KR20180110236A - Euv 방사선 하에 팽창이 없는 euv 리소그래피용 미러 블랭크 - Google Patents

Euv 방사선 하에 팽창이 없는 euv 리소그래피용 미러 블랭크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통계적 분포에서 벗어난 제로 크로싱 온도 프로파일을 포함하는 EUV 미러용 기판에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기판에서의 제로 크로싱 온도 프로파일이 미러의 작동 온도에 적응되는 EUV 미러용 기판의 제조 방법 및 그 사용 뿐만 아니라, 상기 기판을 이용하는 리소그래피 방법에 관한 것이다.

Description

EUV 방사선 하에 팽창이 없는 EUV 리소그래피용 미러 블랭크{MIRROR BLANK FOR EUV LITHOGRAPHY WITHOUT EXPANSION UNDER EUV RADIATION}
본 발명은 광학 목적을 위해 사용되는 기판 표면에서 제로 크로싱 온도(zero crossing temperature)의 분포가 통계적 분포에서 벗어나고 기판이 표면에서 최소 및 최대 제로 크로싱 온도를 각각 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 제로 크로싱 온도의 비균질적인 공칭 온도 프로파일이 미리 정해지는, EUV 미러용 기판을 제조하는 방법, 뿐만 아니라 포토리소그래피에서의 본 발명의 기판의 사용에 관한 것이다.
EUV 리소그래피에서, 고도의 집적 구조물들이 전자기 방사선에 의해 생성된다. 이 목적을 위해 사용되는 방사선의 파장은 대략 13 nm의 범위, 즉, 극자외선(EUV; extreme ultraviolet light)의 범위에 있다. EUV 미러가 EUV 투사 시스템에 사용되고, EUV 미러는 적어도 하나의 기판과, 기판 상에 도포되는 하나의 반사성 다층 코팅을 포함한다. 이 목적을 위해, 기판은 정규적으로 제로 팽창 재료와, 기판에서의 열팽창의 위치 독립적 제로 크로싱 온도를 포함한다. EUV 투사 시스템에서 극자외 방사선에 대한 노출시에, EUV 미러는 위치 종속적 작동 온도를 포함한다.
미러 기판은 일반적으로, 높은 규산 함유량을 갖고 이산화티타늄으로 도핑된 유리로 구성된다. 실제 미러는 다층 코팅을 이용한 기판의 기계적 처리 및 코팅에 의해 얻어진다. 이와 관련하여 EUV 미러 소자의 최대(이론적) 반사율은 대략 70%이어서, 방사선 에너지의 대략 30%가 코팅재에서 또는 표면에 가까운 미러 기판층에서 흡수되어 열로 변환된다. 미러 기판으로 침투하는 방사선은, 표면 변형과 관련될 수 있는 기판 체적의 열 변화를 유도한다. 1 nm 등급의 매우 미소한 체적 변화로도 이미징 품질의 현저한 악화 및 왜곡을 유발할 수 있다. 방사선의 충돌 표면 주변의 표면 영역은 이와 관련하여 특히 심하게 응력을 받는다.
GE 10 2010 009 589 B4는 EUV 리소그래피에 사용하기 위한 미러 기판을 위해 규산 함유량이 높은, 티타늄 도핑 유리로 제조된 블랭크(blank)를 제조하는 방법을 설명하고 있다. 미러 기판은 미러 코팅되는 표면 영역을 포함하고, 이에 의해 상기 표면 영역을 위한 유리는 화염 가수분해(flame hydrolysis)에 의해 제조되고 미리 정해진 수소 함유량이 달성된다.
US 2012/0264584 A1는 제로 크로싱 온도가 적어도 5℃ 만큼 상이한 2개의 상이한 표면들을 포함하는 EUV 리소그래피 투사 시스템용 기판을 개시한다.
GE 10 2011 085 358 B3는 EUV 리소그래피용 광학 장치 및 그 구성 방법에 관한 것이다. 이와 관련하여, 이 광학 장치, 예컨대 투사 대물 렌즈는, 대략적으로 미러들의 변형에 의해 야기되는 왜곡이 보정되도록 구성된 상이한 열팽창 계수들을 각각 갖는 2개의 미러 기판들을 포함한다.
EUV 미러에서 사용하기에 적절하고, 특히 반도체 산업에서 마이크로 전자 구성요소, 예컨대 집적 회로의 정밀한 처리를 가능하게 하는 EUV 미러 기판을 제공해달라는 요구가 증가하고 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 EUV 미러용 기판과, 상기 기판을 제조하는 방법을 제공하는 것으로서, 기판은 정해진 EUV 조사(irradiation) 조건 하에서, 예컨대 EUV 리소그래피 방법에서 사용할 때에 팽창이 없거나 최소한의 팽창만을 가져서, 이에 따라 높은 이미징 품질을 가능하게 한다.
상기 목적은, 기판의 위치 종속적 제로 크로싱 온도가 기판의 표면에 걸쳐 변동되고, 온도에 부여되는 비균질적인 비통계적 분포를 갖는 본 발명에 따라 해결된다. 이상적인 경우에, 상기 분포는 미러의 예상 작동 온도와 일치한다.
따라서, 본 발명의 한가지 주제는, 통계적 분포에서 벗어난, 표면에서의 제로 크로싱 온도(zero crossing temperature)를 포함하는 EUV 미러용 기판으로서, 기판은 표면에서 최소 제로 크로싱 온도(Tzcmin)와 최대 제로 크로싱 온도(Tzcmax)를 포함하고, 이 온도들은 서로 1.5 K보다 많이 상이하다.
본 발명의 범위에서, 통계적 분포에서 벗어난 분포는 비임의적, 비선형적, 비균질적인 분포인 것으로 이해될 것이다. 바람직하게는, 제로 크로싱 온도는 미러의 작동 온도의 예상 프로파일 및/또는 예상 분포를 기초로 하는 정해진 프로파일 및/또는 정해진 분포를 따른다.
기판의 표면에는 미러의 표면으로서 지칭될 수 있는, EUV 미러의 반사성 다층 코팅이 마련된다. 미러의 표면은 작동 조건에 직접적으로 노출된다. 본 발명의 범위에서, 기판의 표면은 EUV 미러의 다층 코팅과 대면하는 기판의 표면을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 본 발명의 범위에서, 표면은 이차원 치수와 체적 요소 둘 다를 포함할 것이다. 기판의 표면이라는 용어가 체적 요소를 지칭한다면, 체적 요소는 바람직하게는 예컨대 2 cm 내지 4 cm의 두께를 갖고, 작동과 대면하는 기판의 외측 경계부를 형성하는 요소이다.
본 발명의 범위에서, 기판은 실제 EUV 미러의 전구체 및/또는 블랭크에 대응하는 폼 바디(form body)인 것으로 이해될 것이다. 실제 EUV 미러는 추가적인 절차 단계들에 의해, 예컨대 오목 거울 형상을 적용하고 그 폴리싱 및 반사 코팅을 행함으로써 상기 전구체로부터 제조될 수 있다.
단파장 방사선에 대한 노출로 인해, EUV 리소그래피에 사용되는 기판의 재료 요건은 높은 편이다. 상기 높은 요건을 충족시키는 일군의 재료로는 도핑된 석영 유리가 있다. 더욱이, 석영 유리의 특성은 상이한 도핑제를 도입함으로써 기존의 요건에 적응될 수 있다. 예컨대, 유리의 반사율 또는 점성은 도핑제의 적절한 선택을 통해 변경될 수 있다. 특히, 이산화티타늄에 의한 도핑은 석영 유리의 열팽창의 추가적인 최소화에 기여한다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는, 기판이 티타늄 산화물 도핑된 석영 유리를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 기판은 기판의 총 중량에 대해 5 중량% 내지 12 중량%, 바람직하게는 6 중량% 내지 10 중량%의 이산화티타늄을 포함한다.
기판은 추가적인 도핑제들을 포함할 수 있다는 것은 명백하다. 예컨대, 특히, 기판에서 "슐리어렌(Schlieren)"의 영향을 감소시키도록, 여럿 중에서도, 알칼리성 금속이 사용될 수 있다. 더욱이, 작동 조건에 따른 기판의 점성 또는 반사율에 적응되도록 하기 위해 다른 도핑제들이 사용될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 기판은, 상이한 상(phase)들의 열팽창 계수들이 사실상 서로 상쇄되도록 유리 상에 대한 결정 상의 비율이 적절하게 조절되는 유리 세라믹 재료를 포함한다.
기판은 층들로 구성되는 것이 유리하다고 입증되었다. 층들은 층들의 제로 크로싱 온도, 제로 크로싱 온도의 분포 또는 기포와 같은 다른 특성이 상이할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서, 기판은 다수의 층들을 포함하는 것이 바람직하다. 개별적인 층들의 두께는 이와 관련하여 변동될 수 있고, 원하는 기판 특성을 고려하여 자유롭게 선택될 수 있다. 예컨대, 층들의 갯수는 이와 관련하여 2개 내지 4개의 범위에 있을 수 있다.
EUV 방사선에 대한 미러의 노출은 미러를 가열시키고, 공간적 세기 분포를 갖는 산포된 EUV 빔 스폿에 의한 비균질적인 조명으로 인해, 미러는 EUV 빔 스폿의 충돌면 및/또는 세기 분포의 함수인 온도 분포 및/또는 온도 프로파일을 포함한다. 상기 온도 프로파일은 기판의 표면 상에 유사하게 존재한다. 이와 관련하여, 빔 스폿은 미러의 전체 표면 또는 단지 그 일부를 조사할 수 있다.
따라서, 기판 및/또는 미러의 열 변형에 대항하기 위하여, 제로 크로싱 온도의 분포는 상기 온도 프로파일 및/또는 온도 분포에 일치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 기판의 표면이 상이한 제로 크로싱 온도들을 포함하고, 제로 크로싱 온도는 바람직하게는 적어도 하나의 피크를 포함하는 실시예가 바람직하다.
따라서, 기판이 가장자리로부터 떨어져 있는 영역에서 제로 크로싱 온도(Tzc1)를 포함하고 가장자리에서는 제로 크로싱 온도(Tzc2)를 포함하며, 상기 Tzc1은 Tzc2보다 적어도 1.5℃ 높은 실시예가 바람직하다.
실제 용례에서, EUV 방사장은 일반적으로 하나 이상의 세기 피크를 포함한다. 이로 인해, 상이한 위치들이 상이한 온도들을 포함하고, 그 결과, 제로 크로싱 온도가 또한 상이하며, 기판의 표면이 최대 및 최소 제로 크로싱 온도를 갖는 것을 본질상 특징으로 하는 온도 프로파일이 생긴다. EUV 미러에 충돌하는 방사선이 다수의 세기 피크를 포함한다면, EUV 미러 표면 상의 온도 분포는 또한 다수의 피크를 포함하고, 미러의 표면 상의 피크는 방사선의 세기 피크에 대응한다.
따라서, Tzcmax와 Tzcmin 간의 차이가 적어도 2 K, 보다 바람직하게는 적어도 3 K인 실시예가 바람직하다.
더욱이, Tzcmax와 Tzcmin 간의 차이가 2 K 내지 10 K의 범위, 특히 2.5 K 내지 7 K의 범위에 있는 기판의 실시예가 바람직하다.
기판이 노출되는 일반적인 작동 조건에서는, 기판이 최대 온도를 포함하는 기판의 표면 상의 적어도 하나의 지점이 존재하는 것이 보통이다. 따라서, 기판의 표면에서의 제로 크로싱 온도의 분포가 적어도 하나의 로컬 피크(local peak)를 갖는 실시예가 바람직하다.
더욱이, 제로 크로싱 온도의 분포가 본질적으로 안정 프로파일을 적어도 부분적으로 포함하는 실시예가 바람직하다. 따라서, 제로 크로싱 온도는, 예컨대 EUV 방사장의 충돌면의 중앙으로부터 외측을 향해 일정하게 감소할 수 있다. 기판의 표면 상의 제로 크로싱 온도의 분포와 일치하는 미러의 표면 상의 온도 분포는, 일반적으로 EUV 방사장에 의한 조사와 주위 환경으로의 열 소산 때문에 미러 가열의 상호 작용으로부터 생긴다. 게다가, 미러의 의도적인 냉각을 통해 온도 분포에 영향을 미치는 것이 실현 가능하다.
EUV 리소그래피에 채용되는 기판은 엄격한 요건을 만족시켜야 한다. 기판은 특성의 정밀한 조절 및 기판의 세심한 제조를 필요로 하는, 예컨대 열팽창 계수 또는 제로 크로싱 온도 등의 특성을 가져야 한다.
따라서, 본 발명의 다른 주제는,
a) 기판을 위한 제로 크로싱 온도의 비균질적인 공칭 온도 프로파일을 미리 정의하는 단계;
b) 상기 제로 크로싱 온도의 미리 정한 위치 종속적 공칭 프로파일을 조절하면서 기판을 제조하는 단계
를 포함하는 EUV 미러용 기판의 제조 방법이다.
본 발명의 범위에서, 공칭 온도 프로파일은 기판의 제조 전에 정해지는 온도 프로파일을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 이와 관련하여, 측정 또는 계산을 통해 정의가 이루어질 수 있다. 상기 공칭 온도 프로파일은, 예컨대 방사선 소스, 방사선 소스의 갯수와 배열 및 다른 프로세스 조건의 함수로서 변동될 수 있는 미러의 예상 작동 온도를 기초로 한다. 후속 기판에서 제로 크로싱 온도의 분포는 상기 프로파일에 일치된다. 이와 관련하여, 이러한 일치는 기판이 작동 조건 하에 열 변형을 포함하지 않도록 적절하게 행해지는 것이 바람직하다. 관례상 발생하는 변형은 기판에서 및/또는 그 표면에서 제로 크로싱 온도의 적절한 조절에 의해 대체로 보정된다.
바람직한 실시예에서, 공칭 온도의 프로파일은 측방향으로 연장된다. 본 발명의 범위에서, 측방향 프로파일은 공칭 온도가 기판 표면 상에서의 정해진 온도 프로파일을 따르는 프로파일을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은,
i) TiO2 도핑된 수트 바디(soot body)를 형성하는 동안에 실리콘 함유 시작 물질과 티타늄 함유 시작 물질을 퇴적하는 단계;
ii) 수트 바디를 건조시키는 단계;
iii) 블랭크를 형성하는 동안에 수트 바디를 소결시키는 단계;
iv) 적용 가능한 경우, 블랭크를 균질화시키는 단계 및,
v) 기판을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 범위에서, 수트 바디는 석영 유리로 제조되는 다공질의 비소결된 바디를 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 범위에서, 블랭크는, 석영 유리로 제조되고 추가 처리되도록 의도되는, 소결된 작업 피스를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 이와 관련하여, 추가 처리는 형성 방법을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 실리콘 함유 시작 물질은 옥타메틸사이클로테트라실록산(OMCTS; octamethylcyclotetrasiloxane) 및 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4)로 이루어지는 군에서 선택된다.
티타늄 함유 시작 물질은 티타늄 이소프로폭사이드[(Ti(OPr)4] 및 티타늄 테트라클로라이드(TiCl4)로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
실리콘 함유 시작 물질과 티타늄 함유 시작 물질은 종래 기술에 따라 공지된 일상적인 방법에 의해 퇴적될 수 있다. 바람직하게는, 퇴적은 화염 가수분해에 의해, 특히 바람직하게는 CVD, OVD 또는 VAD 방법에 의해 수행된다.
추가적인 절차 단계에서, 단계 i)에서 얻어진 수트 바디가 건조된다. 이와 관련하여, 건조는 표준 압력(1 bar)에서 또는 감압 하에 진행될 수 있다. 더욱이, 건조는, 예컨대 질소 또는 희가스 등의 불활성 가스의 존재 하에 진행될 수 있다. 예컨대, Ti4+를 Ti3+로 변환시키는 환원 반응을 방지하기 위하여 산화 분위기에서 건조를 실현 가능할 수 있는데, 그 이유는 Ti3+로 인해 후속 기판에서 투과가 감소될 수 있기 때문이다. 개선된 건조 효과를 달성하기 위하여, 건조는 적용 가능하다면 염소 함유 분위기에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 수트 바디는 단계 iii)에서 1,000℃ 내지 1,700℃의 범위, 바람직하게는 1,300℃ 내지 1,500℃의 범위의 온도에서 소결된다.
블랭크의 균질화 후에, 블랭크는, 적용 가능하다면, 예컨대 형성 방법 또는 추가적인 절차 단계에 의해 기판으로 또한 처리될 수 있다.
제로 크로싱 온도의 분포를 조절하기 위해, 시작 물질이 원통체형 블랭크 상에 층상으로 퇴적되는 실시예가 바람직하다. 이 방법으로, 후속 기판 표면 상의 제로 크로싱 온도의 프로파일이 정해진 사양에 따라 조절될 수 있다.
제로 크로싱 온도의 분포가, 특히 기판에서의 TiO2 농도의 함수라는 것이 입증되었다. 따라서, TiO2 함유량을 변경시킴으로써 제로 크로싱 온도의 분포에 영향을 미치는 것이 실현 가능하다. 이에 따라, 티타늄 함유 시작 물질의 양이 퇴적 프로세스 중에 변경되는, 본 발명에 따른 방법의 실시예가 바람직하다.
제로 크로싱 온도의 분포는 바람직하게는 비통계적 분포를 따른다. 따라서, 제로 크로싱 온도의 분포의 조절이 통계적 분포에서 벗어난 티타늄 산화물을 이용한 도핑을 통해 수행되는 실시예가 바람직하다.
더욱이, 기판의 제로 크로싱 온도와 그 분포는 수트 바디 내의 OH 함유량에 의해 영향을 받을 수 있다는 것이 입증되었다. 따라서, 제로 크로싱 온도의 분포의 조절이 통계적 분포에서 벗어난 수트 바디 내의 OH 함유량의 분포를 통해 수행되는 실시예가 바람직하다.
수트 바디가 건조되는 동안에 확산 프로세스로 인해, 수트 바디는 일반적으로 벽의 중앙에서 피크를 보이고 표면을 향해 감소하는 OH 함유량 분포를 포함한다. 따라서, 온도, 시간 및 압력 등의 프로세스 파라미터의 적절한 선택은 제로 크로싱 온도 프로파일의 관점에서 미리 정의하고 원하는 사양에 대응하게 되도록 OH 프로파일에 적절한 영향을 미친다.
더욱이, 제로 크로싱 온도의 분포의 조절이 통계적 분포에서 벗어난 할로겐 코 도핑제(co-doping agent)의 분포를 통해 수행되는, 본 발명의 실시예가 바람직하다. 예컨대, 실리콘 테트라플루오라이드(SiF4), 테트라플루오로메탄(CF4) 및 헥사플루오로에탄(C2F6)이 적절한 코 도핑제이다. 할로겐 코 도핑제는, 예컨대 건조 프로세스 중에 도입될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 제로 크로싱 온도의 프로파일의 조절은 기판의 가상 온도(fictive temperature)를 통해 수행된다. 본 발명의 범위에서, 가상 온도는, 유리에서의 냉각 프로세스 중에 접합 각도가 더 이상 변하지 않는, 즉 접합 각도가 대응하는 가상 온도에서 "고정"되는 온도 아래의 온도를 의미하는 것으로 이해될 것이다.
가상 온도는 냉각 프로세스 중에 타겟화된 수치에 의해 영향을 받을 수 있다는 것이 입증되었다. 따라서, 가상 온도의 조절은 바람직하게는 링을 이용한 열처리, 인공적인 오버치수화(artificial over-dimensioning) 및/또는 강제 냉각을 통해 수행된다. 가상 온도 프로파일이 후속 기판에서 원하는 제로 크로싱 온도의 프로파일에 대응하는 미리 정해진 프로파일을 따르도록 가상 온도를 적절하게 조절하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 기판 및 본 발명에 따른 방법에 따라 얻어질 수 있는 기판은 그 열 변형 정도가 낮은 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 다른 주제는, 본 발명에 따른 기판의 이용 또는, EUV 미러를 위한 본 발명에 따른 방법, 또는 바람직하게는 전기 회로 또는 인쇄 도체를 제조하는 리소그래피 방법, 예컨대 EUV 리소그래피 방법에서 얻어질 수 있는 기판의 사용이다.
리소그래피 프로세스에서 EUV 미러의 사용과 관련하여, 이미징 품질을 손상시킬 수 있기 때문에, 프로세스 중에 변형을 받지 않는 미러를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 미러의 기재 역할을 하는 기판은 가열시에도 높은 성형 안정성을 특징으로 해야 한다.
따라서, 본 발명에 따른 기판의 또는 본 발명에 따른 방법에 따라 얻어지는 기판의 사용은, 기판에서 제로 크로싱 온도의 프로파일이 미러의 작동 온도의 프로파일에 적응되는 것을 특징으로 한다. 이는, 전체적인 형상 변화가 관찰되지 않도록 미러의 가능한 변형이 기판에 의해 보정되는 것을 보장한다.
본 발명의 다른 주제는,
a) 기판을 갖는 EUV 미러를 제공하는 단계; 및
b) 작동시에 상기 EUV 미러에 작용하는 적어도 하나의 방사선 소스를 제공하는 단계를 포함하고,
기판에서 제로 크로싱 온도의 분포 및/또는 프로파일은 미러의 작동 온도의 프로파일에 적응되는 리소그래피 방법이다.
바람직하게는, 기판에서 제로 크로싱 온도의 분포 및/또는 프로파일은 미러에 전체적인 형상 변화가 없도록 작동 온도의 프로파일에 적절하게 적응된다.
본 발명은 아래의 예 및 도면을 기초로 하여 예시되지만, 이들은 본 발명의 범위를 제한하도록 해석되지 않는다.
예 1: 인공적인 오버치수화를 이용하여 열처리에 의한 제로 크로싱 온도의 분포의 조절
대략 8 중량%의 TiO2가 도핑된 수트 바디가 OVD 방법에 의해 SiO2-TiO2 입자의 형성을 위한 시작 물질로서 옥타메틸사이클로테트라실록산(OMCTS) 및 티타늄 이소프로폭사이드[(Ti(OPr)4]의 화염 가수분해에 의해 제조된다.
수트 바디는 흑연으로 제조되는 가열 요소를 이용하는 진공 열처리로(heat treatment furnace) 내에서 1,150℃의 온도에서 탈수된다. 탈수 처리는 2 시간 후에 완료된다.
이어서, 이에 따라 건조된 수트 바디는 감압(10-2 mbar)에서 대략 1,500℃ 온도의 소결로(sintering furnace) 내에서 TiO2-SiO2 유리로 제조된 투명한 블랭크로 유리화(vitrify)된다. 유리의 평균 OH 함유량은 대략 170 중량ppm이었다.
이어서, 유리는 열적 기계적 균질화(트위스팅) 및 TiO2-SiO2 유리로 제조된 원통체의 형성을 통해 균질화된다. 이를 위해, 산수소 버너가 장착된 유리 선반 내에 봉형의 시작 바디가 클램핑되고, 층들의 완벽한 제거를 위해 EP 673 888 A1에 설명된 것과 같은 개질 프로세스에 의해 균질화된다. 이와 관련하여, 시작 바디는 산수소 버너에 의해 2,000℃ 초과 온도로 국부적으로 가열되고 프로세스에서 연화된다. 이와 관련하여, 산화 효과를 갖는 산수소 화염을 효과적으로 발생시키기 위해 1 mol의 산소 당 1.8 mol의 수소가 산수소 버너에 공급된다.
2개의 브래킷의 서로에 관한 상대 운동이 사용되어 시작 바디를 그 종축을 중심으로 비틀고, 이에 의해 비틀린 바디를 형성하는 동안에 연화된 유리 물질이 방사상 방향으로 강렬하게 혼합된다. 이 방법에 의해, 대략 90 mm의 직경과 대략 635 mm의 길이를 갖는 세장형의 비틀린 바디가 얻어진다.
이어서, 상기 블랭크로부터 30 cm의 직경과 5.7 cm의 두께를 갖는 TiO2-SiO2 유리로 제조되는 둥근 판이 형성된다.
기계적 인장을 경감시키고 미리 정해진 가상 온도를 조절하기 위하여, 유리판은 열처리를 받는다. 이와 관련하여, 가상 온도는 외측에서 팽창 계수의 더 낮은 제로 크로싱 온도를 달성하도록 중앙에서보다 블랭크의 가장자리에서 더 낮게 된다. 이를 위해, 블랭크의 주변부를 따라 최외측 50 mm와 전면은 두께가 50 mm인 석영 유리제 보조 피스에 의해 단열되고, 이어서 열처리로 내로 넣어진다. 이와 관련하여, 유리판은 공기 중에서 8 시간의 체류 시간 동안 그리고 대기압에서 1,080℃로 가열되고, 이후에 유리판은 4℃/h의 냉각률로 850℃의 온도로 냉각된다. 상기 냉각 프로세스 중에, 가상 온도는 원하는 분포를 달성하는 단열로 인해 표면의 중앙에서보다 블랭크의 주변 영역에서 더 길게(더 깊게) 이완될 수 있다. 이후에, TiO2-SiO2 유리판은 50℃/h의 보다 높은 냉각률로 300℃의 온도로 냉각되고, 다음에 열처리로가 중단되고, 유리판을 열처리로와 함께 냉각하도록 남겨둔다.
추가 처리를 위해, 유리판의 표면층은 결과적인 직경이 29.4 cm이고 결과적인 두께가 5.1 cm가 되도록 기계적 처리에 의해 제거된다.
이에 따라 얻어진 판은 8 중량%의 티타늄 산화물을 함유하는 높은 규산 함유량을 갖는 매우 높은 품질의 균질화된 유리로 이루어진다. OH 함유량은 170 중량ppm이다. 전체 두께에 걸쳐 측정된 평균 가상 온도는 968℃이고 가장자리쪽으로 6℃ 만큼 감소된다. 따라서, 제로 크로싱 온도는 중앙으로부터 외측을 향해 방사상 방향으로 2℃ 만큼 감소된다.
예 2: 티타늄 산화물 분포를 적응시킴으로써 제로 크로싱 온도의 분포의 조절
수트 바디가 OVD 방법에 의해 SiO2-TiO2 입자의 형성을 위한 시작 물질로서 옥타메틸사이클로테트라실록산(OMCTS) 및 티타늄 이소프로폭사이드[(Ti(OPr)4]의 화염 가수분해에 의해 제조된다. 제조 중에, TiO2 농도가 시작시에 8.20%이였고, 시간 경과에 따라 저감되어 종결시에는 8.05%가 되도록 티타늄 전구체[(Ti(OPr)4]의 분율이 적절하게 감소된다.
수트 바디는 흑연으로 제조되는 가열 요소를 이용하는 진공 열처리로 내에서 1,150℃의 온도에서 탈수된다. 탈수 처리는 2 시간 후에 완료된다.
이어서, 이에 따라 건조된 수트 바디는 감압(10-2 mbar) 하에서 대략 1,500℃ 온도의 소결로 내에서 TiO2-SiO2 유리로 제조된 투명한 블랭크로 유리화된다. 유리의 평균 OH 함유량은 대략 180 중량ppm이었다.
이어서, 유리는 예 1과 유사하게 균질화된다. 대략 90 mm의 직경과 대략 620 mm의 길이를 갖는 세장형의 비틀린 바디가 얻어진다. 균질화는 티타늄 산화물의 분포가 회전 방향으로 대칭이 되게 만든다. 블랭크에서 티타늄 산화물의 농도 구배로 인해, 티타늄 산화물 분포는 중앙으로부터 외측을 향해 0.05% 만큼 감소된다. 감소 정도는 화염 가수분해 중에 쉽게 조절될 수 있다.
이어서, 상기 블랭크로부터 30 cm의 직경과 5.5 cm의 두께를 갖는 TiO2-SiO2 유리로 제조되는 둥근 판이 형성된다.
기계적 인장을 경감시키고 미리 정해진 가상 온도를 조절하기 위하여, 유리판은 열처리를 받는다. 이와 관련하여, 유리판은 공기 중에서 8 시간의 체류 시간 동안 그리고 대기압에서 1,080℃로 가열되고, 이후에 4℃/h의 냉각률로 950℃의 온도로 냉각된다. 유리판은 가상 온도의 국부적 변경을 방지하기 위하여 4 h 동안 이 온도로 유지된다. 이후에, TiO2-SiO2 유리판은 50℃/h의 보다 높은 냉각률로 300℃의 온도로 냉각되고, 다음에 열처리로가 중단되고, 유리판을 열처리로와 함께 냉각하도록 남겨둔다.
추가 처리를 위해, 유리판의 표면층은 결과적인 직경이 28.6 cm이고 결과적인 두께가 5.0 cm가 되도록 기계적 처리에 의해 제거된다.
이에 따라 얻어진 판은 평균 8.11 중량%의 티타늄 산화물을 함유하는 높은 규산 함유량을 갖는 매우 높은 품질의 균질화된 유리로 이루어진다. 티타늄 산화물 분율은 중앙으로부터 외측을 향해 방사상 방향으로 0.05% 만큼 감소된다. OH 함유량은 180 중량ppm이다. 전체 두께에 걸쳐 측정된 평균 가상 온도는 972℃이고 가장자리쪽으로 1℃ 미만 만큼 감소된다. 따라서, 제로 크로싱 온도는 중앙으로부터 외측을 향해 방사상 방향으로 2.2℃ 만큼 감소된다.
도 1은 기판의 중앙을 통과하여 연장되는 축선을 따라 중앙에 조사되는 EUV 미러의 작동 온도의 프로파일을 도시하는데, 미러는 주로 중앙에서 가열된다.
도 2는 기판의 중앙을 통과하여 연장되는 축선을 따른 기판의 제로 크로싱 온도(Tzc)의 프로파일을 도시하는데, 제로 크로싱 온도의 프로파일은 도 1에서 미러의 작동 온도의 프로파일에 대응한다. 이것은 미러의 왜곡이 최소한으로 얻어지게끔 해준다.
도 3은 기판의 중앙을 통과하여 연장되는 축선을 따라 도 2에 도시된 기판의 OH 함유량의 프로파일을 도시한다. OH 함유량의 프로파일은 SiO2 수트 바디(soot body)의 타겟화된 건조에 의해 조절될 수 있다. 이 경우에, OH 함유량에 관한 가상 온도의 어떠한 부정적인 영향, 즉 악영향을 방지하기 위하여 기판의 가상 온도(Tf)의 프로파일이 가능한 한 평탄하게 되는 것이 유리하다. 상기 가상 온도의 평탄한 프로파일은, 예컨대 열처리에 의해, 즉 일정한 온도에서 긴 체류 시간을 통해 달성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판에서 제로 크로싱 온도의 프로파일은 대안적으로 기판에서의 가상 온도를 통해 정해질 수 있다. 도 4는 도 2에 도시된 것과 같은 제로 크로싱 온도 프로파일을 포함하는 기판의 중앙을 통해 연장되는 축선을 따른 기판의 가상 온도 프로파일을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 외측을 향한 가상 온도 프로파일의 감소는, 예컨대 냉각 프로세스 중에 열처리 링을 통해 기판의 주변부를 단열시킴으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 기판의 더 큰 표면, 특히 상부면은 공기 스트림에 의해 강제 냉각될 수 있고 이에 따라 더 높은 가상 온도가 조절될 수 있다. 더욱이, 덮개판 또는 샌드 베스(sand bath)를 사용함으로써 가상 온도의 측방향 프로파일에 영향을 미치는 것이 가능하다. 따라서, 덮개판은, 예컨대 표면의 특정 영역만을 덮을 수 있다. 마찬가지로, 가상 온도는 두께가 상이하고 이에 따라 단열 거동이 상이한 덮개판을 사용함으로써 조절될 수 있다.
기판에서 가상 온도의 축방향 프로파일의 조절은, 예컨대 열처리로에서 기판의 높이를 따른 히트 싱크의 타겟화된 이용을 통해 달성될 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 것과 같은 제로 크로싱 온도 프로파일을 포함하는 기판의 중앙을 통해 연장되는 축선을 따른 기판의 TiO2 농도의 프로파일을 도시한다. TiO2 농도 프로파일은, 예컨대 기판의 층 생성을 통해 달성될 수 있는데, TiO2 함유 시작 화합물의 농도는 기판의 제조 프로세스의 퇴적 프로세스 중에 변경된다.

Claims (19)

  1. EUV 미러용 기판으로서,
    상기 기판은 표면을 포함하고, 상기 기판은 통계적 분포에서 벗어난, 상기 표면에서의 제로 크로싱 온도(zero crossing temperature)들을 포함하고, 상기 기판은 상기 표면에서 최소 제로 크로싱 온도(Tzcmin)와 최대 제로 크로싱 온도(Tzcmax)를 포함하며, 상기 온도들은 서로 1.5 K보다 많이 상이하고,
    상기 기판은 가장자리로부터 떨어져 있는 영역에서 제로 크로싱 온도 Tzc1를 포함하고, 상기 가장자리에서 제로 크로싱 온도 Tzc2를 포함하며, Tzc1은 Tzc2보다 적어도 1.5℃ 높고,
    상기 표면에서의 제로 크로싱 온도들의 분포는 적어도 하나의 로컬 피크를 갖고,
    상기 기판에서의 제로 크로싱 온도의 프로파일은, 상기 미러의 작동 온도의 프로파일에 적응되는 것인, EUV 미러용 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 티타늄 산화물 도핑된 석영 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판은, 상기 기판의 총 중량에 대해 5 중량% 내지 12 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판은 다중 층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, Tzcmax와 Tzcmin 간의 차이는 적어도 2 K인 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, Tzcmax와 Tzcmin 간의 차이는 2 K 내지 10 K의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제로 크로싱 온도들의 분포는 안정(steady) 프로파일을 적어도 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판.
  8. EUV 미러용 기판을 제조하는 방법으로서,
    a) 기판을 위한 제로 크로싱 온도의 비균질적인 공칭 온도 프로파일을 미리 정의하는 단계;
    b) 상기 제로 크로싱 온도의 상기 미리 정의된 비균질적인 공칭 온도 프로파일을 조절하면서 상기 기판을 제조하는 단계
    를 포함하고,
    상기 공칭 온도 프로파일은 측방향으로 연장되고,
    상기 기판은 가장자리로부터 떨어져 있는 영역에서 제로 크로싱 온도 Tzc1를 포함하고, 상기 가장자리에서 제로 크로싱 온도 Tzc2를 포함하며, Tzc1은 Tzc2보다 적어도 1.5℃ 높고,
    상기 기판의 표면에서의 제로 크로싱 온도들의 분포는 적어도 하나의 로컬 피크를 갖고,
    상기 기판에서의 제로 크로싱 온도의 프로파일은, 상기 미러의 작동 온도의 프로파일에 적응되는 것인, EUV 미러용 기판의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 기판의 제조는,
    i) TiO2 도핑된 수트 바디(soot body)를 형성하는 동안에 실리콘 함유 시작 물질과 티타늄 함유 시작 물질을 퇴적하는 단계;
    ii) 상기 수트 바디를 건조시키는 단계;
    iii) 블랭크(blank)를 형성하는 동안에 상기 수트 바디를 소결시키는 단계;
    iv) 적용 가능한 경우, 상기 블랭크를 균질화시키는 단계; 및
    v) 기판을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 시작 물질들은 원통체형 블랭크 상에 층별로(layer by layer) 퇴적되는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 티타늄 함유 시작 물질의 양은 퇴적 프로세스 중에 변경되는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제로 크로싱 온도들의 분포의 조절은, 통계적 분포에서 벗어난 티타늄 산화물을 이용한 도핑을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 제로 크로싱 온도들의 분포의 조절은, 통계적 분포에서 벗어난 수트 바디 내의 OH 함유량의 분포를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판의 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 제로 크로싱 온도들의 분포의 조절은, 통계적 분포에서 벗어난 할로겐 코도핑제(co-doping agent)의 분포를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판의 제조 방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 제로 크로싱 온도들의 분포의 조절은, 상기 기판의 가상(fictive) 온도들을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가상 온도들의 조절은, 링을 이용한 열처리, 인공적인 오버치수화(artificial over-dimensioning) 및 강제 냉각 중 적어도 하나를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 EUV 미러용 기판의 제조 방법.
  17. 제1항 또는 제2항에 따른 기판을 이용하는 EUV 미러.
  18. 리소그래피 방법으로서,
    a) 기판을 갖는 EUV 미러를 제공하는 단계; 및
    b) 작동시에 상기 EUV 미러에 작용하는 적어도 하나의 광원을 제공하는 단계
    를 포함하며,
    상기 기판은 가장자리로부터 떨어져 있는 영역에서 제로 크로싱 온도 Tzc1를 포함하고, 상기 가장자리에서 제로 크로싱 온도 Tzc2를 포함하며, Tzc1은 Tzc2보다 적어도 1.5℃ 높고,
    상기 기판의 표면에서의 제로 크로싱 온도들의 분포는 적어도 하나의 로컬 피크를 갖고,
    상기 기판의 표면에서의 제로 크로싱 온도의 분포는 상기 미러의 작동 온도의 분포에 적응되는 것인, 리소그래피 방법.
  19. 제8항에 따른 방법에 따라 획득된 기판을 이용하는 리소그래피 방법.
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