KR20040103401A - 리소그래피장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

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KR20040103401A
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

pH가 7미만인 수성 용액을 통하여 투영시킴으로써 노광이 수행되는 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 용액은 노광될 기판과 접촉해 있다. 상기 수성 용액은 비-반사성 톱코트 용액인 것이 유익하다.

Description

리소그래피장치 및 디바이스 제조방법{Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}
본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 필요한 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 유지하는 기판테이블;
- 상기 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템; 및
- 상기 투영시스템의 최종요소와 상기 기판 사이의 공간을 액체로 채우는 액체 공급 시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.
여기서 사용되는 "패터닝수단"이라는 용어는 기판의 타겟부에 생성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 디바이스를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝 수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함된다. 방사선빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크상의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과마스크의 경우) 또는 반사(반사마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우, 상기 지지구조체는 일반적으로 마스크테이블이 될 것이며, 이것은 입사되는 투영빔 내의 소정위치에 마스크가 잡혀 있을 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크가 상기 빔에 대하여 이동될 수 있다.
- 프로그램가능한 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 영역에서는입사광을 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. 프로그램가능한 거울 어레이의 대안적인 실시예는 적절히 국부화된 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. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1이상의 프로그래밍가능한 거울 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 거울 어레이에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 프로그래밍가능한 거울 어레이의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
- 프로그래밍가능한 LCD 어레이. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이 경우의 상기 지지구조체는 예를 들어, 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(실리콘웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 이미징될 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 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 반평행한 방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속력의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된보다 많은 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서도 인용참조되고 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 이미징된다. 이 이미징 단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 이미징된 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC(집적 회로) 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 어레이가 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 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학, 반사광학 및 카타디옵트릭(catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한, 상기 방사선시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하기 위한 임의의 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 듀얼스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서 인용 참조되고 있다.
기판상에 이미징될 수 있는 피처의 크기를 감소시키기 위해서, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물에 기판이 침지(immerse)되는 것이 이전에 제안되었다. 통상적으로, 침지 액체는 투영렌즈의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채워, 이 영역에서의 노광 방사선이 보다 짧은 파장을 가지도록 한다(또한, 액체의 효과는 시스템의 유효 NA를 증가시키는 것으로 간주될 수 있다).
하지만, 액체의 바스(bath)내에 웨이퍼 또는 기판 및 기판테이블을 담그는(submersing) 것(예를 들어 본 명세서에서 전문이 인용참조되고 있는 US 4,509,852호 참조)은, 스캐닝 노광 중에 가속되어야만 하는 큰 몸체의 액체가 존재한다는 것을 의미한다. 이는 추가의 또는 보다 강력한 모터들을 필요로 하며, 액체내에서의 요동(turbulence)은 바람직하지 않고 또한 예상할 수 없는 영향들을 초래할 수 있다.
제한된 해결책 중 하나는, 액체 공급 시스템이 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 국부화된 영역에 액체를 제공하는 것이다(일반적으로, 기판은 투영시스템의 최종요소보다 큰 표면적을 가진다). 이렇게 배치시키기 위해서 제안된 한가지 방법은, WO 99/49504호에 개시되어 있으며, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 도 3 및 도 4에 예시된 바와 같이, 액체는 1이상의 유출구(OUT)에 의하여, 바람직하게는 기판에 대한 최종요소의 이동방향을 따라 기판상으로 공급되며, 통과한 후에는 투영시스템 하에서 1이상의 유입구(IN)에 의하여 제거된다. 즉, 기판이 -X 방향으로 요소의 밑에서 스캐닝되기 때문에, 액체는 상기 요소의 +X 쪽으로 공급되고 -X 쪽에서 흡수된다. 도 3은, 액체가 유출구(OUT)를 통하여 공급되고 저압력원에 연결된 유입구(IN)에 의하여 요소의 다른 쪽상에서 흡수되는 구성을 개략적으로 도시한다. 도 3의 예시에서, 액체는 기판에 대하여 최종요소의 이동방향을 따라 공급되는데, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 최종요소 주위에 위치된 유입구들 및 유출구들의 방위 및 개수가 다양할 수 있으며, 도 4에는 양쪽에 유출구를 갖는 유입구의 4개의 세트들이 최종요소 주위의 정규 패턴내에 제공되는 일례가 예시된다.
제안된 또 다른 해결책은, 투영시스템의 최종요소와 기판테이블 사이의 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장되는 시일 부재(seal member)를 구비한 액체 공급 시스템을 제공하는 것이다. 상기 시일 부재는 XY 평면에서 투영시스템에 대해 실질적으로 정지해 있으며, 시일은 시일부재와 기판의 표면사이에 형성된다. 상기시일은 가스 시일과 같이 무접촉 시일인 것이 바람직하다.
하지만, 이 모든 시스템들에서, 노광시 기판의 침지는, 통상적으로 기판의 표면에서 사용되는 화학적으로 증폭된 포토-레지스트의 용해(dissolution)를 유발한다. 이는 포토-레지스트의 상부층의 열화(degradation)를 가져온다. 또한, 열화 후 포토-레지스트의 비평탄한 특성은 현상시 T-톱핑(T-topping)의 발생을 초래할 수 있다. 현상제(developer)는 침지시 열화되지 않는 포토-레지스트의 아래 영역을 용해시킬 수 있지만, 표면에서 열화된 영역은 균일하게 현상될 수 없다. 이는 현상된 영역내에 바람직하지 않은 버섯형상(mushroom shape)이 형성되게 한다.
본 발명의 목적은, 기판 표면의 일부분이 침지되면서 노광을 수행하여도, 기판 표면의 그 부분상에 존재하는 포토-레지스트의 열화를 감소시키거나 회피시키는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 공급 시스템을 도시하는 도면;
도 3은 대안적인 액체 공급 시스템을 도시하는 도면; 및
도 4는 도 3의 액체 공급 시스템의 유입구 및 유출구의 방위의 일례를 도시한 도면이다.
상기 도면에서, 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타낸다.
상기 목적 및 다른 목적들은, 서두문에 서술된 바 있는 리소그래피 장치에서 달성되며, 상기 액체는 pH가 7미만인 수성 용액(aqueous solution)인 것을 특징으로 한다.
침지 액체의 산성 성질은 종래 기술의 침지 리소그래피 시스템에서 문제가 되는 열화 영향들을 상당히 감소시킨다. 이는, 노광의 결과로서 생성된 광-산(photo-acid)이 물이나 여타의 중성류(neutral species)내에서보다 산성 수성 용액내에서 현저히 용해되지 않기 때문이다. 그러므로, 본 발명의 침지 액체는 포토-레지스트의 표면층들의 용해를 감소시킨다. T-톱핑 또한 감소된다.
바람직한 침지 액체는 톱코트(topcoat), 예를 들어 비-반사성 톱코트(anti-reflective topcoat)를 포함한다. 비-반사성 톱코트는 산성이므로, 침지 액체에 상기 톱코트를 추가하면 필요한 낮은 pH가 생성될 것이다. 또한, 톱코트의 사용은, 기판 표면의 일부가 침지 액체내에 침지되는 위치로부터 기판이 인출되고 톱코트의 박막이 그 표면상에 남아 있는 경우에 장점을 가진다. 톱코트의 존재는, 환경내의 화학제에 의한 또 다른 열화로부터 기판 표면을 보호한다. 특히, 아민(amine)과의 작용이 실질적으로 방지됨에 따라, T-톱핑이 더욱 감소된다. 따라서, 침지 액체내에서 비-반사성 톱코트 용액을 사용하면, 노광된 기판이 배치되어 있는 대기로부터 아민을 제거하기 위한 요건이 미연에 방지된다. 예를 들어, 목탄 필터(charcoal filter)는 더이상 필요하지 않다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 액체 공급 시스템은 기판의 표면으로부터 액체를 제거하기 위한 액체 제거 수단을 포함하며, 상기 액체 제거 수단은 상기 기판의 표면상에 상기 액체의 막을 남기는데 적합하다. 통상적으로 상기 막은 1㎛ 미만급의 두께를 가진다. 본 발명의 이 실시형태는, 침지 액체의 막의 형태로, 감응성 기판 표면과 대기 사이에 배리어를 제공함으로써 노광된 기판의 오염방지를 더욱 돕는다. 침지 액체가 상기 언급된 바와 같은 톱코트를 포함하는 경우에, 특별한 장점들이 얻어진다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면,
- 방사선감응재층으로 전체적으로 또는 부분적으로 도포된 기판을 제공하는단계;
- 방사선시스템을 이용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및
- 상기 투영하는 단계에서 사용되는 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우도록 액체를 제공하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공되며,
상기 액체는 pH가 7미만인 수성 용액인 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 장치는 많은 여타의 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 상기 리소그래피장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정디스플레이(LCD), 박막자기헤드의 제조에도 채택될 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 대체될 수 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외선 및 EUV(극자외선, 예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위)를 포함한 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄하여 사용된다.
이하, 첨부한 개략적인 도면을 참조하여 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예들을 서술한다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는;
ㆍ방사선(예를 들어, DUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특히 이 경우 방사선시스템은 방사선소스(LA)도 포함한다);
ㆍ마스크(예를 들어, 레티클)를 지지하는 마스크 홀더가 제공되고, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트코팅된 실리콘웨이퍼)을 유지하는 기판 홀더가 제공되고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)상으로 마스크(MA)의 조사된 부분을 이미징시키는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절 렌즈 시스템)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과마스크를 구비한) 투과형이다. 하지만, 일반적으로 상기 장치는 (예를 들어, 반사마스크를 구비한) 예를 들어 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상기 언급한 바와 같은 형태의 프로그램 가능한 거울 어레이와 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
상기 소스(LA)(예를 들어, 엑시머레이저)는 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더와 같은 컨디셔닝수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기분포의 외측반경 및/또는 내측반경범위(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함할 수 있다. 또한, 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 소스(LA)는 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사선소스(LA)가 흔히 수은램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 흔히 방사선소스(LA)가 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명 및 청구항은 이들 시나리오를 모두 포함한다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 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 행정모듈(long stroke module)(개략위치설정) 및 짧은 행정모듈(미세위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정모듈에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔모드에서는, 소정타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 분해능을 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 투영시스템과 기판 스테이지 사이에 있는 액체 용기(liquid reservoir; 10)를 도시한다. 상기 액체 용기(10)는 유입구/유출구 도관(13)을 통하여 제공되는 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체(11)로 채워진다. 통상적으로, 유입구 도관(13)을 통하여 상기 용기를 채우는데 사용되는 액체를 포함하는 액체 소스(liquid source)가 제공된다. 액체는, 투영빔의 방사선이 공기나 진공에서보다 액체내에서 보다 짧은 파장을 가져, 보다 작은 피처들이 분해(resolve)되도록 하는 효과를 가진다. 특히, 투영빔의 파장 및 그 시스템의 개구수에 의하여 투영시스템의 분해능 한계가 결정된다는 것이 잘 알려져 있다. 또한, 액체의 존재는 유효 개구수를 증가시키는 것으로 간주될 수 있다. 또한, 고정된 개구수에서, 액체는 필드의 깊이를 증가시키는데 효과적이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 대안적인 실시예의 액체 공급 시스템을 도시한다. 이 시스템의 세부사항들은 상기에 서술되었다.
본 발명에서 사용되는 액체는 pH가 7미만인, 즉 액체가 산성인 수성 용액이다. 적절한 pH는 6.5이하, 예를 들어 6이하, 또는 5이하, 또는 심지어 4이하이다. 액체 전반에 걸쳐 산성화가 존재하고 그러므로 기판의 전체 적용가능한 표면이 산성 용액과 접촉하게 되는 것을 확보하도록 균질한 액체(homogeneous liquid)가 바람직하다. 상기 액체는 투영빔에 사용되는 파장에서 조사되는 경우, 안정되어야 한다. 통상적으로, 상기 액체는 통상적으로 사용되는 1이상의 파장들, 예를 들어 193㎚ 및 248㎚에서 조사되는 경우, 안정되어야 한다.
용질의 추가는 물의 투과율 및 굴절률에 영향을 줄 수 있다. 그러므로, 용질의 농도는, 투영빔에 사용되는 파장에서의 투과율이 최대화되는 것을 확보하고 굴절률에 최소한의 영향이 미치도록 적절한 수준으로 유지되어야 한다. 액체는 통상적으로 사용되는 1이상의 파장, 예를 들어 193㎚ 및 248㎚에서 높은 투과율을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 용질의 농도는 물의 굴절률이 실질적으로 변경되지 않는 것이 바람직하다. 용질 농도는 사용되는 용질에 따라 달라질 수 있다. 하지만, 적절한 용액의 예시는 90wt% 이상의 물 함량, 예를 들어 95wt% 이상 또는 99wt% 이상을 가진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 액체는 수성 톱코팅 용액, 예를 들어 비-반사 톱코트 용액이다. 비-반사성 톱코트는 해당 분야에 잘 알려져 있으며 시판되고 있다. 예시들은, Clariant(Japan) K.K. 및 JSR로부터 각각 획득될 수 있는 비-반사성 톱코트 용액 AZ AQUATAR 및 JSR NFC540을 포함한다. 통상적으로, 이들 톱코트 용액은 90wt% 이상의 물을 포함한다. 하지만, 투과율을 개선시키기 위해서, 상기 용액은 통상적으로 더욱 희석된다. 예를 들어, 용액 AZ AQUATAR-6은 약 1:10(톱코트 용액: 물)의 비율로 희석되는 것이 바람직하다.
비-반사성 톱코트 용액의 활성 성분(active ingredient)의 일례는 플루오로알킬술폰산(fluoroalkylsulfonic acid)이다. 본 발명의 침지 용액으로서 사용하기에 적절한 액체는 선택적으로 1이상의 플루오로알킬술폰산 염과 함께 1이상의 플루오로알킬술폰산을 함유한 수성용액을 포함한다.
비-반사성 톱코트의 산성 특성은 액체에 필요한 산성을 제공하고, 따라서 포토-레지스트의 열화를 감소시킨다. 그러므로, 비-반사성 톱코트 용액, 즉 플루오로알킬술폰산은 본 방법의 방법에서 사용되는 액체내에서 산성 조절제(acidity regulator)로서 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 액체 공급 시스템은 도 2에 도시되어 있다. 용기(10)는, 액체를 가두어 기판표면과 투영시스템의 최종요소 사이의 공간을 채우도록 투영시스템의 이미지 필드 주위의 기판에 대해 무접촉 시일을 형성한다. 상기 용기는 투영시스템(PL)의 최종요소를 둘러싸고 아래에 위치된 시일부재(12)에 의하여 형성된다. 액체는 투영시스템 아래와 시일부재(12)내의 공간으로 모인다. 시일부재(12)는 투영시스템의 최종요소위로 약간 연장되며, 액수위는 액체의 버퍼가 제공되도록 최종 요소 위로 상승한다. 시일부재(12)는, 상단부에서 투영시스템 또는 그 최종요소의 단차(step)에 밀접하게 순응하는 내주면을 가지며, 예를 들어 둥근 형상일 수 있다. 저부에서, 내주면은 이미지 필드의 형상, 예를 들어 직사각형에 밀접하게 순응하는데, 반드시 이와 같을 필요는 없다.
액체는 시일부재(12)의 저부와 기판(W)의 표면 사이에 있는 가스 시일(16)에 의하여 용기내에 가둬진다. 상기 가스 시일은, 압력하에서 유입구(15)를 통하여 시일부재(12)와 기판 사이의 간극에 제공되고 유출구(14)를 통하여 배출되는 가스, 예를 들어 공기 또는 합성 공기에 의하여 형성되지만, N2또는 여타의 불활성 가스인 것이 바람직하다. 가스 유입구(15)의 과도압력, 유출구(14)의 진공레벨 및 갭의 지오메트리(geometry)는, 액체를 가두는 고속 공기흐름이 안쪽으로 존재하도록 구성된다.
또한, 가스 유출구 시스템은 상기 시스템으로부터 액체를 제거하는데 사용됨에 따라, 액체 제거 수단으로 작용할 수 있다. 이는 가스 유입구 압력을 감소시키고 액체가 진공시스템에 의하여 흡입되도록 함으로써 달성되며, 이는 액체 및 시일을 형성하는데 사용되는 가스를 취급하도록 용이하게 구성될 수 있다. 이 방식으로, 가스 유출구 시스템은 노광후 기판 표면으로부터 과도한 물을 제거하는데 사용될 수 있다. 기판(W)은 상기 시스템으로부터 꺼내어지고, 기판이 가스 유출구(14)를 통과함에 따라, 액체는 진공시스템에 의하여 제거된다. 유익하게, 가스 유출구 시스템은 기판의 표면상에 액체의 막을 남기는데 적합하다. 이 막은, 예를 들어 1㎛이하, 또는 60㎚이하급으로 얇아야 한다. 제어수단은, 예를 들어 가스 유출구(14)에 인가된 진공을 제어함으로써 기판 표면에 남겨진 막의 두께를 제어하는데 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 대안적인 실시예는 도 3 및 도 4에 도시된 액체 공급 시스템을 채용한다. 이 실시예에서, 통상적으로, 1이상의 유입구(IN)가 액체 제거 수단으로서 기능한다. 따라서, 기판이 상기 시스템으로부터 꺼내어지는 경우, 1이상의 유입구(IN)는 기판 표면상에 남아있는 과도한 액체를 흡수한다. 필요에 따라, 유입구(들)는 기판의 표면상에 액체의 막을 남기는데 적합할 수 있다. 이 막은, 예를 들어 1㎛이하, 또는 60㎚이하급으로 얇아야 한다. 제어수단은, 예를 들어 유입구(들)(IN)에 연결된 진공 또는 저압력원을 제어함으로써 기판 표면에 남아있는 막의 두께를 제어하는데 제공될 수 있다.
액체의 막은 기판의 표면상에 남아있는 것이 바람직하지만, 노광이 수행되는 경우나 또는 수행되었던 경우에 시스템 또는 정렬 마스크의 표면상에 반드시 액체를 남아 있게 할 필요는 없다. 따라서, 막의 두께를 제어하기 위해서 제공된 제어수단은, 필요에 따라 (예를 들어, 더욱 진공이 되게 함으로써) 노광 후, 시스템 또는 정렬 마스크의 표면으로부터 액체가 완전히 제거되도록 할 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 서술하였지만, 본 발명이 서술된 바와 다르게 실시될 수도 있다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 기판 표면의 일부분이 침지되면서 노광을 수행하여도 기판 표면의 그 부분상에 존재하는 포토-레지스트의 열화를 감소시키거나 회피시키는 리소그래피 투영장치가 제공된다.

Claims (13)

  1. 리소그래피 투영장치에 있어서,
    - 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
    - 필요한 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 유지하는 기판테이블;
    - 상기 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템; 및
    - 상기 투영시스템의 최종요소와 상기 기판 사이의 공간을 액체로 채우는 액체 공급 시스템을 포함하며,
    상기 액체는 pH가 7미만인 수성 용액인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템은 상기 액체를 함유한 액체 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액체는 비-반사성 톱코트 용액을 함유하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체는 1이상의 플루오로알킬술폰산을 함유하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템은 상기 기판의 표면으로부터 상기 액체를 제거하는 액체 제거 수단을 포함하며, 상기 액체 제거 수단은 상기 기판의 표면상에 상기 액체의 막을 남기는데 적합한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 막은 1㎛이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    액 제거 후 기판에 남아있는 액체의 층 두께를 제어하기 위한 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  8. 디바이스 제조방법에 있어서,
    - 방사선감응재층으로 전체적으로 또는 부분적으로 도포된 기판을 제공하는단계;
    - 방사선시스템을 이용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 상기 방사선감응재층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및
    - 상기 투영하는 단계에서 사용되는 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우도록 액체를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 액체는 pH가 7미만인 수성 용액인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  9. 액체내에서 산성 조절제로서 비-반사성 톱코트를 사용하는 방법에 있어서,
    상기 액체는 청구항 제8항의 방법에서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 공급시스템은,
    - 상기 투영시스템의 상기 최종요소와 상기 기판테이블 사이의 상기 공간의 경계의 적어도 일부를 따라 연장되며 상기 투영시스템에 대해 정지해 있는 시일부재; 및
    - 상기 시일부재와 상기 기판의 표면사이에 가스 시일을 형성하는 가스 시일 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가스 시일 부재는, 상기 기판에 대향하는 일부분의 표면에 형성된 가스 유입구와 가스 유출구, 압력하에서 상기 가스 유입구로 가스를 공급하는 수단, 및 상기 유출구로부터 가스를 배기시키는 진공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템은,
    - 상기 투영시스템의 상기 최종요소와 상기 기판사이의 공간으로 액체를 공급하는 1이상의 유출구(OUT); 및
    - 상기 투영시스템의 상기 최종요소와 상기 기판사이의 공간으로부터 액체를 제거하는 1이상의 유입구(IN)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 진공 수단 또는 상기 1이상의 유입구(IN)는 상기 기판의 표면으로부터 액체를 제거하는 액체 제거 수단이며, 상기 진공 수단 또는 상기 1이상의 유입구(IN)는 상기 기판의 표면상에 상기 액체의 막을 남기는데 적합한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
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