KR20040030323A - 리소그래피장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은 1이상의 과할로겐화 C1-C6알칸 및 본질적으로 1이상의 질소 원자 및 수소, 산소 및 할로겐으로부터 선택된 1이상의 원자로 구성된 1이상의 화합물 중 1이상을 장치내에 있는 공간에 공급하기 위한 수단을 갖는 리소그래피 장치에 관한 것이다. 적합한 활성화수단을 이용하여 알칸 및 화합물을 활성화시키면, 민감한 광학 표면에 대한 손상을 최소화하면서 탄화수소 종의 고도로 선택적인 에칭을 가능하게 하는 반응성 종을 제공한다.

Description

리소그래피장치 및 디바이스 제조방법 {Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}
본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하고 있는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.
"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 지지구조체는 마스크테이블이 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.
- 프로그래밍 가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그래밍 가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 국부화된 적절한 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그래밍가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 특정적으로 지칭될수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 리소그래피투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 소정의 기준방향("스캐닝방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝방향과 동일방향 또는 반대방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참조자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 얻을 수 있다.
리소그래피투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피쳐의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC와 같은 디바이스의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 마무리하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참조자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다; 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 성분를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 성분들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참조자료로 채택되는 듀얼 스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예는 극자외선(EUV) 리소그래피툴 뿐만 아니라, 193nm 및 157nm에서 작동하는 낮은 파장 리소그래피시스템에 관한 것이다. 일반적으로, EUV시스템은 대략 50nm이하, 바람직하게는 대략 20nm이하, 가장 바람직하게는 대략 15nm이하의 파장을 이용하여 작동한다. 예를 들어, 11nm와 같이 영역내의 여타의 전망이 밝은 파장이 있지만, 리소그래피산업에서 상당히 관심을 끌고 있는 EUV영역내 파장의 예는 13.4nm이다.
상술된 모든 시스템에서, 광학요소상에 막을 형성하는 방사선-유도탄소오염은 상당한 문제가 된다. 매우 얇은 탄소막이라도 광학트레인내의 에너지스루풋의 감소를 일으키는, 상당량의 투영빔을 흡수할 수 있다. 또한, 이들 탄소막은 비균질일 수 있어, 위상시프트 및 패터닝에러를 일으킬 수 있다. 따라서, 탄소오염의 영향을 완화시키기 위한 효과적인 방법이 요구된다.
이러한 문제에 접근하기 위해 비롯되어 사용되어 온 표준접근법은 상기 시스템에 비교적 높은 농도로 O2및/또는 H2를 추가 및 연이은 UV조사를 포함한다. 그러나, 이러한 공지된 기술은 고유의 단점을 가진다. 광학리소그래피(예를 들어, 193m 및 157nm 시스템)의 경우에, 탄소오염의 세정은 광자에 의한 가스상태에서 탄화수소의 직접 크래킹에 의하여 발생되는 것으로 생각되었다. 이러한 기술은 어떤 상황에서는 탄소성장률을 감소시키는 것으로 알려져 있지만, 크래킹공정에 의하여 순간적으로 높은 탄화수소 분압이 도입된다. 이것은 그 다음에 연이어 탄소막의 성장을 유도한다. 따라서, 공지된 기술은 모든 상황에서 유효하지는 않다.
상기 기술이 EUV시스템에 적용될 때, 보다 중요한 문제에 직면하게 된다. EUV툴은 일반적으로 매우 예민한 표면을 가지고 있는 다중층거울을 채택한다. 표준 O2/UV세정방법은 거울의 표면상의 탄소막을 빈번한 에칭으로 제거할 뿐만 아니라, 거울의 캡핑층을 손상시킨다. 이러한 손상은 일반적으로 복구할 수 없으므로, 반사도의 손실을 야기한다. 따라서, 특히 EUV리소그래피의 영역에 개선된 탄소세정방법이 필요하다.
본 발명의 목적은, DUV 및 EUV리소그래피 모두에 효과적으로 사용될 수 있고, 분자오염을 인시투로 제어할 수 있는 수단을 포함하는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치의 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피장치의 방사선시스템을 예시한 도면이다.
상기 및 기타 목적은,
- 1이상의 과할로겐화 C1-C6알칸; 및
- 필수적으로 1이상의 질소 및 수소, 산소 및 할로겐으로부터 선택된 1이상의 원자로 구성된 1이상의 화합물 중 1이상을 상기 장치내의 공간에 공급하기 위한 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 서두에 명기된 본 발명에 따른 리소그래피장치에 의하여 달성된다.
본 발명의 리소그래피장치는 일반적으로 질소, 수소 및/또는 1이상의 불활성기체와 함께 상기에 열거된 1이상의 화합물을 제공한다. 상기 공간에 제공되는 화합물 또는 화합물의 혼합물은 이하에서는 조성물(composition)로 불려진다. 상기 구성물은 순수한 단일화하물의 형태로 이루어질 수도 있고 또는 화합물의 혼합물로 이루어질 수 있다.
조성물은 장치내의 공간 예를 들어, 투영시스템으로 공급된다. 조성물을 포함하는 공간으로 투영빔을 제공하거나 또는 대안적인 활성소스(activation source)를 사용함으로써, 이들 조성물의 활성화시켜 다양한 반응성 종으로의 조성물의 여기 또는 해리를 유발한다. 이들 반응성 종은 고도의 선택에칭성분으로 작용하여, 여하한의 EUV거울들에 존재하는 표면에 손상을 일으키지 않으면서 탄화수소를 효과적으로 제거한다. 또한, 본 발명에 사용된 조성물은 일반적으로 탄화수소 종에 대하여 높은 에칭속도를 제공한다. 이들은 광흡수 또한 일반적으로 낮으므로, 광학트레인으로의 이러한 재료의 도입은 투과성에 거의 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 조성물이 이산화질소로 이루어진다. 이산화질소는 산소보다 더 유리한 세정제로서 다양한 특성을 가지고 있다. 우선, 이것은 산소보다 매우 낮은 해리에너지를 갖기 때문에, 광자 및 2차전자에 의하여 용이하게 해리된다. 둘째로, 이산화질소의 활성화는 그 자체가 매우 효과적인 에칭제인 오존의 형성을 유발한다. 세번째로, 이산화질소에 대한 점착가능성(sticking probability)이 산소에 비해 상당히 높아서, 많은 양의 세정제가 세정될 표면상에 존재하는 것을 보장한다.
이러한 이점으로 인하여, 해당하는 산소가 사용되는 공정에서 요구되는 것 보다 매우 낮은 압력의 세정제를 사용하여 세정이 달성될 수 있다. 또한, 보다 효과적인 이산화질소의 세정기술이 소요되는 세정시간을 감소시켜, 시스템내의 휴지시간을 감소시킨다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
- 적어도 부분적으로는 한 층의 방사선감응재로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
- 상기 투영빔이 통과하는 공간에,
- 1이상의 과할로겐화 C1-C6알칸; 및
- 필수적으로 1이상의 질소 원자 및 수소, 산소 및 할로겐으로부터 선택된 1이상의 원자로 구성된 1이상의 화합물 중 1이상을 공급하는 단계;
- 1이상의 알칸 및/또는 1이상의 화합물의 수많은 분자를 여기시키거나 및/또는 해리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 EUV(예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선) 뿐만 아니라 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.
이제, 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예가 서술된다.
도면에서, 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타낸다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
ㆍ방사선(예를 들어, UV/DUV/EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사선소스(LA)도 포함한다);
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 제공되고, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 반사/카타디옵트릭 렌즈시스템/ 거울그룹)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사마스크를 구비한)반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 구비한)투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
소스(LA)(Hg램프/엑시머레이저/레이저생성 또는 방전 플라즈마소스)가 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 스펙트럼필터와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라고 함)를 설정하는 조정수단을 포함하여이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사원(LA)이 흔히 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 시나리오를 모두 포괄하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정액츄에어터에만 연결될 수있고 고정될 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이v의 속도로 소정방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
도 2는 본 발명의 특정 실시예의 투영시스템을 보다 상세히 도시한 도면이다. 이 경우에, 조성물이 공급되는 공간은 투영시스템이다. 대안적인 실시예에서, 공간은 일반적으로 투영빔이 지나가는 장치내의 어떤 영역이다. 바람직한 공간은 적어도 방사선시스템의 일부 및/또는 적어도 투영시스템의 일부를 포함하고 있는 공간이다. 상기 공간들은 1이상의 거울을 포함하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 투영시스템은 거울(3) 및 도 1과 관련하여 상술된 바와 같은 다양한 여타의 광학구성요소를 선택적으로 포함할 수 있다. 투영시스템은 챔버(2)내에 포함된다. 챔버에는 공급수단(4)으로부터 본 명세서에 개시된 조성물이 공급되고, 상기 공급수단은 액체 또는 기체의 형태로 조성물을 포함하는 압축된 컨테이너일 수 있다. 조성물은 밸브를 포함하는 유입구(5)에 의하여 챔버로 공급된다. 조성물은 일반적으로 기체형태 또는 분자빔으로 챔버에 공급된다. 그러나, 대안적으로 액체 또는 고체의 형태로 공급될 수도 있다. 그런 다음, 상기 액체는 증발되고, 상기 고체는 승화되어, 기체형태로 공간내에 조성물을 제공한다. 조성물을 공급하는 또 다른 수단은 마이크로포러스 미디어에서 캡슐화된 조성물을 제공한다. 예를 들어, 그 구조체내의 공동에 조성물의 분자를 갖는 제올라이트가 제공될 수 있다. 일단, 공간으로 도입되면, 조성물을 유리시키기 위하여 제올라이트가 예를 들어, 가열된다.
조성물이 1이상의 화합물을 포함하는 경우에는, 예를 들어, 각각의 공급수단이 하나의 화합물을 공간으로 공급하는, 2이상의 공급수단이 존재할 수 있다. 대안적으로, 각각의 화합물이 동일한 공급수단을 통하여 함께 또는 상이한 시간에 공급될 수도 있다. 따라서, 조성물의 공급과 관련된 상기의 어떤 기준은 조성물의 화합물 중의 하나의 공급에 관한 기준을 포함한다.
일반적으로, 리소그래피장치는 조성물을 포함한다. 예를 들어, 조성물은 공급수단(4) 및/또는 챔버(2)(일반적으로, 투영시스템)내에 존재할 수 있다. 그러나, 명시된 바와 같이, 이것은 리소그래피장치에 독립적으로 공급될 수도 있다.
가스는 장치내의 공간으로 도입된 후에 활성화된다. 일반적으로, 활성화는 예를 들어, 기판의 노광단계 이전에 별도의 시간에 수행된다. 그런 다음, 공간이상기 노광에 앞서 조성물을 제거하도록 선택적으로 정화되거나 배기된다. 예를 들어, 조성물을 포함하는 공간을 투영빔으로 조사하여, 활성화가 이루어질 수 있다. 그러나, 조성물내의 적어도 일부(바람직하게는 대다수)의 분자를 해리시키거나 여기시킬 수 있는것 이라면, 여하한의 대안적인 활성화수단이 사용될 수 있다. 대안적인 활성화수단의 예로는 예를 들어, DUV 또는 EUV소스와 같은 부가적인 UV소스, 플라즈마소스, 전기장 또는 자기장 또는 전자조사(electron irradiation)가 있다. 투영빔은 조성물내의 화합물의 고도의 해리를 가능하게 하고 이에 따라 세정효율이 증강되기 때문에, EUV투영빔을 사용하는 경우에는, 특히, 활성화수단이 투영빔 자체인 것이 바람직하다.
활성화는 주로 2개의 수단에 의하여 발생한다. 우선, UV소스가 활성화수단으로 사용되는 경우에는 광자에 의하여 해리 또는 여기가 직접 발생할 수 있다. 두번째로, 예를 들어, 조사된 표면에서 생성된 2차전자 또는 전자소스에 의하여 활성화가 발생될 수 있다. 활성화는 반응성 종 특히, 높은 에너지레벨로 여기된 분자 및 해리된 분자의 파편(fragment)의 생성을 야기한다.
생성된 반응성 종은 탄소막의 고도로 선택적인 에칭을 제공한다. 이는, sp2탄소, 즉 지방족 탄화수소, 비정질 및 흑연질 탄소가 sp3탄소보다 우세하게 선택적으로 에칭됨을 나타내는, 본 명세서에 기재된 조성물에 대해 수행된 시험에 의해 입증된다. UV에 의해 탄화수소를 해리하여 sp2및 sp3탄소 모두를 생성하는 동안,리소그래피 장치에 있는 탄소-오염층은 주로 sp2탄소로부터 형성된 나노-구조의 흑연질-유사 막의 대부분을 구성하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 명세서에 개시된 조성물은 리소그래피 장치에서 문제가 되는 특정 형태의 오염에 대해 대단히 선택적이다.
본 명세서에 개시된 조성물은 방사선 또는 다른 활성화수단을 적용하여 반응성 종으로 쉽게 해리되는 것이 바람직하다. 높은 점착계수는 해리 가능성 및 sp2탄소와의 반응 가능성을 증진시키기 때문에 또한 유리하다.
일반적으로, 상기 조성물은 과할로겐화 C1-C6알칸, 이산화질소, 질소 산소산(nitrogen oxoacids), 질소 수소화물(nitrogen hydride) 및 질소 수소화물의 염, 질소, 수소, 산소 및 할로겐 원자로 구성된 상기 염으로부터 선택된 1이상의 화합물을 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이들로 구성된다. 예를 들어, 상기 조성물은 과할로겐화 C1-C6알칸, 산소산 질소, 질소 수소화물 및 질소 수소화물의 염, 질소, 수소, 산소 및 할로겐 원자로 구성된 상기 염으로부터 선택된 1이상의 화합물을 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이들로 구성된다. 이들 염에서, 할로겐은 일반적으로 플루오르, 염소 또는 브롬, 바람직하게는 플루오르이다. 일반적으로, 과할로겐화 C1-C6알칸은 과플루오르화 C1-C6알칸이다. 바람직한 C1-C6알칸은 C1-C4알칸, 특히 메탄 및 에탄이다. 따라서, 바람직한 과할로겐화 C1-C6알칸은 과플루오르화 C1-C4알칸, 특히, 과플루오로메탄 및 과플루오로에탄이다. 일반적으로산소산 질소는 질산(HNO3)이다. 질소 수소화물은 질소 및 수소 원자로만 구성된 화합물이다. 질소 수소화물의 예로는, 암모니아(NH3), 하이드라진(N2H4), 수소 아자이드(HN3), 암모늄 아자이드(NH4N3), 하이드라지늄 아자이드(N2H5N3), 디아젠(N2H2) 및 테트라젠(H2N-N=N-NH2)이 포함된다. 바람직한 질소 수소화물은 암모니아, 디아젠 및 하이드라진, 특히 암모니아이다. 일반적으로 질소 수소화물의 염은 암모늄 염이다. 암모늄 염의 예로는, 수산화암모늄 및 플루오르화암모늄, 염화암모늄 및 브롬화암모늄과 같은 할로겐화암모늄이 포함된다.
따라서, 바람직한 조성물은 과플루오르화 C1-C4알칸, 이산화질소, 질산, 질소 수소화물 및 암모늄 염으로부터 선택된 1이상의 화합물을 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이들로 구성된다. 바람직한 조성물의 예는 과플루오르화 C1-C4알칸, 질산, 질소 수소화물 및 암모늄 염으로부터 선택된 1이상의 화합물을 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이들로 구성된다. 보다 바람직한 조성물은 테트라플루오로메탄, 이산화질소, 질산, 플루오르화암모늄, 수산화암모늄, 암모니아, 디아젠 및 하이드라진, 예를 들어 테트라플루오로메탄, 질산, 플루오르화암모늄, 수산화암모늄, 암모니아, 디아젠 및 하이드라진으로부터 선택된 1이상의 화합물을 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이들로 구성된다.
필수적으로 질소 및/또는 수소 함유 종으로만 구성되고 선택적으로 N2, H2및/또는 1이상의 불활성 기체를 갖는 조성물은 루테늄 거울을 사용할 경우에 특히유리하다. 이 화합물은 루테늄 거울에 거의 영향을 미치지 않으면서 시스템에 존재하는 모든 탄화수소를 실질적으로 제거하는, 고도로 선택적인 에칭제로 작용한다. 따라서, 루테늄 거울을 사용하는 시스템에서, 바람직한 조성물은 선택적으로 N2, H2및/또는 1이상의 불활성 기체와 함께 질소 수소화물을 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이것으로 구성된다. 보다 바람직한 조성물은 암모니아, 디아젠 및 하이드라진으로부터 선택된 1이상의 화합물을 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이들로 구성된다. 가장 바람직한 조성물은 암모니아를 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이것으로 구성된다. 일반적으로, 각각의 상기 조성물은 N2, H2및/또는 1이상의 불활성 기체와 함께 상기한 질소 수소화물을 포함하여 이루어지거나 이들로 구성된다.
질소 수소화물이 고도로 선택적인 에칭을 제공하는 반면, 할로겐 또는 수산화물 군을 함유하는 것과 같은 다른 조성물은 일반적으로 보다 빠른 에칭 속도를 제공한다. 빠른 에칭 속도가 요구될 경우, 따라서, 적합한 조성물은 과할로겐화 C1-C6알칸, 질소 산소산 및 암모늄 염, 필수적으로 질소, 수소, 산소 및 할로겐 원자로 구성된 상기 염으로부터 선택된 1이상의 화합물을 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이들로 구성된다. 바람직하게, 이러한 조성물은 과플루오르화 C1-C4알칸, 질산 및 암모늄 염으로부터 선택된 1이상의 화합물을 포함하거나 필수적으로 이들로 구성된다. 보다 바람직하게 고속 에칭을 위한 조성물은 과플루오로메탄, 과플루오로에탄, 질산, 플루오르화암모늄 및 수산화암모늄으로부터 선택된 1이상의화합물을 포함하거나 필수적으로 이들로 구성된다. 고속 에칭을 위한 이러한 조성물은 예를 들어, 탄화수소의 두꺼운 층의 신속한 에칭이 필요한 경우에 사용된다. 일반적으로 질소 수소화물계 조성물은 이들의 향상된 선택성으로 인해, 일반적 용도에 사용된다. 일반적으로, 각각의 상기 조성물은 N2, H2및/또는 1이상의 불활성 기체와 함께 상기한 화합물을 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이들로 구성된다.
본 발명의 대안적인 실시형태에서, 상기 조성물은, 낮은 해리 에너지 및 높은 점착 계수로 인해 물질을 세정하는 데 특히 유리한 것으로 밝혀진 이산화질소를 포함하여 이루어지거나 필수적으로 이로 구성된다. 이산화질소는, 예를 들어:
NO2+ hν → NO + O
와 같이 원자 산소 및 반응성 질소 산화물과 같은 반응성 종으로 쉽게 해리될 수 있다.
이산화질소 분자에 대한 해리 에너지는 산소 분자에 대한 해리 에너지보다 훨씬 낮다. 결과적으로, 이산화질소 분자는 단지 397 nm의 파장을 갖는 광자에 의해서만 직접 해리될 수 있다. 이는, 해리가 일어나기 위해서는 242 nm가 필요한 산소 분자와 대조적이다. 또한 이차 전자를 통한 이산화질소의 해리도 더 쉽게 일어난다. 또한, 이산화질소 분자를 재형성하기 위한 반응성 종의 재조합이 허용되지 않는다. 따라서, 상대적으로 낮은 에너지 투입을 통해 광학 트레인에서 높은 비율의 반응성 종을 이용할 수 있다.
이산화질소를 사용하는 다른 이점은 이의 높은 점착 계수에 관한 것이다.탄소-유사 표면에 대한 이산화질소 분자의 물리흡착(physisorption)은 특히, 탄소-유사 표면에 대한 분자성 산소에 의해 형성된 유사한 결합의 강도와 비교할 경우, 상대적으로 강하다. 따라서, 실리콘, 루테늄 및 심지어 탄소 표면에 대한 이산화질소의 점착 가능성은 1에 가깝다. 이러한 결합세기가 주어졌기 때문에, 수많은 이산화질소 분자는 언제든지 광학적 요소의 표면에 결합할 것이다. 이는 세정이 필요한 정확한 위치에 세정제(cleaning agent)의 집중화를 제공하며 따라서 상기 공정의 효율을 증가시킨다.
이산화질소는 단독으로, 또는 불활성 기체와 혼합되거나 산소, 수소 및/또는 물과 혼합되어 시스템으로 전달될 수 있다. 기존의 세정제, 특히 산소, 수소 및/또는 물과 함께 이산화질소를 포함하여 이루어지는 조성물은 대단히 효과적인 세정 방법을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 특히, 산소의 존재 하에서 이산화질소를 사용하면 특히 효과적인 세정제로 알려져 있는 오존의 생성을 야기한다. 예를 들어, 오존은 하기와 같이 생성될 수 있다:
NO2+ hν → NO + O
O + O2→ O3(오존)
또는
VOCs + NOx+ hν → O3+ 다른 오염물질
(상기 식에서, VOCs는 휘발성 유기 화합물을 나타낸다).
일반적으로, 기체 조성물은 공간 내의 탄화수소 기체의 분압의 5배 이상, 바람직하게는 10배 이상인 분압으로 공간에 제공된다. EUV 시스템에서, 기체 조성물은 일반적으로 연속적 또는 거의 연속적인 작동으로, 바람직하게는 102-104의 NO2: CxHy 비로 공급된다. 도입된 기체 조성물의 실제 분압은 일반적으로 10-4내지 10-5mbar정도이다. 기체 조성물이 불활성 종 뿐만 아니라 활성 세정제를 포함하여 이루어질 경우, 상기 분압은 일반적으로 세정제의 압력을 말하는 것이다. 일반적으로, 당업자는 당해 기술 분야에 공지된 기술에 기초하여 사용하기에 적합한 분압을 선택할 수 있을 것이다. 그러나, 본 명세서에 개시된 기체 조성물의 낮은 흡착률은 표준 O2/UV 기술에 사용될 수 있었던 것보다 더 높은 분압이 허용될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만, 본 발명은 살숭된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 설명은 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명에 따르면, DUV 및 EUV리소그래피 모두에 효과적으로 사용될 수 있고, 분자오염을 인시투로 제어할 수 있는 수단을 포함하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.

Claims (14)

  1. - 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
    - 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
    - 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하고 있는 리소그래피 투영장치에 있어서,
    - 1이상의 과할로겐화 C1-C6알칸; 및
    - 필수적으로 1이상의 질소 및 수소, 산소 및 할로겐으로부터 선택된 1이상의 원자로 구성된 1이상의 화합물 중 1이상을 상기 장치내의 공간에 공급하기 위한 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    선택적으로 N2및/또는 H2및/또는 1이상의 불활성 기체와 함께,
    - 1이상의 과할로겐화 C1-C6알칸; 및
    - 필수적으로 1이상의 질소 및 수소, 산소 및 할로겐으로부터 선택된 1이상의 원자로 구성된 1이상의 화합물 중 1이상으로 필수적으로 구성된 조성물을 상기 장치에 있는 공간에 공급하기 위한 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 장치가 1이상의 알칸 및/또는 1이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    1이상의 알칸이 테트라플루오로메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    1이상의 화합물이 1이상의 질소 수소화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    1이상의 화합물이 암모니아, 디아젠, 하이드라진 및 이의 염 중 1이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    1이상의 화합물이 질산을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급수단이 N2및 H2중 1이상을 더 공급하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    1이상의 화합물이 이산화질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공급수단이 산소, 수소 및 물 중 1이상을 더 공급하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영 빔이 공간을 통과하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공간이 적어도 방사선 시스템의 일부 및/또는 적어도 투영 시스템의 일부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    1이상의 알칸 및/또는 1이상의 화합물의 수많은 분자를 여기시키거나 및/또는 해리시키기 위한 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  14. - 적어도 부분적으로는 한 층의 방사선감응재로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
    - 상기 투영빔이 통과하는 공간에,
    - 1이상의 과할로겐화 C1-C6알칸; 및
    - 필수적으로 1이상의 질소 원자 및 수소, 산소 및 할로겐으로부터 선택된 1이상의 원자로 구성된 1이상의 화합물 중 1이상을 공급하는 단계;
    - 1이상의 알칸 및/또는 1이상의 화합물의 수많은 분자를 여기시키거나 및/또는 해리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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