KR101022394B1 - 회전가능한 오염 배리어 및 이를 포함하는 리소그래피 장치 - Google Patents

회전가능한 오염 배리어 및 이를 포함하는 리소그래피 장치 Download PDF

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

EUV 방사선 시스템과 사용하기 위한 회전가능한 오염 배리어(1)가 개시된다. 상기 오염 배리어(1)는 방사선 소스(6)로부터 오는 오염 물질을 포획하도록 구성된 블레이드 구조체(2), 상기 블레이드 구조체(2)를 회전가능하게 지탱하도록 구성된, 정적 프레임에 결합된 베어링 구조체, 및 상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체(2)를 밸런싱하도록, 중심 회전 축(13)에 대해 변위된 편심 질량 요소(12)를 포함한다.

Description

회전가능한 오염 배리어 및 이를 포함하는 리소그래피 장치{ROTATABLE CONTAMINATION BARRIER AND LITHOGRAPHIC APPARATUS COMPRISING SAME}
본 발명은 오염 배리어 및 이를 포함하는 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1 개 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선 감응 금속 화합물(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝" - 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 역-평행한 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스에서 기판으로 패턴을 전사하는 것이 가능하다.
EUV 리소그래피에 사용되는 방사선 소스들은 통상적으로 리소그래피 공정이 수행되는 작업 환경과 광학기에 유해한 오염 물질을 생성한다. 이는, 특히 레이저 유도 플라즈마 또는 방전 플라즈마를 통해 작동하는 EUV 소스들인 경우에 특히 그러하다. 그러므로, EUV 리소그래피에서는, EUV 소스로부터 오는 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 배치된 광학 시스템의 오염을 제한하려는 요구가 존재한다. 이로 인해, 예를 들어 유럽 특허 출원 공보 EP 1491963호에 개시된 바와 같은 포일 트랩(foil trap)이 제안되었다. 포일 트랩은 높은 수의 긴밀하게 패킹된(closely packed) 포일들 또는 블레이드들을 사용한다. 마이크로-입자들, 나도-입자들 및 이온들과 같은 오염 데브리(debris)가 블레이드들에 의해 제공된 벽들에 포획될 수 있다. 따라서, 포일 트랩은 상기 소스로부터 오염 물질을 포획하는 오염 배리어로서 기능한다.
일 실시예에서, 특히 극자외 방사선을 제공하도록 구성된 극자외 방사선 소스의 정면에서, 시스템의 광축을 따라 방위 잡힌 회전축에 회전가능한 포일 트랩이 방위 잡힐 수 있다. 따라서, 오염 물질을 포획하도록 구성된 블레이드들은 오염 배리어의 중심 회전 샤프트에 대해 반경방향으로 방위 잡힐 수 있으며, 방사선 방향에 대해 실질적으로 평행하게 정렬될 수 있다. 포일 트랩을 충분히 높은 속도로 회전시킴으로써, 이동하는 오염 데브리는 오염 배리어의 블레이드들에 의해 포획될 수 있다. 설계 한계들로 인해, 오염 배리어의 회전 속도는 매우 높을 수 있으며, 그렇지 않으면 데브리의 이동 방향을 따른 블레이드들의 길이가 허용할 수 없을 정도로 클 수 있기 때문이다. 통상적인 공전 속도(revolution speed)는 15000 내지 30000 RPM이다. 또한, 포일 트랩은 포일 트랩을 회전시키는데 사용될 수 있는 베어링의 타입에 특별한 제약을 주는 (거의) 진공 상태에서 작동된다. 특히, 사용될 수 있는 베어링의 일 타입은 가스 베어링이며, 포일 트랩의 회전 샤프트는 가스(예를 들어, 공기) 압력에 의해 지탱(bear)된다. 진공 상태를 손상시키지 않으려면, 샤프트와 이러한 베어링 사이에 존재하는 갭이 매우 작게, 통상적으로는 수 미크론으로 유지되어야 한다. 이러한 구성의 결과로, 포일 트랩의 불균형이 존재할 수 있다. 이러한 불균형은 진공 및/또는 기계 작동에 유해할 수 있다.
예를 들어, 개선된 밸런싱 특성(balancing property)들을 갖는 회전가능한 오염 배리어를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, EUV 방사선 시스템과 사용하기 위한 회전가능한 오염 배리어가 제공되며, 상기 배리어는:
방사선 소스로부터 오는 오염 물질을 포획하도록 구성된 블레이드 구조체;
상기 블레이드 구조체를 회전가능하게 지탱(bear)하도록 구성된, 정적 프레임에 결합된 베어링 구조체; 및
상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체를 밸런싱하도록, 중심 회전 축에 대해 변위된 편심 질량 요소(eccentric mass element)를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 회전가능한 오염 배리어를 밸런싱하는 밸런싱 유닛이 제공되며, 상기 유닛은:
상기 회전가능한 오염 배리어의 블레이드 구조체를 지탱하도록 구성된 베어링 구조체;
상기 블레이드 구조체의 회전 시, 상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체의 감지된 불균형의 신호를 제공하도록 구성된 불균형 센서 유닛; 및
상기 블레이드 구조체 상에 또는 상기 블레이드 구조체에 대해 1 이상의 편심 질량 요소들을 제공할 위치, 및 이러한 질량의 양을 계산하도록 구성된 계산 유닛을 포함하고, 상기 계산 유닛은 상기 불균형 센서에 연통적으로(communicatively) 결합된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, EUV 방사선 시스템에서 사용하기 위한 회전가능한 오염 배리어를 밸런싱하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:
진공 환경에 제공된 베어링 구조체에서 블레이드 구조체를 지탱하는 단계;
상기 블레이드 구조체의 회전 시, 상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체의 불균형을 감지하는 단계; 및
상기 감지된 불균형에 기초하여, 상기 블레이드 구조체 상에 또는 상기 블레이드 구조체에 대해 1 이상의 편심 질량 요소들을 제공할 위치, 및 이러한 질량의 양을 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, EUV 방사선 시스템과 사용하기 위한 회전가능한 오염 배리어를 세정하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:
불균형을 제공하도록 상기 오염 배리어의 편심 질량 요소를 조정하는 단계; 및
상기 오염 배리어를 쉐이크 세정(shake clean)하도록 상기 불균형을 갖고 오염 배리어를 회전시키는 단계를 포함한다. 상기 세정은 상기 오염 배리어의 정상 작동 간의 간격들 사이사이에 행해질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면,
방사선 빔을 수용하도록 구성된 회전가능한 오염 배리어 - 상기 오염 배리어는 방사선 소스로부터 오는 오염 물질을 포획하도록 구성된 블레이드 구조체, 상기 블레이드 구조체를 회전가능하게 지탱하도록 구성된, 정적 프레임에 결합된 베어링 구조체, 및 상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체를 밸런싱하도록 중심 회전 축에 대해 변위된 편심 질량 요소를 포함함 - ;
상기 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 패턴의 단면에 상기 방사선 빔을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부한 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 포일 트랩의 일반적인 셋업(setup)을 도시하는 도면;
도 3은 도 2에 따른 회전 포일 트랩의 개략적인 축 단면도;
도 4는 도 3에 따른 회전 포일 트랩의 개략적인 횡 단면도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 유닛의 개략적 확대도; 및
도 6은 자동 밸런싱 기구의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 그들의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 지지 구조체들)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블들이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터 및 콘덴서와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(IF1)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대 조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐 닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
본 발명의 1 이상의 실시예들의 원리들이 여하한의 회전가능한 블레이드 구조체를 갖는 회전가능한 오염 배리어에 적용될 수 있지만, 도 2는 블레이드 구조체(2)가 블레이드들 또는 포일들(4)이 장착된 중심 회전 샤프트(3)로 구성된 회전가능한 오염 배리어 또는 포일 트랩(1)의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 상기 배리어(1)는 통상적으로 방사선의 투영 빔을 제공하는 방사선 시스템(5)에 또는 그와 함께 사용된다. 일 실시예에서, 방사선 시스템(5)은 극자외 방사선을 제공하도록 구성된 극자외 방사선 소스(6)를 포함한다. 도 2에서, 점선들은 EUV 소 스(6)로부터 오는 EUV 방사선(7)을 나타내며, 통상적으로 상기 소스는 주석, 리튬 또는 제논 소스와 같은 레이저 유도 플라즈마 소스 또는 플라즈마 방전 소스이나, 다른 소스들, 특히 리소그래피 장치(도시되지 않음)의 하류 광학기(downstream optics)에 대한 손상을 방지하기 위해 포획되어야 하고 상기 소스(6)로부터 방출된 빠른 입자들과 조합하여 EUV 방사선을 생성하는 여타의 소스들도 가능하다. 이로 인해, 블레이드 구조체(2)에는 방사선 소스(6)로부터 오는 오염 물질을 포획하도록 구성된 복수의 기밀하게 패킹된 블레이드들(4)이 제공된다. 예시적인 실시예에서, 블레이드들(4)은 오염 배리어(1)의 중심 회전 샤프트(3)에 대해 반경방향으로 방위 잡힌다. 블레이드들(4)의 회전으로 인해, 빠르게 이동하는 입자들, 특히 상기 소스(6)로부터 멀리 이동하는 주석 입자들과 가스 및 이온형 입자들이 포획될 수 있는 한편, EUV 방사선은 광속으로 인해 일반적으로 블레이드들(4)에 의해 방해받지 않고 이동할 수 있다.
따라서, 포일 트랩(1)은 방사선 소스(6)로부터 오는 오염 물질을 포획하는 오염 배리어로서 기능한다. 통상적으로, 블레이드들(4)은 0.3 내지 5 mm 이격된 거리에 배치되며, 일반적으로 직사각형 형태를 갖는다. 유익하게, 상기 소스(6)는 도 2에서 포일 트랩(1)의 회전 샤프트(3)와 일치하는 오염 배리어(5)의 광학 중심을 정의하는 복수의 블레이드들(4)을 통해 연장된 평면들의 교차점에 위치된다. 이 중심에서 EUV 소스(6)와 같은 이상적인 지점에 대해, 방사선은 블레이드들(4)의 방위에 대해 일반적으로 평행한 방향으로 통과할 것이다. 따라서, EUV 방사선의 차폐가 적으며, 블레이드의 두께에 걸쳐서만 발생한다(일 실시예에서, 이에 따라, 기계적 무결성(integrity)을 손상시키기 않으면서 작게 유지된다). 블레이드의 통상적인 두께 값은 약 100 미크론일 수 있으며, 이로 인해 방사선의 약 10 퍼센트의 차폐가 발생할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 바와 같은 포일 트랩을 회전시키는 축 단면도의 개략도이다. 특히, 도 3은 이 실시예와 관련하여 샤프트(3)를 에워싸는 2 개의 가스 베어링(9)들을 포함하는 베어링 구조체(8)에 장착된 중심 회전 샤프트(3)를 도시한다. 상기 가스 베어링(9)들은 샤프트(3)와 베어링(9)들 사이의 갭(10) 상에 특별한 제약을 갖는 진공 환경에서 작동된다. 예를 들어, 상기 갭(10)은 진공 환경과 관련된 문제들을 갖지 않도록 매우 작아야 한다. 따라서, 샤프트(3)의 편심 이동을 감소시키거나 최소화하려면, 갭(10)이 더 작아야 하며, 이는 진공 환경에서의 동작에 유익할 것이다.
도 3에서, 관성(11) 축의 모델화된 표현이 개략적으로 도시된다. 도 4는 축 방향을 따라 나타낸 관성 축을 도시한, 라인 I-I을 따른 도 3에 따른 회전 포일 트랩의 개략적인 횡 단면도를 도시한다. 세장형 강체(rigid elongate body)에 대한 관성 축은 중심(기하학적) 회전 축(13)과 일치하지 않는 것으로 개략적으로 나타낸, 상기 축의 각 단부들에서의 2 개의 탈-중심 질량들(off-centered masses: 12)에 의해 나타내어질 수 있다.
상기 관성 축의 편심률(eccentricity)을 감소시키거나 제거하기 위하여, 1 이상의 편심 질량 요소들(도 6 참조)이 중심 회전 축(13)에 대해 횡방향인 2 이상의 평면들(14)에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 1 이상의 보정 질량들이 측정된 바와 같은(이후 설명되는 바와 같은) 동일한 평면들(14)에 제공되나, 블레이드 구조체(2)의 특정 지오메트리를 고려한다면, 다른 횡방향 평면들도 가능하다.
일 실시예에서, 블레이드 구조체(2)의 불균형은 중심 회전 축(13)을 따라 서로 이격된 2 개의 평면(14)들에서 단일 차원(single dimension)으로 힘을 감지하는 2 개의 힘 센서(15)들에 의해 측정된다. 블레이드 구조체(2)는 측정 방향과 다른 방향으로 견고하게 장착된다(도 5 참조). 따라서, 상기 힘 센서(15)들은 횡방향 평면에서 블레이드 구조체(2)의 편심 변위를 측정한다. 일 실시예에서, 또한 이 평면에서, 1 이상의 편심 질량 요소들(도 6 참조)은 기하학적 편차들에 필요한 재계산을 회피하기 위해 중심 회전 축(13)에 대해 제공된다.
상기 샤프트(3)는 블레이드(4)들이 장착된 샤프트 부분(17)과, 가스 베어링(9)들에 의해 지탱된 샤프트 부분을 연결하는 결합 요소(16)를 더 포함한다. 상기 결합 요소(16)는 800 내지 1200 ℃의 관련 작동 온도로 인해 몰리브덴 합금일 수 있는, 샤프트(3)의 물질에 비해 비교적 낮은 열 전도도를 갖는 물질로 형성된다. 예를 들어, 샤프트(3)의 열 팽창 계수 및 결합 요소(16)가 거의 일치하기 때문에(몰리브덴의 경우 5 μ/mㆍK인 한편, 탄탈륨은 5 μ/mㆍK임), 열적 격리(thermal isolation)를 제공하는 결합 요소(16)에 적절한 물질은 탄탈륨이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 유닛(18)의 개략적 확대도이다. 상기 밸런싱 유닛은 포일 트랩, 특히 블레이드 구조체(2)의 밸런싱 특성들을 테스트하는 테스트 셋업으로서 사용될 수 있다. (가스 베어링 구조체(8)를 포함하는) 블레이드 구조체(2)는 포일 트랩의 작동 환경 밖으로 꺼내질 수 있으며, 도 5에 도 시된 바와 같이 셋업(18)에 삽입될 수 있다. 블레이드 구조체(2)의 취약성(fragility)으로 인해, 밸런싱 과정은 진공 상태에서 수행되어야 하므로, 밸런싱 유닛은 진공 챔버(도시되지 않음)에서 작동될 것이다. 또한, (초기) 테스트 회전 주파수는 통상적으로 약 20 내지 50 ㎐로, 포일 트랩의 작동 회전 주파수보다 훨씬 더 낮다.
밸런싱된 상태에서, 블레이드 구조체(2)의 회전 주파수는 통상적으로 10 배(factor ten) 더 높을 수 있다. 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 블레이드 구조체(2)의 불균형의 직접 측정을 제공하기 위해 일 방향으로의 힘 변형을 감지하도록 힘 센서(15)들이 존재한다. 대안적으로, 특히 무접촉 또는 다른 방식일 수 있는 변위 센서를 이용하는 다른 불균형 감지 방법들이 사용될 수 있다. 가스 베어링 구조체(8)는 단일 방향으로 이동의 자유를 효과적으로 제한하는 견고한 프레임(20)에 장착된 리프 스프링(leaf spring: 19)들에 의해 안정화된다. 또한, 블레이드 구조체(2)의 회전 각도 및/또는 속도를 감지하도록 회전 센서(도시되지 않음)가 존재한다. 힘 센서(15)들로부터의 감지된 힘 변동들, 및 회전 센서로부터의 회전 각도에 기초하여, 계산 유닛(도시되지 않음)은 블레이드 구조체에 1 이상의 편심 질량 요소를 추가할 위치, 및 추가되어야 하는 질량의 양을 계산한다.
도 6은 측정된 불균형의 자동 조정을 위해 사용될 수 있는 실제 실시예를 도시한다. 이 실시예는 포일 트랩(1)의 작동 환경에서 연속적인 작동을 허용한다. 특히, 블레이드가 블레이드 구조체(2)에서 우발적으로 손실되거나 변형된 경우, 또는 방사선 소스(6)로부터의 충돌 데브리(colliding debris)의 불균일한 확산에 의해 불균형이 유도된 경우, 밸런스 무게의 조정에 의해 밸런스가 회복될 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조로 자세히 나타낸 불균형 측정 센서(15)들 이외에도, 아이템(22)에 의해 개략적으로 도시된 편심률로 인한 불균형 신호에 응답하여 1 이상의 편심 질량 요소들의 자동 조정을 제공하는 조정 유닛(21)이 제공될 수 있다. 통상적으로, 중심 회전 축(13)을 따라, 이들 조정 유닛(21)들 중 2 이상이 포일 트랩(1)의 세장형 기하학적 형태를 밸런싱하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 조정 유닛(21)은 샤프트(3)에 대해 자유롭게 위치될 수 있고, 중심 회전 축(13)에 대해 조정가능한 유효 편심 질량을 제공할 수 있는 한 쌍의 회전가능한 질량 요소들(23)을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 회전가능한 샤프트(3)에 부착되거나, 그로부터 질량을 추가, 이동 및/또는 제거하는 것을 포함하여, 1 이상의 (유효) 편심 질량 요소들을 제공하는 다른 타입들도 가능하다. 도 5에 자세히 나타낸 밸런싱 유닛을 이용하는 것과 같이, 비-자동 조정에 대해서는, 회전가능한 샤프트에 편심 보어 홀(bore hole)들을 제공하는 것이 밸런싱하는 한가지 방법이다. 일 실시예에서, 자동 밸런싱 유닛 또는 여타의 밸런싱 기구의 일 실시형태는 일시적 불균형을 생성할 수 있으며, 상기 일시적 불균형은 배리어(1)를 세정할 때 세정 사이클에 효과적일 수 있는 진동들을 유도한다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음 을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선뿐만 아 니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (19)

  1. EUV 방사선 시스템과 사용하기 위한 회전가능한 오염 배리어에 있어서,
    방사선 소스로부터 오는 오염 물질을 포획하도록 구성된 블레이드 구조체;
    상기 블레이드 구조체를 회전가능하게 지탱하도록 구성된, 정적 프레임에 결합된 베어링 구조체; 및
    상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체를 밸런싱하도록, 중심 회전 축에 대해 변위된 편심 질량 요소(eccentric mass element)를 포함하는 회전가능한 오염 배리어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 편심 질량 요소들이 상기 중심 회전 축을 따라 횡방향으로(laterally) 변위된 2 이상의 평면들에 제공되는 회전가능한 오염 배리어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 편심 질량 요소는 상기 중심 회전 축에 대해 변위가능한 회전가능한 오염 배리어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 베어링 구조체에서 상기 오염 배리어의 감지된 불균형의 신호를 제공하 도록 구성된 불균형 센서; 및
    상기 신호에 응답하여 상기 편심 질량 요소를 자동으로 조정하도록 구성된 조정 유닛을 더 포함하는 회전가능한 오염 배리어.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 4 항에 있어서,
    상기 불균형 센서 유닛은 상기 편심 질량 요소가 제공된 횡방향 평면과 동일하거나 그와 평행한 횡방향 평면에서 상기 블레이드 구조체의 편심 변위를 측정하도록 구성되는 회전가능한 오염 배리어.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링 구조체는 진공 환경에서 작동되도록 구성되고, 가스 베어링을 포함하는 회전가능한 오염 배리어.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드 구조체는 회전가능한 샤프트, 및 상기 회전가능한 샤프트에 장착된 복수의 기밀하게 패킹된(closely packed) 블레이드들을 포함하고, 상기 블레이드들은 상기 회전가능한 샤프트에 대해 반경방향으로 방위 잡힌 회전가능한 오염 배리어.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 편심 질량 요소는, ⅰ) 상기 회전가능한 샤프트로의 질량의 추가, ⅱ) 상기 회전가능한 샤프트 상에서의 또는 내에서의 질량의 이동, ⅲ) 상기 회전가능한 샤프트로부터의 질량의 제거, 또는 ⅳ) 위 ⅰ) 내지 ⅲ) 중 적어도 둘 이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전가능한 오염 배리어.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 회전가능한 샤프트는 EUV 방사선 및/또는 데브리(debris)에 의해 상기 복수의 블레이드들 상에 부여된 열적 에너지에 대해 열적으로 안정화되는 회전가능한 오염 배리어.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서,
    상기 회전 샤프트는 상기 베어링 구조체에서 지탱된 샤프트 부분, 및 상기 블레이드 구조체에 마운트를 제공하는 샤프트 부분을 결합하도록 구성된 열적 안정화 결합 요소를 포함하는 회전가능한 오염 배리어.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 10 항에 있어서,
    상기 베어링 구조체에 지탱된 상기 샤프트 부분은 몰리브덴을 포함하는 합금을 포함하고, 상기 결합 요소는 탄탈륨을 포함하는 합금으로 구성되는 회전가능한 오염 배리어.
  12. 회전가능한 오염 배리어를 밸런싱하는 밸런싱 유닛에 있어서,
    상기 회전가능한 오염 배리어의 블레이드 구조체를 지탱하도록 구성된 베어링 구조체;
    상기 블레이드 구조체의 회전 시, 상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체의 감지된 불균형의 신호를 제공하도록 구성된 불균형 센서 유닛; 및
    상기 블레이드 구조체 상에 또는 상기 블레이드 구조체에 대해 1 이상의 편심 질량 요소들을 제공할 위치, 및 이러한 질량의 양을 계산하도록 구성된 계산 유닛을 포함하고, 상기 계산 유닛은 상기 불균형 센서에 연통적으로(communicatively) 결합되는 밸런싱 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 계산 유닛은 상기 불균형 센서 유닛이 상기 불균형을 감지하는 횡방향 평면과 동일하거나 그와 평행한 횡방향 평면에서 상기 1 이상의 편심 질량 요소들의 위치를 계산하도록 구성되는 밸런싱 유닛.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 13 항에 있어서,
    상기 베어링 구조체는 진공 환경에 장착되도록 구성되고, 가스 베어링을 포함하는 밸런싱 유닛.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 불균형 센서 유닛은 회전 시 상기 블레이드 구조체에 의해 상기 베어링 구조체 상에 가해진 힘을 측정하도록 구성된 복수의 힘 센서들을 포함하는 밸런싱 유닛.
  16. EUV 방사선 시스템에서 사용하기 위한 회전가능한 오염 배리어를 밸런싱하는 방법에 있어서,
    진공 환경에 제공된 베어링 구조체에서 블레이드 구조체를 지탱하는 단계;
    상기 블레이드 구조체의 회전 시, 상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체의 불균형을 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 불균형에 기초하여, 상기 블레이드 구조체 상에 또는 상기 블레이드 구조체에 대해 1 이상의 편심 질량 요소들을 제공할 위치, 및 이러한 질량의 양을 계산하는 단계를 포함하는 회전가능한 오염 배리어를 밸런싱하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체를 밸런싱하도록, 상기 블레이드 구조체에 편심 질량 요소를 제공하는 단계; 및
    상기 불균형 신호에 응답하여 상기 편심 질량 요소를 자동으로 조정하는 단계를 더 포함하는 회전가능한 오염 배리어를 밸런싱하는 방법.
  18. EUV 방사선 시스템과 사용하기 위한 회전가능한 오염 배리어를 세정하는 방법에 있어서,
    불균형을 제공하도록 상기 오염 배리어의 편심 질량 요소를 조정하는 단계; 및
    상기 오염 배리어를 쉐이크 세정(shake clean)하도록 상기 불균형을 갖고 오염 배리어를 회전시키는 단계를 포함하는 회전가능한 오염 배리어를 세정하는 방법.
  19. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 빔을 수용하도록 구성된 회전가능한 오염 배리어 - 상기 오염 배리어는 방사선 소스로부터 오는 오염 물질을 포획하도록 구성된 블레이드 구조체, 상기 블레이드 구조체를 회전가능하게 지탱하도록 구성된, 정적 프레임에 결합된 베어링 구조체, 및 상기 베어링 구조체에서 상기 블레이드 구조체를 밸런싱하도록 중심 회전 축에 대해 변위된 편심 질량 요소를 포함함 - ;
    상기 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 패턴의 단면에 상기 방사선 빔을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
    상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치.
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