KR20090117824A - 전자기 방사선을 생성하는 방법 및 방사선 소스 - Google Patents

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KR20090117824A
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마르텐 마리누스 요한네스 빌헬무스 반 헤르펜
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

전자기 방사선을 생성하는 방사선 소스(S0)는 애노드(1), 캐소드(2) 및 방전 공간(4)을 포함한다. 상기 애노드(1) 및 캐소드(2)는 방전 공간(4) 내의 물질(P)에서 방전(16)을 생성하고 플라즈마(16)를 형성하여 전자기 방사선을 생성하도록 구성된다. 또한, 상기 방사선 소스(S0)는 상기 방전 공간(4) 근처의 일 위치에 상기 물질(P)의 적어도 1 이상의 성분을 공급하도록 구성되고 배치된 연료 공급부(14)를 포함한다. 상기 연료 공급부(14)는 애노드(1) 및 캐소드(2)로부터 소정 거리에 위치된다. 또한, 상기 방사선 소스(S0)는 상기 애노드(1) 및/또는 캐소드(2) 상에 또는 그 근처에 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하도록 구성되고 배치된 추가 공급부(10)를 포함한다.

Description

전자기 방사선을 생성하는 방법 및 방사선 소스{RADIATION SOURCE AND METHOD FOR GENERATING ELECTROMAGNETIC RADIATION}
본 발명은 일반적으로 극자외 방사선과 같은 전자기 방사선을 생성하는 방사선 소스에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 스테퍼들, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 스캐너들을 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치에서, 웨이퍼 상에 이미징될 수 있는 피처들의 크기는 투영 방사선의 파장에 의해 다소 제한될 수 있다. 디바이스들의 밀도가 더 높고, 이에 따라 작동 속도들이 더 높은 집적 회로들을 생성하기 위해서는, 더 작은 피처들을 이미징할 수 있는 것이 바람직하다. 현재의 대부분의 리소그래피 투영 장치가 수은 램프들 또는 엑시머 레이저(excimer laser)들에 의해 생성된 자외선 광을 채택하지만, 약 13 nm의 더 짧은 파장 방사선을 사용하는 것이 제안되었다. 이러한 방사선은 극자외(또한 XUV 또는 EUV 이라고도 함) 방사선이라 칭해진다. 약어 'XUV'는 일반적으로 소프트 x-레이(soft x-ray) 및 진공 UV 범위를 조합하여, 십 분의 몇(several tenths) 나노미터 내지 수십 나노미터의 파장 범위를 칭하는 반면, 'EUV'는 통상적으로 리소그래피(EUVL)와 연계하여 사용되며, 또한 약 5 내지 20 nm, 즉 XUV 범위의 일부분의 방사선 대역을 칭한다.
XUV 방사선용 방사선 소스는 방전 플라즈마 방사선 소스일 수 있으며, 상기 소스에서 애노드와 캐소드 사이의 물질(예를 들어, 가스 또는 증기) 내의 방전에 의해 플라즈마가 생성되고 또한 플라즈마를 통해 흐르는 (펄스화된) 전류에 의한 옴 가열(Ohmic heating)에 의해 고온의 방전 플라즈마가 생성될 수 있다. 상기 플라즈마를 통해 흐르는 전류에 의해 생성된 자기장으로 인한 플라즈마의 압축은 방전 축(discharge axis) 상에 고온, 고밀도 플라즈마를 생성하는데 사용될 수 있다 [핀치 효과(pinch effect)]. 저장된 전기 에너지는 바로 플라즈마 온도로, 또한 이에 따라 단파장 방사선으로 전이된다. 핀치는 방전 축 상에 상당히 더 높은 온도 및 밀도를 갖는 플라즈마를 허용할 수 있음에 따라, 저장된 전기 에너지를 매우 높은 변환 효율성(conversion efficiency)으로 열적 플라즈마 에너지로 또한 이에 따라 XUV 방사선으로 변환시킬 수 있다. 플라즈마 포커스, Z-핀치, 중공-캐소드(hollow-cathode) 및 모세관 방전 소스(capillary discharge source)와 같은 플라즈마 방전 디바이스들의 구성 및 작동은 다양할 수 있지만, 이러한 타입들 중 거의 모두에서, 방전 전류에 의해 생성된 자기장은 압축을 유도(drive)한다.
저장된 전기 에너지가 고속으로 플라즈마 온도로 전이되면, 애노드와 캐소드 상에 매우 높은 열-부하를 발생시킬 수 있다. 이는 애노드 및/또는 캐소드가 변형 또는 심지어는 용융되게 수 있으며, 이는 방사선 소스의 최대 전력을 제한할 수 있어 바람직하지 않다.
애노드와 캐소드를 이용하여 액체 형태로 물질이 공급될 수 있다. 상기 애노드 및/또는 캐소드는 상기 소스의 프레임 상에 회전가능하게 장착될 수 있으며, Sn과 같은 액체 금속을 포함한 저장부(reservoir) 내에 부분적으로 담가질 수 있다. 애노드 또는 캐소드의 표면으로부터 액체를 증발시키기 위해 레이저가 사용된다. 배스(bath) 내에 담가진 애노드 및/또는 캐소드의 일부분은 저장부에 의해 적절히 냉각될 수 있음에 따라, 플라즈마의 온도에 의해 유도된 열 부하에 대한 애노드 및/또는 캐소드의 취약성(vulnerability)을 감소시킬 수 있다.
이러한 방사선 소스의 단점은, 레이저-증발된 Sn이 저장부로부터의 또는 또 다른 형태의 Sn 공급부로부터의 Sn으로 교체되어야 하기 때문에, 방전 반복 주파수가 휠(wheel)의 회전 속도에 의해 제한될 수 있다는 점이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전자기 방사선을 생성하는 방사선 소스가 제공된다. 상기 방사선 소스는 애노드, 캐소드 및 방전 공간을 포함한다. 상기 애노드 및 캐소드는 방전 공간 내의 물질에서 방전을 생성하고 플라즈마를 형성하여 전자기 방사선을 생성하도록 구성된다. 또한, 상기 방사선 소스는 상기 방전 공간 근처의 일 위치에 상기 물질의 적어도 1 이상의 성분을 공급하도록 구성되고 배치된 연료 공급부를 포함한다. 상기 연료 공급부는 애노드 및 캐소드로부터 소정 거리에 위치된다. 또한, 상기 방사선 소스는 상기 애노드 및/또는 캐소드 상에 또는 그 근처에 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하도록 구성되고 배치된 추가 공급부를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치용 모듈이 제공된다. 상기 모듈은 전자기 방사선을 생성하도록 구성되고 배치된 방사선 소스를 포함한다. 상기 방사선 소스는 애노드, 캐소드 및 방전 공간을 포함한다. 상기 애노드 및 캐소드는 방전 공간 내의 물질에서 방전을 생성하고 플라즈마를 형성하여 전자기 방사선을 생성하도록 구성된다. 또한, 상기 방사선 소스는 상기 방전 공간 근처의 일 위치에 상기 물질의 적어도 1 이상의 성분을 공급하도록 구성되고 배치된 연료 공급부를 포함한다. 상기 연료 공급부는 애노드 및 캐소드로부터 소정 거리에 위치된다. 또한, 상기 방사선 소스는 상기 애노드 및/또는 캐소드 상에 또는 그 근처에 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하도록 구성되고 배치된 추가 공급부를 포함한다. 또한, 상기 모듈은 상기 전자기 방사선을 초점에 포커스하도록 구성되고 배치된 컬렉터를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전자기 방사선을 생성하도록 구성되고 배치된 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 상기 방사선 소스는 애노드, 캐소드 및 방전 공간을 포함한다. 상기 애노드 및 캐소드는 방전 공간 내의 물질에서 방전을 생성하고 플라즈마를 형성하여 전자기 방사선을 생성하도록 구성된다. 또한, 상기 방사선 소스는 상기 방전 공간 근처의 일 위치에 상기 물질의 적어도 1 이상의 성분을 공급하도록 구성되고 배치된 연료 공급부를 포함한다. 상기 연료 공급부는 애노드 및 캐소드로부터 소정 거리에 위치된다. 또한, 상기 방사선 소스는 상기 애노드 및/또는 캐소드 상에 또는 그 근처에 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하도록 구성되고 배치된 추가 공급부를 포함한다. 또한, 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템, 및 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한다. 상기 패터닝 디바이스는 컨디셔닝된 전자기 방사선의 단면에 패턴을 부여하여, 패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 구성되고 배치된다. 또한, 상기 장치는 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블, 및 상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전자기 방사선을 생성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 애노드와 캐소드 사이의 방전 공간 근처에 있고 또한 상기 애노드와 캐소드로부터 소정 거리에 있는 일 위치에 물질의 적어도 1 이상의 성분을 공급하는 단계, 상기 애노드와 캐소드 사이의 상기 물질에서 방전을 생성하여 플라즈마를 형성하는 단계, 및 상기 물질을 공급하고 및/또는 상기 방전을 생성하는 동안에 상기 애노드 및/또는 캐소드 상에 또는 그 근처에 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하는 단계를 포함한다.
이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 개략도;
도 2는 도 1의 방사선 소스의 일 실시예의 개략도;
도 3은 방사선 소스의 애노드 및/또는 캐소드 상의 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하는 공급부의 개략도;
도 4는 애노드 및/또는 캐소드 상의 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하는 또 다른 공급부의 개략도; 및
도 5는 도 1의 방사선 소소의 일 실시예의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디 바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 반사 투영 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여 적절하다면, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성된다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블들이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블들이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블들에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 전자기 방사선을 생성하는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔(B)을 수용한다. 상기 소스(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 또한, 상기 소스는 상기 소스에 의해 생성된 전자기 방사선을 초점에 포커스하도록 구성된 컬렉터(CO)를 더 포함하는 모듈 내에 포함될 수 있다. 이러한 모듈은 통상적으로 소스-컬렉터 모듈로도 칭해질 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 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 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(IF1)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스 크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들이 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 방사선 소스(SO)의 일 실시예의 개략도이다. 방사선 소스(SO)는 애노드(1), 캐소드(2) 및 상기 애노드(1)와 캐소드(2) 사이에 위치된 방전 공간(4)을 포함한다. 상기 애노드(1) 및 캐소드(2)는 원통 형상을 가질 수 있고, 그 각각은 각각의 샤프트(6, 8) 상에 회전가능하게 장착될 수 있으며, 방사선 소스(SO)가 각각 Q 및 Q'로 표시된 바와 같이 작동할 때 상기 샤프트들에 의해 애노드(1) 및 캐소드(2)가 구동된다. 방사선 소스(SO)에는 샤프트들(6, 8)이 장착된 프레임이 제공될 수 있지만, 상기 프레임은 간명함을 위해 도면들에서 생략되었다.
도 3에 도시된 바와 같이, 방사선 소스(SO)는 애노드(1) 및/또는 캐소드(2) 상에서 또는 그 근처에서 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)를 냉각 및/또는 보호하는 냉각 및/또는 보호 층(12)을 공급, 생성, 및/또는 유지하는 공급부(10)를 포함할 수 있다. 상기 층(12)은 표면 층일 수 있다. 상기 공급부(10)는 액체 Sn을 포함하는 저장부(10)(도 3 참조)일 수 있으며, 상기 저장부 내에서 애노드(1) 및 캐소드(2)가 회전가능하게 장착된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공급부(10)는 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)의 부근에 유출구들(10', 10")을 포함할 수 있다. 상기 유출구들(10', 10")은 각각 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)의 회전 동안에 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)에 직접 액체를 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 유출구들(10', 10")은 사용자가 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)로 공급되는 액체의 유속을 설정할 수 있도록 구성될 수 있어, 상기 액체는 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)를 냉각 및/또는 보호하는 냉각 및/또는 보호 층(12)을 형성한다. 상기 층(12)은 표면 층일 수 있다.
액체 Sn은 Ga 및 Sn을 포함하는 합금, 이를테면 GaInSn 합금과 같은 합금으로 구성될 수 있으며, 이는 저장부(10), 유출구들(10', 10") 또는 여타의 공급부에 의해 공급될 수 있다. 이러한 합금들 중 몇몇은 실온에서 액체 상태일 수 있으며, 따라서 합금이 액체 상태에서 반응하도록 하기 위해 추가 가열을 할 필요가 없다.
또한, 다시 도 2를 참조하면, 방사선 소스(SO)는 적어도 방전 공간(4) 근처의 일 위치에 SnH4와 같은 물질(P)을 공급하는 연료 공급부(14)를 포함한다. 상기 연료 공급부(14)는 샤프트들(6, 8)을 지지하는 프레임 상에도 장착될 수 있다. 상 기 연료 공급부(14)에 의해 공급될 수 있는 물질의 적절한 대안 물질은, 제한하는 것은 아니지만, Li, Xe, Sn 및 Sn-할로겐화물, 이를테면 SnI2 및 SnCl2를 포함한다.
작동 시, 연료 공급부(14)는 상기 방전 공간(4) 근처의 위치에 물질(P)을 공급한다. 방전 공간(4)에서, 펄스화된 전류가 방전 공간(4)을 통해 흐르고, 각각의 펄스는 방전 공간(4) 내에 방전 플라즈마(16)를 생성한다. 플라즈마(16)를 통해 흐르는 전류는 플라즈마를 압축하는 자기장을 생성한다. 상기 플라즈마의 압축은 방전 공간(4) 내에 고온, 고밀도 플라즈마를 유도할 수 있다. 전기 에너지는 플라즈마 온도 그리고 단파장 방사선으로 변환되고, 그 일부분은 약 13 nm의 파장을 갖는다. 방사선이 생성되는 동안에, 애노드(1) 및 캐소드(2)가 회전한다. 회전 시, 상기 공급부(10)는 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)의 상이한 부분들로 액체를 공급함에 따라, 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)를 냉각시키고 또한 상기 층(12)을 유지한다. 따라서, 애노드(1) 및 캐소드(2)는 방전 공간(4)을 통해 흐르는 펄스화된 전류에 의해 유도된 작동 손실(operational damage)에 대해 꾸준히 보호될 수 있다. 애노드 및/또는 캐소드가 반드시 연료를 공급하는 것은 아니기 때문에, 방전 주파수는 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)의 회전 속도에 의해 제한되지 않는다.
도 5는 방사선 소스(SO)의 일 실시예의 개략도이다. 도 5의 실시예는 도 2의 실시예와 유사하다. 하지만, 도 5의 실시예에서, 연료 공급부(14)는 연료원(13) 및 상기 연료원에 의해 공급되는 연료로부터 라디칼(radical: R)을 생성하도록 구성되고 배치된 라디칼 생성기(18)를 포함한다. 예를 들어, 상기 연료는 H2- 함유 가스 또는 수소일 수 있으며, 상기 생성기(18)는 원자 수소 생성기일 수 있다. 상기 생성기(18)는 상기 연료 공급부(13) 근처에 위치된 핫 필라멘트(hot filament)일 수 있어, H2의 적어도 일부분이 상기 필라멘트에 의해 해리될 것이며, 따라서 원자 수소(H)를 생성한다:
H2 → 2H
원자 수소의 일부분은 애노드(1) 및/또는 캐소드(2)로 지향될 수 있으며, 애노드 및/또는 캐소드로부터 발생한 증기 Sn 또는 액체 Sn과 반응하여 SnH4를 형성한다:
Sn + 4H → SnH4
이 실시예에서는, 작동 시, 생성된 SnH4가 방전 공간(4)의 적어도 일부분을 채울 수 있고 또한 애노드(1)와 캐소드(2) 사이에 방전이 생성될 수 있기 때문에, 연료 공급부는 방전 공간에 물질의 성분을 공급하도록 구성되고 배치된다.
또한, 고체 Sn(도면에 도시되지 않음)의 추가 플레이트와 조합해 상기 방법을 이용하여 SnH4를 생성할 수도 있으며, 이는 이후 애노드(1) 및 캐소드(2) 쪽으로 지향될 수 있다. 그 경우, 원자 수소 생성기 및 Sn의 추가 플레이트는 연료 공급부(14)를 형성한다.
또한, 도 2 및 도 5의 실시예들 간의 조합이 만들어질 수도 있다. 예를 들어, 원자 수소는 고체 Sn의 추가 플레이트 쪽으로 완전히 또는 부분적으로 지향될 수 있으며, SnH4이 생성된다. SnH4 및 잔여 수소 원자는 이후 애노드(1) 및 캐소드(2) 쪽으로 지향되며, 수소 원자는 추가 SnH4를 생성할 수 있다.
도 3의 저장부(10)는 도 5의 실시예의 애노드(1) 및/또는 캐소드(2) 상에 층(12)을 공급, 생성 및 유지하는데 사용될 수 있다. 또한, 도 4의 1 이상의 유출구들(10', 10")이 도 5의 실시예와 함께 사용될 수도 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해하여야 한다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언 급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (38)

  1. 전자기 방사선을 생성하는 방사선 소스에 있어서,
    애노드;
    캐소드;
    방전 공간 - 상기 애노드 및 상기 캐소드는 상기 방전 공간 내의 물질에서 방전을 생성하고 플라즈마를 형성하여 상기 전자기 방사선을 생성하도록 구성됨 - ;
    상기 방전 공간 근처의 일 위치에 상기 물질의 적어도 1 이상의 성분을 공급하도록 구성되고 배치된 연료 공급부 - 상기 연료 공급부는 상기 애노드 및 상기 캐소드로부터 소정 거리에 위치됨 - ; 및
    상기 애노드 및/또는 상기 캐소드 상에 또는 그 근처에 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하도록 구성되고 배치된 추가 공급부를 포함하는 방사선 소스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물질은 Xe, Sn, Sn-할로겐화물, 및/또는 SnH4를 포함하는 방사선 소스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 Sn-할로겐화물은 SnI2 또는 SnCl2를 포함하는 방사선 소스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 물질의 성분은 수소 라디칼인 방사선 소스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 및/또는 보호 층은 액체에 의해 형성되는 방사선 소스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 및/또는 보호 층은 액체 금속에 의해 형성되는 방사선 소스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 금속은 Sn을 포함하는 합금인 방사선 소스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 합금은 Ga 및 Sn을 포함하는 방사선 소스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 합금은 GaInSn 합금인 방사선 소스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 층은 Sn에 의해 형성되는 방사선 소스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드 및/또는 상기 캐소드는 상기 방사선 소스 내에 회전가능하게 장착되는 방사선 소스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 애노드 및/또는 상기 캐소드는, 상기 추가 공급부가 상기 애노드 및/또는 상기 캐소드의 회전 동안에 상기 층을 생성 및/또는 유지하도록 회전가능하게 장착되는 방사선 소스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 공급부는 연료원 및 상기 연료원 근처에 위치된 라디칼 생성기를 포함하고, 상기 라디칼 생성기는 상기 연료원에 의해 공급된 연료로부터 라디칼을 생성하도록 구성되고 배치되는 방사선 소스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 연료는 H2-함유 가스를 포함하고, 상기 라디칼은 수소 라디칼인 방사선 소스.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 라디칼 생성기는 핫 필라멘트(hot filament)를 포함하는 방사선 소스.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 라디칼은 상기 물질을 형성하도록 상기 애노드 및/또는 상기 캐소드 상의 코팅부와 반응하기에 적합한 방사선 소스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자기 방사선은 극자외 방사선인 방사선 소스.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전 공간은 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치되는 방사선 소스.
  19. 리소그래피 장치용 모듈에 있어서,
    - 전자기 방사선을 생성하도록 구성되고 배치된 방사선 소스를 포함하고, 상기 방사선 소스는:
    애노드;
    캐소드;
    방전 공간 - 상기 애노드 및 상기 캐소드는 상기 방전 공간 내의 물질에서 방전을 생성하고 플라즈마를 형성하여 상기 전자기 방사선을 생성하도록 구성됨 - ;
    상기 방전 공간 근처의 일 위치에 상기 물질의 적어도 1 이상의 성분을 공급하도록 구성되고 배치된 연료 공급부 - 상기 연료 공급부는 상기 애노드 및 상기 캐소드로부터 소정 거리에 위치됨 - ; 및
    상기 애노드 및/또는 상기 캐소드 상에 또는 그 근처에 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하도록 구성되고 배치된 추가 공급부를 포함하고,
    및,
    - 상기 전자기 방사선을 초점에 포커스하도록 구성되고 배치된 컬렉터를 포함하는 리소그래피 장치용 모듈.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 컬렉터는 상기 전자기 방사선을 상기 초점에 포커스하는 쉘-형 거울(shell-shaped mirror)을 포함하는 리소그래피 장치용 모듈.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 컬렉터는 광학 축선 주위에 동심으로(concentrically) 배치된 복수의 쉘-형 거울들을 포함하는 리소그래피 장치용 모듈.
  22. 리소그래피 장치에 있어서,
    - 전자기 방사선을 생성하도록 구성되고 배치된 방사선 소스를 포함하고, 상기 방사선 소스는:
    애노드;
    캐소드;
    방전 공간 - 상기 애노드 및 상기 캐소드는 상기 방전 공간 내의 물질에서 방전을 생성하고 플라즈마를 형성하여 상기 전자기 방사선을 생성하도록 구성됨 - ;
    상기 방전 공간 근처의 일 위치에 상기 물질의 적어도 1 이상의 성분을 공급하도록 구성되고 배치된 연료 공급부 - 상기 연료 공급부는 상기 애노드 및 상기 캐소드로부터 소정 거리에 위치됨 - ; 및
    상기 애노드 및/또는 상기 캐소드 상에 또는 그 근처에 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하도록 구성되고 배치된 추가 공급부를 포함하고,
    - 상기 전자기 방사선을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;
    - 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 상기 컨디셔닝된 전자기 방사선의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 구성되고 배치됨 - ;
    - 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
    - 상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 전자기 방사선을 초점에 포커스하도록 구성되고 배치된 컬렉터를 더 포함하는 리소그래피 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 컬렉터는 상기 전자기 방사선을 상기 초점에 포커스하는 쉘-형 거울을 포함하는 리소그래피 장치.
  25. 전자기 방사선을 생성하는 방법에 있어서,
    애노드와 캐소드 사이의 방전 공간 근처에 있고 또한 상기 애노드와 상기 캐소드로부터 소정 거리에 있는 일 위치에 물질의 적어도 1 이상의 성분을 공급하는 단계;
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 상기 물질에서 방전을 생성하여 플라즈마를 형성하는 단계; 및
    상기 물질을 공급하고 및/또는 상기 방전을 생성하는 동안에 상기 애노드 및/또는 상기 캐소드 상에 또는 그 근처에 냉각 및/또는 보호 층을 생성 및/또는 유지하는 단계를 포함하는 전자기 방사선 생성 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 물질은 Xe, Sn, Sn-할로겐화물, 및/또는 SnH4를 포함하는 전자기 방사선 생성 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 Sn-할로겐화물은 SnI2 또는 SnCl2를 포함하는 전자기 방사선 생성 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 물질의 성분은 수소 라디칼인 전자기 방사선 생성 방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 냉각 및/또는 보호 층은 액체에 의해 형성되는 전자기 방사선 생성 방법.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 냉각 및/또는 보호 층은 액체 금속에 의해 형성되는 전자기 방사선 생성 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 액체 금속은 Sn을 포함하는 합금인 전자기 방사선 생성 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 합금은 Ga 및 Sn을 포함하는 전자기 방사선 생성 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 합금은 GaInSn 합금인 전자기 방사선 생성 방법.
  34. 제 25 항에 있어서,
    상기 냉각 및/또는 보호 층은 Sn에 의해 형성되는 전자기 방사선 생성 방법.
  35. 제 25 항에 있어서,
    연료로부터 라디칼을 생성하는 단계를 더 포함하는 전자기 방사선 생성 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 연료는 H2-함유 가스를 포함하고, 상기 라디칼은 수소 라디칼인 전자기 방사선 생성 방법.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 라디칼은 상기 애노드 및/또는 상기 캐소드로부터 발생한 증기와 반응하는 전자기 방사선 생성 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 증기는 Sn을 포함하는 전자기 방사선 생성 방법.
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