KR100855337B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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알렉세이 유리에비치 콜레스니첸코
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

투영 시스템(PL), 배리어 부재(10) 및 기판 사이에 공간이 정의되는 침지 리소그래피 투영 장치의 액체 공급 시스템이 개시된다. 배리어 부재(10)는, 사용동안 침지 액체(5)가 상기 공간 및 상기 배리어 부재(10) 및 기판(W) 사이를 흐를 수 있도록 시일되지 않는다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법 및 이에 의해 제조된 디바이스에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 배경에서, 마스크와 같은 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선-감응재(레지스트) 층을 갖는 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1개 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상으로 이미징될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노출되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는, 소위 스테퍼, 및 투영 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 역-평행 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다.
리소그래피 투영 장치에서, 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 기판을 침지(immerse)시키는 것이 제안되었다. 이것의 핵심은, 노광 방사선이 액체내에서 보다 짧은 파장을 가지기 때문에 보다 작은 피처들을 이미징할 수 있다는 것에 있다. (또한, 액체의 효과는 상기 시스템의 유효 NA를 증가시키고 초점심도(depth of focus)를 증가시키는 것으로도 간주될 수 있다.)
하지만, 액체의 배스(bath)내에 기판 또는 기판과 기판 테이블을 담그는(submersing) 것(예를 들어, 본 명세서에서 전문이 인용참조되고 있는 미국 특허 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 난류(turbulence)는 바람직하지 않고 또한 예측할 수 없는 효과들을 초래할 수도 있다.
제안된 해결책 중 하나는, 액체 공급 시스템을 이용하여, 액체 공급 시스템이 기판의 국부화된 영역에만 그리고 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이에 액체를 제공하는 것이다(일반적으로, 기판은 투영 시스템의 최종 요소보다 큰 표면적을 가진다). 이렇게 배치시키기 위해서 제안된 한가지 방법이 PCT 특허 출원 제 WO 99/49504호에 개시되어 있으며, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 액체는 1이상의 유입구(IN)에 의하여, 바람직하게는 최종 요소에 대한 기판의 이동방향을 따라 기판상으로 공급되며, 투영 시스템 아래를 통과한 후에는 1이상의 유출구(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 유입구(IN)를 통하여 공급되고 저압력원에 연결된 유출구(OUT)에 의하여 요소의 다른 쪽상에서 흡수되는 배치를 개략적으로 도시한다. 도 2의 예시에서, 액체는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 공급되나, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 최종 요소 주위에 위치된 유입구들 및 유출구들의 방위 및 개수는 다양할 수 있으며, 도 3에는 어느 한쪽에 유출구를 갖는 유입구의 4개의 세트들이 최종 요소 주위에 규칙적인 패턴으로 제공되는 일례가 예시되어 있다.
상기 해결책에 추가하여, 제 2 해결책에서, 투영 시스템의 최종 요소 및 기판 테이블 사이의 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장되는 시일 부재를 포함하여 이루어지는 액체 공급 시스템이 제공될 수 있다. 시일 부재는, Z 방향(광학 축 방향)으로 다소 상대적 이동이 가능하다 할지라도, XY 면에서는 투영 시스템에 대해 실질적으로 정적이다. 시일은 시일 부재 및 기판의 표면 사이에 형성된다. 일실시예에서, 시일은 가스 시일(gas seal)과 같은 비접촉 시일이다. 이러한 시스템은, 미국 특허 출원 US 10/705,805호 및 US 10/705,783호에 개시되어 있다(모두, 본 명세서에서 전문이 인용참조되고 있음).
제공될 수 있는 제 3 해결책은, 투영 시스템의 최종 요소 아래에 공동(hollow) 공간을 형성하는 투영 시스템에 부착된 부재를 포함하여 이루어진다. 모세관력(capillary force)이 투영 시스템의 최종 요소 및 기판 사이의 부재에 의해 생성된 공동 공간 내에 침지 액체를 포함시키기에 충분하게 강하도록, 부재의 바닥은 기판의 표면에 충분히 가까이 제공된다.
상기 국부화된 영역 해결책들이 모두 액체의 큰 몸체를 가속화해야 할 필요성의 문제점을 극복하지만, 해결책들은 각각 개선될 수 있다. 예를 들어, 제 1 해결책은, 다량의 비제어된 액체 유출(spillage) 없이 수행하기 어려운 것으로 판명되었다. 다른 예는, 제 2 및 제 3 해결책이 불리하게도, 상기 공간 내에 액체를 유지하기 위하여 필요한 기판 표면과의 밀접한 상호작용 때문에, 기판 및/또는 투영 시스템에 방해력(disturbance force)을 전달(transmit)할 수도 있다는 것이다. 또한, 이 해결책들은 각각, 렌즈 센서를 통해서와 같이 기판 테이블 상의 상이한 높이의 대상물(objects)을 이미징하기에는 특히 매우 부적합할 수 있다. 또한, 투영 시스템 및 기판 사이에 이들 시스템에서 이용가능한 큰 공간은 없으며, 고도의 NA에서 작동가능한 액체 공급 시스템을 만드는 것(building)은 어려울 수 있다. 각각의 해결책은, 가스 시일이 기판의 가장자리(edge) 상에 부분적으로 위치될 때 불균형하게 될 수 있거나, 및/또는 가장자리 부분의 이미징 시에 모세관력이 손실될 수 있는 것과 같이, 기판의 가장자리 부분의 이미징에 어려움이 있을 수 있다. 이들 해결책은 모두, 낮은 자유 작업 거리(free working distance)(높을수록 유리할 것임) 및 높은 유체 압력(fluid pressures)(낮을수록 유리할 것임)에서 가장 잘 해결된다.
따라서, 예를 들어, 상기 문제점들의 일부 또는 모두 없이, 특히 기판에 방해력이 크게 전해지는 것을 피하면서, 투영 시스템 및 기판 사이의 공간에 침지 액체를 제공하는 것이 유리할 것이다.
한 측면에 따르면,
방사선 빔을 제공하도록 구성된 조명 시스템;
빔의 단면에 패턴을 부여하도록 구성된 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지 구조체;
기판을 지지하도록 구성된 기판 테이블;
기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
기판 및 투영 시스템 사이의 공간에 침지 액체를 제공하도록 구성되고, 상기 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장되는 배리어 부재를 포함하는 액체 공급 시스템으로서, 상기 배리어 부재는 이 배리어 부재 및 상기 기판 테이블 상의 대상물 사이의 상기 침지 액체에 의해 생성된 임의의 모세관 압력이 상기 공간 내에 침지 액체를 한정하기에 충분하게 크지 않도록 하는 상기 대상물에 대한 위치에 있는, 상기 액체 공급 시스템을 포함하여 이루어지며,
배리어 부재 및 대상물 사이에 시일이 제공되지 않는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치가 제공된다.
이러한 방식으로, 사용시, 침지 액체는 배리어 부재의 바닥 및 기판 사이의 공간에서 누출(leak)될 수 있으며, 이에 의해 상기 공간 내에 억제되지 않는다. 따라서, 투영 시스템, 배리어 부재 및 기판 사이의 방해력의 전달이 감소되거나 최소화될 수 있다. 또한, 고도의 액체 압력을 사용할 필요 없이 상기 공간 내에 고속(high rate) 액체 공급이 가능할 수 있다. 기판 테이블 상의 광학 축 방향으로의 힘이 또한 감소될 수 있으며, 다른 액체 공급 시스템과 비교하여 더 일정할 수 있다. 또한, 다른 공급 시스템과 달리, 기판의 가장자리에 방해되는 시일(seal)이 없으므로, 배리어 부재가 기판의 가장자리를 통과할 때 복잡한 수단(complicated measures)이 불필요함에 따라, 가장자리 부분의 이미징이 용이하게 될 수 있다. 액체 유입구만이 필요하고 가스가 공급되지 않으므로, 배리어 부재가 더욱 단순해질 수 있다. 가스 공급물이 없다는 것은, 이미징의 질에 불리하게 작용할 수 있는 침지 액체 내 버블 형성의 기회가 감소되거나 최소화될 수 있다는 것을 의미한다. 마지막으로, 다른 공급 시스템에 비해, 큰 자유 작업 거리(투영 시스템 및 기판 사이의 거리)가 증가될 수 있다.
일실시예에서, 이 장치는 침지 액체를 제거하기 위하여 하나 이상의 유출구를 더 포함하여 이루어지며, 상기 유출구는 배리어 부재의 방사상 외부에 있다. 이런 방식으로, 공급 시스템의 국부화된 영역(즉 투영 시스템 아래 영역)으로부터나온(spilled) 침지 액체는, 배리어 부재의 복잡성을 더하지 않고 기판 및/또는 기판 테이블에 방해력을 실질적으로 전달하지 않으면서 수집될 수 있다. 일실시예에서, 유출구는 기판 테이블 상에 있다.
일실시예에서, 방해력이 배리어 부재에 의해 투영 시스템에 자동적으로 전달되지 않도록, 배리어 부재는 투영 시스템으로부터 기계적으로 분리되어 있다. 일실시예에서, 배리어 부재는 기판 테이블을 지지하는 기본(base) 프레임 및/또는 투영 시스템을 지지하는 투영 시스템 프레임에 연결된다. 일실시예에서, 배리어 부재는 투영 시스템의 광학 축 방향으로 이동이 자유롭다.
시스템의 가요성(flexibility)에 대하여, 장치는 기판에 대하여 배리어 부재의 높이 및/또는 기울기를 조절하도록 구성된 액츄에이터(actuator)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또다른 측면에 따르면,
기판 테이블 상의 기판 및 투영 시스템 사이의 공간에 침지 액체를 제공하는 단계로서, 배리어 부재가 상기 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장되는, 침지 액체 제공 단계;
상기 배리어 부재 및 상기 대상물 사이의 상기 침지 액체에 의해 생성된 임의의 모세관 압력이 상기 공간에 상기 침지 액체를 억제하기에 충분하게 크지 않도록 상기 배리어 부재 및 상기 대상물 중 하나 이상을 위치시킴으로써 상기 배리어 부재 및 상기 기판 테이블 상의 대상물 사이로 침지 액체가 누출(leak)되도록 하는 단계; 및
상기 투영 시스템을 사용하여 기판의 타겟부 상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
또다른 측면에 따르면, 상기 디바이스 제조 방법에 따르거나 및/또는 상기 리소그래피 장치에 의해 제조된 디바이스가 제공된다.
본 명세서에서는, IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에서 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 여타의 응용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 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 검사툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 여타의 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)방사선을 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 예를 들어 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 기판의 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 대응하지 않을 수도 있다는 것을 유의해야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성되는 디바이스내의 특정 기능층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크 뿐만 아니라 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 형태도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다; 이런 방식으로, 방사선 빔은 패터닝된다. 패터닝 디바이스의 각 예에서, 지지 구조체는, 필요에 따라 고정 또는 이동가능하며, 예를 들어 투영 시스템에 대하여 패터닝 디바이스가 원하는 위치에 있는 것을 보장할 수 있는, 예를 들어 프레임 또는 테이블이 될 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절 광학 시스템, 반사 광학 시스템, 및 카타디옵트릭 광학 시스템을 포함하는 다양한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있다.
조명 시스템은 또한, 방사선의 투영 빔을 지향, 성형, 또는 제어하기 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 성분을 포함하는 다양한 형태의 광학 성분을 포함할 수 있으며, 이러한 성분은 또한 이하 총괄적으로 또는 단독으로 "렌즈"로서 참조될 수 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지)이상의 기판 테이블(및/또는 2이상의 마스크 테이블들)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만, 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 종래 기술의 액체 공급 시스템의 단면도;
도 3은 도 2의 액체 공급 시스템의 평면도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액체 공급 시스템을 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(PB)(예를 들어, UV 방사선)을 제공하기 위한 조명시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하기 위한, 아이템(PL)에 대해 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키기 위한 제1위치설정기(PM)에 연결된 제 1 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 잡아주기 위한, 아이템(PL)에 대해 기판을 정확히 위치시키기 위한 제2위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 투영 빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하기 위한 투영시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈)(PL)를 포함한다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 선택적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 소스(S0)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은, 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라, 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 σ-외측 및 σ-내측이라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖는, 투영 빔(PB)이라고 칭해지는 방사선의 컨디셔닝된 빔을 제공한다.
투영 빔(PB)은, 마스크 테이블(MT)상에 유지되어 있는 마스크(MA) 상에 입사된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 투영 빔(PB)은 렌즈(PL)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대상물 테이블(MT,WT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 상기 위치설정기(PM,PW)의 일부분을 형성한다. 그러나, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단지 단-행정 액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.
서술된 장치는 다음 바람직한 모드들에 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정 지상태로 유지되는 한편, 투영 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그런 후, 기판 테이블(WT)은 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은, 투영 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영 시스템(PL)의 이미지 반전 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선 펄스 사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들이 채택될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액체 공급 시스템을 도시한다. 액체 공급 시스템은 배리어 부재(10)를 포함하여 이루어진다. 배리어 부재(10)는 투영 시스템(PL)의 최종 요소를 둘러싼다. 배리어 부재(10)는 투영 시스템(PL)의 최종 요소 및 기판(W) 사이의 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장된다. 일반적으로 투영 시스템(PL), 배리어 부재(10) 및 기판(W)에 의해 경계된 상기 공간은 침지 액체(5)로 충전된다.
배리어 부재(10) 및 기판(W) 사이에는 시일이 없다. 배리어 부재(10)는, 모세관력이 배리어 부재(10)에 의해 제한된 기판(W) 및 투영 시스템(PL)의 최종 요소 사이의 공간에 침지 액체(5)를 포함하게 작용하지 않도록 기판(W) 상에 충분히 멀리 있다; 예를 들어 스캐닝 또는 스테핑(stepping) 동안 사용시, 배리어 부재(10)의 바닥 및 기판(W)의 최상부 사이의 간극(gap)에 생성된 임의의 모세관력이 액체를 포함하기에 충분하도록 크지 않으므로, 침지 액체(5)는 설명된 바와 같이 배리어 부재(10) 아래로 흘러나온다(flow out). 배리어 부재(10)는 기본 프레임(BF), 투영 시스템 프레임(RF) 및/또는 또다른 프레임에 연결될 수 있다. 일실시예에서, 배리어 부재(10)는, 배리어 부재(10) 상에 부여되거나 이에 의해 생성된 방해력이 투영 시스템(PL)에 전달되는 것이 금지되거나 적어도 제한될 수 있도록, 투영 시스템(PL)로부터 기계적으로 분리된다.
예를 들어, 스캐닝동안, 침지 액체의 손실을 피하기 위하여 공간(5)을 시일(seal)하기 위해 제공되는 것은 없다. 투영 시스템(PL) 및 배리어 부재(10) 사이 통로의 침지 액체의 수준은, 하나 이상의 유입구 포트(20)를 통해 침지 액체를 제공함으로써 가능한 한 일정하게 유지된다.
배리어 부재(10)는, 유출구 포트(OUT)가 유입구 포트인 것을 제외하고는 도 3에 도시된 것과 배치가 유사하도록, 하나 이상의 유입구 포트(20) 만으로 구성될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 유입구 포트(20)는 장치의 광학 축 주변 원주에 위치된다.
침지 액체(5)는, 일반적으로 환상 형태인 배리어 부재(10)의 바닥 내부 가장자리 상에 형성된 하나 이상의 유입구 포트(20)를 통해 상기 공간에 제공된다. 배리어 부재(10)는 폐쇄형(예를 들어 직사각형)이든 개방형(예를 들어 U-형)이든지 간에 상이한 형태들이 가능하다. 하나 이상의 유입구 포트(20) 및 침지 액체 공급물(supply)(22) 사이에 제공된 챔버(24)는, 침지 액체의 소스가 (예를 들어 연속 그루브와 반대되는 것으로서) 하나 이상의 개별(discrete) 채널(22)을 통해 제공될 수 있다 하더라도 침지 액체가 배리어 부재(10)의 내주면 주위에서 균일한 압력으로 상기 공간에 제공되는 것을 보장한다. 하나 이상의 유입구 포트(20)는 연속 그루브가 될 수 있다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 배리어 부재(10)는 하나 이상의 유입구 포트(20)의 외부로 방사상으로 하나 이상의 유입구 포트(20) 아래에 연장되는 반면, 배리어 부재(10)는 하나 이상의 유입구 포트(20)의 다른 쪽 상에보다는 기판(W)으 로부터 방사상으로 내부로 추가 배치된다. 이러한 설계는 하나 이상의 유입구 포트(20)에 가스 함유 기회를 감소시킨다.
배리어 부재(10)의 바닥 및 기판(W)의 최상부 사이의 간극을 충전하는 침지 액체(5)에 의해 생성되는 큰 모세관력을 피하기 위하여, 배리어 부재의 바닥은 일실시예에서 기판(W)으로부터 50㎛ 이상이다. 일실시예에서, 이 거리는 실질적으로 100㎛ 또는 실질적으로 150㎛이다. 예를 들어 센서(70)의 스캐닝동안, 300㎛ (심지어 400㎛)가 넘는 거리도 드물지 않을 수 있다. 침지 액체가 물인 경우에 이는 일반적인 거리이다. 상기 요구되는 거리는 다른 액체들과 상이할 수 있다. 배리어 부재(10)는, 기판(W)(또는 임의의 다른 대상물) 및 배리어 부재(10) 사이의 거리가 조정될 수 있도록 Z 축(40)으로 이동가능할 수 있다. 배리어 부재는 또한, 기판(W)(또는 임의의 다른 대상물) 및 배리어 부재(10) 사이의 기울기가 조정될 수 있도록 Z 축(40)에 실질적으로 수직인 하나 이상의 축 주변에 이동가능할 수도 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 기판 테이블(WT)은 기판(W)(또는 임의의 다른 대상물) 및 배리어 부재(10) 사이의 거리를 조정하기 위하여 Z 축(40)으로 이동가능할 수 있거나, 및/또는 기판(W)(또는 임의의 다른 대상물) 및 배리어 부재(10) 사이의 기울기를 조정하기 위하여 Z 축(40)에 실질적으로 수직인 하나 이상의 축 주변에 이동가능하다.
따라서, 사용시, 침지 액체는 배리어 부재(10)의 외부로 방사상으로 유출되고 기판(또는 대상물(예를 들어 기판 테이블 WT)) 상에 흐르며, 침지 액체는 저압에서 하나 이상의 유입구 포트(20)을 통해 제공될 수 있다. 침지 액체가 물인 경 우, 하나 이상의 유입구 포트(20) 내에 약 1000 Pa의 압력이 거의 적당하며, 투영 시스템 아래 억제물(containment) 및 공급 채널 사이를 적당히 제한하면서, 투영 시스템 아래에 약 100 Pa의 압력이 얻어질 수 있다. 따라서, 기판 테이블(WT) 상의 적은 상수(Z) 힘이 약 50mN로 제공된다.
액체 공급 시스템으로부터 유출된 침지 액체를 제거하기 위하여, 하나 이상의 유출구(60,63,66)가 제공될 수 있다. 유출구는 배리어 부재(10)의 외부로 방사상으로 위치되고, 배리어 부재(10)의 일부를 형성하지 않는다. 유출구에 대하여 임의의 배치가 사용될 수 있으며, 도 4에는 세가지 가능한 경우(possibilities)가 도시된다. 전형적인 유출구(60)는, 기본 프레임(BF) 또는 투영 시스템 프레임(RF)(도 1에 도시)에 연결되고, 기판(W) 또는 기판 테이블(WT)의 표면 또는 기판 테이블 장착 센서(70) 또는 셔터 부재(80)(이하에 상세히 기재)로부터 액체를 제거하는 것이 될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 하나 이상의 유출구(63)가 기판 테이블(WT)의 최상부 표면에 제공될 수 있거나, 및/또는 하나 이상의 유출구(66)가 기판(W)의 가장자리에 제공될 수 있다. 유출(spillage)을 피하기 위하여, 모서리(rim)(50)가 기판 테이블(WT) 주변에 제공될 수 있다.
기판 테이블(WT) 상에 장착된 렌즈 센서(70)를 통해 그리고 셔터 부재(80)를 사용하여 이미징하기 위하여, 자석 등에 의해서 진공 소스를 통해 배리어 부재(10) 바닥에 부착될 수 있는 액체 공급 시스템이 사용될 수 있는데, 이는 기판(W) 교환동안 투영 시스템(PL)의 최종 요소가 습윤하게 유지되는 것을 보장한다. 셔터 부재는, 본 명세서에 전문이 참조인용되어 있는 미국 특허 출원 US 10/705,785호에 더 상세히 기재되어 있다. 센서(70)(예를 들어 전달 이미지 센서(TIS)가 될 수 있음) 및 셔터 부재(80) 모두에 대하여, 배리어 부재(10)는 기판(W) 쪽으로 낮춰질 수 있다(및/또는 기판 테이블(WT)은 배리어 부재(10) 쪽으로 높여질 수 있다). 센서(70)가 이미징될 때 스캐닝은 일어나지 않으며, 이 시기(및 스캐닝이 일어나지 않는 다른 시기들) 동안, 배리어 부재(10) 및 기판 테이블(WT) 사이에 메니스커스가 형성되어 액체가 적어지는 것을 피하고 아마도 배리어 부재(10)를 낮출 수 있도록, 배리어 부재(10) 내 액체의 압력이 감소될 수 있다.
아마도 투영 시스템에 대한 기판 테이블(WT)의 위치에 기초하여 배리어 부재(10)의 적응가능한 높이 제어가 가능하다(본 명세서에 전문이 참조인용되어 있는 유럽 특허 출원 EP 03256643.2호 참조).
본 발명의 특정 실시예가 상기되어 있으나, 본 발명이 기재된 바와 달리 실행될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 상세한 설명은 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 종래기술의 문제점의 일부 또는 모두가 없이, 특히 기판에 방해력의 큰 전달을 피하면서, 투영 시스템 및 기판 사이의 공간에 침지 액체를 제공하는 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법이 제공된다.

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  13. 디바이스 제조방법에 있어서,
    기판 테이블 상의 기판 및 투영 시스템 사이의 공간에 침지 액체를 제공하는 단계로서, 배리어 부재가 상기 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장되는, 침지 액체 제공 단계;
    상기 배리어 부재 및 상기 테이블 상의 대상물 사이의 상기 침지 액체에 의해 생성된 임의의 모세관 압력이 상기 공간에 상기 침지 액체를 한정(constrain)하기에 충분하게 크지 않도록 상기 배리어 부재 및 상기 대상물 중 하나 이상을 위치시킴으로써 상기 배리어 부재 및 상기 대상물 사이로 침지 액체가 누출되도록 하는 단계; 및
    상기 투영 시스템을 사용하여 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지는 디바이스 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 배리어 부재의 외부로 방사상으로 위치된 하나 이상의 유출구를 통해 침지 액체를 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 디바이스 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유출구는 상기 기판 테이블 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 대상물은 상기 기판을 포함하여 이루어지고, 상기 배리어 부재 및 상기 기판 사이의 거리는 50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 배리어 부재는 투영 시스템으로부터 기계적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 투영 시스템의 광학축의 방향으로 상기 배리어 부재를 이동시키는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 대상물은 상기 기판, 센서 및 셔터 중 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 침지 액체를 상기 배리어 부재로부터 상기 공간에 공급하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  21. 방사선 빔을 제공하도록 구성된 조명 시스템;
    상기 빔의 단면에 패턴을 부여하도록 구성된 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지 구조체;
    기판을 지지하도록 구성된 기판 테이블;
    상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    상기 기판 및 상기 투영 시스템 사이의 공간에 침지 액체를 제공하도록 구성되고, 상기 공간의 경계 상에 제공된 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트를 포함하는 액체 공급 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 침지 액체는 상기 공간 내에 실질적으로 한정되지(confined) 않아서, 침지 액체가 상기 공간 밖으로 흘러나올 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트의 외부로 방사상으로 존재하는 하나 이상의 침지 액체 유출구 포트를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유출구는 상기 기판 테이블 상에 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 유출구는 상기 기판 테이블 위에 부유되어 있는(suspended) 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  25. 제 21항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템과 상기 기판 사이의 거리는 50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  26. 제 21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트는 상기 투영 시스템으로부터 기계적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  27. 제 21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트는 상기 기판 테이블을 지지하는 기본 프레임 및 상기 투영 시스템을 지지하는 투영 시스템 프레임 중 하나 이상에 연 결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  28. 제 21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트는 상기 투영 시스템의 광학축 방향으로 자유롭게 이동하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  29. 제 21항에 있어서,
    상기 기판에 대한 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트의 높이 및 기울기 중 하나 이상을 조정하도록 구성된 액츄에이터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  30. 제 21항에 있어서,
    하나 이상의 침지 액체 유출구 포트는 단지 적어도 기판 테이블 상에 제공되거나 상기 기판 테이블 위에 부유되어 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유출구 포트는 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트의 외부로 방사상으로 존재하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  32. 제 30항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트 및 상기 기판 사이의 거리는 50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  33. 제 30항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트는 상기 투영 시스템으로부터 기계적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  34. 제 30항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트는 기판 테이블을 지지하는 기본 프레임 및 상기 투영 시스템을 지지하는 투영 시스템 프레임 중 하나 이상에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  35. 제 30항에 있어서,
    상기 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트는 상기 투영 시스템의 광학축 방향으로 자유롭게 이동하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  36. 제 30항에 있어서,
    상기 기판에 대한 하나 이상의 침지 액체 유입구 포트의 높이 및 기울기 중 하나 이상을 조정하도록 구성된 액츄에이터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  37. 제 21항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템은 상기 공간의 경계의 일부 또는 전체를 따라 연장되는 배리어 부재를 포함하고, 상기 배리어 부재 및 상기 기판 테이블 상의 대상물 사이의 상기 침지 액체에 의해 생성된 임의의 모세관 압력이 상기 공간 내에 상기 침지 액체를 한정하기에 충분하게 크지 않도록 상기 대상물에 대하여 상기 배리어 부재가 위치하며,
    상기 배리어 부재 및 상기 대상물 사이에 시일이 제공되지 않는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  38. 제 37항에 있어서,
    침지 액체를 제거하기 위해, 상기 배리어 부재의 외부로 방사상으로 존재하는 하나 이상의 유출구를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유출구는 상기 기판 테이블 상에 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  40. 제 38항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유출구는 상기 기판 테이블 위에 부유되어 있는(suspended) 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  41. 제 37항에 있어서,
    상기 대상물은 상기 기판을 포함하여 이루어지고, 상기 배리어 부재 및 상기 기판 사이의 거리는 50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  42. 제 40항에 있어서,
    상기 대상물은 상기 기판을 포함하여 이루어지고, 상기 배리어 부재 및 상기 기판 사이의 거리는 실질적으로 100㎛, 150㎛ 또는 300㎛ 중 하나인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  43. 제 37항에 있어서,
    상기 배리어 부재는 투영 시스템으로부터 기계적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  44. 제 37항에 있어서,
    상기 배리어 부재는 기판 테이블을 지지하는 기본 프레임 및 투영 시스템을 지지하는 투영 시스템 프레임 중 하나 이상에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  45. 제 37항에 있어서,
    상기 배리어 부재는 상기 투영 시스템의 광학축의 방향으로 자유롭게 이동하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  46. 제 37항에 있어서,
    상기 대상물에 대한 배리어 부재의 높이 및 기울기 중 하나 이상을 조정하도록 구성된 액츄에이터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  47. 제 37항에 있어서,
    상기 대상물은 상기 기판, 센서 및 셔터 중 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  48. 제 37항에 있어서,
    상기 배리어 부재는 상기 침지 액체를 상기 공간에 공급하기 위한 하나 이상의 유입구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
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