KR20040035780A - 포토리소그라피 방법 및 최소 공간분산을 갖는 유브이투과용 플루오라이드 결정 - Google Patents

포토리소그라피 방법 및 최소 공간분산을 갖는 유브이투과용 플루오라이드 결정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 UV 리소그라피 방법을 포함한다. 상기 리소그라피 방법은 200-㎚ 미만의 광을 갖는 방사원을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 공간 분산을 가지는 입체 플루오라이드 결정 광학 부품을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 입체 플루오라이드 결정은 200㎚ 미만으로 플루오라이드 결정 공간 분산을 최소화시키는 전체 등방성 편극성을 생성시키도록 서로 다른 광학 편극성을 가지는 알칼리 토금속(10, 20, 30)의 화합물을 포함한다. 혼합 결정의 제조 원리는 유전 텐서의 파장 의존성을 파장-독립 값을 사용해, 두 경우에 대한 양자역학론을 기초하여 대략적으로 어림할 수 있을 것이라는 사실에 기초한다. 이는 보다 큰 굴절률을 갖는 보다 극성인 이온은 또한 공간 분산에 더욱 기여할 수 있음을 의미한다.

Description

포토리소그라피 방법 및 최소 공간분산을 갖는 유브이 투과용 플루오라이드 결정{Photolithographic method and UV transmitting fluoride crystals with minimized spatial dispersion}
200㎚ 미만의 자외선 파장 광을 사용하는 투영 광학 포토리소그라피 방법/시스템은 보다 작은 크기를 얻을 수 있다는 혜택을 제공한다. 157㎚ 및 193㎚의 자외선 파장을 사용하는 이와 같은 방법/시스템은 보다 작은 크기를 갖는 내장 회로의 제조방법을 개선할 수 있는 가능성을 갖고 있다. 내장 회로의 대량 생산에서 200㎚ 미만 UV의 상업적 이용 및 채택은 고 품질 광학 성능을 갖는 경제적으로 제조가 가능한 광학 플루오라이드 결정의 유용성에 따라 좌우된다.
200㎚ 미만에서 사용하기 위한 플루오라이드 결정은 사용 파장에서의 높은 내부 투과율(> 98%/㎝), 높은 굴절률 균일성(< 2ppm) 및 낮은 잔여 스트레스 복굴절(< 3㎚/㎝)을 가져야 한다. 스트레스 복굴절은 제조공정 중의 결과이며 결정의 조심스러운 어닐링 단계를 통해 최소화시킬 수 있다. 통상적으로 이러한 응용분야에 사용되는 결정은 입체형이며 따라서 결정 축에 대해 대칭성을 나타내는 반면, 예를 들어, 유리같은 등방성은 아니다. 이러한 차이점은 "공간 분산(spatial dispersion)"이라 불리우는 특성을 사용하면 분명해진다. 공간 분산은 광 전파 방향에 의존적인 복굴절의 존재로 설명되는 특성이다. 유리(등방성 물질)는 이와 같은 의존성을 갖지 않는다. 그러나, Ge, Si, 및 GaP와 같은 입체 결정에서는 파장의 1/λ2편차를 나타내는 것으로 확인할 수 있는 이러한 의존성이 존재한다(Optical Anisotropy of Silicon Single Crystals, by J. Pastrnak and K. Vedam, PHYSICAL REVIEW B, VOLUME 3, NUMBER 8, APRIL 15, 1971, ㅔ.2567-2571; COMPUTATIONAL SOLID STATE PHYSICS, BY Peter Y. Yu and Manuel Cardona, Plenum Press, N.Y., edited by F. Herman, 1972; Spatial Dispersion In The Dielectric Constant of GaAs, by Peter Y. Yu and Manuel Cardona, SOLID STATE COMMUNICATIONS, VOLUME 9, NUMBER 16, August 15, 1971, pp. 1421-1424). 상술한 효과, 공간 분산은 광 파장 λ가 원자간의 간격보다 훨씬 큰 한계에서는 입체 결정의 유전응답(dielectric response)이 없다. 파장이 작아질 수록, 유전응답의 추가 한계는 더 이상 무시할수 없다. 입체 결정에서, 결정 구조의 반전대칭은 첫번째의 0이 아닌 기여가 1/λ2순서로 일어나고 1/λ 순서로는 일어나지 않도록 한다. 유전반응(공간 분산 포함)이 광 전파 방향에 어떻게 의존적일 수 있는가를 설명하기 위한 텐서(tensor)와 이의 변형을 사용하는 유전반응 및 결정 대칭의 수학적 설명은 다음 수학식 1과 같다. 유전반응은ε ij 로 표시되는 랭크 2 텐서를 사용하여 기술하였다. 공간 분산의 가장 낮은 효과는α ijkl 로 표시되는 랭트 4 텐서로 설명하였다.
상기심볼은 광의 파장벡터(wavevector)를 나타내며; 광 전파의 방향을 지시하고 이의 크기는 2π/λ이다. 상기 수학식은 유전 텐서의 장-파장 또는부분은α ijkl 텐서 곱하기 파장 벡터의 x-, y-, 또는 z- 성분의 합을 통해 수정할 수 있다(k와l에서의 합은 x, y, 및 z 좌표 방향에 걸친 합이다). 이러한 수정 조건은 공간 분산 원을 나타낸다. 이러한 조건없이는, 입체 결정은 완전한 등방성 유전 텐서ε ij 을 가지고 따라서 공간 분산을 갖지 않는다.α ijkl 텐서에서 가능한 3x3x3x3 = 81 조건에서, 단지 3만이 0이 아니며 섬 아연광(zincblende) 또는 플르오라이트 구조 결정과 같이 m3m 대칭성 입체 결정에서는 분명하다. 랭크 4 텐서는 3 텐서 불변량을 가지는 것으로 알려져있다. 유리와 같이 완전한 등방성 시스템에서는, 텐서α ijkl 는 단지 2개의 독립적인 0이 아닌 부품을 가질 수 있고, 다음의 수학식 2를 따른다.
(α1111- α1122)/2 - α1212= 0
독립적인 0이 아닌 부품은 α1111과 α1122로 할 수 있다. m3m 대칭성 입체 시스템에서, 상기 수학식 2를 만족할 필요는 없으며,α ijkl 의 3개의 독립적인 0이 아닌 부품이 존재한다. 이는 α1111, α1122및 α1212일 수 있다. 상기 처음 두개의 텐서 불변량은 등방성 유리에 존재하므로, 어떠한 비등방성을 부여할 수 없다. 따라서 입체 결정에서의 공간 분산으로 부터의 모든 비등방성은 하기 수학식 3과 관련된다.
(α1111- α1122)/2 - α1212≠ 0
입체 시스템에서 텐서 부품의 조합 값은 공간 분산과 관련된 모든 비등방성 광학 특성에 대한 규모를 정한다. 이러한 상수는 통상적인 분산률, 즉, 명시된 1/λ2보다 훨씬 적은 파장 편차로 편차를 갖는 광 파장에 의존적이다. 본 발명은 주어진 디자인의 파장에서 (α1111- α1122)/2 - α1212을 최소화하거나 또는 바람직하게는 0이 되도록 물질을 어떻게 디자인하는 가를 보여준다.
UV 리소그라피 시스템에서 사용하는데 가능한 물질인 순수한 칼슘 플루오라이드 또한 공간 분산을 나타낸다. 공간 분산은 상기 결정의 고유한 특성이고 어닐링과 같은 공정을 통해서 감소시킬 수 없다. 스트레스-유도 복굴절과 공간 분산 복굴절은 이들 각각의 파장 의존성에 따라 구별될 수 있다. 파장의 공간분산의 편차는 굴절률 또는 스트레스-유도 복굴절 편차와 비교해 매우 크며, 대략적인 의존성을 나타내는 스트레스 복굴절은 1/λ2의존성을 가지는 굴절률 및 공간 분산이 기대된다.
스트레스 또는 결정의 공간 분산으로 부터 유래하건 간에, 복굴절은 고성능 광학 시스템에 유해한 효과를 가질 수 있다. 다수 이미지의 형성이 주요한 문제이다. 상 전방 뒤틀림 또한 이미지화 및 계량법에서 문제가 된다. 공간 분산의 파장 의존성 및 레이저의 대역폭이 주어지면, 분산은 중요한 이슈가 된다. 따라서 고성능 광학 이미지화 시스템에 사용되는 물질에 복굴절의 양을 최소화시키는 것이 중요하다. 전술한 바와 같이, 스트레스-관련 복굴절은 공정(어닐링)을 통해 최소화할 수 있는 반면 공간 분산은 다른 방식으로 처리해야 하는 고유한 특성이다. 상기 문제를 해결하기 위한 한 방법은 최소화된 공간 분산을 가지는 혼합 결정을 제조하는 것으로, 최소화된 공간 분산을 전달할 수 있는 2 또는 3 다른 알칼리 토금속 양이온을 함유하는 단일 입체 플루오라이드 결정을 제조하는 것이다. 이러한 방법은 주어진 결정의 공간 복굴절이 처음에 언급한 Si 및 Ge 결정과 유사한, 양이온의 편극성에 의해 대개 결정된다. 구체적으로, 편극성 경향에 기초하여 CaF2에 대한 SrF2,CdF2또는 BaF2의 고유 복굴절의 신호 변화를 사용하였다.
-발명의 요약-
본 발명은 UV 리소그라피 방법에 관한 것이다. 상기 리소그라피 방법은 200㎚ 미만 파장의 방사원을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 최소한의 공간 분산을 가지는 입체 플루오라이드 결정 광학 부품을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 입체 플루오라이드 결정은 200㎚ 미만의 플루오라이드 결정 공간 분산을 최소화시키는 전체 등방성 편극성을 생성하도록 서로 다른 광학 편극성을 가지는 알칼리 토 양이온의 화합물을 포함한다. 혼합 결정의 제조 원리는 유전 텐서의 파장 의존성을 파장-독립 값을 사용해, 두 경우에 대한 양자역학론을 기초하여 대략적으로 어림할 수 있을 것이라는 사실에 기초한다. 보다 큰 굴절률을 가지는 보다 극성인 이온은 또한 공간 분산에 더욱 기여할 수 있음을 의미한다. 이러한 예측 경향의 일부를 하기 표에서 볼 수 있다. 입체 결정 구조에 대해서는 하기 클라우시우스-모조띠(Clausius-Mossotti)식이 적합하다.
상기 식에서n은 굴절률이고, Nj는 전자 편극성 αj로 특징지워지는 타입 j 이온의 양이다. 총 분자 편극성은 하기 수학식 5로 정의된다.
상기V mol 은 분자당 부피이다. 플루오라이트와 같은 입체 fcc 결정에서,V mol = a3/4이고 a는 입체 격자 상수이다. 이는 분자 편극성을 하기 수학식 6을 통해 분자 편극성을 해결할 수 있게 한다.
하기 표 1에는 일부 입체 물질의 격자 상수 및 굴절률을 나타내었다.
결정 a(옹스트롬) 계수 n α(옹스트롬3) Δn x 107
Si 5.43 3.44 2.49 +50
GaAs 5.653 3.4 8.40 +70
Ge 5.66 4.00 9.02 +135
CaF2 5.463 1.434 2.534 -11
SrF2 5.800 1.438 3.057
BaF2 6.200 1.475 4.005
상기 표에서, 마지막 컬럼의 Δn x 107은 상기 물질에 대해 측정한 고유 복굴절 값이다. 입체 반도체에서 분명한 경향은 Δn 및 분자 편극성 α의 크기와 관련된다. 유사하게, 입체 플루오라이드에서 분자 편극성 경향을 고려할 수 있다. CaF2는 가장 낮은 것을 가진다. 편극성과 함께 Δn의 경향은 어떤 다른 입체 플루오라이드가 -11을 극복할 수 있을 만큼 충분한 양의 값의 Δn을 가지며 궁극적으로전체 양의 값의 Δn을 유도하게 됨을 보여준다.
분자 편극성을 상술하였으나 양이온의 이온 편극성은 상술한 내용을 공식화 하는데 사용할 수 있다. 모든 물질은 동일한 양이온 대 음이온 비율을 가지고 동일한 음이온을 가진다. 적정 비율의 알칼리 토 양이온을 혼합한 입체 결정은 최소화된 공간 분산을 가지는 물질을 생성한다.
본 발명은 최소화된 공간 분산양을 가지는 플루오라이드 결정을 포함한다. 상기 플루오라이드 화합물 결정은 입체 플루오라이드 결정 분자 구조를 가지고 복수의 제1 알칼리 토금속 양이온 및 복수의 제2 알칼리 토금속 양이온 및 복수의 제3 알칼리 토금속 양이온을 포함한다. 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 높은 편극성을 가지고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 낮은 편극성을 가진다. 상기 플루오라이드 결정에서 제1, 제2 및 제3 알칼리 토금속 양이온의 적절한 화합물은 최소화된 공간 분산을 나타내는 결정을 생성한다.
본 발명은 디.씨. 알랜, 엔. 에프. 보렐리, 씨. 엠. 스미스 및 알. 더블유. 스패로우가 포토리소그라피 방법 및 최소 공간 분산을 갖는 유브이 투과용 플루오라이드 결정의 제목으로 2001년 9월 14일 출원한 미국 가출원 제60/322,408호를 우선권으로 청구한다.
본 발명은 광학 투영 리소그라피 방법 및 포토리소그라피에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 193㎚ 영역 및 157㎚ 영역의 파장을 사용하는 유브이 리소그라피 시스템과 같은 200㎚ 미만의 자외선(UV) 파장을 사용하는 광학 포토리소그라피 시스템에서 사용하기 위한 최소 공간 분산을 갖는 플루오라이드 결정에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 입체 플루오라이드 결정 광학 부품 E을 갖는 리소그라피 방법/시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 혼합 입체 플루오라이드 결정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 혼합 입체 플루오라이드 결정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 혼합 입체 플루오라이드 결정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 혼합 입체 플루오라이드 결정의 몰 비율을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 도 1과 같은 포토리소그라피 방법을 포함한다. 본 발명의 방법은 200-㎚ 미만의 방사원을 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게 상기 방사원은 약 193㎚의 레이저 방출 파장 λ를 생성하는 엑시머 레이저이다.
본 발명은 도 1과 같은 포토리소그라피 방법을 포함한다. 본 발명의 방법은 200-㎚ 미만의 방사원을 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게 상기 방사원은 약 157㎚의 레이저 방출 파장 λ를 생성하는 엑시머 레이저이다.
본 발명의 방법은 200㎚ 미만으로 공간 분산을 최소화시키는 전체 등방성 편극성을 생성하도록 다른 광학 편극성을 가지는 알칼리 토 양이온의 화합물을 포함한다.
도 2는 서로 다른 광학 편극성을 가지는 금속 양이온(10, 20, 30)을 가지는 본 발명의 입체 플루오라이드 화합물 결정의 일 실시예를 나타낸다. 상기 금속 양이온의 화합물은 제2 광학 편극성을 가지는 복수의 제2 금속 양이온(20)과 혼합된 제1 광학 편극성을 가지는 복수의 제1 금속 양이온(10)을 포함한다. 바람직하게, 상기 금속 양이온의 화합물은 제3 광학 편극성을 가지는 복수의 제3 금속 양이온(30)을 포함한다. 다른 광학 편극성의 화합물은 진공 VU 파장 범위에서 공간 분산을 최소화시킨다. 상기 혼합 입체 플루오라이드 결정은 바람직하게, 50중량ppm 미만, 좀 더 바람직하게는 30중량ppm 미만, 가장 바람직하게는 10중량ppm 미만의 산소 함량을 갖는다. 바람직하게 저 산소 함량의 혼합 입체 플루오라이드 결정은 10중량ppm 미만, 보다 바람직하게는 1중량ppm 미만의 금속 오염도를 갖는다. 바람직하게 상기 저 산소 함량 저 금속 오염도 입체 플루오라이드 결정은 95%/㎝보다 큰, 보다 바람직하게는 >97%/㎝, 가장 바람직하게는 ≥99%/㎝의 157㎚ 투과율 정도를 갖는다.
상기 혼합 플루오라이드 결정은 도 2 내지 4에 나타낸 것과 같은 입체 구조를 갖는다. 상기 플루오라이드 화합물 결정은 복수의 제1 알칼리 토금속 양이온 및 복수의 제2 알칼리 토금속 양이온을 포함한다. 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 높은 편극성을 가지고 제2 알칼리 토금속 양이온은 상기 제1 알칼리 토금속 양이온 편극성 미만의 낮은 편극성을 가진다.
바람직하게 제2 알칼리 토금속 양이온(20)은 칼슘이다. 바람직한 일 실시예에 있어서 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 바륨이다. 바람직한 일 실시예에 있어서 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 스트론튬이다.
바람직하게 상기 혼합 플루오라이드 결정은 2㎚/㎝ 미만, 바람직하게는 1㎚/㎝ 미만의 633㎚에서 스트레스-복굴절을 가진다. 바람직하게 혼합 플루오라이드 결정은 50중량ppm 미만, 바람직하게는 < 30중량ppm, 가장 바람직하게는 < 10중량ppm의 산소 오염 정도를 가진다. 바람직하게 상기 혼합 플루오라이드 결정은 1중량ppm 미만, 보다 바람직하게는 < 0.5중량ppm의 납 오염도를 가진다. 바람직하게 상기 광학 플루오라이드 결정은 10중량ppm 미만, 보다 바람직하게는 < 5중량ppm의 금속 오염도를 가진다. 바람직하게 혼합 플루오라이드 결정은 적어도 95%/㎝의 157㎚에서의 내부 투과율을 가진다. 바람직하게 상기 제2 알칼리 토금속 양이온의 양은 상기 제1 알칼리 토금속 양이온의 양과 동일하다. 바람직하게 상기 제2 알칼리 토금속양이온의 양은 상기 제1 알칼리 토금속 양이온 보다 크고, 보다 바람직하게는 상기 제2 금속 양이온 양은 두배의 제1 금속 양이온 양과 동일하고, 더욱 바람직하게는 3배의 제1 금속 양이온 양과 같으며, 더욱 바람직하게는 4배와 같다.
다른 바람직한 일 실시예에 있어서 상기 제2 알칼리 토금속 양이온의 양은 상기 제1 알칼리 토금속 양이온의 양 미만, 보다 바람직하게는 상기 제1 알칼리 토금속 양이온 양의 두배 미만, 보다 바람직하게는 3배 미만, 더욱 바람직하게는 4배 미만, 더욱 바람직하게는 5배 미만, 더욱 바람직하게는 6배 미만, 더욱 바람직하게는 7배 미만이다. 바람직하게 상기 혼합 플루오라이드 결정의 제1 금속 양이온의 높은 편극성은 0.5 파울링(Pauling) 편극성 옹스트롬3단위보다 크고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온의 낮은 편극성 0.5 파울링 편극성 옹스트롬3단위 미만이다. 바람직하게 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 0.8 파울링 편극성 옹스트롬3단위 미만의 낮은 편극성을 가진다. 바람직하게 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 0.8 파울링 편극성 옹스트롬3단위보다 큰 높은 편극성을 가진다. 바람직하게 상기 혼합 플루오라이드 결정의 제1 알칼리 토금속 양이온은 1.05보다 큰 결정 이온 반경을 가지고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 1.05 미만의 결정 이온 반경을 가진다.
바람직하게 상기 혼합 플루오라이드 결정의 제1 금속 양이온의 높은 편극성은 2.9(옹스트롬3) α분자 편극성보다 크고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온의 낮은편극성은 2.9(옹스트롬3) α분자 편극성 미만이다. 바람직하게 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 2.6(옹스트롬3) α분자 편극성 미만의 낮은 편극성을 가진다. 바람직하게 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 3(옹스트롬3) α분자 편극성보다 큰 높은 편극성을 가진다. 바람직하게 상기 혼합 플루오라이드 결정의 제1 알칼리 토금속 양이온은 입체 격자 상수 a > 5.6(옹스트롬)을 가지고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 입체 격자 상수 a < 5.6(옹스트롬)을 가진다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 혼합 플루오라이드 결정은 제3 편극성을 가지는 제3 금속 양이온을 포함하는 세개의 금속 양이온의 화합물이다. 바람직하게 상기 제1 금속 양이온의 높은 편극성은 1 파울링 편극성 옹스트롬3단위보다 크고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온의 낮은 편극성은 0.5 파울링 편극성 옹스트롬3단위 미만이며 상기 제3 알칼리 토금속 양이온 편극성은 0.5 내지 1 파울링 편국성 옹스트롬3단위이다. 바람직하게 혼합 플루오라이드 결정의 제1 금속 양이온의 높은 편극성은 3.9(옹스트롬3) α분자 편극성보다 크고 상기 제2 알칼리 토금속 야이온의 낮은 편극성은 2.6(옹스트롬3) α분자 편극성 미만이며, 상기 제3 알칼리 토금속 양이온의 편극성은 2.6 내지 3.9(옹스트롬3) α분자 편극성이다. 바람직하게 상기 혼합 플루오라이드 결정의 제1 알칼리 토금속 양이온은 입체 격자 상수 a >6(옹스트롬)을 가지고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 입체 격자 상수 a < 5.5(옹스트롬)이며 상기 제3 알칼리 토금속 양이온은 입체 격자 상수 a가 5.5 내지 6(옹스트롬)이다.
본 발명은 최소한의 공간 분산을 나타내는 혼합 플루오라이드 결정을 포함한다. 상기 혼합 결정은 복수의 제1 알칼리 토금속 양이온, 복수의 제2 알칼리 토금속 양이온 및 복수의 제3 알칼리 토금속 양이온으로 이루어진 입체 구조를 갖는다. 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 높은 편극성을 가지고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 낮은 편극성을 가지며 상기 제3 알칼리 토금속 양이온은 중간 편극성을 갖는다. 상기 제1 및 제3 알칼리 토금속 양이온은 단파장에서 양의 공간 분산을 전달하는 능력을 제공하는 반면 제2 알칼리 토금속 양이온은 음의 공간 분산을 제공한다. 바람직하게 상기 제1 알칼리 토금속 양이온의 높은 편극성은 1 파울링 편극성 옹스트롬3단위보다 크고, 상기 제2 알칼리 토금속 양이온의 낮은 편극성은 0.5 파울링 편극성 옹스트롬3단위미만이며 상기 제3 알칼리 토금속 양이온의 중간 편극성은 0.5 내지 1 파울링 편극성 옹스트롬3단위이다. 바람직하게 상기 결정은 5㎚/㎝ 미만의 633㎚에서의 스트레스-복굴절, < 50중량ppm 산소 오염 정도 및 적어도 95%/㎝의 157㎚에서의 내부 투과율을 가진다. 바람직하게 상기 결정의 제1 알칼리 토금속 양이온은 1.25A 보다 큰 결정 이온 반경을 가지고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 1.05A 미만의 결정 양이온 반경을 가지며 상기 제3 알칼리 토금속 양이온은 1.05 내지 1.25A의 결정 이온 반경을 가진다.
도 2는 혼합 결정이 3개의 다른 알칼리 토금속 양이온(10, 20 및 30)의 화합물인 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 도 5의 그래프에서의 몰 비는 낮은 편극성 양이온인 Ca, 높은 편극성 양이온인 Ba, 및 중간 편극성 양이온인 Sr의 3개의 다른 알칼리 토금속 양이온의 바람직한 조성을 나타낸다. 표 2는 본 발명에 따른 실시예 A1 내지 A5의 CaF2+ BaF2+ SrF2혼합 결정 중량%를 나타내고 있다. CaF2(낮은 편극성) + BaF2(높은 편극성) + SrF2(중간 편극성)의 알칼리 토 화합물 결정 중량% 범위는 6 내지 35중량%의 CaF2, 29 내지 45중량%의 BaF2및 37 내지 49중량%의 SrF2; 좀 더 바람직하게는 6.8 내지 32.6중량%의 CaF2, 29.6 내지 44.7중량%의 BaF2및 37.9 내지 48.5중량%의 SrF2이다. 보다 바람직한 범위는 12 내지 26중량%의 CaF2, 32 내지 41중량%의 BaF2및 41 내지 48중량%의 SrF2; 좀 더 구체적으로, 보다 바람직하게는 12.6 내지 25.8중량%의 CaF2, 32.7 내지 40.3중량%의 BaF2및 41.5 내지 47.2중량%의 SrF2이다. 가장 바람직한 범위는 17 내지 21중량%의 CaF2, 33 내지 38중량%의 BaF2및 43 내지 47중량%의 SrF2; 좀 더 구체적으로, 가장 바람직하게는 18.9±2중량%의 CaF2, 35.4±2중량%의 BaF2및 45.67±2중량%의 SrF2이다. 좀 더 구체적으로 가장 바람직한 3개의 양이온 화합물 결정은 18.9±중량%의 CaF2, 35.4±중량%의 BaF2및 45.67±1중량%의 SrF2이다.
CaF2+ BaF2+ SrF2혼합 결정 중량%
A1 A2 A3 A4 A5
CaF2 32.56 18.92 6.82 12.56 25.80
BaF2 29.55 35.41 44.69 40.29 32.69
SrF2 37.89 45.67 48.49 47.15 41.51
CaF2+ BaF2+ SrF2의 알칼리 토 화합물 결정 중량%
바람직한 범위 보다 바람직한 범위 가장 바람직한 범위
CaF2 6 내지 35중량%(6.8 내지 32.6) 12 내지 26중량%(12.6 내지 25.8) 17 내지 21중량%(18.9±2; ±1)
BaF2 29 내지 45중량%(29.6 내지 44.7) 32 내지 41중량%(32.7 내지 40.3) 33 내지 38중량%(35.4±2; ±1)
SrF2 37 내지 49중량%(37.9 내지 48.5) 41 내지 48중량%(41.5 내지 47.2) 43 내지 47중량%(45.67±2; ±1)
도 3은 혼합 결정이 두개의 다른 알칼리 토금속 양이온(10 및 20)의 화합물인 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 높은 편극성 양이온은 Ba 이고 낮은 편극성 양이온은 Ca이다. 표 3은 본 발명에 따른 실시예 B1 내지 B5의 CaF2+ BaF2혼합 결정 중량%를 나타낸다. 상기 CaF2(낮은 편극성) + BaF2(높은 편극성)의 알칼리 토 화합물 결정 중량% 범위는 47 내지 66중량%의 CaF2및 34 내지 53중량%의 BaF2이고; 좀 더 바람직하게는 47.5 내지 65.5중량%의 CaF2및 34.5 내지 52.5중량%의 BaF2이다. 보다 바람직한 범위는 51 내지 63중량%의 CaF2및 38 내지 49중량%의 BaF2이며; 좀 더 구체적으로 더욱 바람직하게는 51 내지 61.2중량%의 CaF2및 38.8 내지 49중량%의 BaF2이다. 가장 바람직한 범위는 55 내지 59중량%의 CaF2및 40 내지 45중량%의 BaF2이고; 좀 더 구체적으로 57.2±2중량%의 CaF2및 42.8±2중량%의 BaF2이다.좀 더 구체적으로 가장 바람직하게는 57.2±1중량%의 CaF2및 42.8±1중량%의 BaF2이다.
CaF2+ BaF2혼합 결정 중량%
몰% 중량%
B1 CaF2 81 65.5
BaF2 19 34.5
B2 CaF2 67 47.5
BaF2 33 52.5
B3 CaF2 75 57.2
BaF2 25 42.8
B4 CaF2 78 61.2
BaF2 22 38.8
B5 CaF2 70 51
BaF2 30 49
CaF2+ BaF2의 알칼리 토 화합물 결정 중량%
바람직한 범위 보다 바람직한 범위 가장 바람직한 범위
CaF2 47 내지 66중량%(47.5 내지 65.5) 51 내지 63중량%(51 내지 61.2) 55 내지 59중량%(57.2)
BaF2 34 내지 53중량%(34.5 내지 52.5) 38 내지 49중량%(38.8 내지 49) 40 내지 45중량%(42.8)
도 4는 혼합 결정이 두개의 서로 다른 알칼리 토금속 양이온(20 및 30)의 화합물인 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 높은 편극성 양이온은 Sr이고 낮은 편극성 양이온은 Ca이다. 표 4는 본 발명에 따른 실시예 C1 내지 C5의 CaF2+ SrF2혼합 결정 중량%를 나타내었다. CaF2(낮은 편극성) + SrF2(높은 편극성)의 알칼리 토 화합물 결정 중량%는 7 내지 36중량% CaF2및 64 내지 93중량% SrF2이고; 좀 더 바람직하게는 7.8 내지 35.5중량%의 CaF2및 64.5 내지 92.2중량%의 SrF2이다. 보다 바람직한 범위는 14 내지 29중량%의 CaF2및 71 내지 86중량%의 SrF2이고; 좀 더 구체적으로 바람직하게는 14.2 내지 28.4중량%의 CaF2및 71.6 내지 85.8중량%의 SrF2이다. 가장 바람직한 범위는 18 내지 24중량%의 CaF2및 76 내지 82중량%의 SrF2이며; 좀 더 구체적으로는 21±2중량%의 CaF2및 79±2중량%의 SrF2이다.
CaF2+ SrF2혼합 결정 중량%
몰% 중량%
C1 CaF2 12 7.8
SrF2 88 92.2
C2 CaF2 47 35.5
SrF2 53 52.5
C3 CaF2 30 57.2
SrF2 70 42.8
C4 CaF2 21 61.2
SrF2 79 38.8
C5 CaF2 39 51
SrF2 61 49
CaF2+ SrF2의 알칼리 토 화합물 결정 중량%
바람직한 범위 보다 바람직한 범위 가장 바람직한 범위
CaF2 47 내지 66중량%(47.5 내지 65.5) 51 내지 63중량%(51 내지 61.2) 55 내지 59중량%(57.2)
SrF2 34 내지 53중량%(34.5 내지 52.5) 38 내지 49중량%(38.8 내지 49) 40 내지 45중량%(42.8)
본 발명은 종래 당 분야에서의 문제점을 극복하고 200-㎚ 미만 자외선 파장의 내장 회로의 제조법을 향상시키기 위해 사용할 수 있는 고 품질 결정을 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공한다. 당 분야의 당 업자들에게는 다양한 변형 및 변이가 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있음이 자명하다. 따라서, 본 발명은 본 발명에 첨부된 청구항 및 이의 동등물의 범주내에서 제공되는 본 발명의 변형 및 변이를 포함하고자 한다.

Claims (33)

  1. < 200-㎚ 광을 생성시키기 위해 200㎚ 미만의 방사원을 제공하는 단계,
    복수의 혼합 입체 플루오라이드 결정 광학 부품을 제공하는 단계, 여기서 상기 입체 플루오라이드 결정은 200㎚ 미만의 플루오라이드 결정 공간 분산을 최소화시키는 총 등방 편극성을 생성하도록 서로 다른 광 편극성을 가지는 알칼리토 양이온의 화합물을 포함하며,
    상기 입체 플루오라이드 결정 광학 부품을 통해 상기 < 200-㎚ 광을 투과시키는 단계,
    상기 광으로 리소그라피 패턴을 형성시키는 단계, 및
    상기 리소그라피 패턴을 감소시키고 상기 입체 플루오라이드 결정 광학 부품을 갖는 리소그라피 패턴을 UV 방사선 감응 리소그라피 프린팅 매체상에 투영하여 프린트된 리소그라피 패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 UV 리소그라피 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 200㎚ 미만의 방사원을 제공하는 단계는 193㎚의 레이저 방출 파장을 생성하는 엑시머 레이저를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 200㎚ 미만의 방사원을 제공하는 단계는 157㎚의 레이저 방출 파장을 생성하는 엑시머 레이저를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 양이온의 화합물은 제2 광학 편극성을 가지는 복수의 제2 금속 양이온과 혼합된 제1 광학 편극성을 가지는 복수의 제1 금속 양이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 플루오라이드 결정.
  5. 제4항에 있어서, 상기 금속 양이온의 화합물은 제3 광학 편극성을 가지는 제3 금속 양이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 플루오라이드 결정.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결정은 50중량ppm 미만의 산소 함량을 가지는 것을 특징으로 하는 입체 플루오라이드 결정.
  7. 제1항에 있어서, 상기 결정은 10중량ppm 미만의 금속 오염도를 가지는 것을 특징으로 하는 입체 플루오라이드 결정.
  8. 제1항에 있어서, 상기 결정은 95%/㎝ 보다 큰 157㎚ 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 입체 플루오라이드 결정.
  9. 입체 구조를 가지고 복수의 제1 금속 양이온 및 복수의 제2 금속 양이온을포함하며, 상기 제1 금속 양이온은 높은 편극성을 가지고 상기 제2 금속 양이온은 낮은 편극성을 가지며, 상기 제1 금속 양이온은 양의 공간 분산 전달능을 제공하고 상기 제2 금속 양이온은 음의 공간 분산 전달능을 제공하는 것을 특징으로 하는 최소량의 공간 분산으로 < 200-㎚ 광을 투과시키기 위한 혼합 플루오라이드 결정.
  10. 제9항에 있어서, 상기 결정은 2㎚/㎝ 미만의 633㎚에서의 스트레스 복굴절을 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  11. 제9항에 있어서, 상기 결정은 50중량ppm 미만의 산소 오염도를 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  12. 제9항에 있어서, 상기 결정은 1중량ppm 미만의 납 오염을 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  13. 제9항에 있어서, 상기 결정은 10중량ppm 미만의 금속 오염도를 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  14. 제9항에 있어서, 상기 결정은 적어도 95%/㎝의 157㎚에서의 내부 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  15. 제9항에 있어서, 상기 제2 금속 양이온의 양은 상기 제1 금속 양이온의 양과 동일한 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 금속 양이온의 양은 상기 제1 금속 양이온의 양 보다 큰 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2 금속 양이온의 양은 상기 제1 금속 양이온의 양의 2배와 동일한 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 금속 양이온의 양은 상기 제1 금속 양이온의 양의 3배와 동일한 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 금속 양이온의 양은 상기 제1 금속 양이온의 양의 4배와 동일한 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  20. 제9항에 있어서, 상기 제2 금속 양이온의 양은 상기 제1 금속 양이온의 양 미만인 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 금속 양이온의 양은 상기 제1 금속 양이온의 양의 2배 미만인 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2 금속 양이온의 양은 상기 제1 금속 양이온의 양의 3배 미만인 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제2 금속 양이온의 양은 상기 제1 금속 양이온의 양의 4배 미만인 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  24. 제9항에 있어서, 상기 결정은 111 배향된 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 혼합 결정.
  25. 제9항에 있어서, 상기 결정은 001 배향된 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 혼합 결정.
  26. 제9항에 있어서, 상기 금속 양이온의 화합물은 제3 편극성을 가지는 복수의 제3 금속 양이온은 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1 금속 양이온의 높은 편극성은 1 파울링 편극성 옹스트롬3보다 크고, 상기 제2 알칼리 토금속 양이온의 낮은 편극성은 0.5 파울링편극성 옹스트롬3미만이고, 상기 제3 알칼리 토금속 양이온 편극성은 0.5 내지 1 파울링 편극성 옹스트롬3인 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  28. 제9항에 있어서, 상기 제1 금속 양이온의 높은 편극성은 0.5 파울링 편극성 옹스트롬3보다 크고, 상기 제2 알칼리 토금속 양이온의 낮은 편극성은 0.5 파울링 편극성 옹스트롬3미만인 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  29. 제9항에 있어서, 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 1.05A보다 큰 결정 이온 반경을 가지고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 1.05A 미만의 결정 이온 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  30. 입체 구조를 가지고 복수의 제1 알칼리 토금속 양이온 및 복수의 제2 알칼리 토금속 양이온 및 제3 알칼리 토금속 양이온을 포함하며, 상기 제1 알칼리 토 금속 양이온은 높은 편극성을 가지고 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 낮은 편극성을 가지며 상기 제3 알칼리 토금속 양이온은 중간 편극성을 가지며, 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 < 200㎚ 광에 양의 공간 분산 제공능을 제공하며, 상기 제3 알칼리 토금속 양이온은 < 200㎚ 광에 양의 공간 분산 전달능을 제공하며, 상기 제2 알칼리 토금속 양이온은 < 200㎚ 광에 음의 고유-복굴절 전달능을 제공하는 것을 특징으로 하는 최소량의 공간 분산으로 200㎚ 광 미만의 광을 투과시키기 위한 혼합 플루오라이드 결정.
  31. 제30항에 있어서, 상기 제1 알칼리 토금속 양이온의 높은 편극성은 1 파울링 편극성 옹스트롬3보다 크고 상기 제2 알칼리토 금속 양이온의 낮은 편극성은 0.5 파울링 편극성 옹스트롬3미만이며 상기 제3 알칼리토 금속 양이온의 중간 편극성은 0.5 내지 1 파울링 편극성 옹스트롬3인 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  32. 제30항에 있어서, 상기 결정은 5㎚/㎝ 미만의 633㎚에서의 스트레스-복굴절, < 50중량ppm 의 산소 오염, 및 적어도 95%/㎝의 157㎚에서의 내부 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
  33. 제30항에 있어서, 상기 제1 알칼리 토금속 양이온은 1.25A보다 큰 결정 이온 반경을 가지고 상기 제2 알칼리 토 금속 양이온은 1.05A 미만의 결정 이온 반경을 가지며 상기 제3 알칼리 토 금속 양이온은 1.05 내지 1.25A의 결정 이온 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 플루오라이드 결정.
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