KR100718743B1

KR100718743B1 - 광학요소, 이 광학요소를 포함하는 리소그래피 장치 및디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR100718743B1
Application number: KR1020050005904A
Authority: KR
Inventors: 바커레비누스피에터
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2007-05-15
Also published as: KR20050076716A; SG113592A1; US7034923B2; US20050157282A1; JP2005210127A; EP1557722A1; CN1648776A; TWI280461B; TW200535554A; JP4451793B2

Abstract

광학 요소는 미리정해진 파장(λ)을 갖는 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이 되도록 선택되는 재료의 층이 증착되는 1이상의 표면을 갖는 기판을 포함한다. 상기 재료의 표면은 1 내지 500nm 범위내의 직경을 갖는 파티클들을 포함하고, 상기 재료의 층은 10 내지 2000nm 범위내의 층 두께를 갖는다. 원하지 않는 방사선, 예를 들어 UV 및 DUV 방사선은, 원하는 방사선들이 상기 광학 요소의 표면에 대해 투과되는 동안 산란, 예를 들어 Mie 산란 및/또는 Raleigh 산란, 및/또는 상기 파티클에 의한 흡수에 의하여 실질적으로 저감되거나 제거된다.

Description

광학요소, 이 광학요소를 포함하는 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{Optical element, lithographic apparatus comprising such optical element and device manufacturing method}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸 도;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 리소그래피 투영장치의 투영 광학기 및 EUV 조명시스템의 측면도를 개략적으로 나타낸 도;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파티클들을 갖는 표면층을 포함하는 광학 요소를 개략적으로 나타낸 도;

도 4a는 표면층이 돌출부들을 더 포함하는, 파티클들을 갖는 표면층을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 요소를 개략적으로 나타낸 도;

도 4b는 표면층이 돌출부들을 포함하는, 파티클들을 갖느 표면층을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 요소를 개략적으로 나타낸 도이다.

본 발명은 광학요소, 이 광학요소를 포함하는 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부상으로 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는 예를 들어, 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 상황에서, 마스크와 같은 패터닝구조체는 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 생성하는데 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 하나 또는 몇개의 다이의 일부를 포함함)상으로 묘화(image)될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 노광되는 인접해 있는 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟부상으로 전체 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스테퍼(stepper)와, 주어진 방향("스캐닝"방향)으로 투영빔을 통한 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너(scanner)를 포함한다.

리소그래피 장치에서, 기판상으로 묘화될 수 있는 피처들의 크기는 투영 방사선의 파장에 의하여 제한된다. 보다 높은 밀도의 디바이스를 갖는 집적 회로를 제조하고, 그에 따라 보다 높은 작업 속도를 얻기 위하여, 보다 작은 피처들을 묘화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 현재 사용되고 있는 대부분의 리소그래피 투영장치는 수은 램프 또는 엑시머 레이저에 의하여 생성되는 자외선 광을 채용하나, 보다 짧은 파장의 방사선, 예를 들어 대략 13nm의 방사선을 사용하는 것이 제안되어 왔다. 이러한 방사선은 극자외선(EUV) 또는 연성 엑스레이(soft x-ray)라 지칭되고, 가능한 소스들로는, 예를 들어 레이저 생성 플라즈마 소스(laser- produced plasma sources), 방전 플라즈마 소스 또는 전자 저장 링으로부터의 싱크로트론 방사선이 포함된다.

몇몇 극자외선 소스, 특히 플라즈마 소스는 넓은 범위의 주파수에 걸친 방사선, 심지어 적외선(IR), 가시광선, 자외선(UV) 및 심도(deep) 자외선을 포함하는 방사선을 방출한다. 이들 원하지 않는 주파수들은 전파될 것이고 조명 및 투영시스템에서의 가열의 문제들을 야기하며 차단되지 않을 경우 레지스트의 원하지 않는 노광을 가져올 것이다. 조명 및 투영시스템의 다중층 거울들은 원하는 파장, 예를 들어 13nm의 반사에 대하여 최적화되나, 그들은 IR, 가시광선 및 UV 파장에서 광학적으로 플랫하고 상당히 높은 반사율을 가진다. 따라서, 상기 소스로부터 투영빔에 대해 상대적으로 좁은 대역폭의 주파수를 선택하는 것이 바람직하다. 상기 소스가 상대적으로 좁은 방출 라인을 갖는 경우에도, 특히 보다 긴 파장에서 상기 라인으로부터 벗어난(out of) 방사선은 받아들이지 않는 것이 바람직하다. 이러한 기능을 수행하기 위하여 필터로서 얇은 멤브레인을 사용하는 것이 제안되어 왔다. 하지만, 이러한 막은 매우 섬세하고(delicate) 매우 고온, 200 내지 300℃ 이상이 되어, 리소그래피 투영장치에서 필요한 큰 파워 레벨에 있어 높은 열적 응력 및 크래킹, 승화 그리고 산화를 야기한다. 멤브레인 필터는 또한 원하는 방사선의 50% 이상을 흡수하는 것이 일반적이다.

EP 1197803은 리소그래피 투영장치의 방사선 시스템에서 격자 스펙트럼 필터가 사용되는 리소그래피 투영장치를 개시하고 있다. 상기 격자 스펙트럼 필터는 원하는 파장의 방사선을 통과시켜 투영빔을 형성하고 원하지 않는 파장의 방사선은 반사시키도록 설계되어 있다. 상기 격자 스펙트럼 필터는 원하는 파장에서 1(unity)에 가까운 복소(complex) 굴절지수를 갖는 재료로 실질적으로 형성되며 실리콘 돌출부(silicon protrusions)를 포함한다(이 구조체는 EUV 방사선에 대해 '볼수없다(invisible)'). 상기 돌출부는 층의 톱니형 프로파일(laminar sawtooth profile) 또는 층의 스퀘어 웨이브 프로파일을 갖는다(각각 EP 1197803의 도 3 및 4 참조).

하지만, 이러한 배치에 있어, EP 1197803의 스펙트럼 필터들의 Si 돌출부들은 쉽게 손상될 수 있어 광학 필터 특성에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 나아가, 적외(IR)선은 EP 1197803의 광학 요소로 효과적으로 차단되지 않는다.

따라서, 본 발명의 일 형태는, 원하는 파장을 갖는 방사선(예를 들어, EUV)의 실질적인 투과나 반사 또는 투과와 반사 둘 모두를 가능하게 하고, 원하지 않는 파장을 갖는 방사선(예를 들어, VUV, DUV, UV, VIS 및 IR 방사선 중 1이상으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방사선)을 실질적으로 저감 또는 제거하게 하는 대안적인 광학 요소를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 형태는 기판에 도달되는 VUV, DUV, UV, VIS 및 IR 방사선 중 1이상으로부터 선택되는 방사선의 세기가 감소되는 리소그래피 장치를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 광학 시스템의 방사선 빔에서 VUV, DUV, VIS 및 IR 방사선 중 1이상으로부터 선택된 방사선의 세기를 감소시키는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 형태는 디바이스 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 재료의 층이 증착되는 1이상의 표면을 갖는 기판을 포함하는 광학 요소가 제공되며, 상기 재료의 층은 미리설정된 파장(λ)을 갖는 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이도록 선택되고, 상기 재료의 층은 1 내지 500nm 범위내의 직경을 갖는 파티클들을 포함하며, 상기 재료의 층은 10 내지 2000nm 범위내의 층 두께를 갖는다.

이러한 광학 요소에 의하면, (예를 들어, 특정 입사각으로 투영되는) 방사선 빔에 있어서 원하지 않는 방사선, 예를 들어 UV 및 DUV 방사선의 세기는, 산란(scattering), 예를 들어 파티클들에 의한 이 방사선의 Mie 산란 및/또는 Raileigh 산란 중 어느 하나로 인해, 또는 파티클들에 의한 흡수로 인해, 또는 원하지 않는 방사선의 산란과 흡수 둘 모두로 인해 감소될 수 있다. 이와는 대조적으로, 이러한 광학 요소에 의하면, 원하는 방사선, 예를 들면 특히 EUV 방사선은, 표면층이 이 방사선에 대해 투과적이기 때문에 상기 표면층을 통해 실질적으로 전달될 수도 있다. 결과적으로, 원하는 방사선이 광학 요소의 표면에 도달할 수 있다.

본 발명의 재료의 층 또는 표면층은 예를 들어 [딥 코팅(dip coating)과 같은] 코팅, 스프레잉 등에 의하여 광학 요소상에 제공될 수 있다. 상기 표면층은 전체적으로 파티클들을 포함하기 때문에, 예를 들어 다수의 파티클들만이 이동(제거)되므로 상기 층에 대한 작은 손상이 광학 요소의 광학 특성들에 작은 영향을 줄 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 파티클들은 파장 λ의 방사선에 대해 복소 굴절 지수(complex index of refraction)의 상대적으로 낮은 허수 부를 갖는 재료로 이 루어진다. 상기 복소 굴절 지수는

로서 정의되며, 여기서 n은 복소 굴절 지수의 실수부이고, k는 허수부이다. 예를 들어, EUV 적용과 관련하여(여기서 파티클들은 EUV 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적임), 광학 요소의 표면층은, 파티클들이 Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Ir, Au, Pa 및 U 중 1이상으로부터 선택되는 재료를 포함하게 되는 층일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, B₄C 또는 SiC 등과 같은 재료들의 조합들 또한 선택될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 소정의 광학 요소가 제공되는데, 여기서 파티클들은 미리정해진 파장(λ)에서 1에 근접한 복소 굴절지수를 갖는 재료를 포함한다. 본 발명의 추가 실시예에서, 파티클들은 Si, K 및 Rb 중 1이상으로부터 선택된 재료를 포함하는데, 이들 요소들은 다른 요소들에 대하여 상대적으로 1에 가까운 복소 굴절지수를 갖기 때문이다. 예를 들어, 광학 요소는 파티클들이 Si를 포함하는 것일 수 있다. Si를 사용할 때의 장점은 Si가 EUV 방사선에 대해 투과적이며 또한 EUV 방사선(예를 들어 13.5nm 정도의 EUV 방사선)에 대해 "눈에 보이지 않는(invisible)" 점이다. 이는 Si의 복소 굴절지수가 1에 가깝고 심지어는 K나 Rb 보다도 1에 더 가깝다는 사실에 기인한 것이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 파티클들은 Be, P, K, S, Ca, Sr 및 Ba 중 1이상으로부터 선택된 재료를 포함하고, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 파티클들이 B, C, Sc, Y 및 Zr 중 1이상으로부터 선택된 재료를 포함한다. 따라서, 본 발명의 추가 실시예에서는, 파티클들이 n-1≤0.05 및 k≤0.01로 정의된 EUV 방사선에 대한 복소 굴절지수를 갖는 재료를 포함한다. 이러한 재료들은 원하는 파장(λ)을 갖는 방사선에 대해 "눈에 보이지 않아" 유리하다(그리고, 따라서 원하는 파장을 갖는 방사선들이 산란되지 않거나, 반사되지 않거나, 굴절되거나 회절되지 않는다).

또한 표면층의 효과에 영향을 미칠 수 있는 파라미터는 층의 두께이다. 예를 들어, 광학 요소상에 파티클들의 수가 많을수록, 그 효과는 커질 것이다(예를 들어, DUV 방사선과 같은 원하지 않는 파장을 갖는 방사선의 흡수에 의하여 원하지 않는 파장을 필터링해냄)는 것이 증명되었다.

본 발명의 광학 요소는 광학 필터, 광학 격자, 거울 및 렌즈들로부터 선택된 1(이상)일 수 있다는 것을 이해해야 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 표면층은 1 내지 100nm 사이의 직경을 갖는 파티클들을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 표면층은 10 내지 500nm 범위의 층 두께를 갖거나, 심지어 더 두꺼운 층 두께를 가질 수도 있다. 이러한 범위내의 층 두께를 선택함으로써, 그리고 소정의 입사각을 선택함으로써, 방사선 빔의 반사 및/또는 투과되는 방사선은 파괴 간섭(destructive interference)으로 인해 적은 IR 방사선을 포함할 것이다. 본 발명에서, 보다 두꺼운 표면층 두께는 또한 VUV, UV, DUV 및 VIS 흡수를 강화할 수도 있다. 본 발명의 추가 실시예에서, 표면층은 10 내지 200nm 범위내의 층 두께를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서는, 오목부(cavities)와 상승부(elevations)가 재료의 층내에 형성되도록 재료의 표면이 돌출부들을 포함하는 소정의 광학 요소가 제공된다. 이러한 돌출부들은 격자 구조체를 생성하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, IR 방사선을 감소시킬 수 있는 광학 요소를 유리하게 제공할 수 있다. 이는, 방사선 빔에 대한 특정 입사 각을 선택하고 돌출부들의 최대 높이차, 주기 및 이 돌출부들의 폭 및 형상들을 선택함으로써 달성된다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서는, 돌출부들이 주기적으로 배치되고 돌출부들의 주기가 200 내지 5000nm의 범위내에 있으며, 높이차가 10 내지 500nm의 범위내에 있는 광학 요소가 제공된다.

본 발명의 또 다른 추가 형태에 따르면, 본 발명에 따른 1이상의 광학 요소를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 이러한 리소그래피 장치는 방사선 빔을 제공하도록 구성 및 배치된 방사선 시스템; 상기 빔을 원하는 패턴에 따라 패터닝하도록 구성 및 배치된 패터닝 구조체를 지지하도록 구성 및 배치된 지지구조체; 기판을 잡아주는 기판테이블; 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하도록 구성 및 배치된 투영시스템; 및 미리정해진 파장(λ)을 갖는 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이도록 선택되는 재료의 층이 증착되는 1이상의 표면을 갖는 기판을 포함하는 방사선 경로내의 1이상의 광학 요소를 포함하며, 상기 재료의 표면은 1 내지 500nm 범위내의 직경을 갖는 파티클들을 포함하고; 상기 재료의 층은 10 내지 2000nm 범위내의 층 두께를 갖는, 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 형태에서는, 광학 시스템의 방사선 빔에서 VUV, DUV, UV, VIS 및 IR 방사선 중 1이상으로부터 선택된 방사선들의 세기를 감소시키는 방법이 제공되며, 이 방법은 본 발명에 따른 1이상의 광학 요소상에 상기 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가 형태에서, 본 발명은, 본 발명의 광학 요소가 사용되는 디바이스 제조방법에 관한 것이다. 이 방법은: 방사선 빔을 제공하는 단계; 상기 방사선 빔을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 방사선 빔을 방사선 감응재 층의 타겟부상으로 투영하는 단계; 1이상의 광학 요소상에 증착되고, 미리정해진 파장(λ)을 갖는 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이도록 선택되는 재료의 층을 통하여 방사선을 통과시키는 단계를 포함하며, 이 재료의 표면은 1 내지 500nm 범위내의 직경을 갖는 파티클들을 포함하고; 상기 재료의 층은 10 내지 2000nm 범위내의 층 두께를 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 다수의 상이한 광학 요소들이 제공되는 방법이 제공된다. 예를 들어, 상이한 층 두께를 갖는 광학 필터 또는 상이하게 주기적으로 배치되는 돌출부들을 갖는 광학 필터들 또는 그들의 조합이 사용된다. 이러한 방식으로, 예를 들어 IR에서의 보다 넓은 범위의 파장을 필터링할 수 있다.

본 발명이 또 다른 형태에 따르면, 본 발명의 방법에 따라 제조되는 또는 본 발명에 따른 장치에 의하여 제조되는 디바이스가 제공된다.

본 발명의 배경에 있어서, "광학 요소"는 광학 필터, 광학 격자, 거울 및 렌즈로부터 선택된 1이상의 요소들을 포함한다. 필터, 격자, 거울 또는 렌즈와 같은 이러한 광학 요소들은 편평하거나 만곡될 수 있고 층, 포일, 디바이스 등으로서 존 재할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 이러한 광학 요소들은, 예를 들어 미리정해진 파장(λ)을 갖는 방사선에 대하여 블래이징(blazed)되거나 최적화될 수 있다. 그들은 또한, 예를 들어 렌즈의 경우에 파장 λ를 갖는 방사선에 대하여 투과적이거나, 예를 들어 거울의 경우에 반사적이거나, 예를 들어 격자의 경우에 회절적일 수도 있다. 일부 광학 요소들은 이러한 광학 효과들 중 1이상을 제공할 수 있다(예를 들어 유럽특허출원 제03077155호 및 유럽특허출원 제03077850호 참조). 본 발명의 광학 요소들은 적어도, 파티클들을 포함하는 재료의 표면을 포함한다. 상기 광학 요소는 또한 여타 층, 피처, 수단 등을 포함할 수도 있다. 더욱이, 이들 추가 층들은 광학 요소의 표면과 본 발명에 따른 표면층 사이에 배치될 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투과적(transmissive)" 또는 "실질적으로 투과적인(substantially transmissive)"이라는 용어는 투과층, 예를 들어 EUV 투과층을 통한 투과율이 0보다 큰, 바람직하게는 예를 들어 30% 이상 또는 50% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 예를 들어 90%이상 또는 95% 이상, 보다 바람직하게는 98% 이상이라는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 "흡수되지 않는(not absorbed)" 또는 "실질적으로 흡수되지 않는(substantially not absorbed)"이라는 용어는, 방사선의 흡수율이 100%보다 작은, 바람직하게는 70%보다 작거나 50%보다 작은, 또는 30%보다 작은, 20%보다 작은, 예를 들어 10%보다 작거나 5%보다 작은, 보다 바람직하게는 2%보다 작다는 것을 의미한다. 상기 "투과적인" 및 "흡수되지 않는"이라는 용어는 재료의 투과 또는 흡수에 의존적일뿐 아니라 예를 들어 층 두께와 같은 여타 인자들에도 의존적이다. 본 발명의 배경에서, "눈에 보이지 않는"이라는 용어는 복소 굴절지수

가 1에 가깝다(예를 들어, n-1≤0.05 및 k≤0.01을 가짐)는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 "원하지 않는 방사선(undesired radiation)" 또는 "원하지 않는 파장(undesired wavelength)"이라는 용어는, 사용될 파장보다 큰(또는 작은) 파장을 갖는 방사선을 지칭한다. 이는, 예를 들어 13.5nm 정도의 파장(λ)을 갖는 EUV 방사선을 원할 경우, 대략 10nm보다 작거나 대략 20nm보다 큰 파장을 갖는 방사선은 원하지 않는다는 것을 의미한다. 이는, "파장 λ를 갖는 방사선"이 λ의 무한히 작은 대역폭(infinite small bandwidth)을 갖는 방사선으로 제한되지 않는다는 것을 의미한다. 광학 요소는 하나의 특정 파장(λ) 또는 소정 범위의 파장들에 대해 설계될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 광학 요소는 예를 들어 2차효과(second order effect) 등으로 인해 상이한 파장에서 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

본 명세서에서 사용되는 "층(layer)"라는 용어는 (사용시) 여타 층 및/또는 진공과 같은 여타 매체를 갖는 1이상의 경계면을 갖는 층을 기술하고 있다. 하지만, "층"은 구조체의 일부를 의미할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 "층"이라는 용어는 또한 다수의 층을 나타낼 수도 있다. 이들 층들은, 예를 들어 서로 옆에 있거나 서로의 최상부상 등에 있을 수 있다. 또한, 그들은 하나의 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "층"이라는 용어는 연속적인 또는 비연속적인 층들을 설명하고 있다는 것에 유의해야 한다. 예를 들어, 표면상의 돌출부들은 별도의 층 또는 비연속적인 층으로서 보여질 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패킹(packing)"이라는 용어는 충전된 볼륨의 양으로서 기술될 수 있다. 이러한 배경에서, 100% 패킹은 빈 공간(들)이 없는 (예를 들어 Si층과 같은) 연속적인 층을 나타낸다. 이와는 대조적으로, Si 파티클들을 갖는 층은 파티클들간의 모든 공간이 충전되지는 않는 층이다. 이러한 조립체에 있어서, 100%보다 작은 패킹이 달성될 것이다. 본 발명의 표면층은 실질적으로 파티클들을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 "표면 밀도(surface density)"라는 용어는 제곱 미터 당 파티클의 특정 표면 위의 층의 파티클의 수를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에서, 파티클들을 포함하는 표면 층의 "높이(height)"는국부적인 작은 높이차로 인해 이 층의 표면에 걸쳐 변화할 수도 있다. 따라서, "높이"라는 용어는 평균 높이(mean height)를 지칭한다. 층 두께 또는 층 높이는, 예를 들어 패킹 및 표면 밀도로부터 유도될 수 있다는 것에 유의해야 한다(돌출부 없는 연속 층이라 가정).

본 발명의 일 실시예에서, 상기 표면층은 "돌출부들(protrusions)"을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 광학 요소는 "돌출부들"을 포함할 수 있다. 이러한 돌출부들은 특정 높이, 폭 및 길이를 갖는 구조체라는 것을 이해해야 한다. 표면상에 배치되는 이들 돌출부들은 층의 톱니형 프로파일을 가질 수 있다. 이러한 배치에 있어, 돌출부들은 (거울) 표면상에 층으로 배치되는 톱니형 프로파일을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 프로파일은 특정한 수의 평행선들을 갖는 (블레이징된) 1D 격자(층의 톱니형 돌출부)를 형성하도록 배치될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 돌출부들은 상기 돌출부들은 정사각 또는 직사각 형의 구조체를 갖는 표면 상이층으로 배치된 층의 스퀘어 웨이브 프로파일을 가질 수 있다. 즉 표면상에 적층으로 배치된다. 상기 프로파일은 특정한 수의 평행선들을 갖는 1D 격자(층의 스퀘어 웨이브 돌출부)를 형성하도록 배치될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

또한, 상기 돌출부들은 두 방향으로 주기적으로 배치될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 돌출부들은 주기적으로 구성된 톱니형 프로파일을 가질 수도 있다. 이 배치에서, 상기 돌출부들은, 예를 들어 서양장기판(checkerboard)과 같이 주기적으로 배치되는, 일 방향으로 톱니형 프로파일을 갖는 정육면체 또는 직사각형일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 프로파일은 특정한 수의 주기적으로 배치된 구조체(주기적 톱니형 돌출부)를 갖는 (블레이징된) 2D 격자를 형성하도록 배치될 수 있다. 본 발명의 추가 실시예에서는, 두 방향으로 주기적으로 배치되는 프로파일이 제공된다. 이 배치는 주기적으로 구성된 스퀘어 웨이브 프로파일을 갖는 구조체에 해당된다. 이 배치에서, 돌출부들은, 예를 들어 서양장기판같이 주기적으로 배치되는 정육면체 또는 직사각형일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 프로파일은 특정한 수의 주기적으로 배치된 정육면체 또는 직사각형(주기적 스퀘어 웨이브 돌출부)을 갖는 (블레이징된) 2D 격자를 형성하도록 배치될 수 있다. 이러한 2D 프로파일을 사용하는 경우, 상기 돌출부들은, 예를 들어 US 6469827 또는 E. Hecht, "Optics", 2판, p.430(단락 10.2.7)에 개시된 바와 같이, 톱니형 돌출부의 블록 구조체의 종류[프리 스탠딩 주기적 톱니형 돌출부(free standing periodical sawtooth protrusions)] 또는 블록 돌출부[프리 스탠딩 주기적 스퀘어 웨이브 돌출부(free standing periodical square wave protrusion);정육면체 또는 직사각형을 가짐]의 유형으로 배치된다.

이들 돌출부 또는 상승부들은 "프로파일", 예를 들어 (격자와 같은) 직사각형 프로파일을 형성하고, 상기 광학 요소들의 표면상에 "오목부"(인접한 영역들에 비해 더 깊은 영역)를 제공한다. 이들 캐비티들은 돌출부들 또는 상승부들(인접한 영역들에 비해 더 높은 영역) 사이의 영역(말하자면 2D)인 것을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 돌출부들은 편평할 수 있고 같은 높이를 가질 수 있다. 본 발명의 이 실시예에서, 오목부들 역시 편평할 수 있고 (통상적으로 오목부들의 깊이는 돌출부들의 높이와 같기 때문에) 동일한 깊이를 가질 수 있다. 이는, 돌출부의 높이가 미리정해진 최대 높이차라는 것을 의미한다. 돌출부 및 오목부가 편평하지 않은 경우, 오목부의 저부(면)과 상승부의 최상부(면)간의 최대 높이차는 미리정해진 최대 높이다. 상승부(의 최상부면)와 오목부(의 저부면)간의 최대 높이차가 결정될 수 있고 "미리정해진 최대 높이차"라는 것을 이해해야 한다.

본 발명에서, 본 명세서에서 사용되는 "재료(material)"라는 용어 또한 재료들의 조합으로 해석될 수도 있다.

"1 내지 500nm의 직경을 갖는 파티클들"이라는 어구는 그러한 직경을 갖는 많은 파티클들이 존재한다는 것을 의미한다. 하지만, 이 범위를 벗어난 직경을 갖는 파티클들이 존재할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 표면층은 상이한 파티클 크기 범위를 갖는 파티클들의 조합, 예를 들어 1 내지 20 범위의 직경을 갖는 다수의 파티클과 50 내지 500 범위의 직경을 갖는 다수의 파티클들의 조 합을 포함할 수 있다. 이러한 조합은 보다 나은 패킹을 제공할 수 있다. 하지만, 파티클들은 임의의 형상을 가질 수도 있다. 또한, "직경"이라는 용어에 대한 기준은 상기 파티클들이 구형의 형상일 필요가 있다는 것을 의미하지는 않는다는데 유의해야 한다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 리소그래피 장치의 사용에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학시스템의 제조, 자기 도메인 메모리, 액정디스플레이(LCD), 박막자기헤드 등을 위한 가이던스 및 검출패턴의 제조와 같은 다른 응용례들을 가지고 있음을 이해해야 할 것이다. 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 예를 들어 트랙(통상적으로 레지스트의 층을 기판에 적용하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴)이나 메트롤로지 또는 검사 툴에서 노광 전 또는 후에 처리될 수도 있다. 적용이 가능할 경우, 본 명세서의 내용은 상기 및 기타 기판 처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 기판은 예를 들어 다중 층 IC를 생성시키기 위하여 한번 이상 처리될 수 있어서, 본 명세서에서 사용된 "기판"이라는 용어는 다중 처리된 층을 이미 포함하는 기판을 지칭할 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 자외선(UV)[예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장(λ)을 가짐]과 극자외(EUV)선(예를 들어, 5 내지 20㎚ 범위의 파장을 가짐)뿐만 아니라 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다. 일반적으로 대략 780 내지 3000nm의 (또는 그보다 큰) 파장을 갖는 방사선은 IR 방사선이라 고려된다. UV는 100 내지 400nm 정도의 파장을 갖는 방사선을 지칭한다. 리소그래피내에서, 이는 통상적으로 수은 방전 램프(mercury discharge lamp)에 의하여 생성될 수 있는 파장들: 즉 G-라인 436nm; H-라인 405nm; 및/또는 I-라인 365nm에 적용된다. VUV는 진공 UV(즉 공기에 의하여 흡수되는 UV)이고 100 내지 200nm 정도의 파장을 지칭한다. DUV는 Deep UV이며, 통상적으로 126 내지 248nm와 같이 엑시머 레이저에 의하여 생성되는 파장들을 위해 리소그래피에서 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝구조체(patterning structure)"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성시키는 것과 같이 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 구조체를 지칭하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여되는 패턴은 기판 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 대응하지는 않는다는데 유의해야 한다. 일반적으로, 투영빔에 부여되는 패턴은 집적회로와 같은 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정 기능층에 해당할 것이다.

패터닝구조체는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝구조체의 예로는 마스크, 프로그램 가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크타입을 포함한다. 프로그램 가능한 거울 어레이의 예로는 작은 거울들의 매트릭스 배열을 들 수 있는데, 상기 거울들 각각은 입사되는 방사 선 빔을 상이한 방향으로 반사시키기 위하여 개별적으로 경사질 수 있다. 이러한 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다.

지지구조체는 패터닝구조체의 무게를 지지, 즉 지탱한다. 그것은 패터닝구조체의 방위, 리소그래피 장치의 디자인 및 예를 들어 패터닝구조체가 진공 환경내에서 유지될 것인지의 여부와 같은 여타 조건들에 의존하는 방식으로 상기 패터닝구조체를 잡아준다. 상기 지지는 기계적 클램핑, 진공 또는 여타 클램핑 기술, 예를 들언 진공 조건하에서의 정전기적 클램핑을 이용하여 이루어질 수 있다. 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있고, 가령 투영시스템에 대하여 패터닝구조체가 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "레티클" 또는 "마스크"란 용어의 어떠한 사용도 좀 더 일반적인 용어인 "패터닝구조체"와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어, 사용되는 노광방사선에 대하여 적절하거나 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용이나 진공의 사용과 같은 여타의 팩터들에 대하여 적절한, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학구성요소를 포괄할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 수도 있다.

리소그래피장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태일 수 있다. 이러한 "다수스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있거나, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수도 있다.

또한, 리소그래피장치는 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우도록 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체, 예를 들어 물에 기판이 침지되는 형태일 수도 있다. 침지액은 리소그래피장치내의 여타의 공간, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이에 적용될 수도 있다. 당 업계에서는 투영시스템의 개구수를 증가시키는 침지 기술이 잘 알려져 있다.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는 방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하도록 구성된 조명시스템(일루미네이터)(IL)를 포함한다. 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT)는 패터닝구조체(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하고, 투영시스템("렌즈")(PL)에 대하여 패터닝구조체를 정확히 위치시키는 제1위치설정장치(PM)에 연결된다. 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT)은 기판(W)(예를 들어, 레지스트코팅된 웨이퍼)을 잡아주도록 구성되고, 투영시스템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정장치(PW)에 연결된다. 투영시스템(PL)(예를 들어, 반사형 투영렌즈)는 패터닝구조체(MA)에 의하여 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함)상에 묘화(imaging)시킨다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 위에서 언급한 것과 같은 형태의 반사형 마스크 또는 프로그램가능한 거울 어레이를 채용한) 반사형이다. 대안적으로는, 상기 장치는 (예를 들어, 투과형 마스크를 채용한) 투과형일 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 상기 방사선 소스와 리소그래피 장치는, 예를 들어 상기 방사선 소스가 플라즈마 방전 소스인 경우 별도의 객체일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성한다고 볼 수 없으며, 방사선 빔은 일반적으로 예를 들어, 적절한 콜렉팅 거울 및/또는 스펙트럼 정화 필터를 포함하는 방사선 콜렉터의 도움으로 방사선 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)를 거쳐간다. 여타의 경우, 예를 들어, 방사선 소스가 수은램프인 경우에는 상기 방사선 소스는 상기 장치의 통합된 일부일 수 있다. 상기 방사선 소스(SO)와 일루미네이터(IL)는 방사선 시스템이라 칭할 수도 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기분포를 조정하는 조정장치를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측의 반경크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 상기 일루미네이터는 그 단면에서 소정의 균일성 및 세기 분포를 갖는, 투영빔(PB)이라 칭해지는 콘디셔닝된 방사선 빔을 제공한다.

상기 투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)상에 입사된 다. 마스크(MA)에 의해 반사되어 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하고, 상기 렌즈는 기판(W)의 타겟부(C)위에 상기 빔(PB)을 포커스한다. 제2위치설정장치(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, 제1위치설정구조체(PM) 및 위치센서(IF1)가, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후에 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블들(MT 및 WT)의 이동은, 위치설정구조체들(PM 및 PW)의 일부를 형성하는 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, 스테퍼의 경우에는 (스캐너와는 대조적으로) 마스크테이블(MT)이 짧은행정 액추에이터에만 연결될 수도 있고 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 다음의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 투영빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에(즉, 단일 정적노광) 타겟부(C)상에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 정적노광시에 묘화되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

스캔 모드에서는, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)이 동시에 스캐닝되는 한편 투영빔에 부여된 패턴이 소정 타겟부(C)(즉, 단일 동적노광)상에 투영된다. 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영시스템(PL)의 확대, 축소 및 이미지 반전(image reversal) 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시의 타겟부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 한편, 스캐닝동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향으로의) 높이를 결정한다.

또 다른 모드에서는, 마스크테이블(MT)이 프로그램가능한 패터닝구조체를 잡아주어 기본적으로 정적인 상태로 유지되며, 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안 기판테이블(WT)이 움직이거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스방사선소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 기판테이블(WT)의 매 이동후, 또는 스캔시 연속적인 방사선펄스들 사이에서 프로그램가능한 패터닝구조체가 필요에 따라 업데이트될 수도 있다. 이 작동 모드는, 위에서 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝구조체를 활용하는 마스크없는(maskless) 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전체적으로 상이한 사용 모드가 채용될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 투영장치(1)를 보다 상세히 나타낸 것이다. 투영장치는 방사선 시스템(42), 조명 광학기 유닛(illumination optics unit:44) 및 투영시스템(PL)을 포함한다. 상기 방사선 시스템(42)은 방전 플라즈마에 의하여 형성될 수 있는 방사선 소스(SO)를 포함할 수 있다. EUV 방사선은 매우 고온의 플라즈마가 생성되어 전자기 스펙트럼의 EUV 범위내의 방사선을 방출하는 Xe 가스 또는 Li 증기와 같은 가스 또는 증기에 의하여 생성될 수 있다. 이 매우 고온의 플라즈마는 방전(electrical discharge)에 의하여 생성되는 부분적으로 이온화된 플라즈마를 야기함으로써 생성되어, 광학 축선(O)상에서 붕괴된다. Xe 또는 Li 증기 또는 여타 적절한 가스 또는 증기의 예를 들어, 10Pa의 부분압이 방사선의 효율적인 생성을 위해 필요하다. 방사선 소스(SO)에 의하여 방출되는 방사선은 가스 배리어 구조체 또는 오염물 트랩(49)를 통해 소스 챔버(47)로부터 콜렉터 챔버(48)내로 지나간다. 상기 가스 배리어 구조체(49)는, 예를 들어 본 명세서에서 참조하고 있는 유럽특허출원 EP 1 057 079 또는 EP 1 223 468에 상세히 기술된 것과 같은 채널 구조체를 포함한다.

상기 콜렉터 챔버(48)는 그레이징 입사 콜렉터(grazing incidence collector)에 의하여 형성될 수 있는 방사선 콜렉터(50)를 포함한다. 콜렉터(50)를 지난 방사선은 격자 스펙트럼 필터(51)로부터 반사되어 나가 콜렉터 챔버(48)의 어퍼처에서 가상의 소스 포인트(virtual source point:52)에 포커싱된다. 콜렉터 챔버(48)로부터, 투영빔(56)은 조명 광학기 유닛(44)에서 통상의 입사 리플렉터(normal incidence reflector:53,54)를 거쳐 레티클 또는 레티클이나 마스크 테이블(MT)상에 위치되는 마스크상으로 반사된다. 그 다음, 패터닝된 빔(57)이 형성되고, 투영시스템(PL)에서 반사 요소(58,59)를 거쳐 웨이퍼 스테이지 또는 기판테이블(WT)상으로 묘화된다. 도 2에 도시되지는 않았으나, 조명 광학기 유닛(44) 및 투영시스템(PL)내에 추가 요소들이 존재할 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

도 2에 예시된 방사선 콜렉터(50)는 당업계에서 통상적으로 사용되고 있는 것일 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 방사선 콜렉터의 일 예시가 예를 들어, 특허출원 EP 1186957에 기술되어 있다(특히 도 3 및 4 참조).

도 3은 본 발명에 따른 광학 요소를 나타내고 있다. 이 도면에서, 광학 요소(300)는 아마도 예를 들어 거울일 수 있다. 하지만, 그것은 본 발명에 따른 다른 광학 요소일 수도 있다. 광학 요소가 거울인 경우에, 이 거울은, 예를 들어 그레이징 입사 거울, 통상의 입사 거울 또는 다중층 거울일 수 있다.

이 실시예, 즉, 광학 요소가 거울인 실시예에서는, 광학 요소가, 예를 들어 도 2에 예시된 거울 51, 거울 53, 거울 54, 거울 58 또는 거울 59일 수 있다. 광학 요소가 거울을 포함하는 본 발명에 따른 광학 요소들은 다수의 이들 위치들에서 동시에 사용될 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 도 3에서 알 수 있듯이, 표면층(SL)이나 높이 또는 두께(hsl)를 갖는 재료의 표면이 거울(300)의 기판(302)의 상부면상에 존재한다. 이 표면층(SL)은 직경(401)을 갖는 파티클들(400)을 포함한다.

아래의 표는 파티클로서 사용될 수 있는 비배타적(non-exclusive) 범위의 재료를 나타낸다. 이 표는 두가지 상이한 두께, 즉 10nm와 100nm에 대한 이들 재료의 투과율을 나타낸다. 이 표에 나열된 모든 재료의 복소 굴절지수는 EUV의 범위에서 1에 매우 가깝다는 것에 유의해야 한다. 따라서, 이들 파티클들에 의한 EUV 방사선의 산란은 무시해도될 정도여서 투과율의 추정에 포함되지 않는다. 표 1에 나열된 재료들의 투과율은 각각 10nm와 100nm의 두께를 갖는 이론적인 시트(theoretical sheet)에 대하여 주어져 있다. 이 테이블에 주어진 수들은, 따라서 각각 10nm와 100nm 직경의 파티클의 투과율에 대해 양호한 첫번째 추정값으로서 간주될 수 있다.

파티클들을 갖는 층들을 통한 EUV 방사선의 투과율(100% 패킹으로 추정)

재료	10nm	100nm
Si₃N₄	0.91692	0.42008
Si	0.98314	0.84366
SiO₂	0.90459	0.36686
Al₂O₃	0.69565	0.36686
C	0.93775	0.02654
Mo	0.94186	0.52585
Sn	0.50897	0.54935
Ru	0.84990	0.00117
Zr	0.96604	0.70785
Fe	0.61503	0.00774
Au	0.61774	0.00809
SiC	0.95727	0.64619

표 1은 10nm 및 100nm의 두께를 갖는 벌크 재료의 투과율을 나타내고 있다. 이 투과율은 10nm 및 100nm의 직경을 갖는, 동일 재료들의 파티클의 투과율의 근사치(approximation)로서 사용될 수 있다. 이 표는 10nm 파티클의 투과율이 100nm 파티클의 투과율보다 크다는 것을 나타내고 있다. 따라서, 작은 파티클들이 유리하다.

다음 표에서는, 1 내지 10nm 반경의 파티클을 포함하고, Si, C, Mo 또는 Au를 포함하는 층을 통한 투과율이 추정되어 있다. 표면 밀도는 m² 당 파티클 수를 나타내며, 이는 (m^-2의) 단위의 표면 밀도를 부여한다.

반경, 표면 밀도 및 재료의 함수로서 파티클을 갖는 층을 통한 13.5nm 및 100nm의 파장을 갖는 방사선의 투과율

반경(nm)	밀도(m-2)	재료	투과율(13.5nm)	투과율(100nm)
5	10¹⁷	Si	92	20
10	10¹⁶	Si	94	22
4	10¹⁷	C	81	50
2	10¹⁸	Mo	62	17
1	10¹⁹	Au	13	11

이렇게 추정된 투과율로부터, 실리콘이 사용되는 경우 파라미터들의 이러한 조합들은 콘트라스트(투과율 13.5nm 및 투과율 100nm)가 최상이라는 것을 나타내고 있다.

도 3에는 예시의 방법으로 방사선 빔과 관련한 표면층의 효과가 방사선 빔(PB)과 함께 도시되어 있다. 이 방사선 빔은 기판(302) 상부면의 수직부에 대해 입사각 α를 갖는다. 예를 들어 파티클(400)이 1 내지 500nm의 직경, 예를 들어 1 내지 100nm의 직경을 가지며, 예를 들어 Si를 포함하는 파티클인 경우, EUV 방사선을 포함하는 방사선 빔(PB)은 표면층(SL)을 통하여 실질적으로 투과되고 (각 β로) 거울(300)의 표면에서 반사될 수 있다. 도 3에서, 이것은 광선(r2)로서 반사되는 광선(r1)과 함께 도시되어 있다.

방사선 빔(PB)의 일부는 원하지 않는 파장, 예를 들어 DUV, UV, VIS 및/또는 IR 방사선을 갖는 파장을 포함할 수 있다. 파티클(400)에 의한 산란, 예를 들어 Mie 산란 및/또는 Raleigh 산란으로 인해, 원하지 않는 파장을 갖는 방사선의 적어도 일부는 산란되어 거울(300)의 표면에 도달되지 않을 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 파티클(400)은 EUV 방사선에 대해 1에 가까운 복수 굴절지수를 갖도록 설계된다. 따라서, EUV 방사선은 실질적으로 흡수되지 않고 및/또는 실질적으로 산란되지 않고 파티클(400)을 통해 전파될 것이다. 하지만, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 파티클(400)이 다른 파장들을 갖는 방사선에 대해 1에 가깝지 않은 복소 굴절지수를 갖도록 설계될 수도 있다. 따라서, 이 실시예에서는, 원하지 않는 파장을 갖는 방사선인 방사선의 일부가 파티클(400)에 의하여 굴절 및/또는 산란 및/또는 흡수될 것이다. 이러한 방식으로, 광선 r2로서 도 3에 도시된 반사된 방사선은 원하지 않는 파장을 갖는 방사선을 덜 포함할 것이다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 거울(300)은, 예를 들어 리소그래피 장치에서 유리하게 사용될 수 있는 필터 기능을 제공하여 EUV 방사선이 지날 수 있도록 하면서 VUV, DUV, UV, VIS 및 IR 방사선 중 1이상으로부터 선택된 방사선을 최소화시키거나 필터링해낼 것이다. 이러한 (추가적인) 필터 기능은 거울 이외의 광학 요소들에 적용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 예를 들어, (딥 코팅(dip coating)과 같은) 코팅, 스프레잉 등에 의하여, 광학 요소상에 표면층이 제공될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 층에 대한 작은 손상은, 파티클들이 간단하게 이동되거나, 제거되거나 부분적으로 재조직되기 때문에 그다지 치명적이지 않은 효과를 가진다는 것에 유의해야 한다. 이는, 광학 요소의 필터 기능의 무시할정도의 감소 또는 작은 감소만을 야기할 수 있다. 이와는 대조적으로, EP 1197803의 Si 돌출부에 대한 손상은 실질적으로 감소된 필터 기능을 가져올 수도 있다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 요소를 개략적으로 도시하고 있다. 실시예 1에서와 같이 참조 부호 300은 거울을 지칭하나, 본 발명에 따른 다른 광학 요소들을 지칭할 수도 있다.

도 4a에서 알 수 있듯이, 파티클(400)을 포함하는 재료(SL)의 층 또는 표면층이 광학 요소(300)의 기판(302)의 상부면상에 증착된다. 하지만, 도 4a에서는, 이 표면층(SL)이 돌출부(301)를 포함하여, 프로파일에 돌출부(301)(또한 L로 나타냄) 및 오목부(G)(홈)을 제공한다. 상기 돌출부(301)는 또한 본 발명에 따른 파티클(400)들을 포함한다. 도 4a에서, 돌출부(301)(L)와 오목부(G)간의 미리정해진 최대 높이차는 참조부호 h로 나타나 있다. 표면층(SL)의 높이는 hsl로 나타나 있고, 실질적으로 연속적인 표면층(돌출부(301)의 높이(h)를 포함하지 않음)을 제공하는 표면층의 일부의 높이는 참조부호 hsl'로 나타나 있다. 돌출부(301)의 폭은 참조부호 380으로 나타나 있다. 도 4a에서 알 수 있듯이, 돌출부들은 돌출부(301)의 주기(p)를 갖는 정규(regular) 프로파일을 형성할 수 있다. 도 4a에서, 파티클(400)은 직경(401)을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서, 표면층(SL)은, 예를 들어 1 내지 500nm의 직경 및 대략 50nm의 층 두께(hsl') 그리고 대략 500nm의 미리정해진 최대 높이차(h)를 갖는 Si 파티클들을 포함할 수 있다.

예를 들어, 200 내지 500nm의 주기 p를 선택함으로써, 소정의 격자 프로파이을 제공할 수 있는 것에 유의해야 한다. 또한, 이러한 격자 프로파일을 갖는 표면층(SL)을 포함하는 광학 요소(300)는 추가 필터 기능을 가질 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 따라서, 파티클들에 의한 방사선의 산란 및 흡수로 인해 DUV, UV 및 VIS가 필터링되어 나갈뿐만 아니라, 격자 프로파일로 인해 IR 방사선 또한 부분적 으로 필터링되어 나가거나 (돌출부(301)가 없는 상기 표면층(SL)에 비해) 보다 효과적으로 필터링되어 나갈 수 있다는 것에 유의해야 한다. 이는, 예시의 방법으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 요소를 예시하고 있는 도 4b에 보다 상세히 도시되어 있다.

도 4a의 실시예의 변형례에 해당되는 도 4b는 돌출부(301)들만이 존재하는 재료(SL)의 층 또는 표면층을 나타내고 있다. 이 실시예에서, 표면층(SL)은 비연속층이다. 도 4b에서, 높이 hsl은 돌출부들의 (평균) 높이를 나타낸다는 것에 유의해야 한다.

도 4b에서 알 수 있듯이, 방사선 빔(PB)은 두가지 광선: 즉 광선 r1과 광선 r1'을 포함한다. 광선 r1은 돌출부(301)를 통하여 전파되고 광학 요소(300)의 표면에 도달된다. 광선 r1'은 돌출부(301)를 통한 전파없이 표면층(SL)의 표면에 도달한다. 이 도면에서, 입사각(α')(또는 광선 r1 및 r1')은 광학 요소(300)의 표면에 대하여 형성되고 90°이다. 도 4b에 예시된 실시예에서, 원하는 파장을 갖는 방사선(예를 들어, EUV 방사선)은 실질적으로 흡수되지 않고 실질적인 위상 변화(phase change)를 겪지 않고 돌출부(301)를 통해 전파된다. 이는, 표면층(SL)이 EUV 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적인 재료, 보다 구체적으로는 EUV에 대해 1에 가까운 복소 굴절지수를 갖는 재료를 포함한다는 사실에 기인한다. 이와는 대조적으로, 다른 파장을 갖는 방사선(원하지 않는 파장을 갖는 방사선)은 표면층(SL)에 의하여 흡수 및/또는 산란될 수 있다.

도 4b에서, 산란된 광선들은 광선의 r3로 도시되어 있다. 또한, 예를 들어 광선 r1과 같이 돌출부(301)를 통해 투과되는 원하지 않는 파장을 갖는 방사선은 광선 r1'의 위상과는 상이한 위상을 갖는다는 것에 유의해야 한다. 간섭(interference)에 의하여 원하지 않는 파장을 갖는 방사선을 저감시키거나 적어도 부분적으로 제거할 수 있다. 따라서, 높이 hsl, 폭 301, 주기 p, 표면층(SL)의 재료 및 입사각(α')를 선택함으로써, 원하지 않는 파장을 갖는 방사선, 예를 들어, IR 방사선을 필터링해내기 위한 광학 필터를 제공할 수 있다.

예를 들어, 100nm의 얇은 실리콘 필터상에 200nm의 돌출부, 400nm의 높이 및 1000nm의 주기를 갖는 간단한 돌출부 구조체가 1500 내지 2000nm의 파장 영역에서 상기 필터의 투과율을 4%보다 적은 값으로 저감시킨다. 실리콘은 대략 13.5nm의 EUV 방사선에 대한 진공과 광학적으로 거의 동일하다는 것에 유의해야 한다. 따라서, EUV 투영빔은 실리콘 돌출부 구조체에 의해 현저한 영향을 받지 않는다. 13.5nm의 방사선에 대하여, 빔의 대략 75.3%는 0차로 투과될 수 있는 한편, 빔의 1.2%는 보다 높은 간섭 차수로 투과될 수 있다(100% 패킹을 가정)는 것의 증명되어 왔다.

본 발명의 다른 실시예에서는 다른 구조체, 예를 들어 2차원 격자, 처핑(chirped) 격자, 블레이징된 격자 및 여타 바 구조체가 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

도 3에서 재료(SL)의 층 또는 표면층의 높이, 즉 높이 hsl 및 도 4a에서의 표면층(SL)의 높이, 즉 높이 hsl'은 광학 요소(300)의 기판(302) 상부면상의 폐쇄된 표면층을 실질적으로 제공하는 표면층(SL)의 부분의 (평균) 높이를 기술하고 있 다는 것에 유의해야 한다. 이와는 대조적으로, 도 4b의 광학 요소는 광학 요소(300)상의 비폐쇄면을 제공하는 반 연속적인 층(semi-continuous layer)을 포함한다는 것에 유의해야 한다. 도 4a의 높이(hsl')은 연속적인 표면층의 유효 높이이고, 돌출부(301)의 높이(h)를 포함하지 않는다.

이제 도 3 및 4a에 개략적으로 도시된 실시예를 참조하면, 광학 요소(300)상의 연속적인 층의 높이(도 3에서의 높이 hsl 또는 도 4a에서의 높이 hsl')는, 예를 들어 IR 방사선이 보다 효과적으로 차단되도록 선택될 수 있다. 이는, 상기

와 동일한 높이(도 3의 hsl; 도 4a의 hsl')을 선택함으로써 수행될 수도 있다.

이 실시예에서,

는 원하지 않는 파장, 특히 IR 방사선을 갖는 방사선을 지칭하는 파장(λ_un.λ_un)을 갖는 방사선에 대한 표면층의 유효 복소 굴절지수이다. IR 방사선의 파장은 파티클의 크기보다 훨씬 더 크기 때문에, 방사선은 별도의 파티클들을 구분할 수 없다. 따라서, 표면층은 평균 굴절지수, 즉 유효 복수 굴절지수(표면층(SL)의 패킹된 부분 및 상기 층의 패킹되지 않은(간극) 부분의 굴절지수들을 평균냄)를 갖는 벌크 재료로서 '보여진다(seen)'. 방사선 빔(PB)이 표면에 수직으로 도달되면, 입사각 α=0이고 높이는

와 동일하다.

10 내지 500nm 범위의 층 두께(hsl')를 선택함으로써, 표면층(SL)의 상기 층 두께 hsl(hsl')에서, IR 방사선이, 예를 들어 파괴적 간섭으로 인해 보다 효율적으로 필터링되어 나갈 수 있기 때문에 추가적인 필터 기능이 부가될 수도 있다.

본 발명의 특정 실시예들에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하고자 한 것이 아니다.

또한, 상기 실시예들 중 일부는 특히 EUV 적용 및 EUV 광학 요소들에 대하여 설명하고 있으나, 본 발명은, 예를 들어 DUV, VUV, UV 또는 VIS와 같은 여타 스펙트럼 범위에서 작용하도록 구성된 광학 요소들에 적용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 발명은 리소그래피의 적용으로만 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 이해를 돕기 위해 필요한 요소들 및 특징들은 도면에 도시되어 있으나, 본 발명은 상기 요소들로만 제한되는 것은 아니라는 것에 유의해야 한다. 예를 들어, 광학 요소의 기판상에 추가층들이 존재하며 광학 요소의 추가 표면들이 재료의 층으로 덮힐 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

본 발명에 따르면, 원하는 파장을 갖는 방사선(예를 들어, EUV)의 실질적인 투과나 반사 또는 투과와 반사 둘 모두를 가능하게 하고, 원하지 않는 파장을 갖는 방사선(예를 들어, VUV, DUV, UV, VIS 및 IR 방사선 중 1이상으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방사선)을 실질적으로 저감 또는 제거하게 하는 대안적인 광학 요소를 얻을 수 있고, 기판에 도달되는 VUV, DUV, UV, VIS 및 IR 방사선 중 1이상으로부터 선택되는 방사선의 세기가 감소되는 리소그래피 장치를 얻을 수 있고, 광학 시스템의 방사선 빔에서 VUV, DUV, VIS 및 IR 방사선 중 1이상으로부터 선택된 방사선의 세기를 감소시키는 방법을 얻을 수 있으며, 디바이스 제조방법을 얻을 수 있다.

Claims

광학 요소에 있어서,

미리 정해진 파장(λ)을 갖는 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이며 상기 파장보다 큰 방사선을 제거하도록 선택되는 재료의 층이 배치되는 1이상의 표면을 갖는 기판을 포함하고,

상기 재료의 층은 1 내지 500nm 범위의 직경을 갖는 파티클들을 포함하고 상기 재료의 층은 10 내지 2000nm 범위의 층 두께를 갖고,

상기 재료의 층은 상기 재료의 층 내에 오목부 및 상승부들을 형성하는 돌출된 층들을 포함하고, 상기 돌출된 층들은 상기 재료의 층 내부에서 주기적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 파티클들은 EUV 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적인 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 파티클들은 상기 미리정해진 파장(λ)에서 1에 가까운 복소 굴절지수를 갖는 재료를 포함하며, 상기 복소 굴절지수는 n-1≤0.05 및 k≤0.01로 정의되는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 파티클들은 Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Ir, Au, Pa 및 U 중 1이상으로부터 선택되는 재 료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 광학 요소는 광학 필터, 광학 격자, 거울 및 렌즈로부터 선택되는 요소인 것을 특징으로 하는 광학 요소.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 돌출된 층들의 주기는 200 내지 5000nm 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 오목부와 상기 상승부 사이의 높이차는 10 내지 500nm 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 재료의 층은 10 내지 500nm 범위내의 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 돌출된 층들은 층의 톱니형 프로파일, 스퀘어 웨이브 프로파일 및 직사각형 웨이브 프로파일로부터 선택되는 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 돌출된 층들은 1D 격자를 형성하기 위하여 일 방향으로 또는 2D 격자를 형성하기 위하여 두 방향으로 주기적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 재료의 층은 비연속적인 층인 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제13항에 있어서,

상기 돌출된 층들 사이에 빈 공간이 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제14항에 있어서,

상기 돌출된 층들은 이 돌출된 층들을 통하여 투과되는 원하지 않는 방사선으로의 180° 위상 전이를 일으키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
제1항에 있어서,

상기 재료의 층의 두께는 실질적으로
와 동일하고, 여기서 λ_un은 원하지 않는 방사선 파장이고, n_eff는 상기 재료의 층의 평균 굴절지수이며, α는 상기 방사선의 입사각인 것을 특징으로 하는 광학 요소.
삭제
디바이스 제조방법에 있어서,

방사선 빔을 제공하는 단계;

상기 방사선 빔을 패터닝하는 단계;

상기 패터닝된 방사선 빔을 방사선 감응재 층의 타겟부상으로 투영하는 단계;

1이상의 광학 요소상에 배치되는, 미리 정해진 파장(λ)을 갖는 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이며 상기 파장보다 큰 방사선을 제거하도록 선택되는 재료의 층을 통하여 상기 방사선을 통과시키는 단계를 포함하고,

상기 재료의 표면은 1 내지 500nm 범위내의 직경을 갖는 파티클들을 포함하고, 상기 재료의 층은 10 내지 2000nm 범위내의 층 두께를 갖고,

상기 파티클들은 EUV 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이며,

상기 파티클들은 상기 미리 정해진 파장(λ)에서 1에 가까운 복소 굴절지수를 갖는 재료를 포함하며, 상기 복소 굴절지수는 n-1≤0.05 및 k≤0.01로 정의되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
삭제
제18항에 있어서,

상기 1이상의 광학 요소는 렌즈인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 1이상의 광학 요소는 거울인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
리소그래피 투영장치에 있어서,

방사선 빔을 제공하도록 구성 및 배치된 방사선 시스템;

원하는 패턴에 따라 상기 빔을 패터닝하도록 구성 및 배치된 패터닝 구조체를 지지하도록 구성 및 배치된 지지구조체;

기판을 잡아주는 기판테이블;

상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하도록 구성 및 배치된 투영시스템; 및

미리 정해진 파장(λ)을 갖는 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이며 상기 파장보다 큰 방사선을 제거하도록 선택되는 재료의 층이 배치되는 1이상의 표면을 갖는 기판을 포함하는 방사선 경로내의 1이상의 광학 요소를 포함하고,

상기 재료의 표면은 1 내지 500nm 범위내의 직경을 갖는 파티클들을 포함하고, 상기 재료의 층은 10 내지 2000nm 범위내의 층 두께를 갖고,

상기 파티클들은 EUV 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이며,

상기 파티클들은 상기 미리 정해진 파장(λ)에서 1에 가까운 복소 굴절지수를 갖는 재료를 포함하며, 상기 복소 굴절지수는 n-1≤0.05 및 k≤0.01로 정의되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
삭제
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삭제
제22항에 있어서,

상기 파티클들은 Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Ir, Au, Pa 및 U 중 1이상으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제22항에 있어서,

상기 광학 요소는 광학 필터, 광학 격자, 거울 및 렌즈로부터 선택되는 요소인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제22항에 있어서,

상기 재료의 층은 상기 재료의 층 내에 오목부 및 상승부들을 형성하는 돌출된 층들을 포함하고, 상기 돌출된 층들은 상기 재료의 층 내부에서 주기적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제28항에 있어서,

상기 돌출된 층들의 주기는 200 내지 5000nm 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제28항에 있어서,

상기 오목부와 상기 상승부 사이의 높이차는 10 내지 500nm 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제22항에 있어서,

상기 재료의 층은 10 내지 500nm 범위내의 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제28항에 있어서,

상기 돌출된 층들은 층의 톱니형 프로파일, 스퀘어 웨이브 프로파일 및 직사각형 웨이브 프로파일로부터 선택되는 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제28항에 있어서,

상기 돌출된 층들은 1D 격자를 형성하기 위하여 일 방향으로 또는 2D 격자를 형성하기 위하여 두 방향으로 주기적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제28항에 있어서,

상기 재료의 층은 비연속적인 층인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제34항에 있어서,

상기 돌출된 층들 사이에 빈 공간이 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제35항에 있어서,

상기 돌출된 층들은 이 돌출된 층들을 통하여 투과되는 원하지 않는 방사선으로의 180° 위상 전이를 일으키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제22항에 있어서,

상기 재료의 층의 두께는 실질적으로
와 동일하고, 여기서 λ_un은 원하지 않는 방사선 파장이고, n_eff는 상기 재료의 층의 평균 굴절지수이며, α는 상기 방사선의 입사각인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.