KR100381072B1 - 플라즈마유도x선패턴전사를필요로하는디바이스제조공정및그디바이스 - Google Patents

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Abstract

환형필드 X-선 패턴 전사(ringfield pattern delineation)를 요구하는 미크론이하 소자의 제조는, 면으로된 콜렉터 렌즈(faceted collector lens)를 포함하는 콘덴서를 이용하여 용이해진다. 콜렉터 렌즈는 레이저-펌핑형 플라즈마 발생원의 축에 대해 대칭적으로 위치해 있는 쌍을 이루는 면들(paired facets)로 구성된다. 쌍의 멤버들 각각은 전체 일루미네이션 필드의 이미지를 생성하여 일루미네이션 강도에서의 비균질성이 특정한 쌍에 의해 생성되는 각각의 합성 이미지 내에서 보상된다.

Description

플라즈마-유도 X-선 전사를 필요로 하는 디바이스 제조 공정 및 그 디바이스
본 발명은 미크론이하(submicron) 설계법(design rule)으로 만든 소자의 제조에 관한 것이다. 플라즈마-유도형 X 선 복사는, 보다 긴 파장의 전자기 복사를 이용해서는 달성하기 어렵다고 간주되는 작은 물체에 대한 패턴 전사(pattern delineation)에 이용된다. 플라즈마 발생원은 환형필드 주사 모드(ringfield scanning mode)에서 동작하는 투사 카메라에 정합된다. 초대규모 집적회로("VLSI")가 주된 대상이 된다.
첨단 VLSI 기술의 수준은 0.5㎛의 설계법으로 만들어진 회로를 가진 16Mb(megabit) 칩이다. 좀 더 소형화하기 위한 노력은, 현재 이용되는 자외선("UV") 전사 복사의 분해 능력을 좀 더 충분히 이용하는 초기 형태를 취한다.
"원(deep)" UV(λ= 0.3㎛ - 0.1㎛)는 위상 마스킹(phase masking), 탈축 일루미네이션(off-axis illumination) 및 단계-와-반복(step-and-repeat)과 같은 기술로, 0.25㎛ 또는 약간 더 작은 설계법(최소 배선폭)을 가능케한다.
훨씬 더 작은 설계법에서, 전사 복사의 다른 형태는 파장과 관련된 해상도 한계를 피하기 위해 필요하다. 광범위한 노력이 전자 또는 다른 대전된-입자 복사에 의존하고 있다. 이런 목적을 위한 전자기 복사의 이용은 X-선 파장을 필요로 한다.
2개의 X-선 복사원이 고려되고 있다. 첫째로, 전자 저장 링 싱크로트론(synchrotron)은 여러해 동안 이용되어 왔고 진보된 발전 단계에 있다. 상대론적 속도로 가속된 전자는 자기장에 속박된 궤도를 따라 X-선 복사를 방출한다. 리소그래피(lithography)용으로 중요한 파장 범위내의 복사는 신뢰성있게 생성된다. 싱크로트론은 지극히 정교한 실험요건을 충족시킬만큼 정확히 제한된 복사를 생성하지만, 크고 장치의 가격이 상당히 비싸다.
플라즈마 X-선 발생원은 가격이 비교적 싸다. 이들은, 예를 들면 50㎛-250㎛ 스폿에 대해 출력 500-1,000 와트(watt)의 전력을 전달하여 소스 물질을 예를 들어 250,000℃까지 가열하여 그 결과의 플라즈마로부터 X-선 복사를 방출하게 하는 YAG(yttrium aluminum garnet) 레이저 또는 엑시머 레이저 같은 고전력 펄스 레이저에 의존한다. 플라즈마 발생원은 소형이고 단일 생산 라인에 전용화될 수 있다. (그 결과 오작동이 모든 시설을 폐쇄하지는 못한다).
다양한 X-선 패터닝 접근법들이 연구되고 있다. 아마 가장 발전된 것이 근접 프린팅(Proximity printing)이다. 이런 접근법에서 1:1 촬상은 사진 접촉 프린팅(photographic contact printing) 방법으로 많이 제조되고 있다. 미세-박막 마스크는 웨이퍼로부터 1 미크론 또는 수 미크론의 간격을 유지한다. 이 간격이 마스크 손상의 가능성을 줄이지만 이를 제거하기는 못한다. 약한 박막 상에서 완전한 마스크를 만드는 것은 계속적으로 주요 문제점이 되고 있다. 마스크와 웨이퍼 사이에 광학장치(optics)가 없기 때문에 입사 복사선에서 고수준의평행성(parallelility)이 필요하다. 0.25㎛ 패터닝을 위해 물체 가장자리에서의 산란을 제한하도록 파장 λ≤16Å 의 X 선 복사가 요구된다.
근접 프린팅에서는 싱크로트론이 사용되어 왔다. 방출 팬의 높은 종횡비와 더불어, 콜렉션의 10 mrad - 20 mrad 아크로부터 초래되는 상대적으로 작은 출력은(전체 필드 촬상이 아니라) 높은 종횡비의 일루미네이션 필드의 스캐닝을 이용하도록 유도했다.
투사 리소그래피는 근접 프린팅에 비해 당연한 이점이 있다. 마스크와 웨이퍼 사이의 카메라 광학장치는 가장자리 산란을 보상하므로 더 긴 파장의 복사를 사용할 수 있다. λ = 100Å - 200Å 파장 범위에서 "소프트 X-선"을 사용하면 경사각(glancing-angle) 광학 장치에 대한 허용 입사각이 증가한다. 그 결과의 시스템은 소프트 X 선 투사 리소그래피(SXPL)로서 공지되어 있다.
SXPL의 양호한 형태는 환형필드 주사이다. 길고 좁은 일루미네이션 필드는 직선이라기 보다는 오히려 아크 형태이며, 이 아크는 카메라의 광축에 회전의 중심을 갖는 원형 링의 일부분이다. 이를 사용하면 아치형 필드는 이미지에서 반경 방향에 의존하는 이미지 편차를 피하게 된다. 예를 들어, 5:1의 피사체:이미지 축소를 사용하면, 확대된-물체 화상 마스크의 비용을 이제는 상당히 감축할 수 있다.
1993년 5월 10일자로 출원되어 계류중인 미국 특허 출원 번호 제 08/059924호는 싱크로트론 유도형 X-선 복사를 이용한 디바이스 제조를 기술하고 있으며 그에 관해 청구하고 있다. SXPL은 기술되어 청구된 리소그래피의 한 형태이다.
SXPL용 플라즈마 X-선 광원을 이용하기 위한 노력이 계속될 것이 기대되고있다. 집광(collection) 및 프로세싱 광학장치의 설계-콘덴서의 설계-는 플라즈마 방출 패턴과 환형필드 스캔라인 패턴간의 심각한 부정합에 의해서 복잡해진다. 전형적인 플라즈마 X-선 광원은 1:1 종횡비 방출 패턴을 갖는다. 요구되는 스캔라인은 대체로 10:1 이상이다.
0.25㎛ 및 이보다 더 소형의 설계법에 따른 디바이스의 제조에서 환형 필드 투사 리소그래피의 한정은 X-선 플라즈마 발생원을 이용한다. 투사 카메라에 정합하는데 필요한 일루미네이션 균일성(illumination uniformity)에 대한 요건 및 일루미네이션 필드의 다른 특성에 대한 요건이, 신규한 콘덴서에 의해 만족된다. 집광 렌즈-플라즈마 복사가 가장 먼저 입사되는 콘덴서 렌즈-는 플라즈마에 대하여 대칭적으로 위치하는 다수의 쌍의 면들(facets)을 포함한다. 각각의 면은 방출 구획으로부터의 복사를 집결하여 전체 복사 필드의 이미지를 형성하고, 면 강도(facet intelisities)들의 합인 이미지 강도(image intensity)를 생성한다. 면들은 서로 상보적이어서, 필드 이미지의 강도에서의 단계적 변화(gradation)는 그와 쌍을 이루는 면과 같은 크기이나 반대를 이룬다. 이러한 방법으로, 스티칭(stitching)할 필요없이 근본적으로 전체 플라즈마 방출로부터 일정한 강도 필드가 효과적으로 생성된다. 면은 평면이거나 집광 각(collection angle)을 증가시키는 형태가 되며, 쌍을 이루는 요소들의 크기와 모양이 진정하게 상보적이어서 협동하여 균일하게 조사된(illuminated) 합성 이미지를 생성한다.
본 발명은, 반사 마스크상에 입사할 때 일루미네이션 필드의 발산을정형(shaping), 조향(directing) 및 조정(adjusting)하는 프로세싱 광학 장치를 제공한다. 콘덴서는 조리개 채움을 적절히 하고 다른 카메라 요건을 충족하는데 알맞은 설계이다. 설계는, 예를 들면 5:1 피사체:이미지 축소와 같은, 축소 투사에 사용하기에 적합하다.
정의
°플라즈마 발생원(Plasma Source)-X선 복사를 발생하기 위해 열적으로 발생된 플라즈마- 일반적으로 고출력 펄스 레이저에 의해 펌핑됨.
°일루미네이션 복사(Illumination Radiation)-마스크상에 입사하여 일루미네이션 필드를 발생시키는 전사 복사(delineating radiation)로서, 강도, 방향, 발산 및 스펙트럼의 폭에 의해 특징지어 진다.
°발산(Divergence)-본래 사용되는 바와 같이, 이 용어는 마스크 발산, 즉, 마스크상에 입사하는 복사 원추(cone of radiation)의 축에 대해서 가장 큰 각을 말한다. 투사에서, 이 축은 반사 마스킹을 위해 요구되는 바와 같이, 수직 입사에서 몇도 벗어난 입사이다. 투사에서 요구된 발산의 크기는, 원하는 해상도와 콘트라스트를 위해 필요한 범위까지 물체 가장자리에서의 링을 감축할 필요가 있다. 전 필드 노출(full-field exposure)에 있어서, 발산은 모든 일루미네이션 위치에서 유사해야 한다. 주사시에, 주사 방향으로의 약간의 불균일성은 결국 평균화된다.
°콘덴서(Condenser)-플라즈마 발생원으로부터 복사를 집광하며, 환형필드 일루미네이션 필드를 생성하기 위해 복사를 처리하고, 마스크를 일루미네이션하는 광학 시스템.
°집광 광학장치(혹은 콜렉터)-콘덴서내에서 상기 광학 장치는 플라즈마-유도 복사를 집광할 수 있다. 콜렉터는 초점을 갖는다.
°프로세싱 광학장치(Processing Optics)-집광 광학장치에 부가하여, 마스크로 전달하기 위해 집광된 복사를 처리하는 콘덴서 내의 광학 장치.
°촬상 광학(Imaging Optics)-마스크 변조된 복사를 웨이퍼에 전달할 수 있는, 콘덴서 뒤쪽의 광학 장치(즉, 카메라 광학 장치).
°카메라 조리개(Camera Pupil)-일루미네이션 복사가 카메라에 진입해야 하는 위치를 정의하는 실상 또는 가상의 개구(aperture)로서, 그 각의 크기는 카메라의 회절 한계를 정의한다. 그 물리적 크기는 카메라의 실제 한계 개구의 이미지 크기이다.
°렌즈(Lens)-이 용어는 X-선 복사가 수렴하거나 발산할 수 있게 하는 임의의 광학 소자를 정의하기 위해 본 설명에서 이용된다, X-선 시스템에서 "렌즈들"은, 통상 반사를 수행하며 종종 "미러"라고 언급된다. 계획된 렌즈들은, 타원체 또는 다른 곡면으로 된 다중-면(multi-faceted)이거나 면이 아닌(non-facet) 연속형일 수도 있다. 수렴 또는 발산은 투과 광학 렌즈와 유사한 동작의 결과이다.
°면(facet)-렌즈의 각 세그먼트로서, 일반적으로 다른 면들과 협력하여 복사를 수렴 또는 발산하는 별도의 소자, 또는 단일 구조의 일부. 각 면은 평면이거나 곡면이다.
°산란판(Scatter Plate)-발산을 증가시키는 광학소자, 발산은 1 또는 2 차원일 수 있다.
최소 치수 ≤0.25㎛에서 패턴 전사용 X-선 플라즈마 발생원을 개발하려는 노력이 계속되고 있다. 더블유.티.실프바스트(W.T.Silfvast), 엠.시.리차드슨(M.C.Richardson), 에이치 바인더(H.Binder), 에이.한조(A.Hanzo), 브이.야노브스키(V.Yanovsky), 에프.진 및 제이.토르페(F.Jin J.Thorpe)에 의한 "소프트 X-선 리소그래피용 레이저 발생 플라즈마(Laser-Produced Plasmas for soft-X-ray Pojection Lithography)" 1992년 11월/12월, 3126 내지 3133 쪽을 참고한다. 본래, 플라즈마 발생원으로부터의 방출은 무지향성(omnidirectional)이다. 본 발명의 디바이스 제조는 무지향성 방출을 포착하여 이를 정형해서 환형 필드 투사 리소그래용의 높은 종횡비를 갖는 일루미네이션 필드를 발생하도륵 설계된 콘덴서에 의존한다.
발산을 정형, 조향, 및 재단하는 것에 부가하여, 콘덴서는 약 λ=50Å-400Å의 자연적 플라즈마 스펙트럼을 필터링하여 λ=100Å-200Å의 스펙트럼 범위내에 있는 양호한 링 필드 파장 범위(이때 양호한 스펙트럼 범위는 λ=125Å-140Å이다)를 발생한다. "소프트 X-선 투사 리소그래피(SXPL)"를 이용하면 고 반사율의 수직 입사 미러를 만드는데 유리하다. 또한, 근접 프린팅에 이용되는 "하드 X-선"'이 요구하는 것 보다 더 큰 입사각을 허용할시에 경사(glancing) 미러 광학 장치의 이용을 촉진시킨다.
원하는 X-선 스펙트럼을 만들기 위한 필터링은, 대체로 DBR(Distributed Bragg Reflector) 원리로 동작하는 다중-층 반사체(MLR)를 이용한다.
제 1 도는 펌프와 포커싱 수단을 가진 플라즈마 X-선 광원 도시도,
제 2 도는 플라즈마 복사를 집광하고 카메라 조리개로 전달하기 위한 환형필드 아크를 일루미네이트하는 최신의 콘덴서 도시도.
제 3 도 및 제 4 도는 상기 환형필드 이미지의 반경과 원주 특징의 촬상을 도시하는 본 발명의 콘덴서 광학 장치의 입면도 및 평면도.
제 5 도는 일루미네이션 필드를 형성하기 위한 프로세싱 미러의 상세도.
제 6A, 6B 도 및 제 6C 도는 UV 패턴닝에 현재 이용되는 것과 유사한 4 극자분포를 이용하는 콘덴서 렌즈 배치도.
제 7A, 7B, 7C 도 및 제 7D 도는 본 발명의 요건을 만족시키는 대체 쌍면 콜렉터 렌즈 배치의 평면도이고, 제 7E 도는 제 7B 도의 정면도.
제 8A 도 및 제 8B 도는 마스크를 연속적으로 일루미네이션하는 출력과, 적당히 카메라 조리개를 채우고 웨이퍼를 주사하는 본 실시예의 3-렌즈 콘덴서의 직교 도시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
21 : 플라즈마 광선 25 : 마스크
39 : 카메라 조리개 43 : 프로세싱 렌즈
상세한 설계 및 프로세스 정보는 도면과 연결해서 논의된다.
제 1 도에서, YAG 혹은 엑시머 레이저(11)는 목표물(15) 상의 스폿(14)을 가열하기 위해 렌즈(13)에 의해 포커싱된 비임(12)을 방출해서, X선(17)을 방출하는 플라즈마 볼(16)을 생성한다.
제 2 도는 투사 카메라를 파우어링 하기 위해 플라즈마 발생원을 이용하는 최신 시스템의 사시도이다. 플라즈마 발생원(21)은 선(22)으로 도시한 반구형의 X선 복사를 방출한다. MLR(23)은 복사를 마스크(25)상의 초점(24)에 포커싱한다. 일루미네이션 필드는 상기 발생원의 상이다. 설명한 바와 같이, 일루미네이션 필드는 마스크(25)상에 입사하는 스폿(24)이고, 여기서 복사는 투과되거나 반사되어 입구 조리개(27)을 부분적으로 채움으로써 카메라(26)로 유입된다. 도시된 바와 같은 적절한 조리개 채움을 위해, 비교적 작은 원추의 복사가 집광되고, 이 원추 외부의 복사는 버려진다, 콘덴서의 크기가 선(28)으로 나타낸 비교적 큰 각의 복사를 집광하기 위해 증가되면, 카메라 조리개는, 점선으로 표시된 콘덴서-방출 광선에 의해 생성된 필드(29)로 도시된 바와 같이, 너무 많이 채워진다. 에너지는 낭비되고 이미지는 열화된다. 또한 장치는 환형 필드 일루미네이션 필드를 생성하지 못한다.
제 3 도 및 제 4 도는, 환형 필드 투사를 위한 높은 종횡비의 일루미네이션 필드를 효과적으로 생성하는 본 실시예의 시스템이다. 제 3 도의 "입면도"는 종횡비가 높은 필드의 짧은 크기를 전달하기 위한 프로세스를 설명한다. 레이저 비임(30)에 의해 생성된 플라즈마(31)는 반구에 가까운 넓은 각에 걸쳐 X-선(32)을 방출하고, 이 방출은 렌즈면(33)에 의해 포획된다. 이 도면에 도시하지 않았지만,대부분의 면 또는 모든 면(33)은 본 발명의 프로세스에 이용되는 모든 콜렉터에 공통되는 쌍을 이루는 상보형 면들이다. 제 3 도에서의 위치(91 혹은 92)(제 4 도의 93 혹은 94)에 해당하는 비임 경로에는 개구가 위치될 수 있다. 이 개구는, 필요하다면, 마스크상에서 더 높은 강도 균일성을 생성하도록 비임의 일부를 차단할 수 있다. 타원체인 경우, 편리하게 제 1 촛점은 광원과 일치하여, 제 2 촛점은 이미지와 일치한다. 곡면의 표면은 "로페즈(Lopez)" 형태가 될 수 있다. 로페즈 미러는 여러 각의 방출에 대해 단일 촛점을 형성하도록 명확히 설계된다. 이로 인해 로페즈 미러는 다중-면 콜렉터 렌즈의 각각의 면에 이용된다.
면의 각각은, 스폿(24)의 필드 크기와 동일한 필드 크기를 주사 방향으로 생성하기 위해 제 2 도의 미러(23)에 필적하는 유효 높이를 갖는 것으로 볼수 있다. 면들의 각각은 광원(31)의 이미지를 렌즈(35)상에 이미지(34)로서 포커싱한다. 렌즈(35)는, 반사된 복사를 조향하고 개개의 빔들을 프로세싱 광학장치(36)상에 중첩시키는 다면-미러이다. 미러(37)은, 대체로 하나의 연속적이며 오목한 렌즈로서, 방향전환 광학 장치이다. 몇개의 이미지가 마스크(35) 또는 그 부근에 공통 초점을 갖도록 인도되어 카메라 조리개(39)에 들어가게 된다.
제 4 도는, 횡적이며(또는 길다란 크기) 높은 종횡비의 환형 필드의 일루미네이션을 도시하고 있다. 발생원(40)으로부터의 레이저 플라즈마 복사는 타원체 미러의 어레이에 의해 집광되며, 여기서는 쌍면 (41a-41b)으로 도시되어 있다. 콜렉터는 소스 이미지를 프로세싱 렌즈상의 일련의 스폿들에 포커싱하여, 개개의 스폿들이 렌즈(42)의 개개의 면들상에 입사하도록 만든다. 렌즈(42)의 면은 반사된 비임의 중심선이, 본 예에서는 다중면 어레이로된 프로세싱 렌즈(43)의 중심에 닿도록 배향되어 있다. 프로세싱 렌즈(42)의 면은 원통형 미러 또는 타원 또는 토로이드형 미러와 같은 연속 곡면일 수도 있다. 프로세싱 렌즈(42) 및 프로세싱 렌즈(43)간의 간격은 렌즈(42)에 의해 방출되는 프로세싱된 복사가 렌즈(43)의 길이를 커버할 정도이다. 렌즈(43)는 제 3 도의 렌즈(37)와 함께 비임을 성형하여 마스크(45) 상에 입사하는 적절한 아크 모양의 일루미네이션 필드(44)를 생성한다. 바로 이 광학장치는, 마스크(45)로부터 반사시에 나타나는 수렴을 유도하여 유입 조리개(46)를 희망하는 크기로 채운다.
제 5 도에 도시한 다중-면 렌즈(50)는 제 4 도의 렌즈(42)의 기능을 하는 광학 장치의 실시예이다. 렌즈(50)는 인입하는 원추형의 복사(52)가 원추(54)로서 프로세스 광학장치를 향해 반사되도록 배향된 8개의 면(51)으로 구성된다. 면(51)의 종횡비는 원하는 일루미네이션 필드-면(51)의 긴 길이에 대응하는 이미지 길이(53)-의 종횡비에 접근할 수 있다.
제 6A 도에서, 콜렉터 면(60)은 다중 면 렌즈(61; 예로써, 제 4 도의 렌즈(42)와 대응하는)상에 두 일련의 스폿으로 포커싱하기 위해 4 극 분포를 가지도록 배치된다. 제 6B 도에서, 면들(61)은 그 길이를 따라 분할되어, 분할된 면들 각각은 수직 혹은 주사 방향으로 약간 다른 2개의 방향(63)으로 복사를 반사하도록 서로 다른 각도로 배향된 2개의 면(62)으로 구성되고 있음을 알 수 있다. 제 6C 도에서 보면, 조리개에 도달한 복사는, 4개의 분리된 다중-이미지 필드들(64, 65, 66 및 67)로 분할된다.
제 7A-7D 도는 다양한 롤렉터 렌즈 설계를 도시하는데, 항상 쌍을 이루는 상보형 면들을 포함하고 있다. 이산적인 보상형 면들은 렌즈 기능을 분할하여 설계를 용이하게 해준다. 쌍의 멤버들은 항상 같은 크기이나 반대되는 강도 경사(intensity gradients)를 생성하며 카메라 광학 장치에 들어맞도록 독립적으로 조향되어, 협동하여, 보상 방향(compensating direction)으로 균일하게 일루미네이트되는 합성 이미지를 생성한다, 보상 방향으로의 일루미네이션은 적어도 ±15% 이다. 주의 깊게 면을 배치하면 ±5%, 나아가 ±1% 이상이다.
제 7A 도에서, 렌즈 어레이(70)는 주로 쌍면(71A-71B)으로 구성된다. 방출구(emission sphere)의 말단에 위치한 면(71C)은 쌍을 이루고 있지 않다. 지금까지는 쌍을 이루는 것이 원칙적으로 양호하지만 소정의 강도 경사는 무시할만큼 충분히 작다. 일반적으로, 이 방향으로의 최종(65-75°)의 방출에 대해서는 단일 면의 미러도 용인될 수 있다. (통상의 실시와 일치되도록, 각은 광학축에 관해 측정된다. 모든 배치에서와 같이, 쌍면의 멤버들은 광원(75)에 대해 대칭적으로 위치된다.
제 7B 도에서, 콜렉터 렌즈(72)는 5 개의 쌍면(72a 내지 72b)으로 구성된다. 이러한 배치로 인해, 제 7A 도의 7-층 배치보다 다소 작은 종횡비를 갖는 슬릿(slit)을 초래한다. 제 7C 도 및 제 7D 도에 있는 변형들은 사소한 것들이다. 4-층 배치면(73a-73b)에 대해, 스폿 광원(75)의 수평 중심선은 자연적으로 2개 쌍의 접면(intercept)에 위치한다. 광원-대-면 간격이 2개의 치수에서 차이가 있는 것은 중요하지 않으며 각각의 치수의 간격이 대칭적인 것만이 바람직하다. 콜렉터렌즈(74)는 쌍면(74a-74b)의 3-층 배치이다. 본 실시예 면의 종횡비는 유사하게 형성된 일루미네이션 필드에 적합하다.
제 7E 도는 적층된 면(72a)을 나타내는 제 7B 도의 장치의 입면(혹은 측면)도이다.
이러한 면 배치는 최소 면 개수에 기초한다. 본 발명의 요건은 더 높은 개수의 배치에 의해 충족된다. 한 예로서, 원하는 균일-일루미네이트된 합성 이미지를 내측 및 외측쌍이 생성한다는 가정하에, 측면의 면 만들기(faceting)는 2개의 면이 아니라 4개의 면을 포함할 것이다. 그렇게 해야할 이유가 있다면, 전체 측면세트가 이와 같은 필드 이미지를 생성하는 것만이 요구된다.(그 결과 내부쌍이든 외부쌍이든 완전히 자체-보상적이지는 않다)
제 8A 도 및 제 8B 도는 각각 평면도 및 수직도로서 예 1을 기초로 사용된 3 렌즈 콘덴서 시스템을 나타낸다. 콜렉터 렌즈(80)는 제 7B 도에 도시한 배치의 5쌍면을 포함한다. 이 면들을 예컨대 40 쌍 Mo-Si 층들로 구성되는 MLR들이다. 복사는 플라즈마에 의해 발생된 먼지가 카메라(86)의 미러를 손상시키지 못하게 하는 윈도우(88)를 통과한다. 경사 입사 다중면(grazing incidence multi-faceted) 미러인 제 1 프로세싱 렌즈(81)는, 제 3 도의 수직 프로세싱 렌즈의 기능 및 제 4 도의 수평 프로세싱 렌즈의 기능을 결합한 프로세싱 렌즈(82)로 복사를 방향전환한다. 렌즈(82)를 떠나는 처리된 복사는 마스크(84)상에 아크-형상의 일루미네이션 필드(83)를 생성하고, 차례로, 반사를 통한 웨이퍼(87)상의 아크의 이미지를 카메라(86)의 카메라 조리개(85) 내에 생성한다.
소자 제조
기본적인 소자 제조는 달리 변동이 없다. 예를 들면, 시몬 스제(Simon Sze)의 VLSI 기술(1983년 맥그로 힐사)과 같은 여러 간행물을 참조할 수 있다. 다음 예(1 및 2)는 MOS VLSI 디바이스 제조에서 임계 윈도우 레벨과 관련된다.
예 1
0.1㎛ 설계법의 MOS 디바이스인 256 Mbit의 제조는 다음과 같은 윈도우 레벨에서의 제조로 기술된다. 제 8A 도 및 8B 도의 장치는 500 와트(watt) YAG 레이저로 펌핑된 주석(tin) 광원으로 구성되는 500 와트 방출의 플라즈마 발생원을 구비한다. 렌즈(80) 장치의 콜렉터 렌즈는 연속적인 Mo-Si 층 40 쌍을 각각 포함하는 8개의 35mm ×90mm 다증층면으로 구성되며 총 전력 2.5 와트의 λ=135±3Å의 포커싱된 비임을 생성한다. 웨이퍼(87)에 의해 수신될 때, 환형필드 주사 라인은 주사방향으로는 1mm 및 아치형 라인의 현을 따라 측정되는 25mm의 칫수이다.
예 2
X선 투사 카메라는 제웰(Jewell)에 의해 설계된 부류이다 (1991. 7, 19일자 출원된 미국 특허출원 제 07/732,559호를 참조한다). 이는 개구율 0.1이며, 0.1 미크론 라인을 프린팅할 수 있다. 첫째 응용에서, 이는 예를 들어 예, 게이트 및 콘택트 윈도우와 같은 임계 레벨에 대해서만 이용된다. 다른 프린터들, 예를 들어 DUV(deep ultraviolet)는 다른 레벨을 프린트할 것이다. 후속 모델에서, 개구율이 0.2로 증가되면, 이는 0.5 미크론 배선폭을 갖는 크리티컬 레벨 및 여러 다른 레벨들을 프린트하게 된다. 여기서 다른 레벨들은 DUV에 의해 프린팅하기에도 너무 작은 0.1-0.15 미크론의 배선폭을 갖게된다. 1 와트가 게이트 레벨의 마스크에 닿는다고 가정하자. 카메라의 미러, 즉, 웨이퍼와 카메라간의 얇은 실리콘 윈도우(0.3㎛ 두께)에서의 손실로 인해, 75㎛(또는 그 이하, 마스크의 반사량에 따라 다름)만이 웨이퍼상에 도달한다.
웨이퍼는 선행 레벨들로부터 패턴을 갖고 있다, 리소그래피 직전에, 웨이퍼는 매우 얇은 산화물층, 폴리실리콘 도전체 및 상부에 두터운 산화물층으로 코팅되었다. X-선 레지스트는 전체 웨이퍼를 피복한다. 웨이퍼는 X-선 투사기하에 놓이고, 정렬되며, 노출된다. 레지스터가 15 mj/cm2의 감도를 갖는 경우, 매초마다 5cm2가 노출된다.
레지스터는 현상되고(developed), 레지스트가 없는 곳에서는, 상부 산화물 및 폴리실리콘층들이 건식 에칭에 의해 제거되어 바닥에 매우 얇은 산화물층을 남기게 된다. 이후에 이온 비임은 도펀트를 얇은 산화물층을 통해 실리콘 내에 주입하여, 소스 및 드레인 영역으로 역할하는 도전층들을 형성한다. 폴리실리콘 게이트 아래의 실리콘의 영역은 저항성으로 유지되고, 전압이 게이트에 인가될 때만 전도성이 된다.
반사 마스크상에 입사할 때 일루미네이션 필드의 발산을 정형(shaping), 조향(directing), 및 조정(adjusting)하는 프로세싱 광학 장치가 제공된다.

Claims (11)

  1. 복수의 연속된 레벨(level)들의 구성을 포함하고, 각각의 레벨은 리소그래피 전사(lithography delineation)를 필요로 하며, 상기 리소그래피 전사에 따라, 피사체 마스크 패턴(subject mask pattern)이 이미지 평면 상에 촬상되어 결국 전사된 영역 내에 물질의 첨가나 제거를 초래하고, 적어도 하나의 상기 레벨은 소프트 X선 스펙트럼의 복사를 이용한 환형필드 투사 리소그래피 전사(ringfield projection lithography delineation)를 필요로 하고, 상기 복사는 레이저-생성 플라즈마로부터 유도되는 공정으로서, 최소 치수(dimension) ≤0.25㎛인 적어도 하나 이상의 소자(element)를 포함하는 디바이스의 제조 공정에 있어서,
    상기 플라즈마로부터의 방출이 적어도 4쌍의 미러 면을 포함한 콜렉터 렌즈(collector lens)에 의해 집광되고, 상기 각 쌍의 멤버들은 상기 플라즈마 발생원의 축 주위에 대칭적으로 배치되고, 상기 쌍을 이루는 멤버들은 전체 일루미네이션 필드의 상보적 이미지(complementary image)를 개별적으로 생성하며, 상기 쌍을 이루는 멤버들은 협동하여 균일하게 일루미네이션되는 보상된 필드(evenly illuminated conmpensated field를 생성함으로써, 전체 일루미네이션 필드는 모든 면-생성 이미지 필드들의 총합에 해당하는 강도(intensity)를 가지는 것을 특징으로 하는, 디바이스 제조 공정.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 콜렉터 렌즈는 적어도 하나의 프로세싱 렌즈를 포함하는 콘덴서의 제1 렌즈인, 디바이스 제조 공정.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 콘덴서는 면으로된(faceted) 제1 프로세싱 렌즈를 포함하고, 상기 제1 프로세싱 렌즈의 면의 개수는 상기 콜렉터 렌즈의 면의 개수와 동일하고, 콜렉터 렌즈들면에 의해 생성된 이미지는 상기 제1 프로세싱 렌즈의 개개의 전용면에 입사하는 장치의, 디바이스 제조 공정.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 하나의 프로세싱 렌즈는 상기 일루미네이션 필드를 환형 필드 투사에 필요한 아크-모양의 형태로 성형하는데 기여하는, 디바이스 제조 공정.
  5. 제1 항에 있어서, 환형필드 리소그래피 전사는 피사체: 이미지 크기 축소를 수반하는, 디바이스 제조 공정.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 콘덴서는 상기 콜렉터 렌즈와 상기 마스크 중간에 적어도 2개의 프로세싱 렌즈를 포함하며, 상기 프로세싱 렌즈들은 상기 환형필드 일루미네이션 필드를 조향하고 성형하는 기능을 하는, 디바이스 제조 공정.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 콜렉터 렌즈의 적어도 한쌍의 멤버 면들은 곡면인, 디바이스 제조 공정.
  8. 제1 항에 있어서, 쌍을 이루는 면 층들(paired facet tiers)은 2개-멤버로 이루어진, 디바이스 제조 공정.
  9. 제2 항에 있어서, 상기 쌍을 이루는 멤버들은, 상기 콜렉터 렌즈로부터의 일루미네이션이 2개의 분리된 일련의 이미지를 형성하도록 경사져 있는, 디바이스 제조 공정.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 카메라 조리개에 입사하는 일루미네이션은 4극자(quadrupole)인, 디바이스 제조 공정.
  11. 제1 항 내지 제10 항중 어느 한 항에 따라 생성된 디바이스.
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