KR20050001433A

KR20050001433A - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR20050001433A
Application number: KR1020040047942A
Authority: KR
Inventors: 콕스헨리쿠스헤르만마리에; 돈더스소예르트니콜라스람베르투스; 후겐담크리스티안알렉산더; 콜레스니첸코알렉세이유리에비치; 루프스트라에릭로엘로프; 판산텐헬마르
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2005-01-06
Also published as: TW200507049A; US7119874B2; CN100533273C; DE602004010961D1; TWI294137B; CN101604122A; EP1498778A1; JP4028860B2; KR100614294B1; CN101604122B; SG118282A1; CN1577098A; DE602004010961T2; US20050018155A1; JP2005045223A

Abstract

본 발명에 따른 리소그래피 투영장치는, 액체공급시스템이 투영시스템(PL)의 최종 요소와 기판(W) 사이의 공간(2)에 액체를 제공하는 것을 특징으로 한다. 상기 액체공급시스템은 밀봉부재(4)를 포함한다. 밀봉부재의 유입구(6) 및 유출구(8)로부터의 액체의 흐름에 의하여 액체 밀봉부가 형성된다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부상으로 소정의 패턴을 적용하는 기계이다. 예를 들어, 리소그래피 장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층을 가진 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 하나 또는 몇 개의 다이의 일부로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 연속적으로 노광되는 인접해 있는 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스테퍼(stepper)와, 소정의 기준 방향("스캐닝"-방향)으로 투영빔을 통하여 패턴을 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스캐너(scanner)를 포함한다.

투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위하여, 예컨대 물과 같은 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체 내에 리소그래피 투영장치의 기판을 침지시키는 것이 제안되어 왔다. 이것의 핵심은, 노광 방사선이 액체 내에서 보다 짧은 파장을 가지기 때문에 보다 작은 피처의 묘화가 가능하다는 점이다. (액체의 효과는 또한 시스템의 유효 NA를 증가시키고, 초점심도도 증가시킨다는 점을 들 수 있다.) 고형 입자(예컨대, 쿼츠)가 그 안에 현탁된 물을 포함하여, 여타의 침지 액체가 제한되어 왔다.

하지만, 액체 배스(bath) 내에 기판 또는 기판과 기판테이블을 침지한다는것은(예컨대, 본 명세서에서 그 전체 내용을 참조문헌으로 채택하고 있는 미국 제4,509,852호 참조), 스캐닝 노광 시에 가속되어야만 하는 액체의 체적(body)이 크다는 것을 의미한다. 이는 추가적인 또는 보다 파워풀한 모터가 필요하고, 액체 내의 난류가 바람직하지 않으면서도 예측불가능한 영향을 유발할 수도 있다.

제안된 해결책 중 하나는 액체한정시스템(liquid confinement system)을 이용하여 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이에 그리고 기판의 국부화된 영역에만 액체를 제공하는 액체공급시스템이다(기판은 일반적으로 투영시스템의 최종 요소보다 큰 표면적을 가짐). 이를 위해 제안된 한가지 방법은 본 명세서에서 그 전체 내용을 참고문헌으로 채택하고 있는 WO 99/49504호에 개시되어 있다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 1 이상의 유입구(IN)에 의해, 바람직하게는 최종 요소에 대한 기판의 이동방향을 따라, 기판 상으로 액체가 공급되며, 투영시스템 아래를 지나간 후 1 이상의 유출구(OUT)에 의해 제거된다. 즉, 기판이 상기 요소 아래에서 -X 방향으로 스캐닝됨에 따라, 상기 요소의 +X 측에 액체가 공급되고 -X 측에서 흡수된다(take up). 도 2는 액체가 유입구(IN)를 통해 공급되고, 저압력원에 연결된 유출구(OUT)에 의해 요소의 다른 쪽에서 흡수되는 형태를 개략적으로 보여준다. 도 2의 예시에 있어서는, 최종 요소에 대하여 기판의 이동방향을 따라 액체가 공급되지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 최종 요소 주위에 위치한 유입구 및 유출구의 다양한 방위 및 개수가 가능하며, 한 쪽에 유출구가 있는 4세트의 유입구가 상기 최종 요소 주위에 규칙적인 패턴으로 제공된 일 예시가 도 3에 예시되어 있다.

제안된 또 다른 해결책은, 투영시스템의 최종 요소와 기판테이블 사이의 공간의 경계부의 적어도 일부분을 따라 연장되는 밀봉부재를 액체공급시스템에 제공하는 것이다. 이러한 해결책이 도 4에 예시되어 있다. 상기 밀봉부재는 XY 평면에서 투영시스템에 대해 실질적으로 고정되어 있지만, Z 방향(광학 축선의 방향)으로의 소정의 상대운동이 있을 수도 있다. 밀봉부재와 기판의 표면 사이에는 밀봉부가 형성된다. 상기 밀봉부는 가스 밀봉부와 같은 비접촉 밀봉부가 바람직하다. 이러한 가스 밀봉부를 구비한 시스템이, 본 명세서에서 그 전체 내용을 참고문헌으로 채택하고 있는 유럽특허출원 제 03252955.4호에 개시되어 있다.

유럽특허출원 제 03257072.3호에는, 트윈 또는 듀얼 스테이지 침지 리소그래피 장치의 기술적 사상이 개시되어 있다. 상기 장치에는 기판을 지지하는 두 스테이지가 제공된다. 레벨링 측정은 침지 액체없이 제1위치에서의 스테이지에 의해 수행되고, 노광은 침지 액체가 존재하는 제2위치에서의 스테이지에 의해 수행된다. 대안적으로는, 상기 장치가 단 하나의 스테이지만을 가질 수 있다.

하지만, 가스 밀봉부가 액체를 효과적으로 밀봉한다 할지라도, 또 다른 문제점들이 있을 수 있다. (100~10000Pa의 환경에 대한 과도압력 또는 게이지 압력을 가지는) 비교적 높은 가스 압력이 필요하고, 이는 가스 밀봉부의 비교적 낮은 댐핑과 함께, 가스 밀봉부를 통해 진동이 전달되어 묘화 시스템의 성능에 악영향을 끼칠 수 있다는 것을 의미한다. 압력 왜란으로 인한 진동은, 수직 방향으로 1 내지 20 nm 그리고 수평 방향으로 1 내지 50 nm 사이의 서보 에러(servo error)를 유발시킬 수 있다.

본 발명의 목적은, 묘화되고 있는 기판의 표면 및 투영시스템의 최종 요소 사이의 공간에 액체를 담아 두기 위한 효과적인 밀봉부를 제공하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 단지 예시의 방법으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시한 도면;

도 2는 국부화된 영역에 액체를 제공하는 액체공급시스템의 단면도;

도 3은 도 2의 액체공급시스템의 평면도;

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액체공급시스템의 단면도;

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 액체공급시스템의 단면도;

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 밀봉부재의 단면도;

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 액체공급시스템의 단면도;

도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 액체공급시스템의 단면도;

도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 밀봉부재를 도시한 도면이다.

도면에서, 대응하는 참조부호들은 대응하는 부분들을 나타낸다.

상기 및 기타 목적들은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치에 따라 달성되는데, 상기 리소그래피 투영장치는,

- 방사선 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

- 소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키는 투영시스템; 및

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간에 액체를 제공하기 위한 액체공급시스템을 포함하여 이루어지고,

상기 액체공급시스템은,

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 상기 공간의 경계부의 적어도 일부분을 따라 연장되는 밀봉부재; 및

- 액체의 흐름에 의하여, 상기 밀봉부재와 상기 기판의 표면 사이에 밀봉부를 형성하는 액체밀봉수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성은 가스 공급이 필요 없다는 장점을 가진다. 따라서, 가스 공급으로 인하여 액체 내에 버블이 형성되지 않는다. 상기 액체 밀봉부는 상기 공간 내에 액체를 유지시키고, 기판테이블을 둘러싸는 본 장치의 환경으로부터의 가스 산입을막도록 작동된다. 상기 액체는 또한 양호한 댐핑 특성을 가지는데, 이는 상기 밀봉부를 통한 (예컨대, 액체의 공급 및 제거로부터의) 왜란의 전달을 줄인다. 부가적으로, 상기 밀봉부의 구성은 단순한데, 그 이유는 가스 밀봉부와 함께 존재하는 것과 같은 밀봉부에 가스 유입구를 제공할 필요가 없기 때문이다. 나아가, 액체 밀봉부는 대응하는 가스 밀봉부보다 더 작은 체적 및/또는 보다 큰 갭 높이에 의해 효과적일 수 있다. 보다 큰 갭 높이는 기판, 기판테이블 및 밀봉부재에 대한 엄격한 기계적 명세를 완화시킨다.

선택적으로, 상기 액체밀봉수단은 상기 기판의 표면 위쪽 상기 밀봉부재를 지지하기 위한, 유체 정역학적인 베어링 또는 유체 역학적인 베어링이다. 지지 및 밀봉 모두를 위한 유체 정역학적인 베어링 또는 유체 역학적인 베어링을 제공함으로써, 상기 밀봉부가 보다 큰 갭 범위, 예컨대 1mm 까지, 바람직하게는 10 내지 300㎛ 범위 전반에 걸쳐 기능하도록 할 수 있다. 상기 베어링은 3 자유도에서 강성 및 댐핑을 가진다: 수직(z)방향, 그리고 z 방향에 수직인 축선들을 중심으로 한 회전. 따라서, 상기 밀봉부재용 서스펜션으로서의 역할도 한다.

선택적으로, 상기 유체 역학적인 베어링 내의 액체 압력은 주위 압력에 대하여 100Pa 내지 100kPa 범위에 있다. 주위 압력은 액체로 채워진 공간을 둘러싸는 본 장치 내의 압력을 말한다. 베어링 압력이 상기 범위 내에 있다면, 상기 베어링은 상기 밀봉부재용 서스펜션으로서 역할을 하며, 비교할 만한 가스 밀봉부보다 적은 진동을 전달할 것이다.

선택적으로, 상기 밀봉부재는 상기 공간으로부터 그리고 상기 액체밀봉수단으로부터 액체를 제거하기 위한 공유된 액체 유출구를 더 포함한다. 액체밀봉수단 및 액체로 채워진 공간 모두를 위하여 공유된 액체 유출구를 제공함으로써, 상기 구성이 더욱 단순해진다.

선택적으로, 상기 공유된 유출구는 상기 기판을 향하는 상기 밀봉부재의 표면 상에 위치하고, 상기 공간과 상기 유체밀봉수단 사이에 위치한다. 상기 밀봉부 내의 액체는 일반적으로 공간 내의 액체보다 높은 압력에 있으므로, 상기 압력 구배(gradient)는 상기 밀봉부에 공급된 액체가 광학 축선을 향하여 방사상 안쪽으로 이동하는 것을 보장하여, 상기 밀봉부의 효율성을 개선할 수 있게 된다.

선택적으로, 상기 공유된 액체 유출구는 상기 기판에 실질적으로 평행한 평면에서 액체 유입구의 단면적보다 큰 단면적을 가진다. 상기 보다 큰 단면적은 유출구 내의 흐름이 층류(laminar)가 되도록 한다. 이는, 정확성에 있어서 부정적이면서도 혼란스런 영향을 줄 수 있는, 공간을 채우는 액체 내의 난류를 줄인다.

본 발명의 제2형태에 따르면,

- 방사선 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

상기 액체공급시스템은,

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 상기 공간의 경계부의 적어도 일부분을 따라 연장되는 밀봉부재를 포함하며,

상기 밀봉부재는 상기 기판을 향하는 상기 밀봉부재의 표면 상에 위치한 액체 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.

상기 액체 유입구의 포지셔닝은 액체로 채워진 공간을 향하여 안쪽 반경방향으로 액체가 흐르도록 한다. 이는 바깥쪽 반경방향으로의 액체의 흐름을 줄이고, 보다 효과적인 밀봉부를 제공한다.

선택적으로, 상기 기판의 표면 위쪽 상기 밀봉부재의 높이는 기타 어느 곳보다도 상기 공간과 상기 액체 유입구 사이의 영역에서 더 높다. 이러한 방식으로 상기 높이를 변경함으로써, 공급된 액체의 압력이 상기 공간 내의 액체의 보급과 같은 속도로 감소된다. 이는 원치 않는 진동의 전달을 줄인다. 또한, 바깥쪽 반경방향으로의 액체의 흐름을 감소시킨다. 이는 유용한데, 그 이유는 상기 방향으로 흐르는 액체가 제거되어야만 하며, 예컨대 진공 흡입에 의해 많은 양을 제거하는 것은 본 장치 내의 원치 않는 진동을 유발할 수도 있기 때문이다.

선택적으로, 상기 액체공급시스템은 상기 밀봉부재와 상기 기판의 표면 사이에 가스 밀봉부를 형성하기 위하여, 상기 액체 유입구로부터 반경방향으로 바깥쪽에 위치한 가스밀봉수단을 더 포함한다.

선택적으로, 상기 밀봉부재는, 상기 액체 유입구로부터 반경방향으로 바깥쪽에 각각 위치한 중간 가스 유입구 및 액체 유출구를 더 포함하고, 양자 모두는 상기 기판을 향하는 상기 밀봉부재의 상기 표면 상에 위치한다. 상기 액체 유출구는 바깥쪽 반경방향으로 누설될 수도 있는 액체를 제거한다. 상기 중간 가스 유입구는 상기 액체 유출구에서의 액체의 제거를 강화시킨다.

선택적으로, 상기 기판의 표면 위쪽 상기 밀봉부재의 높이는, 상기 액체 유입구와 상기 중간 가스 유입구 사이보다 상기 중간 가스 유입구와 상기 액체 유출구 사이에서 보다 높다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에서, 상기 액체공급시스템은 바깥쪽 반경방향으로의 액체의 누설을 막기 위한 저압력원을 더 포함하며, 상기 저압력원은 상기 기판을 향하는 상기 밀봉부재의 표면 상에 위치한다. 저압력원은 상기 밀봉부로부터 누설되는 어떠한 액체도 제거하며, 그것이 본 장치의 나머지 구성요소로 침입하는 것을 막는다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에 따른 장치는 상기 기판의 표면을 향하여 지향된 편향력(biasing force)을 상기 밀봉부재에 가하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 기판을 향하여 상기 밀봉부재 상에 편향력을 가함으로써, 상기 밀봉부재를 지지하는데 필요한 힘은 필요에 따라 조정될 수 있다. 만일 액체 밀봉부가 유체 정역학적인 베어링이라면, 이는 베어링의 치수를 조정하지 않고도 상기 베어링의 안정 상태 작동 압력이 조정되도록 할 수 있다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에 따른 장치는 상기 밀봉부재를 지지하기 위한 기계 프레임 및 상기 밀봉부재 사이에 연결된 부재를 더 포함한다. 이는 렌즈에 대하여 올바른 위치에 밀봉부재의 위치가 유지되도록 하며, 또한 상기 밀봉부재를 위한 지지 및 서스펜션을 제공할 수도 있다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에 따른 장치에서, 상기 밀봉부재는 1 이상의 액체 유입구, 1 이상의 액체 유출구 및 액체와 가스 모두를 위한 1 이상의 결합 유출구를 포함한다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에 따른 장치에서, 상기 액체공급시스템은 0.1 내지 10 리터/분의 속도로 상기 공간에 액체를 공급한다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에 따른 장치에서, 상기 액체공급시스템은 상기 기판과 상기 밀봉부재 사이의 상대운동에 의해 상기 공간으로부터 멀리 이송된 액체를 보상하는 압력으로 상기 공간에 액체를 공급한다. 이는 기판과 밀봉부재간의 상대운동에 의한 액체 내로의 가스 산입이 회피될 수 있게 한다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에 따른 장치는 상기 밀봉부재의 유출구의 하류 및/또는 유입구의 상류에 형성된 1 이상의 챔버를 더 포함한다. 이는 고르면서도 동종의(homogenous) 액체 및/또는 가스 흐름이 달성되도록 한다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에 따른 장치는,

- 상기 기판의 표면과 상기 밀봉부재 사이의 거리를 정하기 위한 1 이상의 센서; 및

- 상기 센서에 의해 정해진 거리를 기초로 하여 상기 기판의 표면과 상기 밀봉부재 사이의 소정의 거리를 유지하도록 1 이상의 액추에이터를 제어하는 제어시스템을 더 포함한다.

이는 바람직하게는 3 자유도로, 더욱 바람직하게는 6 자유도로, 기판의 표면위쪽 밀봉부재의 높이가 제어되도록 한다. 상기 제어시스템은 또한 밀봉부재의 큰 전기적 댐핑을 발생시켜, 액체 공급 및 제거 시스템으로부터 진동에 덜 민감한 디자인을 얻는 것이 바람직하다. 상기 제어 루프는 또한 상기한 품질의 밀봉부의 실시간 장착(real-time mounting)을 실행하는데 사용되어, 고장이 발생한 경우에 신속한 대처(예컨대, 밀봉부재의 철수)를 가능하게 한다. 본 장치는 밀봉부재 상의 어떠한 정적인 힘도 보상하도록 액추에이터를 제어하는 제2제어시스템을 더 포함할 수 있다. 이러한 정적인 힘은 중력, 액체이송관, 또는 밀봉부재용 안내시스템에서 비롯될 수 있다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에 따른 장치에서, 상기 부재 내의 1 이상의 유입구 및/또는 유출구는 둥근 에지부를 가진다. 에지부가 정방형이 아니라 둥글다는 것은, 아치형 및 만곡된 프로파일을 포함한다는 것을 의미한다. 곡률 정도는 유입구/유출구의 치수에 좌우된다. 곡률 반경은 0.1mm 내지 5mm 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이는 에지부 주위의 흐름을 개선시키고 난류를 줄인다.

선택적으로, 상기 제1 또는 제2형태에 따른 장치에서, 상기 기판의 표면에 인접한 상기 밀봉부재의 1 이상의 에지부는 둥글다. 에지부가 정방형이 아니라 둥글다는 것은, 아치형 및 만곡된 프로파일을 포함한다는 것을 의미한다. 곡률 반경은 0.1mm 내지 15mm 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3형태에 따르면,

- 적어도 부분적으로 방사선감응재의 층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 소정 패턴을 부여하는 단계;

- 투영시스템을 이용하여 방사선감응재 층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계;

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간에 액체를 제공하는 단계를 포함하여 이루어지고,

상기 기판의 표면과 밀봉부재 사이에 액체 밀봉부를 형성하는 단계를 특징으로 하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

본 발명의 제4형태에 따르면,

밀봉부재 상에 제공된 액체 유입구를 통해 액체를 공급하여, 상기 액체 유입구가 상기 기판의 표면을 향하는 단계를 특징으로 하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

상기 제3 또는 제4형태에 따른 방법은,

- 상기 기판의 표면과 상기 밀봉부재 사이의 거리를 정하는 단계; 및

- 상기 정해진 거리를 기초로 하여 상기 기판의 표면과 상기 밀봉부재 사이의 소정의 거리를 유지하도록 1 이상의 액추에이터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

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, 액정표시(LCD), 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다. 여기서 언급된 기판은 노광 전 또는 노광 후에, 예를 들어 트랙(track)(통상적으로 레지스트층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 도구)이나 메트롤로지 또는 검사도구에서 처리될 수 있다. 적용가능한 경우에, 본 명세서는 상기 및 기타 기판처리도구에 적용될 수 있다. 또한, 상기 기판은 예를 들어 다중층 IC를 형성하기 위하여 2번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에서 기판이란 용어는 다수의 처리된 층들을 이미 포함하는 기판을 칭할 수도 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외(UV)방사선 및 EUV(예를 들어, 5~20nm 범위의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선 뿐만 아니라 이온 빔이나 전자 빔과 같은 입자 빔들을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 예를 들어 기판의 타겟부에 패턴을 형성하기 위하여 그 단면에 패턴을 구비한 투영빔을 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 소정의 패턴에 꼭 정확하게 일치할 필요는 없다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은, 집적회로와 같은 타겟부내에 형성되는 디바이스내의 특정 기능층에 대응한다.

패터닝수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예로는, 마스크, 프로그램가능한 거울배열 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있고, 바이너리, 교번위상시프트, 감쇠위상시프트 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울배열의 예로는, 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 각각 기울어질 수 있는 매트릭스 형태의 작은 거울들을 들 수 있는데, 이러한 방식으로 반사된 빔이 패터닝된다. 각각의 패터닝수단 예에서, 지지구조체는 예를 들어 필요에 따라 고정 또는 이동될 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있으며, 이는 패터닝수단이 예컨대 투영시스템에 대하여 소정의 위치에 있도록 하는 것을 보장할 수 있다. 여기서, "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 사용은 좀더 일반적인 용어 "패터닝수단"과 뜻이 같다고 볼 수 있다.

본 명세서에 사용되는 "투영시스템"이란 용어는, 예컨대 사용되고 있는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지유체나 진공의 사용과 같은 기타 요인들에 대하여 적절한 바와 같이, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 여러 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 이해되어야 한다. 여기서 "렌즈"라는 용어의 사용은, 좀더 일반적인 용어 "투영시스템"과 뜻이 같다고 볼 수 있다.

상기 조명시스템은 또한 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절형, 반사형 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 여러 형태의 광학 구성요소를 포괄할 수도 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 칭할 수도 있다.

상기 리소그래피 장치는 2(듀얼 스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비한 형태일 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서, 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들을 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타내는 개략적인 첨부도면을 참조하여 예시의 방법을 통해 설명한다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

- 방사선(예를 들어, UV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);

- 패터닝디바이스(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하고, 아이템(PL)에 대하여 상기 패터닝디바이스를 정확히 위치시키는 제1위치설정디바이스(PM)에 접속된 제1지지구조체(예컨대, 마스크테이블)(MT);

- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)을 유지하고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정디바이스(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT); 및

- 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상에 패터닝디바이스(MA)에 의해 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 묘화시키는 투영시스템(예컨대, 굴절형 투영렌즈)(PL)을 포함한다.

도시된 바와 같이 상기 장치는 (예를 들어, 투과형 마스크를 채택하는) 투과형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 상기에 언급된 프로그램가능한 거울 배열을 채택하는) 반사형일 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터의 방사선 빔을 수용한다. 상기 소스 및 리소그래피 장치는, 예를 들어 상기 소스가 엑시머레이저인 경우 별개의 개체일 수도 있다. 이 경우에, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 여겨지지 않으며 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우에는, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우 상기 소스가 상기 장치의 통합된 부분일 수도 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라 칭할 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 빔의 각 세기 분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 적어도 일루미네이터의 퓨필평면에서의 빔내의 세기 분포의외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타의 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 상기 일루미네이터는 그 단면에 필요한 균일성과 세기 분포를 갖는, 투영빔(PB)이라 칭해지는 방사선의 컨디셔닝된 빔을 제공한다.

투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA) 위에 입사된다. 마스크(MA)를 지난 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상으로 상기 빔을 포커싱한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예컨대 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 명확히 도시되지는 않음)는 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 기계적으로 회수된 후, 즉 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 위치설정수단(PM, PW)의 일부를 형성하는, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크테이블(MT)은 단지 단행정 액추에이터에 연결되거나 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크정렬마크(M1, M2) 및 기판정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.

상술한 장치는 아래의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 투영빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적(static) 노광). 이후 기판테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광으로 묘화된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은, 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적(dynamic) 노광). 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은, 투영시스템(PL)의 배율(축소율) 및 이미지 반전(reversal) 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광에서의 타겟부의 (비-스캐닝(non-scanning) 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝수단을 유지하면서 기본적으로 정지상태로 유지되며, 기판테이블(WT)은 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상으로 투영되는 동안에 이동 또는 스캐닝된다. 이 모드에서는 일반적으로 펄스방사선소스(pulsed radiation source)이 채택되고, 기판테이블(WT)의 각각의 이동 후 또는 스캔시에 연속적인 방사선 펄스들 사이에서, 프로그램가능한 패터닝수단이 필요에 따라 업데이트된다. 이러한 작동 모드는, 상기 언급된 형태의 프로그램가능한 거울배열과 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 활용하는 무마스크 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

상술된 사용 모드의 조합 및/또는 변형 또는 전반적으로 상이한 사용모드가채택될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액체공급시스템을 예시한다. 투영시스템(PL)의 최종 요소와 기판(W) 사이의 공간(2)은 액체가 채워진다. 밀봉부재(4)는 상기 투영시스템(PL)의 최종 요소와 기판(W)의 표면 사이에 배치되어 공간(2)을 한정하게 된다. 액체가 상기 공간(2)으로부터 누설되는 것을 막기 위하여 밀봉부재(4)와 기판(W)의 표면 사이에 액체 밀봉부가 형성된다.

상기 밀봉부재(4)는 기판을 향하는 표면(이하, 주 표면(primary surface)이라 함)에 액체 유입구(6) 및 액체 유출구(8)를 구비한다. 상기 유출구(8)는 투영시스템의 광학 축선에 대하여 유입구(6)의 방사상으로 안쪽에 위치한다. 액체 밀봉부는 유입구(6)로부터 유출구(8)로의 액체 흐름에 의해 형성된다. 상기 액체 밀봉부는 유입구(6)로부터 유출구(8)로의 액체 흐름에 의해 형성된 유체 정역학적인 베어링에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 유체 정역학적인 베어링은 상기 밀봉부재(4)를 지지할 수 있을 뿐만 아니라 액체 밀봉부를 제공하여 상기 공간(2)으로부터 액체가 누설되는 것을 막을 수 있다.

진공 유출구(10)는 또한 광학 축선에 대하여 유입구(6)로부터 반경방향으로 바깥쪽에, 상기 밀봉부재(4)의 주 표면에 형성되어, 상기 밀봉으로부터 액체에 침지되지 않는 기판(W)의 영역으로 빠져나갈 수 있는 어떠한 액체도 추출할 수 있게 된다.

추가 액체 유입구(12)는 상기 투영시스템(PL)의 최종 요소와 상기 밀봉부재(4)의 상부면 사이의 갭에 형성된다. 상기 추가 유입구(12)는 상기공간(2)내로 액체를 공급하는데 사용된다. 상기 실시예에서, 액체는 주로 증류된 물이지만, 여타의 액체가 사용될 수도 있다.

도 4는 밀봉부재의 단면도를 나타낸다. 상기 유입구(6, 12) 및 유출구(8, 10)는 액체가 채워진 공간(2) 둘레에 끊임없이 연장되어, 기판의 표면에서 볼 때 홈을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 상기 홈은 환형, 직사각형 또는 다각형일 수 있다. 대안적으로는, 상기 유입구 및 유출구가 연속적인 홈 내의 별도의 장소에 제공되어, 상기 홈의 길이 주위에 연속해서 연장되지 않을 수도 있다.

추가 수평 부재(16)는 기준 프레임(RF)의 측면에 상기 밀봉부재(4)를 연결시킨다. 이러한 부재는 밀봉부재 이외에 베어링을 지지하고, 또한 정확한 수평 위치가 확실히 보장되도록 한다. 수평인 XY 평면에서 투영시스템(PL)에 대해 상기 밀봉부재(4)가 실질적으로 고정된 상태를 유지하도록 하지만, 수직인 Z 방향으로의 상대운동 및 수직 평면에서의 경사를 허용한다.

사용 시, 유출구(8)는 베어링 액체 유입구(6)보다 낮은 압력으로 유지되므로, 액체가 유입구(6)로부터 유출구(8)로 흐른다. 이는 액체 밀봉부를 형성하여 상기 액체가 공간(2)내에 담기게 된다. 부가적인 이점으로는, 이러한 방사상 안쪽으로의 액체 흐름이, 밀봉부재(4)를 지지할 수 있는 유체 정역학적인 베어링을 형성한다는 점이다. 또 다른 이점으로는, 긴급 사태의 경우, 액체(2)가 신속하게 유출구(8)를 통해 제거될 수 있어서 장치의 손상을 방지할 수 있다.

하지만, 유체 정역학적인 베어링으로부터 상기 장치의 나머지 구성요소로, 일부 액체가 방사상 바깥쪽으로 "누설"될 수 있다. 상기 진공 시스템(10)은 이러한누설수(leaking water)를 제거하고, 또한 기판(W)이 밀봉부재(4)에 대해 이동할 때에 상기 기판(W)에 붙어 남아있는 여하한의 액체를 제거하는 데도 도움을 준다.

상기 유입구(12)를 통해 공간(2)내로 흐르는 물의 흐름은 층류(laminar flow)인 것이 좋다(즉, 2300보다 훨씬 적은 레이놀드(Reynold) 수를 가짐). 마찬가지로, 유출구(8)를 통한 물의 흐름도 층류가 바람직하다. 이는 공간(2)을 채우는 액체의 난류가 없고, 상기 액체를 통한 광학 경로에 대한 왜란이 없다는 것을 보장한다. 상기 유출구(8)는 상기 공간을 위한 유입구(12) 및 베어링을 위한 유입구(6) 양자 모두로부터 액체를 제거할 책임이 있다. 따라서, 유출구(8)의 단면적은 층류를 보장하도록 유입구(12)의 단면적보다 넓다.

조정가능한 수동 스프링(adjustable passive spring; 14)은 편향력을 상기 기판(W) 방향으로 밀봉부재(4)에 제공한다. 상기 편향력은 베어링의 치수를 변경할 필요없이 유체 정역학적인 베어링의 작동 압력이 변경되도록 한다. 상기 유체 정역학적인 베어링에 의해 가해진 힘은, 베어링 상의 중력으로 인해 아래쪽으로 가해진 힘과 매칭되어야 하고, 상기 베어링이 작용하는 유효 표면적이 곱해진 압력과 같다. 따라서, 상이한 작동 압력이 필요하다면, 베어링의 유효 면적이 변경되거나 또는 베어링이 지지되는 힘이 변경되어야만 한다. 상기 실시예에서는, 스프링(14)이 편향력을 제공하기 위해 사용되었지만, 여타의 수단, 예를 들면 전자기력이 적절할 수도 있다.

기판(W) 위쪽 밀봉부재(4)의 높이는, 수용되어야 하는 기판(W)(및 이에 따른 액체 흐름)의 표면 변동에 따라 10 내지 500 ㎛ 사이에서 조정가능하다. 상기 실시예에서는, 밀봉부재(4)가 기판(W)에 대하여 이동하도록 유체 정역학적인 베어링의 압력을 변경함으로써, 상기 갭이 증가 또는 감소된다. 그 후, 상기 유체 정역학적인 베어링의 압력은, 올바른 위치에 도달한 때에 평형 압력으로 돌아간다. 갭 간격을 변경하는 대안적인 방법으로는 스프링(14)의 사용을 들 수 있다. 밀봉부재(4)와 기준 프레임(RF)간의 간격이 변경됨에 따라, 상기 스프링(14)에 의해 가해지는 힘도 변경된다. 이것은 기판(W) 위쪽 밀봉부재(4)의 높이가 베어링의 작동 압력을 간단히 조정함으로써 조정될 수 있다는 것을 의미한다.

유체 정역학적인 베어링의 통상적인 작동 압력은, 환경에 대한 과도압력 100 Pa 내지 100 kPa 사이에 있다. 바람직한 작동 압력은 3 kPa이다. 이러한 압력에서 작동하면, 베어링이 밀봉부재(4)를 효과적으로 지지하도록 하며, 소정의 서스펜션을 제공하기도 한다. 상기 베어링은 수직방향으로의 강성 및 상기 수직방향에 수직인 축선에 대한 회전도 가질 것이다. 상기 실시예에서는, 공간을 위한 유입구(12) 및 베어링을 위한 유입구(6) 양자 모두에 동일한 액체가 공급된다. 이는 두 액체의 혼합 효과를 고려할 필요없이 공통 유출구(8)가 사용될 수 있도록 하며, 상기 유체 정역학적인 베어링내의 액체로부터 액체가 채워진 공간(2)으로의 확산도 가능하게 한다. 하지만, 동일한 액체일 필요는 없으며, 공간을 위한 유입구(12) 및 베어링을 위한 유입구(6)에 상이한 액체가 공급될 수도 있다.

상기 실시예는 기판을 향하는 밀봉부재의 표면 상에 유입구 및 유출구를 제공하는 것을 설명하였지만, 반드시 그럴 필요는 없으며 여타의 형태들도 가능하다.

유체 정역학적인 베어링을 설명하였지만, 유체 역학적인 베어링도 사용할 수있다.

제2실시예

본 발명의 제2실시예에 따른 액체공급시스템의 단면도가 도 5에 도시되어 있다. 상기 실시예의 구성은 후술하는 바를 제외하고는 제1실시예와 같다.

본 실시예에서, 밀봉부재(3)는 단 하나의 액체 유입구(9)를 구비한다. 상기 유입구(9)는 투영시스템(PL)의 최종 요소와 기판(W)의 표면 사이의 액체가 채워진 공간(2)으로부터 광학 축선에 대하여 반경방향으로 바깥쪽에 위치한다. 상기 유입구(9)에 의해 공급된 액체는, 안쪽으로는 공간(2)으로, 바깥쪽으로는 유출구(7)를 향하여 흐른다. 상기 유출구(7)는 저압력원에 연결된다. 이는 액체가 유출구(7)내로 흡입되게 하여, 본 장치의 나머지 구성요소로 들어가는 것을 막는다. 또 다른 유출구(11)가 밀봉부재(3)와 투영시스템(PL) 사이에 제공되어, 액체를 공간(2)으로부터 제거하게 된다.

상기 유입구(9) 및 유출구(11)에서의 액체의 흐름은 난류를 줄이기 위하여 층류인 것이 바람직하다. 상기 액체 내의 난류는 묘화 공정에 악영향을 끼칠 수 있다.

본 실시예의 구성은 단 하나의 액체 유입구만이 요구되므로 상술된 제1실시예에 비해 단순하다.

제3실시예

본 발명의 제3실시예에 따른 밀봉부재의 단면도가 도 6에 도시되어 있다. 본 실시예의 구성은 후술하는 바를 제외하고는 제2실시예와 같다.

밀봉부재(3')는 액체 유입구(9') 및 저압력원에 연결된 유출구(7')를 구비한다. 기판(W)의 표면을 향하는 유출구(7')의 에지부는, 상기 유출구(7')에 인접한 밀봉부재(3')의 에지부이므로 둥글다. 상기 둥근 에지부(rounded edge)는 아크 또는 임의로 만곡된 프로파일의 형태를 가질 수 있다. 곡률의 정도는 유입구/유출구의 치수에 좌우된다. 본 실시예에서, 곡률반경은 0.1 mm 내지 5 mm 사이의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이는 에지부 주위의 흐름을 개선시켜 난류를 줄인다. 이러한 방식으로 정방형 에지부를 둥근 에지부로 대체함으로써, 유출구(7')를 통한 가스 및/또는 액체의 흐름이 개선된다.

상기 유출구(7')를 통한 흐름을 더욱 개선하기 위하여, 유출구(7')내의 밀봉부재 내에 덕트 또는 챔버(32)가 제공된다. 상기 챔버(32)는 동종의(homogenous) 저압력원이 제공되는 것을 보장한다.

액체 유입구(9')에도 챔버(34)가 제공된다. 이는 고르면서도 동종의 액체 공급이 이루어지는 것을 보장한다.

도 6은 밀봉부재(3')의 단면도를 나타낸다. 상기 챔버(32, 34)는 상기 밀봉부재 도처에 연속해서 연장되거나 또는 별도의 반경방향 장소에 위치할 수도 있음을 알 수 있다.

본 실시예는 유출구(7')의 에지부를 둥글게 하고 챔버(32, 34)를 제공하는 것 모두를 설명하였지만, 필요에 따라서는 이들 특징 중 어느 것이라도 서로 독립적으로 제공될 수도 있다. 마찬가지로, 본 실시예의 덕트 및 라운딩(rounding)은 상술된 제1실시예의 밀봉부재 및 상이한 구성의 유입구와 유출구를 구비한 밀봉 부재에 적용될 수 있다.

제4실시예

본 발명의 제4실시예에 따른 액체공급시스템의 단면도가 도 7에 도시되어 있다. 본 실시예의 구성은 후술되는 바를 제외하고는 제1실시예와 같다.

밀봉부재(36)는 투영시스템(PL)과 기판(W)의 표면 사이의 공간(2)의 경계를 정한다. 투영시스템(PL)의 최종 요소와 밀봉부재(36) 사이에 형성된 공간(2)을 채우기 위하여 유입구(38)를 통해 액체가 공급된다. 액체 유출구(40)는 기판(W)을 향하는 밀봉부재(36)의 표면(이하, 주 표면이라 함)에 형성되고, 투영시스템(PL)의 광학 축선으로부터 반경방향으로 바깥쪽에 위치한다. 상기 유출구(40)는 상기 공간(2)으로부터 액체를 제거한다. 상기 유입구(38) 및 유출구(40)내의 액체의 흐름은 층류인 것이 바람직하다. 이는 묘화 품질에 악영향을 줄 수 있는 공간(2)을 채우는 액체 내의 난류를 피한다.

또 다른 유출구(42)가 상기 액체 유출구(40)로부터 반경방향 바깥쪽으로 상기 밀봉부재(36)의 주 표면에 형성되고, 저압력원에 연결된다. 이것은 액체 유출구(40)로 제거되지 않는 어떠한 액체도 본 장치의 나머지 구성요소 내로 "누설" 될 수 없다는 것을 보장한다.

상기 밀봉부재(36)는 복수의(3개가 바람직함) 로렌츠 액추에이터(44)(도 7에는 2개만 도시되어 있음)에 의해 기준 프레임(RF)에 연결된다. 이들 액추에이터(44)는 기판(W) 위쪽 밀봉부재(36)의 수직 위치를 설정하도록 제어기에 의해 제어된다.

상기 제어기는 기판(W)의 표면과 기준 프레임(RF) 사이의 거리 h₃및 밀봉부재(36)의 주 표면과 기준 프레임(RF) 사이의 거리 h₄를 입력으로 취한다. 이들 거리는 센서(도시안됨)에 의해 측정된다. 따라서, 상기 제어기는 h₃에서 h₄를 감산하여 기판(W)의 표면 위쪽 밀봉부재(36)의 높이를 계산할 수 있다. 예를 들어, 밀봉부재가 기판 위쪽의 올바른 위치에 있도록 액추에이터(44)를 제어하기 위하여 비례미분적분(PID) 피드백 제어를 이용한다. 여타의 제어 방법들도 가능하다. 예컨대, 기판에 대한 밀봉부재의 제어는 기준 프레임에 대한 밀봉부재의 높이(h₄)만을 이용하여 간접적으로 수행될 수 있다.

기판과 밀봉부재간의 거리는, 노광 시에는 2 mm 까지, 유지보수에 있어 기계적인 개시 시에는 10 mm 까지 조정가능하다. 제어기는 자유도 3으로 밀봉부재(36)를 제어한다: (투영시스템(PL)의 광학 축선에 평행한) Z 방향으로의 변위 및 Z 방향에 수직인 축선들을 중심으로 한 회전들.

상기 밀봉부재(36)는 액추에이터(44)에 의해 기판(W) 위쪽에 지지된다. 기판(W)과 밀봉부재(36) 사이의 강한 연결(stiff connection)은 필요없다. 이는 밀봉부재(36)로의 진동의 전달을 줄이고, Z 방향으로의 기판(W) 제어의 역학을 단순화시킨다.

이에 따라, 본 실시예의 시스템은, 기판의 표면 높이에 있어서의 폭넓은 변동을 수용하도록 기판(W)의 표면 위쪽 밀봉부재(36)의 높이를 용이하게 제어할 수 있다.

로렌츠 액추에이터(44)의 사용을 설명하였지만, 기타 종류의 액추에이터, 예컨대 전자기, 압전 또는 공기 액추에이터가 사용될 수도 있다.

상기 제어시스템은 또한,

- 밀봉-기능성(seal-functionality)을 보증하도록 기판에 대한 밀봉부재의 제어 및 유효 위치 측정을 실행하고;

- 상기 밀봉부재 내에 생성된 왜란, 예컨대 진공 동요(vacuum fluctuation)의 영향을 줄이도록 기판에 대하여 밀봉부재를 댐핑(damp)시키며;

- 예컨대, 진공력에 의한 예비장력을 가지는 가스-베어링과 결합하여 중력 보상을 하고;

- 예컨대, 액체 베어링과 결합하여 여분의 예비장력을 생성하며;

- 예컨대, 호스 연결부(hose connections) 또는 고착 부재(fixation members)로 인한 비작동방향(non-actuated direction)으로의 모멘트 및 기타 외부적인 힘을 보상하고;

- 예컨대, 기판 로딩 또는 유지보수 시에 일반적인 목적을 위하여 작동된 움직임을 제공하도록 사용될 수도 있다.

본 실시예의 제어시스템은 상술된 여타의 실시예들에 적용될 수 있음을 알 수 있다.

제5실시예

본 발명의 제5실시예에 따른 액체공급시스템이 도 8에 도시되어 있다. 본 실시예의 구성은 후술하는 바를 제외하고는 제1실시예와 같다.

액체로 채워지는 공간(2)을 한정하도록 투영시스템(PL)의 최종 요소를 밀봉부재(18)가 둘러싸고 있다. 본 실시예에서는, 상기 액체가 주로 증류수 또는 정화수이지만, 여타의 액체가 사용될 수도 있다. 기판(W)을 향하는 밀봉부재(18)의 표면(이하, 주 표면이라 함)상에 형성된 유입구(20)에 의해 상기 공간(2)에 가압된 액체가 공급된다.

상기 액체는 두 장소에서 제거된다. 상부 유출구(22)는 상기 공간(2)의 최상부 근처로부터 액체를 제거한다. 상기 밀봉부재(4)의 주 표면에 형성된 하부 유출구(24)는 기판(W)의 표면으로부터 액체를 제거한다. 상기 밀봉부재(18)의 주 표면 상의 두 장소에 가압된 가스가 공급되어, 상기 액체가 상기 공간(2)내에 남아 있도록 한다. 상기 투영시스템의 광학 축선에 대하여 하부 유출구(24)의 방사상 안쪽으로 제1가스유입구(28)가 위치한다. 상기 하부 유출구(24)에 도달하도록 액체가 통과할 수 있는 영역을 제한하여 하부 유출구(24)로의 액체의 흐름을 제한하고, 또한 하부 유출구(24)에서의 압력으로부터 유입구(20)에서의 압력을 분리시킨다.

상기 제1가스유입구(28) 및 제2가스유입구(30)로부터의 가스 및 액체를 흡입하기 위하여 상기 하부 유출구(24)에서는 저압 또는 진공이 유지된다. 상기 제1가스유입구(28)로부터 상기 하부 유출구(24)로의 가스 흐름은 액체 제거를 강화시킨다. 상기 제2유입구(30)로부터 하부 유출구(24)로의 가스 흐름은 가스 밀봉부를 생성하는데 효과적이다. 상기 유입구(30)에서 공급된 가스는 어느 정도 밀봉부재(18)를 지지하는 것을 돕기 위하여 가스 베어링으로서, 또한 침지 액체를 담아두는 것을 도와주는 가스 제트로서의 기능을 담당하기도 한다.

상기 투영시스템의 광학 축선에 대하여 하부 유출구(24)로부터 방사상 바깥쪽으로 위치한 제3유출구(26)에서도 저압 또는 진공이 유지된다. 상기 제3유출구(26)는 제2가스유입구(30)로부터 가스를 제거하고, 이러한 가스가 본 장치의 나머지 구성요소에 도달하는 것을 막는 역할을 한다.

도 8은 밀봉부재(18)의 단면도를 나타낸다. 유입구(20, 28, 30) 및 유출구(22, 24, 26)는 액체로 채워진 공간(2) 주위에 연속해서 연장되어, 기판의 표면에서 볼 때에 홈을 형성할 수 있다. 이 홈은 환형, 직사각형 또는 다각형일 수 있다. 대안적으로, 상기 홈은 액체로 채워진 공간(2) 주위에 연속해서 연장될 수 있지만, 유입구 및 유출구는 그 길이를 따라 연속적인 것이 아니라 단지 상기 홈 내의 별도의 위치에만 존재할 수도 있다.

두가지 이유로 유입구(20)에 액체가 공급된다. 첫째, 공간(2)내의 액체를 보급(refresh)하고, 오염물의 온도 및 레벨이 제어되도록 한다. 둘째, 가스 산입(gas inclusion)을 줄인다. 가스 산입은 기판(W)이 투영렌즈(PL)에 대해 이동함에 따라 발생할 수 있는데, 이는 액체를 교반시켜 상기 공간(2)으로부터 멀리 이송시킨다. 이러한 두 기준을 만족하도록 액체를 공급하는데 필요한 압력은 두가지 상이한 공식에 의해 계산된다.

가스 산입을 피하기 위하여, 필요한 압력은 다음과 같다:

여기서, n은 10 정도의 안전계수(safety factor)이고, v는 스캐닝 속도이며, η는 액체의 점도이고, h₁은 유입구(20)와 유출구(28) 사이의 웨이퍼의 표면 위쪽 밀봉부재의 주 표면의 높이이다. 물의 경우에는 통상적인 값이 v=0.5m/s 및 h₁=30㎛ 이고, 필요한 상대압력은 근사적으로 1000Pa이며, 이는 비교적 낮다.

상기 공간(2)내의 액체를 보급하기 위하여, 필요한 압력은 다음과 같다:

여기서, Φ_v,refresh는 보급 속도(refreshment rate)이고, h₂는 유입구(20)와 공간(2) 사이의 웨이퍼의 표면 위쪽 밀봉부재의 주 표면의 높이이며, d₁은 액체 유입구(20)와 밀봉부재(18)의 내부 반경 에지부 사이의 거리이다. 물의 경우에는 통상적으로 Φ_v,refresh=1000cm³/min, r=30mm, d₁=3mm, h₂=30㎛ 이며, 이는 근사적으로 100kPa의 소요 상대압력을 제공하는데, 이는 실제 적용에 있어서 높다. 하지만, h₂에 대한 역3제곱(inverse cube) 관계는, h₂가 팩터 4만큼 증가될 수 있다면, 압력이 팩터 64만큼 감소되어, 근사적으로 1.5kPa의 허용가능한 압력을 발생시킨다는 것을 의미한다. 여타의 팩터들도 마찬가지로 h₂를 증가시키는데 사용될 수 있는데, 예를 들면 1.5 이상, 바람직하게는 2 또는 3이며, 이상적으로는 상술된 바와 같이 4 이상이다.

따라서, 상기 액체를 보급하기 위하여 필요한 압력을 줄이기 위해서는, 웨이퍼(W)의 표면 위쪽 밀봉부재(18)의 높이 h₂가 액체로 채워진 공간(2)과 액체 유입구(20) 사이의 영역에서만 120㎛이다. 웨이퍼(W)의 표면 위쪽 밀봉부재(18)의 다른 부분의 높이 h₁은 30㎛이다.

이러한 구성은, 액체를 보급하는데 필요한 압력을 줄일 뿐만 아니라 기판(W)의 움직임에 의해 발생된 과잉 액체 흐름도 줄일 수 있다. 이러한 과잉 액체 흐름은 하부 유출구(24)에서 제거된다. 상기 유출구(24)에서 저압 또는 진공으로 액체를 제거하면 원치 않는 기계적인 진동을 유발할 수 있다. 따라서, 유출구(24)에서 제거된 액체의 체적을 줄이는 것은 원치 않는 기계적 진동이 발생할 수 있는 가능성을 낮추게 된다.

상기 유출구(24)에서의 액체 제거는, 기판(W)의 표면 위쪽 밀봉부재(18)의 주 표면의 높이를, 제1액체유입구(20)와 제1가스유입구(28) 사이(h₁)보다 제1가스유입구(28)와 유출구(24) 사이에서 보다 높게 함으로써 개선될 수 있다.

본 실시예에서 주어진 치수는 원하는 작동 액체 압력 또는 공간(2)을 채우는데 사용되는 액체의 점도에 따라 조정될 수 있음을 알 수 있다.

제6실시예

후술하는 바를 제외하고는 상술된 소정 실시예와 동일할 수 있는 본 발명의 제6실시예에서는, 밀봉부재의 일부분을 회전시켜 액체를 부가적으로 담아 둔다.

밀봉부재(50)의 아래를 나타낸 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 밀봉부재, 즉적어도 하부 부분은 원형이다. 링 형상의 액체 유입구(51)는 밀봉부재의 외주 부근에 제공되고, 또한 링 형상의 액체 유출구(52)는 상기 유입구(51) 외측에 제공된다. 상기 유입구(51) 내부에는, 1 이상의 나선형 홈(53)이 밀봉부재(50)의 하부면 상에 제공된다. 상기 밀봉부재가 표시된 방향으로 회전되면, 상기 홈들은 밀봉부재의 중앙을 향하여 액체를 몰아내기 쉬운 펌핑 작용을 행할 것이다.

지금까지 본 발명의 특정 실시예들을 상술하였지만, 본 발명은 기술된 것 이외의 방법으로도 실시될 수 있음을 알 수 있다. 상기 상세한 설명은 본 발명을 제한하지 않는다.

본 발명에 따르면, 묘화되고 있는 기판의 표면 및 투영시스템의 최종 요소 사이의 공간에 액체를 담아 두기 위한 효과적인 밀봉부를 제공할 수 있다.

Claims

리소그래피 투영장치에 있어서,

- 방사선 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

- 소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키는 투영시스템; 및

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간에 액체를 제공하기 위한 액체공급시스템을 포함하여 이루어지고,

상기 액체공급시스템은,

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 상기 공간의 경계부의 적어도 일부분을 따라 연장되는 밀봉부재; 및

- 액체의 흐름에 의하여, 상기 밀봉부재와 상기 기판의 표면 사이에 밀봉부를 형성하는 액체밀봉수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항에 있어서,

상기 액체밀봉수단은, 상기 기판의 표면 위쪽에 상기 밀봉부재를 적어도 부분적으로 지지하기 위한 유체 정역학적인 베어링 또는 유체 역학적인 베어링인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 밀봉부재는 상기 공간으로부터 그리고 상기 액체밀봉수단으로부터 액체를 제거하기 위한 공유된 액체 유출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제3항에 있어서,

상기 공유된 유출구는, 상기 기판을 향하고 상기 공간과 상기 액체밀봉수단 사이에 위치하는 상기 밀봉부재의 표면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 공유된 액체 유출구는, 상기 기판에 실질적으로 평행한 평면에, 액체 유입구의 단면적보다 더 큰 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
리소그래피 투영장치에 있어서,

- 방사선 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

- 소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키는 투영시스템; 및

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간에 액체를 제공하기 위한 액체공급시스템을 포함하여 이루어지고,

상기 액체공급시스템은,

- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 상기 공간의 경계부의 적어도 일부분을 따라 연장되는 밀봉부재를 포함하며,

상기 밀봉부재는 상기 기판을 향하는 상기 밀봉부재의 표면 상에 위치한 액체 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제6항에 있어서,

상기 기판의 표면 위쪽 상기 밀봉부재의 높이는, 여타의 어느 곳보다 상기 공간과 상기 액체 유입구 사이의 영역에서 더 높은 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제7항에 있어서,

상기 액체공급시스템은, 상기 밀봉부재와 상기 기판의 표면 사이에 가스 밀봉부를 형성하기 위하여, 상기 액체 유입구로부터 반경방향으로 바깥쪽에 위치한 가스밀봉수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밀봉부재는, 상기 액체 유입구로부터 반경방향으로 바깥쪽에 각각 위치하고 양자 모두가 상기 기판을 향하는 상기 밀봉부재의 상기 표면 상에 위치하는 중간 가스 유입구 및 액체 유입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제9항에 있어서,

상기 기판의 표면 위쪽 상기 밀봉부재의 높이는, 상기 액체 유입구와 상기 중간 가스 유입구 사이보다 상기 중간 가스 유입구와 상기 액체 유출구 사이에서 더 높은 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제2항에 있어서,

상기 유체 정역학적인 베어링 또는 유체 역학적인 베어링 내의 액체의 압력은, 주위 압력에 대하여 100 Pa 내지 100 kPa의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체공급시스템은, 바깥쪽 반경방향으로의 액체의 누설을 막기 위한 저압력원을 더 포함하고, 상기 저압력원은 상기 기판을 향하는 상기 밀봉부재의 표면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판의 표면을 향하도록 지향된 편향력을 상기 밀봉부재에 가하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밀봉부재를 지지하기 위하여 기계 프레임과 상기 밀봉부재 사이에 연결된 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밀봉부재는, 1 이상의 액체 유입구, 1 이상의 유체 유출구 및 액체와 가스 모두를 위한 1 이상의 결합 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체공급시스템은, 0.1 내지 10 리터/분의 속도로 상기 공간에 액체를 공급하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체공급시스템은, 상기 기판과 상기 밀봉부재 사이의 상대운동에 의해상기 공간으로부터 멀리 이송된 액체를 보상하는 압력으로 상기 공간에 액체를 공급하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밀봉부재의 유출구의 하류 및/또는 유입구의 상류에 형성된 1 이상의 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

- 상기 밀봉부재의 위치를 정하기 위한 1 이상의 센서; 및

- 상기 센서에 의해 정해진 위치를 기초로 하여 1 이상의 액추에이터를 제어하는 제어시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제19항에 있어서,

상기 제어시스템에서 상기 기판의 표면과 상기 밀봉부재 사이의 거리를 정하는 상기 센서는, 상기 기판의 표면과 상기 밀봉부재 사이의 소정 거리를 유지하도록 상기 1 이상의 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제19항에 있어서,

상기 제어시스템은, 상기 밀봉부재 상의 외부적인 힘을 적어도 부분적으로보상하도록 상기 1 이상의 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제19항에 있어서,

상기 제어시스템은 상기 밀봉부재를 댐핑시키는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제19항에 있어서,

상기 제어시스템은, 시스템 에러의 경우에 상기 밀봉부재를 철수(retract)시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제19항에 있어서,

상기 제어시스템은, 상기 유체 정역학적인 베어링 또는 유체 역학적인 베어링 상에 예비-장력을 가하기 위하여 상기 1 이상의 액추에이터를 제어하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부재 내의 1 이상의 유입구 및/또는 유출구는 둥근 에지부를 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판의 표면에 인접한 상기 밀봉부재의 1 이상의 에지부는 둥근 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.