KR20040052231A - 리소그래피용 투영 장치, 소자 제조 방법 및 오염 물질집진부 - Google Patents

리소그래피용 투영 장치, 소자 제조 방법 및 오염 물질집진부 Download PDF

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KR20040052231A
KR20040052231A KR10-2004-7005300A KR20047005300A KR20040052231A KR 20040052231 A KR20040052231 A KR 20040052231A KR 20047005300 A KR20047005300 A KR 20047005300A KR 20040052231 A KR20040052231 A KR 20040052231A
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

복사 소스(LA) 또는 기판(W) 상의 레지스트(RL)로부터의 부스러기를 집진하기 위한 오염 물질 집진부(10)가 제공된다. 상기 집진부(10)는, 투영 빔(PB)의 광축 둘레에 반경 방향으로 배치되고 공간(13)이 사이에 개재되는 2세트(11, 12)의 채널(20, 21 : 30, 31)을 포함한다. 상기 공간에는 가스가 공급된다. 채널의 유동 저항성에 의해 집진부(10) 밖에서의 가스 압력이 집진부(10) 안에서보다 크게 낮아진다.

Description

리소그래피용 투영 장치, 소자 제조 방법 및 오염 물질 집진부{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 명세서에서 사용된 용어인 "패턴화 수단"은, 기판의 목표부에 형성될 패턴에 대응하여 패턴화된 단면을 유입 복사 빔에 부여하는 데 사용될 수 있는 수단을 언급하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적 회로나 기타 다른 소자(아래 참조)와 같이 목표부에 형성되는 소자가 갖는 특정 기능층에대응할 것이다. 이러한 패턴화 수단의 예로는 다음과 같은 것들을 들 수 있다.
마스크 : 마스크의 개념은 리소그래피 분야에 잘 알려져 있으며, 여기에는 바이너리(binary) 유형, 가변 상 변환(alternating phase-shift) 유형, 감쇠 상 변환(attenuated phase-shift) 유형 및 다양한 복합 마스크 유형 등의 마스크 유형이 포함된다. 이러한 마스크를 복사 빔 내에 위치시키면, 마스크에 조사되는 복사선은 마스크 상의 패턴에 따라 선택적으로 투과(투과형 마스크의 경우)나 반사(반사형 마스크의 경우)된다. 마스크의 경우에 있어, 지지체는 일반적으로 마스크 테이블이며, 이것은 마스크가 유입 복사 빔 내에서 소망하는 위치에 유지될 수 있게 보장하고, 또 필요하다면 빔에 대한 마스크의 상대적 이동을 보장한다.
프로그램형 미러 어레이(programmable mirror array) : 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층(visco-elastic control layer)과 반사면을 갖는 매트릭스 지정 가능 면(matrix-addressable surface)을 들 수 있다. 이러한 장치의 배후 기본 원리는 (예를 들어), 반사면의 비지정 영역(non-addressed area)이 입사 복사선을 비굴절 복사선(non-deflected radiation)으로서 반사시키는 데 비해 반사면의 지정 영역은 입사 복사선을 굴절 복사선(deflected radiation)으로서 반사시킨다는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔으로부터 상기 비굴절 복사선을 선택 제거하여 굴절 복사선만을 남길 수 있다. 이런 방식으로, 빔은 매트릭스 지정 가능 면의 지정 패턴에 따라 패턴화된다. 필요한 매트릭스의 지정은 적합한 전자 수단을 사용하여 실행될 수 있다. 이러한 미러 어레이에 대한 보다 많은 정보는 예를 들어 미국 특허 제 5,296,891 호와 제 5,523,193 호에서 얻을 수 있으며, 상기 미국특허는 본 명세서에서 참조로서 인용된다. 프로그램형 미러 어레이의 경우에 있어서, 상기 지지체는 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동이 가능한 프레임이나 테이블로서 구현될 수 있다.
프로그램형 LCD 어레이 : 이러한 구조의 예는 미국 특허 제 5,229,872 호에 개시되어 있으며, 상기 미국 특허는 본 명세서에서 참조로서 인용된다. 앞서와 같이, 이 경우의 지지체는 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동이 가능한 프레임이나 테이블로서 구현될 수 있다.
간략화를 위해, 본 명세서의 나머지 부분은 소정 단락에서는 마스크 및 마스크 테이블과 결부된 예에 한정해서 언급할 것이다. 그러나, 그러한 경우에 논의되는 일반적 원리는 패턴화 수단의 전술된 바와 같은 설명에서 보다 넓은 문맥상으로 보일 것이다.
리소그래피용 투영 장치는 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그러한 경우, 패턴화 수단은 IC의 개별 층에 대응하는 회로 패턴을 생성할 수 있다. 이 집적 회로는, 복사 감응형 재료(레지스트)의 층으로 코팅되어 있는 기판(실리콘웨이퍼) 상의 목표부(예를 들어 하나 또는 그 이상의 다이를 포함함)에 전사될 수 있다. 일반적으로, 하나의 웨이퍼는, 투영 시스템을 통해 하나씩 연속적으로 조사되는 인접한 목표부로 전체가 구성된 망상 조직을 갖는다. 마스크 테이블 상의 마스크에 의한 패턴화를 채용한 기존 장치는 2개의 상이한 유형으로 구분될 수 있다. 일 유형의 리소그래피용 투영 장치에서는, 전체 마스크 패턴을 목표부 상으로 한번에 노광시킴으로써 각 목표부의 조사(irradiation)가 실행되며,이러한 장치는 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라 불린다. 통상적으로 스텝 앤 스캔 장치(step-and-scan apparatus)라 불리는 다른 장치에서는, 마스크 패턴을 투영 빔 아래에서 주어진 기준 방향("스캐닝" 방향)으로 점진적으로 스캐닝하면서, 동기적으로 기판 테이블을 이 방향에 평행 또는 비평행하게 스케닝함으로써 각 목표부의 조사가 실행된다.
투영 시스템이 일반적으로 배율(M)(통상 1보다 큼)을 갖기 때문에, 기판 테이블이 스캔되는 속도(V)는 마스크 테이블이 스캔되는 속도의 M배가 될 것이다. 여기에 설명된 리소그래피용 장치에 관한 정보는 예를 들어 미국 특허 제 6,046,792 호에서 더 찾아 볼 수 있다. 상기 미국 특허는 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
리소그래피용 투영 장치를 사용한 제조 공정에서는, 적어도 부분적으로 복사 감응성 재료(레지스트)의 층으로 덮인 기판 상으로 패턴(예를 들어 마스크에서의 패턴)이 전사된다. 이 전사 단계에 앞서, 기판은 프라이밍(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이킹(soft baking)과 같은 다양한 공정을 거칠 수 있다. 노광 후에, 기판은 노광 후 베이킹(PEB : post-exposure baking), 현상(development), 하드 베이킹(hard baking) 및 전사 형상의 측정/검사와 같은 기타 다른 공정을 거치게 된다. 이러한 공정 군은 예를 들어 IC와 같은 소자의 개별 층을 패턴화하기 위한 기본적 과정으로서 이용된다. 이렇게 패턴화된 층은 이어서 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화(metalization), 산화, 화학 기계 연마 등과 같은 다양한 공정을 거치는데, 이 공정들은 모두 개별 층을 완성하도록 의도된 것들이다. 다수의 층이요구된다면, 각각의 새로운 층에 대해 전체 공정 또는 그로부터 변형된 공정이 반복되어야만 한다. 결과적으로, 어레이 형태의 소자들이 기판(웨이퍼) 상에 형성된다. 이런 소자들은 이어서 다이싱(dicing) 또는 소잉(sawing)과 같은 기술에 의해 상호 분리되며, 분리 후의 각 소자는 캐리어 상에 장착되고, 또 핀에 연결될 수도 있다. 이러한 공정에 관한 정보는, 예를 들어 맥그로 힐 출판사에서 1997년 출판된 피터 반 챈트(Peter van Zant)의 저서 "마이크로칩 제조 : 반도체 공정에 대한 실제적 안내(Microchip Fabrication : A Practical Guide to Semiconductor Processing, ISBN 0-07-067250-4)"의 제 3 판에서 더 얻을 수 있으며, 상기 책자는 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
"투영 시스템"이라는 용어는, 예를 들어 굴절 광학 시스템, 반사 광학 시스템 및 반사 굴절 시스템과 같은 다양한 유형의 투영 시스템을 포괄하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 또한, 복사 시스템은, 투영 빔 복사를 유도(directing), 형상화(shaping) 또는 제어하기 위한 이러한 설계 유형 중 임의의 것에 따라 작동하는 구성 요소를 포함한다. 또한, 리소그래피용 장치는 2개 또는 그 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 또는 그 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 장치에서는, 추가의 테이블이 병행하여 사용되거나, 하나 또는 그 이상의 테이블 상에서 예비 단계가 실행되는 동안 하나 또는 그 이상의 다른 테이블이 노광용으로 사용되기도 한다. 트윈 스테이지 리소그래피용 장치(twin stage lithographic apparatus)는 예를 들어 미국 특허 제 5,969,441 호와 국제 특허 제 WO 98/40791 호에 설명되어 있으며, 상기 특허들은 본 명세서에서 참조로서인용된다.
보다 작은 형상을 전사하기 위해서, 리소그래피용 장치에서의 노광 복사로서 5 내지 20nm 범위의 파장을 갖는(특히 13nm의 파장인) 극자외선(EUV : extreme ultraviolet) 복사를 사용하거나 또는 이온 빔 및 전자 빔 등과 같은 하전 입자 빔(charged particle beam)을 사용하는 것이 제안되어 왔다. 이런 유형의 복사에서는, 빔의 산란과 흡수를 방지하기 위해 장치 내의 빔 경로가 진공화되어야 한다, EUV 복사용 굴절 광학 요소의 제조에 적합한 재료로서 공지된 것이 없기 때문에, EUV 리소그래피용 장치에서는 복사(조사) 시스템 및 투영 시스템에 미러를 사용할 수밖에 없다. EUV 복사용의 다층 미러라도 비교적 낮은 반사율을 가지며, 또 매우 쉽게 오염될 수 있어 반사율이 더 떨어지게 되고, 따라서 장치의 처리량을 저하시킨다. 이런 경우, 유지되어야 하는 진공 레벨에 대해 추가 요건이 부여되는데, 특히 탄화수소의 분압이 매우 낮아져야 한다.
동시에, 플라즈마 복사 소스와 레지스트도 조사 및 투영 시스템에서 멀리 해야할 실질적 오염원이다. 예를 들어 방전 플라즈마 소스는 방전을 이용하여 매우 고온의, 부분적으로 이온화된 플라즈마를 생성하며, 이것이 EUV 복사선을 방사한다. 소스로부터 나오는, 통상적으로 제논(Xe)인 플라즈마 가스 및 부스러기는 조사 시스템에 유입되지 않아야 한다. 장치의 타 단부에서는, 노광을 위해 레지스트에 조사되는 복사선 때문에, 스퍼터링 공정에 의한 부산물 및 부스러기의 방출이 야기된다. 소스 및 레지스트 부스러기의 조사 및 투영 시스템 도달은 방지되어야 한다.
본 명세서에서 참조로서 인용되는 유럽 특허 공개 제 0 957 402 호는 레지스트 부스러기의 투영 시스템 유입을 방지하기 위한 시스템을 개시하고 있다. 이 시스템은 바람직하게는 원뿔형인 단순한 튜브를 포함하며, 이 튜브는 투영 시스템의 외위기(enclosure)와 기판 사이에서 투영 빔을 감싸고 있다. 튜브 내의 가스 유동이 레지스트 부스러기를 운반하여 투영 시스템 외위기로의 레지스트 부스러기 유입을 방지한다.
본 명세서에서 참조로 인용되는 국제 특허 제 99/42904 호는, 평탄하거나 원뿔형일 수 있고 복사 소스 주변에 반경 방향으로 배열되는 다수의 포일 또는 플레이트를 포함하는, 소스 부스러기를 집진하기 위한, 필터라 불리는 오염 물질 집진 장치를 개시하고 있다. 소스, 필터 및 투영 시스템은, 예를 들어 압력 0.5Torr의 크립톤인 버퍼 가스 내에 배치될 수 있다. 오염 입자는 이어서 버퍼 가스의 온도, 예를 들어 실온을 띄게 되고, 따라서 필터 유입 전에 입자 속도가 충분히 감소된다. 공지된 오염 물질 집진 장치 내의 압력은 장치의 주위 환경에서의 압력과 동일하다. 이 집진 장치는 소스로부터 2cm 지점에 배치되며, 장치의 플레이트는 복사 전파 방향으로 적어도 1cm 바람직하게는 7cm의 길이를 갖는다. 이 디자인에는 소스 복사선을 모아 형상화하고 마스크에 유도하기 위한, 비교적 크고 따라서 값비싼 응집 및 유도/형상화 광학 부품이 필요하다.
발명의 요약
본 발명의 일 목적은, 플라즈마 소스에 의해 방출되거나 EUV 복사에 노광된 레지스트로부터 방출된 것과 같은 부스러기를 집진(제거)하기 위한 개선된 장치를제공하는 것이다.
상기 목적과 기타 다른 목적은 본 발명에 따라, 서두에서 규정된 리소그래피용 장치에 의해 달성된다. 상기 리소그래피용 장치에서는, 오염 물질 집진부(제거부)가, 상기 투영 빔의 전파 방향에 실질적으로 평행하게 배열되고 상기 투영 빔의 광축을 따라 상호 이격된 적어도 2세트의 채널과, 상기 2세트의 채널 사이의 공간에 플러싱 가스(flushing gas)를 공급하기 위한 수단을 포함한다는 특징이 있다.
채널은, 투영 빔의 일부분이 전파해 가는 공간인 연장부를 의미하는 것으로 해석된다. 플레이트 부재 또는 포일이 이러한 채널을 이웃 채널로부터 분리시킨다.
2개의 입자 집진부를 효과적으로 형성하는 2세트의 채널을 제공하고, 또 그 사이에 가스를 공급함으로써, 오염 입자를 집진하기 위한 높은 가스압이 이루어질 수 있으며, 그런 반면에 입자 집진부의 높은 유동 저항에 의해 누설의 최소화가 보장된다. 새로운 집진부 디자인에 의해, 집진부 안에서의 가스압이 집진부 밖에서보다 몇 단위 높아질 수 있다. 집진부의 효율이 상당히 증가되므로, 집진부의 길이가 상당히 짧아질 수 있다. 즉, 집진부가 상당히 소형화될 수 있어, 응집 광학 부품의 크기와 비용이 상당히 감소될 수 있는 것이다. 충분한 배기 펌핑 용량이 제공된다면, 집진부 밖에서의 압력은 집진부 안에서의 압력보다 적어도 10배 또는 100배 더 낮게 유지될 수 있다.
2세트의 채널 사이의 공간과 집진부 사이에서 압력 격차를 유지하도록 가스 유동에 충분한 저항을 제공하기 위해서는, 플레이트 부재에 의해 규정된 채널이 8보다 큰 종횡비(길이/폭)를 갖는 것이 바람직하다.
집진부를 통과하는 가스 유동은, 가스 분자가 채널 세트 중 어느 하나를 통해 확산하는 데 걸리는 평균 시간보다 적은 시간(바람직하게는 절반보다 적은 시간) 내에 집진부의 용적이 배기 펌프에 의해 비워지도록, 충분히 빠른 것이 바람직하다. 이런 방식으로, 채널의 플레이트 부재나 포일에 부착되지 않는 오염 입자가 플러싱 가스의 유동과 함께 운반 및 배기되는 것을 보장할 수 있다.
오염물 집진부는 복사 소스와, 상기 복사 시스템에 포함된 조사 시스템 사이에서 소스 부스러기를 집진하기 위해, 특히 소스가 플라즈마 소스일 때, 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 적어도 부분적으로 복사 감응형 재료 층에 의해 덮인 기판을 제공하는 단계와; 복사 시스템을 사용하여 투영 빔 복사를 제공하는 단계와; 오염 물질 집진부를 사용하여 상기 투영 빔으로부터 오염 입자를 제거하는 단계와; 상기 투영 빔에 단면 패턴을 부여하기 위해 패턴화 수단을 사용하는 단계와; 상기 패턴화된 빔 복사를 상기 복사 감응형 재료 층의 목표부 상으로 투영시키는 단계를 포함하는 소자 제조 방법에 관한 것이다.
이 방법에서는, 상기 오염 입자 제거 단계가, 상기 투영 빔의 전파 방향을 따라 상호 이격된 적어도 2세트의 채널을 통해 상기 투영 빔을 연속적으로 송광하는 단계와, 상기 2세트의 채널 사이의 공간에 플러싱 가스를 공급하는 단계를 구비한다는 특징이 있다.
본 명세서에서는 본 발명에 따른 장치를 IC 제조에 사용하는 것에 대해 특히언급하고 있으나, 이러한 장치는 기타 다른 가능한 분야에도 다양하게 적용될 수 있다는 점을 명확히 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용의 유도 및 검출 패턴(guide and detection pattern), 액정 표시 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조에도 사용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 다양한 적용예에 관련해서는 본 명세서에서 사용된 "레티클(reticle)", "웨이퍼" 또는 "다이(die)" 등의 용어가 보다 일반적인 "마스크", "기판" 및 "목표부" 등으로 각각 대체되는 것으로 고려되어야 함을 이해할 것이다.
본 명세서에서, "복사"와 "빔"이라는 용어는, 자외선 복사(예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126nm의 파장을 가짐)와 EUV(예를 들어, 5 내지 20nm 범위의 파장을 가짐) 복사를 포함하여, 모든 유형의 전자기 복사를 포괄하도록 사용된다.
이제 첨부된 예시적 도면을 참조하여 본 발명이 설명될 것이다.
본 발명은, 투영 빔 복사를 공급하는 복사 시스템과; 소망하는 패턴에 따라 상기 투영 빔을 패턴화하는 기능을 갖는 패턴화 수단을 지지하고 있는 지지체와; 기판을 유지하고 있는 기판 테이블과; 상기 패턴화된 빔을 상기 기판의 목표부 상으로 투영하는 투영 시스템과; 상기 복사 시스템, 패턴화 수단, 기판 및 투영 시스템 중의 적어도 하나의 적어도 일부를 둘러싸는 적어도 하나의 챔버와; 상기 투영 빔의 경로에 배치된 오염 물질 집진부(제거부)(trap)를 포함하는 리소그래피용 투영 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 장치를 사용하여 소자(device)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피용 투영 장치를 도시하는 도면,
도 2는 복사 소스 둘레에 배치되어 있는 본 발명에 따른 오염 물질 집진부를 도시하는 도면,
도 3은 EUV 리소그래피용 투영 장치의 다양한 진공 챔버를 개략적으로 도시하는 도면,
도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 부품을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피용 투영 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는, 본 실시예에서는 복사 소스(LA)를 구비하며, 투영 빔(PB) 복사(예를 들어, EUV 복사)를 공급하기 위한 복사 시스템(Ex, IL)과; 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 유지시키기 위한 마스크 홀더를 구비한 제 1 피사체 테이블(마스크 테이블)(MT)로서, 예를 들어 아이템(PS) 또는 아이템(W)에 대해 상기 마스크를 정확히 위치시키기 위한 제 1 위치결정 수단(PM)에 연결되어 있는 제 1 피사체 테이블(MT)과; 기판(W)(예를 들어, 레지스트가 코팅된 실리콘웨이퍼)을 유지시키기 위한 기판 홀더를 구비한 제 2 피사체 테이블(기판 테이블)(WT)로서, 예를 들어 아이템(PL) 또는 상기 마스크(MA)에 대해 상기 기판을 정확히 위치시키기 위한 제 2 위치결정 수단(PW)에 연결되어 있는 제 2 피사체 테이블(WT)과; 상기 마스크(MA)의 조사된 부분을 상기 기판(W)의 목표부(C)(예를 들어, 하나 또는 그 이상의 다이를 가짐) 상으로 전사하기 위한 투영 시스템(PS)(예를 들어, 미러 그룹)을 포함한다.
본 명세서에서 도시된 바와 같이, 상기 장치는 반사 유형(즉, 반사형 마스크를 가짐)이다. 그러나, 일반적으로는 투과 유형(즉, 예를 들어 투과형 마스크를 가짐)일 수도 있다. 변형적으로, 상기 장치는 전술된 유형의 프로그램형 미러 어레이와 같은 다른 종류의 패턴화 수단을 채용할 수 있다.
소스(LA)(예를 들어, 방전 플라즈마 소스 또는 레이저 생성 플라즈마 소스)는 복사 빔을 생성한다. 이 빔은 조사 시스템(조사기)(IL)에 직접 공급되거나, 예를 들어 빔 익스팬더(EX)와 같은 조절 수단을 거친 후에 조사 시스템(조사기)(IL)에 공급된다. 조사기(IL)는, 빔 세기에 있어서의 외측 및/또는 내측 반경 방향 분포 정도(통상적으로 각각 시그마 외측 및 시그마 내측이라 불림)를 설정하기 위한 조정 수단(AM)을 포함할 수 있다. 또한, 인테그레이터(integrator)(IN)와 집광기(condenser)(CO) 같은 기타 다양한 구성 요소를 포함하는 것이 일반적이다. 이런 방식으로, 마스크(MA) 상에 조사되는 빔(PB)은 그 단면에 소망하는 균일성과 세기 분포를 가진다.
도 1과 관련하여, 소스(LA)가 리소그래피용 투영 장치의 하우징 내에 위치될 수 있음에 유의하여야 한다[소스(LA)가 예를 들어 수은등인 경우가 종종 이에 해당함]. 소스는 또한 리소그래피용 투영 장치로부터 떨어져 위치될 수도 있는데, 이 경우에는 소스가 생성하는 복사 빔이 장치 내로 인도된다(예를 들어, 적절한 유도 미러의 이용에 의함). 후자 쪽 구성은 소스(LA)가 엑시머 레이저인 경우에 종종 해당된다. 본 발명과 청구항은 양쪽 구성 모두를 포괄하고 있다.
이어서 빔(PB)은 마스크 테이블(MA) 상의 마스크(MA)를 차단(intercept)한다. 마스크(MA)에 의해 선택적으로 반사된 빔은 투영 시스템(PS)을 통과한다. 이 투영 시스템(PS)은 빔(BB)을 기판(W)의 목표부(C) 상으로 집중시킨다. 제 2 위치결정 수단(PW)[과 간섭 측정 수단(IF)]을 이용하면, 예를 들어 서로 상이한 목표부(C)를 빔(PB) 경로에 위치시키도록, 기판 테이블(WT)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 예를 들어 마스크 저장소로부터 마스크(MA)를 기계적으로회수한 후에, 혹은 스캔하는 중에, 마스크(MA)를 빔(PB) 경로에 대해 정확하게 위치시키는 데는, 제 1 위치결정 수단(PM)이 사용될 수 있다. 일반적으로, 피사체 테이블(MT, WT)의 이동은 장행정 모듈(침로 위치결정)과 단행정 모듈(세부 위치결정)을 이용하여 실현될 것이다. 상기 장행정 모듈과 단행정 모듈은 도 1에 명확히 도시되지는 않는다. 그러나, 웨이퍼 스테퍼의 경우에는 (스텝 앤 스캔 장치와 반대로), 마스크 테이블(MT)이 단행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다.
도시된 장치는 2개의 상이한 모드에서 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드 : 마스크 테이블(MT)은 본질적으로 정지 상태로 유지되고, 전체 마스크 패턴이 한번에(즉, 단일 "플래쉬") 목표부(C) 상으로 투영된다. 이어서, 상이한 목표부(C)가 빔(PB)에 의해 조사될 수 있도록 기판 테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 이동된다.
2. 스캔 모드 : 본질적으로 동일한 구성이 적용되나, 주어진 목표부(C)가 단일 "플래쉬"로 노광되지 않는다. 대신에, 마스크 테이블(MT)이 주어진 방향(소위 "스캔 방향", 예를 들어 y 방향)으로 소정 속도(v)로 이동 가능하기 때문에, 투영 빔(PB)이 마스크 이미지 위를 스캔하게 된다. 이에 동반하여, 기판 테이블(WT)이 동일 또는 반대 방향으로 소정 속도(V = Mv)로 동시에 이동된다. 여기서의 M은 투영 시스템(PS)의 배율이다(전형적으로, M = 1/4 또는 1/5). 이런 방식으로, 투영 시스템의 해상도 저하 없이 비교적 대형의 목표부(C)가 노광될 수 있다.
복사 소스가 예를 들어 레이저 생성 플라즈마 소스 또는 방전 플라즈마 소스 등의 EUV 방출 플라즈마 소스인 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 오염 물질집진부(10)가 소스에 근접하여 배치된다. 이 집진부는 부스러기, 즉 소스로부터의 오염 입자가 복사 시스템 및 조사 시스템의 광학 요소에 도달하는 것을 방지하여야 한다. 본 발명에 따른 집진부(10)는 도 2에서 단면도로 도시되어 있다. 집진부(10)는 제 1 세트(11) 및 제 2 세트의 플레이트형 부재 또는 포일을 포함하며, 이들은 소스(LA)에 의해 방사되는 투영 빔(PB)의 광축(OA) 둘레에 반경 방향으로 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 세트의 플레이트는 각각 제 1 세트의 채널(11)과 제 2 세트의 채널(12)을 규정한다. 명확성을 위해, 도 2에서는 제 1 세트의 2개의 채널(20, 21)과 제 2 세트의 2개의 채널(30, 31)만이 도시되어 있다. 2세트의 채널(11, 12)은 그 사이에 공간을 둔 채로 서로 이격되어 있으며, 상기 공간으로는 가스 공급원(14)에 의해 플러싱 가스가 공급된다. 오염 물질 집진부(10)로부터 가스를 제거하기 위해 배기 시스템(15)이 제공될 수 있으며, 제거된 가스는 세정기(scrubber)(16)에 의해 세정되어 가스 공급원(13)으로 순환된다. 플러싱 가스는 예를 들어 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스일 수 있으며, 투영 빔의 파장에서 흡수 작용이 최소인 것이 바람직하다. 일반적으로 배기 시스템(15)은 오염물 집진부(10)에 인접한 챔버에 연결된 펌프를 포함한다.
투영 빔(PB)은 제 1 세트의 채널(11)과 제 2 세트의 채널(12)을 연속적으로 통과한다. 채널은 예를 들어 8 또는 그 보다 큰 길이/폭 비를 갖는 것이 바람직하다. 플레이트형 부재는 흡수된 빔으로부터의 복사 양을 최소화하기 위해 최대한 얇게 형성되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 프레임에 의해 지지된 금속 포일로 형성될 수 있다, 제 1 세트(11)의 채널은, 하류측 플레이트가 상류측 플레이트의그림자 내에 놓이도록, 제 2 세트(12)의 채널에 대해 정렬되는 것이 바람직하다.
플레이트형 부재에 의해 규정된 채널의 협소함은 공간(13)에 공급되는 가스에 실질적인 유동 저항을 제공하며, 장치의 나머지 부분으로의 누설을 최소화한다. 일례로서, 채널의 평균 폭은 1mm, 높이와 길이는 20mm일 수 있으며, 채널 개구부의 총면적은 100cm2일 수 있다. 채널 구조체의 가스 유동성, 즉 가스 유동에 대한 저항성은 아래와 같이 도출될 수 있다. 이를 통해, 예를 들어 진공 챔버 벽의 개구부를 다수의 인접한 채널로 분할한다면, 개구부의 유체 유동성이 급격히 감소됨을 알 수 있다. 약 10% 내의 정확성을 갖는 간략화된 계산에서, 채널 구조체의 유체 유동성(CT)은 CT= CM+ CV로 표현될 수 있다. 여기서, CM은 분자간 유체 유동성(molecular conductance)을, CV는 층간 유체 유동성(laminar conductance)을 나타낸다. 이러한 계산에 대한 배경 내용은 와일리 앤 선스 사(Wiley & Sons Inc.)에서 1998년에 출판된 제이 엠 라퍼티(J.M. Lafferty)의 저서 "진공 과학 및 기술의 기초(Foundation of Vacuum Science and Technology, ISBN 0-471-17583-5)"에서 찾을 수 있다. 높은 크누첸 수(>0.5)에 대해서는 CM이 지배적이며, 낮은 크누첸 수에 대해서는 CV가 지배적이다. 소위 전이 기간(transition regime)에 있어서는 양자 모두의 영향이 고려되어야 하는데, 아래에서 이 전이 기간에 대해 검토해 보겠다.
도 2의 구조에 있어서, 채널 개구부의 총면적이 100cm2이고, 채널의 길이가약 20mm이며, 채널의 폭이 광축, 즉 빔 축에 대한 접선 방향으로 0.5mm, 반경 방향으로 20mm인 경우, CM= 10 l/s, CV= 130 l/s이다. 따라서, 0.05밀리바(mbar) 아르곤인 채널 내 평균 압력에 대해 총 유체 유동성은 CT = 140 l/s가 된다[공간(13) 내에서 0.1mbar이고, 집진부 밖에서는 무시할 만한 압력임). 따라서, 용량이 5600 l/s인 펌프를 사용하여 플러싱 가스를 제거함으로써, 집진부 밖에서의 압력이 0.025mbar에 유지될 수 있고, 각 세트의 채널을 통과하는 유동은 14 ml/s가 될 것이다.
본 발명에 따른 오염 물질 집진부는 2가지 방식으로 오염 입자를 집진하는 기능을 한다. 먼저, 채널 내 가스의 압력에 의해, 채널 벽과 접촉하지 않은 채 집진부를 통해 확산하는 오염 입자나 분자가 매우 적게 된다. 대부분의 오염 물질이 채널 벽에 부착될 것인데, 채널 벽은 이를 촉진시키기 위해 요철 가공 및/또는 하전 처리될 수 있다. 벽에 부착되지 않는 입자에 대해서, 분자가 어느 한쪽 세트의 채널을 통해 확산하는 데 소요되는 평균 시간보다 짧은 시간 내에 집진부가 비워지도록 가스의 유량(flow rate)이 설정된다는 사실은, 그러한 입자가 플러싱 가스 유동에 의해 운반 및 배기될 확률이 높음을 의미한다. 오염 물질 집진부와 플러싱 가스는 확산률 감소를 위해 냉각될 수 있다.
본 발명의 오염 물질 집진부는 복사 소스 영역에서만 사용되는 것이 아니라 리소그래피용 투영 장치 내의 기타 다른 위치에서도 사용될 수 있다. 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이러한 장치의 다양한 구성 요소는 다수의 진공 챔버에걸쳐 분포되어 있다. 이런 챔버들은 벽에 의해 격리되어 있으며, 벽에는 투영 빔을 하나의 진공 챔버로부터 후속 진공 챔버로 통과시키기 위한 창(window)이 존재한다. 도 3은, 소스(LA)를 수용하는 소스 챔버(40)와, 응집 미러(도시되지 않음)를 수용하고 또 투영 빔의 형상 및 경계면 기울기(vergence)(수렴 또는 발산) 결정용 미러(51)와 같은 추가 미러를 수용할 수도 있는 조사용 광학 부품 챔버(50)와, 투영 시스템(PS)의 구성 요소를 수용하는 투영용 광학 부품 챔버(70)와, 기판(W)을 수용하는 챔버(80)를 도시한다. 상기 다양한 챔버 내에는 서로 상이한 진공 레벨이 유지될 수 있다. 조사용 및 투영용 광학 부품 챔버에는 높은 진공 레벨이 필요한데, 이는 이런 챔버들을 통과하는 투영 빔의 광학적 경로를 이 빔에 대해 투명하게 유지시키기 위해서이다. 오염 입자가 이런 챔버에 들어가 광학 부품에 도달하는 것을 방지하는 것 또한 필수적이다. 그러한 입자는 반사도와 구성 요소의 특성을 감소시키며, 따라서 투영 장치의 성능에 이롭지 못하다. 본 명세서에서 전술된 바와 같이, 일 유형의 오염은 EUV 복사 소스로부터 발생한다. EUV 복사 소스는, 방전 플라즈마 소스의 경우에 있어서는 전극과 챔버 벽의 침식에 의해 부스러기를 생성하고, 혹은 레이저 생성 플라즈마 소스의 경우에 있어서는 플라즈마로와 벽으로부터의 이온이나 입자에 의해 부스러기를 생성한다. 다른 유형의 오염은 기판 상의 레지스트 층으로부터 발생한다. 이 층은 EUV 투영 빔으로 조사한 유기물 증기와 다른 부스러기를 생성한다. 일반적으로, 본 발명에 따른 오염 물질 집진부는 투영 빔이 리소그래피용 투영 장치의 챔버 시스템에 출입하는 지점에 배치될 수 있다. EUV 장치의 경우, 그러한 집진부는 복사 소스(LA)와 조사 시스템(IL) 또는 빔익스팬더(Ex)(존재하는 경우) 사이, 그리고 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이에 배치될 수 있다. 투영 빔 내의 부스러기나 오염 입자를 더욱 제거하기 위해 2개의 연속적인 챔버 사이에도 오염 물질 집진부가 배치될 수 있다.
동일한 목적으로, 2개 또는 그 이상의 오염 물질 집진부가 상기 위치에 직렬로 배치될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예가 전술되었으나, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다. 특히, 본 발명의 오염 물질 집진부는 소스 부스러기를 집진하는 데 사용되는 것으로 도시되었으나, 다른 임의의 오염 물질 소스로부터의 부스러기를 집진하기 위해 리소그래피 장치 내 다른 위치에서 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 집진부는 수렴하거나 시준된(collimated) 빔뿐만 아니라 발산하는 빔에도 일치하도록 형상 변형이 가능하다. 상기 상세한 설명에는 본 발명을 한정하려는 의도가 없다.

Claims (14)

  1. 투영 빔 복사를 제공하는 복사 시스템과;
    소망하는 패턴에 따라 상기 투영 빔을 패턴화하는 기능을 갖는 패턴화 수단을 지지하고 있는 지지체와;
    기판을 유지하고 있는 기판 테이블과;
    상기 패턴화된 빔을 상기 기판의 목표부 상으로 투영하는 투영 시스템과;
    상기 복사 시스템, 패턴화 수단, 기판 및 투영 시스템 중의 적어도 하나의 적어도 일부를 둘러싸는 적어도 하나의 챔버와;
    상기 투영 빔의 경로에 배치된 오염 물질 집진부를 포함하는 리소그래피용 투영 장치에 있어서,
    상기 오염 물질 집진부는, 상기 투영 빔의 전파 방향에 실질적으로 평행하게 배열되고 상기 투영 빔의 광축을 따라 상호 이격된 적어도 2세트의 채널과, 상기 2세트의 채널 사이의 공간에 플러싱 가스(flushing gas)를 공급하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
    리소그래피용 투영 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 2세트의 채널 중의 적어도 하나는 상기 광축 둘레에 반경 방향으로 배치되어 있는 채널을 구비하는
    리소그래피용 투영 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 채널은 폭보다 적어도 8배가 큰 길이를 갖는
    리소그래피용 투영 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 오염 물질 집진부로부터 가스를 제거하기 위한 가스 배기 수단을 더 포함하는
    리소그래피용 투영 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오염 물질 집진부로부터의 가스 누출 압력이 상기 공간 내 가스 압력의 적어도 10배, 바람직하게는 40배, 가장 바람직하게는 100배가 되도록, 상기 가스 배기 수단이 상기 제 1 및 제 2 세트의 채널의 유체 유동성(conductivity)에 충분한 펌핑 용량을 가지는
    리소그래피용 투영 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 가스 배기 수단은, 가스 분자가 주위 온도에서 상기 제 1 세트 및 제 2세트의 채널 중 어느 하나를 통해 확산하는 데 걸리는 평균 시간보다 적은 시간 내에 상기 오염 물질 집진부의 용적이 비워지기에 충분한 펌핑 용량을 갖는
    리소그래피용 투영 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오염 물질 집진부는 복사 소스와, 상기 목사 시스템에 포함된 조사 시스템 사이에 위치되어 있는
    리소그래피용 투영 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체는 마스크를 유지시키기 위한 마스크 홀더를 구비하는
    리소그래피용 투영 장치.
  9. 적어도 부분적으로 복사 감응형 재료 층에 의해 덮인 기판을 제공하는 단계와;
    복사 시스템을 사용하여 투영 빔 복사를 제공하는 단계와;
    오염 물질 집진부를 사용하여 상기 투영 빔으로부터 오염 입자를 제거하는 단계와;
    상기 투영 빔에 단면 패턴을 부여하기 위해 패턴화 수단을 사용하는 단계와;
    상기 패턴화된 빔 복사를 상기 복사 감응형 재료 층의 목표부 상으로 투영시키는 단계를 포함하는 소자 제조 방법에 있어서,
    상기 오염 입자 제거 단계가, 상기 투영 빔의 전파 방향을 따라 상호 이격된 적어도 2세트의 채널을 통해 상기 투영 빔을 연속적으로 송광하는 단계와, 상기 2세트의 채널 사이의 공간에 플러싱 가스를 공급하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는
    소자 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 오염 물질 집진부로부터 상기 플러싱 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는
    소자 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가스 제거 단계는, 상기 오염 물질 집진부로부터 방출되는 가스의 압력이 상기 공간 내 압력의 적어도 10배, 바람직하게는 40배, 가장 바람직하게는 100배인 것을 보장하기에 충분한 속도로 실행되는
    소자 제조 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 가스 제거 단계는, 가스 분자가 주위 온도에서 상기 제 1 세트 및 제 2세트의 채널 중 어느 하나를 통해 확산하는 데 걸리는 평균 시간보다 적은 시간 내에 상기 오염 물질 집진부의 용적이 비워지기에 충분한 속도로 실행되는
    소자 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항 또는 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영 빔이 EUV 복사를 포함하는
    리소그래피용 투영 장치 또는 소자 제조 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 사용되는 오염 물질 집진부에 있어서,
    오염 물질 집진부와 관련된 제 1 항 내지 제 12 항의 형상을 특징으로 하는
    오염 물질 집진부.
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