KR20020012140A - 리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법, 및 이것에 의해제조된 디바이스 - Google Patents

리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법, 및 이것에 의해제조된 디바이스 Download PDF

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KR20020012140A
KR20020012140A KR1020010046853A KR20010046853A KR20020012140A KR 20020012140 A KR20020012140 A KR 20020012140A KR 1020010046853 A KR1020010046853 A KR 1020010046853A KR 20010046853 A KR20010046853 A KR 20010046853A KR 20020012140 A KR20020012140 A KR 20020012140A
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Abstract

둘러싸여진 구성요소의 온도를 제어하기 위하여 마스크 및 기판 테이블(MT, WT), 투영 시스템(PL) 및 격리된 기준 프레임(MF)을 포함하는 그룹으로 부터 선택된 적어도 하나의 구성요소를 적어도 부분적으로 둘러싸는 적어도 하나의 온도 제어 부재(VC, TE, TB)를 포함하는 리소그래피 장치. 상기 부재의 표면 마감재는 작동하는 동안 부분적으로 둘러싼 구성요소가 등온을 유지하는 것을 돕기 위해 선택된다.

Description

리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법, 및 이것에 의해 제조된 디바이스{LITHOGRAPHIC APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND DEVICE MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은
- 방사 투영빔을 공급하는 방사 시스템;
- 투영빔을 소정 패턴에 따라 패터닝하는 패터닝 수단을 지지하는 지지 구조체;
- 기판을 고정하는 기판 테이블; 및
- 기판의 목표영역상에 패터닝된 빔을 투영하기 위한 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 투영 장치에 관한 것이다.
"패터닝 수단"이란 용어는 입사하는 방사선 빔에 기판의 목표 영역에 생성될 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 부여하는데 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 본 명세서에서 폭넓게 사용된다; 또한 본 명세서에서는 "광 밸브(lightvalve)"란 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적 회로 또는 기타 디바이스와 같이 상기 목표영역에 형성되는 디바이스내의 특정 기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 이러한 패터닝 수단의 예로는 다음과 같은 것들을 포함한다.
- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번 위상-쉬프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상-쉬프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크 유형도 포함한다. 방사 빔 영역내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에, 지지 구조체는 일반적으로 마스크 테이블이 될 것이고, 마스크 테이블은 마스크가 입사하는 방사선 빔 영역내의 소정 위치에 고정될 수 있고, 필요하다면 상기 빔에 대해 상대적으로 이동할 수 있도록 할 것이다.
- 프로그래밍 가능한 거울 배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역에서는 입사광이 회절광으로서 반사되는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로서 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자적 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울 배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는미국 특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 거울 배열의 경우에, 상기 지지 구조체는 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능한 프레임 또는 테이블로 실현될 수 있다;
- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채용된 미국 특허 US 5,229,872호에 있다. 상술한 것처럼, 이 경우의 상기 지지 구조체는 예를 들어 필요에 따라 고정 또는 이동가능한 프레임 또는 테이블로 실현될 수 있다.
설명을 간단히 하려는 목적에서, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크 테이블을 포함하는 예시로서 나타날 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝 수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
예컨대, 리소그래피 투영장치는 예를 들어 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝 수단은 집적회로의 개별층에 대응되는 회로패턴을 만들어낼 수 있고, 이 패턴은 방사선 감지물질(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 (1이상의 다이로 이루어진) 목표영역에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한 장의 웨이퍼에는 목표영역들이 인접해 있는 전체적인 네트워크가 형성되며, 이들 목표영역은 투영 시스템을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 마스크 테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채용하는 현행의 장치는 두 가지 형태의 장치로 구분할 수 있다. 리소그래피 투영장치의 한 형태에서는 한 번에 목표영역상에 전체 마스크 패턴을 노광함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)로 불리워지는 대안장치에서는 투영빔 하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판 테이블을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 목표영역이 조사된다. 일반적으로 투영 시스템은 배율인자(magnification factor)Ｍ(일반적으로 <1)를 가지므로 기판 테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크 테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피 장치와 관련된 보다 상세한 정보는 본 명세서에서 참조하고 있는 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조 공정에서, 패턴(예를 들어, 마스크 패턴)은 방사선 감지재료(레지스트)층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크와 같은 다양한 절차를 거칠 수 있다. 노광후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 절차를 거칠 것이다. 이러한 일련의 절차는, 예를 들어 IC 디바이스의 개별 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음, 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같은 개별층을 마무리하기 위한 다양한 모든 공정을 거친다. 여러 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체 공정 또는 그 변형 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 종국에는, 디바이스의 배열이 기판(웨이퍼)상에 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로 분리된 후에, 각각의 디바이스가 캐리어에 탑재되고 핀에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill 출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)" 으로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서도 채용된다.
설명을 간단히 하기 위해, 상기 투영 시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절 광학, 반사 광학 및 카타디옵트릭 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사 시스템은 방사 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 원리들 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이들 구성요소에 대하여도 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 또한, 상기 리소그래피 장치는 두 개이상의 기판 테이블(및/또는 두 개이상의 마스크 테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 장치에서는, 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 트윈 스테이지 리소그래피 장치가 개시되어 있으며 본 명세서에서 채용된다.
리소그래피 장치에서 상기의 웨이퍼 상에 묘화될 수 있는 형상(feature)의 크기는 투영 방사선의 파장에 의해 한정지워진다. 고밀도 디바이스, 그러므로 더 높은 동작 속도를 갖는 집적 회로를 생산하기 위하여는, 더 작은 형상을 묘화시킬 수 있는 것이 요구된다. 현재 쓰이고 있는 대부분의 리소그래피 투영 장치는 수은 램프나 엑시머 레이져에 의해 생성된 자외선 광을 사용하는 반면, 13nm 근방의 더짧은 파장의 방사선을 사용하는것이 제안되어 왔다. 이러한 방사선은 극 자외선(EUV) 또는 연성 x-ray라 칭해지며, 사용가능한 방사원은 생산된 레이져 플라즈마 방사원, 방전 플라즈마 방사원 또는 축전링(electron storage rings)으로부터의 싱크로트론 방사선을 포함한다. 싱크로트론 방사선을 사용하는 리소그래피 투영 장치의 설계 요강은 JB Murphy등의 응용 광학(Applied Optics) 32권 제24호 6920-6929페이지의 "Synchrotron radiation sources and condensers for projection x-ray lithography"내에 설명되어 있다.
제안된 방사원의 다른 형태는 전자빔 및 이온빔을 포함한다. 이들 형태의 빔은 마스크, 기판 및 광학 구성요소를 포함하는 빔 경로가 높은 진공도가 유지되어야 하는 요건을 EUV와 함께 부담하고 있다. 이것은 빔의 흡수 및/또는 산란을 막기위한 것이고, 여기서 이러한 대전된 입자빔을 위해 통상적으로 약 10-6밀리바보다 적은 총 압력이 필요하다. 웨이퍼는 오염될 수 있고 EUV 방사선의 광학 요소는 그들 표면의 카본의 퇴적층에 의하여 손상될 수 있으며, 탄화수소 분압이 일반적으로 10-8또는 10-9밀리바 미만으로 유지되어야 하는 부가 요건을 부과한다. 이와 달리, EUV 방사선을 사용하는 장치를 위하여는, 총 진공 압력은 통상적으로 개략 진공(rough vacuum)으로 생각되는 단지 10-3또는 10-4밀리바가 필요할 뿐이다.
리소그래피 전자빔의 사용에 대한 추가 정보는 예를 들어 EP-A 0965888나 US 5,079,122 및 US 5,260,151로부터 얻을 수 있다.
몇가지 중요한 구성요소의 온도 안정성은 온도 변화가 열팽창이나 수축 및 관련된 묘화 오차를 야기할 수 있기때문에 리소그래피 장치에서 상당히 중요하다. 따라서, 구성요소가 등온이 더 잘 유지될 수 있는 개량된 리소그래피 투영 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따르면, 상기 및 다른 목적은
- 방사 투영빔을 공급하는 방사 시스템;
- 투영빔을 소정 패턴에 따라 패터닝하는 패터닝 수단을 지지하는 지지 구조체;
- 기판을 고정하는 기판 테이블; 및
- 기판의 목표영역상에 패터닝된 빔을 투영하기 위한 투영 시스템
- 패터닝 수단 및 기판중 적어도 하나를 위한 위치 센서가 장착된 격리된 기준 프레임;
- 상기 지지 구조체, 상기 기판 테이블, 상기 투영 시스템 및 상기 격리된 기준 프레임을 포함하는 그룹으로 부터 선택된 적어도 한가지 구성요소를 에워싸고 있는 진공 챔버; 및
- 상기 진공 챔버내의 상기 구성요소중 하나를 적어도 부분적으로 둘러싼 온도 제어 부재를 포함하고, 상기 온도 제어 부재는 작동중에 상기 하나의 구성요소를 실질적으로 등온으로 유지시키기 위하여 적어도 부분적이라도 흡수 및 방출-억제 표면 마감재를 포함한 물질로 형성되는 리소그래피 투영 장치에서 성취된다.
표면의 흡수 및 방출은 함께 연관된다. 낮은 흡수는 낮은 방출을 나타내고반대의 경우도 마찬가지이다; 흡수 및 방출 계수는 같은 값일 것이다. 온도 제어 부재가, 둘러싸여진 구성요소를 향하는 표면상에 흡수 및 방출 억제 표면 마감재가 제공되는 경우에는, 온도 제어 부재의 온도 변화는 방출 계수가 매우 낮기 때문에 방사를 통해 구성요소상에 열 부하를 조성하지 않거나 거의 조성하지 않으며, 이는 제어 부재가 에너지를 방사하지 않거나 거의 방사하지 않으며 구성요소의 온도는 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다. 한편, 온도 제어 부재가 둘러싸여진 구성요소로부터 떨어진 곳을 향하고 있거나, 외부 열원쪽을 향하는 표면상에 흡수 및 방출 억제 마감재가 제공된다면, 제어 부재가 열원에 의해 방사된 에너지를 흡수하지 않을 것이므로 제어 부재의 온도는 변하지 않거나 거의 변하지 않을 것이다. 제어 부재의 온도가 변하지 않기 때문에, 둘러싸여진 구성요소상의 열 부하가 나타나지 않을 것이다. 상기 흡수 및 방출 억제 표면 마감재의 방출 계수는 바람직하게는 0.1보다 작고, 더 바람직하게는 0.05보다 작은것이 좋다. 이러한 표면 마무리는 경면 표면 마감재를 도포함으로써 얻어질 것이다.
바람직한 실시예에서, 상기 구성요소의 적어도 하나 및 상기 진공 챔버의 내부 열원쪽으로 향한 상기 온도 제어 부재의 표면의 적어도 일부는 실질적으로 흡수 및 방출 촉진 표면 마감재를 포함한다. 본 실시예를 위하여, 구성요소의 온도는 제어 부재로부터 입사되는 방사선에 의해 조절될 수 있다. 한편, 흡수 및 방출 촉진 표면 마감재를 향하는 열원으로부터의 어떤 방사선이든 온도 제어 부재의 표면에 의해 흡수될 수 있고 흡수된다. 이와 같은 방식으로 열원이 상기 표면에 의해 반사 되어 중요한 구성요소상에 열부하로 되는 것이 방지된다. 바람직하게는, 흡수 및방출 촉진 표면 마감재의 방출 계수는 적어도 0.9이고 더 바람직하게는 적어도 0.95인 것이 좋다. 이러한 표면 마감재는 검은 표면 마감재를 적용함으로써 사용될 수 있다.
또한, 온도 제어 부재를 소정 온도 범위내로 유지하도록 온도 제어 부재가 유리하게 100W/milliKelvin이상의 큰 열전도도를 갖는 것이 바람직하다.
온도 제어 부재는 진공 챔버의 벽, 진공 챔버벽으로부터 떨어진 별도의 인클로져(enclosure) 또는 진공 펌프를 위한 개구부 상부의 열 차폐장치일 수 있다. 이러한 제어 부재들은 또한 조합될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 따르면
- 적어도 부분적으로는 방사 감지 물질층에 의해 도포된 기판을 제공하는 단계;
- 방사 시스템을 이용하여 방사 투영빔을 제공하는 단계;
- 투영빔에 단면 패턴을 부여하는 패터닝 수단을 이용하는 단계;
- 방사선 감지 물질층의 목표영역상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계, 및
- 실질적으로 상기 구성요소를 등온으로 유지하기 위해서 진공 챔버내에 제공된 구성요소를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 적어도 하나의 온도 제어 부재를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 온도 제어 부재는 적어도 부분적으로는 흡수 및 방출 억제 표면 마감재를 포함한 재료로 만들어져 있는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 명세서에서 IC의 제조시에 상기 발명에 따른 상기 장치의 이용에 대해 특정 참조가 행해 질 수 있다고 하더라도, 이러한 장치는 많은 여타 가능한 적용례를 가질수 있음이 명백히 이해되어야 한다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 가이던스(guidance) 및 자구 메모리(magnetic domain memory), 액정 디스플레이 패널(liquid-crystal display panels), 박막 자기 헤드(thin-film magnetic heads)등을 위한 감지 패턴의 제조 공정안에 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적 적용례의 배경 내에서 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "목표 영역"등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 고려해야 할 것이다.
본 명세서에서, 용어 "방사선" 및 "빔"은 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔뿐만 아니라 (예를 들어 365, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장을 갖는) 자외선 및 극자외(EUV 또는 XUV)방사선(예를 들어, 5 내지 20nm 범위의 파장을 갖는)을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄하는 것으로 사용된다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 투영 장치를 도시하고 있다.
도1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영 장치를 도시하고 있다. 상기 장치는:
방사선(예를 들어 E.U.V.방사선)의 투영빔(PB)을 공급하기 위한 방사 시스템(Ex,IL). 본 특정 경우에서, 방사 시스템은 또한 방사원(LA)를 포함한다;
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 고정하는 마스크 홀더가 제공되고, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크 테이블)(MT);
- 기판(W)(예를들어, 레지스트가 코팅된 실리콘 웨이퍼)를 잡아주는 기판 홀더가 제공되고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판 테이블)(WT);
- 기판(W)의 목표 영역(C)(예를 들어, 한개 이상의 다이를 포함하는)상에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화시키기 위한 투영 시스템("렌즈")(PL)(예를 들어 반사 투영 시스템)을 포함한다.
상술된 것처럼, 상기 장치는 반사형이다(즉 반사 마스크를 구비함). 하지만, 일반적으로 상기 장치는 예들 들어 (투과 마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술한 형태인 프로그래밍 가능한 거울 배열과 같이 또다른 패터닝 수단의 종류를 이용할 수 있다.
방사원(LA)(예를 들어 생산된 레이져 플라즈마 방사원 또는 방전 방사원)은 방사빔을 생산한다. 빔은 직접적 또는 예를들어 빔 확장기와 같은 컨디셔닝 수단을 가로지른 후에 투광 시스템(투광기)(IL)에 공급된다. 상기 투광기(IL)는 빔 강도 분포의 외측 및/또는 내측 반지름 크기(통상 각각 σ-외측 및 σ-내측이라고 함)를 설정하는 조정 수단을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 집적기 및 집광기와 같은 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사되는 빔(PB)은 그 단면이 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패픽 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 흔히 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서 처럼), 그것이 리소그래피 투영장치와 멀리 떨어져서 그것이 만들어 낸 방사 빔이 (가령, 적당한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 상기 후자의 시나리오는 흔히 방사원(LA)이 엑시머 레이저인 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이러한 두 경우를 모두 포함하고 있다.
상기 빔(PB)은 이어서 마스크테이블(MT)상의 마스크 홀더에 고정된 마스크(MA)를 가로 지른다. 마스크(MA)에 의해 선택적으로 반사된 빔(PB)은 기판(W)의 목표영역(C)상에 상기 빔(PB)의 초점을 맞추는 렌즈(PL)를 통과한다. 제2위치설정수단(및 간섭계 측정수단(IF))에 의해, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 목표영역(C)을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캐닝하는 동안에 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현된다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼 스테퍼의 경우에는 마스크 테이블(MT)은 단행정 액추에이터에 단지 연결되어 있거나 고정되어 있을 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한 번에(즉, 단일 "섬광"으로) 목표영역(C)으로 투영된다.이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 상이한 목표영역(C)이 빔(PB)에 의해 조사될 수 있다; 그리고
2. 스캔 모드에서는, 소정 목표영역(C)이 단일 "섬광"으로 노광되지 않은 것을 제외하고는 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 동시에 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하며,이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어 뜨리지 않고도 비교적 넓은 목표영역(C)이 노광될 수 있다.
상기 예의 리소그래피 투영 장치는 빔(PB)이 마스크(MA)상에 입사하고 뒤이어 기판(W)의 목표영역상에 입사하는 진공 챔버(VC)를 포함한다.
간섭계(IF) 및 다른 위치 센서와 같은 민감한 구성요소를 지지하고 진동으로부터 그들을 격리시키기 위해서 소위 "도량형 프레임(metrology frame)"(MF)이 주 장치 구조체로부터 기계적으로 분리되어 있는 격리된 기준 프레임을 제공한다. 기준프레임이 인바(Invar)(TM)와 같은 매우 낮은 열팽창계수를 가지는 물질로 만들어질 수 있다고 하더라도, 도량형 프레임 및 부착된 구성요소는 최대 온도차가 0.1℃미만의 등온을 유지해야 한다.
본 실시예의 리소그래피 투영 장치는 인클로져에 의해 둘러싸여진 구성요소의 온도에 영향을 주도록 소정 구성요소를 둘러싸고 있는 온도 제어 부재와 같은 인클로져를 포함한다. 이러한 인클로져에 의해 둘러싸여진 통상적인 구성요소는제1 및 제2대물 테이블, 투영 시스템 및 도량형 프레임을 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 인클로져는 적어도 부분적으로는 진공 챔버(VC)의 인클로져들로 이루어진다. 진공 챔버벽의 일부와 온도 결정적 구성요소 사이에 다른 인클로져(TE)가 존재하는 것을 알 수 있다. 도면은 단지 설명을 하려는 목적을 위한 것이다. 실제적인 상황에서, 이러한 열 인클로져(TE)는 이러한 중요한 구성요소를 완전히 에워쌀 수 있다.
진공 펌프(VP)는 진공 챔버와 결합되고 매우 높은 온도일 수 있다. 예를 들어, 터보-분자 펌프의 회전자는 80℃정도의 고온일 수 있다. 진공 펌프에로의 개구부에 걸쳐 다른 열 제어 부재처럼 열 차폐물(TB)을 제공하는 것은 진공 챔버내의 구성요소가 등온을 유지하는데 도움을 준다.
본 발명에 따르면, 온도 제어 부재가 적어도 부분적으로 둘러싸는 구성요소의 온도를 제어하기 위하여 리소그래피 투영 장치내의 온도 제어 부재에 특수한 표면 마감재가 도포된다. 상기 중요 부재는 상술한 바와같이 인클로져, 진공 챔버벽 또는 열 차폐물의 부재일 수 있다.
온도 제어용 부재는 예를 들어 폴리싱에 의한 경면 표면 마감재로 제공된다. 이러한 표면 마감재는 낮은 방출성 또는 바람직하게는 0.1미만 또는 더 바람직하게는 0.05미만의 방출 계수를 갖는 흡수 및 방출 억제 표면 마감재를 제공한다. 또한 바람직하게는, 경면 표면 마감재는 그 자체가 낮은 방출 계수를 갖는 물질에 적용된다. 경면 표면 마감재는 진공 챔버(VC)벽의 내면, 진공 챔버벽을 향한 인클로져(TE)의 외부 및 차폐물(TB)의 (진공 펌프(VC)를 향하고 인클로져(TE)를 향해 마주한) 양 측면상에 도포된다.
상술한 바의 결과는 진공 챔버벽내의 열변화가 부분적으로 둘러싸여진 구성요소상으로는 방사되지 않는다는 것이다; 인클로져의 정확한 온도 제어는 그것이 많은 에너지를 방사하지 않기 때문에 그리 중요한 사실은 아니다. 본 실시예에서, 상기 진공 챔버벽은 방출성 즉, 동일한 온도 및 동일한 주위 상황을 갖는 흑체의 방출력에 대한 소정 온도에서의 표면의 방출력의 비가 적정하게는 많아야 0.1이고 더 바람직하게는 0.05보다 높지 않게 준비된 표면을 갖는다. 이러한 방식으로, 부분적으로 둘러싸여진 구성요소내의 최고 온도차는 소정 리소그래피 투영 장치에서의 요건인 0.1℃만큼 낮게 유지될 수 있다.
하지만, 진공 챔버내의 열원은 온도 결정적 구성요소상의 경면 진공 챔버에 의해 반사된 그들의 방사선을 가질 수 있다. 따라서 흡수를 촉진하는 표면 마감재를구비한 별도의 인클로저(TE)가 채용된다. 온도 제어 부재(TE)의 흡수(및 방출) 촉진 표면 마감재는 진공 챔버의 내부쪽으로 향한 표면에 적용된다. 열원으로부터의 방사선은 흡수되고 방사되지는 않을 것이며 다른 구성요소상에 열 부하를 주지 않을 것이다. 흑색 표면의 마감재는 높은 방출성 또는 바람직하게는 0.9이상 또는 심지어 0.95보다 높은 값을 갖는 방출 계수를 제공할 것이다. 또한 진공에 적합한 SiO2의 코팅은 약 0.9의 높은 방출 계수를 제공한다. 이러한 방식으로, 부분적으로 에워싸인 구성요소의 온도는 인클로져가 효율적으로 방사하고 에워싸인 구성요소에 의하여 조사된 방사선을 효율적으로 흡수하기 때문에 인클로져(TE)의 온도와 동일하게 또한 제어될 수 있다.
진공 챔버벽을 향한 인클로져(TE)의 면에는 진공 챔버벽(VC) 또는 열 차폐물(TB)로부터의 소정의 잔류 방사선을 반사시키기도록 흡수 억제(경면의) 표면 마감재가 제공된다. 이러한 방식으로, 더울 양호한 온도 제어가 얻어진다. 더욱 양호한 온도 제어를 위해서, 열 차폐물(TB)에는 진공 펌프(VP)로부터의 방사선을 흡수하지 않고 인클로져(TE)를 향하여 방출하지 않도록 양 측면상에 흡수 및 방출 억제 표면 마감재가 제공된다.
또한, 인클로져(TE)는 온도 결정적 구성요소를 진공 챔버 내에 단단히 에워 싸도록 제작될 수도 있다. 또한, 상기 온도 결정적 구성요소는 잔류 열 부하 방사선을 반사시키기 위한 흡수 억제 표면 마감재 또는 인클로져(TE)에 의하여 효율적 온도제어를 하기 위하여 흡수 촉진 표면 마감재가 제공될 수 있다.
또한, 100W/mK 보다 큰 열 전도도를 갖는 물질이 인클로져의 온도가 좀 더 균일하게 유지하도록 하는 유리한 결과를 가져 온다는 것이 발견되었다. 온도 제어용 부재의 재질은 200W/mK보다 큰 열 전도율을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 물질의 예로는 알루미늄, 구리 및 그것의 합금이 있다. 또한 물과 같은 유체를 통과시키기 위한 온도 제어 부재내의 통로의 제공과 같은 온도 제어 부재의 온도를 조절하기 위한 어떠한 수단이든 간에 유리하게 채용된다.
본 발명의 특정 실시예가 상술 되었지만, 본 발명은 상술한 바와는 다르게 실행될 수 있음이 이해될 것이다. 상기 설명은 본 발명을 제한 하도록 의도되지 않는다.
본 발명을 통해 몇가지 중요한 구성요소의 온도 안정성에 있어 온도 변화가 열팽창이나 수축 및 관련 묘화 오차를 야기할 수 있기 때문에 이러한 구성요소가 등온을 더 잘 유지할 수 있는 개량된 리소그래피 투영 장치가 제공된다.

Claims (19)

  1. - 방사 투영빔을 공급하는 방사 시스템;
    - 투영빔을 소정 패턴에 따라 패터닝하는 패터닝 수단을 지지하는 지지 구조체;
    - 기판을 고정하는 기판 테이블; 및
    - 기판의 목표영역상에 패터닝된 빔을 투영하기 위한 투영 시스템
    - 패터닝 수단 및 기판중 적어도 하나를 위한 위치 센서가 장착된 격리된 기준 프레임;
    - 상기 지지 구조체, 상기 기판 테이블, 상기 투영 시스템 및 상기 격리된 기준 프레임을 포함하는 그룹으로 부터 선택된 적어도 한가지 구성요소를 에워싸는 진공 챔버; 및
    - 적어도 하나의 온도 제어 부재가 상기 진공 챔버내의 상기 구성요소중 하나를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 온도 제어 부재는 상기 한 구성요소를 작동중에 실질적으로 등온으로 유지시키기 위하여 적어도 부분적으로 흡수 및 방출-억제 표면 마감재를 구비한 물질로 적어도 부분적으로 형성 되어 있는 온도 제어 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡수 및 방출 억제 표면 마감재는 실질적으로 경면 표면 마감재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 흡수 및 방출 억제 표면 마감재의 방출 계수가 0.1보다 적은 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 흡수 및 방출 억제 표면 마감재의 상기 방출 계수가 0.05보다 적은 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구성요소 및 상기 진공 챔버 내부의 열원중 적어도 하나로 향한 온도 제어 부재의 표면의 적어도 일부가 실질적으로 흡수 및 방출 촉진 표면 마감재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 흡수 및 방출 촉진 표면 마감재가 흑색 표면 마감재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 흡수 및 방출 촉진 표면 마감재의 방출 계수가 적어도 0.9인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 흡수 및 방출 촉진 표면 마감재의 상기 방출 계수가 적어도 0.95인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수 및 방출 억제 표면 마감재를 포함하는 상기 온도 제어 부재의 표면은 상기 온도 제어 부재로 적어도 부분적으로 둘러싸이고 상기 구성요소를 포함하는 공간의 외부 열원쪽으로 향하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  10. 제1항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어 부재의 물질의 열전도도가 적어도 100W/mK인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어 부재는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금을 포함하는 그룹으로 부터 선택되는 한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  12. 제1항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어 부재는 적어도 부분적으로 상기 진공 챔버의 벽에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  13. 제1항 내지 제12항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어 부재는 상기 진공 챔버의 벽으로 부터 떨어져 제공되는 인클로져를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  14. 제1항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어 부재는 진공 펌프에로의 개구부에 걸치어 제공되는 열 배플(baffle)의 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  15. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 마스크 지지용 마스크 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  16. 제1항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서,
    방사 시스템은 방사원을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  17. 제1항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영빔은 5 내지 20nm의 범위내의 파장을 갖는 EUV 방사선을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치.
  18. - 적어도 부분적으로는 방사선 감지 물질층에 의해 도포된 기판을 제공하는 단계;
    - 방사 시스템을 이용하여 방사 투영빔을 제공하는 단계;
    - 투영빔에 단면 패턴을 부여하는 패터닝 수단을 이용하는 단계;
    - 방사선 감지 물질층의 목표영역상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및
    - 상기 구성요소를 실질적으로 등온으로 유지하도록 진공 챔버내에 제공된 구성요소를 적어도 부분적으로 둘러싸기 위하여, 흡수 및 방출 억제 표면 마감재를 구비한 물질로 적어도 부분적으로 이루어지는 적어도 하나의 온도 제어 부재를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  19. 제18항의 방법에 따라 제조된 디바이스.
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