KR20060115612A

KR20060115612A - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20060115612A
Application number: KR1020060040022A
Authority: KR
Inventors: 봅 스트리프케르크; 쇼에르트 니콜라스 람베르투스 돈더스; 로엘로프 프레데릭 데 그라프; 크리스티안 알렉산더 후겐담; 마르티누스 헨드리쿠스 안토니우스 렌더스; 예뢴 요한네스 소피아 마리아 메르텐스; 미첼 리펜
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2006-11-09
Also published as: US20120127441A1; US20170248854A1; US20060250590A1; US9146478B2; US10684554B2; EP2339404A3; US9229335B2; US20200310252A1; US8115903B2; US20180321594A1; JP5235926B2; EP2339403A2; CN101794084A; TWI326004B; US20080259295A1; TW200707090A; EP2339404B1; CN101794083A; US20120013871A1; US20120013873A1

Abstract

침지 리소그래피 장치는 기포들이 갭으로부터 빠져나와 빔 경로에 들어가는 것을 방지하고 및/또는 갭내에 형성될 수 있는 기포들을 배출함으로써 기판 테이블내의 1이상의 갭들의 기포 형성을 방지 또는 감소하기 위해 여러가지 순응법(adaptation)을 갖는다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만, 본 발명의 실시예들을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;

도 2 및 도 3은 리소그래피 투영 장치에서 사용되는 액체 공급 시스템을 도시하는 도면;

도 4는 리소그래피 투영 장치에서 사용되는 또 다른 액체 공급 시스템을 도시하는 도면;

도 5는 리소그래피 투영 장치에서 사용되는 또 다른 액체 공급 시스템을 도시하는 도면;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 기판테이블 사이의 갭(gap)을 도시하는 도면;

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판과 기판테이블 사이의 갭을 도시하는 도면;

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판과 기판테이블 사이의 갭을 도시하는 도면;

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판과 기판테이블 사이의 갭을 도시하는 도면;

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판과 기판테이블 사이의 갭을 도시하는 도면;

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판과 기판테이블 사이의 갭을 도시하는 도면;

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판과 기판테이블 사이의 갭을 도시하는 도면;

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판과 기판테이블 사이의 갭을 도시하는 도면; 및

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판과 기판테이블 사이의 갭을 도시하는 도면이다.

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판상에, 통상적으로는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)상의 (예를 들어, 1개 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는, 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피 투영 장치에서, 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 기판을 침지(immerse)시키는 것이 제안되었다. 이것의 핵심은, 노광 방사선이 액체내에서 보다 짧은 파장을 가지기 때문에 보다 작은 피처들을 이미징할 수 있다는 것에 있다. (또한, 액체의 효과는 상기 시스템의 더 큰 유효 NA의 이용을 가능하게 하고 초점심도(depth of focus)를 증가시키는 것으로도 간주될 수 있다.) 고체 입자들(예를 들어, 석영)이 부유(suspend)되어 있는 물을 포함하는 여타의 침지 액체들이 제안되었다.

하지만, 액체의 배스(bath)내에 기판 또는 기판과 기판 테이블을 담그 는(submersing) 것(예를 들어, 본 명세서에서 전문이 인용참조되고 있는 미국 특허 제 4,509,852호 참조)은, 스캐닝 노광 중에 가속되어야만 하는 큰 몸체의 액체가 존재한다는 것을 의미한다. 이는 추가적인 또는 보다 강력한 모터들을 필요로 하며, 액체내에서의 난류(turbulence)는 바람직하지 않고 또한 예측할 수 없는 효과들을 초래할 수도 있다.

제안된 해결책 중 하나는, 액체 공급 시스템이 액체 한정 시스템(liquid confinement system: liquid confinement system)을 이용하여 기판의 국부적인 영역에만 그리고 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이에 액체를 제공하는 것이다(일반적으로, 기판은 투영 시스템의 최종 요소보다 큰 표면적을 갖는다). 이렇게 배치시키기 위해서 제안된 한가지 방법이 PCT 특허 출원 공보 WO 99/49504호에 개시되어 있으며, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 액체는 1이상의 유입구(IN)에 의하여, 바람직하게는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 기판상으로 공급되며, 투영 시스템 아래를 통과한 후에는 1이상의 유출구(OUT)에 의하여 제거된다. 즉, 기판이 -X 방향으로 요소의 밑에서 스캐닝되기 때문에, 액체는 상기 요소의 +X 쪽에서 공급되고 -X 쪽에서 흡수(take up)된다. 도 2는, 액체가 유입구(IN)를 통하여 공급되고 저압력원에 연결된 유출구(OUT)에 의하여 요소의 다른 쪽상에서 흡수되는 구성예를 개략적으로 도시한다. 도 2의 예시에서, 액체는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 공급되나, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 최종 요소 주위에 위치된 유입구들 및 유출구들의 방위 및 개수는 다양할 수 있으며, 도 3에는 양쪽에 유출구를 갖는 유입구의 4개의 세트들이 최종 요소 주위에 규칙적인 패턴으로 제공되는 일례가 예시되어 있다.

침지 리소그래피 장치(immersion lithography apparatus)를 이용하여 제조된 디바이스들의 결함들의 주요 원인은 침지 액체내의 기포(bubble)들일 수 있으며, 이는 기포의 크기 및 위치에 따라 도즈 변동(dose variation)들 및 이미지 왜곡(image distortion)들을 유발할 수 있다. 그러므로, 기포들이 투영 빔의 경로에 들어가는 것을 방지하는 것이 매우 바람직하다. 주요 기포원들로는, 기판 테이블(거울 블록)의 평활한 최상면(smooth top surface)내의, 예컨대 센서 유닛(sensor unit)들, 기점 플레이트(fiducial plate) 및 기판 주위의 갭(gap)들일 수 있다. 이러한 갭들이 액체 공급 시스템(액체 한정 구조체)을 통과하기 때문에, 갭들이 완전히 채워지지 않을 수 있으며 그 뒤에 남겨진 가스는 기포들을 형성할 수 있다. 그 후, 이들 기포들은 갭으로부터 생길 수 있으며 투영 시스템과 기판 사이의 공간으로 투입될 수 있다.

따라서, 예를 들어 디바이스들의 생산 시, 기판 테이블의 최상면내의 갭에서 형성된 기포들이 이미징 결함들을 유도하는 것을 방지하는 1이상의 구성(arrangement)들을 제공하는 것이 유익할 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 원하는 패턴의 이미지를 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투영하도록 구성된 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용(normal use) 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테 이블 사이에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭이 존재하고, 상기 갭에는 그 안에 생길 수 있는 여하한의 기포들을 보유(retain)하도록 구성된 기포 보유 디바이스가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 원하는 패턴의 이미지를 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투영하도록 구성된 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테이블 사이에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭이 존재하고, 상기 갭은 복수의 세그먼트(segment)로 분할된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 원하는 패턴의 이미지를 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투영하도록 구성된 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테이블 사이에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭이 존재하고, 상기 장치는 상기 갭으로부터 액체, 가스 또는 액체와 가스 모두를 배출(extract)하도록 구성된 디바이스를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 원하는 패턴의 이미지를 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투영하도록 구성된 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테이블 사이 에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭이 존재하고, 상기 장치는 상기 갭에 액체를 공급하도록 구성된 디바이스를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 원하는 패턴의 이미지가 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투영되는 디바이스 제조 방법이 제공되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테이블 사이에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭이 존재하고, 상기 갭으로부터 액체, 가스 또는 액체와 가스 모두를 배출하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 갭내의 기포들은 기포 보유 디바이스에 의해 그 안에 보유된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:

- 방사선 빔(PB)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);

- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);

- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및

- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)상에 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PL)을 포함하여 이루어진다.

조명 시스템은, 방사선의 지향, 성형 또는 제어를 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 여하한의 타입의 광학 구성요소들, 또는 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소를 포함할 수 있다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 여타의 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 여타의 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동될 수 있는 프레임 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 어떠한 용어의 사용도 "패터닝 디바이스"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부내의 원하 는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정 기능층에 해당할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크와 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템들 또는 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택 하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지)이상의 기판 테이블들(및/또는 2이상의 마스크 테이블들)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(S0)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은, 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라, 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 그 단면에 원하는 균일성 과 세기 분포를 가지기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.

상기 방사선 빔(PB)은, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT))상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA))상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(PB)은 투영 시스템(PL)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은, 예를 들어 방사선 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(PB)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수도 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단지 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들이 지정된 타겟부(dedicated target portion)들을 차 지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다). 이와 유사하게, 마스크(MA)상에 1이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

서술된 장치는 다음과 같은 모드들 중 1이상에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그런 후, 기판 테이블(WT)은 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PL)의 이미지 반전 특성 및 확대(축소)에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 부(C)상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들이 채용될 수 있다.

국부화된 액체 공급 시스템을 갖는 또 다른 침지 리소그래피 해결책이 도 4에 도시되어 있다. 액체는 투영 시스템(PL)의 양쪽상의 2개의 홈 유입구(groove inlet; IN)들에 의해 공급되며, 상기 유입구들(IN)의 반경방향 바깥쪽으로 배치된 복수의 분리 유출구(discrete outlet; OUT)들에 의해 제거된다. 유입구들(IN) 및 유출구들(OUT)은 중심에 구멍이 있는 판내에 배치될 수 있으며, 그를 통해 투영 빔이 투영된다. 액체는 투영 시스템(PL)의 한쪽상의 1개의 홈 유입구(IN)에 의해 공급되고, 투영 시스템(PL)의 다른쪽상의 복수의 분리 유입구들(OUT)에 의해 제거되므로, 투영 시스템(PL)과 기판(W) 사이에는 액체의 얇은 막의 유동이 생기게 된다. 사용을 위한 유입구(IN) 및 유출구들(OUT)의 이러한 조합의 선택은, 기판(W)의 이동 방향에 의존할 수 있다(유입구(IN) 및 유출구들(OUT)의 그 다른 조합은 비활성(inactive)이다).

제안되었던 국부화된 액체 공급 시스템 해결책을 이용한 또 다른 침지 리소그래피 해결책은, 액체 공급 시스템에, 투영 시스템의 최종 요소와 기판 테이블 사이의 공간의 경계부의 전체 또는 일부분을 따라 연장되는 액체 한정 구조체를 제공하는 것이다. 이러한 해결책은 도 5에 예시되어 있다. 액체 한정 구조체는, Z 방향으로(광학 축선의 방향으로) 약간의 상대 이동이 있을 수도 있지만, 투영 시스템에 대해 XY 평면으로 실질적으로 정지해 있다. 일 실시예에서, 액체 한정 구조체와 기판의 표면 사이에 시일이 형성된다. 일 실시예에서, 시일은 가스 시일과 같은 무접촉 시일이다. 이러한 시스템은 그 각각이 본 명세서에서 인용참조되는 미국 특허 출원 공보 제 US 2004-0207824호 및 유럽 특허 출원 공보 제 EP 1420298호에 개시되어 있으며, 도 5에 예시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 액체 공급 시스템은 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 액체를 공급하기 위해 사용된다. 저장소(reservoir: 10)는 기판 표면과 투영 시스템의 최종 요소 사이의 공간을 채우기 위해 액체가 한정되도록, 투영 시스템의 이미지 필드 주위의 기판에 대해 무접촉 시일을 형성한다. 상기 저장소는 투영 시스템(PL)의 최종 요소 아래에 위치되며 또한 상기 요소를 둘러싸는 액체 한정 구조체(12)에 의해 형성된다. 액체는 투영 시스템 아래의 또한 액체 한정 구조체(12)내의 공간 안으로 유입된다. 액체 한정 구조체(12)는 투영 시스템의 최종 요소 위로 약간 연장되고, 그 액체 레벨은 액체의 버퍼가 제공되도록 최종 요소 위로 상승한다. 액체 한정 구조체(12)는, 일 실시예에서, 그 상단부에서 투영 시스템 또는 그 최종 요소의 형상에 대해 꼭맞게 되어 있는(closely conform) 내주면을 가지 며, 예를 들어 둥근 형상일 수 있다. 그 저부에서, 상기 내주면은 이미지 필드의 형상, 예컨대 직사각형에 대해 꼭맞게 되어 있지만, 반드시 이와 같을 필요는 없다.

액체 한정 구조체(12)의 저부와 기판(W)의 표면 사이의 가스 시일(16)에 의해 액체가 저장소내에 한정된다. 압력하에서 유입구(15)를 통하여 액체 한정 구조체(12)와 기판 사이의 갭으로 제공되고 또한 제 1 유출구(14)를 통해 배출되는 가스, 예컨대 공기, 또는 합성 공기, N₂, 또는 불활성 가스에 의해 가스 시일이 형성된다. 가스 유입구(15)상의 오버프레셔(overpressure), 제 1 유출구(14)상의 진공 레벨 및 갭의 지오메트리는, 액체를 한정하는 고속의 가스 유동이 안쪽으로 존재하도록 배치된다.

리소그래피 장치에서, 기판(W)은 통상적으로 기판 테이블(WT)의 상부면내의 후퇴부(흔히, 팟 홀(pot hole)이라고 함)내에 놓이는 기판 홀더(핌플 플레이트(pimple plate) 또는 버얼 테이블(burl table)이라고도 함) 위에 배치된다. 기판(W)의 크기 및 위치(placement)의 변동들을 소정의 허용공차(tolerance)내에서 수용하기 위해서, 후퇴부는 기판보다 약간 더 크다. 따라서, 후퇴부, 기판 홀더 및 기판은 기판의 상부면이 기판 테이블의 상부면과 실질적으로 공면(co-planar)인 것을 보장하도록 선택된 치수를 가질지라도, 기판의 에지들 주위에는 갭이 남아있을 것이다. 이와 유사하게, 기판 테이블상에 있는 소정의 센서들 및 기점들(기준 마커들)은 플레이트들상에 또는 기판 테이블내의 대응하는 후퇴부들내에 설정된 블록들 내에 장착된다. 또한, 후퇴부들은 블록들 및 플레이트들의 크기의 변동들을 수용하고 갭들로의 유도, 업그레이드(upgrade) 및 서비스(service)를 위해 센서들이 제거될 수 있도록 하기 위해서 다소 크게 만들어진다(oversize).

이러한 갭들은, 빔 경로에 들어가 이미징에 영향을 줄 수 있는 기포의 주요 원인들일 수 있다. 갭들이 침지 액체로 채워진 공간과 투영 시스템 아래를 통과하기 위해 기판 테이블이 이동되는 때의 기판 테이블의 속도는, 흔히 상기 갭들이 침지 유체로 완전히 채워지기에는 불충분한 시간이 되도록 한다. 갭내에 남아있는 가스는 갭내에 남겨질 수 있고 투영 빔의 경로내에서 표류(float up)될 수 있는 기포들을 형성한다. 거기에서, 이러한 기포들은 도즈 변동 및 이미지 왜곡과 같은 이미징 결함들을 유발할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 기판 테이블 사이의 갭을 나타내는 도면이다. 기판(W) 및 기판 홀더(21)가 놓인 후퇴부(20)와 기판 홀더(21)간의 갭(22)에는, 갭내에 기포들을 보유하는 디바이스로서 기능하는 다수의 헤어부(hair: 23)가 제공된다. 상기 헤어부(23)들은 소수성(hydrophobic: 즉, 침지 액체에 대해 90°보다 큰 접촉 각도를 가지며, 접촉 각도는 고체-액체 계면(solid-liquid interface)과 액체-기체 계면 사이의 각도이다)이며, 갭내에 형성될 수 있는 여하한의 기포들(24)을 포획(trap)하는 기능을 한다. 기포들이 갭내에 보유되어 있으면 유해하지 않다; 기포들이 빠져나와(break free) 빔 경로내에 표류되어 이미징 결함들이 유발될 수 있는 경우에만 유해하다.

도 7 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 구성들을 도시한다. 다 음의 실시예들에서, 도 6에 도시된 부분들과 동일한 부분들은 동일한 참조번호들로 표시되며 간명함을 위해 상세한 설명들을 생략한다. 물론, 상이한 실시예들이 특징들이 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 기판 주위의 갭에 적용되는 도시된 구성들은, 센서 블록 또는 기점 플레이트 주위의 갭과, 실제로는 기판 테이블의 상부면상에 존재할 수 있는 (홈을 포함하는) 여하한의 갭에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

도 7의 실시예에서, 기판(W)의 에지 주위의 갭(22) 및 센서 블록(SB)의 에지 주위의 갭(25)은 편리한 위치들에서 횡벽(transverse wall: 26)들에 의해 세그먼트(segment)된다. 상기 갭들이 액체 한정 시스템 아래를 통과하면, 액체가 상기 갭들안으로 유입되나 투영 시스템 아래에 부분적으로 존재하는 갭의 세그먼트 또는 세그먼트들만을 채운다. 더 작으면, 이들은 더 신속하고 완벽하게 채워질 수 있으므로, 기포들의 형성이 감소되거나 회피된다.

도 8은 갭내에 기포들을 보유하는 대안적인 디바이스를 도시한다. 도시된 바와 같이, 1이상의 뾰족한 에지(sharp edge: 27)들이 갭(22)내에 제공된다. 여하한의 기포들(24)은 접촉 각도를 효율적으로 증가시키고 기포들이 빠져나와 빔 경로에 들어가지 않게 하는 뾰족한 에지 또는 에지들에 우선적으로(preferentially) 부착될 것이다.

기포들을 보유하는 또 다른 디바이스가 도 9에 도시되어 있다. 이는, 안쪽으로 또한 위쪽으로 테이퍼(taper)짐에 따라 갭내에 기포들을 포획하도록 갭(22)쪽으로 돌출된 1이상의 돌출벽(overhanging wall: 28)들을 포함한다.

도 10의 실시예에서는, 요철형 코팅부(rough coating: 29)가 갭의 1이상의 적합한 표면들상에 제공된다. 요철형 코팅부는, 기포들과 동일한 스케일(scale)로 표면 구배(surface gradient)의 변화들을 가짐에 따라, 접촉 각도를 국부적으로 증가시켜, 상기 코팅부의 물질이 본질적으로 친수성(intrinsically hydrophilic)일지라도 표면을 소수성으로 만든다.

도 11에 도시된 구성에서, 반드시 요철 형상일 필요는 없는 코팅부(30)는 침지 액체(11)가 갭에 들어가는 것을 방지하기 위해서 충분히 소수성이다.

또 다른 접근법이 도 12에 도시되어 있다. 이 실시예는, 갭이 투영 시스템 아래로 이동하기 이전에 갭이 본질적으로(in effect) 미리-충전되도록(pre-fill) 갭(22)에 액체를 공급하도록 제어되는 액체 공급부(31)를 포함한다. 이러한 충전은, 가스가 존재하지 않거나 거의 적은 가스만이 남아있게 하므로, 빔 경로에 들어갈 수 있는 기포들이 존재하지 않게 하거나 소수의 기포들만이 존재하는 것을 보장하기에 충분한 시간으로 완성될 수 있다. 갭을 채우는 액체는 일 실시예에서 침지 액체이지만, 그 대신에 침지 액체와 섞이지 않는 농축액(denser liquid)과 같은 또 다른 액체가 사용될 수도 있다. 액체가 갭으로부터 나오는 것을 회피하기 위해서, 액체 한정 시스템내의 여하한의 가스 나이프(gas knife) 또는 가스 베어링은, 갭이 액체 한정 시스템의 에지 아래로 지나감에 따라 적어도 국부적으로 스위치 오프(switch-off)되거나 감소되어야 한다.

도 13은 갭내의 기포들의 문제점에 대한 또 다른 해결책을 나타낸다. 여기서, 액체 및 가스 배출기(32)는 기포들이 빔 경로로 표류될 수 있기 이전에 갭(22) 내에 존재할 수 있는 여하한의 기포들(24)을 쓸어내고(sweep) 그들을 제거하는 유동을 보장하는데 사용된다. 가스만이 제거되게 하여 침지 액체의 소비를 감소시키기 위해, 가스-투과성(gas-permeable)이나 액체-불투과성 멤브레인(membrane)이 배출기(32)를 가로질러 사용될 수 있다.

도 14는 기포들을 반출(entrain)하고 제거하는 수평 유동을 설정하기 위해 액체 공급부(31)와 배출기(32)의 조합을 나타낸다. 이 접근법에서, 갭의 표면들은 기포 방출을 도모하기 위해 친수성일 수 있다.

본 명세서에는 친수성, 소수성, 습기 등과 같은 물과 관련된 용어들이 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 여타의 액체들에 대한 유사한 성분들을 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 그 전문이 인용참조되고 있는 유럽 특허 출원 공보 제 1420300호 및 미국 특허 출원 공보 제 US 2004-0136494호에서는, 트윈 또는 듀얼 스테이지 침지 리소그래피 장치의 개념이 개시되어 있다. 이러한 장치에는 기판을 지지하는 2개의 기판 테이블들이 제공된다. 침지 액체가 없는 제 1 위치에서는, 하나의 테이블을 이용하여 레벨링 측정들(leveling measurements)이 수행되며, 침지 액체가 존재하는 제 2 위치에서는 다른 테이블을 이용하여 노광이 수행된다. 대안적으로, 상기 장치는 하나의 테이블만을 가질 수 있다.

본 명세서에서는, IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에서 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액 정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같이 여타의 응용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 여타의 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절 및 반사 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 나타낼 수 있다.

이상, 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명은 상기에 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1이상의 시퀀스들을 포함하 는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.

본 발명의 1이상의 실시예들은, 여하한의 침지 리소그래피 장치, 특히, 배타적인 것은 아니지만, 침지 액체가 바스의 형태로 또는 기판의 국부화된 표면 영역상에만 제공되는지에 따라 또한 상기 언급된 이들 타입들에 적용될 수 있다. 본 명세서에서 고찰(contemplate)된 액체 공급 시스템은 폭넓게 구성되어야 한다. 소정 실시예에서, 이는 투영 시스템과 기판 및/또는 기판 테이블 사이의 공간에 액체를 제공하는 기구 또는 구조체들의 조합일 수 있다. 이는 1이상의 구조체들, 1이상의 액체 유입구들, 1이상의 가스 유입구들, 1이상의 가스 유출구들, 및/또는 상기 공간에 액체를 제공하는 1이상의 액체 유출구들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 공간의 표면은 기판 및/또는 기판 테이블의 일부분일 수도 있거나, 기판 및/또는 기판 테이블의 표면을 완전히 덮을 수도 있거나, 상기 공간은 기판 및/또는 기판 테이블을 에워쌀(envelop) 수도 있다. 선택적으로, 액체 공급 시스템은 액체의 위치, 양, 질, 형상, 유속 또는 여하한의 특징들을 제어하는 1이상의 요소들을 더 포함할 수 있다.

상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면, 하기에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 기포들이 이미징 결함들을 유도하는 것을 방지하는 1이상 의 구성들이 제공된 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법이 제공된다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,

원하는 패턴의 이미지를 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투영하도록 구성되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용(normal use) 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테이블 사이에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭(gap)이 존재하고, 상기 갭에는 그 안에 생길 수 있는 여하한의 기포들을 보유하도록 구성된 기포 보유 디바이스가 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기포 보유 디바이스는 상기 액체에 대해 90°보다 더 높은 접촉 각도를 갖는 복수의 헤어부(hair)들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기포 보유 디바이스는 1이상의 뾰족한 에지(sharp edge)들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기포 보유 디바이스는 외부쪽으로의 상기 갭의 테이퍼링(tapering)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기포 보유 디바이스는 상기 액체에 대해 90°보다 더 높은 접촉 각도를 갖는 코팅부(coating)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 코팅부는 유효 접촉 각도를 증가시키기 위해 요철형(rough)인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
리소그래피 장치에 있어서,

원하는 패턴의 이미지를 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투영하도록 구성되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테이블 사이에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭이 존재하고, 상기 갭은 그 길이를 따라 복수의 세그먼트(segment)로 분할되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
리소그래피 장치에 있어서,

원하는 패턴의 이미지를 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투영하도록 구성되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테이블 사이에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭이 존재하고, 상기 갭으로부터 액체, 가스 또는 액체와 가스 모두를 배출하도록 구성된 디바이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 8 항에 있어서,

액체, 가스 또는 액체와 가스 모두를 배출하도록 구성된 상기 디바이스는, 액체를 제외한 가스가 상기 갭으로부터 배출되도록 구성된 멤브레인(membrane)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 8 항에 있어서,

액체, 가스 또는 액체와 가스 모두를 배출하도록 구성된 상기 디바이스는, 상기 갭에 액체를 공급하도록 구성된 디바이스를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
리소그래피 장치에 있어서,

원하는 패턴의 이미지를 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투 영하도록 구성되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테이블 사이에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭이 존재하고, 상기 갭에 액체를 공급하도록 구성된 디바이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
디바이스 제조 방법에 있어서,

원하는 패턴의 이미지가 액체를 통해 기판 테이블상에 유지된 기판상으로 투영되고, 상기 기판 테이블과 상기 기판의 외측 에지 사이에, 또는 정상 사용 시에 상기 액체가 접촉될 수 있는 그 위에 장착된 또 다른 구성요소와 상기 기판 테이블 사이에, 상기 기판 테이블의 표면내의 갭이 존재하며, 상기 갭으로부터 액체, 가스 또는 액체와 가스 모두를 배출하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 갭내의 기포들은 기포 보유 디바이스에 의해 그 안에 보유되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 기포 보유 디바이스는 상기 액체에 대해 90°보다 더 높은 접촉 각도를 갖는 복수의 헤어부들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 기포 보유 디바이스는 1이상의 뾰족한 에지들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 기포 보유 디바이스는 외부쪽으로의 상기 갭의 테이퍼링을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 기포 보유 디바이스는 상기 액체에 대해 90°보다 더 높은 접촉 각도를 갖는 코팅부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 코팅부는 유효 접촉 각도를 증가시키기 위해 요철형인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.