KR102281775B1 - 리소그래피를 위한 방법 및 방사선 소스 - Google Patents
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Abstract
리소그래피 장치에 방사선을 제공하기에 적합한 방사선 소스는 가스를 포함하는 인클로저 내의 연료(31)로부터 생성되는 플라즈마(12)로부터 방사선을 생성한다. 플라즈마는 잔해물-수용 표면((33a), (33b)) 상의 연료 층으로서 수집된 1차 연료 잔해물을 생성한다. 잔해물-수용 표면은, 연료 층을 액체로서 유지하고, 액체 연료 층으로부터 가스 기포 분출로 인해 발생하는 2차 잔해물에 의해 광학 표면들(14)의 오염을 감소시키기 위해 액체 연료 층 내의 형성 가스 기포의 감소된 또는 0의 속도를 제공하는 온도로 가열된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 방사선 소스는 잔해물 수용 표면에 대해 법선인 실질적으로 모든 라인들이 방사선 소스의 광학 활성 표면과 만나지 않도록 위치 및/또는 방위설정된 잔해물 수용 표면을 가질 수 있다.
Description
본 출원은 2012년 11월 15일에 출원된 미국 가출원 61/726,843 및 2012년 12월 18일에 출원된 미국 가출원 61/738,700의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
본 발명은 디바이스 제조를 위해 리소그래피 적용에 사용하기 위한 방사선을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상으로, 통상적으로는 기판의 타겟부 상으로 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)의 (예를 들어, 다이의 일부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다.
리소그래피는 IC 및 다른 디바이스들 및/또는 구조체들을 제조하는데 있어서 핵심 단계들 중 하나로서 널리 인식되어 있다. 하지만, 리소그래피를 이용하여 만들어지는 피처들의 치수가 더 작아짐에 따라, 리소그래피는 소형 IC 또는 다른 디바이스들 및/또는 구조체들이 제조될 수 있게 하는 더 결정적인 인자가 되고 있다.
패턴 프린팅 한계들의 이론적 추정은 수학식 (1)로 나타낸 바와 같은 분해능(resolution)에 대한 레일리 기준(Rayleigh criterion)에 의해 설명될 수 있다:
여기서, λ는 사용되는 방사선의 파장이고, NA는 패턴을 프린트하는데 사용되는 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)이며, k 1 은 레일리 상수라고도 칭하는 공정 의존성 조정 인자이고, CD는 프린트된 피처의 피처 크기(또는 임계 치수)이다. 수학식 (1)에 따르면, 피처들의 프린트가능한 최소 크기의 감소는 세 가지 방식으로, 즉 노광 파장 λ를 단축시키거나, 개구수 NA를 증가시키거나, k 1 의 값을 감소시킴으로써 얻어질 수 있다.
노광 파장을 단축시키고, 이에 따라 프린트가능한 최소 크기를 감소시키기 위해, 극자외(EUV) 방사선 소스를 사용하는 것이 제안되었다. EUV 방사선은 5 내지 20 nm의 범위, 예를 들어 13 내지 14 nm의 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선이다. 또한, 10 nm 미만, 예를 들어 5 내지 10 nm의 범위 내, 예컨대 6.7 nm 또는 6.8 nm의 파장을 갖는 EUV 방사선이 사용될 수 있음이 제안되었다. 이러한 방사선은 극자외 방사선 또는 연질 x-선 방사선이라 칭해진다. 가능한 소스들로는, 예를 들어 레이저-생성 플라즈마 소스(laser-produced plasma source), 방전 플라즈마 소스(discharge plasma source), 또는 전자 저장 링(electron storage ring)에 의해 제공되는 싱크로트론 방사선(synchrotron radiation)에 기초한 소스들을 포함한다.
EUV 방사선은 플라즈마를 이용하여 생성될 수 있다. EUV 방사선을 생성하는 방사선 시스템은 플라즈마를 제공하는 연료를 여기(excite)시키기 위한 레이저(예를 들어, 적외선 레이저)와 같은 여기 빔(excitation beam), 및 플라즈마를 수용하기 위한 방사선 소스를 포함할 수 있다. 플라즈마는, 예를 들어 적합한 연료 재료(예를 들어, 주석)의 입자[통상적으로, 액적(droplet)]와 같은 연료, 또는 Xe 가스 또는 Li 증기와 같은 적합한 가스 또는 증기의 스트림에 레이저 빔[즉, 개시 방사선(initiating radiation)]을 지향시킴으로써 생성될 수 있다. 이로 인해 생성된 플라즈마는 출력 방사선, 예를 들어 EUV 방사선을 방출하며, 이는 방사선 컬렉터를 이용하여 수집된다. 방사선 컬렉터는 방사선을 수용하고 방사선을 빔으로 포커스하는 거울 수직 입사 방사선 컬렉터(mirrored normal incidence radiation collector)[때로는, 근 수직 입사 방사선 컬렉터(near normal incidence radiation collector)라고도 칭해짐]일 수 있다. 방사선 컬렉터는 스침 입사 컬렉터(grazing incidence collector)와 같은 여타의 적합한 형태를 가질 수 있다. 방사선 소소는 플라즈마를 지지하기 위한 진공 또는 저압 환경을 제공하도록 배치된 인클로징 구조체(enclosing structure) 또는 챔버를 포함할 수 있다. 이러한 방사선 시스템은 통상적으로 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스라 칭해진다. 또한, 여기 빔으로서 레이저의 사용을 채택할 수 있는 또 다른 시스템에서, 전기 방전 - 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스의 사용에 의해 형성되는 플라즈마에 의해 방사선이 생성될 수 있다. 방전 생성 플라즈마(DPP) 방사선 소스들은 방전에 의해 형성되는 플라즈마로부터 극자외 방사선(EUV)과 같은 방사선을 생성하며, 특히 레이저 빔과 같은 여기 빔을 금속 연료를 향해 지향시킴으로써 방사선의 생성을 위한 금속 연료의 고온 기화를 수반할 수 있다. 통상적으로 용융된 형태의 금속이 플라즈마-여기 전극들의 방전 표면들에 공급될 수 있으며, 레이저 빔과 같은 여기 빔으로 조사함으로써 기화될 수 있음에 따라, 후속하여 고온의 플라즈마가 전극들에 걸쳐 고 전압 방전에 의해 기화된 금속 연료로부터 여기될 수 있다.
DPP 방사선 소스 장치는 플라즈마를 지지하기 위한 진공 또는 저압 환경을 제공하도록 배치된 인클로징 구조체 또는 챔버를 포함할 수 있다. 이로 인해 생성된 플라즈마는 출력 방사선, 예를 들어 EUV 방사선을 방출하며, 이는 방사선 소스 장치의 일부분을 형성할 수 있는 거울 수직 입사 방사선 컬렉터와 같은 방사선 컬렉터를 이용하여 수집된다. 이러한 경우, 방사선 소스 장치는 소스 컬렉터 장치라고도 칭해질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, '기화'라는 용어는 가스화(gasification)도 포함하는 것으로 고려되며, 기화 후 연료는 가스(예를 들어, 개개의 원자들) 및/또는 (작은 액적들을 포함하는) 증기의 형태로 되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "입자"라는 용어는 고체 및 액체(즉, 액적) 입자 둘 모두를 포함한다.
플라즈마의 생성은 연료로부터의 미립자 잔해물(particulate debris)에 의해 유도되는 방사선 소스의 오염을 야기할 수 있다. 예를 들어, 액체 주석이 연료 소스로서 사용된다면, 액체 주석의 일부는 플라즈마로 전환될 것이지만, 액체 주석의 입자들이 플라즈마 형성 위치로부터 고속으로 방출될 수 있다. 이러한 연료 입자들은 본 명세서에서 1차 잔해물 입자(primary debris particle)들로서 칭해진다. 액체 연료 입자들은 방사선 소스 내의 다른 구성요소들 상에서 고형화(solidify)될 수 있는데, 이는 방사선 생성 플라즈마를 생성하거나 플라즈마로부터 방사선 빔을 제공할 수 있는 방사선 소스의 능력(ability)에 영향을 준다. 1차 잔해물에 의한 방사선 소스 내의 광학-활성 표면들의 오염을 감소시키거나 막기 위해, 이러한 1차 잔해물 입자들을 편향시키거나 포획하는 잔해물-수용 표면들이 방사선 소스 내에 위치될 수 있다. 본 명세서에서, "광학-활성"이라는 용어는 단지 거울, 렌즈, 뷰잉 포트(viewing ports), 센서 등과 같이 광학적인 역할을 하는 표면들을 나타내는데 사용되며, 편광된 방사선의 광축의 변형과 관련된 여하한의 광학 활성을 의미함을 뜻하지 않는다(해당 기술 분야에서 "광학 활성"이라는 용어의 대안적인 의미인 것으로 이해된다).
방사선-생성 플라즈마를 위해 액체 연료를 이용하는 방사선 소스에서, EUV 방사선 소스 내의 표면들에 위치된 액체 연료 층들로부터의 연료 입자들의 배출(ejection)이 연료 잔해물의 2차 소스로서 작용할 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 현상은 본 명세서에서 스피팅(spitting)이라고 칭해지며, 일반적으로 방사선 소스의 사용 시 입자들이 액체 연료 층의 외측 표면에 대해 실질적으로 법선인(normal) 방향으로 액체 연료 층들로부터 배출되는 것으로 관찰되었다.
본 명세서 또는 다른 곳에서 확인되었듯, 종래 기술의 적어도 하나의 문제점을 제거 또는 경감시키거나, 방사선 소스들에 대한 기존의 장치 또는 방법들에 대한 대안을 제공하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 목적은, 무엇보다도 액체 연료 층들로부터의 스피팅에 의해 2차 잔해물로서 유발될 수 있는 연료 입자들에 의한 광학-활성 표면들의 오염을 감소하거나 방지하는 것이다. 이와 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "층"이라는 용어는 부피 및/또는 표면적이 스피팅을 생성하는데 충분한 액체 연료의 여하한의 부분들을 포함한다.
어떠한 과학적 이론에도 얽매이기를 바라지 않고, 액체 연료 층 내의 가스 기포들의 핵생성(nucleation)의 결과로서 스피팅 효과가 유발되는데, 이때 가스 기포들은 연료와 반응하는 가스 자유-라디칼(gas free-radicals)로 인해 발생하며, 반응 생성물이 이후 분해되어 액체 연료 층 내에 가스 기포들을 형성하는 것을 알게 되었다. 저온에서 액체로부터의 가스 확산은 너무 느려 액체 연료 내의 가스 기포들의 핵생성을 방지할 수 없다. 액체 연료 층으로부터 이러한 가스 기포들의 분출(eruption)이 스피팅 현상을 야기하는 것으로 예상된다. 이러한 가스 자유-라디칼들은 수소와 같은 라디칼-형성 가스가 방사선 소스의 인클로저(enclosure) 내에 존재할 때 형성되며, 자유-라디칼들은 플라즈마에 의해 생성되는 EUV 방사선과 같은 방사선 및/또는 플라즈마와 가스 간의 상호작용으로 인해 발생한다.
놀랍게도, 스피팅을 유발하는 메커니즘은 액체 연료 층의 온도를 증가시킴으로써 억제될 수 있어, 액체 연료의 용융점보다 높게 연료 층 온도를 충분히 증가시킴으로써 액체 연료 층들로부터 스피팅을 감소시키거나 심지어는 전체적으로 방지할 수 있음을 알게 되었다.
본 명세서에서, "포함하는" 또는 "포함한다"라는 용어는 명시된 구성요소(들)를 포함하되 다른 구성요소들의 존재도 배제하지 않음을 의미한다. "필수적으로 구성되는" 또는 "필수적으로 구성된다"라는 용어는 명시된 구성요소들을 포함하되, 본 발명의 기술적 효과를 달성하는 것 이외의 목적을 위해 추가된 구성요소들, 구성요소들을 제공하는데 사용된 공정들의 결과로서 존재하는 불가피한 재료들, 및 불순물들로서 존재하는 재료들을 제외한 다른 구성요소들을 배제함을 의미한다. 통상적으로, 구성요소들의 세트로 필수적으로 구성되는 조성은 명시되지 않은 구성요소들의 5 중량 % 미만, 통상적으로는 3 중량 % 미만, 더 통상적으로는 1 중량 % 미만을 포함할 것이다.
적절한 경우, "포함한다" 또는 "포함하는"이라는 용어의 사용은 "필수적으로 구성된다" 또는 "필수적으로 구성되는"의 의미를 포함하는 것으로 쓰일 수 있거나, "구성된다" 또는 "구성되는"의 의미를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같은 선택적인 특징 및/또는 바람직한 특징은 적절하다면 개별적으로 사용되거나 서로 조합하여 사용될 수 있으며, 특히 첨부된 청구항들에서 설명되는 바와 같은 조합들로 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 본 발명의 각 실시형태에 대한 선택적인 특징 및/또는 바람직한 특징은, 적절하다면 본 발명의 여하한의 다른 실시형태들에도 적용가능하다.
본 발명의 제 1 실시형태는 가스를 포함하는 인클로저 내의 연료로부터 생성되는 플라즈마로부터 방사선을 생성하도록 배치된 방사선 소스를 제공하고, 생성된 플라즈마는 1차 잔해물의 방출을 유도하며, 방사선 소스는:
광학-활성 표면을 갖는 구성요소, 및
사용 시 1차 잔해물의 방출이 연료 층을 갖는 잔해물-수용 표면의 오염을 유도하도록 위치 및/또는 방위설정된 잔해물-수용 표면을 포함하고,
잔해물-수용 표면은, 연료 층을 액체로서 유지하고, 사용 시 연료의 용융점의 20 ℃ 초과 온도에서 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도보다 실질적으로 낮은 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도를 제공하도록 충분히 높은 온도에서 유지되도록 구성된다. 본 명세서에 설명되는 본 발명의 제 1 실시형태 및 여하한의 추가 실시형태에 따른 방사선 소스는 리소그래피 장치와 같은 공정 툴에 방사선을 제공하기에 적합할 수 있다.
잔해물-수용 표면의 오염은 1차 잔해물의 방출로 인해 직접적으로 발생할 수 있다. 즉, 1차 잔해물은 방사선 소스 내의 다른 표면에 먼저 입사하지 않고, 직접적으로 잔해물-수용 표면에 입사할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 잔해물-수용 표면의 오염은 1차 잔해물의 방출의 간접적인 결과로서 일어날 수 있다. 예를 들어, 잔해물-수용 표면의 오염은 방사선 소스 내의 다른 표면으로부터 잔해물-수용 표면 상으로 잔해물 산란(debris scattering) 또는 적하(dripping)의 결과로서 일어날 수 있다.
잔해물-수용 표면은 더 큰 표면의 일부분을 포함할 수 있다.
통상적으로, 리소그래피 방사선 소스들을 위한 잔해물-수용 표면들은 연료의 용융점을 초과하는, 하지만 불필요한 가열을 회피하는 온도에서 유지될 수 있고, 이 온도는 연료의 용융점보다 높을 수 있으며, 이를테면 20 ℃ 또는 50 °이하만큼일 수 있다. 이는, 연료를 액체 또는 용융 상태로 유지하기에 충분한 온도를 유지하면서도 잔해물-수용 표면들의 불필요한 가열을 회피하며, 수집된 1차 연료 잔해물은 고화(consolidation) 및 선택적 리사이클링(optional recycling)에 대하여 잔해물-수용 표면으로부터 떨어져 나올 수(run-off) 있다. 또한, 스피팅 효과는 어떤 비등 또는 핵생성 메커니즘(boiling or nucleation mechanism)으로 인해 발생했다고 가정하였으며, 따라서 온도를 증가시키는 것은, 온도가 증가함에 따른 반응 속도(chemical kinetics)의 통상적인 증가의 결과로, 스피팅 현상으로부터 2차 잔해물 입자들의 증가를 유도할 것이라고 가정하였다.
또한, 방사선 소스의 인클로저 내의 연료의 높은 증기압의 위험성을 감소시키기 위해, 일반적으로 더 높은 온도가 회피되었는데, 이는 기체 상(vapour phase)으로부터의 증착의 결과로, 냉각기, 광학-활성 표면들 상으로 연료가 침적될 잠재적 위험성을 제공할 것으로 여겨졌다.
따라서, 본 발명의 실현에 앞서, 통상적인 온도는, 이를테면 연료 용융점을 20 ℃ 초과하는, 예컨대 주석 연료에 대해 약 250 ℃이었을 것이다. 연료의 용융점을 약 50 ℃ 초과하는 범위에 걸쳐, 이러한 50 ℃ 범위 내에서 연료에 대한 용융점보다 높게 온도를 증가시키는 것은 스피팅을 감소시키는데 단지 작은 효과만을 주는 것으로 밝혀졌다. 하지만, 더 상승된 온도에서는 스피팅 감소 속도가 두드러지게 증가한다. 예를 들어, 주석에 대해 232 ℃의 용융점을 갖는, 100 Pa 수소 가스 압력에서 유지되는 인클로저 내의 주석 연료에 대하여, 350 ℃에서 고정된 표면적에 대해 분당 생성되는 2차 잔해물 입자들의 수는 252 ℃(즉, 용융점보다 20 ℃ 높은 온도)에서의 동일한 표면적에 의해 생성되는 수의 90 % 미만이다. 이러한 10 % 이상의 감소는 본 명세서에서 상당한 감소로서 고려된다. 550 ℃의 온도까지, 이러한 연료 및 가스의 배치(arrangement)에 대하여, 스피팅 효과는 0으로 감소하였다(100 % 감소). 일반적으로, 연료의 용융점의 약 100 ℃ 초과, 바람직하게는 연료의 용융점의 적어도 150 ℃ 초과, 더 바람직하게는 연료의 용융점의 적어도 200 ℃ 초과의 적용은 스피팅 효과의 상당한 감소를 제공하는 것으로 여겨질 수 있다.
상승된 온도에서 잔해물-수용 표면을 유지하기 위해, 잔해물-수용 표면은 가열기, 예컨대 전기 가열기, 또는 열 전달 유체에 의해 가열되는 가열 파이프를 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 방사선 소스는 사용 시 300 ℃ 초과, 예컨대 350 ℃ 초과, 예를 들어 400 ℃ 초과, 이를테면 500 ℃ 초과 또는 550 ℃ 초과 온도에서 유지될 수 있다. 바람직하게는, 잔해물-수용 표면은, 방사선 소스 인클로저 내의 연료의 높은 증기압을 회피하고, 또한 잔해물-수용 표면의 열에 의한 부식(thermally driven corrosion)을 방지하기 위해, 가스의 존재 시 연료 비등점 미만, 예컨대 1000 ℃ 미만의 온도에서 유지되도록 배치된다.
본 발명에 이용되는 높은 온도에서 부식을 더욱 방지하기 위해, 잔해물-수용 표면은 몰리브덴을 포함하는 강철 합금(steel alloy)으로 이루어지거나, 몰리브덴으로 필수적으로 구성된 합금으로 이루어질 수 있다.
잔해물-수용 표면은 사용 시 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성을 방지하도록 충분히 높은 온도에서 유지되도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 잔해물-수용 표면은 사용 시 550 ℃ 이상의 온도에서 유지되도록 배치될 수 있다. 이러한 배치는 50 Pa 이상, 예컨대 500 Pa 이하, 예를 들어 100 내지 150 Pa의 압력에서 수소 가스의 주석 연료 층들에 대한 스피팅을 방지하는데 효과적일 것이다.
방사선 소스는, 예를 들어 DPP 방사선 소스일 수 있거나, LPP 방사선 소스일 수 있거나, 어느 한 타입의 소스의 통상적인 요소들의 조합들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방사선 소스는, 스침 입사 컬렉터 및/또는 1차 잔해물 수집을 위한 포일 트랩(foil trap) - 후자는 DPP 소스인 것이 통상적임 - 과 조합하여, LPP 소스의 통상적인 연료 액적 생성기를 포함할 수 있다. 방사선 소스는 여기 빔을 수용하도록 배치될 수 있어, 사용 시 여기 빔이 플라즈마를 생성하는 플라즈마 형성 위치에서 연료에 입사하게 하고, 잔해물-수용 표면 및 광학-활성 구성요소는 잔해물-수용 표면에 대해 법선인 실질적으로 모든 라인들이 구성요소의 광학-활성 표면과 만나지(intersect) 않도록 서로 위치 및/또는 방위설정될 수 있다.
이러한 방식으로, 잔해물-수용 표면으로부터 법선(즉, 잔해물-수용 표면에 실질적으로 수직)을 따라 스피팅에 의해 배출된 잔해물은 구성요소의 광학-활성 표면에 입사하지 않는다. 따라서, 본 명세서에서 2차 잔해물이라고 칭해지는 잔해물은 구성요소의 광학-활성 표면에 입사하지 않는다.
방사선 소스는 연료가 플라즈마 형성 위치로 이동하는 동안 연료를 차폐시키는 슈라우드(shroud)를 포함할 수 있으며, 잔해물-수용 표면은 슈라우드의 표면의 적어도 일부분을 포함한다.
방사선 소스는, 광학-활성 표면을 갖는 구성요소로서, 플라즈마 형성 위치에서 플라즈마에 의해 방출되는 방사선을 수집하고, 이로부터 방사선 빔을 형성하도록 배치된 방사선 컬렉터를 포함할 수 있다.
이전의 어느 한 실시형태에 따른 방사선 소스는 플라즈마에 의해 생성되는 잔해물(즉, 1차 잔해물)의 전파를 감소시키도록 배치된 오염물 트랩을 포함할 수 있으며, 잔해물-수용 표면은 오염물 트랩 표면의 적어도 일부분을 포함할 수 있다.
광학-활성 표면을 갖는 구성요소는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 구성요소는 여기 빔 또는 방사선의 특징적 파라미터를 검출 및/또는 분석하는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서는 플라즈마 형성 위치에서 연료와 여기 빔 간의 정렬을 검출할 수 있다.
광학-활성 표면을 갖는 구성요소는 뷰포트(viewport)를 포함할 수 있으며, 구성요소의 광학-활성 표면은 뷰포트의 윈도우를 포함할 수 있다. 예를 들어, 뷰포트는 방사선 소스가 갖는 문제점들의 진단을 돕기 위해 방사선 소스의 일부분 내에 윈도우를 포함할 수 있다.
방사선 소스는 플라즈마에 의해 생성되는 잔해물의 전파를 감소시키도록 배치된 오염물 트랩을 포함할 수 있다. 잔해물-수용 표면은 오염물 트랩의 표면의 적어도 일부분을 포함할 수 있다.
오염물 트랩은 복수의 베인(vane)들을 포함할 수 있으며, 잔해물-수용 표면의 적어도 일부분은 복수의 베인들 중 하나의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 오염물 트랩은, 예를 들어 회전 포일 트랩 또는 정지 트랩(static trap)을 포함할 수 있다.
방사선 소스는 플라즈마 형성 위치를 향하는 궤적(trajectory)을 따라 연료 액적들의 스트림을 지향시키도록 구성된 노즐을 더 포함할 수 있다. 잔해물-수용 표면은 노즐의 표면의 적어도 일부분을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 특히 적합한 배치에서, 방사선 소스는, 사용 시 1차 잔해물의 방출이 각각의 연료 층들을 갖는 잔해물-수용 표면의 오염을 유도하도록 위치 및/또는 방위설정된 제 1 및 제 2 잔해물-수용 표면을 포함할 수 있으며, 제 1 잔해물-수용 표면은 본 발명의 제 1 실시형태의 잔해물-수용 표면이며,
제 2 잔해물-수용 표면은 그 각각의 연료 층을 액체로 유지하도록 충분히 높은 온도에서 유지되도록 배치되고,
광학-활성 표면을 포함하는 구성요소 및 제 2 잔해물-수용 표면은, 제 2 잔해물-수용 표면에 대해 법선인 실질적으로 모든 라인들이 구성요소의 광학-활성 표면과 만나지 않도록 서로 위치 및/또는 방위설정된다.
이러한 배치에서, 예를 들어 제 2 잔해물-수용 표면이 가열시키기 어려운 또는 불편할 수 있거나, 회전 트랩과 같이 사용시 상승된 온도에서 유지하기 어려운 또는 불편할 수 있는 표면인 경우, 스피팅을 감소 또는 제거하는데 요구되는 온도로 제 2 잔해물-수용 표면을 가열할 필요없이, 이러한 배치에 의하여 2차 잔해물에 의한 광학-활성 표면들의 오염의 감소가 달성될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태의 또 다른 적합한 배치에서, 리소그래피 장치에 방사선을 제공하기에 적합한 방사선 소스는, 여기 빔을 수용하도록 배치되어, 사용 시 여기 빔이 1차 잔해물의 방출을 유도하는 플라즈마 형성 위치에서 연료에 입사하게 하는 방사선 소스일 수 있으며, 상기 방사선 소스는:
사용 시 1차 잔해물의 방출이 잔해물 수용 표면의 오염을 유도하도록 위치 및/또는 방위설정된 잔해물 수용 표면; 및
광학-활성 표면을 갖는 구성요소를 포함하고,
잔해물 수용 표면 및 구성요소는, 잔해물 수용 표면에 대해 법선인 실질적으로 모든 라인들이 구성요소의 광학-활성 표면과 만나지 않도록 위치 및/또는 방위설정된다.
다시 말해, 이 배치에 대하여, 잔해물-수용 표면은, 사용 시 연료의 용융점의 20 ℃ 초과 온도에서 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도보다 실질적으로 낮은 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도를 제공하도록 충분히 높은 온도에서 유지되도록 반드시 배치될 필요는 없다. 대신, 광학 활성 표면을 갖는 구성요소 및 잔해물 수용 표면의 위치설정 및 방위는, 잔해물 수용 표면에 대해 법선인 실질적으로 모든 라인들이 구성요소의 광학-활성 표면과 만나지 않도록 위치 및/또는 방위설정된다.
이 배치에 대하여, 방사선 소스는 연료가 플라즈마 형성 위치로 이동하는 동안 연료를 차폐시키는 슈라우드를 포함하고; 잔해물 수용 표면은 슈라우드의 표면의 적어도 일부분을 포함할 수 있다.
광학 활성 표면을 갖는 구성요소는 플라즈마 형성 위치에서 플라즈마에 의해 방출되는 방사선을 수집하고 이로부터 방사선 빔을 형성하도록 배치된 방사선 컬렉터를 포함할 수 있다. 상기 구성요소는 센서일 수 있다. 상기 구성요소는 뷰포트를 포함할 수 있으며, 구성요소의 광학 활성 표면은 뷰포트의 윈도우를 포함할 수 있다.
방사선 소스는 플라즈마에 의해 생성되는 잔해물의 전파를 감소시키도록 배치된 오염물 트랩을 포함할 수 있으며; 잔해물 수용 표면은 오염물 트랩의 표면의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 오염물 트랩은 복수의 베인들을 포함할 수 있고, 잔해물 수용 표면은 복수의 베인들 중 하나의 적어도 일부분을 포함할 수 있다.
이 배치에 대하여, 방사선 소스는 가스 방벽(gas barrier)을 더 포함할 수 있으며, 특히 가스 방벽은 수소 가스 방벽을 포함할 수 있다.
이 배치의 방사선 소스는 플라즈마 형성 위치를 향하는 궤적을 따라 연료 액적들의 스트림을 지향시키도록 구성된 노즐을 더 포함할 수 있으며, 잔해물 수용 표면은 노즐의 표면의 적어도 일부분을 포함한다.
본 발명의 제 2 실시형태는, 예를 들어 리소그래피 장치를 위한 방사선을 생성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 방사선 소스의 인클로저 내의 연료로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하고, 인클로저는 가스를 포함하며, 방사선은 플라즈마로부터 방출되고, 사용 시 잔해물-수용 표면은, 연료 층을 액체로서 유지하고, 사용 시 연료의 용융점의 20 ℃ 초과 온도에서 액체 연료 층 내의 가스의 기포의 형성 속도보다 실질적으로 낮은 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도를 제공하도록 충분히 높은 온도에서 유지된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명된 바와 같은 선택적인 그리고 바람직한 특징들이 본 발명의 이러한 제 2 실시형태에 적용가능하다.
가스는 바람직하게 수소를 포함하거나, 수소로 필수적으로 구성되는 것이 바람직하다. 가스는 통상적으로 50 내지 500 Pa, 예컨대 80 내지 200 Pa, 예를 들어 100 내지 150 Pa의 분압(partial pressure)으로 존재할 수 있다. 수소 가스는 LPP 소스와 같이 리소그래피를 위한 방사선을 생성하는 방사선 소스의 인클로저 내에 존재하는 것이 통상적이며, 방사선-생성 플라즈마는 가스와 상호작용하여 수소 자유-라디칼을 형성하는데, 이는 방사선 소스 내의 광학 구성요소들을 위해 깨끗한 광학-활성 표면들을 유지하는데 유용하다. 또한, 수소 가스와 같은 가스는 방사선 소스의 광학-활성 표면들로부터 멀리 1차 잔해물을 전향(divert)시키는데 사용되는 가스 유동 또는 가스 방벽 또는 가스 커튼을 제공하는데 사용될 수 있다. 이러한 가스 유동 또는 가스 방벽/커튼은 방사선 소스의 인클로저 내에 가스의 존재를 유도한다. 적합하게는, 방사선 소스가 사용 중에 있을 때 가스에 의한 EUV 방사선과 같은 생성된 방사선의 과도한 흡수를 회피하기 위해, 가스 압력은 500 Pa 이하, 예컨대 200 Pa 이하, 또는 150 Pa 이하에서 유지된다.
본 발명의 제 2 실시형태의 방법에 대하여, 잔해물-수용 표면은 사용 시 300 ℃ 이상, 예컨대 350 ℃ 초과, 예를 들어 400 ℃ 초과, 이를테면 550 ℃ 초과 또는 700 ℃ 초과 온도에서 유지될 수 있다. 일반적으로, 연료의 용융점의 약 100 ℃ 초과, 바람직하게는 연료의 용융점의 적어도 150 ℃ 초과, 더 바람직하게는 연료의 용융점의 적어도 200 ℃ 초과 온도의 적용은 스피팅 효과의 상당한 감소를 제공하는 것으로 여겨질 수 있다.
잔해물-수용 표면은 사용 시 액체 연료 층 내에 가스의 기포의 형성을 방지하도록 충분히 높은 온도에서 유지될 수 있다. 예를 들어, 잔해물-수용 표면은 사용 시 550 ℃ 이상, 예컨대 700 ℃의 온도에서 유지될 수 있다. 이러한 방법은, 예를 들어 50 Pa 이상, 예컨대 500 Pa 이하, 예를 들어 100 내지 150 Pa의 압력에서 수소 가스의 주석 연료 층들에 대한 스피팅을 방지하는데 효과적일 것이다. 또한, 설명된 바와 같은 스피팅 효과의 회피 또는 경감과 관련하여, 액체 연료 층에 의해 덮인 표면이 충분히 매끄럽도록(smooth) 보장함으로써 액체 연료 층 내의 기포의 생성이 경감될 수 있음을 언급할 가치가 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 적용된 바와 같은 잔해물-수용 표면들은 폴리싱 또는 마이크로 폴리싱 처리를 받았다.
스피팅 효과를 경감시키는 또 다른 방식은 액체 연료 층 위에 탄소 층을 제공하는 것이다. 이러한 탄소 층의 적용은 스피팅 효과를 대폭(to a large extend) 방지하는 것으로 밝혀졌다.
바람직하게, 플라즈마로부터 생성되는 방사선은 EUV 방사선, 더 바람직하게는 EUV 방사선으로 필수적으로 구성된 방사선[예컨대, 방사선 파워(radiation power)의 95 %]을 포함한다. 연료는 주석과 같은 금속 연료가 적합하며, 이는 플라즈마 상태로 여기될 때 EUV 방사선의 생성에 매우 효과적이다.
본 발명의 제 3 실시형태는 기판 상으로 컨디셔닝된 방사선 빔(conditioned radiation beam)(예컨대, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝되는 방사선 빔)을 투영하도록 배치된 장치를 제공하며, 리소그래피 장치는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 방사선 소스를 포함한다.
본 발명의 제 3 실시형태의 장치는:
방사선 소스에 의해 생성되는 방사선을 컨디셔닝하여, 컨디셔닝된 방사선 빔을 형성하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 더 포함할 수 있다.
상기 장치는, 예를 들어 조명 시스템 내에, 사용 시 1차 잔해물의 방출이 연료 층을 갖는 잔해물-수용 표면의 오염을 유도하도록 위치 및/또는 방위설정된 추가 잔해물-수용 표면을 포함할 수 있으며, 잔해물-수용 표면은, 상기 연료 층을 액체로서 유지하고, 사용 시 상기 연료의 용융점의 20 ℃ 초과 온도에서 상기 액체 연료 층 내의 상기 가스의 기포의 형성 속도보다 실질적으로 낮은 상기 액체 연료 층 내의 상기 가스의 기포의 형성 속도를 제공하도록 충분히 높은 온도에서 유지되도록 배치된다.
본 발명의 제 4 실시형태는 본 발명의 제 3 실시형태의 장치를 이용하여 방사선을 생성하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제 4 실시형태의 방법은:
방사선 소스를 이용하여 EUV 방사선 빔을 생성하는 단계;
조명 시스템의 방사선 빔을 컨디셔닝하고, 지지 구조체에 의해 지지된 패터닝 디바이스 상으로 방사선 빔을 지향시키는 단계; 및
투영 시스템을 이용하여, 기판 테이블에 의해 유지된 기판 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들 그리고 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에 자세히 설명된다. 본 발명은 본 명세서에 설명된 특정 실시예들로 제한되지 않음을 유의한다. 이러한 실시예들은 본 명세서에 단지 예시적인 목적으로만 제시된다. 관련 기술분야(들)의 당업자들이라면, 본 명세서에서 다루어지는 기술내용에 기초하여 추가적인 실시예들이 행해질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
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 LLP 방사선 소스를 포함하는 도 1의 장치의 상세도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 소스의 일부분을 개략적으로 도시한 도면;
도 4는 도 3의 방사선 소스의 일부분을 개략적으로 도시한 도면;
도 5는 대안적인 실시예에 따른 도 4의 방사선 소스의 일부분을 개략적으로 도시한 도면;
도 6은 도 3의 방사선 소스의 일부분을 더 자세히 도시한 개략도; 및
도 7은 대안적인 실시예에 따른 도 6의 방사선 소스의 일부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 특징들 및 장점들은 도면들과 연계될 때 아래에 설명된 상세한 설명으로부터 더 잘 이해할 수 있을 것이며, 동일한 참조 부호들은 전반에 걸쳐 대응하는 요소들과 동일하게 취급된다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 처음 나타나는 도면은 대응하는 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)에 의해 나타내어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLP 방사선 소스를 포함하는 도 1의 장치의 상세도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 소스의 일부분을 개략적으로 도시한 도면;
도 4는 도 3의 방사선 소스의 일부분을 개략적으로 도시한 도면;
도 5는 대안적인 실시예에 따른 도 4의 방사선 소스의 일부분을 개략적으로 도시한 도면;
도 6은 도 3의 방사선 소스의 일부분을 더 자세히 도시한 개략도; 및
도 7은 대안적인 실시예에 따른 도 6의 방사선 소스의 일부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 특징들 및 장점들은 도면들과 연계될 때 아래에 설명된 상세한 설명으로부터 더 잘 이해할 수 있을 것이며, 동일한 참조 부호들은 전반에 걸쳐 대응하는 요소들과 동일하게 취급된다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 처음 나타나는 도면은 대응하는 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)에 의해 나타내어진다.
본 명세서는 본 발명의 특징들을 포함하는 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예들은 단지 본 발명을 예시할 뿐이다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예들로 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
설명된 실시예들, 및 본 명세서에서 "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예", "몇몇 실시예들" 등의 언급은, 설명된 실시예들이 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들은 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 관련하여 설명될 때, 이는 명시적으로 설명되는지 여부에 관계없이 다른 실시예들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 달성하기 위해 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 소스(SO)를 포함하는 리소그래피 장치(LAP)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는: 방사선 빔(B)(예를 들어, EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 반사 투영 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 이의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 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 디바이스(MA)를 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 있도록 보장할 수 있다.
"패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 수 있다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 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.
조명 시스템과 같이, 투영 시스템은 사용되는 노광 방사선에 대하여 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 이의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 가스들이 너무 많은 방사선을 흡수할 수 있기 때문에 EUV 방사선에 대해 진공 또는 저압 가스 환경을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 진공 벽 및 진공 펌프들의 도움으로 전체 빔 경로에 진공 또는 저압 가스 환경이 제공될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크를 이용하는) 반사형으로 구성된다.
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 있거나, 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 극자외 방사선(EUV) 빔을 수용한다. EUV 방사선을 생성하기 위한 방법들은, EUV 범위에서 1 이상의 방출 라인들을 갖는 적어도 하나의 원소, 예를 들어 크세논, 리튬 또는 주석을 갖는 플라즈마 상태로 재료를 전환시키는 단계를 포함한다(단, 이로 제한되지 않음). 흔히 레이저 생성 플라즈마("LPP")로 칭해지는 이러한 방법에서, 요구되는 플라즈마는 요구되는 EUV 라인-방출 요소를 갖는 재료의 액적, 스트림, 클러스터 또는 제트(jet)와 같은 연료를 적외선 레이저 빔과 같은 레이저 빔으로 조사함으로써 생성될 수 있다. 방사선 소스(SO)는, 연료를 여기시키는 레이저 빔을 제공하기 위해, 레이저 및/또는 연료의 스트림을 생성하는 연료 스트림 생성기(이 둘 모두 도 1에는 도시되지 않음)를 포함하는 EUV 방사선 시스템의 일부분일 수 있다. 이로 인해 생성된 플라즈마는 출력 방사선, 예를 들어 EUV 방사선을 방출하며, 이는 방사선 소스의 인클로저 내에 배치된 방사선 컬렉터를 이용하여 수집된다. 레이저 및/또는 연료 스트림 생성기 및 컬렉터 모듈은 방사선 소스와 별도의 개체들일 수 있거나, 방사선 소스가 이러한 구성부들(integers)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 연료 여기를 위해 레이저 빔을 제공하는데 CO2 IR-레이저가 사용되는 경우, 이는 방사선 소스의 나머지 부분과 별도인 것으로 고려될 수 있으며, 방사선 소스는 IR-레이저로부터 레이저 빔을 수용하도록 배치된다.
이러한 경우, 레이저는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템의 도움으로 레이저로부터 방사선 소스로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 방전 생성 플라즈마 EUV 생성기(흔히, DPP 소스라고도 함)인 경우, 여기 빔 소스는 방사선 소스의 통합부일 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 패싯 필드 및 퓨필 거울 디바이스(facetted field and pupil mirror device)들과 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(PS2)[예를 들어, 간섭계 디바이스(interferometric device), 리니어 인코더(linear encoder) 또는 용량성 센서(capacitive sensor)]의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(PS1)는 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.
도 2는 방사선 소스(SO), 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 리소그래피 장치(LAP)를 더 상세히 도시한다. 방사선 소스(SO)는 방사선 소스의 인클로징 구조체(2)에 진공 또는 저압 가스 환경이 유지될 수 있도록 구성되고 배치된다.
레이저(4)는 연료 스트림 생성기(8)로부터 제공되는 주석(Sn) 또는 리튬(Li)과 같은 연료에 레이저 빔(6)을 통해 레이저 에너지를 축적(deposit)하도록 배치된다. 액체(즉, 용융된) 주석 또는 액체 형태의 다른 금속이 선호된다. 플라즈마 생성 동안 쓰이지 않은 연료를 수용하기 위해 연료 트랩(9)이 배치된다. 연료 내에 레이저 에너지의 축적은 플라즈마 형성 위치(12)에서 고도로 이온화된 플라즈마(10)를 생성하며, 이는 수십 전자볼트(eV)의 전자 온도를 갖는다. 이러한 이온들의 탈-여기(de-excitation) 및 재조합(recombination) 동안 생성된 활성 방사선(energetic radiation)이 플라즈마(10)로부터 방출되며, 근 수직 입사 방사선 컬렉터(14)(때로는, 더 일반적으로 수직 입사 방사선 컬렉터라고도 함)에 의해 수집 및 포커스된다. 컬렉터(14)는 다층 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 이는 특정 파장의 방사선(예를 들어, 특정 EUV 파장의 방사선)을 반사, 더 손쉽게(more readily) 반사, 또는 우선적으로(preferentially) 반사시키기 위해 조정된다(tuned). 컬렉터(14)는 2 개의 고유한(natural) 타원 포커스 지점들을 갖는 타원형 구성을 가질 수 있다. 하나의 포커스 지점은 플라즈마 형성 위치(12)에 있을 것이고, 다른 포커스 지점은 중간 포커스에 있을 것이며, 이는 아래에 설명된다.
레이저(4) 및/또는 방사선 소스 및/또는 컬렉터(14)는 함께 방사선 소스, 구체적으로는 EUV 방사선 소스를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. EUV 방사선 소스는 레이저 생성 플라즈마(LPP) 방사선 소스라고도 칭해질 수 있다. 인클로징 구조체(2) 내의 컬렉터(14)는 컬렉터 모듈을 형성할 수 있으며, 이는 (이 예시에서) 방사선 소스의 일부분을 형성한다.
제 2 레이저(도시되지 않음)가 제공될 수 있으며, 제 2 레이저는 레이저 빔(6)이 연료에 입사하기 전에 연료를 예비가열하도록 구성된다. 이러한 접근법을 이용하는 LPP 소스는 듀얼 레이저 펄싱(dual laser pulsing: DLP) 소스라고도 칭해질 수 있다. 이러한 제 2 레이저는, 연료 타겟의 특성을 변화시켜 변형된 타겟을 제공하기 위해 연료 타겟 내로 예비-펄스(pre-pulse)를 제공하는 것으로 설명될 수 있다. 특성의 변화는, 예를 들어 온도, 크기, 형상 등의 변화일 수 있으며, 일반적으로 타겟의 가열에 의해 유도될 것이다.
도시되어 있지는 않지만, 연료 스트림 생성기(8)는 궤적을 따라 플라즈마 형성 위치(12)를 향해 연료를 지향시키도록 구성된 노즐을 포함할 수 있거나, 노즐과 연결될 수 있다.
방사선 컬렉터(14)에 의해 반사된 방사선(B)은 소스 이미지(16)에 포커스된다. 소스 이미지(16)는 통상적으로 중간 포커스라고도 칭해지며, 방사선 소스(SO)는 중간 포커스(16)가 인클로징 구조체(2)의 개구부(18)에 또는 그 부근에 위치되도록 배치된다. 소스 이미지(16)는 방사선 방출 플라즈마(10)의 이미지이다.
후속하여, 방사선(B)은 조명 시스템(IL)을 가로지르며(traverses), 상기 조명 시스템은 패터닝 디바이스(MA)에 방사선 빔(B)의 원하는 각도 분포 그리고 패터닝 디바이스(MA)에 방사선 세기의 원하는 균일성을 제공하도록 배치된 패싯 퓨필 거울 디바이스(22) 및 패싯 필드 거울 디바이스(20)를 포함할 수 있다. 지지 구조체(MT)에 의해 유지되는 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 빔의 반사 시, 패터닝된 빔(24)이 형성되며, 패터닝된 빔(24)은 투영 시스템(PS)에 의해 반사 요소들(26, 28)을 거쳐 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 의해 유지되는 기판(W) 상으로 이미징된다.
일반적으로, 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)에는 도시된 것보다 많은 요소들이 존재할 수 있다. 또한, 도면에 도시된 것보다 많은 거울들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템(PS)에는 도 2에 도시된 것보다 1 내지 6 개(이상)의 추가 반사 요소들이 존재할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 연료는 액체 주석과 같이 액체 연료의 형태로 제공된다. 하지만, 액체 연료의 사용으로 인해 여러 가지 문제점이 발생할 수 있다. 특히, 액체 연료의 일부분이 플라즈마로 전환될 동안, 상당한 양의 액체 연료가 미립자 잔해물로서 배출될 수 있다. 액체 연료의 배출은, 자체적으로 플라즈마로의 전환의 결과로서 일어날 수 있으며, 액적 연료 타겟들이 사용된다면, 이전-생성된 플라즈마와 후속 연료 액적의 상호작용을 통해 일어날 수 있다. 이러한 1차 미립자 잔해물은 고속으로 배출될 수 있으며, 방사선 소스(SO) 내에 다수의 문제점을 야기할 수 있다. 예를 들어, 고속 미립자 잔해물의 영향은, 컬렉터(14)의 광학-활성 표면들, 및 액체 연료가 배출되는 노즐과 같은 방사선 소스(SO)의 다른 구성요소들을 부식시킬 수 있다. 또한, 연료 잔해물은 이러한 표면들에 침적될 수 있다. 또한, 방사선 소스(SO) 내에서의 문제점들 이외에도, 잔해물이 다른 민감한 구성요소들을 손상시킬 수 있는 리소그래피 장치의 나머지 부분 내로 이러한 잔해물이 이동하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 방사선 소스(SO)의 부분들을 예시한다. 도 1 및 도 2에 공통적인 도 3의 특징부들은 이해를 쉽게 하기 위해 동일한 참조 번호로 제공되었다. 도 3에 예시된 실시예에는, 1 이상의 잔해물-수용 표면들을 제공하기 위해 오염물 트랩이 제공된다. 오염물 트랩은, 몇몇 실시예들에서 방사선 소스(SO)의 하우징의 외부 주위에서 복수의 베인들의 형태를 취한다. 도 3에는 2 개의 베인들(33a, 33b)이 나타나 있다. 베인들(33a, 33b)은 플라즈마에 의해 방출되는 1차 잔해물을 포획하고, 플라즈마에 의해 방출된 1차 잔해물을 1 이상의 잔해물 수집 트랩(도시되지 않음)으로 지향시키도록 배치된다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 베인들(33a, 33b)은 다른 잔해물 경감 디바이스들, 예를 들어 가스 방벽과 조합된다. 가스 방벽은 적합한 가스, 예를 들어 아르곤, 수소 또는 헬륨 및/또는 방사선의 경로에 걸친 가스의 스트림의 낮은 배경 압력(low background pressure)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 가스 방벽은 오직 잔해물의 기계적인 억제를 제공하는데에만 사용될 수 있지만, 방사선 소스 내의 표면들의 화학적 포집(chemical scavenging)에 사용하기 위해 수소 자유 라디칼과 같은 자유-라디칼을 생성하는 가스인 것이 바람직하다.
도 3에 도시되어 있지는 않지만, 몇몇 실시예들에서, 오염물 트랩은 1 이상의 회전 포일 트랩을 포함할 수 있다. 회전 포일 트랩은, 방사선 소스(SO)의 광축(34)과 정렬된 회전축(axle)을 중심으로 회전하도록 구동되는 복수의 이격 포일을 포함한다. 회전 포일 트랩의 회전 속력은 플라즈마로부터 방출되는 1차 잔해물 입자들이 포일들에 의해 쓸려 나가도록(swept up) 결정되며; 포일들 간의 갭이 회전 포일들에 의해 쓸리기(swept) 전에 잔해물 입자가 포일들 사이로 통과하기에는 시간이 불충분하다. 회전 포일 트랩이 플라즈마 형성 위치에서 방사선 소스 지점으로부터 보여지는 매우 작은 영역을 제시함에 따라, 전자기 방사선은 회전 포일 트랩에 실질적으로 영향을 받지 않는다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 오염물 트랩은 다른 잔해물 경감 디바이스들, 예를 들어 가스 방벽과 조합된다. 가스 방벽은 적합한 가스, 예를 들어 아르곤, 수소 또는 헬륨 및/또는 방사선의 경로에 걸친 가스의 스트림의 낮은 배경 압력을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 가스 방벽은 오직 잔해물의 기계적인 억제를 제공하는데에만 사용된다. 그러므로, 적합한 가스들의 폭넓은 선택이 적용가능하다. 몇몇 실시예들에서는, 회전 포일 트랩이 정지 포일 트랩과 조합될 수 있거나, 정지 포일 트랩으로 교체될 수 있다.
또한, 도 3에는, 연료의 액적들(31)을 플라즈마 형성 위치(12) 및 후속하여 연료 트랩(9)으로 지향시키기 위해 연료 스트림 생성기(8)에 연결된 노즐(30)이 도시된다. 추가적으로, 도 3의 실시예에서는, 연료 스트림 생성기(8)와 플라즈마 형성 위치(12) 사이에 슈라우드(32)가 배치되어, 노즐(30)을 빠져나가는 연료 액적들(31)이 슈라우드(32)를 통해 이동하고, 플라즈마 형성 위치(12) 바로 앞에서(short distance before the plasma formation location 12) 슈라우드(32)를 빠져나간다. 슈라우드(32)는 간섭으로부터 연료 액적들(31)을 보호하도록 작용한다. 예를 들어, 슈라우드(32)는 플라즈마 형성 시 생성되는 1차 잔해물과의 상호작용으로부터 연료 액적들(31)을 보호하도록 작용한다. 광학 요소(35)는, 플라즈마 형성 위치(12)에 레이저 빔(6)을 포커스하기 위해, [레이저 빔(6)의 전파 방향에 대해] 컬렉터(14) 앞에 위치된다. 도 3에는, 광학 요소(35)가 렌즈로서 도시되어 있지만, 광학 요소(35)는 플라즈마 형성 위치(12)를 향해 레이저 빔(6)을 포커싱하기에 적합한 여하한의 광학 요소일 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 방사선 소스(SO)는 레이저 빔(6)의 포커스와 연료 액적 간의 상대 정렬을 결정하기 위해 1 이상의 센서들(도시되지 않음)을 포함한다. 연료에 지향되는 레이저 빔(6)의 포커스와 연료 간의 상대 정렬의 어떤 지표(indication)를 가질 수 있는 능력은, 방사선 소스로부터 출력된 방사선이 원하는 분포를 갖도록 방사선 소스(SO)를 제어하는 것이 바람직할 수 있는 점으로 인해 유익할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 연료에 지향되는 방사선의 포커스의 위치와 연료의 위치 둘 모두가 외부적 외란(external disturbances)을 겪을 수 있다는 점으로 인해, 연료에 지향되는 레이저 빔(6)의 포커스와 연료 간의 상대 정렬의 지표를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 연료에 지향되는 방사선의 포커스 위치 및 연료의 위치(및 이에 따른 연료에 지향되는 방사선의 포커스와 연료 간의 정렬)는, 리소그래피 장치의 부분들의 이동과 같은 리소그래피 장치의 시스템 동역학(system dynamics)에 영향을 받을 수 있다. 연료에 지향되는 방사선의 포커스와 연료 간의 상대 정렬의 지표를 가질 수 있는 능력은, 연료에 지향되는 방사선의 포커스와 연료 간의 여하한의 오정렬(misalignment)이 보정가능할 수 있음을 의미한다. 여러 목적을 위해 리소그래피 장치 내에 추가 센서들이 제공될 수 있다.
방사선 소스(SO)의 유지보수(maintenance)를 돕기 위해, 방사선 소스(SO)에는, 방사선 소스(SO)/리소그래피 장치의 사용자가 더 쉽게 볼 수 있고 장치가 갖는 문제점을 진단할 수 있는 1 이상의 뷰포트들(도시되지 않음)이 제공될 수 있다.
액체 주석 잔해물은 잔해물이 입사하는 표면 상에 고형화될 수 있음에 따라, 방사선 소스(SO) 내에 추가적인 문제점들을 야기한다. 예를 들어, 컬렉터(14)의 주석 오염은 컬렉터(14)가 플라즈마에 의해 생성된 방사선을 수집 및 포커스하는 효율성을 감소시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 유사하게, 광학 요소(35)의 오염은 플라즈마 형성 위치(12)에서 레이저 빔(6)을 포커스할 수 있는 광학 요소(35)의 능력에 영향을 줄 수 있다. 추가적으로, 주석과 같은 액체 금속 연료의 냉각은 방사선 소스 모듈 내의 표면들에 석순 및 종유석-형태의(stalagmite and stalactite-like) 구조체들을 형성하는 것으로 나타났다. 이러한 구조체들은 방사선 소스(SO)로부터 EUV 방사선의 방출을 저지하거나, 플라즈마 형성 위치(12)에 액체 연료의 제공을 방해할 수 있다. 또한, 베인들(33a, 33b) 상의 주석의 고형화는 베인들(33a, 33b)이 방사선 소스(SO)로부터 잔해물을 제거할 수 있는 유효성을 감소시킨다. 그러므로, 일반적으로 액체 주석(또는 다른 액체 연료 소스)에 의한 리소그래피 장치 및 방사선 소스(SO)의 민감한 표면들의 오염은 리소그래피 장치의 다른 구성요소들에 제공되는 EUV 방사선의 양을 감소시킬 수 있다.
앞서 설명된 세부사항들 및 도 3을 참조하면, 광학-활성 표면들을 갖는 구성요소들은, 예를 들어 컬렉터(14), 광학 요소(35), 방사선 소스(SO) 및 리소그래피 장치 내의 센서들, 및 뷰포트들을 포함할 수 있다. 본 발명은 상기의 예시들로서 제공된 구성요소들에 대한 적용가능성으로 제한되지 않음을 이해할 것이다. 실제로, 본 설명과 관련하여, 광학-활성 표면들을 갖는 구성요소들은 리소그래피 장치 및 방사선 소스(SO)의 여하한의 표면들을 포함할 수 있으며, 이에 대하여 주석 잔해물과의 상호작용은 직접적으로 또는 간접적으로 타겟(즉, 웨이퍼)에 제공되는 EUV 방사선의 양의 감소를 유도할 수 있다. 예를 들어, 간접적인 감소는, 뷰포트들이 연료 잔해물 침적 또는 부식으로 인해 사용가능할 수 없게 됨에 따라, 방사선 소스(SO) 또는 리소그래피 장치를 적절히 유지할 수 없게 할 수 있다.
액체 연료 잔해물이 (직접적으로 또는 간접적으로) 입사하는 표면들 상에 액체 연료 잔해물이 고형화되는 것을 방지하기 위해, 방사선 소스(SO) 내의 몇몇 표면들은 연료 재료의 용융점보다 높은 온도에서 유지될 수 있다. 예를 들어, 액체 주석이 연료 재료인 경우, 방사선 소스(SO) 내의 선택된 표면들은 입사하는 잔해물이 고형화되는 것을 방지하기 위해 232 ℃ 또는 이상의 온도에서 유지될 수 있다. 특히, 도 3을 참조하면, 베인들(33a, 33b) 및 슈라우드(32)의 표면들은 232 ℃ 이상의 온도에서 유지될 수 있다. 이러한 방식으로, 베인들(33a, 33b) 및 슈라우드(32)의 표면들 상에 고형화되지 않고, 액체 주석 잔해물이 이러한 표면들로부터 1 이상의 잔해물 컬렉터들(도시되지 않음) 내로 떨어져 나가도록 의도된다. 또한, 본 발명에 따르면, 이러한 잔해물-수용 표면들의 1 이상은, 연료 층을 액체로서 유지하고, 사용 시 연료의 용융점의 20 ℃ 초과 온도에서 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도보다 실질적으로 낮은 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도를 제공하도록 충분히 높은 온도에서 유지되도록 배치될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 베인들(33a, 33b)에 의해 제공되는 오염물 트랩 이외에도, 잔해물이 리소그래피 장치의 다른 부분들 내로 이동하는 것을 방지하기 위해 가스 방벽들이 이용될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 가스 방벽을 제공하기 위해 수소가 사용된다. 수소 가스 방벽과 같은 가스 방벽의 존재 시, 방사선 소스(SO) 내의 액체 주석의 표면들 내에 기포가 형성될 수 있음을 알게 되었다. 액체 주석의 표면들 내의 기포에 의해 유도되는 증가된 압력은 이러한 표면들로부터 미립자 잔해물의 배출을 유도하여, 스피팅이라고 칭해지는 현상을 유도한다. 이러한 배출은 일반적으로 주석의 표면에 대해 실질적으로 수직이다. 이러한 스피팅은 비교적 얇은(예를 들어, 약 10 ㎛의 두께를 갖는) 주석 층들 내에서 그리고 더 깊은(예를 들어, 약 3 mm 깊이의 두께를 갖는) 액체 주석 층들 내에서 발생하는 것으로 관찰되었다. 앞서 설명된 효과에 의해 생성되는 주석 입자들은 100 ㎛(하지만, 이보다 더 작거나 클 수 있음)의 직경을 가질 수 있으며, 약 3 m/s의 속력(하지만, 이보다 더 빠르거나 느릴 수 있음)을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스피팅 현상은 본 명세서에서 상기에 설명된 바와 같이 사용 시 충분한 온도로 잔해물-수용 표면들을 적당히 가열함으로써 감소되거나 심지어는 제거될 수 있다.
플라즈마로부터의 직접적인 주석 잔해물의 배출은 1차 잔해물인 것으로 여겨질 수 있는 한편, 1차 잔해물(1차 오염)의 결과로서 형성된, 연료 층들에 의해 오염된 잔해물-수용 표면들로부터의 스피팅에 의한 주석 잔해물의 배출은 2차 잔해물인 것으로 여겨질 수 있다. 추가 차수의 잔해물(further orders of debris) 및 오염이 가능함을 이해할 것이다. 예를 들어, 2차 잔해물(2차 오염)에 의해 오염된 표면들은 3차 잔해물을 유발할 수 있다. 추가적으로, 제 1 표면에 입사하는 잔해물은 제 2 표면 상으로 떨어지거나 산란될 수 있어, 그 안에 기포 형성을 야기하며, 잔해물은 이제 제 2 표면을 코팅한 주석으로부터 배출된다. 그러므로, 방사선 소스(SO)의 주석-코팅된 표면으로부터 입자들의 배출은 추가 메커니즘을 제공하며, 이에 의해 방사선 소스(SO)의 민감한 구성요소들이 주석 잔해물로 코팅되거나 주석 잔해물에 의해 손상될 수 있어, 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같이 EUV 방사선 생성에 불이익을 줄 수 있다.
도 4는 슈라우드(32)를 통해 광축(34)에 대해 수직인 방향으로 본 도 3의 배치의 일부분을 개략적으로 예시한다. 도 4에서, 슈라우드(32)의 표면들(32a, 32b)은 플라즈마(도시되지 않음)로부터의 1차 주석의 결과로 액체 주석 층들(36a, 36b)로 코팅되었다. 앞서 설명된 바와 같이, 슈라우드(32) 상의 1차 잔해물의 고형화를 회피하기 위해, 슈라우드(32)는 주석의 용융점보다 높은 온도에서 유지된다. 이와 같이, 주석 층들(36a, 36b)이 액체로 유지됨에 따라, 주석 층들(36a, 36b) 내에 가스 기포들이 형성될 수 있다. 액체 주석 내에 형성되는 이러한 기포들은 표면들(32a, 32b)에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 2차 잔해물의 후속 배출을 유도할 것이다. 이와 같이, 도 4에서는 2차 잔해물이 컬렉터(14)를 향해 배출되어, 컬렉터(14)의 2차 오염(36a', 36b')을 유도함을 알 수 있다. 본 발명에 따르면, 스피팅으로 인해 발생하는 이러한 2차 잔해물은, 예를 들어 가열기(도시되지 않음)로 슈라우드(32)를 충분히 가열함으로써 감소되거나 제거될 수 있다.
도 5는 도 3에 예시된 실시예의 변형인 본 발명의 대안적인 실시예를 예시한다. 도 5에 도시된 실시예에서, 슈라우드(32)는 표면들(32a, 32b)로부터의 법선이 컬렉터(14)의 표면과 만나지 않도록 방사선 소스(SO) 내에 위치되었다. 이와 같이, 표면들(32a, 32b)에 대해 수직인 방향으로[즉, 표면들(32a, 32b)로부터의 법선에 의해 정의된 경로들을 따라] 배출되는 2차 잔해물은 컬렉터(14)에 입사하지 않는다. 이러한 방식으로, 컬렉터(14)는 2차 잔해물에 의한 오염으로부터 자유롭게 유지된다. 본 발명의 다른 실시예들에서는, 추가적으로 또는 대안적으로, 슈라우드(32)의 위치를 변경하기 위해, 슈라우드(32)의 표면들로부터 연장된 법선과 컬렉터(14) 사이의 여하한의 만남을 제거 또는 최소화하도록 슈라우드(32)의 형상이 변경될 수 있다. 예를 들어, 슈라우드(32)는 도 4 및 도 5에서 중공의 삼각 프리즘(hollow triangular prism)으로서 도시되어 있지만, 슈라우드(32)는 여하한의 적절한 형상을 취할 수 있다. 이는, 스피팅으로 인해 발생하는 2차 잔해물의 상당한 감소를 유도하기에 충분한 온도로 슈라우드(32)를 가열하는 것과 조합될 수 있다.
또 다른 실시예는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명된다. 도 6은 [도 3과 동일한 투시(perspective)로부터] 도 3의 실시예의 일부분을 더 자세히 개략적으로 예시한다. 특히, 반사기(14) 및 베인(33b)이 예시된다. 베인(33b)의 일부분은 1차 잔해물의 결과로 액체 주석 층(37)으로 코팅된다. 층(37)에 코팅된 베인(33b)의 표면으로부터 연장되는 법선은 컬렉터(14)와 만나, 층(37)에 의해 방출되는 2차 잔해물이 컬렉터(14)에 입사함에 따라, 컬렉터(14)가 주석 층(38)으로 코팅된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 도 6에 도시된 배치에 대하여, 주석 스피팅으로 인해 발생하는 2차 잔해물은 본 명세서에서 앞서 설명된 바와 같이 베인(33b)의 충분한 가열에 의해 (이를테면, 350 ℃에서) 감소될 수 있거나, (이를테면 550 ℃에서) 제거될 수 있다.
일반적으로, 연료의 용융점의 약 100 ℃ 초과, 바람직하게는 연료의 용융점의 적어도 150 ℃ 초과, 더 바람직하게는 연료의 용융점의 적어도 200 ℃ 초과 온도의 적용은 스피팅 효과의 상당한 감소를 제공하는 것으로 여겨질 수 있다. 또한, 설명된 바와 같은 스피팅 효과의 회피 또는 경감과 관련하여, 액체 연료 층에 의해 덮인 표면이 충분히 매끄럽도록 보장함으로써 액체 연료 층에 기포의 생성이 경감될 수 있음을 언급할 가치가 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 적용된 바와 같은 잔해물-수용 표면들은 폴리싱 또는 마이크로 폴리싱 처리를 받았다.
스피팅 효과를 경감시키는 또 다른 방식은 액체 연료 층 위에 탄소 층을 제공하는 것이다. 이러한 탄소 층의 적용은 스피팅 효과를 대폭 방지하는 것으로 밝혀졌다.
도 7은 도 6의 배치의 변형인 본 발명의 대안적인 실시예를 예시한다. 도 7에서, 베인(33b)은 층(37)으로 코팅된 베인(33b)의 표면으로부터의 법선이 더 이상 컬렉터(14)와 만나지 않도록 위치되었음을 알 수 있다. 이와 같이, 층(37)로부터 배출된 2차 잔해물이 컬렉터(14)에 입사하지 않음에 따라, 컬렉터(14)의 오염을 방지한다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 도 5 및 도 7의 배치들은, 슈라우드(32)의 표면들 및 베인들(33)의 표면들이 컬렉터(14) 상의 2차 잔해물의 영향을 감소시키도록 배치된 방사선 소스를 제공하도록 조합될 수 있다. 또한, 도 4 내지 도 6에는 슈라우드(32), 오염물 트랩의 베인들(33a, 33b), 및 컬렉터(14)만이 도시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시예들에서 1차 오염을 겪는 다른 표면들의 방위 및 위치는, 방사선 소스(SO)의 다른 민감한 구성요소들을 갖는 이러한 표면들로부터 법선의 만남을 감소 또는 제거하도록 구성될 수 있거나, 이러한 표면들은 연료 스피팅 현상의 상당한 감소 또는 제거를 제공하기 위해 충분한 온도로 가열될 수 있다.
이러한 방식으로, 본 발명에 따른 잔해물-수용 표면들에 대해 상승된 온도를 이용함으로써, 2차 잔해물의 영향이 최소화될 수 있어, 방사선 소스(SO)의 개선된 성능, 감소된 유지보수 요건 그리고 더 긴 유용한 수명을 유도한다. 추가적으로, 2차(및 3차) 오염을 겪는 몇몇 표면들의 방위 및 위치는 방사선 소스(SO)의 구성요소들의 여하한의 광학-활성 표면들을 갖는 이러한 표면들로부터 법선의 만남을 감소 또는 제거하도록 선택될 수 있다.
도 3 내지 도 7을 참조한 상기의 설명은 특히 수소 가스의 존재 시 액체 연료 소스와 관련하여 설명되었지만, 상기에 설명된 본 발명 및 문제점들은 다른 액체 연료 소스들에도 동일하게 적용가능함을 이해하여야 한다. 예를 들어, 연료의 조성은 더 낮은 온도 작동을 위해 선택될 수 있으며, 이 경우 연료는, 예를 들어 공정 합금(eutectic alloy), 예컨대 주석 및 갈륨의 합금, 또는 주석 및 인듐의 합금일 수 있다. 또한, 본 발명은 자체적으로 방사선 소스 내, 예를 들어 일루미네이터 내 이외에도 리소그래피 장치의 다른 부분들 내의 광학-활성 표면들의 보호에 사용하기 위해 적용가능하다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드, LED, 솔라셀 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 명세서에서는 리소그래피 장치와 관련된 본 발명의 특정 실시예들에 대해 언급되지만, 본 발명의 실시예들은 다른 장치에 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 리소그래피 장치, 마스크 검사 장치, 메트롤로지 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정하거나 처리하는 여하한의 장치와 같은 처리 툴의 일부분을 형성할 수 있다. 이러한 장치는 일반적으로 리소그래피 툴이라고 언급될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건들 또는 대기(비-진공) 조건들을 이용할 수 있다. 이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기의 설명은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 다음의 조항들 및 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 설명된 본 발명에 대한 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
조항들
1. 리소그래피 장치에 방사선을 제공하는 방사선 소스에서, 방사선 소스는 가스를 포함하는 인클로저 내의 연료로부터 생성되는 플라즈마로부터 방사선을 생성하도록 구성되고, 생성된 플라즈마는 1차 잔해물의 방출을 유도하며, 방사선 소스는:
광학-활성 표면들을 갖는 구성요소, 및
1차 잔해물을 수용하도록 구성되고 연료 층을 갖는 잔해물-수용 표면을 포함하고,
잔해물-수용 표면은, 연료 층을 액체로서 유지하고, 사용 시 연료의 용융점의 20 ℃ 초과 온도에서 상기 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도보다 실질적으로 낮은 상기 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도를 제공하도록 충분히 높은 온도에서 유지된다.
2. 조항 1의 방사선 소스에서, 잔해물-수용 표면은 가열기를 포함한다.
3. 조항 2의 방사선 소스에서, 가열기는 전기 가열기 또는 열 전달 유체에 의해 가열되는 가열 파이프이다.
4. 조항 1의 방사선 소스에서, 잔해물-수용 표면은 사용 시 300 ℃ 초과 온도에서 유지되도록 배치된다.
5. 조항 1의 방사선 소스에서, 잔해물-수용 표면은 사용 시 상기 액체 연료 층 내에 상기 가스의 기포 형성을 방지하도록 충분히 높은 온도에서 유지되도록 배치된다.
6. 조항 1의 방사선 소스에서, 잔해물-수용 표면은 사용 시 550 ℃ 이상의 온도에서 유지되도록 배치된다.
7. 조항 1의 방사선 소스에서, 방사선 소스는 여기 빔을 수용하도록 구성되어, 사용 시 여기 빔이 상기 플라즈마를 생성하는 플라즈마 형성 위치에서 연료에 입사하게 한다.
8. 조항 1의 방사선 소스에서, 방사선 소스는 플라즈마 형성 위치로 이동하는 연료를 차폐시키는 슈라우드를 포함하고, 잔해물-수용 표면은 슈라우드의 표면의 적어도 일부분을 포함한다.
9. 조항 1의 방사선 소스에서, 상기 구성요소는, 광학-활성 구성요소로서, 플라즈마 형성 위치에서 상기 플라즈마에 의해 방출되는 방사선을 수집하고 이로부터 방사선 빔을 형성하도록 배치된 방사선 컬렉터를 포함한다.
10. 조항 1의 방사선 소스에서, 방사선 소스는 상기 플라즈마에 의해 생성되는 잔해물의 전파를 감소시키도록 배치된 오염물 트랩을 포함하고, 잔해물-수용 표면은 오염물 트랩의 표면의 적어도 일부분을 포함한다.
11. 조항 1의 방사선 소스에서, 1차 잔해물의 방출을 수용하도록 구성된 제 2 잔해물-수용 표면을 더 포함하고, 제 2 잔해물-수용 표면은 그 각각의 연료 층을 액체로서 유지하도록 충분히 높은 온도에서 유지되도록 배치되며, 광학-활성 표면을 포함하는 구성요소 및 제 2 잔해물-수용 표면은, 제 2 잔해물-수용 표면에 대해 법선인 실질적으로 모든 라인들이 구성요소의 광학-활성 표면과 만나지 않도록 서로 위치 및/또는 방위설정된다.
12. 리소그래피 장치에 방사선을 제공하기에 적합한 방사선 소스에서, 방사선 소스는 여기 빔을 수용하도록 배치되어, 사용 시 여기 빔이 1차 잔해물의 방출을 유도하는 플라즈마 형성 위치에서 연료에 입사하게 하며, 방사선 소스는:
1차 잔해물의 방출을 수용하도록 구성된 잔해물 수용 표면; 및
광학 활성 표면을 갖는 구성요소를 포함하고,
잔해물 수용 표면 및 구성요소는, 잔해물 수용 표면에 대해 법선인 실질적으로 모든 라인들이 구성요소의 광학 활성 표면과 만나지 않도록 배치된다.
13. 조항 12의 방사선 소스에서, 방사선 소스는 연료가 플라즈마 형성 위치로 이동하는 동안 연료를 차폐시키는 슈라우드를 포함하고, 잔해물 수용 표면은 슈라우드의 표면의 적어도 일부분을 포함한다.
14. 조항 12의 방사선 소스에서, 구성요소는 플라즈마 형성 위치에서 플라즈마에 의해 방출되는 방사선을 수집하고 이로부터 방사선 빔을 형성하도록 배치된 방사선 컬렉터를 포함한다.
15. 조항 12의 방사선 소스에서, 구성요소는 센서를 포함한다.
16. 조항 12의 방사선 소스에서, 구성요소는 뷰포트를 포함하고, 구성요소의 광학 활성 표면은 뷰포트의 윈도우를 포함한다.
17. 조항 12의 방사선 소스에서, 방사선 소스는 플라즈마에 의해 생성되는 잔해물의 전파를 감소시키도록 배치된 오염물 트랩을 포함하고, 잔해물 수용 표면은 오염물 트랩의 표면의 적어도 일부분을 포함한다.
18. 조항 17의 방사선 소스에서, 오염물 트랩은 복수의 베인들을 포함하고, 잔해물 수용 표면은 복수의 베인들 중 하나의 적어도 일부분을 포함한다.
19. 조항 12의 방사선 소스에서, 방사선 소스는 가스 방벽을 더 포함한다.
20. 조항 19의 방사선 소스에서, 가스 방벽은 수소 가스 방벽을 포함한다.
21. 조항 12의 방사선 소스에서, 플라즈마 형성 위치를 향하는 궤적을 따라 연료 액적들의 스트림을 지향시키도록 구성된 노즐을 더 포함하고, 잔해물 수용 표면은 노즐의 표면의 적어도 일부분을 포함한다.
22. 리소그래피 장치를 위한 방사선을 생성하는 방법에서,
조항 1 내지 21 중 어느 한 조항의 방사선 소스 내의 플라즈마 형성 위치에 여기 빔을 제공하는 단계; 및
플라즈마 형성 위치에 연료를 제공하는 단계를 포함하고,
여기 빔은 연료를 여기시켜, 연료가 방사선 방출 플라즈마를 형성하게 한다.
23. 조항 22의 방법에서, 플라즈마 형성 위치에 연료를 제공하는 단계는 슈라우드를 따라 연료를 지향시키는 단계를 포함한다.
24. 조항 22의 방법에서, 방사선 방출 플라즈마로부터 생성되는 방사선은 방사선을 중간 포커스로 지향시키도록 배치된 방사선 컬렉터에 의해 수집된다.
25. 조항 22의 방법에서, 방사선 방출 플라즈마로부터 생성되는 방사선은 EUV 방사선이다.
26. 리소그래피 장치를 위한 방사선을 생성하는 방법에서,
조항 1에 따른 방사선 소스의 인클로저 내의 연료로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하고, 인클로저는 가스를 포함하며, 방사선은 플라즈마로부터 방출되고,
사용 시, 잔해물-수용 표면은, 연료 층을 액체로서 유지하고, 사용 시 연료의 용융점의 20 ℃ 초과 온도에서 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도보다 실질적으로 낮은 액체 연료 층 내의 가스의 기포 형성 속도를 제공하도록 충분히 높은 온도에서 유지된다.
27. 조항 26의 방법에서, 연료는 주석이다.
28. 조항 26의 방법에서, 가스는 수소를 포함하거나, 수소로 필수적으로 구성된다.
29. 조항 26의 방법에서, 잔해물-수용 표면은 사용 시 300 ℃ 이상의 온도에서 유지된다.
30. 조항 26의 방법에서, 잔해물-수용 표면은 사용 시 액체 연료 층 내에 가스의 기포 형성을 방지하도록 충분히 높은 온도에서 유지된다.
31. 조항 26의 방법에서, 잔해물-수용 표면은 사용 시 550 ℃ 이상의 온도에서 유지된다.
32. 조항 26의 방법에서, 플라즈마로부터 생성되는 방사선은 EUV 방사선을 포함한다.
33. 기판 상으로 컨디셔닝된 방사선 빔을 투영하도록 배치된 리소그래피 장치가 제공되며, 리소그래피 장치는 조항 1에 따른 방사선 소스를 포함한다.
34. 조항 33의 리소그래피 장치에서,
방사선 소스에 의해 생성되는 방사선을 컨디셔닝하여, 컨디셔닝된 방사선 빔을 형성하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 더 포함한다.
35. 조항 34의 리소그래피 장치에서, 리소그래피 장치는 사용 시 1차 잔해물의 방출이 연료 층을 갖는 잔해물-수용 표면의 오염을 유도하도록 위치 및/또는 방위설정된 추가 잔해물-수용 표면을 포함하고,
잔해물-수용 표면은, 상기 연료 층을 액체로서 유지하고, 사용 시 상기 연료의 용융점의 20 ℃ 초과 온도에서 상기 액체 연료 층 내의 상기 가스의 기포의 형성 속도보다 실질적으로 낮은 상기 액체 연료 층 내의 상기 가스의 기포의 형성 속도를 제공하도록 충분히 높은 온도에서 유지되도록 배치된다.
36. 조항 33의 리소그래피 장치를 이용하여 방사선을 생성하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
37. 조항 36에 따른 디바이스 제조 방법에서,
방사선 소스를 이용하여 EUV 방사선 빔을 생성하는 단계;
조명 시스템의 방사선 빔을 컨디셔닝하고, 지지 구조체에 의해 지지된 패터닝 디바이스 상으로 방사선 빔을 지향시키는 단계; 및
투영 시스템을 이용하여, 기판 테이블에 의해 유지된 기판 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 더 포함한다.
Claims (15)
- 여기 빔을 수용하도록 배치되어, 사용 시 상기 여기 빔이 1차 잔해물의 방출을 유도하는 플라즈마 형성 위치에서 연료에 입사하게 하는 방사선 소스에 있어서,
사용 시, 상기 1차 잔해물의 방출이 잔해물 수용 표면의 오염을 유도하도록 위치되거나 방위설정된 상기 잔해물 수용 표면; 및
광학 활성 표면을 갖는 구성요소를 포함하고,
상기 잔해물 수용 표면 및 구성요소는, 상기 잔해물 수용 표면에 대해 법선인 실질적으로 모든 라인들이 상기 구성요소의 광학-활성 표면과 만나지 않도록 위치되거나 방위설정되며,
상기 방사선 소스는, 상기 연료가 상기 플라즈마 형성 위치로 이동하는 동안, 상기 연료를 상기 1차 잔해물로부터 차폐시키도록 구성된 슈라우드를 포함하고,
상기 잔해물 수용 표면은 상기 슈라우드의 표면의 적어도 일부분을 포함하는 방사선 소스. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 구성요소는, 상기 플라즈마 형성 위치에서 플라즈마에 의해 방출되는 방사선을 수집하고, 이로부터 방사선 빔을 형성하도록 배치된 방사선 컬렉터를 포함하는 방사선 소스. - 제 1 항에 있어서,
상기 구성요소는 센서를 포함하는 방사선 소스. - 제 1 항에 있어서,
상기 구성요소는 뷰포트(viewport)를 포함하고, 상기 구성요소의 광학 활성 표면은 상기 뷰포트의 윈도우를 포함하는 방사선 소스. - 제 1 항에 있어서,
상기 방사선 소스는 플라즈마에 의해 생성되는 잔해물의 전파를 감소시키도록 배치된 오염물 트랩을 포함하고,
상기 잔해물 수용 표면은 상기 오염물 트랩의 표면의 적어도 일부분을 포함하는 방사선 소스. - 제 6 항에 있어서,
상기 오염물 트랩은 복수의 베인(vane)들을 포함하고, 상기 잔해물 수용 표면은 상기 복수의 베인들 중 하나의 적어도 일부분을 포함하는 방사선 소스. - 제 1 항에 있어서,
상기 방사선 소스는 가스 방벽을 더 포함하는 방사선 소스. - 제 8 항에 있어서,
상기 가스 방벽은 수소 가스 방벽을 포함하는 방사선 소스. - 제 1 항에 있어서,
플라즈마 형성 위치를 향하는 궤적을 따라 연료 액적들의 스트림을 지향시키도록 구성된 노즐을 더 포함하고,
상기 잔해물 수용 표면은 상기 노즐의 표면의 적어도 일부분을 포함하는 방사선 소스. - 제 1 항에 있어서,
상기 잔해물 수용 표면은 폴리싱되거나 마이크로 폴리싱된(micro polished) 방사선 소스. - 방사선을 생성하는 방법에 있어서,
제 1 항, 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방사선 소스 내의 플라즈마 형성 위치로 여기 빔을 제공하는 단계; 및
상기 플라즈마 형성 위치에 연료를 제공하는 단계를 포함하고,
상기 여기 빔은 상기 연료를 여기시켜, 상기 연료가 방사선 방출 플라즈마를 형성하게 하는 방사선 생성 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 플라즈마 형성 위치에 연료를 제공하는 단계는 슈라우드를 따라 상기 연료를 지향시키는 단계를 포함하는 방사선 생성 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 방사선 방출 플라즈마로부터 생성되는 방사선은 상기 방사선을 중간 포커스로 지향시키도록 배치된 방사선 컬렉터에 의해 수집되는 방사선 생성 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 방사선 방출 플라즈마로부터 생성되는 방사선은 EUV 방사선인 방사선 생성 방법.
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