KR101486407B1 - 리소그래피 시스템, 방열 방법 및 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼와 같은 타겟 표면 상으로 이미지 패턴을 투사하는 리소그래피 시스템에 관한 것이다. 웨이퍼와 같은 타겟 상에 이미지 또는 이미지 패턴을 투사하는 리소그래피 시스템으로서, 타겟의 국부적 및/또는 전체적인 가열에 의한 팽창을 관련된 소정치로 제한시키도록 이미지 또는 이미지 패턴의 투사에 의해 타겟 내에 축적되는 에너지를 타겟으로부터 제거하고, 이러한 열의 제거는 타겟과 열 접촉하게 되는 열 흡수 물질에서의 상변화를 이용함으로써 구현된다. 더 구체적으로, 이러한 물질은 우수한 열 잔달 계수를 갖는 추가의 물질과 조합하여 도포될 수 있으며, 우수한 열 전달 계수를 갖는 물질을 포함하는 에멀젼에 혼합될 수 있다. 이러한 물질은 예컨대, 타겟의 하부면에 부착될 수 있고, 프레임 내에 포함될 수도 있다.

Description

리소그래피 시스템, 방열 방법 및 프레임{LITHOGRAPHY SYSTEM, METHOD OF HEAT DISSIPATION AND FRAME}

본 발명은 웨이퍼와 같은 타겟 표면 상으로 이미지 패턴을 투사하는 리소그래피 시스템에 관한 것이다.

이러한 시스템은 예컨대, 마스크 라이터 형태 또는 국제공개공보 제2004038509호에서와 같은 리소그래피 애플리케이션 형태로 일반적으로 알려져 있다. 후자의 시스템에 의해 제시된 예에서, 패턴이 형성되는 타겟에는 광자 또는 이온과 전자와 같이 전하를 띤 입자가 투사된다. 동일한 것을 추출 또는 방사시키는 방식에 기인한 이러한 입자 또는 광자의 에너지 부하 때문에, 타겟은 적어도 국부적으로 가열된다. 본 발명의 일부분으로서의 개발 견지에 따르면, 타겟 처리의 영향으로 인해 타겟이 소정치를 초과하여 팽창할 때, 이러한 가열은 문제가 된다. 일반적으로 수율을 높이기 위하여 지속적이고, 동시적으로 현상(development)을 함에 따라 가열이 문제가 된다는 것이 관찰되었다.

본 발명의 기초를 이루는 개념은 처리되는 타겟으로부터의 열 발달 및 열 제거는 모든 종류의 리소그래피에서 문제가 될 수 있다는 것이다. 이것은 노드의 크기가 지속적으로 감소하는 것과/또는 더 엄격한 오버레이 프리스크립션(overlay prescription) 때문일 수 있으며, 이것은 또한 동시적으로 발생하는 진공식의 리소그래피에서 문제가 될 수 있다.

그러므로, 정확성과 소형화를 요구하면서 동시적인 현상을 하는 경우, 모든 유형의 리소그래피는 열 유도(heat inducement)의 문제를 다루게 되는데, 예컨대 종래의 리소그래피와 같은 마스크 식 또는 스칼펠(Scalpel)과 같은 마스크식 전자광 리소그래피가 그러하다. 이러한 열 유도는 목표 온도의 불안정성을 초래할 수 있고, 실제로 웨이퍼와 같은 타겟의 팽창에 있어서 불안정성을 초래할 수 있다. 이러한 점에서 패턴을 타겟에 전달하는 방식에 상관없이, 특히 웨이퍼 에서의 오버레이 측면과 관련된 정확도는 이러한 패턴의 해상도를 향상시키는 데 있어서 더욱 더 중요하게 된다. 패턴의 정확도를 제어하는 데 있어서 중요한 이슈는 노출 중에 타겟의 온도 안정성을 제어하는 것이다. 그러므로, 종래의 또는 다른 마스크식 리소그래피와 마스크리스 리소그래피 모두가 처리 중인 웨이퍼로부터 신속하고 적절한 방식으로 방열시키도록 구현하는 것은 중요하다.

또한 설계상의 요구가 증가함에 따라, 타겟을 현재 대기압하에서 처리하는 것으로부터, EUV 공정에서 예기되는 것과 같은, 진공하에서 타겟을 처리하는 방향으로 옮겨가고 있는 현재의 리소그래피 방법에서는 처리중인 웨이퍼로부터의 방열과 관련하여 조속한 해결책의 제시를 요구하고 있다. 이러한 변화는 현재에 알려진 열전달 방법은 더 이상 적용될 수 없으며, 새로운 열전달 방법이 요구괴고 있음을 의미한다.

일반적으로 웨이퍼 또는 이와 유사한 타겟에 열을 유도함에 따라, 타겟은 팽 창하고, 결과적으로 예컨대 이 타겟 상의 다이(die)의 실제 위치 및 치수와 예상되는 위치 및 치수 사이에서의 차이가 발생하게 되고, 결과적으로 타겟 상에 노출된 패턴의 오차를 일으킨다.

그러나, 수율은 고려하지 않더라도, 산탄 잡음(shot noise)과의 관련성을 통하여, 패턴 선폭(critical dimension)이 타겟의 온도 안정성에 영향을 준다는 점, 즉 패턴 선폭이 더 작을 수록 선량(dose)은 더 많아지게 된다는 점 역시 주목해야 한다.

예컨대, 다양한 유형의 리소그래피 기구에 의해 타겟이 가능한 한 정상적으로 처리되는 주어진 다양한 스테이지에서 패턴의 정확한 위치선정은 매우 중요하다. 이 점에서 주요한 해결책은 웨이퍼로부터 열을 제거하고, 이로써 팽창을 제한시켜, 위치설정 오차의 크기를 최소한으로 제어하는 것이다. 그러나, 열을 제거하기 위한 공지된 실시방법은, 오늘날 그리고 미래의 직접 기입식 및 다른 리소그래피 시스템에서 전개되는 열을 제거하는 데 불충분해 보이는데, 예컨대 마스크리스 전자광 리소그래피(maskless e-beam lithographu)에서와 같이 다이당 수십만 단위의 하전된 입자광이 있을 수 있는 곳에서 그러하다. 특히, 시스템의 수율을 낮출 수 없으면서 열을 제거하는 경우가 그러하다.

본 출원인이 열을 제거하는 다양한 방식을 평가하면서, 우세한 열용량과 열전달 속도가 웨이퍼의 후면에 위치한 열 흡수 금속 블록을 향하는 것이 관련된 주요한 문제로 보여졌다. 후자의 현상은 당업계에서 잘 알려진 열 확산률(thermal diffusivity) 용어를 사용하여, 열 확산률이 많은 경우에 불충분하게 관찰된다고 말할 수 있다. 이러한 평가의 경우, 이미 종종 흡수체의 치수가 문제가 되는 상황에서 열 흡수 능력이 줄어들거나, 열전달이 너무 느려서 타겟에서의 열의 레벨이 용인될 수 없을 정도록 높게 남아 있게 된다. 감소되는 열용량과 관련하여, 비록 우수한 확산률을 보일지라도, 구리와 같은 금속은 타겟에 유도되는 열을 흡수하는 데 필요한 체적이 주어진 상황에서는 적용될 수 없다는 것이 주목된다. 냉각수를 이용하는 것과 같이 열을 제거하는 다른 예 역시 오늘날 및 미래의 많은 유형의 리소그래피 시스템에 부적절할 것으로 보여진다. 그러므로, 본 발명의 목적은 웨이퍼로부터의 열을 전달하고 흡수하는 컴팩트한 수단, 즉 진공에서 가능하고, 바람직하게는 상온에서 가능한 수단을 제공하는 것이다.

당업계에서 알려진 해결책은, 예컨대 미국 특허 공보 제2002/0147507호에 개시된 바와 같이, 투사되는 패턴을 소프트웨어로 제어하여 열 팽창을 예측하는 것을 포함한다. 이 문헌은 전자광의 배치를 제어하기 위해 적응적 칼만 필터(adaptive Kalman filter)를 이용함으로써, 웨이퍼 가열이 실시간 공정 제어식으로 구현되는 것이 가능해 진다는 것을 교시하고 있다. 그러나, 이 기술은 현대의 리소그래피 시스템에 요구되는 바와 같은 온도 안정성 및 열 제거에 관한 근원적인 문제를 설명하지 않는다.

미국 특허 공보 제2005/0186517호는 초기 응력 이후에 웨이퍼 팽창을 방지기 위하여 대향 응력을 가함으로써 웨이퍼 청크(chunk)의 팽창을 완한시키고, 이로써 웨이퍼와 청크 사이에 원하지 않는 미끄러짐이 발생하기 이전에 웨이퍼에 대해 허용가능한 가열의 정도를 잠재적으로 2배로 증가시킨다는 내용을 교시하고 있다.

PCT/US01/26772호에는 하전된 입자광에 의해 타겟 상에 열을 전달하는 데 유리하게 이용되는 웨이퍼 클램프가 개시되어 있다. 공지된 이 장치에서는 웨이퍼를 지지 구조체 상에 클램핑하는 것은 웨이퍼와 지지 구조체 사이에 적용되는 클램핑 요소에 "하나 이상"의 상변화를 적용함으로써 수행되는데, 이 상변화는 "공정 전체에 걸쳐 다양한 작용을 촉진시켜주고 웨이퍼가 구조체로부터 용이하게 장착되고 탈거되게 해준다." 클램핑 요소는 액체 또는 기체 형태로 적용되어, 지지 구조체를 능동 냉각시킴으로써 고체 상태로 되게 하여, 이 구조체에 대한 웨이퍼의 고형 클램핑을 이룰 수 있게 해준다. 결론적으로 이러한 방식의 클램핑은 기본적으로 웨이퍼를 접착(gluing)시킨다는 것으로 나타낼 수 있다.

공지된 장치는 웨이퍼 냉각을 요구하는 공정에 있어서 특히 유용한 것으로 나타났다. 특히 "클램핑 기구는 요소와 웨이퍼 사이의 넓은 접촉 영역 덕분에 진공에서 고 효율의 냉각성능과 클램핑 요소의 높은 열전도성을 제공한다." 그러나, 이러한 배경 문헌은 단위 시간당 웨이퍼수에 있어서 매우 높은 수율을 갖는 현대식 기구에서 발생할 수 있는 것과 같이, 상대적으로 큰 열 유입에 대한 냉각 방식에 대해서는 설명하지 않고 있다.
유럽 특허 공보 제EP-0484179호(1992년)에는 청크를 포함하는 기판 지지 장치가 개시되어 있는데, 이 장치는 기판을 지지하기 위한 유인 표면(attracting surface)을 갖고, 열 파이프 구조를 포함하는 내부 공간을 가진다. 이 시스템은 온도 조절 블럭을 더 포함하는데, 온도 조절 블럭에는 온도 조절 매체가 이를 통과하여 흐를 수 있게 되어 있다. 이 블럭은 이 열 파이프 구조를 통하여 유인 표면과 열적으로 관련된다. 본 발명은 또한, 이러한 복잡한 구조를 피하기 위한 것이고, 특히 청크의 매우 정확한 위치설정을 방해할 수 있는 이러한 매개 리드부의 필요성을 지지 수단 내에서 제거하기 위한 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 열전달의 문제에 대하여, 즉 제한된 크기의 공간 내에서 상대적으로 용량이 크고 신속하게 열을 전달하면서도 직접 기입식 리소그래피 기계장치의 스테이지 내에서 냉각되는 타겟을 장착하고 위치시키는 공정을 과도하게 복잡하게 하지 않는 해결책을 제공한다.

이러한 점에서 본 발명은, 타겟의 국부적이고 전체적인 가열로 인한 팽창이 관련한 소정의 수치로 제한되게 하는 방식을 통하여, 이미지 또는 이미지 패턴의 투사에 의해 타겟 내에 축적되는 에너지를 이 타겟으로부터 제거하는 데 특징이 있으며, 여기서 이러한 열의 제거는 표적과 열 접촉을 하게되는 열 흡수 물질에서의 상변화를 이용함으로써 구현된다.

그러므로, 본 발명에 의하면 상변화는 그 자체로서 리소그래피 타겟으로부터 열을 흡수하는 데 효과적으로 사용될 수 있다고 이해될 수 있다. 상변화에서, 더 적게 또는 더 크게 확장시키기 위하여, 이 물질에 지속적으로 열을 가함으로써, 변화 중인 물질이 온도는 적어도 거의 일정하게, 즉 상변화 외부 보다도 상대적으로 훨씬 적은 정도로 변화한다. 놀랍게도, 열을 제거하기 위해 이러한 현상을 이용함으로써, 매우 컴팩트하고 정교하게 리소그래피 타겟을 냉각시키는 것이 가능해진다.

그러나 본 발명의 기본적인 태양으로서, 이러한 상변화 도중에 과도하게 온도가 상승하지 않으면서 우수한 열 흡수 능력을 제공하는 물질은 매우 제한된 열 확산률을 갖게 될 수 있는데, 특히 평균적인 시간 이내에 상변화를 겪는 레이어에서 그러하며, 결과적으로 물질 본체의 전체적인 열 확산률은 제1 변화 층에 의해 결정된다는 점이 발견되었다. 그러므로, 본 발명의 추가적인 태양에서는 열 흡수 능력이 우수한 이러한 물질이 상대적으로 우수한 열전달 계수를 갖는 추가의 물질과 조합된다.
예컨대, 전술한 제EP0484179호에서는 타겟에 축적되는 열이 거기서 먼저, 열 파이프 구조에 의해 표면으로부터 멀리 전달되고, 열을 흡수 수단으로 가져다 주는 매체의 유동을 위한 내부 리드부를 포함하는 온도 조절 블럭이 이것의 대향부, 소위 냉각단과 열적으로 연결된다는 점에서 열의 흡수 작용이 없다는 것이 주목된다. 본 발명에서는 이 선행 기술 문헌에서 언급된 청크가 실제로 웨이퍼 테이블이다. 본 청구항에서 정의된 수단은 선행 기술에서 공지된 복잡한 구조를 필요로 하지 않으면서, 타겟의 처리 도중에 축적되는 모든 열을 흡수할 수 있다. 그러므로, 본 명세서에서 청구된 장치는 설계적 측면에서 상당히 덜 복잡할 뿐만 아니라, 선행 기술에서 알려진 것과 같은 리드부 및 구조체가 매우 정교한 위치선정을 방해하지 않게 하는 것이 가능하다. 타겟에 이미지를 형성하면서 축적된 모든 열은 열 흡수 물질에서의 상변화를 이용하여 간단히 흡수된다. 선행 기술에 비해 완전히 새로운 이 원리는 놀랍게도 간단하 구조 설계를 가능하게 한다.

본 발명 후자의 태양에서의 일 실시예에서, 조합되는 물질은 용액 내에서, 가장 바람직하게는 에멀젼으로 제1 물질과 혼합된다. 다른 바람직한 실시예에서, 혼합되는 물질은 허니콤(honeycomb)과 같은 구조물로, 바람직하게는 열 흡수 물질을 완전히 에워싼다. 본 발명의 또 다른 태양을 따르면, 2개의 실시예가 결합된다. 이러한 열 전도성 물질은 예컨대 용액의 경우에 금속 입자 형태인 금속일 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 바람직하게는 본 발명에 따라 이미 개선된 리소그래피 기계장치의 작동 온도에 상응하는 온도에서 이러한 상변화가 일어나게 함으로써, 기계장치의 전체적인 작동과 관련된 취급과 기능적인 측면을 또한 향상시킨다. 더 구체적인 실시예에서, 이러한 상변화는 상온 근처의 온도에서 일어난다. 전술한 모든 요구를 만족시키기 위하여, 본 발명에 따르면, 헥사데케인(hexadecane)이 열 흡수 물질로서 현재 사용된다.

헥사데케인 또는 다른 액상의 열 흡수 물질을 적용시키는 데 있어서, 상변화를 이용하기 때문에, 대다수 유형의 리소그래피 기계장치에 의해 유도되는 열을 흡수하기 위하여, 단지 매우 한정된 양의 물질이 필요하다. 그러므로, 물질은 대체로 예컨대, 웨이퍼의 후면에 간단히 부착될 수 있고, 거기서는 매우 좁은 두께의 레이어가 과도하게 온도를 상승시키지 않으면서 충분히 열을 흡수할 수 있다.

실제로 전술한 극도로 열악한 열 전도율(실리콘이 14 W/m.k인데 반하여 헥사데케인은 0,144 W/m.k임) 때문에, 헥사데케인과 같은 물질을 선택하는 것이 언뜻보기에 매우 놀라운 데는 이유가 있다. 본 발명은 헥사데케인과 같은 열전도성이 나쁜 물질이 상변화 조건 주위에서 이용된다면 그리고 이러한 물질이 매우 좋은 열 전도성 물질에 포함된 표면 확장 구조와 조합된다면, 헥사데케인과 같은 열 전도성이 나쁜 물질이 열 흡수 물질로서 유리하게 사용될 수 있음을 교시하고 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 열 흡수 물질은 리소그래피 기계장치 내에 다공성인 구조체로 포함되는데, 일반적으로 전술한 열 전도성 물질로 구성된다. 이러한 경우 구조체는 타겟 예컨대, 웨이퍼와 열 접촉하게 된다. 그러나, 본 발명은 대체로 후면이 예컨대, 에칭 기술을 사용하여 구현되는 보어 홀에 의해 다공성으로 마련되는 타겟, 예컨대 웨이퍼와 열 접촉하게 된다. 이러한 방식에서, 중개적 전도성 물질의 필요없이 접촉 표면은 매우 증가하게 된다. 본 발명은 본 발명에 따른 마스크리스 리소그래피 시스템에 관한 이하의 실시예를 통하여 더욱 명료해질 것이다.

도 1은 웨이퍼의 상부면인 리소그래피 타겟과 유도된 열에 의해 그 위에 형성된 결과의 개략도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 유리하게 이용되는 물질의 상변화의 온도 특성을 나타내는 도면.

도 3은 리소그래피 타겟으로부터 열을 유리하게 제거하는 데 적합한 관련 리소그래피 시스템 부분의 제1 실시예를 나타내는 도면.

도 4는 도 3과 유사하나, 타겟과 접촉되게 되는 프레임 형태의 구조체 내에 유동성 열 흡수 물질이 포함되는 것인 본 발명의 제2 실시예의 개략도.

도 5는 도 4의 구조체 일부의 전개도로서, 내부 격자 구조를 도시하는 개략 도.

도 6은 본 발명에 따라 적용될 수 있는 청크에 의해 지지되는 구조체와 웨이퍼의 개략도.

도 7은 도 4 및 도 5에 따라 도시된 주요 내용의 실시도.

도면에서, 상응하는 구조적 특징부, 즉 적어도 기능적으로 상응하는 특징부는 동일한 참조 번호로 지칭된다.

도 1은 여기서 웨이퍼(1) 형태인 타겟을 도시하는데, 타겟은 예컨대, 리소그래피 기구 또는 리소그래피용 다른 종류의 광 소스의 하전된 입자광 칼럼(particle beam column)에 대하여 이동하고, 여기서 렌즈 어셈블리 또는 슬릿(2)의 중심은 웨이퍼의 여러 필드(6)를 지나가는 것으로 나타난다.

하전된 입자광의 입사로 인해 웨이퍼에 유도된 열 때문에, 웨이퍼는 팽창한다. 이러한 팽창은 결과적으로 다이(6)의 예상되는 위치 및 치수와, 다이(7)의 실제 위치 및 치수 사이에 차이를 발생시킨다. 이러한 차이는 결과적으로 웨이퍼 상에 노출된 패턴의 큰 오차를 일으킨다.

본 발명에 따르면, 이 웨이퍼로부터 열을 제거하는 것이, 여기서 상변화 물질로도 지칭되는, 물질의 상변화를 이용함으로써 구현되는데, 이 상변화 물질은 예컨대, 도 4의 실시예에 의해 도시된 바와 같이 타겟(1)과 열 접촉하게 된다.

도 2는 열 흡수 수단의 변화에 의한 이러한 상변화의 원리를 도시하고 있는데, 도 2a에서는 고체 상태(Sol)로부터 액체 상태(Liq)로, 도 2b에서는 액체 상 태(Liq)로부터 기체 상태(Gas)로의 변화를 나타내고 있다. 양 도면 모두에서 흡수 수단의 온도(T; 캘빈온도)는 충돌하는 하전 입자광에 의해 유도되는 열(H; 줄)에 대하여 설명된다. 고체 상태로 부터 액체로, 도는 액체로부터 기체로 변화하는 도중에, 온도(T)는 열(H)의 증가량에 비해 거의 증가하지 않고, 실제로 단지 다소 낮은 비율로 증가한다.

본 발명에 따르면 전술한 결과는 타겟으로부터 흡수 수단으로 열을 전달하고 축적시키는 데 실제로 유리하게 이용된다. 타겟과 열 흡수체 사이에서는 열전달 계수가 우수한 것이 바람직하다.

이와 대조적으로, 높은 열전달 계수를 갖고 리소그래피 기구 내에서 타겟의 주위 온도 근처의 상변화 온도를 갖는 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 대부분의 경우 상온 근처의 상변화 온도가 바람직하다.

본 발명에 따르면 무독성, 열 흡수체가 작용하는 진공환경에 대한 저항성, 및 CMOS와의 적합성과 같은 특징이 열 흡수체에 대해 추가적으로 요구된다.

전술한 점에서, 본 애플리케이션에서 요구되는 특징들의 조합을 완전히 제공하는 물질은, 존재하더라도 많지 않음을 발견하였다. 그러므로, 본 발명은 열 흡수체로서 적용되는 데 양호하고 바람직한 물질로서, 금속 또는 실리콘과 같은 상대적으로 높은 열전달 계수를 갖는 입자들을 포함하는 에멀젼을 제안한다. 이러한 물질은 접착력에 의해 타겟의 하부면에 상대적으로 용이하게 부착되고, 단지 한정된 크기의 공간만을 필요로 한다. 이 점에서 수 마이크로미터의 층은 충분하다. 바람직한 에멀젼 물질은 헥사데케인이다. 그러나, 글레세롤{글리세린(glycerin and glycerine)으로도 잘 알려진 gC₃H₈O₃, 및 덜 일반적으로는 프로판-1,2,3-트리올, 1,2,3-프로판에트리올, 1,2,3-트리하이드록시프로판, 글리세리톨, 글리실 알코올, 씨티플루오르(citifluor) AF 2; 그로코렌(grocolene)}이 특히 이후에 도시되는 바와 같이, 밀폐식 형태(enclosed form)로 이용될 수 있다. 본 발명은 상변화를 하면서 열 흡수 물질의 열전달 능력이 최소치로 감소한다는 점을 발견하였다. 이러한 것은 단지 매우 얇은 상변화 또는 열 흡수 물질이 이용될 수 있다는 것 이상을 의미한다. 그러나 이러한 문제를 극복하기 위해서, 표면이 증가하는 수단을 조합한다면 동일한 열 흡수 물질을 여전히 이용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예를 도시하는데, 고안된 원리를 실시하는 직접적인 방법을 도시하고 있다. 참조번호(1)는 웨이퍼 형태의 타겟의 횡단면이고, 참조번호(1)는 본 발명에 따라 설명된 요구조건을 만족시키는 에멀젼을 나타낸다.

도 4는 다른 실시예를 도시하고 있는데, 타겟을 위해 캐리어의 구멍 내에 열 흡수체를 지니고 있는 다공성인 캐리어를 도시하고 있다. 이 방식에서 열 흡수체와 타겟 사이에는 중개 캐리어에 의하여 넓은 접촉 면적이 형성된다.

에멀젼이 고체 상태로부터 유체 상태로 일단 변하게 되면 에멀젼에 대한 열전달 계수가 매우 줄어든다는 개념에 근거하여, 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 다공성 형태의 캐리어가 존재하는 것이 바람직하다. 타겟 자체 또는 도 4에 도시된 바와 같이 개별적인 프레임이 될 수 있는 다공성인 캐리어에 의해, 열이 캐리어 의 상부 지역에서 유체화되는 열 흡수체를 우회함으로써, 상변화 과정 내의 어느 시점에서도 열 전달이 증가되는 것을 보장한다. 실제로 캐리어는 열 흡수체의 유체화되는 부분에 비하여 향상된 열 전도성을 갖는다고 말할 수 있다. 금속 또는 실리콘, 즉 웨이퍼 물질과 같은 적절한 열 전도성 물질을 가지고서, 전체 프레임의 균등한 가열을 실제로 용이하게 얻어지고, 이로써 열 흡수 물질이 매우 확장된 표면 영역에 걸쳐서 적절하게 접촉되도록 보장해준다. 사각형 홀 또는 보어는 에칭에 의해 얻어질 수 있는데, 본 예에서는 50 x 50 ㎛ 이하의 치수이며, 5 ㎛ 이하의 벽 두께를 갖는다.

도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 실시 가능한 헥사데케인 프레임의 단면도를 도시하고 있다. 도면의 좌측 부분은 예컨대, 웨이퍼와 같은 구조체의 전체도이고, 도면의 우측 부분은 웨이퍼 내에서 다이 크기로 적용될 수 있는 단면을 도시하고 있다. 이 예에서, 26 x 33 mm의 다이 내에서 사각형의 개수는 (26 * 33 mm) /(50 + 5㎛)^2 = 283,640개가 된다. 프레임의 목적은 이용가능한 PCM의 영역을 증가시키는 것이다. 열전도에 관한 뉴턴의 법칙, Q = (k * A / l) * dT 에 따르면, 거리 l에 대하여 주어진 열의 양 Q를 전달하기 위해 필요한 온도차 dT는 표면 A가 증가함에 따라 줄어든다. 웨이퍼(12)의 하부에 깊이(h)를 갖는 홀(12A)을 에칭함으로써, 단위 면적(W*W)당 가용한 표면은 도시된 형상에 대하여 h*4*W로 증가된다. 대응하는 계산 결과는, 횡단면을 취하였을 때 적어도 지배적으로 직사각형인 보어를 갖는 바람직한 프레임에도 적용된다. 이것은 이 직사각형 구조체를 이러한 형상의 분류면의 폭을 벽의 폭보다 상당히 작게, 바람직하게는 5 내지 15의 범위 이내의 비율로, 바람직하게는 약 10으로성형함으로써 구현되나(따라서, 보어 또는 개구의 크기는 50 * 5 마이크로미터), 이러한 예가 상대적으로 길게 뻗어있는 개구에 의해 표면적을 증가시키는 원리를 한정하는 것은 아니다. 따라서 열 흡수 수단으로 이러한 구조물을 채울수 있는 정도가 증가되는데, 바람직하게는 60% 내지 90%의 범위 이내의 값으로, 예컨대 약 75%로 설정된다.

도 6은 예컨대 본 발명에 따라 적용될 수 있는 웨이퍼와 웨이퍼 청크의 개략도이다. 웨이퍼에 대한 후면 입자 오염의 영향을 줄이기 위하여, 웨이퍼는 버얼(burl; 13) 상에 놓인다. 버얼(13)을 적용함으로써, 웨이퍼(1)와 버얼(13) 사이에 입자가 존재할 가능성은 최소화된다. 웨이퍼의 비편평성에 기인한 포커스 오차를 최소화 시키기 위하여, 웨이퍼(1)는 이 버얼로 제작된 매우 편평한 테이블 상에서 당겨진다. 이 점에 있어서 정전기 클램프(14)가 이용되어, 스테이지의 진공 조건을 양호하게 만족시킨다. 그러나, 다른 공지되거나 새로운 유형의 클램프 역시 실제로 적용될 수 있는데, 이하에서는 이에 대한 예를 설명한다. 가해지는 인력의 대표 수치는 인력이 가해지는 방법에 따라 결정되며, 약 0.1 Bar 이하이다. 웨이퍼와 클램프 사이의 물질의 유전 특성(dielectric property)이 웨이퍼와 클램프 사이에서 얻을 수 있는 인력을 결정한다. 최대 허용가능한 클램프 전압은 항복 전압에 의해 제한되고 또한 물질 및 제조 공정에 따라 다르다. 물론 본 발명의 취지를 축소시키지 않으면서 다른 클램핑 방식도 적용될 수 있다. 본 명세서에서 제안된 클램핑 방법을 사용하여, 더욱 최적화 시키기 위해서, 버얼이 형성된 층과 타겟 사이에 유체가 제공될 수도 있지만, 열 전도성을 향상시키는 원하는 기능 때문에, 열 흡수 물질과는 큰 차이가 있다. 이 점에 있어서 이 물질에 대해서는 상변화가 일어나는 것이 매우 바람직하지 않을 수도 있다.

본 실시예서는 열이 x 및 y 방향으로 멀리 전도되지 않을 수 있으므로, 버얼의 개수가 통상적인 실시예에 비하여 상당히 증가되었음을 알게 되었다. 버얼은 종래의 정전기 클램핑 버얼 보다도 상당히 작게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 버얼의 전체 면적은 종래, 즉 클램핑으로만 기능 하거나, 적어도 이러한 부가적인 열 전도 기능을 하지 않는 것에 비해 상당히 더 크게 제작 되었다. 이 점에 있어서 타겟과 버얼 사이의 전체 접촉 표면은 전체 타겟 표면의 1 내지 5%의 범위 내에 있고, 바람직하게는 약 1%이다. 타겟과 버얼 사이의 전체 접촉 표면을 약 1%로 하고 버얼의 개수를 증가시키는 것은 물론, 용인되는 수준이지만 버얼과 웨이퍼 사이로 입자를 빠뜨리는 위험성을 증가시키고, 이 경우 편평성을 왜곡시킨다.

도 7은 도 4 및 도 5에 따라 도시된 원리의 가능한 일 실시예를 도시하고 있는데, 여기서는 열 전도성 프레임이 상부면(15)을 갖는 웨이퍼로 구성되고, 상부면(15)은 에칭되어 결과적으로 버얼(15B)이 형성되며, 이 경우 대략 1 마이크론 높이의 버얼이 형성된다. 웨이퍼의 대향면(15A)은 에칭되어 결과적으로 보어가 열 흡수 물질을 보유하도록 형성된다. 도 7에 개시된 바닥층(16)은 제1 층의 하부에 부착되는 프레임 밀폐층을 나타내고 여기서는 제2 웨이퍼에 의해 구현된다. 이 방식에서는 열 흡수 물질이 이 예에서와 같이 진공으로부터 차폐되는데, 진공에서는 매우 빈번히 기능하게 된다. 도 7에 도시된 프레임 상에 있는 상부층(17)은 열 전도성이 있고, 전기적으로 절연된 층이다. 이러한 층은 예컨대, 표면을 포함하여 표면 버얼 상으로 스퍼터링(sputtering) 함으로써 도포된다. 이 경우에 X 마이크론 질화 알루미늄(AIN) 물질이 이용되나, 본 발명에 따르면 예컨대, 산화 베릴륨이 이용될 수도 있다. 이러한 방법에서 도 7은 도 4에 따라 설명된 원리를 실시하는 데 있어서 상대적으로 유리한 방법을 도시하고 있다. 밀폐 플레이트(16)는 에칭된 프레임 내에 상변화 물질을 보유하는 기능을 하고, 진공 환경에서 가스가 빠지는 것을 방지하며, 구조체에 강성을 부여하고 편평한 기준 평면으로서의 역할을 한다.

상술한 바와 같은 사상 및 모든 관련 상세 내용 이외에, 본 발명은 다음의 청구범위에 기재된 모든 구성과 관련될 뿐만 아니라, 첨부된 도면의 모든 상세 내용과 관련되며, 당업자에 의해 직접적으로 그리고 명백하게 유도될 수 있는 구성과 관련된다. 다음의 청구범위에 있어서, 도면의 구조물에 대응하는 임의의 참조 번호는 선행 용어의 의미를 고정하기 보다 청구범위의 가독성을 돕기 위한 목적으로 단지 선행 용어의 설명적인 의미를 지시하기 위해 기재된 것이므로, 괄호 안에 기재되어 있다.

Claims (27)

1. 웨이퍼와 같은 타겟 상에 이미지 또는 이미지 패턴을 투사하는 리소그래피 장치이며,

   상기 타겟의 국부적인 또는 전체적인 가열에 의한 팽창을 제한시키도록 상기 이미지 또는 이미지 패턴의 투사에 의해 상기 타겟 내에 축적되는 에너지를 상기 타겟으로부터 제거하고,

   이러한 열의 제거는 상기 타겟과 열 접촉하게 되는 열 흡수 물질의 고체에서 액체로의 상변화를 이용함으로써 구현되며,

   상기 열 흡수 물질은 타겟과 접촉하게 되는 프레임 형태의 구조체 내에 포함되고,

   상기 프레임 형태의 구조체는 처리될 타켓을 지지하기 위한 버얼을 갖는 상부면을 포함하며,

   상기 버얼에 의해 지지될 타겟을 처리하기 위해, 상 유지 액체 또는 페이스트(paste)가 상기 버얼 사이에 마련되는 것인 리소그래피 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 프레임 형태의 구조체는 열 전도성 프레임인 것인 리소그래피 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 프레임 형태의 구조체는 내부 격자 구조체를 포함하는 것인 리소그래피 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 프레임 형태의 구조체는 편평한 기준 평면 역할을 하는 바닥 프레임 밀폐층을 포함하는 것인 리소그래피 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 열 전도성 층이 상기 프레임 형태의 구조체의 상부에 제공되는 것인 리소그래피 장치.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 웨이퍼와 상기 프레임 밀폐층 사이에 벽이 제공되고, 상기 벽은 상기 프레임 형태의 구조체를 형성하는 것인 리소그래피 장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 프레임 형태의 구조체를 상기 열 흡수 물질로 채우는 정도는 60% 내지 90% 표면적의 범위인 것인 리소그래피 장치.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 열 전도성 물질이 상기 타겟을 지지하는데 사용되는 상기 버얼의 형태로 도포되는 것인 리소그래피 장치.
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 프레임 형태의 구조체는 상기 타겟과 접촉하게 되는 원형 프레임 형태의 구조체이고, 상기 프레임은 편평한 기준 평면을 제공하는 바닥 밀폐 플레이트를 갖는 것인 리소그래피 장치.
10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 물질은 상기 리소그래피 장치의 작동 온도에 상응하는 온도에서 상변화되는 것인 리소그래피 장치.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 작동 온도는 상온에 상응하는 것인 리소그래피 장치.
12. 타겟 상에 이미지 또는 이미지 패턴을 투사하는 리소그래피 장치이며,

    타겟 캐리어를 포함하며,

    상기 타겟 캐리어는,

    상변화 물질을 포함하는 구멍과,

    내부 열 전도성 프레임과,

    상기 내부 열 전도성 프레임에 의해 상호연결되는 상부층 및 바닥층을 포함하고,

    상기 상부층은, 상기 타겟을 지지하고 그리고 상기 타겟을 상변화 물질과 열적으로 연결시키는, 열 전도성 버얼을 갖는 표면을 포함하고,

    상기 바닥층은 상부층을 위한 편평한 기준 평면을 형성하며,

    상기 상변화 물질 및 버얼은 상기 타겟의 국부적인 또는 전체적인 가열에 의해 야기된 팽창을 제한시키기 위해 상기 타겟으로부터 열을 제거하도록 구성되고,

    상기 열의 제거는 상기 상변화 물질의 고체에서 액체로의 상변화를 이용함으로써 구현되며,

    상기 버얼에 의해 지지될 타겟을 처리하기 위해, 상 유지 액체 또는 페이스트가 상기 버얼 사이에 마련되는 것인 리소그래피 장치.
13. 리소그래피 장치에서 목표 온도를 안정화시키는 방법으로서,

    타겟과 열 접촉하게 되는 열 흡수 물질의 고체에서 액체로의 상변화를 이용하여 상기 타겟으로부터 열을 제거함으로써 리소그래피 장치에서 목표 온도를 안정화시키고,

    상기 열 흡수 물질은 타겟과 접촉하게 되는 프레임 형태의 구조체 내에 포함되고,

    상기 프레임 형태의 구조체는 처리될 타켓을 지지하기 위한 버얼을 갖는 상부면을 포함하며,

    상기 버얼에 의해 지지될 타겟을 처리하기 위해, 상 유지 액체 또는 페이스트가 상기 버얼 사이에 마련되는 것인, 리소그래피 장치에서 목표 온도를 안정화시키는 방법.
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