KR20210004544A - 극자외선 리소그래피 장치 - Google Patents

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Abstract

극자외선 리소그래피 장치는 광원, 극자외선 마스크 및 카본 베이스 광학 필터를 포함할 수 있다. 상기 광원은 극자외선(Extreme UltraViolet : EUV)을 발생시킬 수 있다. 상기 극자외선 마스크는 상기 극자외선을 기판 상의 포토레지스트 필름에 적용시킬 수 있다. 상기 카본 베이스 광학 필터는 상기 극자외선에 포함된 아웃-오브-밴드(Out of Band : OoB) 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 따라서, 극자외선은 OoB 파장 대역의 광을 포함하지 않게 되어, 이러한 극자외선을 이용해서 형성된 포토레지스트 패턴의 에러율이 낮아질 수 있다.

Description

극자외선 리소그래피 장치{EXTREME ULTRAVIOLET LITHOGRAPHY APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 극자외선 리소그래피 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 극자외선을 이용해서 기판 상에 형성된 포토레지스트 필름을 노광하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 극자외선(Extreme UltraViolet : EUV)을 이용한 리소그래피 공정에서는 광학계와 극자외선 마스크가 사용될 수 있다. 극자외선은 아웃-오브-밴드(Out of Band : OoB) 파장 대역의 광을 포함할 수 있다. OoB 파장 대역의 광은 포토레지스트 패턴의 에러를 유발시킬 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 극자외선으로부터 OoB 파장 대역의 광을 제거하기 위해서, 극자외선 마스크의 외곽에서 반사 영역을 줄이는 방안이 사용되고 있다. 그러나, 극자외선 마스크가 오염되는 것을 방지하는 펠리클이 사용되는 경우, 펠리클이 OoB 파장 대역의 광을 반사할 수 있다. 이로 인하여, 극자외선 내에 많은 양의 OoB 파장 대역의 광이 포함되어, 포토레지스트 패턴의 에러가 여전히 발생되고 있다.
본 발명은 극자외선 내의 OoB 파장 대역의 광을 제거할 수 있는 극자외선 리소그래피 장치를 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 극자외선 리소그래피 장치는 광원, 극자외선 마스크 및 카본 베이스 광학 필터를 포함할 수 있다. 상기 광원은 극자외선(Extreme UltraViolet : EUV)을 발생시킬 수 있다. 상기 극자외선 마스크는 상기 극자외선을 기판 상의 포토레지스트 필름에 적용시킬 수 있다. 상기 카본 베이스 광학 필터는 상기 극자외선에 포함된 아웃-오브-밴드(Out of Band : OoB) 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 극자외선 리소그래피 장치는 광원, 반사형 극자외선 마스크, 펠리클(pellicle), 다이나믹 가스 락(Dynamic Gas Lock : DGL), 및 카본 베이스 DGL 멤브레인을 포함할 수 있다. 상기 광원은 극자외선(Extreme UltraViolet : EUV)을 발생시킬 수 있다. 상기 반사형 극자외선 마스크는 상기 극자외선을 기판 상의 포토레지스트 필름을 향해서 반사시킬 수 있다. 상기 펠리클은 상기 반사형 극자외선 마스크를 보호할 수 있다. 상기 DGL은 상기 기판의 상부에 배치될 수 있다. 상기 카본 베이스 DGL 멤브레인은 상기 DGL에 배치되어 상기 극자외선에 의해 상기 포토레지스트 필름으로부터 상기 펠리클로 향하는 가스의 확산을 차단할 수 있다. 또한, 상기 카본 베이스 DGL 멤브레인은 상기 극자외선에 포함된 아웃-오브-밴드(Out of Band : OoB) 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 극자외선 리소그래피 장치는 광원, 반사형 극자외선 마스크, 제 1 미러 기구, 펠리클, 카본 베이스 광학 필터, 제 2 미러 기구, 다이나믹 가스 락(Dynamic Gas Lock : DGL); 및 카본 베이스 DGL 멤브레인을 포함할 수 있다. 상기 광원은 극자외선(Extreme UltraViolet : EUV)을 발생시킬 수 있다. 상기 반사형 극자외선 마스크는 상기 극자외선을 기판 상의 포토레지스트 필름을 향해 반사할 수 있다. 상기 제 1 미러 기구는 상기 광원과 상기 반사형 극자외선 마스크 사이에 배치되어, 상기 극자외선을 상기 반사형 극자외선 마스크를 향해 반사할 수 있다. 상기 펠리클은 상기 반사형 극자외선 마스크를 보호할 수 있다. 상기 카본 베이스 광학 필터는 상기 광원과 상기 반사형 극자외선 마스크 사이 및/또는 상기 반사형 극자외선 마스크와 상기 기판 사이에 배치되어, 상기 극자외선에 포함된 아웃-오브-밴드(Out of Band : OoB) 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 제 2 미러 기구는 상기 반사형 극자외선 마스크와 상기 기판 사이에 배치되어, 상기 극자외선을 상기 기판을 향해 반사할 수 있다. 상기 DGL은 상기 기판의 상부에 배치될 수 있다. 상기 카본 베이스 DGL 멤브레인은 상기 DGL에 배치되어 상기 극자외선에 의해 상기 포토레지스트 필름으로부터 상기 펠리클로 향하는 가스의 확산을 차단할 수 있다. 상기 카본 베이스 DGL 멤브레인은 상기 OoB 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 카본 베이스 광학 필터를 이용해서 극자외선에 포함된 OoB 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 특히, 극자외선 리소그래피 장치가 극자외선 마스크를 보호하는 펠리클을 포함하는 경우, 카본 베이스 DGL 멤브레인을 이용해서 극자외선에 의해 포토레지스트 필름으로부터 펠리클로 향하는 가스의 확산을 차단함과 아울러 극자외선에 포함된 OoB 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 따라서, 극자외선은 OoB 파장 대역의 광을 포함하지 않게 되어, 이러한 극자외선을 이용해서 형성된 포토레지스트 패턴의 에러율이 낮아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피 장치에 채용된 카본 베이스 광학 필터의 OoB 파장 대역의 광에 대한 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피 장치에 채용된 카본 베이스 광학 필터의 극자외선에 대한 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 4a 및 도4b는 카본 베이스 광학 필터의 채용 여부에 따른 극자외선의 파면(wave front)들을 비교해서 나타낸 도면들이다.
도 5는 여러 가지 카본 베이스 광학 필터들에 대한 극자외선의 파면(wave front)들을 비교해서 나타낸 그래프이다.
도 6 및 도 7은 실리콘 멤브레인과 그래핀 멤브레인의 열적 변화를 비교해서 나타낸 그래프들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본 베이스 광학 필터를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카본 베이스 광학 필터를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 12에 도시된 장치를 이용한 극자외선 리소그래피 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
극자외선 리소그래피 장치
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 EUV 리소그래피 장치(100)는 광원(110), 제 1 미러 기구, 반사형 극자외선 마스크(130), 제 2 미러 기구 및 카본 베이스 광학 필터(200)를 포함할 수 있다.
반사형 극자외선 마스크(130)는 광원(110)과 기판(W) 사이에 배치될 수 있다. 특히, 반사형 극자외선 마스크(130)는 광원(110)과 기판(W)보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 제 1 미러 기구는 광원(110)과 반사형 극자외선 마스크(130) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 미러 기구는 반사형 극자외선 마스크(130)와 기판(W) 사이에 배치될 수 있다. 카본 베이스 광학 필터(200)는 제 1 미러 기구와 반사형 극자외선 마스크(130) 사이에 배치될 수 있다.
광원(110)은 극자외선(EUV)을 발생시킬 수 있다. 본 실시예에서, 광원(110)은 레이저와 주석(Tin)과의 상호 작용을 통해서 극자외선(EUV)을 발생시킬 수 있다. 레이저는 대략 10.6μm 파장 대역을 가질 수 있다. 광원(110)에서 발생된 극자외선(EVU)은 제 1 미러 기구, 반사형 극자외선 마스크(130) 및 제 2 미러 기구를 경유해서 기판(W) 상의 포토레지스트 필름으로 조사될 수 있다. 극자외선(EUV)은 200W 이상의 파워를 가질 수 있다.
그러나, 광원(110)에서 발생된 극자외선(EVU)은 아웃 오브 밴드(Out of Band : OoB) 파장 대역, 대략 100nm 내지 10μm의 파장 대역의 광(OBL)을 포함할 수 있다. OoB 파장 대역의 광(OBL)은 적외선, 자외선 등을 포함할 수 있다. 이러한 OoB 파장 대역의 광(OBL)은 EUV의 파면(wave front)을 변형시켜서, 극자외선(EUV)에 의해 형성된 기판(W) 상의 포토레지스트 패턴에 에러를 유발시킬 수 있다.
제 1 미러 기구는 제 1 미러(120) 및 제 2 미러(122)를 포함할 수 있다. 제 1 미러(120)와 제 2 미러(122)는 광원(110)과 반사형 극자외선 마스크(130) 사이에 순차적으로 배치될 수 있다. 제 2 미러(122)는 제 1 미러(120)의 하부에 배치될 수 있다. 제 1 미러(120)는 광원(110)에서 발한 극자외선(EUV) 및 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 제 2 미러(122)를 향해서 반사시킬 수 있다. 제 2 미러(122)는 극자외선(EUV) 및 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 반사형 극자외선 마스크(130)를 향해서 반사시킬 수 있다. 다른 실시예로서, 제 1 미러 기구는 하나의 미러, 또는 3개 이상의 미러들을 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 카본 베이스 광학 필터(200)는 제 1 미러 기구와 반사형 극자외선 마스크(130) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 카본 베이스 광학 필터(200)는 제 2 미러(122)와 반사형 극자외선 마스크(130) 사이에 배치될 수 있다. 카본 베이스 광학 필터(200)는 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 필터링할 수 있다. 반면에, 카본 베이스 광학 필터(200)는 극자외선(EUV) 대부분을 투과시킬 수 있다. 따라서, 카본 베이스 광학 필터(200)를 통과한 극자외선(EUV)은 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 거의 포함하지 않을 수 있다.
상기와 같은 작용을 하는 카본 베이스 광학 필터(200)는 OoB 파장 대역의 광(OBL)의 낮은 투과율(Transmittance), 극자외선(EUV)의 높은 투과율, 극자외선(EUV)의 파면에 대한 낮은 영향성, 극자외선(EUV)에 대한 우수한 내열성 등의 기능들을 가질 것이 요구될 수 있다. 상기된 기능들을 갖는 카본 베이스 광학 필터(200)는 카본 베이스 필름(carbon-based film)을 포함할 수 있다. 예를 들어서, 카본 베이스 광학 필터(200)는 그래핀(graphene)을 포함할 수 있다. 특히, 카본 베이스 필름은 격자를 갖지 않는 프리-스탠딩(free-standing) 타입일 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피 장치에 채용된 카본 베이스 광학 필터의 OoB 파장 대역의 광에 대한 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(200)로 채용된 카본 베이스 필름은 자외선 파장 대역의 광에 대한 투과율은 대략 20%이고, 적외선 파장 대역의 광에 대한 투과율은 대략 40% 정도임을 알 수 있다. 따라서, 카본 베이스 필름이 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 필터링하는 효율이 우수함을 알 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피 장치에 채용된 카본 베이스 광학 필터의 극자외선에 대한 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(200)로 채용된 카본 베이스 필름은 대략 86% 정도의 극자외선(EUV) 투과율을 갖고 있다. 따라서, OoB 파장 대역의 광(OBL)을 필터링하는 카본 베이스 필름을 통해서 극자외선(EUV) 대부분이 투과될 수 있음을 알 수 있다.
도 4a 및 도4b는 카본 베이스 광학 필터의 채용 여부에 따른 극자외선의 파면(wave front)들을 비교해서 나타낸 도면들이다. 도 4a는 카본 베이스 필름을 통과하기 전에 Zernike term Z4-Z8까지의 극자외선(EVU)의 파면을 나타내고, 도 4b는 카본 베이스 필름을 통과한 이후 Zernike term Z4-Z8까지의 극자외선(EVU)의 파면을 나타낸다.
도 4a 및 도 4b에 나타난 바와 같이, 카본 베이스 필름에 의한 극자외선(EUV)의 파면 에러(wavefront error)는 λ_EUV/530으로 평가될 수 있다. 즉, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(200)로 채용된 카본 베이스 필름은 격자가 없는 프리-스탠딩 방식이므로, 극자외선(EUV)의 파면을 거의 왜곡시키지 않음을 알 수 있다.
도 5는 여러 가지 카본 베이스 광학 필터들에 대한 극자외선의 파면(wave front)들을 비교해서 나타낸 그래프이다. 도 5에서 사용된 카본 베이스 광학 필터들은 지르코늄(Zr), 다이나믹 가스 락 멤브레인(Dynamic Gas Lock membrane : DGLm), NGF(Nanometer thickness Graphite Film) 및 카본 나노 튜브(CNT)이다.
CNT는 NGF보다 OoB 파장 대역의 광(OBL)의 필터링하는 효율이 낮을 수 있다. 반면에, CNT는 NGF보다 우수한 극자외선(EUV)의 투과도, 강한 강도 등을 가질 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, CNT에 의한 극자외선(EUV)의 파면 에러(wavefront error)는 λ_EUV/255로 평가될 수 있다.
도 6 및 도 7은 실리콘 멤브레인과 그래핀 멤브레인의 열적 변화를 비교해서 나타낸 그래프들이다. 실리콘 멤브레인과 그래핀 멤브레인은 DGLm으로 사용된 것이다.
도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 그래핀 멤브레인이 실리콘 멤브레인에 비해서 열에 대한 우수한 내열성을 가짐을 알 수 있다. 따라서, 그래핀 멤브레인은 극자외선(EUV)의 높은 파워에 장시간 노출되어도 손상없이 유지될 수 있을 것이다.
제 2 미러(122)로부터 반사된 극자외선(EUV)은 상기된 기능들을 갖는 카본 베이스 광학 필터(200)를 통과할 수 있다. 카본 베이스 광학 필터(200)는 극자외선(EUV) 대부분을 투과시키지만 OoB 파장 대역의 광(OBL) 대부분을 차단할 수 있다. 따라서, 카본 베이스 광학 필터(200)를 통과한 극자외선(EUV)은 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 거의 포함하지 않을 수 있다.
카본 베이스 광학 필터(200)를 통과한 극자외선(EUV)는 반사형 극자외선 마스크(130)로 입사될 수 있다. 반사형 극자외선 마스크(130)는 마스크 패턴을 포함할 수 있다. 따라서, 반사형 극자외선 마스크(130)로 입사된 극자외선(EUV)은 마스크 패턴에 대한 정보를 포함할 수 있다. 반사형 극자외선 마스크(130)는 마스크 패턴에 대한 정보를 포함한 극자외선(EUV)을 제 2 미러 기구를 향해 반사할 수 있다.
제 2 미러 기구는 제 3 미러(124) 및 제 4 미러(126)를 포함할 수 있다. 제 3 미러(124)와 제 4 미러(126)는 반사형 극자외선 마스크(130)와 기판(W) 사이에 순차적으로 배치될 수 있다. 제 4 미러(126)는 제 3 미러(124)의 상부에 배치될 수 있다. 제 3 미러(124)는 반사형 극자외선 마스크(130)로부터 반사된 극자외선(EUV)을 제 4 미러(126)를 향해서 반사시킬 수 있다. 제 4 미러(126)는 극자외선(EUV)을 기판(W)을 향해서 반사시킬 수 있다. 다른 실시예로서, 제 2 미러 기구는 하나의 미러, 또는 3개 이상의 미러들을 포함할 수도 있다.
기판(W)으로 조사된 극자외선(EUV)이 기판(W) 상에 형성된 포토레지스트 필름을 노광하여 포토레지스트 패턴이 형성될 수 있다. 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)은 카본 베이스 광학 필터(200)에 의해서 대부분 제거되었으므로, 이러한 극자외선(EUV)에 의해 형성된 포토레지스트 패턴의 에러율은 낮아질 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본 베이스 광학 필터를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(210)는 지르코늄 재질의 베이스(212), 제 1 카본 베이스 필름(214) 및 제 2 카본 베이스 필름(216)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 카본 베이스 필름(214, 216)들은 도 1에 도시된 카본 베이스 광학 필터(200)와 실질적으로 동일한 재질을 포함할 수 있다.
지르코늄 재질의 베이스(212)는 반사형 극자외선 마스크(130)를 향하는 제 1 면, 및 제 1 면의 반대측인 제 2 면을 가질 수 있다. 제 1 카본 베이스 필름(214)은 지르코늄 재질의 베이스(212)의 제 1 면에 배치될 수 있다. 제 2 카본 베이스 필름(216)은 지르코늄 재질의 베이스(212)의 제 2 면에 배치될 수 있다.
다른 실시예로서, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(210)는 제 1 및 제 2 카본 베이스 필름(214, 216)들 중 어느 하나만을 포함할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카본 베이스 광학 필터를 나타낸 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(220)는 CNT(222), 제 1 카본 베이스 필름(224) 및 제 2 카본 베이스 필름(226)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 카본 베이스 필름(224, 226)들은 도 1에 도시된 카본 베이스 광학 필터(200)와 실질적으로 동일한 재질을 포함할 수 있다.
CNT(222)는 반사형 극자외선 마스크(130)를 향하는 제 1 면, 및 제 1 면의 반대측인 제 2 면을 가질 수 있다. 제 1 카본 베이스 필름(224)은 CNT(222)의 제 1 면에 배치될 수 있다. 제 2 카본 베이스 필름(226)은 CNT(222)의 제 2 면에 배치될 수 있다.
다른 실시예로서, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(220)는 제 1 및 제 2 카본 베이스 필름(224, 226)들 중 어느 하나만을 포함할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100a)는 카본 베이스 광학 필터를 제외하고는 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피 장치(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(230)는 반사형 극자외선 마스크(130)과 제 2 미러 기구 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 카본 베이스 광학 필터(230)는 반사형 극자외선 마스크(130)와 제 2 미러 기구의 제 3 미러(124) 사이에 배치될 수 있다. 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(230)는 도 1에 도시된 카본 베이스 광학 필터(200)의 재질과 구조와 실질적으로 동일한 재질 및 구조를 포함할 수 있다.
따라서, 카본 베이스 광학 필터(230)는 반사형 극자외선 마스크(130)로부터 반사된 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 필터링할 수 있다. 따라서, 카본 베이스 광학 필터(230)를 투과해서 제 3 미러(124)로 입사되는 극자외선(EUV)은 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 거의 포함하지 않을 수 있다.
다른 실시예로서, 카본 베이스 광학 필터(230)는 도 8에 도시된 카본 베이스 광학 필터(210) 또는 도 9에 도시된 카본 베이스 광학 필터(220)로 대체될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100b)는 카본 베이스 광학 필터를 제외하고는 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피 장치(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100b)는 제 1 카본 베이스 광학 필터(200) 및 제 2 카본 베이스 광학 필터(230)를 포함할 수 있다. 제 1 카본 베이스 광학 필터(200)는 도 1에 도시된 카본 베이스 광학 필터(200)와 대응될 수 있고, 제 2 카본 베이스 광학 필터(230)는 도 10에 도시된 카본 베이스 광학 필터(230)와 대응될 수 있다.
따라서, 제 1 카본 베이스 광학 필터(200)는 제 2 미러(122)와 반사형 극자외선 마스크(130) 사이에 배치되어, 제 2 미러(122)로부터 반사형 극자외선 마스크(130)를 향해 반사된 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 1차적으로 필터링할 수 있다. 제 2 카본 베이스 광학 필터(230)는 반사형 극자외선 마스크(130)와 제 3 미러(124) 사이에 배치되어, 반사형 극자외선 마스크(130)로부터 반사된 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 2차적으로 필터링할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100b)에서는, 2개의 카본 베이스 광학 필터(200, 230)들을 이용해서 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 2회에 걸쳐서 필터링하게 된다. 다른 실시예로서, 제 1 및 제 2 카본 베이스 광학 필터(200, 230)들 각각은 도 8에 도시된 카본 베이스 광학 필터(210) 또는 도 9에 도시된 카본 베이스 광학 필터(220)로 대체될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100c)는 펠리클(140), DGL(310) 및 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)을 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피 장치(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 12를 참조하면, 펠리클(140)은 반사형 극자외선 마스크(130)의 전면에 배치되어 반사형 극자외선 마스크(130)를 보호할 수 있다. 즉, 펠리클(140)은 리소그래피 공정 중에 발생된 반응 부산물들을 차단하여, 반사형 극자외선 마스크(130)가 반응 부산물들에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
비록 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)은 카본 베이스 광학 필터(200)에 의해서 대부분 필터링되었지만, 펠리클(140)이 카본 베이스 광학 필터(200)에 의해 차단되지 않은 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 기판(W)을 향해서 반사할 수 있다.
한편, 제 4 미러(126)로부터 반사된 극자외선(EUV)은 높은 파워를 가질 수 있다. 이러한 높은 파워를 갖는 극자외선(EUV)이 기판(W) 상의 포토레지스트 필름으로 조사되면, 포토레지스트 필름으로부터 가스가 방출될 수 있다. 방출된 가스는 위로 상승하여, 제 1 및 제 2 미러 기구들, 펠리클(140) 및 반사형 극자외선 마스크(130)를 오염시킬 수 있다.
이를 방지하기 위해서, DGL(310)이 기판(W)의 상부에 인접하게 배치될 수 있다. DGL(310)은 기판(W)의 중앙부를 노출시키는 개구부를 갖는 링 형상을 가질 수 있다. DGL(310)의 개구부로 기판(W)을 향해서 차단 가스가 도입될 수 있다. 따라서, 포토레지스트 필름으로부터 방출된 가스는 차단 가스에 의해서 위로 상승하지 않게 될 수 있다. 포토레지스트 필름으로부터 방출된 가스와 차단 가스는 DGL(310)과 기판(W) 사이의 공간을 통해서 배출될 수 있다.
카본 베이스 DGL 멤브레인(300)은 DGL(310)의 개구부 내에 배치될 수 있다. 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)은 DGL(310)의 개구부를 완전히 막는 크기를 가질 수 있다. 따라서, 포토레지스트 필름으로부터 방출된 가스는 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)에 막혀서 더 이상 위로 상승될 수 없을 것이다.
특히, 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)은 카본 베이스 필름을 포함할 수 있다. 즉, 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)은 카본 베이스 광학 필터(200)의 재질 및 구조와 실질적으로 동일한 재질 및 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)은 펠리클(140)로부터 반사된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 2차적으로 필터링할 수 있다. 그러므로, 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)을 투과한 극자외선(EUV)은 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 거의 포함하지 않을 수 있다. 결과적으로, 이러한 극자외선(EUV)에 의해 형성된 포토레지스트 패턴의 에러율은 낮아질 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100d)는 카본 베이스 광학 필터를 제외하고는 도 12에 도시된 극자외선 리소그래피 장치(100c)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(230)는 반사형 극자외선 마스크(130)과 제 2 미러 기구 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 카본 베이스 광학 필터(230)는 펠리클(140)과 제 2 미러 기구의 제 3 미러(124) 사이에 배치될 수 있다. 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(230)는 도 12에 도시된 카본 베이스 광학 필터(200)의 재질과 구조와 실질적으로 동일한 재질 및 구조를 포함할 수 있다.
따라서, 카본 베이스 광학 필터(230)는 반사형 극자외선 마스크(130)로부터 반사된 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 1차적으로 필터링할 수 있다. 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)은 카본 베이스 광학 필터(230)를 투과한 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 2차적으로 필터링할 수 있다. 그러므로, 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)을 투과한 극자외선(EUV)은 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 거의 포함하지 않을 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100d)에서는, 카본 베이스 광학 필터(230)와 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)을 이용해서 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 2회에 걸쳐서 필터링하게 된다. 다른 실시예로서, 카본 베이스 광학 필터(230)는 도 8에 도시된 카본 베이스 광학 필터(210) 또는 도 9에 도시된 카본 베이스 광학 필터(220)로 대체될 수도 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100e)는 카본 베이스 광학 필터를 제외하고는 도 12에 도시된 극자외선 리소그래피 장치(100c)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100e)는 제 1 카본 베이스 광학 필터(200) 및 제 2 카본 베이스 광학 필터(230)를 포함할 수 있다. 제 1 카본 베이스 광학 필터(200)는 도 12에 도시된 카본 베이스 광학 필터(200)와 대응될 수 있고, 제 2 카본 베이스 광학 필터(230)는 도 13에 도시된 카본 베이스 광학 필터(230)와 대응될 수 있다.
따라서, 제 1 카본 베이스 광학 필터(200)는 제 2 미러(122)와 펠리클(140) 사이에 배치되어, 제 2 미러(122)로부터 펠리클(140)를 향해 반사된 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 1차적으로 필터링할 수 있다. 제 2 카본 베이스 광학 필터(230)는 펠리클(140)과 제 3 미러(124) 사이에 배치되어, 반사형 극자외선 마스크(130)로부터 반사된 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 2차적으로 필터링할 수 있다. 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)은 제 2 카본 베이스 광학 필터(230)를 투과한 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 3차적으로 필터링할 수 있다. 그러므로, 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)을 투과한 극자외선(EUV)은 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 거의 포함하지 않을 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(100e)에서는, 2개의 카본 베이스 광학 필터(200, 230)들과 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)을 이용해서 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 3회에 걸쳐서 필터링하게 된다. 다른 실시예로서, 제 1 및 제 2 카본 베이스 광학 필터(200, 230)들 각각은 도 8에 도시된 카본 베이스 광학 필터(210) 또는 도 9에 도시된 카본 베이스 광학 필터(220)로 대체될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 EUV 리소그래피 장치(500)는 광원(510), 투과형 극자외선 마스크(530), 펠리클(540) 및 카본 베이스 광학 필터(550)를 포함할 수 있다.
투과형 극자외선 마스크(530)는 광원(510)과 기판(W) 사이에 배치될 수 있다. 투과형 극자외선 마스크(530)는 마스크 패턴을 포함할 수 있다. 따라서, 투과형 극자외선 마스크(530)로 입사된 극자외선(EUV)은 마스크 패턴에 대한 정보를 포함할 수 있다. 마스크 패턴에 대한 정보를 포함한 극자외선(EUV)은 투과형 극자외선(530)을 투과하여 기판(W)으로 입사될 수 있다.
펠리클(540)은 투과형 극자외선 마스크(530)와 기판(W) 사이에 배치될 수 있다. 펠리클(540)은 도 12에 도시된 펠리클(140)의 기능과 실질적으로 동일한 기능을 가질 수 있다.
카본 베이스 광학 필터(550)는 광원(510)과 펠리클(540) 사이에 배치될 수 있다. 카본 베이스 광학 필터(550)는 도 1에 도시된 카본 베이스 광학 필터(200)의 재질 및 구조와 실질적으로 동일한 재질 및 구조를 가질 수 있다. 따라서, 카본 베이스 광학 필터(550)는 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 필터링할 수 있다. 반면에, 카본 베이스 광학 필터(550)는 극자외선(EUV) 대부분을 투과시킬 수 있다. 따라서, 카본 베이스 광학 필터(200)를 통과한 극자외선(EUV)은 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 거의 포함하지 않을 수 있다.
다른 실시예로서, 카본 베이스 광학 필터(550)는 도 8에 도시된 카본 베이스 광학 필터(210) 또는 도 9에 도시된 카본 베이스 광학 필터(220)를 포함할 수도 있다. 또한, 본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치는 도 12에 도시된 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)을 더 포함할 수도 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치(500a)는 카본 베이스 광학 필터를 제외하고는 도 15에 도시된 극자외선 리소그래피 장치(500)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 16을 참조하면, 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(560)는 투과형 극자외선 마스크(530)과 기판(W) 사이에 배치될 수 있다. 본 실시예의 카본 베이스 광학 필터(560)는 도 15에 도시된 카본 베이스 광학 필터(550)의 재질과 구조와 실질적으로 동일한 재질 및 구조를 포함할 수 있다. 따라서, 카본 베이스 광학 필터(560)는 투과형 극자외선 마스크(130)를 투과한 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 필터링할 수 있다. 00)을 투과한 극자외선(EUV)은 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 거의 포함하지 않을 수 있다.
다른 실시예로서, 카본 베이스 광학 필터(560)는 도 8에 도시된 카본 베이스 광학 필터(210) 또는 도 9에 도시된 카본 베이스 광학 필터(220)를 포함할 수도 있다. 또한, 본 실시예의 극자외선 리소그래피 장치는 도 12에 도시된 카본 베이스 DGL 멤브레인(300)을 더 포함할 수도 있다.
또한, 투과형 극자외선 마스크(530)를 포함하는 극자외선 리소그래피 장치는 도 14 및 도 15에 도시된 카본 베이스 광학 필터(550, 560)들 모두를 포함할 수도 있다.
극자외선 리소그래피 방법
도 17은 도 12에 도시된 장치를 이용한 극자외선 리소그래피 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 12 및 도 17을 참조하면, 단계 ST410에서, 광원(110)이 극자외선(EUV)을 발생시킬 수 있다.
단계 ST420에서, 제 1 미러 기구가 극자외선(EUV)을 반사형 극자외선 마스크(130)를 향해서 반사시킬 수 있다.
단계 ST430에서, 제 1 미러 기구와 반사형 극자외선 마스크(130) 사이에 배치된 카본 베이스 광학 필터(200)가 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 1차적으로 필터링할 수 있다. 1차적으로 필터링된 극자외선(EUV)은 펠리클(140)을 통해서 반사형 극자외선 마스크(130)로 입사될 수 있다. 따라서, 1차적으로 필터링된 극자외선(EUV)는 반사형 극자외선 마스크(130)의 마스크 패턴의 정보를 가질 수 있다.
단계 ST440에서, 반사형 극자외선 마스크(130)가 1차 필터링된 극자외선(EUV)을 제 2 미러 기구를 향해 반사할 수 있다.
단계 ST450에서, 제 2 미러 기구가 반사형 극자외선 마스크(130)로부터 반사된 극자외선(EUV)를 기판(W)을 향해서 반사시킬 수 있다. 극자외선(EUV)은 DGL 멤브레인(300)으로 입사될 수 있다.
단계 ST460에서, DGL 멤브레인(300)은 극자외선(EUV)에 포함된 OoB 파장 대역의 광(OBL)을 2차적으로 필터링할 수 있다.
단계 ST470에서, 2차 필터링된 극자외선(EUV)은 기판(W) 상의 포토레지스트 필름으로 조사되어, 포토레지스트 필름을 노광시킬 수 있다. 노광된 포토레지스트 필름을 현상하면, 포토레지스트 패턴이 기판(W) 상에 형성될 수 있다.
이때, 극자외선(EUV)에 의해서 포토레지스트 필름으로부터 가스가 방출될 수 있다. DGL 멤브레인(300)이 포토레지스트 필름으로부터 방출된 가스를 차단할 수 있다. 따라서, 방출 가스에 의해서 제 1 및 제 2 미러 기구들, 펠리클(140) 및 반사형 극자외선 마스크(130)가 오염되는 것이 방지될 수 있다.
다른 실시예로서, 극자외선 리소그래피 방법은 도 1에 도시된 장치(100), 도 10에 도시된 장치(100a), 도 11에 도시된 장치(100b), 도 13에 도시된 장치(100d), 도 14에 도시된 장치(100e), 도 15에 도시된 장치(500) 또는 도 16에 도시된 장치(500a)를 이용해서 수행될 수도 있다.
상기된 본 실시예들에 따르면, 카본 베이스 광학 필터를 이용해서 극자외선에 포함된 OoB 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 특히, 극자외선 리소그래피 장치가 극자외선 마스크를 보호하는 펠리클을 포함하는 경우, 카본 베이스 DGL 멤브레인을 이용해서 극자외선에 의해 포토레지스트 필름으로부터 펠리클로 향하는 가스의 확산을 차단함과 아울러 극자외선에 포함된 OoB 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 따라서, 극자외선은 OoB 파장 대역의 광을 포함하지 않게 되어, 이러한 극자외선을 이용해서 형성된 포토레지스트 패턴의 에러율이 낮아질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 광원 120 ; 제 1 미러
122 ; 제 2 미러 124 ; 제 3 미러
126 ; 제 4 미러 130 ; 반사형 극자외선 마스크
140 ; 펠리클
200, 210, 220, 230, 550, 560 ; 카본 베이스 광학 필터
300 ; DGL 멤브레인 310 ; DGL
510 ; 광원 530 ; 투과형 극자외선 마스크
540 ; 펠리클

Claims (10)

  1. 극자외선(Extreme UltraViolet : EUV)을 발생시키는 광원;
    상기 극자외선을 기판 상의 포토레지스트 필름에 적용시키는 극자외선 마스크; 및
    상기 극자외선에 포함된 아웃-오브-밴드(Out of Band : OoB) 파장 대역의 광을 필터링하는 카본 베이스 광학 필터를 포함하는 극자외선 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 카본 베이스 광학 필터는 상기 광원과 상기 극자외선 마스크 사이에 배치된 극자외선 리소그래피 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 카본 베이스 광학 필터는 상기 극자외선 마스크와 상기 기판 사이에 배치된 극자외선 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 카본 베이스 광학 필터는 카본-베이스 필름(carbon-based film)을 포함하는 극자외선 리소그래피 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 카본 베이스 광학 필터는 그래핀(graphene)을 포함하는 극자외선 리소그래피 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 카본 베이스 광학 필터는
    지르코늄(Zr) 재질의 베이스; 및
    상기 지르코늄 재질의 베이스의 적어도 하나의 면에 배치된 카본-베이스 필름을 포함하는 극자외선 리소그래피 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 카본 베이스 광학 필터는
    카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube : CNT); 및
    상기 CNT의 적어도 하나의 면에 배치된 카본-베이스 필름을 포함하는 극자외선 리소그래피 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 극자외선 마스크는 상기 극자외선을 반사하는 반사형 극자외선 마스크 또는 상기 극자외선을 투과시키는 투과형 극자외선 마스크를 포함하는 극자외선 리소그래피 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 극자외선 마스크를 보호하는 펠리클(pellicle)을 더 포함하는 극자외선 리소그래피 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판의 상부에 배치된 다이나믹 가스 락(Dynamic Gas Lock : DGL); 및
    상기 DGL에 배치되어 상기 극자외선에 의해 상기 포토레지스트 필름으로부터 상기 펠리클로 향하는 가스의 확산을 차단하고, 상기 OoB 파장 대역의 광을 필터링하는 카본 베이스 DGL 멤브레인을 더 포함하는 극자외선 리소그래피 장치.
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