KR100586909B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명에 따르면, 복수의 별개 챔버를 포함하는 플로우셀이 기판테이블상에 제공되어, 유체가 기판의 노출된 영역과 접촉하도록 하여 그것과 상호작용하도록 할 수 있다. 이에 따라 기판테이블로부터 기판을 제거하지 않고도, 일련의 노광 및 화학적 프로세스들이 수행될 수 있다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 {Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시한 도면;
도 2는 보다 상세하게 도 1의 장치의 유체처리셀을 도시한 도면;
도 3은 도 1의 장치의 유체관리시스템을 도시한 도면;
도 4는 도 2의 유체처리셀의 단면도;
도 5는 대안적인 유체관리시스템을 도시한 도면;
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체처리셀을 도시한 도면;
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 유체처리셀을 도시한 도면; 및
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 유체처리셀을 도시한 도면이다.
도면에서, 대응하는 참조부호들은 대응하는 부분들을 가리킨다.
본 발명은 리소그래피 장치, 특히 소위 "바이오-칩(bio-chips)"을 제조하는 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부상으로 소정의 패턴을 적용하는 기계이다. 예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝수단은 IC의 개별적인 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층을 가진 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 하나 또는 몇 개의 다이의 일부로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 연속적으로 노광되는 인접해 있는 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스테퍼(stepper)와, 소정의 기준 방향("스캐닝"-방향)으로 투영빔을 통하여 패턴을 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스캐너(scanner)를 포함한다.
소위 "유전자-칩(gene-chips)" 및 기타 생화학 또는 유체 MEMS(micro-electro-mechanical systems)에서는, 기판 상의 특정 영역에 특정 생화학적 또는 화학적 화합물을 부착시킬 필요가 있는데, 일부 경우에는 기판 상에 특정 DNA 염기서열을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 수많은 테스트를 수행할 수 있는 작은 디바이스를 생성하기 위하여, 이와 상응하는 수많은 상이한 화합물들이 그들 각각의 영역(그 크기가 1~100㎛ 정도일 수 있음)에 부착되어야만 한다. 진보된 반도체 제조 또는 큰 면적의 기판상의 제조 예컨대 평판 디스플레이에 대하여 최적화된 기존의 포토리소그래피 장치는 이러한 작업 형태에 대해서는 최적이지 않다.
기판의 일부분에 DNA 염기서열을 형성하도록, 선택적인 광-촉매화(photo-catalysation) 반응에 의하여 유전자 칩을 제조하는 디바이스가, US2002/0041420; S. Singh-Gasson 등의 "Maskless fabrication of light-directed oligonulceotide microarrays using a digital micromirror array", Nature Biotechnology Vol 17 October 1999 pp 974-978; 및 F. Cerrina 등의 "Biological lithography: development of a maskless microarray synthesizer for DNA chips", Microelectronic Engineering 61-62(2002) pp 33-40에 개시되어 있다. 하지만, 상기 기재된 디바이스들은 허용가능한 스루풋을 갖는 디바이스들의 대규모 제조에는 적합하지 않다.
본 발명의 목적은, 바람직하게는 높은 스루풋을 갖는, 마이크로미터 또는 보다 작은 규모의 디바이스들을 국부적으로 선택적인 화학반응에 의하여 제조하는데 적합한 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.
상기 목적 및 기타 목적들은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치에 의하여 달성되는바, 상기 장치는,
- 방사선 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝시키는 패터닝수단;
- 기판을 잡아주는 기판테이블;
- 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키는 투영시스템; 및
- 상기 기판상에 유지되며 기판의 표면과 유체 연통(fluid communication)되어 있는 유체처리셀을 포함하여, 유체가 상기 타겟부와 상호작용하도록 상기 기판 과 접촉하도록 될 수 있으며,
- 상기 유체처리셀은, 상기 기판테이블상에 유지되고 기판의 각각의 영역과 유체 연통되어 있는 복수의 개별 챔버들을 포함하여, 상기 기판의 상이한 영역들이 동시에 상이한 유체 또는 노광 공정을 거칠 수 있는 것이 특징이다.
상기 기판테이블에 제공된 유체처리셀은, 기판을 장치로부터 제거하지 않고도, 노광 전, 노광 도중 및 노광 후에 기판상에서 공정들을 수행할 수 있도록 한다. 예를 들어, 기판의 패터닝된 조사(irradiation)는 그 표면을 선택적으로 활성화시킬 수 있으므로, 예컨대 용액 내의 화합물들이 상기 활성화된 표면에서만 결합(bond)하게 할 수 있다. 플로우셀(flowcell)내의 다수의 개별 챔버들은 노광을 이용하여 유체 공정들을 병렬로 수행하게 할 수 있으므로, 스루풋을 현저하게 향상시키는데, 특히 이 경우에는 유체 프로세스 단계 및 챔버의 플러싱(flushing)에 상당한 주기의 시간이 걸린다.
상기 기판과 접촉하도록 되어 있는 유체는, 가스, 증기 또는 액체, 예컨대 용액(solution), 현탁액(suspension) 또는 유탁액(emulsion)을 포함할 수 있다. 기판과의 상호작용은 다음을 포함한다: 기판 표면 또는 그 위의 화합물과의 화학반응; 기판 또는 그 위의 화합물의 일부의 제거; 기판으로의 화합물 첨가; 세척; 또는 기판의 변형이나 상기 기판 또는 그 위에 들러붙은 화합물의 원자 혹은 전자 구조의 변형. 유체 처리 단계는 노광 전에 예를 들어 기판의 층을 준비(prime)하고 방사선감응층을 증착시키기 위하여, 또는 노광 도중에 예컨대 방사선에 의해 촉매화된 반응을 수행하기 위하여, 또는 노광 후에 예컨대 노광 방사선에 의하여 감응 된 타겟부의 부분들에 선택적으로 반응하도록 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유체처리셀은 판 부재로부터 돌출되는 벽을 구비하여 기판과 접촉시킴으로써 복수의 챔버를 형성하도록 하는 상기 판 부재를 포함한다. 이러한 구조는 제조하기에 간단하고, 별개의 챔버들이 가능한 한 서로 이격되도록 할 수 있다. 상기 판 부재는 기판테이블 내에 용이하게 통합되어 예컨대 핌플테이블(pimple table)을 형성할 수 있거나, 또는 기판테이블 상의 기판 위에 간단히 위치되어 단 하나의 단계로 모든 챔버들을 형성할 수 있게 된다.
상기 판 부재는 그 내부에 상기 챔버들과 연통되어 있는 복수의 유체 채널을 가질 수 있으므로, 챔버에 연결시키는 별도의 배관작업(pipework)이 필요 없고, 챔버에 대한 연결을 단순화시킬 수 있다. 상기 판 부재 내의 채널들은 기판테이블내에 통합된 유체 채널들과 꼭 맞으므로, 신뢰성이 있고 누설이 없는 연결을 매우 간단히 얻을 수 있다.
상기 유체처리셀은, 투명한 기판을 사용하는 경우에는, 기판 아래 기판테이블내에, 즉 투영시스템의 대향하는 쪽에 위치할 수 있다. 대안적으로, 유체처리셀은 기판 위쪽에 투명한 상부 벽으로 형성될 수 있다. 만일 유체처리셀이 기판 위쪽에 있다면, 챔버에 액체를 가두는데 사용되는 중력 및 공기에 민감하지 않은 액체를 사용하여 상부 벽이 생략될 수도 있다.
유체처리셀은 기판테이블내에 통합되는 것이 바람직하고, 기판들은 기계내에서 그 위로 로딩된다. 이러한 형태에 의하면, 공지된 기판 핸들링 디바이스 및 기술들이 사용될 수 있다. 대신에, 유체처리셀은 기판테이블로부터 분리될 수 있으므로, 기판은 상기 셀 및 기판이 서로 기판테이블상으로 로딩되기 전에 유체처리셀에 부착된다. 기판의 오프-라인 장착은 유체처리셀에 대한 개선된 시일부가 형성되도록 할 수 있다. 또 다른 대안은 기판테이블 위에 기판을 장착한 다음 기판 및/또는 기판테이블 위에 유체처리셀을 배치하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유체처리셀에는 유체유입구 및 유체유출구가 제공되며, 상기 셀의 높이는 유입구로부터 유출구쪽으로 감소하여, 모세관 힘이 상기 셀로부터 유체를 제거하는 것을 돕는다.
본 발명의 다른 형태에 따르면,
- 리소그래피 투영시스템내의 기판테이블에 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 소정 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재 층의 타겟부상으로 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계; 및
- 상기 기판이 기판홀더에 의하여 유지되는 동안, 프로세스 단계를 실행하도록 상기 기판의 영역과 상호작용하는 유체에 상기 영역을 노출시켜 상기 영역을 처리하는 단계를 포함하여 이루어지고,
- 상기 기판의 상기 영역은 상기 타겟부를 포함하지 않고, 상기 투영 단계 및 처리 단계는 적어도 부분적으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 명세서에서는 유전자 칩의 제조에 있어서의 리소그래피 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상술된 리소그래피 장치는 예컨대 MEMS, MOEMS, Bio-MEMS, IC, 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시(LCD), 박막자기헤드 등의 제조와 같은 다른 여러 가능한 응용례를 가질 수 있음을 이해할 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다. 여기서 언급된 기판은 노광 전 또는 노광 후에, 예를 들어 트랙(track)(통상적으로 레지스트층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 도구)이나 메트롤로지 또는 검사도구에서 처리될 수 있다. 적용가능한 경우에, 본 명세서는 상기 및 기타 기판처리도구에 적용될 수 있다. 또한, 상기 기판은 예를 들어 다중층 IC를 형성하기 위하여 2번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에서 기판이란 용어는 다수의 처리된 층들을 이미 포함하는 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 435, 410, 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5~20nm 범위의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선 뿐만 아니라 이온 빔이나 전자 빔과 같은 입자 빔들을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.
"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 예를 들어 기판의 타겟부에 패턴을 형성하기 위하여 그 단면에 패턴을 구비한 투영빔을 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 소정의 패턴에 꼭 정확하게 일치할 필요는 없다는 것을 유의하 여야 한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은, 집적회로와 같은 타겟부내에 형성되는 디바이스내의 특정 기능층에 대응한다.
패터닝수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예로는, 마스크, 프로그램가능한 거울배열 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있고, 바이너리, 교번위상시프트, 감쇠위상시프트 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울배열의 예로는, 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 각각 기울어질 수 있는 매트릭스 형태의 작은 거울들을 들 수 있는데, 이러한 방식으로 반사된 빔이 패터닝된다. 각각의 패터닝수단 예에서, 지지구조체는 예를 들어 필요에 따라 고정 또는 이동될 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있으며, 이는 패터닝수단이 예컨대 투영시스템에 대하여 소정의 위치에 있도록 하는 것을 보장할 수 있다. 여기서, "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 사용은 좀더 일반적인 용어 "패터닝수단"과 뜻이 같다고 볼 수 있다.
본 명세서에 사용되는 "투영시스템"이란 용어는, 예컨대 사용되고 있는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지유체(immersion fluid)나 진공의 사용과 같은 기타 요인들에 대하여 적절한 바와 같이, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 여러 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 이해되어야 한다. 여기서 "렌즈"라는 용어의 사용은, 좀더 일반적인 용어 "투영시스템"과 뜻이 같다고 볼 수 있다.
상기 조명시스템은 또한 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절 형, 반사형 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 여러 형태의 광학 구성요소를 포괄할 수도 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 칭할 수도 있다.
상기 리소그래피 장치는 2(듀얼 스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비한 형태일 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 머신에서, 추가 테이블이 병렬로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선(예를 들어, UV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(IL), (이 경우에는 특별히 방사원(LA)도 포함한다);
- 투영빔에 소정의 패턴을 부여하는 패터닝수단(PM)(예컨대, 변형가능한 마이크로-미러 어레이);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 마련되어 있고, 아이템 PL 또는 PB에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(도시안됨)에 연결된 대물테이블(기판테이블);
- 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟부에 패터닝수단의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절렌즈시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사형 패터닝수단을 구비한) 반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (LCD 어레이와 같은 투과형 패터닝수단을 구비한) 투과형일 수도 있다.
상기 방사원(LA)(예를 들어, 수은 램프)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예컨대 빔 익스팬더와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 원치않는 파장을 필터링하는 필터(FI) 및 콘덴서(CO)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 패터닝수단(PM)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 (흔히 예를 들어, 방사원(LA)이 수은램프인 경우에서 처럼) 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만, 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 대개 엑시머레이저인 경우이다. 유럽특허출원 EP-A-1 256 848에 개시된 수은 램프 및 액광가이드(liquid light guide)가 사용될 수도 있다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.
패터닝수단(PM)에 의하여 선택적으로 반사된 후, 상기 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부위에 빔(PB)을 포커싱한다. 위치설정수단에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도 시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 상기 패터닝수단은 단지 단행정 액추에이터에만 연결되거나 또는 고정될 수도 있다.
기판상으로 묘화될 패턴은 패터닝수단에 제공되는데, 변형가능한 마이크로-미러 어레이의 경우에는 그 미러들을 세팅하여 광을 상기 패턴을 따라 투영시스템(PL)내로 선택적으로 지향시킬 수 있다.
도시된 장치는 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서는, 패터닝수단에 의해 디스플레이된 패턴은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 그 후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔 모드에서는, 주어진 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 패터닝수단이 스캐닝방향으로 v의 속도를 갖는 스캐닝 패턴을 디스플레이하고; 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(M은 1 내지 1/10 일 수 있음)이다. 이러한 방식으로, 분해능을 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 기판테이블(WT)은 추가적으로 유체처리유닛(FC)(플로우셀(flowcell)로도 명명됨)을 포함하는데, 이것에 의하여 화학적인 프로세스가 기판(W)상에서 수행될 수 있다(이는 도 2에 보다 상세히 도시됨). 각각의 노광 후, 유체는 플로우셀에서 플러싱된다. 예를 들어, 상기 유체는 DNA를 구성하는 질소를 함유한 염기 중 하나를 포함할 수 있다: 아데닌(Adenine), 시토신(Cytosine), 구아닌(Guanine), 티민(Thiamine). 따라서, 원하는 DNA 염기서열이 기판상에서 조합될 수 있다. 유체를 제거하기 위하여, 플로우셀은 건식 아르곤으로 플러싱된다. DNA 염기서열을 형성하는 프로세스 동안, 기판을 공기에 노출시키는 것은 결코 허용되지 않으며; 상기 공기는 수증기를 포함하며, 이는 DNA 생성 프로세스를 방해한다.
도 2는 기판홀더(10)의 일부분을 형성하는 유체처리유닛(FC)을 보여주며, 기판(W)은 상기 도면에서 부분적으로 절단하여 도시되었다. 기판(W)은 그 에지 주위가 벽(17) 위에 놓여 있으며, 상기 벽은 진공 영역(13)을 둘러싸며, 상기 진공 영역은 기판을 기판테이블상에 유지하도록 배기된다. 핌플(16)들은 공지된 방식으로 기판을 지지한다. 벽(17)과 동일한 높이의 직선형 벽(15)들로 형성된 몇 개의 유체챔버(11)들이 상기 진공 영역내에 있으므로, 기판(W)이 유체챔버들을 폐쇄함으로써 유체처리셀을 형성한다. 기판을 지나치게 왜곡(distorting)시키지 않고도, 기판(W)이 대기보다 높고 진공보다 낮은 압력차로 가해진 힘 하에서 유체챔버에 대한 알맞은 시일부를 형성하도록, 유체챔버벽, 핌플 및 외측 벽(17)의 높이 및 평탄도가 결정된다. 상기 유체챔버들은 길며, 이 경우에는 기판의 한쪽 면 부근에서 반대쪽 면 부근까지 뻗어 있으며, 몇 개의 타겟부(C)를 포함한다. 그들은 유체 소비를 최소화하기 위하여 얕은 것이 바람직하다. 한쪽 단부에는, 유체유입구(12)(도 4 참조)가 제공되고, 다른쪽 단부에는 유체유출구(14)가 있다. 원하는 프로세스를 실행하기 위하여, 상기 유입구를 통해 유체챔버로 유체가 제공되고 유출구를 통해 제거된다. 오염을 막기 위하여 유체챔버들로부터 의도적인 누설이 일어날 수도 있다.
진공을 만들어 기판을 유체처리유닛상에서 아래로 유지시키는 진공시스템은 또한 유체챔버로부터 누설될 수 있는 어떠한 유체 및 상기 유닛으로 들어갈 수 있는 어떠한 공기도 제거하는 역할을 한다.
본 실시예에서, 유체처리유닛은 기판테이블(WT)내에 통합되고, 공지된 디바이스를 이용하여 상기 기판이 그 위로 로딩됨으로써, 기판의 핸들링을 단순화시킬 수 있다. 대안적으로, 유체처리유닛은 기판테이블로부터 분리될 수 있다 - 상기 기판이 상기 장치 외부의 유체처리유닛상에 장착된 다음 상기 유닛과 기판이 함께 기판테이블상에 로딩된다. 이러한 형태는 기판과 유체챔버들 사이의 보다 나은 시일부를 얻을 수 있게 하는 장점을 가진다.
유체관리시스템(20)이 도 3에 도시되어 있다. 유체처리유닛이 제공되는데, 단일 조합된 유체/가스가 상기 유체처리유닛내로 들어간다. 이 경우, 플로우셀을 향한 배관(tubing)의 아르곤 플러싱이 상기 플로우셀 자체의 플러싱과 조합될 수 있다. 이것은 '플러싱이 가능하지 않은(non-flushable)' 공동들의 가능성을 최소화한다. 웨이퍼테이블(WT)의 질량, 테이블상의 열 발생 및 ㎛의 정확성으로 위치되어야 하는 웨이퍼테이블(WT)로 안내하는 케이블 및 호스의 개수를 최소화하기 위하여, 상기 유체관리시스템은 대부분, 유체처리유닛(FP)내의 각각의 유체챔버(11)로 안내하는 유체공급 및 유체추출도관을 가지면서, 테이블과 멀리 떨어져 위치한다.
상기 유체관리시스템의 공급부는 장치에서 사용될 각각의 유체용 공급탱크(21a,b,c 등) 및 플러싱가스탱크(22a)를 포함한다. 예를 들어, 아르곤 또 는 헬륨과 같은 플러싱 가스는, 각각의 액체 프로세스 후에 유체챔버(11)를 플러싱하는데 사용되며, 또한 공급탱크(21a,b,c 등) 밖으로 퍼낸 유체를 대체하는데 사용될 수도 있다. 1방향 밸브(27a-c)가 각각의 액체공급탱크(21a-c)로부터 유출구에 제공되어 분배된 유체가 상기 탱크로 되돌아가는 것을 막는다. 상기 플러싱가스탱크(22a)에는 압력을 표준압력(예를 들어 12bar)까지 낮추는 압력조절기(22b)가 갖춰져 있다. 이것을 감시하기 위한 압력센서(22c) 및 시스템의 외부로부터 컨테이너를 시일링하는 밸브(22d)도 제공된다.
어떠한 입자 및 응축물도 필터링하기 위하여, 플러싱 가스가 필터유닛(23a)을 통하여 안내된다. 상기 필터유닛은 압력조절기(23b) 및 압력게이지(23c)와 일체로 되어 있다. 압력조절기는 압력을 추가로 낮춰, 플러싱가스가 유체챔버(11)를 플러싱하는데 안전하게 사용될 수 있도록 한다. 최후 세정단계로서, 0.003㎛보다 큰 입자들을 포획하는 능동카본필터(24)를 통하여 플러싱가스가 안내된다. 유체공급탱크(22a,b,c 등)에서 나온 유체를 대체하는데 사용되는 가스의 압력을 제어하도록, 조정가능한 압력조절유닛(25)이 추가로 제공된다.
여러 공급부를 유체처리유닛(FP)에 선택적으로 연결시키기 위하여, 일련의 3/2 밸브(25a-c)가 사용되는데, 이들은 보통 플러싱가스가 유체처리유닛(FP)을 통하여 흐르도록 하는 위치에서 전기적으로 제어된다. 액체를 플로우셀로 전달하기 위하여, 각각의 3/2 밸브 중 하나가 상기 유체에 대해 개방된다. 전기 제어를 위한 보조 수동 장치(manual override)가 제공될 수 있다.
공급 및 배기 라인의 2/2 밸브(29, 32)는, 경우에 따라, 예컨대 프로세스에 서 액체가 연장된 주기동안 기판과 접촉되어 남아 있는 것이 필요하다면, 유체처리유닛(FP)이 시일링되도록 한다. 압력게이지(29)는 유체처리유닛(FP)에 대한 공급 라인내의 압력을 감시하고, 액체 및 가스 압력 모두를 측정할 수 있다. 유체관리시스템의 출력측에서는, 유사한 압력게이지(30)가 유체처리유닛(FP)으로부터의 배기 라인내의 압력을 감시한다. 유체검출기(31)는 또한 유체가 시스템을 통하여 흐르는지의 여부를 검출하는데 제공되어, 비어있는 공급탱크를 검출할 수 있게 한다. 상기 검출기는 유체의 존재를 나타내는 전기신호를 제공한다. 그 정확한 형태는 예컨대 탄화수소와 같은 검출될 유체에 따라 좌우된다.
공급측의 형태를 반영하면, 아르곤이 유체처리유닛을 통해 플러싱된 유체가 각각의 폐기물탱크(36a-c)내에 별도로 모아지도록 하고, 재사용 또는 적절한 처리를 허용하도록 보통 3/2 밸브(33a-c)가 개방된다. 만일 별도의 수집이 불필요하다면, 단 하나의 폐기물탱크가 사용되어, 이들 밸브가 생략될 수 있다. 플러싱에 사용된 아르곤 및 폐기물탱크(36a-c)로부터 대체된 공기가 진공펌프를 이용하여 콘덴서(38)를 통해 배출되어 소정의 농축된(evaporated) 액체를 모으게 된다. 1방향 밸브(37a-c)들이 폐기물탱크의 유출구에 제공되어, 주변공기가 폐기물탱크로 들어가는 것을 막는다.
본 실시예에서, 상기 유체들은 각각의 액체용 펌프(34a-c) 및 플러싱가스용 펌프(35)에 의하여 유체처리유닛(FP)을 통해 흡입된다. 이는 오염 가능성을 최소화한다. 대안적으로, 상기 유체는 공급측의 펌프(들)에 의하여 또는 공급탱크내의 가스압력에 의하여 내보내질 수 있다.
유체처리유닛이 수 개의 유체챔버를 구비하는 경우에는 다양한 형태들이 가능하다. 가장 단순하게, 모든 유체챔버가 병렬로 연결되어 동일한 유체가 동시에 모두 그곳으로 공급되도록 할 수도 있다. 하지만, 예컨대 타겟 영역 중의 상이한 것에 상이한 프로세스를 적용하기 위하여 또는 유체처리가 노광을 이용하여 병렬로 일어나도록 하기 위하여, 유체를 챔버에 별도로 공급할 수 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 스위칭 형태가 유체처리유닛에 제공되어, 단 하나의 공급도관으로부터 유체챔버들 중 선택된 것으로의 유체 전달을 제어할 수 있게 된다. 대안적으로, 각각의 유체챔버를 위한 수 개의 유체관리시스템이 제공될 수 있다. 이것은 테이블에 제공될 추가 공급 및 배기 라인의 소요 비용면에서 최대 유연성을 제공한다.
도 4는 유체챔버(11)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 유체챔버(11)의 바닥(11a)과 유체유입구 부근의 기판(W) 사이의 갭 G1이 유출구 부근의 갭 G2보다 크다. 두 갭은 0.1mm 정도 또는 그 보다 작다. 이 경우, 액체 및 유체챔버와 기판 사이의 모세관 힘은 유체를 유출구쪽으로 끌어당김으로써, 유체 프로세스 후의 유체 제거를 개선시킬 수 있다. 유체챔버 및 기판의 재료는, 유체가 큰 접착력 및 작은 응집력을 가지도록 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유체가 알콜계이면, 플로우셀 및 기판에 유리가 사용될 수 있다.
도 5는 유체처리유닛내에 4개의 별도 유체챔버를 제공하기 위한 대안적인 유체관리시스템을 보여준다. 4가지 유체 및 플러싱가스는 각각 공급탱크(41a-d, 42)에 저장된다. 제1유체관리시스템에 있어서, 플러싱가스컨테이너(42a)에는 압력을 12bar까지 낮추는 압력조절기(42b)가 제공된다. 압력게이지(42c) 및 밸브(42d)도 제공된다. 그런 다음, 플러싱가스공급장치가, 플러싱가스 압력을 추가로 줄이는 압력게이지(43c) 및 압력조절기(43b)를 구비한 필터유닛(43a)을 포함하는 필터 및 압력조절기유닛(43)에 제공되어, 그것이 유체챔버를 플러싱하는데 사용될 수 있도록 한다. 아르곤은 또한 필터(44)에 의해 필터링된다. 유체가 펌핑됨에 따라, 유체 컨테이너(41a 내지 41d)내의 공간을 차지하기 위하여, 플러싱가스는 압력이 더 낮아져야 하며, 이는 조정가능한 압력조절기(45a) 및 압력게이지(45b)를 포함하는 압력조절기(45)에 의하여 실행된다. 상기 플러싱가스는 1방향 밸브(47a 내지 47d)를 통해 유체공급탱크(41a 내지 41d)로 들어간다. 유체공급탱크(41a 내지 41d)로부터 공급된 유체는 1방향 밸브(48a 내지 48d)를 거쳐 상기 유체를 4개의 다중위치밸브(46a 내지 46d)로 (유체처리유닛상의 유체챔버마다 하나씩) 제공하는 배분블록(49a 내지 49d)를 통해 빠져 나간다. 각각의 다중위치밸브는 4가지 유체 중의 하나와 플러싱가스간의 독립적인 선택을 허용한다.
폐기부측에서, 각각의 유체챔버로부터의 폐기물 라인에는, 예컨대 유체와의 접촉시간을 연장시킬 필요가 있는 프로세스의 경우, 유체챔버가 패쇄(shut)되도록 할 수 있는 2-위치밸브(50a-50d)가 제공된다. 유체검출기(51a 내지 51d)는 또한 각각의 폐기물 라인에도 제공된다. 폐기유체는 폐기물 컨테이너(52)에 모이지만, 대안적으로 별도의 컨테이너들이 사용될 수도 있다. 상기 시스템을 통하여 플러싱가스 및 유체를 흡입하는데 펌프(53)가 사용된다.
제2실시예
본 발명의 제2실시예는 도 6 및 도 7에 도시된 상이한 유체처리셀을 채택한 다. 상기 장치의 나머지, 특히 유체관리시스템은 제1실시예와 동일할 수 있다.
제2실시예의 유체처리셀(60)에서, 유체챔버(62)는 투영빔의 방사선에 대해 투명한 유리 또는 석영과 같은 재료로 만들어진 판 부재(61)와 기판(W) 사이에 형성된다. 상기 판 부재(61)는 유체챔버를 형성하도록 그 내부면으로부터 매달린 벽(63)을 구비하며(도 6 및 도 7에는 주변 벽만 도시됨), 기판의 영역을 세분하는 추가 벽들은 경우에 따라 특정 적용예에 제공되거나 생략될 수 있다. 상기 판(61)의 외주부 둘레에는, 기판테이블(WT)상에 놓여 있는 스커트(skirt; 67)가 기판(W) 바깥쪽에 있다. 상기 스커트(67)는 그 내부에, 유체챔버(61)와 연통되어 유입구 및 유출구로서 작용하는 유체채널(64)를 구비한다. 상기 유체채널(64)의 다른쪽 단부들은, 상술된 유체관리시스템에 연결되는 기판테이블(WT)내의 채널(65)과 꼭 맞다. 채널(64)의 단부 또는 채널(65)의 단부 주위에는 O-링 시일부가 제공될 수 있다.
유체셀을 조립하기 위해서는, 기판(W)이 먼저 종래의 기판 핸들링 로봇에 의하여 기판테이블(WT)상으로 로딩되고, 종래의 수단 예컨대 핌플테이블 또는 정전기 척(electrostatic chuck)에 의하여 제 자리에 유지된다. 다음으로, 판 부재(61)가 기판(W) 위로 로딩된다. 상기 기판 핸들링 로봇은 상기 또는 제공된 별도의 전용 디바이스에 사용될 수 있다. 기판테이블(WT) 및 판 부재(61)내의 채널(64, 65)들의 올바른 맞춤(registration)은, 로봇 또는 배치 디바이스의 고유 정확성에 의하여 보장될 수 있으며, 경우에 따라 가이드 또는 키잉(keying) 장치에 의하여 보조될 수 있다. 핌플테이블 및 진공이 기판을 제 자리에 유지시키는데 사용된다면, 상기 판 부재(61)는 또한 스커트(67) 내부가 아닌 주변 벽(63) 바깥쪽 공간에 부분적인 진공을 제공함으로써 제 자리에 유지될 수도 있다. 대안적으로, 기계적, 전자기 또는 정전기 클램프(clamp)가 사용될 수도 있다.
크기 또는 두께가 다른 기판들을 수용하기 위하여, 높이가 다른 벽(63) 및/또는 스커트(67)를 구비한 판 부재(61)가 제공될 수 있다.
제3실시예
본 발명의 제3실시예는 두께가 다른 기판들을 수용하도록 설계된다. 제2실시예의 변형예가 도 8에 도시되어 있다. 도 8에서, 제2실시예의 부분과 유사한 부분 또는 대응하는 부분들은 10을 더한 참조번호로 나타내었다.
제3실시예에서, 기판테이블(WT)에는 예상된 가장 두꺼운 기판(예컨대, 캐리어에 결합된 기판)을 수용하기에 충분히 깊은 웰(well; 78)이 제공된다. 보다 얇은 기판이 사용되어야 하는 경우에는, 기판(W)의 최상면의 높이를 알맞게 맞추는 적절한 두께의 더미 또는 스페이서 기판(79)이 채택된다.
제4실시예
본 발명의 제4실시예가 도 9에 도시되어 있는데, 제2실시예의 또 다른 변형예이다. 제2실시예의 부분과 유사한 부분들은 20을 더한 참조번호로 나타내었다.
제4실시예는 간략하게 하기 위하여 주변 벽(63)을 생략하고, 기판 두께의 변화를 수용한다. 유체가 기판의 에지에 걸쳐 흐르도록 허용되어, 핌플테이블 및 진공 장치가 기판을 제 자리에 유지하는데 사용된다면, 상기 진공 시스템은 발생할 수 있는 기판 아래의 어떠한 유체 누설도 허용할 수 있어야 한다.
지금까지 본 발명의 특정 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상술된 것 이외 의 방법으로도 실현될 수 있음은 자명하다. 상기 설명은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 높은 스루풋을 갖는, 마이크로미터 또는 보다 작은 규모의 디바이스들을 국부적으로 선택적인 화학반응에 의하여 제조하는데 적합한 리소그래피 투영장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 리소그래피 투영장치에 있어서,
    - 방사선 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
    - 소정 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝시키는 패터닝수단;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블;
    - 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키는 투영시스템; 및
    - 상기 기판테이블상에 유지되며 기판의 표면과 유체 연통되어 있는 유체처리셀을 포함하여, 유체가 상기 타겟부와 상호작용하도록 상기 기판과 접촉하도록 될 수 있으며,
    - 상기 유체처리셀은, 상기 기판테이블상에 유지되고 기판의 각각의 영역과 유체 연통되어 있는 복수의 개별 챔버들을 포함하여, 상기 기판의 상이한 영역들이 동시에 상이한 유체 또는 노광 공정을 거칠 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체처리셀은, 판 부재로부터 돌출되어 있는 벽을 구비하여 상기 기판과 접촉하게 함으로써 상기 복수의 챔버를 형성하도록 하는 상기 판 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 판 부재는 그 내부에 상기 챔버와 연통되어 있는 복수의 유체채널을 구비하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 챔버는 길며, 그 제1단부에는 유체유입구 및 그 제2단부에는 유체유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각각의 챔버의 높이가 상기 유체유입구에서 상기 유체유출구를 향하여 감소하여, 모세관 힘이 상기 셀로부터의 유체의 제거를 도와주는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체처리셀의 하나 이상의 표면에는 반사방지(anti-reflection) 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 챔버의 높이는, 유체가 상기 챔버내에 존재할 때, 상기 방사선의 반사를 최소화하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체처리셀은 상기 기판테이블내에 통합되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체처리셀이 상기 기판테이블로부터 분리될 수 있어, 상기 셀 및 기판이 함께 상기 기판테이블상으로 로딩되기 전에, 상기 유체처리셀에 상기 기판이 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체처리셀이 상기 기판테이블로부터 분리될 수 있어, 상기 기판테이블상에 상기 기판이 위치될 수 있고, 상기 기판 또는 기판테이블상에 상기 유체처리셀이 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  11. 디바이스 제조방법에 있어서,
    - 리소그래피 투영시스템내의 기판테이블에 기판을 제공하는 단계;
    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 소정 패턴을 부여하는 단계;
    - 방사선감응재 층의 타겟부상으로 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계; 및
    - 상기 기판이 기판홀더에 의하여 유지되는 동안, 프로세스 단계를 실행하도록 상기 기판의 영역과 상호작용하는 유체에 상기 영역을 노출시켜 상기 영역을 처리하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    - 상기 기판의 상기 영역은 상기 타겟부를 포함하지 않고, 상기 투영 단계 및 처리 단계가 적어도 부분적으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판과의 상호작용은,
    - 기판 표면 또는 그 위의 화합물과의 화학반응;
    - 상기 기판 또는 그 위의 화합물의 일부의 제거;
    - 상기 기판으로의 화합물 첨가;
    - 세척; 및
    - 상기 기판의 변형이나, 상기 기판 또는 그 위에 들러붙은 화합물의 원자 혹은 전자 구조의 변형 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 기판의 제2영역과 상호작용하는 제2유체에 상기 제2영역을 노출시켜 제2프로세스 단계를 실행하는 제2처리단계를 더 포함하되, 상기 제2영역은 상기 영역과 상이하며, 상기 제2프로세스 단계는 상기 프로세스 단계와 상이하고, 상기 제2처리단계는 상기 처리단계와 적어도 부분적으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 타겟 영역들 중 상이한 것들에 상이한 프로세스들을 동시에 적용하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
KR1020030085371A 2002-11-29 2003-11-28 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 KR100586909B1 (ko)

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