KR20120102145A - 조명 시스템, 리소그래피 장치 및 조명 방법 - Google Patents

조명 시스템, 리소그래피 장치 및 조명 방법 Download PDF

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KR20120102145A
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빌헬무스 데 보에이
에릭 루프스트라
우베 믹칸
얀 반 슈트
고쎄 데 브리스
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

조명 시스템은 필드-패싯 거울-디바이스 상으로 입사되는 방사선의 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 퓨필 거울 및 필드-패싯 거울 디바이스를 포함한다. 필드-패싯 거울-디바이스는 입사 빔에 대한 제 1 방위 및 제 2 방위 사이에서 이동가능한 반사 필드 패싯들을 포함한다. 제 1 방위들 내에서의 필드 패싯들은 퓨필-패싯 거울-디바이스로에서 반사된 컨디셔닝된 빔의 일부를 형성하기 위하여 입사 방사선을 각각의 반사 퓨필 패싯들 쪽으로 반사시키는데 효과적이다. 제 2 방위들 내에서의 필드 패싯들은 입사 방사선을 빔 덤프 영역들로서 지정된 퓨필-패싯 거울-디바이스의 각각의 영역들 상으로 반사시키는데 효과적이다. 상기 영역들은 상기 영역들 상에 입사되는 방사선이 컨디셔닝된 빔의 일부를 형성하는 것을 방지하기 위해 배치되고, 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 반사된 컨디셔닝된 빔의 내부 및 외부 영역들을 정의하는데 효과적인 퓨필-패싯 거울-디바이스 상의 환형 영역의 경계선들 사이에 배치된다.

Description

조명 시스템, 리소그래피 장치 및 조명 방법{ILLUMINATION SYSTEM, LITHOGRAPHIC APPARATUS AND ILLUMINATION METHOD}
관련 출원들에 대한 상호-참조
본 출원은 2009년 12월 29일에 출원된 미국 가출원 61/290,533의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 이의 전문이 인용참조된다.
본원 발명은 일반적으로 리소그래피 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 조명 시스템에 적용되고, 이는 리소그래피 장치의 일부를 형성할 수 있으며, 독점적이지는 않지만, 특히 리소그래피 장치 내에서 극자외(extreme ultra violet: EUV) 방사선 빔의 프로파일을 조정하기 위한 조명 시스템에 적용된다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(ICs)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이들의 부분을 포함하는) 타켓부 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로서의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 리소그래피 장치는 흔히 조명 시스템을 포함하며, 이는 소스로부터 방사선을 수용하고 패터닝 디바이스를 조명하기 위한 조명 빔을 생성한다. 이러한 조명 시스템은 통상적으로 빔의 세기 분포를 지향시키고, 성형하고, 제어하는 세기 분포 조정 배치(intensity distribution adjustment arrangement)를 포함한다. 리소그래피는 IC들 및 여타의 디바이스들 및/또는 구조체들의 제조에 있어서 핵심 단계들 중 하나로서 널리 인식된다. 그러나, 리소그래피를 사용하여 구성되는 피처들의 치수들이 더 작아짐에 따라, 리소그래피는 소형 IC 또는 여타의 디바이스들 및/또는 구조체들을 제조하는데 있어 보다 결정적인 인자가 되고 있다. 패턴 프린팅의 한계들의 이론적 추정은 수학식(1)에 나타낸 바와 같은 분해능에 대한 레일리 기준(Rayleigh criterion)에 의해 설명될 수 있다:
Figure pct00001
이때, λ는 사용되는 방사선의 파장이고, NA는 패턴을 프린트하는 데 사용된 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)이고, k1은 레일리 상수라고도 칭하는 공정 의존성 조정 인자(process dependent adjustment factor)이며, CD는 프린트된 피처의 피처 크기(또는 임계 치수)이다. 수학식(1)에 따르면, 피처들의 프린트가능한 최소 크기의 감소는 세 가지 방식들로: 즉, 노광 파장 λ를 단축하거나, 개구수 NA를 증가시키거나, 또는 k1의 값을 감소시킴으로써 얻어질 수 있다.
노광 파장을 단축시키고, 이로 인해 최소 프린트가능한 크기를 줄이기 위하여, 극자외(EUV) 방사선 소스의 사용이 제안되어 왔다. EUV 방사선은 5 내지 20 nm 범위 내의 파장, 예를 들어 13 내지 14 nm 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선이다. 나아가, 10 nm 보다 작은 파장을 갖는 EUV 방사선, 예를 들어 5 내지 10 nm의 범위 내의 파장, 예컨대 6.7 nm 또는 6.8 nm의 파장을 갖는 EUV 방사선의 사용이 제안되어 왔다. 가능한 EUV 방사선 소스들은, 예를 들어 레이저-생성 플라즈마 소스들, 방전 플라즈마 소스들, 또는 전자 저장 링에 의해 제공되는 싱크로트론 방사선(synchrotron radiation)을 기반으로 하는 소스들을 포함한다.
EUV 방사선은 플라즈마를 사용하여 생성될 수 있다. EUV 방사선을 생성하는 방사선 시스템은 플라즈마를 제공하기 위한 연료를 활성화(excite)시키기 위한 레이저, 및 플라즈마를 포함시키기 위한 소스 컬렉터 모듈을 포함할 수 있다. 플라즈마는, 예를 들어 적합한 재료(예를 들어, 주석)의 입자들과 같은 연료, 또는 Xe 가스 또는 Li 증기와 같은 적합한 가스 또는 증기의 스트림에 레이저 빔을 지향시킴으로써 생성될 수 있다. 이로 인해 생성된 플라즈마는 방사선, 예를 들어 EUV 방사선을 방출하며, 이는 방사선 컬렉터를 사용하여 수집된다. 방사선 컬렉터는 방사선을 수용하고 상기 방사선을 빔으로 포커스하는 거울 수직 입사 방사선 컬렉터(mirrored normal incidence radiation collector)일 수 있다. 소스 컬렉터 모듈은 플라즈마를 지지하기 위한 진공 환경을 제공하도록 배치되는 인클로징 구조체(enclosing structure) 또는 챔버를 포함할 수 있다. 이러한 방사선 시스템은 통상적으로 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스라 지칭된다.
리소그래피 기술에서, 기판 상으로 투영되는 패터닝 디바이스의 이미지는 패터닝 디바이스가 조명되는 각도들을 적절하게 선택함으로써, 즉 패터닝 디바이스를 조명하는 방사선의 각도 분포를 적절하게 선택함으로써 개선될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 쾰러 조명 시스템(Koehler illumination system)을 구비한 리소그래피 장치에서, 패터닝 디바이스를 조명하는 방사선의 각도 분포는 조명 시스템의 퓨필 평면에서 조명 빔의 공간 세기 분포에 의하여 결정된다. 이는 퓨필 평면에서의 조명 빔이 패터닝 디바이스 상에 입사되는 조명 빔을 생성하는 2차 또는 가상의(virtual) 방사선 소스로서 효과적으로 작용하기 때문이다. 조명 시스템 내의 퓨필 평면에서 조명 빔의 공간 세기 분포의 형상은 통상적으로 조명 모드 또는 프로파일이라 언급된다.
퓨필 평면에서 특정 공간 세기 분포들을 갖는 조명 빔들은 패터닝 디바이스의 이미지가 기판 상에 투영될 때 처리 관용도(processing latitude)를 향상시킨다. 특히, 2중극, 환형, 또는 4중극 오프-액시스 조명 모드를 갖는 공간 세기 분포를 갖는 조명 빔은 분해능, 및/또는 투영 과정의 또 다른 특징, 예컨대 투영 시스템 광학 수차들에 대한 민감도, 노광 관용도, 및 초점 깊이를 개선시킬 수 있다. 또한, 특정 "연질-극(soft-pole)" 조명 모드들은 기판 상에 투영되는 패터닝 디바이스의 이미지에 관해 유리한 효과를 가질 수 있다. 따라서, 통상적으로 조명 시스템은 조명 빔을 지향시키고, 성형하고, 제어하여 퓨필 평면에서 원하는 공간 세기 분포(원하는 조명 모드)를 가질 수 있도록 하는 1 이상의 디바이스들 또는 구조체들을 포함한다.
특히, EUV 방사선이 사용되는 경우, 복수의 1차 반사 패싯(primary reflective facet)들을 갖는 필드-패싯 거울-디바이스(field-facet mirror-device)를 포함하는 조명 시스템을 제공하는 것이 알려져 있다. 이후에, 이러한 1차 반사 요소들은 필드 패싯들이라고 칭할 수도 있다. 사용 중에 각각의 필드 패싯은 입사 빔의 일부(incident beam portion), 즉 소스 컬렉터 모듈로부터 발산되어 필드-패싯 거울-디바이스 상에 입사되는 EUV 방사선의 빔의 일부를 수용한다. 각각의 필드 패싯의 방위는 대응되는 입사 빔의 일부에 대한 각들의 범위에 걸쳐서 제어가능하다. 각각의 필드 패싯은 방사선 입사 빔의 일부에서의 방사선을 복수의 2차 반사 패싯들을 갖는 퓨필-패싯 거울-디바이스(pupil-facet mirror-device) 상으로 지향시키는데 효과적이다. 이러한 2차 반사 요소들은 퓨필 패싯들이라고 칭할 수도 있다. 조사될 때, 각각의 퓨필 패싯은 패터닝 디바이스에 대한 2차 광원으로서 작용하여, 패터닝 디바이스 상에 입사되는 EUV 방사선의 빔이 원하는 조명 모드를 가질 수 있도록 한다.
이러한 배치의 일 예시는 미국 특허 제 6,658,084호에 나타나며, 여기서 추가적인 정보를 수집할 수 있다. 이런 특정한 특허는 조명 시스템을 개시하며, 이는 각각의 필드 패싯이 2 개의 가능한 방위들로 설정될 수 있는 필드-패싯 거울-디바이스를 포함하고, 상기 제 1 방위 및 제 2 방위는 대응되는 제 1 퓨필 패싯 또는 대응되는 제 2 퓨필 패싯이 조사되도록 위치된다. 이러한 시스템에서, 필드 패싯들 보다 퓨필 패싯들이 2 배 많으며, 대응되는 제 1 퓨필 패싯들은 제 1 조명 모드로 정의하며 동시에 대응되는 제 2 퓨필 패싯들은 제 2 조명 모드로 정의한다. 제 1 퓨필 패싯 또는 제 2 퓨필 패싯에서부터 반사되는 방사선은 각각 제 1 조명 모드 또는 제 2 조명 모드의 일부를 형성한다.
이러한 배치는, 필드 패싯이 이와 관련된 제 2 퓨필 패싯을 조사하지 않으면 필드 패싯이 이와 관련된 제 1 퓨필 패싯을 조사하지 않으므로 제 1 조명 모드를 바로 수정할 수 없다는 단점을 가질 수 있다. 유사하게, 필드 패싯이 제 1 퓨필 패싯을 조사하지 않으면 필드 패싯이 제 2 퓨필 패싯을 조사하지 않으므로 제 2 조명 모드를 수정할 수 없다.
본원 발명의 일 측면에서는 퓨필 패싯 마다 조명 모드 조정들을 가능하게 함으로써 상기에 언급된 잠재적인 단점들을 경감시킨다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 패터닝 디바이스의 패턴을 투영 시스템을 사용하여 기판 상에 투영시키도록 배치되는 리소그래피 장치 내에서의 사용을 위한 조명 시스템이 제공된다. 상기 조명 시스템은 필드-패싯 거울-디바이스, 및 퓨필-패싯 거울-디바이스를 포함한다. 필드-패싯 거울-디바이스는 복수의 반사 필드 패싯들을 포함하고, 각각의 필드 패싯은 필드 패싯을 횡단하는(traverse) 입사 극자외 방사선 빔의 일부가 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 패터닝 디바이스로 지향되는 제 1 방위, 및 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템의 개구수에 대응되는 반경 범위(radial extent) 내에 배치되는 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 영역 상으로 상기 빔의 일부가 지향되고, 입사 방사선을 수집하고 상기 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하는 것을 방지하는데 효과적인 빔 덤프(beam dump)로 배치되는 보조 방위(supplementary orientation) 사이에서 스위칭가능(switchable)하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 필드-패싯 거울-디바이스 및 퓨필-패싯 거울-디바이스를 포함하는 조명 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공된다. 또한, 상기 리소그래피 장치는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한다. 패터닝 디바이스는 조명 시스템으로부터 방사선을 수용하고 상기 방사선을 패터닝하도록 구성된다. 또한, 리소그래피 장치는 상기 패터닝된 방사선을 기판 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한다. 필드-패싯 거울-디바이스는 복수의 반사 필드 패싯들을 포함하고, 각각의 필드 패싯은 필드 패싯을 횡단하는 입사 극자외 방사선 빔의 일부가 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 패터닝 디바이스로 지향되는 제 1 방위, 및 상기 투영 시스템의 개구수에 대응되는 반경 범위 내에 배치되는 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 영역 상으로 상기 빔의 일부가 지향되고, 입사 방사선을 수집하고 상기 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하는 것을 방지하는데 효과적인 빔 덤프 영역(beam dump area)으로 배치되는 보조 방위 사이에서 스위칭가능하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 리소그래피 장치의 조명 시스템에 의해 제공되는 조명 모드를 수정하는 방법이 제공된다. 상기 조명 시스템은 필드-패싯 거울-디바이스 및 퓨필-패싯 거울-디바이스를 포함한다. 상기 필드-패싯 거울-디바이스는 복수의 반사 필드 패싯들을 포함한다. 상기 방법은 방사선의 빔을 필드-패싯 거울-디바이스로 지향시키는 단계, 및 조명 모드를 생성시키는데 기여하도록, 필드 패싯을 횡단하는 입사 극자외 방사선 빔의 일부가 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 리소그래피 장치의 패터닝 디바이스로 지향되는 제 1 방위에서, 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템의 개구수에 대응되는 반경 범위 내에 배치되는 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 영역 상으로 상기 빔의 일부가 지향되고, 입사 방사선을 수집하고 상기 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하는 것을 방지하는데 효과적인 빔 덤프 영역으로 배치되는 보조 방위로 필드 패싯을 스위칭시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 리소그래피 장치의 조명 시스템에 의해 제공되는 조명 모드를 수정하는 단계를 포함하는 장치 제조 방법이 제공된다. 상기 조명 시스템은 필드-패싯 거울-디바이스 및 퓨필-패싯 거울-디바이스를 포함한다. 상기 필드-패싯 거울-디바이스는 복수의 반사 필드 패싯들을 포함한다. 수정하는 단계는 방사선의 빔을 필드-패싯 거울-디바이스로 지향시키는 단계; 및 조명 모드를 생성시키는데 기여하도록, 필드 패싯을 횡단하는 입사 극자외 방사선 빔의 일부가 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 리소그래피 장치의 패터닝 디바이스로 지향되는 제 1 방위에서, 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템의 개구수에 대응되는 반경 범위 내에 배치되는 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 영역 상으로 상기 빔의 일부가 지향되고, 입사 방사선을 수집하고 상기 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하는 것을 방지하는데 효과적인 빔 덤프 영역으로 배치되는 보조 방위로 필드 패싯을 스위칭시키는 단계를 포함한다. 또한, 장치 제조 방법은 패터닝 디바이스를 갖는 조명 시스템으로부터 수용되는 방사선을 패터닝하는 단계, 및 상기 패터닝된 방사선을 투영 시스템에 의해 기판 상으로 투영시키는 단계를 포함한다.
이하, 대응되는 참조 부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들이 예시의 방법으로만 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한 도;
도 2는 DPP 소스 컬렉터 모듈을 포함하는, 도 1의 장치를 보다 상세히 도시한 도;
도 3은 LPP 소스 컬렉터 모듈인, 도 1의 장치에 대한 대안적인 소스 컬렉터를 도시한 도;
도 4는 도 2의 조명 시스템을 보다 상세히 도시한 도;
도 5는 본 발명에 따르지 않은 조명 시스템 내에서의 사용을 위한 일 예시의 필드-패싯 거울-디바이스의 작동을 도시하는 개략적인 설명도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템 내에서의 사용을 위한 필드-패싯 거울-디바이스의 작동을 도시하는 개략적인 설명도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템 내에 도 6의 빔 패싯형(beam facetted) 퓨필-패싯 거울-디바이스의 빔 프로파일을 도시하는 도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템 내에 도 6의 퓨필-패싯 거울-디바이스에 의해 생성되는 빔 프로파일을 도시하는 도; 및
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템 내에 도 6의 퓨필-패싯 거울-디바이스에 의해 생성되는 빔 프로파일을 도시하는 도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 컬렉터 모듈(SO)을 포함하는 리소그래피 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 상기 리소그래피 장치는: 방사선 빔(B)(예를 들어, EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고 상기 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 상기 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이들을 포함하는) 타겟부(C) 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 반사 투영 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 반사, 회절 또는 굴절 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지시킨다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 사용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가, 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다.
"패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 갖는 방사선 빔을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스들의 예들로는 마스크들, 프로그램가능한 거울 어레이들, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크들은 리소그래피에서 잘 알려져 있으며, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들뿐만 아니라, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형, 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
조명 시스템과 같은 투영 시스템은, 예컨대 진공의 사용과 같은 다른 인자들 또는 사용되는 노광 방사선에 대해 적절하다면, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기와 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들이나 다른 타입들의 광학 구성요소들, 또는 그들의 여하한의 조합을 포함할 수 있다. 다른 가스들은 너무 많은 방사선을 흡수할 수 있기 때문에 EUV 방사선을 위해 진공을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 진공 벽 및 진공 펌프들의 도움으로 전체 빔 경로에 진공 환경이 제공될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크를 채용한) 반사형으로 이루어진다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블들 (및/또는 2 개 이상의 마스크 테이블들)로 이루어질 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블들이 병행하여 사용되거나, 또는 1 이상의 테이블들이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블들 상에서는 준비작업 단계들이 수행될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 소스 컬렉터 모듈(SO)로부터 극자외 방사선 빔을 수용한다. EUV 광을 생성하기 위한 방법들은 EUV 범위의 1 이상의 방출 라인들을 갖는, 적어도 하나의 요소, 예를 들어, 크세논, 리튬, 또는 주석을 갖는 플라즈마 상태로 재료를 전환시키는 단계를 포함하나, 상기 단계로만 제한될 필요는 없다. 이러한 한가지 방법에서, 흔히 레이저 생성 플라즈마("LLP")로 칭해지는 필요한 플라즈마는 필요한 라인-방출 요소(line-emitting element)를 갖는 재료의 액적(droplet), 스트림, 또는 클러스터와 같은 연료를 레이저 빔으로 조사함으로써 생성될 수 있다. 소스 컬렉터 모듈(SO)은 연료를 활성화시키는 레이저 빔을 제공하기 위해 도 1에는 도시되지 않은 레이저를 포함하는 EUV 방사선 시스템의 일부일 수 있다. 생성된 플라즈마는 출력 방사선, 예를 들어 EUV 방사선을 방출하며, 이는 소스 컬렉터 모듈에 배치되는 방사선 컬렉터를 사용하여 수집된다. 예를 들어, 연료 활성화를 위한 레이저 빔을 제공하는데 CO2 레이저가 사용되는 경우, 레이저 및 소스 컬렉터 모듈은 별도의 개체들일 수 있다.
이러한 경우들에 있어, 레이저는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 거울들 및/또는 빔 익스펜더를 포함하는 빔 전달 시스템의 도움으로 레이저로부터 소스 컬렉터 모듈로 전달된다. 다른 경우들에 있어, 예를 들어 소스가 흔히 DPP 소스라 칭해지는 방전 생성 플라즈마 EUV 생성기(discharge produced plasma EUV generator)인 경우, 상기 소스는 소스 컬렉터 모듈의 통합부일 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 패터닝 디바이스 상에 입사되는 방사선 빔이 빔의 단면 내에 원하는 각도 세기 분포 및 원하는 세기 균일성(uniformity)을 모두 가지도록 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다. 일루미네이터(IL)는 복수의 반사 필드 패싯들을 갖는 필드-패싯 거울 디바이스, 및 복수의 반사 퓨필 패싯들을 갖는 퓨필-패싯 거울-디바이스를 포함할 수 있다. 사용 중에 각각의 필드 패싯들은 소스 컬렉터 모듈(SO)로부터 발산되는 입사 EUV 방사선 빔의 일부인 입사 빔의 일부를 수용한다. 조명-모드 선택-시스템은 원하는 조명 모드를 설정하도록 구성되고 배치될 수 있다. 예를 들어, 각각의 필드 패싯들은 EUV 방사선이 제 1 조명 모드로 정의되는 제 1 그룹의 반사 퓨필 패싯들에 속하는 대응되고, 상이한 퓨필 패싯들로 반사되도록 배향될 수 있고, 또는 대안적으로 EUV 방사선이 제 2 조명 모드로 정의되는 제 2 그룹의 반사 퓨필 패싯들에 속하는 대응되고, 상이한 퓨필 패싯들로 반사되도록 배향될 수 있다. 조명 모드의 선택은 퓨필 패싯들에 의해 반사되고 패터닝 디바이스 쪽으로 지향되는 방사선의 대응되는 공간 세기 분포의 조정을 통하여 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사되는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정함으로써 얻어진다.
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. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(PS2)(예를 들어, 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 위치 센서(PS1)는, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 사용하여 정렬될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 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 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스들 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
상술된 사용 모드들의 조합들 및/또는 변형들, 또는 완전히 상이한 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 소스 컬렉터 모듈(SO), 조명 시스템(IL), 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 리소그래피 장치(100)를 보다 상세히 나타낸다. 소스 컬렉터 모듈(SO)은 소스 컬렉터 모듈(SO)의 인클로징 구조체(220) 내에서 진공 환경이 유지될 수 있도록 구성되고 배치된다. EUV 방사선 방출 플라즈마(210)는 방전 생성 플라즈마 소스에 의하여 형성될 수 있다. EUV 방사선은 전자기 스펙트럼의 EUV 범위 내의 방사선을 방출하기 위한 초 고온 플라즈마(210)가 생성되는 가스 또는 증기, 예를 들어 크세논(Xe) 가스, 리튬(Li) 증기 또는 주석(Sn) 증기에 의하여 생성될 수 있다. 초 고온 플라즈마(210)는, 예를 들어 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 유도하는 전기적 방전에 의하여 생성된다. 방사선의 효율적인 생성을 위해서는 Xe, Li, Sn 증기 또는 여하한 여타의 적합한 가스나 증기의 부분압, 예를 들어 10 Pa이 요구될 수 있다. 일 실시예에서는, EUV 방사선을 생성하기 위해 활성화된 주석(Sn)의 플라즈마가 제공된다.
초 고온 플라즈마(210)에 의하여 방출되는 방사선은 소스 챔버(211)의 개구부 안이나 뒤에 위치되는 선택적 가스 방벽 또는 오염물 트랩(230)(몇몇 경우에는 오염물 방벽 또는 포일 트랩이라 지칭되기도 함)을 통해 소스 챔버(211)로부터 컬렉터 챔버(212) 내로 전달된다. 오염물 트랩(230)은 채널 구조체를 포함할 수 있다. 또한, 오염물 트랩(230)은 가스 방벽, 또는 가스 방벽과 채널 구조체의 조합을 포함할 수 있다. 더욱더, 본 명세서에 개시된 오염물 트랩 또는 오염물 방벽(230)은 당업계에서 알려진 바와 같은 채널 구조체를 포함한다.
컬렉터 챔버(212)는 방사선 컬렉터(CO)를 포함할 수 있으며, 이는 소위 그레이징 입사 컬렉터(grazing incidence collector)일 수 있다. 방사선 컬렉터(CO)는 상류 방사선 컬렉터 측(251) 및 하류 방사선 컬렉터 측(252)을 갖는다. 컬렉터(CO)를 횡단하는 방사선은 격자 스펙트럼 필터(240)에 의해 반사되어 나가 가상의 소스 포인트(IF)에서 포커스될 수 있다. 가상의 소스 포인트(IF)는 통상적으로 중간 포커스라 칭해지며, 소스 컬렉터 모듈은 상기 중간 포커스(IF)가 인클로징 구조체(220)의 개구부(221)나 그 부근에 배치되도록 구성된다. 가상의 소스 포인트(IF)는 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다.
후속하여, 방사선은 조명 시스템(IL)을 횡단하며, 상기 조명 시스템은 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선 세기의 원하는 균일성뿐만 아니라 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선 빔(21)의 원하는 각도 세기 분포를 제공하도록 배치되는 퓨필-패싯 거울-디바이스(24) 및 필드-패싯 거울-디바이스(22)를 포함한다. 상기에 설명된 바와 같이 조명 모드의 선택은 선택적으로 필드 패싯들을 대응되고, 상이한 퓨필 패싯들의 그룹에 (적절하게 필드 패싯들을 배향시키는 단계를 통하여) 연결시킴으로써 얻어진다. 조사된 퓨필 패싯들은 조명 모드를 정의하는 원하는 공간 세기 분포를 갖는 2차 광원으로 취급된다. 예를 들어, 대응되고, 상이한 퓨필 패싯들의 그룹이 1 이상의 오프 액시스(off axis), 브라이트 폴(bright pole)들을 정의하도록 선택되어, 극성의(polar), 오프 액시스 조명 모드를 제공할 수 있다. 대안적으로, 상기 그룹은 환형 조명 모드 또는 통상적인 조명 모드를 정의하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 퓨필 패싯들에서 또는 부근에서의, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 외부 반경 범위가 선택될 수 있다. 외부 반경 범위는 σ-외부로 표시되며, σ-외부는 투영 시스템의 개구수(NA)와 대등한 외부 반경 범위에 의해 나눠지는 선택된 외부 반경 범위로 정의된다. 유사하게, σ-내부로 표시되는 세기 분포의 내부 반경 범위가 선택될 수 있다. 지지 구조체(MT)에 의해 유지되는 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선의 빔(21)이 반사되면, 패터닝된 빔(26)이 형성되고, 상기 패터닝된 빔(26)은 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 의해 유지되는 기판(W) 상으로 반사 요소들(28, 30)을 통하여 투영 시스템(PS)에 의해 이미징된다.
일반적으로, 조명 광학 유닛(IL) 및 투영 시스템(PS)에는 나타낸 것보다 많은 요소들이 존재할 수 있다. 리소그래피 장치의 타입에 따라, 선택적으로 격자 스펙트럼 필터(240)가 존재할 수 있다. 더욱더, 도면들에 나타낸 것보다 많은 거울들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템(PS)에는 6 또는 8 개의 반사 요소들이 실제로 존재할 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같은 컬렉터 광학기(CO)는 컬렉터(또는 컬렉터 거울)의 예시로서, 그레이징 입사 반사기들(253, 254, 및 255)을 갖는 네스티드 컬렉터(nested collector)로서 도시된다. 그레이징 입사 반사기들(253, 254, 및 255)은 광학 축(O)을 중심으로 축방향 대칭으로 배치되며, 이 타입의 컬렉터 광학기(CO)는 흔히 DPP 소스라 칭해지는 방전 생성 플라즈마 소스와 조합하여 사용되는 것이 바람직하다.
대안적으로, 소스 컬렉터 모듈(SO)은 도 3에 나타낸 바와 같은 LPP 방사선 시스템의 일부일 수 있다. 레이저(LA)는 수 십 eV의 전자 온도들을 갖는 고도로 이온화된 플라즈마(210)를 생성하도록 크세논(Xe), 주석(Sn), 또는 리튬(Li)과 같은 연료에 레이저 에너지를 증착하기 위해 배치된다. 이들 이온들의 재조합 및 탈-여기(de-excitation) 동안 발생되는 활성 방사선(energetic radiation)은 플라즈마로부터 방출되고, 수직에 가까운(near normal) 입사 컬렉터 광학기(CO)에 의하여 수집되며, 인클로징 구조체(220)의 개구부(221) 상으로 포커스된다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 기술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템들, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴들, 평판 디스플레이(flat-panel display)들, 액정 디스플레이(LCD)들, 박막 자기 헤드들 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예들과 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어들의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어들과 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 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 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 더욱이, 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.
도 4를 참조하면, 상기 도는 필드-패싯 거울-디바이스(22) 및 퓨필-패싯 거울-디바이스(24)를 좀 더 상세하게 나타낸다. 퓨필-패싯 거울-디바이스는 조명 시스템(IL)의 퓨필 평면이나 부근에 배치될 수 있고, 퓨필-패싯 거울-디바이스의 중앙(M)은 도 2에 나타낸 바와 같이 방사선 시스템의 광학 축(O)과 일치하게 배치될 수 있다. 설명되는 본 발명의 실시예들에서, 필드 패싯들(221, 222, 223)과 같은 반사 필드 패싯들은, 각각의 필드 패싯들이 EUV 방사선의 각각의 입사 빔의 일부들에 대하여 3 개의 가능한 방위들을 가지므로 3 상태(tri state) 디바이스들이다. 처음의 2 개의 방위들은 입사 빔의 일부들을 각각 제 1 퓨필 패싯 및 제 2 퓨필 패싯 상으로 반사시키는데 효과적이다. 이러한 제 1 퓨필 패싯 및 제 2 퓨필 패싯은 각각 제 1 그룹의 퓨필 패싯 및 제 2 그룹의 퓨필 패싯의 일부이다. 세번째 방위는, 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사되는 빔에 기여하지 않으므로 선택된 조명 모드에 기여하지 않는 위치로 입사 빔의 일부를 반사시키는데 효과적이다. 따라서, 일 예로서의 도 4에서는, 반사 필드 패싯(221)이 입사 빔의 일부(201)를 실선으로 나타낸 광선 경로와 같이 반사 퓨필 패싯(2411) 또는 점선으로 나타낸 광선 경로와 같이 퓨필-패싯 거울-디바이스(24)의 반사 퓨필 패싯(2412) 상으로 반사시키는 것을 나타낸다. 세번째 방위에서는 필드 패싯(221)이 입사 빔(incoming beam)의 일부(201)를 퓨필-패싯 거울-디바이스(24)에서 떨어진 위치로 반사시키며, 상기 반사된 빛은 해시된 선(hashed line)으로 나타낸다. 마지막의(the latter) 반사된 빛은 조명 시스템(IL)의 벽의 빔 덤프 영역(BD)에 의해 흡수된다. 조명-모드 선택-시스템의 일부일 수 있는 활성화 시스템(도시하지 않음)은 각각의 반사 필드 패싯들의 방위가 빔의 요구된 조명 구성에 의존하도록 설정하기 위해 제공된다. 양방향 화살표(double arrow)(A221)는 2 개의 조명 모드들 사이에서 스위칭하기 위하여 사용되는 필드 패싯(221)의 각도 기울기 범위의 크기를 개략적으로 나타낸다. 각도 범위(A221b)는 입사 빔의 일부(201)을 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 떨어진 위치로 반사시키는데 필요하다. 각도 범위(A221b)는 범위(A221)와 상이하고, 일반적으로 범위(A221)보다 넓다.
도 5는 퓨필-패싯 거울-디바이스(24)의 섹터(sector)의 평면도를 도시한다. 상기에 설명한 바와 같이, 필드-패싯 거울-디바이스(22)의 각각의 필드 패싯은 특정 필드 패싯의 방위에 의존하는 2 개의 관련된 퓨필 패싯들을 차례로 조명할 수 있다. 이러한 3 쌍의 관련된 퓨필 패싯들[(2411, 2412), (2421, 2422), 및 (2431, 2432)]을 도 5에 나타내고, 각각의 퓨필 패싯은 점으로의 음영처리(dotted shading)에 의해 도시되고, 각 쌍의 관련된 퓨필 패싯들은 각각의 양방향 화살표로 연결되어 나타낸다.
필드-패싯 거울-디바이스의 각각의 필드 패싯은 입사 방사선을 퓨필-패싯 거울-디바이스의 2 개의 퓨필 패싯들 상으로 지향시킬 수 있고, 퓨필-패싯 거울-디바이스는 필드 패싯들의 수와 비교하여 2 배의 패싯들의 수를 가질 것임을 이해할 수 있다. 더욱이, 도 4에서는 어느 정도의(a few) 필드 패싯들을 필드-패싯 거울-디바이스(22) 내에 나타내나, 상기 필드-패싯 거울-디바이스는 예를 들어, 32x32 필드 패싯들의 어레이, 또는 여하한 적합한 수의 필드 패싯들을 포함할 수 있다.
도 4와 도 5의 관계에 대하여 설명한 조명 시스템에서, 필드-패싯 거울-디바이스(22)에 의해 퓨필-패싯 거울-디바이스(24)에서 떨어진 빔 덤프 영역(BD)으로 반사된 방사선은 필드-패싯 거울-디바이스(22)의 필드 패싯들에 의해 조명 모드의 일부를 형성하는 상기 반사된 방사선에 대한 각도들과는 상이한 각도로 편향되어야 한다는 것을 이해할 것이다. 필드 패싯(221)은 도 5에서의 양방향 화살표(A221)에 수직인 축에 대하여 회전가능할 수 있으므로, 상기 축에 대한 추가적, 부가적인 회전은 입사 빔의 일부를 도 4에 나타낸 바와 같이 빔 덤프(BD)로 반사시킬 필요가 있고, 이는 도 4에 나타낸 바와 같이 총 회전 범위(A221b)가 일반적으로 범위(A221)보다 더 큰 효과를 가진다. 필드 패싯의 요구되는 기울기 범위의 크기는 필드 패싯과 이와 이웃하는 필드 패싯들 사이의 얻어지는 자유 공간을 결정한다. 자유 공간은 이웃하는 필드 패싯들이 밀접하게 접촉해 있는 경우에 대하여 필드-패싯 거울-디바이스의 공간적인 집적 반사를 감소시킨다. 예를 들어, 필드 패싯은 (필드 패싯의 반사 표면에 수직 축을 따라서) 3 mm의 두께를 가질 수 있고, 도 4에서의 기울기 범위(A221b)는 100 mrad일 수 있다. 이 예시에서, 원하는 자유 공간은 0.3 mm일 것이다. 만약 이웃하는 필드 패싯이 유사한 범위에 걸쳐서도 회전가능하다면, 2 개의 필드 패싯들 사이의 자유 공간은 여하한의 다른 제조 허용오차 또는 시스템 허용오차를 포함하지 않고 0.6 mm일 필요가 있다. 이는 상기에 언급된 집적 반사를 어느 정도의 퍼센트로 감소시킬 수 있다. 이러한 EUV 방사선의 손실 효과를 경감시키는 것이 바람직하다.
본원 발명의 일 실시예에 따르면, 리소그래피 장치에서의 사용을 위한 일루미네이터 시스템을 제공하고, 상기 일루미네이터 시스템은 복수의 반사 필드 패싯들을 포함하는 필드-패싯 거울-디바이스를 포함하며, 각각의 필드 패싯은 필드 패싯을 횡단하는 입사 방사선 빔의 일부가 상기 필드-패싯 거울-디바이스로부터의 방사선을 패터닝 디바이스 상으로 지향시키는데 효과적인 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되는 방위와, 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템의 개구수에 대응되는 반경 범위 내에 배치되는 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 영역 상으로 상기 빔의 일부가 지향되고, 입사 방사선을 수집하고 상기 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하는 것을 방지하는데 효과적인 빔 덤프 영역으로 배치되는 방위 사이에서 스위칭가능하다. 그러므로, 후자의 방사선은 여하한 조명 모드의 일부가 아니다.
도 6은 이러한 실시예의 추가적인 측면들을 도시한다. 도 6 내에 양방향 화살표(A221)에 의해 연결되는 한 쌍의 퓨필 패싯들(2411, 2412)과 같이 한 쌍의 관련된 퓨필 패싯들 사이에는, 빔 덤프 영역으로서 배치되는 퓨필 영역(PBD)가 제공되므로 이 영역 상에 입사되거나 상기 영역(PBD)을 횡단하는 EUV 방사선은 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사되는 빔에 기여하지 않는다. 상기 영역(PBD)은 퓨필-패싯 거울-디바이스의 중심(M)에 대하여 퓨필-패싯 거울-디바이스의 반경 범위 내에 배치된다. 상기 범위는 σ=1에 대응되는 반경(R)을 가지므로, 상기 반경 범위(R)는 리소그래피 장치의 투영 시스템의 개구수에 대응된다. 이러한 반경 범위는 도 6 내에 원형의 파선(dashed line)으로 나타낸다. 빔 덤프 영역(PBD)은 흡수 재료로 구성될 수 있다. 대안적으로, 빔 덤프 영역은 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 떨어져 위치한 빔 덤프 영역(나타내지 않음)으로 입사 방사선을 반사시키도록 배치될 수 있으며, 여기에 EUV 방사선 흡수 재료가 제공된다.
도 6에서, 빔 덤프 영역(PBD)은 영역들처럼 4 개의 퓨필 패싯의 선형 배치로 나타낸다. 빔 덤프 영역(PBD)은 각각의 관련된 퓨필 패싯들의 쌍들[(2411, 2412), (2421, 2422) 및 (2431, 2432)]이 연결된 라인(line)들 상에 놓인 것의 일부에 위치된다. 결과로서, 각각의 필드 패싯들(221, 222 및 223)의 기울기 범위들(A221, A222, 및 A223)은 각각의 필드 패싯에 의해 반사되는 방사선이 여하한 조명 모드에 기여하지 않는 기울기를 포함하는 동시에, 상기 기울기 범위의 크기는 선택가능한 조명 모드들의 쌍에 의해 결정된다. 따라서, 필드-패싯 기울기-범위의 크기는 더 이상 후자의 조명-모드 관련 크기를 초과하지 않으며, 이는 결국(in turn) 인접한 필드 패싯들 사이에서 요구되는 자유 공간을 감소시킨다. 도 5 및 도 6에서는 3 쌍의 퓨필 패싯들을 나타냈으나, 실제로는 관련된 퓨필 패싯들의 쌍들이 퓨필-패싯 거울-디바이스(24) 전체에 걸쳐 분포될 수 있으며, 퓨필-패싯 거울-디바이스(24) 상의 빔 덤프 영역(PBD)의 위치는 이제 설명되는 바와 같이, 특정한 요구된 조명 모드를 고려하여 선택된다는 점을 이해할 것이다.
도 7은 퓨필-패싯 거울-디바이스(24) 상의 빔 덤프 영역(PBD)의 일 예시의 평면도를 도시하며, 여기서 상기 빔 덤프 영역은 실질적으로 환형 형태 내에 배치되며, 환형 영역(71)과 매칭(matching)된다. 간단하게, 퓨필 패싯들의 섹션 및 빔 덤프 영역(PBD)만을 상세하게 나타낸다. 빔 덤프 영역은 퓨필-패싯 거울-디바이스(24) 상의 빔 덤프 영역들처럼 환형 고리로 형성되므로, 외부 반경 범위(R)와 내부 반경 범위(Ri) 사이에 놓이는 실질적인 환형 고리(71)를 형성한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 외부 둘레(outer perimeter)(R)는 리소그래피 장치(100)의 광학 투영 시스템(PS)의 개구수(NA)에 대응된다. 이러한 환형 빔 덤프 영역의 잠재적인 이점은 퓨필 패싯 쌍들을 정의하기 위한 배치 구조(assignment scheme)들에 사용될 수 있다는 점이며, 여기서 한 쌍 중에서의 하나의 퓨필 패싯은 R과 Ri 사이에서 선택된 반경 범위 내에서 선택되고, 한 쌍 중에서의 다른 퓨필 패싯은 선택된 반경 범위 바깥쪽에서 선택된다. 이러한 배치 구조들은, 예를 들어 환형 조명 모드 및 오프-액시스 다중극 조명 모드를 포함하는 선택가능한 조명 모드들의 그룹들을 지지하는데 적합하다. 이후에, 각각의 쌍과 관련된 각도 기울기 범위는 대응되는 필드 패싯이 "오프 상태(off state)", 즉 퓨필 패싯을 조명 모드에 대한 기여에서 제외시킴으로써 조명 모드를 수정하는데 사용하기 위한 상태로 설정할 수 있는 기울기를 포함한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템에서, 조명 빔의 특정한 구성에 대응되는 "오프" 상태 내에 있는 필드 패싯들, 또는 필드-패싯 거울-디바이스 내에서 발생할 수 있는 여하한 결함이 있는 필드 패싯들에 대하여, 원치 않는 방사선은 필드 패싯 거울들의 최대 각도 범위 내에 적당한(well) 필드 패싯 기울기로 퓨필-패싯 거울-디바이스(24) 상의 빔 덤프(PBD)로 지향될 수 있다. 감소된 기울기 각도 범위로 인해, [마스크(MA)에서 조명 슬릿에 따른 형상을 가지는] 기다란(elongated) 필드 패싯들(221, 222, 223 등)은 큰 패싯 두께를 적용하고, 거울 패싯들의 제조에 가능한 실리콘과 같은 상이한 재료를 선택함으로써 더 강경(stiffer)해 질 수 있다.
퓨필-패싯 거울-디바이스를 사용하는 빔 덤프 영역(PBD)들의 다른 구성들이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 8은 4 개의 극성 빔 덤프 영역(PBD)들을 포함하는 퓨필-패싯 거울-디바이스(24)를 도시한다. 각각의 빔 덤프 영역(PBD)은 σ=1을 갖는 반경(R) 내에 배치된다. 퓨필-패싯 거울-디바이스 상의 이러한 4 개의 빔 덤프 영역들을 사용하면, 필드 패싯들에 대한 최대 기울기-각도 범위는 빔 덤프 영역이 퓨필-패싯 거울-디바이스의 주변부 안팎에 위치하는 배치에 대하여 기울기-각도 범위의 70 %로 제한될 수 있다는 것을 알아내었다.
도 9를 참조하면, 상기 도는 퓨필-패싯 거울-디바이스(24) 상의 영역들과 같은 적절한 퓨필 패싯이 빔 덤프로서 작용하도록 배열되거나 외부의 빔 덤프 영역(도시되지 않음)으로 입사 EUV 방사선이 지향되므로, 8 개의 빔 덤프 영역(PBD)들이 R과 Ri 사이에 배치되는 배치를 도시한다. 이러한 경우에, 필드-패싯 거울-디바이스(22) 상에 대응되는 필드 패싯들의 기울기-각도 범위는 방사선이 퓨필-패싯 거울-디바이스(24)의 둘레 바깥쪽으로 지향되어야 하는 배치에 대하여 기울기-각도 범위의 50 %로 제한될 수 있다.
도 7, 도 8 및 도 9의 배치들에 나타낸 바와 같이 반경 범위들(R 및 Ri) 사이의 빔 덤프 영역을 가지는 것이 이로운 동시에, 본 발명에 따라 도 4에 나타내는 바와 같이 퓨필-패싯 거울-디바이스(24)의 가장자리에 추가적인 빔 덤프 영역을 배치하는 것이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 필드-패싯 거울-디바이스(22)의 필드 패싯들이 기울어질 수 있어야 하는 범위는 다른 실시예들만큼 감소되지 않는 동시에, 필드 패싯들의 일부에 대한 빔 덤프 배치의 일부로서 퓨필-패싯 거울-디바이스의 외부 둘레를 사용함으로써, 이전 기술분야에서 여전히 이점으로 남아 있어, 모든 필드-패싯 거울-디바이스(22)의 필드 패싯들이 퓨필-패싯 거울-디바이스(24)의 둘레 바깥쪽으로 방사선을 지향시키기 위하여 기울어질 필요가 없다.
본 발명이 특히 EUV 방사선을 채용하는 리소그래피 장치 내에 적용되더라도, 본 발명은 다른 파장 대역들 내에 있는 방사선을 갖는 리소그래피 장치 내에도 적용된다는 점을 이해할 것이다.
이전에 설명한 특정한 실시예들에서는 필드-패싯 거울-디바이스의 패싯들이 3 개의 가능한 방위들을 가지는 3 상태인 동시에, 본 발명은 2 상태들을 갖는 필드 패싯 거울들에도 적용될 수 있고, 상기 상태들 중의 하나는 상기 입사 방사선이 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사되는 빔 내로 지향되는 패싯 방위와 대응되며, 다른 하나의 상태는 상기 빔이 퓨필-패싯 거울-디바이스 상의 빔 덤프 영역으로서 배치되는 영역처럼 퓨필 패싯에 지향되는 방위와 대응된다는 것도 이해할 것이다. 유사하게, 본 발명은 입사 빔의 일부에 대하여 4 개, 5 개, 또는 훨씬 많은 기울기로 위치가능한 필드 패싯 거울들에 적용할 수 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로만 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트로부터 벗어나며, 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남긴다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태들의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 상술된 설명들은 예시에 지나지 않으며, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구 범위를 벗어나지 않는, 기술된 본 발명에 대한 변경들이 가해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (9)

  1. 투영 시스템을 사용하여 기판 상에 패터닝 디바이스의 패턴을 투영시키기 위하여 배치되는 리소그래피 장치 내에서의 사용을 위한 조명 시스템에 있어서, 상기 조명 시스템은:
    필드-패싯 거울-디바이스(field-facet mirror-device); 및
    퓨필-패싯 거울-디바이스(pupil-facet mirror-device)를 포함하고,
    상기 필드-패싯 거울-디바이스는 복수의 반사 필드 패싯들을 포함하며, 각각의 필드 패싯은
    필드 패싯을 횡단하는 입사 극자외 방사선 빔의 일부가 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 패터닝 디바이스로 지향되는 제 1 방위, 및
    상기 리소그래피 장치의 투영 시스템의 개구수에 대응되는 반경 범위(radial extent) 내에 배치되는 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 영역 상으로 상기 빔의 일부가 지향되고, 입사 방사선을 수집하고 상기 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하는 것을 방지하는데 효과적인 빔 덤프 영역(beam dump area)으로 배치되는 보조 방위(supplementary orientation)
    사이에서 스위칭가능한(switchable) 조명 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 필드 패싯은 추가적으로
    패싯을 횡단하는 입사 극자외 방사선 빔의 일부가 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 패터닝 디바이스로 지향되는 제 2 방위로 스위칭가능한 조명 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 빔 덤프 영역이 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 중심에 대하여 중심을 벗어난(eccentric) 분리된 영역을 포함하고, 상기 중심은 조명 시스템의 광학 축에 의해 정의되는 조명 시스템.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 빔 덤프 영역이 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 중심에 대하여 중앙에 있는(centered) 환형 영역을 포함하고, 상기 중심은 조명 시스템의 광학 축에 의해 정의되는 조명 시스템.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 빔 덤프 영역이 입사 방사선을 흡수하도록 구성된 조명 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 덤프 영역이 방사선을 흡수하도록 디바이스와 관련되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 이격되어 배치되며, 상기 빔 덤프 영역이 입사 방사선을 관련된 방사선 흡수 디바이스 상으로 반사시키도록 배치되는 조명 시스템.
  7. 리소그래피 장치에 있어서,
    필드-패싯 거울-디바이스 및 퓨필-패싯 거울-디바이스를 포함하는 조명 시스템;
    상기 조명 시스템으로부터의 방사선을 수용하고 상기 방사선을 패터닝하도록 구성된 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체; 및
    상기 패터닝된 방사선을 기판 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하고,
    상기 필드-패싯 거울-디바이스는 복수의 반사 필드 패싯들을 포함하며, 각각의 필드 패싯은
    필드 패싯을 횡단하는 입사 극자외 방사선 빔의 일부가 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 패터닝 디바이스로 지향되는 제 1 방위, 및
    상기 투영 시스템의 개구수에 대응되는 반경 범위 내에 배치되는 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 영역 상으로 상기 빔의 일부가 지향되고, 입사 방사선을 수집하고 상기 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하는 것을 방지하는데 효과적인 빔 덤프 영역으로 배치되는 보조 방위
    사이에서 스위칭가능한 리소그래피 장치.
  8. 리소그래피 장치의 조명 시스템에 의해 제공되는 조명 모드를 수정하기 위한 방법에 있어서,
    상기 조명 시스템은 필드-패싯 거울-디바이스 및 퓨필-패싯 거울-디바이스를 포함하고, 상기 필드-패싯 거울-디바이스는 복수의 반사 필드 패싯들을 포함하며, 상기 방법은:
    방사선의 빔을 상기 필드-패싯 거울-디바이스로 지향시키는 단계; 및
    조명 모드를 생성시키는데 기여하도록, 필드 패싯을 횡단하는 입사 극자외 방사선 빔의 일부가 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 리소그래피 장치의 패터닝 디바이스로 지향되는 제 1 방위에서, 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템의 개구수에 대응되는 반경 범위 내에 배치되는 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 영역 상으로 상기 빔의 일부가 지향되고, 입사 방사선을 수집하고 상기 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하는 것을 방지하는데 효과적인 빔 덤프 영역으로 배치되는 보조 방위로 필드 패싯을 스위칭시키는 단계를 포함하는 방법.
  9. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    리소그래피 장치의 조명 시스템에 의해 제공되는 조명 모드를 수정하는 단계를 포함하고, 상기 조명 시스템은 필드-패싯 거울-디바이스 및 퓨필-패싯 거울-디바이스를 포함하며, 상기 필드-패싯 거울-디바이스는 복수의 반사 필드 패싯들을 포함하고, 상기 수정하는 단계는:
    방사선의 빔을 상기 필드-패싯 거울-디바이스로 지향시키는 단계;
    조명 모드를 생성시키는데 기여하도록, 필드 패싯을 횡단하는 입사 극자외 방사선 빔의 일부가 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스로 지향되고 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스에서 리소그래피 장치의 패터닝 디바이스로 지향되는 제 1 방위에서, 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템의 개구수에 대응되는 반경 범위 내에 배치되는 상기 퓨필-패싯 거울-디바이스의 영역 상으로 상기 빔의 일부가 지향되고, 입사 방사선을 수집하고 상기 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하는 것을 방지하는데 효과적인 빔 덤프 영역으로 배치되는 보조 방위로 필드 패싯을 스위칭시키는 단계;
    상기 패터닝 디바이스를 갖는 조명 시스템으로부터 수용되는 방사선을 패터닝하는 단계; 및
    상기 패터닝된 방사선을 상기 투영 시스템에 의해 기판 상으로 투영시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
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