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KR20110015660A - 방사 시스템, 방사선 콜렉터, 방사 빔 컨디셔닝 시스템, 방사 시스템용 스펙트럼 퓨리티 필터, 및 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법 - Google Patents

방사 시스템, 방사선 콜렉터, 방사 빔 컨디셔닝 시스템, 방사 시스템용 스펙트럼 퓨리티 필터, 및 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법 Download PDF

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KR20110015660A
KR20110015660A KR1020107029851A KR20107029851A KR20110015660A KR 20110015660 A KR20110015660 A KR 20110015660A KR 1020107029851 A KR1020107029851 A KR 1020107029851A KR 20107029851 A KR20107029851 A KR 20107029851A KR 20110015660 A KR20110015660 A KR 20110015660A
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South Korea
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wavelength
reflector
spectral purity
reflector array
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KR1020107029851A
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바딤 예브제너비치 바니너
보이 빌헬무스 페트루스 드
디셀동크 안토니우스 요하네스 요세푸스 반
에릭 뢰로프 룹스트라
슈트 얀 버나드 플레세무스 반
제라두스 휴버투스 페트루스 마리아 스윈켈스
Original Assignee
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Publication date
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Abstract

방사 시스템은 방사 빔을 생성하도록 구성된다. 방사 시스템은 챔버를 포함하며, 상기 챔버는, 방사선을 생성하도록 구성된 방사 소스, 방사 빔 방출 애퍼처, 및 상기 방사 소스에 의해 생성된 방사선을 수집하고 수집된 방사선을 상기 방사 빔 방출 애처퍼에 투과시키도록 구성되는 방사선 콜렉터를 포함한다. 상기 방사선 콜렉터는 상기 방사 빔 방출 애퍼처를 통해 방출되는 방사선의 스펙트럼 퓨리티를 향상시키도록 구성되는 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함한다. 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는, 베이스 기판, 및 상기 베이스 기판 상의 다층 스택을 포함하며, 상기 다층 스택은, 복수의 교번 층과, 상기 다층 스택의 상면에 위치되고, 제1 파장을 갖는 방사선이 제1 방향으로 반사될 수 있도록 하고 또한 제2 파장을 갖는 방사선이 제2 방향으로 반사될 수 있도록 구성되는 복수의 리세스를 포함하며, 상기 리세스는 횡단면에 있어서 대칭 프로파일을 갖도록 구성된다.

Description

방사 시스템, 방사선 콜렉터, 방사 빔 컨디셔닝 시스템, 방사 시스템용 스펙트럼 퓨리티 필터, 및 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법{RADIATION SYSTEM, RADIATION COLLECTOR, RADIATION BEAM CONDITIONING SYSTEM, SPECTRAL PURITY FILTER FOR A RADIATION SYSTEM AND METHOD OF FORMING A SPECTRAL PURITY FILTER}
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2008년 5월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 61/057,704의 이점을 주장하며, 이 특허 출원은 그 전체 내용이 본 명세서에 발명의 일부로서 원용되어 있다.
본 발명은 방사 시스템, 방사선 콜렉터, 방사 빔 컨디셔닝 시스템, 방사 시스템용 스펙트럼 퓨리티 필터, 및 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 위의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)로 이루어진 층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다.
리소그래피는 집적회로 및 기타 소자 및/또는 구조체의 제조에서 핵심적인 단계 중의 하나로서 폭넓게 인식되고 있다. 그러나, 리소그래피를 이용하여 이루어지는 특징부의 치수가 더욱 소형화됨에 따라, 리소그래피는 소형 집적회로 또는 기타 소자 및/또는 구조체가 제조될 수 있도록 하기 위한 더욱 중요한 요소가 되고 있다.
패턴 프린팅의 이론적인 근사치는 수식 (1)에 나타낸 바와 같이 해상도에 대한 Rayleigh 기준에 의해 제공될 수 있다:
Figure pct00001
여기서, λ는 사용된 방사선의 파장이며, NAps는 패턴을 인쇄하기 위해 사용되는 투영 시스템의 개구도이며, k1은 Rayleigh 상수로도 지칭되는 프로세스 종속 조정 계수이며, CD는 인쇄된 특징부의 특징 크기(또는 임계 치수)이다. 수식 (1)로부터, 특징부의 최소의 인쇄 가능한 크기의 감소는 3가지의 방법, 즉 노광 파장 λ를 짧게 하거나, 개구도 NAps를 증가시키거나, 또는 k1의 값을 증가시킴으로써 달성될 수 있다는 것을 알 수 있다.
노광 파장을 단축시키고 그에 따라 최소의 인쇄 가능한 크기를 감소시키기 위해, 극자외(EUV) 방사 소스를 이용하는 것이 제안되어 있다. EUV 방사 소스는 약 13 nm의 방사 파장을 출력하도록 구성된다. 그러므로, EUV 방사 소스는 소형 특징부 인쇄를 달성하기 위한 중요한 단계를 구성할 수 있다. 이러한 방사는 극자외 또는 소프트 x-레이로 불리워지며, 가능한 소스에는 예컨대 레이저 발생 플라즈마 소스, 방전 플라즈마 소스 또는 전자 축적 링(electron storage ring)으로부터의 싱크로트론 방사(synchrotron radiation)가 포함된다. 유용한 EUV 대역내 방사(in-band radiation)와 함께, EUV 방사 소스는 거의 동일한 바람직하지 않은(및 가끔은 더욱 바람직하지 않은) 대역외 적외선("IR") 및 DUV(deep ultraviolet) 방사선을 발생할 수도 있다.
노광을 위해 사용될 방사 빔에서 벗어난 비-EUV 방서선을 필터링하기 위해 스펙트럼 퓨리티 필터가 개발되어 있다. 그러나, 개발되어 있는 스펙트럼 퓨리티 필터는 높은 열적 부하를 견뎌낼 수 없고, 크기가 제한되며, 요구된 필터링을 제공하지 못할 수도 있다.
개량된 방사 시스템을 제공하는 것이 요망되며, 또한 리소그래피에 사용될 분광적으로 충분하게 순수한 방사 빔을 생성할 수 있는 방사 시스템을 제공하는 것이 요망되고 있다. 또한, 방사 빔에서 벗어난 원하지 않는 방사선의 경로를 변경함으로써 극자외(EUV) 방사선의 순수한 빔을 생성할 수 있는 견고한 방사 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따라, 제1 파장을 갖는 방사선을 제1 방향으로 반사하고 제2 파장을 갖는 방사선을 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 반사하도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공된다. 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는, 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상의 다층 스택을 포함한다. 상기 다층 스택은, 복수의 교번 층과, 상기 다층 스택의 상면에 위치되는 복수의 리세스를 포함한다. 상기 리세스는, 상기 제1 파장을 갖는 방사선이 제1 방향으로 반사될 수 있도록 하고 또한 상기 제2 파장을 갖는 방사선이 제2 방향으로 반사될 수 있도록 구성된다. 상기 리세스는 횡단면에 있어서 대칭 프로파일을 갖도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따라, 방사 빔을 생성하도록 구성된 방사 시스템이 제공된다. 상기 방사 시스템은 챔버를 포함하며, 상기 챔버는, 방사선을 생성하도록 구성된 방사 소스, 방사 빔 방출 애퍼처, 및 상기 방사 소스에 의해 생성된 방사선을 수집하고 수집된 방사선을 상기 방사 빔 방출 애처퍼에 투과시키도록 구성되는 방사선 콜렉터를 포함한다. 상기 방사선 콜렉터는 상기한 바와 같은 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함하고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 상기 방사 빔 방출 애퍼처를 통해 방출된 방사선의 스펙트럼 퓨리티를 향상시키도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따라, 극자외 방사선을 생성하도록 구성된 방사 소스에 의해 생성된 방사선을 수집하고 수집된 방사선을 방사 시스템의 중간 초점에 투과하도록 구성된 방사선 콜렉터가 제공된다. 상기 방사선 콜렉터는 상기한 바와 같은 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함하며, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 상기 극자외 방사선의 스펙트럼 퓨리티를 향상시키도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따라, 리소그래피 장치 내에서 방사 빔을 조절하도록 구성되고, 제1 반사기 어레이 및 제2 반사기 어레이를 포함하는 방사 빔 컨디셔닝 시스템이 제공된다. 상기 제1 반사기 어레이의 각각의 반사기는 방사선의 빔의 중간 초점으로부터의 방사선을 상기 제2 반사기 어레이 중의 하나의 반사기 상으로 지향시키도록 구성된다. 상기 제2 반사기 어레이의 반사기는 상기 방사 빔 컨디셔닝 시스템에 의해 제공될 컨디셔닝된 방사선의 빔 내로 방사선을 투영하도록 구성된다. 상기 제1 및 제2 반사기 중의 하나 이상의 반사기는, 제1 파장을 갖는 방사선을 제1 방향으로 반사하고, 제2 파장을 갖는 방사선을 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 반사하도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공된다. 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상의 다층 스택을 포함한다. 상기 다층 스택은, 복수의 교번 층과, 상기 다층 스택의 상면에 위치되는 복수의 리세스를 포함한다. 상기 리세스는, 상기 제1 파장을 갖는 방사선이 제1 방향으로 반사될 수 있도록 하고 또한 상기 제2 파장을 갖는 방사선이 제2 방향으로 반사될 수 있도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따라, 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 기판 상에 방사선 감응재의 층을 형성하는 단계, 상기 방사선 감응재 상에 방사선의 간섭 패턴을 노광하는 단계, 상기 기판 상에 패터닝된 마스크를 형성하기 위해 상기 방사선 감응재를 현상하는 단계, 텍스처된 표면(textured surface)을 형성하기 위해 마스크가 형성되도록 상기 기판의 표면을 에칭하는 단계, 및 복수의 교번 층을 포함하고, 극자외 방사선에 대해 반사성을 나타내도록 구성되는 다층 스택을 상기 텍스처된 표면 상에 제공하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직 입사 콜렉터(normal incidence collector) 및 방사 소스를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슈바르츠실트(Schwarzschild) 타입 수직 입사 콜렉터 및 방사 소스를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 1의 리소그래피 장치에 사용될 수 있는 스펙트럼 퓨리티 필터의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터를 이용하는 방사 빔 컨디셔닝 시스템의 구성을 예시하는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 구성의 변형예를 예시하는 도면이다.
도 8의 (a) 내지 (g)는 스펙트럼 퓨리티 필터의 형성 방법을 예시하는 도면이다.
도 9는 도 8의 (a) 내지 (g)에 예시된 방법에 사용하기 위한 간섭 패턴의 방사선을 타겟 상에 투영하는 시스템을 예시하는 도면이다.
이하에서는, 대응하는 도면 부호가 대응하는 구성요소를 나타내는 첨부의 개략 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 예시를 목적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는, 방사 빔(B)(예컨대, EUV 방사)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL); 패터닝 장치(예컨대, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 패터닝 장치를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체 또는 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT); 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 또한 기판을 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 장치(MA)에 의해 방사 빔(B)에 부여한 패턴을, 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 또는 다른 형태의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는, 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 디바이스도 포함되는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 장치는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.
"투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합하다면, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 다른 가스가 방사선 또는 전자를 너무 많이 흡수할 수도 있으므로, EUV 또는 전자 빔 방사를 위해 진공을 이용하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 진공 벽부 및 진공 펌프를 이용하여 전체 빔 경로에 진공 분위기가 제공될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 반사형 타입(예컨대, 반사형 마스크를 채용함)의 것이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 투과형 타입(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)의 것일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 또는 그 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형의 것일 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기기에서는, 추가의 테이블을 병행하여 사용할 수도 있고, 또는 하나 이상의 테이블 상에 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블을 노광용으로 사용하는 것도 가능하다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사 빔을 수광한다. 방사 소스(SO)는 방사 시스템(3)(즉, 방사선 생성 유닛(3))의 일부가 될 수 있다. 방사 시스템(3)과 리소그래피 장치는 별도의 장치일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 시스템(3)은 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템을 이용하여 방사 시스템(3)의 방사 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 방사 소스는 리소그래피 장치의 일체형 부품일 수도 있다.
방사 시스템(3)의 방사 소스(SO)는 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예컨대, 방사 소스(SO)로는 예컨대 Tin LPP 소스와 같은 레이저 발생 플라즈마 소스(LPP 소스)(이러한 LPP 소스는 그 자체가 공지되어 있다) 또는 방전 발생 플라즈마 소스(DPP 소스)가 가능하다. 또한, 방사 소스(SO)는 상이한 타입의 방사 소스일 수도 있다.
조명기(IL)는 방사 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator) 및 집광기(condenser)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사 빔의 횡단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.
방사 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크 )(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 이 투영 시스템(PS)이 방사 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속한다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟 영역(C)을 방사 빔(B)의 경로에 위치시키기 위해 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(IF1)를 이용하여, 방사 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 패터닝 장치(마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수도 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사 빔에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다.
2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔(B)에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)에 관련한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(또는 축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 필요에 따라 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 업데이트되거나 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드가 채용될 수도 있다.
도 2는 도 1의 실시예에 도시된 장치의 작동과 유사한 작동 원리를 갖는 EUV 리소그래피 장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 도 2의 실시예에서, 리소그래피 장치는 소스-콜렉터-모듈 또는 방사 유닛(3)(본 명세서에서는 방사 시스템으로도 지칭됨), 조명 시스템(OL) 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 실시예에 따라, 방사 유닛(3)은 방사 소스(SO), 바람직하게는 레이저 발생 플라즈마("LPP") 소스가 제공된다. 본 실시예에서, 방사 소스(SO)에 의해 방출된 방사선은 소스 챔버(7)로부터 가스 장벽 또는 "호일 트랩(foil trap)"(9)을 통해 챔버(8) 내로 통과될 수 있다. 도 2에서, 챔버(8)는 방사선 콜렉터(10)를 포함한다.
도 2는 빗각 입사 콜렉터(grazing incidence collector, 10)의 응용예를 예시하고 있다. 그러나, 콜렉터는 특히 방사 소스가 LPP 소스인 경우에는 수직 입사 콜렉터일 수도 있다. 다른 실시예에서, 콜렉터는 슈바르츠실트 콜렉터(도 4를 참조)일 수도 있으며, 방사 소스는 DPP 소스일 것이다.
방사선은 챔버(8) 내의 애퍼처로부터 가상 소스 포인트(12)(즉, 중간 초점 IF)에 포커싱될 수 있다. 챔버(8)로부터, 방사 빔(16)은 조명 시스템(IL)에서 수직 입사 반사기(13, 14)를 통해 지지 구조체 또는 패터닝 장치 지지체(예컨대, 레티클 또는 마스크 테이블)(MA) 상에 위치된 패터닝 장치(예컨대, 레티클 또는 마스크) 상으로 반사된다. 투영 시스템(PS)에 의해 반사 요소(18 19)를 통해 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT) 상으로 이미징되는 패터닝된 빔(17)이 형성된다. 일반적으로, 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)에는 도시된 것보다 많은 요소가 제공될 수 있다.
반사 요소 중의 하나(19)는 그 앞에 개구도(NA) 디스크(20)를 가지며, 이 디스크에는 애퍼처(21)가 관통되어 있다. 애퍼처(21)의 크기는 패터닝된 방사 빔(17)이 기판 테이블(WT)을 때릴 때에 패터닝된 방사 빔(17)에 의해 대하는(subtend) 각도 αi를 결정한다.
다른 실시예에서, 방사선 콜렉터는, 수집된 방사선을 방사 빔 방출 애퍼처 내로 포커스하도록 구성된 콜렉터, 방사 소스와 일치하는 제1 초점 및 방사 빔 방출 애퍼처와 일치하는 제2 초점을 갖는 콜렉터, 실질적으로 타원형의 하나의 방사선 수집 표면부를 갖는 콜렉터, 및 2개의 방사선 수집 표면을 갖는 슈바르츠실트 콜렉터 중의 하나 이상이다.
또한, 다른 실시예에서는, 방사 소스(SO)는 소정 파장의 가간섭성 광(coherent light)의 빔을 퓨얼(fuel) 상으로 집속하도록 구성되는 광원을 포함하는 레이저 발생 플라즈마(LPP) 소스일 수도 있다.
예컨대, 도 3은 수직 입사 콜렉터(70)를 포함한 방사 소스 유닛(3)의 실시예를 단면도로 예시하고 있다. 콜렉터(70)는 2개의 자연적인 타원 초점(F1, F2)을 갖는 타원형 구성을 갖는다. 구체적으로, 수직 입사 콜렉터는 타원형 단면의 지오메트리를 갖는 하나의 방사선 수집 표면(70s)을 갖는 콜렉터를 포함한다. 즉, 타원형 방사선 수집 표면부는 가상의 타원(도면에서 점선 E로 나타내어진 부분)을 따라 연장한다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 콜렉터 미러(70)가 타원형인 경우(즉, 타원을 따라 연장하는 반사 표면(70s)을 포함하는 경우), 콜렉터 미러는 하나의 초점(F1)으로부터의 방사선을 다른 초점(F2)에 집속한다. 이들 초점은 타원의 장축 상에 타원의 중심으로부터 f=(a2-b2)1/2의 거리를 두고 위치되며, 여기서 2a 및 2b는 각각 주축(major axis)과 부축(minor axis)의 길이이다. 도 1에 도시된 실시예가 LPP 방사 소스(SO)를 포함하는 경우, 콜렉터는 도 3에 도시된 바와 같이 단일 타원형 미러일 것이며, 여기서 광원(SO)이 하나의 초점(F1)에 위치되고, 부축의 다른 초점(F2)에 중간 초점(IF)이 형성된다. 제1 초점(F1)에 위치된 방사 소스로부터 반사 표면(70s)을 향하여 방출되어 그 반사 표면에 의해 제2 초점(F2)을 향하여 반사되는 반사 방사선은 도면에서 라인 r로 나타내어져 있다. 예컨대, 실시예에 따라, 전술한 중간 초점(IF)은 리소그래피 장치의 조명 시스템(IL)과 콜렉터 사이에 위치될 수도 있고(도 1 또는 도 2를 참조), 또는 필요한 경우 조명 시스템(IL) 내에 위치될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방사 소스 유닛(3')을 콜렉터(170)를 포함하여 단면도로 개략적으로 도시하고 있다. 이 경우, 콜렉터는 2개의 수직 입사 콜렉터부(170a, 170b)를 포함하며, 각각의 콜렉터부는 실질적으로 타원형의 방사 수집 표면부를 갖는 것이 바람직하다(필수적인 것은 아님). 구체적으로, 도 4의 실시예는 2개의 미러(170a, 170b)로 구성되는 것이 바람직한 슈바르츠실트 콜렉터 설계를 포함한다. 방사 소스(SO)는 제1 초점(F1)에 위치될 수 있다. 예컨대, 제1 콜렉터 미러부(170a)는 제1 초점(F1)으로부터 방출되는 방사선을 제2 콜렉터 미러부(170b)를 향하여, 구체적으로 제2 초점(F2)을 향하여 집속하도록 구성되는 오목한 반사 표면(예컨대, 타원 형상 또는 포물선 형상의)을 가질 수 있다. 제2 미러부(170b)는 제1 미러부(170a)에 의해 제2 초점(F2)을 향하여 지향된 방사선을 추가의 초점(IF)(예컨대, 중간 초점)을 향하여 집속하도록 구성된다. 제1 미러부(170a)는 방사선(제2 미러부(170b)에 의해 반사된)이 투과하여 추가의 초점(IF)을 향하게 하는 애퍼처(172)를 포함한다. 예컨대, 도 4의 실시예는 DPP 방사 소스와의 조합하여 사용되는 것이 이로울 것이다.
본 실시예에서, 방사 소스(SO)는 소정의 파장을 갖는 가간섭성 광의 레이저빔을 생성하도록 구성된 레이저 소스와 관련되는 LPP 소스이다. 레이저광은 레이저 발생 플라즈마 공정에서 퓨얼(이 퓨얼은 예컨대 퓨얼 공급기에 의해 공급되고, 예컨대 퓨얼 드롭플릿을 포함함) 상에 집속되어 이 퓨얼로부터 방사선을 생성한다. 그 결과의 방사선은 본 실시예에서는 EUV 방사선일 것이다. 비제한적인 실시예에서, 레이저광의 소정의 파장은 10.6 ㎛이다. 예컨대, 퓨얼은 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이 주석(Sn) 또는 다른 타입의 퓨얼일 것이다.
방사선 콜렉터(70)는 방사선 소스에 의해 생성된 방사선을 수집하고, 수집된 방사선을 챔버(3)의 하류측의 방사 빔 방출 애퍼처(60)에 집속하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 방사 소스(SO)는 발산 방사선을 방출하도록 구성될 수 있으며, 콜렉터(70)는 방출 애퍼처(60)를 향하여 수렴하는 수렴 방사선 빔을 제공하기 위해 발산 방사선을 반사시키도록 배치될 수 있다(도 3 및 도 4에서와 같이). 구체적으로, 콜렉터(70)는 초점(IF)이 방출 애퍼처(60) 내에 위치되는 시스템의 광학축(O)(도 2를 참조) 상의 초점(IF) 상으로 방사선을 집속할 수 있다.
방출 애퍼처(60)는 원형 애퍼처일 수도 있고 또는 다른 형상(예컨대, 타원형, 정사각형 또는 다른 형상)을 가질 수도 있다. 방출 애퍼처(60)는 예컨대 약 10 cm 미만, 바람직하게는 1 cm 미만의 직경(방사선 투과 방향 T를 가로지르는 방향, 예컨대 애퍼처(60)가 원형 단면을 갖는 경우에는 반경 방향으로 측정됨)을 갖는 소형의 것이 바람직하다. 바람직하게는, 광학축(OX)은 애퍼처(60)를 통해 중심을 따라 연장하지만, 이것은 필수적인 사항은 아니다.
방사 소스(SO)에 의해 생성될 수 있는 적외 방사선("IR")이 콜렉터의 미러 하류측 및 레티클 스테이지의 가열을 초래할 수 있기 때문에, 패터닝 장치(MA)에 제공되고 있는 요구된 EUV 방사선으로부터 IR을 필터링하는 것이 바람직하다. 또한, DUV 방사선이 기판(W) 상의 레지스트 내의 EUV 이미지의 블러링(blurring)을 야기할 수도 있기 때문에, EUV로부터 DUV 방사선(예컨대, 약 190∼250 nm 범위의 파장을 갖는)을 필터링하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 실시예에 따라, 리소그래피 장치의 미러에 스펙트럼 퓨리티 필터(11)가 제공된다. 스펙트럼 퓨리티 필터(11)의 비제한적 실시예가 도 5에 예시되어 있으며, A, B, C 및 D로 표시되어 있다. 아래에 추가로 상세하게 설명되는 바와 같이, 스펙트럼 퓨리티 필터는 전술한 콜렉터 중의 임의의 콜렉터의 미러 상에 제공되거나 또는 도 2에 도시된 미러(18 또는 19)와 같은 조명 시스템(IL) 내의 미러에 제공될 수 있다. 필수적이지는 않지만, 스펙트럼 퓨리티 필터(11)로 하여금 이하의 상세를 이행하도록 하는 것이 바람직하다:
Figure pct00002
콜렉터로 하여금 13.5 nm(EUV)의 파장을 갖는 방사선에 대하여 반사성을 유지하도록 하기 위해, 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 통상적으로 콜렉터를 위해 사용되는 매끄러운(예컨대, 폴리싱된) 기판에 도포되는 코팅을 포함한다. 이 코팅은 매끄러운 기판 상에 소위 다층 스택(100)을 생성하기 위해 재료가 교번하는 복수의 층(도 5를 참조)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 다층 스택(100)은 복수의 교번 층을 약 1000개 정도 포함할 수 있고, 약 7 ㎛의 총두께를 가질 수 있다. 당해 기술 분야에 공지되어 있는 교번 층을 위한 재료의 어떠한 적합한 조합도 이용될 수 있다.
다층 스택(100)이 매끄러운 기판에 도포된 후, 다층 스택의 상면측은 예컨대 랜덤 스퀘어(도 5에서의 A를 참조), 랜덤 소우(random saw)(도 5에서의 D를 참조), 또는 랜덤 웨이브 패턴(도 5에서의 B 및 C를 참조)로 에칭 또는 스퍼터링 제거되어, 다층 스택(100)의 상면측 내에 복수의 리세스(110)를 생성함으로써 스펙트럼 퓨리티 필터(11)를 형성할 수 있다.
일실시예에서, 리세스(110)는 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이 대칭의 단면을 가질 수 있다.
일실시예에서, 리세스(110)는 원치않는 방사선의 파장의 약 오분의 일, 즉 λ/5의 깊이이고, 리세스(110)가 원하는 EUV 방사선이 반사되는 방향과는 다른 방향으로 원치않는 방사선(예컨대, IR 및/또는 DUV)의 0 차(order)를 산란(약 50x) 또는 반사할 수 있도록 해주는 적당한 프로파일(도 5 참조)을 가질 수 있다. 동시에, EUV 콘트라스트는 해당 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이 다층 스택 내의 복수의 교번층(alternating layer)에 의해 결정될 수 있다. 바람직한 EUV 방사선은 직접적으로 또는 추가의 미러들을 사용하여 중간 초점(IF)으로 반사될 수 있다.
도 5의 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 애퍼처(60)(도 3 및 도 4에 도시됨)를 통해 방출될 방사선의 스펙트럼 퓨리티를 향상시키도록 구성된다. 일실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 방사선의 원하는 스펙트럼만을 애퍼처(60) 쪽으로 투과시키도록 구성된다. 예를 들면, 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 방사선의 다른 "원치않는" 스펙트럼 부분들을 반사, 차단, 또는 다른 방향으로 지향하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 방사선의 다른 "원치않는" 스펙트럼 부분들의 차단, 다른 방향으로의 지향, 및 반사 중 하나 이상의 조합을 제공하도록 구성된다.
일실시예예 따르면, 원하는 스펙트럼 부분(즉, 애퍼처(60)를 통해 방출되는 것)은 EUV 방사선이다(예를 들면, 20 nm보다 짧은 파장을 가지는 것, 예를 들면 파장이 13.5 nm인 것). 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 원하는 스펙트럼 부분의 입사 방사선(즉, 방사 소스(SO)에서 필터로 향하는 방사선) 중의 적어도 50%, 바람직하게는 80% 이상을 투과하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 약 10 ㎛의 파상 λ을 가지는 방사선을 필터링하기 위해, 다층 스택의 위쪽 내의 리세스(110)는 약 2 ㎛ 깊이일 수 있다(따라서, 스택이 약 1000쌍의 교번층을 가진다면, 약 300쌍의 다층 깊이).
일실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 또한 리세스(110)를 만든 후에 다층 스택의 위쪽에 형성되는 얇은 코팅을 포함할 수 있다. 이 코팅의 두께는 약 0.2 nm 내지 약 1 nm일 수 있다. 이 코팅은 전기 전도도가 높고 산화하지 않는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 금속은 Ru, Pd, Pt, Rh, Ro, Ti, Au, Mo, Zr, Cu, Fe, Cr, Ni, Zn, 및 Ag로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있다. 일실시예에서, 금속은 Ru, Pd, Pt, Rh, Ro, Ti, 및 Au로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있다.
일실시예에서, 반사성의 다층 스택은 폴리싱된 콜렉터 미러(polished collector mirror)에 증착될 수 있다. 반사성의 다층 스택은 습식 에칭, 건식 에칭, 스크래칭 및/또는 원하는 스펙트럼 퓨리티 필터를 반사기 표면에 전사하는 임의 적당한 리소그래피 기술을 사용한 스펙트럼 퓨리티 필터를 구비할 수 있다.
일실시예에서, 반사성의 다층 스택은 기판 및 전술한 바와 같이 형성된 기판 상에 증착될 수 있다. 다층 반사기 및 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함하는 기판은 그후 예를 들면 적당한 접착제를 사용하여 폴리싱된 콜렉터 미러에 부착될 수 있다.
도 8의 (a) 내지 (g)는 본 발명의 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성할 수 있는 프로세스를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 예를 들면, 폴리싱된 콜렉터 미러가 될 수 있는 기판(300)을 사용하여 시작된다.
반사성의 다층 스택(301)이 기판(300)의 표면 상에 형성된다. 레지스트(302)와 같은 방사선 감응재의 층이 반사성의 다층 스택(301)의 상부에 증착된다. 그후 방사선(303)의 간섭 패턴이 방사선 감응성 층(302) 상으로 투영된다. 방사선 감응성 층(301)의 재료는 그후 반사성의 다층 스택(301)의 표면에 패터닝된 마스크(304)을 생성하기 위해 현상된다. 그후 표면이 에칭되어, 예컨대 화학적으로 에칭되어, 패터닝된 마스크(304)는 에칭의 영향으로 인해 스펙트럼 퓨리티 필터를 구성하는, 반사성의 다층 스택(301)의 표면 상에 텍스처된(textured) 표면(305)을 만든다. 최종적으로, 필요하다면, 얇은 코팅(306)을 전술한 바와 같이 다층 스택의 위쪽에 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판(300)은 위에 반사기와 같은 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하는 것이 바람직한 구성요소일 수 있고, 다르게는 기판(300)은 위에 스펙트럼 퓨리티 필터가 형성되고 그후 위에 스펙트럼 퓨리티 필터가 위치되는 것이 바람직한 구성요소에 장착되는 개별 구성요소일 수 있음을 알 것이다.
도 9는 도 8의 (a) 내지 (g)에 도시된 방법을 사용하여 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하는 중에 기판 상으로 방사선의 간섭 패턴을 투영하는 데 사용될 수 있는 시스템을 개략적으로 나타낸다. 그러나, 다른 시스템 스펙트럼 퓨리티 필터가 형성될 표면 상으로 방사선의 간섭 패턴을 투영하기 위해 다른 시스템이 제공될 수 있음을 알 것이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 시스템은 협대역 방사 소스(350)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 협대역 방사 소스(350)는 UV 소스(351) 및 협대역 필터(352)를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 협대역 방사 소스(350)에 의해 생성된 방사 빔 내로 간섭 패턴을 도입하기 위한 구성을 포함한다. 예를 들면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 에탈론(353)(Fabry-Perot 간섭계로도 알려져 있음)이 제공될 수 있다. 또한 타겟(354) 상으로 간섭 패턴을 적절히 투영하기 위해 광학 구성요소가 제공될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 비구면 빔 확장 광학기(aspherical beam-expander optic)가 방사 소스(350)와 에탈론(353) 사이에 제공될 수 있고, 필드 렌즈(356)가 에탈론(353)과 타켓(354) 사이에 제공될 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같은 구성을 사용하면, 타켓(354) 상으로 투영되는 방사선의 간섭 패턴은 사용된 방사선의 파장, 방사 빔의 강도를 조정함으로써 및/또는 에탈론의 간격을 조정함으로써 조정될 수 있음을 알 것이다.
또한 특히 기판 상으로 방사선의 간섭 패턴을 투영하기 위해 도 9에 나타낸 바와 같은 구성을 사용하여, 전술한 바와 같은 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하는 방법은, 전술한 콜렉터 미러와 같은 비교적 큰 구성요소 상에 필요한 텍스처된 표면을 가능하게 할 수 있음을 알 것이다. 또, 그러한 시스템은 텍스처된 표면을 형성, 따라서 곡선의 면 상에 전술한 스펙트럼 퓨리티 필터의 형성하는 데 적용 가능하기 때문에 유익할 수 있다.
일실시예에 따르면, 스펙트럼 퓨리티 필터(11)는 방사선이 방출되는 방사 소스로부터의 가간섭성(coherent) 레이저 광 중에서 미리 정해진 파장를 가지는 방사선의 적어도 일부를 필터링하도록 구성될 수 있다. 특히, 방출될 방사선의 원하는 부분은 가간섭성 레이저 광보다 파장이 상당히 낮다. 가간섭성 레이저 광의 파장은, 예 10 미크론보다 클 수 있다. 일실시예에서, 필터링될 가간섭성 레이저 광의 파장은 10.6 미크론이다.
이상에서는, 스펙트럼 퓨리티 필터(11)이 방사선 콜렉터를 포함하는 방사 시스템에 적용되었다. 일실시예에서는, 본 명세서에 기재된 실시예의 스펙트럼 퓨리티 필터가 리소그래피 장치의 조명 시스템(IL) 내의 미러에 적용될 수 있다.
스펙트럼 퓨리티 필터를 콜렉터 미러와 결합함으로써, 소위 광 컬럼(optical column)의 더욱 상류(upstream)를 필터링하는 기술의 구현으로 인해 대역 밖의 방사선은 소스에 더 가까운 것으로 처리될 수 있어 추가적인 EUV(또는 최소한의) 손실이 없다. 스펙트럼 필터가 광 칼럼 내의 가장 큰 표면에 위치되기 때문에, 스펙트럼 필터는 전력 부하가 상당히 낮을 수 있다. 또, 중간 초점(IF)이 유효할 때까지의 긴 광 경로는, 작은 전환 각도(diverting angle)가 소스(SO)를 떠나 조명기(IL)로 들어가는 원치않는 방사선을 방지하지 위해 사용될 수 있도록 해준다. 본 발명의 실시예의 스펙트럼 퓨리티 필터는 해가되는 환경에서 여전히 동작할 수 있고 그 결과 값비싼 필터를 교체할 필요가 없으므로 잠재적으로 비용을 절약할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일시예에 따른 리소그래피 장치에서의 사용에 제공될 수 있는 조명 시스템의 일부를 개략적으로 나타낸다. 특히, 도 6에 나타낸 구성은 방사 빔을 적어도 부분적으로 컨디셔닝 하기 위해 제공될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 방사선은 각각이 방사 빔의 일부를 반사 요소의 제2 어레이(202) 내의 각각의 반사 요소 상으로 집중시키는, 제1 반사기 어레이(201)의 중간 초점(200)의 지점으로부터 제공된다. 제2 반사 요소 어레이(202) 내의 각각의 반사 요소는 제2 반사기 어레이(202)의 반사기에 입사하는 방사선을 방사 빔 컨디셔닝 장치에 의해 제공될 컨디셔닝된 방사 빔(203) 내로 보내도록 구성된다.
컨디셔닝된 방사 빔(203)은, 예를 들면, 리소그래피 프로세스의 일부로서 방사 빙에 패턴을 부여하는 데 사용되는 패터닝 장치 상으로 보내질 수 있다. 이러한 구성에서, 제2 반사기 어레이(202) 내의 각각의 반사기는 제1 반사기 어레이(201) 내의 관련된 요소의 필드(field)가 패터닝 디바이스 상으로 이미징되도록 구성될 수 있다. 이러한 구성은 일반적으로 "플라이 아이 통합기(fly's eye integrator)"라고 알려져 있다. 이러한 구성에서, 제1 반사기 어레이(201)의 반사기는 보통 필드 면(field facet) 미러라고 하고, 제2 반사기 어레이(202)의 반사기는 보통 퓨필 면(field facet) 미러라고 한다. 알게 될 바와 같이, 이러한 구성은 패터닝 장치(또는 방사 빔 컨디셔닝 장치의 배출구)에서의 필드가 제1 반사기 어레이(201)의 복수의 중첩 이미지로 구성되도록 구성된다. 이로써 중간 초점(200)의 지점으로부터의 방사선을 혼합, 즉 방사 소스에 의해 방출된 방사선의 혼합을 제공하고 향상된 조명 균일성을 제공한다.
도 6에 나타낸 구성에서, 제1 반사기 어레이(201)의 반사기 각각은 전술한 실시예들 중 하나에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터를 구비한다.
또한, 제1 반사기 어레이(201) 및 제2 반사기 어레이(202)는 원하는 파장의 방사선이 제1 반사기 어레이(201)의 각각의 반사기로부터 제2 반사기 어레이(202)의 각각의 반사기로 반사되도록 구성된다. 제2 반사기 어레이(202)의 각각의 반사기는 원하는 파장의 방사선을 반사하여 컨디셔닝된 방사 빔(203)의 일부를 형성하도록 적절히 구성된다. 한편 원치않는 파장의 방사선은 제1 반사기 어레이(201)의 각각의 반사기로부터 다른 방향으로 반사되고 따라서 제2 반사기 어레이(202)의 상이한 반사기에 입사한다. 이 경우에, 원치않는 파장의 방사선은 컨디셔닝된 방사 빔(203)의 일부를 형성하지 않도록, 입사한 제2 반사기 어레이(202)의 반사기로부터 반사된다.
바람직한 구성에서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 컨디셔닝된 방사 빔(203)의 일부를 형성하지 않도록 하는 방향으로 반사된 원치않는 파장의 방사선를 흡수하도록 구성된 방사선 흡수기(204)가 제공된다. 예를 들면, 방사선 흡수기(204)는, 제1 방향으로 반사되었던 원하는 파장의 방사선은 애퍼처를 통과할 수 있게 하여 컨디셔닝된 방사 빔(203)을 형성하도록 하지만 다른 방향으로 반사된 원치않는 파장의 방사선을 흡수하도록, 애퍼처 형태로 구성될 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같은 구성에서는, 원치않는 파장의 방사선은 제1 반사기 어레이(201)의 각각의 반사기에 의해 제2 반사기 어레이(202)의 복수의 반사기 상으로 반사될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또, 제2 반사기 어레이(202)의 각각의 반사기는 원하는 파장을 가지는 제1 반사기 어레이(201) 내의 제1 반사기로부터의 방사선을 수광하여, 그러한 원하는 방사선이 컨디셔닝된 방사 빔(203)에 포함되도록 반사하고, 또한 제1 반사기 어레이(201)의 하나 이상의 다른 반사기로부터 원치않는 파장을 가지는 방사선 수광하여, 그러한 원치않는 방사선을 컨디셔닝된 방사 빔(203)의 일부를 형성하지 않도록 반사할 수 있다.
도 7은 도 6에 나타낸 구성과 유사한 구성을 개략적으로 나타낸다. 따라서, 설명을 간결하게 하기 위해 대응한 특징부에 대한 설명은 생략한다. 도 7에 나타낸 구성과 도 6에 나타낸 구성의 차이점은, 제1 반사기 어레이(201)와 제2 반사기 어레이(202)가, 원치않는 파장의 방사선은 제1 반사기 어레이(201)의 각각의 반사기로부터 반사되어 제2 반사기 어레이(202)의 2개의 반사기 사이의 공간으로 보내지도록 구성된다는 것이다. 따라서, 원하는 파장의 방사선만이 제1 반사기 어레이(201)의 반사기에 의해 제2 반사기 어레이(202)의 반사기 상으로 반사되어 컨디셔닝된 방사 빔(203)의 일부를 형성한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 방사선 흡수기(205)가 제1 반사기 어레이(201)로부터 제2 반사기 어레이(202)의 반대 쪽에 제공될 수 있다. 이 방사선 흡수기(205)는 제2 반사기 어레이(202)의 반사기들 사이를 지나는 원치않는 파장의 방사선을 흡수하도록 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7에 나타낸 구성에서 나타낸 구성의 방사선 흡수기(204, 205)는 원치않는 파장의 방사선을 흡수한 것에 기인한 열을 방출하기 위해 냉각 시스템을 구비할 수 있다.
도 6 및 도 7에 나타낸 구성은 제1 반사기 어레이(201)의 반사기 상에 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공되지만, 이와 달리 제2 반사기 어레이(202)의 반사기 상에 스펙트럼 퓨리티 필터를 대안으로 또는 부가적으로 제공될 수도 있다는 것을 알야야 한다. 어느 경우든, 스펙트럼 퓨리티 필터는, 원하는 파장의 방사선은 컨디셔닝된 방사 빔을 형성하도록 보내지는 한편 원치않는 파장의 방사선은 하나 이상의 다른 방향으로 보내져서 적절한 방사선 흡수기에 의해 흡수될 수 있도록, 배치될 수 있다.
도 6 및 도 7의 구성은 원치않는 파장의 방사선이 리소그래피 장치 내로 통과하는 것을 방지할 수 있어 유익하다. 또, 예를 들면, 전술한 콜렉터 미러 상에 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하는 것보다, 방사 빔 컨디셔닝 시스템에 사용되는 반사기 어레이의 반사기들 상에 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하는 것이 더욱 용이할 수 있다. 콜렉터 미러가 동작하는 환경은, 콜렉터 미러 상에 형성된 스펙트럼 퓨리티 필터의 사용 수명이 도 6 및 도 7에 나타낸 방사 빔 컨디셔닝 시스템의 반사기 상에 형성될 때의 스펙트럼 퓨리티 필터의 사용 수명보다 더 짧아지게 할 수 있다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다.
광학 리소그래피의 관점에서 본 발명의 실시예의 사용에 대하여 구체적인 언급이 이루어졌지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용예에 사용될 수 있으며, 문맥이 허용하는 한 광학 리소그래피로 제한되지 않는다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대 5∼20 nm 범위의 파장을 가짐)과 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명은 상기 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 하기 청구항들의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 "포함하는"이라는 표현은 다른 요소 또는 단계를 배제하는 의미로 사용되지 않으며, 단수형의 표현 또한 복수형을 배제하는 의미로 사용되지 않는다. 청구범위 내의 도면부호는 청구항의 범위를 제한하는 것으로 이해되지 않을 것이다.

Claims (41)

  1. 제1 파장을 갖는 방사선을 제1 방향으로 반사하고 제2 파장을 갖는 방사선을 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 반사하도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터에 있어서,
    베이스 기판; 및
    상기 베이스 기판 상의 다층 스택을 포함하며, 상기 다층 스택은,
    복수의 교번 층과,
    상기 다층 스택의 상면에 위치되고, 상기 제1 파장을 갖는 방사선이 제1 방향으로 반사될 수 있도록 하고 또한 상기 제2 파장을 갖는 방사선이 제2 방향으로 반사될 수 있도록 구성되는 복수의 리세스를 포함하며,
    상기 리세스는 횡단면에 있어서 대칭 프로파일을 갖도록 구성되는,
    스펙트럼 퓨리티 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리세스는 상기 제2 파장의 약 1/5의 깊이를 갖는, 스펙트럼 퓨리티 필터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 파장은 약 13.5 nm이고, 상기 제2 파장은 약 10 ㎛인, 스펙트럼 퓨리티 필터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 폴리싱된 미러를 포함하는, 스펙트럼 퓨리티 필터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다층 스택의 상면 상의 코팅을 더 포함하는, 스펙트럼 퓨리티 필터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코팅은 Ru, Pd, Pt, Rh, Ro, Ti, Au, Mo, Zr, Cu, Fe, Cr, Ni, Zn 및 Ag로 이루어진 군에서 선택되는 금속을 포함하는, 스펙트럼 퓨리티 필터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속은 Ru, Pd, Pt, Rh, Ro, Ti 및 Au로 이루어진 군에서 선택되는, 스펙트럼 퓨리티 필터.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 약 0.2 nm 내지 약 1 nm의 두께를 갖는, 스펙트럼 퓨리티 필터.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리싱된 미러는 리소그래피 장치의 방사 시스템의 콜렉터의 일부가 되도록 구성되는, 스펙트럼 퓨리티 필터.
  10. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리싱된 미러는 리소그래피 장치의 조명 시스템의 일부가 되도록 구성되는, 스펙트럼 퓨리티 필터.
  11. 방사 빔을 생성하도록 구성된 방사 시스템에 있어서,
    챔버를 포함하며, 상기 챔버는,
    방사선을 생성하도록 구성된 방사 소스;
    방사 빔 방출 애퍼처; 및
    상기 방사 소스에 의해 생성된 방사선을 수집하고 수집된 방사선을 상기 방사 빔 방출 애처퍼에 투과시키도록 구성되며, 청구항 1 내지 8의 어느 하나의 청구항에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함하는 방사선 콜렉터
    를 포함하며,
    상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 상기 방사 빔 방출 애퍼처를 통해 방출된 방사선의 스펙트럼 퓨리티를 향상시키도록 구성되는,
    방사 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방사 소스는 극자외 방사선을 생성하도록 구성되며, 상기 방사 빔 방출 애퍼처를 통해 방출되는 방사선은 극자외 방사선인, 방사 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스펙트럼 퓨리티 필터는, 상기 극자외 방사선을 상기 방사 빔 방출 애퍼처를 향하는 제1 방향으로 반사하고, 상기 극자외 방사선 이외의 방사선을 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 반사하도록 구성되는, 방사 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 극자외 방사선 이외의 방사선은 적외 방사선 및/또는 깊은 자외 방사선(DUV)을 포함하는, 방사 시스템.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    리세스는 약 2 ㎛의 깊이를 갖고, 상기 제2 방향으로 반사될 방사선의 파장은 약 10 ㎛인, 방사 시스템.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 소스는, 소정 파장의 가간섭성 방사선의 빔을 퓨얼(fuel) 상으로 집속하도록 구성된 방사 소스를 포함하는 레이저 발생 플라즈마 소스이며, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 상기 소스에 의해 생성된 방사선으로부터 상기 가간섭성 방사선의 소정 파장을 갖는 방사선의 적어도 일부를 필터링하도록 구성되는, 방사 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 소정 파장은 약 10.6 ㎛인, 방사 시스템.
  18. 극자외 방사선을 생성하도록 구성된 방사 소스에 의해 생성된 방사선을 수집하고 수집된 방사선을 방사 시스템의 중간 초점에 투과하도록 구성된 방사선 콜렉터에 있어서,
    청구항 1 내지 8 중의 어느 하나의 청구항에 따른 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함하며,
    상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 상기 극자외 방사선의 스펙트럼 퓨리티를 향상시키도록 구성되는,
    방사선 콜렉터.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 스펙트럼 퓨리티 필터는, 상기 극자외 방사선을 상기 중간 초점을 향하는 제1 방향으로 반사하고, 상기 극자외 방사선 이외의 방사선을 상기 중간 초점에서 떨어져 있는 제2 방향으로 반사하도록 구성되는, 방사선 콜렉터.
  20. 제19항에 있어서,
    리세스는 상기 중간 초점에서 떨어져 있는 방향으로 반사될 방사선의 파장의 약 1/5의 깊이를 갖는, 방사선 콜렉터.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    리세스는 약 2 ㎛의 깊이를 갖는, 방사선 콜렉터.
  22. 리소그래피 장치 내에서 방사 빔을 조절하도록 구성된 방사 빔 컨디셔닝 시스템에 있어서,
    제1 반사기 어레이 및 제2 반사기 어레이를 포함하며,
    상기 제1 반사기 어레이의 각각의 반사기는 방사선의 빔의 중간 초점으로부터의 방사선을 상기 제2 반사기 어레이 중의 하나의 반사기 상으로 지향시키도록 구성되며,
    상기 제2 반사기 어레이의 반사기는 상기 방사 빔 컨디셔닝 시스템에 의해 제공될 컨디셔닝된 방사선의 빔 내로 방사선을 투영하도록 구성되며,
    상기 제1 및 제2 반사기 중의 하나 이상의 반사기는, 제1 파장을 갖는 방사선을 제1 방향으로 반사하고, 제2 파장을 갖는 방사선을 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 반사하도록 구성된 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공되며, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는,
    베이스 기판; 및
    상기 베이스 기판 상의 다층 스택을 포함하며, 상기 다층 스택은,
    복수의 교번 층과,
    상기 다층 스택의 상면에 위치되고, 상기 제1 파장을 갖는 방사선이 제1 방향으로 반사될 수 있도록 하고 또한 상기 제2 파장을 갖는 방사선이 제2 방향으로 반사될 수 있도록 구성되는 복수의 리세스를 포함하는,
    방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 반사기 어레이의 반사기는 각각 상기 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공되며,
    상기 제1 반사기 어레이의 각각의 반사기는, 상기 제1 반사기 어레이의 반사기에 입사하는 제1 파장을 갖는 방사선이 상기 제1 반사기 어레이의 반사기와 관련된 상기 제2 반사기 어레이의 제1 반사기에 반사되고, 상기 제1 반사기 어레이의 반사기에 입사되는 제2 파장을 갖는 방사선이 상기 제1 반사기 어레이의 반사기와 관련된 상기 제2 반사기 어레이의 제2 반사기에 반사되도록 구성되는,
    방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 반사기 어레이의 각각의 반사기와 관련된 상기 제2 반사기 어레이의 반사기는, 제1 파장을 갖는 방사선이 상기 제1 반사기 어레이의 각각의 반사기와 관련된 상기 제2 반사기 어레이의 상기 제1 반사기에 의해 반사되어, 상기 제1 파장의 방사선이 방사 빔 컨디셔닝 장치에 의해 제공된 컨디셔닝된 방사선의 빔에 통합되도록 구성되며,
    상기 제2 파장을 갖는 방사선은, 상기 제1 반사기 어레이의 각각의 반사기와 관련된 상기 제2 반사기 어레이의 상기 제2 반사기에 의해, 상기 제2 파장을 갖는 방사선을 흡수하도록 구성된 방사선 흡수기에 반사되는,
    방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 제1 반사기 어레이의 반사기는 각각 상기 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공되며,
    상기 제1 반사기 어레이의 각각의 반사기는, 상기 제1 파장을 갖는 방사선이 상기 제2 반사기 어레이의 반사기에 반사되고, 상기 제2 파장을 갖는 방사선이 상기 제2 반사기 어레이의 2개의 반사기 사이의 공간에 반사되도록 구성되는,
    방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 반사기 어레이의 반사기는, 상기 제1 파장을 갖는 방사선을 반사하여, 이 방사선이 방사 빔 컨디셔닝 장치에 의해 제공된 컨디셔닝된 방사선의 빔에 통합되도록 구성되는, 방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 제1 반사기 어레이의 반사기에 의해 상기 제2 반사기 어레이의 2개의 반사기 사이의 공간에 반사되는 상기 제2 파장을 갖는 방사선을 흡수하도록 구성된 방사선 흡수기를 더 포함하는, 방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  28. 제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스는 상기 제2 파장의 약 1/5의 깊이를 갖는, 방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  29. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 파장은 약 13.5 nm이고, 상기 제2 파장은 약 10 ㎛인, 방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  30. 제22항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 폴리싱된 미러를 포함하는, 방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  31. 제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다층 스택의 상면 상의 코팅을 더 포함하는, 방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  32. 제22항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 Ru, Pd, Pt, Rh, Ro, Ti, Au, Mo, Zr, Cu, Fe, Cr, Ni, Zn 및 Ag로 이루어진 군에서 선택되는 금속을 포함하는, 방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 금속은 Ru, Pd, Pt, Rh, Ro, Ti 및 Au로 이루어진 군에서 선택되는, 방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 약 0.2 nm 내지 약 1 nm의 두께를 갖는, 방사 빔 컨디셔닝 시스템.
  35. 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하는 방법에 있어서,
    복수의 교번 층을 포함하고, 극자외 방사선에 대해 반사성을 나타내도록 구성되는 다층 스택을 기판 상에 제공하는 단계;
    상기 다층 스택 상에 방사선 감응재의 층을 형성하는 단계;
    상기 방사선 감응재 상에 방사선의 간섭 패턴을 노광하는 단계;
    상기 다층 스택 상에 패터닝된 마스크를 형성하기 위해 상기 방사선 감응재를 현상하는 단계; 및
    텍스처된 표면(textured surface)을 형성하기 위해 마스크가 형성되도록 상기 다층 스택의 표면을 에칭하는 단계
    를 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 다층 스택 상에 코팅을 형성하는 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 코팅은 Ru, Pd, Pt, Rh, Ro, Ti, Au, Mo, Zr, Cu, Fe, Cr, Ni, Zn 및 Ag로 이루어진 군에서 선택되는 금속을 포함하는, 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 금속은 Ru, Pd, Pt, Rh, Ro, Ti 및 Au로 이루어진 군에서 선택되는, 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법.
  39. 제36항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 약 0.2 nm 내지 약 1 nm의 두께를 갖는, 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법.
  40. 제35항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간섭 패턴은 대역이 협대역의(narrowband) UV 방사선의 소스로부터 형성되는, 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 간섭 패턴은 에탈온(etalon)을 이용하여 형성되는, 스펙트럼 퓨리티 필터 형성 방법.
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