KR20030044815A

KR20030044815A - 리소그래피장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR20030044815A
Application number: KR1020020074315A
Authority: KR
Inventors: 헤르네스 야콥스; 피트 포스터스; 스펜 안토인 요한 홀; 데르 슈트 하르멘 클라스 판; 디젠 로베르트 요하네스 페트루스 판; 데이비드 칼란
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2003-06-09
Also published as: KR100547943B1; JP2003203862A; SG103893A1; CN1295565C; TW200409194A; JP3971701B2; DE60217283D1; DE60217283T2; TWI293475B; CN1450410A; US6879377B2; US20030137643A1

Abstract

모터나 센서에 연계된 대물테이블과 같은, 진공챔버내의 가동 구성요소에 유틸리티를 제공하는 도관을 가진 리소그래피 투영장치. 상기 도관은 진공챔버내 진공으로 인한 도관의 가스방출을 방지하면서 적어도 제1의 자유도로 상기 가동 구성요소의 운동을 허용하는 플렉시블 금속 벨로우즈를 포함한다.

Description

리소그래피장치 및 디바이스 제조방법{Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}

본 발명은 케이블, 호스 또는 파이프를 통해 진공챔버내 가동 구성요소에 전력, 물, 제어신호 및 가스와 같은 유틸리티를 제공하는 도관에 관한 것이다. 보다 특별하게, 본 발명은

방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는제1대물테이블;

기판을 잡아주는 제2대물테이블;

투영빔을 위한 진공 빔경로를 생성하는 제1가스배기수단을 구비한 진공챔버;

기판의 타겟부 위로 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템; 및

상기 진공챔버내의 적어도 1의 자유도로 움직일 수 있는 구성요소에 유틸리티를 제공하기 위한 도관을 포함하는 리소그래피 투영장치에 그러한 장치를 통합하는 것에 관한 것이다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정 기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번 위상반전(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상반전형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크 형식도 포함한다. 투영빔 내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과 마스크의 경우) 또는 반사(반사 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에, 그 지지구조체는 일반적으로 마스크테이블이며 이것은 입사하는 방사선빔 내의 소정 위치에서 마스크를 잡아줄 수 있고 필요에 따라서는 빔에 대하여 이동될 수 있다.

- 프로그래머블 거울 어레이. 이러한 장치의 예로는, 점탄성제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그래머블 거울 어레이의 대안적인 실시예는 국부화된 적절한 전기장을 가하거나 압전작동수단(piezoelectric actuation mean)을 채용하여 축을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용하는 것이다. 마찬가지로, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울은 입사되는 방사선빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사한다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1 이상의 프로그래머블 거울배열을 포함할 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조되고 있는 미국특허 US 5,296,891호와 US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호와 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그래머블 거울 어레이의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.

- 프로그래머블 LCD 어레이. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이러한 경우 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 상세한 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며 본 명세서에서도 참조자료로 채용된다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피쳐의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing"(3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 수 있다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하기 위한 임의의 이들 설계방식에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 트윈스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용 참조되고 있다.

리소그래피장치에서 기판상에 묘화될 수 있는 피처의 크기는 투영 방사선의 파장에 의하여 제한된다. 디바이스의 밀도가 더 높고 따라서 동작속도가 더 빠른 집적회로를 생산하기 위해서는 더 작은 피처를 묘화할 수 있게 되어야 한다. 현재 대부분의 리소그래피 투영장치는 수은램프나 엑시머레이저에 의하여 생성된 자외광을 채용하고 있지만, 13nm 부근의 더 짧은 파장의 방사선을 사용할 것이 제안되고 있다. 그러한 방사선은 극자외선(EUV) 또는 소프트 엑스레이로 불리우며, 가능한방사원으로는 레이저생성 플라즈마원, 방전플라즈마원 또는 전자저장링으로부터의 싱크로트론 방사선이 있다. 싱크로트론 방사선을 사용하는 리소그래피 투영장치의 개략 설계는 JB Murphy 등이 저술한, "Synchrotron radiation sources and condensers for projection x-ray lithography"(Applied Optics Vol.32 No.24 pp6920-6929)(1993)에 서술되어 있다.

제시된 다른 방사선 종류에는 전자빔과 이온빔이 있다. 리소그래피에서 전자빔의 사용에 관한 자세한 정보는 US 5,079,112호 및 US 5,260,151호와 함께 EP-A-0 965 888호에서도 볼 수 있다. EUV와 함께 이들 방식의 빔은 마스크, 기판 및 광학 구성요소를 포함하는 빔경로가 고진공내에 유지된다는 요건을 공유한다. 이것은 빔의 흡수 및/또는 산란을 막기 위한 것이며, 이에 따라 그러한 하전된 입자빔의 경우에 보통은 대략 10^-6밀리바보다 낮은 총압력이 필요하다. 그와는 다르게, EUV 방사선을 사용하는 방사선의 경우에는, 총 진공압력은 10^-3내지 10^-5밀리바를 요구할 뿐이다. EUV용 광학요소는 그 표면상에 탄소층의 퇴적에 의하여 손상될 수 있으며, 이것은 탄화수소 분압이 일반적으로 가능한 낮게, 예를 들어 10^-8이나 10^-9밀리바보다 아래로 유지되어야 한다는 추가 요건을 부과한다.

고진공에서의 작업은 구성요소들을 진공 속에 두어야만 하는 꽤 성가신 조건을 부과한다. 진공챔버 안의 구성요소의 경우에 오염물 및 총 가스방출(out-gassing) 즉, 재료 자체로부터의 가스방출과 그들 표면에 흡수된 가스로부터의 가스방출을 최소화하거나 제거하는 제료가 사용되어야 한다. 대물 홀더에 의하여 요구되는 소정의 운동도를 위하여 도관은 충분히 유연하도록 플라스틱재로 이루어질 수 있다고 알려진다. 하지만, 이들 종류의 재료는 흔히 상술한 바와 같은 가스방출이 생길 수 있어 진공챔버내 진공에 유해하다. 진공 용도에 더 적합한 플라스틱(예를 들어, 테프론)이 있기는 하지만, 진공 안으로 인입되어야 하는 다수의 케이블과 라인은 오염물의 가스방출에 대한 큰 표면적을 노출한다. 예를 들어, 플라스틱 도관이 사용될 때, 10^-8또는 10^-9밀리바보다 낮은 탄화수소 분압을 얻기는 힘들다. 또한, 도관으로부터의 누출의 위험은 그것의 사용을 비실용적이게 한다. 도관의 사용을 축소할 수 있게 하는 것이 가장 바람직할 것이다. 하지만, 종래 설계의 기판, 마스크 및 이송 스테이지는 매우 복잡하고 다수의 센서와 구동장치를 채용하는데, 이것은 모두 물과 가스를 운반하고 전기배선을 보호하기 위한 다수의 도관을 필요로 한다.

이 문제를 해결하기 위해서, US 4,993,696호에는 진공 분위기에서 작동 유체 또는 가스의 공급 및 배출을 위하여 스테인레스재로 이루어진 금속 파이프를 사용할 것을 제안하고 있다. 그러면 2개의 인접한 파이프는 조인트에 의하여 서로 결합될 수 있는데, 이것은 그 파이프 중 하나의 다른 것에 대한 선회 가능한 운동을 하도록 배치된다. 상기 금속 파이프는 나일론 도관에서와 같은 가스방출의 걱정이 없다. 상기 조인트의 단점은 진공 환경내 유체 또는 가스에 대하여 완전히 밀폐되는 조인트를 설계하기가 매우 어렵다는 것이다. 따라서 조인트를 통해 진공 환경으로 가스의 누출이 생길 수 있고, 이것은 진공 환경을 오염시킬 것이다.

또 다른 해결책은 유럽특허출원 1 052 549에 제시되어 있다. 상기 공보에서 도관은 가동 대물테이블에 견고히 연결되는 중공 파이프를 통해 공급되고 상기 파이프는 외부의 진공챔버로부터 상기 테이블로 운동을 전달하는 데 사용된다. 상기 파이프는 중공이며 파이프내의 압력은 진공챔버 외부의 압력과 동일하다. 진공챔버의 벽과 파이프 사이에 차동 펌핑되는 실(seal)을 사용하여 진공챔버로의 공기의 누출을 막고 동시에 대물테이블의 운동을 허용한다.

본 발명의 목적은 진공챔버내 도관에서 사용되는 재료의 가스방출로 인한 문제가 실질적으로 감소된 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명을 채용하기 위한 리소그래피 투영장치를 나타내는 도,

도 2는 본 발명에 따른 플렉시블 금속 벨로우즈를 채용하기 위한 도관을 도시한 평면도,

도 3은 도 2에 도시된 도관의 사시도,

도 4는 본 발명에 따른, 도 2 및 도 3의 도관용 플렉시블 금속 벨로우즈의 단면도,

도 5는 본 발명의 제2실시에에 따른 도관을 개략적으로 나타내는 도.

본 발명에 따르면,

방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 제1대물테이블;

기판을 잡아주는 제2대물테이블;

상기 진공챔버내의 적어도 1의 자유도로 움직일 수 있는 구성요소에 유틸리티를 제공하기 위한 도관을 포함하며, 상기 도관은 플렉시블 금속 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.

도관이라는 용어는 가동 구성요소에 유틸리티를 운반하는 데 사용되는 케이블 및 관을 의미한다. 더욱 상세하게, 상기 도관이라는 용어는 파워코드, 신호캐리어, (가령, 테이블내 가스베어링에 가스를 공급하기 위한) 가스관, 냉매관 등등의 항목을 가리킨다. 마스크테이블 및/또는 기판테이블 및/또는 관련 모터 및/또는 센서를 포함한 진공챔버내 가동 구성요소는 이 방식으로 진공챔버 외부의 프레임에 연결될 수 있다.

플렉시블 금속 벨로우즈는 실질적으로 기밀(airtight)이며 동시에 구성요소의 운동을 허용할 만큼 플렉시블하다. 플렉시블 금속 밸로우의 금속표면은 큰 가스방출을 일으키지 않고 동시에 쉽게 세정 가능해서 플렉시블 금속 벨로우즈의 표면에 흡착된 어떤 오염으로 인한 문제가 생기지 않을 것이다. 또한 플렉시블 금속 벨로우즈를 가진 도관은 미국특허 4,993,696호에 제시된 가동 조인트를 가진 파이프 및 유럽특허공보 1 052 549호에 제시된 차동펌핑된 실을 가진 파이프와 비교할 때 매우 가벼운 중량이다. 플렉시블 금속 벨로우즈는 또한 상술된 종래기술에 제시된 해결책보다 다소 더 많은 자유도를 쉽게 허용한다.

상기 도관은 도관의 일부에, 구성요소의 운동시 도관의 나머지 부분에서 굴곡의 양을 제한하기 위한 고정된 굴곡부를 구비할 수 있다. 플렉시블 금속 벨로우즈가 사용시 장시간 구부러져 있으면, 플렉시블 금속 벨로우즈는 그것의 강도를 잃어 새는 곳이 생길 수 있다. 이 문제는 금속 벨로우즈의 사용시 굴곡을 최소반경으로 제한함으로써 완화된다. 벨로우즈에 대한 상기 최소반경 요건은 기계내에 벨로우즈를 위한 넓은 공간을 요구할 수 있다. 도관의 특정 부분에 고정된 굴곡부를둠으로써, 사용시 도관의 나머지 부분의 굴곡을 제한하면서 최소반경 요건이 완화된다. 상기 특정 부분에서 큰 굴곡의 정도는 고정되어 있어서 그 부분에서 금속 벨로우즈의 마모는 거의 생기지 않을 것이다.

도관은 도관내 진동을 감쇠시키는 댐핑부재에 연결될 수 있다. 도관내 진동은 가동 구성요소의 위치에 영향을 미칠 수 있고, 상기 영향은 가능한 피해야 한다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면,

적어도 부분적으로는 방사선 감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

진공챔버에 진공을 제공하는 단계;

방사선시스템을 사용하여 상기 진공챔버를 지나는 방사선의 투영빔을 투영하는 단계;

패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및

방사선 감응재층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 투영빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법으로서,

플렉시블 금속 벨로우즈를 통해 상기 진공챔버에서 적어도 제1방항으로 움직일 수 있는 적어도 하나의 구성요소에 도관을 통하여 유틸리티를 제공하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.

이하, 예시적인 실시예 및 첨부된 개략적인 도면을 참조로 본 발명 및 그에 따른 장점을 서술한다.

제1실시예

도 1은 본 발명을 채용하기 위한 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

- 방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선, 전자 또는 이온)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(LA, IL);

- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 제1대물(마스크) 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

- 기판(W2)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 제2대물 (기판) 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(P2W)에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(W2T);

- 기판(W3)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 제3대물 (기판) 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제3위치설정수단(P3W)에 연결된 제3대물테이블(기판테이블)(W3T); 및

- 기판(W)의 타겟부 위로 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절형 혹은 커타디옵트릭시스템, 미러그룹 또는 필드디플렉터의 어레이)을 포함하여 이루어진다.

상기 방사선시스템은 방사선의 빔을 생성하는 방사원(LA)(예를 들어, 스토리지 링이나 싱크로트론의 전자빔의 경로 주변에 제공된 언듈레이터 혹은 위글러, 플라스마원, 전자나 이온빔 소스, 수은램프 또는 레이저)를 포함한다. 상기 빔은 조명 시스템(IL)에 포함된 다양한 광학 구성요소를 통과하게 되어, 그 결과로 생성된 빔(PB)은 그 단면에 소정의 형상과 세기분포를 갖는다.

이후 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상의 마스크 홀더에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)에 의하여 선택적으로 반사(또는 투과)된 후, 상기 빔(PB)은 "렌즈"(PL)를 통과하여 기판(W2, W3)의 타겟부(C)위에 포커스된다. 위치설정수단(P2W, P3W)과 간섭계 변위 측정수단(IF)의 도움을 받아, 기판테이블(W2T, W3T)은, 예를 들어 상이한 타겟부를 빔(PB)의 경로 내에 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 위치설정수단(PM)은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후, 또는 스캐닝 동작시, 마스크(MA)를 빔(PB)의 경로에 대하여 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 종래기술에서 대물테이블(MT, W2T)의 운동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 일반적으로 긴행정모듈(long stroke module)(개략 위치 설정) 및 짧은행정모듈(미세 위치 설정)의 도움을 받아 실현된다.

상술한 장치는 다음의 두 가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

- 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부 위로 투영된다. 이후 기판테이블(W2T)이 X 및/또는 Y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의해 조사될 수 있다.

- 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는, 실질적으로 상기와 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 Y 방향)으로 이동 가능함으로써, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하게 되고, 동시에, 기판테이블(W2T)은 속도 V=Mv로 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 이동하는데, 이때 M은 렌즈(PL)의 배율(예를 들어, M=1/4 또는 M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고 상대적으로 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

본 발명에 따른 리소그래피 투영장치에서는 제1 및 제2대물테이블 중 적어도 하나가 진공챔버(20)내에 제공된다. 진공챔버(20) 내측의 진공은 가령 펌프와 같은 진공 배기수단에 의하여 조성된다.

도 2는 본 발명에 따른 도관의 평면도를 도시한다. 2개의 도관(C2, C3)은 각각의 기판테이블(W2T, W3T)을 그들의 해당 케이블셔틀(CS2, CS3)에 연결한다. 케이블셔틀(CS2, CS3)은 케이블셔틀에 대한 테이블의 위치를 검출하는 검출기를 가짐으로써 X 방향으로 그들의 해당 케이블을 따를 것이며, 상기 검출기는 테이블이 케이블셔틀로부터 멀어지며 X 방향으로 이동하면 케이블셔틀이 그것의 위치를 조정하게 하여, 상기 셔틀은 기판테이블을 따른다. Y 방향에서, 도관(C2, C3)은 기판테이블(W2T, W3T)의 운동을 허용할 것이다. 기판테이블(W3T, W2T)은 기판테이블의 운동 및 부양을 위해 자석판(MP)내 자석배열 및 기판테이블(W2T, W3T)내 코일을 포함하는 플래너 모터에 의하여 위치설정된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 테이블이 단일 도관을 가지지만, 저급 설계의 가능성 때문에 이중 도관을 갖게 하는 것도 유리하게 고려된다. 이를 위해서, 도시된 도관의 안 쪽에 추가 도관이 장착될 수 있다. 두 도관은 고정된 굴곡부에서 서로 결합되어, 그들이 기판테이블의 운동시 서로 거리를 유지하도록 할 수 있다.

두 기판테이블(W3T, W2T)은 Y 방향으로 그들의 해당 케이블셔틀로 이동함으로써 위치를 교환할 수 있고, 그런 다음 X 방향으로 서로 지나쳐 이동할 수 있다. 테이블의 교환시, 케이블셔틀도 X 방향으로 이동할 것이다.

도관에는 구성요소(W2T 또는 W3T)의 운동시 도관(C2 또는 C3)의 나머지 부분에서의 굴곡의 양을 제한하기 위하여 도관(C2 또는 C3)의 특정 부분에 고정된 굴곡부(BR2, BR3)가 제공될 수 있다. 플렉시블 금속 벨로우즈가 사용시 수시로 구부러지게 되는 경우, 플렉시블 금속 벨로우즈는 그것의 강도를 잃어 새는 부분이 생길 수 있다. 이 문제는 금속 벨로우즈의 사용시 굴곡을 최소반경으로 제한함으로써 완화될 수 있다. 벨로우즈에 대한 최소반경 요건은 기계내의 벨로우즈를 위한 공간을 너무 많이 차지할 수 있다. 도관(C2 또는 C3)의 특정 부분에 고정된 굴곡부(BR2 또는 BR3)를 둠으로써, 사용시 도관의 나머지 부분의 굴곡을 제한하면서 최소반경 요건이 완화된다. 상기 고정된 굴곡부(BR2 또는 BR3)에서 큰 굴곡의정도는 고정되어 있어서 그 부분에서 금속 벨로우즈의 마모는 거의 생기지 않을 것이다. 이것은 또한 마모를 예방하는 도움을 주는 동시에 비진공 리소그래피 투영장치에 사용되는 비금속 재료의 도관에 대한 공간 요건을 완화시킨다. 그러면 상기 도관이 플라스틱이나 고무로 이루어질 수 있다.

도관내 진동은 도관(C2 또는 C3)에 알루미늄 재료를 제공함으로써 감쇠될 수 있다. 자석판(MP)의 자기장이, 열을 발생시키는 도관(C2 또는 C3)의 진동을 감쇠시키는 와전류를 알루미늄내에 일으키기 때문에 알루미늄은 댐퍼로서 작용할 것이다. 고정된 굴곡부(BR2 또는 BR3)에는 이러한 목적을 위해 알루미늄이 제공된다. 플렉시블 금속 벨로우즈(FB)(도 3 참조)를 도관판(CP)과 연결하는 데 사용되는 연결요소(CE)도 그와 같은 목적을 위해 알루미늄으로 만들어질 수 있다. 연결요소(CE)는 도관(C)의 Z 방향으로의 강직성(stiffness)을 증가시켜 플렉시블 금속 벨로우즈(FB)가 축 처지지 않게 한다.

도관판(CP)은 도관에 Z 방향으로의 강직성을 제공하면서 동시에 X 및 Y 방향으로 어느 만큼의 유연성을 제공하는 데 사용된다. 도관판(CP)의 길이 전체에 걸친 유연성은 도관(C)의 유연성을 지엽적으로 조정하도록 달라질 수 있다. 도관(C)의 특정 부분에서 도관판(CP)의 유연성은 상기 특정 부분에서 X 및 Y 방향으로 플렉시블 벨로우즈(FB)의 굴곡의 크기에 영향을 미칠 것이다. 일반적으로 플렉시블 벨로우즈(FB)는 고정계에 연결된 위치의 부근 즉, 도관(C2)의 경우에 기판테이블(W2T)이나 케이블셔틀(CS2)의 부근에서 그것의 최대 굴곡을 가질 것이다. 이들 위치 부근의 도관판(CP)에 가외의 강직성을 추가함으로써 굴곡은 플렉시블 벨로우즈(FP)의 전체 길이에 걸쳐 더 고르게 분산되어, 전체 길이에 걸친 플렉시블 벨로우즈의 마모가 더 고르게 분배되며 총 수명은 더 연장될 것이다. 도관판(CP)에 가외의 강직성을 추가하는 것은 상기 판의 외측 치수를 다르게 하거나, 거기에 구멍을 형성하여 도관판(CP)을 약하게 함으로써 이룰 수 있다. 도관(C)을 따라 플렉시블 벨로우즈(FB)의 마모가 최대인 위치를 결정하도록 실험을 실행할 수 있고, 이들 위치에서 도관판(CP)에 강직성을 추가함으로써 마모가 더 고르게 분배될 수 있다.

연결요소(CE)를 높은 열전도성을 가진 예를 들어, 알루미늄과 같은 금속으로 이루어지게 하면, 이러한 연결요소는 히트싱크로서 작용할 수 있다. 연결요소에 연결되며 기판테이블에 파워코드나 신호선으로서 역할하는 구리배선에 의하여 생긴 열은 그러면 금속 벨로우즈내에 흐르는 냉매(가령, 물)로 쉽게 전달될 수 있다. 도관을 따라 수 개의 연결요소(CE)를 사용함으로써, 배선을 따라 더 작은 온도차를 가지는 정규 열분포 패턴이 생기며 이는 진공챔버내에 더 우수한 온도제어를 가능하게 한다.

도 4는 본 발명에 따른 플렉시블 금속 벨로우즈(FB)의 단면도이다. 상기 벨로우즈에는 그것의 내부(BI)에 전기배선 또는 급수관(EW)이 제공된다. 벨로우즈 자체는 벨로우즈에 유연성을 주는 요철형(WF)의 금속으로 만들어진다.

기판테이블의 운동에 미치는 도관(CS1 또는 CS2)의 질량의 영향을 피드포워드 보상할 수 있다. 이것은 힘 영향의 캘리브레이션이나 혹은 상기 힘 영향을 계산하는 알로리즘을 만듦으로써 행해질 수 있다. 대안으로, 기판테이블과 도관의사이에 힘 센서가 사용될 수 있고, 상기 센서는 기판테이블에 의하여 도관에 가해지는 힘을 측정하고 위치설정수단에 의하여 가해지는 힘을 조정함으로써 상기 힘을 피드백 보상한다. 이러한 피드백시스템에 관한 자세한 정보는 본 명세서에서 참조로 인용되는 유럽특허출원 EP 1 018 669호로부터 얻을 수 있다.

제2실시예

도 5는 본 발명의 제2실시예를 도시한다. 도면에서, 도 2의 기판테이블(W2T) 및 도관(C2)에는 서브프레임(SF)이 제공된다. 서브프레임(SF)은 회전점(RP1)에서 기판테이블(W2T)에, 회전점(RP2)에서 고정된 굴곡부(BR2)와, 그리고 회전점(RP3)에서 케이블셔틀(CS2)과 연결된다. 서브프레임(SF)은 RP2를 중심으로 서로 회전하는 2개의 레그를 포함한다. 서브프레임(SF)은 운동시 특정 위치에서 스티프 방식으로 고정된 굴곡부를 위치시켜 진동을 줄일 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예와 관련하여 서술하였지만, 상기 서술내용에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아님을 알 수 있다. 특히, 본 발명은 진공챔버에 맞게 되어 있는 리소그래피장치의 웨이퍼 스테이지에 관하여 서술되었다. 하지만, 마스크테이블이나 장치내 임의의 가동 거울에도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있음을 쉽게 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 진공챔버내 도관에 사용되는 재료의 가스방출로 인한 문제를 실질적으로 감소시킬 수 있다.

Claims

방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 제1대물테이블;

기판을 잡아주는 제2대물테이블;

투영빔을 위한 진공 빔경로를 생성하는 제1가스배기수단을 구비한 진공챔버;

기판의 타겟부 위로 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템; 및

상기 진공챔버내의 적어도 1의 자유도로 움직일 수 있는 구성요소에 유틸리티를 제공하기 위한 도관을 포함하며, 상기 도관은 플렉시블 금속 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항에 있어서,

상기 도관은, 중력과 평행한 제1방향으로 상기 플렉시블 금속 벨로우즈를 지지하며 상기 제1방향과 직각인 제2 및 제3방향으로 상기 벨로우즈를 안내하는 플렉시블판을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제2항에 있어서,

상기 도관은 상기 플렉시블 금속 벨로우즈와 상기 플렉시블판을 연결하는 연결요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제3항에 있어서,

상기 연결요소는 높은 열전도율을 가진 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 및 제3방향으로의 상기 플렉시블판의 유연성은 그것의 전체 길이에 걸쳐 달라지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도관은 상기 도관에 필요한 공간을 제한하기 위하여 상기 도관의 소정 부분에서 고정된 굴곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도관은 상기 도관내 진동을 감쇠시키는 댐핑수단에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제7항에 있어서,

상기 댐핑수단은 자석판에 의하여 제공된 자기장의 영향하에서 감쇠시키는 와전류 댐퍼인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도관에는 상기 도관내 진동을 방지하는 서브프레임이 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
적어도 부분적으로는 방사선 감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

진공챔버에 진공을 제공하는 단계;

방사선시스템을 사용하여 상기 진공챔버를 지나는 방사선의 투영빔을 투영하는 단계;

패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및

방사선 감응재층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 투영빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,

플렉시블 금속 벨로우즈를 통해 상기 진공챔버에서 적어도 제1방항으로 움직일 수 있는 적어도 하나의 구성요소에 도관을 통하여 유틸리티를 제공하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,

댐핑수단으로 상기 도관의 진동을 감쇠시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.