KR102458061B1 - 리소그래피 장치 - Google Patents

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폴 코르네 헨리 데 위트
아리에 제프리 덴 보에프
아드리아누스 헨드릭 코에보에츠
짐 빈센트 오버캠프
프리츠 반 데르 묄른
야코버스 코르넬리스 헤라르뒤스 반 데르 산덴
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치는 기판 테이블 상에 유지된 기판의 노광 영역을 형성하기 위해 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템을 포함한다. 또한, 리소그래피 장치는 노광 동안 기판의 일부분을 조명하고 가열하는 추가적인 방사선 빔들을 제공하도록 구성되는 1 이상의 방사선 소스를 포함하는 가열 장치를 포함한다.

Description

리소그래피 장치
본 출원은 2016년 9월 2일 출원된 EP 출원 16186948.2의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 리소그래피 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용시키도록 구성되는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)로부터의 패턴을 투영할 수 있다.
기판 상으로 패턴을 투영하도록 리소그래피 장치에 의해 사용되는 방사선의 파장은 그 기판 상에 형성될 수 있는 피처(feature)들의 최소 크기를 결정한다. 4 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선인 EUV 방사선을 사용하는 리소그래피 장치가 (예를 들어, 193 nm의 파장을 갖는 전자기 방사선을 사용할 수 있는) 종래의 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 피처들을 형성하는 데 사용될 수 있다.
기판 상으로 패턴을 투영하는 데 사용되는 방사선 빔은 그 기판에 상당한 양의 열을 전달할 것이고, 기판의 국부적인 가열을 야기할 것이다. 가열에 의해 야기되는 기판의 국부적인 팽창은 투영된 패턴이 기판 상에 이미 존재하는 패턴들 위에 놓이는 정확성을 감소시킬 것이다.
앞서 식별된 문제 또는 종래 기술과 연계된 몇몇 다른 문제에 대처하는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 다음과 같다.
이제 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 포함한 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 2는 리소그래피 장치의 방사선 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3은 리소그래피 장치의 냉각 장치를 개략적으로 도시하는 도면; 및
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 장치를 개략적으로 도시하고, 리소그래피 장치의 다른 요소들을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치를 포함하는 리소그래피 시스템을 나타낸다. 리소그래피 시스템은 방사선 소스(SO) 및 리소그래피 장치(LA)를 포함한다. 방사선 소스(SO)는 극자외(EUV) 방사선 빔(B)을 발생시키도록 구성된다. 리소그래피 장치(LA)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하도록 구성되는 지지 구조체(MT), 투영 시스템(PS), 및 기판(W)을 지지하도록 구성되는 기판 테이블(WT)을 포함한다. 조명 시스템(IL)은 패터닝 디바이스(MA)에 입사하기 전에 방사선 빔(B)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된다. 투영 시스템은 기판(W) 상으로 [이제 마스크(MA)에 의해 패터닝된] 방사선 빔(B)을 투영하도록 구성된다. 기판(W)은 앞서 형성된 패턴들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 리소그래피 장치는 앞서 기판(W) 상에 형성된 패턴과 패터닝된 방사선 빔(B)을 정렬한다.
방사선 소스(SO), 조명 시스템(IL), 및 투영 시스템(PS)은 모두 외부 환경으로부터 격리될 수 있도록 구성되고 배치될 수 있다. 대기압보다 낮은 압력에서의 가스(예를 들어, 수소)가 방사선 소스(SO)에 제공될 수 있다. 조명 시스템(IL) 및/또는 투영 시스템(PS)에는 진공이 제공될 수 있다. 대기압보다 훨씬 낮은 압력에서의 소량의 가스(예를 들어, 수소)가 조명 시스템(IL) 및/또는 투영 시스템(PS)에 제공될 수 있다.
도 1에 나타낸 방사선 소스(SO)는 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma: LPP) 소스라고 칭해질 수 있는 타입으로 이루어진다. 예를 들어, CO2 레이저일 수 있는 레이저(1)가 레이저 빔(2)을 통해 연료, 예컨대 연료 방출기(fuel emitter: 3)로부터 제공되는 주석(Sn)으로 에너지를 축적(deposit)하도록 배치된다. 다음 설명에서는 주석이 언급되지만, 여하한의 적절한 연료가 사용될 수 있다. 연료는, 예를 들어 액체 형태일 수 있고, 예를 들어 금속 또는 합금일 수 있다. 연료 방출기(3)는 플라즈마 형성 구역(4)을 향해 궤적을 따라, 예를 들어 액적(droplet)들의 형태로 주석을 지향하도록 구성되는 노즐을 포함할 수 있다. 레이저 빔(2)은 플라즈마 형성 구역(4)에서 주석에 입사한다. 주석으로의 레이저 에너지의 축적은 플라즈마 형성 구역(4)에서 플라즈마(7)를 생성한다. 플라즈마의 이온들의 탈-여기(de-excitation) 및 재조합(recombination) 동안 플라즈마(7)로부터 EUV 방사선을 포함한 방사선이 방출된다.
EUV 방사선은 근 수직 입사 방사선 컬렉터(near normal incidence radiation collector: 5)(때로는 더 일반적으로 수직 입사 방사선 컬렉터라고 함)에 의해 수집되고 포커스된다. 컬렉터(5)는 EUV 방사선(예를 들어, 13.5 nm와 같은 원하는 파장을 갖는 EUV 방사선)을 반사시키도록 배치되는 다층 구조체를 가질 수 있다. 컬렉터(5)는 2 개의 타원 초점을 갖는 타원형 구성을 가질 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 제 1 초점은 플라즈마 형성 구역(4)에 있을 수 있고, 제 2 초점은 중간 포커스(6)에 있을 수 있다.
레이저(1)는 방사선 소스(SO)로부터 분리될 수 있다. 이러한 경우, 레이저 빔(2)은 예를 들어 적절한 지향 거울들 및/또는 빔 익스팬더(beam expander), 및/또는 다른 광학기를 포함한 빔 전달 시스템(도시되지 않음)의 도움으로 레이저(1)로부터 방사선 소스(SO)로 통과될 수 있다. 레이저(1) 및 방사선 소스(SO)는 함께 방사선 시스템인 것으로 간주될 수 있다.
컬렉터(5)에 의해 반사되는 방사선이 방사선 빔(B)을 형성한다. 방사선 빔(B)은 지점(6)에 포커스되어 플라즈마 형성 구역(4)의 이미지를 형성하고, 이는 조명 시스템(IL)에 대한 가상 방사선 소스로서 작용한다. 방사선 빔(B)이 포커스되는 지점(6)은 중간 포커스라고 칭해질 수 있다. 방사선 소스(SO)는 중간 포커스(6)가 방사선 소스의 포위 구조체(enclosing structure: 9)에서의 개구부(opening: 8)에, 또는 그 부근에 위치되도록 배치된다.
방사선 빔(B)은 방사선 소스(SO)로부터, 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(IL)으로 통과한다. 조명 시스템(IL)은 패싯 필드 거울 디바이스(facetted field mirror device: 10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(facetted pupil mirror device: 11)를 포함할 수 있다. 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11)는 함께 방사선 빔(B)에 원하는 단면 형상 및 원하는 각도 분포를 제공한다. 방사선 빔(B)은 조명 시스템(IL)으로부터 통과하고, 지지 구조체(MT)에 의해 유지된 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사한다. 패터닝 디바이스(MA)는 방사선 빔(B)을 반사시키고 패터닝한다. 조명 시스템(IL)은 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11) 대신에, 또는 이에 추가하여 다른 거울들 또는 디바이스들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스(MA)로부터의 반사 후, 패터닝된 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)에 들어간다. 투영 시스템은 기판 테이블(WT)에 의해 유지된 기판(W) 상으로 패터닝된 방사선 빔(B)을 투영하도록 구성되는 복수의 거울들을 포함한다. 투영 시스템(PS)은 패터닝된 방사선 빔에 축소 인자(reduction factor)를 적용하여, 패터닝 디바이스(MA)의 대응하는 피처들보다 작은 피처들을 갖는 이미지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 4의 축소 인자가 적용될 수 있다. 투영 시스템(PS)은 도 1에서 2 개의 거울들을 갖지만, 투영 시스템은 여하한 수의 거울들(예를 들어, 6 개의 거울)을 포함할 수 있다.
기판(W) 위에는 냉각 장치(40)가 위치된다. 냉각 장치(40)는 패터닝된 방사선 빔(B)의 부근에서 기판의 국부적인 냉각을 제공한다. 냉각 장치(40)는 아래에서 더 상세히 설명된다.
리소그래피 장치(LA)에는 가열 장치(60)가 제공된다. 가열 장치는 기판(W)의 일부분을 조명하고 가열하는 1 이상의 추가적인 방사선 빔을 제공하도록 구성되는 1 이상의 방사선 소스(62)를 포함한다. 1 이상의 추가적인 방사선 빔은 노광 영역[즉, 리소그래피 장치의 작동 동안 패터닝된 방사선 빔(B)을 수용하는 영역]의 적어도 일부분을 조명하고 가열할 수 있다. 또한, 가열 장치는 기판(W)으로부터 적외 방사선을 검출하도록 구성되는 1 이상의 센서(64)를 포함한다. 가열 장치(60)는 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 2는 도 1에 나타낸 방사선 소스에 대한 대안적인 구성을 갖는 레이저 생성 플라즈마(LPP) 방사선 소스(SO)를 나타낸다. 방사선 소스(SO)는 플라즈마 형성 구역(4)에 연료를 전달하도록 구성되는 연료 방출기(3)를 포함한다. 연료는 예를 들어 주석일 수 있지만, 여하한의 적절한 연료가 사용될 수 있다. 사전-펄스 레이저(pre-pulse laser: 16)가 연료에 입사하는 사전-펄스 레이저 빔(17)을 방출한다. 사전-펄스 레이저 빔(17)은 연료를 예열하도록 작용하고, 이로 인해 그 크기 및/또는 형상과 같은 연료의 속성이 변화된다. 주 레이저(main laser: 18)가 주 레이저 빔(19)을 방출하고, 이는 사전-펄스 레이저 빔(17) 후에 연료에 입사한다. 주 레이저 빔은 연료에 에너지를 전달하고, 이에 의해 연료를 EUV 방사선 방출 플라즈마(7)로 전환한다.
소위 스침 입사 컬렉터(grazing incidence collector)일 수 있는 방사선 컬렉터(20)가 EUV 방사선을 수집하고, 중간 포커스라고 칭해질 수 있는 지점(6)에 EUV 방사선을 포커스하도록 구성된다. 따라서, 방사선 방출 플라즈마(7)의 이미지가 중간 포커스(6)에 형성된다. 방사선 소스(SO)의 포위 구조체(21)가 중간 포커스(6) 또는 그 부근에 있는 개구부(22)를 포함한다. EUV 방사선은 개구부(22)를 통해 (예를 들어, 도 1에 개략적으로 나타낸 형태의) 리소그래피 장치의 조명 시스템으로 넘어간다.
방사선 컬렉터(20)는 (예를 들어, 개략적으로 도시된 바와 같은) 복수의 스침 입사 반사기들(23, 24 및 25)을 갖는 네스티드 컬렉터(nested collector)일 수 있다. 스침 입사 반사기들(23, 24 및 25)은 광학 축선(O)을 중심으로 축대칭으로 배치될 수 있다. 예시된 방사선 컬렉터(20)는 단지 일 예시로서 나타낸 것이며, 다른 방사선 컬렉터들이 사용될 수 있다.
플라즈마 형성 구역(4)과 방사선 컬렉터(20) 사이에는 오염물 트랩(contamination trap: 26)이 위치된다. 오염물 트랩(26)은 예를 들어 회전 포일 트랩일 수 있으며, 또는 여하한의 다른 적절한 형태의 오염물 트랩일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 오염물 트랩(26)은 생략될 수 있다.
방사선 소스(SO)의 포위부(21)는 사전-펄스 레이저 빔(17)이 플라즈마 형성 구역(4)으로 넘어갈 수 있는 윈도우(27), 및 주 레이저 빔(19)이 플라즈마 형성 구역으로 넘어갈 수 있는 윈도우(28)를 포함한다. 오염물 트랩(26)에서의 개구부를 통해 플라즈마 형성 구역(4)으로 주 레이저 빔(19)을 지향하기 위해 거울(29)이 사용된다.
도 1 및 도 2에 나타낸 방사선 소스(SO)는 예시되지 않은 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 필터(spectral filter)가 방사선 소스에 제공될 수 있다. 스펙트럼 필터는 EUV 방사선에 대해 실질적으로 투과성이지만, 적외 방사선과 같은 다른 파장들의 방사선에 대해서는 실질적으로 차단성일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 일부분을 형성할 수 있는 냉각 장치(40)를 개략적으로 도시한다. 냉각 장치(40)는 노광 영역(E)에 인접하는 위치에 기판(W) 상으로 냉각 가스를 지향하도록 각각 구성되는 2 개의 냉각 요소(102)들을 포함한다. 노광 영역(E)은 리소그래피 장치의 작동 동안 패터닝된 방사선 빔(B)에 의해 조명되는 영역이다. 냉각 장치(40)는 도 3a에서 단면도로 개략적으로 도시되고, 도 3b에서 아래에서 바라본 도면으로 개략적으로 도시된다. 도 3a는 도 3b에 비해 확대되어 있다. 냉각 요소들(102)은 리소그래피 장치(LA)의 투영 시스템(PS)(도 1 참조)에 장착될 수 있다.
각각의 냉각 요소(102)는 챔버(106)가 제공되는 몸체(104)를 포함한다. 챔버(106)는 다공성 재료로부터 형성된 바닥부(floor: 108)를 갖는다(적절한 다공성 재료의 예시들이 아래에서 설명됨). 몸체(104)는 기판(W)을 향해 마주하는 최저면(lowermost surface: 110)을 갖는다. 최저면(110)의 일부분이 다공성 재료의 바닥부(108)에 의해 형성된다. 실질적으로 평면일 수 있는 몸체(104)의 최저면(110)은, 예를 들어 약 80 미크론일 수 있는 갭(G)만큼 기판(W)으로부터 분리된다. 갭(G)은 예를 들어 200 미크론 미만일 수 있고, 예를 들어 100 미크론 미만일 수 있다. 갭(G)은, 예를 들어 20 미크론보다 클 수 있다.
냉각 가스가 다공성 재료의 바닥부(108)를 통해 전달되고 기판(W)과 몸체(104)의 최저면(110) 사이의 갭(G)을 채운다. 갭(G)에서의 냉각 가스는 음영 영역(112)에 의해 개략적으로 도시된다. 냉각 가스(112)는, 예를 들어 수소일 수 있다(또는 몇몇 다른 가스일 수 있다). 냉각 가스(112)는 기판의 온도보다 낮은 온도를 갖는다. 냉각 가스(112)는 기판(W)으로부터, 기판의 온도보다 낮은 온도를 갖는 냉각 요소 몸체(104)로의 열 전달을 촉진한다. 따라서, 냉각 가스(112)는 기판(W)을 냉각하도록 작용한다. 냉각 가스는 가스 전달 도관(도시되지 않음)에 의해 냉각 요소들(102)로 전달된다.
또한, 도 3a 및 도 3b의 냉각 요소들(102)은 제 1 및 제 2 냉각 유체 채널들(114, 116)을 포함한다(도 3b에서는 보이지 않음). 냉각 유체는 냉각 유체 채널들(114, 116)을 통해 펌핑되어, 냉각 요소(102)로부터 멀리 열을 내보낸다. 냉각 유체는 예를 들어 질소 가스(또는 몇몇 다른 가스)일 수 있고, 예를 들어 약 -100 ℃의 온도로 냉각될 수 있다. 질소 가스는, 예를 들어 대기압 이상인(예를 들어, 4 bar보다 큰, 예를 들어 약 8 bar, 예를 들어 12 bar 이하인) 압력에서 유지될 수 있다. 질소(또는 다른 가스)는 0 ℃ 이하인 온도로 냉각 요소(102)를 냉각하도록 작용한다. 질소(또는 다른 가스)는 -50 ℃ 이하인 온도로 냉각 요소(102)를 냉각하도록 작용할 수 있고, -70 ℃ 이하(예를 들어, 약 -100 ℃)인 온도로 냉각 요소를 냉각하도록 작용할 수 있다. 냉각 요소(102)가 0 ℃ 이하, 예를 들어 약 -100 ℃인 온도에 유지되기 때문에, 챔버(106) 내의 냉각 가스도 그 온도로 냉각된다. 결과적으로, 다공성 바닥부(108)를 통해 전달되는 냉각 가스(112)가 냉각 요소(102)의 온도와 동일한 온도를 갖는다.
냉각 가스는 대기압보다 큰 기판(W)과 냉각 요소(102) 사이의 냉각 가스(112)의 압력을 제공할 속도로 전달된다. 압력은 예를 들어 500 파스칼을 초과할 수 있고, 예를 들어 약 700 파스칼일 수 있다. 압력은, 예를 들어 1000 파스칼 미만일 수 있다. 냉각 가스(112)는, 예를 들어 300 W/㎡K보다 큰 열전달 계수를 제공할 수 있다. 냉각 가스(112)는, 예를 들어 600 W/㎡K보다 작은 열전달 계수를 제공할 수 있다. 냉각 가스(112)는, 예를 들어 약 450 W/㎡K의 열전달 계수를 제공할 수 있다.
냉각 요소(102)는 노광 영역(E)의 에지에 인접하여 위치된다. 이 맥락에서, '인접한'이라는 용어는 노광 영역(E)의 에지로부터 1 cm 미만을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 냉각 요소(102)는 노광 영역(E)의 에지로부터 0.5 cm 미만에 있을 수 있고, 노광 영역의 에지로부터 약 1 mm에 있을 수 있다. 냉각 요소(102)는 노광 영역(E)의 에지로부터 1 mm 내지 1 cm 범위 내에 있을 수 있다. 냉각 요소와 노광 영역 간의 간격이 작을수록, 기판 가열에 의해 야기되는 기판의 몇몇 바람직하지 않은 왜곡들이 회피되는 정도가 더 크다.
냉각 요소(102)가 노광 영역(E)에 가능한 한 근접하여 위치되기 위해, 냉각 요소는 노광 영역(E)으로부터 원하는 거리에 있을 때 패터닝된 방사선 빔(B)과 교차하지 않도록 형상화될 수 있다. 따라서, 예를 들어 이 실시예의 냉각 요소에는 패터닝된 방사선 빔(B)을 향해 마주하는 기울어진 내표면(118)이 제공된다. 기울어진 표면(118)은, 예를 들어 수직에 대해 패터닝된 방사선 빔(B)에 의해 생기는(subtend) 각도와 실질적으로 대응하는 각도를 수직에 대해 이룰 수 있다. 이 형상은 냉각 요소(102)가 패터닝된 방사선 빔(B)으로 돌출하는 가장 안쪽 모서리를 갖는 것을 회피한다.
냉각 요소(102)는 (수직 방향에서 측정되는 경우에) 얇은데, 이는 이것이 냉각 요소로 하여금 패터닝된 방사선 빔(B)과 교차하지 않고 방사선 빔(B)에 더 가까이 위치되게 하기 때문이다. 따라서, 예를 들어 냉각 요소는 3 mm 이하인 수직 방향(z-방향)에서의 두께를 가질 수 있다. 냉각 요소(102)의 두께는, 예를 들어 2 mm 이하일 수 있다. 냉각 요소(102)는 냉각 가스를 수용하는 챔버(106)에 대한 공간을 허용하고, 또한 냉각 유체 채널들(114, 116)에 대한 공간을 허용하도록 충분히 두껍다. 따라서, 냉각 요소(102)에 대한 최소 두께는 예를 들어 약 1 mm일 수 있다.
냉각 요소(102)가 노광 영역(E)에 가까울수록, 기판 가열에 의해 야기되는 기판의 몇몇 바람직하지 않은 왜곡들이 회피되는 정도가 더 크다. 따라서, 예를 들어 냉각 요소(102)와 노광 영역(E)의 에지 간의 3 mm 미만의 간격이 바람직할 수 있다. 2 mm 이하의 간격이 바람직할 수 있는데, 이는 이것이 훨씬 더 효과적인 냉각을 제공하기 때문이다. 1 mm 이하의 간격이 가장 바람직할 수 있지만, 이는 실제로 구현하기가 어려울 수 있다. 예를 들어, 노광 영역(E)의 에지의 위치의 약 0.3 mm의 공차(tolerance)가 존재할 수 있다. 냉각 요소들(102)이 노광 영역(E)에 대해 위치될 수 있는 정확성의, 예를 들어 약 0.3 mm의 공차가 존재할 수 있다. 앞서 언급된 값들은 이를 고려할 수 있다. 따라서, 앞서 언급된 값들은 예를 들어 +/-0.6 mm의 정확성을 가질 수 있다.
냉각 요소(102)의 최저면(110)은, 예를 들어 Y-방향에서 1 mm 내지 3 mm(예를 들어, 1.5 mm 내지 2 mm)로 측정될 수 있다. 냉각 요소(102)의 최저면(110)은, 예를 들어 Y-방향에서 5 mm 미만으로 측정될 수 있다. Y-방향에서의 최저면(110)의 길이는 이것이 기판과 냉각 요소(102) 사이에 위치되는 냉각 가스(112)의 영역을 결정하기 때문에, 기판(W)에 제공되는 냉각의 양에 큰 영향을 미친다. 다공성 재료의 바닥부(108)는, 예를 들어 Y-방향(스캐닝 방향)에서 측정되어 냉각 요소(102)의 내측 에지로부터 약 0.5 mm만큼 분리될 수 있다. 다공성 재료의 바닥부(108)는, 예를 들어 0.3 mm 내지 0.7 mm(예를 들어, 약 0.5 mm)의 Y-방향에서의 길이를 가질 수 있다.
노광 영역(E)에 가까운 위치들에서 냉각을 제공함으로써, 도 3의 실시예는 패터닝된 방사선 빔(B)에 의해 야기되는 가열로 인해 기판이 팽창하는 경향을 감소시킬 수 있다. 이러한 팽창은 특히, 기판이 그 에지에서 기판 테이블(WT)에 의해 덜 잘 억제되는 경향이 있기 때문에, 기판의 에지에서 문제가 된다. 실시예의 추가적인 이점은, 이것이 기판 테이블(WT)의 버얼(burl)들에 제공되어야 하는 강성도 공차(stiffness tolerance)를 완화할 수 있다는 것이다(버얼들의 강성도의 필요한 정밀도는 가열로 인한 기판의 팽창과 상호관련있음).
사용될 수 있는 다공성 재료의 예시들은 그래파이트(예를 들어, 네덜란드, 헬몬트의 Xycarb Ceramics에 의해 판매됨) 및 소결 세라믹(예를 들어, 네덜란드, 겔더말슨의 Gimex에 의해 판매됨)이다. 다공성 재료의 공극률(porosity)은 다공성 재료의 표면에 용매와 함께 에폭시 층을 적용함으로써 필요에 따라 감소될 수 있다. 사용되는 용매의 양은 층의 원하는 투과성(permeability)이 달성되도록 선택될 수 있다.
도 3에 도시된 실시예는 다공성 재료로부터 형성된 바닥부(108)를 갖지만, 다른 실시예들에서 바닥부는 냉각 가스로 하여금 바닥부를 통해 전달되게 하도록 바닥부 내에 제공되는 홀들의 어레이를 갖는 비-다공성 재료로부터 형성될 수 있다. 홀들은 앞선 실시예와 관련하여 앞서 더 언급된 속성들을 포함할 수 있다. 홀들 및 포어(pore)들은 냉각 가스가 흐를 수 있는 개구부의 예시들이다.
냉각 장치(40)는 기판(W)의 국부적인 냉각을 제공한다. 이는 기판 테이블의 버얼들 위에서 기판의 상당한 미끄러짐이 발생하는 정도로 기판의 국부적인 가열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 기판(W)으로부터의 개선된 열 제거(및 이에 따른 버얼-미끄럼 회피)는, 기판에 전달되는 에너지의 도즈가 종래 전달된 도즈에 비해 증가되는 경우에 특히 중요할 수 있다.
도 3b로부터 이해하는 바와 같이, 다공성 재료로부터 형성된 바닥부(108)의 X-방향 치수는 노광 영역(E)의 X-방향과 대응할 수 있다. 이는, 예를 들어 리소그래피 장치가 조명할 수 있는 노광 영역의 최대 X-방향 치수(예를 들어, 26 mm)일 수 있다.
냉각 요소들(102)에 의해 제공되는 냉각의 양은 일반적으로 다공성 재료(108) 밑에서 X-방향 위치의 함수로서 일정하다. 하지만, 상이한 X-방향 위치들에서 상이한 양의 냉각을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 패터닝된 방사선 빔(B)에 의해 야기되는 기판(W)의 가열이 노광 영역(E) 내의 기판의 상이한 X-방향 위치들에서 상이할 수 있기 때문이다. 패터닝된 방사선 빔(B)에 의해 야기되는 기판(W)의 가열의 양은 방사선 빔의 세기에 의존하며, 이는 노광 영역(E)에 걸쳐 X-방향 위치의 함수로서 변동할 수 있다. 패터닝된 방사선 빔(B)은 마스크(MA)(도 1 참조)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)의 상이한 부분들이 상이한 반사율들을 가질 것이고, 반사율들은 마스크 상의 패턴 피처들의 속성들에 의해 결정된다. 예를 들어, 마스크(MA)가 고밀도의 반사 피처들을 갖는 제 1 영역 및 저밀도의 반사 피처들을 갖는 제 2 영역을 포함하는 경우일 수 있다. 고밀도의 반사 피처들은 방사선 빔(B)을 더 많이 반사할 것이다. 결과적으로, 마스크(MA) 상의 고밀도의 반사 피처들에 대응하는 노광 영역(E)의 부분이 마스크 상의 저밀도의 반사 피처들에 대응하는 노광 영역(E)의 부분보다 패터닝된 방사선 빔(B)에 의해 더 가열될 것이다. 본 발명의 실시예들은 이러한 가열의 차이를 다룬다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 개략적으로 도시한다. 실시예는 냉각 장치(40) 및 가열 장치(60)를 포함한다. 냉각 장치(40)는 도 3과 관련하여 설명된 것과 같고, 여기서 다시 설명되지 않는다. 가열 장치(60)는 도 4a에서 단면도로 도시되고, 도 4b에서 위에서 바라본 도면으로 도시된다. 가열 장치(60)는 노광 영역(E) 내의 일련의 영역들(72a-h)을 조명하고 가열하는 레이저 빔들(70a-h)을 방출하는 일련의 레이저들(62a-h)을 포함한다. 영역들(72a-h)은 노광 영역(E)에 걸쳐 비-스캐닝 방향(X-방향)으로 분포된다. 레이저들(62a-h)은 적외선 레이저일 수 있고, 방사선 빔들(70a-h)은 적외선 빔들일 수 있다. 제어기(80)가 노광 영역(E) 내의 상이한 영역들(72a-h)에서 원하는 양의 가열을 선택적으로 제공하기 위해 필요에 따라 방사선 빔들(70a-h)의 파워를 조정하도록 레이저들(62a-h)을 제어한다. 레이저들(62a-h)은 리소그래피 장치의 투영 시스템의 벽들(90)(또는 다른 요소들)에 연결될 수 있다. 방사선 빔들(70a-h)은 패터닝된 방사선 빔(B)에 추가되기 때문에 추가적인 방사선 빔들로서 언급될 수 있다.
저밀도의 반사 피처들을 갖는 영역 및 고밀도의 반사 피처들을 갖는 영역을 포함하는 마스크(MA)의 앞선 예시를 고려한다. 고밀도의 반사 피처들을 갖는 마스크 영역은 [고밀도의 반사 피처들이 기판 상으로 방사선 빔(B)의 더 큰 비율을 반사하기 때문에] 저밀도의 반사 피처들을 갖는 마스크 영역보다 상당히 더 많이 기판(W)의 가열을 야기한다. 더 적은 가열을 겪는 영역은 예를 들어 도 4b에 도시된 노광 영역(E)의 상부 절반에 대응할 수 있고, 더 많은 가열을 겪는 영역은 도시된 노광 영역의 하부 절반에 대응한다. 레이저들의 제 1 그룹(62a-d)이 노광 영역(E)의 상반부에서 영역들(72a-d)을 조명하고 가열하는 레이저 빔들(70a-d)을 방출한다. 레이저 빔들(70a-d)은 방사선 빔(B)으로부터 수용하는 더 적은 양의 가열을 보상하도록 이 영역들(72a-d)을 가열한다. 레이저들의 제 2 그룹(62e-h)은 노광 영역(E)의 하반부의 추가적인 가열이 필요없기 때문에 레이저 빔들을 방출하지 않는다. 레이저들(62a-h)의 작동의 결과로서, 노광 영역(E)에 걸친 기판(W)의 순 가열(net heating)은 X-방향 위치의 함수로서 실질적으로 일정하다[또는 가열 장치(60)가 존재하지 않는 경우보다 덜 변동한다]. 다시 말하면, X-방향에서의 기판의 온도 균일성이 개선된다. 결과적으로, 기판(W) 상의 상이한 X-방향 위치들에서의 상이한 양들의 가열에 의해 야기되었던 기판의 왜곡이 회피된다(또는 감소된다). 노광 영역(E)의 하반부의 작은 정도의 가열이 필요한 경우, 제 2 그룹의 레이저들(62e-h)은 제 1 그룹의 레이저들(62a-d)에 의해 방출되는 레이저 빔들보다 낮은 파워이지만 레이저 빔들을 방출할 수 있다. 일반적으로, 레이저들(62a-h)에 의해 방출되는 레이저 빔들(70a-h)의 파워들은 상이한 양들의 가열을 제공하도록 조정될 수 있고, 이는 X-방향(비-스캐닝 방향)에서의 기판의 온도 균일성을 개선하는 데 사용될 수 있다.
가열 장치(60)는 적외 방사선을 검출하도록 배치되는 일련의 검출기들(64a-h)을 더 포함할 수 있다(하지만, 이들은 몇몇 실시예들에서 생략될 수 있음). 적외 방사선은 반사된 레이저 빔들(70a-d) 및 그 온도로 인해 기판(W)에 의해 방출된 방사선의 합일 수 있다. 검출기들(64a-h)로부터의 출력들은 각각의 레이저(62a-h)에 의해 방출될 레이저 빔(70a-h)의 파워를 결정하는 경우에 제어기(80)에 의해 사용될 수 있다. 검출기들(64a-h)은 리소그래피 장치의 투영 시스템의 벽들(90)(또는 다른 요소들)에 연결될 수 있다. 검출기들(64a-h)은 적외선 검출기들일 수 있다(즉, 이들은 적외 방사선을 검출하고 가시광선 또는 자외 방사선을 검출하지 않도록 구성될 수 있음).
검출기들(64a-h)은 몇몇 실시예들에서 생략될 수 있다. 검출기들(64a-h)이 존재하지 않는 경우, 방사선 소스들(62a-h)의 제어는 (예를 들어, 이전에 수행된 측정들에 기초한) 피드포워드 제어일 수 있다. 피드포워드 제어는 아래에서 더 설명된다.
예를 들어, LED와 같은 다른 방사선 소스들이 레이저들(62a-h) 대신에 사용될 수 있다. 레이저 빔들(70a-h)은 방사선 빔들의 특정 예시들이다. 방사선 소스들(예를 들어, 레이저들 또는 LED들)은 적외 방사선을 방출할 수 있다. 적외 방사선은 화학선(actinic)이 아니기 때문에, 즉 기판(W) 상에 제공된 레지스트에서 중요한 화학적 변화들을 야기하지 않기 때문에 유리하다. 약 800 nm의 파장을 갖는 방사선이 사용될 수 있다. 이는 실리콘 웨이퍼들[기판(W)이 실리콘 웨이퍼일 가능성이 있음]에 의해 잘 흡수되기 때문에 사용하기에 유리한 파장이다.
도 4b에는 8 개의 방사선 소스들(레이저들)(62a-62h)이 도시되어 있지만, 이는 단지 개략적이며, 가열 장치(60)는 몇몇 다른 수의 방사선 소스들을 포함할 수 있다. 수는 노광 영역(E)에서 갖기를 원하는 조명 영역들의 수에 의해 결정될 수 있다. 조명 영역들의 수는 기판(W)의 온도가 제어될 수 있는 공간 정밀도를 결정할 수 있다. 일 예시에서, 가열 장치는 적어도 10 개의 방사선 소스들을 포함한다. 또 다른 예시에서, 가열 장치는 적어도 20 개의 방사선 소스들을 포함한다. 또 다른 예시에서, 가열 장치는 적어도 50 개의 방사선 소스들(예를 들어, 100 개의 방사선 소스들 또는 그 이상)을 포함한다.
도시되지는 않지만, 방사선 빔들(70a-h)에 의해 조명되는 영역들(72a-h) 사이에 약간의 오버랩이 존재할 수 있다. 방사선 빔들(70a-h)은 가우스 프로파일(Gaussian profile) 또는 빔들의 중심으로부터의 거리의 함수로서 세기가 점진적으로 감소하는 다른 프로파일들을 가질 수 있다. 방사선 빔들(70a-h)의 더 낮은 세기 부분들에 의해 조명되는 영역들(72a-h)의 부분들이 오버랩될 수 있다.
조명 영역들(72a-h)의 크기는 기판(W)의 가열이 조정될 수 있는 공간 분해능[또는 세분성(granularity)]을 결정한다. 따라서, 이론적으로 조명 영역들(72a-h)을 가능한 한 작게 만드는 것이 가열 조정의 가능한 최고 분해능을 제공하기 위해 바람직할 것이다. 하지만, 열이 각각의 조명 영역(72a-h)으로부터 바깥쪽으로 확산될 것이고, 결과적으로 가열의 달성가능한 최소 분해능이 존재한다. 또한, 기판(W)의 열 변형이 조명 영역의 크기의 함수로서 감소하고, 조명된 영역이 매우 작으면(예를 들어, 지름이 100 미크론보다 상당히 더 작게 측정되는 경우에) 무시할 수 있게 된다.
도시된 조명 영역들(72a-h)은 원형이지만, 조명 영역들은 (예를 들어, 일반적으로 직사각형 또는 비-기하학적 형상을 갖는) 몇몇 다른 형상을 가질 수 있다. 조명 영역들(72a-h)은 노광 영역(E)을 실질적으로 채우기에 충분히 클 수 있다. 예를 들어, 노광 영역(E)은 한 줄의 조명 영역들(72a-h)에 의해 실질적으로 채워질 수 있다. 각각의 조명 영역은, 예를 들어 약 2 mm의 Y-방향 치수를 가질 수 있다(이는 노광 영역의 폭과 대응할 수 있음). 각각의 조명 영역은, 예를 들어 약 2 mm의 X-방향 치수를 가질 수 있다. 노광 영역이 26 mm의 길이를 갖는 경우, 이는 13 개의 조명 영역들에 대응할 것이다.
도 4b에는 단 한 줄의 조명 영역들(72a-h)이 도시되어 있지만, 더 많은 조명 영역들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 2 줄의 조명 영역들이 제공될 수 있다. 2 줄의 조명 영역들은 노광 영역(E)을 실질적으로 채울 수 있다. 각각의 조명 영역은, 예를 들어 약 1 mm의 Y-방향 치수를 가질 수 있다. 노광 영역(E)이 2 mm 폭인 경우, 2 줄의 조명 영역들은 노광 영역(E)을 실질적으로 채울 수 있다. 각각의 조명 영역은, 예를 들어 약 1 mm의 X-방향 치수를 가질 수 있다. 노광 영역이 26 mm의 길이를 갖는 경우, 이는 26 개의 조명 영역들에 대응할 것이다. 이러한 예시에서 2 줄의 조명 영역들은 52 개의 조명 영역들에 대응할 것이다. 2 줄(또는 더 많은 줄의) 조명 영역들을 사용하는 것이 유리하게는 (한 줄의 조명 영역들을 사용하는 것과 비교하여) 더 높은 공간 주파수의 기판 온도 조정을 제공한다.
일반적으로, 조명 영역들은 비-스캐닝 방향(X-방향)으로 노광 영역(E)을 가로질러 연장되는 조명 영역들의 어레이로서 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 노광 영역(E)을 실질적으로 채우기에 충분한 조명 영역들이 제공될 수 있다.
조명 영역들(72a-h)은 예를 들어 2 mm 이하의 최대 치수를 가질 수 있거나, 1 mm 이하의 최대 치수를 가질 수 있거나, 또는 0.5 mm 이하의 최대 치수를 가질 수 있다. 100 미크론을 넘어 최대 치수를 감소시키는 것은 가열 분해능의 여하한의 추가 개선을 제공하지 않을 수 있다. 따라서, 조명 영역들은 (더 작은 조명 영역들이 가능하더라도) 약 100 미크론 이상의 최대 치수들을 가질 수 있다.
여하한의 적절한 수의 방사선 소스들이 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 노광 영역(E)은 26 mm의 길이 및 2 mm의 폭을 가질 수 있고, 따라서 52 mm2의 총 면적을 가질 수 있다. 각각의 조명 영역은 0.1 mm2의 크기를 가질 수 있으며, 이 경우 520 개의 조명 영역들이 노광 영역(E)을 채울 것이다. 따라서, 520 개의 방사선 소스들이 사용될 수 있고, 각각의 방사선 소스가 하나의 영역을 조명하는 방사선 빔을 제공한다. 하지만, 이러한 많은 수의 방사선 소스들을 제공하는 것은 비용이 많이 들 수 있다. 각각의 조명 영역이 0.5 mm2의 크기를 갖는 경우, (52 mm2의 노광 영역에 대해) 104 개의 방사선 소스들이 사용될 수 있다. 이러한 다수의 방사선 소스들을 제공하는 것은 520 개의 방사선 소스들을 제공하는 것보다 비용이 덜 들지만, 여전히 상당한 비용을 발생시킬 수 있다. 비용을 낮게 유지하기를 원하는 경우, 한 줄의 조명 영역들이 사용될 수 있다. 비용 및 가열 분해능 간의 절충으로서, 2 줄의 조명 영역들이 사용될 수 있다.
가열 장치(60)는 냉각 장치(40)가 기판으로부터 열을 제거할 수 있는 속도보다 낮은 속도로 기판(W)에 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 가열 장치(60)의 가열 파워는 냉각 장치(40)의 냉각 파워보다 작을 수 있다.
가열 장치(60)에 의해 제공되는 가열 파워는, 패터닝된 방사선 빔(B)이 기판에 전달할 수 있는 파워의 양과 같거나 작을 수 있다. 가열 장치(60)가 패터닝된 방사선 빔에 의해 기판에 전달되는 파워를 초과하는 가열 파워를 제공할 필요는 없을 수 있다. 가열 장치(60)는 단지 패터닝된 방사선 빔에 의해 가열되지 않는 노광 영역(E)의 부분들(또는 노광 영역의 다른 부분보다 패터닝된 방사선 빔에 의해 덜 가열되는 노광 영역의 부분들)에 국부적인 가열 보상을 제공할 수 있다. 예를 들어, 패터닝된 방사선 빔(B)이 5 W의 기판에서의 최대 파워를 갖는 경우, 가열 장치(60)는 최대 5 W의 파워를 제공하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 가열 장치(60)는 적어도 1 W의 파워를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 10 개의 방사선 빔들이 노광 영역을 조명하고 가열하는 데 사용될 수 있다. 이러한 경우, 각각의 방사선 빔은 예를 들어 0.5 W까지의 파워를 가질 수 있다. 방사선 빔들이 상이한 방사선 소스들(예를 들어, 레이저들)에 의해 방출되는 경우, 각각의 방사선 소스는 적어도 0.5 W의 파워로 빔을 방출할 수 있다. 일 실시예에서, 10 개보다 많은 방사선 빔들(예를 들어, 20 개 이상의 방사선 빔들)이 노광 영역을 조명하고 가열하는 데 사용될 수 있다. 이러한 경우, 각각의 방사선 소스는 예를 들어 적어도 0.2 W의 파워를 갖는 빔을 방출할 수 있다. 더 많은 수의 방사선 빔 소스들이 사용되는 경우, 각각의 방사선 소스의 파워 성능은 대응하여 감소될 수 있다. 일반적으로, 노광 영역을 조명하고 가열하는 방사선 빔들을 제공하는 데 사용되는 방사선 소스들은 적어도 0.1 W의 파워들로 빔들을 방출할 수 있다.
앞선 설명은 X-방향으로 마스크(MA)를 가로질러 반사율의 차이가 존재하는 상황에 관한 것이다. 하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 Y-방향으로 마스크(MA)를 가로질러 반사율의 차이가 존재할 수 있다. 냉각 장치(40)는 Y-방향에서 변동하는 마스크 반사율로부터 발생하는 상이한 양들의 가열을 보상하기에 충분히 빠르게 제어가능하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 가열 장치(60)는 마스크(MA)의 Y-방향 반사율 변동에 의해 야기되는 기판 가열의 차이들을 보상하는 열을 기판(W)에 전달하는 데 사용될 수 있다.
방사선 소스들(62a-h)(예를 들어, 레이저들)은 피드포워드 제어를 사용하여 제어기(80)에 의해 제어될 수 있다. 이것이 행해지는 경우, 마스크(MA)의 반사율은 (예를 들어, 측정 툴을 사용하거나, 리소그래피 장치에 제공되는 센서들을 사용하여) 마스크 상의 위치의 함수로서 측정된다. 결과적인 반사율 맵이 마스크(MA)를 사용하여 수행되는 노광 동안 웨이퍼(W)가 겪게 될 가열의 레벨들을 결정하기 위해 사용된다. 그 후, 웨이퍼 가열의 차이들을 보상하기 위해 방사선 소스들(62a-h)에 의해 제공될 방사선 빔 파워들이 결정된다. 일단 그들이 결정되면, 방사선 빔 파워들은 마스크(MA)를 사용한 기판(W)의 각각의 노광 동안 사용된다. 피드포워드 제어가 독점적으로 사용되는 경우, 센서들(64a-h)은 필요하지 않다.
방사선 소스들(62a-h)(예를 들어, 레이저들)은 피드백 제어를 사용하여 제어기(80)에 의해 제어될 수 있다. 이것이 행해지는 경우, 검출기들(64a-h)은 노광 영역(E) 내의 기판에 걸친 상이한 X-방향 위치들로부터 수용되는 적외 방사선을 모니터링한다. 일 실시예에서, 기판은 X-방향에서의 모든 위치들에서 실질적으로 동일한 온도를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 검출기들(64a-h)은 노광 영역(E) 내의 각각의 영역(72a-h)으로부터 수용되는 적외 방사선을 측정하고, 측정된 적외 방사선은 제어기(80)에 의해 이 영역들에서의 기판(W)의 온도의 지표(indication)로서 사용된다. 방사선 소스들(62a-h)에 의해 출력되는 빔들(70a-h)의 파워들은 이에 따라 조정된다. 예를 들어, 하나의 영역(72c)이 다른 영역들보다 차가운 경우, 그 영역을 조명하는 방사선 빔(70c)의 파워가 증가된다. 예를 들어, 하나의 영역(72f)이 다른 영역들보다 뜨거운 경우, 그 영역을 조명하는 방사선 빔(70f)의 파워는 감소된다. 레이저들(62a-h)(또는 다른 방사선 소스들) 및 제어기(80)는 1 ms 이하의 응답 시간을 가질 수 있다. 이는 피드백 제어로 하여금 시간당 100 개의 기판을 초과하는 스루풋으로 작동하는 스캐닝 리소그래피 장치에서 효과적으로 사용되게 하도록 충분히 짧다.
피드포워드 및 피드백 제어는 조합하여 사용될 수 있다.
제어기(80)가 적외선 검출기들(64a-h)로부터 수신되는 신호들에 기초하여 기판(W)의 온도를 결정하는 경우에 오차들이 발생할 수 있다. 기판(W)에서 반사되고 적외선 검출기들(64a-h)에 입사하는 방사선 빔들(70a-h)의 부분들에 의해 오차가 야기된다. 기판(W)을 검토하고 기판 테이블(WT)(도 1 참조)의 온도를 측정하는 적외선 검출기들(64a-h)에 의해 또 다른 오차가 야기된다. 이 오차들은 기판(W)의 후면[즉, 패터닝된 방사선 빔(B)을 수용하는 측면의 반대측]에 적외선 흡수 코팅을 제공함으로써 감소될 수 있다. 코팅이 제공되는 경우, 기판(W)은 적외 방사선을 흡수하고, 이에 따라 레이저 빔들(70a-h)의 반사가 회피되거나 감소된다. 기판(W)은 코팅에 의해 아래로부터 가열될 것이고, 기판의 온도에 따라 적외 방사선을 방출할 것이다. 따라서, 적외선 흡수 코팅이 기판(W)의 후면 상에 제공되는 경우, 적외선 검출기들(64a-h)은 기판의 온도의 더 정확한 측정들을 제공할 수 있다.
몇몇 경우, 적외선 흡수 코팅이 기판(W)의 후면 상에 존재하는 경우에도 상당한 온도 측정 오차들이 발생할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)에 패턴에서 1 이상의 금속화된 층이 이미 제공된 경우, 이 층들이 적외 방사선을 반사할 것이다. 금속화된 층들이 패턴으로서 제공되기 때문에, 적외 방사선의 반사는 균일하지 않으며, 이는 온도 측정 오차들을 야기할 수 있다. 기판 상의 금속화된 층들에 의한 이 반사가 캘리브레이션 공정 동안에 측정될 수 있고, 캘리브레이션의 결과들은 후속하여 적외선 검출기들(64a-h)로부터의 출력들을 사용하여 결정되는 온도들을 보정하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 캘리브레이션 공정은 EUV 방사선 빔(B)이 존재하지 않는 경우에 방사선 소스들(62a-h)을 사용하여 기판(W)을 조명하는 단계를 포함한다. 그 후, 기판 위치의 함수로서 검출기들(64a-h)을 사용하여 적외 방사선이 검출된다. 기판 상의 주어진 위치에 대해 검출된 적외 방사선은 그 위치에서의 기판(W)의 반사율을 나타낸다. 기판(W) 상의 위치의 함수로서의 적외선 반사율이 기록된다. 기판 노광 동안, 기판(W)의 적외선 반사율은 기판 상의 위치들의 온도를 결정할 때 고려된다.
캘리브레이션 공정은 기판들의 로트(lot)(예를 들어, 16 내지 25 개의 기판들) 중 제 1 기판에 대해 수행될 수 있다. 캘리브레이션 공정은 기판들이 모두 동일한 금속층 패턴들을 갖는 것을 전제로 여하한의 다른 수의 기판들의 제 1 기판에 대해 수행될 수 있다.
캘리브레이션 공정은 리소그래피 장치의 투영 시스템(PS)에 제공되는 레이저들(62a-h)(또는 다른 방사선 소스들) 및 검출기들(64a-h)을 사용하여 수행될 수 있다. 대안적으로, 캘리브레이션 공정은 다른 곳에서 제공되는 레이저들(또는 다른 방사선 소스들) 및 검출기들을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 측정 측 및 노광 측을 포함하는 듀얼 스테이지 리소그래피 장치에서, 방사선 소스들 및 검출기들은 리소그래피 장치의 측정 측에 제공될 수 있다. 이러한 경우, 캘리브레이션 공정은 각각의 기판에 대해 (예를 들어, 기판의 토폴로지를 측정하는 것과 동시에) 수행될 수 있다. 또 다른 예시에서, 레이저들 및 검출기들은 상이한 툴에 제공될 수 있다. 레이저들 및 검출기들은, 예를 들어 기판 핸들링 장치(웨이퍼 핸들러라고 칭해질 수 있음)에 제공될 수 있다.
온도 측정들에 영향을 주는 것에 추가하여, 금속층 패턴들은 방사선 빔들(70a-h)을 사용한 기판의 조명이 기판의 온도를 증가시키는 정도에도 영향을 줄 수 있다. 비-금속 영역이 더 많은 적외 방사선을 흡수하고, 금속 영역보다 더 효과적으로 가열될 것이다. 캘리브레이션 공정이 수행되는 경우, 예를 들어 앞서 설명된 바와 같이, 캘리브레이션 공정의 결과들은 이를 설명하기 위해 방사선 소스들(62a-h)의 제어 동안 사용될 수 있다.
앞서 명시된 바와 같이, 피드포워드 제어 및 피드백 제어가 조합하여 사용될 수 있다.
가열 장치(60)는 노광 영역(E)에서 기판(W)의 온도 비-균일성을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 이는 노광 영역(E)에서 기판(W)의 왜곡을 감소시키고 이에 따라 오버레이의 개선이 달성될 수 있기 때문에 유리하다(오버레이는 새로 투영된 패턴이 이전에 투영된 패턴과 정렬되는 정확성임).
일 실시예에서, 가열 장치를 사용하여 노광 영역(E)에서 기판(W)의 일부 왜곡을 의도적으로 야기하는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 예를 들어 투영 시스템에 의해 야기되는 투영된 이미지의 알려진 왜곡을 보상하기 위해 행해질 수 있다. 일 예시에서, 투영 시스템은 D3[피시아이(fisheye)] 왜곡으로서 칭해질 수 있는 국부적인 확대를 도입할 수 있다. 이것이 발생하는 경우, 가열 장치(60)는 국부적인 왜곡이 입사되는 기판 영역(W)에 추가적인 열을 전달할 수 있다. 추가적인 열은 D3 왜곡을 (적어도 부분적으로) 보상하는 기판(W)의 국부적인 팽창을 야기할 것이다.
가열 장치(60)는 투영된 이미지의 다른 왜곡들을 보상하는 데 사용될 수 있다. 가열 장치를 사용하여 투영된 이미지 왜곡들을 보정하는 이점은, 이것이 리소그래피 장치로 하여금 덜 복잡한 투영 시스템을 갖게 할 수 있다는 것이다(즉, 리소그래피 장치는 더 적은 조정 능력들을 갖는 거울들을 가질 수 있음).
일 실시예에서, 가열 장치는 광학기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 광학기는, 예를 들어 방사선 빔들을 기판 상에 포커스하도록 구성되는 마이크로렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 광학기는, 예를 들어 검출기들(64a-h)이 노광 영역(E) 내의 상이한 영역들을 관찰하도록 구성되는 렌즈들을 포함할 수 있다.
앞선 설명은 적외선 레이저들을 언급하고 있지만, 여하한의 적절한 방사선 소스들(예를 들어, 적외 방사선 소스들)이 추가적인 방사선 빔들을 제공하는 데 사용될 수 있다. 적외선 레이저들의 한 가지 대안예는 적외선 LED들이다.
본 발명의 실시예들의 개략적인 예시들에서, 노광 영역(E)은 직사각형으로서 도시된다. 이는 예시의 용이함을 위한 것이며, 노광 영역(E)은 몇몇 다른 형상을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 노광 영역(E)은, 예를 들어 X-방향을 따라 약간의 곡률을 포함할 수 있다(예를 들어, 이는 일반적으로 바나나와 유사한 형상을 가질 수 있음).
본 발명의 도시된 실시예들은 냉각 장치 및 가열 장치를 포함하지만, 냉각 장치가 존재하지 않고 가열 장치가 제공될 수 있다. 이러한 상황에서, 가열 장치는 가열 장치가 존재하지 않는 경우보다 가열의 더 우수한 균일성을 제공하지만, 기판의 총 가열이 증가될 것이다.
도시된 실시예들에서, 방사선 빔들에 의해 조명되고 가열되는 기판 영역은 노광 영역 내에 놓인다. 이 배치는 패터닝된 방사선 빔에 의해 야기되는 비-균일한 가열을 보상하는 가장 직접적인 방식이기 때문에 바람직할 수 있다. 하지만, 이는 필수적이지 않다. 방사선 빔들은 노광 영역과 부분적으로 오버랩되는 기판 영역을 조명하고 가열할 수 있다. 방사선 빔들은 노광 영역과 오버랩되지 않는 기판 영역(예를 들어, 노광 영역에 인접한 기판 영역)을 조명하고 가열할 수 있다. 노광 영역과 부분적으로 오버랩되거나 노광 영역 외부에 놓이는 영역들을 조명하고 가열하는 것은 (냉각 장치가 노광 영역 외부에서 냉각을 제공함으로써 유익한 효과를 제공하는 방식과 동등한 방식으로) 유익한 효과를 제공할 수 있다.
예시된 실시예에서는, 별도의 방사선 소스가 각각의 조명 영역에 대해 사용된다. 하지만, 이는 반드시 그러한 경우일 필요는 없다. 대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, 방사선 소스는 개별적으로 제어가능한 거울들의 어레이를 조명하는 데 사용된다. 거울들은 제어기에 의해 필요에 따라 노광 영역의 위치들로 방사선을 지향하도록 제어된다. 일 예시에서, 각각의 조명 영역에 대해 단일 거울이 사용된다. 이 예시에서, 영역은 조명되거나 조명되지 않는다(조명의 상이한 파워들이 가능하지 않음). 또 다른 예시에서, 각각의 조명 영역에 대해 다수 거울들이 사용된다. 이 예시에서는, 조명 영역을 향해 방사선을 지향하는 거울들의 수를 선택함으로써 상이한 조명 파워들이 선택될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 스캐닝 리소그래피 장치와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 비-스캐닝(스테핑) 리소그래피 장치에서 사용될 수 있다.
본 명세서에서는, 리소그래피 장치와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명의 실시예들은 다른 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 마스크 검사 장치, 메트롤로지 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정하거나 처리하는 여하한의 장치의 일부분을 형성할 수 있다. 이 장치들은 일반적으로 리소그래피 툴이라고 칭해질 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건들 또는 주위(비-진공) 조건들을 이용할 수 있다.
"EUV 방사선"이라는 용어는 4 내지 20 nm 범위, 예를 들어 13 내지 14 nm 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선을 포괄하는 것으로 간주될 수 있다. EUV 방사선은 10 nm 미만, 예를 들어 6.7 nm 또는 6.8 nm와 같은 4 내지 10 nm 범위 내의 파장을 가질 수 있다.
도 1 및 도 2는 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스로서 방사선 소스(SO)를 도시하지만, 여하한의 적절한 소스가 EUV 방사선을 발생시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 연료(예를 들어, 주석)를 플라즈마 상태로 전환하기 위해 전기적 방전을 이용함으로써 EUV 방출 플라즈마가 생성될 수 있다. 이 타입의 방사선 소스는 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스라고 칭해질 수 있다. 전기적 방전은 파워 공급기에 의해 발생될 수 있으며, 이는 방사선 소스의 일부분을 형성할 수 있거나, 전기 연결을 통해 방사선 소스(SO)에 연결되는 별도 개체일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 EUV 리소그래피 장치와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 DUV 리소그래피 장치에서 사용될 수도 있다.
본 명세서에서는 IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 다른 적용예들을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 가능한 다른 적용예들은 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 여하한의 그 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 기계-판독가능한 매체 상에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있으며, 이는 1 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계(예를 들어, 연산 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하는 여하한의 메카니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스들; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(propagated signal)(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등), 및 그 밖의 것들을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴(routine), 및 명령어들은 본 명세서에서 소정 동작을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 동작은 사실상 연산 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스로부터 일어난다는 것을 이해하여야 한다.
이상 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 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 (27)

  1. 기판 테이블 상에 유지된 기판의 노광 영역을 형성하기 위해, 마스크에 의해 패터닝되는 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템을 포함한 리소그래피 장치에 제공되는 가열 장치에 있어서,
    노광 동안 상기 기판의 부분을 조명하고 가열하는 1 이상의 추가적인 방사선 빔을 제공하도록 구성되는 1 이상의 방사선 소스를 포함하고, 상기 마스크의 반사율에 기초하여 상기 기판의 부분을 가열하도록 구성되는 가열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스캐닝 방향에서의, 및/또는 비-스캐닝 방향에서의 상기 마스크의 반사율 변동에 기초하여 상기 기판의 부분을 가열하도록 구성되는 가열 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    노광 동안 상기 1 이상의 추가적인 방사선 빔에 의해 조명되고 가열되는 상기 기판의 부분은 상기 노광 영역의 적어도 일부분을 포함하는 가열 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 스캐닝 리소그래피 장치이고, 상기 1 이상의 추가적인 방사선 빔은 상기 노광 영역을 가로질러 비-스캐닝 방향으로 분포되는 복수의 방사선 빔들을 포함하는 가열 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1 이상의 방사선 소스는 상기 노광 영역과 적어도 부분적으로 오버랩(overlap)되는 영역들의 어레이를 조명하도록 구성되는 가열 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    조명된 영역들의 어레이는 상기 노광 영역을 실질적으로 채우는 가열 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1 이상의 방사선 소스는 상이한 영역들을 조명하도록 구성되는 복수의 방사선 소스들을 포함하는 가열 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 방사선 소스들은 상기 방사선 소스들에 의해 출력되는 방사선 빔들의 파워들의 조정을 허용하도록 개별적으로 제어가능한 가열 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상의 상이한 영역들로부터 적외 방사선을 수용하도록 구성되는 복수의 검출기들을 더 포함하는 가열 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출기들은 상기 1 이상의 방사선 소스에 의해 조명되는 영역들로부터 적외 방사선을 수용하도록 구성되는 가열 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 조명된 부분에 전달되는 방사선의 파워를 제어하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는 리소그래피 장치에 제공되는 가열 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 방사선 빔을 패터닝하는 데 사용되는 마스크의 측정된 반사율을 고려하는 피드포워드 제어를 사용하는 리소그래피 장치에 제공되는 가열 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기판의 측정된 반사율을 고려하는 피드포워드 제어를 사용하는 리소그래피 장치에 제공되는 가열 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    제어기는 상기 검출기들로부터의 출력들을 고려하는 피드백 제어를 사용하는 리소그래피 장치에 제공되는 가열 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 상기 노광 영역에 인접하여 및 상기 기판 테이블 위에 위치되는 냉각 요소를 더 포함하고, 상기 냉각 요소는 상기 기판으로부터 열을 제거하도록 구성되는 리소그래피 장치에 제공되는 가열 장치.
  16. 마스크를 사용하여 방사선 빔을 패터닝하는 단계 및 기판 테이블 상에 유지된 기판의 노광 영역을 노광하기 위해 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한 리소그래피 방법에 있어서,
    상기 노광 영역의 노광 동안 상기 기판의 부분을 조명하고 가열하기 위해 1 이상의 추가적인 방사선 빔을 사용하는 단계를 더 포함하고, 상기 기판의 부분의 가열은 상기 마스크의 반사율에 기초하는 리소그래피 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 가열 장치를 포함하는 리소그래피 장치.
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