KR20170070030A - Euv 리소그래피 시스템 및 동작 방법 - Google Patents

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칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
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Abstract

본 발명은 EUV 리소그래피 시스템(1)의 진공 환경(17) 내에 배열된 광학면(13a, 14a)을 갖는 적어도 하나의 광학 요소(13, 14), 및 적어도 하나의 실리콘 함유면(29a)이 배열되어 있는 진공 환경(17) 내로 수소를 공급하기 위한 공급 디바이스(27)를 포함하는 EUV 리소그래피 시스템(1)에 관한 것이다. 공급 디바이스(27)는 진공 환경(17) 내로 산소 함유 가스를 또한 공급하기 위해 설계되고, 적어도 하나의 실리콘 함유면(29a)에서 그리고/또는 광학면(13a, 14a)에서 산소 부분 압력(PO2)을 설정하기 위한 계량 디바이스(28)를 갖는다.

Description

EUV 리소그래피 시스템 및 동작 방법 {EUV LITHOGRAPHY SYSTEM AND OPERATING METHOD}
본 발명은 EUV 리소그래피 시스템의 진공 환경 내에 배열된 광학면을 갖는 적어도 하나의 광학 요소, 및 진공 환경 내로 수소를 공급하기 위한 공급 디바이스를 포함하는 EUV 리소그래피 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 EUV 리소그래피 시스템을 동작하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 출원의 의미 내에서, EUV 리소그래피 시스템은 EUV 리소그래피용 광학 시스템, 즉 EUV 리소그래피의 분야에서 사용될 수 있는 광학 시스템인 것으로 이해된다. 반도체 부품을 제조하는 역할을 하는 EUV 리소그래피 장치 이외에, 광학 시스템은 예를 들어, EUV 리소그래피 장치에 사용되는 포토마스크(이하에 또한 레티클이라 칭함)를 검사하기 위한, 패터닝될 반도체 기판(이하에 또한 웨이퍼라 칭함)을 검사하기 위한 검사 시스템, 또는 EUV 리소그래피 장치 또는 그 부분을 측정하기 위해, 예를 들어 투영 시스템을 측정하기 위해 사용되는 계측 시스템일 수 있다. 이러한 EUV 리소그래피 시스템에서, 통상적으로 반사 광학 요소, 예를 들어 반사 다층 미러가 하나 또는 복수의 하우징 또는 진공 챔버 내의 진공 환경 내에 배열된다.
WO 2004/104707 A2호는 적어도 하나의 광학 요소를 세척하기 위한 장치 및 방법을 개시하고, 지배적인 반응 조건에 따라, EUV 방사선 소스의 방사선에 실질적으로 투명한 반응 파트너가 광학 부품으로부터 이를 제거하기 위해 오염 침착물(deposit)과 화학적으로 반응하도록 공급 디바이스를 거쳐 진공 챔버 내로 진입된다. 반응 파트너는 지배적인 반응 조건 하에서 침착물을 갖는 휘발성 반응 생성물을 형성하는 수소 함유 물질일 수 있다. 광학 부품을 제외하고, 진공 챔버 내의 나머지 성분은 부가의 반응 가스, 예를 들어, 산소 또는 수소의 국부적인 첨가에 의해 화학적으로 부동태화될(passivated) 수 있고, 또는 휘발성 물질이 비휘발성 물질로 변환될 수 있다. 예를 들어 분자 수소의 형태의 반응 파트너는 세척 효과를 강화하기 위해 부가의 여기 디바이스에 의한 조사에 의해 또는 EUV 방사선 소스의 방사선에 의해 래디칼(radical)로 변환될 수 있다.
EUV 리소그래피 시스템에서, 수소는 또한 퍼지 가스로서 또는 불활성 가스로서 분자 형태로 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 본 출원인의 명의의 WO 2008/034582 A2호는 오염 물질이 부분 하우징의 주위로부터 진입하는 것을 더 어렵게 하기 위해, 퍼지 가스로, 예를 들어 수소로 퍼지되는 경계 한정된 부분 체적(미니-환경)을 갖는 부분 하우징 내로 EUV 리소그래피 시스템의 특히 광학면의 오염의 위험시에 부품의 국부적인 캡슐화를 수행하는 것을 개시하고 있다. 미니-환경 내에 방출된 입자는 퍼지 가스 유동과 혼입되고 출구를 거쳐 주위 내로 운반되도록 의도된다. 그러나, 퍼지 가스로서 사용된 수소는 또한 EUV 방사선에 노출되고, 래디칼로 변환될 수 있고, EUV 방사선이 충분한 에너지를 가지면 특히 이온화될 수 있다.
이온화된 수소는 추가의 이온화된 종과 함께 그리고 전자와 함께, 이하에 수소 플라즈마라 칭하는 플라즈마를 EUV 리소그래피 시스템의 잔류 가스 분위기 내에 형성한다. 수소 이온의 또는 수소 래디칼의 플라즈마 밀도 및 에너지는 EUV 방사선의 파워가 증가함에 따라 증가한다. 탄소 또는 탄화수소 오염물에 관한 수소 플라즈마의 세척 작용의 결과로서 상기에 더 설명된 긍정적인 효과 이외에, EUV 방사선에 의해 발생된 수소 플라즈마는 또한 부정적인 효과도 갖는다.
수소 플라즈마는 예를 들어, 진공 환경 내에 배열되고 특정 임계 재료, 특히 주석 또는 아연과 같은 금속을 포함하는 부품과 접촉시에 반응하여, 진공 환경 내로 탈가스되는(outgassed) 즉시 휘발성 수소 또는 하이드라이드 화합물 또는 하이드라이드 착화물(이하, 하이드라이드)을 형성한다. 탈가스된 하이드라이드는 광학 요소의 광학면 상에 오염 물질로서 침착되고, 거기에 존재하는 재료와 반응하여 예를 들어 금속 합금과 같은 저휘발성의 화학적 화합물을 형성한다. 하이드라이드의 형성은 물리적 부식(스퍼터링의 결과로서)이 개시되는 임계값 미만의 화학 반응이다.
수소 플라즈마 때문에 탈가스되고 광학면 상에 침착된 오염 물질은 일반적으로, 예를 들어 탄화수소 화합물의 형태로 통상적으로 발생하는 다른 오염물보다 광학면으로부터 제거가 훨씬 더 어렵다. 광학 요소는 통상적으로 적어도 부분적으로는 하이드라이드의 형태의 침착물 때문에 이들의 기능성을 손실한다. 특히, 광학 요소의 반사율이 감소할 수 있고, 그 결과로서 EUV 리소그래피 시스템의, 특히 EUV 리소그래피 장치의 처리량이 감소한다.
본 발명의 목적은 적어도 하나의 광학 요소의 광학면 상의 오염 물질의, 특히 하이드라이드의 침착이 감소되는 EUV 리소그래피 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 적어도 하나의 실리콘 함유면, 즉 실리콘 함유 재료로 구성된 표면이 진공 환경 내에 배열되고, 공급 디바이스는 진공 환경 내로 산소 함유 가스를 부가적으로 공급하기 위해 설계되고, 공급 디바이스는 적어도 하나의 실리콘 함유면에서 그리고/또는 광학면에서 산소 부분 압력을 설정하기 위한 계량 디바이스를 갖는, 서두에 언급된 유형의 EUV 리소그래피 시스템에 의해 성취된다.
상기에 더 설명된 금속 이외에, 실리콘 또는 실리콘 함유 화합물, 예를 들어, SiO2는 또한 이들이 수소 플라즈마에 노출되면 즉시 휘발성 하이드라이드를 형성하는 재료이다. 실리콘의 하이드라이드(실란) 또는 실리콘 자체는 광학 요소의 광학면 상에 침착하고 거기에 제거가 어려운 오염물을 형성할 수 있다.
EUV 리소그래피 시스템의 진공 환경 내에 배열된 광학 요소의 광학면 상의 실리콘 함유 물질의 침착을 회피하기 위해, 본 발명은 진공 환경에 저농도의 산소를 공급하는 것을 제안한다. 상이한 맥락에서, 즉 수소 플라즈마 내에서의 실리콘의 에칭 처리 중에([the article "Role of Oxygen Impurities in Etching of Silicon by Atomic Hydrogen", Stan Veprek et al., J. Vac. Sci. Technol. A, Vol. 26, No. 3, 2008] 참조), 에칭 속도는 소량의 산소(> 10 ppm)가 수소 플라즈마에 공급될 때 감소하고, 특정 산소 농도 초과에서(> 70 ppm), 실리콘은 더 이상 수소 플라즈마 내에서 에칭되지 않는 것으로 관찰되었다. 상기 문헌에 따르면, 이는 실리콘 산화물(SiOx 또는 SiO2)로 구성된 부동태화층이 실리콘의 표면에 형성되고 수소 플라즈마에 의한 상기 부동태화층의 화학적 에칭이 단지 대략 1200℃ 초과의 매우 높은 온도에서만 가능하다는 사실에 기인한다.
진공 환경 내로 산소를 공급하기 위해, 공급 디바이스는, 실리콘 함유 재료를 포함하는 표면에서 그리고/또는 광학면에서 산소의 농도 또는 산소 부분 압력을 미리 규정된 값으로, 특히 산소 부분 압력이 그 내에 잔류해야 하는 최소값과 최대값 사이의 미리 규정된 간격으로 설정하기 위해, 계량 디바이스를 갖는다.
산소 부분 압력이 실리콘 함유 재료를 포함하는 표면에서 증가함에 따라, 수소 플라즈마 및 따라서 실리콘 화합물의 형성의 결과로서 에칭 속도가 감소하는데, 즉 산소 부분 압력이 증가함에 따라, 더욱 더 적은 실란이 진공 환경 내로 방출된다는 것이 발견되었다. 실리콘 함유면의 영역에서 그리고 광학면의 영역에서의 모두에서 진공 환경 내로 충분한 양의 산소를 첨가함으로써, 광학면 상의 저휘발성의 실란의 또는 실리콘 화합물의 침착을 효과적으로 방해하는 것이 가능하다.
그러나, 진공 환경 내의 산소 부분 압력은, 진공 환경 내에 배열된 재료의 산화를 회피하기 위해, 과도하게 높도록 선택되지 않아야 한다. 예로서, 산소는 광학면에 제공된 캡핑층을 산화하고, 광학 요소의 반사 다층 시스템을 보호하는 역할을 할 수 있다. 다층 시스템의 또는 다층 시스템의 개별층의 산화가 또한 가능하다. 진공 환경 내의, 더 정확하게 말하면, 실리콘 함유면에서 그리고/또는 광학면에서 산소 부분 압력을 위한 적합한 값은 따라서, 통상적으로 그 내에서 한편으로는 광학면 상의 실리콘 화합물의 침착이 효과적으로 감소될 수 있고 다른 한편으로는 광학면의 또는 가능하게는 거기에 존재하는 캡핑층의 산화가 실질적으로 회피될 수 있는 비교적 소형 프로세스 윈도우에 제한된다.
계량 디바이스는 산소 부분 압력의 원하는 값 또는 각각의 표면에서 미리 규정된 간격 또는 프로세스 윈도우 내의 값이 얻어지도록 선택된 유량(예를 들어, mbar l/s 단위의) 또는 체적 유량을 갖는 산소를 공급 디바이스에 공급하는 역할을 한다. 이 경우, EUV 리소그래피 시스템에서, 진공배기 후에 특정 동작 기간 후에, 진공 환경 내에 존재하는 가스의 유량 및 부분 압력이 시간 경과에 따라 실질적으로 일정한 동적 평형 또는 정상 상태가 설정된다는 사실을 사용하는 것이 가능하다.
진공 환경 내에 존재하는 가스의 부분 압력은 통상적으로 EUV 리소그래피 시스템 내의 모든 위치에서 동일한 크기를 갖지 않고, 오히려 위치 의존성 구배를 갖는다는 것은 말할 필요도 없다. 이들 구배는 실리콘 함유면에서 그리고/또는 광학면에서 원하는 산소 부분 압력 또는 부분 압력 범위를 설정하기 위해 계량 디바이스에 의해 고려된다. 계량 디바이스는 EUV 리소그래피 시스템 내의 상이한 위치에서 구배 또는 부분 압력이 예를 들어 진공 시뮬레이션에 기초하여 공지되면, 대응값을 거쳐 산소 유량의 개루프 제어를 수행할 수 있다. 그러나, 센서의 보조에 의해 각각의 표면의 영역에서 산소 부분 압력을 측정하고, 산소 부분 압력의 폐루프 제어를 위한 계량 디바이스 내의 측정된 값을 사용하는 것이 또한 가능하다.
이상적으로, 실리콘 함유면에서 그리고 광학면에서의 모두에서 산소 부분 압력은 계량 디바이스의 보조에 의해 설정된다. 특히 광학면 및 실리콘 함유면이 서로로부터 너무 멀리 이격되어 있지 않으면, 예를 들어 이들이 공통 진공 챔버 내에 배열되면, 각각의 표면에서 산소 부분 압력이 이 경우 단지 약간만 상이하기 때문에, 단일 공급 라인을 거쳐 또는 단일의 출구 개구를 거쳐 실리콘 함유면에 그리고 광학면에의 모두에 산소를 공급하는데 충분할 수 있다.
일 실시예에서, 계량 디바이스는 실리콘 함유면에서 그리고/또는 광학면에서 5×10-6 mbar 초과, 바람직하게는 9×10-6 mbar 초과의 산소 부분 압력을 설정하기 위해 설계된다. 5×10-6 mbar 초과의 산소 부분 압력은 광학면 상의 실리콘 화합물의 침착의 상당한 감소를 미리 가능하게 하고, 9×10-6 mbar의 산소 부분 압력은 가능하게는 1차수 크기만큼 광학면 상의 실리콘 화합물의 침착을 감소시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 계량 디바이스는 실리콘 함유면에서 그리고/또는 광학면에서 2×10-5 mbar 미만, 바람직하게는 5×10-5 mbar 미만의 산소 부분 압력을 설정하기 위해 설계된다. 상기에 더 설명된 바와 같이, 특히 광학면에서 산소 부분 압력은 광학면에 존재하는 재료의 산화를 방지하기 위해, 과도하게 높지 않아야 한다. 예로서 물과 같은 광학면 상에 비교적 큰 정도로 흡착하는 종 내의 산소가 진공 환경 내로 도입되면, 이는 통상적으로 예를 들어 분자 산소의 형태의 광학면 상에 약하게 흡착하거나 비교적 높은 정도로 탈착하는 종 내의 산소가 진공 환경으로 공급되는 경우보다 더 고도로 산화하는 효과를 갖는다. 후자의 경우, 수소 부분 압력은 따라서 통상적으로 예로서 최대 5×10-5 mbar로 더 크도록 선택될 수 있는데, 여기서 적어도 광학면에서 산소 부분 압력은 일반적으로 적어도 1차수의 크기만큼 더 낮아야 한다. 광학면은 진공 환경 내의 실리콘 함유면과 함께 배열되기 때문에, 실리콘 함유면에서 산소 부분 압력은 종종 광학면에서 유사한 산소 부분 압력을 유도한다.
다른 실시예에서, 산소 함유 가스는 산소, 물, (정화된) 공기 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 산소는 진공 환경 내로 분자 형태로 도입될 수 있지만, 예를 들어, 정화된 공기의 형태의 복수의 가스의 혼합물 내의 산소를 진공 환경 내로 제공하는 것이 또한 가능하다. 정화된 공기는 예로서, EUV 리소그래피 시스템을 위한 퍼지 가스로서 적합한 공기, 예를 들어 소위 "극청결 건조 공기(extreme clean dry air: XCDA)"일 수 있다. 이 경우, 가능하게는 예로서 마스크의 환경을 퍼지하기 위한 퍼지 가스로서 임의의 방식으로 가능하게 존재하는 정화된 공기는 적합한 위치에서 EUV 리소그래피 장치의 진공 환경으로 공급될 수 있다. 산소는 진공 환경으로 공급된 공기 내의 화학적 화합물의 형태로 또한 존재할 수 있는데, 예를 들어 산소 함유 가스는 물(H2O)일 수 있다.
일 전개에서, 실리콘 함유면은 (반사) 광학 요소의 기판에 형성된다. 기하학적 공차 및 안정성으로 구성된 극단적으로 엄격한 요구 때문에, EUV 리소그래피 시스템을 위한 광학 요소를 위한 기판 재료는 통상적으로 매우 낮은 열팽창 계수(CTE)를 갖는다. CTE에 관한 엄격한 요구를 만족하는 제1 재료 그룹은 도핑된 실리케이트 유리, 예로서 이산화티타늄으로 도핑된 실리케이트 또는 석영 유리이다. 상업적으로 입수 가능한 하나의 이러한 실리케이트 유리는 상표명 ULE®(Ultra Low Expansion 유리) 하에서 Corning Inc.에 의해 판매된다. EUV 미러를 위한 기판으로서 적합한 제2 재료 그룹은, (SiO2 함유) 유리 상에 대한 결정 상의 비가 상이한 상들의 열팽창 계수가 특정 온도 범위에서 서로 거의 상쇄하는 이러한 방식으로 설정되는 유리 세라믹이다. 이러한 유리 세라믹은 예로서 상표명 Zerodur® 하에서 Schott AG에 의해 또는 상표명 Clearceram® 하에서 Ohara Inc.에 의해 제공된다. EUV 리소그래피에 사용을 위한 광학 요소의 제조를 위해 통상적으로 사용되는 기판은 따라서 통상적으로 실리콘 화합물의 형태의, 통상적으로 SiO2의 형태의 실리콘을 함유한다.
반사 광학 요소의 기판은 통상적으로 원주방향 측면 및 적어도 부분 영역에서 코팅되지 않고 따라서 진공 환경과의 계면을 형성하는 전방측에서 그리고 후방측에서 영역을 가져, 실란이 거기에 존재하는 수소 플라즈마와의 접촉에 의해 형성될 수 있게 된다. 이 경우, 실란이 그 위에 침착할 수 있는 광학면은 기판의 코팅된 상부측 상에 그리고 따라서 실리콘 함유면에 바로 근접하여 배열된다. 일반적으로, 따라서 이 경우, 2개의 표면에서 산소 부분 압력은 일반적으로 단지 약간만 상이하기 때문에, 산소 함유 가스가 공통 공급 라인 또는 출구 개구를 거쳐 양 표면에 공급되면 충분하다.
적절한 경우, 광학 요소의 광학면 및 실리콘 함유면은 하나의 동일한 표면일 수 있다. 이 경우, 광학 요소의 광학면은 실리콘 함유 재료로부터 형성된다. 이는 예를 들어, 광학 요소가 코팅을 갖는 경우, 그 캡핑층은 실리콘 함유 재료, 예를 들어 실리콘 니트라이드 또는 SiO2를 함유하거나 상기 재료로 이루어지는 경우 일 수 있다. 그러나, 일반적으로, 실리콘 함유면은 광학면에 대응하지 않는 (다른) 표면을 형성한다.
일 다른 실시예에서, 실리콘 함유면은 EUV 빔 경로 내에 배열되지 않은 부품에 형성된다. 부품은 따라서 EUV 방사선의 반사를 위한 광학 요소는 아니다. 부품은 예를 들어, 진공 환경으로부터, 예로서 CCD 칩의 형태의 센서 영역을 분리하는 센서의 검사 윈도우일 수 있다. 실리콘(반드시 SiO2의 형태일 필요는 없음)을 함유하는 표면을 갖고 실란의 형성이 충분히 높은 산소 부분 압력의 발생에 의해 억제될 수 있는 다른 부품이 또한 진공 환경 내에 배열될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
다른 실시예에서, 공급 디바이스는 산소 함유 가스가 적어도 하나의 실리콘 함유면에 그리고/또는 광학면에 시야선을 따라 나타나게 하도록 배열되고 정렬되는 출구 개구를 갖는다. 이 경우, 출구 개구의 중간부 또는 중심을 통해 연장하는 수직 방향은 실리콘 함유면 및/또는 광학면을 교차한다. 이 방식으로, 산소 함유 가스는 정렬된 방식으로 각각의 표면에 의도적으로 인가될 수 있다. 이 방식으로, 비교적 낮은 유량이 원하는 산소 부분 압력을 발생하기 위해 요구되고, 환경과 비교하여 증가된 산소 부분 압력이 각각의 표면에 의도적으로 인가될 수 있다. 이 경우 마찬가지로 일반적으로 원하는 산소 부분 압력이 각각의 표면에서 얻어질 수 있기 때문에, 출구 개구는 반드시 광학면과 그리고/또는 실리콘 함유면과 시야선을 따라 배열될 필요는 없다는 것은 말할 필요도 없다.
다른 실시예에서, 공급 디바이스는 수소 및 산소 함유 가스가 공통 공급 라인의 출구 개구를 거쳐 진공 환경 내로 나타나게 하도록 설계된다. 이는 진공 환경 내로 수소를 공급하기 위한 출구 개구가 예를 들어 퍼지 가스로서 수소를 사용하기 위해, 미리 임의의 방식으로 존재하는 경우에 대해 특히 유리하다. 이 경우, 수소를 위한 출구 개구는 광학면에 시야선을 따라 정렬될 수 있어, 특히 실리콘 함유면이 광학 요소 자체에 형성되면, 광학면이 또한 실리콘 함유면에 산소 함유 가스를 공급하기 위해 사용될 수 있게 된다.
다른 실시예에서, 광학 요소는 하우징의 내부 내에 배열된 진공 챔버 내에 배열되고, 여기서 진공 챔버는 진공 챔버를 내부에 연결하는 출구를 갖는다. 진공 챔버 내에는, 본 출원의 내용에 참조로서 합체되어 있는, 예를 들어 서두에 언급된 WO 2008/034582 A2호에 설명되어 있는 바와 같이, 적어도 직접 광학면에서 오염 물질의 부분 압력이 진공 챔버가 배열되어 있는 하우징의 내부 내의 오염 물질의 부분 압력보다 낮은 소위 "미니-환경"이 발생할 수 있다.
오염 물질의 부분 압력의 감소를 성취하기 위해, 퍼지 가스로, 예를 들어 수소로, 진공 챔버의 적어도 하나의 부분 영역을 퍼지하는 퍼지 디바이스가 제공될 수 있다. 진공 챔버 내로 도입된 퍼지 가스는 예를 들어 관형 채널의 형태로 구체화될 수 있는 출구를 거쳐 진공 챔버로부터 나타나고, 하우징의 내부에 진입한다. 통상적으로, 하우징의 내부 내의 진공 챔버의 내부로부터 퍼지 가스 유동을 발생하기 위해, 적어도 하나의 광학 요소가 배열되어 있는 진공 챔버 내에서보다 낮은 총 압력이 보급되어 있다.
진공 챔버가 배열되어 있는 하우징은 특히 EUV 리소그래피 장치의 형태의 EUV 리소그래피 시스템의 빔 발생 시스템, 조명 시스템 또는 투영 시스템일 수 있다. 통상적으로, EUV 리소그래피 장치의 경우, EUV 방사선의 빔 경로는 복수의 상호연결된 진공 하우징 내에 실질적으로 완전히 연장하는데, 즉 EUV 방사선의 실질적으로 전체 빔 경로가 복수의 상호연결된 "미니 환경" 내에 캡슐화되고, 퍼지 가스가 각각의 "미니 환경"을 형성하는 진공 챔버 또는 진공 챔버들로부터 내부로 그를 통해 나타날 수 있는 출구 또는 출구들은 제외하고, 하우징에 대해 또는 개별 하우징부에 대해 가스 기밀 방식으로 분리된다.
일 전개에서, 공급 디바이스는 산소 함유 가스 및 퍼지 가스, 특히 수소가 진공 챔버의 진공 환경 내로 나타나게 하기 위해 진공 챔버 내에 배열된 출구 개구를 갖는다. 이 경우, 산소 함유 가스는 적어도 하나의 실리콘 함유면이 통상적으로 광학면에 추가하여 배열되어 있는 진공 챔버 내로 퍼지 가스, 통상적으로 수소와 함께 안내된다.
다른 실시예에서, 공급 디바이스는 하우징의 내부로 산소 함유 가스를 공급하기 위해 출구 개구를 갖는 공급 라인을 갖는다. 이 경우, 산소 함유 가스는 EUV 방사선의 빔 경로를 캡슐화하는 진공 챔버(들) 외부의 하우징 내로 도입된다. 이는 내부 내에 가능하게 존재하는 실리콘 함유면 상에 직접 작용하고 상기 실리콘 함유면에 원하는 산소 부분 압력을 설정하는 것을 가능하게 한다. 내부 내로의 퍼지 가스 유동을 발생하기 위한 진공 챔버의 출구 또는 출구들은 통상적으로, 내부로부터 진공 챔버 내로, 즉 퍼지 가스의 유동에 대향하여 오염 물질 및 다른 물질의 확산이 회피되는 이러한 방식으로 구체화되는데, 이는 일반적으로 완전히 가능하지는 않다. 하우징의 내부 내로 산소 함유 가스를 공급함으로써, 따라서 적합한 경우 진공 챔버 내에 배열된 광학 요소의 광학면에서 원하는 산소 부분 압력을 설정하는 것이 또한 가능하다. 진공 챔버 내부 내로의 산소의 유량을 적합하게 설정하기 위해, 진공 챔버의 내부 내로의 산소의 확산 속도가 결정될 수 있고 또는 정상 상태(동적 평형)에서 특정 유량에서 설정된 산소 부분 압력이 광학면에서 측정될 수 있다.
다른 실시예에서, 공급 디바이스는 EUV 리소그래피 시스템의 제1 하우징과 제2 하우징 사이의 관형 채널에 산소 함유 가스 및 퍼지 가스, 특히 수소를 공급하도록 설계된다. 2개의 하우징은 예를 들어, 상기에 더 설명된 조명 시스템의 그리고 빔 발생 시스템의 하우징 또는 예를 들어, 웨이퍼가 배열되어 있는 그리고 투영 시스템의 하우징, 또는 마스크가 배열되어 있는 하우징일 수 있는데, 이 하우징은 관형 채널을 거쳐 조명 시스템에 또는 투영 시스템에 연결되어 있다. 관형 채널은 특히 또한 EUV 빔 경로를 캡슐화하는 역할을 하고 상이한 하우징 또는 하우징부의 내부에 수용되는 2개의 진공 챔버 사이에 형성될 수 있다.
관형 채널은 통상적으로 제1 하우징 또는 제1 진공 챔버로부터 제2 하우징 내로 또는 제2 진공 챔버 내로(그리고 그 반대도 마찬가지임) 오염 물질의 침투를 방지하기 위해 퍼지 가스의 횡단 유동을 발생하기 위해 기능한다. 퍼지 가스를 수집하기 위한 수집 개구가 관형 채널 내에 형성될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 퍼지 가스는 수집 개구에 의해 완전히 수집될 수 없고, 따라서 퍼지 가스의 그리고 따라서 산소 함유 가스의 부분이 제1 및/또는 제2 하우징 내로 또는 제1 및/또는 제2 진공 챔버 내로 통과하고, 거기에 제공된 광학면 및/또는 실리콘 함유면에서, 원하는 프로세스 윈도우 내에 있는 산소 부분 압력을 발생한다.
본 발명의 다른 태양은 광학면을 갖는 적어도 하나의 광학 요소 및 적어도 하나의 실리콘 함유면이 배열되어 있는 진공 환경 내로 수소 및 산소 함유 가스를 공급하는 단계와, 적어도 하나의 실리콘 함유면에서 그리고/또는 광학면에서 산소 부분 압력을 설정하는 단계를 포함하는 EUV 리소그래피 시스템을 동작하기 위한 방법에 관한 것이다. 산소 부분 압력은 통상적으로 미리 규정된 간격 또는 프로세스 윈도우 내에, 즉 최대 및 최소 산소 부분 압력 사이에 놓이는 값으로 설정된다. 산소 부분 압력은 EUV 리소그래피 시스템의 정상 동작, 즉 동작의 동적 평형 또는 정상 상태가 EUV 리소그래피 시스템 내에 설정되어 있으면 각각의 표면에 보급되어 있는 산소 부분 압력에 관련한다는 것은 말할 필요도 없다. EUV 리소그래피 장치에서, 정상 동작은 감광성 기판(웨이퍼)이 노광되는 노광 동작이다.
방법의 일 변형예에서, 산소 부분 압력은 실리콘 함유면에서 그리고/또는 광학면에서 5×10-6 mbar 초과, 바람직하게는 9×10-6 mbar 초과의 값으로 설정된다. 상기에 더 설명된 바와 같이, 실리콘 함유면에서 심지어 비교적 낮은 산소 부분 압력도 실란의 형성의 상당한 감소를 유도한다.
다른 전개에서, 산소 부분 압력은 실리콘 함유면에서 그리고/또는 광학면에서 2×10-5 mbar 미만, 바람직하게는 5×10-5 mbar 미만의 값으로 설정된다. 상기에 더 설명된 바와 같이, 특히 광학면에서 또한 진공 환경 내에 배열된 다른 표면에서 산소 부분 압력은 거기에 존재하는 재료의 산화를 방지하기 위해, 과도하게 높지 않도록 선택되어야 한다. 특히 산소가 과도하게 큰 정도로 산화하지 않는 형태 또는 광학면 상에 과도하게 큰 정도로 흡착하지 않는 형태로 공급되면, 적절한 경우, 2×10-5 mbar 초과의 값으로 산소 부분 압력을 증가시키는 것이 가능하지만, 산소 부분 압력은 그럼에도 불구하고 5×10-5 mbar 미만이어야 한다.
산소 함유 가스는 특히 EUV 리소그래피 시스템과 연계하여 상기에 더 설명된 방식으로 공급될 수 있다. 특히, 산소 함유 가스는 광학면에 그리고/또는 실리콘 함유면에 국부적으로 공급될 수 있는데, 즉 산소 함유 가스를 공급하기 위한 출구 개구가 각각의 표면에 근접하여 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 본 발명에 필수적인 상세를 도시하고 있는 도면을 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시예의 이하의 설명으로부터, 그리고 청구범위로부터 명백하다. 개별 특징은 각각의 경우 자체로 개별적으로 또는 본 발명의 변형예에서 임의의 원하는 조합으로 복수로서 실현될 수 있다.
예시적인 실시예가 개략도에 도시되어 있고, 이하의 설명에서 설명된다. 도면에서:
도 1a는 진공 환경 내에 배열된 복수의 광학 요소를 포함하는 EUV 리소그래피 장치의 개략도를 도시하고 있다.
도 1b는 기판 상에 도포된 반사성 다층 코팅을 갖는 광학 요소의 상세를 도시하고 있다.
도 1c는 투영 시스템의 하우징 내에 배열된 도 1a로부터의 EUV 리소그래피 장치의 진공 챔버의 상세를 도시하고 있다.
도 2는 표면에서 산소 부분 압력의 함수로서 실리콘 함유면에서 수소 플라즈마에 의해 발생된 에칭 속도의 개략도를 도시하고 있다.
도 3은 산소 부분 압력의 함수로서 광학면에서 실리콘 화합물의 침착 속도의 개략도를 도시하고 있다.
도 4는 실리콘 함유면에서 및/또는 광학면에서 산소 부분 압력에 대한 프로세스 윈도우의 개략도를 도시하고 있다.
이하의 도면의 설명에서, 동일한 도면 부호가 동일한 또는 기능적으로 동일한 구성요소를 위해 사용된다.
도 1a는 개별 하우징(2a, 3a, 4a) 내에 수용되는 빔 발생 시스템(2), 조명 시스템(3) 및 투영 시스템(4)을 포함하는, EUV 리소그래피 장치의 형태의 EUV 리소그래피 시스템(1)을 개략적으로 도시하고, 빔 발생 시스템, 조명 시스템, 및 투영 시스템은 빔 발생 시스템(2)의 EUV 광원(5)에 의해 발생된 EUV 방사선(7)의 빔 경로(6) 내에 연속적으로 배열된다.
플라즈마 소스 또는 싱크로트론이 예를 들어, EUV 광원(5)으로서 역할을 할 수 있다. 광원(5)으로부터 나오는 방사선이 에너지 밀도를 더 증가시키기 위해 시준기 미러(8)의 보조에 의해 포커싱되고, 상기 방사선은 동작 파장(λB)에서 강도 최대값을 갖고, 상기 강도 최대값은 본 예에서 대략 13.5 nm이다. 빔 발생 시스템(2) 내의 그 공간 분포에 관하여 처리되는 EUV 방사선(7)은 제1 및 제2 반사 광학 요소(9, 10)를 포함하는 조명 시스템(3) 내로 도입된다. 2개의 반사 광학 요소(9, 10)는 투영 시스템(4)에 의해 감소된 스케일로 웨이퍼(12) 상에 촬상되는 구조를 갖는 다른 반사 광학 요소로서 포토마스크(11)(레티클) 상에 방사선을 유도한다. 이 목적을 위해, 제1 및 제2 반사 광학 요소(13, 14)가 투영 시스템(4) 내에 제공된다. 마스크(11)는 EUV 빔 경로(6)의 통과를 위한 통과 개구를 거쳐 조명 시스템(3) 및 투영 시스템(4)에 연결된 진공 하우징(15) 내에 배열된다. 웨이퍼(12)는 또한 투영 시스템(4)에 연결된 전용 하우징(16) 내에 수용된다. 개별 시스템(2, 3, 4) 내의 광학 요소의 수 및 그 배열의 모두는 단지 예시적이라는 것이 이해되어야 하고, 광학 요소의 수 및 배열의 모두는 실제 EUV 리소그래피 장치(1) 내에서 도 1에 도시된 EUV 리소그래피 장치(1)와는 상이할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
반사 광학 요소(8, 9, 10, 11, 13, 14)는 각각 광원(5)의 EUV 방사선(7)에 노출되는 광학면(8a, 9a, 10a, 11a, 13a, 14a)을 갖는다. 반사 광학 요소(8, 9, 10, 11, 13, 14)는 EUV 리소그래피 장치(1)의 진공 환경(17) 내에 배열되고, 여기서 통상적으로 대략 0.001 mbar 내지 대략 1 mbar의 총 압력(pG)이 보급되어 있다. 총 압력(pG)은 통상적으로 공간적으로 일정하지 않고, 오히려 EUV 리소그래피 장치(1) 내의 위치에 따라 다양하고, 여기서 EUV 리소그래피 장치(1) 내의 총 압력(pG)의 분포의 동적 평형 또는 정상 상태가 EUV 리소그래피 시스템(1)의 시동 후에 특정 시간 기간 후에 설정된다.
도시된 예에서, 반사 광학 요소(8, 9, 10, 11, 13, 14)는 각각의 경우 EUV 방사선(7)에 대해 반사성인 다층 코팅을 구비한다. 도 1b는 투영 시스템(4) 내의 제1 광학 요소(13)의 구성을 예시로서 도시하고 있다. 제1 광학 요소(13)는 도시된 예에서 이산화티타늄으로 도핑된 석영 유리(ULE®)로부터 형성되는 기판(18)을 갖는다. 기판(18)은 대안적으로 또한 광학 요소(13)의 동작 온도에서 특히 낮은 열팽창 계수를 갖는 다른 재료로부터, 예를 들어, 예로서 Zerodur® 등과 같은 유리 세라믹으로부터 형성될 수 있다.
EUV 방사선(7)에 대해 반사성인 다층 코팅(19)이 기판(18)에 도포되고, 상기 다층 코팅은 고굴절률층 재료(20a) 및 저굴절률층 재료(20b)로 구성된 교번적인 층을 포함하는 다수의 층 쌍(20)을 갖는다. λB=13.5 nm의 영역에서 동작 파장에서의 EUV 방사선(7)이 사용되면, 개별층은 일반적으로 몰리브덴 및 실리콘으로 구성된다. 사용된 동작 파장 λB에 따라, 예를 들어 몰리브덴 및 베릴륨, 루테늄 및 베릴륨 또는 란탄 및 B4C와 같은 다른 재료 조합이 마찬가지로 가능하다. 개별층에 추가하여, 반사 코팅(19)은 일반적으로 확산을 방지하기 위한 중간층(소위 배리어층)을 갖는다. 캡핑층(21)이 반사 코팅(19)의 상부측에 도포되고, 예를 들어 반사 광학 요소(13)가 수소 플라즈마에 의해 세척되면, 산화에 대해 또는 부식에 대해 하위에 있는 층 쌍(20)을 보호하도록 의도된다. 캡핑층(21)의 재료는 예를 들어, Ir, Rh, Ru, Pt, Pd, …, 일 수 있다.
도시된 예에서, 투영 시스템(4)의 제1 및 제2 광학 요소(13, 14)는 투영 시스템(4)의 내부(4b) 내에 배열된 공통 진공 챔버(22) 내에 수용된다. 진공 챔버(22)는 도 1c에 상세히 도시되어 있고, 투영 시스템(4)의 하우징(4a)의 내부(4b)에 진공 챔버(22)의 내부를 연결하는 출구(23)를 갖는다. 하우징(4a)의 내부(4b) 내에 배열된 진공 챔버(22)의 보조에 의해, 2개의 광학 요소(13, 14) 사이의 빔 경로는 캡슐화되는데, 즉 하우징(4a)의 내부(4b)로부터 분리된다. 도 1c에 도시된 진공 챔버(22)는 EUV 빔 경로(6) 또는 EUV 방사선(7)이 그를 거쳐 진공 챔버(22)에 진입하는 제1 개구(24a), 및 EUV 빔 경로(6) 또는 EUV 방사선(7)이 그를 통해 진공 챔버(22)를 떠나는 제2 개구(24b)를 갖는다. 도시된 예에서, 도 1a, 도 1c에 도시된 진공 챔버(22)는 빔 발생 시스템(2)의, 조명 시스템(3)의 그리고 투영 시스템(4)의 각각의 내부(2b, 3b, 4b)로부터 실질적으로 전체 EUV 빔 경로(6)를 캡슐화하기 위해 제1 개구(24a)에서 그리고 제2 개구(24b)에서의 모두에서 다른 진공 챔버(도 1a에는 도시되어 있지 않음)에 연결된다.
도 1c에 도시된 진공 챔버(22)의 경우, 하우징(4a)의 내부(4b)와 EUV 빔 경로(6)가 연장되어 있는 진공 챔버(22)의 내부 사이의 연결부는 따라서 개구(24a, 24b)를 거쳐서 생성되는 것이 아니라, 오히려 출구(23)만을 거쳐서 생성된다. 도 1c에서 식별될 수 있는 바와 같이, 도시된 예에서 수소(H2)의 형태의 퍼지 가스를 공급하기 위한 공급 라인(25a)의 출구 개구(26a)가 진공 챔버(22)의 내부 내에 개방되어 있다. 게다가, 분자 산소(O2)가 또한 공급 라인(25a)을 거쳐 진공 챔버(22)의 내부 내로 도입된다. 공급 라인(25a)은 퍼지 가스로서 사용된 수소(H2) 및 산소(O2)의 모두를 제공하는 중앙 공급 디바이스(27)에 연결된다. 도시된 예에서, 공급 디바이스(27)는 제1 광학 요소(13)에서, 더 정확하게 말하면 그 광학면(13a)에서, 통상적으로 5×10-6 mbar, 바람직하게는 9×10-6 mbar의 최소값(pO2,MIN)과 2×10-5 mbar 미만의 최대값(pO2,MAX) 사이의 간격에 놓여야 하는 미리 규정된 산소 부분 압력(pO2)을 얻거나 설정하기 위해, 수소(H2)와 미리 규정된 유량(mbar l/s)을 갖는 산소(O2)를 혼합하기 위한 계량 디바이스(28)를 갖는다.
도시된 예에서, 진공 챔버(22)의 내부 내의 산소 부분 압력(pO2)의 위치 의존성 편차는 낮아, 전체 진공 챔버(22) 내의 산소 부분 압력(pO2)이 상기에 지정된 간격 내에 놓이게 된다. 따라서, 상기에 지정된 간격 내에 놓이는 산소 부분 압력(pO2)은 제1 광학 요소(13)의 광학면(13a)과 제1 광학 요소(13)의 인접한 실리콘 또는 SiO2 함유면(18a, 18b)의 모두에 보급되어 있다. 이에 대응하여, 상기에 지정된 최소값(pO2,MIN)과 상기에 지정된 최대값(pO2,MAX) 사이에 놓인 산소 부분 압력(pO2)은 또한 제2 광학 요소(14)의 광학면(14a)에 그리고 그 기판(도시 생략)의 표면에 보급되어 있다.
퍼지 가스로서 역할을 하고 진공 챔버(22)의 내부 내로 도입되는 수소(H2) 및 산소(O2)는 출구(23)를 거쳐 투영 시스템(4)의 하우징(4b)의 내부에 진입하고 흡인 디바이스 또는 진공 펌프(도시 생략)를 거쳐 거기서 추출된다. 수소(H2)는 부분적으로 또한 EUV 빔 경로(6) 내의 진공 챔버(22)의 내부 내에 위치되고, 고에너지 EUV 방사선(7)에 의해 여기되거나 이온화되어, 상기 수소가 적어도 부분적으로 수소 플라즈마의 형태로 존재하게 된다. 수소 플라즈마의 형태의 수소(H2)는 제1 및 제2 광학 요소(13, 14)의 실리콘 함유면(18a, 18b)과 접촉하게 되고, 실리콘의 화학적 에칭을 유도하는데, 이 화학적 에칭의 도중에 즉시 휘발성 실란이 반응 생성물로서 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 함유면(18a, 18b)에서 5×10-6 mbar 초과인 산소 부분 압력(pO2)의 설정의 결과로서, 실리콘 함유면(18a, 18b)에서 도 2에 도시된 실란의 형성 또는 에칭 속도(임의의 단위)는 1차수 크기만큼 감소된다. 9×10-6 mbar 초과의 산소 부분 압력(pO2)의 값의 경우, 에칭 속도는 실제로 산소(O2)가 존재하지 않는 진공 환경(17)과 비교하여 거의 2차수 크기만큼 감소될 수 있다(pO2<10-7 mbar).
적은 실란이 거기에 존재하는 산소(O2) 때문에 실리콘 함유면(18a, 18b)에 형성되기 때문에, 광학면(13a) 상의, 더 정확하게 말하면 거기에 존재하는 캡핑층(21)의 재료 상의 실란(SiH)의 침착이 또한 감소한다. 광학면(13a)에서 산소(O2)의 존재는 부가적으로, 광학면(13a) 상의 실리콘 화합물의 침착 속도, 더 정확하게 말하면 입사 EUV 방사선 선량(kJ 단위)당 광학 요소(13)의 반사율(% 단위)의 감소를 도시하고 있는 도 3에서 식별될 수 있는 바와 같이, 단지 매우 작은 비율의 실리콘 화합물만이 광학면(13a) 상에 침착하는 것에 기여한다. 예로서, 도 3에 도시된 도시의 경우는 예를 들어, 표면(18a, 18b)과 같은 실리콘 함유면에서 실란 형성의 감소에 의한 침착의 감소에 관련될 수도 있다.
도 2 및 도 3의 모두는 실험적으로 결정된 값 및 EUV 리소그래피 장치(1) 내의 유동 관계 및/또는 압력 관계의 모델로부터 발생하는 값을 도시하고 있다. 실험적으로 결정된 측정값은 도 2에 원으로서 도시되어 있고, 반면에 실험적으로 결정된 값은 도 3에 삼각형으로서 도시되어 있다. EUV 리소그래피 장치(1) 내의 유동 관계의 모델로부터 계산된 값은 도 2 및 도 3의 모두에 정사각형으로서 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에서 식별될 수 있는 바와 같이, 모델의 값은 실험적으로 결정된 측정값에 양호하게 대응한다.
도 4를 참조하여 식별될 수 있는 바와 같이, 한편으로는 산소 부분 압력(pO2)은, 실리콘 화합물의 침착 속도를 도시하고 있는 낙하 곡선(30)에 기초하여 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 실리콘 화합물의 침착이 효과적으로 억제될 수 있는 최소값(pO2,MIN)을 초과하여 놓이면 유리하다. 다른 한편으로는, 산소 부분 압력(pO2)은 또한 과도하게 높지 않도록 선택되어야 하는데, 즉 상기 산소 부분 압력은 도 4에 직선(31)에 의해 도시되어 있는 캡핑층(21)의 재료의 산화 속도 또는 광학면(13a) 상의 이산화실리콘(SiO2)의 침착이 과도하게 높아지는 것을 방지하기 위해, 최대값(pO2,MAX)을 초과하지 않아야 한다. 도 4에 도시된 예의 경우, 캡핑층(21)의 산화는 직선(31)이 수평축 위에서 연장하는 산소 부분 압력(pO2)의 범위에서 발생하고, 반면에 캡핑층(21)의 감소는 더 낮은 산소 부분 압력(pO2<pO2,MAX)에서 발생한다.
광학면(13a)에서 과도하게 높은 산소 부분 압력(pO2)의 경우, 먼저 캡핑층(21)의 재료가 산화될 수 있는데, 이는 바람직하지 않고, 둘째로 반사 다층 코팅(19)의 층 쌍(20)의 재료가 산화될 수 있는데, 이는 마찬가지로 바람직하지 않다.
산소(O2)는 또한 EUV 리소그래피 장치(1)의 진공 챔버(22) 내부 이외의 위치에서 공급될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 도 1a에 도시된 예의 경우, 공급 디바이스(27)는 또한 투영 시스템(4)의 하우징(4a)의 내부(4b) 내로 산소(O2)를 공급하기 위해 설계되고, 이 목적을 위해 진공 환경(17) 내에 배열되며 EUV 방사선(7)의 빔 경로(6) 내에는 위치되지 않은 부품(29)의 바로 전방에 위치된 제2 출구 개구(26b)를 갖는 제2 공급 라인(25b)을 갖는다. 부품(29)은 예를 들어, 예로서 광학 센서 또는 몇몇 다른 구조부를 보호하는 역할을 하는 석영 유리 윈도우일 수 있다. 석영 유리 윈도우의 형태의 부품(29)은 마찬가지로 예를 들어 진공 챔버(22)의 출구(23)를 거쳐 내부(4b) 내로 나타나고 그리고 적절한 경우 여전히 반응성이거나 이온화되는 수소와 접촉하게 될 수 있는 실리콘 함유면(29a)을 갖는다.
빔 경로(6) 내에 위치되지 않은 부품(29)의 전방의 제2 출구 개구(26b)의 배열의 결과로서 그리고 실리콘 함유면(29a)에 수직인 제2 출구 개구(26b)의 수직 방향의 정렬의 결과로서, 산소(O2)는 부품(29)을 향해 시야선(33)을 따라 나타날 수 있는데, 즉 제2 출구 개구(26b)의 중심축을 따라 나타나는 산소(O2)는 부품(29)의 표면(29a)에 직접 시야선(33)을 따라 충돌한다.
수소(H2)와 함께 산소(O2)를 진공 챔버(22) 내로 공급하는 제1 공급 라인(25a)의 제1 출구 개구(26a)는 거기에 존재하는 2개의 광학 요소(13, 14) 중 하나와 정렬될 수 있어, 산소(O2)가 각각의 광학면(13a, 14a) 상으로 그리고/또는 기판(18)의 실리콘 함유면(18a, 18b) 상에 시야선을 따라 나타날 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
도시된 예에서, 제2 출구 개구(26b)를 거쳐, 분자 산소(O2)는 EUV 빔 경로(6) 내에 배열되지 않은 부품(29)의 표면(29a)에 인가된다. 다른 산소 함유 가스 또는 가스 혼합물이 사용되는 경우, 예를 들어 산소 O2가 공급 디바이스(27)에 의해 제공된 정화된 공기 내에 함유되는 경우, 부품(29)의 표면(29a)에서 적합한 산소 부분 압력(pO2)이 또한 발생될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 더욱이, 산소(O2)는 적절한 경우, 예를 들어 물의 형태의 가스 화합물의 형태로 진공 환경(17) 내로 도입될 수 있다. 산소(O2)가 진공 환경(17) 내로 도입되는 형태에 따라, 적절한 경우, 산소(O2)의 부분 압력(pO2)이 그 내에서 설정되도록 의도되어 있는 간격 한계(pO2,MIN, pO2,MAX)를 적절하게 채택하는 것이 필요할 수도 있다.
더욱이, 산소(O2)는 적절한 경우, 진공 챔버(22) 내에서, 즉 광학 요소(13, 14)의 2개의 광학면(13a, 14a) 및/또는 각각의 기판(18)의 실리콘 함유면(18a, 18b)에서, 원하는 산소 부분 압력(pO2)을 성취하기 위해 투영 시스템(4)의 하우징(4a)의 내부(4b) 내로 도입될 수 있다[이는 도 1c에 도시된 제1 공급 라인(25a)을 거쳐 수행되지 않는다고 고려함]. 이 경우, 충분한 양의 산소(O2)가 출구(23)를 통해 진공 챔버(22) 내부 내로 퍼지 가스의 유동 방향에 대향하여 통과하는 것이 필요하다. 이 목적을 위해, 통상적으로 투영 시스템(4)의 하우징(4a)의 내부(4b) 내에 높은 압력 및/또는 계량 디바이스(29)의 보조에 의해 설정되는, 공급된 산소(O2)의 비교적 높은 유량을 발생하는 것이 필요하다. 산소(O2)는 또한 조명 시스템(3)의 하우징(3a)의 내부(3b) 내로 그리고/또는 빔 발생 시스템(2)의 하우징(2a)의 내부(2b) 내로 도입될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
주석 및 다른 오염 물질이 빔 발생 시스템(2)으로부터 조명 시스템(3) 내로 전달되는 것을 방지하기 위해, 관형 채널(34)이 - 도 1a에서 식별될 수 있는 바와 같이 - 2개의 연계된 하우징(2a, 3a) 사이에 형성되는데, 상기 채널은 도시된 예에서 원형 기하학 형상을 갖는다. 관형 채널(34)의 기하학 형상은 조명 시스템(3) 내로의 진입의 영역에서 중간 포커스(zF)를 갖는 2개의 하우징(2a, 3a) 사이의 영역에서 EUV 방사선(7)의 빔 경로(6)의 코스에 적응된다. 도 1에 도시된 도시에서와는 달리, 관형 채널(34)은 오염된 물질이 그를 통해 가능하게 통과할 수 있는 단면 영역을 최소화하기 위해 작은 거리에서 EUV 방사선(7)의 빔 경로를 포위한다.
도 1에서 식별될 수 있는 바와 같이, 공급 디바이스(27)는 제3 출구 개구(26c)를 갖는 제3 공급 라인(25c)을 갖는데, 이 제3 공급 라인을 거쳐 예를 들어, 수소(H2)의 형태의 퍼지 가스가 관형 채널(34)에 측방향으로 공급된다. 퍼지 가스의 일부는 출구 개구(26c)에 대향하여 위치되고 조명 시스템(3)의 하우징(3a)으로부터 빔 발생 시스템(2)의 하우징(2a)을 분리하는 관형 채널(34)의 측벽 내에 형성되는 수집 개구(도시되어 있지 않음)에서 수집될 수 있다. 산소(O2)는, 진공 환경(17) 내에 존재하는 실리콘 함유면에서 그리고/또는 광학 요소의 광학면에서 상기에 더 지정되어 있는 범위 내의 산소 부분 압력(pO2)을 발생하기 위해, 또한 제3 공급 라인(25c)을 거쳐 또는 연계된 출구 개구(26c)를 거쳐 진공 환경(17) 내로 공급될 수 있다. 특히, 도 1a에 도시된 관형 채널(34)은 각각의 하우징(2a, 3a) 내에 배열되고 도 1c에 도시된 진공 챔버(22)와 같이, EUV 방사선(7)의 빔 경로(6)를 캡슐화하는 역할을 하는 2개의 진공 챔버(도시되어 있지 않음) 사이에 배열될 수 있다.
계량 디바이스(28)는 각각의 표면(13a, 14a, ..., 18a, 18b)에서 원하는 산소 부분 압력(pO2)을 발생하기 위해, 산소(O2)가 진공 환경(17)에 공급되는 가스의 유형 및 산소가 공급되는 위치의 모두를 고려한다. 이 경우, 계량 디바이스(28)는 산소(O2)의 유량을 설정하기 위해 제공된 밸브를 적합하게 구동하기 위해, 예를 들어, 압력 분포에 대한 정보 또는 정상 상태(동적 평형)에서 EUV 리소그래피 장치(1) 내의 압력 관계에 의지할 수 있다. 이 목적을 위해, 계량 디바이스(28)는 적절한 경우, 또한 예를 들어 질량 분광기의 형태의 가스 센서가 배열되어 있는 EUV 리소그래피 장치(1) 내의 특정 위치에서의 산소 함량 또는 산소 부분 압력에 관한 정보에 의지할 수 있다. 이 경우, 각각의 표면에서 산소 부분 압력(pO2)은 측정된 센서 데이터에 기초하여 폐루프 제어에 의해 제어될 수 있어, 상기 산소 부분 압력은 원하는 프로세스 윈도우 내에 잔류하게 된다.
상기에 더 설명된 이 방식으로, EUV 리소그래피 장치(1)의 광학면(8a, 9a, 10a, 11a, 13a, 14a)은 활성화 수소(H2) 또는 수소 플라즈마와의 접촉시 진공 환경(17) 내에 존재하는 실리콘 함유면(18a, 18b, 29a)에 의해 발생된 오염물에 대해 효과적으로 보호될 수 있다.

Claims (15)

  1. EUV 리소그래피 시스템(1)으로서,
    광학면(13a, 14a)을 갖고, 상기 EUV 리소그래피 시스템(1)의 진공 환경(17) 내에 배열되는 적어도 하나의 광학 요소(13, 14)와,
    상기 진공 환경(17) 내로 수소(H2)를 공급하기 위한 공급 디바이스(27)를 포함하는, EUV 리소그래피 시스템에 있어서,
    적어도 하나의 실리콘 함유면(18a, 18b)이 상기 진공 환경(17) 내에 배열되고,
    상기 공급 디바이스(27)는, 상기 진공 환경(17) 내로 산소 함유 가스(O2)를 부가적으로 공급하기 위해 설계되며 상기 적어도 하나의 실리콘 함유면(18a, 18b, 29a)에서 그리고/또는 상기 광학면(13a, 14a)에서 산소 부분 압력(pO2)을 설정하기 위한 계량 디바이스(28)를 갖는 것을 특징으로 하는, EUV 리소그래피 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계량 디바이스(28)는, 상기 실리콘 함유면(18a, 18b, 29a)에서 그리고/또는 상기 광학면(13a, 14a)에서, 5×10-6 mbar 초과, 바람직하게는 9×10-6 mbar 초과의 산소 부분 압력(pO2)을 설정하기 위해 설계되는, EUV 리소그래피 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 계량 디바이스(28)는, 상기 실리콘 함유면(18a, 18b, 29a)에서 그리고/또는 상기 광학면(13a, 14a)에서, 2×10-5 mbar 미만, 바람직하게는 5×10-5 mbar 미만의 산소 부분 압력(pO2)을 설정하기 위해 설계되는, EUV 리소그래피 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산소 함유 가스는 산소(O2), 물, 공기 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, EUV 리소그래피 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 함유면(18a, 18b)은 상기 광학 요소(13)의 기판(18)에 형성되는, EUV 리소그래피 시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 함유면(29a)은 상기 EUV 빔 경로(6) 내에 배열되지 않은 부품(29)에 형성되는, EUV 리소그래피 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 디바이스(27)는, 산소 함유 가스(O2)가 시야선(33)을 따라 상기 적어도 하나의 실리콘 함유면(29)에 그리고/또는 상기 광학면(13a, 13b)에 나타나게 하도록 배열되고 정렬된, 출구 개구(26c)를 갖는 공급 라인(25c)을 갖는, EUV 리소그래피 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 디바이스(27)는 수소(H2) 및 산소 함유 가스(O2)가 공통 공급 라인(25a, 25c)의 출구 개구(26a, 26c)를 거쳐 상기 진공 환경(17) 내로 나타나게 하도록 설계되는, EUV 리소그래피 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소(13)는 하우징(4a)의 내부(4b) 내에 배열된 진공 챔버(22) 내에 배열되고, 상기 진공 챔버(22)는 상기 진공 챔버(22)를 상기 내부(4b)에 연결하는 출구(23)를 갖는, EUV 리소그래피 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 공급 디바이스(27)는 산소 함유 가스(O2) 및 퍼지 가스, 특히 수소(H2)를, 상기 진공 챔버(22)의 진공 환경(17) 내로 공급하기 위해 상기 진공 챔버(22) 내에 배열된 출구 개구(26a)를 갖는 공급 라인(25a)을 갖는, EUV 리소그래피 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 공급 디바이스(27)는 산소 함유 가스(O2)를 상기 하우징(4a)의 내부(4b)에 공급하기 위해 출구 개구(26b)를 갖는 공급 라인(25b)을 갖는, EUV 리소그래피 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 디바이스(27)는 산소 함유 가스(O2) 및 퍼지 가스, 특히 수소(H2)를, 상기 EUV 리소그래피 시스템(1)의 제1 하우징(2a)과 제2 하우징(3a) 사이의 관형 채널(34)에 공급하도록 설계되는, EUV 리소그래피 시스템.
  13. EUV 리소그래피 시스템(1)을 동작하기 위한 방법이며,
    광학면(13a, 14a)을 갖는 적어도 하나의 광학 요소(13, 14) 및 적어도 하나의 실리콘 함유면(18a, 18b, 29a)이 배열되어 있는 진공 환경(17) 내로 수소(H2) 및 산소 함유 가스(O2)를 공급하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 실리콘 함유면(18a, 18b, 29a)에서 그리고/또는 상기 광학면(13a, 14a)에서 산소 부분 압력(pO2)을 설정하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 산소 부분 압력(pO2)은 상기 실리콘 함유면(18a, 18b, 29a)에서 그리고/또는 상기 광학면(13a, 14a)에서 5×10-6 mbar 초과, 바람직하게는 9×10-6 mbar 초과의 값으로 설정되는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 산소 부분 압력(pO2)은 상기 실리콘 함유면(18a, 18b, 29a)에서 그리고/또는 상기 광학면(13a, 14a)에서 2×10-5 mbar 미만, 바람직하게는 5×10-5 mbar 미만의 값으로 설정되는 방법.
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