KR20090133000A - Euv exposure apparatus and method for cleaning the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로, 특히 극자외선을 이용하여 반도체 소자의 미세 패턴을 형성하기 위한 극자외선 노광 장치 및 그 세정방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly, to an extreme ultraviolet exposure apparatus for forming a fine pattern of a semiconductor device using extreme ultraviolet rays and a cleaning method thereof.
반도체 소자의 미세화, 고집적화됨에 따라 미세 패턴을 갖는 디바이스가 요구되면서, 광원으로 ArF 또는 KrF를 이용하여 미세 패턴을 형성하고 있다. 그런데, 20nm 이하 선폭의 반도체 소자의 제작에 있어서, ArF 또는 KrF를 이용한 미세 패턴 형성은 한계에 이르고 있다. 이에 따라, 극자외선노광기술(Extreme Ultraviolet Lithography; EUVL)과 같은 더 짧은 파장을 갖는 광원을 이용하여 미세 패턴을 형성하려는 연구가 이루어지고 있다. 극자외선(EUV)은 ArF 및 KrF와는 달리 투과광을 이용하지 않고 반사광을 이용하여 미세 패턴을 형성한다. 그런데, 극자외선(EUV)은 13.5nm의 단파장을 사용함으로 인해 투과되는 빛은 거의 존재하지 않고 모두 흡수하여 노광에 필요한 에너지를 확보하는 것이 어렵다. As a semiconductor device has been miniaturized and highly integrated, a device having a fine pattern is required, and a fine pattern is formed using ArF or KrF as a light source. By the way, in the manufacture of a semiconductor device having a line width of 20 nm or less, fine pattern formation using ArF or KrF has reached its limit. Accordingly, studies have been made to form fine patterns using light sources having shorter wavelengths, such as Extreme Ultraviolet Lithography (EUVL). Extremely ultraviolet (EUV), unlike ArF and KrF, forms a fine pattern using reflected light without using transmitted light. However, since the extreme ultraviolet (EUV) uses a short wavelength of 13.5 nm, the transmitted light is hardly present and it is difficult to absorb all of them to secure energy for exposure.
극자외선노광기술(EUVL)에서 사용되는 장비의 구조는 크게 13.5nm의 단파장 을 생성하는 소스부와, 빛의 경로를 조절하는 광학부, 및 패터닝을 수행해야할 기판을 장착하는 로딩부로 나뉘어져 있다. 그리고, 극자외선의 에너지 흡수를 줄이기 위해 소스부, 광학부 및 기판을 장착하는 로딩부는 진공으로 유지된다. 빛의 경로를 조절하는 광학부의 경우, 지속적인 노광 공정을 수행함에 따라 기판 표면에서 방출되는 오염물에 의해 광학부 내에 장착된 광학미러(optic mirror)가 오염되고, 오염된 광학미러에 의해 극자외선의 반사율이 떨어지게 된다. 이에 따라 기판의 패터닝에 필요한 극자외선의 에너지 손실을 초래하게 되어 기판의 패터닝이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. The structure of the equipment used in the extreme ultraviolet exposure technology (EUVL) is largely divided into a source portion generating a short wavelength of 13.5 nm, an optical portion controlling a light path, and a loading portion for mounting a substrate to be patterned. And, in order to reduce the energy absorption of the extreme ultraviolet rays, the loading portion for mounting the source portion, the optical portion, and the substrate is maintained in a vacuum. In the case of the optical part that controls the path of light, the optical mirror mounted in the optical part is contaminated by the contaminants emitted from the substrate surface as the continuous exposure process is performed, and the reflectance of the extreme ultraviolet rays is contaminated by the contaminated optical mirror. Will fall. As a result, energy loss of extreme ultraviolet rays required for the patterning of the substrate may be caused, so that the patterning of the substrate may not be performed properly.
본 발명에 따른 극자외선 노광장치는 기판을 장착하는 로딩부; 상기 기판상에 조사될 극자외선을 생성하여 방출하는 소스부; 복수개의 광학미러를 구비하여 상기 방출된 극자외선의 경로를 조절하는 광학부; 상기 광학미러의 후면을 가열하는 가열 플레이트; 및 상기 광학미러와 대면되어 광학미러로부터 방출된 오염물을 제거하는 냉각 플레이트를 구비한다.The extreme ultraviolet exposure apparatus according to the present invention includes a loading unit for mounting a substrate; A source unit generating and emitting extreme ultraviolet rays to be irradiated on the substrate; An optical unit having a plurality of optical mirrors to adjust a path of the emitted extreme ultraviolet rays; A heating plate for heating the rear surface of the optical mirror; And a cooling plate facing the optical mirror to remove contaminants emitted from the optical mirror.
상기 소스부 내에, 생성된 극자외선을 선택적으로 방출시키는 필터를 더 구비할 수 있다.The source unit may further include a filter for selectively emitting generated extreme ultraviolet rays.
상기 냉각 플레이트는 위치가 조절될 수 있다.The cooling plate may be adjusted in position.
상기 광학부 내에, 상기 소스부에서 방출된 극자외선의 에너지를 측정하는 소스에너지 측정부; 및 상기 광학부 내에, 상기 기판에 극자외선이 전사된 후의 극자외선의 에너지를 측정하는 반사에너지 측정부를 더 구비할 수 있다.A source energy measuring unit measuring energy of extreme ultraviolet rays emitted from the source unit in the optical unit; And a reflection energy measuring unit measuring the energy of the extreme ultraviolet rays after the extreme ultraviolet rays are transferred to the substrate in the optical unit.
상기 기판에 전자빔을 전사한 후의 전자빔의 에너지를 측정하기 위하여 상기 기판에 반사미러를 더 구비할 수 있다.A reflective mirror may be further provided on the substrate to measure the energy of the electron beam after transferring the electron beam to the substrate.
본 발명에 따른 노광장치 세정방법은 소스부에서 전자빔을 생성하여 복수개의 광학미러를 포함하는 광학부로 방출시키는 단계; 상기 방출된 전자빔을 반도체 기판상으로 조사하여 노광하면서, 상기 반도체 기판으로 조사되기 전, 후의 상기 전자빔의 에너지를 측정하는 단계; 및 상기 반도체 기판에 조사되기 전, 후의 전자빔의 에너지 차가 일정 수준을 넘으면, 상기 광학미러에 흡착된 오염물을 제거한다.The exposure apparatus cleaning method according to the present invention comprises the steps of generating an electron beam in the source unit and emitting it to the optical unit including a plurality of optical mirrors; Measuring the energy of the electron beam before and after being irradiated onto the semiconductor substrate while exposing the emitted electron beam onto a semiconductor substrate for exposure; And contaminants adsorbed on the optical mirror when the energy difference of the electron beam before and after being irradiated to the semiconductor substrate exceeds a predetermined level.
상기 광학미러에 흡착된 오염물을 제거하는 단계는, 상기 오염물이 흡착된 광학미러를 가열하는 단계와, 상기 광학미러의 전면에 냉각 플레이트를 대면시키는 단계로 이루어질 수 있다.Removing the contaminants adsorbed on the optical mirror may include heating the optical mirror to which the contaminants are adsorbed, and facing a cooling plate on the front surface of the optical mirror.
상기 광학미러를 가열하는 단계는, 상기 광학미러의 후면에 위치하는 가열 플레이트를 가열할 수 있다.The heating of the optical mirror may heat a heating plate located at the rear of the optical mirror.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 극자외선 노광장치의 구조를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 극자외선 노광장치의 광학미러(optics mirror)의 구조를 보다 상세히 나타낸 도면이다. 1 is a view showing the structure of an extreme ultraviolet light exposure apparatus according to the present invention. Figure 2 is a view showing in more detail the structure of an optical mirror (optics mirror) of the extreme ultraviolet exposure apparatus according to the present invention.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 극자외선 노광장치는 크게 소스부(A), 광학부(B) 및 기판(130)을 장착하는 로딩부(C)로 이루어진다. 소스부(A)는 노광에 필요한 단파장으로 예를 들면, 13.5nm의 파장을 갖는 극자외선(100)을 생성한다. 광학부(B)는 소스부(A)에서 방출된 극자외선(100)의 경로를 조절하는 곳이다. 광학부(B)는 에너지 측정을 위한 소스에너지 측정부(160), 반사에너지 측정부(170) 및 빛의 경로를 조절하기 위한 각종 광학미러들(120∼126)로 구성된다. 로딩부(C)는 노광에 의해 패턴이 구현될 기판(130)을 장착한다. 전자빔의 에너지 흡수를 줄이기 위해 소스부(A), 광학부(B) 및 로딩부(C)는 진공으로 유지된다. 1 and 2, the extreme ultraviolet exposure apparatus according to the present invention is largely composed of a source portion (A), an optical portion (B) and a loading portion (C) for mounting the
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 광학부(B) 내에, 제1 광학미러(120)에는 열을 가할 수 있는 가열 플레이트(200)가 구비되고, 제1 광학미러(120)의 앞면에는 냉각 플레이트(210)가 더 구비된다. 가열 플레이트(200) 및 냉각 플레이트(210)는 제1 광학미러(120)에 흡착된 오염물질을 제거하는 역할을 한다. 구체적으로, 가열 플레이트(200)는 제1 광학미러(120)를 가열하여 제1 광학미러(120)에 흡착되어 있는 탄소오염물과 같은 오염물이 방출되도록 한다. 그리고, 냉각 플레이트(210)는 자유자재로 위치를 이동시킬 수 있어, 제1 광학미러(120)와의 거리를 조절할 수 있다. 비록, 도 2에는 가열 플레이트(200) 및 냉각 플레이트(210)가 구비된 제1 광학미러(120)의 구조를 설명하였으나, 제2 광학미러 내지 제7 광학미러(121∼126)들도 제1 광학미러(120)의 구조와 대등하게 가열 플레이트 및 냉각 플레이트가 구비될 수 있다.In particular, as shown in FIG. 2, in the optical unit B, the first
13.5nm의 파장을 갖는 극자외선(100)이 소스부(A)에서 생성되어 광학부(B)로 방출된다. 소스부(A)에서 생성된 극자외선(100)은 광원에 따라 주파수 변경이 가능하다. 소스부(A)에서 생성된 극자외선(100)은 광학부(B)로 방출되기 전에 필터(110)를 통과한다. 필터(110)는 극자외선(100) 중 필요한 파장 대역만 선택적으로 통과시키는 역할을 한다. 필터(110)를 통과하여 나온 극자외선(100)은 빛의 경로를 조절하는 광학부(B)로 이동된다. 광학부(B)로 이동된 극자외선(100)은 여러 단계의 미러들을 거쳐 소스에너지 측정부(160), 반사에너지 측정부(170) 및 로딩부(C)에 장착되어 있는 기판(130)에 조사된다.
소스에너지 측정부(160)는 소스부(A)에서 생성되어 나온 극자외선(130)의 에 너지량을 측정하고, 반사에너지 측정부(170)는 기판(130)에서 반사된 후의 극자외선(100)의 에너지량을 측정한다. 구체적으로, 광학부(B)로 나온 극자외선(100)은 제1 및 제2 광학미러들(120, 121)에 의해 반사되어 로딩부(C)에 장착되어 있는 기판(130)으로 조사된다. 그리고, 극자외선(100)의 일부는 제3 광학미러(122)에 의해 반사되고, 반사된 극자외선(100)은 제4 광학미러(123)에 의해 재반사되어 소스에너지 측정부(160)로 이동된다. 또 다른 극자외선(100)의 일부는 제5 광학미러(134) 및 제6 광학미러(135)에 의해 반사되고, 반사된 극자외선(100)은 다시 기판(130)과 근접하게 위치된 제7 광학미러(136)에 의해 재반사되어 반사에너지 측정부(170)로 이동된다. 따라서, 기판(130)에 전사되기 전과 후의 극자외선(100)의 에너지의 변화량을 확인할 수 있다. The source
그런데, 기판(130)에 전사된 후의 극자외선(100)의 에너지량이 소스부(A)로부터 방출된 초기 극자외선(100)의 에너지량보다 적어져 기판(130)에 미세 패턴이 제대로 형성되지 않을 수 있다. 그 이유는, 반복적인 노광 공정을 수행함에 따라, 기판(130) 표면에서 배기되는 오염물 예를 들면, 탄소오염물에 의해 광학미러들(120∼126)이 오염되고, 오염된 광학미러들(120∼126)에 의해 극자외선(100)의 에너지량이 떨어지기 때문이다. 따라서, 기판(130)에 전사되기 전, 후의 극자외선 에너지의 반사변화율을 확인하기 위하여 소스에너지 측정부(160) 및 반사에너지 측정부(170)에서 극자외선(100)의 에너지를 반복적으로 측정한다.However, since the amount of energy of the
기판에 전사되기 전, 후의 극자외선(100) 에너지량의 차이가 발생될 경우, 또는 에너지량의 차이가 일정 수준을 넘을 경우, 극자외선(100)의 방출을 중단하 고, 제1 광학미러(120)에 흡착된 탄소오염물을 제거한다. 구체적으로, 제1 광학미러(120)의 경우를 예를 들면, 제1 광학미러(120) 뒷면에 장착된 가열 플레이트(200)에 열을 가하고, 냉각 플레이트(210)는 제1 광학미러(120)의 앞면과 대면되도록 위치시킨다. 가열 플레이트(200)에 의해 제1 광학미러(120)가 가열되면 제1 광학미러(120)에 흡착되었던 탄소오염물은 제1 광학미러(120)로부터 방출되고, 방출된 탄소오염물은 냉각 플레이트(210)에 흡착됨으로써, 제1 광학미러(120)의 탄소오염물이 제거된다. 제2 내지 제7 광학미러들(121∼126)도 가열 플레이트 및 냉각 플레이트가 구비되어, 제1 광학미러(120)의 탄소오염물을 제거하는 공정과 대등하게 수행된다. When the difference in the amount of energy of the
도 3은 노광시간에 따른 극자외선 에너지의 변화율을 나타낸 그래프로서, 반복적인 노광공정으로 광학미러들에 탄소오염물이 흡착된 후의 극자외선 에너지의 변화율(310)과 광학미러들에 탄소오염물이 제거된 후에 극자외선 에너지의 변화율(320)을 나타내고 있다. 3 is a graph showing the rate of change of the extreme ultraviolet energy according to the exposure time, in which the carbon pollutant is removed from the rate of change of the extreme
구체적으로, 광학미러에 탄소오염물이 흡착된 상태에서, 극자외선 에너지를 반사시켜 측정된 변화율(320)은 초기 노광시에 0 %를 유지하다가 노광시간이 길어지면서 반사변화율이 마이너스로 변화되는 것을 알 수 있다. 반면, 가열 플레이트 및 냉각 플레이트를 이용하여 광학미러들에 흡착된 탄소오염물을 제거한 후에, 극자외선을 반사시켜 측정된 변화율(310)은 노광 시간이 길어져도 극자외선 에너지 변화가 거의 없이 0%를 유지하는 것을 나타내고 있다. Specifically, in the state in which carbon contaminants are adsorbed on the optical mirror, the
본 발명에 따르면, 광학미러의 뒷면에 광학미러에 열을 가할 수 있는 가열 플레이트를 구비하고, 광학미러의 앞면에 냉각 플레이트를 구비함으로써, 광학미러에 흡착되어 있는 오염물을 효과적으로 제거하여 극자외선 에너지의 반사변화율을 줄일 수 있어 기판상에 미세 패턴을 형성할 수 있다. 그리고, 노광장치 내에 가열 플레이트 및 냉각 플레이트가 장착되어 노광 장치 내부를 진공을 유지한 상태에서 광학미러에 흡착된 오염물을 제거할 수 있어 세정으로 인한 공정시간을 단축할 수 있다.According to the present invention, the rear surface of the optical mirror is provided with a heating plate capable of applying heat to the optical mirror, and the cooling plate on the front surface of the optical mirror, thereby effectively removing contaminants adsorbed on the optical mirror, Since the reflectance change rate can be reduced, a fine pattern can be formed on the substrate. In addition, a heating plate and a cooling plate may be mounted in the exposure apparatus to remove contaminants adsorbed on the optical mirror while maintaining the vacuum inside the exposure apparatus, thereby reducing the processing time due to cleaning.
도 1은 본 발명에 따른 극자외선 노광장치의 구조를 도시한 도면이다. 1 is a view showing the structure of an extreme ultraviolet light exposure apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 극자외선 노광장치의 광학미러(optics mirror)의 구조를 보다 상세히 나타낸 도면이다. Figure 2 is a view showing in more detail the structure of an optical mirror (optics mirror) of the extreme ultraviolet exposure apparatus according to the present invention.
도 3은 노광시간에 따른 극자외선 에너지의 반사손실률을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the reflection loss rate of the extreme ultraviolet energy according to the exposure time.
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WO2014126915A1 (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-21 | Kla-Tencor Corporation | Methods and apparatus for use with extreme ultraviolet light having contamination protection |
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