KR101697610B1 - 방사선 소스 및 리소그래피 장치 - Google Patents

방사선 소스 및 리소그래피 장치 Download PDF

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Abstract

방사선 소스(SO)는 극자외 방사선을 생성하도록 구성된다. 상기 방사선 소스(SO)는 플라즈마를 형성하기 위해 연료가 방사선 빔(5)에 의해 접촉될 위치에 위치된 플라즈마 형성 지점(2), 가스가 방사선 소스(SO)를 빠져나오게 하도록 구성된 유출구(16), 및 유출구(16) 내부에 적어도 부분적으로 위치된 오염물 트랩(23)을 포함한다. 상기 오염물 트랩(23)은 플라즈마의 형성으로 생성된 잔해 입자들을 포획하도록 구성된다.

Description

방사선 소스 및 리소그래피 장치{RADIATION SOURCE AND LITHOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은 극자외 방사선을 생성하는 방사선 소스 및 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. 이 예시에서, 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, 다이의 일부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 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 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 스캐너들을 포함한다.
패턴 프린팅의 한계들의 이론적 추산(estimate)은 분해능에 대한 레일리 기준(Rayleigh criterion)에 의해 주어질 수 있다:
Figure 112015124530443-pat00001
(1)
여기서, λ는 사용되는 방사선의 파장이고, NAPS는 패턴을 프린트하는데 사용된 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)이며, k1은 레일리 상수라고도 칭하는 공정 의존성 조정 인자이고, CD는 프린트된 피처의 피처 크기(또는 임계 치수)이다. 레일리 기준에 따르면, 피처들의 프린트가능한 최소 크기의 감소는 세 가지 방식, 즉 노광 파장 λ를 단축시킴으로써, 개구수 NAPS를 증가시킴으로써, 또는 k1의 값을 감소시킴으로써 얻어질 수 있다.
노광 파장을 단축시키고, 이에 따라 임계 치수를 감소시키기 위해, 극자외(EUV) 방사선 소스를 사용하는 것이 제안되었다. EUV 방사선 소스들은 약 13 nm의 방사선 파장을 출력하도록 구성된다. 따라서, EUV 방사선 소스들은 작은 피처들의 프린팅을 달성하도록 다가가는데 상당히 기여할 수 있다. EUV 방사선의 가능한 소스들로는 예를 들어 레이저-생성 플라즈마 소스들, 방전 플라즈마 소스들, 또는 전자 저장 링들로부터의 싱크로트론 방사선(synchrotron radiation)을 포함한다. 플라즈마 소스를 이용할 때, 플라즈마 생성의 부산물(by-product)로서 오염 입자들이 생성된다. 일반적으로, 이러한 오염 입자들은, 예를 들어 리소그래피 장치의 반사 표면들에 달라붙기 때문에 바람직하지 않다. 리소그래피 장치의 반사 표면들 상에 오염 입자들의 축적(build up)은 이러한 표면들의 반사율을 감소시키며, 결과적으로 리소그래피 장치의 달성가능한 스루풋(throughput)을 감소시킬 수 있다.
리소그래피 장치의 반사 표면들 상에 오염 입자들의 축적을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 극자외 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스가 제공되며, 상기 방사선 소스는 플라즈마를 형성하기 위해 방사선 빔에 의해 연료가 접촉될 플라즈마 형성 지점(plasma formation site), 가스가 상기 방사선 소스를 빠져나오게 하는 유출구, 및 상기 유출구 내부에 적어도 부분적으로 위치된 오염물 트랩(contamination trap)을 포함한다.
상기 오염물 트랩은 복수의 포일들로부터 형성된 포일 트랩을 포함할 수 있으며, 상기 포일들은 플라즈마 형성 지점에서 플라즈마의 생성에 기인한 잔해 입자(debris particle)들을 포획하도록 구성되고 배치된다.
상기 복수의 포일들 중 적어도 몇몇은 유출구에 의해 지지될 수 있으며, 이는 지지 구조체를 통할 수 있다. 일 실시예에서는, 유출구에 포일들의 직접적인 연결이 존재할 수 있다.
방사선 소스는 오염물 트랩에 의해 포획된 잔해를 용융시키기에 충분한 온도로, 또는 오염물 트랩에 의해 포획된 잔해를 증발시키기에 충분한 온도로 오염물 트랩을 가열하도록 구성되고 배치된 히터를 더 포함할 수 있다. 상기 히터는 인덕션 히터(induction heater)일 수 있다.
각각의 포일의 적어도 일부분은 플라즈마 형성 지점에 대해 가시선(line of sight)을 가질 수 있다.
각각의 포일은 플라즈마 형성 지점으로부터 반경방향으로(radially) 연장되는 궤도(trajectory)에 대해 45°미만의 각도를 이룬다(subtend).
각각의 포일의 적어도 일부분은 플라즈마 형성 지점, 또는 플라즈마 형성 지점의 부근에 있는 위치를 가리킬 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 극자외 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스가 제공되고, 상기 방사선 소스는 플라즈마를 형성하기 위해 방사선 빔에 의해 연료가 접촉될 플라즈마 형성 지점, 가스가 상기 방사선 소스를 빠져나오게 하도록 구성된 유출구, 및 상기 소스의 벽 상에 제공된 오염물 트랩을 포함하고, 상기 오염물 트랩은 잔해 입자들이 상기 소스의 벽으로부터 상기 소스의 컬렉터 상으로 튀거나 산란될 가능성을 감소시키도록 구성된다.
오염물 트랩은 컬렉터에 의해 형성된 EUV 방사선 콘(radiation cone)의 외측 경계 외부에 제공될 수 있다.
상기 오염물 트랩은 복수의 포일들로 형성된 포일 트랩을 포함할 수 있고, 상기 포일들은 플라즈마 형성 지점에서 플라즈마의 생성에 기인한 잔해 입자들을 포획하도록 구성되고 배치된다.
상기 방사선 소스는 오염물 트랩에 의해 포획된 잔해를 용융시키기에 충분한 온도로, 또는 오염물 트랩에 의해 포획된 잔해를 증발시키기에 충분한 온도로 오염물 트랩을 가열하도록 구성되고 배치된 히터를 더 포함할 수 있다. 상기 히터는 인덕션 히터일 수 있다.
각각의 포일의 적어도 일부분은 플라즈마 형성 지점에 대해 가시선을 가질 수 있다.
각각의 포일은 플라즈마 형성 지점으로부터 반경방향으로 연장되는 궤도에 대해 45°미만의 각도를 이룰 수 있다.
각각의 포일의 적어도 일부분은 플라즈마 형성 지점, 또는 플라즈마 형성 지점의 부근에 있는 위치를 가리킬 수 있다.
본 발명의 제 3 실시형태에 따르면, 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시형태들을 포함하거나, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태들을 둘 다 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 극자외 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스가 제공된다. 상기 방사선 소스는 플라즈마를 형성하기 위해 방사선 빔에 의해 연료가 접촉될 위치에 위치된 플라즈마 형성 지점, 가스가 상기 방사선 소스를 빠져나오게 하도록 구성된 유출구, 및 상기 유출구 내부에 적어도 부분적으로 위치된 오염물 트랩을 포함한다. 상기 오염물 트랩은 플라즈마의 형성으로 생성된 잔해 입자들을 포획하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 극자외 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스가 제공된다. 상기 방사선 소스는 플라즈마를 형성하기 위해 방사선 빔에 의해 연료가 접촉될 위치에 위치된 플라즈마 형성 지점, 가스가 상기 방사선 소스를 빠져나오게 하도록 구성된 유출구, 및 상기 소스의 벽 상에 제공된 오염물 트랩을 포함한다. 상기 오염물 트랩은 상기 소스의 벽으로부터 상기 소스의 컬렉터 상으로 튀거나 산란되는 잔해 입자들의 양을 감소시키도록 구성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 극자외 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 상기 방사선 소스는 플라즈마를 형성하기 위해 방사선 빔에 의해 연료가 접촉될 위치에 위치된 플라즈마 형성 지점, 가스가 상기 방사선 소스를 빠져나오게 하도록 구성된 유출구, 및 상기 유출구 내부에 적어도 부분적으로 위치된 오염물 트랩을 포함한다. 상기 오염물 트랩은 플라즈마의 형성으로 생성된 잔해 입자들을 포획하도록 구성된다. 지지체는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되고 배치된다. 패터닝 디바이스는 극자외 방사선을 패터닝하도록 구성된다. 투영 시스템은 패터닝된 방사선을 기판 상으로 투영하도록 구성하고 배치된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 극자외 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 상기 방사선 소스는 플라즈마를 형성하기 위해 방사선 빔에 의해 연료가 접촉될 위치에 위치된 플라즈마 형성 지점, 가스가 상기 방사선 소스를 빠져나오게 하도록 구성된 유출구, 및 상기 소스의 벽 상에 제공된 오염물 트랩을 포함한다. 상기 오염물 트랩은 상기 소스의 벽으로부터 상기 소스의 컬렉터 상으로 튀거나 산란되는 잔해 입자들의 양을 감소시키도록 구성된다. 지지체는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되고 배치된다. 상기 패터닝 디바이스는 극자외 방사선을 패터닝하도록 구성된다. 투영 시스템은 패터닝된 방사선을 기판 상으로 투영하도록 구성되고 배치된다.
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 도 1의 리소그래피 장치의 세부 개략도;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 오염물 트랩들이 제공된 리소그래피 장치의 유출구를 개략적으로 도시한 도면들;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염물 트랩이 제공된 리소그래피 장치의 소스를 개략적으로 도시한 도면;
도 7 및 도 8은 도 6의 오염물 트랩의 상세도들;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 오염물 트랩을 도시한 도면; 및
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염물 트랩 및 연계 히터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선의 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL)을 포함한다. 또한, 상기 장치는 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 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 대응할 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, 조명 시스템(IL)은 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 소스(SO) 및 조명 시스템(IL)은, 필요에 따라 빔 전달 시스템과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
상기 조명 시스템(IL)은 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명 시스템의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명 시스템(IL)은 인티그레이터 및 콘덴서와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 조명 시스템은 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 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 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 타겟부의 (스캐닝 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 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)의 매 이동 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 소스(SO), 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 도 1의 장치를 더 자세히 나타낸다. 상기 소스(SO)는 플라즈마 형성 지점(2)에서 형성된 플라즈마로부터 EUV 방사선을 생성한다. 상기 플라즈마는 액적 생성기(droplet generator: 15)에 의해 생성된 Sn 또는 Gd와 같은 적합한 물질의 액적들 상으로 레이저 빔(5)을 지향시킴으로써 생성된다. 레이저 빔(5)은 액적들이 기화(vaporize)되게 함에 따라, 플라즈마를 생성한다. 이러한 타입의 소스는 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스로서 칭해질 수도 있다.
플라즈마 형성 지점(2)에서 플라즈마에 의해 방출된 방사선은 컬렉터(3)에 의해 수집되고, 중간 포커스(8)로 보내진다. 중간 포커스(8)는 소스(SO) 내의 어퍼처에서 가상 소스 지점(8)으로서 기능한다. 상기 소스(SO)로부터, 방사선 빔(9)이 조명 시스템(IL)에서 제 1 및 제 2 수직 입사 반사기들(10, 11)을 통해 지지 구조체(MT) 상에 위치된 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크) 상으로 반사된다. 투영 시스템(PS)에서 제 1 및 제 2 반사 요소들(13, 14)을 통해 기판 테이블(WT) 상에 유지된 기판(W) 상으로 이미징되는 패터닝된 빔(12)이 형성된다. 일반적으로, 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS) 내에는 도시된 것보다 많은 요소들이 존재할 수 있다.
대안적인 구성(도시되지 않음)에서, EUV 방사선은 전기 방전의 부분적으로 이온화된 플라즈마가 [예를 들어, 핀치 효과(pinch effect)를 통해] 광축 상에서 붕괴하도록 유도함으로써 생성될 수 있다. 이 소스는 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스로서 칭해질 수 있다. EUV 방사선 방출 플라즈마를 생성하기 위해, Xe, Li, Sn 증기 또는 여타의 다른 적합한 가스 또는 증기의, 예를 들어 10 Pa의 분압이 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 컬렉터(3)는 곡선화된(curved) 단일 거울이지만, 컬렉터는 다른 형태들을 취할 수도 있다. 예를 들어, 컬렉터는 2 개의 방사선 수집 표면들을 갖는 슈바르트실트 컬렉터(Schwarzschild collector)일 수 있다. 일 실시예에서, 컬렉터는 서로 포개어지는(nested within) 실질적으로 원통형인 복수의 반사기들을 포함하는 스침 입사 컬렉터일 수 있다. 스침 입사 컬렉터는 DPP 소스에서 사용하기에 적합할 수 있다.
일반적으로, 컬렉터는 플라즈마에 의해 생성된 방사선을 수집하고, 방사선 빔을 형성하기 위해 수집된 방사선을 포커스하도록 구성될 수 있다. 방사선 빔은 소스(SO)와 조명 시스템(IL) 사이의 어퍼처(6)[설명의 간명함을 위해, 소스(SO) 및 조명 시스템(IL)에서 별도의 어퍼처들로 개략적으로 도시됨]를 통과할 수 있다. 상기 어퍼처(6)는 원형 어퍼처일 수 있거나, 또 다른 형상(예를 들어, 타원, 정사각형, 등등)을 가질 수도 있다. 상기 어퍼처(6)는 작을 수 있으며, 예를 들어 약 10 cm 미만, 바람직하게는 1 cm 미만의 직경(리소그래피 장치의 광축을 가로지르는 방향으로 측정됨)을 가질 수 있다.
레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스 또는 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스를 이용할 때, 빠른 이온(fast ion)들 및/또는 중성 입자들[예를 들어, Sn(주석)]과 같은 잔해의 형태로 오염물이 생성될 수 있다. 이러한 잔해는 컬렉터(3)의 반사 표면(들) 상에 쌓일 수 있으며, 컬렉터가 반사율을 잃음에 따라, 컬렉터의 효율을 감소시킨다. 또한, 잔해에 의한 오염은 리소그래피 장치의 다른 반사 구성요소들[예를 들어 거울(10, 11, 13, 14) 또는 패터닝 디바이스(MA)]이 시간이 지남에 따라 반사율을 잃게 할 수도 있다. 리소그래피 장치의 스루풋은 노광되는 기판 상에 입사되는 EUV 방사선의 세기에 의존한다. 리소그래피 장치의 컬렉터 또는 다른 반사 표면들 상에 잔해의 축적으로 인해 발생하는 반사율의 여하한의 감소는 리소그래피 장치의 스루풋을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 플라즈마 형성 지점(2)에 인접하게 유출구(16)가 위치된다. 유출구(16)는 소스(SO)로부터, 가스 및 상기 가스 내에 포함된 잔해를 배출하도록 구성된다. 가스 유동이 유입구들로부터 유출구들(16)로 조성되게 하기 위해 소스(SO) 내에 가스를 도입시키는 1 이상의 유입구들(도시되지 않음)로부터 가스가 제공될 수 있다. 이 가스 유동은 유출구(16)를 통해 소스(SO)로부터 잔해를 배출하는 것을 도울 수 있으며, 이에 따라 리소그래피 장치의 컬렉터(3) 및 다른 반사 표면들의 오염을 감소시킬 수 있다. 유출구(16)는, 예를 들어 파이프를 포함할 수 있다. 상기 파이프는, 예를 들어 7 내지 13 cm의 직경, 예컨대 10 cm의 직경을 가질 수 있다.
유출구(16)는 90°굽힘부(bend: 17)(도 2에서 정사각형으로 나타냄)를 포함한다. 굽힘부(17) 후, 유출구(16)는 도 2의 평면으로부터 연장됨에 따라, 소스(SO)로부터 유출구를 끌어내고(carry out of), 가스 및 잔해가 소스로부터 제거되게 한다.
또한, 유출구(16)는 레이저 빔(5)에 대해 레이저 빔 덤프(laser beam dump)로서 기능하며, 상기 레이저 빔은 유출구(16)의 후방 벽 상에 입사된다.
유출구(16)의 일부분이 도 3에 자세하게 도시된다. 파이프를 포함할 수 있는 유출구(16)는 플라즈마 형성 지점(2)에 인접한(예를 들어, 플라즈마 형성 지점으로부터 5 cm 미만) 개구부를 갖는다. 포일 트랩(23)의 형태로 되어 있는 오염물 트랩이 유출구(16)에 위치된다. 포일 트랩(23)은 서로 포개어지는 일련의(series) 원뿔대 형상(frustoconical) 포일들(23a 내지 23e)을 포함한다. 가장 안쪽의 포일(23a) 상에 표시된 점선에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이, 원뿔대 형상 포일들은 단면이 원형이다. 원뿔대 형상 포일들(23a 내지 23e)은 플라즈마 형성 지점(2)을 가리키거나, 플라즈마 형성 지점 부근을 가리킨다.
각각의 원뿔대 형상 포일들(23a 내지 23e)은 유출구(16)의 내측 표면에 부착되며, 인접한 원뿔대 형상 포일로부터 이격된다. 인접한 원뿔대 형상 포일들 간의 간격은, 예를 들어 20 mm 미만, 10 mm 미만, 또는 5 mm미만일 수 있다. 각각의 원뿔대 형상 포일이 유출구(16)의 표면으로부터의 법선과 이루는(subtend) 각도(θ)는 상이한 원뿔대 형상 포일들에 대해 상이하다. 가장 안쪽의 원뿔대 형상 포일(23a)은 인접한 원뿔대 형상 포일(23b)보다 큰 각도(θ)를 이룬다. [설명의 간명함을 위해, 도 3에는 제 1 각도(θ)만이 나타나 있다.] 가장 바깥쪽의 원뿔대 형상 포일(23e)은 가장 작은 각도를 이룬다. 원뿔대 형상 포일들(23a 내지 23e)이 이루는(subtended) 각도들은 원뿔대 형상 포일들 모두가 동일한 위치를 가리키도록 되어 있을 수 있다. 이 위치는 플라즈마 형성 지점(2)의 부근에 있을 수 있다. 상기 위치는 플라즈마 형성 지점(2)일 수 있다.
원뿔대 형상 포일들(23a 내지 23e)은 직경이 상이할 수 있는 개구부들을 갖는다. 설명의 간명함을 위해, 가장 안쪽의 원뿔대 형상 포일의 개구부(24a) 및 가장 바깥쪽의 원뿔대 형상 포일의 개구부(24e)만이 도 3에 특별히 도시되었으며 나타나 있다. 가장 안쪽의 원뿔대 형상 포일(23a)은 가장 작은 직경 개구부(24a)를 가질 수 있다. 가장 바깥쪽의 원뿔대 형상 포일은 가장 큰 직경 개구부(24e)를 가질 수 있다. 원뿔대 형상 포일들(23a 내지 23e)의 개구부들은 이들이 플라즈마 형성 지점(2)으로부터(또는 플라즈마 형성 지점 부근의 일 위치로부터) 모두 등거리에 있도록 치수화될 수 있다. 이는 플라즈마 형성 지점(2)으로부터 거리(d)에 있는 점선의 원으로 도 3에 나타나 있다. 원뿔대 형상 포일들(23a 내지 23e)의 각각의 개구부들은 이 원 상에 놓인다. 도 3이 3-차원으로 도시되었다면, 점선의 원은 구(sphere)일 것이며, 이 위에 원뿔대 형상 포일들(23a 내지 23e)의 각각의 개구부들이 놓일 것이다.
대안적인 구성에서, 원뿔대 형상 포일들(23a 내지 23e)은 모두 동일한 크기의 개구부들을 가질 수 있다.
도 3에는 5 개의 원뿔대 형상 포일들(23a 내지 23e)이 도시되어 있지만, 여하한의 적합한 개수의 원뿔대 형상 포일들이 사용될 수 있다.
비록, 포일들이 원뿔대 형상인 것으로 도시되고 설명되었지만, 포일들은 다른 적합한 형상들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 포일들은 거의 원뿔 형상을 가질 수도 있다. 포일들은 서로 포개어지는 원통형 포일들의 세트를 포함할 수 있다. 포일들은 플라즈마 형성 지점(2) 또는 플라즈마 형성 지점 부근에 있는 일 위치를 가리키는 부분을 포함할 수 있으며, 플라즈마 형성 지점(2) 또는 플라즈마 형성 지점 부근에 있는 일 위치를 가리키지 않는 상이한 부분들에 연결한 굽힘부를 더 포함할 수 있다. 상기 굽힘부는, 예를 들어 상기 포일들을 따라 절반에 있을 수 있다.
오염물 트랩은 동일한 축을 갖는 상이한 직경의 링들 또는 플랜지(flange)들을 포함할 수 있다. 이는 테이퍼링된 블록(tapered block)들을 포함할 수 있으며, 이는 이들이 플라즈마 형성 지점(2) 또는 플라즈마 형성 지점 부근에 있는 일 위치를 가리키도록 방위설정될 수 있다. 테이퍼링된 블록들은 무작위로 배치될 수 있다. 테이퍼링된 블록들은 치아형 구조체(teeth-like structure)들일 수 있다.
일반적으로, 오염물 트랩은 플라즈마 형성 지점으로부터 방출된 잔해 입자들의 궤도들(즉, 플라즈마 형성 지점으로부터 방출된 반경 라인들)에 수직이 아닌 표면들을 제공하도록 구성될 수 있다. 오염물 트랩은 플라즈마 형성 지점으로부터 방출된 잔해 입자들의 궤도들(즉, 플라즈마 형성 지점으로부터 방출된 반경 라인들)에 대해 쉘로우 앵글(shallow angle)을 이루는 표면들을 제공하도록 구성될 수 있다. 쉘로우 앵글은, 예를 들어 45°미만, 30°미만, 20°미만일 수 있다. 쉘로우 앵글은 0 내지 20°일 수 있으며, 0 내지 10°일 수 있다.
비록, 유출구가 특정한 방위를 갖는 것으로 도시되어 있지만(즉, 아래쪽으로 각도설정됨), 유출구는 여하한의 적합한 방위를 가질 수 있다. 1 이상의 유출구가 제공될 수도 있다.
사용 시, 액적 생성기(15)(도 2 참조)에 의해 연료 액적(fuel droplet)이 생성되며, 플라즈마 형성 지점(2)으로 이동한다. 레이저 빔(5)이 연료 액적 상에 입사됨에 따라, 연료 액적을 기화시키고 EUV 방사선을 방출하는 플라즈마를 형성하게 한다. 이와 동시에, 잔해가 또한 생성될 수 있으며, 플라즈마 형성 지점(2)으로부터 튀어나올 수 있다. 도 3에는 플라즈마 형성 지점(2)으로부터 멀어지는 방향으로 포일 트랩(23)을 향해[가장 바깥쪽 포일(23e)과 인접한 포일(23d) 사이의 공간 안으로] 이동하는 잔해 입자(25)가 개략적으로 도시된다. 또한, 잔해 입자(25)는 가장 바깥쪽 포일(23e)과 인접한 포일(23d) 사이에 포획되어, 유출구(16)의 내측 표면에 대해 놓여 있는 것으로 도시되어 있다. 잔해 입자(25)의 포획은 유출구의 내측 표면으로부터 산란된(또는 튄) 후, 포일들(23d, 23e) 중 하나 상에 입사된 잔해 입자를 포함할 수 있으며, 이는 포일에 부착된다. 대안적으로, 잔해 입자(25)의 포획은 쉘로우 입사 각도에서 포일들(23d, 23e) 중 하나 상에 입사됨에 따라, 포일에 부착되는 잔해 입자를 포함할 수 있다.
잔해 입자(25)를 포획하는 것은 이것이 컬렉터(3) 상에 입사되고, 컬렉터의 반사율을 감소시키는 것을 방지한다. 포일 트랩(23)이 존재하지 않는다면, 잔해 입자가 유출구의 내측 표면 상에 입사되고, 이로부터 산란되거나 튀어, 이후 컬렉터로 이동할 위험성이 존재할 수 있다. 포일 트랩(23)은 잔해 입자가 유출구(16)로부터 컬렉터로 다시 튀거나 산란될 가능성을 감소시킨다. 일반적으로, 유출구에서 [포일 트랩(23)이 일 예시인] 오염물 트랩의 존재는 잔해가 (파이프일 수 있는) 유출구(16)로부터 컬렉터로 다시 튀거나 산란될 가능성을 감소시킬 수 있다고 말할 수 있다.
포일 트랩(23)(또는 다른 오염물 트랩)은 다음의 기능들 중 1 이상을 수행할 수 있다: 플라즈마 형성 지점(2)으로부터 도달하는 잔해 입자들(25)에 대해 투명하다(또는 실질적으로 투명하다); 유출구(16)의 벽들로부터 튀거나 산란된 잔해 입자들(25)에 대해 장애물을 생성한다; 스침 입사(또는 쉘로우 입사) 각도들에서 플라즈마로부터 포일들로 잔해 입자들을 수용한다. 이러한 기능들은 잔해 입자들이 포일들에 달라붙어, 컬렉터로 다시 튀거나 산란되지 않도록 도울 수 있다.
유출구(16)로부터 컬렉터(3)로 튀거나 산란되는 잔해 입자들(예를 들어, 연료 액적들이 주석으로 형성된 경우에는 주석 입자들)의 개수의 가능한 억제 인자(suppression factor)는, 예를 들어 10보다 클 수 있거나, 50 보다 클 수 있거나, 100보다 클 수 있다. 억제 인자는 오염물 트랩의 부재 시 다시 튀거나 산란된 잔해 입자들의 개수를, 오염물 트랩이 존재할 때 실제로 다시 튀거나 산란된 잔해 입자들의 개수로 나눈 것이다.
100 nm 치수(order)의 직경을 갖는 잔해 입자들의 경우, 억제 인자는 포일들의 두께(t) 및 길이(l), 그리고 포일들 간의 거리(d)에 의해 결정된다. 두께(t)는 포일(23a 내지 23e)의 개구부(24a,e)에서 측정되는, 즉 포일을 향해 이동하는 잔해 입자들에 의해 보여지는 바와 같다(상기 포일들은 개구부에서 뾰족할 수도 있다). 플라즈마로부터 도달한 입자들에 대한 투과 인자(transmission factor)는 다음과 같으며:
Figure 112015124530443-pat00002
(2)
유출구로부터 다시 튀거나 산란된 후에 복귀된 액적들에 대한 투과 인자는 다음과 같다:
Figure 112015124530443-pat00003
(3)
일 실시예에서, 100 nm 직경의 잔해 입자들에 대해, 포일 트랩의 포일들(23a 내지 23e)은 d=5 mm만큼 이격되며, t=0.1 mm의 두께 및 l=50 mm의 길이를 갖는다. 플라즈마로부터 포일 트랩을 향해 이동하는 잔해 입자들에 대한 투과 인자(S)는 0.98이다. 포일 트랩을 통해 이동하는 다시 튀거나 산란된 잔해 입자들에 대한 투과 인자(T)는 0.01이다. 투과 인자들은 억제 인자(F)를 결정하기 위해 조합될 수 있다:
Figure 112015124530443-pat00004
(4)
도 4는 유출구(16)에 제공된 오염물 트랩이 각각 동일한 형상 및 치수를 갖는 일련의 포일들(27)을 포함하는 포일 트랩인 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 포일들(27)은 원뿔대 형상이지만, 도 3에 도시된 포일들과는 달리, 포일들에 의해 정의된 개구부들(28)이 모두 동일한 크기를 갖는다. 포일들(27) 및 이에 따른 개구부들(28)은 플라즈마 형성 지점(2)으로부터 멀어지는 방향으로 모두 상이한 거리들에 있다. 상기 포일 트랩은 플라즈마로부터 방출된 잔해 입자(25)를 수용하고 포획하는 도 3에 도시된 포일 트랩과 동일한 방식으로 기능한다.
도 5는 유출구(16)에 제공된 오염물 트랩이 각각 복합 형태(compound form)(1 이상의 원뿔대로 형성된 형태)를 갖는 일련의 포일들(29a 내지 29f)을 포함하는 포일 트랩인 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 상기 포일들은 일반적으로 원뿔대 형상이지만, 유출구(16)의 표면으로부터의 법선과 상이한 각도들(θ)을 이루는 상이한 부분들을 갖는다. 플라즈마 형성 지점(2)에 가장 가까운 각각의 포일(29a 내지 29f)의 부분[이후, 제 1 부분(A)이라 칭해짐]은 동일한 위치를 가리킬 수 있다. 이 위치는 플라즈마 형성 지점(2)의 부근에 있을 수 있다. 상기 위치는 플라즈마 형성 지점(2)일 수 있다.
플라즈마 형성 지점(2)으로 더 멀리 있는 각각의 포일의 부분[이후, 제 2 부분(B)이라 칭해짐]은 법선과 상이한 각도(θ)를 이룰 수 있다. 제 2 부분(B)이 이루는 각도(θ)는 제 1 부분(A)이 이루는 각도보다 클 수 있다. 플라즈마 형성 지점(2)으로부터 더욱 더 멀리 있는 각각의 포일의 부분[이후, 제 3 부분(C)이라 칭해짐]은 법선과 상이한 각도(θ)를 이룰 수 있다. 상기 제 3 부분(C)이 이루는 각도(θ)는 제 2 부분이 이루는 각도보다 클 수 있다.
포일들(29a 내지 29f)은 유출구(16)에 고정된 지지 구조체(도시되지 않음)에 의해 지지된다.
원뿔대 형상 포일들(29a 내지 29f)은 직경이 상이할 수 있는 개구부들을 갖는다. 설명의 간명함을 위해, 가장 바깥쪽의 원뿔대 형상 포일(29f)의 개구부(22)만이 도 5에 특별히 도시되었으며, 나타나 있다. 가장 바깥쪽의 원뿔대 형상 포일(29f)은 가장 큰 직경 개구부(22)를 가질 수 있다. 가장 안쪽의 원뿔대 형상 포일(29a)은 가장 작은 직경 개구부를 가질 수 있다. 원뿔대 형상 포일들(29a 내지 29f)의 개구부들은 이들이 모두 플라즈마 형성 지점(2)으로부터(또는 플라즈마 형성 지점 부근의 일 위치로부터) 등거리에 있도록 치수화될 수 있다.
도 5에 도시된 포일들(29a 내지 29f)의 복합 형상들은 포일들 상에 입사된 잔해 입자(25)가 컬렉터로 다시 튀거나 산란될 가능성을 감소시키기 위해 선택된다. 외측 포일(29f)을 일 예로 들면, 이 포일의 제 1 부분(A)은 플라즈마 형성 지점(2) 또는 상기 플라즈마 형성 지점 부근의 일 위치를 가리킨다. 이는 잔해 입자(25)가 컬렉터로 다시 튀거나 산란되지 않게 할 수 있지만, 대신 포일(29f)과 인접한 포일(29e) 사이에 수용되기 쉬운 결과를 갖는다. 일단, 잔해 입자(25)가 수용되었으면, 이는 포일(29f)을 따라 튀거나 산란될 수 있음에 따라, 포일의 제 2 부분(B) 또는 제 3 부분(C)에 들어갈 수 있다. 포일의 제 2 부분(B) 및 제 3 부분(C)이 이루는 상이한 각도들은 컬렉터로의 경로를 이동하기 더 어렵게 하는 효과를 가짐에 따라, 잔해 입자(25)가 제 2 및 제 3 부분들로부터 컬렉터를 향해 다시 튀거나 산란될 가능성을 감소시킨다.
도 5에는, 유출구(16)로부터의 법선과 상이한 각도들(θ)을 이루는 3 개의 상이한 포일 부분들(A 내지 C)이 나타나 있지만, 모든 포일들이 상이한 각도들을 이루는 3 개의 상이한 부분들을 가질 필요는 없다. 예를 들어, 포일들 중 1 이상이 상이한 각도들을 이루는 2 개의 부분들을 가질 수 있다. 일반적으로, 여하한의 개수의 포일들은 여하한의 개수의 부분들을 포함할 수 있다. 포일들의 1 이상은 유출구(16)의 표면으로부터의 법선과 90°이상의 각도를 이루는 부분을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 5의 포일 트랩들의 1 이상의 특징부들은 서로 조합될 수 있다. 이들은 플라즈마 형성 지점으로부터 상이한 거리들에 있는 개구부들을 갖는 포일들; 플라즈마 형성 지점으로부터 동일한 거리에 있는 개구부들을 갖는 포일들; 유출구(16)의 표면으로부터의 법선과 동일한 각도를 이루는 포일들; 유출구(16)로부터의 법선과 상이한 각도들을 이루는 포일들; 상이한 크기의 개구부들을 갖는 포일들; 동일한 크기의 개구부들을 갖는 포일들; 모두 플라즈마 형성 지점 또는 플라즈마 형성 지점 부근을 가리키는 포일들을 포함할 수 있다. 여하한의 적합한 개수의 포일들(예를 들어 3 개 이상의 포일들, 5 개 이상의 포일들, 7 개 이상의 포일들 등)이 제공될 수 있다.
상기에 설명된 것들과 동일하거나 유사한 구조체들이 유출구가 아닌 소스(SO) 내의 위치들에(또는 유출구에 추가하여) 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 구조체들은 플라즈마에 직접 노출되는[즉, 플라즈마 형성 위치(2)에 대해 가시선을 갖는] 소스(SO)의 부분들 상에 제공될 수 있다. 일 실시예에서는, 오염물 트랩이 소스(SO)의 벽 상에 제공될 수도 있다.
도 6은 도 2의 소스(SO)를 더 자세히 나타낸다. 설명의 간명함을 위해, 도 6에서 소스(SO)는 각도를 갖기보다는 수평으로 방위설정된다. 하지만, 소스(SO)는 여하한의 각도에서 방위설정될 수 있다. (도 2에 나타낸 바와 같은) 단지 개략적인 박스를 나타내기보다는, 소스(SO)의 벽들(30)이 나타나 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 컬렉터(3)는 레이저 빔(5)이 통과하는 개구부(31)를 포함한다. 레이저 빔은 플라즈마 형성 지점(2) 상에 포커스되며, 이것이 액적 생성기(15)에 의해 생성된 연료 액적 상에 입사됨에 따라, EUV 방사선을 방출하는 플라즈마를 생성한다.
플라즈마는 일정 범위의 방향으로 EUV 방사선을 방출한다. 하지만, 유한 반경을 갖고 개구부(31)를 갖는 컬렉터(3)로 인해, 모든 EUV 방사선이 컬렉터에 의해 수집되지 않는다. 적합한 컬렉터(3) 반경의 예시는 320 mm이나, 다른 반경을 갖는 컬렉터들이 사용될 수 있다. 컬렉터(3)의 내측 에지(32a) 및 외측 에지(32b)는 함께 컬렉터로부터 중간 포커스로 지향되는 EUV 방사선(33)의 콘(cone)을 정의한다(중간 포커스는 도 6의 에지 밖에 있지만, 도 2에 도시되어 있다). EUV 방사선 콘(33)은 점선 33a으로 나타낸 내측 경계부 및 점선 33b로 나타낸 외측 경계부를 갖는다.
1 이상의 오염물 트랩들(23, 34)은 컬렉터(3)에 의해 형성된 EUV 방사선 콘(33)의 외부에 있는 위치들에 제공될 수 있다. 예를 들어, 유출구(16) 및 이와 연계된 오염물 트랩(23)(포일들을 포함할 수 있음)은 EUV 방사선 콘(33)의 내측 경계부(33a) 내에 제공될 수 있다. 오염물 트랩(34)은 EUV 방사선 콘(33)의 외측 경계부(33b)의 외부에 제공될 수도 있다. 오염물 트랩(34)의 절단된 사시도가 도 7에 도시되어 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 유출구(16)는 파이프일 수 있으며, 이는 도 6의 평면으로부터 연장된 부분(17)을 포함할 수 있다. 상기 파이프의 부분(17)은 EUV 방사선 콘(33)을 가로지를 수(traverse) 있음에 따라, EUV 방사선의 일부를 차단할 수 있다. 상기 파이프는 차단된 EUV 방사선의 일부 또는 전부가 소스(SO)의 어느 다른 구성요소(도시되지 않음)에 의해 차단되도록 배치될 수 있다. 오염물 트랩이 유출구(16)(예를 들어, 파이프) 내에 제공되거나, 오염물 트랩의 대부분이 유출구(또는 파이프) 내에 제공되기 때문에, 이러한 경우에는 EUV 방사선이 오염물 트랩[예를 들어, 포일 트랩(23)] 자체에 의해 차단되지 않거나 거의 차단되지 않을 수 있다.
EUV 방사선 콘(33)의 외측 경계부(33b) 외부에 제공된 오염물 트랩(34)은 소스(SO)의 벽(30)으로부터 연장된 복수의 포일들(34a 내지 34h)을 포함할 수 있다. 상기 포일들(34a 내지 34h)은 원뿔대 형상일 수 있으며, 도 7에 3-차원 사시도로 나타나 있다. 상기 포일들(34a 내지 34h)은 이들이 EUV 방사선 콘(33) 안으로 연장되지 않도록 배치될 수 있음에 따라, 상기 포일들이 리소그래피 장치에 의해 사용하기에 적합화된 EUV 방사선의 양을 감소시키는 것을 회피한다. 상기 포일들(34)은 잔해 입자들이 소스의 벽(30)으로부터 다시 튀거나 산란되고, 컬렉터(3) 상에 입사될 가능성을 감소시킨다.
상기 포일들(34a 내지 34h)은 도 3 및 도 4를 참조하여 이전에 설명된 특징부들 또는 구성들 중 어느 것을 포함할 수 있다. 오염물 트랩(34)은 테이퍼링 블록들, 또는 다른 어떤 적합한 구조체들을 포함할 수 있다. 인접한 포일들(34a 내지 34h) 사이의 간격은, 예를 들어 40 mm 미만, 20 mm 미만, 10 mm 미만, 또는 5 mm 미만일 수 있다. 소스(SO)의 벽(30) 상에 제공된 인접한 포일들(34a 내지 34h) 사이의 간격은 유출구(16) 내부에 제공된 인접한 포일들의 간격과 상이할 수 있다. 이러한 경우에는 소스의 벽 상에 제공된 인접한 포일들(34a 내지 34h)의 간격이 유출구(16) 내부에 제공된 인접한 포일들의 간격보다 좁을 수 있다.
소스(SO)의 광축(O)에 대해 약 70°의 각도로 액적 생성기(15)가 도 6에 도시되어 있다. 하지만, 액적 생성기(15)는 여하한의 적합한 각도로 제공될 수 있다. 예를 들어, 액적 생성기(15)는 광축(O)에 수직으로 방위설정될 수 있다. 이 경우에는, 액적 생성기를 수용하기 위해 포일들(34a 내지 34h) 중 1 이상이 제거될 수 있다(액적 생성기는 도 6에서 오른쪽으로 이동될 것이다). 대안적으로, 포일들(34a 내지 34h) 중 1 이상에 갭이 제공될 수 있다. 일반적으로는, 소스(SO)의 구성요소를 수용하기 위해 1 이상의 포일들에 갭을 제공하는(즉, 포일이 전체 원주 주위로 연장되지 않도록 하는) 것이 가능할 수 있다. 이러한 상황들에서, 갭이 제공된 포일이 여전히 원뿔대 형상인 것으로 설명될 수 있다.
도 8은 도 4 및 도 5의 오염물 트랩(34)의 측면도이다. 도 8에서, 소스의 벽(30)으로부터의 법선에 대해 포일들 중 하나(34a)의 각도(θ)가 나타나 있다(설명의 간명함을 위해, 다른 포일들의 각도는 나타나 있지 않다). 나타낸 바와 같이, 포일들(34a 내지 34h) 각각의 각도는, 각각의 포일이 동일한 위치(2a)를 가리키도록 상이하다. 플라즈마 형성 지점(2a)이 이 위치에 제공될 수 있다. 이 경우에는, 플라즈마로부터 방출된 잔해 입자들이 포일들(34a 내지 34h) 상에 여입사 각도(glancing angle)로 입사될 것이다. 플라즈마 형성 지점은 여하한의 적합한 위치에 있을 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 형성 지점은 도 8에 도시된 4 개의 위치들(2a 내지 2d) 중 어느 곳에(또는 이 사이의 여하한의 위치에) 제공될 수 있다.
잔해 입자들이 포일 상에 입사되는 각도는 포일들(34a 내지 34h)에 대한 플라즈마 형성 지점(2a 내지 2d)의 위치에 의존할 것이다. 도 8은 몇몇 가능한 잔해 입자 궤도들을 점선들(35)로서 나타냄으로써 이를 나타낸다. 모든 경우들에서, 각각의 포일들(34a 내지 34h)의 일 측면으로부터 플라즈마 형성 지점(2a 내지 2d)으로 가시선이 존재하며, 플라즈마로부터 방출된 잔해 입자들은 쉘로우 앵글로 주어진 포일(34a 내지 34h) 상에 입사될 것이다. 쉘로우 앵글은, 예를 들어 45°미만일 수 있거나, 예를 들어 30°미만일 수 있거나, 예를 들어 20°미만일 수 있다. 쉘로우 앵글은 0 내지 20°일 수 있으며, 0 내지 10°일 수 있다.
플라즈마 형성 지점이 위치(2a)에 있을 때, 포일들(34a 내지 34h)은 플라즈마 형성 지점(2a)을 가리키는 것으로서 설명될 수 있다. 플라즈마 형성 지점이 다른 위치들(2b 내지 2d) 중 하나(또는 2a 내지 2d 사이의 어느 위치)에 있을 때, 포일들은 플라즈마 형성 지점의 부근을 가리키는 것으로서 설명될 수 있다.
도 6 내지 도 8에 나타낸 것에 대응하는 오염물 트랩은 소스(SO)의 벽들이 아닌 어느 위치에 제공될 수 있다.
도 9는 오염물 트랩이 테이퍼링 블록들(39)을 포함하는 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 테이퍼링 블록들(39)은 (파이프일 수 있는) 유출구(16)의 내측 표면으로부터 연장될 수 있거나, 소스의 벽의 내측 표면으로부터 또는 여하한의 다른 적합한 위치로부터 연장될 수 있다. 테이퍼링 블록들(39)은 규칙적으로 위치되거나 불규칙적으로 위치될 수 있다(예를 들어, 무작위로 위치될 수 있다). 테이퍼링 블록들(39)은 플라즈마 형성 지점(2), 또는 플라즈마 형성 지점 부근의 일 위치를 가리키도록 구성될 수 있다. 테이퍼링 블록들은, 예를 들어 치아-형 구조체들을 포함할 수 있다. 상기 블록들의 테이퍼링은 플라즈마 형성 지점(2) 또는 플라즈마 형성 지점 부근의 일 위치를 향해 지향될 수 있다.
상기 오염물 트랩(예를 들어, 이전에 설명된 오염물 트랩들 중 어느 하나)은 가열될 수 있다. 오염물 트랩의 가열은 잔해 입자들이 오염물 트랩 상에 입사될 때 잔해 입자들이 제어되지 않는 방향들로 튀거나 산란될 가능성을 감소시킬 수 있다.
오염물 트랩은 오염물 트랩에 의해 포획된 잔해 입자들의 적어도 일부(가능하게는 실질적으로 전부)가 증발되도록 충분히 높은 온도로 가열될 수 있다. 그 후, 증발된 오염물은, 예를 들어 유출구(16)를 통과하는 가스 유동에 의해 트랩으로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 잔해 입자들은 주석 입자들을 포함할 수 있고, 이는 트랩에 의해 포획될 수 있으며, 이후 가스 유동에 의해 상기 트랩으로부터 증발되고 제거될 수 있다.
오염물 트랩은 오염물 트랩에 의해 포획된 잔해 입자들의 적어도 일부(가능하게는 실질적으로 전부)가 용융되도록 충분히 높은 온도로 가열될 수 있다. 상기 온도는 오염물의 대부분이 증발하지 않도록 충분히 낮을 수도 있다. 용융된 오염물(예를 들어, 주석)은 수집될 수 있으며 소스로부터 제거될 수 있다. 소스의 표면들 상에 증발된 오염물의 후속한 응축이 회피된다는 점에서, 오염물을 용융시키고 제거하는 것이 오염물을 증발시키고 제거하는 것보다 장점을 갖는다. 또한, 증발된 오염물에 의한 EUV 방사선의 흡수가 회피될 수 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 외부 열원은 인덕션 히터(40)일 수 있다. 인덕션 히터(40)는 코일(도시되지 않음)을 포함하며, 포일들(45a 내지 45d) 내에 맴돌이 전류(eddy current)를 유도함에 따라 포일들을 가열하도록 구성되고 배치된다. 상기 포일들(45a 내지 45d)은 양호한 열 전도체인 물질로 만들어질 수 있어, 맴돌이 전류로 인해 포일들에 발생하는 열이 전도에 의해 각각의 포일에 걸쳐 분배된다. 다른 형태의 히터(예를 들어, 전기 저항에 기초한 히터)가 사용될 수도 있다.
포일들은, 예를 들어 소정 각도로 방위설정된 파이프의 벽(41) 상에 제공될 수도 있다. 인덕션 히터(40)에 의해 생성된 열의 누설을 방지하기 위해, 파이프(41) 외부에 단열 재료의 벽(42)의 형태로 차폐부가 제공될 수 있다. 상기 단열 재료의 벽(42)에는 1 이상의 냉각 튜브들(43)이 제공될 수 있으며, 이를 통해 물과 같은 적합한 냉각 유체가 유동할 수 있다. 예시된 실시예에서는, 냉각 튜브(43)가 단열 재료의 벽(42) 내에 제공되지만, 냉각 튜브는 대안적으로 단열 재료의 벽(42)의 내측 또는 외측 표면 상에 위치될 수도 있다. 단열 재료의 벽(42)의 가열을 방지하기 위해, 특히 인덕션 히터(40)가 단열 재료의 벽(42) 외부에 위치될 때, 상기 단열 재료의 벽(42)은 알루미늄 산화물 또는 실리콘 산화물과 같이 전기적으로 비-전도성 재료들로 만들어질 수 있다. 단열 재료의 벽(42) 내부의 냉각 튜브들(43)이 가열되지 않아야 함에 따라, 또한 전기적으로 비-전도성 재료로 만들어질 수 있다.
인덕션 히터(40)는 잔해 입자들(예를 들어, 주석)의 용융 온도 이상으로 포일들(45a 내지 45d)을 가열하도록 구성될 수 있어, 잔해가 액체 형태로 유지되며, 이는 액체 잔해가 포일들 상에서 유동하게 할 것이다.
포일들(45a 내지 45d) 중 적어도 몇몇은 액체 잔해가 포일을 따라 유동한 후, (예를 들어, 중력으로 인해) 상기 포일로부터 인접한 포일 상으로 떨어질 수 있도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 잔해 입자(25)가 포일(45c) 상에 닿으면, 여기서 상기 입자가 용융된다. 액체 잔해(25)는 포일(45c)을 따라 유동하며, 상기 포일로부터 인접한 포일(45b) 상으로 떨어진다. 그 후, 액체 잔해(25)는 상기 포일(45b)을 따라 유동하며, 인접한 포일(45a) 상으로 떨어진다. 이 포일은 액체 잔해가 포일(45a)의 기저를 향해 유동하도록 각도설정된다. 채널(또는 다른 개구부 - 도시되지 않음)이 이 포일(45a)의 기저에 제공되어, 액체 잔해(25)가 이 채널을 통해 유동할 수 있다. 그 후, 액체 잔해(25)는 파이프의 벽(41)을 따라 유동할 수 있으며, 저장부(44) 내로 떨어질 수 있다. 배수부(도시되지 않음)는 저장부(44)로부터 소스(SO) 밖으로 액체 잔해를 배수할 수 있다.
도 10에 도시된 구성에 대안적인 구성들에서는, 액체 잔해가 포일의 기저를 향해 유동하도록, 복수의 포일들(가능하게는 모든 포일들)이 모두 방위설정될 수 있다. 상기 포일들에는 채널들 또는 다른 개구부들이 제공될 수 있으며, 이는 액체 잔해가 포일들 밑을 통과하게 하고 수집부(collector) 내로 유동할 수 있게 한다.
일반적으로, 포일들의 방위는 액체 잔해의 원하는 유동 방향을 제공하도록 선택될 수 있다.
가열된 포일들은, 예를 들어 유출구(예를 들어, 파이프)의 내측 표면 상에, 소스의 벽 상에, 또는 여하한의 다른 적합한 위치 상에 제공될 수 있다.
여하한의 포일, 테이퍼링된 블록, 또는 다른 오염물 트랩이 히터에 의해 가열될 수 있다. 상기 히터는 인덕션 히터 또는 어떤 다른 형태의 히터일 수 있다.
본 발명의 실시예들의 상기 설명은 리소그래피 장치의 반사 표면들을 언급한다. 이들은 리소그래피 장치의 광학 표면들의 예시들이라고 고려될 수 있다. 리소그래피 장치의 모든 광학 표면들이 반사형인 경우가 필수적인 것은 아니다.
상기에 사용되는 바와 같은 극자외(EUV) 방사선이라는 용어는 20 nm 미만, 예를 들어 10 내지 20 nm 범위 내, 예를 들어 13 내지 14 nm 범위 내, 예를 들어 5 내지 10 nm 범위 내, 예를 들어 6.7 nm 또는 6.8 nm의 파장을 갖는 전자기 방사선을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
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.
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.
본 발명은 실시예들에서 설명된 바와 같이 리소그래피 장치의 적용 또는 리소그래피 장치에서의 사용으로 제한되지 않는다. 또한, 본 도면들은 통상적으로 본 발명을 이해하는데 필수적인 요소들 및 특징부들만을 포함한다. 이외에도, 리소그래피 장치의 도면들은 개략적이며 축척대로 되어 있지 않다. 본 발명은 개략적인 도면들에 나타낸 이러한 요소들(예를 들어, 개략적인 도면들에 도시된 거울들의 개수)로 제한되지 않는다.
당업자라면, 상기에 설명된 실시예들이 조합될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (12)

  1. 극자외 방사선을 생성하도록 구성되는 방사선 소스로서,
    유한 반경을 갖고, 방사선 빔이 통과하는 개구부를 갖는 컬렉터;
    플라즈마를 형성하기 위해 상기 방사선 빔에 의해 연료가 접촉될 위치에 위치되는 플라즈마 형성 지점(plasma formation site);
    가스가 상기 방사선 소스를 빠져나오게 하도록 구성되는 유출구; 및
    상기 방사선 소스의 벽에 제공되는 오염물 트랩(contamination trap) - 상기 오염물 트랩은 상기 방사선 소스의 상기 컬렉터 상으로 상기 방사선 소스의 벽으로부터 산란되거나(scatter) 튀는 잔해 입자(debris particle)들의 양을 감소시키도록 구성됨 - 을 포함하고,
    상기 오염물 트랩은 상기 컬렉터에 의해 형성되는 EUV 방사선 콘(radiation cone)의 외측 경계 외부에 제공되고, 상기 플라즈마 형성 지점은 상기 컬렉터의 내부에 위치되며, 상기 EUV 방사선 콘은 상기 컬렉터의 내측 에지(32a)와 외측 에지(32b)에 의하여 정의되는 방사선 소스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 복수의 포일들로 형성되는 포일 트랩을 포함하고, 상기 포일들은 상기 플라즈마 형성 지점에서 플라즈마의 생성으로부터 기인하는 잔해 입자들을 포획하도록 구성되고 배치되는 방사선 소스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 복수의 테이퍼링 블록(tapering block)들을 포함하고, 상기 테이퍼링 블록들은 상기 플라즈마 형성 지점에서 플라즈마의 생성으로부터 기인하는 잔해 입자들을 포획하도록 구성되고 배치되는 방사선 소스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩에 의해 포획된 잔해를 용융시키기에 충분한 온도로, 또는 상기 오염물 트랩에 의해 포획된 잔해를 증발시키기에 충분한 온도로, 상기 오염물 트랩을 가열하도록 구성되고 배치되는 히터를 더 포함하는 방사선 소스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 히터는 인덕션 히터(induction heater)인 방사선 소스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 오염물 트랩은 복수의 포일들로 형성되는 포일 트랩을 포함하고, 상기 포일들은 상기 플라즈마 형성 지점에서 플라즈마의 생성으로부터 기인하는 잔해 입자들을 포획하도록 구성되고 배치되며, 상기 인덕션 히터는 상기 포일들을 가열하도록 구성되고 배치되는 방사선 소스.
  7. 제 2 항에 있어서,
    각각의 포일의 적어도 일부분은 상기 플라즈마 형성 지점에 대해 가시선(line of sight)을 갖는 방사선 소스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 포일은 상기 플라즈마 형성 지점으로부터 반경방향으로(radially) 연장되는 궤도(trajectory)에 대해 45°미만의 각도를 이루는(subtend) 방사선 소스.
  9. 제 2 항에 있어서,
    각각의 포일의 적어도 일부분은 상기 플라즈마 형성 지점, 또는 상기 플라즈마 형성 지점의 부근에 있는 위치를 가리키는(point towards) 방사선 소스.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 포일들은 복합 형상(compound shape)들을 갖는 방사선 소스.
  11. 제 1 항에 따른 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 장치.
  12. 리소그래피 장치로서,
    극자외 방사선을 생성하도록 구성되는 방사선 소스 - 상기 방사선 소스는:
    유한 반경을 갖고, 방사선 빔이 통과하는 개구부를 갖는 컬렉터;
    플라즈마를 형성하기 위해 상기 방사선 빔에 의해 연료가 접촉될 위치에 위치되는 플라즈마 형성 지점,
    가스가 상기 방사선 소스를 빠져나오게 하도록 구성되는 유출구, 및
    상기 방사선 소스의 벽에 제공되는 오염물 트랩 - 상기 오염물 트랩은 상기 방사선 소스의 상기 컬렉터 상으로 상기 방사선 소스의 벽으로부터 산란되거나 튀는 잔해 입자들의 양을 감소시키도록 구성됨 -;
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되고 배치되는 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 상기 극자외 방사선을 패터닝하도록 구성됨 -; 및
    상기 패터닝된 방사선을 기판 상으로 투영하도록 구성되고 배치되는 투영 시스템을 포함하고,
    상기 오염물 트랩은 상기 컬렉터에 의해 형성되는 EUV 방사선 콘의 외측 경계 외부에 제공되고, 상기 플라즈마 형성 지점은 상기 컬렉터의 내부에 위치되며, 상기 EUV 방사선 콘은 상기 컬렉터의 내측 에지(32a)와 외측 에지(32b)에 의하여 정의되는 리소그래피 장치.
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