KR100699567B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

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Abstract

침지 리소그래피 장치의 투영시스템의 최종 요소는, 상기 최종 요소의 굴절 지수보다 큰 굴절 지수를 갖는 액체에 대하여 구성된다. 일 실시예에서, 최종 요소는 볼록한 매니스커스 형상의 렌즈를 포함한다. 이러한 최종 요소는 리소그래피 장치의 유효 개구수가 증가되도록 하고, 투영되는 빔이 최종 요소를 통과해 액체에 이를 때 투영되는 빔의 전체적인 내부 반사를 저감시켜 준다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
이하, 대응되는 참조 부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방법으로 본 발명의 실시예들이 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2 및 3은 리소그래피 투영장치에 사용하기 위한 액체 공급시스템을 나타낸 도;
도 4는 리소그래피 투영장치에 사용하기 위한 추가 액체 공급시스템을 나타낸 도;
도 5는 리소그래피 투영장치에 사용하기 위한 또 다른 액체 공급시스템을 나타낸 도;
도 6은 리소그래피 투영장치의 투영시스템의 최종 요소를 나타낸 도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치의 투영시스템의 최종 요소를 나타낸 도이다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 침지 리소그래피에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 마스크와 같은 패터닝장치가 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층을 가지는 기판(예를 들어, 실리콘웨이퍼)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 이미징(imaging)될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부상의 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. 또한, 기판상으로 패턴을 임프린팅(imprinting)함으로써 패터닝장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 투영장치에서, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체, 예를 들어, 물에 기판을 침지(immerse)시키는 것이 제안되어 왔다. 이것의 핵심은, 노광 방사선이 공기나 진공에서보다는 액체내에서 보다 짧은 파장을 가지기 때문에 더욱 작은 피처들을 묘화할 수 있다는 데에 있다. (또한, 액체의 효과는 (투영시스템에 의해 지지될 경우) 리소그래피 장치의 유효 NA 및 초점심도를 증가시키는 것으로도 간주될 수도 있다 .) 고체 입자들(예를 들어, 쿼츠)이 그 안에 부유(suspend)된 물을 포함하는 여타의 침지 액체들이 제안되었다.
하지만, 액체의 바스(bath)내에 기판 또는 기판과 기판테이블을 담그는(submersing) 것(예를 들어, 본 명세서에서 전문이 인용 참조되고 있는 US 제 4,509,852호 참조)은, 스캐닝 노광 중에 가속되어야만 하는 큰 몸체의 액체가 존재한다는 것을 의미한다. 이는 추가적인 또는 보다 강력한 모터들을 필요로 하며, 액체내에서의 난류가 바람직하지 않은 영향 및 예측할 수 없는 영향들을 초래할 수도 있다.
제안된 해결책 중 하나는, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의, 그리고 기판의 국부적인 영역에만 액체를 제공하는 액체공급시스템을 들 수 있다(일반적으로, 기판은 투영시스템의 최종요소보다 큰 표면적을 가진다). 이러한 구성을 위해서 제안된 한가지 방법이 WO 99/49504호에 개시되어 있으며, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 첨부도면의 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 액체는 1이상의 유입부(IN)에 의하여, 바람직하게는 최종요소에 대한 기판의 이동방향을 따라 기판상으로 공급되며, 투영시스템 아래를 통과한 후에는 1이상의 유출부(OUT)에 의하여 제거된다. 즉, 기판이 -X 방향으로 요소의 밑에서 스캐닝되기 때문에, 액체는 상기 요소의 +X 쪽에서 공급되고 -X 쪽에서 흡수(take up)된다. 도 2는, 액체가 유입부(IN)를 통하여 공급되고 저압력원에 연결된 유출부(OUT)에 의하여 요소의 다른 쪽상에서 흡수되는 구성예를 개략적으로 도시하고 있다. 도 2의 예시에서, 액체는 최종요소에 대한 기판의 이동방향을 따라 공급되나, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 최종요소 주위에 위치된 유입부들 및 유출부들의 방위 및 개수는 다양할 수 있으며, 도 3에는 어느 한 측면에 유출부를 갖는 유입부의 4개의 세트들이 최종요소 주위에 규칙적인 패턴으로 제공되는 일례가 예시되어 있다.
예를 들어, 투영되는 빔이 기판을 때릴 때 상기 투영되는 빔의 각도가 보다 큰 자유도를 갖도록 하는 것이 좋다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 패터닝장치로부터 기판상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 리소그래피 투영장치가 제공되며, 상기 장치는:
상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판상으로 투영하도록 구성되고, 상기 기판에 인접하고 상기 패터닝된 방사선 빔을 액체를 통해 상기 기판상으로 포커싱하도록 구성된 최종 요소를 포함하는 투영시스템; 및
상기 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간에, 상기 최종 요소의 굴절지수보다 큰 굴절지수를 갖는 액체를 공급하도록 구성된 액체 공급시스템을 포함한다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(PB)(예를 들어, UV 또는 DUV 방사선)을 콘디셔닝하도록 구성된 조명시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝장치(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하고, 특정 파라미터들에 따라 패터닝장치를 정확히 위치시키도록 구성되는 제1위치설정수단(PM)에 연결되도록 이 루어지는 지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트코팅된 웨이퍼)을 잡아주고, 특정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2위치설정수단(PW)에 연결되도록 이루어진 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT); 및
- 패터닝장치(MA)에 의하여 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함)상에 투영하도록 구성된 투영시스템(PS)(예를 들어, 굴절형 투영렌즈 시스템)을 포함한다.
조명시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어시키기 위하여 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 및 여타 유형의 광학 구성요소와 같은 다양한 종류의 광학 구성요소를 포함할 수도 있다.
지지구조체는, 패터닝장치의 무게를 지지, 즉 지탱한다. 지지구조체는, 패터닝장치의 방위, 리소그래피 장치의 디자인 및 예를 들어 패터닝장치가 진공 환경내에서 유지되는지의 여부와 같은 여타 조건들에 종속적인 방식으로 패터닝장치를 유지시킨다. 지지구조체는 패터닝장치를 유지시키기 위하여 기계적, 진공, 정전기 또는 여타의 클램핑 기술을 사용할 수 있다. 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 이동할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 상기 지지구조체는, 패터닝장치가 예를 들어 투영시스템에 대해 원하는 위치에 있을 수 있도록 한다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 어떠한 용어의 사용도 "패터닝장치"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
여기서 사용되는 "패터닝장치(patterning device)"라는 용어는 기판의 타겟 부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 장치를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 예를 들어, 패턴이 위상-시프팅 피처 또는 소위 어시스트 피처들을 포함하는 경우 방사선 빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다.
패터닝장치는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝장치의 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. 기울어진 거울은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광방사선에 대하여, 또는 침지 유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절하다면, 굴절광학시스템, 반사광학시스템, 카타디옵트릭시스템, 자기시스템, 전자기시스템 및 정전기 광학시스템 또는 그들의 조합을 포함하는 소정 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과형 마스크를 채용한) 투과형이다. 대안적으로는, 상기 장치는 (예를 들어, 상술된 바와 같이 소정 형태의 프로그램가능한 거울 어래이를 채용한 또는 반사 마스크를 채용한) 반사형일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 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.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선소스(S0)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 방사선 생성 디바이스는 리소그래피장치의 부분을 형성하는 것으로 간주되지는 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어, 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스펜더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 방사선 상기 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 여타의 경우, 예를 들어 상기 방사선 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요하다면 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라 칭해질 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도세기분포를 조정하는 조정기구(AD)를 포함할 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 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터(IL)는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 콘디셔닝하는데 사용될 수도 있다.
상기 방사선 빔(PB)은 지지구조체(예를 들어, 마스크테이블(MT))상에서 유지되어 있는 패터닝장치(예를 들어, 마스크(MA))상에 입사되며, 패터닝장치에 의해 패터닝된다. 상기 방사선 빔(PB)은, 마스크(MA)를 가로질러 투영시스템(PL)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제2위치설정장치(PW) 및 위치센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더(linear encoder) 또는 캐퍼서티 센서(capacitive sensor))의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 방사선 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정장치(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 명확히 도시되지는 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 제1위치설정장치(PM)의 일부를 형성한다. 이와 유사하게, 기판테이블(WT)의 이동은 제2위치설정장치(PW)의 일부를 형성하는 긴 행정 모듈 및 짧은 행정 모듈을 사용하여 실현될 수도 있다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 상기 마스크테이블(MT)은 단지 짧은 행정액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수도 있다. 예시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 할당된 타겟부를 점유하기는 하나, 그들은 타겟부들 사이의 공간들에 배치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있음). 이와 유사하게, 마스크(MA)상에 1이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 다이들 사이에 마스크 정렬 마크들이 배치될 수도 있다.
상술된 장치는 다음의 바람직한 모드들 중 1이상에서 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다{즉, 단일 정적 노광(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 정적 노광시에 묘화되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서는, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)은 방사선 빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다{즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)}. 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영시스템(PS)의 이미지 반전 특성에 의하여 판정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시 타켓부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝장치를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝장치는 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선펄스 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝장치를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
도 4에는 국부화(localized) 액체 공급시스템을 갖는 추가 침지 리소그래피 해법이 도시되어 있다. 액체는 2개의 홈 유입부(IN)에 의하여 투영시스템(PL)의 어느 한 측면상에 공급되고, 유입부(IN)의 반경방향 바깥쪽으로 배치된 복수의 별도의 유출부(OUT)에 의하여 제거된다. 상기 유입부(IN) 및 유출부(OUT)는 중앙에 홀을 가지며 그를 통해 투영빔이 투영되는 플레이트에 배치될 수 있다. 액체는, 투영시스템(PL)의 일 측면상의 하나의 홈 유입부(IN)에 의하여 공급되고, 투영시스템(PL)의 다른 측면상의 복수의 별도의 유출부(OUT)에 의하여 제거되어, 투영시스템(PL)과 기판(W) 사이에 액체의 얇은 막의 유동을 야기한다. 유입부(IN) 및 유출부(OUT)의 어떤 조합을 사용할 것인지에 대한 선택은 기판(W)의 이동 방향에 달려 있다(유입부(IN) 및 유출부(OUT)의 다른 조합은 수동적임(inactive)).
제안된 국부화된 액체 공급시스템을 이용하는 또 다른 침지 리소그래피 해법 은, 투영시스템의 최종요소와 기판테이블 사이의 공간의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장되는 시일 부재를 액체 공급시스템에 제공하는 것이다. 상기 시일 부재는 XY 평면에서 투영시스템에 대해 실질적으로 정지해 있으나, Z 방향(광학 축선의 방향)으로는 약간의 상대 이동이 있을 수도 있다. 시일 부재와 기판의 표면 사이에 시일이 형성된다. 일 실시예에서, 시일은 가스 시일과 같은 무접촉 시일인 것이 바람직하다. 가스 시일을 갖는 이러한 시스템은 미국특허출원 제US 10/705,783호에 개시되어 있고, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되며, 도 5에 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 저장소(10)는 액체를 한정하여(confined) 기판 표면과 투영시스템의 최종 요소사이의 공간을 충전시키도록, 투영시스템의 이미지 필드 주위에서 기판에 대해 무접촉 시일을 형성한다. 상기 저장소는 투영시스템(PL)의 최종 요소 아래 및 그를 둘러싸고 위치되는 시일부재(12)에 의하여 형성된다. 액체는 투영시스템 아래 및 시일부재(12) 내부에서 유입부(들)을 통한 공간으로 옮겨진다. 시일부재(12)는 투영시스템의 최종 요소 위로 약간 연장되고, 액체의 레벨은 상기 액체의 버퍼가 제공되도록 최종 요소 위로 상승한다. 시일부재(12)는 상단부에서 투영시스템의 스텝 또는 그것의 최종 요소에 밀접하게 순응하고(conform), 예를 들어 라운드 형태로 이루어질 수도 있는 내주부를 갖는다. 본 경우에 있어 필수적인 것은 아니지만, 저부에서 상기 내주부는 이미지 필드의 형상, 예를 들어 직사각형의 형상에 밀접하게 순응한다.
상기 액체는 시일부재(12)의 저부와 기판(W)의 표면간의 가스 시일(16)에 의 하여 저장소내에 한정된다. 상기 가스 시일은 가스, 예를 들어 공기, 합성 공기, N2 또는 불활성 가스에 의해 형성되며, 이들은 소정 압력 하에서 유입부(15)를 통해 시일부재(12)와 기판(W) 사이의 갭으로 제공되고, 제1유출부(14)를 통해 추출된다. 가스 유입부(15)상의 과도압력, 유출부(14)상의 진공 레벨 및 갭의 기하학적 형상은, 그 안쪽으로 액체를 한정하는 고속 기류가 존재하도록 배치된다.
도 2 내지 5는 장치의 일 측면내로 공급되어 상기 장치의 다른 측면으로 유출되는 침지 시스템을 나타내고 있다.
도 6을 참조하면, 투영시스템(PL)은 최종 요소(20)를 포함한다. 상기 요소는, 대개 구형 렌즈인 것이 보통이나, 회절 또는 굴절 요소와 같은 또 다른 요소일 수 있다. 최종 요소는 또한, 구형, 회절 또는 굴절렌즈나, (구형, 회절 또는 굴절 요소의 보호를 위해) 투명 플레이트와 같은 또 다른 광학 요소와 조합된 요소일 수도 있다. 액체는 최종 요소(20)와 기판(W) 사이로 공급된다. 도 6은 리소그래피 장치에 사용하기 위한 최종 요소(20)의 일 예시를 나타내고 있다. 그것은 평면 볼록 렌즈이다.
기판과 투영시스템의 마지막 렌즈 사이의 공간이 액체로 충전되는 침지 리소그래피에서, 렌즈의 개구수(NA)는, 투영된 빔이 기판으로 향하는 그것의 경로상에서 렌즈로부터 액체로 지나갈 때 투영된 빔의 전체적인 내부 반사를 방지하기 위하여, (액체의 굴절 지수가 렌즈의 굴절 지수보다 큰 경우에도) 렌즈의 굴절 지수에 좌우된다.
특히, 모든 광선(optical ray)들에 대하여, 사인-조건(sine-condition)으로 알려진 것이 존재한다:
nresistsinθresist = nliquidsinθliquid = nlenssinθlens
여기서, n = 굴절 지수이다.
다시 말해, 광선이 영향을 받지 않고 최종 요소(또는 이 경우에는 렌즈), 액체 및 레지스트를 통과할 수 있도록 하기 위해서는, 이 공식의 균형을 잡아줄 필요가 있다. sinθ 파라미터는 광학 축선에 대한 것이다. 이는, 요소(또는 이 경우에는 렌즈) 재료, 레지스트 또는 액체 중 가장 낮은 굴절 지수가 개구수(NA)를 제한한다는 것을 의미하는데, 이는:
NA = nlenssinθlens
이기 때문이다.
상기 요소(또는 이 경우에는 렌즈) 재료의 굴절 지수(예를 들어, 193nm에서 융해된(fused) 실리카의 굴절 지수)보다 큰 굴절 지수를 갖는 레지스트 및 액체가 사용된다면, 이 때 렌즈 경계부에서는 사인-조건이 충족될 수 없고, 도 6에 도시된 바와 같이 전체 내부 반사가 일어난다. 이러한 이슈를 해결하기 위한 한가지 방법은 원하는 액체보다 큰 굴절 지수를 갖는 재료로부터 요소(렌즈)를 만드는 것이다. 이 문제에 대한 또 다른 해법에 있어, 도 7을 참조하면, 요소-액체 경계부 표면상 의 법선(normal)은 만곡된 렌즈 요소(21)를 사용함으로써 경사진다. 이는, 개구수가 재료의 굴절 지수에 의해 제한받지 않고 표면의 곡률에 의해 제한 받도록 한다. 따라서, 투영되는 빔이 렌즈 및 기판을 안전하게 통과해 기판으로 나아가는 각도가 제한되지 않는다는 장점이 있다.
다시 말해, 굴절 지수(nlens)는 증가시키기가 매우 어렵기 때문에, 수학식 (1)의 균형을 잡아주기 위해서는 sinθlens가 조정되어야 한다.
요소-액체 경계부에 경사를 주는 것은, 입사 투영되는 패터닝된 빔과 마주하는 볼록면 및 상기 투영되는 패터닝된 빔의 이동 방향과 마주하는 오목면을 갖는 렌즈를 사용함으로써 달성된다. 이는, 예를 들어 그것의 대향면 모두에 포지티브 곡률 반경을 갖는 매니스커스(meniscus) 볼록 렌즈일 수도 있다. "포지티브" 곡률 반경에 의하면, 빔이 좌측 방향으로부터 들어가고 있다면, 렌즈 면은 좌측 방향을 향하여 볼록해진다는 것을 의미한다.
양 면들 모두가 포지티브 곡률 반경을 갖는다면, 렌즈는 좌측상에서 볼록하고 우측상에서는 오목할 것이다. 도 7을 참조하면, 빔은 페이지의 최상부로부터 나오고 있으며, 따라서 렌즈는 페이지 최상부를 향하여 볼록하다.
렌즈가 빔을 기판상에 포커싱하는 한, 1이상의 네거티브 곡률 반경을 갖는 렌즈를 사용할 수 있다.
가능한 한 큰, 따라서 최종 요소의 굴절 지수보다 큰 굴절 지수를 갖는 액체를 사용할 수 있을 때의 장점은 기판상에 패턴 이미지의 분해능이 향상된다는 점이 다.
본 발명의 추가 실시예는 상이한 굴절 지수들을 갖는 액체들의 도입을 보상하기 위하여 곡률이 조정가능한 렌즈(21)를 가질 수도 있다. 예를 들어, 상호교체가능한 렌즈들의 세트가 존재할 수도 있다. 예를 들어, (당업계에서 잘 알려진) 렌즈 익스체인저가 적절한 렌즈들을 대체하여 들이고 내는데 사용될 수도 있다.
유럽특허출원 제03257072.3호에는, 트윈 또는 듀얼 스테이지 침지 리소그래피 장치의 아이디어가 개시되어 있다. 이러한 장치에는 기판을 지지하는 2개의 테이블이 제공된다. 침지 액체 없이, 제1위치에서 하나의 테이블을 이용하여 레벨링 측정들이 수행되며, 침지 액체가 존재하는 제2위치에서 하나의 테이블을 이용하여 노광이 수행된다. 대안적으로는, 상기 장치가 단 하나의 테이블만을 가진다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 리소그래피장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같이 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 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판처리툴에 본 명세 서의 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 칭할 수 있다.
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 포괄한다.
본 명세서에서 사용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사 및 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들 중 하나 또는 조합을 지칭할 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예들에 대해 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 발명은, 상술된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독가능 명령어들의 1이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램이나, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 내부에 저장되는 데이터 저장매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 어떠한 침지 리소그래피 장치에 적용될 수 있으며, 특히 상술된 타입들에만 배타적으로 적용되는 것은 아니다.
상기 설명은 예시를 위한 것으로 제한의 의도는 없다. 따라서, 당업자라면 이어지는 청구항의 범위를 벗어나지 않는 선에서, 설명된 바와 같은 본 발명에 대한 수정이 가해질 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명에 따르면, 투영되는 빔이 기판을 때릴 때 상기 투영되는 빔의 각도가 보다 큰 자유도를 얻도록 하는 것이 가능하다.

Claims (22)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 패터닝장치로부터 기판상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 리소그래피 투영장치에 있어서, 상기 장치는:
    상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판상으로 투영하도록 구성되고, 상기 기판에 인접하고 상기 패터닝된 방사선 빔을 액체를 통해 상기 기판상으로 포커싱하도록 구성된 최종 요소를 포함하는 투영시스템; 및
    상기 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간에, 상기 최종 요소의 굴절지수보다 큰 굴절지수를 갖는 액체를 공급하도록 구성된 액체 공급시스템을 포함하고,
    상기 최종 요소는 포지티브 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈는 1.56의 굴절 지수를 갖는 융해된 실리카로 만들어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액체는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 최종 요소는 2개의 대향하는 면들을 갖는 형상의 렌즈를 포함하고, 상기 면들은 입사하는 패터닝된 방사선 빔에 대해 포지티브 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈는 매니스커스(meniscus) 볼록 형상인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 최종 요소는 2개의 대향하는 면들을 갖는 형상의 렌즈를 포함하고, 상기 면들 중 1이상은 입사하는 패터닝된 방사선 빔에 대해 네거티브 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 최종 요소의 곡률은 상기 액체의 굴절 지수를 보상하도록 조정가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 최종 요소는 복수의 렌즈들을 포함하며, 각각의 렌즈는 특정 액체의 굴절 지수에 대해 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 디바이스 제조방법에 있어서,
    투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간에, 상기 기판에 인접하게 위치되고 액체를 통해 상기 기판상으로 패터닝된 방사선 빔을 포커싱하도록 구성된 상기 최종 요소의 굴절 지수보다 큰 굴절 지수를 갖는 액체를 공급하는 단계; 및
    상기 최종 요소를 사용하여, 상기 액체를 통해 상기 기판상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영시키는 단계를 포함하고,
    상기 최종 요소는 포지티브 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 1.56의 굴절 지수를 갖는 융해된 실리카로 만들어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 액체는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 최종 요소는 2개의 대향하는 면들을 갖는 형상의 렌즈를 포함하고, 상기 면들은 입사하는 패터닝된 방사선 빔에 대해 포지티브 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 렌즈는 매니스커스 볼록 형상인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 최종 요소는 2개의 대향하는 면들을 갖는 형상의 렌즈를 포함하고, 상기 면들 중 1이상은 입사하는 패터닝된 방사선 빔에 대해 네거티브 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 최종 요소의 곡률을 조정하여 상기 액체의 굴절 지수를 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 최종 요소를 조정하는 단계는, 복수의 렌즈들 중 1이상을 대체하여 들이고 내보내는 단계를 포함하며, 상기 복수의 렌즈들 각각은 특정 액체의 굴절 지수에 대해 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  21. 제4항에 있어서,
    상기 액체는 1.56보다 큰 굴절 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 액체는 1.56보다 큰 굴절 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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