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KR101238925B1 - 고체 액침 렌즈 리소그래피 - Google Patents

고체 액침 렌즈 리소그래피 Download PDF

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KR101238925B1
KR101238925B1 KR1020077009217A KR20077009217A KR101238925B1 KR 101238925 B1 KR101238925 B1 KR 101238925B1 KR 1020077009217 A KR1020077009217 A KR 1020077009217A KR 20077009217 A KR20077009217 A KR 20077009217A KR 101238925 B1 KR101238925 B1 KR 101238925B1
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KR
South Korea
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solid immersion
resist film
array
immersion lenses
lenses
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라마 알. 고루간수
마이클 알. 브루스
Original Assignee
글로벌파운드리즈 인크.
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Abstract

본 발명에 따른 고체 액침 렌즈들을 이용하는 리소그래피가 개시된다. 일 양상에서는, 제 1 면 및 제 2의 반대면을 갖는 레지스트막(40)을 포함하는 장치가 제공된다. 1개 이상의 고체 액침 렌즈들(56)이 레지스트막(40)의 제 1 면 위에 배치된다. 다른 양상에서는, 노광 마스크(49)와, 이 노광 마스크(49)를 조사하기 위한 방사원(44)과, 노광 마스크(49)를 통해 투과되는 방사선을 집속하기 위해 노광 마스크(49)의 바로 아래에 배치되는 1개 이상의 고체 액침 렌즈들(56)과, 그리고 1개 이상의 고체 액침 렌즈들(56)을 지탱하기 위한 스테이지(50)를 포함하는 장치가 제공된다.
리소그래피, 포토리소그래피, 고체 액침 렌즈, 노광 마스크, 레티클

Description

고체 액침 렌즈 리소그래피{SOLID IMMERSION LENS LITHOGRAPHY}
본 발명은 일반적으로 반도체 프로세싱(semiconductor processing)에 관한 것으로서, 특히 구조들의 리소그래피 패터닝을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
현대의 집적 회로들의 제조는 반도체 웨이퍼 상에서의 수백만 개의 서로 다른 타입의 영역들(단지 몇 개를 예로 들면, 로컬 배선 트렌치들, 전체적인 금속화층들 및 트랜지스터 게이트들 등)의 패터닝을 필요로 한다. 이러한 다수의 작은 구조들의 제조는 리소그래피 공정을 이용함으로써 가능해진다. 포토리소그래피 공정에서는, 포토레지스트 물질층은 종종 스핀 코팅에 의해 웨이퍼에 도포된다. 다음으로, 포토레지스트층은 원자외선(Deep UltraViolet, DUV)과 같은 화학 방사원(actinic radiation source)에 노광된다. DUV 방사는 먼저, DUV 방사의 일부를 선택적으로 투과시키고 나머지 부분들은 차단하는 마스크 또는 레티클을 통과하는 바, 이에 의해 단지 미리 선택된 포토레지스트 부분들 만이 방사에 노광된다. 이후, 레티클을 통해 투과된 방사는 레지스트층에 충돌하기 전에 1개 이상의 축소 렌즈(reduction lens)를 통과한다. 이러한 방사는 포토 레지스트의 화학 특성을 변화시키는 바, 레지스트가 네거티브형 포토레지스트인지 아니면 포지티브형 포토레지스트인지에 따라, 그 레지스트를 후속의 용제 단계(solvent step)에서 가용성 또는 불용성이 되게 한다. 이후, 레지스트는 현상액에 의해 현상된다. 현상 단계 이후 남아있는 포토레지스트 영역들은 자신들이 커버하는 기판 영역들을 마스크하고 보호한다.
현상된 영상(image)의 최소 피쳐 사이즈 뿐 아니라 품질은, 특히 노광 방사의 파장, 축소 렌즈(들)의 집속(focusing) 성능, 레지스트 및 이 레지스트 아래의 막들의 광학 특성에 의존한다. 역사적으로, 노광 방사의 파장은, 조사원(illumination source)이 비교적 좁은 대역폭에 대해 비교적 높은 강도로 방사를 생성해야 하는 요건에 의해 다소 억제되었다. 보다 성능이 좋은 축소 렌즈들에 의해, 결상(imaging)은 회절 한계에 가까워질 수 있었다. 하지만, 이러한 축소 렌즈들의 개선책에는 여전히 물질적인 제한들이 존재한다.
많은 저자들은 마이크로 회로 구조들을 결상하는 데에 고체 액침 렌즈들의 이용을 기술하였다. 이러한 개념의 하나의 변형에 있어서, 비교적 높은 굴절률을 갖는 단일의 고체 액침 렌즈가 대물 렌즈(objective lens)와 결상될 구조 사이에 배치된다. 적소의 고체 액침 렌즈에 의해, 대물 렌즈로부터 투과된 광은 공기 또는 어떠한 다른 매질 대신 고체 액침 렌즈 내에 집속된다. 이에 의해, 유효 파장이 낮아짐으로 인해 결상 시스템(imaging system)의 유효 개구수를 부수적으로 증가시키는 바, 그 이유는 굴절률이 비교적 높은 고체 액침 렌즈에 광이 집속되기 때문이다. 종래의 다른 결상 시스템은 검사를 받고 있는 디바이스로부터의 라만 산란(Raman scattering)을 결상하기 위해 고체 액침 렌즈들의 어레이를 이용한다. 단일 포맷이든지 또는 어레이 포맷이든지 간에, 알려져 있는 종래의 고체 액침 렌즈들은 리소그래피에 관해서가 아닌 결정에 관해 설명되어왔다.
본 발명은 상기의 1개 이상의 단점들의 영향을 극복 또는 감소하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 제1면 및 제2의 반대면을 갖는 레지스트막을 포함하는 장치가 제공된다. 1개 이상의 고체 액침 렌즈들이 레지스트막의 제1면 위에 배치된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 노광 마스크와, 이 노광 마스크를 조사하기 위한 방사원과, 노광 마스크를 통해 투과되는 방사선을 집속하기 위해 노광 마스크의 바로 아래에 배치되는 1개 이상의 고체 액침 렌즈들과, 그리고 1개 이상의 고체 액침 렌즈들을 지탱(holding)하기 위한 부재를 포함하는 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 전자기 방사원 및 전자기 방사의 선택된 부분들을 통과시키는 마스크를 포함하는 장치가 제공된다. 이러한 마스크는 전자기 방사를 투과시킬 수 있는 판(또는 플레이트(plate))을 포함한다. 이 판은 그 위에 적어도 1개의 고체 액침 렌즈 및 불투명 막(opaque film)을 포함한다. 이러한 불투명막은 적어도 1개의 고체 액침 렌즈를 통한 전자기 방사의 투과를 가능하게 하지만, 판의 적어도 일부를 통해서는 전자기 방사의 투과를 막는 기능을 한다.
본 발명의 상기 및 다른 장점들은 도면을 참조하여 설명되는 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 명확해질 것이다.
도 1은 종래의 예시적인 고체 액침 렌즈(Solid Immersion Lens, "SIL") 현미경의 개략적인 측면도이다.
도 2는 종래의 다른 예시적인 SIL 현미경의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른, 고체 액침 렌즈 어레이를 이용하는 리소그래피 시스템의 예시적인 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른, 도 3의 일부의 분해도이다.
도 5는 본 발명에 따른 하나의 예시적인 고체 액침 렌즈 어레이의 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 예시적인 고체 액침 렌즈 어레이의 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른, 도 4의 7-7 부분을 따라 절취한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른, 아래에 있는 집적 회로 위에 배치되는 예시적인 레지스트막의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른, 레지스트막 위에서의 막 형성을 도시하는 도 8과 같은 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른, 막 위에서의 고체 액침 렌즈들의 어레이의 패터닝을 도시하는 도 9와 같은 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른, 1개 이상의 고체 액침 렌즈들을 통합하는 리소그래피 마스크의 예시적인 실시예의 평면도이다.
도 12는 본 발명에 따른, 도 11의 12-12 부분을 따라 절취한 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른, 판 위에서의 1개 이상의 고체 액침 렌즈들의 최초의 형성을 도시하는 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른, 고체 액침 렌즈들 위에서의 불투명막의 형성을 도시하는 도 13과 같은 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른, 불투명막 위에서의 물질 제거 마스크의 형성을 도시하는 도 14와 같은 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른, 리소그래피 마스크된 구조의 다른 실시예의 마스킹을 도시하는 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른, 불투명막으로부터의 물질 제거를 도시하는 도 16과 같은 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른, 판 위의 벌크막(bulk film)의 형성을 도시하는 도 17과 같은 단면도이다.
도 19는 본 발명에 따른, 벌크막으로부터의 1개 이상의 고체 액침 렌즈들의 형성을 도시하는 도 18과 같은 단면도이다.
하기 설명되는 도면들에서, 동일한 요소들이 1개 이상의 도면에 나타나는 경우에는, 일반적으로 참조 부호들이 반복된다. 이제 도면들, 특히 도 1을 참조하면, 집적 회로(12)를 결상하는 데에 이용되는 종래의 예시적인 고체 액침 렌즈("SIL") 현미경(10)의 개략적인 측면도가 나타나있다. 집적 회로(12)는 패키지(14) 및 집적 회로 칩(16)으로 이루어진다. 현미경(10)은, 입사 방사(20)를 반사 미러 또는 빔 스플리터(22)에 전달하는 기능을 하는 조사원(18)을 포함한다. 입사 광선(incident ray)(20)은 대물 렌즈(24) 및 아래의 고체 액침 렌즈(26)를 통과한다. 고체 액침 렌즈(26)는 들어오는 방사(20)를 칩(16) 위의 특정의 위치 또는 시야(field of view)에 집속한다. 반사된 방사(28)는 고체 액침 렌즈(26), 대물 렌즈(24) 및 빔 스플리터(22)를 통해 역 투과되어, 접안 렌즈(eye piece)(30) 또는 카메라(32)중 어느 하나 또는 양쪽 모두에 전달된다. 이러한 통상의 시스템에서, 고체 액침 렌즈(26)는 결상 동안 집적 회로 칩(16)의 상면에 직접 유지되는 것이 전형적이다. 칩(16) 전체에 걸친 스캐닝을 위해, SIL(26)과 아래의 칩(16) 간에 상대적인 이동이 정해진다.
도 2는 칩(16)과 패키지(14)로 이루어지는 집적 회로(12)를 결상하는 종래의 다른 SIL 현미경 시스템(10')을 도시한다. 도 1에 도시된 시스템과 마찬가지로, 종래의 SIL 현미경(10')은 입사 방사를 전달하는 조사원(18)과, 미러(22)와, 대물 렌즈(24)와, 그리고 반사된 방사(28)를 수신하는 접안 렌즈(30) 또는 카메라(32)를 포함한다. 하지만, 고체 액침 렌즈(26') 자체는 집적 회로 칩(16) 바로 위에 배치된다. 전형적으로, 렌즈(26')는 집적 회로 칩(16)이 결상된 후에 제거된다.
도 3은 본 발명에 따른 리소그래피 시스템(34)의 예시적인 실시예의 단면도로서, 이러한 시스템은 고체 액침 렌즈 어레이(36)를 이용하여 입사 방사(38)를 레지스트막(40)의 선택된 부분 내에 집속한다. 레지스트막(40)은 회로 디바이스(42) 위에 형성된다. 회로 디바이스(42)는 집적 회로 또는 임의의 제조 단계에서의 다른 타입의 회로 디바이스가 될 수 있다. 예를 들어, 회로 디바이스(42)는 실리콘과 같은 벌크 반도체, 또는 절연체 상의 반도체(semiconductor-on-insulator) 기판 내에 구현되는 집적 회로가 될 수 있다. 시스템(34)은 간섭성 또는 비간섭성 방사를 생성할 수 있는 조사원(44)을 포함한다. 시준 렌즈(collimating lens)(45)가 조사원(44)의 광 출력에 배치될 수 있다. 입사 방사(38)의 경로를 제어하기 위한 미러(46)가 제공될 수 있다. 대물 렌즈(48)는 SIL 어레이(36) 위에 배치된다. 노광 마스크 또는 레티클(49)이 시준 렌즈(45)의 출력측에 그리고 방사(38)의 경로 내에 배치된다. SIL 어레이(36)는 이동가능한 스테이지(50)에 의해 유지되는 바, 이러한 스테이지(50)는 SIL 어레이(36)와 아래의 레지스트막(40) 간의 상대적인 측면 이동을 제공하는 기능을 한다. 선택적으로, 위에 있는 SIL 어레이(36)를 이동시키는 대신, 또는 SIL 어레이(36)를 이동시키는 것에 부가하여, 집적 회로(42)를 이동시킴으로써, 상대적인 이동이 제공될 수 있다. 조사원(44) 뿐 아니라 스테이지(50)의 이동은 제어기(52)에 의해 제어되는 바, 이러한 제어기(52)는 컴퓨터, 마이크로프로세서 또는 다른 제어 시스템이 될 수 있다.
SIL 어레이(36)에 관한 부가적인 상세 사항은, SIL 어레이(36), 레지스트막(40) 및 집적 회로(42)의 분해도인 도 4를 참조함으로써 이해될 수 있다. SIL 어레이(36)은 베이스 기판(54)으로 이루어지는 바, 이 베이스 기판 위에는 복수의 SIL들(56)이 형성되어 있다. 기판(54) 및 렌즈들(56)을 형성하는 물질은 바람직하게는 아래의 레지스트막(40)과 실질적으로 같은 굴절률(n)을 가짐으로써, 인터페이스들 간에서의 반사와 관련된 나쁜 영향을 감소시키거나 제거할 수 있다. 기판(54)의 치수는 대부분 설계 선택 사항이다. 예시적인 실시예에서, 기판(54)은 각각 약 18mm × 18mm의 길이 및 폭을 가질 수 있고, 약 5 × 105 내지 6 × 105nm의 두께를 가질 수 있다.
렌즈들(56)은 구형의 형상, 또는 정확히 구형의 형상 보다 작거나 큰 어떠한 형상을 가질 수 있다. 실제로, 개별적인 렌즈들(56)의 정확한 형상(geometry)는 주로 레지스트막(40)의 광학적인 요건들에 의존하여 달라질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 렌즈들은 약 2 × 105 내지 3 × 105nm의 반경을 갖는 반구상의 표면을 갖는다. 렌즈들(56)은 어레이로 형성되는 바, 그 형상은 대부분 설계 선택 사항이다. 이 점에 있어서, 렌즈들(56)은 "Y" 방향에서는 피치(Py) 만큼 이격되고, "X" 방향에서는 피치(Px) 만큼 이격될 수 있다. 각각의 피치들(Py 및 Px)은 같을 수도 있고 같지 않을 수도 있다. 복수의 렌즈들(56)을 도시하였지만, 1개 이상의 렌즈들(56)이 이용될 수 있음을 유의한다.
렌즈들(56) 각각은 아래의 레지스트막(40) 위에 시야(60)를 나타낼 것이다. 이러한 시야(60)의 치수들은 렌즈들(56)의 형상, 이들의 조성 뿐 아니라, 어레이들(36)과 레지스트막(40) 간의 간격 및 입사 방사(38)의 파장 등의 기타 요인들에 의존한다.
상기에서 주목한 바와 같이, SIL 어레이(36)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 5 및 6은 2개의 가능한 어레이 구성들의 평면도를 도시한다. 도 5는 렌즈들(56)이 기판(54) 위에 직사각형 어레이로 배열되는 어레이(36)를 나타낸다. 도 6은 어레이(36')가 렌즈들(56)을 갖는 대안을 나타내는 바, 여기서 렌즈들(56)은 기판(54) 위에 육각형 패턴으로 배열된다. 이러한 2개의 실시예들은 기판(54) 위에서의 렌즈들(56)의 무수한 배열들중에서 단지 2개 만을 나타낸 것이다. 실제로, 렌즈 디바이스 또는 어레이(36)가 어레이 내에 렌즈들(56)을 전혀 제공할 필요가 없는 경우가 고려된다. 이점에 있어서, 복수의 렌즈들(56)이 기판(54) 위의 특정의 위치들에 배치되기는 하였지만, 반드시 어떠한 종류의 기하학적인 어레이가 될 필요는 없다.
도 7은 도 4의 7-7 부분을 따라 절취한 단면도이지만, 어레이(36)가 레지스트막(40) 또는 아래의 집적 회로(42)로부터 분해되지 않았다. 도시의 단순함을 위해, 조사원(44)은 나타내었지만, 제어기(52), 미러(46) 및 대물 렌즈(48)는 나타내지 않았다. 상기 도 3의 설명에서 언급한 바와 같이, 렌즈 디바이스(36)는 레지스트막(40)의 상면에 가능한한 가깝게 놓여지는 것이 바람직하다. 정확한 간격은 대부분 설계 선택 사항이다. 간격이 λ/10 정도가 되는 경우에 우수한 결과가 얻어질 것으로 예상되는 바, 여기서 상기 λ는 노광 방사(38)의 파장이다. 적소의 레티클(49)을 이용하여, 조사원(44)으로부터 나오는 입사 방사(38)는 레티클(49) 내의 1개 이상의 개구들(62)을 통과한다. 이후, 입사 방사(38)는 렌즈 디바이스(36) 내의 1개 이상의 렌즈들(56)에 의해 집속되어, 레지스트막(40) 내에 다수의 노광 영역들(64)을 생성하는 바, 여기에서는 단지 1개의 노광 영역 만을 나타내었다. 필요에 따라, 상부의 반사 방지 코팅(66)이 렌즈 디바이스(36)의 렌즈들(56)의 상면에 형성될 수 있다. 제 1 노광 이후, 렌즈 디바이스(36)는 아래의 레지스트막(40)에 대해 "X" 또는 "Y" 방향으로 변형되고, 필요에 따라, 제 2 노광 또는 심지어 제 3 노광 또는 제 4 노광을 수행하여, 레지스트막 내의 모든 관심 영역들을 적절히 노광할 수 있다.
상기 주목한 바와 같이, 렌즈 디바이스(36)는 바람직하게는 아래의 레지스트막(40)과 실질적으로 동일한 굴절률로 제조된다. 예시적인 물질들로는, 실리콘, 게르마늄, 시안기 아크릴막(cyano-acrylic film), 폴리카보네이트막(polycarbonate film), 폴리-메틸-아크릴레이트, 다양한 유리, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등이 있다. 기판(54)은 약 0 내지 150℃의 온도 범위에서 열 안정성을 나타내는 것이 바람직하다. 잘 알려진 보쉬 식각 기술(Bosch etching technology), 이온빔 밀링 또는 다른 리소그래피 기술을 기판(54)에 대해 행함으로써, 렌즈들(56)을 제조할 수 있다. 또한, 이러한 렌즈들(56)을 제조하기 위한 기술로서 엠보싱(embossing)이 고려된다.
상부의 반사 방지 코팅(66)은 이러한 막에 적절한 다양한 물질들(예를 들어, 마그네슘 플루오라이드, 납 플루오라이드, 실리콘 일산화물 등)로부터 제조될 수 있다. 상부의 반사 방지 코팅(66)은 λ/4 정도의 두께를 가질 수 있다. 필요에 따라, 레티클(49)은 통상적인 타입의 레티클이거나, 또는 대안적으로는 위상 반전 마스크가 될 수 있다.
본 발명에 따른 대안적인 예시적인 실시예에서, 렌즈 디바이스(36)는 아래의 레지스트막의 바로 위에 형성될 수 있다. 이제, 아래의 집적 회로(42) 위에 배치되는 레지스트막(40)의 단면도를 나타내는 도 8을 참조하자. 레지스트막(40)은 레지스트 코팅 및 베이킹에 있어서 잘 알려져있는 물질들 및 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. 다양한 노광 파장들에 대해 화학적인 감광도를 갖는 포지티브형 또는 네거티브형 레지스트가 이용될 수 있다. 스핀 코팅 또는 다른 잘 알려진 도포 기술들이 이용될 수 있다. 필요에 따라, 레지스트막(40)의 프라이밍된 표면(primed surface)의 표면 에너지를 극복하기 위해, 레지스트막(40)을 도포하기 바로 전에 용제 프리-웨트 공정(solvent pre-wet process)이 수행될 수 있다. 잘 알려져있는 다양한 용제 프리-웨트 용제들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 에틸 유산염(ethyl-lactate)과 4-메틸-2-펜타논의 혼합물이 프라이밍된 막(40) 위에 분사된 다음, 약 5,000 내지 10,000rpm 등의 높은 스핀 속도로 스핀될 수 있다. 프리-웨트 용제들은 막 회로 디바이스(42)로부터 증발될 수 있기 때문에, 레지스트막(40)은 상기 설명한 기술들을 이용하여 도포된다. 레지스트 코팅 이후, 1개 이상의 베이크 공정들이 수행된다. 예시적인 실시예에서, 레지스트막(40)은 대기압에서 약 45 내지 300초 동안 약 90 내지 110℃로 가열된다.
도 9를 참조하면, 레지스트막(40) 위에 막(68)이 도포된다. 후속 공정을 통해, 이 막(68)은 하기에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 렌즈 디바이스로 변형된다. 개시된 다른 실시예들과 마찬가지로, 궁극적으로 렌즈 디바이스가 제조되는 막(68)은, 아래의 레지스트막(40)의 굴절률에 매우 근접하는 굴절률을 갖는 다양한 물질들로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 막(68)은, 비록 어떠한 광 활성 화합물도 포함하지는 않지만 아래의 레지스트막(40)과 동일한 타입의 레지스트 물질로부터 제조될 수 있다.
도 10을 참조하면, 막(68)을 공정하여 렌즈들(56')을 형성한다. 이러한 렌즈들(56')은 막(68)에 대해 엠보싱 공정을 행함으로써, 또는 이온빔 밀링, 레이저 제거(laser ablation), 식각 등의 기타의 잘 알려진 리소그래피 기술들에 의해 형성될 수 있다. 렌즈들(56')이 형성된 후, 필요에 따라 도 7에 도시된 상부의 반사 방지 코팅(66)이 형성된 다음, 도 7에 도시되고 본원의 다른 경우에서 설명된 노광 공정이 수행될 수 있다. 노광 이후, 렌즈 디바이스(36')와 아래의 레지스트막(40)은 모두 잘 알려진 애싱(ashing), 용제 스트리핑(solvent stripping), 또는 이 둘의 결합 등에 의해 제거될 수 있다. 물론, 렌즈 디바이스(36')에 대한 제거 공정은 그 제조를 위해 선택되는 특정의 물질들에 의존한다.
이제, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 예시적인 다른 실시예들에 대해 이해할 수 있다. 이러한 예시적인 실시예는 1개 이상의 고체 액침 렌즈들과 리소그래피 마스크를 결합한다. 도 11은 판 또는 기판(78) 위에 배치되는 1개 이상의 고체 액침 렌즈들(74, 75 및 76)을 통합하는 리스그래피 마스크(72)의 평면도를 도시한다. 판(78)은 본원의 다른 경우에서 설명된 타입의 물질들로부터 제조될 수 있다. 다른 가능한 물질들은 소다 석회 유리(soda-lime glass), 보로실리케이트 유리, 석영 등을 포함한다. 판(78)의 적어도 일부는 불투명막(80)에 의해 커버되는 바, 이에 의해 입사되는 전자기 방사는 1개 이상의 렌즈들(74, 75 및 76)은 통과하지만, 불투명막(80)은 통과하지 않는다. 불투명막(80)은, 예를 들어 감광 유제(emulsion), 크롬(chrome), 산화철(iron oxide) 등과 같은 다양한 물질들로부터 제조될 수 있다.
고체 액침 렌즈들(74, 75 및 76)은 무수한 형상을 가질 수 있지만, 어떠한 패턴이 회로 디바이스에 프린트되어야 하느냐에 따라 형상화되는 것이 바람직하다. 대부분의 경우, 렌즈들(74, 75 및 76)의 형상은 집적 회로에 패터닝될 트랜지스터 구조들, 배선 라인들 및 다른 구조들의 필요한 형상들에 대응한다. 따라서, 렌즈들(74)은 패터닝에 적합한 길게 신장된 구조(elongate structure)(즉, 집적 회로 내의 전도체 라인들)로서 도시되었고, 렌즈들(75)은 L자 형상(elbow shape)으로서 도시되었고, 그리고 렌즈(76)는 구면(spherical)으로서 도시되었지만, 실제로는 어떠한 형상이라도 사용될 수 있다.
도 12는 도 11의 12-12 부분을 절취한 단면도이다. 마스크(72)를 도시한 것에 부가하여, 도 12는 또한 상기 설명한 전자기 방사원(44), 회로 디바이스(42) 및 레지스트막(40)을 나타낸다. 도 3에 도시한 타입의 다른 광학 요소들(예를 들어, 미러 및 시준 렌즈)은 도시의 단순함을 위해 도 12로부터 생략되었다. 마스크(72)는 방사원(44)과 레지스트막(40) 사이에 배치된다. 고체 액침 렌즈들(74 및 76)은 방사원(44)으로부터의 방사(38)를 레지스트막(40) 내에 선택된 패턴으로서 투과시키고 집속하는 바, 노광의 형상은 렌즈들(74 및 76)의 형상들 및 불투명막(80)의 범위(extent)에 의해 결정된다. 필요에 따라, 레지스트막(40) 내의 노광 영역들 간에 원하는 간격을 얻기 위해서는, 연속적인 노광들 사이에서 레지스트막(40)에 대해 변형되는 마스크(72)를 이용하여 다수의 노광을 수행할 수 있다. 선택적으로, 고체 액침 렌즈를 통합할 수도 있고 통합하지 않을 수도 있는 후속 노광(들)에 대해서는 다른 마스크(미도시)가 이용될 수 있다. 노광 이후, 레지스트막(40)은 잘 알려진 레지스트 현상 기술들을 이용하여 현상될 수 있다.
마스크(72)를 제조하기 위한 본 발명에 따른 예시적인 방법은 도 13, 14 및 15를 참조하여 이해될 수 있다. 도 13은 판(78) 위에 1개 이상의 고체 액침 렌즈들(74)을 정의한 이후의 마스크(72)의 단면도이다. 렌즈들(74)의 제조는, 예를 들어 이온빔 밀링, 방향성 또는 비방향성 식각, 엠보싱 등의 잘 알려져 있는 다양한 패터닝 기술들을 이용하여 행해질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 판(78)은 적절히 마스크되고 식각되어, 고체 액침 렌즈들(74)을 정의할 수 있다. 다음으로, 그리고 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 설명한 타입의 불투명막(80)이 필요에 따라 렌즈들(74) 및 판(78)의 다른 부분들 위에 형성될 수 있다. 이러한 불투명막(80)의 증착 또는 형성은 스퍼터 증착, 화학 기상 증착 또는 기타의 잘 알려져있는 막 증착 기술들에 의해 이루어질 수 있다. 불투명막(80)의 형성 이후, 그리고 도 15에 도시된 바와 같이, 다른 마스크(82)가 불투명막(80) 위에 패터닝되며, 이에 의해 고체 액침 렌즈들(74)의 위에 있는 불투명막(80)의 영역들이 노광된다. 다음으로, 불투명막(80)의 마스크되지 않은 부분들이 습식 식각, 건식 식각, 전자빔 식각 등에 의해 제거되어, 고체 액침 렌즈들(74)을 노광시킴으로써, 도 11 및 도 12에 일반적으로 도시한 마스크(72)를 얻게 된다. 예시적인 실시예에서, 크롬 불투명막(80)은 약 9:1 비율의 포화된 Ce(SO4)2와 농축 HNO3의 용액을 이용하여 습식 식각에 의해 패터닝될 수 있다.
도 13, 14 및 15에 도시되어 상기 설명한 제조 방법은, 이들 도면들에 도시된 고체 액침 렌즈들(74)이 아래의 기판 또는 판(78)으로부터 물질을 제거함으로써 제조된다는 점에서 감법 공정(subtractive process)이다. 예시적인 대안의 실시예에서는, 가법 공정(additive process)을 이용하여 1개 이상의 고체 액침 렌즈들을 통합하는 마스크를 제조할 수 있다. 다음으로, 도 16, 17, 18 및 19를 참조하자. 도 16에 도시된 바와 같이, 기판 또는 판(84)은 본원의 다른 경우들에서 설명된 불투명막(80)에 의해 코팅된다. 판(84)은, 다른 도면들에 도시되어 본원의 다른 경우들에서 설명된 판(78)을 제조하는 데에 이용되는 것과 동일한 물질들로부터 제조될 수 있다. 일반적으로 이후 형성되는 고체 액침 렌즈들의 레이아웃에 대응하는 패턴을 갖는 적절한 마스크(82)가 불투명막(80) 위에 패터닝된다. 이 마스크(82)는, (1) 불투명막(80)의 다양한 부분들을 식각하여 제거하고, 그리고 (2) 후속의 물질 증착 단계를 위한 식각 마스크를 제공하는 이중의 기능을 한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 불투명막(80)의 마스크되지 않은 부분들은 식각, 레이저 제거, 이온빔 밀링 등에 의해 제거된다.
도 18을 참조하면, 아래의 판(84)의 노광 영역들(87) 위에 막(86)이 형성된다. 후속 공정을 통해, 막(86)은 아래의 판(84) 위에 배치되는 1개 이상의 고체 액침 렌즈들로 패터닝된다. 이에 따라, 막(86)은 아래의 판(84)을 제조하는 데에 이용되는 것과 동일한 타입의 물질들로부터 제조되는 것이 유익하다. 물론, 막(86)에 대해 선택되는 물질의 굴절률은 아래의 판(84) 뿐 아니라, 마스크(72)에 의해 패터닝될 임의의 레지스트층의 굴절률과 거의 일치하는 것이 바람직하다. 예시적인 물질들로는, 스핀온글래스(SOG), 다양한 중합 물질들, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착법으로 증착된 산화물 등이 있다. 증착 이후, 그리고 도 19에 도시된 바와 같이, 막(86) 위에서 물질 제거 공정을 수행함으로써 1개 이상의 고체 액침 렌즈들(88)이 형성된다. 이것은 식각, 레이저 제거, 이온빔 밀링 등에 의해 달성될 수 있다. 이전에 불투명막(80)을 식각하기 위한 식각 마스크의 역할을 했던 마스크(82)는 또한 고체 액침 렌즈들(88)을 패터닝하기 위한 적절한 마스크의 역할을 한다. 고체 액침 렌즈들(88)을 패터닝한 후, 마스크(82)는 잘 알려져있는 애싱, 용제 스트리핑, 이들의 결합 등에 의해 제거될 수 있다.
본 발명의 특정의 실시예들이 도면에 예시적으로 도시되어 본원에서 상세히 설명되었지만, 본 발명은 다양한 변형들 및 대안적인 형태들을 가질 수 있다. 하지만, 이해될 사항으로서, 본 발명은 개시된 특정의 형태들로 한정되는 것으로서 의도되지 않는다. 본 발명은 하기의 첨부된 청구항들에 의해 규정되는 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 변형물, 등가물 및 대안물을 포괄한다.

Claims (10)

  1. 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대편에 있는 제 2 면을 가지며, 집적 회로 상에 배치되는 레지스트 막(resist film)(40)과;
    상기 레지스트 막(40)의 상기 제 1 면 위에 배치되는 하나 이상의 고체 액침 렌즈(solid immersion lens)들(56)과, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)은 어레이를 형성하고, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)의 어레이로부터 상기 레지스트 막(40)으로의 광 투과 경로가 형성되어 있으며, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)의 어레이는 베이스 기판(base substrate)(54)을 구성하고, 상기 집적회로는 상기 레지스트 막(40)의 상기 제 2 면에 결합되며; 그리고
    상기 어레이의 양단부를 지탱하며, 상기 어레이와 상기 레지스트 막(40)간의 상대적인 측면 이동을 제공하는 이동가능 스테이지(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 액침 렌즈 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56) 위에 배치되는 노광 마스크(exposure mask)(49)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 액침 렌즈 리소그래피 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노광 마스크(49)는 위상 반전 마스크(phase shifting mask)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 액침 렌즈 리소그래피 장치.
  4. 집적 회로 상에 배치되는 레지스트 막(resist film)(40)과;
    노광 마스크(49)와;
    상기 노광 마스크(49)를 조사(illuminate)하는 방사원(44)과;
    상기 레지스트 막(40) 위에서 상기 노광 마스크 아래(49)에 배치되어 상기 노광 마스크(49)를 투과한 방사선을 집속(focus)시키는 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)과, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)은 어레이를 형성하고, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)의 어레이로부터 상기 레지스트 막(40)으로의 광 투과 경로가 형성되어 있으며; 그리고
    상기 어레이의 양단부를 지탱하며, 상기 어레이와 상기 레지스트 막(40)간의 상대적인 측면 이동을 제공하는 이동가능 스테이지(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 액침 렌즈 리소그래피 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노광 마스크(49)는 위상 반전 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 액침 렌즈 리소그래피 장치.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56) 상에 배치되는 반사 방지 코팅부(anti-reflective coating)(66)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 액침 렌즈 리소그래피 장치.
  7. 전자기 방사원(44)과;
    상기 전자기 방사원(44)으로부터 나오는 전자기 방사선의 선택된 부분들을 통과시키는 마스크(72)와, 상기 마스크(72)는 상기 전자기 방사선을 투과시킬 수 있는 판(plate)(78)을 포함하고, 상기 판(78)은 상기 판(78) 상에 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(74, 75, 76) 및 불투명 막(80)을 포함하고, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(74, 75, 76)은 집적 회로 상에 배치된 레지스트 막에 패터닝될 미리 선택된 회로 구조들에 대응하는 각각의 형상을 갖고, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들로부터 상기 레지스트 막으로의 광 투과 경로가 형성되어 있으며, 상기 불투명 막(80)은 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(74, 75, 76)을 통한 상기 전자기 방사선의 투과는 가능하게 하지만, 상기 불투명 막(80)이 형성된 상기 판(78)의 부분을 통한 상기 전자기 방사선의 투과는 막도록 되어 있으며; 그리고
    상기 판(78)의 양단부를 지탱하며, 상기 판과 상기 레지스트 막간의 상대적인 측면 이동을 제공하는 이동가능 스테이지(50)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고체 액침 렌즈 리소그래피 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고체 액침 렌즈들(74)은 신장된 구조(elongate structure)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고체 액침 렌즈 리소그래피 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 고체 액침 렌즈들(76)은 구면 구조(spherical structures)로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대편에 있는 제 2 면을 가지며, 집적 회로 상에 배치되는 레지스트 막(resist film)(40)과;
    상기 레지스트 막(40)의 상기 제 1 면 위에 배치되는 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)과, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)은 어레이를 형성하고, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)의 어레이로부터 상기 레지스트 막(40)으로의 광 투과 경로가 형성되어 있으며, 상기 하나 이상의 고체 액침 렌즈들(56)의 어레이는 베이스 기판(base substrate)(54)을 구성하고, 상기 어레이는 하부에 있는 상기 레지스트 막(40) 상에 직접 형성되며, 상기 집적 회로는 상기 레지스트 막의 상기 제 2 면에 결합되고;
    상기 어레이의 양단부를 지탱하며, 상기 어레이와 상기 레지스트 막간의 상대적인 측면 이동을 제공하는 이동가능 스테이지(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 액침 렌즈 리소그래피 장치.
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