KR100656580B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 방사선의 투영빔을 제공하는 조명시스템을 포함하고; 아티클 지지체를 포함하고, 상기 아티클 지지체는 복수의 지지 돌출부를 포함하고, 상기 방사선의 상기 투영빔의 빔 경로내에 배치될 평탄한 아티클을 지지하며, 상기 복수의 돌출부는 상기 평탄한 지지 평면을 제공하는 지지 영역을 한정하고; 및 상기 아티클 지지체에 의하여 지지되는 경우 상기 아티클의 뒷면에 백필 가스 흐름을 제공하여 상기 아티클과 상기 아티클 지지체 사이에 개선된 열 전도를 제공하도록 상기 지지 영역내에 배치된 백필 가스 공급부를 포함하는 리소그래피 장치가 개시된다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명에 따른 아티클 지지체의 일 실시예를 도시하는 도면;
도 3은 라인 X-X을 따르는 도 2에 따른 아티클 구조체의 측면도를 도시하는 도면;
도 4는 경계 벽의 지오메트리(geometry)에 따라 계산된 누출 속도를 예시하는 도면; 및
도 5는 본 발명에 따른 방법 및 디바이스의 바람직한 실시예를 예시하는 도면이다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 방사선의 투영빔을 제공하는 조명시스템을 포함하고; 아티클 지지체를 포함하고, 상기 아티클 지지체는 복수의 지지 돌출부를 포함하며 상기 방사선의 상기 투영빔의 빔 경로내에 배치될 평탄한 아티클(flat article)을 지지하 며, 상기 복수의 돌출부는 평탄한 지지 평면을 제공하는 지지 영역을 한정(define)하고; 및 상기 아티클 지지체에 의하여 지지되는 경우 상기 아티클의 뒷면에 백필 가스 흐름을 제공하여 상기 아티클과 상기 아티클 지지체 사이에 개선된 열 전도(thermal conduction)를 제공하도록 상기 지지 영역내에 배치된 백필 가스 공급부를 포함하는 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 마스크와 같은 패터닝수단이 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예를 들어, 실리콘웨이퍼)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 이미징될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피장치는, 한번에 타겟부상에 전체패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스테퍼, 및 투영빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다.
종래의 리소그래피 투영장치에서는, 포토리소그래피 공정시, 웨이퍼 또는 레티클과 같은 아티클은 진공압력(vacuum pressure force), 정전기력, 분자간 결합력(intermolecular binding force) 또는 단지 중력의 범위에 있을 다양한 클램핑력(clamping force)에 의하여 아티클 지지체상에 클램핑된다. 상기 아티클 지지체는 웨이퍼 또는 레티클이 잡혀 있는 매우 평탄한 표면을 한정하는 복수의 돌출부의 형태로 소정 평면을 한정한다. 이상적인 평면 방위로부터의 아티클의 작은 편향은 웨이퍼 회전을 유발하고 이 회전으로 인해 결과적인(resulting) 오버레이 오차를 유발할 수 있기 때문에, 이들 돌출부의 높이의 미세한 편차(tiny variation)는 이미지 분해능(image resolution)에 유해하다. 또한, 이러한 아티클 지지체의 높이 편차는 그에 의해 지지되는 아티클의 높이 편차를 초래할 수 있다. 리소그래피 공정시, 이러한 높이 편차는 투영시스템의 제한된 초점 거리로 인해 이미지 분해능에 영향을 줄 수 있다. 그러므로, 이상적인 평탄한 아티클 지지체를 갖는 것이 매우 중요하다.
유럽특허출원 EP 0947884호는 기판 홀더를 갖는 리소그래피 장치를 개시하며, 돌출부들은 기판의 평탄도를 개선시키도록 배치된다. 이들 돌출부는 대체로 0.5mm의 직경을 가지고, 대체로 서로로부터 3mm 거리 만큼 떨어져 위치되며, 따라서 기판을 지지하는 지지 부재의 베드(bed)를 형성한다. 정전기 클램프의 경우, 통상적으로 돌출부들의 높이는 1 ㎛ 내지 15 ㎛의 범위내에 있다. 돌출부들 사이의 비교적 큰 공간들로 인해, 존재할 수도 있는 오염물들은 일반적으로 기판의 평탄도에 대해 방해물(obstruction)을 형성하지 않는데, 그 이유는 이들이 돌출부들 사이에 놓이게 되어 기판을 국부적으로 상승(lift)시키지 않기 때문이다.
본 출원 명세서에서, "아티클"은 상기 언급된 용어들인 웨이퍼, 레티클, 마스크 또는 기판 중 어느 하나일 수 있고, 보다 상세하게는,
- 리소그래피 투영 기술을 채용한 디바이스 제조시 처리될 기판; 또는
- 리소그래피 투영장치, 마스크 검사 또는 세정장치와 같은 마스크 핸들링 장치, 또는 마스크 제조장치의 리소그래피 투영 마스크나 마스크 블랭크(mask blank) 또는 방사선 시스템의 광 경로내에서 클램핑되는 여하한의 아티클 또는 광학요소와 같은 용어일 수 있다.
리소그래피 공정에서, 조명시스템과 조명될 아티클들 사이에 존재하는 가스 조성물(gas composition), 특히 비균질성 가스 조성물을 통해 투영빔을 통과시키면, 회절, 굴절 및 흡수와 같은 원치 않는 영향들을 유발할 수도 있다. 이들 영향은 조명 품질, 특히 이미징 성능에 있어서의 요구를 더욱 증대시키기 위해 도달되어야 할 필요한 분해능에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서, 리소그래피의 새로운 세대(new generation), 즉 극자외선 영역의 투영빔을 사용하는 EUV 리소그래피는 상기 빔내에 배치될 아티클에 실질적으로 방해되지 않는 방사선 투영빔을 통과시키도록 하기 위해 (거의) 진공 상태에서 작동한다. 본 명세서에서, 진공압력이라는 용어는 환경내에 존재하는 특정 가스들과 관련되어 있다. 예를 들어, 탄화수소(carbonhydrogen) 및 물(water)의 경우, 허용가능한 배경 압력은 1e-9 내지 1e-12 mbar 정도로 매우 낮다. 불활성 가스의 경우, 예를 들어, Ar의 경우, 허용가능한 배경 압력의 범위는 1e-4 내지 1e-2 mbar, 특히 1e-3 mbar로 요건이 덜 엄격하다. 또한, 상대적 배경 압력은 장치의 환경에 따라 변동할 수 있다. 예를 들어, 아티클 지지체가 웨이퍼 지지체의 환경에서 기능할 경우, 특정 구성요소들에 대한 진공 요건들은 아티클 지지체가 레티클 지지체로서 기능하는 환경에서보다 덜 엄격할 수 있다. 즉, (레티클 지지체를 포함하는) 광학기 격벽(optics compartment)과 웨이퍼 격벽간의 (CxHy 및 H2O와 같은) 오염물들에 대한 부분 압력은 100배만큼 상이하며 총 압력보다 훨씬 더 낮다(통상적인 수치는 1e-9 내지 1e-12임).
이러한 진공 기술은 온도 제어의 관점에서 몇가지 당면과제를 남긴다. 서두문의 아티클 지지체에 대해, 그에 의해 지지되는 경우 아티클 저부측의 매우 작은 부분(총 면적의 0.1 내지 3%)만이 실제로 상기 아티클 지지체와 물리적으로 접촉하게 되는데, 그 이유는 돌출부들은 매우 작은 접촉 면적만을 제공하도록 형상화되고 또한 비교적 넓게 이격되어 배치되기 때문이다. 사용되는 진공 압력의 범위내에서, 열 전도성(thermal conductivity)은 상기 압력에 실질적으로 비례하며, 이는 투영빔내에 배치되는 경우 아티클에 의하여 흡수되는 열 에너지가 더 이상 적절하게 전환(divert)될 수 없어서, 아티클 지지체가 뜻하지 않게 가열됨으로써 열 팽창 및 결과적인 투영 부정확성을 유도하거나 잠재적으로는 상기 아티클의 손실까지도 유도한다는 것을 의미한다. 이러한 문제를 극복하기 위하여, 통상적으로 아티클에 의해 흡수되는 열 에너지를 전환시키도록 아티클로부터 아티클 지지체로 열을 전도시키는, 소위 백-필 가스(back-fill gas)가 사용된다. 필요에 따라, 아티클 지지체에는 냉각 매질 등등을 포함하는 냉각 덕트와 같은 냉각수단이 더 제공됨은 물론이다. 하지만, 아티클의 저부에 백-필 가스를 한정(confine)시키기 위하여, 종래의 접근법은 아티클의 저부측과 아티클 지지체의 상부측 사이에 가스 밀봉부를 형성함으로써 진공으로부터 백-필 가스를 실질적으로 밀봉시키는 경계 벽인 소위 "하드- 림(hard-rim)"을 제공하는 것이다.
하지만, 조명 성능의 관점에서 이러한 하드림은 몇가지 문제를 유발한다는 것으로 판명되었다. 웨이퍼 레벨에의 기판 또는 레티클 스테이지에의 레티클과 같은 아티클의 경우, 상기 림은 약 75㎚로 추정되는 편향을 가져와, 유해한 이미지 분해능을 유발할 수도 있다. 밀봉 림의 존재는 아티클을 운반하기 위해 추가 지지체를 제공한다. 이러한 추가 지지체는 아티클의 압력 하중을 방해(disturb)하며, 이는 아티클의 국부적인 벤딩을 유발할 수도 있다. 이러한 벤딩은 아티클 표면의 회전을 가져오는데, 이는 바람직하지 않은 오버레이 영향을 유발할 수 있다. 또한, 밀봉 림은 아티클과 아티클 지지체 사이의 접촉 면적을 거의 배가(doubling)시킨다. 이는, 지지체의 비평탄성을 생성하고 해당 아티클 벤딩의 문제가 생기게 하는 오염 입자들이 접촉 영역들 사이에 들어가는 것을 방지하도록 이러한 접촉 면적을 최소화하는 것이기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 이러한 하드 림의 존재는 열 전도율을 제공하도록 백필 가스가 존재하지 않는 아티클의 한정된(definite) 외부 영역을 한정한다. 이는 아티클의 국부적인 과열 또는 바람직하지 않은 온도 구배(temperature gradient)의 관점에서 또 다른 문제들을 야기한다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 문제들이 해결되고 상기 언급된 결점들을 갖지 않는 백필 가스 공급부가 제공되는 리소그래피 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징에 따른 리소그래피 장치에 의하여 달성된다. 본 발명으로 인해, 경계 영역이 아티클과 접촉하지 않아 상기 나타낸 75㎚보다 현저히 낮은 평탄성 편차의 결과를 얻을 수 있기 때문에, 아티클은 개선된 레벨 상태로 유지될 수 있다.
또한, 하드 림 구성에서, 일반적으로 아티클은 하드 림 너머로 연장된다. 따라서, 이러한 구성에서는, 아티클 경계 영역내의 백필 가스의 부재로 인해 열 전도성이 제공되지 않는다. 본 발명에 따른 상기 구성에서는, 상기 에워싸인 영역 외부의 감소된 백필 가스 압력 영역에서도 열 전도성이 제공되며, 이는 아티클 경계 영역에서의 향상된 열 전도성을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 경계 영역은 지지 평면 아래에 놓인 경계 벽 높이를 한정하는 경계 벽을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 경계 벽은 50㎚ 보다 큰, 특히 100㎚ 보다 큰 갭을 한정한다. 특히 바람직한 실시예에서, 상기 경계 영역은 경계 벽을 포함하지 않는다. 비록 반 직관적(counter intuitive)이지만, 본 발명자들은, 높이가 5㎛인 종래의 돌출부에 대해 최적화된 구성에서는 누출 밀봉부(leakage seal)가 전체적으로 없을 것이며, 웨이퍼 스테이지에서 허용가능한 1 mbar*1/s의 누출 속도의 결과가 생성된다는 것을 발견하였다.
따라서, 하드 림 밀봉 구성이 필요하지 않으며, 아티클 지지체의 보다 양호한 레벨링 특성들을 가져온다. 몇몇 디자인에서는, 가스 흐름을 제한하고 아티클의 경계부 부근의 가스 압력을 증가시키기 위해 증가된 흐름 저항을 형성하도록 몇몇 종류의 시일, 특히 "비접촉식" 시일 또는 "누출식" 시일을 갖는 것이 유익할 수 있 다. 그러므로, 상기 지지 영역은 상기 지지 평면 아래에 놓인 경계 벽 높이를 한정하는 경계 벽을 포함하는 것이 바람직하다. 이 실시예는 백필 가스가 아르곤과 같은 불활성 가스인 경우 특히 잘 작용한다.
이러한 종류의 가스들에 대하여, 일 실시예에서는 정전기 클램프를 이용하여 아티클 지지체의 상대 위치에 따라 진공 주위의 허용가능한 배경 압력을 상대적으로 크게 하고 백필 가스로서 아르곤에 대해 1 mbar*1/s, 특히 0.15 mbar*1/s보다 작은 누출 속도가 허용가능하다. 밀봉 경계부가 없으면, 누출 속도는 위에 표시된 상한내에 있음이 판명된 0.12 mbar*1/s인 것으로 계산되었다. 바람직한 실시예에서, 계산된 누출 속도는 3e-3 mbar*1/s이었으며, 이는 상기 최대 명세(specification)와는 차이가 많이 난다. 이들 값은 1 e-3 mbar로 적용된 배경 압력에 대한 것이다. 진공 환경의 배경 압력이 보다 낮은 경우, 누출 속도도 그에 대응하여 느려진다.
본 발명의 백필 가스의 구성은 다른 압력 환경에서도 실시될 수도 있으나, 본 발명은 진공 압력 상태에서 상기 리소그래피 장치를 작동시키는 진공 압력을 제공하는 진공 펌프 시스템을 더 포함하는 리소그래피 장치에 사용되는 것이 바람직하며, 상기 진공 펌프는 상기 아티클의 뒷면으로부터 흐르는 백필 가스를 제거하는 역할을 한다.
이러한 구성에서, 진공 펌프, 특히 진공 터보 펌프는 단순히 누출 백필 가스를 제거하도록 작동된다. 이러한 제거는 상기 진공 펌프 시스템이 상기 지지 영역 을 에워싸는 흡입 영역을 포함하는 경우 효과적으로 실행된다. 이러한 경우, 배출되는 백필 가스 입자들은 조명 처리에 부정적인 영향을 주기 이전에 직접적으로 포획(capture)될 수 있다. 본 발명은, 아티클이 정전기 클램프에 의해 상기 아티클상에 클램핑되는 일 실시예에 사용되는 것이 바람직하다. 또 다른 실시형태에서, 바람직한 실시예는 상기 아티클 지지체에 대해 상기 아티클을 클램핑하는 조정가능한 클램프(turnable clamp); 및 상기 백필 가스 압력의 유출량(outflow)을 측정하는 유동계(flow meter)를 포함하여, 상기 조정가능한 클램프는 상기 유동계에 결합되어 측정된 유출량에 응답하여 상기 클램핑 압력을 조정한다. 이 구성을 이용하면, 아티클 지지체와 아티클의 바람직하지 않은 접촉은, 지지 영역으로부터의 백필 가스의 유출량을 최소화하면서, 특히 경계 벽에 의해 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 본 발명은 청구항 제11항의 특징에 따른 아티클 지지체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 제12항에 따른 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따르면, 리소그래피장치에서 아티클 지지체에 대해 아티클을 클램핑하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 복수의 지지 돌출부를 포함하는 아티클 지지체 상에 상기 아티클을 지지하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 돌출부는 평탄한 지지 평면을 제공하는 지지 영역을 한정하며 상기 지지 영역은 상기 지지 평면에 대해 감소된 높이를 갖는 경계 영역에 의해 둘러싸이며;
상기 아티클의 뒷면에 백필 가스 흐름을 제공하는 단계; 및
상기 백필 가스 흐름을 측정하는 것에 응답하여 상기 아티클 지지체에 대해 상기 아티클을 클램핑하는 단계를 포함하고, 상기 클램핑은 상기 백필 가스 흐름이 상기 지지 영역으로 경계지어지지 않도록 조정된다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에서 서술된 리소그래피장치는 집적 광학시스템, 자기도메인메모리용 유도 및 검출패턴, 액정디스플레이(LCD), 박막자기헤드의 제조와 같이 여타의 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 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 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판처리툴에 본 명세서의 기재내용이 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 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚인) 극자외(EUV)방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.
여기서 사용되는 "패터닝수단"이라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 투영빔의 단면에 패턴을 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다.
패터닝수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 이 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝수단의 각각의 예시에서, 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 이동할 수 있으며, 패터닝수단이 예를 들어 투영시스템에 대하여 원하는 위치에 있을 것을 확실히 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어는 "패터닝수단"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광방사선에 대하여, 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절하다면, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어는 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위하여 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학구성요소를 포괄할 수 있으며, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고도 언급할 것이다.
리소그래피장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피장치는, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체, 예를 들어 물에 기판을 침지시키는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피장치에서, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이의 다른 공간들에도 적용될 수 있다. 침지 기술(immersion technique)은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 잘 알려져 있다.
이하, 대응하는 참조 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부한 도면을 참조하여 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.
실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는;
- 방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝수단(예를 들어, 마스크)(MA)을 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트코팅된 웨이퍼)(W)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 제2지지구조체(예를 들어, 기판테이블 또는 웨이퍼테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 패터닝수단(MA)에 의하여 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하는 투영시스템(예를 들어, 반사 투영 렌즈)(PL)을 포함한다.
본 명세서에서 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사마스크 또는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하는) 반사형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 소스(S0)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 플라즈마 방전 소스인 경우, 상기 소스 및 리소그래피장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피장치의 부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선빔은 예를 들어, 적절한 콜렉팅 거울 및/또는 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter) 포함하는 방사선 콜렉터의 도 움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 상기 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 방사선시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 각도세기분포를 조정하는 조정수단을 포함한다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필평면내의 세기분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 일루미네이터(IL)는 그 단면에 필요한 균일성과 세기 분포를 가지는, 투영빔(PB)이라 칭하는 컨디셔닝된 방사선의 빔을 제공한다.
상기 투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 유지되어 있는 마스크(MA)상에 입사된다. 마스크(MA)에 의해 반사되면, 상기 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 또 다른 위치센서(IF1)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 위치설정수단(PM, PW)의 일부분을 형성한다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 상기 마스크테이블(MT)은 단지 짧은 행정 액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
상술한 장치는 다음의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적노광(single static exposure)). 그런 후, 기판테이블(WT)은 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 정적노광시에 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)은 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적노광(single dynamic exposure)). 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영시스템(PL)의 이미지반전특성에 의하여 판정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시 타켓부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝수단을 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 상기 모드에서는, 일반적으로 펄스방사선소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝수단은 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선펄 스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 상기 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 활용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수 있다.
도 2는 아티클 지지체(1)를 도시하는 도면이다. 이 실시예에서, 웨이퍼를 지지하기 위한 아티클 지지체(1)는, 간략히 웨이퍼 지지테이블이라 칭해지며, 일반적으로 웨이퍼 지지테이블에 대해 흔한 원형의 형태이다. 하지만, 아티클 지지체는 또 다른 형상, 특히 정사각형으로 구성될 수도 있다. 웨이퍼 지지테이블(1)은 웨이퍼(미도시됨)를 지지하는 평탄한 지지체를 제공하도록 치수화된 복수의 돌출부(2)를 포함한다. 간명함을 위해, 몇개의 돌출부(2)만을 나타내고 있으며; 일반적으로 도면에서는 그들이 개방형 원들로 표시되어 있다. 이에 의하여, 돌출부(2)들은 지지 영역(3)을 한정한다. 상기 지지 영역(3)의 경계는 백필 가스(미도시됨)를 한정하는 밀봉을 형성하는 둘레 벽(4)에 의하여 형성된다. 도 2의 웨이퍼 지지테이블에서, 선택된 위치에 위치된 가스 공급부(5)들을 통해 백필 가스가 도입된다. 도시된 실시예에서, 상기 공급부들은 채널 형상으로 되어 있다. 여타의 형상도 일반적으로 사용될 수 있다. 종래의 실시예에서, 둘레 벽(4)은 지지 돌출부(2)와 동일한 높이로 되어 있고, 이에 의해 웨이퍼를 또한 지지하는 소위 "하드 림" 지지요소를 형성한다. 이러한 형태의 지지체는 밀봉 시 둘레 벽(4)이 웨이퍼와 물리적으로 접촉하고 그 저부측을 가압하기 때문에 "하드 림" 밀봉이라 칭해진다. 이는, 웨이퍼가 변 형되게 하고 상기 웨이퍼의 지지체에 비평탄성을 도입하여, 조사될 웨이퍼 표면이 완전하게 평탄하지 않게 한다.
본 발명에 따르면, 도 3에서 지지 영역(3)은 하드 림 밀봉에 의해서가 아니라 지지 평면에 대해 감소된 높이를 갖는 경계 영역(4)에 의해서 경계지어지므로, 상기 백필 가스 흐름은 상기 지지 영역(3)으로 경계지어지지 않는다. 이 방식으로, 도 3에 표시된 경계 영역(4)은 "누출 밀봉부"(4)를 형성한다. 본 발명의 목적을 위해, 공급 위치들과 관련하여, 대기압의 존재로 충분한 압력이 증강(built up)될 수 있도록 백필 가스 압력의 흐름 특성이 제공된다면, 이 누출 밀봉부는 없을 수도 있으며, 상기 압력은 흔히 진공 압력이다.
도 3은 도 2에 도시된 라인 X-X를 따르는 아티클 지지체(1)의 개략적인 높이 맵을 도시한다. 웨이퍼(6)는 돌출부(2)의 최상부상에 위치되고(간명함을 위해 그사이에 약간의 갭을 갖도록 도시함), 정전기 클램프(7)에 의해 클램핑된다. 상기 돌출부(2)의 높이는 종래 높이가 약 5㎛인 반면, 누출 밀봉부(4)는은 상기 높이에 대해 0.1 내지 5㎛정도만큼 낮다. 최적화된 구성에서는, 누출 밀봉부(4)가 전혀 없을 수도 있다는 것을 유의한다.
웨이퍼 지지체의 바로 외부에, 외부로 흐르는 가스를 트랩(trap)시키기 위해 흡입 펌프(8)가 존재할 수 있다.
도 4는 원주 길이가 942mm인 표준 웨이퍼에 대하여 경계 벽의 특정 지오메트리에 따라 계산되는 누출 속도를 예시한다. 이 지오메트리는 200; 500; 1000; 2000 및 5000nm의 하강된 밀봉부("갭"으로서 나타냄)를 갖는 경계 벽을 포함한다. 예상 되는 바와 같이, 도표의 하부 라인은 최소값에 해당하고 도표의 상부 라인은 갭의 최대값에 해당하도록 누출 속도는 갭의 폭과 함께 증가된다. 또한, 경계 벽(4)에서 가스 공급부(5)까지의 거리에 해당되는 갭 폭은 0.1 nm 내지 10 nm의 범위에 있다. 나타낸 범위내에서, mbar*l/s로 표현되는 누출 속도는 0.5 e-4에서 1에 가깝게 변한다는 것이 도시된다. 이상적인 실시예에서, 스테이지 격벽내로의 백필 가스의 누출 속도는 바람직하게는 1 mbar*l/s, 보다 바람직하게는 0.1 mbar*l/s, 가장 바람직하게는 1 e-5 mbar*l/s보다 작아야 한다. 5㎛의 갭 및 1mm의 폭에 대하여, 누출 속도는 상기 지정된 최대 누출 속도내의 약 0.12 mbar*l/s이다. 이들 값은 약 1 e-3 mbar의 적용되는 (총) 배경 압력에 대한 것이다. 또한, 스테이지 격벽내로의 백필 가스의 누출 속도는 바람직하게는 0.01 mbar*l/s, 보다 바람직하게는 1 e-3 mbar*l/s, 가장 바람직하게는 1 e-7 mbar*l/s보다 작아야 한다.
따라서, 외측 가스 공급부(5)가 에지 외부로 1 mm 이상 나온 경우, 갭은 5㎛ 정도이다. 500 nm의 갭 및 0.5 mm의 폭으로 이루어진 웨이퍼에 대한 바람직한 실시예는 3 e-3 mbar*l/s의 누출 속도를 나타낸다. 레티클 스테이지에 대하여, 이러한 실시예는 1136 mm의 총 원주 길이에 대해 2 mm의 갭 폭 및 200 nm의 갭을 포함한다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3에서와 같이 변동하는 클램핑 압력이 웨이퍼(6)에 인가되고 클램핑된 상태에서 웨이퍼(6)의 다양한 변동 거동(deformation behavior)을 도시하는 아티클 지지 장치(1)를 도시한다. 이 거동은 개략적으로만 나타내었으며, 여기서 상기 변형은 반드시 축척대로 도시되지는 않았음을 유의한다.
이들 실시예에서, 웨이퍼(6)는 조정가능한 정전기 클램프(7)를 이용하여 지지체(1)에 대해 클램핑된다. 이에 따라, 백필 가스 압력 공급부(9)에 결합되는 튜너(9)가 존재한다. 백필 가스 압력 공급부(10)의 측정된 유속에 응답하여, 상기 튜너(9)는 정전기 클램프(7)의 클램핑 압력을 미리조정한다. 아티클(6)이 클램프(7)의 추가 클램핑 압력 없이 돌출부(2)들상에 지지되는 도 5a는 클램핑되지 않은 상황을 예시한다. 이 상황에서, 아티클, 특히 최상면(11)은 실질적으로 평탄하다.
도 5b에는 이상적으로 클램핑된 상황이 예시된다. 여기서, 리소그래피 공정이 최소한의 오버레이 결함을 가지고 수행될 수 있도록, 클램핑 압력은 웨이퍼가 (소정 범위내에서는 탄성적으로 변형되는) 돌출부(2)들 위에 실질적으로 평탄하게 "싱크(sink)"되고 그리고 그 최상면이 사전정의된 공차내에서 실질적으로 평탄하게 유지되는 방식으로 조정된다. 이 상황에서, 경계 벽(4)은 웨이퍼(6)를 건드리거나(touch) 지지하지 않으므로, 백필 가스 흐름은 상기 지지 영역(3)으로 경계지어지는 것이 아니기 때문에 대기압 환경(13)으로 흐를 수 있다.
도 5c는 경계 벽(4)과의 접촉으로 인해 웨이퍼 표면(11)이 특히 영역(12)으로 표시된 웨이퍼의 경계부 주변의 공차 범위를 넘어 변형된 클램핑 구성을 개략적으로 도시한다. 여기서, 경계 벽은 돌출부(2)들의 지지체와 조합하여 비평탄한 지지 상태가 된 웨이퍼(6)를 지지하는데, 이는 예를 들어 25㎚의 사전정의된 평탄성 공차 범위를 초과한 것으로 몇몇 오버레이 문제점을 야기한다.
본 발명에 따른 방법은 가스 흐름 검출의 원리를 이용하여 웨이퍼(6)가 경계 벽(4)에 접촉하는 임계 클램핑 압력을 판정한다. 웨이퍼(6)가 상기 벽(4)과 접촉하기 때문에, 지지 영역(3)으로부터 대기압 환경(13)으로의 가스 유출이 실질적으로 중지되며, 이는 지지 영역(3)에서의 압력 레벨 및/또는 유속을 측정함으로써 검출될 수 있다.
웨이퍼(6)가 상기 벽(4)에 접촉하지 않는 한, 최상면(11)은 사전설정된 공차내에서 실질적으로 평탄하게 유지된다. 따라서, 백필 가스 흐름은 물의 표면 평탄도를 위한 표시기로서 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서는 진공 압력 환경인 대기압 환경으로의 가스 유출을 최소화하기 위해, 상기 백필 가스 흐름이 사전설정된 비-제로(non-zero) 유속에 도달하도록 클램핑 압력이 조정된다. 이 상태에서, 웨이퍼(6)는 경계 벽(4)을 건드리지 않으므로 돌출부(2)들에 의해서만 유지된다.
본 발명은 실질적으로 원형이고 투영빔에 의하여 조명될 웨이퍼를 지지하는데 사용되는 아티클 지지체와 관련하여 예시되었다. 하지만, 당업자라면 본 발명이 여하한의 아티클, 특히 레티클 형태의 아티클에도 적용될 수 있다는 것을 이해 할 것이다. 또한, 개시된 아티클 지지체는 정전기적으로 클램핑된다. 하지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 물리적 클램핑과 같이 다른 종류의 클램핑이 사용될 수 있으며, 분자간 결합력 또는 단지 중력도 이용가능하다.
본 발명의 특정 실시예들에 대해 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 상기 언급된 문제들이 해결되고 상기 언급된 결점들을 갖지 않는 백필 가스 공급부가 제공되는 리소그래피 장치가 제공된다.

Claims (14)

  1. 리소그래피장치에 있어서,
    - 방사선의 투영빔을 제공하는 조명시스템(IL)을 포함하고;
    - 아티클 지지체(1)를 포함하고, 상기 아티클 지지체는 복수의 지지 돌출부(2)를 포함하고, 상기 아티클 지지체 상에 상기 방사선의 상기 투영빔의 빔 경로내에 배치될 평탄한 아티클을 지지하며, 상기 복수의 돌출부(2)는 평탄한 지지 평면을 제공하는 지지 영역(3)을 한정하고, 상기 아티클 지지체는 진공 조건하에서 작동하는 스테이지 격벽에 의해 둘러싸여지고; 및
    - 상기 아티클 지지체(1)에 의하여 지지되는 경우 상기 아티클의 뒷면에 백필 가스 흐름을 제공하여 상기 아티클과 상기 아티클 지지체 사이에 개선된 열 전도를 제공하도록 상기 지지 영역(3)내에 배치된 백필 가스 공급부(backfill gas feed:5)를 포함하고,
    상기 지지 영역(3)은 상기 백필 가스 흐름이 상기 지지 영역(3)으로만 경계지어지지 않도록 상기 지지 평면에 대해 감소된 높이를 갖는 경계 영역(4)에 의해 둘러싸이며;
    상기 경계 영역(4)은 상기 진공 스테이지 격벽 내로 상기 백필 가스의 누출 변화율을 허여하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경계 영역은 상기 지지 평면 아래에 놓인 경계 벽 높이를 한정하는 경계 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경계 벽은 50㎚ 보다 큰, 특히 100㎚ 보다 큰 갭을 한정하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경계 영역은 경계 벽을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    진공 압력 상태에서 상기 리소그래피 장치를 작동시키기 위한 진공 압력을 제공하는 진공 펌프 시스템을 더 포함하고, 상기 진공 펌프는 상기 아티클의 뒷면으로부터 흐르는 백필 가스를 제거하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 진공 펌프 시스템은, 상기 지지 영역을 에워싸는 흡입 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아티클은 정전기 클램프에 의해 상기 아티클 지지체상에 클램핑되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아티클 지지체에 대해 상기 아티클을 클램핑하는 조정가능한 클램프; 및 상기 백필 가스 압력의 유출량을 측정하는 유동계를 더 포함하고, 상기 조정가능한 클램프는 상기 유동계에 결합되어 측정된 유출량에 응답하여 상기 클램핑 압력을 조정하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아티클 지지체는 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지체인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아티클 지지체는 패터닝된 빔에 의해 상기 기판의 타겟부상에 패터닝될 기판을 잡아주는 기판테이블인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 리소그래피 장치용 아티클 지지체에 있어서,
    - 평탄한 지지 평면을 제공하는 지지 영역을 한정하는 복수의 지지 돌출부; 및
    - 상기 아티클 지지체에 의하여 지지되는 경우 상기 아티클의 뒷면에 백필 가스 흐름을 제공하여 상기 아티클과 상기 아티클 지지체 사이에 개선된 열 전도를 제공하도록 상기 지지 영역내에 배치된 백필 가스 공급부를 포함하고,
    상기 지지 영역은 상기 백필 가스 흐름이 상기 지지 영역으로만 경계지어지지 않도록 상기 지지 평면에 대해 감소된 높이를 갖는 경계 영역에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 아티클 지지체.
  12. 리소그래피장치에서 아티클 지지체에 대해 아티클을 클램핑하는 방법에 있어서,
    복수의 지지 돌출부를 포함하는 아티클 지지체 상에 상기 아티클을 지지하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 돌출부는 평탄한 지지 평면을 제공하는 지지 영역을 한정하며 상기 지지 영역은 상기 지지 평면에 대해 감소된 높이를 갖는 경계 영역에 의해 둘러싸이며;
    상기 아티클의 뒷면에 백필 가스 흐름을 제공하는 단계; 및
    상기 백필 가스 흐름을 측정하는 것에 응답하여 상기 아티클 지지체에 대해 상기 아티클을 클램핑하는 단계를 포함하고, 상기 클램핑은 상기 백필 가스 흐름이 상기 지지 영역으로 경계지어지지 않도록 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 클램핑은 상기 백필 가스 흐름이 상기 경계 영역에 의해 경계지어지지 않도록 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 클램핑은 상기 백필 가스 흐름이 사전설정된 비-제로 유속에 도달하도록 조성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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