KR101463491B1 - 가스 매니폴드, 리소그래피 장치용 모듈, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

가스 매니폴드, 리소그래피 장치용 모듈, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

리소그래피 장치의 광학 구성요소의 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 지향시키기 위한 가스 매니폴드가 제공되며, 상기 가스 매니폴드는 상기 가스 매니폴드에 가스 유동을 제공하기 위한 유입구, 상기 가스 유동을 균질화하기 위해 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자, 상기 가스 유동이 유동하는 단면적을 감소시키도록 상기 격자 하류에 배치된 수축기, 및 상기 2 개의 평행한 플레이트들에 상기 가스 유동을 제공하도록 상기 수축기 하류에 배치된 유출구를 포함한다.

Description

가스 매니폴드, 리소그래피 장치용 모듈, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{GAS MANIFOLD, MODULE FOR A LITHOGRAPHIC APPARATUS, LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 가스 매니폴드, 리소그래피 장치용 모듈, 리소그래피 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상으로, 통상적으로는 기판의 타겟부 상으로 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 개별층에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)의 (예를 들어, 다이의 일부분, 한 개 또는 수 개의 다이들을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판에 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(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
IC의 제조에 있어, 마이크로프로세서 속도, 메모리 패킹 밀도(memory packing density) 및 마이크로전자 구성요소들에 대한 낮은 전력 소비에 있어서의 계속되는 개선들은 리소그래피 장치에 의하여 패터닝 디바이스로부터 기판으로 전사되는 패턴들의 크기의 계속적인 감소를 요구한다. 하지만, 집적 회로의 크기가 감소되고 밀도가 증가함에 따라, 대응하는 패터닝 디바이스 패턴의 CD(임계 치수)는 리소그래피 장치의 분해능 한계(resolution limit)에 도달해 있다. 리소그래피 장치에 대한 분해능은 상기 장치가 기판에 반복적으로 노광시킬 수 있는 최소 피처(minimum feature)로서 정의된다. 리소그래피 장치의 분해능 한계를 확장시키기 위해, 분해능 향상 기술(resolution enhancement technique)로서 알려진 다양한 기술들이 적용되었다.
분해능을 개선시키기 위한 한 가지 기술은 오프-액시스 조명(off-axis illumination)이다. 이 기술을 이용하면, 패터닝 디바이스는 선택된 비-수직 각도로 조명되는데, 이는 분해능을 개선하고, 특히 초점심도(depth of focus) 및/또는 콘트라스트(contrast)를 증가시킴으로써 공정 관용도(process latitude)를 개선할 수 있다. 대상물 평면(object plane)인 패터닝 디바이스 평면에서의 각도 분포는 리소그래피 장치의 광학 배치의 퓨필 평면에서의 공간 분포에 대응한다. 통상적으로, 퓨필 평면에서의 공간 분포의 형상은 조명 모드라 칭해진다. 한 가지 알려진 조명 모드는 환형(annular)이 있으며, 이 모드에서는 광축의 통상적인 0 차 스폿(conventional zero order spot)이 링-형상의 세기 분포로 변경된다. 다른 모드로는 다중극 조명(multipole illumination)이 있으며, 이 모드에서는 광축에 있지 않은 수 개의 스폿들 또는 빔들이 생성된다. 다중극 조명 모드의 예시로는 2 개의 극을 포함하는 이중극(dipole) 및 4 개의 극을 포함하는 사중극(quadrupole)이 있다.
이중극 및 사중극과 같은 조명 모드들의 경우, 퓨필 평면에서의 극들의 크기는 퓨필 평면의 전체 표면에 비해 매우 작을 수 있다. 결과적으로, 기판을 노광하는데 사용되는 방사선의 실질적으로 전부가 단지 이러한 극들이 있는 위치들의 퓨필 평면들 또는 이 부근에 있는 다양한 광학 요소들만을 가로지른다(traverse). 1 이상의 광학 요소들(예를 들어, 1 이상의 렌즈들)을 가로지르는 방사선의 일부(fraction)는 상기 요소(들)에 의하여 흡수된다. 이는 방사선 빔에 의한 상기 요소(들)의 비균일한 가열을 유도하여, 상기 요소(들)의 변형 및 굴절률 또는 반사율의 국부적인 변화를 초래한다. 상기 요소(들)의 변형 및 굴절률 또는 반사율의 국부적인 변화는 투영 시스템에 의해 기판 상으로, 예를 들어 기판의 레지스트 층 상으로 투영될 때 왜곡된 에어리얼 이미지(aerial image)를 유도할 수 있다. 본 명세서에서 그 전문이 인용 참조되는 미국특허 US 7,525,640은 앞서 언급된 문제에 대한 해결책을 제시한다.
비균일한 가열에 대한 가능한 해결책은, 예를 들어 방사선 빔의 경로에, 그리고 이에 대해 횡방향으로(transverse) 광학 구성요소를 제공하는 것이다. 상기 광학 구성요소는 플레이트(plate) 및 일반적으로는 광학 구성요소를 국부적으로 가열 및/또는 냉각하도록 구성된 개별적으로 어드레스가능한 전기 열전달 디바이스(individually addressable electrical heat transfer device)들을 갖는 제 1 플레이트를 포함한다. 플레이트 및/또는 일반적으로 광학 구성요소의 굴절률, 반사율 또는 변형은 국부적인 위치들에서 자신의 온도를 변화시킴으로써 바뀔 수 있다. 제 1 플레이트와 평행한 추가 플레이트가, 예를 들어 광학 구성요소의 일부로서 제공될 수 있다. 2 개의 평행한 플레이트 사이에는 가스의 유동이 제공된다. 이는 방사선 빔에 수직인 방향으로 열전달을 감소시킨다. 이렇지 않다면, 달성가능한 굴절률, 반사율 또는 변형의 변화의 구배(gradient)를 감소시키는 전도로 인해 높은 온도를 갖는 위치들로부터 낮은 온도를 갖는 위치들로 열이 전달될 수 있다. 이와 같이, 열전달 디바이스에 대한 오프셋(offset)으로서 가스(예를 들어, 차가운 가스)가 사용된다. 일 실시예에서, (렌즈일 수 있는) 광학 구성요소의 열 평형(thermal equilibrium)을 방해하지 않도록, 가스는 광학 구성요소와 실질적으로 동일한 온도(정해진 온도일 수 있음)(예를 들어, 22 ℃)이다. 추가적으로, 주변 온도보다 낮은 온도로 가스를 제공하여, 양측 보정(two-sided correction)(즉, 가열 및 냉각)이 얻어질 수 있다.
예를 들어, 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 적어도 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 제공되는 가스 유동을 안정화시키기 위해 여러 조치(measure)들이 취해진 가스 매니폴드(gas manifold)를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 적어도 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 지향시키기 위한 가스 매니폴드가 제공되며, 상기 가스 매니폴드는 상기 가스 매니폴드에 가스 유동을 제공하기 위한 유입구(inlet); 상기 가스 유동을 균질화(homogenize)하기 위해, 금속으로 이루어지고 복수의 관통 홀(through hole)들을 포함하는 격자(lattice); 상기 가스 유동이 유동하는 단면적을 감소시키도록 상기 격자 하류에 배치된 수축기(contractor); 및 상기 적어도 2 개의 평행한 플레이트들에 상기 가스 유동을 제공하도록 상기 수축기 하류에 배치된 유출구(outlet)를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 적어도 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 지향시키기 위한 가스 매니폴드가 제공되며, 상기 가스 매니폴드는 상기 가스 매니폴드에 가스 유동을 제공하기 위한 유입구; 상기 가스 유동을 균질화하도록 규칙적인 주기를 갖는 구조로(in a regular periodic structure) 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자; 상기 가스 유동이 유동하는 단면적을 감소시키도록 상기 격자 하류에 배치된 수축기; 및 상기 적어도 2 개의 평행한 플레이트들에 상기 가스 유동을 제공하도록 상기 수축기 하류에 배치된 유출구를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 투영 시스템을 이용하여 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 상기 방사선 빔의 경로 내에 그리고 이에 대해 횡방향으로 배치된 플레이트를 이용하여 상기 방사선 빔의 광학 경로 길이를 국부적으로 변경시키는 단계 - 상기 플레이트는 국부적으로 가열됨 -; 및 가스 유동을 균질화하기 위해 금속으로 이루어지고 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자를 통해, 수축기에 그리고 상기 플레이트와 상기 플레이트에 평행한 추가 플레이트 사이에 상기 가스 유동을 제공하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 투영 시스템을 이용하여 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 상기 방사선 빔의 경로 내에 그리고 이에 대해 횡방향으로 배치된 플레이트를 이용하여 상기 방사선 빔의 광학 경로 길이를 국부적으로 변경시키는 단계 - 상기 플레이트는 국부적으로 가열됨 -; 및 가스 유동을 균질화하도록 규칙적인 주기를 갖는 구조로 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자를 통해, 수축기에 그리고 상기 플레이트와 상기 플레이트에 평행한 추가 플레이트 사이에 상기 가스 유동을 제공하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 단지 예시의 방법으로 설명될 것이다:
- 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한 도면;
- 도 2는 2 개의 평행한 플레이트들을 포함하는 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 사시도;
- 도 3은 본 발명의 일 실시예의 가스 매니폴드, 광학 구성요소 및 가스 유동 경로를 도시한 도면;
- 도 4는 격자의 관통 홀을 개략적으로 도시한 도면;
- 도 5는 상이한 스크린(different screen)들을 갖는 가스 매니폴드에 대한 온도 변동 값들을 도시한 도면;
- 도 6은 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)로 된 벽들을 갖는 유입구와 격자의 상이한 조합들을 갖는 가스 매니폴드에 대한 온도 변동 값들을 도시한 도면;
- 도 7은 PMMA로 된 벽들을 갖는 유입 부분을 갖는 경우, 그리고 강철(steel)로 된 유입 부분을 갖는 또 다른 경우 - 2 개의 격자들을 갖는 가스 매니폴드에 대한 온도 변동 값들을 도시한 도면; 및
- 도 8은 유입 부분의 벽 또는 가스 매니폴드의 벽에 사용될 수 있는 요철부(projection)들을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선 또는 EUV 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 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 이의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있도록 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) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부의 원하는 패턴에 정확히 대응하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스의 특정 기능 층에 대응할 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, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들뿐만 아니라, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입을 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 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 이의 여하한의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"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 채용하거나 또는 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 패터닝 디바이스 테이블)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, 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 전달된다. 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(integrator: IN) 및 콘덴서(condenser: CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면이 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖도록 하기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다. 소스(SO)와 유사하게, 일루미네이터(IL)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되거나 또는 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들어, 일루미네이터(IL)는 리소그래피 장치의 통합부이거나 또는 리소그래피 장치와는 별개의 개체일 수 있다. 후자의 경우, 리소그래피 장치는 일루미네이터(IL)가 그에 대해 장착될 수 있도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 일루미네이터(IL)는 탈착가능하며, (예를 들어, 리소그래피 장치 제조업자 또는 다른 공급자에 의하여) 개별적으로 제공될 수도 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀다면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)[예를 들어, 간섭계 디바이스(interferometric device), 리니어 인코더(linear encoder), 또는 용량성 센서(capacitive sensor)]의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 데 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 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바바이스(MA)에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나에 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 본질적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 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) 상으로 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 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, 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 본질적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 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.
방사선 빔의 세기 분포는 퓨필 평면의 단면의 부분을 정의하는 복수의 극들을 포함할 수 있으며, 이를 통해 방사선 빔의 실질적으로 모든 방사선이 퓨필 평면을 가로지른다. 이후의 설명에서, 퓨필 평면에서의 방사선 빔의 세기 분포는 조명 모드라고 언급된다. 일 실시예에서, 세기 분포는 이중극 조명 모드(2 개의 극)이다. 일 실시예에서, 세기 분포는 사중극 조명 모드(4 개의 극)이다.
방사선 빔이 굴절 광학 요소(예를 들어, 렌즈) 또는 반사 광학 요소(예를 들어, 거울)를 가로지르면, 방사선 빔의 일부(small portion)가 상기 요소에 의해 흡수된다. 상기 요소에 의한 방사선 빔의 흡수는 상기 요소를 가열시킨다. 요소의 가열은 흡수 위치에서 상기 요소의 굴절률 또는 반사율을 변화시키고 요소의 변형을 유도한다. 방사선 빔이 요소를 균일하게 가로지르는 위치에 위치된 요소에 대하여, 이 흡수는 요소의 균일한 가열을 유도하고, 굴절률 또는 반사율 및 변형에 있어 균일한 변화를 유도한다. 이는, 특히 비-평행 요소들(예를 들어, 볼록 요소 또는 오목 요소들)에 대해 유해할 수 있다. 퓨필 평면 또는 그 부근에 위치된 요소에 대하여, 방사선 빔이 상기 요소를 가로지르는 요소의 단면 부분은 적용되는 조명 모드에 의존한다. 이중극 또는 사중극과 같은 조명 모드에 대하여, 상기 요소는 상기 요소 표면에 걸쳐 비균일하게 방사선을 흡수하여, 상기 요소의 굴절률 또는 반사율 및 변형에 있어 비균일한 변화를 야기한다. 투영 시스템의 1 이상의 요소들의 굴절률 또는 반사율 및 변형의 국부적인 변화들은 요소들을 가로지르는 방사선 빔의 상이한 부분들의 광학 경로 길이의 변화를 유도할 수 있다. 광학 경로 길의 차이의 변화들은, 재조합되는 방사선 빔의 부분들 간의 광학 경로 길이 차이로 인해, 상기 방사선 빔의 부분들이 패터닝 디바이스 레벨에서 대상물 이미지에 대해 왜곡되는 기판 레벨에서의 에어리얼 이미지(aerial image)로 재조합되게 한다. 이 차이에 의해 부정적인 영향을 받는 이미징 파라미터의 일 예로는 필드 위치 의존 포커스 오프셋(field position dependent focus offset)이 있다. 본 명세서는 투과 광학 요소들 및 굴절률을 중점으로 설명하지만, 본 명세서의 실시예들은 반사 광학 요소들에도 적절히 적용될 수 있다. 예를 들어, 방사선이 이후에 설명되는 1 이상의 플레이트들을 통과하는 것이 아니라, 이후에 설명되는 1 이상의 플레이트들에 의해 방사선이 반사될 수 있다.
도 2는 적어도 2 개의 평행한 플레이트들(52, 54)을 포함하는 광학 구성요소(50)의 일 실시예를 나타낸다. 적어도 하나의 평행한 플레이트(52)는 전기 열전달 디바이스들(53)[예를 들어, 컨덕터, 예를 들어 평행한 필라멘트들을 포함하는 미앤더링된 컨덕터(meandered conductor) 형태의 가열 디바이스들]을 포함한다. 전기 열전달 디바이스(53)는 제어 유닛(80)에 전기적으로 연결되며 서로 분리된다. 제어 유닛(80)은 광학 요소의 연계된 부분들에 요구되는 열전달량을 생성하기 위해 알려진 시간 다중화 어드레싱 기술(known time multiplexing addressing technique)을 이용하여 전기 열전달 디바이스들(9 개가 도시됨)의 각각의 전기 열전달 디바이스를 어드레싱한다. 광학 구성요소(50)는 여하한의 수의 전기 열전달 디바이스들을 포함할 수 있다. 이에 의해, 광학 구성요소(50)는 투영 빔(PB)의 단면에 국부적으로 더 따듯하고 차가운 영역들의 생성을 허용한다. 이 능력은 광학 요소(예를 들어, 렌즈)의 가열(본 명세서에서는, 일반적으로 렌즈 가열이라고 함)을 오프셋함으로써 다른 곳의 렌즈 가열을 상쇄하는데 사용될 수 있다. 렌즈 가열은, 예를 들어 렌즈의 국부적인 영역을 통한 투영 빔(PB)의 통과에 기인할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이 능력은 렌즈 수명 효과들 및/또는 이미지 향상 기술들을 보정하는데 사용될 수 있다.
방사선 빔(PB)에 수직인 방향으로 광학 구성요소(50) 내로의 열 전달은 최소화되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 플레이트들(52 및 54)에 의하여 한정되는 채널(66)은 화살표(68)로 나타낸 바와 같이 방사선 빔(PB)에 실질적으로 평행한 방향으로 광학 구성요소(50) 내에 열 전달을 생성하도록 배치된다. 이는, 유체, 예를 들어 [초-고-순도(ultra-high-purity)] 가스, 예컨대 비반응(non-reactive) 가스, 예컨대 실질적으로 N2 또는 He을 포함하는 가스를 화살표(67)로 나타낸 바와 같이 공급부로부터 채널(66)을 통해 안내함으로써 달성된다. 일 실시예에서, 상기 가스는 광학 구성요소(50)보다 낮은 온도로 유지된다. 통상적으로, 채널(66)은 X 및 Y 방향으로 광학 구성요소(50)의 크기에 필적할만한(comparable) 치수를 가질 것이며, Z-방향으로는 12 mm 또는 10 mm보다 작은, 통상적으로는 약 7 mm의 높이를 가질 것이다. 가스의 온도는 가스 공급부(14)(도 3에 도시됨)와 광학 구성부 사이에 배치된 알려진 온도 제어 장치를 이용하여 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 광학 구성요소를 통과한 후 가스가 가스 공급부(14)로 되돌아가는 순환 루프를 작동시킴으로써 가스가 재사용될 수 있다.
양측 보정을 가능하게 하고 광학 구성요소를 전체적으로 소정의 평균 온도로 유지하기 위해(이는 사전설정될 수 있음), 열전달(예를 들어, 냉각) 능력 바이어스[heat transfer(e.g., cooling) power bias]가 사용된다. 이는 분당 수백 리터(several hundreds of liters per minute)의 (초-고-순도) 가스 유동에 의해 공급된다(예를 들어, XCDA가 사용되는 경우; He이 사용되는 경우 더 낮은 유속이 사용될 수 있다). 가스 유동은 냉각 기능을 가질 수 있다. 도 3에 예시된 가스 매니폴드(10)를 통해 가스가 공급된다. 가스는 유입구(12)를 통해 가스 매니폴드(10)에 제공된다. 가스는 가스 공급부(14)로부터 유입구로 제공된다. 가스 공급부(14)와 유입구(12) 사이에 있는 호스 내에서의 가스의 속력은 소정의 허용가능한 상한값으로 한정된다.
적어도 2 개의 평행한 플레이트들(52, 54) 사이에서의 가스 유동의 난류(turbulence)는 파면 안정성(wavefront stability) 및 이에 따른 광학 구성요소(50)의 기능에 유해할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 2010년 10월 19일에 출원된 미국 특허 출원 US 61/394,444에 개시된 가스 매니폴드의 개선을 개시하며, 이 전문이 본 명세서에서 인용 참조된다. 미국 특허 출원 US 61/394,444의 가스 매니폴드의 일부분들이 도 3에 예시된다. 가스 매니폴드(10)는 유입구(12)의 하류에 확산기(diffuser: 16)를 포함한다. 확산기(16)는 압력 강하를 제공하는 여하한의 형태로 되어 있을 수 있으며, 예를 들어 [수 바아(several bar)의] 압력 하강을 제공하기 위해 다공성 (금속) 플레이트와 같은 복수의 관통 홀들을 갖는 부재일 수 있다. 이는 상류 압력을 높게 유지하는데 도움을 줌에 따라, 가스 공급부(14)로부터의 더 높은 압력에서 더 낮은 가스 속력을 허용한다. 추가적으로, 확산기(16)는 하류 측에서 확산기(16)를 벗어나 단면적에 걸쳐 실질적으로 균일한 가스 유속을 유도한다.
확산기(16)의 하류에는 유동 직류기(flow straightener: 18)가 있다. 유동 직류기(18)는 가스가 모두 실질적으로 평행한 방향으로 유동하도록 가스의 유동을 더욱 곧게 한다(straightening). 유동 직류기(18)는 유동 방향에 수직인 변동(fluctuation)들을 감쇠시킨다. 유동 직류기(18)는 난류를 감소시킴에 의해 너비방향 온도 변조(spanwise temperature modulation)의 크기 또는 발생을 감소시킴으로써 성능을 향상시킨다. 유동 직류기(18)는 이를 통한 가스 유동을 위해 복수의 통로를 포함한다. 일 실시예에서, 유동 직류기(18)는 0.5 이상, 바람직하게는 0.55보다 큰, 또는 심지어 0.6보다도 큰 개구비(open area ratio)(단면 내 재료에 대한 통로의 비)를 갖는다. 일 실시예에서, 유동 직류기는 벌집형 유동 직류기이다. 벌집형 유동 직류기에 대해, 개구비는 통상적으로 0.5 내지 0.6이며 상대적으로 작은 홀 직경을 갖는다. 통로들의 수력 직경(hydraulic diameter: D)에 대한 유동 직류기(18) 통로의 최적의 길이(L)는 통상적으로 5 내지 15, 바람직하게는 8 내지 12이다. 수력 직경[통로의 단면적을 통로의 둘레 길이(perimeter length)로 나눈 것의 4 배로서 계산됨]은 0.5 내지 1.5 mm이다. 벌집형 유동 직류기는 육각형 단면을 갖는 통로들을 갖는다.
유동 직류기(18)의 하류에는 수축기(20)가 있다. 수축기(20)는 이를 통해 가스 유동의 난류의 세기를 감소시킨다. 이는, 보텍스 튜브 스트레칭(vortex tube stretching)으로 알려진 현상으로 인하여, 그리고 상대 속력 변동이 낮아지도록, 가스의 속력을 증가시키는 결과를 유도한다. 보텍스 튜브 스트레칭은 더 큰 유동 구조들의 더 빠른 쇠퇴(faster decay)를 유도한다. 가스 유동이 유동하는 수축기(20)의 단면적은 보다 하류에서 더 작아진다. 이는 가스 유동의 난류의 세기를 감소시킨다.
일 실시예에서, 수축기(20)는 평면 수축기이다. 다시 말해, 수축은 일 방향(z 방향)으로만 일어나며, 유동 방향에 수직인 직교 방향(예시된 바와 같이 x 방향)으로의 수축은 존재하지 않는다. 이는, z-방향으로의 수축기(20)의 크기가 하류에서 더욱 감소됨을 의미한다. x-방향으로의 크기는 변하지 않는다. 평면 수축기(20)는 3-D 수축기보다 적은 공간을 차지하는 장점을 갖는다. 일 실시예에서, 수축기(20)는 x 방향으로도 수축될 수 있다(즉, 3-D 수축기일 수 있다).
수축기(20)의 유출구의 하류에 유입 부분(22)[이는 매니폴드(10)와 별도의 구성요소일 수 있음)이 제공된다. 일 실시예에서, 유입 부분(22)은 실질적으로 일정한 단면 형상을 갖는다. 일 실시예에서, 유입 부분(22)은 유동을 더욱 안정화하는 것을 돕기 위해 (z-축으로) 수렴하는 (평평한) 상부 및 하부 플레이트들을 갖는다.
유출구(24)는 확산기(16), 유동 직류기(18), 수축기(20) 및 유입 부분(22) 하류에 있는 유입 부분(22)의 단부에 제공된다. 유출구(24)는 광학 구성요소(50)에 연결된다. 그 후, 가스 유동이 채널(66) 내로 지나간다.
일반적으로, 4 내지 6의 수축비[수축기(20)의 유출구 측의 단면적에 대한 수축기(20)의 유입구 측의 단면적의 비]가 제공될 수 있다. 이는 적어도 선대칭 수축(axisymmetric contraction)에 대해 가장 큰 난류의 감소를 유도할 수 있다. 하지만, 도 3의 가스 매니폴드의 평면 수축은 1.5 내지 3, 또는 2 내지 3의 수축비로 더 양호하게 기능할(perform) 수 있다.
그럼에도, 난류는 매우 높은 유속들에 대해 여전히 존재할 수 있으며, 및 유동 불안정성, 예를 들어 클레바노프 모드(Klebanoff modes)들이 여전히 여기될(excited) 수 있다. 이러한 불안정성들은 광학 영역에서의 흐름방향으로 방위설정된 위상 줄무늬(stream-wise oriented optical phase streak)[너비방향 광학 경로 길이 변조(span-wise optical path length modulation)]들을 초래할 수 있다. 이는 광학 구성요소(50)의 기능적 한계들을 야기할 수 있다. 줄무늬들의 존재는 가스 유동에 존재하는 너비방향 온도 변조로 인한 것일 수 있다. 이 변조는 가스 매니폴드를 통한 가스 유동의 유동 경로를 정의하는 가스 매니폴드(10)의 벽들에 가까운 가스에 조성된(developing) 보텍스 줄무늬(vortex streak)들로 인한 것이다. 이는 벽들에서 비균일한 열 픽업(heat pickup)을 초래한다.
레이놀즈 수(Reynolds number: Re)가 전이 또는 저-난류 상태(low-turbulent phase)[Re가 4,000 내지 6,000임]에 있을 때, 그리고 요란(disturbance)의 수준이 줄무늬들을 유발하고 성장시키기에 충분히 크지만 간섭성 구조(coherent structure)들의 파괴를 유발할만큼 충분히 크지 않은 때, 줄무늬들의 형성은 이 유동 타입에서 일어날 수 있다. 하지만, 가스 매니폴드(10)의 경계 조건들 및 열전달 능력 요건들(예를 들어, 냉각 능력 요건들)은 공기 또는 유사한 가스가 열전달 매체로서 사용될 때 이러한 전이 또는 저-난류 레이놀즈 수를 유도하는 지오메트리 및 유동 속력을 지시한다(dictate). 아래에 설명되는 바와 같이 이러한 문제에 대처하기 위해 가스 매니폴드(10)에 추가적인 조치들이 취해질 수 있다.
미국 특허 출원 US 61/394,444는 흐름방향으로 방위설정된 광학 위상 줄무늬들에 대처하기 위해 유입 부분(22)에 취해질 수 있는 몇 가지 조치들을 개시한다. 본 발명의 일 실시예는 이러한 조치들에 추가하여 또는 이러한 조치들 대신에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 수축기(20)의 상류에 위치된 적어도 하나의 격자(lattice), 그리드(grid), 또는 스크린(200a, 200b, 200c)에 관한 것이다. 도 3의 실시예에서, 격자는 유동 직류기(18)의 하류에 위치된다. 하지만, 일 실시예에서는 적어도 하나의 격자(200a, 200b, 200c)가 유동 직류기(18)의 상류에[그리고 확산기(16)의 하류에] 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 격자(200)는 유동 직류기(18)의 하류에 위치된다. 이는 유동 직류기(18)가 유동에 비균질성들(inhomogeneities)[예를 들어, 적은 난류(minor turbulence), 예를 들어 보텍스 쉐딩(vortex shedding)]을 도입할 수 있기 때문이며, 격자(200)는 감소 또는 제거하도록 의도된다. 하지만, 직류기(18)의 집합적 효과(aggregate effect)는 긍정적이다. 또한, 직류기 하류의 격자(들)는 난류를 제거 또는 감소할 수 있지만, 이는/이들은 그 이상을 한다. 난류를 제거하는 것 이외에도, 격자(들)는 전체 유동의 난류 수준을 훨씬 더 낮춘다.
적어도 하나의 격자(200a, 200b, 200c)는 유동 균일성을 촉진하고 난류를 감소시킨다.
미국 특허 출원 US 61/394,444는 직물로 만들어진 1 이상의 투과성 멤브레인(permeable membrane)들이 유동 직류기(18)의 상류 또는 하류(또는 둘 모두)에서 유동 영역에 걸쳐 연장될(spanned over) 수 있음을 제안한다. 여기서 1 이상의 격자들은 직물과 유사하다. 격자들(200a, 200b, 200c)은 규칙적으로 이격된 복수의 관통 홀들을 포함할 수 있으며, 가스 유동의 균질화를 촉진한다. 다시 말해, 관통 홀들은 규칙적인(2 차원) 주기를 갖는 구조로 되어 있다. 이러한 구조는 유동 균일성을 촉진하고, 난류를 감소시킨다. 일 실시예에서, 격자는 규칙적인 주기를 갖는 구조가 유지되도록 강성이다(rigid). 제조 및/또는 세정을 위해 격자를 처리하는데 있어서 규칙성이 깨지지 않도록, 격자는 구조적 온전성(structural integrity)을 갖는다.
일 실시예에서, 격자들은 금속으로 만들어질 수 있다. 아래에 예시되는 바와 같이, 이는 흐름방향으로 방위설정된 광학 위상 줄무늬들의 개선된 제거를 유도한다. 이는 부분적으로 직물 스크린(cloth screen)들에 비해 높은 개구비 때문이다. 추가적으로, 금속의 장점들은 세정가능성, 내구성, 그리고 더 높은 열전도로 해, 금속이 온도를 더 균일하게 돕는다는 사실이다. 금속 격자의 또 다른 장점은 금속 격자를 통한 온도 전도가 매니폴드의 벽들 간의 온도 변동을 감소시키게 돕는다는 것이다.
다양하고 상이한 격자들을 이용한 실험들은 흐름방향으로 방위설정된 광학 위상 줄무늬들의 제거 성능의 변동들을 나타내었다. 도 4는 관통 홀들(210)이 규칙적으로 이격되고 및/또는 주기적으로 이격되도록 규칙적인 주기를 갖는 구조를 갖는 격자의 관통 홀(210)을 개략적으로 나타낸다. 격자의 치수는 관통 홀(210)의 높이(H), 관통 홀(210)의 폭(W), 그리고 관통 홀(210)을 정의하는 재료(예를 들어, 필라멘트)의 치수(D)를 포함한다.
아래의 표는 복수의 상이한 격자들(L1 내지 L8)에 대한 치수 D, H 및 W를 나타내며, 각각의 격자에 대해 계산된 개구비(Aratio)를 포함한다. 개구비는 개구부의 면적을 전체 면적으로 나눈 것으로서 정의된다. 그물눈 크기(mesh size)[통상적으로, 필라멘트/inch(filaments per inch)로 측정됨]는 이러한 치수들로부터 정의될 수 있으며, 필라멘트 직경에 대한 관통 홀 수력 직경(DH/D)인 것으로 주어진다(둥근 선이라고 가정한다). 격자들 L3 및 L4는 불규칙적인 직조(regular weave)를 갖고, 격자들 L1 내지 L4는 직물 격자이며, 격자 L5 내지 L8은 규칙적인 직조를 갖는 금속 격자들이다. 특히, L5, L6, L7 및 L8의 격자들은 오스테나이트계 강철(austenitic steel)로 만들어지며, 규칙적인 주기를 갖는 구조를 갖는다.
격자들의 특성들은 아래에 나타나 있다.
Figure 112012015819315-pat00001
도 5는 상이한 격자들을 이용하여 도 3에서와 같이 설정된 가스 매니폴드에 대한 가스 온도 변동들의 실험 결과들을 나타낸다. 그래프는 (수평 축의) 위치에 따른 (수직 축의) 온도 변동을 나타낸다. 유입 부분(22)의 유출구 측(24)의 상부 벽에서의 온도가 나타내어진다. 격자가 제 자리에(in place) 없는 경우에 대해, 그리고 L1, L2, L6, L7 및 L8 각각의 단일 격자에 대해 행해진 측정들에 대한 결과들이 플롯되어 있다(plotted). 불규칙한 직조의 격자들은 양호하게 기능할 것이라고 예상되지 않는다.
도 5로부터, 유출구 측(24)의 (X 방향으로의) 중간 구역(즉, 가스 매니폴드의 측벽들과의 접촉에 의해 온도 프로파일이 영향을 받는 외측 에지들을 배재한 구역)에서의 온도 변동(dT)을 결정하는 것이 가능하다.
Figure 112012015819315-pat00002
이 결과들은 격자 L7 및 L8로 최적의 성능이 달성됨을 나타낸다. 이는 이들의 개구비가 높기(0.37 이상) 때문인 것으로 여겨진다. 0.4 이상의 개구비로는 훨씬 더 양호한 성능이 달성된다.
알 수 있는 바와 같이, 개구비가 높을수록, 성능이 더 양호하다. 이론적으로는, 최적의 광학비가 0.58이다. 하지만, 이는 실제로 달성하기 어려울 수 있다. 그러므로, 0.37 이상의 개구비가 사용된다. 개구비가 너무 낮으면, 이는 인접한 관통 홀들을 빠져나오는 가스의 분출들(jets of gas)이 상호작용하게 할 수 있음에 따라 난류를 유발할 수 있다. 그러므로, 일 실시예에서 개구비는 0.7 이하, 또는 바람직하게는 0.6 이하이다. 개구비가 너무 높으면, 격자는 자신의 주요 기능인 유동 균질화 및 난류 감소를 수행하지 않을 것이다. 분출물들의 상호작용 또한 비규칙적인 격자가 갖는 문제이다.
일 실시예에서, 격자 재료의 열 전도율은 10 W/m/K 이상, 바람직하게는 20 또는 25 W/m/K 이상이다. 이는 열 공간 변동(thermal spatial variation)을 감소시키는데 도움을 준다.
격자(200)에 적합한 재료들로는 알루미늄 및 알루미늄 합금, 오스테나이트계 강철(예를 들어, 304 또는 316), 수정(crystal quartz), [유황 성분에 대한 차폐부를 갖는(with a shield for sulphur content)] 페라이트(ferrite), NBK 7(실리카), PTFE, 폴리카보네이트(UV 차단), S-LAH 52(실리카) 및/또는 제로더 유리 세라믹(Zerodur glass ceramic)이 있다. 물론, 가장 강건한 재료(stiffest ones) 및 높은 열전도도를 갖는 재료들(즉, 금속들)이 바람직하다.
격자를 제조하는 어떠한 방식도 가능하다. 예를 들어, 격자는 단지 필수적인 강성을 제공하기 위해 층들을 함께 부착하는 어떤 방식을 이용하여 서로에 걸쳐 놓인 2 개의 필라멘트 층들일 수 있다. 격자는, 예를 들어 3-차원 프린팅을 이용하는 단일 구성요소일 수 있다.
L7 및 L8의 개구비에 필적할만한 개구비를 갖는 격자 L6은 L7 및 L8만큼 기능하는 것으로 여겨지지 않으며, 부분적으로 이는 격자의 그물눈 크기가 너무 작음(즉, 관통 홀들이 너무 큼)에 따라, 유동 균일성을 균질화하고, 난류를 감소[유동 방향으로의 유동 진동(flow oscillation)을 감소]시키는데 효과적이지 않을 수 있기 때문이다.
정사각형 관통 홀의 경우, 관통 홀의 폭으로서 수력 직경(DH)이 추정될 수 있다. 70 ㎛ 이상의 수력 직경이 바람직하다. 격자의 필라멘트 직경에 대한 적절한 관통 홀 수력 직경(DH)의 비는 1.0 이상, 1.4 이상, 1.8 이상, 또는 2.0이상이다.
도 3에 예시된 바와 같이, 1 이상의 격자(200a, 200b, 200c)가 이용될 수 있다. 다수의 격자들이 일렬로(in series) 배치된다. 도 6은 도 5와 유사한 그래프에 다수의 격자들의 상이한 구성들에 대한 결과들을 나타낸다. 아래의 결과들은 다수의 격자들을 이용하여 개선된 성능을 나타낸다(예를 들어, 단일 L7에 걸쳐 개선을 성능을 나타내는 2 개의 스크린들 L7-L7을 참조). 3 개의 L7 격자들은 2 개의 L7 격자들을 능가하는 개선된 성능을 나타내지 않는다. 이용가능한 최고 개구비 그리고 필라멘트 직경에 대한 최고 관통 홀 수력 직경의 비를 갖는 2 개의 격자들을 이용함으로써, 최적의 성능이 달성될 수 있다.
Figure 112012015819315-pat00003
너무 많은 격자들은 제조 오차의 가능성을 증가시킴에 따라 크게 도움이 되지 않는다. 2 개 내지 3 개의 격자, 아마도 5 개가 가능한 최대치이다.
압력 강하를 생성하고, 유동을 균질화하며, 난류를 감소시키기 위해, 하나의 더 제한적인 격자를 사용하는 것보다 다수의 덜 제한적인 격자를 사용하는 것이 바람직하다. 더 많은 격자들이 사용되면, 이러한 격자들의 개구비가 상이할 수 있다. 이러한 경우, 가장 많이 제한적인 것에서부터 가장 적게 제한적인 것으로, 즉, 낮은 개구비로부터 높은 개구비로 격자들을 쌓음으로써 최적의 구성이 달성될 수 있다.
(조성된) 경계 층을 방해하지 않도록, 격자들은 팽팽하게(tautly) 장착된다.
일 실시예에서, 격자들(200a, 200b, 200c) 사이, 또한 유동 직류기(18)와 제 1 격자(200a) 사이, 그리고 마지막 격자(200c)와 수축기(20) 사이에, 소정의 거리가 존재한다. 이 소정의 거리(x)는 다음과 같이 계산될 수 있다: x=0.2Dh, 여기서 Dh는 유동 채널의 수력 직경이고,
Figure 112012015819315-pat00004
이며, 여기서 A는 유동 단면적이고, P는 유동 채널 둘레(flow channel perimeter)이다. (가스 매니폴드에서와 마찬가지로) 슬릿 유동에 대해, 수력 직경은 D h = 2h에 의해 추정될 수 있으며, 여기서 h는 채널 높이이다. 수력 직경에 대한 제 1 수학식을 이용하면, D h = 25 [mm]임에 따라, 가스 매니폴드의 통상적인 치수에 대해 거리(x)는 5 mm이다.
도 7은 유입 부분(22)이 PMMA 벽인 경우, 그리고 유입 부분(22)이 강철 벽인 또 다른 경우에서, 동일한 가스 매니폴드 및 동일한 격자 L8-L8에 대한 온도 프로파일을 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 강철 유입 부분은 온도 프로파일에 대해 다소 덜 포물선인 성질(slightly less parabolic nature)을 유도하며, 이는 몇몇 실시예에서 바람직할 수 있다.
아래의 표는 유입 부분의 PMMA 벽 및 L8 격자에 의해 일렬로 후속된 또 다른 L8 격자가 있는 최적의 기능 격자 조합(best performing lattice combination)에 대해 채널(22)의 출구 측에서 최상부, 중심, 및 저부에서의 가스에 대한 완벽한 포물 곡선으로부터 온도 편차를 제공한다.
Figure 112012015819315-pat00005
알 수 있는 바와 같이, 중심 자취는 데이터에 대해 6차 파라볼릭 피트(sixth order parabolic fit)로부터 ±0.07의 변동을 갖는다. 따라서, 온도 프로파일은 매우 완만한 것으로 나타내어질 수 있으며, 이는 바람직하다; 완만한 온도 변동이 다루어질 수 있다.
줄무늬들이 존재하는 문제에 대처하는 미국 특허 출원 US 61/394,444에 개시된 한 가지 방책은 수축기(20)에서 발생되는 요란들을 제거하는 것이다. 이는, 예를 들어 수축기(20)의 유출구 측에 개구부(100)를 제공함으로써 달성된다. 언더프레셔 소스(underpressure source: 102)에 의해 개구부(100)에 언더프레셔가 인가된다. 언더프레셔는 가스 매니폴드(10)의 벽, 특히 수축기(20)의 벽으로부터 가스의 경계 층의 제거를 촉진한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 개구부(100)는 유입 부분(22)의 벽에 또는 유입 부분(22)의 유출구 측에 제공될 수도 있다. 유입 부분(22)의 어느 한 위치에서, 개구부(100)는 요란 증폭을 계속 지연시킬 것이며, 따라서 줄무늬 형성의 방지 또는 감소를 도울 것이다. 추가적으로, 언더프레셔는 수축기(20)의 상류에, 수축기(20)의 중간에, 또는 어느 다른 위치, 또는 이러한 위치들의 조합에 인가될 수 있다.
개구부(100)는 (예를 들어, 가스 유동 방향에 수직인 방향으로) 가스 매니폴드의 폭을 가로질러 연장되는 복수의 홀들 또는 슬릿의 형태로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 개구부(100)는 슬릿의 형태로 구성되며, 균일한 폭을 갖는다.
일 실시예에서는, 개구부(100)에 연결된 언더프레셔 소스(102)에 의해 수 백 파스칼, 예를 들어 200 내지 1,000 파스칼 정도의 흡입이 발생된다. 이는 수축기(20)의 단부에서 조성된 경계 층을 제거함에 따라, 요란이 유입 부분(22)의 단부에서, 수축기(20)의 단부에서, 또는 또 다른 상류에서 줄무늬를 생성하기 전에 가스 매니폴드(10)에서 발생되는 요란들을 제거하는데 효과적이다.
일 실시예에서, 슬릿 형상의 개구부(100)의 길이를 따른 언더프레셔는 균일하다. 개구부(100)를 통한 가스 유속은 가스 매니폴드(10)를 통한 유동의 수 퍼센트(few percent), 예를 들어 1 내지 10 %의 영역에 있다.
일 실시예에서, 가스 유동 경로를 정의하는 벽의 일부, 예를 들어 수축기(20) 및/또는 유입 부분(22)의 벽의 일부는 다공성 벽(110)으로서 제공될 수 있다. 언더프레셔 소스(112)에 의해 가스 유동과 반대로 다공성 벽(110)의 측면에 언더프레셔가 인가될 수 있다. 다공성 벽에 의해 조성되는 언더프레셔는 가스 유동의 경계 층에 안정화 효과를 준다. 이는 줄무늬들의 형성을 감소시키거나 심지어 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 다공성 벽(110)은 수축기(20) 및/또는 유입 부분(22)의 길이를 따라 모두 또는 유동 경로의 한쪽 또는 양쪽의 1 이상의 불연속 위치(discrete location)들에 제공될 수 있다.
다공성 벽(110)은 다공성 부재로 이루어지거나, 그 안에 홀들의 어레이를 갖는 부재로 이루어질 수 있다. 400 ㎛ 이하, 예를 들어 200 ㎛(또는 미만)의 홀 직경 및/또는 4 mm 이하 또는 2 mm(또는 미만) 피치(pitch)가 적합할 수 있다. 다공성 벽의 사용에 관한 추가 정보는: D.G. MacManus and J.A.Eaton, "Measurements and analysis of the flow field induced by suction perforations", J. Fluid Mech., Vol. 417, p.47-75 (2000); J. Goldsmith, "Critical laminar suction parameters for suction into an isolated hole or a single row of holes" Northrop Aircraft Report no BLC-95 (1957); 및 D.G. MacManus and J.A.Eaton, "Flow physics of discrete boundary layer suction-measurements and predictions" J. Fluid Mech., Vol. 417, p.47-75 (2000)에서 찾을 수 있으며, 이 각각은 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
일 실시예에서는, 다공성 벽(110)에서 또는 다공성 벽(110)에 인접하여 흐름방향의 전단 응력(streamwise shear stress)을 감지하는 센서(114)가 제공된다. 제어기(116)는 (예를 들어, 1 이상의 밸브들을 스위칭함으로써) 언더프레셔 소스(112)를 제어하기 위해 (예를 들어, 피드백 또는 피드포워드 방식으로) 이 정보를 이용할 수 있다. [오버프레셔(overpressure)의 발생을 포함할 수 있는] 이 능동 제어 실시예에서는, 광학 줄무늬 제어가 달성될 수 있다. 센서들 및 이러한 센서를 통합한 시스템의 예시들은: A Elofsson, M Kawakami, P H Alfredsson, "Experiments on the stability of streamwise streaks in plane Poiseuille flow", Physics of Fluids, Vol. 11, No. 4 (1999); 및 F Lundell, P H Alfredsson, "Experiments on control of streamwise streaks", European Journal of Mechanics B/ Fluids, Vol. 22, pp. 279-290 (2003)에서 찾을 수 있으며, 이 각각은 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
일 실시예에서, 가스 매니폴드(10) 및/또는 유입 부분(22)은 진동을 통해 가스에 요란들을 도입하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 동적 평형(dynamic equilibrium)이 달성될 수 있으며, 줄무늬들의 형성이 억제 및/또는 방지될 수 있다. 일 실시예에서는, 진동이 수동적 방식으로 도입되며, 또 다른 실시예에서는 진동이 능동적 방식으로 유도된다.
수동적 방식으로 진동을 도입하는 실시예에서, 가스 유동 경로를 정의하는 1 이상의 벽들(또는 1 이상의 벽들의 일부분), 예를 들어, 수축기(20) 및/또는 유입 부분(22)의 벽은 (강성과 반대되는) 유연한 또는 순응성 재료(compliant material)로 만들어진다. 유연한 또는 순응성 재료의 사용은: P.W. Carpenter, C. Davies and A.D. Lucey, "Hydrodynamics and compliant walls", CURRENT SCIENCE, VOL. 79, NO. 6(September 25, 2000); 및 J. Hoepffner, A. Bottaro and J. Favier, "Mechanisms of non-modal energy amplification in channel flow between compliant walls", Journal of Fluid Mechanics(2009)에 개시되어 있으며, 이 각각은 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다. 벽 진동은 벽들을 지나간 가스의 유동에 의해 발생된다. 진동은 궁극적으로 줄무늬의 형성을 야기하는 파형 증폭의 처리를 중단시킬 수 있는 경계 층 내로 추가 요란들을 도입한다. 대안적으로, 요란들이 줄무늬 형성을 일으키기 전에, 유연한 벽들은 경계 층에 존재하는 요란들을 효과적으로 감쇠시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 유연한 벽은 폴리머 재료, 예를 들어 고무(예를 들어, 라텍스, 실리콘 등), 바이톤 플루오로엘라스토머(Viton fluoroelastomer)와 같은 플루오로엘라스토머, PFA 플루오로카본 수지와 같은 플루오로카본 수지, 테플론 폴리테트라플루오로에틸렌(Teflon polytetrafluoroethylene)과 같은 폴리테트라플루오로에틸렌, 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber), 합성물 등으로 이루어진다. 벽들의 강건성(stiffness)은 매니폴드 내의 가스의 유동이 진동의 형성을 유도하도록 선택된다. 본 명세서에서 전문이 인용 참조되는 Carpenter, "Instabilities in a plane channel flow between compliant walls", JFM, 1997, part I and II는 벽 강건성이 어떻게 선택되어야 하는지를 개시한다. 약 1 x 10-4 내지 1 x 10-3 N/m3의 스프링 강건성, 약 1 x 10-5 내지 1 x 10-4 Nm의 굴곡 강도(flexural rigidity), 그리고 1 x 10-3 내지 2 x 10-2 kg/m2의 면적 밀도(area density)가 통상적이다.
능동적 실시예에서는, 벽, 또는 벽의 일부 또는 x-y 평면에 있는 두 벽들에 z 방향으로 진동을 유도하기 위해 액추에이터(120)가 제공될 수 있다. 벽 진동은, 특히 경계 층의 전이 범위에서 유동 양상(flow behavior)에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 전문이 인용 참조되는 M R Jovanovic, "Turbulence suppression in channel flows by small amplitude transverse wall oscillations" Phys Fluids 20, 014101(2008)을 참조한다. 액추에이터는 다음의 수학식을 만족하도록 구성되어야 한다:
W = 2αsin(ωt)
여기서, W는 벽 속도이고, α는 진폭 스케일링 팩터(amplitude scaling factor)이며, ω는 주파수이다. 최적의 요란 제어를 위해, ω는 ω=Ω*v/δ 2이 되도록 선택되어야 하며, v는 가스의 동적 점성도(kinematic viscosity)이고, Ω는 주파수 스케일링 팩터(frequency scaling factor)로, 약 17.6이며, δ는 채널 폭의 절반과 같다. 일 실시예에서, 이는 ω
Figure 112012015819315-pat00006
10 내지 20 Hz 또는 15 Hz임을 의미한다. 동시에, 진동의 진폭은 유입 유동 속도의 약 2 내지 5 %(또는 다시 말해, α
Figure 112012015819315-pat00007
유동 속력의 0.01 내지 0.025 배)이어야 한다.
일 실시예에서는, 가스 유동을 위한 유동 경로를 정의하는 가스 매니폴드(10)의 벽에 복수의 세장형 요철부(plurality of elongate projection)들이 제공된다. 예를 들어, 복수의 세장형 요철부들은 수축기(20) 및/또는 유입 부분(22)의 벽들에 제공될 수 있다. 복수의 세장형 요철부들이 형성되면, 복수의 세장형 요철부들은 줄무늬들의 형성을 중단시키거나 자신의 간섭성(coherence)을 감소시킨다. 이는 과도한 추가 난류를 도입하지 않거나 열전달 능력에 상당한 영향을 미치지 않는다. 도 8은 가스 매니폴드 또는 유입 부분(22)의 한쪽 또는 양쪽 벽에 형성된 복수의 요철부들을 개략적으로 예시한다. 유입 부분(22)의 벽들은 거리 D만큼 이격된다.
요철부들은 가스 유동 방향으로 세장형이다. 단면에서, 요철부들은 삼각형 형상을 갖는다. 하지만, 어떠한 형상도 사용될 수 있다. 요철부들의 존재는 흐름방향 와류(streamwise vortices)를 약화시킴에 따라, 너비방향 온도 변조 형성을 억제한다. 이는 요철부 단부들에서의 2차 와류들의 효과로 인해 발생된다. 요철부 높이(h)(예를 들어, 요철부가 유동 경로 내로 돌출된 양)가 0.2 내지 1.0 mm이고 요철부들 사이의 피치(s)가 0.5 내지 2.0 mm인 경우, 2차 와류들의 움직임은 흐름방향 와류를 효과적으로 약화시켜, 자신의 증폭을 방지한다. 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조되는 S.J. Lee and S.H. Lee, "Flow Field Analysis of a Turbulent Boundary Layer Over a Riblet Surface", Exp in Fluids 30, 153-166 (2001)에 자세히 개시되어 있다.
통상적인 최적치는 10 내지 20 사이로 구성되는 리블렛 간격(riblet spacing) s+=suτ/v, 그리고 0.5s 내지 1s 사이의 h에 대해 실현될 수 있다. s+의 정의에서, v는 가스의 동적 점성도이고, uτ는 전단 속력(shear velocity)이다. 후자는 (τw/ρ)0.5로서 정의되며, τw는 벽의 전단 응력이고 ρ는 가스 밀도이다. 가스 매니폴드(10)에 대해, 이는 약 s
Figure 112012015819315-pat00008
1 mm 및 h
Figure 112012015819315-pat00009
0.5 mm의 요철부 지오메트리를 산출한다.
요철부들이 상대적으로 작을 때(예를 들어, s=1 mm 및 h=0.5 mm), 너비방향 온도 변조의 억제가 달성될 수 있다. 보다 큰 요철부들(예를 들어, s=2 mm 및 h=1 mm)은 자신의 겹쳐진 프로파일을 도입하려는 경향이 있다. 통상적으로, s는 0.5 내지 2.0 mm 사이, h는 0.25 내지 1 mm 사이일 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 위상 맥동(phase ripple)(즉, 광학 위상에서 너비방향 변조)을 유도하는 줄무늬들의 형성은 레이놀즈 수의 특정 범위, [평면 포이쉴리 흐름에 대해(for plane Poiseuille flows)] Re
Figure 112012015819315-pat00010
4000 내지 6000 주위에서 가장 강하다.
공기를 이용하여 원하는 열전달 능력을 조성하는 것은 큰 유동 속력을 요구하며, 이는 이전에 언급된 전이 및 저-난류 레이놀즈 수를 유도한다. 동일한 열전달 능력, 예를 들어 냉각 능력에 대해 유동 속력의 감소를 가능하게 하기 위해 더 높은 열 전도율을 갖는 상이한 가스들을 이용할 수 있다. 이러한 특성 면에서 두 가지 가장 유력한 후보는 헬륨과 수소이며, 이 중 수소가 다른 특성들에 기초하여 제외될 수 있다.
그니엘린스키 방정식들의 약간의 변형(some adaptation of Gnielinski equation)이 사용된 계산들은 레이놀즈 수와 누셀트 수(Nusselt number) 간의 선형 관계에 가깝거나 선형 관계를 산출하였다. 여기서는, 그니엘린스키 방정식들을 이용한 누셀트 수의 계산시 그것의 명백한 존재로 인해, 프란틀 수(Prandtl number)의 차이가 단지 5 % 정도에 지나지 않음에 따라, 다른 가스 특성들의 엄청난 차이들을 미루어보아, 1차 근사치(first-order approximation)에서 무시될 수 있음을 유의하여야 한다. 따라서, 대류 열 전달 계수(convective heat transfer coefficient) 및 레이놀즈 수, 그리고 더 나아가 이에 따른 질량 유량(mass flow) 간에 약간의 선형 관계가 존재한다(다른 특성들에서의 훨씬 더 큰 차이들을 미루어보아, 약 10 %의 역학 점성도(dynamic viscosity)의 차이를 무시한다):
Figure 112012015819315-pat00011
여기서, ρ는 유체 밀도이고, V는 속력이며, D h 는 수력 직경이고, μ는 역학 점성도이며, v는 동적 점성도(kinematic viscosity)이고,
Figure 112012015819315-pat00012
은 질량 흐름률(mass flow rate)이며, A는 유동 면적이다.
헬륨의 열 전도율은 공기 열 전도율보다 높은 약 6 배이며, 이는 열전달 능력이 이와 동일한 6 배만큼 증가함을 의미한다. 이는 누셀트 수(Nu)가 대류와 전도 열 전달 간의 비라는 것을 상기함으로써 유추될 수 있다:
Figure 112012015819315-pat00013
여기서, h는 대류 열 전달 계수이고, k는 매질의 열 전도율이며, L은 특성 길이(characteristic length)이다. 명확하게는, 같은 누셀트 수에 대해 광학 구성요소(50)의 대류 열 전달은 열 전도율에 대해 선형으로 증가한다.
공기 대신 헬륨을 이용하는 것은 질량 흐름률[또는, 등가적으로(equivalently) 레이놀즈 수]의 상당한 감소를 허용하는 한편, 변경되지 않은 채널 지오메트리에 대한 열전달 능력 요건들을 여전히 충족시킨다[헬륨의 5 배 이상의 비열 용량(helium's 5 times higher specific heat capacity)은 매질의 그람당(per gram) 증가된 열 픽-업을 상쇄시킨다]. 이에 따라, 유동 방식(flow regime)은 훨씬 더 안정적이며, 불안정성이 훨씬 덜 나타나야 한다. 결과적으로, 너비방향 온도 변조가 훨씬 작은 진폭으로 이루어진다. 또한, 헬륨의 굴절률의 온도 의존성이 공기보다 훨씬 낮다는 사실로 인해, 어떠한 온도 맥동(any temperature ripple)도 훨씬 낮은 광학 위상 맥동으로 바뀔 것이다.
단점은 헬륨과 연관된 비용이며, 이 문제를 해결하기 위해 공급 시스템은 재순환 시스템이어야 한다. 미국 특허 출원 US 61/394,444는 이러한 시스템의 매우 기본적인 개요를 제시한다.
이해되는 바와 같이, 앞서 설명된 특징부들 중 어느 것도 여하한의 다른 특징부들과 함께 사용될 수 있으며, 본 명세서에서 다루어지는 명시적으로 설명된 이러한 조합들에만 한정되는 것은 아니다.
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 같은, 마이크로스케일(microscale) 또는 심지어는 나노스케일(nanoscale) 피처들을 갖는 구성요소들을 제조하는 다른 적용들을 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.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 약 436 nm 및 405 nm의 파장을 갖는) g-라인 및 h-라인뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절 및 반사 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 조합을 언급할 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 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. 또한, 기계 판독가능한 명령어는 2 개 이상의 컴퓨터 프로그램들에서 구현될 수 있다. 2 개 이상의 컴퓨터 프로그램은 1 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체에 저장될 수 있다.
앞서 설명된 제어기들은 신호들을 수신하고, 처리하고, 보내기에 적합한 여하한의 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 각각의 제어기는 앞서 설명된 방법들을 위해 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 1 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 또한, 제어기들은 이러한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 데이터 저장 매체, 및/또는 이러한 매체를 수용하는 하드웨어를 포함할 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시예들은 여하한의 침지 리소그래피 장치, 특히 배타적인 것은 아니지만, 앞서 언급된 타입들에 적용될 수 있으며, 침지 액체가 배스(bath)의 형태로 기판의 국부화된 표면 영역에만 제공되는지, 또는 기판 및/또는 기판 테이블에 한정되지 않는지에 따라 앞서 언급된 타입의 침지 리소그래피 장치에 적용될 수 있다. 한정되지 않는 구성에서는, 실질적으로 기판 및/또는 기판 테이블의 덮이지 않은 전체 표면이 습식 상태가 되도록, 침지 액체는 기판 및/또는 기판 테이블의 표면상에서 유동할 수 있다. 이러한 한정되지 않은 침지 시스템에서, 액체 공급 시스템은 침지 액체를 한정하지 않을 수 있거나, 침지 액체의 일부분을 한정하지만, 실질적으로 침지 액체를 완전하게 한정하지 않을 수도 있다.
앞선 기술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에서 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형례가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
1. 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 적어도 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 지향시키기 위한 가스 매니폴드에서, 상기 가스 매니폴드는 상기 가스 매니폴드에 가스 유동을 제공하기 위한 유입구; 상기 가스 유동을 균질화하기 위해, 금속으로 이루어지고 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자; 상기 가스 유동이 유동하는 단면적을 감소시키도록 상기 격자 하류에 배치된 수축기; 및 상기 적어도 2 개의 평행한 플레이트들에 상기 가스 유동을 제공하도록 상기 수축기 하류에 배치된 유출구를 포함한다.
2. 상기 1의 가스 매니폴드에서, 상기 격자의 관통 홀들은 규칙적으로 이격된다.
3. 상기 1 또는 2의 가스 매니폴드에서, 상기 격자는 규칙적인 직조를 갖는다.
4. 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 적어도 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 지향시키기 위한 가스 매니폴드에서, 상기 가스 매니폴드는 상기 가스 매니폴드에 가스 유동을 제공하기 위한 유입구; 상기 가스 유동을 균질화하도록 규칙적인 주기를 갖는 구조로 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자; 상기 가스 유동이 유동하는 단면적을 감소시키도록 상기 격자 하류에 배치된 수축기; 및 상기 적어도 2 개의 평행한 플레이트들에 상기 가스 유동을 제공하도록 상기 수축기 하류에 배치된 유출구를 포함한다.
5. 상기 4의 가스 매니폴드에서, 상기 격자는 강성이다.
6. 상기 4 또는 5의 가스 매니폴드에서, 상기 격자는 상기 격자의 처리에 의해 규칙성이 깨지지 않도록, 구조적 온전성을 갖는다.
7. 상기 1 내지 6 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 격자의 개구비는 0.37 이상, 또는 0.4 이상이다.
8. 상기 1 내지 7 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 격자의 개구비는 0.7 이하, 또는 0.6 이하이다.
9. 상기 1 내지 8 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 관통 홀들은 1.0 이상, 1.4 이상, 또는 1.8 이상의 필라멘트 직경에 대한 수력 직경 비를 갖는다.
10. 상기 1 내지 9 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 관통 홀들은 70 ㎛ 이상의 수력 직경을 갖는다.
11. 상기 1 내지 10 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 격자는 10 W/m/K 이상, 또는 20 또는 25 W/m/K 이상의 열 전도율을 갖는다.
12. 상기 1 내지 11 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 격자는 오스테나이트계 강철, 알루미늄, 알루미늄 합금, 수정, 페라이트, 실리카, PTFE, 폴리카보네이트, 또는 유리 세라믹을 포함한다.
13. 상기 1 내지 12 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 격자는 160 내지 150 inch-1의 그물눈 크기(필라멘트/inch)(약 6300 내지 9840 필라멘트/m)를 갖는다.
14. 상기 1 내지 13 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 격자는 일렬로 위치된 적어도 2 개의 격자들을 포함한다.
15. 상기 14의 가스 매니폴드에서, 어떤 하류의 격자(any downstream lattice)의 개구비이든 적어도 어떤 상류의 격자의 개구비만큼 높다.
16. 상기 14 또는 15의 가스 매니폴드에서, 인접한 격자들 간의 거리는 상기 격자들에서 상기 가스 매니폴드의 수력 직경의 적어도 0.2 배이다.
17. 상기 1 내지 16 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 가스 매니폴드에서의 가스의 유동 경로의 격자와 인접한 구성요소 간의 거리는 상기 격자에서 상기 가스 매니폴드의 수력 직경의 적어도 0.2 배이다.
18. 상기 1 내지 17 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 가스의 유동을 곧게 하도록(straighten) 상기 유입구의 하류에 유동 직류기를 더 포함한다.
19. 상기 18의 가스 매니폴드에서, 상기 유동 직류기는 적어도 하나의 격자의 상류에 배치된다.
20. 상기 18 또는 19의 가스 매니폴드에서, 상기 유동 직류기는 가스의 통행을 위해 복수의 통로들을 포함한다.
21. 상기 20의 가스 매니폴드에서, 상기 복수의 통로들은 5 내지 15, 또는 8 내지 12의 수력 직경 비에 대한 길이를 갖는다.
22. 상기 20 또는 21의 가스 매니폴드에서, 상기 통로들은 0.5 내지 1.5 mm의 수력 직경을 갖는다.
23. 상기 1 내지 22 중 어느 하나의 가스 매니폴드에서, 상기 가스 유동에 압력 강하를 제공하도록 상기 유입구의 하류에 확산기를 더 포함한다.
24. 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 제공하기 위한 모듈로서, 상기 모듈은 상기 1 내지 23 중 어느 하나의 가스 매니폴드를 포함한다.
25. 상기 24의 모듈에서, 수축기와 유출구 사이에, 일정한 단면 형상의 통로를 포함하는 유입 부분을 더 포함한다.
26. 상기 25의 모듈에서, 상기 유입 부분의 벽들은 10 W/m/K 이상, 또는 20 또는 25 W/m/K 이상의 열 전도율을 갖는다.
27. 상기 25 또는 26의 모듈에서, 상기 유입 부분의 벽들은 금속으로 만들어진다.
28. 상기 24 내지 27 중 어느 하나의 모듈에서, 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 지향되도록 유입구에 가스를 제공하기 위한 가스 소스를 더 포함한다.
29. 상기 28의 모듈에서, 상기 가스 소스는 헬륨 소스이다.
30. 상기 24 내지 29 중 어느 하나의 모듈에서, 상기 2 개의 평행한 플레이트들 사이로부터 빠져나가는 가스를 포획하기 위한 포획 장치를 더 포함한다.
31. 상기 30의 모듈에서, 상기 포획 장치에 의해 포획된 가스를 상기 유입구에 제공하기 위한 재순환 장치를 더 포함한다.
32. 리소그래피 장치에서, 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 상기 방사선 빔의 경로 내에 그리고 이에 대해 횡방향으로 배치된 2 개의 평행한 플레이트 - 상기 플레이트들 중 적어도 하나는 상기 플레이트를 국부적으로 가열하도록 구성된 개별적으로 어드레스가능한 전기 가열 디바이스를 포함함; 및 상기 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 지향시키기 위해, 상기 1 내지 23 중 어느 하나의 가스 매니폴드 또는 상기 24 내지 31 중 어느 하나의 모듈을 포함한다.
33. 디바이스 제조 방법에서, 투영 시스템을 이용하여 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 상기 방사선 빔의 경로 내에 그리고 이에 대해 횡방향으로 배치된 플레이트를 이용하여 상기 방사선 빔의 광학 경로 길이를 국부적으로 변경시키는 단계 - 상기 플레이트는 국부적으로 가열됨 -; 및 가스 유동을 균질화하기 위해 금속으로 이루어지고 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자를 통해, 수축기에 그리고 상기 플레이트와 상기 플레이트에 평행한 추가 플레이트 사이에 상기 가스 유동을 제공하는 단계를 포함한다.
34. 디바이스 제조 방법에서, 투영 시스템을 이용하여 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 상기 방사선 빔의 경로 내에 그리고 이에 대해 횡방향으로 배치된 플레이트를 이용하여 상기 방사선 빔의 광학 경로 길이를 국부적으로 변경시키는 단계 - 상기 플레이트는 국부적으로 가열됨 -; 및 가스 유동을 균질화하도록 규칙적인 주기를 갖는 구조로 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자를 통해, 수축기에 그리고 상기 플레이트와 상기 플레이트에 평행한 추가 플레이트 사이에 상기 가스 유동을 제공하는 단계를 포함한다.

Claims (15)

  1. 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 적어도 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 지향시키기 위한 가스 매니폴드(gas manifold)에 있어서,
    상기 가스 매니폴드에 가스 유동을 제공하기 위한 유입구(inlet);
    상기 가스 유동을 균질화(homogenize)하기 위해, 금속으로 이루어지고 복수의 관통 홀(through hole)들을 포함하는 격자(lattice);
    상기 격자를 통과한 상기 가스 유동이 유동하는 방향을 따라 상기 가스 유동의 단면적을 감소시키도록 상기 가스 유동의 방향으로 상기 격자의 하류에 배치된 수축기(contractor); 및
    상기 적어도 2 개의 평행한 플레이트들에 상기 가스 유동을 제공하도록 상기 수축기 하류에 배치된 유출구(outlet)를 포함하는 가스 매니폴드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 격자의 관통 홀들은 규칙적으로 이격되는 가스 매니폴드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 격자는 규칙적인 직조(regular weave)를 갖는 가스 매니폴드.
  4. 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 적어도 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 지향시키기 위한 가스 매니폴드에 있어서,
    상기 가스 매니폴드에 가스 유동을 제공하기 위한 유입구; 상기 가스 유동을 균질화하도록 규칙적인 주기를 갖는 구조로 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자; 상기 격자를 통과한 상기 가스 유동이 유동하는 방향을 따라 상기 가스 유동의 단면적을 감소시키도록 상기 가스 유동의 방향으로 상기 격자의 하류에 배치된 수축기; 및 상기 적어도 2 개의 평행한 플레이트들에 상기 가스 유동을 제공하도록 상기 수축기 하류에 배치된 유출구를 포함하는 가스 매니폴드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 격자는, 상기 격자의 처리에 의해 규칙성이 깨지지 않도록, 구조적 온전성(structural integrity)을 갖는 가스 매니폴드.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 격자는 일렬로 위치된 적어도 2 개의 격자들을 포함하는 가스 매니폴드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    어떤 하류의 격자(any downstream lattice)의 개구비이든 적어도 어떤 상류의 격자의 개구비만큼 높은 가스 매니폴드.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스의 유동을 곧게 하도록(straighten) 상기 유입구의 하류에 유동 직류기를 더 포함하는 가스 매니폴드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유동 직류기는 적어도 하나의 격자의 상류에 배치되는 가스 매니폴드.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 유동 직류기는 가스의 통행을 위해 복수의 통로들을 포함하는 가스 매니폴드.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스 유동에 압력 강하를 제공하도록 상기 유입구의 하류에 확산기를 더 포함하는 가스 매니폴드.
  12. 리소그래피 장치의 광학 구성요소의 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 제공하기 위한 모듈로서, 상기 모듈은 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 가스 매니폴드를 포함하는 모듈.
  13. 리소그래피 장치에 있어서,
    기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템;
    상기 방사선 빔의 경로 내에 그리고 이에 대해 횡방향으로(transverse) 배치된 2 개의 평행한 플레이트 - 상기 플레이트들 중 적어도 하나는 상기 플레이트를 국부적으로 가열하도록 구성된 개별적으로 어드레스가능한 전기 가열 디바이스를 포함함; 및
    상기 2 개의 평행한 플레이트들 사이에 가스 유동을 지향시키기 위해, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 가스 매니폴드, 또는 상기 가스 매니폴드를 포함하는 모듈을 포함하는 리소그래피 장치.
  14. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    투영 시스템을 이용하여 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계;
    상기 방사선 빔의 경로 내에 그리고 이에 대해 횡방향으로 배치된 플레이트를 이용하여 상기 방사선 빔의 광학 경로 길이를 국부적으로 변경시키는 단계 - 상기 플레이트는 국부적으로 가열됨 -; 및
    가스 유동을 균질화하기 위해 금속으로 이루어지고 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자를 통해, 상기 가스 유동의 방향으로 상기 격자의 하류에 배치된 수축기 - 상기 수축기는 상기 격자를 통과한 가스가 유동하는 방향을 따라 단면적이 감소되도록 구성됨 - 에 그리고 상기 플레이트와 상기 플레이트에 평행한 추가 플레이트 사이에 상기 가스 유동을 제공하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  15. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    투영 시스템을 이용하여 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계;
    상기 방사선 빔의 경로 내에 그리고 이에 대해 횡방향으로 배치된 플레이트를 이용하여 상기 방사선 빔의 광학 경로 길이를 국부적으로 변경시키는 단계 - 상기 플레이트는 국부적으로 가열됨 -; 및
    가스 유동을 균질화하도록 규칙적인 주기를 갖는 구조로 복수의 관통 홀들을 포함하는 격자를 통해, 상기 가스 유동의 방향으로 상기 격자의 하류에 배치된 수축기 - 상기 수축기는 상기 격자를 통과한 가스가 유동하는 방향을 따라 단면적이 감소되도록 구성됨 - 에 그리고 상기 플레이트와 상기 플레이트에 평행한 추가 플레이트 사이에 상기 가스 유동을 제공하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170032401A (ko) * 2014-07-16 2017-03-22 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012111552A1 (de) * 2012-11-28 2014-05-28 Krones Ag Füllorgan zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt
CN103021823B (zh) * 2012-12-15 2016-03-16 山东孚日光伏科技有限公司 一种非真空的步进通过式快速硒化装置及利用其实现的硒化方法
CN108827640B (zh) * 2018-06-26 2020-01-10 北京理工大学 一种气体驱动液滴高速碰壁实验装置
CN109100149B (zh) * 2018-06-26 2020-01-10 北京理工大学 一种能够纠正落点漂移的液滴碰壁实验装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990029737A (ko) * 1997-09-16 1999-04-26 요시다 쇼이치로 ; 오노 시게오 노광장치 및 노광방법
KR20020009784A (ko) * 2000-07-27 2002-02-02 이계안 배기소음 및 진동 감쇄를 위한 전방 배기계
JP2003142395A (ja) * 2001-11-08 2003-05-16 Canon Inc 温度制御流体供給装置、及びその装置を備える露光装置と半導体デバイス製造方法
KR20070087667A (ko) * 2004-12-23 2007-08-28 칼 짜이스 에스엠테 아게 적어도 하나의 교체 가능한 광학 요소를 포함하는 대물렌즈모듈

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3970962A (en) 1974-11-07 1976-07-20 Hughes Aircraft Company High power electrically excited flowing gas laser
JPH0757989A (ja) * 1993-08-11 1995-03-03 Nec Corp 投影露光装置
JP3448670B2 (ja) * 1993-09-02 2003-09-22 株式会社ニコン 露光装置及び素子製造方法
JPH11195583A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Nikon Corp 露光装置
JP3733396B2 (ja) * 1999-08-20 2006-01-11 独立行政法人科学技術振興機構 排煙装置
ES2198179B1 (es) * 2001-03-01 2004-11-16 Valeo Termico, S.A. Intercambiador de calor para gases.
JP3673804B2 (ja) * 2001-08-17 2005-07-20 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 流体攪拌体、及びそれを用いた流体流れの低乱・低騒音化システム
JP2003257826A (ja) * 2002-02-28 2003-09-12 Nikon Corp 光学装置及び露光装置
US7136142B2 (en) 2004-05-25 2006-11-14 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus having a gas flushing device
US7375791B2 (en) * 2005-06-30 2008-05-20 Asml Holding N.V. Laminar flow gas curtains for lithographic applications
KR101474572B1 (ko) * 2006-06-19 2014-12-18 엔테그리스, 아이엔씨. 레티클 스토리지 정화시스템
US20080073596A1 (en) 2006-08-24 2008-03-27 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method
US7525640B2 (en) * 2006-11-07 2009-04-28 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
WO2009026970A1 (en) 2007-08-24 2009-03-05 Carl Zeiss Smt Ag Controllable optical element and method for operating an optical element with thermal actuators and projection exposure apparatus for semiconductor lithography
US7717229B2 (en) * 2008-05-09 2010-05-18 Siemens Energy, Inc. Gas turbine exhaust sound suppressor and associated methods
NL1036905A1 (nl) 2008-06-03 2009-12-04 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.
NL2002999A1 (nl) 2008-06-24 2009-12-29 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990029737A (ko) * 1997-09-16 1999-04-26 요시다 쇼이치로 ; 오노 시게오 노광장치 및 노광방법
KR20020009784A (ko) * 2000-07-27 2002-02-02 이계안 배기소음 및 진동 감쇄를 위한 전방 배기계
JP2003142395A (ja) * 2001-11-08 2003-05-16 Canon Inc 温度制御流体供給装置、及びその装置を備える露光装置と半導体デバイス製造方法
KR20070087667A (ko) * 2004-12-23 2007-08-28 칼 짜이스 에스엠테 아게 적어도 하나의 교체 가능한 광학 요소를 포함하는 대물렌즈모듈

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170032401A (ko) * 2014-07-16 2017-03-22 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법
KR101947049B1 (ko) 2014-07-16 2019-05-16 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법

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Publication number Publication date
NL2008184A (en) 2012-08-29
US20120218532A1 (en) 2012-08-30
JP2012182451A (ja) 2012-09-20
CN102650834A (zh) 2012-08-29
US8675170B2 (en) 2014-03-18
TW201243509A (en) 2012-11-01
KR20120098507A (ko) 2012-09-05
JP5554795B2 (ja) 2014-07-23
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