KR20200087774A - 다공성 그래파이트 펠리클 - Google Patents
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Abstract
리소그래피 장치용 펠리클을 제조하는 방법 -상기 방법은 3-차원 템플릿에서 펠리클을 성장하는 단계를 포함함- , 및 이 방법에 따라 제조되는 펠리클이 개시된다. 또한, EUV 리소그래피 장치에서의 상기 방법에 따라 제조된 펠리클의 사용 및 펠리클의 제조 시 3-차원 템플릿의 사용이 개시된다.
Description
본 출원은 2017년 11월 21일에 출원된 EP 출원 17202767.4의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 리소그래피 장치용 펠리클(pellicle)을 제조하는 방법, 제조 방법에 따라 만들어진 펠리클의 사용, 리소그래피 장치용 펠리클을 제조하기 위한 3-차원 템플릿의 사용, 및 리소그래피 장치에서 사용하는 펠리클에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용하도록 구성되는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)로부터 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로 패턴을 투영할 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 기판 상으로 패턴을 투영하는 데 사용되는 방사선의 파장은 그 기판 상에 형성될 수 있는 피처(feature)들의 최소 크기를 결정한다. 4 내지 20 nm의 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선인 EUV 방사선을 사용하는 리소그래피 장치가 종래의 리소그래피 장치(이는 예를 들어 193 nm의 파장을 갖는 전자기 방사선을 사용할 수 있음)보다 기판 상에 더 작은 피처들을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
리소그래피 장치는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클)를 포함한다. 방사선이 패터닝 디바이스를 통해 제공되거나 반사되어 기판 상에 이미지를 형성한다. 공기중 입자들 및 다른 형태들의 오염으로부터 패터닝 디바이스를 보호하기 위해 펠리클이 제공될 수 있다. 패터닝 디바이스의 표면 상의 오염은 기판 상의 제조 결함들을 야기할 수 있다.
또한, 패터닝 디바이스 이외의 광학 구성요소들을 보호하기 위해 펠리클이 제공될 수 있다. 또한, 펠리클은 서로 밀봉되는 리소그래피 장치의 구역들 사이에서 리소그래피 방사선을 위한 통로를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 펠리클은 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter)와 같은 필터로서 사용될 수 있다. 리소그래피 장치, 특히 EUV 리소그래피 장치 내부의 때로는 가혹한 환경으로 인해, 펠리클은 우수한 화학적 및 열적 안정성을 입증하여야 한다.
알려진 펠리클들은, 예를 들어 실리콘 멤브레인, 실리콘 질화물, 그래핀 또는 그래핀 유도체, 탄소 나노튜브, 또는 다른 멤브레인 재료들과 같은 자립 멤브레인(freestanding membrane)을 포함할 수 있다. 마스크 조립체가 입자 오염으로부터 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)를 보호하는 펠리클을 포함할 수 있다. 펠리클은 펠리클 프레임에 의해 지지되어 펠리클 조립체를 형성할 수 있다. 펠리클은, 예를 들어 펠리클 보더 구역(pellicle border region)을 프레임에 접착함으로써 프레임에 부착될 수 있다. 프레임은 패터닝 디바이스에 영구적으로 또는 해제가능하게 부착될 수 있다.
사용 동안, 리소그래피 장치 내의 펠리클의 온도는 약 500 내지 1000 ℃ 이상으로 증가한다. 이러한 고온은 펠리클을 손상시킬 수 있으므로, 펠리클의 작동 온도를 낮추고 펠리클 수명을 개선하기 위해 열을 소산시키는 방식들을 개선하는 것이 바람직하다.
자립 그래핀 멤브레인 또는 다른 탄소계 멤브레인을 포함하는 펠리클과 같은 탄소질 펠리클의 수명은 제한될 수 있고 탄소계 펠리클은 리소그래피 장치에서 사용될 때 특별한 단점들을 가질 수 있음이 밝혀졌다.
그래핀 펠리클은 1 이상의 평행한 얇은 그래핀 층을 포함한다. 이러한 펠리클은 예를 들어 약 6 내지 약 10 nm 두께이고, 고밀도를 입증할 수 있다. 이러한 그래핀 펠리클의 구조로 인해, 펠리클을 통과하는 EUV 방사선의 균일성은 실질적으로 변경되지 않는다. 하지만, 이들이 제조되는 방식에 따라, 일부 그래핀 펠리클은 비교적 낮은 기계적 강도를 가질 수 있다. 그래핀은 알려진 가장 강한 재료가 아니더라도 가장 강한 재료들 중 하나이지만, 그래핀 펠리클이 생성되는 기판들에 의해 야기되는 그래핀 층들의 표면의 거칠기가 펠리클의 강도에 부정적인 영향을 미친다. 펠리클의 사용 동안, 펠리클이 사용되는 리소그래피 장치는 가스로 플러싱(flush)될 수 있다. 또한, 노광 동안 펠리클은 EUV 방사선으로부터 상당한 열 부하를 받을 것이다. 이러한 인자들에 의해 유도되는 펠리클의 응력 변동들은 펠리클이 충분히 강하지 않다면 펠리클을 손상시킬 수 있다. 펠리클은 부서지고 리소그래피 장치의 다양한 부분들을 오염시킬 수 있으며, 이는 바람직하지 않다.
또 다른 타입의 탄소질 펠리클은 탄소 나노튜브에 기초한다. 이러한 펠리클은 다층 그래핀 펠리클과 동일한 조밀하고 평행한 층 구조를 갖는 것이 아니라, 오히려 메시(mesh)에서 탄소 나노튜브들의 네트워크로 형성된다. 탄소 나노튜브-기반 펠리클의 경계들은 다층 그래핀 펠리클의 경계들보다 덜 정의되고, 탄소 나노튜브들은 예를 들어 산란으로 인해 펠리클을 통과하는 방사선 빔의 균일성을 변경할 수 있다. 이는 방사선 빔의 균일성 변화가 최종 제품에 반영될 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 리소그래피 기계에 요구되는 매우 높은 정밀도를 고려할 때, 방사선 빔의 균일성의 작은 차이조차도 노광 성능을 감소시킬 수 있다. 하지만, 탄소 나노튜브에 기초한 펠리클의 이점은 이들이 강하고 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 강도 요건들을 충족시킬 수 있다는 것이다.
그러므로, EUV 리소그래피 장치와 같은 리소그래피 장치에서 사용될 수 있도록 충분히 강하고, 예를 들어 90 %보다 큰 높은 EUV 투과율을 가지며, 펠리클을 통과하는 방사선 빔의 균일성에 부정적인 영향을 미치지 않는 탄소질 펠리클을 제조하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 출원은 일반적으로 리소그래피 장치, 특히 EUV 리소그래피 장치와 관련하여 펠리클을 언급하지만, 본 발명은 펠리클 및 리소그래피 장치에만 제한되지는 않으며, 본 발명의 대상(subject matter)은 여하한의 다른 적절한 장치 또는 환경에서 사용될 수 있음을 이해한다.
예를 들어, 본 발명의 방법들은 스펙트럼 퓨리티 필터들에 동등하게 적용될 수 있다. 플라즈마를 사용하여 EUV 방사선을 발생시키는 것과 같은 EUV 소스들은 실제로 원하는 '대역-내' EUV 방사선뿐만 아니라 바람직하지 않은 (대역-외) 방사선도 방출한다. 이 대역-외 방사선은 특히 DUV(deep UV) 방사선 범위(100 내지 400 nm)에 있다. 또한, 일부 EUV 소스들, 예를 들어 레이저 생성 플라즈마 EUV 소스들의 경우, 예를 들어 10.6 미크론의 레이저로부터 방출된 방사선은 대역-외 방사선(예를 들어, IR 방사선)의 소스일 수 있다.
리소그래피 장치에서, 스펙트럼 순도는 몇 가지 이유로 바람직할 수 있다. 한 가지 이유는, 레지스트가 대역-외 파장들의 방사선에 민감하며, 이에 따라 레지스트가 이러한 대역-외 방사선에 노광되는 경우에 레지스트에 적용되는 노광 패턴들의 이미지 품질이 저하될 수 있다는 것이다. 또한, 대역-외 방사선, 예를 들어 일부 레이저 생성 플라즈마 소스들에서의 적외 방사선이 리소그래피 장치 내의 패터닝 디바이스, 기판, 및 광학기의 원치 않고 불필요한 가열을 초래한다. 이러한 가열은 이 요소들의 손상, 수명의 저하, 및/또는 레지스트-코팅된 기판에 투영되고 적용되는 패턴들의 결함 또는 왜곡을 초래할 수 있다.
스펙트럼 퓨리티 필터가 펠리클로서 사용될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 그러므로, 본 출원에서 '펠리클'에 대한 언급은 또한 '스펙트럼 퓨리티 필터'에 대한 언급이다. 본 출원에서는 주로 펠리클에 대해 언급되지만, 모든 특징들은 스펙트럼 퓨리티 필터에 동등하게 적용될 수 있다.
리소그래피 장치(및/또는 방법)에서, 레지스트 코팅된 기판에 패턴을 적용하기 위해 사용되는 방사선 세기의 손실을 최소화하는 것이 바람직하다. 이에 대한 한 가지 이유는 이상적으로, 예를 들어 노광 시간을 감소시키고 스루풋을 증가시키기 위해, 기판에 패턴을 적용하는 데 가능한 많은 방사선이 사용가능하여야 한다는 것이다. 동시에, 리소그래피 장치를 통과하고 기판에 입사하는 바람직하지 않은 방사선(예를 들어, 대역-외 방사선)의 양을 최소화하는 것이 바람직하다. 또한, 리소그래피 방법 또는 장치에서 사용되는 펠리클이 적당한 수명을 갖고, 펠리클이 노출될 수 있는 높은 열 부하 및/또는 펠리클이 노출될 수 있는 수소(또는 유사한 것, 예컨대 H* 및 HO*를 포함하는 자유 라디칼 종)의 결과로서 시간이 지남에 따라 급속히 분해되지 않을 것을 보장하는 것이 바람직하다. 그러므로, 개선된(또는 대안적인) 펠리클, 및 예를 들어 리소그래피 장치 및/또는 방법에서 사용하기에 적절한 펠리클을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 알려진 펠리클 제조 방법 및 알려진 펠리클에 대한 앞서 언급된 문제점을 고려하여 이루어졌다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치용 펠리클을 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 3-차원 템플릿 재료에서 펠리클을 성장시키는 단계를 포함한다.
알려진 탄소-계 펠리클은 현재 고체, 층상의 2 차원 재료에 효과적으로 기초한다. 예를 들어, 그래핀 펠리클은 다수 그래핀 층들을 포함한다. 유사하게, 실리콘 펠리클은 금속과 같은 다른 보호 캡 층 재료로 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있는 고체 실리콘 웨이퍼 상에서 제조된다. 이러한 것으로서, 이 펠리클 재료들은 2-차원이고, 고체이거나, 그 내부에 공극(void)이 거의 없는(즉, 낮은 다공성) 표면 상에 층들로서 성장된다. 반면에, 탄소 나노튜브에 기초한 펠리클은 그 내부에 상당한 공극 공간을 갖지만 무질서한 탄소 나노튜브들의 무질서한 메시를 포함하며, 이는 산란으로 인해 통과하는 방사선 빔의 균일성에 부정적인 영향을 미친다. 규칙적이고 잘-정의된 3-차원 구조를 갖는 펠리클을 제공하는 것이 바람직하다.
3-차원 템플릿 내에서 펠리클을 제조하는 것이 규칙적이고 잘-정의된 3-차원 구조를 갖는 펠리클을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 본 발명의 방법에 따라 제조된 펠리클의 구조체는 탄소 나노튜브 펠리클과 같이 다공성이지만, 리소그래피 장치에서 사용하기에 충분한 강도를 제공하는 더 규칙적이고 잘-정의된 3-차원 구조, 및 펠리클의 응력 및 온도 변화를 수용하기에 충분한 유연성을 갖는다. 놀랍게도, 결과적인 펠리클은 90 %보다 큰 수용가능한 EUV 투과율을 갖고 통과하는 방사선 빔의 균일성에 부정적인 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다.
3-차원 템플릿은 제올라이트일 수 있다. 제올라이트는 흡착제 및 촉매로서 보편적으로 사용되는 미세다공성 알루미노규산염 재료이다. 이들은 작은 분자들이 통과할 수 있는 규칙적인 내부 기공 구조를 갖는다.
제올라이트는 여하한의 적절한 제올라이트일 수 있다. 예를 들어, 제올라이트는 제올라이트 A, 제올라이트 베타, 모데나이트, 제올라이트 Y, 또는 캐버자이트일 수 있다. 이들이 가장 보편적으로 사용되고 가장 쉽게 이용가능한 제올라이트이지만, 다른 제올라이트도 본 발명에 적절한 것으로 여겨짐을 이해할 것이다.
제올라이트는 개질된 제올라이트(modified zeolite)일 수 있다. 개질된 제올라이트는 적절한 재료로 도핑된 제올라이트를 포함할 수 있다. 적절한 재료들은 란타넘, 아연, 몰리브덴, 이트륨, 칼슘, 텅스텐, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 크롬, 탄탈럼, 및 하프늄 중 1 이상을 포함한다. 놀랍게도, 이 원소들 중 1 이상으로 제올라이트를 도핑함으로써 제올라이트의 기공 내에서 탄화가 일어날 수 있는 온도가 감소한다는 것이 밝혀졌다. 도핑은 이온 교환과 같은 여하한의 적절한 수단에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 제올라이트 내의 소듐 이온이 란타넘 이온으로 교환될 수 있다.
상기 방법은 탄소 소스, 바람직하게는 기체 탄소 소스를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 탄소 소스는 3-차원 템플릿 재료로 통과될 수 있다. 3-차원 템플릿이 기공들의 내부 네트워크를 포함하기 때문에, 탄소 소스 재료는 3-차원 템플릿을 함침시킬 수 있다.
탄소 소스는 포화 또는 불포화 C1 내지 C4 탄화수소일 수 있다. 4보다 많은 탄소 원자를 갖는 탄화수소를 사용하는 것이 가능하지만, 이들은 주위 온도에서 액체이기 때문에 흡수 공정이 더 느리다. 물론, 3-차원 템플릿 내로의 흡수가 주위보다 높은 온도에서 일어나는 경우, 더 긴 사슬의 탄화수소가 사용될 수 있다. 탄화수소는 바람직하게는 선형이다.
적절한 탄소 소스의 예시들은 메탄, 에탄, 에텐, 에틴, 프로판, 프로펜, 프로파디엔, 프로핀, 부탄, 부텐, 부타디엔, 부타트리엔, 및 부틴을 포함한다. 탄소 소스는 주로 탄소의 제공을 위한 것으로 의도되기 때문에, 불포화 탄화수소가 유리한 탄소 대 수소 비를 갖고 포화 탄화수소보다 더 반응성이므로 불포화 탄화수소를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 바람직한 탄소 소스는 에틴이며, 이는 가장 반응성이고 또한 작아서 3-차원 템플릿으로 쉽게 확산될 수 있다.
상기 방법은 탄소 소스를 탄화시키기 위해 3-차원 템플릿 재료를 제 1 온도까지 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 일단 탄소 소스가 3-차원 템플릿의 내부 기공으로 통과되었으면, 재료를 가열하는 것이 이를 탄화하게 한다. 탄화 공정은 앞서 언급된 3-차원 재료의 금속 이온으로의 도핑에 의해 향상된다. 금속 이온은 강한 탄화물 결합을 형성함에 따라 선택된다. 도핑이 없으면, 탄소 소스를 탄화시키는 데 필요한 온도가 훨씬 더 커지고, 3-차원 템플릿의 표면 상에만 탄소가 형성되며, 탄소 소스가 포함되는 3-차원 재료의 내부 기공 구조에 실질적으로 대응하는 탄소질 네트워크를 형성하지 않는다.
제 1 온도는 약 350 ℃ 내지 약 800 ℃, 및 바람직하게는 약 650 ℃일 수 있다. 도핑이 없으면, 탄화를 위해 800 ℃를 초과하는 온도가 필요하다.
3-차원 재료는 후속하여 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 가열될 수 있다. 제 2 온도는 약 850 ℃ 이상일 수 있다. 더 높은 제 2 온도로 가열하는 것은 탄소가 더 질서있게 되고 이에 따라 더 강해지도록 한다.
일단 가열이 완료되면, 탄소질 펠리클은 3-차원 템플릿을 용해시킴으로써 회수된다. 3-차원 템플릿이 제올라이트인 경우, 제올라이트는 염산 또는 불산과 같은 강산에 노출시킴으로써 용해될 수 있으며, 후속하여 수산화나트륨과 같은 뜨거운 염기성 용액에 노출될 수 있다. 제올라이트를 용해시키는 정확한 방법은 주어진 예시들에 제한되지 않으며, 탄소질 펠리클을 남기면서 제올라이트를 용해시키는 여하한의 적절한 방법이 사용될 수 있다.
3-차원 재료는 알려진 수단에 의해 실리콘 웨이퍼로부터 준비될 수 있다. 바람직하게는, 실리콘 웨이퍼는 단결정 실리콘이다. 실리콘 웨이퍼로부터의 준비는 제올라이트의 정확한 두께 및 성질이 제어되게 한다. 따라서, 요구되는 펠리클의 정확한 성질에 따라 상이한 제올라이트들이 준비될 수 있으며, 일부는 더 큰 기공들을 갖고 다른 일부는 더 작은 기공들을 갖는다.
실리콘 웨이퍼의 표면의 일부분이 제올라이트 재료로 전환될 수 있거나, 제올라이트 재료가 실리콘 웨이퍼의 표면 상에 준비될 수 있다. 두 기술들 모두 당업계에 알려져 있다. 제올라이트의 두께는 약 50 내지 약 150 nm, 약 80 nm 내지 약 120 nm, 및 바람직하게는 약 100 nm일 수 있다. 제올라이트가 너무 얇은 경우, 결과적인 펠리클은 EUV 리소그래피 장치에서 사용되는 데 필요한 강도를 갖기에 충분히 두껍지 않을 수 있다. 반면에, 제올라이트가 너무 두꺼운 경우, 결과적인 펠리클은 너무 두껍고, 예를 들어 90 % 미만과 같은 바람직하지 않게 낮은 EUV 투과율을 가질 수 있다. 펠리클의 정확한 두께는 원하는 두께가 충족될 때까지 펠리클로부터 재료를 제거함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 펠리클의 제조 시 3-차원 템플릿의 사용이 제공된다.
앞서 설명된 바와 같이, 현재 알려진 펠리클들은 표면 상에 2-차원 층들을 형성함으로써 제조된다. 3-차원 템플릿 내부에서 생성되는 알려진 펠리클은 없다. 3-차원 템플릿의 사용은 매우 규칙적이고 예측가능한 구조를 갖는 펠리클이 형성되게 한다. 결과적인 펠리클은 기존의 그래핀 펠리클보다 강하고, 탄소 나노튜브-기반 펠리클의 경우와 같이 방사선 빔의 원치 않는 회절 또는 산란을 야기하지 않는다.
3-차원 템플릿은 본 발명의 제 1 실시형태와 관련하여 설명된 여하한의 제올라이트일 수 있다.
본 발명의 제 3 실시형태에 따르면, 펠리클의 제조를 위한 3-차원 템플릿이 제공된다.
바람직하게는, 펠리클은 탄소질 펠리클이다.
바람직하게는, 3-차원 템플릿은 본 발명의 제 1 실시형태를 참조하여 설명된 바와 같은 제올라이트이다.
본 발명의 제 4 실시형태에 따르면, 제올라이트의 내부 기공 구조에 실질적으로 대응하는 3-차원 구조를 갖는 펠리클이 제공된다. 펠리클은 바람직하게는 탄소질이다.
3-차원 템플릿을 사용하여 제조되는 알려진 펠리클이 없으므로, 제올라이트의 내부 기공 구조에 실질적으로 대응하는 3-차원 구조를 갖는 알려진 펠리클은 없다. 앞서 설명된 바와 같이, 이는 강하고 펠리클을 통과하는 방사선 빔의 균일성을 방해하지 않는 펠리클을 제공한다.
본 발명의 제 5 실시형태에 따르면, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 방법에 의해 얻어지거나 얻어질 수 있는 리소그래피 장치용 펠리클이 제공된다.
알려진 펠리클 제조 방법의 한계 및 3-차원 템플릿을 사용하여 만들어지는 여하한의 펠리클의 부재로 인해, 지금까지는 리소그래피 장치에서 사용하기에 충분히 강한 규칙적인 3-차원 배열(ordering)을 갖는 펠리클을 제조하는 방식이 존재하지 않았다.
본 발명의 제 6 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치에서의 본 발명의 제 1 실시형태의 방법 또는 본 발명의 제 4 또는 제 5 실시형태에 따라 제조되는 펠리클의 사용이 제공된다.
요약하면, 본 발명의 방법들은 EUV 리소그래피 장치에서 사용하기에 적절한 펠리클, 특히 탄소질 펠리클의 제조를 허용한다. 이러한 펠리클을 제조하는 것은 이전에 가능하지 않았다. 본 발명의 방법들에 따라 제조되는 펠리클들은 펠리클이 사용 중일 때 달성되는 고온에 저항할 수 있고, 또한 알려진 펠리클을 손상시킬 리소그래피 장치의 사용 시 펠리클에 대한 기계적 힘들을 견딜 수 있다. 또한, 규칙적인 3-차원 구조를 갖는 펠리클을 갖는다는 것은 방사선 빔의 균일성이 펠리클을 통과할 때 부정적인 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다. 제올라이트의 내부 기공 구조에 실질적으로 대응하는 3-차원 구조는 펠리클에 리소그래피 장치에서 사용하기에 충분한 강도를 제공할 뿐 아니라, 사용 시 여하한의 온도 및/또는 압력 변화들을 견디도록 충분한 유연성을 제공하는 것으로 여겨진다.
본 발명은 이제 제올라이트의 기공 구조 내에 형성되는 탄소질 펠리클을 참조하여 설명될 것이다. 하지만, 본 발명은 펠리클에 제한되지 않으며, 스펙트럼 퓨리티 필터에도 동등하게 적용가능하다는 것을 이해할 것이다. 또한, 결과적인 재료의 넓은 표면적으로 인해, 이는 배터리 또는 커패시터와 같은 전하 저장 디바이스에서 사용될 수도 있다. 따라서, 방법, 사용 및 제품은 펠리클 및 리소그래피와 관련하여 설명되지만, 이러한 방법, 사용 및 제품은 배터리 및 커패시터를 위한 구성요소들의 제조 시 사용될 수도 있음을 이해할 것이다.
이제 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치 및 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 시스템을 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치 및 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 시스템을 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 제 1 실시형태의 방법들에 따라 제조되는, 또는 본 발명의 제 4 및 제 5 실시형태들에 따른 펠리클(15)을 포함하는 리소그래피 시스템을 나타낸다. 리소그래피 시스템은 방사선 소스(SO) 및 리소그래피 장치(LA)를 포함한다. 방사선 소스(SO)는 극자외(EUV) 방사선 빔(B)을 생성하도록 구성된다. 리소그래피 장치(LA)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하도록 구성되는 지지 구조체(MT), 투영 시스템(PS) 및 기판(W)을 지지하도록 구성되는 기판 테이블(WT)을 포함한다. 조명 시스템(IL)은 빔이 패터닝 디바이스(MA)에 입사하기 전에 방사선 빔(B)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된다. 투영 시스템은 기판(W) 상으로 [이제 마스크(MA)에 의해 패터닝된] 방사선 빔(B)을 투영하도록 구성된다. 기판(W)은 앞서 형성된 패턴들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 리소그래피 장치는 패터닝된 방사선 빔(B)을 기판(W) 상에 앞서 형성된 패턴과 정렬시킨다. 이 실시예에서, 펠리클(15)은 방사선의 경로에 도시되고, 패터닝 디바이스(MA)를 보호한다. 펠리클(15)은 여하한의 필요한 위치에 놓일 수 있고, 리소그래피 장치 내의 여하한의 거울들을 보호하는 데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
방사선 소스(SO), 조명 시스템(IL), 및 투영 시스템(PS)은 모두 외부 환경으로부터 격리될 수 있도록 구성되고 배치될 수 있다. 대기압 아래의 압력에서의 가스(예를 들어, 수소)가 방사선 소스(SO)에 제공될 수 있다. 조명 시스템(IL) 및/또는 투영 시스템(PS)에는 진공이 제공될 수 있다. 대기압 훨씬 아래의 압력에서의 소량의 가스(예를 들어, 수소)가 조명 시스템(IL) 및/또는 투영 시스템(PS)에 제공될 수 있다.
도 1에 나타낸 방사선 소스(SO)는 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스라고 칭해질 수 있는 타입으로 이루어진다. 예를 들어, CO2 레이저일 수 있는 레이저(1)가 레이저 빔(2)을 통해, 연료 방출기(3)로부터 제공되는 주석(Sn)과 같은 연료로 에너지를 축적(deposit)하도록 배치된다. 다음 설명에서는 주석이 언급되지만, 여하한의 적절한 연료가 사용될 수 있다. 연료는 예를 들어 액체 형태일 수 있고, 예를 들어 금속 또는 합금일 수 있다. 연료 방출기(3)는 플라즈마 형성 구역(4)을 향해 궤적을 따라, 예를 들어 액적(droplet)들의 형태로 주석을 지향하도록 구성된 노즐(nozzle)을 포함할 수 있다. 레이저 빔(2)은 플라즈마 형성 구역(4)에서 주석 상에 입사한다. 주석으로의 레이저 에너지의 축적이 플라즈마 형성 구역(4)에서 플라즈마(7)를 생성한다. EUV 방사선을 포함한 방사선이 플라즈마의 이온들의 탈-여기(de-excitation) 및 재조합(recombination) 동안 플라즈마(7)로부터 방출된다.
EUV 방사선은 근수직 입사 방사선 컬렉터(near normal incidence radiation collector: 5)(때로는 더 일반적으로 수직 입사 방사선 컬렉터라고 함)에 의해 수집되고 포커스된다. 컬렉터(5)는 EUV 방사선(예를 들어, 13.5 nm와 같은 원하는 파장을 갖는 EUV 방사선)을 반사하도록 배치되는 다층 구조체를 가질 수 있다. 컬렉터(5)는 2 개의 타원 초점들을 갖는 타원형 구성을 가질 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 제 1 초점이 플라즈마 형성 구역(4)에 있을 수 있고, 제 2 초점이 중간 포커스(6)에 있을 수 있다.
레이저(1)는 방사선 소스(SO)로부터 분리될 수 있다. 이러한 경우, 레이저 빔(2)은 예를 들어 적절한 지향 거울들 및/또는 빔 익스팬더(beam expander), 및/또는 다른 광학기를 포함한 빔 전달 시스템(도시되지 않음)의 도움으로 레이저(1)로부터 방사선 소스(SO)로 통과될 수 있다. 레이저(1) 및 방사선 소스(SO)는 함께 방사선 시스템인 것으로 간주될 수 있다.
컬렉터(5)에 의해 반사되는 방사선은 방사선 빔(B)을 형성한다. 방사선 빔(B)은 플라즈마 형성 구역(4)의 이미지를 형성하도록 지점(6)에 포커스되고, 이는 조명 시스템(IL)에 대한 가상 방사선 소스(virtual radiation source)로서 작용한다. 방사선 빔(B)이 포커스되는 지점(6)은 중간 포커스라고 칭해질 수 있다. 방사선 소스(SO)는 중간 포커스(6)가 방사선 소스의 포위 구조체(enclosing structure: 9)에서의 개구부(opening: 8)에, 또는 그 부근에 위치되도록 배치된다.
방사선 빔(B)은 방사선 소스(SO)로부터, 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(IL)으로 통과한다. 조명 시스템(IL)은 패싯 필드 거울 디바이스(facetted field mirror device: 10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(facetted pupil mirror device: 11)를 포함할 수 있다. 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11)는 함께 방사선 빔(B)에 원하는 단면 형상 및 원하는 각도 분포를 제공한다. 방사선 빔(B)은 조명 시스템(IL)으로부터 통과하고, 지지 구조체(MT)에 의해 유지되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사한다. 패터닝 디바이스(MA)는 방사선 빔(B)을 반사하고 패터닝한다. 조명 시스템(IL)은 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11) 대신에, 또는 이에 추가하여 다른 거울들 또는 디바이스들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스(MA)로부터의 반사 후, 패터닝된 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)에 들어간다. 투영 시스템은 기판 테이블(WT)에 의해 유지되는 기판(W) 상으로 방사선 빔(B)을 투영하도록 구성되는 복수의 거울들(13, 14)을 포함한다. 투영 시스템(PS)은 방사선 빔에 감소 인자(reduction factor)를 적용하여, 패터닝 디바이스(MA) 상의 대응하는 피처들보다 작은 피처들을 갖는 이미지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 4의 감소 인자가 적용될 수 있다. 투영 시스템(PS)은 도 1에서 2 개의 거울들(13, 14)을 갖지만, 투영 시스템은 여하한 수의 거울들(예를 들어, 6 개의 거울들)을 포함할 수 있다.
도 1에 나타낸 방사선 소스(SO)는 예시되지 않은 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 필터가 방사선 소스 내에 제공될 수 있다. 스펙트럼 필터는 EUV 방사선에 대해 실질적으로 투과성이지만, 적외 방사선과 같은 방사선의 다른 파장들에 대해서는 실질적으로 차단성일 수 있다.
본 발명에 따른 예시적인 방법에서, 제올라이트 형태의 3-차원 템플릿이 제공된다. 이는 실리콘 웨이퍼에 기초하여, 또는 여하한의 다른 적절한 수단에 의해 형성되었을 수 있다. 예시적인 제올라이트는, 소듐 이온들의 적어도 일부분이 이온 교환을 통해 란타넘 이온들로 교환된 제올라이트-Y이다. 에틴 가스를 포함하는 탄소 소스가 제올라이트를 통해 지나가고, 에틴 가스는 제올라이트의 내부 기공으로 확산하게 된다. 제올라이트는 약 650 ℃로 가열되어, 에틴 가스를 탄화시키고, 제올라이트의 내부 구조에 실질적으로 대응하는 탄소 구조를 제올라이트 내부에 형성한다. 이 다음에, 제올라이트는 약 850 ℃로 가열되어, 더 질서있는 탄소질 펠리클을 제공한다. 그 후, 제올라이트는 불산에서의 용해에 의해 용해되어 펠리클을 회수한다.
이러한 방식으로, 결과적인 펠리클의 구조를 제어하고 상이한 크기를 갖는 상이한 제올라이트를 사용하여 펠리클의 정확한 구조를 수정하는 것이 가능하다. 결과적인 펠리클은 90 %보다 큰 EUV 투과율을 갖고, 리소그래피 장치에서 사용하기에 충분히 강하다.
"EUV 방사선"이라는 용어는 4 내지 20 nm 범위, 예를 들어 13 내지 14 nm 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선을 포괄하는 것으로 간주될 수 있다. EUV 방사선은 10 nm 미만, 예를 들어 6.7 nm 또는 6.8 nm와 같은 4 내지 10 nm 범위 내의 파장을 가질 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
Claims (27)
- 리소그래피 장치용 펠리클(pellicle)을 제조하는 방법으로서,
3-차원 템플릿(three-dimensional template)에서 상기 펠리클을 성장시키는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 템플릿은 제올라이트인 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 제올라이트는 제올라이트 A, 제올라이트 베타, 모데나이트, 제올라이트 Y, ZSM-5, 및 캐버자이트로부터 선택되는 방법. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제올라이트는 개질된 제올라이트(modified zeolite)인 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 개질된 제올라이트는 란타넘, 아연, 몰리브덴, 이트륨, 칼슘, 텅스텐, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 크롬, 탄탈럼, 및 하프늄 중 1 이상으로 도핑된 제올라이트를 포함하는 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
탄소 소스를 제공하는 단계 및 상기 탄소 소스를 3-차원 템플릿 재료로 통과시키는 단계를 포함하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
기체 탄소 소스는 적어도 하나의 포화 또는 불포화 C1 내지 C4 탄화수소를 포함하는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 기체 탄소 소스는 메탄, 에탄, 에텐, 에틴, 프로판, 프로펜, 프로파디엔, 프로핀, 부탄, 부텐, 부타디엔, 부타트리엔, 및 부틴 중 적어도 하나, 바람직하게는 에틴을 포함하는 방법. - 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄소 소스를 탄화시키기 위해 상기 3-차원 템플릿을 제 1 온도까지 가열하는 단계를 포함하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 온도는 약 350 ℃ 내지 약 800 ℃인 방법. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 3-차원 템플릿은 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 가열되는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 온도는 약 850 ℃인 방법. - 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3-차원 템플릿은 탄소질 펠리클을 유리(liberate)시키기 위해 용해되는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 3-차원 템플릿은 강산, 바람직하게는 불산 또는 염산에 노출시킴으로써, 및 선택적으로 후속하여 수산화나트륨과 같은 뜨거운 염기성 용액에 노출시킴으로써 용해되는 방법. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3-차원 템플릿은 실리콘 웨이퍼, 바람직하게는 단결정 실리콘을 사용하여 생성되는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 일부분은 제올라이트로 전환되거나, 또는 제올라이트 막이 상기 실리콘 웨이퍼의 표면 상에 증착되는 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제올라이트의 두께는 약 50 내지 약 150 nm, 바람직하게는 약 80 내지 약 120 nm, 및 가장 바람직하게는 약 100 nm인 방법. - 제 5 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제올라이트는 이온-교환을 통해 도핑되는 방법. - 펠리클, 바람직하게는 탄소질 펠리클의 제조 시 3-차원 템플릿의 사용.
- 제 19 항에 있어서,
상기 3-차원 템플릿은 제올라이트인 사용. - 제 20 항에 있어서,
상기 제올라이트는 란타넘, 아연, 몰리브덴, 이트륨, 칼슘, 텅스텐, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 크롬, 탄탈럼, 및 하프늄 중 1 이상으로 도핑된 개질된 제올라이트인 사용. - 펠리클의 제조를 위한 3-차원 템플릿으로서,
상기 템플릿은 제올라이트를 포함하고, 바람직하게는 상기 펠리클은 탄소질 펠리클인 3-차원 템플릿. - 제 22 항에 있어서,
상기 제올라이트는 란타넘, 아연, 몰리브덴, 이트륨, 칼슘, 텅스텐, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 크롬, 탄탈럼, 및 하프늄 중 1 이상으로 도핑되는 3-차원 템플릿. - 제올라이트의 내부 기공 구조(internal pore structure)에 실질적으로 대응하는 3-차원 구조를 갖는 펠리클.
- 제 24 항에 있어서,
상기 펠리클은 탄소질인 펠리클. - 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어지거나 얻어질 수 있는 리소그래피 장치용 펠리클.
- 리소그래피 장치에서의 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 펠리클, 또는 제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 따른 펠리클의 사용.
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