KR20170042579A - 진공 시스템, 특히 ｅｕｖ 리소그래피 시스템, 및 광학적 요소 - Google Patents

진공 시스템, 특히 ｅｕｖ 리소그래피 시스템, 및 광학적 요소 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 시스템, 특히 EUV 리소그래피 시스템에 관한 것으로서: 진공 분위기가 내부에 형성되는 진공 하우징, 그리고 또한 진공 분위기 내에서 오염 입자의 영향을 받는 표면(14a)을 갖는 적어도 하나의 구성요소(14)를 포함한다. 오염 입자의 부착 감소를 위해서 표면 구조물(18)이 표면(14a)에 형성되고, 상기 표면 구조물은 웨브(25)에 의해서 서로 분리된 소공-성형된 함몰부(24)를 갖는다. 본 발명은 또한 광학적 요소(14)에 관한 것으로서, 그러한 광학적 요소는: 기재(19), 및 EUV 복사선(6)을 반사하기 위한 다층 코팅(20)을 포함하고, 상기 다층 코팅은 기재(19)에 도포되고, 오염 입자(17)의 부착을 감소시키기 위해서 표면 구조물(18)이 다층 코팅(20)의 표면(14a)에 형성되고, 상기 표면 구조물은 웨브(25)에 의해서 서로 분리된 소공-성형된 함몰부(24)를 갖는다.

Description

진공 시스템, 특히 ＥＵＶ 리소그래피 시스템, 및 광학적 요소{VACUUM SYSTEM, IN PARTICULAR EUV LITHOGRAPHY SYSTEM, AND OPTICAL ELEMENT}
관련 출원에 대한 참조
본원은 2014년 8월 13일자의 독일 특허출원 DE 10 2014 216 118.5의 우선권을 주장하고, 그 특허출원의 전체 개시 내용이 참조에 의해서 본원의 내용을 구성한다.
발명의 배경
본 발명은, 진공 시스템, 특히 EUV 리소그래피 시스템에 관한 것으로서, 그러한 진공 시스템은: 진공 분위기가 내부에 형성되는 진공 하우징, 그리고 또한 진공 분위기 내에서 오염 입자의 영향을 받는 표면을 갖는 적어도 하나의 구성요소를 포함한다. 본 발명은 또한 광학적 요소에 관한 것으로서, 그러한 광학적 요소는: 기재, 그리고 또한 EUV 복사선을 반사하기 위한 다층 코팅을 포함하고, 상기 다층 코팅은 기재에 도포된다.
구체적인 광학적 배열체에서, 예를 들어 EUV 리소그래피 시스템에서, 빔 경로의 적어도 일부를 그리고 이에 따라 또한 따른 광학적 요소의 적어도 하나의 부분을 진공 분위기 내에 배열할 필요가 있다. 그러한 진공 분위기는 전형적으로 EUV 리소그래피 시스템에서 약 10-9　mbar 내지 약 10-1　mbar의 (총) 압력을 갖는다.
본원의 의미 내에서, EUV 리소그래피 시스템은 EUV 리소그래피를 위한 광학적 시스템, 즉 EUV 리소그래피의 분야에서 이용될 수 있는 광학적 시스템으로 이해된다. 반도체 구성요소의 생산을 위한 역할을 하는 EUV 리소그래피 장치와 함께, 광학적 시스템은, 예를 들어, EUV 리소그래피 장치에서 이용되는 포토마스크(또한 이하에서 레티클로 지칭된다)를 검사하기 위한, 또는 구조화되는 반도체 기재(또한 이하에서 웨이퍼로 지칭된다)를 검사하기 위한 검사 시스템, 또는 EUV 리소그래피 장치 또는 그 일부를 측정하기 위해서, 예를 들어 투사 시스템을 측정하기 위해서 이용되는 계측 시스템일 수 있다.
EUV 리소그래피 시스템에서, 그러나 또한 다른 광학적 배열체에서, 진공 분위기 내의 또는 그 내부에 존재하는 잔류 가스 대기 내의 오염 물질 또는 입자의 존재는 완전히 방지될 수 없다. 오염 물질은, 예를 들어, 진공 펌프로부터 기원하는 또는 접착제로부터 탈가스되는 중합체일 수 있다. 오염 물질은 또한, 동작 복사선의 영향 하에서 포토레지스트로부터 탈가스되는 그리고 EUV 리소그래피 시스템의 광학적 요소 상의 또는 진공 분위기 내의 다른 구성요소 상의 탄소 오염을 유도할 수 있는, 웨이퍼 상에 도포된 포토레지스트의 잔류물일 수 있다.
예를 들어 본 출원인 명의의 WO　2009/059614　A1에서 설명된 바와 같이, 하나의 가스 노즐 또는 복수의 가스 노즐의 도움으로 광학적 표면으로부터 오염 물질 또는 입자를 제거하는 것이 공지되어 있다. 이러한 목적을 위해서, 가스 노즐은 세정하고자 하는 표면과 정렬되고, 그러한 피세정 표면은, 예를 들어 활성화된 수소 형태의 또는 수소 라디칼 형태의, 세정 가스의 가스 유동과 접촉된다.
그러한 세정의 효과는 오염 입자가 피세정 표면에 얼마나 강하게 부착되는지에 따라 즉, 표면에 대한 입자의 부착의 강도에 따라 달라진다. 일반적으로, 진공 분위기에서, 입자 피착을 촉진하는 표면, 특히 큰 조도(roughness)를 갖는 표면을 피하여야 하고, 그러한 이유로, 매우 낮은 조도를 갖는 전해연마된 고-등급 강 또는 알루미늄으로 구성된 표면을 갖는 구성요소가 종종 진공 분위기 내에서 이용된다.
DE　10　2009　044　462　A1은 전자기 복사선을 여과하기 위한 광학적 요소를 개시하며, 상기 광학적 요소는 EUV 복사선을 반사하도록 설계된 다층 구조물을 갖는다. 그러한 광학적 요소는 또한 가시광선 내지 적외선 파장 범위 내의 복사선을 회절시키도록 설계된 격자 구조물을 갖는다. 하나의 예에서, 격자 구조물은, 예를 들어 10.6　㎛의 적외선 파장을 갖는 복사선의 상쇄 간섭을 위해서 설계된다. 격자 구조물 상에서, 격자 구조물에 의해서 여과되는 복사선의 파장보다 상당히 더 짧은 적어도 하나 추가적인 파장에서 복사선의 상쇄 간섭을 생성하는, 더 작은 격자 상수 및 깊이를 갖는 부가적인 격자 구조물을 배열할 수 있다.
본 발명의 목적은, 적어도 하나의 표면 상에서의 입자의 부착 감소를 특징으로 하는, 진공 시스템, 특히 EUV 리소그래피 시스템, 그리고 또한 광학적 요소를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 오염 입자의 부착 감소를 위해, 진공 분위기 내에 배열되며 그에 따라 오염 입자와 접촉되는 표면에 표면 구조물이 형성되는, 도입부에서 언급한 유형의 진공 시스템에 의해서 달성되고, 상기 표면 구조물은 웨브(web)에 의해서 서로 분리된 소공-성형된 함몰부(pore-shaped depression)를 갖는다.
발명자는, 마이크로미터의 또는, 적절한 경우에, 나노미터의 자릿수(order of magnitude)의 얕은 깊이를 전형적으로 갖는 소공-성형된 함몰부 즉, 한쪽이 막힌 홀을 갖는 표면 구조물이, 완전히 매끄러운 표면의 경우보다 더 크게 감소된 부착을 나타낼 수 있다는 것을 인지하였다. 소공-성형된 함몰부는 전형적으로 서로 연결되지 않는데, 이는 그러한 함몰부들은 웨브에 의해서 서로 분리되고 전형적으로 표면 위에서 실질적으로 규칙적인 배열로 분포되기 때문이다. 일반적으로, 소공-성형된 함몰부는 실질적으로 직사각형의 깊이 프로파일을 갖는다. 특히, 소공-성형된 함몰부의 측방향 연부는 가능한 한 급경사여야 한다.
부착 감소를 위해서, 표면과 접촉되는 입자는, 표면과의 접촉 면적 내의 상호 작용을 실질적으로 기초로 하는 부착력(adhesion force)을 경험한다는 사실을 이용한다. 접촉 면적은 예를 들어 소위 JKR 모델(K.L. Johnson, K. Kendall, A.D. Roberts, "Surface energy and the contact of the elastic solids", Proc. Roy. Soc. London 324, 301 (1971))에서의 접촉 반경에 의해서 설명될 수 있다. 표면과 직접적으로 접촉하는 입자의 경우에, 입자와 표면의 상호작용은 반데르발스 힘에 의해서 지배되며, 이에 대해서는 L. Gradon의, "Resuspension of particles from surfaces: Technological, environmental and pharmaceutical aspects", Adv. Powder Tech. 20, 17 (2009)를 참조할 수 있다. 반데르발스 힘의 단 범위(short range)로 인해서, 입자와 표면 사이의 짧은 거리는 부착력의 상당한 감소를 이미 초래한다. 거리(d)를 함수로 하는 2개의 상호작용하는 본체들 사이의 에너지(Uvdw)에 대해서는, 이하의 관계식이 일반적으로 적용되며:
Uvdw = - B / d6 (1)
여기에서 B는 상호작용 계수를 나타낸다.
임의 형상의 입자의 부착을 설명하기 위해서, 설명 목적을 위해, (Hamaker에 따른) 쌍 방식의 상호작용의 합계(summation of the pairwise interaction)의 개념에 의존할 수 있으며, 이에 대해서는 H.C. Hamaker의, "The London-van der Waals attraction between spherical particles", Physica IV, 10, 1058 (1937)를 참조할 수 있다. (연관된 표면과 동일한 방식으로) 입자는 유한한 수의 실체(entity)로서 설명될 수 있고, 입자의 각각의 실체의 총 흡착에 대한 기여는 수학식(1)에 따른 고려하의 표면의 실체 모두에 걸친 상호작용 에너지의 합계의 결과로서 발생된다. 비록 이러한 접근방식은 발생되는 매트릭스 효과를 무시하지만, 이는 작은 거리(d)의 경우에 대한 양호한 개산(approximation)이며 그에 따라 이하의 논증에서 유용할 수 있을 것이며, 이에 대해서는 E.M. Lifshitz의, "The theory of molecular attractive forces between solids", Soviet Phys. JETP, 2, 73 (1956)를 참조할 수 있다.
하나의 유리한 실시예에서, 소공-성형된 함몰부는, 표면에 대한 부착이 감소되도록 의도된, 진공 분위기 내의 오염 입자의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 본원의 의미 내에서, 입자의 직경은, 부피가 (일반적으로 비-구형인) 입자의 부피에 상응하는 구체의 해당 직경인 것으로 이해된다. 소공-성형된 함몰부의 직경은 표면이 (반드시 원형일 필요는 없는) 소공-성형된 함몰부의 표면에 상응하는 원의 해당 직경인 것으로 이해된다. 이러한 경우에, 소공-성형된 함몰부의 표면은 진공 분위기에 대면하는 그 상단 측면에서 측정된다.
본원에서 설명된 바와 같은 입자 부착을 감소시키기 위한 표면 구조물의 원리는, 입자와 표면 사이의 접촉 면적에 의해서 표시되는, 입자 내의 근-표면 원자의 가능한 수가 입체 장해(steric hindrance)로 인해서 크게 감소된다는 사실에 의해서 상당히 감소된 모든 쌍 방식의 상호작용의 합계를 기초로 한다. 특정 크기 또는 자릿수를 갖는 입자의 경우에, 이는 전체 면적에 걸쳐 실질적으로 규칙적인 표면 구조물을 갖는 표면에 의해서 달성될 수 있고, 그러한 표면 구조물의 경우에, 소공-성형된 함몰부의 직경은 표면에 대한 부착이 방지되도록 의도된 각각의 오염 입자의 직경보다 작다.
입자의 더 큰 직경 때문에, 입자는 소공-성형된 함몰부 내로 침투할 수 없고, 그에 따라 접촉 면적을 형성하는 웨브의 원주방향 연부 상에 안착된다. 주어진 직경을 갖는 소공-성형된 함몰부는 일반적으로 상당히 큰 입자 직경을 갖는 입자의 부착을 효과적으로 방지할 수 없기 때문에, 상이한 직경들의 소공-성형된 함몰부들을 갖는 표면 구조물, 특히 상이한 자릿수의 직경들을 갖는 소공-성형된 함몰부를 갖는 표면 구조물을 형성하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 경우에, 앞서서 구체화적으로 기재된 직경은 소공-성형된 함몰부의 최소 직경을 구성하고, 그러한 최소 직경은 표면 구조물의 도움으로 표면에 대한 부착이 방지될 수 있는 입자 크기에 대한 하한선을 구성한다.
입자가 웨브의 상단 측면 상에 안착되는 것을 방지하기 위해서, 웨브의 폭이 과다하게 넓게 선택되지 않아야 하는 것이 당연하다. 이는, 예를 들어, 유사하게 오염 입자의 직경보다 더 작은 폭을 갖는 웨브에 의해서 달성될 수 있다. 소공-성형된 함몰부는, 예를 들어 규칙적인, 특히 육각형의 패턴으로 구성요소의 표면에 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 소공-성형된 함몰부는 예를 들어 10　nm 미만의 직경을 갖는다. 앞서서 더 설명되었던 바와 같이, 함몰부의 직경은 표면 구조물의 도움으로 부착이 방지될 수 있는 최소 입자 크기 또는 최소 입자 직경을 규정한다.
바람직하게, 표면 구조물의 웨브 폭은 표면 구조물의 소공-성형된 함몰부의 직경보다 작다. 웨브의 상단 측면에 대한 입자의 부착이 소공-성형된 함몰부 위에 위치된 입자의 부착의 자릿수와 같도록 웨브의 구성이 선택되어야 한다. 이는, 소공-성형된 함몰부의 직경과 웨브의 폭 사이의 적절한 비율의 선택에 의해서 달성될 수 있고, 앞서서 구체화된 바와 같은, 웨브의 폭은 일반적으로 소공-성형된 함몰부의 직경보다 넓지 않아야 한다.
추가적인 실시예에서, 각각의 소공-성형된 함몰부의 깊이는 적어도 각각의 소공-성형된 함몰부의 직경의 절반 만큼 크다. 웨브의 연부 상에 안착되는 입자가 함몰부의 하단에 도달하는 것 그리고 결과적으로 입자와 표면 사이의 접촉 면적이 증가되는 것을 방지하기 위해서, 소공-성형된 함몰부는 과다하게 얕은 깊이를 가지지 않아야 한다.
추가적인 실시예에서, 표면 구조물은 적어도 하나의 주기적 소공 구조물을 갖는다. 주기적 또는 준-주기적 소공 구조물은 (동일한 크기의) 소공-성형된 함몰부 및 (동일한 크기의) 웨브가 규칙적인 패턴을 형성하는 구조물인 것으로 이해된다. 주기적 소공 구조물은 반드시 정확하게 주기적일 필요가 없고, 예를 들어 자가-구조화(self-structuring)를 위한 경우에서와 같이, 상이한 소공-성형된 함몰부들의 직경들 및 상이한 웨브들의 폭들이 실질적으로 동일한 크기인, 실질적으로 주기적 소공 구조물이 존재하는 것으로 충분하다. 소공 구조물의 주기 길이는 소공-성형된 함몰부의 직경과 2개의 인접한 소공-성형된 함몰부들 사이의 웨브의 폭의 합계로서 규정된다. 소공 구조물의 주기성이 입자 직경의 자릿수라면, 입자 부착의 감소와 관련한 그러한 소공 구조물의 효과가 효율적이 된다. 그에 따라, 제공되는 소공 구조물의 결과로서, 특정의 자릿수의 입자의 부착이 방지될 수 있다.
바람직하게, 주기적 소공 구조물이 예를 들어 10 nm 미만의 주기 길이를 갖는다. 소공 구조물의 주기 길이는, 소공 구조물에 의해서 부착이 방지될 수 있는 최소 입자 직경을 규정한다. 앞서서 더 설명되었던 바와 같이, 소공-성형된 함몰부의 직경이 부착 방지를 위한 입자의 직경보다 작을 필요가 있다. 웨브의 폭이 전형적으로 함몰부의 직경보다 크지 않아야 한다.
하나의 개선예에서, 표면 구조물은 제1 주기 길이를 갖는 제1 주기적 소공 구조물, 및 제1 주기적 소공 구조물에 적용되고 제1 주기적 소공 구조물의 주기 길이보다 짧은 제2 주기 길이를 갖는 제2 주기적 소공 구조물을 갖는다. 앞서서 더 설명된 바와 같이, 주기 길이는 표면에 대한 부착이 방지될 수 있는 입자의 직경의 자릿수 또는 최소 입자 직경을 규정한다. 소공 구조물의 주기 길이보다 상당히 더 큰 입자 직경을 갖는 입자는 소공 구조물에 의해서 부착이 효과적으로 방지될 수 없다. 그에 따라, 상이한 입자 직경의 자릿수들을 갖는 입자들이 부착되는 것을 방지하는, 상이한 주기 길이들을 갖는 둘 이상의 소공 구조물을 갖는 표면 구조물을 생성하는 것이 유리하다.
당연하게, 표면 구조물은 제2 주기적 소공 구조물의 주기 길이보다 짧은 제3 주기 길이를 갖는 - 제2 주기적 소공 구조물에 적용되는 - 제3 주기적 소공 구조물을 가질 수 있다. 그에 따라, 표면 구조물은 복수의 상이한 입자 직경의 자릿수들을 갖는 입자가 부착되는 것을 방지하기 위해서 각각 감소되는 주기 길이를 갖는 제4, 제5, 등의 소공 구조물을 또한 가질 수 있다.
하나의 개선예에서, 제1 주기 길이(P1)는 제2 주기 길이(P2)의 크기의 적어도 5배이고, 다시 말해서 P1　>　5　x　P2 가 적용된다. 상이한 입자 직경의 자릿수들을 갖는 입자들이 부착되지 않게 하기 위해서, 소공 구조물의 주기 길이들이 함께 너무 근접하지 않아야 한다. 특히, 제2 주기 길이는 또한 존재할 수 있는 제3 소공 구조물의 제3 주기 길이의 크기의 적어도 5배일 수 있다.
전술한 특성을 갖는 표면 구조물이 다양한 방식으로 생산될 수 있다. 예를 들어, 표면이 포토리소그래픽 프로세스에 의해서 구조화될 수 있다. 비교적 적은 노력으로 표면의 큰-면적 구조화를 실현하기 위해서, 특정 정도의 자가-조립(self-assembly)을 가능하게 하는 구조화 방법에 의존할 수 있다.
알루미늄으로 이루어진 표면을 갖는 구성요소의 경우에, 육각형으로 배열된 소공을 갖는 매우 규칙적인(high ordered) 알루미늄 산화물 층이 적절한 조건(pH, 전해질, 전압 및 온도) 하의 수성 전해질 내에서의 양극 산화에 의해서 생성될 수 있다. 이러한 경우에, A.P. Li 등의 "Hexagonal pore arrays with a 50 - 420　nm interpore distance formed by self-organisation in anodic alumina", J. Appl. Phys. 84 (11), 6023 (1998)의 논문에서 설명된 바와 같이, 예를 들어, 전압을 변화시키는 것에 의해서, 소공 직경을 규정할 수 있고 그에 의해서 몇 나노미터 내지 마이크로미터 범위의 주기성을 실현할 수 있다.
몇 나노미터의 매우 작은 주기성의 경우에, B. Gorzolnik 등의 "Nano-structured micropatterns by combination of block copolymer self-assembly and UV photolithography", Nanotechnology 17, 5027 (2006)에서 설명된 바와 같이, 구조물이 또한, 금속 염이 적재된 블록 중합체의 자가-조립 및 후속 리소그래피 프로세스를 기초로 하는, 미셀라(micellar) 접근방식에 의해서 실현될 수 있다.
상이한 주기 길이들을 갖는 복수의 주기적 소공 구조물의 중첩을 생성하기 위해서, 앞서서 더 설명된 바와 같이, 큰 소공 직경 또는 큰 주기 길이를 갖는 소공 구조물이 제1 구조화 단계에서 먼저 생성되고 작은 주기 길이를 갖는 소공 구조물이 적어도 하나의 후속 구조화 단계에서 생성되는 다중 구조화 프로세스를 이용할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태는, 오염 입자의 부착을 감소시키기 위해서 표면 구조물이 다층 코팅의 표면에 형성되는 도입부에서 언급된 유형의 광학적 요소에 관한 것이고, 상기 표면 구조물은 웨브에 의해서 서로 분리된 소공-성형된 함몰부들을 갖는다. 본 발명의 이러한 양태에서, 오염 입자의 영향을 받는 구성요소는, 앞서서 더 설명된 EUV 리소그래피 시스템 내에서 특히 이용될 수 있는, EUV 리소그래피의 광학적 요소이다. 표면 구조물의 깊이는 너무 크지 않게 선택되어야 하는데, 이는 EUV 복사선에 대한 다층 코팅의 반사율이 과다하게 큰 범위로 손상되는 것을 방지하기 위해서이다. 이러한 경우에, 소공-성형된 함몰부의 깊이는 전형적으로 약 3　㎛ 보다 깊지 않아야 한다. 당연히, 광학적 요소 형태의 구성요소뿐만 아니라 다른 구성요소, 특히 진공 구성요소, 예를 들어 진공 하우징, 또는 진공 분위기 내에 배열되는 센서의 하우징이 앞서서 더 설명된 표면 구조물을 구비할 수 있다.
하나의 실시예에서, 소공-성형된 함몰부는, 표면에 대한 부착이 감소되도록 의도된, 오염 입자의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 앞서서 더 설명되었던 바와 같이, 함몰부의 직경은 표면 구조물의 도움으로 부착이 방지될 수 있는 입자의 최소 직경을 결정한다.
추가적인 실시예에서, 표면에서의 그러한 또는 모든 소공-성형된 함몰부는 예를 들어 10　nm 미만의 직경을 갖는다. 앞서서 설명되었던 바와 같이, 소공-성형된 함몰부의 최소 직경은 표면 구조물에 의해서 부착이 방지될 수 있는 입자의 가장 작은 입자 직경을 규정한다.
일 실시예에서, 표면 구조물의 웨브 폭은 표면 구조물의 소공-성형된 함몰부의 직경보다 작으며, 그에 따라 입자와 표면 사이의 큰 면적의 상호작용이 발생될 수 없다. 웨브의 폭에 대한 소공-성형된 함몰부의 직경을 선택하는 것에 의해서 이러한 비율을 규정하는 것에 대한 대안으로서, 앞서서 더 설명된 바와 같이, 상이한 주기 길이들을 갖는 복수의 주기적 구조물들의 중첩의 부작용으로서 희망 비율이 달성되게 할 수 있는데, 이는 작은 주기 길이를 갖는 소공 구조물의 적용 중에, 더 큰 주기 길이를 갖는 하부에 위치되는 소공 구조물의 웨브가 또한 구조화되기 때문이다.
추가적인 실시예에서, 각각의 소공-성형된 함몰부의 깊이는, 적어도, 각각의 소공-성형된 함몰부의 직경의 절반 만큼 크다. 입자와 소공-성형된 함몰부의 하단 사이의 바람직하지 못한 접촉이 이러한 방식으로 방지될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 표면 구조물은, 바람직하게 예를 들어 10　nm 미만의 주기 길이를 갖는 적어도 하나의 주기적 소공 구조물을 갖는다. 그러한 주기적 소공 구조물은 예를 들어 자가-구조화에 의해서 생성될 수 있다.
하나의 개선예에서, 표면 구조물은 제1 주기 길이를 갖는 제1 주기적 소공 구조물, 및 제1 주기적 소공 구조물의 주기 길이보다 짧은 제2 주기 길이를 가지며 제1 주기적 소공 구조물에 적용되는 제2 주기적 소공 구조물을 갖는다. 앞서서 더 설명된 바와 같이, 이러한 방식으로, 상이한 자릿수들을 갖는 입자 직경을 갖는 입자들의 부착이 방지될 수 있다. 상이한 입자 직경의 자릿수들을 갖는 입자들이 표면에 부착되는 것을 방지하기 위해서, 바람직하게 제1 주기 길이는 제2 주기 길이의 크기의 적어도 5배가 된다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 본 발명에 본질적인 상세 부분을 도시하는 도면의 그림을 참조할 때, 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 이하의 설명으로부터, 그리고 청구범위로부터 명확해진다. 개별적인 특징은 그들 자체에 의해서 개별적으로 실현될 수 있거나, 본 발명의 변형예에서 임의의 희망 조합으로 복수로서 실현될 수 있다.
예시적인 실시예가 개략적인 도면에 도시되어 있고 이하의 설명에서 기술되어 있다.
도 1은 EUV 리소그래피 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 표면 상의 입자의 개략도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는, 평면도로 그리고 단면도로 도시한, EUV 거울의 다층 코팅 상에 형성된 표면 구조물의 개략도이다.
도 4는 상이한 주기 길이들을 갖는 3개의 주기적 소공 구조물을 갖는 표면 구조물의 개략도를 도시한다.
도면에 관한 이하의 설명에서, 동일한 참조 부호가 동일한 또는 기능적으로 동일한 구성요소에 대해서 사용되었다.
도 1은, (동일한 참조 부호로 표시된) 별개의 진공 하우징 내에 수용되고 빔 성형 시스템(2)의 EUV 광원(5)으로부터 진행되는 빔 경로(6) 내에서 연속적으로 배열되는, 빔 성형 시스템(2), 조사 시스템(3) 및 투사 시스템(4)으로 이루어진 EUV 리소그래피 장치(1) 형태의 진공 시스템을 개략적으로 도시한다. 예로서, 플라스마원 또는 싱크로트론이 EUV 광원(5)으로서의 역할을 할 수 있다. 약 5　nm 내지 약 20　nm의 파장 범위 내의 진출 복사선이 먼저 시준기(7) 내에서 포커스된다. 하류의 단색화기(monochromator)(8)의 도움으로, 이중-머리형 화살표에 의해서 표시된 바와 같이, 입사각을 변화시키는 것에 의해서, 희망 동작 파장이 여과되어 분리된다. 기술된 파장 범위에서, 시준기(7) 및 단색화기(8)는 일반적으로 반사적인 광학적 요소로서 구현되고, 적어도 단색화기(8)는 가장 큰 가능한 대역폭을 갖는 파장 범위를 반사시키기 위해서, 그 광학적 표면에서 다층 코팅을 가지지 않는다.
빔 성형 시스템(2) 내의 공간적 분포 및 파장과 관련하여 취급되는 복사선은 제1 및 제2의 반사적인 광학적 요소(9, 10)를 갖는 조사 시스템(3) 내로 도입된다. 2개의 반사적인 광학적 요소(9, 10)는 복사선을 추가의 반사적인 광학적 요소로서의 포토마스크(11) 상으로 지향시키고, 상기 포토마스크는 투사 시스템(4)에 의해서 감소된 축척으로 웨이퍼(12) 상으로 화상화되는(imaged) 구조물을 갖는다. 이러한 목적을 위해서, 제3 및 제4의 반사적인 광학적 요소(13, 14)가 투사 시스템(4) 내에 제공된다.
반사적인 광학적 요소(9, 10, 11, 12, 13, 14) 각각은 EUV 리소그래피 장치(1)의 빔 경로(6) 내에 배열된 광학적 표면(9a, 10a, 11a, 12a, 13a, 14a)을 갖는다. 추가적인, 기계적 구성요소(15)가 또한 투사 시스템(4) 내에, 예를 들어 센서의 또는 부품의 형태로 또는 적절한 경우에 진공 하우징(2)의 하우징 벽의 전체 내부 측면(2a)(또는 다른 진공 하우징(3, 4)의 하우징 벽의 내부 표면(3a, 4a))의 형태로 배열된다. 유사하게, 구성요소(15)는 투사 시스템(4) 내의 진공 분위기(16) 내에 배열된 표면(15a)을 갖는다. 진공 분위기(16)는 진공 펌프(미도시)의 도움으로 생성된다. 빔 성형 시스템(2)의, 조사 시스템(3)의, 그리고 투사 시스템(4)의 진공 분위기(16) 내의 전체 압력은 상이할 수 있다. 전체 압력이 전형적으로 약 10-9　mbar 내지 약 10-1　mbar의 범위이다.
유사하게 도 1에서 식별될 수 있는 바와 같이, 투사 시스템(4)의 진공 분위기(16)는 오염 입자(17)를 포함하고, 그러한 오염 입자는 광학적 요소(9 내지 14)의 표면(9a 내지 14a) 및 기계적 구성요소(15)의 표면(15a)에 영향을 미친다. 도 2는 도시된 예에서 알루미늄으로 이루어진 진공 구성요소인, 기계적 구성요소(15)의 표면(15a)으로부터의 상세 부분을 예로서 도시한다. 이상적인 방식으로 구형으로서 도시된 입자(17)가 구성요소(15)의 평면형의 연마된 표면(15a) 상에 피착되었다. 유사하게 이상적인 방식으로 원형으로 가정되는, 입자(17)와 표면(15a) 사이의 접촉 면적은 접촉 반경(rk)을 가지며, 그러한 접촉 반경은 입자(17)의 직경(dP)에 비해서 상대적으로 크다.
입자(17)와 표면(15a) 사이의 접촉 면적을 감소시키기 위해서, 표면 구조물(18)이 표면(15a)에 적용될 수 있고, 상기 표면 구조물은 입자(17)와 표면(15a)의 접촉 면적을 감소시키고 그에 따라 표면(15a)에 대한 입자(17)의 부착을 감소시킨다. 구성요소(15)의 표면(15a) 상에 제공될 수 있는 그러한 표면 구조물(18)은, 도 1의 EUV 리소그래피 장치(1)의 빔 경로 내의 마지막 광학적 요소(14)의 예를 기초로 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다.
도 3b에서 단면도로 도시된 광학적 요소(14)는 기재(19) 및 그러한 기재(19)에 도포된 다층 코팅(20)을 포함한다. 다층 코팅(20)은 (이격부(21)로 또한 지칭되는) 동작 파장(λB)에서 굴절률의 더 큰 실수부(higher real part)를 갖는 재료의 그리고 (이격부(22)로 또한 지칭되는) 동작 파장(λB)에서 굴절률의 더 작은 실수부를 갖는 재료의 교번적으로 도포된 층들을 포함하며, 흡수부-이격부 쌍이 적층체를 형성한다. 다층 코팅(20)의 이러한 구성은, 결정의 격자 평면이 브래그 반사(Bragg reflection)가 일어나는 흡수부 층에 상응하는 결정을 어느 정도 모사한다(simulate). 개별적인 층(21, 22)의 그리고 반복되는 적층체의 두께는, 어떠한 스펙트럼 또는 각도-의존적 반사 프로파일의 달성이 의도되었는지에 따라서, 전체 다층 코팅(20)에 걸쳐서 일정할 수 있거나 달리 변화될 수 있다. 반사율을 최적화하기 위해서, 흡수부 및 이격부 재료는 전체 적층체에 걸쳐서 일정하거나 달리 변화되는 두께를 가질 수 있다. 또한, 예를 들어 이격부 층(21)과 흡수부 층(22) 사이의 확산 장벽으로서, 부가적인 층을 제공할 수 있다.
광학적 요소(14)가 13.5 nm의 동작 파장(λB)에 대해서 최적화된 본 예에서, 즉 13.5 nm의 파장의 복사선의 실질적으로 수직인 입사에 대해서 최대 반사율을 갖는 광학적 요소(14)의 경우에, 다층 코팅(20)의 적층체는 교번적인 규소 층 및 몰리브덴 층을 갖는다. 이러한 경우에, 규소 층은 13.5　nm에서 굴절율의 더 큰 실수부를 갖는 층(21)에 상응하고, 몰리브덴 층은 13.5　nm에서 굴절율의 더 작은 실수부를 갖는 층(22)에 상응한다. 예를 들어, 동작 파장에 따라서, 몰리브덴 및 베릴륨, 루테늄 및 베릴륨, 또는 란탄 및 B4C와 같은 다른 재료 조합이 유사하게 가능하다.
도 3b에서 식별될 수 있는 바와 같이, 표면 구조물(18)은 다층 코팅(20)의 표면(14a)에 형성되고, 상기 표면 구조물은 웨브(25)에 의해서 서로 분리된 소공-성형된 함몰부(24)를 갖는 주기적 소공 구조물(23)을 가지며, 도 3a에서 식별될 수 있는 바와 같이, 표면 구조물(18)은, 실질적으로 육각형인 구조를 갖는다(각각의 소공-성형된 함몰부(24)는 6개의 추가적인 소공-성형된 함몰부(24)에 의해서 둘러싸인다). 소공-성형된 함몰부(24)는, 도시된 예에서, 소공-성형된 함몰부 위에 배열된 입자(17)의 직경(dP)보다 작은 직경(dV)을 갖는 실질적으로 원형인 기하형태를 갖는다. 도 3b에 도시된 바와 같은 광학적 요소(14)를 통한 단면도에서, 소공-성형된 함몰부(24) 및 웨브(25)는 이원적인 또는 직사각형인 표면 프로파일을 형성하고, 즉 웨브(25)의 측부(flank)가 대략적으로 수직으로 연장되고, 소공-성형된 함몰부(24)의 하단은, 다층 코팅(20)이 도포되는 기재(19)의 평면형 표면에 실질적으로 평행하게 연장된다.
도 3b에서 용이하게 식별될 수 있는 바와 같이, 소공-성형된 함몰부(24)의 직경(dV) 및 웨브(25)의 폭(B)의 합계에 상응하는, 주기적 소공 구조물(23)의 주기 길이(ds)는 입자(17)의 직경(dP)보다 약간 더 길다. 대조적으로, 소공-성형된 함몰부(24)의 직경(dv)은 오염 입자(17)의 직경(dP)보다 약간 더 작다. 그에 따라, 오염 입자(17)와 광학적 요소(14)의 표면(14a) 사이의 접촉 면적은 웨브(25)의 원형 원주방향 연부(25a)에 의해서만 형성되며, 그러한 접촉 면적은 도 2의 입자(17)와 평면형 표면(14a) 사이의 접촉 면적보다 상당히 더 작다.
도시된 예에서, 각각의 소공-성형된 함몰부(24)의 깊이(T)는 소공-성형된 함몰부(24)의 직경(dP)의 크기의 절반보다 다소 깊다. 이러한 방식으로, 소공-성형된 함몰부(24)의 직경(dP)보다 약간 더 큰 구형 입자(17)가 함몰부(24)의 경계를 형성하는 웨브(25)의 원주방향 연부(25a)와 접촉하는 경우에, 그러한 더 큰 구형 입자가 함몰부(24)의 하단 상에 안착되지 않도록, 그리고 표면(14a)과의 접촉 면적이 이러한 방식으로 증가되도록 보장된다.
일반적으로, 소공-성형된 함몰부(24) 위에 위치되는 입자(17)의 부착은 웨브(25) 상에 위치되는 입자(17)의 부착과 같은 자릿수이어야 한다. 함몰부(24)에서의 부착과 웨브(25)에서의 부착의 비율은 소공-성형된 함몰부(24)의 직경(dv)과 웨브(25)의 폭(B) 사이의 비율에 의해서 설정될 수 있다. 원칙적으로, 정확하게 하나의 주기적 소공 구조물(23)을 갖는 표면 구조물(18)의 경우에, 표면 구조물(18)의 웨브(25)의 폭(B)이 표면 구조물(18)의 소공-성형된 함몰부(24)의 직경(dV)보다 작은 경우에 유리한 것으로 입증되었다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 표면 구조물(18)이 2개 이상, 예를 들어 3개의 주기적 소공 구조물(23a 내지 23c)을 갖는 경우에, 웨브(25)의 폭(B)에 부여된 그러한 조건을 충족시키는 것은 일반적으로 필수적이지 않다.
도 4에 도시된 표면 구조물(18)은, 제1 주기 길이(dS1)를 가지고 제1 (평균) 입자 직경(dP1)을 갖는 입자(17a)의 부착을 감소시키는 역할을 하는 제1의 주기적 소공 구조물(23a)을 갖는다. 제2 주기적 소공 구조물(23b)이 제1 주기적 소공 구조물(23a) 상에 중첩되고, 상기 제2 주기적 소공 구조물은 제2의 더 작은 주기 길이(dS2)를 가지고 제2의, 더 작은 입자 직경(dP2)을 갖는 입자(17b)의 부착을 감소시키는 역할을 한다. 제3 주기적 소공 구조물(17c)은 제2 주기적 소공 구조물(17b) 상에 중첩되고, 상기 제3 주기적 소공 구조물은 제2 주기 길이(dS2)보다 짧은 제3 주기 길이(dS3)를 가지고 제2 입자 직경(dp2)보다 작은 제3 입자 직경(dp3)을 갖는 입자(17c)의 부착을 감소시키는 역할을 한다.
앞서서 더 설명된 바와 같이, 미리 규정된 주기 길이(dS1 내지 dS3)를 갖는 주기적 소공 구조물을 갖는 표면 구조물(18)은, 입자 직경(dP1 내지 dP3)이 미리 규정된 자릿수인, 입자(17a 내지 17c)의 부착만을 전형적으로 방지할 수 있다. 도 4에 도시된 표면 구조물은, 자릿수가 상이한 입자 직경들(dP1 내지 dP3)을 갖는 입자(17a 내지 17c)의 부착을 방지하는 역할을 한다. 이러한 목적을 위해서, 주기적 소공 구조물(17a 내지 17c)의 주기 길이들(dS1 내지 dS3)이 서로 너무 근접하지 않을 필요가 있다. 그에 따라, 제1 주기 길이(dS1)는 제2 주기 길이(dS2)의 크기의 적어도 5배 이어야 하고, 제2 주기 길이(dS2)는 제3 주기 길이(dS3)의 크기의 적어도 5배 이어야 한다. 제3의, 즉 가장 짧은 주기 길이(dS3)는, 표면 구조물(18)에 의해서 부착이 방지될 수 있는 최소 입자 직경(dp3)을 규정한다. 도시된 예에서, 제3 주기 길이(dS3)는 예를 들어 10 nm 미만이다.
도 4에 도시된 표면 구조물(18)은 EUV 리소그래피 시스템(1)의 광학적 요소(14)의 표면(14a)과 비-광학적 구성요소(15)의 표면(15a) 모두에서 제공될 수 있다. 물론, 도 3a 및 도 3b에 도시된 표면 구조물(18)이 또한 비-광학적 구성요소(15)의 표면(15a)에 제공될 수 있다. 주기적인 또는 대략적으로 주기적 소공 구조물(23, 23a 내지 23c)의 이용이 유리한 것으로 입증되었는데, 이는, 표면 구조물 또는 표면 구조물들이 자가-조립에 의해서 형성되는 구조화 방법의 도움으로 그러한 구조물이 적용될 수 있기 때문이다.
앞서서 인용된 논문인, A.P. Li 등의 "Hexagonal pore arrays with a 50 - 420　nm interpore distance formed by self-organisation in anodic alumina", J. Appl. Phys. 84 (11), 6023 (1998)에 의해서 설명된 바와 같이, 예로서, 비-광학적 구성요소(15)의 표면(15a)이 알루미늄으로 형성되는 경우에, 도 3a 및 도 3b에 도시된 표면 구조물(18)이 수성 전해질 내에서의 양극 산화에 의해서 생성될 수 있다. 특히, 본원에서 설명된 방법의 경우에, 주기적 소공 구조물(23)의 주기 길이(dS) 또는 각각의 소공-성형된 함몰부(24)의 직경(dV)은 (몇 나노미터로부터 마이크로미터 범위까지의) 넓은 한계들 내에서 인가 전압의 변동에 의해서 변화될 수 있다.
그러나, 표면 구조물(18)은 또한 리소그래픽 방법의 도움으로, 즉 광감성 코팅을 표면(9a, 10a, 13a, 14a, 15a)에 도포하는 것, 감광성 층을 구조화하기 위한 목적으로 감광성 층을 노광시키는 것, 비-구조화된 영역 내의 코팅을 제거하는 것, 그리고 구조화된 코팅에 의해서 보호되지 않는 영역 내에서 소공-성형된 함몰부를 생성하기 위한 목적으로 표면(9a, 10a, 13a, 14a, 15a)을 식각하는 것에 의해서 실현될 수 있다. 후속 단계에서, 식각 마스크로서의 역할을 하는 구조화된 코팅이 희망 표면 구조물(18)을 갖는 표면(9a, 10a, 13a, 14a, 15a)으로부터 완전히 제거된다.
도 4에 도시된 바와 같이 표면 구조물(18)을 생성하기 위해서, 복수의 그러한 리소그래피 구조화 프로세스가 연속적으로 실시될 수 있다. 몇 나노미터의 매우 작은 구조물, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같은 제3 주기 길이(dS3)를 갖는 제3 주기적 소공 구조물(23c)을 생성하기 위해서, 미셀라 접근방식이 구조화를 위해서 이용될 수 있고, 이러한 접근방식은, - 앞서서 더 설명된 - "Nano-structured micropatterns by combination of block copolymer self-assembly and UV photolithography", Nanotechnology 17, 5027 (2006)라는 논문에서 설명된 바와 같이, 후속 리소그래피 프로세스와 함께 금속 염이 적재된 블록 중합체의 자가-조립을 기초로 한다.
요약하면, 진공 분위기(16) 내에 배열되고 그에 따라 입자 직경이 일반적으로 거시적 범위 이내가 아닌 오염 입자(17)의 영향을 받는 표면(9a, 10a, 13a, 14a, 15a)에 표면 구조물(18)을 제공하는 것에 의해서, 표면(9a, 10a, 13a, 14a, 15a)에 대한 이러한 입자(17)의 부착의 효과적인 감소를 달성할 수 있다. 표면(9a, 10a, 13a, 14a, 15a)에 부착되지 않은 입자(17)는, 흡입(진공 펌프)에 의한 추출에 의해서, 진공 시스템, 예를 들어 EUV 리소그래피 시스템(1)으로부터 제거될 수 있다.

Claims (17)

  1. 기재(19), 및
    EUV 복사선(6)을 반사하기 위한 다층 코팅(20)으로서, 상기 다층 코팅은 상기 기재(19)에 도포되는, 다층 코팅
    을 포함하는, 광학적 요소(14)에 있어서,
    오염 입자(17)의 부착을 감소시키기 위해서 표면 구조물(18)이 상기 다층 코팅(20)의 표면(14a)에 형성되고, 상기 표면 구조물은 웨브(25)에 의해서 서로 분리된 소공-성형된 함몰부(24)를 가지며, 상기 소공-성형된 함몰부(24)는 표면(14a)에 대한 부착이 감소되도록 의도된 입자(17)의 직경(dP)보다 작은 직경(dV)을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학적 요소(14).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소공-성형된 함몰부(24)는 10 nm 미만의 직경(dv)을 갖는, 광학적 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 표면 구조물(18)의 웨브 폭(B)은 상기 표면 구조물(18)의 소공-성형된 함몰부(24)의 직경(dv)보다 좁은, 광학적 요소.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 소공-성형된 함몰부(24)의 깊이(T)는 적어도 각각의 소공-성형된 함몰부(24)의 직경의 절반(dV/2) 만큼 큰, 광학적 요소.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 구조물(18)이 적어도 하나의 주기적 소공 구조물(23, 23a 내지 23c)을 갖는, 광학적 요소.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 주기적 소공 구조물(23, 23a 내지 23c)이 10 nm 미만의 주기 길이(dS, dS3)를 갖는, 광학적 요소.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 표면 구조물(18)은 제1 주기 길이(dS1)를 갖는 제1 주기적 소공 구조물(23a), 및 상기 제1 주기적 소공 구조물(23a)의 주기 길이(dS1)보다 짧은 제2 주기 길이(dS2)를 가지며 상기 제1 주기적 소공 구조물(23a)에 적용되는 제2 주기적 소공 구조물(23b)을 구비하는, 광학적 요소.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 주기 길이(dS1)는 상기 제2 주기 길이(dS2)의 크기의 적어도 5배인, 광학적 요소.
  9. 진공 시스템, 특히 EUV 리소그래피 시스템(1)이며:
    진공 분위기(16)가 내부에 형성되는 진공 하우징(2, 3, 4), 및
    상기 진공 분위기(16) 내에서 오염 입자(17)의 영향을 받는 표면(2a, 3a, 4a, 9a, 10a, 13a, 14a, 15a)을 갖는 적어도 하나의 구성요소(2, 3, 4, 9, 10, 13, 14, 15)를 포함하고,
    오염 입자(17)의 부착을 감소시키기 위해서 표면 구조물(18)이 상기 표면(2a, 3a, 4a, 9a, 10a, 13a, 14a, 15a)에 형성되고, 상기 표면 구조물은 웨브(25)에 의해서 서로 분리된 소공-성형된 함몰부(24)를 가지며, 상기 표면 구조물(18)을 갖는 상기 구성요소가 상기 진공 하우징(2, 3, 4)인, 진공 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 소공-성형된 함몰부(24)는, 상기 표면(14a)에 대한 부착이 감소되도록 의도된, 상기 진공 분위기(16) 내의 오염 입자(17)의 직경(dP)보다 작은 직경(dV)을 갖는, 진공 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 소공-성형된 함몰부(24)가 10 nm 미만의 직경(dv)을 갖는, 진공 시스템.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 구조물(18)의 웨브 폭(B)이 상기 표면 구조물(18)의 소공-성형된 함몰부(24)의 직경(dv)보다 좁은, 진공 시스템.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 소공-형상의 함몰부(24)의 깊이(T)는 적어도 각각의 소공-성형된 함몰부(24)의 직경의 절반(dV/2) 만큼 큰, 진공 시스템.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 구조물(18)이 적어도 하나의 주기적 소공 구조물(23, 23a 내지 23c)을 갖는, 진공 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 주기적 소공 구조물(23, 23a 내지 23c)이 10 nm 미만의 주기 길이(dS, dS3)를 갖는, 진공 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 표면 구조물(18)은 제1 주기 길이(dS1)를 갖는 제1 주기적 소공 구조물(23a), 및 상기 제1 주기적 소공 구조물(23a)의 주기 길이(dS1)보다 짧은 제2 주기 길이(dS2)를 가지며 상기 제1 주기적 소공 구조물(23a)에 적용되는 제2 주기적 소공 구조물(23b)을 갖는, 진공 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 주기 길이(dS1)는 상기 제2 주기 길이(dS2)의 크기의 적어도 5배인, 진공 시스템.
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