KR101591686B1 - 리소그래피 장치, 플라즈마 소스, 및 반사 방법 - Google Patents
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Abstract
리소그래피 장치는 플라즈마 소스를 포함하고, 이는 플라즈마 형성 위치(2)를 둘러싸도록 구성된 용기(1), 용기로, 또는 이로부터 광학 방사선(8)을 전달하도록 구성된 광학 디바이스(3), 및 광학 디바이스와 상기 플라즈마 형성 위치 사이의 광학 경로 내에 배치된 반사기(6)를 포함한다. 반사기는 광학 디바이스와 플라즈마 형성 위치 사이에서 광학 방사선을 반사시키도록 구성된다. 반사기는 작동 시 용융 금속 거울로서 형성된다.
Description
본 출원은 2008년 3월 3일 출원되었던 US 가출원 61/064,385호의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 리소그래피 장치, 플라즈마 소스, 및 광학 디바이스와 플라즈마 소스 사이에 방사선을 전달하는 방법에 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 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 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(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
극자외(EUV) 방사선 또는 광을 생성하는 방법들은 EUV 범위 내의 방출 라인을 갖는 요소, 예를 들어 크세논, 리튬 또는 주석을 갖는 재료를 플라즈마 상태로 전환하는 단계를 포함하며, 이에 제한될 필요는 없다. 이러한 한가지 방법에서- 흔히, 전기 방전 생성 플라즈마("DPP")라 함 -, 플라즈마는 한 쌍의 전극들 사이의 전기 방전에 의해 생성될 수 있다. 또 다른 방법에서, 원하는 플라즈마는 연계된 라인-방출 요소를 갖는 재료의 액적(droplet), 스트림, 또는 클러스터와 같은 타겟 재료를 레이저 빔으로 조사함으로써 생성될 수 있다. 후자의 공정은 레이저 생성 플라즈마("LPP")라 칭한다.
이 공정들 각각에 대해, 플라즈마는 전형적으로 밀봉된 용기, 예를 들어 진공 챔버 내에서 생성되고, 다양한 타입의 메트롤로지 장비를 이용하여 모니터링된다. EUV 방사선을 발생시킬 뿐 아니라, 이 플라즈마 공정들은 플라즈마 챔버 내에 바람직하지 않은 부산물(by-product)들을 발생시킬 수도 있으며, 이는 열, 고-에너지 이온들 및 플라즈마 형성으로부터 흩어진 잔해들, 예를 들어 플라즈마 형성 공정에서 완전히 이온화되지 않은 소스 재료의 파편(atom) 및/또는 덩어리(clump)들을 포함할 수 있다.
이 플라즈마 형성 부산물들은, 메트롤로지 검출기의 표면, 플라즈마 형성 공정을 이미징하는데 사용된 윈도우, 및 LPP의 경우 레이저 입력 윈도우(laser input window)를 포함하고 이에 제한되지 않는 다양한 플라즈마 챔버 광학 요소들의 작동 효율성을 손상시키거나 감소시킬 가능성이 있다. 열, 고에너지 이온 및/또는 소스 재료 잔해는, 광학 요소를 가열하고, 광 투과성을 감소시키도록 재료들로 광학 요소의 표면을 덮으며, 광학 요소에 침투하여 예를 들어 구조적 온전성(structural integrity) 및/또는 광학 특성들- 예를 들어, 이러한 단파장에서 광을 반사시킬 거울의 능력 -을 손상하고, 광학 요소를 부식하거나 침식하며, 및/또는 광학 요소 내로 확산되어 다양한 방식으로 광학 요소들을 손상시킬 수 있다.
또한, 몇몇 광학 요소들 예를 들어 레이저 입력 윈도우는 진공 챔버의 일부분을 형성하며, 따라서 플라즈마 챔버 내에 진공이 존재하는 경우 응력(stress)을 받고 있다. 이 요소들에 대해, 요소를 부수도록(즉, 깨뜨리도록) 증착 및 열이 조합되어, 진공의 손실을 발생시키고 잠재적으로 비용이 많이 드는 수리를 필요로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 EUV 유도 손상 및 오염으로부터 플라즈마 소스 내의 광학기를 보호하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 플라즈마 소스를 둘러싸는 용기(vessel); 용기로, 또는 이로부터 광학 방사선을 전달하는 광학 디바이스; 및 광학 디바이스와 플라즈마 소스 사이에서 광학 방사선을 반사시키기 위해, 광학 디바이스와 플라즈마 소스 사이의 광학 경로 내에 배치된 반사기- 상기 반사기는 작동 시 용융 금속 거울로서 형성됨 -를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 플라즈마 소스를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 플라즈마 소스는 플라즈마 형성 위치를 둘러싸도록 구성된 용기, 용기로, 또는 이로부터 광학 방사선을 전달하도록 구성된 광학 디바이스, 및 광학 디바이스와 플라즈마 형성 위치 사이의 광학 경로 내에 배치된 반사기를 포함한다. 반사기는 광학 디바이스와 플라즈마 형성 위치 사이에서 광학 방사선을 반사시키도록 구성된다. 반사기는 작동 시 용융 금속 거울로서 형성된다. 플라즈마 소스는 레이저-생성 플라즈마(LPP) 소스일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 플라즈마 형성 위치를 둘러싸도록 구성된 용기, 용기로, 또는 이로부터 방사선을 전달하도록 구성된 광학 디바이스, 및 광학 디바이스와 플라즈마 형성 위치 사이의 광학 경로 내에 배치된 반사기를 포함하는 플라즈마 소스가 제공된다. 반사기는 광학 디바이스와 플라즈마 형성 위치 사이에서 방사선을 반사시키도록 구성된다. 반사기는 작동 시 용융 금속 거울로서 형성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 광학 디바이스와 플라즈마 소스 사이에서 방사선을 전달하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 용기로 둘러싸인 플라즈마 소스를 제공하는 단계; 용기로, 또는 이로부터 광학 방사선을 전달하는 광학 디바이스를 제공하는 단계; 및 광학 디바이스로, 또는 이로부터 광학 방사선을 반사시키기 위해, 플라즈마 소스의 조준선 내에 배치된 용융 금속 거울을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 광학 디바이스와 플라즈마 소스 내의 플라즈마 형성 위치 사이에서 방사선을 전달하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 용기로 플라즈마 형성 위치를 둘러싸는 단계, 광학 디바이스를 이용하여 용기로, 또는 이로부터 광학 방사선을 제공하는 단계, 및 플라즈마 형성 위치의 조준선 내에 배치된 용융 금속 거울을 이용하여 광학 디바이스로, 또는 이로부터 광학 방사선을 반사시키는 단계를 포함한다.
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 도 1의 리소그래피 장치의 플라즈마 소스의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면;
도 3은 플라즈마 소스의 일 실시예를 도시하는 도면;
도 4는 플라즈마 소스의 일 실시예를 도시하는 도면;
도 5는 플라즈마 소스의 일 실시예를 도시하는 도면; 및
도 6은 플라즈마 소스의 일 실시예에 따른 차폐물(shield)의 실제적인 예시를 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 도 1의 리소그래피 장치의 플라즈마 소스의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면;
도 3은 플라즈마 소스의 일 실시예를 도시하는 도면;
도 4는 플라즈마 소스의 일 실시예를 도시하는 도면;
도 5는 플라즈마 소스의 일 실시예를 도시하는 도면; 및
도 6은 플라즈마 소스의 일 실시예에 따른 차폐물(shield)의 실제적인 예시를 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 컨디셔닝(condition)하도록 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 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 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 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 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 형태로 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, 노광 시 액체가 예를 들어 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 시스템의 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 시스템과 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 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 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 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(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 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 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, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 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, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 마스크 테이블(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 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 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.
도 2는 플라즈마 형성 위치(2)를 둘러싸는 용기(1)를 포함하는 플라즈마 소스를 개략적으로 나타낸다. 용기는 진공 챔버일 수 있다. 플라즈마 형성 위치(2)는 리소그래피 장치에 EUV 방사선을 제공하도록 구성된다. 이러한 것으로서, 플라즈마 형성 위치(2)는 플라즈마 소스 자체인 것으로 간주될 수 있는데, 이는 플라즈마가 플라즈마 형성 위치에서 형성되기 때문이다. 도 2의 실시예에 따르면, 일 실시예에서 레이저 디바이스 또는 레이저일 수 있는 광학 디바이스(3)가 플라즈마를 점화하는데 사용될 수 있다. 또한, 도즈 센서(dose sensor)들과 같은 다른 광학 디바이스들 또는 다른 광학 센서 디바이스들이 사용될 수도 있다. 광학 디바이스(3)는 미국 특허 제 7,247,870호에서 설명된 바와 같은 펄스화된 소스일 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라, 광학 센서, 도즈 미터(dose meter) 등과 같은 다른 광학 디바이스들로부터, 또는 이들로 방사선이 전달될 수 있다. 광학 디바이스(3)는 용기(1) 외부에 제공되어, 방사선이 입력 윈도우(4)를 통해 용기(1)(예를 들어, 진공 챔버) 내로 이동할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 형성 위치(2)의 조준선 내에 차폐물(5)이 배치되고, 잔해로부터 광학 디바이스(3)를 보호하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 플라즈마 형성 위치(2)에서 플라즈마를 형성하는 동안 발생된 잔해가 입력 윈도우(4)에 부딪힐 수 없거나, 대안적으로 용기 내로 광학 방사선을 전달하는데 관련된 렌즈, 거울, 또는 레이저 광학기와 같은 광학기에 부딪힐 수 없다.
일 실시예에 따르면, 액체 주석(Sn) 거울의 형태일 수 있는 반사기(6)가 광학 방사선(8)을 반사시키도록 제공된다. 반사기(6)는 광학 디바이스(3)- 본 명세서에서는, 레이저 디바이스로서 도시됨 -와 플라즈마 형성 위치(2), 특히 방전 영역 사이의 광학 경로 내에 배치된다. 반사기(6)는 광학 디바이스(3)와 플라즈마 형성 위치(2)[예를 들어, 주석(Sn) 액적 타겟] 사이에서 광학 방사선(8)을 반사시키도록 구성된다. 반사기(6)는 표면(7)을 갖는 거울-형성 요소(mirror-forming element)에 의해 제공된다. 일 실시예에서, 거울-형성 요소의 표면은 곡선형이다.
차폐물(5)은 반사기(6)와 별개로 제공될 수 있지만, 일 실시예에서는 반사기(6) 자체가 가능하게는 또 다른 광학기 요소와 관련하여 차폐 기능을 제공할 수 있다.
플라즈마 소스가 주석 소스(대안적으로, 리튬 또는 크세논 소스일 수 있음)인 경우, 반사기(6)의 거울-형성 요소는 우수한 습윤 특성을 갖는 몰리브덴 또는 금 표면(7)을 가질 수 있다. 이 접근법의 가능한 장점은, 거울 형성 요소가 플라즈마 형성 위치(2)에 더 가깝게 배치될 수 있는 광학 방사선(8)용 포커싱 렌즈(focusing lens)를 제공한다는 것이다. 따라서, 광학 디바이스(3)가 더 효과적으로 포커스되어, 더 우수한 플라즈마를 생성하게 하고, (광학 디바이스가 레이저인 경우) 레이저 발산(laser divergence)을 감소시키며, 안정성 사양들을 강조(point)할 수 있다.
일 실시예에서, 반사기(6)의 표면(7)은 용융 금속 표면이다. 이 실시예의 가능한 장점은, 반사기(6)가 용융 금속 표면의 냉각 특성들 및 잔해에 대한 상대적 둔감성으로 인해 더 가깝게 배치될 수 있다는 것이며, 이는 특히 금속이 잔해와 기능적으로 균등하거나 동일한 경우에 용융 금속 표면이 문제없이 잔해를 흡수할 수 있기 때문이다. 이 예시에서, 주석 소스에 대해 용융 금속은 바람직하게는 주석이며, 또는 더 바람직하게는 갈륨 및/또는 인듐이 첨가된 주석이다. 후자의 첨가물들은 몰리브덴 또는 금에 대해 더 우수한 습윤 특성들 및 더 낮은 용융점을 제공할 수 있다.
도 2에서, 연료 액적 발생기, 카메라 및 센서와 같은 구성요소들은 도시되지 않는다. 반사기(6)가 액체 주석 표면(7)에 의해 형성되는 실시예에서, 반사기(6)의 반사율은 표면(7)을 오염시키는 Sn 잔해의 영향을 받지 않는다. 반사기(6)의 표면(7)은 평탄하거나 곡선형일 수 있다. 평탄한 표면이 사용되는 경우, 추가 포커싱 요소가 제공될 수 있으며, 예를 들어 입력 윈도우(4)가 광을 포커스하는데 사용되는 렌즈일 수 있다. 그 경우, 반사기(6)는 단지 플라즈마 형성 위치(2)를 향하여 광을 반사시킨다. 광학 방사선에 대한 포커싱 파워를 갖는 곡선형 표면은, 포커싱 렌즈로 하여금 플라즈마 형성 위치(2)에 더 가까이 배치되게 하는 장점을 제공할 수 있으며, 이로 인해 광학 방사선(예를 들어, 레이저) 발산을 감소시키고 안정성 요건들을 강조한다. 포커싱 렌즈와 플라즈마 형성 위치(2) 간의 거리를 더 감소시키기 위해, 반사기의 표면(7)은 곡선형일 수 있다.
도 3의 실시예에서, 플라즈마 형성 위치(2)는 반사기(6)가 수평으로 배치되도록 구성되며, 이 경우 액체 Sn은 간단히 배스(60) 내에 포함될 수 있다. 배스(60)가 정지 상태인 경우, (Sn을 포함한) 표면(7)은 중력으로 인해 평탄하고 수평이다. 대안적으로, 도 4에 나타낸 바와 같이 배스(60)는 레이저 빔을 (더) 포커스하는데 사용될 수 있는 포물면 거울 형상을 생성하기 위해 수직 축선을 중심으로 회전될 수 있다.
일 실시예에서, 도 5에 나타낸 바와 같이 액체 Sn 막(표면 7로 나타냄)이 기판(61)과 같은 거울 형성 요소 상에 있으며, 이 경우 이는 임의의 방위로 기울어질 수 있다. 이 실시예에서, 표면(7)을 더 매끄럽게 하는 것이 반사율을 높인다. 이를 달성하기 위해, Sn 표면은 Sn의 용융점보다 높은 온도를 가져야 하며, Sn은 거울 기판 표면 상에서 우수한 습윤을 가져야 한다. 표면(7)을 습윤하게 하기 위해, 배스(60)를 통해 거울 요소(61)를 회전시킴으로써 용융 금속 공급기가 제공된다. 물론, 유출구로부터 표면(7)에 걸친 유동을 제공하는 바와 같이, 또 다른 형태의 공급기도 가능하다.
거울 형성 기판(61)의 습윤 특성들은 거울 형성 표면 상의 오염물들, 특히 탄소 오염물 및 산화물에 의해 영향을 받을 수 있다. 이 오염물들 및 산화물들은 수소 반응조건(hydrogen atmosphere) 하에 기판을 가열함으로써 제거될 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예는 수소 가스(90)에 대한 추가 유입구(9) 및 가열기(10)도 포함한다. 거울이 더 매끄럽게 되어야 하는 경우[예를 들어, EUV (플라즈마) 소스를 작동시키기 전이나, 작동 시 효율성이 떨어지는 경우], 수소 가스(90)가 시스템 내로 공급될 수 있고 가열기(10)의 스위치가 켜질 수 있다. 이는 수소 반응조건 하에서 거울 기판(61)을 가열하여, 그 표면으로부터 오염물 및 산화물을 제거할 것이다. 후속하여, 수소 가스(90) 및 가열기(10)가 중단될 수 있으며, 이후에 EUV (플라즈마) 소스가 작동될 수 있다. 이제 표면을 덮은 여하한의 Sn이 우수한 습윤을 가질 것이므로, 강한 (IR) 반사 코팅을 형성할 것이다.
일 실시예에서, 가열기는 원하는 작동 온도(이는 Sn의 용융 온도보다 높아야 함)로 거울을 가열하기 위해 켜진 채로 유지될 수 있다.
또한, 기판(61)에 대해 올바른 재료를 선택함으로써 오염물 및 산화물을 방지할 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 예를 들어, 매우 낮은 산화 속도를 갖는 재료(예를 들어, Au)를 사용하도록 선택할 수 있다.
수소 하에 가열하는 것에 있어서 가능한 한가지 단점은, 오염물 및 산화물의 제거가 비교적 느리며, 거울이 매우 높은 온도로 가열되어야 할 수 있다는 것이다.
더 빠르게 더 낮은 온도에서 작동할 수 있는 방법은, 분자 대신에 수소 라디칼(hydrogen radical)을 사용하는 것이다. 이 실시예는 수소(90)로부터 수소 라디칼을 발생시키는 수단을 더 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어 핫 필라멘트(hot filament: 11) 또는 RF 방전일 수 있다. 이제 가열기(10)가 더이상 사용되지 않을 수 있지만, 여전히 EUV 조명 시 컬렉터의 작동 온도를 제어하는데 사용될 수 있다는 것을 유의한다.
도 6은 Mo 판 상의 순수한 Sn의 습윤에 대한 수소 라디칼 처리의 효과를 나타낸다. 상부 이미지(도 6a)는 Sn 액적을 갖는 Mo 판을 나타내며, 이는 N2 환경 하에서 Sn 용융점으로 가열되었다. 하부 그림(도 6b)은 동일한 실험을 나타내지만, H2/H 환경 하에서 실행된다. 상기 결과는, H 처리가 Mo 상에서 Sn의 우수한 습윤을 유도한다는 것이다. 두 실험들에서, 가열을 위해 핫 필라멘트가 사용되었다. 몇몇 경우, 순수한 Sn이 사용될 수 있지만, 바람직하게는 Ga-In-Sn 합금이 사용된다. 이 합금은 Sn과 유사한 습윤 작용을 갖지만, 실온에서 액체인 장점을 갖는다. Ga-In-Sn을 이용하는 경우, 바람직하게는 합금 내의 Ga가 산화하는 것을 방지하기 위해 아르곤 환경이 사용된다.
도면들에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 반사기는 광학 디바이스로부터 플라즈마 형성 위치까지 하류 방향으로의 광학 경로 내에서 최종 광학 요소이다.
도면들에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 반사기는 광학 디바이스로부터 플라즈마 형성 위치까지 하류 방향으로의 광학 경로 내에서 최종 광학 요소이다.
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 있음을 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 아니라, 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.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 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.
앞선 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에서 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
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- 리소그래피 장치에 있어서:
플라즈마 소스를 포함하고, 상기 플라즈마 소스는
플라즈마 형성 위치(plasma formation site)를 둘러싸도록 구성된 용기(vessel);
상기 용기로, 또는 상기 용기로부터 광학 방사선을 전달하도록 구성된 광학 디바이스;
상기 광학 디바이스 및 상기 플라즈마 형성 위치 사이에서 상기 광학 디바이스로부터 상기 플라즈마 형성 위치로의 조준선 내에 배치된 차폐물(shield) - 상기 차폐물은 상기 광학 디바이스를 잔해로부터 차폐하도록 구성됨 -; 및
상기 광학 디바이스와 상기 플라즈마 형성 위치 사이의 광학 경로 내에 배치된 반사기- 상기 반사기는 상기 광학 디바이스와 상기 플라즈마 형성 위치 사이에서 상기 광학 방사선을 반사시키도록 구성됨 -를 포함하며,
상기 반사기는 용융 금속 거울을 포함하는 리소그래피 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 용융 금속 거울은 주석 용해물을 포함하는 리소그래피 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 플라즈마 형성 위치는 주석 또는 리튬을 포함하는 리소그래피 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 광학 디바이스는 상기 플라즈마 형성 위치의 방전 영역에서 플라즈마를 생성하도록 구성된 레이저 디바이스인 리소그래피 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 거울은 거울 형성 요소(mirror forming element)를 포함하고, 상기 거울 형성 요소를 습윤(wet)하게 하도록 용융 금속 공급기가 제공되는 리소그래피 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 거울 형성 요소는 중력의 방향에 대해 비스듬한 각도로 상기 용융 금속 공급기의 배스 내에 배치되는 리소그래피 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 거울 형성 요소는 상기 용융 금속 공급기의 배스 내에 배치되어 상기 거울 형성 요소를 용융 금속으로 습윤하게 하는 리소그래피 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 거울 형성 요소는 상기 광학 방사선에 포커싱 파워(focusing power)를 제공하도록 곡선형인 리소그래피 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 거울 형성 요소는 금 또는 몰리브덴을 포함한 표면 층을 갖는 리소그래피 장치. - 플라즈마 소스에 있어서:
플라즈마 형성 위치를 둘러싸도록 구성된 용기;
상기 용기로, 또는 상기 용기로부터 방사선을 전달하도록 구성된 광학 디바이스;
상기 광학 디바이스 및 상기 플라즈마 형성 위치 사이에서 상기 광학 디바이스로부터 상기 플라즈마 형성 위치로의 조준선 내에 배치된 차폐물 - 상기 차폐물은 상기 광학 디바이스를 잔해로부터 차폐하도록 구성됨 -; 및
상기 광학 디바이스와 상기 플라즈마 형성 위치 사이의 광학 경로 내에 배치된 반사기- 상기 반사기는 상기 광학 디바이스와 상기 플라즈마 형성 위치 사이에서 상기 방사선을 반사시키도록 구성됨 -를 포함하고,
상기 반사기는 용융 금속 거울을 포함하는 플라즈마 소스. - 광학 디바이스와 플라즈마 소스 사이에서 방사선을 전달하는 방법에 있어서:
용기로 둘러싸인 플라즈마 소스를 제공하는 단계;
상기 용기로, 또는 상기 용기로부터 광학 방사선을 전달하는 광학 디바이스를 제공하는 단계;
상기 광학 디바이스를 잔해로부터 차폐하기 위해, 상기 광학 디바이스 및 플라즈마 형성 위치 사이에서 상기 광학 디바이스로부터 상기 플라즈마 형성 위치로의 조준선 내에 배치되는 차폐물을 제공하는 단계; 및
상기 광학 디바이스로, 또는 상기 광학 디바이스로부터 상기 광학 방사선을 반사시키기 위해, 상기 플라즈마 소스의 조준선 내에 배치된 용융 금속 거울을 제공하는 단계
를 포함하는 방사선 전달 방법. - 광학 디바이스와 플라즈마 소스 내의 플라즈마 형성 위치 사이에서 방사선을 전달하는 방법에 있어서:
용기로 상기 플라즈마 형성 위치를 둘러싸는 단계;
상기 광학 디바이스를 이용하여 상기 용기로, 또는 상기 용기로부터 광학 방사선을 발생시키는 단계;
상기 광학 디바이스 및 상기 플라즈마 형성 위치 사이에서 상기 광학 디바이스로부터 상기 플라즈마 형성 위치로의 조준선 내에 배치되는 차폐물로 상기 광학 디바이스를 잔해로부터 차폐하는 단계; 및
상기 플라즈마 형성 위치의 조준선 내에 배치된 용융 금속 거울을 이용하여 상기 광학 디바이스로, 또는 상기 광학 디바이스로부터 상기 광학 방사선을 반사시키는 단계
를 포함하는 방사선 전달 방법. - 리소그래피 장치에 있어서:
방사선을 발생시키도록 구성된 플라즈마 소스- 상기 플라즈마 소스는,
플라즈마 형성 위치를 둘러싸도록 구성된 용기;
상기 용기로, 또는 상기 용기로부터 광학 방사선을 전달하도록 구성된 광학 디바이스;
상기 광학 디바이스 및 상기 플라즈마 형성 위치 사이에서 상기 광학 디바이스로부터 상기 플라즈마 형성 위치로의 조준선 내에 배치된 차폐물 - 상기 차폐물은 상기 광학 디바이스를 잔해로부터 차폐하도록 구성됨 -; 및
상기 광학 디바이스와 상기 플라즈마 형성 위치 사이의 광학 경로 내에 배치된 반사기를 포함하고, 상기 반사기는 상기 광학 디바이스와 상기 플라즈마 형성 위치 사이에서 상기 광학 방사선을 반사시키도록 구성되며, 상기 반사기는 용융 금속 거울을 포함함 -;
상기 방사선을 컨디셔닝하도록 구성된 일루미네이터;
상기 방사선을 패터닝하도록 구성된 패터닝 디바이스; 및
기판 상에 상기 패터닝된 방사선을 투영하도록 구성된 투영 시스템
을 포함하는 리소그래피 장치. - 제 2 항 내지 제 10 항, 또는 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사기는 상기 광학 디바이스로부터 상기 플라즈마 형성 위치까지 하류 방향으로의 상기 광학 경로 내에서 최종 광학 요소인 리소그래피 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 반사기는 상기 광학 디바이스로부터 상기 플라즈마 형성 위치까지 하류 방향으로의 상기 광학 경로 내에서 최종 광학 요소인 플라즈마 소스. - 제 2 항 내지 제 10 항, 또는 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 금속 거울에서 금속의 용융 온도보다 높은 온도까지 상기 용융 금속 거울을 가열하도록 구성되는 히터를 더 포함하는 리소그래피 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 용융 금속 거울을 형성하도록 상기 용융 금속 거울에서 금속의 용융 온도보다 높은 온도까지 상기 용융 금속 거울을 가열하는 단계를 더 포함하는 방사선 전달 방법.
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