KR100696734B1

KR100696734B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR100696734B1
Application number: KR1020050056663A
Authority: KR
Inventors: 야거 피터 빌렘 헤어만 데; 쳉-쿤 귀; 피터 스핏; 에두아르트 회버리히츠
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-03-20
Also published as: US20070109510A1; EP1612607A3; JP2006018286A; US20060001847A1; TW200611084A; CN1725109A; US7158208B2; CN100524034C; SG118419A1; KR20060048651A; TWI311692B; US7684009B2; EP1612607A2; JP4384087B2

Abstract

본 발명은, 조명시스템이 방사선 투영빔을 공급하고, 패터닝시스템이 상기 빔의 단면에 패턴을 부여하며, 투영시스템이 상기 패터닝된 빔을 기판테이블상에서 지지되는 기판의 타겟부상으로 투영하는 리소그래피 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 투영시스템은, 렌즈 어레이내의 각각의 렌즈들이 패터닝된 빔의 각각의 부분을 상기 기판상에 포커싱하도록, 상기 기판으로부터 소정 간격에 배치되는 렌즈 어레이를 포함한다. 변위시스템은 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 상대적인 변위를 일으킨다. 입자검출기는, 렌즈 어레이와 기판간의 상대적인 변위의 결과로서 렌즈 어레이에 접근하고 있는 기판상의 입자들을 검출하도록 위치된다. 자유 작동 거리 제어시스템은, 상대적인 변위가 상기 검출된 입자가 렌즈 어레이를 지나도록 할 때 상기 렌즈 어레이가 상기 기판으로부터 이격되도록, 상기 검출기에 의한 입자의 검출에 반응하여 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 간격을 증가시키도록 구성된다. 따라서, 예를 들어 기판 표면상에서 옮겨다니는 입자들에 의한 결과로 생기 렌즈 어레이에 대한 손상이 회피될 수 있다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 명세서에 포함되고, 그 일부를 형성하고 있는 첨부 도면들은 본 발명을 예시하며, 나아가, 설명부와 함께 본 발명의 원리들을 설명하고, 당업자들이 본 발명을 이용 및 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.

도 1은, 본 발명이 적용될 수 있는 형태의 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸 도;

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라 노광될 기판에 인접한 렌즈들의 어레이를 포함하는, 도 1에 예시된 일반적 형태의 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸 도;

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2에 나타낸 렌즈 어레이 중 3개의 렌즈를 개략적으로 예시한 도;

도 4 및 5 각각은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 광학 엔진들의 어레이로서 그 각각이 도 2에 예시된 장치의 특징들을 갖는 상기 광학 엔진들의 어레이의 평면도 및 측면도;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4에 도시된 구성요소들을 보다 상세히 나타낸 도;

도 7 및 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 6에 나타낸 장치에서 큰 입자의 검출 상황에서의 렌즈 어레이의 변위를 예시한 도;

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 렌즈 변위를 제어하는데 사용되는 입자검출기를 보다 상세히 나타낸 도;

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 그들 사이에 상대적으로 큰 자유 작동 거리로 배치되는 렌즈 어레이와 기판을 예시한 도;

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 10의 렌즈 어레이와 기판 사이의 펠리클의 도입에 대해 예시한 도이다.

이하, 상기 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 설명할 것이다. 상기 도면들에서, 같은 참조부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수도 있다.

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC), 평판 디스플레이 및 여타 미세 구조체 관련 디바이스들의 제조시에 사용될 수 있다. 종래 리소그래피 장치에서, 대안적으로는 마스크 또는 레티클이라 지칭되는 패터닝수단이 IC(또는 여타 디바이스)의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성시키는데 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방 사선감응재(레지스트) 층을 가지는 기판(예를 들어, 실리콘웨이퍼 또는 유리판)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 묘화(imaging)될 수 있다. 패터닝수단은, 마스크 대신에 회로 패턴을 생성하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함할 수도 있다.

일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 전체패턴을 한번에 타겟부상에 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 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.

패터닝된 빔은 일련의 렌즈 구성요소들을 포함하는 투영시스템에 의하여 기판의 타겟부상으로 투영된다. 일 구성에서, 렌즈들의 어레이(렌즈 어레이라고도 지칭됨)는 기판과 인접하게 위치되고, 상기 렌즈들의 어레이의 각 렌즈들은 상기 패터닝된 빔의 각개의 부분을 단일 조명 "도트(dot)"로서 기판상에 포커싱하도록 구성된다. 이 구성은 통상 마이크로렌즈 어레이 또는 MLA 시스템이라 지칭된다. 렌즈 어레이에 의하여 투영되는 도트들의 패턴이 기판에 걸쳐 스캐닝될 수 있도록, 마이크로렌즈 어레이와 기판 사이에 상대적인 변위가 요구된다. 반드시 그런 것은 아니지만, 일반적으로, 이것은 기판을 정적(static) 렌즈 어레이 아래에 배치함으로써 달성된다.

패턴에서 표현될 수 있는 피처의 최소 치수인, 마이크로렌즈 어레이에 의하 여 투영되는 패턴의 분해능(resolution)은 패터닝된 빔의 파장에 비례하고, 렌즈 시스템의 개구수(numerical aperture:NA)에 반비례한다. 상기 최소 치수는 일반적으로 임계치수(CD)라 칭하며, 통상적으로 1 내지 2 ㎛의 범위내에 있거나 그보다 작을 수도 있다.

MLA 시스템에서, 개구수는 렌즈 어레이의 각 렌즈들에 의하여 기판상으로 포커싱되는 방사선에 의해 기판에 대응되는(subtended) 각도의 함수(function)이다. 상기 대응되는 각도는 "개구각(opening angle)"이라 칭해지기도 한다. 따라서, (가령, 통상적으로 0.06 내지 0.25 범위내의) 주어진 개구수에 대하여, 렌즈 어레이의 각 렌즈들의 요구되는 최소 직경은, 렌즈 어레이가 패터닝된 빔을 투영하는 기판과 렌즈 어레이 사이의 간격의 함수이다. 상기 간격은, 일반적으로 "자유 작동 거리(free working distance)"라 칭해진다. 상기 자유 작동 거리가 클 수록, 렌즈 어레이의 각 렌즈의 직경이 크며, 따라서, 상기 어레이의 렌즈들의 최소 피치가 크다. 보다 높은 개구수를 얻는데에는, 보다 큰 렌즈들(및 그에 따른 보다 큰 피치)나 보다 작은 자유 작동 거리, 또는 그 둘의 조합을 필요로 한다.

통상적으로, 렌즈 어레이와 기판간의 자유 작동 거리는 수백 ㎛로, 예를 들면 200 내지 800 ㎛의 범위내에 있다. MLA에서는, 127×127mm²의 면적(예를 들어, 200mm 기판의 유효면적)에 256×256 내지 1024×1024 렌즈들의 어레이를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 크기가 주어질 때, 상기 어레이내의 최대 가능 렌즈 피치는, 통상적으로 124 ㎛(127mm/1024) 내지 496 ㎛(127mm/256)의 범위내에 있다.

보다 큰 분해능들을 얻기 위해서는, 상대적으로 작은 자유 작동 거리로 운전하는 것이 바람직하다. MLA에서는, 설계된 자유 작동 거리에서 실제 어레이/기판 간격을 유지하기 위하여, 렌즈 어레이가 기판을 향하여 그리고 그로부터 멀어지도록 변위가능할 수도 있다. 정상적인 상황(normal circumstance)에서는, 렌즈 어레이와 기판 사이에서 발생되는 잠재적인 손상 접촉(damaging contact)의 위험이 거의 존재하지 않는다.

평판 디스플레이 기술 환경에서, 기판은 대형, 예를 들어 2 입방미터 정도의 대형 유리 패널(glass panel)일 수 있으며, 700㎛ 정도로 얇은 것이 일반적이다. 이러한 대형의 얇은 패널들에 의하면, 더브리(debris), 예를 들어 유리 입자들 또는 여타 재료들이 기판상에 존재할 실제적 위험이 존재한다. 예를 들어, 기판이 리소그래피 장치에서 노광되기에 앞서 레지스트로 코팅되었다면, 기판으로부터 이러한 오염물들 모두를 세정하기가 어려울 수 있다. 기판과 렌즈 어레이 사이의 자유 작동 거리보다 큰 입자가 기판상에 존재한다면, 그것은 기판이 렌즈 어레이 아래에서 나아갈 때 렌즈 어레이와 접촉할 것이고, 결과적으로 기판에 손상을 가함으로써, 상기 손상된 기판을 폐기해야 할 수도 있다. 보다 가능성이 높은 상황은, 이러한 입자의 충돌이 어레이의 렌즈들에 대해 스크래치나 여타 손상을 가하기 쉽다는 것이다. 이것의 결과는 렌즈 어레이의 교체를 필요로 하게 되며, 이는 시간 소모적이며 고비용의 유지보수를 유발시킨다.

따라서, 렌즈 어레이의, 오염물에 의한 손상을 제거 또는 실질적으로 저감시 키는 리소그래피 시스템 및 방법이 요구된다.

본 발명의 일 실시예는, 방사선 투영빔을 공급하는 조명시스템, 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝시스템, 기판을 지지하는 기판테이블, 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 제공한다. 상기 투영시스템은, 어레이내의 각 렌즈들이 패터닝된 빔의 각각의 부분을 기판상에 포커싱하도록, 상기 기판으로부터 소정의 간격에 배치되는 렌즈들의 어레이를 포함한다. 또한, 리소그래피 장치는, 렌즈 어레이와 기판간의 상대적인 변위를 야기시키는 변위시스템, 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 상대적인 변위의 결과로서 상기 렌즈 어레이에 접근하고 있는 기판상의 입자들을 검출하도록 위치되는 입자검출기(particle detector), 및 자유 작동 거리 제어시스템을 포함한다. 상기 자유 작동 거리 제어시스템은 상기 검출기에 의한 입자의 검출에 반응하여 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 간격을 증가시킴으로써, 상대적인 변위가 상기 검출된 입자가 렌즈 어레이를 지나도록 할 때 상기 렌즈 어레이가 상기 기판으로부터 멀어지게 움직이도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예는, 기판테이블상에 기판을 제공하는 단계, 조명시스템을 사용하여 방사선 투영빔을 제공하는 단계, 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및 상기 패터닝된 빔을 렌즈들의 어레이를 통해 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함하는 리소그래피 디바이스 제조방법을 제공한다. 어레이내의 각 렌즈들이 패터닝된 빔의 각각의 부분을 기판상에 포커싱하도록, 상기 렌즈들의 어레이는 상기 기판으로부터 소정의 간격에 배치된다. 상기 렌즈 어레이와 기판 사이에 상대적인 변위가 야기되면, 상기 렌즈 어레이와 기판간의 상대적인 변위의 결과로서 상기 렌즈 어레이에 접근하고 있는 기판상의 입자들이 입자검출기에 의해 검출된다. 상기 상대적인 변위가 상기 검출된 입자들이 상기 렌즈 어레이를 지나도록 하므로, 상기 렌즈 어레이에 있어 검출된 입자의 세정도가 향상되도록, 상기 렌즈 어레이와 기판 사이의 간격은 입자의 검출에 반응하여 증가된다.

이들 실시예에서는, 입자가 검출될 때 유해한 경로로부터 렌즈 어레이를 상승시켜 렌즈 어레이의 손상을 회피한다.

일 실시예에서는, 렌즈 어레이가, 어레이/기판 간격을 증가시키기 위해 일 유닛으로 변위되는 광학 엔진의 일부이거나, 단지 광학 엔진의 어레이만이 변위될 수도 있다. 일 예시에서는, 검출된 입자와 상대적 변위의 방향으로 정렬되는 엔진만이 이동되어 렌즈 어레이/기판 간격을 증가시키도록, 2이상의 개별 광학 엔진들이 독립적으로 제어될 수도 있다.

일 실시예에서는, 렌즈 어레이와 기판 사이에 펠리클(pellicle)이 배치되어, 렌즈 어레이에 대한 손상의 위험 및 그것의 오염을 저감시킬 수 있다.

일 실시예에서는, 검출기 상류에 공기세정디바이스(cleaning device)가 배치되어, 변위가능한 입자를 세정해 기판으로부터 제거할 수 있다.

일 실시예에서는, 예를 들어 마스크나 레티클, 또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 사용하여, 적절한 방식으로 패터닝된 빔이 생성될 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시예들, 특징들 및 장점들과 본 발명의 다양한 실시예 들의 구조 및 작동에 대해서는 첨부 도면을 참보하여 보다 상세히 후술될 것이다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 리소그래피장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 박막 자기 헤드의 제조 등과 같은 여타의 응용례를 가질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전 또는 후에, 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 여러번 처리된 층들을 이미 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.

본 명세서에서 채택되는 "개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이"라는 용어는, 원하는 패턴이 기판의 타겟부내에 형성될 수 있도록 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는데 사용될 수 있는 모든 수단을 칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 본 명세서에서 "광 밸브(light valve)" 및 "공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)" 용어로도 사용될 수 있다. 이러한 패터닝 수단의 예시로는 다음과 같은 것들이 제공된다.

프로그램가능한 거울 어레이는 점탄성 제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면(matrix-addressable surface)을 포함할 수 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, 예를 들어 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 공간 필터를 사용하면, 반사된 빔 중으로부터 비회절광이 필터링됨으로써 회절광만이 그를 떠나 기판에 도달하도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다.

대안례로서, 필터는 회절광을 필터링하여, 비회절광이 그를 떠나 기판에 도달하도록 할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 회절 광학 MEMS(micro electrical mechanical system) 디바이스의 어레이가, 위와 대응되는 방식으로 사용될 수도 있다. 각각의 회절 광학 MEMS 디바이스는, 입사광을 회절광으로서 반사시키는 격자(grating)를 형성하도록 서로에 대해 변형(deform)될 수 있는 복수의 반사 리본(reflective ribbon)들로 구성된다.

추가 대안실시예에는, 적절히 국부화된 전기장을 가하거나 압전 작동 수단(piezoelectric actuation means)을 채용하여 축선을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용한 프로그램가능한 거울 어레이가 포함될 수 있다. 마찬가지로, 상기 거울들은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울들은 입사되는 방사선 빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사시킬 것이다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어 드레서블 거울들의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적절한 전자 수단을 사용하여 수행될 수 있다.

상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 1이상의 프로그램가능한 거울 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 거울 어레이에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국 특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 이들은 본 명세서에 인용 참조되고 있다.

프로그램가능한 LCD 어레이 또한 사용될 수 있다. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 인용 참조되는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다.

예를 들어, 피처들의 프리-바이어싱(pre-biasing), 광 근접성 보정 피처들, 위상 변화 기술 및 다중 노광 기술들이 사용되는 경우, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 "디스플레이된" 패턴은 기판의 또는 기판상의 소정 층으로 최종적으로 전사(transfer)된 패턴과 실질적으로 상이할 수도 있음을 이해하여야 한다. 이와 유사하게, 기판상에 최종적으로 생성된 패턴은 어느 한 순간에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 형성된 패턴과 일치하지 않을 수도 있다. 이는 기판의 각 부분상에 형성된 최종 패턴이 주어진 시간 주기 또는 주어진 노광 횟수에 따라 만들어진 구성의 경우일 수 있으며, 그 동안에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및/또는 기판의 상대 위치가 변경된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에서 기술된 리소그래피 장치는 DNA 칩들, MEMS, MOEMS, 집적 광학시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 박막 자기 헤드 등의 제조 등과 같은 여타의 응용례를 가짐을 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)선, 및 (예를 들어, 파장이 5-20㎚범위에 있는) 극자외(EUV)선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.

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 "투영시스 템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있다.

또한, 조명시스템은 방사선의 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.

리소그래피 장치는 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.

또한, 리소그래피장치는, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 기판을 침지시키는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피장치에서, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이의 다른 공간들에 적용될 수도 있다. 침지 기술(immersion technique)은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.

또한, 상기 장치에는, (예를 들어, 기판에 화학약품을 선택적으로 적용하거나 기판의 표면 구조를 선택적으로 수정하기 위하여) 유체와 기판의 조사된 부분들간의 상호작용을 가능하게 하는 유체 처리 셀이 제공될 수도 있다.

리소그래피 투영장치

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치(100)를 개략적으 로 도시한다. 상기 장치(100)는 적어도 방사선시스템(102), 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104), 대물테이블(106)(예를 들어, 기판테이블), 및 투영시스템("렌즈")(108)을 포함한다.

방사선시스템(102)은 방사선(예를 들어 UV 방사선)의 투영빔(110)을 공급하는데 사용될 수 있으며, 특히 이 경우에는 방사선 소스(112)를 포함할 수도 있다.

개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)(예를 들어, 프로그램가능한 거울 어레이)는 투영빔(110)에 패턴을 적용시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 위치는 투영시스템(108)에 대해 고정될 수 있다. 하지만, 대안적인 구성에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 투영시스템(108)에 대해 그것을 정확히 위치시키는 위치설정 디바이스(도시 안됨)에 연결될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 (예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 반사형 어레이를 가지는) 반사형으로 구성된다.

대물테이블(106)에는 기판(114)(예를 들어, 레지스트-코팅된 실리콘 웨이퍼 또는 유리 기판)을 잡아주는 기판홀더(상세히 도시되지는 않음)가 제공될 수 있으며, 대물테이블(106)은 투영시스템(108)에 대해 기판(114)을 정확히 위치시키는 위치설정 디바이스(116)에 연결될 수 있다.

투영시스템(108)(예를 들어, 거울 시스템 또는 쿼츠 및/또는 CaF₂ 물질로 만들어진 렌즈 요소를 포함하는 쿼츠 및/또는 CaF₂렌즈 시스템 또는 카타디옵트릭 시 스템)은 기판(114)의 타겟부(120)(예를 들어, 1이상의 다이)상에 빔 스플리터(beam splitter; 118)로부터 수용된 패터닝된 빔을 투영하기 위해 사용될 수 있다. 투영시스템(108)은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 이미지를 기판(114)상에 투영시킬 수도 있다. 대안적으로, 상기 투영시스템(108)은, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 요소들이 셔터들로서 기능하는 2차 소스(secondary source)들의 이미지들을 투영시킬 수도 있다. 또한, 투영시스템(108)은, 2차 소스들을 형성하고 기판(114)상에 마이크로스폿(microspot)들을 투영시키기 위해, 마이크로 렌즈 어레이(MLA)를 포함할 수도 있다.

소스(112)(예를 들어, 엑시머 레이저)는 방사선의 빔(122)을 생성할 수 있다. 상기 빔(122)은, 예를 들어 빔 익스팬더(126)와 같이, 곧 바로 또는 컨디셔닝 디바이스(126)를 지난 후에, 조명시스템(일루미네이터)(124)로 공급된다. 일루미네이터(124)는 상기 빔(122)내의 세기분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정장치(128)를 포함할 수 있다. 또한, 일루미네이터(124)는 일반적으로 인티그레이터(130) 및 콘덴서(132)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 것이다. 이 방식으로, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상에 입사되는 투영빔(110)은 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 가진다.

도 1과 관련하여, 상기 소스(112)는 (예를 들어, 상기 소스(112)가 흔히 수은 램프인 경우에서처럼) 리소그래피 투영장치(100)의 하우징내에 놓일 것이다. 대안실시예에서, 상기 소스(112)는 리소그래피 투영장치(100)로부터 멀리 떨어져 있을 수도 있다. 이 경우, 방사선 빔(122)은 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 상기 장치(100)안으로 지향될 수도 있다. 후자의 시나리오는 흔히 상기 소스(112)가 엑시머 레이저인 경우이다. 본 발명의 범위내에는 이 두 시나리오가 모두 고려되어 있음을 이해하여야 할 것이다.

이어서, 상기 빔(110)은 빔 스플리터(118)를 이용하여 지향된 후에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)를 거친다(intercept). 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)에 의하여 반사되면, 상기 빔(110)은 투영시스템(108)을 통과하여 기판(114)의 타겟부(C)(120)상에 상기 빔(110)을 포커싱한다.

위치설정 디바이스(116){및 빔 스플리터(140)를 통해 간섭계 빔(138)을 수용하는 베이스 플레이트(base plate;136)상의 선택적 간섭계 측정 디바이스(134)}의 도움으로, 기판테이블(106)은, 상기 빔(110)의 경로내에 상이한 타겟부(120)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 사용된다면, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)용 위치설정 디바이스는, 예를 들어 스캔 중에 상기 빔(110)의 경로에 대해 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 위치를 정확히 보정하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(106)의 이동은, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현되며, 이는 도 1에 명확히 도시되어 있지는 않다. 또한, 유사한 시스템이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)를 위치시키는데 사용될 수도 있다. 요구되는 상대 이동을 제공하도록 대물테이블(106) 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)가 고정된 위치를 가지는 동안, 투영빔(110)이 대안적으로/추가 적으로, 이동될 수 있음을 이해할 것이다.

상기 실시예의 또 다른 구성에서는, 기판테이블(106)이 고정될 수도 있으며, 기판(114)이 상기 기판테이블(106)상에서 이동할 수 있다. 이것이 행해지면, 기판테이블(106)에는 평탄한 최상면상에 다수의 개구부들이 제공되며, 상기 개구부들을 통해 가스가 공급되어, 기판(114)을 지지할 수 있는 가스 쿠션(gas cushion)을 제공한다. 통상적으로, 이를 공기 베어링 구성(air bearing arrangement)이라 칭한다. 기판(114)은 상기 빔(110)의 경로에 대해 상기 기판(114)을 정확히 위치시킬 수 있는 1이상의 액추에이터(도시 안됨)를 이용하여 기판테이블(106)상에서 이동된다. 대안적으로, 상기 기판(114)은 상기 개구부들을 통해 가스를 선택적으로 공급 및 차단시킴으로써 기판테이블(106)상에서 이동될 수도 있다.

본 명세서에는 기판상의 레지스트를 노광하는 본 발명에 따른 리소그래피 장치(100)가 서술되었으나, 본 발명은 이러한 용도로 제한되지 않으며 상기 장치(100)는 레지스트없는 리소그래피(resistless lithography)에서 사용하기 위한 패터닝된 투영빔(110)을 투영하는데 사용될 수도 있음을 이해해야 한다.

기술된 장치(100)는 다음의 바람직한 4가지 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드: 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상의 전체 패턴은 한번에{즉, 단일 "섬광(flash)"} 타겟부(120)상에 투영된다. 기판테이블(106)은 상이한 타겟부(120)가 패터닝된 투영빔(110)에 의해 조사(irradiate)되도록 상이한 위치에 대해 x 및/또는 y 방향으로 이동된다.

2. 스캔 모드: 주어진 타겟부(120)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는다는 것 을 제외하고는 본질적으로 스텝 모드와 동일하다. 대신에, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 v의 속도로 주어진 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 패터닝된 투영빔(110)이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)에 걸쳐 스캐닝하도록 이루어진다. 이와 함께, 기판테이블(106)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동되며, 여기서 M은 투영시스템(108)의 배율이다. 이 방식으로, 비교적 큰 타겟부(120)가 분해능이 저하되지 않고 노광될 수 있다.

3. 펄스모드: 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 기본적으로 정지상태로 유지되며 전체 패턴은 펄스 방사선 시스템(102)을 사용하여 기판(114)의 타겟부(120)상에 투영된다. 기판테이블(106)은 패터닝된 투영빔(110)이 기판(114)을 가로질러 라인을 스캐닝할 수 있도록 기본적으로 일정한 속도로 이동된다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상의 패턴은 방사선시스템(102)의 펄스들 사이에서 필요에 따라 업데이트되고, 후속하는 타겟부(120)가 기판상의 요구되는 장소에서 노광되도록 펄스들이 시간조정된다(timed). 따라서, 패터닝된 투영빔(110)은 기판(114)의 스트립(strip)에 전체(complete) 패턴을 노광시키도록 기판(114)을 가로질러 스캔할 수 있다. 상기 프로세스는 한 라인씩 전체 기판(114)이 노광될 때까지 반복된다.

4. 연속스캔모드: 실질적으로 일정한 방사선시스템(102)이 사용되고, 패터닝된 투영빔(110)이 기판(114)을 가로질러 스캔하고 그를 노광시킴에 따라 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상의 패턴이 업데이트되는 것을 제외하고는 본 질적적으로 펄스모드와 동일하다.

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

도 1에 나타낸 실시예에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 프로그램가능한 거울 어레이이다. 프로그램가능한 거울 어레이(104)는, 각각이 축선을 중심으로 개별적으로 틸팅(tilt)될 수 있는, 아주 작은(tiny) 거울들의 매트릭스 구성을 포함한다. 틸트의 정도는, 각각의 거울의 상태를 한정한다. 거울들은, 요소에 결함이 없는 경우 제어기로부터의 적절한 제어 신호에 의하여 제어가능하다. 각각의 비-결함 요소(non-defective element)는, 일련의 상태들 중 어느 하나를 채택하도록 제어가능하여, 투영되는 방사선 패턴에서 그것의 대응 픽셀의 세기를 조정한다.

일 예시에서, 일련의 상태들은: (a) 거울에 의해 반사되는 방사선이 그것의 대응 픽셀의 세기 분포에 최소의 기여도(contribution), 또는 심지어 0의 기여도를 제공하는 블랙 상태; (b) 상기 반사되는 방사선이 최대 기여도를 제공하는 최대 화이트 상태; 및 (c) 상기 반사되는 방사선이 중간 기여도들을 제공하는 복수의 상태들을 포함한다. 상기 상태들은, 정상 빔 패터닝/프린팅에 사용되는 정상 세트 및 결함 요소들의 영향들을 보상하는데 사용되는 보상 세트로 나누어진다. 정상 세트는 블랙 상태 및 제1그룹의 중간 상태들을 포함한다. 이 제1그룹은 그레이 상태로 기술되며, 그들은 최소 블랙값으로부터 특정 정상 최대치까지의 대응 픽셀 세기에, 점진적으로 증가하는 기여도들을 제공하도록 선택가능하다. 보상 세트는, 즉 최대 화이트 상태와 함께 중간 상태들의 나머지 제2그룹을 포함한다. 이 중간 상태들의 제2그룹은 화이트 상태들로 기술되며, 그들은 최대 화이트 상태에 대응되는 실제 최대치까지 점진적으로 증가하는, 정상 최대치보다 큰 기여도를 제공하도록 선택가능하다. 상기 중간 상태들의 제2그룹은 화이트 상태들로 기술되고 있으나, 이는, 정상 노광 단계와 보상 노광 단계들간의 구분이 용이하도록 단순화시킨 것임을 이해해야 한다. 대안적으로 전체 복수의 상태들은, 그레이-스케일 프린팅이 가능하도록 선택가능한, 블랙과 화이트 사이의 그레이 상태들의 시퀀스로 기술될 수도 있다.

렌즈 어레이를 포함하는 리소그래피 장치의 예시

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 노광될 기판에 인접한 렌즈들의 어레이를 포함하는, 도 1에 예시된 일반적 형태의 리소그래피 장치를 개략적으로 나타내고 있다. 상기 리소그래피 장치는 콘트라스트 디바이스(contrast device;1)를 포함한다. 콘트라스트 디바이스(1)의 하류측 표면은 요소들의 2차원 어레이(2)를 지지한다. 일 예시에서, 어레이(2)내 요소 각각의 각도 위치는 선택적으로 제어된다. 빔 스플리터(beam splitter;3)는 콘트라스트 디바이스(1)의 아래에 위치된다. 조명 소스(4)는 방사선 빔(5)을 빔 스플리터(3)를 향해 지향시킨다. 방사선 빔(5)은 콘트라스트 디바이스(1)의 하부측 표면상에 반사된다. 콘트라스트 디바이스(1)의 어레이(2)내 요소들 중 하나는 빔(5)의 일부를 빔 스플리터(3), 및 렌즈들(6,7,8)로 형성되는 투영 광학기를 통해 다시 반사시키는 것으로 도시되어 있다. 최하부 렌즈(8)는 필드 렌즈로, 마이크로렌즈 어레이(9)를 향해 지향되는 실질적 텔레센트릭 빔(substantially telecentric beam)을 생성시킨다. 마이크로렌즈 어레이(9)는 작은 렌즈들의 2차원 어레이를 포함하며, 그 각각은 그 위로 입사되는 광이 기판(10)의 상부 표면상에 포커싱되도록 배치된다. 따라서, 마이크로렌즈 어레이(9)에 대해 광을 반사시키는 거울로서 작용하는 콘트라스트 디바이스(1)의 어레이(2)내 요소들 각각에 대하여, 마이크로렌즈 어레이(9)의 렌즈들 각각이 조명되고, 광의 각각의 스폿은 마이크로렌즈 어레이(9)의 상기 렌즈들에 의해 기판(10)의 상부 표면상으로 투영된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2에 도시된 렌즈 어레이 중 3개의 렌즈들을 개략적으로 예시한 것이다. 상기 도는 또한, 도 2에 예시된 장치에서 기판(10)에 대한 렌즈 어레이(9)의 배치(disposition)를 나타내고 있다. 도 3은 렌즈 어레이(9) 중 일 행(row)의 단지 3개의 렌즈만을 도시하고 있으나, 상기 렌즈 어레이(9)는 개별 렌즈들의 복수의 행 및 열들을 포함할 것이라는 점을 이해해야 한다. 이 예시에서, 화살표(11)로 나타낸 바와 같이 인접한 렌즈들간의 피치는 대략 100㎛이고, 화살표(12)로 나타낸 바와 같이 인접한 렌즈들간의 간격은 대략 20㎛이며, 화살표(13)로 나타낸 바와 같이 기판(10)으로부터의 렌즈 어레이(9)의 렌즈들의 자유 작동 거리는 대략 260㎛일 수 있다. 이들 범위들은 단지 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 범위내에는 여타의 범위들이 고려될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예시된 바와 같이, 기판(10)에 대한 위치에서의 렌즈들에 의하면, 방사선(14)의 입사 빔은 기판(10) 표면상의 3개의 스폿(15,16,17)내로 포커싱된다. 기판(1) 표면상에 원하는 패턴을 노광시키기 위해서는, 어레이(9)와 기판(10)간에 상대적인 움직임이 생성되어야 한다. 일 예시에서, 상기 움직임은 어레이(9) 아래의 기판(10)의 변위를 통하여 달성된다.

도 4 및 5는, 각각 평면도와 측면도로서, 그 각각이 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2에 예시된 장치의 특징들을 갖는 광학 엔진들의 어레이를 나타내고 있다. 도 4 및 5의 장치는 일련의 광학 엔진들 아래에서 대형 기판을 변위시키는데 사용될 수 있으며, 그 각각은 도 3에 도시된 렌즈 어레이(9)와 같은 렌즈 어레이를 포함한다. 도 4 및 5에 도시된 장치에서, 기판(10)은 제1정적테이블(18)로부터 제2중심정적테이블(19)을 가로질러, 제3정적테이블(20)상으로 변위된다. 일 예시에서, 기판(10)은, 예를 들어, 평판 디스플레이 디바이스를 형성하는데 적합한 대략 2.15m×1.85m의 대형 유리 패널일 수 있다. 중앙 테이블(19) 위에는, 그 각각이 단순한 정사각형으로 표현된(도 4 참조), 일련의 12개의 개별 광학 엔진(23)들을 지지하는 광학 엔진 프레임(22) 및 테이블(19)에 대한 기판(10)의 위치를 검출하는데 사용되는 센서들(도시 안됨)을 지지하는 메트롤로지 프레임(21)이 배치된다. 제1테이블(18) 위에는 공기세정디바이스(24) 및 입자검출기(25)가 장착된다. 공기세정디바이스(24)는, 입자검출기(25)의 상류에 기판(10)과 입자검출기(25)간의 상대적인 움직임의 방향으로 배치된다. 따라서, 공기세정디바이스(24)에 의해 제거되지 않는 입자들만이 입자검출기(25)에 의해 검출된다.

도 4 및 5에 예시된 바와 같이, 3개의 개별 테이블들(18,19,20)은 단일 테이블로 교체될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이와 유사하게, 도 4 및 5에는 12개의 광학 엔진(23)들이 도시되어 있으나, 이것은 예시에 지나지 않으며 상이한 개수의 엔진(23)들이 제공될 수 있다.

일 예시에서, 광학 엔진(23)들 각각은 도 2에 예시된 것과 같은 유닛에 대응된다. 따라서, 각각의 광학 엔진(23)은 그 자체의 마이크로렌즈 어레이(9)를 포함한다. 일 예시에서, 각 광학 엔진(23)의 포커스, 정렬 및 배율(magnification)은 개별적으로 조정될 수 있다. 기판(10)의 전체 폭은 12개의 광학 엔진(23)들 아래에서 단일 패스로 노광되며, 인접한 엔진들의 노광 트랙들은 기판(10)상에 요구되는 패턴을 생성시키기 위해 필요에 따라 오버래핑된다.

일 예시에서, 공기세정디바이스(24)는 기판(10)을 가로지르도록 그리고 광학 엔진(23)들로부터 이격되도록 공기의 커튼(curtain)을 지향시킨다. 이는, 헐거운(loose) 오염물들은 제거하겠지만, 예를 들어 기판(10)상에 증착되는 레지스트의 층(도시 안됨)내에 낀(embbeded) 입자(도시 안됨)는 제거하지 못할 것이다. 일 예시에서는, 상기 엔진의 마이크로렌즈 어레이(9)와 기반(underlying) 기판(10) 사이의 자유 작동 거리를 조정하여 상기 입자들을 보상하기 위하여 각각의 광학 엔진(23)이 개별적으로 제어될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른, 도 4에 도시된 구성요소들을 보다 상세히 나타낸 것이다. 도 6은, 입자검출기(25) 아래를 지나는 기판(10), 메트롤로지 프레임(21) 및 광학 엔진(23)들 중 12개의 어레이를 개략적으로 나타내고 있다. 도 6에서 스폿(26)으로 나타낸 바와 같이 입자가 검출되고, 상기 입자의 크기가 기판(10)의 운동방향으로 상기 입자와 정렬되는 광학 엔진(23)과 기판(10)간의 자유 작동 거리보다 크다면, 각각의 광학 엔진(23)이 윗쪽으로 상승하여 자유 작동 거리를 증가시킴으로써, 상기 입자가, 렌즈 어레이(9)에 대한 어떠한 손상도 야기하지 않고 각각의 광학 엔진(23)의 렌즈 어레이(9) 아래를 지날 수 있도록 한다.

도 7 및 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 6에 도시된 장치에서 큰 입자가 검출되는 상황에서의 렌즈 어레이(9)의 변위를 예시하고 있다. 도 7 및 8은 소정 작동 방식을 예시하고 있다.

도 7에서는, 입자(27)가 충분히 작아야 렌즈 어레이(9) 밑을 지날 수 있다. 이는, 렌즈 어레이(9)와 기판(10)간의 간격이 사전설정된 자유 작동 거리인 경우 발생된다. 상기 사전설정된 자유 작동 거리에서, 렌즈 어레이(9)내의 각각의 렌즈들은 조명빔(14)의 각 부분을 기판(10) 표면상에 포커싱한다.

이와는 대조적으로, 도 8에 예시된 경우에서는, 기판(10)상에 존재하는 입자(28)가 매우 커서, 정상적인 자유 작동 거리가 유지되는 경우에는 렌즈 어레이(9)와 기판(10) 사이에 상기 입자가 트래핑(trapped) 된다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이(9)가 기판(10)으로부터 상방향으로 이격되어, 입자(28)가 어레이(9) 밑을 안전한 방식으로 지날 수 있도록 한다. 일 예시에서, 렌즈 어레이(9)를 포함하는 전체 광학 엔진(23)은 상방향으로 대략 2000 내지 5000㎛ 만큼 상승될 것이다. 또 다른 예시에서는, 도 8에 개략적으로 예시된 바와 같이, 렌즈 어레이(9)만이 투영시스템의 인접 렌즈(8)들을 향해 상향 이동될 수 있다. 일단 마이크로렌즈 어레이(9)가 그것의 정상 위치로부터 도 8에 표현된 위치로 상향 이동되면, 마이크로렌즈 어레이(9)는 더 이상 원하는 패턴을 형성시키기 위해 요구되는 것처럼 기판(10) 표면상에 광을 포커싱하지는 못한다는 것을 이해해야 한다. 이 는, 처리되는 기판(10)에서의 결과가 허용가능한 품질을 갖추지 못하여 생산성의 손실을 가져오기 쉽다. 하지만, 생산성의 손실은, 마이크로렌즈 어레이(9)에 대한 손상의 위험과 비교하면 받아들일 만한데, 이는 상기 손상이 고비용이며 시간 소모적인 수리 작업을 필요로 하기 때문이다. 기판(10)이, 예를 들어 4, 6 또는 9개의 평판 디스플레이 디바이스들을 생성하기 위해 처리되고 있다면, 상기 디바이스들 중 하나와 관련된 기판(10) 영역상의 단일 입자는 상기 하나의 디바이스의 손실만을 초래하며, 여타 디바이스들에 대해서는 정상적인 처리가 계속될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 렌즈 변위를 제어하는데 사용되는 입자검출기를 보다 상세히 예시하고 있다. 이 실시예에서는, 도 7 및 8을 참조하여 기술된 바와 같이, 장치의 작동과 관련하여 필요에 따른 입자들의 검출에 대한 일 접근법의 원리가 예시되어 있다. 이 실시예에서는, (예를 들어, 표면의 결함이나 입자들이 존재하지 않는) 정상적인 상황에서, 레이저 빔(29)이 화살표(30)로 나타낸 방향으로 반사되도록, 상기 레이저 빔(29)이 기판(10)을 향해 비스듬한 각도로 지향된다. 입자가 기판(10)의 표면상에 존재한다면, 화살표(31)로 나타낸 바와 같이 광이 입자로부터 산란(scatter)될 것이다. 산란된 광은 카메라(32)에 의해 검출될 것이다. 산란되는 광의 세기는 입자의 크기의 함수이다. 따라서, 카메라(32)의 출력은, 렌즈 어레이(9)에 대한 기판(10)의 변위의 결과로서 입자가 이송되고 있는 각 광학 엔진(23)의 마이크로렌즈 어레이 렌즈(9)의 상방향으로의 이동을 제어하는데 사용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 그들 사이에 상대적으로 큰 자유 작동 거리을 갖도록 배치되는 렌즈 어레이(9) 및 기판(10)을 예시하고 있다. 도 10은, 화살표(11)로 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이(9)의 피치를 예를 들어 대략 320㎛까지 증가시킴으로써 정상적인 자유 작동 거리가 증가되는 구조를 나타내고 있다. 도 10에서, 기판(10)은 마이크로렌즈 어레이(9)로부터, 화살표(33)로 나타낸 자유 작동 거리만큼 이격되어 있으며, 상기 자유 작동 거리는 예를 들어 800㎛ 정도일 수 있다. 이러한 자유 작동 거리에 의하면, 도시된 입자와 같은 상대적으로 큰 입자들은 렌즈 어레이(9) 밑을 안전하게 지날 수 있지만, 입자가 렌즈 어레이(9) 아래를 지나기에 너무 큰 것으로 검출되는 경우에는 렌즈 어레이(9)를 상승시킬 필요가 있을 것이다. 따라서, 도 10에 예시된 바와 같이, 상대적으로 큰 자유 작동 거리는, 도 7에 예시된 경우와 비교하여 렌즈 어레이(9)가 상승되어야만 하는 횟수를 줄여주어, 생산성의 손실을 저감시켜 준다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 10의 렌즈 어레이(9)와 기판(10) 사이에 펠리클(35)을 도입하는 것에 대해 예시하고 있다. 자유 작동 거리는, 화살표(34)로 나타낸 바와 같이 예를 들어 800㎛ 정도로 상대적으로 크다. 펠리클(35)은 특정 응용례에 따라 어떠한 크기로도 이루어질 수 있다. 펠리클(35)은, 예를 들어 포토마스크 보호에 사용되는 형태의 얇은(예를 들어, 1㎛ 정도의 두께의) 폴리머 필름일 수도 있다. 상기 필름은 렌즈 어레이(9)에 부착되는 프레임을 가로질러 스트레칭될 수 있으며 입자가 검출되는 경우에는 렌즈 어레이(9)와 함께 상향 이동된다. 폴리머 필름에 대한 대안으로서, 펠리클(35)은 얇은 쿼츠 플레이트의 형태로 이루어질 수 있다. 펠리클(35)은 낮은 흡수성, 높은 투과비(transmission ratio) 및 양호한 기계적 안정성의 특성들을 갖는 것이 바람직하다. 펠리클(35)을 제공하면, 렌즈 어레이(9)를 손상시키는 것으로 정확하게 검출되지 않은 입자의 위험을 저감시키고, 렌즈 어레이(9)를 분자 오염물이 없도록 유지시키며, 렌즈 어레이(9) 자체를 교체하는 것과 비교하여 단순하게 그리고 저렴하게 교체될 수 있도록 한다.

대안실시예에서는, 기판(10)은 정치식일 수 있고, 렌즈 어레이(9)는 그들 사이의 간격을 증가시키기 위해 이동 또는 변위될 수 있어서 입자가 렌즈 어레이(9)를 손상시키지 못하도록 한다는 것을 이해해야 한다.

결론

본 발명의 다양한 실시예들에 대해 상술하였으나, 그들은 단지 예시의 방법에 의해 제시된 것으로 제한의 의미를 갖는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 당업자라면, 본 발명의 기술적사상 및 범위를 벗어나지 않는다면 본 명세서에서 형태 및 세부사항에 있어서의 다양한 변경들이 이루어질 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭과 범위는 상술된 실시예들 중 어느 하나로 제한되지 않고, 후속 청구항들과 그들의 균등물에 따라서만 한정되어야 한다.

본 발명에 따르면, 렌즈 어레이의 오염물에 의한 손상을 제거 또는 실질적으로 저감시킬 수 있다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,

방사선 빔을 공급하는 조명시스템;

상기 빔을 패터닝하는 패터닝시스템;

상기 패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 투영하고, 렌즈 어레이내의 각각의 렌즈가 상기 패터닝된 빔의 각 부분을 상기 기판상에 포커싱하도록 상기 기판으로부터 이격된 상기 렌즈 어레이를 포함하는 투영시스템;

상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 상대적인 변위가 상기 렌즈 어레이와 상기 기판 사이의 간격을 증가시키도록 야기하는 변위시스템;

상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 상대적인 변위의 결과로서 상기 렌즈 어레이에 접근하고 있는 상기 기판상의 입자들을 검출하는 입자검출기; 및

상대적인 변위가 상기 검출된 입자로 하여금 상기 렌즈 어레이 아래를 지나도록 할 때 상기 변위시스템을 사용하여 상기 렌즈 어레이가 상기 기판으로부터 멀어지게 이동되도록, 상기 입자검출기에 의한 입자의 검출에 반응하여 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 간격을 증가시키는 자유 작동 거리 제어시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 렌즈 어레이는 광학 엔진의 구성요소부분이고;

상기 자유 작동 거리 제어시스템은 상기 기판에 대한 상기 광학 엔진의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 렌즈 어레이는 광학 엔진의 구성요소부분이고;

상기 자유 작동 거리 제어시스템은 상기 광학 엔진의 다른 구성요소들에 대한 상기 렌즈 어레이의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

그 각각이 렌즈 어레이, 및 단지 상기 각각의 렌즈 어레이와 상기 기판간의 간격을 제어하는 자유 작동 거리 제어시스템을 포함하는 2이상의 광학 엔진을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 렌즈 어레이와 상기 기판 사이에 배치되는 펠리클을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 기판으로부터 오염물들을 제거하고, 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 상대적 변위의 방향으로 상기 입자검출기의 상류에 위치되는 공기세정디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 기판 및 상기 렌즈 어레이를 잡아주는 기판테이블은 정치식이고;

상기 변위시스템은 상기 렌즈 어레이 아래에서 상기 기판을 상기 기판테이블을 가로지르도록 변위시키는 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 자유 작동 거리 제어시스템은 상기 렌즈 어레이간의 간격을 대략 260㎛ 내지 대략 800㎛ 사이로부터 대략 2000㎛ 내지 대략 5000㎛ 까지로 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
리소그래피 디바이스 제조방법에 있어서,

(a) 방사선 빔을 패터닝하는 단계;

(b) 기판으로부터 이격되는 렌즈 어레이를 통해 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하여, 상기 렌즈 어레이내의 각각의 렌즈들이 상기 패터닝된 빔의 각각의 부분을 기판상에 포커싱되도록 하는 단계;

(c) 상기 렌즈 어레이를 상기 기판에 대해, 서로를 향해 그리고 서로로부터 멀어지도록 변위시키는 단계;

(d) 단계 (c)의 결과로서 상기 렌즈 어레이에 접근하는 상기 기판상의 입자들을 검출하는 단계; 및

(e) 상대적인 변위가 상기 검출된 입자가 상기 렌즈 어레이를 지나도록 할 때까지 상기 렌즈 어레이가 상기 기판으로부터 멀어져 이동되도록, 단계(d)에 반응하여 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 간격을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,

광학 엔진의 일부로서 상기 렌즈 어레이를 제공하는 단계; 및

상기 기판에 대해 상기 광학 엔진을 이동시켜 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 간격을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,

광학 엔진의 일부로서 상기 렌즈 어레이를 제공하는 단계; 및

상기 광학 엔진의 다른 구성요소들에 대해 상기 렌즈 어레이를 이동시켜, 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 간격을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,

그 각각이 렌즈 어레이 및 자유 작동 거리 제어시스템을 포함하는 2이상의 광학 엔진들을 사용하는 단계를 더 포함하되, 각각의 자유 작동 거리 제어시스템은 상기 2이상의 광학 엔진들 각각의 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 간격만을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,

(f) 상기 렌즈 어레이와 상기 기판 사이에 펠리클을 장착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,

(f) 단계 (d)가 수행되기 이전에, 상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 상대적인 변위의 방향으로 상기 기판으로부터 오염물들을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 렌즈 어레이와 상기 기판간의 간격은, 대략 260㎛ 내지 대략 800㎛ 사이로부터 대략 2000㎛ 내지 대략 5000㎛ 까지 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.