KR102666007B1 - 광학 장치를 작동시키는 방법, 및 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

광학 장치(100A, 100B, 200)를 작동시키는 방법에서, 광학 장치는 구조적 요소(201)를 포함하고, 구조적 요소는 장치(100A, 100B, 200)의 잔류 가스 분위기(RGA)에 배치되고 잔류 가스 분위기(RGA)에 존재하는 플라즈마 성분(PK)에 의해 화학적 환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스를 받는 요소 재료로부터 적어도 부분적으로 형성되고, 아래의 단계가 수행된다: 잔류 가스 분위기(RGA)에서 억제 가스 성분(GK)에 의한 에칭 프로세스 및/또는 환원 프로세스의 억제를 위해 검출된 억제 범위(UM)에 따라 환원 프로세스를 적어도 부분적으로 억제하는 가스 성분(GK)을 공급하는 단계(S2); 및 잔류 가스 분위기(RGA)에 배치된 센서 유닛(208)의 도움으로 억제 범위(UM)를 검출하는 단계(S1)로서, 상기 센서 유닛은 센서 재료로 구성된 센서 재료 섹션(211)을 포함하고, 센서 재료 섹션(211)은 억제 가스 성분(GK)의 영향 하에서 측정 가능한 센서 섹션 특성을 갖는 것인 단계.

Description

광학 장치를 작동시키는 방법, 및 광학 장치
본 발명은 광학 장치, 특히 EUV 리소그래피 시스템 또는 마스크 검사 시스템과 같은 리소그래피 장치를 작동시키는 방법, 및 광학 장치에 관한 것이다.
본 출원은 독일 특허 출원 DE 10 2017 214 215호(2017년 8월 15일자로 출원됨)의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.
마이크로리소그래피는 마이크로구조 구성요소, 예를 들어 집적 회로를 제조하는 데에 사용된다. 마이크로리소그래피 프로세스는 조명 시스템 및 투영 시스템을 갖는 리소그래피 장치를 사용하여 수행된다. 이 경우, 조명 시스템에 의해 조명된 마스크(레티클)의 이미지는, 마스크 구조를 기판의 감광성 코팅으로 전사하기 위해, 투영 시스템에 의해 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 투영되며, 기판은 감광성 층(포토레지스트)으로 코팅되고 투영 시스템의 이미지 평면에 배치된다.
집적 회로의 제조에서 훨씬 더 작은 구조에 대한 요구에 이끌려, 0.1 nm 내지 30 nm 범위, 특히 13.5 nm의 파장을 갖는 광을 사용하는 광학 EUV 장치가 현재 개발되고 있다. 그러한 EUV 리소그래피 또는 마스크 검사 장치의 경우, 대부분의 재료에서 이 파장의 광의 흡수가 높기 때문에 반사 광학 유닛, 즉 미러가 이전의 굴절 광학 유닛, 즉 렌즈 요소 대신에 사용되어야 한다.
예를 들어, 정상 압력에서 공기 중의 EUV 복사선의 흡수 길이는 1 mm 미만이다. 따라서, 촬상에 사용되는 EUV 복사선은 초고진공(ultrahigh vacuum)(UHV) 하의 진공 분위기에서 가능한 최대 범위로 안내될 필요가 있다. 따라서, 마운트 및 센서 장치를 갖는 사용된 광학 유닛은 잔류 가스 분위기를 밀폐하는 진공 챔버 내에 배치된다. 잔류 가스 분위기, 특히 수소 중의 잔존 물질은 EUV 광의 영향으로 이온화 및 여기될 수 있으며, 이에 따라 진공 챔버에 존재하는 재료에 공격적인 플라즈마가 형성된다. 일부 경우에, 예를 들어 세정 효과를 달성하기 위해 리소그래피 시스템의 잔류 가스 분위기에 특정 가스 성분을 공급하는 것이 또한 바람직하다. 이 경우에, 특히 수소가 퍼지 가스로서 사용된다. 그러나, 장치의 잔류 가스 분위기에서 형성되는 수소 플라즈마는 장치 내의 구성 부품에 사용되는 재료를 공격하고 일부 경우에는 손상시킬 수 있다. 수소 플라즈마로 인해, 이와 관련하여, 예를 들어 광학 요소의 광학 표면 상에 퇴적되고 그 투과 특성을 손상시키는 오염 물질의 가스 방출이 발생할 수 있다.
예를 들어, 실리콘은 공격적인 수소 플라즈마에 의해 에칭될 수 있고 EUV 노출 시스템 내에서 바람직하지 않은 방식으로 기상 실란의 형성 및 산화에 의해 석출될 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 과거에는 실리콘의 에칭 및 용해를 감소시키기 위해 산소가 잔류 가스 분위기로 공급되었다.
DE 10 2014 114 572 A1호는 진공 환경으로 산소 함유 가스를 공급하기 위한 공급 유닛이 구비된 EUV 리소그래피 시스템을 개시하고 있다. 이 경우, 실리콘 함유 표면의 영역에 특정 산소 분압이 설정된다. 계량의 한 가지 어려움은 진공 환경 내에서 상대적으로 너무 많은 산소가 바람직하지 않은 산화를 초래할 수 있다는 것이다. 따라서, 먼저, 예를 들어 플라즈마 성분과 같은 에칭 물질 및 또한 산소와 같이 그러한 원하지 않는 에칭 프로세스를 감소시키는 가스와 관련하여 진공 분위기 내에 존재하는 조성물을 검출하는 것이 바람직하다.
DE 10 2006 044 591 A1호에 따르면, EUV 리소그래피 장치에서 반사 광학 요소의 오염은 진공 하우징의 내부측에 배치된 가스 결합 재료에 의해 감소된다.
전반적으로, 리소그래피 또는 마스크 검사 장치와 같은 각각의 광학 장치 내에서 플라즈마 성분에 의해 구성 부품으로부터 박리되는 물질에 의한 오염을 감소시키고 이 오염을 표적 방식으로 상쇄시키는 것이 여전히 바람직하다.
이 배경에 대하여, 본 발명의 목적은, 특히 리소그래피 또는 마스크 검사 장치와 같은 광학 장치를 작동시키기 위한 개선된 방법 및 그에 적절한 광학 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 광학 장치, 특히 리소그래피 또는 마스크 검사 장치를 작동시키는 방법이 제안되고, 상기 장치는 광학 장치의 잔류 가스 분위기에 배치된 구조적 요소를 포함하며, 구조적 요소는 잔류 가스 분위기에 존재하는 플라즈마 성분에 의해 실제 에칭 프로세스에 대한 전구체 스테이지로서 화학적 에칭 프로세스, 특히 환원 프로세스를 받는 요소 재료로부터 적어도 부분적으로 형성된다. 이 방법은 아래의 단계를 포함한다:
가스 성분을 공급하는 단계로서, 가스 성분은 잔류 가스 분위기에서 억제 가스 성분에 의한 환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스의 억제를 위해 검출된 억제 범위에 따라 환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스를 적어도 부분적으로 억제하는, 단계;
잔류 가스 분위기에 배치된 센서 유닛의 도움으로 억제 범위를 검출하는 단계로서, 상기 센서 유닛은 센서 재료로 구성된 센서 재료 섹션을 포함하고, 센서 재료 섹션은 억제 가스 성분의 영향 하에서 측정 가능한 센서 섹션 특성을 갖는 것인, 단계.
더욱이, 다음을 포함하는 광학 장치, 특히 리소그래피 또는 마스크 검사 장치가 제안된다:
잔류 가스 분위기를 차단하는 하우징;
잔류 가스 분위기에 배치되고 잔류 가스 분위기에 존재하는 플라즈마 성분에 의해 화학적 환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스를 받는 요소 재료로부터 적어도 부분적으로 형성되는 구조적 요소;
환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스를 적어도 부분적으로 억제하는 가스 성분을 잔류 가스 분위기로 공급하는 공급 유닛;
잔류 가스 분위기에 배치된 센서 유닛으로서, 상기 센서 유닛은 센서 재료로 구성된 센서 재료 섹션을 포함하고, 센서 재료 섹션은 억제 가스 성분의 영향 하에서 달라지는 측정 가능한 센서 섹션 특성을 갖는 것인 센서 유닛.
실시예에서, 광학 장치는 또한 상기 또는 하기에 설명된 방법이 수행되는 방식으로 공급 유닛을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 구비한다.
잔류 가스 분위기 내에서, 특히 이온화된 수소가 플라즈마 성분으로서 존재할 수 있지만, 리소그래피 또는 마스크 검사 장치와 같은 광학 장치에 통합된 구조적 요소의 각각의 요소 재료에 에칭 효과를 갖는 다른 플라즈마 성분이 또한 고려될 수 있다.
요소 재료는, 예를 들어 이산화실리콘, 산화알루미늄, 산화주석, 또는 산화아연과 같은 산화물 재료이다. 요소 재료는 또한 산화 형태의 인 또는 지르코늄을 포함할 수 있다. 탄화물 재료, 예를 들어 SiC가 마찬가지로 가능하다. 리소그래피 또는 마스크 검사 장치의 구조적 요소는, 특히 EUV 리소그래피 또는 EUV 마스크 검사를 위한 광학 요소이며, 구조적 요소는 바람직하게는 열팽창 계수가 낮은 재료로 제조된다. 도핑된 실리케이트 유리, 예를 들어 이산화 티타늄으로 도핑되고 예를 들어 석영 유리로 지칭되는 실리케이트가 이러한 맥락에서 공지되어 있다. 이 유형의 유리는 Corning으로부터 ULE(ultra low expansion) 유리로서 입수 가능하다. 산화알루미늄으로 구성된 사파이어 구조적 요소가 또한 고려될 수 있다.
요소 재료는 또한 이산화실리콘을 함유하는 유리상에 대한 결정상의 비율이 온도 범위에서 상이한 상들의 서로 대향하는 팽창 계수가 편리한 방식으로 사실상 서로 상쇄되도록 설정되는 유리 세라믹으로 이루어질 수 있다. 이때, 온도 범위는, 예를 들어 20℃ 내지 160℃와 같이 광학 장치 내에서 통상적인 작동 온도 동안 특히 기하학적 편차가 거의 없는 재료가 초래되도록 결정된다. 그러한 유리 세라믹은 Schott AG로부터 상표명 Zerodur 하에 또는 Ohara로부터 상표명 ClearCeram 하에 입수 가능하다. 그러한 요소 재료는 통상적으로 플라즈마 성분으로서 수소의 영향 하에 박리되거나 에칭될 수 있고 잔류 가스 분위기로 나아갈 수 있는 대개 이산화실리콘 방식으로 실리콘 화합물을 함유한다.
실리콘과 같은 그러한 박리된 요소 재료 성분의 오염 및 광학 장치 내의 표면 상에 바람직하지 않은 그 퇴적은 억제 가스 성분으로 지칭되는 가스의 공급에 의해 방지된다. 실시예에서, 산소 및/또는 물이 억제 가스 성분으로서 사용된다.
예를 들어, 요소 재료로서 실리콘-함유 이산화실리콘은 먼저 잔류 가스 분위기에 존재하는 플라즈마에서 수소 라디칼과 수소 이온의 조합에 의해 실리콘으로 화학적으로 환원되는 것으로 판명되었고, 상기 실리콘은 후속적으로 수소화물 또는 실란으로서 잔류 가스 분위기로 천이를 받는다. 출원인의 조사에 따르면, 이 환원 프로세스를 억제하는 가스 성분, 특히 산소 및/또는 물은 요소 재료의 수소-영향 가스 방출 및 환원된 요소 재료가 광학 장치 내에 퇴적되는 것을 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
이 경우, 플라즈마 성분을 갖는 요소 재료의 화학적 환원 프로세스의 억제 효과는 잔류 가스 분위기로 도입되는 가스 성분의 양에 따라 좌우된다. 예를 들어, 산소 가스와 같은 억제 가스 성분을, 예를 들어 EUV 광용 리소그래피 또는 마스크 검사 장치로서 구성된 광학 장치의 초고진공의 잔류 가스 분위기로 적절하게 공급하기 위해, 억제 범위가 검출된다. 이는 억제 가스 성분의 최적 계량을 가능하게 한다. 이 경우, 잔류 가스 분위기에 존재하는 모든 가스 성분의 측정이 원칙적으로 바람직하다. 그러나, 잔류 가스 분석의 맥락에서 잔류 가스 분위기 내의 모든 가스 성분 및 플라즈마 성분의 검출은, 리소그래피 장치의 작동 동안 종래의 방식으로는 매우 복잡하다. 예로서, 분광계의 복잡성으로 인해 X선 광전자 분광법(X ray photoelectron spectroscop)(XPS)과 같은 방법은 빔 성형 및 조명 시스템 또는 리소그래피 또는 마스크 검사 장치의 투영 시스템에서 사용될 수 없다. 그러나, 제안된 방법에서, 에칭 및/또는 화학적 환원 프로세스를 억제하기 위해 도입된 가스 성분의 효과를 검출하는 센서 유닛이 사용된다. 이와 관련하여, 센서 유닛은 모니터링될 화학 반응을 검출하는 역할을 하며, 공격받는 표면 근방에 융통성 있게 위치 설정될 수 있다. 예를 들어, 질량 분광법에 의한 종래의 잔류 가스 분석 측정은 일반적으로 광학 장치의 특정 위치에서만 가스 조성을 검출할 수 있으며, 그 결과 잔류 가스 분위기에서 재료에 대한 실제 영향은 확인되지 않은 채로 남을 수 있다.
실시예에서, 센서 재료 섹션은 플라즈마 성분에 노출되는 구조적 요소의 표면으로부터 1 m 이하, 바람직하게는 0.5 m 이하, 특히 바람직하게는 30 cm 이하에 배치된다.
임의로, 상기 방법은 특히 실제 에칭 프로세스에 대한 전구체 스테이지의 검출 및 검출에 따라 적어도 부분적으로 억제 가스 성분의 공급의 조정을 수행하는 것을 수반한다.
그 후, 억제 가스 성분의 첨가에 의해, 가스상으로 요소 재료의 박리에 선행하는 화학적 환원 프로세스의 효과 및 과정에 대한 억제 범위를 검출하기 위해, 잔류 가스 분위기 내의 센서 유닛이 제안된다. 이 경우, 영향을 받는 구조적 요소와 동일한 범위로 잔류 가스 분위기에서 환원 플라즈마 성분 및/또는 억제 가스 성분에 노출되는 센서 재료가 사용된다. 센서 재료의 변경은 센서 섹션 특성으로서 측정된다. 즉, 플라즈마 성분 및/또는 억제 가스 성분의 영향은 광학 장치 내에서, 예를 들어 플라즈마 성분에 의해 공격받는 구조적 요소에 근접하여 직접 검출된다. 이 지식으로부터 억제 가스 성분의 양이 적절하게 공급될 수 있도록 억제 범위가 그로부터 도출될 수 있다. 전체적으로 이로 인해, 구조적 요소로부터 제거된 요소 재료에 의한 표면의 오염이 감소되는 광학 장치의 작동이 초래된다.
실시예에서, 센서 섹션 특성은 센서 재료 섹션의 전기 전도도, 기판 상의 센서 재료 섹션의 두께, 센서 재료 섹션의 광학 반사 또는 투과 계수 및/또는 질량이다.
미러 본체의 이산화실리콘과 같은 요소 재료 상의 잔류 가스 분위기에 존재하는 수소 플라즈마와 같은 플라즈마 성분의 영향 또는 효과는 이를테면 센서 재료 섹션의 도움으로 시뮬레이션된다. 유리하게는, 센서 재료 섹션은 플라즈마에 노출되는 구조적 요소의 표면보다 상당히 작게 구현될 수 있다.
억제 범위의 결정의 결과로서, 예를 들어 산소와 같은 억제 가스 성분은 요소 재료가 플라즈마에 의해 보다 적은 범위로 공격받도록 센서 재료에 대한 영향의 지식에 기초하여 계량될 수 있다.
실시예에서, 센서 재료는 센서 재료 섹션에서 플라즈마 성분 및/또는 억제 가스 성분의 영향 하에 환원되거나 산화되도록 구성되며, 예를 들어, 재료 제거가 수행된다.
예를 들어, 센서 재료가 요소 재료로 형성되고 각각의 구조적 요소와 동일한 화학적 환원 프로세스를 받는 것이 고려될 수 있다. 또한, 센서 재료가 특히 가스 성분, 예를 들어 산소에 의해 산화되고 이에 따라 분리될 수 있거나 센서 재료 섹션의 밀도 또는 질량이 변화할 수도 있다. 센서 재료는, 특히 광학 유닛 내에서 원하는 프로세스 실행과 상관되고, 이에 따라 억제 가스 성분의 공급 또는 특히 EUV 리소그래피 또는 마스크 검사 장치로서 광학 장치의 작동을 위한 제어된 변수를 구성하는 센서 섹션 특성이 측정될 수 있도록 선택된다.
이와 관련하여, 실시예에서, 방법은 다음 단계를 더 포함한다:
센서 섹션 특성을 측정하는 단계;
억제 범위를 검출하기 위해 측정된 센서 섹션 특성에 따라 잔류 가스 분위기에서 억제 가스 성분의 공급될 물질량을 결정하는 단계.
센서 섹션 특성, 예를 들어 잔류 가스 분위기에서 공급되는 물질량 또는 그 분압에 따라 좌우되는 가스 성분에 의한 특히 산화의 결과로서 질량 또는 광학 특성의 변경으로 인해, 적절한 억제 범위를 정의하는 것이 가능하다.
실시예에서, 억제 범위는 잔류 가스 분위기에서 플라즈마 성분의 비율과 억제 가스 성분의 비율의 비로서 검출된다. 바람직하게는, 분압의 비가 억제 범위로서 검출될 수 있다. 특히, 측정된 센서 섹션 특성으로부터 분압의 비를 도출할 수 있다.
본 방법의 다른 변형에서, 다음 단계가 수행된다:
센서 섹션 특성을 측정하는 단계;
측정된 센서 특성을 억제 범위에 맵핑하는 단계.
이 경우, 맵핑은 예를 들어 다음을 포함한다:
맵핑 사양의 사용 또는 적용,
센서 재료 및/또는 요소 재료에 관한 억제 가스 성분 및/또는 플라즈마 성분의 영향에 대한 반응 모델의 사용 또는 적용,
센서 재료 및/또는 요소 재료에 관한 억제 가스 성분 및/또는 플라즈마 성분의 영향에 대한 휴리스틱 모델(heuristic model)의 사용 또는 적용 및/또는
맵핑 테이블의 방식으로 테이블의 사용 또는 적용.
예를 들어, 센서 재료의 환원/산화가 검출될 때, 억제 가스 성분의 물질 공급이 미리 결정된 범위로 증가/감소되는 방식으로 맵핑 사양이 구현될 수 있다. 이 경우, 범위는 상대적인 방식, 예를 들어 백분율로, 또는 절대적인 방식으로 정해질 수 있다.
실시예에서, 센서 섹션 특성은 교류 측정에 기초하여 표피 효과(skin effect)를 이용하는 동안 측정된다. 예로서, 전류 유동은 전기적 무선 주파수 측정의 도움으로 검출될 수 있는 센서 섹션 재료의 변경 결과로서 달라질 수 있다.
본 방법의 실시예에서, 억제 가스 성분을 공급하는 것은 검출된 억제 범위가 광학 장치의 작동 동안 미리 정해진 범위 내에 있도록 하는 방식으로 수행된다.
억제 범위는, 예를 들어 플라즈마 성분 및 가스 성분에 대한 분압의 비 또는 센서 유닛에서의 잔여 감소율과 같은 억제 범위 값 내에서 특정될 수 있다. 센서 유닛의 도움으로 억제 범위를 모니터링하는 동안, 억제 범위는 바람직하게는 범위 또는 값 범위로 설정된다. 억제 범위는 특히 억제 가스 성분이 잔류 가스 분위기로 공급된 결과로 변화될 수 있다.
실시예에서, 검출된 억제 범위에 대해 미리 정해진 범위는 환원 프로세스로 인해 환원된 요소 재료의 에칭 프로세스가 적어도 부분적으로 방지되는 방식으로 선택된다.
예를 들어, 실리콘 성분에 대한 수소 플라즈마의 영향과 같은 요소 재료에 대한 플라즈마 성분의 영향의 경우, 에칭 프로세스를 기준으로 하는 것이 가능하다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 이산화실리콘으로부터 환원된 실리콘은 잔류 가스 분위기로 박리된다. 이는 실란의 형성 및 후술되는 추가 화학 프로세스와 함께 수소 플라즈마 분위기에서 발생한다. 건식 에칭을 기준으로 하는 것도 가능하다.
다른 실시예에서, 리소그래피 또는 마스크 검사 장치는 미러 표면을 갖는 적어도 하나의 광학 요소를 포함하고, 억제 가스 성분은 산화제이며, 억제 가스 성분을 공급하는 단계는 억제 가스 성분에 의해 산화되고 플라즈마 성분에 의해 사전에 환원된 요소 재료의 미러 표면 상의 퇴적이 미리 정해진 범위보다 작은 방식으로 수행된다.
예로서, 센서 섹션에서 센서 재료의 조사에 의해, 플라즈마 성분의 에칭 효과가 센서 재료의 "소비" 또는 센서 섹션 특성의 변화로부터 추론될 수 있도록 "교정"을 수행하는 것이 가능하다. 따라서, 잔류 가스 분위기 내에서 표면의 오염 감소는, 마찬가지로 센서 섹션 특성으로부터 유도되는 억제 범위에 따른 억제 가스 성분의 계량 또는 공급에 의해 달성될 수 있다.
방법의 실시예에서, 광학 장치로서의 리소그래피 장치는 UV 광을 생성하기 위한 조명 디바이스, 리소그래피 정보를 갖는 포토마스크를 위한 레티클 디바이스, 및 리소그래피 정보를 웨이퍼 상에 촬상하기 위한 투영 디바이스를 갖는다. 이때, 센서 유닛은 바람직하게는 투영 디바이스 내에 배치된다. 변형예에서, 센서 유닛은, 플라즈마 성분에 대한 잠재적인 오염원이 존재하고 특히 구성 부품이 플라즈마에 대한 노출 하에 에칭 프로세스를 받을 수 있는 곳에 배치된다.
예를 들어, 질량 분광법과 같은 가스 분위기 성분을 결정하기 위한 공지된 측정 장치와 비교하여, 센서 유닛은 아웃레이와 관련하여 편리한 방식으로 리소그래피 또는 마스크 검사 장치 내의 상이한 위치에 배치될 수 있다.
구조적 요소는, 예를 들어 리소그래피 또는 마스크 검사 장치 내의 광학 요소, 미러 본체, 미러 코팅, 레티클 마운트, 레티클 및/또는 운반 요소일 수 있다.
방법 및/또는 제안된 광학 장치의 실시예에서, 센서 유닛은 센서 재료 섹션으로서 센서 재료와 같은 요소 재료로 제조된 나노와이어 및 센서 재료 섹션으로서 나노와이어의 전기 저항을 측정하기 위한 측정 유닛을 포함한다. 이 경우, 센서 재료는 플라즈마 성분의 영향 하에 환원되도록 구성되며, 나노와이어의 저항은 변화한다.
나노와이어는, 예를 들어 요소 재료 또는 요소 재료 산화물로 형성될 수 있다. 나노와이어는, 특히 1 μm 미만, 바람직하게는 500 nm 미만, 더욱 바람직하게는 100 nm 미만의 평균 직경을 갖는 특히 세장형의 와이어 유형 요소를 의미하는 것으로 이해된다. 예로서, 반도체 또는 금속 나노와이어는 에칭 프로세스에 의해 또는 촉매 성장 하에 생성될 수 있다.
이 경우, 센서 유닛은, 특히 나노와이어의 길이방향 또는 전류-전압 특성 곡선을 따라 저항 또는 전도도를 검출한다. 예로서, 재료 산화물이 나노와이어 재료로서 사용되는 경우, 저항은, 예를 들어 수소와 같은 플라즈마 성분에 의한 산화물의 화학적 환원의 결과로 변화한다.
다른 실시예에서, 센서 유닛은 센서 재료 섹션으로서 센서 재료로 제조된 나노와이어 및 센서 재료 섹션 특성으로서 나노와이어의 전기 저항을 측정하기 위한 측정 유닛을 포함한다. 센서 재료는, 특히 억제 가스 성분에 의해 산화되어 센서 재료 산화물을 형성하도록 구성되며, 나노와이어의 저항은 변화한다. 이 실시예에서도, 센서 섹션 특성으로서 전류-전압 특성 곡선을 검출하고, 그로부터 특히 억제 가스 성분의 비율 및/또는 잔류 가스 분위기에서 억제 가스 성분과 플라즈마 성분의 비를 추론할 수 있다.
실시예에서, 나노와이어는 센서 재료 산화물이 센서 재료로부터 박리되는 방식으로 구성된다. 즉, 나노와이어의 직경은 가스 성분의 영향 하에 감소되고, 이에 따라 나노와이어를 통한 전류 유동의 쵸핑(chopping)이 초래되는데, 이는 다시 검출될 수 있다.
특히, 나노와이어로서 실리콘 나노튜브에 대한 표피 효과를 검출하는 것이 고려될 수 있다. 예로서, 0 내지 10 MHz의 주파수에서 하나 이상의 나노 튜브의 리액턴스 및/또는 전도도가 검출되고 전기 특성에 대한 플라즈마 및 억제 가스 성분의 영향이 검출된다.
실시예에서, 센서 유닛은, 센서 재료로 제조되고 센서 재료 섹션으로서 기판 상에 배치된 박층 및 센서 섹션 특성으로서 박층의 전기 저항을 측정하기 위한 측정 유닛을 포함한다. 센서 재료는 바람직하게는 억제 가스 성분에 의해 산화되어 센서 재료 산화물을 형성하도록 구성되고, 박층의 저항은 변화한다. 이와 관련하여, 저항 아니면 전류-전압 특성 곡선의 변화의 검출은 잔류 가스 분위기에서 억제 가스 성분의 존재 또는 양을 추론할 수 있게 한다.
더욱이, 특히, 센서 섹션 특성으로서 박층의 광학 특성을 검출하는 것이 가능하다.
실시예에서, 센서 유닛은 센서 재료 섹션으로서 센서 재료로 제조된 필름 및 센서 섹션 특성으로서 광학 특성을 측정하기 위한 측정 유닛을 포함한다.
광학 특성은 특히 비접촉 방식으로 검출될 수 있으며, 이에 의해 아웃레이 및 그 판독과 관련하여 편리한 센서 유닛을 가능하게 한다. 필름의 센서 재료는 특히 억제 가스 분위기에 의해 산화되어 센서 재료 산화물을 형성하도록 구성될 수 있다. 센서 재료 산화물의 형성에 의해, 두께가 변하는 센서 재료 산화물층이 발생하고, 그 결과 표면의 광학 특성이 변화될 수 있어, 센서 섹션 특성의 양호한 검출이 가능해진다.
더욱이, 센서 재료가 플라즈마 성분의 영향 하에 환원되도록 구성되는 것이 고려될 수 있다. 이 방식으로 제조되고 표면이 플라즈마 성분에 의해 환원되는 필름은 마찬가지로 광학 특성을 변경시키는데, 이는 검출될 수 있다.
실시예에서, 센서 유닛은 센서 섹션 특성으로서 필름의 표면에 대한 광학 특성과 같이 엘립소미터 파라미터(ellipsometric parameter)를 결정하도록 구성된다. 센서 유닛의 한가지 변형예에서, 필름의 광 투과 또는 반사 특성은 센서 섹션 특성으로서 측정된다.
센서 유닛의 또 다른 실시예에서, 센서 유닛은 센서 재료에 대한 억제 가스 성분 및/또는 플라즈마 성분의 영향 하에 센서 섹션으로부터 센서 재료 제거를 측정하기 위한 석영 결정 미량 저울을 포함한다.
석영 미량 저울의 경우, 인가되는 AC 전압에 의해 압전 결정, 예를 들어 석영이 진동하게 된다. 그러한 진동하는 진동자의 각각의 공진 주파수는 다양한 질량에 따라 변화하기 때문에, 석영 결정 미량 저울에 부착된 센서 섹션의 질량 변화가 검출될 수 있다. 이와 관련하여, 그러한 실시예에서, 절대적인 용어로 또는 변화로부터 배제된 기준 석영에 대한 차이(비트 주파수)로서 공진 주파수 변화가 센서 섹션 특성의 화학적 또는 기계적 변화의 결과로서 검출된다.
바람직하게는, 실리콘 상의 에칭 및/또는 환원 프로세스를 검출하기 위한 석영 결정 미량 저울의 경우에 산화실리콘이 코팅된 루테늄층이 사용된다. 루테늄은 실리콘의 편리한 결합을 초래하고, 그 결과 센서 유닛에 의한 잔류 가스 분위기로의 오염이 가능한 최대 범위까지 배제된다.
이에 따라 개조된 센서 유닛은 추가 오염 프로세스 및 그 전구체를 결정하는 데에 사용될 수 있다.
실시예에서, 광학 장치의 잔류 가스 분위기는 10-4 내지 5 mbar의 압력을 갖는다.
특히, 억제 가스 성분의 분압은 바람직하게는 10-10 내지 10-7 mbar이다.
실시예에서, 공급 유닛은 잔류 가스 분위기 외부로부터 잔류 가스 분위기 내로 가스 성분의 미리 결정된 물질량 비율로 계량하기 위한 모세관을 포함한다.
실시예에서, 광학 장치는 EUV 복사선의 도움으로 리소그래피 정보를 촬상하기 위한 투영 디바이스를 포함하는 EUV 리소그래피 또는 마스크 검사 장치이다.
다른 실시예에서, 리소그래피 또는 마스크 검사 장치는 DUV 리소그래피 또는 마스크 검사 장치일 수 있다. 리소그래피 또는 마스크 검사 장치는 가스 성분 및/또는 센서 유닛을 억제하기 위한 복수의 공급 유닛을 포함할 수 있다.
실시예에서, 광학 장치는 UV 광을 생성하기 위한 조명 디바이스, 리소그래피 정보를 갖는 포토마스크를 위한 레티클 디바이스, 및 리소그래피 정보를 촬상 및 검사하기 위한 투영 디바이스를 포함하는 마스크 검사 장치이다. 센서 유닛은 투영 디바이스 내에 배치되는 것이 바람직하다.
실시예에서, 센서 유닛은 센서 유닛을 위한 플라즈마 성분에 대한 노출이 각각의 구성 부품에 대한 것에 대응하는 방식으로 영향을 받는 구성요소 부분에 바로 근접하여 배치된다.
EUV는 "극자외선(extreme ultraviolet)"을 나타내며 0.1 nm 내지 30 nm의 작업 광의 파장을 지칭한다. DUV는 "심자외선(deep ultraviolet)"을 나타내며 30 nm 내지 250 nm의 작업 광의 파장을 지칭한다.
본 경우에 "단수 표현"은 반드시 정확히 하나의 요소로 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 예를 들어 2개, 3개 또는 그 이상과 같은 복수의 요소가 또한 제공될 수 있다. 여기에 사용된 임의의 다른 숫자도 정확히 대응하는 수의 요소에 대한 정확한 제한이 실현되어야 한다는 효과로 이해되어서는 안된다. 오히려, 위아래로 수치 편차가 가능하다.
화학적 환원 프로세스는 특히 물질이 전자를 받아들이고 프로세스에서 환원되는 반응을 의미하는 것으로 이해된다. 산화는 산화될 물질(전자 공여체)이 전자를 방출하는 화학 반응을 의미하는 것으로 이해된다. 다른 물질(산화제)은 전자(전자 수용체)를 받아들인다. 후자는 전자를 받아들인 결과로서 환원된다. 양쪽 반응은 함께 특히 산화 환원 반응(redox reaction)의 부분 반응으로 고려된다. 산화는 산화제로서 산소를 사용하여 수행될 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 황 또는 할로겐은 산화제이거나 또한 산화제로서 고려될 수 있다.
억제 성분의 도움으로 환원될 에칭 프로세스로서, 특히 잔류 가스 분위기 내에서 실리콘을 기상 실란으로 변환하는 것이 적절하다. 각각의 잔류 가스 분위기에서 수소 이온에 대한 노출에 의해 아연, 주석, 인, 구리, 망간, 마그네슘 또는 지르코늄 재료 제거가 또한 고려될 수 있다.
본 발명의 다른 가능한 구현은 또한 예시적인 실시예와 관련하여 위에서 또는 아래에 설명된 특징 또는 실시예의 명시적으로 언급되지 않은 조합을 포함한다. 이 경우, 본 기술 분야의 숙련자는 또한 본 발명의 각각의 기본 형태에 대한 개선 또는 보충으로서 개별적인 양태를 추가할 것이다.
본 발명의 다른 유리한 구성 및 양태는 종속 청구항 및 또한 후술되는 본 발명의 예시적인 실시예의 주제이다. 다음의 내용에서, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 기초하여 보다 상세하게 설명된다.
도 1a는 EUV 리소그래피 장치의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 1b는 DUV 리소그래피 장치의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2는 그 작동 방법을 설명하기 위한 리소그래피 장치의 다른 실시예의 개략도를 도시한다.
도 3은 잔류 가스 분위기에서 산소-수소 비에 따라 수소 플라즈마에 의한 실리콘의 에칭 프로세스를 설명하기 위한 다이어그램을 도시한다.
도 4는 잔류 가스 분위기에서 산소 첨가에 따라 리소그래피 장치에서 실리콘에 의한 오염을 설명하기 위한 다이어그램을 도시한다.
도 5 및 도 6은 도 2에 따른 리소그래피 장치를 작동시키기 위한 방법의 변형예를 설명하기 위한 방법 단계를 갖는 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 7 내지 도 12는 도 2에 따른 리소그래피 장치에 사용하기 위한 측정 유닛의 실시예의 개략도를 도시한다.
동일한 기능을 갖는 동일한 요소 또는 요소들은 반대로 지시되지 않는 한, 도면에서 동일한 참조 번호가 제공되었다. 본 경우에 참조 부호가 복수의 참조선을 갖는 한, 이는 대응하는 요소가 복수 존재한다는 것을 의미한다. 숨겨진 세부 사항을 가리키는 참조 부호선은 점선으로 나타낸다. 또한, 도면의 예시가 반드시 실척일 필요는 없음에 유의해야 한다.
이하, 리소그래피 장치로 지칭되는 시스템은 특히 마스크 검사 시스템을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, 일반적인 광학 장치의 예로서 리소그래피 장치가 고려된다.
도 1a는 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)을 포함하는 EUV 리소그래피 장치(100A)의 개략도를 도시한다. 이 경우, EUV는 "극자외선"을 나타내며, 0.1 nm 내지 30 nm의 작업 광의 파장을 지칭한다. 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)은 진공 하우징(도시되지 않음)에 각각 제공되며, 각각의 진공 하우징은 배기 디바이스(도시되지 않음)의 도움으로 배기된다. 실시예에서, 진공 하우징은 또한 서로 통신할 수 있다. 진공 하우징은 기계실(도시되지 않음)에 의해 둘러싸여 있고, 기계실에는 광학 요소를 기계적으로 이동시키거나 조절하기 위한 구동 디바이스가 제공된다. 더욱이, 상기 기계실에는 전자 제어기 등이 또한 제공될 수 있다.
EUV 리소그래피 장치(100A)는 EUV 광원(106A)을 포함한다. EUV 범위(극자외선 범위), 즉 5 nm 내지 20 nm의 파장 범위의 복사선(108A)을 방출하는 플라즈마 소스(또는 싱크로트론(synchrotron))이, 예를 들어 EUV 광원(106A)으로서 제공될 수 있다. 빔 성형 및 조명 시스템(102)에서, EUV 복사선(108A)은 포커싱되고 원하는 작동 파장이 EUV 복사선(108A)으로부터 필터링된다. EUV 광원(106A)에 의해 생성된 EUV 복사선(108A)은 공기를 통해 비교적 낮은 투과율을 가지므로, 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104) 내의 빔 안내 공간은 가능한 최대 범위로 배기된다. 남아있는 전부는 잔류 가스 분위기(residual gas atmosphere)(RGA)이다.
도 1a에 도시된 빔 성형 및 조명 시스템(102)은 5개의 미러(110, 112, 114, 116, 118)를 갖는다. 빔 성형 및 조명 시스템(102)을 통과한 후, EUV 복사선(108A)은 레티클 디바이스(103)에서 포토마스크(레티클이라 명명됨)(120) 상으로 안내된다. 포토마스크(120)는 마찬가지로 반사 광학 요소로서 형성되고 시스템(102, 104)의 외부에 배치될 수 있다. 더욱이, EUV 복사선(108A)은 미러(122)에 의해 포토마스크(120) 상으로 지향될 수 있다. 포토마스크(120)는 EUV 광의 도움으로 투영 시스템(104)에 의해 감소된 방식으로 웨이퍼(124) 등에 촬상되는 리소그래피 정보를 갖는 구조를 갖는다.
투영 시스템(104)(투영 렌즈 또는 투영 디바이스라고도 지칭됨)은 웨이퍼(124) 상에 포토마스크(120)를 촬상하기 위해 6개의 미러(M1 내지 M6)를 갖는다. 이 경우, 투영 시스템(104)의 개별 미러(M1 내지 M6)는 투영 시스템(104)의 광축(126)에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. EUV 리소그래피 장치(100A)의 미러(M1 내지 M6)의 수는 도시된 수로 제한되지 않는다. 더 많거나 더 적은 수의 미러(M1 내지 M6)가 또한 제공될 수 있다. 더욱이, 미러(M1 내지 M6)는 빔 성형을 위해 그 전방면이 대체로 만곡되어 있다.
도 1b는 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)을 포함하는 DUV 리소그래피 장치(100B)의 개략도를 도시한다. 이 경우, DUV는 "심자외선"을 나타내며 30 nm 내지 250 nm의 작업 광의 파장을 지칭한다. 도 1a를 참조하여 이미 설명된 바와 같이, 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)은 진공 하우징 내에 배치될 수 있고 및/또는 대응하는 구동 디바이스를 갖는 기계실에 의해 둘러싸일 수 있다.
DUV 리소그래피 장치(100B)는 DUV 광원(106B)을 갖는다. 예로서, 예를 들어 193 nm에서 DUV 범위의 복사선(108B)을 방출하는 ArF 엑시머 레이저가 DUV 광원(106B)으로서 제공될 수 있다.
도 1b에 도시된 빔 성형 및 조명 시스템(102)은 DUV 복사선(108B)을 포토마스크(120) 상으로 안내한다. 레티클 디바이스(103)에 배치된 포토마스크(120)는 투과성 광학 요소로서 구현되고 시스템(102, 104) 외부에 배치될 수 있다. 포토마스크(120)는 차례로 투영 시스템(104)에 의해 감소된 방식으로 웨이퍼(124) 등에 촬상되는 리소그래피 정보를 갖는 구조를 갖는다.
투영 시스템(104)은 포토마스크(120)를 웨이퍼(124) 상에 촬상하기 위한 복수의 렌즈 요소(128) 및/또는 미러(130)를 갖는다. 이 경우, 투영 시스템(104)의 개별 렌즈 요소(128) 및/또는 미러(130)는 투영 시스템(104)의 광축(126)에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. DUV 리소그래피 장치(100B)의 렌즈 요소(128) 및 미러(130)의 수는 도시된 수로 제한되지 않는다. 더 많거나 더 적은 수의 렌즈 요소(128) 및/또는 미러(130)가 또한 제공될 수 있다. 더욱이, 미러(130)는 빔 성형을 위해 그 전방면이 대체로 만곡되어 있다.
마지막 렌즈 요소(128)와 웨이퍼(124) 사이의 공극은 > 1의 굴절률을 갖는 액체 매체(132)에 의해 대체될 수 있다. 액체 매체(132)는, 예를 들어 고순도 물일 수 있다. 그러한 구성은 또한 침지 리소그래피로 지칭되며 증가된 포토리소그래피 해상도를 갖는다. 매체(132)는 또한 침지 액체로 지칭될 수 있다.
가스 플라즈마는, 특히 EUV 리소그래피 또는 마스크 검사 장치에서 고에너지 UV 광으로 인해 잔류 가스 분위기(RGA) 내에 존재한다. 이하, 예로서, 수소 플라즈마는 잔류 가스 분위기(RGA)에서 플라즈마 성분으로서 고려된다. 각각의 리소그래피 또는 마스크 검사 장치에 존재하는 구성 부품은 수소 플라즈마와 같은 각각의 플라즈마 성분의 영향 하에 공격받는 재료로부터 부분적으로 제조된다. 수소 보조 에칭 프로세스가 시작될 수 있다고 언급될 수 있다. 결과적으로, 휘발성 재료 성분은 잔류 가스 분위기(RGA)에 들어가서 원하지 않는 위치에서 석출될 수 있다.
한가지 어려움은, 특히 리소그래피 또는 마스크 검사 장치 내의 미러 또는 렌즈 요소 본체 또는 다른 구조적 요소의 성분으로서의 실리콘이 수소 플라즈마의 영향 하에 초기에 에칭될 수 있다는 것이다. 이어서, 실리콘은, 예를 들어 산화물로서 광학 표면 상에 석출될 수 있다. 미러 본체 아니면 광학 표면에서, 그러한 실리콘 오염물은 광학 특성에 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있다. 예로서, 출원인에 의한 조사에 따르면, 투영 광학 유닛의 투과 특성은 리소그래피 장치 내의 실리콘 에칭 프로세스 및 실리콘을 포함하는 재료의 오염에 의해 손상되는 것으로 밝혀졌다.
이는 가스 성분으로서 그러한 에칭 프로세스를 억제하는 가스, 예를 들어 산소 공급의 도움으로 상쇄된다. 에칭 프로세스를 억제하는 가스 성분의 계량이 산소 가스의 예에 기초하여 편리하게 수행될 수 있는 방법에 관한 설명이 아래에 제공된다. 따라서, 다음의 내용은 특히 실리콘을 포함하는 요소 재료를 참조하여 잔류 가스 분위기(RGA) 내의 실리콘 에칭 및 퇴적을 설명한다. 설명된 에칭 또는 화학적 프로세스는 리소그래피 또는 마스크 검사 장치의 다른 재료 또는 물질에서 유사하게 존재할 수 있다.
본 출원인은, 리소그래피 장치의 잔류 가스 분위기 내에서 전구체, 즉 이산화실리콘 전구체의 발생으로 실리콘 에칭 프로세스가 발생한다는 통찰을 얻었다. 이 유형의 이산화실리콘은 또한, 예를 들어 상기 및 아래에 설명된 미러 마운트 또는 석영 유리 또는 ULE 재료의 코팅에 이미 존재한다. 대응하는 이산화실리콘은 먼저 수소 플라즈마에 의해 원소 실리콘으로 환원되고, 상기 실리콘은 반응하여 실란 SiH4을 형성한다. 환원 프로세스 동안 물이 더 발생하고, 상기 물은 마찬가지로 잔류 가스 분위기에 존재한다. 실란은 잔류 가스 분위기에 마찬가지로 존재하는 촉매, 예를 들어 루테늄의 영향 하에 파괴될 수 있어, 실리콘 및/또는 물 및/또는 산소 성분으로 인해 이산화실리콘 퇴적물(들)이 존재한다. 실리콘을 포함하는 그러한 퇴적된 층은 오염인 것으로 고려되며 특히 광학 표면에 악영향을 미치는 교란으로 간주된다.
요소 재료로서 이산화실리콘을 함유하는 구성 부품에 대한 수소 플라즈마의 부식성 또는 가성 영향(caustic influence)은 산소, 물 또는 다른 산화제의 첨가에 의해 감소될 수 있다. 따라서, 억제 가스 성분으로서 산소 또는 물이 또한 참조된다. 산소는, 특히 이산화실리콘과 수소 플라즈마로부터의 라디칼 수소 사이의 환원 반응의 평형을 산화 상(oxidic phase)을 향해 이동시키는 것으로 판명되었다. 그러나, 마찬가지로 산소의 첨가는 그 산화 효과로 인해 구성 부품의 표면에 추가적인 악영향을 미칠 수 있는 것으로 판명되었다.
리소그래피 또는 마스크 검사 장치의 잔류 가스 분위기에서 실리콘 에칭 프로세스 동안 가능한 반응은 다음 섹션에 요약되어 있다:
EUV 복사선의 영향의 결과로서, 예를 들어 퍼지 가스 잔류물로서 잔류 가스 분위기에 존재하는 분자 수소는 이온화되어 플라즈마 성분으로 변환된다.
먼저, 천연 이산화실리콘은 수소 플라즈마 성분에 의해 환원된다. 리소그래피 또는 마스크 검사 장치에서 구성 부품의 요소 재료로서 이산화실리콘은 이와 관련하여 화학적 환원 프로세스를 받는다:
더욱이, 수소 플라즈마가 형성된 실리콘 및/또는 상이한 소스로부터의 실리콘을 기상 실란으로 변환시키는 것이 고려될 수 있다:
여기서, 실리콘의 화학적 에칭 프로세스가 참조될 수 있다. 실란은 루테늄의 영향 하에 분해될 수 있어, 실리콘은 다른 곳, 예를 들어 미러 표면 상에 한번 더 퇴적된다.
반응으로부터 나오는 실리콘은 이어서 잔류 가스 분위기에서 물 또는 산소에 의해 산화되어 루테늄 상의 오염으로 남아 있는 이산화실리콘을 형성한다.
형성되고 퇴적된 SiO2은 수소 플라즈마 성분에 의한 환원에 의해 한번 더 화학적 에칭 프로세스를 받을 수 있으며, 그 결과 실란이 가스상으로 다시 형성된다. Ru 상의 얇은 SiO2 층의 에칭 속도는 SiO2 체적 본체의 경우보다 낮으며, 그 결과 영구적인 오염이 확립될 수 있다.
이어서, 잔류 가스 분위기에 산소를 첨가한 것의 도움으로 수소 플라즈마에 의한 실리콘 에칭 프로세스 또는 이산화실리콘의 환원 프로세스를 제한하기 위해, 적절한 계량이 요망된다. 이는 도 2에 도시된 리소그래피 장치를 위한 작동 방법의 도움으로 수행되며, 상기 작동 방법은 상기 리소그래피 장치에 기초하여 아래에서 설명된다. 이 경우, 예시적인 흐름도에 기초하여 도 5 및 도 6에 설명된 바와 같이, 억제 가스 성분의 산소 공급은 적절한 방식으로 제어된다.
이어서, 도 2는 추가 리소그래피 장치(200)의 하나의 예시적인 실시예를 도시한다. 도시된 리소그래피 장치(200)는, 예를 들어 EUV 리소그래피 장치(100a)의 도 1a에 도시된 바와 같이 투영 시스템(104)의 일부로서 이해될 수 있다. 리소그래피 장치(200)는, 적절한 진공 펌프에 의해, 하우징(209) 내에 존재하는 구조적 요소를 위한 배기 분위기를 제공하는 하우징(209)을 포함한다. 10-4 mbar 내지 2 mbar의 압력을 갖는 진공이 바람직하게는 하우징(209) 내에 생성된다.
여기에서 더 이상 설명되지 않는 조치로 인해, 특히 퍼지 가스로서 수소가 하우징(209) 내에 우세하는 잔류 가스 분위기(RGA)로 나아간다. 도 2는 잔류 가스 분위기(RGA)가 플라즈마 성분(PK)을 포함할 수 있는 것을 나타내며, 여기서 수소 플라즈마가 고려된다. 작은 원으로 나타내는 수소 플라즈마는 전술한 바와 같이 퍼지 가스로서 수소를 사용하여 리소그래피 구조를 촬상하는 데에 사용된 EUV 복사선의 영향의 결과로 발생한다.
더욱이, 리소그래피 장치는, 예로서 201로 지정된 구조적 요소를 포함한다. 구조적 요소(201)는, 예를 들어 유리 세라믹 또는 ULE 재료로 제조된 미러 본체일 수 있다. 이와 관련하여, 구조적 요소 본체(210) 및 미러 코팅(202)이 존재한다. EUV 미러는 일반적으로 고 굴절률층 재료 및 저 굴절률층 재료의 교번층을 포함하는 다층 코팅(202)을 포함한다. 예로서, 베릴륨, 루테늄, 란타늄, 몰리브덴 및 특히 또한 실리콘으로 형성된 개별 층이 사용된다. 수소 플라즈마(PK)는 또한, 특히 그러한 층(202)을 부식에 대해 보호하는 역할을 한다. 예로서 언급된 구조적 요소(201)로서의 EUV 미러는, 특히 이산화실리콘(203)로 구성된 표면을 갖는다. 이는 이산화실리콘이 구성 부품(201) 내에 또는 그 위에 존재한다는 것을 의미한다. 이산화실리콘은, 특히 혼합물 또는 천연 이산화실리콘으로 존재할 수 있다.
전술한 바와 같이, 이산화실리콘(203) 또는 층은 플라즈마 성분, 즉 수소 플라즈마(PK)의 영향 하에 있다. 이는 실리콘 또는 이산화실리콘이 잔류 가스 분위기 내의 다른 곳에서 불리하게 퇴적되도록 전술한 에칭 프로세스를 초래할 수 있다. 이에 대응하기 위해, 이 환원 프로세스를 감소 또는 저감시키는 가스 성분(GK)이 잔류 가스 분위기로 도입된다. 이는 삼각형(GK)으로 나타낸다. 이는 특히 짧은 기간 동안 "가스 성분을 감소시키는" 환원 프로세스를 감소시키는 가스 성분(GK)으로서 산소를 포함한다. 이를 위해, 하우징(209)에 개구(206)가 제공되며, 이 개구를 통해 가스 저장조(205)로부터의 산소(GK)가 제어 가능한 밸브 유닛(204)을 통해 하우징(209)의 내부, 즉 잔류 가스 분위기(RGA)로 나아간다.
산소의 첨가가 전술한 천연 또는 존재하는 이산화실리콘의 환원 반응을 산화물 상의 방향으로 이동시키는 것으로 판명되었기 때문에, 수소 플라즈마(PK)에 의해 야기되는 환원 프로세스가 적어도 부분적으로 방지될 수 있고, 그 결과 잔류 가스 분위기 내에서 실리콘의 화학적 에칭이 덜 발생한다.
산소 공급을 적절하게 계량하기 위해, 잔류 가스 분위기(RGA) 내에 센서 유닛(208)이 제공되며, 상기 센서 유닛은 센서 신호(SS)를 제어 유닛(207)에 공급한다. 이어서, 제어 유닛(207)은 제어 신호(SS)에 따라 제어 신호(CT)를 통해 밸브(204)를 제어한다. 이 경우, 센서 유닛(208)은 잔류 가스 분위기(RGA)에 노출되는 센서 재료 섹션(211)을 갖는다. 즉, 센서 재료 섹션(211)은 수소 플라즈마(PK) 및 공급된 산소(GK)의 영향 하에 있다.
출원인에 의한 조사에 따르면, 환원 프로세스를 감소시키는 가스 성분(GK)으로서 산소(GK)의 효과는 잔류 가스 분위기에서 산소 및/또는 수소의 비율에 따라 좌우된다. 이와 관련하여, 잔류 가스 분위기 내의 가스 성분의 측정에 의해 결정될 수 있는 억제 범위(UM)가 정의된다. 억제 범위는, 예로서 한편으로 에칭 프로세스, 다른 한편으로 환원 프로세스의 정량적 설명을 의미하는 것으로 이해된다. 억제 범위(UM)에 대한 한가지 가능한 선택은 잔류 가스 분위기(RGA)에서 산소 및 수소의 양의 비 또는 센서 재료 섹션의 환원율이다.
잔류 가스 분위기(RGA)의 가스상에서 가스 성분의 그러한 결정은 종래의 수단, 예를 들어 질량 분광계와 같은 잔류 가스 분석기에 의해 실질적으로 불가능하기 때문에, 적절한 센서 유닛(208)이 잔류 가스 분위기로 도입된다. 센서 유닛(208)은 그러한 억제 범위의 결정을 가능하게 한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 장치(200)의 작동 동안, 먼저 억제 범위의 검출이 단계(S1)에서 수행되고, 즉 예를 들어 잔류 가스 분위기(RGA)에서 산소 대 수소의 비가 센서 신호(SS)의 방식으로 센서 유닛(208)에 의한 측정 결과에 기초하여 검출된다.
그 후, 단계(S2)에서, 이산화실리콘의 환원 프로세스의 작동 및 억제에 유리한 프로세스 파라미터가 확립되도록 산소가 공급된다. 즉, 산소 대 수소의 비율은 억제 범위(UM)로서 고려될 수 있다.
제어 유닛(207)은, 밸브(204)의 폐쇄 루프 또는 개방 루프 제어에 의해, 억제 범위(UM)가 특정 범위 내에 있도록 잔류 가스 분위기(RGA)에 소정량의 산소(GK)를 공급한다.
도 3은 실리콘 에칭 속도를 산소-수소 비에 대해 비교한 출원인의 조사로부터 생성된 예시를 재현한다. 임의의 단위로 산소 O2 대 수소 이온 H+의 비가 x-축 상에 표시되어 있다. 마찬가지로 임의의 단위로 정성적 실리콘 에칭 속도가 y-축 상에 표시되어 있다. 곡선(SE)은 실리콘 에칭 속도가 O2/H+ 비의 함수로서 어떻게 변화하는 지를 도시한다. O2/H+ 비는 실리콘 에칭 또는 환원 프로세스 - 에칭 프로세스 동안 존재하는 - 에 대한 억제 범위(UM)를 수소 플라즈마에 의해 나타낸다고 언급될 수 있다.
높은 에칭 속도는 낮은 O2/H+ 비의 범위(ER)에 존재하고, 매우 낮은 실리콘 에칭 속도는 높은 O2/H+ 비의 범위에 존재한다. 이들 2개의 범위, 즉 에칭 범위 또는 에칭 영역(ER)과 억제 범위 또는 억제 영역(SR) 사이의 천이는 TR에 의해 지정되고 급격한 진행을 갖는다. 즉, 천이 범위(TR)에서, 억제 범위(UM) 또는 O2/H+ 비의 변경은 실리콘 에칭을 증가시킨다.
UHV 영역에서 가능한 적은 양의 외부 가스, 예를 들어 산소를 남기는 것이 바람직하다. 이는 잔류 가스 분위기(RGA)에 공급되는 산소의 산화 효과가 잔류 가스 분위기(RGA)에 존재하는 물질에 추가로 영향을 줄 수 있기 때문이다. 특히, 하위 실리콘 층 또는 장벽, 예를 들어 미러의 광학 코팅의 층 산화가 발생할 수 있으며, 이는 마찬가지로 광학 유닛의 투과 특성을 손상시킬 수 있다. 이는 산소(GK)의 계량에서 고려된다.
이어서, 산소는 O2/H+ 비로서 억제 범위(UM)가 억제 영역(SR)에서 값 범위(UMW) 내에 있도록 적어도 공급된다(단계 S2). 이는 바람직하게는 결정된 억제 범위 또는 도 3의 예에서 잔류 가스 분위기(RGA)에서 산소 대 수소 비율의 비에 대한 어느 정도의 불확실성이 존재한다는 사실을 고려한다. 억제 범위(UM)는, 센서 유닛(208)에 의한 억제 범위(UM)의 측정값의 불확실성 또는 공차를 법으로 하여 억제 범위(UM)의 값이 UMB 범위 내에 있도록 잔류 가스 분위기에 산소를 첨가함으로써 설정된다. 단계(S2)(도 5 참조)에서의 산소 공급은 억제 범위가 항상 억제 영역(SR)에 유지되도록 조절된다고 언급될 수 있다. 가스 성분(GK)의 공급은 가능한 가장 작은 값이 달성되고 억제 영역(SR)가 계속 유지되는 방식으로 조절된다.
본 출원인은, 예를 들어 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같은 리소그래피 장치의 잔류 가스 분위기(RGA)에서 실리콘 오염의 영향에 관한 추가 조사를 수행하였다. 이는 O2 분압으로 측정된 잔류 가스 분위기에서 산소의 비율이 미러 표면의 투과 특성에 어떻게 영향을 미치는 지를 조사하는 것을 포함하였다. 도 4는 대응하는 다이어그램을 재현한다. x-축은 수소 플라즈마(PK)의 존재와 함께 잔류 가스 분위기(RGA) 내의 임의의 단위(a.u.)로 대수적으로 산소 분압을 나타낸다. EUV 미러의 미러 표면의 투과 손실이 y-축 상에 표시되어 있다. 조사에서, 투과 손실은 초기값에 대한 전체 광학 유닛을 통한 광 처리량의 상대 손실을 의미하는 것으로 이해된다.
이 경우, 도 4는 EUV 미러의 투과율에 대한 실리콘 에칭 프로세스의 영향 및 이에 따라 전구체 반응, 즉 수소 플라즈마에 의한 이산화실리콘의 실리콘으로의 환원으로 인해 존재하는 영향을 나타낸다. 곡선(SC)은 실리콘 에칭 프로세스에 대한 측정 지점으로서 폐쇄 정사각형을 나타낸다. 곡선은 대략 도 3에 도시된 곡선(SE)에 대응한다. 폐쇄 원으로 형성된 곡선(SO)은 층 산화와 관련하여 잔류 가스 분위기 내에서 산소의 산화 효과의 영향을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 산소의 증가된 첨가는 광학 코팅의 층 산화를 초래할 수 있으며, 그 결과 투과 손실이 불리한 것으로 고려된다. 이와 관련하여, 예로서, O2 분압은 억제 범위(UM)가 여전히 층 산화물(SO)의 형성을 위한 허용 가능한 범위 내에 있도록, 즉 곡선(SO)에 대해 미리 정해진 임계값 미만에 있도록 대안적인 억제 범위(UM)로서 설정된다. 도 4는 그러한 범위(UMB)를 나타낸다. 조합된 투과 손실의 최소값이, 즉 가장 작은 가능한 O2 농도이지만 여전히 에칭 프로세스의 억제에 충분한 농도로 UMB의 좌측에 있는 것으로 판명되었다.
억제 범위(UM)를 검출 또는 결정하기 위해, 센서 유닛(208)의 도움으로 잔류 가스 분위기(RGA)에 존재하는 가스, 예를 들어 특히 수소 플라즈마(PK), 뿐만 아니라 공급된 산소(GK)의 영향을 모니터링하는 것이 제안된다. 가스상에서의 직접 측정은 각각의 구성 부품(201)에서의 구조적 상황으로 인해 방지될 수 있다. 이와 관련하여, 센서 유닛은 동일하거나 유사한 플라즈마 노출이 바람직하게는 존재하는 잔류 가스 분위기(RGA) 내의 다른 곳에 위치 설정된다.
도 6은 센서 유닛(208)을 갖는 리소그래피 장치(200)를 작동시키는 가능한 방법 단계를 개략적으로 도시하고, 억제 범위(UM)는 모니터링되고 이에 따라 산소 공급이 설정된다. 제어 루프를 또한 참조할 수 있지만, 수소 또는 수소 플라즈마(PK)의 환원 효과에 대한 공급 산소(GK)(도 2 참조)의 영향은 구성 부품(201)의 표면(203) 및 센서 재료 섹션(211)에서 효과가 나타난다. 제어 유닛(207)은 억제 범위(UM)가 억제 영역(SR)(도 3 참조)에 있고 또한 층 산화물 생성(도 4 참조)의 영향을 위해 미리 정해진 임계값 아래에 있도록 제어 신호(CT)를 통해 밸브(204)를 제어한다. 이를 위해, 방법 단계(S12)에서, 센서 섹션 특성은 바람직하게는 리소그래피 장치(200)의 작동 과정에 걸쳐 규칙적으로 측정된다.
가능한 센서 유닛 구성 및 센서 섹션 특성이 아래의 도 7 내지 도 12에 설명되어 있다. 센서 섹션 특성, 또는 예를 들어 전기 저항과 같은 변화하는 센서 섹션 특성으로부터, 억제 범위(UM)는 제어 유닛(207)에 의해 추론된다. 이를 위해, 예로서, 교정 곡선이 존재할 수 있거나 측정된 센서 섹션값을 억제 범위에 맵핑하기 위한 적절한 사양이 사용될 수 있다. 예로서, 센서 섹션(211)이 특정 저항을 갖는 경우, 이는 억제 범위값에 맵핑된다. 이어서, 산소 공급은 센서 유닛(208)에 의해 측정된 저항값이 미리 정해진 범위에 있도록 설정된다. 이는 산소 공급의 계량이 잔류 가스 분위기(RGA) 내의 실리콘 에칭 프로세스로 인해 오염을 감소시키는 것을 보장한다.
아래의 도 7 내지 도 12는 잔류 가스 분위기 내의 상이한 센서 재료가 수소와 같은 플라즈마 성분 및/또는 산소와 같은 환원 프로세스를 억제하는 가스에 노출되는 센서 유닛을 도시한다. 변화하는 센서 재료 특성의 측정 및 조사로부터, 억제 범위는 적절한 맵핑에 의해 결정된다.
도 7a는 예를 들어 도 2에 따른 리소그래피 장치에서 센서 유닛(208)으로서 사용될 수 있는 센서 유닛(700)에 대한 제1 실시예를 도시한다. 아래에 설명되는 후속 도면의 수정된 센서 유닛에 대해서도 동일하게 적용된다.
센서 유닛(700)은 이산화실리콘으로 형성된 나노와이어(701)를 포함하고, 상기 나노와이어는 접점(702)을 통해 저항 측정 기기(703)에 연결된다. 저항 측정 기기(703)는 특히 나노와이어(701)의 현재 저항을 평가 유닛(704)에 공급한다. 더욱이, 리소그래피 장치에서 플라즈마 성분(PK), 즉 수소가 이산화실리콘 나노와이어(701)에 작용한다는 것이 나타나 있다. 대응하는 나노와이어(701)는 다양한 방식으로 제조될 수 있고 특히 10 내지 500 nm의 직경을 갖는다. 나노와이어는, 예를 들어 10 nm와 10 내지 100 μm 사이의 길이를 가질 수 있다. 예로서, 이산화실리콘 나노와이어는 실리콘 구조의 산화에 의해 얻어진다.
수소 플라즈마(PK)의 영향으로 인해, 나노와이어의 외부 표면은 실리콘으로 환원된다. 이는 나노와이어(701)의 단면이 도시되어 있고 이산화실리콘 재료(705)로 구성된 내부 코어 및 환원된 실리콘으로 구성된 시스(706)를 포함하는 도 7b에 나타나 있다. 나노와이어(701)의 표면에서 수소의 화학적 환원 프로세스의 결과로서, 나노와이어(701)의 전도도 또는 저항이 플라즈마(PK)에 존재하는 수소 라디칼의 반응도에 따라 변화한다. 도 7b는 내부 이산화실리콘(705)보다 낮은 저항을 갖는 외부 클래딩(706)의 두께(T)가 어떻게 변할 수 있는 지를 나타낸다. 센서 유닛(700)에서의 전기적 측정에 의해, 예를 들어 무선 주파수 아니면 직류 측정 또는 각각의 전류-전압 특성 곡선에 의해, 잔류 가스 분위기에서 플라즈마(PK) 및 공급 산소(GK)의 영향이 결과적인 저항 또는 전도도로부터 추론될 수 있다. 즉, 저항값은 억제 범위(UM)의 척도로서 사용될 수 있다.
센서 유닛(700)에 대한 실시예의 한가지 변형예에서, 실리콘 나노와이어가 센서 재료 섹션으로서 사용될 수 있다. 이는 도 7c 내지 도 7f에 나타나 있다. 도 7c에 도시된 바와 같이 직경(D)을 갖는 실리콘 나노와이어의 단면으로부터 진행하여, 실리콘은 예를 들어 나노와이어(707)에서 비정질 형태(708)로 존재한다. 감소하는 가스 성분(GK)으로서 잔류 가스 분위기로 도입되는 산소의 영향 하에, 나노와이어(707)의 표면은 도 7d에 도시된 바와 같이 산화되어 이산화실리콘(709)을 형성한다. 이는 내부 실리콘 영역(708) 및 외부 이산화실리콘 표면(709)을 포함하는 코어-클래딩 구조를 발생시킨다. 나노와이어(707)의 변경된 기계적 및 화학적 구조는 가변적인 전기 특성, 예를 들어 특히 변화하는 저항을 초래한다.
나노와이어가, 산화물층이 코어로부터 분리되어 도 7e에 도시된 바와 같이 나노와이어가 그 직경(D')과 관련하여 감소되는 방식으로 산화되는 것이 고려될 수 있다. 산화 또는 에칭 프로세스의 결과로서 나노와이어(707)가 더 산화되면, 나노와이어(707)는 에칭 영역(CR)에서 완전히 파괴되거나 분해될 수 있다. 이는 도 7f에 도시되어 있다. 에칭 영역(CR)에서, 나노와이어(D2')의 두께는 앞의 도면에서보다 얇다. 나노와이어(707)가 파괴되면, 이는 무한 크기의 저항값을 초래하며, 이는 저항 측정 유닛(703)에 의해 검출될 수 있다.
나노와이어(707)의 원래 두께(D)의 설정은, 예를 들어 리소그래피 장치의 내부로 공급되는 산소의 효과 또는 영향을 검출 가능하게 한다. 도 8에 도시된 바와 같은 센서 유닛의 실시예에서, 상이한 직경의 복수의 나노와이어가 제공될 수 있고 그 전기 특성이 측정 및 모니터링될 수 있다. 따라서, 센서 유닛(800)의 다른 실시예가 도 8에 도시되어 있다. 4개의 나노와이어(801, 802, 803, 804)가 제공되며, 각각의 경우에 접점(805)을 통해 접촉되고 각각의 저항 측정 유닛(806)에 의해 모니터링된다. 저항 측정 유닛(806)은 측정 신호를 평가 유닛(807)에 공급하고, 평가 유닛은 다시 센서 신호(SS)를, 예를 들어 제어 유닛(204)(도 2 참조)에 공급한다. 이때, 예를 들어 직경이 7 nm인 제1 실리콘 나노와이어, 직경이 14 nm인 제2 실리콘 나노와이어, 직경이 21 nm인 제3 실리콘 나노와이어, 및 직경이 28 nm인 제4 실리콘 나노와이어를 사용하는 것이 가능하다. 각각의 나노와이어(801, 802, 803 및 804)에 대해 측정된 저항값 아니면 전류-전압 특성 곡선의 도움으로, 나노와이어(801, 802, 803, 804)의 각각의 천공 시에, 에칭 프로세스에 대한 산소 영향이 단계별로 검출될 수 있다. 특히, 그러한 회로에서, 억제 범위(UM)의 개선된 검출을 가능하게 하도록 센서 변형예(도 7b 및 도 7e)를 결합하는 것이 또한 가능하다.
센서 유닛(900)의 다른 실시예가 도 9a에 도시되어 있다. 센서 유닛(900)은 기판(902) 상에 부착된 이산화실리콘 필름 또는 층(901)을 포함한다. 기판(902)은, 예를 들어 루테늄을 함유할 수 있다. 이산화실리콘 필름(901)은 저항 측정 기기(904)의 도움으로 저항값이 검출될 수 있도록 접점(903)을 통해 전기적으로 접촉된다. 다시 한번, 전류 및/또는 저항 측정 기기(904)에 의해 측정되는 저항, 전도도 또는 전류-전압 특성 곡선은 잔류 가스 분위기 내에서 수소 또는 산소의 효과에 관한 정보를 제공한다.
평가 유닛(905)은 제어 유닛(207)(도 2 참조)에 공급되는 센서 신호를 공급한다.
이산화실리콘 필름(901)의 표면에서, 특히 수소 플라즈마의 결과로서 부식에 노출된 구성 부품에서와 유사한 방식으로 실리콘으로의 환원이 발생할 수 있다. 이는 도 9b에 나타나 있다. 이는 센서 섹션 재료로서 이산화실리콘층(901)을 갖는 루테늄 기판(902)을 드러낸다. 출발점은 이산화실리콘층(901)의 두께(W)이다. 환원 효과를 갖는 수소 플라즈마의 수소 라디칼의 영향 하에, 표면에서 이산화실리콘이 환원되어 고체 실리콘(906)이 표면에 첨가된다. 결과적으로 변화하는 전기 특성, 즉 저항값 및/또는 전도도 또는 전류-전압 특성 곡선은 잔류 가스 분위기에서 수소 농도의 효과의 척도로서 고려될 수 있다. 도 9b는 우측에서 특히 이산화실리콘(901)의 두께(W')가 환원의 결과로 어떻게 감소되었는지를 나타낸다.
사용된 센서 재료의 전기 특성과 함께, 센서 재료의 광학 특성이 측정 및 테스트될 수 있다. 센서 유닛의 다른 실시예가 도 10에 개략적으로 배열되어 있다. 센서 유닛(1000)은, 예를 들어 루테늄으로 형성되고 수 nm 내지 μm의 얇은 재료층(1001)이 상부에 배치된 기판(1002)을 포함한다. 재료층(1001)은, 예를 들어 실리콘 또는 이산화실리콘으로 형성된다. 더욱이, 센서 유닛(1000)은 광 방출기(1004) 및 수신기(1005)를 포함하는 측정 장치를 포함하며, 이들은 각각 평가 유닛(1006)으로부터 제어 신호(CT)를 수신하고 방출한다. 광 방출 유닛(1004)은 재료층(1007)의 표면(1003) 상으로 입사광(I)을 조사한다. 반사된 광(R)은 수신 유닛(1005)에 의해 수신된다.
예를 들어, 측정 장치가 엘립소미터 조사를 수행하도록 구성될 수 있다. 이는 센서 재료층(1001)의 표면(1003)에서의 반사 시에 광(I)의 편광 상태의 변화를 측정하는 것을 포함한다. 표면(1003)은 수소 플라즈마 효과 및/또는 공급된 산소의 산화 효과로 인해 변화하기 때문에, 억제 범위(UM)는 광학 특성, 예를 들어 엘립소미터 파라미터(ψ 및 δ)의 변화로부터 도출될 수 있다. 평가 유닛(1006)은 도 10에 도시된 바와 같이 센서 신호(SS)를 공급한다.
변화하는 센서 재료 특성의 반사 측정 이외에, 투과 측정을 수행하는 것이 또한 가능하다. 이를 위해, 센서 유닛의 또 다른 실시예가 도 11에 도시되어 있다. 센서 유닛(1100)은, 예를 들어 실리콘 또는 산화실리콘을 포함하는 센서 재료 필름(1101)을 포함한다. 다시 한번, 광 방출기(1104) 및 수신기(1105)를 포함하는 측정 장치가 제공되는데, 이들은 제어 신호(CT)를 방출 및/또는 수신하고, 예를 들어 5 내지 20 nm의 두께를 갖는 얇은 필름(1101)을 통해 투과 측정을 수행한다. 평가 유닛(1106)은 추가 처리를 위해 센서 신호(SS)를 다시 한번 공급한다.
리소그래피 또는 마스크 검사 장치에 사용하기에 적절한 센서 유닛의 또 다른 실시예가 도 12에 도시되어 있다.
센서 유닛(1200)은 석영 결정 미량 저울(1201)을 포함한다. 상기 석영 결정 미량 저울(1201)은 산화실리콘이 코팅된 루테늄, 팔라듐, 백금 또는 로듐 층을 포함할 수 있다. 대응하는 석영 결정 미량 저울(1201)의 경우, 예를 들어, 질량부로서 석영 결정과 같은 압전 소자가 진동하게 된다. 공진 주파수는 진동 요소의 치수 및 질량과 관련하여 각각의 구성에 따라 확립된다. 진동 질량부의 질량 변화의 결과로서, 공진 주파수도 변화하고, 이는 다시 평가 유닛(1204)에 의해 검출될 수 있다.
이어서, 예를 들어 기판층 배열 방식의 센서 재료 섹션이 석영 결정 미량 저울(1201)에 적용된다. 이와 관련하여, 도 12의 예에서, 루테늄(1202)의 기판층 및 실리콘 또는 산화실리콘층(1203)이 석영 결정 미량 저울(1201)에 적용된다.
잔류 가스 분위기에 존재하는 수소 플라즈마와의 반응의 결과로서, 필름 또는 층(1203)의 질량은 에칭 프로세스 및/또는 화학 반응으로 인해 변화한다. 이는 석영 결정 미량 저울(1201)의 공진 주파수의 변화를 초래하며, 이는 다시 검출된다. 이와 관련하여, 센서 섹션의 질량 변화는 전자 방식으로 정확하게 검출될 수 있다. 이 경우, 질량 변화는 특히 산화실리콘의 실리콘으로의 환원 뿐만 아니라 실리콘의 산화 또는 이산화실리콘의 에칭에 의해 야기될 수 있다.
도 7 내지 도 12에 도시된 센서 유닛은, 특히 리소그래피 장치의 투영 디바이스에서의 배열에 적합하다. 가능한 센서 재료를 포함하는 제안된 측정 또는 센서 장치 및 유닛은 가스상에서 측정을 수행할 필요 없이 억제 가스 성분이 결정되게 한다. 이는 특히 리소그래피 또는 마스크 검사 장치 내의 구조 공간이 일반적으로 제한되기 때문에 편리하다. 센서 또는 센서 섹션의 영역의 치수는 사용된 센서 재료 섹션으로부터의 가스 방출이 무시될 수 있을 정도로 충분히 작다.
제안된 센서 유닛은 리소그래피 또는 마스크 검사 장치 구성 부품 내에서 실리콘 재료의 에칭 프로세스의 전구체의 검출을 허용하여, 잔류 가스 분위기로의 적절한 산소 계량을 초래한다. 센서 유닛의 도움으로 억제 범위(UM)까지 검출되는 센서 섹션 특성의 조절 또는 교정으로 인해, 원하지 않는 에칭 프로세스로 인한 리소그래피 또는 마스크 검사 장치 내의 오염을 적어도 부분적으로 방지하기 위해 억제 범위가 적절하게 설정될 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예에 기초하여 보다 구체적으로 설명되었지만, 다양한 방식으로 수정 가능하다. 기능은 수소 플라즈마 및 산소 가스 성분의 예에 기초하여 설명되었지만, 에칭 프로세스 및/또는 환원 전구체를 나타내는 프로세스의 결과로서 잔류 가스 분위기 내의 다른 물질의 오염이 또한 방지될 수 있다. 예로서, 인 또는 주석 성분에 의한 오염이 또한 가능하다. 실리콘을 포함하는 요소 재료의 예에 기초하여 설명이 제공되었지만, 미러 표면에서의 실리콘층의 부식이 또한 제안된 방법 및 장치에 의해 감소된다. 억제 범위의 방식으로 유해 플라즈마(특히, 수소 플라즈마)의 작용 메커니즘 - 센서 유닛에 의해 검출됨 - 에 따라 억제 가스 성분의 공급을 제어하면 리소그래피 또는 마스크 검사 장치의 개선된 작동이 가능하다. 설명에서 리소그래피 장치의 투영 광학 유닛의 예가 고려되지만, 본 방법은 또한 리소그래피 또는 마스크 검사 장치의 다른 진공 영역 또는 배기된 영역에서 사용될 수 있다. 이는 특히 조명 광학 유닛, 레티클 디바이스 또는 웨이퍼 평면 영역의 리소그래피 장치의 경우에 적용된다.
특히, 가스상에서 요구되는 직접 잔류 가스 분석이 수행될 필요가 없는 것이 유리하다. 그러나, 상기 분석은 H2, O2 및 H2O의 분압 분포와 같은 간접적인 지표만을 산출하고, 또한, 리소그래피 장치의 다른 위치에서의 분압 분포 및 또한 검출된 H2O, O2, H2 성분과 특히 실리콘 함유 재료(예를 들어, 환원 및 에칭 프로세스) 사이의 상호 작용이 설명될 수 있게 하기 위해 반응 모델(오차를 나타냄)을 필요로 한다.
제안된 센서 유닛은 에칭 프로세스의 효과 또는 유용성의 직접 측정을 허용하고, 상세한 반응 모델이 요구되지 않는다. 센서 유닛의 도움으로, 특히 산소/물 계량의 조절을 위한 직접 및 국소 측정 변수를 실현할 수 있다. 이와 달리, 종래의 RGA 측정 기술은 일반적으로 리소그래피 장치의 특정 위치에서 잔류 가스 분위기의 가스 조성에 대한 값만을 산출한다. 따라서, 가스 조성의 그러한 측정은 국소 화학 반응의 제어를 위한 측정 변수로서 덜 적합하다. 제안된 조치는, 소형의 구조적 공간 절약형 및 비교적 편리한 센서 유닛의 도움으로, 다성분 가스상의 상세한 반응 동역학 및 EUV 복사선 및 요소 재료와의 그 상호 작용을 평가할 필요 없이 억제 가스 성분의 표적 계량을 가능하게 한다.
100A EUV 리소그래피 장치
100B DUV 리소그래피 장치
102 빔 성형 및 조명 시스템
103 레티클 디바이스
104 투영 시스템
106A EUV 광원
106B DUV 광원
108A EUV 복사선
108B DUV 복사선
110 미러
112 미러
114 미러
116 미러
118 미러
120 포토마스크/레티클
122 미러
124 웨이퍼
126 광축
128 렌즈 요소
130 미러
132 매체
200 리소그래피 장치
201 구조적 요소
202 코팅
203 환원층
204 밸브 유닛
205 가스 저장조
206 공급 개구
207 제어 유닛
208 센서 유닛
209 하우징
210 구조적 요소 본체
211 센서 재료 섹션
700 센서 유닛
701 나노와이어
702 접점
703 저항 측정 기기
704 평가 유닛
705 재료 산화물
706 환원된 재료 산화물
707 나노와이어
708 나노와이어 재료
709 나노와이어 재료 산화물
800 센서 유닛
801 - 804 나노와이어
806 저항 측정 기기
807 평가 유닛
900 센서 유닛
901 센서 재료층
902 기판
903 접점
904 저항 측정 기기
905 평가 유닛
906 센서 재료 산화물층
1000 센서 유닛
1001 센서 재료 필름
1002 기판
1003 필름 표면
1004 방출 유닛
1005 수신 유닛
1006 평가 유닛
1100 센서 유닛
1101 센서 재료 필름
1104 방출 유닛
1105 수신 유닛
1106 평가 유닛
1200 센서 유닛
1201 석영 결정 미량 저울
1202 기판
1203 센서 재료층
1204 평가 유닛
CR 에칭 영역
CT 제어 신호
D, D1', D" 직경
ER 에칭 영역
GK 가스 성분
I 입사광
M1 미러
M2 미러
M3 미러
M4 미러
M5 미러
M6 미러
PK 플라즈마 성분
R 반사광
RGA 잔류 가스 분위기
SC 실리콘 오염
SE 에칭 속도
SO 층 산화물
SR 억제 범위
SS 센서 신호
S1 억제 범위를 검출
S2 억제 가스 성분을 공급
S11 센서 유닛을 배치
S12 센서 섹션 특성을 측정
S13 억제 범위를 결정
T 투과광
TR 천이 범위
UM 억제 범위
UMB 억제 범위
W, W' 두께

Claims (30)

  1. 광학 장치를 작동시키는 방법이며, 광학 장치는 구조적 요소(201)를 포함하고, 구조적 요소는 광학 장치(100A, 100B, 200)의 잔류 가스 분위기(RGA)에 배치되고 잔류 가스 분위기(RGA)에 존재하는 플라즈마 성분(PK)에 의해 화학적 환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스를 받는 요소 재료로부터 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 방법은,
    가스 성분(GK)을 공급하는 단계(S2)로서, 상기 가스 성분은 잔류 가스 분위기(RGA)에서 억제 가스 성분(GK)에 의한 환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스의 억제를 위해 검출된 억제 범위(UM)에 따라 환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스를 적어도 부분적으로 억제하는, 단계; 및
    잔류 가스 분위기(RGA)에 배치된 센서 유닛(208)의 도움으로 억제 범위(UM)를 검출하는 단계(S1)로서, 상기 센서 유닛은 센서 재료로 구성된 센서 재료 섹션(211)을 포함하고, 센서 재료 섹션(211)은 억제 가스 성분(GK)의 영향 하에서 측정 가능한 센서 섹션 특성을 갖는 것인, 단계
    를 포함하고,
    센서 재료는 센서 재료 섹션(211)에서 플라즈마 성분(PK) 및 억제 가스 성분(GK)의 영향 하에 에칭, 환원 또는 산화되도록 구성되며, 재료 제거 또는 보충이 수행되는,
    방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서 섹션 특성은 센서 재료 섹션(211)의 전기 전도도, 기판 상의 센서 재료 섹션(211)의 두께, 센서 재료 섹션(211)의 광학 반사 또는 투과 계수 또는 질량인, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계(S1) 수행 중에:
    센서 섹션 특성을 측정하는 단계(S12);
    억제 범위(UM)를 검출하기 위해 측정된 센서 섹션 특성에 따라 잔류 가스 분위기(RGA)에서 억제 가스 성분(GK)의 공급될 물질량을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 억제 범위(UM)는 잔류 가스 분위기(RGA)에서 플라즈마 성분(PK)의 비율과 억제 가스 성분(GK)의 비율의 비로서 검출되는, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계(S1) 수행 중에:
    센서 섹션 특성을 측정하는 단계(S12);
    측정된 센서 특성을,
    a) 맵핑 사양,
    b) 센서 재료 및/또는 요소 재료에 관한 억제 가스 성분(GK) 및/또는 플라즈마 성분(PK)의 영향에 대한 반응 모델, 또는
    c) 억제 범위(UM)에 대한 테이블의 도움으로, 맵핑하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 억제 가스 성분(GK)을 공급하는 단계(S2)는 검출된 억제 범위(UM)가 광학 장치(100A, 100B, 200)의 작동 동안 미리 정해진 범위(UMB) 내에 있도록 하는 방식으로 수행되는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 미리 정해진 범위(UMB)는 환원 프로세스로 인해 환원된 요소 재료의 에칭 프로세스가 적어도 부분적으로 방지되는 방식으로 선택되는, 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광학 장치(100A, 100B, 200)는 미러 표면을 갖는 적어도 하나의 광학 요소(M1 내지 M6)를 포함하고, 억제 가스 성분(GK)은 산화제이며, 억제 가스 성분(GK)을 공급하는 단계(S2)는 억제 가스 성분(GK)에 의해 산화되고 플라즈마 성분(PK)에 의해 사전에 환원된 요소 재료의 미러 표면 상의 퇴적이 미리 정해진 범위보다 작은 방식으로 수행되는, 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 장치는, UV 광을 생성하기 위한 조명 디바이스(106A, 106B), 리소그래피 정보를 갖는 포토마스크(120)를 위한 레티클 디바이스(103), 및 리소그래피 정보를 웨이퍼(124) 상으로 촬상하기 위한 투영 디바이스(104)를 포함하는 리소그래피 장치(100A, 100B, 200)이고, 센서 유닛(208)은 투영 디바이스(104) 내에 배치(S11)되는, 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 장치는, UV 광을 생성하기 위한 조명 디바이스, 리소그래피 정보를 갖는 포토마스크를 위한 레티클 디바이스, 및 리소그래피 정보를 촬상 및 검사하기 위한 투영 디바이스를 포함하는 마스크 검사 장치이고, 센서 유닛은 투영 디바이스 내에 배치되는, 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구조적 요소(201)는 광학 요소, 미러 본체, 미러 코팅, 레티클 마운트 및/또는 운반 요소인, 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 요소 재료는 산화물 재료, 유리 재료, ULE 재료, 산화주석, 산화아연, 비정질 또는 결정질 실리콘 및 탄화실리콘을 포함하는 군으로부터 선택되는, 방법.
  13. 광학 장치(100A, 100B, 200)이며,
    잔류 가스 분위기(RGA)를 차단하는 하우징(209);
    잔류 가스 분위기(209)에 배치되고 잔류 가스 분위기(RGA)에 존재하는 플라즈마 성분(PK)에 의해 화학적 환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스를 받는 요소 재료로부터 적어도 부분적으로 형성되는 구조적 요소(201);
    환원 프로세스 및/또는 에칭 프로세스를 적어도 부분적으로 억제하는 가스 성분(GK)을 잔류 가스 분위기(RGA)로 공급하는 공급 유닛(204, 205, 206); 및
    잔류 가스 분위기(RGA)에 배치된 센서 유닛(208)으로서, 상기 센서 유닛은 센서 재료로 구성된 센서 재료 섹션(211)을 포함하고, 센서 재료 섹션(211)은 억제 가스 성분(GK)의 영향 하에서 달라지는 측정 가능한 센서 섹션 특성을 갖는 것인 센서 유닛
    을 포함하고,
    센서 재료는 센서 재료 섹션(211)에서 플라즈마 성분(PK) 및 억제 가스 성분(GK)의 영향 하에 에칭, 환원 또는 산화되도록 구성되며, 재료 제거 또는 보충이 수행되는,
    광학 장치.
  14. 제13항에 있어서, 제1항 또는 제2항에 따른 방법이 수행되도록 하는 방식으로 공급 유닛(204, 205, 206)을 제어하도록 구성된 제어 유닛(207)을 더 포함하는, 광학 장치.
  15. 제13항에 있어서, 센서 유닛(700)은 센서 재료 섹션으로서 센서 재료와 같은 요소 재료로 제조된 나노와이어(701) 및 센서 섹션 특성으로서 나노와이어(701)의 전기 저항을 측정하기 위한 측정 유닛(703)을 포함하고, 센서 재료는 플라즈마 성분(PK)의 영향 하에 환원되도록 구성되고, 나노와이어(701)의 저항은 변화하는, 광학 장치.
  16. 제13항 또는 제15항에 있어서, 센서 유닛(700)은 센서 재료 섹션으로서 센서 재료(708)로부터 제조된 나노와이어(707) 및 센서 섹션 특성으로서 나노와이어(707)의 전기 저항을 측정하기 위한 측정 유닛(703)을 포함하고, 센서 재료(708)는 억제 가스 성분(GK)에 의해 산화되어 센서 재료 산화물(709)을 형성하도록 구성되며, 나노와이어(707)의 저항은 변화하는, 광학 장치.
  17. 제16항에 있어서, 나노와이어(707)는 센서 재료 산화물(709)이 센서 재료(708)로부터 박리되는 방식으로 구성되는, 광학 장치.
  18. 제13항 또는 제15항에 있어서, 센서 유닛(900)은, 센서 재료로 제조되고 센서 재료 섹션으로서 기판(902) 상에 배치된 박층(901) 및 센서 섹션 특성으로서 박층(901)의 전기 저항을 측정하기 위한 측정 유닛(904)을 포함하고, 센서 재료는 억제 가스 성분에 의해 산화되어 센서 재료 산화물(906)을 형성하도록 구성되며, 박층(901)의 저항은 변화하는, 광학 장치.
  19. 제13항 또는 제15항에 있어서, 센서 유닛(1000, 1100)은 센서 재료 섹션으로서 센서 재료로부터 제조된 필름(1001, 1101) 및 센서 섹션 특성으로서 광학 특성을 측정하기 위한 측정 유닛(1004, 1005, 1104, 1105)을 포함하는, 광학 장치.
  20. 제19항에 있어서, 센서 유닛(1000)은 센서 섹션 특성으로서 필름(1001)의 표면(1003)에 대한 엘립소미터 파라미터(ellipsometric parameter)를 결정하고 및/또는 센서 섹션 특성으로서 필름(1101)의 광학 투과 특성을 측정하도록 구성되는, 광학 장치.
  21. 제13항 또는 제15항에 있어서, 센서 유닛(1200)은 센서 재료에 대한 억제 가스 성분(GK) 및/또는 플라즈마 성분(PK)의 영향 하에 센서 섹션으로부터 센서 재료 제거 또는 센서 섹션에 대한 보충을 측정하기 위한 석영 결정 미량 저울(1201)을 포함하는, 광학 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 석영 결정 미량 저울(1201)은 산화실리콘이 코팅된 루테늄, 팔라듐, 백금 또는 로듐 층을 포함하는, 광학 장치.
  23. 제13항 또는 제15항에 있어서, 상기 잔류 가스 분위기(RGA)는 10-4 내지 5 mbar, 또는 10-4 내지 2 mbar의 압력을 갖는, 광학 장치.
  24. 제13항 또는 제15항에 있어서, 상기 억제 가스 성분(GK)의 분압은 10-10 내지 10-7 mbar인, 광학 장치.
  25. 제13항 또는 제15항에 있어서, EUV 복사선의 도움으로 리소그래피 정보를 촬상하도록 구성된 투영 디바이스(104)를 포함하는, 광학 장치.
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