WO2023195799A1 - 진공 시스템에서 전자층을 이용한 리소그래피 장치 - Google Patents

진공 시스템에서 전자층을 이용한 리소그래피 장치 Download PDF

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WO2023195799A1
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lithography
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mask
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김기범
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덕우세미텍 주식회사
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    • G03F7/2059—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a scanning corpuscular radiation beam, e.g. an electron beam

Definitions

  • the present invention relates to a device for preventing fine particles from being adsorbed to a mask in a lithography device using a vacuum system, and more specifically, to an extreme ultraviolet lithography device that does not use a membrane-type pellicle.
  • a thin film is deposited on a semiconductor wafer using various methods such as physical or chemical vapor deposition, or a process of etching the deposited thin film is involved.
  • the deposition or etching process is usually performed in a vacuum chamber. During the deposition or etching process, when dust introduced from the outside or fine particles generated within the vacuum chamber are adsorbed to the semiconductor wafer, the manufactured device does not operate. If this is not done, the yield of the semiconductor manufacturing process will be affected.
  • a patterning process is required to form an integrated circuit using a deposited thin film, and a method called photolithography is used for patterning.
  • photolithography a photo mask is used as a patterning plate, and the pattern on the photo mask is transferred to the wafer.
  • unwanted dust or fine particles are attached to the photo mask, light is absorbed or reflected due to these elements, causing damage to the transferred pattern, resulting in a decrease in the performance or yield of the semiconductor device.
  • the overall work of the semiconductor integration process is usually performed in a clean room, but since dust exists even in the clean room and fine particles are generated during the process, the mask and a constant A method of attaching a membrane-type pellicle at a distance is being practiced.
  • dust or fine particles are not attached directly to the surface of the photo mask, but are attached to the pellicle film.
  • the focus is aligned with the pattern of the photo mask during the lithography process, so the dust on the pellicle is in focus. This has the advantage of not being transferred to the pattern because it does not fit.
  • the pellicle must have good transmittance of exposure light, so it is made of a very thin film.
  • the resolution of lithography becomes proportional to the wavelength used, so the existing lithography device using ArF wavelength has recently been changed to EUV (Extreme Ultra-Violet) lithography device with a wavelength of 13.5 nm. was developed.
  • EUV Extra Ultra-Violet
  • lithography equipment is expected to develop to use increasingly smaller wavelengths.
  • This EUV wavelength light source has a very high absorption rate when passing through an air layer or material, so it must be operated in vacuum equipment.
  • a very thin film of tens of nanometers or less must be used.
  • a membrane structure must be used.
  • damage or sagging of the thin film may occur due to external shock or stress on the thin film itself.
  • corrosion caused by hydrogen radicals generated during the lithography process must not occur, and thermal stability must be ensured against temperatures that rise due to absorption of EUV wavelengths.
  • damage or sagging can distort the image during the pattern transfer process, so it is necessary to maintain the mechanical strength of the pellicle thin film to maintain a complete flat state without sagging or damage.
  • a method is used to prevent distortion of the pellicle thin film by applying appropriate tension (Tensile Stress) to the thin film itself or by additionally forming a reinforcing layer.
  • This method not only causes the complexity of the pellicle manufacturing process, but also causes the reinforcement layer to be damaged.
  • There are many difficulties in developing pellicle for extreme ultraviolet lithography such as the problem that the transmission characteristics of the pellicle thin film are reduced due to addition. Therefore, there is a need to develop a new type of lithography device that prevents fine particles or dust from attaching to the mask without using a membrane-type pellicle.
  • the present invention was proposed to solve such conventional problems, and prevents dust or fine particles present in the chamber from moving to the mask by installing an electrical potential barrier made of an electron layer in the chamber where the light source for lithography is placed. That is, the purpose is to provide a lithography device that does not use a membrane-type pellicle.
  • an embodiment of the particle movement blocking device includes a vacuum chamber having a receiving portion formed therein;
  • One embodiment of the lithography apparatus according to the present invention which is installed inside the vacuum chamber to solve the above technical problem, includes a light source chamber in which a light source for lithography is disposed; a mask chamber in which a mask irradiated with light generated by the lithography light source is placed; a connecting portion connecting the light source chamber and the mask chamber and through which light generated from the lithography light source travels; and a barrier module installed in at least one of the connection part, the light source chamber adjacent to the connection part, and the mask chamber adjacent to the connection part, to prevent particles located in the light source chamber from moving into the mask chamber.
  • the barrier module is an electrical potential barrier, not a physical barrier.
  • the barrier module is installed in the light source chamber adjacent to the connection.
  • an additional barrier module is installed in the mask chamber and is an electrical potential barrier rather than a physical barrier to prevent particles from moving to the mask disposed in the mask chamber. It further includes.
  • At least one opening communicating with the outside is formed in the mask chamber, and is installed around the opening to enter the mask chamber from the outside through the opening. It further includes an auxiliary barrier module that is an electrical potential barrier rather than a physical barrier that prevents particles from entering.
  • the barrier module includes: an electron beam generator installed on one side; and an electron beam light receiving unit installed on the other side and receiving the electron beam generated by the electron beam generating unit.
  • the lithography apparatus further includes a particle capture module installed around the barrier module to capture particles.
  • the particle trapping module is at least one of an area where the light source is placed based on the barrier module and an area opposite to the area where the light source is placed based on the barrier module. It is installed in one.
  • the particle capture module is an electrostatic trap.
  • the particles are dust and fine particles generated during processing.
  • the particles are dust and Sn particles.
  • the light source for lithography is an Extreme Ultraviolet (EUV) light source.
  • EUV Extreme Ultraviolet
  • a potential barrier made of an electron beam between the chamber in which the lithography light source is installed and the chamber in which the mask is placed dust located on the side where the lithography light source is installed or fine particles generated during the process are removed. Since movement to the chamber where the mask is placed is blocked, it is possible to implement a lithography device that does not use a pellicle.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of a lithographic apparatus according to the present invention.
  • the present invention relates to a lithography device for blocking various types of particles, such as fine particles or dust generated during a lithography light source or lithography process, from moving to the mask using a barrier module composed of an electric potential barrier rather than a physical barrier.
  • a physical barrier refers to a barrier that blocks the movement of particles mainly through physical collision, and refers to a barrier that has a substantial shape
  • an electrical potential barrier refers to a barrier that blocks the movement of particles by, for example, Coulomb force, rather than physical collision.
  • the barrier module may be various types of electrical potential barriers that block particles while dividing a certain area from other areas.
  • the barrier module may be composed of an electron beam generator and an electron beam light receiving portion that receives the electron beam generated from the electron beam emitting portion.
  • This lithography device can prevent particles such as dust or Sn particles present in the area located at the lithography light source from moving to the mask, making it possible to not use a pellicle in the EUV lithography device.
  • a lithography apparatus according to this embodiment will be described along with drawings.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of a lithographic apparatus according to the present invention.
  • an embodiment 100 of a lithographic apparatus includes a light source chamber 110, a mask chamber 115, a connection portion 113, a barrier module 120a, and an additional barrier module 120b. , an auxiliary barrier module (not shown) and a particle capture module 140.
  • the light source chamber 110 has a receiving portion formed therein, and a light source 150 for lithography is disposed inside the light source chamber 110.
  • the interior of the light source chamber 110 may be maintained as a vacuum by being evacuated by a vacuum pump (not shown).
  • the light source 150 for lithography may be an EUV (Extreme Ultraviolet) light source, but is not limited thereto, and a light source with a shorter wavelength than the EUV light source may be used.
  • the mask chamber 115 has a receiving portion formed therein, and a mask 135 is disposed inside the mask chamber 115, so that light generated from the lithography light source 150 is illuminated on the mask 135. And the light irradiated to the mask 135 is irradiated to the wafer 130. Photoresist may be applied on the wafer 130.
  • the inside of the mask chamber 115 may be maintained as a vacuum by being evacuated by a vacuum pump (not shown). At least one opening (not shown) communicating with the outside may be formed in the mask chamber 115.
  • an opening in the form of an exhaust port connected to a vacuum pump may be formed in the mask chamber 115, or an opening in the form of a wafer entrance through which the wafer 130 can be loaded and unloaded may be formed.
  • a lens (not shown) may be installed inside the mask chamber 115 so that the light generated from the lithography light source 150 reaches the mask 135.
  • a lens (not shown) that allows light irradiated to the mask 135 to be irradiated to the wafer 130 may be installed in the mask chamber 115. At this time, multiple lenses may be installed.
  • a pellicle may be formed on the mask 135 as needed.
  • connection portion 113 connects the light source chamber 110 and the mask chamber 115, and allows light generated from the lithography light source 150 to proceed from the light source chamber 110 to the mask chamber 115.
  • the connection part 113 is expressed only in the form of a passage connecting the light source chamber 110 and the mask chamber 115, but it is not limited to this, and the connection part 113 is connected to the light source chamber 110 and the mask chamber ( 115) may be connected and may be in the form of an intermediate chamber that allows the light generated from the lithography light source 150 to proceed to the mask chamber 115.
  • various lenses are provided in the intermediate chamber to provide a lithography light source ( The light generated in 150) can be allowed to proceed to the mask chamber 115.
  • the barrier module 120a is used to prevent particles such as dust or Sn particles present in the light source chamber 110 from moving into the mask chamber 115.
  • the barrier module 120a is shown installed inside the light source chamber 110 adjacent to the connection portion 113, but the present invention is not limited thereto, and the barrier module 120a may be installed inside the connection portion 113. and may be installed inside the mask chamber 115 adjacent to the connection portion 113. Additionally, a plurality of barrier modules 120a may be installed, and may be installed in all of the connection unit 113, the light source chamber 110, and the mask chamber 115.
  • the barrier module 120a is composed of an electrical potential barrier rather than a physical barrier.
  • the electron beam 125a can be used as the barrier module 120a, and the electron beam 125a formed by a one-dimensional charged particle generator can be used.
  • a plurality of electron beams 125a may be arranged side by side at regular intervals.
  • the electron beam 125a is generated from the electron beam generator 122a, enters the light source chamber 110, and is received by the electron beam receiver 124a.
  • the number, spacing, arrangement form, electron beam energy, etc. of the electron beams 125a can be applied at optimized values to prevent movement of particles.
  • a plurality of electron beams 125a are shown as being arranged on the same plane, but the present invention is not limited to this, and the plurality of electron beams may be arranged on different planes or in two or more layers.
  • particles such as dust or Sn particles present in the light source chamber 110 are blocked from moving to the mask chamber 115 by the plurality of electron beams 125a. If particles such as dust or Sn particles present in the light source chamber 110 have a negative charge, the electron beam 125a is blocked by the electrical potential barrier of the barrier module 120a composed of a plurality of electron beams 125a. Movement through the mask chamber 115 is suppressed.
  • the additional barrier module 120b is installed in the mask chamber 115 to prevent particles such as dust or Sn particles present in the mask chamber 115 from moving to the mask 135.
  • the additional barrier module 120b may be composed of a plurality of electron beams 125b like the barrier module 120a, and the plurality of electron beams 125b are generated from the electron beam generator 122b and are transmitted into the mask chamber 115. It is incident and received by the electron beam light receiving unit 124b.
  • the auxiliary barrier module (not shown) is installed around the opening (exhaust port, wafer entrance, etc.) formed in the mask chamber 115 that communicates with the outside, allowing dust or fine particles to flow into the mask chamber 115 from the outside. prevent it from happening. Since the configuration of the auxiliary barrier module is the same as that of the additional barrier module, detailed description is omitted.
  • the particle capturing module 140 is installed around the barrier module 120a to capture particles in the light source chamber 110.
  • the particle trapping module 140 may be installed around the barrier module 120a and, as shown in FIG. 1, may be installed in the area where the light source 150 for lithography is placed based on the barrier module 120a. .
  • the present invention is not limited thereto, and the particle trapping module 140 may be installed in an area opposite to the area where the lithography light source 150 is placed based on the barrier module 120a.
  • the particle trapping module 140 may be installed in both the area opposite to the area where the lithography light source 150 is placed, based on the barrier module 120a.
  • the particle capturing module 140 may be installed in the area where the lithography light source 150 is placed based on the barrier module 120a as shown in FIG. 1 to capture particles in the light source chamber 110. , is installed in an area opposite to the area where the lithography light source 150 is placed based on the barrier module 120a, and captures some particles that have passed through the barrier module 120a, thereby preventing the particles from reaching the mask 135. You can also prevent it.
  • the particle capture module 140 may be an electrostatic trap.
  • one side of the electrostatic trap is grounded and a positive (+) voltage is applied to one side to capture negatively charged particles by the barrier module 120a composed of the electron beam 125a. You can. Through this, the electrostatic trap can more easily capture particles in the light source chamber 110.
  • the particle capturing module 140 is installed in this way, particles in the light source chamber 110 can be removed by the particle capturing module 140, thereby preventing the particles from reaching the mask 135.
  • the particle capturing module 140 has a positive (+) voltage.
  • the barrier module 120a when the barrier module 120a is configured in the lithography apparatus 100 as in the present embodiment, particles such as dust or Sn particles present on the light source chamber 110 are exposed to the mask unit by an electrical potential barrier rather than a physical barrier. Since movement into the chamber 115 is blocked, dust is prevented from getting on the mask 135 during the lithography process. Accordingly, the lithography apparatus 100 according to this embodiment does not require a pellicle, and a complicated process for manufacturing the pellicle can be omitted. Additionally, unlike the pellicle, the barrier module 120a can be used semi-permanently, thereby reducing the cost required for the lithography process.
  • devices that block the movement of particles using an electrical potential barrier include not only lithography devices, but also various types of vacuum processing chambers that perform deposition and etching processes where attachment of particles to the substrate is a problem. Of course, it can also be applied to used devices.
  • particles in this specification are a concept that includes all types of particles, including dust, various types of fine particles, and particles or particles generated during a process.

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Abstract

본 발명은 진공 시스템을 사용하는 리소그래피 장치에서 미세입자가 마스크에 흡착되는 것을 방지하고자 하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멤브레인 형태의 펠리클을 사용하지 않는 극자외선 리소그래피 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일 실시예는 리소그래피용 광원이 배치되는 광원부 챔버; 상기 리소그래피용 광원에 의해 리소그래피 처리가 수행되는 기판이 배치되는 기판부 챔버; 상기 광원부 챔버와 상기 기판부 챔버를 연결시키며, 상기 리소그래피용 광원에서 발생된 광이 진행하는 연결부; 및 상기 연결부, 상기 연결부에 인접한 상기 광원부 챔버 및 상기 연결부에 인접한 상기 기판부 챔버 중 적어도 하나에 설치되어, 상기 광원부 챔버에 위치하는 입자가 상기 기판부 챔버로 이동하는 것을 방지하는 배리어 모듈;을 포함하며, 상기 배리어 모듈은 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어이다.

Description

진공 시스템에서 전자층을 이용한 리소그래피 장치
본 발명은 진공 시스템을 사용하는 리소그래피 장치에서 미세입자가 마스크에 흡착되는 것을 방지하고자 하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멤브레인 형태의 펠리클을 사용하지 않는 극자외선 리소그래피 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조시에 반도체 웨이퍼에 물리적 또는 화학적 증착 방식 등의 다양한 방법으로 박막을 증착하거나 또는 증착된 박막을 식각하는 공정이 수반되게 된다. 증착 또는 식각의 공정은 진공 챔버 내에서 이루어지는 것이 통상적인데, 이러한 증착 또는 식각의 과정 중에 외부로부터 유입되는 먼지, 또는 진공 챔버 내에서 생성되는 미세입자가 반도체 웨이퍼에 흡착되게 되면, 제조된 디바이스가 동작하지 않게 되어 반도체 제조 공정의 수율이 영향을 받게 된다.
이외에도 증착된 박막을 이용하여 집적 회로를 형성하기 위해서는 패터닝 공정이 필요하게 되는데, 패터닝을 하는 방법으로 포토 리소그래피라는 방법이 사용된다. 포토 리소그래피에서는 패터닝의 원판으로서 포토 마스크가 사용되고, 포토 마스크 상의 패턴이 웨이퍼에 전사된다. 그런데 포토 마스크에 원하지 않는 먼지나 미세입자가 부착되어 있으면 이러한 요소들로 인하여 빛이 흡수되거나, 반사되기 때문에 전사된 패턴이 손상되어 반도체 장치의 성능이나 수율의 저하를 초래하는 문제가 발생한다.
따라서 반도체 집적 공정의 전반적인 작업은 보통 클린룸에서 행해지지만 클린룸 내에도 먼지가 존재하고 또한 공정 중에 미세입자가 발생하기 때문에, 먼지 또는 미세입자들이 포토 마스크 표면에 부착하는 것을 방지하기 위하여 마스크와 일정한 거리를 두고 멤브레인 형태의 펠리클을 부착하는 방법이 행해지고 있다. 이 경우, 먼지 또는 미세입자는 포토 마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클 막 위에 부착되는데, 펠리클 상에 먼지가 부착되더라도 리소그래피 과정에서는 초점이 포토 마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 먼지는 초점이 맞지 않아 패턴에 전사되지 않는다는 장점이 있다.
펠리클은 노광광의 투과율이 좋아야 하므로 매우 얇은 막으로 구성된다. 특히 미세패턴 공정 개발이 진행됨에 따라, 리소그래피의 분해능은 사용하는 파장에 비례하게 됨으로, 기존의 ArF 파장을 이용한 리소그래피 장치에서 최근에는 13,5 nm의 파장을 갖는 EUV(Extreme Ultra-Violet) 리소그래피 장치가 개발되었다. 앞으로도 지속적인 반도체 패턴 크기의 미세화를 달성하기 위해서 리소그래피 장비는 점점 더 작은 파장을 사용하게 되는 것으로 발전하게 될 전망이다. 문제는 이러한 EUV 파장의 광원은 공기층 또는 물질을 통과할 때의 흡수율이 매우 크기 때문에, 진공 장비내에서 운영되어야 하며 또한 펠리클 제조에 있어 일정량 이상의 투과율을 담보하기 위해서는 수십 나노미터 이하의 매우 얇은 박막의 멤브레인 구조를 이용해야 한다는 점이다. 이와 같이 얇은 멤브레인 구조의 펠리클은 외부의 충격이나 박막 자체의 스트레스로 인해 박막의 파손이나 처짐이 발생할 수 있다. 또한 리소그래피 공정 중에 발생하는 수소라디칼에 의한 부식이 일어나지 말아야 하며, EUV 파장의 흡수로 인해 상승하는 온도에 대해 열적 안정성이 담보되어야 한다. 특별하게 파손이나 처짐은 패턴의 전사 과정에서 이미지를 왜곡시킬 수 있으므로, 펠리클 박막의 기계적 강도를 유지하여 처짐이나 파손이 없는 완전한 평판 상태를 유지하는 것이 필요하다.
이를 위해 박막 자체에 적당한 장력(Tensile Stress)을 부여하거나 보강층의 추가 형성 등을 통하여 펠리클 박막의 왜곡을 방지하는 방법을 사용하게 되는데, 이러한 방법은 펠리클 제작 공정의 복잡화를 야기할 뿐만 아니라, 보강층의 첨가로 인해 펠리클 박막의 투과적 특성이 저하되는 문제점이 발생하는 등 극자외선 리소그래피를 위한 펠리클 개발에 어려움이 많은 실정이다. 따라서 멤브레인 형태의 펠리클을 사용하지 않고서도 미세입자나 먼지가 마스크에 부착되지 않도록 하는 새로운 형태의 리소그래피 장치 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 리소그래피용 광원이 배치된 챔버에 전자층으로 이루어진 전기적 포텐셜 배리어를 설치함으로써 챔버에 존재하는 먼지 또는 미세입자가 마스크로 이동하지 못하게 하는, 즉 멤브레인 형태의 펠리클을 사용하지 않는 리소그래피 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 입자 이동 차단 장치의 일 실시예는 내부에 수용부가 형성되어 있는 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부에 설치되상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일 실시예는 리소그래피용 광원이 배치되는 광원부 챔버; 상기 리소그래피용 광원에 의해 발생된 광이 조사되는 마스크가 배치되는 마스크부 챔버; 상기 광원부 챔버와 상기 마스크부 챔버를 연결시키며, 상기 리소그래피용 광원에서 발생된 광이 진행하는 연결부; 및 상기 연결부, 상기 연결부에 인접한 상기 광원부 챔버 및 상기 연결부에 인접한 상기 마스크부 챔버 중 적어도 하나에 설치되어, 상기 광원부 챔버에 위치하는 입자가 상기 마스크부 챔버로 이동하는 것을 방지하는 배리어 모듈;을 포함하며, 상기 배리어 모듈은 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어이다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 배리어 모듈은 상기 연결부에 인접한 상기 광원부 챔버 내에 설치된다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 마스크부 챔버 내에 설치되어, 상기 마스크부 챔버 내에 배치된 상기 마스크로 입자가 이동하는 것을 방지하는 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어인 추가 배리어 모듈을 더 포함한다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 마스크부 챔버에는 외부와 연통되는 적어도 하나의 개구부가 형성되어 있으며, 상기 개구부 주변에 설치되어, 외부로부터 상기 개구부를 통해 상기 마스크부 챔버로 입자가 유입되는 것을 방지하는 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어인 보조 배리어 모듈을 더 포함한다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 배리어 모듈은, 일측에 설치되는 전자빔 발생부; 및 타측에 설치되며, 상기 전자빔 발생부에서 발생된 전자빔을 수광하는 전자빔 수광부;를 포함한다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 배리어 모듈 주변에 설치되어, 입자를 포획하는 입자 포획 모듈;을 더 포함한다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 입자 포획 모듈은 상기 배리어 모듈을 기준으로 상기 광원이 배치된 영역 및 상기 배리어 모듈을 기준으로 상기 광원이 배치된 영역과 대향되는 영역 중 적어도 하나에 설치된다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 입자 포획 모듈은 정전 트랩(Electrostatic Trap)이다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 입자는 먼지 및 공정 중에 발생하는 미세입자이다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 입자는 먼지 및 Sn 파티클이다.
본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 리소그래피용 광원은 EUV(Extreme Ultraviolet) 광원이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 리소그래피용 광원이 설치되어 있는 챔버와 마스크가 배치된 챔버 사이에 전자빔으로 이루어진 포텐셜 배리어를 설치함으로써, 리소그래피용 광원이 설치된 측에 위치하는 먼지 또는 공정 중에 발생하는 미세입자가 마스크가 배치된 챔버로 이동하는 것이 차단되므로, 펠리클을 사용하지 않는 리소그래피 장치 구현이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 장치에 대한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명은 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어로 구성된 배리어 모듈을 이용하여 리소그래피용 광원이나 리소그래피 공정 중에 발생하는 미세입자 또는 먼지와 같은 여러 형태의 입자가 마스크로 이동하는 것을 차단하기 위한 리소그래피 장치에 관한 것으로, 특히, 먼지 또는 공정 중에 발생하는 미세입자와 같은 입자가 배리어 모듈과 물리적인 충돌에 의해 이동이 차단되는 것이 아니라 전기적 포텐셜 배리어에 의해 이동이 차단되도록 하는 것이다. 본 명세서에서 물리적 배리어는 주로 물리적인 충돌에 의해 입자의 이동을 차단하는 배리어로, 실질적인 형상이 존재하는 배리어를 의미하며, 전기적 포텐셜 배리어는 물리적인 충돌이 아닌 예컨대 쿨롱 포스(Coulomb force) 등에 의해 입자의 이동을 차단하는 배리어를 의미한다. 이때 배리어 모듈은 일정 영역을 다른 영역과 구분하면서 입자를 차단하는 다양한 형태의 전기적 포텐셜 배리어가 될 수 있으며, 예컨대 복수의 전자빔이 소정의 간격으로 배열된 형태일 수 있다. 이를 위해 배리어 모듈은 전자빔 발생부와 전자빔 발광부에서 발생부에서 발생된 전자빔을 수광하는 전자밤 수광부로 구성될 수 있다.
이러한 리소그래피 장치는 리소그래피 광원에 위치하는 영역에 존재하는 먼지나 Sn 파티클과 같은 입자가 마스크로 이동하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 EUV 리소그래피 장치에서 펠리클을 사용하지 않는 것이 가능하게 된다. 이하에서는 본 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도면과 함께 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 장치에 대한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일 실시예(100)는 광원부 챔버(110), 마스크부 챔버(115), 연결부(113), 배리어 모듈(120a), 추가 배리어 모듈(120b), 보조 배리어 모듈(미도시) 및 입자 포획 모듈(140)을 구비한다.
광원부 챔버(110)는 내부에 수용부가 형성되어 있으며, 광원부 챔버(110) 내부에는 리소그래피용 광원(150)이 배치된다. 광원부 챔버(110) 내부는 진공 펌프(미도시)에 의해 배기되어 진공으로 유지될 수 있다. 리소그래피용 광원(150)은 EUV(Extreme Ultraviolet) 광원이 이용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, EUV 광원보다 더 짧은 파장의 광원이 이용될 수 있다.
마스크부 챔버(115)는 내부에 수용부가 형성되어 있으며, 마스크부 챔버(115) 내부에는 마스크(135)가 배치되어, 리소그래피용 광원(150)에서 발생된 광이 마스크(135)에 조시된다. 그리고 마스크(135)에 조사된 광은 웨이퍼(130)에 조사된다. 웨이퍼(130) 상에는 포토레지스트가 도포되어 있을 수 있다. 마스크부 챔버(115) 내부는 진공 펌프(미도시)에 의해 배기되어 진공으로 유지될 수 있다. 마스크부 챔버(115)에는 외부와 연통되는 개구부(미도시)가 적어도 하나 형성될 수 있다. 예컨대, 마스크부 챔버(115)에는 진공 펌프와 연결되는 배기구 형태의 개구부가 형성될 수도 있고, 웨이퍼(130)가 반입 및 반출되도록 하는 웨이퍼 출입구 형태의 개구부가 형성될 수도 있다. 리소그래피용 광원(150)에서 발생된 광이 마스크(135)에 도달하도록 마스크부 챔버(115) 내부에는 렌즈(미도시)가 설치될 수 있다. 또한, 마스크(135)에 조사된 광이 웨이퍼(130)에 조사될 수 있도록하는 렌즈(미도시)가 마스크부 챔버(115) 내에 설치될 수 있다. 이때 렌즈는 복수 개 설치될 수도 있다. 마스크(135) 상에는 필요에 따라 펠리클이 형성될 수 있다.
연결부(113)는 광원부 챔버(110)와 마스크부 챔버(115)를 연결시키며, 리소그래피용 광원(150)에서 발생된 광이 광원부 챔버(110)로부터 마스크부 챔버(115)로 진행되도록 한다. 도 1에서는 연결부(113)가 광원부 챔버(110)와 마스크부 챔버(115)를 연결시키는 통로 형태로만 표현되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 연결부(113)는 광원부 챔버(110)와 마스크부 챔버(115)를 연결시키고, 리소그래피용 광원(150)에서 발생된 광을 마스크부 챔버(115)로 진행시킬 수 있도록 하는 중간 챔버 형태일 수도 있고, 이때 중간 챔버 내에는 다양한 렌즈가 구비되어 리소그래피용 광원(150)에서 발생된 광을 마스크부 챔버(115)로 진행되도록 할 수 있다.
배리어 모듈(120a)은 광원부 챔버(110)에 존재하는 먼지 또는 Sn 파티클과 같은 입자가 마스크부 챔버(115)로 이동하는 것을 방지하기 위한 것이다. 도 1에서는 배리어 모듈이(120a)이 연결부(113)와 인접한 광원부 챔버(110) 내부에 설치된 형태로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않으며, 배리어 모듈(120a)은 연결부(113) 내부에 설치될 수도 있고, 연결부(113)와 인접한 마스크부 챔버(115) 내부에 설치될 수도 있다. 또한, 배리어 모듈(120a)은 복수개 설치될 수 있으며, 연결부(113), 광원부 챔버(110), 마스크부 챔버(115) 모두에 설치될 수도 있다.
배리어 모듈(120a)은 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어로 구성된다. 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이, 전자빔(125a)이 배리어 모듈(120a)로 이용될 수 있으며, 일차원적인 하전입자 발생 장치에 의하여 형성된 전자빔(125a)이 이용될 수 있다. 이때 전자빔(125a)은 복수개가 일정 간격으로 나란히 배열될 수 있다. 전자빔(125a)은 전자빔 발생부(122a)에서 발생하여 광원부 챔버(110) 내부로 입사되며, 전자빔 수광부(124a)로 수광된다. 전자빔(125a)의 개수, 간격, 배열 형태, 전자빔 에너지 등은 입자의 이동을 방지하기 위해 최적화된 수치로 적용될 수 있다. 또한, 도 1에는 복수의 전자빔(125a)이 동일한 평면에 배치되는 형태로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 복수의 전자빔이 서로 다른 평면에 배치되거나, 2개의 층 이상으로 배치될 수도 있다.
이와 같이 복수의 전자빔(125a)에 의해 광원부 챔버(110)에 존재하는 먼지 또는 Sn 파티클과 같은 입자는 마스크부 챔버(115)으로의 이동이 차단된다. 광원부 챔버(110)에 존재하는 먼지 또는 Sn 파티클과 같은 입자가 음(-)의 전하를 띠고 있는 경우 복수의 전자빔(125a)으로 구성된 배리어 모듈(120a)의 전기적 포텐셜 배리어에 의해 전자빔(125a)을 통과하여 마스크부 챔버(115)로 이동하는 것이 억제된다. 그리고 광원부 챔버(110)에 존재하는 먼지 또는 Sn 파티클과 같은 입자가 양(+)의 전하를 띠거나 전하를 띠고 있지 않다고 하더라도 복수의 전자빔(125a)으로 구성된 배리어 모듈(120a) 근처로 이동하게 되면 전자빔(125a)에 의해 음(-)의 전하를 띠게 되므로, 배리어 모듈(120a)의 전기적 포텐셜 배리어에 의해 전자빔(125a)을 통과하여 마스크부 챔버(115)로 이동하는 것이 억제된다.
추가 배리어 모듈(120b)은 마스크부 챔버(115) 내에 설치되어, 마스크부 챔버(115) 내에 존재하는 먼지 또는 Sn 파티클과 같은 입자가 마스크(135)로 이동하는 것을 방지한다. 추가 배리어 모듈(120b)은 배리어 모듈(120a)와 같이 복수의 전자빔(125b)으로 구성될 수 있으며, 복수의 전자빔(125b)은 전자빔 발생부(122b)에서 발생하여 마스크부 챔버(115) 내부로 입사되며, 전자빔 수광부(124b)로 수광된다.
보조 배리어 모듈(미도시)은 마스크부 챔버(115)에 형성되어 있는 외부와 연통되는 개구부(배기구, 웨이퍼 출입구 등) 주변에 설치되어, 외부로부터 마스크부 챔버(115) 내로 먼지 또는 미세입자가 유입되는 것을 방지한다. 보조 배리어 모듈의 구성은 추가 배리어 모듈의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
입자 포획 모듈(140)은 배리어 모듈(120a) 주변에 설치되어 광원부 챔버(110) 내의 입자를 포획한다. 입자 포획 모듈(140)은 배리어 모듈(120a) 주변에 설치될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 배리어 모듈(120a)을 기준으로 리소그래피용 광원(150)이 배치되어 있는 영역에 설치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 입자 포획 모듈(140)은 배리어 모듈(120a)을 기준으로 리소그래피용 광원(150)이 배치된 영역과 대향되는 영역에 설치될 수 있다. 또한, 입자 포획 모듈(140)은 배리어 모듈(120a)을 기준으로 리소그래피용 광원(150)이 배치된 영역과 대향되는 영역 모두에 설치될 수도 있다. 이와 같이, 입자 포획 모듈(140)이 도 1에 도시된 바와 같이 배리어 모듈(120a)을 기준으로 리소그래피용 광원(150)이 배치된 영역에 설치되어 광원부 챔버(110) 내의 입자를 포획할 수도 있으며, 배리어 모듈(120a)을 기준으로 리소그래피용 광원(150)이 배치된 영역과 대향되는 영역에 설치되어, 배리어 모듈(120a)을 통과한 일부 입자를 포획함으로써, 마스크(135)에 입자가 도달하는 것을 방지할 수도 있다.
입자 포획 모듈(140)은 정전 트랩(Electrostatic Trap)일 수 있다. 본 실시예의 경우, 전자빔(125a)으로 구성된 배리어 모듈(120a)에 의해 음(-)의 전하로 대전된 입자를 포획하기 위해 정전 트랩의 일측은 접지하고 일측에는 양(+)의 전압을 인가할 수 있다. 이를 통해 정전 트랩은 보다 용이하게 광원부 챔버(110) 내의 입자를 포획할 수 있다. 이와 같이 입자 포획 모듈(140)이 설치되면, 광원부 챔버(110) 내의 입자가 입자 포획 모듈(140)에 의해 제거될 수 있어, 마스크(135)에 입자가 도달하는 것이 방지될 수 있게 된다. 특히, 배리어 모듈(120a)을 기준으로 리소그래피용 광원(150)이 배치된 영역과 대향되는 영역에 입자 포획 모듈(140)이 설치될 때, 입자 포획 모듈(140)이 양(+)의 전압이 인가된 정전 트랩인 경우 전자빔(125a)으로 구성된 배리어 모듈(120a)에 의해 음(-)의 전하로 대전된 입자가 배리어 모듈(120a)을 통과하더라도 입자 포획 모듈(140)에 포획되므로, 마스크(135)에 입자가 도달하는 것이 더욱 방지된다.
또한, 도 1에서는 배리어 모듈(120a) 주변에 입자 포획 모듈(140)이 설치되어 있는 경우에 대해서만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 입자 포획 모듈(140)은 추가 배리어 모듈(120b) 및/또는 보조 배리어 모듈 주변에도 설치될 수 있으며, 이때 설치되는 입자 포획 모듈(140)은 배리어 모듈(120a) 주변에 설치되는 것과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
즉, 본 실시예와 같이 리소그래피 장치(100)에 배리어 모듈(120a)이 구성되면, 광원부 챔버(110)측에 존재하는 먼지 또는 Sn 파티클과 같은 입자가 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어에 의해 마스크부 챔버(115)로 이동하는 것이 차단되므로, 리소그래피 과정에서 마스크(135)에 먼지가 묻는 것이 방지된다. 이에 따라 본 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에는 펠리클이 필요하지 않게 되어, 펠리클 제조를 위한 복잡한 과정이 생략될 수 있다. 또한, 펠리클과 달리 배리어 모듈(120a)은 반영구적으로 사용이 가능하므로 리소그래피 공정에 소요되는 비용이 감소하게 된다.
또한, 상술한 바와 같이 전기적 포텐셜 배리어를 이용하여 입자의 이동을 차단하는 장치는 리소그래피 장치 뿐만 아니라, 기판에 파티클이 부착되는 것이 문제가 되는 증착 및 식각 공정 등을 수행하는 다양한 형태의 진공 처리 챔버가 이용되는 장치에도 적용될 수 있음은 물론이다. 또한 본 명세서에서의 입자는 먼지, 다양한 형태의 미세입자, 공정 중 발생하는 입자 또는 파티클 등을 포함한 다양한 형태의 입자를 모두 포함하는 개념이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (11)

  1. 리소그래피용 광원이 배치되는 광원부 챔버;
    상기 리소그래피용 광원에 의해 발생된 광이 조사되는 마스크가 배치되는 마스크부 챔버;
    상기 광원부 챔버와 상기 마스크부 챔버를 연결시키며, 상기 리소그래피용 광원에서 발생된 광이 진행하는 연결부; 및
    상기 연결부, 상기 연결부에 인접한 상기 광원부 챔버 및 상기 연결부에 인접한 상기 마스크부 챔버 중 적어도 하나에 설치되어, 상기 광원부 챔버에 위치하는 입자가 상기 마스크부 챔버로 이동하는 것을 방지하는 배리어 모듈;을 포함하며,
    상기 배리어 모듈은 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배리어 모듈은 상기 연결부에 인접한 상기 광원부 챔버 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스크부 챔버 내에 설치되어, 상기 마스크부 챔버 내에 배치된 상기 마스크로 입자가 이동하는 것을 방지하는 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어인 추가 배리어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스크부 챔버에는 외부와 연통되는 적어도 하나의 개구부가 형성되어 있으며,
    상기 개구부 주변에 설치되어, 외부로부터 상기 개구부를 통해 상기 마스크부 챔버로 입자가 유입되는 것을 방지하는 물리적 배리어가 아닌 전기적 포텐셜 배리어인 보조 배리어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 모듈은,
    일측에 설치되는 전자빔 발생부; 및
    타측에 설치되며, 상기 전자빔 발생부에서 발생된 전자빔을 수광하는 전자빔 수광부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 모듈 주변에 설치되어, 입자를 포획하는 입자 포획 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입자 포획 모듈은 상기 배리어 모듈을 기준으로 상기 광원이 배치된 영역 및 상기 배리어 모듈을 기준으로 상기 광원이 배치된 영역과 대향되는 영역 중 적어도 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 입자 포획 모듈은 정전 트랩(Electrostatic Trap)인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자는 먼지 및 공정 중에 발생하는 미세입자인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 입자는 먼지 및 Sn 파티클인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피용 광원은 EUV(Extreme Ultraviolet) 광원인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
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