KR100629321B1 - 거울에 다이내믹 보호층을 공급하는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 이온에 의한 에칭으로부터 1이상의 거울(M)을 보호하기 위해 상기 1이상의 거울(M)에 다이내믹 보호층을 공급하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,
- 상기 1이상의 거울(M)을 포함하는 챔버(10)에 기체상의 물질을 공급하는 단계,
- 상기 거울(M)의 반사율을 모니터링하는 단계를 포함한다. 상기 보호층의 두께는 상기 거울(M)의 모니터링된 반사율에 기초하여 거울(M)의 표면의 전위를 제어함으로써 제어된다.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시하는 도면;
도 2는 EUV 방사선에 쬐인(subjected) 저압 환경내의 거울을 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 거울을 도시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 거울을 포함하는 챔버를 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 거울을 포함하는 챔버를 도시하는 도면이다.
본 발명은 1이상의 거울을 이온에 의한 에칭으로부터 보호하도록 상기 1이상의 거울에 다이내믹 보호층을 공급하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,
- 상기 1이상의 거울을 포함하는 챔버에 기체상의 물질(gaseous matter)을 공급하는 단계,
- 상기 거울의 반사율을 모니터링하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 거울에 다이내믹 보호층을 공급하는 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;
- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 유지하는 기판테이블; 및
- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝수단"이라는 용어는 기판의 타겟부에 생성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함된다. 방사선빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크상의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과마스크의 경우) 또는 반사(반사마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우, 상기 지지구조체는 일반적으로 마스크테이블이 될 것이며, 이것은 입사되는 투영빔 내의 소정위치에 마스크가 잡혀 있을 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크가 상 기 빔에 대하여 이동될 수 있다.
- 프로그램가능한 거울 어레이. 이러한 장치의 예로는, 점탄성제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울 어레이의 대안적인 실시예는 적절히 국부화된 전기장을 가하거나 압전작동수단(piezoelectric actuation mean)을 채용하여 축을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용하는 것이다. 마찬가지로, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울은 입사되는 방사선빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사한다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 거울 어레이에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 프로그램가능한 거울 어레이의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로서 구현될 수 있다.
- 프로그램가능한 LCD 어레이. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이 경우의 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로서 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
리소그래피 투영장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘웨이퍼)상의 (예를 들면, 1이상의 다이를 포함하는) 타겟부에 이미징될 수 있다. 일반적으로, 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper) 또는 스텝-앤드-리피트 장치(step-and-repeat apparatus)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 많은 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서도 인용참조되고 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 이미징된다. 이 이미징 단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 이미징된 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC(집적 회로) 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 어레이가 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정 보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학, 반사광학 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한, 상기 방사선시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하기 위한 임의의 설계방식에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 듀얼스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서 인용 참조되고 있다.
본 발명의 경우에 있어서, 일반적으로 투영시스템은 거울의 어레이로 구성되어 있고, 마스크는 반사형일 것이다. 이 경우, 방사선은 극자외(EUV)방사선 범위내의 전자기 방사선이 바람직하다. 통상적으로, 방사선은 50㎚ 이하의 파장을 가지지만 15㎚이하, 예를 들어 13.7 또는 11㎚인 것이 바람직하다. 통상적으로, EUV 방사선의 소스는 플라즈마소스, 예를 들어 레이저-생성 플라즈마 또는 방전소스이다. 레이저-생성 플라즈마 소스는, EUV 방사선을 생성하기 위해 레이저에 의해 조사되는 워터 드롭릿(water droplet), 제논, 주석 또는 고체 타겟을 포함할 수 있다.
모든 플라즈마 소스의 공통적인 특징은 플라즈마로부터 모든 방향으로 방출되는 빠른 이온들 및 원자들의 고유한 생성에 있다. 이들 입자는, 일반적으로 깨지기 쉬운 표면을 가진 다층 거울인 콜렉터 및 콘덴서 거울에 손상을 줄 수 있다. 이 표면은 플라즈마로부터 방출되는 입자들의 충격, 또는 스퍼터링으로 인해 점점 열화되고, 따라서 거울의 수명이 단축된다. 거울 표면은 산화로 인해 더욱 열화된다.
이전부터 사용되어 왔고 또한 거울 손상에 대한 문제를 해결하기 위해 취해지는 조치로는, 충돌에 의해 입자들을 방해하는 헬륨을 배경 가스로 사용하여 거울상의 입자 유동(particle flux)의 충격을 감소시키는 것이다. 하지만, 이러한 형태의 기술은, 방사선 빔에 대한 충분한 투명도를 보장하도록 예를 들어, 헬륨의 배경 압력을 충분히 낮게 유지시키면서 스퍼터링 속도를 허용가능한 수준으로 감소시킬 수는 없다.
EP 1 186 957 A2호는 거울(즉, 콜렉터)을 포함하는 공간에 기체상의 탄화수소(gaseous hydrocarbon)를 공급하는 가스 공급 수단 및 거울의 감응성을 측정하는 반사율 센서를 제공함으로써 이 문제를 해결하는 방법 및 장치를 개시한다. 또한, 압력은 압력 센서에 의해 측정된다. 거울을 포함하는 챔버내의 탄화수소 분자의 도입으로 인해, 거울의 표면상에는 탄화수소 보호층이 형성될 것이다. 이 보호층은 산화 및 스퍼터링과 같은 화학적인 공격으로부터 거울을 보호하지만 또한 거울의 반사율을 감소시킨다.
보호층은 스퍼터링에 의해 점점 파괴되고 일단 상기 층이 부식되면, 거울 표면에 대한 손상이 생길 것이다. 그러므로, 너무 얇지 않게 보호층을 도포하는 것이 유익하다. 둘째, 보호층이 너무 두꺼우면, 거울의 반사율이 허용할 수 없는 수준으로 감소되고 투영 장치의 효율이 감소된다.
EP 1 186 957 A2호에 개시된 본 발명은 다이내믹 보호층을 생성하여 이 문제를 해결한다. 보호층의 성장 속도는 탄화수소의 가스 압력을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 보호층이 너무 두꺼우면 압력이 감소되고, 보호층이 얇으면 압력이 증가된다. 보호층의 성장과 경사를 밸런싱함으로써, 원하는 두께가 유지될 수 있다. 보호층의 두께에 관한 정보는 반사율 센서로부터 추론될 수 있다.
플라즈마 소스로부터 나온 빠른 이온들과 광을 가장 먼저 수용하는 거울, 즉 콜렉터는 이러한 다이내믹 보호층을 이용하여 보호되는 것이 바람직하다. 후속 거울들은 플라즈마 소스에서 나온 이들 빠른 이온들에 쬐이지 않는다.
하지만, EUV 방사선은 거울을 포함하는 챔버내에 양 이온과 전자를 포함하는 플라즈마를 유도한다는 것을 발견하였다. 상기 이온과 전자 둘 모두는 거울의 표면에 의해 흡수될 수 있지만, 전자는 양 이온보다 빠르기 때문에, 거울 표면의 부근에, 전자 및 이온의 농도가 현저히(sensibly) 달라지는 최대 거리로서 정의될 수 있는 길이에 대응하는 거리에 걸쳐 전기장이 발생하여, 전기적 준-중립성(quasi-neutrality)의 국부적인 방해(violation)을 야기할 것이다. 이 현상은 당업자에게 알려져 있다.
이 전기장의 결과로, 이온들은 거울 표면의 방향으로 가속되어 에칭 또는 스 퍼터링을 일으켜 거울 표면을 변성(degeneration)시킬 것이다. 이러한 영향을 플라즈마-유도 에칭이라 한다. 플라즈마-유도 에칭은 콘덴서 거울 뿐만 아니라 다른 거울에서도 생긴다.
EP 1 186 957호를 참조로 서술된 바와 같이 다이내믹 보호층을 형성하는 방법은, 다른 거울에는 적용할 수 없다는 것을 이해하여야 하는데, 그 이유는 그곳에서는 소스로부터 나온 빠른 이온들이 전혀 없기 때문이다. 또한, 압력을 증가시키는 것은 보다 더 두꺼운 보호층을 야기할 뿐만 아니라 플라즈마-유도 에칭을 증가시킬 것이다. 또한, 상이한 거울들이 동일한 스퍼터링 조건을 겪게 되지 않기 때문에, 실용적이지 않는 각 거울에 별도의 가스 공급 및 가스 챔버가 제공되어야만 할 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 플라즈마-유도 에칭 및 산화에 대해 투영 장치의 거울을 보호하는 대안적인 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이는 서두문에 개시된 바와 같이 본 발명에 따라 달성되며, 보호층의 두께는 모니터링된 거울의 반사율에 기초하여 거울 표면의 전위(potential)를 제어함으로써 제어되는 것을 특징으로 한다. 거울 표면의 전위를 제어함으로써, 거울 표면의 에칭 프로세스가 제어될 수 있다. 에칭은 거울 표면에 끌어당겨진 양 이온들에 의하여 야기되기 때문에, 그 전위를 조정하는 것은, 원자들의 충돌 속도를 제어하고, 따라서 에칭의 효율성을 제어한다.
이러한 다이내믹 보호층의 사용은 플라즈마-유도 에칭으로 인한 거울의 에칭을 방지한다. 보호층의 에칭 및 성장량을 제어함으로써, 보호층의 두께가 제어될 수 있다. 이는 에칭으로부터 거울을 보호하고 거울의 반사율을 너무 많이 감소시키지 않는 소정의 원하는 두께를 가지는 보호층을 생성될 수 있게 한다. 보호층은 산화에 대해 거울을 더욱 효율적으로 보호한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스는 아세틱 안하이드라이드, n-아밀 알콜, 아밀 벤조에이트, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 아크릴산, 아디프산, 2-3차-부틸-4-에틸페놀과 같은 기체상의 탄화수소(HxCy)이다. 이들 가스는 보호층을 형성하는데 매우 적합하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마스크를 기판에 이미징하는데 상기 1이상의 거울이 사용될 수 있다. 본 발명은 리소그래피 투영장치에서 유익하게 사용될 수 있다. 이러한 리소그래피 투영장치는 마스크와 같은 패터닝수단으로부터 기판으로 투영빔을 이미징한다. 이러한 이미징된 패턴은 통상적으로 매우 미세하기 때문에, 이러한 리소그래피 투영장치에서 사용되는 광학기(optics)는 어떠한 손상 공정도 보호될 필요가 있다. 심지어 거울 표면상의 비교적 작은 결함조차도 생성된 기판에 결함을 유발할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, EUV 방사선 빔을 투영시키는데 상기 1이상의 거울이 사용된다. 본 발명은 EUV 방사선을 이용하는 어플리케이션들(applications)에 유익하게 사용될 수 있다. EUV 방사선은 거울의 정면에 플라즈마를 생성할 수 있다는 것이 발견되었다. 상술된 바와 같이, 이러한 플라즈마는 거울의 부근에 전기장을 생기게 하여, 양 이온들이 거울의 표면을 에칭시키게 할 것이다. EUV 방사선은 마스크로부터 기판으로 비교적 매우 미세한 패턴들을 투영시키는데 통상적으로 사용되기 때문에, EUV 어플리케이션들은 거울상의 결함들에 특히 민감하다. 또한, EUV 방사선을 반사시키는 것은 어쨋든 어렵다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 챔버는 모니터링되는 배경 압력을 가진다. 이는 챔버내의 가스량을 제어하고, 따라서 더욱 정확한 방식으로 보호층의 성장 속도를 제어할 수 있게 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명은,
- 부분적으로 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선 시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및
- 상기 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 상기 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하고,
본 발명에 따른 방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 이온에 의한 에칭으로부터 1이상의 거울을 보호하기 위해 상기 1이상의 거울에 다이내믹 보호층을 공급하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 상기 1이상의 거울을 구비한 챔버, 상기 1이상의 거울을 포함하는 상기 챔버에 기체상의 물질을 공급하는 유입구 및 거울의 반사율을 모니터링하는 수단을 포함하고,
상기 장치는 상기 거울의 상기 반사율에 종속하여 상기 보호층의 두께를 제어하기 위해 상기 거울의 표면에 전위를 인가하는 제어가능한 전압원을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 명세서에 서술된 바와 같은 장치는 기체상의 물질이 챔버내에 들어갈 수 있게 하여 거울 표면에 보호층을 공급하도록 구성되어 있다. 기체상의 물질은 거울 표면상에서 응결(precipitate)되어 보호층을 형성할 것이다. 제어가능한 전압원을 제어함으로써 거울 표면의 전위를 제어하여 양 이온에 의해 지배되는 에칭 공정이 제어될 수 있다. 그렇게 함으로써, 다이내믹 보호층이 형성되며, 그 두께가 용이하게 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어가능한 전압원의 한쪽은 1이상의 거울에 연결되어 있고 다른 한쪽은 거울을 향한 전극에 연결되어 있다. 이러한 장치는 거울의 반사면의 전위를 조정하는 신뢰성있는 방식을 제공할 것이다. 전극은 거울의 치수 및 형상을 닮은 형상과 같이 어떠한 모양으로도 형상화될 수 있다. 대안적으로, 전극은 링형 와이어, 직선 와이어 또는 포인트 소스 또는 여타의 적절한 형상일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어가능한 전압원의 한쪽은 1이상의 거울에 연결되어 있고 다른 한쪽은 어스(earth)에 연결되어 있다. 이는 표면에 전압을 인가하는 용이하고 비용 효율적인 방식이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장치는 1이상의 거울을 포함하는 챔버 내의 배경 압력을 모니터링하는 수단을 포함한다. 이는 챔버내의 가스량을 제어할 수 있어, 보호층의 성장 속도를 보다 정확한 방식으로 제어할 수 있게 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;
- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 유지하는 기판테이블; 및
- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것으로, 상기 투영장치는 본 발명에 따른 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 장치는 많은 여타의 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 상기 리소그래피장치는 집적 광학시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 액정디스플레이패널, 박막자기헤드등의 제조에도 채택될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어도 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되는 것으로 간주되어야 함을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)선 및 (예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인) 극자외(EUV)선을 포함한 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄하여 사용된다.
이제, 대응하는 참조 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부한 도면을 참조하여 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 서술한다.
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치(1)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는;
- 방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝수단(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트코팅된 실리콘웨이퍼)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(웨이퍼테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)상으로 패터닝수단(MA)에 의한 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징시키는 투영시스템(예를 들어, 반사 투영 렌즈)(PL)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사형 마스크 또는 상기에 언급된 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울어레이를 채택하는) 반사형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 투과형 마스크를 채택하는) 투과형일 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선소스(S0)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 예를 들 어, 소스가 플라즈마 방전 소스인 경우, 상기 소스 및 리소그래피장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피장치의 부분을 형성하도록 고려되지 않으며, 일반적으로 상기 방사선빔은 예를 들어, 적절한 지향거울 및/또는 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter)를 포함하는 방사선 콜렉터의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 그 밖의 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 상기 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 방사선시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 각도세기분포를 조정하는 조정수단을 포함한다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필평면내의 세기분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터는 그 단면에 필요한 균일성과 세기 분포를 가지는, 투영빔(PB)이라 칭하는, 컨디셔닝된 방사선의 빔을 제공한다.
상기 투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 유지되어 있는 마스크(MA)상에 입사된다. 마스크(MA)에 의하여 반사되면, 상기 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 또 다른 위치센서(IF1)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블 (MT, WT)의 이동은, 위치설정수단(PM, PW)의 일부를 형성하는 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 상기 마스크테이블(MT)은 단지 짧은 행정액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
상술한 장치는 다음의 바람직한 모드에서 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 한번씩 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적노광(single static exposure)). 그런 후, 기판테이블(WT)은 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 정적노광시에 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)은 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적노광(single dynamic exposure)). 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영시스템(PL)의 이미지반전특성에 의하여 판정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시 타켓부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 수단을 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 상기 모드에서는, 일반적으로 펄스방사선소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 수단은 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 상기 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 수단을 활용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수도 있다.
이미 상술된 바와 같이, EUV 방사선이 사용되는 경우, 거울(M)은 투영빔(PB)을 투영시키는데 사용된다. 그 경우, 저압의 아르곤 또는 여타의 가스내의 EUV-방사선이 리소그래피 투영장치(1)의 1이상의 거울(M)을 포함하는 챔버내에 존재하는 결과로서 플라즈마가 거울(M)의 정면에 형성된다는 것이 관찰된다. 이 플라즈마의 존재는 콜렉팅된 EUV 번들(bundle)내의 글로우(glow)로서 실험적으로 확인되었다.
플라즈마는 전자와 양이온을 포함한다. 이들 입자들이 거울들(M) 중 하나의 표면과 충돌하게 되면, 이들 입자들은 흡수된다. 하지만, 전자가 양 이온보다 빠르게 진행하기 때문에, 당업자들이 이해할 수 있는 바와 같이, 전기장이 드베이어 길이(Debije length)에 대응하는 거리에 걸쳐 생성된다. 도 2는 거울(M) 부근의 전자 및 양이온의 분포를 개략적으로 도시한다. 도 2의 하부는 거울(M)로부터의 거리(x) 의 함수로서 전위(V)를 개략적으로 도시한다.
도 2에서, 전기장은 거울(M)의 부근에 존재하며 거울(M)의 표면에 수직으로 지향된다는 것을 알 수 있다. 이 전기장은 거울(M)의 표면을 향해 양 이온을 가속시킨다. 이들 이온이 거울(M)의 표면을 때리면, 거울(M)의 표면이 손상된다. 즉, 이온이 거울(M)의 표면을 에칭시킨다. 이는 거울(M)의 반사율에 부정적인 영향을 미친다.
EP 1 186 957호에서, 다이내믹 보호층이 제시되었다. 보호층의 두께는 거울의 표면에서 2개의 경쟁적인 프로세스에 의해 제어되었다. 첫번째는 CxHy 오염으로 인한 보호층의 성장이었으며, 탄화수소 가스의 압력을 제어함으로써 조절되었다. 두번째 프로세스는 소스로부터 나오는 빠른 입사 이온에 의한 거울 표면의 에칭이다. 보호층의 두께는 탄화수소 가스의 압력을 조정함으로써 제어된다.
본 발명에 따르면, 플라즈마 유도 에칭을 제어함으로써, CxHy 오염으로 인한 보호층을 제공하기 위해 가스 압력이 유지된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 거울(M)의 일례를 도시한다. 상기 도면은 거울(M)의 표면을 향하는 전극을 도시한다. 거울(M) 및 전극(11)은 조정가능한 전압원(12)에 둘 다 연결되어 있다. 도 3의 하부에서, 전위(V)는 거울(M)의 표면으로부터 전극까지의 거리의 함수로서 도시된다. I로 표시된 곡선은 조정가능한 전압원(12)이 0으로 설정되어 있는 경우의 전위(V)를 도시한다. 하지만, 조정가능한 전압원(12)이 0이 아닌 값으로 설정되어 있는 경우, 거울(M) 부근의 전위(V)는 달라 진다. 예를 들어, 전극(11)에 대하여 음 전압이 거울(M)에 인가되는 경우, 전기장(E)은 도 3의 하부에 있는 Ⅱ으로 표시된 곡선처럼 보일 것이며, 이는 거울(M)과 플라즈마의 중심간의 보다 높은 전위차를 나타낸다. 이 경우, 양 이온은 보다 높은 속력으로 가속될 것이며, 거울(M)의 에칭이 증가한다는 것이 이해될 것이다. 또한, 전극(11)에 대해 거울(M)의 표면에 양 전압을 인가함으로써 에칭이 감소될 수 있음은 물론이다.
도 4는 도 3에 따라 조정가능한 전압원(12)에 둘 다 연결된 2개의 거울을 포함하는 챔버(10)를 도시한다. 도 4는 2개의 거울만을 도시하였으나 여타의 다른 수의 조정가능한 거울(M)이 사용될 수 있음은 물론이다. 거울(M)이 패터닝된 빔(PB)을 기판(W)으로 투영시키는데 사용되는 경우, 통상적으로 6개의 거울이 사용된다. 또한, 거울(M)들에게는 그들의 방위를 제어하기 위해 액츄에이터(미도시됨)가 제공될 수 있다.
도 4는 가스 공급 장치(13)에 연결된 유입구를 더욱 도시한다. 가스 공급 장치(13)는 챔버(10)에, 예를 들어 탄화수소 가스를 제공한다. 이미 서술된 바와 같이, 탄화수소 분자는 거울(M)의 표면으로 흡수되어 거울(M)의 표면상에 보호층을 형성한다. 챔버(10)내의 가스량은 보호층의 성장속도를 결정한다. 보호층의 일정한 성장을 보장하기 위해서, 챔버내의 탄화수소의 양을 측정하는 센서(15)가 챔버(10)내에 제공된다. 탄화수소의 양을 일정하게 유지하면, 일정한 성장을 가정할 수 있다. 상기 센서는 가스 공급 장치(13)에도 연결되어 있는 제어기(17)에 연결된다. 제어기(17)는 센서(15)로부터의 센서 신호에 기초하여 가스 공급 장치(13)를 통해 챔버(10)내의 탄화수소의 양을 제어한다.
동시에, 보호층은 플라즈마 유도 에칭의 결과로 점차 침식된다. 보호층의 이러한 부식(erosion)이 보호층의 성장과 평형을 이루는 경우, 일정한 두께의 보호층이 형성된다. 보호층은 거울(M)의 반사율을 감소시키기 때문에, 보호층의 두께는 거울(M)의 반사율을 측정함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 반사율은 소정 거울(M)의 입사 및 반사 광의 광 세기를 측정하고 이들 2개의 측정된 값 사이의 비율을 판정함으로써 측정될 수 있다. 반사율을 측정하는 많은 형태의 센서들이 당업자들에게 알려져 있다. 도 4는 거울(M)의 각각에 대한 이러한 반사율 센서(16)를 개략적인 형식으로 도시한다. 거울(M)을 향하는 점선은 반사율을 측정하는 빔을 나타낸다. 센서(16)는 조정가능한 전압원(12)에도 연결되어 있는 제어기(17)에 연결된다. 각각의 센서(16)로 측정된 반사율에 기초하여, 조정가능한 전압원(12)은 에칭의 양을 증가시키기 위해서 거울(M)에 원하는 전압(V)을 제공하도록 제어기(17)에 의하여 개별적으로 제어될 수 있다. 판정된 반사율이 원하는 반사율을 따르는 경우, 조정가능한 전압원(12)의 세팅은 제어기(17)에 의해 변경되지 않아야 한다.
보호층은 거울(M)의 충분한 보호를 제공하고 거울의 반사율을 너무 많이 감소시키지 않는 소정의 두께로 유지될 수 있다.
사용 이전에, 거울에는 초기 보호층이 제공될 수 있다. 사용시, 보호층의 두께는 상술된 메커니즘에 따라 유지될 수 있다.
전극(11)은 어떠한 형상으로도 구현될 수 있다. 예를 들어, 전극(11)은 거울과 유사한 형상 및 치수를 가지는 판(plate)일 수 있다. 대안적으로, 전극(11)은 링형 와이어, 직선 와이어 또는 포인트 소스(point source)일 수 있거나 여타의 적절한 형상을 가질 수도 있다.
많은 상이한 탄화수소(HXCY) 가스들이 본 발명에 사용하기에 적절하다. 적절한 가스의 예로는, 아세틱 안하이드라이드, n-아밀 알콜, 아밀 벤조에이트, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 아크릴산, 아디프산, 2-3차-부틸-4-에틸페놀이 있다.
보호층의 에칭 속도는 플라즈마와 거울 표면 사이의 전압차에 의하여만 결정되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 또한, 사용되는 탄화수소 분자의 특성이 중요하다. 예를 들어, 보다 큰 이온은 보호층 또는 거울(M)을 보다 효과적으로 에칭할 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 유사한 대상들에 대해 도 4에서와 동일한 참조 번호들이 사용된다. 이 실시예에서, 조정가능한 전압원(12)은 거울(M)의 한쪽면에 있고 다른 한쪽은 접지되어 있다. 전극(11)은 제공되지 않는다. 일반적으로, 거울(M)에 음 전압을 인가하는 것으로 플라즈마 유도 에칭을 제어하기에 충분하다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 주위 벽들과 같이 둘러싸고 있는 것들에 양 전압을 인가할 수 있음은 물론이다.
거울(M)에 인가된 전압은 플라즈마의 경계(border)에서 생기는 전압차를 단순히 상쇄시키는데 사용될 수 없다는 것을 이해하여야 한다. 당업자들이 이해할 수 있는 바와 같이, 이는 발생하는 프로세스들이 비-정지상태(non-stationary)이고 시간에 강하게 종속된다는 점 때문이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 1이상의 전극(11)은 메시(미도시됨)로서 형성될 수 있다. 메시(mesh)를 사용하면, 거울(M)과 전극(11)간의 양호하게 한정된 전압 강하(a well defined voltage drop)를 형성하는데 도움을 준다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 서술하였지만 본 발명이 서술된 바와 다르게 실시될 수도 있다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 플라즈마-유도 에칭 및 산화에 대해 투영 장치의 거울을 보호하는 다이내믹 보호층을 공급하는 장치 및 방법이 제공된다.
Claims (15)
- 이온에 의한 에칭으로부터 1이상의 거울(M)을 보호하기 위해 상기 1이상의 거울(M)에 다이내믹 보호층을 공급하는 방법에 있어서,- 상기 1이상의 거울(M)을 포함하는 챔버(10)에 기체상의 물질을 공급하는 단계,- 상기 거울(M)의 반사율을 모니터링하는 단계를 포함하고,상기 보호층의 두께는 상기 거울(M)의 모니터링된 반사율에 기초하여 상기 거울(M)의 표면의 전위를 제어함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 기체상의 물질은 기체상의 탄화수소(HxCy)인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 1이상의 거울(M)은 마스크(MA)를 기판(W)에 이미징하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 1이상의 거울(M)은 EUV 방사선 빔을 투영시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 챔버(10)는 모니터링되는 배경 압력을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 삭제
- 이온에 의한 에칭으로부터 1이상의 거울(M)을 보호하기 위해 상기 1이상의 거울(M)에 다이내믹 보호층을 공급하는 장치에 있어서,상기 1이상의 거울(M)을 갖는 챔버(10), 상기 1이상의 거울(M)을 포함하는 상기 챔버(10)에 기체상의 물질을 공급하는 유입구(14) 및 상기 거울(M)의 반사율을 모니터링하는 수단을 포함하고,상기 장치는, 상기 거울(M)의 상기 반사율에 종속하여 상기 보호층의 두께를 제어하기 위해 상기 거울(M)의 표면에 전위(V)를 인가하는 제어가능한 전압원(12)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제7항에 있어서,상기 제어가능한 전압원(12)의 한쪽에는 상기 1이상의 거울(M)이 연결되고 다른 한쪽에는 상기 거울(M)을 향하는 전극(11)이 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제7항에 있어서,상기 제어가능한 전압원(12)의 한쪽에는 상기 1이상의 거울(M)이 연결되고 다른 한쪽에는 접지가 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제7항에 있어서,상기 1이상의 거울(M)을 포함하는 상기 챔버(10)내의 배경 압력을 모니터링하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 삭제
- 제8항에 있어서,상기 전극은 상기 거울(M)과 유사한 형상 및 치수를 갖는 판, 링 형상의 와이어, 직선 와이어, 메쉬 및 포인트 소스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 형상인 것을 특징으로 하는 장치.
- - 방사선의 투영빔(PB)을 제공하는 방사선시스템;- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔(PB)을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단(MA)을 지지하는 지지구조체(MT);- 기판(W)을 유지하는 기판테이블; 및- 상기 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 패터닝된 빔(PB)을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 있어서,상기 리소그래피 투영장치는 제7항 내지 제10항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제2항에 있어서,상기 기체상의 탄화수소(HxCy)는 아세틱 안하이드라이드, n-아밀 알콜, 아밀 벤조에이트, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 아크릴산, 아디프산, 2-3차-부틸-4-에틸페놀로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 디바이스 제조방법에 있어서,- 부분적으로 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮인 기판(W)을 제공하는 단계;- 방사선 시스템을 사용하여 방사선의 투영빔(PB)을 제공하는 단계;- 패터닝수단(MA)을 사용하여 상기 투영빔(PB)의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및- 상기 방사선감응재층의 타겟부(C)상에 방사선의 상기 패터닝된 빔(PB)을 투영하는 단계를 포함하고,제1항 내지 제5항 및 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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