KR102053155B1 - 유체 핸들링 구조체, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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

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월터 테오도루스 마테우스 스탈스
데이비드 베셈스
비오바니 루카 가토비지오
빅토르 마누엘 블란코 카르발로
에릭 헨리쿠스 에기디우스 카다리나 엠멜렌
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프레더릭 안토니우스 반 데르 잔덴
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조체가 개시되며, 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서: 공간의 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 및 공간에 대해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 갖는다. 가스 나이프 개구부 및 가스 공급 개구부는 둘 다 공간에 인접하여, 및 공간의 반경방향 바깥쪽에 실질적으로 순수한 CO2 가스 환경을 제공하기 위해 실질적으로 순수한 CO2 가스를 제공한다.

Description

유체 핸들링 구조체, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{A FLUID HANDLING STRUCTURE, A LITHOGRAPHIC APPARATUS AND A DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 출원은 2014년 12월 19일에 출원된 EP 출원 14199085.3의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 유체 핸들링 구조체(fluid handling structure), 리소그래피 장치 및 리소그래피 장치를 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로의 제조 시에 사용될 수 있다.
투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 리소그래피 투영 장치 내의 기판을 침지시키는 것이 제안되었다. 일 실시예에서, 상기 액체는 증류수이지만, 또 다른 액체가 사용될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예는 액체에 관하여 설명될 것이다. 하지만, 또 다른 유체, 특히 습윤 유체(wetting fluid), 비압축성 유체 및/또는 공기보다 높은 굴절률, 바람직하게는 물보다 높은 굴절률을 갖는 유체가 적절할 수 있다. 가스를 배제한 유체들이 특히 바람직하다. 이것의 요점은, 노광 방사선이 액체 내에서 더 짧은 파장을 가질 것이기 때문에 더 작은 피처들의 이미징을 가능하게 한다는 것이다[또한, 액체의 효과는 시스템의 유효 개구수(numerical aperture: NA)를 증가시키는 것으로 간주될 수 있으며, 초점 심도(depth of focus)를 증가시키는 것으로 간주될 수도 있다]. 그 안에 고체 입자(예를 들어, 석영)가 부유(suspend)하고 있는 물, 또는 나노-입자 부유물(예를 들어, 최대 치수가 10 nm까지인 입자들)을 갖는 액체를 포함한 다른 침지 액체들이 제안되었다. 부유된 입자들은, 그것들이 부유하고 있는 액체와 유사하거나 동일한 굴절률을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 적절할 수 있는 다른 액체들로는 방향족화합물(aromatic)과 같은 탄화수소, 플루오르화탄화수소(fluorohydrocarbon), 및/또는 수용액을 포함한다.
기판 또는 기판과 기판 테이블을 액체 배스(bath of liquid) 내에 담근다는 것(예를 들어, 미국 특허 제 4,509,852호 참조)은, 스캐닝 노광 시 대량의 액체(large body of liquid)가 가속화되어야 한다는 것을 의미한다. 이는 추가적이거나 더 강력한 모터들을 필요로 하며, 액체 내의 난류(turbulence)는 바람직하지 않고 예측 불가능한 영향들을 초래할 수 있다.
침지 장치에서, 침지 유체는 침지 시스템, 디바이스, 구조체 또는 장치에 의해 핸들링된다. 일 실시예에서, 침지 시스템은 침지 유체를 공급할 수 있고, 유체 공급 시스템이라고 칭해질 수 있다. 일 실시예에서, 침지 시스템은 적어도 부분적으로 침지 유체를 한정할 수 있고, 유체 한정 시스템(fluid confinement system)이라고 칭해질 수 있다. 일 실시예에서, 침지 시스템은 침지 유체에 대한 방벽(barrier)을 제공할 수 있고, 이로 인해 유체 한정 구조체와 같은 방벽 부재라고 칭해질 수 있다. 일 실시예에서, 침지 시스템은 예를 들어 침지 유체의 흐름 및/또는 위치를 제어하는 데 도움이 되는 가스의 흐름을 생성하거나 이용한다. 가스의 흐름이 침지 유체를 한정하도록 시일(seal)을 형성할 수 있으므로, 침지 시스템은 가스의 흐름을 제공하기 위해, 시일 부재라고 칭해질 수 있는 유체 핸들링 구조체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 침지 액체가 침지 유체로서 사용된다. 그 경우, 침지 시스템은 액체 핸들링 시스템일 수 있다.
침지 액체가 침지 시스템에 의해 투영 시스템 아래에 있는 표면 상의 국부화된 영역에 한정되는 경우, 침지 시스템과 표면 사이에 메니스커스(meniscus)가 연장된다. 메니스커스가 표면 상의 액적(droplet)과 충돌하는 경우, 이는 침지 액체 내의 기포(bubble)의 포함을 유도할 수 있다. 액적은 다양한 이유들로, 예를 들어 침지 시스템으로부터의 누출로 인해 표면 상에 존재할 수 있다. 침지 액체 내의 기포는, 예를 들어 기판의 이미징 동안 투영 빔과 간섭함으로써 이미징 오차들을 초래할 수 있다.
예를 들어, 기포 포함의 가능성이 적어도 감소되는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 유체 핸들링 구조체 외부의 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체를 포함한 침지 시스템이 제공되고, 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서: 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(gas knife opening); 및 공간에 대해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 갖고, 침지 시스템은 공간에 인접하여, 및 공간의 반경방향 바깥쪽에 실질적으로 순수한 CO2 가스의 분위기를 제공하기 위해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 실질적으로 순수한 CO2 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 시스템을 더 포함한다.
본 발명에서, 침지 시스템을 포함한 리소그래피 장치에서 기판 상으로 침지 유체를 통해 방사선 투영 빔을 투영하는 단계를 포함한 디바이스 제조 방법이 제공되고, 침지 시스템은 유체 핸들링 구조체 외부의 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체를 포함하며, 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서: 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 및 공간에 대해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 갖고, 상기 방법은 공간에 인접하여, 및 공간의 반경방향 바깥쪽에 실질적으로 순수한 CO2 가스의 분위기를 제공하기 위해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 실질적으로 순수한 CO2 가스를 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 유체 핸들링 구조체 외부의 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체를 포함한 침지 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서: 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 및 공간에 대해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 갖고, 침지 시스템은 공간에 인접하여, 및 공간의 반경방향 바깥쪽에 실질적으로 순수한 CO2 가스의 분위기를 제공하기 위해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 실질적으로 순수한 CO2 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 시스템을 더 포함한다.
본 발명에서, 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체를 포함한 침지 시스템이 제공되고, 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서: 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 공간에 대해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 공급 개구부; 및 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 시스템을 갖고, 가스는 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 빠져나가는 가스보다 높은 가스 속도로 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 빠져나간다.
본 발명에서, 침지 시스템을 포함한 리소그래피 장치에서 기판 상으로 침지 유체를 통해 방사선 투영 빔을 투영하는 단계를 포함한 디바이스 제조 방법이 제공되고, 침지 시스템은 유체 핸들링 구조체 외부의 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체를 포함하며, 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서: 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 및 공간에 대해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 갖고, 상기 방법은 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 가스를 공급하는 단계를 포함하며, 가스는 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 빠져나가는 가스보다 높은 가스 속도로 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 빠져나간다.
본 발명에서, 유체 핸들링 구조체 외부의 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체를 포함한 침지 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서: 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 및 공간에 대해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 갖고, 침지 시스템은 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 시스템을 더 포함하며, 가스는 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 빠져나가는 가스보다 높은 가스 속도로 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 빠져나간다.
본 발명에서, 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체가 제공되고, 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서: 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 및 공간에 대해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 갖고, 적어도 하나의 가스 공급 개구부는 메시(mesh)를 포함한다.
이제 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2 및 도 3은 리소그래피 투영 장치에서 사용하는 침지 시스템을 도시하는 도면;
도 4는 리소그래피 투영 장치에서 사용하는 또 다른 침지 시스템의 단면도;
도 5는 리소그래피 투영 장치에서 사용하는 침지 시스템의 평면도;
도 6은 리소그래피 투영 장치에서 사용하는 침지 시스템의 평면도;
도 7은 특정 접촉 각도(contact angle)를 유도하는 표면 상의 액적에 작용하는 힘들을 예시하는 단면도;
도 8은 침지 액체의 pH에 대한 임계 스캔 속력(critical scan speed)의 그래프;
도 9는 리소그래피 투영 장치에서 사용하는 또 다른 침지 시스템의 단면도;
도 10은 리소그래피 장치에서 사용하는 침지 시스템의 단면도;
도 11은 리소그래피 장치에서 사용하는 침지 시스템의 단면도;
도 12는 리소그래피 장치에서 사용하는 침지 시스템의 단면도; 및
도 13은 리소그래피 장치에서 사용하는 침지 시스템의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 여하한의 다른 적절한 방사선)인 투영 빔(B)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 일루미네이터(조명 시스템이라고도 함)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 지지 구조체/마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 기판)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 지지 테이블, 예를 들어 1 이상의 센서를 지지하는 센서 테이블, 및/또는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"; 및
- 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 투영 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
일루미네이터(IL)는 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 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 디바이스(MA)가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판(W)의 타겟부(C)에 패턴을 생성하기 위해서, 투영 빔(B)의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 투영 빔(B)에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판(W)의 타겟부(C) 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 투영 빔(B)에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부(C)에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스(MA)는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔[예를 들어, 투영 빔(B)]을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 투영 빔(B)에 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(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템(PS)을 내포하는 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, 리소그래피 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 리소그래피 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 투영 시스템(PS)의 속성들을 측정하는 센서들과 같은 측정 장비를 유지하도록 배치되는 측정 테이블(도 1에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 측정 테이블은 기판(W)을 유지하도록 구성되지 않는다. 리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 테이블(또는 스테이지 또는 지지체), 예를 들어 2 이상의 기판 테이블(WT), 또는 1 이상의 기판 테이블(WT)과 1 이상의 센서 또는 측정 테이블의 조합을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 다수 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 리소그래피 장치는 2 이상의 패터닝 디바이스 테이블(또는 스테이지 또는 지지체), 예를 들어 2 이상의 지지 구조체(MT)를 가질 수 있으며, 이는 기판 테이블(WT), 센서 테이블 및 측정 테이블과 유사한 방식으로 병행하여 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선의 소스(SO)로부터 투영 빔(B)을 수용한다. 예를 들어, 소스(SO)가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 투영 빔(B)은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 상기 소스(SO)는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 투영 빔(B)의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성되는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터(IL)는 투영 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 투영 빔(B)을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다. 소스(SO)와 유사하게, 일루미네이터(IL)는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주될 수 있으며, 또는 간주되지 않을 수 있다. 예를 들어, 일루미네이터(IL)는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있으며, 또는 리소그래피 장치로부터 분리된 개체일 수 있다. 후자의 경우, 리소그래피 장치는 일루미네이터(IL)로 하여금 그 위에 장착되게 하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 일루미네이터(IL)는 분리가능하고, (예를 들어, 리소그래피 장치 제조자 또는 또 다른 공급자에 의해) 개별적으로 제공될 수 있다.
투영 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 투영 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 투영 빔(B)을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 투영 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 투영 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 위치설정 디바이스(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 위치설정 디바이스(PW)의 일부분을 형성한다. 장-행정 모듈은 제한된 정밀도로 긴 범위에 걸쳐 단-행정 모듈을 이동시키도록 배치된다. 단-행정 모듈은 높은 정밀도로 장-행정 모듈에 비해 짧은 범위에 걸쳐 지지 구조체(MT) 및/또는 기판 테이블(WT)을 이동시키도록 배치된다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나, 고정될 수 있다.
패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들(P1, P2)은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부(C)들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다. 타겟부(C)들 사이의 공간들 내에 위치된 마크들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들(M1, M2)은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 리소그래피 장치는 다음 사용 모드들 중 적어도 하나에서 기판(W)을 노광하는 데 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 투영 빔(B)에 부여된 전체 패턴은 한 번에 타겟부(C) 상으로 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 방향 및/또는 Y 방향(즉, 스테핑 방향)으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 투영 빔(B)에 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 노광 시 타겟부(C)의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부(C)의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안에 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 소스(SO)로서 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 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.
본 명세서에서는, 집적 회로의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급될 수 있지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이, 마이크로스케일 또는 심지어 나노스케일 피처들을 갖는 구성요소들의 제조에 있어서 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다.
투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판(W) 사이에 액체를 제공하는 구성들은 침지 시스템의 3 개의 일반 카테고리들로 분류될 수 있다. 이들은 배스 형태의 구성, 국부화된 침지 시스템, 및 전체-습식(all-wet) 침지 시스템을 포함한다.
배스 형태의 구성에서는, 실질적으로 기판(W)의 전체 및 선택적으로 기판 테이블(WT)의 일부분이 액체 배스 내에 잠긴다.
국부화된 침지 시스템은 기판(W)의 국부화된 영역에만 액체가 제공되는 액체 공급 시스템을 사용한다. 액체로 채워진 영역은 기판(W)의 상부면보다 평면이 더 작고, 액체로 채워진 영역은 기판(W)이 상기 영역 밑에서 이동하는 동안 투영 시스템(PS)에 대해 실질적으로 정지 상태로 유지된다. 도 2 내지 도 6 및 도 9 내지 도 13은 이러한 액체 공급 시스템으로서 사용될 수 있는 상이한 침지 시스템들을 나타낸다. 국부화된 영역에 액체를 밀폐시키도록 메니스커스 제어 특징부(meniscus controlling feature)가 존재할 수 있다. 이처럼 배치하기 위해 제안된 한가지 방식이 PCT 특허 출원 공개공보 WO 99/49504호에 개시되어 있다. 메니스커스 제어 특징부는 메니스커스 고정 특징부(meniscus pinning feature)일 수 있다.
전체 습식 구성에서, 액체는 한정되지 않는다. 기판(W)의 전체 최상면 및 기판 테이블(WT)의 전체 또는 일부가 침지 액체로 덮인다. 적어도 기판(W)을 덮는 액체의 깊이는 얕다. 액체는 기판(W) 상에서 박막과 같은 액체의 막일 수 있다. 침지 액체는 투영 시스템(PS) 및 투영 시스템(PS)과 마주하는 대향 표면(facing surface)[이러한 대향 표면은 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT)의 표면일 수 있음]에, 또는 그 구역 내에 공급될 수 있다. 또한, 도 2 또는 도 3의 여하한의 액체 공급 디바이스들이 이러한 액체 공급 시스템에서 사용될 수 있다. 하지만, 메니스커스 제어 특징부가 존재하지 않거나, 작동되지 않으며, 또는 정상(normal)만큼 효율적이지 않고, 아니면 국부화된 영역에만 액체를 밀폐시키는 데 효과적이지 않다.
도 2는 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판 테이블(WT) 또는 기판(W) 사이의 공간(11)의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장되는 유체 핸들링 구조체(12)(이는 액체 한정 구조체라고 칭해질 수도 있음)를 갖는 침지 시스템(이는 달리 국부화된 액체 공급 시스템 또는 유체 핸들링 시스템이라고 칭해질 수 있음)을 개략적으로 도시한다. [다음 설명에서 기판(W)의 표면에 대한 언급은, 달리 분명히 명시되지 않는 한, 추가적으로 또는 대안적으로 기판 테이블(WT)의 표면도 칭한다는 것을 유의한다]. 일 실시예에서, 유체 핸들링 구조체(12)와 기판(W)의 표면 사이에 시일이 형성되고, 이는 가스 시일(16)(가스 시일을 갖는 이러한 시스템은 유럽 특허 출원 공개공보 EP-A-1,420,298호에 개시됨)과 같은 무접촉 시일일 수 있다. 시일은 메니스커스 제어 특징부에 의해 제공될 수 있다.
유체 핸들링 구조체(12)는 적어도 부분적으로 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판(W) 사이의 공간(11)에 액체를 포함한다. 공간(11)은 투영 시스템(PS)의 최종 요소를 둘러싸고 아래에 위치되는 유체 핸들링 구조체(12)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 액체는 개구부(13)에 의해 투영 시스템(PS) 아래, 및 유체 핸들링 구조체(12) 내의 공간(11)으로 유입된다. 액체는 개구부(13)에 의해 제거될 수 있다. 액체가 개구부(13)에 의해 공간(11)으로 유입될지 또는 공간(11)으로부터 제거될지는 기판(W) 및 기판 테이블(WT)의 이동 방향에 의존할 수 있다.
액체는, 사용 시 유체 핸들링 구조체(12)의 저부와 기판(W)의 표면 사이에 형성되는 가스 시일(16)에 의해 공간(11)에 포함될 수 있다. 가스 시일(16) 내의 가스는 압력을 받아 유입구(15)를 통해 유체 핸들링 구조체(12)와 기판(W) 사이의 갭에 제공된다. 가스는 유출구(14)와 연계된 채널을 통해 추출된다. 가스 유입구(15) 상의 과압력(overpressure), 유출구(14) 상의 진공 레벨 및 갭의 지오메트리(geometry)는, 안쪽으로 액체를 한정시키는 고속 가스 흐름(high-velocity gas flow)이 존재하도록 배치된다. 유체 핸들링 구조체(12)와 기판(W) 사이의 액체에 대한 가스의 힘이 공간(11) 내에 액체를 포함시킨다. 이러한 시스템은, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 출원 공개공보 US 2004-0207824호에 개시되어 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 또 다른 침지 시스템을 도시하는 측단면도이다. 도 3에 예시되고 아래에서 설명되는 구성은 앞서 설명되고 도 1에 예시된 리소그래피 장치에 적용될 수 있다. 액체 공급 시스템에는 유체 핸들링 구조체(12)가 제공되며, 이는 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판 테이블(WT) 또는 기판(W) 사이의 공간(11)의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장된다. [다음 설명에서 기판(W)의 표면에 대한 언급은, 달리 분명히 명시되지 않는 한, 추가적으로 또는 대안적으로 기판 테이블(WT)의 표면도 칭한다는 것을 유의한다].
유체 핸들링 구조체(12)는 적어도 부분적으로 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판(W) 사이의 공간(11)에 액체를 포함한다. 공간(11)은 투영 시스템(PS)의 최종 요소를 둘러싸고 아래에 위치되는 유체 핸들링 구조체(12)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 구조체(12)는 주 몸체 부재(main body member: 53) 및 다공성 부재(porous member: 83)를 포함한다. 다공성 부재(83)는 플레이트 형상이고, 복수의 홀들[즉, 개구부들 또는 포어(pore)들]을 갖는다. 일 실시예에서, 다공성 부재(83)는 많은 작은 홀(84)이 메시로 형성되어 있는 메시 플레이트(mesh plate)이다. 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개공보 US 2010/0045949 A1에 개시되며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
주 몸체 부재(53)는 공간(11)에 액체를 공급할 수 있는 공급 포트(supply port: 72)들, 및 공간(11)으로부터 액체를 회수할 수 있는 회수 포트(recovery port: 73)를 포함한다. 공급 포트(72)들은 통로(74)를 통해 액체 공급 장치(75)에 연결된다. 액체 공급 장치(75)는 공급 포트(72)들에 액체를 공급할 수 있다. 액체 공급 장치(75)로부터 공급되는 액체는 대응하는 통로(74)를 통해 공급 포트(72)들 각각에 공급된다. 공급 포트(72)들은 광학 경로에 마주하는 주 몸체 부재(53)의 규정된 위치들에서 광학 경로 부근에 배치된다. 회수 포트(73)는 공간(11)으로부터 액체를 회수할 수 있다. 회수 포트(73)는 통로(79)를 통해 액체 회수 장치(80)에 연결된다. 액체 회수 장치(80)는 진공 시스템을 포함하며, 회수 포트(73)를 통해 액체를 흡입함으로써 이를 회수할 수 있다. 액체 회수 장치(80)는 통로(79)를 통하여 회수 포트(73)를 통해 회수되는 액체(LQ)를 회수한다. 다공성 부재(83)는 회수 포트(73)에 배치된다.
일 실시예에서, 투영 시스템(PS)과 한 측에서 유체 핸들링 구조체(12), 및 다른 측에서 기판(W) 사이에 액체를 갖는 공간(11)을 형성하기 위해, 액체가 공급 포트(72)들로부터 공간(11)으로 공급되고, 유체 핸들링 구조체(12) 내의 회수 챔버(81)에서의 압력은 다공성 부재(83)의 홀(84)들[즉, 회수 포트(73)]을 통해 액체를 회수하도록 부압(negative pressure)으로 조정된다. 공급 포트(72)들을 이용한 액체 공급 작동 및 다공성 부재(83)를 이용한 액체 회수 작동을 수행하는 것이 투영 시스템(PS)과 한 측에서 유체 핸들링 구조체(12), 및 다른 측에서 기판(W) 사이에 공간(11)을 형성한다.
도 4는 침지 시스템(예컨대, 액체 공급 시스템)의 일부분인 유체 핸들링 구조체(12)를 예시한다. 유체 핸들링 구조체(12)는 투영 시스템(PS)의 최종 요소의 주변부(예를 들어, 둘레) 주위로 연장된다. 유체 핸들링 구조체(12)는 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성된다. 구역은 유체 핸들링 구조체(12) 외부일 수 있다. 구역은 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT) 사이일 수 있다. 유체 핸들링 구조체(12)는 침지 유체를 포함하기 위해 적어도 하나의 메니스커스 제어 특징부를 포함할 수 있다.
부분적으로 공간(11)을 정의하는 표면 내의 복수의 개구부(20)들이 공간(11)에 액체를 제공한다. 액체는 공간(11)에 들어가기 전에 각각의 챔버들(24, 26)을 통해 측벽들(28 및 22) 내의 개구부들(29 및 20)을 각각 통과한다.
유체 핸들링 구조체(12)의 저부와 대향 표면, 예를 들어 기판(W)의 최상면, 또는 기판 테이블(WT)의 최상면, 또는 둘 모두의 사이에 시일이 제공된다. 대향 표면은 유체 핸들링 구조체(12)의 저부와 마주하는 표면이다. 도 4에서, 유체 핸들링 구조체(12)는 무접촉 시일을 제공하도록 구성되며, 수 개의 구성요소들로 이루어진다. 투영 시스템(PS)의 광학 축선으로부터 반경방향 바깥쪽에, 공간(11)으로 연장되는 (선택적인) 유동 제어 플레이트(flow control plate: 51)가 제공된다. 제어 플레이트(51)는 개구부(55)를 가져, 이를 통한 액체 흐름을 허용한다; 개구부(55)는 제어 플레이트(51)가 [예를 들어, 투영 시스템(PS)의 광학 축선에 평행한] Z 방향으로 변위되는 경우에 유리할 수 있다. 유동 제어 플레이트(51)의 반경방향 바깥쪽으로, 대향 표면을 향하는(예를 들어, 이와 마주하는) 유체 핸들링 구조체(12)의 저면 상에 개구부(180)가 있을 수 있다. 개구부(180)는 대향 표면을 향하는 방향으로 액체를 제공할 수 있다. 이미징 시, 이는 기판(W)과 기판 테이블(WT) 사이의 갭을 액체로 채움으로써 침지 액체 내에서의 기포 형성을 방지하는 데 유용할 수 있다.
개구부(180)의 반경방향 바깥쪽으로, 유체 핸들링 구조체(12)와 대향 표면 사이에서 액체를 추출하는 추출기 조립체(extractor assembly: 70)가 있을 수 있다. 추출기 조립체(70)는 단상(single phase) 또는 2상(dual phase) 추출기로서 작동할 수 있다. 추출기 조립체(70)는 메니스커스 제어 특징부로서 작용한다.
추출기 조립체(70)의 반경방향 바깥쪽으로, 가스 나이프가 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210)가 추출기 조립체(70)로부터 반경방향 바깥쪽 방향에 제공되어 가스 나이프를 제공할 수 있다. 가스 나이프 개구부(210)들은 추출기 조립체(70)의 에지에 실질적으로 평행일 수 있다. 일 실시예에서, 가스 나이프 개구부(210)는 추출기 조립체(70)의 에지를 따라 제공되는 일련의 개별 어퍼처(aperture)들일 수 있다. 사용 시, 가스 나이프 개구부(210)는 과압력에 연결되고, 추출기 조립체(70)에 의해 형성된 메니스커스 제어 특징부를 둘러싸는 가스 나이프를 형성한다. 가스 나이프 개구부(210)는 메니스커스 제어 특징부에 인접할 수 있고, 평면도에서 공간(11)에 대해 반경방향 바깥쪽 방향에 있다. 추출기 조립체(70) 및 가스 나이프의 구성은, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 출원 공개공보 US 2006-0158627호에 상세히 개시되어 있다.
일 실시예에서, 추출기 조립체(70)는, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 출원 공개공보 US 2006-0038968호에 개시된 것과 같은 액체 제거 디바이스, 추출기, 또는 유입구를 포함할 수 있는 단상 추출기이다. 일 실시예에서, 메니스커스 제어 특징부는 마이크로-시브(micro-sieve)를 포함한다. 일 실시예에서, 추출기 조립체(70)는 단일-액상 액체 추출(single-liquid phase liquid extraction)을 가능하게 하기 위해, 가스로부터 액체를 분리하는 데 사용되는 다공성 재료(111)로 덮이는 유입구를 포함한다. 또한, 다공성 재료(111)는 마이크로-시브일 수 있다. 챔버(121) 내의 하압력(under pressure)은, 다공성 재료(111)의 홀들에 형성된 메니스커스들이 추출기 조립체(70)의 챔버(121) 내로 주위 가스가 끌려가는 것을 방지하도록 선택된다. 하지만, 다공성 재료(111)의 표면이 액체와 접촉하게 되는 경우, 흐름을 제한하는 메니스커스는 존재하지 않으며, 액체가 추출기 조립체(70)의 챔버(121) 내로 자유롭게 흐를 수 있다.
도 4에 명확하게 예시되지는 않지만, 유체 핸들링 구조체(12)는 액체 레벨의 변동들을 처리하는 구성을 가질 수 있다. 이는, 투영 시스템(PS)과 유체 핸들링 구조체(12) 사이에 쌓이는 액체가 처리될 수 있고 흘러나오지 않도록 구성된다. 이 액체를 처리하기 위한 한가지 방식은 유체 핸들링 구조체(12)의 적어도 일부분에 소액성(lyophobic)(예를 들어, 소수성) 코팅을 제공하는 것이다.
유체 핸들링 구조체(12)를 갖는 또 다른 국부화된 침지 시스템은 가스 드래그(gas drag) 원리를 활용한다. 소위 가스 드래그 원리는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개공보 US 2008-0212046호, US 2009-0279060호, 및 US 2009-0279062호에서 설명되었다. 상기 국부화된 침지 시스템에서, 추출 홀들은 바람직하게는 모서리(corner)를 가질 수 있는 형상으로 배치된다. 추출 홀들은 2상 추출기를 제공하는 데 사용될 수 있다. 모서리는 스테핑 방향 또는 스캐닝 방향과 같은 바람직한 이동 방향과 정렬될 수 있다. 이는 2 개의 개구부가 바람직한 방향에 수직으로 정렬되었던 경우에 비해, 바람직한 방향으로 주어진 속력에 대하여 유체 핸들링 구조체(12)의 표면 내의 두 개구부들 간의 메니스커스에 대한 힘을 감소시킨다. 하지만, 본 발명의 일 실시예는 평면이 여하한의 형상을 갖거나 여하한의 형상으로 배치된 유출구들과 같은 구성요소를 갖는 유체 핸들링 구조체(12)에 적용될 수 있다. 이러한 비-제한적인 리스트의 형상은 원형과 같은 타원, 직사각형 예를 들어 정사각형 또는 마름모와 같은 평행사변형과 같은 직선으로 된 형상(rectilinear shape), 또는 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 4각 이상의 별(four or more pointed star)과 같은 4 이상의 모서리를 갖는 모난 형상(cornered shape)을 포함할 수 있다.
도 5는 가스 드래그 원리를 이용한 유출구들을 가질 수 있고 본 발명의 일 실시예가 관련될 수 있는 유체 핸들링 구조체(12)를 포함한 침지 시스템의 메니스커스 제어 특징부들을 평면도로 개략적으로 예시한다. 예를 들어, 도 2에서 유입구(15) 및 유출구(14)에 의해 제공되는 가스 시일(16), 또는 적어도 도 4에 나타낸 추출기 조립체(70)에 의해 도시된 메니스커스 제어 특징부들을 대체할 수 있는 메니스커스 제어 특징부의 특징들이 예시된다. 도 5의 메니스커스 제어 특징부는 추출기, 예를 들어 2상 추출기의 형태이다. 메니스커스 제어 특징부는 복수의 개별 개구부(50)들을 포함한다. 각각의 개구부(50)는 원형인 것으로 예시되지만, 이는 반드시 그러한 것은 아니다. 정말로, 형상은 필수적이지 않고, 개구부(50)들 중 1 이상은: 원형, 타원형, 직선형(예를 들어, 정사각형 또는 직사각형), 삼각형 등으로부터 선택되는 1 이상일 수 있으며, 1 이상의 개구부는 세장형(elongate)일 수 있다.
개구부(50)들의 반경방향 안쪽으로는 메니스커스 제어 특징부들이 존재하지 않을 수 있다. 메니스커스는 개구부(50)들로의 가스 흐름에 의해 유도되는 드래그 힘(drag force)으로 개구부(50)들 사이에 고정(pin)된다. 약 15 m/s, 바람직하게는 약 20 m/s보다 큰 가스 드래그 속도가 충분하다. 기판(W)으로부터의 액체의 증발량은 감소될 수 있으며, 이로 인해 액체의 스플래싱(splashing) 및 열 팽창/수축 효과들이 감소된다.
유체 핸들링 구조체의 저부의 다양한 지오메트리들이 가능하다. 예를 들어, 2009년 5월 26일 출원된 미국 특허 출원 US 61/181,158호 또는 미국 특허 출원 공개공보 US 2004-0207824호에 개시된 여하한의 구조체들이 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 공간(11)에 대해, 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210)가 개구부(50)들 외부에 제공되어 가스 나이프를 제공할 수 있다. 가스 나이프 개구부(210)는 메니스커스 제어 특징부의 개구부(50)들을 연결한 라인들에 실질적으로 평행할 수 있다. 일 실시예에서, 가스 나이프 개구부(210)는 형상의 측면(side: 54)을 따라 제공되는 일련의 개별 어퍼처들일 수 있다. 사용 시, 가스 나이프 개구부(210)는 과압력에 연결되고, 개구부(50)들에 의해 형성된 메니스커스 제어 특징부를 둘러싸는 가스 나이프[도 4의 가스 나이프 개구부(210)들에 의해 제공되는 가스 나이프와 균등함]를 형성한다. 가스 나이프 개구부(210)는 메니스커스 제어 특징부에 인접할 수 있고, 평면도에서 공간(11)에 대해 반경방향 바깥쪽 방향에 있다.
본 발명의 일 실시예에서의 가스 나이프는 기판(W) 또는 기판 테이블(WT)과 같은 대향 표면에 남은 여하한의 액체 막의 두께를 감소시키도록 기능한다. 가스 나이프는 액체 막이 액적으로 부서지지 않고 오히려 액체가 개구부(50)들을 향해 구동되고 추출될 것을 보장하도록 돕는다. 일 실시예에서, 가스 나이프는 막의 형성을 방지하도록 작동한다. 이를 달성하기 위해, 메니스커스 제어 개구부(50)들과 가스 나이프의 중심 라인들 간의 거리는 1.5 mm 내지 4 mm, 바람직하게는 2 mm 내지 3 mm의 범위에 있는 것이 바람직하다. 가스 나이프가 배치되는 라인은 일반적으로, 가스 나이프 개구부(210)와 개구부(50)들의 인접한 것들 사이의 거리가 앞서 언급된 범위들 내에 있도록 개구부(50)들의 라인을 따른다. 바람직하게는, 가스 나이프 개구부(210)가 배치되는 라인은 개구부(50)들의 라인에 평행하다. 가스 나이프 개구부(210)와 개구부(50)들의 인접한 것들 사이에 일정한 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 이는 가스 나이프의 각각의 중심 라인의 길이를 따라 바람직하다. 일 실시예에서, 일정한 간격은 모난 형상의 1 이상의 모서리의 구역에 있을 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하여 앞서 설명된 것들과 같은 국부화된 침지 시스템들은 공간(11)으로의 기포 포함을 겪을 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 메니스커스(320)가 유체 핸들링 구조체(12)와 유체 핸들링 구조체(12) 아래의 대향 표면[예를 들어, 기판(W)의 최상면] 사이에서 연장된다. 도 2 및 도 4에 예시된 이 메니스커스(320)는 공간(11)의 에지를 정의한다. 메니스커스(320) 및 액적, 예를 들어 공간(11)을 빠져나간 액체의 액적이 표면 상에서 충돌하는 경우, 가스의 기포가 공간(11)으로 포함될 수 있다. 공간(11)으로의 기포의 포함은 가스의 기포가 이미징 오차를 초래할 수 있기 때문에 불리하다.
액적이 표면 상에 남겨져 있을 가능성이 높은 소정 상황들이 존재한다. 예를 들어, 침지 시스템/유체 핸들링 구조체(12)와 기판(W) 간의 상대 이동이 존재하는 경우에 기판(W)의 에지에 걸쳐 침지 시스템[및 특히 유체 핸들링 구조체(12)]이 위치될 때 액적이 표면 상에 남겨질 수 있다. 또 다른 예시에서, 유체 핸들링 구조체(12)와 대향 표면 간의 상대 이동이 존재하는 경우, 및 침지 시스템[및 특히 유체 핸들링 구조체(12)]이 유체 핸들링 구조체(12)와 마주하는 대향 표면의 높이의 단계 변화(step change)에 걸쳐 위치되는 경우에 액적이 남겨질 수 있다. 또 다른 예시에서, 너무 높은 유체 핸들링 구조체(12)와 대향 표면 간의 상대 속력으로 인해, 예를 들어 메니스커스가 예를 들어 대향 표면의 임계 스캔 속력을 초과함으로써 불안정해지는 경우에 액적이 남겨질 수 있다. 기포는 투영 시스템(PS)과 유체 핸들링 구조체(12) 사이에서 연장되는 도 2 및 도 4에 예시된 메니스커스(400)에서 공간(11)으로 포함될 수 있다. 이때, 가스의 기포는 유체 핸들링 구조체(12)와 투영 시스템(PS) 사이에서 가스를 끌고가는(entrain) 유체 핸들링 구조체(12)의 반경방향 안쪽 대향 표면 상의 액체 유입구[예를 들어, 도 2의 유입구(13) 및 도 4의 유입구(20)]로부터 공급되는 액체에 의해 생성될 수 있다.
기포 포함의 어려움을 처리하는 방식들은 유체 핸들링 구조체(12)의 한정 속성들을 개선하는 것에 집중하였다. 예를 들어, 유체 핸들링 구조체(12)와 대향 표면 간의 상대 속력은 액체의 유출(spilling)을 회피하기 위해 감소되었다.
가스의 매우 작은 기포들은 공간(11)의 노광 영역에 도달하기 전에 침지 액체에서 용해될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 용해 속력(dissolution speed)이 포획된 가스의 타입 및 침지 액체 속성들에 의존한다는 사실을 이용한다.
이산화탄소 가스의 기포는 통상적으로 공기의 기포보다 빠르게 용해된다. 질소보다 55 배 큰 용해도(solubility) 및 질소의 0.86 배의 확산도(diffusivity)를 갖는 CO2의 기포는 통상적으로 질소의 동일한 크기의 기포가 용해되는 시간보다 37 배 짧은 시간에 용해될 것이다. 메니스커스(320 또는 400)에 인접하여 CO2를 공급하는 것은, CO2 가스의 기포가 더 낮은 확산도를 갖는 다른 가스들이 사용된 경우보다 훨씬 더 빠르게 침지 액체로 용해될 것임을 의미한다. 그러므로, 본 발명에서 CO2를 이용하는 것이 이미징 결함들의 수를 감소시켜 더 높은 스루풋[예를 들어, 유체 핸들링 구조체(12)에 대한 기판(W)의 더 높은 속력] 및 더 낮은 결함을 허용할 것이다.
그러므로, 본 발명은 공간(11)에 인접한 구역에[예를 들어, 볼륨(volume)에, 또는 영역을 향해) 실질적으로 순수한 CO2 가스를 공급하는 가스 나이프를 제공할 수 있다. 특히, CO2 가스는 유체 핸들링 구조체(12)와 [예를 들어, 기판(W) 또는 기판 테이블(WT) 상의] 대향 표면 사이에서 연장되는 메니스커스(320)에 인접한 구역에 존재하도록 제공된다.
이산화탄소는 쉽게 이용가능하고 다른 목적들을 위해 침지 시스템들에서 사용될 수 있기 때문에 바람직하다. 이산화탄소는 1.69 x 10- 3 kg/kg 또는 37 x 10- 3 mol/kg의 1 atm 총 압력 및 20 ℃의 물에서의 용해도를 갖는다. 다른 가스들은 1 이상의 단점을 가질 수 있으며, 예를 들어 다른 가스들은 침지 리소그래피 장치 내의 구성요소들과 반응할 수 있고, 및/또는 유독할 수 있으므로, 이산화탄소보다 취급하기가 더 어렵고 덜 바람직할 수 있다.
가스 CO2를 이용함으로써, 액체의 액적과 충돌하는 메니스커스(320)와 연계된 문제가 감소될 수 있다. 통상적으로, 300 마이크로미터의 액적이 30 마이크로미터 직경(즉, 1/10 크기)의 기포를 생성할 것이다. 이러한 이산화탄소의 기포는 통상적으로 노광 영역에 도달하기 전에 침지 액체에서 용해될 것이며, 이는 액적에 의해 생성되는 문제들을 덜 중요하게 만들 수 있다. 그러므로, 침지 시스템이 공간(11)으로부터 빠져나간 침지 액체와 상호작용하는 것에 더 관대할 수 있다.
또한, 이산화탄소 가스는 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220)를 통해 제공된다. 가스 공급 개구부(220)는 가스 나이프 개구부(210)[및 도 4의 추출기(70) 또는 도 5의 유출구(50)들과 같은 메니스커스 제어 특징부]의 반경방향 바깥쪽에, 즉 공간(11)에 대해 평면도에서 반경방향 바깥쪽 방향으로 반경방향 바깥쪽에 있다. 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220)는 도 4, 도 5, 도 6, 도 10, 도 11, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210)에 인접할 수 있다.
실질적으로 순수한 CO2 가스를 제공하는 가스 나이프 개구부(210) 및 실질적으로 순수한 CO2 가스를 제공하는 가스 공급 개구부(220)를 제공하는 것은, 실질적으로 순수한 CO2의 분위기가 공간(11)에 인접하여 그 반경방향 바깥쪽에 제공될 수 있다는 것을 의미한다. 공간(11)에 인접한, 및 그 반경방향 바깥쪽의 분위기는 CO2 가스만큼 쉽게 용해되지 않는 상당량의 가스들을 포함하지 않는다.
본 명세서에 설명되는 본 발명에서, 실질적으로 순수한 CO2 가스 분위기는 침지 액체로의 CO2 가스의 여하한의 포함이 침지 액체에서 용해되는 가스 함유물(gas inclusion)을 생성하도록 침지 액체의 메니스커스(320) 주위에 형성된다. 일 실시예에서, 실질적으로 순수한 CO2 가스의 분위기는 적어도 90 % CO2 가스이다. 일 실시예에서, 실질적으로 순수한 CO2 가스의 분위기는 적어도 95 % CO2 가스이다. 일 실시예에서, 실질적으로 순수한 CO2 가스의 분위기는 적어도 99 % CO2 가스이다. 일 실시예에서, 실질적으로 순수한 CO2 가스의 분위기는 적어도 99.5 % CO2 가스이다. 일 실시예에서, 실질적으로 순수한 CO2 가스의 분위기는 적어도 99.9 % CO2 가스이다. 실질적으로 순수한 CO2 가스 분위기는 달성가능한 한 높은 CO2 가스를 갖는 것이 바람직하다.
리소그래피 장치에서 이산화탄소 가스를 제공하는 것의 어려움은 몇몇 구성요소들, 예를 들어 기판(WT) 테이블의 위치 측정 시스템의 구성요소들이 이산화탄소 분위기에서 저하된 성능을 갖는다는 것이다. 본 발명에서, 순수한 이산화탄소 환경이 스캐닝 동안 메니스커스(320) 부근에 존재할 것이 보장된다. 이를 달성하기 위해, 예를 들어 도 5의 실시예에서, 개구부(50)들을 통해 추출되는 CO2의 양보다 큰 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220) 밖으로의 이산화탄소의 유량(flow rate)을 가질 필요가 있다. 이는 이산화탄소의 초과량이 유체 핸들링 구조체(12) 아래로부터 기계의 환경으로, 및 특히 기판 테이블(WT)의 위치 측정 시스템의 구성요소들을 향해 누출되게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 초과한 이산화탄소가 유체 핸들링 구조체(12) 아래로부터 누출되지 않을 것을 보장하기 위해, 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)가 도 6에 도시된 바와 같이 1 이상의 메니스커스 제어 특징부, 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)의 반경방향 바깥쪽에 제공된다. 가스 회수 개구부(61)는 여하한의 실시예들과 제공될 수 있다. 가스 회수 개구부(61)는 2상 추출기를 포함할 수 있다. 일 예시로서, 2상 추출기는 약 40 내지 80 Nl/min의 추출 유량을 가질 수 있지만, 이는 장치에 따라 변동할 수 있다. 이 방식에서, 이산화탄소의 환경은 여전히 메니스커스 제어 특징부들의 반경방향 바깥쪽에 제공되어 공간(11)에 대한 기포 포함을 감소시킬 수 있다. 또한, 리소그래피 장치의 구성요소들의 가능한 오염 또는 기능 중단이 감소되거나 방지될 수 있다.
메니스커스(320)에 인접하여 실질적으로 순수한 이산화탄소의 분위기를 제공하는 것의 장점은, 이산화탄소가 메니스커스 제어 특징부의 개구부(50)들 아래의 메니스커스(320)에서 침지 액체에 용해될 수 있다는 것이다. 이는 메니스커스(320)에서의 침지 액체가 약간 산성이 되게 한다(pH의 감소를 유도한다). 침지 액체가 더 산성이 되는 경우, 이는 H3O+ 이온들의 존재를 증가시킨다. H3O+ 이온들의 수의 증가가 고체-액체 표면 에너지(γSL)의 감소를 유도한다. 고체-기체 표면 에너지(γSG)는 변화하지 않고, 액체-기체 표면 에너지(γLG)도 변화하지 않는다. 그러므로, 고체-액체 표면 에너지의 변화는 3 개의 표면 에너지들 간의 평형에 영향을 준다. 액체 메니스커스에서의, 특히 고체 표면과의 그 계면을 향하는 표면 장력이 영향을 받는다. 표면 에너지들의 변화의 결과로서 표면 장력의 방향의 변화가 도 7에 예시된다. 도 7은 표면(310) 상의 액적(300)의 접촉 각도(θC)를 나타낸다. 3 개의 표면 에너지들과 접촉 각도 간의 관계는 다음 수학식에서 설명된다:
Figure 112017068930143-pct00001
이 수학식에 따르면, 고체-액체 전기적 표면 에너지(γSL)의 감소가 접촉 각도(θC)의 증가를 유도한다. 액체와 대향 표면 간의, 특히 메니스커스(320)에서의 접촉 각도(θC)의 증가는 메니스커스 제어 특징부[예를 들어, 개구부(50)들]의 성능의 개선을 유도한다. 이러한 것으로서, 액체가 메니스커스 제어 특징부를 지나 침지 공간(11)으로부터 손실되기 전에, 유체 핸들링 구조체(12)와 대향 표면 간의 더 높은 속도가 달성될 수 있다.
도 8은 y 축을 따른 액체 손실 전의 임계 스캐닝 속력과 x 축에 따른 침지 액체의 pH를 나타내는 그래프이다. 그래프는 특정 타입의 유체 핸들링 구조체 및 미국 캘리포니아에 있는 JSR Micro, Inc.로부터 이용가능한 TCX041의 탑코트(top coat)를 갖는 기판(W)에 대한 것이다.
도 8은 침지 액체의 pH의 감소가 임계 스캔 속력의 증가를 초래한다는 것을 나타낸다. 임계 스캔 속력의 증가는 (앞서 설명된 바와 같은 이미징 오차들을 초래할 수 있는) 액체 손실의 위험 없이 높은 스캔 속력이 사용될 수 있기 때문에 스루풋의 증가를 초래할 것이다. 이는 특히 450 mm의 직경을 갖는 기판들과 같은 더 큰 기판들(W)에 대해 그러하다. 이는 더 작은 기판에 비해 이러한 더 큰 기판에서, 더 많은 스캔들이 기판(W)의 에지로부터 멀리 떨어져서, 예를 들어 기판(W)의 중심을 향한 구역에서 수행되기 때문이다. 이는 임계 스캔 속력에 가깝게 수행될 수 있는 기판(W)의 중심을 향한 구역에서의 스캔들이며; 반면에, 기판(W)의 에지에 더 가깝게 수행되는 스캔들은 임계 스캔 속력보다 느린 속력에서 수행되어야 할 수 있다. 스캔 속력에서의 이러한 차이에 대한 이유는, 예를 들어 메니스커스(320)의 안정성에 대한 기판(W)의 에지의 효과일 수 있다.
가스 나이프 개구부(210)의 반경방향 바깥쪽에 가스 공급 개구부(220)를 제공하는 것은, 실질적으로 순수한 CO2 가스의 분위기가 공간(11)에 인접하여, 즉 메니스커스(320)에 인접하여 제공될 것을 보장할 수 있다. 이러한 가스 공급 개구부(220)가 제공되지 않는 경우, 메니스커스(320)에 인접하여 실질적으로 순수한 CO2 가스 분위기를 제공하기 위해서는 가스 나이프 개구부에 의해 공급되는 실질적으로 순수한 CO2 가스의 유량이 훨씬 더 높아야 할 것이고, 더 높은 유량으로 인해 더 많은 워터 마크(water mark)가 생길 것이다. 예를 들어, 추가적인 가스 공급 개구부(220)가 없는 가스 나이프 개구부는 2상 추출기에 의해 추출되는 가스 유량보다 약 10 내지 20 Nl/min 더 많은 유량에서 가스를 제공하여야 할 수 있다. 가스 공급 개구부(220)가 존재하지 않고 가스 나이프 유량이 워터 마크를 회피하기 위해 낮게 유지되는 경우, 공간(11) 내의 침지 액체에 들어가는 기포들이 용해되는 데 더 오래 걸릴 것이다. 이에 따라, 더 많은 이미징 오차들이 생길 것이다.
하지만, 본 발명에서는, 가스 공급 개구부(220)가 가스 나이프 개구부(210)의 반경방향 바깥쪽에서 CO2 가스를 제공한다. 그러므로, 가스 나이프 외부의 가스가 메니스커스(320)에 인접한 분위기로 끌려 들어가는 경우, 가스는 메니스커스(320)에 인접한 분위기가 실질적으로 순수한 CO2로서 유지될 수 있도록 가스 공급 개구부(220)에 의해 방출되는 실질적으로 순수한 CO2 가스일 가능성이 있다. 그러므로, 가스 나이프의 유량 및/또는 가스 속도는 가스 나이프 개구부의 반경방향 바깥쪽의 가스도 CO2이기 때문에 가스 나이프의 반경방향 바깥쪽의 가스가 공간(11)에 인접한 분위기에 들어가는 것을 막을 필요가 없으므로 감소될 수 있다. 이러한 것으로서, 실질적으로 순수한 CO2 가스 분위기는 가스 나이프 개구부(210)로부터 방출되는 가스가 더 낮은 유량에 있는 경우에 유지될 수 있다.
가스 나이프는 CO2 가스가 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 제 1 가스 속도를 갖는다. 가스 공급 개구부(220)는 실질적으로 순수한 CO2 가스가 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220)를 빠져나가는 제 2 가스 속도를 갖는다. 일 실시예에서, 제 1 가스 속도는 제 2 가스 속도보다 크다. 일 실시예에서, 제 2 가스 속도는 거의 2상 추출 가스 속도보다 작거나 같을 수 있다.
가스 나이프는 CO2 가스가 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 제 1 유량을 갖는다. 일 실시예에서, 제 1 유량은 2상 추출기에 의해 추출되는 가스 유량보다 약 30 Nl/min 미만 더 많다. 일 실시예에서, 제 1 유량은 바람직하게는 2상 추출기에 의해 추출되는 가스 유량보다 약 15 Nl/min 미만 더 많다. 일 실시예에서, 제 1 유량은 바람직하게는 2상 추출기에 의해 추출되는 가스 유량보다 많지 않다. 가스 공급 개구부(220)는 실질적으로 순수한 CO2 가스가 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220)를 빠져나가는 제 2 유량을 갖는다. 일 실시예에서, 제 1 유량은 제 2 유량보다 크다. 일 실시예에서, 제 2 유량은 거의 2상 추출 유량보다 작거나 같을 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 유량은 일반적으로 10 내지 60 Nl/min이다.
일반적으로, 메니스커스(320)에 인접한 분위기에서 제공되는 CO2 가스는 높은 압력에서 가습(humidify)될 수 있다. 가스 나이프 개구부(210)와 같은 가스 나이프가 대향 표면[예를 들어, 기판(W)] 상에 압력 피크(pressure peak)를 유도하는 가스의 흐름을 제공한다. 가스 나이프는 높은 정체 압력(stagnant pressure)을 갖는다. 가스 나이프에 걸친 높은 압력 변화, 즉 높은 압력 기울기로 인해, 압력 강하는 메니스커스(320)에 인접한 분위기에서 이산화탄소의 상대 습도의 감소를 초래한다. 앞서 설명된 바와 같이 가스 나이프 개구부(210)에 추가하여 가스 공급 개구부(220)를 이용함으로써, 가스 나이프 개구부(210)로부터 CO2 가스가 제공되는 유량 및/또는 가스 속도가 [가스 기판 개구부(210)가 제공되는 경우에 비해] 감소되고, 이에 따라 가스 나이프에 걸친 압력 강하도 감소된다. 가스 공급 개구부로부터의 가스의 흐름은 일반적으로 낮은 임펄스 가스 공급이다. 그러므로, 가스 나이프에 걸친 가스의 상대 습도의 감소가 감소되어, 기판(W)에 대한 더 낮은 열부하가 존재하도록 한다.
일 실시예에서, 가스 나이프 개구부(210), 가스 공급 개구부(220), 및 가스 회수 개구부(61) -제공된다면- 는 유체 핸들링 구조체(12)의 하부 표면에 제공되고, 대향 표면에 대해 동일한 거리에 있다.
일 실시예에서, 개구부들 각각과 대향 표면들 간의 거리들은 변동가능하다. 예를 들어, 가스 나이프 개구부(210)가 가스 공급 개구부(220)[및 포함된다면, 가스 회수 개구부(61)]보다 대향 표면에 더 가깝도록 가스 나이프 개구부(210)와 가스 공급 개구부(220) 사이에 단차(step)가 제공될 수 있다. 대안적으로, 가스 나이프 개구부(210)는 가스 공급 개구부(220)[및 제공된다면, 가스 회수 개구부(61)]보다 대향 표면으로부터 더 멀리 있을 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 가스 공급 개구부(220)가 가스 회수 개구부(61)보다 대향 표면에 더 가깝도록 가스 공급 개구부(220)와 가스 회수 개구부(61) 사이에 단차가 제공될 수 있다. 대안적으로, 가스 공급 개구부(220)는 가스 회수 개구부(61)보다 대향 표면으로부터 더 멀리 있을 수 있다.
일 실시예에서, 개구부들과 대향 표면 간의 거리는 대향 표면 상의 CO2 가스의 속력을 제어하도록 선택될 수 있고, 즉 개구부와 대향 표면 간의 거리의 증가가 대향 표면 상의 가스의 속력을 감소시킬 것이다. 일반적으로, 분출(jet)의 속도는 개구부의 직경의 약 4 배의 개구부로부터의 거리 이후 감소하기 시작한다. 이 거리는, 예를 들어 약 150 내지 200 마이크로미터일 수 있다. 350 마이크로미터에서, 분출의 속도 및 결과적인 대향 표면 상의 압력은 크게 감소된다. 대향 표면에서 높은 압력을 갖는 것은 메니스커스(320)의 반경방향 바깥쪽의 액적들의 전체 수 및/또는 크기가 감소된다는 것을 의미할 수 있지만, 결과적인 기판(W) 상의 워터 마크가 만들어질 수 있다. 그러므로, 가스 공급 개구부(220) 및 가스 나이프 개구부(210)를 통한 가스의 공급은 워터 마크를 감소시키기 위해 대향 표면 위의 개구부들의 높이에 따라 최적화될 수 있다.
가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)는 각각 유체 핸들링 구조체(12)의 하부 표면에 표면 영역을 갖는다. 가스 나이프 개구부(210)의 전체 표면 영역은 가스 공급 개구부(220)의 전체 표면 영역보다 작을 수 있다. 가스 나이프 개구부(210)로부터 방출되는 가스는 제 1 유속에 있고, 가스 공급 개구부(220)로부터 방출되는 가스는 제 2 유속에 있다. 일 실시예에서, 제 1 유속은 제 2 유속보다 크다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)가 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 가스 공급 개구부(220)의 반경방향 바깥쪽에 제공될 수 있다. 하지만, 이는 반드시 그러한 것은 아니다. 예를 들어, 아래에서 설명되는 도 9의 실시예에서, 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)는 가스 공급 개구부(220)의 반경방향 안쪽에 제공된다.
일 실시예에서, 가스 공급 개구부(220) 및/또는 가스 회수 개구부(61)는 복수의 별도 개구부들로서 또는 단일 슬릿으로서 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 회수 개구부(61)는 적어도 부분적으로 가스 공급 개구부(220)를 둘러싼다. 가스 회수 개구부(61)가 가스 공급 개구부(220)를 완전히 둘러싸는 것은 가능하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 가스 회수 개구부(61)는 가스 공급 개구부(220)의 주변부 대부분을 둘러싼다. 일 실시예에서, 가스 회수 개구부(61)는 주변부의 적어도 절반을 둘러쌀 수 있다. 그렇긴 하지만, 일 실시예에서, 가스 회수 개구부(61)는 가스 공급 개구부(220)의 주변부를 실질적으로 완전히 둘러쌀 수 있다. 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)가 가스 공급 개구부(220)를 완전히 둘러싸지 않는다는 사실에 대해, 가스 회수 개구부(61) 밖으로의 높은 추출 속도[예를 들어, 가스 회수 개구부(61)에 큰 하압력 소스를 연결시킴]가 적어도 부분적으로 완화된다.
도 4에 도시된 실시예에서, 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)는 유체 핸들링 구조체(12) 내에 형성된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)는 유체 핸들링 구조체(12)의 밑면(undersurface)에 형성된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)는 유체 핸들링 구조체(12)의 저면(bottom surface)에 형성된다. 일 실시예에서, 가스 회수 개구부(16)는 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)가 형성되는 동일한 표면에 형성된다. 가스 공급 개구부(220) 및 가스 나이프 개구부(210) 밖으로의 가스의 흐름은 메니스커스(320)를 향하는 반경방향 안쪽 및 반경방향 바깥쪽을 둘 다 향한다.
일 실시예에서, 반경방향 바깥쪽으로의 흐름은 안쪽으로의 흐름보다 크다. 이는 메니스커스(320)에 도달하는 유체 핸들링 구조체(12) 외부로부터 반경방향 안쪽으로의 가스의 최소 흐름이 존재하거나 흐름이 존재하지 않을 것을 보장한다. 가스 공급 개구부(220) 및 가스 나이프 개구부(210)로부터의 반경방향 바깥쪽으로의 흐름이 너무 적은 경우, 이는 유체 핸들링 구조체(12)의 외부로부터의 가스 흡인의 효과를 가질 수 있다.
도 5 및 도 6의 실시예들은 가스 공급 개구부(220) 및 가스 나이프 개구부(210)에 관한 도 4의 실시예와 동일하다. 예를 들어, 도 4, 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같은 가스 회수 개구부(61)는 필수적이지 않다.
도 9의 실시예는 아래에서 설명되는 것을 제외하고는 도 4의 실시예와 동일하다. 도 9의 실시예에서, 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)는 가스 나이프 개구부(210)의 반경방향 바깥쪽에, 그리고 가스 공급 개구부(220)의 반경방향 안쪽에 있다. 가스 공급 개구부(220)는 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)의 반경방향 바깥쪽에 있다. 가스 나이프 개구부(210)는 회수 개구부(61) 및 가스 공급 개구부(220)의 반경방향 안쪽에 있다. 선택적으로, 가스 공급 개구부(220)의 반경방향 바깥쪽에 추가적인 가스 회수 개구부(도시되지 않음)가 존재할 수 있다. 이러한 추가적인 가스 회수 개구부는 CO2 가스가 리소그래피 장치 주위의 분위기로 새어 들어가는 것을 회피하거나 감소시키는 데 도움이 될 것이다.
가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 가스가 이산화탄소이기 때문에, 그 가스는 동일한 속도에서 공기를 포함한 가스보다 높은 운동 에너지를 갖는다. 이는 이산화탄소의 밀도가 공기보다 높기 때문이다.
리소그래피 장치의 환경으로의 이산화탄소의 누출은 가스 회수 개구부(61)를 통해 가스 나이프 개구부(210)의 반경방향 바깥쪽에서 이산화탄소를 수집함으로써 감소된다.
도 4, 도 6 및 도 9의 실시예들 모두에서, 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)는 유체 핸들링 구조체(12) 자체에 제공된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)는 별도 구성요소로 제공된다.
실시예들에서 CO2를 이용하는 것의 장점은 폭발성 증기 또는 액체를 제공하는 것의 잠재적 위험이 이산화탄소의 존재에 의해 감소된다는 것이다.
일 실시예에서, 침지 리소그래피 장치용 침지 시스템이 제공된다. 침지 시스템은 앞선 실시예들 중 어느 하나의 유체 핸들링 구조체(12), 및 가스 공급 개구부(220) 및 가스 나이프 개구부(210)에 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 시스템을 포함한다. 가스 공급 시스템에 의해 공급되는 가스는 이산화탄소이다.
일 실시예에서, 가스 공급 시스템은 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210) 및 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220)에 가스를 제공하는 가스 소스(211)를 포함한다. 일 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 동일한 가스 소스(211)가 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210) 및 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220)에 가스를 제공하는 데 사용된다. 일 실시예에서, 가스 공급 개구부(220)에 공급되는 가스는 가스 나이프 개구부(210)로부터 가스 공급 개구부(220)로 가스를 전향(redirect)하기 위해, 도 11에 도시된 바와 같이 밸브(217)를 이용하여 제어될 수 있다. 가스 공급 개구부(220)로의 가스 공급을 제어하는 데 밸브(217)를 이용하는 것은, 가스 공급 개구부(220) 및 가스 나이프 개구부(210)로부터 방출되는 가스의 유량 및/또는 가스 속도가 더 쉽게 제어될 수 있다는 것을 의미하며, 예를 들어 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)로부터 방출되는 가스의 유량 및/또는 가스 속도는 선택된 사전설정된 값들로 설정되거나 선택된 값들로 변경될 수 있다. 밸브(217)는 유체 핸들링 구조체(12)의 일부로서 도시되지만, 밸브(217)는 유체 핸들링 구조체(12) 외부에 있을 수 있다. 예를 들어, 밸브(217)는 가스 소스(211) 또는 가습기(212)에 연결되거나, 이와 통합될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 공급 시스템은 다수 가스 소스들을 포함한다. 일 실시예에서, 도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 가스 소스(211a)가 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210)에 가스를 제공하는 데 사용되고, 제 2 가스 소스(211b)가 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220)에 가스를 제공하는 데 사용된다. 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)에 가스를 공급하는 데 상이한 가스 소스들을 이용하는 것은, 가스 공급 개구부(220) 및 가스 나이프 개구부(210)로부터 방출되는 가스의 유량 및/또는 가스 속도가 더 쉽게 제어될 수 있다는 것을 의미한다. 일 실시예에서, 가스 공급 시스템은 다수 가스 소스들, 및 가스 나이프 개구부(210)로부터 가스 공급 개구부(220)로, 또는 가스 공급 개구부(220)로부터 가스 나이프 개구부(210)로 가스를 전향하는 제 1 경로(214)와 제 2 경로(215) 사이의 제 3 경로(218)를 포함한다. 전향되는 가스의 양은 도 13에 도시된 바와 같은 밸브(219)를 이용하여 동적으로 제어될 수 있다. 도 10, 도 11, 도 12 및 도 13에 도시된 가스 공급 개구부(220) 및 가스 나이프 개구부(210)는 여하한의 실시예들에서, 예를 들어 앞선 실시예들 중 어느 하나의 메니스커스 제어 특징부와 조합하여, 및 그 반경방향 바깥쪽에서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 가스는 제 1 경로(214)를 통해 가스 소스(211)로부터 가스 나이프 개구부(210)로 공급된다. 일 실시예에서, 가스는 제 2 경로(215)를 통해 가스 소스(211)로부터 가스 공급 개구부(220)로 공급된다. 일 실시예에서, 제 1 경로(214) 및 제 2 경로(215)는, 예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 가스 소스(211)와 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220) 사이에서 한 경로로 합쳐질 수 있다. 이 실시예에서, 제 1 유속 및 제 2 유속은 어느 정도 동일할 수 있다. 제 1 유속 및 제 2 유속은 서로에 대해 변경될 수 있다. 이는 수 개의 방식으로, 예를 들어 상이한 형상의 유동 경로들을 제공함으로써, 및/또는 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)에 대해 상이한 표면 영역들을 가짐으로써 행해질 수 있다.
가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)는 분리되어 있다. 이는 이들이 동일한 가스 소스(211)에 의해 공급되는 경우에도 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220) 각각을 빠져나가는 가스의 유량 및/또는 가스 속도가 제어될 수 있다는 것을 의미한다. 그러므로, 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)로부터의 가스의 흐름이 최적화될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 공급 시스템은 가스 소스들 중 적어도 하나에 의해 제공되는 가스의 습도를 제어하는 가습기(212)를 포함한다. 일 실시예에서, 가스는 실질적으로 순수한 CO2 가스이고, 가습된 CO2 가스이다. 일 실시예에서, 가습기(212)는 가스 소스들 중 적어도 하나에 의해 제공되는 CO2 가스의 습도를 증가시킨다. 일 실시예에서, 가습기(212)는 도 1 및 도 10에 도시된 바와 같이 가스 소스(211)에 연결된다. 일 실시예에서, 가스 공급 시스템은 다수 가습기들을 포함한다. 일 실시예에서, 가습기는 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같이 각각의 가스 소스에 연결될 수 있다. 도 12는 제 1 가스 소스(211a)에 연결된 제 1 가습기(212a) 및 제 2 가스 소스(211b)에 연결된 제 2 가습기(212b)를 나타낸다. 일 실시예에서, 가습기(212)는 유체 핸들링 구조체(12)의 일부일 수 있다. 일 실시예에서, 가습기(212)는 가스 공급 시스템의 침지 시스템에 포함되지 않을 수 있으며, 즉 가습기(212)는 필수적이지 않다.
일 실시예에서, 유체 핸들링 구조체(12)는 저장부(reservoir: 213)를 포함할 수 있다. 저장부는 적어도 하나의 가스 공급 시스템과 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220) 사이에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 저장부(213)는 증가된 단면적을 갖는 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220) 중 적어도 하나와 가스 공급 시스템 사이의 섹션(section)일 수 있다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 구조체(12)는 저장부(213)로부터 가스 나이프 개구부(210)로의 제 1 경로(214) 및 저장부(213)로부터 가스 공급 개구부(220)로의 제 2 경로(215)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 저장부(213)는 제공되지 않을 수 있으며, 즉 저장부(213)는 필수적이지 않다.
저장부(213)를 제공하는 것이 가스 나이프 개구부(210) 및/또는 가스 공급 개구부(220)로부터 방출되는 가스의 더 큰 제어를 허용한다. 예를 들어, 가스는 저장부(213)에서 쌓일 수 있고, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 평면도에서 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)로부터 더 균일하게 분배될 수 있다. 가습기(212)를 제공하는 것이 가스 나이프 개구부(210) 및/또는 가스 공급 개구부(220)로부터 방출되는 가스의 더 큰 제어를 허용한다. 예를 들어, 가스 나이프 개구부(210) 및/또는 가스 공급 개구부(220)에 공급되는 가스의 습도는 메니스커스(320)에 인접한 가스 분위기의 습도에 영향을 주도록 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 소스(211)와 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220) 사이의 제 2 경로(215)는 가스 공급 개구부(220)로부터 방출되는 가스의 유량 및/또는 가스 속도를 감소시키는 유량 제한기 섹션(flow restrictor section)을 포함할 수 있다. 유량 제한기 섹션은 제 2 경로(215)에서의 관류 영역의 감소부(reduction in the flow-through area) 및/또는 만곡부(bend)일 수 있다. 제 2 경로(215)에서의 만곡부의 일 예시가 도 10에 도시된다. 관류 영역의 감소부(216)의 개략적인 예시는 도 11에 도시된다. 유속들은 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220) 각각을 통한 가스 흐름을 최적화하도록 변경되고 조절될 수 있다. 유속들은 제 1 경로(214) 및 제 2 경로(215)의 단면적들을 선택함으로써, 및 제 2 경로(215)의 단면적의 감소부들을 제공함으로써 제어될 수 있다. 이러한 것으로서, 제 1 경로(214) 및 제 2 경로(215)를 통과하는 가스의 비가 제어될 수 있다.
개구부들의 표면 영역은 가스(예를 들어, CO2)가 개구부들로부터 빠져나가는 속력을 제어하는 데 도움이 되도록 선택될 수 있다. 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)에 동일한 가스 소스로부터 가스(예를 들어, CO2)가 공급되는 경우, 가스 공급 개구부(220)보다 가스 나이프 개구부(210)에 대해 더 작은 표면 영역을 갖는 것이 가스 공급 개구부(220)를 빠져나가는 가스의 속력에 비해 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 가스의 속력을 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 개구부들의 표면 영역들은, 추가적으로 또는 대안적으로 제 1 경로(214) 및 제 2 경로(215)를 빠져나가는 가스의 속력을 제어하는 방식으로서 제 2 경로(215)를 제한하도록 선택될 수 있다. 가스 나이프 개구부(210)의 전체 영역이 가스 공급 개구부(220)의 전체 영역보다 작은 것은 필수적이지 않고, 영역들은 유사하거나 동일할 수 있으며, 또는 가스 나이프 개구부(210)의 영역이 가스 공급 개구부(220)보다 클 수 있다.
앞선 실시예들 중 어느 하나에서 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)를 제공하는 것은 공간(11)으로 들어가는 기포들의 수를 감소시키는 것과 같은 장점들을 가질 수 있지만, 가스 나이프 유량은 여전히 소정 임계치 이상일 때 웨이퍼(W) 상에 워터 마크를 유도할 수 있다. 그러므로, 워터 마크를 회피하려고 노력하기 위해 가스 나이프 유량 및/또는 가스 나이프 속도를 감소시키는 것이 유리할 수 있다. 이는 유체 핸들링 구조체(12)가 사용 중인 경우에 가스 나이프 유량을 조절함으로써 행해질 수 있다.
일 실시예에서, 가스 공급 개구부(220) 및/또는 가스 나이프 개구부(210)로 공급되는 가스의 양은 변동가능하다. 일 실시예에서, 가스 공급 개구부(220) 및/또는 가스 나이프 개구부(210)로 공급되는 가스는 동적으로 제어되며, 즉 공급되는 가스는 사용 동안 제어되고 변동될 수 있다. 예를 들어, 가스 공급 개구부(220) 및/또는 가스 나이프 개구부(210)로부터 방출되는 가스는 이동 방향, 속력, 속도, 및/또는 유체 핸들링 구조체(12)의 위치를 포함하나 이에 제한되지는 않는 유체 핸들링 구조체(12)의 소정 특성들에 의존하여 동적으로 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 나이프 개구부(210)는 일련의 개별 어퍼처들을 포함한다. 예를 들어, 가스 나이프 개구부(210)에는 2 개의 개별 어퍼처들이 제공될 수 있으며, 예를 들어 각각의 어퍼처는 도 5 및 도 6에 나타낸 가스 나이프 개구부(210)에 의해 형성된 형상의 두 측면들에 있다. 대안적으로, 가스 나이프 개구부(210)는 도 5 및 도 6에 나타낸 가스 나이프 개구부(210)에 의해 형성된 형상의 각 측면을 따라 단일 개별 어퍼처를 가질 수 있다. 따라서, 가스 나이프 개구부(210)는 4 개의 개별 어퍼처들에 의해 제공될 수 있다. 각각의 어퍼처의 형상은 특별히 제한되지 않고, 가스 나이프 개구부(210)는 여하한 수의 개별 어퍼처들에 의해 제공될 수 있다.
각각의 어퍼처는 가스 나이프 개구부(210)의 상이한 어퍼처들을 빠져나가는 가스의 가스 유량 및/또는 가스 속도를 변동시키도록 개별적으로 제어될 수 있다. 어퍼처들 중 적어도 하나는 이동 방향, 속력, 속도, 및/또는 유체 핸들링 구조체(12)의 위치를 포함하나 이에 제한되지는 않는 유체 핸들링 구조체(12)의 소정 특성들에 의존하여 동적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 사용 중인 경우, 유체 핸들링 구조체(12)의 전진 측(advancing side)에서의 가스 나이프 개구부(210)의 어퍼처들이 유체 핸들링 구조체의 후퇴 측(receding side)에서의 가스 나이프 개구부(210)의 어퍼처들을 빠져나가는 가스의 유량 및/또는 가스 속도 각각보다 낮은 가스 유량 및/또는 가스 속도로 빠져나가는 가스를 갖도록 제어될 수 있다.
유사하게, 가스 공급 개구부(220)는 추가적으로 또는 대안적으로 본 명세서에서 설명된 바와 같은 일련의 개별 어퍼처들을 포함할 수 있고, 이는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 개별적으로 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 나이프 개구부(210)로 공급되는 가스는 가스 나이프 개구부(210)로 공급되고 있는 가스의 양을 감소시키도록 동적으로 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 나이프 개구부(210)로 공급되는 가스는 가스 나이프 개구부(210)로부터 가스 공급 개구부(220)로 가스의 일부를 전향함으로써 감소될 수 있다. 다시 말하면, 가스 중 일부는 제 1 경로(214)를 통과하는 대신에 가스 중 일부가 제 2 경로(215)를 통과하도록 전향된다. 제 2 경로(215)를 통과하는 가스의 양은 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 가스의 가스 유량 및/또는 가스 속도를 변경하도록 동적으로 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 공급 개구부(220)로 더 많은 가스가 지향되게 하고, 이에 따라 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 가스의 양을 감소시키는 밸브가 제공될 수 있다. 대안적으로, 밸브는 가스 공급 개구부(220)로 지향되는 가스의 양을 감소시키고, 이에 따라 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 가스의 양을 증가시키도록 변동될 수 있다. 밸브는 이를 통과하는 가스의 양으로 하여금 동적으로 제어되게 하도록 변동가능할 수 있다. 제 2 경로(215)를 통과하는 가스는 도 11에 도시된 바와 같이 제 2 경로(215)에서 밸브(217)를 이용함으로써 동적으로 제어될 수 있다. 밸브(217)는 상이한 양들의 가스가 제 2 경로(215)를 통과하게 하도록 변동가능할 수 있다. 이 방식으로, 가스는 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 가스의 가스 유량 및/또는 가스 속도를 감소시키도록 가스 나이프 개구부(210)로부터 우회(by-pass)될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 공급 저장부(213)는 가스 공급 개구부(220) 및/또는 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 가스 유량 및/또는 가스 속도를 동적으로 제어하도록 구성되는 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 가스 공급 저장부(213)는 가스 공급 저장부(213)에 위치되는 것을 제외하고는 밸브(217)와 유사한 밸브를 포함할 수 있다.
도 11은 가스 공급 저장부(213) 및 관류 영역의 감소부(216)를 도시하지만, 이들은 둘 다 선택적인 특징들이며, 이는 가스 나이프 개구부(210) 및/또는 가스 공급 개구부(220) 밖으로의 가스 흐름을 제어하는 수단의 일부로서 포함될 수 있거나, 포함되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 도 12에 도시된 바와 같은 제 1 가스 공급기(211a) 및/또는 제 2 가스 공급기(211b)는 각각 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)를 빠져나가는 가스 유량 및/또는 가스 속도를 변동시키도록 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 가스 공급 저장부(213a) 및 제 2 가스 공급 저장부(213b) 중 적어도 하나는 가스 공급 개구부(220) 및/또는 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 가스 유량 및/또는 가스 속도를 동적으로 제어하는 수단을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)를 빠져나가는 유량 및/또는 가스 속도를 제어하도록 구성되는 디바이스가 각각 제 1 경로(214) 또는 제 2 경로(215)를 따라, 또는 그 일부로서 제공될 수 있다. 예를 들어, (도 11에 도시된 바와 같은) 밸브가 제 1 경로(214) 및/또는 제 2 경로(215)를 통해 각각 가스 흐름을 변동시키도록 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 가스 공급기(211a), 제 2 가스 공급기(211b), 제 1 가스 공급 저장부(213a) 또는 제 2 가스 공급 저장부(213b) 중 어느 하나가 동적으로 제어되든 아니든, 가스 나이프 개구부(210)를 빠져나가는 가스가 가스 공급 개구부(220)를 향하는 가스 흐름을 전향함으로써 동적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 유체 핸들링 구조체(12)는 도 13에 도시된 바와 같이 제 1 경로(214)와 제 2 경로(215) 사이에 제 3 경로(218)를 포함할 수 있다. 제 3 경로(218)는 제 1 경로(214)로부터 제 2 경로(215)로, 또는 그 역으로 가스 흐름을 동적으로 제어하도록 구성되는 디바이스, 예를 들어 밸브(219)를 포함할 수 있다. 밸브(219)가 닫혀있는 경우, 제 1 경로(214)로부터 제 2 경로(215)로, 또는 제 2 경로(215)로부터 제 1 경로(214)로 흐름이 진행하지 않을 수 있다. 하지만, 밸브(219)는 가스 나이프 개구부(210)로부터 가스 공급 개구부(220)로 가스를 전향하기 위해 제 1 경로(214)로부터 제 2 경로(215)로 가스 흐름을 제어하도록 다양한 양으로 열려있을 수 있다. 대안적으로, 밸브(219)는 가스 공급 개구부(220)로부터 가스 나이프 개구부(210)로 가스를 전향하기 위해 제 2 경로(215)로부터 제 1 경로(214)로 가스 흐름을 제어하도록 다양한 양으로 열려있을 수 있다.
도 13은 제 1 가스 공급 저장부(213a) 및 제 2 가스 공급 저장부(213b) 전에 위치되는 제 3 경로(218)를 도시한다. 하지만, 제 3 경로(218)는 제 1 경로(214)와 제 2 경로(215) 사이의 여하한의 지점에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 제 3 경로(218)는 제 1 가스 공급 저장부(213a) 및 제 2 가스 공급 저장부(213b) 이후에, 즉 각각 가스 나이프 개구부(210) 및 가스 공급 개구부(220)에 더 가까운 저장부들의 측에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 제 3 경로(218)는 한 경로 상의 저장부 전의 지점과 다른 경로 상의 저장부 이후의 지점 사이에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 구조체(12)는 저장부들 중 하나만이 제공되거나, 둘 다 제공되지 않는 것을 제외하고는 도 13에서와 같이 제공될 수 있다.
앞선 실시예들 중 어느 하나의 밸브, 예를 들어 밸브(217) 및 밸브(219)는 적절하다면 각자의 경로 및/또는 저장부를 통하는 가스의 변동가능한 제어를 허용하는 여하한 타입의 밸브일 수 있다. 앞서 언급된 밸브들 중 어느 하나는 전자적으로 제어될 수 있다. 앞서 언급된 밸브들 중 어느 하나는 액추에이터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치는 적어도 하나의 가스 회수 개구부(61)에 연결가능한 하압력 소스(222)(도 1에 예시됨)를 포함한다.
일 실시예에서, 제공되는 침지 액체는 유체 핸들링 구조체(12)의 타입과 관계없이 산성 또는 알칼리성일 수 있다. 산성 침지 액체를 제공하는 개념은 탑코트와 침지 액체의 상호작용을 감소시키는 것과 관련하여, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 EP 1,482,372에서 앞서 설명되었다. 하지만, 이 문서는 산성 침지 액체의 결과로서 스캔 속력을 증가시키는 가능성을 이해하지 못 한다. 일 실시예에서, 정상(예를 들어, 중성) 침지 액체가 사용될 수 있고, 산성 또는 알칼리성 침지 액체는 메니스커스 제어 특징부의 반경방향 안쪽에서 유체 핸들링 구조체(12)의 밑면의 액체 공급 개구부를 통해 제공될 수 있다. 이러한 액체 공급 개구부의 일 예시는 도 4에 예시된 개구부(180)이다. 유사한 개구부가 본 명세서에 설명된 다른 실시예들 중 어느 하나에 존재할 수 있다.
앞선 실시예들 중 어느 하나에서, 가스 공급 개구부(220)는 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210)의 반경방향 안쪽 방향으로 있을 수 있다. 따라서, 가스 나이프 개구부(210)는 가스 공급 개구부(220) 및 공간(11)의 반경방향 바깥쪽에 있을 수 있다.
앞선 실시예들 중 어느 하나에서, 유체 핸들링 구조체(12)는 가스 나이프를 중단(switch off)하도록, 즉 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210)로부터 가스가 빠져나가는 것을 방지하도록 제어될 수 있다. 이러한 실시예에서는, 침지 액체 내에 기포가 포함될 가능성을 회피하거나 감소시키기 위해 리소그래피 장치의 다른 측면들이 변경될 수 있으며, 예를 들어 가스 나이프가 꺼진(turn off) 경우에 스캔 속력이 감소될 수 있다.
이해하는 바와 같이, 앞서 설명된 특징들 중 어느 하나는 여하한의 다른 특징과 사용될 수 있고, 본 명세서에서 다루는 명백히 설명된 그 조합들만 있는 것은 아니다. 앞선 실시예들 중 어느 하나의 침지 시스템은 리소그래피 장치 또는 디바이스 제조 방법에서 사용될 수 있다.
유체 핸들링 구조체(12)는 앞서 설명된 유체 핸들링 구조체(12)들 중 어느 하나로서, 또는 앞서 설명된 침지 시스템들 중 어느 하나에서 사용하기 위해 제공될 수 있다. 유체 핸들링 구조체(12)는 공간(11)의 경계에서 유체 핸들링 구조체(12)가 갖는 구역에 침지 유체를 유지하도록 구성될 수 있다. 유체 핸들링 구조체(12)는 공간(11)으로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210), 및 공간(11)에 대해 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(210)로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220)를 가질 수 있다. 적어도 하나의 가스 공급 개구부(220)는 메시를 포함할 수 있다. 메시는 시브, 다공성 재료 및/또는 홀들의 어레이로 대체될 수 있다. 예를 들어, 홀들의 어레이는 2 또는 3 열(row)의 홀들의 어레이일 수 있다. 홀들의 어레이는 약 10 ㎛ 내지 60 ㎛의 홀들을 포함할 수 있다. 가스 공급 개구부(220)는 메시, 시브, 다공성 재료 및/또는 홀들의 어레이를 가져, 가스 공급 개구부(220)를 빠져나가는 가스의 흐름이 (메시, 시브, 다공성 재료 또는 홀들의 어레이가 제공되지 않는 경우보다) 더 층류(laminar)이게 하고, 가스 공급 개구부(220)를 빠져나가는 가스가 공기와 혼합되는 것을 회피하거나 그 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에서는, 집적 회로의 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, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판(W)은 노광 전후에, 예를 들어 트랙[전형적으로, 기판(W)에 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 집적 회로를 생성하기 위하여 기판(W)이 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판(W)이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판(W)을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (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 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 명세서에 설명된 여하한의 제어기들은 각각 또는 조합하여, 1 이상의 컴퓨터 프로그램이 리소그래피 장치의 적어도 하나의 구성요소 내에 위치된 1 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 판독되는 경우에 작동가능할 수 있다. 제어기들은 각각 또는 조합하여, 신호를 수신, 처리 및 송신하는 여하한의 적절한 구성을 가질 수 있다. 1 이상의 프로세서가 제어기들 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된다. 예를 들어, 각각의 제어기는 앞서 설명된 방법들에 대한 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 1 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어기들은 이러한 컴퓨터 프로그램들을 저장하는 데이터 저장 매체, 및/또는 이러한 매체를 수용하는 하드웨어를 포함할 수 있다. 그러므로, 제어기(들)는 1 이상의 컴퓨터 프로그램의 기계-판독가능한 명령어들에 따라 작동할 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시예는 여하한의 침지 리소그래피 장치에 적용될 수 있다. 특히, 침지 액체가 배스의 형태로 제공되든지, 기판(W)의 국부화된 표면 영역에만 제공되든지, 또는 한정되지 않든지, 앞서 언급된 형태들에 적용될 수 있으며, 이에 국한되지는 않는다. 한정되지 않는 구성에서, 침지 액체는 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT)의 표면에 걸쳐 흐를 수 있으므로, 실질적으로 기판 테이블(WT) 및/또는 기판(W)의 덮여있지 않은 전체 표면이 젖게 된다. 이러한 한정되지 않는 침지 시스템에서, 액체 공급 시스템은 침지 액체를 한정하지 않을 수 있으며, 또는 실질적으로 침지 액체의 완전한 한정은 아니지만 침지 액체 한정의 부분을 제공할 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시예는 디바이스 제조 방법에서 사용될 수 있다.
본 명세서에서 의도되는 액체 공급 시스템은 폭넓게 해석되어야 한다. 소정 실시예들에서, 이는 투영 시스템(PS)과 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT) 사이의 공간(11)에 액체를 제공하는 구조체들의 메카니즘 또는 조합일 수 있다. 이는 1 이상의 구조체, 1 이상의 액체 개구부를 포함한 1 이상의 유체 개구부, 1 이상의 가스 개구부, 또는 2상 흐름을 위한 1 이상의 개구부의 조합을 포함할 수 있다. 개구부들은 각각 침지 공간(11)으로의 유입구(또는 유체 핸들링 구조체로부터의 유출구), 또는 침지 공간(11) 밖으로의 유출구(또는 유체 핸들링 구조체로의 유입구)일 수 있다. 일 실시예에서, 공간(11)의 표면은 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT)의 일부분일 수 있으며, 또는 공간(11)의 표면이 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT)의 표면을 완전히 덮을 수 있거나, 또는 공간(11)이 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT)을 감쌀 수 있다. 액체 공급 시스템은, 선택적으로 위치, 양(quantity), 질, 형상, 유량 또는 액체의 여하한의 다른 특징들을 제어하는 1 이상의 요소를 더 포함할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체(fluid handling structure)를 포함한 침지 시스템에 있어서,
    상기 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서:
    상기 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향(radially outward direction)의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부(gas knife opening); 및
    상기 공간에 대해 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 공급 개구부 - 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부는 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 둘러싸도록 평면도에서 폐쇄된 형상(closed shape)을 형성함 -
    를 갖고, 상기 침지 시스템은
    상기 공간에 인접하여, 및 상기 공간의 반경방향 바깥쪽에, 순수한 CO2 가스의 분위기를 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 순수한 CO2 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 시스템을 더 포함하고,
    상기 가스는 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 제 1 가스 속도로 빠져나가고, 상기 가스는 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 제 2 가스 속도로 빠져나가며, 상기 제 1 가스 속도는 상기 제 2 가스 속도보다 큰 침지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 순수한 CO2 가스는 가습된 CO2 가스인 침지 시스템.
  4. 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체를 포함한 침지 시스템에 있어서,
    상기 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서:
    상기 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부;
    상기 공간에 대해 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 공급 개구부 - 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부는 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구를 둘러싸도록 평면도에서 폐쇄된 형상을 형성함 -; 및
    상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 시스템
    을 갖고, 상기 가스는 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 빠져나가는 가스보다 높은 가스 속도로 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 빠져나가는 침지 시스템.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 핸들링 구조체는 상기 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향으로의 상기 침지 유체의 진행(passage)을 저지하도록 메니스커스 제어 특징부(meniscus controlling feature)를 포함하고, 상기 메니스커스 제어 특징부는 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부의 반경방향 안쪽(radially inward)에 있는 침지 시스템.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스는 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 제 1 유속으로 빠져나가고, 상기 가스는 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 제 2 유속으로 빠져나가며, 상기 제 1 유속은 상기 제 2 유속보다 큰 침지 시스템.
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 핸들링 구조체는 상기 가스 공급 시스템을 포함하는 침지 시스템.
  8. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급 시스템은 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부에 가스를 제공하도록 적어도 하나의 가스 소스를 포함하는 침지 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스 공급 시스템은 제 1 가스 소스와 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 사이의 제 1 경로, 및 제 2 가스 소스와 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부 사이의 제 2 경로를 포함하고, 상기 제 2 경로는 유량 제한기 섹션(flow restrictor section)을 포함하며, 선택적으로 상기 유량 제한기 섹션은 상기 제 2 경로에서의 관류 영역의 감소부(reduction in a flow-through area) 또는 만곡부(bend)인 침지 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 소스 및 상기 제 2 가스 소스는 동일한 가스 소스인 침지 시스템.
  11. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부는 기판 또는 기판 테이블에 마주하는 상기 유체 핸들링 구조체의 표면에 있고, 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부는 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부보다 상기 기판 또는 기판 테이블에 더 가깝고, 또는 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부는 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부보다 상기 유체 핸들링 구조체의 표면에서 더 작은 표면 영역을 갖는 침지 시스템.
  12. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 핸들링 구조체는 상기 가스 나이프 개구부로부터 상기 가스 공급 개구부로, 또는 상기 가스 공급 개구부로부터 상기 가스 나이프 개구부로 가스를 전향(redirect)함으로써 상기 가스 나이프 개구부로 공급되는 가스의 양을 동적으로 제어하도록 구성되는 침지 시스템.
  13. 침지 시스템을 포함한 리소그래피 장치에서 기판 상으로 침지 유체를 통해 방사선 투영 빔을 투영하는 단계를 포함한 디바이스 제조 방법에 있어서,
    상기 침지 시스템은 구역에 상기 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체를 포함하며, 상기 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서:
    상기 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 및
    상기 공간에 대해 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 공급 개구부 - 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부는 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 둘러싸도록 평면도에서 폐쇄된 형상을 형성함 -
    를 갖고, 상기 방법은
    상기 공간에 인접하여, 및 상기 공간의 반경방향 바깥쪽에 순수한 CO2 가스의 분위기를 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 순수한 CO2 가스를 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 가스는 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 빠져나가는 가스보다 높은 가스 속도로 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 빠져나가는 디바이스 제조 방법.
  14. 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체를 포함한 침지 시스템을 포함하는 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서:
    상기 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 및
    상기 공간에 대해 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 공급 개구부 - 상기 적어도 하나의 가스 공급부는 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 둘러싸도록 평면도에서 폐쇄된 형상을 형성함 -
    를 갖고, 상기 침지 시스템은
    상기 공간에 인접하여, 및 상기 공간의 반경방향 바깥쪽에 순수한 CO2 가스의 분위기를 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부 및 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 통해 순수한 CO2 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 시스템을 포함하고,
    상기 가스는 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 빠져나가는 가스보다 높은 가스 속도로 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 빠져나가는 리소그래피 장치.
  15. 구역에 침지 유체를 포함하도록 구성되는 유체 핸들링 구조체에 있어서,
    상기 유체 핸들링 구조체는 공간의 경계에서:
    상기 공간으로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 나이프 개구부; 및
    상기 공간에 대해 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부로부터 반경방향 바깥쪽 방향의 적어도 하나의 가스 공급 개구부 - 상기 적어도 하나의 가스 공급부는 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 둘러싸도록 평면도에서 폐쇄된 형상(closed shape)을 형성함 -
    를 갖고,
    상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부는 메시(mesh), 시브(sieve), 다공성 재료 또는 홀들의 어레이를 포함하고,
    가스는 상기 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 빠져나가는 가스보다 높은 가스 속도로 상기 적어도 하나의 가스 나이프 개구부를 빠져나가는 유체 핸들링 구조체.
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