KR100620980B1

KR100620980B1 - 리소그래피장치, 디바이스 제조방법

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Publication number: KR100620980B1
Application number: KR1020040033745A
Authority: KR
Inventors: 봅 스트리프케르크; 요한네스 야코부스 마테우스 바젤만스; 헨리쿠스 헤르만 마리에 콕스; 안토니우스 테오도루스 안나 마리아 데르크센; 스요에르트 니콜라스 람베르투스 돈데르스; 크리스티안 알렉산더 후겐담; 요에리 로프; 에릭 로엘로프 루프스트라; 예뢴 요한네스 소피아 마리아 메르텐스; 데르 모일렌 프리츠 판; 요한네스 카타리누스 후베르투스 물켄스; 누넨 게라르두스 페트루스 마티스 판; 클라우스 지몬; 베르나르두스 안토니우스 슬라크헤케; 알렉산더 스트라이예르; 데르 투른 얀-게라르트 코르넬리스 판; 마르티욘 호우케스
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2006-09-08
Also published as: JP2012134561A; KR20040098563A; US9477160B2; JP4115964B2; US9798246B2; US20110273683A1; US7936444B2; US7352434B2; JP5145369B2; US20110181859A1; JP2008160155A; JP2004343114A; SG116542A1; US20180046089A1; US20110279795A1; US20050007569A1; JP5047019B2; US20080218717A1; US8724084B2; JP5514857B2

Abstract

본 발명은, 투영시스템(PL) 아래의 상기 기판표면의 국부적인 영역이 액체에 침지되는 리소그래피장치에 관한 것이다. 기판(W)의 표면 위의 액체공급시스템(310)의 높이는 액추에이터(314)를 이용하여 변경될 수 있다. 제어시스템은 기판(W)의 표면 높이의 입력값을 가지고 피드포워드 또는 피드백 제어를 이용하여, 액체공급시스템(310)을 기판(W)의 표면 위의 사전설정된 높이에 유지시킨다.

Description

리소그래피장치, 디바이스 제조방법 {Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 투영장치의 도면;

도 2는 첫번째로 제안된 액체공급시스템의 측면도;

도 3은 도 2에 도시된, 제안된 액체공급시스템의 평면도;

도 4는 본 발명의 제1실시예의 액체 저장소를 나타내는 도면;

도 5는 본 발명의 제1실시예의 액체 저장소의 일부를 확대한 도면;

도 6은 본 발명의 제2실시예의 액체 저장소의 도면;

도 7은 본 발명의 제2실시예의 액체 저장소의 일부를 확대한 도면;

도 8은 본 발명의 제3실시예의 액체 저장소의 도면;

도 9는 액체 저장소 및 기판테이블의 제어를 개략적으로 나타낸다.

본 발명은 리소그리피 투영장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

리소그래피장치는 기판의 타겟부상에 소정의 패턴을 생성하는 기계이다. 예를 들어, 리소그래피투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우 에, 마스크와 같은 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층을 갖는 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 연속적으로 조사된다. 공지된 리소그래피장치는, 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위, 스테퍼(stepper) 및 소정의 기준방향("스캐닝방향")으로 투영빔을 통하여 패턴을 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝방향과 평행으로 또는 반평행(anti-parallel)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위, 스캐너(scanner)를 포함한다.

투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위하여 예를 들어, 물과 같이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체내에 리소그래피 투영장치의 기판을 침지시키는 것이 제안되어 왔다. 노광방사선이 액체내에서는 보다 짧은 파장을 가질 것이기 때문에(액체의 영향은 시스템의 유효 NA의 증가 및 초점심도의 증가로 간주될 수 있다), 이러한 관점에서 보다 작은 피처들을 묘화하는 것이 가능하다.

그러나, 액체의 욕조에 기판 또는 기판과 기판테이블을 담그는 것(본 명세서에서도 참고자료로 채택되고 있는 예를 들어, US 4,509,852호 참조)은 스캐닝노광시에 가속되어야 하는 다량의 액체(large body of liquid)가 있다는 것을 의미한다. 이것은 부가적인 또는 보다 강력한 모터들을 필요로 하며, 액체내의 난류(turbulence)는 불필요하고 예측할 수 없는 영향을 유발할 수 있다.

제안된 해결책 중의 하나는, 액체공급시스템이 액체구속시스템(liquid confinement system)을 이용하여 기판의 국부적인 영역 및 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이에만 액체를 공급하는 것이다(기판은 일반적으로 투영시스템의 최종 요소보다 넓은 표면적을 가진다). 이를 위해 배치되도록 제안되어 왔던 한 방법이 WO 99/49504호에 개시되어 있으며, 이는 본 발명의 참조자료로 채택되고 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 액체는 1이상의 유입구(IN)에 의하여 바람직하게는, 최종 요소에 대하여 기판의 이동방향으로 기판상으로 공급되고, 투영시스템 밑을 통과한 후에 1이상의 유출구(OUT)에 의하여 제거된다. 즉, 기판이 -X방향에서 요소의 바로 밑에서 스캐닝되기 때문에, 액체가 요소의 +X측에서 공급되고 -X측에서 반출된다(take out). 도 2는 액체가 유입구(IN)를 통하여 공급되고, 저압소스에 연결되는 유출구(OUT)에 의하여 요소의 외부로 반출되는 개략적인 배열을 나타낸다. 도 2의 예시에서, 액체는 최종 요소에 대하여 기판의 이동방향을 따라 공급되지만, 반드시 그렇게 할 필요는 없다. 최종 요소 주위에 다양한 방위 및 다수의 유입 및 유출구가 배치될 수도 있고, 일례로, 양쪽에 유출구를 구비한 4세트의 유입구가 최종 요소 주위에 정규 패턴내에 제공된다.

제안되고 있는 또 다른 해결책은 투영시스템의 최종 요소와 기판테이블 사이의 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장하는 밀봉부재를 구비한 액체공급시스템을 제공하는 것이다. 밀봉부재는 XY평면내의 투영시스템에 대하여 실질적으로 정지되어 있지만, Z방향(광학축선의 방향)으로는 약간의 상대적인 운동을 할 수 있다. 밀봉부재와 기판의 표면 사이에는 밀봉이 형성된다. 밀봉은 가스 밀봉과 같은 비접촉 밀봉(contactless seal)인 것이 바람직하다.

기판이 제안된 바와 같이 액체에 침지되는 경우에, 기판이 투영시스템에 의하여 노광된 후에, 일부 잔여 액체가 기판의 표면상에 남아있을 수 있다. 이러한 액체는 기판의 후속 공정에서 문제를 일으킬 수 있다.

본 발명의 목적은 투영시스템에 의하여 노광된 후에 기판의 표면상에 남아있는 잔여 액체를 감소시키는 것이다.

본 발명의 한 형태에 따르면,

- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 필요한 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키고 광학축선을 가지고 있는 투영시스템;

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간에서 상기 기판상에 침지액을 제공하는 액체공급시스템을 포함하여 이루어지고,
상기 액체공급시스템은, 상기 투영시스템의 최종 요소 아래에 위치되어 상기 최종 요소를 둘러싸고 상기 기판의 국부적인 영역 상에 침지액을 제공하도록 배치되는 밀봉부재를 포함하여 이루어지며,
상기 액체공급시스템의 밀봉부재는, 상기 기판에 대하여 상기 광학축선의 방향으로 자유롭게 이동하고 및/또는 상기 광학축선에 수직한 1이상의 축선을 중심으로 자유롭게 회전하는 것을 특징으로 리소그래피 투영장치가 제공된다.

삭제

따라서, 액체공급시스템은 공급시스템과 기판 표면 사이에 큰 클리어런스(clearance)를 필요로 하지 않으면서, 기판의 표면 높이의 변화를 수용할 수 있도록 기판의 표면에 대하여 이동할 수 있다. 밀봉부재와 같이, 기판의 표면과 용이하게 접촉하기 위하여 전체 공급시스템 또는 단지 그 일부가 이동될 수 있다. 이것은 기판의 국부적인 영역에만 액체를 공급하는 액체공급시스템을 이용할 때 특히 유용하다. 또한, 액체공급시스템은 기판으로부터 멀어지는 방향으로 예를 들어, TIS스캔 동안에 z방향으로 이동할 수 있으며, x 및 y방향에 평행한 축선을 중심으로 회전될 수 있다.

상기 장치는 기판에 대하여 상기 액체공급시스템의 적어도 일부의 높이 및/또는 기울기를 조정하는 액추에이션 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 액체공급시스템의 높이 및/또는 기울기가 필요에 따라 변화될 수 있게 한다.

상기 장치는 상기 액체공급시스템의 사전설정된 높이를 상기 기판보다 높게 유지하기 위하여 상기 액추에이션 수단을 제어하는 제어시스템을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 액체공급시스템의 높이가 소정의 높이에 유지되는 것을 보장한다. 상기 높이는 기판이 투영시스템 밑에서 스캐닝됨에 따라, 기판상에 남아있는 액체의 잔여물을 최소화하도록 선택될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 장치는 상기 기판의 표면보다 높은 상기 액체공급시스템의 적어도 일부의 높이를 측정하기 위한 1이상의 센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어시스템은 상기 1이상의 센서로부터의 입력값을 이용하는 피드백 제어방법을 이용한다. 피드백 제어방법은 기판이 투영시스템 아래에서 스캐닝됨에 따라, 기판의 실제 표면 높이를 토대로 높이를 정확하게 제어할 수 있게 한다.

또 다른 실시예에서, 상기 장치는 상기 기판이 상기 투영시스템으로 들어가기 전에 상기 기판의 표면 높이를 측정하고, 상기 측정된 높이를 저장수단에 저장하는 측정시스템을 더 포함할 수 있으며, 상기 제어시스템은 상기 저장수단으로부터 상기 측정된 높이의 입력값으로 피드포워드제어(feedforward control)를 이용한다. 기판의 표면 높이가 노광시스템하의 기판의 스캐닝 전에 알려지면, 이러한 데이타는 액체공급시스템의 높이의 피드포워드제어에 사용될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 장치는 노광위치에서 상기 기판의 높이를 측정하는 1이상의 센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어시스템은 노광위치에서의 상기 기판의 상기 높이에 대한 입력값을 이용하는 피드포워드 제어방법을 이용한다. 그런 다음, 상기 장치는 기판이 투영시스템에 의하여 노광됨에 따라, 기판의 높이를 측정할 수 있다. 그런 다음, 이러한 측정치는 기판의 일부가 액체공급시스템 아래를 통과할 때, 피드포워드 입력값으로 사용될 수 있다. 대안적으로 피드백 제어방법이 채택될 수도 있다.

비-작동 상태(non-actuated state)에서, 상기 액추에이션 수단은 투영시스템의 광학 축선 방향으로 상기 기판의 표면으로부터 멀리 떨어진 그 최대 세팅에 상기 액체공급시스템을 포지셔닝시킨다. 이것은 제어시스템을 안전하게 한다(fail-safe). 제어신호가 액추에이션 수단에 공급되지 않으면(즉, 이것이 비-작동상태에 있으면), 공급시스템이 기판의 표면으로부터 가능한 한 멀리 위치하지만, 침지액이 액체공급시스템과 기판 사이에서 탈출할 정도로 멀지는 않게 위치되기 때문에 기판과 공급시스템이 충돌할 위험이 없다.

선택적으로, 상기 액추에이션 수단은 상기 액체공급시스템의 일부이고,

상기 액추에이션 수단은,

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판테이블 사이의 상기 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장하는 밀봉부재; 및

- 상기 밀봉부재와 상기 기판의 표면 사이에 가스 밀봉을 형성하는 가스 밀봉수단을 포함하고,

상기 가스 밀봉내의 압력은 기판에 대하여 상기 액체공급시스템의 높이 및/또는 기울기를 조정하도록 변화된다. 가스 밀봉은 소정의 공간내에 액체를 유지하는 작용을 하며, 기판이 투영시스템 아래에서 스캐닝된 후에 기판상에 남아있는 액체의 잔여물을 감소시킬 것이다. 가스 밀봉은 또한 액체공급시스템의 높이를 조정하는데 사용될 수 있어, 어떠한 전용 액추에이터도 필요하지 않으므로 구성을 간소화할 수 있다.

액추에이터수단은 액체공급시스템과 장치의 베이스 프레임 사이에 연결될 수 있다. 대안적으로, 액추에이터는 액체공급시스템과 장치의 기준 프레임 사이에 연결될 수도 있다(기준 프레임은 특히, 투영시스템을 지지한다).

상기 사전설정된 높이는 10㎛ 내지 1000㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 높이가 상기 범위내에 있는 경우에는, 스캐닝 후에 기판상에 남아있는 잔여 액체가 감소된다. 높이는 또한 침지액의 점성에 따라 변화될 수 있거나 또는 공간을 채우는 액체의 양을 증가/감소시키도록 증가되거나 감소될 수 있다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 부분적 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 방사선감응재층의 타겟부상에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및

- 상기 투영하는 단계에 사용되는 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간을 채우기 위하여 상기 기판상에 액체를 제공하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공되며,

상기 액체를 제공하는 시스템을 상기 투영시스템의 광학축선 방향으로 자유롭게 이동할 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널(LCD), 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 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 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 일컬어지는 기판은 용어는 예를 들어, 트랙(일반적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴)이나 메트로로지 또는 검사 툴에서, 노광 전 후에 처리될 수 있다. 적용가능한 경우에는, 본 명세서에 개시된 내용이 상기 및 기타 기판처리툴에 적용될 수 있다. 또한, 기판은 예를 들어, 다중층 IC를 생성하기 위하여 1회 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용된 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층을 포함하고 있는 기판을 일컬을 수도 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선(UV)을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 형성하기 위하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 소정의 패턴과 정확게 일치하지 않을 수도 있다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 상기 패턴은 집적회로와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다.

패터닝수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예에는 마스크, 프로그램가능한 거울배열 및 프로그램가능한 LCD패널이 포함된다. 마스크는 리소그래피에 잘 알려져 있으며, 바이너리, 교번위상-시프트 및 감쇠 위상-시프트와 같은 마스크형식 뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 프로그램가능한 거울배열의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 배열을 채택하고, 이들 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다; 이러한 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝수단의 각각의 예에서, 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 이동될 수 있고 예를 들어, 투영시 스템에 대하여 패터닝수단이 소정의 위치에 있도록 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서에 사용된 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어는 보다 일반적인 "패터닝수단"이라는 용어와 동의어로 간주될 수 잇다.

본 명세서에 사용된 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어, 사용될 노광방사산 또는 침지액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 요인들에 대하여 적절한, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭시스템을 포함하는 다양한 종류의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는 보다 일반적인 "투영시스템"이라는 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

조명시스템은 또한 방사선의 투영빔을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 종류의 광학 구성요소를 포괄할 수도 있으며, 이러한 구성요소들은 집합적으로 또는 단독으로 이하에 "렌즈"로 일컬어질 수 있다.

리소그래피장치는 2(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크 테이블)을 갖는 형식을 수 있다. 이러한 "다수 스테이지"기계에서는, 부가적인 테이블이 병렬로 사용될 수 있거나 또는 1이상의 여타의 테이블들이 노광에 사용되는 동안, 1이상의 테이블상에서 준비 단계들이 수행될 수도 있다.

이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여, 단지 예시의 방법으로 설명되고, 도면에서 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타낸다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

ㆍ방사선(예를 들어, UV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 조명시스템(일루미네이터);

ㆍ패터닝수단(예를 들어, 마스크)(MA)을 지지하는 마스크 홀더가 제공되고, 아이템 PL에 대하여 패터닝수단을 정확히 포지셔닝하는 제1포지셔닝수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 포지셔닝하는 제2포지셔닝수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT); 및

ㆍ패터닝수단(MA)에 의하여 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 1이상의 다이를 포함)에 부여된 패턴을 묘화하는 투영시스템(예를 들어, 굴절 투영렌즈)(PL)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한)투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한)반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선소스(SO)로부터 방사선 빔을 받아들인다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저일 때는 소스 및 리소그래피장치가 별도의 독립적 존재(entity)일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피장치의 일부를 형성하 는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어, 적절한 지향거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔전달시스템(BD)에 의하여 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 지나간다. 여타의 경우에, 예를 들어, 소스가 수은램프인 경우에는, 소스가 장치의 통합된 일부일 수 있다. 필요하다면, 빔전달시스템(BD)과 함께, 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)가 방사선시스템으로 간주될 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필평면에서 적어도 세기분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라고 함)이 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 일루미네이터는 그 단면에 소정의 균일성과 세기분포를 갖는 소위, 투영빔(PB)이라 일컬어지는 컨디셔닝된 방사선 빔을 제공한다.

투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 유지되는 마스크(MA)에 입사된다. 마스크(MA)를 지난 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔을 포커싱한다. 제2포지셔닝수단(PW) 및 위치센서(IF)(예를 들어, 간섭계 측정수단)에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1포지셔닝수단 및 여타의 위치센서(도 1에 정확하게 도시되지 않음)는 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이 블(MT, WT)의 이동은, 포지셔닝수단(PM 및 PW)의 일부를 형성하는 긴 행정모듈(long stroke module)(개략적인 포지셔닝) 및 짧은 행정모듈(미세 포지셔닝)에 의하여 실현될 것이다. 하지만, (스캐너와 대조적으로) 스테퍼의 경우에는, 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정액츄에어터에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크정렬마크(M1, M2) 및 기판정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.

상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크이미지는 한번에(즉, 단일 정적노광으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝모드에서, 노광필드의 최대 크기는 단일 정적노광에 묘화된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서는, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)이 동시에 스캐닝되는 한편, 투영빔에 부여된 패턴이 (단일 동적노광으로)타겟부(C)상으로 투영된다. 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영시스템(PL)의 (축소)배율 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정된다. 스캔모드에서는, 노광필드의 최대 크기는 단일 동적노광에서 타겟부의 (비-스캐닝 방향에서의)폭을 제한하는 반면, 스캐닝운동의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향에서의)높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서는, 마스크테이블(MT)이 기본적으로 프로그램가능한 패터닝수단을 정지상태로 유지하고, 기판테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝되는 한편, 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상으로 투영된다. 이러한 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선소스가 채택되고, 각각의 기판테이블(WT)의 이동 후에 또는 스캔시에 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 필요에 따라 프로그램가능한 패터닝수단이 업데이트된다. 이러한 모드의 동작은 상술된 바와 같은 형식의 프로그램가능한 거울배열과 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 이용하는 마스크가 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

상술된 사용모드들에 대한 조합들 및/또는 변형례들 또는 완전히 상이한 사용모드들이 또한 채택될 수 있다.

도 4는, 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 유럽특허출원 제 03252955.4호에 상세하게 기술되어 있는, 투영시스템과 기판스테이지 사이의 액체저장소(10)를 나타낸다. 액체저장소(10)는 유입/유출구 덕트(13)에 의하여 제공되는 예를 들어, 물과 같이 비교적 굴절률이 높은 액체(11)로 채워진다. 액체에는 투영빔의 방사선이 공기 또는 진공중에서보다 액체내에서 더 짧은 파장을 가지게 되는 효과가 있어, 보다 작은 피처를 분해할 수 있다. 투영시스템의 분해능 한계는 특히, 투영빔의 파장 및 시스템의 개구수에 의하여 결정되는 것이 잘 알려져 있다. 액체의 존재는 유효 개구수를 증가하는 것으로 간주될 수도 있다. 또한, 고정된 개구수에서, 액체는 초점심도를 증가시키는 효과를 가져온다.

저장소(10)는 액체가 기판표면과 투영시스템의 최종 요소 사이의 공간을 채울 수 있게 제한되도록 투영시스템의 이미지필드 주위에서 기판에 대한 무접촉 밀봉(contactless seal)을 형성한다. 저장소는 투영시스템(PL)의 최종요소를 둘러싸 고 그 아래에 위치되는 밀봉부재(12)에 의하여 형성된다. 액체는 투영시스템 아래 및 밀봉부재(12)내의 공간에 도달된다. 밀봉부재(12)는 액체의 버퍼가 제공되도록 투영시스템의 최종요소 위로 약간 연장되고 최종 요소의 위로 액체 레벨이 올라간다. 밀봉부재(12)는 상단부에서 투영시스템 또는 그 최종 요소의 스텝(step)과 꼭 일치하고 꼭 들어맞을 수 있는 내주부(inner periphery)를 가지며, 예를 들어, 원형일 수 있다. 바닥부에서, 내주부는 예를 들어, 반드시 그럴 필요는 없지만 직사각형상과 같은, 이미지필드의 형상과 꼭 일치한다.

액체는 밀봉부재(12)의 바닥부와 기판(W)의 표면 사이에서 가스밀봉부(16)에 의하여 저장소내에 제한된다. 가스밀봉은 유입구(15)를 통하여 압력하에서 밀봉부재(12)와 기판 사이의 갭에 제공되고, 제1유출구(14)를 통하여 빠져나가는 예를 들어, 공기 또는 합성공기(synthetic air) 바람직하게는 N₂ 또는 여타의 불활성가스와 같은 가스로 형성된다. 가스 유입구(15)상의 과도한 압력, 제1유출구(14)상의 진공 레벨 및 갭의 지오메트리는 액체를 한정하는 고속의 공기흐름이 내부에 있도록 배치된다. 이것이 도 5에 더 상세히 도시된다.

가스밀봉은 그루브 주위에 이격되어 있는 일련의 작은 덕트들에 의하여 각각 제1유입구(15) 및 제1유출구(14)에 연결되는 2개의 고리모양 그루브(18, 19)에 의하여 형성된다. 밀봉부재내의 큰 고리모양 중공이 유입구 및 유출구 각각에 제공되어 매니폴드를 형성할 수 있다. 또한, 가스밀봉은 가스 베어링으로 작용하여 밀봉부재(12)를 효과적으로 지지할 수 있다.

가스유입구(15)의 외측에 있는 갭(G1)은 외부로부터의 공기흐름에 저항을 제공하도록 작고 긴 것이 바람직하지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 유입구(15)의 반경범위에서, 갭(G2)은 밀봉부재 주위에 충분한 가스 분포를 보장하도록 약간 더 크고, 유입구(15)는 밀봉부재 주위의 다수의 작은 홀들에 의하여 형성된다. 갭(G3)은 밀봉에 의하여 가스흐름을 제어하도록 선택된다. 갭(G4)은 우수한 진공 분포를 제공하도록 더 크고, 유출구(14)는 유입구(15)와 마찬가지로, 다수의 작은 홀들로 형성된다. 갭(G5)은 공간내에서 액체로의 가스/산소 확산을 방지하도록 작아서, 다량의 액체가 진공으로 들어가서 이를 교란시키는 것을 방지하고, 항상 이것을 액체로 채우는 모세관작용(capillary action)을 보장한다.

따라서, 가스밀봉은 갭으로 액체를 잡아당기는 모세관 힘과 액체를 밀어내는 공기흐름(airflow) 사이의 평형(balance)이다. 갭이 G5에서 G4로 넓어짐에 따라, 모세관 힘이 감소하고 공기흐름이 증가하여 액체 경계가 이러한 구역에 놓이게 되고 투영시스템(PL) 아래에서 기판이 이동함에 따라 더 안정해질 것이다.

갭(G3)의 크기 및 지오메트리 뿐만 아니라, G2에서의 유입구와 G4에서의 유출구 사이의 압력차가 밀봉(16)을 통한 가스흐름을 결정하며 특정 실시예에 따라 결정될 것이다. 그러나, 갭(G3)의 길이가 짧고 G2에서의 절대압력이 G4에서의 압력의 2배라면, 가능한 이점은 달성되고, 이 경우에는, 가스속도가 가스내에서 음속이고 더 이상 높이 올라갈 수 없을 것이다. 따라서 안정한 가스흐름이 달성될 것이다.

가스 유출시스템은 가스유입압력을 감소시키고 액체를 갭(G4)으로 들어가도 록하여 액체를 시스템으로부터 완전히 제거하고 진공시스템에 의하여 흡인되는데도 사용될 수 있어서, 밀봉을 형성하는데 사용된 가스 뿐만 아니라, 액체를 다루도록 용이하게 배치될 수 있다. 가스밀봉내의 압력 제어는, 기판이 이동함에 따라 마찰에 의하여 가열되는 갭내의 액체가 투영시스템 아래의 공간내의 액체의 온도를 교란시키지 않기 위하여 갭(G5)을 통과하는 액체의 흐름을 보장하는데 사용될 수도 있다.

가스 유입구 및 유출구 주위의 밀봉부재의 형상은 층류(laminar flow)가 가능한 한 멀리 떨어져서 제공되어, 난류(turbulence) 및 진동(vibration)을 감소시키도록 선택되어야 한다. 또한, 가스흐름은 액체의 계면에서 흐름방향의 변화가 액체를 한정하는 최대 힘을 가능한 한 크게 제공할 수 있도록 배치되어야 한다.

액체공급시스템은 신선한(fresh) 액체가 저장소(10)에 제공되도록 저장소내의 액체를 순환시킨다.

가스밀봉(16)은 밀봉부재(12)를 지지할 만큼 충분히 큰 힘을 생성할 수 있다. 실제로, 밀봉부재(12)에 의하여 지지되는 유효 무게를 증가시키기 위하여 밀봉부재(12)를 기판쪽으로 바이어싱시키는 것이 필요할 수도 있다. 어떠한 경우에도, 밀봉부재(12)는 투영시스템에 대하여 아래쪽에 실질적으로 정지위치로 (광학축선에 수직한) XY평면내에 유지되지만 투영시스템으로부터 분리(decouple)될 것이다. 밀봉부재(12)는 Z방향으로 자유롭게 이동하고 이에 따라, 기판의 표면높이의 변화를 수용하도록 이동할 수 있다.

이러한 제1실시예의 액체공급시스템에 대한 한가지 문제점은, 기판(W)이 이 동될 때, 전단력(shearing forc)이 액체공급시스템과 기판 사이의 갭내의 액체의 침투레벨(penetration level)을 외측 또는 내측(예시된 바와 같이 좌측 또는 우측)으로 이동시키려고 한다는 것이다. 2가지 모두 불필요한데, 외측으로의 이동은 누설을 유발할 수 있고, 내측으로의 이동은 액체내에 기포를 발생시킬 수 있다. 이것은 액체공급시스템의 높이가 변화함에 따라 발생할 수도 있다. 액체 메니스커스(meniscus)를 일정한 위치에 유지시키는 한 방법은 액체공급시스템 아래의 액체의 위치를 모니터링하고 능동적으로 제어하는 것이다. 제어는 밀봉(16)내의 공기 및 진공압력을 국부적으로 증가 및 감소시켜서 구현될 수 있다.

모니터링은 몇가지 방법으로 이루어질 수 있다. 한 방법은 액체공급시스템의 바닥부에 장착된 이웃하는 금속플레이트들 사이의 캐패시턴스를 측정하거나 이러한 플레이트와 기판 또는 기판테이블 사이의 캐패시턴스를 측정하는 것이다. 또 다른 방법은, 그것이 공기 또는 액체이든간에, 매체의 자기적 특성을 측정하는 것이다. 자기적 신호 뿐만 아니라 전기적 신호 모두가 액체 위치에 따라 스케일링되기 때문에, 정확한 위치측정이 가능하다.

물과 같은 도전성 액체가 사용되면, 개방되거나 폐쇄되는 전기적 컨택트(electrical contact)를 가짐으로써 액체의 도전 특성이 사용될 수 있다. 최소 2쌍의 컨택트가 필요하며, 하나는 개방되어야 하고, 나머지 하나는 폐쇄되어야 한다. 컨택트들의 폐쇄 또는 개방에 대한 감지(sensing)는 가스밀봉의 공기압의 증가 또는 감소 또는 진공의 감압(underpressure)의 감소 또는 증가를 각각 가져올 것이다. 보다 원활한 제어가 필요하다면, 컨택트의 개수를 증가시킬 수 있 다.

대안적으로, 본 실시예에 상술된 바와 같이 또는 이하의 제2실시예 및 제3실시예에 상술되는 바와 같이 밀봉부재(12)의 높이 및 기울기 모두를 조정하여, 이들 전단력의 효과가 완화될 수 있다. 또한, 액체공급시스템의 높이 조정이 메니스커스의 운동을 유발할 것을 예측할 수 있고, 시일(seal)내의 압력이 이를 고려하여 피드포워드 방식으로 조정될 수 있다.

제2실시예

본 발명의 제2실시예가 도 6 및 도 7에 예시되고, 이는 후술되는 내용을 제외하고는 제1실시예와 동일하다.

본 실시예에서, 제2가스유출구(216)는 제1가스유출구(14)에 대하여 가스유입구(15)의 대향측에 제공된다. 이러한 방식으로, 장치의 광학축선으로부터 외측으로 가스유입구(15)로부터 탈출하는 여하한의 가스라도 진공소스에 연결되는 제2가스유출구(216)에 의하여 흡입된다. 이러한 방식으로, 가스가 가스밀봉으로부터 탈출하는 것이 방지되어 예를 들어, 간섭계판독값(interferometer readings) 또는 투영시스템 및/또는 기판이 하우징되는 진공과 간섭하지 않는다.

2개의 가스유출구 실시예를 이용하는 또 다른 이점은 디자인이 리소그래피 투영장치에 이미 사용되는 공기베어링(air bearing)의 디자인과 매우 유사하다는 점이다. 따라서, 이들 공기베어링으로 얻어진 경험이 본 실시예의 가스밀봉에 직접 적용될 수 있다. 제2실시예의 가스밀봉은 밀봉수단 뿐만 아니라, 가스베어링과 사용하는데 특히 적절하므로, 밀봉부재(12)의 무게를 지지하는데 사용될 수 있다.

센서들은 밀봉부재(12)의 바닥면과 기판(W) 사이의 거리 또는 밀봉부재(12)의 바닥면과 기판(W)의 최상면의 토포그래피(topography) 사이의 거리 중의 하나를 측정하도록 제공될 수 있는 것이 유리하다. 센서는 공압식, 용량성, (레벨센서 또는 간섭계와 같은) 광학식, 전기식, 자기식, 상기의 조합 또는 여타의 센서일 수 있다. 제어수단은 저장소에 액체(11)를 억제하는 압력(P2) 및 밀봉부재(12)를 지지하는 압력(P1 및 P3)을 변화시키기 위하여 가스 유입구 및 유출구(14, 15, 216)에 가해지는 압력들을 변화시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 밀봉부재(12)와 기판(W) 사이의 거리(D)가 변화되거나 일정한 거리에 유지될 수 있다. 동일한 제어수단이 밀봉부재(12)의 레벨을 유지하는데 사용될 수 있다. 제어수단은 피드포워드 또는 피드백 제어루프 중 어느 하나에 의하여 제어될 수 있다. 피드포워드 제어시스템에서, 기판의 최상면의 측정된 토포그래피는 입력값으로 공급된다. 측정은 투영시스템에서 기판의 침지 이전에 별도의 측정단계에서 이루어지거나 또는 기판의 타겟부에 이미지가 투영될 때 이루어질 수 있다. 피드백 제어시스템에서는, 센서가 밀봉부재(12)와 기판의 최상면 사이의 거리를 측정하고, 이것이 제어시스템에 대한 입력값을 형성한다.

또한, 기판보다 높은 액체공급시스템의 높이는 기판테이블(WT)의 위치, 측정단계 동안에 만들어진 기판의 레벨링 맵(levelling map) 및 렌즈(PL), 메트로로지 기준프레임(RF) 또는 베이스프레임(BF)에 대한 액체공급시스템의 높이의 정보로부터 계산된다.

도 7은 저장소내의 액체(11)를 유지하는 압력(P2) 및 밀봉부재(12)를 지지하 는 압력(P3)을 독립적으로 제어하도록 규제될 수 있다. 이러한 개별 제어는, 작동시에 액체손실을 최소화하여 스캐닝후에 기판상에 남아있는 액체 잔여물을 최소화시키는 방법을 제공하기 때문에 유리하다. 제2실시예는 노광시에 변하는 조건(varying condition)을 고려하기 위하여 압력(P2 및 P3)을 독립적으로 제어되도록 한다. 변하는 조건들은, 상이한 스캐닝속도로 인해 또는 아마도, 기판(W)의 에지가 밀봉부재(12)에 의하여 오버래핑되는 것으로 인한, 단위시간당 상이한 레벨의 액체손실일 것이다. 이것은 기판(W)을 향하는 밀봉부재(12) 표면의 분리된 부분들(discrete portions)과의 거리를 변화시키는 수단을 제공함으로써 달성된다. 이들 부분들은 제1가스유출구(14)와 광학축선에 가장 근접한 밀봉부재(12)의 에지 사이의 부분(220), 가스유입구(15)와 제1가스유출구(14) 사이의 부분(230) 및 제2가스유출구(216)와 가스유입구(15) 사이의 부분(240)을 포함한다. 이들 부분들은 예를 들어, 압전식 액추에이터를 이용하여 기판(W)을 향하여 또는 기판으로부터 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 밀봉부재(12)의 바닥면은 그들에 걸쳐 전위차를 가하여 확대(expanded)/축소(contract)될 수 있는 압전식 액추에이터(바람직하게는 스택들)를 포함할 수 있다. 여타의 기계적 수단이 또한 사용될 수 있다.

가스유입구(15) 아래에 생성되는 압력(P3)은 가스유입구(15)에 가해지는 가스의 압력(P5), 제1 및 제2가스유출구(14 및 216)에 가해지는 가스압력(P6 및 P4) 및 기판(W)과 기판(W)을 향하는 밀봉부재(12)의 바닥면 사이의 거리(D)에 의하여 결정된다. 또한, 가스유입구와 가스유출구 사이의 수평 거리도 영향을 미친다.

밀봉부재(12)의 무게는 압력(P3)에 의하여 보상되므로, 밀봉부재(12)가 웨이 퍼(W)로부터의 거리(D)를 확정지을 수 있다. D의 감소는 P3의 증가를 가져오고, D의 증가는 P3의 감소를 가져온다. 따라서, 이것이 자체규제시스템(self regulating system)이 된다.

압력(P3)로 인한 일정한 푸싱력에서 거리(D)는 압력(P4, P5 및 P6)에 의해서만 규제될 수 있다. 그러나, P5, P6 및 D의 조합은 저장소내의 액체(11)를 유지하는 압력인 P2를 생성한다. 주어진 레벨의 압력에서 액체 컨테이너로부터 탈출하는 액체의 양이 계산될 수 있고, 액체(P_LIQ)내의 압력도 중요하다. P_LIQ가 P2보다 크면, 액체가 저장소로부터 탈출하고, P_LIQ가 P2보다 작으면, 액체내에 불필요한 기포가 발생할 것이다. 액체내에 기포가 형성되지 않으면서, 액체가 교체되어야 할 때 너무 많은 액체가 탈출하지 않는 것을 보장하기 위하여 P_LIQ보다 약간 낮은 값으로 P2를 유지하도록 노력하는 것이 바람직하다. 이것은 모두 상수(D)에 관하여 이루어지는 것이 바람직하다. 웨이퍼(W)와 부분(220) 사이의 거리(D1)가 변하면, 액체의 탈출량이 거리(D1)의 제곱에 따라 변화하기 때문에, 저장소로부터 탈출하는 액체의 양이 현저하게 변할 수 있다. 필요한 거리의 변화는 단지 1mm정도이고, 이것은 100V이상의 동작전압을 갖는 압전식 스택에 의하여 용이하게 제공될 수 있다.

대안적으로, 탈출할 수 있는 액체의 양은 부분(230)의 바닥부에 압전식 요소를 배치시켜 규제될 수 있다. 거리(D2)의 변화는 압력(P2)을 변화시키는데 효과적이다. 그러나, 이러한 해결책은 D를 일정하게 유지하기 위하여 가스유입구(15)내의 압력(P5)을 조정할 필요가 있다.

제어신호들이 그들에 인가되지 않을 때, 공급부재가 기판 위에 포지셔닝되도록 압전식요소가 연결된다. 이것은 고장시에 기능장애 가능성을 감소시킨다; 신호가 공급되지 않을 때, 밀봉부재가 기판표면 위에 포지셔닝되고, 기판표면과 충돌하지 않는다.

물론, 부분(240)의 하부와 기판(W) 사이의 거리(D3)도 유사한 방식으로 변할 수 있고 독립적으로 P2 및 P3를 규제하는데 사용될 수 있다. P2 및 P3의 소정의 변화를 얻기 위하여 압력(P4, P5 및 P6)과 거리(D1, D2, D3) 모두가 독립적으로 또는 조합하여 규제될 수 있음을 이해할 것이다.

실제로, 제2실시예는 저장소(10)내의 액체의 양의 능동적인 관리(management)에 사용하는데 특히 효과적이다. 투영장치의 대기상태(standby situation)에서는 기판(W)이 묘화되지 않을 때, 저장소(10)의 액체가 비어 있는 상태이지만, 가스밀봉이 활성중이어서, 밀봉부재(12)를 지지하는 것이 가능하다. 기판(W)이 포지셔닝된 후에, 액체가 저장소(10)로 도입된다. 그런 다음, 기판(W)이 묘화된다. 기판(W)이 제거되기 전에, 저장소로부터 액체가 제거될 수 있다. 마지막 기판의 노광 후에, 저장소(10)내의 액체가 제거될 것이다. 액체가 제거될 때마다, 이전에 액체가 점유하던 영역을 건조시키기 위하여 가스퍼지가 가해져야 한다. 상술된 바와 같이, P3를 일정하게 유지하면서, 제2실시예에 따른 장치내에서 P2의 변화에 의하여 액체가 용이하게 제거될 수 있다. 여타의 실시예들에서, P5 및 P6(필요하거나 적절한 경우에는 P4도)를 변화시켜 유사한 효과가 얻어질 수 있다.

제3실시예

본 발명의 제3실시예가 도 8에 도시된다. 본 실시예의 구성은 후술되는 것을 제외하고는 제1 또는 제2실시예와 동일하다.

본 실시예에서, 액체는 예를 들어, 도 2 및 도 3에 대하여 설명되는 바와 같이 액체구속시스템(liquid confinement system)을 구성하는, 1이상의 유입구(IN)에 의하여 공급되고 1이상의 유출구(OUT)에 의하여 제거된다. 액체는 기판의 스캐닝 방향과 동일한 방향으로 공급되고 배출(take up)된다. 액체공급 및 배출시스템(liquid supply and take-up system)(310)은 공급 및 배출시스템(310)을 베이스프레임(BF)에 연결시키는 지지부재(312)에 의하여 기판의 표면과 평행하게, X-Y평면에 수평하게 포지셔닝된다. 투영시스템이 X-Y평면으로 이동하면, 액체공급시스템이 X-Y평면내의 투영시스템(PL)에 대하여 실질적으로 정지하여 유지될 수 있도록 지지부재(312)가 액추에이터일 수 있다. 투영시스템(PL)을 또한 지지하는 기준프레임(RF)와 액체공급 및 배출시스템(310) 사이에 또 다른 세트의 액추에이터들(314)이 연결된다. 이들 액추에이터들(314)은 투영시스템의 광학축선과 평행하게, Z방향에서의 수직위치를 제어한다. 그러나, 액체공급시스템은 기준프레임(RF)과 베이스프레임(BF) 중의 하나에만 또는 양쪽 모두에 부착될 수 있고, 이들 프레임들의 연결 기능이 상술된 것과 반대일 수도 있다. 액추에이터들(314)은 압전식, 로렌츠 모터, 방심기구(excenter mechanism), 선형(전기, 자기 또는 그 조합) 또는 여타의 액추에이터일 수 있다. 신호가 액추에이터에 공급되지 않는 상황에서는, 공급 및 배출시스템(310)이 기판 위에 포지셔닝되어, 충돌 위험성을 감소시킨다. 공급 및 배출시스템(310)을 기판 표면에 보다 근접하게 이동시키기 위 하여 신호가 반드시 액추에이터에 공급되어야 한다. 가능한 수직 이동은 수백 미크론 정도인 것이 바람직하다.

실제로, (상기 실시예들에 대하여 상술된 바와 같이)피드포워드 또는 피드백 제어시스템은 액추에이터들(314)을 제어하여, 액체 공급 및 배출시스템을 기판 표면 위의 사전설정된 높이에 유지한다. 이것은 필요하다면, 클리어런스를 더 작게 할 수도 있어, 충돌 위험성을 증가시키지 않고 스캐닝 후에 기판상에 남아있는 액체 잔여물을 감소시킬 수도 있다.

액추에이터들(314)은 공급 및 배출시스템(310)과 투영시스템(PL) 또는 베이스프레임(BF) 사이에 연결될 수도 있다. 액추에이터들은 또한 제1실시예 및 제2실시예에 대하여 상술된 바와 같이 공압식 또는 압전식시스템과 함께 작용할 수 있다.

물론, 본 실시예의 수직 포지셔닝시스템은 상기 제1실시예 및 제2실시예에 기술되고 도 4 내지 도 7에 도시된 액체구속시스템의 밀봉부재를 포지셔닝시키는데 사용될 수도 있다. 이 경우에는, 유입구(15)를 가질 필요가 없으며, 밀봉부재(12)와 기판(W) 사이의 밀봉이 단지 유출구(14)를 통해서 진공에 의하여 제공될 수 있다. 그러나, 유입구(15)를 통하여 공기흐름을 제공하는 것은, 액체공급시스템과 기판 사이에 공기 쿠션을 제공하기 위한 안전특성(safety feature)으로서 사용될 수 있다. 이 경우에, 배리어부재(12)상에 바람직하게는, 밀봉부재(16)의 반경방향의 외측으로 배리어부재(12)의 바닥면에 센서(20)가 위치되는 것이 유용할 수 있다. 센서들은 공기 게이지 또는 용량성 센서 등등일 수 있다. 도 8의 실시예에 따르면, 액체공급시스템과 기준프레임(RF) 또는 베이스프레임(BF) 사이의 거리 및 기판테이블(WT)과 동일한 프레임 사이의 거리의 차를 측정할 수도 있다.

밀봉부재(12)와 기판(W) 사이에 가스밀봉(16)이 존재하지 않는 제1 또는 제2실시예의 밀봉부재를 구비한 실시예가 또한 가능하다. 이 경우에, 밀봉부재(12)와 기판(W) 사이에서 액체가 누설된다. 이러한 밀봉부재는 본 명세서에서도 참고자료로 채택되고 있는 예를 들어, USSN 10/743,271호에 개시되어 있다.

본 발명은 액체공급시스템과 기판 사이의 거리 유지하는데 뿐만 아니라 기판의 교환시에 액체공급시스템이 길을 비켜서(out of the way) 이동하는데도 사용될 수 있다. 이것은, 디스크가 투영시스템 아래에 위치되는 폐쇄디스크(closure disk)가 사용되어, 더미 기판으로 작용하는 경우에, 특히 그러하므로, 기판의 교환 중에, 액체공급시스템이 스위칭될 필요가 없다. 이러한 시스템은 본 명세서에 참고자료로 채택되고 있는 유럽특허출원 제 03254059.3호에 개시되어 있다. 이러한 방식으로, 액체공급시스템이 기판의 교환중에, 기판테이블(WT)로부터 멀어지는 방향으로 이동될 수 있어, 사이클시간을 감소시킬 수 있다.

작동된 배리어부재 또는 액체공급시스템을 위한 제어 프로그램(Control Program for Actuated Barrier Member or Liquid Supply System)

이하의 설명은 기판테이블(WT) 위의 액체공급시스템의 높이가, 메트로로지 기준프레임(MT)에 대한 액체공급시스템의 거리와 메트로로지기준프레임(MT)으로부터 기판테이블(WT)의 거리를 비교하여 측정되는 것으로 가정한다. 그러나, 기판테이블(WT) 위의 액체공급시스템의 높이가 직접 측정되거나 또는 높이가 장치의 다른 지점 또는 장치의 일부를 기준으로 간접적으로 측정되는 경우에도 동일한 제어 프로그램이 사용될 수 있다.

침지 리소그래피기계의 가장 큰 위험 중의 하나는, 특히 TIS센서들 또는 포지셔닝 거울블럭들이 테이블(WT)상에 있을 때, 액체공급시스템과의 충돌에 의하여 그들이 긁힐 수 있기 때문에, 액체공급시스템과 기판 또는 기판테이블 사이의 충돌을 일으키는 기계의 느슨한 제어이다. 이러한 위험을 경감시키기 위하여, 상술된 바와 같이, 액체공급시스템과 기판테이블(WT) 사이의 갭을 연속적으로 모니터링하는 것이 제안되고 있다. 이러한 위치신호는 상대 속도신호를 얻기 위하여 미분된다.

액체공급시스템과 기판테이블(WT)의 지오메트리는 그 최상부 위치에서, 액체공급시스템이 그 최상부 위치의 기판테이블과 충돌할 수 없도록 배치된다. 반대로, 그 최하부 위치에서는 액체공급시스템이 얻어질 수 있고, 기판테이블(WT)은 액체공급시스템과의 충돌이 발생할 수 없는 더 낮은 위치로 이동될 수 있다. 또한, 기판테이블의 액추에이터들은, 액체공급시스템의 하류로의 최대 가속도보다 더 큰 기판테이블(WT)의 하류로의 가속도가 얻어질 수 있도록 배치된다. 기판테이블을 향하는 액체공급시스템의 큰 가속도가 검출되면, 기판테이블(WT)이 액체공급시스템으로부터 멀어지는 방향으로, 액체공급시스템으로부터 안전한 그 최하부 위치를 향하여 가속된다. 또한, 기판테이블(WT)이 액체공급시스템을 향하여 갑자기 가속하기 시작하면, 액체공급시스템은 보다 큰 가속도로 기판테이블(WT)로부터 멀어지는 방향으로 가속된다. 반대의 경우도 참이므로, 액체공급시스템의 최대 가속도는 위 쪽방향으로는 기판테이블의 가속도보다 크지만 아래쪽방향으로는 기판테이블의 가속도보다 훨씬 작다.

이러한 제어와 관련된 모든 센서들은, 표준운동제어 하드웨어 및 소프트웨어(normal motion control hardware and software)와 별개인 하드웨어에서 모니터링되고 처리된다. 센서들로부터의 신호들중의 일부가 없어지면, 액체공급시스템이 자동으로 예를 들어, 기계적 스프링에 의하여 그 최상부 위치로 이동된다. 이러한 기계적 스프링(또는 아마도 자기력)은 시스템으로의 전력부족이 발생하는 경우에도 작동한다.

스캐닝제어가 시작되면, 액체공급시스템만을 활성화시킨다거나 하는 간단한 예방조치(precaution)가 또한 취해진다. 또한, 발생할 수 있는 여타의 상황은 기판테이블(WT)에 대한 액체공급시스템의 상대 속도가 너무 높은 것이다. 이러한 경우에는, 액체공급시스템 및 기판테이블(WT) 모두가 정지된다. 상대 속도는 허용할 수 있는 제한값내에 있지만, 액체공급시스템과 기판테이블(WT) 사이의 거리가 너무 좁아지면, 액추에이터가 또한 정지된다. 상대 속도와 위치가 모두 허용할 수 있는 제한값내에 있으면, 정상적인 작동이 이루어진다.

때때로, 예를 들어, 상술된 바와 같이 폐쇄 디스크의 부착 동안에, 안전 알고리즘(safe algorithm)을 무시할(override) 필요가 있을 수 있다. 폐쇄 디스크는 기판테이블(WT)상에 포지셔닝되기 때문에, 액체공급시스템을 상술된 안전 알고리즘을 무시하는 것이 요구되는, 폐쇄 디스크의 근접한 부근으로 가져갈 필요가 있다. 상술된 안전 알고리즘의 위치 체크만 불가능하고(disable) 속도 체크를 유지하는 것이 필요할 것이다.

도 9는 본 발명에 대한 개략적인 제어루프를 예시한다. 배리어부재형인 것이 바람직한 액체공급시스템(412)에는, z, Rx 및 Ry방향으로 작동(actuation)할 수 있는 3개의 액추에이터를포함하는 액추에이터 시스템(414)이 제공된다. 액추에이터는 예를 들어, 중력보상용으로 사용되는 영구자석 시스템들을 구비한 로렌츠 액추에이터일 수 있다. 배리어부재(412)는 xy평면에서 베이스프레임(BF), 기준프레임(RF) 또는 메트로로지 기준프레임(MF)으로의 컨넥터들에 의하여 억제된다.

액추에이터(415)는 z방향으로 기판테이블(WT)을 작동시키기 위한 것이다. 액체공급시스템(412) 및 기판테이블(WT)의 상대 위치들은 메트로로지 기준프레임(MF)(거리 418)에 대한 기판테이블(WT)의 상대 위치들 및 액체공급시스템(412)과 메트로로지 기준프레임(MF; 416) 사이에서 기판테이블(WT)의 상대 위치들을 측정하여 측정된다. 프로세서(420)는 후술되는 바와 같이, 이러한 정보를 처리하고 다양한 여타의 컨트롤러들로 이를 공급한다. 정보는 적어도 액체공급시스템(412)과 기판테이블(WT)의 상대 위치들에 대한 정보를 포함하고 있고, 아마도 2개의 물체들의 상대 속도 및 기판테이블(WT)과 액체공급시스템(412)의 절대 속도와 각각 동일한(equate) 여하한의 이들 거리들의 시간미분(time differential) 뿐만 아니라, 거리(418 및/또는 416)와 같은 여타의 정보를 또한 포함할 수 있다.

도식적인 댐퍼(D) 및 스프링(K)은 액체공급시스템(412)과 기판테이블(WT) 사이에서 작용하는 것으로 도시된다. 이들은 액체공급시스템(412)과 기판테이블(WT) 사이에 힘을 전달하는 침지액의 특성을 나타낸다. 침지액의 물리적 특성 및 액체 공급시스템(412)내의 액체의 지오메트리와 액체공급시스템(412) 자체의 지오메트리의 정보로부터, 적당한 댐핑계수(D) 및 스프링 상수(K)를 계산할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 이러한 정보는 그 어느 것이나 액체공급시스템(412)이 액추에이터(414)에 의하여 작동될 때, D를 액체공급시스템(412)과 기판테이블(WT) 사이의 힘 전달이 필터링되는 정도로 증가시키거나 또는 댐핑계수(D)와 스프링 상수(K)를 보상하기 위하여 액체공급시스템(412)의 지오메트리 디자인에 사용될 수 있다.

액체공급시스템(412)를 위한 액추에이터(414) 및 기판테이블(WT)을 위한 액추에이터(415) 모두를 위한 표준 제어시스템은 액체공급시스템(412) 또는 기판테이블(WT)의 소정의 가속도를 나타내는 신호를 받아들이는 가속도 컨트롤러(각각 422 및 432로 명시됨) 뿐만 아니라, 샤워헤드 또는 기판테이블의 소정의 위치를 나타내는 신호를 받아들이는 위치 컨트롤러(액체공급시스템(412) 및 기판테이블(WT)에 대한 위치 컨트롤러가 각각 424 및 434로 명시됨)를 포함한다.

도 9에서 알 수 있듯이, 위치 컨트롤러(424, 423)는 기판테이블(WT) 및 액체공급시스템(412)을 판독하는 위치 정보를 나타내는 신호를 프로세서(420)로부터 받아들인다.

그 성능을 향상시키기 위하여 2개의 또 다른 요소들이 제어시스템에 제공된다. 이들 중 첫번째는 액체공급시스템의 위치 컨트롤러(424)의 출력값과 동일한, 필터링된 피드-포워드 보상기(450)이지만, 액체공급시스템(412)의 폐쇄 루프 특성을 보정하기 위하여 필터링된 신호인 것이 바람직하다.

또 다른 추가 요소는 액체공급시스템(412)과 기판테이블(WT) 사이의 침지액의 굳기(stiffness; K) 및 댐핑계수(D)에 대한 가속도 컨트롤러(422) 및 위치 컨트롤러(424)를 보상하는 보상기(460)이다. 이러한 컨트롤러는 액체공급시스템(412)에 의한 액체 및 가스의 제거로 인하여 액체공급시스템(412)과 기판테이블(WT) 사이에 전달되는 힘을 감소시킨다. 이들 힘의 전달은 상기 제1실시예 및 제2실시예에 기술된 바와 같이 가스밀봉을 구비한 배리어형 액체공급시스템(412)에 대한 특별한 문제일 수 있다.

본 발명가는 액체공급시스템(412)의 액추에이터(414)에 대한 입력값이 낮은 밴드폭(10 내지 30Hz)을 갖고, 댐핑계수(D)가 대략 1 x 10³N(m/s) 이상인 경우에, 리소그래피 기계의 성능이 개선될 수 있다는 것을 알아냈다. 이것은 기계적인 디자인에 의하여 달성되므로 비용면에서 매우 효과적이다. 계산에서는 0.1mm 두께의 침지용액에 대하여, 액체공급시스템에 의하여 기판(W)상에 구속되는 액체의 면적이 8,000mm의 영역내에 있을 것임을 나타낸다.

상기 설명에서는, 기판테이블(WT)이 기준이다. 이것은 상부 미세 포지셔닝요소 및 하부 개략적 포지셔닝 요소 또는 2가지 요소들의 조합 또는 단지 개략적 요소만 또는 장치의 기판 포지셔닝 기구의 여타의 적절한 요소로 이루어진 기판테이블의 미세 포지셔닝 상부 요소일 수 있다.

본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만, 본 발명이 상술된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 설명은 본 발명을 제한하지 않는다.

본 발명에 따르면, 투영시스템에 의하여 노광된 후에 기판의 표면상에 남아있는 잔여 액체를 감소시킬 수 있다.

Claims

리소그래피 투영장치에 있어서,

- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 필요한 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 기판의 타겟부상으로 상기 패터닝된 빔을 투영시키고 광학축선을 가지고 있는 투영시스템;

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간내에 상기 기판상에 침지액을 제공하는 액체공급시스템을 포함하여 이루어지고,

상기 액체공급시스템은, 상기 투영시스템의 최종 요소 아래에 위치되어 상기 최종 요소를 둘러싸고 상기 기판의 국부적인 영역 상에 침지액을 제공하도록 배치되는 밀봉부재를 포함하여 이루어지며,

상기 액체공급시스템의 밀봉부재는, 상기 기판에 대하여 상기 광학축선의 방향으로 자유롭게 이동하고 및/또는 상기 광학축선에 수직한 1이상의 축선을 중심으로 자유롭게 회전하는 것을 특징으로 리소그래피 투영장치.
제1항에 있어서,

상기 기판에 대하여 상기 액체공급시스템의 적어도 일부의 높이 및/또는 기울기를 조정하는 액추에이션 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제2항에 있어서,

상기 기판 위의 상기 액체공급시스템의 적어도 일부의 사전설정된 높이를 유지하기 위하여 상기 액추에이션 수단을 제어하는 제어시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제3항에 있어서,

상기 기판의 표면 위의 상기 액체공급시스템의 적어도 일부의 높이를 측정하기 위하여 1이상의 센서를 더 포함하고, 상기 제어시스템은 상기 1이상의 센서로부터의 입력값을 가지고 피드백 제어방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제3항에 있어서,

상기 기판이 상기 투영시스템으로 들어가기 전에, 상기 기판의 표면높이를 측정하고, 상기 측정된 높이를 저장수단에 저장하는 측정시스템을 더 포함하고,

상기 제어시스템은 상기 저장수단으로부터의 상기 측정된 높이의 입력값을 가지고 피드포워드 제어를 이용하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제3항에 있어서,

노광위치에서 상기 기판의 높이를 측정하기 위한 1이상의 센서를 더 포함하고,

상기 제어시스템은 상기 노광위치에서의 상기 기판의 높이의 입력값을 가지고 피드포워드 제어방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

비-작동상태에서, 상기 액추에이션 수단은 상기 투영시스템의 광학 축선 방향으로 상기 기판의 표면으로부터 멀리 떨어진 그 최대 세팅에 상기 액체공급시스템을 포지셔닝시키는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액추에이션 수단은 상기 액체공급시스템과 상기 기판테이블을 지지하는 베이스프레임 및/또는 상기 투영시스템을 지지하는 기준프레임 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제8항에 있어서,

상기 지지부재들 또는 또 다른 액추에이션 수단들은, 상기 액체공급시스템을 상기 광학축선에 수직한 평면에서 상기 투영시스템에 대하여 실질적으로 정지된 상태로 유지하기 위하여, 상기 액체공급시스템과 상기 베이스프레임 및/또는 기준프레임 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액추에이션 수단은 상기 액체공급시스템의 일부이며,

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판테이블 사이의 상기 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장하는 밀봉부재; 및

- 상기 밀봉부재와 상기 기판의 표면 사이에 가스 밀봉을 형성하는 가스 밀봉수단을 포함하고,

상기 가스 밀봉내의 압력은 상기 기판에 대하여 상기 액체공급시스템의 높이 및/또는 기울기를 조정하도록 변화되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제10항에 있어서,

상기 가스밀봉 수단에 대하여 상기 액체의 에지의 위치를 측정하는 1이상의 센서 및 상기 액체의 에지의 위치에 영향을 주기 위하여 상기 가스밀봉 수단내의 상기 압력을 변화시키는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제11항에 있어서,

상기 컨트롤러는, 상기 밀봉부재와 상기 기판 사이의 거리를 토대로, 피드포워드 방식으로 작동하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 사전설정된 높이는 10㎛ 내지 1000㎛의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판의 교환(swap) 동안에, 상기 액체공급시스템의 아래에 위치시키기 위한 더미 디스크(dummy disk)를 더 포함하고,

상기 더미 디스크는 상기 액체공급시스템의 적어도 일부에 부착가능하고 상기 액체공급시스템의 적어도 일부는 상기 기판의 교환 동안에 부착된 상기 더미 디스크와 함께 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체공급시스템의 일부는 상기 기판테이블로부터 멀리, 바람직하게는, 비-전기적 기계적 또는 자기적 수단(non-electrical mechanical or magnetic means)에 의하여 브레이싱(braced)되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체공급시스템의 일부 및 상기 기판테이블의 속도 및/또는 상대 위치를 모니터링하는 안전 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제16항에 있어서,

상기 안전 컨트롤러는, 상기 모니터링으로부터 충돌 위험이 판정되는 경우에, 상기 충돌 상기 액체공급시스템의 일부 및/또는 상기 기판테이블의 이동을 제어할 수 있어, 상기 충돌을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광학축선의 방향으로 상기 액체공급시스템의 일부의 포지셔닝을 위한 제어신호들을 발생시키는 위치 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제18항에 있어서,

상기 위치 컨트롤러는 또한 상기 광학축선의 방향으로 상기 기판테이블의 포지셔닝을 위한 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제19항에 있어서,

상기 액체공급시스템의 일부의 포지셔닝을 위한 상기 제어신호를 토대로, 상기 기판테이블의 포지셔닝을 위한 상기 제어신호를 보상하는 피드포워드 보상기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제20항에 있어서,

상기 보상기는 상기 액체공급시스템의 일부의 폐쇄 루프 특성을 보상하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체공급시스템과 상기 기판 사이의 침지액의 댐핑계수 및 굳기(stiffness)를 완화시키기 위하여 상기 액체공급시스템의 일부의 포지셔닝을 위한 상기 제어신호를 보상하기 위하여 댐핑 및 굳기 보상기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체공급시스템의 적어도 일부는 상기 광학축선에 수직한 축선들을 중심으로 자유롭게 회전하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
디바이스 제조방법에 있어서,

- 부분적 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 방사선감응재층의 타겟부상에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및

- 상기 투영하는 단계에 사용되는 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간을 채우기 위하여 상기 기판상에 액체를 제공하는 단계를 포함하고,

상기 액체를 제공하는 시스템을 상기 투영시스템의 광학축선 방향으로 자유롭게 이동할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.