KR100695987B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

Abstract

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법은 저장기(13)에 포함된 높은 굴절지수의 액체를 사용하여 기판과 투영렌즈의 마지막 요소 사이의 묘화 필드를 부분 또는 전체적으로 충전시키는 것이다. 용해된 대기 가스로부터 또는 상기 액체에 노출되는 장치요소로부터의 배기를 통해 상기 액체내에 형성되는 기포들은 그들이 노광을 간섭하거나 기판상의 프링팅 결함을 야기하지 않도록 검출 및 제거된다. 액체내의 초음파의 감쇠에 종속적인 주파수를 측정함으로써 검출이 수행될 수 있으며, 액체를 탈기체 및 가압하고, 대기로부터 상기 액체를 고립시키고, 작은 표면장력을 갖는 액체를 사용하고, 묘화 필드를 통한 액체의 연속적인 유동을 제공하고, 초음파의 정상파 패턴을 위상 시프팅함으로써 기포의 제거가 이행될 수 있다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치의 도;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투영시스템의 마지막 요소 주변 영역으로 액체를 공급하는 액체공급시스템의 도;

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투영시스템의 마지막 요소 주변의 도 2의 액체공급시스템의 유입부 및 유출부의 배치를 나타낸 도;

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉부재의 도;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포저감수단을 갖는 액체공급시스템의 도;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포검출수단의 초음파 변환기의 가능한 2개의 배치를 나타낸 도;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기포제거수단의 정상파 및 초음파 변환기의 배치를 나타낸 도;

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈기체장치(degassing device)의 도;

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체가압장치의 도;

도 9는 보호되는 1쌍의 전극 및 그와 관련된 전기장 생성기를 나타내는 기포 제거수단의 일 실시예를 나타낸 도;

도 10은 도 2 및 3에 예시된 것과 상이한 액체공급시스템을 갖는 본 발명의 상이한 몇몇 실시예를 나타낸 도;

도 11은 마이크로웨이브 방사선 소스를 통해 기포를 선택적으로 가열시키도록 배치되는 기포제거수단의 일 실시예를 나타낸 도;

도 12는 입자입력장치 및 입자제거장치를 포함하는 기포제거수단의 일 실시예를 나타낸 도;

도 13은 광 소스 및 광 디텍터를 나타내는 기포검출수단과, 투영렌즈를 통한 액체내의 경로로부터 광 디텍터로 스캐터링되는 광의 빔에 대한 예시적 궤도의 일 실시예를 나타낸 도;

도 14는 도 13에 나타낸 배치의 기판 영역의 확대 스케일의 도로서, 광 소스로부터 광 소스의 제1실시예에 따른 기판과 투영렌즈의 마지막 요소 사이의 영역안으로의 광의 도입을 예시한 도;

도 15는 도 14와 유사한 도지만, 광 소스로부터 광 소스의 제2실시예에 따른 기판과 투영렌즈의 마지막 요소 사이의 영역안으로의 광의 도입을 나타낸 도;

도 16은 광 소스, 디텍터, 광 비교측정기, 액체 품질 모니터 및 경보기를 포함하는 기포검출수단의 일 실시예를 나타낸 도;

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 투영렌즈의 마지막 요소의 영역에 있어서의 초음파 변환기의 배치를 나타낸 도이다.

상기 도면에서, 동일한 참조부호들은 대응되는 부분들을 나타낸다.

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용하는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 상기 상황에서, 마스크와 같은 패터닝수단은 IC의 개별층에 대응되는 회로패턴을 생성시키는데 사용될 수 있고, 상기 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층을 갖는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)상의 (예를 들어, 하나 또는 몇개의 다이의 일부분을 포함하는) 타겟부상으로 묘화(image)될 수 있다. 일반적으로, 하나의 기판은 연속적으로 노광되는 인접 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 공지된 리소그래피 장치는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스테퍼(stepper) 및 주어진 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔에 의하여 상기 패턴을 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향에 대하여 평행 또는 반평행으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝하는 한편, 상기 방향에 대해 평행 또는 반평행하게 상기 기판을 동기식으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스캐너(scanner)를 포함한다.

또한, 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 충전(fill)시키기 위하여 기판이 비교적 높은 굴절지수를 갖는 액체, 예를 들어 물에 리소그래피 장치의 기판을 침지시키는 방법에 제안되어 왔다. 이것의 요점은 노광 방사선이 상기 액체 에서 보다 짧은 파장을 갖기 때문에 보다 작은 피처들의 묘화(imaging)가 가능해진다는 점이다. (상기 액체의 효과는 시스템의 유효 NA를 증가시키고 초점심도 또한 증가시키는 것으로 간주될 수도 있다). 그 안에서 현탁된 솔리드 입자(예를 들어, 석영)를 갖는 물을 포함하는 여타 침지액체들이 제안되어 왔다.

하지만, 액체의 바스(bath)내에 기판 또는 기판 및 기판테이블을 침지시키는 것(예를 들어, 본 명세서에서 그 전체를 참조로 채용하고 있는 US 4,509,852 참조)은 스캐닝 노광시 가속화되어야 하는 큰 체적의 액체가 존재한다는 것을 의미한다. 이것은 추가적 또는 보다 강력한 모터를 필요로 하고 상기 액체내의 난류가 바람직하지 않고 예기치 못한 효과를 가져올 수도 있다.

제안되는 해법들 중 하나는 액체 공급시스템이 액체 제한 시스템(liquid confinement system)을 사용하여 투영시스템의 마지막 요소와 기판 사이, 그리고 기판의 단지 국부화된 영역상에만 액체를 공급하는 것이다(일반적으로 기판은 투영시스템의 마지막 요소보다 큰 표면적을 갖는다). 이를 위해 제안되어온 한가지 방법은 본 명세서에서 참조를 위해 그 전체를 채용한 WO 99/49504에 개시되어 있다. 도 2 및 3a에 예시된 바와 같이, 액체는, 1이상의 유입구(IN)에 의하여, 바람직하게는 마지막 요소에 대해 기판의 이동방향을 따라 기판상으로 공급되고 투영시스템 아래를 지난 후에 1이상의 유출구(OUT)에 의해 제거된다. 즉, 기판이 -X 방향으로 요소의 아래에서 스캐닝되므로, 액체는 상기 요소의 +X 측에서 공급되고 -X측에서 흡수된다. 도 2는, 액체가 유입구(IN)를 통해 공급되고 저압 소스에 연결되는 유출구(OUT)에 의하여 상기 요소의 다른 측면상에서 흡수되는 배열을 개략적으로 나타 내고 있다. 도 2의 예시에서, 상기 액체는 마지막 요소에 대하여 상기 기판의 이동 방향을 따라서 공급되나, 이것이 상기 경우에 반드시 필요한 것은 아니다. 마지막 요소의 주변에 위치한 다양한 방위 및 개수의 유입구 및 유출구가 실행가능하며, 그 일 예가, 마지막 요소 주변에서 직사각형의 패턴으로 4세트의 어느 한 측면상에 유출구 및 유입구가 제공된 도 3a에 예시되어 있다.

제안되어 온 또 다른 해법은 액체공급시스템에 기판 테이블과 투영시스템의 마지막 요소 사이 공간 경계부의 적어도 일부분을 따라 연장되는 밀봉 부재를 제공하는 것이다. 이 해법은 도 3b에 예시되어 있다. 상기 밀봉 부재는 Z방향(광학 축선의 방향)으로 약간의 상대적인 움직임이 존재하더라도 XY 평면에서는 투영시스템에 대해 실질적으로 정지된 상태이다. 밀봉 부재와 기판의 표면 사이에는 밀봉이 형성된다. 상기 밀봉은 가스 밀봉과 같은 무접촉식 밀봉이 바람직하다. 본 명세서에서 참조를 위해 채용한 유럽특허출원 제03252955.4호에는 가스 밀봉을 이용한 시스템 등이 개시되어 있다.

유럽특허출원 제03257072.3호에는, 트윈 또는 듀얼 스테이지의 침지 리소그래피 장치의 아이디어가 개시되어 있다. 상기 장치에는 기판을 지지하기 위한 2개의 스테이지가 제공된다. 수준 측량(leveling measurements)은 침지 액체 없이 제1위치에서 일 스테이지로 수행되고, 노광은 침지 액체가 존재하는 제2위치에서 일 스테이지로 수행된다. 대안적으로는 상기 장치가 단 하나의 스테이지를 가질 수도 있다.

본 발명은 어떠한 침지 리소그래피 장치에도 적용될 수 있으며, 배타적인 것 은 아니나 특히 상술된 형태의 장치들에 적용될 수 있다.

노광 방사선 경로에 액체를 구비하지 않은 시스템과 비교했을 때 이러한 새로운 기술로부터 예기치 않은 단점들이 대두된다. 특히, 향상된 묘화 분해능에도 불구하고, 상기 액체는 다른 측면들에 있어 이미지 품질에 등급저하를 가져오는 경향이 있다.

본 발명의 목적은 기판과 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간을 충전시키는 액체를 갖는 장치의 묘화 성능을 향상시키는 것이다.

본 발명의 일 형태에 따르면,

- 방사선 빔을 제공하도록 배치된 조명시스템;

- 방사선 빔의 단면에 소정의 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 제공할 수 있는 패터닝장치를 지지하도록 구성된 지지구조체;

- 기판을 유지시키도록 구성된 기판테이블;

- 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하도록 배치된 투영시스템;

- 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간을 일부 또는 전체적으로 충전시키도록 구성된 액체공급시스템을 포함하고,

상기 액체공급시스템이 기포저감수단을 포함하며 상기 기포저감수단은 기포검출수단을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.

이미지 등급저하의 중요 근원은 액체내의 기포들로부터의 묘화 방사선의 스 캐터링이라는 것이 알려져 왔다. 이들 기포의 크기 및 농도를 저감시킴으로써, 상기 스캐터링과, 그와 관련되어 기판에 도달하는 이미지의 왜곡을 저감시켜 기판상에 프린트된 패턴에서의 결함의 빈도 및 크기를 줄일 수 있다. 통상적으로는, 몇몇 종류의 교란(disturbance)으로 인하여 용액으로부터 나온 대기 또는 기판상의 광감응층과 같은 리소그래피 장치의 가스방출요소로부터의 가스가 용해될 때 기포가 형성된다. 상기한 바와 같이 형성된 기포들은 액체, 가스 및 관련된 교란에 따른 밀도 및 크기 분포가 숫적으로 매우 크게 변화할 수도 있다. 매우 미세한 기포들은 그들이 검출이 어렵고 표준의 방법을 사용하여 제거하기가 어렵기 때문에 여전히 기판상에 형성되는 이미지에 영향을 미치는 특정의 문제들을 야기하는 경향이 있다. 예를 들어, 통상적인 리소그래피 장치의 환경에서의 사용을 위하여, 기포들은 대략 10nm 직경 아래까지 계속해서 성능의 등급저하를 가져올 것이다. 기포검출수단을 포함시키면 기포검출수단으로의 피드백의 가능성을 제공하여 기포 저감 프로세스를 조정 및 최적화시킨다.

상기 기포저감수단은 기포검출수단을 포함할 수도 있다. 기포검출수단들은 1이상의 초음파 변환기를 포함하는 것이 바람직하다. 이들 변환기들은 초음파를 방출하고 그들이 전파되는 액체내에 존재하는 기포에 의한 영향을 받는 초음파를 받아들일 수 있다. 초음파 변환기에 의하여 산출되는 정보는 기포의 크기 분포뿐 아니라 그들의 개수 밀도에 대한 정보를 포함할 수도 있다.

초음파 변환기는 또한 초음파 감쇠기를 주파수의 함수로 측정할 수도 있다. 이러한 접근법의 장점은 초음파의 파장보다 훨씬 더 짧은 크기를 갖는 기포들을 검 출할 수 있다는 점이다. 신호의 진폭만을 사용하는 것은 초음파의 파장과 동일하거나 큰 크기의 기포에 대한 상기 측정 방법에 제약을 가할 수 있다.

추가적인 특징은 상기 기포저감수단이 기포제거수단을 포함하는 것이다.

기포제거수단은 탈기체장치(degassing device)를 포함할 수 있고, 상기 탈기체장치는 고립챔버를 포함하며, 상기 고립챔버내의 액체 윗 공간은 이미 용해된 가스들이 용액으로부터 나오거나 펌핑되어 나가도록 대기압 이하의 압력으로 유지된다. 상기 탈기체장치는 용액으로부터 나오는 용해된 대기 가스로 인한 기포의 발생을 현저히 줄여준다. 상기 탈기체 프로세스에 이어, 액체는 정상적인 대기로부터 가능한 한 고립된 채 유지되는 것이 바람직하다.

추가적인 특징은 상기 기포제거수단이 묘화 필드로부터 기포를 이송시키기 위하여 기판과 투영시스템의 마지막 요소에 걸친 액체의 연속적인 유동을 제공하는 것이다. 이 단계는 리소그래피 장치의 가스방출요소로부터 기인한 가스들을 제거하는데 특히 유효하다.

추가적으로, 기포저감수단은 상기 액체를 대기압 이상으로 가압하여 기포의 크기를 최소화시키고 기포형성 가스들이 상기 액체내에 용해되도록 할 수 있다.

상기 액체의 조성은 물보다 작은 표면장력을 갖도록 선택될 수도 있다. 이는, 특히 기포들이 이미지에 손상을 입히고 제거 대책에 방해가 되는 경우에 상기 기판에 기포들이 들러붙으려는 경향을 줄여준다. 상기 기포가 기판 및 여타 구성요소에 들러붙으려는 경향은 침지액체와 접촉하는 표면 마무리를 제어함으로써 줄일 수 있다. 특히, 표면 마무리는 최소의 표면 거칠기, 바람직하게는 0.5㎛보다 작은 특징적 길이 스케일을 갖도록 폴리싱 또는 배치될 수 있다.

기포저감수단은 액체가 기판과 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간으로 도입되기 이전에 상기 액체를 처리할 수 있다. 상기 접근법의 장점은 개선된 공간 고려도 및 디자인의 자유도에 있다. 이들 인자들은 복수의 리소그래피 장치에서 사용하거나, 순환 시스템 또는 액체가 기본적으로 빈번하게 교체되어야 할 경우에 사용하기 위하여 액체를 대량으로 취급하기 보다 쉽도록 한다. 처리후에, 액체는 진공하에 유지되거나 액체내로 쉽게 용해되지 않는 질소, 아르곤 또는 헬륨과 같은 가스에만 노출됨으로써 대기 가스로부터 보호될 수 있다.

기포검출수단의 초음파 변환기는 펄스-에코(pulse-echo) 배열로 배치될 수 있고, 동일한 변환기가 파들을 방출하며 경계로부터의 반사후에 액체를 통한 전파에 의해 감쇠된 파들을 받아들인다. 이러한 배치의 장점은 보다 적은 변환기들을 필요로하며 액체를 통한 비교적 긴 신호 경로를 배열하기가 보다 용이하다는 점이다.

대안적으로, 기포검출수단은 2개의 공간적으로 분리된 초음파 변환기를 포함할 수 있으며, 그 중 제1변환기는 파들을 전달하고 제2변환기는 받아들이도록 배치된다. 이러한 배치의 장점은 수용 변환기에서 받아들인 신호의 해석이 보다 용이하고, 예를 들어 경계부로부터의 논-스펙큘라(non-specular) 반사에 의하여 야기되는 변칙적인 신호의 손실이 보다 적게 발생한다는 점이다.

선택적으로, 기포제거수단은 노들(nodal) 영역내에 기포를 트래핑하는 액체내에 초음파 스탠딩-파(standing-wave) 패턴을 생성하도록 배치된다. 기포제거수단 은 변환기와 연결된 위상조정수단의 사용을 통해 상기 기포들을 변위시키도록 배치되고, 상기 위상조정수단은 그들내에 트래핑된 기포 및 노드 영역의 공간적 시프트를 야기한다. 이 프로세스는 그들이 시스템으로부터 고립 및 제거될 수 있는 액체 저장기의 일 면으로 기포를 완전 이송시키는데 사용될 수 있다.

초음파 변환기는 (1MHz의 영역에서의) 메가소닉 주파수에서 작동되는 것이 바람직하다. 메가소닉 파들은, 작은 입자들이 떨어져 나가 액체를 오염시키는 결과를 초래하는 캐비테이션 및 고체 표면과 기포의 충돌과 같은 종래(낮은 주파수의) 초음파의 몇가지 단점들을 회피할 수 있다.

기포제거수단은 상기 액체로 전기장을 인가하기 위한 전기장 생성기를 포함할 수 있으며, 상기 전기장은 상기 액체내의 경계면에 부착되는 기포들을 떨어뜨릴 수 있다. 이러한 특징은, 부착되는 기포들이 리소그래피 투영장치의 초점에 있고 따라서 이미지를 보다 심각하게 왜곡시킬 수 있기 때문에 해당 경계면이 기판인 경우에 특히 유용하다. 전기장 라인은 주변 액체의 것과 상이한 유전 상수를 갖는 기포 부근에서 왜곡된다. 본 실시예는 기포가 경계면에 밀접하거나 그와 접촉해 있을 때 전기장 분포가 기포를 액체의 표면으로부터 멀어지도록 하거나 액체의 벌크(bulk)내로 들어가도록 하는 기반 위에서 작용한다. 일단, 액체의 벌크내에서, 기포는 이미지의 품질관 관련하여 덜 치명적인 영향을 가지며, 또한 쉽게 제거될 수 있다. 이 방법은 기포가 부착되는 표면이 공수적(hydrophobic)인 경우에도 적용가능하며, 기판에 특수한 친수성 코팅을 적용할 필요를 줄여준다.

기포제거수단은 온도를 선택적으로 제어하여 그들의 조성에 따라 기포의 크 기 또한 선택적으로 제어할 수 있는 선택형 가열기를 포함할 수 있다. 기포만을 가열하고 주변 액체를 가열하지 않도록 선택함으로써, 불필요한 액체의 온도 변화를 최소화시킬 수 있다. 기포들의 온도를 증가시키면 그들의 크기가 확장되어 제거가 보다 용이해진다. 선택형 가열기는 마이크로웨이브 소스를 포함할 수 있으며, 이는 기포(통상적으로 질소 및 산소)를 형성하는 가스분자의 공진(resonant) 주파수에 대응되는 주파수에서 작동한다. 기판 영역에서의 리소그래피 장치의 온도 감응도가 주어지면, 이 방법은 액체 및 기포가 동시에 가열되어야 하는 경우에서보다 기포내의 가스를 보다 광범위하게 가열하도록 할 수 있다. 그 결과는 액체로부터 기판을 제거하는 것과 관련하여 보다 에너지 및 시간적으로 효율적인 방법이 된다.

기포제거수단은 액체내로 입자들을 도입시키는 입자입력장치 및 액체로부터 입자를 제거하는 입자제거장치를 포함할 수 있다. 이 방법은 그것이 활발하거나 그렇지 않으면 바람직하도록 입자들이 선택되는 경우 가스 기포들은 액채내에 존재하는 입자들의 표면에 부착하려는 경향이 있다는 원리를 기반으로 하여 운용된다. 점증적으로, 입자들은 액체에 큰 표면적을 제공하여 입자와 기포간의 접촉 기회를 증가시킨다. 해당 표면은 외측면을 포함할 수 있고, 상기 입자들이 다공성인 경우에는 포어와 관련된 내측면을 가질 수 있다. 따라서, 다공성 입자들은 비다공성 입자들보다 액체와 접촉하는 더 큰 입자의 표면을 제공한다. 이 실시예는 입자들이 액체를 떨쳐내는 표면(즉, 액체와 높은 인터페이스 에너지를 갖는 표면)을 갖도록 배치되는 경우에 특히 효과적이다. 물을 포함하는 액체의 경우에, 상기 기판은 공수적이라 설명될 수도 있다. 이러한 배치는 기포들이 액체와 접촉하는 입자 표면적을 줄이도록 작용하여 표면 에너지를 최소화시키기 때문에 기포의 부착에 바람직한 영향을 미친다. 또한, 기포와 입자간에 정전기적인 흡인력이 있거나 여타 표면이 기포들의 부착에 유리한 입자를 특징으로 할 수도 있다.

입자들이 입자제거장치에 의하여 액체로부터 제거될 때 상기 입자에 부착되는 가스 기포가 액체로부터 제거된다. 입자제거장치는 입자필터를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 입자의 크기는 그들의 제거가 용이하도록 선택되며, 상기 방법은 매우 미세한 기포를 제거하는 효율적인 수단들을 제공한다.

기포검출수단은 광 소스, 광 디텍터 및 광 비교측정기(light comparator)를 포함할 수도 있다. 광 소스 및 광 디텍터는 상기 소스로부터 방출되는 광이 액체의 일부분을 통하여 상기 소스와 디텍터 사이에서 전파되도록 배치될 수 있고, 상기 비교측정기는 액체의 일부분을 통한 전파후에 디텍터로 도달하는 방출된 광의 비율의 변화를 검출하도록 배치된다. 액체내의 기포의 존재는 상기 광이 스캐터링되도록 한다. 상기 소스와 디텍터의 배치에 따라, 상기 스캐터링은 디텍터에서 검출되는 신호의 증가 또는 감소를 야기하고 기포 분포(population)에 대한 정보를 제공하도록 분석될 수 있다. 이러한 배치의 장점은 투영장치가 정상적인 작동상태에 있는 경우에도 연속적으로 운용될 수 있다는 점이다. 기포들이 발생할 경우, 그들은 초기단계에 검출될 수 있고 액체가 다시 청정해질 때까지 노광이 정지된다. 따라서, 이러한 특징은 시간 손실을 최소화하고 또한 생산되는 불량하게 노광된 기판의 양을을 줄여준다.

본 발명의 추가 형태에 따르면,

- 방사선 빔을 제공하도록 배치된 조명시스템;

- 방사선 빔의 단면에 소정의 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 제공할 수 있는 패터닝장치를 지지하도록 구성된 지지구조체;

- 기판을 유지시키도록 구성된 기판테이블;

- 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하도록 배치된 투영시스템;

- 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간을 일부 또는 전체적으로 충전시키도록 구성된 액체공급시스템; 및,

- 광 소스, 광 디텍터 및 광 비교측정기를 포함하여 상기 액체내의 불순물을 검출하도록 배치되는 검출시스템으로서, 상기 광 소스 및 상기 광 디텍터가 상기 소스에 의하여 방출되는 광이 상기 액체의 일부분을 통하여 상기 소스와 상기 디텍터 사이에서 전파되도록 배치되고, 상기 비교측정기는 상기 액체의 일부분을 통한 전파후에 상기 디텍터로 도달하는 상기 방출된 광의 비의 변화를 검출하도록 배치되는 상기 검출시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.

상기 검출시스템은 기판과 투영시스템의 마지막 요소 사이의 액체내의 입자들을 검출하도록 배치될 수 있다. 입자들은 액체의 광학적 속성들을 제어하고 리소그래피 장치의 성능을 개선시키기 위하여 계획적으로 도입될 수도 있다. 이는, 예를 들어 석영입자의 미세한 현탁액(suspension)에 의하여 달성될 수도 있다. 이 경우에, 검출시스템은 입자들이 필요한 비로 존재하는 것을 입증하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 손상된 입자들은 침지액체와 접촉하는 표면으로부터 떨어져 나가 는 것들과 같이 우연히 상기 시스템으로 들어갈 수도 있다. 이 경우에, 상기 검출시스템은 상기 입자들을 검출하고 입자의 농도 및/또는 크기 분포가 미리설정된 임계치를 초과하는 경우에 경고 절차를 개시하는데 사용될 수도 있다. 문제(원하는 입자들이 부족하다거나 바람직하지 않은 입자들이 초과되었는지의 여부)의 조기 검출은 교정작업이 바로 취해져서 표준이하의 묘화와 관련된 시간 및 재료의 손실을 최소화시키는 것을 돕는다.

본 발명의 추가 형태에 따르면,

- 부분 또는 전체적으로 방사선 감응재의 층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

- 조명시스템을 사용하여 방사선 빔을 제공하는 단계;

- 패터닝장치를 사용하여 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여함으로써 패터닝된 방사선 빔을 제공하는 단계;

- 상기 패터닝된 방사선 빔을 방사선 감응재의 타겟부상으로 투영하는 단계;

- 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간을 부분 또는 전체적으로 액체로 충전시키도록 구성된 액체공급시스템을 제공하는 단계; 및

- 상기 액체공급시스템내의 기포를 검출 및 저감시키는 단계를 포함하는 디바이스제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 방사선 빔을 제공하도록 배치된 조명시스템;

- 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 제공할 수 있는 패터닝장치를 지지하도록 구성된 지지구조체;

- 기판을 유지시키도록 구성된 기판테이블;

- 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하도록 배치된 투영시스템;

- 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간을 부분 또는 전체적으로 액체로 충전시키도록 구성된 액체공급시스템; 및

- 상기 투영장치의 작동상태를 활성 상태와 정지된 상태 사이에서 전환시키킬 수 있는 액체품질모니터로서, 상기 활성 상태는 상기 액체의 품질이 미리정의된 임계치를 상회하는 것으로 판정될 때 선택되고, 상기 정지된 상태는 상기 액체의 품질이 미리정의된 임계치의 상태에 못 미치는 것으로 판정될 때 선택되는 상기 액체품질모니터를 포함하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.

이러한 특징은 결함의 조기 검출을 가능하게 하고 기판의 잘못된 노광으로 인한 시간 및 재료의 불필요한 손실을 없애준다. 상기 미리정의된 임계치는 기포검출수단에 의하여 검출된 바와 같은 기포의 크기 및/또는 개수 분포의 한계와 같은 매개변수들을 기초로 할 수 있다. 대안적으로, 상기 미리정의된 임계치는 액체내의 여타 입자들의 크기 및/또는 개수 분포의 한계와 관련될 수도 있다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 리소그래피 장치의 사용에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널(LCD), 박막자기헤드 등의 제조와 같은 여타 적용례들을 가질 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명 세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어는 각각 "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어인 동의어로 대체될 수 있음을 이해할 수 있다. 본 명세서에서 지칭되는 기판은, 예를 들어 트랙(기판에 레지스트의 층을 적용시키고 노광된 레지시트를 현상하는 툴)이나 메트롤로지(metrology) 또는 검사 툴에서 노광 전후에 처리될 수 있다. 적용가능할 경우, 본 명세서의 설명부는 상기 및 기타의 기판 처리용 툴에 적용될 수도 있다. 또한, 기판은, 예를 들어 다수층 IC를 생성시키기 위하여 1회 이상 처리될 수도 있어 본 명세서에서 사용되는 기판이라는 용어는 이미 다중 처리된 층을 포함하는 기판을 지칭할 수도 있다.

"초음파(ultrasonic)" 또는 "초음파(ultrasound)"라는 언급이 있을 때, 다른 설명이 없다면 이것은 사람이 인지할 수 있는 상한보다 큰 모든 주파수(즉, 20KHz보다 더 큰 주파수)에서의 음파와 관련된 것으로서 이해해야 한다.

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

본 명세서에서 사용되는 "패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성시키는 것과 같이 투영 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영 빔에 부여되는 패턴은 기판 타겟부의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않는다는데 유의해야 한다. 일반적으로, 투영 빔에 부여되는 패턴은 집적회로와 같은 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다.

패터닝 수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예로는 마스크, 프로그램 가능한 거울배열 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 리소그래피에서는 마스크가 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 프로그램 가능한 거울배열의 예로는 작은 거울들의 매트릭스 배열을 채용하며, 상기 거울들 각각은 개별적으로 경사져서 입사되는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키며; 이러한 방식으로 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝수단의 각 예시에 있어서, 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있고 가령 투영시스템에 대하여 패터닝수단이 원하는 위치에 있도록 할 수 있는, 예를 들어 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "레티클", "마스크"란 용어는 좀 더 일반적인 용어인 "패터닝수단"과 동의어로 생각할 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는 예를 들어, 사용되는 노광 방사선에 대하여 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절한 것으로서 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. "렌즈"라는 용어는 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 생각할 수 있다.

또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위하여 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학구성요소를 포괄할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으 로 "렌즈"라고 언급할 것이다.

리소그래피장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는:

- 방사선(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);

- 패터닝수단(MA)(예를 들어, 마스크)을 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(WT);

- 기판(W)(예를 들어, 레지스트코팅된 웨이퍼)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및

- 패터닝수단(MA)에 의하여 투영빔(PB)로 부여된 일정 패턴을 (예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는) 기판(W)의 타겟부(C)상으로 묘화하는 투영시스템(예를 들어, 반사투영렌즈)(PL)를 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과형 마스크를 채용하는) 투과형이다. 대안적으로는, (예를 들어, 상술된 바와 같은 프로그램가능한 거울 배열을 채용한) 반사형일 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 상기 방사원과 리소그래피 장치는, 예를 들어 상기 방사선소스가 엑시머 레이저인 경우 별도로 존재할 수도 있다. 이러한 경우에, 상기 방사선소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성한다고 볼 수 없으며, 방사선 빔은, 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스펜더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 방사선 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)를 거쳐간다. 여타의 경우에는, 예를 들어, 방사선 소스가 수은램프인 경우 상기 방사선 소스가 상기 장치의 통합된 일부일 수 있다. 방사선 소스(SO)와 일루미네이터(IL)는, 필요하다면 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라 칭할 수도 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 빔의 각도의 세기분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 일루미네이터 퓨필 평면에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측의 반경크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 상기 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타 다양한 구성요소들을 포함한다. 상기 일루미네이터는 필요한 균일성과 세기 분포를 갖는, 투영 빔(PB)이라 칭해지는 콘디셔닝된 방사선 빔을 그것의 단면에 제공한다.

상기 투영 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)상에 입사된 다. 마스크(MA)를 가로지른 다음 투영 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔을 포커스한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)에 의하여, 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(도 1에 명확히 도시되지는 않았음)는, 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후나 스캔하는 중에, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 위치설정수단(PM,PW)의 일부를 형성하는 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 마스크 테이블(MT)의 스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 짧은행정모듈에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1,P2)를 사용하여 정렬될 수도 있다.

도시된 장치는 다음의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 투영 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에(즉, 단일 정적노광) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 정적노광시에 묘화되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서는, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)이 동시에 스캐닝되 는 한편 투영빔에 부여된 패턴이 소정 타겟부(C)(즉, 단일 동적노광)상에 투영된다. 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영시스템(PL)의 이미지 반전특성 및 확대(축소)에 의하여 판정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시 (스캐닝되지 않는 방향에서의) 타켓부의 폭을 제한하는 한편, 스캐닝동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향에서의) 높이를 판정한다.

3. 또 다른 모드에서는, 마스크테이블(MT)이 프로그램가능한 패터닝수단을 잡아주어 기본적으로 정적인 상태로 유지되며, 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)은 움직이거나 스캐닝된다. 상기 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선소스가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝수단은 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 이어지는 방사선펄스들 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 상기 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울배열과 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 활용하는 마스크없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들을 채용할 수도 있다.

도 2, 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따르며 상술된 액체공급시스템을 도시하고 있다. 상술된 바와 같이, 제한 없이 액체의 바스 및 밀봉부재를 포함하는 본 발명의 실시예들에 따른 여타의 액체공급시스템이 채용될 수도 있다.

도 4는 본 발명에 따른 액체공급시스템(1) 및 기포저감수단(3a/3b)을 나타내고 있다. 기포저감수단(3a/3b)은 투영렌즈(3a)의 하부나 묘화 축선(3b)에 대해 외 부에 배치될 수 있다. 액체공급시스템(1)은 투영렌즈(PL)와 웨이퍼(W) 사이의 저장기(13)로 액체를 공급한다. 상기 액체는, 공기 또는 진공에서보다 상기 액체내에서 투영빔의 파장이 더 짧은 것을 의미하는 굴절지수보다 실질적으로 큰 굴절지수를 갖도록 선택되어 보다 작은 피처들이 분해될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 시스템의 개구수 및 투영빔의 파장에 의하여 투영시스템의 분해능이 결정된다는 것은 잘 알려져 있다. 또한, 상기 액체의 존재는 유효 개구수를 증가시키는 것으로 간주될 수도 있다.

상기 액체가 대기에 노출되어 있었다면, 일부 대기 가스들이 상기 액체내에 용해될 수도 있다. (어떠한 방식으로든) 유체의 교란은 관련된 액체, 가스 및 교란에 따라 매우 미세할 수도 있는 기포의 형성을 야기할 수 있다. 대략 10nm 직경 아래의 미세 기포들은 기본적인 방법을 사용해서는 검출하기가 매우 어렵지만, 그 역시 노광 방사선의 묘화 성능에 간섭을 일으켜서 이미지를 왜곡시키고 웨이퍼의 프린팅 결함을 가져온다. 또한, 기포들은 노광될 때 기판(W)상의 감광층과 같은 리소그래피 장치내의 요소들로부터의 가스방출을 통해 저장기(13)로 들어갈 수도 있다.

상기 저장기는, 투영렌즈(PL)의 마지막 요소를 둘러싸면서 아래에 위치한 밀봉부재(17)와 부분 또는 전체적으로 접경하고 있다. 상기 밀봉부재(17)는 투영렌즈(PL)의 마지막 요소 위로 조금 연장되고, 액체의 레벨은 투영렌즈(PL)의 저부 단부 위로 상승한다. 밀봉부재(17)는 상단부에서 투영시스템 또는 그것의 마지막 요소의 단차에 밀접하게 정합되거나 예를 들어 둥글게 이루어질 수도 있는 내주부를 갖는다. 저부에서, 상기 내주부는 예를 들어 직사각형이나 어떠한 형상으로 도 이루어질 수 있는 이미지 필드의 형상에 밀접하게 정합된다.

상기 밀봉부재(17)와 웨이퍼(W) 사이에는, 상기 액체내에 쉽게 용해되지 않는 유사 가스, 예를 들어 질소, 아르곤, 헬륨 등에 의하여 형성되고 밀봉부재(17)와 기판(W) 사이의 갭에 저압으로 제공되는 가스 밀봉과 같은 무접촉 밀봉(16)에 의하여 상기 액체가 저장기에 가둬질 수 있다. 선택적으로 가압된 액체를 유지시키기 위하여 밀봉부재(17)와 투영렌즈(PL) 사이에는 밀봉부재(14)에 의하여 액체가 가둬진다. 대안적으로는, 밀봉부재(14)가 생략되고 상기 액체가 중력에 의하여 가둬질 수도 있다.

기포저감수단(3)은 기포제거수단을 포함할 수 있다. 도 4는 기포제거수단의 형태를 나타내며, 상기 액체는 투영렌즈(PL) 및 기판(W)을 거쳐 연속적으로 유동하도록 만들어진다. 이러한 작용은 저장기(13)내에서 발생되는 가스로부터 기포, 예를 들어 기판(W)으로부터의 가스방출로 인해 발생되는 기포들을 제거하고 이송시키는데 특히 유효하다. 액체는 밀봉부재(17)에 부분 또는 전체적으로 형성되는 채널(23)을 통해 저장기(13)로 도입된다. 이들 채널(23)들은 가스 및/또는 액체의 유입 및 유출 포트로 이루어질 수 있는 무접촉 밀봉(16)을 공급하는 채널과 상호작동한다. 예를 들어, 액체는 가스 유출 포트에 의하여 무접촉 밀봉(16)에 가장 가까운 저장기의 영역으로부터 흡인되어 연속적인 유동을 공급하도록 배치될 수 있다.

기포저감수단(3)은 기포검출수단(4)을 포함할 수 있다. 도 5는 기포검출수단(4)의 초음파 변환기(5a/5b)의 2가지 배치를 나타내고 있다. 여기서 사용되는 검출의 원리는 초음파의 진폭이 액체내의 기포로부터의 Rayleigh 스캐터 링으로 인해 감쇠된다는 것이다. 초음파 감쇠는 기포의 크기 분포 및 개수 밀도(즉, 단위 체적 당 개수)의 함수이다. 좌측 도면에서, 초음파 변환기는 침지액체를 통과하고 저장기(저장기 13 또는 몇몇 다른 저장기, 예를 들어 묘화 축선 외부의 저장기)내의 경계부로부터 반사된 후에 동일한 변환기(5a)에 의하여 수용되는 펄스를 방출한다. 이러한 변환기(5a)의 배치는 "펄스-에코(pulse-echo)" 배치로 알려져 있다. 펄스-에코 배치는 그것이 단일의 변환기(5a)만을 필요로 하고 방출과 검출 사이의 큰 전파경로를 갖기가 비교적 용이하여 기포에 대한 감응도를 최대화 시키는데 기여하기 때문에 효과적이다. 하지만, 변칙적인 반사가 신호의 손실을 야기시키는 경우가 발생할 가능성이 있다. 또한, 추가 펄스를 방출하기 이전에 펄스가 되돌아 오기를 기다릴 필요가 있다는 점 때문에 샘플링 속도가 제한될 수도 있다. 변환기(5a)가 방출 및 수신을 동시에 수행할 수 있도록 배치시키는 것이 상기 문제를 피할 수 있다. 도 5의 우측에는 각각 어느 하나가 초음파를 방출하거나 수용하도록 할당된 2개의 변환기(5b)를 사용하는 대안적인 배치가 도시되어 있다. 여기서, 빠른 펄스 열을 방출할 수 있고, 상기 파의 펄스들은 변환기(5b)들 사이를 직접적으로 이동하기 때문에 상기 배치는 변칙적인 반사효과를 겪지 않는다.

상기 감쇠는 초음판 신호의 파장보다 훨씬 더 작은 기포들을 검출하기 위하여 주파수의 함수로서 측정된다. 이는, 광대역 변환기 및 여자(excitation)를 사용하여 수행될 수도 있다. 단일 주파수에서만 감쇠를 측정하는 것은 초음파 신호의 파장과 동일한 정도의 크기 또는 그 보다 큰 직경을 갖는 기포들에 대한 검출에 제약을 가한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기포제거수단의 추가 형태이며, 위상조정수단(8)에 의하여 서로에 대해 시프트된 위상 및 신호발생기(9)에 의하여 운전되는 2개의 초음파 변환기(5c)가 상기 변환기(5c)의 표면들 사이의 액체내에 정상파 패턴(6)를 생성하도록 배치된다. 도 6은 사인파를 간섭하도록 구성된 정상파를 나타내고 있으나, 상기 정상파는 어떠한 주기적인 형태(예를 들어 정사각파 또는 톱니)로 이루어질 수도 있다. 상부 도면은 첫번째 순간에서의 배치를, 하부 도면은 추후의 순간에서의 동일 배치를 나타낸다. 액체(예를 들어 2)내에 존재하는 기포들은 정상파(6)의 노드 영역(7) 부근에서 국부화되려는 경향이 있다. 위상조정수단(8)은 화살표(25)로 나타낸 바와 같이 2개의 초음파 변환기(5c)들 중 하나 또는 다른 하나를 향하여 노드들의 위치를 시프트시키는 작용을 한다. 트래핑된 기포(2)들은 이동 노드를 따라 해당 변환기(5c)를 향해 움직이고 따라서 액체 저장기의 에지로 이송된다. 도 6에서, 상기 움직임은 좌측에 화살표(26)로 표기되고 샘플로 트래핑된 기포(2)의 변위는 2개의 연속하는 시간에 트래핑된 기포(2)의 중앙을 통과하는 변위된 수직방향의 점선으로 표기된다. 일단 특정 농도의 기포들이 변환기(5c) 부근에 축적되면, 상기 영역내의 액체가 그와 함께 기포를 운반하면서, 저장기로부터 고립되고 제거될 수 있다.

기포제거수단은 참조를 위해 본 명세서에서 채용한 유럽특허출원 제03253694.8호에 개시된 바와 같이, 또는 (캐비테이션 및 기포와 벽과의 충돌을 야기하여 작은 입자들이 상기 벽으로부터 떨어져 나와 액체를 오염시킬 수 있는) 종래 초음파의 단점들 중 일부가 해결된 메가소닉 파(대략 1MHz)로서 알려진 보다 높은 주파수의 파를 사용하는 유사한 원리를 기반으로 하는 초음파를 사용하여 작동될 수 있다. 대안으로서, 기포 캐비테이션의 가능성 및 범위를 줄이기 위하여 낮은 추파수의 초음파를 이용하는 경우에도 초음파 에너지가 제어될 수 있다. 또한, 초음파는 보다 신속하고 더욱 쉽게 제거될 수 있는 큰 기포들내에 작은 기포들이 합쳐지도록 하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상술된 유럽특허출원에 기술된 것들과 헬륨과 같은 낮은 용해도의 가스를 이용하여 상기 액체를 정화시키거나 진공과 조합한 멤브레인을 사용하는 것 등의 여타 기포저감수단들 또한 실행가능하다. 멤브레인들은 마이크로일렉트로닉, 제약 및 동력 적용례와 같은 분야에서 액체로부터 가스를 제거하는데 이미 사용되고 있다. 상개 액체는 준다공성(semiporous) 멤브레인 배관 다발을 통해 펌핑된다. 멤브레인의 포어들은 액체가 그들을 통과할 수는 없으나 가스들은 제거될 수 있도록 크기가 정해지고 재료가 선택된다. 따라서, 상기 액체에서 기체가 제거된다. 이 프로세스는 배관의 외측에 낮은 압력을 인가함으로써 가속화될 수 있다. 이러한 목적을 위해서는 미국 노스 캐롤라이나 샬럿의 Clegard 주식회사의 부서인 Membrana-Charlotte로부터 구입가능한 Liqui-Cel^(TM) Membrane Contractors가 적합하다.

낮은 용해도의 가스를 이용한 정화는 왕복 펌프 헤드에 공기 기포가 트래핑되는 것을 방지하기 위하여 높은 성능의 크로마토그래피에 적용되는 공지된 기술이다. 낮은 용해도의 가스가 액체를 통해 정화될 때, 그것은 이산화탄소 및 산소와 같은 다른 가스들을 방출시킨다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기포제거수단의 탈기체장치(10)를 나타내고 있다. 상기 탈기체장치(10)는 기체가 제거될 액체를 포함하는 고립챔버(11)를 포함한다. 탈기체장치(10)는 고립챔버(11)로부터 가스들을 추출하여 결국에는 그 내부가 저압상태를 이루도록 배치되는 펌프(12)를 더 포함한다. 최소 압력은, 예를 들어 실온의 물에 대해 대략 23 mbar 정도에서 끓는 것을 방지하기 위하여 사용되는 액체의 포화증기압보다 크게 선택되는 것이 바람직하다. 일단, 저감된 압력하에서는, 상기 액체내에 용해된 가스들이 용액을 떠나고 펌프(12)에 의해 펌핑되어 나간다. 액체의 온도를 높이면 상기 프로세스를 촉진시킬 수 있다. 예를 들어, 40에서 50℃ 사이에서의 작용은 탈기체 속도를 통상적으로 대략 10배 증가시킨다. 탈기체 프로세스가 완료되면, 즉, 액체로부터 추출되는 더 이상의 용해된 가스가 없다면, 고립챔버(11)는 상기 액체 위에 배치되는 폐쇄도어(15)에 의하여 고립될 수 있다. 상기 액체는 그것이 사용을 위해 저장기(13)내로 이송될 때까지 대기로부터 고립된 채 유지된다. 상기 액체는 진공이나 질소, 아르곤 또는 헬륨과 같은 액체내로 쉽게 용해되지 않는 가스하에서 유지될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기의 압력을 상회하도록 저장기 액체를 가압하는 작용을 하는 액체가압장치(22)를 나타내고 있다. 높은 압력은 기포의 크기를 최소화시키고 기포가 액체내로 용해될 수 있도록 하는 효과를 갖는다. 도 8에 도시된 장치는 피스톤(19) 및 보어(21)로 이루어진다. 피스톤을 보어안으로 밀어넣으면 액체가 가압된다. 그것의 하단부에는, 밸브(18)가 제공되어 상기 액체가 예를 들어 액체공급시스템(1)안으로 이송되도록 한다. 모니터링의 목적으로, 안전 블로우-오프 밸브를 포함할 수도 있는 압력게이지(20)가 제공된다.

기포저감수단(3)은 도 4에 도시된 바와 같이 저장기(13) 안쪽과 저장기(13) 외측 모두에 요소들을 포함할 수도 있다(도 4의 3a 및 3b를 각각 참조). 노광 공간(13)의 외측에 요소들을 구비할 때의 장점은 이용가능한 공간의 양이나 진동 및 열 손실의 허용가능한 레벨과 같은 공학적 고려사항들이 충분히 완화된다는 점이다. 이러한 사실은 프로세싱 요소들을 보다 저렴하게 디자인할 수 있도로 할 뿐만 아니라 벌크 프로세싱에 대한 가능성을 열어준다. 상기 벌크 프로세싱은 단일 스테이션이 다수의 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 액체를 준비하도록 하거나, 액체의 연속적인 스루풋이 존재하는 시스템 또는 액체가 기본적으로 빈번하게 바뀌는 시스템에서 사용하기 위한 많은 양의 콘디셔닝된 액체를 제공하도록 할 수 있다.

저장기(13)내에 배치되는 기포저감수단(3)은 가스방출 등으로부터 저장기(13)내에서 불가피하게 발생되는 기포들을 처리하는데 특히 효과적이다.

액체의 조성은 물보다 작은 표면장력을 갖도록 선택될 수도 있다. 이는, 특히 기포들이 이미지에 손상을 가하거나 제거 방법에 장애를 주는 경향이 있는 경우 상기 기포들이 기판에 들러붙으려는 경향을 줄여준다. 이는, 작은 표면장력을 갖는 순수 액체를 선택하거나 계면활성제와 같이 그것의 표면장력을 줄여주는 액체에 소정 성분을 첨가함으로써 달성될 수 있다.

기판(W)의 표면에 부착되는 기포들은 그들이 투영장치의 초점 부근에 있기 때문에 특히 손상정도가 크다. 따라서, 이미지가 회절로 인해 심각하게 왜곡될 여 지가 있다. 본 발명의 일 실시예는 상기 기포, 보다 일반적으로는 침지액체내의 어떠한 경계면에 부착되는 기포들을 제거하는 수단을 제공한다. 도 9는 이러한 하나의 실시예를 예시하고 있으며, 이 경우에 기판(W)으로부터 기포들을 제거하려는 쪽을 향하고 있다. 여기서, 2개의 전극(27a,27b)이 기판(W)과 투영시스템(PL)의 마지막 요소 사이의 영역에 배치되고 각각 동력소스(28)의 터미널에 연결된다. 대안적으로, 기존 장치의 부품들이 전극으로 활용될 수도 있다. 예를 들어, 기판(W)은 27a와 같은 제2의 전극과 캐비테이션으로 하나의 전극을 형성할 수도 있다. 활성화될 경우, 이러한 배치는 타겟 경계부에 밀접한 액체 영역을 확장하는 투영렌즈(PL)의 축선과 실질적으로 평행한 균일 전기장을 생성시킨다. 기포들은 주변 액체의 상수와는 상이한 유전상수를 가지기 때문에 상기 기포 주변 영역에서 전기장 라인을 왜곡시킨다. 기포들이 기판(W)과 같은 경계부와 근접해 있을 경우, 상기 전기장 라인은 기포가 해당 표면으로부터 먼 쪽을 향하는 힘을 받아 상기 기포가 변형되고 결국에는 상기 표면으로부터 떨어져 나가 액체의 벌크속으로 들어가는 방식으로 왜곡될 수도 있다. 도 9의 배경에서는, 기포위에 위치한 액체로 인하여 상기 기체상에 가해지는 압력 및 표면장력과 같은 인자로부터 발생되는 여타 반대되는 힘들을 극복할 수 있도록 전기장의 크기가 정해질 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 전극 27a와 27b간의 전위 차가 100볼트 DC이다. 하지만, 교류 전압 소스 또는 교류 및 직류 전압 소스의 조합이 사용될 수도 있다. 결정적인 매개변수는 전기장의 강도로서, 이것은 전극들 사이의 틈(separation) 및 전위차의 크기에 따른다. 또한, 불균일하고 상이하게 배향된 필드들 또한 효과적일 수 있다. 이 방법은 기판(W)의 표면 이 공수적이거나 상기 기포를 변형시키고 상기 표면으로부터 그것을 단절시키는 것과 관련된 큰 에너지 배리어가 존재하는 경우에도 적용가능하다. 이는, 더 이상 그것을 친수성 코팅재로 코팅함으로써 기판(W)의 표면을 특수하게 처리할 필요가 없다는 것을 의미한다.

디자인에 있어서의 여러 고려사항들이 감안될 필요가 있다. 액체의 전도율은 주의를 요하여 제어될 필요가 있다. 특히, 이것은 전기장의 생성을 어렵게 하기 때문에 너무 높아서는 안된다. 예를 들어, 개략적으로 0.8 내지 18.2MOhm*cm의 저항율을 갖는 물이 사용될 수 있다. 또한, 전기분해 및 수반되는 재료부의 고장을 방지하기 위하여 재료부(29)를 고립시킴으로써 전극(27a,27b)이 고장으로부터 보호되는 것이 바람직하다. 전극의 전도율 및/또는 유전율 자체는 침지액체와 비교하여 높아야 한다. 이것의 한가지 결과는 컨덕터 재료내에서 감지될 수 있을 정도의 전위의 강하가 없도록 하여 전극들 사이에 균일한 필드가 생성되는 것을 도울 수 있다.

전기적 힘 또한 액체내에 흩어져 있는 고체 입자와 기포들간의 접착을 야기할 수도 있다는 것이 발견되었다. 액체내의 기포들은 그들의 표면에 기포의 표면과 액체 몸체내의 완전 해리된 이온 농도간의 전위차를 발생시키는 동전기(또는 제타) 전위를 갖는다. 이것 또한 작은 입자들에 적용된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 침지장치의 1이상의 대상물에 전위를 인가하는데 전원 또는 전압공급부(V)(또는 전하, 전압, 전기장 또는 전위차 발생기 또는 공급부)가 사용될 수도 있다. 작동의 원리는, 척력(repulsion)이 필요할 경우 액체 의 완전 해리된 이온 농도와 대상물간에, 상기 액체 몸체내의 완전 해리된 이온 농도와 기포 표면간의 전위차와 동일한 극성으로 이루어진 전위차가 발생된다는 것이다. 대상물과 기포간에 인력이 요구된다면, 전위차는 동일한 극성을 가져야 한다. 이러한 방식으로 침지액체와 접촉하는 대상물(전극)을 향하여 또는 대상물로부터 멀어지는 기포상에 힘들이 발생될 수 있다.

도 10에는, 몇개의 상이한 대상물이 그들에 인가되는 전하 또는 전위를 갖는다. 이 실시예는 단 하나의 상기 대상물 및 어떠한 대상물의 조합들과 작용하거나, 또한 실제로는 예시되지 않은 것들에 대한 여타 대상물들이 사용되거나 대안적으로 사용될 수도 있다.

193nm의 투영빔의 파장에서 침지액체로서 사용하기 위한 가장 가능성 있는 후보인 순수에서, ㎛ 기포의 표면 전위는 -50mV 정도인 것이 발견되어 왔다. 상기 전위는 침지액체의 기포의 크기나 유형에 따라 변화할 수 있다. 하지만, 본 명세서에서 설명된 것과 동일한 원리들이 여타 침지액체 및 기포 크기에 사용될 수 있으며, 본 발명은 상기한 것들에 전적으로 적용가능하다. 상기 전위의 효과를 변화시키기 위하여 침지액체에 첨가제들이 부가될 수도 있다. CaCl₂ 또는 NaCl은 상기 목적을 위한 적절한 후보 첨가물이다.

도 10에는, 전위 또는 전압 또는 전하가 인가될 수 있는 6개의 상이한 대상물들이 예시되어 있다. 상기 대상물은 침지액체와 접촉해 있는 것이 바람직하다. 그러나 원칙적으로는 이것이 반드시 필요한 것은 아니다. 이들 중 하나는 기포 표 면의 전위와 동일한 전위의 극성으로 하전되는 것이 바람직한 기판(W)이다. 이러한 방식으로, 기포들은 투영된 이미지상에서의 그들의 영향이 최소화되도록 기판(w)으로부터 떨어진 향하는 그들상의 힘을 직접 갖는다. 기판(W)상의 음전위와 조합하거나 그 차제로, 투영시스템의 마지막 요소 또는 상기 투영시스템(PL)의 마지막 요소에 근접한 대상물(50)은 기포 표면의 전위에 대해 반대 극성의 전위로 하전될 수 있다. 이는, 투영시스템의 마지막 요소를 향하며 이에 의해 기판으로부터 멀어지는 기포들을 끌어당기는 효과를 가진다. 투영시스템(PL)의 마지막 요소에 근접한 대상물(50)(전극)의 형상은 어떠한 형상도 가능하다. 그것은 투영빔(PB)이 전극(50)의 중심을 통과하도록 환형이거나 플레이트와 같은 형상일 수 있다.

대안적으로, 그들에 인가되는 전압을 갖거나 하전될 대상물들은 밀봉부재(17)의 표면에 부착될 수 있다. 도 10에서, 이들 대상물들은 밀봉부재(17)의 내측면에 부착된다. 예시된 바와 같이, 2개의 전극(52,54)들은 배리어부재의 대향하는 측면상에 각각 존재하고 대향하는 전위에 대해 하전된다. 이러한 방식으로, 기포들이 침지액체 유출부의 방향으로 대상물들 중 하나 또는 다른 것에 대해 끌어당겨질 수 있다. 대안적으로, 하나의 대상물 또는 복수의 대상물들은 기포 표면의 전위의 극성과 상이한 극성을 갖는 전위에 대해 하전되는 (침지액체와 접촉하는) 밀봉부재(17)의 내측면 주위에 제공될 수도 있다. 이러한 방식으로, 기판(W)과 투영시스템(PL)의 마지막 요소 사이의 공간(36)에 있는 침지액체내의 기포들이 장치의 광학축선으로부터 끌려나감으로써 실질적으로 기포에 의한 장애가 없는 기판(W)으로의 투영빔(PB)의 경로를 남긴다.

본 발명을 사용하기 위한 또 다른 장소는 액체공급시스템에서 기판(W)과 투영시스템(PL)의 마지막 요소 사이 공간(36)의 상류이다. 이 경우에는, 침지액체가 도관(56)을 따라 하우징(58)을 통과하므로, 그들이 상기 공간(36)의 전기장 상류에서 적용되지 않는 경우에서보다 기판(W)으로부터 더욱 먼 공간(36)에 침지액체가 있을 경우, 반대로 하전되고 대향되는 플레이트들(62,64)은 기포를 이동시키는데 효과적인 기포상의 힘을 발생시킨다. 높은 농도의 기포들을 갖는 침지액체, 즉 전극(64) 부근의 침지액체까지도 제거될 수 있고 공간(36)으로 공급되지 않는다. 제거된 액체는 액체공급시스템에서 재순환되기 이전에 기포제거 프로세스를 이행하게 된다.

상기한 모든 예시들에 있어서, 전압발생기(V)에 의하여 인가되는 전압이 높아질 수록, 기포상의 힘들은 커진다. 상기 대상물상의 전위가 그다지 높지가 않아서 침지액체의 해리를 야기하더라도 본 발명이 유효할 수 있는 기포상의 힘을 제공하기에는 충분히 높아야 한다. 주로 물로 이루어진 침지액체에 대하여, 본 실시예에 따른 대상물에 인가되는 통상적인 전위차는 5mV 내지 5V, 바람직하게는 10mV 내지 500mV이다. 전위의 적용으로 인한 5mV/mm 내지 500mV/mm의 전기장이 바람직하다.

도 11은 침지액체상의 불필요한 영향없이 충분히 개선된 기포제거율의 잇점을 얻는 기포제거수단의 실시예를 예시하고 있다. 상기 개선된 제거율은 가열에 의하여 침지액체내의 기포의 크기를 증대시킴으로써 달성된다. 상기 증가된 기포의 크기는 기포제거의 대부분의 방법들에 대해 그들이 보다 잘 응답하도록 한다. 이것 은, 기포 자체내의 가스와만 커플링되고 침지액체 자체와는 커플링되지 않는 방사선을 생성하는 마이크로웨이브 방사선 소스(30)의 사용을 통해 온도에 민감한 구성요소를 둘러싸거나 침지액체내의 불리한 가열의 영향없이 달성된다. 침지액체의 개략적 확대도를 나타내고 있는 도 11a는 상기 프로세스가 어떻게 운용되는지를 예시하고 있다. 마이크로웨이브 광자(32)는 온도 T1에서 예시용 기포(31a)에 의하여 흡수된 다음 온도 T2에서 보다 큰 기포(31b)가 되도록 가열된다. 일단 기포의 온도가 주변 침지액체의 온도보다 높게 상승하면, 불가피하게 각 기포의 중간 부근에 있는 침지액체의 온도가 어느 정도 상승하게 된다. 하지만, 조합된 기포의 열용량 및 침지액체의 열전도성은 침지액체의 가열이 허용가능한 한도내에서 유지될 수 있도록 충분히 작아질 가능성이 있다. 일반적으로, 마이크로웨이브 방사선의 주파수 성분들은 기포내에 존재하는 종의 여자 모드나 공진 주파수와 합치되도록 선택된다. 관심의 대상이 되는 많은 경우와 관련하여, 기포를 형성하는 가스의 큰 부분은 질소 및 산소일 것이고, 이 경우 이들 분자들의 공진 모드는 마이크로웨이브 주파수가 사용되도록 한다.

도 12는 기포제거수단의 대안실시예를 예시하고 있다. 여기서, 입자입력장치(33)는 그들 표면으로 기포들을 끌어당기는 침지액체입자들내로 도입된다. 상기 입자들은 자연적인 분산이나 의도적인 교반에 의하여 침지액체와 혼합될 수 있다. 상기 입자들은 기포의 농도에 따라 결정되는 주기동안 침지액체에 잔류한다. 예를 들어, 기포의 농도가 매우 높다면, 상기 입자들은 신속하게 포화될 것이고 비교적 짧은 시간후에 새롭게 할 필요가 있다. 반면 기포의 농도가 낮다면, 상기 입자들은 훨씬 더 긴 시간동안 활성적으로 유지될 수 있다. 일단 입자의 활성도, 또는 대안적으로는 기포의 농도가 특정한 임계치 레벨 아래로 떨어지면, 상기 입자들은, 예를 들어 입자 필터를 포함할 수도 있는 입자제거장치(34)에 의하여 액체로부터 제거될 수 있다. 도 11의 실시예에 따르면, 입자입력장치(33) 및 입자제거장치(34)는 화살표(37,38)로 표기된 회로를 통해 영역(36)을 통하여 침지액체를 순환시키는 채널(23)에 커플링된다. 해당 회로는 화살표 38에 의하여 나타낸 바와 같이 폐쇄될 수도 있고, 화살표 37로 나타낸 바와 같이 주요부(main) 또는 여타 물 공급부로의 유입부 및 유출부를 포함할 수도 있다. 사용되는 입자들은 입자재순환장치(35)에서 처리되어 상기 입자로부터 가스 기포를 제거할 수 있다. 탈기체 프로세스는 예를 들어 입자들을 포함하는 용액을 펌핑하거나 입자들 자체를 직접적으로 펌핑함으로써 달성될 수 있다. 그 다음, 청정 입자들은 그들이 다시 기포를 트래핑하는데 효과적으로 작용할 입자입력장치(33)를 통해 침지액체로 재도입될 수 있다.

상기 입자들은, 예를 들어 그들의 표면에너지를 낮추기 위하여 기포들이 표면에 부착되게 하는 표면 특성을 갖도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 가능한 한 큰 표면적을 갖도록 상기 입자들을 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 기포들이 입자의 내부안의 표면에 부착될 수 있도록 다공성 입자를 사용함으로써 달성될 수도 있다. 일반적으로, 이러한 파라미터는 입자의 크기, 개수 분포 및 다공성을 제어함으로써 변화될 수 있다. 보다 미세한 포어들이 가장 큰 여분의 표면적을 제공할 수는 있다하나 그들은 유사한 정도의 크기로 되어 있거나 상기 포어들과 비교하여 큰 기포들을 제외하기 때문에 포어의 크기에 있어 균형을 이룰 필요가 있 다(또한 상기 포어들은 상기 기포들에 의해 차폐될 수도 있다). 예를 들어, 실리카, 제올라이트, 알루미나, 활성탄 또는 탄소 분자체(carbon molecular sieve) 등의 많은 상이한 입자들의 조합물이 사용될 수 있다. 소정의 폴리머 조합물 또한 사용될 수 있다. 입자의 크기는 (표면적과 비교하여) 덜 중요한 인자이며, 통상적인 크기의 범위는 5 내지 1000㎛의 직경으로 되어 있다.

도 12에서, 입자입력장치(33) 및 입자제거장치(34) 둘 모두는 영역 36의 외측에 배치된다. 하지만, 이들 구성요소는 상기 영역 안에서 직접적으로 입자들을 첨가 및 제거하도록 배치될 수 있다.

액체내로 입자를 가져가는 대안적인 방법은 탈기체되지 않은 액체와 비교하여 비정기적으로 초음파의 교반을 이용하는 것이다. 기포들의 캐비테이션으로 인해, 입자들은 액체로 노출되는 고체 표면으로부터 해제된다.

도 13은 마스크(MA)와 기판(W) 사이의 리소그래피 투영장치 단면의 개략도를 나타내고 있다. 상기 도는 기포검출수단 또는 검출시스템이 광 소스(39)와 디텍터(40) 사이에서 광을 전파시키도록 배치되는 본 발명의 몇몇 가능 실시예를 나타낸다. (기포검출시스템의 경우에) 기포들의 존재 또는 (검출시스템의 경우에) 입자들의 존재는 액체내의 기포 또는 입자들로부터 스캐터링되는 광에 의하여 야기되는 디텍터(40)에 도달하는 광의 세기의 증가 및 감소를 통해 조성된다. 도 13은 광선을 침지액체내로 지향시키기 위하여 광섬유(41)를 통해 배치되는 광 소스(39)를 갖는 가능한 하나의 배치를 나타낸다. 광은 액체를 통해 전파되고 기포 또는 입자들인 존재한다면 그들로부터 스캐터링될 수 있다. 예를 들어, 스캐터링된 광선을 위한 경로는 투영렌즈시스템을 통한 디텍터(40)로의 전파를 나타내는 화살표 42로 나타나 있다. 파장은 포토레지스트가 광에 민감하지 않도록 선택되는 것이 바람직하다. 도 14 및 15는 상기 광이 침지액체내로 어떻게 공급되는지를 나타내는 기판 영역의 확대도이다. 도 14에서, 광섬유(41)는 밀봉부재(17)를 통해 공급되며 직접적으로 또는 여러 반사 후에 상기 영역(36)안으로 그것의 길을 만든다. 도 15는 기판(W)과 밀봉부재(17) 사이에 광이 도입되는 대안의 배치를 나타낸다. 도 14 및 15에서, 광은 단일방향으로부터 들어가고 수평방향으로 상기 영역(36)을 가로지르는 것으로 (화살표 43a 및 43b로) 나타나 있다. 하지만, 광은 어떠한 방향에서도 액체안으로 공급될 수 있으며, 기판(W) 및/또는 투영시스템(PL)의 마지막 요소의 1이상의 반사를 포함하는 경로를 포함하여 이루어지는 다양한 경로를 취할 수 있다. 도 13 내지 15에 예시된 실시예에 따르면, 광 디텍터에서 검출되는 신호의 강도는, 스캐터링의 전체적인 증가로 인해 액체내의 기포 또는 입자들의 농도가 증가하기 때문에 광 디텍터에서 검출되는 신호의 강도는 증가할 것이다. 하지만, 광 소스(39) 및 디텍터(40)는, 증가된 스캐터링이 디텍터(40)에 도달되는 신호 강도의 감소를 가져오도록 배치될 수 있다. 추가적인 변형례로서, 광섬유(41)은 조명 소스 및 디텍터 둘 모두에 연결될 수 있고, 기포 또는 입자들의 존재는 광섬유(41)내로 다시 반사되는 광의 양의 변화에 의하여 검출된다.

일반적으로 광 산란계로서 설명될 수도 있는 도 13 내지 15에 예시된 배치는 침지액체내의 기포 또는 입자들의 농도의 연속적이고 비간섭적인(non-disruptive) 모니터링을 가능하게 하는 장점을 갖는다. 도 16은 광 비교측정기(light comparator:44)와 상호작용하는 디텍터(40) 및 광 소스(39)에 의하여 상기 장치가 어떻게 실현되는지를 개략적으로 나타내고 있다. 광 비교측정기(44)는 광 소스(39)에 의하여 방출되는 광과 디텍터(40)에 도달하는 신호 레벨을 비교하고, 소스 및 디텍터의 배치에 따라 침지액체내에 존재하는 기포 또는 입자들의 분포에 대한 정보를 판정한다.

광 비교측정기(44)는 적절하게 프로그래밍된 컴퓨터에 의하여 실현될 수 있는 액체 품질 모니터(45)와 상호작용할 수 있다. 상기 액체 품질 모니터(45)는 액체가 항상 적정 수준의 청정도를 유지하여 이미지의 기판(W)에 씌여지는 이미지의 품질이 최소 임계 레벨 아래로 떨어지지 않도록 배치될 수 있다. 상기 액체 품질 모니터(45)는 기포 또는 입자들의 농도 외에도 액체의 화학적 조성과 같은 여타 인자들을 고려할 수 있다. 또한, 액체 품질 모니터(45)는, 침지액체의 상태가 미리정의된 매개변수를 벗어나 떨어질 경우 시스템이 활성상태로부터 정지된 상태로 차단되도록 하거나 다른 적절한 작동이 취해지도록 하는 경보시스템(46)에 커플링될 수 있다. 이는 액체내의 문제들에 대한 조기의 반응이 교정작업이 바로 취해지도록 하고 저품질의 침지액체에 의하여 야기되는 표준이하의 노광과 관련된 재료 및 시간의 손실을 최소화시킨다.

리소그래피 시스템의 묘화성능은 렌즈(PL)의 저부상의 오염에 의하여 (예를 들어 표유광(stray light)를 일으키는) 부정적인 영향을 받게될 수 있다. 이러한 오염은, 예를 들어 주로 SiO₂와 같은 산화물이나 레지스트 화학제로부터 발생되는 염의 형성을 포함할 수도 있다. 상기 오염은 기계적 또는 화학적으로 저감시킬 수 있으나, 그 절차들은 고비용의 멈춤 및 서비스 인시(man hour)와 연루되고 항시 완전 유효하지는 않으며 렌즈에 대한 손상의 위험이 있다. 상술된 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 침지액체로부터 기포들을 검출 또는 제거하기 위하여 1이상의 초음파 변환기가 제공된다. 또한, 이들 장치는 기판 또는 웨이퍼 척(W) 및 투영렌즈(PL)의 마지막 요소로부터의 오염을 제거하도록 배향 및 구성될 수 있다. 도 17은 초음파 변환기(47)가 밀봉부재(17)상에 배치되고 기판(W)과 투영렌즈(PL)의 마지막 요소 사이의 액체와 직접적으로 커플링될 수 있는 하나의 가능 실시예를 나타내고 있다. 세정시 렌즈의 위치가 스스로 변경되는 위험을 최소화하기 위하여, 변환기(47)는 밀봉부재(17)로부터, 또는 밀봉부재(17)와 적어도 댐핑된(damped) 연결로 기계적으로 고립될 수 있다. 예를 들어, 변환기(47)는 밀봉부재(17)의 윗쪽이 아니라 그 부근에 배치될 수도 있다. 대안적으로, 렌즈(PL)로의 상기 장치의 연결은 높은 주파수가 생성되는 경우 기계적으로 해제될 수도 있다. 렌즈 또는 웨이퍼 척의 세정의 관계에서, 침지액체와 공진하는 초음파들을 생성하는 여러 다양한 고 주파수 생성기가 사용될 수도 있다. 실제에 있어서, 초음파 렌즈 및 웨이퍼 척의 세정작용은 자동적으로 이행될 수도 있고 오염율에 따라 사이클로 진행되거나 진행되지 않도록 배치될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 상술된 것과는 달리 실행될 수도 있다. 상기 설명은 본 발명의 제한하려 의도된 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 기판과 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간을 충전시키는 액체를 갖는 장치의 묘화 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (23)

1. 리소그래피 투영장치에 있어서,

   - 방사선 빔을 제공하도록 배치된 조명시스템;

   - 방사선 빔의 단면에 소정의 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 제공할 수 있는 패터닝장치를 지지하도록 구성된 지지구조체;

   - 기판을 유지시키도록 구성된 기판테이블;

   - 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하도록 배치된 투영시스템;

   - 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간을 일부 또는 전체적으로 충전시키도록 구성된 액체공급시스템을 포함하고,

   - 상기 액체공급시스템이 기포저감수단을 포함하며 상기 기포저감수단은 기포검출수단을 포함하고,

   - 상기 기포검출수단은 1이상의 초음파 변환기를 포함하고, 상기 액체내의 초음파의 감쇠가 상기 변환기에 의하여 측정되어 상기 액체내에 존재하는 기포에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 변환기는 주파수의 함수로서 초음파의 감쇠를 측정하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 기포저감수단은 기포제거수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 기포제거수단은 탈기체장치를 포함하고, 상기 탈기체장치는 고립챔버를 포함하며,

   상기 고립챔버내의 액체 상부의 공간은 대기 압력 아래의 압력으로 유지되어 이미 용해된 가스들이 용액으로부터 나와 펌핑되어 나가는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 기포제거수단은 상기 기판 및 상기 투영시스템의 마지막 요소에 걸쳐 액체의 연속적인 유동을 제공하여 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 상기 공간으로부터 상기 액체내의 기포를 이송시키는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
7. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 기포저감수단은 액체가압장치를 포함하여 대기 압력을 상회하도록 상기 액체를 가압함으로써 상기 기포의 크기를 최소화하고 기포가 형성된 가스가 상기 액체내에 용해되도록 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
8. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 액체의 조성은 물보다 작은 표면장력을 갖도록 선택되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
9. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 기포저감수단은 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 상기 공간으로 이송되기 이전에 상기 액체를 처리하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 처리된 액체는 밀봉된 컨테이너내에서 유지되고, 상기 밀봉된 컨테이너내의 잉여의 공간은 질소가스, 아르곤가스, 헬륨가스 또는 진공 중 1이상으로 충전되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
11. 제1항 또는 제3항에 있어서,

    초음파 변환기는 펄스-에코(pulse-echo) 구조로 배치되고, 상기 변환기는 초음파를 전달하고 반사후에 상기 액체를 통한 경로를 따른 전파동안 감쇠된 초음파를 수용하는 둘 모두의 작용을 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
12. 제1항 또는 제3항에 있어서,

    상기 기포저감수단은 공간적으로 분리된 2개의 초음파 변환기를 포함하고, 제1변환기는 초음파를 전달하고, 제2변환기는 상기 2개의 변환기 사이의 상기 액체를 통한 경로를 따른 전파동안 감쇠된 초음파를 수용하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
13. 제4항에 있어서,

    상기 기포제거수단은 노드 영역(nodal)내에 기포를 트래핑하는 상기 액체내에 초음파의 정상파 패턴을 생성하도록 배치된 공간적으로 분리된 2개의 초음파 변환기를 포함하고, 상기 기포제거수단은 상기 변환기와 연결된 위상조정수단의 사용을 통해 상기 기포를 변위시키도록 배치되며, 상기 위상조정수단은 노드 영역 및 그 내부에 트래핑된 기포의 공간적 시프트를 야기하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
14. 제4항에 있어서,

    상기 기포제거수단은 전기장을 상기 액체에 인가하는 전기장 생성기를 포함하고, 상기 전기장은 상기 액체에 부착된 기체를 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
15. 제4항에 있어서,

    상기 기포제거수단은 온도 및 그에 따른 특정 조성으로된 기포들의 크기를 선택적으로 제어하는 선택형 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 선택형 가열기는 마이크로웨이브 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
17. 제4항에 있어서,

    상기 기포제거수단은 상기 액체내로 입자들을 유입시키는 입자입력장치 및 상기 액체로부터 상기 입자들을 제거하는 입자제거장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 입자들은 기포들이 표면에 들러붙도록 하는 특징을 갖는 상기 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
19. 제1항 또는 제3항에 있어서,

    상기 기포검출수단은 광 소스, 광 디텍터 및 광 비교측정기를 포함하고, 상기 광 소스 및 상기 광 디텍터는 상기 소스에 의하여 방출되는 광이 상기 액체의 일부를 통하여 상기 소스와 상기 디텍터 사이에서 전파되도록 배치되고, 상기 비교측정기는 상기 액체의 일부를 통한 전파후에 상기 디텍터에 도달하는 상기 방출된 광의 비의 변화를 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
20. 삭제
21. 제19항에 있어서,

    상기 기포검출수단은 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 상기 액체내의 입자들을 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
22. 디바이스 제조방법에 있어서,

    - 부분 또는 전체적으로 방사선 감응재의 층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

    - 조명시스템을 사용하여 방사선 빔을 제공하는 단계;

    - 패터닝장치를 사용하여 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여함으로써 패터닝된 방사선 빔을 제공하는 단계;

    - 상기 패터닝된 방사선 빔을 방사선 감응재의 타겟부상으로 투영하는 단계;

    - 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간을 부분 또는 전체적으로 액체로 충전시키도록 구성된 액체공급시스템을 제공하는 단계;

    - 상기 액체공급시스템내의 기포를 검출 및 저감시키는 단계; 및

    - 상기 검출단계에서는 1 이상의 초음파 변환기를 이용하여, 상기 액체내의 초음파의 감쇠가 상기 초음파 변환기에 의하여 측정되어 상기 액체내에 존재하는 기포에 대한 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
23. 리소그래피 투영장치에 있어서,

    - 방사선 빔을 제공하도록 배치된 조명시스템;

    - 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 제공할 수 있는 패터닝장치를 지지하도록 구성된 지지구조체;

    - 기판을 유지시키도록 구성된 기판테이블;

    - 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하도록 배치된 투영시스템; 및

    - 상기 기판과 상기 투영시스템의 마지막 요소 사이의 공간을 부분 또는 전체적으로 액체로 충전시키도록 구성된 액체공급시스템을 포함하고,

    - 상기 액체공급시스템이 기포저감수단을 포함하며 상기 기포저감수단은 기포검출수단을 포함하고, 상기 기포검출수단은 1이상의 초음파 변환기를 포함하고, 상기 액체내의 초음파의 감쇠가 상기 변환기에 의하여 측정되어 상기 액체내에 존재하는 기포에 대한 정보를 획득하며,

    - 상기 투영장치의 작동상태를 활성 상태와 정지된 상태 사이에서 전환시키킬 수 있는 액체품질모니터로서, 상기 활성 상태는 상기 액체의 품질이 미리정의된 임계치를 상회하는 것으로 판정될 때 선택되고, 상기 정지된 상태는 상기 액체의 품질이 미리정의된 임계치의 상태에 못 미치는 것으로 판정될 때 선택되는 상기 액체품질모니터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.

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