KR20060104951A - 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법 및 이에 의해 제조된디바이스 - Google Patents

리소그래피 장치, 디바이스 제조방법 및 이에 의해 제조된디바이스 Download PDF

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KR20060104951A
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바딤 예프겐예비치 바니네
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요한네스 후베르투스 요제피나 무어스
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Abstract

리소그래피 투영장치는:
ㆍ 방사선 투영빔을 공급하는 방사선 시스템;
ㆍ 마스크를 잡아주는 마스크테이블;
ㆍ 기판을 잡아주는 기판테이블;
ㆍ 상기 마스크의 조사된 부분을 상기 기판의 타겟부상으로 이미징하는 투영시스템을 포함하고,
a) 상기 투영시스템은, 적어도 부분적으로 비워질 수 있고 채용된 방사선이 상기 기판테이블을 향하여 지향되는 솔리드 표면(solid surface)에 의하여 투영시스템의 배치시 경계가 결정되는(delimit) 개입 공간(intervene space)에 의하여 기판테이블로부터 분리되고;
b) 상기 개입 공간은 상기 솔리드 표면과 상기 기판테이블 사이에 배치되고 상기 방사선의 경로 주위에 위치되는 중공 튜브를 포함하고, 상기 튜브의 형태 및 크기는 상기 투영시스템에 의해 상기 기판테이블상으로 포커싱되는 방사선이 상기 중공 튜브의 벽을 가로막지하지 않도록 되어 있으며;
c) 상기 중공 튜브의 내측을 가스의 유동으로 연속적으로 플러싱하기 위한 수단들이 제공되며,
상기 가스는 수소, 헬륨, 듀터레이트(deuterated) 수소, 듀테륨(deuterium) 또는 아르곤과 수소의 혼합물이고, 상기 가스의 유동은 상기 기판으로부터의 오염 물들의 유동에 대향되고, 및/또는 상기 중공 튜브는 개입 공간과 유체적으로 연통되어 있다.

Description

리소그래피 장치, 디바이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 디바이스{Lithographic Device, Device Manufacturing Method and Device Manufactured Thereby}
본 발명 및 그것의 부속하는 장점들은 실시예 및 개략적인 첨부도면을 참조하면 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 리소그래피 투영장치의 개략도;
도 2는 도 1에 도시된 장치 일부의 단면도;
도 3은 리소그래피 투영장치의 제2개략도;
도 4는 도 2에 도시된 장치 일부의 단면도이다.
도면에서, 같은 참조부호들은 대응되는 특징들을 나타낸다.
본 발명은:
- 방사선 투영빔을 공급하는 방사선 시스템;
- 마스크를 잡아주는 마스크테이블;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 마스크의 조사된 부분을 상기 기판의 타겟부상으로 이미징(imaging)하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.
예를 들어, 이러한 타입의 장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 마스크(레티클)는 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 포함할 수 있으며, 이 패턴은 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟 영역(다이)상으로 이미징(image)될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 레티클을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 어느 한 형식의 리소그래피투영장치에서는, 전체 레티클 패턴을 다이상으로 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(waferstepper)라 지칭한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 지칭되는 대안의 장치에서는 주어진 기준방향("스캐닝방향")으로의 투영빔 하에 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝방향과 동일방향 또는 반대방향으로 웨이퍼 테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 다이가 조사된다; 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지기 때문에, 웨이퍼 테이블이 스캐닝되는 속도 v는 레티클 테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 리소그래피 장치와 관련된 보다 많은 정보는, 미국특허출원 WO 97/33205로부터 얻을 수 있다.
아주 최근까지, 이러한 타입의 장치는 단일 마스크테이블 및 단일 기판테이블을 포함하였다. 하지만, 이제는 2이상의 독립적으로 이동가능한 기판테이블이 존재하는 기계들을 이용할 수 있게 되었다(예를 들어, 국제특허출원 WO 98/28665 및 WO 98/33205에 기술된 멀티-스테이지 장치 참조). 이러한 멀티-스테이지 장치의 기본 작동 원리는, 제1기판테이블이 투영시스템 아래에 자리하여 상기 테이블상에 배치되는 제1기판의 노광을 가능하게 하는 한편, 제2기판테이블은 로딩 위치로 가서, 노광된 기판은 방출하고, 새로운 기판은 집어 올려, 새로운 기판에 관한 몇가지 초기 정렬 측정들을 수행한 다음, 제1기판의 노광이 완료되자 마자 상기 새로운 기판을 투영시스템 아래의 노광 위치로 전달하기 위해 준비하되, 그 사이클은 자체적으로 반복되도록 되어 있다; 이러한 방식으로, 실질적으로 증가되는 기계 스루풋을 달성할 수 있으며, 나아가 기계 보유 비용을 개선시킨다.
현재 이용가능한 리소그래피 장치에서, 채용되는 방사선은 일반적으로, 가령 엑시머 레이저 또는 수은 램프로부터 유도될 수 있는 자외선(UV) 광이다; 많은 이러한 디바이스들은 365nm 또는 248nm의 파장을 갖는 UV 광을 사용한다. 하지만, 급속하게 발전하는 전자기기 산업은 보다 높은 분해능을 달성할 수 있는 리소그래피 장치를 지속적으로 요구하고 있으며, 이는 훨씬 더 짧은 파장의 방사선, 특히 193nm 또는 157nm의 파장을 갖는 UV 광에 대한 산업을 촉진하고 있다. 이러한 점을 벗어나서, 몇몇 가능한 시나리오들이 존재하며, 이는 인-밴드 극 UV 광(in-band extreme UV 광)(EUV : 파장 ~ 50nm 이하, 예를 들어 13.4nm, 13.5nm 또는 11nm), X-레이, 이온 빔들 또는 전자 빔들을 포함한다. 소위 차세대 방사선들인 이들 모두는 공기중에서의 흡수를 겪게 되어, 그들이 채용되는 환경을 적어도 부분적으로 비워야할 필요성이 생겼다. 이는 상당한 문제들을 유발시킨다.
리소그래피 투영장치에서의 EUV 사용의 일반적인 논제는, 예를 들어 Applied Optics 32(24)의 J.B. Murphy 등에 의한 논문(article), pp 6920-6929(1993)에서 찾을 수 있다. 전자 빔 리소그래피와 관련된 유사 논제들은 US 5,079,112 및 US 5,260,151 및 EP-A 98201997.8(P-0113.000-EP)에서 찾을 수 있다.
본 출원에서 인용 참조되는 유럽특허출원 EP 0 957 402 A2는 리소그래피 장치에 대해 기술하고 있으며, 여기서는 투영시스템이 개입(intervening) 공간에 의하여 기판테이블로부터 분리되어 있다. 상기 개입 공간은 적어도 부분적으로 비워질 수 있다. 상기 개입 공간은, 가스의 유동에 의해 연속적으로 플러싱되어(flush) 기판테이블과 투영시스템간의 교차-오염(cross-contamination)을 저감시키는 중공 튜브를 포함한다. 상기 가스는 EUV 방사선을 실질적으로 흡수하지 않는다. EP 0 957 402 A2에 따르면, 가스는 Ar 또는 Kr이다. 사용시, 방사선은 튜브를 통해, 투영시스템으로부터 기판테이블에 의해 유지되는 기판으로 지향된다. 아르곤의 사용시의 장점은 아르곤의 '재이동성(removability)' 또는 '펌핑가능성(pumpability)'이 상대적으로 양호하다는 점이다. 예컨대, 터보분자 펌프(turbomolecular pump)와 같은, 리소그래피 장치에서 사용되는 통상적인 진공 펌프에서는, 아르곤(상대분자량(relative molecular mass 40))에 대한 펌핑 속도가, 매우 가벼운 가스들, 예컨대 수소(상대분자량 2) 또는 크세논(상대분자량 40)과 같은 매우 무거운 가스에 대한 펌핑 속도와 비교하여 상대적으로 높다.
본 명세서에서 인용 참조되는 국제특허출원 WO 01/84241 A1은 정화가스(purge gas)를 사용하는 무접촉 시일을 포함하는 리소그래피 장치 및 방법에 대해 개시하고 있다. 여기서는, 광학 소스 표면과 광학 타겟 표면간의 정화 광학 경로 (purged optical path) 및 광학 소스 표면과 광학 타겟 표면간의 상대적인 이동이 제공된다.
본 발명의 목적은, 서두에 언급된 바와 같이 리소그래피 투영장치를 개선하는 것으로, 상기 장치는 진공 또는 준-진공(semi-vacuum)에서 사용하기에 적합하다. 특히, 본 발명의 목적은 이러한 장치가 EUV, 하전된 입자 또는 X-레이를 포함하는 방사선의 이용과 양립할 수 있도록 하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 이러한 장치가 투영시스템의 열화에 의해 야기되는 작동 성능의 저하로 인해 상당한 "휴지-시간(down-time)"을 겪지 않도록 하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 서로로부터 상이한 장치 구역들을 실링하는 1이상의 시일을 제공하는 것으로, 이 시일은 상기 구역들간의 교차-오염의 방지를 돕는다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 기본적인 장치는 서두에 언급한 바와 같은 장치를 포함하며,
a) 투영시스템은 적어도 부분적으로 비워질 수 있고 채용된 방사선이 기판테이블을 향하여 지향되는 솔리드 표면(solid surface)에 의하여 투영시스템의 배치시 경계가 결정되는 개입 공간에 의하여 기판테이블로부터 분리되고;
b) 상기 개입 공간은 상기 솔리드 표면과 상기 기판테이블 사이에 배치되고 상기 방사선의 경로 주위에 위치되는 중공 튜브를 포함하고, 상기 튜브의 형태 및 크기는 상기 투영시스템에 의해 상기 기판테이블상으로 포커싱되는 방사선이 상기 중공 튜브의 벽을 가로막지하지 않도록 되어 있고;
c) 상기 중공 튜브의 내측을 가스의 유동으로 연속적으로 플러싱하기 위한 수단들이 제공되는; 특징들을 포함한다.
이는, 다이나믹 가스 록(dynamic gas lock)으로서 알려져 있고, 예를 들어 US 6,459,472 B1에 기술되어 있다. 이하, 상기 장치를 개선시키는 추가적인 특징들에 대해서 후술된다.
언더 포인트 (a)라 지칭되는 "솔리드 표면"은, 예를 들어 방사선이 기판 또는 유리질(vitreous) 재료로 이루어지는 (얇은) 광학 플랫(즉, 광학 윈도우)을 향하여 지향되는 투영시스템의 최종 거울이다. 여기서, 유리질이라는 용어는 규산염, 쿼츠(quartz), 다양한 투명 산화물(transparent oxides) 및 플루오르화물(예컨대, 마그네슘 플루오르화물)과 여타 내열성물질들(refractories)과 같은 재료들을 포괄하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 가져온 실험들에 있어서, 발명인들은 방사선 시스템이 EUV(대략 13.4nm의 파장을 가짐)를 전달하는 프로토타입 디바이스를 조성하였다. 투영시스템(다양한 거울들을 포함함)은 테스트 웨이퍼가 장착될 수 있는 기판테이블상으로 레이저 방사선을 포커싱하는데 사용되었다. 일 단부에서는 레이저 출구 어퍼처에 의해, 그리고 다른 단부에서는 기판테이블에 의해 경계가 결정되는(경계지워지는), 실질적으로 비워진 인클로저(enclosure)가 투영시스템의 주위에 제공되어, 투영시스템과 기판테이블간의 개입 공간을 포함하는, 소스로부터 기판까지의 방사선의 경로가 실질적인 무공기(airless) 상태가 되도록 하였다. 이 개입 공간은 투영시스템 의 최종 거울("솔리드 표면"이라 상술됨)에 의해 기판테이블과 마주하는 측면상에서 경계가 결정되었다. 위에서의 비움(evacuation)은 EUV가 공기 중에서 상당한 흡수를 겪는다는 사실때문에 필요하였으며, 기판 레벨에서 실질적으로 광-손실을 회피하려는 목적을 가졌다.
이러한 프로토타입 시스템에 의한 작업에 있어, 본 발명인들은 기판테이블상의 레지스트-코팅된 웨이퍼상으로 투영되는 미세(서브미크론-크기(submicron-sized)) 이미지들의 분해능 및 명확성(definition)의 급속한 열화를 관측하였다. 본 발명인들이, 투영시스템의 최종 광학 표면(거울)이 허용불가능할 정도로 오염되었다는 것을 최종적으로 관측하기 이전에, 이 문제에 있어 가능한 여러 상이한 소스들을 찾고 연구하였다. 추가 분석에 의해서, 이 오염이, 추후 웨이퍼상의 레지스트 층으로부터의 부산물 및 데브리로 이루어지는 것으로 식별된, 유기 재료의 의사 코팅(spurious coating)의 존재에 의해 야기된다는 것을 증명하였다. 이러한 재료는 EUV 빔에 의해 웨이퍼로부터 "스퍼터링되어(sputtered)" 유리되었으며, 웨이퍼와 투영시스템 사이의 비워진 개입 공간은 해제된 재료가 실질적인 스캐터링(scattering)이나 편향(deflection)을 겪지 않고 투영시스템(및 여타 근접한 표면)을 향하여 이동하도록 하였음이 분명하다. 일단 투영시스템에 도달하면, 상기 재료는 시스템의 매우 정확한 광학 표면상으로 흡수되어, 상기 광학 표면의 열화를 야기하였다.
이러한 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로, 본 발명인들은 기판테이블과 투영시스템간의 거리를 증가시켰으나, 여전히 투영시스템의 최종 광학 표면의 급속 한 오염이 관측되었다. 후속 방책들(아래의 "레지스트 오염들" 참조)은 이러한 접근법이 사실상 만족스럽지 못하였으며, 보다 근본적인 오염-방지 대책이 필요하다는 것을 밝혔다. 결국, 여타 다양한 접근법을 시도한 후에, 본 발명인들은 상기 단계 (b) 및 (c)에 기술된 해법에 이르게 되었다. 본 해법에 있어, 가스의 플러싱은 레지스트 데브리가 제1위치의 투영시스템에 도달하는 것을 방지한다.
플러싱에 채용된 가스는 투영 빔의 방사선(예를 들어, EUV)은 실질적으로 흡수하지 않는 한편, 오염에 대해서는 실질적으로 낮은 확산 계수(diffusion coefficient)를 갖는 물질이어야 한다. 다이나믹 가스 록에 사용된 이러한 가스들의 예시로는 Ar 및 Kr이 있다.
본 발명의 제1실시형태에 따르면, 패터닝 디바이스로부터 기판상으로 패턴을 투영하도록 구성된 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 리소그래피 장치는 상기 장치의 상이한 구역들 사이에서 연장되는 1이상의 가스 정화 실링 어퍼처를 포함하며, 상기 장치는 실링 어퍼처에 광 가스를 공급하도록 구성되는 1이상의 공급기(supplier)를 포함한다.
멤브레인(membrane)의 홀에 대해 기술하고 있는 US 6,198,792 B1에는 Ar과 같은 가스들을 사용하는 다이나믹 가스 록이 개시되어 있으며, 상기 멤브레인은 기판 영역으로부터 투영시스템의 영역을 분리시키며, 상기 홀은 투영된 방사선이 기판상에 부딪히도록(impinge) 하기 위한 것이다. 불활성 가스는 방사선 빔의 투과 방향에 걸쳐 유동한다.
US 6,683,936 B2, US 6,642,996 B2 및 EP 0 532 968 A1에는, 투영된 방사선 과 동일한 방향으로 진행하는 유동을 설명하며, 나아가 투영되는 방사선이 투과되어야 하는 멤브레인 또는 윈도우를 더욱 구비한 다이나믹 가스 록이 개시되어 있다. 불활성 가스를 지향시키는 이들 후자의 명세서들에서의 중공 튜브는 원뿔 형상으로 이루어져 있으며, 그것의 최상단부에서, 방사선이 기판상에 부딪히기 전에 이동해야 하는 멤브레인으로 커버링된다. 상기 멤브레인은 불활성 가스가 투영시스템을 향하여 상향 유동하는 것을 방지한다.
불활성 가스의 상향 유동을 방지하기 위한 멤브레인을 구비함에 따른 문제점은 멤브레인을 통해 나아가는 투영된 방사선의 양이 불가피하게 흡수되거나 편향된다는 점이다. 통상적인 손실은 EUV 방사선 세기의 절반에 이른다. Ar과 같은 무거운 가스들을 사용함에 따른 문제는, 보다 큰 양이 이동하기 때문에 보다 무거운 가스들의 원하는 유동을 생성하는데에 보다 큰 압력이 필요하다는 것이다.
본 발명은 EUV 방사선의 손실은 방지하는 한편, 다이나믹 가스 록의 이점은 최적화시키는 것을 추구한다.
본 발명의 장치는, 상기 솔리드 표면으로부터 기판테이블을 향하여 연장되는 방향으로, 안쪽으로 테이퍼진 원뿔 형태를 갖는 중공 튜브를 포함할 수도 있다. 투영시스템이 이미지를 기판상으로 포커싱하는 역할을 한다고 보면, 투영시스템으로부터 발생한 방사선은 웨이퍼상의 최종 이미지를 향하여 안쪽으로 테이퍼질 것이다. 채용된 중공 튜브가 이러한 상기 테이퍼링을 본으로 한(imitate) 원뿔 형태로 이루어진다면, 상기 튜브는 상기 발생된 방사선을 캡슐화하는데(encapsulate) 필요한 최소의 볼륨을 가질 것이다. 이는, 그것이 효과적인 플러싱을 생성하는데 필요 한 가스의 유동을 최소화시켜 재료의 절감을 가져오며; 또한, 시스템에 대한 가스의 부하가 저감되기 때문에 장점이 있다.
가스는 중공 튜브 벽의 1이상의 개구부를 통해 중공 튜브내로 도입된다. 대안적으로, 상기 가스는 예를 들어 튜브의 톱 림(top rim) 위로 도입될 수 있다. 앞선 실시예의 특정 버전에서, 개구부는 채용된 가스에 대해 다공성(porous)인 영역이다.
중공 튜브의 가스의 플러싱은 적어도 부분적으로 기판테이블을 향하여 지향될 수 있다. 기판과 투영시스템 사이의 가스(스태틱하거나 또는 다이나믹하거나 간에)의 존재는 기판으로부터 이동하는 데브리에 대한 스캐터링 배리어를 제공한다. 하지만, 이러한 가스가 기판을 향하여 추가적으로 지향된다면, 이는 투영시스템에 도달하는 이러한 데브리에 대해 추가적인 보호수단(safeguard)를 제공한다. 플러싱은 전부 기판을 향하여 지향될 필요가 없다는데 유의해야 한다: 예를 들어, 상한과 하한 (림들) 사이의 몇몇 포인트(예를 들어, 중간쯤(half way))에 배치되는 튜브 벽의 개구구를 통해 가스가 도입된다면, 가스 중 일부는 (투영시스템을 향하여) 홀로부터 상향 유동하고, 나머지 가스는 (기판을 향하여) 하향 유동할 수 있다.
다이나믹 가스 록은 상술된 바와 같이 제공될 수 있으며, 사용되는 가스는 수소, 중 수소(heavy hydrogen) 또는 듀테륨(deuterium), 듀터레이트(deuterated) 수소 또는 여타 광 가스이다.
다이나믹 가스 록은 중공 튜브를 포함하는 공간으로부터 개입공간을 분리시키는 부재를 갖지 않으며, 중공 튜브는 기판으로부터 발생되는 오염물들의 유동과 가스의 유동이 대향되는(opposed) 영역을 포함할 수도 있다.
솔리드 표면은 반사면일 수도 있고, 이 반사면으로부터 기판테이블에서 유지되는 기판의 타겟부까지의 광학 경로는 유체만을 가로지를(traverse) 수도 있다; 즉, 중공 부재를 포함하는 공간으로부터 개입 공간을 분리시키는 부재가 존재하지 않을 수도 있다.
제2실시예는 적어도 아르곤 및 수소를 포함하는 정화 가스 혼합물은 아르론만을 사용하는 것과 비교하여 실링 어퍼처의 잉여의 양호한 실링 효과를 제공한다. 본 발명에 따르면, 적절하게 선택된 아르곤과 수소의 혼합물은 어퍼처의 실링과 관련해 상대적으로 높은 최소감도(figure of merit)를 제공하는 한편, 그 혼합물은 순수 아르곤의 사용과 비교해 상기 장치로부터 펌핑하기가 상대적으로 쉽다. 더욱이, 수소와 아르곤의 혼합물을 사용함으로써, 실링 가스의 열전도성이 증가된다. 또한, 순수 아르곤의 사용으로부터 발산될 수 있는 이온화 효과들은 본 발명에 의해 잠재적으로 억제될 수 있다. 시스템내로의 가스의 유동이 특정 레벨의 실링 성능을 달성하기 위해 선택되는 경우, 아르곤과 수소의 적절히 선택된 혼합물이 아르곤이나 수소만을 사용하는 경우보다 조명 에너지의 낮은 흡수를 가져올 수 있다.
이와 유사하게, 아르곤이 고려될 수도 있는 진공 응용예들에 있어, 수소와 아르곤의 혼합물은 소스의 억제 효과(quenching effect)로 인해 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 응용예들은 오염, 진공 챔버내의 불활성 가스의 백그라운드 레벨(background level)의 사용 및 정화를 위한 불활성 가스의 사용을 저감시키는 가스 커튼을 포함한다.
또한, 본 발명은 실링 가스로서 순수 아르곤나 순수 수소를 사용하지 않지 않는 것이 유리하다는 본 발명의 아이디어를 토대로 한다. 본 발명에 따르면, 아르곤과 수소의 적절한 혼합물이 사용되어야 하며, 이는 순수 수소와 아르곤 사용시의 장점들은 조합하고 단점들을 제거한다. 놀랍게도, 이 혼합물은 교차-오염, 예컨대 습기(moisture) 및 탄화수소의 저감율을 높이는 한편, 상기 혼합물은 상대적으로 높은 공급 속도의 수소 및 아르곤을 이용하는 경우에도, 예를 들어 1이상의 터보분자 펌프에 의해, 장치로부터 상대적으로 쉽고 효과적으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 비제한적인 예시로서, 통상적인 터보분자 펌프와 관련하여, 아르곤의 펌핑 속도는 대략 2800 ltres/s이고, 이에 대응되는 수소에 대한 펌핑 속도는 대략 1800 litres/s이다. 양호하게 근사화하면, 두 가스의 50%/50% 혼합물의 펌핑 속도는 그 중간정도인, 대략 2300 litres/s가 될 것이다.
본 발명은 다음의 본 발명의 개념들에 의해 설명될 수 있다. 먼저, 실링 구성의 성능은, 무엇보다도 사용되는 실링 가스의 종류 및 가스의 유속에 달려 있다. 또한, 실링 가스의 개체(species)들은 특정 질량 및 예를 들어 실링 가스 개체들에 의해 차단 및 제거될 오염 개체와의 충돌 단면(collision cross-section)을 갖는 분자를 가진다. 특정 질량 및 충돌 단면과 상기 유속은 오염 유동을 억제하는 실링 가스의 유효성을 결정한다. 이 유효성은 확산 상수(diffusion constant)(Dc)에 의하여 각각의 가스에 대해 정량화될 수 있다.
둘째로, 본 발명에 따르면, 상기 어퍼처의 실링에 보다 많은 가스들이 사용 될 수록, 주어진 펌프 용량에서 상기 가스에 의해, 방사선, 예컨대 EUV 방사선이 보다 많이 흡수될 수 있다. 예를 들어, 과도한 가스의 유동은 EUV 투영 방사선의 과도한 감쇠(attenuation)를 야기할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 실링 가스 개체들의 최소감도(Fm)는 Fm = 1/(22.5ㆍαㆍDc)로서 계산될 수 있다. 본 발명에 따르면, 아르곤은 어퍼처 실링과 관련하여 상대적으로 낮은 최소감도를 갖게 된다. 수소는, 투영 빔이 작은 파장을 갖는 경우, 예컨대 EUV 빔인 경우 적어도 아르곤의 최소감도보다는 높은 상대적으로 높은 최소감도를 갖는다.
하지만, 수소는 상대적으로 작은 분자량을 갖는다. 따라서, 수소는, 예를 들어 작은 분자량에서 낮은 압축비를 갖는 1이상의 터보분자 펌프를 사용하는 경우, 아르곤과 비교하여 장치로부터의 제거가 상대적으로 어렵다. 하지만, 수소의 낮은 분자량은 장치내의 가스 유동에 대해 보다 작은 컨덕턴스의 손실을 야기한다.
따라서, 수소 및 아르곤의 적절한 혼합물이 실링 유체로서 사용되는데, 상기 혼합물은 주어진 흡수비에서 아르곤 자체에 의한 것보다 나은 실링을 제공하고, 상기 혼합물은 수소 자체에 의한 것보다 양호하게 제거될 수 있다. 본 발명에 이를 때까지, 어느 누구도 아르곤과 수소의 혼합물을 실링 가스 혼합물로서 사용하려는 간단한 아이디어를 착안한 사람이 없다. 상기 혼합물은 상기 아르곤 양을 포함하며 가능한 한 많은 수소를 포함하되, 수소의 폭발 가능성은 여전히 방지된다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 패터닝된 방사선 빔을 리소그래피 장치의 기판상으로 투영하되, 상기 장치의 2이상의 구역들이 1이상의 가스 정화 실링 어퍼처에 의해 서로로부터 실링되는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공되며, 상기 방법은 수소, 헬륨, 튜테리어레이트 수소, 튜테리움이나 중수소 중 하나 또는 1이상의 아르곤 및 수소의 혼합물에 의하여 상기 실링 어퍼처를 정화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 장치의 두 구역 사이에서 연장되는 가스 정화 실링 어퍼처를 포함하는 리소그래피 장치용 시일이 제공되며, 상기 시일에는 광 가스를 실링 어퍼처로 공급하도록 구성되는 1이상의 공급기가 제공된다.
본 발명의 추가 실시예는: 리소그래피 투영장치의 실링 어퍼처를 플러싱하기 위하여, 수소, 헬륨, 튜테리어레이트 수소, 튜테리움 또는 중수소 및 수소 및 아르곤을 실질적으로 포함하는 혼합물 중 1이상의 용례를 제공한다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 상술된 방법을 표현하는 기계-판독가능 명령어들의 1이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램 및 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장매체가 제공된다.
본 발명에 따른 리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, 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 후, 기판은 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(chemo-mechanical polishing) 등과 같은, 각각의 층을 마무리하기 위한 여러 공정을 거친다. 수 개의 층이 요구된다면, 각각의 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스들의 어레이가 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱(dicing) 또는 소잉(sawing) 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 연결될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가정보는, 예를 들어 본 명세서에서 인용 참조되고 있는, "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.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음을 명백히 이해하여야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에 채용될 수도 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 명세서에서의 논의는 어느 정도 EUV의 사용과 관련하여 중점을 두었으나, 본 발명은 또한 다른 타입의 방사선을 채용하는 시스템에 적용될 수도 있다는데 분명히 유의해야 한다. 예를 들어, (부분적으로) 비워지는 환경과 조합하여 UV 광을 채용하는 리소그래피 장치의 경우에(예를 들어 기판 오염의 저감을 목표로 함), 본 발명은 UV 투영 광학기상의 레지스트 데브리의 조성을 억제한다. 이와 유사하게, 전자 빔 또는 이온 빔 리소그래피의 경우에, 본 발명은 필드-렌즈 전극들상의 기판 생성 오염물들의 조성을 억제한다. 모든 경우에 있어, 본 발명은 또한 기판으로부터 마스크, 방사선 소스 등으로의 데브리의 이동을 억제한다.
도 1은 본 발명에서 사용하기 적합한 리소그래피 투영장치의 개략적인 사시도를 나타낸다. 상기 장치는,
ㆍ방사선(예를 들어, 10-15nm 범위의 파장을 갖는 EUV 광, 전자들의 플럭스, 이온 또는 X-레이)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(SO, IL);
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주고 위치설정하는 마스크테이블(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주고 위치설정하는 기판테이블(WT); 및
ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(다이)상에 마스크(MA)의 조사된 부분을 이미징하는 투영시스템(PS)(예를 들어, 반사시스템(거울그룹) 또는 필드 렌즈)을 포함하여 이루어진다.
상기 방사선시스템은 방사선 빔을 생성하는 소스(SO)(예를 들어, 싱크로트론(synchrotron), 언듈레이터(undulator)나 레이저, 또는 하전 입자 또는 X-레이 소스)를 포함한다. 이 빔은 빔 성형 시스템(IL)을 통과하여, 그로 인해 생성된 빔(PB)이 실질적으로 일직선화되고(collimated) 그것의 단면에 걸쳐 균일한 세기가 되도록 한다.
예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 객체(entities)일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피장치의 부분을 형성하는 것으로 간주되지는 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어, 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스펜더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 상기 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 여타의 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요하다면 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라 칭해질 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 일루미네이터 퓨필평면내의 세기분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터 및 콘덴서와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터(IL)는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 콘디셔닝하는데 사용될 수도 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에서 유지되어 있는 마스크(MA)를 가로막는다. 상기 빔(PB)은, 마스크(MA)로부터 투영시스템(PL)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔(PB)을 포커싱한다. 제2위치설정장치(PW) 및 위치센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더(linear encoder) 또는 캐퍼서티 센서(capacitive sensor))의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 방사선 빔(B) 의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정장치(PM) 및 또 다른 위치센서(IF1)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 제1위치설정장치(PM)의 일부를 형성한다. 이와 유사하게, 기판테이블(WT)의 이동은 제2위치설정장치(PW)의 일부를 형성하는 긴 행정 모듈 및 짧은 행정 모듈을 사용하여 실현될 수도 있다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 상기 마스크테이블(MT)은 단지 짧은 행정 액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수도 있다. 예시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 할당된 타겟부를 점유하기는 하나, 그들은 타겟부들 사이의 공간들에 배치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있음). 이와 유사하게, 마스크(MA)상에 1이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 다이들 사이에 마스크 정렬 마크들이 배치될 수도 있다.
상술된 장치는 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
ㆍ 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT)은 고정되며, 전체 마스크 이미지는 한번에 타겟부(C)상에 투영된다{즉, 단일 섬광(single "flash")}. 그런 후, 기판테이블(WT)은 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어, (정치된(stationary)) 빔(PB)에 의해 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있다;
ㆍ 스캔 모드에서, 주어진 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는다는 점을 제외하고는 본질적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 주어진 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 x 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지에 걸쳐 스캐닝하도록 하고; 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하게 되는데, 이 때 M은 투영시스템(PS)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 분해능에 제약을 가하지 않고 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
지지구조체는, 패터닝 디바이스의 무게를 지지, 즉 지탱한다. 그것은, 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 여타 조건들에 따르는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지시킨다. 상기 지지구조체는 패터닝 디바이스를 잡아주기 위하여 기계적 클램핑, 진공 클램핑, 정전기적 클램핑 또는 여타 클램핑 기술들을 사용할 수 있다. 지지구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지구조체는 패터닝 디바이스가, 예를 들어 투영시스템에 대해 원하는 위치에 자리할 수 있도록 할 수도 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
여기서 사용되는 "패터닝 디바이스(patterning device)"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 장치를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 예를 들어, 패턴이 위상 -시프팅 피처들 또는 소위 어시스트 피처들을 포함한다면, 방사선 빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같이 타겟부에 생성되는 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례에서는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채용하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질(tilt) 수 있다. 상기 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의하여 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광방사선에 대해, 또는 침지 액체(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절하다면, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭시스템, 자기광학시스템, 전자기광학시스템 및 정전기광학시스템 또는 그들의 조합을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서의 "투영렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사형 마스크를 채택하는) 반 사형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 투과형 마스크를 채용하는) 투과형으로 구성될 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
리소그래피 투영장치는, 기판의 적어도 일부가 투영시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체, 예를 들어, 물로 커버링되는 타입으로 이루어질 수도 있다. 침지 액체는 리소그래피 장치내의 여타 공간, 예를 들어 마스크와 투영시스템 사이에 적용될 수도 있다. 침지 기술은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 것으로 당 업계에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지(immersion)"라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체내의 담궈져야(submerge) 한다는 것을 의미하기 보다는, 노광시 예를 들어 투영시스템과 기판사이에 액체가 위치되어야 한다는 것을 의미한다.
투영빔(PB)이 EUV, 하전 입자 또는 X-레이와 같은 방사선을 포함한다면, 적어도 소스(SO)로부터 웨이퍼(W)까지의 경로를 따라, 나타낸 장치를 적어도 부분적으로 비울 필요가 있다. 이러한 비움은, 상대적으로 긴 거리에 걸쳐 웨이퍼(W)로부터의 레지스트 데브리의 이동, 특히 투영시스템(PL)안으로의 이동을 허용하며, 이러한 데브리가 광학 표면(예를 들어, 거울)상에 축적되어 그들의 품질에 있어 심각한 열화를 야기할 수 있으므로 좋지 않다.
투영시스템의 광학 표면들로부터 기판을 분리시켜 상기 광학 표면들상에 데브리가 축적되는 것을 방지하기 위한 윈도우 또는 반투명 멤브레인을 제공하는 방법이 공지되어 있다. 하지만, 그 대신 데브리는 멤브레인상에 축적되고, 방사선은 상기 멤브레인에 의해 감쇠되기 때문에, 실제 이러한 방식으로는 문제가 해결되지 않는다.
이 문제는, 예를 들어 후술되는 실시예들에 기술된 바와 같이, 본 발명을 활용하여 처리(tackle)할 수 있다.
레지스트 오염물
상기에 설명된 바와 같이 레지스트 오염물은 두 부분, 즉 용매 및 노광물(expodure products)로 나눠질 수 있다. 용매는 웨이퍼 상에 레지스트를 스피닝(spinning)하기 위해 필요하지만, 예를 들어 일반적으로 용매가 증발되는 160 내지 175 ℃의 정도 온도에서 몇 시간 정도 베이크(bake)된다. 분자량이 매우 높기 때문에, 노광시 레지스트의 완전한 분자들은 아마 증발되지 않을 것이다. 그러나, 노광 시 레지스트 분자들이 빔에 의해 깨진(cracked) 후에 레지스트 분자들의 일부는 증발하는 것이 가능하다.
레지스트가 강력한 방사선(energetic radiation)에 의해 조명되는 경우, 레지스트 분자들의 긴 사슬들이 사용된 레지스트의 종류, 즉 음각 레지스트 또는 양각 레지스트에 따라 상호결합하거나 끊길 수 있다. 끊기는 경우에, 유기물의 짧은 사슬이 생성될 수 있고, 이는 레지스트로부터 증발될 수 있다. 진공 시스템에서, 이러한 입자들은 시스템을 통해 자유롭게 이동할 수 있고, 레지스트와 광학 요소들 사이의 거리가 꽤 멀 수 있다 하더라도(예를 들어, 약 0.5 m), 조명된 웨이퍼로부터 "가시의(visible)", 투영시스템의 이러한 광학 요소들에 도달할 수 있다. 탄소- 및 산소- 함유 분자들은 거울 표면들 상에 비교적 쉽게 흡수될 것이다.
오염 분자들의 평균 자유 경로는 다음과 같다.
Figure 112006022246411-PAT00001
여기서,
kB는 볼쯔만 상수 [1.38×10-23 J/K] 이고,
T는 가스의 온도 [예를 들어 300K]이고,
p는 카메라 내부의 배경 가스의 압력 [Pa]이며,
d는 오염 분자의 유효 직경
이다.
평균적으로, 주변 압력이 3×10-4 mbar 보다 낮다면, 데브리 분자는 스캐터링되지 않고 0.5 m에서 표면에 도달할 수 있다. 이 압력은 EUV 시스템내의 압력과 동일하거나 높아서, 데브리 분자들이 장애물 없이 최종 투영-시스템 거울에 도달할 것이다. 오염 분자들은 cos(θ)의 각도 분포로 발산되어지는 것으로 추정된다. 그러므로, 적어도 EUV 빔과 같이 고체 각도(solid angle)내로 발산된 모든 분자들은 최종 거울에 도달할 것이다. 개구수, NA(numeric aperture)=0.1에 대해 총 수율의 분율은 다음과 같다.
Figure 112006022246411-PAT00002
여기서 α는 EUV 빔[NA 0.1⇒α~5.5°]의 반개방각(a half opening angle)이다. 최종 거울에 도달하는 이들 분자들의 프랙션은 흡수될 것이다. 이러한 흡수의 결과로 거울의 반사율이 감소될 수 있고 및/또는 거울 표면의 매끄러움의 격하될 수 있으며, EUV 조명의 강화된 스캐터링을 일으킬 수 있다.
통합분산총량(TIS: total integrated scatter)은 [4πσ/λ2] 정도이며, σ는 RMS 표면 거칠기이고 λ는 입사조명의 파장이다. 1% 정도의 표면 거칠기로 인해 TIS를 고려하여, 0.1 nm 정도의 최대 수용할 수 있는 RMS 표면 거칠기를 획득한다. 이 거칠기의 50 %는 오염물 흡수에 의한 것으로 추정되며, 하나는 아래 식과 같이,
오염-유발 거칠기(contamination-induced roughness:RMS) = 0.05 nm
=
Figure 112006022246411-PAT00003
로 획득된다. 여기서,
Δz는 흡수된 오염물의 유효 두께이고,
Σ는 거울 상에 조명된 풋프린트(footprint)내의 입자들에 대한 합이고,
N은 거울 상에 조명된 풋프린트내의 단일층의 입자들의 개수이며,
f는 단일층 범위의 비율을 나타낸다.
흡수된 분자의 직경은 0.25 nm정도(예를 들어 CO2에 대해 0.23 nm)이며, 이 는 최대 허락된 단일층 범위의 비율이 약 5% 로 계산될 수 있는 것으로 추정된다. 다시 말해서, 오염물의 단일층 0.05의 증착 후에 광학요소들은 더이상 거칠기 요구를 승낙하지 않는다. 이는 투영 시스템(예를 들어, US 5,063,568에 개시된 "Jewell-type" 투영 시스템)의 최종 거울 상에 빔의 EUV 풋프린트 내에 흡수된 데브리 분자는 1014 분자/cm2 로 허락된 최대값을 포함한다.
최대 허락된 데브리 층이 노광된 거울 상에 증착되기 전에 걸리는 시간을 계산하기 위해서, 13.4 nm의 충격에 의한 데브리의 유동을 알아야 한다. λ=13.4 nm EUV(92.7 eV) 또는 11 nm(109 eV)를 갖는 EUV에 의한 조사 후 방출된 중성자의 광학탈착율(photodesorption yield of neutral)은 4.9 eV 광자(254 nm 방사선) 또는 25 eV 전자의 충돌 이후 수율의 측정으로부터 평가될 수 있다[G. Hiraoka, IBM Journal of Research and Development, 1977, 121 내지 130 쪽 참고]. 이는 들뜬 상태를 갖는 이 작은 에너지 범위 스케일을 넘는 수율로 단지 추정되는 것이고, 들뜬 상태의 종류에 무관하다[G.D. Kubiak et al., J. Vac. Sci, Technol. B 10(6), 1992, 2593 내지 2599 쪽 참고]. 표 1에 도시된 데이타로부터 PMMA 레지스트에 대해 (CO2 생산을 무시하고) 100 eV의 입사 광자 당 약 하나의 탄화수소 분자가 방출된다. 75 mJ/cm2의 13.4-nm 방사선에서 PMMA 감도를 고려한다면, PMMA에 대해 5×1015 정도인 EUV 방사선의 노광 당 총 광학탈착율인 테이블의 데이타로부터 알수있다. AZ.PN 114 레지스트에 대해, 이는 2보다 작은 크기 정도가 되어야 한다(two orders of magnitude less). 전용(dedicated) EUV 레지스트는 여러 제조방법으로 개발되었다. 약간의 배출가스가 기대된다.
300 mm 웨이퍼의 40 %의 영역이 노광되는 경우, 생산된 탄화수소의 양은 PMMA에 대해 1018 (분자/웨이퍼) 정도이며, AZ.PN 114에 대해 1016 (분자/웨이퍼)이다. 상기에서, 이러한 탄화수소 분자들의 1 %는 광학 경로를 되돌아가고 최종 거울을 코팅한다는 것이 이미 도시되었다. PMMA 레지스트를 사용하는 조명된 웨이퍼당 포함하는 최종 거울상의 풋프린트는 ~ 1002 cm이고, 1014 데브리 분자/cm2는 노광될 거울을 때릴 것이다. 다시 말해, 모든 분자들이 붙는 것으로 추정되므로, 오직 하나의 웨이퍼의 노광 후에 최종 거울의 데브리 범위는 이미 최대 허락된 값을 초과한다.
방사선 및 전자 충격(bombardment)으로 인한 PMMA 레지스트로부터의 오염
Figure 112006022246411-PAT00004
* 메틸 메타크릴레이트, 메틸 피발레이트 및 메틸 이소브틸레이트와 같은 모노머 화합물
상기 계산은 단지 개략적인 근사치에 불과하고, 증명된 오염물은 묵인할 수 없음을 명확히 한다. 그러므로, 광학 요소들의 유효기간을 증가시키는 방법을 찾는 것이 중요하다.
실시예 1 및 2
아래의 표 2는 본 발명에 따른 가스 플러시의 사용에 관한 것이고, 가스 도입 위치 및 다양한 양에 대한 오염물 분포 및 계산된 압력 분포를 개시한다. 배경 압력은 2.5 Pa 이다. 가스 부하는 스테라디안(steradian) 당 주어지므로; 시스템 상의 실제 가스 부하는 2π 더 크다.
튜브내의 가스 유동으로 인한 데브리의 억제
상기 값은 컴퓨터 유동 다이나믹 계산(Computer Fluid Dynamics calculation)을 이용하여 얻어졌다. 신뢰할 만한 결과를 보장하기 위하여 이러한 계산들내에 최소 배경 압력은 2.5 Pa 이다. 그러나, 실제 시스템 내에서 상기 압력은 더 낮을 수 있다.
유입 위치에서 고정 가스 압력에 대한 효율 및 가스 경로는 모두 웨이퍼 위로 도입되는 가스의 증가된 높이를 증가시킨다. 일반적으로, 웨이퍼를 향한 가스 유동만이 투영 시스템이 위치된 (진공) 인클로저(enclosure)로의 유입으로 인한 데브리를 방지하는데 충분히 효과적이기 때문이며, 이러한 방지는 가스가 더 높은 위치에서 도입되는 경우 더 많은 거리에 대해 일어난다. 가스 경로의 변화로부터 야기되는 이러한 흡수의 변화는 아주 주목할 만한 것은 아니다. 상기 흡수는 최상의 도입 위치에서도 전체에 대해 10 %보다 낮다.
웨이퍼 및 20 mm의 튜브의 저부 사이의 최종 거리는 추정되므로, 적당한 결과는 튜브 내에서 30 mm에 대응하여 웨이퍼 상에 약 50 mm인 도입 지점에서 35 Pa 가스 압력에 대해 달성된다. 작동 지점에서, 단지 9 % EUV 조명 흡수를 갖는 (광학기를 세정해야하는 평균 경과시간을 4이상의 크기 정도만큼 증가시키는(increasing the average time-lapse between having to clean the optics by four orders of magnitude, or more)) 1011의 데브리 억제(suppression) 효율이 가능하다.
일반적으로, 동일한 EUV 흡수에 대해, H2 및 Ar 모두의 정지 효율(stopping efficiency)이 비교될 수 있다. 그러나, 완벽한 시스템의 배열은 시스템을 통해 Ar과 같은 무거운 가스의 충분한 압력을 허락하지 않는다. H2, D, HD 및 He와 같은 가벼운 가스들은 이러한 문제를 일으키지 않는다. 가벼운 가스의 많은 양은 무거운 가스보다 분자 상황에서 동일한 개방을 통해 펌핑될 수 있기 때문이다. 분자 속도는 분자량의 제곱근에 대해 반비례한다. 다시 말해, 가벼운 가스들은 시스템에 대해 수용가능한 압력 수준에서 더 쉽게 펌핑된다.
당해 기술분야에서 상기에 언급된 바에 따라, 무거운 가스들은 첫째로 보다 쉽게 정확한 방향으로 유동될 수 있고, 둘째로 기판으로부터 야기되는 오염물을 차단하기 때문에 수소 또는 헬륨과 같은 가벼운 원소들을 사용하는 것은 그다지 바람직하지 않다.
실시예 1
도 2는 도 1에 도시된 장치의 일부를 도시하며, 여기에 적용될 수 있는 본 발명의 어떠한 제1 실시예를 증명한다.
마스크(MA)로부터 나오는 (예를 들어, 반사되는) 투영 빔(PB)은 기판 테이블(WT) 상에 위치된 기판(W) 상에 충돌하기(impinging) 전에 투영 시스템(PS)을 통해 통과한다. 이러한 경우, 투영 시스템(PS)은 주어진 명세서를 따라 상기 빔(PB)을 포커스하는 네 개의 반사기(예를 들어, 거울: R1, R2, R3, R4)를 포함한다. 이러한 특정 상황에서, 투영 시스템(PS)은 상기 빔(PB)의 유입 및 유출을 허락하기 위하여 유입 어퍼처(I) 및 유출 어퍼처(O)를 제공하는 인클로저(B) 내에 위치한다. 인클로저(B)의 존재가 거울들(R1 내지 R4)의 표면 상에 레지스트 데브리의 축적을 방지하는 것을 돕고, 이는 예를 들어 상기 어퍼처(O)를 통해, 거울들에 도달하도록 그러한 데브리의 감소된 양을 가능하게도 한다. 그러나, 상기 어퍼처(O)를 커버하는 멤브레인이나 윈도우는 없다. 멤브레인이나 윈도우는 인클로저(B)로 오르는 기판으로부터 데브리를 방지할 수 있음에도 불구하고, 멤브레인은 투영된 빔의 많은 양을 줄이며, 또한 투영 빔 세기 내에 에러에 대한 잠재적인 영역을 제공하며, 방사선 빔을 제공하는 조명 소스에 대해 큰 시작 세기를 요구한다. 더군다나, 멤브레인이나 윈도우는 방사선 빔의 투명도를 감소하는 데브리 그 자신을 감소시킨다.
투영 시스템(PS)은 간섭 공간(intervening space: L)에 의해 기판 테이블(WT)로부터 분리된다. 상기 공간(L)은 상기 시스템(PL)에서 '최종' 거울(R4)의 표면(S)을 반사하는 고체에 의해서 투영 시스템(PS)의 위치에서 한계가 정해진다. 방사선이 결국 기판(W)에 대해 지향된 것은 상기 거울(R4)로부터임에 유의해야 한다.
상기 공간(L)은 기판(S)으로부터 기판 테이블(WT)까지의 경로 상에서 방사선 빔(PB)의 경로 주위에 위치되는 공동(hollow) 튜브(T)를 함유한다. 따라서, 이 튜브(T)가 형성되고, 크기지어지며 위치되어, 튜브의 벽은 상기 빔(PB)을 간섭하지 않는다. 이러한 특정 상황에서, 상기 튜브(T)는 유출 어퍼처(O)로부터 바깥쪽으로 투영되는 인클로저(B)의 연장으로 구체화된다. 게다가, 여기에 서술된 바와 같이, 상기 튜브(T)는 기판 테이블(WT)의 방향으로 차츰 테이퍼진다(taper).
본 발명의 제1 실시예에 따라, 상기 튜브(T)는 실질적으로 EUV를 흡수하지 않는 가스, 예를 들어 H2, He, Ar 또는 Kr를 포함한다. 바람직하게, 이러한 가스는 기판(W)의 방향으로 상기 튜브(T)를 통해 플러싱된다(flushed). 예를 들어, 튜브의 상부 가장자리(rim: E1) 또는 튜브의 상부 및 저부 가장자리 사이의 어떠한 위치(E2)에 접근하여 상기 튜브(T) 내로 가스의 아래쪽으로의 유동을 도입함으로써, 이러한 후자의 중간 지점(E2)에서 도입되는 경우, 예를 들어 유동의 일부는 아래쪽으로 될 수 있고, 일부는 위쪽으로 될 수 있다. H2와 같은 작은 분자를 사용하는 이점은 가스가 중공 튜브 내로 도입되어지는 것을 통해 다공성 개구부(porous opening)를 통해 적용될 수 있다는 점이다.
중공 튜브는 공간(B)와 유체 연통된다. 이는, 방사선 빔(PB)이 중공 튜브의 최상부 말단에서 추가 윈도우 또는 막에 의해 약해지지 않고 기판에 도달하도록 하기 위한 것이다. 이를 통해 빔(PB)의 최종 강도가 더 정확해진다. 그러나, 불활성 가스(G)는, 기판 표면(W)로부터의 오염물에 의한 투영 시스템(예를 들어 R4)의 오염을 제거하기에 가장 적합한 방향으로 불활성 가스가 흐르도록 보장하기 위한 방식으로 휘어질 수 있다. 따라서, 적어도 불활성 가스 흐름의 영역이 기판 표면으로부터의 오염물의 흐름에 반대 방향으로, 즉 기판 표면(W)에 대해 하방으로 흐른다. 예를 들어 리플링(rifling)을 튜브에 사용하여, 가스 흐름을 하방으로 가압하고, 이에 따라 오염물 흐름을 중공 튜브로부터 멀리 바깥쪽으로 가압할 수 있다.
Ar보다 경량(light)의 분자를 사용하는 또다른 장점은, 예를 들어, 이것이 EUV 방사선(또는 사용된 다른 방사선)에 의해 이온화되는 쪽으로 더 유리하게 반응한다는 것이다. Ar은 거울 표면을 에칭하고 거울 수명을 단축시킬 것인 반면, He, HD, D 및 H2는 분자 크기가 더 작으므로, 거의 에칭하지 않는다.
또한, H2 또는 이의 동위원소를 사용하는 장점은, EUV 방사선(예를 듬)에 의해 조명되는 경우, 이것이 수소 라디칼 또는 활성 H2 분자 또는 다른 활성 종을 형성할 수 있고, 이는, 오염물과 반응하고 이들을 가스 흐름을 따라 운반함으로써, 탄화수소 또는 Sn 오염을 원위치에서 방해할 수 있다는 것이다.
제2실시예
도 3은 또한 아르곤(Ar) 및 수소(H)의 혼합물을 장치에 공급하기 위한 가스 공급 시스템(10)을 포함하도록 적합하게 만든 도 1의 장치를 개략 도시한다. 가스를 장치로부터 적어도 일부 제거하기 위한, 하나 이상의 가스 펌프를 포함하는 펌핑 시스템(20)도 개략 도시한다. 가스 공급 시스템(10)은, 가스 정화 실링 어퍼처를 제공하기 위하여, 장치의 실링 어퍼처에 적어도 아르곤 및 수소의 혼합물을 공급하도록 형성된다. 실링 어퍼처는, 명확하도록, 도 1에 구체적으로 도시하지 않는다. 실링 어퍼처는 상기 아르곤 및 수소 혼합물을 사용하여 장치의 상이한 구역(zone)을 서로로부터 실링하는 역할을 한다.
도 4는, 두 인접 구역(1,3) 간에 연장되는 가스 정화 실링 어퍼처(2)를 포함하는, 본 발명의 실시형태의 추가 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 4에서, 실링 어퍼처(2)는, 장치의 실질적으로 분리된 두 구역(1,3) 간에 연장되는 유체 통로이다. 실링 어퍼처는 또한 다이나믹 가스 록(dynamic gas lock), 동적 가스 시일(seal) 등이라고도 할 수 있다. 각각의 실링 어퍼처는 다양한 크기, 배향 및 형태를 가질 수 있다.
장치는 다양한 가스 정화 실링 어퍼처(2)를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 장치의 다양한 구역 간에 연장 가능하다. 가스 정화 실링 어퍼처 중 하나 이상은, 예를 들어, 상기 유럽 특허 출원 EP 0 957 402 A2에 개시된 바와 같은, 장치의 부분 간에 상기 방사선 투영 빔을 전달하기 위하여 사용가능하다. 또한, 가스 정화 실링 어퍼처(2)는, 예를 들어 본 명세서에 참조 병합되어 있는 미국 특허 US 6,333,775에 기재된 바와 같은 실링 어셈블리와 유사하거나 또는 상기 국제출원 WO 01/84241A1에 개시된 배열에 따라, 진동 아이솔레이터(isolator) 실링 어셈블리의 일부로서 사용가능하다. 또한, 상기 방사선 소스 (SO)를 포함하는 소스 구역은, 본 발명에 따른 하나 이상의 실링 어퍼처로 실링할 수 있다. 예를 들어 실링 어퍼처는, 투영 광학기를 포함하는 광학기 구역, 투영 시스템(PS) 및 일루미네이터(IL)을 포함하는 일루미네이터 구역 간에 연장 가능하거나; 실링 어퍼처는 상기 방사선 소스 (SO)를 포함하는 소스 구역 및 상기 일루미네이터(IL)을 포함하는 일루미네이터 구역 간에 연장 가능하다.
예를 들어, 실링 어퍼처(2)는 이하:
방사선 빔을 조절하도록 형성되는 일루미네이션 시스템을 위한 일루미네이션 구역;
방사선 빔에 이의 단면에 패턴을 부여하여, 패터닝된 방사선 빔(PB)를 형성할 수 있는 패터닝 디바이스(MA)를 지지하도록 구성되는 지지부(support)를 위한 패터닝 디바이스 구역;
기판(W)을 홀딩하도록 구성되는 기판 테이블(WS)을 위한 기판 구역(3);
방사선 소스(SO)를 포함하는 소스 구역; 및
기판의 표적 부분 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 배치된 투영 시스템(PS)를 위한 투영 광학기 구역(1)
으로부터 선택되는 장치 영역 간에 연장 가능하다.
도 4에서, 예를 들어, 실링 어퍼처(2)는, 투영 광학기를 포함하는 광학기 구역(1) 및 하나 이상의 기판(W)을 홀딩하기 위해 형성된 기판 구역(3) 간의 계면에서 연장된다. 선택적으로, 예를 들어, 상기 실링 어퍼처는, 패터닝 디바이스용 지지부 수단을 포함하는 패터닝 디바이스 구역 및 장치의 투영 광학기를 포함하는 광학기 구역 간에 연장된다.
펌핑 시스템(20)은 특히 장치의 각 영역으로부터 수소 및 아르곤을 제거하기 위해 디자인 및 형성되어, 내부에 특정 압력 빌드 업을 막는다. 펌핑 시스템(20)은 예를 들어, 장치의 하나 이상의 해당 구역을 비교적 낮은 압력으로 비우기에 적합한, 하나 이상의 펌프, 바람직하게는 하나 이상의 터보분자 펌프를 포함할 수 있다. 도 4의 실시형태에서, 이로부터 가스를 제거하기 위하여, 하나 이상의 제 1 진공 펌프(V1)를 광학기 구역(1)에 결합시킨다. 또한, 하나 이상의 제 2 진공 펌프(V2)를, 또한 이로부터 가스를 제거하기 위하여, 실링 어퍼처(2)에 결합시킨다. 장치는 또한 예를 들어, 기판 구역(3)을 비우기 위한 하나 이상의 제 3 진공 펌프(V3)를 포함한다. 상기 진공 펌프(V1, V2, V3) 중 하나 이상이 또한 통합될 수 있따. 그밖에, 펌핑 수단은 장치의 다른 영역을 비우기 위하여 적용될 수 있다. 각 진공 펌프(V1, V2, V3)는 다양한 위치에서 장치의 각 구역에 결합될 수 있다.
본 발명의 일면에 따르면, 상기 가스 혼합물을 99% 내지 1%의 아르곤 및 1% 내지 99%의 수소를 포함한다. 여기서, 스로우풋은 mbar/sec로 구체화된다. 상기 혼합물이 79% 내지 39%의 아르곤 및 21% 내지 61%의 수소를 포함하는 경우에 우수한 결과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합물을 69% 내지 49%의 아르곤 및 31% 내지 51%의 수소를 포함할 수 있다. 이러한 가스 실링 혼합물은 놀랍게도, 실링 어퍼처(2)에 도달할 수 있는 교차-오염을 효과적으로 억제한다. 그밖에, 이 가스 혼합물은, 예를 들어 하나 이상의 터보분자 펌프를 사용하여, 장치로부터 비교적 우수하게 제거될 수 있다. 또한, 가스 혼합물 내 수소를 적용하면, 수소가 비교적 낮은 분자 질량(molecular mass)을 가지므로, 장치 내 가스 흐름의 컨덕턴스가 덜 손실된다.
표 3은 아르곤 및 수소의 다수의 특성을 비교한다.
아르곤 및 수소의 특성
가스 λ=13.5nm에서의 EUV 흡수 계수 α(mbar.m)-1 20C 및 1mbar에서의 확산 상수 Dc (m2/s)
아르곤 3.41 0.1216
수소 0.12 0.04549
문헌(Dayton, B.B., Foundations of Vacuum Science and Technology, Ed. J. Lafferty Wiley, 1998)에 따라, 확산 상수를 계산하였다. 표 3으로부터,13.5nm 파장(λ)의 EUV 방사선을 사용하는 경우에, 아르곤은 비교적 높은 흡수 계수를 갖는다는 것을 알 수 있다. 수소는 더 낮은 흡수 계수를 갖는다. 그밖에, 아르곤은 수소보다 더 낮은 확산 상수를 갖는다. 본 발명으로부터, 수소의 상기 최소감도 1/(22.5.α.Dc)는, 본 실시예에서 인자 7.4로 아르곤의 경우보다 더 높다. 아르곤은 한편, 수소보다 장치로부터 진공 펌프에 의해 더 쉽게 제거가능하다.
따라서, 본 발명은 실링 어퍼처(2)를 정화하는 상기 아르곤과 수소의 혼합물의 사용법을 제공하여, 상기 장치의 각 구역들간의 교차-오염을 양호하게 저감시키며, 상기 구역들 중 1이상은 상대적으로 낮은 진공 압력으로 유지될 수 있다.
도 4의 실시예에 나타낸 바와 같이, 상기 가스 공급시스템(10)은, 예를 들어 아르곤 저장소(11)를 포함하는 1이상의 아르곤 공급기, 수소 저장소(12)를 포함하는 1이상의 수소 공급기, 및 상기 아르곤 저장소(11)와 수소 저장소(12)를 상기 실링 어퍼처(2)에 상호연결시키기 위한 1이상의 공급 채널(13, 15)을 포함한다. 상기 가스 공급시스템은, 예컨대 실질적으로 아르곤 및 수소를 포함하는 혼합물을 실링 어퍼처로 공급하도록 구성될 수도 있다. 본 실시예에서, 상기 장치는, 상기 아르곤과 수소 공급기(11, 12) 사이에 배치되는 가스 유동 제어기(14)를 더 포함한다. 상기 유동 제어기(14)는 상기 수소와 아르곤의 적절한 유동들을 혼합하고, 생성된 수소/아르곤 혼합물을 채널(15)을 통해 실링 어퍼처(2)로 공급하도록 구성된다. 대안적으로, 상기 가스 공급시스템은 수소 및 아르곤을 개별적으로 상기 실링 어퍼처(2)로 공급하여, 원하는 수소/아르곤 혼합물이 어퍼처(2)에 형성될 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 가스 공급기들은 여타 다양한 방식으로 구성될 수 있으며, 당업자라면 이에 대해 명확히 이해할 수 있을 것이다.
작동시, 도 3 및/또는 4의 장치는 패터닝된 방사선 빔을 기판(W)상으로 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 사용될 수 있으며, 2이상의 구역(1, 3)이 1이상의 가스 정화 실링 어퍼처(2)에 의해 서로로부터 실링된다. 그 다음, 본 발명에 따르면, 상기 실링 어퍼처는 적어도 아르곤 및 수소의 혼합물에 의해 정화된다. 상기 혼합물은 실질적으로 아르곤 및 수소만을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상술된 바에 따르면, 상기 가스 혼합물은 99% 내지 1%의 아르곤과 1% 내지 99%의 수소를 포함할 수 있으며, 가령 79% 내지 39%의 아르곤 및 21% 내지 61%의 수소, 특별하게는 69% 내지 49%의 아르곤 및 31% 내지 51%의 수소를 포함할 수 있다. 여기서, 스루풋은 mbar/sec로 나타낸다.
본 발명에 따른 방법에서, 상기 실링 어퍼처는 적어도, 1이상의 기판을 잡아주기 위해 구성된 기판 구역(3)과 상기 장치의 투영 광학기를 포함하는 광학기 구역(optics zone)(1) 사이에서 연장되어, 오염물이 상기 기판 구역(3)으로부터 광학기 구역에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 사용시, 1이상의 터보분자(turbomolecular) 펌프는 상기 구역 및/또는 상기 실링 어퍼처 중 1이상을, 특정의 바람직한 또는 적합한 압력 레벨까지 펌핑한다. 도 2의 실시예에서, 상기 수소 및 아르곤은 상기 실링 어퍼처(2)로 공급되기 이전에 가스 유동 제어기(14)에 의해 혼합된다. 대안적으로, 상기 수소 및 아르곤은 개별적으로 상기 실링 어퍼처에 공급되어, 상기 어퍼처내에서 적합한 실링 가스 혼합물을 형성할 수도 있다. 상기 혼합물이 1이상의 터보분자 펌프에 의해 펌핑되는 경우, 특히 실링 가스로서의 순수 아르곤의 공지된 사용법과 비교하여, 수소/아르곤 혼합물의 사용법으로 인해 펌프 로터들의 원하지 않는 높은 온도가 방지된다. 이는, 아르곤/수소 혼합물의 보다 높은 열전도성과 비교하여, 아르곤의 열전도성이 상대적으로 낮다는 점에서 설명될 수 있다(아르곤의 열전도성은 0.0174 W/mK인 한편, 수소의 열전도성은 0.175 W/mK임을 참고할 것). 게다가 순수 아르곤이 사용되는 경우, 이온화 효과가 발생되어 장치의 광학기에 손상을 가할 수도 있다. 상기 아르곤과 수소의 혼합물을 사용함으로써, 이러한 이온화 효과들이 회피되거나 적어도 저감될 수 있다.
아르곤과 수소 혼합물의 유속은 대략 3-100 mbar/min의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 상기 유속은 상대적으로 높아서, 오염물의 유동을 효과적으로 억제시킨다. 한편, 상기 유속은 또한, 여하한의 설치된 진공 펌핑수단에 따라 그리고 원할 경우, 장치내에 상대적으로 낮은 진공 압력을 제공한다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 리소그래피장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 여타의 응용례를 가질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해해야 한다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판처리툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 여러번 처리된 층들을 이미 포함하고 있는 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)선, 및 (예를 들어, 파장이 5-20㎚ 범위에 있는, 예를 들어 13.5nm인) 극자외(EUV)선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.
본 명세서에서 사용되는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기적 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들 중 하나 또는 그들의 조합을 지칭할 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예들에 대해 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 발명은, 상술된 바와 같은 방법을 표현하는 기계-판독가능 명령어들의 1이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램이나, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 내부에 저장되는 데이터 저장매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
상기 설명들은 예시에 지나지 않으며, 제한의 의도는 없다. 따라서, 당업자라면, 기술된 청구항의 범위를 벗어나지 않는 선에서 본 발명에 대한 수정이 가해질 수도 있다는 것을 명백히 이해할 것이다.
예를 들어, 아르곤, 수소 및/또는 아르곤/수소 혼합물에 관한 가스 정화 단계를 수행하도록 구성된 가스 정화시스템이 될 수 있다. 도 2는 가스 유동 제어기(14)의 하류에 포함되어 수소/아르곤 혼합물을 정화시키는 가스 정화시스템(51)을 개략적으로 도시하고 있다.
가스 공급기는 다양한 방식으로 구성될 수 있는데, 예를 들면 사전설정된 가스 비율로 수소와 아르곤을 혼합하고, 수소와 아르곤의 사전설정된 가스 비율을 원하는 시간 동안 유지시키도록 구성될 수 있다.
더욱이, 가스 공급기는 1이상의 밸브(52)(도 2 참조) 또는 이와 유사한 유동 제어수단을 포함하여 가스의 유동을 제어할 수 있는데, 당업자라면 이에 대해 명확히 이해할 수 있을 것이다.
또한, 상기 장치는 적절한 제어부(50), 예를 들어 컴퓨터나 제어기를 포함하여 가스 혼합물 및 가스의 유동을 제어할 수 있다.
가스 공급시스템에 다양한 방식으로 연결될 수 있는 상기 제어부(50)는, 적어도 아르곤과 수소의 혼합물을 실링 어퍼처로 공급하기 위한 1이상의 공급기를 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 제어부(50)는, 프로그램이 제어부내에 로딩된 경우, 예를 들어 상술된 컴퓨터 프로그램을 사용하여 작동될 수 있다.
더욱이, 실링 어퍼처는 다양한 압력 체계(regime), 예를 들어 유동이 분자구조적(molecular) 또는 변동적(transitional)인 압력 체계, 또는 가령 실링 어퍼처의 크기에 따르는 여타 압력 체계로 운용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 서두에 언급된 바와 같이 리소그래피 투영장치를 개선시키고, 상기 장치가 진공 또는 준-진공(semi-vacuum)에서 사용하기에 적합하도록 하고, 이러한 장치가 EUV, 하전된 입자 또는 X-레이를 포함하는 방사선의 이용과 양립할 수 있도록 하고, 이러한 장치가 투영시스템의 열화에 의해 야기되는 작동 성능의 저하로 인해 상당한 "휴지-시간(down-time)"을 겪지 않도록 하며, 서로로부터 상이한 장치 구역들을 실링하는 1이상의 시일을 제공하여 상기 구역들간의 교차-오염의 방지를 돕도록 할 수 있다.

Claims (26)

  1. 패터닝 디바이스로부터 기판상으로 패턴을 투영하도록 구성된 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 상기 장치의 상이한 구역들 사이에서 연장되는 1이상의 가스 정화 실링 어퍼처(gas purged sealing aperture)를 포함하고, 상기 장치는, 수소, 듀테륨(deuterium) 또는 중 수소(heavy hydrogen), 듀터레이트(deuterated) 수소 및 아르곤과 수소의 혼합물(mixture)로 이루어진 그룹으로부터의 1이상의 가스들을, 상기 실링 어퍼처로 공급하도록 구성된 1이상의 공급기(supplier)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물은 99% 내지 1%의 아르곤과 1% 내지 99%의 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물은 79% 내지 39%의 아르곤과 21% 내지 61%의 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링 어퍼처는, 적어도, 1이상의 기판을 잡아주기 위해 구성된 기판 구역과, 상기 장치의 투영 광학기를 포함하는 광학기 구역 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링 어퍼처는:
    - 패터닝 디바이스용 지지수단을 포함하는 패터닝 디바이스 구역과, 상기 장치의 투영 광학기를 포함하는 광학기 구역 사이; 또는
    - 투영 광학기를 포함하는 광학기 구역과, 일루미네이터를 포함하는 일루미네이터 구역 사이; 또는
    - 방사선 소스를 포함하는 소스 구역과, 일루미네이터를 포함하는 일루미네이터 구역 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상이한 구역들은 적어도:
    방사선 빔을 콘디셔닝하는 조명시스템을 위한 조명 구역;
    상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 구성되는 패터닝 디바이스를 지지하는 지지부를 위한 패터닝 디바이스 구역;
    기판을 잡아주는 기판테이블을 위한 기판 구역;
    방사선 소스를 포함하는 소스 구역; 및
    상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 투영시스템을 위한 투영 광학기 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 구역들 중 1이상 및/또는 상기 어퍼처의 적어도 일부를 비우기 위한 1이상의 펌프를 포함하고, 상기 1이상의 펌프는 적어도 터보분자 펌프(turbomolecular pump)를 포함하는 것이 바람직한 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급기는 1이상의 수소 저장소, 1이상의 아르곤 저장소, 및 상기 수소 저장소 및 아르곤 저장소를 상기 실링 어퍼처와 상호연결시키기 위한 1이상의 공급 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급기는 실질적으로 아르곤 및 수소를 포함하는 혼합물을 상기 실링 어퍼처에 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치의 2이상의 분리 구역들 사이에서 연장되는 1이상의 유체 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급시스템은 상기 수소 및 아르곤을 상기 유체 통로로 공급하기 이전에 상기 수소와 아르곤을 혼합하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급시스템은 상기 수소와 아르곤을 개별적으로 상기 유체 통로에 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아르곤, 상기 수소 및/또는 상기 아르곤/수소 혼합물을 정화하는 가스 정화시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급기는 사전설정된 가스 비율로 수소와 아르곤을 혼합하고 및/또는 원하는 시간 동안 수소와 아르곤의 사전설정된 가스 비율을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급기는 1이상의 가스 유동을 제어하기 위한 1이상의 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    1이상의 아르곤과 수소의 혼합물을 상기 실링 어퍼처로 공급하기 위해 1이상의 공급기를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    ㆍ 방사선 투영빔을 공급하는 방사선 시스템;
    ㆍ 마스크를 잡아주는 마스크테이블;
    ㆍ 기판을 잡아주는 기판테이블;
    ㆍ 상기 마스크의 조사된 부분을 상기 기판의 타겟부상으로 이미징하는 투영시스템을 포함하고,
    a) 상기 투영시스템은, 적어도 부분적으로 비워질 수 있고 채용된 방사선이 상기 기판테이블을 향하여 지향되는 솔리드 표면(solid surface)에 의하여 투영시스템의 배치시 경계가 결정되는(delimit) 개입 공간(intervene space)에 의하여 기판테이블로부터 분리되고;
    b) 상기 개입 공간은 상기 솔리드 표면과 상기 기판테이블 사이에 배치되고 상기 방사선의 경로 주위에 위치되는 중공 튜브를 포함하고, 상기 튜브의 형태 및 크기는 상기 투영시스템에 의해 상기 기판테이블상으로 포커싱되는 방사선이 상기 중공 튜브의 벽을 가로막지하지 않도록 되어 있으며;
    c) 상기 중공 튜브의 내측을 가스의 유동으로 연속적으로 플러싱하기 위한 수단들이 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 중공 튜브를 포함하는 상기 공간으로부터 상기 개입 공간을 분리시키는 부재가 존재하지 않고;
    상기 중공 튜브는 상기 기판으로부터 발생되는 오염물들의 유동 및 상기 가스의 유동이 대향되는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 솔리드 표면은 반사면이고, 이 반사면으로부터 상기 기판테이블에 의해 유지되는 상기 기판의 타겟부까지의 광학 경로는 유체만을 가로지르는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  20. 리소그래피 장치용 시일(seal)에 있어서,
    상기 장치의 두 구역들 사이에서 연장되는 가스 정화 실링 어퍼처를 포함하고,
    상기 시일에는, 수소, 중 수소 또는 듀테륨, 듀터레이트 수소 및 아르곤과 수소의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터의 1이상의 가스를, 상기 실링 어퍼처로 공급하도록 구성된 1이상의 공급기가 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 시일.
  21. 디바이스 제조방법에 있어서,
    리소그래피 장치의 기판상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하되, 상기 장치의 2이상의 구역들이 1이상의 가스 정화 실링 어퍼처에 의하여 서로로부터 실링되는 단계를 포함하고,
    상기 방법은, 수소, 헬륨, 듀터레이트 수소, 듀테륨이나 중 수소, 또는 1이상의 수소와 아르곤의 혼합물 중 1이상에 의해 상기 실링 어퍼처를 정화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 가스의 유속은 대략 3-100 mbar/min의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  23. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 장치를 사용하여 제조되고 및/또는 제21항 또는 제22항에 따른 방법에 따라 제조된 디바이스.
  24. 리소그래피 투영장치의 실링 어퍼처를 플러싱하기 위한, 수소, 헬륨, 듀터레 이트 수소, 듀테륨이나 중 수소, 및 실질적으로 수소 및 아르곤을 포함하는 혼합물 중 1이상을 사용하는 방법.
  25. 제21항 또는 제22항에 따른 방법을 표현하는 기계-판독가능 명령어들의 1이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램.
  26. 제25항에 따른 상기 컴퓨터 프로그램이 저장된 데이터 저장매체.
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