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KR20130132383A - 리소그래피 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20130132383A
KR20130132383A KR1020137001957A KR20137001957A KR20130132383A KR 20130132383 A KR20130132383 A KR 20130132383A KR 1020137001957 A KR1020137001957 A KR 1020137001957A KR 20137001957 A KR20137001957 A KR 20137001957A KR 20130132383 A KR20130132383 A KR 20130132383A
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South Korea
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radiation
graphene
membrane
chamber
lithographic apparatus
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KR1020137001957A
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안드레이 야쿠닌
바딤 바니네
에릭 루프스트라
하르멘 반 데르 슈트
루카스 스티븐스
마르텐 반 캠펜
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치는 방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스, 및 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한다. 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔에 패턴을 부여하도록 구성된다. 방사선 소스와 패터닝 디바이스 사이에는 챔버가 위치된다. 챔버는 방사선 빔을 반사시키도록 구성된 적어도 1 이상의 광학 구성요소를 포함하고, 방사선 소스로부터의 방사선이 이를 통과하는 것을 허용하도록 구성된다. 멤브레인(44)이 멤브레인을 통한 방사선 빔의 통과를 허용하고, 오염 입자(54)들의 통과를 방지하도록 구성된다. 챔버 내부로부터 챔버 외부로 우회 경로를 따라 가스가 흐르는 것을 허용하도록 입자 포획 구조체(52)가 구성된다. 우회 경로는 챔버 내부로부터 챔버 외부로의 오염 입자(58)들의 통과를 실질적으로 방지하도록 구성된다.

Description

리소그래피 장치 및 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND METHOD}
본 출원은 2010년 6월 25일에 출원된 미국 가출원 61/358,645 및 2010년 7월 9일에 출원된 미국 가출원 61/362,981의 이익을 주장한다. 이 가출원들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 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, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다.
리소그래피는 IC, 및 다른 디바이스 및/또는 구조체의 제조 시 주요한 단계들 중 하나로서 폭넓게 인식된다. 하지만, 리소그래피를 이용하여 구성되는 피처들의 치수들이 더 작아짐에 따라, 리소그래피는 소형 IC 또는 다른 디바이스들 및/또는 구조체들이 제조될 수 있게 하는데 더 결정적인 인자(critical factor)가 되고 있다.
패턴 프린팅의 한계들의 이론적 추산은 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 프린트하는데 사용되는 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)이며, k1은 레일리 상수라고도 칭하는 공정 의존성 조정 인자(process dependent adjustment factor)이고, CD는 프린트된 피처의 피처 크기(또는 임계 치수)이다. 수학식 (1)에 따르면, 피처들의 프린트가능한 최소 크기의 감소는 세 가지 방식으로: 즉, 노광 파장 λ를 단축함으로써, 개구수 NA를 증가시킴으로써, 또는 k1의 값을 감소시킴으로써 얻어질 수 있다.
노광 파장을 단축하고, 이에 따라 프린트가능한 최소 크기를 감소시키기 위해, 극자외(EUV) 방사선 소스를 사용하는 것이 제안되었다. EUV 방사선은 5 내지 20 nm의 범위, 예를 들어 13 내지 14 nm의 범위, 예를 들어 6.7 nm 또는 6.8 nm와 같이 5 내지 10 nm의 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선이다. 가능한 소스들로는, 예를 들어 레이저-생성 플라즈마 소스, 방전 플라즈마 소스, 또는 전자 저장 링에 의해 제공되는 싱크로트론 방사선(synchrotron radiation)에 기초한 소스들을 포함한다.
EUV 방사선은 플라즈마를 이용하여 생성될 수 있다. EUV 방사선을 생성하는 방사선 시스템은 플라즈마를 제공하도록 연료를 여기(excite)시키는 레이저, 및 플라즈마를 수용하는 소스 컬렉터 모듈을 포함할 수 있다. 플라즈마는, 예를 들어 Xe 가스 또는 Li 증기와 같은 적절한 가스 또는 증기의 스트림, 또는 적절한 재료[예를 들어, 주석(Sn)]의 입자들과 같은 연료에 레이저 빔을 지향함으로써 생성될 수 있다. 결과적인 플라즈마는 출력 방사선(output radiation), 예를 들어 EUV 방사선을 방출하고, 이는 방사선 컬렉터를 이용하여 수집된다. 방사선 컬렉터는 거울로 이루어진 수직 입사 방사선 컬렉터(mirrored normal incidence radiation collector)일 수 있으며, 이는 방사선을 수용하고 방사선을 빔으로 포커스한다. 소스 컬렉터 모듈은 플라즈마를 지지하기 위해 진공 환경을 제공하도록 배치된 포위 구조체(enclosing structure) 또는 챔버를 포함할 수 있다. 이러한 방사선 시스템은 전형적으로 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스라고 칭해진다.
대안적인 구성에서, EUV 방사선을 생성하는 방사선 시스템은 플라즈마를 발생시키기 위해 전기적 방전을 이용할 수 있다. 전기적 방전은 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기와 같은 가스 또는 증기로 통과하여, EUV 방사선을 방출하는 초고온 플라즈마(very hot plasma)를 발생시킨다. 이러한 방사선 시스템은 전형적으로 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스라고 칭해진다.
EUV 소스 내에서의 플라즈마 생성은 연료로부터 오염 입자들이 생성되게 할 수 있다. 이 오염 입자들은 비교적 빠른 속력으로 이동(이 경우, 이들은 일반적으로 방사선 빔의 경로를 따르는 경향이 있음); 또는 비교적 느린 속력으로 이동(이 경우, 이들은 자유롭게 브라운 운동을 함)할 수 있다. 몇몇 리소그래피 장치에서, 비교적 느리게 이동하는 오염 입자들은 리소그래피 장치 내에서의 가스의 흐름에 의해 운반될 수 있다.
비교적 빠르게 이동하는 오염 입자 및 비교적 느리게 이동하는 오염 입자는 둘 다 리소그래피 장치의 패터닝 디바이스를 향하여 이동할 수 있다. 오염 입자들이 패터닝 디바이스에 도달하는 경우(매우 작은 수에도), 이들은 패터닝 디바이스를 오염시킬 수 있다. 패터닝 디바이스의 오염은 리소그래피 장치의 이미징 성능을 감소시킬 수 있으며, 더 심각한 경우에는 패터닝 디바이스가 교체되어야 할 수 있다. 패터닝 디바이스는 고가일 수 있으므로, 교체되어야 하는 빈도의 감소가 유리할 수 있다. 또한, 패터닝 디바이스의 교체는 시간 소모적인 공정이며, 이 동안 리소그래피 장치의 작동이 중단되어야 할 수 있다. 리소그래피 장치의 작동을 중단시키는 것은 리소그래피 장치의 산출량을 감소시키며, 이에 따라 그 효율성을 감소시킬 수 있고, 이는 바람직하지 않다.
빠르고 느리게 이동하는 오염 입자들이 패터닝 디바이스를 오염시킬 가능성을 낮추도록 이들을 모두 포획(capture)할 수 있는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스, 및 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔에 패턴을 부여하도록 구성된다. 방사선 소스와 지지체 사이에는 챔버가 위치된다. 챔버는 방사선 빔을 반사시키도록 구성된 적어도 1 이상의 광학 구성요소를 포함한다. 챔버는 방사선 소스로부터의 방사선이 이를 통과하는 것을 허용하도록 구성된다. 멤브레인(membrane)이 챔버의 일부분을 정의한다. 멤브레인은 멤브레인을 통한 방사선 빔의 통과를 허용하고, 멤브레인을 통한 오염 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 챔버 내부로부터 챔버 외부로 우회 경로(indirect path)를 따라 가스가 흐르는 것을 허용하도록 입자 포획 구조체(particle trapping structure)가 구성되며, 입자 포획 구조체의 우회 경로는 챔버 내부로부터 챔버 외부로의 오염 입자들의 통과를 실질적으로 방지하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 발생시키는 단계, 및 방사선 빔을 반사시키는 적어도 1 이상의 광학 구성요소를 포함한 챔버를 통해 방사선 빔을 지향하는 단계를 포함하는 리소그래피 방법이 제공된다. 방사선 빔은 패터닝 디바이스를 향해 지향된다. 챔버는 멤브레인을 포함한다. 상기 방법은 방사선 빔이 챔버로부터 멤브레인을 통해 패터닝 디바이스를 향하여 통과하는 경우, 멤브레인으로 오염 입자들의 통과를 방지하는 단계, 입자 포획 구조체를 통해 우회 경로를 따라 챔버 내부로부터 챔버 외부로 가스를 흐르게 하는 단계 -상기 우회 경로는 챔버 내부로부터 챔버 외부로의 오염 입자들의 통과를 실질적으로 방지함- , 패터닝 디바이스를 이용하여 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔에 패턴을 부여하는 단계, 및 투영 시스템을 이용하여 기판 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스, 및 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔에 패턴을 부여하도록 구성되며, 상기 지지체에는 그래핀(graphene) 층을 포함하는 펠리클(pellicle)이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적외 방사선의 통과를 방지하거나 감소시키도록 구성된 그리드를 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter)가 제공되고, 상기 그리드는 그리드로의 산소의 통과를 방지하는 그래핀으로 덮인다. 그래핀은 1 이상의 층으로서 제공될 수 있으며, 또는 그리드의 리브(rib)들을 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적외 방사선의 통과를 방지하거나 감소시키도록 구성된 그리드를 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공되고, 상기 그리드는 텅스텐/그래핀 다층 구조체를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 대역외 방사선(out-of-band radiation)을 차단하는 재료를 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터가 제공되고, 상기 스펙트럼 퓨리티 필터는 재료를 지지하는 그래핀 층을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제 1 재료 및 제 2 재료의 교번 층들을 포함하는 다층 거울이 제공되고, 상기 교번 층들 사이에 그래핀이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제 1 재료 및 제 2 재료의 교번 층들을 포함하는 다층 거울이 제공되고, 상기 다층 거울의 외측 층으로서 그래핀 층이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 오염 입자들의 통과를 저지하고 EUV 방사선을 투과시키도록 구성되는 그래핀 멤브레인을 갖는 리소그래피 장치가 제공된다.
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 도 1의 장치의 LPP 소스 컬렉터 모듈(SO)을 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 및 입자 포획 구조체를 도시하는 도면;
도 4는 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 레티클의 일 실시예의 단면도;
도 5는 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 레티클의 일 실시예의 단면도;
도 6은 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 레티클의 일 실시예의 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 스펙트럼 퓨리티 필터의 일 실시예의 단면도;
도 8은 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 스펙트럼 퓨리티 필터의 일 실시예의 단면도;
도 9는 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 스펙트럼 퓨리티 필터의 일 실시예의 단면도;
도 10은 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 스펙트럼 퓨리티 필터의 일 실시예의 단면도;
도 11은 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 스펙트럼 퓨리티 필터의 일 실시예의 단면도;
도 12는 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 스펙트럼 퓨리티 필터의 일 실시예의 단면도;
도 13은 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 스펙트럼 퓨리티 필터의 일 실시예의 단면도;
도 14는 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 스펙트럼 퓨리티 필터의 일 실시예의 단면도; 및
도 15는 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 다층 거울의 일 실시예의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 컬렉터 모듈(SO)을 포함하는 리소그래피 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는: 방사선 빔(B)(예를 들어, EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고, 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, 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 반사 투영 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 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 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 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 있을 것을 보장할 수 있다.
"패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 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 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입들, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 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.
조명 시스템과 같은 투영 시스템은, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 가스들이 너무 많은 방사선을 흡수할 수 있기 때문에, EUV 방사선에 대해 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 채택하는) 반사형으로 구성된다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 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.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 소스 컬렉터 모듈(SO)로부터 극자외(EUV) 방사선 빔을 수용한다. EUV 방사선을 생성하는 방법들은 EUV 범위(EUV 범위는 약 13 nm, 및 약 6 내지 7 nm의 파장들을 포함하는 것으로 간주됨) 내의 1 이상의 방출선과 관련된 적어도 1 이상의 원소, 예를 들어 크세논(Xe), 리튬(Li), 주석(Sn), 가돌리늄(Gd) 또는 테르븀(Tb)을 갖는 재료를 플라즈마 상태로 전환하는 단계를 포함하며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 흔히 레이저 생성 플라즈마("LPP")라고 칭하는 이러한 한 방법에서, 요구되는 플라즈마는 레이저 빔으로 연료를 조사함으로써 생성될 수 있다. 상기 연료는, 예를 들어 요구되는 선-방출 원소를 갖는 재료의 액적(droplet), 스트림 또는 클러스터일 수 있다. 소스 컬렉터 모듈(SO)은 연료를 여기시키는 레이저 빔을 제공하는 레이저(도 1에 나타내지 않음)를 포함한 EUV 방사선 시스템의 일부분일 수 있다. 결과적인 플라즈마는 출력 방사선, 예를 들어 EUV 방사선을 방출하며, 이는 소스 컬렉터 모듈에 위치된 방사선 컬렉터를 이용하여 수집된다. 예를 들어, CO2 레이저가 연료 여기에 대한 레이저 빔을 제공하는데 사용되는 경우, 상기 레이저 및 소스 컬렉터 모듈은 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 레이저는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템의 도움으로, 레이저로부터 소스 컬렉터 모듈로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 흔히 DPP 소스라고 칭하는 방전 생성 플라즈마 EUV 발생기인 경우, 상기 소스는 소스 컬렉터 모듈의 통합부일 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 패싯 필드(facetted field) 및 퓨필 거울 디바이스들과 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 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. 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) 상으로 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 위치시키는데 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 이용하여 정렬될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 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 펄스 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.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 소스 컬렉터 모듈(SO), 조명 시스템(IL), 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 장치(100)를 더 상세히 나타낸다. 소스 컬렉터 모듈(SO)은, 소스 컬렉터 모듈(SO)의 포위 구조체(220) 내에 진공 환경이 유지될 수 있도록 구성되고 배치된다.
레이저(LA)가 레이저 빔(205)을 통해, 연료 공급기(200)로부터 제공되는 크세논(Xe), 주석(Sn) 또는 리튬(Li)과 같은 연료에 레이저 에너지를 축적(deposit)하도록 배치되어, 수십 eV의 전자 온도를 갖는 고이온화 플라즈마(highly ionized plasma: 210)를 생성한다. 이 이온들의 하방천이(de-excitation) 및 재조합 동안 발생되는 강렬한 방사선은 플라즈마로부터 방출되어, 거의 수직 입사인 컬렉터 광학기(near normal incidence collector optic: CO)에 의해 수집되고 포커스된다.
컬렉터 광학기(CO)에 의해 반사되는 방사선은 가상 소스점(virtual source point: IF)에 포커스된다. 가상 소스점(IF)은 통상적으로 중간 포커스라고 칭해지며, 소스 컬렉터 모듈(SO)은 중간 포커스(IF)가 포위 구조체(220)에서의 개구부(opening: 221)에, 또는 그 부근에 위치되도록 배치된다. 가상 소스점(IF)은 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다.
도 2에 나타낸 소스 컬렉터 모듈(SO)은 LPP 소스를 포함하지만, 소스 컬렉터 모듈은 여하한의 적절한 소스를 포함할 수 있으며, 예를 들어 DPP 소스를 포함할 수 있다. DPP 소스는, 예를 들어 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기와 같은 가스 또는 증기로 전기적 방전을 통과시켜, EUV 방사선을 방출하는 초고온 플라즈마를 발생시키도록 구성될 수 있다. EUV 방사선을 수집하고 이를 중간 포커스에 포커스하기 위해, 스침 입사 컬렉터(grazing incidence collector)와 같은 컬렉터 광학기가 구성될 수 있다. 중간 포커스는 소스 컬렉터 모듈의 포위 구조체에서의 개구부에, 또는 그 부근에 위치될 수 있다.
중간 포커스(IF)를 통과한 후, 방사선은 조명 시스템(IL)을 가로지른다. 조명 시스템(IL)은 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 세기의 원하는 균일성뿐 아니라, 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 빔(21)의 원하는 각도 분포를 제공하도록 배치된 패싯 필드 거울 디바이스(22) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(24)를 포함할 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 빔(21)의 반사 시, 패터닝된 빔(26)이 형성되고, 패터닝된 빔(26)은 투영 시스템(PS)에 의하여 반사 요소들(28, 30)을 통해 기판 테이블(WT)에 의해 유지되어 있는 기판(W) 상에 이미징된다.
일반적으로, 나타낸 것보다 더 많은 요소들이 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS) 내에 존재할 수 있다. 또한, 도면들에 나타낸 것보다 더 많은 거울들이 존재할 수 있으며, 예를 들어 도 2에 나타낸 것보다 1 내지 6 개의 추가 반사 요소들이 투영 시스템(PS) 내에 존재할 수 있다.
연료로부터의 이온화 플라즈마의 생성은 방사선만 생성하는 것이 아니라, 바람직하지 않은 오염 입자들도 생성한다. 주석(Sn)이 연료로서 이용되는 경우, 이 오염 입자들은 초당 약 1000 개의 비율로 생성될 수 있다. 오염 입자들은 최대 약 150 나노미터의 크기를 가질 수 있으며, 최대 약 500 나노미터의 크기를 가질 수 있다. 오염 입자들은 최대 약 100 m/s의 속력을 가질 수 있으며, 최대 약 1000 m/s의 속력을 가질 수 있다.
상이한 속력들을 갖는 생성된 오염 입자들은 플라즈마(210)로부터 상이한 경로들을 취할 수 있다. 예를 들어, 비교적 빠른 오염 입자들은 소스 컬렉터 모듈(SO)에 의해 생성된 방사선 빔과 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 비교적 빠른 오염 입자들 일부는 컬렉터 광학기(CO)에 부딪히고 컬렉터 광학기(CO)로부터 튕겨서, 상기 입자들도 방사선 빔의 경로를 따르게 될 것이다. 비교적 빠르게 이동하는 오염 입자들이 방사선 빔의 경로를 따르는 경우, 오염 입자들은 조명 시스템(IL) 내의 거울 디바이스들(22, 24)로부터 튕겨서, 패터닝 디바이스(MA)에 도달하게 될 수 있다.
비교적 느리게 이동하는 오염 입자들은 소스 컬렉터 모듈(SO) 및 일루미네이터 모듈(IL)의 저압 환경을 통해 패터닝 디바이스(MA)를 향하여 브라운 운동 및 이에 따른 드리프트(drift)를 할 수 있다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같은 몇몇 리소그래피 장치에서, 일루미네이터 모듈(IL) 및/또는 소스 컬렉터 모듈(SO)은 가스 유동관(gas flow conduit: 32)을 포함할 수 있다. 가스 유동관(32)은 일루미네이터 모듈(IL) 내의 분자 오염을 감소시키도록 이를 통해 가스가 펌핑될 수 있다. 분자 오염은 리소그래피 장치 내의 반사기들(또는 다른 광학 구성요소들)의 표면들 상에 분자들(또는 방사선 빔에 의해 야기되는 이 분자들의 해리 생성물들)이 쌓이는 것일 수 있다. 분자들은 리소그래피 장치 자체 내에서부터 생길 수 있다. 예를 들어, 분자들은 리소그래피 장치의 구성요소들, 리소그래피 장치 내에서 사용되는 윤활제, 또는 리소그래피 장치 내의 전자 시스템들로부터 생길 수 있다. 가스 유동관(32)을 통해 펌핑되는 가스는 원자상 수소(atomic hydrogen)일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스는 패터닝 디바이스(MA)를 향하는 방향으로 이동하도록 가스 유동관(32)으로 펌핑될 수 있다. 이 경우, 가스 유동관(32)을 통한 가스의 이동은 이와 함께 비교적 느린 오염 입자들을 패터닝 디바이스(MA)를 향해 운반할 수 있다.
몇몇 리소그래피 장치에서, 오염 입자들이 패터닝 디바이스(MA)에 도달하는 경우(시간당 1 입자 미만인 작은 수에도), 이는 리소그래피 장치의 이미징 성능에 해로운 영향을 줄 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)가 오염 입자들로 오염되는 경우, 패터닝 디바이스(MA)를 교체하거나 세정해야 할 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)를 교체하거나 세정하기 위해서는, 리소그래피 장치의 작동을 중단시켜야 할 수 있다. 리소그래피 장치의 여하한의 휴지 시간(downtime)은 리소그래피 장치의 산출량 감도를 유도하고, 이에 따라 리소그래피 장치의 수익성을 감소시킬 것이다. 리소그래피 장치의 수익성 감소는 바람직하지 않을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 3은 도 2에서 34로 나타낸 리소그래피 장치의 부분의 개략적인 단면도이다. 도 3에 나타낸 리소그래피 장치의 부분은 빠르게 이동하는 오염 입자 및 느리게 이동하는 오염 입자가 둘 다 패터닝 디바이스(MA)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 도 3에 나타낸 리소그래피 장치의 부분은 가스 유동관(32)의 일부분을 정의하는 제 1 및 제 2 벽 부재들(36, 38)을 포함한다. 제 1 및 제 2 벽 부재들(36, 38)은 각각의 개구부들(40, 42)을 포함한다. 개구부들(40, 42)은 공통 축선을 공유하며, 이는 리소그래피 장치의 방사선 빔(21)의 광학 축선(OA)이다. 제 1 벽 부재(36)의 개구부(40)는 개구부(40)를 가로질러 고정되는 가스가 통하지 않는(gas-tight) 멤브레인(44)을 포함하여, 개구부(40)를 통한 제 1 벽 부재(36)의 한 측으로부터 제 1 벽 부재(36)의 다른 측으로의 가스의 통과를 방지한다.
제 1 및 제 2 벽 부재들(36, 38)은 이들 사이에 적어도 1 이상의 가스 유동 경로가 존재하도록 서로 이격된다. 도 3에 나타낸 실시예에서, 광학 축선(OA)의 양쪽에 2 개의 가스 유동 경로(46)가 존재한다. 가스 유동 경로(46)들은 가스로 하여금 가스 유동관(32) 내부로부터 가스 유동관(32) 외부로 흐르게 한다[가스 유동관(32)의 외부는 일반적으로 48로 나타냄]. 가스 유동관(32) 내부로부터 가스 유동관 외부(48)로의 가스의 경로는 일반적으로 화살표(50)들에 의해 나타낸다. 가스 유동 경로(46)들은 입자 포획 구조체(52)들에 의해 정의된다. 입자 포획 구조체(52)들은 복수의 플레이트(52a)들을 포함한다. 상기 플레이트(52a)들은 광학 축선(OA)에 평행한 방향으로 연장되며, 제 1 벽 부재(36) 및 제 2 벽 부재(38)로부터 교번하여 연장된다. 상기 플레이트(52a)들은 서로 이격되며, 광학 축선(OA)에 수직인 방향으로 포개지도록 서로 맞물리는(interdigitated) 방식으로 연장된다. 그러므로, 입자 포획 구조체(52)들의 플레이트(52a)들은 가스 유동관(32) 내부로부터 가스 유동관(32) 외부(48)로 흐르는 가스에 대한 가시선 경로(line of sight path)가 존재하지 않을 것을 보장한다. 상기 플레이트(52a)들은 입자 포획 구조체(52)를 통하는 가스 흐름을 한정하여, 이것이 우회 경로를 따르도록 한다. 이 경우, 우회 경로는 구불구불한 경로이며, 즉 상기 경로는 가스 유동관(32) 외부(48)를 향해 진행할 때 방향을 여러 번 바꾼다. 예를 들어, 상기 경로는 가스 유동관(32) 외부(48)를 향해 진행할 때 적어도 4 번 이상 방향을 바꿀 수 있다. 경로의 방향 변화는 급변할 수 있다. 본 실시예에서, 구불구불한 경로는 좌우교대식(boustrophedonic)이며, 이는 가스가 한 방향으로 흐른 후 반대 방향으로 가도록 진행 방향을 바꾸면서 가스 유동관(32) 외부(48)를 향해 진행한다는 것을 의미한다. 일 실시예에서, [사용 시 광학 축선(OA)에 평행한] 각각의 플레이트(52a)의 길이가 인접한 플레이트(52a)들 간의 간격의 약 10 배인 경우, 이러한 한 쌍의 인접한 플레이트들은 약 90 %의 오염 입자들이 인접한 쌍의 플레이트들 사이를 통과하는 것을 방지할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 입자 포획 구조체는 오염 입자들의 레벨을 6 또는 7 자릿수(order of magnitude)만큼 감소시키는데 유리할 수 있다. 이 실시예들에서는, 적어도 5 쌍의 인접한 플레이트(즉, 10 개의 플레이트)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 여하한의 적절한 수의 플레이트들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 2 내지 100 개의 플레이트가 존재할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 곡면 플레이트들(즉, 인접한 쌍의 플레이트들 간의 갭을 통하는 가시선 경로가 존재하지 않는 플레이트들)의 사용은 평면 플레이트들에 비해 인접한 쌍의 플레이트들 사이에서 통과하지 못하는 오염 입자들의 비율을 증가시킬 수 있다. 결과로서, 주어진 비율의 오염 입자들이 오염물 포획 구조체를 통과하는 것을 방지하는데 있어서 (평면 플레이트들에 비해) 더 적은 쌍의 곡면 플레이트들이 필요할 수 있다.
사용 시, 개구부들(40, 42)은 방사선 빔이 멤브레인(44)을 통과하는 것을 포함하여 개구부들(40, 42)을 통과하도록 리소그래피 장치 내에 배치된다. 멤브레인(44)의 재료 및 두께는 방사선 빔(21)이 이를 통과하도록 선택된다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 멤브레인(44)은 입사 방사선이 100 % 통과하지 않을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 멤브레인(44)의 두께 및 재료는 방사선 빔(21)의 방향으로 빠르게 이동하는 오염 입자들이 멤브레인(44)을 가스가 통하게 되는 정도(no longer gas-tight)까지 품질저하(degradation)시키지 않으면서 멤브레인(44)에 부딪힐 수 있도록 선택된다.
또한, 멤브레인(44)은 가스가 통하도록 품질저하되지 않으면서 멤브레인(44)과 빠르게 이동하는 많은 오염 입자들의 충돌에 의해 생성된 압력을 견딜 수 있다. 예를 들어, 멤브레인은 Sn 입자에 의해 생성된 약 1 GPa 내지 10 GPa의 압력을 견뎌야 할 수 있다. 충돌의 비율은 초당 약 1000 번 정도의 충돌일 수 있다고 여겨진다. 빠르게 이동하는 오염 입자들의 크기는 약 150 나노미터 내지 약 1 ㎛의 범위일 수 있다. 상기 입자들은 약 100 m/s 내지 약 1000 m/s의 속력으로 이동할 수 있다. 다양한 속력으로 멤브레인(44)과 충돌하는 여러 상이한 크기의 입자들이 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 멤브레인(44)과 빠르게 이동하는 입자들의 충돌 비율은 시간에 따라 일정하지 않을 수 있다.
가스 유동관(32) 내에서 방사선 빔(21)과 동일한 방향으로 빠르게 이동하는 오염 입자는 54로 나타낸다. (54로 나타낸 바와 같은) 방사선 빔(21)과 동일한 방향으로 이동하고 있는 빠르게 이동하는 오염 입자들은 멤브레인(44)과 충돌하고, (56으로 나타낸 바와 같이) 멤브레인(44)에 걸리게 되거나 멤브레인(44)으로부터 다시 튕긴다(도시되지 않음). 멤브레인(44)으로부터 다시 튕기는 빠르게 이동하는 오염 입자들은 다시 튕길 때 에너지를 잃을 수 있다. 이 에너지 손실은, 멤브레인으로부터 다시 튕겨나온 빠르게 이동하는 오염 입자들이 가스 유동관(32) 내에서의 이동을 계속하는 느리게 이동하는 오염 입자들이 되게 한다. 빠르게 이동하는 오염 입자들이 느리게 이동하는 오염 입자들이 되면, 이들은 후속하여 입자 포획 구조체(52) 내에 포획될 수 있다.
예시적인 멤브레인 재료들은 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 이트륨(Y), 실리콘(Si), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 니오븀(Nb), 루테늄(Ru), 및 탄소(C)를 포함한다. 사용될 수 있는 멤브레인(44)의 두께 범위의 일 예시는 약 10 나노미터 내지 약 500 나노미터이다. 예를 들어, 멤브레인(44)은 약 100 나노미터의 두께일 수 있다. 멤브레인을 제작하는데 사용될 수 있는 재료의 또 다른 예시는 그래핀이다. 적어도 품질저하되지 않고 빠르게 이동하는 오염 입자들과의 충돌을 견디는데 필요한 멤브레인(44)의 강도에 따라, 단일 시트의 그래핀이 사용될 수 있다. 대안적으로, 그래핀 플레이크들의 복합재 또는 복수의 그래핀 시트들을 포함한 그래핀 층이 사용될 수 있다. 멤브레인(44)은 특정 재료의 단일 층일 수 있으며, 또는 다수 층들일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 층들은 상이한 재료들로부터 형성될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 가스는 가스 유동관(32) 내부로부터 가스 유동관(32) 외부로 입자 포획 구조체(52)들을 통해 흐른다. 가스 유동관(32) 내부로부터 가스 유동관 외부(48)로의 가스 흐름은 이와 함께 58로 나타낸 바와 같은 느리게 이동하는 오염 입자들을 운반할 수 있다. 가스가 입자 포획 구조체(52)를 통한 우회 경로를 취하기 때문에, 가스 유동관(32) 내부로부터 가스 유동관 외부(48)로의 가스 경로는 직진 경로(direct path)보다 더 길다. (더 짧은 길이의 직진 가스 유동 경로에 비해) 더 긴 우회 유동 경로는 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들[이 경우에는, 제 1 및 제 2 벽 부재들(36, 38) 및 플레이트들(52a)]의 더 큰 표면적에 의해 정의된다. 가스가 우회 유동 경로를 따라 이동할 때 노출되는 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들의 이러한 더 큰 표면적은 가스 내에서 느리게 이동하는 오염 입자들이 접촉할 더 큰 표면적을 제공한다. 우회 유동 경로를 정의하는 벽들의 증가한 표면적은, (직진 유동 경로에 비해) 가스 내에서 느리게 이동하는 오염 입자들이 우회 유동 경로를 정의하는 벽들에 접촉할 가능성을 증가시킨다. 느리게 이동하는 오염 입자들이 입자 포획 구조체(52) 내에서 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들 중 하나에 접촉하는 경우, 이들은 벽에 기대어 정지할 수 있다. 입자 포획 구조체(52)의 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들 중 하나에 기대어 정지한 입자들은 60으로 나타낸다. 느리게 이동하는 오염 입자들이 입자 포획 구조체(52)의 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들에 의해 포획되기 때문에, 입자 포획 구조체(52)를 통과한 가스에는 오염 입자들이 없다(이는 화살표 62로 나타냄).
앞서 언급된 바와 같이, 입자 포획 구조체(52)의 우회 경로는 가스 유동관(32) 외부(48)를 향해 진행할 때 방향을 여러 번 바꾼다. 입자 포획 구조체의 우회 유동 경로의 방향 변화는 급변할 수 있다. 입자 포획 구조체(52)의 우회 경로의 방향 급변화는, 유동 경로의 방향 급변화로 인해 가스의 방향이 급변화되는 경우, 오염 입자들이 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들에 접촉할 가능성을 증가시킬 수 있다. 오염 입자들이 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들에 접촉할 가능성을 증가시킴으로써, 가스에 의해 운반된 느리게 이동하는 오염 입자들이 입자 포획 구조체(52)의 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들 중 하나에 기대어 정지하기가 더 쉽다. 이 방식으로, 우회 유동 경로의 방향 급변화가 오염 입자들이 입자 포획 구조체(52)의 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들에 의해 포획되는 가능성을 증가시킬 수 있다. 결과로서, 우회 유동 경로(46)의 방향 급변화가 가스 유동관의 외부(48)로 오염 입자들이 통과할 가능성을 감소시킬 수 있게 된다.
빠르게 이동하는 오염 입자들이 통과하는 것을 방지하기에 충분한[또한, 멤브레인으로 가스가 통하게 되는 것(non gas-tight)을 방지하기에 충분한] 재료 및 두께로부터 형성된 멤브레인과 느리게 이동하는 오염 입자들을 수집하도록 구성된 입자 포획 구조체의 조합은, 빠르고 느리게 이동하는 오염 입자들이 패터닝 디바이스(MA)에 도달하는 것을 방지할 수 있는 리소그래피 장치를 유도한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 앞선 실시예는 단지 예시의 방식으로만 설명되며, 본 발명의 범위가 이러한 예시에 의해 제한되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 대한 다양한 변형예들이 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
앞서 설명된 바와 같이, 멤브레인(44)은 빠르게 이동하는 오염 입자 및 느리게 이동하는 오염 입자에 대해 불침투성인 여하한의 적절한 재료로 구성될 수 있다. 실제로, 이는 멤브레인(44)이 가스가 통하지 않음(gas-tight)을 의미하는 경향이 있다. 하지만, 오염 입자들이 멤브레인을 통과할 수 없다는 조건 하에, 본 발명의 범위 내에서 멤브레인은 가스 침투성일 수 있다. 멤브레인 재료는, 빠르게 이동하는 오염 입자 및 느리게 이동하는 오염 입자 모두에 대해 불침투성인 멤브레인(44)의 기능이 저하되지 않도록 빠르게 이동하는 오염 입자들과의 다수 충돌들을 견딜 수 있어야 한다. 멤브레인 재료는 리소그래피 장치의 방사선 빔(21)으로 하여금 방사선 소스(SO)로부터 패터닝 디바이스(MA)로 이를 통과하게 하여야 한다.
설명된 실시예에서, 입자 포획 구조체(52)들의 플레이트(52a)들은 일반적으로 평면이다. 플레이트(52a)들은 여하한의 적절한 형상을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 플레이트들은 비-평면 및/또는 곡면일 수 있다. 플레이트들은 여하한의 적절한 재료로부터 구성될 수 있다. 플레이트(52a)들은 입자 포획 구조체가 사용되는 분위기에서 비-반응성인 재료로부터 구성되는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 수소가 풍부한(hydrogen-rich) 분위기에서 입자 포획 구조체가 사용되는 경우, 적절한 비-반응성 재료들로는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 산화규소(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 포함한다.
설명된 실시예에서 입자 포획 구조체(52)들에 의해 정의된 우회 가스 유동 경로(46)는 구불구불하지만(명확하게는, 좌우교대식), 우회 가스 유동 경로를 생성하는 여하한의 적절한 구조체가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 경로는 미로(labyrinthine)일 수 있다. 또한, 입자 포획 구조체는 여하한의 적절한 형태를 취할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 입자 포획 구조체는 챔버[이 경우에는 가스 유동관(32)] 내부로부터 챔버 외부로의 가스 흐름을 허용하고, 동시에 챔버 내부로부터 챔버 외부로의 가스 내 오염 입자들의 통과는 실질적으로 방지할 수 있어야 한다. 가능한 입자 포획 구조체의 또 다른 예시는 스펀지형 재료이며, 이는 가스에 대해 투과성이지만 가스 내의 오염 입자들에 대해서는 불침투성이다. 적절한 스펀지형 재료들의 예시들은 금속으로부터 구성되는 스펀지형 재료들을 포함한다. 스펀지형 재료를 구성하는데 사용되는 재료는 이것이 일부분을 형성하고 있는 입자 포획 구조체가 사용되는 분위기에서 비-반응성인 것이 바람직하다. 예를 들어, 수소 분위기에서 입자 포획 구조체(및 이에 따른 스펀지형 재료)가 사용되어야 하는 경우, 적절한 비-반응성 금속들로는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 및 몰리브덴(Mo)을 포함한다. 스펀지형 재료는 복수의 공동(cavity)들을 정의하는 격자를 포함한다. 스펀지형 재료는 가스가 우회 경로를 따라 챔버 내부로부터 챔버 외부로 흐르도록 허용할 수 있다. 스펀지형 재료를 통하는 가스의 경로는, 가스가 스펀지형 재료 내의 일련의 인접한 공동들을 통하여 비-직선 경로로 이동하기 때문에 우회적이다.
설명된 실시예의 입자 포획 구조체 내에서, 가스 내의 느리게 이동하는 오염 입자들이 입자 포획 구조체(52)를 통한 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들에 부착된다는 것을 이해할 것이다. 입자 포획 구조체(52)의 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들에 대한 오염 입자들의 부착은 벽 부재들과 오염 입자들 간의 반데르발스 힘에 의해 야기될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 입자 포획 구조체(52)의 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들에 오염 입자들이 들러붙는 것을 개선하는 물질로 입자 포획 구조체를 코팅하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 벽들은 접착제 또는 그 밖의 유사한 것으로 코팅될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예들에서 입자 포획 구조체들은 입자 포획 구조체(52)들의 우회 가스 유동 경로(46)를 정의하는 벽들에 대한 가스 내 오염 입자들의 부착을 개선하도록 가열될 수 있다.
설명된 실시예에서, 멤브레인(44)은 2 개의 분리된 입자 포획 구조체(52)들에 인접한다. 본 발명에 따른 리소그래피 장치는 단 하나의 입자 포획 구조체만을 포함할 수 있으며, 또는 대안적으로 2 이상을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 여하한의 입자 포획 구조체가 멤브레인에 대해 멀리 떨어진 곳에 위치될 수 있다.
대안적인 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스, 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 -상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔에 패턴을 부여하도록 구성됨- , 방사선 소스와 지지체(및 지지체에 의해 패터닝 디바이스가 지지되어 있는 경우에는 패터닝 디바이스) 사이에 위치된 챔버를 포함하는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 가능하며, 상기 챔버는 방사선 빔을 반사시키도록 구성되는 적어도 1 이상의 광학 구성요소를 포함하고, 상기 챔버는 방사선 소스로부터의 방사선이 이를 통해 패터닝 디바이스 및 멤브레인으로 통과하는 것을 허용하도록 구성되며, 상기 멤브레인은 멤브레인을 통한 방사선 빔의 통과를 허용하도록 구성되고, 또한 상기 멤브레인은 멤브레인을 통한 오염 입자들의 통과를 방지하도록 구성되며, 상기 멤브레인은 그래핀을 포함하거나 그래핀으로 형성된다. 멤브레인이 챔버의 일부분을 정의할 필요는 없으며, 멤브레인은 방사선 빔의 경로 내에 놓일 필요도 없다. 이러한 실시형태에서, 멤브레인은 잔해(debris)를 형성하는 입자들로부터 패터닝 디바이스를 보호하도록 구성되고 배치되는 펠리클을 형성할 수 있다. 또한, 이는 스펙트럼 퓨리티 필터로서 사용될 수도 있다.
설명된 실시예에서, 멤브레인 및 입자 포획 구조체는 조명 시스템(IL) 내에서 패터닝 디바이스(MA)에 가장 가까운 가스 유동관(32)의 끝에 위치된다. 이는 반드시 그러한 경우일 필요는 없다. 예를 들어, 멤브레인 및 입자 포획 구조체는 중간 포커스(IF)에 가장 가까운 가스 유동관(32)의 끝에 위치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 멤브레인 및 입자 포획 구조체는 소스 모듈(SO) 내에서, 예를 들어 컬렉터와 중간 포커스(IF) 사이에 위치될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 멤브레인은 조명 시스템(IL)의 일부분(상기 멤브레인은 조명 시스템 및 패터닝 디바이스 내의 중간 광학기임) 및 투영 시스템(PS)의 일부분(또한, 상기 멤브레인은 투영 시스템 및 패터닝 디바이스 내의 중간 광학기임)을 형성하도록 이루어질 수 있다. 이 실시예에서, 멤브레인은 조명 시스템 및 투영 시스템으로부터 패터닝 디바이스를 분리한다. 멤브레인은 부분적으로 패터닝 디바이스가 놓여 있는 챔버를 정의할 수 있다. 이 실시예에서는, 방사선 빔이 멤브레인을 두 번 통과한다는 것을 이해할 것이다: 한 번은 조명 시스템으로부터 패터닝 디바이스로 이동하는 경우이고, 한 번은 패터닝 디바이스로부터 투영 시스템으로 이동하는 경우이다. 조명 시스템 및 투영 시스템은 각각 멤브레인에 의해 부분적으로 정의되는 챔버를 포함할 수 있다. 멤브레인은 소스 모듈(SO) 이후에, 그리고 조명 시스템(IL)의 광학기 이전에 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 리소그래피 장치는 1 이상의 멤브레인을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
그래핀으로부터 형성된 멤브레인이 리소그래피 장치 내의 여하한의 적절한 위치에 제공될 수 있다. 멤브레인은, 예를 들어 리소그래피 장치를 통한 오염 입자들의 통과를 저지하도록 구성될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 멤브레인을 형성하는데 사용되기에 적절할 수 있는 물질은 그래핀일 수 있다. 그래핀은 통상적으로 허니컴 결정 격자(honeycomb crystal lattice) 내의 탄소 원자들의 평면 시트이다. 그래핀은 다른 고체 재료들에 비하여 극자외 방사선에 대해 높은 수준의 투명도를 보인다. 이 특성들로 인해, 그래핀은 펠리클 또는 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하는데 사용될 수도 있다.
EUV 방사선과 함께 사용되어 온 알려진 펠리클은 실리콘/루비듐(Si/Ru) 재료로부터 만들어진 펠리클을 포함한다. 이 재료들은 이들이 부서지기 쉽다는(즉, 기계적으로 강하지 않다는) 사실로 인해 바람직하지 않은 것으로 알려져 있으며, 이들은 상당한 투과 손실들을 겪는 것으로 알려져 있다. Si/Ru 재료들로 만들어진 펠리클들의 강성(robustness) 부족으로 인해, 이들은 부러지기 쉬우므로 리소그래피 장치 내에서 다루고 위치시키기가 매우 어렵다. 또한, Si/Ru 재료의 기계적 강성의 부족은 이 재료로 형성된 펠리클이 잔해를 레티클에 도달하지 못하게 하도록 그 온전함(integrity)을 유지할 수 없거나, 또는 리소그래피 장치 내의 환경 요인들을 견디지 못할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 이러한 환경 요인들은 리소그래피 내의 압력 구배(pressure gradient) 및/또는 온도의 변화를 포함할 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, Si/Ru 재료들은 상당히 큰 투과 손실을 겪는 것으로 알려져 있다. 이 투과 손실들은 입사하는 EUV 방사선의 50 %를 초과할 수 있다. 펠리클로 인한 여하한의 투과 손실은 더 적은 방사선이 리소그래피 장치 내의 기판에 도달하게 할 것이다. 이는 리소그래피 장치의 이미징 성능을 감소시킬 수 있다.
도 4는 그래핀 펠리클(64)을 나타낸다. 상기 펠리클(64)은 레티클(68)로부터 고정된 거리에 펠리클(64)을 유지하는 펠리클 프레임(66)에 의해 지지된다. 레티클(68)은 리소그래피 장치의 초점면에 놓이며, 패터닝 디바이스의 일 예시이다.
펠리클의 사용은 잔해(예를 들어, 오염물 또는 먼지 입자)가 레티클과 접촉하는 것을 방지하는 방식으로서 알려져 있다. 레티클 상에 정지하는 여하한의 잔해들은, 레티클(및 이에 따른 레티클과 접촉하고 있는 잔해)이 리소그래피 장치의 초점면에 있기 때문에, 리소그래피 장치의 이미징 성능의 상당한 저하를 야기할 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 펠리클은 잔해가 레티클에 도달하는 것을 방지한다. 펠리클 상에 정지하는 어떠한 잔해도 리소그래피 장치의 초점면에 있지 않을 것이므로, 리소그래피 장치의 이미징 성능의 여하한의 저하는 잔해가 레티클 상에 정지하는 경우보다 훨씬 적을 것이다.
EUV 방사선과 함께 사용되는 펠리클로서 그래핀의 사용이 특히 유리할 수 있다. 도 4에 나타낸 펠리클(64)은 그래핀의 단일 시트이다. 그래핀의 시트는 기계적으로 강하며, 이는 잔해 입자들이 레티클(68)에 도달하는 것을 방지할 수 있음을 의미한다. 또한, 그래핀 시트 펠리클(64)은 그 위에 입사하는 EUV 방사선(13.5 나노미터 및 6.7 나노미터)의 약 99 %를 투과시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 그래핀이 탄소 원자들의 단일 원자 층들로부터 형성된다는 사실로 인해, 그래핀의 특성들은 실질적으로 균일하다. 예를 들어, 그래핀 시트의 두께 및 조성은 전체 시트에 걸쳐 실질적으로 균일할 수 있다. 이는 펠리클의 광학 특성들이 펠리클의 어떠한 부분에 대해서도 실질적으로 동일하기 때문에 유리할 수 있다. 이는 이어서 펠리클을 통과하는 여하한의 방사선 빔의 모든 부분들이 동일한 방식으로 펠리클에 영향을 받는다는 것을 의미한다. 결과로서, 펠리클은 방사선 빔의 패터닝에 영향을 주지 않게 되고, 이에 따라 펠리클이 일부분을 형성하고 있는 리소그래피 장치의 이미징 성능이 해로운 영향을 받지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 그래핀의 단일 시트로부터 펠리클(64)을 형성하는 대신에, 펠리클은 서로 겹쳐져 위치되는 복수의 그래핀 층들로부터 형성된다. 이는 개선된 강도 및 강성을 갖는 펠리클(64)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 10 이상의 그래핀 층 또는 50 이상의 그래핀 층들이 펠리클(64)을 형성하는데 사용될 수 있다. 복수의 그래핀 층들로부터 형성된 펠리클은 그래핀의 단일 시트로부터 형성된 펠리클보다 더 높은 강도를 가질 수 있다. 펠리클이 복수의 층들로부터 형성되는 경우 펠리클의 투과는 감소될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 펠리클은 여전히 EUV 리소그래피 장치에서 사용되도록 충분히 높은 투과를 갖는다. 그래핀 100 층의 투과는 13.5 나노미터에서 85 %일 수 있으며, 6.7 나노미터에서 95 %일 수 있다. 그래핀 100 층의 두께는 약 30 나노미터이다. 펠리클(64)은 그래핀의 단일 층들을 함께 스태킹함으로써, 또는 그래핀 층들의 스택을 에피택시얼 성장(epitaxially grow)시킴으로써 형성될 수 있다.
펠리클(64)을 형성하기 위한 그래핀의 사용은 여러 장점을 가지며, 이는 높은 기계적 강도, (두께 및 조성에 관하여) 높은 수준의 균일성, EUV 방사선에 대한 높은 투명도, 및 높은 수준의 열 안정성(즉, 이는 리소그래피 장치 내에서 일어날 수 있는 온도 변화에 실질적으로 영향을 받지 않음)을 포함한다. 또한, 그래핀은 약 1500 ℃까지의 온도를 견딜 수 있다. 그래핀의 기계적 강도는 그리드를 이용하여 펠리클을 지지할 필요가 없게 하고, 이에 따라 그리드가 도입할 EUV 방사선의 비-균일성을 회피한다. 일 실시예에서, 그리드는 그래핀에 일부 지지를 제공하는데 사용될 수 있다.
그래핀의 기계적 강도는 펠리클이 비교적 쉽게 다뤄질 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 그래핀을 포함한 펠리클은 펠리클의 에지들이 부착되는 지지 부재 상에 위치된 후, 리소그래피 장치 내의 원하는 위치에 설치될 수 있다. 펠리클은 지지 부재 및 펠리클을 제거하고, 이를 새로운 지지 부재 및 펠리클로 교체함으로써 주기적으로 교체될 수 있다. 또한, 그래핀은 균일한 상황에서 (필요에 따라) 그래핀이 도핑될 수 있게 하는 실질적으로 평탄한 표면을 갖는다. 그래핀을 도핑하는 것은, 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같이 그래핀의 소정 특성들을 변경할 수 있다. 몇몇 펠리클들에서는, 그래핀을 도핑하는 것이 스펙트럼 퓨리티 필터가 바람직한 광학적 및/또는 기계적 특성들, 예를 들어 더 큰 방사선 투과 및/또는 더 큰 기계적 강도를 나타낼 수 있게 할 수 있다.
도 5는 펠리클(64)의 제 2 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 펠리클(64)은 그래핀 시트로부터 만들어지는 것이 아니라, 오히려 그래핀 플레이크들의 불규칙 배열(unordered arrangement)로부터 만들어져 이로부터 펠리클(64)을 구성하는 층을 형성한다. 그래핀 플레이크들은 상이한 형상 및 크기로 이루어질 수 있다(예를 들어, 이들은 최대 약 100 마이크로미터의 크기일 수 있다). 그래핀 플레이크들은 반데르발스 힘에 의해 함께 유지된다. 그래핀 플레이크(70)들로부터 형성된 펠리클(64)은 그래핀의 단일 시트보다 덜 균일한 두께 및 덜 평탄한 표면을 가질 수 있으며, 더 많은 그래핀 에지들을 포함하기 때문에 리소그래피 장치에서 수소 및 산소에 더 잘 반응할 수 있다. 그래핀 플레이크(70)들로부터 만들어지는 펠리클(64)을 형성하는 것의 장점은, 이것이 감소된 비용으로 그래핀 시트와 유사한 성능을 제공한다는 것이다.
도 6에 나타낸 펠리클(64)은, 펠리클(64)이 다음과 같은 교번 층들: 즉, 지지 재료, 그래핀 시트, 지지 재료, 그래핀 시트, 지지 재료의 스택으로부터 형성되도록 지지 재료 층(74)들 사이에 개재된 2 개의 그래핀 시트(72)를 포함한다. 그래핀(72)에 추가하여 지지 재료(74)를 이용하는 것은, 이것이 펠리클(64)의 기계적 특성들을 개선한다는 장점을 제공할 수 있다. 그래핀은 확산-방지 장벽(anti-diffusion barrier)으로서 작용할 수 있다.
지지 재료 층(74)들은 온도 및 기계적 응력과 같은 리소그래피 장치 내의 다른 환경 요인들로부터 그래핀 시트를 보호할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 몇몇 실시예들에서, 지지 재료 층들은 상당량의 EUV 방사선으로 하여금 이를 통과하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 도 6에 나타낸 펠리클(64)의 실시예는 지지 재료 층(74)들 사이에 개재되는 2 개의 그래핀 시트를 포함하지만, 여하한 수의 그래핀 시트(72)들 및 지지 재료 층(74)들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 그래핀 시트(72)들 대신에 (앞서 설명된 바와 같은) 그래핀 플레이크들이 사용될 수도 있다.
펠리클이 그래핀 층 또는 그래핀 플레이크들이 제공된 재료 층을 포함할 수 있다고 생각할 수 있다.
또한, 그래핀은 스펙트럼 퓨리티 필터들의 구성에 사용될 수 있다. 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스들과 같은 리소그래피 장치 내의 알려진 방사선 소스들은 대역내 방사선(이는 기판을 패터닝하는데 사용될 수 있음) 및 대역외 방사선을 생성할 수 있다. 대역내 방사선은 예를 들어 극자외(EUV) 방사선일 수 있는 반면, 대역외 방사선은 적외 방사선일 수 있다. 적외 방사선은 약 0.8 내지 약 1000 ㎛ 범위 내의 파장을 갖는다. 예를 들어, 적외 방사선은 약 10 ㎛의 파장을 가질 수 있다. 대역외 방사선은 대역내 방사선을 기판으로 지향하는 동일한 반사기들에 의해 반사될 수 있다. 대역외 방사선은 기판에 해로운 영향을 줄 수 있기 때문에, 대역외 방사선이 리소그래피 장치에 의해 기판으로 반사되는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들어, 대역외 방사선이 적외 방사선인 경우, 적외 방사선은 기판을 가열할 수 있다. 기판의 가열은 기판을 팽창시킬 수 있다. 기판의 팽창은 리소그래피 장치의 이미징 성능을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔으로의 기판의 연속 노광들이 서로 정렬되지 않을 수 있다. 이는 오버레이 문제라고 칭해질 수 있다. 대안적으로, 대역내 방사선이 EUV 방사선인 경우, 대역외 방사선은 원자외(DUV) 방사선일 수 있다. DUV 방사선도 리소그래피 장치의 이미징 성능 감소를 야기할 수 있다. 예를 들어, DUV 방사선은 기판 상에 이미징되고 형성된 패턴을 선명하지 않게 할 수 있다.
스펙트럼 퓨리티 필터들은 리소그래피 장치를 통한 기판으로의 대역외 방사선(예를 들어, 적외선 및/또는 DUV 방사선)의 투과를 억제하도록 알려진 방식이다. 알려진 스펙트럼 퓨리티 필터들은 (흡수 및/또는 반사에 의한) 대역외 방사선의 투과를 방지하는데 사용되는 재료들이 유용한 대역내 EUV 방사선의 투과도 방지한다는 사실로 문제가 된다. 스펙트럼 퓨리티 필터에 의한 대역내 방사선의 흡수량이 스펙트럼 퓨리티 필터의 두께 증가에 따라 증가하기 때문에, EUV 방사선과 사용되는 알려진 스펙트럼 퓨리티 필터들은 EUV 방사선 흡수를 최소화하도록 얇다(5 내지 100 나노미터의 두께임). 이 스펙트럼 퓨리티 필터들이 너무 얇다는 사실로 인해, 이들은 매우 부서지기 쉬울 수 있다(즉, 이들은 낮은 기계적 강도를 갖는다). 그러므로, 리소그래피 장치 내에서 이러한 스펙트럼 퓨리티 필터들을 다루고 위치시키기가 매우 어렵다. 또한, 알려진 스펙트럼 퓨리티 필터들의 두께를 최소화함에도 불구하고, 알려진 스펙트럼 퓨리티 필터를 통한 EUV 방사선의 투과는 약 50 %보다 적을 수 있다. 이러한 스펙트럼 퓨리티 필터들을 통한 EUV 방사선의 낮은 투과는, 기판에 도달하는 EUV 방사선의 감소된 세기가 리소그래피 장치의 이미징 성능을 감소시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않을 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 그래핀은 높은 기계적 강도를 갖는 재료이고, 이를 통해 상당한 EUV 방사선이 투과되도록 허용한다. 도 7은 그래핀 시트(78)를 포함하는 스펙트럼 퓨리티 필터(76)를 나타낸다. 그래핀 시트(78)는 스펙트럼 퓨리티 필터 프레임(80) 상에 배치된다. 그래핀 시트(78)는 대역외 방사선 억제 구조체(82)를 지지한다. 대역외 방사선 억제 구조체(82)는 스펙트럼 퓨리티 필터를 통한 대역외 방사선의 투과를 억제할 수 있는 단층 또는 다층 구조체를 포함할 수 있다. 도 7은 스펙트럼 퓨리티 필터 상에 입사하는 방사선 빔(A)을 나타낸다. 입사하는 방사선 빔은 대역내 방사선 및 대역외 방사선을 포함할 수 있다. 대역내 방사선(B)은 대역외 방사선 억제 구조체(82) 및 그래핀 시트(78)를 통과한 후, 패터닝 디바이스 및 이에 따른 기판으로 통과할 수 있다. 대역외 방사선은 대역외 방사선 억제 구조체(82)에 의해 흡수될 수 있으며(대역외 방사선의 흡수는 도시되지 않음), 또는 C로 나타낸 바와 같이 스펙트럼 퓨리티 필터(76)로부터 반사될 수 있다. 그래핀 시트(78)는 잠재적으로 얇은 대역외 방사선 억제 구조체(82)를 지지하도록 작용하므로, 스펙트럼 퓨리티 필터를 리소그래피 장치 내에서 다루고 위치시키기 더 쉽게 한다. 또한, 그래핀은 대역외 방사선 억제 구조체(82)의 산화를 방지할 수도 있는데, 이는 그래핀이 산소에 대해 불침투성이기 때문이다. 대역외 방사선 억제 구조체의 산화를 방지하는 것이 바람직한 경우에는, 대역외 방사선 억제 구조체(82)의 양 측면이 그래핀으로 덮일 수 있다.
도 8은 도 7에 나타낸 것과 유사한 스펙트럼 퓨리티 필터를 나타낸다. 이 실시예에서, 도 7에 나타낸 스펙트럼 퓨리티 필터의 그래핀 시트(78)는 그래핀 플레이크(84)들로 교체된다. 그래핀 플레이크(84)들은 불규칙 배열로 있을 수 있으며, 이는 상이한 형상 및 크기의 플레이크가 반데르발스 힘을 통해 층 내에 서로 부착되어 층을 형성한다. 몇몇 스펙트럼 퓨리티 필터들에서, 그래핀 플레이크들이 그래핀 시트들에 비해 유리할 수 있다. 이는 그래핀 플레이크들이 그래핀 시트보다 더 적은 비용이 들고, 처리하기 더 쉬울 수 있기 때문이다.
스펙트럼 퓨리티 필터는, 예를 들어 차단되도록 의도되는 방사선의 파장들보다 작은 피치를 갖는 그리드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 그리드는 약 5 미크론의 피치를 가질 수 있으며, 약 10 미크론보다 큰 파장을 갖는 적외 방사선을 차단하는데 사용될 수 있다. 그리드는, 예를 들어 허니컴 그리드 형태를 갖는 6각형 셀들로부터 형성될 수 있다. 6각형 셀들을 형성하는 리브들은, 예를 들어 약 500 나노미터의 두께일 수 있다. 예를 들어, 그리드는 적외 방사선에 의해 발생되는 상당한 열 부하를 견딜 수 있고 높은 방사율을 갖는 텅스텐과 같은 금속으로부터 형성될 수 있다. 텅스텐 그리드의 외표면은, 예를 들어 EUV 리소그래피 장치의 구성 시 분위기 내에 있는 경우, 산화하여 산화 텅스텐(tungsten oxide)을 형성할 것이다. EUV 리소그래피 장치가 작동하고 있는 경우, 산화 텅스텐은 적외 방사선에 노출될 때 그리드로부터 증발할 것이다. 산화 텅스텐 일부는 EUV 리소그래피 장치의 광학 표면들 상에 축적되어, 그 반사율을 감소시키고 이로 인해 기판 상으로의 투영에 이용가능한 EUV 방사선의 세기를 감소시킬 수 있다. 종래의 세정 기술들은 광학 표면들로부터 산화 텅스텐을 제거할 수 없다. 그러므로, 그리드로부터의 산화 텅스텐이 EUV 리소그래피 장치를 오염시키는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
그래핀은 텅스텐 그리드를 산화로부터 보호하고, 및/또는 그리드로부터의 산화 텅스텐의 가스-방출을 방지하는데 사용될 수 있다. 도 9는 스펙트럼 퓨리티 필터(76)가 텅스텐 그리드(77)(또는 몇몇 다른 적절한 금속으로부터 형성된 그리드)를 포함하고, 그리드의 양측에 그래핀 층(79)이 제공되는 일 실시예의 단면을 개략적으로 나타낸다. 그래핀은 텅스텐 그리드(77)가 노출되지 않도록 적용될 수 있다. 그래핀 층(79)들은 산소에 대해 침투성이 아니므로, 텅스텐 그리드(77)의 산화를 방지할 것이다. 예를 들어, 그래핀 층(79)들은 그래핀의 시트들로서 텅스텐 그리드(77)에 적용될 수 있다. 이는 텅스텐 그리드가 진공 내에 있는 경우(예를 들어, 텅스텐 그리드 상에 산화 텅스텐 층이 존재하지 않는 경우)에 행해질 수 있다. 일단 그래핀 층(79)들이 제 자리에 있게 되면, 스펙트럼 퓨리티 필터(76)가 분위기에 노출될 수 있다. 그래핀 층(79)들은 텅스텐 그리드(77)의 산화를 방지하므로, 산화 텅스텐 층이 텅스텐 그리드 상에 형성되는 것을 방지한다.
그래핀 층(79)들은 그리드를 포함하는 셀들(예를 들어, 허니컴 구조체의 경우 6각형 셀들)을 밀폐할 수 있다. 이것의 결과로서, 셀들 내의 압력은 셀들 외부의 압력과 상당히 다를 수 있다. 예를 들어, 셀들 내의 진공 및 셀들 외부의 대기압이 존재할 수 있다. 그래핀 층(79)들은 이 압력 차로부터 발생하는 힘들을 견디도록 충분히 강할 것이다(그래핀의 단일 원자 시트가 5 미크론 피치 그리드에 걸쳐 대기압과 진공의 압력 차를 유지할 수 있음). 그래핀 층(79)들은 도 9에 개략적으로 나타낸 바와 같이 압력 차의 결과로서 안쪽으로 구부러질 수 있다.
도 10에 개략적으로 나타낸 대안적인 실시예에서, 텅스텐 그리드의 양측에 그래핀 층들을 제공하는 대신에 그리드의 개별적인 리브들을 둘러싸도록 그래핀이 사용된다. 스펙트럼 퓨리티 필터(76)는 텅스텐(또는 몇몇 다른 적절한 금속)으로부터 형성된 그리드(77)를 포함하고, 그리드의 각 리브가 그래핀(81)으로 둘러싸인다. 그래핀(81)은 텅스텐 그리드(77)가 분위기에 노출되지 않도록 적용되므로, 텅스텐 그리드의 산화를 방지하고 텅스텐 그리드 상에 산화 텅스텐 층이 형성되는 것을 방지한다.
도 10에 나타낸 실시예는, 예를 들어 그리드(77) 상에 그래핀 플레이크들을 스퍼터링(sputtering)함으로써 구성될 수 있다. 대안적으로, 그래핀의 시트가 그리드(77)의 최상부에 놓인 후, 그 위에 공기를 불어서 그래핀이 그리드의 리브들에 흩어져 부착되도록 산산조각날 수 있다.
텅스텐 그리드 스펙트럼 퓨리티 필터들은 제한된 수명을 가질 수 있다. 제한된 수명의 주요한 이유는, 그리드가 고온(이는 리소그래피 장치의 작동 시 발생함)에 있는 경우에 텅스텐 알갱이(tungsten grain)가 형성된다는 것이다. 텅스텐 알갱이는 그리드를 부서지기 쉽게 하여, 결국에는 부서지게 할 수 있다.
일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터 그리드에서의 텅스텐 알갱이의 형성은 텅스텐/그래핀 다층 구조체로서 그리드를 구성함으로써 방지되거나 감소될 수 있다. 이러한 다층 구조체에서의 그래핀은 큰 텅스텐 알갱이들의 형성을 방지하는 장벽으로서 작용한다. 그래핀은 텅스텐 융해 온도와 같은 텅스텐의 특성들에 큰 영향을 주지 않는다. 텅스텐/그래핀 다층 구조체를 포함하는 리브(77)들로부터 형성된 그리드를 포함한 스펙트럼 퓨리티 필터(76)의 일 예시가 도 11에 개략적으로 도시된다. 리브들의 폭을 초과하는 크기를 가질 수 없도록 텅스텐 알갱이들의 형성을 제한하기 위하여, 스펙트럼 퓨리티 필터의 텅스텐 층들의 두께는 리브(77)들의 폭보다 작을 수 있다. 예를 들어, 리브들은 500 나노미터의 두께일 수 있다. 텅스텐 층들은 100 나노미터 이하의 두께일 수 있으며, 50 나노미터 이하의 두께일 수 있다. 그래핀 층들은, 예를 들어 1 나노미터보다 작은 두께일 수 있다.
그래핀 및 몇몇 다른 적절한 재료(예를 들어, 레늄과 같은 몇몇 다른 적절한 금속)을 포함한 다층 그리드 구조체가 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터 그리드를 형성하기 위해 다층 구조체를 이용하는 대신에, 그리드는 그래핀 및 텅스텐의 혼합물로부터 형성될 수 있다. 이는 예를 들어 텅스텐과 그래핀을 혼합한 후, 광학 구성요소(예를 들어, EUV 리소그래피 장치의 광학 구성요소) 상에 그래핀 및 텅스텐을 함께 스퍼터링함으로써 달성될 수 있다. 그래핀 및 텅스텐의 혼합물로부터 스펙트럼 퓨리티 필터 그리드를 형성하는 것은 텅스텐 알갱이들의 형성을 감소시키는데 도움이 될 수 있다. 우수한 내열성 및 높은 방사율과 같은 텅스텐의 바람직한 특성들을 유지하기 위해, 그래핀보다 텅스텐을 더 많이 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 텅스텐에 대한 그래핀의 비율은 비교적 낮을 수 있으며, 예를 들어 5 % 이하이고, 1 % 이하일 수 있다.
그래핀 및 몇몇 다른 적절한 재료(예를 들어, 몇몇 다른 적절한 금속)의 혼합물이 균등한 방식으로 사용되어 스펙트럼 퓨리티 필터를 형성할 수 있다.
몇몇 경우들에서, 텅스텐 알갱이들이 그리드(77)로부터 떼어지게 될 수 있으며, EUV 리소그래피 장치 내의 오염을 야기할 수 있다. 그래핀은, 예를 들어 도 9 및/또는 도 10에 나타낸 바와 같이 그리드(77)를 덮거나 그리드의 구성부들을 둘러싸는데 사용될 수 있다. 이것이 행해지는 경우, 그래핀은 텅스텐 알갱이들이 EUV 리소그래피 장치를 오염시키는 것을 방지하는 장벽으로서 작용할 수 있다.
도 12는 다층 구조체를 갖는 스펙트럼 퓨리티 필터를 포함하는 일 실시예를 나타낸다. 이 스펙트럼 퓨리티 필터는 6 개의 교번 층: 즉, 3 개의 그래핀 시트 층(78)들 및 3 개의 대역외 방사선 억제 구조체 층(82)들을 포함한다. 그러므로, 이 스펙트럼 퓨리티 필터는 도 7에 도시되어 있는 스펙트럼 퓨리티 필터 3 개의 스택에 비유될 수 있다. 이 실시예는 대역외 방사선 억제 구조체 층(82)들의 큰 총 두께가 복수의 그래핀 시트 층(78)들에 의해 지지될 수 있기 때문에, 도 7에 나타낸 실시예에 비해 유리할 수 있다. 다수 그래핀 시트 층(78)들이 대역외 방사선 억제 구조체 층(82)들 사이에 제공된다는 사실로 인해, 스펙트럼 퓨리티 필터는 단일 대역외 방사선 억제 구조체 층 및 단일 그래핀 시트 층을 갖는 스펙트럼 퓨리티 필터에 비해 더 큰 기계적 강도를 가질 수 있다. 이 실시예에서 그래핀 시트 층(78)은 앞서 설명된 바와 같은 그래핀 플레이크들로 구성된 층들로 교체될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
(예를 들어, 도 12에 나타낸 방식으로) 그래핀을 이용한 스펙트럼 퓨리티 필터를 강화시키는 것의 장점은, 이것이 스펙트럼 퓨리티 필터의 높은 방사율을 크게 변화시키지 않는다는 것이다. 스펙트럼 퓨리티 필터의 높은 방사율은 스펙트럼 퓨리티 필터로 하여금 효율적으로 열을 방사하게 하고, 그러므로 스펙트럼 퓨리티 필터로 하여금 리소그래피 장치의 작동 시 그렇지 않은 경우보다 더 낮은 온도에 머물게 하기 때문에 유용하다.
도 13 및 도 14는 그래핀 플레이크(84)들로부터 형성된 지지층을 포함하는 또 다른 스펙트럼 퓨리티 필터들을 나타낸다. 두 경우에서, 그래핀 플레이크(84)들의 층은 대역외 방사선 억제 구조체(82) 상에 배치된다. 그래핀 플레이크(84)들로부터 형성된 층 상에는 그리드 구조체(86)가 배치된다. 그리드의 피치는 앞서 설명된 바와 같이 대역외 방사선(예를 들어, 적외 방사선)의 투과를 실질적으로 방지하도록 선택될 수 있다. 그리드의 피치는, 예를 들어 5 미크론일 수 있다.
도 13에 나타낸 스펙트럼 퓨리티 필터의 그리드(86)는 대역외 방사선을 반사하는 반사 코팅(90) 및 (예를 들어, 텅스텐으로부터 만들어진) 지지 구조체(88)를 포함한다. 대역외 방사선이 적외 방사선(예를 들어, 10.6 ㎛)인 경우에 사용될 수 있는 코팅의 일 예시는 몰리브덴(Mo)이다. 반사 코팅(90)은 적외 방사선을 차단하는 그리드의 피치와 함께 작용할 수 있다.
도 11에 나타낸 스펙트럼 퓨리티 필터의 그리드 구조체는 대역외 방사선을 반사하는 재료로부터 만들어진다. 대역외 방사선이 적외 방사선(예를 들어, 10.6 ㎛)인 경우, 대역외 방사선을 반사하는 재료의 일 예시는 높은 전도도를 갖는 금속이다. 이러한 금속의 예시들은 Al, Au, Ag 및 Cu를 포함한다.
도 12에 나타낸 것과 유사한 스펙트럼 퓨리티 필터 구조체가 대역외 방사선을 반사하는(또는 대역외 방사선을 흡수하고 이를 투과시키지 않는) 그리드 구조체와 조합하여 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이는, 예를 들어 상당량의 적외 방사선이 존재할 수 있는 LPP 방사선 소스에서 유용할 수 있다. 도 12에 나타낸 것과 유사한 스펙트럼 퓨리티 필터는, 적외 방사선이 거의 존재하지 않거나 전혀 존재하지 않을 수 있는 DPP 방사선 소스에서 그리드 구조체 없이 이용될 수 있다. 예를 들어, 대역외 방사선의 투과를 방지하는 그리드 구조체는 도 12에 나타낸 스펙트럼 퓨리티 필터의 최상부에 놓일 수 있다. 이러한 스펙트럼 퓨리티 필터의 가능한 일 실시예는 5 ㎛의 간격을 갖는 그리드를 포함한다(상기 그리드는 10.6 ㎛의 파장을 갖는 대역외 적외 방사선을 억제함). 또한, 스펙트럼 퓨리티 필터는 3 개의 그래핀 층을 포함하고, 각각의 그래핀 층은 3 개의 그래핀 층 두께인 그래핀 시트이다(그래핀 한 층의 두께는 약 0.34 nm이므로, 3 개의 층 두께인 그래핀 시트의 두께는 약 1 nm이다). 스펙트럼 퓨리티 필터는 실리콘, 지르코늄 또는 몰리브덴으로부터 만들어진 3 개의 대역외 방사선 억제 층을 더 포함하고, 각각은 약 3 nm의 두께를 갖는다. 다른 실시예들에서, 스펙트럼 퓨리티 필터는 4 이상(또는 2 개)의 그래핀 층 및 대역외 방사선 억제 층들을 포함할 수 있다. 각각의 그래핀 층은 4 이상(또는 2 개)의 그래핀 시트를 포함할 수 있다.
앞서 설명된 스펙트럼 퓨리티 필터 실시예들의 특징들이 조합될 수 있다. 예를 들어, 구성부들이 그래핀으로 둘러싸이는 텅스텐 그리드(예를 들어, 도 10에 나타냄)에 몰리브덴의 외측 층이 제공되어, 대역외 방사선의 증가된 반사율을 제공할 수 있다.
대역외 방사선 억제 구조체는 대역외 방사선을 흡수 및/또는 반사할 수 있는 한편, 동시에 대역내 방사선의 투과를 허용하는 어떠한 재료도 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 사용될 수 있는 재료들의 예시들은 텅스텐(W), 실리콘(Si) 및 지르코늄(Zr)을 포함한다.
그래핀은 다층 거울들, 예를 들어 EUV 리소그래피 장치에서 사용되는 다층 거울들을 구성하는 경우에 사용될 수 있다. 다층 거울들은 몰리브덴 또는 텅스텐과 같은 금속 및 실리콘과 같은 스페이서(spacer)의 복수의 교번 층들로부터 형성되며, 상기 층들은 구조적 지지를 제공하는 기판 상에 형성된다. 층 쌍들의 두께는 반사될 방사선 파장(13.5 nm의 EUV 방사선)의 절반과 동일할 수 있다. 각각의 층 쌍으로부터 산란된 방사선의 보강 간섭은 다층 거울이 방사선을 반사하게 한다.
다층 거울에서는 인접한 층들 사이에(예를 들어, 몰리브덴 층과 실리콘 층 사이에) 잘 정의된 경계들을 제공하는 것이 바람직하다. 시간이 지남에 따라, 이들 사이의 경계들이 잘 정의되지 않게 되도록 인접한 층들 사이에서 확산이 발생할 수 있다. 상기 확산은 부분적으로 리소그래피 장치의 작동 시 가열되는 거울들로 인할 수 있다. 그래핀이 인접한 층들 사이에 위치되는 확산-방지층으로서 사용될 수 있으며, 상기 그래핀은 인접한 층들 사이에 잘 정의된 경계들을 유지하도록 작용한다.
그래핀은 비-침투성이고 EUV 방사선을 거의 흡수하지 않도록 얇은 층(예를 들어, 1 nm 미만의 두께)으로 제공될 수 있기 때문에, 확산-방지층으로서 사용하기에 적합하다. 그래핀이 고온(예를 들어, 최대 약 1500 ℃)을 견딜 수 있기 때문에, 이는 다층 거울들로 하여금 종래의 다층 거울들보다 높은 온도를 견디게 할 수 있다. 종래의 다층 거울들은, 예를 들어 약 100 ℃의 온도에서 손상입게 될 수 있다. EUV 리소그래피 장치 내의 스펙트럼 퓨리티 필터가 고장나게 되면, 리소그래피 장치의 다층 거울들 상에 입사하는 적외 방사선이 100 ℃ 이상으로 다층 거울들을 빠르게 가열하여, 다층 거울들에 손상을 야기함으로써 이들이 교체되어야 할 수 있다. 다층 거울들이 견딜 수 있는 최대 온도를 증가시키도록 그래핀을 이용함으로써, 과열로 인한 다층 거울들의 손상 가능성이 감소된다.
다층 거울들로 하여금 종래의 다층 거울들보다 높은 온도를 견디게 하도록 그래핀을 이용하는 것은, 다층 거울들이 종래에는 사용되지 않았던 위치들에서 사용되게 할 수 있다. 예를 들어, 다층 거울들이 스펙트럼 퓨리티 필터 전에 사용될 수 있다. 예를 들어, 다층 거울(또는 거울들)이 EUV 방사선 소스(SO) 내의 컬렉터로서 사용될 수 있다.
다층 거울의 일 실시예가 도 15에 개략적으로 도시된다. 다층 거울은 기판(92)을 포함하고, 그 위에 몰리브덴(94) 및 실리콘(96)(또는 다른 적절한 재료들)의 교번 층들이 제공된다. 몰리브덴(94) 및 실리콘(96)의 각 층 사이에 그래핀(98) 층이 제공된다. 그래핀 층은 예를 들어 1 nm 미만의 두께일 수 있으며, 또는 몇몇 다른 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 다층 거울은 (예를 들어, 화학 증착을 이용하여) 기판 상에 몰리브덴 또는 실리콘의 층을 성장시키는 단계, 상기 층 상에 그래핀 시트를 수동으로 적용하는 단계, 다음 층을 성장시키는 단계 등에 의하여 구성될 수 있다.
다층 거울의 외측 층들의 산화를 방지하기 위해, 다층 거울의 최외측 층에 루테늄 층을 제공하는 것이 통상적이다. 루테늄 층은 분위기에 노출되는 경우에 자연적으로(spontaneously) 산화할 것이며, 또한 EUV 리소그래피 장치의 작동 시에도 산화할 것이다. 이 산화는 거울의 반사율을 약 1 % 감소시킬 수 있으며, 이는 리소그래피 장치 내에서 EUV 방사선 세기의 상당한 손실을 초래하기에 충분할 수 있다(상기 손실은 상기 장치의 각 거울에 대해 누적됨). 산화는 수소 이온들을 이용하여 세정함으로써 거울로부터 제거될 수 있다. 하지만, 세정 시 제거될 수 없는 잔여물이 거울에 남을 수 있다. 상기 잔여물은 시간이 지남에 따라 거울에 쌓일 것이며, 이로 인해 거울의 수명을 감소시킨다.
일 실시예에서, 루테늄 층(또는 다른 캐핑 층) 대신에 다층 거울의 최외측 층으로서 그래핀 층이 제공될 수 있다. 그래핀은 산소에 대해 비-침투성이기 때문에, 다층 거울의 외측 층들의 산화를 방지할 것이다.
그래핀에는 (예를 들어, 단일 층으로서) 균일한 두께가 제공될 수 있고, 이에 따라 거울에 의해 반사되는 방사선을 왜곡하지 않을 수 있기 때문에, 다층 거울에(최외측 층뿐 아니라 층들 사이에도) 그래핀을 이용하는 것이 유리하다. 동일한 장점이 스펙트럼 퓨리티 필터의 양 측면에 제공되는 그래핀 층들(도 9 참조)에 적용될 수 있다.
그래핀은 매우 얇은 층(예를 들어, 단일 층에 대해 0.34 나노미터)으로서 제공될 수 있다는 장점을 제공하며, 이 경우 그래핀은 EUV 방사선에 대해 매우 투명하다(예를 들어, 0.34 나노미터의 두께에 대해 약 99.8 % 투명함). 또한, 그래핀은 EUV 리소그래피 장치에서 발생할 수 있는 온도에 가열되는 경우에 안정적이다. 또 다른 장점은, 그래핀이 폭넓게 이용가능하고 비교적 큰 표면적에 걸쳐 적용될 수 있다는 것이다.
그래핀의 또 다른 장점은, 수소 이온들에 대해 화학적 저항력(chemically resistant)이 있으므로 그래핀이 손상되지 않고 EUV 리소그래피 장치 내의 세정이 수행될 수 있게 한다는 것이다. 또한, 그래핀은 루테늄에 비해 주석 및 아연이 부착되지 않는다는 장점을 갖는다. 수소 이온들을 이용하여 세정이 수행되는 경우, 주석 및 아연이 거울의 루테늄 외측 층에 부착되는 경향이 있을 수 있다(주석 및 아연은 리소그래피 장치의 다른 부분들로부터 생김). 이는 쉽게 제거될 수 없는 잔여물을 형성할 수 있다. 시간이 지남에 따라 거울의 반사가 약해질 수 있기 때문에, 이것이 거울의 수명을 제한할 수 있다. 하지만, 주석 및 아연은 그래핀에 들러붙는 경향을 갖지 않는다. 그러므로, 거울들 상에서의 잔여물의 형성이 회피될 수 있으며, 거울의 수명은 연장될 수 있다.
이상 그래핀이 언급되었지만, 그래핀 유도체(graphene derivatives)가 EUV 리소그래피 장치의 거울, 스펙트럼 퓨리티 필터 등에서 사용될 수 있다. 그래핀 유도체는, 예를 들어 그래핀, 그래핀 플루오라이드, 그래핀 브로마이드, 그래핀 클로라이드, 및 그래핀 아이오다이드를 포함한다. 그래핀 및 그래핀 유도체는 탄소 SP2 결합 염기(carbon SP2 bonded base)들을 갖는 모든 멤브레인이라는 공통점이 있다. 그래핀 유도체의 기계적 특성들은 그래핀의 기계적 특성들과 동일하거나 유사할 수 있지만, 화학적 특성들이 상이할 수 있다. 그래핀 플루오라이드는 EUV 방사선에 의해 조명되는 경우의 분리(breaking)에 대해 그래핀 결합보다 민감하지 않은 결합을 갖는다는 장점을 제공할 수 있다. 이 이유로, 그래핀 대신에 그래핀 플루오라이드가 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있다.
그래핀은 SP2 결합 탄소의 단일 층을 포함할 수 있으며, 또는 함께 스태킹된 SP2 결합 탄소의 복수의 층들 또는 함께 스태킹된 대부분이 SP2 결합인 탄소(predominantly SP2 bonded carbon)의 복수의 층들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 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. 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 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 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 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수 있다는 것을 알 것이다.

Claims (25)

  1. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스;
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 -상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔에 패턴을 부여하도록 구성됨- ;
    상기 방사선 소스와 상기 지지체 사이에 위치된 챔버 -상기 챔버는 상기 방사선 빔을 반사시키도록 구성된 적어도 1 이상의 광학 구성요소를 포함하고, 상기 챔버는 상기 방사선 소스로부터의 방사선이 이를 통과하는 것을 허용하도록 구성됨- ;
    상기 챔버의 일부분을 정의하는 멤브레인(membrane) -상기 멤브레인은 상기 멤브레인을 통한 상기 방사선 빔의 통과를 허용하고, 상기 멤브레인을 통한 오염 입자들의 통과를 방지하도록 구성됨- ; 및
    상기 챔버 내부로부터 상기 챔버 외부로 우회 경로(indirect path)를 따라 가스가 흐르는 것을 허용하도록 구성된 입자 포획 구조체(particle trapping structure)를 포함하고, 상기 입자 포획 구조체의 우회 경로는 상기 챔버 내부로부터 상기 챔버 외부로의 오염 입자들의 통과를 실질적으로 방지하도록 구성되는 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 우회 경로는 구불구불한 경로(meandering path)인 리소그래피 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구불구불한 경로는 좌우교대식(boustrophedonic)인 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 포획 구조체는 이격되어 있는 제 1 및 제 2 벽 부재들을 포함하며, 이 각각으로부터 복수의 플레이트들이 연장되고, 인접한 플레이트들은 서로 이격되며, 상기 플레이트들이 맞물려 포개지는 구조체(interdigitated overlapping structure)를 형성하도록 한 인접한 플레이트는 상기 제 1 벽 부재로부터 연장되고, 다른 인접한 플레이트는 상기 제 2 벽 부재로부터 연장되는 리소그래피 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 상기 제 1 벽 부재에 부착되는 리소그래피 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 벽 부재들은 각각 상기 방사선 빔의 통과를 허용하도록 구성된 개구부(opening)를 포함하는 리소그래피 장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트들은 평면 또는 곡면인 리소그래피 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 포획 구조체는 오염 입자들에 대해 불침투성이고 가스는 이를 통해 흐르게 하도록 구성된 스펀지형 재료(sponge-like material)를 포함하는 리소그래피 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인은: 지르코늄, 실리콘, 몰리브덴, 몰리브덴 디실리사이드, 이트륨, 루비듐, 스트론튬, 니오븀, 루테늄, 및 그래핀으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1 이상의 재료를 포함하는 리소그래피 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 그래핀 또는 그래핀 유도체로부터 형성되는 리소그래피 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인 및 입자 포획 구조체는 상기 리소그래피 장치의 조명 시스템 또는 소스 컬렉터 모듈의 일부분인 리소그래피 장치.
  12. 리소그래피 방법에 있어서:
    방사선 빔을 발생시키는 단계;
    상기 방사선 빔을 반사시키는 적어도 1 이상의 광학 구성요소를 포함한 챔버를 통해 상기 방사선 빔을 지향하는 단계 -상기 방사선 빔은 패터닝 디바이스를 향해 지향되고, 상기 챔버는 멤브레인을 포함함- ;
    상기 방사선 빔이 상기 챔버로부터 상기 멤브레인을 통해 상기 패터닝 디바이스를 향하여 통과하는 경우, 상기 멤브레인으로의 오염 입자들의 통과를 방지하는 단계;
    입자 포획 구조체를 통해 우회 경로를 따라 상기 챔버 내부로부터 상기 챔버 외부로 가스를 흐르게 하는 단계 -상기 우회 경로는 상기 챔버 내부로부터 상기 챔버 외부로의 오염 입자들의 통과를 실질적으로 방지함- ;
    상기 패터닝 디바이스를 이용하여 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 상기 방사선 빔에 패턴을 부여하는 단계; 및
    투영 시스템을 이용하여 기판 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하는 리소그래피 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 우회 경로는 구불구불한 경로인 리소그래피 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 구불구불한 경로는 좌우교대식인 리소그래피 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 포획 구조체는 이격되어 있는 제 1 및 제 2 벽 부재들을 포함하며, 이 각각으로부터 복수의 플레이트들이 연장되고, 인접한 플레이트들은 서로 이격되며, 상기 플레이트들이 맞물려 포개지는 구조체를 형성하도록 한 인접한 플레이트는 상기 제 1 벽 부재로부터 연장되고, 다른 인접한 플레이트는 상기 제 2 벽 부재로부터 연장되는 리소그래피 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 상기 제 1 벽 부재에 부착되는 리소그래피 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 벽 부재들은 각각 상기 방사선 빔의 통과를 허용하도록 구성된 개구부를 포함하는 리소그래피 방법.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트들은 평면 또는 곡면인 리소그래피 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 입자 포획 구조체는 오염 입자들에 대해 불침투성이고 가스는 이를 통해 흐르게 하도록 구성된 스펀지형 재료를 포함하는 리소그래피 방법.
  20. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 지르코늄, 실리콘, 몰리브덴, 몰리브덴 디실리사이드, 이트륨, 루비듐, 스트론튬, 니오븀, 루테늄, 및 그래핀 또는 그래핀 유도체로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1 이상의 재료를 포함하는 리소그래피 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 그래핀 또는 그래핀 유도체로부터 형성되는 리소그래피 방법.
  22. 제 12 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인 및 입자 포획 구조체는 리소그래피 장치의 조명 시스템 또는 소스 컬렉터 모듈의 일부분인 리소그래피 방법.
  23. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스, 및 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함하고, 상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔에 패턴을 부여하도록 구성되며, 상기 지지체에는 그래핀 층을 포함하는 펠리클(pellicle)이 제공되는 리소그래피 장치.
  24. 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter)에 있어서,
    적외 방사선의 통과를 방지하거나 감소시키도록 구성된 그리드(grid)를 포함하고, 상기 그리드는 상기 그리드로의 산소의 통과를 방지하는 그래핀으로 덮이는 스펙트럼 퓨리티 필터.
  25. 다층 거울에 있어서,
    제 1 재료 및 제 2 재료의 교번 층들을 포함하고, 상기 교번 층들 사이에 그래핀이 제공되는 다층 거울.
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