KR100977030B1 - 기판 지지부 및 리소그래피 프로세스 - Google Patents

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후베르트 마티유 리카르드 슈타이옌스
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Abstract

침지 리소그래피 프로세스 동안 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지부가 개시된다. 기판 지지부는 중심부 및 주변부를 가지며, 주변부는 기판 지지부의 최상부 표면으로부터 액체를 추출하도록 구성된 추출 덕트를 포함하고, 상기 추출 덕트는 기판 지지부로부터 먼 쪽으로 액체를 덕팅하도록 구성된 출구 덕트에 연결된다. 기판 지지부는 주변부에 배치되고, 중심부와 주변부 간의 열 전달을 감소시키도록 배치되어 구성되는 열적 디커플러를 더 포함한다.

Description

기판 지지부 및 리소그래피 프로세스{SUBSTRATE SUPPORT AND LITHOGRAPHIC PROCESS}
본 발명은 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부 및 리소그래피 프로세스에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 스테퍼들, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한 편, 이 방향과 평행한 방향 또는 역-평행 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 스캐너들을 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
특히, 침지 리소그래피의 새로운 분야에서, 이미지 분해능에 대하여 훨씬 더 가혹해지는 요건들로 인해 기판 온도의 제어의 필요성이 증대된다. 통상적으로, 기판은 기판 지지부에 의하여 지지되고, 침지 액체는 기판 지지부의 주변부를 통해 제거된다. 침지 액체의 제거 동안, 액체의 일부가 증발되어 기판 지지부의 주변부에 대한 열 부하를 저감시킴으로써 기판의 온도 구배를 가져온다.
기판의 에지 부근에 기판의 개선된 열적 안정화가 제공되는 기판 지지부를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부를 제공하며, 상기 기판 지지부는:
중심부: 및
상기 중심부 주위에 위치되는 주변부를 포함하고,
상기 중심부와 상기 주변부 간의 열 전달을 감소시키도록 구성되는 열적 디커플러(thermal decoupler)를 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면,
- 기판을 지지하는 기판 지지부를 제공하는 단계;
- 상기 리소그래피 프로세스의 후속 단계 동안의 상기 기판 지지부가 겪을 열 부하를 예측하는 단계;
- 상기 기판 지지부에 유체를 공급하는 단계;
- 상기 기판 지지부의 덕트를 통해 상기 유체를 덕팅하는 단계;
- 상기 기판 지지부로의 상기 예측된 열 부하에 기초하여, 상기 유체를 상기 기판 지지부에 공급하는 단계와 상기 유체가 상기 덕트의 제어 위치를 따라 덕팅되는 단계 사이의 유체에 대한 온도 변화를 평가하는 단계;
- 상기 후속 단계 동안, 상기 유체를 기판 지지부로 공급하기 이전에 상기 유체에 원하는 온도까지의 오프셋을 부여하여 상기 제어 위치에서 상기 유체가 원하는 온도를 갖도록 구성하는 단계를 포함하는 리소그래피 프로세스가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT),
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 투영하도록 구성되는 투영시스템(PS)(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그래밍가능한 거울 어레이, 및 프로그래밍가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교 번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래밍가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
나타낸 바와 같이, 장치는 투과형(예를 들어, 투과형 마스크를 채용)으로 이루어진다. 대안적으로, 장치는 반사형(예를 들어, 상술된 것과 같은 타입의 프로그래밍가능한 거울 어레이를 채용하거나 또는 반사형 마스크를 채용)으로 이루어질 수도 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 (및/또는 2 이상의 지지구조체)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 및/또는 지지구조체들이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 및/또는 지지구조체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 및/또는 지지구조체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 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 익스팬더(beam expander)를 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 시스템이라고 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 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 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 지지구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 마스크(MA)를 가로지른 후, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 상기 투영시스템은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지구조체(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에 만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들이 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다). 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 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, 지지구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 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 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지구조체(MT)는 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그래밍가능한 거울 어레이와 같은 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예(도 2)에서, 기판 지지부, 여기에서는 기판테이블은 침지 리소그래피 프로세싱 목적들을 위한 기판을 지지하도록 구성된다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부분 도시된 중심부에 부착된 기판테이블(1)의 주변부를 나타내고 있다. 또한, 도 2I 및 도 2II에는 라인 I 및 II을 따르는 기판테이블(1)의 전체 주변부에 걸친 개략적인 단면도들이 도시되어 있다. 기판(3)의 주변부와 조화롭게(in line with) 배치되고 상기 주변부를 따라 연장되는 일 피스(2)(예를 들어, 환형의 형상)이 제공된다. 상기 피스(2)는 기판(3)의 에지와 함께 갭(4)을 형성한다. 갭(4)을 통하여, 침지 액체는 추출 덕트(extraction duct;5)의 전체 주 변부 길이를 따라 정규적인 간격으로 제공되는, 도 2I에 도시된 수직방향 채널들(6)을 통하여 전체 추출 덕트(5)로 들어간다.
추출 덕트(5)는 도 2II에 개략적으로 예시된 출구 채널 시스템(7)에 연결된다. 강력한 가스 유동(8)을 제공함으로서, 기판(3) 상이나 그 부근의 침지 액체에 의한 얼룩짐(splashing) 또는 오염이 방지될 수 있다. 하지만, 가스 유동(8)은 그에 의하여 시뮬레이팅된 침지 액체의 상 변이로 인하여 기판테이블(1) 및 기판(3)의 주변부(9)에 상당한 열 부하(ΔQ)를 제공하는 것이 통상적이다. 또한, 원칙적으로, 기판(3)의 전체 주변부에 걸쳐 추출 덕트(5)(도 2I 참조) 내로 침지 액체가 들어갈 수 있는 경우, 출구 채널 시스템(7)이 기판테이블(1)의 대칭을 깰 수도 있다. 따라서, 기판(3) 주변부 부근의 침지 후드(도시 안됨)의 국부적인 존재로 인하여 출구 채널 시스템(7)을 통한 침지 액체의 배출이 균일하지 않을 수 있다. 또한, 출구 채널 시스템(7)은 수직방향 연결에 있어, 제한된 수의 장소, 통상적으로 전체 주변부에 걸쳐 1 내지 6 개의 위치들에만 존재한다. 이는 추출 덕트(5)에 존재하는 불규칙한(uneven) 유동들로 인해, 국부적인 열 부하(ΔQ)가 나타날 수 있다. 나타낸 국부적 열 부하들은 기판(3) 주변부 부근에 국부적인 열 왜곡을 야기할 수 있다. 이를 방지 또는 저감시키기 위하여, 본 발명에 따르면 인슐레이터 에지(insulator edge;11) 형태의 열적 디커플러가 기판테이블(1)의 주변부(9)에 배치된다.
따라서, 주변 열 부하들(ΔQ)는 주변부(9)에 대해 국부적으로 유지되고 기판테이블(1)의 중심부(12)에 영향을 미치는 것은 제한된다. 인슐레이팅 피스(11) 외 에, 도 2에 도시된 것과 같이, 기판테이블(1)의 중심으로부터 측정되는 상이한 반경방향 거리에 여타의 고립 피스들(isolating pieces)이 존재할 수도 있다. 여기에는, 중심부(12)로부터 열적으로 갭(4)을 분리시키는 제 1 인슐레이터 에지(11)가 도시되어 있다. 제 2 인슐레이터 에지(13)(예를 들어, 환형)는 테이블의 중심에 더 많이 향해 있는 것으로 도시되어 있으며 기판 지지층(14)에 의해 커버링된다. 제 2 에지(13)는 기판테이블(1)의 주변부(9)에 제공될 수 있는 주변 덕트(15)를 따른다. 이는, 도 3 내지 5를 참조하여 보다 상세히 기술될 것이다. 에지 히터(16)가 존재할 수 있으며, 이는, 예를 들어 기판테이블(1)의 주변부(9)에 열 에너지를 제공하기 위한 전기 배선에 의하여 형성된다. 인슐레이터(11 및/또는 13)는 유리-류(glass-like) 재료, 공기, 진공, 포옴(foam) 글래스 및/또는 폴리머로부터 형성된다. 일 실시예에서는, 대안적으로 또는 추가적으로, 주변부(9)를 중심부(12)로부터 기계적으로 고립시키기 위하여 인슐레이터가 상대적으로 낮은 강성(stiffness)을 갖는 재료로 형성된다. 이는 주변부(9)의 기계적 왜곡들이 기판테이블(1)의 중심부(12)로 전이되는 것을 실질적으로 방지하며, 따라서 기판(3)이 리소그래피 프로세스에서 처리될 때 보다 양호한 이미징 품질이 달성될 수 있기 때문에, 기판테이블(1) 중심부(12)의 기계적 안정성을 더욱 개선시킬 수 있다.
일 실시예에서(특히 도 2와 연계하여 도 3 참조), 열적 콘디셔닝은 복수의 중심 덕트들(17)을 통해 열 버퍼링 액체(thermal buffering liquid)(통상적으로 1 이상의 가용 첨가물들을 갖는 물)를 순환시킴으로써 제공된다. 보다 일반적으로, 열 버퍼링 액체는 액체 매체로서의 기능을 하며 유체 매체일 수도 있다. 복수의 중 심 덕트들(17)은, 통상적으로 나타낸 것과 같은 패턴으로 기판테이블(1)을 통해 이어지지만, 다른 패턴들도 가능할 수 있다. 주변부(9)는 주변 덕트(15)를 통해 열적으로 콘디셔닝된다. 덕트들(15, 17) 내의 액체는 측정된 입력 및 출력 온도의 함수로서 액체에 열을 제공할 수 있는 열 에너지 제어기(18)에 의하여 가열될 수 있다. 일 실시예에서, 이 열 에너지 제어기는, 필요에 따라, 특히 능동적으로(actively) 제어되는 경우 액체로부터 열을 추출하기 위한 쿨러로서의 기능을 할 수도 있다. 이로 인하여, 본 실시예에서 입력 온도 센서(19) 및 출력 온도 센서(20)를 포함하는 열 센서 장치가 액체의 유동 경로에 제공된다. 통상적으로, 액체는 중심부(12) 및 주변부(9)를 포함하는 전체 기판테이블(1)을 통해 순환한다. 따라서, 센서들(19 및 20)은 액체 내에 입력될 전량의 에너지를 제어하며, 이는 열 에너지 제어기(18)에 의하여 수행된다. 주변부(9)를 더욱 콘디셔닝하기 위하여, 또한 도 2를 참조하여 기술된 바와 같이 에지 히터(16)가 추가 제공될 수 있다. 통상적으로, 에지 히터(16)는 기판테이블 주변부(9)의 사전결정된 장소들에서 주변부(9)에 장착되는 에지 온도 센서들(21, 21', 21")에 응답하여 제어된다.
도 3의 실시예는 에지 온도 센서들(21, 21', 21")이 기판테이블(1)에 직접적으로 장착되기 때문에, 주변부(9)로 공급될 열의 정확한 양을 결정하는데 있어 문제가 있을 수 있다. 따라서, 온도 센서 부근의 작은 물방울(droplet)의 존재와 같은 열 효과들을 발생시키는 국부적인 현상은 1 이상의 센서들에 의하여 측정되는 온도 값에 현저한 영향을 미칠 수 있다. 그러므로, 기판테이블(1) 주변부 주위에 광범위하게(globally) 에지 열 밸런서(edge thermal balancer)로서 설계되는 에지 히터(16)를 이용하여 정확한 양의 열을 제공하는 것은 어려울 수 있다. 또한, 입력 및 출력 온도 센서들(19, 20)에 의하여 측정되는 액체의 측정 온도는 테이블(9) 에지에서의 열적 효과들에 의해 현저한 영향을 받을 수도 있다. 따라서, 기판테이블(1)의 중심부(12)에서의 효과들과 에지 효과들을 구별하는 것이 어려울 수 있다.
대안적으로(도 4), 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열 에너지 제어기(18)에 의하여 적용될 에너지의 양을 순환시키기 위하여 주변 덕트(15) 내에 또는 그 주위에 열 센서 장치(thermal sensor arrangement)가 제공된다. 열 센서 장치는 사전결정된 장소들에서 서로 이격된 2 이상의 온도 센서들을 포함하는 것이 바람직하다. 예시된 실시예에서, 사전결정된 장소들은 덕트(15)의 입력부(22) 및 출력부(23) 부근에 위치한다. 일 실시예에서, 기판테이블의 중심부를 통해 굽이쳐 나있는(meander) 중심 덕트(24)와 덕트(15)를 연결함으로써 온도 제어부가 제공될 수 있다. 나타낸 실시예에서, 중심 덕트(24)는 중심 덕트(24)에 온도 제어를 제공하기 위하여 열 에너지 제어기(18)와 열적으로 연결되어 있다. 공급 시스템 및 수용 시스템은 도시되지 않았으나 존재하는 것으로 이해해야 한다.
이 실시예(도 4)에서, 중심부(12)로 지향되며 주변 덕트(15)에 연결되는 단일 덕트(24)에 제공되는 2 개의 센서들(19, 20 및 25)을 이용하여 열 제어가 수행될 수 있다. 이 실시예에서, 액체 매체가 유체 매체로서 사용되나, 가스 또한 매체로서 적용될 수 있다. 이 덕트에서, 전체 입력 온도는 입력 온도 센서에 의하여 측정되며 출력 온도는 출력 온도 센서(20)에 의하여 측정될 수 있다. 이 방식에 있어서, 액체 매체에 적용될 전체 열 에너지는 기판테이블(1)의 중심부(12)를 안정화시 키기 위하여 입력 센서(19) 및 출력 센서(20)로부터의 온도 신호들을 기초로 하여 열 에너지 제어기(18)(공급 히터 및/또는 쿨러 중 하나임)에 의하여 제어될 수 있다. 덕트(15) 내로 입력될 때 액체 매체의 온도는 단일 에지 온도 센서(25)에 의하여 측정될 수 있다. 일 예시에서, 액체 매체(예를 들어, 물)의 평균 온도는, 예를 들어 22℃의 고정 평균 온도(fixed mean temperature), 즉 1/2(Tliquid ,in + Tliquid ,out)로 유지될 수 있다. 이는, 예를 들어 상이한 노광 레시피들(침지 후드 부하 변화들)로 인한 기판테이블의 코어에 대한 부하들을 변화시키는 스케일링(scaling)에 있어서의 변화들을 최소화시킨다.
덕트(15)의 입력부 내에 또는 그 부근에 에지 온도 센서(25)가 제공되어, 에지 히터(16)는 에지 온도 센서(25) 및 출력 온도 센서(20)로부터의 온도 신호들에 의하여 제어될 수 있다. 에지에서의 온도 차이들이 최소로 유지되고, 따라서 제어 목표가 전체 에지 부하들을 보상하기 위하여 Tliquid ,in = Tliquid ,out가 되는 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 제어 유닛은 기판 지지부의 중심부는 제 1 온도를 가지고 주변부는 제 2 온도를 갖도록 유체 매체 오도를 제어하게 구성된다. 이 실시예에서, 바깥쪽 방향으로, 기판 지지부(1)에는 2 개의 상이한 온도 구배가 예측된다. 상기 바깥쪽 방향은 기판 지지부 중심부의 중앙으로부터 기판 지지부의 주변부로 나아가는 것에 대응된다. 이 실시예에서, 온도는 중심부에서 바깥쪽 방향으로 상승하며 주변부에서 바깥쪽 방향으로 떨어질 것으로 예측된다. 중심부 및 주변부가 연결되 는 경우, 열 전달을 최소화시키기 위해 상기 온도들은 동일하게 되어 있다. 하지만, 중심부 및 주변부가 리소그래피 프로세싱으로 인하여 상이한 열 부하들에 노출되면 중심부의 평균 온도는 주변부의 평균 온도와 상이하다.
실시예에서, 중심부는 중심의 열 부하 발생기, 즉 중심 덕트(24)에 의하여 출력 열 부하를 겪는다. 주변부는 주변 열 부하 발생기, 즉 에지 히터(16)에 의하여 출력 열 부하를 겪는다. 이는, 기판 지지부의 주변부와 중심부 간의 열 전달의 높은 레벨의 제어를 제공하기 위한 옵션을 제공하여 열적 인슐레이팅 에지들(11, 13)에 대한 필요조건들을 감소시킨다.
상기 실시예는 중심 덕트(24)로부터의 유체 매체를 주변 덕트(15)로 공급하는 상황을 포괄한다. 또한, 상기 실시예는 유체 매체 및 에지 히터에 의한 열 부하들이, 예측되는 최소 및 최대의 리소그래피 프로세싱 열 부하들에 의하여 또는 기판 지지부의 상이한 위치들에서의 측정치들에 의하여 결정되는 상황을 포괄한다.
도 4는 단 하나의 단일 에지 센서(25)를 갖는 센서 장치를 도시하고 있으나, 특히 기판테이블의 에지 부근에 국부적으로 존재하는 경우의 침지 후드의 대칭적 부하들에 대처하기 위하여 덕트(15) 내에 다수의 센서들이 제공될 수 있다. 통상적으로, 이러한 경우들에 있어 국부적인 가열이 제공될 수도 있다. 도 2의 실시예와 같이, 이 실시예는 향상된 제어의 장점을 제공한다. 이는, 적용되는 열 및 열적 효과들이 인슐레이터(11)로 인하여 주변부(9)로 바운딩되고, 따라서 온도 센서들(19, 20 및 25)에 의하여 보다 정확하게 측정가능하기 때문이다. 따라서, 보다 감도 높은 온도 제어시스템이 제공될 수 있다. 또한, 이는 도 3에 도시된 실시예에 대해서 도 그러하다. 또한, 도 4는 중심 덕트 및 주변 덕트가 단일의 연결된 덕트를 형성하나, 다수의 평행한 덕트들이 더 제공되거나 또는 대안적으로 제공될 수 있으며, 일 브랜치(branch)가 에지부(9)에 대한 온도 밸런싱을 제공하도록 구성되고, 또 다른 브랜치가 중심부(12)에 온도 밸런싱을 제공하도록 구성된다.
또한, 통상적으로, 액체는 기판 지지부(1)의 설정 온도와 동일하게 사전설정된 공급 온도, 특히 대략 22℃(= 원하는 투영시스템 온도에 기초한 최적의 시스템 온도)로 콘디셔닝된다. 따라서, 공급 매체의 온도 설정 포인트는 액체를 향하는 예측된 열 부하에 기초하지 않는 것이 통상적이다. 결과적으로, 복귀(return) 액체의 온도는 최적의 시스템 온도보다 높아지기 쉽다. 또한, 평균 툴 온도 및 평균 구성요소 온도는 리소그래피 시스템의 상이한 작동 모드들에 따라 가변적일 수 있다. 두 효과 모두는 기계 성능의 손실을 초래할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 유체 매체 공급 온도는 평균 유체 매체 온도(공급 vs. 복귀)가 설정 온도, 특히 대략 22℃가 되는 방식으로, 설정 온도보다 낮은 온도로 되어 있다. 이러한 방식으로, (a) 유체 라인들 및/또는 (b) 구성요소들로부터의 열 입력의 효과가 저감되거나 최소화될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 이 원리를 구현하는 2 가지 방식은 다음과 같이 예측된다: 1) 예를 들어, 공급 및 복귀 유체 매체의 평균 온도가 22℃의 설정 온도에 보다 가까워지도록 유체 매체 시스템(의 일부)를 향한 최대 열 부하에 기초하여, 고정된 유체 매체 공급 온도가 설정 포인트 온도를 가지며; 및/또는 2) 유체 매체 공급 온도가 능동적으로 제어된다. 이러한 방식으로, 가변적인 전력 소모/열 부하로 인한 변화들이 처리될 수 있다.
이러한 실시형태들은 도 4에 나타낸 실시예에 조합될 수 있다. 즉, 기판 지지부(1)의 예측 또는 측정된 열 부하와 순응시키기 위하여, 유체 매체 공급 온도가 열 에너지 제어기(18)(가열 및/또는 냉각 기능을 가질 수도 있음)에 의해, 제어기(18)에 의하여 에지 온도 센서(25)에 의해 측정되는 사전설정된 온도로 능동적으로 제어되고 중심부(12)의 설정 온도 아래의 사전설정된 온도로 제어되는 온도로 제어되도록, 도 4에 나타낸 바와 같은 유체 매체의 유동을 반전시킴으로써 조합될 수 있다.
도 5는 온도 센서(25)가 제공되는 덕트(15)의 일 실시예를 개략적으로 나타내고 있다. 통상적으로, 덕트에는 유체 매체(26) 내로 열을 전달할 수 있도록 되어 있는 전도성 벽들(conductive walls)이 제공된다. 센서(25)는 액체(26)로부터 센서(25) 및 배선(28)을 보호하는 열 전도성 시일(27)로 둘러싸이는 것이 바람직하다. 또한, 유체 매체와 열 접촉하지 않는 센서(25)의 하부 측들은 고립 재료(29)에 의하여 열적으로 고립되는 것이 바람직하다.
예시된 실시예들은 패터닝된 빔으로 타겟팅되도록 기판을 유지하는데 사용되는 기판 지지부를 언급하고 있으나, 그 구성은 열적 안정화를 필요로 하는 패터닝 디바이스 지지 구조체 또는 여타 지지부에도 매우 잘 적용될 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음 을 이해하여야 한다. 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해하여야 한다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 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.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 임프린트 리소그래피에 대한 일 실시예에서, 패터닝 디바이스 상에 존재하는 토포그래피(topography)는 기판으로 공급되는 레지스트의 층 내로 가압되며, 이 때 열을 가함으로써 레지스트는 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기고 레지스트를 떠나 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시예들은 여하한의 침지 리소그래피 장치, 특히, 배타적이지 않은 것으로서 상술된 타입의 장치에 적용될 수 있으며, 침지 액체가 바스(bath) 형태로 제공되는지 또는 단지 기판의 국부적인 표면 영역 상에만 제공되는지에 관계 없이 적용될 수 있다. 본 명세서에서 고려한 것과 같은 액체 공급 시스템은 광범위하게 해석되어야 한다. 특정 실시예들에서, 상기 액체 공급 시스템은 투영시스템과 기판 및/또는 기판테이블 사이의 공간에 액체를 제공하는 구조체들의 조합 또는 기구일 수도 있다. 상기 액체 공급 시스템은 상기 공간에 액체를 제공하는, 1 이상의 구조체, 1 이상의 액체 유입부, 1 이상의 가스 유입부, 1 이상의 가스 유출부, 및/또는 1 이상의 액체 유출부의 조합을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 상기 공간의 표면은 기판 및/또는 기판테이블의 일 부분이거나, 또는 상기 공간의 표면은 기판 및/또는 기판테이블의 표면을 완전하게 커버링하거나, 또는 상기 공간은 기판 및/또는 기판테이블을 둘러쌀 수 있다. 선택적으로, 액체 공급 시스템은 위치, 양, 품질, 형상, 유량 또는 여타 액체의 특성들을 제어하기 위한 1 이상의 요소들을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예들에 대해 상술되었으나, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상술된 설명들은 예시에 지나지 않으며 제한의 의도는 없다. 따라서, 당업자라면 설명된 바와 같은 본 발명에 대해 후 술되는 청구범위를 벗어나지 않는 수정들이 가해질 수도 있다는 것을 명백히 이해할 것이다.
본 발명의 실시예들은, 대응되는 참조부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부도면을 참조하여 예시의 방법으로 기술된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2는 일 실시예에 따른 기판테이블의 일 부분을 나타낸 도;
도 3은 일 실시예에 따른 기판테이블 일 부분의 평면도;
도 4는 일 실시예에 따른 기판테이블 일 부분의 평면도;
도 5는 일 실시예에 따른 기판테이블을 위한 덕트 구조를 예시한 도이다.

Claims (19)

  1. 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부에 있어서,
    중심부;
    상기 중심부 주위에 위치되는 주변부;
    상기 주변부에 위치되는 열적 디커플러(thermal decoupler: 11, 13)- 상기 열적 디커플러는 상기 중심부와 상기 주변부 간의 열 전달을 감소시키는 인슐레이터 에지(insulator edge) 형태임-;
    상기 주변부를 통해 유체 매체를 덕팅하도록 구성되고 상기 유체 매체의 온도를 제어하도록 구성되는 공급 시스템에 연결되는 주변 덕트;
    - 상기 주변 덕트의 입력부에서 상기 유체 매체의 온도를 측정하도록 구성되는 에지 온도 센서(25);
    - 상기 주변 덕트의 출력부에서 상기 유체 매체의 온도를 측정하도록 구성되는 출력 온도 센서(20);
    - 상기 주변부를 가열하도록 구성되는 에지 히터; 및
    상기 에지 온도 센서 및 상기 출력 온도 센서에 연결되는 제어기를 포함하며,
    상기 제어기는 상기 주변 덕트의 입력부에서 측정되는 유체 매체의 온도와 상기 주변 덕트의 출력부에서 측정되는 유체 매체의 온도 간의 차이에 기초하여 상기 에지 히터에 의해 출력되는 열의 양을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변부는 상기 기판 지지부의 최상부로부터 침지 액체를 추출하도록(extract) 구성되는 추출 덕트(5, 6, 7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열적 디커플러는 상기 중심부로부터 상기 주변부를 열적으로 및/또는 기계적으로 고립시키기 위하여 상기 추출 덕트에 대해 중심에 배치되는 아이솔레이터(isolator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 아이솔레이터는 유리-류(glass-like) 재료, 공기, 진공, 포옴(foam) 유리 및 폴리머로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 시스템은 기판 지지부 주변부의 원하는 온도와는 상이한 온도로 상기 유체 매체의 온도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공급 시스템은 상기 기판 지지부의 원하는 온도에 대해 고정된 차이로 상기 유체 매체의 온도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 공급 시스템은 상기 기판 지지부의 원하는 온도 및 상기 기판 지지부의 예측된 열 부하에 기초하여 상기 유체 매체의 온도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  9. 삭제
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 주변 덕트는 상기 중심부를 통과하도록 구성된 중심 덕트를 통해 상기 유체 매체가 공급되는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 주변 덕트의 입력부에서 측정된 유체 매체의 온도와 상기 주변 덕트의 출력부에서 측정되는 유체 매체의 온도에 기초하여 상기 유체 매체의 온도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    중심 열 부하 출력을 발생시키기 위한 상기 중심부의 중심 열 부하 발생기 및 주변 열 부하 출력을 발생시키기 위한 상기 주변부의 주변 열 부하 발생기를 포함하며, 상기 중심 열 부하 발생기 및 주변 열 부하 발생기는 상기 중심 열 부하 출력 및 상기 주변 열 부하 출력을 개별적으로 제어하도록 구성되는 제어 유닛에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 침지 리소그래피 프로세싱 동안 기판을 지지하는 기판 지지부.
  13. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 기판 지지부를 포함하는 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영시스템을 포함하고, 상기 장치는 상기 기판 지지부와 상기 투영시스템 사이에 침지 유체를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    추출 덕트는 환형(annular)인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  15. 리소그래피 프로세스에 있어서,
    - 제1항에 따른 기판 지지부를 제공하는 단계;
    - 상기 리소그래피 프로세스의 후속 단계 동안 상기 기판 지지부가 겪을 열 부하를 예측하는 단계;
    - 상기 기판 지지부에 유체를 공급하는 단계;
    - 상기 기판 지지부의 덕트를 통해 상기 유체를 덕팅하는 단계;
    - 상기 기판 지지부로의 상기 예측된 열 부하에 기초하여, 상기 유체를 상기 기판 지지부에 공급하는 단계와 상기 유체가 상기 덕트의 제어 위치를 따라 덕팅되는 단계 사이의 유체에 대한 온도 변화를 평가하는 단계;
    - 상기 후속 단계 동안, 상기 유체를 기판 지지부로 공급하기 이전에 상기 유체에 원하는 온도에 대하여 오프셋을 부여하여 상기 제어 위치에서 상기 유체가 원하는 온도를 갖도록 구성하는 단계를 포함하며,
    상기 오프셋은 상기 평가되는 온도 변화에 대응되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 프로세스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 후속 단계는 상기 기판 지지부에 의하여 지지되는 기판을 패터닝된 방사선 빔으로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 프로세스.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 프로세스 동안 고정되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 프로세스.
  18. 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 평가된 온도 변화는 상기 기판 지지부의 온도 측정치들에 기초하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 프로세스.
  19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 18 항에 있어서,
    추가 기판이 상기 프로세스의 후속 단계를 겪는 동안, 상기 기판 지지부의 온도 측정치들이 만들어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 프로세스.
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