KR100822071B1 - 리소그래피 도구 내의 메인 챔버 가스로부터 광원 가스를고립시키는 방법 및 장치 - Google Patents

리소그래피 도구 내의 메인 챔버 가스로부터 광원 가스를고립시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

제3 가스를 사용하여 제1 가스를 제2 가스로부터 분리하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 제1 챔버는 제1 가스에 기초하여 광을 방출하는 구성 요소를 포함한다. 제2 챔버는 방출된 광을 사용하여 프로세스를 수행하고 제2 가스를 포함한다. 가스록은 제1 챔버를 제2 챔버에 연결한다. 가스 소스는 가스록 내에서 제1 가스와 제2 가스 사이에 제3 가스를 공급하여, 제1 가스가 제2 가스로부터 고립되게 한다. 제1 및 제3 가스는 제1 챔버로부터 펌핑되고, 제1 가스는 제3 가스로부터 분리됨으로써, 재생되어 방출 광을 형성하는 데 재사용된다.
리소그래피 시스템, 광원 가스, 재생, 프로세스 가스, 가스록

Description

리소그래피 도구 내의 메인 챔버 가스로부터 광원 가스를 고립시키는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ISOLATING LIGHT SOURCE GAS FROM MAIN CHAMBER GAS IN A LITHOGRAPHY TOOL}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 리소그래피 시스템 내의 가스록을 통한 가스 흐름을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 나타낸 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
102 : 기판
104 : 광원
106 : 빔 컨디셔너
108 : 조명 광학계
110 : 마스크
112 : 투영 광학계
본 발명은 일반적으로 리소그래피 시스템에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 리소그래피 도구 내에서 광원 가스(light source gas)를 재생(recycling)하는 것에 관한 것이다.
리소그래피는 하나 이상의 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼 등)의 표면 상에 피쳐(feature)(예를 들어, 장치)를 생성하는 데에 사용되는 프로세스이다. 기판은 평판 디스플레이, 회로 기판, 다양한 집적 회로 등의 제조에서 사용되는 것을 포함할 수 있다. 리소그래피 동안, 기판은 기판 스테이지 상에 배치되고, 기판의 표면 상에 투영된 이미지로 노광된다. 이미지는 노광 시스템에 의해 형성된다. 노광 시스템은 광원, 광학계, 및 이미지를 형성하는 데에 사용될 패턴을 갖는 레티클(예를 들어, 마스크)을 포함한다. 레티클은 일반적으로 광원과 기판 사이에 배치된다. 극자외선(EUV) 또는 전자빔 시스템에서, 광원은 광원 진공 챔버 내에 수용되고, 노광 시스템 및 기판은 광학계 진공 챔버 내에 수용된다. 광원 챔버 및 광학계 챔버는 가스록(gaslock)을 통해 연결될 수 있다.
리소그래피에서, 피쳐(예를 들어, 장치) 크기는 광원의 파장에 기초한다. 더 높은 동작 속도를 가능하게 하는 비교적 고밀도의 장치를 갖는 집적 회로를 제조하기 위해서는, 비교적 작은 피쳐를 결상하는 것이 요망된다. 이러한 작은 피쳐를 제조하기 위하여, 단파장의 광(예를 들어, 약 13㎚)을 방출하는 광원이 필요하다. 이러한 방사(radiation)는 EUV 광으로 칭해지며, 이것은 플라즈마 소스(plasma source), 방전 소스(discharge source), 전자 저장 링(electron storage ring)으로부터의 싱크로트론 방사(synchrotron radiation) 등에 의해 생성된다.
몇몇 시스템에서, EUV 광은 방전 플라즈마 광원을 이용하여 생성된다. 이러한 유형의 광원은 이온화되는 가스 또는 타겟 재료를 사용하여 플라즈마를 생성한다. 예를 들어, 플라즈마계 광원(plasma-based light source)은 크세논(xenon)과 같은 가스를 사용할 수 있다. 그리고, 플라즈마는 전기적 방전에 의해 형성된다. 전형적으로, EUV 방사는 13-14㎚의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 시스템에서, EUV 방사는 레이저에 의해 발생된 플라즈마 소스(laser-produced plasma source)로부터 생성된다. 레이저에 의해 발생된 플라즈마 소스에서, 재료의 분출물{예를 들어, 크세논, 클러스터 크세논(clustered xenon), 물방울(water droplet), 얼음 입자, 리튬, 주석 증기(tin vapor) 등}이 노즐로부터 배출될 수 있다. 레이저는 노즐로부터 이격되며, 분출물을 조사(irradiating)하는 펄스를 방출하여 플라즈마를 생성한다. 그리고나서, 이 플라즈마는 EUV 방사를 방출한다.
상대적으로 많은 양의 EUV 광을 생성하기 위하여, (예를 들어, 광원 챔버 내에서) 플라즈마가 생성중인 크세논의 농도는 상대적으로 높아야만 한다. 이것은, EUV 광이 시스템의 나머지 부분을 효율적으로 통과할 수 없을 정도로 높은 압력을 발생시킨다. 따라서, EUV 광이 이동하는 경로는 배기되어야 한다. 통상적으로, 소스 가스가 EUV 광을 발생시키는 기능을 수행하고 난 후, 해당 소스 가스를 가능한 한 신속하게 제거하기 위하여, 대형의 진공 펌프가 사용된다. 불행하게도, 높은 기기 처리량에서는, 비교적 많은 양의 소스 가스가 펌핑되어 버린다. 크세논과 같은 소스 가스의 가격은 상당하므로, 소스 가스를 재활용하지 않는다면, 웨이퍼 단가는 더 높아질 것이다. 소스 가스의 재활용은, EUV 리소그래피 도구의 나머지 부분으로부터 방출되어 소스 가스와 혼합되는 다른 가스들의 포함으로 인해 복잡해진다.
따라서, 일부 리소그래피 도구에서, 소스 가스는 매우 얇은 막(membrane)에 의해 리소그래피 도구의 나머지 부분 내에 있는 가스로부터 분리되어 유지된다. 또한, 이러한 막은 스펙트럼 필터의 기능을 하여, 원하지 않는 방사를 제거한다. 그러나, 높은 처리량과 높은 광 강도를 갖는 리소그래피 도구는, 막을 파괴하는 높은 열 부하로 인해 막을 갖지 못할 수 있다. 열 계산에 의하면, 광원이 턴온될 때에 증발되는 것을 방지하기 위해, 막은 매우 큰 표면적을 가져야 한다. 표면적이 크고 매우 얇은 막은 설사 제조될 수 있다하더라도, 그 부서지기 쉬운 성질로 인해 실제로는 사용될 수 없다. 막이 제거되는 경우, 소스 챔버와 도구의 나머지 부분 사이의 장벽이 사라지고, 가스 혼합이 발생하여, 소스 가스의 재생 작업이 매우 어려워지고, 일부 경우에서는 완전히 불가능해진다.
따라서, 광원 챔버 내의 가스를 리소그래피 도구의 나머지 부분에서 방출된 가스로부터 고립시켜, 소스 챔버 내의 가스가 효율적으로 재생될 수 있게 하는 방법 및 장치가 요구된다.
본 발명의 일 실시예는 제1 가스에 기초하여 광을 방출하는 구성 요소를 포 함하는 제1 챔버, 및 방출된 광을 사용하여 프로세스를 수행하고 제2 가스를 포함하는 제2 챔버를 포함하는 시스템을 제공한다. 시스템은 제1 챔버를 제2 챔버에 연결하는 가스록도 포함한다. 시스템은 가스록 내에서 제1 가스와 제2 가스 사이에 제3 가스를 공급하여, 제1 가스가 제2 가스로부터 고립되게 하는 가스 소스를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는, 제1 가스를 갖는 광원 챔버, 제2 가스를 갖는 광학계 챔버, 광원 챔버를 광학계 챔버에 연결하는 제1 수단, 및 제1 가스를 제2 가스로부터 고립시키기 위하여, 제3 가스를 제1 수단에 통과시키는 제2 수단을 포함하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, (a) 제1 가스를 사용하여 광을 발생시키는 단계, (b) 제2 가스를 사용하여 광학계를 프로세스하는 단계, 및 (c) 제1 가스와 제2 가스 사이를 흐르는 제3 가스를 사용하여, 제1 가스를 제2 가스로부터 분리시키는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 한 양태에서, 제1 및 제3 가스는 제1 챔버로부터 펌핑되고, 제1 가스는 제3 가스로부터 분리되어, 재사용을 위해 재생된다.
이하에서, 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작은 물론, 다른 실시예, 특징 및 이점이 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
본 명세서에 포함되어 그 일부를 형성하는 첨부 도면들은 본 발명을 도시하고 있으며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고, 관련 기술 분야의 숙련된 기술자가 본 발명을 구현하고 사용할 수 있게 한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 설명될 것이다. 도면에서, 동일한 참조 번호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 구성 요소를 나타낼 수 있다. 또한, 참조 번호의 첫자리수는 해당 참조 번호가 최초로 나타난 도면을 나타낼 수 있다.
특정 구성과 배열이 논의되지만, 이것은 단지 예시를 위한 것임에 유의해야 한다. 관련 기술 분야의 숙련된 기술자는, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고서 다른 구성 및 배열이 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 관련 기술 분야의 숙련된 기술자라면, 본 발명이 다른 다양한 응용 분야에 채용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 또는 기판(102) 상에 패턴을 형성하는 시스템(100)을 도시하고 있다. 광원(104)(예를 들어, EUV 광원)은, 빔 컨디셔너(106) 및 조명 광학계(108)를 통과한 후에, 레티클 또는 마스크(110)로부터 반사되는 광빔을 방출한다. 광빔은 레티클 또는 마스크(110)로부터 반사된 후, 레티클 또는 마스크(110)의 표면(114)으로부터의 패턴을 웨이퍼 또는 기판(102)의 표면(116) 상에 전사하는 데에 사용되는 투영 광학계(112)를 통과한다. 이러한 구성 요소들을 위와 달리 구성하여도, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 시스템(200)의 세부 사항을 도시하고 있다. 시스템(200)은 제1 챔버(예를 들어, 광원 챔버 또는 진공 광원 챔버)(202) 및 제2 챔버(예를 들어, 광학계 챔버 또는 광학계 진공 챔버)(204)를 포함한다. 제2 챔버(204)는 빔 컨디셔너, 조명 광학계, 레티클, 투영 광학계 및/또는 웨이퍼 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 챔버(202)와 제2 챔버(204)는 가스록(gaslock)(206)을 통해 연결될 수 있다. 기본적으로, 가스록은 제1 가스와 제2 가스가 그들 사이를 흐르는 (예를 들어, 그들 사이에 장벽을 형성하는) 제3 가스에 의해 서로 분리되어 유지되게 함으로써, 제1 가스와 제2 가스가 혼합되는 것과, 재료가 제1 챔버(202)로부터 제2 챔버(204)로, 또는 그 반대로 이동하는 것을 억제하는 영역이다.
전술한 바와 같이, 플라즈마계 광원이 제1 챔버(202) 내에 수용되는 경우, 제1 가스 또는 다른 재료(208)(예를 들어, 크세논, 리튬 증기, 주석, 크립톤, 수증기, 금속 타겟 등)는 이온화되어 플라즈마를 발생시킨다. 제1 가스(208)는 광이 발생되는 기간 동안에만, 제1 챔버(202)에 공급된다. 다른 기간 동안(예를 들어, 대기, 아이들, 보수 또는 다른 모드 동안), 제1 챔버(202)는 실질적으로 진공 상태로 유지된다. 제2 챔버(204)는 제2 가스(예를 들어, 헬륨, 아르곤, 수소, 질소 등의 프로세스 가스)(210)를 포함한다. 제2 가스(210)는 제2 챔버(204) 내의 오염을 감소시키고 제2 챔버(204) 내에 배치된 리소그래피 도구 미러를 보호하는 데에 사용될 수 있다. 제1 가스(208)와 마찬가지로, 제2 가스(210)는 세정 또는 보호가 요구되는 기간 동안에만 제2 챔버(204)에 공급된다. 다른 기간 동안, 제2 챔버(204)는 실질적으로 진공 상태로 유지된다. EUV 광은 상당히 짧은 파장(예를 들어, 13-14㎚)을 갖고, 따라서 통상적으로 임의의 가스에 의해 흡수되어 그를 쉽게 통과하지 못하므로, EUV 광이 투과되도록 하기 위하여, 챔버(202 및 204) 내에 는 진공 상태가 필요하다. 따라서, 진공 상태는 이러한 파장의 광이 쉽게 이동하여 제2 챔버(204)를 통과할 수 있게 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스록(206) 내에서의 가스의 상호작용을 나타내고 있다. 제1 및 제2 가스(208 및 210)는 제1 및 제2 가스 소스(300 및 302)를 통해 제1 및 제2 챔버(202 및 204)에 공급된다. 제3 가스(304)(예를 들어, 헬륨, 네온, 질소 등)는 가스 소스(도시되지 않음)로부터 가스록(206) 내의 주입구(306)를 통과한다. 일 실시예에서, 제3 가스(304)는 가스록(206) 내의 주입구를 계속하여 통과할 수 있다. 이하에 설명되는 바와 같이, 제3 가스(304)는 재생 장치 스테이지(예를 들어, 정화 및 재생 스테이지)에서 제1 가스(208)로부터 쉽게 제거될 수 있는 것으로 선택되어야만 한다. 본 발명의 시스템(200)은 제1 가스(208)를 정화하고 재생함으로써, 제1 가스(208)가 처음 사용된 후 제2 가스(210)와 혼합되기 때문에 제1 가스(208)를 폐기해야 했던 종래의 시스템에 비해 비용을 감소시킬 수 있다. 제1 가스(208)의 폐기는, 리소그래피 도구에 있어서 상당한 양의 유출 낭비를 발생시킨다.
제3 가스(304)의 흐름은 제1 가스(208)의 분자가 화살표(308)의 방향으로 이동하게 한다. 마찬가지로, 제3 가스(304)의 흐름은 제2 가스(210)의 분자가 화살표(310)의 방향으로 흐르게 한다. 따라서, 제3 가스(304)의 흐름은 제1 가스(208)를 제2 가스(210)로부터 분리시킨다. 일 실시예에서, 제1 가스(208) 및 제3 가스(304)는 펌프(예를 들어, 진공 펌프)(312)를 사용하여 제1 챔버(202)로부터 펌핑된다. 그리고나서, 제1 가스(208)는 재생 장치(314) 내에서 제3 가스(304)로부 터 분리됨으로써, 재생되어 방출 광을 형성할 수 있게 된다. 예를 들어, 제3 가스(304)는 제1 가스(208)의 빙점(예를 들어, -200℃)보다 실질적으로 높은 빙점(예를 들어, -60℃)을 갖도록 선택될 수 있다. 그리고, 제3 가스(304)는 응고되어 제1 가스(208)로부터 분리되고, 재생 장치(314)로부터 제거된다. 다양한 실시예에서, 제1 가스(208)는 재생 장치(314)로부터 직접 재사용될 수도 있고, 가스 소스(300)에 전달될 수도 있다.
다양한 실시예에서, 제3 가스(304)는 재생 장치(314)를 나온 후에 재사용될 수도 있고 폐기될 수도 있음에 유의해야 한다. 펌프(312) 및 재생 장치(314)는 제1 챔버(202)의 상단에 직접 연결된 것으로 도시되어 있지만, 펌프(312) 및 재생 장치(314) 중 하나 또는 양자 모두가 제1 챔버(202)에 간접적으로 연결될 수도 있고/있거나 제1 챔버(202)에 대하여 어디에든지 배치될 수 있다. 또한, 도시되어 있진 않지만, 제2 가스(210)는 본 기술 분야에 공지되어 있는 유사한 또는 기능적으로 유사한 장치를 사용하여 재생될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법(400)을 나타낸 흐름도이다. 단계(402)에서, 제1 가스(예를 들어, 크세논, 리튬 증기, 주석, 크립톤 및 수증기)를 사용하여 광(예를 들어, 극자외광)이 발생된다. 단계(404)에서, 광학계는 제2 가스(예를 들어, 헬륨, 아르곤, 수소 및 질소)를 사용하여 프로세스된다. 단계(404)에서, 제1 가스는 제1 가스와 제2 가스 사이를 흐르는 제3 가스(예를 들어, 헬륨, 네온 및 질소)를 사용하여 제2 가스로부터 분리(예를 들어, 고립)된다.
본 발명의 다양한 실시예들이 상기에서 설명되었지만, 이들은 단지 예시적인 목적으로 제시된 것일 뿐, 한정을 위한 것은 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 기술 분야의 숙련된 기술자라면, 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않고서도 형태 및 세부 사항에 있어서, 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 한정되지 않으며, 이하의 청구항들 및 그 등가물에 따라서만 정의되어야 한다.
본 발명에 의하면, 광원 챔버 내의 가스를 리소그래피 도구의 나머지 부분에서 방출된 가스로부터 고립시켜, 소스 챔버 내의 가스가 효율적으로 재생될 수 있게 하는 방법 및 장치가 제공된다.

Claims (26)

  1. 제1 가스에 기초하여 광을 방출하는 구성 요소를 포함하는 제1 챔버;
    상기 방출된 광을 사용하여 프로세스를 수행하고, 제2 가스를 포함하는 제2 챔버;
    상기 제1 챔버를 상기 제2 챔버에 연결하는 가스록(gaslock); 및
    상기 가스록 내에서 상기 제1 가스와 상기 제2 가스 사이에 제3 가스를 공급하여, 상기 제1 가스가 상기 제2 가스로부터 고립되게 하는 가스 소스(gas source)
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스는 크세논(xenon), 리튬 증기(lithium vapor), 주석(tin), 크립톤(krypton) 및 수증기를 포함하는 군으로부터 선택되는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가스는 헬륨, 아르곤, 수소 및 질소를 포함하는 군으로부터 선택되는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 가스는 헬륨, 네온 및 질소를 포함하는 군으로부터 선택되는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버로부터 상기 제1 및 제3 가스를 펌핑하는 펌프; 및
    상기 제1 가스를 상기 제3 가스로부터 분리시켜, 상기 제1 가스를 재사용하여 상기 방출된 광을 형성하게 하는 재생 장치(recycling device)
    를 더 포함하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펌프 및 상기 재생 장치는 상기 제1 챔버의 외부에 배치되는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구성 요소는 극자외광을 방출하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 플라즈마 광원을 수용하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플라즈마 광원은 극자외광을 발생시키는 장치.
  10. 제1 가스를 갖는 광원 챔버;
    제2 가스를 갖는 광학계 챔버;
    상기 광원 챔버를 상기 광학계 챔버에 연결하는 제1 수단; 및
    상기 제1 가스를 상기 제2 가스로부터 고립시키기 위하여, 제3 가스를 상기 제1 수단에 통과시키는 제2 수단
    을 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 가스는 크세논, 리튬 증기, 주석, 크립톤 및 수증기를 포함하는 군으로부터 선택되는 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 가스는 헬륨, 아르곤, 수소 및 질소를 포함하는 군으로부터 선택되는 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제3 가스는 헬륨, 네온 및 질소를 포함하는 군으로부터 선택되는 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 챔버로부터 상기 제1 및 제3 가스를 펌핑하는 펌프; 및
    상기 제1 가스를 상기 제3 가스로부터 분리시켜, 상기 제1 가스를 재사용하여 상기 방출된 광을 형성하도록 하는 재생 장치
    를 더 포함하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 펌프 및 상기 재생 장치는 상기 제1 챔버의 외부에 배치되는 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 극자외광을 방출하는 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 플라즈마 광원을 수용하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 플라즈마 광원은 극자외광을 발생시키는 장치.
  19. (a) 제1 가스를 사용하여 광을 발생시키는 단계;
    (b) 제2 가스를 사용하여 광학계를 프로세스하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 가스와 상기 제2 가스 사이를 흐르는 제3 가스를 사용하여, 상 기 제1 가스를 상기 제2 가스로부터 분리시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 가스는 크세논, 리튬 증기, 주석, 크립톤 및 수증기를 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제2 가스는 헬륨, 아르곤, 수소 및 질소를 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제3 가스는 헬륨, 네온 및 질소를 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제1 가스를 상기 제3 가스로부터 분리시키고, 상기 제1 가스를 재생하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 단계 (a)는 극자외광을 발생시키는 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 광학계 챔버 내의 오염(contamination)을 감소시키는 방법.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 광학계 챔버 내의 광학계를 보호하는 방법.
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