KR100763334B1 - 이머젼 매질을 모니터링하는 유니트를 구비하는 이머젼포토리쏘그라피 장비 및 이를 사용하는 이머젼포토리쏘그라피 공정을 모니터링하는 방법 - Google Patents

이머젼 매질을 모니터링하는 유니트를 구비하는 이머젼포토리쏘그라피 장비 및 이를 사용하는 이머젼포토리쏘그라피 공정을 모니터링하는 방법 Download PDF

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Abstract

이머젼 매질을 모니터링하는 유니트를 구비하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비가 제공된다. 상기 장비는 웨이퍼 상에 이머젼 매질을 분출시키는 공급 노즐 및 상기 웨이퍼 상의 상기 이머젼 매질을 흡입하는 회수 노즐을 구비한다. 상기 회수 노즐의 양 옆에 각각 보조 광원 및 광 검출기가 설치된다. 상기 보조 광원은 상기 회수 노즐 내의 상기 이머젼 매질을 관통하는 보조광을 생성시킨다. 상기 보조광은 상기 회수 노즐을 향하는 보조 입사광 및 상기 회수 노즐로부터 출력되는 굴절광을 구비한다. 상기 광 검출기는 상기 보조 입사광이 조사되는 동안 상기 굴절광의 세기를 측정한다. 상기 이머젼 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 진행되는 공정을 모니터링하는 방법 역시 제공된다.

Description

이머젼 매질을 모니터링하는 유니트를 구비하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비 및 이를 사용하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정을 모니터링하는 방법{Immersion photolithography apparatus with a unit of monitoring immersion medium and method of monitoring an immersion photolithography process using the same}
도 1은 본 발명의 실시예들에 적용되는 스넬의 법칙(Snell's Law)을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이머젼 포토리쏘그라피 장비의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 모니터링 유니트를 구체적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이머젼 포토리쏘그라피 공정을 모니터링하는 방법을 도시한 흐름도(flowchart)이다.
도 5은 도 2의 모니터링 유니트의 다른 예를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 2의 모니터링 유니트의 또 다른 예를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 2의 모니터링 유니트의 또 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 8는 도 2의 모니터링 유니트의 또 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 9는 도 2의 모니터링 유니트의 또 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 이머젼 포토리쏘그라피 장비의 개 략적인 단면도이다.
도 11는 도 10의 모니터링 유니트를 구체적으로 도시한 평면도이다.
본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 포토리쏘그라피 장비 및 이를 사용하는 방법에 관한 것으로, 특히 이머젼 매질을 모니터링하는 유니트를 구비하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비 및 이를 사용하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자들은 여러 가지의 단위 공정들(unit processes)을 사용하여 제조된다. 상기 단위 공정들은 반도체 기판 상에 절연막, 도전막 또는 반도체막과 같은 물질막을 형성하기 위한 증착 공정(deposition process), 상기 물질막을 패터닝하기 위한 포토리쏘그라피/식각 공정, 상기 물질막 또는 상기 반도체 기판의 소정영역들을 불순물들로 도우핑시키기 위한 이온주입 공정, 상기 불순물들을 활성화시키기 위한 열처리 공정, 상기 물질막의 표면을 평탄화시키기 위한 화학기계적 연마 공정 및 상기 각 공정들이 적용된 기판의 표면에 잔존하는 오염원들(contaminants)을 제거하기 위한 세정 공정 등을 포함할 수 있다. 상기 단위 공정들중 포토리쏘그라피 공정은 반도체 소자들의 집적도에 직접적으로 영향을 미친다.
상기 포토리쏘그라피 공정은 광학 시스템(optical system)을 구비하는 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 진행된다. 상기 광학 시스템은 렌즈 모듈 및 상기 렌 즈 모듈을 향하여 조사되는 메인 입사광을 생성시키는 메인 광원을 포함할 수 있다. 상기 메인 입사광은 상기 렌즈 모듈을 통하여 웨이퍼 스테이지(wafer stage) 상에 조사된다. 상기 광학 시스템의 해상도(resolution; R)는 다음의 [수학식 1]로 표현될 수 있다.
Figure 112006055863377-pat00001
여기서, "λ"는 상기 메인 광원으로부터 생성되는 상기 메인 입사광의 파장을 나타내고, "NA"는 상기 렌즈 모듈의 개구수(numerical aperture)를 나타낸다.
상기 개구수(NA)는 상기 렌즈 모듈의 직경에 근사적으로(approximately) 비례하고, 상기 렌즈 모듈의 초점거리(focal distance)에 근사적으로 반비례한다. 상기 개구수(NA)는 다음의 [수학식 2]로 표현될 수 있다.
Figure 112006055863377-pat00002
여기서, "n"은 상기 렌즈 모듈 및 상기 웨이퍼 스테이지 사이의 매질(medium)의 굴절률(refractive index)을 나타내고, "θ"는 상기 렌즈 모듈의 중심 수직축(central vertical axis) 및 상기 렌즈 모듈의 가장자리로부터 상기 렌즈 모듈의 초점(focal point)을 향하는 빛 사이의 각도(즉, 굴절각; refracted angle)를 나타낸다.
상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]로부터 알 수 있듯이, 상기 광학 시스템의 해 상도(R)는 상기 렌즈 모듈의 굴절각(θ)을 증가시키거나 상기 렌즈 모듈 및 상기 웨이퍼 스테이지 사이의 매질의 굴절률(n)을 증가시킴으로써 개선될 수 있다. 그러나, 상기 굴절각(θ)을 증가시키기 위해서는 상기 렌즈 모듈의 설계변경(design modification)이 요구된다.
최근에, 상기 렌즈 모듈의 설계 변경 없이도 상기 광학 시스템의 해상도(R)를 개선시킬 수 있는 이머젼 포토리쏘그라피 장비가 제안된 바 있다. 상기 이머젼 포토리쏘그라피 장비는 상기 렌즈 모듈 및 웨이퍼 스테이지 사이에 공기(또는 진공)의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 이머젼 액체를 공급한다. 이 경우에, 상기 이머젼 액체는 상기 렌즈 모듈은 물론 상기 웨이퍼 스테이지 상의 웨이퍼와 직접 접촉한다. 좀 더 구체적으로, 상기 이머젼 액체는 상기 렌즈 모듈은 물론 상기 웨이퍼 스테이지 상에 로딩된 반도체 웨이퍼 상의 포토레지스트막과 직접 접촉한다. 따라서, 시간이 경과함에 따라 상기 이머젼 액체는 상기 포토레지스트막 내의 불순물들, 예를 들면 광산 생성기(photo acid generator; PAG)에 의해 오염될 수 있다. 다시 말해서, 상기 포토레지스트막 내의 광산 생성기는 상기 이머젼 액체 내로 침투할 수 있다.
상기 광산 생성기가 상기 이머젼 액체 내로 유입되면, 상기 이머젼 액체의 굴절률이 변할 수 있고 상기 렌즈 모듈은 상기 포토레지스트막 내의 상기 광산 생성기에 의해 부식될 수 있다. 또한, 상기 이머젼 액체의 굴절률은 상기 이머젼 액체의 온도에 따라 변할 수도 있다. 예를 들면, 상기 이머젼 액체의 온도가 상승하면, 상기 이머젼 액체의 밀도가 감소한다. 그 결과, 상기 이머젼 액체의 굴절률이 감소할 수 있다.
상기 이머젼 액체의 굴절률이 변화하는 경우에, 상기 이머젼 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 균일한 프로파일을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하기가 어려울 수 있다. 이에 더하여, 상기 이머젼 액체가 불순물에 의해 오염되는 경우에, 상기 이머젼 포토리쏘그라피 장비를 사용하는 공정의 재현성이 현저히 저하될 수 있다. 따라서, 상기 이머젼 포토리쏘그라피 장비를 사용하는 포토리쏘그라피 공정의 재현성 및 해상도를 개선시키기 위해서는 상기 이머젼 액체 내에 함유된 오염물질의 농도와 관련된 특성들(예를 들면, 굴절률)을 실시간으로 모니터링하는 것이 요구될 수 있다.
상기 이머젼 포토리쏘그라피 장비는 미국특허 제7,006,209호에 "이머젼 리쏘그라피 시스템의 이미지를 모니터링 및 제어하기 위한 방법 및 장비(method and apparatus for monitoring and controlling imaging in immersion lithography systems)"라는 제목으로 레빈슨 등(Levinson et al.)에 의해 개시된 바 있다. 레빈슨 등에 따르면, 탈이온수(de-ionized water)와 같은 이머젼 액체가 제공되고, 상기 이머젼 액체를 향하는 빛을 생성시키는 레이저 빔 소스 및 상기 이머젼 액체를 관통하는 빛이 도달하는 검출기 어셈블리(detector assembly)가 제공된다. 상기 이머젼 액체 내에 웨이퍼가 담겨진다(dipped). 상기 레이저 빔 소스로부터 생성된 빛은 제1 빔 스플리터를 통하여 상기 이머젼 액체를 관통하는 제1 빛 및 상기 이머젼 액체를 우회하는 제2 빛으로 분리된다. 상기 제1 빛은 제2 빔 스플리터를 통하여 상기 검출기 어셈블리에 도달하고, 상기 제2 빛은 거울(mirror) 및 상기 제2 빔 스 플리터를 통하여 상기 검출기 어셈블리에 도달한다. 상기 검출기 어셈블리는 상기 제1 빛 및 상기 제2 빛 사이의 위상차(phase difference) 또는 주파수 차이(frequency difference)를 측정하여 상기 이머젼 액체의 굴절률을 산출한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이머젼 포토리쏘그라피 공정에 사용되는 이머젼 매질의 굴절률을 실시간으로 정밀하게 모니터링하기에 적합한 이머젼 포토리쏘그라피 장비를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이머젼 포토리쏘그라피 장비에 사용되는 이머젼 매질의 굴절률을 실시간으로 정밀하게 모니터링할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 이머젼 매질의 굴절률을 모니터링하는 유니트를 구비하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비가 제공된다. 상기 장비는 웨이퍼 상에 이머젼 매질(immersion medium)을 분출시키는 공급 노즐(supply nozzle) 및 상기 웨이퍼 상의 상기 이머젼 매질을 흡입하는 회수 노즐(recovery nozzle)을 포함한다. 상기 회수 노즐의 양 옆에 각각 보조광원 및 광 검출기(light detector)가 설치된다. 상기 보조광원은 상기 회수 노즐 내의 상기 이머젼 매질을 관통하는 보조광을 생성시키고, 상기 보조광은 상기 회수 노즐을 향하는 보조 입사광 및 상기 회수 노즐로부터 출력되는 굴절광(refracted light)을 포함한다. 상기 광 검출기는 상기 보조 입사광이 조사되는 동안 상기 굴절광의 세기(intensity)를 측정한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 이머젼 매질을 사용하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정을 정밀하게 모니터링하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 웨이퍼 스테이지 상에 웨이퍼를 로딩하는 것과, 상기 웨이퍼가 로딩된 상기 웨이퍼 스테이지를 광학 시스템 하부로 이동시키는 것을 포함한다. 상기 광학 시스템 및 상기 웨이퍼 사이의 공간을 향하여 이머젼 매질을 분사시킨다(emitting), 상기 이머젼 매질은 공급 노즐을 통하여 분사된다. 상기 웨이퍼 상의 상기 이머젼 매질을 회수 노즐을 통하여 흡입한다(sucking). 상기 회수 노즐 내로 흡입된 상기 이머젼 매질의 굴절률을 측정한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 각 구성요소들의 크기는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 적용되는 스넬의 법칙(Snell's Law)을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제1 매질(1) 및 상기 제1 매질(1)에 접촉하는 제2 매질(2)이 제공되고, 상기 제1 및 제2 매질들(1, 2) 사이에 계면(3)이 존재한다. 상기 제1 매질(1)은 제1 굴절률(a first refrective index; n1)을 갖고, 상기 제2 매질(2)은 상기 제1 굴절률(n1)과 다른 제2 굴절률(n2)를 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 매질(1)을 관통하는 입사광(incident light; 1a)이 상기 계면(3)을 향하여 0°보다 크고 90°보다 작은 입사각(incident angle; θ1)으로 조사되면, 상기 입사광(1a)은 상기 계면(3)에서 굴절되어 상기 제2 매질(2) 내에서 상기 입사광(1a)과 비평행한 굴절광(refracted light; 2a)을 생성시킨다. 즉, 상기 굴절광(2a)의 굴절각(refracted angle; θ2)은 상기 입사각(θ1)과 다를 수 있다. 여기서, 상기 입사각(θ1)은 상기 계면(3)에 수직한 법선(N) 및 상기 입사광(1a) 사이의 각도에 해당하고, 상기 굴절각(θ2)은 상기 법선(N) 및 상기 굴절광(2a) 사이의 각도에 해당한다.
좀 더 구체적으로, 상기 제1 굴절률(n1)이 상기 제2 굴절률(n2)보다 작으면, 상기 입사각(θ1)은 상기 굴절각(θ2)보다 크다. 더 나아가서, 상기 제2 매질(2)이 상기 제2 굴절률(n2)보다 더 큰 굴절률(n2')을 갖는다면, 상기 입사광(1a)은 상기 계면(3)에서 더욱 심하게 굴절되어 상기 굴절각(θ2)보다 더 작은 굴절각(θ2')을 갖는 굴절광(2a')을 발생시킨다.
상술한 굴절의 법칙은 다음의 [수학식 3]으로 표현될 수 있으며, 이러한 굴절의 법칙은 "스넬의 법칙(Snell's Law)"이라 불리운다.
Figure 112006055863377-pat00003
상기 [수학식 3]으로부터 알 수 있듯이, 특정 매질의 굴절률이 증가할수록 상기 특정 매질을 통과하는 굴절광의 굴절각은 더욱 감소한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이머젼 포토리쏘그라피 장비의 개략적인 단면도이다. 도 2는 x축 및 z축에 의해 정의되는 x-z 평면에 평행한 단면도를 나타낸다. 따라서, 도 2에 표기되지는 않았지만, 상기 x-z 평면에 수직한 방향은 y축 방향에 해당한다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼 스테이지(11) 및 광학 시스템(16)이 제공된다. 상기 웨이퍼 스테이지(11)는 x축 방향 및/또는 y축 방향을 따라 이동가능하고, 상기 광학 시스템(16)의 하부에 위치할 수 있다. 상기 웨이퍼 스테이지(11)는 상기 x축 및 y축에 의해 정의되는 x-y 평면(plane)에 평행한 상부면을 갖고, 상기 x-y 평면에 수직한 z축 방향을 따라 상/하로 이동할 수 있다. 상기 웨이퍼 스테이지(11) 상에 포토레지스트막(PR)으로 도포된 웨이퍼(W)가 로딩될 수 있다.
상기 광학 시스템(16)은 메인 광원(13) 및 렌즈 모듈(15)을 포함할 수 있다. 상기 웨이퍼 스테이지(11) 상의 상기 웨이퍼(W)가 상기 광학 시스템(16)의 하부에 위치하는 경우에, 상기 메인 광원(13)은 상기 렌즈 모듈(15)을 향하는 메인광(13a)을 발생시키고 상기 메인광(13a)은 상기 렌즈모듈(15)을 관통하여 상기 웨이퍼(W) 상의 포토레지스트막(PR) 상에 조사된다. 상기 포토레지스트막(PR)의 특정 부분만을 선택적으로 노광시키는 것이 요구되는 경우에, 상기 메인 광원(13) 및 상기 렌즈 모듈(15) 사이에 포토 마스크(17; "레티클"이라고 언급되기도 함)가 로딩될 수 있다.
상기 렌즈 모듈(15)에 인접하여 공급 노즐(supply nozzle; 19n)이 배치되고, 상기 공급 노즐(19n)은 공급 배관(19a)을 통하여 공급부(19)에 연결된다. 상기 공급부(19)는 상기 공급 배관(19a) 및 상기 공급 노즐(19n)을 통하여 상기 웨이퍼(W), 즉 상기 포토레지스트막(PR) 상에 이머젼 매질(IL)을 분출시킨다.
상기 이머젼 매질(IL)은 "1"보다 큰 굴절률을 갖는 액체일 수 있다. 예를 들면, 상기 이머젼 매질(IL)은 탈이온수(de-ionized water)와 같은 액체일 수 있다. 이 경우에, 상기 메인광(13a)은 상기 렌즈 모듈(15) 및 상기 이머젼 매질(IL)을 통하여 상기 웨이퍼(W) 상에 조사된다. 따라서, 상기 이머젼 매질(IL)이 상기 렌즈 모듈(15) 및 상기 웨이퍼(W) 사이의 공간을 채우도록 공급되고 상기 메인광(13a)이 조사되면, 상기 광학 시스템(16)의 해상도는 [수학식 1] 및 [수학식 2]로부터 알 수 있듯이 상기 이머젼 매질(IL)의 존재에 기인하여 향상될 수 있다.
상기 렌즈 모듈(15)에 인접하여 모니터링 유니트(23a)가 설치되고, 상기 모니터링 유니트(23')는 회수 배관(21a)을 통하여 회수부(21)에 연결된다. 또한, 상기 모니터링 유니트(23')에 흡입 노즐(21n)이 부착될 수 있다. 상기 회수부(21)는 상기 공급 노즐을 통하여 상기 이머젼 매질(IL)이 상기 웨이퍼(W) 상에 공급되는 동안 상기 흡입 노즐(21n), 상기 모니터링 유니트(23a) 및 상기 회수 배관(21a)을 통하여 상기 웨이퍼(W) 상의 이머젼 매질(IL)을 흡입할 수 있다. 상기 웨이퍼(W), 즉 상기 포토레지스트막(PR) 상의 이머젼 매질(IL)이 상기 포토레지스트막(PR) 내에 함유된 화학물질에 의해 오염되면, 상기 모니터링 유니트(23') 내로 흡입된 이머젼 매질은 상기 공급 배관(19a) 내의 이머젼 매질과 다른 굴절률을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 렌즈 모듈(15)의 초점거리가 변하므로 상기 포토레지스트 막(PR)을 노광시키기 위한 최적 조건이 변경되어야 하는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 모니터링 유니트(23a)는 상기 흡입 노즐(21n)을 통하여 흡입된 이머젼 매질을 관통하는 굴절광의 세기를 측정한다. 또한, 상기 모니터링 유니트(23')는 상기 굴절광의 세기에 상응하는 전기적인 출력신호를 발생시킨다. 본 발명에 있어서, 상기 모니터링 유니트(23a)는 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률이 변하면 상기 모니터링 유니트(23')의 출력신호가 변하도록 설계되어 있다. 상기 모니터링 유니트(23a)의 출력신호는 제어기(25)로 전송되고, 상기 제어기(25)는 상기 모니터링 유니트(23')의 출력신호를 사용하여 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률을 산출한다.
상기 제어기(25)는 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률의 크기에 따라 상기 공급부(19), 상기 회수부(21), 상기 메인 광원(13) 및 상기 웨이퍼 스테이지(11)중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률이 허용된 범위를 벗어나는 경우에, 상기 제어기(25)는 상기 공급부(19), 상기 회수부(21), 상기 메인 광원(13) 및 상기 웨이퍼 스테이지(11)중 적어도 하나의 동작을 중지할 수 있다.
이제, 상술한 모니터링 유니트(23a)를 구체적으로 설명하기로 한다. 이하에서 설명되어지는 실시예들에서 언급되는 모든 "측벽들"은 실질적으로 일정 두께를 가질 수 있고, 공기(또는 진공)와 다른 굴절률을 갖는 투명 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 측벽들의 각각은 서로 평행한 제1 및 제2 표면들을 가질 수 있다. 따라서, 상기 측벽들을 향하여 사입사광(oblique incident light)이 조사되고 상기 측벽들과 인접한 주변 매질이 상기 측벽들의 재질과 다른 굴절률을 가질 때, 상기 사입사광은 상기 측벽들의 상기 제1 및 제2 면들 모두에서 굴절할 수 있다. 그러나, 본 발명의 요지를 명확히 표현하기 위하여, 상기 측벽들의 각각은 첨부한 도면들 내에서 단일 선으로 나타내었고 상기 제1 및 제2 면들에서 발생하는 빛의 굴절은 무시하였다. 다시 말해서, 상기 측벽들의 재질에 기인하는 굴절 현상은 무시되었다. 예를 들면, "제1 및 제2 매질들 사이의 측벽에서 빛이 굴절한다"라고 언급되는 표현에서, 상기 측벽은 상기 제1 및 제2 매질 사이의 경계면(즉, 접촉면)을 의미한다. 즉, 본 발명의 실시예들에서 "측벽"이 언급될지라도, 상기 "측벽"은 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
도 3은 도 2의 모니터링 유니트(23a)의 구체적인 구성을 도시한 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 모니터링 유니트(23a)는 보조 광원(55), 광 검출기(57) 및 적어도 하나의 회수 노즐을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 회수 노즐, 예를 들면 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53)은 상기 보조광원(55) 및 상기 광 검출기(57) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53)의 제1 단부들은 도 2에 보여진 상기 회수 배관(21a)에 연결될 수 있고, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53)의 제2 단부들은 도 2에 보여진 상기 흡입 노즐(21n)에 연결될 수 있다.
상기 제1 회수 노즐(51)은 상기 보조광원(55) 및 상기 광 검출기(57)에 각각 인접한 제1 및 제2 회수 측벽들(51a, 51b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 회수 노즐(53) 역시 상기 보조광원(55) 및 상기 광 검출기(57)에 각각 인접한 제1 및 제2 회수 측벽들(53a, 53b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 회수 측벽들(51a, 53a, 51b, 53b)은 도 3에 도시된 바와 같이 서로 평행할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 회수 측벽들(51a, 53a, 51b, 53b)의 모두는 x-y 평면에 대하여 수직할 수 있다.
상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 제1 및 제2 회수 측벽들(51a, 53a, 51b, 53b)을 통과하여 상기 광 검출기(57)에 도달한다. 좀 더 구체적으로, 도 2에 보여진 상기 웨이퍼(W) 상의 이머젼 매질(IL)이 상기 흡입 노즐(21n)을 통하여 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입되면, 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 제1 및 제2 회수 측벽들(51a, 53a, 51b, 53b)과 아울러서 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내의 흡입된 이머젼 매질(ILr)을 통과하여 상기 광 검출기(57)에 도달한다.
상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내의 흡입된 이머젼 매질(ILr)이 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53)의 주변 매질의 굴절률과 다른 굴절률을 갖고 상기 보조광원(55)으로부터의 보조광(즉, 보조 입사광(55i))이 상기 제1 회수 노즐(51)의 제1 회수 측벽(51a)에 대하여 0°보다 크고 90°보다 작은 입사각(θi)으로 조사되면, 상기 보조광원(55)으로부터의 보조광은 상기 제1 및 제2 회수 측벽들(51a, 53a, 51b, 53b)을 지날 때마다 굴절한다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53)의 주변 매질이 제1 굴절률(RI1)을 갖고 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)이 상기 제1 굴절률(RI1)보다 큰 제2 굴절률(RI2 또는 RI2')을 갖는다면, 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2 회수 측벽들(51a, 53a, 51b, 53b)을 지날 때마 다 [수학식 3]으로 표현되는 스넬의 법칙을 따라서 굴절한다. 상기 입사각(θi)은 상기 제1 회수 노즐(51)의 제1 회수 측벽(51a)에 대하여 수직한 법선(N) 및 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조 입사광(55i) 사이의 각도에 해당한다. 상기 주변 매질은 "1"의 굴절률을 갖는 진공 또는 대기일 수 있고, 상기 이머젼 매질은 "1"보다 큰 굴절률을 갖는 액체일 수 있다. 예를 들면, 상기 이머젼 매질은 탈이온수(de-ionized water)와 같은 액체일 수 있다.
상기 공급 배관(도 2의 19a) 내의 이머젼 매질이 상기 제2 굴절률(RI2)을 갖고 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 이머젼 매질(도 2의 IL)이 어떠한 불순물로도 오염되지 않은 경우에, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)은 상기 제2 굴절률(RI2)과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 보조 입사광(55i)에 더하여 상기 제1 회수 노즐(51)을 통하여 상기 제2 회수 노즐(53)의 상기 제1 회수 측벽(53a)을 향하여 조사되는 제1 기준 굴절광(55r1) 및 상기 제2 회수 노즐(53)을 통하여 상기 광 검출기(57)를 향하여 조사되는 제2 기준 굴절광(55r2)을 포함한다.
이와는 달리, 상기 공급 배관(도 2의 19a) 내의 이머젼 매질이 상기 제2 굴절률(RI2)을 갖고 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 이머젼 매질(도 2의 IL)이 불순물(예를 들면, 상기 웨이퍼(W) 상의 상기 포토레지스트막(PR) 내의 광산 생성기(PAG))로 오염되면, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)은 상기 제2 굴절률(RI2)보다 큰 제2 비정상 굴절률(RI2')을 보일 수 있다. 이 경우에, 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 보조 입사광(55i)에 더하여 상기 제1 회수 노즐(51)을 통하여 상기 제2 회수 노즐(53)의 상기 제1 회수 측벽(53a)을 향하여 조사되는 제1 비정상 굴절광(55r1') 및 상기 제2 회수 노즐(53)을 통하여 상기 광 검출기(57)를 향하여 조사되는 제2 비정상 굴절광(55r2')을 포함한다. 상기 광 검출기(57)는 상기 제2 기준 굴절광(55r2) 또는 상기 제2 비정상 굴절광(55r2')의 세기를 감지하는 광 센서(SS)를 포함할 수 있다.
상기 제1 비정상 굴절광(55r1')의 경로(path)는 상기 제1 기준 굴절광(55r1)의 경로와 다를 수 있고, 상기 제2 비정상 굴절광(55r2')의 경로 역시 상기 제2 기준 굴절광(55r2)의 경로와 다를 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 상기 오염된 이머젼 매질의 굴절률(즉, 상기 제2 비정상 굴절률(RI2'))이 상기 비오염된 이머젼 매질의 굴절률(즉, 상기 제2 굴절률(RI2))과 다르기 때문이다. 따라서, 상기 광 검출기(57)의 광 센서(SS)가 상기 제2 기준 굴절광(55r2)의 세기가 가장 큰 값을 보이는 특정 위치에 설치된다면, 상기 광 센서(SS)에 의해 측정되는 빛의 세기는 상기 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률에 따라 변할 수 있다. 다시 말해서, 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr) 내의 불순물 농도가 증가할수록 상기 광 검출기(57)에 의해 측정되는 빛의 세기는 감소할 수 있다.
상기 광 검출기(57)에 의해 측정된 상기 제2 굴절광(55r2 또는 55r2')의 세기는 전기적인 신호로 변환되어 상기 제어기(25)로 입력된다. 상기 제어기(25)는 상기 광 검출기(57)의 출력신호를 사용하여 상기 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률을 산출한다. 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률이 허용 범위를 벗어나는 경우에, 상기 제어기(25)는 도 2를 참조하여 설명된 바와 같 이 상기 공급부(19), 상기 회수부(21), 상기 메인 광원(13) 및 상기 웨이퍼 스테이지(11)중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
[수학식 3]에 의해 표현된 스넬의 법칙에 따르면, 상기 제2 기준 굴절광(55r2) 및 상기 제2 비정상 굴절광(55r2') 사이의 간격(S2)이 상기 제1 기준 굴절광(55r1) 및 상기 제1 비정상 굴절광(55r1') 사이의 간격(S1) 보다 클 수 있다는 것은 명백하다. 결과적으로, 상기 회수 노즐들의 개수가 증가하면, 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률이 미세하게 변할지라도 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률의 변화량을 정밀하게 측정 및 산출할 수 있음은 명백하다.
도 4는 도 3의 모니터링 유니트(23a)를 구비하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 이머젼 매질의 굴절률을 실시간으로 모니터링하는 방법을 도시한 흐름도(flowchart)이다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 웨이퍼 스테이지(11) 상에 포토레지스트막(PR)로 도포된 웨이퍼(W)를 로딩한다(도 4의 201). 상기 웨이퍼(W)가 로딩된 상기 웨이퍼 스테이지(11)를 광학 시스템(16)의 렌즈 모듈(15) 하부 영역으로 이동시킨다(도 4의 203). 상기 렌즈 모듈(15) 및 상기 웨이퍼(W) 사이의 공간을 향하여 이머젼 매질을 분사시킨다(도 4의 205). 상기 이머젼 매질은 도 2에 보여진 상기 공급 노즐(19n)을 통하여 분사될 수 있다.
상기 이머젼 매질이 상기 공급 노즐(19n)을 통하여 분사되는 동안 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 이머젼 매질(도 2의 IL)은 흡입 노즐(도 2의 21n)을 통하여 적어도 하나의 회수 노즐, 예컨대 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입된 다(도 4의 207). 상기 웨이퍼(W) 상의 이머젼 매질(IL)이 상기 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입되는 동안 상기 제1 회수 노즐(51)의 제1 회수 측벽(51a)을 향하여 보조 입사광(55i)을 조사한다(도 4의 209).
상기 보조 입사광(55i)이 상기 제1 회수 측벽(51a) 상에 조사되면, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내의 흡입된 이머젼 매질(ILr)을 관통하는 굴절광(55r2 또는 55r2')이 생성된다. 상기 굴절광(55r2 또는 55r2')의 세기를 광 검출기(57)를 사용하여 측정한다(도 4의 211). 상기 굴절광(55r2 또는 55r2')의 경로는 상술한 바와 같이 상기 회수 노즐들(51, 53) 내의 흡입된 이머젼 매질의 굴절률의 크기에 따라 변할 수 있다. 상기 광 검출기(57)는 상기 굴절광의 세기에 상응하는 전기적인 출력신호를 생성시킬 수 있다. 상기 광 검출기(57)의 출력신호는 제어기(25)의 입력단으로 전송되고, 상기 제어기(25)는 상기 광 검출기(57)의 출력신호를 사용하여 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률을 산출한다(도 4의 213). 상기 제어기(25)는 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률이 허용된 범위를 벗어나는 경우에, 상기 이머젼 포토리쏘그라피 장비의 동작을 제어할 수 있다.
도 5는 도 2 및 도 3에 보여진 상기 모니터링 유니트(23a)를 대체할 수 있는 다른 모니터링 유니트(23b)를 도시한 평면도이다. 도 5에 도시된 모니터링 유니트(23b)는 도 3에 도시된 모니터링 유니트(23a)의 구성요소들에 더하여 기준 매질로 채워진 기준 용기들을 더 포함한다. 따라서, 도 5의 모니터링 유니트(23b)를 설명함에 있어서, 도 3에 도시된 구성요소들과 동일한 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 상기 모니터링 유니트(23b)는 도 3에 도시된 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53), 상기 보조 광원(55) 및 상기 광 검출기(57)에 더하여 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53)에 각각 대응하는 제1 및 제2 기준 용기들(59, 61)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기준 용기(a first reference vessel; 59)는 상기 보조 광원(55) 및 상기 제1 회수 노즐(51) 사이에 배치되고, 상기 제2 기준 용기(61)는 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 사이에 배치된다.
상기 제1 기준 용기(59)는 상기 보조 광원(55)에 인접한 제1 기준 측벽(59a) 및 상기 제1 회수 노즐(51)에 인접한 제2 기준 측벽(59b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 기준 용기(61)는 상기 제1 회수 노즐(51)에 인접한 제1 기준 측벽(61a) 및 상기 제2 회수 노즐(53)에 인접한 제2 기준 측벽(61b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기준 용기(59)의 제1 및 제2 기준 측벽들(59a, 59b)은 서로 평행할 수 있고, 상기 제2 기준 용기(61)의 제1 및 제2 기준 측벽들(61a, 61b) 역시 서로 평행할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 기준 측벽들(59a, 59b, 61a, 61b)은 상기 제1 및 제2 회수 측벽들(51a, 51b, 53a, 53b)에 평행할 수 있다. 더 나아가서, 상기 제1 기준 용기(59)의 제2 기준 측벽(59b)은 상기 제1 회수 노즐(51)의 제1 회수 측벽(51a)에 접촉할 수 있고, 상기 제2 기준 용기(61)의 제1 및 제2 기준 측벽들(61a, 61b)은 각각 상기 제1 회수 노즐(51)의 제2 회수 측벽(51b) 및 상기 제2 회수 노즐(53)의 제1 회수 측벽(53a)에 접촉할 수 있다. 결과적으로, 상기 제1 및 제2 기준 측벽들(59a, 59b, 61a, 61b) 역시 상기 x-y 평면에 대하여 수직할 수 있다.
상기 기준 용기들(59, 61)은 기준 굴절률(RIr)을 갖는 기준 매질(RL)로 채워 질 수 있다. 상기 기준 굴절률(RIr)은 외부의 환경으로부터 물리적으로 격리(isolate)되어 항상 일정한 값을 유지할 수 있다. 예를 들면, 상기 기준 매질(RL)의 굴절률(즉, 상기 기준 굴절률(RIr))은 상기 공급 배관(도 2의 19a) 내의 이머젼 매질의 굴절률(즉, 상기 제2 굴절률(RI2))과 동일할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 제1 및 제2 측벽들(59a, 59b, 61a, 61b, 51a, 53a, 51b, 53b), 상기 제1 및 제2 기준 용기들(59, 61) 내의 기준 매질(RL), 및 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내의 흡입된 이머젼 매질(ILr)을 통과하여 상기 광 검출기(57)에 도달한다.
상기 기준 매질(RL)이 상기 공급 배관(도 2의 19a) 내의 이머젼 매질과 동일한 굴절률(즉, 상기 제2 굴절률(RI2))을 갖고 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 이머젼 매질(도 2의 IL)이 어떠한 불순물로도 오염되지 않은 경우에, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)은 상기 제2 굴절률(RI2)과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 보조 입사광(55i)에 더하여 상기 기준 용기들(59, 61) 및 상기 회수 노즐들(51, 53)을 통하여 상기 광 검출기(57)를 향하여 조사되는 기준 굴절광(55r)을 포함한다.
이와는 달리, 상기 기준 매질(RL)이 상기 공급 배관(도 2의 19a) 내의 이머젼 매질과 동일한 굴절률(즉, 상기 제2 굴절률(RI2))을 갖고 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 이머젼 매질(도 2의 IL)이 불순물(예를 들면, 상기 포토레지스트막(PR) 내의 광산 생성기(PAG))로 오염되면, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡 입된 이머젼 매질(ILr)은 상기 제2 굴절률(RI2)보다 큰 제2 비정상 굴절률(RI2')을 보일 수 있다. 이 경우에, 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 보조 입사광(55i)에 더하여 상기 기준 용기들(59, 61) 및 상기 회수 노즐들(51, 53)을 통하여 상기 광 검출기(57)를 향하여 조사되는 비정상 굴절광(55r')을 포함한다.
상기 비정상 굴절광(55r')의 경로(path)는 상기 기준 굴절광(55r)의 경로와 다를 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 상기 오염된 이머젼 매질의 굴절률(즉, 상기 제2 비정상 굴절률(RI2'))이 상기 비오염된 이머젼 매질의 굴절률(즉, 상기 제2 굴절률(RI2))과 다르기 때문이다. 따라서, 상기 광 검출기(57)가 상기 기준 굴절광(55r)의 세기가 가장 큰 값을 보이는 위치에 설치된다면, 상기 광 검출기(57)에 의해 측정되는 빛의 세기는 상기 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률에 따라 변할 수 있다. 결과적으로, 상기 제어기(25)는 상기 광 검출기(57)의 출력신호를 사용하여 상기 회수 노즐들(51, 53) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률을 정확히 산출할 수 있다.
[수학식 3]에 의해 표현된 스넬의 법칙에 따르면, 상기 보조 광원(55) 및 상기 광 검출기(57) 사이에 배치된 상기 회수 노즐들의 개수 및 상기 기준 용기들의 개수가 증가하는 경우에 상기 기준 굴절광(55r) 및 상기 비정상 굴절광(55r') 사이의 간격(S) 역시 증가할 수 있다는 것은 명백하다. 결과적으로, 상기 회수 노즐들의 개수 및 상기 기준 용기들의 개수가 증가하면 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률이 미세하게 변할지라도 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률의 변화량을 정밀하게 측정 및 산출할 수 있음은 명백하다.
도 5의 모니터링 유니트(23b)를 구비하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 이머젼 매질의 굴절률을 실시간으로 모니터링하는 방법은 도 4를 참조하여 설명된 모니터링 방법을 기초로 하여 진행할 수 있다. 이 경우에, 상기 보조 입사광(55i)은 상기 제1 기준 용기(59)의 제1 기준 측벽(59a)을 향하여 조사된다.
도 6은 도 2 및 도 3의 상기 모니터링 유니트(23a)를 대체할 수 있는 또 다른 모니터링 유니트(23c)를 도시한 평면도이다. 도 6의 모니터링 유니트(23c)는 회수 노즐들의 형태 및 기준 용기들의 형태에 있어서 도 5의 모니터링 유니트(23b)와 다르다.
도 6을 참조하면, 상기 모니터링 유니트(23c)는 상기 보조광원(55) 및 상기 광 검출기(57) 사이에 적어도 하나의 회수 노즐 및 이에 대응하는 적어도 하나의 기준 용기가 배치된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 적어도 하나의 회수 노즐은 제1 및 제2 회수 노즐들(65, 67)을 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 기준 용기는 제1 및 제2 기준 용기들(69, 71)을 포함할 수 있다. 상기 제1 회수 노즐(65)은 상기 보조 광원(55)에 인접하도록 배치되고 상기 제2 회수 노즐(67)은 상기 광 검출기(57)에 인접하도록 배치된다. 또한, 상기 제1 기준 용기(69)는 상기 보조 광원(55) 및 상기 제1 회수 노즐(65) 사이에 배치되고, 상기 제2 기준 용기(71)는 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(65, 67) 사이에 배치된다.
상기 제1 회수 노즐(65)은 서로 비평행한 제1 및 제2 회수 측벽들(65a, 65b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 회수 노즐(67) 역시 서로 비평행한 제1 및 제2 회수 측벽들(67a, 67b)을 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제1 기준 용기(69)는 서로 비평행한 제1 및 제2 기준 측벽들(69a, 69b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 기준 용기(71) 역시 서로 비평행한 제1 및 제2 기준 측벽들(71a, 71b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기준 측벽들(69a, 71a) 및 상기 제2 회수 측벽들(65b, 67b)은 서로 평행할 수 있고, 상기 제2 기준 측벽들(69b, 71b) 및 상기 제1 회수 측벽들(65a, 67a) 역시 서로 평행할 수 있다. 또한, 상기 기준 측벽들(69a, 69b, 71a, 71b) 및 상기 회수 측벽들(65a, 65b, 67a, 67b)은 상기 x-y 평면에 대하여 수직할 수 있다.
상기 제1 기준 용기(69)의 제1 기준 측벽(69a)은 상기 보조 광원(55)에 인접하고, 상기 제1 기준 용기(69)의 제2 기준 측벽(69b)은 상기 제1 회수 노즐(65)의 제1 회수 측벽(65a)와 접촉할 수 있다. 또한, 상기 제2 기준 용기(71)의 제1 및 제2 기준 측벽들(71a, 71b)은 각각 상기 제1 회수 노즐(65)의 제2 회수 측벽(65b) 및 상기 제2 회수 노즐(67)의 제1 회수 측벽(67a)에 접촉할 수 있다.
상기 기준 용기들(69, 71) 역시 도 5에 도시된 실시예처럼 기준 굴절률(RIr)을 갖는 기준 매질(RL)로 채워질 수 있고, 상기 기준 굴절률(RIr)은 항상 일정한 값을 유지할 수 있다. 예를 들면, 상기 기준 매질(RL)의 굴절률(즉, 상기 기준 굴절률(RIr))은 상기 공급 배관(도 2의 19a) 내의 이머젼 매질의 굴절률(즉, 상기 제2 굴절률(RI2))과 동일할 수 있다.
상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 기준 용기들(69, 71) 내의 기준 매질(RL) 및 상기 회수 노즐들(65, 67) 내의 흡입된 이머젼 매질(ILr)을 통과하여 상기 광 검출기(57)에 도달한다.
상기 기준 매질(RL)이 상기 공급 배관(도 2의 19a) 내의 이머젼 매질과 동일 한 굴절률(즉, 상기 제2 굴절률(RI2))을 갖고 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 이머젼 매질(도 2의 IL)이 어떠한 불순물로도 오염되지 않은 경우에, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(65, 67) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)은 상기 제2 굴절률(RI2)과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 보조 광원(55)으로부터 상기 제1 기준 측벽(69a)을 향하여 조사되는 보조 입사광(55i) 및 상기 기준 용기들(69, 71) 및 상기 회수 노즐들(65, 67)을 통하여 상기 광 검출기(57)를 향하여 조사되는 기준 출력광(reference output light; 55t)을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 보조 입사광(55i)은 상기 제1 기준 측벽(69a)에 대하여 수직한 방향을 따라 조사될 수 있다. 즉, 상기 보조 입사광(55i)의 입사각은 0°일 수 있다. 이에 따라, 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률이 상술한 바와 같이 상기 기준 매질(RL)의 굴절률과 동일한 경우에, 상기 제1 기준 용기(69) 내의 기준 매질(RL)을 관통하는 보조광이 상기 제2 기준 측벽(69b)을 향하여 경사지게(obliquely) 조사될지라도 상기 보조광은 어떠한 굴절 없이 직진할 수 있다. 결과적으로, 상기 기준 출력광(55t)의 경로 역시 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제2 회수 노즐(67)의 제2 회수 측벽(67b)에 대하여 수직할 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 이머젼 매질(IL)이 불순물로 오염되어 상기 기준 매질(RL)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지면, 상기 보조 광원(55)으로부터의 보조광은 상기 기준 매질(RL) 및 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr) 사이의 경계면들에서 굴절하여 도 6의 점선으로 표시된 경로를 따라 진행할 수 있다. 이 경우에, 상기 보조광은 상기 제1 기준 측벽을 향하여 조사되는 상기 보조 입사광(55i)에 더하여 상기 광 검출기(57)를 향하여 조사되는 굴절광(55t')을 포함한다. 따라서, 상기 광 검출기(57)가 상기 기준 출력광(55t)의 세기가 가장 큰 값을 보이는 위치에 설치된다면, 상기 제어기(25)는 상기 회수 노즐들(65, 67) 내로 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률을 산출할 수 있다.
[수학식 3]에 의해 표현된 스넬의 법칙에 따르면, 상기 굴절광(55t')은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 기준 출력광(55t)에 비평행할 수 있다. 즉, 상기 광 검출기(57) 및 이에 인접한 상기 제2 회수 노즐(67) 사이의 거리(D)가 증가하면, 상기 광 검출기(57)에 도달하는 상기 기준 출력광(55t) 및 상기 굴절광(55t') 사이의 간격(S) 역시 증가할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 상기 거리(D)를 증가시키면, 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률이 미세하게 변할지라도 상기 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률의 변화량을 정밀하게 측정 및 산출할 수 있음은 명백하다.
도 6의 모니터링 유니트(23c)를 구비하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 이머젼 매질의 굴절률을 실시간으로 모니터링하는 방법 역시 도 4를 참조하여 설명된 모니터링 방법을 기초로 하여 진행할 수 있음은 명백하다.
도 7은 도 2 및 도 3의 상기 모니터링 유니트(23a)를 대체할 수 있는 또 다른 모니터링 유니트(23d)를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 모니터링 유니트(23d)는 도 3에 보여진 모니터링 유니트(23a)와 유사한 구성을 갖는다. 즉, 상기 모니터링 유니트(23d) 역시 보조 광 원(55'), 광 검출기(57') 및 이들 사이에 배치된 제1 및 제2 회수 노즐들(51', 53')을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 상기 모니터링 유니트(23d)는 상기 보조 광원(55')으로부터 상기 광 검출기(57')를 향하여 조사되는 보조광의 진행 방향에 있어서 도 3의 모니터링 유니트(23a)와 다르다. 즉, 도 3에 보여진 모니터링 유니트(23a)의 보조광원(55) 및 광 검출기(57)는 상기 웨이퍼 스테이지(11)의 상부면(11t)에 평행한 평면 상에 설치되는 반면에, 도 7에 보여진 상기 모니터링 유니트(23d)의 보조광원(55') 및 광 검출기(57')는 상기 웨이퍼 스테이지(11)의 상부면(11t)으로부터 서로 다른 높이들에 설치될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51', 53') 역시 도 7에 도시된 바와 같이 상기 웨이퍼 스테이지(11)의 상부면(11t)으로부터 서로 다른 높이들에 설치될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(105, 107)의 제1 단부들은 도 3의 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53)처럼 도 2에 보여진 회수 배관(21a)에 연결될 수 있다. 결과적으로, 본 실시예 역시 도 3에 도시된 실시예와 동일한 효과를 보일 수 있음은 명백하다.
도 8은 도 2 및 도 3의 상기 모니터링 유니트(23a)를 대체할 수 있는 또 다른 모니터링 유니트(23e)를 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 모니터링 유니트(23e)는 보조광원(55), 광 검출기(57) 및 이들 사이에 배치된 적어도 하나의 노즐 셀을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 노즐 셀은 도 8에 도시된 바와 같이 상기 보조광원(55)에 인접한 제1 노즐 셀(115) 및 상기 광 검출기(57)에 인접한 제2 노즐 셀(117)을 포함할 수 있 다. 상기 제1 노즐 셀(115)은 서로 평행한 제1 및 제2 측벽들(115a, 115b)과 아울러서 이들 사이의 제3 측벽(115c)을 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제2 노즐 셀(117)은 서로 평행한 제1 및 제2 측벽들(117a, 117b)과 아울러서 이들 사이의 제3 측벽(117c)을 포함할 수 있다.
상기 제1 노즐 셀(115)의 제1 측벽(115a)은 상기 보조광원(55)에 인접할 수 있고, 상기 제1 노즐 셀(115)의 제2 측벽(115b)은 상기 제2 노즐 셀(117)에 인접할 수 있다. 또한, 상기 제2 노즐 셀(117)의 제1 측벽(117a)은 상기 제1 노즐 셀(115)에 인접할 수 있고, 상기 제2 노즐 셀(117)의 제2 측벽(117b)은 상기 광 검출기(57)에 인접할 수 있다. 상기 제1 노즐 셀(115)의 제2 측벽(115b)은 상기 제2 노즐 셀(117)의 제1 측벽(117a)과 접촉할 수 있다.
상기 제1 및 제2 측벽들(115a, 115b, 117a, 117b)은 상기 웨이퍼 스테이지(11)의 상부면에 대하여 수직할 수 있다. 더 나아가서, 상기 제3 측벽들(115c, 117c)은 도 8의 단면도로부터 보여질 때 상기 제1 및 제2 측벽들(115a, 115b, 117a, 117b)과 비평행할 수 있다. 즉, 상기 제1 측벽들(115a, 117a) 및 상기 제3 측벽들(115c, 117c) 사이의 각도(α)는 0°보다 크고 90°보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3 측벽들(115a, 115b, 115c, 117a, 117b, 117c)의 모두는 상기 웨이퍼 스테이지(11)의 수직 단면(즉, y-z 평면)에 수직할 수 있다.
상기 제1 측벽(115a) 및 상기 제3 측벽(115c)은 제1 기준 용기를 구성할 수 있고, 상기 제2 측벽(115b) 및 상기 제3 측벽(115c)은 제1 회수 노즐을 구성할 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제1 측벽(117a) 및 상기 제3 측벽(117c)은 제2 기준 용기를 구성할 수 있고, 상기 제2 측벽(117b) 및 상기 제3 측벽(117c)은 제2 회수 노즐을 구성할 수 있다. 결과적으로, 상기 제1 노즐 셀(115)은 제1 기준 용기 및 제1 회수 노즐을 포함할 수 있고, 상기 제2 노즐 셀(117)은 제2 기준 용기 및 제2 회수 노즐을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 기준 용기들은 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 기준 굴절률(RIr)을 갖는 기준 매질(RL)로 채워질 수 있고, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들의 제1 단부들은 도 2의 회수 배관(21a)에 연결될 수 있다. 그 결과, 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 이머젼 매질(도 2의 IL)은 상기 제1 및 제2 회수 노즐들을 통하여 흡입된다. 따라서, 상기 보조광원(55)으로부터의 보조 입사광(55i)이 상기 제1 노즐 셀(115)의 상기 제1 측벽(115a)을 향하여 수직하게 조사되면, 상기 보조 입사광은 도 6을 참조하여 설명된 것과 동일한 메카니즘에 의해 상기 광 검출기(57)를 향하는 기준 출력광(55t) 또는 굴절광(55t')을 발생시킨다. 결과적으로, 본 실시예가 도 6에 도시된 실시예와 동일한 효과를 보일 수 있음은 명백하다.
도 9는 도 2 및 도 3의 상기 모니터링 유니트(23a)를 대체할 수 있는 또 다른 모니터링 유니트(23f)를 도시한 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 모니터링 유니트(23f)는 도 8의 모니터링 유니트(23e)와 유사한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 모니터링 유니트(23f)는 보조광원(55), 광 검출기(57) 및 이들 사이에 배치된 적어도 하나의 노즐 셀을 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 노즐 셀은 제1 및 제2 노즐 셀들(115', 117')을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 노즐 셀들(115', 117')은 각각 도 8의 상기 제1 및 제2 노즐 셀들(115, 117)과 동일한 형태들을 가질 수 있다. 다시 말해서, 상기 제1 노즐 셀(115')은 제1 및 제2 평행한 측벽들(115a', 115b') 및 이들 사이의 제3 측벽(115c')을 포함할 수 있고, 상기 제2 노즐 셀(117') 역시 제1 및 제2 평행한 측벽들(117a', 117b) 및 이들 사이의 제3 측벽(117c')을 포함할 수 있다. 결과적으로, 상기 제1 노즐 셀(115')은 상기 제1 측벽(115a') 및 제3 측벽(115c')을 구비하는 제1 기준 용기와 아울러서 상기 제2 측벽(115b') 및 제3 측벽(115c')을 구비하는 제1 회수 노즐을 포함할 수 있고, 상기 제2 노즐 셀(117')은 상기 제1 측벽(117a') 및 제3 측벽(117c')을 구비하는 제2 기준 용기와 아울러서 상기 제2 측벽(117b') 및 제3 측벽(117c')을 구비하는 제2 회수 노즐을 포함할 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 평행한 측벽들(115a', 115b', 117a', 117b')은 도 9에 보여진 바와 같이 상기 웨이퍼 스테이지(11)의 상부면에 대하여 수직하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 보조광원(55)으로부터의 보조 입사광(55i)이 상기 웨이퍼 스테이지(11)의 상부면과 평행한 방향을 따라 상기 제1 노즐 셀(115')의 제1 측벽(115a')을 향하여 조사되면, 상기 보조 입사광(55i)의 입사각(θi)은 0°보다 크고 90°보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 기준 용기들은 도 8을 참조하여 설명된 바와 같이 기준 굴절률(RIr)을 갖는 기준 매질(RL)로 채워질 수 있고, 상기 제1 및 제2 회수 노즐들의 제1 단부들은 도 2의 회수 배관(21a)에 연결될 수 있다. 그 결과, 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 이머젼 매질(도 2의 IL)은 상기 제1 및 제2 회수 노즐들을 통하여 흡입될 수 있다. 따라서, 상기 보조 입사광(55i)이 상기 제1 노즐 셀(115')의 상기 제1 측벽(115a')을 향하여 0° 보다 크고 90°보다 작은 입사각(θi)으로 조사되면, 상기 보조 입사광(55i)은 도 8을 참조하여 설명된 것과 동일한 메카니즘에 의해 상기 광 검출기(57)를 향하는 기준 굴절광(55r) 또는 비정상 굴절광(55r')을 발생시킨다.
본 실시예에 따르면, 상기 광 검출기(57) 및 이에 인접한 상기 제2 노즐 셀(117') 사이의 거리(D)가 일정할 때, 상기 광 검출기(57)에 도달하는 상기 기준 굴절광(55r) 및 상기 비정상 굴절광(55r') 사이의 거리(S')가 도 8의 실시예에서의 상기 기준 출력광(55t) 및 상기 굴절광(55t') 사이의 거리(S)보다 클 수 있다. 이는, 상기 보조 입사광(55i)이 상술한 바와 같이 상기 제1 노즐 셀(115')의 상기 제1 측벽(115a')을 향하여 0°보다 크고 90°보다 작은 입사각(θi)으로 조사되기 때문이다. 결과적으로, 상기 모니터링 유니트(23f)는 도 8의 실시예에 비하여 상기 회수 노즐들 내의 흡입된 이머젼 매질(ILr)의 굴절률을 더욱 정밀하게 측정 및 산출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이머젼 포토리쏘그라피 장비의 개략적인 단면도이다. 도 10 역시 도 2의 단면도와 마찬가지로 x축 및 z축에 의해 정의되는 x-z 평면에 평행한 단면도를 나타낸다. 따라서, 도 10에 표기되지는 않았지만, 상기 x-z 평면에 수직한 방향은 y축 방향에 해당한다. 본 실시예에 따른 이머젼 포토리쏘그라피 장비는 모니터링 유니트가 공급 배관에 연결된다는 점에서 도 2의 이머젼 포토리쏘그라피 장비와 다르다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어서, 도 2에 도시된 구성요소들과 동일한 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 이머젼 포토리쏘그라피 장비는 도 2의 모니터링 유니트(23a)와 다른 구성을 갖는 모니터링 유니트(23g)를 포함한다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 이머젼 포토리쏘그라피 장비의 모니터링 유니트(23g)는 회수 배관(21a)에 더하여 제1 및 제2 공급 배관들(19b, 19c)에 접속될 수 있다. 상기 제1 공급 배관(19b)은 공급부(19)에 연결되어 상기 공급부(21) 내의 이머젼 매질을 상기 모니터링 유니트(23g) 내로 전송하는 역할을 하고, 상기 제2 공급 배관(19c)은 공급 노즐(19n)에 연결되어 상기 모니터링 유니트(23g) 내의 이머젼 매질을 공급 노즐(19n)로 전송하는 역할을 한다. 상기 제1 및 제2 공급배관들(19b, 19c)는 공급 배관(19a')을 구성한다. 결과적으로, 본 실시예에 따르면, 공급부(19)로부터의 이머젼 매질이 상기 제1 공급 배관(19b)을 통하여 상기 모니터링 유니트(23g) 내로 제공되고, 상기 모니터링 유니트(23g) 내의 이머젼 매질은 상기 제2 공급 배관(19c) 및 상기 공급 노즐(19n)을 통하여 웨이퍼(W) 상에 분사된다.
도 11은 도 10의 모니터링 유니트(23g)의 구체적인 구성을 도시한 평면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 모니터링 유니트(23g)는 도 5에 보여진 모니터링 유니트(23b)와 유사한 구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 모니터링 유니트(23g)는 도 5에 보여진 보조광원(55), 광 검출기(57) 및 이들 사이에 배치된 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53)을 포함할 수 있다. 더 나아가서, 상기 모니터링 유니트(23g)는 도 5에 보여진 제1 및 제2 기준 용기들(69, 61) 대신에 제1 및 제2 기준 노즐들(79, 81)을 포함한다. 그 결과, 상기 제1 기준 노즐(79)은 상기 보조광 원(55) 및 제1 회수 노즐(51) 사이에 배치될 수 있고, 상기 제2 기준 노즐(81)은 상기 제1 및 제2 회수 노즐들(51, 53) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 기준 노즐(79)은 서로 대향하는 제1 및 제2 기준 측벽들(79a, 79b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 기준 노즐(81) 역시 서로 대향하는 제1 및 제2 기준 측벽들(81a, 81b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기준 노즐(79)의 제2 기준 측벽(79b)은 상기 제1 회수 노즐(51)의 제1 회수 측벽(51a)에 인접하거나 접촉할 수 있고, 상기 제1 기준 노즐(79)의 제1 기준 측벽(79a)은 상기 보조광원(55)에 인접할 수 있다. 또한, 상기 제2 기준 노즐(81)의 제1 기준 측벽(81a)은 상기 제1 회수 노즐(51)의 제2 회수 측벽(51b)에 인접하거나 접촉할 수 있고, 상기 제2 기준 노즐(81)의 제2 기준 측벽(81b)은 상기 제2 회수 노즐(53)의 제1 회수 측벽(53a)에 인접하거나 접촉할 수 있다.
상기 제1 및 제2 기준 노즐들(79, 81)의 제1 단부들은 상기 제1 공급 배관(19b)에 연결되고, 상기 제1 및 제2 기준 노즐들(79, 81)의 제2 단부들은 상기 제2 공급 배관(19c)에 연결된다. 따라서, 상기 공급부(19)는 상기 제1 공급 배관(19b), 제1 및 제2 기준 노즐들(79, 81), 제2 공급 배관(19c) 및 공급 노즐(19n)을 통하여 상기 웨이퍼(W), 즉 포토레지스트막(PR) 상에 이머젼 매질(IL)을 제공할 수 있다. 그 결과, 상기 기준 노즐들(79, 81) 내의 이머젼 매질(ILs)은 상기 공급 배관들(19b, 19c) 내의 이머젼 매질과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 다시 말해서, 상기 기준 노즐들(79, 81) 내의 이머젼 매질(ILs)은 도 3에서 언급된 상기 제2 굴절률(RI2)을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 기준 노즐들(79, 81) 내의 상기 이 머젼 매질(ILs)은 도 5를 참조하여 설명된 기준 매질(RL)과 동일한 역할을 할 수 있고, 본 실시예에 따른 모니터링 유니트(23g)는 도 5에 보여진 모니터링 유니트(23b)와 동일한 효과를 보일 수 있음은 명백하다.
본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않고 여러 가지의 형태로 변형될 수 있다. 예를 들면, 도 6, 도 8 및 도 9에 보여진 모니터링 유니트들(23c, 23d, 23e, 23f) 역시 도 10의 이머젼 포토리쏘그라피 장비에 적용가능하도록 변형될 수 있다. 이 경우에, 도 6, 도 8 및 도 9에 보여진 상기 기준 용기들의 제1 단부들은 도 10의 제1 공급배관(19b)에 연결되어야 하고, 도 6, 도 8 및 도 9에 보여진 상기 기준 용기들의 제2 단부들은 도 10의 제2 공급배관(19c)에 연결되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼 상에 공급되는 이머젼 매질의 굴절률을 실시간으로 측정할 수 있다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 상의 이머젼 매질이 불순물로 오염되어 허용된 범위를 벗어나는 굴절률을 보이는 경우에, 상기 이머젼 포토리쏘그라피 공정을 제어하여 불균일하고 불량한(nonumiform and poor) 패턴 프로파일을 갖는 포토레지스트 패턴이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (53)

  1. 웨이퍼 상에 이머젼 매질(immersion medium)을 분출시키는 공급 노즐(supply nozzle);
    상기 웨이퍼 상의 상기 이머젼 매질을 흡입하는 회수 노즐(recovery nozzle);
    상기 회수 노즐 내의 상기 이머젼 매질을 관통하는 보조광을 생성시키되, 상기 보조광은 상기 회수 노즐을 향하는 보조 입사광 및 상기 회수 노즐로부터 출력되는 굴절광을 포함하는 보조 광원; 및
    상기 보조 입사광이 조사되는 동안 상기 굴절광(refracted light)의 세기(intensity)를 측정하는 광 검출기(light detector)를 포함하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수 노즐은 상기 보조광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 회수 측벽들을 포함하고, 상기 보조광은 상기 제1 및 제2 회수 측벽들과 아울러서 상기 제1 및 제2 회수 측벽들 사이의 상기 이머젼 매질을 관통하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 제1 회수 측벽을 향하여 0°보다 크고 90°보다 작은 입사각으로 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수 노즐 및 상기 보조 광원 사이에 배치되고 기준 매질(reference medium)로 채워진 기준 용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회수 노즐은 상기 보조 광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 회수 측벽들을 포함하고 상기 기준 용기는 상기 보조 광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 기준 측벽들을 포함하되, 상기 보조광은 상기 제1 및 제2 기준 측벽들, 상기 기준 용기 내의 상기 기준 매질, 상기 제1 및 제2 회수 측벽들, 및 상기 회수 노즐 내의 상기 이머젼 매질을 관통하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회수 측벽들과 아울러서 상기 제1 및 제2 기준 측벽들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 제1 기준 측벽을 향하여 0°보다 크고 90°보다 작은 입사각으로 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 서로 비평행하고(non-parallel), 상기 제1 및 제2 기준 측벽들은 각각 상기 제2 회수 측벽 및 상기 제1 회수 측벽에 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 제1 기준 측벽에 대하여 수직한 방향을 따라 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준 측벽들과 상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 상기 웨이퍼의 수평 표면(horizontal surface)에 대하여 수직한 것을 특징으로 하는 이머젼 포 토리쏘그라피 장비.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준 측벽들과 상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 상기 웨이퍼의 수직 단면(vertical sectional plane)에 대하여 수직한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 노즐에 연결되어 상기 보조 광원 및 상기 회수 노즐 사이의 영역을 지나는 기준 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 회수 노즐은 상기 보조 광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 회수 측벽들을 포함하고 상기 기준 노즐은 상기 보조 광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 기준 측벽들을 포함하되, 상기 보조광은 상기 제1 및 제2 기준 측벽들, 상기 기준 노즐 내의 상기 이머젼 매질, 상기 제1 및 제2 회수 측벽들, 및 상기 회수 노즐 내의 상기 이머젼 매질을 관통하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회수 측벽들과 아울러서 상기 제1 및 제2 기준 측벽들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 제1 기준 측벽을 향하여 0°보다 크고 90°보다 작은 입사각으로 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 서로 비평행하고(non-parallel), 상기 제1 및 제2 기준 측벽들은 각각 상기 제2 회수 측벽 및 상기 제1 회수 측벽에 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 제1 기준 측벽에 대하여 수직한 방향을 따라 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준 측벽들과 상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 상기 웨이퍼의 수평 표면(horizontal surface)에 대하여 수직한 것을 특징으로 하는 이머젼 포 토리쏘그라피 장비.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준 측벽들과 상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 상기 웨이퍼의 수직 단면(vertical sectional plane)에 대하여 수직한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 검출기는 상기 굴절광의 세기에 상응하는 전기적인 출력 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지;
    상기 공급 노즐 및 상기 회수 노즐 사이의 영역 상부에 설치되되, 렌즈 모듈 및 메인 광원을 구비하는 광학 시스템;
    상기 광 검출기에 전기적으로 접속된 제어기;
    공급 배관(supply conduit)을 통하여 상기 공급 노즐에 접속된 공급부(supply portion); 및
    회수 배관(recovery conduit)을 통하여 상기 회수 노즐에 접속된 회수부(recovery portion)를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 광 검출기의 출력신호의 크기(magnitude)에 따라 상기 메인 광원, 상기 웨이퍼 스테이지, 상기 공급부 및 상기 회수부중 적어도 하나의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  23. 렌즈 모듈 및 메인 광원을 구비하는 광학 시스템;
    상기 렌즈 모듈의 하부에 위치하여 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지;
    상기 렌즈 모듈 및 상기 웨이퍼 사이의 공간을 향하여 이머젼 매질을 분사시키는 공급 노즐;
    상기 웨이퍼 상의 상기 이머젼 매질을 흡입하는 복수개의 회수 노즐들;
    상기 복수개의 회수 노즐들을 관통하는 보조광을 생성시키되, 상기 보조광은 상기 회수 노즐들을 향하는 보조 입사광 및 상기 회수 노즐들로부터 출력되는 굴절광을 포함하는 보조 광원;
    상기 굴절광의 세기를 측정하는 광 검출기를 포함하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 회수 노즐들의 각각은 상기 보조광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 회수 측벽들을 포함하고, 상기 보조광은 상기 회수 노즐들의 상기 제1 및 제2 회수 측벽들과 아울러서 상기 회수 노즐들 내의 상기 이머젼 매질을 관통하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 회수 노즐들의 상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 보조 광원에 인접한 상기 회수 노즐의 상기 제1 회수 측벽을 향하여 0°보다 크고 90°보다 작은 입사각으로 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수개의 회수 노즐들에 각각 인접한 복수개의 기준 용기들을 더 포함하되, 상기 기준 용기들은 기준 매질로 채워진 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 회수 노즐들의 각각은 상기 보조광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 회수 측벽들을 포함하고 상기 기준 용기들의 각각은 상기 보조광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 기준 측벽들을 포함하되, 상기 제2 기준 측벽들은 각각 상기 제1 회수 측벽들에 인접한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리 쏘그라피 장비.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회수 측벽들과 아울러서 상기 제1 및 제2 기준 측벽들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 보조 광원에 인접한 상기 기준 용기의 상기 제1 기준 측벽을 향하여 0°보다 크고 90°보다 작은 입사각으로 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 제1 회수 측벽들은 상기 제2 회수 측벽들과 비평행하고, 상기 제1 기준 측벽들은 상기 제2 회수 측벽들과 평행하고, 상기 제2 기준 측벽들은 상기 제1 회수 측벽들과 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 보조 광원에 인접한 상기 기준 용기의 상기 제1 기준 측벽에 대하여 수직한 방향을 따라 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준 측벽들과 아울러서 상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 상기 웨이퍼 스테이지의 수평 표면에 대하여 수직한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준 측벽들과 아울러서 상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 상기 웨이퍼 스테이지의 수직 단면(vertical sectional plane)에 대하여 수직한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  35. 제 23 항에 있어서,
    상기 공급 노즐에 연결되어 상기 회수 노즐들에 각각 인접한 복수개의 기준 노즐들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 회수 노즐들의 각각은 상기 보조광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 회수 측벽들을 포함하고 상기 기준 노즐들의 각각은 상기 보조광원 및 상기 광 검출기에 각각 인접한 제1 및 제2 기준 측벽들을 포함하되, 상기 제2 기준 측벽들은 각각 상기 제1 회수 측벽들에 인접한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리 쏘그라피 장비.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회수 측벽들과 아울러서 상기 제1 및 제2 기준 측벽들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 보조 광원에 인접한 상기 기준 노즐의 상기 제1 기준 측벽을 향하여 0°보다 크고 90°보다 작은 입사각으로 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 제1 회수 측벽들은 상기 제2 회수 측벽들과 비평행하고, 상기 제1 기준 측벽들은 상기 제2 회수 측벽들과 평행하고, 상기 제2 기준 측벽들은 상기 제1 회수 측벽들과 평행한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 상기 보조 광원에 인접한 상기 기준 용기의 상기 제1 기준 측벽에 대하여 수직한 방향을 따라 조사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준 측벽들과 아울러서 상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 상기 웨이퍼 스테이지의 수평 표면에 대하여 수직한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준 측벽들과 아울러서 상기 제1 및 제2 회수 측벽들은 상기 웨이퍼 스테이지의 수직 단면(vertical sectional plane)에 대하여 수직한 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  43. 제 23 항에 있어서,
    상기 광 검출기는 상기 굴절광의 세기에 상응하는 전기적인 출력신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 광 검출기에 전기적으로 접속된 제어기;
    공급 배관(supply conduit)을 통하여 상기 공급 노즐에 접속된 공급부(supply portion); 및
    회수 배관(recovery conduit)을 통하여 상기 복수개의 회수 노즐들에 접속된 회수부(recovery portion)를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 광 검출기의 출력신호의 크기(magnitude)에 따라 상기 메인 광원, 상기 웨이퍼 스테이지, 상기 공급부 및 상기 회수부중 적어도 하나의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 장비.
  45. 웨이퍼 스테이지 상에 웨이퍼를 로딩하고,
    상기 웨이퍼가 로딩된 상기 웨이퍼 스테이지를 광학 시스템 하부로 이동시키고,
    상기 광학 시스템 및 상기 웨이퍼 사이의 공간을 향하여 이머젼 매질을 분사시키되(emitting), 상기 이머젼 매질은 공급 노즐을 통하여 분사되고,
    상기 웨이퍼 상의 상기 이머젼 매질을 회수 노즐을 통하여 흡입하고(sucking),
    상기 회수 노즐 내로 흡입된 상기 이머젼 매질의 굴절률을 측정하는 것을 포함하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정의 모니터링 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 이머젼 매질은 1보다 큰 굴절률을 갖는 액체인 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정의 모니터링 방법.
  47. 제 45 항에 있어서, 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률을 측정하는 것은
    상기 회수 노즐을 향하여 보조 입사광을 조사하여 상기 흡입된 이머젼 매질을 관통하는 굴절광을 생성시키고,
    상기 회수 노즐에 인접한 특정 위치에 설치된 광 검출기를 사용하여 상기 굴절광의 세기를 측정하고,
    상기 굴절광의 세기를 입력신호로 사용하여 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률을 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정의 모니터링 방법.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 보조 입사광은 보조 광원으로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정의 모니터링 방법.
  49. 제 47 항에 있어서,
    상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률을 산출하는 것은 상기 광 검출기에 전기적으로 접속된 제어기를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정의 모니터링 방법.
  50. 제 45 항에 있어서, 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률을 측정하는 것은
    상기 회수 노즐에 인접한 기준 용기를 향하여 보조 입사광을 조사하여 상기 기준 용기 내의 기준 매질 및 상기 회수 노즐 내의 상기 흡입된 이머젼 매질을 관 통하는 굴절광을 생성시키고,
    상기 회수 노즐에 인접한 특정 위치에 설치된 광 검출기를 사용하여 상기 굴절광의 세기를 측정하고,
    상기 굴절광의 세기를 입력신호로 사용하여 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률을 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정의 모니터링 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 기준 매질은 상기 공급 노즐 내의 상기 이머젼 매질과 동일한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정의 모니터링 방법.
  52. 제 45 항에 있어서, 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률을 측정하는 것은
    상기 회수 노즐에 인접하고 상기 공급 노즐에 연결된 기준 노즐을 향하여 보조 입사광을 조사하여 상기 기준 노즐 내의 이머젼 매질 및 상기 회수 노즐 내의 상기 흡입된 이머젼 매질을 관통하는 굴절광을 생성시키고,
    상기 회수 노즐에 인접한 특정 위치에 설치된 광 검출기를 사용하여 상기 굴절광의 세기를 측정하고,
    상기 굴절광의 세기를 입력신호로 사용하여 상기 흡입된 이머젼 매질의 굴절률을 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정의 모니터링 방법.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 이머젼 매질은 상기 기준 노즐 및 상기 공급 노즐을 통하여 상기 웨이퍼 상에 분사되는 것을 특징으로 하는 이머젼 포토리쏘그라피 공정의 모니터링 방법.
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