KR20130129899A - Ｅｕｖ 리소그래피 장치용 구성요소들, 이러한 구성요소들을 포함하는 ｅｕｖ 리소그래피 장치, 및 이러한 구성요소들을 제조하는 방법 - Google Patents

Ｅｕｖ 리소그래피 장치용 구성요소들, 이러한 구성요소들을 포함하는 ｅｕｖ 리소그래피 장치, 및 이러한 구성요소들을 제조하는 방법 Download PDF

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마르틴 야크
바딤 바니네
보우터 소어
안드레이 야쿠닌
마르텐 반 캠펜
에이디 샤스포르트
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

예를 들어, 스펙트럼 퓨리티 필터(260) 또는 수소 라디칼 생성기의 가열 요소(300)로서, EUV 리소그래피 장치에서 사용하기 위해 금속 구성요소(262M, 300M)가 설계된다. 작동 이전에 공기 환경에서 상기 금속의 산화물의 형성을 억제하기 위해 금속의 노출된 표면이 처리된다(262P, 300P). 이는 상승된 온도에서 구성요소의 작동 시 산화물의 후속한 증발에 의하여 광학 구성요소들의 오염을 방지한다.

Description

ＥＵＶ 리소그래피 장치용 구성요소들, 이러한 구성요소들을 포함하는 ＥＵＶ 리소그래피 장치, 및 이러한 구성요소들을 제조하는 방법{COMPONENTS FOR ＥＵＶ LITHOGRAPHIC APPARATUS, ＥＵＶ LITHOGRAPHIC APPARATUS INCLUDING SUCH COMPONENTS AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH COMPONENTS}
본 출원은 2011년 7월 6일에 출원된 미국 가출원 61/361,751의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
본 발명은 극자외(EUV) 리소그래피 장치 내부에서 상승된 온도에서 사용하기 위한 금속 구성요소들에 관한 것이다. 이러한 구성요소들은, 예를 들어 금속 그리드 타입 스펙트럼 퓨리티 필터들 및 필라멘트 타입 수소 라디칼 생성기들일 수 있지만, 본 발명은 이러한 것들로 제한되지 않는다. 또한, 본 발명은 이러한 구성요소들을 포함하는 리소그래피 장치, 및 이러한 구성요소들을 제조하는 방법들에 관한 것이다.
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 하기 위하여, 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 nm 미만의 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 플라즈마 소스, 또는 전자 저장 링(electron storage ring)으로부터의 싱크로트론 방사선(synchrotron radiation)을 포함한다.
주석(Sn) 플라즈마에 기초한 EUV 소스들은 원하는 대역내(in-band) EUV 방사선을 방출할 뿐 아니라, 가장 두드러지게는 DUV(deep UV) 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 제공할 수 있다. 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 반사형 또는 투과형일 수 있다.
그리드 SPF들은, 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 SPF들은 억제될 파장 대의 크기(size of the order of the wavelength)를 갖는 어퍼처(aperture)들을 포함한다. 억제 메커니즘은, 종래 기술 그리고 본 명세서의 상세한 실시예들에 추가로 설명되는 바와 같이 상이한 타입의 그리드 SPF들에 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.
알려진 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 사양들은: 통상적으로 직경이 4 내지 5 ㎛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 제안되었다. 또한, 실리콘 그리드 SPF들은 바람직하지 않은 방사선의 반사율을 개선하기 위해 금속 층으로 코팅될 수 있다. 어느 경우이든, 그리드 SPF들은 EUV 리소그래피 장치에서 고온에서 작동될 수 있고 배치될 수 있는 금속 또는 부분 금속 타입의 구성요소이다.
EUV 장치에서 상승된 온도에서 작동되는 작업을 위해 제안된 금속 구성요소의 또 다른 예시는 수소 라디칼 생성기(HRG)이다. 광학 거울들을 포함하는 EUV-조사된 표면들은 사용 시 오염될 수 있음이 잘 알려져 있다. 오염의 소스들은 EUV 소스 자체 그리고 구성요소들 및 레지스트 재료들로부터의 탄화수소의 방출(outgassing)이다. 리소그래피 장치의 광학 칼럼(optical column)의 허용할 수 없는 투과 손실 및 이에 따른 스루풋 손실(throughput loss)을 방지하기 위하여, 이러한 오염은 정기적으로 세정되어야 할 필요가 있다. 한가지 방안으로서, 인-시튜 원자 수소 세정(in-situ atomic hydrogen cleaning)을 이용하여 거울들로부터 탄소 증착물(carbon deposit)들을 제거하는 것이 계획된다. 그 후, 생성기들로부터의 수소 가스 유동은 오염된 표면들을 향해 원자 수소를 이송하며, 이때 원자 수소가 탄소와 반응하여, 펌핑 배출될 수 있는(pumped away) 휘발성 탄화수소(CH4 등)를 형성한다. 필라멘트 HRG들은 이 목적을 위해 분자 수소를 원자화하는 하나의 수단으로서 고려된다. 이 HRG는 전류에 의해 고온으로, 예를 들어 1700 내지 1900 ℃ 범위로 가열된 금속 필라멘트를 포함한다.
이러한 금속 그리드 SPF 및 필라멘트 HRG와 같은 금속 구성요소들은 이들 자신이 오염 소스가 될 수 있기 때문에 문제를 일으킨다. 일 예시로서 텅스텐을 이용하여, 산소 가스(또는 다른 산화제들)에 구성요소를 노출시킨 후에, 텅스텐 산화물(WOx)의 얇은 층이 표면에 형성될 것이다. 이 WOx 층은 필라멘트가 사전조치 없이 작동 온도로 가열될 때 증발할 수 있으며 또한 증발할 것이다. 그 후, 이 증발된 WOx는 EUV 거울들 및 센서들을 포함하는 표면들 부근에 증착될 것이며, 반사 손실을 야기한다.
사용 시 구성요소들은 제어되는, 준-진공(near-vacuum)의 비-산화 분위기(non-oxidizing atmosphere)를 수용하는 진공 베셀(vacuum vessel)에서 작동되지만, 필라멘트들의 공기 노출은 시스템 제조 및 이송 시에 방지될 수 없다. 장치가 완전히 가동되고(commissioned) 작동한 후조차도, 간헐적인 서비스 작업들(occasional servicing operations)은 통기 작업들(venting operations)을 필요로 할 것이며, 이는 구성요소들의 환경에 공기를 재도입한다.
본 발명의 목적은 EUV 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 구성요소들, 이러한 구성요소들을 포함하는 EUV 리소그래피 장치, 및 이러한 구성요소들을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, EUV 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 구성요소가 제공되고, 상기 구성요소는 적어도 부분적으로 금속으로 만들어지며, 사용 시 준-진공 환경에 위치되고, 상기 환경에 대하여 상승된 온도에서 작동되며, 작동 이전에 공기 환경에서 상기 금속의 산화물의 형성을 억제하도록 상기 금속의 노출된 표면이 처리되어, 상기 상승된 온도에서 작동 시 상기 산화물의 후속한 증발에 의하여 상기 환경의 오염을 방지한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 극자외 방사선을 포함하는 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스, 상기 방사선을 방사선 빔으로 컨디셔닝(condition)하도록 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 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한다. 상기 방사선 소스, 상기 조명 시스템, 및 상기 투영 시스템 중 적어도 하나는 앞서 설명된 바와 같은 본 발명에 따른 구성요소와 함께 준-진공 환경에 하우징된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 앞서 설명된 바와 같은 본 발명에 따른 구성요소를 제조하기 위한 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, EUV 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 구성요소가 제공된다. 상기 구성요소는 금속을 포함할 수 있으며, 상기 금속은 준-진공 환경에 위치되고 상기 환경에 대하여 상승된 온도에서 작동되도록 구성되며, 상기 금속의 노출된 표면은 작동 이전에 공기 환경에서 상기 금속의 산화물의 형성을 억제하는 처리를 포함하여, 상기 상승된 온도에서 작동 시 상기 산화물의 후속한 증발에 의하여 상기 환경의 오염을 방지한다.
상기 금속은 텅스텐, 텅스텐 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속은 상이한 재료의 코팅을 포함할 수 있으며, 상이한 재료는 상기 상승된 온도에서 휘발성인 산화물을 형성하지 않는다. 상이한 재료는 금속보다 산화에 덜 민감할 수 있으며, 상이한 금속은 이리듐, 레늄, 로듐, 루테늄 및 백금 중 적어도 하나를 포함한다. 상이한 재료는 금속의 산화물 자체보다 더 안정한 산화물을 포함할 수 있으며, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물 및 하프늄 산화물 중 적어도 하나를 포함한다. 상이한 재료는 선택적으로 질화물, 탄화물, 다이아몬드형 탄소 및 금속 규화물 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 금속은 상기 금속의 노출된 표면의 처리에 의해 형성된 상이한 재료의 층을 가질 수 있다. 상이한 재료는 금속의 탄화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 상기 금속은 적어도 하나의 성분이 표면에서 분리되는 합금을 포함할 수 있음에 따라, 노출된 표면에서의 금속의 조성을 변화시킨다. 상기 성분은 상기 금속보다 산화에 덜 민감한 상이한 금속일 수 있으며, 상이한 금속은 이리듐, 레늄, 로듐, 루테늄 및 백금 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 성분은 상이한 금속일 수 있고, 이의 산화물은 상기 금속보다 증발에 덜 민감하며, 상이한 금속은 선택적으로 알루미늄, 지르코늄 산화물 및 하프늄 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 구성요소는 극자외 방사선을 투과하도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터의 형태를 가질 수 있고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 극자외 방사선을 투과시키고 제 2 타입의 방사선의 투과를 억제하도록 복수의 어퍼처들을 갖는 필터부를 포함하며, 상기 필터부는 상기 금속으로 제작되거나, 운반 재료(carrier material)로 제작되며, 상기 금속으로 적어도 부분적으로 코팅된다.
상기 구성요소는 원자 수소와 같은 원자 가스의 생성을 위해 상기 환경에서 기체 분자들을 가열하기 위한 가열 요소의 형태를 가질 수 있다.
EUV 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 금속 구성요소를 제조하는 방법이 제공되고, 적어도 부분적으로 금속으로 상기 금속 구성요소를 형성하는 단계, 및 그 후 작동 이전에 공기 환경에 상기 금속의 산화물의 형성을 억제하기 위해 상기 금속의 노출된 표면을 처리하는 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 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(100)의 상세도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 및 도 2의 장치에서 사용가능한 대안적인 EUV 방사선 소스를 예시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 리소그래피 장치를 예시하는 도면;
도 5a는 EUV 리소그래피 장치에 유용한 그리드 타입 스펙트럼 퓨리티 필터의 개략적 정면도, 도 5b는 개략적 단면도;
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따라 수정된 스펙트럼 퓨리티 필터부들의 개략적 단면도;
도 8은 도 1 내지 도 4의 장치에 유용한 필라멘트 타입 수소 라디칼 생성기의 개략도; 및
도 9는 본 발명의 실시예들에 따라 수정된 필라멘트 타입 수소 라디칼 생성기의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 컬렉터 모듈(SO)을 포함하는 리소그래피 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선 빔(B)(예를 들어, EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 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 이의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체(MT)는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가, 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다.
"패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스의 특정 기능 층에 대응할 수 있다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있으며, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입뿐만 아니라, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형, 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입을 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.
조명 시스템과 같이, 투영 시스템은 사용되는 노광 방사선에 대하여 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 이의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 다른 가스들이 너무 많은 방사선을 흡수할 수 있기 때문에 EUV 방사선에 대해 진공을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 진공 벽 및 진공 펌프들의 도움으로 전체 빔 경로에 진공 환경이 제공될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크를 이용하는) 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 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 소스 컬렉터 모듈(SO)로부터 극자외 방사선 빔을 수용한다. EUV 광을 생성하기 위한 방법들은 EUV 범위에서 1 이상의 방출 라인들을 갖는 적어도 하나의 원소, 예를 들어 크세논, 리튬 또는 주석을 갖는 플라즈마 상태로 재료를 전환시키는 단계를 포함한다(단, 이로 제한되지 않음). 흔히 레이저 생성 플라즈마("LPP")로 칭해지는 이러한 한 방법에서, 요구되는 플라즈마는 요구되는 라인-방출 요소를 갖는 재료의 액적(droplet), 스트림 또는 클러스터와 같은 연료를 레이저 빔으로 조사함으로써 생성될 수 있다. 소스 컬렉터 모듈(SO)은 연료를 활성화시키는 레이저 빔을 제공하기 위해 도 1에는 도시되지 않은 레이저를 포함하는 EUV 방사선 시스템의 일부분일 수 있다. 이로 인해 생성된 플라즈마는 출력 방사선, 예를 들어 EUV 방사선을 방출하며, 이는 소스 컬렉터 모듈에 배치된 방사선 컬렉터를 이용하여 수집된다. 예를 들어, 연료 활성화를 위해 레이저 빔을 제공하는데 CO2 레이저가 사용되는 경우, 레이저 및 소스 컬렉터 모듈은 별도의 개체들일 수 있다.
이러한 경우, 레이저는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템의 도움으로 레이저로부터 소스 컬렉터 모듈로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 방전 생성 플라즈마 EUV 생성기(흔히, DPP 소스라고도 함)인 경우, 상기 소스는 소스 컬렉터 모듈의 통합부일 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 패싯 필드(facetted field) 및 퓨필 거울 디바이스(pupil mirror device)들과 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(PS2)[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(PS1)는 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나에 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 본질적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔(B)에 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.
2. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 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.
3. 또 다른 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 본질적으로 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 이용되며, 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 소스 컬렉터 모듈(SO), 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 장치(100)를 더 상세히 도시한다. 소스 컬렉터 모듈(SO)은 소스 컬렉터 모듈(SO)의 인클로징 구조체(enclosing structure; 220)에 진공 환경이 유지될 수 있도록 구성되고 배치된다. EUV 방사선 방출 플라즈마(210)는 방전 생성 플라즈마 소스에 의해 형성될 수 있다. EUV 방사선은 전자기 스펙트럼의 EUV 범위의 방사선을 방출하기 위해 초고온 플라즈마(210)가 생성되는 가스 또는 증기, 예를 들어 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기에 의해 생성될 수 있다. 초고온 플라즈마(210)는, 예를 들어 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 생성하는 전기 방전에 의해 생성된다. 방사선의 효율적인 생성을 위하여 Xe, Li, Sn 증기 또는 여타의 적합한 가스 또는 증기의, 예를 들어 10 Pa의 부분압이 사용될 수 있다. 일 실시예에서는, EUV 방사선을 생성하기 위해 활성화된 주석(Sn)의 플라즈마가 제공된다.
초고온 플라즈마(210)에 의해 방출되는 방사선은 소스 챔버(211)의 개구부 안이나 뒤에 위치되는 선택적인 가스 방벽 또는 오염물 트랩(230)(몇몇 경우에는 오염물 방벽 또는 포일 트랩이라고도 함)을 통해 소스 챔버(211)로부터 컬렉터 챔버(212) 내로 전달된다. 오염물 트랩(230)은 채널 구조체를 포함할 수 있다. 또한, 오염물 트랩(230)은 가스 방벽, 또는 가스 방벽과 채널 구조체의 조합을 포함할 수 있다. 또한 본 명세서에 개시된 오염물 트랩 또는 오염물 방벽(230)은 적어도 해당 기술 분야에 알려진 바와 같은 채널 구조체를 포함한다.
컬렉터 챔버(212)는 방사선 컬렉터(CO)를 포함할 수 있으며, 이는 소위 스침 입사 컬렉터(grazing incidence collector)일 수 있다. 방사선 컬렉터(CO)는 상류 방사선 컬렉터 측(251) 및 하류 방사선 컬렉터 측(252)을 갖는다. 컬렉터(CO)를 가로지르는(traverse) 방사선은 격자 스펙트럼 필터(240)에 의해 반사되어 가상 소스 지점(IF)에 포커스될 수 있다. 가상 소스 지점(IF)은 통상적으로 중간 포커스라 칭해지며, 소스 컬렉터 모듈(SO)은 상기 중간 포커스(IF)가 인클로징 구조체(220)의 개구부(221) 또는 그 부근에 위치되도록 배치된다. 가상 소스 지점(IF)은 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다.
후속하여, 방사선은 조명 시스템(IL)을 가로지르며, 상기 조명 시스템은 패터닝 디바이스(MA)에 방사선 빔(21)의 원하는 각도 분포 그리고 패터닝 디바이스(MA)에 방사선 세기의 원하는 균일성을 제공하도록 배치된 패싯 퓨필 거울 디바이스(24) 및 패싯 필드 거울 디바이스(22)를 포함할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체(MT)에 의해 유지되는 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 빔(21)의 반사시, 패터닝된 빔(26)이 형성되며, 패터닝된 빔(26)은 투영 시스템(PS)에 의해 반사 요소들(28, 30)을 거쳐 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 의해 유지되는 기판(W) 상으로 이미징된다.
일반적으로, 조명 광학 유닛(IL) 및 투영 시스템(PS)에는 도시된 것보다 많은 요소들이 존재할 수 있다. 리소그래피 장치의 타입에 따라, 선택적으로 격자 스펙트럼 필터(240)가 존재할 수도 있다. 또한, 도면에 도시된 것보다 많은 거울들이 존재할 수 있으며, 예를 들어 투영 시스템(PS)에는 도 2에 도시된 것보다 1 내지 6 개의 추가 반사 요소들이 더 존재할 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같은 컬렉터 광학기(CO)는 컬렉터(또는 컬렉터 거울)의 예시로서, 스침 입사 반사기들(253, 254 및 255)을 갖는 네스티드 반사기(nested reflectors)로서 정의된다. 스침 입사 반사기들(253, 254 및 255)은 광축(O)을 중심으로 축방향 대칭으로 배치되며, 이러한 타입의 컬렉터 광학기(CO)는 흔히 DPP 소스라 칭해지는 방전 생성 플라즈마 소스와 조합하여 이용되는 것이 바람직하다.
대안적으로, 소스 컬렉터 모듈(SO)은 도 3에 도시된 바와 같은 LPP 방사선 시스템의 일부분일 수 있다. 레이저(LA)는 크세논(Xe), 주석(Sn) 또는 리튬(Li)과 같은 연료에 레이저 에너지를 축적(deposit)하도록 배치되어, 수십 eV의 전자 온도를 갖는 고도로 이온화된 플라즈마(210)를 생성한다. 이러한 이온들의 탈-여기 및 재조합(de-excitation and recombination) 동안 생성된 활성 방사선(energetic radiation)은 플라즈마(210)로부터 방출되고, 거의 수직 입사 컬렉터 광학기(near normal incidence collector optic: CO)에 의해 수집되며, 인클로징 구조체(220)의 개구부(221) 상으로 포커스된다.
도 4는 스펙트럼 퓨리티 필터(SPF: 260)가 반사 격자가 아닌 투과형으로 구성된 EUV 리소그래피 장치에 대한 대안적인 구성을 나타낸다. 이 경우, 소스 컬렉터 모듈(SO)로부터 나온 방사선은 컬렉터로부터 중간 포커스(IF)(가상 소스 지점)로 직선 경로를 따른다. 도시되지 않은 대안적인 실시예들에서, 스펙트럼 퓨리티 필터(260)는 가상 소스 지점(12)에 또는 컬렉터(10)와 가상 소스 지점(12) 사이의 여하한의 지점에 위치될 수 있다. 상기 필터는 방사선 경로의 다른 위치들에, 예를 들어 가상 소스 지점(12)의 하류에 배치될 수 있다. 다수의 필터들이 배치될 수 있다. 이전의 예시들에서와 마찬가지로, 컬렉터(CO)는 스침 입사 타입(도 2) 또는 직반사 타입(direct reflector type: 도 3)으로 구성될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 가스 방벽을 포함하는 오염물 트랩(230)이 소스 격실(source compartment)에 제공된다. 가스 방벽은, 예를 들어 본 명세서에서 인용 참조되는 US 6,614,505 및 US 6,359,969에 상세히 설명된 바와 같은 채널 구조체를 포함한다. 이 오염물 트랩의 목적은 광학 시스템의 요소들에 도달하여 시간이 지남에 따라 그들의 성능을 저하시키는 부산물들 또는 연료 재료의 입사를 방지하거나 적어도 감소시키는 데 있다. 가스 방벽은 오염물과의 화학적 상호작용에 의해 및/또는 하전된 입자들의 정전기 또는 전자기 편향에 의해, [유체 대향류(fluid counter-flow)에 의해] 물리적 방벽으로서 작용할 수 있다. 실제로, 플라즈마 재료를 가능한 최대한으로 차단하면서 조명 시스템 내로 방사선의 전달을 허용하기 위해 이러한 방법들의 조합이 이용된다. 리소그래피 장치의 다른 지점들에서 오염 입자들에 대한 방벽 또는 버퍼로서 수소 또는 다른 가스가 제공될 수 있다. 특히, 중간 포커스 어퍼처(221)를 통해 투영 시스템 내로 통과할 수 있는 입자들을 차단하기 위하여, 소스 컬렉터 모듈(SO)의 준-진공 환경 내로 수소의 유동이 구성될 수 있다. 또한, 수소 가스는 (i) 레티클을 오염시키는 시스템으로부터의 오염물들에 대한 버퍼로서 패터닝 디바이스(예를 들어, 레티클) 지지체(MT)의 부근에, 그리고 (ⅱ) 상기 시스템 내의 더 큰 진공 공간들에 들어가는 웨이퍼로부터의 오염물들에 대한 버퍼로서 웨이퍼 지지체(WT)의 부근에 배치될 수 있다. EUV 광학기 환경에 사용될 수 있는 가스는 수소만이 아니다. 오염물 트랩에 사용될 수 있는 또 다른 가스로서 헬륨이 알려져 있다.
이러한 모든 목적을 위하여, 수소 소스들(HS) 및 수소 라디칼 생성기들(HRG)은 장치 내의 다양한 지점들에 배치된다(일부는 개략적으로 도시되지만, 일부는 도시되지 않음). 소스들(HS)은 단순한 버퍼 또는 '가스 차단부(gas lock)'로서 분자 수소 가스(H2)를 공급한다. 수소 라디칼 생성기들(HRG)은 거울들, 스펙트럼 퓨리티 필터(이하 참조) 및 센서 표면들을 포함하는 특정한 광학 구성요소들의 더 활발한 세정을 위해 원자 수소(H)를 생성한다. 몇몇 유닛들은 동시에 또는 시간차를 두고 두 가지 기능을 제공할 수 있다. 탄소계 오염에 대하여, 생성기들로부터의 수소 가스 유동은 이후 오염된 표면들을 향해 원자 수소를 이송하며, 이때 원자 수소가 탄소와 반응하여, 펌핑 배출될 수 있는 휘발성 탄화수소(CH4 등)를 형성한다. 도 5a는 스펙트럼 퓨리티 필터 그리드의 일 실시예의 일부분의 개략적 정면도이고, 도 5b는 동일한 그리드의 단면도이다. 그리드는, 예를 들어 리소그래피 장치의 앞서 언급된 필터(260)로서 적용될 수 있다. 상기 필터는 극자외(EUV) 방사선을 투과시키도록 구성되지만, 방사선 소스에 의해 생성된 제 2 타입의 방사선, 예를 들어 적외(IR) 방사선, 예를 들어 약 1 ㎛보다 큰, 특히 약 10 ㎛보다 큰 파장의 적외 방사선을 실질적으로 차단한다. 특히, 투과될 EUV 방사선 및 (차단될) 제 2 타입의 방사선은 동일한 방사선 소스, 예를 들어 리소그래피 장치의 LPP 소스로부터 나올 수 있다.
설명될 예시들에서 스펙트럼 퓨리티 필터(100)는 실질적으로 평탄한 필터부(262F)(예를 들어, 필터 막 또는 필터 층)를 포함한다. 이와 같은 필터부(262F)는 '필터 기판(filter substrate)'이라고 칭해질 수 있다. 필터부(262F)는, 극자외 방사선을 투과시키고 제 2 타입의 방사선의 투과를 억제하기 위해 복수의 (바람직하게는 평행한) 어퍼처들(264)을 갖는다. 소스(SO)로부터 방사선이 도달하는 면이 앞면으로서 칭해질 것이며, 방사선이 조명 시스템(IL)으로 나가는 면이 뒷면으로서 칭해질 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 예를 들어 EUV 방사선은 방사선의 방향을 변화시키지 않고 스펙트럼 퓨리티 필터에 의해 투과될 수 있다. 바람직한 제 1 실시예에서, 각각의 어퍼처(264)는 앞면으로부터 뒷면으로 완전히 연장되고 어퍼처들을 정의하는 평행한 측벽들을 갖는다.
필터 제조 방법의 일 실시예는 기판에 금속의 막을 증착하는 단계, 및 이후 실리콘 그리드 SPF들의 생성에 사용된 것과 유사한 비등방성 에칭을 적용하는 단계를 포함한다. 포토리소그래피 패터닝 및 비등방성 에칭 공정들은 반도체 제조로부터 잘 이해될 수 있다. 잘 제어된 단면을 갖는 깊은 어퍼처들에 대하여, 심도 반응성 이온 에칭(deep reactive ion etching: DRIE)이 유망한 것으로 밝혀졌다. 2008년 12월 22일에 출원된 미국 출원 61/193,769는 실리콘 그리드 SPF의 생성에 적용가능하고 금속 그리드 SPF에도 이용될 수 있는 다양한 제조 방법들을 개시한다. 그 적용에 대한 내용은 본 명세서에서 인용 참조된다.
통상적인 작동 조건들 하에서, 많은 양의 파워(power)가 SPF에 입사함에 따라, 매우 뜨거워질 수 있다. 실리콘이 SPF의 제조에 유망한 재료이지만, 실리콘보다 높은 작동 온도를 견딜 수 있는 내화성 금속 또는 합금으로 제조된 그리들이 또한 고려될 수 있다. 2010년 4월 27일에 출원된 미국 출원 61/328,426은, 예를 들어 내화성 금속 또는 합금, 예를 들어 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)에 기초한 그리드 SPF를 개시한다. 그 적용에 대한 내용은 본 명세서에서 인용 참조된다.
필터부(262F)의 벽들의 (조밀하게 패킹된) 육각형 구조는 매우 튼튼하고 개방된 구성을 제공하지만, 가능한 구성은 이것만이 아니다. 유리하게, 상당한 각도 확산(angular spread)을 갖는 EUV 투과를 허용하도록 어퍼처들의 종횡비(aspect ratio)를 충분히 낮게 유지하기 위하여, 바람직하게는 비교적 얇은 필터(260)를 이용하여, EUV 방사선이 어퍼처들(264)을 통해 바로 투과된다. 필터부(262F)의 두께(h)[즉, 각 어퍼처(264)의 길이]는, 예를 들어 20 ㎛보다 작으며, 예를 들어 2 내지 10 ㎛ 범위이다. 또한, 각각의 어퍼처들(264)은 약 1.5 내지 6 ㎛ 범위, 예를 들어 2 내지 5 ㎛ 범위의 직경을 가질 수 있다. 필터 어퍼처들(264) 간의 벽들의 두께(t)는 1 ㎛보다 작을 수 있으며, 예를 들어 0.2 내지 0.6 ㎛ 범위, 특히 약 0.5 ㎛일 수 있다. 상기 어퍼처들(264)은 약 2 내지 6 ㎛ 범위, 특히 3 내지 5 ㎛ 범위, 예를 들어 5 ㎛의 주기(p)를 가질 수 있다. 결과적으로, 상기 어퍼처들은 총 필터 정면의 약 70 내지 80 %의 개방 영역을 제공할 수 있다.
유리하게, 상기 필터(100)는 5 % 이하의 적외선(IR) 투과를 제공하도록 구성된다. 또한, 유리하게, 상기 필터(100)는 수직 입사에서 입사하는 EUV 방사선의 적어도 60 %를 투과시키도록 구성된다. 더욱이, 특히, 상기 필터(100)는 (수직 방향에 대하여) 10 °의 입사각을 갖는 EUV 방사선의 적어도 약 40 %의 투과를 제공할 수 있다. 앞 부분에 설명된 바와 같이, 실리콘으로 만들어진 SPF 그리드부들이 제안되었다. 선택적으로, 이들은 IR 반사율을 개선하기 위해 금속으로 코팅될 수 있다. 본 예시의 그리드부(262F)는 실리콘계 SPF보다 높은 작동 온도를 견디도록 전체적으로 내화성 금속 또는 합금으로 만들어진다. 하지만, 본 발명은 실리콘 그리드의 금속 코팅에도 적용될 수 있다. 내화성 금속 - 그리드는 내화성 금속으로 만들어짐 -, 또는 실리콘 그리드에 사용되는 금속 코팅은 양호한 IR 반사율을 가질 필요가 있으며(대다수의 금속들이 그러함), 수소 및 고온에 안정해야 한다. 이러한 점에서는, 몰리브덴과 텅스텐 둘 모두가 적합한 후보이다. 하지만, 두 재료들은 공기에 노출될 때 얇은 산화물 층을 형성한다. 작동 시, 필터는 매우 높은 온도, 심지어 1000 ℃에 다다를 수 있다. 이 온도에서는, 산화물들이 휘발되며, 필터로부터 박리된다(desorb). 박리된 재료는 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 거울들과 같이 시스템의 더 차가운 부분들에 응축될 수 있다. 이는 이러한 거울들의 반사율 및 수명을 감소시켜, 고가의 리소그래피 장치의 생산성을 감소시킬 것이다. 공기에 노출되지 않고 SPF를 제조 및 설치하는 것은 현실적으로 불가능하다.
산화물 층이 매우 얇아서(약 1 nm) 박리되는 재료의 양이 적지만, 이는 시스템이 서비스를 위해 통기될 때마다 재성장할 수 있다. 이는 잠재적으로 매우 심각한 문제를 야기한다. 추가적으로, 거울들에 허용될 수 있는 증착된 재료의 양은 극히 적다. 오염의 단층의 부분들(Fractions of a monolayer of contamination)이 성능을 상당히 저하시키기에 충분할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 휘발성 산화물들의 형성이 방지되는 방식으로 그리드의 표면을 수정하거나 그리드에 얇은 코팅을 추가하는 것을 제안한다. 이러한 산화물들이 형성되지 않으면, 이러한 산화물들은 박리될 수 없다. 코팅은 EUV 장치의 수소 분위기와 작동 온도 둘 모두를 견딜 수 있어야 한다.
도 6은 금속부(262M)가 보호 코팅(262P)으로 코팅된 수정된 그리드부(262F)를 예시한다. 도 7은 실리콘 그리드부(262S)가 먼저 반사 금속 층(262M')으로 코팅된 후 금속 표면이 보호 코팅(262P)으로 덮인 실리콘계 그리드 구조체를 예시한다. 이러한 층들의 상대 두께는 축척만큼 매우 크지 않다: 층(262M') 및 코팅(262P)은 단지 예시를 위해 과장된 두께로 나타나 있다.
몇몇 타입의 코팅(262P)은, 예를 들어 텅스텐 그리드 재료의 산화를 방지하기 위해 사용될 수 있다. 제 1 형태의 실시예들에서, 코팅은 산화물들을 형성하지 않는 귀금속을 포함한다. 이는 고온에서도 안정해야 함에 따라, 높은 용융점을 갖는 것이 바람직하다. 그러므로, 코팅은 이리듐, 레늄, 로듐, 루테늄 및 백금으로 만들어질 수 있다. 유리하게, 이러한 코팅들은 양호한 IR 반사율을 가지며 수소 분위기를 견딜 수 있을 것으로 예상된다.
제 2 형태의 실시예들에서, 코팅(262P)은 작동 조건들에서도 휘발되지 않는 매우 안정한 산화물을 포함하거나 형성한다. 가능한 산화물들로는 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물 및 하프늄 산화물을 포함한다. 또 다른 형태의 실시예들에서는, 질화물들 또는 탄화물들(예를 들어, SiC)이 또 다른 가능성이며, 그러므로 다이아몬드형 탄소 및 다양한 금속 규화물들(예를 들어, MoSi2)이 있다.
예를 들어, HfO2와 같은 산화물 코팅의 추가적인 장점은 텅스텐의 표면 확산을 늦출 수 있어, 재결정(recrystallization)으로 인한 수명 문제들을 방지하거나 감소시킨다[예를 들어, Schlemmer 외, Proc of the 5th conference on ThermoPhotovoltaic Generation of Electricity, p. 164(2003) 참조].
그리드에 이질의 재료(foreign material)를 증착하는 대신에, 휘발성 산화물들이 형성되는 것을 방지하기 위하여 그리드[금속부(262M) 또는 금속 층(262M')]의 표면이 수정될 수도 있다. 이 재료는, 예를 들어 질화 또는 탄화에 의해 수정될 수 있다. 대안적으로, 표면으로 분리되는 경향이 있는 요소와 함께 합금이 사용될 수 있으며, 상기 요소는 (제 1 형태의 실시예들에서와 같이) 귀금속이거나, (제 2 형태의 실시예들에서와 같이) 안정한 산화물을 형성한다. 일 예시로서, Hf은 W-Hf 합금에서 표면으로 분리될 수 있다[예를 들어, Golubev 외, Technical Physics 48, 776-779 (2003), 또한 http://www.springerlink.com/index/15L4201812058521.pdf 참조].
그리드의 개방 영역 부분 및 이에 따른 EUV 투과를 유지하기 위하여, 코팅(262P)은 충분히 얇아야 한다. 두꺼운 층들이 적외선 흡수의 증가를 초래하여 온도의 상승을 야기할 수 있음에 따라, 이는 특히 산화물 및 다른 비금속 코팅들에 대해 적용된다. 또한, 코팅은 어떠한 구멍들도 포함하지 않고 그리드 벽들을 두루 덮는 것이 바람직하다. IR 반사 금속 코팅은 두께가 < 100 nm인 것이 바람직한 한편, 비반사 코팅은 두께가 < 20 nm인 것이 바람직하다.
코팅은 PVD(물리적 기상 증착), 스퍼터 증착, CVD(화학적 기상 증착) 또는 ALD(원자 층 증착)와 같은 여러 가지 기술들에 의해 증착될 수 있다. CVD 또는 ALD가 사용되는 것이 가장 바람직하며, 이는 최적의 측벽 커버리지(sidewall coverage)를 제공할 것으로 예상되기 때문이다. ALD는 원자 층들을 하나씩 증착하기 위해 자기-제한적 표면 반응(self-limiting surface reaction)의 교번 단계들을 이용한다. 증착될 재료는 전구체를 통해 제공된다. ALD 방법들은 몇몇 금속들, 예를 들어 Mo, Ti, Ru, Pb, Ir, Pt, Rh, Co, Cu, Fe 및 Ni에 대해 알려져 있다. 앞서 언급된 산화물들과 같은 화합물 재료들은 한번에 증착될 수 있거나, 금속 막(예를 들어, 알루미늄)으로서 증착될 수 있으며, 이후 산화될 수 있다.
도 8은 금속 필라멘트(와이어)(300M)의 형태로 된 가열 요소를 포함하는 수소 라디칼 생성기(HRG: 300)를 개략적인 형태로 나타낸다. 전력원(302)으로부터 전류를 이용하여 필라멘트를 가열함으로써, 필라멘트는 수소 분자들을 해리시켜 원자 수소를 형성하기에 충분한 온도로 상승된다. 이 온도는, 예를 들어 1700 내지 1900 ℃일 수 있거나, 필라멘트 재료가 증발하지 않는다면 이보다 높을 수 있다. 이러한 HRG는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 리소그래피 장치의 몇몇 위치들에 배치될 수 있다. 생성기들로부터의 수소 가스 유동은 이후 오염된 표면들을 향해 원자 수소를 이송하며, 이때 원자 수소가 탄소와 반응하여, 펌핑 배출될 수 있는 휘발성 탄화수소(CH4 등)를 형성한다. 실제로는, HRG(300)의 가열 요소에 1 이상의 필라멘트가 존재할 수 있으며, 필라멘트들의 형상은 서로 얽혀 있을 수 있고(convoluted) 및/또는 그리드로 만들어질 수 있음은 물론이다. 필라멘트들 대신에 또는 필라멘트들 이외에도 상이한 형태들의 금속 가열 요소들이 사용될 수 있으며, 필라멘트 형태들은 필수적이지 않다. 예를 들어, HRG로서 사용하기 위한 가열 요소는 도체들로 만들어질 수 있고, 리본, 그리드 또는 그물의 형태를 갖는 것이 사용될 수 있으며, 이러한 것들은 가압될 수 있거나, 시트로부터 절단될 수 있다. 필라멘트(300M)는 단지 일 예시로서 여기에 사용되었을 뿐이다.
사용 시, 구성요소들은 제어되는, 준-진공의 비-산화 분위기를 수용하는 진공 베셀에서 작동되지만, 필라멘트들의 공기 노출은 시스템 제조 및 이송 시에 방지될 수 없다. 장치가 완전히 가동되고 작동한 후조차도, 간헐적인 서비스 작업들은 통기 작업들을 필요로 할 것이며, 이는 구성요소들의 환경에 공기를 재도입한다. 텅스텐 필라멘트 HRG에서 이 오염원을 완화하기 위해, 2010년 6월 10에 출원된 동시-계류 출원 61/353,359를 참조하면, 이는 환원(수소) 분위기에서 그 증발 온도 이하의 제어된 온도에서 소정 주기 동안 필라멘트를 작동시킬 것을 제안한다. 이 동시-계류 출원은 본 명세서에서 인용 참조된다.
SPF 금속 그리드(262M)의 경우에서와 같이, 적합한 금속들은 텅스텐 및 몰리브덴을 포함한다. 이 설명을 위한 예시는 텅스텐이다. 유감스럽게도, 산소 가스(또는 다른 산화제들)와 필라멘트(300M)의 접촉 후, 금속 산화물, 이 예시의 경우 텅스텐 산화물(WOx)의 얇은 층이 표면에 형성될 것이다. 이 WOx 층은 필라멘트가 사전조치 없이 작동 온도로 가열될 때 증발할 수 있으며 또한 증발할 것이다. 그 후, 이 증발된 WOx는 EUV 거울들 및 센서들을 포함하는 표면들 부근에 증착될 것이며, 반사 손실을 야기한다. HRG 세정 유닛들은 공기에 세 달 노출 후 제 1 턴-온 시(on first turn-on) EUV 거울들에 ~0.7의 상대 반사 손실을 유도할 수 있음이 실험들로 밝혀졌다. 이러한 손실은 상당한 것이며, 필라멘트들의 공기 노출은 제조, 이송 및 설치 시에 방지될 수 없다.
또한, 공기 노출은 서비스 중에 장치 SO, IL 또는 PS 내의 진공 환경이 통기될 때 일어난다. 통기 시간을 단축시키는 것은 더 적은 산화를 허용할 것이나, 1 시간의 통기 작업조차도 EUV 거울들에 허용할 수 없는 텅스텐 증착을 야기할 수 있다.
따라서, 휘발성 산화물들의 형성이 방지되는 방식으로 필라멘트(300M)의 표면을 수정하거나 필라멘트에 얇은 코팅을 추가하는 것이 제안된다. 이러한 산화물들이 형성되지 않으면, 이러한 산화물들은 박리될 수 없다. 코팅은 EUV 장치의 수소 분위기와 작동 온도 둘 모두를 견딜 수 있어야 한다.
도 9는 필라멘트(300M)에 형성되거나 적용된 코팅(300P)을 갖는 수정된 HRG(300)을 도시한다. 코팅이 형성되거나 적용될 수 있는 공정들 및 코팅 재료의 선택에 관한 고려사항들은 도 6 및 도 7의 스펙트럼 퓨리티 필터 그리드(262F)의 코팅(262P)과 관련하여 설명된 것들과 동일하다. 산화방지 코팅을 갖는 HRG 필라멘트 및/또는 스펙트럼 퓨리티 필터와 같은 금속 구성요소들을 통합한 도 1 내지 도 4의 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.
필라멘트 HRG는 장치의 어느 한 지점 또는 다수의 지점들에 위치될 수 있으며, 어느 곳에서나 원자 수소의 세정 효과가 유익하게 적용될 수 있다.
휘발성 산화물 형성의 문제가 발생하는 특정 예시들로서 HRG 필라멘트들 및 SPF 그리드들의 형태로 된 금속 구성요소들이 제시되었지만, 본 발명은 이러한 타입들의 구성요소들로 제한되지 않는다. 일반적으로, EUV 리소그래피 장치의 작동 시 상승된 온도에 노출될 여하한의 금속 구성요소에 휘발성 산화물들의 형성을 방지하기 위해 이러한 코팅들이 적용될 수 있다. 요구된다면, 동일한 기술이 EUV 리소그래피 장치의 필드 외부의 구성요소들에 적용될 수 있다. 본 명세서에서 '휘발성'의 정의는 각각의 개별적인 구성요소의 예상되는 작동 온도에 크게 의존한다. 산화물의 증발 온도는 구성요소가 만들어지는 금속에 의존할 것임은 물론이며, 본 예시들의 텅스텐 산화물보다 높거나 낮을 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (15)

  1. EUV 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 구성요소에 있어서,
    상기 구성요소는 적어도 부분적으로 금속으로 만들어지며, 사용 시 준-진공 환경(near-vacuum environment)에 위치되고, 상기 환경에 대하여 상승된 온도에서 작동되며, 작동 이전에 공기 환경에서 상기 금속의 산화물의 형성을 억제하도록 상기 금속의 노출된 표면이 처리되어, 상기 상승된 온도에서 작동 시 상기 산화물의 후속한 증발에 의하여 상기 환경의 오염을 방지하는 구성요소.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속은 텅스텐, 텅스텐 합금, 몰리브덴, 또는 몰리브덴 합금인 구성요소.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속은 상이한 재료로 코팅함으로써 처리되었고, 상기 상이한 재료는 상기 상승된 온도에서 휘발하는 산화물을 형성하지 않는 구성요소.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상이한 재료는 산화에 덜 민감한 상이한 금속을 포함하고, 상기 상이한 금속은, 예를 들어 이리듐, 레늄, 로듐, 루테늄 및 백금 중 하나를 포함하는 구성요소.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 상이한 재료는 상기 금속 자체의 산화물보다 안정한 산화물을 포함하며, 예를 들어 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 및 하프늄 산화물 중 하나인 구성요소.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 상이한 재료는 질화물, 탄화물, 다이아몬드형 탄소, 및 금속 규화물 중 하나를 포함하는 구성요소.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상이한 재료를 형성하기 위해 상기 노출된 표면에서 상기 금속을 수정함으로써 상기 금속이 처리된 구성요소.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 상이한 재료는 상기 금속의 탄화물 또는 질화물인 구성요소.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속은 적어도 하나의 성분이 상기 표면에서 분리되는 경향이 있는 합금을 포함하여, 상기 노출된 표면에서 상기 금속의 조성을 변화시키는 구성요소.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 성분은 산화에 덜 민감한 상이한 금속을 포함하고, 상기 상이한 금속은, 예를 들어 이리듐, 레늄, 로듐, 루테늄, 및 백금 중 하나인 구성요소.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 성분은 상이한 금속이고, 상기 상이한 금속의 산화물은 증발에 덜 민감하며, 예를 들어 알루미늄, 지르코늄 산화물 및 하프늄 중 하나인 구성요소.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    극자외 방사선을 투과하도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터의 형태를 가지며, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 극자외 방사선을 투과시키고 제 2 타입의 방사선의 투과를 억제하도록 복수의 어퍼처들을 갖는 필터부를 포함하며, 상기 필터부는 상기 금속으로 제작되거나 운반 재료로 제작되며, 적어도 부분적으로 상기 금속으로 코팅되는 구성요소.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    원자 가스, 예를 들어 원자 수소의 생성을 위해 상기 환경에서 기체 분자들을 가열하기 위한 가열 요소의 형태를 갖는 구성요소.
  14. 리소그래피 장치에 있어서,
    극자외 방사선을 포함하는 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스;
    상기 방사선을 방사선 빔으로 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 상기 방사선 빔을 패터닝하도록 구성됨 -; 및
    패터닝된 방사선 빔을 타겟 재료 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하고,
    상기 방사선 소스, 상기 조명 시스템, 및 상기 투영 시스템 중 적어도 하나는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 구성요소와 함께 준-진공 환경에 하우징되는(housed) 리소그래피 장치.
  15. EUV 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 금속 구성요소를 제조하는 방법에 있어서,
    적어도 부분적으로 금속으로 상기 금속 구성요소를 형성하는 단계, 및 그 후 작동 이전에 공기 환경에 상기 금속의 산화물의 형성을 억제하기 위해 상기 금속의 노출된 표면을 처리하는 단계를 포함하는 금속 구성요소 제조 방법.
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