KR100588113B1

KR100588113B1 - 리소그래피 투영장치용 방사원

Info

Publication number: KR100588113B1
Application number: KR1020000076691A
Authority: KR
Inventors: 피에도로비츠헨리크; 비케르크프레데리크; 데브륀코르넬리스코르넬리아; 바르트니크안드르제; 코쉘레프콘스탄틴니콜라에비치; 바니네파딤예프겐예비치
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2006-06-09
Also published as: TWI246872B; EP1109427A2; KR20010062437A; US20010004104A1; US6452194B2; DE60043381D1; EP1109427A3; EP1109427B1

Abstract

리소그래피투영장치의 방사 시스템의 방사원은 방전이 핀치 체적내에서 붕괴시키도록 전극 사이의 공간에서 방전을 일으키는 전극을 포함한다. 붕괴 방전은 핀치 체적내에 고이온화된 고온의 플라즈마를 생성한다. 작동유체는 제트 노즐로부터 분출되어 핀칭 체적으로 들어가고, 이에 따라 고온 상태가 되어 극자외선 방사선을 방출한다.

Description

리소그래피 투영장치용 방사원{RADIATION SOURCE FOR USE IN LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS}

도 1은 제 1실시예에 따른 방사원을 형성하는 플라즈마 포커스 소스(plasma focus source)을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 방사원을 형성하는 Z-핀치 플라즈마 소스를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 방사원을 형성하는 모세관 방전 플라즈마 소스(capillary discharge plasma source)를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 방사원을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 제 5실시예에 따른 방사원을 나타내는 도면,

도 6은 본 발명의 제 6실시예에 따른 주기적인 펄스 노즐 소스(pulsed jet nozzle source)의 종단면도,

도 7은 도 6의 노즐 소스의 정면도,

도 8은 본 발명의 제 6실시예의 변형례에 따른 노즐 소스의 정면도,

도 9는 본 발명에 따른 방사원이 사용될 수 있는 리소그래피투영장치를 나타내는 도면.

본 발명은 방사원에 관한 것으로서 특히,

극자외선 방사선(extreme ultraviolet radiation)를 생성하도록 구성 및 배치된 방사원;

상기 극자외선 방사선을 수용하고 상기 극자외선 방사선의 투영 빔을 공급하도록 구성 및 배치된 조명 시스템(illumination system);

소정 패턴에 따라 투영 빔을 패터닝하도록 구성 및 배치된 패터닝 수단;

기판을 고정시키도록 구성된 기판 테이블; 및

상기 기판의 목표영역상에 상기 패터닝된 빔을 묘화(imaging)시키도록 구성 및 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어진 리소그래피투영장치의 방사원으로 사용될 수 있는, EUV 방사선을 방출(emit)하는 방전 플라즈마 소스에 관한 것이다.

"패터닝 수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 목표영역에 형성될 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선 빔에 제공하는데 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 광범위하게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 '광 밸브(light valve)'라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 상기 목표영역에 형성될 디바이스내의 특정 기능층에 해당할 것이다. 그러한 패터닝 수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크를 고정하는 마스크 테이블. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 이미 잘 알려져 있고, 여기서의 마스크에는 바이너리형, 교번 위상-쉬프트형 및 감쇠 위상-쉬프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크 유형까지도 포함된다. 그러한 마스크를 방사선 빔 영역내에 배치함으로써, 마스크의 패턴에 따라 마스크에 부딪치는 방사선의 선택적 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 상기 마스크 테이블은 마스크를 입사하는 방사선 빔 영역내의 소정 위치에 고정될 수 있는 것을 보장하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

- 프로그래밍 가능한 거울 배열. 이러한 디바이스의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer) 및 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역은 입사광을 회절광으로서 반사하는 반면에 어드레스되지 않은 영역은 입사광을 비회절광으로서 반사하는 것이다. 적당한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광은 필터링되어 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자적 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울 배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 활용되고 있는 미국 특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다.

- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 활용되고 있는 미국 특허 US 5,229,872호에 있다.

설명을 간단히 하려는 목적에서 본 명세서의 나머지 중 몇몇 부분에서는 그 자체가 마스크 테이블 및 마스크를 포함하는 예시로 지칭될 수도 있다; 그러나, 그러한 예시에서 뜻하는 일반적인 의미는 상기 서술된 패터닝 수단의 확장된 개념이라는 것을 알아야 한다.

설명을 간단히 하기 위해, 상기 투영 시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절 광학기, 반사 광학기 및 카타디옵트릭(catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석될 것이다. 또한, 상기 리소그래피장치는 2이상의 마스크 테이블 및/또는 2이상의 기판 테이블을 구비하는 형태가 될 것이다.

리소그래피투영장치는 예를 들어, 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 마스크(레티클)는 집적회로의 개별 층에 대응하는 회로패턴을 포함할 것이며, 이 패턴은 이후에 방사선 감지재료(레지스트)층으로 코팅된 기판(실리콘 웨이퍼) 상의 목표영역(1이상의 다이로 구성) 상에 묘화(imaging)될 수 있다. 일반적으로 단일 웨이퍼는 마스크를 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사되는 인접한 목표영역들의 전체적인 연결망을 갖는다. 리소그래피투영장치의 일 형태에서는 목표영역 상에 마스크 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라 칭한다. 이와 달리, 통상 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)로 불리워지는 대체장치에서는 투영 빔 하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하면서, 동시에 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판 테이블을 스캐닝함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 일반적으로 투영 시스템은 배율인자(magnification factor:Ｍ)(대개 <1)를 가지므로 기판 테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크 테이블이 스캐닝되는 속도의 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피 디바이스에 관한 보다 상세한 정보는 국제 특허출원 제 WO97/33205호에서 찾을 수 있다.

일반적으로, 이러한 유형의 장치는 하나의 마스크 테이블(제 1대물테이블)과 하나의 기판 테이블(제 2대물테이블)을 구비하였다. 하지만, 적어도 두 개의 독립적으로 이동가능한 기판 테이블을 구비하는 장치들이 유용해지고 있다. 참고적으로, 예를 들어 국제 특허 출원 WO98/28665호 및 WO98/40791호에는 다중-스테이지장치가 개시되어 있다. 이러한 다중-스테이지장치의 기본 작동원리는, 제 1기판 테이블이 투영 시스템하에서 그 테이블 상에 놓인 제 1기판을 노광할 수 있게 하는 동시에, 제 1기판의 노광이 완료된 직후 제 2기판 테이블은 로딩 위치(loading position)로 이동하여 노광된 기판을 반출하고, 다시 새 기판을 집어들어서 그 새 기판에 대한 초기 측정단계를 수행한 다음, 이 새 기판을 투영 시스템하의 노광 위치로 이송하여 대기시키는 순환과정을 반복하는 것이다. 이러한 방식으로, 장치의 쓰루풋이 실질적으로 증가될 수 있어서 장치의 소유비용이 개선된다.

리소그래피장치에서 기판에 묘화될 수 있는 피처의 크기는 투영 방사선의 파장에 의해 제한을 받는다. 더욱 높은 디바이스 밀도를 구비하고 따라서 더욱 빠른 동작속도를 가지는 집적회로를 생산하기 위해서는, 더 작은 피처를 묘화할 수 있어야 한다. 최근의 리소그래피 투영장치가 수은 램프 또는 엑시머 레이저에 의해 생성된 자외선을 사용하지만, 13㎚ 근처의 더 짧은 파장을 갖는 방사선을 사용하는 것이 제안되었다. 그러한 방사선을 극자외선(EUV) 또는 소프트 엑스-레이(soft x-ray)라고 하며, 이들의 소스로서는, 예를 들어 레이저 생성 플라즈마 소스, 방전 플라즈마 소스 또는, 전자 스토리지링(electron storage ring)으로부터의 싱크로트론 방사선을 포함할 수 있다. 싱크로트론 방사선을 사용하는 리소그래피 투영장치의 기본 설계는 "Synchrotron radiation sources and condensers for projection x-ray lithography"(JB Murphy 외 저, Applied Optics 출판사, 1993, Vol.32 No.24, pp.6920-6929)에 서술되어 있다. 방전 플라즈마 소스를 사용하는 장치는 W.Partlo, I.Fomenkov, R.Oliver, D.Birx 저 "Development of an EUV(13.5㎚) Light Source Employing a Dense Plasma Focus in Lithium Vapor"(Proc SPIE 3997, 2000, pp.136-156), M.W.McGeoch 저 "Power Scaling of a Z-pinch Extreme Ultraviolet Source"(Proc SPIE 3997, 2000, pp.861-866) 및, W.T.Silfvast, M.Klosner, G.Shimkaveg, H.Bender, G.Kubiak, N.Fornaciari 저, "High-power plasma discharge source at 13.5 and 11.4㎚ for EUV lithography"(Proc SPIE 3676, 1999, pp.272-275)에 서술되어 있다.

방전 플라즈마 소스에서는, 전기적 방전에 의해 부분적으로 이온화된 저밀도의 비교적 낮은 온도의 플라즈마가 형성된 후, 고도로 이온화되고 매우 높은 온도에 이르도록 가압됨으로써 EUV 방사선의 방출이 일어난다. 예를 들어, RF 전원에 의한 예비이온화(preionization)를 일으켜 방전이 잘 형성된 플라즈마 시트(well-defined plazma source)가 형성되도록 할 수 있다. 플라즈마 포커스, Z-핀치 및 모세관 소스(capillary source) 등의 디바이스의 구조은 다를 수 있으나, 그러한 각각의 유형에 있어 방전전류에 의해 생성되는 자기장은 압축(compression)을 야기한다. 충분히 압축되고 또한 소정 주파수 대역으로 충분히 많은 양의 방사선을 방출할 수 있는 플라즈마를 형성하기에 적합한 자기유체역학적 특성(magnetohydrodynamic property)을 가진 가스가 별로 없기 때문에, 방전 플라즈마 소스의 효율 및 강도를 최적화하여야 한다.

본 발명의 목적은 리소그래피 투영장치에 사용될 수 있는 개선된 플라스마 소스를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면,

제 1플라스마 상태에서 유도된 전류 및 그에 대응하는 자기장에 의해 상기 제 1플라즈마 상태를 핀치 체적(pinch volume)으로 압축시킬 수 있도록 구성 및 배치되며 고전위 소스에 연결된 전극;

극자외선 전자기 방사선을 방출시키기 위해 고온 플라스마 상태로 될 작동유체 (working fluid)를 공급하는 공급부; 및

상기 제 1플라즈마 상태를 상기 핀치 체적으로 압축시킴으로써 상기 고온의 플라즈마 상태가 되도록 상기 작동유체를 상기 핀치 체적 내부로 배출시키도록 구성 및 배치되는 1차 제트 노즐을 포함하여 이루어진 극자외선 전자기 방사선용 플라즈마 방사원이 제공된다.

원칙적으로 EUV 방사선은 압축 방전에 의해 고온의 방사선 방출 상태가 되는 작동(1차)유체에 의해 방출되므로, 상기 작동유체는 방전 형성에 선호되는 특성이 필요하게 되는 제약을 받지 않고도 원하는 파장의 EUV 방사선을 효율적으로 방출하도록 선택될 수 있다. 작동유체는, 예를 들어 Li 증기, 크립톤, 크세논, 물 및 극저온액체(cryogenic liquid)일 수 있다. 그와 동시에, 전도 및 효과적인 압축 매체를 발생시키는 데 효과적인 자기유체역학적 특성에 기초하고 또한, 그 EUV 광학적 특성, 특히 특정 파장에 대한 투과성에 의거하여 선택된 구동 유체(driver fluid)가, 전극들간의 공간에 공급되어 방전 형성을 돕는다. 따라서 플라즈마 발생 요건과 방출 요건이 분리되어, 각각의 성분에 대한 재료의 선택 폭을 더 넓게 하고 소스의 효율 및 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 소스의 각 방전("샷")마다 새로운 작동유체를 제공하는 것 역시 초기 상태를 각각의 사이클에 더욱 빨리 도달하게 함으로써 소스의 반복속도(repetition rate)를 증가시킬 수 있다. 작동유체의 새로운 공급은 핀치 체적으로부터의 오염을 플러싱(flushing)하는 역할도 하는데, 이것은 종래 기술에 따른 소스에 있어서는 시간을 소비하는 것이었다. 더 나아가서는, 작동유체가 클러스터 또는 액체 제트(liquid jet)와 같이 더 밀집된 형태로 공급될수도 있기 때문에 각각의 방전에 대하여 더 많은 양의 작동유체가 공급될 수 있다.

방출축선상의 작동유체의 밀도는, 배출된 유체가 그 방출축선상에 가장 높은 밀도를 갖도록 1차 제트를 적당히 배치함에 따라 증가될 수 있다. 초음속 제트(supersonic jet)는 예리한 피크를 갖는 밀도 프로파일을 구비한 제트를 제공하므로 특히 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사원은,

2차 유체를 위한 공급부, 및

상기 작동유체의 배출 라인으로부터 이격되어 그와 평행하게 상기 2차 유체를 배출시키도록 구성 및 배치된 2차 제트 노즐을 더욱 포함하여 이루어진다.

1차 제트 노즐 외에 2차 제트 노즐을 구비함으로써, 상기 2차 제트 노즐로부터의 2차 가스의 유출에 의해 1차 가스의 발산(divergence)의 정도가 감소될 수 있다. 그러면, 제트 노즐의 배출구로부터 더 먼 거리에까지 1차 가스의 밀도가 충분해질 것이므로, 노즐의 배출구로부터 더 먼 거리에서도 플라즈마가 생성될 수 있다. 이것은 파편(debris)의 생성 및 그와 관련된 문제점들을 예방한다. 또한, 2차 가스의 유출이, 예를 들어 조명 시스템의 광학요소 및 소스 부품(전극 및 절연체 등)을 한 부분으로하고, 생성된 고온 플라즈마를 다른 부분으로 하여, 그들 사이에서 보호막(shield)으로 기능하도록 방사원이 위치될 수도 있다. 그러한 보호막은 소스 부품 또는 광학 구성요소로 향하는 파편입자(debris particulates)의 누출을 거의 방지할 것이다. 상기 입자들은 차단(screening)하는 2차 가스를 통과시키지 않거나 속력을 늦추어 무력화시키고, 증착(deposition) 등에 의한 악영향을 유발하지 않도록 한다. 또한, 핀치 체적의 측면에 XUV 방사선 투명 체적(XUV radiation transparent volume)을 제공함으로써, 방출된 방사선의 재흡수가 감소되고 밝기가 증가된 방사원을 얻을 수 있다.

특히 바람직한 실시예에서는, 2차 제트 노즐이 1차 제트 노즐을 둘러싸고 있다. 이 경우에, 2차 노즐은 고리형상이거나 1차 노즐을 감싸도록 배치된 복수의 노즐을 포함하여 이루어질 수 있다. 그러한 구성은 1차 가스의 발산을 전체적으로 더 잘 제어하게 되고, 1차 가스의 유출이 노즐의 배출구로부터 소정거리에 걸쳐 평행하게 또는 균일하게 발산될 수 있게 한다. 1차 가스를 둘러싸고 있는 2차 가스와 그 안에서 생성된 고온의 플라즈마도 마찬가지로 플라즈마로부터 플라즈마 입자가 이탈하는 것을 방지하고, 핀치 체적 주위에 XUV 방사선 투명 체적을 제공한다. 광학적 구성에 있어서, 1차 및 2차 제트 노즐은 동축이다.

상기 2차 노즐은 초기 방전 형성을 돕도록 2차 가스의 초기 분량을 제공할 것이며 그런 다음 가스의 공급을 중단할 것임을 유념해야 한다. 대안적으로, 상술한 기능을 수행하기 위하여 2차 가스를 연속적으로 또는 펄스로 공급될 수도 있다.

2차 가스는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 메탄, 실란 및 수소를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 가스를 함유하거나, 일반적으로 임의의 EUV 투명 가스를 함유할 것이다. 수소가 2차 가스로서 바람직한 이유는 그것이 EUV 방사선에 대하여 우수한 흡수 특성을 갖기 때문이다. 따라서 그것은 빠른 유속에서(유출에서의 높은 국부적 밀도에서) 사용될 수 있어, 발산 제어를 위해 1차 가스를 매우 효율적으로 가두어 놓고 플라즈마를 차단할 수 있다.

본 발명은 또한 마스크의 마스크 패턴을 기판에 묘화시키는 리소그래피투영장치를 제공하는데, 상기 장치는,

극자외선 방사선을 발생시키도록 구성 및 배치된 방사원;

상기 극자외선 방사선을 수용하고 상기 극자외선 방사선의 투영 빔을 공급하도록 구성 및 배치된 조명 시스템;

상기 방사선 투영빔을 소정 패턴에 따라 패터닝하도록 구성 및 배치된 패터닝 수단;

기판을 고정하도록 구성된 기판 테이블; 및

상기 기판의 목표영역상에 상기 패터닝된 빔을 묘화시키도록 구성 및 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,

상기 방사원은 상술한 바와 같은 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은,

극자외선 방사선을 발생시키도록 구성 및 배치된 방사원;

상기 방사선 투영 빔을 소정 패턴에 따라 패터닝하도록 구성 및 배치된 패터닝 수단;

기판을 고정하도록 구성된 기판 테이블; 및

상기 기판의 목표영역상에 상기 패터닝된 빔을 묘화시키도록 구성 및 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어진 리소그래피장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법으로서,

상기 방사원을 사용하여 방사선 투영 빔을 제공하는 단계;

적어도 부분적으로는 방사선감지재료층으로 도포된 기판을 상기 기판 테이블에 제공하는 단계;

단면이 소정 패턴을 갖도록 상기 투영 빔을 패터닝하는 단계;

상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 상기 목표영역에 묘화시키는 단계를 포함하며,

상기 방사원으로서 상술한 바와 같은 방사원을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 리소그래피투영장치를 사용하는 제조 공정에서, 마스크의 패턴은 방사선 감지재료(레지스트)층이 부분적으로나마 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 다양한 절차를 거친다. 노광후에, 기판은 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 절차를 거칠 것이다. 이러한 일련의 절차는, 예를 들어 IC와 같은 디바이스의 개별 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같이 개별 층을 마무리하기 위한 다양한 모든 공정을 거친다. 여러 층이 요구된다면, 전체 공정 또는 그 변형 공정은 새로운 층마다 반복되어질 것이다. 종국에는, 디바이스의 배열이 기판(웨이퍼) 상에 존재할 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로에 대해 분리되어, 각각의 디바이스가 운반 장치에 탑재되고 핀에 접속될 수 있다. 그와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing"(3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 장치를 사용함에 있어 본 명세서에서는 집적회로의 제조에 대해서만 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 응용례를 가지고 있음은 명백히 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기영역 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정표시패널, 박막 자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 전술한 기타 응용분야들을 고려할 때, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 "마스크", "기판" 및 "목표 영역" 또는 "노광 영역" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 각각 대체될 수 있음이 이해될 것이다.

이하, 예시적인 실시예와 첨부된 개략적인 도면을 참고로 하여 본 발명과 그에 따른 장점에 대하여 서술될 것이다.

제 1실시예

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 플라즈마 포커스 방전 소스(210)를 나타낸다. 플라즈마 포커스 방전 소스(210)는 길쭉한 애노드(212)을 감싸고 있는 대략 원통형의 캐소드(211)을 포함하며, 그들간에는 고리형 공간이 형성된다. 전압원(214)은 고리형 공간내의 가스가 이온화될 수 있도록 애노드과 캐소드의 사이에 충분히 높은 전압을 인가함으로써, 애노드로부터 캐소드로 반지름 방향의 방전전류(I)가 흐르기 시작한다. 상기 방전전류(I)는 애노드과 캐소드 사이의 고리형 공간에 원형 자기장(B)을 만든다. 방전전류의 이온들은 자기장(B)과의 상호작용에 의해 화살표(216)로 표시된 방향으로 애노드(212)를 따라 흐른다. 애노드(212)는 캐소드(211)보다 짧고, 중공 팁(hollow tip)을 가져, 플라즈마가 애노드(212)의 끝단 위로 흐르고 핀치 체적(218)내에 매우 뜨거운 플라즈마를 형성하도록 수렴(converge)한다.

본 발명에 따르면, 각 방전 사이에 애노드(212)와 캐소드(211) 사이의 고리형 공간에 가득 채워진 구동가스로 플라즈마가 형성된다. 상기 구동가스는, 전류를 애노드으로부터 캐소드으로 안내하여 그에 따라 생성된 자기장에 의해 유도되고 그 축상에 그리고 그 주위에 폐쇄된 체적으로 구성되는 전도매체(conducting medium)를 효과적으로 형성하도록, 그것의 자기유체역학적 특성을 고려하여 선택된다. 소정 파장의 EUV 방사선을 제공하기 위해서는, 예를 들어 가스, 증기, 클러스터 또는 용액 등의 작동(1차)물질이 상기 둘러싸인 체적내에 제공되고, 수렴된 플라즈마에 의해 가열되어 EUV 방사선을 방출할 수 있다. 상기 작동물질(working substance)은 소정 파장, 예를 들어 약 9내지 16㎚, 바람직하게는 11 또는 13㎚의 EUV 방사선을 방출할 수 있는 것으로 선택되는데, Li, Xe 또는 물이 될 수도 있다.

작동물질은 수렴된 플라즈마의 핀치 체적(218)의 영역내로, 예를 들어 클러스터 제트(cluster jet) 또는 작은 물방울형 제트(droplet-like) 등의 제트와 같이, 적당한 펄스로 된 소스(214)로부터 유도된 방전전압에 시간맞추어 적기에 방출되는 것이 바람직하다. 상기 작동물질은 소스(215)로부터 보어(213)를 통해 애노드(212)에 공급되어 애노드(212)의 중공 팁에서 제트(217)를 형성할 수 있다. 상기 소스(215)는 작동물질의 저장소와 함께 제트를 제어할 수 있는 필수 펌프, 밸브 등을 포함하여 이루어진다.

제 2실시예

본 발명의 제 2실시예는 하기의 내용만 제외하면 본 발명의 제 1실시에와 동일하며, 소위 Z-핀치 플라즈마 방전 소스를 포함하여 이루어진다.

Z-핀치 플라즈마 방전 소스(220)가 도 2에 도시되어 있다. 이것은 절연벽을 가진 원통형 챔버(223)의 반대쪽 끝에 제공된 고리형 애노드(222) 및 고리형 캐소드(221)를 포함한다. 일정량의 구동(2차) 가스가 소스(225)로부터 원통형 챔버(223)의 외부벽에 가까운 고리형 개구(annular opening)를 통해 주입되어 예비이온화(pre-ionize)된다. 그런 다음, 전압원(224)은 애노드(222)와 캐소드(221) 사이에 높은 전압을 인가하여 챔버(223)의 절연벽상에 원통형 방전을 일으키고 이것은 방위자기장(azimuthal magnetic field)을 생성한다. 이 자기장은 방전이 고온 고압에서 얇은 축선의 스레드(thin axial thread) 또는 핀치 체적(229)으로 수축되도록 한다. 세라믹 플러그(226)는 어퍼처(aperture)를 형성하며 그를 통해 투영 빔(PB)을 형성할 극자외선 방사선이 방출된다.

본 발명에 따르면, EUV의 방출을 강화하기 위해서는, 작동물질이 소스(227)로부터 챔버(223)내의 핀치 체적(229)의 영역 안으로 적당한 시간에 분사(jet)되어 플라즈마 방전과 함께 끌려가고(entrained) 플라즈마 방전에 의해 압축된다. 제 1실시예에서와 마찬가지로, 구동가스는 효과적으로 고온의 플라즈마를 생성시킬 수 있는 것으로 선택될 수 있고, 작동물질은 효율적으로 소정 파장의 EUV 방사선을 방출할 수 있는 것으로 선택될 수 있다.

제 3실시예

제 3실시예는 하기의 내용만 제외하고는 제 1실시예와 동일할 것이며, 모세관 방전 플라즈마 소스(capillary discharge plasma source)를 포함하여 이루어진다.

도 3은 작은 챔버(233)의 단부 플레이트(end plate)를 형성하는 애노드(232) 및 캐소드(231)를 구비하는 모세관 방전 소스(230)를 나타낸다. 애노드(232)는, 캐소드(231)와 마주하고 있는 애노드(232)의 측면과 챔버(233)의 측벽을 덮고 있는 절연체(235)내에 형성된 가는 모세관(236)과 정렬되어 있는 중앙의 작은 관통구멍을 갖는다. 방전은 상기 모세관(236)내에서 형성되며, 이전 실시예와 마찬가지로, 이것은 모세관의 축선상에 핀치 체적으로 압축하여 고도로 이온화된 고밀도의 고온 플라즈마를 생성시킬 것이다. 방출 어퍼처는 어퍼처 플레이트(237)에 의해 한정된다.

본 발명에 따르면, 소스(238)로부터 모세관(236)으로 작동(1차)물질이 분사된다. 이전 실시예에서와 같이, 구동가스는 효과적으로 고온의 플라즈마를 생성할 수 있는 것으로 선택되고, 작동물질은 효율적으로 소정 파장의 EUV 방사선을 방출할 수 있는 것으로 선택된다.

제 3실시예에서, 또한 제 1 및 제 2실시예에서도, 소스의 각 방전(샷) 동안에 챔버 내부로 구동가스가 분사될 수 있다. 작동가스와 구동가스는, 제 7 및 제 8실시예에서 서술되는 바와 같이, 예를 들어 두 개의 부분 고리형 노즐에 의해 배출될 수 있다. 이것은 배출된 작동유체의 제트의 발산을 감소시키고 소스의 효율성이 증가되도록 핀치 체적 주위의 가스를 막아준다. 바람직하게는, 1차 제트 노즐은 제트 노즐로부터의 배출 축선상의 작동가스의 분포가 예리한 피크 밀도를 갖는 초음속 제트를 제공한다.

제 4실시예

도 4는 본 발명에 따른 제 4실시예의 방사원을 나타내며, 이것은 상술한 제 1실시예의 변형이다. 도면은 전기 절연체(130)에 의해 격리된 채로 캐패시터 뱅크(capacitor bank)(140)에 연결되어 있는 애노드(110)와 캐소드(120)의 구성을 보여준다. 방사원의 중심부는 중심축(A)을 기준으로 원통형 대칭이다. 도 8에는 또한 중심축(A) 주위의 고리형 캐소드 공동(cavity)(122) 및 고리형 캐소드 어퍼처(121)가 더욱 도시되어 있다.

구동가스 또는 증기가 입구(125)를 통해 공동(122)에 공급되어 공동 내부에 낮은 압력을 제공한다. 본 실시예에서는, 구동가스로서 아르곤(Ar)을 취했지만, 기본적으로, 예를 들어 헬륨(He), 네온(Ne) 및 수소(H₂)와 같은 임의의 가스라도 무방하다. 수소가 특히 바람직한 이유는 그것이 EUV 영역에 있는 방사선을 별로 흡수하지 않기 때문이다. 공동(122) 내부의 구동가스는 애노드와 캐소드 사이에서 방전을 시작하도록 전자(electron)들의 소스로서 사용된다.

캐소드 공동(122)은 (1차)작동 가스 또는 증기 소스(160)를 둘러싸고 있으며, 중심축(A) 주위의 영역내의 애노드-캐소드간의 갭(anode-cathode gap)에 작동가스 또는 증기(vapor)를 배출한다. 상기 작동 가스 또는 증기는 플라즈마와 같은 스펙트럼 방출 특성(spectral emission characteristics)을 갖도록 선택된다. 본 실시예는 약 13.5㎚의 매우 강한 방출선을 가진 리튬(Li)을 사용한다. 크세논(Xe)이 사용될 수도 있으며, 이것은 전자기 방사 스펙트럼의 XUV(및 EUV)영역에서 넓은 방출 스펙트럼을 갖는다. 상기 Li 소스(160)는 고체 리튬을 담고 있는 콘테이너(162)의 아래에 있는 히터(161)를 포함한다. 기화된 Li는 초음속(Laval) 노즐(163)을 통해 애노드-캐소드간의 갭에 도달하지만, 다른 유형의 노즐이 사용될 수도 있다.

트리거 전극(150)이 캐소드 공동(122)에 삽입된다. 전극(150)은 그 전극에 전압 펄스를 인가하는 적당한 전기회로(도 4에 도시되지 않음)에 연결되어 하술하는 바와 같이 방전을 시작한다. 처음에는, 방사원이 거의 자동-트리거링할 것이다. 트리거 전극(150)에 인가된 전압 펄스는 캐소드 공동(122)내의 전기장의 교란(disturbance)을 일으키며, 이것은 항복 채널(breakdown channel)의 형성 및 중공 캐소드의 트리거링을 일으키고 이어서 애노드(110)와 캐소드(120) 사이의 방전을 일으킬 것이다.

전자의 평균자유경로가 애노드캐소드간의 갭의 치수에 비하여 길기 때문에, 초기 방전은 낮은 초기 압력(p＜0.5 Torr)과 높은 전압(V＜10 ㎸) 상태에서 발생할 것이므로 타운젠드 이온화(Townsend ionization)의 효과는 없다. 이러한 상태는 가스 또는 증기 밀도에 대한 큰 전기장 세기의 비율(E/N)에 의해 특성화된다. 이 단계는 정해진 전위차를 갖는 대략 등간격의 등전위선을 보여준다.

이온화 성장(ionization growth)은 초기에 매우 낮아진 E/N에서 작동하는 중공 캐소드의 내부에서 일어나는 사건(event)들에 의해 지배(dominate)되어, 결과적으로 전자의 평균자유경로가 더 짧아진다. 중공 캐소드으로부터의 전자(e) 및, 공동내의 구동가스 또는 증기로부터 유출된 전자는 애노드-캐소드간의 갭으로 주입되어, 이온화가 진행되는 가상의 애노드(vitual anode)가 생성되며, 이러한 가상의 애노드는 상기 애노드(110)으로부터 중공 캐소드(120)을 향해 차츰 확산(propagate)되어, 전체 애노드 전위는 캐소드에 근접하게 된다. 그렇게 하여 캐소드(120)의 중공 공동(hollow cavity)(122) 내부의 전기장은 상당히 강화된다.

다음 단계에서, 이온화는 계속해서 중공 캐소드 내부의 높은 이온 밀도를 갖는 영역을 캐소드 어퍼처(121)의 바로 뒤에까지 전개시킨다. 최종적으로 이러한 영역으로부터 애노드캐소드간의 갭 안으로 강렬한 전자 빔(126)이 주입되어 최종적인 항복 채널을 형성한다. 상기 구성은 방전 체적내에 균일한 예비이온화 및 항복 채널을 제공한다.

작동가스 또는 증기가 소스(160)로부터 배출되고 방전이 시작되었을 때, 어퍼처(121) 위의 애노드캐소드간의 갭에는 작동가스 또는 증기의 부분적으로 이온화된 저밀도의 비교적 차가운 플라즈마가 생성된다. 전류는 플라즈마 내에서 캐소드(120)로부터 애노드(110)로 흐르고 있을 것이며, 이 전류는 방사원 주위에 자기장 세기(H)를 가진 방위자기장을 유도할 것이다. 상기 방위자기장은 캐소드 어퍼처(121) 위에 부분적으로 이온화된 플라즈마가 중심축(A)을 향해 압축되게 한다.

방위자기장의 압력은 열적 플라즈마 압력보다 상당히 높기 때문에(H²/8π≫ nkT ;여기서, n은 플라즈마 입자밀도를, k는 볼츠만 상수를, 그리고 T는 플라즈마의 절대온도를 의미한다), 플라즈마의 동적 압축(dynamic compression))이 발생할 것이다. 애노드(110)와 캐소드(120)에 연결된 캐패시터 뱅크(140)에 저장된 전기 에너지는 가장 효율적으로 플라즈마가 압축되는 동안 내내 운동학적 내파(kinetic implosion)의 에너지로 전환될 것이다. 높은 공간적 안정성을 가지고 균질적으로(homogeneously) 충만된 핀치 체적이 생성된다.

플라즈마 압축의 최종 단계 즉, 중심축(A)상의 핀치 체적내의 플라즈마 정체(stagnation) 단계에서, 플라즈마의 운동에너지는 플라즈마의 열에너지로 전환되고 최종적으로는 XUV 영역에서 매우 넓은 분포를 갖는 전자기 방사선으로 전환된다.

붕괴된 플라즈마로부터 방출된 방사선은 애노드(110)내의 개구(111)를 통과하여 진공챔버(170)로 들어간 다음 진공챔버의 벽에 형성된 개구(171)를 통해 배출된다. 플라즈마와 함께 파편입자도 개구(111)를 통해 방출된다. 이러한 입자를 차단할 수 있는 플라이휠 셔터(180)가 있어서, XUV 방사선 펄스가 방출되지 않는 때에는 입자들이 투영 시스템(PL)에서 XUV 방사선의 방사선 경로에 있는 어떠한 광학적 구성요소에도 이르지 않게 한다.

제 5실시예

도 5는 제 4실시예의 변형이면서 또한 캐소드(120)의 어퍼처 영역을 중심축(A)에서의 플라즈마 붕괴로부터 보호하는 본 발명의 제 5실시예를 나타낸다. 애노드(110)와 캐소드(120) 모두가 "모자형" 구조를 하고 있다. 고리형 캐소드 공동(122) 및 어퍼처(121)는 그러한 모자의 측면 바닥부에 위치된다. 어퍼처(121)에서의 방전에 의해 생성된 부분적으로 이온화된 저밀도의 비교적 차가운 플라즈마는 중심축(A)을 향해 "코너 주위에서" 위로 압축할 것이다. 또한, 애노드(110)와 캐소드(120)의 위치가 서로 바뀌어 있다. 캐소드(120)는 구조물의 외부에 위치되고 진공챔버(170)를 향해 XUV 방사선를 통과시키는 어퍼처(123)를 포함한다.

하지만, 작동가스 또는 증기, 본 실시예에서는 Li 증기의 밀도가 캐소드(120)의 고리형 어퍼처(121)에서 너무 낮으면 방전 및 플라즈마를 생성시키지 못할 수도 있다. 제 6실시예에서는, 방사원이 구동 가스내의 방전을 일으키는 고리형 어퍼처(121)의 영역내의 애노드캐소드간의 갭 내부에서 구동가스 또는 증기(본 실시예서의 Ar)의 압력을 충분히 높이도록 구성된다. 결과로써 생성되는 구동가스의 플라즈마는 중심축(A)을 향해 압축되기 시작해서 어느 순간에 이르면 작동가스 또는 증기의 플라즈마를 생성할 수 있을 만큼 작동가스 또는 증기의 압력이 충분히 높아지고, 중심축(A)상의 핀치 체적내의 정체가 일어날 때까지 계속해서 압축될 것이다. 구동가스 또는 증기의 플라즈마는 처음에 "코너 주위로" 가야만 작동가스 또는 증기가 충분히 높은 압력에 이를 수 있다.

제 6실시예

본 발명의 제 6실시예에 따른 방사원이 도 6 및 도 7에 도시되어 있으며, 1차 및 2차 제트노즐(10, 20)과, 상기 1차 및 2차 제트노즐에 대한 각각의 1차 및 2차 가스 공급부(11, 21)를 포함하고 있다. 본 실시예에서는, 두 개의 제트노즐 모두는 펄스의 제트노즐(pulsed jet nozzle)이며, 두 개의 공급라인(11, 21)은 각각의 제트노즐에 1차 및 2차 가스의 펄스를 공급하도록 제때에 소정 순간에 개방되는 밸브를 포함하여 이루어진다.

도 6은 1차 및 2차 가스에 대한 제트노즐 소스를 지나는 종단면도이다. 도 7은 노즐 소스의 정면도이다. 1차 및 2차 제트 노즐은 2차 제트 노즐(20)이 1차 노즐(10)을 둘러싸고 있는 동축으로 배치된다. 1차 제트 노즐(10)은 원형 배출구(13)를 구비하며 2차 제트 노즐(20)은 고리형 배출구(23)를 구비한다. 1차 및 2차 가스 공급부(11, 21)에는 각각의 플런저(plunger)(12, 22)가 배치되어, 공급부의 테이퍼진 끝에서 서로에 대하여 접경함으로써 독립적으로 각각의 공급부의 흐름을 차단할 수 있도록 작동된다. 이러한 방식으로 밸브가 각각의 공급부를 열고 닫으면서 1차 및 2차 가스의 펄스로된 유출(pulsed outflow)을 하게 한다. 하지만, 그 외의 다른 여러 가지 형태로 펄스의 노즐을 구축할 수도 있다. 상기 플런저(12, 22)는 도면에 도시되지 않은 수단에 의해 작동된다. 또한, 연속적인 노즐을 사용하여도 무방하다.

2차 가스의 펄스가 아닌 1차 가스의 펄스가 노즐 소스로부터 배출(ejecting)되는 경우에, 제트 노즐 배출구(13)로부터 유출된 1차 가스의 흐름은 상당히 발산될 것이다. 2차 가스의 펄스도 배출시키는 것에 의해 덜 발산되거나 심지어 평행하거나 수렴하는 1차 가스의 유출이 결과적으로 생길 것이다. 몇 가지 파라미터 중 하나 이상의 것을 변화시켜서 방사원에 대한 1차 가스의 유출을 최적화할 수 있다. 이들 파라미터 중의 하나가 1차 제트 노즐(10)의 1차 가스의 공급률에 대한 2차 제트 노즐(20)의 2차 가스의 공급률이다. 또 하나의 파라미터는 1차 가스의 펄스의 타이밍(timing)에 대한 2차 가스의 펄스의 타이밍이다. 2차 가스의 펄스에 대하여 1차 가스의 펄스를 적절히 지연시키면, 2차 가스가 1차 가스보다 가벼운 경우에, 1차 및 2차 가스를 동일한 유속으로 시간 지연을 주지 않은 때에 비하여 덜 발산된 빔을 생성한다는 것은 명확하다. 그 외의 관련 파라미터로는 노즐 소스에서 가스의 배압(backing pressure)과 제트의 기하학적 형태(geometry)가 있다. 최적 파라미터는 사용된 가스 또는 증기와 1차 및 2차 제트 노즐의 특정 기하학적 형태에 달려있다.

제 6실시예에서 방사원의 1차 가스는 크립톤 또는 크세논을 포함하며, 이들을 순수하게 또는 기타(불활성) 가스와 혼합하여 공급할 수 있다. 예를 들어, 크세논 플라즈마는 넓은 분포의 극자외선 방사선을 방출하는 것으로 알려져 있다. 그 대안적인 실시예에서는 캐리어 가스 내의 액체 크세논과 같은 극저온액체 또는 작은 물방울(water droplet)이 1차 액체로서 사용될 수도 있다. 2차 가스는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 메탄, 실란 및 수소를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서 2차 가스로 수소가 특히 바람직한 이유는 그것이 극자외선 방사선을 거의 흡수하지 않기 때문이다. 수소는 극자외선 방사선에 대하여 유리한 흡수 특성을 갖고 있어서, 2차 노즐로부터의 수소의 유출을 매우 크게 하여 유출 흐름에서 국부적으로 밀도가 높아지도록 실시될 수 있다. 가벼운 2차 가스는 무거운 2차 가스에 비하여 충돌시 운동량의 전달이 약하기 때문에, 1차 가스로서의 크세논에 나쁘게 한정될 것이다. 본 발명에 따른 방사원에서 실시될 수 있는 수소의 유출을 더 많게 하고 더 고압으로 하는 것은 허용될 수 있는 국부 압력이 상당히 커지게 하므로, 다른 2차 가스에 비해 수소의 더욱 작은 질량을 과도하게 보상한다(overcompensate).

제트 노즐 위의 발산을 더 작게 하면, 1차 제트 노즐(10)로부터 유출된 작동(1차)가스이 한정되거나 대략 평행하게 되어, 핀치 체적으로 더욱 한정된 영역에서 배출된 작동가스를 수용할 수 있고, 이 때의 핀치 체적은 플라즈마와 노즐간의 상호작용에 의해 제트 노즐로부터 파편이 생성되지 않도록 노즐 소스 배출구로부터 어느 정도 떨어져서 위치되는 것이 바람직하다. 고리형 2차 제트 노즐로부터의 2차 유체의 계속된 배출은 핀치 체적으로 압축된 고온의 플라즈마 주위에 가스 보호막을 형성하여, 뜨거운 플라즈마로부터 방출될 임의의 빠른 입자를 차단하거나 흐름의 속도를 늦춰 무력화시킨다. 따라서 소스의 일부분과, 가능한 리소그래피투영장치의 조명기(illuminator)에 포함된 광학요소가 그러한 빠른 입자들에 의해 손상을 입거나 그들 입자가 증착되지 않도록 보호된다. 또한, 핀치 체적 주변의 환경에 2차 가스의 플러싱 가스(flushing gas) 보호막도 제공하는데, 상기 보호막은 적당한 2차 유체가 선택되는 경우에 발생된 XUV 방사선에 대하여 매우 투명하다. 예를 들어 전극으로부터 부식된 무거운(금속) 입자, 또는 핀치 체적내의 고온 플라즈마 주위에 있을지 모르는 1차 크세논(작동) 가스는 생성된 XUV 방사선을 많이 흡수하게 될 것이다.

도 8은 본 발명의 제 6실시예에 따른 방사원의 변형례에서 사용되는 노즐 소스의 정면도를 개략적으로 나타낸다. 상기 변형례는 2차 노즐이 1차 노즐의 일측에 위치된다는 점에서 제 6실시예의 기본적 구성과 차이가 있다. 도면은 1차 및 2차 제트 노즐의 각각의 배출구(13, 23)를 보여준다. 본 실시예에서 1차 노즐로부터 유출된 흐름의 발산은 상기 일측에서만 제어되며, 이것은 몇몇 응용례에서 편리하게 사용될 수 있다. 2차 제트 노즐이 부분적으로 1차 노즐을 둘러 싸거나, 예를 들어 1차 제트 노즐의 배출구의 반대편에 또는 그 모든 주위에 2차 제트 노즐의 배출구를 갖는 실시예도 구상될 수 있다.

리소그래피 장치

도 9는 본 발명에 따른 방사원이 사용될 수 있는 리소그래피 투영장치(1)를 개략적으로 나타낸다. 상기 장치는,

ㆍEUV 방사선 투영 빔(PB)을 공급하는 방사 시스템(LA,IL);

ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 고정시키며, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제 1위치결정수단(PM)에 연결된 제 1대물테이블(마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 고정시키며, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제 2위치결정수단(PW)에 연결된 제 2대물테이블(기판테이블)(WT); 및

ㆍ기판(W)의 목표영역(C)(다이)상에 마스크(MA)의 조사된 부분(irradiated portion)를 묘화시키는 투영 시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절, 카타디옵트릭 또는 반사 시스템)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크를 구비한) 반사형 (reflective type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 투과형(transmissive type)일 수도 있다.

상기 방사 시스템은 상술한 방사원 중 어느 것이 될 수 있는 방사원(LA)를 포함하며, 이것은 극자외선(EUV) 방사선 빔을 생성한다. 상기 빔은 조명 시스템("렌즈")(IL)에 포함된 다양한 광학요소를 따라 진행하여, 결과적으로 상기 빔(PB)은 마스크 및 투영 시스템의 입구 퓨필(entrance pupil)에서 소정 형상과 강도 분포를 가지고 조명되는 방식으로 모아진다.

상기 빔(PB)은 실질적으로 마스크 테이블(MT)상의 마스크 홀더에 고정된 마스크(MA)에 부딪친다. 빔(PB)은 마스크(MA)에 의해 선택적으로 반사된 후에, 렌즈(PL)를 통과하고 상기 렌즈(PL)은 상기 빔(PB)를 기판(W)의 목표영역(C)상에 포커싱한다. 간섭계 변위 측정수단(IF) 및 위치결정수단(PW)의 도움을 받아, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 다른 목표영역(C)이 위치되도록 정밀하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 위치결정수단(PM) 및 간섭계 변위측정수단(IF)을 사용하여 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시킬 수도 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 9에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(대략 위치결정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치결정)의 도움을 받아 실현될 것이다.

상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝모드에 있어서, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한 번에(즉, 단일 "섬광(flash)"으로) 목표 영역(C)으로 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 빔(PB)에 의해 다른 목표 영역(C)이 조사될 수 있다.

2. 스캔 모드에 있어서, 주요 시나리오는 스텝 모드와 동일하나, 소정 목표 영역(C)이 단일 "섬광"으로 노광되는 것은 아니다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 Y 방향)으로 이동 가능해서, 투영 빔(PB)이 마스크의 이미지 전체를 스캐닝하게 된다. 동시에, 기판테이블 (WT)은 V=Mν(여기서 M은 렌즈(PL)의 배율로서, 통상 M=1/4 또는 M=1/5)의 속도로 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 이동된다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 상대적으로 넓은 목표 영역(C)이 노광될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 리소그래피 투영장치에 향상된 플라즈마 소스를 제공할 수 있다.

Claims

극자외선 전자기 방사선용 플라즈마 방사원으로서,

고전위 소스에 연결되며, 구동가스의 제 1플라스마 상태에서 유도된 전류 및 그에 대응하는 자기장에 의해 상기 제 1플라즈마 상태를 핀치 체적으로 압축할 수 있도록 구성 및 배치된 전극;

극자외선 전자기 방사선을 방출시키기 위해 고온 플라즈마 상태에 이르도록 작동유체를 공급하는 공급부; 및

상기 작동유체를 상기 핀치 체적으로 배출시키므로써 상기 제 1플라즈마 상태의 상기 핀치 체적으로의 압축에 의한 상기 고온 플라즈마 상태로 이르게 하는 1차 제트 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사원
제 1항에 있어서,

상기 작동유체는 액체인 것을 특징으로 하는 방사원.
제 2항에 있어서,

상기 제트 노즐은 상기 작동유체를 클러스터 제트 또는 작은 물방울형 (droplet-like) 제트로 분사하는 것을 특징으로 하는 방사원.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 작동유체는 리튬 증기, 크립톤, 크세논, 물 및 극저온액체(cryogenic liquid)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방사원.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사원은 플라즈마 포커스 소스인 것을 특징으로 하는 방사원.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사원은 Z-핀치 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 방사원.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사원은 모세관 방전 플라스마 소스인 것을 특징으로 하는 방사원.
제 5항에 있어서,

상기 전극은 애노드와 캐소드 사이의 구동 유체내의 방전에 의해 플라즈마를 생성하도록 구성 및 배치된 상기 애노드와 캐소드를 포함하며, 상기 캐소드는 상기 방사원의 중심축 주위로 실질적으로 고리형 구조를 가진 어퍼처를 구비한 중공 공동(hollow cavity)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사원.
제 8항에 있어서,

상기 공동은 상기 방사원의 중심축 주위로 실질적으로 고리형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방사원.
제 8항에 있어서,

상기 작동유체는 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에서 상기 중심축의 둘레 영역내에 공급되는 것을 특징으로 하는 방사원.
제 10항에 있어서,

상기 작동유체는 상기 중심축을 따라 공급되는 것을 특징으로 하는 방사원.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

2차 유체 공급부; 및

상기 작동유체의 배출선으로부터 이격되고 이에 평행하게 상기 2차 유체를 분출하도록 구성 및 배치된 2차 제트 노즐을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방사원.
제 12항에 있어서,

상기 2차 제트 노즐은 상기 1차 제트 노즐을 둘러 싸는 것을 특징으로 하는 방사원.
제 13항에 있어서,

상기 1차 및 2차 제트 노즐은 동축인 것을 특징으로 하는 방사원.
제 12항에 있어서,

상기 2차 유체는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 메탄, 실란 및 수소를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사원.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 1차 제트 노즐은 펄스의(pulsed) 제트 노즐인 것을 특징으로 하는 방사원.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 1차 제트 노즐은 초음속 제트 노즐인 것을 특징으로 하는 방사원.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 극자외선 방사선은 8 내지 20㎚, 특히 9 내지 16㎚의 범위에 있는 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 방사원.
마스크의 마스크 패턴을 기판상에 묘화시키는 리소그래피 투영장치로서,

극자외선 방사선을 발생시키도록 구성 및 배치된 방사원;

상기 극자외선 방사선을 수용하고 상기 극자외선 방사선의 투영 빔을 공급하도록 구성 및 배치된 조명 시스템;

상기 방사선 투영 빔을 원하는 패턴에 따라 패터닝하도록 구성 및 배치된 패터닝 수단;

기판을 고정하도록 구성된 기판 테이블; 및

상기 기판의 목표영역상에 상기 패터닝된 빔을 묘화시키도록 구성 및 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,

상기 방사원은 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 방사원인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
극자외선 방사선을 발생시키도록 구성 및 배치된 방사원;

상기 극자외선 방사선을 수용하고 상기 극자외선 방사선의 투영 빔을 공급하도록 구성 및 배치된 조명 시스템;

상기 방사선 투영 빔을 원하는 패턴에 따라 패터닝하도록 구성 및 배치된 패터닝 수단;

기판을 고정하도록 구성된 기판 테이블; 및

상기 기판의 목표영역상에 상기 패터닝된 빔을 묘화시키도록 구성 및 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어진 리소그래피장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법으로서,

상기 방사원을 사용하여 방사선 투영 빔을 제공하는 단계;

부분적 또는 전체적으로 방사선감지재료층으로 도포된 기판을 상기 기판 테이블에 제공하는 단계;

상기 투영 빔의 단면이 원하는 패턴을 갖도록 상기 투영 빔을 패터닝하는 단계;

상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 상기 목표영역에 묘화시키는 단계를 포함하며,

상기 방사원으로서 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 방사원을 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제 20항의 방법에 따라 제조된 디바이스.