KR101194325B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

침지 리소그래피에 사용하기 위한 방벽 부재(10)가 개시되어 있다. 방벽 부재는 기판(W)과 마주하도록 구성된 바닥 표면 상에 추출기 조립체(70)를 포함한다. 추출기 조립체는, 메니스커스(310)가 액체 제거 디바이스와 플레이트 사이의 상부 채널(220) 내에 형성되고 메니스커스(320)가 플레이트와 기판 사이의 플레이트 아래의 하부 채널(20)에 형성되도록, 액체 제거 디바이스와 기판 사이의 공간을 2 개로 분할하도록 구성되는 플레이트(200)를 포함한다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
관련 출원
본 출원은 2005년 11월 16일에 출원되어 계류중인 미국특허출원 제 11/274,888 호인 일부 계속 출원(continuation-in-part)으로, 본 명세서에서 인용 참조된다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스를 제조하는 방법에 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 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1 개 또는 수개의 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 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝" - 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 역-평행한 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스에서 기판으로 패턴을 전사하는 것이 가능하다.
투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 리소그래피 투영 장치 내의 기판을 침치시키는 것이 제안되었다. 이것의 요점은, 노광 방사선이 액체 내에서 더 짧은 파장을 가질 것이기 때문에 더 작은 피처들의 이미징을 가능하게 한다는 것이다(또한, 액체의 효과는 시스템의 유효 NA를 증가시키는 것으로 간주될 수 있으며, 초점 심도(depth of focus)를 증가시키는 것으로 간주될 수도 있다). 그 안에 고체 입자(예를 들어, 쿼츠)가 부유(suspend)하고 있는 물을 포함한 다른 침지 액체들이 제안되었다.
하지만, 기판 또는 기판 및 기판 테이블을 액체 배스(bath of liquid) 내에 담근다는 것(예를 들어, 본 명세서에서 그 전문이 인용 참조되고 있는 미국 특허 US 4,509,852 참조)은, 스캐닝 노광시 대량의 액체(large body of liquid)가 가속화된다는 것을 의미한다. 이는 강력한 추가 모터 또는 더 많은 모터들을 필요로 하며, 액체 내의 난류(turbulence)가 바람직하지 않고 예측 불가능한 영향들을 초래할 수 있다.
제시된 해결책들 중 하나는, 액체 공급 시스템이 액체 한정 시스템(liquid confinement system)을 이용하여 기판의 국부화된 영역 및 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이에만 액체를 제공하는 것이다(일반적으로, 기판은 투영시스템의 최종 요소보다 큰 표면적을 갖는다). 이처럼 배치하기 위해 제안된 한가지 방식이 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된 PCT 특허 출원 공개공보 WO 99/49504에 개시된다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 액체는 1 이상의 유입구(IN)에 의해 기판 상으로, 바람직하게는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 공급되고, 투영시스템 아래로 통과한 이후에 1 이상의 유출구(OUT)에 의해 제거된다. 즉, 기판이 -X 방향으로 요소 밑에서 스캐닝됨에 따라, 액체는 요소의 +X 측에서 공급되고 -X 측에서 흡수(taken up)된다. 도 2는 액체가 유입구(IN)를 통해 공급되고, 저압 소스에 연결되어 있는 유출구(OUT)에 의해 요소의 다른 측에서 흡수되는 장치를 개략적으로 도시한다. 도 2의 예시에서, 액체는 최종 요소에 대해 기판의 이동 방향을 따라 공급되지만, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 최종 요소 주변에 위치되는 다양한 방위 및 개수의 유입구 및 유출구가 가능하며, 어느 한 쪽에 유출구와 함께 유입구의 4 개의 세트가 최종 요소 주변에 규칙적인 패턴으로 제공되는 일 예시가 도 3에서 설명된다.
국부화된 액체 공급 시스템을 갖는 또 다른 침지 리소그래피 해결책이 도 4에 도시된다. 투영시스템(PL)의 양쪽에서 2 개의 홈형 유입구(groove inlet: IN)에 의해 액체가 공급되고, 유입구들(IN)의 방사상 바깥쪽으로(radially outwardly) 배치된 복수의 개별 유출구들(OUT)에 의해 제거된다. 유입구(IN) 및 유출구(OUT)는 그 중심에 홀(hole)을 갖고, 그를 통해 투영 빔이 투영되는 플레이트(plate) 내에 배치될 수 있다. 투영시스템(PL)의 한쪽에서 하나의 홈형 유입구(IN)에 의해 액체가 공급되고, 투영시스템(PL)의 다른 쪽에서 복수의 개별 유출구(OUT)에 의해 제거되는데, 이는 투영시스템(PL)과 기판(W) 사이에 박막의 액체 흐름(flow of a thin film of liquid)을 야기한다. 사용할 유입구(IN) 및 유출구(OUT)의 어떠한 조합을 선택하는가는, 기판(W)의 이동 방향에 의존할 수 있다(유입구(IN) 및 유출구(OUT)의 다른 조합은 활동하지 않음).
본 명세서에서 각각 인용 참조되고 있는 유럽 특허 출원 공개공보 제 EP 1420300호 및 미국 특허 출원 공개공보 제 US 2004-0136494호에는, 트윈(twin) 또는 듀얼(dual) 스테이지 침지 리소그래피 장치의 개념이 개시되어 있다. 이러한 장치에는 기판을 지지하는 2 개의 테이블이 제공된다. 침지 액체가 없는 제 1 위치에서의 테이블을 이용하여 레벨링 측정(leveling measurement)들이 수행되며, 침지 액체가 존재하는 제 2 위치에서의 테이블을 이용하여 노광이 수행된다. 대안적으로, 상기 장치는 하나의 테이블만을 갖는다.
기판과 투영시스템 사이에 포함되는 위치되는 액체 저장소 내에 가스가 포함될 가능성 및 상기 액체 저장소로부터의 액체의 손실이 저감되는 액체 공급 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 투영시스템과 기판 사이의 공간을 둘러싸고 상기 공간 내의 액체를 전체 또는 부분적으로 한정하도록 구성되는 방벽 부재 -상기 방벽 부재는 상기 방벽 부재와 상기 기판 사이로부터의 액체를 제거하도록 구성되고 추출기(extractor), 및 상기 공간에 대해 개방된 제 1 채널이 상기 추출기와 상기 플레이트 사이에 형성되고, 상기 공간에 대해 개방된 제 2 채널이 상기 플레이트와 상기 기판 사이에 형성되도록 상기 추출기와 상기 기판 사이에 배치되는 기판을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 채널은 상기 장치의 광학 축선에 대해 방사상의 방향으로 연장되고, 상기 제 1 및 제 2 채널은 상기 방사형의 방향으로 세장형(elongate)인 것을 특징으로 함 - 를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 투영시스템과 액체 공급 시스템 사이의 공간에 액체를 제공하도록 구성되는 액체 공급 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 액체 공급 시스템은 상기 액체 공급 시스템과 상기 기판 간에 시일(seal)을 생성하도록 구성되는 구조체를 포함하고, 상기 구조체는 상기 액체 공급 시스템과 상기 기판 사이의 갭을 2 개로 나누어, 사용시 하나는 디바이더 위에 있고 하나는 상기 디바이더 밑에 있는 2 개의 메니스커스들을 형성하도록 구성된 디바이더를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 투영시스템과 기판 사이의 공간을 둘러사고 방벽 부재와 상기 기판 간의 무접촉 시일을 형성하도록 구성되는 상기 방벽 부재; 액체를 제거하도록 구성되고 상기 공간을 둘러싸며 방사상 방향으로 연장되는 유입구를 갖는 액체제거디바이스-상기 액체제거디바이스의 제거 능력은 액체에 의해 덮이는 상기 유입구의 양에 종속적임-; 및 상기 유입구와 상기 기판 사이의 영역을 2 개로 분할하기 위하여 상기 유입구와 상기 기판 사이에 위치되는 방사상 안쪽으로 연장되는 돌출부를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
또 다른 실시형태에 다르면, 투영시스템과 기판 사이의 공간을 둘러싸서 상기 공간 내에 액체를 전체 또는 부분적으로 한정하도록 구성된 방벽 부재-상기 방벽 부재는 이동가능한 표면을 포함하고, 사용시 상기 공간 내의 액체의 메니스커스가 상기 표면과 상기 기판 사이에서 연장되도록 구성됨-; 및 상기 기판이 이동할 때 상기 투영시스템에 대해 실질적으로 동일한 방향으로 그리고 상기 기판 이동의 적어도 일부 동안 상기 기판 속도의 2 배 또는 그 보다 느린 속도로 구성요소와 함께 소정 방향으로 상기 이동가능한 표면의 움직임을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 투영시스템과 기판 사이의 공간을 둘러싸도록 구성되고 상기 공간 내에 액체를 전체 또는 부분적으로 한정하도록 구성되는 방벽 부재-상기 방벽 부재는 상기 기판의 최상부 표면과 실질적으로 평행한 평면에서 이동가능하고 중립 위치를 향하여 편향되며, 사용시 상기 공간 내의 액체의 메니스커스가 상기 플레이트와 상기 기판 사이에서 연장되도록 구성됨-를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방벽 부재를 사용하여 투영시스템과 기판 사이의 공간 내에 액체를 한정하는 단계; 상기 투영시스템에 대해 상기 기판을 이동시키는 단계; 상기 기판의 이동과 실질적으로 동일한 방향으로 그리고 상기 기판 속도의 2 배 또는 그 보다 덜한 속도로 구성요소와 함께 소정 방향으로 상기 방벽 부재의 표면을 이동시켜 상기 표면과 상기 기판 사이의 액체의 메니스커스가 상기 기판 이동의 적어도 일부 동안 상기 표면의 이동 없이 그들이 해왔던 것으로부터 저감될 때 힘들을 갖도록 하는 단계; 및 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사(transfer)하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
이하, 대응되는 참조부호가 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 예시의 방법으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2 및 3은 리소그래피 투영장치에서 사용하기 위한 액체 공급 시스템을 나타낸 도;
도 4는 리소그래피 투영장치에서 사용하기 위한 또 다른 액체 공급 시스템을 나타낸 도;
도 5는 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 추가 액체 공급 시스템의 단면도;
도 6은 본 발명의 일 실시예의 단면도;
도 7은 본 발명의 일 실시예의 단면도;
도 8은 본 발명의 일 실시예의 단면도;
도 9는 본 발명의 일 실시예의 단면도;
도 10a-c는 투영시스템(PL) 아래의 플레이트(200) 및 기판(W)의 이동들을 개략적으로 예시한 도;
도 11a-c는 투영시스템(PL) 아래의 플레이트(200) 및 기판(W)의 이동들을 개략적으로 예시한 도;
도 12는 본 발명의 일 실시예의 단면도;
도 13은 본 발명의 일 실시예의 단면도;
도 14는 본 발명의 일 실시예의 단면도;
도 15는 또한 도 14에 나타낸 본 발명의 실시예의 단면도;
도 16은 본 발명의 일 실시예의 단면도;
도 17은 또한 도 16에 나타낸 본 발명의 실시예의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 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 연결된 지지 구조체(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 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영시스템에 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, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 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 "투영시스템"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 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 지지 구조체)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
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 시스템이라고도 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 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영시스템(PL)을 통과하여 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 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(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, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 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, 패터닝 디바이스(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, 지지 구조체(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, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영시스템(PL)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, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 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, 프로그램가능한 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 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 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.
제안되어 온 국부화된 액체 공급 시스템 해법과 함께 또 다른 침지 리소그래피 해법은 투영시스템의 최종 요소와 기판테이블 사이 공간의 경계부의 적어도 일부를 따라 연장되는 방벽 부재를 액체 공급 시스템에 제공하는 것이다. 이러한 해법이 도 5에 예시되어 있다. 방벽 부재는 Z 방향(광학 축선 방향)으로의 약간의 상대적인 움직임이 존재하기는 하나 XY 평면에서 투영시스템에 대해 실질적으로 정지해 있다.
방벽 부재(12)는 투영시스템(PL)의 최종 요소와 기판(W) 사이의 공간(11) 내에 액체를 전체 또는 부분적으로 한정한다. 기판에 대한 무접촉 시일(16)은 액체가 기판 표면과 투영시스템의 최종 요소 사이의 공간 내에 한정되도록 투영시스템의 이미지 필드 주위에 형성될 수 있다. 상기 공간은 전체 또는 부분적으로 투영시스템(PL)의 최종 요소 아래에 위치되고 그를 둘러싸는 방벽 부재(12)에 의해 형성된다. 액체는 투영시스템 아래의 공간과 액체 유입구(13)에 의해 방벽 부재(12) 내로 옮겨진다. 방벽 부재(12)는 투영시스템의 최종 요소 약간 위로 연장되고 액체 레벨은 액체의 버퍼가 제공되도록 최종 요소 위로 상승한다. 방벽 부재(12)는 일 실시예에서, 상단부에서 투영시스템 또는 투영시스템의 최종 요소의 형상과 밀접하게 순응하고, 예를 들어 둥글(round) 수 있는 내주부를 갖는다. 바닥에서, 내주부는 이미지 필드의 형상, 예를 들어 직사각형(반드시 그런 것은 아님)에 밀접하게 순응한다.
액체는 사용시, 방벽 부재(12)의 바닥과 기판(W)의 표면 사이에 형성되는 가스 시일(16) 내에 한정된다. 가스 시일은 가스, 예를 들어 공기나 합성 공기에 의해 형성되지만, 일 실시예에서는 압력 하에 유입구(15)를 통해 방벽 부재(12)와 기판 사이의 갭으로 제공되고 유출구(14)를 통해 추출되는 N2나 또 다른 불활성 가스에 의해 형성된다. 가스 유입구(15) 상의 과도압력, 유출구(14) 상의 진공 레벨 및 갭의 기하학적 형상은 액체를 한정하는 안쪽으로의 고속의 가스 유동이 존재하도록 구성된다. 상기 유입구들/유출구들은 공간(11)을 둘러싸는 환형의 홈들일 수 있으며 가스(16)의 유동은 공간(11) 내에 액체를 한정시키는데 효과적이다. 이러한 시스템이 미국특허출원 공개공보 US 2004-0207824에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에서 인용 참조된다.
도 6은 액체 공급 시스템의 일부분인 방벽 부재(12)를 예시한다. 일 실시예에서는, 방벽 부재의 전체 형상이 실질적인 환형이 되도록 방벽 부재(12)는 투영시스템(PL)의 최종 요소의 주변부 주위에서 연장된다. 방벽 부재가 중심 개구부를 가지며, 상기 개구부를 통해 투영 빔이 투영시스템(PL)의 최종 요소로부터 나와 중심 개구부 내에 한정된 액체를 통과하여 기판(W) 상에 이를 수 있는 한, 방벽 부재가 반드시 링 형상으로 이루어지지 않고 다른 형상들로도 이루어질 수 있도록, 투영시스템(PL)은 원형이 아니거나 방벽 부재(10)의 외측 에지 또한 원형이 아닐 수 있다. 방벽 부재는 원형인 것으로 설명되며(이는 제조가 용이한 형상임) 방사상으로(즉, 광학 축선을 향해 안과 밖으로)에 대한 언급이 이루어진다. 하지만, 이 용어는 광학 축선으로부터 대체로 멀리 그리고 광학 축선을 향하는 다른 기하학적 구조들을 갖는 움직임들을 포괄하도록 보다 일반적으로 해석되어야 하지만, 다른 기하학적 구조들에서는 방향들이 정확하게 광학 축선을 통과하지 않을 수도 있다.
방벽 부재(10)의 기능은, 투영 빔이 액체를 통과할 수 있도록 투영시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간 내에 액체를 유지시키거나 한정시키는 것이다. 액체의 최상부 레벨(top level)은 방벽 부재의 존재에 의해 간단하게 한정되고, 공간 내에서의 액체의 레벨은 액체가 방벽 부재(10)의 최상부 위로 넘치지 않도록 유지된다. 일 실시예에서, 방벽 부재(10)의 바닥과 기판(W) 사이에는 시일이 제공된다. 도 6에서, 시일은 무접촉 시일이며, 수 개의 구성요소들로 구성된다. 투영시스템(PL)의 광학 축선으로부터 방사상 바깥쪽으로 작용하여, 공간을 가로질러, 유입구와 맞은편의 유출구(예시되지 않음)를 통해, 그리고 유입구와 동일한 레벨로 유입구(20) 외부로의 침지 액체의 병류(parallel flow) 유지를 돕는 공간으로 연장되는(그렇지만, 투영 빔의 경로 내로는 아님) 유동 플레이트(flow plate;50)가 제공된다. 유동 제어 플레이트는, 투영시스템(PL) 및/또는 기판(W)에 대한 방벽 부재(10)의 광학 축선 방향으로의 움직임에 대한 저항성을 감소시키기 위해, 그 안에 1 이상의 스루홀(through hole;55)을 갖는다. 그 후, 방벽 부재(10)의 바닥을 따라 방사상 바깥쪽으로 이동하여, 광학 축선에 실질적으로 평행한 방향으로 기판을 향해 액체의 유동을 제공하는 유입구(60)가 제공된다. 이러한 액체의 흐름은 기판(W)의 에지와 기판을 지지하는 기판 테이블(WT) 사이의 여하한의 갭들을 채우도록 돕는데 사용된다. 이 갭이 액체로 채워지지 않은 경우, 기판(W)의 에지가 시일을 가로지를 때 투영시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간에 있는 액체 내에 기포들이 포함될 수 있다. 이는 이미지 품질 저하를 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
유입구(60)의 방사상 바깥쪽으로는 방벽 부재(10)와 기판(W) 사이로부터 액체를 추출하도록 구성된 추출기 조립체(extractor assembly;70)가 있다. 추출기(70)는 아래에서 더 상세히 설명될 것이며, 방벽 부재(10)와 기판(W) 간에 무접촉 시일을 생성하도록 구성되는 구조체의 일부를 형성한다.
추출기 조립체의 방사상 바깥쪽으로는 유입구(82)를 통해 분위기에 연결되고, 유출구(84)를 통해 저압 소스에 연결되는 후퇴부(recess;80)가 있다. 후퇴부(80)의 방사상 바깥쪽으로 가스 나이프(gas knife;90)가 있다. 추출기, 후퇴부 및 가스 나이프의 구성은 미국특허출원 제 60/643,626 호에 상세히 개시되어 있으며, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조된다. 하지만, 그 적용에 있어 추출기 조립체의 구성은 다르다.
추출기 조립체(70)는, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되는 미국특허출원 공개공보 제 US 2006-0038968호에 개시된 것과 같은 액체 제거 디바이스 또는 추출기 또는 유출구(100)를 포함한다. 여하한 타입의 액체 추출기가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 액체 제거 디바이스(100)는 단일-액상 액체 추출(single-liquid phase liquid extraction)을 가능하게 하기 위해, 가스로부터 액체를 분리하는데 사용되는 다공성 재료(porous material;110)로 덮이는 유출구를 포함한다. 다공성 재료(110)의 하류(downstream)로의 챔버(chamber;120)는 약간의 과소 압력(under pressure)으로 유지되고 액체로 채워진다. 챔버(120) 내의 과소 압력이 있어서, 다공성 재료의 홀들에 형성된 메니스커스(meniscuse)들이 주변 가스(ambient gas)(예를 들어, 공기)가 액체 제거 디바이스(100)의 챔버(120) 내로 끌려가는 것을 방지한다. 하지만, 다공성 재료(110)가 액체와 접촉하게 되는 경우, 액체의 유동을 제한하는 메니스커스는 존재하지 않으며, 액체가 액체 제거 디바이스(100)의 챔버(120) 내로 자유롭게 흐를 수 있다. 다공성 재료(110)는 (공간 주위뿐만 아니라) 방벽 부재(10)를 따라 방사상 안쪽으로 연장되고, 그 추출의 속도는 다공성 재료(110)가 액체에 의해 덮이는 정도에 따라 변한다.
방벽 부재(10)와 기판(W) 사이의 액체의 메니스커스의 제어는 바람직하다. 기판(W)의 스캐닝 동안(기판이 방벽 부재(10) 및 투영시스템(PL) 아래를 이동하는 동안), 메니스커스는 기판(W)을 이동시킴으로써 가해지는 드래그 포스(drag force)에 의하여 광학 축선을 향하여 또는 광학 축선으로부터 끌어당겨질 수 있다. 이는 액체 손실을 야기하며, 이는 액체의 증발을 초래하고 이에 의해 기판의 냉각 및 결과적으로 수축 및 오버레이 오차들을 초래할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액체 드라플릿들과 레지스트 광화학 간의 상호작용으로부터 액체 얼룩들(liquid stains)이 남겨질 수 있다. 또 다른 잠재적인 문제는 투영시스템(PL)과 기판(W) 사이의 공간 내로 가스(예를 들어, 공기)가 포함되는 것이며, 이는 메니스커스가 상기 공간 내로 드래그되는 경우 투영되는 이미지의 열화 및 기포를 야기할 수도 있다. 일 실시예에서는, 액체 제거 디바이스(100)와 기판(W) 사이에 플레이트(200)가 제공되어, 액체 추출 기능 및 메니스커스 제어 기능이 서로 분리되고 그 각각에 대해 방벽 부재(10)가 최적화될 수 있다.
점성 드래그 길이(viscous drag length), [유동 제어 플레이트(50)에 방사상으로 최내측 에지로부터] 공간의 시작부와, 방벽 부재(10)와 기판(W) 사이의 메니스커스 간의 거리는 메시스커스 콜랩싱(collapsing)이 없이 가능한 최대 스캔 속도에 큰 영향력을 가질 수 있다. 메니스커스 상의 드래그 포스들을 저감시키거나 또는 최소화시키기 위하여 점성 드래그 길이를 낮게 유지함으로써, 점성 드래그 길이의 누적이 저감되거나 최소화될 수 있다. 하지만, 점성 드래그 길이는 또한 상부 채널(220)(후술됨) 내로의 유동을 강제하는 저항을 발생시킨다. 부분적으로 공간의 제약들로 인하여 추출기 조립체(70)가 공간의 에지에 보다 더 근접하도록 구성하는 것은 가능하지 않을 수도 있다. 방벽 부재(10)의 바닥과 기판(W) 사이의 갭의 높이 또한 저항에 영향을 준다. 따라서, 최적의 갭 높이와 길이는 갭 치수에 의해 결정되는 저항, 점성 마찰(보다 작은 갭 = 보다 큰 점성 구배 = 보다 큰 점성 마찰), 동적 압력(보다 큰 갭 = 터닝하려는 보다 많은 양의 액체) 및 모세관 압력(보다 큰 갭 = 부하를 견디기 위한 보다 작은 모세관 압력) 간의 균형에 의해 결정될 수 있다. 이러한 고려사항들을 감안하기 위해, 액체 제거 디바이스(100)와 기판(W) 사이에 플레이트(200)가 위치된다. 상기 플레이트(200)는 추출기 조립체(70)의 방사상 바깥쪽으로 있는 방벽 부재(10)의 수직방향 표면으로부터 방사상 안쪽으로 돌출되는 돌출부의 형태로 이루어질 수 있다. 돌출부 또는 플레이트(200)는 액체 제거 디바이스(100)와 기판(W) 사이의 공간을 2 개의 채널, 즉 상부 채널(220) 및 하부 채널(230)로 분할하는 기능을 갖는 디바이더 또는 여하한의 다른 요소이며, 상부 채널(220)은 상기 플레이트(200)의 상부 표면과 상기 액체 제거 디바이스(100) 사이에 있고 하부 채널(230)은 상기 플레이트(230)의 하부 표면과 기판(W) 사이에 있다. 각각의 채널은 방사상 최내측 단부에서 상기 공간에 대해 개방되어 있다. 플레이트의 두께는 중요한 것이 아니다. 도 6에 예시된 바와 같이 상부 채널(220)은 수평방향으로 연장되지만, 이는 반드시 그러한 것은 아니다. 도 6에서 상부 채널(220)이 수평방향으로 연장되는 이유는 구성요소들의 구조적 배치로 인한 것이다. 하지만, 상부 채널(220)은 또한 수직방향으로 또는 수평방향과 수직방향 사이의 어느 곳으로도 연장될 수 있다. 상부 채널(220) 내의 액체 상의 중력의 압력은 매우 작으며, 필요하다면, 예를 들어 자체적으로 액체 제거 디바이스(100)를 통해 또는 후술되는 브리딩 홀들(breathing holes;250)과 같은 또 다른 통로를 통해 과소 압력을 적용함으로써 상쇄될 수 있다.
일 실시예에서, 액체 제거 디바이스(100)와 플레이트(200) 사이의 상부 채널(220)은 플레이트(200)와 기판(W) 사이의 하부 채널(230) 보다 좁다. 하부 채널은 디자인(유동 패턴으로부터의 점성 드래그 길이), 유체 파라미터들(점성, 밀도, 표면장력) 및/또는 표면 속성들(에너지 표면/액체 및 액체 표면장력을 결합시키는 접촉 각도)에 따라, 250 mm 내지 50 ㎛ 사이의 높이 또는 100 내지 60 ㎛ 사이에 있다. 상부 채널(220)은, 예컨대 하부 채널(230) 보다 2 내지 3 배 좁게 만듦으로써 보다 강한 모세관 작용을 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상부 채널(220)은 하부 채널보다 액체-친화적인 표면을 갖도록 만들어질 수 있다. 하지만, 상부 채널(220)은 또한 하부 채널(230) 보다 넓을 수도 있다. 상부 채널(220)이 보다 좁다면, 액체는 마찰 저항이 너무 크고 플레이트(200)와 추출기(120) 사이의 메니스커스가 유체역학적 힘들로 완전히 로딩되기 때문에 채널 내를 유동하지 못한다. 따라서, 상부 채널(220)이 60㎛ 정도 되는 하부 채널(230) 보다 넓게, 예를 들어 150㎛의 영역 내에서 보다 넓게 만들어진다면, 이러한 어려움들은 극복될 수 있다. 250㎛의 채널 폭 위에서 모세관 작용은 저감된다. 모세관 작용을 촉진하기 위하여, 상부 채널(220)은 액체-친화성으로 만들어지거나 또는 채널이 방사상 바깥쪽 보다 방사상 안쪽으로 넓어지도록 메니스커스에 대한 높이 단차(height step)가 만들어질 수 있다.
과소 압력은 브리딩 홀들(250), 예를 들어 홀들(250)을 통해 분위기에 대해 개방되어 있기 보다 상부 채널(220) 내에서 가해질 수 있다. 이러한 방식으로 상부 채널(220)이 보다 넓게 만들어질 수 있다.
따라서, 2 개의 메니스커스(310, 320)가 존재한다. 제 1 메니스커스(310)는 플레이트(200) 위에 위치되고, 플레이트(200)의 최상부와 다공성 재료(110) 사이에서 연장되며, 제 2 메니스커스(320)는 플레이트(200) 아래에 위치되고 플레이트(200)와 기판(W) 사이에서 연장된다. 추출기 조립체(70)는 액체의 최적의 추출을 위해 제 1 메니스커스를 제어하고 제 2 메니스커스에 대한 점성 드래그 길이가 저감되도록 제 2 메니스커스(320)의 위치를 제어하기 위해 최적화될 수 있다. 또한, 추출기 조립체(70), 특히 플레이트(200)의 특징들은 방벽 부재(10) 아래의 기판(W)의 스캔 속도가 증가될 수 있도록 메니스커스(320)가 플레이트(200)에 들러붙어 유지될 수 있게 활성적으로 적합하게 이루어지도록 최적화될 수 있다. 제 2 메니스커스(320) 상에 작용하는 모세관 력들은 바깥쪽으로 향하며 메니스커스가 실질적으로 정지하여 머무르도록 메니스커스에 인접한 액체의 과소 압력에 의하여 균형을 이룬다. 예를 들어, 점성 드래그 및 관성에 의한 메니스커스 상의 보다 높은 로딩은 메니스커스와 표면과의 접촉 각도를 줄임으로써 달성될 수 있다.
도 6에는, 기본적인 추출기 조립체(70)가 예시되어 있다. 다공성 재료(110)가 액체로 덮이는 정도에 따라 액체 제거 디바이스(100)의 추출 속도가 변할 수 있게 제 1 메니스커스(310)가 다공성 재료(110) 아래에서 안팎으로 자유롭게 이동할 수 있도록 플레이트(200)의 방사상 최외측 단부에 브리딩 홀들(250)이 제공된다. 도 6에 예시된 바와 같이, 제 2 메니스커스(320)가 들러붙어 플레이트(200)의 최내측 에지를 하강시킨다.
도 6에서, 플레이트(200)의 최내측 바닥 에지에는 제 2 메니스커스(320)가 제 위치에서 실질적으로 피닝(pin)되도록 예리한 에지가 제공된다. 일 실시예에서, 상기 에지의 반경은 0.1 mm보다 작거나 50㎛보다 작거나, 20㎛보다 작거나 또는 대략 10㎛이다.
제 2 메니스커스(320)를 실질적으로 피닝하는 대안의 방법은 제 2 메니스커스(320)가 들러붙는 플레이트(200) 표면의 표면 속성들을 변화시키는 것이다. 플레이트(200) 상의 방사상 바깥쪽 방향으로 액체-친화성에서 액체-불화성(liquid-phobic) 표면으로의 변화는 제 2 메니스커스의 형상이 액체-친화성에서 액체-불화성 표면으로 진행되도록 전환시킬 필요가 있기 때문에 상기 변화시 제 2 메니스커스(320)의 피닝을 가져올 수 있다. 또 다른 대안은 플레이트(200)의 표면을 거친 표면에서 매끈한 표면으로 변화시키는 것이다. 완전히 젖었을 때, 거친 표면은 메니스커스 트랩으로 작용할 수 있다. 상기 표면이 완전히 젖지 않고 액체가 거칠기의 피크들 상에만 있다면, 거친 표면은 소위 연잎 효과(lotus effect)에서와 같은 액체-불화적인 작용을 할 수 있다. 이는 턴 온 및 오프될 수 있다는 점에서 장점을 갖는다.
도 7 및 8에는 제 2 메니스커스(320)가 바깥쪽으로 이동하는 것을 방지하는데 사용하기 유용한 2 개의 추가 실시예들이 예시되어 있다. 도 7에서, 플레이트(200)의 바닥 표면은 기판(W)으로부터의 거리가 (광학 축선으로부터 먼) 바깥쪽 방향으로 증가되도록 각이져 있다. 따라서, 제 2 메니스커스(320)의 길이는 메니스커스가 바깥쪽으로 이동하도록 증가될 필요가 있으며 이는 활성적으로 적합하다. 이와는 달리, 플레이트(200)는 플레이트(200)의 최상부 표면과 액체 제거 디바이스(100) 간의 거리가 광학 축선으로부터 더 먼 쪽으로 감소하도록 액체 제거 디바이스에 대해 각을 이루는 최상부 표면을 갖는다. 이는 액체 제거 디바이스의 추출 능력이 증가되도록 제 1 메니스커스(310)가 바깥쪽으로 이동하도록 한다.
제 2 메니스커스(320)를 실질적으로 제 위치에 피닝하는 또 다른 방법 또는 대안의 방법은 단차(280)를 지나 이동하기 위해 제 2 메니스커스(320)의 길이가 현격하게 증가하도록 플레이트(200)의 바닥 표면과 기판(W) 사이의 거리에서 단차 변화를 제공하는 것이다. 이러한 제 2 메니스커스(320)의 길이 증가는 에너지를 필요로 하며, 따라서 제 2 메니스커스(320)의 위치를 피닝하는데 유용하다.
도 9는 후술되는 것을 제외하고 상술된 실시예들 중 1 이상의 실시예와 동일한 실시예를 예시하고 있다. 이 실시예에서, 플레이트(200)는 기판(W)과 실질적으로 평행한 평면에서 병진가능하다. 기판이 화살표(410)로 예시한 바와 같이 우측으로 이동하는 경우, 플레이트(200) 또한 기판(W) 속도의 2 배의 속도 또는 그 보다 덜한 속도로 화살표(400)로 나타낸 바와 같이 우측으로 이동한다. 물론, 이러한 두 움직임 모두는 투영시스템(PL) 및 방벽 부재(10)와는 상대적이다. 이 상대적인 속도 범위에서, 기판(W)과 플레이트(200) 간의 속도 차가 저감된다. 예를 들어, 플레이트가 기판(W) 속도의 절반의 속도로 움직인다면, 이는, 플레이트에 대한 기판의 상대 속도가 절반으로 줄어들기 때문에 제 2 메니스커스(320)가 깨는(breaks) 최대 스캔 속도가 2 배 만큼 증가된다는 것을 의미한다. 제 1 메니스커스(310)는 플레이트 이동만을 겪는다. 플레이트(200)를 통하는 것보다 방벽 부재의 측벽에서 브리딩 홀(250)과 동등한 브리딩 홀을 제공할 필요가 있다. 플레이트의 보다 낮은 속도들, 즉 기판과 같은 속도는 기판의 2 배의 속도에 이르는 보다 높은 속도와 동일한 장점들을 제공하지만 구현하기가 보다 쉽다.
실행에 있어, 플레이트는 기판(W)에 대한 플레이트(200)의 실링 표면의 상대 속도를 줄이는 어떠한 속도로도 움직일 수 있다. 스캐닝 동안 특정 방향으로의 누적되는(cumulative) 움직임을 방지하기 위하여 플레이트는 기판(W)의 빠른 움직임 동안에만 이동되고 보다 느린 움직임 동안이나 움직임이 없는 주기 동안에는 센터링된 위치로 다시 점진적으로 옮겨질 수 있다. 따라서, Y 스캔들 동안 플레이트는 단순하게 위 아래로 움직이고, 미앤더링(meandering) 동안 및 X 단계들 동안 플레이트는 기판과 함께 움직일 수 있다. Y 스캔들 동안 플레이트는 X 방향으로의 누적되는 움직임을 방지하기 위하여 원래 위치로 다시 움직일 수 있다.
플레이트의 움직임은 활성적이거나 비활성적일 수 있다. 활성 플레이트의 경우에, 플레이트(200)의 움직임들과 기판(W)의 움직임들을 조화시키기 위하여 리소그래피 장치의 전체 제어기로부터의 데이터와 상호작용하는 제어 시스템이 제공된다. 플레이트(200)는, 예를 들어 압전 액추에이터, 선형 모터 등에 의하여 작동될 수 있다. 플레이트가 비활성적으로 움직이는 일 실시예에서, 플레이트는 그것을 X-Y 방향으로 위치시키는 스프링들에 의하여 방벽 부재(10)에 부착될 수도 있다. 이동가능한 플레이트(200)와 기판(W) 간의 마찰은 플레이트를 기판(W)과 동일한 방향으로 움직이도록 하기에 충분한 힘을 제공한다. 플레이트(200)의 에지에서 액체 불화성 코팅을 부가시킴으로써, 액체를 통하여 기판(W)에 의해 플레이트 상에 가해지는 힘이 증가된다. 플레이트가 고속 단계의 이동들 동안에만 움직이도록 하는 스프링들의 강도가 선택된다.
도 10 및 11은 플레이트의 움직임이 활성적인, 즉 그것이 액추에이터들과 함께 움직이는 상술된 이동 플레이트의 2 가지 실제적인 예시들을 나타내고 있다. 도 10a는 투영시스템(PL) 하의 기판(W)의 움직임을 나타내고 있으며, 도 10b는 정지된 방벽 부재(10) 및 투영시스템(PL) 하의 플레이트(200)의 움직임을 나타내고 있다. 기판은 투영시스템(PL) 하에서 위치 1로부터 위치 2로 스캐닝되어, 패터닝 디바이스가 가로질러 스캐닝될 때 어두운 네모난 박스가 조명된다(도 10a). 이 스캐닝 동안, 플레이트(200)는 위치 1로부터 위치 2로 대각선방향의 경로를 (천천히) 따른다(도 10b). 단계적 움직임(2-3-4) 동안, 단계적 움직임 동안의 플레이트(200)와 기판(W)의 상대 속도를 줄이기 위하여, 플레이트는 도 10b에 예시된 바와 같이 좌측에서 우측으로(2-3-4) 움직일 수 있다. X 단계 동안 기판과 플레이트의 상대 속도를 줄이기 위하여 X 방향으로 다시 한번 이동할 수 있게 플레이트가 스캔의 종료시 제 위치에 있도록 4-5의, 또 다른 대각선방향 경로가 플레이트(200)에 의해 느리게 횡단된다. 도 10c는 기판(W) 및 플레이트(200)의 절대 속도뿐만 아니라 기판(W)과 플레이트(200)의 상대 속도를 예시하고 있다. 이 그래프로부터, 어떻게 이동가능한 플레이트의 실시예가 플레이트(200)에 대한 기판(W)의 상대 속도를 줄이며 이에 의해 기판(W)의 속도를 보다 빠르게하여 메니스커트가 깨어지기 전에 스루풋의 증가를 가져올 수 있는지를 쉽게 알 수 있다.
도 11a-c는 이중 노광 동안 보다 긴 스캔들이 가능한 것을 제외하고 도 10a-10c에 예시된 것과 유사한 원리들을 예시하고 있다.
이 실시예는 메니스커스가 플레이트의 위와 아래에 존재하는 경우와 관련하여 설명되지만, 반드시 그러한 것은 아니며 이 원리는 침지 리소그래피 분야에서 다른 응용들에 대해 특정하게 사용될 수 있다. 대안 실시예에서, 플레이트(200)가 제외되고 방벽 부재(10)의 바닥 표면이 상술된 플레이트와 동일한 방식으로 사용된다. 투영 빔(PB)이 기판(W) 상으로 투영될 수 있는 방벽 부재(10)에 보다 큰 중심 개구부가 제공된다면, 방벽 부재(10) 자체는 기판(W)과 동일한 방향으로 이동하여 방벽 부재(10)의 실링 표면에 대한 기판(W)의 상대적인 속도를 저감시킨다.
일 실시예에서, 제어기는 투영시스템에 대한 기판의 미래의 고속의 움직임을 위해 플레이트/부재의 이용가능한 움직임을 최대화시키기 위하여 투영시스템에 대한 기판의 저속의 움직임 동안 이동가능한 플레이트/부재를 극단 위치에 근접하게 이동시킬 수 있도록(또는 중심 위치로 다시 이동시킬 수 있도록) 노광 동안 기판이 겪는 움직임과 관련한 데이터를 갖고 있기 때문에, 미래에 실링 표면에 의하여 요구되는 움직임들을 쉽게 예측할 수 있다.
도 12는 후술되는 것을 제외하고 상술된 실시예들 중 1 이상의 실시예와 같은 실시예를 예시하고 있다. 이 실시예 및 도 13과 관련하여 후술되는 실시예에서, 플레이트 부재(200)와 기판(W) 사이의 제 2 메니스커스(320) 뒤의 유동 프로파일의 유체역학적 부하를 줄이기 위하여 측정(measure)이 적용된다. 메니스커스 뒤의 소용돌이(vortex)를 발생시키기 위하여 플레이트(200) 부근의, 플레이트(200)와 기판(W) 사이의 액체에 향류 유동(counter current flow)이 부과된다. 이 소용돌이는 기판(W)으로부터 메니스커스를 들어올리는 것을 돕는다. 결과적으로, 메니스커스 콜랩스의 가능성이 저감되거나 최소화된다.
(화살표 505로 예시된) 소용돌이는 기판(W)과 마주하는 플레이트, 디바이더, 돌출부 또는 이동가능한 실링 표면(200)의 바닥면에 1 이상의 유출 포트(500)를 제공함으로써 유도된다. 유출 포트(들)(500)은 액체가 플레이트 부재(200)와 기판(W) 사이의 공간으로 흡입되도록(화살표 515로 예시됨) 공간 내의 액체 압력보다 낮은 0.5 내지 1.5 atm 또는 0.5 내지 1.0 atm의 압력으로 저압 소스에 의하여 과소 압력으로 유지된다. 따라서, 상술된 1 이상의 실시예들과 비교하여, 제 2 메니스커스(320)는 더욱 방사상 바깥쪽으로 위치된다. 상기 메니스커스는, 예를 들어 상술된 것과 같은 형태를 취할 수 있는 메니스커스 피닝 피처(510)에 의하여 실질적으로 제 위치에서 피닝된다. 일 실시예에서, 피처(510)는 대략 10 ㎛의 반경을 갖는 예리한 에지이다.
도 13에는, 도 12의 유출 포트(들)(500)이 1 이상의 유입 포트들(600)로 대체된 것을 제외하고 도 12와 관련하여 설명된 실시예와 동일한 실시예가 예시되어 있다. 액체의 제트들(jets)은 유입 포트(들)(600)을 통해 공급되고 메니스커스의 콜랩스 가능성을 저감 또는 최소화시키는 소용돌이를 유도한다. 유입 포트(들)(600)은 공간에 방사상 안쪽으로 들어가는 액체의 구성요소가 존재하도록 기판(W)을 향하여 방사상 안쪽으로 그리고 수직방향 아랫쪽으로 구성요소와 각을 이룬다. 방사상 안쪽으로 수직방향을 벗어나 10 내지 60 도의 각도 범위가 적합할 수 있다.
상술된 실시예들에서, 발생된 소용돌이(505)는 후퇴하는(receding) 메니스커스를 안정화시키는데 사용되는 소용돌이이다. 메니스커스는 기판(W)이 메니스커스의 위치에서 방사상 바깥쪽으로 방벽 부재(10) 아래를 이동하는 경우 후퇴한다(즉, 메니스커스 피닝 피처(510)를 넘어 방사상 바깥쪽으로 메니스커스의 바닥 부분을 드래그함). 기판(W)에 부착되는 메니스커스의 바닥 부분이 투영시스템(PL) 아래를 향하여 더 드래그되고 있는) 전진하는 메니스커스의 경우에, 유출 포트(들)(500)을 통해 침지 액체를 배출하거나 유입 포트(들)(600)을 통해 침지 액체를 흡입함으로써 소용돌이(505)의 방향을 반전시키는 것이 유리할 수 있다.
도 14에는, 후술되는 것을 제외하고 상술된 실시예들 중 1 이상의 실시예와 동일한 실시예가 예시되어 있다. 도 14에는, 단지 플레이트(200)와 기판(W)이 예시되어 있다. 이는, 상이한 메니스커스 피닝 피처(510)에 대해서만 논의될 것이기 때문이다. 이 메니스커스 피닝 피처는 본 명세서에서 기술된 실시예들 중 어느 것에도 사용될 수 있다.
도 14에서, 제 2 메니스커스(320)가 실질적으로 피닝되도록 되어 있는 에지(710)에 가스 유입 및/또는 유출 포트(700)가 제공된다. 도 14에 예시된 상황에서, 기판(W)은 플레이트(200)에 대하여 도면의 우측에서 좌측으로 이동하고 있다. 따라서, 드래깅 포스는 기판(W)의 표면과의 마찰력들로 인하여 메니스커스(소위 후퇴하는 메니스커스)에 의하여 감지된다(felt). 메니스커스의 파손을 피하기 위하여, 유입/유출 포트(700)에 과소 압력(예를 들어 10 mbar)을 적용함으로써 가스(750)의 유동이 발생된다. 이 가스(750)의 유동은 방사상 안쪽을 향하고 메니스커스(320)에 대하여 부딪히며, 유입/유출 포트(700) 내로 수직방향의 구성요소와 함께 지향된다. 메니스커스(320) 상의 마찰력은 메니스커스의 배치를 안정화시키는 메니스커스 상의 드래그 포스를 가한다. 결과적으로, 메니스커스가 파손되는 속도가 현격히 증가된다. 따라서, 스캔 속도가 크게 증가될 수 있다.
도 15는 메니스커스가 전진하고 있는 실시예를 나타내고 있다. 다시 말해, 기판(W)은 플레이트(200)에 대해 도면의 좌측에서 우측으로 이동하여, 에지(710) 및 유입/유출 포트(700)로부터 먼 쪽으로 메니스커스를 드래그하려 하는 메니스커스(320) 상의 힘을 유도한다. 이 예에서, 하향 후 메니스커스(320)로부터 먼 쪽으로 방사상 바깥족으로 향하는 가스(760)의 유동이 발생되도록, 과도 압력(예를 들어, 10 mbar)이 유입/유출 포트(700)에 적용될 수 있다.
과도 압력 또는 과소 압력이 유입/유출 포트(700)에 적용되는 경우의 제어를 위해 제어기가 제공될 수 있다. 이 제어기는 입력, 예를 들어 제어 신호들을 수신하며, 이 제어 신호들은 또한 투영시스템(PL) 아래에 기판(W)을 위치시키는데 사용되는 위치설정기로 전송된다. 이 정보에 기초하여, 제어기는 방벽 부재(10)의 경계 주위의 여하한의 지점에서 메니스커스가 국부적으로 전진하는지 후퇴하는지를 계산하고, 메니스커스를 안정화시키기 위하여 필요에 따라 국부적 영역에서 유입/유출 포트에 과소 압력 또는 과도 압력을 적용할 수 있다.
도 16 및 17은 후술되는 것을 제외하고 상술된 실시예들 중 1 이상의 실시예와 동일한 실시예를 나타내고 있다. 도 16 및 17에는, 플레이트(200) 및 기판(W) 만 예시되어 있다. 이는, 상이한 메니스커스 피닝 피처(510)에 대해서만 논의될 것이기 때문에 그러하다. 이 메니스커스 피닝 피처는 본 명세서에 기술된 어떠한 실시예에서도 사용될 수 있다.
이 실시예에서, 메니스커스의 위치를 피닝하기 위해 수동적 수단이 사용되며 상술된 기술들 중 2가지가 조합하여 사용된다. 도 16은 후퇴하는 메니스커스를 이용한 해법을 나타내고 있으며, 도 17은 전진하는 메니스커스를 이용한 해법을 나타내고 있다. 플레이트(200)의 바닥을 따라서 단차(800)가 있어서, 플레이트(200)의 외측 바닥이 플레이트(200) 바닥의 방사상 안쪽을 향하는 부분보다 낮다(즉, 기판(W)에 보다 가깝다).
에지(800)의 방사상 바깥쪽으로 플레이트(200)의 바닥 표면 상에는, 표면과 침지 액체의 접촉 각도가 45°, 70°, 80°, 90°, 100°, 110° 또는 120°보다 큰 것을 의미하는 액체-불화성으로 이우러진 영역이 있다. 따라서, 도 16에 도시된 후퇴하는 상황에서, 그것은 메니스커스를 플레이트(200)에 피닝하는 액체-불화성 영역(810)과 에지(800)의 조합이고, 도 17에 도시된 전진하는 상황에서, 그것은 주로 메니스커스의 위치를 피닝하는 에지(800)이다.
적절한 것으로서, 본 명세서에서 기술된 1 이상의 실시예들의 1 이상의 특징들은 본 명세서에서 기술된 다른 실시예들 중 1 이상의 실시예에 부가되거나 그에 대해 대안적으로 사용되거나 조합될 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 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 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 이해할 것이다. 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 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 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.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시예들은 어떠한 침지 리소그래피 장치에도 적용될 수 있으며, 특히 상술된 타입에만 국한되지 않고 침지 액체가 배스(bath)의 형태로 제공되는지 또는 기판의 국부화된 표면 영역 상에만 제공되는지에 따라 적용될 수 있다. 본 명세서에서 구현되는 액체 공급 시스템은 폭넓게 해석되어야 한다. 특정 실시예들에서, 액체 공급 시스템은 투영시스템과 기판 및/또는 기판테이블 사이의 공간에 액체를 제공하는 구조체들의 조합 또는 기구일 수 있다. 액체 공급 시스템은 공간에 액체를 공급하는, 1 이상의 구조체들, 1 이상의 액체 유입구들, 1 이상의 가스 유입구들, 1 이상의 가스 유출구들, 및/또는 1 이상의 가스 유출구들의 조합을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 상기 공간의 표면은 기판 및/또는 기판테이블의 표면을 완전히 덮거나, 또는 상기 공간이 기판 및/또는 기판테이블을 에워쌀 수도 있다. 액체 공급 시스템은 액체의 위치, 양, 질, 형상, 유속 또는 여타 특징들을 제어하기 위한 1 이상의 요소들을 선택적으로 더 포함할 수도 있다.
상기 장치에 사용되는 침지 액체는 사용되는 노광 방사선의 파장 및 원하는 특성들에 따라 상이한 성분을 가질 수도 있다. 193nm의 노광 파장에 대하여, 초순수 또는 수-계(water-based) 성분들이 사용될 수 있으며, 침지 액체는 흔히 물로서 언급되고 물-관련 용어들, 예컨대 친수성, 소수성, 습도 등이 사용될 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형례가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (7)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    투영시스템과 기판 사이의 공간을 둘러싸서 상기 공간 내에 액체를 한정하도록 구성된 방벽 부재-상기 방벽 부재는 이동가능한 표면을 포함하고, 사용시 상기 공간 내의 상기 액체의 메니스커스가 상기 표면과 상기 기판 사이에서 연장되도록 구성됨-; 및
    상기 기판이 이동할 때 상기 투영시스템에 대해 동일한 방향으로, 상기 기판 이동의 적어도 일부 동안 상기 기판 속도의 2 배 이하의 속도로, 상기 이동가능한 표면의 움직임을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동가능한 표면은 상기 방벽 부재에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 상기 기판의 가장 고속의 이동 동안 상기 기판과 같은 방향으로 상기 표면을 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 일 방향으로의 상기 기판의 저속 이동의 전체 또는 일부 동안 상기 기판의 이동에 반대되는 상기 방향으로 상기 이동가능한 표면을 이동시키거나 또는 상기 기판이 상기 방향으로 정지해 있는 시간의 일부 동안 상기 기판이 정지해 있는 방향으로 상기 이동가능한 표면을 이동시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 리소그래피 장치에 있어서,
    투영시스템과 기판 사이의 공간을 둘러싸도록 구성되고 상기 공간 내에 액체를 한정하도록 구성되는 방벽 부재-상기 방벽 부재는 상기 기판의 최상부 표면과 평행한 평면에서 이동가능하고 중립(nuetral) 위치를 향하여 편향되며, 사용시 상기 공간 내의 상기 액체의 메니스커스가 플레이트와 상기 기판 사이에서 연장되도록 구성됨-를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 편향은 상기 기판으로부터 상기 플레이트로 상기 액체를 통해 전달되는 힘들이 상기 방벽 부재에 대해 상기 플레이트를 이동시키기 위하여 상기 기판의 고속의 이동 동안 충분히 큰 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 디바이스 제조방법에 있어서,
    방벽 부재를 사용하여 투영시스템과 기판 사이의 공간 내에 액체를 한정하는 단계;
    상기 투영시스템에 대해 상기 기판을 이동시키는 단계;
    상기 기판의 이동과 동일한 방향으로, 상기 기판 속도의 2 배 이하의 속도로 상기 방벽 부재의 표면을 이동시켜, 상기 표면과 상기 기판 사이의 액체의 메니스커스가 상기 기판 이동의 적어도 일부 동안 상기 표면의 이동 없이 그 위에 그들이 지녔던 것보다 감소된 힘들을 갖도록 하는 단계; 및
    패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사(transfer)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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