기 위한 조사는 100 nm 미만의 파장을 갖는 전자기 방사선을 사용하여 수행됨 -; 및
    상기 퇴적된 재료를 어닐링하여 상기 퇴적된 재료를 개질하도록 구성된 어닐링 시스템을 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    각각의 조사 시스템은 패터닝 디바이스로부터 상기 기판 상에 패턴화된 방사선 빔을 투영함으로써 상기 선택된 부분의 조사를 제공하도록 구성된 리소그래피 장치를 포함하는, 패턴화된 재료의 층을 형성하는 장치.
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