KR100984713B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

리소그래피 장치는, 패터닝된 방사 빔을 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한다. 리소그래피 장치는 또한, 부분적으로는 투영 시스템과 함께 액체를 위한 저장부를 형성하도록, 투영 시스템과 사용 시의 기판 사이의 공간을 둘러싸는 장벽 부재를 포함한다. 투영 시스템의 일부분을 마주보는 장벽 부재의 반경 방향의 외측 표면과 장벽 부재를 마주보는 투영 시스템의 일부분의 반경 방향의 외측 표면은, 각각 소액체성 외측 표면(liquidphobic outer surface)을 갖는다. 장벽 부재의 소액체성 외측 표면 및/또는 투영 시스템의 일부분의 소액체성 외측 표면은 부분적으로 저장부를 형성하는 내측 에지를 갖는다.
투영 시스템, 액체 제한 시스템, 소액체성, 액체 공급 시스템, 액침액

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로 지칭되는 패터닝 구조체가 집적회로의 각각의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함하는) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 전체 패턴을 타겟 영역 상으로 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역이 조사(照射)되는 소위 스테퍼(stepper), 및 방사 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향 으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동시에 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역이 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 구조체로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 투영 장치 내의 기판을 물과 같은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 액체에 액침(immersion)시켜 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 것이 제안되어 있다. 액체로는 증류수(초순수 물)도 가능하지만, 굴절율이 높은 다른 액체가 사용될 수도 있다. 본 발명의 실시예는 액체, 예컨대 실질적으로 압축할 수 없는 유체 및/또는 습윤 유체(wetting fluid)를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 다른 유체로는, 공기보다 높은 굴절률을 갖는 예컨대 하이드로플루오로카본(hydrofluorocarbon)과 같은 탄화수소 등의 유체가 특히 적합할 수도 있다. 이와 같이 하는 요지는, 노광 방사선이 액체 내에서는 더 짧은 파장을 가질 것이기 때문에, 더 작은 특징부의 이미징을 가능하게 하기 위해서이다(액체의 영향은 시스템의 유효 개구율(NA)을 증가시키고 또한 초점 거리를 증가시키는 것으로서 간주될 것이다). 고체 입자(예컨대, 석영)가 부유 상태로 존재하고 있는 물을 포함한 다른 액침액도 제안되어 있다.
그러나, 기판 또는 기판과 기판 테이블을 액체의 수조(bath)에 담그는 것(예컨대, 미국 특허 번호 4,509,852호를 참조, 상기 특허는 그 전체 내용이 본 명세서 내에 발명의 일부로서 원용되어 있다)은 스캐닝 노광 동안에 상당한 부피의 액체가 가속되어야 한다는 것을 의미한다. 이와 같이 하기 위해서는 모터를 추가하거나 더 강력한 모터를 사용할 필요가 있으므로, 액체 내의 요동이 바람직하지 않은 동시에 예측 가능하지 않은 영향을 야기할 것이다.
이에 대하여 제안된 해법 중의 하나에서는, 액체 공급 시스템으로 하여금, 기판의 국소 영역 및 투영 시스템의 최종 요소와 기판의 사이에만, 액체 제한 시스템(liquid confinement system)을 이용하여 액체를 제공하도록 한다(기판은 일반적으로 투영 시스템의 최종 요소보다 큰 표면적을 갖는다). 이것을 달성하기 위해 제안된 방식 중의 하나가 국제 공개 번호 WO 99/49504의 PCT 특허 출원 공보에 개시되어 있으며, 상기 공개 특허는 그 전체 내용이 본 명세서 내에 발명의 일부로서 원용되어 있다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 액체는 바람직하게는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 적어도 하나의 유입구(IN)에 의해 기판 상에 제공되고, 투영 시스템 아래를 통과한 후에 적어도 하나의 배출구(OUT)에 의해 제거된다. 즉, 기판이 최종 요소 아래에서 -X 방향으로 스캔될 때, 액체는 최종 요소의 +X 측에서 제공되고, -X 측에서 흡수된다. 도 2에는, 액체가 유입구(IN)를 통해 제공되어, 저압 소스에 연결되어 있는 배출구(OUT)에 의해 최종 요소의 다른 측면에서 흡수되는 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도 2의 예시에서, 액체는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 제공되지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 최종 요소 주변에 위치된 다양한 배향과 개수의 유입구와 배출구가 이용될 수도 있다. 그에 대한 일례로서, 도 3에는, 양쪽 측면에 위치된 4 세트의 유입구와 배출구가 최종 요소 주위에 규칙적인 패턴으로 제공되는 예가 도시되어 있다.
국소 액체 공급 시스템을 이용한 또 다른 액침 리소그래피 해법이 도 4에 도 시되어 있다. 액체는 투영 시스템(PL)의 양측면 상의 2개의 홈형 유입구(IN)에 의해 공급되며, 유입구(IN)의 외측에 방사상으로 배열된 복수의 불연속 배출구(OUT)에 의해 제거된다. 유입구(IN) 및 배출구(OUT)는 중앙에 구멍이 형성되어 있는 플레이트 내에 배치되고, 그 구멍을 통해 투영 빔이 투영된다. 액체는 투영 시스템(PL)의 한 측면 상의 하나의 홈형 유입구(IN)에 의해 공급되고, 투영 시스템(PL)의 다른 측면 상의 복수의 불연속 배출구(OUT)에 의해 제거되어, 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이에 얇은 액체막의 흐름을 발생한다. 어느 유입구(IN)와 배출구(OUT)의 조합을 사용할지에 대한 선택은 기판(W)의 이동 방향에 좌우될 것이다(유입구(IN)와 배출구(OUT)의 다른 조합은 비작동 상태로 된다).
제안된 또 다른 해법은, 액체 공급 시스템에, 투영 시스템의 최종 요소와 기판 테이블 사이의 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장하는 장벽 부재를 제공하는 것이다. 장벽 부재는 Z 방향(광축의 방향)에서는 약간의 상대적인 움직임이 있을 수도 있지만 XY 평면에서는 투영 시스템에 대하여 실질적으로 정지 상태이다. 장벽 부재와 기판의 표면 사이에는 밀봉(seal)이 형성된다. 실시예에서, 밀봉은 가스 밀봉과 같은 비접촉식 밀봉이다. 가스 밀봉을 갖는 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개 번호 2004-0207824호에 개시되어 있으며, 상기 공개 특허는 그 전체 내용이 본 명세서에 발명의 일부로서 원용되어 있다.
그 전체 내용이 본 명세서에 발명의 일부로서 원용되어 있는 유럽 특허 출원 공개 번호 EP 1420300 및 미국 특허 출원 공개 번호 US 2004-0136494에는, 2중 또는 듀얼 스테이지 액침 리소그래피 장치의 개념이 개시되어 있다. 이러한 장치에 는 기판을 지지하기 위한 2개의 테이블이 제공된다. 액침액이 없는 제1 위치에 있는 테이블에서는 레벨링 측정이 수행되고, 액침액이 존재하는 제2 위치에 있는 테이블에서는 노광이 수행된다. 이와 달리, 이 장치는 노광 위치와 측정 위치 사이에서 이동할 수 있는 단지 하나의 테이블을 가질 수도 있다.
패터닝된 방사 빔이 통과하도록 투영 시스템과 기판 사이에 액침액을 제공하는 것은 특별한 과제를 안고 있다. 예컨대, 장벽 부재를 이용하면, 그 공간 내의 액체의 레벨에 대한 제어가 곤란할 것이다. 액체가 너무 많은 경우에는 오버플로우를 초래할 것이고, 액체가 너무 적은 경우에는 투영 시스템과 기판 사이의 액체(액체 수용기)에 기포가 포함될 가능성이 크다.
일부 액침 리소그래피 장치에서, 액침 시스템과 투영 시스템(WELLE 렌즈로도 알려진) 사이에는 갭이 존재한다. 투영 시스템의 온도를 유지하기 위해 투영 시스템 위에는 냉각 가스 스트림이 흐르게 된다. 가스 스트림의 일부는 액침 시스템, 즉 액체 제한 시스템을 넘쳐 갭 내로 흘러들어 간다. 가스 스트림이 갭에 진입하는 것을 방지하기 위해 액침 시스템에 외측 장벽이 사용될 수 있지만, 일부 장치에는 외측 장벽이 제공되지 않을 수도 있다. 그러나, 가스 스트림은 액침액이 기화하도록 하여, 액침 시스템 및 최종 투영 시스템 요소에 열적 부하를 가할 수도 있다는 단점이 있다. 열적 부하는, 이와 달리 또는 이에 추가하여, 최종 투영 요소의 하부측 상의 가스의 이동으로부터 발생될 수 있다. 열적 부하는 최종 투영 시스템 요소에서 열적 스폿(thermal spot)(예컨대, 콜드 스폿)을 야기할 수도 있다. 열적 스폿은 예측된 수차 측정치(predicted aberration measurement)와 상이한 광학 수차로서 검출될 수도 있다. 이에 추가하여 또는 이와 달리, 액침액은 최종 투영 시스템 요소와 액침 시스템 사이의 이러한 갭을 통과할 수 있으며, 액침액의 일부가 갭을 벗어날 수도 있다.
노광 동안, 기판 테이블은 액침 시스템(및 투영 시스템)에 대하여 이동된다. 이것은 액침 시스템 내의 액침액이 갭 위로, 예컨대 기판의 주행 방향으로 이동하도록 할 것이다. 그러므로, 기판이 스캐닝 또는 스테핑 움직임을 통해 이동될 때, 기판의 이동의 방향이 변화된다. 기판의 이동으로 갭 내의 액침액이 이동하기 때 문에, 이러한 이동은 갭 내의 액침액의 레벨이 변화되도록 하여, 압력차를 초래할 수 있다. 액침액의 이동은 출렁임(sloshing)으로 지칭된다. 이동이 충분히 크다면, 액침액 상의 압력은 액체가 액체 제한 시스템의 상표면 위로 오버플로우하도록 하기에 충분할 것이다. 압력이 감소할 때, 액체는 갭 내로 흘러들어 가며, 이에 따라 액체 제한 시스템의 표면 상에 원하지 않는 오염 입자가 존재하게 할 가능성이 있다. 액침액은 결함률(defectivity) 및 결함의 소스가 될 수도 있다. 액침액은 또한 액체 제한 시스템의 상표면 및 최종 투영 시스템 요소 상에 잔류될 수도 있다. 잔류 액체는 기화하여 각각의 표면에 열적 부하를 가할 수 있다.
또한, 액체 제한 시스템의 상표면 상의 액침액의 존재는, 액침 시스템이 투영 시스템을 향한 방향으로 이동될 때에 액체 제한 시스템과 투영 시스템 사이에 댐핑(damping)을 초래할 수도 있다. 이러한 댐핑은 브리징(bridging)으로도 지칭되며, 장치의 성능을 저하시킬 수도 있기 때문에 바람직하지 않다.
따라서, 예컨대, 갭 내에서의 액침액의 이동을 제한하고, 갭을 통해 액침 시스템에서 벗어나는 액침액의 양을 감소시키도록 함으로써, 전술한 문제점의 하나 이상 또는 하나 이상의 다른 문제점을 제거하는 것이 요망된다.
본 발명의 일특징은, 패터닝된 방사 빔을 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 제공한다. 상기 장치는, 또한, 부분적으로는 상기 투영 시스템과 함께 액체를 위한 저장부를 형성하도록, 상기 투영 시스템과 사용 시의 상기 기판 사이의 공간을 둘러싸는 장벽 부재를 포함한다. 상기 투영 시스템의 일부분을 마주보는 상기 장벽 부재의 반경 방향의 외측 표면과 상기 장벽 부재를 마주보는 상기 일부분의 반경 방향의 외측 표면은, 각각 소액체성 외측 표면(liquidphobic outer surface)을 갖는다. 상기 장벽 부재의 소액체성 외측 표면 및/또는 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 소액체성 외측 표면은 부분적으로 상기 저장부를 형성하는 내측 에지를 갖는다.
본 발명의 특징은, 부분적으로는 리소그래피 장치의 투영 시스템과 함께 액체를 위한 저장부를 형성하도록, 상기 투영 시스템과 사용 시의 기판 사이의 공간을 둘러싸도록 구성된 장벽 부재를 제공한다. 상기 투영 시스템의 일부분은 소액체성 외부층을 갖는 반경 방향의 외측 표면을 갖는다. 상기 장벽 부재의 반경 방향의 외측 표면은 상기 일부분의 상기 소액체성 외부층을 마주보도록 구성되고, 소액체성 외부층을 갖는다. 상기 장벽 부재의 상기 소액체성 외부층은 부분적으로 상기 저장부를 형성하기 위해 내측 에지를 갖는다.
또한, 상기 장벽 부재의 상기 소액체성 외부층은 코팅을 포함한다.
또한, 상기 장벽 부재의 상기 소액체성 외부층은 접착제를 포함한다.
또한, 상기 장벽 부재의 상기 방사사상의 외측 표면은 실질적으로 수평한 표면을 포함하며, 상기 장벽 부재의 상기 소액체성 외부층은 상기 수평 표면을 실질적으로 덮는다.
또한, 상기 장벽 부재의 상기 반경 방향의 외측 표면은 경사진 표면을 포함하며, 상기 장벽 부재의 상기 소액체성 외부층은 상기 경사진 표면을 적어도 부분적으로 덮는다.
본 발명의 특징은, 패터닝된 방사 빔을 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 제공한다. 상기 기판을 마주보는 상기 투영 시스템의 일부분의 반경 방향의 외측 표면은, UV 흡수층 및 상기 UV 흡수층의 일부분 상의 소액체성 외부층을 갖는다. 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 반경 방향의 외측 표면의 상기 소액체성의 특성에는 스텝 기능(step function)이 있다. 상기 스텝 기능은 상기 소액체성 외부층과 상기 UV 흡수층 사이의 경계에 의해 형성되며, 상기 스텝 기능은 상기 투영 시스템과 상기 기판 사이의 공간에 부분적으로 액체를 위한 저장부를 형성한다.
또한, 상기 소액체성 외부층은 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 반경 방향의 외측 표면의 실질적으로 수평한 표면을 덮는다.
또한, 상기 소액체성 외부층은, 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 반경 방향의 외측 표면의 경사진 표면의 적어도 일부분을 덮는다.
또한, 상기 소액체성 외부층은, 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 반경 방향의 외측 표면의 상기 경사진 표면의 전부를 덮는다.
또한, 상기 UV 흡수층은, 상기 패터닝된 방사 빔의 경로를 가리지 않고, 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 최대 가능한 표면을 덮는다.
또한, 상기 투영 시스템의 상기 일부분은 상기 투영 시스템의 최종 요소이다.
본 발명의 특징은 투영 시스템으로부터의 패터닝된 방사 빔을 액체를 통하여 기판의 타겟 영역 상으로 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 또한, 상기 투영 시스템과 상기 기판 사이의 공간 내의 상기 액체를, 상기 공간을 둘러싸는 장벽 부재와, 상기 투영 시스템의 일부분을 마주보는 상기 장벽 부재의 소액체성의 반경 방향의 외측 표면의 내측 에지와, 상기 장벽 부재를 마주보는 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 소액체성의 반경 방향의 외측 표면의 내측 에지로 제한(confinement)하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징은, 투영 시스템으로부터의 패터닝된 방사 빔을 액체를 통하여 기판의 타겟 영역 상으로 투영하는 단계와, 상기 투영 시스템과 상기 기판 사이의 공간 내의 상기 액체를, 적어도 상기 투영 시스템의 일부분의 소액체성의 반경 방향의 외측 표면의 내측 에지로 제한하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 소액체성의 반경 방향의 외측 표면을, 상기 투영 시스템의 상기 일부분과 상기 소액체성의 상기 반경 방향의 외측 표면 사이의 UV 흡수층으로 보호하는 단계를 포함한다.
이하에서는, 단지 예시를 목적으로 하는 본 발명의 실시예를 대응하는 부분에 대응하는 도면 부호가 부여되어 있는 첨부된 개략 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 이 리소그래피 장치는, 방사 빔(B, 예컨대 UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨 디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(조명기, IL), 패터닝 구조체(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정의 파라미터에 따라 패터닝 구조체를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT), 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정의 파라미터에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 패터닝 구조체(MA)에 의해 방사 빔에 부여된 패턴을, 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기, 또는 다른 형태의 광학 구성요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 구조체의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 구조체가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 구조체를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 구조체를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동가능한 프레임(frame) 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 구조체가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 구조체"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 구조체"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 어떠한 디바이스도 포함되는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 위상 반전 피처(phase shifting feature) 또는 이른바 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟 영역 내의 요구되는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟 영역에 생성될 디바이스 내의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 구조체는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 구조체의 예로는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이, 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 예는 작은 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 반사 굴절(catadioptric), 자기, 전자기, 및 정전기 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하 는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "투영 렌즈"라는 용어는 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어의 동의어로 간주할 수 있다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 이 장치는 투과형(예컨대, 투과 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 이 장치는 반사형(예컨대, 전술한 바와 같은 유형의 프로그래머블 미러 어레이를 채용하거나, 또는 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 지지 구조체)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는, 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 하나 이상의 테이블이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 다른 하나 이상의 테이블에서는 준비 작업 단계가 수행될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사 빔을 수광한다. 예컨대, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 고려되지 않으며, 방사 빔은, 예컨대 적절한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 지원으로, 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예컨대 방사선 소스가 수은 램프인 경우, 이 방사선 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator, IN) 및 집광기(condenser, CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사 빔의 단면에 요구되는 균일성 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사 빔을 컨디셔닝 하는데 사용될 수 있다.
방사 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 구조체(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 구조체에 의해 패터닝된다. 패터닝 구조체(MA)를 가로질러, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 포커싱(focusing) 된다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)의 지원으로, 기판 테이블(WT)은 예컨대 방사 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟 영역(C)을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)는, 예컨대 마스크 라이브러리(library)로부터의 기계적 인출 후 또는 스캔하는 동안, 방사 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 구조체(MA)를 정확히 위치시키기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏- 스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와는 달리), 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 그렇지 않으면 고정될 것이다. 패터닝 구조체(MA) 및 기판(W)은 패터닝 구조체 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 지정된 타겟 영역을 점유하고 있지만, 이들 마크들은 타겟 영역 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 패터닝 구조체(MA) 상에 하나 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 구조체 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟 영역(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 이후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동된다. 스텝 모드에서, 최대 크기의 노광 필드는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 동시에 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(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, 최 대 크기의 노광 필드는 단일 동적 노광시의 타겟 영역의 폭(스캐닝 되지 않는 방향에서의 폭)을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟 영역의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램 가능한 패터닝 구조체를 가진 채로 기본적으로 정지 상태로 유지되며, 방사 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스가 채택되며, 프로그램 가능한 패터닝 구조체는, 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 중의 연속적인 방사선 펄스의 사이에서, 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그램 가능한 미러 어레이와 같은 프로그램 가능한 패터닝 구조체를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 5는 도 1에 "IH"로 도시되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 액체 공급 시스템을 단면도로 예시하고 있다. 액체 공급 시스템은 장벽 부재(10)를 포함하며, 이 장벽 부재(10)는 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간을 적어도 부분적으로 또는 완전히 둘러싸며, 투영 시스템(PL) 및 기판(W)(및/또는 기판 테이블(WT))과 함께 액침액(11)을 위한 저장부를 형성하는 장벽 표면을 갖는다. 이로써, 액침액(11)은, 투영 시스템(PL)을 통해 기판(W) 상으로 투영되는 패터닝된 방사 빔이 액침액(11)을 통과하도록, 그 공간 내에 제공될 수 있다.
실시예에서, 장벽 부재(10)와 기판(W)(또는 기판(W)의 에지가 이미징되고 있을 때에는 기판 테이블(WT)) 사이에는 비접촉식 밀봉이 형성될 수 있다. 예시된 실시예에서, 비접촉식 밀봉은 액체 제거 장치(30) 및 액체 제거 장치의 반경 방향의 외측에 위치한 리세스(40)를 포함하며, 리세스(40)는 그 상표면의 반경 방향의 내측에 가스 유입구(42)를 갖고, 상표면의 반경 방향의 외측에 가스 배출구(44)를 갖는다. 리세스(40)의 반경 방향의 외측에는 옵션의 가스 나이프(gas knife)(50)가 제공될 수도 있다. 장벽 부재(10)의 저면 상의 이들 3개의 요소의 배치는 미국 특허 출원 공개 번호 2006-0158627호에 상세하게 개시되어 있으며, 상기 공개 특허는 그 전체 내용이 본 명세서에 발명의 일부로서 원용되어 있다. 비접촉식 밀봉과 가스 나이프 대신에 또는 비접촉식 밀봉과 가스 나이프에 추가하여, 장벽 부재는 일련의 가스 드래그 개구(gas drag aperture)를 가질 수도 있다.
도 5의 실시예(일례로서)에 도시된 바와 같이, 액침액은 장벽 부재(10)에 의해 고압에서 챔버(20)에 제공될 수 있다. 액침액은 하나 이상의 유입구(28)를 통해 실질적으로 수평 방향으로(즉, 화살표 "29"로 예시된 바와 같이 기판(W)의 상표면에 실질적으로 평행하게) 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간에 진입한다. 액침액은 또한 액침액의 흐름을 화살표 "25"에 의해 예시된 바와 같이 수직 하향 방향으로(기판(W)을 향해) 투영 시스템(PL)으로부터 멀어지도록 지향시키는 하나 이상의 유입구(24)를 통해 챔버(20)로부터 배출된다. 이러한 액침액의 흐름은, 통상적으로 기판(W)과 기판 테이블(WT) 사이에 존재하는 갭(26)을 채우고, 또한 특히 장벽 부재(10) 아래의 기판(W)의 스캐닝 동안 액체 제거 장치(30)의 내측면의 반경 방향의 외측에 위치한 장벽 부재(10) 아래의 미니스커스(meniscus)를 유지하기 위한 것이다. 이 갭(26)을 유입구(24)에서 나오는 액침액의 흐름으로 채움으로써, 그 갭 내에서의 기포의 발생을 감소시킬 수 있다.
실시예에서, 유입구(24)는 원형(또는 투영 시스템(PL)의 이미지 영역 주변의 다른 형상)으로 위치된 일련의 불연속적인 구멍을 포함한다. 이러한 유입구 및 이들 구멍의 용도는, 기판(W)의 에지가 이미징될 때 또는 스캔 속도가 특정의 양을 초과할 때, 장벽 부재(10)와 기판(W) 사이의 미니스커스가 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간 내로 끌려들어 가는 것을 방지하기 위한 것이다. 미니스커스의 외측으로부터의 가스(또는 공기)가 투영 시스템(PL)에 대한 기판(W)의 상대적인 이동 동안에 투영 시스템 아래에 포함되면, 이것은 이미징 품질에 악영향을 끼칠 것이다. 그러나, 일련의 불연속적인 구멍에 의해, 가스가 구멍들 사이에 포획되고, 이로써 기판(W)과 기판 테이블(WT) 사이의 갭(26) 내에 축적될 것이다. 이러한 기포는 그 후에 기판(W)과 투영 시스템(PL) 사이의 액침액(11)에 진입할 것이다. 이러한 이유로, 유입구(24)의 다음에 하나 이상의 배출구(27)가 제공되며, 가스와 액침액의 혼합물이 배출구(27)를 통해 배출되어, 갭(26) 내에 포획된 가스가 탈출할 수 있게 되고, 액침액은 가스 버블을 포획함이 없이 갭(26)의 구멍을 채울 수 있게 된다. 배출구(27)는 배출구(27)에서의 압력 요동을 감소시키기 위해 챔버(20)와 같은 챔버(도시하지 않음)에 연결될 수도 있다. 배출구(27)는 원형(또는 투영 시스템(PL)의 이미지 영역 주변의 다른 형상)으로 위치된 일련의 불연속적인 구멍을 포함할 것이다. 실시예에서는, 갭(26) 위를 통과할 때에, 갭(26)이 먼저 유입구(24)에 의해 채워지고, 그리고나서 기포가 배출구(27)에 의해 배출되도록, 구멍의 외주(outer perimeter)를 형성하는 유입구(24)와 구멍의 내주(inner perimeter)를 형성하는 배출구(27)가 제공된다. 그러나, 유입구(24)와 배출구(27)의 정밀한 위치설정은 기능이 달성될 수 있다면 다른 형태로 이루어질 수도 있다. 배출구(27)는 또한 투영 시스템 아래에서 용해하는 레지스트에 의해 오염될 수 있는 액침액을 배출하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 배출에 의하여, 미니스커스 아래의(액침 제거 장치(30) 부근의) 액침액은 덜 오염될 것이다. 스캐닝 동안 기판(W) 상에 잔류되는 액침액 또한 덜 오염될 것이며, 따라서 기판 상에 잔류되는 입자의 양은 마치 액체 제거 후에 얼룩을 건조시킨 것과 같이 감소될 수 있다.
장벽 부재(10)는, 투영 시스템(PL)과 장벽 부재(10) 사이에 실질적으로 일정한 갭이 존재하도록 전반적으로 투영 시스템(PL)의 외측 형상에 부합하도록 성형될 수 있다. 갭은 투영 시스템(PL)과 장벽 부재(10)의 독립된 상대적인 이동이 가능하도록 하기 위해 제공된다.
실시예에서, 저장부의 체적의 변동 및 저장부로부터의 액체 공급/추출의 변동을 처리하기 위해 하나 이상의 방안이 취해진다. 정상적인 조건 하에서, 액체(11)의 상표면은 투영 시스템과 장벽 부재(10)에 대하여 실질적으로 정지되어 있는 미니스커스(110)를 갖는다. 장벽 부재(10)의 상표면은 편평한 수평 표면이며, 액침액은 단지 긴급 상황(emergency situation) 시에 상표면(90) 위에 존재하도록 허용된다. 긴급 상황을 처리하기 위해, 배출구(80)가 상표면(90)에 제공된다. 미니스커스(110)가 상표면(90) 위에 있게 되면, 액침액이 앞으로 나아가기가 용이하게 될 수 있어, 장벽 부재(10)가 오버플로우될 가능성이 있다. 이것을 방지하기 위해, 장벽 부재의 가장 안쪽의 에지에서의 장벽 부재(10)의 상표면(90)에 돌기(100)가 제공될 수 있다. 돌기(100)는 장벽 부재(10) 둘레를 연장할 수 있고, 그에 따라 링 또는 다른 인클로징 형상(enclose shape)을 형성할 수도 있다. 돌기(100)는, 돌기(100)를 둘러싸는 장벽 부재(10)의 부분보다 투영 시스템(PL)의 표면, 특히 투영 시스템(PL)의 수평 표면(200)에 더 근접하도록 될 수 있다.
본 실시예에서는, 돌기(100)와 투영 시스템(PL) 사이에서부터 장벽 부재(10)와 투영 시스템(PL) 사이까지의 간격에는 스텝 변화(step change)가 존재한다. 이러한 스텝 변화는 도 5 내의 돌기(100)의 좌측편 상에서 볼 수 있다. 실시예에서, 이러한 스텝 변화는 돌기(100)의 반경 방향의 외측에 있지만, 이에 추가하여 또는 이와 달리, 도 5에서의 경우와 같이 돌기(100)의 반경 방향의 내측에 있을 수도 있다. 이러한 지오메트리는, 액침액(11)의 상면의 미니스커스(110)가 돌기(100)를 통과하도록 하기 위해서는, 미니스커스(110)의 길이가 증가할 필요가 있으며, 그에 따라 상당한 양의 에너지가 요구된다는 것을 의미한다. 실시예에서, 돌기(100)의 표면과 돌기의 영역 내의 투영 시스템(PL)의 표면은, 미니스커스(110)의 형상이 액침액이 외측으로부터 볼 때에 볼록하게 되도록, 방수성 또는 소액체성(liqidphobic) 재료(예컨대, 액침액은 100°, 110°, 120°, 130°, 140°, 150°, 160°, 170°, 및 180°와 같이 일반적으로 90°보다 훨씬 큰 표면 접촉 각도를 이룬다)로 구성된다.
그러므로, 반경 방향의 외측 방향으로 투영 시스템(PL)의 표면과 장벽 부 재(10) 사이의 거리를 증가시키는 스텝의 설치는, 장벽 부재(10)를 사용할 때의 오버플로우의 발생 가능성을 현저하게 감소시킬 것이다.
돌기(100)는 장벽 부재(10) 상에 존재하는 것으로 예시되어 있다. 그러나, 이것은 반드시 이와 같은 경우가 될 필요는 없으며, 동일한 기능(즉, 돌기를 지나 이동하는 것을 해소하기 위해 미니스커스에 대한 에너지 장벽을 제공하는 것)이 수행될 수 있다면, 어떠한 돌기부도 투영 시스템(PL) 상에 설치될 수 있다.
또한, 도 5에는, 투영 시스템(PL)을 마주보는 장벽 부재(10)의 내측 표면이, 의도적으로 다르게 형성될 수도 있는 투영 시스템(PL)의 외측면을 더욱 밀접하게 닮도록 의도적으로 다르게 형성되는 시스템의 실시예가 예시되어 있다. 이로써, 액침액(11)이 기판으로부터 돌기(100)를 향해 위로 흐르도록 하는 미로(labyrinth)가 형성되며, 이로써 흐름 저항을 증가시켜 오버플로우의 위험을 감소시킨다. 그러므로, 액침액이 장벽 부재(10) 위를 오버플로우하기 위해 취해야 할 필요가 있는 경로가 굽어지게 되고, 적어도 3번의 방향 전환을 필요로 할 것이다. 예시된 실시예에서, 이것은 투영 시스템(PL)의 측벽에 만입부(indentation)(220)를 설치함으로써 달성될 수 있다. 돌기는 장벽 부재(10)의 내측 벽부에(장벽 표면에) 설치될 수도 있으며, 2개의 요소(310, 320)에 의해 형성될 수 있다. 액침액이 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이의 위치로부터 장벽 부재(10)의 상면으로 따라 오르게 되는 경로의 구부러짐을 증가시키기 위해 다른 방안이 취해질 수도 있다. 만입부(220) 및/또는 요소(310, 320)는 돌기(100)와 함께 또는 돌기 없이 사용될 수도 있으며, 또한 더욱 상세하게 후술되는 소액체성 재료와 함께 또는 소액체성 재료 없이 사용 될 수도 있다.
도 6은 이하에 설명되는 점을 제외하고는 도 5에 대하여 전술한 실시예와 동일한 실시예를 예시하고 있다.
본 실시예에서는, 투영 시스템의 최종 요소 아래에 실질적으로 수평 방향으로 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간 내로 액체의 흐름을 제공하는 하나 이상의 유입구(28)를 설치하는 대신, 투영 시스템(PL)의 측면에 대해 저속으로 액체의 균질한 흐름을 제공하는 하나 이상의 유입구(400)가 제공된다. 이 흐름은 화살표 "514"로 나타내어져 있다. 유입구(400)를 빠져나오는 액침액은 챔버(20)와 유체 연통하는 챔버(21)로부터 제공된다. 2개의 챔버를 설치함으로써, 유입구(400) 및 유입구(24)에 가해지는 액침액의 압력이 상이하게 된다. 이 압력은 챔버(20, 21)를 연결하는 구멍(221)의 크기 및/또는 개수를 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
본 실시예에서의 돌기(100)는, 액침액(11)의 미니스커스(110)가 돌기(100)와 투영 시스템(PL) 사이에서 연장한다는 점에서 도 5에 대하여 설명된 것과 유사하다. 본 실시예에서의 돌기(100)의 구성이 상이하지만, 동일한 원리가 적용된다. 즉, 돌기는 투영 시스템(PL)에 대해 근접 상태의 장벽 부재(10)의 다른 부분보다 더 근접되어 있어, 미니스커스(110)가 돌기(100)를 통과하도록 하기 위해서는, 미니스커스의 길이가 현저하게 증가하여야 한다.
액침액의 수평 흐름은, 그 아래에 유입구(400)가 빠져나온 수평 부분(515)의 반경 방향의 가장 내측의 에지에 있는 제2 돌기(520)의 존재에 의해 기판(W)을 향해 아래로 빨려들어 가는 것이 방지된다. 이로써, 액침액(514)의 수평 흐름이 투 영 시스템(PL)의 표면에 의해 편향되게 하여, 투영 시스템(PL)의 저면 위에서부터 출발하는 하방 및 반경 방향의 내측의 흐름(516)을 생성한다.
이러한 구성은, 미니스커스(110)를 하방으로 끌어당길 수 있는 강력한 하방 흐름을 생성하여 불안정할 수도 있는 미니스커스 위치를 초래하는 도 5에 대하여 설명한 실시예의 유입구(28)의 경향의 단점을 해소한다. 불안정한 미니스커스는, 액체 공급률이 특정 값을 초과할 때에, 가스의 커다란 텅(large tongue of gas)이 투영 시스템(PL) 아래에서 연장할 수도 있기 때문에, 액체 공급 시에 가스 포획을 발생할 수 있다. 본 실시예는 유입구(28)로부터의 유출 속도에 비하여 유입구(400)로부터의 유출 속도를 강하하는 것이 가능할 것이기 때문에 이러한 문제점이 방지될 수 있다. 본 실시예는 또한 장벽 부재(10)가 투영 시스템(PL)에 근접하게 위치되도록 할 수 있다. 돌기(100)는 미니스커스(110)가 가능한 한 짧게 되도록 하는 것에 도움이 될 것이다. 그러므로, 미니스커스의 길이가 증가될 필요가 있는 곳에서는 미니스커스(110)를 잡아 당기기 위해 상당한 양의 에너지가 요구될 것이다.
도 7은 하술하는 점을 제외하고는 도 6에 대해 예시한 실시예와 동일한 실시예를 예시하고 있다.
본 실시예에서는 유입구의 위치가 상이하다. 이전의 실시예에서, 유입구(400)의 위치는 실질적으로 수평 방향에서의 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간 내로의 액침액의 흐름을 제공한다. 본 실시예에서는, 화살표 "510"로 나타낸 바와 같은 기판(W)으로부터 떨어진 방향에서의 기판(W), 투영 시스템(PL) 및 장벽 부재(10) 사이에 형성된 공간 내로 액침액의 흐름을 제공하는 유입구(500)가 설치되어 있다. 유입구(500)를 빠져나오는 액침액은 도 6에 대하여 설명한 바와 같은 챔버(20)와 유체 연통하는 챔버(21)로부터 제공된다.
유입구(500)를 빠져나오는 액침액의 흐름은, 도 6에 대하여 전술한 실시예에서와 같이, 돌기(100)에 의해, 기판(W)의 상표면에 대하여 반경 방향의 내측이고 실질적으로 평행한 방향으로 편향될 것이다. 이것은 화살표 "512" 및 "514"로 나타내어져 있다. 본 실시예에서의 돌기(100)는 액침액(11)의 미니스커스(110)가 돌기(100)와 투영 시스템(PL) 사이에 연장할 수 있다는 점에서 다른 실시예의 돌기와 유사하다. 본 실시예에서의 돌기(100)의 구성이 도 5에 대하여 설명된 실시예의 돌기의 구성과 상이하지만, 동일한 원리가 적용되고 있다. 즉, 돌기는 투영 시스템(PL)에 대해 근접 상태의 장벽 부재(10)의 다른 부분보다 더 근접되어 있어, 미니스커스(110)가 돌기(100)를 통과하도록 하기 위해서는, 미니스커스의 길이가 현저하게 증가될 필요가 있다.
돌기(100)에 의해 흐름(510)이 편향된 후, 흐름은 도 6에 대하여 전술한 실시예에서와 같이 균일하게 되며, 투영 시스템(PL)에 대하여 실질적으로 수평으로 비교적 낮은 속도로 흐른다. 돌기(100)는 미니스커스의 길이를 증가시키도록 미니스커스(110)를 하방향으로 끌어당기기 위해서는 상당한 양의 에너지가 요구되는 미니스커스(110)가 가능한 한 짧게 되도록 하는데 도움을 줄 것이다. 본 실시예는 더 적은 공간을 사용할 수도 있기 때문에 도 6에 대해 전술한 실시예 이상의 장점을 가질 것이다.
전술한 모든 실시예에서는, 장벽 부재(10)의 단면이 도시되어 있다. 장벽 부재(10)는 그 전체 둘레 주변에서 반드시 대칭일 필요는 없으며, 예컨대 유입구(28, 400, 500)는 장벽 부재(10)의 둘레의 일부분 주위에만 제공될 수 있고, 또한 액침액의 배출을 위한 시스템이 다른 부분 주위에 제공될 수 있다. 이러한 구성은 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간을 가로지르는 액침액(11)의 흐름을 단일 방향으로 만들 수 있다. 다른 구성 또한 가능하며, 또한 전술한 실시예와 관련하여 설명한 원리는 다른 유형의 액체 공급 시스템에도 적용될 수 있다. 본 명세서 내의 어떠한 실시예의 특징도 본 명세서 내의 다른 실시예의 특징의 일부 또는 전부와 함께 이용될 수 있음은 자명할 것이다.
도 8은 투영 시스템과 기판 사이에 요구된 체적으로 액침액을 실질적으로 제한하도록 구성된 액체 제한 시스템(800)의 실시예를 예시하고 있다. 액침액은 순수한 물의 굴절률과 동일하거나 더 큰 굴절률을 갖는 액체인 것이 바람직하다. 액제 제한 시스템(800)은 반경 방향의 외측 표면, 즉 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 투영 시스템(PL)에 의해 투영되는 방사 빔의 투영 축(PA)으로부터 반경 방향의 외측에 있는 표면을 갖는 장벽 부재(810)를 포함한다. 장벽 부재(810)의 반경 방향의 외측 표면은, 실질적으로 수평한 상표면(814)과, 수평 상표면(814)과 투영 축(PA)에 대해 대하여 경사진 경사 상표면(816)을 포함한다. 장벽 부재(810)는 투영 시스템의 일부분(820)으로부터 이격되어 그 사이에 갭(830)을 형성한다.
투영 시스템의 일부분(820)은 전체 투영 시스템의 최종 요소일 수도 있고, 또는 액침액과 접촉하는 중간 투영 시스템의 최종 요소일 수도 있다. 투영 시스템의 일부분(820)은, 장벽 부재(810)의 실질적으로 수평한 상표면(814)의 반대쪽의 실질적으로 수평한 표면(824)과, 장벽 부재(810)의 경사진 표면(816)의 반대쪽의 경사진 표면(826)을 포함하는 반경 방향의 외측 표면(즉, 투영 축(PA)으로부터 반경 방향으로 외측에 위치된 표면)을 포함한다. 투영 시스템의 일부분(820)의 하위 표면과 장벽 부재(810)의 상표면은 서로 상호작용하도록 성형될 것이다.
도 8에 도시한 실시예에서, 액침 시스템의 상표면(예컨대, 액체 제한 시스템(800)의 장벽 부재(810))은 액체 불투과성 또는 소액체성(예컨대, 액침액가 물인 경우에 소수성)의 외부층(840)을 가질 수 있으며, 이 외부층(840)은 코팅의 형태일 수 있다. 본 실시예에서는 장벽 부재(810)가 소액체성 또는 액체 불투과성 표면을 구비하는 소액체성 재료로 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "층(layer)"은, 부재의 통합된 부분인 표면 및 코팅의 형태로 제공되어 부재의 통합된 부분일 필요가 없는 표면을 포함하는 것으로 광범위하게 해석되어야 한다. 소액체성 외부층(840)은 투영 축(PA)으로부터 연장될 때에는 환형의 연속형 또는 불연속형일 수 있다. 본 실시예에서, 소액체성 외부층(840)은 소액체성이 연속하지 않는 표면을 형성하도록 패터닝될 수 있다.
출렁임 중에, 소액체성 외부층(840)은 액침액이 장벽 부재(810)의 실질적으로 수평인 상표면(814)에 침투하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 침투의 방지는 저장부 내의 액침액에서 발견되는 오염 입자의 양을 저감시킬 수 있다. 액침액의 미니스커스(860)의 일단은, 에지(842)에 있는 표면 특성의 스텝 기능 변화로 인해, 소액체성 외부층(840)의 에지(842)에 피닝(pinning)될 수 있다. 즉, 액침액과 소액체성 외부층 사이의 접촉 각도가 90도 이상, 예를 들어 90도 내지 180도이고, 소액체성 외부층을 포함하지 않는 장벽 부재(810)의 표면 사이의 접촉 각도가 90도 이하, 예를 들어 0도 내지 90도이기 때문에, 스텝 기능 변화가 이루어지고, 에지(842) 위에 미니스커스(860)가 발생하지 않는다. 본 명세서에 사용된 용어 "에지"는, 임의의 특정한 물리적 구조 또는 형상을 부여하지 않은, 투영 시스템과 기판 사이에 포함되는 액침액 저장부에 가장 근접한 소액체성 외부층(840)의 일단을 설명하기 위한 것이다.
예를 들어 기판 테이블의 이동 중에, 액침액에 가해지는 압력이 충분히 높은 경우, 액침액은 그 피닝이 해제될 수 있으며, 소액체성 외부층(840)으로 이탈된다. 그러나, 외부층(840)이 소액체성을 가지기 때문에, 외부층(840)은 액체를 배척하고, 바람직하게 외부층(840)의 에지(842)를 넘어 되돌아간다. 실질적으로 소액체성 외부층(840)에는 액침액이 잔존할 수 없으며, 따라서 기화 및 장치에 가해지는 열적 부하가 저감된다.
도 8에 도시한 바와 같이, 투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측 표면의 실질적으로 수평한 표면(824)은 액체를 배척하는 소액체성 외부층(850)을 포함할 수 있다. 도시한 실시예에서, 소액체성 외부층(850)은, 실질적으로 수평한 표면(824)의 교차점 또는 그 근처에 위치되는 에지(852), 및 투영 시스템의 일부분(820)의 경사진 표면(826)을 갖는다. 장벽 부재(810)의 소액체성 외부층(840)의 에지(842)에 대한 투영 시스템의 일부분(820)의 소액체성 외부층(850)의 에지(852)의 위치는, 액침액의 미니스커스(860)가 에지(852)에 피닝되도록 할 수 있다. 소액체성 외부층(840)과 마찬가지로, 소액체성 외부층(850)은 투영 축(PA)으로부터 연장됨으로써 환형의 연속형 또는 불연속형일 수 있다. 본 실시예에서, 소액체성 외부층(850)은 소액체성이 연속하지 않는 표면을 형성하도록 패터닝될 수 있다.
소액체성 외부층(840, 850)은 임의의 적절한 소액체성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일실시예에서, 소액체성 외부층(840, 850)은 폴리테트라플루오로에틸렌, 예를 들어 TEFLON®을 포함할 수 있다. 소액체성 외부층(840, 850)은 코팅의 형태로 각각의 표면에 코팅될 수 있거나 이러한 코팅을 포함하는 접착제 또는 라미네이팅 물질로 덮여질 수 있다.
도 9는 도 8의 액체 제한 시스템(800)의 특징의 일부를 가지는 액체 제한 시스템(900)의 일실시예를 나타내는 것으로, 대응되는 참조부호로 나타내었다. 액체 제한 시스템(900)은, 장벽 부재(810)의 상표면에 코팅될 수 있으며 실질적으로 수평한 표면(814)을 덮을 수 있는 소액체성 외부층(940), 및 장벽 부재(810)의 경사진 상표면(816)의 일부분을 포함한다. 따라서 액침액의 미니스커스(860)의 일단은, 경사진 표면(816)에 위치된 소액체성 외부층(940)의 에지(942)에 피닝된다.
전술한 바와 같이, 예를 들어 기판 테이블의 이동 중에, 액침액에 가해지는 압력이 충분히 높은 경우, 액침액은 여전히 그 피닝이 해제될 수 있다. 그러나, 외부층(940)이 소액체성을 가지기 때문에, 실질적으로 소액체성 외부층(940)에는 액침액이 잔존할 수 없으며, 따라서 기화 및 장치에 가해지는 열적 부하가 저감된다.
도 9에 도시한 바와 같이, 투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측 표면의 실질적으로 수평한 표면(824) 및 경사진 표면(826)의 일부분은 액침액을 배척하는 소액체성 외부층(950)을 포함할 수 있다. 도시한 바와 같이, 소액체성 외부층(950)은, 액침액의 미니스커스(860)가 에지(952)에 피닝되도록 하는 에지(952)를 갖는다. 일실시예에서, 에지(952)는 장벽 부재(810)에 구비되는 소액체성 외부층(940)의 에지(942)의 실질적으로 반대쪽(즉, 갭(830)의 건너편)에 위치된다. 이로 인해 액침액의 미니스커스(860)가 양쪽 에지(942, 952)에 피닝되도록 할 수 있다.
도 10은 도 8의 액체 제한 시스템(800)의 특징의 일부를 가지는 액체 제한 시스템(1000)의 일실시예를 나타내는 것으로, 대응되는 참조부호로 나타내었다. 액체 제한 시스템(1000)은, 장벽 부재(810)의 상표면을 위한 소액체성 외부층(1040)을 포함하며, 실질적으로 수평한 표면(814) 및 실질적으로 경사진 모든 상표면(816)을 포함한다. 액침액의 레벨이 충분히 낮은 경우, 액침액의 미니스커스(860)의 일단은, 경사진 표면(816)의 저부에 위치된 소액체성 외부층(1040)의 에지(1042)에 피닝될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 미니스커스(860)의 일단은 경사진 표면(816)을 따라 위로 이동할 수 있지만, 그 접촉 각도는 액침액의 박막이 표면(816)에 형성되지 않도록 된다.
도 10에 도시한 바와 같이, 투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측 표면의 실질적으로 수평한 표면(824) 및 실질적으로 경사진 표면 전체는, 액체를 배척하는 소액체성 외부층(1050)을 포함할 수 있다. 도시한 바와 같이, 소액체성 외부층(1050)은, 투영 시스템의 일부분(820)의 경사진 표면(826)의 저부 단부에 위치된 에지(1052)를 갖는다. 장벽 부재(810)에 구비된 소액체성 외부층(1040)과 마찬가지로, 투영 시스템의 일부분(820)에 구비된 소액체성 외부층(1050)은, 투영 시스템의 일부분(820)의 경사진 표면(826)에 액침액의 박막이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 이것은 기화될 수 있는 액침액의 양을 감소시킬 수 있으며, 따라서 투영 시스템의 일부분(820)의 콜드 스폿(cold spot)을 감소시킨다.
전술한 바와 같이, 소액체성 외부층의 에지는, 도 8에 도시한 바와 같이 장벽 부재(810)의 수평한 상표면의 내측 에지에 있거나, 도 9에 도시한 바와 같이 경사진 표면의 상부 근처에 있을 수 있다. 소액체성 외부층은 도 10에 도시한 바와 같이 전체 경사진 표면(또는 원뿔면)을 덮을 수 있다. 소액체성 외부층의 에지는 상기 3개의 실시예 중 임의의 2개의 중간의 임의의 위치에 있을 수 있으며, 이 에지는 장벽 부재(810)의 수평한 상표면(814)에 위치될 수 있다. 바람직하게, 소액체성 외부층은 상표면의 모든 수평한 부분을 덮으며, 수평한 표면의 에지와 친액체성(liquidphilic)(예를 들어 친수성) 표면의 에지 사이의 모든 표면을 덮을 수도 있다. 이 표면은 액체 제한 시스템의 본체에 가해지는 코팅을 수 있으며, 전술한 장벽 부재를 포함하지만 이것에만 한정되지 않는다. 본체 또는 하나 이상의 부분은 친액체성 및/또는 소액체성인 재료로 구성될 수 있다. 본 명세서에서 언급한 소액체성 및/또는 친액체성 층 또는 코팅은 소액체성 및/또는 친액체성 재료로 구성된 표면을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 소액체성 표면의 에지 아래의 경사진 표면은 몸체부의 노출된 재료일 수 있으며 친액체성이다.
도 11은 친액체성의 표면(1112)(즉, 액체와의 사이에 약 0도 내지 약 90도, 전형적으로는 약 40도 내지 50도의 접촉 각도를 만듦)을 가지는 몸체부(body)(1110)를 가지는 액체 제한 시스템(liqud confinement system)(1100)을 나타낸다. 친액체성의 표면(1112)은, 투영 시스템의 최종 요소와 같은, 장치의 다른 부분(1115) 상에 제공되어서, 갭(1130)을 한정할 수 있는, 다른 친액체성의 표면(1114)의 반대쪽에 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 몸체부(1110)의 친액체성의 표면(1112)은 액침액(1116)의 미니스커스(1116)의 에지(1116a)를 액체 제한 시스템(1100)의 표면(1112) 쪽으로 끌어당긴다. 마찬가지로, 친액체성의 표면(1114)은 액침액(1116)의 미니스커스(1116)의 에지(1116b)를 표면(1114) 쪽으로 끌어당긴다. 도 11에 도시된 바와 같이, 친액체성의 표면(1112, 1114)은 이 표면과 접촉하게 되는 액침액(118)을 각각의 얇은 막으로 박막화시키며, 이 막은 미니스커스(1116)에 의해 한정되고 가스(1120)(예컨대, 공기)에 노출되는 액침액의 표면이 증가되도록 한다. 이로 인해 기화율(rate of evaporation)이 증대할 수 있으며, 이는 친액체성의 표면(1114)을 포함하는 장치의 다른 부분 및/또는 액체 제한 시스템(1100)에 가해지는 열적 부하를 증가시킬 수 있다. 몇몇 경우에, 기화율은, 예를 들면 모세관 현상(capillary action)에 의해, 기화하는 액체를 끌어올릴 정도로 커서, 얇은 액체 막을 보충할 정도가 될 수 있다. 따라서, 출렁이는 동안에 발생할 수 있는 문제는 또한 기판 테이블이 투영 시스템에 대해 고정되어 있는 경우에도 발생할 수 있다. 친액체성의 표면의 에지에 의한 피닝(pinning) 또는 단순히 친액체성의 표면 자체의 제공은, 장치의 각 구성요소가 휴지 상태인 경우에도, 액침 시스템 및/또는 투영 시스템에 가해지는 열적 부하의 감소에 도움이 될 수 있다.
도 12는, 대응하는 도면부호로 나타낸 바와 같이, 액체 제한 시스템(800)의 특징 중 일부를 가지는 액체 제한 시스템(1200)의 실시예를 나타낸다. 액체 제한 시스템(1200)은 장벽 부재(810)의 상표면의 소액체성의 외부층(1240), 구체적으로는 실질적으로 수평의 표면(814)과, 경사진 상표면(816)의 일부분을 포함한다. 액침액의 미니스커스(860)의 일단은 경사진 상표면(816) 상에 위치되는, 소액체성의 외부층(1240)의 에지(1242)에 피닝될 수 있다.
액침액에 가해지는 압력이 충분히 크면, 예를 들면, 기판 테이블을 이동하는 동안에, 액체는 여전히 피닝 상태에서 벗어나서, 소액체성의 외부층(1240) 위로 탈출할 수 있다. 하지만, 외부층(1240)은 소액체성을 가지기 때문에, 외부층(1240)은 그 액체를 배척하여, 바람직하게는 외부층(1240)의 에지(1242) 뒤 너머로 되돌릴 수 있다. 바람직하게는, 실질적으로 소액체성의 외부층(1240) 상에는 액침액이 잔존할 수 없으므로, 기화 및 장치에 가해지는 열적 부하는 감소한다. 액침액에 가해지는 압력이 충분히 크거나 및/또는 저장소 내의 액침액의 레벨이 미니스커스(860)가 갭(830) 내로 올라갈 정도이면, 접촉 각도가 충분히 커서 박막이 장벽 부재(810)의 경사진 상표면(816) 상에 오르는(developing) 것을 방지할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 실질적으로 수평의 표면(824) 뿐만 아니라, 투영 시스템의 부분(820)의 반경 방향의 바깥쪽 표면의 경사진 표면(826)의 부분은, 액체를 배척하도록 구성된 소액체성의 외부층(1250)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 소액체성의 외부층(1250)은 에지(1252)에 미니스커스(860)를 피닝하도록 구성된 에지(1252)를 가진다. 실시예에서, 에지(1252)는 장벽 부재(810)의 소액체성의 외부층(1240)의 에지(1242)로부터 실질적으로 갭(830)의 반대쪽에, 그리고 장벽 부재(810)의 소액체성의 외부층(1240)의 에지(1242)에 에 실질적으로 수평으로 위치되어 있다. 이 배치는, 도 9에 도시된 실시예에 비해, 소액체성의 외부층(1250)의 경사진 표면(826)에 대한 더 넓은 커버리지(coverage)를 제공한다. 이것은, 액침액의 미니스커스(860)가 양쪽 에지(1242, 1252)에서 피닝될 수 있도록 해준다. 갭(830) 내의 액침액의 레벨에 따라, 액침액이 에지(1252)에서 피닝되지 않겠지만, 대신 에지(1252) 위로 올라갈 수 있다. 하지만, 소액체성의 외부층(1250)의 소액체성에 기인하여, 액침액은 소액체성의 외부층(1250)에 달라붙지 않을 수 있다.
본 실시예에서, 소액체성의 외부층은, 액침 시스템의 액체 제한 구조체 상에 제공된 소액체성의 외부층에 대향하는, 투영 시스템의 일부분의 적어도 표면 전체에 제공되는 것이 바람직하다. 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 투영 시스템의 각 부분의 소액체성의 표면과 액체 제한 표면에 의한 커버리지 범위는 다를 수 있으므로, 대향하는 소액체성의 표면의 에지들이 액체 제한 시스템과 투영 시스템 사이의 갭에 걸쳐서 대응할 수 없다. 이것은 미니스커스 안정성에 대해 이점을 가지며, 가스 흐름(gas flow)에 도출되는 미니스커스의 면적을 최소화할 수 있다. 에지들은 액체의 기화 및 투영 시스템 및/또는 액침 시스템에 가해지는 열적 부하를 최적화(예컨대, 최소화)하도록 선택될 수 있다.
본 실시예에서, 소액체성의 외부층의 에지는 구분적이며(distinct), 바람직하게는 접촉 각도에 있어 급작스런 불연속성을 제공할 수 있다. 전술한 바와 같이, 에지는 각 표면의 소액체성에 있어 스텝 기능, 즉 접촉 각도로 간주될 수 있다.
본 실시예에서, 에지는, 소액체성이 아닌(즉, 친액체성) 영역과 실질적으로 일정한 소액체성의 접촉 각도를 가지는 영역 사이의 접촉 각도에서의 점진적인 변화로서 규정될 수 있다. 예를 들면, 에지 영역은 광경로(즉, 투영 축 PA)의 축으로부터 멀어질수록 증가하는, 점진적으로 변화하는 접촉 각도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 접촉 각도는 비(非)소액체성(non-liquidphobic)의 표면의 접촉 각도에서 소액체성의 표면에 제공되는 접촉 각도로 변화한다. 점진적으로 변화하는 접촉 각도를 가지는 표면의 영역은 원활하게 형성된 에지(well-defined edge)들을 가질 수 있거나, 액체와 소액체성의 외부층 사이의 접촉면에서 중단(disruption)을 제공하는 거친 표면을 가질 수 있다. 원활하게 형성된 에지들을 가짐으로써 미니스커스 피닝에 대한 더욱 양호한 제어를 달성할 수 있다. 예지의 원활하게 형성된 경계들은, 전술한 바와 같이, 광축에 대해 변위를 가지는 표면의 소액체성의 변화율에 있어 스텝 기능으로서 간주될 수 있다.
본 실시예에서, 액체 제한 시스템의 장벽 부재는, 전술한 바와 같이, 돌기를 가질 수 있다. 하지만, 적합한 소액체성의 표면을 가지도록 액체 미니스커스를 제어함으로써, 충분한 성능을 달성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 표면은 장벽 부재 및/또는 투영 시스템의 부분에 직접 도포되는 코팅일 수 있다. 또는 표면은 외부의 소액체성의 표면을 가지는 접착제(sticker)일 수 있다. 이 접착제는 투영 시스템 및/또는 액침 시스템, 예컨대 액체 제한 시스템의 표면에 직접 도포될 수 있다. 이 접착제는 의도된 표면에 맞는 형상일 수 있다. 소액체성의 표면은 90도 이상, 즉 90도 내지 180도의 접촉 각도를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 접촉 각도는 90도, 100도, 110도, 120도, 130도, 140도, 150도, 160도, 170도, 180도, 등일 수 있다. 피닝 성능의 개선(예를 들면, 고속 스캐닝 및 스텝핑 시에)은 100도 이상의 접촉 각도를 가지는 표면을 사용함으로써 달성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 소액체성의 코팅을 전술한 표면에 적용함으로써, 특히 투영 시스템의 최종 요소의 표면으로부터의 액침액의 기화를 방지할 수 있다. 최종 요소에서의 열적 변동에 의해 유발되는 광학 수차(optical aberration)를 줄일 수 있다. 시스템 성능의 증대는 원하지 않는 기화에 의해 액침 시스템의 액체 제한 시스템의 상표면에 가해지는 열적 부하를 감소시킴으로써 달성될 수 있다.
유의해야 할 것은, 소액체성의 외부층의 위치 설정으로, 투영 시스템의 부분(820)과 장벽 부재(810) 사이의 갭(830)에 액체가 실질적으로 진입될 수 있게 할 수 있다는 것이다. 본 실시예에서, 전술한 실시예에서 액체가 공급되는 갭의 길이 대 폭의 비는 10:1 이하이고, 바람직하게는 5:1 이하이다. 이것은 노광 이동 동안에 액체에 가해지는 압력에 영향을 미침으로써, 출렁이는 양을 제한할 수 있다.
일부 소액체성의 표면은 UV 방사에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 리소그래피 장치에서의 노광 시에, UV 방사를 사용할 수 있기 때문에, 소액체성 표면은 보호되지 않으면, 예컨대 차폐되지 않으면 그러한 방사에 의해 손상을 받을 수 있다.
도 13은, 대응하는 도면부호로 나타낸 바와 같이, 도 8의 액체 제한 시스템(800)의 특징 중 일부를 가지는 액체 제한 시스템(1300)의 실시예를 나타낸다. 이 액체 제한 시스템(1300)은, 실질적으로 수평의 표면(814) 뿐만 아니라 장벽 부재(810)의 경사진 상표면(816)의 부분을 덮을 수 있는, 소액체성의 외부층(1340)을 포함한다. 액침액의 미니스커스(860)의 일단은 경사진 상표면(816) 상에 위치된 소액체성의 외부층(1340)의 에지(1342)에 피닝될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 실질적으로 수평의 표면(824) 뿐만 아니라 투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측 표면의 경사진 표면(826)은, 액체를 배척하도록 구성된 소액체성의 외부층(1350)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 소액체성의 외부층(1350)은 반경 방향의 외측의 경사진 표면(826)과 투영 시스템의 일부분(820)의 실질적으로 수평의 저면(828)(즉, 경사진 표면(8260)의 하부)의 교차점에 위치되어 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 투영 시스템의 일부분(820)은 또한, 투영 시스템의 부분(820)의 표면 자체와 소액체성의 외부층(1350) 사이에 제공되는 UV 흡수층(1370)을 포함한다. 본 실시예에서, 투영 시스템의 일부분(820)은 투영 시스템의 최종 요소이다. 본 실시예에서, 투영 시스템의 일부분(820)은 투과성이 있다(예컨대, 용융 실리카 또는 칼슘 플루오라이드). 실시예에서, 투영 시스템의 일부분(820)은 투영 시스템의 최종 요소이고, 이 최종 요소는 투과성 재료로 이루어진다.
UV 흡수층(1370)은 코팅으로서 제공되는 것이 바람직하다. UV 흡수층(1370)은, UV 흡수층(1370)이 투영 시스템의 일부분(820)과 소액체성의 외부층(1350) 사이에 있도록, 소액체성의 외부층(1350)을 도포하기 이전에 투영 시스템의 일부분(820)의 표면에 도포될 수 있다. 이 UV 흡수층(1370)은 투영 시스템의 일부분(820)과 장벽 부재(810) 각각 상의 소액체성의 외부층(1350, 1340) 각각에 도달하는 원하지 않는 방사를 방지할 수 있고, 특히, 소액체성의 외부층(1340, 1350)이 UV에 민감한 경우에, 소액체성의 외부층(1340, 1350)을 보호하고 수명을 연장할 수 있다. UV 흡수층(1370)은 소액체성이 아닐 수 있다. 또는 UV 흡수층(1370)은 투영 시스템의 일부분(820) 상에 제공되는 소액체성의 외부층(1350)의 표면과 같은 정도로는 소액체성이 아닐 수 있다. 실시예에서, UV 흡수층은 친액체성의 표면 특성를 가질 수 있다. 위의 실시예에서 설명한 바와 같은, UV 흡수층을 사용하지 않고, UV 방사에 의해 부작용을 받지 않는 소액체성의 재료를 투영 시스템의 일부분에 직접 도포할 수도 있다.
도 13의 실시예에서, UV 흡수층(1370)은, 소액체성의 외부층(1350)의 면적과 동일한 투영 시스템의 일부분(820)의 면적을 덮어서, UV 흡수층(1370)의 에지(1372)는 소액체성의 외부층(1350)의 에지(1352)와 동일한 위치에 위치된다. UV 흡수층(1370)은 소액체성의 외부층(1340, 1350)을 보호하기 위해 리소그래피 장치의 다른 부분들에 위치될 수 있다. UV 방사는 투영 시스템 및 액침 시스템 내에서 반사 및 굴절할 수 있기 때문에, 액침액에 의한 스트레이 방사(stray radiation)와 같은 산란은, UV 흡수층(1370)이 투영되는 방사의 원하지 않는 반사 및 굴절을 방지하기 위해, 노광 빔의 경로를 흐리게 하지 않으면서, 투영 시스템의 일부분(820)의 가능한 최대의 표면을 덮도록 하는데 유리할 수 있다. 그렇지 않으면, 스트레이 방사는 소액체성의 외부층(1340, 1350)과 상호작용할 수 있고, 소액체성의 외부층(1340, 1350)의 수명을 단축시킬 수 있다. UV 흡수층(1370)이 투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측의 실질적으로 수평의 표면(824)과 투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측의 경사진 표면(826)에도 제공되면, UV 흡수층(1370)의 효과를 최대화할 수 있다.
소액체성의 외부층에 대한 UV 보호의 최대화 및 기화에 의해 시스템에 가해지는 열적 부하의 최소화를 달성하기 위해, UV 흡수층은, 도 14에 도시된 바와 같이, 소액체성의 외부층보다 투영 시스템의 일부분의 더 넓은 면적을 덮을 수 있으며, 이에 대해서는 이하에 상세하게 설명한다.
도 14는 대응하는 도면 부호로 나타낸 바와 같이 도 8의 액체 제한 시스템(800)의 특징의 일부를 갖는 액체 제한 시스템(1400)의 실시예를 예시하고 있다. 액체 제한 시스템(1400)은 장벽 부재(810)의 상표면에 적용될 수도 있는 소액체성 외부층(1440)을 포함한다. 도 14에 예시된 실시예에서, 소액체성 외부층(1440)은 실질적으로 수평한 표면(814)과 장벽 부재(810)의 경사진 상표면(816)의 일부분을 덮을할 수 있다. 액침액의 미니스커스(860)의 일단은 경사진 표면(816) 상에 위치되는 소액체성 외부층(1440)의 에지(1442)에 피닝될 것이다.
투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측 표면의 실질적으로 수평한 표면(824) 및 경사진 표면(826)은, 액체를 배척하도록 구성된 소액체성 외부층(1450)을 포함할 수 있다. 소액체성 외부층(1450)은 미니스커스(860)의 끝단이 에지(1452)에 피닝되도록 하는 에지(1452)를 갖는다. 본 실시예에서 또한 예시된 바와 같이, 소액체성 외부층(1450)은 장벽 부재(810) 상에 제공되는 소액체성 외부층(1440)의 에지(1442)의 반대측에 위치되는 에지(1452)를 갖는다.
도 14에 예시된 바와 같이, 투영 시스템의 일부분(820)은 또한 투영 시스템 자체의 일부분(820)의 표면과 소액체성 외부층(1450) 사이에 제공되는 UV 흡수층(1470)을 포함한다. UV 흡수층(1470)은 코팅으로서 제공되는 것이 바람직하다. UV 흡수층은 소액체성 외부층(1450)의 도포 이전에 투영 시스템의 일부분(820)의 표면에 도포될 수 있으며, 이로써 UV 흡수층(1470)이 투영 시스템의 일부분(820)과 소액체성 외부층(1450) 사이에 있게 된다. 도 14에 예시된 바와 같이, UV 흡수층(1470)은 투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측 표면의 거의 전부 위에, 즉 실질적으로 수평한 표면(824)과 경사진 표면(826) 상에 제공된다. 그러므로, UV 흡수층(1470)의 에지(1472)(즉, 끝단)는 투영 시스템의 일부분(820)의 경사진 표면(826)과 저면(828)의 교차부에 위치되거나 또는 교차부에 거의 근접하여 위치된다. 앞에서와 같이, UV 흡수층은 원하지 않는 방사선이 소액체성 외부층(1440, 1450)의 각각에 도달하지 않도록 하며, 따라서 소액체성 외부층(1440, 1450)을 보호하여 수명을 연장시킬 수 있다. UV 흡수층(1470)은 소액체성이 아닐 수도 있고, 투영 시스템의 일부분(820) 상에 제공된 소액체성 외부층(1450)의 표면과 동일한 정도로 소액체성일 수도 있으며, 친액체성일 수도 있다.
소액체성 외부층(1450)의 에지(1452)와 UV 흡수층(1470)의 표면의 경계에서는, 소액체성 특성에 있어서의 스텝 기능이 있을 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 접촉 각도의 급격한 변화, 또는 투영 축(PA)(즉, 광학축)으로부터의 거리에 대하여 실질적으로 일정한 접촉 각도에서, 투영 시스템의 투영 축(PA)으로부터 멀어지는 변위에 따라 변화하는 접촉 각도(변위가 증가함에 따라 증가하는 것이 바람직함)로의 변경이 있을 수 있다. 따라서, 투영 시스템의 일부분(820)의 경사진 표면(826)과 같은 양쪽 코팅을 갖는 표면은, 표면(826) 상의 액침액 이동을 제어하기 위해 장벽으로서 작용하고 또한 UV의 원하지 않는 반사 및 굴절의 방지를 제공하는 불연속적인 외형적 특징을 가질 수도 있다.
도 15는 대응하는 도면 부호로 나타낸 바와 같은 도 8의 액체 제한 시스템(800)의 특징의 일부를 갖는 액체 제한 시스템(1500)의 실시예를 예시하고 있다. 액체 제한 시스템(1500)은, 장벽 부재(810)의 실질적으로 수평한 표면(814)과, 경사진 표면(816)의 일부분을 덮을 수 있는 소액체성 외부층(1540)을 포함한다. 전술한 실시예와 유사하게, 이 코팅(1540)은 액침액이 출렁임 동안 장벽 부재(810)의 실질적으로 수평한 상표면(814)을 액세스하는 것을 방지할 수 있다. 액침액의 미니스커스(860)의 일단은 경사진 표면(816) 상에 위치되는 소액체성 외부층(1540)의 에지(1542)에 피닝될 수도 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측 표면의 실질적으로 수평한 표면(824)과 경사진 표면(826)의 일부분은, 소액체성 외부층(1550)을 포함할 수 있다. 소액체성 외부층(1550)은 미니스커스(860)의 끝단이 에지(1552)에 피닝되도록 하는 에지(1552)를 갖는다. 본 실시예에서 또는 예시된 바와 같이, 소액체성 외부층(1550)은 장벽 부재(810) 상에 제공되는 소액체성 외부층(1540)의 에지(1542)의 반대측에 위치되는 에지(1552)를 갖는다.
투영 시스템의 일부분(820)은 투영 시스템 자체의 일부분(820)의 표면과 소액체성 외부층(1550)의 사이에 제공되는 UV 흡수층(1570)을 포함한다. 도 15에 예시된 바와 같이, UV 흡수층(1570)은 소액체성 외부층(1550)에 의해 덮여지는 투영 시스템의 일부분(820)의 반경 방향의 외측 표면의 거의 전부 위에만, 즉 경사진 표면(826)의 일부분과 실질적으로 수평한 표면(824) 상에만 제공된다. 따라서, UV 흡수층(1570)의 에지(1572)는 소액체성 외부층(1550)의 에지(1552)에 위치된다. UV 흡수층(1570)은 원하지 않는 방사선이 적어도 투영 시스템의 일부분(820)의 소액체성 외부층(1550)에 도달하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
소액체성 외부층과 UV 흡수층에 대한 다수의 실시예가 예시 및 설명되었지만, 예시된 실시예들은 이러한 방식으로 제한하기 위한 것은 아니다. 예컨대, 장벽 부재의 소액체성 외부층과 투영 시스템의 일부분의 소액체성 외부층은, 앞에서 설명한 것과 도면에서 예시한 것보다 더 많은 표면적을 덮을 수도 있고, 더 적은 표면적을 덮을 수도 있다. 장벽 부재의 소액체성 외부층의 에지와 투영 시스템의 일부분의 소액체성 외부층의 에지를 장벽 부재와 투영 시스템의 일부분 사이에 있는 갭을 가로지르는 대응하는 위치에 제공함으로써, 미니스커스의 형상이 실질적으로 제어될 수 있다. 미니스커스의 형상을 제어함으로써, 예컨대 미니스커스의 표면적을 최소화함으로써, 갭 내의 액체의 기화가 최소화될 수 있다. 일부 실시예에서, 투영 시스템의 일부분과 장벽 부재의 사이의 갭의 일부분은 투영 축에 대해 경사져 배향되지 않을 수도 있다. 예컨대, 투영 시스템의 일부분과 장벽 부재의 실질적으로 수평한 표면 및/또는 실질적으로 수직한 표면 사이에 갭이 위치될 수도 있다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대해 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 또는 계측 장비, 또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
앞에서는 광학 리소그래피의 관점에서 본 발명의 실시예의 사용에 대하여 구체적인 참조가 이루어졌을 수도 있지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용분야에 사용될 수도 있으며, 또한 문맥이 허락하는 곳에서는 광학 리소그래피로 한정되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 구조체에서의 토폴로지는 기판에 제공된 레지스트의 층 내에 프레스될 수 있으며, 그 후에 레지 스트를 전자기 방사선, 가열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 레지스트가 경화된 후에는, 패터닝 구조체는 레지스트의 외측으로 이동되어 패턴을 잔류시킨다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐)과, 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5∼20㎚ 범위의 파장을 가짐)과, 이온 빔 또는 전자 빔 등의 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다. 문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절성, 반사성, 자기, 전자기, 및 정전 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명은 상기 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다. 또한, 기계 판독 가능한 명령어는 2개 이상의 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 이러한 2개 이상의 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체 상에 기억될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예는, 액침액이 수조 형태 내에 제공되거나 기판의 국소 표면적 상에만 제공되는지 아니면 어떠한 수단에 의해 제한되지(가두어지지) 않는지에 상관없이 전술한 유형을 포함한 어떠한 액침 리소그래피 장치에도 적용할 수 있을 것이다. 액침액을 제한하지 않는 구성에서는, 액침액은 기판 및/또는 기판 테이블의 표면 위에 흐르게 되어, 기판 테이블 및/또는 기판의 덮여지지 않은 전체 표면이 습윤 상태로 될 것이다. 이와 같이 액침액을 제한하지 않는 시스템에서는, 액체 공급 시스템은 액침액을 제한하지 않거나, 또는 실질적으로 액침액을 완전히 제한하는 것이 아니라 일정 비율의 액침액 제한만을 제공할 수도 있다. 본 명세서에서 고려된 바와 같은 액체 공급 시스템은 광의의 것으로 해석되어야 한다.
어떠한 실시예에서는, 액체 공급 시스템은, 투영 시스템과 기판 및/또는 기판 테이블 사이의 공간에 액체를 제공하는 메카니즘이거나 또는 구조물의 조합일 수도 있다. 액체 공급 시스템은, 액체를 공간에 제공하는 하나 이상의 구조물, 하나 이상의 액체 유입구, 하나 이상의 가스 유입구, 하나 이상의 가스 배출구, 및/또는 하나 이상의 액체 배출구의 조합을 포함할 것이다. 일실시예에서, 공간의 표면은 기판 및/또는 기판 테이블의 일부분이 되거나, 또는 공간이 기판 및/또는 기판 테이블을 감쌀 수도 있다. 액체 공급 시스템은, 옵션으로, 액체의 위치, 양, 질, 형상, 흐름 속도 또는 기타 다른 특성을 제어하기 위한 하나 이상의 요소를 더 포함할 수도 있다. 장치를 제어하기 위해 하나 이상의 제어 요소가 제공될 수 있다. 제어기는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 작동할 수 있는 프로세서를 포함할 것이다.
전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 하기 청구항들의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대 한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템을 도시하고 있다.
도 3은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템을 도시하고 있다.
도 4는 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 다른 액체 공급 시스템을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 투영 시스템의 일부분과 액체 제한 시스템의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 투영 시스템의 일부분과 액체 제한 시스템의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 투영 시스템의 일부분과 액체 제한 시스템의 단면도이다.
도 11은 작은 접촉 각도를 갖는 표면 상의 액체 미니커스의 동작의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 투영 시스템의 일부분과 액체 제한 시스템 의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 투영 시스템의 일부분과 액체 제한 시스템의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 투영 시스템의 일부분과 액체 제한 시스템의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 투영 시스템의 일부분과 액체 제한 시스템의 단면도이다.

Claims (26)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    패터닝된 방사 빔을 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    부분적으로는 상기 투영 시스템과 함께 액체를 위한 저장부를 형성하도록, 상기 투영 시스템과 사용 시의 상기 기판 사이의 공간을 둘러싸는 장벽 부재
    를 포함하며,
    상기 투영 시스템의 일부분을 마주보는 상기 장벽 부재의 반경 방향의 외측 표면과 상기 장벽 부재를 마주보는 상기 일부분의 반경 방향의 외측 표면은, 각각 소액체성 외측 표면(liquidphobic outer surface)을 가지며, 상기 장벽 부재의 소액체성 외측 표면 및 상기 일부분의 소액체성 외측 표면 중 하나 이상의 표면은 부분적으로 상기 저장부를 형성하는 내측 에지를 갖는,
    리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장벽 부재의 상기 소액체성 외측 표면은 코팅을 포함하는, 리소그래피 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소액체성 외측 표면은 접착제(sticker)를 포함하는, 리소그래피 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 장벽 부재와 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 사이의 갭은, 10:1과 동일하거나 작은 길이 대 폭 비율을 갖는, 리소그래피 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 길이 대 폭 비율은 5:1과 동일하거나 작은, 리소그래피 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투영 시스템 상의 상기 일부분의 상기 소액체성 외측 표면은, 부분적으로 상기 저장부를 형성하는 내측 에지를 포함하는, 리소그래피 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 내측 에지는 상기 장벽 부재와 상기 투영 시스템의 최종 요소 사이에 형성된 갭 내에 위치되는, 리소그래피 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 장벽 부재의 상기 반경 방향의 외측 표면은 수평한 표면을 포함하며, 상기 장벽 부재의 상기 소액체성 외측 표면은 상기 수평 표면을 덮는, 리소그래피 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장벽 부재의 상기 반경 방향의 외측 표면은 경사진 표면을 포함하며, 상기 장벽 부재의 상기 소액체성 외측 표면은 상기 경사진 표면을 적어도 부분적으로 덮는, 리소그래피 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 반경 방향의 외측 표면은 수평한 표면을 포함하며, 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 소액체성 외측 표면은 상기 수평 표면을 덮는, 리소그래피 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 반경 방향의 외측 표면은 경사진 표면을 포함하며, 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 소액체성 외측 표면은 상기 경사진 표면을 적어도 부분적으로 덮는, 리소그래피 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 투영 시스템의 상기 일부분은 상기 투영 시스템의 최종 요소인, 리소그래피 장치.
  13. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    투영 시스템으로부터의 패터닝된 방사 빔을 액체를 통하여 기판의 타겟 영역 상으로 투영하는 단계; 및
    상기 투영 시스템과 상기 기판 사이의 공간 내의 상기 액체를,
    - 상기 공간을 둘러싸는 장벽 부재와,
    - 상기 투영 시스템의 일부분을 마주보는 상기 장벽 부재의 소액체성의 반경 방향의 외측 표면의 내측 에지와,
    - 상기 장벽 부재를 마주보는 상기 투영 시스템의 상기 일부분의 소액체성의 반경 방향의 외측 표면의 내측 에지
    로 제한(confinement)하는 단계
    를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  14. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    투영 시스템으로부터의 패터닝된 방사 빔을 액체를 통하여 기판의 타겟 영역 상으로 투영하는 단계;
    상기 투영 시스템과 상기 기판 사이의 공간 내의 상기 액체를, 적어도 상기 투영 시스템의 일부분의 소액체성의 반경 방향의 외측 표면의 내측 에지로 제한하는 단계; 및
    상기 투영 시스템의 상기 일부분의 상기 소액체성의 반경 방향의 외측 표면을, 상기 투영 시스템의 상기 일부분과 상기 소액체성의 반경 방향의 외측 표면 사이의 UV 흡수층으로 보호하는 단계
    를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 투영 시스템의 상기 일부분은 상기 투영 시스템의 최종 요소인, 디바이스 제조 방법.
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  17. 삭제
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KR1020080075800A 2007-08-02 2008-08-01 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 KR100984713B1 (ko)

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