KR100526717B1 - 자체-조합된 단일층을 갖는 광학요소를 포함하는 ｅｕｖ리소그래피 투영장치, 자체-조합된 단일층을 갖는광학요소, 자체-조합된 단일층을 적용하는 방법, 디바이스제조방법 및 이에 따라 제조된 디바이스 - Google Patents
자체-조합된 단일층을 갖는 광학요소를 포함하는 ｅｕｖ리소그래피 투영장치, 자체-조합된 단일층을 갖는광학요소, 자체-조합된 단일층을 적용하는 방법, 디바이스제조방법 및 이에 따라 제조된 디바이스 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 EUV 리소그래피장치는 광학요소를 포함하고, 상기 광학요소의 표면은 분자 오염에 의한 반사율감소의 효과를 감소시킬 수 있도록 조절된다. 상기 표면은 그것이 자체-조합된 단일층을 포함하도록 조절된다.
Description
본 발명은,
- 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 관한 것이다.
"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 마스크테이블이 지지구조체가 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.
- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT 특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그램가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
- 프로그램가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 특정적으로 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다.이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준 방향("스캐닝" 방향)으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피 장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 집적회로 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피 장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되는 듀얼스테이지 리소그래피 장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.
극자외선(EUV)방사선에 대한 굴절광학요소를 만들기에 적절한 광학특성을 가지고 있는 재료가 알려져 있지 않기 때문에, 이러한 방사선을 이용하는 리소그래피장치는 그레이징입사거울 또는 다중층 스택으로 만들어진 반사광학기기를 사용하여야만 한다. 다중층 스택은 이론적인 최대값으로 단지 대략 70%의 반사율을 가진다. 이러한 낮은 반사율의 관점에서, 분자오염으로 인한 반사율의 저하를 최소화시키도록 보증하는 것이 중요하다. 사용시에 높은 진공조건이 적용됨에도 불구하고, 분자오염물질이 EUV리소그래피장치내에 존재할 수 있다. 따라서, 광학요소의 반사율은 최상부 예를 들어, 실리콘의 산화, 거울층 및 거울의 표면상의 탄소성장에 의하여 감소될 수 있다. EUV방사선 하에 있는 거울의 표면의 산화는 물이 존재하기 때문에 발생될 수 있는 한편, 탄소성장은 시스템내에 탄화수소가 존재하기 때문에 일어날 수 있다.
본 발명의 목적은 EUV방사선을 사용할 수 있는 광학요소 특히, EUV리소그래피장치에 사용할 수 있는 광학요소를 제공하는 것이며, 이에 따라, 분자오염에 의하여 발생되는 반사율의 손실이 감소되거나 경감될 수 있다.
상기 및 기타 목적은 서두에 명기된 바와 같은, 본 발명에 따른 리소그래피장치에 의하여 달성될 수 있으며,
상기 리소그래피 장치는,
- 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하고,
투영빔이 입사하는 방사선시스템 또는 투영시스템내의 1이상의 광학요소는 그 표면상에 소수성의 자체조합된 단일층을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 5nm 내지 50nm의 파장범위에서 최대 반사율을 갖는 광학요소에 관한 것으로서, 상기 광학요소는 그 표면상에 소수성의 자체조합된 단일층을 가진다. 파장의 범위는 일반적으로 대략 20nm이하이고, 대략 15nm이하인 것이 바람직하다. 대상이 되는 파장의 예로는 13.5nm와 11nm주변의 파장이 있다. 본 명세서에서는, 반사율이 일반적으로 40%보다 크고, 바람직하게는 50%보다 크며, 더 바람직하게는 60%보다 크다.
광학요소는 조명 및 투영시스템 중의 하나에 포함되는, 예를 들어, 다중층 근사-수직입사거울, 특히 Mo/Si다중층거울 또는 그레이징입사거울 등의 반사기와 같은 빔수정요소; 스캐터링판과 같은 인티그레이터; 특히, 다중층 마스크의 경우에는 마스크 자체; 또는 투영빔의 지향, 포커싱, 성형, 제어 등과 관련된 어떠한 여타의 광학요소일 수 있다. 상기 광학요소는 또한 이미지센서 또는 스폿센서와 같은 센서일 수도 있다.
"자체-조합된 단일층"이라는 용어는 어떠한 기구에 의하여, 직접적으로 또는 매개자를 통하여 그들 스스로를 표면에 조합하는 분자로 구성된 막을 일컫는 것이며, Langmuir-Blodgett 막을 포함한다.
자체 조합된 단일층은 조절제(modifying agent)를 광학요소의 표면과 반응시켜 형성될 수 있다. 조절제는 조절제와 광학요소의 표면 사이의 반응이 자체조합된 단일층의 형성을 일으키는 것이라면, 양친매성 종의 어떠한 것이라도 된다. 일반적으로, 양친매성 종은 알킬사슬을 가지고 있으며, 표면과 반응하도록 기능화된다. 작용 특성은 광학요소의 표면에 따라 달라질 것이다. 일반적으로, 표면은 실리카형 표면이며, 바람직한 양친매성 종은 작용화된 알킬이며, 더 바람직하게는 알킬실란이다. 따라서, 광학요소의 표면은 알킬실란계의 자체 조합된 단일층으로 덮여진다. 그러나, 광학요소의 표면에 따라, 여타의 양친매성 종이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 카르복실릭산은 알루미나형 표면에 사용될 수 있다.
본 발명의 알킬실란계의 자체 조합된 단일층은 일반적으로 양친매성 종으로서, 다음과 같은 일반식의 알킬실란을 이용하여 형성된다.
Z3C-(CF2)n-(CH2)m-SiX3
여기서, Z는 H 또는 F이고, n과 m은, n과 m의 합이 5이상이고 바람직하게는 7이상인 조건을 갖는, 0 내지 21 사이의 임의의 독립적인 수, 바람직하게는 2 내지 12 사이의 수이고,
X는 Cl 또는 Br과 같은 할로겐화합물, OMe 또는 OEt와 같은 C1-4알콕시, 하이드록시 그룹 또는 광학요소의 표면에 실리콘의 결합을 촉진시키는데 사용될 수 있는 여타의 그룹이 될 수 있다. 단일 알킬실란 반량(moiety)내의 3개의 X그룹은 동일하거나 상이할 수 있다. 단일 알킬실란 반량내의 3개의 X그룹은 동일한 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 알킬실란은 직쇄 알킬을 갖지만, 분지쇄 알킬실란과 광학요소의 표면과의 반응이 자체 조합된 단일층을 형성할 수 있다면, 분지쇄 알킬실란의 사용이 배제되지 않는다.
알킬실란은 지방족의 알킬사슬을 가지며 플루오르-알킬사슬이나 퍼플루오르-알킬사슬을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 각 경우에, 알킬사슬이 6 내지 22의 탄소를 갖고, 바람직하게는 6 내지 18의 탄소, 더 바람직하게는 8 내지 12의 탄소를 가진다.
본 발명의 자체 조합된 단일층을 형성하는데 사용될 수 있는 알킬실란의 특정 예시에는 CH3(CH2)9SiX3, CH3(CH2)
11SiX3, CH3(CH2)15SiX3, CH3
(CH2)17SiX3, CH3(CH2)21SiX3, CF3(CF2)5(CH
2)2SiX3, CF3(CF2)7(CH2)
2SiX3 또는 CF3(CF2)9(CH2)2SiX
3 이며, 여기서 X는 일반식에서 정의된바 있다.
실리콘에 결합되는 X그룹은 일반식과 관련되어 상술된 어떠한 치환기일 수 있지만, X가 염소인 경우에는, 반응의 부산물이 원래의 표면을 거칠게 하여, 스캐터링과 같이 원하지 않는 효과를 일으킬 수 있기 때문에, 주의하여야 한다.
본 발명의 자체-조합된 단일층은 단일 알킬실란 또는 알킬실란의 혼합물로 형성될 수 있다. 자체-조합된 단일층은 하나의 알킬실란으로 형성되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 표면이 세정된 후에, 광학요소의 표면에 단일층의 적용이 일어난다. 세정의 방법은 종래의 기술에도 잘 알려져 있으며, 일반적으로 UV-오존이나 플라즈마를 이용하는 처리를 포함한다. 상기 세정은 광학요소의 표면의 조절에 영향을 미칠 수 있는 모든 오염물질을 제거한다. 세정은 표면에 물의 자연 흡착층을 남기며, 이러한 층은 우수한 품질의 단일층의 생산을 돕는다.
일단 세정이 되면, 광학요소의 표면은 조절제와 반응할 수 있다. 상기 반응은 일반적으로 기상상태의 반응 또는 침지반응(immersion reaction) 중의 하나에 의하여 수행되지만, 스핀 코팅과 같이 단일층을 적용하는 여타의 방법이 사용될 수도 있다. 기상상태로 형성되는 경우에는, 세정된 요소가 얼마간의 조절제와 함께 용기(vessel)내에 위치되고, 상기 용기는 대략 1mbar이하의 압력으로 배기되고, 상기 시스템이 대기하도록 된다. 반응시간은 표면의 특성, 조절제 및 표면에 존재하는 물의 양에 따라 달라지지만, 일반적으로 6 내지 24시간이 소요된다. 예를 들어, 온도를 상승시키면, 반응시간이 감소될 수 있지만, 국부적인 3차원 구조체의 형성을 피해야 한다. 침지반응에 의하여 수행되는 경우에는, 세정된 기판이 조절제의 용액내에 위치된다. 용액의 용매는 조절제의 특성에 따라 달라지지만, 알킬실란의 경우에는, 적절한 용매에 헵탄이나 옥탄과 같은 알칸, 톨루엔과 같은 방향제, 에탄올과 같은 알콜이 포함된다. 또한, 알킬실란을 이용하는 경우에는, 용액내의 물이 존재하는 것을 피해야 한다. 침지반응의 반응시간은 또한 표면의 특성과 조절제에 따라 달라지지만 일반적으로 10분 내지 2시간정도가 소요된다. Mo/Si다중층 거울의 표면상에 자체-조합된 단일층이 형성되는 경우에는, 중간층의 확산이 100℃ 이상에서 시작되므로, 반응온도는 100℃ 미만으로 유지되어야 한다.
단일층이 적용된 후, 조절된 요소가 안정화될 수 있다. 안정화에 필요한 시간 및 온도는 조절제의 특성에 따라 달라지지만, 공기중에서 에이징할 때는 수일이 소요되지만, 대략 50℃에서 베이킹할 때는 일반적으로 몇시간이면 충분하다.
광학요소의 표면상에서 조절제의 표면적용범위는 자체-조합된 단일층이 형성될 수 있도록 충분해야 한다. 일반적으로, 자체-조합된 단일층에 의한 광학요소의 표면적용범위는 대략 70%, 바람직하게는 대략 80%, 더 바람직하게는 대략 90%이다.
상기 단일층은 리소그래피장치의 조사조건하에서 안정될 수 있을 만큼 충분히 두꺼워야 하지만, 그것이 너무 많은 방사선을 흡수할 만큼 너무 두꺼워서는 안된다. 이 두께는 0.5nm 내지 10nm의 범위, 바람직하게는 1nm 내지 5nm의 범위, 더 바람직하게는 1nm 내지 2.5nm의 범위에 있다.
리소그래피장치내의 광학요소의 반사율감소의 2가지 주경로는 물의 존재로 인한 요소의 표면산화 및 시스템내의 탄화수소의 존재로 인하여 요소의 표면상의 탄소축적에 있다. 본 발명은 이들 2가지 경로에 의한 반사율감소 효과를 감소시키는 작용을 한다.
우선, 광학요소의 표면상에 자체-조합된 단일층의 형성은 광학요소의 표면을 친수성에서 소수성이 되도록 변화시키는 작용을 한다. 따라서, 표면상의 물의 존재량이 감소되고 따라서 산화의 효과가 감소된다. 두번째로, 지방족 또는 플루오르알킬 조절제의 사용은 무극성(non-polar)이고 저에너지인 표면을 형성하게 한다. 따라서, 다양한 종류의 탄화수소 화합물은, 표면이 조절되지 않았던 경우에 가능했던 방식으로는 조절된 표면에 들러붙을 수가 없다. 또한, 층 자체는 광학요소의 반사성을 현저하게 감소시키도록 작용하지 않고, 또한 사용 조건하에서 안정적인 것으로 나타나 있다.
본 발명의 자체-조합된 단일층은 전자건(e-gun)으로 50hr 노광한 후에, 안정적인 것으로 즉, 다중층 거울의 반사율에 손실이 없는 것으로 확인되었다. 이러한 노광하에서 100hr 후에는, 대략 9% 정도의 반사율의 손실이 있는 것으로 확인되었다. 그러나, 이러한 조건은 리소그래피 투영장치의 사용시에 당하게 되는 조건보다 더 혹독한 것이다.
본 발명의 자체 조합된 단일층은 리소그래피 투영장치의 광학요소의 표면에 인시투로 적용되거나 또는 재적용(reapply)될 수 있다. 이러한 과정은 광학요소를 포함하고 있는 진공챔버내로 조절제를 방출함에 따라 수행될 수 있다. 따라서, 이러한 과정은 장치를 분해하지 않고도 수행될 수 있지만, EUV방사선으로 노광하는 동안에는 수행되지 않는다. 이러한 과정은, 시스템으로부터 거울을 제거할 필요성을 없애기 때문에 중요한 이점을 나타내고, 따라서 상기 과정은 거울을 오염에 노출시키는 위험을 없애면서 신속하게 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및
- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
방사선 투영빔이 입사하는 1이상의 광학요소는 그 표면상에 소수성의 자체-조합된 단일층을 가진다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 (예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선)EUV 뿐만 아니라, 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.
본 발명의 실시예는 첨부한 개략적인 도면을 참조하여 단지 예시의 방식으로 설명된다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
ㆍ방사선(예를 들어, EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 거울그룹)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사마스크를 구비한) 반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램 가능한 거울 배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 엑시머레이저)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사원(LA)이 흔히 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있음을 유의해야 한다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 시나리오를 모두 포괄하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은행정액추에어터에만 연결될 수 있고 고정될 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 투영시스템내에 있는 광학요소, 이 경우에는 반사기를 개략적으로 나타내는 도면이다. 투영시스템은,
- 자체-조합된 단일층(2; 예를 들어, 알킬실란의 자체-조합된 단일층);
- Mo/Si 다중층 거울스택(3); 및
다중층을 지지하는 기판(4)을 포함한다.
예시
예시(1)를 위한 준비
Mo/Si 다중층 거울의 표면은 UV/오존이나 산소 플라즈마 반응을 이용하는 세정을 하여 준비된다. 이러한 공정에서는, 얇은 산화물막이 일반적으로 표면에 남아있게 되고 친수성표면의 존재는 물분자의 얇은 층이 표면에 남아있게 한다. 이러한 물분자는 우수한 품질의 SAM막을 생성하는데 바람직하다.
거울이 알킬실란 이 경우에는, 퍼플루오로데실트리에톡시실란과 함께 예비-진공챔버(~10-1mbar)내에 위치된다. 일반적으로, 대략 200㎕의 알킬실란은 0.1m2의 거울표면을 코팅하는데 충분하다. 그런 다음, 거울표면상에 자체-조합된 단일층을 형성하도록 반응물을 대략 12시간동안 그대로 둔다.
단일층은 공기중에서 수일동안 에이징하거나 50℃에서 수시간동안 베이킹하여 안정화될 수 있다. 조절된 표면은 대략 1.2nm의 막두께를 가지는 것으로 알려져 있다. 조절된 표면의 물접촉각(water contact angle)의 측정값은 대략 110°정도를 제공하며, 대략 10mJ/m2 내지 20mJ/m2의 표면에너지에 해당한다.
비교예시 (1)
비교예시(1)는 표준 Mo/Si다중층 거울이다. 상기 거울의 표면은 5°내지 15°의 물접촉각을 나타낸다. 이러한 거울의 반사율(R)은 초기에는 68%이지만, 이 반사율은 EUV리소그래피장치내의 사용중에 20시간 주기로, 반사율의 손실(△R/R)이 대략 8%씩 선형유형으로 감소한다.
예시 1
예시(1)는 우선 10-6mbar H2O로 24시간동안 노광된 후, 10-8mbar 디에틸프탈레이트로 24시간동안 노광된다. 상기 처리 후에, 거울의 표면의 물접촉각이 측정되었고, 이전의 측정치와 비교한 결과, 현저한 변화는 없는 것으로 확인되었다. 자체-조합된 단일층은 또한 공기와 N2 모두에서 400℃까지의 온도에서 안정적인 것으로 확인되었다.
예시(1)의 반사율은 67%인 것으로 알려져 있다. 이 반사율은 EUV방사선의 노광효과를 재현하면서, 전자건으로 50시간도안 노광한 후에 측정되었고, 노광 후의 반사율은 노광이전의 반사율과 실질적으로 동일한 것으로 확인되었다. 그러나, 100시간 동안 노광한 후에는 대략 9%의 반사율의 손실(△R/R)이 있었다.
본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만, 본 발명은 상술된 것과 다르게 실시될 수도 있음을 이해할 것이다. 상기 설명은 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 EUV방사선을 사용할 수 있는 광학요소 특히, EUV리소그래피장치에 사용할 수 있는 광학요소를 제공하면, 분자오염에 의하여 발생되는 반사율의 손실을 감소시키거나 경감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 투영장치의 도면;
도 2는 본 발명에 따른 투영시스템내에 있는 광학요소, 이 경우에는 반사기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도면에서, 대응하는 참조부호는 대응하는 부분들을 나타낸다.
Claims (13)
- - 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서,상기 투영빔이 입사하는 상기 방사선시스템 또는 상기 투영시스템내의 1이상의 광학요소는 그 표면상에 소수성의 자체-조합된 단일층을 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제1항에 있어서,상기 자체-조합된 단일층은 알킬실란계 자체-조합된 단일층인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제2항에 있어서,상기 알킬실란은 C6-22알킬 또는 과플루오르화 알킬사슬을 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제1항에 있어서,상기 자체-조합된 단일층은 Z3C-(CF2)n-(CH2)m-SiX3로 형성되며,Z는 H 또는 F이고;n과 m은, n과 m의 합이 5이상인 0 내지 21 사이의 임의의 독립적인 수이고;X는 할로겐화합물, 알콕시 또는 하이드록시인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제1항에 있어서,상기 자체-조합된 단일층은 CH3(CH2)9SiX3, CH3(CH2)11SiX3, CH3(CH2)15SiX3, CH3(CH2)17SiX3, CH3(CH2)21SiX3, CF3(CF2)5(CH2)2SiX3, CF3(CF2)7(CH2)2SiX3 또는 CF3(CF2)9(CH2)2SiX3 를 포함하는 기판으로 형성되며, 여기서 X는 할로겐화합물, 알콕시 또는 하이드록시인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제1항에 있어서,상기 단일층의 두께는 0.5nm 내지 10nm인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제1항에 있어서,상기 반사광학요소는 다중층 거울인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제1항에 있어서,상기 지지구조체는 마스크를 잡아주는 마스크테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제1항에 있어서,상기 방사선시스템은 방사원을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 5nm 내지 50nm의 파장범위내에서 최대 반사율을 갖는 광학요소에 있어서,상기 광학요소는 그 표면상에 소수성의 자체-조합된 단일층을 가지는 것을 특징으로 하는 광학요소.
- - 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;- 방사선시스템을 사용하여 EUV방사선의 투영빔을 제공하는 단계;- 패터닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,상기 방사선 투영빔이 입사하는 투영시스템 내의 1이상의 광학요소는 그 표면상에 소수성의 자체-조합된 단일층을 가지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
- 제11항에 따른 방법에 의하여 제조된 디바이스.
- 리소그래피 투영장치내의 광학요소의 표면상에 자체-조합된 단일층을 적용하는 방법에 있어서,리소그래피 투영장치의 진공챔버로 조절제를 방출하는 단계를 포함하고, 상기 광학요소는 상기 진공챔버내에 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
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