레티클 보호 장치 및 보호 방법

레티클 보호 장치 및 보호 방법{ATOMIC BEAM TO PROTECT A RETICLE}

반도체 장치 제조에 리소그래피(lithography)를 사용한다. 리소그래피에서, "포토레지스트(photoresist)"라는 감광성 물질이 실리콘 기판과 같은 웨이퍼 기판을 코팅한다. 포토레지스트는 "레티클(reticle)"이라는 마스크로부터 반사되거나 통과된 빛에 노출되어, 레티클로부터의 패턴을 기판상에 복제할 수 있다. 레티클의 표면상의 원치 않는 입자 등에 의해 레티클이 오염되면, 레티클로부터 반사된 빛의 패턴, 예를 들어 기판상에 형성된 패턴은 원하는 패턴이 아닐 수 있다. 이는 기판상에 형성되는 마이크로전자소자 또는 기타 장치의 고장을 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치의 개략적인 단면도이다.

도 2(a)는 레티클의 패터닝된 표면을 오염시킬 수 있는 입자를 도시하는 리소그래피 장치의 개략적 단면도이다.

도 2(b)는 원자 빔이 어떻게 레티클이 오염되는 것을 막는지를 도시하는 리소그래피 장치의 개략적인 단면도이다.

도 3은 리소그래피 장치의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도 4는 리소그래피 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도 1은 실리콘 기판과 같은 목표 물질(120) 조각을 본 발명의 일실시예에 따른 레티클(114)의 패터닝된 표면으로부터 반사되는 빛을 사용하여 패터닝하는 리소그래피 장치(100)의 개략적인 도면이다. 리소그래피 장치(100)는 리소그래피가 발생하는 리소그래피 챔버(102)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서는, 리소그래피 챔버(102)는 3개의 볼륨, 즉, 제 1 볼륨, 제 2 볼륨 및 제 3 볼륨으로 분할될 수 있다.

제 1 볼륨(103)은 방사 소스(108)와 소스 광학장치(source optics, 112)를 둘러싸고 있으므로, "소스 볼륨" 또는 "소스 광학장치 볼륨"이라 할 수 있다. 방사 소스(108)는 목표 물질(120)을 패터닝하기 위해 레티클(114)과 함께 이용되는 전자기 방사선(110)을 발생시킬 수 있다. 일부 실시예에서는, 방사 소스(120)는 약 15나노미터보다 작고 x-선(약 1.3나노미터)보다 큰 파장을 갖는 빛과 같은 극자외선(EUV)을 발생시킬 수 있다. 이 빛은 일부 실시예에서는 13.5나노미터의 파장을 가질 수 있다. 다른 실시예에서는, 방사 소스(120)는 상이한 파장을 갖는 상이한 종류의 방사선 또는 빛을 발생시킬 수 있다. 소스 광학장치(112)는 방사 소스(108)로부터 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)으로 방사선(110)을 유도하는 미러 또는 다른 광 소자를 포함할 수 있다.

제 2 볼륨(104)은 이미징 광학장치(118)를 둘러싸고 있으며, "이미징 볼륨" 또는 이미징 광학장치 볼륨"이라 할 수 있다. 이미징 광학장치(118)는 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)으로부터 반사되는 방사선(110)을 수신하고 반사된 방사선(110)을 목표 물질(120)로 유도할 수 있다.

제 2 볼륨(104)은 또한 목표 물질(120)을 둘러싸고 있다. 목표 물질(120)은 예를 들어 포토레지스트 물질의 코팅을 갖는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 포토레지스트 물질은 레티클(114)로부터 반사되는 방사선(110)에 반응하여 실리콘 웨이퍼 물질의 패터닝을 허용할 수 있다. 실리콘 웨이퍼 외에 다른 물질도 목표 물질(120)로 사용될 수 있다.

몇몇 실시예에서는 제 1 분리체(105a)는 제 1 볼륨(103)을 제 3 볼륨(106)으로부터 분리할 수 있으며, 제 2 분리체(105b)는 제 2 볼륨(104)을 제 3 볼륨(106)으로부터 분리할 수 있다. 일실시예에서, 분리체(105a, 105b) 중 하나 또는 모두는 개구(도시 생략)를 포함하여 제 1 볼륨(103) 및/또는 제 2 볼륨(104)이 제 3 볼륨(106)으로부터 완전히 봉쇄되지는 않을 수 있다. 이 개구는 예를 들어 방사 소스(108)가 EUV 빛을 발생시키는 경우에 유용할 수 있다. EUV 빛은 거의 모든 물질에 의해 차단되지만, 분리체(105a, 105b)의 개구는 EUV 방사선이 제 1 볼륨(103)의 방사 소스(108)로부터 제 3 볼륨(106)의 레티클(114)의 패터닝된 표면으로 이동한 후 제 2 볼륨(104)의 목표 물질(120)로 이동하도록 할 수 있다. 개구는 충분히 작아서 제 1 볼륨과 제 3 볼륨(103, 106) 사이 및/또는 제 2 볼륨과 제 3 볼륨(104,106) 사이에 압력 차가 유지될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 볼륨(103,104)은 리소그래피 장치(100)의 동작 동안 거의 진공으로 유지될 수 있으며, 제 3 볼륨(106)은 약 10 내지 100밀리Torr와 같은 보다 높은 압력으로 유지될 수 있다. 다른 실시예에서는, 분리체(105a,105b)는 제 1 및 제 2 볼륨(103,104)을 제 3 볼륨(106)으로부터 완전히 봉쇄할 수 있다. 방사 소스(108)에 의해 발생되는 방사선(110)은 EUV 빛과는 상이한 파장을 가지며 분리체(105a,105b)의 윈도우를 통과하여 제 1, 제 2, 제 3 볼륨(103, 104, 106) 사이를 통과할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 분리체(105a, 105b) 전체가 방사 소스(108)에 의해 발생되는 방사선(110)에 투과적인 물질로 구성될 수 있다.

제 3 볼륨(106)은 레티클 홀더(116)를 둘러싸고 있다. 레티클 홀더(116)는 리소그래피 장치(100)의 사용 동안에 고정된 위치 또는 이동 가능한 위치에서 레티클(114)을 유지하여, 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)상의 패턴이 목표 물질(120)로 올바르게 전달될 수 있다. 레티클 홀더(116)는 사용 동안 이동하여, 레티클(114)도 이동하게 하고 레티클(114)의 전체 패터닝된 표면(113)의 방사선(110)이 반사되게 할 수 있다. 레티클 홀더(116)의 여러 실시예가 사용될 수 있는데, 가령 정전기 에너지에 의해 레티클(114)을 고정하는 홀더(116), 기계 장치에 의해 레티클(114)을 고정하는 홀더(116), 레티클(114) 아래에 위치하여 중력이 레티클(114)을 고정하는 홀더(116) 또는 기타 레티클 홀더(116) 등이 있다.

또한, 제 3 볼륨(106)은 레티클(114)을 둘러싸고 있다. 일부 실시예에서 레티클(114)은 목표 물질(120)을 패터닝하도록 방사선(110)을 완전히 반사시키는 패터닝된 표면(113)을 갖는 반사성 레티클(114)일 수 있다. 다른 실시예에서는 레티클(114)은 투과성 레티클(114)일 수 있는데, 여기서는 방사선(110)이 레티클(114)을 통과하여 패터닝된 표면(113)으로부터 목표 물질(120)로 패턴을 전달한다. 리소그래피 장치(100)에 적합한 임의의 레티클(114)이 사용될 수 있다.

또한, 제 3 볼륨(106)은 빔 생성기(122) 및 빔 트랩(126)을 둘러싸고 있다. 리소그래피 장치(100)의 동작 동안, 빔 생성기(122)는 원자 빔(124)을 생성하고 이 빔(124)을 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)을 가로지르게 지향시킨다. 일부 실시예에서는, 원자 빔(124)은 이온 하전 빔 또는 중성 원자 빔일 수 있다. 빔(124)은 제 3 볼륨(106) 내의 입자들과 상호 작용하여 입자들이 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)과 접촉하여 오염되는 것을 방지할 수 있다. 빔(124)은 입자들이 빔(124) 방향을 따라 이동하게 할 수 있다. 빔(124) 및 빔(124)과 상호 작용한 입자들은 빔 트랩(beam trap, 126)으로 진입할 수 있다. 빔 트랩(126)은, 빔(124)과 상호 작용한 입자들과 빔(124)의 하전 이온(charged ions) 또는 중성 원자를 포획하여(trap) 제 3 볼륨(106)으로 재진입하는 것을 방지할 수 있다. 진공 라인(128) 또는 다른 장치가 입자들과 빔(124)의 하전 이온 및 중성 원자를 트랩(126) 및 리소그래피 챔버(102)로부터 제거하여 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)을 오염시키는 것을 방지한다.

리소그래피 장치(100)는 본 발명의 여러 실시예에서 상이할 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 챔버(102)는 복수의 볼륨으로 분할되지 않을 수 있고, 또는 3개보다 적거나 많은 볼륨으로 분할될 수 있다. 리소그래피 장치(100)의 여러 구성 요소가 상이하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 방사 소스(108)는 제 3 볼륨(106)에 위치될 수 있다. 여러 구성 요소는 챔버(102)에 의해 둘러싸이기 보다는 리소그래피 챔버(102)의 외부에 위치될 수 있다. 예를 들어 빔 생성기(122)는 챔버(102) 외부에 위치되어 빔(124)을 챔버(102)로 유도할 수 있다. 여러 다른 구성 요소가 리소그래피 장치(100)에 추가되거나, 리소그래피 장치(100)는 일부 실시예에서 설명된 구성 요소를 포함하지 않을 수 있다.

도 2(a)는 본 발명의 일실시예에 따른, 레티클(114)의 패너팅된 표면(113)을 오염시킬 수 있는 입자들(202)을 도시하는 리소그래피 장치(100)의 개략적인 도면이다. 리소그래피 챔버(102) 내에 먼지와 같은 많은 입자들(202)이 존재할 수 있다. 이들 입자(202)는 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)상에 입자들(202)이 접착 할 수 있는 소정의 속도를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2(a)의 입자(202')는 입자(202')가 패터닝된 표면(113)상에 접착하게 하는 속도를 가질 수 있다. 하나 이상의 입자(202)가 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)상에 접착되어 거기에 머물면서 레티클(114)을 오염시키는 경우, 레티클(114)로부터의 패턴은 목표 물질(120)로 잘못 전달될 수 있다. 레티클(114)로부터 실제로 반사되는 방사선(110)은 오염된 레티클(114)과 오염되지 않은 레티클(114)의 경우가 상이할 것이다. 입자(202)는 목표 물질(120)이 올바르게 패터닝되지 못하게 한다.

도 2(b)는 입자들(202)이 레티클(114)을 오염시키는 것을 원자 빔(124)이 어떻게 방지하는지를 도시한 리소그래피 장치(100)의 개략적인 도면이다. 빔 생성기(122)는 원자 빔(124)을 생성할 수 있다. 원자 빔(124)은 일부 실시예에서는 하전 이온 빔 또는 중성 원자 빔일 수 있다. 일부 실시예에서는, 빔(124)은 아르곤 빔(an Argon beam), 제논 빔(a Xenon beam), 다른 비반응성 빔 또는 다른 종류의 빔일 수 있다. 빔(124)은 실질적으로 조준(collimated)될 수 있다. 일부 실시예에서, 빔(124)은 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)을 가로지르는 경로를 따라 이동할 수 있다. 이 경로는 일부 실시예의 패터닝된 표면(113)에 실질적으로 평행할 수 있다. 다른 실시예에서는, 이 경로는 패터닝된 표면(113)에 대한 소정 각을 이루는데, 빔(124) 경로의 한 부분이 빔(124) 경로의 다른 부분보다 표면(113)에 근접하게 각을 이룰 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 빔(124)은 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)의 전부 또는 일부를 지나는 상이한 경로를 따를 수 있다. 일부 실시예에서는, 빔(124) 경로의 전부 또는 일부가 패터닝된 표면(113)으로부터 약 10센티미터 이하의 거리(208)에 존재할 수 있다. 일부 실시예에서는, 빔(124)과 레티클(114) 주변의 압력, 예를 들어 도 1에 도시된 리소그래피 장치(100)의 제 3 볼륨(106)의 압력이 거의 진공보다 높을 수 있다. 일부 실시예에서, 압력은 약 10밀리Torr 내지 약 100밀리Torr 범위에 존재할 수 있지만 다른 압력도 사용될 수 있다.

원자 빔(124)은 입자들(202)과 상호 작용하여 입자들(202)이 레티클(114)을 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 빔(124)의 하전 이온 또는 중성 원자는 입자들(202)과 상호 작용하여 입자들(202)로 하여금 빔(124) 방향을 따라 이동하게 할 수 있다. 그 후, 입자들(202)은 빔 트랩(126)으로 진입하고 챔버로부터 제거되어, 임자들(202)이 레티클(114)을 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 2(b)의 도시된 입자(202')는 초기에는 입자(202')로 하여금 레티클(114)에 접착하여 오염시키게 하는 속도를 가질 수 있다. 원자 빔(124)의 원자 또는 이온은 입자(202')와 상호 작용하고 입자(202')에 운동량을 가하여 입자(202')의 속도를 변경하게 되어, 입자(202')는 빔(124) 방향(206)으로 적어도 부분적으로 이동하여 레티클(114) 표면(113)이 아닌 빔 트랩(126)으로 이동할 것이다. 예를 들어, 빔(124)이 도 2(b)의 입자(202")에 빔(124) 방향(206)으로 운동량을 가하여, 입자(202")의 속도(204")를 입자가 레티클(114)을 오염시키게 하는 속도에서 입자(204")가 빔 트랩(126)으로 진입하고 리소그래피 챔버(102)로부터 제거되게 하는 속도로 변경하였다. 일부 실시예에서, 빔(124)은 약 1keV 내지 약 100keV 범위의 에너지를 가질 수 있지만, 다른 실시예에서 빔(124)은 상이한 에너지를 가질 수도 있다. 일부 실시예에서, 빔(124)의 에너지는 원하는 양의 입자(202)로 하여금 레티클(114) 표면을 오염시키는 대신에 빔 트랩(126)으로 이동하게 하기에 충분히 높은 에너지를 가질 수 있다.

도 3은 리소그래피 장치(100)의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다. 간략하고 명료히 하기 위해, 리소그래피 장치(100)에 포함될 수 있는 많은 구성요소를 도 3에서는 생략하였다. 도 3에 도시된 리소그래피 장치(100)의 실시예에서, 전기 시스템(302)은 빔 생성기(122)와 빔 트랩(126) 사이의 전위 차를 일으킨다. 이 전위 차는 원자 빔(124)의 원자 또는 이온으로 하여금 빔 생성기(122)로부터 빔 트랩(126)으로 이동하게 하는 힘을 추가로 제공할 수 있다.

도 4는 리소그래피 장치(100)의 또 다른 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다. 간략하고 명료히 하기 위해, 리소그래피 장치(100)에 포함될 수 있는 많은 구성 요소를 도 3에서는 생략하였다. 도 4에 도시된 리소그래피 장치(100)의 실시예에서, 콜리메이터(402)는 빔 생성기(122)에 의해 생성되는 빔(124)을 조준한다. 일부 실시예에서, 빔 생성기(122)는 하전 원자 빔(124)을 생성한다. 중성화기(a neutralizer, 404)는 빔(124)으로부터 전하를 제거하여 레티클(114)의 패터닝된 표면(113)을 지나는 빔이 중성 빔(124)이 되게 한다. 콜리메이터(402)와 중성화기(404) 중 하나 또는 모두가 리소그래피 장치(100)의 일부 실시예에 포함될 수 있다. 콜리메이터(402)와 중성화기(404) 중 하나 또는 모두가 빔 생성기(122) 또는 다른 구성 요소의 일부일 수 있다. 이와 달리, 일부 실시예에서는 콜리메이터(402)와 중성화기(404) 중 하나 또는 모두가 리소그래피 장치(102)의 별로 구성 요소일 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에 대한 설명은 예시와 설명을 위해 제공하였다. 이는 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하기 위한 것이 아니다. 이 설명와 첨부된 청구 범위는 좌측, 우측, 상부, 하부, 위, 아래, 상위, 하위, 제 1, 제 2 등과 같은 용어를 포함하는데, 이는 예시만을 위한 것이지 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 장치 또는 물품의 실시예는 많은 위치 및 방향으로 제조, 사용 또는 운송될 수 있다. 당업자는 전술한 설명 내에서 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 당업자는 도면에 도시된 많은 구성 요소에 대한 다양한 균등 조합 및 대체를 인식할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상세한 설명에 의해서가 아니라 첨부된 청구 범위에 의해 제한되어야 한다.