KR20050043684A - 광학 요소, 상기 광학 요소를 포함하는 리소그래피 장치및 디바이스 제조방법 - Google Patents

광학 요소, 상기 광학 요소를 포함하는 리소그래피 장치및 디바이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 투과되는 최상부층을 구비한 광학 요소를 기술하며, 상기 최상부층의 구조체는 λ/2 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해 λ/10 보다 크거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체이다. 이러한 구조체는 상기 광학 요소에 대한 상기 최상부층을 통한 투과를 촉진시킨다.

Description

광학 요소, 상기 광학 요소를 포함하는 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{Optical element, lithographic apparatus comprising such optical element and device manufacturing method}
본 발명은 광학 요소, 특히 파장 λ를 갖는 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과되는 층을 포함하는 광학 요소에 관한 것으로, 상기 광학 요소는 rms 거칠기 값을 갖는 구조체를 포함하는 최상부층을 더 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 광학 요소를 포함하는 리소그래피 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부상으로 소정의 패턴을 적용하는 기계이다. 예를 들어, 리소그래피 장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝 수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층을 가진 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 하나 또는 몇 개의 다이의 일부로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 연속적으로 노광되는 인접해 있는 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스테퍼(stepper)와, 소정의 기준 방향("스캐닝"-방향)으로 투영빔을 통하여 패턴을 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스캐너(scanner)를 포함한다.
리소그래피 장치에 있어서 기판상에 묘화될 수 있는 피처의 크기는 투영 방사선의 파장에 의하여 제한된다. 디바이스의 밀도가 더욱 높은, 따라서 동작 속도가 더욱 높은 집적회로를 생산하기 위해서는, 더욱 작은 피처를 묘화할 수 있는 것이 바람직하다. 대부분의 현재의 리소그래피 투영장치는 수은 램프나 엑시머 레이저에 의하여 생성된 자외광을 채용하나, 더욱 작은 파장, 예를 들면 약 13nm의 파장을 사용하는 것이 제안되었다. 이러한 방사선은 극자외선(extreme ultraviolet; EUV) 또는 소프트 엑스선(soft x-ray)라고 칭해지며, 가능한 소스들은, 예를 들면 레이저-생성 플라즈마 소스(laser-produced plasma source), 방전 플라즈마 소스, 또는 전자 스토리지 링(electron storage ring)으로부터의 싱크로트론 방사선(synchrotron radiation)을 포함한다.
몇몇 극자외선 소스들, 특히 플라즈마 소스들은 넓은 주파수 범위에 걸치는 방사선을 방출하며, 심지어는 적외선(IR), 가시광선, 자외선(UV) 및 딥 자외선(deep ultraviolet)를 포함하기도 한다. 이러한 원하지 않는 주파수들은 전파(propagate)되어 조명 및 투영 시스템 내의 가열문제(heating problem)를 야기시키고 만약 차단되지 않는다면 레지스트의 원하지 않는 노광을 야기시키게 될 것이다; 조명 및 투영 시스템의 다중층 거울들이 원하는 파장, 예를 들면 13nm의 파장의 반사에 최적화되더라도, 이들은 광학적으로 평탄(flat)하고, IR, 가시광선, UV 파장에서는 상당히 높은 반사율을 가진다. 따라서, 투영빔을 위해 소스로부터 상대적으로 좁은 대역의 주파수를 선택하는 것이 필요하다. 비록 소스가 상대적으로 좁은 방출 라인(emission line)을 갖는 경우라도, 그 라인 밖의 방사선, 특히 더욱 긴 파장의 방사선을 배제시킬 필요가 있다. 이 기능을 수행하는 필터로서 얇은 멤브레인(thin membrane)을 사용하는 것이 제안되었다. 그러나, 이러한 막은 매우 섬세하고 200 내지 300℃ 이상으로 매우 뜨거워져서, 리소그래피 투영장치에 필요한 높은 파워레벨에서 높은 열적 응력 및 크래킹(cracking), 승화(sublimation) 및 산화가 나타나게 된다. 멤브레인 필터는 또한 일반적으로 원하는 방사선의 적어도 50%를 흡수한다.
유럽특허 EP1197803호에는 리소그래피 투영장치의 방사선 시스템내에 격자 스펙트럼 필터(grating spectral filter)가 사용되는 리소그래피 투영장치가 개시된다. 이 격자 스펙트럼 필터는 투영빔을 형성하는 원하는 파장들의 방사선은 지나가게 하고 원하지 않는 파장들의 방사선을 편향(deflect)시키도록 디자인된다. 이 격자 스펙트럼 필터는 원하는 파장들에서 1(unity)에 가까운 복소 굴절 지수(complex refractive index)를 갖는 물질로 실질적으로 형성되며 실리콘 돌출부(protrusion)들을 포함하여 이루어진다(이러한 구조체는 EUV 방사선에 대해 '비가시적(invisible)'임). 이러한 돌출부들은 박판형 톱니 프로파일(laminar sawtooth profile) 또는 박판형 방형파 프로파일(laminar square wave profile)(각각 EP1197803호의 도 3 및 도 4)을 가진다. 또한, 구조체들은 1nm의 rms 표면 거칠기를 생성하는 Ru 코팅을 가질 수도 있다.
이러한 코팅들을 갖는 상기 광학 필터들의 단점은, 그들 또한 많은 양의 원하는 방사선을 반사시키는 반면, (돌출부들을 통한) 투과가 요구된다는 점이다. 이에 따라, 본 발명의 목적은 (광학 요소의 적어도 일부분을 통한) 투과를 촉진시키거나 또는 원하는 파장들의 반사를 감소시키는 층을 구비한 필터, 렌즈 등과 같은 개선된 광학 요소들을 제공하는 것이다. 이러한 광학 요소들은 리소그래피 투영장치에서 사용되어 넓은 대역 소스로부터 EUV 방사선을 선택하고/선택하거나 원하지 않는 주파수들을 거부(reject)하도록 사용될 수도 있지만, 예를 들면 UV 또는 가시광선(VIS)과 같은 여타의 적용예들에서 사용될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 입사 EUV 방사선의 반사가 감소되는 층을 구비한 광학 필터, 광학 격자, 거울, 렌즈 등과 같은 광학 요소를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면,
- 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과되는 층, 및
- rms 거칠기 값을 갖는 구조체를 포함하는 최상부층을 포함하여 이루어지고,
상기 최상부층은 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 투과되며, 상기 최상부층의 구조체는 λ/2 보다 작거나 같은 공간 주기(spatial period)들에 대해 λ/10 보다 크거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체인 것을 특징으로 하는 광학 요소가 제공된다.
이러한 광학 요소의 장점은, 상기 광학 요소의 표면 상의, 특히 투과성 최상부층 상의 (예컨대, 소정 입사각으로 투영된) 방사선의 반사가, 구조체를 구비한 상기 투과성 최상부층의 존재로 인하여 감소된다는 점이다. 이에 따라, 보다 많은 방사선이 광학 요소의 투과성 최상부층 및/또는 (부분적으로) 투과성인 층을 통해 투과된다(예를 들어, E. Spiller, Soft Ray Optics, Spie Optical Engineering Press, US, 1994, ISBN 0-8194-1655-x 참조). 이러한 방식으로, 보다 많은 방사선이 광학 요소에 도달하고, 이에 따라 광학 요소가 예컨대 최적화된 필터 기능을 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 투과성 최상부층의 구조체가, λ/2 보다 크고 1㎛ 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해 λ 보다 작거나 같은 rms 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 광학 요소가 제공된다. 또 다른 실시예에서는, 적어도 부분적으로 투과성인 층이, 대략 λ/2 보다 크고 대략 1㎛ 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해 λ/50 보다 크거나 같고 λ 보다 작거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체, 보다 바람직하게는 대략 λ/2 보다 크고 대략 1㎛ 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해 대략 λ/50 보다 크거나 같고 대략 λ/2 보다 작거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체를 구비한 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소가 제공된다.
일 실시예에서, 투과성 최상부층은 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 방사선에 대해 비교적 낮은 허수부(imaginary part)의 굴절률을 갖는 물질로 이루어진다. 예컨대, EUV 적용예들에 있어서, 투과성 최상부층은 Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Ir, Au, Pa 및 U 중 하나 이상으로부터 선택된 물질을 포함한다. 이들 모든 요소들은 대략 100nm 보다 큰 EUV 방사선용 감쇠 길이(attenuation length)를 가진다. 또한, 물질들의 조합들은 B4C 또는 SiC 등과 같이 선택될 수 있다. 특정 실시예에서, 본 발명은 본 발명에 따른 광학 요소에 관한 것인데, 여기서 투과성 최상부층은 Be, B, C, Si, Zr, Nb, Mo 및 Ru로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 이상의 물질들을 포함한다. 상기 구조체의 물질은 투과성 최상부층의 물질과 상이할 수 있다. 하지만, 그들은 동일할 수도 있다.
특정 실시예에서, 본 발명은 투과성 최상부층이 적어도 Ru를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소를 포함한다. Ru를 이용하는 것의 장점은, 예컨대 산화에 대하여 Si 보다 상대적으로 보다 안정적이라는 점이다. 이러한 방식으로, 서브파장 거칠기는 구조체를 포함하는 비교적 안정된 투과성 최상부층에 의해 도입된다. 이러한 투과성 최상부층은 또한 예컨대 산화에 대한 광학 요소(의 일부)의 보호를 제공하기도 한다. 변형예에서, 본 발명은 투과성 최상부층 및 구조체가 Ru를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소에 관한 것이다. EP 1197803호에서, Ru 층은 단지 보호만을 제공할 수도 있지만, 이러한 EP 1197803호의 Ru 층의 존재는 또한 반사도 증대시킨다. EP 1197803호와는 대조적으로, 본 발명에 따른 구조체를 포함하는 투과성 최상부층은 보호 및 반사 감소 양자 모두가 가능하다.(그렇지 않으면, EP 1197803호에서와 같이 보호층에 의해 생성될 것임). Ru 다음에, 본 발명의 투과성 최상부층을 위하여 선택될 수 있고 비교적 화학적으로 불활성 층을 제공할 수 있는 여타의 물질로는 Au, Rh, Ir, Ag, C 등을 들 수 있다.
또 다른 실시예에서, (λ/10 보다 크거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는) 구조체는 λ/2 보다 작거나 같은, 예컨대 λ/5 이하의 공간 주기들을 가진다. 구조체의 공간 주기가 λ/2 미만이면, 반사 손실은 투과 이득(transmission gain)으로 '변환(convert)'된다. 대략 13.5nm의 EUV 방사선에 있어서, 공간 주기는 예컨대 대략 6nm 이하, 5nm 이하, 2.5nm 이하, 2nm 이하 또는 대략 1nm 보다 작거나 같을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 투과성 최상부층은, rms 값이 대략 λ/5 이상, 또는 λ/2 이상, 또는 λ 이상, 또는 2*λ 이상, 예컨대 대략 2nm 이상, 2.5nm 이상, 5nm 이상, 6nm 이상, 10nm 이상, 또는 대략 13.5nm 이상(대략 13.5nm의 EUV 방사선에 있어서) 혹은 λ/2 보다 작거나 같은 상술된 공간 주기들에 대해 훨씬 더 큰, 예컨대 20 또는 50nm인 것을 특징으로 하는 층일 수도 있다. EUV 적용예들에 대한 양호한 결과들은 1.5 내지 대략 50nm, 예컨대 2~20nm 사이의 rms 거칠기 값들로 얻어질 수도 있다. 또한, 이러한 대략 1.5 내지 50nm 사이의 rms 거칠기는, 예컨대 대략 10~2.5nm(상한값(λ/2))과 대략 1.0~4nm(하한값(λ/5)) 사이의 λ/2 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해 선택될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 최상부층의 구조체는 대략 λ/2 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해, 대략 λ/10 보다 크거나 같은 그리고 대략 4*λ 보다 크거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체이다. 바람직한 실시예에서, 최상부층의 구조체는 대략 λ/2 보다 작거나 같은 그리고 대략 λ/5 보다 크거나 같은 공간 주기들에 대해, 대략 λ/10 보다 크거나 같은 그리고 대략 4*λ 보다 크거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체이다.
또 다른 실시예에서, 구조체를 구비한 최상부층을 포함하는 광학 요소가 제공되는데, 상기 구조체는,
- 대략 λ/2 보다 작거나 같은 그리고 대략 λ/5 보다 크거나 같은 공간 주기들에 대해, 대략 λ/10 보다 크거나 같은 그리고 대략 4*λ 보다 작거나 같은 rms 거칠기 값; 및
- 대략 λ/2 보다 크고 그리고 대략 1㎛ 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해, 대략 λ/50 보다 크거나 같은 그리고 대략 λ 보다 작거나 같은 rms 거칠기 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
공간 주기들 및 rms 거칠기는, (광학) 스캐터링 기술들, STM, AFM, 간섭계 등과 같은 당업계의 당업자에게 공지된 기술들에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 투과성 최상부층은 대략 10nm까지 또는 대략 20nm까지, 예컨대 대략 10~20nm의 층 두께를 갖는 층을 포함한다.
특정 실시예에서, 본 발명은 적어도 부분적으로 투과성인 층(이것은 그 위에 본 발명의 투과성 최상부층이 존재하는 층임)이 소정 거칠기를 갖는 구조체를 구비한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 요소에 관한 것이다. 이러한 투과층은 예컨대 렌즈일 수 있고, (Mo 층과 같은 상기 적어도 부분적으로 투과성인 층을 포함하는 그레이징 입사 거울과 같은) 거울 상의 층일 수 있으며, 또는 포일(foil) 등일 수 있다. 이러한 투과성 또는 반사성 층들은 보통 폴리싱되거나 다른 방식으로 표면처리되어(surfaced), 소정(최대) 거칠기가 얻어지게 된다. 예를 들어, 실질적으로 평탄한 표면을 갖는 부분적으로 투과성인 층을 구비한 광학 요소가 제공될 수 있는데, 여기서 상기 부분적으로 투과성인 층의 실질적으로 평탄한 표면들은 λ 보다 작거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체를 구비한 표면을 포함한다. 상기 rms 거칠기는 또한 대략 λ/2 보다 작거나 같을 수 있으며 또는 대략 λ/5 보다 작거나 같을 수도 있다. 이러한 실질적으로 평탄한 표면의 최상부에는, 본 발명에 따른 구조체를 포함하는 투과성 최상부층이 존재한다.
특정 실시예에서, 본 발명의 광학 요소는 또한 투과성 돌출부들을 갖는 층을 포함할 수도 있는데, 예컨대 거울면(mirroring surface)을 갖는 반사형 거울의 경우에, 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 투과성인 1 이상의 돌출부들을 포함한다. 구조체를 구비한 본 발명에 따른 투과성 최상부층은 상기 돌출부들 위에, 상기 돌출부들 사이의 층 또는 표면 위에, 또는 상기 돌출부들 사이의 층 또는 표면 및 돌출부 모두의 위에 존재할 수 있다. 상기 투과성 최상부층의 존재로 인하여, 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 방사선이 보다 적게 반사될 수 있으며, 예컨대 투과성 돌출부들을 통하여 광학 요소에 보다 많은 방사선이 안내될 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 거울면을 갖는 거울을 포함하는 광학 요소에 관한 것인데, 상기 거울면은 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 투과성인 1 이상의 돌출부들을 포함하고, 상기 거울면의 적어도 일부분은 상기 구조체를 포함하는 투과성 최상부층을 더 포함한다. 이러한 광학 요소는 본 명세서에서 참고문헌으로 채택하고 있는 유럽특허출원 제 03077155호를 따를 수 있다. 상기 실시예의 변형예에서, 본 발명은 거울면이 Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U 중 하나 이상으로부터 선택된 물질을 포함하는 돌출부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소에 관한 것이다.
상기 실시예의 또 다른 변형예에서, 본 발명은 거울면이 Be, B, C, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U 중 하나 이상으로부터 선택된 제1물질을 포함하는 1 이상의 제1돌출부 및 Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U 중 하나 이상으로부터 선택된 제2물질을 포함하는 1 이상의 제2돌출부를 포함하며, 상기 제1 및 제2물질들이 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 광학 요소에 관한 것이다. 상기 제1 및/또는 제2돌출부들의 최상부에는, 본 발명에 따른 투과성 최상부층이 존재한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 높이 차이를 가지는 프로파일을 포함하는 1 이상의 표면을 갖는 광학 요소에 관한 것으로, 이에 따라 사전설정된 최대 높이 차이를 갖는 엘리베이션(elevation) 및 캐비티(cavity)를 제공하며, 상기 광학 요소는 본 명세서에서 참고문헌으로 채택하고 있는 유럽특허출원 제 03077850호에 따라 광학 요소의 엘리베이션들 위에 그리고 캐비트들 내에 실질적으로 평탄한 투과층을 더 포함하고, 상기 광학 요소는 예컨대 상기 실질적으로 평탄한 투과층 위에, 본 발명에 따른 구조체를 포함하는 투과성 최상부층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 본 발명에 따른 1 이상의 광학 요소들을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 이러한 리소그래피 장치는,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선 시스템;
- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하기 위한 지지구조체;
- 기판을 잡아주기 위한 기판 테이블;
- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하기 위한 투영시스템; 및
- 본 발명에 따른 1 이상의 광학 요소들을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태는 디바이스 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 광학 요소가 사용된다. 이러한 방법은 예컨대,
- 기판을 제공하는 단계;
- 조명 시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝 수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 상기 기판의 타겟부 상으로 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계; 및
- 본 발명에 따른 1 이상의 광학 요소들을 제공하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 본 발명의 방법에 따라 또는 본 발명에 따른 장치로 제조되는 디바이스가 제공된다.
본 발명의 문맥에서, "광학 요소"는 광학 필터, 광학 격자, 거울 및 렌즈로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다. 이러한 광학 요소들은 평탄하거나 만곡될 수 있으며, 층, 포일, 디바이스 등으로 존재할 수도 있다. 그들은 예컨대 5~20nm 범위의 사전설정된 파장 λ를 갖는 방사선에 대해 블레이즈(blaze)되거나 최적화될 수 있다. 그들은 예컨대 렌즈의 경우에는 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 투과형이거나 또는 예컨대 거울의 경우에는 반사형일 수 있으며, 또는 격자의 경우에는 회절형일 수도 있다. 일부 광학 요소들은 1 이상의 상기 광학 효과들을 제공할 수도 있다: 예컨대, 유럽특허출원 제 03077155호 및 유럽특허출원 제 03077850호 참조. 본 발명의 광학 요소들은 적어도 구조체를 포함하는 투과성 최상부층 및 부분적으로 투과성인 층을 포함한다. 당업계의 당업자에게는 자명한 바와 같이, 광학 요소는 또한 여타의 층, 피처, 수단 등을 포함할 수도 있다. 이러한 층들은 또한 부분적으로 투과성인 층과 투과성 최상부층 사이에 있을 수도 있다.
본 명세서의 문맥에서 "투과성" 또는 "실질적으로 투과성인"이란 용어는, 예컨대 EUV 투과층과 같은 투과층을 통한 투과율이 0(zero)보다 큰, 바람직하게는 적어도 30%, 또는 적어도 50%, 적어도 70%, 적어도 80%, 예컨대 적어도 90% 또는 적어도 95%, 더욱 바람직하게는 적어도 98%인 것을 의미한다. 대안적으로, 투과성이란 용어는 또한 투과층을 통한 (예컨대, 투과성 돌출부를 통한) 감쇠 등이 대략 1/e(0.368)보다 작다는 것을 의미한다. 여기서, 감쇠 길이는, 당업계의 당업자에게 공지된 바와 같이, 투과율이 1/e의 값으로 감소된 길이로서 정의된다.
본 명세서의 문맥에서 "흡수되지 않은" 또는 "실질적으로 흡수되지 않은"이란 용어는, 방사선의 흡수율이 100% 보다 작은, 바람직하게는 예컨대 70% 보다 작은, 또는 50% 보다 작은, 또는 30% 보다 작은, 또는 20% 보다 작은, 예컨대 10% 보다 작거나 5% 보다 작은, 보다 바람직하게는 2% 보다 작다는 것을 의미한다.
당업계의 당업자에게 자명한 바와 같이, "투과성" 및 "흡수되지 않은"이란 용어는 물질의 투과율 또는 흡수율에 좌우될 뿐만 아니라, 예컨대 층 두께와 같은 기타 팩터들에 따라 좌우된다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구조체를 포함하는 투과층이 비교적 얇을 수 있다는 사실로 인하여, Ru, Au 등과 같은 비교적 투과성이 덜한 물질들도 적용될 수 있다(여기서는, EUV 방사선에 대한 투과성임).
"원하지 않는 방사선" 또는 "원하지 않는 파장"은, 사용되도록 의도되는 파장 보다 큰(또는 작은) 파장들을 갖는 방서선을 말한다. 예를 들어, 대략 13.5nm의 파장을 갖는 EUV 방사선을 원하는 경우, 대략 10nm 보다 작거나 대략 20nm 보다 큰 파장을 갖는 방사선은 바람직하지 않다. 이것은 "5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 방사선"이란 어구가, 당업계의 당업자에게 자명한 바와 같이, 무한히(infinite) 작은 대역폭 λ를 갖는 방사선으로 제한하려는 것이 아니다라는 것을 의미한다. 광학 요소는 하나의 특정 파장 λ 또는 소정 범위의 파장들에 대해 디자인될 수 있다. 광학 요소는 또한 예컨대, 2차 효과(second order effects) 등으로 인하여 상이한 파장들에서 사용될 수도 있다.
본 발명의 문맥에서, "구조체"는, 층 위에 또는 표면 위에 존재할 수 있는 구조체이거나, 또는 높이 차이들을 제공하는 표면으로 볼 수 있는 구조체로 정의된다. 상기 구조체는 랜덤하게 오더링된(randomly ordered) 높이 차이들(랜덤 구조체) 또는 오더링된 높이 차이(예컨대, 1차원 또는 2차원으로 오더링된 높이 차이)들을 포함할 수도 있다.
본 발명의 문맥에서, "랜덤 구조체"는 규칙적인 패턴을 포함하지 않거나 의도된 규칙적인 패턴 또는 프로파일을 포함하지 않고 층 위에 또는 표면 위에 존재할 수 있는 구조체이거나 또는 표면으로 볼 수 있는 구조체로 정의된다. 구조체로 정의된다. 예컨대, 폴리싱과 같은 표면처리(surfacing) 후, 일부 규칙성이 발견될 수도 있지만, 이러한 규칙성은 의도적인 것이 아닐 것이다. 그것과는 대조적으로, 격자들의 경우에는 격자 프로파일을 형성하는 돌출부들이 의도된 규칙적인 패턴을 가진다. 랜덤 구조체는 예컨대 증착 스퍼터링(deposition sputtering)에 의해 얻어질 수 있고, 그렇지 않으면 표면 상에 소정 치수(예컨대 2, 5 또는 10nm 직경)의 구조체들을 증착시킴으로써 얻어질 수도 있다. 이는 확률적인 방식(stochastic way)으로 나타날 것이다. 랜덤 구조체를 포함하는 층은, 예컨대 소정 층을 증착시키고 후속해서 상기 층의 일부를 스퍼터링함으로써 얻어질 수도 있다.
"층"에 대하여, 본 발명은 여타의 층들 및/또는 (사용 시) 진공과 같은 여타의 매체와의 1 이상의 경계 표면들을 구비한 층들을 기술한다. 하지만, "층"은 또한 당업계의 당업자에게 공지된 바와 같이, 구조체의 일부를 의미할 수도 있다. "층"이라는 용어는 또한 다수의 층을 가리킬 수도 있다. 이러한 층들은 서로 이웃하거나 서로 인접할 수도 있다. 그들은 하나의 물질 또는 물질들의 조합일 수도 있다. "층들"은 연속적인 또는 불연속적인 층들일 수 있다. 예를 들어, 표면 상의 돌출부들은 또한 별도의 층들로서 또는 불연속적인 층으로 생각될 수도 있다. 이는 본 발명에 따른 EUV 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과성인 층이, 예컨대 도 4 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 돌출부들을 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 "투과성 최상부층"은 구조체를 포함하지만, 본질적으로는 상기 구조체로 구성될 수도 있다. 본 발명의 투과성 최상부층은 예컨대 돌출부들 위에 또는 투과층 위에 별도의 층일 수 있지만, 광학 요소의 적어도 부분적으로 투과성인 층의 일부일 수도 있다. 본 발명의 투과성 최상부층의 적어도 일부분은 본 발명에 따른 구조체를 포함한다.
본 발명에서, 광학 요소의 "적어도 부분적으로 투과성인 층"은 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 원하는 방사선에 대해 (실질적으로) 투과성인 층이다. 상기 문맥에서 "부분적으로"는, 상기 층이 예컨대 경계부들에서 완전히 투과성일 필요는 없다는 사실을 설명한다. 상기 층의 투과성(transmissiveness)은, 예컨대 당업계의 당업자에게 공지된 바와 같이, 방사선의 파장 및 방사선 빔의 입사각에 따라 좌우될 것이다. 이것은 또한 소정 층이 반사형 및 투과형 모두가 가능하다는 것을 의미한다. 이에 더하여, 예컨대 방사선 빔의 파장, 입사각 및 상기 층의 (예컨대 격자와 같은) 가능한 오더링에 따라, 상기 층은 굴절 효과들을 가질 수도 있다. 하지만, 본 발명에 따른 광학 요소를 적용하는 경우에는, 당업계의 당업자에게 자명한 바와 같이, 상기 광학 효과들 중 하나가 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 방사선과 관련하여 주로 사용될 것이나, 이에 따라 다른 효과들 및/또는 λ 이외의 다른 파장들에서의 가능한 사용을 배척하는 것은 아니다. 본 발명에서 "적어도 부분적으로 투과성인 층"은 (오더링된) 돌출부들, 돌출부들 위의 층 및/또는 돌출부들 사이의 층, 렌즈들 또는 렌즈들 위의 층 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 거울면 위에 존재하는 "돌출부들"은, Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U 중 하나 이상으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있는, 거울면으로부터 연장되는 구조체들로서 정의된다. 이들 돌출부들은 예컨대 리소그래피 기술들을 통해 만들어질 수 있다. 이러한 기술에서, 상부면은 매우 양호한 표면 거칠기들로 폴리싱되고, 홈(groove)들은 포토레지스트 패턴에 의해 한정된 랜드(land)들로 에칭된다. 이러한 방식으로, 예컨대 박판형 블록 또는 박판형 톱니와 같은 소정 프로파일이 얻어진다. 상기 프로파일은 또한 다이아몬드 툴에 의해 (제1의) 물질의 층을 룰링(ruling)(소정 라인을 스크래칭)함으로써 제공될 수도 있다.
거울면 상의 상기 돌출부들은 박판형 톱니 프로파일을 가질 수 있는데, 여기서 돌출부들은 (거울)면 상에 박판형으로 배치되는 톱니 프로파일을 가진다. 상기 프로파일은 소정 개수의 평행선(박판형 톱니 돌출부)들을 가지면서, (블레이징된) 1D 격자를 형성하도록 배치될 수 있다. 상기 돌출부들은 또한 박판형 방형파 프로파일을 가질 수도 있는데, 여기서 돌출부들은 (거울)면 상에 박판형으로 배치되는 정방형 또는 직사각형 구조체를 가진다. 상기 프로파일은 소정 개수의 평행선(박판형 방형파 돌출부)들을 가지면서, 1D 격자를 형성하도록 배치될 수 있다.
상기 돌출부들은 2 방향으로 주기적으로 배치될 수도 있다. 예를 들어, 돌출부들은 주기적으로 구조화된 톱니 프로파일을 가질 수 있는데, 여기서 돌출부들은 예컨대 한 방향으로 톱니 프로파일을 가지는 큐브들 또는 직사각형들일 수 있으며, 이것들은 바둑판과 같이 주기적으로 배치된다. 상기 프로파일은 소정 개수의 주기적으로 배치된 구조체(주기적인 톱니 돌출부)들을 가지면서, (블레이징된) 2D 격자를 형성하도록 배치될 수 있다. 2 방향으로 주기적으로 배치된 프로파일의 또 다른 실시예는 주기적으로 구조화된 방형파 프로파일을 가진 구조체이며, 여기서 돌출부들은 예컨대 바둑판과 같이 주기적으로 배치되는 큐브 또는 직사각형들일 수 있다. 상기 프로파일은 소정 개수의 주기적으로 배치된 큐브 또는 직사각형(주기적인 방형파 돌출부)들을 가지면서, (블레이징된) 2D 격자를 형성하도록 배치될 수 있다. 이러한 2D 프로파일들을 사용하는 경우, 상기 돌출부들은 당업계의 당업자에게 공지된 바와 같이, 일종의 블록 구조의 톱니 돌출부(프리 스탠딩 주기적 톱니 돌출부)들 또는 블록 돌출부(프리 스탠딩 주기적 방형파 돌출부; 큐브 또는 직사각형들을 가짐)들로 배치된다(예를 들어, US 6469827 또는 E. Hecht, "Optics", 제2판, 430페이지(단락 10.2.7) 참조).
본 발명에서, 돌출부를 "제1돌출부" 및 "제2돌출부"라 하는 것은 단지 상이한 물질들로 이루어진 상이한 돌출부들을 가리키는 방법이다. 이러한 용어들은 어떠한 순서를 암시하는 것은 아니다.
상기 돌출부들 또는 엘리베이션들은 "프로파일"을 예컨대 (격자와 같이) 규칙적으로 형성하고, 상기 광학 요소들의 표면 상에 "캐비티"(인접한 영역들에 대하여 보다 깊은 영역)들을 제공하며, 이는 돌출부들 또는 엘리베이션들(인접한 영역들에 대하여 보다 높은 영역들) 사이의 영역(2D로 말하자면)으로 볼 수 있다. 보통, 돌출부들은 평탄하고, 같은 높이들을 가지며; 또한 캐비티들은 보통 평탄하고 같은 깊이들을 가진다(따라서 보통 돌출부들의 높이와 같다). 이는 돌출부들의 높이가 사전설정된 최대 높이 차이라는 것을 의미한다. 돌출부들과 캐비티들이 평탄하지 않은 경우, 캐비티들의 바닥(면)과 엘리베이션들의 최상부(면) 사이의 최대 높이 차이가 사전설정된 최대 높이이다. 일반적으로: 엘리베이션(의 최상부면)과 캐비티(의 바닥면) 사이의 최대 높이 차이가 결정될 수 있고, "사전설정된 최대 높이 차이"이다.
본 발명의 문맥에서, "제1높이"는 캐비티들 내에 그리고 광학 요소들의 엘리베이션들 상에 투과층을 제공한 후에, 하지만 표면처리 전에 얻어지는 캐비티들 내의 높이를 의미한다. 후속하는 표면처리 절차로 인하여, 제1높이는 사전설정된 최대 높이 차이 보다 더 큰 캐비티들 내의 높이가 얻어지도록 감소된다. 또한, "제2높이"란 용어는, 예를 들어 폴리싱과 같은 표면처리 후에 얻어지는 엘리베이션들 상에서의, 예컨대 EUV 투과층과 같은 투과층의 높이를 말한다.
여기서, "실질적으로 0(zero)"는 돌출부들 또는 엘리베이션들 위쪽의 층의 높이(제2높이)가 표면처리 방법들의 실제적인 한계 내에서 실질적으로 0(예컨대 수 나노미터 이하)으로 감소될 수 있다는 것을 의미한다. 투과층을 표면처리하기 전에, 캐비티들 내의 투과층은 제1높이를 가진다. 예컨대, 폴리싱 또는 에칭과 같은 표면처리의 경우, 투과층의 높이는 감소되고, 따라서 제1높이 역시 감소되어, 표면처리 후에 얻어지는 엘리베이션들 상에서의 제2높이는 실질적으로 0 이상이다. 엘리베이션들 위쪽의 높이(제2높이)가 실질적으로 0으로 될 때까지 투과층의 높이가 감소되면, 상기 제1높이도 감소되어, 캐비티들 내의 최종 높이는 사전설정된 최대 높이 차이와 "실질적으로 같게" 된다. 캐비티 내의 층 높이가 사전설정된 최대 높이 차이와 실질적으로 같아지면, 예컨대 상기 높이들 사이에서 단지 수 나노미터 이하의 차이만이 있을 수 있다.
여기서, "캐비티들 내의 그리고 엘리베이션들 위쪽의 실질적인 평탄면"이란 어구는, 실질적인 연속적인 투과층이 광학 요소(의 적어도 일부분) 상에 존재하여, 상기 층을 캐비티들 내에 그리고 엘리베이션들 상에 제공하게 되는 상황을 설명한다.
본 발명에서, "물질"은 또한 물질들의 조합으로 해석될 수도 있다. 여기서, "Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Ir, Au, Pa 및 U 중 하나 이상으로부터 선택된 물질"이란 어구는 또한 당업계의 당업자에게 자명한 바와 같이, 실리콘 질화물(Si3N4), 붕소 질화물(BN), 칼슘 질화물(Ca3N2) 등의 1 이상의 상기 요소들을 포함하는 물질들을 포함한다.
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, 자기도메인메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시(LCD), 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어라도 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 수 있다. 여기서 언급된 기판은 노광 전 또는 노광 후에, 예를 들어 트랙(track)(통상적으로 레지스트층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 도구)이나 메트롤로지 또는 검사도구에서 처리될 수 있다. 적용가능한 경우에, 본 명세서는 상기 및 기타 기판처리도구에 적용될 수 있다. 또한, 상기 기판은 예를 들어 다중층 IC를 형성하기 위하여 2번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에서 기판이란 용어는 다수의 처리된 층들을 이미 포함하는 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5~20nm 범위의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선 뿐만 아니라 이온 빔이나 전자 빔과 같은 입자 빔들을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다. 여기서, "5~20nm 범위의"라는 어구는 5~20nm의 적어도 일부분 사이의 파장을 갖는 방사선을 말한다. 당업계의 당업자는, 본 발명이 예컨대 대략 1nm 또는 25nm와 같은 상기 범위 바깥의 EUV 또는 소프트 X-레이 내의 파장을 갖는 방사선에 사용될 수도 있고 청구항들의 범위에 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
"패터닝 수단"이라는 용어는 예를 들어 기판의 타겟부에 패턴을 형성하기 위하여 그 단면에 패턴을 구비한 투영빔을 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 소정의 패턴에 꼭 정확하게 일치할 필요는 없다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은, 집적회로와 같은 타겟부내에 형성되는 디바이스내의 특정 기능층에 대응한다.
패터닝 수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 수단의 예로는, 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있고, 바이너리, 교번위상시프트, 감쇠위상시프트 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 예로는, 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 각각 기울어질 수 있는 매트릭스 형태의 작은 거울들을 들 수 있는데, 이러한 방식으로 반사된 빔이 패터닝된다.
지지구조체는 패터닝 수단의 중량(weight)을 지지, 즉 견딘다(bare). 그것은 패터닝 수단의 방위, 리소그래피 장치의 디자인 및 예컨대 패터닝 수단이 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 여타의 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 수단을 유지한다. 상기 지지는 기계적 클램핑, 진공 또는 여타의 클램핑 기술들, 예컨대 진공 조건 하에 정전기 클램핑 등을 이용할 수 있다. 상기 지지구조체는 예를 들어 필요에 따라 고정 또는 이동될 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있으며, 이는 패터닝 수단이 예컨대 투영시스템에 대하여 소정의 위치에 있도록 하는 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용이라도 좀더 일반적인 용어인 "패터닝 수단"과 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 "투영시스템"이란 용어는, 예컨대 사용되고 있는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지유체나 진공의 사용과 같은 기타 요인들에 대하여 적절한 바와 같이, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 여러 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 이해되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용이라도 좀더 일반적인 용어인 "투영시스템"과 동의어로 간주될 수 있다.
상기 조명 시스템은 또한 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절형, 반사형 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 여러 형태의 광학 구성요소를 포괄할 수도 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 칭할 수도 있다.
상기 리소그래피 장치는 2(듀얼 스테이지) 이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비한 형태일 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서, 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안, 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피장치는 투영시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체, 예를 들어 물에 의해 기판의 적어도 일부분이 커버될 수 있는 형태로 구성될 수도 있다. 또한, 침지액체(immersion liquid)는 리소그래피장치 내의 여타의 공간, 예를 들어 마스크와 투영시스템 사이에 적용될 수도 있다. 침지기술(immersion technique)들은 투영시스템의 개구수를 증가시키기 위해 본 발명에 속하는 기술분야에 잘 알려져 있다. 여기서 사용된 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 잠겨야 한다는 것을 의미하기 보다는, 단지 노광 시에 투영시스템과 기판 사이에 액체가 위치한다는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예들은 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 예시의 방법을 통해서만 설명된다.
제1실시예
본 실시예에서는, 거친 표면들의 일부 특성들이 기술되는 것에 앞서 일반적인 리소그래피 장치가 기술되고, 다음으로 본 발명에 따른 구조체를 포함하는 투과성 최상부층을 갖는 투과성 돌출부들을 구비한 거울이 일반적으로 기술된다.
일반적인 리소그래피 장치
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 수단(MA)(예를 들어, 마스크)을 지지하고, 아이템 PL에 대하여 상기 패터닝 수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 접속된 제1지지구조체(예컨대, 마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)을 유지시키고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상에 패터닝디바이스(MA)에 의해 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 묘화(imaging)시키는 투영시스템(예컨대, 반사형 투영렌즈)(PL)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 상기에 언급된 타입의 프로그램가능한 거울 어레이 또는 반사형 마스크를 채택하는) 반사형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 투과형 마스크를 채택하는) 투과형일 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터의 방사선 빔을 수용한다. 상기 소스 및 리소그래피 장치는, 예를 들어 상기 소스가 플라즈마 방전소스인 경우 별도의 개체일 수도 있다. 이 경우에, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 여겨지지 않으며, 상기 방사선 빔은 일반적으로 예컨대 적절한 지향거울 및/또는 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter)를 포함하는 방사선 콜렉터의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우에는, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우 상기 소스가 상기 장치의 통합된 부분일 수도 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 방사선 시스템이라 칭할 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 각 세기 분포를 조정하는 조정수단을 포함할 수 있다. 일반적으로, 적어도 일루미네이터의 퓨필평면에서의 빔 내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 상기 일루미네이터는 그 단면에 필요한 균일성과 세기 분포를 갖는, 투영빔(PB)이라 칭해지는 방사선의 컨디셔닝된 빔을 제공한다.
투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA) 위에 입사된다. 마스크(MA)에 의해 반사된 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상으로 상기 빔을 포커싱한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스)에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예컨대 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 위치센서(IF1)는 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 기계적으로 회수된 후, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 위치설정수단(PM, PW)의 일부를 형성하는, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크테이블(MT)은 단지 단행정 액추에이터에 연결되거나 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크정렬마크(M1, M2) 및 기판정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
상술한 장치는 아래의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 투영빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적(static) 노광). 이후 기판테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광으로 묘화된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은, 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적(dynamic) 노광). 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은, 투영시스템(PL)의 배율(축소율) 및 이미지 반전(reversal) 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광에서의 타겟부의 (비-스캐닝(non-scanning) 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 수단을 유지하면서 기본적으로 정지상태로 유지되며, 기판테이블(WT)은 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상으로 투영되는 동안에 이동 또는 스캐닝된다. 이 모드에서는 일반적으로 펄스방사선소스(pulsed radiation source)이 채택되고, 기판테이블(WT)의 각각의 이동 후 또는 스캔시에 연속적인 방사선 펄스들 사이에서, 프로그램가능한 패터닝 수단이 필요에 따라 업데이트된다. 이러한 작동 모드는, 상기 언급된 형태의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 수단을 활용하는 무마스크 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
상술된 사용 모드의 조합 및/또는 변형 또는 전반적으로 상이한 사용모드가 채택될 수도 있다.
도 2는 방사선시스템(42), 조명광학유닛(44) 및 투영광학시스템(PL)을 포함하는 투영장치(1)를 보다 상세히 보여준다. 상기 방사선시스템(42)은 방전 플라즈마에 의해 형성될 수 있는 방사선 소스(SO)를 포함한다. EUV 방사선은, 전자기 스펙트럼의 EUV 범위의 방사선을 방출시키기 위하여 매우 고온의 플라즈마가 생성되는 Xe 가스 또는 Li 증기와 같은 가스 또는 증기에 의해 생성될 수 있다. 상기 매우 고온의 플라즈마는 부분적으로 이온화된 플라즈마의 전기 방전이 광학 축선(O) 상으로 붕괴(collapse)되도록 함으로써 생성된다. 예컨대, Xe 또는 Li 증기 또는 여타의 적절한 가스 또는 증기의 10 Pa의 부분 압력들은 방사선의 효율적인 생성에 요구될 수 있다. 방사선 소스(SO)에 의해 방출된 방사선은 소스 챔버(47)로부터 가스 배리어 구조체 또는 오염물 트랩(contamination trap; 49)을 통해 콜렉터 챔버(48)로 통과된다. 상기 가스 배리어 구조체(49)는, 예컨대 본 명세서에서 참고문헌으로 채택하고 있는 유럽특허출원 EP-A-1- 057 079호 및 EP-A-1223468호에 상세히 기재되어 있는 채널 구조체를 포함한다.
상기 콜렉터 챔버(48)는 그레이징 입사 콜렉터에 의해 형성될 수 있는 방사선 콜렉터(50)를 포함한다. 콜렉터(50)에 의해 통과된 방사선은 격자 스펙트럼 필터(51)에서 벗어나도록 반사되어, 상기 콜렉터 챔버(48) 내의 어퍼처에 있는 가상의 소스 포인트(52)에 포커싱된다. 콜렉터 챔버(48)로부터, 투영빔(56)은 조명광학유닛(44)에서 보통의 입사 반사기(53, 54)들을 통해 레티클 또는 마스크테이블(MT) 상에 위치한 레티클 또는 마스크 상으로 반사된다. 투영광학시스템(PL)에서 반사요소(58, 59)들을 통해 웨이퍼 스테이지 또는 기판테이블(WT) 상으로 묘화되는 패터닝된 빔(57)이 형성된다. 조명광학유닛(44) 및 투영시스템(PL) 내에는 일반적으로 도시된 것보다 많은 요소들이 존재한다.
방사선 콜렉터(50)들은 종래 기술에 공지되어 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 방사선 콜렉터의 일 예로는, 예컨대 특허출원 EP1394612에 개시되어 있다(특히 도 3, 도 4 및 도 5 참조).
거친 표면들의 특성들
지금까지 리소그래피 장치를 일반적으로 설명하였고, 이하 표면들의 거칠기에 대한 몇 가지 일반적인 사항들을 살펴본다.
거친 표면은 일반적으로 구조체를 포함하므로, 높이 프로파일을 제공하게 된다. 이 구조체는 보다 작은 구조체들을 포함하므로, 높이 차이들을 제공하게 된다. 이러한 표면의 높이 프로파일은 종래 기술에 공지된 기술들로 특성화될 수 있다. 높이 프로파일은 상기 프로파일의 평균 높이에 대한 국부적인 높이의 차이로서 정의될 수 있다. 거친 표면들 상의 구조체들은 랜덤하게 위치될 수 있기 때문에, 완전히 상세한 높이 프로파일을 정의할 필요는 없다. 즉, 모든 위치에서 프로파일의 높이를 알 필요는 없다. 구조체의 핵심 특징들을 설명하는 수사(number)들의 세트가 있다. 편리한 수사들의 세트는 상기 표면 위쪽의 특성 길이들의 세트에 대한 높이의 제곱 평균(rms) 거칠기 값이다. 이것은 도 3에 예시되어 있는데, 거친 표면 프로파일(불규칙적으로 만곡된 두꺼운 라인)의 개략적인 단면도에 도시되어 있다. 이 도면에는, 거친 표면 프로파일에 포함되는 5개의 사인 함수들이 플롯되어 있다. 프로파일 내의 구조체들은 랜덤하게 오더링된 것으로 나타난다. 이 프로파일에서는 긴 파장 사인 함수가 여전히 우세(dominant)하다는 것이 분명하다.
도 3에서, 사인 함수들의 상대 진폭은 파장에 비례하도록 선택된다. 표 1은 이러한 상대적 수사들을 모아둔 것이다:
도 3의 사인파들의 파장 및 진폭
공간 주기(nm) 진폭(a.u.)
100 1
50 0.5
25 0.25
12.5 0.125
6.25 0.0625
가장 긴 파장을 갖는 사인파는 높이의 비교적 느린 변동을 기술한다. 나아가, 사인파의 파장이 짧을 수록, 높이의 변동이 더욱 빠르게 기술된다. 도 3의 구조는 여러 주기들로 반복될 수 있으므로, 본 발명에 따른 원하는 rms 거칠기를 갖는 일종의 규칙적인 구조를 제공하게 된다.
따라서, 도 3의 프로파일은 표 1에 주어진 5개 세트의 수사들(프로파일의 푸리에 분석)로 특성화될 수 있다. 이 경우, 표 1의 수사들은 도 3의 프로파일을 완전히 정의한다는 점에 유의한다. 일반적으로, 예컨대 5개 보다 많은 파장들이 분해(decomposition)에 필요하기 때문에 상기한 바와 같지는 않다. 파장의 함수로서 사인파의 진폭은 문헌상(in literature) '파워 스펙트럼 밀도(power spectral density)'라 한다. 상기 파장은 또한 '공간 주기'라 한다. 빈번하게 사용되는 또 다른 용어는 '공간 주파수'인데, 상기 주파수는 1/공간 주기와 같다. 구조체 또는 거친 표면의 높이 프로파일의 푸리에 분석은 높이 프로파일의 파워 스펙트럼 밀도를 제공한다.
공간 주기들을 따르는 사인파들의 진폭들은 구조체의 높이 프로파일을 특성화하기에 충분하다. 따라서, 이 구조체의 높이 프로파일을 특성화하기 위하여, 그것을 적절하게 선택된 공간 주기들을 이용하여 한 세트의 사인파들로 분해한다. 그 후, 대응하는 진폭들은 상기 구조체를 특성화한다. 문헌상, 거칠기는 흔히 사인파의 제곱 평균값을 사용하여 특성화된다. 즉, 1/2√2 x 상기 파의 진폭이다.
거칠기의 공간 주기(즉, 파장)은 광학 구성요소들에 대한 중요한 정량이다. 예컨대 EUV 거울들에 있어서, 1mm-1 보다 작은 공간 주파수(즉, 1mm 보다 큰 공간 주기)들을 갖는 거칠기는 분해능 및 왜곡으로서의 이미지 품질에 관한 문제들을 발생시킬 수 있다. 중간-공간 주파수 거칠기(1-10-3mm-1, 즉 1㎛ 내지 1mm 사이의 공간 주기들)는 플레어(flare)를 발생시키며, 높은 공간 주파수 거칠기(10-3-mm-1, 즉 1㎛ 보다 큰 공간 주기들)는 반사 손실을 발생시키는 것으로 보인다. 이에 따라, 거칠기의 물리적인 효과는 거칠기의 공간 주파수에 심하게 좌우된다. 실제 표면들에 있어서, 거칠기는 공간 주기들의 범위 전반에 걸쳐 특성화 또는 특정되는 점에 유의해야 하는데, 그 이유는 단일 공간 주기가 거칠기의 모든 효과를 기술하지 않기 때문이다. 이것은 또한 rms 값들이 단일 사인파가 아니라 사인파들의 소정 (바운드) 범위 내의 공간 주기들과의 중첩(superposition)을 이용하여 계산된다는 것을 의미한다.
본 발명은, 매우 미세한 거칠기, 즉 입사광의 파장의 대략 1/2 보다 작은 공간 주기(파장)들을 갖는 표면이 스캐터링된 광을 생성할 수 없거나 또는 덜 생성할 수 있고, 반사도의 손실이 투과율의 증가에 의해 (부분적으로) 보상될 수 있다는 사실을 토대로 한다.
예를 들어, EUV 리소그래피에 사용되는 경우, 광의 파장은 13.5nm일 수 있다. 따라서, 거칠기의 공간 주기는 대략 6.75nm 보다 낮을 수 있다. 대략 모든 광을 구조체를 통하여 투과되도록 하기 위해서는, 상당한 rms 거칠기가 필요하다. 예를 들어, Ru 구조체 상의 15도 입사각에서, 8nm rms 거칠기는 근사적으로 36% 반사 손실, 즉 투과되는 입사광의 대략 36% 보다 많은 반사 손실을 초래한다(제6실시예도 참조). 보다 높은 거칠기는 훨씬 더 높은 투과율을 발생시킬 수 있다. 대략 6.75nm 보다 큰 공간 주기들을 갖는 거칠기는 보다 많은 스캐터링을 발생시켜, 원하는 방사선의 보다 많은 손실을 초래할 것이다.
본 발명에 따른 구조체를 포함하는 투과성 최상부층을 구비한 투과성 돌출부들을 가진 거울들
도 2의 1 이상의 거울들, 예컨대 도 2의 위치 53 상의 광학 필터는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 거울면 또는 반사층(RL)을 구비한 거울 또는 광학 필터(300)를 포함하는 광학 요소일 수 있는데, 여기서 상기 거울면은 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 (실질적으로) 투과성인 1 이상의 돌출부(301)들을 포함하며(유럽특허출원 제 03077155호도 참조), 상기 거울면은 본 발명에 따른 구조체(RS)를 포함하는 투과성 최상부층(TL)을 더 포함한다.
이러한 광학 필터 또는 거울(300)은, 예컨대 박판형 방형파 프로파일(도 4a), 박판형 톱니 구조체(도 4b) 또는 일종의 박판형 비대칭 2면 톱니 프로파일(도 4c) 등을 구비한 돌출부 프로파일을 가진다.
도 4a는 반사층 또는 거울면(RL)을 갖는 광학 필터 또는 거울(300)을 개략적으로 보여주는데, 여기서 상기 표면에는 일종의 박판형 방형파 프로파일이 제공된다. 이 방형파 프로파일은 예컨대 500~5000nm 사이의 값을 갖는 주기 또는 피치(p), 높이(h)(예컨대, 12~20nm)를 가지는 돌출부(301)(G, 홈; L, 랜드)들로 형성된다. 규칙적으로 배치되는 (표면(340) 상의) 돌출부(301)들 위에는, 투명한 최상부층(TL)이 있으며, 상기 층 위에 또는 상기 층 안에 또는 상기 층(TL)의 일부로서 랜덤하게 배치된 구조체(RS)가 있다. 구조체(RS)로 이루어진 구조체들과 그 높이들 및 직경들 사이의 거리(hd)는 투명층(TL) 및 (도 3에 도시된 구조체에 비교될 만한) 광학 필터 또는 거울(300)의 돌출부(301)들에 걸쳐 변경될 수 있어, 투과성 최상부층(TL)에 구조체(RS)를 제공하게 된다.
상기 실시예에서, 구조체(RS)는 λ/2 보다 작거나 같은(예컨대 EUV 방사선에 대해 대략 6.75nm 이하) 공간 주기들에 대해 λ/10(대략 1.5nm) 보다 크거나 같은 rms 거칠기 값을 가질 수 있다. 하지만, 공간 주기들은 또한 보다 작을 수도 있으며(예컨대, 3 또는 1nm), 상기 rms 값은 예컨대 대략 5 또는 10nm일 수도 있다. 일반적으로, 상기 공간 주기들에 대한 보다 높은 rms 값은 보다 양호한 결과를 유도하는데, 그 이유는 (일정한 파장으로 그리고 방사선의 동일한 입사각 하에) 상기 표면에서의 반사 손실이 제곱 평균 거칠기가 증가함에 따라 감소하기 때문이다.
이것은 예시의 방법을 통하여 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 거울(300)에 의한 입사각 α를 갖는 투영빔(PB)은 구조체(RS)를 포함하는 투과성 최상부층(TL)을 통해 전달되고, 거울면(RL)에 도달하며, 각도 β로 다시 반사된다. 도면에서는 가능한 회절 또는 굴절이 고려되지 않았음을 유의한다. 각도 α는 상기 도면에 도시된 것보다 작거나 더 클 수 있다. 각도 α는 각도 β와 같을 수 있지만, 거울(300) 위쪽의 매체, RS, TL, 돌출부(301)들의 물질들의 굴절률에 따라 상이할 수도 있다.
투영빔(PB)의 방사선의 일부분은 돌출부의 표면에서 반사될 수 있는데, 이는 반사된 빔(PBr)으로 도시되어 있다. 본 발명에 따른 구조체(RS)를 구비한 투과성 최상부층(TL)의 존재로 인하여, 상기 반사빔(PBr)이 최소화되고 5~20nm 범위의 원하는 파장 λ를 갖는 투영빔(PB)의 방사선이 보다 많이 반사층(RL)에 도달하는 이점이 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 구조체(RS)를 갖는 최상부층(TL)이 존재하지 않는다면, 원하는 파장 λ를 갖는 방사선이 보다 많이 반사되어, 에너지 손실을 유발할 것이다. 이러한 방식으로, 원하는 방사선은 보다 효과적으로 반사될 수 있는 반면, 원하는 파장들을 갖지 못한 방사선은 돌출부(301)들에 의해 흡수, 굴절 및/또는 회절될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 구조체(RS)를 갖는 상기 투과성 최상부층(TL)을 제공함으로써, 보다 양호한 광학 필터가 제공될 수 있다. 본 발명에 따른 구조체(RS)가 존재하지 않는다면, 예컨대 EP1197803호의 경우에서와 마찬가지로 본 발명에 따른 상기 구조체가 없다면 보다 많은 방사선이 예컨대 투과층 및/또는 보호층(TL)에 의해 반사될 것이다.
도 4a에는, 돌출부(301)들의 수직면들 위에 또는 돌출부(301)들 사이의 RL 표면 위에 구조체(RS)를 포함하는 투명한 층 또는 최상부 코트(top coat; TL)가 도시되어 있지 않다. 도 4b에서도 각도 ba의 대향하는 면들 위에는 없다. 하지만, 본 실시예의 변형예들은, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 면들 또는 표면들이 본 발명에 따른 투명한 최상부층(TL)을 포함하는 상황도 포함한다(예컨대, 도 4c에 도시된 바와 같이). 그럼에도 불구하고, 상기 면들 또는 표면들이 구조체(RS)도 반드시 포함할 필요는 없다.
투과성 최상부층은 예컨대 CVD 공정에 의해 제공될 수 있다. 예컨대, 대략 2.5nm의 평활한 최상부층(TL)을 생성한 후, CVD 공정은 보다 큰 입자(예컨대, 대략 5~10nm)들의 '거친(rough)' 증착이 이어져, 투과성 최상부층 내에 그리고 그 위에 구조체(RS)들을 생성하게 된다. 상기 CVD 공정의 두 단계 시에 사용되는 물질들은 상이할 수 있지만 동일할 수도 있다. 이온들에 의한 스퍼터링이 층의 거칠기를 변화시킨다는 사실은 문헌에 공지되어 있다. 나아가, 스퍼터 증착 및 증발 증착 기술들은 증착 설정치들에 따라 샘플의 소정 거칠기를 발생시킨다. 소정 층의 폴리싱이 소요 거칠기에 따라 사용될 수도 있으며, 폴리싱 물질(입자들을 갖는 유체)의 그레인이 선택될 수 있다. 예를 들어, 광학 방법들에 의하여, 얻어진 거칠기가 평가될 수 있다. 이러한 증착 후, 선택적으로 제2의 CVD 공정이 적용되어, 구조체(RS)를 갖는 투과성 최상부층(TL) 위에 얇은 층(도 4a 내지 도 4c에는 도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 이러한 층은 투과층(TL) 및/또는 구조체(RS)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 일 변형예에서는 투과층(TL) 및 구조체(RS)가 Ru를 포함하고, 또 다른 변형예에서는 제1 및 제2의 CVD 공정에 의해 제공된 투과층(TL)이 Si를 포함하고 구조체(RS)가 Si를 포함한다.
상기 실시예 및 그 변형예들에서, (예컨대, 폴리싱 후에) λ보다 작거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체를 구비한 표면을 가진 적어도 부분적으로 투과성인 층은 돌출부(301)들과 그들의 표면(340)이다. (적어도 부분적으로 투과성인 층(도 4a 내지 도 4c에서는 반사층(RL)으로부터 연장되는) 상기 돌출부들의 면들 위에는, 상기 돌출부들 사이의 반사층(RL)의 표면 상에 적용가능한 경우, 홈(G), 투명한 최상부층(TL)도 존재할 수 있다(상술한 내용 참조).
도 4a 내지 도 4c(및 도 5와 도 6)에는 구조체(RS)가 같은 크기의 구(sphere)로서 도시되어 있다. 하지만, 상기 구조체는 예컨대 대략 0 내지 20nm, 예컨대 2 또는 5nm와 같은 대략 1~10nm 범위의 크기 분포의 상이한 입자 크기, 형상 등을 가질 수 있다. 투과성 최상부층은 대략 20까지(예컨대, 대략 1-10)의 층 두께를 가질 수도 있다.
제7실시예에서는, 돌출부(301)들을 구비한 거울(300)에 대한 여러 변형예들이 설명되는데, 이들은 본 발명에 따른 구조체(RS)를 포함하는 투과성 최상부층(TL)에 독립적이다.
제2실시예
본 실시예는 높이 차이들을 가진 프로파일을 포함하여, 사전설정된 최대 높이 차이를 가진 캐비티들과 엘리베이션들을 제공하는 1 이상의 표면을 구비한 광학 요소를 설명하는데, 상기 광학 요소는 유럽특허출원 제 03077850호에 따라 광학 요소의 캐비티들 내에 그리고 엘리베이션들 위에 실질적으로 평탄한 투과층을 포함하며, 상기 광학 요소는 본 발명에 따른 구조체를 포함하는 투과성 최상부층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
우선, 본 실시예를 일반적으로(본 발명에 따른 투과성 최상부층(TL)과 독립적으로) 설명하고, 후속해서 상기 최상부층(TL) 및 그 기능이 논의된다.
본 실시예에서 격자 구조체를 구비한 거울은 EUV 광학 요소로 기술되지만, 본 실시예가 EUV 적용예들에만 국한되는 것은 아니다.
일반적인 평탄한 투과층을 갖는 격자 구조체를 구비한 거울
예시의 방법을 통해, 본 실시예가 도 5에 개략적으로 도시되어 있는데, 거울(300)은 돌출부(301)들을 가진 것으로 도시되어 있고, 상기 돌출부들은 박판형 방형파 프로파일을 형성한다. 상기 돌출부들은 주기 p, 길이(380), 높이(502)를 가진다. 높이(502)는 사전설정된 최대 높이이다(모든 돌출부(301)들이 동일한 높이를 가지기 때문임). 참조부호 L은 "랜드(land)"를, 참조부호 G는 "홈"을 가리킨다. 돌출부(301)들은 예컨대 Cr 또는 TaN과 같은 EUV 흡수재(absorber)들, 또는 Si/Mo 다층을 포함한다. 하지만, 위상차를 발생시키는 Zr과 같은 투과성 물질들도 사용될 수 있다. 상기 돌출부(301)들은 높이(502)를 가지며, 캐비티들 또는 홈(G)들은 본 발명에 따라 높이(506)를 가진 EUV 투과층(504)으로 충전된다. 엘리베이션들 또는 돌출부(301)들 위쪽의 EUV 투과층의 높이는 참조부호 507(제2높이)로 나타낸다.
도 5에 도시된 EUV 투과층(504)은, 예컨대 Si와 같은 EUV 투과성 물질의 화학기상성장에 의해 제공될 수 있다. 이러한 층을 캐비티 내에 그리고 엘리베이션 위에 제공한 후, EUV 투과층이 폴리싱되어, EUV 투과층은 엘리베이션 또는 돌출부(301)들 위쪽의 높이(507), 또는 캐비티 또는 홈(G) 위쪽의 높이(506)를 얻게 된다.
여기서, (구조체를 구비한 표면을 갖는) 적어도 부분적으로 투과성인 층은 (예컨대, 표면처리 후의) 상기 EUV 투과층(504)이다. 예컨대, 표면처리 후의 상기 층의 거칠기는 λ 보다 작거나 같은(예컨대 λ/2 또는 λ/5 보다 작거나 같은) rms 거칠기 값을 가질 수 있다.
도 5에 따른 거울은 예컨대 격자로서 사용될 수 있는데, 상기 격자는 원하는 파장을 선택하는데 사용되며, 상기 EUV 투과층은 한편으로는 용이하게 세정될 수 있는 보호층을 제공하고, 다른 한편으로는 EUV 방사선을 투과시키고 비-EUV 방사선(의 일부분)을 흡수함으로써 광학 필터 기능을 제공하기도 한다. 상기 EUV 투과층(504)은 Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U 중 하나 이상으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다. 상기 EUV 투과층(504)은 또한 2 이상의 상기 물질들의 조합을 포함할 수도 있다. 당업계의 당업자는 EUV 투과층(504) 및 돌출부(301)들에 대해 적절한 물질들을 선택할 수 있다.
대안적인 형태에서, EUV 투과층(504)은 Si와 같은 1(unity)에 가까운 복소 굴절률을 갖는 물질을 포함한다. EUV 투과층(504)을 위한 상기 물질을 선택함으로써, 격자의 재설계가 필요하지 않게 되는데, 그 이유는 EUV 투과층(504)이 EUV 방사선에 대해 가시적이지 않기 때문이다(상술한 내용 참조). 투영빔(PB)의 EUV 방사선은 EUV 투과층(504)을 통해 실질적으로 방해받지 않으면서 통과할 수 있는데, 그 이유는 상기 층이 EUV 방사선에 대해 실질적으로 투과성이고, Si의 경우에는 또한 1에 가까운 복소 굴절률을 가지기 때문이다. 이는 도 5에 예시의 방법을 통해 도시되어 있는데, 여기서 투영빔(PB)의 레이 r1은 EUV 투과층을 통과하고, 거울(300)에서 굴절없이 레이 r2로 반사된다. 물질들 또는 물질들의 조합들이 1에 가깝지 않은 복소 굴절률을 가지도록 선택된 경우에는, 레이 r1 및 r2가 굴절될 수 있는데, 이는 재설계된 격자 구조체가 사용되어야만 한다는 것을 의미할 것이다.
도 5는 박판형 방형파 프로파일을 갖는 격자 구조체를 구비한 거울을 설명한다. 하지만, 본 실시예는 대안적으로 당업계의 당업자들이 이해할 수 있는 바와 같이, EUV 투과층을 갖는 톱니 프로파일을 구비한 거울 뿐만 아니라, 상기 EUV 투과층을 갖는 2D 격자들에 관한 것일 수도 있다.
도 5에 도시된 격자 또는 본 실시예에 포함되는 여타의 격자들은, 예컨대 도 2의 리소그래피 투영장치의 위치(53, 54, 57 또는 58) 상의 거울로서 존재할 수도 있다.
본 발명에 따른 구조체를 포함하는 투과성 최상부층을 구비하고 평탄한 투과층을 구비한 격자 구조체를 가진 거울
이하, 일반적인 평탄한 투과층을 갖는 격자 구조체를 구비한 거울을 설명하는데, 광학 요소의 최상부 상에 구조체(RS)를 포함하는 투과성 최상부층이 기술된다.
평탄한 투과층(504)의 최상부에서, 도 5는 본 발명에 따른 투과성 최상부층(TL)을 보여준다. 여기서, 투과성 최상부층(TL)은 구조체(RS)를 포함한다. 레이 r1을 가진 투영빔(PB)은 구조체(RS)를 포함하는 투과성 최상부층(TL)을 통과하고, 거울(300)에서 레이 r2로 반사된다. 구조체(RS)를 구비한 투과성 최상부층(TL)이 존재하지 않는다면, 투영빔(PB)의 레이 r1은 투과층(504)으로 들어가는 대신에, 표면(340)(평탄한 투과층(504)의 표면 및 광학 요소 위쪽의 분위기(보통 EUV의 경우에는 진공)의 인터페이스)에서 부분적으로 반사될 것이다. 이제, 본 발명에 따른 구조체(RS)를 구비한 투과성 최상부층(TL)의 존재로 인하여, 반사가 감소되고, 도 5의 광학 요소는 그 필터 기능(5~20nm 범위의 원하는 파장 λ을 지지하여 원하지 않는 파장들의 광학 필터링)을 보다 양호하게 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 구조체(RS)들이 존재하지 않는다면, 예컨대 상기 구조체(RS) 없는 투과층 및/또는 보호층(TL)에 의해 보다 많은 방사선이 반사될 것이다. 특히, 본 실시예는 폴리싱에 의해 구조체(RS)를 생성할 수 있는 가능성을 제공한다(상술한 내용 참조).
제3실시예
본 실시예는 거울면을 가진 거울로서 블레이징된 격자를 설명하는데, 유럽특허출원 제 03077850호에 따라, 거울면에 대해 틸팅되는 경사진 다층 스택(예컨대, 거울면에 대하여 틸팅되는 복수의 경사진 다층 스택을 가짐) 및 상기 스택의 최상부 상의 EUV 투과층을 가진다. 이러한 거울은 높이 차이들을 갖는 프로파일을 포함하여, 사전설정된 최대 높이 차이를 갖는 캐비티들과 엘리베이션들을 제공하는 1 이상의 표면을 제공하며, 상기 광학 요소는 광학 요소의 엘리베이션 위에 그리고 캐비티 내에 실질적으로 평탄한 투과층을 포함한다. 우선, 본 실시예를 일반적으로(본 발명에 따른 투과성 최상부층에 독립적으로) 설명하고, 후속해서 상기 최상부층 및 그 기능을 논의한다.
본 실시예에서 경사진 다층 스택 및 상기 스택의 최상부 상의 EUV 투과층을 구비한 거울로서의 블레이징된 격자는 EUV 광학 요소로 기술되지만, 본 실시예가 EUV 적용예들에만 국한되는 것은 아니다.
일반적인 경사진 다층 스택 및 상기 스택의 최상부 상의 EUV 투과층을 가진 거울
본 실시예는 경사진 다층 스택 및 상기 스택의 최상부 상의 EUV 투과층을 가진 거울로서의 블레이징된 격자를 설명한다(도 6 참조). (EUV 투과층이 없는) 경사진 다층 거울들 및 그들의 생성은 종래 기술에 공지되어 있다(예컨대 Seely 등의 Applied Optics 40, vol. 31, 페이지 5565(2001년) 참조).
상기 도면에서, 다층 표면은 경사져 있고, 일종의 다층들의 경사진 스택 구조체가 생성되는데, 다층(예컨대, 종래 기술에 공지된 Si 및 Mo 다층)들의 돌출부(301)들을 가지고, 주기 p 및 블레이즈 각도 ba를 가진다. 돌출부(301)들의 경사진 다층 스택은 예컨대 기판 또는 홀더(310) 상에 존재할 수 있다. 다층들의 돌출부들 또는 엘리베이션(301)들은 가변 높이들을 가진 엘리베이션들을 형성한다. 이에 따라, 돌출부들의 최대 높이는 엘리베이션 최상부(311)로 나타낸다. 또한, 캐비티 또는 홈(G)들이 존재한다. 여기서, 캐비티(G)(의 바닥)과 돌출부(301)들의 최상부(311) 사이의 높이 차이는 높이(502)(사전설정된 최대 높이 차이)이다.
캐비티(G) 및 돌출부 또는 엘리베이션(301)들 위쪽에는, EUV 투과층(504)이 존재한다. 상기 EUV 투과층(504)의 높이는, 엘리베이션 최상부(311)로부터 계산된 참조부호 507 또는 캐비티 또는 홈(G)들의 바닥으로부터 계산된 높이(506)으로 나타낸다.
필요에 따라, 예컨대 여분의 보호 또는 여분의 광학 필터 기능을 제공하기 위하여 여분의 층(312)이 존재할 수도 있다. 이러한 여분의 층(312)은 본 실시예에 적용가능할 뿐만 아니라, 앞선 실시예들에서도 적용될 수 있다. 이러한 층은 예컨대 Ru를 포함할 수도 있다.
예를 들어, Si의 EUV 투과층(504)은 예컨대 화학기상성장에 의해 제공될 수 있어, 502 보다 큰 높이를 가진 EUV 투과층(504)을 제공할 수 있고, 표면처리(예컨대, 폴리싱) 절차가 뒤따른다. 이러한 방식으로, EUV 방사선을 반사시킬 수 있는 다층 거울이 제공되는데, 이는 비-EUV 방사선을 편향, 반사 및/또는 흡수할 수도 있다. 예를 들어, 투영빔(PB)의 EUV 파장을 갖는 방사선(예컨대, 13.5nm, 원하는 방사선)인 레이 r1은 선택층(312) 및 EUV 투과층(504)을 통해 방해받지 않거나 실질적으로 방해받지 않으면서 전파되고, 경사진 다층 스택의 돌출부(301) 상에서 레이 r2로 반사된다. 당업계의 당업자는, 격자에 의해 투영빔(PB)으로부터의 방사선의 회절을 고려하여(도 6에는 도시되지 않음), 상기 투영빔이 상기 경사진 다층의 표면에 도달하는 입사각 및/또는 각도 ba를 선택하여, 레이 r2가 반사되는 방향을 결정할 수 있다.
EUV 파장들과 다른 파장들을 갖는 방사선, 예컨대 VIS 또는 IR은 선택층(312)의 표면에서 반사되거나(이 반사는 도시되지 않음), 또는 EUV 투과층(504)의 표면에서 반사된다. 이것은 도 6에서 참조부호 r3으로 도시되어 있는데, EUV 투과층(504)의 표면에서 반사되는 비-EUV 파장을 가진 레이를 레이 r4로서 기술하고 있다.
상기 방사선의 모두 또는 일부는 선택층(312)을 통해, 또는 EUV 투과층(504)을 통해, 또는 두 층 모두를 통해 투과될 수도 있다. 하지만, 인터페이스 양 면에서의 (진공을 포함하는) 물질들간의 굴절률의 차이들로 인하여, 비-EUV 파장을 갖는 투영빔(PB)의 레이인 레이 r5가 굴절된다. 이러한 굴절로 인하여, 레이 r5 및 r6(레이 r5는 다층 스택 돌출부(301)에서 반사됨)는 도 6에 나타낸 바와 같이 굴절된다.
EUV 투과층(504)은 EUV 파장들을 가진 방사선에 대해 투과성이지만, 비-EUV 파장들을 가진 방사선에 대해서는 실질적으로 투과성이지 않기 때문에, 비-EUV 파장을 가진 방사선의 일부분이 흡수될 수도 있다. 반사, 굴절 및 흡수의 결과로서, 비-EUV 파장들을 가진 방사선은, EUV 파장을 가진 방사선(r2)이 반사되는 방향으로 줄어든다(도 6의 개략적인 도면에서 회절은 고려되지 않음). 이러한 방식으로, 광학 필터는 실질적으로 평탄한 표면을 얻게 되는데, 이는 용이하게 세정된다는 장점과 EUV 방사선(예컨대, 13.5nm)에 대한 광학 필터를 제공한다는 장점을 가진다.
당업계의 당업자는 사전설정된 최대 높이 차이(502)들의 범위에 있는 경우에 일반적으로(이것은 또한 제2실시예에 적용됨), 상기 사전설정된 최대 높이 차이가 가장 깊은 캐비티와 가장 높은 엘리베이션 또는 돌출부(301) 사이의 높이 차이(502)라는 것을 이해할 것이다. 또한, 당업계의 당업자는 이 경우, (표면처리 후에) 엘리베이션들 상의 EUV 투과층의 0 보다 큰 층 높이(507)가 일반적으로 가장 높은 엘리베이션 또는 돌출부(301)(의 최상부(311))에 대하여 한정되어, 상기 돌출부들과 캐비티들 위쪽에 평탄한 EUV 투과층을 제공하게 된다는 것을 이해할 것이다.
당업계의 당업자는 만곡된 광학 요소들에도 본 발명을 적용할 수 있는데, 상기 광학 요소들은 만곡된 거울들 또는 격자 구조체들을 구비한 만곡된 거울들과 같은 만곡된 표면들 상의 높이 차이들을 갖는 프로파일을 구비하여, 상기 투과층이 일반적으로 동일한 곡률을 가진다는 것을 고려하게 된다.
경사진 다층 스택 및 상기 스택의 최상부 상의 EUV 투과층을 가지고 본 발명에 따른 구조체를 포함하는 투과성 최상부층을 구비한 거울
이제, 일반적인 경사진 다층 스택 및 상기 스택의 최상부 상의 EUV 투과층을 가진 거울을 설명하는데, 광학 요소의 최상부에 구조체(RS)를 포함하는 투과성 최상부층이 기술된다.
여기서, 도 6은 투과성 최상부층(TL)이 층(312)의 최상부에 도시되어 있는 변형예를 보여준다. 하지만, 층(312)이 없을 수도 있어, 상기 투과성 최상부층(TL)이 (도 5에서와 같이) 평탄한 투과층(504)의 최상부 상에, 즉 투과층(504)의 표면(340) 상에 있게 된다. 상기 실시예의 또 다른 변형예에서, 층(312)은 또한 예컨대, 표면처리 기술 또는 CVD 기술 등에 의해, 구조체(RS)를 가진 상기 층을 제공한 후에 투과성 최상부층(TL)으로 사용될 수도 있다. 또한, 본 실시예는 폴리싱에 의해 구조체(RS)를 생성할 수 있는 가능성도 제공한다(상술한 내용 참조).
평탄한 투과층(504) 위쪽에서, 도 6은 본 발명에 따른 투과성 최상부층(TL)을 보여준다. 여기서, 투과성 최상부층(TL)은 구조체(RS)를 포함한다. 레이 r1을 가진 투영빔(PB)은 구조체(RS)를 포함하는 투과성 최상부층(TL)을 통과하고, 거울(300)에서 레이 r2로 반사된다(및/또는 굴절된다; 상기 도면에서는 고려하지 않음). 구조체(RS)를 가진 투과성 최상부층(TL)이 존재하지 않는다면, 투영빔(PB)의 레이 r1은 투과층(504)으로 들어가는 대신에, 상기 층(312)의 표면 및 광학 요소 위쪽 분위기의 인터페이스에서 반사될 것이다. 이제, 본 발명에 따른 구조체(RS)를 가진 투과성 최상부층(TL)의 존재로 인하여, 반사가 감소되고, 도 6의 광학 요소는 그 필터 기능(원하는 파장 λ를 지지하여 원하지 않는 파장들의 광학 필터링)을 보다 양호하게 제공할 수 있다. 또한, 구조체의 존재로 인하여, 투과층(TL)에서 방사선이 보다 덜 반사될 수 있다.
제4실시예
제4실시예(도시되지 않음)는 제2실시예 또는 제3실시예의 광학 요소들을 설명하는데, 이는 투과층(504)의 표면(340)이 예컨대 표면처리 기술, 예를 들면 당업계의 당업자에게 공지된 폴리싱, 에칭 기술 등에 의해 처리되어, 구조체(RS)가 형성된다는 예외를 가진다. 이러한 방식으로, 투과층(504)은 본 발명에 따른 투과성 최상부층(TL) 및 구조체(RS)를 포함한다.
제5실시예
제5실시예(도시되지 않음)는 제2실시예, 제3실시예 또는 제4실시예의 광학 요소들을 설명하는데, 이는 특정 조합의 물질들이 선택되었다는 예외를 가진다: 투과층(504)은 실질적으로 Si를 포함하고, 구조체(RS)를 가진 투과성 최상부층(TL)은 실질적으로 Ru를 포함한다.
제6실시예
본 실시예는 13.5nm의 EUV 방사선에 대하여 2가지 상이한 물질들에 대한 입사각의 함수로서 λ/2 보다 작거나 같은 공간 주기 및 8nm의 rms 거칠기 값을 갖는 본 발명에 따른 최상부층의 반사율 및 투과율의 종속성을 설명한다:
본 발명에 따른 최상부층의 반사 및 투과의 예시
입사각 물질 반사율 투과율
10 Ru 0.62 0.26
15 Ru 0.45 0.36
20 Ru 0.27 0.43
5 Au 0.5 0.33
10 Au 0.23 0.44
15 Au 0.09 0.43
공간 주기가 대략 λ/2 보다 크면, 더 작은 투과율이 얻어진다.
예를 들어, 대략 8nm의 rms 거칠기 및 대략 8nm의 rms 거칠기를 가진 본 발명에 따른 구조체를 구비한 표면 상에 충돌하는 13.5nm의 파장을 갖는 방사선을 구비한 방사선 빔을 가정하면, 반사율이 대략 45%이다. λ/2 보다 작거나 같은 공간 주기에 있어서 8nm의 rms 거칠기가 발견되는 경우, 투과율은 대략 36%이고, 스캐터링(랜덤 방향들로의 반사)은 무시할 만하다. 하지만, λ/2 보다 크지만 대략 1㎛ 보다는 작은 공간 주기에 있어서 8nm의 rms 거칠기가 발견되는 경우에는, 투과율은 무시할 만하고, 36%가 스캐터링된다. 이에 따라, 본 발명은 본 발명에 따른 구조체로 인하여 투과율 이득을 제공한다.
제7실시예
본 실시예는 본 발명에 따른 구조체(RS)를 포함하는 투과성 최상부층(TL)을 설명하는 것이 아니라, (본 발명의 주제가 아닌) 거울의 일부 특정 변형예들을 설명하는데, 이는 제1실시예에 따른 상기 투과성 최상부층(TL)을 포함한다. 이러한 변형예들은 본 명세서에서 참고문헌으로 채택하고 있는 유럽특허출원 제 03077155호의 실시예들에 관한 것이다. 표면 위에, 또는 제7실시예에 기술된 거울, 필터 및/또는 격자들의 표면의 일부분 위에는, 본 발명에 따른 구조체(RS)를 포함하는 투과층(TL)이 제공될 수 있어, 상기 층의 장점들을 거울, 필터 및/또는 격자들에 제공할 수 있다.
제7실시예, 변형예 A
본 발명에 따른 거울의 일 실시예가 도 7에 도시되어 있는데, 여기서는 일종의 박판형 톱니 프로파일이 도시되어 있으며, 돌출부들은 주기 p, 길이 380, 높이 h 및 각도 ba를 가진다. 도 8은 박판형 방형파 프로파일을 갖는 돌출부 프로파일을 가진 또 다른 실시예를 보여주는데, 여기서 상기 돌출부들은 주기 p, 길이 380 및 높이 h를 가진다. 참조부호 L은 "랜드"를, 참조부호 G는 "홈"을 말한다. 상기 돌출부들은 거울(300)의 거울면 상에 배치된다.
이러한 거울 또는 상기 거울을 포함하는 장치의 장점은, EUV 방사선이 예컨대 소정 각도 하에 거울(300)에 의해 반사되는 경우, 단지 원하는 EUV 방사선만이 상기 각도로 반사되는 반면, 원하지 않는 방사선, 예컨대 IR 방사선은 상술된 물질들에 의해 흡수되고 및/또는 여타의 방향들로 편향 또는 굴절된다. 이것은 예시의 방법을 통하여 도 8에 예시되어 있다. 입사각 α를 갖는 투영빔(PB)은 돌출부 LP1(박판형 돌출부 1)의 표면을 때린다. 광의 일부는 반사될 수 있으며(도시안됨), 상기 광의 일부 또는 모든 광이 상기 돌출부로 들어갈 수 있다. 상기 돌출부는 EUV 방사선에 대해 투과성이기 때문에, 상기 방사선은 방해받지 않거나 또는 실질적으로 방해받지 않고 전파되는 반면, UV 또는 IR과 같은 원하지 않는 파장들을 갖는 방사선은 실질적으로 흡수된다. 상기 빔은 박판형 돌출부 LP2로 나타낸 다음 돌출부(제2돌출부)로 더욱 전파될 수 있다. 상기 돌출부 LP2의 (좌측) 표면에 도달하면, 상기 방사선의 일부는 다시 반사될 수 있으며(도시안됨), 상기 방사선의 일부는 돌출부 LP2를 통해 전파될 것이다. 또한, 상기 돌출부 LP2는 EUV 방사선과 여타의 파장들을 갖는 방사선 사이에서 식별될 것이다. 상기 투영빔(PB)이 위치 305에서 거울(300)(예컨대, 다층 거울)의 표면에 도달하면, 상기 투영빔(PB)은 각도 β로 반사된다(β는 거울(300)의 표면 상에서의 거울 반사의 경우에는 α일 수도 있음). 상기 투영빔(PB)은 돌출부 LP2 및 LP3를 통해 더욱 전파될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 투영빔(PB)은 거울 상의 입사 전보다 본 발명에 따른 거울에 의한 반사 후에 더 높은 EUV/비-EUV 방사선 비율을 포함할 것이다. 투영빔(PB)의 전파에 대하여 도 8에 예시된 것은 도 7에도 적용할 수 있는데, 여기서는 도 8에서와 같은 박판형 방형파 프로파일을 형성하는 박판형 돌출부들 대신에 박판형 톱니 프로파일이 사용된다.
투영빔(PB)의 굴절은 도 7 및 도 8(및 추후 도 9 및 도 11)에는 도시되지 않았음을 유의한다. 상술된 비율은 블레이징된 격자 또는 최적화된 격자를 이용하여 더욱 개선될 수 있다. 상술된 돌출부들을 가진 거울은, 예컨대 UV 파장들에서 최적화 또는 블레이징되는 경우라도, (IR과 같은) 원하지 않는 파장들을 차단할 수 있지만, EUV 방사선은 투과시키는데, 그 이유는 Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U가 EUV 방사선에 대해서는 실질적으로 투과성이지만, EUV 방사선 이외의 다른 파장들을 갖는 방사선에 대해서는 실질적으로 투과성이지 않기 때문이다. 그것과 이웃하여, Si를 포함하는 모든 상기 물질들은 13.5nm에 대해 100nm 보다 긴 흡수 길이를 가진다. 상기 돌출부들은 또한 예컨대 B4C 또는 SiC와 같은 물질들의 조합들을 포함할 수 있다. 상기 실시예의 거울(300) 상의 돌출부들은 EUV 방사선에 대해 투과성인 광학 필터로서 주로 존재하며, 가능한 격자 또는 회절 구조체는 상기 투영빔(PB)의 EUV 방사선에 대해 실질적으로 투과성이다. 하지만, EUV 방사선이 들어가고 상기 돌출부를 떠날 때의 굴절률들의 차이로 인하여, 투영빔(PB)의 EUV 방사선의 일부 회절 손실들이 있을 수도 있다.
제7실시예, 변형예 B
또 다른 변형예에서, 상기 돌출부들은, 0 내지 90°사이의 입사각을 갖는 EUV 방사선을 포함하는 투영빔의 EUV 방사선의 일부분이 단지 하나의 돌출부를 통과하거나(도 9 참조), 또는 상기 투영빔(PB)의 실질적으로 모든 부분이 단 하나의 돌출부만을 통과하도록 하는 방식으로 배치된다.
(예컨대, 대략 13.5nm 또는 여타의 EUV 파장들에서 회절되거나 최적화될 수 있는) 프로파일은, 방사선 빔(PB)에 포함되는 원하는 방사선만이 상기 프로파일의 한 주기 p를 통과하고, 거울 또는 거울면(300), 예컨대 위치 305에서 반사되도록 구성된다. 거울(300)을 가진 투영빔(PB)의 입사각은 참조부호 α로 나타내는 반면, 돌출부의 측면을 가진 투영빔(PB)의 입사각은 α'1로 도시되어 있다. 입사각 α'1는 상기 투영빔(PB)의 반사를 최소화하도록 작게 유지될 수 있다. 또한, 상기 프로파일의 돌출부들의 상부면이 블레이징된 격자에서와 같이 각을 이룰 수 있어, 돌출부 표면 상의 원하지 않는 방사선(예를 들면, EUV 보다 높은 파장들을 가진, 예컨대 UV, VIS 및 IR)의 반사가 원하는 방사선과 상이한 방향으로 지향되게 된다. 돌출부들의 길이(380) 및 높이(h), 상기 돌출부들이 배치되는 주기(p) 뿐만 아니라 입사각(α)는, 상기 투영빔(PB)이 단지 하나의 돌출부를 통과하도록 선택될 수 있다.
상기 거울 상의 프로파일은 다이아몬드 툴에 의한 룰링(한 라인을 스크래칭)함으로써 생성될 수 있다. 또한, 사인형 구조체의 이온 에칭에 의해 상기 프로파일을 생성하는 것도 가능하다. 후속하는 이온 에칭을 구비한 리소그래피 기술들을 이용하여 그레이징 입사-거울 상에 블록 프로파일을 생성하는 것도 실행 가능한 옵션이다. 도 9에 도시된 프로파일은 일 예로서 주어진다; EUV 방사선이 실질적으로 흡수되지 않고(즉, 실질적으로 투과성이고), EUV 방사선의 회절이 작다면(예컨대, 대략 30% 보다 적게 회절됨), 여타의 프로파일들도 가능하다.
도 9는 예시의 방법을 통하여 박판형 방형파 프로파일을 보여준다. 하지만, 상기 실시예는 또한 박판형 톱니 프로파일이 사용되는 구성예, 또는 주기적으로 구조화된 톱니 프로파일 혹은 주기적으로 구조화된 방형파 프로파일이 사용되는 구성예도 포함한다.
박판형 톱니 프로파일이 사용되는 경우, 돌출부들의 길이(380) 및 높이(h), 상기 돌출부들이 배치되는 주기(p) 및 각도(ba) 뿐만 아니라 입사각(α)는, 상기 투영빔(PB)이 단지 하나의 돌출부를 통과하도록 선택될 수 있다.
이와 유사하게, 이것은 주기적으로 구조화된 프로파일들에 적용되지만, 상기 실시예에서, 주기 p는 2개의 주기를 포함하는데, 그 이유는 2D 구조체가 형성되기 때문이다.
상기 실시예는 또한 상기 돌출부들이 주기 p의 1/2 보다 작은 길이(380)를 가지는 프로파일을 포함할 수도 있다(이는 도 9에서 박판형으로 배치된 방형파 프로파일로 도시되어 있지만, 톱니 프로파일 및 2D 프로파일에도 적용가능함).
제7실시예, 변형예 C
상기 변형예들에서는, 리소그래피 장치가 일반적으로 기술되었으며, Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U 중 하나 이상으로부터 선택된 물질을 포함하는 1 이상의 돌출부들을 포함하는 거울들이 기술되었다. 제4실시예에는, 도 10 및 도 11에 대하여 설명되는 바와 같이, 2 이상의 상이한 물질들을 포함하는 2 이상의 상이한 돌출부들을 포함하는 거울이 기술되어 있다.
본 실시예에서는, Be, B, C, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U(돌출부 LP1a) 중 하나 이상으로부터 선택된 제1물질(m1)을 포함하는 1 이상의 제1돌출부들을 포함하고, Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U(돌출부 LP1b) 중 하나 이상으로부터 선택된 제2물질(m2)을 포함하는 1 이상의 제2돌출부들을 포함하는 거울(300)이 기술되며, 상기 제1 및 제2물질들은 예컨대 Si와 Mo, Mo와 Zr, C와 Si, Be와 Zr 등과 같이 동일하지 않다. 또 다른 예시에서, m1은 Be 또는 Zr이고, m2는 Si3N4 또는 SiO2이다. 필요에 따라, m1 및 m2 보다 많은 물질 및/또는 제1 및 제2돌출부들보다 많은 돌출부들이 거울(300)에 적용될 수 있다.
도 10에는, 상기 실시예의 구성예가 보다 상세히 도시되어 있다. 그것은 거울(300) 상의 박판형 톱니 프로파일을 보여준다. 도 7에 도시된 톱니 프로파일들과는 대조적으로, 여기서의 박판형 톱니 프로파일은 2가지 물질들의 구조체들을 포함한다. 상기 구조체는 높이 h1을 가지고, 블레이즈 각도 ba2 및 높이 h1을 갖는 제1물질(m1)의 제1돌출부(LP1a) 및 높이 h2 및 각도 ba3를 갖는 제2물질(m2)의 제2돌출부(LP1b)를 포함한다. 이러한 (2 이상의 물질들의) 돌출부들은 함께 블레이즈 각도 ba를 갖는 하나의 돌출부 또는 구조체를 형성한다. 상기 돌출부들은 주기 p를 갖는 규칙적인 구조체를 형성할 수도 있다.
도 10에 도시된 거울(300) 상의 돌출부들은 EUV 파장들에서 블레이징될 수 있는 격자를 형성할 수 있지만, 상기 실시예의 또 다른 변형예에서는, 그들이 예컨대 UV, VIS 또는 IR 파장들과 같은 여타의 파장들에서 블레이징될 수도 있다.
상기 블레이즈 각도 ba는, 원하지 않는 방사선이 원하는 방사선의 방향으로부터 편향되는 방식으로 선택될 수 있다(상술한 내용 참조). 상기 블레이즈 각도 ba는 돌출부 LP1a(제1돌출부)의 물질(m1)의 각도 ba2, 돌출부 LP1b(제2돌출부)의 물질(m2)의 각도 ba3 및 상기 돌출부 LP1a 및 LP1b의 높이 h1 및 h2에 따라 좌우된다(이들은 본 예시의 경우에 서로 인접해 있음).
블레이징된 프로파일에 대한 대안으로서, 도 11에 도시된 타입의 박판형 프로파일이 사용될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 박판형 프로파일은 도 10에 도시된 박판형 톱니 프로파일의 한 주기 p와 같은 일정한 p를 갖는 방형파면 프로파일을 가진다. 상기 돌출부들은 서로 이웃하여 교대로 위치하고, 상이한 높이들을 가진다. 즉, 물질(m1)의 돌출부(LP1a)는 높이 h1을 가지고, 물질(m2)의 돌출부(LP1b)는 높이 h2를 가진다. 상기 돌출부들의 길이들은, 본 도면에서 물질(m1)의 돌출부 LP1a(제1돌출부)에 대하여 참조부호 380a로, 물질(m2)의 돌출부 LP1b(제2돌출부)에 대해서는 참조부호 380b로 도시되어 있다. 도 11에서, 길이 380a 및 380b는 동일하며, 추가된 경우에 두 길이는 주기 p와 같다.
높이 h1, h2 및 물질들의 굴절율을 토대로 상기 물질들을 선택함으로써, 길이 380a 및 380b 또는 각도 ba, ba2 및 ba3, 제1 및 제2돌출부들의 거리(주기 p) 및 거울 상의 투염빔의 소정 입사각이 적용가능하면, 상이한 물질들에 의해 광학 경로 길이 차이를 보정하면서 원하는 방사선을 소정 각도로 반사시키는 거울이 얻어질 수 있어, 그것은 거울면 전반에 걸쳐 변경되지 않는 반면, 원하지 않는 파장들의 광은 여타의 각도들로 흡수 및/또는 편향된다.
이것은 예시의 방법을 통해 도 11에 도시되어 있다. 여기서, 투영빔(PB)의 레이 r1는 물질(m1)의 제1돌출부(P1a)로 들어가며, 상기 돌출부를 통해 실질적으로 투과되고 위치 305 상의 거울 또는 거울면(300)에서 반사될 수 있다. 반사 후, 레이 r1은 상기 돌출부를 떠난다. 또한, 투영빔(PB)에 포함된 레이 r2는 물질(m2)의 제2돌출부(LP1b)로 들어가고, 위치 306에서 거울 또는 거울면(300) 상에 반사된다. 상기 제2돌출부(LP1b)의 존재가 없다면, (제1 및 제2돌출부 및 진공을 통한) 광학 경로 길이는 상이한 레이들에 대해 상이하다. 이러한 광학 경로 길이의 차이를 보상하기 위하여, 물질(m2)의 제2돌출부(P1b)가 존재한다. 이 물질(m2)은 또 다른 굴절률을 가진다. 상술된 바와 같이, 상기 돌출부들의 적절한 치수 및 입사각을 선택함으로써, 물질(m2)의 제2돌출부(LP1b)는 투영빔(PB)(내의 상이한 레이들)에 대한 광학 경로 차이를 보상할 수 있고, 이에 따라 거울면 전반에 걸쳐 변하지 않는 광학 경로 길이 차이를 제공하게 된다. 이는 광학 경로 길이 차이가 0 또는 파장의 정수배라는 것을 의미한다. 상기 돌출부들 위쪽의 진공은 또한 광학 경로 길이 (차이)의 결정을 위해 고려되어야만 한다. 이러한 방식으로, 광학 경로 길이, 즉 경로길이 x 굴절률은 레이 r1 및 r2에 있어서는, 돌출부(LP1a, LP1b)에 들어가기 전의 파면(WFb)으로부터 시작하여, 돌출부(LP1a, LP1b) 이후의 파면(WFa)까지로 동일하거나, 레이 r1 및 r2에 대한 광학 경로 길이들간의 차이가 파장(예컨대, 13.5nm 방사선)의 정수배이다. 이에 따라, 본 실시예에서, 광학 경로 길이 차이는 거울면 전반에 걸쳐 변하지 않는 EUV 방사선에 대해 생성된다.
EUV 방사선에 대해 거의 1인 굴절률을 갖는 Si에 있어서, 상기 보상하는 제2돌출부들의 존재는 덜 필요할 수 있다. 하지만, 여타의 물질들 중 하나를 적용하는 경우, 제2돌출부(LP1b)의 존재는 특히 유용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, Si는 Be, B, C, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Pa 및 U의 제2돌출부(LP1b)의 존재에 의해 보상될 수 있는, 투영빔(PB) 내에서 (도 11에서 r1 및 r2로 도시된 것과 같은) 상이한 레이들간의 작은 광학 경로길이 차이를 생성할 수도 있다.
본 실시예는 또한 (예컨대, 리소그래피 장치에서) 거울면을 구비한 거울을 포함하기도 하는데, 상기 돌출부들은, 0 및 90°사이의 입사각을 갖는 EUV 방사선을 포함하는 투영빔의 EUV 방사선의 일부분이 단지 한 주기 p에서 하나의 (물질 m1의) 제1돌출부(LP1a) 및 하나의 (물질 m2의) 제2돌출부(LP1b)를 통과하도록 하는 방식으로 배치된다. 이는 상기 돌출부들의 길이(380a, 380b)가 주기 p 보다 작다는 것을 의미한다.
본 실시예는 또한 돌출부들의 프로파일이 예컨대 13.5nm 또는 또 다른 파장과 같은 원하는 방사선에서 블레이징(톱니) 또는 최적화(방형파)되는 격자를 형성하는 거울도 포함한다. 이러한 타입의 거울 상의 프로파일은 1D 또는 2D 캐릭터를 가질 수도 있다. 이들 돌출부들은 EUV 방사선에 대해 투명하기 때문에, 원하는 파장들이 거울(300)에 의해 반사되고, 상기 방사선의 원하지 않는 파장들이 흡수, 굴절 및/또는 편향된다.
일반적으로, 본 실시예는 1 이상의 거울면(300)을 갖는 거울을 설명하는데, 상기 거울면(300)은 제1물질 m1(제1돌출부)를 포함하는 1 이상의 돌출부(LP1a) 및 제2물질 m2(제2돌출부)를 포함하는 1 이상의 돌출부(LP1b)를 포함하고, 상기 제1 및 제2물질들은 동일하지 않다. 사용되는 물질들이 원하는 파장에 대해 투명한 경우, 또는 원하는 파장들에 대해 투명하도록 최적화되는 경우, 이러한 거울(300)은 광학 필터로서 사용될 수 있다. 원하지 않는 파장들과 같은 여타의 파장들은 상기 물질들에 의해 흡수될 수 있으며, 소정 파장에 대한 격자가 선택되면(격자 또는 블레이징된 격자), 원하지 않는 파장들이 (부분적으로) 편향될 수도 있다.
본 실시예는 또한 상기 실시예에 기술된 거울을 포함하는 리소그래피 장치(예컨대, 제1실시예 참조)도 포함한다.
상술된 구조체들을 제공하기 위해서는, 다이아몬드 툴을 이용하여 물질 m1의 층을 룰링하고, 물질 m2를 증착시키며, 다이아몬드 툴로 두 번째로 룰링함으로써 상기 블레이징된 구조체가 제공될 수 있다. 정방형의 구조체들을 위하여, 리소그래피 공정이 이용될 수도 있다.
제8실시예
제8실시예(도시되지 않음)는 제1실시예의 광학 요소를 설명하는데, 특정 조합의 물질들이 선택되었다는 점이 예외다: 돌출부(301)들은 실질적으로 Si를 포함하고, 본 발명에 따른 구조체(RS)를 구비한 투과성 최상부층(TL)은 실질적으로 Ru를 포함한다.
제9실시예
제9실시예(도시되지 않음)는 보호 코팅을 구비한, 예컨대 그레이징 입사 거울, 직교 입사 거울, 다층 거울과 같은 거울을 포함하는 광학 요소를 설명한다. 상기 보호 코팅은 본 발명에 따른 구조체(RS)를 포함하는 투과성 최상부층(TL)을 포함한다. 이에 따라, 보호 코팅에는 상기 구조체(RS) 없이도 보호층에 대하여 증대된 투과도가 제공된다.
제10실시예
아래의 표에서는, 투과성 최상부층의 구조체들에 대한 rms 값들이 상이한 파장: 5, 13.5 및 20nm에 대하여 주어진다. 이들 rms 거칠기 값들을 가진 투과성 최상부층은, 여러 실시예들에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 광학 요소들 상에 존재할 수 있다. 투과성 최상부층 및 그 구조체에 제공하도록 사용된 방법들 및 적용예에 따라, 당업계의 당업자는 후술하는 바와 같은 범위 내에서 rms 거칠기를 선택할 수 있다.
또한, 상기 표에는, 상기 실시예에 대한 변형예가 제공된다. 예를 들어, 대략 13.5nm의 파장을 이용하면, 대략 2.7nm 보다 크거나 같은 그리고 대략 6.75nm 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대하여 대략 1.4nm 보다 크거나 같은 그리고 대략 54nm 보다 작거나 같은 rms 거칠기를 제공할 수 있다. 당업계의 당업자는 또한 54nm 보다 작은 rms 거칠기를 제공할 수도 있다. 예컨대, 일 변형예에서는, 대략 2.7nm 보다 크거나 같은 그리고 대략 6.75nm 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대하여 대략 2.7nm 보다 크거나 같은 그리고 대략 27nm 보다 작거나 같은 rms 거칠기를 제공할 수도 있다.
[표 3] 본 발명의 일 실시예에 따른 상이한 공간 주기들에 대하여 5, 13.5 및 20nm에 대한 rms 거칠기 값들
대략 6.75nm 보다 크고 대략 1㎛ 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대하여, 상기 rms 거칠기는 본 실시예에서 대략 0.1nm 보다 크거나 같고 대략 5.0nm 보다 작거나 같다. 일 변형예에서는, 대략 6.75nm 보다 크고 대략 1㎛ 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대하여, 대략 0.1nm 보다 크거나 같고 대략 2.5nm 보다 작거나 같은 rms 거칠기를 제공할 수도 있다.
지금까지 본 발명의 특정 실시예들을 상술하였지만, 본 발명은 상술된 것 이외의 방법으로도 실시될 수 있음을 이해할 수 있다. 상기 기술은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 또한, 일부 실시예들은 특히 EUV 적용예들과 EUV 광학 요소들을 설명한다. 하지만, 본 발명은 또한 예컨대 UV 또는 VIS와 같은 여타의 스펙트럼 범위들에 대하여 광학 요소들에 적용될 수도 있다. 또한, 도면들은 보통 본 발명을 이해하는데 필요한 중요한 요소들과 특징들만을 포함한다. 본 발명은 개략적인 도면들에 도시된 상기 요소들에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 도시된 것보다 많은 층들이 존재할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광학 요소의 적어도 일부분을 통한 투과를 촉진시키거나 또는 원하는 파장들의 반사를 감소시키는 층을 구비한 필터, 렌즈 등과 같은 개선된 광학 요소들을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 도 1에 따른 리소그래피 투영장치의 투영 광학기 및 EUV 조명 시스템의 측면도를 개략적으로 도시한 도면;
도 3은 이론적인 거친 표면의 단면도를 개략적으로 도시한 도면;
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과성 최상부층 및 박판형 방형파 프로파일 형태의 돌출부들 및 거울면(반사층)을 갖는 광학 필터를 개략적으로 도시한 도면;
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과성 최상부층 및 박판형 톱니 프로파일 형태의 돌출부들 및 거울면(반사층)을 갖는 광학 필터를 개략적으로 도시한 도면;
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과성 최상부층 및 박판형 비대칭 2면 톱니 프로파일 형태의 돌출부들 및 거울면(반사층)을 갖는 광학 필터를 개략적으로 도시한 도면;
도 5는 본 발명에 따른 박판형 방형파 프로파일, 실질적으로 평탄한 (EUV) 투과층 및 투과성 최상부층의 형태의 돌출부들이 거울면 상에 있는 거울을 개략적으로 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과성 최상부층 및 경사진 다층 스택 및 상기 스택의 최상부 상의 (EUV) 투과층을 갖는 거울을 개략적으로 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판형 톱니 프로파일 형태의 돌출부들이 거울면 상에 있는 거울을 개략적으로 도시한 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판형 방형파 프로파일 형태의 돌출부들이 거울면 상에 있는 거울을 개략적으로 도시한 도면;
도 9는 도 4에 도시된 유사한 거울을 개략적으로 도시한 도면(단, 돌출부들은 EUV 방사선을 포함하는 투영빔의 EUV 방사선의 일부분이 본 발명의 일 실시예를 따라 단지 하나의 돌출부만을 지나도록 하는 방식으로 배치됨);
도 10은 본 발명의 일 실시예를 따라, 서로 인접한 두 물질들의 박판형 톱니 프로파일 형태의 돌출부들이 거울면 상에 있는 거울을 개략적으로 도시한 도면; 및
도 11은 본 발명의 일 실시예를 따라, 서로 이웃한 두 물질들의 박판형 방형파 프로파일 형태의 돌출부들이 거울면 상에 있는 거울을 개략적으로 도시한 도면이다.

Claims (12)

  1. 광학 요소에 있어서,
    - 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과되는 층, 및
    - rms 거칠기 값을 갖는 구조체를 포함하는 최상부층을 포함하여 이루어지고,
    상기 최상부층은 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 투과되며, 상기 최상부층의 구조체는 λ/2 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해 λ/10 보다 크거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체인 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투과성 최상부층의 구조체는, λ/2 보다 크고 1㎛ 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해 λ 보다 작거나 같은 rms 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 부분적으로 투과성인 층은, λ/2 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해, λ/50 보다 크거나 같고 4*λ 보다 작거나 같은 rms 거칠기 값을 갖는 구조체를 구비한 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투과성 최상부층은, Be, B, C, Si, P, S, K, Ca, Sc, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Ba, La, Ce, Pr, Ir, Au, Pa 및 U 중 하나 이상으로부터 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투과성 최상부층 및 상기 구조체는 Ru를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 거울면을 구비한 거울을 포함하고, 상기 거울면은 5~20nm 범위의 파장 λ를 갖는 EUV 방사선에 대해 투과성인 1 이상의 돌출부들을 포함하며, 상기 거울면의 적어도 일부분은 상기 구조체를 포함하는 상기 투과성 최상부층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    높이 차이들을 갖는 프로파일을 포함하여, 사전설정된 최대 높이 차이를 갖는 캐비티들 및 엘리베이션들을 제공하는 1 이상의 표면을 구비하고, 상기 광학 요소는 상기 광학 요소의 상기 엘리베이션들 위에 그리고 상기 캐비티들 내에 실질적으로 평탄한 투과층을 더 포함하며, 상기 광학 요소는 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 구조체를 포함하는 상기 투과성 최상부층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투과성 최상부층의 상기 rms 거칠기 값은, λ/2 보다 작거나 같은 공간 주기들에 대해 2nm 이거나 그 이상인 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소는, 광학 필터들, 광학 격자들, 거울들 및 렌즈들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 거울면을 구비한 거울을 포함하고, 상기 거울면에 대하여 틸팅되는 경사진 다층 스택을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 요소.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 1 이상의 광학 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  12. 디바이스 제조방법에 있어서,
    - 기판을 제공하는 단계;
    - 조명 시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝 수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 상기 기판의 타겟부 상으로 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계; 및
    - 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 1 이상의 광학 요소들을 제공하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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