KR100856103B1 - 방사선 시스템 및 리소그래피 장치 - Google Patents

방사선 시스템 및 리소그래피 장치 Download PDF

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Abstract

방사선 빔을 생성하는 방사선 시스템이 개시된다. 상기 방사선 시스템은 EUV 방사선을 생성하는 펄스화된 EUV 소스, 및 상기 EUV 소스로부터 스펙트럼 범위의 EUV 방사선 빔을 선택적으로 통과시키는 상기 EUV 소스의 정면에 장착된 스펙트럼 필터를 포함한다. 상기 EUV 소스로부터 이동하는 데브리가 상기 스펙트럼 필터에 충돌하는 것을 방지하기 위해, 상기 스펙트럼 필터는 상기 펄스화된 EUV 소스와 동기적으로 이동되도록 구성된 가동 마운트 상에 장착된다. 따라서, 상기 스펙트럼 필터는 데브리에 의한 오염으로부터 실질적으로 자유롭게 유지된다.

Description

방사선 시스템 및 리소그래피 장치{RADIATION SYSTEM AND LITHOGRAPHIC APPARATUS}
이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 도면;
도 4는 측면에서 바라본 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 도면;
도 5는 제 2 실시예의 특정 작동 방법을 도시하는 도면; 및
도 6은 도 5에 도시된 특정 작동 방법을 수행하는 대안적인 실시예를 도시하는 도면이다.
본 발명은 방사선 시스템 및 방사선 시스템을 포함하는 리소그래피 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 EUV 방사선을 생성하는 펄스화된 EUV 소스를 포함하는 방사선 빔을 생성하는 방사선 시스템에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판상에, 통상적으로는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)상의 (예를 들어, 1개 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는, 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
EUV 방사선 이외에도, EUV 리소그래피에 사용되는 방사선 소스는 리소그래피 공정이 수행되는 작업 환경과 광학기기에 유해한 오염 물질을 생성한다. 이는 특히 레이저 유도 플라즈마(laser induced plasma)를 통해 작동하는 EUV 소스의 경우에 그러하다. 그러므로, EUV 리소그래피에서는 EUV 소스로부터 오는 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 배치된 광학 시스템의 오염을 제한하고자 하는 요구가 존재 한다. 더욱이, 방사선 소스, 특히 EUV 방사선을 컨디셔닝하고 상기 빔을 기판 상으로 투영하는데 각각 사용되는 조명시스템 및 투영 시스템 하류의 광학 경로에서 바람직하게 제외된 추가 방사선이 생성될 수 있기 때문에, EUV 소스로부터 오는 방사선에 스펙트럼 필터링을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. EUV 방사선 빔을 스펙트럼 필터링(spectrally filtering)하기 위해, 이러한 필터 기능을 제공할 수 있는 다양한 물질들이 알려져 있으나, EUV 소스로부터 이동하는(traveling) 데브리(debris)로 인해 광학 경로 내의 이러한 물질의 위치설정이 문제가 될 수 있다.
생성된 EUV 빔에 대해 스펙트럼 필터를 제공하면서, 데브리로부터 상기 필터를 깨끗하게 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 펄스화된 EUV 소스에 대해 방사선 빔을 스펙트럼 필터링하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 생성하는 방사선 시스템이 제공된다. 상기 방사선 시스템은 EUV 방사선을 생성하는 펄스화된 EUV 소스, 및 상기 EUV 소스로부터 스펙트럼 범위의 EUV 방사선 빔을 선택적으로 통과하도록 상기 EUV 소스의 정면에 장착된 스펙트럼 필터를 포함한다. 상기 스펙트럼 필터는 상기 펄스화된 EUV 소스와 동기적으로 이동되도록 구성된 가동 마운트(movable mount) 상에 장착된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 스펙트럼 필터링하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 펄스화된 EUV 소스로 EUV 방사선을 생성하는 단계, 상기 EUV 소스의 정면에 장착된 스펙트럼 필터를 통해 상기 EUV 소스로부터 스펙트럼 범위의 EUV 방사선 빔을 선택적으로 통과시키는 단계, 및 상기 EUV 소스로부터 이동하는 데브리가 상기 스펙트럼 필터에 충돌(impact)하는 것을 방지하기 위해, 상기 펄스화된 EUV 소스와 동기적으로 상기 스펙트럼 필터를 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치가 제공된다. 상기 장치는 방사선 빔을 생성하는 방사선 시스템을 포함한다. 상기 방사선 시스템은 EUV 방사선을 생성하는 펄스화된 EUV 소스, 및 상기 EUV 소스로부터 스펙트럼 범위의 EUV 방사선 빔을 선택적으로 통과시키는 EUV 소스의 정면에 장착된 스펙트럼 필터를 포함한다. 또한, 상기 장치는 상기 방사선 빔을 패터닝하는 패터닝 디바이스, 패터닝된 방사선 빔을 기판 상으로 투영하는 투영 시스템을 포함한다. 상기 스펙트럼 필터는 펄스화된 EUV 소스와 동기적으로 이동될 수 있도록 구성된 가동 마운트 상에 장착된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는: 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함) 상에 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하여 이루어진다.
조명 시스템은, 방사선의 지향, 성형 또는 제어를 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 여하한의 타입의 광학 구성요소들, 또는 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소를 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스의 무게를 지지, 즉 견딘다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 여타의 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 여타의 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동될 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 어떠한 용어의 사용도 "패터닝 디바이스"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크와 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템들 또는 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어인 동의어로도 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크를 채 택하는) 반사형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성될 수도 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체(예를 들어, 물)에 의해 기판의 전체 또는 부분이 덮일 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 해당 기술 분야에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 담가져야 한다는 것을 의미하는 것이 아니라, 그보다는 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 위치된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(S0)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은, 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램 프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터 및 콘덴서와 같이 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 일루미네이터는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA))상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예컨대, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치센서(IF1)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설 정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단지 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들이 지정된 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려져 있다). 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
서술된 장치는 다음과 같은 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그런 후, 기판 테이블(WT)은 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동 적 노광(single dynamic exposure)). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 이미지 반전 특성 및 확대(축소)에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들이 채용될 수 있다.
본 발명에 따른 방사선 시스템(1)의 제 1 실시예가 도 2에 도시된다. 통상적으로, 방사선 시스템(1)은 주석 또는 Xe 소스와 같은 레이저 유도 플라스마 소스(2)를 포함하나, 다른 소스들도 가능하다. 도 2에 도시된 소스(2)는, 통상적으로 EUV 방사선이 상기 소스(2)로부터 이동하는 데브리(4)와 연계하여 주기적으로 생성 되도록 펄스화된 방식으로 작동된다. 통상적인 작동 주파수는 수(십) kHz의 범위 내에 있다. 예를 들어 파장 범위가 10 내지 20nm인 EUV 방사선(3)을 선택적으로 통과시키는 소스(2)의 필터링 목적을 위해, 스펙트럼 필터(5)가 EUV 소스(2)의 정면에 장착된다.
이러한 스펙트럼 필터를 제공하는 통상적인 물질은 Zr/Si 다층 필터 또는 Zr/Nb 다층 필터를 포함할 수 있다.
스펙트럼 필터(5)는 소스(2)로부터 떨어진 회전 디스크(5) 상에 장착된다. 상기 디스크는 적절한 구동 수단, 특히 모터(8)에 의해 축(7)을 중심으로 회전된다.
광속 및 데브리의 평균 속도에 기초한 적절한 거리를 선택함으로써, 소스(2)로부터 이동하는 데브리(4)가 소스(2)로부터 발생된 EUV 방사선(3)으로부터 분리될 수 있다. 회전 디스크(6)는 이동하는 데브리(4)가 스펙트럼 필터(5)에 충돌하는 것을 방지하기 위해, 펄스화된 EUV 소스(2)와 동기적으로 이동된다. 본 명세서에서 "동기적"이라는 용어는, 상기 디스크가 펄스화된 EUV 소스(2)와 동일한 작동 주파수를 갖는 것을 나타내거나, 대안적으로 상기 디스크가 더 높은 주파수 오더(order)로서 펄스화된 레이저 소스 주파수에 매치(match)되는 작동 주파수를 갖는 것을 나타낸다. 이러한 방식으로, 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter: 5)는 데브리(4)로부터 항상 자유롭게 유지될 수 있다. 도 2의 실시예에서 상기 디스크(6)는 개방된 구조를 갖는다.
대안예로서, 도 3의 실시예에 예시된 회전 디스크(8)는 방사선 시스템(1)에 클로저(closure)를 제공하기 위해 중실(solid)이다. 이는 도 4에 더 상세히 예시되어 있으며, 그로부터 EUV 방사선 소스(2)와 버퍼 가스 압력 소스(10) 사이에 압력 배리어를 제공하기 위해 방사선 시스템이 디스크(9)에 의해 격실화(compartment)되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 플라즈마 소스(2)는 상기 디스크(9)에 의해 분리된 섹션(14) 내의 압력 체계(pressure regime)와 독립적인 진공 압력 섹션(11)에서 작동될 수 있다. 따라서, 상기 소스(2)는 진공 압력에서 작동될 수 있다. 상기 소스와 회전 디스크(9) 사이에는 데브리 완화 수단, 특히 포일 트랩(foil trap: 12)이 존재할 수 있다. 이는 EUV 소스에 의해 생성된 광의 방향에 대해 대체로 평행하게 정렬된 많은 수의 조밀하게 패킹된 포일(closely packed foil)을 이용하는 디바이스이다.
마이크로-입자, 나노-입자 및 이온과 같은 오염물 데브리(4)는 포일 플레이트(도시되지 않음)에 의해 제공된 벽들 내에 포획될 수 있다. 따라서, 포일 트랩(12)은 상기 소스로부터 오염 물질을 포획하는 오염 배리어로서 기능한다. 압력 배리어로서 기능하는 디스크(9)에 대해 진공 압력 섹션(11) 내의 포일 트랩(12) 및 소스(2)에 대향하는 섹션(14)에서, 버퍼 압력 소스(10)는 포일 트랩(12)에 의해 또한 회전 디스크(9) 배치에 의해 멈춰지지 않은 잔여 오염을 멈출 수 있다.
통상적으로, 이는 낮은 압력에서 버퍼 가스 유동(13)에 의해 포획될 수 있는 이온형 오염일 수 있다. 이 버퍼 가스 작동된 데브리 완화 섹션(14) 옆의 섹션에는, 상기 EUV 소스로부터 EUV 방사선을 수집하고, 상기 EUV 방사선을 일루미네이터 및/또는 투영 광학기기에 의해 하류에서 추가로 컨디셔닝된 빔 안으로 포커스하도 록 기능하는 콜렉터(15)가 존재할 수 있다. 따라서, 상기 콜렉터는 상기 EUV 소스(2)로부터 또 다른 EUV 광학기기로 상기 EUV 방사선을 수렴(converge)시킨다. 이러한 콜렉터 요소(15)는 중심 축 방향을 따라 원통 대칭일 수 있으며, 실질적으로 1 내지 7cm 사이의 범위의 거리로 스택(stack)된 동심적으로 곡선화된(concentrically curved) 조개형 반사 표면을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이는 다층 수직 입사형(multilayer normal incidence type)으로 구성될 수 있다.
작동 시, 본 발명에 따른 방사선 빔(3)을 스펙트럼 필터링하는 방법은 소스(2)로부터 이동하는 데브리(4)와 연계하여 EUV 방사선을 생성하는 펄스화된 EUV 소스(2)를 제공하는 단계; 상기 EUV 소스(2)로부터 스펙트럼 범위의 EUV 방사선 빔(3)을 선택적으로 통과시키는 스펙트럼 필터(5)를 상기 EUV 소스의 정면에 장착하는 단계; 및 이동하는 데브리(4)가 상기 스펙트럼 필터(5)에 충돌하는 것을 방지하기 위해, 상기 펄스화된 EUV 소스(2)와 동기적으로 상기 스펙트럼 필터(5)를 이동시키는 단계를 포함한다.
도 5는 도 3에 도시된 제 2 실시예의 특정 작동 방법을 도시한다. 실제로, 대안적으로 또는 추가적으로, 회전 디스크(9)는 도 4에 나타낸 섹션(16)에서 작동될 수 있다. 통상적으로, 이 섹션(16)에서 EUV 방사선은 도 6에 도시된 바와 같은 중간 포커스(intermediate focus)를 통과한다. 따라서, 회전 디스크(9)는 EUV 광을 선택적으로 차단하는 셔터로서 기능할 수 있다. 이 실시예에서 콜렉터(15)는 셔터(9)와 EUV 소스(2) 사이에 위치된다. 중간 포커스 위치에서는 유익하게도 회전 디스크(9)의 직경이 매우 작을 수 있으므로, 따라서 다른 위치들에서보다 더 빠르 게 회전하게 될 수 있다.
따라서, 셔터(9)는 도 1에 도시된 EUV 리소그래피 장치의 하류 광학기기(도시되지 않음) 안으로 광을 선택적으로 투과하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 처리 단계들 사이에, 예를 들어 리소그래피 장치가 실제로는 기판으로 이미지를 전사하지 않지만, 예를 들어 기판을 핸들링하거나 레티클을 변경하는 중간 단계(phase)에 있는 시간에, EUV 소스(2)는 펄스화된 방식으로 계속 진행될 수 있음에 따라, 콜렉터(15)의 온도를 안정되게 유지시킬 수 있다. 따라서, 콜렉터(15)의 온도 변동이 방지될 수 있으며, EUV 방사선 시스템(1)의 효율성이 증가될 수 있다. 또한, 상기 소스의 수명이 향상되고 다른 하류 광학기기 상의 부하가 감소된다.
따라서, 작동 시에 도 5의 실시예는 EUV 소스에 의해 가열된 콜렉터(15)를 유지하는 동안에, EUV 방사선 빔(3)을 차단하는데 사용된다. 보다 상세하게는, 도 5a는 회전 스펙트럼 필터의 통과 모드를 나타낸다. 이 모드에서, 스펙트럼 필터는 펄스화된 레이저 소스(2)의 온-주기(on-period)와 동기적으로 이동되므로, 스펙트럼 필터(5)는 펄스화된 소스(2)로부터 오는 방사선을 '만난다'. 도 5b에서, EUV 방사선 빔(3)은 중실의 디스크(9)에 의해 형성된 셔터에 의해 차단된다. 이는, 예를 들어 펄스화된 소스(2)의 펄스들에 짧은 지연을 도입하여, 펄스화된 소스(2)로 회전 스펙트럼 필터(5)를 비-동기화(de-synchronizing)함으로써 제공될 수 있다. 이 모드에서, 스펙트럼 필터는 펄스화된 레이저 소스(2)의 오프-주기(off-period)와 동기적으로 이동되므로, 스펙트럼 필터(5)는 펄스화된 소스(2)로부터 오는 방사선을 '만나지' 않음에 따라, 디스크(9)는 EUV 방사선을 차단한다.
본 발명에 따른 구성에 의해, 스펙트럼 필터는 데브리의 존재 없이 EUV 방사선이 통과하는 때에만 선택적으로 사용될 수 있다. 그러므로, 스펙트럼 필터는 EUV 방사선보다 더 느린 성질로 인해 존재하는 오염물 데브리 입자들의 충돌 시간(impact time)에는 멀리 이동된다. US 4408338호는 생성된 전자기 방사선 및 데브리의 속도차에 따라 데브리를 선택적으로 포획하는 회전 디스크 구성물을 개시한다. 하지만, 이 공보는 EUV 필터의 배치를 언급하지 않을 뿐만 아니라, 데브리로부터 이 필터를 보호할 필요성도 언급하지 않고 있다.
도 6은 특정 작동 방법을 수행하는 대안적인 실시예를 도시한다. 이 실시예의 실시형태는 다음과 같이 특성화될 수 있다:
- 방사선 빔을 생성하는 방사선 시스템은: 소스로부터 이동하는 데브리와 연계하여 EUV 방사선을 생성하는 펄스화된 EUV 소스; 상기 EUV 소스로부터 EUV 방사선을 수집하는 콜렉터; 및 상기 EUV 빔을 선택적으로 차단하는 셔터를 포함하고; 상기 콜렉터는 상기 셔터와 상기 EUV 소스 사이에 위치된다.
- 방사선 빔을 생성하는 방사선 시스템은: 소스로부터 이동하는 데브리와 연계하여 EUV 방사선을 생성하는 펄스화된 EUV 소스; 상기 EUV 소스로부터 EUV 방사선을 수집하는 콜렉터; 상기 콜렉터로부터 EUV 방사선을 커플링 아웃(coupling out)하고 및/또는 대안적인 광 소스로부터 상기 콜렉터로 방사선을 커플링 인(coupling in)하는 틸트가능한 거울(tiltable mirror)을 포함하고; 상기 콜렉터는 상기 틸트가능한 거울과 상기 EUV 소스 사이에 위치된다.
- EUV 소스로부터 EUV 방사선을 수집하는 콜렉터를 온도 안정화하는 방법은: EUV 방사선을 생성하는 EUV 소스를 제공하는 단계; 상기 EUV 소스로부터 EUV 방사선을 수집하는 콜렉터를 제공하는 단계; 상기 EUV 소스로부터 생성된 EUV 빔을 선택적으로 차단하는 셔터를 제공하는 단계; 상기 셔터와 상기 EUV 소스 사이에 상기 콜렉터를 위치시키는 단계; 및 상기 EUV 소스에 의해 가열된 상기 콜렉터를 유지하는 동안에, 상기 EUV 방사선을 선택적으로 차단하는 단계를 포함한다.
- EUV 소스로부터 EUV 방사선을 수집하는 콜렉터를 온도 안정화하는 방법은: EUV 방사선을 생성하는 EUV 소스를 제공하는 단계; 상기 EUV 소스로부터 EUV 방사선을 수집하는 콜렉터를 제공하는 단계; 틸트가능한 거울을 제공하는 단계; 상기 거울과 상기 EUV 소스 사이에 상기 콜렉터를 위치시키는 단계; 및 가열된 콜렉터를 유지하는 동안에, 상기 콜렉터로부터의 EUV 방사선의 선택적인 아웃커플링(outcoupling) 및/또는 대안적인 광 소스로부터 상기 콜렉터로의 방사선의 인커플링(incoupling)을 위해 상기 거울을 틸트하는 단계를 포함한다.
특히, 도 6a에는 중간 포커스에 틸트가능한 거울(17), 특히 높은 그레이징 입사 반사율(grazing incidence reflectivity)을 갖는 거울이 배치된 정상 작동 모드가 도시되어 있다. 상기 거울이 중간 포커스에 존재하기 때문에, 상기 거울은 작게 유지될 수 있다.
도 6b에는 틸트가능한 거울(17)이 정상 작동 모드에 대해 틸트된 대안적인 작동이 예시되어 있다. 이 위치에서, 가열된 콜렉터를 유지하는 동안에, 대안적인 광 소스(18)로부터의 방사선이 콜렉터(15) 내에 커플링될 수 있다.
일 실시예에서, 거울(17)은 도 5에 예시된 회전 셔터 구성물(9)에 의해 제공 될 수 있다. 이는 회전 셔터 구성물을 이용하여, 대안적으로 EUV 소스(2) 또는 대안적인 광 소스(18)를 동기화하는 것과 연계하여 행해질 수 있다.
예시되지 않은 또 다른 실시예에서는 선택적으로, 가열된 콜렉터(15) 및 진행되는 EUV 소스(2)를 유지하기 위해 콜렉터(15)로부터의 EUV 방사선이 커플링 아웃될 수 있다.
본 명세서에서는, IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에서 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같이 여타의 응용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 여타의 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피에 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언 급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예컨대 임프린트 리소그래피(imprint lithography)에서도 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면, 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층 안으로 가압될 수 있으며, 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화(cure)된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 ㎚이거나 대략 이 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm의 범위인 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔도 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 나타낼 수 있다.
이상, 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명은 상기에 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체 (예컨대, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면, 하기에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, UV 소스로부터 이동하는 데브리가 스펙트럼 필터에 충돌하는 것을 방지하기 위해, 생성된 EUV 빔에 대해 스펙트럼 필터를 제공하는 방사선 시스템 및 펄스화된 EUV 소스에 대해 방사선 빔을 스펙트럼 필터링하는 방법이 제공된다.

Claims (21)

  1. 방사선 빔을 생성하는 방사선 시스템에 있어서,
    EUV 방사선을 생성하는 펄스화된 EUV 소스; 및
    상기 EUV 소스로부터 스펙트럼 범위의 EUV 방사선 빔을 선택적으로 통과시키는 상기 EUV 소스의 정면에 장착된 스펙트럼 필터를 포함하여 이루어지고,
    상기 소스로부터 이동하는 데브리가 상기 필터에 충돌하는 것을 방지하기 위해, 상기 스펙트럼 필터는 상기 펄스화된 EUV 소스와 동기적으로 이동되도록 구성된 가동 마운트(movable mount) 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스로부터 생성된 EUV 방사선과 상기 소스로부터 이동하는 데브리(debris)의 일시적 분리(temporal separation)를 제공하여 상기 데브리가 상기 스펙트럼 필터에 충돌하는 것을 방지하기 위해, 상기 스펙트럼 필터는 상기 소스로부터 떨어진 회전가능한 디스크 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전가능한 디스크는 상기 방사선 시스템에 클로저(closure)를 제공하도록 중실(solid)인 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    데브리를 포획하기 위해 상기 시스템 내에 압력을 생성하는 버퍼 가스 압력 소스를 더 포함하여 이루어지고, 상기 회전가능한 디스크는 압력 배리어(pressure barrier)를 제공하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압력 배리어는 상기 버퍼 가스 압력 소스와 상기 EUV 방사선 소스 사이에 배리어를 제공하는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 필터는 파장이 10 내지 20 nm 범위인 방사선을 선택적으로 통과시키는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 필터는 Zr/Si 다층 필터 또는 Zr/Nb 다층 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동 마운트는 상기 스펙트럼 필터를 상기 펄스화된 EUV 빔의 온-주기(on-period)와 동기화하도록 회전되는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    광을 선택적으로 투과하도록 구성된 셔터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 EUV 소스로부터 EUV 방사선을 수집하는 콜렉터를 더 포함하여 이루어지고, 상기 콜렉터는 상기 셔터와 상기 EUV 소스 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 셔터는 상기 콜렉터의 중간 포커스에 위치되는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 콜렉터는 원통이며, 실질적으로 2 내지 7 cm 사이의 범위의 거리로 스택(stack)된 동심적으로 곡선화된(concentrically curved) 반사 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 EUV 소스는 레이저 유도 플라즈마 소스 또는 방전 생성 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는 주석 또는 Xe를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 시스템.
  16. 방사선 빔을 스펙트럼 필터링하는 방법에 있어서,
    펄스화된 EUV 소스로 EUV 방사선을 생성하는 단계;
    상기 EUV 소스의 정면에 장착된 스펙트럼 필터를 통해 상기 EUV 소스로부터 스펙트럼 범위의 EUV 방사선 빔을 선택적으로 통과시키는 단계; 및
    상기 EUV 소스로부터 이동하는 데브리가 상기 스펙트럼 필터에 충돌하는 것을 방지하기 위해, 상기 펄스화된 EUV 소스와 동기적으로 상기 스펙트럼 필터를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 필터링 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    회전가능한 디스크를 제공하는 단계;
    상기 EUV 빔을 선택적으로 차단하거나 선택된 스펙트럼 범위의 상기 EUV 빔을 통과시키기 위해, 상기 회전가능한 디스크 상에 셔터 및 상기 스펙트럼 필터를 장착하는 단계;
    상기 EUV 소스로부터 EUV 방사선을 수집하는 콜렉터를 제공하는 단계; 및
    상기 콜렉터가 상기 EUV 소스에 의해 가열되는 동안에, 상기 EUV 방사선 빔을 차단하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 필터링 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 EUV 방사선 빔을 차단하는 단계는 상기 회전 스펙트럼 필터를 펄스화된 레이저 소스로 비-동기화(de-synchronizing)함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 필터링 방법.
  19. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 빔을 생성하는 방사선 시스템을 포함하여 이루어지고, 상기 방사선 시스템은 EUV 방사선을 생성하는 펄스화된 EUV 소스 및 상기 EUV 소스로부터 스펙트럼 범위의 EUV 방사선 빔을 선택적으로 통과시키는 상기 EUV 소스의 정면에 장착된 스펙트럼 필터를 포함하며;
    상기 방사선 빔을 패터닝하는 패터닝 디바이스; 및
    패터닝된 방사선 빔을 기판 상으로 투영하는 투영 시스템을 포함하여 이루어지고,
    상기 소스로부터 이동하는 데브리가 상기 필터에 충돌하는 것을 방지하기 위해, 상기 스펙트럼 필터는 상기 펄스화된 EUV 소스와 동기적으로 이동되도록 구성된 가동 마운트 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 소스로부터 생성된 EUV 방사선과 상기 소스로부터 이동하는 데브리의 일시적 분리를 제공하여 상기 데브리가 상기 스펙트럼 필터에 충돌하는 것을 방지하기 위해, 상기 스펙트럼 필터는 상기 소스로부터 떨어진 회전가능한 디스크 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 회전가능한 디스크는 상기 방사선 시스템에 클로저를 제공하도록 중실인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
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