KR20240054292A - 필름 형태의 가스 결합 컴포넌트를 포함하는 euv 리소그래피 시스템 - Google Patents

필름 형태의 가스 결합 컴포넌트를 포함하는 euv 리소그래피 시스템 Download PDF

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랄프 비하르트
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칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
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Abstract

본 발명은 하우징(26), 하우징(26)의 내부(27)에 배열되는 적어도 하나의 반사 광학 요소(M1, M2), 및 내부(27)에 존재하는 가스 오염 물질(29)을 결합하기 위한 가스 결합 재료를 갖는 적어도 하나의 가스 결합 컴포넌트(31a-c)를 포함하는 EUV 리소그래피 시스템(1)에 관한 것이다. 가스 결합 컴포넌트는 필름(31a-c) 형태로 설계되며, 가스 결합 재료를 포함하는 코팅(33, 33a, 33b)이 필름(31a-c)의 적어도 한 면(32a-32b)에 적용된다.

Description

필름 형태의 가스 결합 컴포넌트를 포함하는 EUV 리소그래피 시스템
본 출원은 2021년 9월 14일자 독일 특허 출원 DE 10 2021 210 101.1의 우선권을 주장하며, 그 전체 개시 내용은 본 출원에 참조로 포함된다.
본 발명은, 하우징, 하우징의 내부 내에 배치된 적어도 하나의 광학 요소, 및 내부에 존재하는 가스 오염 물질을 결합하기 위한 가스 결합 재료를 갖는 적어도 하나의 가스 결합 컴포넌트를 포함하는 EUV 리소그래피 시스템에 관한 것이다.
본 출원의 목적상, EUV 리소그래피 시스템은 EUV 리소그래피 분야에서 사용될 수 있는 광학 시스템을 의미하는 것으로 이해된다. 리소그래피 시스템은, 반도체 컴포넌트의 제조에 사용되는 EUV 리소그래피용 투영 노광 장치에 더하여, 예를 들어 구조화될 반도체 기판(이하, 웨이퍼라고도 지칭됨)의 검사를 위해 이러한 투영 노광 장치에 사용되는 포토마스크(이하, 레티클이라고도 지칭됨)의 검사를 위한 검사 시스템, 또는 EUV 리소그래피용 투영 노광 장치 또는 그 부품의 측정, 예를 들어 투영 광학 유닛의 측정에 사용되는 계측 시스템일 수 있다.
제조될 반도체 컴포넌트의 가능한 최소 구조 폭을 달성하기 위해, EUV 리소그래피 장치라고도 알려진 최신 기술의 투영 노광 장치는 극자외선(EUV) 파장 범위의, 즉, 약 5 nm 내지 약 30 nm 범위 내의 동작 파장에 대해 설계된다. 이 범위의 파장은 거의 모든 재료에 의해 강하게 흡수되기 때문에, 전형적으로 투과형 광학 요소를 사용할 수 없다. 반사 광학 요소를 사용할 필요가 있다. EUV 방사선을 반사하는 이러한 광학 요소는, 예를 들어 거울, 반사성 단색화 장치, 시준기 또는 포토마스크일 수 있다. EUV 방사선도 공기 분자에 의해 강하게 흡수되기 때문에, EUV 방사선의 빔 경로는 진공 환경 내에 배열된다.
EUV 리소그래피 장치에서, 진공 환경에 존재하는 가스 오염 물질(이하 오염물이라고도 지칭됨)은 거울의 반사를 감소시키고, 따라서 광학 성능, 시스템 전송 및 시스템 처리량, 시간당 웨이퍼의 수를 감소시킨다. 탄화수소 형태의 오염물뿐만 아니라, 진공 환경에 배치된 컴포넌트에서 유해한 화학 원소 또는 화합물 형태의 오염물의 가스 방출은 거울의 열화로 이어진다. 유해한 화학 원소 또는 화합물은, 예를 들어 수소 휘발성 원소 또는 화합물(HIO = "수소 유발 가스 방출"), 예를 들어 인, 아연, 주석, 황, 인듐, 마그네슘 또는 실리콘의 화합물일 수 있다.
분석 결과, 거울 오염의 한 가지 가능한 원인은 거울 근방에 설치된 기계적(즉, 비광학) 컴포넌트의 표면이 동작 조건 하에서 이러한 컴포넌트의 표면으로부터 거울의 표면 상으로 재분배되는 HIO 요소 또는 화합물을 포함한 오염물로 덮여 있기 때문인 것으로 밝혀졌다.
더 강력한 진공 펌프에 의하거나, 게터 펌프에 의하거나 또는 크라이오펌프에 의해서는, 또는 리소그래피 시스템의 퍼지에 의해서는 손상 요소 또는 화합물이 거울의 광학 표면에 도달하여 그곳에서 원치 않는 열화를 야기하는 것을 충분히 방지할 수 없다. 오염 물질, 특히 HIO 화합물을 화학적으로 결합하거나 유지하기 위해, 따라서 거울의 표면에 대한 그 흡착을 방지, 약화 또는 지연시키기 위해, 진공 환경에서 가스 결합 재료로 구성된 적어도 하나의 표면을 갖는 가스 결합 컴포넌트를 거울과 함께 배치하는 것이 가능한 것으로 알려져 있다.
US7473908B2는 금속 오염물, 예를 들어 Sn, Mn 및/또는 Zn 원소의 금속, 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수소화물, 금속 할로겐화물 및/또는 금속 옥시할로겐화물을 결합하도록 설계된 제1 표면을 갖는 물체를 포함하는 리소그래피 장치를 개시한다. 제1 표면은 금속 표면을 가질 수 있으며, 금속은 Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt 및/또는 Au를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
DE 10 2014 204 658 A1은 활성화된 수소와 접촉 시 오염 물질을 가스 방출하는 적어도 하나의 컴포넌트가 내부에 배치된 케이싱을 갖는 광학 배열을 설명한다. 개방 덕트는 내부에 적어도 하나의 광학 요소가 배치된 진공 챔버에 컴포넌트를 연결한다. 개방 덕트의 내부 벽은 Rh, Ru, Ir, Pt, Ti, Ni, Pd 및 이들의 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 오염 물질의 유출 비율을 감소시키기 위한 코팅을 가질 수 있다. 활성화된 수소의 유입 비율을 감소시키기 위해, 코팅은 Rh, Ru, Ir, Pt, Ti, Ni, Pd, Al, Cu, Fe 및 이들의 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다.
US 2020/0166847 A1은 EUV 방사선을 반사하는 코팅이 있는 본체를 갖는 적어도 하나의 반사 광학 요소를 포함하는 EUV 리소그래피용 광학 배열을 설명한다. 적어도 하나의 차폐부는 본체의 적어도 하나의 표면 구역에 맞춰지고 광학 배열의 동작 중에 반사 광학 요소를 둘러싸는 플라즈마의 임의의 에칭 효과로부터 표면 구역을 보호한다. 차폐부의 재료는 금속 재료, 특히 Cu, Co, Pt, Ir, Pd, Ru, Al, 스테인리스 강, 및 세라믹 재료, 특히 AlOx, Al2O3를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 차폐부 또는 커버는 수소 재결합 재료로 구성되거나 또는 수소 재결합 재료를 포함할 수 있다. 수소 재결합 재료는, 예를 들어 Ir, Ru, Pt, Pd를 포함하는 그룹으로부터 선택될 경우, 오염 제거 재료의 역할을 할 수 있다.
US 8382301 B2 및 US 8585224 B2는 적어도 하나의 광학 요소가 내부에 배치된 하우징을 갖는 EUV 리소그래피용 투영 노광 장치를 설명한다. 또한, 광학 요소의 적어도 광학 표면을 둘러싸는 적어도 하나의 진공 하우징이 하우징 내에 배치된다. 하나의 예에서, 진공 하우징은 오염 감소 유닛의 역할을 하며 적어도 하나의 하위 구역에서 그 내부가 가스 결합 재료로 구성된다.
가스 결합 재료를 갖는 컴포넌트가 가스 오염 물질의 결합에 사용되는 경우, 컴포넌트의 표면에 결합된 오염 물질의 양이 증가함에 따라 가스 결합 재료의 가스 결합 효과가 저하되므로, 가스 결합 컴포넌트가 특정 사용 수명 이후에는 교환되어야 한다는 문제점이 존재한다. 그러나, 금속 플레이트 등의 형태의 가스 결합 컴포넌트의 설치 및 교환은 일반적으로 이러한 컴포넌트가 (예를 들어, 나사 연결을 통해) 기계적 인터페이스에 의해 EUV 리소그래피 장치의 고정되게 설치된 컴포넌트에 연결되기 때문에 복잡하다. 이러한 가스 결합 컴포넌트를 기존의 EUV 리소그래피 시스템에 맞게 개조하는 것도 쉬운 일이 아니다.
본 발명의 목적은 EUV 리소그래피 시스템에 쉽게 설치될 수 있으며 바람직하게는 가스 결합 효과가 저하될 때 쉽게 교환될 수 있는 적어도 하나의 가스 결합 컴포넌트를 갖는 EUV 리소그래피 시스템을 제공하는 것이다.
이 목적은 가스 결합 컴포넌트가 포일 형태를 취하는, 처음에 지정된 유형의 EUV 리소그래피 시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 따라 제안된 것은 포일을 가스 결합 컴포넌트로서 사용하는 것이다. 포일은 더 간단한 방식으로 EUV 리소그래피 시스템에 통합될 수 있으며, 전형적으로 설계 및 기계적 인터페이스와 관련하여 더 높은 수준의 복잡성이 요구되는, 예를 들어 금속 플레이트 등의 형태의 더 복잡하고 두꺼운 가스 결합 컴포넌트의 경우보다 더 쉽게 교환될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 가스 결합 포일 컴포넌트의 도움으로, 노력, 시간 및 비용을 절약할 수 있다. 가스 결합 컴포넌트를 이렇게 사용하는 것에 의한 이점, 즉, 열화된 거울, 서브모듈 또는 시스템의 교환을 방지하거나 적어도 지연시키는 이점은 포일 형태의 가스 결합 컴포넌트의 경우에도 유지된다.
예를 들어, 포일이 하우징 또는 하우징에 배치된 컴포넌트에 영구적으로 접합되어 있기 때문에 포일을 쉽게 교환할 수 없는 경우에도, 가스 결합 포일 컴포넌트를 사용하는 것이 유리할 수 있는 데, 그 이유는 구축 공간이 제한적인 내부의 구역에도 포일이 배치될 수 있기 때문이다. 특히, 여기서는, 예를 들어 포일이 적절하게 굴곡되거나 절첩된다는 점에서, 포일이 가용 구축 공간의 기하형상과 일치할 수 있는 얇은 유연한 컴포넌트라는 사실을 활용하는 것이 가능하다. 포일 형태의 가스 결합 컴포넌트를 크기에 맞게 적절하게 절단하여 가용 구축 공간의 크기에 어려움 없이 일치시키는 것도 가능하다. 추가적으로, 포일 형태의 가스 결합 컴포넌트는 추가로 설명되는 기계적 인터페이스가 없을 수 있는 기존의 EUV 리소그래피 장치의 개조에 매우 적합하다.
일 실시예에서, 포일은 가스 결합 재료를 포함한다. 그 경우, 포일 자체가 가스 결합 재료로 형성되어, 포일의 표면에 가스 결합 재료를 적용하는 것을 생략할 수 있도록 한다. 포일을 구성하는 또는 포일을 형성하게 되는 가스 결합 재료는, 예를 들어 로듐 또는 루테늄일 수 있다.
추가의 실시예에서, 가스 결합 재료를 포함하는 코팅이 포일의 적어도 한 면에 적용된다. 그 경우, 포일 자체는 전형적으로 가스 결합 재료로 형성되지 않고, 오히려 가스 결합 재료에 대한 유연한 캐리어 역할을 한다. 가스 결합 재료를 갖는 코팅은 포일의 한 면에 적용될 수 있지만, 가스 결합 재료를 갖는 2개의 코팅을 포일의 대향 면에 적용하는 것도 가능하다. 이러한 방식으로, 코팅의 가스 결합 재료가 오염 가스 물질을 흡수할 수 있는 표면적을 사실상 두 배로 늘릴 수 있다. 포일의 양면 코팅은, 포일이 그 전체 영역에 걸쳐 EUV 리소그래피 시스템에 설치된 컴포넌트에 연결되어야 하기보다는, 예를 들어 하우징의 내부에 고정하기 위해 2개, 3개 또는 그 이상의 접착제 접합 지점에서 포일의 점형(punctiform) 연결에 의해 충분히 고정될 수 있다는 사실을 유리하게 활용할 수 있다. 또한, 포일이 접착제 접합 지점 대신에, 정의된 윤곽선을 따라 EUV 리소그래피 시스템에 설치될 수 있다는 것이 명백할 것이다.
한 개량에 있어서, 코팅은 1 nm 내지 10 ㎛의 두께를 갖는다. 코팅이 포일의 양면에 적용되는 경우, 위에 언급된 두께는 포일의 한 면에 적용되는 코팅의 두께와 관련된다. 코팅이 비교적 작은 두께를 가질 때 유리한 것으로 밝혀졌다. 코팅은 코팅이 적용되는 포일의 면을 매우 실질적으로 덮어야 하며, 대부분의 코팅 재료의 경우, 수 나노미터의 코팅 두께가 필요하다. 코팅은 다양한 방법으로, 예를 들어 스퍼터링, 증발, 화학 기상 증착(CVD), 갈바닉 공정 등에 의해 포일에 적용될 수 있다.
추가의 실시예에서, 가스 결합 재료는 Ta, Nb, Ti, Zr, Th, Ni, Ru, Rh를 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 언급된 재료에 추가적으로 또는 대안적으로, 오염 가스 물질에 대해 가스 결합 기능을 갖는 다른 재료를 사용하는 것도 가능하다.
사용되는 가스 결합 재료는 일반적으로 흡착, 화학 흡착 또는 화학 반응에 의해 오염 가스 물질을 결합하는 금속 또는 합금이다. 가스 결합 재료의 표면에 흡착된 오염 물질의 가스 입자는 가스 결합 재료의 내부로 신속하게 확산되어 표면에 부딪히는 추가 가스 입자를 위한 공간을 만든다. 앞서 설명한 재료 및 임의의 추가 재료는 EUV 리소그래피 시스템에 존재하는, 더 구체적으로는 그 내부에 존재하는 오염 물질 또는 예를 들어 Si, Mg 등의 형태의 그 대부분의 유형의 결합을 가능하게 한다.
일 실시예에서, 포일은 폴리머 포일, 특히 폴리이미드 포일, 또는 금속 포일이다. 이러한 포일은 비교적 저렴하고 강인하며, 이는 전형적으로 EUV 리소그래피 시스템 내부의 대기 조건에 견딜 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 포일이 루테늄으로 형성된 금속 포일인 경우, 일반적으로 가스 결합 재료를 갖는 코팅의 적용을 생략할 수 있다(상기의 내용 참조). 그러나, 가스 결합 재료로 형성된 코팅이 포일의 적어도 한 면에 적용되는 경우, 포일은 가스 결합 특성이 없는 금속, 예를 들어 알루미늄으로 형성될 수도 있다.
금속화된 폴리머 포일, 즉, 폴리머로 구성되며 금속 코팅 또는 층이 적용된 포일은 다양한 용례에 사용된다. 예를 들어, 알루미늄 코팅된 마일라(Mylar) 포일이 태양광에 대한 신뢰할 수 있는 보호에 사용된다. 폴리이미드로 형성된 접착 필름(예를 들어, Kapton 상표명의 필름)은 접착 테이프 형태를 포함하여 다양한 목적(리소그래피에서도)으로 사용된다. 그러나, EUV 리소그래피 시스템에서 오염물을 감소시키기 위해 가스 결합 재료로 형성된 포일 또는 가스 결합 재료로 형성된 코팅용 캐리어를 사용하는 것은 공지되어 있지 않다.
추가의 실시예에서, 포일은 1 ㎛ 내지 1 mm의 두께를 갖는다. 포일의 대응 두께는 전형적으로 충분한 기계적 안정성으로 이어지고, 이는 또한 하우징 내부에서 넓은 영역을 덮는 데에도 사용될 수 있다. 동시에, 상단 단부에서의 두께 제한으로 인해 특정 유연성이 유지되며, 이는 포일의 기하형상을 포일이 장착될 구축 공간의 기하형상과 일치시키는 것을 용이하게 한다. 구축 공간 조건 또는 가용 체적에 따라 필요한 경우 매우 얇은 포일을 사용하는 것도 가능하다.
일 실시예에서, 포일은 바람직하게는 분리 가능한 방식으로 하우징의 표면에 연결되거나 및/또는 내부에 배치된 컴포넌트의 적어도 하나의 표면에 연결된다. 위에서 더 설명된 바와 같이, 포일을 내부에 설치하고 간단한 방식으로 다시 내부에서 제거할 수 있는 것이 유리한 데, 이는, 이러한 방식으로, 포일이 새로 장착되거나 업그레이드될 때 또는 가스 결합 용량이 포화되어 포일이 교환되어야 할 때 유지 관리 작업의 복잡성과 비용을 감소시키는 것이 가능하기 때문이다. 포일을 하우징 또는 컴포넌트에 분리 가능하게 연결하기 위한 다양한 옵션이 있다. 예를 들어, 포일은, 예를 들어 점형 접착제 연결에 의해 하우징의 표면 또는 컴포넌트의 표면에 단지 점형으로 연결될 수 있다. 적은 수의 접착 부위에서의 이러한 점형 연결은 간단한 설치와 각각의 표면에서 포일의 간단한 분리를 모두 가능하게 한다.
하우징의 표면은 전형적으로 (진공) 하우징의 내부이다. 내부에 배치되는 컴포넌트는 광학 컴포넌트 또는 비광학 컴포넌트일 수 있다. 포일 형태의 가스 결합 컴포넌트는, 예를 들어 광학 요소, 예를 들어 거울로부터 가스 오염 물질을 가스 방출하는 컴포넌트를 차폐하는 역할을 할 수 있다.
이 실시예의 한 개량에 있어서, 포일을 하우징의 적어도 하나의 표면 및/또는 하우징에 배치된 적어도 하나의 컴포넌트의 적어도 하나의 표면에, 바람직하게는 분리 가능한 방식으로 연결하기 위한 접착제 층이 포일의 한 면에 적용된다. 그 경우, 포일은 전형적으로 하우징의 표면 또는 하우징에 배치된 (적어도) 하나의 컴포넌트의 표면 상의 영역에 걸쳐 또는 지점 단위로 고정되거나, 더 구체적으로 접착제로 접합된다. 접착제 층은 접착제 접합 후 사실상 잔류물 없이 포일이 표면에서 분리될 수 있도록 형성될 수 있다. 이는 포일의 가스 결합 효과가 더 이상 적절하지 않을 때 새로운 포일의 교환이 필요하도록 포일의 제거를 용이하게 한다.
이 실시예의 추가 개량에 있어서, 포일은 하우징의 표면 및/또는 하우징에 배치된 컴포넌트의 적어도 하나의 표면에 정전기 인력에 의해 연결된다. 그 경우에도, 포일은 전형적으로 하우징 또는 컴포넌트의 표면에 2차원적으로 연결된다. 그 경우, 하우징 또는 컴포넌트는 일반적으로 적어도 포일이 장착되는 표면에서 금속 재료로 형성된다. 여기서는 하우징이 어떤 경우든 적어도 대부분이 금속 재료, 전형적으로 스테인리스 강으로 구성된 진공 챔버라는 사실을 활용하는 것이 가능하다. 마찬가지로 흔히 금속 진공 컴포넌트인, 내부에 배치된 많은 비광학 컴포넌트에도 동일한 내용이 적용된다.
추가 개량에 있어서, 하우징에 배치된 컴포넌트는 EUV 리소그래피 시스템의 빔 경로를 캡슐화하기 위한 케이싱을 형성한다. 그 경우, 포일 형태의 (적어도 하나의) 가스 결합 컴포넌트는 빔 경로 근방의 가스 오염 물질을 포획하여 빔 경로에 배치된 반사 광학 요소로부터 멀리 유지하기 위해 케이싱 내부에 접합된다. 내부에 가스 결합 재료가 장착된 이러한 케이싱 또는 진공 하우징은, 예를 들어 처음에 인용된 US 8382301 B2 또는 US 8585224 B2에 설명되어 있다. 거기에 설명된 가스 결합 재료가 코팅 형태로 케이싱 또는 진공 하우징의 내부에 적용되는 경우, 가스 결합 재료는 진공 하우징 전체를 교환할 경우에만 교환될 수 있다. 이에 반해, 전형적으로 케이싱의 내부에 분리 가능한 방식으로 연결되는 본 출원에 설명된 포일을 사용하는 경우에는, 일반적으로 이러한 교환이 어려움 없이 가능하다.
본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 본 발명에 필수적인 세부사항을 도시하는 도면을 참조하여 이하의 본 발명의 작동 예에 대한 설명과 청구범위로부터 명백해질 것이다. 개별적인 특징은 그 자체로 개별적으로 구현되거나 또는 본 발명의 변형에서 임의의 조합으로 집합적으로 구현될 수 있다.
작동 예가 개략도로 도시되며 이하의 설명에서 자세히 설명된다. 도면에서,
도 1은 EUV 투영 리소그래피용 투영 노광 장치를 통한 개략적인 자오선 단면도이고,
도 2는 빔 경로의 캡슐화를 위한 케이싱과 가스 결합 포일 컴포넌트를 갖춘 도 1의 투영 노광 장치의 빔 경로의 세부사항에 대한 개략도이고,
도 3a 내지 도 3c는 표면에 접착제 접합되거나, 공간에 자유롭게 위치되거나, 또는 정전기 인력에 의해 표면에 유지되는 포일 형태의 가스 결합 컴포넌트의 세부사항에 대한 개략도이다.
이하의 도면 설명에서는, 동일한 또는 기능적으로 동일한 컴포넌트에 대하여 동일한 참조 부호를 사용한다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치(1) 형태의 EUV 리소그래피를 위한 광학 배열의 필수 컴포넌트가 도 1을 참조하여 아래에서 예로서 설명된다. 투영 노광 장치(1) 및 그 컴포넌트의 기본 설정에 대한 설명은 본 출원에서 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.
투영 노광 장치(1)의 조명 시스템(2)의 일 실시예는 광원 또는 방사선원(3)에 더하여, 물체 평면(6)에서 물체 필드(5)를 조명하기 위한 조명 광학 유닛(4)을 갖는다. 대안 실시예에서, 광원(3)은 또한 조명 시스템의 잔여 부분과 별개의 모듈 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 조명 시스템은 광원(3)을 포함하지 않는다.
물체 필드(5)에 배열된 레티클(7)이 조명된다. 레티클(7)은 레티클 홀더(8)에 의해 유지된다. 레티클 홀더(8)는 레티클 변위 드라이브(9)에 의해, 특히 스캐닝 방향으로 변위 가능하다.
설명을 통해, 도 1은 데카르트 xyz 좌표계를 도시한다. x 방향은 도면의 평면에 수직으로 연장된다. y 방향은 수평으로 연장되고, z 방향은 수직으로 연장된다. 스캐닝 방향은 도 1에서 y 방향으로 연장된다. z 방향은 물체 평면(6)에 수직으로 연장된다.
투영 노광 장치(1)는 투영 시스템(10)을 포함한다. 투영 시스템(10)은 물체 필드(5)를 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11)에 이미징하는 데 사용된다. 레티클(7) 상의 구조는 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11) 구역에 배열된 웨이퍼(13)의 감광층 상에 이미징된다. 웨이퍼(13)는 웨이퍼 홀더(14)에 의해 유지된다. 웨이퍼 홀더(14)는 웨이퍼 변위 드라이브(15)에 의해, 특히 y 방향으로 변위 가능하다. 한편으로 레티클 변위 드라이브(9)에 의한 레티클(7)의 변위와, 다른 한편으로 웨이퍼 변위 드라이브(15)에 의한 웨이퍼(13)의 변위는 서로 동기화될 수 있다.
방사선원(3)은 EUV 방사선원이다. 방사선원(3)은, 특히, 아래에서 사용 방사선, 조명 방사선 또는 조명 광이라고도 지칭되는 EUV 방사선(16)을 방출한다. 특히, 사용 방사선은 5 nm 내지 30 nm 범위의 파장을 갖는다. 방사선원(3)은 플라즈마 소스, 예를 들어 LPP 소스(Laser Produced Plasma) 또는 GDPP 소스(Gas Discharge Produced Plasma)일 수 있다. 또한, 싱크로트론 기반의 방사선원일 수도 있다. 방사선원(3)은 자유 전자 레이저(FEL)일 수 있다.
방사선원(3)으로부터 나오는 조명 방사선(16)은 콜렉터 거울(17)에 의해 초점 형성된다. 콜렉터 거울(17)은 하나 이상의 타원형 및/또는 쌍곡면 반사 표면을 갖는 콜렉터 거울일 수 있다. 조명 방사선(16)은 그레이징 입사(GI)로, 즉, 45° 초과의 입사각으로, 또는 수직 입사(NI)로, 즉, 45° 미만의 입사각으로 콜렉터 거울(17)의 적어도 하나의 반사 표면에 입사될 수 있다. 콜렉터 거울(17)은, 첫째로 사용 방사선에 대한 그 반사율을 최적화하고 둘째로 외부로부터의 광을 억제하도록 구조화 및/또는 코팅될 수 있다.
조명 방사선(16)은 콜렉터 거울(17) 하류의 중간 초점면(18)에 있는 중간 초점을 통해 전파된다. 중간 초점면(18)은 방사선원(3) 및 콜렉터 거울(17)을 포함하는 방사선원 모듈과 조명 광학 유닛(4) 사이의 분리를 구성할 수 있다.
조명 광학 유닛(4)은 편향 거울(19)과, 빔 경로에서 그 하류에 배열된 제1 패싯 거울(20)을 포함한다. 편향 거울(19)은 평면 편향 거울일 수 있거나, 대안적으로 순수한 편향 효과를 넘어서는 빔 영향 효과를 갖는 거울일 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 편향 거울(19)은 조명 방사선(16)의 사용 광 파장을 그로부터 벗어나는 파장의 외부로부터의 광에서 분리하는 스펙트럼 필터의 형태일 수 있다. 제1 패싯 거울(20)은, 아래에서 필드 패싯이라고도 지칭되는, 복수의 개별 제1 패싯(21)을 포함한다. 도 1은 예로서 상기 패싯(21) 중 일부만을 도시한다. 조명 광학 유닛(4)의 빔 경로에서, 제1 패싯 거울(20)의 하류에는 제2 패싯 거울(22)이 배열된다. 제2 패싯 거울(22)은 복수의 제2 패싯(23)을 포함한다.
따라서, 조명 광학 유닛(4)은 이중 패싯 시스템을 형성한다. 이 기본 원리는 플라이 아이 적분기(fly's eye integrator)라고도 지칭된다. 개별 제1 패싯(21)은 제2 패싯 거울(22)의 도움으로 물체 필드(5)에 이미징된다. 제2 패싯 거울(22)은 마지막 빔 성형 거울이거나 또는 사실상 물체 필드(5) 상류의 빔 경로에 있는 조명 방사선(16)에 대한 마지막 거울이다.
투영 시스템(10)은 투영 노광 장치(1)의 빔 경로에서의 그 배열에 따라 연속적으로 번호가 매겨지는 복수의 거울(Mi)을 포함한다.
도 1에 예시된 예에서, 투영 시스템(10)은 6개의 거울(M1 내지 M6)을 포함한다. 4개, 8개, 10개, 12개 또는 임의의 다른 개수의 거울(Mi)을 갖는 대안도 마찬가지로 가능하다. 끝에서 두 번째 거울(M5)과 마지막 거울(M6)은 각각 조명 방사선(16)을 위한 관통 개구를 갖는다. 투영 시스템(10)은 이중으로 흐려진 광학 유닛이다. 투영 광학 유닛(10)은 0.4 또는 0.5를 초과하는 이미지측 개구수를 가지며, 이는 0.6을 초과할 수도 있으며, 예를 들어 0.7 또는 0.75일 수 있다.
조명 광학 유닛(4)의 거울과 마찬가지로, 거울(Mi)은 조명 방사선(16)을 위한 고반사 코팅을 가질 수 있다.
도 2는 레티클(7)로부터 진행하고 투영 광학 유닛(10)이 배치되는 하우징(26)의 개구를 통과하는 빔 경로(25)를 갖춘 도 1의 투영 광학 유닛(10)의 세부사항을 도시한다. 하우징(26) 내에는 진공 펌프(도면에는 도시되지 않음)의 도움으로 생성되는 진공 환경이 존재하는 내부(27)가 있다. 내부(27)에는 6개의 거울(Mi)이 배치되어 있고, 그 중에서 도 2는 제1 거울(M1)과 제2 거울(M2)을 도시한다.
마찬가지로 도 2에서 명백하게, 예를 들어 그 전체가 본 출원에 참조로 포함되는 US 8382301 B2 또는 US 8585224 B2에 설명된 바와 같이, 투영 시스템(10)의 빔 경로(25)를 본질적으로 둘러싸거나 캡슐화하는 케이싱(28)이 내부(27)에 배치되어 있다. 케이싱(28)은 다수의 하우징 부품으로 구성되며 도시된 예에서는 본질적으로 스테인리스 강으로 구성되는 진공 하우징이다. 마찬가지로 도 2에서 명백하게, 케이싱(28)의 기하형상은 빔 경로(25)의 기하형상과 일치하며, 이는 케이싱(28)의 기하형상이 빔 경로의 기하형상을 따른다는 것을 의미하며, 빔 경로(25)의 단면의 크기가 증가하거나 감소하면 케이싱의 단면도 증가하거나 감소한다는 것을 의미한다.
하우징(26) 내부(27)에는 오염 가스 물질(29)이 있으며, 이는 도 2에서 점선으로 표시된다. 케이싱(28) 내의 체적은 전형적으로 퍼지 가스에 의해 퍼지되어, 일반적으로, 케이싱(28) 외부보다 케이싱(28) 내의 오염 가스 물질(29)의 양이 더 적도록 한다. 마찬가지로 도 2에는 컴포넌트(30), 예를 들어 센서, 작동기 등이 도시되어 있으며, 컴포넌트(30)는 내부(27)에 존재하는 수소, 특히 활성화된 수소와 접촉할 때 오염 가스 물질(29)을 가스 방출한다. 활성화된 수소는 조명 방사선 또는 EUV 방사선(16)과의 상호작용에 의해 내부(27)에 존재하는 분자 수소로부터 형성된다.
컴포넌트(30)로부터 가스 방출되는 오염 물질(29)은 HIO 원소 또는 HIO 화합물이라고 지칭되는 것으로, 예를 들어 인, 아연, 주석, 황, 인듐, 마그네슘 또는 실리콘의 화합물이다. 가스 오염 물질(29)이 거울(M1 내지 M6)의 광학 표면에 도달하면, 이는 거울(M1 내지 M6)의 표면에 퇴적되며 그 투과율을 감소시킨다. 거울(M1 내지 M6)의 표면에 퇴적된 HIO 화합물은 거울(M1 내지 M6)의 표면으로부터 제거된다고 해도 매우 어렵게만 추가적으로 제거될 수 있다.
가스 오염 물질(29)이 거울(M1 내지 M6)에 도달하는 것을 방지하기 위해, 도 2는 예로서, 내부(27)에 3개의 가스 결합 컴포넌트(31a-c)를 도시하며, 이는 포일 형태를 취하고 각각 도 3a 내지 도 3c의 단면도에 도시된다.
도 3a에 도시된 포일(31a) 형태의 가스 결합 컴포넌트에 있어서, 가스 결합 코팅(33)이 포일(31a)의 제1 면(32a)에 적용된다. 접착제 층(34)은 포일(31a)의 제2 면(32b)에 적용되며, 이는 도 2에 도시된 바와 같이, 포일(31a)의 제2 면(32b)을 하우징(26) 내부의 표면(26a)에 2차원적으로 연결하는 역할을 한다. 하우징(26) 내부의 표면(26a)에 대한 포일(31a)의 2차원적 접착제 연결은 바람직하게는 분리 가능한 접착제 연결이다. 코팅(33)의 가스 결합 재료의 가스 결합 효과가 포일(31a)의 교환이 필요할 정도로 감소될 때, 이러한 방식으로, 포일(31a) 형태의 가스 결합 컴포넌트가 하우징(26)의 표면(26a)에서 간단한 방식으로 분리되고 새로운 포일(31a)로 교환될 수 있다.
도 3b에 도시된 가스 결합 포일 컴포넌트(31b)는 포일(31b)의 제1 면(32a)에 적용된 가스 결합 코팅(33a)에 더하여, 포일(31b)의 반대쪽의 제2 면(32b)에 제2 가스 결합 코팅(33b)을 갖는다. 도 3b에 도시된 포일(31b)은 공간에 자유롭게 위치될 수 있으며, 도 2에 도시된 예에서는, 하우징(26) 내부의 표면(26a)에 단지 점형으로 접착식으로 연결된다. 도 2는 포일(31b)이 하우징(26)에 연결되는 2개의 접착제 접합 지점(35a, 35b)을 예로서 도시한다. 포일(31b)과 하우징(26)의 점형 연결은 포일(31b)을 교환해야 할 때 큰 어려움 없이 마찬가지로 분리될 수 있다. 마찬가지로 도 2에서 명백하게, 이러한 방식으로 가스 방출 컴포넌트(30)에 의해 생성된 가스 오염 물질(29)의 최대 비율을 결합하기 위해, 포일(31b)은 내부(27)의 잔여 부분으로부터 오염 물질을 가스 방출하는 컴포넌트(30)를 가능한 한 실질적으로 차폐하는 역할을 한다. 포일(31b)의 제1 면(32a) 상의 제1 코팅(33a)은 컴포넌트(30)에 의해 가스 방출된 이들 오염 물질(29)을 결합하고; 포일(31b)의 제2 면(32b) 상의 제2 코팅(33b)은 내부(27)의 잔여 부분에 존재하는 이들 가스 오염 물질(29)을 결합한다.
도 3c에 도시된 포일(31c)은 도 3a에 도시된 포일(31a)에 따라 형성되지만, 이는 접착제 층을 갖지 않고, 대신 도 2에서 명백한 바와 같이 하우징(28) 내부의 표면(28a)에 직접 적용된다. 도 2c에 도시된 포일(31c)은 케이싱(28) 내부의 표면(28a)에서 정전기 상호작용에 의해 유지되고, 이는 포일이 하우징(28) 내부의 표면(28a)에 분리 가능하게 연결된다는 것을 의미한다. 케이싱(28)이 본질적으로 스테인리스 강으로 구성되는 것은 정전기 상호작용에 의한 포일(31c)의 유지에 유리하다(상기의 내용 참조). 케이싱(28) 내부의 라이닝을 위해 포일(31c)의 제1 면(32a)에 가스 결합 코팅(33)을 갖는 포일(31c)을 사용하는 것은 이것이 간단한 방식으로 교환될 수 있기 때문에 유리하다. 더욱이, 케이싱(28) 내에는 가용 구축 공간이 적고, 따라서 케이싱(28) 내에 금속 시트 등의 형태로 가스 결합 컴포넌트를 배열하는 것은 사실상 불가능하다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 세 가지 예에서, 가스 결합 재료가 코팅(33, 33a, 33b)에 존재하거나, 또는 가스 결합 재료가 코팅(33, 33a, 33b)을 형성한다. 도시된 예에서 가스 결합 재료는 Ta, Nb, Ti, Zr, Th, Ni, Ru, Rh를 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속 재료이다. 그러나, 내부(27)의 오염 가스 물질(29)에 대해 가스 결합 효과를 갖는 포일(31a-c)의 코팅에 다른 재료를 사용하는 것도 가능하다는 것이 명백할 것이다. 코팅(33, 33a, 33b)은 종래의 코팅 방법의 도움으로, 예를 들어 스퍼터링, 증발, 화학 기상 증착(CVD), 갈바닉 공정 등에 의해 포일(31a-c) 상에 퇴적된다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 것과 대조적으로, 포일(31a-31c)은 그 자체로 가스 결합 효과를 가질 수 있다. 그 경우에는, 포일(31a-c) 자체가 가스 결합 재료로 제조된다. 예를 들어, 이 경우의 포일(31a-c)은 루테늄 포일일 수 있다. 이 경우에는 일반적으로 도 3a 내지 도 3c에 도시된 코팅(33, 33a, 33b)의 제공을 생략하는 것이 가능하다.
포일(31a-c)은 전형적으로 비-가스 결합 재료로 구성된다. 포일(31a-c)은 가스 결합 코팅(33, 33a, 33b)이 제공된 폴리머 포일, 예를 들어 폴리이미드 포일, 또는 금속 포일, 예를 들어 알루미늄 포일일 수 있다. 포일(31a-c)은 전형적으로 1 ㎛ 내지 1 mm의 두께(D)를 갖는다. 특히, 구축 공간이 매우 제한적이면, 수 마이크로미터 크기 정도의 두께(D)를 갖는 비교적 얇은 포일(31a-c)을 사용하는 것이 가능하다. 도 3a 및 도 3c에 각각 도시된 포일(31a, 31c)의 제1 면(32a)에 적용되는 코팅(33)은 1 nm 내지 10 ㎛의 두께(d)를 갖는다. 도 3b에 도시된 포일(31b)의 두 면(32a, 32b)에 적용되는 코팅(33a, 33b)의 각각의 두께(d1, d2)에도 동일하게 적용된다.
포일(31a-c) 형태의 가스 결합 컴포넌트는 투영 노광 장치(1)의 투영 시스템(10)의 하우징(26)의 내부(27)뿐만 아니라, 조명 시스템(2)의 대응 하우징, 광원(3), 또는 조명 시스템(2) 및 투영 시스템(10)을 둘러싸는 하우징의 내부에도 배치될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 포일(31a-c) 형태의 가스 결합 컴포넌트는 오염 가스 물질(29)을 결합하기 위해, 도 1에 도시된 투영 노광 장치(1)뿐만 아니라 다른 EUV 리소그래피 시스템에서도 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. EUV 리소그래피 시스템(1)이며,
    하우징(26),
    하우징(26)의 내부(27) 내에 배치된 적어도 하나의 반사 광학 요소(M1 내지 M6),
    내부(27)에 존재하는 가스 오염 물질(29)을 결합하기 위한 가스 결합 재료를 갖는 적어도 하나의 가스 결합 컴포넌트(31a-c)를 포함하고,
    가스 결합 컴포넌트는 포일(31a-c)의 형태를 취하고, 가스 결합 재료를 포함하는 코팅(33, 33a, 33b)은 포일(31a-c)의 적어도 한 면(32a, 32b)에 적용되는, EUV 리소그래피 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 포일(31a-c)은 가스 결합 재료를 포함하는, EUV 리소그래피 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅(33, 33a, 33b)은 1 nm 내지 10 ㎛의 두께(d, d1, d2)를 갖는, EUV 리소그래피 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 결합 재료는 Ta, Nb, Ti, Zr, Th, Ni, Ru, Rh를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, EUV 리소그래피 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 포일(31a-c)은 폴리머 포일, 특히 폴리이미드 포일, 또는 금속 포일인, EUV 리소그래피 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 포일(31a-c)은 1 ㎛ 내지 1 mm의 두께(D)를 갖는, EUV 리소그래피 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 포일(31a-c)은 하우징(26)의 표면(26a) 및/또는 내부(27)에 배치된 적어도 하나의 컴포넌트(28)의 적어도 하나의 표면(28a)에 바람직하게는 분리 가능한 방식으로 연결되는, EUV 리소그래피 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 포일(31a)을 하우징(26)의 표면(26a) 및/또는 하우징(26)에 배치된 적어도 하나의 컴포넌트(28)의 적어도 하나의 표면(28a)에 바람직하게는 분리 가능한 방식으로 연결하기 위한 접착제 층(34)이 포일(31a)의 한 면(32b)에 적용되는, EUV 리소그래피 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 포일(31c)은 하우징(26)의 표면(26a) 및/또는 하우징(26)에 배치된 적어도 하나의 컴포넌트(28)의 적어도 하나의 표면(28a)에 정전기 인력에 의해 연결되는, EUV 리소그래피 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(26)에 배치된 컴포넌트는 EUV 리소그래피 시스템(1)의 빔 경로(25)를 캡슐화하기 위한 케이싱(28)을 형성하는, EUV 리소그래피 시스템.
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