KR20040004389A - 포토리소그라피 방법 및 시스템 - Google Patents

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니콜라스 에프. 보렐리
조한스 몰
찰렌 엠. 스미스
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 리소그라피 방법에 관한 것이다. 본 발명의 리소그라피 방법에 있어서, 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스(fluence)에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원을 제공하는 단계 및 0.02×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 제공하는 단계를 포함한다. 리소그라피 패턴이 상기 자외선 리소그라피 복사선으로 형성되며, 상기 리소그라피 패턴은 감소되어 감소된 리소그라피 패턴으로 생성되며, 상기 감소된 리소그라피 패턴은 자외선 감응 리소그라피 매체상에 투영되어 인쇄된 리소그라피 패턴이 형성된다. 상기 형성단계, 감소단계, 및 투영단계 중 적어도 하나는 상기 자외선 리소그라피 복사선을 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 통해서 투과시키는 단계를 포함한다. 또한, 리소그라피 시스템 및 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리가 개시된다.

Description

포토리소그라피 방법 및 시스템{Photolithography methods and systems}
투영 광학 리소그라피 시스템은 집적 회로를 제조하는데 사용되어 왔다. 최근 들어, 좀 더 작은 특징을 얻기 위하여, 집적 회로의 제조에 있어서 반도체 산업에서 사용되어온 광학 리소그라피 시스템은 일반적인 248㎚ 및 193㎚의 파장과 같은 단파장의 광으로 발전되어 왔다. 이러한 시스템은 고투과율을 갖는 물질로부터 제조된 굴절 광학의 사용에 있어서 큰 이점을 갖는다. 고순도의 용융 실리카는 바람직한 투과율을 나타내어, 결과적으로 248㎚ 및 193㎚의 포토리소그라피 시스템에서 발견되는 굴절 광학을 제조하기 위하여 광범위하게 사용되는 물질이 되어왔다. 또한, 고순도의 용융 실리카는 우수한 화학적 내구성 및 디멘전 안정성을 나타내며, 이러한 성질은 또한 광학 렌즈 및 다른 광학 부품으로의 사용에 적합한 고순도의 용융 실리카의 제조를 가능하게 하였다.
248㎚ 및 193㎚의 레이저에 기초한 포토리소그라피용 고순도 용융 실리카의 거동은 광범위하게 연구되어 왔다. 특히, 이러한 연구는 유도된 흡수에 의한 파손(damage) 및 유도된 밀도 변화에 의한 파손 2가지 모두의 레이저-유도 "파손"에 대한 연구를 포함한다. 일반적으로, 이러한 연구는 상기 테스트에 가속을 기하기 위하여 상대적으로 높은 노출 플루엔스(fluence)에서 수행되어 왔다. 예를 들어, 상기 테스트는 노출 플루엔스 F를 이용하여 시간 T의 기간 동안 테스트가 수행되기 보다는 샘플이 노출되는 광의 총량이 2가지 경우중 어느 하나에서 동일하다는 이론에 따라 노출 플루엔스 xF를 이용하여 시간 T/x 동안 수행된다. 이러한 가속화된 테스트를 이용하여 공급자에 관계없이 모든 실리카가 양의 값으로 유도된 밀도 변화, "치밀화(densification)" 또는 "콤팩션(compaction)"으로 일반적으로 표현되는 현상을 나타낸다. 또한, 이러한 가속화된 테스트를 재이용한 치밀 거동이 하기 수학식 1로 표시되는 파워 법칙(power-law)에 의해 광범위한 노출에 대해서 양적으로 기술되어 왔다:
여기서, Δρ/ρ는 상대 밀도 변화, F는 노출 플루엔스, N은 펄스수, τ는 펄스폭이고, b 및 α는 유리로부터 유리까지의 변화가 아닌 파장으로부터 파장까지 변화될 수 있는 상수이다. 따라서, 일반적으로 고순도의 실리카 유리는 굴절률에서 레이저-유도 변화를 나타내나, 이러한 변화는 예측가능한 형태로 전개되어 몇가지프로그램으로 적용하여 조정될 수 있다(예를 들어, 상기 위치 및/또는 렌즈 또는 다른 광학 부품의 배향을 조절함으로써).
레이저-유도 포토리소그라피 시스템에 있어서 고순도 실리카 유리의 거동을 보다 상세히 이해하기 위하여, 실제 레이저에 기초한 포토리소그라피 시스템에 일반적으로 사용되는 것에 좀 더 적당한 노출 플루엔스에서 테스트들이 실시되었다. 이러한 결과는 고순도의 실리카 유리가 실리카 샘플의 공급자에 의존하여 상이하게 거동함을 나타낸다. 예를 들어, 특정 샘플에 있어서, 레이저 방사선에의 노출 후 레이저 치밀이 아닌 "팽창"(즉, 저감된 밀도)이 관찰된다. 이러한 테스트 및 결과는 본 발명의 참고문헌으로 포함된, Van Peski 등에 의한 J. Non-Cryst. Sol., 265-285(2000) ("Van Peski")에 기술되어 있다.
본 발명자들은 2가지 방법(복굴절 및 간섭)을 이용하여 고순도 실리카 유리상에 펄스된 자외선 노출 효과에 대한 연구를 진행해 왔다. 이러한 각각의 방법은 동일하게 유도된 체적 변화의 다른 측면을 측정한다. 전자의 방법은 체적 변화(예를 들어 치밀화 또는 팽창)에 의해서 생성되는 응력을 초래하는 복굴절을 측정하는 반면, 간섭은 치밀화 또는 팽창에 기인한 체적 변화에 따른 굴절률의 변화를 측정한다. 전술한 고플루엔스 작업(즉, 가속화된 테스트)에 있어서, 상기 2가지 기술에 의해 측정된 바에 따른 체적 변화의 평가는 실험 오차의 범위 내에서 수용되어 왔다.
본 발명자들은 고순도 용융 실리카내에서 용융된 수소 분자의 농도가 전술한특정 수준(예를 들어, 0.5×1018H2/㎤ SiO2)인 경우, 및 상기 플루엔스가 낮은 경우(예를 들어, 대략 10mJ/㎠/펄스 미만), 펄스된 자외선에의 노출로부터 귀결된 고순도의 용융 실리카의 굴절률 변화는 상기 수학식 1 또는 본 발명의 참고 문헌으로 포함된, Borrelli 등의 J. Opt. Soc. Am. B, 14(7): 1606(1997)에 기술된 것과 같은 치밀화란 용어로 충분히 설명될 수 없다.
좀 더 상세하게는 본 발명자들은 고함량의 수소분자를 갖는 실리카가 저플루엔스 자외선에 노출되는 경우 예상되는 치밀화와 동반되는 2가지의 부가적인 효과가 있다는 것을 발견하였다. 그 2가지 효과는 팽창 및 광굴절이다. 본원에 사용되는 바에 따라, "광굴절"은 어떠한 체적 변화 없이 일어나는 굴절률 증가를 의미한다. 또한, 본 발명자들은 이러한 2가지 효과 모두의 크기(magnitude)가 플루엔스 및 수소 분자 농도에 엄밀히 의존함을 관찰하였다. 또한, 상기 광굴절 효과는 이와 연관되는 어떠한 응력도 갖지 않기 때문에, 복굴절 측정은 상대적으로 저 플루엔스를 갖는 고순도의 용융 실리카에 대해서 간섭으로서 동일한 결과를 부여하지 않는다. 일반적으로, 상기 레이저 파손 규격(specification)은 파면 왜곡의 항에 있고, 반대로 굴절률 변화에 엄밀하게 의존한다. 간섭은 굴절률을 측정하기 때문에, 좀 더 적합한 측정이다. 한편, 복굴절이 굴절률 변화를 평가하기 위해서 사용된다면 상기 체적 변화로부터 유발되는 변화만이 단지 나타날 것이다. 종래의 레이저-유도 손상에 의한 조사에 가속된 테스트(예를 들어, 전술한 바와 같이, 상대적으로 고 노출 플루엔스)가 수행된다는 사실과 더불어, 이는 자외선 포토리소그라피 및 펄스된 자외선을 사용하는 다른 방법에서의 사용을 위한 고순도의 실리카 유리를 디자인하거나 또는 선택시 수소 분자 농도와 관련되는 인자를 부정확하게 이해하는 결과를 초래한다. 따라서, 새로운 자외선 포토리소그라피 방법 및 시스템이 지속적으로 요구되어 왔다.
발명의 요약
본 발명은 리소그라피 방법에 관한 것이다. 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원, 및 약 0.02×1018분자/㎤ 내지 약 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리가 제공된다. 리소그라피 패턴은 상기 자외선 리소그라피 복사선으로 형성된다. 상기 리소그라피 패턴은 감소되어 감소된 리소그라피 패턴이 생성되며, 상기 감소된 리소그라피 패턴은 자외선 감응 리소그라피 매체상에 투영되어 인쇄된 리소그라피 패턴이 형성된다. 상기 형성단계, 감소단계, 및 투영단계 중 적어도 하나는 상기 자외선 리소그라피 복사선을 상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 통해서 투과시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 또 다른 리소그라피 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 있어서, 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원, 및 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리가 제공된다. 리소그라피 패턴은 상기 자외선 리소그라피 복사선으로 형성된다. 상기 리소그라피 패턴은 감소되어 감소된 리소그라피 패턴이 생성되며, 상기 감소된 리소그라피 패턴은 자외선 감응 리소그라피 매체상에 투영되어 인쇄된 리소그라피 패턴이 형성된다. 상기 형성단계, 감소단계, 및 투영단계 중 적어도 하나는 상기 자외선 리소그라피 복사선을 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 통해서 투과시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원을 포함하는 리소그라피 시스템에 관한 것이다. 상기 리소그라피 시스템은 또한 상기 펄스된 자외선 원으로부터 리소그라피 복사선을 투과시키는 적어도 하나의 합성 유리 광합 부재를 포함한다. 본 발명의 일 구체예에 따른 리소그라피 시스템에 있어서, 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재는 0.02×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 포함한다. 본 발명의 다른 구체예에 따른 리소그라피 시스템에 있어서, 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 포함한다.
본 발명은 또한 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 예측가능한 파면 왜곡 전개를 갖는 합성 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재를 생성시키는 방법에 관한 것이다.상기 방법은 상기 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재내의 수소 분자 농도를 약 0.05×1018분자/㎤ 내지 약 0.5×1018분자/㎤로 한정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 200㎚ 미만의 파장 및 8mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스를 갖는 펄스된 자외선과 사용하기 위한 합성 유리 광학 부재에 관한 것이다. 본 발명의 일 구체예에 따른 합성 유리 광학 부재에 있어서, 상기 부재는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 유리를 포함한다. 본 발명의 다른 구체예에 따른 합성 유리 광학 부재에 있어서, 상기 부재는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 유리를 포함한다. 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 합성 유리 광학 부재에 있어서, 상기 부재는 고순도의 용융 실리카 유리에 의해서 발생되는 파면 왜곡이 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되도록 충분히 낮은 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 유리를 포함한다.
본 발명은 본 발명의 참고문헌으로 포함되며, 2000. 10. 3.자로 출원된 미국 특허출원 제60/237,621호를 우선권으로 청구한다.
본 발명은 포토리소그라피에 사용하기에 적합한 방법 및 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 ArF 엑시머 레이저를 이용하는 포토리소그라피에 사용하기에 적합한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 리소그라픽 시스템 및 공정을 나타낸 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 방법에 따라 CCD 카메라를 이용하여 얻은 노출 빔의 가로(도 2a) 및 세로(도 2b) 축에 따른 강도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 3a-3d는 10mJ/㎠에서 170×106펄스용 선형 편광 248㎚ 레이저 광(도 3a 및 3b) 및 10mJ/㎠에서 168×106펄스용 비편광 248㎚ 레이저 광(도 3c 및 도 3d)으로 노출되어 1019분자/㎤ 이상의 수소 분자 농도를 갖는 대조구의 고순도 실리카 유리 샘플의 광학 지연(retardation) 그래프이다. 2가지 경우 모두 샘플의 두께는 40㎜이다. 도 3a 및 도 3c는 서행축(slow axis) 방향을 나타낸 일사분면의 벡터 그래프이다. 도 3b 및 3d는 복굴절 크기를 나타낸 선 그래프이다.
도 4a-4b는 10mJ/㎠에서 60×106펄스용 선형 편광 248㎚ 레이저 광(도 3a 및 3b)으로 노출되어 본 발명의 방법에 따라 약 1017분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 실리카 유리 샘플의 광학 지연 그래프이다. 도 4a는 서행축 방향을 나타낸 일사분면의 벡터 그래프이다. 도 4b는 복굴절 크기를 나타낸 선 그래프이다.
도 5는 1019분자/㎤ 이상의 수소 분자 농도를 갖는 대조구의 고순도 실리카 유리 샘플의 여러가지 플루엔스에서 선형으로 편광된 248㎚ 복사선에의 노출에 대한 복굴절을 나타낸 그래프이다.
도 6은 1019분자/㎤ 이상의 수소 분자 농도를 갖는 대조구의 고순도 실리카 유리 샘플의 여러가지 플루엔스에서 선형으로 편광된 193㎚ 복사선에의 노출에 대한 복굴절을 나타낸 그래프이다.
도 7은 수소 분자 농도에 대한 광굴절 성분의 의존도를 나타낸 그래프이다.샘플 B 및 C는 193㎚ 및 1mJ/㎠에서 약 4억 펄스에 노출된다. 샘플 A는 도 4a 및 도 4b와 관련된 실험으로부터 얻어진다.
본 발명은 리소그라피 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스(fluence)에서 약 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원을 제공하는 단계를 포함한다. 적합한 복사선 파장은 약 250㎚, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저에 의해 생성되는 193㎚ 복사선과 같은 약 200㎚ 이하의 파장을 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 광 원은 ArF 엑시머 레이저를 포함한다.
본 발명의 방법은 또한 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 제공하는 단계를 포함한다. 본원에서 "고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리"는 95중량% 이상(예를 들어, 98% 이상, 99% 이상 등)의 SiO2를 함유하는 실리카 유리를 의미한다. 이러한 유리는 예를 들어, 다른 물질이 포토리소그라피 적용에 적합하지 않는한 중량으로 나타내어 500-2000ppm의 OH에서 및/또는 OH 이외에 최대 약 2000ppb의 다른 불순물과 같은 다른 물질을 함유할 수 있다. 바람직하게는, 가능한한 높은 순도를 갖는 실리카 유리를 사용하는 것이 좋다. 그러나, 합성 실리카 유리가 열처리 또는 광학 부재의 다른 제조단계시 다소 오염될 수 있기 때문에, "고순도"라는 의미는 Li, Na, 및 K의 총량이 150ppb 이하; Mg 및 Ca의 총량이 100ppb 이하; 및/또는 Ti, Cr, Fe, Ni, 및 Cu의 총량이 50ppb 이하인 실리카 유리를 함유한다는 의미로 이해되어야 한다. 바람직하게는, 상기 불순물 함량은 자외선 투과에 악영향을 미치는 금속 불순물의 양이 낮도록 해야한다(예를 들어, 각각 방사성 분석 또는 원자 흡광 분석에 의해서 측정하여 예를 들어 Na<50ppb, K<50ppb, Li<50ppb, Mg<10ppb, Ca<10ppb, Ti<10ppb, Cr<10ppb, Fe<10ppb, Ni<10ppb, 및/또는 Cu<10ppb).
본 발명의 방법에 유용한 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리는 여러가지 방법에 따라 제조될 수 있다.
하나의 바람직한 방법에 있어서, 합성 실리카 유리 주괴(ingot)가 버너 헤드를 함유하는 로 챔버내에서 준비된다. 불활성의 지지체(예를 들어, 유리 로드)가 상기 버너 헤드로부터의 가스가 상기 로드의 말단부와 충돌할 수 있는 로 챔버내로 연장된다. 수소 가스는 상기 챔버내에 도입되며, 원료 물질 가스(예를 들어, SiCl4또는 CH3Si(OCH3)3)가 상기 버너내로 도입된다. 산소가 상기 원료 물질 가스 라인 및/또는 직접적으로 상기 버너 헤드에 도입된다. 상기 원료 물질은 상기 버너 헤드에서 산화되어 용융 실리카 비말(droplet)이 형성되며, 이들이 상기 비활성 지지체상에 수집되고 냉각되어 합성 실리카 유리의 주괴를 형성한다. 상기 방법에 대한 좀 더 상세한 설명이 본 발명의 참고문헌으로 포함된, 야마가타 등에 의한 미국 특허 제5,086,352호(이하, 야마가타 특허라 함)에 개시되어 있다.
또 다른 방법에 있어서, 옥타메틸시클로실록산과 같은 폴리메틸실록산은 실리카 전구체로서 사용된다. 가스는 상기 실록산을 통해서 버블되어 증기를 비말동반한다. 이러한 증기는 연소 버너로 이송된다. 여기서, 상기 실록산 전구체는 산화또는 가수분해로 열 분해에 의해서 용융 실리카 미세입자로 전환된다. 상기 미세입자는 증착되거나 또는 수집된 후, 고형화되어 용융 실리카의 투명한 바디를 형성한다. 상기 방법은 예를 들어 본 발명의 참고문헌으로 포함된 로스프록 등에 의한 미국 특허 제5,896,222호, 및 도빈스 등에 의한 미국 특허 제5,043,002호에 개시되어 있다.
또 다른 바람직한 방법에 있어서, 일반적으로 화학 기상 증착 수트 재용융 방법, CVD 방법, 및 수트 방법으로서 기술되는 방법으로서, 불활성 지지체(예를 들어 유리 로드)가 전자 가열기가 장착된 로에 삽입된다. 버너는 또한 상기 로 내로 연장되어 상기 버너로부터의 가스가 상기 불활성 지지체의 말단에 충돌할 수 있다. 상기 방법에 있어서, 원료 물질 가스(예를 들어, SiCl4또는 CH3Si(OCH3)3)는 아르곤 또는 헬륨과 같은 불활성 가스와 함께 상기 산소 가스를 따라 버너내로 도입되며, 수소 가스는 상기 버너를 둘러싼 관을 통해서 도입된다. 부가적인 산소는 또한 동심의 외부관을 통해서 도입될 수 있다. 상기 원료 물질 가스는 산화되어 실리카 "포그(fog)"를 형성하며, 이는 상기 불활성 지지체 상에 응축 및 포집되어 다공성 실리카 주괴를 형성한 후 고형화될 수 있다. 상기 방법은 본 발명의 참고문헌으로 포함된 야마가타 특허에 더욱 상세히 기술되어 있다.
통상적으로 렌즈 블랭크보다 큰 상기 고순도의 용융 실리카 바디는 분할되어 적절한 크기의 블랭크로 형성되며, 이러한 블랭크는 표면-처리되어 포토리소그라피에 사용하기에 적합한 렌즈 또는 다른 합성 유리 광학 부재로 제공될 수 있다.
상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리는 0.02×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는다. 본원에 사용된 바에 따라, "분자/㎤"는 예를 들어 4135㎝-1스트레칭 모드의 H2강도로 측정된 바에 따라, 고순도 용융 실리카 리소그라피 유리의 입방 센티미터당 고순도 용융 실리카 리소그라피 유리내에 존재하는 수소 분자의 수를 의미한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 바람직한 수소 분자의 농도 범위는 0.02×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤; 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤; 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤; 0.3×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤; 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.3×1018분자/㎤; 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤; 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.1×1018분자/㎤; 및/또는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.08×1018분자/㎤이다. 본 발명에서 사용될 수 있는 다른 바람직한 수소 분자의 농도 범위는 0.02×1018분자/㎤ 내지 0.21×1018분자/㎤; 0.19×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤; 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.21×1018분자/㎤; 0.02×1018분자/㎤ 내지 0.4×1018분자/㎤; 0.02×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤; 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.4×1018분자/㎤; 및/또는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤이다.
부가적으로 또는 선택적으로, 상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리의 수소 분자 농도는 파면 왜곡상의 효과의 항목으로 특성화될 수 있다. 본원에서 사용된 바에 따라, 파면 왜곡은 예를 들어 고순도 실리카 유리의 굴절률에 의해 야기되는 파면 변화를 포함하는 것을 의미한다. 본 발명자들은 낮은 플루엔스(예를 들어, 8mJ/㎠/펄스 미만, 6mJ/㎠/펄스 미만, 4mJ/㎠/펄스 미만, 2mJ/㎠/펄스 미만, 1.5mJ/㎠/펄스 미만, 1mJ/㎠/펄스 미만, 0.5mJ/㎠/펄스 미만, 0.2mJ/㎠/펄스 미만, 0.1mJ/㎠/펄스 미만, 0.05mJ/㎠/펄스 미만, 및/또는 0.02mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스와 같은 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서)에서 파면 왜곡은 상기 고순도 실리카 유리가 저농도의 수소 분자를 함유하는 경우 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되며, 상기 고순도의 실리카 유리가 고농도의 수소 분자를 함유하는 경우 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되지 않음을 발견하였다. 좀 더 상세하게는, 본 발명자들은 저플루엔스 및 저농도의 수소 분자에서 파면 왜곡이 고순도의 실리카 유리가 노출되었던 펄스 수의 파워(power) 함수에 의존함을 발견하였다. 예를 들어, 저농도의 수소 분자를 함유하는 고순도 실리카 유리가 일정한 펄스폭 및 플루엔스에 노출되는 경우 상기 유리에 의한 파면 왜곡은 하기 수학식 2에 따라 특성화될 수 있다:
여기서, n은 모든 복사선 펄스에 노출되기 이전의 유리의 굴절률, Δn은 복사선 펄스의 반복된 노출에 기인한 유리의 굴절률 변화, F는 복사선 펄스의 노출 플루엔스, N은 유리가 노출되는 펄스 수, τ는 측정된 펄스폭이며, b 및 α는 파장으로부터 파장까지 변화될 수 있는 상수이지만, 유리로부터 유리까지 변화되는 것은 아니다. 후술하는 바와 같이, 저플루엔스, 상대적으로 고함량의 수소 분자를 함유하는 유리는 상기 또는 다른 파워 함수를 따르지 않는다. 수소 분자 농도에 대해서 예측할 수 있는 파면 왜곡은 고플루엔스에서는 관찰되지 않음을 주지하여야 한다.
바람직하게는, 본 발명에서 파면 왜곡은 1억 이상의 펄스 후(예를 들어, 2억 이상의 펄스, 3억 이상의 펄스, 4억 이상의 펄스, 및/또는 5억 이상의 펄스 후), ±10ppm 내에서(예를 들어, ±8ppm 내, ±5ppm 내, ±2ppm 내, ±1ppm 내, ±0.8ppm 내, ±0.5ppm 내, ±0.2ppm 내, 및/또는 ±0.1ppm 내에서), 예를 들어 상기 수학식 2에 나타낸 파워 함수를 이용하여 파면 왜곡이 예측가능하다면 시간 경과에 따라 예측가능한 전개로 생각될 수 있다.
부가적으로 또는 선택적으로, 상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리의 수소 분자 농도는 파면 왜곡이 예를 들어 약 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 ArF 엑시머 레이저에 의해서 생성되는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 음의 밀도 변화(예를 들어, 팽창) 및/또는 고순도의 용융 실리카 유리내의 광굴절 효과에 기인하는가의 여부에 따른 항으로 특성화될 수 있다. 본 발명자들은 저플루엔스(예를 들어, 전술한 플루엔스에서와 같이 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서)에서 상대적으로 고농도의 수소 분자를 함유하는 고순도 실리카 유리내에서의파면 왜곡(예를 들어, Δn)이 단지 상기 고순도의 실리카 유리의 콤팩션(즉, 치밀화) 뿐만 아니라, 상기 고순도의 실리카 유리의 팽장 및/또는 광굴절로 기술되는 현상(즉, 상기 고순도의 실리카 유리의 밀도 변화(예를 들어, 팽창 또는 치밀화로부터 발생되는)에 기인할 수 있음을 발견하였다. 본 발명자들은 또한 반대로 상대적으로 저농도의 수소 분자를 함유하는 고순도의 실리카 유리는 저플루엔스의 펄스된 복사선에의 노출시 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절에 기인한 무시가능한 파면 왜곡(예를 들어, Δn)을 나타냄을 발견하였다. 또한, 수소 분자 농도에 대한 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절에 기인한 파면 왜곡의 의존성은 고플루엔스에서 관찰되지 않음을 주지하여야 한다.
바람직하게는, 본 발명에서 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절에 기인한 파면 왜곡(예를 들어, Δn)은 음의 밀도 변화 및/또는 광굴줄에 기인한 파면 왜곡(예를 들어, Δn)이 약 0.2ppm 미만(예를 들어, 약 0.1ppm 미만, 0.05ppm 미만, 및/또는 너무 적어서 측정불가능한 값)인 경우 무시가능한 것으로 기술된다.
본원에서 상술되는 바와 같이, 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절에 기인한 파면 왜곡은 간섭 및/또는 복굴절에 의해 측정될 수 있고, 반면 광굴절은 복굴절 및 간섭 실헙 결과를 비교함으로써 측정될 수 있다.
바람직한 수준의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 실리카 유리는 화염 가수분해 방법(통상적으로 약 0.3×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 실리카 유리 주괴를 생산함) 및 상기 주괴를 선택적으로 후처리하여 샘플로부터 수소분자를 첨가하거나 또는 제거하는 방법에 의해서 용이하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 0.3×1018분자/㎤ 이상의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 실리카 유리는 약 500℃ 온도의 고압에서 H2에 상기 주괴를 담구어 제공될 수 있다. 0.3×1018분자/㎤ 미만의 수소 분자 농도를 갖는 고순도 실리카 유리는 상기 유리 주괴내의 수소 분자 가스를 빼내어, 예를 들어, 공기중에서 약 500℃ 이상의 온도에서 상기 유리 주괴를 가열함으로써 제공될 수 있다. 본 발명의 방법에 적합한 고순도 실리카 유리를 제조하는 방법은 고순도 실리카 유리의 군으로부터 바람직한 범위의 수소 분자 농도를 갖는 고순도 실리카 유리를 선택하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서 상기 고순도 실리카 유리 중 일부는 바람직한 범위내에 놓인 수소 분자 농도를 가지며, 일부는 상기 바람직한 범위에서 벗어난 수소 분자 농도를 갖는다. 예를 들어, 본 발명에 사용하기에 적합한 고순도 실리카 유리는 후술하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제공될 수 있다: 바람직한 파면 왜곡 성질(예를 들어, 시간경과에 따라 예측가능하게 전개되는 파면 왜곡, 및/또는 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 기인한 무시가능한 파면 왜곡)을 제공하는 바람직한 범위의 수소 분자 농도를 선택하는 단계; 일부는 바람직한 범위 내의 수소 분자 농도를 가지며, 일부는 바람직한 범위에서 벗어난 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 실리카 유리를 제공하는 단계; 및 고순도의 실리카 유리로부터 바람직한 범위 내의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 실리카 유리를 선택하는 단계. 바람직하게는, 10mJ/㎠/펄스 미만의 ArF 레이저플루엔스에 대해서, 약 0.05×1018분자/㎤ 내지 약 0.3×1018분자/㎤의 수소 분자 농도(예를 들어, 약 0.05×1018분자/㎤ 내지 약 0.18×1018분자/㎤ 또는 약 0.22×1018분자/㎤ 내지 약 0.3×1018분자/㎤)가 바람직함을 발견하였다. 또한, 0.05mJ/㎠/펄스 내지 0.13mJ/㎠/펄스의 ArF 레이저 플루엔스에 대해서, 약 0.3×1018분자/㎤ 내지 약 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도가 바람직함을 발견하였다.
상술한 바와 같이 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위하여 바람직한 펄스된 자외선 원 및 바람직한 고순도 용융 실리카 리소그라피 유리가 제공되면, 상기 펄스된 자외선 원으로부터의 자외선이 리소그라피 패턴을 형성시키는데 사용된다. 그 다음, 상기 리소그라피 패턴은 감소되어 감소된 리소그라피 패턴이 생성되고, 상기 감소된 리소그라피 패턴은 자외선 감응 리소그라피 매체상에 투영되어 인쇄된 리소그라피 패턴을 형성한다. 상기 형성단계, 감소단계 및 투영단계 중 적어도 하나는 상기 고순도 용융된 실리카 리소그라피 유리를 통해서 상기 자외선 리소그라피 복사선을 투과시키는 단계를 포함한다.
도 1에 형성단계, 감소단계 및 투영단계 공정을 나타내었다. 상기 펄스된 자외선 원(6)으로부터의 자외선(4)이 마스크(8)를 통해서 통과된다. 마스크(8)는 패턴화되어 미리결정된 패턴내의 자외선(4)의 일부를 반사 또는 흡수하여 리소그라피 패턴(2)을 생성시킨다. 여러가지 광학 부재(예를 들어, 렌즈(7) 및 격자(9))가 사용되어 패턴을 형성하기 이전에 자외선 원(6)으로부터의 자외선(4)을 조정하는데사용될 수 있고, 이러한 조정은 상기 리소그라피 패턴 형성 단계의 일부분으로 간주된다. 상기 리소그라피 패턴이 형성되면, 상기 패턴은 통상적으로 하나 이상의 렌즈(12) 및/또는 다른 광학 부재(도시되지 않음)를 통해서 상기 패턴화된 복사선을 투과시킴으로써 감소시켜 감소된 리소그라피 패턴(10)을 생성시킨다. 렌즈(12) 및 다른 광학 부재는 하우징(14)내에서 서로에 대해서 편리한 위치에 장착될 수 있고, 상기 렌즈(12) 및 다른 광학 부재는 통상적으로 렌즈 배럴(16)로 기술된다. 최종적으로, 감소된 리소그라피 패턴(10)은 자외선 감응 리소그라피 매체(18)상에 투영되어 인쇄된 리소그라피 패턴을 형성한다. 여러가지 광학 부재(도시되지 않음)가 상기 감소된 리소그라피 패턴을 조정하는데 사용될 수 있고, 본 발명에서 모든 조정은 상기 투영단계의 일부분으로서 여겨진다.
상술한 본 발명의 리소그라피 공정에 대한 설명 및 도 1로부터, 상기 펄스된 자외선 원(6)으로부터의 자외선(4)은 패턴 형성 이전에 상기 자외선을 조정하는데 사용되는 선택적인 광학기, 상기 리소그라피 패턴을 형성하는데 사용되는 마스크(즉, 상기 마스크의 일부를 투과함), 상기 패턴 형성단계에 이어서 감소단계(조정단계는 상기 감소단계의 일부로서 기술됨) 이전에 자외선을 조정하기 위한 모든 선택적인 광학기, 상기 감소단계에 사용되는 렌즈 및 모든 부재, 및 감소단계에 이어서(즉, 상기 투영단계시) 상기 자외선을 조정하는데 사용되는 선택적인 광학기를 포함하는 여러가지 광학 부재에 의해서 투과된다.
전술한 바와 같이, 상기 형성단계, 감소단계, 및 투영단계 중 적어도 하나는 상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 통해서 상기 자외선 리소그라피 복사선을 투과시키는 단계를 포함한다. 이는 본 발명의 고순도 용융 실리카 리소그라피 유리로부터 전단락에서 기술된 적어도 하나의 광학 부재를 형성함으로써 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 감소단계에서 사용되는 상기 렌즈 및 다른 광학 부재의 적어도 일부(및, 좀 더 바람직하게는 모두)는 본 발명의 고순도 용융 실리카 리소그라피 유리로부터 형성된다. 또한, 광학 부재가 상기 투영단계에서 상기 자외선을 투과시키는데 사용되는 반면, 본 발명의 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리로부터 이러한 광학 부재를 형성하기 위해 또한 바람직할 수 있다.
다른 방법 및 광학 부재가 본원에서 기술된 상기 형성단계, 감소단계 및 투영단계를 수행하기 위해서, 예를 들어 본원의 참고문헌으로 포함된, 하시모토에 의한 유럽 특허출원 제0 779 558호 A2, 하시모토에 의한 미국 특허 제5,880,817호, 진보 등에 의한 미국 특허 제6,174,830호, 진보 등에 의한 미국 공개특허 제2001/0000508호, 쿠마가이에 의한 미국 공개특허 제2001/0012099호에 기술된 방법에 따라 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원을 포함하는 리소그라피 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 리소그라피 시스템에 사용되는 바람직한 펄스된 자외선 원, 파장, 및 플루엔스는 본 발명의 리소그라피 방법과 연관하여 전술한 바와 같다. 상기 리소그라피 시스템은 또한 상기 펄스된 자외선 원으로부터 리소그라피 복사선을 투과하는 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재를 포함한다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재는 전술한 리소그라피 방법과관련하여 전술된 모든 광학 부재일 수 있다. 바람직하게는, 도 1과 관련하여, 상기 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재는 본 발명의 리소그라피 방법의 감소단계 및 투영단계에 포함된 렌즈(12) 및/또는 다른 광학 부재일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따른 리소그라피 시스템에 있어서, 상기 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재는 0.02×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 포함한다. 본 발명의 다른 구체예에 따른 리소그라피 시스템에 있어서, 상기 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 포함한다. 이러한 범위내에서, 바람직한 수소 분자의 농도는 본 발명의 리소그라피 방법과 관련하여 전술한 바와 같다. 부가적으로 또는 선택적으로, 상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리내의 수소 분자의 농도는 상기 고순도의 용융 실리카 유리에 의해 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡이 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되도록 충분히 낮은 것으로써 특성화될 수 있다. 또한, 부가적으로 또는 선택적으로, 상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리내의 수소 분자 농도는 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 상기 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡이 무시가능하도록 충분히 낮은 것으로 특성화된다.
본 발명은 또한 10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 예측가능한 파면 왜곡 전개를 갖는 합성 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재를 생성시키기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재내의 수소 분자 농도를 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤로 한정하는 단계를 포함한다. 이러한 범위 내에서, 바람직한 수소 분자 농도는 본 발명의 리소그라피 방법과 관련하여 전술한 바와 같다.
본 발명은 또한 약 200㎚ 미만(예를 들어, ArF 엑시머 레이저로부터의 복사선)의 파장 및 약 8mJ/㎠/펄스 미만(예를 들어, 약 6mJ/㎠/펄스 미만, 약 4mJ/㎠/펄스 미만, 약 2mJ/㎠/펄스 미만, 약 1.5mJ/㎠/펄스 미만, 약 1mJ/㎠/펄스 미만, 약 0.5mJ/㎠/펄스 미만, 약 0.2mJ/㎠/펄스 미만, 약 0.1mJ/㎠/펄스 미만, 약 0.05mJ/㎠/펄스 미만, 및/또한 약 0.02mJ/㎠/펄스 미만)의 플루엔스를 갖는 펄스된 자외선과 사용하기 위한 합성 유리 광학 부재(예를 들어, 렌즈 배럴과 같은 렌즈 또는 렌즈 그룹)에 관한 것이다. 본 발명의 일 구체예에 따른 합성 유리 광학 부재에 있어서, 상기 부재는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 포함한다. 본 발명의 다른 구체예에 따른 합성 유리 광학 부재에 있어서, 상기 부재는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 포함한다. 이러한 범위 내에서, 바람직한 수소 분자의 농도는 본 발명의 리소그라피 방법과 관련하여 전술한 바와 같다. 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 합성 유리 광학 부재에 있어서, 상기 부재는 고순도의 용융 실리카 유리에 의해서 발생되는 파면 왜곡이 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되도록 충분히 낮은 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 유리를 포함한다.
상기 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재내의 수소 분자 농도는 상기 고순도 실리카 유리 주괴의 형성시 사용된 수소 가스의 수준을 조절하고, 상기 주괴를 선택적으로 후처리하여 샘플로부터 수소 분자를 첨가하거나 또는 제거하고, 및/또는 일부는 바람직한 범위 내의 수소 분자 농도를 가지며 일부는 바람직한 범위에서 벗어난 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 실리카 유리로부터 바람직한 범위 내의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 실리카 유리를 선택하는 것과 같은 적당한 방법에 의해서 제한될 수 있다. 이러한 방법과 관련된 좀 더 자세한 설명은 본 발명의 리소그라피 방법과 관련하여 전술한 바와 같다.
본 발명을 하기 실시예를 통해서 좀 더 상세히 설명한다.
고-에너지의 복사선하에서 용융 실리카의 치밀화(콤팩션)(본 발명의 참고문헌으로 포함된 Primak 등에 의한 J. Appl. Phys., 39:5651(1968), 및 좀 더 최근에 157-㎚, 193-㎚, 및 248-㎚의 파장에서의 디프-UV 엑시머 레이저 원 작동(본 발명의 참고문헌으로 포함된, 로스차일드 등에 의한, Appl. Phys. Lett. 55:1276(1989); 알란 등에 의한 Opt. Lett., 21(24): 1960(1966); 스켄커 등에 의한 "Optical Microlithography", Proc. SPIE, vol. 2726(1996), 보렐리 등에 의한 J. Opt. Soc. Am. B, 14(7):1606(1997); 리버만 등에 의한 J. Non-Cryst. Solids, 244: 159(1998); 및 보렐리 등에 의한 Opt. Lett., 24(20): 1401(1999)에 의해 유도되는 방법이 있다. 상기 메카니즘이 완전히 이해되는 것은 아니지만, 이러한 효과는 하기 수학식 3으로 표시되는 파워-법칙에 의해 193-㎚ 및 248-㎚의 노출에 대해서 잘 특성화되어 있다:
여기서, ρ는 밀도이고 V는 유리의 체적이며, F는 최대 노출 플루엔스, N은 100만 단위로 나타낸 펄스수, τ는 측정 펄스폭이다. 상기 파워 b의 값은 193-㎚ 및 248-㎚의 노출 모두에 대해서 0.6의 차수인 반면, 전인자(prefactor)인 α는 193-㎚ 복사선에 대해서 0.43, 248-㎚의 복사선에 대해서 0.043이다.
상기 수학식 3에 나타낸 노출 일회량에서 관찰된 상반성에 기인하여, 지금까지 보고된 대부분의 실험 데이타는 파손 공정을 가속화하기 위해서 상대적으로 고노출 플루엔스에서 얻어져 왔다. 포토리소그라피 렌즈 시스템의 실제 적용에 있어서, 상기 플루엔스는 상기 노출 펄스의 수가 더욱 높더라도 예를 들어 0.1-10mJ/㎠의 범주에서 더욱 적을 것이다.
최근 들어, 밴 페스키는 저노출 플루엔스에서 편광된 193-㎚ 조사에 의해서 유도된 실리카의 구조적 붕괴가 예상된 치밀화 거동에 대응되지 않음을 보고하였다. 사실은, 수많은 샘플에서, "팽창"의 증거가 관찰된다.
실시예 1 - 엑시머-노출 실리카의 유도 복굴절 및 파면 왜곡 및 입사 편광 효과 측정
본 연구에 있어서, 본 발명자들은 특히 공지된 수소 분자 농도를 갖는 서로 다른 조성을 갖는 엑시머-노출 실리카의 유도 복굴절 및 파면 왜곡을 측정하였다. 입사 편광 효과를 좀 더 명확하게 조사하기 위하여, 선형 편광 및 비편광 광을 이용한 노출 조건이 사용되었다. 본 발명자들은 본 연구에서 193-㎚ 보다는 248-㎚의 여기(Lumonics 모델 600 KrF 엑시머 레이저)를 사용하였다. 상기 KrF 레이저는 보통 비편광되어 있기 때문에, 본 발명자들은 몇가지 실험을 위해서 편광된 빔 스플리터를 사용하였다. 로버스트(robust) 편광기가 193-㎚가 아닌 248-㎚에서 사용되었다. 본 발명자들은 저플루엔스 노출에 중점을 두었기 때문에, 본 결과에서 일반적으로 동일한 플루엔스에서 193-㎚ 대해서 248-㎚ 여기율이 더욱 낮은 잇점을 얻을 수 있었다. 전술한 바와 같이, 248-㎚ 노출에 의해 유도된 실리카의 치밀화는 193-㎚ 만큼 낮은 파워를 따르며, 상기 두 파장 사이의 차이점은 전인자(prefactor)이고, 상기 공정은 기본적으로는 동일하며, 상기 두 공정은 단지 속도에서 차이가 난다. 따라서, 이러한 실험에서 248-㎚의 복사선을 이용하는 경우, 기계적 차이가 아닌 파장상의 속도에 의존한다고 생각된다.
3 또는 5㎜의 환형 구멍이 상기 샘플 전에 위치되어 플랫톱(flattop) 강도 프로파일이 샘플상에서 생성된다. Photon사의 모델 2300 빔 프로파일러를 이용하여 얻은 3㎜의 구멍을 통한 빔 프로파일을 도 2a(가로축) 및 2b(세로축) 에 나타내었다. 상기 노출 플루엔스는 상기 구멍을 통해서 측정된 파워로부터 계산되었다. 광학 지연이 CRI LC-SCOPETM을 이용하여 측정되었다. 복굴절 측정에서 에지 효과(edge effect)를 피하기 위하여, 샘플의 디멘전을 상기 구멍보다 훨씬 크게 하였다. 일반적으로, 레이저-유도 응력을 적절히 간섭하기 위해 설명되는 잔류 백그라운드 복굴절 패턴이 있다. 몇몇 샘플에서, 상기 잔류 응력의 크기는 유도된 응력과 대조적이며, 특히 초기 노출에 대해서 대조적으로 나타난다. 상기 복굴절은 상기 잔류 응력 및 유도 응력이 동일한 주축을 가질 때 측정함으로써 정량화된다.
상기 실리카 샘플은 화염 가수분해 구성에 의해 얻어졌다. 상기 유리의 수산화기 함량은 적외선 분광기로 측정하여 약 800중량ppm이었다. 직접 증착에 의해서 제조된 물질의 H2는 4135㎝-1에서 나타나는 H2의 스트레칭 모드의 강도로 측정하여 약 3.5×1017분자/㎤의 SiO2였다. 상기 물질을 샘플 A로 기술한다. 1019분자/㎤를 초과하는 H2농도를 갖는 샘플은 약 500℃ 온도의 고압에서 H2의 화염 가수분해에 의해서 얻어진 소킹(soaking) 실리카에 의해 제조된다. 이러한 물질을 샘플 B로 기술한다. 본 발명자들은 추가적으로 10ppm 미만의 OH가 수소 소크에 의해서 제조되어, 결과적으로 상기 화학 조성물은 H2처리에 의해서 크게 변경되지 않는 것으로 생각된다.
도 3a-3d에 선형으로 편광된 248㎚ 레이저 광(도 3a 및 3b) 및 비편광된 248㎚ 레이저 광(도 3c 및 도 3d)으로 10mJ/㎠에서 약 170×106펄스에 노출시킨 후 수소가 부하된(loaded) 실리카 샘플(샘플 B)의 광학 지연 그래프(복굴절)를 나타내었다. 도 3a 및 3c에 상기 노출에 대해서 분명한 구멍 경계를 갖는 노출된 영역의 1사분면을 나타내었다. 도 3a 및 3c의 각각의 벡터는 서행축(좀 더 높은 굴절률)의 방향을 나타낸다. 두가지 경우 모두에 있어서, 상기 데이타는 상기 노출된 영역 외부의 유리가 상기 경계에 대해서 접선방향으로 정렬된 지연의 서행축을 가짐을 나타낸다. 이는 후프(hoop) 응력 성분이 장력내에 있고, 상기 방사상 성분이 축소(compression)되어 있음을 나타낸다. 이러한 응력 상태는 상기 2가지 노출 지역의 노출 영역내에서 실질적으로 등방성의 팽창으로 이루어진다. 도 3b 및 3d는 상기 구멍이 횡단됨에 따라서 광학 지연의 크기를 나타내는 선 그래프이다. 복굴절이 상기 노출된 지역내에서 제로가 아닌 점은 초기 백그라운드 값에 기인한다. 상기 선 그래프의 대조는 상기 2가지 노출에 대해서 광학 지연 양이 대략 동일한 펄스 수(0.34 및 0.36㎚/㎝)에 대해서 같음을 나타낸다. 이는 편광 상태가 샘플 내에서 발생되는 팽창의 양에 영향을 미치지 않음을 나타낸다.
이러한 점은 환형 구멍을 통해서 선형 편광 노출 사이의 연결(link)이 제안된 반 페스키의 설명과 상충된다. 반대로, 도 3a-3d에 나타낸 바와 같이, 본 발명자들은 실질적으로 등방성의 엑시머 레이저-유도 팽창의 존재를 관찰하였고, 팽창 및 레이저의 편광 상태 사이에 어떠한 관련성도 없음을 알 수 있었다.
실시예 2 - 팽창의 원인을 구명하기 위한 실험
좀 더 통상적으로 관찰되는 콤팩션에 대해서 팽창의 기원을 확인하기 위한 시도에 있어서, 본 발명자들은 약 1017몰의 H2/㎤ SiO2(샘플 A)의 낮은 H2농도를 함유하는 샘플에 대해서 유도 복굴절을 측정하였다. 상기 샘플은 높은 H2유리에 대해서 실시예 1과 동일한 조건이 사용되었다. 여기서, 선형 편광 광이 사용되었다. 도 4a에 도시된 상기 광학 지연 벡터 다이어그램은 응력의 방사상 성분이 장력 내에 있고, 후프 성분이 축소되어 있음을 나타내며, 샘플 A의 노출된 지역이 샘플 A의 노출되지 않은 지역보다 더욱 조밀함을 나타낸다. 구멍이 횡단됨에 따른 샘플 A의 광학 지연의 크기를 나타내는 선 그래프를 도 4b에 도시하였다.
도 3a-3d 및 도 4a-4b의 데이터를 대조함에 있어서, 도 4a-4b는 레이저에 의해 유도된 구조 변화(즉, 콤팩션 또는 팽창이 상기 레이저에의 노출에 기인한 것인지의 여부)의 부호를 결정하는데 있어서 수소분자의 역할을 증명한다. 상기 수소가 부하된 샘플 B에서 관찰된 팽창은 본 발명의 참고문헌으로 포함된 쉘비에 의한, J. Appl. Phys., 50: 3072(1979)에 일치되며, 밀도 감소는 고에너지 복사선에의 노출시 높은 H2실리카 샘플에서 관찰되었다. 밀도 감소와 더불어, 셀비는 방사의 결과로서 SiOH가 형성됨을 관찰하였다. 상기 광분해된 유리의 감소된 밀도는 SiOH 함량에서의 증가에 기인했다.
광-유도 과정상에서 수소의 효과에 대해서만을 관찰하기 위하여 저온에서 수소 분자를 갖는 실리카를 부하했음이 주지되어야 한다. 본 실험에서의 수소의 역할이 분명하지만, 원래 고농도의 수소를 갖는 유리는 정확하게 이러한 거동을 보일 필요는 없음을 주지하여야 한다.
실시예 3 - 복굴절의 시간 전개
도 5에 샘플 B(고농도의 H2)에 대해서 복굴절의 248㎚ 노출 시간 전개를 플루엔스의 몇가지 값의 함수로서 나타내었다. 모든 경우에 있어서, 복굴절은 펄스에 대해서 선형으로 나타났다. 팽창율은 플루엔스 증가에 대해서 단순하게 나타나지 않고, 약 20-30mJ/㎠에서 최대 속도에 도달한다. 이러한 거동은 다른 플루엔스 의존성을 갖는 두가지의 동시발생적인 경쟁 현상의 아이디어와 일치하는 것이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 193㎚ 노출에서 이와 동일한 거동이 좀 더 분명하게 나타나며, 2.5mJ/㎠에서 샘플 B(고농도의 H2)의 노출이 콤팩션으로 초래되는 반면, 1.0mJ/㎠에서의 노출은 순수한 팽창을 생성한다.
실시예 4 - 간섭 실험
복굴절에 의해서 나타나는 팽창에 대응하는 파면을 예상하면서 레이저 유도 밀도 변화를 측정하기 위해 간섭이 사용된다. 633㎚에서 ZYGO Mark IV 간섭기가 복굴절 측정에서 수행된 것과 동일한 노출 스팟을 측정하기 위해 사용되었다. 2가지 모두의 측정이 동일한 밀도 변화로부터 유도되는 범위에서, Δρ/ρ의 "속박되지 않은(unconstrained)" 값(본 발명의 참고문헌에 포함된, 보렐리 등에 의한, J. Opt. Soc. Am. B, 14(7): 1606(1997))에 대해서 동일한 값을 얻어야만 한다. 본원에서는 복굴절 및 파면(간섭) 측정에서 얻어진 Δρ/ρ 값을 계산하였고, 저농도의수소 샘플 A 및 고농도의 수소 샘플 B에 대한 결과를 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
H2(분자/㎤) 복굴절로부터 계산된Δρ/ρ(ppm) 간섭으로부터 계산된Δρ/ρ(ppm)
샘플 B1 >1019 -0.8 -0.2
샘플 A2 1017 +1.2 +1.3
1. 248㎚ 선형 편광 복사선, 10mJ/㎠ 에서 224×106펄스에 노출된 후
2. 248㎚ 선형 편광 복사선, 10mJ/㎠ 에서 64×106펄스에 노출된 후
도 1에 나타낸 바와 같이, 고농도의 수소 샘플에 대해서 본 발명자들은 파면이 팽창과 일치함을 관찰하였다. 그러나, 복굴절로부터 얻은 값과 비교하는 경우 이로부터 유도된 Δρ/ρ 크기는 일치하지 않는다. 이러한 발견의 정확성을 확인하기 위하여, 본 발명자들은 저수소함량 샘플의 속박되지 않은 Δρ/ρ의 각 값을 비교하였다. 상기 저수소 샘플에 있어서, 2가지 모두 수득된 콤팩션의 예측이 수행되어, 두가지 측정에서 실험적 오차 범위내에 존재함을 알 수 있다.
광굴절 효과의 항에서 고수소 샘플의 복굴절 및 간섭 측정 사이에 관찰된 불일치를 설명한다. 이러한 설명에 있어서, 상기 광굴절 효과는 상기 밀도 변화와 관련된 이상으로 상 이동(phase shift)의 간섭 측정에 기인하여 부가적인 특성을 나타낸다. 이는 간섭적으로 측정된 상 프론트(phase pront)에 대한 3가지 원인을 의미한다: 팽창, 콤팩션, 및 광굴절, 여기서 복굴절 측정에 있어서 단지 첫번째 2가지가 있다. 이러한 각각의 성분은 그 자체의 플루엔스 (및 H2) 의존성을 갖는다.
간섭기에 의해 측정된 바에 따른 순수 굴절률 변화는 하기 수학식 4로 표시될 수 있다:
하기 수학식 5에서, 본 발명자들은 복굴절 측정으로부터 얻어지는 만큼의 콤팩션 및 팽창 공정에 기인한 순수 밀도 변화를 나타내었다:
본 발명자들은 순수 밀도 변화를 수득하는 콤팩션 및 팽창에 대해서 두가지 개별적인 함수, fi로 임의적으로 표시하였다. 이러한 공식은 도 6에 나타낸 간섭 결과에 부분적으로 기초한다. 정확한 함수 관계를 이해하지 않고도, 당업자들은 몇가지 예상을 할 수 있다. 예를 들어, 몇가지 일정한 노출 플루엔스 값에서, 복굴절에 의해 측정되는 상기 상 변화는 상기 콤팩션 및 팽창율이 수학식 5에 의해 나타내는 것과 거의 동일한 경우, 시간의 흐름에 따라 느린 속도에서 전개될 것이다. 그러나, 수학식 4로부터 상대적으로 양(지연)의 상 변화가 상기 광굴절에 기인하여 간섭에 의해서 관찰될 것이다.
따라서, 몇가지 다른 일정한 플루엔스 노출에서, 복굴절에 의해 측정되는 상기 상 변화는 상기 팽창의 대부분에 기인하여 크고 음의 값을 가지며, 상기 간섭상(phase) 변화는 광굴절 효과에 의해 제공되는 보상에 기인하여 작을 수 있다. 이러한 경우는 고 H2유리에서 관찰되며, 하기 표 2에 나타내었다.
노출 상태 복굴절로부터 계산된Δρ/ρ(ppm) 간섭으로부터 계산된Δρ/ρ(ppm)
318×106, 20mJ/㎠ -3.1 측정되지 않음
94×106, 50mJ/㎠ -0.20 +3.8
복굴절 및 간섭 두가지를 모두 사용하는 중요성은 유도 복굴절을 통한 상 변화가 전체 굴절률 변화에 기인한 것과 다르게 여겨지는 경우의 적용에서 분명하다.
본 발명자들은 또한 H2농도에 기인한 광굴절의 의존도를 평가할 수 있다. 본 발명자들은 3배의 H2를 갖는 샘플에 대해서 사용된 동일한 조건하에서 1×1019분자 H2/㎤의 SiO2를 함유하는 샘플을 노출시켰다. 복굴절 데이타와 관련하여 간섭 데이타를 사용함으로써 수학식 4에 나타낸 수소 농도의 함수로서 광굴절을 평가할 수 있다. 유한 원소 분소(예를 들어, 본 발명의 참고문헌에 포함된, 보렐리 등에 의한, J. Opt. Soc. Am. B, 14(7): 1606(1997))가 실험적으로 기하학적 및 노출 파라미터를 표준화하기 위해 적용되었다. 결과는 도 7에 나타내었고, 도 7에서 얻은 데이타를 하기 표 3에 나타내었다.
샘플 H2(분자/㎤) 간섭으로부터의Δn(ppm) 복굴절로부터의Δn(ppm)1 광굴절로부터의Δn(ppm)
A 0.012×1019 0.32 0.382 -0.06(±0.1)
B 1×1019 0.33 -0.072 0.40
C 3×1019 0.89 -0.133 1.02
1. 복굴절에서 Δn으로의 전환은 유한 원소법을 이용한 광탄성 분석에서 얻어짐
2. 상기 결과는 샘플 A 및 C에 대한 -0.7/250wave/㎚임
3. 상기 결과는 샘플 B에 대해서 1/250wave/㎚임
도 7로부터 광굴절효과가 수소 농도에 대략 선형적으로 의존함을 알 수 있다.
두가지 수소 농도에 대한 복굴절 데이타의 비교로부터, 팽창이 또한 수소 함량에 대해서 일정하게 증가한다고 가정하면 이러한 데이타는 수학식 5에 정량적으로 일치함을 볼 수 있다. 좀 더 낮은 수소 농도에서, 다른 모든 것은 같고 보다 작은 팽창을 예측할 수 있다. 따라서, 상기 경우와 같이 보다 음의 복굴절 값이 예상될 수 있다.
본 발명은 이해를 목적으로 좀 더 상세하게 기술되었지만, 이러한 상세 설명은 단지 설명을 목적으로 함이며, 다음의 청구항에 정의된 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 당업자에 의한 다양한 변형 및 변화가 이루어질 수 있음이 주지되어야 한다.

Claims (76)

10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스(fluence)에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원을 제공하는 단계;
0.02×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 제공하는 단계;
상기 자외선 리소그라피 복사선으로 리소그라피 패턴을 형성시키는 단계;
상기 리소그라피 패턴을 감소시켜 감소된 리소그라피 패턴을 생성시키는 단계; 및
상기 감소된 리소그라피 패턴을 자외선 감응 리소그라피 매체상에 투영하여 인쇄된 리소그라피 패턴을 형성시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 형성단계, 감소단계, 및 투영단계 중 적어도 하나는 상기 자외선 리소그라피 복사선을 상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 통해서 투과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 방법.
제1항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 200㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 무시가능한 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 가지며, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 가지며, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 ArF 엑시머 레이저이고, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생된 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 무시가능한 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 편광되지 않은 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 선형으로 편광되지 않은 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 편광된 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 선형으로 편광된 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원; 및
상기 펄스된 자외선 원으로부터 리소그라피 복사선을 투과시키는 적어도 하나의 합성 유리 광합 부재를 포함하며, 상기 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재는 0.02×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 시스템.
제15항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 200㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제15항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 시스템.
제15항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제15항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제15항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
제20항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제20항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 무시가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
제15항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.05×1018분자/㎤ 내지0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 가지며, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 시스템.
제23항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 무시가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원을 제공하는 단계;
0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 제공하는 단계;
상기 자외선 리소그라피 복사선으로 리소그라피 패턴을 형성시키는 단계;
상기 리소그라피 패턴을 감소시켜 감소된 리소그라피 패턴을 생성시키는 단계; 및
상기 감소된 리소그라피 패턴을 자외선 감응 리소그라피 매체상에 투영하여 인쇄된 리소그라피 패턴을 형성시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 형성단계, 감소단계, 및 투영단계 중 적어도 하나는 상기 자외선 리소그라피 복사선을 상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 통해서 투과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 200㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.13mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 내지 0.13mJ/㎠/펄스의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 내지 0.13mJ/㎠/펄스의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키며, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.3×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키며, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.3×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 무시가능한 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 ArF 엑시머 레이저이고, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 무시가능한 것을 특징으로 하는 방법.
10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원; 및
상기 펄스된 자외선 원으로부터 리소그라피 복사선을 투과시키는 적어도 하나의 합성 유리 광합 부재를 포함하며, 상기 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 시스템.
제38항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 200㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제38항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 시스템.
제38항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제38항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.13mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제38항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 내지 0.13mJ/㎠/펄스의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제38항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 내지 0.13mJ/㎠/펄스의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키며, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.3×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
제40항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제38항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 0.05mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키며, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.3×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
제38항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제38항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 무시가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
제38항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로하는 시스템.
제49항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 자외선 리소그라피 복사선의 파면 왜곡은 무시가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 예측가능한 파면 왜곡 전개를 갖는 합성 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재를 생성시키며, 상기 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재내의 수소 분자 농도를 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤로 한정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 방법.
제51항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재는 무시가능한 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재는 5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 200㎚ 미만의 파장을 갖는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 예측가능한 파면 왜곡 전개를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재는 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 200㎚ 미만의 파장을 갖는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 예측가능한 파면 왜곡 전개를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재는 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 ArF 엑시머 레이저에 의해서 생성되는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 예측가능한 파면 왜곡 전개를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원을 제공하는 단계;
제51항에 따른 방법으로 생성된 합성 고순도의 용융 실리카 유리 광학 부재를 제공하는 단계;
상기 자외선 리소그라피 복사선으로 리소그라피 패턴을 형성시키는 단계;
상기 리소그라피 패턴을 감소시켜 감소된 리소그라피 패턴을 생성시키는 단계; 및
상기 감소된 리소그라피 패턴을 자외선 감응 리소그라피 매체상에 투영하여 인쇄된 리소그라피 패턴을 형성시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 형성단계, 감소단계, 및 투영단계 중 적어도 하나는 상기 자외선 리소그라피 복사선을 상기 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 통해서 투과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 방법.
제56항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 200㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제56항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 방법.
제56항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제56항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 방법.
10mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 300㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키기 위한 펄스된 자외선 원; 및
상기 펄스된 자외선 원으로부터 리소그라피 복사선을 투과시키는 적어도 하나의 합성 유리 광합 부재를 포함하며, 상기 적어도 하나의 합성 유리 광학 부재는제51항에 따른 방법으로 생성되는 것을 특징으로 하는 리소그라피 시스템.
제61항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 200㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제61항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 시스템.
제61항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제61항에 있어서, 상기 펄스된 자외선 원은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 자외선 리소그라피 복사선을 생성시키는 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 시스템.
200㎚ 미만의 파장 및 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스를 갖는 펄스된 자외선과 사용되며, 제54항에 따른 방법으로 생성되는 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
200㎚ 미만의 파장 및 8mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스를 갖는 펄스된 자외선과사용되며, 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
제67항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 ArF 엑시머 레이저에 의해서 생성되는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 예측가능한 파면 왜곡 전개를 갖는 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
제67항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 파면 왜곡은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 ArF 엑시머 레이저에 의해서 생성되는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 무시가능한 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
제67항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.1×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
제67항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 0.05×1018분자/㎤ 내지0.08×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
200㎚ 미만의 파장 및 8mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스를 갖는 펄스된 자외선과 사용되며, 0.05×1018분자/㎤ 내지 0.18×1018분자/㎤의 수소 분자 농도 또는 0.22×1018분자/㎤ 내지 0.5×1018분자/㎤의 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 리소그라피 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
제72항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 ArF 엑시머 레이저에 의해서 생성되는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 예측가능한 파면 왜곡 전개를 갖는 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
제72항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 파면 왜곡은 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 ArF 엑시머 레이저에 의해서 생성되는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 무시가능한 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
200㎚ 미만의 파장 및 8mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스를 갖는 펄스된 자외선과사용되며, 고순도의 용융 실리카 유리에 의해서 발생되는 파면 왜곡이 시간 경과에 따라 예측가능하게 전개되도록 충분히 낮은 수소 분자 농도를 갖는 고순도의 용융 실리카 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
제75항에 있어서, 상기 고순도의 용융 실리카 유리는 1.5mJ/㎠/펄스 미만의 플루엔스에서 ArF 엑시머 레이저에 의해서 생성되는 펄스된 자외선 리소그라피 복사선에의 노출시 상기 고순도의 용융 실리카 유리내의 음의 밀도 변화 및/또는 광굴절 효과에 의해서 발생되는 파면 왜곡이 무시가능하도록 충분히 낮은 수소 분자 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 합성 유리 광학 부재.
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