KR100767837B1 - 리소그래피장치, 디바이스제조방법 및 그 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 리소그래피 투영장치에 사용하는 광학기기의 사전세정(pre-cleaning) 또는 인시튜(in situ) 세정은 마이크로파 방사선 및/또는 적외선, 바람직하게는 1000cm^-1 내지 4600cm^-1 범위내의 소정 파장 또는 파장의 범위를 갖는 적외선으로 광학기기를 조사하여 행하여질 수 있다. 본 기술은 특히 마스크를 세정하는데 적합하다. 오염된 광학기기에 지향되는 마이크로파 방사선 및/또는 적외선의 흡수를 감시하여, 상기 기기의 오염정도가 검정될 수 있다. 이 방법은 또한 EUV 장치에서의 물분압을 감소시키는데 적합하다.

Description

리소그래피장치, 디바이스제조방법 및 그 디바이스{Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby}

도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치의 도면; 및

도 2는 본 발명의 특정 실시예의 마스크 스테이지의 도면이다.

본 발명은,

- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및

- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 투영빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피 투영장치에 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, 바이너리(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.

- 프로그래밍 가능한 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. 프로그래밍 가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나 또는 압전작동 수단(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 1 이상의 프로그래밍가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호와 US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호와 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 거울배열의 경우에, 상기 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 감지물질(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단 일 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. 특정형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 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 소정의 기준 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔 하의 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자(magnification factor) M(일반적으로<1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (마스크의) 패턴은 방사선 감지물질(레지스트)층으로 최소한의 부분이라도 도포된 기판상에 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 피쳐(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(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, 굴절광학, 반사광학, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 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 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있 다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되는 듀얼스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하여 묘화될 수 있는 피쳐의 크기를 줄이기 위해서는, 조명 방사선의 파장을 줄이는 것이 바람직하다. 그러므로, 180nm보다 작은 자외선 파장, 예를 들어 157nm 또는 126nm가 일반적으로 기대된다. 또한 기대되는 것은 50nm보다 작은 극자외선(EUV) 파장, 예를 들어 13.5nm이다. UV 방사선의 적당한 방사원으로는 Hg 램프 및 엑시머 레이저를 포함한다. 기대되는 EUV 방사원으로는 레이저생성 플라즈마원, 방전원 및 축전 링(storage ring) 이나 싱크로트론내의 전자빔 경로의 주위에 제공되는 언듈레이터(undulator) 또는 위글러(wiggler)를 포함한다.

EUV 방사선의 경우, 투영시스템은 일반적으로 거울배열로 이루어지고, 마스크는 반사형일 것이다. 예를 들어, 논의된 상기 장치는 국제특허출원 WO 99/57596호를 참조한다.

그러나, 이러한 파장에서 작동하는 장치는 더 긴 파장에서 작동하는 장치보다 오염입자들의 존재에 대하여 현저하게 더욱 민감하다. 탄화수소분자 및 수증기와 같은 오염입자가 외부 방사원으로부터 시스템내로 도입될 수 있거나 또는 리소그래피장치 자체에서 생성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 오염입자는, 예를 들면 EUV 방사빔에 의하여 기판으로부터 떨어져 비산되는 부스러기 및 부산물, 또는 장치에 사용된 플라스틱, 접착제 및 윤활제의 증발로 만들어진 분자를 포함할 수 있다.

이들 오염물질은 시스템내의 구성요소에 흡착되는 경향이 있어서, 방사빔의 투과에 있어 손실을 일으킨다. 157nm 방사선을 사용하는 경우, 단지 하나 또는 소수 개의 오염입자 단일층이 각 광학면상에 형성될 때, 대략 1%의 투과 손실이 관측된다. 이러한 투과 손실은 허용할 수 없을 정도로 높다. 또한, 상기 시스템의 투영빔 강도에 대한 균일성은 0.2%보다 적은 것이 요구된다. 국부적으로 치우친 오염은 이러한 요구사항을 만족시키지 못할 수 있다.

또한, 광학기기의 표면상 또는 예를 들어 반사방지 코팅의 다공성 표면(porous surface)의 경우에 있어 광학면내에서의 오염입자의 흡착은, 예를 들면 광학기기 자체에 대해 균열(cracking)과 같은 손상을 일으킬 수 있는 위험이 있다. 이러한 손상은 광학기기가 최대 출력시의 UV 방사선(예를 들어 157nm 방사선)으로 갑작스럽게 조사(irradiate)된다면 발생할 수 있다. 상기 조사(irradiation)는 광학기기의 상기 다공성 표면내에 트래핑(trapping)된 물분자와 같은 작은 오염입자의 급속한 증발(evaporation)을 일으키므로, 광학면 자체를 손상시킨다. 이러한 손상은 비용이 많이 들며, 이것의 발생의 최소한의 위험도 피해야만 한다. 따라서, 리소그래피장치의 광학기기들이 가능한 한 오염물질이 없도록 유지되는 것이 바람직하다.

광학기기를 세정하는 종래의 방법은, 예를 들면 세정물질로서 그 활성(activity)이 UV 방사선의 존재에 의하여 증가되는 오존의 사용이 포함된다. 하지만, 이러한 세정방법은 매우 조잡하고, 세정될 광학기기, 특히 그 표면을 손상시킬 수 있다. 특히, 일반적으로 테플론계(teflon-based) 또는 기타 유기물질로 이루어지는 마스크가 상기 방법의 사용으로 인하여 손상될 수 있다.

EUV 방사선을 사용하는 장치와 관련된 또 다른 문제는 특히 장치의 물분자의 존재에 관한 것이다. 통상적으로, EUV 리소그래피 툴의 운전에 필요한 고진공시스템은 높은 물분압을 가지고 있다. 그러나, 물의 존재는 EUV 방사선과 결합하여 거울의 산화를 일으키는 경향이 있다. 이것은 돌이킬 수 없는 그리고 매우 큰 손상을 일으키는 과정(damaging process)이고, 거울반사에 있어 매우 심각한 손실을 초래한다. 거울 교체에 제한적으로 고비용이 들기 때문에, 이것은 결국 반사레벨이 좋지 않은 리소그래피 툴의 운전을 초래하여, 생산성을 떨어뜨린다. 거울의 수명감소는 또한 명백한 경제적 손실도 초래한다.

상기 문제에 대한 가능성 있는 해결책으로 산화보호캡층이 제안되어 왔다. 하지만, 상기 연구분야에서 지금까지 증명된 성공사례들은 매우 드물다. EUV 시스템에 사용되는 거울의 수명을 15시간보다 길게 할 수 있는 보호방법이 아직까지는 알려지지 않고 있다. 이것은 요망되고 있는 10,000시간보다 훨씬 적은 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 광학기기로부터 오염입자를 제거할 수 있는 수단을 포함하여 이루어지는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 EUV 시스템에서 거울에 발생되는 산화성 손상을 줄이는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적 및 기타 목적들은 서두에 언급한 본 발명에 따른 리소그래피장치에 의하여 달성되는데, 상기 장치는,

광학기기에 부착된 오염입자들을 상기 광학기기를 실질적으로 가열시키지 않 고 제거할 수 있는 방사선을 공급하는 방사원을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명자들은 리소그래피 투영장치에, 예를 들어 마이크로파 방사선 및/또는 적외선과 같은 방사선을 공급하는 것이 시스템내의 광학기기를 세정하고 거울에 대한 산화성 손상을 줄이는 효과를 갖는다는 것을 발견하였다. 세정은 시스템내의 광학기기에 적당한 방사선의 방사원을 지향시켜 행해진다. 상기 방사선은 광학기기의 표면에 흡착된 오염분자에 의하여 흡수될 수 있다. 흡수방사선이 여기되어 분자들이 충분한 에너지를 얻는다면, 분자들은 광학기기의 표면으로부터 증발한다. 그러므로, 마이크로파 방사선 및/또는 적외선이 상기 방식에 사용되어, 광학기기로부터 흡착된 오염물질을 제거할 수 있다.

본 발명은 리소그래피 투영장치에서 광학기기를 세정하는 마일드하지만 능률적인 방식을 제공한다. 세정 후에는, 방사빔의 투과가 증가되고, 균일성도 향상된다. 또한, 광학기기를 세정하는 것은, 광학기기의 표면(광학면)에 흡착되는 물과 같은 작은 분자들의 수를 감소시킨다. 이것은 또한, UV 투영빔이 조사될 때 상기 분자들의 제어되지 않은 증발로 인하여 광학기기에 형성되는 균열 또는 상기 광학기기에 발생하는 기타 손상의 가능성을 감소시킨다.

본 발명의 사용은 또한 장치에 존재할 수 있는 정교한 광학면에 대한 손상을 피하게 한다. 특히, 마이크로파 방사선 및/또는 적외선의 강도는, 초기의 방사선을 낮은 강도로 시행하면서, 변화될 수 있다. 그러므로, 상기 방법은, 예를 들어 테플론으로 이루어지는 마스크에 사용하기에 적합하다.

광학기기에 사용되는 물질의 예로는, 적은 수의 수산기 그룹을 갖거나 갖지 않을 수 있는 CaF₂, BaF₂, MgF₂ 및 석영이다. 이들 물질이 비교적 주파수가 낮은 적외선으로 조사된다면, 이들 물질은 적외선을 흡수하고, 그 결과 실질적으로 가열될 것이다. 리소그래피 투영장치에서 광학기기를 가열하기 위하여 적외선을 사용하는 예로는, EP 0 532 236 A1호에서 찾을 수 있다. 하지만, 광학기기에 대한 투영빔의 열부하가 비교적 낮은 경우, 상기 기기가 가열되는 것은 일반적으로 광학기기의 광학특성에 영향을 주어, 장치의 묘화 성능에 부정적인 영향을 줄 수 있으므로 바람직하지 않다. 노광시 광학기기가 실질적으로 그리고 허용될 수 없을 정도로 가열되는지의 여부는, 일반적으로 예를 들어 물질의 타입 및 광학기기의 크기와 형상에 따른다. 이러한 이유로, 광학기기에 의하여 흡수되는 10%, 20% 또는 심지어 30%인 방사선까지도 본 발명에 적합하다. 광학기기를 실질적으로 가열시키지 않고, 오염입자들을 선택적으로 제거하기 위하여는, CaF₂로 만들어진 광학기기에는 1000cm^-1 이상의 적외선이 적합하고, 석영으로 만들어진 광학기기에는 2800cm^-1 이상의 방사선이 적합하다.

상기 적외선(광학기기에 의하여 흡수되지 않는)을 사용하는 것의 또 다른 장점은, 단일 적외선원을 사용하여 각 광학기기의 양면을 동시에 세정할 수 있다는 점이다. 또한, 상기 방법은 방사선이 광학기기 자체보다는 오히려 특히 오염물질에 의하여 흡수되기 때문에 효과적이다. 세정된 광학기기는 그 자체가 세정공정에 의하여 실질적으로 가열되지 않고, 따라서 노광을 위하여 즉시 사용될 수 있다.

본 발명의 리소그래피장치는 EUV 시스템에서 발생하기 쉬운 거울에 대한 산화성 손상을 줄일 수도 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 장치는 물의 회전 또는 진동주파수에 대응하는 주파수를 갖는 적외선 또는 마이크로파 방사선이 조사된다. 상기 주파수로 조사함으로써, 장치내의 물분자들이 선택적으로 가열된다. 이것은 장치의 여러 표면에 흡착될 수 있는 물분자를 증발 및 제거시켜, 거울의 산화를 줄인다.

상기 방법은 물분자를 선택적으로 표적으로 삼기 때문에, 상기 장치 자체를 가열시키는 것을 피하면서, 물이 시스템으로부터 제거될 수 있는 능률적인 방식을 제공한다. 이것은 가동휴지시간을 적게하는 데에 요구되는 피쳐 및 툴의 열적 안정성에 대한 요구사항을 희생시키지 않고, EUV 장비의 경제성에 있어 필수적 요소인 EUV 거울의 수명을 증가시킨다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

방사선 감지물질층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 제공하는 단계;

방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

그 단면에서의 패턴을 투영빔에 부여하는 패터닝수단을 사용하는 단계;

방사선 감지물질층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계를 포함하여 이루어지는 디바이스 제조방법에 있어서,

광학기기를 실질적으로 가열시키지 않고, 오염입자를 제거할 수 있는 방사선을 사용하여 조사함으로써, 상기 광학기기에 부착되는 상기 오염입자를 제거하는 단계를 특징으로 한다.

덧붙여, 상기 방법은 마이크로파 방사선 및/또는 적외선으로 상기 광학기기를 조사하여 광학기기의 오염수준을 측정하는 단계와, 상기 방사선의 흡수정도를 감시하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이러한 후자의 방법은 보통 노광에 앞서 장치의 광학기기의 오염수준이 측정될 수 있도록 하여 준다. 흡수의 정도가 바람직하지 않게 높다면, 광학면상에 오염물질이 존재함을 나타내고, 본 발명의 방법이나 다른 방법 중 어느 하나를 이용하여 세정하거나 계속되어질 수 있다. 이것은 오염수준이 허용될 수 있음을 알 수 있을 때까지 노광이 지연될 수 있다는 것을 나타낸다. 그러므로, 매번의 노광동안, 투과 및 균일성 수준이 높으므로, 확실하게 장치의 효율성을 최대화시킬 수 있다.

본 명세서에서는 IC의 제조에서의 본 발명에 따른 장치의 사용에 있어서, 특정한 적용예에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치는 다른 여러 가능한 응용예를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 한다. 예를 들어, 상기 장치는 집적광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 고려하여야 할 것이다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔" 과 같은 용어는(예를 들어, 365nm, 248nm, 193nm, 157nm 또는 126nm 파장의)자외선 방사선 및 EUV(예를 들어, 5~20nm 범위의 파장을 갖는 극자외선)은 물론 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자를 포함하는 모든 종류의 전자기 방사선을 포괄하도록 사용된다.

제1실시예

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

ㆍ 방사선(예를 들어 UV 또는 EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템(Ex, IL). 특별한 경우에, 상기 방사선시스템은 방사원(LA)도 포함한다;

ㆍ 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 제공되며, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결되는 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 제공되며, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결되는 제2대물테이블(기판테이블)(WT);

ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 1이상의 다이를 포함)상으로 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화시키는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 거울 그룹)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (즉, 반사마스크를 구비한)반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어(투과마스크를 구비한)투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 형식의 프로그래밍 가능한 거울배열과 같은, 다른 종류의 패터닝수단을 채택할 수도 있다.

상기 방사원(LA)(예를 들어, Hg 램프, 엑시머 레이저, 레이저생성 플라즈마원, 또는 축전 링 이나 싱크로트론내의 전자 빔 경로의 주위에 제공되는 언듈레이터 또는 위글러)은 방사빔을 생성한다. 이러한 빔은 직접적으로 조명시스템(일루미네이터)(IL)으로 들어가거나 또는 예를 들어 빔 익스펜더(beam expander)(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 후에 조명시스템으로 공급된다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔 강도 분포의 외측 및/또는 내측 반지름 크기(통상 각각 σ-외측 및 σ-내측이라고 함)를 설정하는 조절수단(AM)을 포함할 수 있다. 또한, 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 기타 구성요소를 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크 (MA)에 입사되는 빔(PB)은 그 단면이 소정의 균일성과 강도분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그래피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 흔히 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서와 같이), 상기 방사원이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어질 수 있고, 방사원이 만들어낸 방사빔이 (예를 들어, 적당한 지향거울에 의하여) 장치내부로 들어오게 할 수 있다. 후자의 경우, 방사원(LA)이 엑시머 레이저인 경우가 흔히 있다. 본 발명과 청구범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.

계속하여, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 고정되는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 통과한 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부 (C)상에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계 측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시 키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캐닝하는 동안에 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시킬 수 있도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)에 의하여 행해진다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로)웨이퍼 스테퍼의 경우에서는, 마스크테이블(MT)이 다만 짧은 행정 액추에이터에 단지 연결되거나 고정될 수도 있다.

상술된 장치는 다음의 두 가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)로 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 투영빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.

2. 스캔 모드에서는, 소정의 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는, 실질적으로 스텝 모드와 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동할 수 있어, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하게 되고, 동시에, 기판테이블(WT)은 속도 V=Mν로 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동한다. 이때 M 은 렌즈(PL)의 배율(통상 M = 1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고 상대적으로 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있 다.

본 발명의 특정 실시예에 있어서, 광학기기는 적외선 또는 마이크로파 방사선의 빔을 세정될 광학기기에 지향시켜 오염입자를 세정한다. 예를 들어, 세정될 광학기기는 마스크일 수 있다. 하지만, 본 발명은 시스템내의 임의의 구성요소, 예를 들면 조명 또는 투영 시스템내에 포함되어 있는 광학기기(또는 렌즈)로부터 오염물질을 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명은 동시에 또는 별도로 1개 또는 수개의 광학기기에 적용될 수 있다.

방사선시스템은 126nm와 같은 기타 파장이 사용될 수도 있지만, 본 실시예에서는 157nm의 파장을 갖는 UV광을 생성한다고 가정한다.

도 2는 본 발명의 실시예의 마스크 스테이지를 더욱 상세히 보여준다. 마스크(MA)는 마이크로파 방사선 및/또는 적외선으로 조사된다. 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에서는, 방사선이 적외선원(IRS)으로부터 생성된 적외선이다. 방사선을 흡수하는 임의의 오염분자들은 에너지를 얻고, 그들이 흡착된 표면으로부터 증발할 수 있다. 조사(irradiation)는 노광에 앞서 일어나거나 또는 노광과 동시에 일어날 수 있다. 또한, 세정이 필요한 마스크 또는 기타 광학기기는 리소그래피 투영장치에 삽입하기 전에 조사될 수도 있음이 예견된다.

적외선의 적합한 방사원(IRS)은 백열전구를 포함한다. 마이크로파 방사선의 적당한 방사원은 공동공진기(cavity resonator), 후진파발진기(backward wave oscillator) 및 "클리스트론(Klystrons)"을 포함한다. 상기 방사원은 소정 범위의 파장의 방사선을 제공하거나 파장의 단일 또는 더 협소한 범위의 방사선을 제공할 수 있는 광대역 이미터(broad band emitter)일 수 있다. 상기 방사원은 상이한 파장에 동조시킬 수 있도록 조정가능한 것이 바람직하며, 원하는 파장을 선택하기 위하여 필터가 사용될 수도 있다.

임의의 분자내의 결합(bond)은 특정 주파수에서 회전하고 진동한다. 일반적으로, 회전주파수(rotational frequency)는 마이크로파 영역에 놓여있고, 진동주파수(vibrational frequency)는 적외선 영역에 있다. 따라서, 이들 영역내의 소정 파장 또는 일정 범위의 파장에서의 조사는 여기(excitation)를 일으키고, 회전 또는 진동을 통하여, 오염분자의 제거에 이르게 한다. 마이크로파 방사선 또는 적외선을 위한 적당한 파장 또는 파장의 범위는 0.3cm^-1 내지 4600cm^-1 범위에 들어가고, 통상적으로 회전여기가 사용되면(마이크로파 영역), 1 내지 100cm^-1 또는 진동여기가 사용되면(적외선 영역), 400 내지 4600cm^-1이다.

본 발명의 일 실시예는 상기 분자 또는 상기 분자내의 결합의 특유한 회전주파수나 진동주파수로 조사함으로써 1 이상의 특정 오염분자를 표적으로 삼는 것을 포함한다. 예를 들어, 진동여기를 고려하면, 알킬 C-H 결합은 2800cm^-1 내지 3000cm^-1 범위의 스트레칭(stretching) 주파수를 가지고, O-H 결합은 2800cm^-1 내지 3800cm^-1 범위의 스트레칭 주파수를 가진다. 소정의 분자에 있어 각 진동의 정밀한 주파수는 입체영향(steric influence) 및 비공유결합(예를 들면, 수소결합)과 같은 여러 인자에 의하여 결정된다. 각종 화학결합을 위한 대략적인 진동주파수는 아래 표에 주어진다.

진 동	주 파 수(cm-1)
O-H	2800-3800
O-H(Si-OH)	3800
O-H(Si-OH)	4600
C-H	2960
C-C	900
C=C	1650
C=O	1700
S=O	1310
C-F	650
Si-Si	430

따라서, 상기 특정 주파수 중 하나 또는 상기 주파수 중 하나를 포함하는 범위의 적외선이 대응하는 형식의 결합을 가지고 있는 분자를 여기시키는데 사용될 수 있다.

리소그래피장치에 존재하는 많은 오염분자들은 O-H 결합, 예를 들어 물과 알콜을 가지고 있고, 따라서 주파수의 적당한 범위는 2800cm^-1 내지 3800cm^-1 이다. 물의 진동주파수는 상기 범위의 상단에 있으므로, 특별히 물분자를 표적으로 하고 싶다면, 3500cm^-1 내지 3800cm^-1 의 주파수가 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 관련된 오염물질의 진동주파수에 대응하는 주파수를 갖는 방사선을 이용하여 광학기기를 조사함으로써 기타 오염물질을 표적으로 삼을 수 있다. 몇가지 주파수가 차례로 또는 동시에 조사되어, 몇가지 상이한 오염물질들을 표적으로 하도록 할 수 있다.

특정 형식의 오염물질을 제거하기 위하여 소정의 파장을 사용하는 것이 바람직하지만, 대안적으로는 예를 들어, 마이크로파 방사선 및/또는 적외선의 방사원으로서 광대역 이미터를 사용하여, 넓은 범위의 파장이 사용될 필요가 있을 수 있다. 이것은 광범위한 각종 상이한 분자들을 한꺼번에 활성화시키고 증발시킨다.

원한다면, 센서(2)를 사용하여 마이크로파 방사선 및/또는 적외선의 흡수를 감시할 수 있다. 이는 제2실시예에서 더 기술된다.

본 발명의 세정방법은 기타 세정방법, 예를 들어 오존 및/또는 UV 방사선의 사용을 포함하는 방법과 조합하여 사용될 수 있다는 것이 예견된다.

제2실시예

본 발명의 제2실시예는, 광학기기의 표면상의 오염물질에 의한 적외선의 흡수를 감시하도록 본 장치에 센서(2)가 장착되는 것을 제외하고는 제1실시예와 동일하다. 제1실시예와 같이, 적외선이 활용되지만, 마이크로파 방사선이 사용될 수 있다는 것도 이해된다. 도 2에서, 센서(2)는 마스크에 지향되는 적외선의 흡수를 감시하는 것으로 도시되지만, 임의의 광학기기에 지향되는 방사선의 흡수를 감시하는데 사용될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 광학기기는 반사형일 수 있으므로, 센서는 적외선의 반사율을 측정한다. 그러나, 마스크가 투과형이라면, 상기 센서는 마스크 또는 기타 광학기기를 통하는 투과의 정도를 측정하도록 자리잡을 것이다.

적외선의 흡수정도는 광학기기의 오염범위 정도를 가리킨다. 따라서, 상기 센서는 당해 광학기기가 노광시에 충분하게 세정이 일어나는지의 여부 또는 추가 세정이 필요한지의 여부를 나타내는데 사용될 수 있다. 광학기기가 세정을 필요로 하는 때가 결정될 수 있도록 하기 위하여, 이러한 검출공정의 규칙적인 사용이 바 람직하다.

상기 센서는 세정공정을 하는 동안에 사용될 수도 있다. 세정은 제1실시예에 기술된 것과 같이 행하여지고, 조사가 일어나면서, 상기 방사선의 흡수가 센서(2)를 이용하여 감시된다. 센서가 흡수수준이 충분한 수준 아래로 떨어진 것을 나타내는 경우, 광학기기의 오염수준이 허용될 수 있으므로, 세정공정이 중단되고 노광이 행해질 수 있다.

또한, 만일 광학기기가 본 발명의 적외선 방법에 의하여 충분하게 세정되지 않는다는 것을 센서가 나타낸다면, 다른 기술들이 채택될 수도 있다.

제3실시예

본 발명의 제3실시예는, 적외선 또는 마이크로파 방사선, 바람직하게는 적외선으로 조사하여, 시스템내의 물분압이 감소되는 것을 제외하고는 제1실시예와 동일하다.

본 실시예에서, 방사선시스템은 극자외선(EUV) 범위의 방사선을 생성한다. 예를 들어, 상기 방사선은 대략 50nm 이하, 바람직하게는 대략 20nm 이하, 더욱 바람직하게는 대략 15nm 이하의 파장을 가질 수 있다. 리소그래피 산업분야에서 상당한 관심을 끌고 있는 EUV 영역의 파장의 예로는 13.5nm가 있지만, 이 영역에서 예를 들어 11nm와 같은 여타의 유망한 파장도 있다.

본 실시예에 있어서, 리소그래피장치의 내부는 IR 방사원(IRS)으로부터 IR광이 조사된다. 방사선의 주파수는 물분자에 의하여 흡수되는 주파수이다. 예를 들 어, 3500cm^-1 내지 3800cm^-1 범위내의 소정 주파수 또는 주파수 범위이고, 바람직하게는 대략 3400cm^-1(2.94㎛)이다. 상기 방사선은 단일 주파수 또는 좁은 범위의 주파수인 것이 바람직하다.

조사는 매우 짧은 응답 기간에 동적으로 제어될 수 있다. 본 발명에서의 센서(2)는 장치내의 물분압을 측정할 수 있는 질량분석계일 수 있고, 조사를 동적으로 제어하는데 사용될 수 있다. 따라서, 조사의 펄스는, 물분압이 특정수준을 넘어 상승한 것을 센서가 나타내는 경우에 시스템에 가해질 수 있다.

이러한 방식의 조사는 물분자의 증발 및 제거를 발생시켜, 결국에는 시스템내의 물분압을 허용수준보다 아래로 감소시킨다. 이것은 장치내에 존재하는 임의의 거울의 산화를 감소시키는 결과를 나타낸다. 노광은 IR 조사 후의 임의의 시간(IR 조사 후 즉시 포함)에 행해질 수 있고, 상기 장치 자체는 IR 조사를 하는 동안 가열되지 않기 때문에, 냉각기간이 필요하지 않게 된다. 대안적으로, IR 조사가 노광과 동시에 행해질 수 있다.

지금까지는 본 발명의 특정 실시예에 대하여만 기술되었지만, 본 발명이 상술된 것과 달리 실행될 수 있다는 것은 명백하다. 상기 기술은 본 발명을 제한하지 않는다.

본 발명에 따르면, 광학기기로부터 오염입자를 제거할 수 있는 수단을 포함하여 이루어지는 리소그래피 투영장치를 제공하고, 또한 EUV 시스템에서 거울에 발 생되는 산화성 손상을 줄이는 방법을 제공한다.

Claims (16)

1. 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

   소정의 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

   기판을 잡아주는 기판테이블;

   상기 기판의 타겟부상으로 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템;

   광학기기에 부착된 오염 입자를 제거할 수 있는 오염 제거 방사선을 제공하는, 상기 방사선 시스템과 별도의 방사원을 포함하며, 상기 방사원은 상기 오염 입자 상으로 상기 오염 제거 방사선을 지향시키도록 배치시키고;

   상기 오염 제거 방사선을 원하는 파장으로 제한하는 필터를 포함하며, 상기 파장은 마이크로파 영역, 적외선 영역, 또는 상기 마이크로파 및 적외선 영역에 속하며, 상기 파장은 상기 오염 제거 방사선의 30%이하가 상기 광학기기에 의해 흡수되도록 선택되는 것을 특징으로 이루어지는 리소그래피 투영장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 적외선 영역 내의 오염 제거 방사선은 1000cm^-1 내지 4600cm^-1 범위내의 소정 주파수 또는 주파수의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 광학기기는 CaF₂, BaF₂ 및 MgF₂로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 화합물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 적외선 영역 내의 오염 제거 방사선은 2800cm^-1 내지 4600cm^-1 범위내의 소정 주파수 또는 주파수의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 광학기기는 석영을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 마이크로파 영역 내의 오염 제거 방사선은 1 내지 100cm^-1 범위내의 소정 주파수 또는 주파수의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
8. 방사선 감지물질층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 제공하는 단계;

   방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

   패터닝 수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

   상기 방사선 감지물질층의 타겟부상으로 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계;

   오염입자를 제거할 수 있고, 상기 투영빔과 상이한 방사원에 의해 제공되는 오염 제거 방사선을 이용한 조사에 의해 상기 광학기기에 부착된 상기 오염입자를 제거하는 단계; 및

   상기 오염 제거 방사선을 원하는 파장으로 제한하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 파장은 마이크로파 영역, 적외선 영역, 또는 마이크로파 및 적외선 영역의 파장이고, 상기 파장은 상기 오염 제거 방사선의 30%이하가 상기 광학기기에 의해서 흡수되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 오염 제거 방사선을 이용한 조사는 상기 투영빔에 대한 노광과 동시에 행해지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    마이크로파, 적외선, 또는 마이크로 및 적외선으로 상기 광학기기를 조사하여 상기 광학기기의 오염수준을 측정하는 단계와, 상기 방사선의 흡수정도를 감시하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 오염입자는 물 분자인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
12. 삭제
13. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 방사원은 백열전구, 공동공진기(cavity resonator), 후진파발진기(backward wave oscillator) 및 클리스트론(Klystrons)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
14. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광학기기의 오염수준을 모니터링하는 방사선 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 오염수준은 오염입자에 의한 방사선의 흡수를 분석함으로써 모니터링되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
16. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 장치 내에 오염을 검출하도록 질량 분석계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.

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