KR102215539B1 - 리소그래피 장치 및 리소그래피 장치를 작동시키는 방법 - Google Patents

리소그래피 장치 및 리소그래피 장치를 작동시키는 방법 Download PDF

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Abstract

리소그래피 장치를 작동시키는 방법이 개시되며, 상기 장치는: 투영 시스템 아래의 기판을 패터닝하는 노광 방사선을 제공하도록 구성되는 투영 시스템; 제 1 기판을 지지하도록 구성되는 제 1 스테이지; 제 2 기판을 지지하도록 구성되는 제 2 스테이지; 및 센서 및 세정 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는 구성요소를 수용하는 제 3 스테이지를 포함하고, 상기 방법은 기판 교환 동작을 시작한 후에 노광-전 스크럼 스윕 동작을 시작하는 단계를 포함하며, 노광-전 스크럼 스윕 동작 동안 제 3 스테이지는 투영 시스템 아래로부터 멀리 이동하는 한편, 제 2 스테이지는 투영 시스템 아래로 이동하고, 기판 교환 동작 동안 제 1 기판은 제 1 스테이지로부터 언로딩된다.

Description

리소그래피 장치 및 리소그래피 장치를 작동시키는 방법
본 출원은 2015-11-20에 출원된 EP 출원 15195532.5 및 2016-2-24에 출원된 EP 출원 16157155.9의 우선권을 주장하며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 리소그래피 장치를 작동시키는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사하는 것이 가능하다.
투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 리소그래피 투영 장치 내의 기판을 침지시키는 것이 제안되었다. 일 실시예에서, 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 것으로도 간주될 수 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 탄화수소, 예컨대 방향족화합물(aromatic), 플루오린화탄화수소(fluorohydrocarbon), 및/또는 수용액을 포함한다.
기판 또는 기판과 지지 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 유체 핸들링 시스템(fluid handling system), 디바이스 구조체 또는 장치에 의해 핸들링된다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 시스템은 침지 유체를 공급할 수 있으므로, 유체 공급 시스템일 수 있다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 시스템은 적어도 부분적으로 침지 유체를 한정할 수 있고, 이로 인해 유체 한정 시스템(fluid confinement system)일 수 있다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 시스템은 침지 유체에 대한 방벽(barrier)을 제공할 수 있고, 이로 인해 유체 한정 구조체와 같은 방벽 부재일 수 있다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 시스템은 예를 들어 침지 유체의 흐름 및/또는 위치를 제어하는 데 도움이 되는 가스의 흐름을 생성하거나 이용할 수 있다. 가스의 흐름이 침지 유체를 한정하도록 시일(seal)을 형성할 수 있으므로, 유체 핸들링 구조체는 시일 부재라고 칭해질 수 있다; 이러한 시일 부재는 유체 한정 구조체일 수 있다. 일 실시예에서, 침지 액체가 침지 유체로서 사용된다. 그 경우, 유체 핸들링 시스템은 액체 핸들링 시스템일 수 있다. 앞서 언급된 설명을 참조하면, 이 단락에서 유체에 관하여 정의되는 특징의 언급은 액체에 관하여 정의되는 특징을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
침지 장치 또는 건식 장치(dry apparatus)에서, 3-스테이지 시스템이 사용될 수 있다. 3-스테이지 시스템을 사용하는 리소그래피 장치는 3 개의 스테이지를 포함한다. 예를 들어, 스테이지들 중 2 개는 기판들을 운반하는 기판 스테이지들일 수 있고, 스테이지들 중 하나는 측정들이 수행될 수 있는 캘리브레이션 스테이지일 수 있다. 3-스테이지 시스템을 사용하는 리소그래피 장치에서 수행되는 하나의 동작은 스테이지 스와핑(stage swapping)이라고 하며, 이때 스테이지들 중 2 개의 위치들이 교환된다. 예를 들어, 두 기판 스테이지의 위치들은 노광 동작들 사이의 시간 주기에 교환될 수 있다. 수행되는 또 다른 동작은 기판 교환(또는 웨이퍼 교환)이라고 하며, 이때 스테이지들 중 하나로부터 기판이 제거되고 및/또는 그 스테이지에 또 다른 기판이 제공된다. 수행되는 다른 동작들은, 예를 들어 기판 정렬, 레벨링, 감지 및 노광이다.
이 동작들은 리소그래피 장치가 작동되는 경우에 순차적으로 수행된다. 일반적으로, 스루풋 및/또는 가동 시간(uptime)이 개선되는 경우에 리소그래피 장치의 전체 생산성이 개선된다. 또한, 기판 상에 전사되는 패턴의 우수한 이미징 품질이 흔히 IC를 제조하는 데 필요하다. 그러므로, 예를 들어 스루풋이 개선되고 및/또는 이미징 품질이 개선되고 및/또는 수율이 개선되고 및/또는 리소그래피 장치의 가동 시간이 개선되는 리소그래피 장치 및 리소그래피 장치를 작동시키는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 투영 시스템 아래의 기판을 패터닝하는 노광 방사선을 제공하도록 구성되는 투영 시스템; 제 1 기판을 지지하도록 구성되는 제 1 스테이지; 제 2 기판을 지지하도록 구성되는 제 2 스테이지; 및 센서 및 세정 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는 구성요소를 수용하는 제 3 스테이지를 포함하는 리소그래피 장치를 작동시키는 방법이 제공되고, 상기 방법은 기판 교환 동작을 시작한 후에 노광-전 스크럼 스윕 동작(pre-exposure scrum sweep operation)을 시작하는 단계를 포함하며, 노광-전 스크럼 스윕 동작 동안 제 3 스테이지는 투영 시스템 아래로부터 멀리 이동하는 한편, 제 2 스테이지는 투영 시스템 아래로 이동하고, 기판 교환 동작 동안 제 1 기판은 제 1 스테이지로부터 언로딩(unload)된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판을 패터닝하는 노광 방사선을 제공하도록 구성되는 투영 시스템; 제 1 기판을 지지하도록 구성되는 제 1 스테이지; 제 2 기판을 지지하도록 구성되는 제 2 스테이지; 센서 및 세정 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는 구성요소를 수용하는 제 3 스테이지; 기판 교환 동작 동안 제 1 스테이지로부터 제 1 기판을 언로딩하도록 구성되는 기판 언로더; 및 제 1 스테이지, 제 2 스테이지, 제 3 스테이지 및 기판 언로더의 위치설정을 제어하도록 구성되는 제어 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 제어 시스템은 기판 교환 동작을 시작한 후에 노광-전 스크럼 스윕 동작을 시작하도록 배치되며, 노광-전 스크럼 스윕 동작 동안 제 3 스테이지는 투영 시스템 아래로부터 멀리 이동하는 한편, 제 2 스테이지는 투영 시스템 아래로 이동한다.
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 장치(100)를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 액체 핸들링 시스템을 도시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 또 다른 액체 핸들링 시스템을 도시하는 측단면도;
도 5 내지 도 13은 작동 동안 다양한 시간들에서 3-스테이지 시스템을 이용하는 리소그래피 장치(100)의 개략적인 평면도;
도 14 내지 도 16은 대안적인 실시예에 따른 작동 동안 다양한 시간들에서 3-스테이지 시스템을 이용하는 리소그래피 장치(100)의 개략적인 평면도;
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 레벨링 시스템 디바이스의 일 예시를 개략적으로 도시하는 도면;
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 레벨링 시스템 디바이스의 또 다른 예시를 개략적으로 도시하는 도면;
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 또 다른 액체 핸들링 시스템의 일부분의 개략적인 측단면도;
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 조명 시스템의 공간 광 변조기(spatial light modulator)의 일 예시를 개략적으로 도시하는 도면;
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 캘리브레이션 스테이지의 일 예시의 개략적인 평면도;
도 22는 본 발명에 따르지 않은 리소그래피 장치(100)에 대한 3-스테이지 시스템의 작동 순서(operational sequence)를 나타내는 다이어그램;
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에 대한 3-스테이지 시스템의 작동 순서를 나타내는 다이어그램;
도 24는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에 대한 3-스테이지 시스템의 작동 순서를 나타내는 다이어그램;
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 패터닝 디바이스 정렬 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 26a 및 도 26b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 스테이지(WT1)의 정면도 및 측면도; 및
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 시스템(271)을 개략적으로 도시한는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치(100)는:
방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템(일루미네이터)(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 테이블)(MT);
기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 기판)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 테이블, 예를 들어 기판(W)의 표면을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 지지 테이블, 예를 들어 1 이상의 센서를 지지하는 센서 테이블 또는 기판 스테이지(WT); 및
기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템(IL)은 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 유지한다. 이는 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, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판(W)의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
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 시스템을 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 장치(100)는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 리소그래피 장치(100)는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치(100)는 3 이상의 스테이지들(또는 테이블 또는 지지체), 예를 들어 3 이상의 기판 스테이지들, 또는 2 이상의 기판 스테이지들 및 1 이상의 캘리브레이션 스테이지, 세정 스테이지, 센서 스테이지 또는 측정 스테이지의 조합, 또는 1 이상의 기판 스테이지 및 2 이상의 캘리브레이션 스테이지들, 세정 스테이지들, 센서 스테이지들 또는 측정 스테이지들의 조합을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 리소그래피 장치(100)는 투영 시스템(PS)의 노광 측에 위치되는 3 이상의 스테이지들을 포함하는 다-스테이지 장치이며, 각각의 스테이지가 1 이상의 대상물을 포함 및/또는 유지한다. 일 실시예에서, 스테이지들 중 1 이상은 방사선-감응성 기판(W)을 유지할 수 있다. 일 실시예에서, 스테이지들 중 1 이상은 투영 시스템(PS)으로부터의 방사선을 측정하는 센서를 유지할 수 있다. 일 실시예에서, 다-스테이지 리소그래피 장치(100)는 기판(W)을 유지하도록 구성되는 적어도 하나의 기판 스테이지(WT) 및 방사선-감응성 기판(W)을 유지하도록 구성되지 않는 캘리브레이션 스테이지(CS)(이후 일반적으로, 및 제한없이, 캘리브레이션 스테이지, 측정 스테이지, 센서 스테이지 및/또는 세정 스테이지라고 칭해짐)를 포함한다. 캘리브레이션 스테이지(CS)는 기판(W) 이외의 1 이상의 대상물을 포함할 수 있고, 및/또는 유지할 수 있다. 이러한 1 이상의 대상물은 다음: 즉, 투영 시스템(PS)으로부터의 방사선을 측정하는 센서, 1 이상의 기준 마크(fiducial mark), 및/또는 [예를 들어, 액체 핸들링 시스템(IH)을 세정하는] 세정 디바이스로부터 선택되는 1 이상을 포함할 수 있다. 기준 마크는 센서 시스템의 일부분으로서 사용되거나, 또는 센서 시스템을 캘리브레이션하는 데 사용될 수 있다. 캘리브레이션 스테이지(CS)는 기판보다 작을 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 스테이지(CS)의 최상면은 타겟부들(C)을 포함한 기판(W)의 표면보다 작을 수 있다.
이러한 "다수 스테이지" (또는 "다-스테이지") 기계에서는 다수 스테이지들이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 스테이지에서는 준비작업 단계들이 수행될 수 있다. 리소그래피 장치(100)는 2 이상의 패터닝 디바이스 스테이지들을 가질 수 있으며, 이는 기판 테이블(WT), 캘리브레이션 테이블(CS), 세정 테이블, 센서 테이블 및/또는 측정 테이블과 유사한 방식으로 병행하여 사용될 수 있다. 각각의 패터닝 디바이스 스테이지가 지지 구조체(MT)를 지지할 수 있다.
도 1을 참조하면, 조명 시스템(IL)은 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 방사선 소스(SO)가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 방사선 소스(SO) 및 리소그래피 장치(100)는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치(100)의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울들 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 방사선 소스(SO)로부터 조명 시스템(IL)으로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 방사선 소스(SO)가 수은 램프, LED(발광 다이오드) 또는 다수 LED들의 세트인 경우, 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치(100)의 통합부일 수 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명 시스템(IL)은, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다. 엑시머 레이저 장치가, 예를 들어 US 특허 출원 제 US2013-0100980A1호에서 설명되며, 이는 본 명세서에서 인용참조된다. 엑시머 레이저 장치는 248 nm의 파장에서 UV 레이저 광을 출력하는 KrF 엑시머 레이저 장치, 또는 193 nm의 파장에서 UV 레이저 광을 출력하는 ArF 엑시머 레이저 장치일 수 있다.
조명 시스템(IL)은 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명 시스템(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, 조명 시스템(IL)은 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 조명 시스템(IL)은 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다. 방사선 소스(SO)와 유사하게, 조명 시스템(IL)은 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주될 수 있으며, 또는 간주되지 않을 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템(IL)은 리소그래피 장치의 통합부일 수 있으며, 또는 리소그래피 장치로부터 분리된 개체일 수 있다. 후자의 경우, 리소그래피 장치는 조명 시스템(IL)으로 하여금 그 위에 장착되게 하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 조명 시스템(IL)은 분리가능하고, (예를 들어, 리소그래피 장치 제조자 또는 또 다른 공급자에 의해) 개별적으로 제공될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서 시스템(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 지지 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 스테이지(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나, 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1, 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[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(MA) 상에 1보다 많은 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1, M2)은 다이들 사이에 위치될 수 있다. 기판(W)은 200 mm, 300 mm, 450 mm의 직경 또는 여하한의 다른 적절한 직경을 가질 수 있다. 위치 센서 시스템(IF)은 지지 테이블(WT)의 최상면, 측면 및/또는 저면을 측정하도록 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치(100)는 노광 장치라고 불릴 수 있다. z-축은 투영 시스템(PS)의 광학 축선에 대응한다.
리소그래피 장치(100)는 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)를 포함한다. 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)는 XY-평면에서 이동한다. 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2) 각각은 기판 테이블(WT)을 포함할 수 있다. 제 1 기판 스테이지(WT1)는 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)와 독립적으로 이동하도록 구성된다. 제 2 기판 스테이지(WT2)는 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)와 독립적으로 이동하도록 구성된다. 캘리브레이션 스테이지(CS)는 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)와 독립적으로 이동하도록 구성된다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 제어 시스템(500)을 포함한다. 제어 시스템(500)은 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 일 실시예에서 제어 시스템(500)은 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)의 상대 위치들을 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같은 베이스 보드(base board: BB)를 포함한다. 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)는 베이스 보드(BB) 상에서 이동하도록 구성된다. 리소그래피 장치(100)의 사용 시, 베이스 보드(BB)는 실질적으로 수평으로, 예를 들어 바닥에 놓인다. 방진 메카니즘(vibration-proof mechanism)이 제공되어, 리소그래피 장치(100)에 대한 바닥 진동들의 효과를 감소시킬 수 있다.
도 2는, 예를 들어 제 1 기판 스테이지(WT1)에 의해 지지되는 제 1 기판(W1)의 노광 동작(43) 동안 제 1 기판 스테이지(WT1)가 투영 시스템(PS) 아래에 위치되는 상황을 도시한다. 캘리브레이션 스테이지(CS)는 투영 시스템(PS) 아래에 있지 않다. 따라서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 노광 동작(43) 동안 제 1 기판 스테이지(WT1)와 접촉하지 않는다. 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)의 이동들은 아래에서 도 5 내지 도 16을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
투영 시스템(PS)은 지지 구조체(MT) 아래에 위치된다. 일 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 주 프레임(RF)을 포함하다. 주 프레임(RF)은 메트롤로지 프레임 또는 기준 프레임이라고 불릴 수도 있다. 주 프레임(RF)은 실질적으로 수평으로 방위지정되고, 도 2에 명확히 나타내지 않은 지지 부재에 의해 지지된다. 일 실시예에서, 주 프레임(RF)은 리소그래피 장치(100)의 일부분을 형성한다. 하지만, 이는 반드시 그러한 것은 아니다. 일 실시예에서, 주 프레임(RF)은 리소그래피 장치(100)로부터 분리된 장비의 부분으로서 제공된다. 일 실시예에서, 앞서 언급된 방진 메카니즘은 주 프레임(RF)과 주 프레임(RF)을 지지하는 지지 부재 사이에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 위치 센서 시스템(IF)은 적어도 하나의 인코더 헤드 및 적어도 하나의 스케일(또는 격자)을 포함한다. 적어도 하나의 인코더 헤드 및 적어도 하나의 스케일 중 하나가 주 프레임(RF)에 의해 지지될 수 있는 한편, 적어도 하나의 인코더 헤드 및 적어도 하나의 스케일 중 다른 하나는 기판 테이블(WT)에 의해 지지될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 제 1 기판(W1)[또는 노광 동작(43) 중인 여하한의 다른 기판(W)] 사이의 액체 공급을 제어하기 위해 액체 핸들링 시스템(IH)을 제어한다. 제어 시스템(500)은 공간(11)으로부터 액체의 회수를 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제 1 기판 스테이지(WT1)는 제 2 기판 스테이지(WT2)와 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)는 도 1을 참조하여 앞서 설명된 기판 테이블(WT)과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 기판 테이블(WT)에 대해 언급하는 경우, 상기 언급은 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2) 중 하나 또는 둘 모두에 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)에는 센서 및 세정 디바이스 중 적어도 하나가 제공된다. 센서는 측정 부재라고 불릴 수 있다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)에는 조도 불균일 센서(illuminance irregularity sensor)가 제공된다. 조도 불균일 센서는 조도 불균일 센서의 핀홀 형상의 광-수신부(pin-hole shaped light-receiving section)에서 수신되는 방사선 빔(B)의 조도의 불균일을 검출하도록 구성된다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)에는 에어리얼 이미지 측정 디바이스와 같은 센서가 제공된다. 에어리얼 이미지 측정 디바이스는 투영 시스템(PS)에 의해 투영되는 패턴의 에어리얼 이미지를 측정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)에는 파면 수차 측정 디바이스와 같은 센서가 제공된다. 파면 수차 측정 디바이스는 일본 특허 출원 공개공보 JP2003-100613A에서 설명되며, 이는 본 명세서에서 인용참조된다. 파면 수차 측정 디바이스는, 예를 들어 샤크-하트만(Shack-Hartmann) 방법을 이용하여 파면의 수차를 측정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)에는 조도 모니터와 같은 센서가 제공된다. 조도 모니터는 투영 시스템(PS)의 이미지 평면에서 방사선 빔(B)을 수용하고 투영 시스템(PS)에 의해 제공된 방사선 빔(B)의 적어도 하나의 속성을 측정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 파면 수차 측정 디바이스 및/또는 조도 모니터는 캘리브레이션 스테이지(CS)의 최상면에 위치된다.
캘리브레이션 스테이지(CS)에는 앞서 설명된 센서들 중 1 이상이 제공될 수 있다. 또한, 추가 센서들이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)의 이동은 기판 스테이지(WT)에 대해 사용된 것과 동일한 타입의 메카니즘들을 이용하여 모니터링되고 제어된다. 캘리브레이션 스테이지(CS) 상의 센서들은 캘리브레이션 스테이지(CS)의 최상면뿐만 아니라, 캘리브레이션 스테이지(CS)의 측면에도 위치될 수 있다. 캘리브레이션 스테이지(CS)의 측면에 위치되는 센서의 일 예시는 도 25를 참조하여 아래에서 설명되는 에어리얼 이미지 센서(254)이다.
일 실시예에서, 센서는 투영 시스템(PS)의 수차, 투영 시스템(PS)의 퓨필, 및/또는 조명 시스템(IL)의 편광을 측정하도록 배치된다. 센서가 투영 시스템(PS)의 수차를 측정하도록 배치되는 경우, 기판(W) 상의 이미지의 왜곡을 예측하기 위해 시뮬레이션 모델이 사용될 수 있다. 시뮬레이션 모델은 투영 시스템(PS)의 수차의 변화를 예측하는 데 사용될 수 있고, 및/또는 조명 시스템(IL)의 조명 퓨필의 분포를 예측하는 데 사용될 수 있다. 시뮬레이션 모델의 사용은 센서가 투영 시스템(PS)의 수차를 측정하도록 배치되는 경우에 제한되지 않는다. 대안적인 실시예에서, 시뮬레이션 모델을 캘리브레이션, 업데이트 또는 개선하기 위해 (수차 센서 대신에) 균일성 센서(uniformity sensor)가 사용된다. 균일성 센서는 캘리브레이션 스테이지(CS)에 있을 수 있다. 본 발명의 맥락에서 사용될 수 있는 시뮬레이션 모델의 일 예시가 일본 특허 출원 공개공보 JP 2013-165134 A에 개시되며, 이는 본 명세서에서 인용참조된다.
일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS) 상의 센서에 의해 측정되는 투영 시스템(PS)의 수차 및/또는 퓨필은 시뮬레이션 모델을 캘리브레이션, 업데이트 또는 개선하는 입력 데이터로서 이용된다. 일 실시예에서, 투영 시스템(PS)은 수차 보상기 및/또는 이미지 왜곡 보상기를 포함한다. 일 실시예에서, 수차 보상기 또는 이미지 왜곡 보상기는 광학 요소 또는 다수 광학 요소들을 포함한다.
일 실시예에서, 시뮬레이션 모델은 수차 보상기 및/또는 이미지 왜곡 보상기를 제어하도록 출력 신호를 제공한다. 출력 신호는 수차 보상기 및/또는 이미지 왜곡 보상기의 피드포워드 제어를 위해 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 출력 신호는 투영 시스템(PS) 내의 광학 요소의 위치 및/또는 형상의 피드포워드 제어를 위해 사용될 수 있다. 일 예시에 불과하지만, 일 실시예에서 수차 보상기는 예를 들어 투영 시스템(PS)을 포함한 방사선 빔(B)의 광학 경로 내의 변형가능한 거울을 포함한다. 대안예로서 또는 추가적으로, 일 실시예에서 수차 보상기는 방사선 빔(B)의 광학 경로 내의 국부적-온도-제어(locally-temperature-controlled) 렌즈 요소를 포함한다.
일 실시예에서, 투영 시스템(PS)은 카타디옵트릭이다. 일 실시예에서, 투영 시스템(PS)은 방사선 빔(B)의 광학 경로 내에 2 개 또는 3 개 또는 4 개의 반사 표면들을 포함한다. 일 실시예에서, 투영 시스템(PS)은 다축 시스템이다. 투영 시스템(PS)이 3 개의 반사 표면들(또는 여하한의 다른 홀수의 반사 요소들)을 포함하는 경우, 방사선 빔(B)의 패턴은 반전된다.
일 실시예에서, 투영 시스템(PS)은 카타디옵트릭이고, 변형가능한 거울을 포함한다. 변형가능한 거울을 포함한 카타디옵트릭 투영 시스템은 일본 특허 출원 공개공보 JP 2013-161992 A 및 PCT-출원 공개공보 WO 2015/041335 A1에서 설명되며, 이들은 본 명세서에서 인용참조된다. 변형가능한 거울은 빠른 반사 거울(quick reflex mirror)로 불릴 수 있다. 일 실시예에서, 변형가능한 거울은 변형가능한 거울을 변형시키도록 구성되는 적어도 하나의 압전 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 변형가능한 거울의 변형을 제어하기 위해 압전 요소를 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 변형가능한 거울은 투영 시스템(PS)의 퓨필 평면에 위치된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 변형가능한 거울의 변형을 제어함으로써 노광 동작(43) 동안 열적 수차를 제어하도록 구성된다. 변형가능한 거울은 적응형(adaptive) 광학 요소일 수 있다. 일 실시예에서, 투영 시스템(PS)은 양면 거울을 갖는다. 양면 거울은 2 개의 반사 표면들을 포함한다. 양면 거울에 추가하여, 투영 시스템(PS)은 2 개의 변형가능한 거울들을 가질 수 있다.
대안적인 실시예에서, 투영 시스템(PS)은 2 개의 폴딩 거울(folding mirror)들을 포함한다. 각각의 폴딩 거울은 2 개의 반사 표면들을 갖는다. 이에 따라, 투영 시스템(PS)은 4 개의 반사 표면들을 포함한다. 투영 시스템(PS)이 방사선 빔(B)의 광학 경로 내에 4 개의 반사 표면들(또는 여하한의 다른 짝수의 반사 표면들)을 포함하는 경우, 방사선 빔(B)의 통과는 반전되지 않으며, 즉 방사선 빔(B)의 통과는 뒤집히지 않는다.
언급된 바와 같이, 일 실시예에서 제어 시스템(500)은 투영 시스템(PS) 내의 변형가능한 거울을 이용하여 열적 수차들의 피드포워드 제어를 수행하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 특정한 패터닝 디바이스(MA) 또는 파면에 기초하여 열적 수차 제어 파라미터를 최적화하여, 안정된 자기-보정(stable self-correction)이 전체 뱃치(batch)의 기판들(W)에 대해 달성될 수 있도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 패터닝 디바이스(MA)에 대한 데이터를 수신한다. 제어 시스템(500)은 패터닝 디바이스(MA)의 패턴의 이산 푸리에 변환을 연산하기 위해 고속 푸리에 변환 알고리즘을 이용하도록 구성된다. 대안적으로, 제어 시스템(500)에는 고속 푸리에 변환 알고리즘의 결과가 제공된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 패터닝 디바이스(MA)의 고속 푸리에 변환 계산으로부터 회절된 퓨필그램(diffracted pupilgram)을 계산하도록 구성된다. 퓨필그램은 퓨필 충전(pupil fill)에 대한 세기 데이터를 포함한다. 퓨필그램이 가시적으로 표현되는 경우, 이는 조명 시스템(IL)의 성능의 가시화를 제공한다. 대안적으로, 제어 시스템(500)에는 회절된 퓨필그램 정보가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 회절된 퓨필그램 정보로부터 가시적 수차들을 예측하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 파면 및 패턴-특정적 이미징 성능에 기초하여 투영 시스템(PS)을 최적화하기 위해 열적 수차 제어 파라미터를 이용하도록 구성된다. 변형가능한 거울은 열적 수차를 보정하기 위해 제어 시스템(500)에 의해 제어된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시예에서 제어 시스템(500)은 투영 시스템(PS) 내의 변형가능한 거울을 이용하여 렌즈 수차들의 피드포워드 제어를 수행하도록 구성된다.
변형가능한 거울을 이용하는 대신에 또는 이에 추가하여, 국부적-온도-제어 렌즈 요소가 수차들의 제어, 예를 들어 피드포워드 제어를 수행하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 투영 시스템(PS)의 적어도 하나의 렌즈에 열부하를 전달하도록 구성되는 적외선 레이저를 포함한다. 일 실시예에서, 적외선 레이저는 적어도 하나의 중공 광섬유(optical hollow fibre)에 의해 적어도 하나의 렌즈에 연결되어 열부하를 전달한다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 적어도 하나의 렌즈를 선택적으로 가열하기 위해 적외선 레이저를 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 다이폴 같은 조명뿐 아니라, 다른 노광 조건들에 의해 야기되는 균일한 비점수차와 같은 오프셋들을 보정하기 위해 적외선 레이저를 제어하도록 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(100)는 조명 시스템(IL), 지지 구조체(MT), 투영 시스템(PS) 및 액체 핸들링 시스템(IH)을 포함한다. 조명 시스템(IL), 지지 구조체(MT) 및 투영 시스템(PS)은 도 1과 관련하여 앞서 설명된 바와 같다. 액체 핸들링 시스템(IH)은 특히 도 3 및 도 4를 참조하여 아래에서 더 설명될 것이다.
본 명세서에서는, IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급될 수 있지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치(100)는 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 3 개의 일반 카테고리들로 분류될 수 있다. 이들은 ⅰ) 배스 타입 구성, ⅱ) 소위 국부화된 침지 시스템, 및 ⅲ) 전체-습식(all-wet) 침지 시스템이다. 배스 타입 구성에서는, 실질적으로 기판(W)의 전체 및 선택적으로 기판 스테이지(WT)의 일부분이 액체 배스 내에 잠긴다.
국부화된 침지 시스템은 기판(W)의 국부화된 영역에만 액체가 제공되는 액체 핸들링 시스템(IH)을 사용한다. 액체로 채워진 공간은 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 3 내지 도 4는 이러한 시스템에서 사용될 수 있는 상이한 액체 핸들링 시스템들을 나타낸다. 국부화된 영역에 액체를 밀봉하도록 밀봉 특징부(sealing feature)가 존재한다. 이처럼 배치하기 위해 제안된 한가지 방식이 PCT-출원 공개공보 WO 99/49504호에 개시되어 있다.
제안된 구성은, 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판 테이블(WT) 사이의 공간의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장되는 액체 한정 구조체를 갖는 액체 핸들링 시스템(IH)을 제공하는 것이다. 이러한 구성이 도 3에 예시된다. 공간의 경계는 제 1 기판(W1), 제 2 기판(W2), 제 1 스테이지(WT1), 제 2 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS) 중 적어도 하나와 투영 시스템(PS) 사이에 정의될 수 있다.
도 3은 국부화된 액체 핸들링 시스템(IH)을 개략적으로 도시하며, 이는 더 일반적으로 유체 핸들링 시스템이라고 칭해질 수 있다. 액체 핸들링 시스템(IH)에는 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판 스테이지(WT) 또는 기판(W) 사이의 공간(11)의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장되는 액체 한정 구조체가 제공된다. [다음 설명에서 기판(W)의 표면에 대한 언급은, 달리 분명히 명시되지 않는 한, 추가적으로 또는 대안적으로 기판 스테이지(WT) 또는 캘리브레이션 스테이지(CS)와 같은 또 다른 스테이지의 표면도 칭한다는 것을 유의한다]. 액체 핸들링 시스템(IH)은 XY 평면에서 투영 시스템(PS)에 대해 실질적으로 정지상태이지만, Z 방향으로(광학 축선의 방향으로) 약간의 상대 이동이 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 액체 핸들링 시스템(IH)과 기판(W)의 표면 사이에 시일이 형성되고, 이는 가스 시일(가스 시일을 갖는 이러한 시스템은 유럽 특허 출원 공개공보 EP-A-1,420,298호에 개시됨)과 같은 무접촉 시일 또는 액체 시일일 수 있다.
액체 핸들링 시스템(IH)은 적어도 부분적으로 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판(W) 사이의 공간(11)에 액체를 포함한다. 기판(W)에 대한 무접촉 시일(16)이 투영 시스템(PS)의 이미지 필드 주위에 형성되어, 액체가 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판(W) 표면 사이의 공간(11) 내에 한정되도록 할 수 있다. 공간(11)은 투영 시스템(PS)의 최종 요소를 둘러싸고 아래에 위치되는 액체 핸들링 시스템(IH)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 액체는 액체 유입구(13)들 중 하나에 의해 투영 시스템(PS) 아래, 및 액체 핸들링 시스템(IH) 내의 공간(11)으로 유입된다. 액체는 또 다른 액체 유출구(13)에 의해 제거될 수 있다. 액체는 적어도 2 개의 액체 유입구들(13)을 통해 공간(11)으로 유입될 수 있다. 액체 개구부들(13) 중 어느 것이 액체를 공급하는 데 사용되고, 선택적으로 어느 것이 액체를 제거하는 데 사용될지는 기판 스테이지(WT)의 이동 방향에 의존할 수 있다. 액체 핸들링 시스템(IH)은 투영 시스템(PS)의 최종 요소 약간 위로 연장될 수 있다. 액체 레벨은 최종 요소 위로 상승하여, 액체의 버퍼가 제공되도록 한다. 일 실시예에서, 액체 핸들링 시스템(IH)은 상단부에서 투영 시스템(PS) 또는 그 최종 요소의 형상에 꼭 맞고, 예를 들어 둥글 수 있는 내측 주변부(inner periphery)를 갖는다. 저부에서, 내측 주변부는 이미지 필드의 형상에 꼭 맞고, 예를 들어 직사각형이지만, 이는 반드시 그러한 경우인 것은 아니다.
액체는, 사용 시 액체 핸들링 시스템(IH)의 저부와 기판(W)의 표면 사이에 형성되는 가스 시일(16)에 의해 공간(11)에 포함될 수 있다. 가스 시일(16)은 가스에 의해 형성된다. 가스 시일(16) 내의 가스는 압력을 받아 유입구(15)를 통해 액체 핸들링 시스템(IH)과 기판(W) 사이의 갭에 제공된다. 가스는 유출구(14)를 통해 추출된다. 가스 유입구(15) 상의 과압력(overpressure), 유출구(14) 상의 진공 레벨 및 갭의 지오메트리는, 안쪽으로 액체를 한정시키는 고속 가스 흐름(high-velocity gas flow)이 존재하도록 배치된다. 액체 핸들링 시스템(IH)과 기판(W) 사이의 액체에 대한 가스의 힘이 공간(11) 내에 액체를 포함한다. 유입구들/유출구들은 공간(11)을 둘러싸는 환형 홈들일 수 있다. 환형 홈들은 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 가스의 흐름은 공간(11)에 액체를 포함하도록 효과적이다. 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개공보 US 2004/0207824 A1에 개시되어 있고, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 일 실시예에서, 액체 핸들링 시스템(IH)은 가스 시일을 갖지 않는다.
도 4은 일 실시예에 따른 또 다른 액체 핸들링 시스템(IH)을 도시하는 측단면도이다. 도 4에 예시되고 아래에서 설명되는 구성은 앞서 설명되고 도 1 또는 도 2에 예시된 리소그래피 장치(100)에 적용될 수 있다. 액체 핸들링 시스템(IH)은 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판 스테이지(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 스테이지(WT) 또는 캘리브레이션 스테이지(CS)의 표면도 칭한다는 것을 유의한다].
액체 핸들링 시스템(IH)은 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 액체 핸들링 시스템(IH)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 일 실시예에서, 액체 핸들링 시스템(IH)은 주 몸체 부재(main body member: 53) 및 다공성 부재(porous member: 33)를 포함한다. 다공성 부재(33)는 플레이트 형상이고, 복수의 홀들[즉, 개구부들 또는 포어(pore)들]을 갖는다. 일 실시예에서, 다공성 부재(33)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 흡인을 이용함으로써 액체를 회수할 수 있다. 액체 회수 장치(80)는 통로(79)를 통하여 회수 포트(73)를 통해 회수되는 액체를 회수한다. 다공성 부재(33)는 회수 포트(73)에 배치된다.
일 실시예에서, 투영 시스템(PS)과 한 측에서 액체 핸들링 시스템(IH), 및 다른 측에서 기판(W) 사이에 액체를 갖는 공간(11)을 형성하기 위해, 액체가 공급 포트(72)들로부터 공급된다. 액체 핸들링 시스템(IH) 내의 회수 챔버(31)에서의 압력은 회수 포트(73), 예를 들어 다공성 부재(33)의 홀(84)들을 통해 액체를 회수하도록 부압(negative pressure)으로 조정된다. 다시 말하면, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간(11)은 [공급 포트(72)들을 이용한] 액체 공급 작동 및 [다공성 부재(33)를 이용한] 액체 회수 작동을 수행함으로써 형성된다.
도면들에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(100)는 침지 타입으로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 리소그래피 장치(100)은 기판(W)이 액체에 침지되지 않는 건식 타입으로 이루어질 수 있다. 건식 타입 리소그래피 장치(100)에서는, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 가스가 공급될 수 있다. 가스는 공기, 헬륨, CO2(이산화탄소) 또는 질소일 수 있고, 투영 시스템과 기판(W) 사이의 공간을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
도 5는 리소그래피 장치(100)에서의 캘리브레이션 스테이지(CS), 투영 시스템(PS), 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)의 위치들을 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 5에서(또한 도 6 내지 도 16에서도), "X" 부호는 리소그래피 장치(100) 내에서의 특정 위치들을 표시하는 데 사용된다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 제 1 위치 측정 시스템을 포함한다. 제 1 측정 시스템은 후면 인코더 시스템을 포함한다. 후면 인코더 시스템은 도 5 내지 도 16에 도시된 바와 같은 제 1 측정 아암(first measurement arm: 21)을 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 측정 아암(21)은 캔틸레버 상태(cantilevered state)로 지지된다. 일 실시예에서, 제 1 측정 아암(21)은 주 프레임(RF)에 고정적으로 부착된다. 일 실시예에서, 제 1 측정 아암(21)의 팁(tip) 부근의 위치는 투영 시스템(PS)의 광학 축선에 있다. 일 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 제 2 위치 측정 시스템을 포함하고, 이는 제 2 측정 아암(22)을 갖는 제 2 후면 인코더 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 측정 아암(22)은 캔틸레버 상태로 지지된다. 일 실시예에서, 제 2 측정 아암(22)은 주 프레임(RF)에 고정적으로 부착된다. 일 실시예에서, 제 2 측정 아암(22)의 팁 부근의 위치는 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)이 수행되는 위치에 있다.
일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 제 1 측정 아암(21)과 맞물릴 수 있다. 캘리브레이션 스테이지(CS)가 제 1 측정 아암(21)과 맞물리는 경우, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 제 1 측정 아암(21) 위에 위치된다. 제 1 측정 아암(21)은 캘리브레이션 스테이지(CS)의 위치 정보를 측정하는 데 사용되는 시스템의 일부분을 형성한다. 일 실시예에서, 제 1 측정 아암(21)은 스케일(또는 격자)을 포함한다. 캘리브레이션 스테이지(CS)가 제 1 측정 아암(21)과 맞물리는 경우, 복수의 인코더 헤드들이 3 차원에서 캘리브레이션 스테이지(CS)의 위치를 측정한다. 일 실시예에서, 측정들은 제 1 측정 아암(21)의 스케일에 방사선 측정 빔을 조사하는 인코더 헤드들에 의해 수행된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 인코더 헤드는 제 1 측정 아암(21)에 배치된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 스케일은 캘리브레이션 스테이지(CS)의 저면에, 및/또는 제 1 기판 스테이지(WT1) 및/또는 제 2 기판 스테이지(WT2)에 배치된다.
캘리브레이션 스테이지(CS)의 위치 정보는 제어 시스템(500)에 의해 수신된다. 제어 시스템(500)은 캘리브레이션 스테이지(CS)의 위치 정보를 고려하여 캘리브레이션 스테이지(CS)의 위치를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 일 실시예에서 제어 시스템(500)은 캘리브레이션 스테이지(CS)의 이동을 제어하기 위해 [예를 들어, 앞서 설명된 제 2 위치설정기(PW)와 동일한 타입의] 위치설정기를 제어하도록 구성된다.
제 2 측정 아암(22)은 주 프레임(RF)에 의해 지지되는 아암 부재를 포함한다. 아암 부재는 캔틸레버 상태로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 측정 아암(22)은 인코더 헤드와 같은 광학 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 측정 아암(22)은 광학 시스템을 하우징한다. 제 1 기판 스테이지(WT1) 및/또는 제 2 기판 스테이지(WT2)의 위치 정보를 측정하기 위해, 스케일과 마주하는 섹션으로부터 측정 빔이 조사된다. 이 위치 정보는 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)의 위치를 제어하도록 구성되는 제어 시스템(500)에 공급된다.
언로딩 위치(UP1)는, 예를 들어 수직 이동 핀을 이용하여 기판 스테이지(WT)[예를 들어, 제 1 기판 스테이지(WT1) 또는 제 2 기판 스테이지(WT2)]로부터 기판(W)이 제거될 수 있는 위치를 정의한다. 일 실시예에서, 각각의 기판 스테이지의 제 2 위치설정기(PW)의 단-행정 모듈은 수직 이동 핀을 포함한다. 대안적으로, 제 2 위치설정기(PW)의 장-행정 모듈은 수직 이동 핀을 포함한다. 수직 이동 핀은 수직으로(즉, z-축을 따라) 이동하도록 구성된다. 수직 이동 핀은 수직 이동 핀의 최상부가 기판 스테이지(WT)의 지지면 아래에 있는 숨겨진 위치(hidden position)와, 수직 이동 핀의 최상부가 기판 스테이지(WT)의 지지면 위로 돌출하는 돌출 위치(protruding position) 사이에서 이동하도록 구성된다. 수직 이동 핀은 기판 스테이지(WT)의 지지면에서 끝나는 수직 홀을 통해 연장된다. 따라서, 수직 이동 핀이 숨겨진 위치로부터 돌출 위치로 이동되는 경우, 수직 이동 핀은 기판 스테이지(WT)의 지지면 위로 기판(W)을 이동시킨다. 일 실시예에서, 복수의 수직 이동 핀들이 제공되어, 기판 스테이지의 지지면으로부터의 기판(W)의 이동 안정성을 개선한다.
일 실시예에서, 언로딩 위치(UP1)에서 수직 이동 핀은 기판 스테이지(WT)의 지지면 위에서 기판(W)을 지지한다. 기판 언로더(23)가 기판 스테이지(WT)로부터 기판(W)을 언로딩하도록 구성된다. 예를 들어, 일 실시예에서 기판 언로더(23)는 기판(W)의 에지를 잡고 기판(W)을 위쪽으로 이동시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 기판 언로더(23)는 최상부 표면, 즉 타겟부(C)들을 갖는 표면에서 기판(W)을 잡도록 배치된다. 기판 언로더(23)는 기판(W)을 진공력으로 붙잡도록 배치되는 베르누이(Bernoulli)-타입 언로더일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기판 언로더(23)는 기판 언로더(23)와 기판(W) 사이의 물리적 접촉을 방지하기 위해 기판 언로더(23)와 기판(W) 사이에 가스 막을 제공하도록 배치된다. 베르누이-타입 언로더는 PCT-출원 공개공보 WO 2013/100203A2에 기재되어 있으며, 이는 본 명세서에서 인용참조된다. 기판 언로더(23)는 기판(W)의 후면을 지지하도록 구성되는 로봇 아암(robotic arm) 또는 복수의 로봇 아암들을 포함할 수 있다. 2 개의 로봇 아암을 갖는 기판 언로더(23)가 PCT-출원 공개공보 WO 2004/088741A1에 기재되어 있으며, 이는 본 명세서에 인용참조된다.
제 1 대기 위치(UP2)에서, 기판 스테이지(WT)로부터 언로딩된 기판(W)은 베이스 보드(BB) 위에서 유지되고, 후속하여 +X 측의 에지의 경로를 통해 외부 디바이스로 이동될 수 있다. 제 2 대기 위치(UP3)에서, 기판 스테이지(WT)로부터 언로딩된 기판(W)은 베이스 보드(BB) 위에서 유지되고, -X 측의 에지의 경로를 통해 외부 디바이스로 운반될 수 있다. 로딩 위치(LP)에서, 기판(W)이 기판 스테이지(WT) 상에 로딩될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 기판 스테이지(WT2)는 제 2 기판(W2)을 지지한다. 리소그래피 장치(100)에 대한 작동 시퀀스의 이 지점에서, 제 2 기판(W2)은 노광 동작(43)을 거치지 않았다. 하지만, 노광 동작(43)에 대비하여 기판 정렬, 기판 레벨링 및/또는 포커스 매핑과 같은 다른 동작들이 제 2 기판(W2)에 수행되었다. 제 2 기판 스테이지(WT2)는 사전설정된 스탠바이 위치에서, 예를 들어 제 1 대기 위치(UP2)에서 제 2 기판(W2)을 지지한다.
제 1 기판 스테이지(WT1)는 노광 동작(43)을 거치는 제 1 기판(W1)을 지지한다. 노광 동작 동안, 제어 시스템(500)은 사전설정된 사행 경로(meandering path)를 따라 제 1 기판 스테이지(WT1)의 이동을 제어하도록 구성된다. 노광 동작 동안, 제 1 기판(W1)의 타겟부(C)들이 노광된다.
제 1 기판(W1)의 타겟부(C)들을 노광하는 순서는 특별히 제한되지 않는다. 일 예시로서, 제 1 기판(W1)의 +X 측의 타겟부(C)들에 앞서 제 1 기판(W1)의 -X 측의 타겟부(C)들이 노광된다. 제 1 기판(W1)의 -X 측의 타겟부(C)들이 노광되는 경우, +Y 측의 타겟부(C)들이 -Y 측의 타겟부들에 앞서 노광된다. 제 1 기판(W1)의 +X 측의 타겟부(C)들이 노광되고 있는 경우에는, -Y 측의 타겟부(C)들이 +Y 측의 타겟부들에 앞서 노광된다. 제 1 기판(W1)의 모든 타겟부(C)들이 노광된 경우, 제어 시스템(500)은 여하한의 타겟부(C)들이 노광되기에 앞서 제 1 기판 스테이지(WT1)가 있었던 위치로 제 1 기판 스테이지(WT1)를 이동시키도록 구성된다.
제 1 기판(W1)에 대한 노광 동작(43) 동안, 이미 노광 동작(43)을 거친 또 다른 기판(W)은 노광된 기판을 리소그래피 장치(100)의 외부로 운반하기 위해 제 2 대기 위치(UP3)로부터 기판 캐리어 시스템과 같은 외부 디바이스로 이동된다.
제 1 기판(W1)에 대한 노광 동작(43) 동안, 제어 시스템(500)은 도 5에서 캘리브레이션 스테이지(CS)가 도시된 위치로 제 1 기판 스테이지(WT1)를 향해 캘리브레이션 스테이지(CS)의 이동을 제어하도록 구성된다. 캘리브레이션 스테이지(CS)는 측면으로부터(즉, 옆으로) 제 1 측정 아암(21)과 맞물린다.
도 6에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 제 1 기판 스테이지(WT1)와 접촉하거나 근접하게 된다. 캘리브레이션 스테이지(CS)는 노광-후 스크럼 스윕 동작(48)으로서 알려진 동작을 수행하기 위해 제 1 기판 스테이지(WT1)와 접촉하거나 근접하게 된다. 도 6은 노광-후 스크럼 스윕 동작(48) 동안 스테이지들의 위치를 나타낸다. 노광-후 스크럼 스윕 동작 동안, 제어 시스템(500)은 기판 스테이지(WT1)를 -Y 방향 및 -X 방향으로 이동시키는 동시에 캘리브레이션 스테이지(CS)를 -Y 방향으로 이동시키도록(즉, 그 이동을 제어하도록) 구성된다. 캘리브레이션 스테이지(CS) 및 제 1 기판 스테이지(WT1)의 이동들 동안, 제 1 기판 스테이지(WT1)와 캘리브레이션 스테이지(CS)의 접촉 또는 근접이 유지된다. 노광-후 스크럼 스윕 동작(48)의 목적은 침지 액체가 한정되는 공간(11)을 제 1 기판 스테이지(WT1) 위의 위치로부터 캘리브레이션 스테이지(CS) 위의 위치로 이동시키는 것이다.
공간(11) 내에 한정된 침지 액체가 캘리브레이션 스테이지(CS) 위에 있도록 이동되기 위해 제 1 기판 스테이지(WT1)가 -X 방향으로 이동될 필요는 없을 수 있다. 하지만, 제 1 기판 스테이지(WT1)를 (-Y 방향뿐 아니라) -X 방향으로 이동시킴으로써, 스테이지 스와핑 동작(42)의 완료까지 걸리는 시간이 감소될 수 있다. 스테이지 스와핑 동작(42)은 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)의 위치들이 스와핑(즉, 교환)되는 것을 수반한다. 일반적으로, 스테이지 스와핑 동작은 반시계 방향으로 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)를 이동시킴으로써 수행된다(하지만, 대안적으로 시계 방향이 사용될 수 있음). 이에 따라, 제 1 기판 스테이지(WT1)를 -X 방향으로 이동시킴으로써, 제 1 기판 스테이지(WT1)의 이 반시계 이동이 효과적으로 이미 시작되어, 기판 스와핑 동작에서 유리한 출발을 한다. 기판 스와핑 동작(42)은 도 6 내지 도 9에서 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)의 이동들에 의해 나타내어진다.
일단 노광-후 스크럼 스윕 동작(48)이 완료되면, 공간(11)에 한정된 침지 액체는 캘리브레이션 스테이지(CS) 위에 있다. 공간(11)에 한정된 침지 액체가 캘리브레이션 스테이지(CS) 위에 있는 경우, 제어 시스템(500)은 캘리브레이션 스테이지(CS)의 위치를 제어하도록 구성된다. 제어 시스템(500)은 3 차원에서 캘리브레이션 스테이지(CS)의 위치를 제어하면서, 캘리브레이션 스테이지를 이용한 노광 및/또는 세정 동작과 관련된 측정 동작들을 수행하도록 구성된다.
일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 센서 및 세정 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는 구성요소를 수용한다. 측정을 수행하는 대신에, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 대안적으로 세정 동작을 수행하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 대안예로서, 캘리브레이션 스테이지(CS)가 투영 시스템(PS) 아래에 있는 동안에 캘리브레이션 스테이지(CS)에 의해 측정 동작 및 세정 동작이 둘 다 수행될 수 있다.
도 6에 나타낸 상황으로부터, 제어 시스템(500)은 +Y 방향에서 봤을 때 제 1 기판 스테이지(WT1)가 제 2 기판 스테이지(WT2)와 오버랩되지 않는 위치까지 -X 방향으로 제 1 기판 스테이지(WT1)를 이동시킨다. 이러한 위치가 도 7에 도시된다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 제 2 기판 스테이지(WT2)는 스탠바이 위치인 제 1 대기 위치(UP2)에 위치된다.
도 7에 나타낸 상황으로부터 시작하여, 제어 시스템(500)은 제 1 기판 스테이지(WT1)를 -Y 방향으로 이동시키는 동시에 제 2 기판 스테이지(WT2)를 +Y 방향으로 이동시키도록 구성된다. 제 1 기판 스테이지(WT1)를 -Y 방향으로 이동시키는 것은 캘리브레이션 스테이지(CS)가 더 이상 제 1 기판 스테이지(WT1)와 접촉 또는 근접하지 않게 한다. 제어 시스템(500)은 도 8에 나타낸 바와 같이 적어도 제 2 기판 스테이지(WT2)의 코너가 캘리브레이션 스테이지(CS)와 접촉 또는 근접하는 위치까지 제 2 기판 스테이지(WT2)를 이동시키는 동시에 제 1 기판 스테이지(WT1)를 제 2 대기 위치(UP3)로 이동시키도록 구성된다. 제어 시스템(500)은 제 1 기판 스테이지(WT1)를 +X 방향으로 이동시키는 동시에 제 2 기판 스테이지(WT2)를 -X 방향으로 이동시키도록 구성된다. 이 이동은 스테이지 스와핑 동작(42) 동안에 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)의 반시계 이동을 계속한다. 제어 시스템(500)은, 도 9에 나타낸 바와 같이 제 1 기판 스테이지(WT1)를 제 2 대기 위치(UP3)로부터 언로딩 위치(UP1)로 이동시키도록 구성된다.
제어 시스템(500)은 제 2 기판 스테이지(WT2)가 Y 축을 따라 제 1 기판 스테이지(WT1)와 정렬되는 위치까지 제 2 기판 스테이지(WT2)를 이동시키도록 구성된다. 제 2 기판 스테이지(WT2)는 캘리브레이션 스테이지(CS)와 접촉 또는 근접한 채로 유지된다.
도 9는 한정된 침지 액체가 캘리브레이션 스테이지(CS)로부터 제 2 기판 스테이지(WT2)로 전달되도록 캘리브레이션 스테이지(CS) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)가 이동되는 노광-전 스크럼 스윕 동작(47) 이전의 상황을 도시한다. 한정된 침지 액체는 공간(11)에 한정된 침지 액체이다. 도 9는 제 1 기판 스테이지(WT1)에서 기판 교환 동작(41)이 수행되고 있는 동시에 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 감지 및/또는 세정 동작(45)이 수행되고 있는 순간을 도시한다. 캘리브레이션 스테이지(CS)만이 투영 시스템(PS)에 위치된다. 제 2 기판 스테이지(WT2)는 캘리브레이션 스테이지(CS)와의 노광-전 스크럼 스윕 동작(47)에서 아직 관련되지 않는다. 한정된 침지 액체가 캘리브레이션 스테이지(CS) 위에 있는 시간 주기 동안, 제어 시스템(500)은 캘리브레이션 스테이지(CS)에 수용된 구성요소에 포함되는 적어도 하나의 센서 및/또는 세정 디바이스를 사용하여, 적어도 하나의 측정 동작 및/또는 세정 작동을 수행하도록 구성된다. 예를 들어, 불균일 조도 측정, 에어리얼 이미지 측정, 파면 작동 측정 및 도즈 측정과 같은 적어도 하나의 노광 관련 측정이 수행될 수 있고, 및/또는 세정 동작이 수행될 수 있다.
제 1 기판 스테이지(WT1)가 언로딩 위치(UP1)에 있는 경우, 제어 시스템(500)은 기판 언로딩 동작을 수행하도록 구성된다. 기판 언로딩 동작 동안, 제 1 기판(WT1)은 제 1 기판 스테이지(WT1)로부터 제거된다. 제 1 기판 스테이지(WT1)로부터 제 1 기판(W1)을 언로딩하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시로서, 진공 클램핑 시스템이 사용되는 경우, 제어 시스템(500)은 제 1 기판 스테이지(WT1)의 일부분[예를 들어, 버얼 플레이트(burl plate)]에 제 1 기판(W1)을 유지하는 흡인을 해제하도록 구성된다. (앞서 설명된) 수직 이동 핀은 제 1 기판 스테이지(WT1)의 지지면으로부터 제 1 기판(W1)을 들어올리는 데 사용될 수 있다.
제어 시스템(500)은 수직 이동 핀으로부터 제 1 기판(W1)을 언로딩하기(예를 들어, 들어올리기) 위해 기판 언로더(23)를 제어하도록 구성된다. 제어 시스템(500)은 언로딩 위치(UP1)로부터 로딩 위치(LP)로 제 1 기판 스테이지(WT1)를 이동시키는 동안, 언로딩 위치(UP1) 위에 제 1 기판(W1)을 유지하도록 구성된다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에 대한 3-스테이지 시스템의 작동 시퀀스를 나타내는 다이어그램이다. 도 22는 비교 예시이다. 도 22 및 도 23에서, 시간은 왼쪽에서 오른쪽으로 표현된다. 3 개의 행(row)이 3 개의 스테이지들의 상이한 동작들 및 리소그래피 장치(100) 내에서의 대응하는 위치들에 대응한다. 상단 행은 노광 동안 기판 스테이지(WT2) 상에 새로운(노광-전) 기판(W2)을 준비하거나, 노광 동안 제 1 스테이지(WT1) 상에 새로운(노광-전) 기판(W3)을 준비하기 위한 동작들을 개략적으로 나타낸다. 중간 행은 기판(W1)을 노광하는 동작들을 개략적으로 나타내고, 이 동안 제 1 기판 스테이지(WT1)에서 [기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)을 포함한] 준비 작업들이 이미 수행되었다. 대안적으로, 중간 행은 기판(W2)을 노광하는 동작들을 개략적으로 나타내고, 이 동안 제 2 기판 스테이지(WT2)에서 준비 작업들이 이미 수행되었다. 하단 행은 캘리브레이션 스테이지(CS)의 동작들을 개략적으로 나타낸다. 3-스테이지 시스템에서, 2 개의 기판 스테이지들 및 하나의 캘리브레이션 스테이지가 이 3 개의 상이한 타입들의 동작들을 주어진 순간에 동시에 수행한다. 각각의 행에서의 바아들(또는 블록들)은 상이한 동작들이 시작하고 끝나는 상대적인 타이밍들을 나타낸다. 단일 동작이 다수 스테이지들과 관련되는 경우, 이러한 동작은 다이어그램에서 다수 행들을 차지하는 바아(또는 블록)로서 표현된다. 동작이 어떠한 스테이지들과도 관련되지 않는 경우(예를 들어, 기판 언로더에 의해 수행되는 동작), 대응하는 바아(또는 블록)는 제 4 행 또는 다이어그램들의 여하한의 다른 적절한 부분에 나타내어질 수 있다. 바아들은 각각의 동작에 소비되는 시간의 절대 길이를 나타내지는 않는다.
도 5로부터 도 9까지 순서대로 나타낸 바와 같이, 제어 시스템(500)은 스테이지 스와핑 동작(42)에서 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)의 위치들을 스와핑하도록 구성된다. 후속하여, 제어 시스템(500)은 기판 교환 동작(41)에서 제 1 기판 스테이지(WT1)로부터 제 1 기판(W1)을 언로딩하기 위해 기판 언로더(23)를 작동시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 기판 언로더(23)가 작동되기 시작하는 순간 투영 시스템(PS) 아래 또는 부근에 위치된다. 제어 시스템(500)은 기판 언로더(23)의 작동을 시작함으로써 기판 교환 동작을 시작하기 전에 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 수행되는 감지 및/또는 세정 동작(45)이 끝나도록 기다리지 않는다. 이 특징은 도 23에 나타내어지며, 감지 및/또는 세정 동작(45)은 기판 교환 동작(41)과 시간이 겹친다. 따라서, 기판 교환 동작은 더 이른 시간에 완료될 수 있다.
본 발명의 발명자는 스테이지 스와핑 동작(42) 및 기판 교환 동작(41)을 수행하는 데 소비되는 시간이 순수한 오버헤드 시간이라는 것을 알았다. 이는 스테이지 스와핑 동작(42) 및 기판 교환 동작(41)을 수행하는 것이 얼마나 오래 걸리는지에 관계없이 이미징 품질에서는 눈에 띄는 개선이 없다는 것을 의미한다. 반면에, 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 감지 동작을 수행하는 데 더 많은 시간을 허용함으로써, 이미징 품질의 개선이 제공될 수 있다. 추가적으로, 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 세정 동작을 수행하는 데 더 많은 시간을 허용함으로써, 리소그래피 장치(100)의 가동 시간 및/또는 수율의 개선이 제공될 수 있다. 이와 유사하게, 더 긴 택 타임(takt time)을 방지하는 더 적은 오버헤드 시간, 즉 기판 또는 한 쌍의 기판들을 처리하는 오버헤드 시간이 주어지면, 노광 동작(43) 및 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)을 수행하는 데 더 많은 시간을 소비함으로써 노광 동작(43) 동안의 이미징 품질이 개선될 수 있다. 대안적으로, 노광 동작(43) 및 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)을 수행하는 데 더 많은 시간을 소비하지 않음으로써, 감소된 오버헤드 시간이 직접 택 타임을 감소시키기 때문에 스루풋이 개선될 수 있다. 다시 말하면, 기판 정렬, 레벨링, 감지 및 노광에 걸리는 시간은 스루풋과 이미징 품질 간의 균형(trade-off)을 수반하는 반면, 스테이지 스와핑 및 기판 교환에 걸리는 시간은 순수한 오버헤드 시간이다.
일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 스테이지 스와핑 동작(42)을 수행하는 데 걸리는 것보다 긴 시간 동안 한정된 침지 액체 아래에 위치된다. 일반적으로, 스테이지 스와핑 동작(42)은 (예를 들어, 도 6 내지 도 9에 나타낸 바와 같이) 캘리브레이션 스테이지(CS)가 한정된 침지 액체 아래에 있는 동안에 감지 및/또는 세정 동작(45)이 수행되는 것과 동시에 수행된다. 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 감지 및/또는 세정 동작(45)을 수행하는 데 더 긴 시간을 소비함으로써 이미징 품질이 개선될 수 있다. 하지만, 스테이지 스와핑 동작(42)을 수행하는 데 더 긴 시간을 소비함으로써 도출되는 이점을 없다. 스테이지 스와핑 동작(42)을 수행하는 데 걸리는 것보다 긴 시간 동안 한정된 침지 액체 아래에 캘리브레이션 스테이지(CS)를 위치시킴으로써, 이미지 품질이 개선될 수 있다. 이 특징은 도 23에 나타내어지며, 감지 및/또는 세정 동작(45)은 스테이지 스와핑 동작(42)보다 시간이 길다.
도 23에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 기판 교환 동작(41)은 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 수행되는 감지 및/또는 세정 동작(45)에 대한 시간 주기와 겹치는 시간 주기 동안 수행된다. 일 실시예에서, 기판 교환 동작(41)은 캘리브레이션 스테이지(CS)가 감지 및/또는 세정 동작(45)을 수행하는 동안, 스테이지 스와핑 동작(42)이 수행된 직후에 시작하도록 구성된다. 따라서, 제 3 기판(W3)이 더 이른 스테이지에 제 1 기판 스테이지(WT1)에 로딩됨에 따라, 제 3 기판(W3)을 지지하는 제 1 기판 스테이지(WT1)가 더 이른 스테이지에 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)을 시작할 수 있다.
비교하여, 도 22에 나타낸 바와 같이 노광-전 스크럼 스윕 동작(47)이 기판 교환 동작(41)과 동시에 시작하는 경우, 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)은 더 늦은 스테이지에 시작한다.
도 10은 기판 교환 동작(41)이 제 1 기판 스테이지(WT1)에서 수행되고 있는 동안, 노광-전 스크럼 스윕 동작(47)이 캘리브레이션 스테이지(CS) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)에 의해 수행되고 있는 시간을 도시한다. 도 9에서 도 10으로의 전이에서 도시된 바와 같이, 제어 시스템(500)은 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)를 +Y 방향으로 이동시키도록 구성된다. 이 이동 동안, 제 2 기판 스테이지(WT2)와의 캘리브레이션 스테이지(CS)의 접촉 또는 근접이 유지된다. 이 노광-전 스크럼 스윕 동작(47) 동안, 한정된 침지 액체는 캘리브레이션 스테이지(CS) 위로부터 제 2 기판 스테이지(WT2) 위로 이동된다.
감지 및/또는 세정 동작(45)과 기판 교환 동작(41) 사이의 오버랩 시간은 [기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)이 또 다른 기판에 대한 노광 동작(43)과 동시에 발생하기 때문에] 주어진 노광 시간 동안 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)을 위한 여분의 시간을 허용한다. 따라서, 스루풋을 감소시키지 않으면서 이미지 품질(예를 들어, 오버레이, 포커스 등), 수율(예를 들어, 결함의 가능성 감소) 및/또는 가용성[즉, 리소그래피 장치(100)의 가동 시간]이 개선될 수 있다. 이 시간량은 다양한 상이한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 노광 동작(43)이 완료되는 데 걸리는 시간이 단축될 수 있는 경우, 이미지 품질을 저하시키지 않고 스루풋이 증가될 수 있다.
제어 시스템(500)은 [예를 들어, 기판(W)을 제 1 기판 스테이지(WT1) 상에 클램핑하는 흡인을 종료시킴으로써] 제 1 기판(W1)을 제 1 기판 스테이지(WT1)에 클램핑하는 것을 중지시킴으로써 기판 교환 동작(41)을 시작하도록 구성된다. 기판 교환 동작(41)은 제 3 기판(W3)이 제 1 기판 스테이지(WT1)에 클램핑되는 경우에 완료된다.
도 24는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에 대한 3-스테이지 시스템의 작동 시퀀스를 나타내는 다이어그램이다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 순차적으로 제 3 기판(W3)을 제 1 기판 스테이지(WT1)에 로딩한 후, 정렬 시스템 및/또는 레벨링 시스템의 부근 또는 아래에 제 1 기판 스테이지(WT1)를 이동(또는 위치)시키고, 그 후 정렬 시스템 및/또는 레벨링 시스템을 작동시키기 시작하도록 구성된다. 일 실시예에서, 도 11에 나타낸 바와 같이 제 1 기판 스테이지(WT1)가 측정 스테이션에 있는 경우, 정렬 시스템 및 레벨링 시스템 중 적어도 하나가 사용된다. 일 실시예에서, 정렬 시스템 및/또는 레벨링 시스템은 제 2 기판(W2)이 노광 동작(43)을 겪는 것과 동시에 사용된다. 도 24에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 캘리브레이션 스테이지(CS)는 정렬 시스템 및/또는 레벨링 시스템이 제어 시스템(500)에 의해 작동되기 시작하는 순간에 투영 시스템(PS)의 아래 또는 부근에 위치된다. 이는 스테이지 스와핑 동작(42) 및 기판 교환 동작(41)을 수행하는 데 걸리는 시간이 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 감지 및/또는 세정 동작(45)을 수행하는 데 사용되는 시간보다 작은 경우에 행해질 수 있다. 따라서, 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)을 수행하는 데 더 긴 시간이 제공되어 전반적인 이미지 품질을 개선할 수 있다. 정렬 시스템은, 본 명세서에 인용참조된 미국 특허 출원 US 2009-0233234A1에 개시된 바와 같이 다수의 정렬 센서들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 정렬 시스템은 단일 정렬 센서를 포함할 수 있다. 기판(W)은 정렬 동작 동안 단일 정렬 센서에 대해 이동될 수 있으므로, 기판 정렬 마크들(P1, P2)은 후속하여 단일 정렬 센서와 마주한다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 제 1 기판 스테이지(WT1) 상의 제 3 기판(W3)의 기판 정렬 마크들(P1, P2)의 위치 측정을 끝내고, 제 2 기판 스테이지(WT2) 상의 제 2 기판(W2)의 모든 타겟부(C) 상에 이미지들이 형성되는 순간까지[즉, 노광 동작(43)이 완료되는 순간까지] 제 1 기판 스테이지(WT1) 상의 제 3 기판(W3)에 대한 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)을 끝내도록 구성된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 노광 동작(43)을 거치지 않은 제 3 기판(W3)은 제 1 기판 스테이지(WT1) 상에 로딩된다. 제 3 기판(W3)은 언로딩 위치(UP1)로부터 돌출 위치에 유지된 수직 이동 핀에 제 3 기판(W3)을 전달하기 위해 로딩 아암[이는 기판 언로더(23)와 동일한 타입으로 이루어질 수 있거나, 또는 기판 언로더(23)와 동일한 구성요소일 수 있음]과 같은 기판 로더에 의해 유지될 수 있다. 제어 시스템(500)은 제 3 기판(W3)이 제 1 기판 스테이지(WT1)의 지지면에 의해 지지되도록 기판 로더를 회수하고 수직 이동 핀을 아래쪽으로 이동시킨다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 감지 및/또는 세정 동작(45)이 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 계속되는 것과 동시에 제 1 기판 스테이지(WT1)를 로딩 위치(LP)로 이동시키고 및/또는 제 3 기판(W3)을 제 1 기판 스테이지(WT1) 상에 로딩하도록 구성된다. 일단 감지 및/또는 세정 동작(45)이 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 종료되면, 제어 시스템(500)은 제 2 기판 스테이지(WT2)가 한정된 침지 액체 아래에 있도록, 및 노광 동작(43)이 제 2 기판(W2)에서 수행될 수 있도록 노광-전 스크럼 스윕 동작(47)을 수행한다.
도 11은 노광 동작(43)이 제 2 기판(W2)에서 수행되고 있는 상황을 도시한다. 노광 동작(43)이 제 2 기판(W2)에서 수행되고 있는 것과 동시에, 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)이 측정 스테이션에서의 제 3 기판(W3)에서 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 측정 아암(22) 상의 기판 정렬 센서 시스템, 레벨링 센서 시스템 및 인코더 헤드들이 측정 스테이션에 위치된다. 기판 정렬 센서 시스템 및 레벨링 센서 시스템은 제 3 기판(W3) 및/또는 제 1 기판 스테이지(WT1)를 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 기판(W2)에 대한 노광 동작(43)이 완료된 때까지, 제 3 기판(W3)에 대한 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)은 이미 완료되었다. 특히, 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 여전히 감지 및/또는 세정 동작(45)이 수행되고 있는 동안에 기판 교환 동작(41)을 시작함으로써 여분의 시간이 절약된다. 여분의 시간은 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)을 더 일찍 시작하고 완료하는 데 사용될 수 있다.
도 12는 노광 동작(43)이 제 2 기판(W2) 상에서 계속되는 상황을 도시한다. 제 3 기판(W3)에 대해 수행되는 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)이 완료되었다. 제어 시스템(500)은 도 12로부터 도 13으로의 전이에서 나타낸 바와 같이, 제 1 기판 스테이지(WT1)를 +Y 방향 및 -X 방향으로 로딩 위치(LP)로부터 제 2 대기 위치(UP3)로 이동시키도록 구성된다. 동시에, 제어 시스템(500)은 제 2 기판(W2) 상의 노광 동작(43)을 방해하지 않도록 제 2 기판 스테이지(WT2)로부터 이격된 위치에 있게 캘리브레이션 스테이지(CS)를 제어하도록 구성된다.
도 12로부터 도 13으로의 전이에서 나타낸 바와 같이, 제어 시스템(500)은 제 1 대기 위치(UP2)로부터 리소그래피 장치(100)의 외부로 제 1 기판(W1)을 제거하기 위해 기판 배출 동작(substrate exit operation: 46)을 수행하도록 구성된다. 제어 시스템(500)은 노광-후 스크럼 스윕 동작(48)의 준비를 갖추고 캘리브레이션 스테이지(CS)가 제 2 기판 스테이지(WT2)와 접촉하거나 근접하는 위치로 다시 캘리브레이션 스테이지(CS)를 이동시키도록 구성된다. 노광-후 스크럼 스윕 동작(48)에서, 캘리브레이션 스테이지(CS) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)는 한정된 침지 액체가 기판 스테이지(WT2)로부터 캘리브레이션 스테이지(CS)로 전달되도록 이동된다.
도 14 내지 도 16은 기판 교환 동작(41)을 수행하는 더 간단한 절차를 포함하는 수정된 실시예를 도시한다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 리소그래피 장치(100)는 제 2 측정 아암(22)의 양측에 언로딩 위치(UP) 및 로딩 위치(LP)를 포함한다. 도 14로부터 도 15, 그 후 도 16으로의 전이에서 나타낸 바와 같이, 캘리브레이션 스테이지(CS)로부터 제 2 기판 스테이지(WT2)로의 노광-전 스크럼 스윕 동작(47) 동안, 제어 시스템(500)은 제 1 기판 스테이지(WT1)로부터 제 1 기판(W1)을 언로딩한 후, 제 1 기판 스테이지(WT1) 상에 제 3 기판(W3)을 로딩하는 기판 교환 동작(41)을 수행하도록 구성된다.
도 15는 제 1 기판 스테이지(WT1)에서 기판 교환 동작(41)이 수행되고 있는 동시에 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 감지 및/또는 세정 동작(45)이 수행되고 있는 순간을 도시한다. 캘리브레이션 스테이지(CS)만이 투영 시스템(PS)에 위치된다. 제 2 기판 스테이지(WT2)는 캘리브레이션 스테이지(CS)와의 노광-전 스크럼 스윕 동작(47)에서 아직 관련되지 않는다.
도 16은 제 1 기판 스테이지(WT1)에서 기판 교환 동작(41)이 수행되고 있는 동안 캘리브레이션 스테이지(CS) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)에 의해 노광-전 스크럼 스윕 동작(47)이 수행되고 있는 시간을 도시한다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 제 1 기판 스테이지(WT1)로부터 제 1 기판(W1)이 언로딩되는 언로딩 위치(UP)로 제 1 기판 스테이지(WT1)를 이동시키도록 구성된다. 제 1 기판(W1)이 제 1 기판 스테이지(WT1)로부터 언로딩된 후, 제어 시스템(500)은 제 1 기판 스테이지(WT1)를 언로딩 위치(UP)로부터 로딩 위치(LP)로 이동시키도록 구성된다. 제 1 기판 스테이지(WT1)가 로딩 위치(LP)에 있는 경우, 제어 시스템(500)은 (예를 들어, 기판 로더를 사용함으로써) 제 1 기판 스테이지(WT1) 상에 제 3 기판(W3)을 로딩하도록 구성된다. 일 실시예에서, 기판 배출 동작(46)은 기판 교환 동작(41)과 동시에(즉, 그 일부로서) 수행된다. 일 실시예에서, 도 23의 기판 배출 동작(46)에 할당되는 시간 주기는 대기 동작에 다시 할당된다. 대기 동작에서, 제어 시스템(500)은 스테이지 스와핑 동작(42)이 시작되도록 대기하는 대기 시간 주기 동안 제 2 기판 스테이지(WT2)를 스탠바이 위치에 유지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 대기 시간 주기는 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)에 더 많은 시간이 소비될 수 있도록 0으로 설정된다.
본 발명에 따르면, 스테이지 스와핑 동작(42) 및 기판 교환 동작(41)은 모두 적어도 부분적으로 캘리브레이션 스테이지(CS)에서 수행되는 감지 및/또는 세정 동작(45) 동안에 수행된다. 따라서, 스루풋이 개선될 수 있고, 및/또는 예를 들어 감지, 세정, 기판 정렬 및/또는 레벨링에 더 많은 시간을 허용함으로써 스루풋을 감소시키지 않고 이미지 품질, 수율 및/또는 가용성이 개선될 수 있다.
앞서 설명된 실시예에서, 제 3 스테이지는 캘리브레이션 스테이지(CS)이지만, 이는 반드시 그러한 것은 아니다. 제 3 스테이지는 센서 및 세정 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는 구성요소를 수용하는 여하한의 스테이지일 수 있다. 구성요소가 센서를 포함하는 경우, 센서는 투영 시스템(PS)에 의해 제공되는 노광 방사선의 적어도 하나의 속성을 측정하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 측정된 속성은 투영 시스템(PS)에 의해 제공되는 노광 방사선의 도즈 및/또는 균일성을 포함한다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 (예를 들어, 도 10에 나타낸) 제 1 기판 스테이지(WT1)로부터 제 1 기판(W1)을 언로딩하도록 기판 언로더(23)를 제어하기에 앞서, (예를 들어, 도 9에 나타낸 바와 같이) 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 제 2 기판 스테이지(WT2)의 위치들을 스와핑하도록 구성된다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 기판 언로더(23)가 작동되기 시작하는 순간에(즉, 도 9 및 도 10에 나타낸 상황들 사이에서) 투영 시스템(PS)의 아래 또는 부근에 위치된다.
본 발명은 건식 리소그래피 장치에 균등하게 적용가능하지만, 일 실시예에서 리소그래피 장치(100)는 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에, 및/또는 투영 시스템(PS)과 스테이지들 중 하나 사이에 정의되는 공간(11)에 침지 액체를 공급하고 한정하도록 구성되는 액체 핸들링 시스템(IH)을 포함한다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 액체 핸들링 시스템(IH)을 세정하도록 구성되는 세정 디바이스를 포함하는 구성요소를 수용한다.
일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 액체 핸들링 시스템(IH)의 오염 레벨을 모니터링하도록 구성되는 모니터링 디바이스인 센서를 포함하는 구성요소를 수용한다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 오염 레벨이 오프라인 세정 임계 레벨 이상인 것으로 결정되는 경우에 액체 핸들링 시스템(IH)의 오프라인 세정을 개시하도록 구성된다. 일 실시예에서, 액체 핸들링 시스템(IH)의 오염 레벨을 모니터링하도록 구성되는 모니터링 디바이스는 카메라(또는 다른 광학 디바이스)를 포함한다.
액체 핸들링 시스템(IH)이 약간만 더러운 것으로, 즉 오프라인 세정 임계 레벨 아래에 있는 것으로 결정되는 경우, 제어 시스템(500)은 액체 핸들링 시스템(IH)의 온라인 세정을 실행하거나 예정하도록 구성된다. 예를 들어, 온라인 세정 동작은 각각의 노광 동작(43) 사이에서 수행될 수 있거나, 또는 예를 들어 일정한 시간 간격으로 수행되도록 예정될 수 있다. 반면에, 액체 핸들링 시스템(IH)이 매우 더러운 것으로, 즉 오염 레벨이 오프라인 세정 임계 레벨 이상인 것으로 결정되는 경우, 제어 시스템(500)은 오프라인 세정 동작을 예정하도록 구성된다.
일 실시예에서, 온라인 세정 동작은 캘리브레이션 스테이지(CS) 상의 세정 디바이스, 예를 들어 초음파 클리너를 사용하여 수행된다. 오프라인 세정 동작은, 예를 들어 액체 클리너 및 더미 기판을 사용하여 수행될 수 있다. 이들은 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 스테이지(CS)의 일 예시를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 일 실시예에서, 진동 부재(213)가 캘리브레이션 스테이지(CS) 상에 제공된다. 일 실시예에서, 진동 부재(213)는 캘리브레이션 스테이지(CS)의 후퇴부 내에 배치된다. 후퇴부는 캘리브레이션 스테이지(CS)의 상부면에 형성된다. 진동 부재(213)는 캘리브레이션 스테이지(CS)가 투영 시스템(PS) 아래에 있는 경우에 투영 시스템(PS)의 최종 요소에 대향한다.
일 실시예에서, 클리어런스 갭(clearance gap)이 진동 부재(213)의 외측 에지와 캘리브레이션 스테이지(CS)의 주위 상부면 사이에 형성되어, 진동 부재(213)가 진동하는 공간을 허용한다. 갭은, 예를 들어 약 0.1 mm일 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 초음파 발생기(212)가 진동 부재(213)를 진동시키도록 제공된다. 초음파 발생기(212)는 진동 부재(213)에 고정적으로 부착된다. 초음파 발생기(212)가 초음파를 발생시키는 경우, 진동 부재(212)는 진동한다. 초음파 발생기(212)는 캘리브레이션 스테이지(CS)의 후퇴부 내부에서 진동 부재(213)에 연결된다. 일 실시예에서, 진동 부재(213)의 상부면은 캘리브레이션 스테이지(CS)의 상부면과 실질적으로 동일 평면에 있다.
도 21은 앞서 설명된 바와 같은 캘리브레이션 스테이지에서 제공되는 센서들일 수 있는 측정 디바이스들(214 및 215)을 더 나타낸다. 또한, 도 21은 앞서 설명된 바와 같은 또 다른 센서일 수 있는 측정 부재(211)를 나타낸다.
온라인 세정 동작 동안에, 제어 시스템(500)은 진동 부재(213)에 연결된 초음파 발생기(212)에 의해 진동 부재(213)를 진동시키도록 구성된다. 결과적으로, 초음파는 캘리브레이션 스테이지(CS)의 상부면과 접촉하는 액체, 즉 액체 핸들링 시스템(IH)에 의해 한정된 액체에 적용된다. 액체의 공급 및 회수는 온라인 세정 동작 동안 계속된다. 대안적으로, 액체의 공급 및 회수는 온라인 세정 동작 동안 일시적 또는 간헐적으로 중지될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 온라인 세정 동작 동안 투영 시스템(PS)에 대해 캘리브레이션 스테이지(CS)를 이동시키도록 구성된다. 이는 투영 시스템(PS)의 최종 요소로 하여금, 액체 핸들링 시스템(IH)에 의해 액체가 한정되는 공간(11)과 진동 부재(213) 간의 크기 차이에 관계없이 균일하고 신뢰성있게 세정 또는 세척되게 한다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 캘리브레이션 스테이지(CS)의 이동 동안 진동 부재(213)의 진동을 중지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 캘리브레이션 스테이지(CS)가 투영 시스템(PS)에 대해 사전설정된 위치에서 정지되는 경우에만 진동 부재(213)를 진동시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 액체 핸들링 시스템(IH)의 저면을 세정하기 위해 세정 동작 동안 액체 핸들링 시스템(IH)에 대해 이동된다. 예를 들어, 다공성 부재(33) 및/또는 유체 회수부(197)가 세정 동작 동안에 세정된다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 온라인 세정 동작 동안 침지 액체와 상이한 액체를 한정하기 위해 액체 핸들링 시스템(1H)을 제어하도록 구성된다. 따라서, 침지 액체보다는 세정 액체가 온라인 세정 동작 동안에 세정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 일 실시예에서 노광 동작(43) 동안에 사용되는 것과 동일한 타입의 침지 액체가 온라인 세정 동작 동안 공간(11)에 한정된다.
일 실시예에서, 오프라인 세정 동작은 투영 시스템(PS) 아래에 더미 기판을 위치시킴으로써 수행될 수 있다. 오프라인 세정 동작 동안, 액체-기반 세정이 수행될 수 있다. 오프라인 세정 동작의 타입은 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 오프라인 세정 동작은 더미 기판을 사용하는 액체-기반 세정을 포함한다. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 이러한 타입의 오프라인 세정 동작의 일 예시가 WO 2010-018825 A1에 개시되어 있다. 일 실시예에서, 액체-기반 세정은 통상의 침지 액체[즉, 노광 공정(43) 동안 사용되는 것과 동일한 타입의 침지 액체]를 사용하는 물 세정을 포함한다. 대안적인 실시예에서, 액체-기반 세정 동작은 세정 액체를 사용하는 화학 세정을 포함한다. 대안적인 실시예에서, 액체-기반 세정 동작은 역류 세정을 포함한다. 역류 세정에서, 액체 핸들링 시스템(IH)을 통한 액체의 흐름 방향은 반전된다. 제어 시스템(500)은 오프라인 세정 동작 동안에 액체 핸들링 시스템(IH)을 통해 액체의 흐름을 반전시키도록 구성된다. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 역류 세정의 일 예시가 일본 특허 출원 공개공보 JP 2012-109359 A에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 인용참조된다.
대안적인 실시예에서, 오프라인 세정 동작은 전용 세정 디바이스를 사용하는 것을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서 세정 디바이스는 브러시, 이온화 가스 공급기 및 가스 추출기를 포함한다. 본 발명과 관련하여 오프라인 세정 동작 동안에 사용될 수 있는 세정 디바이스의 일 예시가 일본 특허 출원 공개공보 JP 2013-187465 A에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 인용참조된다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 투영 시스템(PS)의 열적 수차들을 시뮬레이션하기 위해 렌즈 가열 모델을 사용하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 캘리브레이션 스테이지(CS) 상의 수차 센서에 의해 얻어지는 실제 측정 데이터를 사용하여 렌즈 가열 모델을 캘리브레이션하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)에는 열 수차 제어를 위한 소프트웨어가 제공된다. 제 1 뱃치의 기판들에 대하여, 열 수차들에 의해 야기되는 이미징 오차들을 감소시키기 위해, 고속 위상 측정 간섭계가 간격 캘리브레이션(interval calibration)에 대해 사용될 수 있다. 제 1 뱃치의 기판들 후에, 피드포워드 제어가 렌즈 가열 모델을 사용하여 열적 수차들의 영향을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 제 1 뱃치의 기판들에 대해, 노광 동작(43)에 허용되는 시간 주기는 간격 캘리브레이션을 수행하는 동안 증가될 수 있다[제품 학습(on-product learning)의 한 형태]. 제 1 뱃치의 기판들 후에, 노광 동작(43)에 허용되는 시간을 감소시키고 열적 수차들을 시뮬레이션하기 위해 렌즈 가열 모델을 사용함으로써 스루풋이 증가될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 예를 들어 WO 2006-025408 A1에서 설명된 바와 같이, 렌즈 가열 효과[예를 들어, 투영 시스템(PS) 내의 가열된 렌즈 요소에 의해 유도된 수차 또는 왜곡]를 보상하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 예를 들어 본 명세서에서 인용참조되는 일본 특허 출원 공개공보 JP 2011-060882 A 및 JP 2012-079735 A에서 설명된 바와 같이, 패터닝 디바이스 가열 효과[예를 들어, 가열된 패터닝 디바이스(MA)에 의해 유도된 수차 또는 왜곡]를 보상하도록 구성된다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 액체 핸들링 시스템(IH)의 부분을 단면도로 도시한다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 액체 핸들링 시스템(IH)은 작동가능한 유동 플레이트(actuatable flow plate: 192)를 포함한다. 작동가능한 유동 플레이트(192)는 투영 시스템(PS)에 대해, 및 스테이지들[즉, 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)]에 대해 독립적으로 위치-제어되도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 작동가능한 유동 플레이트(192)의 위치를 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 투영 시스템(PS)에 대해 스테이지들 중 하나의 상대 위치, 속도 및/또는 가속도의 함수로서 작동가능한 유동 플레이트(192)의 위치를 제어하도록 구성된다.
도 19에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 액체 핸들링 시스템(IH)은 일반적으로 작동가능한 유동 플레이트(192) 위에 정지상태 상부(stationary upper part: 191)를 포함한다. 정지상태 상부(191)는 투영 시스템(PS)의 최종 요소 부근에 배치된다. 작동가능한 유동 플레이트(192)는 정지상태 상부(191) 아래에서 방사선 빔(B)의 광학 경로 주위에 배치된다. 작동가능한 유동 플레이트(192)는 정지상태 상부(191)에 대해 이동할 수 있도록 구성된다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 정지상태 상부(191)는 -Z 축 방향을 향하는 하부면(193) 및 공간(11)으로부터 침지 액체를 회수하도록 구성된 액체 회수부(194)를 포함한다. 일 실시예에서, 작동가능한 유동 플레이트(192)는 +Z 축 방향을 향하는 상부면(195), -Z 축 방향을 향하는 하부면(196), 및 유체 회수부(197)를 포함한다. 유체 회수부(197)는 침지 액체가 한정되는 공간(11)으로부터 액체 및 가스 모두를 제거하도록 구성되는 2-상 추출기일 수 있다.
일 실시예에서, 작동가능한 유동 플레이트(192)는 도 19의 중간에 나타낸 정지상태 상부(191)와 작동가능한 플레이트(192) 사이의 반경방향 갭의 크기가 변화되도록 XY-평면 내에서 이동하도록 구성된다. 일 실시예에서, 작동가능한 유동 플레이트(192)의 이동 범위는 정지상태 상부(191) 및 작동가능한 유동 플레이트(192)가 리소그래피 장치(100)의 사용 시 서로 접촉하지 않도록 결정된다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 노광 방사선이 투영 시스템(PS)에 의해 제공되는 주기의 적어도 일부분과 병행하여 작동가능한 유동 플레이트(192)를 이동시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 작동가능한 유동 플레이트(192)는 액체 침지 공간(11)이 형성되는 상태에서 이동한다. 작동가능한 유동 플레이트(192)의 이동은 기판(W)에 대한 액체 핸들링 시스템(IH)의 작동가능한 유동 플레이트(192)의 상대 속력 및/또는 가속도의 감소를 가능하게 한다. 이는 기판 스테이지(WT)의 움직임을 둔화시키지 않으면서 침지 액체가 한정되는 공간(11)의 측면에서 메니스커스(meniscus)의 안정성을 개선할 것으로 기대된다.
본 발명은 침지 리소그래피 장치 또는 건식 리소그래피 장치(예를 들어, 건식 DUV 스캐너)에 적용가능하다. 앞선 설명에서, 노광-전 스크럼 스윕 동작(47) 및 노광-후 스크럼 스윕 동작(48)은 변화하는 침지 액체 아래의 스테이지와 관련하여 침지 리소그래피 장치의 맥락에서 설명되었다.
노광-전 스크럼 스윕 동작(47)은 제 2 기판 스테이지(WT2)가 투영 시스템(PS) 아래에 있도록 이동하는 캘리브레이션 스테이지(CS) 및 기판 스테이지들 중 하나[예를 들어, 제 2 기판 스테이지(WT2)]를 수반한다. 일 실시예에서, 노광-전 스크럼 스윕 동작(47)은 건식 리소그래피 장치에 대해 수행된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 침지 리소그래피 장치 또는 건식 리소그래피 장치에 대해 노광-전 스크럼 스윕 동작(47) 동안 패터닝 디바이스 정렬을 수행하도록 구성된다. 패터닝 디바이스 정렬을 수행하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 패터닝 디바이스 정렬을 수행하기 위한 적절한 방법의 일 예시가 아래에서 설명된다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)에서 사용되는 패터닝 디바이스 정렬 시스템을 개략적으로 도시한다. 앞서 언급된 바와 같이, 일 실시예에서 캘리브레이션 스테이지(CS)는 에어리얼 이미지 센서(254)를 포함하는 구성요소를 수용한다. 도 25에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 기판 스테이지(WT)는 기준 마크(251)를 포함한다. 기준 마크(251)는 기판 레벨에서의 패터닝 디바이스 정렬을 위한 것이다. 기준 마크(251)는 기판 스테이지(WT) 상에 위치된다. 기준 마크(251)는 기판 스테이지(WT)의 최상부 표면에 있으므로 위에서 볼 수 있다.
일 실시예에서, 거울(253)은 기판 스테이지(WT) 내부에 제공된다. 사용 시, 패터닝 디바이스(MA)의 에어리얼 이미지를 갖는 방사선 빔이 거울(253)에 의해 에어리얼 이미지 센서(254)로 반사된다. 일 실시예에서, 에어리얼 이미지 센서(254)는 캘리브레이션 스테이지(CS)의 측면에 부착된다. 일 실시예에서, 패터닝 디바이스(MA)의 에어리얼 이미지의 검출은 노광-전 스크럼 스윕 동작(47) 동안에 수행된다. 노광-전 스크럼 스윕 동작(47) 동안, 기판 스테이지(WT)와 캘리브레이션 스테이지(CS) 간의 거리는 고정된다. 따라서, 기준 마크(251), 거울(253) 및 에어리얼 이미지 센서(254) 간의 거리들이 고정된다. 이에 따라, 노광-전 스크럼 스윕 동작(47)의 지속기간은 에어리얼 이미지가 검출되는 적절한 시간이다. 일 실시예에서, 에어리얼 이미지는 기판 스테이지(WT) 상의 기준 마크(251)가 투영 시스템(PS)의 광학 축선에 위치되는 순간에 검출된다.
일 실시예에서, 기준 마크(251)는 기판 스테이지(WT)의 중심선 상에 형성된다. 도 25에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 한 쌍의 에어리얼 이미지 측정 슬릿 패턴들(252)이 기준 마크(251)의 중심에 대해 대칭적으로 위치된다. 일 실시예에서, 각각의 에어리얼 이미지 측정 슬릿 패턴(252)은 L-형 슬릿 패턴을 포함하거나, 또는 각각 X-축 및 Y-축 방향들로 연장되는 2 개의 선형 슬릿 패턴들이 사용될 수 있다.
노광-후 스크럼 스윕 동작(48)은 캘리브레이션 스테이지(CS)가 투영 시스템(PS) 아래에 위치되도록 이동하는 캘리브레이션 스테이지(CS) 및 기판 스테이지들 중 하나[예를 들어, 제 1 기판 스테이지(WT1)]를 수반한다. 일 실시예에서, 노광-후 스크럼 스윕 동작(48)은 건식 리소그래피 장치에 대해 수행되지 않는다. 이는 건식 리소그래피 장치의 작동 시 이 시점에, 캘리브레이션 스테이지(CS) 및 제 1 기판 스테이지(WT1)가 서로 접촉하거나 근접할 필요는 없다는 것을 의미한다. 대안적인 실시예에서, 노광-후 스크럼 스윕 동작(48)은 건식 리소그래피 장치에 대해 수행된다.
앞서 설명된 바와 같이, 일 실시예에서 리소그래피 장치(100)는 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(IL)을 포함한다. 일 실시예에서, 조명 시스템(IL)은 조명 시스템(IL)의 조명 퓨필의 분포를 측정하도록 구성되는 센서를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 조명 퓨필의 분포를 측정하도록 구성되는 센서를 포함하는 구성요소를 수용한다.
일 실시예에서, 조명 시스템(IL)은 2-차원으로 배치된 복수의 개별적으로 제어가능한 광학 요소들을 포함하는 공간 광 변조기(206)를 포함한다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 노광 방사선의 측정된 속성의 데이터를 사용하여, 조명 시스템(IL)이 어떻게 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는지를 모니터링하거나 캘리브레이션하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 노광 방사선의 측정된 속성의 데이터에 기초하여 공간 광 변조기를 조정하거나 제어하도록 구성된다. 대안적인 실시예에서, 제어 시스템(500)은 시뮬레이션 모델로부터의 데이터에 기초하여 공간 광 변조기를 조정하거나 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 시뮬레이션 모델을 캘리브레이션, 업데이트 또는 개선하기 위해 노광 방사선의 측정된 균일성 또는 조명 퓨필의 측정된 분포를 사용하도록 구성된다. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 시뮬레이션 모델의 일 예시가 일본 특허 출원 공개공보 JP 2012-099685 A에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 인용참조된다.
일 예시에 불과하지만, 도 20은 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 공간 광 변조기(206)를 개략적으로 도시한다. 도 20은 쿼드러폴(quadrupolar) 조명에서의 2 개의 공간 광 변조기(206) 내의 복수의 거울 요소들 중 일부의 경사각을 나타낸다. 공간 광 변조기(206)는 다수의 거울 요소들을 포함한다.
도 20에 도시된 바와 같이, 조명 시스템(IL)은 조명 광을 상이한 편광들을 갖는 2 개의 조명 빔들로 분할하는 편광 빔 스플리터(202)를 포함한다. 거울(201)이 조명 빔들 중 하나를 +Y 방향으로 반사하고, 2 개의 또 다른 거울들(203, 204)이 다른 조명 빔을 -Z 방향으로 시프트한 후, 이를 +Y 방향으로 반사한다. 그 후, 조명 빔들은 프리즘들(205)을 통해 공간 광 변조기들(206) 중 하나로, 다시 프리즘들(205)을 통해, 릴레이 광학 시스템(207)을 통해 진행하여, 광학 적분기(208)의 표면에 충돌한다. 일 실시예에서, 광학 적분기(208)는 패터닝 디바이스(MA)의 표면 상의 조명 구역과 거의 유사한 크기의 직사각형 형상이다. 공간 변조 디바이스들(206)은 적어도 부분적으로 상이한 편광들을 갖는 2 개의 빔들을 조합한다. 일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 캘리브레이션 스테이지(CS) 상의 적어도 하나의 센서에 의해 출력되는 데이터에 기초하여 공간 광 변조 디바이스들(206)을 조정하거나 컨디셔닝하도록 구성된다.
앞서 설명된 바와 같이, 일 실시예에서 기판 정렬 및/또는 레벨링 동작(44)이 노광 동작(43)을 거칠 기판(W)에서 수행된다. 도 17은 본 발명과 함께 사용될 수 있는 레벨링 시스템의 일 예시를 도시한다. 다른 레벨링 시스템이 사용될 수도 있다.
도 17에 나타낸 레벨링 시스템은 자동 포커스 시스템으로 불릴 수 있으며, 슬릿 타입 시스템일 수 있다. 레벨링 시스템은 광 소스 조립체를 포함한다. 광 소스 조립체는 측정 빔으로 기판(W)을 조명하도록 구성된다. 광 소스 조립체는 광을 생성하는 광대역 광 소스(171), 광대역 광 소스(171)로부터 광을 시준하는 렌즈(172), 광의 슬릿들을 성형하는 슬릿 마스크(173), 슬릿 마스크(173)로부터 광을 시준하는 렌즈(174), 기판(W) 및 리디렉터(redirector: 177, 178) 상에서 광의 슬릿들이 앞뒤로 이동하게 하는 진동 거울 조립체(175), 및 기판(W) 및 리디렉터(177, 178) 상에 광의 슬릿들을 포커스하는 렌즈(176)를 포함한다. 레벨링 시스템은 자동 포커스 시스템의 단일 세트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 레벨링 시스템은 일본 특허 출원 공개공보 JP 2013-236074 A에 개시된 바와 같이 자동 포커스 시스템의 다수의 세트들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 광의 슬릿들의 제 1 부분(또는 측정 빔)이 기판(W) 상에 이미징된다. 제 2 부분(또는 기준 빔)이 리디렉터(177, 178) 상에 투영된다. 도 17에서, Y 축을 따라 페이지 밖으로 가장 멀리 있는 광의 슬릿들은 기준 광인 한편, Y 축을 따라 페이지 안으로 있는 광의 슬릿들은 측정 광이다. 리디렉터(177, 178)는 기준 빔이 기판(W) 상으로 이미징되기 전에 이를 떼어내고 전향한다.
측정 빔은 입사 여각(glancing angle of incidence)으로 기판(W) 상에 투영된다. 기준 빔은 입사 여각으로 리디렉터(177, 178) 상에 투영된다. 후속하여, 기판(W)에 의해 반사된 측정 빔 및 리디렉터들(177, 178)에 의해 반사된 기준 빔은 둘 다 검출기 조립체 상에 재-이미징된다. 일 실시예에서, 검출기 조립체는 기판(W)으로부터 반사된 광을 슬릿 마스크(181) 상에 이미징하는 렌즈 시스템(179, 180), 및 검출기(182)(예를 들어, CCD)를 포함한다. 슬릿 마스크(181)를 통과하는 광은 후속하여 검출기(182)에 의해 측정된다. 결과적으로, 동일한 검출기(182)가 기판(W)에 의해 반사되는 측정 빔 및 리디렉터(177, 178)에 의해 반사되는 기준 빔을 둘 다 측정하는 데 사용된다. 따라서, 검출기(182)는 기판(W)에 의해 반사되는 측정 빔에 관한 측정 신호 및 리디렉터(177, 178)에 의해 반사되는 기준 광에 관한 기준 빔 모두를 레벨링 시스템의 제어기(183)에 제공할 수 있다.
기준 신호는 기판(W)의 위치를 제외하고 포커스를 변화시키는 모든 것의 측정에 관련되고, 측정 신호는 기판(W)의 위치를 포함하여 포커스를 변화시키는 모든 것의 측정에 관련된다. 따라서, 제어기(183)는 기판(W)의 위치를 결정하기 위해 측정 신호로부터 기준 신호를 감산할 수 있다. 결과적으로, 검출기(182)에서 잘못된 정보가 생성되게 하는 시스템 구성요소 및/또는 환경 인자들의 불안정성이 보상될 수 있다. 제어기(183)는 기판(W)의 높이를 결정할 수 있고, 이에 따라 기판(W)의 전체적인 평탄도를 결정할 수 있다.
도 18은 대안적인 레벨링 시스템을 개략적으로 도시한다. 일 실시예에서, 레벨링 시스템은 적어도 하나의 근접 센서를 포함하는 에어갭 센서 시스템이다. 에어갭 센서 시스템은 투영 시스템(PS)의 최종 요소에 대한 기판(W)의 높이(Z-방향에서의 위치)를 측정하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 에어갭 센서 시스템은 주 프레임(RF) 또는 상이한 메트롤로지 프레임과 동일할 수 있는 프레임을 포함한다. 프레임은 높이 방향의 위치 기준의 역할을 한다. 일 실시예에서, 에어갭 센서 시스템은 예시적인 아날로그 근접 센서로서 에어 게이지(185)를 포함한다. 주 프레임(RF)에는 액추에이터(184) 및 높이 인코더(190)가 장착된다. 에어 게이지(185)는 액추에이터(184)에 커플링된다. 높이 인코더(190)는 에어 게이지(185)의 높이를 측정한다.
일 실시예에서, 액추에이터(184)는 압전 액추에이터 또는 보이스-코일 모터를 포함한다. 액추에이터(184)는 에어 게이지(185)가 기판(W)의 높이를 측정하는 데 사용될 때마다 에어 게이지(185)를 주 프레임(RF)에 대해 기판(W)을 향하여 "사용" 위치로 이동시키도록 구성된다. 액추에이터(184)는 기판 높이를 측정하는 데 사용되지 않는 경우 에어 게이지(185)를 기판(W)으로부터 멀리 이동시키도록 구성된다. 이 움직임들 동안, 높이 인코더(190)는 주 프레임(RF)에 대한 에어 게이지(185)의 높이를 측정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 에어 게이지(185)는 프로브(187), 가압된 공기를 공급하는 유입구(189) 및 차압 센서(186)를 포함한다. 또한, 에어 게이지(185)의 다른 구성들이 본 발명과 호환가능하다. 기판(W)의 상부면의 상이한 부분들의 높이를 측정하기 위해 에어 게이지(185)를 사용함으로써, 기판(W)의 평탄도가 측정될 수 있다.
도 26a 및 도 26b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 스테이지(WT1)의 정면도 및 측면도를 각각 도시한다. 기판 스테이지(WT1)는 지지 테이블(WT) 및 장-행정 모듈(262)을 포함한다. 지지 테이블(WT)은 기판(W)을 지지하도록 배치된다. 지지 테이블(WT)은 액추에이터(260)를 통해 장-행정 모듈(262)에 대해 이동될 수 있다. 장-행정 모듈(262)에는 평면 모터의 일부를 형성하는 복수의 자석들(264)이 제공된다. 액추에이터(260) 및 자석들(264)은 벽들(266)을 통해 서로 연결된다.
평면 모터는 xy-평면에서 투영 시스템(PS)에 대해 장-행정 모듈(262)을 이동 시키도록 배치된다. 평면 모터의 범위는 앞서 설명된 바와 같이 스테이지 스와핑 동작(42)을 수행하기에 충분히 클 수 있다. 액추에이터(260)는 높은 정확성으로 더 작은 범위에 걸쳐 장-행정 모듈(262)에 대해 지지 테이블(WT)을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 범위는 다이의 길이에 걸쳐 지지 테이블(WT)을 이동시키기에 충분히 클 수 있다. 액추에이터(260)는 지지 테이블(WT)을 y-방향, 즉 스캔-방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 액추에이터(260)는 지지 테이블(WT)을 x-방향 및/또는 z-방향으로 이동시키고, 및/또는 지지 테이블(WT)을 x-, y- 및/또는 z-방향을 중심으로 회전시킬 수 있다.
평면 모터, 벽들(266) 및 지지 테이블(WT)은 공간(2610)을 정의할 수 있다. 공간(2610)은 제 1 측정 아암(21)이 있을 수 있는 볼륨을 제공하여, 제 1 측정 아암(21)이 지지 테이블(WT)의 저부에 부착된 인코더 스케일(도시되지 않음)과 상호작동할 수 있도록 한다.
예를 들어, 도 9 및 도 14에 나타낸 바와 같은 스테이지 스와핑 동작(42)을 수행하는 경우, 제 1 기판 스테이지(WT1)는 장-행정 모듈(262)과 측정 아암(21)의 충돌을 방지하기 위해 측정 아암(21) 주위에서 이동하여야 한다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 제 1 측정 아암(21)과 제 2 측정 아암(22) 간의 거리는 적어도 기판 스테이지(WT1)의 길이에 기판 스테이지(WT2)의 길이를 더한 길이이어야 한다.
하지만, 거리는 도 26a, 26b에 나타낸 바와 같이 벽(266)에 개구부(268)를 제공함으로써 단축될 수 있다. 개구부(268)는 기판 스테이지(WT1)가 x-방향으로 이동하는 경우, 제 1 측정 아암(21)의 일부가 통과하도록 충분히 크다. 더 짧은 거리가 기판 스테이지(WT1)의 진행 거리를 감소시키고, 이에 따라 스루풋을 증가시킴으로써 및/또는 오버헤드 시간을 감소시킴으로써 생산성을 증가시킬 수 있다. 또한, 더 짧은 거리가 더 작은 리소그래피 장치를 유도할 수 있으며, 이는 귀중한 클린룸 공간을 절약할 수 있다.
도 26a 및 도 26b의 실시예에서, 2 개의 벽들(266) 각각에 2 개의 개구부들(268)이 제공된다. 이 4 개의 개구부들(268)을 갖는 것은 제 1 기판 스테이지(WT1)를 이동시키는 데 가장 많은 자유를 허용한다. -y 측의 2 개의 개구부들(268)은 제 2 측정 아암(22)과 상호작동할 수 있고, +y 측의 2 개의 개구부들(268)은 제 1 측정 아암(21)과 상호작동할 수 있다. 제 1 기판 스테이지(WT1)는 -x 방향 및 +x 방향 중 어느 한 방향으로부터 제 1 측정 아암(21) 또는 제 2 측정 아암(22)에 접근할 수 있다. 일 실시예에서, 벽들(266) 각각은 단 하나의 개구부(268)를 갖는다. 단 하나의 벽(266)만이 하나 또는 2 개의 개구부(268)를 가질 수 있다. 더 적은 개구부(268)를 갖는 것은 제 1 기판 스테이지(WT1)의 이동의 자유를 제한할 수 있지만, 제 1 기판 스테이지(WT1)의 강성도(stiffness)를 증가시킬 수 있다.
개구부(268)는 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및/또는 캘리브레이션 스테이지(CS)에 적용될 수 있다.
앞선 예시들 대부분은 침지 리소그래피 장치의 맥락에서 설명되었다. 하지만, 본 발명은 건식 리소그래피 장치에 균등하게 적용가능하다. 이해하는 바와 같이, 앞서 설명된 특징들 중 어느 하나가 여하한의 다른 특징과 사용될 수 있으며, 본 출원에서 다뤄지는 명시적으로 설명된 조합들뿐만은 아니다.
이해하는 바와 같이, 앞서 설명된 특징들 중 어느 하나는 여하한의 다른 특징과 사용될 수 있으며, 본 출원에서 다뤄지는 명시적으로 설명된 조합들뿐만이 아니다. 예를 들어, 본 발명의 실시예는 도 4에 나타낸 액체 핸들링 시스템 및/또는 선형 모터 또는 선형 모터들의 다수 세트들을 포함하는 기판 스테이지와 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예은 편의를 위해 침지 리소그래피 장치와 관련하여 앞서 설명되었지만, 본 발명의 실시예는 여하한 형태의 리소그래피 장치와 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 리소그래피 장치(100)는 광학 리소그래피 장치, 전자-빔 리소그래피 장치 또는 임프린트-타입 리소그래피 장치일 수 있다. 앞서 설명된 발명은 [투영 시스템(PS) 대신에] 임프린트 시스템(271)을 포함하는 임프린트-타입 리소그래피 장치에서 구현될 수 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 시스템(271)을 개략적으로 도시한다. 임프린트-타입 리소그래피 장치(또한 임프린트 장치라고도 함)는 리소그래피 장치의 일 타입이며, 반도체 디바이스 등의 제조 공정에 사용되며, 기판(W) 상의 패턴을 형성하기 위해 패터닝 디바이스(276)를 사용하여 기판(W) 상에 임프린트 재료를 몰딩한다. 예를 들어, 패터닝 디바이스(276)는 임프린트 시스템(271) 내의 몰드, 템플릿 또는 스탬프이다. 임프린트 시스템(271)은 임프린트 재료로서 레진(2711)을 사용할 수 있으며, 레진의 경화 방법으로서 자외선 광(UV 광)(2710)으로의 조사에 의해 레진을 경화시키는 광-경화 방법(photo-curing method)을 채택한다. UV 광(2710)은 수은 램프, LED 또는 다수 LED들의 세트에 의해 제공될 수 있다. 임프린트 장치는 앞서 설명된 리소그래피 장치(100)와 매우 유사할 수 있다. 차이점은 임프린트 장치가 패터닝 디바이스(276)로부터 레진(2711)으로 패턴을 임프린트하는 반면, 리소그래피 장치(100)는 기판(W) 상에 패턴의 이미지를 투영한다는 것이다. 임프린트 장치의 다른 부분들, 예컨대 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)는 임프린트 장치 및 리소그래피 장치(100)에서 동일할 수 있다.
임프린트 장치(27100)는 플래턴(platen: 272), 기판 스테이지, 임프린트 헤드(277) 및 레진 공급 유닛(2713)을 포함한다. 임프린트 장치를 제어하기 위해 제어 시스템이 제공된다. 기판(W)을 지지하는 기판 스테이지는 수평면(X-Y 평면) 내에서 이동가능하도록 플래턴(272) 상에 배치된다.
레진 공급 유닛(2713)은 기판(W)의 적어도 일부에 레진(2711)을 공급하기 위해 제공된다. 기판(W)은 레진 공급 유닛(2713)에 대해 이동될 수 있으므로, 기판(W)의 복수의 부분들에 레진(2711)이 공급될 수 있다.
임프린트 헤드(277)는 패터닝 디바이스(276)를 유지하고 패터닝 디바이스(276)를 수직 방향(Z 방향)으로 이동시켜, 패터닝 디바이스(276) 및 기판(W) 상의 레진(2711)을 서로 접촉시키고(임프린팅) 또는 기판(W) 상의 레진(2711)으로부터 패터닝 디바이스(276)를 해제(분리)하도록 배치될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기판 스테이지가 수직 방향으로 이동되어 임프린팅 또는 분리를 수행할 수 있다.
앞서 설명된 실시예들은 임프린트 장치에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 임프린트 장치는 제 1 기판 스테이지(WT1), 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 캘리브레이션 스테이지(CS)를 포함할 수 있다. 캘리브레이션 스테이지(CS)는 임프린트 시스템(271)의 속성을 모니터링하는 모니터링 디바이스를 지지할 수 있다. 이러한 속성은 패터닝 디바이스(276)의 오염 레벨, 임프린트 헤드(277)의 오염 레벨 및/또는 레진 공급 유닛(2713)의 오염 레벨일 수 있다. 이러한 속성은 도즈 또는 균일성과 같은 UV 광(2710)의 속성일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 캘리브레이션 스테이지(CS)는 패터닝 디바이스(276), 임프린트 헤드(277) 및 레진 공급 유닛(2713) 중 적어도 하나를 세정하는 세정 디바이스를 포함할 수 있다. 세정 디바이스의 일 예시가 일본 특허 출원 공개공보 JP 2015-023210A에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 인용참조된다.
임프린트 장치의 제어 시스템은 노광-전 스크럼 스윕 동작(47)을 수행하고 기판 교환 동작(41)을 수행하도록 배치될 수 있다. 제어 시스템은 기판 교환 동작(41)을 시작한 후에 노광-전 스윕 동작(47)을 시작하도록 배치될 수 있다.
당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 "방사선 빔(B)" 및 "노광 방사선"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. 전자기 방사선의 다른 예시들은 (예를 들어, 400 nm 내지 700 nm의 파장을 갖는) 가시광 및 (예를 들어, 13.5 nm 또는 6.7 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) EUV 방사선이다. 248 nm의 파장에서의 UV 방사선은 KrF 엑시머 레이저 장치에 의해 출력될 수 있다. 193 nm의 파장에서의 UV 방사선은 ArF 엑시머 레이저 장치에 의해 출력될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (33)

  1. 임프린트 장치(imprint apparatus)에 있어서:
    임프린트 시스템(271);
    제 1 기판(W1)을 유지하도록 배치되는 제 1 기판 스테이지(WT1);
    제 2 기판(W2)을 유지하도록 배치되는 제 2 기판 스테이지(WT2); 및
    모니터링 디바이스 및/또는 세정 디바이스를 지지하도록 배치되는 캘리브레이션 스테이지(calibration stage: CS)
    를 포함하고, 상기 임프린트 시스템(271)은:
    상기 제 1 기판(W1)의 적어도 일부분에 레진(resin: 2711)을 제공하도록 배치되는 레진 공급 유닛(2713); 및
    패터닝 디바이스(276)를 유지하도록 배치되는 임프린트 헤드(277)
    를 포함하며, 상기 패터닝 디바이스(276)는 상기 제 1 기판(W1) 상의 레진에 패턴을 형성하도록 배치되고,
    상기 모니터링 디바이스는 상기 임프린트 시스템(271)의 속성을 모니터링하도록 배치되며,
    상기 임프린트 시스템(271)은 상기 레진(2711)을 경화(cure)시키기 위해 UV 광(2710)을 제공하도록 배치되고, 상기 임프린트 시스템의 속성은 상기 UV 광의 속성을 포함하고,
    상기 제 1 기판 스테이지(WT1), 상기 제 2 기판 스테이지(WT2) 및 상기 캘리브레이션 스테이지(CS) 각각은 서로 독립적으로 이동하도록 구성되는 임프린트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 디바이스는 상기 임프린트 헤드(277), 상기 패터닝 디바이스(276) 및 상기 레진 공급 유닛(2713) 중 적어도 하나를 세정하도록 배치되는 임프린트 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 임프린트 헤드(277)는 상기 패터닝 디바이스(276)를 이동시켜, 상기 패터닝 디바이스(276)를 상기 레진과 접촉하게 하도록 배치되는 임프린트 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 임프린트 헤드(277)는 상기 패터닝 디바이스(276)를 수직 방향으로 이동시키도록 배치되는 임프린트 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 임프린트 시스템(271)의 속성은 상기 임프린트 헤드(277)의 오염 레벨, 레진 공급 장치(2713)의 오염 레벨, 및 상기 패터닝 디바이스(276)의 오염 레벨 중 적어도 하나를 포함하는 임프린트 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 교환 동작 동안, 상기 제 1 기판 스테이지(WT1)로부터 상기 제 1 기판(W1)을 언로딩(unload)하고, 및/또는 상기 제 2 기판 스테이지(WT2)로부터 상기 제 2 기판(W2)을 언로딩하도록 구성되는 기판 언로더(23); 및
    상기 제 1 기판 스테이지(WT1), 상기 제 2 기판 스테이지(WT2), 상기 캘리브레이션 스테이지(CS) 및/또는 상기 기판 언로더(23)의 위치설정을 제어하도록 구성되는 제어 시스템을 포함하는 임프린트 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 기판 교환 동작을 시작한 후에 노광-전 스크럼 스윕 동작(pre-exposure scrum sweep operation)을 시작하도록 배치되고,
    상기 노광-전 스크럼 스윕 동작 동안, 상기 캘리브레이션 스테이지(CS)는 상기 패터닝 디바이스(276) 아래로부터 멀리 이동하는 한편, 상기 제 2 기판 스테이지(WT2)는 상기 패터닝 디바이스(276) 아래로 이동하며,
    상기 기판 교환 동작 전에, 상기 제 1 기판 스테이지(WT1) 및 상기 제 2 기판 스테이지(WT2)는 각각 상기 제 1 기판(W1) 및 상기 제 2 기판(W2)을 유지하도록 배치되는 임프린트 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 기판 교환 동작을 시작할 때 상기 캘리브레이션 스테이지(CS)를 상기 패터닝 디바이스(276)의 아래에 위치되게 제어하도록 배치되는 임프린트 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 임프린트 장치는 상기 기판 교환 동작과 동시에 상기 세정 디바이스에 의해 세정 동작을 수행하도록 배치되는 임프린트 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임프린트 시스템(271)에 대한 바닥 진동들의 효과를 감소시키도록 방진 메카니즘(vibration-proof mechanism)을 포함하는 임프린트 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 스테이지(WT1)의 지지면으로부터 상기 지지면 위로 상기 제 1 기판(W1)을 이동시키거나; 또는 상기 제 2 기판 스테이지(WT2)의 지지면으로부터 상기 지지면 위로 상기 제 2 기판(W2)을 이동시키도록 배치되는 수직 이동 핀을 포함하는 임프린트 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판(W1) 또는 상기 제 2 기판(W2) 상의 다수 정렬 마크들의 위치들을 측정하도록 구성되는 정렬 시스템을 포함하는 임프린트 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 정렬 시스템은 다수 정렬 센서들을 포함하는 임프린트 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
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