KR20130033340A

KR20130033340A - 스펙트럼 퓨리티 필터, 리소그래피 장치, 및 스펙트럼 퓨리티 필터를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20130033340A
Application number: KR1020127007248A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 야크; 보우터 소어
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2013-04-03
Also published as: WO2011020654A1; US20120147351A1; NL2005113A; TW201118432A; CN102483583A; JP2013527481A

Abstract

투과형 스펙트럼 퓨리티 필터가 극자외 방사선(λ< 20 nm)을 투과시키도록 구성된다. 상기 필터는 실리콘과 같은 캐리어 물질로 제작된 복수의 미세 어퍼처들을 포함하는 그리드형 구조체를 포함한다. 그 영역의 적어도 일부분의 그리드형 구조체는 작동 조건들의 예상되는 범위 내에서 음의 포아송 비를 갖도록 형성된다. 직교 방향들로 동시에 팽창 또는 수축하려는 성향을 갖는 재료로 그리드를 형성함으로써, 열적으로 유도된 힘의 처리가 개선된다. 음의 푸아송 비를 달성하기 위해 다양한 지오메트리들이 가능하다. 어퍼처 지오메트리는 요각 다각형 또는 곡면을 갖는 요각 형상의 지오메트리일 수 있다. 예시들로는, 소위 요각 또는 오그제틱 허니콤을 포함하며, 각각의 어퍼처는 규칙적인 허니콤에서와 같이 육각형이나, 그 형태는 정육각형이 아니라, 요각 육각형이다.

Description

스펙트럼 퓨리티 필터, 리소그래피 장치, 및 스펙트럼 퓨리티 필터를 제조하는 방법{SPECTRAL PURITY FILTER, LITHOGRAPHIC APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING A SPECTRAL PURITY FILTER}

본 출원은 2009년 8월 21일 출원된 US 가출원 61/235,829의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.

본 발명은 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter), 이러한 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함한 리소그래피 장치, 및 스펙트럼 퓨리티 필터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 미공성(microporous) 또는 그리드 타입 광학 구성요소들에 관한 것으로, 일반적으로 이 중 이러한 EUV 방사선용 스펙트럼 필터들이 일 예시이다.

리소그래피 장치는 기판 상으로, 통상적으로는 기판의 타겟부 상으로 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)의 (예를 들어, 다이의 일부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 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 상으로 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

패턴 프린팅을 제한하는 주요한 인자(key factor)는 사용되는 방사선의 파장(λ)이다. 기판 상으로 훨씬 더 작은 구조체들을 투영할 수 있도록, 10 내지 20 nm 범위 예를 들어 13 내지 14 nm 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선인 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 것이 제안되었다. 또한, 10 nm보다 짧은 파장을 갖는 EUV 방사선이, 예를 들어 6.7 nm 또는 6.8 nm와 같은 5 내지 10 nm 범위 내에서 사용될 수 있다는 것이 제안되었다. 이러한 EUV 방사선은 때때로 소프트 x-레이(soft x-ray)라고 칭해진다. 가능한 소스들로는, 예를 들어 레이저-생성 플라즈마 소스(laser-produced plasma source), 방전-생성 플라즈마 소스(discharge-produced plasma source), 또는 전자 저장 링(electron storage ring)으로부터의 싱크로트론 방사선(synchrotron radiation)을 포함한다.

Sn 플라즈마에 기초한 EUV 소스들은 원하는 대역내(in-band) EUV 방사선을 방출할 뿐 아니라, 특히 DUV 범위(100 내지 400 nm)의 대역외(out-of-band) 방사선도 방출한다. 또한, 레이저-생성 플라즈마(LPP) EUV 소스들의 경우, 레이저로부터의 적외 방사선 - 통상적으로, 10.6 ㎛ - 은 상당량의 바람직하지 않은 방사선을 제공한다. EUV 리소그래피 시스템의 광학기가 일반적으로 이 파장들에서 실질적인 반사율(substantial reflectivity)을 갖기 때문에, 조치가 취해지지 않으면 바람직하지 않은 방사선이 상당한 파워(significant power)로 리소그래피 툴에 전파된다.

리소그래피 장치에서, 대역외 방사선은 몇몇 이유로 최소화되어야 한다. 첫째, 레지스트가 대역외 파장에 민감하므로, 이미지 품질이 저하될 수 있다. 둘째, 바람직하지 않은 방사선, 특히 LPP 소스들의 10.6 ㎛ 방사선이 마스크, 웨이퍼 및 광학기의 바람직하지 않은 가열을 초래한다. 바람직하지 않은 방사선을 특정한 한계에 이르게 하도록, 스펙트럼 퓨리티 필터(SPF)가 개발되고 있다.

스펙트럼 퓨리티 필터들은 EUV 방사선에 대해 반사형이거나 투과형일 수 있다. 반사형 SPF의 구현은 기존 거울의 수정 또는 추가 반사 요소의 삽입을 수반한다. 투과형 SPF는 통상적으로 컬렉터(collector)와 일루미네이터 사이에 배치되며, 원칙적으로는 적어도 방사선 경로에 영향을 미치지 않는다. 이는 다른 SPF와의 양립성(compatibility) 및 유연성을 유도하기 때문에 유리하다.

그리드 SPF는, 바람직하지 않은 방사선이 EUV 방사선보다 훨씬 더 큰 파장을 가질 때, 예를 들어 LPP 소스들에서 10.6 ㎛인 경우에 사용될 수 있는 투과성 SPF의 한 부류를 형성한다. 그리드 SPF는 억제될 파장 대(order of the wavelength)의 크기를 갖는 어퍼처(aperture)들을 포함한다. 억제 메커니즘은, 종래 기술 그리고 본 명세서의 상세한 실시예들에 추가로 설명되는 바와 같이 상이한 타입의 그리드 SPF에 따라 달라질 수 있다. EUV 방사선의 파장(13.5 nm)이 어퍼처들의 크기(통상적으로 > 3 ㎛)보다 훨씬 더 작기 때문에, EUV 방사선은 실질적인 회절 없이 어퍼처들을 통해 투과된다.

종래의 몇몇 스펙트럼 퓨리티 필터(SPF)들은 바람직하지 않은 방사선을 억제하기 위해 미크론-크기의 어퍼처들을 갖는 그리드에 의지한다. 미국 특허 출원 공개공보 2006/0146413은 20 ㎛ 이하의 직경을 갖는 어퍼처들의 어레이를 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터(SPF)를 개시한다. 방사선 파장에 비교된 어퍼처들의 크기에 따라, SPF는 상이한 메커니즘들에 의해 바람직하지 않은 방사선을 억제할 수 있다. 어퍼처 크기가 (바람직하지 않은) 파장의 약 절반보다 작은 경우, SPF는 이 파장의 거의 모든 방사선(virtually all radiation)을 반사시킨다. 어퍼처 크기가 더 크지만 여전히 그 파장 대를 갖는 경우, 방사선은 적어도 부분적으로 회절되며, 어퍼처 내부의 도파관(waveguide)에 흡수될 수 있다.

이러한 SPF에 대한 근사 재료 파라미터들 및 사양들(approximate material parameters and specifications)이 알려져 있다. 하지만, 이 사양들에서 제조는 간단하지 않다(not straightforward). 가장 어려운(most challenging) 사양들은: 통상적으로 직경이 4 ㎛인 어퍼처들; 통상적으로 5 내지 10 ㎛의 그리드 두께; 최대 EUV 투과를 보장하는 어퍼처들 사이의 매우 얇고(통상적으로 < 1 ㎛) 평행한[좁아지지 않는(non-tapered)] 벽들이다.

반도체 제조에 잘 알려진 포토리소그래피 패터닝 및 비등방성 에칭 공정(anisotropic etching process)을 이용하여, 이러한 그리드의 제조에 알맞은 재료(promising material)로서 실리콘이 대두하였다. 잘-제어된 단면(well-controlled cross-section)을 갖는 깊은 어퍼처(deep aperture)들에 대하여, (물론, 문제점들이 있긴 하지만) 심도 반응성 이온 에칭(deep reactive ion etching: DRIE)이 알맞은 것으로 밝혀졌다. 2008년 12월 22일에 출원된 US 출원 61/193,769는 본 발명에 적용할 수 있는 다양한 제조 방법들을 개시한다. 이 출원 내용은 본 명세서에서 인용참조된다.

실리콘 기반 또는 다른 재료 기반의 그리드-타입 스펙트럼 퓨리티 필터이든지 간에, 적절한 간격을 갖는 육각형 그리드가 소스로부터 적외 방사선을 반사시키고 EUV를 투과시키는 것이 밝혀졌다. 허니콤(honeycomb)의 자연 현상으로부터 잘 알려진 바와 같이, 육각형 그리드는 다른 다각형 형태들에 비해 재료의 사용 및 강도를 최적화한다. 유사하게, 규칙적인 허니콤 구조체는 개방도(openess) 및 EUV 투과율을 최적화한다.

그리드가 소스에 의해 조명될 때, 적외선을 반사시키고 EUV를 투과시켜야 한다. 하지만, 두 가지 타입의 방사선의 일부(이를테면, 10 내지 20 %)가 흡수될 것이다. 1000 W 이상일 수 있는 매우 높은 전력 레벨이 주어진다면, 이는 그리드의 상당한 가열을 야기할 수 있다. 그리드의 매우 얇은 두께로 인해 열전도가 낮기(poor) 때문에, 빔에 걸친(across) 전력 밀도의 변동들 또한 그리드 영역에 걸쳐 온도 구배(temperature gradient)를 유발하며, 그리드와 주변 프레임 사이에서도 온도차가 존재할 것이다. 비-균일한 온도들은 비-균일한 온도 팽창을 유발할 것이며, 따라서 그리드에 응력 및/또는 인장을 유발할 것이다.

또한, 그리드 부분이 제조 후 변형을 겪는 적용(application)들에서 응력 및/또는 인장이 발생할 수 있다. 변형은, 그 작동 환경의 바람직하지 않은 결과로서, 또는 의도한 특성(deliberate feature)으로서 발생할 수 있다.

발명자들은, 허니콤의 단단하고 작은 형상이, 그 구조가 국부적인 팽창을 수용하기 쉽지 않음을 의미한다고 인식하였다. 또한, 대부분의 재료들처럼, 양의 포아송 비(positive Poisson's ratio)를 가지며, 이는 한 방향으로 늘어나면, (또 다른 힘에 의해 상쇄되지 않는 경우) 다른 방향으로 줄어들 것임을 의미한다. 통상적인 적용들의 대칭이 주어진 경우, 그리드의 힘이 두 방향들로 동시에 작용할 것이라고 예상될 수 있다. 또한, 변형될 때, 규칙적인 허니콤 구조는, 균일하게 불룩(bulging)해지기보다는, 감자 칩(potato crisp)처럼 안장형(안티-클래스틱) 휨[saddle-shaped(anti-clastic) bending]을 겪기 쉽다.

손상 없이 이러한 힘들을 다룰 수 있는 그리드 및 지지 구조체를 제공하는 것은, 구조를 강화하기 위해 더 많은 재료가 동원되어야 함을 의미하며, 이는 원하는 개방도와 상반된다.

본 발명의 일 실시형태는, 제조가 쉽고 효율적이며, 열 팽창 및 변형에 의해 유도된 힘이 더 잘 다루어질 수 있는, EUV 스펙트럼 퓨리티 필터와 같은 미세 그리드 구성요소를 제공하는 것이다. 발명자들은, 그리드 내에 상이한 팽창 및/또는 외부력이 존재할 때 개방도와 강도 간에 더 양호한 절충을 제공하기 위해, 더 작은 또는 심지어는 음의 포아송 비를 갖는 대안적인 그리드 지오메트리가 적용될 수 있음을 인식하였다. 첨부된 청구항들에 정의된 본 발명은 규칙적인 허니콤 대신, 적어도 그리드의 일부분에 대해, 소위 오그제틱 구조(auxetic structure)들을 적용한다. 이러한 구조들은, 특히 R. Lakes, Science 235, p 1038 (1987); R.S. Lakes, ASME Journal of Mechanical Design, 115, p696 (1993); D. Prall, R. S. Lakes, Int. J. of Mechanical Sciences, 39, 305-314, (1996); F.C Smith 및 F. Scarpa, IEE Proc.-Sci. Meas. Technol., 151, p.9 (2004)에서, 몇몇 연구자들에 의해 주목되었고 조사되었다.

일 실시형태에 따르면, 극자외 방사선을 투과시키도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공되며, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 실리콘과 같은 그리드 재료의 벽들 사이에 형성된 어퍼처들의 어레이를 포함하는 실질적으로 평탄한 필터부를 포함하고, 상기 어퍼처들은 상기 필터부의 앞면으로부터 뒷면으로 연장되어, 상기 앞면에 입사하는 극자외 방사선을 투과시키는 한편, 제 2 형태의 방사선의 투과를 억제하며, 상기 필터부의 오그제틱 부분의 어퍼처들은 상기 오그제틱 부분에 음의 포아송 비를 부여(confer)하도록 형상화되고 배열된다. 필터부의 두께는 20 ㎛ 미만일 수 있다. 필터부의 적어도 일부분의 어퍼처의 직경은 2 ㎛보다 클 수 있다. 필터부의 적어도 일 부분의 각 어퍼처의 직경은 2 내지 10 ㎛ 범위일 수 있다. 상기 필터부의 적어도 일 부분의 어퍼처들은 약 2 내지 6 ㎛ 범위의 주기를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 극자외 방사선(λ< 20 nm)에 대한 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공되며, 상기 필터는 실리콘과 같은 캐리어 물질(carrier material)로 제작된 복수의 미세 어퍼처들을 포함하는 그리드형 구조체를 포함한다. 그 영역의 적어도 일부분의 그리드형 구조체는 작동 조건들의 예상되는 범위 내에서 음의 포아송 비를 갖도록 형성된다. 직교 방향들로 동시에 팽창 또는 수축하려는 성향을 갖는 재료로 그리드를 형성함으로써, 열적으로 유도된 힘을 다루기가 훨씬 더 쉬워진다.

예를 들어, 그리드형 구조체는 복수의 어퍼처들을 갖는 실질적으로 평탄한 필터부를 포함하며, 그 각각은 필터부의 앞면으로부터 뒷면으로 완전히 또는 실질적으로 연장되는 측벽에 의해 정의된다. 평면 필터 영역의 적어도 일부분에서, 어퍼처들의 지오메트리 및 테셀레이션(tessellation)은 음의 푸아송 비를 제공하도록 구성(adapt)된다.

음의 푸아송 비를 달성하기 위해 다양한 지오메트리들이 가능하다. 일 형태의 실시예에서는, 벽 부분(wall section)의 종점(end point)들 간의 거리의 변화로부터 그 벽 부분의 경로 길이의 변화를 분리(decouple)시키도록, 각 어퍼처 주위의 측벽 부분들이 휠 수 있다. 이러한 휨은 직선 벽 부분들 간의 정의된 힌지 지점들(defined hinge point)에 집중될 수 있다. 또한, 정의된 힌지 지점들을 제공하는 것에 대한 대안으로서 또는 이에 추가하여, 휨은 궁형(arcuate)(곡선형) 벽 부분을 따라 분포될 수 있다.

직선 벽 부분들이 이러한 힌지 지점들을 포함하는 꼭짓점들에서 접합되면, 어퍼처 지오메트리는 요각 다각형(re-entrant polygon)의 지오메트리일 수 있다. 예시들로는, 소위 요각 또는 오그제틱 허니콤을 포함하며, 각각의 어퍼처는 규칙적인 허니콤에서와 같이 육각형이지만, 그 형태는 정육각형이 아니라 요각 육각형(re-entrant hexagon)이다.

형상화된 어퍼처들이 테셀레이션인 그리드 구조체에 관해, 오그제틱 부분의 어퍼처들의 적어도 일 서브세트(subset)의 형상은 요각 형상, 즉 적어도 하나의 오목한 측면을 갖는 형상일 수 있다. 예시들로는, 오목한 곡선 면들을 갖는 요각 형상들 및 요각 다각형들을 포함한다. 요각 다각형은 대응하는 복수의 꼭짓점들에서 만나는 복수의 직선 변들을 가질 수 있으며, 꼭짓점의 내각은 예각 및 둔각의 혼합(mixture)이다. 꼭짓점에서의 힌지 작용(hinge action)으로 인해, 예각이 증가하는 한편, 둔각이 감소할 수 있으며, 구조체를 2-차원으로 확장시키도록 허용한다.

오그제틱 부분의 모든 어퍼처들의 형상이 균일할 수 있거나, 그리드가 2 이상의 상이한 형상들의 테셀레이션을 포함할 수 있다. 오그제틱 부분에 대해 지오메트리의 선택에 영향을 미치는 인자들은, 그리드의 균일성 및 개방도에 대한 요구치(desire) 뿐만 아니라, 예상되는 힘의 타입을 포함한다. 필터부는 오그제틱 및 비-오그제틱 부분들을 포함할 수 있다. 필터부는 상이한 지오메트리의 오그제틱 부분들을 포함할 수 있다. 상이한 지오메트리는 상이한 형상들 및/또는 동일한 형상의 상이한 테셀레이션을 포함하는 것이 가능하다. 또한, 상이한 지오메트리는 동일한 기본 형상 내에서 상이한 각도를 포함한다. 오그제틱 부분의 성질(character)은 이 수단에 의해 연속적으로 또는 구역별로 변동될 수 있다.

오그제틱 부분은, 실온에 있을 때 및/또는 예상되는 작동 조건들을 넘어설 때, 약 -1의, 예를 들어 -0.8 내지 -1.0 범위의 포아송 비를 가질 수 있다. 예상되는 작동 조건들은 그리드에 걸쳐 500 ℃ 이상의 최대 국부 온도, 그리고 필터부의 중심으로부터 에지까지 100°이상의 온도차, 및/또는 cm당 20°이상의 온도 구배를 포함할 수 있다.

스펙트럼 퓨리티 필터는 복수의 어퍼처들을 갖는 필터부를 포함하는 투과형으로 구성될 수 있으며, 상기 복수의 어퍼처들은 필터부의 앞면으로부터 뒷면으로 연장되어, 극자외 방사선을 투과시키는 한편, 제 2 형태의 방사선의 투과를 억제한다. 필터부의 평면에서의 각 어퍼처의 치수는 2 ㎛ 이상, 예를 들어 2 내지 10 ㎛ 범위, 또는 1.5 내지 10 ㎛ 범위, 또는 1.5 내지 4 ㎛ 범위, 또는 2 내지 3 ㎛ 범위일 수 있다. 이는 관심(of interest) EUV 파장보다 훨씬 더 크지만, 예를 들어 억제되어야 할 원적외선의 파장과 비슷하다(comparable).

스펙트럼 퓨리티 필터는, 실리콘(Si)으로 이루어지고 약 10 ㎛의 두께를 가지며 필터부에 복수의 어퍼처들을 갖는 필터부를 포함할 수 있으며, 각각의 어퍼처는 실질적으로 수직인 측벽에 의해 정의된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 극자외 방사선을 포함하는 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스, 상기 방사선을 방사선 빔으로 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템, 및 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 패터닝 디바이스는 방사선 빔을 패터닝하도록 구성된다. 또한, 상기 장치는 패터닝된 방사선 빔을 타겟 재료(target material)로 투영하도록 구성된 투영 시스템, 및 다른 방사선으로부터 극자외 방사선을 필터링하도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함한다. 스펙트럼 퓨리티 필터는 그리드형 구조체를 포함하고, 이 중 적어도 일부분은 음의 포아송 비를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 투과형 스펙트럼 퓨리티 필터를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 그리드형 필터부를 형성하기 위해 비등방성 에칭 공정을 이용하여 반도체 또는 다른 캐리어 물질 기판에 복수의 어퍼처들을 에칭하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 심도 반응성 이온 에칭을 이용하여 어퍼처들의 비등방성 에칭이 실리콘 기판에 수행된다. 실리콘 기판은 약 5 ㎛의 두께를 가지며, 어퍼처들은 2 내지 10 ㎛, 예를 약 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 직경을 갖는다.

본 발명은 적용에 있어서 스펙트럼 퓨리티 필터들로 제한되는 것이 아니라, 미공성 또는 그리드형 요소 기반의 어떠한 광학 요소에도 적용될 수 있다. 이러한 요소들은, 예를 들어 오염물 트랩(contaminant trap), 전극 등으로서 기능할 수 있으며, 이를 통해 방사선이 통과하고 상이한 가열을 겪게 된다. 또한, 본 발명은 이러한 요소들을 포함하는 리소그래피 장치, 그리고 본 명세서에 설명된 SPF의 제조와 유사하게 이러한 요소들을 만드는 방법들을 제공한다.

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 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 레이아웃을 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터의 부분 정면도;
도 4의 규칙적인 허니콤 형태의 그리드 부분의 개략적 상세도로, (a)는 평면도, (b)는 라인 B-B'를 따른 단면도;
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터의 예시적인 제조 공정의 개략적인 개요를 도시하는 도면;
도 6은 규칙적인 허니콤 그리드의 지오메트리를 도시하는 도면으로, (a)는 이완된 상태(relaxed condition), (b)는 응력을 받은 상태(stressed condition)를 도시한 도면;
도 7은 오그제틱 그리드 부분의 일 예시로서, (a) 이완된 상태 및 (b) 응력을 받은 상태의 요각 허니콤 그리드(re-entrant honeycomb grid)의 지오메트리를 도시하는 도면;
도 8은 요각 허니콤 그리드의 단위셀(unit cell) 지오메트리의 형태 및 양상(behavior)을 상세히 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 오그제틱 부분들을 갖는 스펙트럼 퓨리티 필터의 개략적 정면도;
도 10의 (a)는 오그제틱 및 비-오그제틱 그리드 부분들 간의 경계를 예시하고, (b) 및 (c)는 가능할 수 있는 혼합된 지오메트리를 예시하는 도면;
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터의 적용에 이용가능한 대안적인 오그제틱 그리드 지오메트리들을 예시하는 도면이다.

도 1은 리소그래피 장치의 주요 특징부들을 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 소스로부터 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 방사선 소스(SO) 및 조명 시스템(일루미네이터)(IL)을 포함한다. 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된다. 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT)은 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 반도체 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된다. 투영 시스템(PS)은 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.

지지체(MT)는 패터닝 디바이스를 지지한다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 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. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다. 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.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 실행상의 이유로, EUV 리소그래피에 대한 현재의 제안(current proposal)들은 도 1에 도시된 바와 같이 반사 패터닝 디바이스들을 이용한다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들뿐만 아니라, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 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, 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 다른 가스들이 너무 많은 방사선 또는 전자들을 흡수할 수 있기 때문에, EUV 또는 전자 빔 방사선에 대해 진공을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 진공 환경은 진공 벽 및 진공 펌프들의 도움으로 전체 빔 경로에 제공될 수 있다. 도 2를 참조하여, EUV에 대한 특정 예시가 아래에 설명된다.

본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다. EUV 파장에 대하여, 투과성 재료들이 쉽게 이용될 수 없다. 그러므로, EUV 시스템에서 조명 및 투영용 "렌즈들"은 일반적으로 반사형 타입, 이를테면 곡면 거울(curved mirror)들로 구성될 것이다.

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 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우에서는, 소스가 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정 디바이스(조정기)를 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(integrator) 및 콘덴서(condenser)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.

상기 방사선 빔(B)은 지지체(MT)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(MA)에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)로부터 반사된 후, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)[예를 들어, 간섭계 디바이스(interferometric device), 리니어 인코더(linear encoder), 또는 용량성 센서(capacitive sensor)]의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(IF1)(이 또한 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 또는 용량성 센서일 수 있음)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 위치설정 디바이스(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 위치설정 디바이스(PW)의 일부분을 형성한다. 스캐너와는 대조적으로 스테퍼의 경우, 지지체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(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 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 마스크(MA)에 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 본질적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상으로 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 노광 시에 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 노광 시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 프로그램가능한 패터닝 디바이스(MA)가 본질적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 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 실제 EUV 리소그래피 장치의 개략적 측면도를 나타낸다. 비록, 물리적인 구성이 도 1에 나타낸 장치의 구성과 상이하지만, 작동 원리는 유사하다는 것을 유의한다. 상기 장치는 소스-컬렉터-모듈 또는 방사선 유닛(3), 조명 시스템(IL), 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 방사선 유닛(3)에는, 전자기 방사선 스펙트럼 중 EUV 범위의 방사선을 방출하도록 초고온 방전 플라즈마(very hot discharge plasma)가 생성되는, 예를 들어 Xe 가스 또는 Li, Gd 또는 Sn 증기와 같은 가스 또는 증기를 이용할 수 있는 방사선 소스(SO)가 제공된다. 방전 플라즈마는 전기 방전의 부분적으로 이온화된 플라즈마를 광축(O) 상으로 붕괴(collapse)시킴으로써 생성된다. 방사선의 효율적인 생성을 위해, Xe, Li, Gd, Sn 증기 또는 여하한의 다른 적절한 가스 또는 증기의 10 Pa 0.1 mbar의 분압(partial pressure)이 요구될 수 있다. 일 실시예에서는, EUV 소스로서 Sn 소스가 적용된다.

이러한 타입의 소스에 대하여, 일 예시는, CO₂ 또는 다른 레이저가 연료 점화 영역(fuel ignition region)에 지향되고 포커스되는 LPP 소스이다. 이러한 타입의 소스의 일부 상세도가 도면의 좌측 아래쪽에 개략적으로 도시된다. 점화 영역(7a)에는, 연료 전달 시스템(7b)으로부터 플라즈마 연료, 예를 들어 용해된 Sn의 액적(droplet)들이 공급된다. 레이저 빔 생성기(7c)는 적외선 파장, 예를 들어 10.6 마이크로미터 또는 9.4 마이크로미터를 갖는 CO₂ 레이저일 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 1 내지 11 마이크로미터 범위의 각 파장들을 갖는 다른 적합한 레이저들이 사용될 수 있다. 레이저 빔과의 상호작용 시, 연료 액적들은, 예를 들어 6.7 nm 방사선, 또는 5 내지 20 nm 범위로부터 선택된 여하한의 다른 EUV 방사선을 방출할 수 있는 플라즈마 상태로 바뀔 수 있다. EUV는 본 명세서와 관련된 예시이며, 다른 적용들에서는 다른 타입의 방사선이 생성될 수 있다. 플라즈마에서 생성된 방사선은 타원형 또는 다른 적합한 컬렉터(7d)에 의해 수집되어, 소스 방사선 빔(7e)을 생성한다.

방사선 소스(SO)에 의해 방출된 방사선은 가스 방벽(gas barrier) 또는 "포일 트랩(foil trap)"의 형태로 된 오염물 트랩(9)을 통해 소스 챔버(7)로부터 컬렉터 챔버(8)로 통과될 수 있다. 이 오염물 트랩의 목적은, 광학 시스템의 요소들에 도달하여 시간이 지남에 따라 그 요소들의 성능을 저하시키는 연료 물질 또는 부산물들의 입사를 방지하거나 적어도 감소시키는 것이다. 이러한 오염물 트랩의 예시들은 US 6,614,505 및 US 6,359,969에 개시되어 있다.

도 2의 주요 부분으로 되돌아가면, 컬렉터 챔버(8)는 방사선 컬렉터(10)를 포함할 수 있으며, 상기 방사선 컬렉터(10)는 소위 스침 입사 반사기(grazing incidence reflector)들의 네스티드 어레이(nested array)를 포함하는 스침 입사 컬렉터이다. 이 목적에 적합한 방사선 컬렉터들은 종래 기술로부터 알려져 있다. 대안적으로, 상기 장치는 방사선을 수집하기 위해 수직 입사 컬렉터(normal incidence collector)를 포함할 수 있다. 상기 컬렉터(10)로부터 나온 EUV 방사선의 빔은 광축(O)의 어느 한 측면에 소정의, 아마도 10°의 각도 확산(angular spread)를 가질 수 있다.

컬렉터(10)에 의해 통과된 방사선은, 본 발명에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터(11)를 통해 투과된다. 반사형 격자 스펙트럼 퓨리티 필터와 대조적으로, 투과형 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 방사선 빔의 방향을 변화시키지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 상기 필터(11)의 예시들이 아래에 설명된다.

상기 방사선은 컬렉터 챔버(8)의 어퍼처로부터 가상 소스 지점(12)(즉, 중간 포커스)에 포커스된다. 챔버(8)로부터, 방사선 빔(16)은 조명 시스템(IL)에서 수직 입사 반사기들(13, 14)을 통해, 레티클 또는 마스크 테이블(MT)에 위치된 레티클 또는 마스크 상으로 반사된다. 패터닝된 빔(17)이 형성되며, 이 빔(17)은 투영 시스템(PS)에 의하여 반사 요소들(18, 19)을 통해 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 장착된 웨이퍼(W) 상으로 이미징된다. 일반적으로, 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)에는 도시된 것보다 더 많은 요소들이 존재할 수 있다. 반사 요소들(19) 중 하나는 그 정면에 어퍼처(21)가 있는 NA 디스크(20)를 갖는다. 상기 어퍼처(21)의 크기는, 패터닝된 방사선 빔이 기판 테이블(WT)에 부딪힐 때, 이 패터닝된 방사선 빔(17)에 의해 마주 대한(subtended) 각도(α _i)를 결정한다.

도 2는 컬렉터(10)의 하류에 그리고 가상 소스 지점(12)의 상류에 위치된 스펙트럼 퓨리티 필터(11)를 도시한다. 도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 가상 소스 지점(12)에 위치될 수 있거나, 컬렉터(10)와 가상 소스 지점(12) 사이의 여하한의 지점에 위치될 수도 있다.

본 발명의 주체(subject)인 오그제틱 그리드 부분들을 설명하기에 앞서, 도 3 내지 도 5를 참조하여 일 예시로서 '규칙적인 허니콤' 구조를 이용하여 스펙트럼 퓨리피 필터의 구성의 원리들이 설명될 것이다. 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명을 구현하는 그리드들은 규칙적인 허니콤 또는 다른 비-오그제틱 구조들을 갖는 부분들과 함께 오그제틱 부분들을 포함할 수 있다.

도 3은 2008년 12월 22일에 출원된 US 출원 61/193,769에 따라 행해진 스펙트럼 필터부(102F)의 일부분의 정면도이며, 이는 예를 들어 리소그래피 장치의 앞서 언급된 필터(11)의 요소로서 적용될 수 있다. 상기 필터부(102F)는 방사선 소스에 의해 생성된 제 2 형태의 방사선('바람직하지 않은' 방사선)을 실질적으로 차단하면서 극자외(EUV) 방사선을 투과시키도록 구성된다. 이 바람직하지 않은 방사선은, 예를 들어 약 1 ㎛보다 더 긴, 특히 약 10 ㎛보다 더 긴 파장의 적외(IR) 방사선일 수 있다. 특히, 투과되어야 할 바람직한 EUV 방사선 그리고 (차단되어야 할) 바람직하지 않은 제 2 형태의 방사선은 동일한 방사선 소스, 예를 들어 리소그래피 장치의 LPP 소스(SO)로부터 나올 수 있다.

도 3은 실제 샘플에서 얻어진 마이크로그래프이며, 판독(interpretation)을 돕기 위해 10 ㎛의 스케일 마크(scale mark)가 제공된다. 도면에 나타낸 부분은 밀리미터 길이(millimeter across)의 일부분(fraction)이지만, 필터가 적용되어야 하는 방사선 빔의 폭에 따라, 전체 필터부는 수 센티미터의 치수를 가질 수도 있다. 상기 필터부는 하나의 피스로 또는 여러 부분들로 제조될 수 있다. 특정 적용에 대한 통상적인 치수가 아래의 예시들에 주어져 있지만, 다른 치수가 더 적절할 수 있다면, 유사한 구조가 다른 적용들에 적용될 수 있다.

도 4(a)는 도 3의 필터부 내의 매우 작은 영역의 개략적인 정면도이고, 도 4(b)는 동일한 부분을 라인 B-B'으로 자른 단면도이다. 설명될 예시들에서 스펙트럼 퓨리티 필터는 실질적으로 평탄한 필터부(102F)(예를 들어, 필터 막 또는 필터 층)를 포함한다. 필터부(102F)는, 극자외 방사선을 투과시키고 제 2 형태의 방사선의 투과를 억제하도록 복수의 (일반적으로는, 평행한) 어퍼처들(104)을 갖는다. 소스(SO)로부터 방사선이 닿는 면이 앞면으로서 칭해질 것이며, 방사선이 조명 시스템(IL)으로 빠져나가는 면이 뒷면으로서 칭해질 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 예를 들어 EUV 방사선은 방사선의 방향을 변화시키지 않고 스펙트럼 퓨리티 필터에 의해 투과될 수 있다.

도시된 예시에서, 각각의 어퍼처(104)는 앞면으로부터 뒷면으로 완전히 연장되고 어퍼처들(104)을 정의하는 평행한 측벽들(106)을 갖는다. 도 3의 더 넓은 도면에 나타낸 바와 같이, 보강 리브(reinforcing rib: 108) 등을 포함하는 프레임 구조체가 그리드 부분에 포함되거나, 그리드 부분에 추가될 수 있다.

도 4a에 도시된 상세 정면도를 참조하면, 화살표 t는 필터 어퍼처들(104) 간의 벽들의 두께 t를 나타낸다. 화살표 p는 어퍼처들의 주기를 나타낸다. 두께 t는 아래에 설명되는 제조 방법의 적용에 의해 비교적 적을 수 있다. 화살표 h는 필터부 자체의 높이 또는 두께를 나타낸다. 몇몇 그리드 SPF 타입들은 바람직하지 않은 10.6 ㎛ 방사선의 억제를 위한 상이한 메커니즘들에 기초하여 구별될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 그리드의 치수는 이러한 필터 타입들의 사양에 따라 수정될 수 있다.

일 실시예에서는, 상당한 각도 확산으로 EUV 투과를 허용하도록 어퍼처들의 종횡비(aspect ratio)를 충분히 낮게 유지하기 위해, 바람직하게는 비교적 얇은 필터(100)를 이용하여, 어퍼처들(104)을 통해 EUV 방사선이 바로 투과된다. 필터부(102F)의 두께 h[즉, 각 어퍼처(104)의 길이)는, 예를 들어 20 ㎛보다 적으며, 예를 들어 2 내지 10 ㎛ 범위, 예를 들어 5 내지 10 ㎛ 범위이다. 또한, 또 다른 실시예에 따르면, 각각의 어퍼처들(104)은 100 nm 내지 10 ㎛ 범위의 직경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 어퍼처들(104)은 각각 약 1.5 내지 6 ㎛ 범위, 예를 들어 2 내지 5 ㎛ 범위의 직경을 갖는다. 필터 어퍼처들(104) 간의 벽들의 두께 t는 1 ㎛보다 적을 수 있으며, 예를 들어 0.2 내지 0.6 ㎛ 범위, 특히 약 0.5 ㎛일 수 있다. EUV 투과형 필터(100)의 어퍼처들은 약 2 내지 6 ㎛ 범위, 특히 3 내지 5 ㎛, 예를 들어 4 ㎛의 주기 p를 가질 수 있다. 그 결과, 어퍼처들은 총 필터 앞면의 약 70 내지 80 %의 개방 영역을 제공할 수 있다. 유리하게, 필터(100)는 최대 5 %의 적외선(IR) 투과를 제공하도록 구성된다. 또한, 유리하게, 필터(100)는 수직 입사에서 적어도 60 % 이상의 입사하는 EUV 방사선을 투과시키도록 구성된다. 더욱이, 특히 필터(100)는 (수직 방향에 대해) 10 °의 입사각을 갖는 EUV 방사선의 적어도 40 %의 투과를 제공할 수 있다.

도 5a 내지 도 5d는 필터부(102F)를 제조하는 예시적인 공정의 단계들을 나타낸다. 이 공정은 아래에 간명하게 설명될 것이며, 추가적인 세부 사항들은 앞서 언급된 2008년 12월 22일에 출원된 동시계류 출원(co-pending application) US 출원 61/193,769에서 찾을 수 있다. 예를 들어, 그리드 부분(102F)은 실리콘(Si)의 자유지지 박막(freestanding thin film), 그리고 실질적으로 수직인(즉, 막 표면에 수직인) 측벽들(106)을 갖는 어퍼처들(104)의 어레이를 포함할 수 있다. EUV 방사선이 실질적인 회절 없이 스펙트럼 퓨리티 필터를 통과하도록 하기 위해, 어퍼처들(104)의 직경은 바람직하게는 약 100 nm보다 크고, 더 바람직하게는 약 1 ㎛보다 크다. 종래의 적용에서는, 개방도와 기계적 안정성의 조합을 위해 육각형 어퍼처들이 제안되었다. 하지만, 설명될 제조 공정 또는 대안적인 공정들은 다른 형상의 어퍼처 및 측벽들을 형성하도록 구성될 수 있다. 필터(100)에 의해 억제될 파장은 투과될 EUV 파장의 적어도 10x일 수 있다. 특히, 필터(100)는 DUV 방사선(약 100 내지 400 nm 범위의 파장을 가짐) 및/또는 1 ㎛보다 긴(예를 들어, 1 내지 11 미크론 범위의) 파장을 갖는 적외 방사선의 투과를 억제하도록 구성된다.

일 예시로서, 필터 그리드 부분(102F)은 비등방성 에칭 방법을 이용하여 제조될 수 있으며, 이의 적합한 예시로는 아래에 간명하게 설명되는 심도 반응성 이온 에칭(DRIE) 기술이다. DRIE는 높은 비등방성 에칭률(highly anisotropic etch rates)를 갖는 에칭 방법으로, 소위 보쉬 공정(Bosch process)을 이용하여 Si에 수직 에칭 프로파일의 제조를 가능하게 한다. 이는, 예를 들어 S. Tachi, K. Tsujimoto, S. Okudaira, Low - temperature reactive ion etching and microwave plasma etching of silicon, Appl. Phys. Lett. 52(1988), 616에 개시되어 있다. 보쉬 공정은 SF₆ 플라즈마 및 플루오르카본(예를 들어, C₄F₈) 플라즈마에 Si 표면을 번갈아 노출시키는 단계로 구성된다. 첫 번째 단계에서는 실리콘이 어느 정도 등방성 방식으로 에칭되나, 두 번째 단계에서는 에칭된 프로파일이 패시베이션 층(passivation layer)으로 덮인다. 다음 에칭에서, 이 패시베이션 층은 주로 이온 충격(ion bombardment)에 의해 저부에서 우선적으로 개방되고, 다시 에칭이 시작된다. 에칭/패시베이션 사이클의 반복에 의해, 측면 확산(lateral spreading) 없이, 에칭이 한 층씩 아래를 향해 실리콘 표면 내로 진행된다.

필터 제조 방법의 일 실시예는, (i) 자유지지 Si 박막의 최상부에 어퍼처 패턴의 하드 마스크를 적용하는 단계, 및 (ⅱ) 전체 Si 막을 통해 수직으로 어퍼처 패턴을 심도 반응성 이온 에칭하는 단계를 포함한다. 제조 방법의 대안적인 실시예는, (i) Si 표면을 갖는 기판에 어퍼처 패턴의 하드 마스크를 적용하는 단계, (ⅱ) Si 표면 내로 어퍼처 패턴을 수직으로 심도 반응성 이온 에칭하는 단계, 및 (ⅲ) 에칭된 어퍼처들 아래의 기판의 일부분을 제거하는 단계를 포함한다.

이제, 도 5a를 참조하면, 예시적인 제조 방법은 실리콘의 평탄한 기판(102)에서 시작한다. 기판(102)의 두께(TW)는 초기에는 필터부(102F)에 요구되는 두께(TH)보다 훨씬 더 크다.

출발 재료(Starting material: 102)는 SOI(silicon-on-insulator) 웨이퍼, 예를 들어 산소 이온 주입에 의해 특정한 깊이에 매입된(buried) 산화물 층(102S)을 갖는 (결정질) Si 웨이퍼를 포함할 수 있다. 따라서, SOI 웨이퍼(102)는 Si 최상층(막)(102F), SiO₂ 중간층(102S), 및 Si 저부층(102B)으로 구성된다. 예를 들어, 웨이퍼의 두께(TW)는 1 mm보다 작을 수 있으며, 예를 들어 670 미크론일 수 있다.

도 5b는 (육각형 어퍼처들의) 어퍼처 패턴이 (앞면으로부터) 두께(TH)의 필터부(102F)를 제공할 Si 최상층 내로 에칭되는, DRIE를 이용한 결과를 나타낸다. SiO₂ 층(102S)은 에칭 정지층(etch stop)으로서 작용한다. 어퍼처들의 개수는 이 개략적인 도면에서보다 실제 필터에서 훨씬 더 많다는 것을 이해할 것이다.

후속하여, 어퍼처 패턴(104) 아래로 연장되는 Si 저부층(102B)의 적어도 일부분이 KOH 에칭을 이용하여 에칭될 수 있다. 바람직하게는, 저부층(102B)의 일부분은 필터 홀더(102C)의 각 (하부) 부분을 제공하도록 그대로 남겨진다(left standing). 그 결과는 도 5c에 도시된다. 마찬가지로, SiO₂ 층이 에칭 정지층으로서 작용할 수 있다.

최종적으로, 완충 산화물 에칭(buffered oxide etch)을 이용하여 SiO₂가 제거될 수 있으며, 그 결과는 도 5d에 도시된다. 또한, 이 경우 바람직하게는 에칭 정지층(102S)의 일부분만이 제거되어 어퍼처들(104)을 개방하며, 저부층(102S)의 나머지 부분은 그대로 남겨져 필터 홀더(102C)의 각 부분을 제공한다.

도 5c 및 도 5d에서와 같이, 바람직하게는 필터(100)에는 어퍼처들(104)을 갖는 필터부(102F) 외부에 필터 홀더(102C)가 제공된다. 예를 들어, 필터 홀더(102C)는 필터부(102F)를 둘러싸도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 필터 홀더(102C)는 (이 실시예에서는 중심에 있는) 필터부(102F)보다 실질적으로 더 두껍다. 예를 들어, [어퍼처들(104)에 평행한 방향으로 측정된] 홀더(102C)의 두께는 20 미크론을 넘을 수 있으며, 적어도 0.1 mm 이상이다.

본 필터 홀더(102C)는 필터(100)의 통합부이며, 실질적으로 필터부(반도체) 재료로 만들어진다. 예를 들어, 필터 홀더(102C)는 필터부(102F)를 둘러싸는 프레임(102C)일 수 있다. 본 예시에서, 필터 홀더(102C)는 여전히 (각각의 기판 재료 내에 '매입된') 에칭 정지층의 일부분, 그리고 필터부(102F)보다 실질적으로 두꺼운 지지부(102D)를 포함한다. 본 예시에서, 필터부(102F) 및 지지부(102D)는 동일한 재료로부터 만들어진다. 전체 필터부(102F)를 둘러싸는 프레임(102C) 이외에도, 이는 도 3에서 볼 수 있는 구조적 리브(structural rib: 108)와 같은 중간 프레임 부분을 형성할 수 있다.

앞서 설명된 공정에 의해 생성된 반도체 필터부(102F)는 변형 없이 스펙트럼 퓨리티 필터로서 기능할 수 있다. 하지만, 실제 구현에서는, 특정한 광학 및/또는 보호 특성들을 갖는 층들을 제공하여 필터 성능 및 수명을 개선하기 위해 추가 처리가 적용될 수 있다. 이러한 조치들은 본 우선일에 공개되지 않은 본 출원인의 다른 출원서들에 개시되어 있다. 이들은 본 발명의 일부분을 형성하지 않는다. 재료 및 제조 공정의 선택 또한 본 발명에 필수적이지 않다. 실시예들은, 반도체 부분, 결정질 반도체 부분, 도핑된 반도체 부분, 코팅된 반도체 부분, 그리고 적어도 부분적으로 변형된 반도체 부분 중 1 이상으로부터 선택되는 필터부(102F)를 포함한다. 필터부(102F)는 실리콘, 게르마늄, 다이아몬드, 갈륨 비소화물, 셀렌화 아연, 및 황화 아연으로부터 선택된 적어도 하나의 반도체 재료를 포함할 수 있다. 실시예들은, 반도체 이외에도, 금속, 중합체, 및 다른 재료들로 만들어질 수 있다.

그리드가 소스에 의해 조명될 때, 이상적으로는 적외선을 반사시키고 EUV를 투과시켜야 한다. 하지만, 두 가지 타입의 방사선의 일부(이를테면, 10 내지 20 %)가 흡수될 것이다. 전반적으로 리소그래피 장치의 상업적 생산성(commercial productivity)을 위해, 높은 전력 레벨이 요구되며, 이는 그리드의 상당한 가열을 초래할 것이다. 열 전도가 그리드의 매우 작은 두께 h에 의해 제한되기 때문에, 빔에 걸친 전력 밀도의 변동들 또한 그리드 영역에 걸쳐 온도 구배를 유발하며, 그리드와 주변 프레임 사이에서도 온도차가 존재할 것이다. 비-균일한 온도들은 비-균일한 온도 팽창을 유발할 것이다. 그리드의 부분들에 응력 및/또는 인장이 발생할 것이다. 그리드의 변형 또는 손상 없이 이러한 힘들을 다루기 위해, 당업자는 자연적으로 구조를 강화시키는 방책을 고려할 것이다. 더 높은 강도를 달성하기 위한 방책의 예시들로는, 측벽들(106)을 두껍게 및/또는 깊게 하고, 구조적 리브들(108)을 두껍게 및/또는 깊게 하며, 및/또는 리브들(108)을 서로 더 가깝게 제공하는 것일 것이다. 안타깝게도, 이러한 각각의 방책들은 바람직한 EUV 방사선에 대한 그리드의 유효 단면을 증가시키고, 투과율을 감소시킬 것이므로, 바람직하지 않다. 또한, 바람직한 및 바람직하지 않은 두 방사선의 증가된 흡수는 직접적으로 가열 문제를 증가시킬 것이다.

이러한 대립되는 요건들을 해결하도록 설계자에게 추가적인 자유를 제공하기 위하여, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같은 그리드(또는 그 일부분)의 규칙적인 허니콤 구조를, 낮은, 바람직하게는 음의 푸아송 비를 갖는 변형된 그리드 지오메트리로 대체할 것을 제안한다. 허니콤 지오메트리의 단순한 변형에 의해 달성될 수 있는 이러한 요각 또는 '오그제틱' 구조는 규칙적인 허니콤보다 양호한 팽창(팽창 차이)을 다룰 수 있을 것으로 예상된다. 다른 오그제틱 구조들이 적용될 수 있다.

도 6을 참조하면, 규칙적인 허니콤 구조는 매우 좋은 몇몇 특성들을 갖는다. 이 구조가 많이 개방되더라도, 꽤 강하다. 또한, 정육각형 허니콤은, 가장 적은 전체 외주(least total perimeter)를 이용하면서, 표면을 동일한 면적의 영역들로 분할하기에 최적의 방식일 수 있다. SPF의 육각형들의 벽들이 유한한 폭(finite width)을 갖기 때문에, 적은 외주(low amount of perimeter) 또는 벽은 EUV에 대한 높은 투과율을 의미한다.

하지만, 허니콤의 단단하고 작은 형상은 그 구조가 국부적인 팽창을 수용하기 쉽지 않음을 또한 의미한다. 또한, 대부분의 재료들처럼, 양의 푸아송 비를 갖는다. 이는, 이 구조가 일 방향[도 6(b)에서 Δy]으로 소정량만큼 연장되는 경우, 다른 힘에 의해 상쇄되지 않는다면, 다른 방향(Δx)으로 수축할 것임을 의미한다. 통상적인 광학 시스템의 대칭이 주어진다면, SPF 그리드 부분(102F)에서 두 방향들로 동시에 힘이 작용할 것이라고 예상된다. 예를 들어, 저온 프레임(cold frame: 102C)에 의해 둘러싸인 고온 그리드(102F)는 모든 측면으로부터 압축되는 한편, 고온 프레임(warmer frame)에 의해 둘러싸인 저온 그리드는 모든 측면들로부터 인장력을 겪게 될 것이다. 부하(압축 또는 인장)가 축 방향으로 연장될 때, 푸아송 비 v는 축방향 변형률(axial strain)과 횡방향 변형률(transverse strain) 간의 음의 비로서 정의된다. 다시 말해, Δy 양만큼의 팽창은 (정사각형 단위셀에 대해) 약 Δx=-vΔy 양만큼의 횡방향 팽창을 동반할 것이며, 이는 vΔy의 수축이다. 엄밀히 말하면, 푸아송 비의 식은 축방향 및 횡방향으로의 로그 변형률(logarithmic strain: ε)에 관한 것이지만, 본 설명에서는 정성적인 이해(qualitative understanding)로 족할 것이다. '종래의' 재료들은 0 내지 0.5 범위, 통상적으로 0.2 내지 0.5의 양의 푸아송 비를 갖는다.

도 7은 요각 허니콤 구조를 갖는 변형된 그리드 부분(102F')을 예시한다. 각각의 변형된 어퍼처(104')는, 오그제틱 허니콤으로서 알려진 형태를 형성하도록, 나비 넥타이 형상(bow-tie like shape), 더 형식적으로는 요각 육각형 형상을 갖는다. 이 변형된 그리드는, 도 7(b)에서와 같이 일 방향으로 연장될 때, 수직 방향도 같이 연장되는 특별한 특성을 갖는다. 다시 말해, 음의 푸아송 비를 갖는다. 고온 그리드가 저온 프레임에 의해 한정되면, 음의 푸아송 비는 구조체 전반에 걸쳐 더 고르게 힘이 분포되게 하여, 응력 및 인장이 규칙적인 허니콤 그리드에서와 동일한 정도(extent)로 커지지(build up) 않을 것이다. 푸아송 비는 (정사각형 단위셀에 대해) Δx=Δy일 때 -1이 되도록 정의된다. 실제 구조들은, 정확히 -1은 아니지만, -1에 다가가는, 예를 들어 0.5 내지 -1의 비를 가질 것이다. 본 출원에서 예견(envisage)되는 바와 같은 이러한 섬세한 구조(delicate structure)들에 대해, 특히 작동 온도에서, 또한 실온에서 테스트 벤치(test bench)에 놓일 때에도, 푸아송 비의 직접적인 측정이 불가능할 수 있음을 이해할 것이다. 한편, 그 구조들은, 그들의 지오메트리 및 재료들의 조성이 측정될 수 있고 그들의 오그제틱 양상이 합당한 신뢰(reasonable confidence)로 예측될 수 있을 만큼 충분히 단순하다.

온도의 국부적인 변동들이 존재하는 경우, 전체 영역에 걸쳐 열팽창이 균일하지 않을 것이다. 보통의 허니콤에서 단위셀이 자신의 이웃들보다 큰 경우, 이 크기 차이를 수용하는 용이한 방식이 존재하지 않기 때문에, 이는 허니콤의 '레그(legs)'에 큰 응력을 유도할 것이다. 하나의 셀의 작은 팽창은 '다룰 수 있는(manageable)' 변형들 및 탄성력들을 유도할 수 있지만, 다수의 셀들이 팽창된다면, 이 힘은 커질 것이다. 예를 들어, 10 개의 셀들이 각각 1 %만 팽창한다고 하면, 10 개의 셀들 후 에지는 단위셀의 10 %만큼 변위(shift)되었다. 10 개의 셀들의 이웃하는 블록이 동일한 팽창을 겪지 않는 경우, 응력은 빠르게 매우 커지게 된다.

도 8은 요각 허니콤 구조의 하나의 단위셀의 형태 및 양상을 상세히 나타낸다. 점선 C는 응력을 받지 않는(unstressed) 또는 평형 상태(equilibrium state)에서의 직사각형 단위셀의 외형(outline)을 나타낸다. 요각 허니콤은 6 개의 꼭짓점(V1 내지 V6)을 갖는다. 선분 V1-V2는 길이 L을 갖는다. 둔각(즉, 180°보다 큰 각)이 선분 V6-V1 및 V1-V2 사이에 형성된다. 선분 V1-V2 및 V2-V3 사이에 예각이 형성되며(다른 부분들도 이와 같음), 모든 각도의 합은 720°이다. 디자인이 두 꼭짓점 및 수평 대칭을 갖는다고 가정하면(반드시 이와 같을 필요는 없음), 모든 변들의 길이 및 모든 각도의 값은 길이 L과 각도들 중 하나의 조합에 의해 정의될 수 있다. 상이한 쌍의 파라미터들을 선택하여 동일한 형상이 표현될 수 있으며, 대칭성을 덜 갖는 형상들은 추가 파라미터들로 정의될 수 있다. 물론, 벽 두께는 또 다른 중요한 파라미터이다.

도 8의 오른쪽 위에는, 레그 길이 L를 갖는 셀이 소정 치수로 연장되고 도 7(b)에 도시된 것과 유사한 다른 치수로 자유롭게 팽창하도록 허용된, 팽창된 셀 외형 C'이 도시된다. 재료의 어떠한 팽창 없이, 셀은 꼭짓점(V1 내지 V6) 부근에서 벽 재료의 힌징(hinging)(국부적인 휨)에 의해 x 및 y 방향들로 연장되었다. 예각은 다소 커진 반면, 둔각은 좁아졌다. 이 편향(deflection)의 조합은 셀 경계를 팽창시키는 한편, 모든 각도의 합은 720°로 유지된다.

도 8의 오른쪽 아래에는, 그리드에 걸쳐 상이한 열 팽창에 의해 유도된 응력들을 다루는데 있어서 두드러지는 또 다른 양상이 예시된다. 여기서, 요각 다각형의 개별 레그는 팽창에 대해 단위셀을 한정하면서 실질적으로 길이 L+ΔL로 설정되었다. 이는 셀이 가열되는 상황과 유사하여, 벽 재료가 길이로 팽창하지만, 그리드가 프레임에 의해 한정되거나, 단순히 그리의 더 차가운 부분의 셀들에 의해 둘러싸인다. 이 경우 요각 다각형 셀 형상의 변형은 둔각이 증가하고 예각이 감소하게 된다. 이중점선 C"는, 셀이 두 x 및 y 방향들로 동시에 압축될 수 있음에 따라, 유닛셀의 전체 크기 증가가 벽 재료의 팽창의 비례에 비해 제한됨을 나타낸다. 모든 레그들이 팽창하더라도, 구조체의 코너들에서의 휨으로 인해, 단위셀의 크기는 급격히 증가할 필요가 없다. 이러한 방식으로, 상당 부분의 팽창이 하나의 단위셀 내에서 억제될 수(taken up) 있으며, 구조를 통해 전파될 필요가 없다. 다시 말해, 10 개 셀의 일 라인에 걸쳐 레그 길이의 1 % 증가는 더 이상 단위 셀의 10 %의 셀의 그 라인의 치수의 증가를 의미하지 않는다.

물론, 실제 그리드의 양상은 다수의 인자들에 의존하며: 고체 재료의 벽들 사이의 단순한 결합인 '힌지'는 제한된 범위의 작동을 가질 것이다. 최적의 효과로 장점이 활용될 수 있는 실제 작동 조건들 내에 선형 양상의 영역, 최대 음의 푸아송 비의 영역 등이 속하도록, 설계가 최적화될 수 있다. 외형 C로 나타낸 기준 상태는 실온에서 그리드에 대응할 수 있다. 대안적으로, 공칭 작동 온도(nominal operating temperature), 마운팅 조건(mounting condition) 등의 조건들 내에서 또는 이 조건들에 가깝게, 기준 상태 주위에서 설계하는 것이 바람직할 수 있다. 그리드는, 예를 들어 제조 동안 또는 제조 이후 열 처리에 의해, 및/또는 그 마운팅의 작용에 의해 의도적으로 예비 응력이 가해지거나 인장이 가해진다(deliberately pre-stressed or tensioned). 요각 허니콤은 오그제틱 그리드를 형성하기에 적합한 요각 형상의 유일한 예시가 아니며, 다른 예시들이 아래에 언급될 것이다.

또한, 오그제틱 그리드는, 특히 전단력에 저항하는데 있어서 매우 강할 수 있다. 그리드가 변형되는(휘는) 경우, 보통의 허니콤의 통상적인 안티-클래스틱 휨과 대조적으로 구면 형상(spherical shapes)을 형성하기 좋다. 본 출원과 동일한 날짜에 출원된 관련 출원(출원인 문서번호 081468-0382079)에서는, 투과율을 개선하기 위해 그리드를 곡선화하는 것이 제안되었다. 구체적으로, 빔이 다소 발산하는(somewhat divergent) 경우, 어퍼처들이 빔에 걸쳐 모든 위치에서 바람직한 방사선에 평행하도록 구면 곡률이 보상될 수 있다. 이러한 적용에서, 오그제틱 그리드 또는 오그제틱 부분들을 갖는 그리드가 단단하고 규칙적인 허니콤보다 유리할 수 있다.

도 9는 (예를 들어) 정사각형 형태를 갖고 주변 프레임(902)에 의해 둘러싸인 스펙트럼 퓨리티 필터(SPF: 900)의 개략적 정면도이다. 이 프레임 내에는, 강화 리브(906)들에 의해 분리된 4 개의 필터 그리드 부분들(904)이 정의된다. 제 1 예시에서, 각각의 그리드 부분(904)은 전체적으로, 앞서 설명된 요각 허니콤과 같은 오그제틱 그리드 구조로 형성된다. 전체 그리드가 고온이고 주변 프레임이 저온인 경우, 그리드는 팽창할 것이며, 프레임에 의해 압축될 것이다. 규칙적인 허니콤에서는, 전체 그리드를 두 방향으로 압축하는 방식만이 허니콤의 모든 개별 레그들을 압축(및 이에 따라 단축)시키는 방법이다. 요각 허니콤은 도 8에 도시된 바와 같은 단위 셀을 변형시키도록 추가 자유를 갖는다. 이는 그리드 셀의 레그들의 압축 응력들을 감소시킬 것이다. 따라서, 필터 그리드의 어퍼처들의 측벽들인 레그들, 그리고 프레임(904) 및 리브들(906)을 포함하는 지지 구조체는, 팽창력을 수용하는데 요구되는 더 가벼운 구조물로 구성될 수 있다.

SPF의 실제 구현에서는, 전체 그리드 영역(904)에 대해 일 타입의 단위 셀을 선택할 필요가 없다. 예를 들어, 규칙적인 및 요각 허니콤들(더 일반적으로는, 비-오그제틱 및 오그제틱 그리드들)이 조합될 수 있다. 이러한 경우, 가장 큰 온도 구배가 예상되는 위치(예를 들어, 에지들, 또는 세기 분포의 큰 구배가 존재하는 곳)들에서 요각 허니콤들의 상당 부분을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 요각 허니콤의 형상은 영역에 걸쳐 달라질 수 있다. 레그들의 길이뿐만 아니라, 레그들 간의 각도들이 변동될 수 있으며, 이는 셀의 대칭성에 영향을 미칠 것이다. 벽 두께는 상이한 영역들 내에서 또한 이 영역들 사이에서 균일할 필요는 없다.

도 9에서, 단순한 예시로서, 흰 원들은 상이한 그리드 타입들이 적용될 수 있는 3 개의 구별되는 구역들(Z1, Z2, Z3)을 나타낸다. 필터를 통과한 방사선 빔은 비교적 균일한 세기의 중심 원형부를 갖는다. 중심 구역 Z1에는, 규칙적인 허니콤 그리드(도 6)가 배치될 수 있으며, 이는 온도에 비례하는 양만큼 비교적 균일하게 팽창할 것이다. 중심 구역 외부에서는, 방사선 세기 및 이에 따른 그 가열 효과가 빠르게 떨어질 수 있어, 구역 Z3에서 그리드 재료가 Z1에서보다 훨씬 더 낮게 팽창한다. 그러므로, 중간 구역 Z2는 높은 차동적 열 팽창을 겪게 된다. 이 예시에서 구역 Z2는, 결과적으로 형성된 힘을 더 양호하게 흡수하기 위해, 요각 허니콤과 같은 오그제틱 그리드로 만들어진다. 부수적으로, 지지 구조체(904, 906)가 단순한 정사각형 '윈도우 프레임'으로 도시되어 있지만, 이는 또한 상이한 열 팽창 하에서 더 쉽게 변형되도록 수정될 수 있다. 예를 들어, 프레임(904, 906)의 지오메트리는 그리드 자체의 더 작은 스케일의 지오메트리를 반영(reflect)할 수 있다. 실제 예시에서, 프레임 구조는 방사선 빔의 원형 프로파일에 더 가깝게 하기 위해 원형 또는 육각형일 수 있다. 방사선 빔이 비대칭 및/또는 더 복잡한 세기 분포를 갖거나, 국부적인 냉각이 추가 온도 차이를 생성할 수 있는 경우, 오그제틱 및 비-오그제틱 구역들의 분포가 더 복잡해질 수 있다.

도 10(a) 내지 도 10(c)는 다양한 경계 및 하이브리드 그리드 구조들(hybrid grid structures)을 예시한다. 도 10(a)에서는, 구역 Z1의 규칙적인 허니콤 그리드가 구역 Z2의 요각 허니콤 그리드와 어떻게 용이하게 이어져 있는지를 나타낸다. 이러한 구역들은, 예를 들어 도 9의 원형 구역들일 수 있다.

도 10(b)는 그리드 타입들의 더 긴밀한 혼합(more intimate mixing)을 예시한다. 규칙적인 허니콤(Z5)의 두 열들은 요각 허니콤(Z4, Z6)의 열들 사이에 개재된다. 이 구조는 정육각형의 개방도의 하이브리드 그리고 요각 그리드의 순응적 특성들(compliant properties)을 얻기 위해 반복될 수 있다. 피치(pitch), 각 열의 상대 개수, 및 그들의 방위는 바람직한 효과들의 범위를 달성하기 위해 모두 매우 자유롭게 변동될 수 있다.

도 10(c)는 구역 Z7이 규칙적인 그리고 요각의 육각형 셀들이 동일한 열들 내에 혼합된 셀 타입들의 극히 긴밀한 혼합을 예시한다. 이 구조는 수직 방향을 따라 (그 방향으로의 직선 벽들로 인해) 매우 강성(stiff)일 것이며, 이에 따라 모든 경우에서 유호적이지 않음을 유의한다. 하지만, 이는 본 발명의 범주 내에 허용되는(afforded) 설계 자유를 예시한다.

다시 도 10(a)를 참조하면, '나비 넥타이 모양의' 단위 셀들은 도 8과 비교하여 90°회전되어 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 일반적으로, 이러한 셀들은 정육각형보다 낮은 대칭성을 갖는다. 정확히 -1이 아닌 포아송 비와 결부된(coupled) 이 비대칭성은 열 팽창 그리고 응력 및 인장 처리의 비대칭성을 초래할 것이다. 전반적으로 구조의 대칭성을 최대화하기 위해, 예를 들어 셀의 소정 축이 일반적으로 열적 구배와 정렬되고 또 다른 축이 일반적으로 등온선(일정한 온도의 선)과 정렬되도록, 그리드에 걸쳐 요각 셀들의 방위가 변동될 수 있다. 원형 방사선 빔의 단순한 예시에서, 등온선은 접선 방향(tangential)일 것이며, 온도 구배는 반경 방향(radial direction)을 따를 것으로 예상된다. 요각 허니콤 그리드가 규칙적인 허니콤 중심 구역을 둘러싸는 경우, 요각 셀 구조는 6 개의 부분들로 배치될 것이며, 각각은 이웃들에 대해 60°회전됨을 예견할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 상이한 셀 방위의 하위-구역(sub-zone)들이 더 큰 오그제틱 부분 내에 제공될 수 있어, 국부적인 비대칭들이 더 큰 부분 내에서 보상된다. 동일한 고려사항들이 도 10(b) 및 도 10(c)에 예시된 하이브리드 그리드 영역들에 적용될 수 있다.

육각형들의 직선 벽들 및 테셀레이션들은 오그제틱 그리드 부분들에 사용될 수 있는 유일한 형태들이 아니다. 곡선 벽의 변형은, 셀 크기에 따라 수반되는 팽창 없이 재료의 팽창을 수용하도록, 꼭짓점에서의 힌징과 같은 역할을 할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 일반적으로 요각 육각형 또는 요각 다각형의 이용으로 제한되지 않는다.

도 11은 2 개의 직선 변들 및 2 개의 곡선 변들을 갖는 요각 셀들의 그리드를 예시한다. 두 직선 변들 간의 둔각은 단일 벽의 연속적인 오목한 곡률로 대체된다. 이 그리드의 오그제틱 양상은 힌징과 휨의 혼합일 수 있다. 오그제틱 구조들을 연구한 다른 연구자들은 또 다른 그리드 타입들을 제안하였으며, 이는 또한 EUV 필터와 같은 광학 구성요소들에서 적용을 찾을 수 있다.

도 12는 앞서 언급된 Prall 및 Lakes의 1996 논문에 제안된 것에 기초한, 소위 '키랄 허니콤(chiral honeycomb)'을 도시한다. 키랄 허니콤에서는, 그리드 구조의 노드(node)들이 효율적으로 연장되며, 이웃하는 셀들의 레그들은 일 지점에서 만나지 않지만, 원에 대한 접선들(tangents to a circle)로서 만난다(이러한 원들은 도면에 작은 육각형으로 근사화된다). 따라서, 앞서 설명된 요각 허니콤의 오그제틱 특성을 제공하는 휨 및 힌징의 혼합은 더 큰 구조에 대하여 연장된 노드들의 '풀림(unwinding)' 회전에 의해 증대된다. 도시된 그리드가 팽창하면, 육각형 노드들은 시계방향으로 회전할 것이다. 그리드가 수축하면, 이들은 반시계방향으로 회전할 것이다. 키랄 허니콤은 더 단순한 구조들보다 더 넓은 범위의 팽창 인자들에 걸쳐 [포아송 비 및 영률(Young's modulus)과 같은] 특성들의 선형성 및 균일성을 제공하는 것으로 알려져 있다. 특정 SPF 또는 다른 미공성 광학 요소를 설계할 필요가 있는 당업자가 주어진 경우에 이러한 특성들의 장점들이 이러한 대안적인 그리드 구조들의 부가된 복잡성을 뒷받침할지를 결정한다. 개방도, 균일성, 그리고 제조 용이성의 고려들은 일반적으로 더 단순한 지오메트리를 선호할 것이다.

실리사이드화 저항(silicidation resistance)을 갖는 스펙트럼 퓨리티 필터를 통합한 도 1 및 도 2의 장치가 리소그래피 제조 공정에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 리소그래피 장치는 IC, 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조에 사용될 수 있다. 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.

상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시예들은 방전 생성 플라즈마 소스(DPP 소스) 또는 레이저 생성 플라즈마 소스(LPP 소스)를 포함하는 - 단, 이로 제한되지 않음 - 여하한 타입의 EUV 소스에 대해 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하지만, 본 발명의 일 실시예는 통상적으로 레이저 생성 플라즈마 소스의 일부분을 형성하는 레이저 소스로부터의 방사선을 억제하는데 특히 적합할 수 있다. 이는, 이러한 플라즈마 소스가 흔히 레이저로부터 발생한 2차 방사선을 출력하기 때문이다.

스펙트럼 퓨리티 필터는 실제로 방사선 경로 내에서 어디에나 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 EUV 방사선 소스로부터 EUV-포함 방사선을 수용하고 EUV 방사선을 적절한 하류의 EUV 방사선 광학 시스템에 전달하는 영역에 위치되며, 상기 EUV 방사선 소스로부터의 방사선은 광학 시스템에 들어가기 전에 스펙트럼 퓨리티 필터를 통과하도록 배치된다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 EUV 방사선 소스 내에 있다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 조명 시스템 또는 투영 시스템과 같은 EUV 리소그래피 장치 내에 있다. 일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 방사선 경로에서 플라즈마 이후에, 그러나 컬렉터 이전에 위치된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims

극자외 방사선을 투과시키도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터에 있어서,
상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 그리드 재료의 벽들 사이에 형성된 어퍼처들의 어레이를 포함하는 실질적으로 평탄한 필터부를 포함하고, 상기 어퍼처들은 상기 필터부의 앞면으로부터 뒷면으로 연장되어, 상기 앞면에 입사하는 상기 극자외 방사선을 투과시키는 한편, 제 2 형태의 방사선의 투과를 억제하며, 상기 필터부의 오그제틱 부분(auxetic portion)의 어퍼처들은 상기 오그제틱 부분에 음의 포아송 비(negative Poisson's ratio)를 부여하도록 형상화되고 배열되는 스펙트럼 퓨리티 필터.
제 1 항에 있어서,
상기 오그제틱 부분의 상기 푸아송 비는 0보다 낮은, 또는 -0.5보다도 낮은 스펙트럼 퓨리티 필터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 필터부는, 상기 오그제틱 부분 이외에, 0.1보다 큰 푸아송 비를 갖는 적어도 하나의 비-오그제틱 부분(non-auxetic portion)을 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터.
제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비-오그제틱 부분은 상기 오그제틱 부분 또는 오그제틱 부분들의 어레이에 의해 둘러싸이는 스펙트럼 퓨리티 필터.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비-오그제틱 부분은 정육각형 형상의 어퍼처들을 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오그제틱 부분은 요각 육각형 형상(re-entrant hexagonal shape)의 어퍼처들을 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오그제틱 부분은 요각 다각형 형상(re-entrant polygonal shape)의 어퍼처들을 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터부는 복수의 오그제틱 부분들을 포함하고, 비-작동 상태에서 봤을 때, 상이한 오그제틱 부분들은 상이한 지오메트리들을 갖는 스펙트럼 퓨리티 필터.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 오그제틱 부분들이 복수의 비-오그제틱 부분들 사이에 개재되는 스펙트럼 퓨리티 필터.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터부에 주변 프레임 구조체(surrounding frame structure)가 제공되고, 상기 오그제틱 부분은 사용시 상기 주변 프레임 구조체와 상기 필터의 작동 부분들 간의 상이한 열팽창을 보상하는 스펙트럼 퓨리티 필터.
리소그래피 장치에 있어서,
극자외 방사선을 포함하는 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스;
상기 방사선을 방사선 빔으로 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 상기 방사선 빔을 패터닝하도록 구성됨 -;
패터닝된 방사선 빔을 타겟 재료(target material) 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함하는 리소그래피 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 방사선 소스는 연료 전달 시스템 및 레이저 방사선 소스를 포함하고, 상기 레이저 방사선 소스는 상기 극자외 방사선의 생성을 위해 상기 연료 전달 시스템에 의해 전달된 플라즈마 연료 물질을 포함하는 타겟부 상으로 적외선 파장에서 방사선을 전달하도록 배치되어, 상기 방사선 소스가 상기 스펙트럼 퓨리티 필터를 향해 극자외 방사선 및 적외 방사선의 혼합 방사선을 방출하는 리소그래피 장치.
극자외 방사선을 투과시키도록 구성된 투과형 스펙트럼 퓨리티 필터를 제조하는 방법에 있어서,
그리드형 필터부를 형성하기 위해 비등방성 에칭 공정을 이용하여 캐리어 물질의 기판에 복수의 어퍼처들을 에칭하는 단계를 포함하고, 상기 어퍼처들은 상기 극자외 방사선의 파장보다 훨씬 큰 직경을 갖는 반면, 억제되어야 할 제 2 방사선의 파장보다 작거나 비슷한(comparable) 직경을 가지며, 상기 필터부의 오그제틱 부분의 어퍼처들은, 적어도 작동 조건들 하에 있을 때, 상기 오그제틱 부분에 음의 포아송 비를 부여하도록 형상화되고 배열되는 스펙트럼 퓨리티 필터 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 오그제틱 부분의 상기 어퍼처들은 각각 요각 육각형의 형태를 갖는 스펙트럼 퓨리티 필터 제조 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 캐리어 물질의 기판은 에칭 정지층(etch stop layer)을 갖는 반도체 기판을 포함하고,
상기 어퍼처들이 상기 에칭 정지층에 도달하도록 상기 비등방성 에칭 공정을 이용하여 상기 반도체 기판을 통해 에칭하는 단계; 및
후속하여 상기 에칭 정지층을 제거하는 단계를 더 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터 제조 방법.