KR101477605B1 - 유체 핸들링 구조, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

유체 핸들링 구조, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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미셀 리펜
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조는, 액침 유체를 수용하도록 구성된 공간으로부터 상기 유체 핸들링 구조의 외부 영역까지의 경계부에: 상기 공간으로부터 반경방향 외향으로 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 하나 이상의 메니스커스 피닝 피처(meniscus pinning feature); 상기 메니스커스 피닝 피처를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 선형 어레이의 복수의 가스 공급 개구부; 및 선형 어레이의 상기 복수의 가스 공급 개구부의 반경방향 외향으로의 가스 회수 개구부를 포함한다.

Description

유체 핸들링 구조, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{A FLUID HANDLING STRUCTURE, A LITHOGRAPHIC APPARATUS AND A DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 유체 핸들링 구조, 리소그래피 장치, 및 리소그래피 장치를 이용하여 디바이스를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판, 통상적으로 기판의 타겟부 상에 요구되는 패턴을 부여하는 기기이다. 리소그래피 장치는 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 이용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사 감응성 재료(레지스트)의 층 상으로 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스텝퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한 기판 상으로 패턴을 임프린트함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사하는 것도 가능하다.
비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물에 리소그래피 투영 장치 내의 기판을 액침시켜, 투영 시스템의 최종 엘리먼트와 기판 간의 공간을 채우는 방안이 제안되었다. 일 구현에서, 액체는 증류수이지만, 다른 액체가 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 액체를 참조하여 기술될 것이다. 그러나 또다른 유체 특히, 습윤 유체(wetting fluid), 비압축성 유체 및/또는 공기보다 높은 굴절률, 바람직하게는 물보다 높은 굴절률을 갖는 유체가 적합할 수 있다. 가스를 배제한 유체가 특히 바람직하다. 이점에 의해 보다 작은 특징의 이미징이 가능해지고, 이는 노광 방사가 액체에서 보다 짧은 파장을 가질 것이기 때문이다(액체의 효과는 또한 시스템의 유효 개구수(NA)를 증가시키고 또한 초점 심도(depth of focus)를 증가시키는 것이라 여겨질 수 있다). 다른 액침액이 제안되었고, 이는 그 안에 부유 고형 입자(예를 들어, 수정)를 갖는 물, 또는 나노 입자 부유물(예를 들어, 10nm 이하의 최대 크기를 갖는 입자)을 갖는 액체를 포함한다. 부유 입자는 이들이 부유하고 있는 액체와 유사하거나 동일한 굴절률을 가질 수 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 적합할 수 있는 다른 액체는 방향족과 같은 탄화수소, 불화탄화수소, 및/또는 수용액을 포함한다.
기판 또는 기판 및 기판 테이블을 액체 배스에 담그는 것(예를 들면, 미국 특허 제4,509,852호 참조)은 스캐닝 노광 중에 많은 양의 액체가 가속되어야 함을 의미한다. 이는 추가적이거나 보다 강력한 모터를 요구하고, 액체에서의 난류 때문에 바람직하지 않고 예측할 수 없는 효과를 낳을 수 있다.
액침 장치에서, 액침 유체는 유체 핸들링 시스템, 디바이스 구조 또는 장치에 의해 핸들링된다. 일 실시예에서 유체 핸들링 시스템은 액침 유체를 공급할 수 있고 따라서 유체 공급 시스템일 수 있다. 일 실시예에서 유체 핸들링 시스템은 적어도 부분적으로 액침 유체를 한정할 수 있고, 따라서 유체 한정 시스템일 수 있다. 일 실시예에서 유체 핸들링 시스템은 액침 유체에 배리어(barrier)를 제공할 수 있고 따라서 유체 한정 시스템과 같은 배리어 부재일 수 있다. 일 실시예에서 유체 핸들링 시스템은 가스의 흐름을 생성 또는 이용하여, 예를 들어 액침 유체의 흐름 및/또는 위치를 제어하는데 도움을 줄 수 있다. 가스의 흐름은 액침 유체를 한정하기 위해 밀봉을 형성할 수 있어, 유체 핸들링 구조는 밀봉 부재로 지칭될 수 있다; 이러한 밀봉 부재는 유체 한정 구조일 수 있다. 일 실시예에서 액침액이 액침 유체로 이용된다. 이러한 경우 유체 핸들링 시스템은 액체 핸들링 시스템일 수 있다. 상기 설명을 참조하여, 본 단락에서 유체에 관해 규정된 특징에 대해 언급하는 것은 액체에 관해 규정된 특징을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
액침액이 유체 핸들링 시스템에 의해 투영 시스템 하에 있는 표면 상의 국소 영역에 한정되는 경우, 유체 핸들링 시스템과 표면 사이에 메니스커스가 연장된다. 메니스커스가 표면 상의 액적과 충돌하는 경우, 결과적으로 액침액에 버블이 포함될 수 있다. 유체 핸들링 시스템으로부터의 누출을 포함하여 다양한 이유 때문에 액적이 표면 상에 존재할 수 있다. 액침액 내의 버블은, 예를 들어 기판의 이미징 동안 투영 빔과 간섭함으로써 이미징 에러를 유발할 수 있다.
예를 들어, 버블 포함 가능성이 적어도 감소된 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
일 양상에 따르면, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 구조가 제공되고, 상기 유체 핸들링 구조는, 액침 유체를 수용하도록 구성된 공간으로부터 상기 유체 핸들링 구조의 외부 영역까지의 경계부에: 상기 공간으로부터 반경방향 외향으로 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 피처(meniscus pinning feature); 및 상기 메니스커스 피닝 피처를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 선형 어레이의 복수의 가스 공급 개구부; 및 선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부의 반경방향 외향으로의 적어도 하나의 가스 회수 개구부(gas recovery opening)를 포함한다.
일 양상에 따르면, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 구조가 제공되고, 상기 유체 핸들링 구조는, 액침 유체를 수용하도록 구성된 공간으로부터 상기 유체 핸들링 구조의 외부 영역까지의 경계부에: 상기 공간으로부터 반경방향 외향으로 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 피처; 상기 메니스커스 피닝 피처를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 가스 나이프의 개구부; 및 상기 가스 나이프의 개구부의 반경방향 외향으로의 적어도 하나의 가스 회수 개구부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 가스 회수 개구부는 유사하거나 동일한 크기를 갖는 복수의 가스 회수 개구부를 포함한다.
일 양상에 따르면, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 구조가 제공되고, 상기 유체 핸들링 구조는, 액침 유체를 수용하도록 구성된 공간으로부터 상기 유체 핸들링 구조의 외부 영역까지의 경계부에: 상기 공간으로부터 반경방향 외향으로 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 피처; 상기 메니스커스 피닝 피처를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 가스 나이프의 개구부; 및 상기 가스 나이프의 개구부의 반경방향 외향으로의 적어도 하나의 가스 회수 개구부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 가스 회수 개구부는 라인을 따라 주기적인 패턴으로 배열되는 복수의 가스 회수 개구부를 포함한다.
일 양상에 따르면, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 구조가 제공되고, 상기 유체 핸들링 구조는, 액침 유체를 수용하도록 구성된 공간으로부터 상기 유체 핸들링 구조의 외부 영역까지의 경계부에: 상기 공간으로부터 반경방향 외향으로 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 피처; 상기 메니스커스 피닝 피처를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 가스 나이프의 개구부; 및 상기 가스 나이프의 개구부의 반경방향 외향으로의 적어도 하나의 가스 회수 개구부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 가스 회수 개구부는 등거리로 이격되어 있는 복수의 가스 회수 개구부를 포함한다.
일 양상에 따르면, 디바이스 제조 방법이 제공되고, 이러한 방법은, 기판과 투영 시스템 사이의 공간에 한정되어 있는 액침액을 통해 패터닝된 방사 빔을 투영하는 단계; 선형 어레이의 복수의 가스 공급 개구부를 통해 상기 액침액의 메니스커스와 인접한 위치에 가스를 공급하는 단계; 및 선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부 중 인접하는 가스 공급 개구부를 통과하는 액체를, 선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부의 반경방향 외향으로의 가스 회수 개구부를 통해 회수하는 단계를 포함한다.
이제 본 발명의 실시예가 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 단지 예시로서 기술될 것이고, 도면에서는 대응하는 도면 부호가 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다.
도 2 및 도 3은 리소그래피 투영 장치에서 이용하기 위한 액체 공급 시스템을 도시한다.
도 4는 리소그래피 투영 장치에서 이용하기 위한 추가적인 액체 공급 시스템을 도시한다.
도 5는 리소그래피 투영 장치에서 이용하기 위한 추가적인 액체 공급 시스템을 도시한다.
도 6은 리소그래피 투영 장치에서 이용하기 위한 추가적인 액체 공급 시스템의 단면도를 도시한다.
도 7은 리소그래피 투영 장치에서 이용하기 위한 액체 공급 시스템의 평면도를 도시한다.
도 8은 리소그래피 투영 장치에 이용하기 위한 액체 공급 시스템의 평면도를 도시한다.
도 9는 추출 개구부의 4가지 상이한 배열에 대해서, 표면적당 유효 흐름(x축)에 대한 추출된 물 흐름(y축)을 나타낸 그래프이다.
도 10은 반경방향 거리(x축) 대 압력(y축)의 그래프이다.
도 11은 측방향 거리(x축) 대 압력(y축)의 그래프이다.
도 12는 리소그래피 투영 장치에 이용하기 위한 액체 공급 시스템의 평면도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 장치는 다음을 포함한다:
- 방사 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절(condition)하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성되는 제 1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 기판)을 유지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라 테이블, 예를 들어 기판(W)의 표면을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치 설정기(PW)에 연결된 지지 테이블, 예를 들어 하나 이상의 센서를 지지하기 위한 센서 테이블 또는 기판 테이블(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(PS)(예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템).
조명 시스템(IL)은 방사를 지향시키거나, 형상화(shape)하거나, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광학 요소, 예를 들어, 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전기형 또는 다른 유형의 광학 요소, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
지지 구조(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조(MT)는 패터닝 디바이스(MA)의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 다른 조건, 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 조건에 종속되는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기 또는 다른 클램핑 기술을 이용할 수 있다. 지지 구조(MT)는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조(MT)는 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대하여 패터닝 디바이스(MA)가 요구되는 위치에 있도록 보장할 수 있다. "레티클" 또는 "마스크"와 같은 용어의 사용은 본원에서 "패터닝 디바이스"라는 보다 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하는 것과 같이, 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 장치도 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상-반전 특징 또는 이른바 보조 특징(assist feature)을 포함하는 경우 기판의 타겟부에 있어서 요구되는 패턴에 정확히 대응하지 않을 수도 있음에 주목해야 한다. 일반적으로, 방사 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은, 타겟부에 생성되는 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 것이다.
패터닝 디바이스(MA)는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 유형뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 유형들을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러는 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사에 적합하거나 또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 유형의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본원에서 용어 "투영 렌즈"의 사용은 보다 일반적인 용어 "투영 시스템"과 동의어로서 간주될 수 있다.
도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 마스크를 채용). 대안적으로, 장치는 반사형일 수 있다(예를 들어, 위에서 언급된 것과 같은 유형의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나 반사형 마스크를 채용).
리소그래피 장치는 둘 이상의 테이블(또는 스테이지 또는 지지부), 예를 들어 둘 이상의 기판 테이블 또는 하나 이상의 기판 테이블 및 하나 이상의 센서 또는 측정 테이블의 조합을 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기기에서는, 복수의 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 하나 이상의 다른 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다. 리소그래피 장치는 기판, 센서 및 측정 테이블과 유사한 방식으로 병행하여 이용될 수 있는 둘 이상의 패터닝 디바이스 테이블(또는 스테이지 또는 지지부)을 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사 빔을 수신한다. 예컨대, 방사 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이러한 방사 소스(SO)는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하기 위한 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기(IL)의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 방사 빔의 단면에 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다. 소스(SO)와 유사하게, 조명기(IL)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 조명기(IL)는 리소그래피 장치의 통합된 부품일 수 있거나 리소그래피 장치와는 별개의 구성요소일 수 있다. 후자의 경우, 리소그래피 장치는 조명기(IL)가 그 위에 장착되는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 조명기(IL)는 탈부착가능하고, 별도로 제공될 수 있다(예를 들어, 리소그래피 장치 제조자 또는 다른 공급자에 의해).
방사 빔(B)은 지지 구조(MT)(예를 들어, 마스크 테이블) 상에 유지된 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 횡단한 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)를 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔을 집속(focus)시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟부(C)를 방사 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 인출(retrieval) 후에 또는 스캔 동안에, 방사 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치시키기 위해 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되어 있지 않음)가 이용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조(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)을 이용하여 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. (스캐너와 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟부를 점하고 있지만, 이들 마크들은 타겟부(C) 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있음). 마찬가지로, 패터닝 디바이스(MA) 상에 둘 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 중 적어도 하나의 모드로 이용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 지지 구조(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지하면서, 방사 빔(B)에 부여된 패턴 전체를 한 번에 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정지 노광에서 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서는, 지지 구조(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔(B)에 부여된 패턴을 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광에서 타겟부(C)의 폭(비-스캐닝 방향)을 제한하는 한편, 스캐닝 이동의 길이는 타겟부(C)의 높이(스캐닝 방향)를 결정한다.
3. 또다른 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 유지한 채로 지지 구조(MT)를 실질적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여된 패턴을 타겟부(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스형 방사 소스가 채용되고, 프로그램가능 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스들의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 본원에서 언급된 것과 같은 유형의 프로그램가능 미러 어레이와 같은 프로그램가능 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들도 채용될 수 있다.
투영 시스템(PS)의 최종 엘리먼트와 기판 사이에 액체를 제공하기 위한 배열은 3가지 일반적인 카테고리로 분류될 수 있다. 이들은 배스(bath) 유형 배열, 이른바 국소적(localized) 액침 시스템 및 완전 습식 액침 시스템이다. 배스 유형 배열에서는 실질적으로 기판(W) 전체 및 선택적으로 기판 테이블(WT)의 일부를 액체 배스에 담근다.
국소적 액침 시스템은 액체가 기판의 국소 영역에만 제공되는 액체 공급 시스템을 이용한다. 액체에 의해 채워지는 공간은 평면도에서 기판의 최상부 표면보다 작고, 기판(W)이 이러한 영역 아래에서 이동하는 동안 액체로 채워지는 영역은 투영 시스템(PS)에 대하여 실질적으로 고정된 채 남아 있는다. 도 2-7은 이러한 시스템에서 이용될 수 있는 상이한 공급 디바이스를 도시한다. 국소 영역에 액체를 밀봉하기 위한 밀봉 요소가 존재한다. 이를 위한 준비로서 제안된 한 가지 방법은 PCT 특허 출원 공개 WO99/49504호에 개시되어 있다.
완전 습식 배열에서 액체는 한정되지 않는다. 기판의 전체 최상부 표면 및 기판 테이블의 모두 또는 일부가 액침액에 덮힌다. 적어도 기판을 덮고 있는 액체의 깊이는 작다. 액체는 기판 상에서 액체의 막, 예를 들어 박막일 수 있다. 액침액은 투영 시스템의 영역 및 투영 시스템에 대면하고 있는 대향 표면(이러한 대향 표면은 기판의 표면 및/또는 기판 테이블일 수 있음)에 공급될 수 있다. 도 2-5의 액체 공급 디바이스 중 임의의 것이 이러한 시스템에서 이용될 수도 있다. 그러나 국소 영역에만 액체를 밀봉하기 위한 밀봉 요소가 존재하지 않거나, 활성화되지 않거나, 통상적인 것보다 효율적이지 않거나, 또는 효과적이지 못하다.
도 2 및 3에 도시된 것처럼, 액체는 적어도 하나의 유입구에 의해, 바람직하게는 최종 엘리먼트에 대한 기판의 이동 방향을 따라 기판 상으로 공급된다. 액체는 투영 시스템 하에서 통과된 후 적어도 하나의 유출구에 의해 제거된다. 기판이 -X 방향으로 최종 엘리먼트 아래에서 스캔됨에 따라, 액체는 최종 엘리먼트의 +X 측에서 공급되고 -X 측에서 제거된다. 도 2는 액체가 유입구를 통해 공급되어 저압 소스에 연결된 유출구에 의해 최종 엘리먼트의 다른 측에서 제거되는 배열을 개략적으로 도시한다. 도 2의 도시에서, 액체는 최종 엘리먼트에 대한 기판의 이동 방향을 따라 공급되지만, 반드시 이럴 필요는 없다. 최종 엘리먼트 주위에 배치된 다양한 방향 및 다양한 수의 유입구 및 유출구가 가능하다; 일례는 도 3에 도시되어 있고 여기서는 양측에 유출구를 가진 유입구의 4개의 세트가 최종 엘리먼트 주위에 일정한 패턴으로 제공된다. 액체의 흐름 방향은 도 2 및 도 3에서 화살표로 도시되어 있다.
국소적 액체 공급 시스템을 이용하는 추가적인 액침 리소그래피 해결책이 도 4에 도시되어 있다. 액체는 투영 시스템(PS)의 양측에서 2개의 그루브 유입구에 의해 공급되고, 이러한 유입구의 반경방향 외향으로 배열된 복수의 불연속적인 유출구에 의해 제거된다. 유입구는 중심에 홀을 가지고 투영 빔이 투영되는 플레이트에 배열될 수 있다. 액체는 투영 시스템(PS)의 일 측에서 하나의 그루브 유입구에 의해 공급되고 투영 시스템(PS)의 나머지 측에서 복수의 불연속적 유출구에 의해 제거되어, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 간에 액체의 박막 흐름을 유발한다. 어느 유입구 및 유출구의 조합을 사용할지 선택하는 것은 기판(W)의 이동 방향에 달려 있을 수 있다(유입구 및 유출구의 나머지 조합은 비활성상태임). 기판 및 유체 흐름의 방향은 도 4에서 화살표로 도시되어 있음에 주목해야 한다.
제안된 또다른 배열은 투영 시스템의 최종 엘리먼트와 기판 테이블 간의 공간 경계 중 적어도 일부를 따라 연장되는 액체 한정 구조를 갖는 액체 공급 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 배열은 도 5에 도시되어 있다.
도 5는 국소적 액체 공급 시스템 또는 유체 핸들링 구조(12)를 개략적으로 도시하고, 이러한 유체 핸들링 구조(12)는 투영 시스템의 최종 엘리먼트와 기판 테이블(WT) 또는 기판(W) 사이의 공간 경계 중 적어도 일부를 따라 연장된다. (다음의 내용에서 기판(W)의 표면에 대한 언급은, 명시적으로 달리 기술되지 않는 한 부가적으로 또는 대안적으로 기판 테이블의 표면에 대해서도 언급하고 있음에 주목해야 한다.) 유체 핸들링 구조(12)는 Z 방향(광축의 방향)으로 약간의 상대적인 이동이 있을 수 있지만, XY 평면에서 투영 시스템에 대해 실질적으로 고정되어 있다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 구조(12)와 기판(W)의 표면 간에 밀봉이 형성되고 액체 밀봉 또는 가스 밀봉과 같은 비접촉 밀봉(가스 밀봉을 갖는 이러한 시스템은 유럽 특허 출원 공개 EP-A-1,420,298호에 개시되어 있음)일 수 있다.
유체 핸들링 구조(12)는 투영 시스템(PS)의 최종 엘리먼트와 기판(W) 사이의 공간(11)에 액체를 적어도 부분적으로 포함한다. 기판(W)에 대한 비접촉 밀봉(16)은 투영 시스템(PS)의 이미지 필드 주위에 형성되어, 기판(W) 표면과 투영 시스템(PS)의 최종 엘리먼트 사이의 공간 내에 액체가 한정될 수 있다. 공간(11)은 투영 시스템(PS)의 최종 엘리먼트 아래에 위치되어 이를 둘러싸는 유체 핸들링 구조(12)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 액체는 액체 유입구(13)에 의해 투영 시스템(PS) 아래 및 유체 핸들링 구조(12) 내의 공간으로 도입된다. 액체는 액체 유출구(13)에 의해 제거될 수 있다. 유체 핸들링 구조(12)는 투영 시스템의 최종 엘리먼트 위로 약간 연장될 수 있다. 액체 레벨은 액체의 버퍼(buffer of liquid)가 제공되도록 최종 엘리먼트 위로 상승한다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 구조(12)는 상단부에서 투영 시스템 또는 이의 최종 엘리먼트의 형상에 밀접하게 부합하는 내측 주변부를 갖고, 예를 들어 이는 원형일 수 있다. 바닥부에서, 내측 주변부는 이미지 필드의 형상에 밀접하게 부합하고, 예를 들어 직사각형이지만, 반드시 그럴 필요는 없다.
액체는 이용 중에 유체 핸들링 구조(12)의 바닥부와 기판(W)의 표면 사이에 형성되는 가스 밀봉(16)에 의해 공간(11)에 포함될 수 있다. 가스 밀봉은 가스에 의해 형성된다. 가스 밀봉 내의 가스는 유입구(15)를 통해 유체 핸들링 구조(12)와 기판(W) 사이의 갭에 가압하여 제공된다. 가스는 유출구(14)를 통해 추출된다. 가스 유입구(15) 상의 과도압력, 유출구(14) 상의 진공 레벨 및 갭의 기하구조는, 액체를 한정하는 내측으로의 고속 가스 흐름(16)이 존재하도록 배열된다. 유체 핸들링 구조(12)와 기판(W) 간의 액체에 대해 가스가 미치는 힘은 공간(11)에 액체를 포함시킨다. 유입구/유출구는 공간(11)을 둘러싸는 환형 그루브일 수 있다. 이러한 환형 그루브는 연속 또는 불연속적일 수 있다. 가스의 흐름(16)은 공간(11)에 액체를 포함시키는데 효율적이다. 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개 제2004-0207824호에 개시되어 있고, 이는 참조에 의해 전체로서 본원에 통합된다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 구조(12)는 가스 밀봉을 갖지 않는다.
도 6은 액체 공급 시스템의 일부인 유체 핸들링 구조(12)를 도시한다. 유체 핸들링 구조(12)는 투영 시스템(PS)의 최종 엘리먼트의 외주부(예를 들면, 둘레) 주위로 연장된다.
부분적으로 공간(11)을 규정하는 표면 내의 복수의 개구부들(20)이 공간(11)에 액체를 제공한다. 액체는 각각 개별적인 챔버(24, 26)를 통하는 측벽(28, 22) 내의 개구부(29, 20)를 통과하여 공간(11)에 진입한다.
유체 핸들링 구조(12)의 바닥부와 대향 표면, 예를 들면 기판(W), 또는 기판 테이블(WT) 또는 양자 모두 사이에 밀봉이 제공된다. 도 6에서 밀봉 디바이스는 비접촉 밀봉을 제공하도록 구성되며 몇몇 구성요소로 이루어진다. 투영 시스템(PS)의 광축으로부터 반경방향 외향으로, 공간(11) 내로 연장되는 (선택적인) 흐름 제어 플레이트(51)가 제공된다. 이러한 제어 플레이트(51)는 흐름 액체가 통과될 수 있는 개구부(55)를 가질 수 있다; 개구부(55)는, 제어 플레이트(51)가 Z 방향으로(예를 들어, 투영 시스템(PS)의 광축에 평행하게) 변위되어 있는 경우 유리할 수 있다. 대향 표면, 예를 들어 기판(W)에 대향하는(예를 들면, 반대측) 유체 핸들링 구조(12)의 바닥면 상의 흐름 제어 플레이트(51)의 반경방향 외향으로 개구부(180)가 제공될 수 있다. 개구부(180)는 대향 표면을 향하는 방향으로 액체를 제공할 수 있다. 이미징 중에, 이는 액체로 기판 테이블(WT)과 기판(W) 사이의 갭을 충진함으로써 액침액에 버블이 형성되는 것을 방지하는데 유용할 수 있다.
개구부(180)의 반경방향 외향으로, 유체 핸들링 구조(12)와 대향 표면 사이로부터 액체를 추출하기 위한 추출기 어셈블리(70)가 제공될 수 있다. 추출기 어셈블리(70)는 단상 또는 이중 위상(dual phase) 추출기로 작동될 수 있다. 추출기 어셈블리(70)는 메니스커스 피닝 피처로 동작한다. 메니스커스 피닝 피처는 사용시에 유체 핸들링 구조와 대향 표면 사이에 메니스커스를 규정할 수 있다. 메니스커스는 적어도 유체 핸들링 구조 하에서, 유체 핸들링 구조에 의해 한정된 액체의 외측 범위, 또는 경계일 수 있다. 메니스커스 피닝 피처는 공간으로부터 아직 탈출하지 못한 액체를 피닝(pinning)한다.
추출기 어셈블리의 반경방향 외향으로 가스 나이프(90)가 제공될 수 있다. 추출기 어셈블리 및 가스 나이프의 배열은 미국 특허 공개 제2006-0158627호에 상세히 개시되어 있고, 이러한 내용은 참조에 의해 본원에 전체로서 통합된다.
단상 추출기로서의 추출기 어셈블리(70)는 미국 특허 공개 제2006-0038968호에 개시되어 있는 것과 같은 액체 제거 디바이스, 추출기 또는 유입구를 포함할 수 있고, 이러한 공개 내용은 참조에 의해 본원에 전체로서 통합된다. 일 실시예에서, 액체 제거 디바이스(70)는 가스로부터 액체를 분리하는데 이용되는 다공성 재료(111)로 커버되는 유입구를 포함하여 단일-액상 액체 추출을 가능하게 한다. 챔버(121) 내의 저압이 선택되어, 다공성 재료(111)의 홀에 형성된 메니스커스는 실질적으로 주변 가스가 액체 제거 디바이스(70)의 챔버(121)로 유입되는 것을 방지하게 된다. 그러나, 다공성 재료(111)의 표면이 액체와 접촉하게 되는 경우, 흐름을 제한하는 어떠한 메니스커스도 없고 액체는 액체 제거 디바이스(70)의 챔버(121) 내로 자유롭게 흐를 수 있다.
다공성 재료(111)는 다수의 소형 홀을 가지고 이러한 각각의 홀은 5 내지 50 마이크로미터 범위의 치수, 예를 들면 폭, 예컨대 지름을 갖는다. 다공성 재료(111)는, 액체가 제거될 표면, 예컨대 대향 표면, 예를 들면 기판(W)의 표면 위로 50 내지 300 마이크로미터 범위의 높이에 유지될 수 있다. 일 실시예에서, 다공성 재료(111)는 액침액, 예를 들면 물에 대해, 적어도 약간의 친액성, 즉 90°이하, 바람직하게는 85°이하, 바람직하게는 80°이하의 동적 접촉 각을 가진다.
일 실시예에서, 액체 공급 시스템은 액체의 레벨 변화를 다루기 위한 배열을 갖는다. 이는 투영 시스템(PS)과 액체 한정 구조(12)(예를 들어 메니스커스(400)를 형성) 사이에 쌓이는 액체가 탈출하지 않고 다루어 질 수 있게 하기 위함이다. 이러한 액체를 다루는 한 가지 방법은 소액성(예를 들면, 소수성) 코팅을 제공하는 것이다. 이러한 코팅은 개구부를 둘러싸는 유체 핸들링 구조(12)의 최상부 및/또는 투영 시스템(PS)의 최종 광학 엘리먼트의 둘레에 밴드를 형성할 수 있다. 이러한 코팅은 투영 시스템(PS)의 광축으로부터 반경방향 외측일 수 있다. 소액성(예를 들어, 소수성) 코팅은 액침액을 공간(11) 내에 유지시킨다. 이러한 액체를 다루는 추가적이거나 대안적인 방법은 액체 한정 구조(12) 및/또는 투영 시스템(PS)에 대하여 특정 지점(예를 들면, 높이)에 이르는 액체를 제거하기 위해 유출구(201)를 제공하는 것이다.
다른 국소화된 영역 배열은 가스 드래그 원리를 이용하는 유체 핸들링 구조이다. 이른바 가스 드래그 원리는 예를 들어 미국 특허 공개 제2008-0212046호, 제2009-0279060호, 및 제2009-0279062호에 기술되어 있다. 이러한 시스템에서는, 바람직하게는 코너를 가질 수 있는 형상으로 추출 홀이 배열된다. 이러한 코너는 선호되는 이동 방향, 예를 들어 스텝핑 또는 스캐닝 방향으로 정렬될 수 있다. 이는, 2개의 유출구가 선호되는 방향에 대해 수직하게 정렬되는 경우에 비하여, 선호되는 방향으로 주어진 속도에 대해 유체 핸들링 구조의 표면에서 2개의 개구부 사이의 메니스커스 상에 작용하는 힘을 감소시킨다. 그러나, 본 발명의 일 실시예는 평면상 임의의 형상을 갖거나, 임의의 형상으로 배열된 추출 개구부와 같은 요소를 갖는 유체 핸들링 구조에 적용될 수 있다. 이러한 형상은, 원과 같은 타원, 직사각형과 같은 직선형, 예를 들어 정사각형, 또는 마름모와 같은 평행사변형 또는 4개 이상의 꼭지점 별과 같은 4개 이상의 코너를 갖는 각진 형상(cornered shape)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예와 관련될 수 있는 US 2008/0212046 A1의 시스템의 변형에 있어서, 개구부가 배열되는 각진 형상의 기하구조는, 스캔 및 스텝핑 방향으로 배열된 코너에 대하여, 예각의 코너(약 60°내지 90°, 바람직하게는 75°내지 90°, 가장 바람직하게는 75°내지 85°)가 제공될 수 있도록 한다. 이는 각각의 정렬된 코너의 방향으로 증가된 속도를 가능하게 한다. 이는, 스캐닝 방향으로 예를 들어 임계 속도를 넘어설 때 불안정한 메니스커스에 기인하는 액적의 생성이 감소되기 때문이다. 코너가 스캐닝 및 스텝핑 방향으로 배열되는 경우, 이러한 방향으로 증가된 속도가 달성될 수 있다. 스캐닝 및 스텝핑 방향으로의 이동 속도는 바람직하게는 실질적으로 동일할 수 있다.
도 7은 가스 드래그 원리를 구현하는 추출기를 갖는 유체 핸들링 구조(12) 또는 유체 핸들링 시스템의 메니스커스 피닝 피처를 개략적으로 평면으로 도시하고, 이는 본 발명의 일 실시예와 관련될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 메니스커스 피닝 구성(14, 15, 16) 또는 적어도 도 6에 도시된 추출기 어셈블리(70)를 대체할 수 있는 메니스커스 피닝 디바이스의 피처가 도시되어 있다. 도 7의 메니스커스 피닝 디바이스는 추출기 형태이다. 메니스커스 피닝 디바이스는 복수의 이산적인 개구부(50)를 포함한다. 각 개구부(50)는 원형인 것으로 도시되어 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 실제로 하나 이상의 개구부(50)는, 원형, 타원형, 직선형(예를 들어, 정사각형 또는 직사각형), 삼각형 등으로부터 선택될 수 있고 하나 이상의 개구부가 기다란 형태일 수 있다. 각 개구부는 평면상, 0.2mm 이상, 0.5 이상, 또는 1mm 이상의 길이 치수(즉, 하나의 개구부로부터 인접한 개구부 방향으로)를 갖는다. 일 실시예에서, 이러한 길이 치수는, 0.1mm 내지 10mm 범위 또는 0.25mm 내지 2mm 범위에서 선택된다. 일 실시예에서, 각 개구부의 폭은 0.1mm 내지 2mm 범위에서 선택된다. 일 실시예에서, 각 개구부의 폭은 0.2mm 내지 1mm 범위에서 선택된다. 일 실시예에서, 길이 치수는, 0.2mm 내지 0.5mm 범위 또는 0.2mm 내지 0.3mm 범위에서 선택된다. 도 6의 것과 같은 유입 개구부(180으로 표시됨)가 개구부(50)의 반경방향 내측에 제공될 수 있다.
도 7의 메니스커스 피닝 디바이스의 각 개구부(50)는 별개의 저압 소스에 연결될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 각 개구부(50) 또는 복수의 개구부(50)가 저압으로 유지되는 공통의 챔버 또는 매니폴드(환형일 수 있음)에 연결될 수 있다. 이런 식으로 각 개구부(50) 또는 복수의 개구부(50)에서 균일한 저압이 달성될 수 있다. 개구부(50)는 진공 소스에 연결될 수 있고/있거나 유체 핸들링 시스템(또는 한정 구조)을 둘러싸는 분위기의 압력이 증가되어 원하는 압력 차를 생성할 수 있다.
도 7의 실시예에서, 이러한 개구부는 유체 추출 개구부이다. 각 개구부는 가스, 액체 또는 가스 및 액체의 2가지 상 유체가 유체 핸들링 시스템 내로 통과하기 위한 유입구이다. 각 유입구는 공간(11)으로부터의 유출구로 간주될 수 있다.
개구부(50)는 유체 핸들링 구조(12)의 표면에 형성된다. 표면은 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT)에 대향한다. 일 실시예에서 개구부는 유체 핸들링 구조(12)의 평탄한 표면에 있다. 일 실시예에서, 리지부(ridge)가 기판 부재의 바닥면 상에 제공될 수 있다. 개구부 중 적어도 하나는 리지부 내에 있을 수 있다. 개구부(50)는 니들 또는 튜브에 의해 규정될 수 있다. 몇몇 니들, 예를 들어 인접하는 니들의 바디가 함께 결합될 수 있다. 니들은 결합되어 단일 바디를 형성할 수 있다. 이러한 단일 바디는 각진 형상을 형성할 수 있다.
개구부(50)는 예를 들어 튜브 또는 기다란 통로의 단부이다. 바람직하게는 개구부는 사용 중에 대향 표면, 예를 들어 기판(W)으로 지향, 바람직하게는 이에 대향하도록 위치된다. 개구부(50)의 림(즉, 표면으로부터의 유출구)은 대향 표면 중 일부의 상부 표면에 실질적으로 평행할 수 있다. 개구부(50)가 연결되는 통로의 장축은 대향 표면의 상부, 예를 들어 기판(W)의 상부 표면에 실질적으로 수직(수직으로부터 +/-45°이내, 바람직하게는 35°이내, 25°이내, 또는 15°이내)할 수 있다.
각 개구부(50)는 액체와 가스의 혼합물을 추출하도록 설계된다. 액체는 공간(11)으로부터 추출되는 한편, 가스는 개구부(50)의 나머지 측의 분위기로부터 액체로 추출된다. 이는 화살표(100)로 도시된 것과 같은 가스 흐름을 생성하고, 이러한 가스 흐름은, 도 7에 도시된 것처럼, 메니스커스(320)를 개구부(50) 사이에서 실질적으로 제 위치로 피닝하는데 효과적이다. 이러한 가스 흐름은, 운동량 차단(momentum blocking), 가스 흐름 유도 압력 구배, 및/또는 액체 상의 가스(예를 들어, 공기) 흐름의 드래그(전단; shear)에 의해 한정된 액체를 유지하는데 도움이 된다.
개구부(50)는 유체 핸들링 구조가 액체를 공급하는 공간을 둘러싼다. 개구부(50)는 유체 핸들링 구조의 하부면에 분포될 수 있다. 개구부(50)는 이러한 공간 주위에 실질적으로 연속하여 이격될 수 있다(다만, 인접한 개구부(50) 사이의 간격은 바뀔 수 있음). 일 실시예에서, 액체는 각진 형상 둘레에서 추출되고 실질적으로 각진 형상과 충돌하는 지점에서 추출된다. 개구부(50)가 (각진 형상 내의) 공간 둘레에 형성되어 있기 때문에 이러한 추출이 이루어진다. 이런 식으로 액체는 공간(11)에 한정될 수 있다. 메니스커스는 동작 중에 개구부(50)에 의해 피닝될 수 있다.
도 7에서 알 수 있는 것처럼, 개구부(50)는 평면상 각진 형상(즉, 코너(52)를 갖는 형상)을 형성하도록 배치된다. 도 7의 경우, 이는 만곡된 에지 또는 변(54)을 갖는 마름모, 바람직하게는 정사각형의 형상이다. 만곡되어 있는 경우 에지(54)는 음의 반지름(negative radius)을 갖는다. 에지(54)는 코너(52)로부터 떨어진 영역에서 각진 형상의 중심을 향해 만곡될 수 있다. 본 발명의 실시예는 평면상 임의의 형상에 적용될 수 있고, 이러한 형상은 예를 들어 직선형, 예를 들면 마름모, 정사각형 또는 직사각형, 또는 원형, 삼각형, 별 형태, 타원형 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
각진 형상은 투영 시스템(PS) 하에서 기판(W)의 주요 이동 방향과 정렬된 주축(principal axis; 110, 120)을 갖는다. 이에 의해, 임계 스캔 속도 이하에서, 개구부(50)가 원형으로 배열되어 있는 경우보다 최대 스캔 속도가 더 빠르게 된다. 이는, 2개의 개구부(50) 사이의 메니스커스에 작용하는 힘이 비율 cosθ 만큼 감소되기 때문이다. 여기서 θ는 기판(W)이 이동 중인 방향에 대해 2개의 개구부(50)를 연결하는 라인이 이루는 각이다.
정사각형 형상을 이용하면, 스텝 및 스캐닝 방향으로의 이동이 동일한 최대 속도로 이루어질 수 있다. 이는, 형상의 각 코너(52)로 하여금 스캐닝 및 스텝핑 방향(110, 120)과 정렬되게 함으로써 이루어질 수 있다. 이러한 방향 중 한 방향으로의 이동, 예를 들어 스캔 방향의 이동이 스텝 방향의 이동보다 빠른 것이 선호되는 경우, 마름모 형상이 이용될 수 있다. 이러한 배열에서, 마름모의 제1 축은 스캔 방향과 정렬될 수 있다. 마름모 형상에 대해서, 각 코너가 예각일 수 있지만, 예를 들어 스텝핑 방향으로 마름모의 2개의 인접한 변 사이의 각은 둔각, 즉 90°이상일 수 있다(예를 들어, 약 90°내지 120°범위에서 선택되거나, 일 실시예에서 약 90°내지 105°범위에서 선택되거나, 일 실시예에서 약 85°내지 105°범위에서 선택됨).
개구부(50)의 형상의 제1 축이 기판의 주요 이동 방향(통상 스캔 방향)과 정렬되도록 하고, 제2 축이 기판의 다른 주요 이동 방향(통상 스텝 방향)과 정렬되도록 함으로서 수율이 최적화될 수 있다. θ가 90°가 아닌 임의의 배열도, 적어도 하나의 이동 방향에서 유리할 것임을 인식해야 한다. 따라서, 주요 이동 방향과 주축의 정확한 정렬은 필수적인 것이 아니다.
음의 반지름을 갖는 에지를 제공하는 장점은 코너가 더 예리해질 수 있다는 점이다. 스캔 방향과 정렬된 코너(52)와 스텝 방향과 정렬된 코너(52) 양자 모두에 대해 75 내지 85°범위 또는 그 이하의 범위로부터 선택된 각이 달성될 수 있다. 이러한 구성이 아니라면, 양 방향으로 정렬된 코너(52)가 동일한 각을 갖도록 이러한 코너는 90°를 가져야 할 것이다. 90°이하가 요구되는 경우, 코너가 90°이하의 각을 갖도록 하는 하나의 방향을 선택해야 할 것이고, 결과적으로 다른 코너는 90°이상의 각을 가지게 될 것이다.
개구부(50)의 반경방향 내측으로는 어떠한 메니스커스 피닝 피처도 존재하지 않을 수 있다. 메니스커스는 개구부(50)로의 가스 흐름에 의해 유도된 드래그 힘을 이용하여 개구부(50) 사이에 피닝된다. 약 15m/s 이상, 바람직하게는 약 20 m/s의 가스 드래그 속도가 충분할 것이다. 기판으로부터 액체의 증발량이 감소될 수 있고, 이에 의해 열 팽창/수축 효과뿐만 아니라 액체의 스플래시를 감소시키게 된다.
일 실시예에서, 각각 1mm의 지름을 갖고 3.9mm만큼 분리되어 있는 적어도 36개의 이산적인 개구부(50)가 메니스커스를 피닝하는데 효율적일 수 있다. 일 실시예에서, 112개의 개구부(50)가 제공된다. 개구부(50)는, 변의 길이가 0.5mm, 0.3mm, 0.25mm, 0.2mm, 0.15mm, 0.1mm 또는 0.05mm인 정사각형일 수 있다. 이러한 시스템 내의 전체 가스 흐름은 약 100 l/min일 수 있다. 일 실시예에서, 전체 가스 흐름은 50 l/min 내지 130 l/min 범위에서 선택된다. 일 실시예에서는, 70 l/min 내지 130 l/min이다.
유체 핸들링 구조(12)의 바닥부에 대한 다른 기하구조도 가능하다. 예를 들어, 미국 특허 공개 제2004-0207824호 또는 미국 특허 공개 제2010-0313974호에 개시된 임의의 구조도 본 발명의 실시예에서 이용될 수 있다.
도 2 내지 도 7을 참조하여 위에서 기술된 것과 같은 국소화된 영역 유체 핸들링 구조(12)는 공간 내에 버블이 포함되는 문제가 발생할 수 있다. 알 수 있는 것처럼, 메니스커스(320)는 유체 핸들링 구조(12)와 유체 핸들링 구조(12) 아래의 표면 사이에서 연장된다. 도 5 및 도 6에 도시된 이러한 메니스커스(320)는 공간(11)의 에지를 규정한다. 메니스커스(320) 및 액적, 예를 들면 공간(11)을 탈출한 액적이 표면에 충돌할 때, 가스의 버블이 공간(11) 내에 포함될 수 있다. 공간(11) 내에 버블이 포함되면, 가스 버블이 이미징 에러를 초래할 수 있으므로 불리하다. 액적은 통상적으로 다음과 같은 적어도 3가지 상황에서 표면 상에 남아 있게 된다: (a) 유체 핸들링 구조(12)와 기판(W) 사이의 상대적인 이동이 있을 때 액체 핸들링 디바이스가 기판(W)의 에지 위에 위치하는 경우; (b) 유체 핸들링 구조(12)와 액체 한정 구조에 대향하는 대향 표면 사이의 상대적인 이동이 있을 때 유체 핸들링 구조(12)가 대향 표면의 높이의 단계 변화(step change) 위에 위치하는 경우; 및/또는 (c) 유체 핸들링 구조(12)와 대향 표면 간의 상대적인 속도가 너무 높아서, 예컨대 대향 표면의 임계 스캔 속도를 초과함으로써, 예를 들어 메니스커스가 불안정하게 되는 경우. 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 하나 이상의 추가적인 피처, 예를 들어 가스 나이프가, 탈출한 임의의 액체를 붙잡기(catch) 위해 이용될 수 있다.
US 2010/0313974에 개시된 것과 같은 유체 핸들링 구조(12)에서, 슬릿 개구부(예를 들어, 연속적인 선형 개구부) 형태의 가스 나이프가 개구부(50) 주위에 제공된다. 슬릿 개구부 형태의 가스 나이프는 도 6의 실시예의 추출기(70) 주위에 제공될 수도 있다. 슬릿 개구부 형태의 가스 나이프는 통상 50㎛의 폭을 가질 수 있다. 그러나, 이러한 개구부는 제조하기 어려울 수 있고, 이는 메니스커스 피닝 피처의 외주부(예를 들어, 둘레) 주위에서, 특히 가스 나이프의 반경방향 내측에 압력 변화를 유발할 수 있다. 부가적으로, 슬릿 형태의 가스 나이프는 특히 오염의 존재에 민감할 수 있다. 이는 또한 메니스커스 피닝 피처의 외주부 주위에서의 저압에 불안정을 유발한다. 본 발명의 일 실시예는 이러한 하나 이상의 문제(및 부가적으로 또는 대안적으로 다른 문제)를 다룬다.
도 6 및 도 7에 도시된 실시예에서, 복수의 가스 공급 개구부(61)(즉, 이산적인 애퍼쳐)가 선형 어레이로 제공된다. 공간에 대해서, 가스 공급 개구부(61)는 메니스커스 피닝 피처(각각 추출기(70) 및 개구부(50))의 반경방향 외측에 제공된다. 가스 공급 개구부(61)가 이루는 선형 어레이는 개구부(50)를 잇는 라인에 실질적으로 평행할 수 있다. 사용 중에, 가스 공급 개구부(61)는 과압(over pressure)에 연결되고 메니스커스 피닝 디바이스를 둘러싸는 가스 나이프(가스, 예를 들어 공기를 공급)를 형성한다. 선형 어레이의(예를 들면, 일차원 또는 이차원 선형 어레이의) 복수의 가스 공급 개구부(61)는 적어도 부분적으로 메니스커스 피닝 피처를 둘러싼다.
선형 어레이의 일례는 라인이다. 선형 어레이의 일례는 개구부의 둘 이상의 열을 포함한다. 개구부는 선형 어레이를 따라 주기적으로 배열될 수 있다. 예를 들어 개구부는 열을 따라 스태거(stagger) 배열될 수 있다. 개구부의 하나 이상의 열에서, 각 개구부는 라인으로 정렬될 수 있다. 2개의 열의 개구부는 서로에 대해 스태거 배열될 수 있다(즉, 2개의 라인의 홀들).
일 실시예에서 복수의 가스 공급 개구부(61)는 유사한 크기, 예를 들어 동일한 크기일 수 있다. 일 실시예에서, 가스 공급 개구부(61)는 모두 미리 결정된 크기로부터 일정 비율, 예를 들면 5% 이내이다. 일 실시예에서, 복수의 가스 공급 개구부(61)는 라인을 따라 주기적인 패턴으로 배열되고, 다시 말해서 일련의 각각의 홀 사이에 상이한 갭을 갖는 반복되는 일련의 홀, 예를 들어 인접하여 이격된 2개의 홀에 이어 갭이 뒤따르고 그 다음 인접하여 이격된 2개의 홀에 이어 갭이 뒤따르는 배열 등이다. 일 실시예에서 복수의 가스 공급 개구부(61)는 등거리로 이격되어 있다. 일 실시예에서, 인접한 개구부가 배열되는 라인은 직선이다. 일 실시예에서, 복수의 가스 공급 개구부(61)는 단위 길이당 가스 공급 개구부(61)로부터 실질적으로 균일한 가스 흐름이 보장되도록 배열된다.
일 실시예에서, 가스 공급 개구부(61)는, 예를 들어, 선형 어레이의 반경방향 외향으로부터 메니스커스(320)를 향해 상대적으로 이동하는 액적, 또는 메니스커스(320)로부터 반경방향 외향으로 상대적으로 이동하는 액적이 유체 핸들링 구조(12) 하에서 통과할 때 기판(W) 또는 기판 테이블(WT)과 같은 대향 표면 상에 남겨진 액막의 두께를 감소시키는 기능을 한다. 복수의 가스 공급 개구부(61)를 통해 실질적으로 동일한 유량으로(예를 들어 90㎛의 지름 및 200㎛ 피치로), 이와 동일한 유량을 이용하는 예를 들어 50㎛의 슬릿 폭을 갖는 슬릿 가스 나이프의 경우보다, 개구부 하에 보다 높은 평균 압력 피크가 달성될 수 있다. 그러므로, 이산적인 가스 공급 개구부(61)는 유체 핸들링 구조(12) 하에서 액막의 통과 후에 더 얇은 액막이 대향 표면 상에 남겨지도록 할 수 있다. 보다 높은 평균 압력 피크는 메니스커스(320)에 대해 이동하는 액적을 막는 효율을 개선할 수 있다. 보다 높은 평균 압력 피크는, 기판 테이블(WT)과 기판(W)의 에지 사이의 갭이 교차(cross)되는 경우 훨씬 양호한 성능을 낼 수 있다. 슬릿 가스 나이프를 이용할 때, 슬릿으로부터의 가스 흐름이 개구부(50)를 통해 흡입될 수 있으므로 슬릿 하의 압력 피크가 붕괴될 수 있다. 복수의 가스 공급 개구부(61)의 압력 피크는 개구부(50)를 통해 흡입될 가능성이 작을 수도 있다. 이는 결과적으로 보다 양호한 성능을 가져올 수 있는데 압력 피크가 보다 안정적이기 때문이다(도 10 참조, 후술).
가스 공급 개구부(61)는 액막이 액적으로 분쇄되지 않고 오히려 액체가 개구부(50)를 향해 이끌려 추출되도록 하는데 도움이 될 수 있다. 일 실시예에서 가스 공급 개구부(61)는 막의 형성을 방지하도록 동작한다. 가스 공급 개구부(61)가 배열되는 선형 어레이는 일반적으로 메니스커스 피닝 피처(예를 들면, 개구부(50))의 라인을 따른다. 따라서, 인접하는 메니스커스 피닝 피처(예를 들면, 개구부(50))와 가스 공급 개구부(61) 사이의 거리는 0.5mm 내지 4.0mm, 바람직하게는 2mm 내지 3mm 이내이다. 가스 공급 개구부(61)와 개구부(50) 사이의 거리는 작을 수 있지만, 여전히 슬릿 가스 나이프에 비하여 메니스커스(320)와 액적 충돌로 유도되는 버블의 위험성을 줄인다.
일 실시예에서, 가스 공급 개구부(61)가 배열되는 선형 어레이는 메니스커스 피닝 피처(예를 들면, 개구부(50))의 라인에 실질적으로 평행하다. 일 실시예에서, 가스 공급 개구부(61)와 메니스커스 피닝 피처(예를 들어, 개구부(50)) 중 인접한 것들 사이에서 실질적으로 일정한 분리가 유지된다.
일 실시예에서 선형 어레이의 복수의 가스 공급 개구부(61)는 가스 나이프로서 작용한다.
슬릿을 형성하기 위해 금속 블록들 사이에 적합한 거리를 갖고 금속 블록을 볼트 결합함으로써, 스테인리스 강으로 만들어질 수 있는 액침 유체 핸들링 구조(12)에 슬릿이 형성될 수 있다. 그러나, 필요하고/하거나 일정한 슬릿 폭을 달성하는 것이 어려울 수 있다. 대조적으로, 이산적인 가스 공급 개구부(61)는 삭마에 의해, 예를 들어 재료를 태우기 위해 레이저를 이용함으로써 형성될 수 있다. 이는 결과적으로 개구부 단면, 치수 및 위치의 균일성을 높일 수 있다. 5%의 정확도로 개구부를 드릴링할 수도 있다(이러한 개구부는 바람직하게는 단면이 원형이고, 이는 제조하기 가장 쉽기 때문이다). 대조적으로, 50㎛의 슬릿은 약 +/-20%인 +/-10㎛의 허용범위를 가질 수 있다.
선형 어레이의 복수의 이산적인 가스 공급 개구부(61)는 슬릿 가스 나이프만큼 오염 또는 크기 변화에 민감하지 않을 수 있는데, 개구부가 슬릿 폭(말하자면 50㎛)에 비해 더 크기(예를 들면, 100㎛) 때문이다.
가스 나이프는 양호한 가스 나이프 기능을 보장하기 위해서 하나 이상의 예리한 에지를 가질 것이다. 에지는 대상물(예를 들어, 기판)과의 접촉에 의해 손상될 수 있고, 이러한 접촉은 작업 거리(유체 핸들링 구조(12)와 대향 표면 사이의 거리)의 영점조정 중에 발생할 수 있다.
잠재적으로 보다 양호한 제조가능성과 오염 및 손상에 대한 보다 작은 취약성의 결과로서, 슬릿 가스 나이프 대신에 이산적인 가스 공급 개구부(61)를 이용하면, 메니스커스(320) 상의 압력의 균일성을 보다 양호하게 할 수 있다. 실제로, 슬릿 개구부를 이용하여 제공될 수 있는 것에 비하여 이산적인 개구부(61)를 통한 가스 흐름이 증가될 수 있다(이론적으로 슬릿이 더 양호한 성능을 발휘할 것이라 예상될 수 있지만). 평면상 가스 나이프 피처의 형상(예를 들어, 이산적인 개구부 또는 슬릿의 배열)의 코너에서, 이산적인 가스 공급 개구부(61)를 이용하는 경우 발생하지 않을 수 있는 문제가 슬릿 가스 나이프의 경우 발생할 수 있다.
이산적인 개구부를 이용하면, 이산적인 가스 공급 개구부(61)로부터의 유량은, 메니스커스(320)를 교란하지 않고 개구부(50)로부터의 흐름에 비해 1.5배까지의 비율만큼 증가될 수 있다. 이러한 유량에서 동등한 슬릿 가스 나이프(즉, 단위 길이당 동일한 개방 영역을 갖는 것)는 불안정한 메니스커스(320)를 유발하게 될 것이고, 이는 특히 기판 테이블(WT)에서의 높이의 단계 변화 또는 기판의 에지를 가로지를 때 그러하다. 그러나, 이러한 흐름 설정에서, 동등한 이산적인 가스 나이프 배열에 대해, 메니스커스는 보다 큰 안정성을 갖는다.
이산적인 가스 공급 개구부(61)가 가스 나이프 유사 기능을 나타내기 위해서, 미터 길이당 6.0×10-5㎡ 이하의 개방 영역이 바람직하다. 이는 60㎛의 슬릿 폭을 갖는 가스 나이프와 단위 길이당 개방 영역이 동일한 것에 해당한다. 일 실시예에서, 미터 길이당 개방 영역은 5.0×10-5㎡ 이하, 4.0×10-5㎡ 이하 또는 3.5×10-5㎡ 이하이다. 개방 영역 비율이 낮을수록, 각 개구부 하에서의 최대 달성가능한 압력이 더 높아지고 레이킹(raking) 동작과 더욱 유사한 동작이 달성될 수 있다. 그러나, 개방 영역이 너무 작아지는 경우 인접하는 가스 공급 개구부 사이의 피치를 180㎛ 이하로 줄일 수 없기 때문에 가스 나이프 기능은 상실된다. 일 실시예에서, 미터 길이당 개방 영역은 1.0×10-5㎡ 이상, 2.0×10-5㎡ 이상, 또는 2.5×10-5㎡ 이상이다. 보다 큰 개방 영역이 바람직한데 이는 보다 큰 가스 흐름을 허용하여 달성가능한 압력을 더 높이기 때문이다.
일 실시예에서, 가스 공급 개구부(61)는 단면이 원형(둥근)이다. 일 실시예에서 비원형 개구부(61)의 경우 지름 또는 최대 치수는 125㎛ 이하, 바람직하게는 115㎛ 이하이다. 이는 1.6×10-8㎡ 이하, 바람직하게는 1.3×10-8㎡ 이하의 개구당 면적에 해당한다(정사각형 개구의 경우에 대해 계산). 일 실시예에서, 최대 홀 지름은 200㎛이다.
이론적인 계산에 따르면, 가스 공급 개구부(61)의 홀 지름은 유체 핸들링 구조(12)의 바닥면과 대향 표면(예를 들면, 기판(W)) 사이의 거리인 작업 거리의 적어도 1/2일 것이다. 유체 핸들링 구조(12)의 하부면과 대향 표면 사이의 통상적인 거리(작업 거리 또는 부상 높이)는 150㎛이고, 일 실시예에서 75㎛의 최소 홀 지름을 나타낸다. 이러한 요구조건이 충족되는 경우, 가스 젯(jet)이 관통하는 침체된 환경에 의해 교란되지 않는 가스 공급 개구부(61)를 빠져나가는 가스 젯의 코어는 대향 표면에 이르고 따라서 높은 압력 구배가 생성된다.
일 실시예에서, 이산적인 가스 공급 개구부(61)는, 비원형 개구부(61)의 경우 80㎛ 이상, 더 바람직하게는 90㎛ 이상의 지름 또는 최소 치수를 갖는다. 그러므로 미터 길이당 5.0×10-9㎡ 이상 또는 미터 길이당 6.4×10-9㎡ 이상의 단면적이 바람직하다. 이러한 범위의 홀 크기는 인접하는 가스 공급 개구부(61) 사이의 허용되는 최대 피치(상한 크기 범위)와 제조 능력(하한 크기 범위) 사이에서 균형을 이룬다. 즉, 허용되는 최대 피치는, 최소 압력이 인접하는 개구부(61) 사이에서 미리정의된 최소값(예를 들어 50 mbar)보다 커지는 피치와 관련된다. 부가적으로, 인접하는 개구부 사이에 너무 적은 재료가 남아 있는 경우, 이는 약화 및 잠재적인 파손을 초래하고 이는 최대 홀 지름을 초래한다.
일 실시예에서, 인접하는 가스 공급 개구부(61) 사이의 피치는 180㎛ 이상, 바람직하게는 200㎛ 이상이다. 역으로, 피치는 400㎛ 이하, 바람직하게는 200㎛ 이하, 더 바람직하게는 280㎛ 이하일 것이다. 이러한 범위는 인접하는 개구부로부터 가스 스트림의 합류와 그 강도 사이에 균형을 유지하고, 이에 의해 개구부 사이에 큰 최소 압력을 제공한다(적어도 30 mbar, 바람직하게는 적어도 50 mbar).
일 실시예에서, 라인으로 배열된 복수의 가스 공급 개구부(61) 중 인접한 홀 사이에 최소 필요 압력이 달성되기 위해서, 인접하는 홀 사이의 재료의 길이는 최대로, 유체 핸들링 구조(12)의 바닥면과 대향 표면 사이의 거리의 절반이 될 것이다. 이는 75㎛의 최소 재료 길이를 제공한다. 일 실시예에서, 각각의 이산적인 가스 공급 개구부(61)로부터의 가스 젯이 인접하는 이산적인 가스 공급 개구부와 중첩되도록 피치가 선택된다. 가스 젯은 넷 중 하나(one over four)의 형상으로 퍼지는 경향이 있다. 그러므로 일 실시예에서, 제트가 중첩되기 위해 가스 공급 개구부(61)는 떨어진 작업 거리의 1/4 × 2 이하, 또는 떨어진 작업 거리의 1/2 또는 그 이하일 것이다.
일 실시예에서, 인접하는 개구부(61) 사이에 존재하는 재료는 충분한 강도를 제공하도록 적어도 80㎛의 길이, 또는 적어도 90㎛의 길이가 될 것이다.
인접한 개구부(61) 사이에 200㎛ 이상의 재료는 불필요할 수 있고, 가스 젯의 분리를 유발할 수 있으며 이에 의해 개구부 사이에 30 mbar 이하의 압력을 유발할 수 있다. 일 실시예에서, 인접하는 가스 공급 개구부(61) 사이에 150㎛ 이하의 거리가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 공급 개구부(61)는 125㎛의 지름 및 300㎛의 피치를 갖고, 결과적으로 미터당 5.8×10-5㎡의 개방 영역이 된다. 피치가 180㎛로 감소되는 경우, 개방 영역은 9.8×10-5㎡으로 늘어나지만, 몇몇 상황에서 이는 너무 클 수 있고 단지 개구부(61) 사이에 55㎛ 길이의 재료를 남겨놓는다. 일 실시예에서, 개구부(61) 지름은 80㎛이고, 이는 180㎛의 피치를 갖는 미터당 2.79×10-5㎡의 개방 영역이 되고, 이는 30㎛의 슬릿 폭과 거의 동등하다.
슬릿 가스 나이프에 대한 메니스커스의 안정성과 제조가능성에 있어서 가능한 개선은 본 발명자의 기대를 넘어서고 본원에서 기술된 것과 같이 하나 이상의 다른 예측하기 어려운 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 100㎛ 지름과 200㎛의 피치의 보다 큰 치수를 갖는 홀은, 예를 들면 더 작은 치수, 즉 50㎛의 슬릿보다 더 일관적이면서도 정확하게 제조될 수 있다. 그러므로, 결과적인 가스 흐름은 보다 예측가능하고 보다 효율적일 수 있다. 부가적으로, 이산적인 가스 공급 개구부(61)의 개구부 최대 치수(예를 들면, 지름)는 슬릿 가스 나이프의 최대 치수(예를 들면, 슬릿 폭)보다 크기 때문에, 복수의 이산적인 가스 공급 개구부(61)를 포함하는 가스 나이프는 보다 큰 범위의 작업 거리에 걸쳐 더 견고(robust)하고 오염에 덜 취약할 수 있다.
일 실시예에서, 인접하는 가스 공급 개구부(61) 사이를 잇는 방향으로 큰 압력 구배가 존재하고 이에 의해 개구부(61) 사이에 최소 압력 지점으로 액적이 이동될 수 있다. 여기서 액적은 통합(conglomerate)될 수 있다. 몇몇 액적은 가스 공급 개구부(61) 사이의 최소 압력 지점을 통과할 수 있다. 그러므로, 도 6의 단면도 및 도 8의 평면도에 도시된 것처럼, 일 실시예에서, 적어도 하나의 추출 개구부(210)가 선형 어레이의 복수의 이산적인 가스 공급 개구부(61)의 반경방향 외향으로 제공된다.
일 실시예에서, 이러한 적어도 하나의 추출 개구부(210)는 복수의 추출 개구부(210)일 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 추출 개구부(210)는 슬릿 개구부(즉, 연속적)이다. 이러한 실시예는 복수의 가스 공급 개구부(61)를 통과하는 지점에 무관하게 액적이 수집된다는 점에서 장점이 있다. 일 실시예에서, 인접하는 가스 공급 개구부(61) 사이의 각 공간은 대응하는 추출 개구부(210)를 갖는다. 일 실시예에서, 추출 개구부(210)는 선형 어레이(즉, 라인)의 복수의 가스 추출 개구부이다.
적어도 하나의 추출 개구부(210)가 복수의 추출 개구부(210)인 실시예에서, 가스 나이프는 슬릿 또는 연속적인 개구부의 형태일 수 있다. 다시 말해서, 도 8에 도시된 복수의 가스 공급 개구부(61)는 실제로 슬릿(즉, 연속적인) 개구부를 포함한다.
가스 나이프가 슬릿 형태인지 또는 복수의 가스 공급 개구부(61)인지와 무관하게, 복수의 이산적인 추출 개구부(210)를 이용하는 장점은, 가스 나이프를 통과하는 액체를 제거하기 위한 흐름이 감소된다는 점이다. 추출 개구부로부터 추출될 필요가 있는 액체의 물리적인 양에 관한 가정 및 개구부 크기와 기하구조에 의존하는 흐름과 저압 사이의 실험적인 관계에 근거하여 계산이 이루어질 수 있다. 이러한 계산에 따르면, 80㎛의 지름, 250㎛의 피치, 그리고 200 내지 350mm의 외주 길이를 갖는 이산적인 추출 개구부의 세트에 대하여 10 내지 20 l/min의 유량이 제공되어야 함을 알 수 있다. 대조적으로, 추출 개구부(210)가 100㎛ 폭의 슬릿 형태인 경우, 그보다 5배 더 큰 비율의 유량이 요구되는 것으로 계산된다. 실험은 흐름에 있어서 유사한 개선을 보여준다. 도 9는 4가지 상이한 유형의 추출 개구부(210)에 대해서, x축 상에 표면적당 유효 흐름(분당 ㎟당 나노 리터 단위)에 대해 y축 상에 추출된 물 흐름의 결과를 도시한다. 100㎛의 홀 지름 및 200㎛의 피치를 갖는 추출 개구부(210)에 대한 결과는 다이아몬드로 표시되고, 50㎛의 개구부 폭을 갖는 슬릿 개구부에 대한 결과는 삼각형으로 표시되며, 100㎛의 개구부 폭을 갖는 슬릿 개구부에 대한 결과는 원으로 표시되고, 150㎛의 개구부 폭을 갖는 슬릿 개구부에 대한 결과는 정사각형으로 표시된다. 모든 실험은, 유체 핸들링 구조의 하부면과 대향 표면 사이의 작업 거리가 150㎛인 상태에서 수행되었다. 실험에서 수적(water droplet)은 추출 개구부(210) 하에서 이동되었고, 추출된 물 흐름(V) 및 표면적당 유효 흐름 Qe/A에 주목하였다. 이러한 결과에 따르면, 주어진 추출된 물 흐름에 대해(즉, 추출 개구부(210)에 의해 추출될 필요가 있는 주어진 액체의 양에 대해) 이산적인 추출 개구부의 표면적당 유효 가스 흐름은 100 또는 150㎛의 폭을 갖는 슬릿 개구부의 경우보다 4배 더 효율적임을 알 수 있다. 이산적인 추출 개구부의 표면적당 유효 가스 흐름은 50㎛의 폭을 갖는 슬릿 개구부의 경우보다 2배 더 효율적이다.
개구부(50), 가스 공급 개구부(61) 및 추출 개구부(210) 사이의 가스 흐름에 균형을 이루기 위해서, 추출 개구부(210)로 특정 유량이 제공되어야 한다. 도 9의 실험 결과에 따르면, 추출 개구부(210)로의 주어진 유량에 대해서, 이산적인 추출 개구부(210)를 이용할 때 추출 개구부(210)로의 유량이 더 높아지고, 결과적으로 액체의 추출이 더 효율적으로 이루어진다. 추가적인 장점은, (개구부의 전체 영역이 더 작기 때문에) 유체 핸들링 구조와 대향 표면 사이에 보다 작은 힘이 작용되고/되거나 더 낮은 가스 흐름이 이용될 수 있다는 점이다. 부가적으로, 이산적인 개구부는 슬릿보다 가스 공급 개구부(61)의 압력 피크에 더 작은 영향을 미친다(도 10 및 이하의 관련 설명 참조).
보다 낮은 추출 유량을 갖는 것의 장점은, 유체 핸들링 구조가 개구부(50), 가스 공급 개구부(61) 및 추출 개구부(210) 사이의 흐름 불균형에 덜 민감하다는 점이다. 오염의 존재에 대한 민감도의 측면에서 견고함이 개선될 수 있다. 부가적으로, 다른 곳에서 기술된 것처럼, 슬릿에 비하여 홀을 만드는 것이 시간 소모가 적고 기술적으로 더 용이하기 때문에 제조가능성이 개선될 수 있다. 나아가, 시스템은 결과적으로 가스 공급 개구부(들)(61)와 외측 추출 개구부(210) 사이에 더 적은 액적을 유발할 수 있다. 복수의 가스 공급 개구부(61)의 경우, 다른 곳에서 기술된 것처럼, 위치상으로 가스 공급 개구부(61) 사이의 갭에 대응하는 이산적인 추출 개구부(210)를 향해 액적이 유도(steer)될 수 있다. 또한, 추출 개구부(210)로의 가스 유량이 더 낮아질 수 있으므로, 유체 핸들링 구조(12)와 대향 표면(예를 들면, 기판) 사이에 더 작은 정적인 힘이 가해질 수 있고, 이는 기판 위치의 제어 측면에서 유리하다.
가스 공급 개구부(61)의 선형 어레이를 통과하는 액적은 최소 압력 위치를 통과할 것이다. 결과적으로, 액적은 인접하는 개구부(61) 사이에서 실질적으로 등거리로 통과할 것이다. 그러므로, 위에서 기술된 것처럼 인접하는 개구부(61) 사이에서 실질적으로 등거리에(즉, 인접하는 개구부(61) 사이의 공간을 이등분하는 위치에) 추출 개구부(210)가 배치됨으로써, 가스 공급 개구부(61)의 선형 어레이를 통과하는 액적은, 액적이 통과하여 이동하는 공간에 대응하는 추출 개구부(210) 아래를 통과할 가능성이 있다. 결과적으로, 액적은 추출 개구부(210)에 의해 추출될 가능성이 있다. 액적이 추출 개구부(210)에 접촉되는 경우 추출이 발생하고, 따라서, 액적의 통합을 유발하는 접선방향 압력 구배는 유리한 효과를 갖는데 이는 추출 개구부(210)에 접촉될 가능성이 더 높은 더 큰 액적이 되기 때문이다.
추출 개구부(210)는 위에서 기술된 가스 공급 개구부(61)와 동일한 특성 및/또는 치수를 가질 수 있다. 적어도 하나의 추출 개구부(210)는 불연속적이거나, 연속적이거나, 2차원 선형 어레이(예를 들면, 실질적으로 평행한 2개의 라인의 개구부들) 등이 될 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 추출 개구부(210)와 복수의 가스 공급 개구부(61) 사이의 거리는 0.2mm 이상 1.0mm 이하이다. 이러한 비교적 짧은 거리는 액적이 캡쳐될 가능성이 더 높기 때문에 유리하다. 이러한 거리가 너무 짧은 경우, 이는 가스 공급 개구부(61)로부터의 가스 흐름과 추출 개구부(210)로의 가스 흐름사이에 간섭이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
복수의 이산적인 가스 공급 개구부(61)의 반경방향 내측으로 그리고 개구부(50)의 반경방향 외향으로 생성된 저압은 슬릿 형태의 가스 나이프에 의해 생성된 저압보다, 반경방향 및 접선방향으로, 더 낮고 더 일정할 수 있다. 도 10은 이러한 현상을 도시한다. 도 10(및 도 11)은 적어도 하나의 추출 개구부(210)가 없는 실시예(도 7에 도시된 것과 같은 실시예) 및 적어도 하나의 추출 개구부(210)가 있는 실시예(도 8에 도시된 것과 같은 실시예) 모두에 적용가능하다. 도 10 및 11은 도 8에 따른 실시예를 이용하여 결정된다.
도 10은 x축 상에 반경방향 거리에 대한 y축 상에 기판 레벨에서의 상대적인 압력을 도시하고, x축 상의 음수는 가스 공급 개구부(61) 또는 가스 나이프의 반경방향 내측을 의미한다. 50㎛의 슬릿을 가진 예시적인 가스 나이프는 점선으로 도시되어 있고, 약 -50 mbar의 최대 저압을 나타내며, 이는 개구부(50)에 접근함에 따라 -10 mbar 근방으로 감소된다. 대조적으로, 100㎛의 개구부 지름 및 200㎛의 피치를 갖는 예시적인 복수의 이산적인 가스 공급 개구부(61)에 대해서, 최소 압력은 -10 mbar이다. 이에 의해 유체 핸들링 구조(12)와 대향 표면 사이의 인력이 감소될 수 있으므로 유리하다. 부가적으로, 이에 의해 이산적인 가스 공급 개구부(61)와 개구부(50) 사이에 더 적고 더 작은 액적이 존재할 수 있다. 결과적으로 공간(11)에서 액침액 내의 가스 버블의 위험이 감소될 수 있다. 부가적으로, 이산적인 개구부(61)의 경우, 반경방향 내측 기압은 개구부(50)와 가스 공급 개구부(61) 사이의 대부분의 길이를 따라 비교적 일정할 수 있다. 이는 유리한데, 슬릿 가스 나이프를 이용하여 생성되는 큰 압력 구배가 결과적으로 난류 흐름을 유발할 수 있고 이산적인 개구부(61)를 이용하면 이를 피할 수 있기 때문이다.
도 10의 실험은 유체 핸들링 구조(12)의 하부면과 대향 표면(예를 들면, 기판) 사이의 거리가 150㎛, 개구부(50)로부터의 유량이 30 l/min, 가스 나이프 또는 가스 공급 개구부(61)를 통한 유량은 45 l/min, 그리고 추출 개구부로부터의 유량은 30 l/min인 상태에서 수행되었다.
도 11은 복수의 이산적인 가스 공급 개구부(61)의 선형 어레이의 길이를 따라 상대적인 압력 변화를 보여준다. 도 10과 관련하여 위에서 기술된 것과 같은 동작 조건이 존재한다. 볼 수 있는 것처럼, 각 가스 공급 개구부(61) 아래에서 최대 압력이 달성되고 인접하는 개구부(61) 사이에서 최소 압력에 도달한다. 볼 수 있는 것처럼, 인접하는 가스 공급 개구부(61) 사이에 압력 강하가 존재한다. 유리하게도, 이러한 압력 강하는 0으로의 강하는 아니어서 그 위치의 액적이 힘을 받게 될 것이다. 이는 유리한데, 메니스커스 피닝 피처 주위에서 액적이 통과하는 것에 대한 저항이 있기 때문이다(가스 공급 개구부(61)의 선형 어레이 주위에서 가스 공급 개구부(61) 아래에 양의 압력이 존재하기 때문).
도 11과 같은 압력 프로파일은, 이러한 압력 프로파일이 무해한 크기의 작은 액적을 모으기에 충분한 일련의 피크 및 골(trough)을 가진다는 점에서 슬릿 가스 나이크에 비해 유리하다. 다시 말해서, 가스가 압력 프로파일을 보다 쉽게 통과할 수 있으므로 메니스커스(320)의 반경방향 외측 압력은 변동할 수 있다. 결과적으로, 메니스커스(320)는 안정화될 수 있고, 이는 메니스커스(320)로부터 더 적은 액체가 손실됨을 의미할 수 있다. 부가적으로, 기판 테이블(WT)과 기판(W)의 에지 사이의 갭이 복수의 이산적인 개구부(61) 아래로 통과하는 경우, 이러한 갭 내의 액침액은 강제 제거될 가능성이 더 작으므로 버블 포함의 위험이 감소된다.
도 10 및 11의 예의 이산적인 가스 공급 개구부(61)에 있어서, 기판(W)의 에지가 유체 핸들링 구조(12) 아래를 횡단할 때 단지 아주 미세한 액적(지름이 50㎛ 이하)만이 형성될 수 있다. 이는, 슬릿 가스 나이프를 이용하는 경우의 한 자릿수(10배 이하) 더 큰 액적과 비교된다. 그러므로, 메니스커스(320)와 큰 액적의 충돌에 의한 버블 포함의 위험이 크게 감소된다.
도 6의 단면도 및 도 12의 평면도에 도시된 것처럼, 일 실시예에서는 인접하는 가스 공급 개구부(61)와 대응하는 추출 개구부(210) 간의 공간 사이에 하나 이상의 그루브(220)가 연장될 수 있다(단지 하나의 그루브만 도시됨). 그루브(220)는 유체 핸들링 구조(12)의 하부면 상에 형성된다. 그루브(220)는 인접하는 가스 공급 개구부(61)에서 대응하는 추출 개구부(210) 사이의 공간에 존재하는 액체를 가이드하는데 효율적이다. 그루브(220)는 사용시에 액침액이 점유하는 공간(11)을 통과하는 방향으로 연장된다.
일 실시예에서, 그루브는 공간(11) 및 대응하는 추출 개구부(210)를 통과하는 방향으로 연장된다. 일 실시예에서, 이러한 방향은 공간(11)의 중심을 실질적으로 통과한다. 유체 핸들링 구조(12)와 대향 표면 사이의 상대적인 이동 방향이 변화되는 기간 중에, 그루브는 추출 개구부(210)를 향한 액적의 추출을 용이하게 한다. 다시 말해서, 액적이 인접한 가스 공급 개구부 사이의 공간 아래에서 통과된 후, 유체 핸들링 구조(12)와 대향 표면 사이의 상대적인 이동 방향이 변화하는 경우, 액적은 더 이상 유체 핸들링 구조(12)에 대해 추출 개구부(210)를 향하는 방향으로 이동하지 않을 수 있다. 그루브(220)는 이러한 액적에 힘을 가함으로써 액적을 추출 개구부(210)로 향하게 하는데 도움이 된다. 그루브(220)에 대한 추가적인 세부사항은 2010년 7월 20일 출원된 미국 특허 출원 제61/366,116호에 제시되어 있다.
일 실시예에서, 각 그루브(220)는 적어도 40㎛, 바람직하게는 적어도 50㎛의 폭을 갖는다. 일 실시예에서, 그루브(220)는 150㎛ 이하, 바람직하게는 100㎛ 이하의 폭을 갖는다. 이러한 크기의 그루브는, 액적을 가이드하고/하거나 대응하는 추출 개구부(21)를 향해 액적을 끌어당기도록 액적에 모세관력(capillary force)을 제공하는데 특히 효율적일 수 있다. 일 실시예에서, 그루브(220)는 적어도 50㎛, 바람직하게는 100㎛의 깊이를 가진다. 일 실시예에서, 그루브는 500㎛ 이하, 바람직하게는 300㎛ 이하의 깊이를 가진다.
일 실시예에서, 각 그루브는 단면 형상 또는 기하구조를 갖는다. 그루브 단면 기하구조는 직사각형 또는 삼각형(또는 V자형)일 수 있다. 삼각형 단면 형상을 갖는 그루브는, 직사각형 단면 형상을 갖는 그루브에 비해서 액적의 향상된 모세 분산을 나타낼 수 있고, 따라서 선호될 수 있다. 삼각형 단면 형상은 그루브의 측면 사이에 특정 각이 형성된다. 이러한 특정 각은 40 내지 50도 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 액체를 가이드하는데 있어서 그루브의 효율성을 보장하기 위해서, 유체 핸들링 구조의 하부면을 형성하는(즉, 그루브가 형성되는) 재료의 접촉 각도는 그루브의 특정 각보다 작은 접촉 각도를 갖는다. 바람직하게는 재료의 접촉 각도가 40도 이하이다.
그루브(220)는 추출 개구부(210)가 복수의 이산적인 개구부의 형태 또는 슬릿의 형태인, 복수의 가스 공급 개구부(61) 또는 단일 슬릿 개구부의 가스 나이프와 함께 이용될 수 있다.
유량을 제어하기 위해 제어기(500)가 제공되고 유량의 조정은 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이 외주(예를 들어, 둘레) 및 접선방향으로의 압력 구배를 변화시킬 수 있다. 도 10에 도시된 것처럼 가스 공급 개구부(61)와 개구부(50) 사이의 공간 내에 최소 음의 압력을 포함하는 요구되는 압력 프로파일을 달성하고 인접한 가스 공급 개구부(61) 사이의 최소 압력(도 11과 관련하여 위에서 기술된 것과 같이)이 허용되는 레벨에 있도록 하기 위해, 유체 핸들링 구조(12)의 하부면의 피처의 치수 및 유량이 조정될 수 있다.
매우 작은 가스의 버블은 공간(11)의 노광 영역에 도달하기 전에 액침액에 용해될 수 있다. 임의의 다른 실시예와 조합될 수 있는 일 실시예에서, 용해 속도는 내포된(trapped) 가스의 유형 및 액침액 특성에 좌우된다는 점이 이용된다.
이산화탄소(CO2)의 버블은 통상적으로 공기 버블보다 빠르게 용해된다. 질소보다 55배 큰 용해도를 갖고 질소의 확산율의 0.86배인 CO2의 버블은, 통상적으로 동일한 크기의 질소 버블이 용해되는데 소요되는 시간보다 37배 짧은 시간 내에 용해될 것이다.
참조에 의해 전체로서 본원에 통합되는 미국 특허 공개 제2011-0134401호의 개시에 따르면, 공간(11)에 인접한 영역에, 액침액에서의 용해도가 20℃에서 5×10-3 mol/kg 이상인 가스를 1 atm의 전압력으로 공급한다. 이는 또한, 공간(11)에 인접한 영역에, 액침액에서의 확산율이 20℃에서 3×10-5 ㎠ s-1 이상인 가스를 1 atm의 전압력으로 공급한다. 이는 또한, 공간(11)에 인접한 영역에, 액침액에서의 확산율과 용해도의 곱이 20℃에서 공기보다 높은 가스를 1 atm의 전압력으로 공급한다.
가스의 버블이 액침액에서 높은 확산율, 용해도 또는 확산율과 용해도의 곱을 갖는 가스인 경우, 이는 액침액에 훨씬 빠르게 용해될 것이다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예를 이용하면 이미징 결함의 수를 감소시킴으로써, 보다 높은 수율(예를 들면, 액체 핸들링 구조(12)에 대한 기판의 보다 높은 속도) 및 보다 낮은 결함율을 가능하게 할 것이다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예는 공간(11)에 인접한 영역에(예를 들면, 체적에 또는 영역을 향해) 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 디바이스를 제공한다. 예를 들어, 가스가 제공되어 대향 표면과 액체 핸들링 구조(12) 사이에 연장되는 메니스커스(320)에 인접한 영역에 존재하게 된다.
예시적인 가스는 이산화탄소이고, 이는 손쉽게 입수할 수 있으며 다른 목적으로 액침 시스템에서 이용될 수 있으므로 바람직할 수 있다. 이산화탄소는 20℃ 및 1 atm의 전압력에서 물에서의 용해도가 1.69×10-3 kg/kg 또는 37×10-3 mol/kg이다. 액침액에 손쉽게 용해되는 임의의 비반응성 가스도 적합하다.
본원에서 기술된 본 발명의 실시예는, 액침액의 메니스커스(320, 400) 주위에 CO2 분위기를 형성하여 액침액 내에 가스가 포함되면 액침액에 용해되는 가스 내포물을 생성할 수 있다.
가스상태의 CO2를 이용함으로써, 액적과 충돌하는 메니스커스와 관련된 문제는, 완화되지 않을지라도 줄어들 수 있다. 통상적으로 300 마이크로미터의 액적은 지름이 30 마이크로미터인 버블을 생성할 것이다(즉, 1/10의 크기). 이러한 이산화탄소 버블은 통상적으로 노광 영역에 도달하기 전에 액침액에 용해될 것이다(이러한 크기의 액적은 하나 이상의 다른 문제를 유발할 수 있음에 유의). 그러므로, 액적에 의해 유발되는 문제는 덜 중요할 수 있다. 액침 시스템은 공간으로부터 탈출한 액침액과의 상호작용에 대해 더 내성이 있을 수 있다.
이산화탄소는 가스 공급 개구부(61)를 통해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 가스는 가스 공급 개구부의 제2 어레이를 통해 또는 가스 공급 개구부와 가스 개구부의 제2 어레이를 통해 공급된다.
일 실시예에서, 추출 개구부(210)로부터의 가스 유량과 합산된 개구부(50)로부터의 이산화탄소 유량은 가스 공급 개구부(61)로부터의 가스 유량보다 크거나 같다. 일 실시예에서, 합산된 가스 추출 속도는 가스 공급 속도의 1.2배 이상 또는 바람직하게는 1.4배 이상이다. 예를 들면, 개구부(50)로의 가스 유량은 분당 60리터일 수 있고, 추출 개구부(210)로의 가스 유량은 분당 60리터일 수 있으며, 가스 공급 개구부(61)로부터의 가스 유량은 분당 90리터일 수 있다. 이러한 구성은, 가스 공급 개구부(61)로부터의 공급되는 가스가 이산화탄소인 경우 유리하다(후술). 이는 이산화탄소가 유체 핸들링 구조(12) 외부의 간섭계와 간섭할 수 있기 때문이다. 기술된 것과 같이 유량을 구성함으로써, 유체 핸들링 구조(12)로부터 이산화탄소의 손실이 줄어들거나 방지될 수 있다.
가스 나이프에서 CO2를 이용하는 경우, (슬릿 가스 나이프를 이용할 때 발생하는 것과 같은) 가스 흐름의 비균질성으로부터 발생하는 흐름 변화에 의해, 유체 핸들링 구조(12) 외부의 분위기로부터의 CO2가 아닌 가스(예를 들어, 공기)가 흐름에 혼합되어 개구부(50)에 도달할 수 있다. 이는 바람직하지 않을 수 있으므로 슬릿에 비하여 복수의 가스 공급 개구부(61)를 이용하는 장점이 있다.
이산화탄소가 가스 공급 개구부(61)로부터 공급되는 경우, 추출 개구부(210)와 가스 공급 개구부(61) 사이의 거리는 적어도 1 또는 2mm 또는 1.0mm 내지 4.0mm 이내, 바람직하게는 2mm 내지 3mm 이내일 수 있다. 설계 규칙은 4×작업 거리 플러스 0.2 내지 0.5mm일 수 있다. 이는 유체 핸들링 구조(12)의 외부로부터의 공기가(즉, 추출 개구부(210)의 반경방향 외향으로의 공기가) 메니스커스(320)에 인접한 이산화탄소에 혼합되는 것을 효율적으로 방지하는데 도움이 된다.
일 실시예에서, 예를 들어 액적의 형태인 액체를 대향 표면으로부터 제거하는데 있어서 추출 개구부(210)의 효율은 가스 공급 개구부(61)로부터의 임계 거리로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다. 요구되는 동작 조건에 대해서, 액적 제거를 위한 임계 거리는 추출 개구부(210)와 가스 공급 개구부(61) 사이의 요구되는 거리보다 작을 수 있다. 가스 공급 개구부(61)를 빠져나가는 가스로서 이산화탄소를 이용하는 경우, 유체 한정 구조(12)의 하부면에서 그루브(220)를 이용하는 것이 유리할 수 있는데, 이러한 그루브(220)가 액적 제거를 위해 가스 공급 개구부(61)와 추출 개구부(210) 사이의 임계 거리를 연장하는데 도움이 되기 때문이다. 그러므로, 그루브(220)는 외측 추출기를 통해 효율적으로 이산화탄소 가스를 제거하고 액적을 제거하는데 도움이 된다.
상기 실시예는 메니스커스 피닝 피처를 둘러싸는 가스 공급 개구부(61)의 단지 하나의 선형 어레이만을 제공하는 것에 관해 기술되었다. 그러나, 본 발명의 실시에는 선형 어레이의 제2(또는 그 이상의) 복수의 가스 공급 개구부(61)가 제1 복수의 가스 공급 개구부(61)를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되는 경우에도 똑같이 적용될 수 있다. 이러한 구성은, 2개의 슬릿 가스 나이프 중 하나 또는 양자 모두가 위에서 기술된 복수의 이산적인 가스 공급 개구부로 대체된다는 점만 제외하고, 미국 특허 공개 제2001-0090472호에 개시되어 있는 것과 유사할 수 있다. 이는, 유체 핸들링 시스템(12)과 대향 표면 사이에 특히 빠른 상대적인 이동이 일어나는 경우 유리할 수 있다. 이러한 보다 큰 상대적인 속도는 300mm의 현재 산업 표준보다 더 큰 지름을 갖는 기판, 예를 들어 지름이 450mm인 기판을 노광하기 위한 리소그래피 장치에서 이용될 수 있다.
인식할 수 있는 것처럼, 상기 특징 중 임의의 특징은 임의의 다른 특징과 함께 이용될 수 있고, 본 출원에 포함되는 것은 명시적으로 기술된 조합들만이 아니다. 예를 들어, 본 발명의 실시예는 도 2 내지 4의 실시예에 적용될 수 있다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본원에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 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 "타겟부"와 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), 계측 툴, 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
본원에서 사용된 "방사" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포괄한다. 문맥이 허용하는 경우, "렌즈"라는 용어는 굴절성 및 반사성 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. 예를 들어, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 것과 같은 방법을 기술하는 기계 판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 내부에 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 나아가, 기계 판독가능 명령은 둘 이상의 컴퓨터 프로그램에서 구현될 수 있다. 이러한 둘 이상의 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체 상에 저장될 수 있다.
본 명세서에 설명된 임의의 제어기는, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램이 리소그래피 장치의 적어도 하나의 구성요소 내에 위치된 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 판독될 때에, 각각 또는 조합하여 동작할 수 있다. 제어기는 각각 또는 조합하여 신호를 수신, 처리 및 전송하기에 적합한 임의의 구성을 가질 수 있다. 하나 이상의 프로세서가 하나 이상의 제어기와 통신하도록 구성된다. 예컨대, 각각의 제어기는 전술한 방법을 위한 기계 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함할 수도 있다. 제어기는 이러한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 데이터 저장 매체 및/또는 이러한 저장 매체를 수용하기 위한 하드웨어를 포함할 수도 있다. 따라서, 제어기(들)는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램의 기계 판독가능 명령에 따라 동작할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예는, 액침액이 기판의 국소적 표면 영역 상에서만 배스 형태로 제공되는지 또는 비한정적(unconfined)인지와 무관하게, 임의의 액침 리소그래피 장치에 적용될 수 있지만, 특히 위에서 언급한 유형으로 제한되지 않는다. 비한정적 배열에서, 액침액은 기판 및/또는 기판 테이블의 표면 위로 흐를 수 있어, 실질적으로 기판 테이블 및/또는 기판의 덮히지 않은 표면 전체가 적셔진다(wet). 이러한 비한정적 액침 시스템에서, 액체 공급 시스템은 액침액을 한정하지 못하거나, 소정 비율의 액침액 한정을 제공하지만, 실질적으로 액침액의 완전한 한정을 제공하지 못할 수도 있다.
본원에서 예상되는 것처럼 액체 공급 시스템은 광범위하게 해석되어야 한다. 특정 실시예에서, 이는 투영 시스템과 기판 및/또는 기판 테이블 사이의 공간에 액체를 제공하는 메커니즘 또는 구조의 조합일 수 있다. 이는 하나 이상의 구조의 조합을 포함할 수 있고, 하나 이상의 유체 개구는 하나 이상의 액체 개구, 하나 이상의 가스 개구 또는 2가지 상(two phase) 흐름에 대한 하나 이상의 개구를 포함한다. 이러한 개구들은 각각 액침 공간으로의 유입구(또는 유체 핸들링 구조로부터의 유출구) 또는 액침 공간으로부터의 유출구(또는 유체 핸들링 구조로의 유입구)일 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 공간의 표면은 기판 및/또는 기판 테이블의 일부일 수 있거나, 이러한 공간의 표면은 기판 및/또는 기판 테이블의 표면을 완전히 덮을 수 있거나, 또는 이러한 공간은 기판 및/또는 기판 테이블을 감쌀(envelop) 수 있다. 액체 공급 시스템은 선택적으로 액체의 위치, 양, 질, 형태, 유속 또는 임의의 다른 특징을 제어하기 위한 하나 이상의 엘리먼트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치는 투영 장치의 노광 측에 위치한 둘 이상의 테이블을 포함하는 다중 스테이지 장치이고, 각 테이블은 하나 이상의 대상물을 포함하고/하거나 홀딩한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 테이블은 방사 감응성 기판을 홀딩할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 테이블은 투영 시스템으로부터의 방사를 측정하기 위한 센서를 홀딩할 수 있다. 일 실시예에서, 다중 스테이지 장치는 방사 감응성 기판을 홀딩하도록 구성된 제1 테이블(즉, 기판 테이블) 및 방사 감응성 기판을 홀딩하도록 구성되지 않은 제2 테이블(일반적으로 이하 측정 및/또는 세정 테이블이라 지칭되나 이에 제한되지 않음)을 포함한다. 제2 테이블은 방사 감응성 기판 이외에 하나 이상의 대상물을 포함하고/하거나 홀딩할 수 있다. 이러한 하나 이상의 대상물은 다음 중에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다: 투영 시스템으로부터의 방사를 측정하기 위한 센서, 하나 이상의 정렬 마스크, 및/또는 세정 디바이스(예를 들면 액체 한정 구조를 세정하기 위함).
일 실시예에서, 리소그래피 장치는 장치의 구성 요소의 위치, 속도 등을 측정하기 위한 인코더 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 구성 요소는 기판 테이블을 포함한다. 일 실시예에서, 이러한 구성 요소는 측정 및/또는 세정 테이블을 포함한다. 인코더 시스템은 테이블에 대해 본원에서 기술된 간섭계 시스템에 부가되거나 또는 이의 대안이 될 수 있다. 인코더 시스템은 스케일 또는 그리드와 연관된, 예를 들어 짝을 이루는 센서, 트랜스듀서 또는 판독-헤드(read-head)를 포함한다. 일 실시예에서, 이동가능한 구성 요소(예를 들면, 기판 테이블 및/또는 측정 및/또는 세정 테이블)는 하나 이상의 스케일 또는 그리드를 갖고 구성 요소가 상대적으로 이동되는 리소그래피 장치의 프레임은 하나 이상의 센서, 트랜스듀서 또는 판독-헤드를 갖는다. 센서, 트랜스듀서 또는 판독-헤드 중 하나 이상은 구성 요소의 위치, 속도 등을 결정하기 위해 스케일(들) 또는 그리드(들)와 협력한다. 일 실시예에서, 구성 요소가 상대적으로 이동되는 리소그래피 장치의 프레임은 하나 이상의 스케일 또는 그리드를 갖고, 이동가능한 구성 요소(예를 들면, 기판 테이블 및/또는 측정 및/또는 세정 테이블)는 구성 요소의 위치, 속도 등을 결정하기 위해 스케일(들) 또는 그리드(들)와 협력하는 센서, 트랜스듀서 또는 판독-헤드 중 하나 이상을 갖는다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치는 메쉬 또는 유사한 다공성 재료로 유입구가 덮혀 있는 액체 제거 디바이스를 갖는 액체 한정 구조를 포함한다. 메쉬 또는 유사한 다공성 재료는 이동가능한 테이블(예를 들면, 기판 테이블)과 투영 시스템의 최종 엘리먼트 사이의 공간에서 액침액에 접촉하는 2차원 어레이의 홀을 제공한다. 일 실시예에서, 메쉬 또는 유사한 다공성 재료는 허니콤 또는 다른 다각형 메쉬를 포함한다. 일 실시예에서, 메쉬 또는 유사한 다공성 재료는 금속 메쉬를 포함한다. 일 실시예에서, 메쉬 또는 유사한 다공성 재료는 리소그래피 장치의 투영 시스템의 이미지 필드 둘레로 연장된다. 일 실시예에서, 메쉬 또는 유사한 다공성 재료는 액체 한정 구조의 바닥면에 위치하고 테이블을 향해 대향하는 표면을 갖는다. 일 실시예에서, 메쉬 또는 유사한 다공성 재료는 바닥면 중 적어도 일부가 테이블의 상부면에 일반적으로 평행하다.
상기 기술한 내용은 예시적인 것이고 제한적인 것으로 의도되지는 않는다. 따라서, 이하 제시되는 청구 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명에 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템으로서,
    상기 유체 핸들링 시스템은, 액침 유체를 수용하도록 구성된 공간으로부터 상기 유체 핸들링 시스템의 외부 영역까지의 경계부에:
    상기 공간으로부터 반경방향 외향으로 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 피처(meniscus pinning feature);
    상기 메니스커스 피닝 피처를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 선형 어레이의 복수의 가스 공급 개구부; 및
    선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부의 반경방향 외향으로의 적어도 하나의 가스 회수 개구부(gas recovery opening)
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 가스 회수 개구부는 선형 어레이의 복수의 가스 회수 개구부를 포함하며,
    선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부 중 인접하는 가스 공급 개구부 사이의 각 공간은, 선형 어레이의 복수의 상기 가스 회수 개구부 중 대응하는 가스 회수 개구부를 갖는, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  2. 삭제
  3. 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템으로서,
    상기 유체 핸들링 시스템은, 액침 유체를 수용하도록 구성된 공간으로부터 상기 유체 핸들링 시스템의 외부 영역까지의 경계부에:
    상기 공간으로부터 반경방향 외향으로 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 피처;
    상기 메니스커스 피닝 피처를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 가스 나이프의 개구부; 및
    상기 가스 나이프의 개구부의 반경방향 외향으로의 적어도 하나의 가스 회수 개구부
    를 포함하고, 상기 적어도 하나의 가스 회수 개구부는 유사하거나 동일한 크기를 갖는 복수의 가스 회수 개구부를 포함하고,
    상기 가스 나이프의 개구부는 선형 어레이의 복수의 가스 공급 개구부를 포함하며,
    선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부 중 인접하는 가스 공급 개구부 사이의 각 공간은, 선형 어레이의 복수의 상기 가스 회수 개구부 중 대응하는 가스 회수 개구부를 갖는, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  4. 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템으로서,
    상기 유체 핸들링 시스템은, 액침 유체를 수용하도록 구성된 공간으로부터 상기 유체 핸들링 시스템의 외부 영역까지의 경계부에:
    상기 공간으로부터 반경방향 외향으로 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 피처;
    상기 메니스커스 피닝 피처를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 가스 나이프의 개구부; 및
    상기 가스 나이프의 개구부의 반경방향 외향으로의 적어도 하나의 가스 회수 개구부
    를 포함하고, 상기 적어도 하나의 가스 회수 개구부는 라인을 따라 주기적인 패턴으로 배열되는 복수의 가스 회수 개구부를 포함하고,
    상기 가스 나이프의 개구부는 선형 어레이의 복수의 가스 공급 개구부를 포함하며,
    선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부 중 인접하는 가스 공급 개구부 사이의 각 공간은, 선형 어레이의 복수의 상기 가스 회수 개구부 중 대응하는 가스 회수 개구부를 갖는, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  5. 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템으로서,
    상기 유체 핸들링 시스템은, 액침 유체를 수용하도록 구성된 공간으로부터 상기 유체 핸들링 시스템의 외부 영역까지의 경계부에:
    상기 공간으로부터 반경방향 외향으로 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 피처;
    상기 메니스커스 피닝 피처를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 메니스커스 피닝 피처의 반경방향 외향으로의 가스 나이프의 개구부; 및
    상기 가스 나이프의 개구부의 반경방향 외향으로의 적어도 하나의 가스 회수 개구부
    를 포함하고, 상기 적어도 하나의 가스 회수 개구부는 등거리로 이격되어 있는 복수의 가스 회수 개구부를 포함하고,
    상기 가스 나이프의 개구부는 선형 어레이의 복수의 가스 공급 개구부를 포함하며,
    선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부 중 인접하는 가스 공급 개구부 사이의 각 공간은, 선형 어레이의 복수의 상기 가스 회수 개구부 중 대응하는 가스 회수 개구부를 갖는, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 대응하는 가스 회수 개구부를 통과하여, 액침액을 수용하도록 구성된 상기 공간의 평면상 중심을 향하는 라인이, 인접하는 가스 공급 개구부 사이의 대응하는 공간을 이후 이등분하도록, 상기 대응하는 가스 회수 개구부가 위치되는, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급 개구부와 상기 가스 회수 개구부 사이의 간격은 0.2mm 이상 및/또는 1.0mm 이하인, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    (a) 상기 유체 핸들링 시스템이, 상기 유체 핸들링 시스템의 하부측에, 상기 가스 공급 개구부로부터 상기 가스 회수 개구부를 향하는 방향으로 연장되는 그루브(groove)를 더 포함하는 구성; 및
    (b) 상기 가스 공급 개구부가 평면상 각진 형상(cornered shape)을 갖는 구성
    중 하나 또는 양자 모두를 충족하는, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 그루브는 40㎛ 이상 또는 50㎛ 이상의 폭을 갖고/갖거나, 상기 그루브는 150㎛ 이하, 또는 100㎛ 이하의 폭을 갖고/갖거나, 상기 그루브는 50㎛ 이상의 깊이를 갖고/갖거나, 상기 그루브는 500㎛ 이하의 깊이를 갖는, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  12. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메니스커스 피닝 피처는 선형 어레이의 복수의 개구부 또는 단상 추출기를 포함하는, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  13. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 유체 핸들링 시스템이, 상기 유체 핸들링 시스템의 하부측에, 상기 가스 나이프의 개구부로부터 상기 가스 회수 개구부를 향하는 방향으로 연장되는 그루브를 더 포함하는 구성; 및
    (b) 상기 가스 나이프의 개구부가 평면상 각진 형상을 갖는 구성
    중 하나 또는 양자 모두를 충족하는, 리소그래피 장치를 위한 유체 핸들링 시스템.
  14. 액침 리소그래피 장치로서,
    상기 액침 리소그래피 장치는 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 유체 핸들링 시스템을 포함하는, 액침 리소그래피 장치.
  15. 디바이스 제조 방법으로서,
    기판과 투영 시스템 사이의 공간에 한정되어 있는 액침액을 통해 패터닝된 방사 빔을 투영하는 단계;
    선형 어레이의 복수의 가스 공급 개구부를 통해 상기 액침액의 메니스커스와 인접한 위치에 가스를 공급하는 단계; 및
    선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부 중 인접하는 가스 공급 개구부를 통과하는 액체를, 선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부의 반경방향 외향으로의 가스 회수 개구부를 통해 회수하는 단계
    를 포함하고,
    상기 가스 회수 개구부는 선형 어레이의 복수의 가스 회수 개구부를 포함하며,
    선형 어레이의 복수의 상기 가스 공급 개구부 중 인접하는 가스 공급 개구부 사이의 각 공간은, 선형 어레이의 복수의 상기 가스 회수 개구부 중 대응하는 가스 회수 개구부를 갖는, 디바이스 제조 방법.
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