KR100648355B1 - 극 자외선 소프트 엑스-선 투사 리소그라피 방법 시스템및 리소그라피 부재 - Google Patents

극 자외선 소프트 엑스-선 투사 리소그라피 방법 시스템및 리소그라피 부재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집적 회로를 제조하고, 매우 작은 피쳐(feature) 치수를 갖는 패턴을 형성하는 투사 리소그라피 방법으로, 극 자외선 소프트 x-선 소스(38)로부터 극 자외선 소프트 x-선 방사선을 생성하고, 방향을 조정하는 조명 서브-시스템(36); 조명 단에 의해 생성된 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ에 의해 조명된 마스크 단(22)을 포함하고, 상기 마스크 단(22)은 방사선 λ에 의해 조명시 패턴을 포함한다. 투사 서브-시스템은 결함이 없는 반사 다층 코팅 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리(32)와 방사선 민감 표면을 갖는 인쇄 매체물을 포함한다.
집적 회로, 피쳐 치수, 투사 리소그라피 방법, 극 자외선 소프트 x-선, 리소그라피 부재, 조명 서브-시스템, 마스크 단

Description

극 자외선 소프트 엑스-선 투사 리소그라피 방법 시스템 및 리소그라피 부재{Extreme ultraviolet soft x-ray projection lithographic method system and lithography elements}
본 출원은 클라우드 엘. 데이비스, 로버트 사비아 및 해리 제이. 스티븐슨에 의한 미국 가출원 번호 제60/145,057호(1999년 7월 22일)의 "극 자외선 소프트 X-선 투사 리소그라피 방법 및 마스크 디바이스", 클라우드 엘. 데이비스, 로버트 사비아, 해리 제이. 스티븐슨 및 케네쓰 이.허디나에 의한 미국 가출원 번호 제60/149,840호(1999년 8월 19일)의 "극 자외선 소프트 X-선 투사 리소그라피 방법 및 마스크 디바이스", 및 클라우드 엘. 데이비스 및 케네쓰 이.허디나에 의한 미국 가출원 번호 제60/158,813호(1999년 10월 12일)의 "극 자외선 소프트 X-선 투사 리소그라피 방법 및 마스크 디바이스"를 우선권으로 한다.
본 발명은 일반적으로 집적 회로 제조 및 매우 작은 피쳐(feature) 치수를 갖는 패턴 형성용 투사 리소그라피 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 특히 극 자외선 소프트 x-선을 기초로 한 리소그라피 및 회로 패턴을 형성하는데 유용한 패턴 상을 조명하고, 투사 및 감소시키기 위해 극 자외선 소프트 x-선 방사선을 반사적으로 작동하고, 조절하는 리소그라피 부재를 조절하는 방사선에 관한 것이다.
본 발명은 종래의 광리소그라피 회로 피쳐 치수 성능을 능가하는 리소그라피 를 위한 극 자외선 소프트 x-선 방사선의 이용을 가능하게 하는 극 자외선 소프트 x-선 광자의 반사를 위한 리소그라피 부재 및 그들의 이용에 관한 것이다.
극 자외선 소프트 x-선 방사선의 이용은 더 작은 피쳐 치수를 얻는 점에서 이점을 제공하나, 상기 방사선의 본질 때문에 그러한 방사선의 파장을 조절하고, 조정하는 점에서 어려움이 있고, 상기 방사선의 상업적 제조를 지연시킨다. 집적 회로의 제조에 사용된 종래 광리소그라피 시스템은 248 nm에서 193 nm, 그리고 157 nm로와 같은 더욱 짧은 광 파장을 향하여 진행되나, 극도의 자외선 소프트 x-선의 상업적 이용 및 적용은 억제된다. 15 nm 영역에서와 같은 방사선의 매우 단파장에 대한 이러한 느린 진행의 일부는 안정하고 높은 질의 회로 패턴 상을 유지하면서, 그러한 방사선에 노출을 견딜 수 있는 경제적으로 제조할 수 있는 거울 부재의 결핍 때문이다. 집적 회로의 제조에 사용되는 극 자외선 소프트 x-선의 이점을 위하여, 바람직하게는 상기 유리 기판 바디의 표면에 반사 코팅의 직접 증착을 가능하게 하는 안정하고, 고품질의 유리 리소그라피 부재에 대한 요구가 있다.
미국 특허 제5,956,192호는 두 개의 볼록 거울 부재 및 두 개의 오목 거울 부재를 포함하는 리소그라피 거울 부재를 갖는 4개의 거울 EUV 투사 시스템을 개시한다. 미국 특허 제5,353,322호는 한 개의 볼록 거울 및 두 개의 오목 거울을 포함하는 리소그라피 거울 부재를 갖는 세 개의 거울 x-선 투사 렌즈 시스템을 개시한다. 미국 특허 제5,698,113호에 명시된 바와 같이, 종래 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 시스템은 매우 값이 비싸다. 미국 특허 제5,698,113호는 융합 실리카 및 ZERODUR 타입 알루미노실리케이트 결정질 유리-세라믹의 기판 표면으로부터 다층 반사 코팅을 에칭에 의해 다층 코팅된 기판의 표면을 회복하려고 함으로써 고 비용이 요구한다. "리차드 스툴렌 및 도날드 스위니에 의한 "극 자외선 리소그라피" (Optics and Photonics News, August 1999, Vol. 10, No. 8)는 Si 기판 상에 EUV 반사 코팅을 개시한다(도 3).
본 발명은 다층 반사 코팅을 수용하기 안정하고, 편리하고, 수용성이 있는 경제적으로 제조된 리소그라피 부재 기판을 제공하고, 개선된 극 자외선 소프트 x-선 기초로 하는 투사 리소그라피 방법/시스템을 제공한다. 본 발명은 상기 가공된 유리 표면에 직접 증착된 반사 다층 코팅을 안정한 고성능 리소그라피 부재에 제공하고, 상기 유리 기판 표면과 상기 반사 다층 코팅 사이의 값 비싸고, 방해가 되는 중간 층들을 피한다.
발명의 요약
본 발명의 한 관점은 100nm 미만, 바람직하게는 70nm 이하, 및 가장 바람직하게는 50nm 이하의 인쇄된 피쳐 치수를 갖는 집적 회로를 제조하기 위한 투사 리소그라피 방법/시스템에 관한 것으로, 이는 극 자외선 소프트 x-선 소스로부터 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ를 생성하고, 방향을 조정하기 위한 조명 서브-시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 방사선 λ에 의한 조명시, 투사된 마스크 패턴을 형성하기 위해 조명 서브-시스템에 의해 생성된 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ에 의해 조명된 마스크 단 및 마스크를 제공하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한, 투사 서브-시스템, 웨이퍼 단 및 방사선 민감 웨이퍼 표면 을 갖는 집적 회로 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 투사 서브-시스템은 상기 마스크로부터 상기 투사된 마스크 패턴을 상기 방사선 민감 웨이퍼 표면에 투사한다. 상기 서브-시스템을 제공하는 단계는 반사 리소그라피 부재를 제공하는 단계를 포함한다. 반사 리소그라피 부재를 제공하는 단계는 반사 다층 코팅된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재를 제공하는 단계를 포함한다. 가장 바람직하게는 반사 리소그라피 부재를 제공하는 단계는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 투사 기판에 0.25 nm rms를 초과하지 않는 표면 형태(figure) 치수의 형태 및 가공을 갖는 무결함 표면을 제공한다. 바람직하게는 상기 기판 표면은 방사선 조절 표면 형태화된 프로파일을 갖고, 바람직하게는 볼록 또는 오목의 굴곡된 표면 및 형태가 상기 방사선을 조정하고, 작동하여 상기 마스크 패턴이 투사되고, 환원된다. 바람직하게는 상기 기판 표면은 0.25nm rms 미만의 표면 형태를 갖고, 0.20nm rms 이하의 중간-공간 주파수 조도(mid-spatial frequency roughness) 및 0.10nm rms 이하의 고-공간 주파수 조도를 갖는다.
다른 관점에서, 본 발명은 투사 리소그라피 시스템을 제조하는 방법 및 극 자외선 소프트 x-선 소스를 갖는 조명 서브-시스템을 제공하는 단계, 반사 다층 코팅으로 코팅된 비에칭된 유리 마스크 표면을 갖는 반사 마스크 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 마스크 웨이퍼를 갖는 마스크 단을 제공하는 단계를 포함하는 투사 리소그라피의 방법을 포함한다. 상기 방법은 또한 다수의 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 반사 리소그라피 부재를 포함하는 투사 환원 서브-시스템을 제공하는 단계, 방사선 민감 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 단에 제공하는 단계, 및 상기 조명 서브-시스템, 상기 마스크 단, 상기 투사 환원 서브-시스템, 및 상기 웨이퍼 단를 정렬시키는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 극 자외선 소프트 x-선 소스가 상기 마스크 단에 극 자외선 소프트 x-선 방사선을 조명하고, 상기 투사 환원 서브-시스템에 의해 상기 방사선 민감 웨이퍼 상에 투사, 환원 및 집중된 회로 인쇄 패턴을 형성한다.
본 발명은 또한, 내포물이 없고, 0.25nm rms 미만의 표면 형태 피쳐, 0.20nm rms 미만의 중간-공간 주파수 조도, 및 0.10nm rms 미만의 고-중간 주파수 조도의 표면 형태 피쳐를 갖는 Ti 도핑 고순도 SiO2 비-결정질 유리 기판을 제공하는 단계, 및 상기 형태화된 부재 유리 표면을 극 자외선 소프트 x-선에 대하여 적어도 65%의 반사율을 갖는 균일한 반사 코팅을 형성하기 위해 적어도 0.1% rms로 제어된 균일한 다층 주기 두께를 갖는 반사 다층 코팅으로 코팅하는 단계를 포함하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재를 제조하는 방법을 포함한다.
본 발명은 또한, 비에칭 폴리시된(polished) 방사선 조정 형태화 표면을 갖는 Ti 도핑 고순도 SiO2 내포물-없는 유리를 포함하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재를 포함하고, 상기 방사선 조정 형태와 표면은 인쇄가능한 표면 형태를 갖지 않는다.
본 발명은 또한, 피드스톡(feedstock)을 함유하는 고순도 Si 및 피드스톡을 함유하는 고순도 Ti를 제공하는 단계, 상기 피드스톡을 함유하는 고순도 Si 및 피드스톡을 함유하는 고순도 Ti를 전환 영역에 전달시키는 단계, 상기 피드스톡을 함 유하는 Si 및 피드스톡을 함유하는 Ti를 Ti 도핑된 SiO2 수트로 전환시키는 단계, 상기 Ti 도핑 SiO2 수트를 내포물 없는 균질의 Ti도핑된 고순도 SiO2 유리로 강화시키는 단계, 상기 유리를 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 예비형성체로 형성하는 단계, 상기 예비성형체를 형태화된 표면 리소그라피 부재 기판으로 형성하는 단계, 상기 기판 표면의 형태 및 가공을 치수하는 단계, 및 상기 기판 표면을 극 자외선 소프트 x-선 반사 코팅으로 코팅하는 단계를 포함하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재를 제조하는 방법을 포함한다.
본 발명의 추가 특징 및 이점은 하기 상세한 설명에 기술될 것이고, 일부는 종래 기술로부터 명확하거나 또는 첨부된 도면과 청구항이 따르는 상세한 설명을 포함하는 여기서 기술된 것과 같이 본 발명을 실행함으로써 확인된다.
전술한 일반적 기술 및 하기 상세한 설명은 단지 본 발명의 예이고, 청구된 상기 본 발명의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개략 또는 구성을 제공하는 것으로 의도된다. 첨부된 도면은 또한, 본 발명의 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부에 포함되고, 구성된다. 상기 도면은 본 발명의 다양한 실시형태를 기술하고, 기술과 함께 본 발명의 원리 및 작동을 설명한다.
참조 부호는 본 발명의 바람직한 실시형태, 첨부되는 도면에 기술된 실시예에 상세히 설명된다. 본 발명의 투사 리소그라피 방법의 실시형태는 도 1에 도시되고, 참조 부호 20에 의해 전체적으로 지시된다.
본 발명에 따라, 투사 리소그라피 방법에 대한 본 발명은 조명 서브-시스템에 의해 생성된 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ에 의해 조명된 마스크 단을 제공하는 단계를 포함하는 것으로, 상기 마스크 단는 방사선 λ에 의해 조명시 투사된 마스크 패턴을 형성하기 위한 마스크를 포함한다. 본 발명은 방사선 λ을 조절하고, 상기 투사된 마스크 패턴을 조종하는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재를 제공하는 단계를 포함한다.
여기서 기술되고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 투사 리소그라피 방법/시스템(10)은 회로 패턴된 반사 마스크(24)를 포함하는 마스크 단(22)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재(E)는 반사 코팅된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 결합 없는 표면(30)을 이용하여 방사선 λ를 반사한다. 상기 반사 코팅된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 결합 없는 표면은 유리 표면(32) 상에 반사 다층 코팅(34)을 포함하고, 반사 다층 코팅(34)은 바람직하게는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 표면(32)에 직접 코팅 및 결합된다. 도 2는 도 1의 투사 리소그라피 방법/시스템(20)의 광학적 배열을 도시한다. 도 3은 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재(E)를 포함하고, 반사 코팅된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 무결함 표면(30)은 유리 표면(32) 상에 반사 다층 코팅(34)을 포함한다. 도 3의 반사 리소그라피 부재(E)는 바람직하게는 상기 조명 서브-시스템에서 본 발명에 따라 이용된다. 도 4는 굴곡된 형태의 유리 표면(32) 상에 다층 코팅(34)을 갖는 Ti 도 핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재(E)를 도시한다. 도 4의 반사 리소그라피 부재(E)는 바람직하게는 상기 투사 서브-시스템에서 본 발명에 따라 이용된다.
100 nm 미만의 인쇄된 피쳐 치수를 갖는 집적 회로 생성을 위한 상기 투사 리소그라피 방법은 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ를 생성하고, 방향을 조정하기 위한 조명 서브-시스템(36)을 제공하는 단계를 포함한다. 조명 서브-시스템(36)은 극 자외선 소프트 x-선 소스(38)를 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 조명 서브-시스템(36)은 컨덴서(44)에 의해 지시된 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ를 방출하는 펄스드 기체 제트 Xe 클러스터(pulsed gas jet Xe cluster)로부터 크세논 기체 플라스마(42)를 생성하는 1.064 ㎛ 네오미디움 YAG 레이저(40) 같은 레이저 생성된 플라스마를 포함한다. 또한, 극 자외선 소프트 x-선 조명 서브-시스템(36)은 싱크로트론(synchrotron), 방출 펌프된 x-선 레이저, 전자-빔 유도 방사선 소스 디바이스, 또는 펨토-초 레이저 펄스를 기초로 하는 높은 조화(harmonic) 생성을 기초로 하는 방사선 소스를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 조명 서브-시스템은 상기 소스 생성된 방사선 λ을 조정하고, 컨덴선(44)를 형성하는 다수의 Ti 도핑 고순도 리소그라피 부재(E)를 포함한다. 컨덴서(44)의 리소그라피 부재(E)는 퓨네링(funneling) 방사선 λ파이프를 형성하는데, 바람직하게는 상기 리소그라피 부재는 실질적으로 편평한 반사 평면을 갖고, 소스(38)로부터 방출하는 방사선 λ에 따라 스침 반사각(glancing reflective angles)을 형성하도록 위치된다. Ti 도핑 고순도 SiO2 리소그라피 부재(E)는 타원형 모양으로 방사선 λ을 수집하는데 이용될 수 있다.
상기 투사 리소그라피 방법은 조명 서브-시스템(36)에 의해 생성된 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ에 의해 조명된 마스크 단(22)를 제공하는 단계를 포함한다. 마스크 단(22)를 제공하는 단계는 방사선 λ에 의해 조명시 투사된 마스크 패턴을 형성하는 패턴된 반사 마스크(24)를 제공하는 단계를 포함한다. 마스크(24)를 제공하는 단계는 바람직하게는 반사 다층 코팅된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 결합 없는 웨이퍼 표면(3)을 오버레이(overlay)하는 패턴된 흡수 오버레이(28)를 갖는 Ti도핑된 고순도 SiO2 유리 웨이퍼(26)을 제공하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 투사 서브 시스템(46) 및 집적 회로 웨이퍼(48)에 방사선 민감 웨이퍼 표면(50)을 제공하는 단계를 포함하고, 여기서, 투사 서브-시스템(46)은 방사선 민감 웨이퍼 표면(50) 상에 상기 마스크(24)로부터 투사된 마스크 패턴을 투사한다. 바람직하게는 투사 서브-시스템(46)은 상기 마스크 패턴의 크기를 환원시키는 연속된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재(E)이고, 상기 환원된 패턴 상을 웨이퍼 표면(50) 상에 투사한다. 바람직한 실시형태가 4 개의 유리 리소그라피 부재(E)를 갖는 도 1-2에 도시된다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 개략도;
도 2는 광축 배열을 나타내는 본 발명의 실시형태의 측면도;
도 3은 본 발명의 실시형태의 측단면도;
도 4는 본 발명의 실시형태의 측단면도;
도 5A-5C는 본 발명의 리소그라피 패턴 방법도;
도 6은 본 발명의 실시형태의 개략도;
도 7a-7c 및 7A-7C는 본 발명의 실시형태의 제조 흐름도;
도 8은 SiO2 유리 중에서 변화하는 TiO2 중량% 수준에 관한 열 팽창(y-축) 대 온도(x-축)의 그래프;
도 9는 광축 배열을 나타내는 본 발명의 실시형태의 측면도; 및
도 10은 광축 배열을 나타내는 본 발명의 실시형태의 측면도이다.
바람직한 실시형태에서, 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ는 약 5nm 내지 약 15nm의 범위이고, 가장 바람직하게는 조명 서브-시스템(36)은 반사 마스크(24)에 약 13.4 nm로 집중된 방사선을 13.4nm에서 적어도 65%의 반사율을 갖는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재(E)로 조정한다. 약 13.4nm에 집중된 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ으로, Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 표면(32)은 Mo 및 Si의 교대 층을 포함하는 반사 다층 코팅(34)으로 코팅된다. 또한, 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ는 Mo 및 Be 의 교대 층들을 포함하는 반사 다층 코팅(34)로 코팅된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 표면(32)으로 약 11.3nm에 집중된다. 약 11.3nm에 집중된 λ로, 반사 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재(E)는 11.3nm에서 적어도 70%의 반사율을 갖는다. 다층 코팅(34)은 바람직하게는 제1 부재 및 제2 부재의 교대 층들로 이루어지고, 상기 코팅은 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ에 높은 반사성이다.
리소그라피 부재(E)의 상기 제공된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리는 상기 유리 바디가 벌크 유리 결합이 없고, 내포물이 없고, 상기 유리 중에 유리 공극과, 기체 충전된 공극을 포함하고, 특히 80nm 이상의 치수를 갖는 그러한 결함 또는 불충분함 또는 구조가 없는 점에서 결함이 없다. 특히 바람직한 실시형태에서, 유리 표면(32)은 0.25nm rms를 초과하는 표면 형태 치수를 갖지 않는 표면에 폴리싱(polishing)과 같이 가공되고, 바람직하게는 적어도 0.15nm rms 조도로 가공된 비에칭된 유리 표면이다. 상기 Ti 도핑 SiO2 유리는 실질적으로 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ에 비-투과성이고, 반사 코팅된 웨이퍼 표면(30)의 반사율 및 결함 없는 표면(32)의 초-저 조도는 방사선 λ의 산란을 억제하기 위해 본 발명에서 사용되고, 상기 투사 리소그라피 공정시 초-안정 고품질 상을 제공한다. 상기 제공된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리는 높은 안정성, 균질성, 화학적 부착 저항성, 바람직하게는 무염소이고, 바람직하게는 10ppb 미만의 알칼리 및 알칼리 토금속 불순물을 갖는다. 바람직하게는 상기 Ti도핑된 고순도 SiO2 유리는 5 내지 10 중량%의 TiO2를 포함하고, 20℃에서 +30ppb 내지 -30ppb 및 더욱 바람직하게는 20℃에서 +10ppb 내지 -10ppb의 열팽창계수를 갖는다. 바람직하게는 TiO2 함량은 6 내지 8중량%, 더욱 바람직하게는 6.5 내지 7.5중량%, 및 가장 바람직하게는 약 7중량%이다. 바람직하게는 리소그라피 부재(E)는 상기 유리 기판 바디 전체에 걸쳐서 15ppb 이하로 열팽창계수에서 변화를 갖는다. 상기 리소그라피 부재 유리는 바람직하게는 25℃에서 1.40 w/(m.℃) 이하, 바람직하게는 1.25 내지 1.38의 범위, 및 가장 바람직하게는 약 1.31의 열전도율 K를 갖는다. 투사 리소그라피시, 리소그라피 부재(E) 및 마스크(24)는 방사선 λ의 조명에 의해 가열되고, 리소그라피 부재(E)의 그러한 방사선 및 가열에도 불구하고, 상기 패턴된 회로 투사된 상의 변화가 억제되고, 상기 투사된 상의 질이 유지된다. 본 발명에서, 상기 Ti 도핑된 고순도 SiO2 유리가 방사선 λ에 의해 운전 온도까지 가열되고, 바람직하게는, 상기 유리는 Ti 도판트 수준을 조절하여, 상기 유리는 그러한 운전 온도에서 약 0에 집중된 열팽창계수를 갖고, 바람직하게는 또한 상기 리소그라피 부재 제조 온도 및 상기 리소그라피 부재 비-작동 휴지 온도를 포함하는 제로 열팽창 범위를 갖는다. 그러한 열전도율 및 열팽창계수로, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리는 적당한 리소그라피 조정 및 안정성을 제공하고, 높은 신뢰성 및 경제적 리소그라피 방법/시스템을 제공하고, 여기서, 상기 리소그라피 부재는 경제적으로 제조가능한 부재에 더하여 냉각을 요구하지 않는다. 바람직한 실시형태에서, 상기 리소그라피 부재는 능동적으로 냉각되고, 냉각액을 순환하는 냉각 시스템, 열전기 냉각기, 또는 상기 리소그라피 시스템의 작동시 발생된 열을 제거하기 위한 다른 수단이 필요하지 않다.
상기 제공된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 결함 없는 표면(32)은 0.25nm rms를 초과하는 표면 형태 치수를 갖지 않는다. 화학적 기계적 폴리싱을 포함하는 가공 방법은 상기 비-결정질 유리에 유익하게 수용된다. 형태화된 표면 거울 리소그라피 부재들로, 적당하게 형태화되고, 치수화된 굴곡이 상기 비-결정질 유리 바디 기판에 생성되고, 가공된다. 리소그라피 부재(E)의 상기 무결함 유리 표면은 0.25nm rms 이하의 표면 형태 및 0.10nm rms 이하의 고-공간 주파수 조도(1㎛-1 이상의 주파수에서)를 갖는다. 상기 반사 다층 코팅된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 표면(30)은 상기 반사 다층 코팅을 조명하는 상기 방사선 λ의 바람직하게는 적어도 65%를 반사하고, 더욱 바람직하게는 적어도 70%를 반사한다. 바람직한 실시형태에서, 표면(32)은 비에칭되고, 중간 배리어 층 또는 방출층이 없어서, 다층 반사 코팅(34)이 여기에 직접적으로 결합된다.
본 발명은 또한 투사 리소그라피 시스템의 제조방법 및 극 자외선 소프트 x-선 소스(38)를 조명 서브-시스템(36)에 제공하는 단계, 마스크 단(22)에 마스크 수용 부재(52)와 수용된 극 자외선 소프트 x-선에 적어도 65%의 반사율을 갖는 반사 다층 코팅으로 코팅된 비에칭된 유리 마스크 웨이퍼 표면을 갖는 반사 마스크 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 마스크 웨이퍼(24)를 제공하는 단계를 포함하는 투사 리소그라피 패턴의 방법을 포함한다. 상기 방법은 또한, 투사 환원 서브-시스템(46)에 다수의 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재(E)를 제공하는 단계; 웨이퍼 단(56)에 방사선 민감 반도체 웨이퍼(58)를 제공하는 단계; 및 조명 서브-시스템(36), 마스크 단(22), 투사 서브-시스템(46), 및 웨이퍼 단(56)을 정렬 시켜서 극 자외선 소프트 x-선 소스(38)가 극 자외선 소프트 x-선 방사선으로 반사 마스크(24)를 조명하고, 반사 마스크(24)가 상기 방사선을 반사하고, 방사선 민감 인쇄 매체(58) 상에 투사, 감소 및 집중되는 인쇄 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 방사선 민감 인쇄 매체(58) 상에 인쇄가능한 내포물과 웨이퍼 표면 결함이 없는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 마스크 웨이퍼(26)를 반사 마스크(24)에 제공하는 것을 포함한다.
상기 방법은 바람직하게는 시스템(20)의 방사선 λ에 의해 조명시 리소그라피 부재들의 운전 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 리소그라피 부재(E)를 제공하는 단계는 약 0에 집중된 측정된 운전 온도에서 열팽창계수를 갖는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 열팽창계수의 그러한 조절은 0 내지 9.0중량%의 TiO2 를 갖는 고순도 SiO2 유리에 대한 열팽창 특성을 도시하는 도 8에 의해 증명된 바와 같이 SiO2 유리에서 Ti 도판트 함량의 제어된 조절에 의해 이루어진다.
상기 방법의 다른 실시형태에서, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리는 극 자외선 소프트 x-선 방사선에 의해 가열되어 상승된 온도 범위가 되고, 상기 Ti 도핑된 고순도 SiO2 유리는 상승된 온도 범위에 대하여 10ppb 미만 및 -10ppb 이상의 열팽창 계수를 갖는다. 바람직하게는 상기 방법은 1.40 w/(m.℃) 이하, 바람직하게는 1.25 내지 1.38의 범위, 가장 바람직하게는 약 1.31의 열전도율 K를 갖는 열 절연 체인 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리를 제공하고 상기 유리가 상기 유리 및 반사 부재(E)를 능동적으로 냉각없이 가열된다.
본 발명은 또한, 내포물이 없고, 0.25nm rms 미만의 표면 형태 피쳐, 0.20nm rms 미만의 중간-공간 주파수 조도, 및 0.10nm rms 미만의 고-공간 주파수 조도를 갖는 Ti 도핑 고순도 SiO2 비-결정질 기판을 제공하는 단계 및 적어도 0.1% rms로 제어된 균일한 다층 주기 두께를 갖는 반사 다층 코팅(34)으로 상기 부재 유리 표면을 코팅하여 극 자외선 소프트 x-선에 적어도 65%의 반사율을 갖는 균일한 반사 표면(30)을 형성하는 단계를 포함하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 투사 리소그라피 부재를 제조하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 또한, 굴곡된 표면(30)을 생성하는 것을 포함한다. 반사 다층 코팅에 의한 코팅은 바람직하게는 Mo/Si 또는 Mo/Be 같은 제1 부재 및 제2 부재의 교대 매끄러운 얇은 층들(≤4 nm)을 형성하는 것을 포함한다.
상기 교대 층들은 바람직하게는 약 13.4nm에 집중되고, 교대로 약 11.3nm에 집중된 소프트 x-선 극 자외선 반사 피크를 제공한다. 그러한 교대 다층 반사 코팅은 4분할파 스택(quarter wave stack)과 유사하게 작용하여, 각 계면 및 최소 흡수에서 반사된 광자의 구조적 간섭에 대해 최적화된 층들의 두께를 갖게 되고, 그러한 다수의 계면이 상기 코팅의 고 반사에 기여한다. 바람직하게는 두께에서 층당 변화는 리소그라피 부재 표면(32)을 가로질러 약 0.1% rms, 바람직하게는 표면 형태(32)가 유지되도록 0.01% 이상의 균일함으로 두께 제어된 다층 코팅(34)을 갖는 0.1nm 이내이다. 바람직한 실시형태에서, 상기 코팅은 약 2.8nm의 Mo 및 약 4.0nm의 Si 두께를 갖는 Mo 및 Si의 교대층이다. 적당한 증착 조건으로, 13.4nm에서 68% 이상의 반사율이 그러한 교대 층들로 이루어진다. Mo 및 Si의 교대층들은 바람직하게는 캡핑 층(capping layer)들로 씌어져서 평상 대기압에 노출시 Mo의 산화를 막고, 바람직한 캡핑층은 Si 층이다.
바람직한 실시형태에서, 반사 다층 코팅은 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 표면에 직접 증착된다. 상기 가공된 표면 및 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 특성은 기판 물질을 포함하는 유리-세라믹 결정질이 사용된 스무딩(smoothing) 코팅 공정 같은 기판 표면의 추가 처리에 대한 요구 없이 상기 유리 표면 및 상기 반사 다층 코팅 사이의 직접 증착 및 결합을 제공하고, 상기 유리 표면 및 상기 반사 다층 코팅 사이의 중간 층들에 대한 요구를 제거한다. 우수하고, 안정한 반사 리소그라피 부재가 상기 가공된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 표면 및 상기 다층 반사 코팅 사이의 직접 결합 접촉으로 이루어진다.
바람직하게는, 도 6에 도시된 바와 같이 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 예비성형체를 제공하는 단계는 피드스톡(114)을 포함하는 고순도 Si 및 피드스톡(126)을 포함하는 고순도 Ti를 제공하는 단계, 피드스톡(114)를 포함하는 고순도 Si 및 피드스톡(126)을 포함하는 고순도 Ti를 전환 영역(100)에 전달하는 단계, 상기 전달된 피드스톡을 Ti 도핑 SiO2 수트(101)로 전환시키는 단계, 내화 지르콘 로(refractory zircon furnace)(140)의 지르콘 수집 컵(142)을 회전시키면서 수트(101)를 고온 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 바디(144)의 상부 유리 표면 상에 증착시키는 단계, 상기 수트 증착과 동시에 상기 Ti 도핑 SiO2 수트를 내포물 없는 균질의 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 바디(144)로 강화시키는 단계, 및 유리 바디(144)를 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 예비성형체로 형성하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 피드스톡(114)을 포함하는 고순도 Si 및 피드스톡(126)을 포함하는 고순도 Ti를 제공하는 단계는 피드스톡을 함유하는 무염소 고순도 Si를 제공하고, 피드스톡을 함유하는 무염소 고순도 Ti를 제공하는 단계, 상기 무염소 피드스톡을 무염소 Ti 도핑된 SiO2 수트로 전환시키는 단계, 상기 수트를 무염소 Ti 도핑 SiO2 유리로 강화시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는 상기 Si 피드스톡은 실록산, 바람직하게는 폴리메틸실록산, 더욱 바람직하게는 폴리메틸사이클로실록산 및 가장 바람직하게는 고순도 옥타메틸사이클로테트라실록산(Si 피드스톡은 적어도 99%의 옥타메틸사이클로테트라실록산으로 구성된다.)이다. 바람직하게는 상기 Ti 피드스톡은 티탄 알콕사이드, 및 더욱 바람직하게는 티탄 이소프로폭사이드 [Ti(OPri)4]이고, 바람직하게는 Ti 피드스톡은 적어도 99%의 티탄 이소프로폭사이드로 구성된다. 질소 불활성 운반 기체(116)는 피드스톡(114, 126)을 통하여 거품이 일고, 질소 불활성 운반 기체(118)가 상기 Si 피드스톡 증기/운반 기체 혼합물 및 상기 피드스톡 증기/운반 기체 혼합물에 추가되어 포화를 억제하고, 분배 시스템(120) 및 매니폴드(manifold)(120)를 통하여 상기 피드스톡의 전환 영역(100)에 상기 피드스톡의 전달을 용이하게 한다. 바람직하게는 상기 Si 피드스톡은 매니폴드(122) 중에서 상기 Ti 피드스톡과 혼합되어 균질한 기체성 Ti 도핑 SiO2 유리 전구체 혼합물을 형성하고, 이는 도관(134)을 통하여 전환 영역 버너 플레임(137)을 생성하는 로(14)의 상부(138)에 설치된 전환 영역 버너(136)에 전달되고, 따라서, 상기 피드스톡 혼합물은 Ti 도핑 SiO2 수트(101)로, 그리고, 균질한 Ti 도핑 SiO2 유리(144)로 전환된다. 상기 SiO2 유리 중의 TiO2 의 도판트 함량(중량%)은 수트(101) 및 유리(144)로 강화되는 전환 영역(100)에 전달된 Ti 피드스톡의 양을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 바람직한 방법에서, 유리(144) 및 이에 의한 기판 중의 상기 Ti 도판트 중량%는 상기 기판이 상기 반사 리소그라피 부재의 운전 온도에서 약 0으로 집중된 열팽창계수를 갖도록 조절된다. 도 8에 따라, 상기 고순도 SiO2 유리 중의 TiO2 중량%의 조절은 상기 생성 유리의 열팽창 특성을 조절한다. 바람직하게는 상기 유리의 Ti 도판트 중량%는 약 6 중량%의 TiO2 내지 약 9 중량%의 TiO2, 가장 바람직하게는 7 내지 8 중량%의 범위내로 조절된다. 전환 영역 버너 플레임(137)은 약 1600℃ 이상에서 상기 피드스톡을 수트(101)로 연소, 산화, 및 전환시키고, 상기 수트를 유리(144)로 강화시키는 연료/산소 혼합물(천연 가스 및/또는 H2/O2)로 형성된다. 여기서 포함된 도관(134) 및 피드스톡의 온도는 바람직하게는 피드스톡 및 수트(101)의 흐름을 방해할 수 있고, 상기 유리(144)의 제조 공정을 복잡하게 하는 플레임(137)에 우선하여 반응을 억제 하도록 제어되고, 감지된다. 바람직하게는 로(140) 및 특히 지르콘 컵(142)과 상부(138)는 로로부터 이동하고, 유리(144)를 오염시키는 알칼리 및 알칼리 토금속과 다른 불순물을 포함하지 않는 고순도 지르콘 내화 벽돌로부터 제조된다. 그러한 고순도 벽돌은 고순도 성분들을 사용하고, 상기 벽돌을 하소하여 불순물을 용해시켜서 얻어질 수 있다.
바람직하게는 컵(142)은 적어도 0.5m, 더욱 바람직하게는 적어도 1m, 가장 바람직하게는 약 1.5m 직경의 원형이고, 유리 바디(144)는 적어도 0.5m, 바람직하게는 1m, 가장 바람직하게는 1.5m의 개별 직경 및 적어도 8㎝, 바람직하게는 적어도 10㎝, 바람직하게는 12 내지 16㎝의 높이를 갖는 약 15㎝의 두께를 갖는 실린더형 볼이다. 유리 바디(144)를 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 기판로 형성하는 것은 바람직하게는 내포물 같은 유리 결함에 대해 유리 바디(144)를 도 7A에 도시된 바와 같이 유리 바디(144)의 결함 없는 섹션(62) 같이 유리 바디(144)의 결함 없는 섹션을 선택하기 위해 결함이 있는지에 대해 조사하는 단계, 및 도 7B에 도시된 바와 같이 무결함 섹션(62)을 제거하는 단계를 포함한다. 기판은 도 7C에 도시된 바와 같이 제거된 무결함 섹션(62)으로부터 형성된다. 예비성형체(60)는 바람직하게는 바디(144)로부터 코어 드릴링(drilling) 섹션(62)에 의해 얻어지고, 굴곡이 생성되고, 가공되어 도 7C의 리소그라피 부재(E)를 제공한다.
도 7a-c는 상기 리소그라피 부재 가장 큰 치수에서 바람직하게는 1m 이상 큰 리소그라피 부재의 제조방법을 도시하고, 이는 도 6에 도시된 바와 같이 형성된 볼 유리 디스크(144)의 대부분을 이용한다. 그러한 큰 반사 리소그라피 부재들은 방사선 λ의 회절 효과를 최소화하는 관점에서 바람직하고, 우수한 해상도를 갖는 집적 회로 웨이퍼 상에 개선된 투사 상을 제공한다. 개선된 투사 상은 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리를 이용하는 반사 리소그라피 부재들의 크기를 최대화하는 것에 의해 해로운 회절 효과를 최소화하는 본 발명의 방법, 시스템 및 리소그라피 부재들로 제공된다. 바람직하게는, 상기 시스템에서 가장 큰 리소그라피 부재의 크기를 최대화하기 위하여, 유리 디스크(144)가 1m 이상, 더욱 바람직하게는 1.5m 이상의 직경 D를 갖도록 형성된다.
본 발명은 또한, 반사 극 자외선 소프트 X-선 리소그라피 부재들을 포함한다. 상기 리소그라피 부재(E)는 바람직하게는 비에칭된 Ti 도핑 고순도 SiO2 내포물-없는 유리 기판으로 구성된다. 도 1-4는 그러한 Ti 도핑 고순도 SiO2 내포물-없는 유리 리소그라피 부재들을 도시한다. 도 5A-5C는 집적 회로 인쇄 패턴 IC를 도시한다. 도 5A에 도시된 바와 같이, 집적 회로 인쇄 IC는 반사 마스크(24)상에 위치한다. 도 5B의 투사 리소그라피 집적 회로 인쇄 패턴은 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ로 도 5A의 상기 마스크를 조명하여 형성된다. 도 5C의 리소그라피 집적 회로 인쇄 패턴 IC는 도 5A의 상기 마스크 패턴 IC로부터 제조된 도 5B의 투사 패턴으로부터 웨이퍼(48)의 웨이퍼 표면(50) 상에 형성된다.
본 발명은 또한, 유리 내포물을 갖지 않는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 예비성형체(60)를 제공하는 단계를 포함하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부 재를 제조하는 방법을 포함한다. 바람직하게는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 예비성형체(60)를 제공하는 단계는 피드스톡(114)을 포함하는 고순도 Si 및 피드스톡(126)을 포함하는 고순도 Ti를 제공하는 단계, 피드스톡(114, 126)을 전환 영역(100)에 전달하는 단계, 피드스톡(114, 126)을 Ti 도핑 SiO2 수트(101)로 전환시키는 단계, 수트(101)를 내포물 없는 균질의 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리로 강화시키는 단계, 상기 유리를 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 예비성형체(60)로 형성하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 Si 피드스톡(114) 및 Ti 피드스톡(126)은 무염소이기 때문에, 수트(101) 및 유리(144)도 무염소이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 컵(142)은 적어도 0.5m, 바람직하게는 적어도 약 1m, 더욱 바람직하게는 적어도 1.5m의 직경 D, 바람직하게는 적어도 12㎝의 높이 깊이, 더욱 바람직하게는 적어도 20㎝를 갖고, 컵(142)의 이러한 치수 및 형태에 따른 유리(144)를 가지며, 유리 바디(144)는 직경 D가 깊이 H 보다 큰, 바람직하게는 제조된 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 예비성형체로부터의 유리 바디가 D≥2H, 바람직하게는 D≥3H, 및 가장 바람직하게는 D≥5H이다.
바람직한 실시형태에서, 도 7A-7C에서와 같이 상기 예비성형체는 가장 큰 치수 X를 갖는 상기 유리 바디로부터 형성되고, 상기 유리 바디의 직경 D는 2X 보다 크고, 바람직하게는 3X 보다 크다.
도 9는 거울(M1), 거울(M2), 거울(M3), 및 거울(M4)를 포함하는 상기 투사 서브-시스템을 갖는 4 개의 반사 리소그라피 부재(E)에 따른 본 발명의 실시형태를 도시한다. 도 10은 거울(M1), 거울(M2), 및 거울(M3)를 포함하는 상기 투사 서브-시스템을 갖는 세 개의 반사 리소그라피 부재(E)에 따른 본 발명의 실시형태를 도시한다.
상기 예비성형체 표면을 폴리싱 하는 것에 부가하여 가공 단계는 상기 예비성형체 표면을 세척하여 가공 생성물을 제거하고, 상기 반사 다층 코팅과 접촉을 위한 깨끗한 매끄러운 표면을 제공한다. 바람직하게는 예비성형체를 제공하는 단계는 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 예비성형체의 Ti 도판트 중량% 수준을 조절하여 상기 유리가 상기 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 운전 온도에서 약 0에 집중된 열팽창계수를 갖도록 한다.
반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재를 제조하는 본 발명은 100 nm 미만의 인쇄된 피쳐 치수를 갖는 집적 회로의 대량 생산을 위한 극 자외선 소프트 x-선 투사 리소그라피를 이용할 수 있는 유리 기판 바디를 효율적으로 대량 제조하는 경제적 수단을 제공한다. 추가로, 반사 리소그라피 부재 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리를 제조하는 본 방법은 상기 가공된 유리 표면(32)를 검사하고, 적합하게 하는 효율적인 단계를 포함하여, 상기 표면이 적당한 형태 및 가공을 갖고, 결함이 없고, 추가로, 상기 유리의 CTE를 조사하고, 적합하게 하는 것을 보장한다.
상기 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재(E)의 이용시, 상기 Ti 도핑 SiO2 유리 기판은 리소그라피 운전 온도를 갖는다. 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유 리 부재의 운전 온도는 최대 운전 온도를 포함한다. 상기 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조시, 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유리는 제조 처리 온도에 노출된다. 상기 제조 처리 온도는 커팅, 머시닝(machining), 가공 및 코팅 시 증가된 온도를 포함한다. 제조 처리 온도는 최대 제조 온도를 포함한다. 바람직하게는 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유리는 결정화 저항성이고, 상기 유리가 유도된 결정화에서 결정화 온도 Tcrystal 를 갖고, Tcrystal 은 실질적으로 최대 운전 온도 및 최대 제조 온도 이상이다. 바람직하게는 Tcrystal 는 상기 최대 운전 온도 및 상기 최대 제조 온도보다 적어도 400℃, 더욱 바람직하게는 적어도 700℃, 및 가장 바람직하게는 적어도 800℃ 더욱 크다. 바람직하게는 Tcrystal 은 1300℃ 이상이고, 상기 최대 운전 온도 및 최대 제조 온도는 500℃를 초과하지 않는다. 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유리로, 상기 유리의 결정화는 제조 및 상기 리소그라피 부재(E)의 이용시 경험된 증가된 온도에서 억제된다. 상기 유리는 따라서, 높은 온도 결정화 특성을 갖는 점에서 이롭다.
추가로, 상기 제조 처리 온도 및 상기 리소그라피 운전 온도의 관점에서, 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유리는 열 사이클에 노출시 그것의 물리적 치수를 유지한다. 상기 고순도 Ti도핑된 SiO2 유리 리소그라피 부재의 이용 및 제조시, 더욱 낮은 온도 및 더욱 높은 온도 사이에서 반복된 열 사이클은 실질적으로 상기 유리 기 판의 물리적 치수를 변화시키지 않는다. 바람직하게는 상기 고순도 Ti도핑된 SiO2 유리 는 열 사이클 히스테리시스(hysteresis)에 저항성이고, 가장 바람직하게는 가장 낮은 리소그라피 운전 온도에서 가장 높은 리소그라피 운전 온도까지 반복적으로 순환될때(〉100), 열 사이클 히스테리시스가 없다. 상기 유리 기판 및 리소그라피 부재의 가장 바람직한 물리적 치수는 낮은 온도에서 300℃ 이하의 반복적으로 순환될 때, 측정할수 있는 변화가 없고, 이때, 상기 낮은 온도는 0℃, 상기 높은 온도는 300℃에 근접한다.
바람직한 실시형태에서, 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유리 리소그라피 부재는 10nm/㎝, 및 더욱 바람직하게는 2nm/㎝ 미만의 유리 중에 영속하는 스트레인으로부터 생성되는 복굴절을 갖는다. 바람직하는 2nm/㎝ 미만의 복굴절이 20℃에서 +10ppb 내지 -10ppb의 범위의 열팽창계수를 갖는 상기 SiO2 유리를 통하여 Ti 도판트의 일정하고, 균일한 분포를 제공하는 것으로 이루어지며, 상기 열팽창계수의 최대 변동은 10ppb 미만, 가장 바람직하게는 5ppb 미만이다.
추가로, 낮은 복굴절은 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유리를 어닐링하여 얻어질 수 있다. 바람직하게는 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유리 리소그라피 부재 기판은 적어도 900℃, 더욱 바람직하게는 적어도 1000℃, 및 가장 바람직하게는 적어도 1030℃에서, 그리고, 바람직하게는 상기 유리가 머시닝으로부터 응력을 경험한 후, 한번에 어닐링된다.
그러한 낮은 복굴절 수준을 확실하게 하는 것은 상기 유리를 통하여 초음파를 전달하고, 상기 유리를 통하여 상기 초음파의 전송 시간을 측정하여 상기 초음파에 노출된 상기 유리의 초음파 속도 및 팽창률 특성을 측정하는 것에 의해 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유리의 열팽창계수를 조절함으로써 이루어진다. 바람직하게는 상기 고순도 Ti 도핑 SiO2 유리의 그러한 측정 및 조절은 상기 유리 리소그라피 부재 제조 공정 전체를 통하여 이용된다. 그러한 초음파 측정은 품질 제어, 검사, 및 선별에 대해 바람직하게 이용된다. 유리 바디(144)의 제조를 보장하기 위해 바람직하게 사용된 그러한 측정은 Ti 도판트의 일정하고, 균일한 분포를 제공하는 것이다. 추가로, 그러한 측정은 유리 바디(144)를 검사하고, 유리 바디(144)로부터 절단되는 섹션(62)을 선별하는데 사용된다. 또한, 그러한 측정은 과도한 응력이 그러한 가공 같은 후기 제조 단계에서 상기 유리에 형성되지 않는 것을 보장하는데 이용될 수 있고, 상기 유리의 어닐링이 더욱 요구되는 지에 대한 인자를 결정하는 것으로서 사용될 수 있다.
예비성형체(60)는 대략 152㎝ 직경 및 약 20㎝ 두께(높이)의 실린더형 디스크 형태를 갖는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 볼 디스크(144)의 내포물 없는 영역으로부터 상기 예비성형체를 절단하여 얻어질 수 있다. 상기 볼은 바람직하게는 약 7.5중량%의 TiO2를 갖는 상기 고순도 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리를 갖는 본 발명의 도 6에 따른 상기 고순도 옥타메틸사이클로테트라실록산 및 티탄 이소프로폭사이드 피드스톡으로부터 제조된다.
본 발명의 관점 또는 영역을 벗어나지 않는 종래 기술에서 다양한 수정과 변화가 본 발명에 대해 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그와 유사한 범위 내인 본 발명의 수정 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (43)

  1. 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ를 생성하고, 방향을 조정하기 위한 극 자외선 소프트 x-선 방사선 소스를 포함하는 조명 서브-시스템을 제공하는 단계,
    상기 조명 서브-시스템에 의해 생성된 상기 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ에 의해 조명된 마스크 단 및 마스크를 제공하여 상기 방사선 λ에 의해 조명시 투사된 리소그라피 패턴을 형성시키는 단계,
    투사 서브-시스템을 제공하는 단계,
    웨이퍼 단 및 λ방사선 민감 웨이퍼 표면을 갖는 집적 회로 웨이퍼를 제공하는 단계, 및
    상기 투사 서브-시스템으로 상기 마스크로부터 상기 투사된 리소그라피 패턴을 상기 방사선 민감 웨이퍼 표면 상에 투사시키는 단계를 포함하고, 상기 서브-시스템들은 상기 방사선 및 상기 리소그라피 패턴을 다루기 위해 무결함 유리 표면을 갖는 다수의 반사 다층 코팅된 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 기판을 포함하는 다수의 반사 리소그라피 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 100 nm 미만의 인쇄 피쳐 치수를 갖는 집적 회로를 제조하는 투사 리소그라피 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 Ti 도핑 SiO2 유리가 내포물이 없는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 Ti 도핑 SiO2 유리 기판 표면이 비에칭된 유리 표면인 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 Ti 도핑 SiO2 유리가 상기 극 자외선 소프트 x-선 방사선 λ에 실질적으로 비투과성인 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 Ti 도핑 SiO2 유리 기판이 5 내지 10중량%의 TiO2를 포함하고, 20℃에서 +30ppb 내지 -30ppb 범위의 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열팽창계수가 20℃에서 +10ppb 내지 -10ppb의 범위인 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기판의 열팽창계수의 변화량은 15ppb 이하인 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 기판의 열팽창계수의 변화량은 15ppb 이하인 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기판은 25℃에서 열전도율 K가 1.40w/(m ×℃) 이하인 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 Ti 도핑 SiO2 유리 기판이 상기 방사선 λ에 의해 가열되고, 상기 집적 회로 웨이퍼 상의 투사 리소그라피 패턴은 실질적으로 상기 유리 기판의 상기 가열에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  11. 제5항에 있어서, 상기 Ti 도핑 SiO2 유리는 상기 방사선 λ에 의해 운전 온도로 가열되고, 상기 Ti 도핑 SiO2 유리는 Ti 도판트 수준을 가져 상기 유리가 상기 운전 온도에서 약 0으로 수렴하는 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 반사 다층 코팅된 Ti 도핑 SiO2 유리 리소그라피 부재 표면이 상기 반사 리소그라피 부재를 조명하는 상기 방사선 λ의 적어도 65%를 반사하는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반사 다층 코팅된 Ti 도핑 SiO2 유리 표면이 상기 방사선 λ의 적어도 70%를 반사하는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 반사 다층은 상기 Ti 도핑 SiO2 유리 표면 상에 직접 코팅되는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 반사 리소그라피 부재가 최대 운전 온도 및 최대 제조 온도를 갖고, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리가 상기 최대 운전 온도 및 상기 최대 제조 온도 보다 큰 결정화 온도 Tcrystal을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 Tcrystal이 상기 최대 운전 온도 및 상기 최대 제조 온도 보다 적어도 400℃ 더 큰 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 Tcrystal이 1100℃ 보다 큰 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 반사 리소그라피 부재가 가장 낮은 리소그라피 운전 온도 및 가장 높은 리소그라피 운전 온도를 갖고, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리가 상기 가장 낮은 리소그라피 운전 온도로부터 상기 가장 높은 리소그라피 운전 온도까지 적어도 100회 반복 순환시, 열 사이클 히스테리시스(hystersis)가 없는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리가 10nm/㎝ 미만의 복굴절을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 방법.
  20. 극 자외선 소프트 x-선 소스를 포함하는 조명 서브-시스템을 제공하는 단계,
    다수의 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 반사 리소그라피 부재를 포함하는 투사 환원 서브-시스템을 제공하는 반사 다층 코팅으로 코팅된 유리 마스크 웨이퍼 표면을 갖는 반사 마스크 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 마스크 웨이퍼를 포함하는 마스크 단을 제공하는 단계,
    방사선 민감 반도체 웨이퍼를 포함하는 웨이퍼 단을 제공하는 단계,
    상기 조명 서브-시스템, 상기 마스크 단, 상기 투사 환원 서브-시스템, 및 상기 웨이퍼 단을 연결시키는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 극 자외선 소프트 x-선 소스가 상기 마스크를 극 자외선 소프트 x-선 방사선으로 조명하고, 상기 반사 마스크가 상기 방사선을 반사하고, 상기 투사 환원 서브-시스템에 의해 Ti 도핑 고 순도 SiO2 유리 반사 리소그라피 부재를 상기 반도체 웨이퍼상에 환원시키고, 투사시키는 인쇄 패턴을 형성시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 인쇄 패턴의 제조방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 조명 서브-시스템을 제공하는 단계는 상기 극 자외선 소프트 x-선 방사선을 조정하고, 모으는 다수의 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 반사 리소그라피 부재들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 인쇄 패턴의 제조방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 반사 리소그라피 부재들을 제공하는 단계는 0.25 nm rms를 초과하는 표면 형태 치수를 갖지 않는 형태화된 유리 표면을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 인쇄 패턴의 제조방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 리소그라피 부재들을 제공하는 단계는 0.25 nm rms를 초과하는 표면 형태 치수를 갖지 않는 유리 표면을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 인쇄 패턴의 제조방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 방법의 운전시, 상기 극 자외선 소프트 x-선 방사선에 노출될 때 상기 반사 리소그라피 부재들의 운전 온도를 결정하는 단계, 및 반사 리소그라피 부재들을 제공하는 단계가 상기 반사 리소그라피 부재들의 상기 운전 온도에서 약 0으로 수렴하는 열팽창계수를 갖는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리를 리소그라피 부재에 제공하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 인쇄 패턴의 제조방법.
  25. 제20항에 있어서, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리는 상기 극 자외선 소프트 x-선 방사선에 의해 증가된 온도 범위로 가열되고, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리가 상기 증간된 온도 범위에 대해 10ppb 미만 및 -10ppb 이상의 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 인쇄 패턴의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 유리가 열팽창계수에서 10ppb 이하의 변화량을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 인쇄 패턴의 제조방법.
  27. 제20항에 있어서, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리가 25℃에서 1.40w/(m ×℃) 이하의 열전도율 K를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 리소그라피 인쇄 패턴의 제조방법.
  28. 내포물이 없고, 0.25 nm rms 미만의 표면 형태 피쳐, 0.20 nm rms 미만의 중간 공간 주파수 조도, 및 0.10 rms 미만의의 높은 공간 주파수 조도를 갖는 형태화된 부재 유리 표면을 갖는 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 기판을 제공하는 단계;
    상기 형태화된 부재 유리 표면을 적어도 0.1% rms로 제어된 균일한 다층 주기 두께를 갖는 반사 다층 코팅으로 코팅하여 극 자외선 소프트 x-선에 대하여 적어도 65%의 반사율을 갖는 균일한 반사 코팅을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 리소그라피 부재는 극 자외선 소프트 x-선 방사선에 의해 증가된 온도 범위로 가열되고, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리는 상기 증가된 온도 범위에 대해 10ppb 미만 및 -10ppb 이상, 그리고, 10ppb 이하의 변화량을 갖는 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 기판을 제공하는 단계는 피드스톡을 함유하는 고순도 Si 및 피드스톡을 함유하는 고순도 Ti를 제공하는 단계, 상기 피드스톡을 함유하는 고순도 Si 및 상기 피드스톡을 함유하는 고순도 Ti를 전환 영역에 전달하는 단계, 상기 피드스톡을 함유하는 Si 및 상기 피드스톡을 함유하는 Ti를 Ti 도핑 SiO2 수트로 전환시키는 단계, 상기 Ti 도핑 SiO2 수트를 내 포물을 갖지 않는 균질의 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리로 강화시키는 단계, 상기 유리를 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 기판으로 형성시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 피드스톡을 함유하는 고순도 Si 및 피드스톡을 함유하는 고순도 Ti를 제공하는 단계는 피드스톡을 함유하는 무염소 고순도 Si를 제공하고, 피드스톡을 함유하는 무염소 고순도 Ti를 제공하는 단계, 상기 무염소 피드스톡들을 무염소 Ti 도핑 SiO2 수트로 전환시키는 단계, 및 상기 수트를 무염소 Ti 도핑 SiO2 유리로 강화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
  32. 제28항에 있어서, 상기 유리 기판이 Ti 도판트 중량% 수준을 갖고, 상기 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 기판을 제공하는 단계는 상기 유리 기판이 상기 마스크의 운전 온도에서 약 0으로 집중된 열팽창계수를 갖도록 상기 Ti 도판트 중량% 수준을 조절하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
  33. 0.25 nm rms를 초과하는 표면형태 치수를 갖는 인쇄성 표면 형태 결함이 없는 표면으로 형태화된 표면을 제조하는 비에칭된 폴리싱된 방사선을 갖는 내포물이 없는, 고순도 SiO2에 Ti를 도핑한 유리를 포함하고, 상기 표면은 0.20 nm rms 미만의 중간-공간 주파수 조도, 및 0.10 nm rms 미만의 높은-공간 주파수 조도를 갖는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재.
  34. 제33항에 있어서, 상기 유리는 실리콘, 티탄, 및 산소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그라피 부재.
  35. 제33항에 있어서, 상기 유리는 5 내지 10 중량%의 TiO2 및 20℃에서 +10ppb 내지 -10ppb의 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그라피 부재.
  36. 제33항에 있어서, 상기 유리는 무결정인 것을 특징으로 하는 리소그라피 부재.
  37. 제33항에 있어서, 상기 유리는 무염소인 것을 특징으로 하는 리소그라피 부재.
  38. 제33항에 있어서, 상기 유리는 10ppm 미만 정도의 알칼리 및 알칼리 토금속 불순물을 갖고, 상기 Ti 도판트는 상기 유리 중에 균질하게 분포된 것을 특징으로 하는 리소그라피 부재.
  39. 피드스톡을 함유하는 고순도 Si 및 피드스톡을 함유하는 고순도 Ti를 제공하는 단계, 상기 피드스톡을 함유하는 고순도 Si 및 상기 피드스톡을 함유하는 고순도 Ti를 전환 영역에 전달시키는 단계, 상기 피드스톡을 함유하는 Si 및 상기 피드스톡을 함유하는 Ti를 Ti 도핑 SiO2 수트로 전환시키는 단계, 상기 Ti 도핑 SiO2 수트를 내포물을 갖지 않는 균질의 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리로 강화시키는 단계, 상기 유리를 Ti 도핑 고순도 SiO2 유리 예비성형체로 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 방법은 예비성형체를 형태화된 표면 리소그라피 부재 기판으로 형성시키는 단계, 상기 기판 표면의 형태, 및 가공을 측정하는 단계, 및 상기 기판 표면을 극 자외선 소프트 x-선 반사 코팅으로 코팅하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
  41. 제39항에 있어서, 상기 피드스톡을 함유하는 고순도 Si를 제공하는 단계는 피드스톡을 함유하는 무염소 고순도 Si 및 피드스톡을 함유하는 무염소 고순도 Ti를 제공하는 단계, 상기 무염소 피드스톡들을 무염소 Ti 도핑 SiO2 수트로 전환시키 는 단계 및 상기 수트를 무염소 Ti 도핑 SiO2 유리로 강화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
  42. 제39항에 있어서, 상기 유리 예비성형체는 Ti 도판트 중량% 수준을 갖고, Ti 도핑 SiO2 유리 예비성형체를 제공하는 단계는 상기 예비성형체가 상기 리소그라피 부재의 운전 온도에서 약 0에 집중된 열팽창계수를 갖도록 상기 Ti 도판트 중량% 수준을 조절하는 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
  43. 제39항에 있어서, 상기 유리 예비성형체는 실리콘, 티탄, 및 산소로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사 극 자외선 소프트 x-선 리소그라피 부재의 제조방법.
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