KR101602373B1 - 스펙트럼 퓨리티 필터, 방사선 소스, 리소그래피 장치, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

스펙트럼 퓨리티 필터는 극자외(EUV) 방사선의 투과를 허용하고, 비-EUV 2차 방사선을 굴절시키거나 반사시키도록 구성된다. 스펙트럼 퓨리티 필터는 리소그래피 장치 및/또는 소스 모듈의 일부분일 수 있다.

Description

스펙트럼 퓨리티 필터, 방사선 소스, 리소그래피 장치, 및 디바이스 제조 방법{SPECTRAL PURITY FILTER, RADIATION SOURCE, LITHOGRAPHIC APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 출원은 2008년 8월 14일에 출원된 미국 가출원 61/136,150의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
본 출원은 2008년 10월 20일에 출원된 미국 가출원 61/136,983의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
본 출원은 2008년 7월 11일에 출원된 미국 가출원 61/079,975의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
본 발명은 스펙트럼 퓨리티 필터, 극자외(EUV) 방사선 리소그래피 장치용 방사선 소스, 리소그래피 장치, 및 디바이스 제조 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 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 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. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼들, 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 스캐너들을 포함한다.
기판들 상에 더 작은 구조들을 투영할 수 있도록 하기 위해서, 10 내지 20 ㎚ 범위, 예를 들어 13 내지 14 ㎚ 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선인 EUV 방사선을 사용하는 것이 제안되었다. 또한, 10 ㎚ 미만의, 예를 들어 6.7 ㎚ 또는 6.8 ㎚와 같이 5 내지 10 ㎚ 범위의 파장을 갖는 EUV 방사선이 사용될 수 있다는 것이 제안되었다.
방사선은 플라즈마를 이용하여 생성될 수 있다. 상기 플라즈마는, 예를 들어 적합한 물질(예를 들어, 주석)로 된 입자들에 레이저를 지향시킴으로써, 또는 Xe 가스 또는 Li 증기와 같은 적합한 가스 또는 증기의 기류(stream)에 레이저를 지향시킴으로써 생성될 수 있다. 결과적인 플라즈마는 출력 방사선, 예를 들어 EUV 방사선을 방출하며, 이는 상기 방사선을 수용하고 상기 방사선을 빔 내에 포커스하는 거울반사 입사 컬렉터(mirrored incidence collector)와 같은 컬렉터를 이용하여 수집된다. 이러한 방사선 소스는 통상적으로 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스라고 칭해진다.
방사선 이외에도, 플라즈마 방사선 소스의 플라즈마는 열성화된(thermalized) 원자들, 이온들, 나노클러스터(nanocluster)들, 및/또는 마이크로입자들과 같은 입자들의 형태로 오염을 생성한다. 상기 오염은 원하는 방사선과 함께, 방사선 소스로부터 컬렉터를 향해 출력되며, 입사 컬렉터 및/또는 다른 부분들에 손상을 초래할 수 있다.
또한, 방사선 소스는 원하는 방사선 이외에도 2차 방사선을 출력할 수 있다. 예를 들어, EUV 플라즈마 방사선 소스는 원하는 EUV 방사선 이외에도 20 내지 400 ㎚ 범위, 가장 두드러지게는 DUV 범위(100 내지 400 ㎚)로부터 선택된 파장을 갖는 2차 방사선을 출력할 수 있다. 더욱이, EUV 방사선의 소정 파장 또는 파장들의 범위가 요구되고, 다른 EUV 방사선이 원하는 EUV 방사선의 상기 소정 파장 또는 원하는 EUV 방사선의 파장들의 범위에 있지 않은 출력 방사선에 존재하는 것처럼, 2차 방사선은 EUV 방사선을 포함할 수 있다. 이러한 2차 방사선은 플라즈마를 생성하는데 사용된 레이저로 인해 LPP 방사선 소스에서 발생할 수 있으며, 레이저 방사선(흔히, CO2 레이저로부터의 10.6 ㎛ 파장 방사선)은 EUV 방사선보다 긴 파장을 갖는다.
리소그래피에서, 스펙트럼 순도를 개선하는 것이, 즉 원하는 방사선의 더 높은 비율을 산출하기 위해 출력 빔으로부터 2차 방사선을 제거하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 레지스트는 2차 방사선의 파장에 민감하므로, 이미지 품질이 저하될 수 있다. EUV 리소그래피 장치의 광학기는 (예를 들어, LPP 소스로부터의 10.6 ㎛ 파장 2차 방사선에 대해) 높은 반사율을 갖기 때문에, 2차 방사선은 상당한 파워(power)로 기판에 도달할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2차 방사선, 특히 LPP 소스의 레이저 방사선은 패터닝 디바이스, 기판, 및/또는 광학기의 원하지 않는 가열을 야기할 수 있다.
따라서, 예를 들어 방사선 소스에서 또는 방사선 소스와 함께 사용하기 위한 스펙트럼 퓨리티 필터를 제공하는 것이 바람직하며, 2차 방사선은 완전히 또는 부분적으로 제거될 수 있고, 및/또는 오염 완화가 효과적으로 개선된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 극자외(EUV) 방사선의 투과를 허용하고, 비-EUV 2차 방사선을 굴절시키거나 반사시키도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공된다.
일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터의 물질 내에 적어도 하나의 어퍼처(aperture)가 정의되고, 상기 어퍼처는 EUV 방사선의 파장보다 크지만 비-EUV 2차 방사선보다 작은 횡-치수(cross-dimension)를 갖는다. 상기 적어도 하나의 어퍼처는 EUV 방사선의 투과를 개선할 수 있지만, 비-EUV 2차 방사선용 물질의 광학 특성들을 실질적으로 변화시키지 않는다.
일 실시예에서, 상기 물질은 비-EUV 2차 방사선에 대해 투과성이다. 이는 비-EUV 2차 방사선이 상기 물질을 가열시키지 않는다는 점에서 유익할 수 있다.
스펙트럼 퓨리티 필터의 일 실시예에서, 상기 물질은 비-EUV 2차 방사선에 대해 유효 굴절률의 전이(transition)를 제공하는 광학적 활성 몸체(optically active body)로서 형성되고, 상기 적어도 하나의 어퍼처는 제 1 방향으로 연장되며, 상기 전이는 상기 제 1 방향을 벗어난 방향으로 주요 전이 방향을 갖는다. 상기 비-EUV 2차 방사선에 대한 유효 굴절률의 전이가 상기 제 1 방향을 벗어난 방향으로 주요 전이 방향을 가짐에 따라, 상기 비-EUV 2차 방사선은 EUV 방사선의 방향으로부터 편향되며, 이는 상기 적어도 하나의 어퍼처의 제 1 방향에 의해 주로 결정된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치에서 또는 이와 함께 사용하기 위한 소스 모듈이 제공되고, 상기 소스 모듈은 극자외(EUV) 방사선을 생성하고, EUV 방사선 및 비-EUV 2차 방사선을 출력하도록 구축되며, 상기 소스 모듈은 앞서 설명된 바와 같은 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함한다.
상기 소스 모듈의 일 실시예는 생성된 방사선을 중간 포커스에 집중(converge)시키도록 구축되고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 광학 경로의 일 위치에 배치되며, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 상기 중간 포커스 앞에서 상기 생성된 방사선을 수용하고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터의 적어도 하나의 어퍼처는 수렴하는(converging) 생성된 방사선의 전파 방향으로 정렬된다. 여기서, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터 내의 적어도 하나의 어퍼처는 EUV 방사선의 최적 스루풋(throughput)을 달성하기 위해 수렴하는 방사선을 생성하는 설비와 상호작동(cooperate)한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 투영하도록 배치된 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 장치는 앞서 설명된 바와 같은 스펙트럼 퓨리티 필터 및/또는 앞서 설명된 바와 같은 소스 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 극자외(EUV) 방사선의 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공되고, 상기 EUV 방사선은 앞서 설명된 바와 같은 스펙트럼 퓨리티 필터에 의해 필터링되거나, 앞서 설명된 바와 같은 소스 모듈에 의해 생성되거나, 또는 앞서 설명된 바와 같은 리소그래피 장치에 의해 투영된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방사선 소스를 이용하여 극자외(EUV) 방사선 및 비-EUV 2차 방사선을 포함하는 방사선을 생성하는 단계, EUV 방사선의 투과를 허용하고 비-EUV 2차 방사선을 굴절시키거나 반사시키기 위해 상기 방사선을 필터링하는 단계, 및 투과된 EUV 방사선의 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 극자외(EUV) 방사선을 생성하고 EUV 방사선 및 비-EUV 2차 방사선을 출력하도록 구성된 소스 모듈, 상기 EUV 방사선의 투과를 허용하고 상기 비-EUV 2차 방사선을 굴절시키거나 반사시키도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터, 및 상기 EUV 방사선을 포함하는 방사선의 패턴 빔을 기판 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
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 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 세부 개략도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 소스를 개략적으로 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차단 몸체(radiation blocking body)를 갖는 스펙트럼 퓨리티 필터를 개략적으로 도시한 도면;
도 5a는 도 4의 N에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터의 개략적 평면도;
도 5b는 도 5a의 X-X를 따른 단면도;
도 6a는 네거티브 렌즈(negative lens)를 개략적으로 도시한 도면;
도 6b는 중간 포커스 앞에서, 2차 방사선을 포커스로부터 멀리 전향(redirect)시킬 수 있는 포지티브 렌즈(positive lens)를 개략적으로 도시한 도면;
도 7은 렌즈에 의해 생성된 각도 확산(angular spread)을 개략적으로 도시한 도면;
도 8a는 원래 렌즈 어레이의 단면도를 개략적으로 도시한 도면;
도 8b는 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하기 위해 복수의 어퍼처들로 관통된 렌즈 어레이를 개략적으로 도시한 도면;
도 9a는 종래의 볼록 렌즈를 개략적으로 도시한 도면;
도 9b는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 개략적으로 도시한 도면;
도 10a는 프리즘 및 피라미드 구조들을 갖는 방사선의 편향을 개략적으로 도시한 도면;
도 10b는 프리즘 및 피라미드 구조들을 갖는 방사선의 편향을 개략적으로 도시한 도면;
도 11a는 렌즈의 광축을 통한 단면도;
도 11b는 도 11a의 N에 따라 도시되며, 유효 굴절률의 구배(gradient)를 생성하기 위해 변동하는 어퍼처 패턴의 일 예시를 개략적으로 도시한 도면; 및
도 12는 입사하는 방사선으로 스펙트럼 퓨리티 필터의 어퍼처를 정렬하기 위한 옵션(option)들을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL)을 포함한다. 또한, 상기 장치는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구축되고, 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 구축되고, 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 또는 반사 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 이의 여하한의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체(MT)는 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 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입뿐만 아니라, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 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 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 이의 여하한의 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.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 패터닝 디바이스 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.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 CO2 레이저인 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, 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 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔(B)을 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 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(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 마크들이 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 이들은 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 적어도 하나에 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 본질적으로 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 타겟부(C)의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부(C)의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 본질적으로 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 방사선 소스(SO), 조명 광학기 유닛(IL) 및 투영 시스템(PL)을 포함하는 상기 장치(1)를 더 자세히 나타낸다. 상기 방사선 소스(SO)는 방전 플라즈마를 포함할 수 있는 방사선 방출기(radiation emitter: 2)를 포함한다. EUV 방사선은 전자기 스펙트럼의 EUV 방사선 범위 내의 방사선을 방출하기 위해 매우 고온의 플라즈마(very hot plasma)가 생성되는 Xe 가스 또는 Li 증기와 같은 가스 또는 증기에 의해 생성될 수 있다. 매우 고온의 플라즈마는 전기 방전의 부분적으로 이온화된 플라즈마가 광축(O) 상에서 붕괴하도록 유도함으로써 생성된다. 방사선의 효율적인 생성을 위해, Xe 또는 Li 증기 또는 여하한의 다른 적합한 가스 또는 증기의, 예를 들어 10 Pa의 분압이 요구될 수 있다. 몇몇 실시예들에서는 주석이 사용될 수도 있다. 방사선 방출기(2)에 의해 방출된 방사선은 소스 챔버(3)로부터 컬렉터 챔버(4) 내로 통과된다. 일 실시예에서, 방사선 소스(SO)는 소스 챔버(3) 및 컬렉터 챔버(4)를 포함한다.
컬렉터 챔버(4)는 오염 트랩(contamination trap: 5) 및 스침 입사 컬렉터(grazing incidence collector: 6)(개략적으로 직사각형으로 도시됨)를 포함한다. 상기 컬렉터(6)를 통과하도록 허용된 방사선은 격자 스펙트럼 필터(7)에서 반사되어 컬렉터 챔버(4) 내의 일 어퍼처에서 가상 소스 지점(virtual source point: 8)에 포커스된다. 컬렉터 챔버(4)로부터, 방사선 빔(9)이 조명 광학기 유닛(IL) 내에서 제 1 및 제 2 수직 입사 반사기들(10, 11)을 통해 지지 구조체(MT) 상에 위치된 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크) 상으로 반사된다. 투영 시스템(PL)에서 제 1 및 제 2 반사 요소들(13, 14)을 통해 기판 테이블(WT) 상에 유지된 기판(도시되지 않음) 상으로 이미징되는 패터닝된 빔(12)이 형성된다. 일반적으로, 조명 광학기 유닛(IL) 및 투영 시스템(PL) 내에는 도시된 것보다 많은 요소들이 존재할 수 있다. 소스 모듈(SO)이 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스를 포함하는 실시예들에서, 컬렉터는 도 2에 도시된 스침 입사 컬렉터(6)보다는 수직 입사 컬렉터로서 적합하게 위치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 소스를 개략적으로 도시한다. 방사선 소스 모듈(SO)은 액화된 표적 물질(liquefied target material: 22), 예를 들어 Sn 또는 Gd와 함께 배치된 컨테이너(20)를 포함할 수 있다. 상기 컨테이너(20)는 Sn 또는 Gd로 된 액체 액적들(24a, 24b, 24c, 24d)을 영역 26으로 전달하기에 적합한 기구 또는 개구부(도시되지 않음)와 함께 배치될 수 있으며, 레이저(30)에 의해 제공된 레이저 빔(28)에 의해 액적이 조준(impinge)되도록 구성된다. 상기 레이저 빔(28)은 10.6 ㎛의 파장을 갖는 CO2 레이저에 관한 것일 수 있다. 대안적으로, 1 내지 11 ㎛ 범위의 파장들을 갖는 다른 적합한 레이저들이 사용될 수 있다. 상기 레이저 빔은 적합한 광학 시스템(도시되지 않음)을 이용하여 영역 26에 바람직하게 포커스된다. 레이저 빔과의 상호작용 시, 상기 액적들(24a, 24b, 24c, 24d)은 6.7 ㎚ 방사선, 또는 5 내지 20 ㎚ 범위 내의 여하한의 다른 EUV 방사선을 방출할 수 있는 플라즈마 상태로 전이될 수 있다.
발산된(emanating) EUV 빔(32)은 영역 26으로부터 발산된 입자 잔해(particle debris)를 수집 또는 편향시키도록 구성된, 예를 들어 오염 트랩(5)과 같은 적합한 잔해 경감 시스템(34)에 의해 가로막힐(intercepted) 수 있다. 그 후, 실질적으로 잔해 없는 EUV 빔(32a)이 상기 빔(32a)을 적절히 컨디셔닝하도록 구성된 리소그래피 장치의 조명 시스템(IL)과 같은, 리소그래피 장치 또는 방사선 소스의 후속 광학 시스템(36)에 들어갈 수 있다. 방사선 소스(SO)는 레이저 생성 플라즈마 소스와 상호작동하는 버퍼 가스를 포함할 수 있다. 상기 버퍼 가스는 EUV 방사선에 대해 적어도 50 % 투과율을 가질 수 있으며, 2차 방사선에 대해 적어도 70 % 흡수율을 가질 수 있다. 상기 버퍼 가스는 EUV 방사선에 대해 적어도 90 % 또는 적어도 95 % 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 버퍼 가스는 2차 방사선에 대해 적어도 90 % 흡수율을 갖는 것이 바람직하다.
스펙트럼 순도를 개선하기 위해, EUV 소스에서 또는 이와 함께 사용하기 위한 스펙트럼 퓨리티 필터가 사용될 수 있다. 문제는, 거의 모든 물질들이 EUV 방사선을 흡수하기 때문에, [예를 들어, 10 배(factor) 이상으로] 2차 방사선의 높은 억제를 갖고 EUV 방사선에 대해 높은 투과율을 갖는 스펙트럼 퓨리티 필터를 어떻게 생성하느냐 하는 것이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스펙트럼 퓨리티 필터가 2차 방사선의 흡수 원리에 기초한다면, 스펙트럼 퓨리티 필터 상의 열 부하를 어떻게 감소시킬 것인지에 관한 문제가 발생한다.
EUV 방사선이 투과되고 2차 방사선(예를 들어, 10.6 ㎛ 파장 방사선)이 편향되거나 흡수되는 투과 스펙트럼 퓨리티 필터가 사용될 수 있다. 예를 들어, EUV와 2차 방사선을 모두 투과시키고 위상 격자를 통한 회절에 의해 2차 방사선의 방향을 변화시키는 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공될 수 있다. 그 후, 2차 방사선은 어퍼처를 갖는 몸체에 의해 차단될 수 있으며, EUV 방사선은 상기 어퍼처를 통과함에 따라, 스펙트럼 퓨리티 필터와 관련된 열적 문제들을 회피한다. 하지만, 이는 파장에 대해 지오메트리의 매우 정밀한 조정을 수반하기 때문에, 이러한 위상 격자로 매우 높은 회절 효율성을 달성하기는 어려울 수 있다. 또한, 이는 매우 좁은 범위의 파장들 및 입사각들에 대해서만 효과적일 수 있다.
또 다른 예시로서, 복수의 어퍼처들을 갖는 구조화된(structured) 금속 막이 사용될 수 있다. 상기 어퍼처들이 방사선의 파장보다 상당히 더 작은 경우, 방사선 투과는 적을 것이다. 상기 어퍼처들이 방사선의 파장보다 훨씬 더 큰 경우, 투과는 개방된 면적에 비례할 것이다. 예를 들어, 1 내지 5 ㎛ 횡-치수(예를 들어, 직경)의 어퍼처들은 10.6 ㎛ 방사선을 차단하기에 충분히 작은 한편, EUV 방사선을 투과시키기에 충분히 크다. 어퍼처들을 갖는 2-차원 구조체 대신에, 1-차원 와이어-그리드(wire-grid)가 사용될 수도 있다. 이러한 그리드는 방사선의 편광들 중 하나만을 편향시키지만, 이들 중 2 개를 차례로 사용함으로써 교차된 구성으로 방사선의 두 편광들이 편향될 수 있다. 하지만, 충분한 EUV 방사선 투과를 갖기 위해서는, 상기 구조체가 매우 개방되어야 할 필요가 있으며, 어퍼처들(또는 와이어-그리드의 와이어들) 간의 벽들이 매우 좁아야 한다. 금속 부분들이 너무 좁으면, 10.6 ㎛ 방사선은 더 이상 효과적으로 억제되지 않을 것이며, 상기 구조체는 잘 깨지고 열 관련 문제들이 발생하기 쉬울 수 있다.
2차 방사선(예를 들어, 10.6 ㎛ 파장 방사선)에 대해 비-반사성(anti-reflective: AR) 코팅과 EUV 방사선 반사 최상부 층을 조합한 반사 스펙트럼 퓨리티 필터가 사용될 수 있다. 하지만, EUV 방사선을 효율적으로 반사시키고 이와 동시에 충분히 넓은 각도 범위에서 2차 방사선을 효율적으로 투과 또는 흡수시키는 물질 조합을 찾는 것은 어렵다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, EUV 소스에서 또는 이와 함께 사용하기 위한 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공되며, 이는 출력 방사선으로부터 2차 방사선을 편향시켜 출력 방사선에서 원하는 EUV 방사선의 더 높은 비율을 산출하기 위해 굴절을 이용하는 것에 기초한다. 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 2차 방사선에 대해 투과성 매질로 된 광학적 활성 몸체를 포함하고, 제 1 방향으로 적어도 하나의 어퍼처를 포함하며, 상기 적어도 하나의 어퍼처는 상기 방향을 가로지르는(transverse) 방향으로 EUV 방사선의 파장보다 길고 2차 방사선의 파장보다 짧은 횡-직경(cross-diameter)을 갖는다. 상기 광학적 활성 몸체는 2차 방사선에 대해 유효 굴절률의 전이를 제공한다. 상기 전이는 상기 제 1 방향을 벗어난 방향으로 주요 전이 방향을 갖는다. 굴절률의 전이는 매질의 변화, 예를 들어 광학적 활성 몸체의 매질과 이것이 배치된 환경의 매질(예컨대, 진공 또는 공기) 간의 계면에서 존재할 수 있다. 이 경우, 주요 전이 방향은 광학적 활성 몸체의 매질과 환경의 매질 간에 계면을 형성한 표면의 법선(normal)과 같다. 일 실시예에서, 굴절률의 전이는 광학적 활성 요소로 사용된 매질에 대해 고유할(intrinsic) 수 있다. 이 경우, 가장 높은 굴절률 변화를 갖는 방향이 주요 전이 방향이라고 고려될 수 있다.
적어도 하나의 어퍼처는 충분한 EUV 투과를 달성하기 위해 EUV 방사선의 파장보다 긴 횡-직경을 갖는다. 하지만, 상기 어퍼처의 횡-직경은 비-EUV 2차 방사선의 파장보다 짧으므로, 이러한 어퍼처들이 존재하지 않는 것처럼 2차 방사선의 전파가 스펙트럼 퓨리티 필터에 의해 실질적으로 제어된다.
도 4는 원하는 EUV 방사선(43)을 벗어난 출력 방향으로 2차 방사선을 전향시키는 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터(40)의 개략도이다. 도 4에는 x,y,z 좌표계가 도시되며, 여기서 z 방향은 주요 광학 경로, 즉 방사선의 전체 전파 방향을 나타낸다. 이후, 스펙트럼 퓨리티 필터의 실시예들은 이 좌표계를 참조하여 도시될 것이다. 스펙트럼 퓨리티 필터는 2차 방사선에 대해 투과성 매질로 된 광학적 활성 몸체(40)를 포함하고, 제 1 방향으로 적어도 하나의 어퍼처(50: 도 5a 및 도 5b 참조)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 어퍼처는 상기 방향을 가로지르는 방향으로 EUV 방사선의 파장보다 길고 2차 방사선의 파장보다 짧은 횡-직경을 갖는다. 도시된 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터(40)는 생성된 방사선(Rin)을 중간 포커스로 집중시키도록 구축된 소스 모듈의 일부분이다. 스펙트럼 퓨리티 필터(40)는 광학 경로의 위치에 배치되며, 이는 중간 포커스 앞에서 상기 생성된 방사선(Rin)을 수용한다. 도시된 실시예에서, 적어도 하나의 어퍼처(50)는 스펙트럼 필터의 광축에 평행한 방향을 갖는다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어 도 12a 및 도 12b에 예시된 바와 같이, 스펙트럼 퓨리티 필터(40)의 적어도 하나의 어퍼처(50)는 수렴하는 생성된 방사선의 전파 방향으로 정렬된다.
중간 포커스에서 핀-홀(pin-hole: 41)을 갖는 몸체(42)는 상기 핀-홀을 통해 EUV 방사선(43)의 투과를 허용하지만, 전향되는 방사선(44)을 차단한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스펙트럼 퓨리티 필터(40)는 2차 방사선을 전향시키는 투과성 필터이다. 하지만, 위상 격자로 인한 회절을 이용하는 대신에, 스펙트럼 퓨리티 필터(40)는 출력 방사선의 전파 방향으로부터 멀리 2차 방사선을 굴절시키기 위해 적어도 하나의 표면을 갖는 구조체를 포함하며, 상기 표면은, 요철부(relief), 예를 들어 렌즈렛(lenslet)의 어레이, 프리즘 또는 표면 거칠기를 갖는다. EUV 방사선 투과는 1 이상의 어퍼처들을 가짐으로써, 예를 들어 원하는 EUV 방사선의 파장보다 길지만 거부된 2차 방사선의 파장보다는 짧은 횡-치수(예를 들어, 직경)를 갖는 다수의 작은 어퍼처들로 스펙트럼 퓨리티 필터를 관통시킴으로써 달성된다.
굴절을 이용하기 위해서는, 충분히 높은 굴절률을 갖는 매질이 사용되어야 한다. 이와 동시에, 매질의 흡수는 EUV 방사선 플럭스(radiation flux)를 유지하고 열 부하를 제한하기 위해 EUV 방사선 및 2차 방사선 둘 모두에 대해 낮아야 한다. EUV 방사선에 대해 충분히 낮은 흡수를 갖는 물질이 알려져 있지 않기 때문에, 이는 실행 불가능하다.
본 발명의 일 실시예에서, 비-EUV 2차 방사선(예를 들어, 적외선)에 대해 투명한 물질이 사용되며, 상기 물질은 1 이상의 어퍼처들을 갖는다. 상기 어퍼처는 EUV 방사선을 투과시킬 수 있다. 상기 어퍼처가 이 2차 방사선의 파장보다 실질적으로 짧은 횡-치수를 가지는 한, 2차 방사선은 진공 및 물질의 매질 사이에서 굴절률을 갖는 균질한 유효 매질(homogeneous effective medium)을 경험할 것이다[유효 매질 근사화(effective medium approximatioin)]. 이러한 방식으로, 비-EUV 2차 방사선 및 EUV 방사선 둘 모두에 대해 투명한 새로운 매질이 생성된다. 이 2차 방사선에 대한 굴절률은 상기 물질 내의 어퍼처의 전체 면적[주로, 다공성 인자(porosity factor)]을 변동시킴으로써 조정될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 다수의 어퍼처들(50)을 가짐으로써 EUV 방사선에 대해 실질적으로 투명하게 만들어진 물질의 블록을 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터(40)의 개략도이다. 도 5a는 도 4의 N을 따른 평면도인 한편, 도 5b는 X-X를 통한 단면도이다. 상기 어퍼처들(50)은 제 1 방향(r1)을 갖는다. 간명함을 위해, 스펙트럼 퓨리티 필터(40)는 평판 물질로서 예시된다. 하지만, 실제로 스펙트럼 퓨리티 필터(40)는 도 7 내지 도 10b에 도시된 바와 같이 표면 요철부(surface relief)를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 어퍼처들의 제 1 방향(r1)을 벗어난 방향으로 비-EUV 2차 방사선에 대해 유효 굴절률의 전이를 제공하는 광학적 활성 몸체가 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 이는 도 11a 및 도 11b의 실시예에 나타낸 바와 같이 전반적인 표면 요철부 없이 실현될 수도 있다.
일 실시예에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터는 적어도 하나의 어퍼처가 원하는 EUV 방사선의 파장보다 긴 횡-직경을 가짐에 따라 제 1 방향으로 원하는 EUV 방사선에 대해 비교적 양호한 투과를 갖는다. 적어도 하나의 어퍼처는 2차 방사선에 대해 실질적으로 비가시적(invisible)이고, EUV 방사선보다 긴 파장을 가져, 적어도 하나의 어퍼처보다 큰 스케일(scale)로 광학적 활성 몸체의 형상의 상세부들에 의해 비-EUV 방사선의 전파가 주로 결정된다. 광학적 활성 몸체가 제 1 방향(r1)을 벗어난 방향으로 굴절률의 전이를 가짐에 따라, 2차 방사선이 편향되거나, 심지어는 반사될 것이므로, 2차 방사선은 원하는 EUV 방향과 다른 방향으로 전파되고, 이로부터 분리될 수 있다.
간단한 유효 매질 근사화로서, '새로운' 물질의 유전 상수는 원래 물질의 유전 상수와 어퍼처(진공)의 유전 상수의 선형 조합으로서 계산될 수 있다:
Figure 112011009702026-pct00001
(1)
이로부터, 굴절률(n)에 관한 효과가 계산될 수 있으며, 이는 다음이 성립하기 때문이다:
Figure 112011009702026-pct00002
(2)
따라서:
Figure 112011009702026-pct00003
(3)
그러므로, 어퍼처의 다공성 인자(p)가 높을수록(또한, 이에 따라 EUV 방사선 투과가 높을수록), 유효 굴절률이 더 낮을 것이다. 다공성 인자(p)는 어퍼처들의 존재를 통해 부재하는 원래 매질의 일부라고 고려된다. 다공성 인자(p)는 매질 전반에 걸쳐 변동할 수 있으며, 이는 추가적인 실시예에 예시될 것이다. 10.6 ㎛ 파장에서, 실리콘은 3.74-i0.001의 굴절률을 갖는다. 그러므로, 90 %의 다공성 인자를 갖는 어퍼처를 갖는 실리콘 층은
Figure 112011009702026-pct00004
의 유효 굴절률을 가져야 한다. 이 값은 가시 파장 범위에서 다수의 유리들의 굴절률과 매우 유사하다. 그러므로, 이러한 개방 구조체를 갖더라도, 방사선 경로를 변경시키기 위해 굴절을 사용하는 것이 가능해야 한다. 이방성 에칭에 의해 조밀하게 패킹된(densely packed) 마이크로미터-크기의 어퍼처들을 생성하는 것이 가능하기 때문에, 실리콘이 특히 적합할 수 있다. 하지만, 일반적으로 2차 방사선에 실질적으로 투명한 모든 물질들, 예를 들어 10.6 ㎛ 방사선의 경우, ZnSe, ZnS, GaAs, Ge 등이 사용될 수 있다.
도 5a 및 도 5b에는, 원형 단면을 갖는 원통형 어퍼처들(50)이 도시된다. 하지만, 다른 형상들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 정사각형 어퍼처들, 또는 벌집모양 구조체를 형성하는 육각형 어퍼처들을 이용하여, 더 밀집한 패킹 및 이에 따른 더 높은 다공성 인자가 달성될 수 있다.
스펙트럼 퓨리티 필터(40)가 중간 포커스로부터 멀리 2차 방사선을 전향시키도록 하기 위해, 여러 개의 구조들 중 어느 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 퓨리티 필터(40)의 네거티브 렌즈 또는 포지티브 렌즈를 이용하여, 도 4에 나타낸 바와 같은 전향이 달성될 수 있다. 도 6a는 네거티브 렌즈를 개략적으로 도시하고, 도 6b는 2차 방사선이 원하는 방사선의 포커스 위치에서 어퍼처(41)를 갖는 몸체(42)에 의해 차단될 수 있도록, 중간 포커스 앞에서, 원하는 방사선의 포커스로부터 멀리 2차 방사선을 전향시킬 수 있는 포지티브 렌즈를 개략적으로 도시한다. 일 실시예에서는, 스펙트럼 퓨리티 필터(40)의 물질 블록이 포지티브 또는 네거티브 렌즈로서 형상화된다. 도 6a, 도 6b 및 도 7의 실시예에서, 유효 굴절률의 전이는 환경(예를 들어, 공기)과 광학적 활성 몸체의 물질 사이의 계면에 의해 결정된다. 따라서, 이 전이의 주요 방향은 광학적 활성 몸체의 입구 또는 출구 표면의 법선이다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 출구 표면의 법선 방향은 일반적으로 z-축 방향을 벗어난다. 이 경우, 어퍼처들(간명함을 위해 도시되지 않음)의 방향은 z-축과 일치한다. 따라서, 주요 전이 방향 n1, n2는 어퍼처들의 방향을 벗어난다.
스펙트럼 퓨리티 필터(40)가 단일 렌즈로 만들어진 경우, 이는 다소 두꺼울 수 있다. 이는 EUV 투과 어퍼처에 대해 매우 높은 종횡비(aspect ratio)를 유도하며, 이에 따라 매우 좁은 투과 콘(transmission cone)만을 유도한다. 실제로, 도 7을 참조하면, (평행 빔에서 시작하여) 렌즈에 의해 생성된 각도 확산은 f-수(number)에 의해 주어지며, 이는 초점 길이(f) 및 직경(d)의 비율이다. 이 수가 낮을수록, 각도 α가 더 크다. 초점 길이(f)는 굴절률 및 렌즈 형상(곡률 반경 R)에 의존하며, 이는 방정식: f = R / (n-1)로 설명될 수 있다. 4의 f-수(f=4d)는 ±7°의 각도 확산 α를 제공할 것이다. 1.5의 유효 굴절률로, 이는 f=2R, 따라서 R=2d임을 알 수 있다.
따라서, 이러한 렌즈의 최소 두께는 다음과 같으며:
Figure 112011009702026-pct00005
(4)
따라서, t=0.064*d.
이는 ~10 ㎝의 큰 직경을 갖는 단일 렌즈가 0.5 ㎝보다 두꺼워야 함을 나타낸다. 이는 EUV 방사선 투과에 있어서 문제가 될 수 있다. 하지만, 렌즈들의 어레이에 대해, 상기 구조체는 훨씬 얇을 수 있다. 150 미크론의 피치(pitch)로, 10 미크론의 두께가 충분할 것이다. 이는 EUV 방사선 투과 어퍼처를 만들고, 충분한 EUV 방사선 투과를 얻을 수 있도록 충분히 얇아야 한다. 예를 들어, 어퍼처 횡-치수는 2 미크론일 수 있다. 이는 EUV 방사선에 대해 atan(2/10) = 11°의 투과 콘 α를 유도한다. 이와 동시에, 렌즈들의 피치는 원하지 않는 방사선의 파장보다 한자릿수(order of magnitude) 이상으로 더 길다. 이는 회절을 회피하기 위해 바람직할 수 있으며, 이는 단지 몇몇 방향들로만 파워(power)를 집중시킬 수 있다.
그러므로, 일 실시예에서는 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같은 렌즈들의 어레이가 사용된다. 이는 1-차원 렌즈형 어레이(lenticular array) 또는 2-차원 렌즈 그리드일 수 있다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터(40)는 본질적으로 마이크로렌즈 어레이 스펙트럼 퓨리티 필터일 수 있다. 도 8a는 원래 렌즈 어레이의 개략적 단면도이고, 도 8b는 스펙트럼 퓨리티 필터(40)를 형성하기 위해 복수의 어퍼처들로 관통된 렌즈 어레이의 개략적 단면도이다. 여기서, 굴절률(n1, n2)의 전이 방향은 광학적 활성 몸체(40)의 매질과 주변 매질 간의 계면의 곡률에 의해 결정된다. 도 8b에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 어퍼처(50)에 대해, 2차 방사선에 대한 굴절률(n1, n2)의 주요 전이 방향이 상기 적어도 하나의 어퍼처의 방향(r1)과 상이함을 알 수 있다.
따라서, EUV 방사선은 어퍼처들에 의해 비교적 방해받지 않고 통과할 것이지만, 어퍼처들의 횡-직경보다 긴 파장을 갖는 원하지 않는 방사선은 굴절되어, EUV 방사선 및 2차 방사선 사이에 공간 분리가 발생할 것이다. 후속하여, 원하지 않는 2차 방사선은 가로막힐 수 있다.
도 9b는 도 9a에 나타낸 바와 같은 종래의 볼록 렌즈의 두께에 비해 감소된 두께를 달성하기 위해, 대안적으로 프레넬 렌즈(40)가 어떻게 사용될 수 있는지를 나타낸다. 마찬가지로, 종래의 오목 렌즈는 프레넬 렌즈로 교체될 수 있다. 간명함을 위해, 도 9a 및 도 9b는 어퍼처들을 도시하지 않는다. 또한, 이 경우에도, 적어도 하나의 어퍼처(도시되지 않음)에 대해 2차 방사선에 대한 굴절률의 주요 전이 방향이 상기 적어도 하나의 어퍼처의 방향(r1)과 상이함을 알 수 있다.
렌즈를 이용하는 것에 대한 대안으로 또는 이에 추가적으로, 방사선을 편향시키기 위해 또 다른 구조체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10a(간명함을 위해 1 이상의 EUV 방사선 투과 어퍼처들이 생략됨)를 참조하면, 1 이상의 프리즘들 또는 피라미드들이 사용될 수 있다. 도 10a에 나타낸 바와 같이, 출구 표면은 어퍼처들이 연장된 방향(r1)을 벗어난 표면 법선(n2)을 갖는 기울어진 면들을 갖는다. 따라서, 2차 방사선에 대한 굴절률의 주요 전이 방향은 어퍼처들의 방향(r1)을 벗어난다.
상기 구조체는 도 10b에 나타낸 바와 같이 방사선을 편향시키는 대신에 심지어 반사시키기 위해서도 사용될 수 있다. 이러한 잘 정의된(well defined) 구조체들에 대한 대안으로 또는 이에 추가적으로, 빔으로부터 방사선을 산란시키기 위해 표면 거칠기가 사용될 수 있다. 이 경우, 2차 방사선 파장의 수치(order)의 길이(또는 이보다 긴) 스케일을 갖는 실질적인 거친 구성요소(roughness component)가 존재해야 한다.
일 실시예에서, 표면 구조체는, 예를 들어 렌즈들 또는 프리즘들을 생성하기 위해 사용되지 않는다. 이보다는, 원래 렌즈들과 동일한 방식으로 광선들을 편향시키기 위해 굴절률이 변화될 수 있다. GRIN(graded refractive index) 렌즈를 생성하기 위해, 유효 굴절률을 변화시키는 것이 사용될 수 있다. 도 11a는 가장 어두운 음영에 의해 나타난 가장 높은 굴절률을 갖는 영역을 향해 구부러진 광선들을 나타낸 GRIN 렌즈의 작동 원리를 개략적으로 나타낸다. 도 11a의 좌측 상의 그래프에 나타난 바와 같이, 이 실시예에서 굴절률은 중심으로부터 멀어지는 방향으로 감소한다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 실시예에서, 굴절률의 구배는 스펙트럼 퓨리티 필터(40) 물질 내의 어퍼처 패턴(예를 들어 어퍼처들의 밀도 및/또는 크기)을 천천히 변동시킴으로써 달성된다. 다공, 즉 어퍼처들로 교체된 매질의 비율(fraction)이 점차적으로 반경 방향으로 증가함에 따라, 굴절률은 반경 r=0으로부터 반경 r=R로 반경 방향으로 감소한다. 도 11b는 유효 굴절률의 구배를 생성하기 위해 변동하는 어퍼처 패턴의 이 예시를 개략적으로 도시한다. 도 11b는 도 11a의 도면 N 방향을 따른 렌즈(40)의 일부분을 나타낸다. 이 실시예의 잠재적인 장점은, 렌즈를 형성하기 위해 두께 변동이 요구되지 않기 때문에, 렌즈가 더 얇게 만들어질 수 있다(더 낮은 종횡비 및 이에 따른 더 양호한 EUV 투과를 유도한다)는 점이다. 이 실시예에서는, 어퍼처들의 존재가 원하는 EUV 방사선에 대해 광학적 활성 몸체의 투과율에 기여하고, 이들의 분포가 굴절률의 원하는 구배를 유도한다는 점에서, 어퍼처들의 존재는 이중 기능을 갖는다. 도 11a 및 도 11b의 실시예에서는, 포지티브 렌즈가 형성된다. 일 실시예에서는, 반경방향으로 감소하는 다공을 제공하고, 이와 함께 반경방향으로 증가하는 굴절률을 제공함으로써, 네거티브 렌즈가 형성될 수도 있다. 하지만, 비교적 높은 다공성 부분이 렌즈의 주변부에 있음에 따라, 렌즈가 네거티브 GRIN 렌즈와 비교하여 EUV 방사선에 대해 비교적 높은 투과율을 갖도록, 렌즈가 포지티브 렌즈인 도 11a 및 도 11b에 나타낸 실시예가 바람직하다. 이러한 실시예들에서, 주요 전이 방향은 렌즈의 광축을 가로지르는 방향인 한편, 어퍼처들은 광축을 따른 방향을 갖는다. 따라서, 이 실시예에 따른 렌즈는 실질적으로 변화되지 않는 평행한 조준 빔(parallel impingent beam)으로 EUV 방사선을 통과시키는 한편, 원하지 않는 방사선의 전파는 발산 또는 수렴 빔으로 변화된다.
이 개념은 스펙트럼 퓨리티 필터의 두께에 관한 사양(specification)들을 용이하게 하기 위해(예를 들어, 렌즈 두께를 증가시키기 않고 더 강한 렌즈를 만들기 위해) 상술된 구조들 중 하나와 조합될 수 있다.
일 실시예에서, GRIN 렌즈는 물질 자체의 굴절률을 변동시킴으로써 생성된다. 이는, 예를 들어 물질을 국부적으로 도핑함으로써 달성될 수 있다.
앞서 설명된 대부분의 실시예들에서는, 복수의 어퍼처들의 피치가 회절을 회피하기에 충분히 큰 것이 바람직할 수 있다. 어퍼처들의 주기적인 구조가 파장 수치의 피치를 갖는 경우, 산란된 방사선은 큰 각도 범위에 걸쳐 분포되는 것이 아니라, 소수의 잘-정의된 한정된 방향들로 회절될 것이다. 통상적으로, 0차 회절 피크는 더 강한 피크들 중 하나이다. 하지만, 이 피크는 편향되지 않으며, 따라서 이는 바람직하지 않을 수 있다.
하지만, 회절을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 프리즘에서의 굴절로 인한 편향 각도가 회절 차수의 각도와 일치하도록 도 10a의 최상부에 나타낸 프리즘 구조가 프리즘 각도 및 주기성으로 만들어진 경우, 이 특정한 방향으로 매우 높은 회절 효율성이 얻어질 수 있다. 이는 기본적으로 블레이징 격자(blazed grating)이다.
도 8a, 8b, 도 9a, 9b, 및 도 10a, 10b에서, 스펙트럼 퓨리티 필터(40)의 방사선 출구 측면 상에 표면 변동이 도시된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 표면 비평탄부(surface corrugation)는 스펙트럼 퓨리티 필터(40)의 방사선 입구 측면에서 존재할 수도 있다. 또한, 스펙트럼 퓨리티 필터의 1 이상의 측면들은 2차 방사선의 추가 반사를 생성하기 위해 금속 코팅될 수 있다.
일 실시예에서는, 상기 필터 상에 입사하는 방사선의 광선들이 평행할 수 있다. 이 경우, 방사선의 입사 빔은, 예를 들어 원래 방향으로 전파되는 원하는 방사선의 제 1 빔, 및 1-차원 렌즈형 어레이에 의해 이 방향을 벗어난 2차 방사선의 빔으로 분할될 수 있다. 실제로는, 도 4 및 도 6a, 6b에 나타낸 실시예들에 도시된 바와 같이, 입사 방사선은 중간 포커스라고 칭해지는 지점으로 포커스되거나, 아니면 일 지점 또는 영역을 향해 수렴한다. 종횡비가 큰 경우, 이는 작은 어퍼처를 통해 EUV 방사선을 투과하는데 있어서 여러 가지 문제점들을 유발할 수 있다. 그러므로, 입사하는 방사선으로 어퍼처의 방향을 정렬하는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 예를 들어 입사하는 방사선의 광선들로 실질적으로 정렬되도록 위치의 함수로서 변동되는 어퍼처 방향을 개략적으로 나타낸 도 12a에 예시된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 어퍼처는 입사하는 방사선을 수용하는 스펙트럼 퓨리티 필터의 표면에 수직일 수 있지만, 입사하는 방사선의 방향에 가깝게 어퍼처의 방위를 유지하기 위해, 스펙트럼 퓨리티 필터가 곡선화되거나, 세그먼트된다(segmented). 이는, 예를 들어 스펙트럼 퓨리티 필터의 기울어진 세그먼트들을 개략적으로 나타낸 도 12b에 예시된다. 스펙트럼 퓨리티 필터(40)는 도 11a 및 도 11b에 나타낸 바와 같은 GRIN-렌즈로서 평판들을 형성함으로써, 평탄한 평판(도 12a), 또는 복수의 평탄한 평판들(도 12b)로서 형성될 수 있다. 도 11a 및 도 11b는 GRIN 렌즈의 작동 원리를 개략적으로 도시한다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 도 7, 도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a 및 도 10b 중 하나에 나타낸 바와 같은 표면 요철부를 갖도록 형성된다. (도 11a 및 도 11b에 예시된) 실시예에서, 굴절률은 스펙트럼 퓨리티 필터(40)의 평면 방향으로 주요 전이 방향을 갖는다. 일 실시예에서, 굴절률은 상기 표면의 국부적 법선에 의해 결정된 주요 전이 방향을 갖는다.
본 발명의 실시예들은 방전 생성 플라즈마 소스(DPP 소스) 또는 레이저 생성 플라즈마 소스(LPP 소스)를 포함하나 이로 제한되지 않는 여하한의 타입의 EUV 소스에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 하지만, 본 발명의 일 실시예는 레이저 소스로부터 방사선을 억제하기에 특히 적합하게 되어 있을 수 있으며, 이는 통상적으로 레이저 생성 플라즈마 소스의 일부분을 형성한다. 이는 이러한 플라즈마 소스가 흔히 레이저로부터 발생한 2차 방사선을 출력하기 때문이다.
실제로, 스펙트럼 퓨리티 필터는 방사선 경로 내의 어느 곳에도 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 EUV 방사선 소스로부터 EUV-함유 방사선을 수용하고 하류의(downstream) 적합한 EUV 광학 시스템으로 EUV 방사선을 전달하는 영역 내에 위치되며, EUV 방사선 소스로부터의 방사선은 광학 시스템에 들어가기 이전에 스펙트럼 퓨리티 필터를 통과하도록 배치된다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 EUV 방사선 소스 내에 존재한다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 EUV 리소그래피 장치 내에 존재한다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 플라즈마 다음에, 하지만 컬렉터 앞에, 방사선 경로 내에 위치된다.
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.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 이의 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 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 (21)

  1. 삭제
  2. 극자외(EUV) 방사선의 투과를 허용하고, 상기 EUV 방사선보다 긴 파장을 갖는 비-EUV 2차(secondary) 방사선을 억제시키도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터로서,
    상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 물질을 포함하고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터의 물질은 적어도 하나의 어퍼처를 포함하고, 상기 적어도 하나의 어퍼처는 상기 EUV 방사선의 파장보다는 길지만 상기 비-EUV 2차 방사선보다 짧은 횡-치수(cross-dimension)를 갖고,
    상기 물질 내의 어퍼처의 전체 면적은 상기 비-EUV 2차 방사선을 굴절시키도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 물질은 상기 비-EUV 2차 방사선에 대해 투과성인 스펙트럼 퓨리티 필터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 물질은 상기 비-EUV 2차 방사선에 대해 유효 굴절률의 전이(transition)를 제공하는 광학적 활성 몸체(optically active body)로서 형성되고, 상기 적어도 하나의 어퍼처는 제 1 방향으로 연장되며, 상기 전이는 상기 제 1 방향을 벗어난 방향으로 주요 전이 방향을 갖는 스펙트럼 퓨리티 필터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 물질의 표면은 렌즈를 형성하는 스펙트럼 퓨리티 필터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 렌즈는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)인 스펙트럼 퓨리티 필터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 물질의 표면은 복수의 렌즈들을 형성하는 스펙트럼 퓨리티 필터.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 물질 내의 상기 어퍼처의 패턴은 GRIN(graded refractive index) 렌즈를 형성하도록 변동되는 스펙트럼 퓨리티 필터.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 물질의 표면은 프리즘을 형성하는 스펙트럼 퓨리티 필터.
  10. 삭제
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 물질의 표면에는 입사하는 비-EUV 2차 방사선을 편향시키기 위해 표면 거칠기(surface roughness)가 제공되는 스펙트럼 퓨리티 필터.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 퓨리티 필터 뒤의 방사선 경로 내에 위치된 핀-홀(pin-hole)을 정의한 몸체를 더 포함하고, 상기 핀-홀은 투과된 EUV 방사선을 수용하고, 굴절되거나 반사된 비-EUV 2차 방사선을 차단하도록 배치된 스펙트럼 퓨리티 필터.
  16. 리소그래피 장치에서 또는 이와 함께 사용하기 위한 소스 모듈에 있어서,
    상기 소스 모듈은 극자외(EUV) 방사선을 생성하고, 상기 EUV 방사선 및 비-EUV 2차 방사선을 출력하도록 구축되며, 상기 소스 모듈은 제 2 항 내지 제 9 항, 제 11 항 및 제15항 중 어느 한 항에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함하는 소스 모듈.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 소스 모듈은 생성된 방사선을 중간 포커스에 집중(converge)시키도록 구축되고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 광학 경로의 일 위치에 배치되며, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 상기 중간 포커스 앞에서 상기 생성된 방사선을 수용하고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터의 적어도 하나의 어퍼처는 수렴하는(converging) 생성된 방사선의 전파 방향으로 정렬되는 소스 모듈.
  18. 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 투영하도록 배치된 리소그래피 장치에 있어서,
    제 2 항 내지 제 9 항, 제 11 항 및 제15항 중 어느 한 항에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함하는 리소그래피 장치.
  19. 극자외(EUV) 방사선의 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서,
    상기 EUV 방사선은 제 2 항 내지 제 9 항, 제 11 항 및 제15항 중 어느 한 항에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터에 의해 필터링되는 디바이스 제조 방법.
  20. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    방사선 소스를 이용하여 극자외(EUV) 방사선 및 상기 EUV 방사선보다 더 긴 파장을 갖는 비-EUV 2차 방사선을 포함하는 방사선을 생성하는 단계;
    상기 EUV 방사선의 투과를 허용하고 상기 비-EUV 2차 방사선을 억제시키기 위해, 상기 EUV 방사선의 투과를 허용하도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터를 사용함에 의하여 상기 방사선을 필터링하는 단계 - 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 물질을 포함하고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터의 물질은 적어도 하나의 어퍼처를 포함하고, 상기 적어도 하나의 어퍼처는 상기 EUV 방사선의 파장보다는 길지만 상기 비-EUV 2차 방사선보다 짧은 횡-치수(cross-dimension)를 가짐 - ; 및
    상기 투과된 EUV 방사선의 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하는 단계를 포함하고,
    상기 물질 내의 어퍼처의 전체 면적은, 상기 비-EUV 2차 방사선이 굴절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  21. 리소그래피 장치에 있어서,
    극자외(EUV) 방사선을 생성하고, 상기 EUV 방사선 및 상기 EUV 방사선보다 긴 파장을 갖는 비-EUV 2차 방사선을 출력하도록 구성된 소스 모듈;
    상기 EUV 방사선의 투과를 허용하고, 상기 비-EUV 2차 방사선을 굴절시키거나 반사시키도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터 - 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 물질을 포함하고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터의 물질은 적어도 하나의 어퍼처를 포함하고, 상기 적어도 하나의 어퍼처는 상기 EUV 방사선의 파장보다는 길지만 상기 비-EUV 2차 방사선보다 짧은 횡-치수(cross-dimension)를 가짐 - ; 및
    상기 EUV 방사선을 포함하는 방사선의 패턴 빔을 기판 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하고,
    상기 물질 내의 어퍼처의 전체 면적은 상기 비-EUV 2차 방사선을 굴절시키도록 구성된 리소그래피 장치.
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