KR20080083572A

KR20080083572A - 리소그래피 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20080083572A
Application number: KR1020080020858A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 알렉산더 후겐담; 프란시스쿠스 요한네스 요제프 얀센
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2008-03-06
Publication date: 2008-09-18
Also published as: CN101266412B; KR100952445B1; JP4700076B2; US8760621B2; SG146541A1; EP1970764A2; US20080225244A1; TW200848948A; TWI470362B; CN101266412A; EP1970764A3; JP2008227489A

Abstract

리소그래피 장치는 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성되고 배치된 조명 시스템, 및 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되고 배치된 지지 구조체를 포함한다. 패터닝 디바이스는 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하도록 구성된다. 또한, 상기 장치는 기판을 유지하도록 구성되고 배치된 기판 테이블을 포함한다. 기판 테이블은 열 컨디셔닝 플레이트와 열적으로 접촉하고 있는 기판 지지 플레이트를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함한다.

Description

리소그래피 장치 및 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 리소그래피 장치 및 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선-감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상에 이미징(imaging)될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 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.

통상적으로, 기판에 IC를 연결하기 위해 전선(wire)이 사용되어 왔지만, 이 방법은 "플립-칩 범핑(flip-chip bumping)"이라고 칭하는 방법으로 점점 교체되었다. 플립-칩 범핑에서는, 기판 상에 제공되는 두꺼운(즉, 종래의 리소그래피에서 사용된 레지스트층보다 두꺼운) 레지스트층으로 패턴이 이미징된다. 레지스트가 현상되고 처리되어, 사전정의된 위치들에 후퇴부(recess)들이 형성된 후, 후퇴부들 내에서 솔더(solder)가 전기도금(electroplate)된다. 그 후, 레지스트는 기판의 최상면으로부터 위를 향해 돌출한 솔더 "범프"들 남긴 채 제거된다. 일반적으로, 솔더 범프들이 위치되어야 하는 정확성은 전형적으로 약 1 마이크론이기 때문에(이는 높은 분해능 리소그래피 장치에 의해 제공되는 수십 나노미터의 정확성보다 상당히 낮은 정확성이다), 리소그래피 장치의 분해능이 낮을 수 있다.

전형적으로, 더 두꺼운 레지스트층들이 패터닝되는 플립-칩 범핑과 같은 공정들은 원하는 패턴을 생성하기 위해 더 높은 도즈의 방사선을 채택한다. 하지만, 방사선의 도즈를 증가시키는 것은 레지스트, 기판 및/또는 기판 지지 테이블의 가열을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 노광되는 레지스트 부근의 기판 온도가 지나치게 올라가서, 기판의 국부적인 슬리피지(slippage) 또는 팽창을 야기할 수 있다. 또한, 증가된 도즈의 방사선으로 기판의 더 큰 영역 또는 전체 기판을 노광하는 것은 허용가능한 제한들을 넘어 기판의 전체 평균 온도를 증가시킬 수 있으며, 기판의 전체적인 슬리피지 또는 팽창을 유도하고 가능하게는 보정할 수 없는 큰 패턴 오버레이 오차들을 발생시킨다.

기판의 바람직하지 않은 가열을 설명하도록 디자인된 방법은, 노광시 기판 내에 발생된 과도한 레벨의 열이 주위 유체로 방산(dissipate)될 수 있도록 기판을 "냉각 유체" 또는 "컨디셔닝 유체" 내에 침지시키는 것이다. 이 방법의 문제점은 종래의 리소그래피 장치에 대해 상당한 수정들이 필요할 수 있다는 것이며, 이는 비용이 많이 들고 시간 소모적이다. 기판의 과도한 가열과 연계된 문제점들을 완화하도록 유도된 또 다른 방법은, 노광시 기판을 원하는 온도 범위 내에 유지하는 통합된 "냉각 요소들" 또는 "컨디셔닝 요소들"을 기판 지지 테이블에 제공하는 것이다. 이러한 방식으로, 기판 내에 발생된 과도한 열이 기판으로부터 멀리 전달된다. 전형적인 컨디셔닝 요소들로는, 노광시 물과 같은 냉각 유체들이 끊임없이 통과되도록 지지 테이블 내에 형성된 일련의 채널(channel)들을 포함한다. 이 방법과 연계된 문제점들은 다시 종래의 리소그래피 장치, 특히 기판 지지 테이블에 대해 상당한 수정들이 필요할 수 있으며, 방수(watertight)되고 필요한 평탄도를 갖도록 지지 테이블을 디자인하고 제조하는 것은 복잡하고 비용이 많이 든다는 것이다.

예를 들어, 본 명세서에서 확인되든지 다른 곳에서든지, 종래 기술의 문제점들 중 1 이상을 제거하거나 완화하는 리소그래피 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성되고 배치된 조명 시스템, 및 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되고 배치된 지지 구조체를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 패터닝 디바이스는 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하도록 구성된다. 또한, 상기 장치는 기판을 유지하도록 구성되고 배치된 기판 테이블을 포함한다. 기판 테이블은 열 컨디셔닝 플레이트(thermal conditioning plate)와 열적으로 접촉하고 있는 기판 지지 플레이트를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 열 컨디셔닝 플레이트와 열적으로 접촉하고 있는 기판 지지 플레이트를 포함하는 리소그래피 기판 지지 테이블이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 기판의 타겟부 상에 방사선 빔을 투영하는 단계, 및 기판 지지 플레이트를 포함하는 기판 지지 테이블 상에 기판을 지지하는 단계를 포함하는 리소그래피 방법이 제공된다. 기판 지지 플레이트는 열 컨디셔닝 플레이트와 열적으로 접촉하고 있다.

본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급될 수 있지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 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 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 436, 405, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다; 이러한 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지한다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 기계적 클램핑, 진공, 또는 다른 클램핑 기술들, 예를 들어 진공 조건들 하에 정전기 클램핑을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있으며, 이는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절 광학 시스템, 반사 광학 시스템, 및 카타디옵트릭(catadioptric) 광학 시스템을 포함하는 다양한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

또한, 조명 시스템은 방사선 빔을 지향, 성형, 또는 제어하기 위해 굴절, 반사, 및 카타디옵트릭 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있으며, 이러한 구성요소들은 아래에서, 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급될 수도 있다.

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

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물에 침지되는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템의 최종 요소 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는: 방사선 빔(PB)(예를 들어, UV 방사선)을 컨디셔닝하는 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하고, 아이 템(PL)에 대해 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키는 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); ⅰ) 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하는 웨이퍼 테이블/기판 지지체 테이블(WT), 및 ⅱ) 아이템(PL)에 대해 기판을 정확히 위치시키는 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 거울 블록(mirrorblock)을 통합한 척(chuck: CH) ; 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PL)을 포함한다.

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

일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 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 익스팬더(beam expander)를 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 시스템이라고 칭해질 수 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정 수단(AM)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함한다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖는 컨디셔닝된 방사선 빔(PB)을 제공한다.

상기 방사선 빔(PB)은 지지 구조체(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사된다. 상기 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(PB)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 또 다른 위치 센서(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 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대상물 테이블들(MT 및 WT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 위치설정 디바이스(PM 및 PW)의 일부분을 형성한다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.

도시된 장치는 다음 우선 모드들에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔(PB)에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 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, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PL)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴이 타 겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.

도 2는 도 1에 도시된 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 웨이퍼 테이블(WT)의 바람직한 비-제한 실시예를 개략적으로 나타낸다. 도 2에 도시된 척(CH)은 거울 블록(1)을 포함하며, 이는 거울 블록(1)과 기판 지지 플레이트(2) 사이에 놓인 열 컨디셔닝 플레이트(3)와 함께 기판 지지 플레이트(2)를 지지한다. 열 컨디셔닝 플레이트(3)는 기판 지지 플레이트(2)의 온도를 특정 작업에 사용되는 기계 온도 설정치(전형적으로, 설정치는 약 21.5 내지 22.0 ℃이다)의 약 0 내지 1.5 ℃의 사전설정된 온도 범위 내에 유지하기 위해 제공되며, 이로 인해 상기 플레이트(2) 상에 지지된 기판(예를 들어, 도 1의 기판(W); 도 2에는 도시되지 않음)의 바람직하지 않은 온도 증가를 제한한다. 이러한 온도 상승은, 예를 들어 더 두꺼운 레지스트층이 패터닝되는 플립-칩 범핑과 같은 공정시 채택되는 더 높은 도즈의 방사선으로의 노광으로부터 발생할 수 있다. 열 컨디셔닝 플레이트(3)는, 사용시 냉 각수와 같은 컨디셔닝 유체가 통과되는 채널(도시되지 않음)의 형태로 열 컨디셔닝 요소를 포함한다. 상기 물은 기계의 설정치 온도와 거의 동일한 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 물에 대한 유속은 약 0.5 내지 3.0 l/min인 것이 바람직하다.

컨디셔닝 요소를 통합한 종래의 척은 거울 블록 및 통합된 컨디셔닝 요소를 통합한 기판 지지 테이블로 이루어지는 한편, 본 발명의 척(CH)은 추가 구성요소: 컨디셔닝 요소가 제공되는 열 컨디셔닝 플레이트(3)를 통합한다. 이러한 방식으로 열적으로 접촉하고 있는 2 개의 별도의 플레이트를 제공함으로써, 기판 지지 플레이트(2)가 컨디셔닝 요소를 통합하도록 수정되지 않아도 된다. 대신에, 컨디셔닝 요소는 컨디셔닝 플레이트(3) 내에 훨씬 더 싸고 쉽게 제공될 수 있으며, 이는 기판 지지 테이블들에 통상적으로 사용된 재료의 형태들보다 컨디셔닝 요소를 제공하도록 처리하는데 더 다루기 쉬운 재료로부터 형성될 수 있다. 또한, 기판 지지 플레이트(2)를 형성하는데 사용된 재료들의 구조 완전성(structural integrity)이 컨디셔닝 요소를 통합하도록 처리함에 의해 위태로워지지 않는다. 또한, 컨디셔닝 요소 내에 누출(leak) 또는 균열(fissure)과 같은 문제점들이 발생한 경우, 단지 열 컨디셔닝 플레이트(3)만 수리되거나 교체되면 되고, 기판 지지 플레이트(2)는 그러지 않아도 된다. 따라서, 거울 블록(1)과 기판 지지 플레이트(2) 사이에 열 컨디셔닝 플레이트(3)를 제공함으로써, 거울 블록(1)은 기판 지지 플레이트(2)가 아니라 열 컨디셔닝 플레이트(3), 간섭계 거울들 및 이미징 센서들을 직접 지지하는데 사용된다. 결과적으로, 거울 블록(1)에는 기판 지지 플레이트(2)를 지지하도록 이러한 정밀하게 만들어진 평탄면이 제공될 필요는 없으며, 거울 블록(1)의 제조에 있 어서 비용 및 복잡성이 감소될 수 있다.

거울 블록(1)은 3 개의 거울 블록 지지 블록(4) 상에 지지된다. 각각의 지지 블록(4)은 거울 블록(1)에 의해 정의된 상보적인 원통형 후퇴부(complementary cylindrical recess: 6) 내의 위치에 대해 속이 빈 원통형 돌출부(hollow cylindrical projection: 5)를 정의한다. 기판 지지 플레이트(2), 열 컨디셔닝 플레이트(3) 및 거울 블록(1)은 일련의 핀들에 의해 서로 연결된다(도시되지 않음). 각각의 지지 블록(4) 상의 속이 빈 원통형 돌출부(5)는 핀의 수용(receipt)을 위한 중심 어퍼처(central aperture: 7)를 정의한다. 각각의 핀은 상기 어퍼처(7)로부터 열 컨디셔닝 플레이트(3) 내에 정의된 어퍼처(8)를 통해, 자체로 기판 지지 플레이트(2)에 의해 정의된 상보적인 후퇴부(11) 내에 수용되는 유연한 장착 힌지(flexible mounting hinge: 10)에 의해 정의된 어퍼처(9)를 통과한다. 거울 블록(1) 및 2 개의 플레이트(2 및 3)에 의해 정의된 어퍼처들을 통과한 핀들은, 방사선 빔에 의한 조사 동안 타겟부 부근의 기판의 제한없는 국부적 변형을 용인하도록 기판의 타겟부와 충분한 거리를 두고 배치된다. 이러한 방식으로, 기판 지지 플레이트(2) 및 열 컨디셔닝 플레이트(3)가 "자유자재로 팽창하도록", 즉 거울 블록(1) 및 플레이트들(2 및 3)을 함께 유지하는 핀들에 의해 방사선 빔의 가열 효과에 의해 야기된 지지 플레이트(2)의 팽창 및/또는 수축에 의한 여하한의 변형 및/또는 국부적인 이동에 제한이 없도록 유연하게 연결된다. 플레이트들(2 및 3) 간의 상대 이동의 제한된 정도를 허용하는 것은, 더 높은 도즈의 방사선의 증가된 가열 효과로부터 발생한 기판의 대수롭지 않은(minor) 구조적 변형들을 묵인하기 때문에, 플 립-칩 범핑과 같은 소정 적용들에 유리할 수 있다. 플립-칩 범핑과 같은 적용들에 필요한 패터닝 분해능은 많은 다른 리소그래피 공정들보다 낮기 때문에, 이 적용들에서 기판의 이러한 대수롭지 않은 구조적 변형들은 문제가 되지 않는다는 것을 이해할 것이다.

또한, 도 2에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예는 기판 지지 플레이트(2), 열 컨디셔닝 플레이트(3) 및 거울 블록(1) 각각에 의해 정의된 홀들(12, 13 및 14)의 3 개의 세트를 예시한다. 상기 홀들(12, 13 및 14)은 노광 이후에 웨이퍼(W)의 리프팅(lifting)을 용이하게 하도록 E-핀들(도시되지 않음)의 수용을 위해 구성된다.

기판 지지 플레이트(2) 및 열 컨디셔닝 플레이트(3)는, 도 2에 도시된 실시예에서 그 마주한 표면들 사이의 평균 간격이 약 0.05 mm인 공기갭(air gap)에 의해 분리되도록 배치된다. 이 실시예에서, 기판 지지 플레이트(2)와 열 컨디셔닝 플레이트(3) 간의 열 컨덕턴스(heat conductance)는 약 0.025 W/mK일 것이다.

도 2에 도시된 장치의 대안적인 실시예들에서는, 특정 적용에 적합하게 하기 위해 여하한의 적절한 수 및 구성의 핀들 및/또는 지지 블록들이 사용될 수 있다. 상기 플레이트들(2 및 3)은 여하한의 적절한 간격으로 분리될 수 있으며, 공기갭을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 플레이트들(2 및 3)의 마주한 표면들을 분리한 간격은 약 0 내지 2 mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 바람직한 일 실시예에서, 상기 플레이트들(2 및 3)은 0.1 mm의 공기갭에 의해 분리되며, 이는 플레이트들(2 및 3) 사이에 약 0.07 W/mK의 열 컨덕턴스를 제공한다. 또 다른 대안적인 실 시예에서, 기판 지지 플레이트(2)는 열 페이스트(thermal paste) 또는 훌륭한 열 전도성의 플렉서블 글루(flexible glue)와 같은 적절한 접착제(adhesive)층에 의해 열 컨디셔닝 플레이트(3)에 연결된다. 상기 접착제는 지지 플레이트(2)와 컨디셔닝 플레이트(3) 사이에 필요한 열 전도성을 제공하고, 및/또는 플레이트들(2 및 3) 사이에 원하는 정도의 유연성을 제공하도록 선택될 수 있다. 열 페이스트가 채택되면, 플레이트들(2 및 3)의 간격은 상기 플레이트들(2 및 3)이 공기갭에 의해 분리되는 경우보다 더 클 수 있지만, 반드시 그러한 것은 아니다. 예를 들어, 적절한 열 페이스트에 의해 연결된 한 쌍의 플레이트(2 및 3)는 약 1 mm까지 분리될 수 있으며, 이는 약 0.5 W/mK의 열 컨덕턴스를 제공할 수 있다. 나타낸 정밀한 열 컨덕턴스는 플레이트들(2 및 3)의 간격 및 플레이트들(2 및 3) 사이에 놓인 매질을 포함한 많은 상이한 인자들에 의존할 것이다. 플레이트들(2 및 3) 사이의 열 컨덕턴스는 약 2.5 W/mK까지인 것이 바람직하다.

또한, 기판 지지 플레이트(2)는 복수의 표면 변형부(surface deformation)들을 정의하는 기판 지지 표면(15), 바람직하게는 상기 지지 플레이트(2) 상에 위치된 기판(도시되지 않음)과 접촉하고 이를 지지하도록 배치되는 버얼(burl)들(도시되지 않음)을 포함한다. 도 2에 나타낸 장치의 바람직한 실시예에서, 기판 지지 표면과 접촉하는 기판의 표면 영역의 약 20 %까지 접촉하도록 표면 변형부들이 구성된다. 접촉 영역은 기판 영역과 동일하거나 기판 영역의 약 10 %보다 큰 것이 바람직하다. 또 다른 바람직한 대안적인 실시예들에서, 표면 변형부들과 기판의 표면 간의 접촉 영역은 기판 표면의 영역의 약 5 내지 20 %이고, 더 바람직하게는 10 내 지 20 %인 것이 바람직하다. 일반적으로, 필요에 따라 기판으로부터의 충분히 높은 열 전달률을 보장하기 위해 종래 기술의 시스템들보다 더 큰 접촉 영역들을 채택하는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 기판 지지 플레이트(2)는 많은 종래의 지지 테이블들에 비해 비교적 두껍다. 이는 바람직하지 않게 높은 전체적인 온도 상승들을 방지하도록 지지 플레이트(2)에 비교적 큰 축열체(thermal mass)를 제공하기 위한 것으로, 그렇지 않은 경우 방사선에 기판을 노광하는 동안 전체적인 큰 열적 드리프트(thermal drift)를 야기할 수 있다. 도 2에 도시된 지지 플레이트(2)는 약 5 mm의 두께를 갖는다. 또 다른 바람직한 실시예들에서, 상기 지지 플레이트(2)는 약 5 mm보다 큰 두께를 갖는다. 지지 플레이트(2)는 약 5 내지 20 mm의 범위, 더 바람직하게는 약 5 내지 10 mm의 범위 내에 있는 두께를 갖는다.

기판 지지 플레이트(2)는 높은 열 전도성을 갖는 재료를 포함한다. 상기 재료는 약 50 W/mK이거나 그보다 큰 열 전도성, 더 바람직하게는 약 50 내지 250 W/mK 범위 내의 열 전도성, 가장 바람직하게는 50 내지 150 W/mK의 열 전도성을 갖는 것이 바람직하다. 이는 그것이 기판(도시되지 않음)으로부터 열 컨디셔닝 플레이트(3)로의 효율적인 열 소실(dissipation)을 촉진해야 하기 때문에 바람직하다. 도 2의 기판 지지 플레이트(2)는 실리코나이즈드 탄화 규소(siliconized silicon carbide: SiSiC)를 포함한다. 대안적인 바람직한 실시예들에서, 탄화 규소(SiC) 등과 같은 다른 재료들이 사용될 수 있다.

도 2에 개략적으로 나타낸 열 컨디셔닝 플레이트(3)는 스테인리스 강(stainless steel)을 포함한다. 다른 바람직한 실시예들에서, 열 컨디셔닝 플레이트(3)는 1 이상의 금속(예를 들어, 강, 티타늄, 알루미늄 등), 비-금속 및/또는 세라믹 재료들을, 개별적으로 또는 여하한의 바람직한 조합, 혼합 또는 합금으로 포함할 수 있다.

컨디셔닝 요소들을 통합한 컨디셔닝 플레이트(3)의 중요한 기능은 전형적인 처리 조건들 하에서 허용가능한 온도 범위 내에 척(CH)을 유지하고, 그로 인해 기판/웨이퍼(W)도 유지하는 것임을 이해할 것이다. 또한, 통상적인 것보다 높은 것이 바람직한 기판/웨이퍼(W) 접촉 영역, 및/또는 통상적인 것보다 두꺼운 것이 바람직한 기판 지지 플레이트(2)를 이용하는 중요한 이유는, 노광시 기판/웨이퍼(W)를 허용가능한 온도 범위 내에 유지하기 위한 것임을 이해할 것이다.

이상 본 발명의 특정 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 설명된 것과 다른 방식으로 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 본 발명은 다음에 오는 청구항들에 의해 정의된다.

이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:

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

도 2는 도 1의 리소그래피 장치의 구성요소들을 더 상세히 도시하는 도면이다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서:

방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성되고 배치된 조명 시스템;

상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하도록 구성되는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되고 배치된 지지 구조체;

기판을 유지하도록 구성되고 배치되며, 열 컨디셔닝 플레이트(thermal conditioning plate)와 열적으로 접촉하고 있는 기판 지지 플레이트를 포함한 기판 테이블; 및

상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트는 상기 기판과 접촉하고 이를 지지하도록 배치된 복수의 표면 변형부(surface deformation)들을 정의하는 기판 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 표면 변형부들은 상기 기판 지지 표면과 접촉하도록 배치되는 상기 기판의 표면 영역의 약 20 %까지 접촉하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래 피 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 표면 변형부들은 상기 기판 지지 표면과 접촉하도록 배치되는 상기 기판의 표면 영역의 약 10 %와 같거나 그보다 크게 접촉하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 표면 변형부들은 버얼(burl)들인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트는 약 5 mm 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트는 약 50 W/mK와 같거나 그보다 큰 열 전도성(thermal conductivity)을 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트는 탄화 규소(silicon carbide), 실리코나이즈드 탄화 규소(siliconized silicon carbide) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 열 컨디셔닝 플레이트는 금속, 비-금속, 세라믹, 및 그 합금 및 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 열 컨디셔닝 플레이트는 상기 기판 지지 플레이트의 온도를 사전설정된 온도 범위 내에 유지하도록 배치된 열 컨디셔닝 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 열 컨디셔닝 요소는 열 컨디셔닝 유체의 통과를 위해 배치된 채널(channel)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 열 컨디셔닝 유체는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장 치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트는 상기 열 컨디셔닝 플레이트에 유연하게(flexibly) 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트는 접착제(adhesive)층에 의해 상기 열 컨디셔닝 플레이트에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트는 1 이상의 유연한 연결 블록에 의해 상기 열 컨디셔닝 플레이트에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트는, 상기 방사선 빔에 의한 조사(irradiation) 동안 상기 타겟부 부근에서의 기판의 제한없는 국부적 변형을 용인하도록 상기 기판의 타겟부와 충분한 거리를 두도록 배치되는 1 이상의 유연한 연결 블록에 의해 상기 열 컨디셔닝 플레이트에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트 및 상기 열 컨디셔닝 플레이트의 마주한 표면들 간의 평균 간격은 약 0.05 mm인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지 플레이트 및 상기 열 컨디셔닝 플레이트는, 상기 플레이트들 간의 열 전도 계수가 약 100 ㎛의 거리에 걸쳐 약 0.07 W/mK가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 장치는 상기 열 컨디셔닝 플레이트가 지지되는 거울 블록(mirrorblock)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 거울 블록은 1 이상의 장착 블록에 의해 상기 기판 지지 플레이트 및 상기 열 컨디셔닝 플레이트 중 1 이상에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
리소그래피 기판 지지 테이블에 있어서,

열 컨디셔닝 플레이트와 열적으로 접촉하고 있는 기판 지지 플레이트를 포함 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 기판 지지 테이블.
리소그래피 방법에 있어서,

기판의 타겟부 상에 방사선 빔을 투영하는 단계; 및

열 컨디셔닝 플레이트와 열적으로 접촉하고 있는 기판 지지 플레이트를 포함하는 기판 지지 테이블 상에 상기 기판을 지지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 패터닝하는 단계; 및 상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 방법.