KR100731898B1

KR100731898B1 - 리소그래피 투영장치, 디바이스 제조방법 및 이것에 의해제조된 디바이스

Info

Publication number: KR100731898B1
Application number: KR1020010053423A
Authority: KR
Inventors: 바니네파딤예프겐예비치; 욘커스예로엔
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2007-06-25
Also published as: JP2002124464A; TWI232356B; DE60127212T2; US20020051123A1; KR20020018960A; US6714279B2; DE60127212D1

Abstract

리소그래피 투영장치는 방사선 투영빔을 공급하는 방사선 시스템, 마스크를 잡아주는 마스크 테이블, 기판을 잡아주는 기판 테이블, 및 기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 묘화하는 투영 시스템을 포함한다. 방사선 시스템 또는 투영 시스템중 어느 하나 또는 둘 모두는 예를 들어 상기 시스템(들)에서 탄화수소 분자에 의한 광학 구성요소의 오염을 억제하기 위해서 0.1Pa 내지 10Pa 의 압력에서 비활성 기체를 공급받는다.

Description

리소그래피 투영장치, 디바이스 제조방법 및 이것에 의해 제조된 디바이스 {LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD AND DEVICE MANUFACTURED THEREBY}

도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치를 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 조명 시스템을 더욱 상세히 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 투영 시스템을 더욱 상세히 나타낸 도면이다.

본 발명은,

방사선 투영빔을 공급하는 방사선 시스템;

소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하기 위해 사용하는 패터닝 수단을 지지하는 지지구조체;

기판을 고정하는 기판 테이블; 및

기판의 목표영역상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.

"패터닝 수단(patterning means)" 이라는 용어는 상기 기판의 목표영역에 형 성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 포함하는 입사 방사선 빔을 제공하기 위해 사용될 수 있는 수단을 가리키는 것으로 널리 해석되어야 한다; 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적 회로 또는 기타 디바이스와 같이 목표영역에 형성될 디바이스 내의 특정 기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 이러한 패터닝 수단의 예시는 다음과 같은 것을 포함한다.

-마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 기술에 잘 알려져 있고, 다양한 하이브리드 마스크 형태 뿐만 아니라 이진, 교번 위상 시프트, 및 감쇠 위상 시스트등의 마스크 형태를 포함한다. 방사선 빔내의 마스크 배치는 마스크상의 패턴에 따라 마스크상에 부딪히는 방사선의 선택적 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크인 경우)를 일으킨다. 마스크의 경우에 지지구조체는 일반적으로 상기 마스크가 입사 방사선 빔내의 소정 위치에 고정될 수 있고, 원한다면 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동할 수 있는 것을 보장하는 마스크테이블이 된다.

-프로그래밍 가능한 거울 배열. 이러한 장치의 예로는 점탄성 제어층과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본 원리는,(예를 들어)반사면의 어드레스된 영역에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사된다는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게할 수 있다. 이러한 방식으로 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이 때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하 여 수행될 수 있다. 상기 거울 배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에 참고 자료로 채용되고 있는 미국 특허 제 5,296,891호 및 제5,523,193호로부터 얻어질 수 있다. 프로그램 가능한 거울 배열의 경우에, 상기 지지구조체는 예를 들어 필요에 따라 고정 또는 이동 가능한 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

-프로그램 가능한 LCD 배열. 이러한 구성의 일례는 여기에 참고 자료로 채용된 미국 특허 제 5,229,872호에 나타나있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정 또는 이동 가능한 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

간략화를 위해서, 본 명세서의 나머지 부분에서는 마스크와 마스크 테이블과 관련된 예시를 상세히 나타낼 것이다. 그러나, 본 예시에 나타난 일반적인 원리는 상술된 바와 같이 패터닝 수단의 더 폭넓은 개념으로 이해되어야 한다.

리소그래피 투영장치는 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 패터닝 수단은 집적 회로의 각각의 층에 대응하는 회로 패턴이 형성될 수 있으며, 이 패턴은, 방사선 감광 물질(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 (하나 이상의 다이로 이루어진) 목표영역상에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한 장의 웨이퍼에는 투영 시스템을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사되는 인접 목표영역들의 전체적인 네트워크를 포함할 것이다. 마스크 테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 이용하는 현 장치에서, 2가지 상이한 형태를 갖는 장치 사이에는 구별이 있을 수 있다. 일 형태의 리소그래피 투영장치에 있어서, 목표영역상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광시킴으로써 각각의 목표영역이 조사된다. 상기 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼라 칭한다. 통상 스텝-및-스캔 장치로 불리워지는 대안장치에서는 상기 스캔 방향에 평행 또는 반평행으로 기판 테이블을 동기적으로 스캐닝하면서 투영빔하에서 소정의 기준 방향("스캐닝 방향")으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝함으로써 각 목표영역이 조사된다. 일반적으로 투영 시스템은, 배율 인자(magnification factor)(M) (일반적으로 <1)를 가지므로 기판 테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크 테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M 배가 된다. 여기서 서술된 리소그래피 장치에 관련된 보다 상세한 정보는 예를 들어 본 명세서에서 참조로 포함된 미국 특허 제 6,046,792호에서 얻을 수 있다.

리소그래피 투영 장치를 제조하는 제조 공정에서, 패턴(예를 들어, 마스크에서)은 방사선 감지물질(레지스트)층이 적어도 부분적으로 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화 단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후, 기판은 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 IC 디바이스의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학 기계적 연마 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체 공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 그 후, 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로에 대해 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)"으로 부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영 시스템은 이후에서 "렌즈"로 언급될 것이다. 그러나 이러한 용어는 예를 들어, 굴절 광학, 반사 광학, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하여 다양한 형태의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 상기 방사선 시스템은 방사 투영 빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성 요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성 요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 또한, 리소그래피 장치는 2이상의 기판 테이블 및/또는 2이상의 마스크 테이블을 갖는 형태가 될 것이다. 이러한 "복수 스테이지" 장치에서, 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 트윈 스테이지 리소그래피 장치가 개시되어 있다.

본 발명의 경우에, 투영 시스템은 일반적으로 거울배열로 구성될 것이고 마스크는 반사형일 것이다. 예를 들어, WO 99/57596호에서 논의된 장치를 참고하자. 바람직하게는 이러한 경우에 방사선은 플라즈마원에 의해 발생될 수 있는 극자외선 (EUV) 범위내의 전자기 방사선이다. 일반적으로, 상기 방사선은 대략 50nm 미만의 파장을 갖고, 바람직하게는 대략 20nm 미만이고 가장 바람직하게는 대략 15nm 미만 인 파장을 갖는다. 리소그래피 산업에서 주목할만한 관심을 얻고 있는 EUV 영역의 파장에 대한 예시는 13.4nm 이지만, 이러한 영역에서 예를 들어 11nm 등의 다른 기대할 수 있는 파장이 또한 존재한다.

이러한 방사선과 함께 사용하기에 알맞은 방사선 시스템의 예시는 WO 00 /36471호에 기술된다. 이러한 방사선 시스템은 EP 1037113호에서 기술된 바와 같이 EUV와 함께 사용할 수 있는 적절한 콘덴서를 포함할 것이다.

탄화수소 분자 및 수증기등의 오염입자가 리소그래피 투영장치에 존재하는 것은 잘 알려져 있다. 이들 오염 입자들은 예를 들어, EUV 방사선 빔에 의해서 기판으로부터 스퍼터링되어 떨어진 파편(debris) 및 부산물(by-products)을 포함할 것이다. 상기 입자들은 또한 EUV원으로부터의 파편, 액추에이터, 도관 케이블 등에서 방출된 오염물질을 포함할 수 있다. 일반적으로 방사선 시스템과 투영 시스템등의 리소그래피 투영장치의 부품들은 적어도 부분적으로 배기되기 때문에, 이들 오염 입자들은 이러한 영역으로 이동하는 경향이 있다. 그 후 이러한 영역에 위치된 광학 구성 요소의 표면에 이들 입자들이 흡착된다. 광학 구성요소의 이러한 오염은 반사율의 손실을 초래하고, 이것은 상기 장치의 정확성과 효율에 악영향을 끼질 수 있고 또한 구성요소의 표면을 열화시킬 수 있어, 그것들의 내용수명(useful lifetime)을 감소시킨다.

상기 장치로부터 불순물을 제거하기 위해서 제안되어온 선행 대책은, 기판 표면의 스퍼터링에 의해서 생성된 파편의 투영 시스템을 향한 이동을 억제하는 것을 포함한다. 예를 들어, 파편을 제거하기 위해서 기판과 최종 광학 구성요소 사이에 "기체 커튼(gas curtain)"을 도입함으로써, 기판과 최종 광학 구성요소 사이의 거리를 증가시킴으로써 문제가 해결될 수 있다는 것이 이미 제안되었다. 이러한 대책은 예를 들어 오염물질이 투영 시스템내로 들어오는 것을 방지하도록 한다. 그러나, 어떤 오염물질들은 여전히 시스템내에 들어오거나, 예를 들어 부품들을 이동시킴으로써 시스템 그 자체에서 발생될 수 있다.

본 발명의 목적은 광학 구성요소의 오염이 억제되어 상술된 바와 같은 이전에 사용된 시스템의 문제점들을 개선하는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 방사선 시스템의 적어도 일부를 포함하는 공간 및/또는 상기 투영 시스템의 적어도 일부를 포함하는 공간은 0.1Pa 내지 10Pa의 압력의 비활성 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 서두에서 상술된 바와 같은 리소그래피 투영장치가 제공된다.

방사선 시스템 또는 투영 시스템중 어느 하나 또는 두 시스템 모두에 비활성 기체를 도입시킴으로써 시스템에 포함된 임의의 오염물질 입자의 평균 자유 경로 (mean free path)가 감소된다. 이것은 방사선 시스템 및/또는 투영 시스템에 위치된 거울등의 광학 구성 요소의 오염을 억제하는데 효과적이다. 이러한 광학 구성요소의 오염은 이러한 방법을 사용하여 대략 10 내지 10³ 의 인자(factor)만큼 억제될 수 있다. 따라서, 거울 표면이 보호될 수 있고 시간의 경과에 따른 그것들의 반사율의 감소가 줄어들어 그것들의 내용수명을 증가시킨다.

또한, 본 발명은,

방사선 감지 재료층에 의해 적어도 부분적으로 도포된 기판을 제공하는 단계,

방사선 시스템을 사용하는 방사선의 투영빔을 제공하는 단계,

투영빔의 단면에 패턴을 제공하기 위해서 패터닝 수단을 사용하는 단계,

방사선 감지 재료층의 목표영역상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하고,

상기 방사 시스템의 적어도 일부를 포함하는 공간 및/또는 상기 투영 시스템의 적어도 일부를 포함하는 공간에 비활성 기체를 공급하는 단계를 더 포함하고 상기 공간에서의 압력이 0.1 내지 10Pa인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 명세서에서는 집적회로의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 특정한 적용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기 영역 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정 표시 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용 예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "목표영역" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 고려하여야 할 것이다.

본 발명은 직교하는 X, Y 및 Z 방향을 바탕으로 하는 좌표 시스템을 사용하 여 기술되고 I 방향과 평행한 축에 대한 회전은 Ri 로 표시된다. 또한, 문맥이 이와 다르게 요구되지 않는다면, 본 명세서에 사용된 용어 "수직"(Z)은 상기 장치의 특정 배향을 포함하기 보다는 기판 또는 마스크 표면에 수직인 방향으로 언급된다.

실시예1

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 나타낸다. 본 장치는,

ㆍ방사선(예를 들어, EUV 방사선)의 투영 빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템( Ex, IL); 이 특정의 경우에, 방사선 시스템은 방사원(LA)을 포함한다.

ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더를 구비하며, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 접속된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼)을 잡아 주는 기판 홀더를 구비하며, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 접속된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및

ㆍ기판(W)의 목표영역(C)(하나 또는 그 이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화시키는 투영 시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 렌즈 그룹)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크를 구비한) 반사형이다. 하지만, 일반적으로 또한, 예를 들어 (투과 마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 바와 같이 프로그램 가능한 거울 배열의 형태와 같이 또다른 종류의 패터닝 수단을 이용할 수 있다.

방사원(LA)(예를 들어, 저장링 또는 싱크로트론의 전자빔의 경로 주위에 제공된 언듈레이터 또는 위글러, 레이저 생성 플라즈마원 또는 방전원)은 방사선 빔을 발생시킨다. 이 빔은 직접 또는 예를 들어 빔 익스팬더(beam expander)(EX) 등의 컨디셔닝 수단을 통과한 후 조명 시스템(일루미네이터)(IL)으로 공급된다. 일루미네이터(IL)는 빔내의 강도 분포의 외측 및/또는 내측 방사상 범위(일반적으로 σ-외측 및 σ-내측이라 칭함)를 설정하는 조정 수단(AM)을 포함한다. 또한, 그것은 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO) 등의 여러가지 다른 구성요소를 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 부딪히는 빔(PB)은 그 단면에서 소정의 균일성 및 강도 분포를 갖게된다.

도 1에 있어서, 방사원(LA)은 (예를 들어, 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서와 같이) 리소그래피 투영 장치의 하우징내에 있을 수 있지만, 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어질 수 있고, 그것이 생성하는 방사빔은 (예를 들어 적절한 지향 미러를 사용하여) 상기 장치로 유도되는 것을 알 수 있다. 이 후자의 방법은 흔히 방사원(LA)이 엑시머 레이저인 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 양 방법을 포함한다.

이후 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상의 마스크 홀더에 고정된 마스크(MA)에 거친다. 마스크(MA)를 통과한 후, 상기 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판 (W)의 목표영역(C)위에 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계 측정 수단 (IF))의 도움을 받아, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 상이한 목표영역(C)들을 빔 (PB)의 경로 내에 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후, 또는 스캐닝하는 동안, 마스크(MA)를 빔(PB)의 경로에 대하여 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치 설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치 설정)의 도움을 받아 행해진다. 그러나 웨이퍼 스테퍼의 경우에는 스텝-및-스캔 장치와는 대조적으로 마스크 테이블(MT)이 단지 짧은 행정 액추에이터에만 접속되거나 또는 고정되기도 한다.

상술한 장치는 다음의 두 가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 목표영역(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 목표영역(C)이 빔(IB)에 의해 조사될 수 있다.

2. 스캔 모드에서는, 소정 목표영역(C)이 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는, 실질적으로 상기와 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 x 방향)으로 이동 가능함으로써, 투영 빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하게 되고, 동시에, 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 이동하고, 여기에서 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M = 1/4 또는 M = 1/5)이다). 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고 상대적으로 넓은 목표영역(C)이 노광될 수 있다.

도 2는 본 발명의 특정한 경우의 조명 시스템을 더욱 상세히 도시한다. 이 경우에, 전체 조명 시스템에 비활성 기체가 공급되어, 이러한 영역에서의 광학 구성요소의 오염이 억제된다. 거울(3) 및 도 1을 참조로 상술된 바와 같은 여러가지 다른 광학 구성요소를 선택적으로 포함하는 조명 시스템(IL)은 챔버(2)내에 포함된다. 상기 챔버는 비활성 기체 공급장치(5)로부터 비활성 기체를 공급받고, 상기 비활성 기체 공급장치는 기체 또는 액체 비활성 기체를 포함하는 가압된 컨테이너일 수 있다. 비활성 기체는 0족 기체, 예를 들어 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤 또는 크세논 등의 화학적으로 비활성인 기체일 수 있거나 질소 또는 이들 기체 중 임의의 기체의 혼합일 수 있다. 이들 기체가 극자외선 범위의 방사선에 상대적으로 높은 투과성을 갖기 때문에, 비활성 기체는 바람직하게는 헬륨, 아르곤 또는 질소중 하나 또는 이들의 혼합이 된다. 비활성 기체는 밸브를 포함하는 입구(6)를 경유하여 챔버(2)로 공급된다.

압력 센서 수단(4)을 사용하여 챔버(2)내의 압력을 모니터링한다. 챔버내의 전체 압력이 0.1Pa 내지 10Pa, 바람직하게는 1Pa 내지 5Pa, 더욱 바람직하게는 2Pa 내지 3Pa 의 범위내에 있도록 밸브를 사용하여 챔버내의 비활성 기체의 부분압력을 조정한다.

도 3은 본 발명의 특정한 경우의 투영 시스템을 더욱 상세히 설명한다. 이러한 경우에 있어서, 비활성 기체가 전체 투영 시스템에 공급되어, 이러한 영역에서 광학 구성요소의 오염을 억제한다. 거울(8)과 선택적으로 도 1을 참조하여 상술된 바와 같은 여러가지 다른 광학 구성요소를 포함하는 투영 시스템(PL)은 챔버(7)내에 포함된다. 상기 챔버는 비활성 기체 공급장치(10)로부터 비활성 기체를 공급받고, 상기 비활성 기체 공급장치는 기체 또는 액체 비활성 기체를 포함하는 가압된 컨테이너일 수 있다. 비활성 기체는 도 2를 참조하여 앞에서 설명된 것과 같은 임의의 화학적으로 비활성인 기체일 수 있다. 비활성 기체는 밸브를 포함하는 입구 (11)를 통해 챔버(7)에 공급된다.

챔버(7)내의 압력은 압력 센서 수단(9)을 사용하여 모니터링된다. 챔버내의 전체 압력이 0.1Pa 내지 10Pa, 바람직하게는 1Pa 내지 5Pa, 더욱 바람직하게는 2Pa 내지 3Pa 의 범위내에 있도록 밸브를 사용하여 챔버내의 비활성 기체의 부분압력을 조정한다.

본 발명의 다른 특정한 경우에 있어서, 조명 시스템과 투영 시스템은 두 개의 분리된 챔버들내에 포함되고, 도 2 및 도 3을 참조로 상술된 바와 같이 각각의 챔버는 비활성 기체를 공급 받는다.

챔버(2 및 7)내로 저압의 비활성 기체의 도입은 챔버에 존재하는 탄화수소 분자 또는 수증기등의 임의의 오염 입자의 평균 자유 경로를 감소시키는 효과를 갖는다. 10^-1Pa 이하의 압력으로 배기된 챔버에서, 이러한 입자의 평균 자유 경로는 이러한 챔버의 통상 치수보다 더 크다. 따라서, 챔버내의 거울등의 광학 구성요소를 향한 입자 플럭스는 구성요소 표면의 직접적인 분자 충격에 의해서 결정된다. 분자 플럭스는 다음 식을 사용하여 계산될 수 있다.

분자 플럭스 =

여기서, n_CHx는 (대부분 탄화수소로 이루어져 있지만, 예를 들어 물일 수도 있는)오염물질 농도이고, v는 오염물질 입자의 평균 속도이다.

0.1Pa 내지 10Pa 압력에서 비활성 기체를 챔버내로 유입시킴으로써, 오염 입자의 평균 자유 경로가 감소되고 광학 구성요소를 향한 입자의 플럭스는 확산에 의해서 결정된다. 확산 플럭스는 다음과 같이 계산될 수 있다.

확산 플럭스 =

여기서, 확산 계수(D)는

로 결정되고, l은 진공 챔버의 고유크기이고,

는 확산 단면이고, p는 챔버에서의 배경압력이고, k는 볼츠만 상수이다.

는 소정 T 및 p 에서 혼합물인 Ar-CH_X 에 대한 공지된 확산 계수를 사용하여 계산될 수 있다. 이러한 경우에, 혼합물내의 분자의 평균속력은

를 사용하여 계산될 수 있다.

여기서, M은 혼합물에서의 분자 질량이다.

챔버내로의 비활성 기체의 도입이 광학 구성요소의 오염을 억제하는 정도는 억제 인자로 고려될 수 있고 그것은 다음과 같이 계산될 수 있다.

억제 인자 = 분자 플럭스/확산 플럭스 =

=

오염 입자가 더 클 때 또는 배경 압력이 증가할 때 오염물의 억제가 증가된다는 것이 이 식으로부터 결정될 수 있다. 그러나, 챔버내의 비활성 기체의 증가된 압력은 EUV 방사선에 대한 감소된 투과성을 초래할 것이고 따라서 상기 시스템의 효율을 감소시킬 것이다. 이러한 효과가 EUV 방사선에 대하여 높은 투과성인 헬륨, 아르곤 및 질소등의 기체에서는 덜 중요하더라도, 압력의 증가에 따라 EUV 방사선에 대한 이들 기체의 투과성에는 상당한 차이가 있다. 따라서, 비활성 기체의 압력은 10Pa 이하, 유익하게는 3Pa 이하로 유지되어야 한다.

본 발명의 특정 실시예가 앞에서 기술되고 있지만, 본 발명이 기술된 바와 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 설명은 본 발명을 제한하는 것을 목적으로 하지 않는다.

본 발명에 따른 리소그래피 투영장치에 의해, 광학 구성요소의 오염이 억제된다.

Claims

리소그래피 투영장치에 있어서,

방사선 투영빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템(Ex, IL);

소정 패턴에 따라 상기 방사선 시스템에 의하여 제공되는 투영빔을 패터닝하도록 작용하는 패터닝 수단(MA)을 지지하고, 상기 방사선 시스템으로부터 분리된 지지구조체(MT);

기판(W)을 고정하는 기판 테이블(WT); 및

상기 기판의 목표영역상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영 시스템(PL)을 포함하여 이루어지고,

상기 방사선 시스템의 적어도 일부를 포함하는 공간 및/또는 상기 투영 시스템의 적어도 일부를 포함하는 공간은, 오염 입자들의 평균 자유 경로(mean free path)를 감소시키기 위하여 1Pa 내지 10Pa의 압력에서 비활성 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항에 있어서,

상기 방사선 시스템은 50nm 미만의 파장을 갖는 극자외선 방사선의 투영빔을 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제2항에 있어서,

상기 극자외선 방사선 빔은 8nm 내지 20nm, 특히 9nm 내지 16nm의 범위의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 비활성 기체는 헬륨, 아르곤 또는 질소 또는 그것의 혼합인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 공간내의 압력은 1Pa 내지 5Pa인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 공간내의 압력은 2Pa 내지 3Pa인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
리소그래피 투영장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,

방사선 감지 재료층에 의해 적어도 부분적으로 도포된 기판(W)을 제공하는 단계,

방사선 시스템(Ex, IL)을 사용하여 방사선 투영빔(PB)을 제공하는 단계,

상기 방사선 시스템으로부터 분리된 지지구조체(MT)에 지지된 패터닝 수단(MA)을 사용하여 상기 방사선 시스템으로부터 제공되는 투영빔의 단면에 패턴을 제공하는 단계,

상기 방사선 감지 재료층의 목표영역상에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영시스템(PL)에 의하여 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,

상기 방사선 시스템의 적어도 일부를 포함하는 공간 및/또는 상기 투영 시스템의 적어도 일부를 포함하는 공간에 비활성 기체를 공급하는 단계를 더 포함하고, 오염 입자들의 평균 자유 경로(mean free path)를 감소시키기 위하여 상기 공간내의 압력이 1Pa 내지 10Pa인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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