KR100665383B1 - 리소그래피장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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KR100665383B1
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파울루스 코르넬리스 두이네벨트
페터 디르크센
알렉세이 유리에비치 콜레스니첸코
산텐 헬마르 판
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

전압 발생기가 침지 액체와 접촉하는 물체에 전위차를 인가하여, 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들이 침지 액체내의 버블의 표면의 동전기적 전위로 인해 그 물체로부터 흡인 또는 배척되는 침지 리소그래피장치가 개시된다.

Description

리소그래피장치 및 디바이스 제조 방법{Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 단면도를 예시하는 도면;
도 3은 도 2의 액체 공급 시스템의 평면도를 예시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예를 예시하는 도면; 및
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 예시하는 도면이다.
본 발명은 리소그래피장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
리소그래피장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이 상황에서, 마스크와 같은 패터닝 수단이 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟 부상에 이미징될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피장치는, 한번에 타겟부상에 전체 패턴을 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.
리소그래피 투영장치에서는 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)내에 기판을 침지시키도록 제안되었다. 액체내에서는 노광 방사선이 보다 짧은 파장을 가지기 때문에, 이는 보다 작은 피처들을 이미징(imaging)할 수 있게 한다(또한, 액체의 효과는 상기 시스템의 유효 NA를 증가시키고 또한 초점심도를 증가시키는 것으로 간주될 수 있다.)
하지만, 액체의 바스(bath)내에 웨이퍼 또는 기판 및 기판테이블을 담그는(submersing) 것(예를 들어, 본 명세서에서 전문이 인용참조되고 있는 US 제 4,509,852호 참조)은, 스캐닝 노광 중에 가속되어야만 하는 액체의 큰 몸체(large body of liquid)가 존재한다는 것을 의미한다. 이는 추가의 또는 보다 강력한 모터들을 필요로 하며, 액체내에서의 요동(turbulence)은 바람직하지 않고 또한 예상할 수 없는 영향들을 초래할 수 있다.
제한된 해결책들 중 하나는, 액체 공급 시스템이 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 국부화된 영역에만 액체를 제공하는 것이다(일반적으로, 기판은 투영 시스템의 최종 요소보다 큰 표면적을 가진다). 이렇게 배치시키기 위해서 제안된 한가지 방법은, WO 99/49504호에 개시되어 있으며, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 액체는 1이상의 유입구(IN)에 의하여, 바람직하게는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 기판상으로 공급되며, 통과한 후에는 투영시스템(PL) 하에서 1이상의 유출구(OUT)에 의하여 제거된다. 즉, 기판이 -X 방향으로 최종 요소의 밑에서 스캐닝되기 때문에, 액체는 상기 최종 요소의 +X 쪽으로 공급되고 -X 쪽에서 흡수(take up)된다. 도 2는, 액체가 유입구(IN)를 통하여 공급되고 저압력원(low pressure source)에 연결된 유출구(OUT)에 의하여 상기 요소의 다른 쪽상에서 흡수되는 구성을 개략적으로 도시한다. 도 2의 예시에서, 액체는 최종 요소에 대하여 기판의 이동 방향을 따라 공급되는데, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 최종 요소 주위에 위치된 유입구들 및 유출구들의 방위 및 개수는 다양할 수 있다. 도 3에는, 양쪽(either side)에 유출구를 갖는 유입구의 4개의 세트가 최종 요소 주위의 정규 패턴(regular pattern)내에 제공되는 일례가 예시된다.
제안된 또 다른 해결책은, 투영시스템의 최종 요소와 기판테이블 사이의 공간의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장되는 시일 부재(seal member)를 구비한 액체 공급 시스템을 제공하는 것이다. 상기 시일 부재는 XY 평면에서 투영시스템에 대해 실질적으로 정지해 있으나, Z 방향으로 (광축선의 방향으로) 약간의 상대적인 이동이 있을 수도 있다. 시일 부재와 기판의 표면사이에 시일이 형성된다. 상기 시일은 가스 시일과 같이 무접촉 시일인 것이 바람직하다. 이러한 시스템은 유럽 특 허 출원 EP-A-1 420 298호에 개시되어 있으며, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
여타의 종류의 시일 부재들은, 유입구들 및 유출구들의 상이한 구성들을 갖는 것들 및 또한 비대칭적인 것들을 포함하는 것이 가능함은 물론이다.
침지 리소그래피(immersion lithography)의 난제는 침지 액체내에 많은 버블이 존재한다는 것이 발견되었다는 것에 있다. 이들 버블은 다양한 크기를 가지며, 그 중에서도 수 ㎛급의 버블이 문제를 일으킬 수 있다. 특히, ㎛ 버블들이 이미징될 센서 또는 기판의 표면상에 놓이는 경우가 있는데, 이 위치에서 상기 버블들은 투영빔을 최대로 방해(disturb)하게 된다.
본 발명의 목적은, 침지 리소그래피에서의 이미징 품질을 위해 침지 액체내의 버블들의 영향을 감소시키는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
- 방사선의 투영빔을 제공하는 조명시스템;
- 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블;
- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템;
- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간을 적어도 부분적으 로 침지 액체로 채우는 액체 공급 시스템; 및
- 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들을 이동시키는데 효율적인 제1물체에 제1전위를 인가하는 전력원을 포함하여 이루어지는 리소그래피장치가 제공된다.
이 방식으로, 상기 제1물체쪽으로 또는 상기 제1물체로부터 멀리 소정 방향으로 침지 액체내의 버블들에 힘을 인가할 수 있다. 이는, 침지 액체내의 버블들이 액체의 몸체내에서의 완전 해리된 이온 농도(fully dissociated ionic concentration)와 버블의 표면간의 전위차인 자연적 동전기적 전위(natural electrokinetic potential)를 가지게 되기 때문이다. 따라서, 버블의 동전기적 전위에 대해 같은 또는 반대 극성이 되도록 제1전위를 선택함으로써, 상기 버블이 제1물체쪽으로 또는 제1물체로부터 멀리 이동하는지를 결정할 수 있다. 따라서, 이 시스템은 상기 장치의 이미징 품질에 관한 그들의 영향이 최소화되는 장소들로 침지 액체내의 버블들을 이동시키는데 사용될 수 있다. 본 발명은 버블들에서처럼 작은 입자들에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1물체는 상기 공간에 대해 경계를 형성하므로, 침지 액체내의 버블들의 위치들은 상기 공간내에서 제어될 수 있다. 대안적으로, 제1물체는 상기 공간의 상류에 있는 공급 채널내의 침지 액체와 접촉할 수 있다. 이 방식으로, 공간내의 센서들에 대해 유해할 수도 있거나 또는 투영시스템 아래의 물체들에 대한 제한된 공간으로 인해 배치가 어려울 수도 있는, 상기 필드내의 과도한 전위 필드의 생성을 회피할 수 있다.
침지 액체와 접촉하는 제2물체에 제2전위를 인가하는 제2수단을 가지는 것이 유익하다. 이 방식으로, 제1전위가 버블들을 배척(repel)하기에 효율적일 수 있는 한편, 제2전위가 버블들을 흡인(attract)하는데 효율적일 수 있기 때문에, 버블들상의 힘은 증가될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판은 제1물체가 될 수 있으므로, 버블들은 기판 자체로부터 배척될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제2물체는 투영시스템의 최종 요소로 될 수 있으므로, 버블들이 그 쪽으로 흡인됨에 따라 기판으로부터 멀어질 수 있다. 제1 및 제2물체들은 다른 것들로 대체될 수 있음은 물론이다.
또 다른 실시예에서, 제1물체는 여전히 상기 공간의 경계를 형성하지만, 상기 장치의 광학 축선으로부터 말단에 위치된다. 이 방식으로, 버블들은 상기 장치의 광학 축선으로부터 멀리 이동될 수 있으므로, 이미징이 실제로 생성되고 있는 액체는 실질적으로 버블들로부터 자유롭다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면,
- 투영시스템을 이용하여 기판의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계;
- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이에 침지 액체를 제공하는 단계; 및
- 상기 침지 액체와 접촉하는 물체에 전하를 인가함으로써 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들에 힘을 인가하는 단계를 포함하여 이루어지는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에서 서술된 리소그래피장치는 집적 광학시스템, 자기 도메인 메모리용 안내(guidance) 및 검출 패턴, 액정디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 여타의 응용례를 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 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 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판 처리툴에 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 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄한다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 수단"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 수도 있다는 것을 유의한다. 일반적으 로, 투영빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다.
패터닝 수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 수단의 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 마스크 형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성(matrix arrangement)을 채택하며, 이 거울들의 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 이 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝 수단의 각각의 예시에서, 지지 구조체는, 예를 들어 고정되거나 요구되는 대로 이동할 수 있으며 패터닝 수단이 예를 들어 투영시스템에 대하여 원하는 위치에 있을 것을 확실히 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 수단"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 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 적절한, 굴절 광학시스템, 반사 광학시스템, 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있다.
또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학 구성요소를 포괄할 수 있으며, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고도 언급될 수 있을 것이다.
리소그래피장치는 2개(듀얼 스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
이하, 대응하는 참조 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부한 개략적인 도면을 참조하여, 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예들을 서술한다.
실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선(예를 들어, UV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 수단(예를 들어, 마스크)(MA)을 지지하고 아이템 PL에 대하여 패터닝 수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 잡아주고 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들 어, 웨이퍼테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 패터닝 수단(MA)에 의하여 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하는 투영시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈)(PL)을 포함하여 이루어진다.
본 명세서에서 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 상기에 언급된 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 소스(LA)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피장치는 별도의 개체(entity)일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은, 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스펜더를 포함하여 이루어진 빔 전달 시스템(Ex)의 도움으로, 소스(LA)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 이와 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 상기 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(LA) 및 일루미네이터(IL)는 빔 전달 시스템(Ex)와 함께 필요에 따라 방사선시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어질 수도 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필평면내의 세기분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타의 다양한 구성요소들을 포함하여 이루어진다. 일루미네이터는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 가지는, 투영빔(PB)이라도 칭하는 컨디셔닝된 방사선의 빔을 제공한다.
상기 투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 유지되어 있는 마스크(MA)상에 입사된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면(traverse), 상기 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커싱한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치센서 IF(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)은, 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 정지 상태로 유지되는 한편, 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 최대 크기는 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 이미지 반전 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대 크기는 단일 동적노광시 타켓부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 수단을 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 상기 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 수단은 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 상기 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 수단을 활용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있 다.
또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수 있다.
본 발명은 여하한의 액체 공급 시스템에 적용할 수 있다. 상기 공급 시스템은 여하한의 침지 액체를 공급하기 위해 존재할 수 있으며 투영시스템(PL)과 기판(W)사이에 침지 액체를 한정(confine)하기 위해 여하한의 시스템을 이용할 수 있다.
도 4는 액체 한정 시스템의 일 형태를 예시하지만, 본 발명은 이 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 도 2 및 도 3의 액체 공급 시스템에 적용될 수 있다.
도 4의 액체 공급 시스템은 아래에 위치되며 또한 투영시스템(PL)의 최종 요소(20)를 둘러싸는 배리어 부재(10)를 포함하여 이루어진다. 액체는 투영시스템 아래에 그리고 배리어 부재(10)내의 공간(5)안에 모인다. 배리어 부재(10)는 투영시스템(PL)의 최종 요소 위로 약간 연장되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 기판(W)과 배리어 부재(10)의 저부에 시일 수단이 제공될 수도 있다. 이 시일 수단은, 예를 들어 가스 시일 또는 정수 시일(hydrostatic seal)일 수 있다. 배리어 부재(10)는 상기 장치의 베이스 프레임 또는 투영 렌즈(PL)에 의해, 또는 기판(W)상에 그 자체 무게를 지지하는 것을 포함하는 여하한의 방식으로 지지될 수 있다.
침지 액체는 도관(30)을 통해 투영시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간으로 공급된다. 그런 후, 상기 침지 액체는 상기 공간으로부터 제거된다. 이 액체의 제거 는 예시되지는 않지만, 여하한의 방식으로, 예를 들어 저압력원에 의해 수행될 수 있다.
마이크로 버블들 및 작은 입자들이 침지 액체내에 존재할 수 있으며, 또한 이들이 이미징 시에 기판(W)의 표면에 근접해 있는 경우, 이는 투영되는 이미지의 품질 및 결과적인 제품에 유해한 영향을 줄 수 있다. 본 발명은 작은 고체 입자들이 액체내에서 버블 표면들에 부착되는, 광업에서 발견한 원리에 착안하여 상기 문제를 해결한다. 미크론 크기의 버블들과 고체 입자들 사이의 전기력이 부착에 있어 중요한 역할을 한다는 것이 발견되었다. 액체내의 버블들은 그들 표면상에 동전기적(또는 제타(zeta)) 전위를 가지며, 이는 액체의 몸체내에서의 완전 해리된 이온 농도와 버블의 표면 사이에 전위차가 생기게 한다. 또한 이는 작은 입자들에도 적용된다.
본 발명에서, 전력원 또는 전원(V)(또는, 전하, 전압 전기장 또는 전위차 발생기 또는 공급장치)이 침지 장치의 1이상의 물체들에 전위를 인가하기 위해서 사용된다. 작동 원리는, 척력(repulsion)이 요구되는 경우, 액체의 완전 해리된 이온 농도와 물체간의 전위차가 발생되는 원리이며, 이는 액체의 몸체내에서의 완전 해리된 이온 농도와 버블의 표면간의 전위차와 같은 극성으로 되어 있다. 물체와 버블간에 인력이 요구되는 경우, 전위차들은 동일한 극성을 가져야 한다. 이 방식으로, 침지 액체와 접촉하는 물체들(전극들) 쪽으로 또는 그들로부터 멀리 버블들상에 힘이 발생될 수 있다.
도 4에서는, 수개의 상이한 물체들이 전위 또는 그것들에 인가된 전하를 가 진다. 또한, 본 발명은 이러한 하나의 물체에만, 또는 물체들과의 여하한의 조합으로 적용될 것이며, 실제로 예시되지 않은 것들에 대해 다른 물체들이 사용될 수 있거나 대안적으로 사용될 수 있다.
193㎚ 투영 빔 파장에서 침지 액체로서 사용될 가능성이 가장 높은 순수(pure water)에서, ㎛ 버블들의 표면 전위가 약 -50mV인 것이 밝혀졌다. 그리고, 이 전위는 버블 크기와 침지 액체의 종류에 따라 달라질 것이다. 하지만, 본 명세서에서 서술된 바와 같은 원리들이 여타의 침지 액체 및 버블 크기에 사용될 수 있으며, 본 발명은 이러한 것들에 모두 적용할 수 있다. 표면 전위의 영향을 변경시키기 위해서 침지 액체에 첨가제(additive)들이 첨가될 수 있다. CaCl2 및 NaCl이 이러한 목적을 위한 적절한 후보 첨가제들이다.
도 4에는 전위 또는 전압 또는 전하가 인가될 수 있는 6개의 상이한 물체들이 예시된다. 이 물체들은 침지 액체와 접촉해 있는 것이 바람직하나, 이는 원칙적으로 반드시 필요한 것은 아니다. 이들 물체들 중 하나는, 바람직하게 버블들의 표면의 전위와 같은 전위 극성으로 변경되는 기판(W)이다. 이 방식으로, 상기 버블들은 기판(W)으로부터 떨어져 그것들상에 직접 힘을 가지게 되므로, 투영되는 이미지에 관한 그들의 영향이 최소화된다. 기판(W)상의 음 전위와의 조합으로, 또는 혼자서, 투영시스템의 최종 요소 또는 투영시스템(PL)의 최종 요소(20)와 근접한 물체가 버블들의 표면의 전위와 극성이 반대인 전위로 하전될 수 있다. 이는 투영시스템(PL)의 최종 요소(20) 쪽으로 버블들을 당기는 효과를 가지게 되므로, 이에 따라 기판(W)으로부터 멀어지게 된다. 투영시스템(PL)의 최종 요소(20)에 근접한 물체(예를 들어, 전극)의 형상은 여하한의 형상일 수 있다. 이는 투영빔(PB)이 물체의 중심을 통과하도록 고리형 또는 판형일 수 있다.
대안적으로, 하전될 또는 물체들에 인가되는 전압을 가지는 물체들은 배리어 부재(10)의 표면에 부착될 수 있다. 도 4에서, 이들 물체들은 배리어 부재(10)의 내면에 부착된다. 예시된 바와 같이, 2개의 전극(12, 14)이 배리어 부재의 대향 면들상에 각각 존재하며 반대 전위로 하전된다. 이 방식으로, 버블들은 아마도 침지 액체 유출구의 방향으로 전극(12, 14) 중 하나 또는 다른 하나로 배출될 수 있다. 대안적으로, (침지 액체와 접촉하는) 시일 부재(10)의 내측 주위에 1개 이상의 물체가 제공될 수 있으며, 상기 물체는 버블들의 표면의 전위의 극성과 다른 극성을 가지는 전위로 하전된다. 이 방식으로, 투영시스템(PL)의 최종 요소(20)와 기판(W) 사이의 공간(5)내의 침지 액체내의 버블들은 상기 장치의 광학 축선으로부터 멀리 배출됨에 따라, 기판(W)으로의 투영빔(PB)의 경로가 버블들에 의해 실질적으로 방해되지 않는다.
본 발명을 이용하는 또 다른 장소는 액체 공급 시스템내에서의 투영시스템(PL)의 최종 요소(20)와 기판(W) 사이의 공간(5)의 상류이다. 이 경우, 침지 액체는 도관(30)을 따라 그리고 하우징(30)을 통해 통과하기 때문에, 반대로 하전된 그리고 대향하는 판들(예를 들어, 전극들)(42, 44)은, 침지 액체가 상기 공간(5)내에 있는 경우, 버블들을 이동시키기에 효율적인 힘을 버블들상에 생성하는데, 이는 상기 공간(5)의 상류에 전기장을 인가하지 않고도 상기 버블들이 기판(W)으로부터 보 다 멀리 이동하게 한다. 심지어는 높은 버블들의 농도를 갖는, 즉 전극(44) 근처의 침지 액체가 제거될 수 있으며 공간(5)에 공급되지 않는다. 제거된 액체는 액체 공급 시스템에서 리사이클(recycle)되기 이전에 버블 제거 처리에 이용된다.
상기 모든 예시에서, 전압 발생기(V)에 의해 인가된 전압이 높을 수록 버블들상에 보다 큰 힘이 인가된다. 물체들상의 전위는 침지 액체의 해리(disassociation)를 유도하기 위해서 높아야 하는 것이 아니라 본 발명이 효율적이도록 버블들상에 힘을 제공하기 위해 충분히 높아야 한다. 주로 물로 구성된 침지 액체의 경우, 물체들에 인가된 통상적인 전위차는 5mV 내지 5V, 바람직하게는 10mV 내지 500mV이다. 전위의 인가로 인한 전기장은 5mV/mm 내지 500mV/mm인 것이 바람직하다.
도 5에는, 제2전력원/전압 공급/전하/전압 전기장 또는 전위차 발생기 또는 공급장치(V2)가 제공된다. 제2전력원(V2)은 상기 전력원(V)에 의해 공급된 또는 발생된 전위에 대해 반대 극성을 가지는 제2전위를 공급 또는 발생시킨다. 제2전위는 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들의 표면의 동전기적 전위와 같은 극성으로 되어 있을 수 있다. 비록, 상기 전력원(V)이 물체(12, 20, 42, 44)에 전위를 인가하고 상기 제2전력원(V2)이 물체(W, 14)에 제2전위를 인가하는 것으로 도시되어 있으나, 제1 및 제2전력원(V, V2)은 여하한의 조합으로 물체들에 전위를 인가할 수 있음을 이해하여야 한다.
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, 침지 액체내의 버블들의 영향을 감소시키는 리소그래피장치 및 디바이스 제조방법에 제공된다.

Claims (32)

  1. 리소그래피장치에 있어서,
    - 방사선의 투영빔을 제공하는 조명시스템;
    - 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블;
    - 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템;
    - 상기 투영시스템과 상기 기판 사이의 공간을 적어도 부분적으로 침지 액체로 채우는 액체 공급 시스템; 및
    - 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들을 이동시키기 위해 상기 액체 공급 시스템에 의해 공급되는 상기 침지 액체에 걸쳐 제1전위를 인가하는 전력원을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전위는 제1물체에 인가되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1물체는 상기 침지 액체와 접촉하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1물체는 상기 공간에 대해 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1전위는 상기 공간내의 상기 침지 액체에 걸쳐 인가되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1물체는 상기 공간의 상류에 있는 공급 채널내의 상기 침지 액체와 접촉하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1전위는 상기 공간의 외부에서 상기 침지 액체에 걸쳐 인가되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1전위는 상기 액체 공급 시스템내에서 상기 침지 액체에 걸쳐 인가되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1전위는 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들상에 힘을 인가하기에 효율적인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 침지 액체에 걸쳐 제2전위를 인가하는 제2수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1전위는 상기 제2전위와 극성이 반대인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2전위는 상기 공간내의 상기 침지 액체에 걸쳐 인가되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2전위는 상기 공간의 외부에서 상기 침지 액체에 걸쳐 인가되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제2전위는 제2물체에 인가되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2물체는 상기 공간에 대해 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2물체는 상기 공간의 상류에 있는 공급 채널내의 상기 침지 액체와 접촉하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1전위는, 상기 공간내에서의 경우, 버블들, 입자들, 또는 버블들 및 입자들이 전위가 인가되지 않았을 때보다 상기 기판으로부터 더욱 멀어지게 되는 방향으로 상기 침지 액체내의 상기 버블들, 상기 입자들, 또는 상기 버블들 및 입자들상에 힘을 가하기에 효율적인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1전위는 5mV 내지 5V 사이, 바람직하게는 10mV 내지 500mV 사이에 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1전위는 최대 500mV/mm의 전기장을 설정하는데 효율적인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1전위는 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들의 표면의 동전기적 전위와 상이한 극성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  21. 제10항에 있어서,
    상기 제2전위는 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들의 동전기적 전위와 같은 극성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  22. 제2항에 있어서,
    상기 제1물체는 상기 기판인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  23. 제10항에 있어서,
    상기 제2물체는 상기 투영시스템의 최종 요소인 것을 특징으로 하는 리소그 래피장치.
  24. 제2항에 있어서,
    상기 제1물체는 상기 장치의 광축선상에 놓이는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  25. 제2항에 있어서,
    상기 제1물체는 상기 공간의 경계를 형성하고 상기 장치의 상기 광축선으로부터 말단에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  26. 제2항에 있어서,
    상기 제1물체는 상기 공간의 경계부의 적어도 일부분을 따라 연장되는 배리어 부재상에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  27. 리소그래피장치에 있어서,
    - 방사선의 투영빔을 제공하는 조명시스템;
    - 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블;
    - 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템;
    - 상기 투영시스템과 상기 기판 사이의 공간을 적어도 부분적으로 침지 액체로 채우는 액체 공급 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 액체 공급 시스템은 전압을 인가하여 상기 액체 공급 시스템에 의해 공급되는 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들을 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  28. 리소그래피장치에 있어서,
    - 방사선의 투영빔을 제공하는 조명시스템;
    - 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블;
    - 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템;
    - 상기 투영시스템과 상기 기판 사이의 공간을 적어도 부분적으로 침지 액체로 채우는 액체 공급 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 액체 공급 시스템은 물체에 전하를 인가하는 수단을 포함하여 이루어지고, 상기 전하는 상기 액체 공급 시스템에 의해 공급된 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들이 상기 물체쪽으로 또는 그로부터 멀어지는 방향으로 그것들상에 힘을 인가하도록 상기 버블들의 동전기적 전위와 극성이 반대인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  29. 리소그래피장치에 있어서,
    - 방사선의 투영빔을 제공하는 조명시스템;
    - 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블;
    - 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템;
    - 상기 투영시스템과 상기 기판 사이의 공간을 적어도 부분적으로 침지 액체로 채우는 액체 공급 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 액체 공급 시스템은, 상기 액체 공급 시스템에 의해 공급되는 상기 침지 액체내에, 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들을 이동시키기에 효율적인 전기장을 발생시키는 전기장 발생기를 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
  30. 디바이스 제조방법에 있어서,
    - 투영시스템을 이용하여 기판의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계;
    - 액체 공급 시스템으로부터 상기 투영시스템과 상기 기판 사이로 침지 액체를 제공하는 단계; 및
    - 물체에 전하를 인가함으로써 상기 액체 공급 시스템에 의해 제공되는 상기 침지 액체내의 버블들 및/또는 입자들상에 힘을 인가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 물체는 상기 공간의 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 물체는 상기 공간의 상류에 있는 공급 채널내의 상기 침지 액체와 접촉하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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