KR100643251B1 - 확장가능한 라멜라를 갖는 오염물 배리어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리소그래피 투영장치용 포일 트랩에 관한 것이다. 상기 포일 트랩은, 예를 들어 EUV 소스로부터 나오는 방사선이 방해 없이 통과할 수 있도록 하는 개방된 구조체를 형성한다. 상기 포일 트랩은 상기 방사선소스로부터 나오는 더브리 입자들을 잡아내도록 배치되는 라멜라들을 포함한다. 상기 라멜라들은 포일 트랩 축선으로부터 반경방향으로 연장되어 있다. 기계적인 응력을 방지하기 위하여, 라멜라들은 링 중 하나 또는 모두의 홈내에 슬라이딩 가능하게 연결된다. 이러한 방식으로, 라멜라의 변형이 없도록 라멜라들은 쉽게 팽창되고 기계적 응력이 방지된다. 라멜라의 1이상의 외측 단부는 링에 열적으로 연결된다. 상기 링은 냉각시스템에 의하여 냉각될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 포일 트랩은 EUV 빔에 의하여 내측 링이 손상되는 것을 방지하는 실드를 포함한다.

Description

확장가능한 라멜라를 갖는 오염물 배리어{Contamination barrier with expandable lamellas}
도 1은 리소그래피 투영장치를 개략적으로 나타낸 도;
도 2는 일 실시예에서의 도 1의 장치의 일부, 즉 EUV 조명시스템 및 투영광학기의 측면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내측 링 및 외측 링, 그리고 라멜라를 갖는 포일 트랩을 나타낸 도;
도 4는 냉각 스포크(spoke) 및 열실드를 갖는 포일 트랩을 나타낸 도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내측 링의 3-D 도,
도 6은 본 발명에 따른 포일 트랩 라멜라의 상세한 예시도;
도 7은 냉각 스포크 및 2개의 열실드를 갖는 포일 트랩을 나타낸 도;
도 8은 냉각 스포크 및 2개의 열실드를 갖는 포일 트랩의 대안실시예를 나타낸 도이다.
본 발명은 방사선소스로부터의 방사선을 통과시켜 방사선소스로부터 나오는 더브리(debris)들을 잡아내는 오염물 배리어에 관한 것으로, 상기 방사선 배리어는 주축선으로부터 반경방향으로 연장되는 다수의 라멜라(lamella)를 포함하며, 상기 각각의 라멜라들은 주축선을 포함하는 평면내에 위치설정된다.
상기 오염물 배리어는, 예를 들어 국제특허출원 WO 02/054153을 통해 알려져 있다. 통상적으로, 오염물 배리어는 리소그래피 투영장치 방사선 시스템의 2개의 진공챔버 사이의 벽내에 위치설정된다.
리소그래피 투영장치에서, 기판상으로 묘화될 수 있는 피처의 크기는 투영방사선의 파장에 의하여 제한된다. 보다 고 밀도의 디바이스를 갖는 집적회로를 생산하고, 그로 인해 보다 높은 작업속도를 얻기 위해서는, 보다 작은 피처들을 묘화할 수록 바람직하다. 대부분의 현행 리소그래피 장치는 수은램프 또는 엑시머 레이저에 의하여 발생되는 자외선 광을 채용하고 있으나, 5 내지 20nm 범위, 특히 13nm 부근의 보다 짧은 파장의 방사선을 사용하도록 권고되어 왔다. 이러한 방사선을 EUV(extreme ultraviolet) 또는 소프트 x-레이라 칭하며, 가용원(possible source)으로는 예를 들어, 레이저 생성(laser-produced) 플라즈마원, 방전 플라즈마원 또는 전자저장링으로부터의 싱크로트론 방사선을 포함한다. W. Partlo, I. Fomenkov, R. Oliver, D. Birx 공저 "Development of an EUV(13.5nm) Light Source Employing a Dense Plasma Focus in Lithium Vapor", Proc. SPIE 3997, pp.136-156(2000); M.W. McGeoch 저 "Power Scaling of a Z-pinch Extreme Ultraviolet Source", Proc. SPIE 3997, pp.861-866(2000); W.T. Silfvast, M.Klosner, G. Shimkaveg, H. Bender, G. Kubiak, N. Fornaciari 공저 "High-Power Plasma Discharge Source at 13.5 and 11.4nm for EUV lithography", Proc. SPIE 3676, pp.272-275(1999); 및 K. Berbmann 외 공저 "Highly Repetitive, Extreme Ultraviolet Radiation Source Based on a Gas-Discharge Plasma", Applied Optics, vol. 38, pp.5413-5417(1999)에는 방전 플라즈마원을 사용하는 장치가 개시되어 있다.
위에서 언급된 방전 플라즈마 방사선소스와 같은 EUV 방사선소스는 EUV 방사선을 방출하기 위하여 다소 높은 분압의 가스 또는 증기를 사용해야 할 필요도 있다. 방전 플라즈마원에서는, 예를 들어 전극들 사이에서 방전이 일어나고, 그에 따라 부분적으로 이온화된 플라즈마가 연속적으로 붕괴되어 EUV 범위내의 방사선을 방출하는 매우 고온의 플라스마를 생성시킬 수 있다. 상기 매우 고온의 플라즈마는 흔히 Xe으로 생성되는데, 이는 Xe 플라즈마가 13.5nm 부근의 극 자외선(EUV) 범위에서 조사되기 때문이다. 효율적인 EUV 생성을 위해서는, 전극 부근에서 방사선소스로의 통상 0.1 mbar의 압력을 필요로 한다. 이렇게 다소 높은 Xe 압력을 갖는 경우의 단점은 Xe 가스가 EUV 방사선을 흡수한다는 점이다. 예를 들어, 0.1 mbar Xe은 13.5nm의 파장을 갖는 EUV 방사선을 1m 떨어진 곳까지 단지 0.3%만 투과시킨다. 따라서, 다소 높은 Xe 압력을 상기 방사선소스 주위의 제한된 영역으로 국한시킬 필요가 있다. 이를 달성하기 위하여, 챔버 벽에 의하여, 컬렉터거울 및 조명광학기를 얻을 수 있는 후속 진공챔버로부터 분리된 자체 진공챔버내에 상기 방사선소스가 수용될 수 있다. 챔버 벽은, 본 명세서에서 참조로 채용한 유럽특허 출원번호 EP-A-1 057 079에 기술된 것과 같은 오염 배리어 또는 소위 "포일 트랩(foil trap)"에 의하여 제공되는 벽내의 다수의 어퍼처에 의하여 EUV 방사선에 대해 투과성을 띠도록 만들어질 수 있다. EP-A-1 057 079에서 포일 트랩은 EUV 방사선과 함께 전파되는 입자의 수를 줄이기 위하여 제안되었다. 상기 포일 트랩은 서로 근접한 다수의 라멜라형상 벽으로 이루어져 흐름 저항을 형성하지만 너무 근접하지는 않아 방사선이 실질적으로 방해받지 않고 통과되도록 한다. 상기 라멜라는 매우 얇은 금속판들로 이루어질 수 있으며 방사선소스 부근에 위치설정된다. 라멜라가 상기한 방식으로 위치설정되면, 방사선소스로부터 나온 분기(diverging) EUV 방사선은 쉽게 통과되지만 방사선소스로부터 나오는 더브리는 잡힌다. 더브리 입자들은 포일 트램내의 가스와 충돌하여 산란됨으로써 결국 라멜라와 부딪혀 상기 라멜라에 달라붙는다.
하지만, 라멜라들은 일부 EUV 방사선 및 열을 흡수한다. 더구나, 그들은 충돌하는 더브리 입자들에 의하여 가열된다. 이는, 라멜라 및 상기 라멜라를 지지하는 지지구조체를 과열시키는 결과를 초래한다. 광학적 투과는 리소그래피 투영장치에서 매우 중요하기 때문에, 기계적 변형이 있어서는 안된다. 따라서, 본 발명의 목적은 라멜라의 잘못된 변형을 최소화시키는 오염물 배리어를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따른, 서두에 개시된 바와 같은 오염물 배리어로서, 내측 링 및 외측 링을 포함하고 라멜라 각각이 상기 내측 링과 외측 링 중 적어도 한 홈의 1이상의 단부에서 슬라이딩 가능하게 위치설정되는 것을 특징으로 하는 상기 오염물 배리어에 의하여 달성된다.
라멜라의 외측 단부들 중 하나를 슬라이딩 가능하게 위치설정함으로써, 상기 라멜라는 라멜라의 변형을 초래할 수도 있는 기계적인 인장이 일어나지 않고 반경방향으로 팽창될 수 있다.
라멜라는 내측 및 외측 링 중 적어도 하나에 열적으로 연결되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 라멜라로부터의 열이 링으로 전달된다. 열적인 연결은 반드시 기계적인 연결은 아니라는 것에 유의해야 한다. 라멜라로부터 링으로의 열 전도는 상기 연결이 슬라이딩가능한 경우에도 가능하다. 또한, 라멜라와 링 사이에 열 전도 겔을 사용하는 연결을 생각해 볼수도 있다.
일 실시예에서, 오염물 배리어는 내측 링이 방사선소스로부터의 방사선에 의하여 손상되는 것을 보호하도록 배치되는 제1실드를 포함한다. 이러한 방식으로, 내측 링의 가열이 제한된다. 오염물 배리어는 제1실드로부터의 열 방사선을 차단하도록 배치된 제2실드를 포함한다. 제1열실드로부터 나온 열 방사선을 차단함으로써, 컬렉터로 진행하는 빔이 불필요한 방사선에 노출되지 않는다.
또 다른 실시예에서, 주축선을 따르는 방사선소스에 의하여 방출되는 방사선의 전파 방향에 대한 제1실드의 상류에는, 상기 방사선소스로부터의 직접적인 방사에 의하여 야기되는 제1실드의 가열을 줄이도록 구성 및 배치되는 제3실드가 제공된다. 상기 제3실드는 방사선소스로부터의 직접적인 방사에 의하여 제1실드가 과도하게 가열되는 것을 막아, 결과적으로 제1실드로부터 컬렉터를 향하여 방사되는 열을 더욱 줄여준다.
바람직한 실시예에서, 오염물 배리어는 제1실드를 지지하는 냉각 스포크(spoke)로서, 외측 링에 열적으로 연결되는 1이상의 상기 냉각 스포크를 또 한 포함한다. 냉각 스포크는 금속 또는 예를 들어 카본과 같은 여타의 열전도성 재료로 만들어질 수 이다. 냉각 스포크는 제1실드를 지지할뿐만 아니라 제1열실드로부터 외측 링으로 열을 전달한다.
일 실시예에서, 열실드는 다수의 실드 부재를 포함하며, 각각의 실드 부재는 개별 냉각 스포크를 거쳐 외측 링에 연결되어 있다.
추가 실시예에서, 오염물 배리어는 제1 및 제2실드 중 적어도 하나를 냉각시키기 위하여 배치되는 제1냉각수단을 포함한다. 이 경우에는, 상술된 바와 같은 냉각 스포크는 필요하지 않다. 상기 냉각수단은 오염물 배리어로부터 열을 제거해 내는데 냉각유체를 사용하는 냉각시스템을 포함한다. 냉각수단은 컬렉터에 사용되는 냉각시스템의 일부일 수도 있다. 이러한 방식으로, 냉각수단은 상기 열실드들의 음영(shadow)내에 있게 되며, 따라서 EUV 방사선 빔을 차단하지 않는다. 열실드들은 냉각수단에 의하여 지지되는 것이 바람직하다. 냉각시스템으로부터 생겨나는 진동은 내측 링이 냉각시스템에 고정되지 않기 때문에 오염물 배리어의 라멜라에는 도달하지 않는다.
또 다른 실시예에서, 오염물 배리어는 내측 링을 냉각시키도록 배치되는 제2냉각수단을 포함한다. 냉각 링이 직접적으로 냉각된다면, 열실드에 대한 요구는 없을 것이다.
추가 실시예에서, 오염물 배리어는 외측 링을 냉각시키도록 배치되는 제3냉각수단을 포함한다. 라멜라가 내측링에는 슬라이딩 가능하게 연결되고 외측 링에는 열적으로 연결된다면, 라멜라로부터의 열이 외측 링으로 전달될 것이다. 외측 링은 그것이 EUV 광학 경로의 밖에 있기 때문에 예를 들어 물을 이용한 냉각에 의하여 쉽게 냉각될 수 있다.
라멜라는 각각의 평면에서 만곡되고, 내측 및 외측 링은 원뿔형 파이프의 슬라이스와 같이 형상화되는 것이 바람직하다. 외측 및 내측 링의 표면이 EUV 소스상에 포커싱된다면, EUV 빔은 가능한 한 적어지도록 상기 링들에 의해 차단될 것이다. 단지 내측 링만이 EUV 빔을 위한 경로에 있게 되며, 이는 불가피한 것이다. 하지만, 컬렉터는 이 입체각(solid angle)내에서의 방사선을 수집할 수 없으므로 소실되는 광선은 없다.
추가 실시예에서는, 적어도 사용시에 방사선소스와 면하는 라멜라의 제1측은 라멜라의 잔여부보다 두껍다. 이러한 방식이라면, 라멜라의 적은 휘어짐(warping)으로 인한 영향이 줄어든다. 휘어진 라멜라는 그것의 두꺼운 전방측의 음영내에 위치설정되어야 한다. 이러한 방책은 오염물 배리어의 투과를 보다 균일하게 하는 결과를 가져온다.
또한, 본 발명은 상술된 바와 같은 오염물 배리어를 포함하는 방사선 시스템 및 오염물 배리어를 통과하는 방사선을 수집하는 컬렉터에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 방사선 시스템 컬렉터의 수명을 연장시키는 것이다. 따라서, 본 발명은,
- 방사선소스로부터의 방사선을 통과시키고 방사선소스로부터 나온 더브리를 잡아내는, 다수의 라멜라를 포함하는 오염물 배리어; 및
- 오염물 배리어를 통과하는 방사선을 수집하는 컬렉터로서, 라멜라의 표면 이 컬렉터의 광학적 표면과 동일한 물질로 덮혀 있는 것을 특징으로 하는 상기 컬렉터를 포함하는 방사선 시스템에 관한 것이다. 물질이 오염물 배리어로부터 컬렉터상으로 스퍼터링되어 나갈 경우에, 물질이 동일한 것이라면, 컬렉터의 사용수명은 최소한의 영향만을 받을 것이다.
또한, 본 발명은,
- 방사선의 투영 빔을 패터닝시키기 위하여 방사선의 투영 빔에 의하여 조사될 패터닝 수단을 유지시키도록 구성 및 배치되는 지지 구조체,
- 기판을 유지시키도록 구성 및 배치된 기판테이블; 및
- 패터닝수단의 조사된 부분을 기판의 타겟부상으로 묘화시키도록 구성 및 배치된 투영시스템을 포함하며,
상술된 바와 같이 방사선의 투영 빔을 제공하기 위한 방사선 시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.
끝으로, 본 발명은 청구항 제15항에 기술된 바와 같은 방법에 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, 바 이너리(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, 예를 들어, 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 주어진 기준 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 평행 또는 반평행으로 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 단계(imaging step)에 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 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각 의 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.
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) 자외선과 EUV(예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선) 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
· 방사선(예를 들어, 11 내지 14nm의 파장을 가진 EUV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex,IL), (이 경우에는 특별히 방사선소스(LA)도 포함한다);
· 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크홀더가 마련되어 있고, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
· 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 마련되어 있고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT);
· 기판(W)의 (예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는)타겟부(C)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템 ("렌즈")(PL)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사마스크를 구비한) 반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 바와 같은 형식의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채택할 수도 있다.
방사선소스(LA)(예를 들어, 엑시머생성 플라즈마 또는 방전 플라즈마 EUV 방사선소스)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 조정수단을 포함하여 이루어진다. 또한 이것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타의 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 필요한 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사선소스(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 예를 들어, 방사선소스(LA)가 수은램프인 경우에서 처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사선소스(LA)가 흔히 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀 있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)에서 선택적으로 반사된 다음 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커싱한다. 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, 제1위치설정수단(PM)은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안에, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에 마스크테이블(MT)이 단행정액추에이터에만 연결되거나 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1,M2) 및 기판 정렬마크(P1,P2)를 사용하여 정렬될 수도 있다.
도시된 장치는 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. 그 후 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 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
도 2는, 방사선 시스템(3)(즉, "소스-컬렉터 모듈"), 조명광학기 유닛(4) 및 투영시스템(PL)을 포함하는 도 1의 리소그래피 투영장치의 일 실시예를 나타내고 있다. 방사선 시스템(3)에는 방전 플라즈마 소스를 포함할 수 있는 방사선소스(LA)가 제공된다. 방사선소스(LA)는, 전자기 스펙트럼의 EUV의 범위내의 방사선을 방출하기 위하여 매우 고온의 플라즈마가 생성될 수 있는 Xe 가스 또는 Li 증기와 같은 가스나 증기를 채용할 수도 있다. 매우 고온의 플라즈마는 전기적 방전의 부분적으로 이온화된 플라즈마를 광학 축선(20)상으로 붕괴시킴으로써 생성된다. 방사선의 효율적인 생성을 위해서는 분압 1mbar의 Xe 가스, Li 증기 또는 여타 적절한 가스 또는 증기가 요구될 수도 있다. 방사선소스(LA)로부터 방출되는 방사선은 소스 챔 버(7)로부터 포일 트랩을 거쳐(9) 컬렉터 챔버(8)를 지난다. 포일 트랩(9)은, 예를 들어 본 명세서에서 참조로 채용하고 있는 유럽특허출원 EP-A-1 057 079에 상세히 설명된 것과 같은 채널구조체를 포함한다.
컬렉터 챔버(8)는 그레이징 입사 컬렉터에 의하여 형성될 수 있는 방사선 컬렉터(10)를 포함한다. 방사선 컬렉터(10)를 통과하는 방사선은 격자 스펙트럼 필터(11) 또는 거울로 반사되어 나가 컬렉터 챔버(8)의 어퍼처에 있는 가상의 소스 지점(12)에 포커싱된다. 챔버 8로부터, 투영 빔(16)은 조명 광학기 유닛(4)내에서 수직 입사 리플렉터(13,14)를 거쳐 레티클 또는 마스크 테이블(MT)상에 위치한 마스크 또는 레티클상으로 반사된다. 투영 광학기 시스템(PL)내에서 묘화되는 패터닝된 빔(17)은 반사요소(18,19)를 거쳐 웨이퍼 스테이지 또는 기판테이블(WT)상에 형성된다. 일반적으로, 조명 광학기 유닛(4) 및 투영시스템(PL)내에는 나타낸 것 보다 많은 요소들이 존재할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 라멜라(31,32)를 갖는 포일 트랩의 저면도 및 단면도를 각각 나타내고 있다. 포일 트랩(9)은 내측 링(33) 및 외측 링(35)을 포함한다. 내측 링(33) 및 외측 링(35)은 원뿔형 파이프의 슬라이스와 같이 형상화되는 것이 바람직하며, 외측 링(35)의 최소직경 do는 내측 링의 최소 직경 di보다 크다. 원뿔형 링 33, 35 둘 모두는 동일한 주축선(34) 및 초점을 공유하는 것이 바람직하다. 포일 트랩(9)은, 리소그래피 투영장치에서 포일 트랩(9)의 주축선(34)과 방사선 시스템(3)의 광학 축선(20)이 일치하는 방식으로 배치되는 것이 바람직하다(도 2 참조).
도 4에는, 열실드(41)를 포함하는 포일 트랩(9)이 도시되어 있다. 열실드(41)는 외측 링(35)에 기계적 및 열적으로 연결되는 2개의 냉각 스포크(44,45)에 의하여 지지된다. 포일 트랩(9)의 중앙에서, 냉각 스포크(44,45)는 열실드(41)를 지지하는 스핀들(47)에 연결된다. 열실드(41)는 디스크를 포함하여, 내측 링(33)이 방사선소스(LA)로부터 방출되는 방사선 및 열에 의하여 손상되는 것을 피한다. 이러한 방식으로, 열실드(41)는 내측 링(33)을 보호한다. 냉각 스포크(44,45), 스핀들(47) 및 열실드(41)는 양호한 열 전도체로 만들어지는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 열실드(41)상에서 조성되는 열은 냉각 스포크(44,45)를 거쳐 외측 링(35)으로 쉽게 전달될 수 있다. 대안적으로, 열실드(41)는 2개(이상)의 디스크 부품을 포함할 수도 있으며, 각각의 디스크 부품은 1개의 냉각 스포크(44,45)에 연결된다. 이 경우에는, 스핀들(47) 또한 2개(이상)의 부품으로 분할된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내측 링(33)의 조감도(bird view)이다. 내측 링(33)은 복수의 홈(51)을 포함한다. 서로 대향하고 있는 2개의 홈(53)은 다른 홈들보다 상대적으로 넓은 폭을 갖는 것이 바람직하다. 이들 보다 넓은 홈(53)들은 냉각 스포크(44,45)가 지나갈 수 있도록 하기 위해 제공된다. 본 발명에 따르면, 내측 링(33)은 복수의 라멜라(31,32)에 의하여 기계적으로만 지지된다. 라멜라(31,32) 이외의 어떤 것에도 연결되지 않는다.
도 6은 본 발명에 따른 포일 트랩(9) 라멜라(31,32)의 상세한 예시를 나타낸 다. 라멜라(31,32)는 2개의 만곡된 에지(60,61), 직선의 외측 에지(65) 및 함몰부(63)를 갖는 내측 에지(62)를 갖는 매우 얇은 판이다. 라멜라(31,32)는 높이 h와 폭 w를 갖는다(도 6 참조). 외측 에지(65)는 외측 링(35)에 기계적으로 연결된다(도 4 참조). 내측 에지(62)는 내측 링(33)의 홈(51)들 중 하나에 삽입된다(도 5 참조). 라멜라(31,32)는 외측 링(35)에 땝납되거나 용접되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 양호한 열접촉이 제공되고 라멜라에 의하여 흡수되는 거의 모든 열이 외측 링(35)으로 전달된다. 일 실시예에서, 외측 링(35)은 냉각수단(도시 안됨)에 의하여 냉각되어 포일 트랩(9)으로부터 열을 제거한다.
본 발명의 일 실시예에서, 포일 트랩(9)은 또한 제1열실드(41)로부터의 열 방사선을 차단하기 위하여 제2열실드를 포함한다. 도 7은 제1 및 제2열실드(41,71)를 구비한 포일 트랩(9)을 나타내고 있다. 일 실시예에서, 제2열실드(71)는 내측 링(33)의 내측에 위치하고 내측 링(33)의 후방 단부(즉, 하류측)에 자리한 디스크를 포함한다.
또 다른 실시예에서는, 냉각 스포크(44,45,47)가 존재하지 않는다. 이 경우에, 제1 및/또는 제2실드(41,71)는 당업자들에 의하여 알려진 방식으로 배치되는 냉각수단에 의하여 냉각된다. 상기 냉각수단은 수냉시스템을 포함할 수도 있다. 상기 수냉시스템은 방사선 시스템(3)의 컬렉터(10) 냉각시스템의 일부일 수 있다. 이 경우에, 상기 실드(41,71)들은 냉각수단에 의하여 지지된다.
또 다른 실시예에서, 내측 링(33)은 냉각수단에 의하여 냉각된다. 실드(41,71)를 냉각시키는 냉각수단 및 내측 링(33)을 냉각시키는 냉각수단은 하나 일 수 있다. 포일 트랩(9)은 방사선소스(6)상에 포커싱될 수도 있다. 또한, 실제의 포커스없이 포일 트랩(9)을 구성하는 것도 가능하다. 어떠한 경우든, 채널, 즉 포일 트랩(9)의 인접한 라멜라들간의 공간은 방출되는 EUV 빔과 정렬되어야 한다. 도 2에서, 포일 트랩(9)은 방사선소스상에 포커싱된다. 이에 의하여, EUV 소스로부터 방출되는 방사선의 EUV 광선은 방해없이 라멜라(31,32)를 통과할 수 있다. 라멜라 치수에 대한 통상적인 값은, 높이 h = 30mm, 두께 0.1mm, 폭 = 50mm(만곡됨)이다. 채널 폭, 즉 인접한 라멜라들간의 거리에 대한 통상적인 값은 1mm이다. 포일 트랩(9)으로부터 방사원 소스(LA)까지의 간격은 통상적으로 60mm 정도이다.
도 8의 실시예는 실드(41)의 전방에 장착된 추가 열실드(46)에 대한 것을 제외하고 도 4에 나타낸 것과 유사하다. 추가 실드(46)는 방사선소스(LA)로부터의 직접적인 방사선에 의하여 제1실드(41)가 과도하게 가열되는 것을 막아, 제1실드(41)로부터 컬렉터(10)를 향하여 방사되는 열을 줄여준다. 추가 열실드(46)는 2개의 실드 사이에서 실질적인 단열이 이루어지도록 하기 위하여 지정된 분리수단(48)을 사용하여 실드(41)상에 장착될 수 있다. 상기 분리수단(48)은, 예를 들어 추가 실드(46)상에 부딪히는 방사선에 의하여 야기되는 열에 견딜 수 있고 매우 작은 열 전도계수를 갖는 세라믹으로 제조될 수 있다. 분리수단(48)의 또 다른 실시예에서, 분리수단의 특별한 디자인에 의하여 추가 실드(46)와 실드(41) 사이에 내열부가 생성되어 상기 두 실드간의 열전달이 상당히 줄어들도록 하는 것도 생각해 볼수 있다.
본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 상술된 것과는 달 리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 설명이 본 발명을 제한하려 의도된 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 방사선소스로부터의 방사선을 통과시켜 방사선소스로부터 나오는 더브리들을 잡아내고, 잘못된 변형이 최소화되는 다수의 라멜라를 포함하는 오염물 배리어를 얻을 수 있다.

Claims (18)

  1. 방사선소스로부터의 방사선을 통과시키고 상기 방사선소스로부터 나온 더브리(debris)들을 잡아내는 오염물 배리어로서,
    상기 오염물 배리어는 주축선으로부터 반경방향으로 연장되는 다수의 라멜라들을 포함하며, 상기 라멜라들 각각은 상기 주축선을 포함하는 각자의 평면내에 위치설정되고,
    상기 오염물 배리어는 내측 링 및 외측 링을 포함하고, 상기 라멜라들 각각은 상기 내측 링 및 외측 링 중 하나이상의 홈들내에서 그것의 1이상의 외측 단부들에 슬라이딩 가능하게 위치설정되는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라멜라들은 상기 내측 링 및 외측 링 중 하나이상에 열적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방사선소스로부터의 방사선에 의하여 상기 내측 링이 손상되는 것을 보호하도록 배치되는 제1실드를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1실드로부터의 열 방사선을 차단하도록 배치되는 제2실드를 포함하는 것을 특징으로 오염물 배리어.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 주축선을 따라 상기 방사선소스에 의하여 방출되는 방사선의 전파방향에 대하여, 상기 제1실드의 상류에, 상기 방사선소스로부터의 직접적인 방사에 의하여 야기되는 상기 제1실드의 가열을 줄이도록 구성 및 배치된 제3실드가 제공되는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3실드는 상기 제1실드에 대하여 실질적으로 단열되는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3실드는 상기 제1실드에 연결되는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1실드를 지지하기 위한 1이상의 냉각 스포크(spoke)를 포함하고, 상기 1이상의 냉각 스포크는 상기 외측 링에 열적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1실드는 다수의 실드부재를 포함하며, 상기 실드부재들 각각은 별도의 냉각 스포크를 거쳐 상기 외측 링에 연결되는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2실드 중 하나이상을 냉각시키도록 배치되는 제1냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내측 링을 냉각시키도록 배치되는 제2냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외측 링을 냉각시키도록 배치되는 제3냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 라멜라들은 상기 각자의 평면내에서 만곡되고, 상기 내측 및 외측 링은 원뿔형 파이프의 슬라이스와 같이 형상화되는 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 사용시 상기 방사선소스와 면하는 상기 라멜라의 제1측이 상기 라멜라의 잔여부 보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 오염물 배리어.
  15. - 제1항 또는 제2항에 따른 오염물 배리어; 및
    - 상기 오염물 배리어를 통과하는 방사선을 수집하는 컬렉터를 포함하는 방사선 시스템.
  16. - 방사선소스로부터의 방사선을 통과시키고 상기 방사선소스로부터 나온 더브리를 잡아내는, 다수의 라멜라를 포함하는 오염물 배리어; 및
    - 상기 오염물 배리어를 통과하는 방사선을 수집하는 컬렉터를 포함하는 방사선 시스템에 있어서,
    상기 라멜라의 표면이 상기 컬렉터의 광학적 표면과 동일한 물질로 덮히는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  17. - 방사선의 투영 빔을 패터닝시키기 위하여 상기 방사선의 투영 빔에 의하여 조사될 패터닝 수단을 유지시키도록 구성 및 배치되는 지지 구조체,
    - 기판을 유지시키도록 구성 및 배치된 기판테이블; 및
    - 상기 패터닝수단의 조사된 부분을 상기 기판의 타겟부상으로 묘화하도록 구성 및 배치되는 투영시스템을 포함하며,
    제15항에 따라 방사선의 투영 빔을 제공하기 위한 방사선 시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치.
  18. - 방사선 시스템을 제공하여 방사선소스에 의하여 방출되는 방사선으로부터 상기 방사선의 투영 빔을 형성하는 단계,
    - 상기 투영 빔을 제15항에 따른 방사선 시스템을 통하여 방사하는 단계,
    - 상기 투영 빔을 패터닝하기 위하여 상기 투영 빔에 의하여 조사될 패터닝수단을 유지할 수 있도록 구성 및 배치되는 지지구조체를 제공하는 단계;
    - 기판을 유지할 수 있도록 구성 및 배치되는 기판테이블을 제공하는 단계;
    - 상기 패터닝수단의 조사된 부분을 상기 기판의 타겟부상으로 묘화하도록 구성 및 배치되는 투영시스템을 제공하는 단계를 포함하는 리소그래피 공정에 의하여 집적 구조체를 제조하는 방법.
KR1020030095538A 2002-12-23 2003-12-23 확장가능한 라멜라를 갖는 오염물 배리어 KR100643251B1 (ko)

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