KR20130016121A - 유체 핸들링 구조, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

유체 핸들링 구조, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)와, 메니스커스 피닝 특징부를 적어도 부분적으로 둘러싸고 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 가스 공급 개구부와, 필요한 경우에 채용되는, 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening)를 포함하며, 여기서 가스 공급 개구부, 가스 복구 개구부, 또는 가스 공급 개구부와 가스 복구 개구부 양자가 상기 공간의 주변에서 변동(variation)을 갖는 미터 길이 당의 개구 면적을 갖는다.

Description

유체 핸들링 구조, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{A FLUID HANDLING STRUCTURE, A LITHOGRAPHIC APPARATUS AND A DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 유체 핸들링 구조, 리소그래피 장치, 리소그래피 장치를 이용한 디바이스 제조 방법, 및 리소그래피 장치의 작동 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지의 리소그래피 장치는, 타겟 영역 상에 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역을 조사(照射)하는 소위 스테퍼(stepper), 및 소정의 방향("스캐닝"-방향)의 방사선 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 동시에 이 방향과 평행한 방향(동일 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역을 조사하는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수 있다.
리소그래피 투영 장치 내의 기판을 물과 같은 비교적 굴절률이 높은 액체에 액침(immersion)시켜 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 것이 제안되어 있다. 구현예에서, 액체로는 증류수가 가능하지만, 다른 액체가 사용될 수도 있다. 본 발명의 실시예는 액체를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 또 다른 유체, 구체적으로는 습윤 유체(wetting fluid), 비압축성 유체(incompressible fluid), 및/또는 공기보다 높은 굴절률을 갖는, 바람직하게는 물보다 높은 굴절률을 갖는 유체가 적합할 수도 있다. 가스를 방출시키는 유체가 특히 바람직하다. 이와 같이 하는 요지는, 노광 방사선이 액체 내에서는 더 짧은 파장을 가질 것이기 때문에, 더 작은 특징부(smaller features)의 이미징을 가능하게 하기 위해서이다(액체의 영향은 시스템의 유효 개구도(NA)를 증가시키고 또한 초점 심도를 증가시키는 것으로서도 고려될 것이다). 고체 입자(예컨대, 석영)가 그 안에 부유되어 있는 물 또는 나노 입자 부유물(예컨대, 최대 직경이 10 ㎚인 입자)을 갖는 액체를 포함한 다른 액침액도 제안되어 있다. 부유 상태의 입자의 굴절률은 이들이 부유 상태로 존재하고 있는 액체의 굴절률과 유사하거나 동일하여도 되고, 또는 유사하거나 동일하지 않아도 된다. 적합할 수도 있는 다른 액체로는, 방향족 탄화수소 등의 탄화수소, 불화탄화수소, 및/또는 수용성 용액 등이 있다.
기판 또는 기판과 기판 테이블을 액체의 수조(bath)에 담그는 것(예컨대, 미국 특허 제4,509,852호를 참조)은, 스캐닝 노광 동안에 상당한 부피의 액체가 가속되어야 한다는 것을 의미한다. 이와 같이 하기 위해서는 모터를 추가하거나 더 강력한 모터를 사용할 필요가 있으며, 액체 내에서의 요동(disturbance)이 바람직하지 않은 동시에 예측 가능하지 않은 영향을 야기할 수도 있다.
액침 장치에서, 액침 유체는 유체 핸들링 시스템, 유체 핸들링 디바이스, 유체 핸들링 구조 또는 유체 핸들링 장치에 의해 핸들링된다. 일구현예에서, 유체 핸들링 시스템은 액침 유체를 공급할 수도 있으며, 그에 따라 유체 공급 시스템이 될 수도 있다. 일구현예에서, 유체 핸들링 시스템은 적어도 부분적으로는 액침 유체를 제한할 수도 있으며, 이에 의해 유체 제한 시스템(fluid confinement system)이 될 수도 있다. 일구현예에서, 유체 핸들링 시스템은 액침 유체에 대한 장벽을 제공할 수도 있으며, 이에 의해 유체 제한 구조와 같은 장벽 부재가 될 수도 있다. 일구현예에서, 유체 핸들링 시스템은 예컨대 액침 유체의 흐름 및/또는 위치를 조절하는데 도움을 주기 위해 가스의 흐름을 생성하거나 이용할 수도 있다. 가스의 흐름은 액침 유체를 제한하기 위한 시일(seal)을 형성할 수도 있으므로, 이로써 유체 핸들링 구조가 시일 부재로 지칭될 수도 있으며, 이러한 시일 부재는 유체 제한 구조이어도 된다. 일구현예에서, 액침액이 액침 유체로서 사용된다. 그 경우, 유체 핸들링 시스템은 액체 핸들링 시스템이어도 된다. 전술한 설명을 참조하여, 유체에 대하여 정의된 특징에 대한 이 단락에서의 언급은 액체에 대해 정의된 특징을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
액침액이 유체 핸들링 시스템에 의해 투영 시스템 아래에 있는 표면 상의 국소 영역에 제한되면, 유체 핸들링 시스템과 표면 사이에 메니스커스(meniscus)가 연장하게 된다. 메니스커스에서의 비안정성은 액침액 내에 기포(bubble)를 발생시켜, 이 기포가 예컨대 기판의 이미징 동안 투영 빔과 간섭함으로써 이미징 오차를 초래할 수 있다.
예컨대, 적어도 기포 포유(bubble inclusion)의 가능성을 감소시키는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 특징에 따라, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)와; 상기 메니스커스 피닝 특징부를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 하나 이상의 가스 공급 개구부와; 필요한 경우에 채용되는, 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening)를 포함하며, 상기 가스 공급 개구부, 상기 가스 복구 개구부, 또는 상기 가스 공급 개구부와 상기 가스 복구 개구부 양자가 상기 공간의 주변에서 변동(variation)을 갖는 미터 길이 당의 개구 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다..
본 발명의 특징에 따라, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부와; 상기 메니스커스 피닝 특징부를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 하나 이상의 가스 공급 개구부와; 필요한 경우에 채용되는, (a) 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 하나 이상의 가스 복구 개구부(gas recovery opening) 및/또는 (b) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 있는 하나 이상의 액침 유체 공급 개구부 중의 하나 또는 양자를 포함하며, 여기서, (ⅰ) 상기 액침 유체 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, (ⅱ) 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, 및/또는 (ⅲ) 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 복구 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리 중의 하나 이상이 상기 공간의 주변에서 변동되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부를 포함하며, 상기 메니스커스 피닝 특징부는, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 작은 반경 부분의 영역에서의 상기 유체 핸들링 구조에 대한 액침액의 접촉 각도가 큰 반경 부분의 영역에서의 상기 유체 핸들링 구조에 대한 액침액의 접촉 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부와; 필요한 경우 채용되는, (a) 상기 메니스커스 피닝 특징부를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 하나 이상의 가스 공급 개구부, (b) 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 하나 이상의 가스 복구 개구부(gas recovery opening), 및/또는 (c) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 있는 하나 이상의 액침 유체 공급 개구부 중에서 선택된 하나 이상을 포함하며, 여기서, 상기 메니스커스 피닝 특징부는, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 상기 유체 핸들링 구조는, 또한, 작은 반경 부분에 대응하는 주변 위치에 대해서 보다는 큰 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서 상이한 유량으로, (a) 상기 하나 이상의 가스 공급 개구부, (b) 상기 메니스커스 피닝 특징부, (c) 상기 하나 이상의 가스 복구 개구부, 및/또는 (d) 상기 하나 이상의 액침 유체 공급 개구부 중에 선택된 하나 이상에 유체를 공급하거나 복구하고, 및/또는 상기 선택된 하나 이상으로부터 유체를 공급하거나 복구하도록 구성된 유체 공급 및/또는 복구 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조는 액침 유체를 공간에 억제하도록 구성되고, 하면(undersurface)을 가지며, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위해 적어도 부분적으로 상기 공간을 둘러싸는 복수의 유체 복구 개구부와; 상기 복수의 유체 복구 개구부 중의 2개 이상의 개구부 사이에 연장하는 메니스커스 피닝 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계와; 상기 액침액의 메니스커스(meniscus)에 인접한 위치에 하나 이상의 가스 공급 개구부를 통해 가스를 제공하는 단계와; 필요한 경우, 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 하나 이상의 가스 복구 개구부를 통해, 상기 가스 공급 개구부를 통과하는 가스를 복구하는 단계를 포함하며, 상기 가스 공급 개구부, 상기 가스 복구 개구부, 또는 상기 가스 공급 개구부와 상기 가스 복구 개구부 양자가, 상기 공간의 주변에서 변동(variation)을 갖는 미터 길이 당의 개구 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계와; 상기 액침액의 메니스커스에 인접한 위치에 하나 이상의 가스 공급 개구부를 통해 가스를 제공하는 단계로서, 상기 메니스커스의 통과가 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)에 의해 저지되는, 단계와; 필요한 경우에 채용되는, (a) 상기 하나 이상의 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 하나 이상의 가스 복구 개구부를 통해 상기 하나 이상의 가스 공급 개구부를 통과하는 가스를 복구하는 단계, 및/또는 (b) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 있는 하나 이상의 액침 유체 공급 개구부를 통해 상기 공간에 액침 유체를 제공하는 단계 중의 하나 또는 양자를 포함하며, 여기서, (ⅰ) 상기 액침 유체 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, (ⅱ) 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, 및/또는 (ⅲ) 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 복구 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리 중의 하나 이상이 상기 공간의 주변에서 변동되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계와; 상기 액침액의 메니스커스에 인접한 위치에 개구부를 통해 가스를 제공하는 단계로서, 상기 메니스커스의 통과가 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)에 의해 저지되는, 단계를 포함하며, 상기 메니스커스 피닝 특징부는, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 여기서 작은 반경 부분의 영역에서의 유체 핸들링 구조에 대한 액침액의 접촉 각도는 큰 반경 부분의 영역에서의 상기 유체 핸들링 구조에 대한 액침액의 접촉 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 패터닝된 방사선 빔을 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)에 의해 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계와; 필요한 경우에 채용되는, (a) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 하나 이상의 가스 공급 개구부를 통해 가스를 제공하는 단계, (b) 상기 하나 이상의 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 하나 이상의 가스 복구 개구부를 통해 상기 하나 이상의 가스 공급 개구부를 통과하는 가스를 복구하는 단계, 및/또는 (c) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 있는 하나 이상의 액침 유체 공급 개구부를 통해 상기 공간에 액침 유체를 제공하는 단계 중의 하나 이상의 단계를 포함하며, 상기 메니스커스 피닝 특징부는, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 여기서 작은 반경 부분에 대응하는 주변 위치에 대해서 보다는 큰 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서 상이한 유량으로, (a) 상기 하나 이상의 가스 공급 개구부, (b) 상기 메니스커스 피닝 특징부, (c) 상기 하나 이상의 가스 복구 개구부, 및/또는 (d) 상기 하나 이상의 액침 유체 공급 개구부로부터 선택된 하나 이상에 유체를 공급하거나 복구하고, 및/또는 상기 선택된 하나 이상으로부터 유체를 공급하거나 복구하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계와; 복수의 액체 복구 개구부 중의 2개 이상의 개구부 사이에 연장하는 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)와 조합하여, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액체의 메니스커스의 통과를 저지하기 위해 상기 공간을 적어도 부분적으로 둘러싸는 복수의 유체 복구 개구부를 통해 유체를 복구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 여기서 이 공간은 상기 유체 핸들링 구조의 하면(undersurface)에 평행한 평면에 하나 이상의 모서리를 포함함, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)와; 상기 모서리에서의 메니스커스 피닝의 안정성을 향상시키도록 구성된 메니스커스 안정화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2 및 도 3은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템을 도시하고 있다.
도 4는 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 또 다른 액체 공급 시스템을 도시하고 있다.
도 5는 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 또 다른 액체 공급 시스템을 도시하고 있다.
도 6은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 또 다른 액체 공급 시스템의 단면도이다.
도 7은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 평면도이다.
도 8은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 9는 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 10은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 11은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 12는 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 13은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 14는 x 축에는 위치를 나타내고 y 축에는 가스의 반경 방향 속도(radial velocity)를 나타내는 그래프이다.
도 15는 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 16은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 17은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 18은 x 축에는 위치를 나타내고 y 축에는 가스의 반경 방향 속도를 나타내는 그래프이다.
도 19는 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 20은 x 축에는 위치를 나타내고 y 축에는 가스의 반경 방향 속도를 나타내는 그래프이다.
도 21은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 모서리를 평면도로 도시하는 도면이다.
도 22는 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 일부분을 평면도로 도시하는 도면이다.
도 23은 리소그래피 투영 장치에 사용하기 위한 액체 공급 시스템의 일부분을 평면도로 도시하는 도면이다.
이하에서는, 단지 예시를 목적으로 하는 본 발명의 실시예를 대응하는 부분에 대응하는 도면 부호가 부여되어 있는 첨부된 개략 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는 이하의 구성요소를 포함한다:
- 방사선 빔(B, 예컨대 UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL);
- 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정 파라미터에 따라 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT);
- 예컨대 하나 이상의 센서를 지지하기 위한 센서 테이블, 또는 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 기판)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정 파라미터에 따라 예컨대 기판(W)의 테이블의 표면을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(WT)과 같은 지지 테이블; 및
- 패터닝 장치(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을, 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS).
조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 다른 형태의 광학 요소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 장치(MA)를 유지한다. 구체적으로, 지지 구조체(MT)는 패터닝 장치(MA)의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치(MA)가 진공 분위기에 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치(MA)를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 장치(MA)를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 장치(MA)가 예컨대 투영 시스템(PS)에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 모든 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 반전 피처(phase shifting feature) 또는 이른바 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟 영역 내의 요구된 패턴과 정확하게 대응하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 장치(MA)는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "투영 렌즈"라는 용어는 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어의 동의어로 간주할 수 있다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형의 것(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 반사형의 것(예컨대, 전술한 바와 같은 유형의 프로그래머블 미러 어레이를 채용하거나, 또는 반사형 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개 이상의 테이블(또는 스테이지 또는 지지체), 예컨대 2개 이상의 기판 테이블 또는 하나 이상의 기판 테이블과 하나 이상의 센서 또는 측정 테이블의 조합을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기계에서는, 복수의 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다. 리소그래피 장치는 기판, 센서 및 측정 테이블과 유사한 방식으로 병행하여 사용될 수도 있는 2개 이상의 패터닝 장치 테이블(또는 스테이지 혹은 지지체)을 가질 수도 있다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 예컨대, 방사선 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스(SO)와 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 방사선 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조절하는데 사용될 수 있다. 방사선 소스(SO)와 마찬가지로, 조명기(IL)는 리소그래피 장치의 일부를 형성할 수도 있고 또는 리소그래피 장치의 일부를 형성하지 않을 수도 있다. 예컨대, 조명기(IL)는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있고, 또는 리소그래피 장치와 별개의 구성요소일 수도 있다. 조명기(IL)가 리소그래피 장치와 별개의 구성요소인 경우, 리소그래피 장치는 조명기(IL)가 그 위에 탑재될 수 있도록 구성될 수 있다. 필요한 경우, 조명기(IL)는 분리 가능하며, 별도로 제공될 수도 있다(예컨대, 리소그래피 장치 제조업체 또는 다른 공급자에 의해).
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(MA)를 종단한 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)은 방사선 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟 영역(C)을 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)를 이용하여, 예컨대 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대되는 것으로서의), 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 패터닝 장치(MA) 및 기판(W)은 패터닝 장치 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟 영역에 위치하고 있지만, 이들 마크들은 타겟 영역 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 패터닝 장치(MA) 상에 하나 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 장치 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사선 빔(B)에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정지 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기가 한정된다.
2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해 단일 동적 노광시의 타겟 영역의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)이 한정되는 한편, 스캐닝 동작의 길이에 의해 타겟 영역(C)의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 지지 구조체(MT)를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 마이크로스케일 또는 나노스케일 특징부를 갖는 부품의 제조 시에 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다.
투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판 사이에 액체를 제공하는 구성은 3개의 일반적인 카테고리로 분류될 수 있다. 이러한 카테고리는 수조 타입 구성(bath type arrangement), 소위 국소 액침 시스템(localized immersion system) 및 전체 습식 액침 시스템(all-wet immersion system)이다. 수조 타입 구성에서는, 기판(W)의 전체 및 필요한 경우에는 기판 테이블(WT)의 일부가 액체의 수조에 잠겨진다.
국소 액침 시스템은 기판의 국소 영역에만 액체를 제공하는 액체 공급 시스템을 이용한다. 액체에 의해 채워지는 공간은 평면적으로 기판의 상면보다 작으며, 액체로 채워진 영역은 기판(W)이 그 영역 아래를 이동하는 동안 투영 시스템(PS)에 대해 실질적으로 정지 상태로 유지된다. 도 2 내지 도 7은 이러한 시스템에 사용될 수 있는 상이한 공급 장치를 도시하고 있다. 국소 영역에 대해 액체를 밀봉하기 위한 밀봉 특징부가 제공된다. 이를 달성하기 위해 제안된 한 가지 방식은 PCT 특허 출원 공개 번호 WO 99/49504에 개시되어 있다.
전체 습식 구성에서는 액체가 제한되지 않는다. 기판의 상면 전체 및 기판 테이블의 일부 또는 전부가 액침액으로 덮여진다. 적어도 기판을 덮는 액체의 깊이는 작다. 액체는 기판 상의 액체의 얇은 막과 같은 막이 될 수도 있다. 액침액은 투영 시스템의 영역 및 투영 시스템에 대향하는 대향면(이러한 대향면은 기판 및/또는 기판 테이블의 표면일 수 있음)에 공급될 수 있다. 도 2 내지 도 5의 액체 공급 장치의 모두가 이러한 시스템에 이용될 수 있다. 그러나, 시일 특징부가 제공되지 않거나, 작동되지 않거나, 정상적인 것만큼 유효하지 않거나, 또는 액체를 국소 영역에만 밀봉하는 것에 효과적이지 않다.
도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 액침액은 바람직하게는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 하나 이상의 유입구에 의해 기판 상에 공급된다. 이 액침액은 투영 시스템 아래를 통과한 후에 하나 이상의 배출구에 의해 제거된다. 기판이 최종 요소 아래에서 -X 방향으로 스캔될 때, 액침액은 최종 요소의 +X 측에서 공급되고, -X 측에서 흡수된다. 도 2에는, 액체가 유입구를 통해 공급되고, 낮은 압력 소스에 연결되는 배출구에 의해 최종 요소의 다른 측면에서 흡수되는 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도 2의 예시에서, 액침액은 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 공급되고 있지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 최종 요소 주위에 위치된 유입구 및 배출구의 방향과 개수는 다양하게 변화될 수 있으며, 양측면에 4개 세트의 유입구 및 배출구가 최종 요소 주위에 규칙적인 패턴으로 제공되어 있는 도 3에 그 일례가 예시되어 있다. 액침액의 흐름 방향은 도 2 및 도 3에 화살표로 나타내어져 있다는 것에 유의하기 바란다.
국소 액체 공급 시스템을 이용한 또 다른 액침 리소그래피 해법이 도 4에 도시되어 있다. 액침액은 투영 시스템(PS)의 양측면 상의 2개의 홈형 유입구에 의해 공급되며, 유입구의 반경 방향 외측에 배열된 복수의 불연속 배출구에 의해 제거된다. 유입구는 중앙에 구멍이 형성되어 있는 플레이트 내에 배치될 수 있고, 그 구멍을 통해 투영 빔이 투영된다. 액침액은 투영 시스템(PS)의 한 측면 상의 하나의 홈형 유입구에 의해 공급되고, 투영 시스템(PS)의 다른 측면 상의 복수의 불연속 배출구에 의해 제거되어, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 얇은 액체막의 흐름을 발생시킨다. 어느 유입구와 배출구의 조합을 사용할지에 대한 선택은 기판(W)의 이동 방향에 따라 좌우될 수 있다(다른 조합의 유입구와 배출구는 비작동 상태로 된다). 유체 흐름 및 기판의 방향은 도 4에 화살표로 나타내어져 있다는 것에 유의하기 바란다.
제안되어 있는 또 다른 구성은 투영 시스템의 최종 요소와 기판 테이블 사이의 공간의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장할 수 있는 액체 제한 구조(liquid confinement structure)를 갖는 액체 공급 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 구성은 도 5에 예시되어 있다.
도 5는 국소 액체 공급 시스템 또는 유체 핸들링 구조(12)를 개략적으로 도시하고 있다. 유체 핸들링 구조는 액침액을 기판(W), 기판 테이블(WT) 또는 기판과 기판 테이블 양자와 같은 하부 표면의 국소 표면에 제한하는 장벽으로서 작용한다. 유체 핸들링 구조는 투영 시스템의 최종 요소와 기판 테이블(WT) 또는 기판(W) 사이의 공간의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장한다(다른 설명이 없는 경우에는, 이하의 설명에서의 기판(W)의 표면에 대한 언급은 기판 테이블(WT)의 표면을 포함하여 지칭하는 것이거나 또는 기판 테이블의 표면에 대한 대안으로 지칭된다는 것에 유의하기 바란다). 유체 핸들링 구조(12)는 Z 방향(광학축 방향)으로의 약간의 상대적인 이동이 있을 수도 있지만 XY 평면에서는 투영 시스템(PS)에 대해 실질적으로 정지 상태이다. 일실시예에서, 시일은 유체 핸들링 구조(12)와 기판(W) 표면 사이에 형성되며, 가스 시일(가스 시일을 갖는 이러한 시스템은 유럽 특허 공개 번호 EP-A-1,420,298에 개시되어 있음) 또는 액체 시일과 같은 비접촉식 시일이 될 수 있다.
유체 핸들링 구조(12)는 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판(W) 사이의 공간(11)에 적어도 부분적으로 액체를 제한한다. 기판(W)에 대한 비접촉 시일이 투영 시스템(PS)의 이미지 필드 주변에 형성되어, 액체가 기판(W) 표면과 투영 시스템(PS)의 최종 요소 사이의 공간 내에 제한되도록 한다. 이 공간(11)은 적어도 부분적으로는 투영 시스템(PS)의 최종 요소 아래에 위치되어 투영 시스템(PS)을 둘러싸고 있는 유체 핸들링 구조(12)에 의해 형성된다. 액체가 액체 유입구(13)에 의해 투영 시스템(PS) 아래의 공간(11)과 유체 핸들링 구조(12) 내에 유입된다. 이 액체는 액체 배출구(13)에 의해 제거될 수도 있다. 유체 핸들링 구조(12)는 투영 시스템(PS)의 최종 요소보다 약간 위쪽으로 약간 연장할 수 있다. 액체 레벨이 최종 요소보다 위쪽으로 상승하여, 액체의 버퍼가 제공된다. 일실시예에서, 유체 핸들링 구조(12)는, 상단이 투영 시스템 또는 투영 시스템의 최종 요소의 형상에 밀접하게 부합하는 내측 둘레를 가지며, 이 내측 둘레는 예컨대 라운드 형상으로 될 것이다. 저부에서는, 내측 둘레가 예컨대 직사각형과 같은 이미지 필드의 형상에 밀접하게 부합하지만, 반드시 그러할 필요는 없다.
액체는 사용 동안에 유체 핸들링 구조(12)의 저면과 기판(W)의 표면 사이에 형성되는 가스 시일(16)에 의해 공간(11) 내에 제한될 수 있다. 가스 시일(16)은 가스에 의해 형성된다. 가스 시일 내의 가스는 유입구(15)를 통해 압력 하에서 유체 핸들링 구조(12)와 기판(W) 사이의 갭에 제공된다. 가스는 배출구(14)를 통해 추출된다. 가스 유입구(15) 상의 과압(overpressure), 배출구(14) 상의 진공 레벨, 및 갭의 기하학적 형상은 내측으로의 고속의 가스 흐름이 이루어지도록 배치되며, 이 가스 흐름이 액체를 제한한다. 유체 핸들링 구조(12)와 기판(W) 사이의 액체에 미치는 가스의 힘은 액체를 공간(11) 내에 제한한다. 유입구/배출구는 공간(11)을 둘러싸는 환형의 홈이어도 된다. 환형의 홈은 연속적일 수도 있고, 또는 불연속적일 수도 있다. 가스 흐름은 액체를 공간(11)에 제한하도록 작용한다. 이러한 시스템은 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있는 미국 특허 공개 번호 US 2004-0207824에 개시되어 있다. 일실시예에서, 유체 핸들링 구조(12)는 가스 시일을 갖지 않는다.
도 6은 액체 공급 시스템의 일부인 유체 핸들링 구조(12)를 예시하고 있다. 유체 핸들링 구조(12)는 투영 시스템(PS)의 최종 요소의 둘레(예컨대, 원주) 주위에 연장한다.
부분적으로 공간(11)을 형성하는 표면 내의 복수의 개구부(20)가 액체를 공간(11)에 제공한다. 액체는 공간(11)에 진입하기 전에 각각의 챔버(24, 26)를 통해 측벽(28, 22)의 개구부(29, 20)를 통과한다.
유체 핸들링 구조(12)의 저부와 예컨대 기판(W), 기판 테이블(WT) 또는 기판(W)과 기판 테이블(WT) 양자와 같은 대향면과의 사이에 시일이 제공된다. 도 6에서, 시일 장치는 비접촉식 시일을 제공하도록 구성되며, 여러 개의 구성요소로 이루어진다. 투영 시스템(PS)의 광학축의 반경 방향 외측에, 공간(11) 내로 연장하는 흐름 제어 플레이트(51)(필요한 경우에 채용됨)가 제공된다. 제어 플레이트(51)는 액체를 통과시킬 수 있도록 개구부(55)를 가질 수 있으며, 이 개구부(55)는 제어 플레이트(51)가 Z 방향(즉, 투영 시스템(PS)의 광학축에 평행한 방향)으로 변위되는 경우에 이로울 것이다. 예컨대 기판(W)과 같은 대향면을 바라보는(예컨대, 마주보는) 유체 핸들링 구조(12)의 저면 상의 흐름 제어 플레이트(51)의 반경 방향 외측에는 액침액 공급 개구부(180)가 제공될 수도 있다. 액침액 공급 개구부(180)는 대향면을 향하는 방향으로 액침액(예컨대, 수용성 용액 또는 물과 같은 액체)을 제공할 수 있다. 이미징 동안, 이것은 기판(W)과 기판 테이블(WT) 사이의 갭을 액체로 채움에 의한 액침액 내의 기포의 생성을 방지하는데 유용할 것이다.
액침액 공급 개구부(180)의 반경 방향 외측에는 유체 핸들링 구조(12)와 대향면 사이로부터 액체를 추출하기 위한 추출기 어셈블리(70)가 제공될 수 있다. 추출기 어셈블리(70)는 단상 추출기(single phase extractor) 또는 2상 추출기(dual phase extractor)로서 동작할 수 있다. 추출기 어셈블리(70)는 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)로서 작용한다.
추출기 어셈블리의 반경 방향 외측에는 가스 나이프(90)가 제공될 수 있다. 추출기 어셈블리 및 가스 나이프의 배치는 미국 특허 공개 번호 US 2006/0158627에 상세하게 개시되어 있으며, 이 공개 특허의 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있다.
단상 추출기로서의 추출기 어셈블리(70)는 미국 특허 공개 번호 US 2006-0038968에 개시된 바와 같은 액체 제거 장치, 추출기 또는 유입구를 포함할 수 있으며, 이 공개 특허는 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있다. 일실시예에서, 액체 제거 장치(70)는 단일 액상 액체 추출(single-liquid phase liquid extraction)이 가능하게 되도록 가스와 액체를 분리하기 위해 이용되는 다공성 재료(111)로 덮여지는 유입구를 포함할 수 있다. 챔버(121) 내의 저압(under pressure)은 다공성 재료(111)의 구멍에 형성된 메니스커스가 주변 가스를 액체 제거 장치(70)의 챔버(121) 내로 인입되지 못하게 하도록 선택된다. 그러나, 다공성 재료(111)의 표면이 액체와 접촉하게 될 때에는, 흐름을 억제하는 메니스커스가 없으므로, 액체가 액체 제거 장치(70)의 챔버(121) 내로 자유롭게 흐를 수 있게 된다.
다공성 재료(111)는 5 내지 50 ㎛ 범위의 예컨대 직경 등의 폭을 갖는 다수의 소형 구멍을 갖는다. 다공성 재료(111)는 액체가 제거될 대향면과 같은 표면, 예컨대 기판(W)의 표면 위에서 50 내지 300 ㎛ 범위의 높이로 유지될 수 있다. 일실시예에서, 다공성 재료(111)는 적어도 약간은 친액성(liquidphilic)을 나타낸다. 즉, 다공성 재료(111)는 물과 같은 액침액에 대해 90°이하, 바람직하게는 85°이하, 또는 바람직하게는 80°이하의 동적 접촉 각도를 갖는다.
일실시예에서, 액체 공급 시스템은 액체의 레벨의 변동을 처리하기 위한 구성을 갖는다. 이로써 투영 시스템(PS)과 액체 제한 구조(12) 사이에 쌓여지는(예컨대, 메니스커스(400)를 형성하는) 액체가 취급될 수 있고, 벗어나지 않게 된다. 이 액체를 처리하는 한 가지 방식은 소액성(예컨대, 소수성) 코팅을 제공하는 것이다. 이 코팅은 개구부를 둘러싸는 액체 제한 구조(12)의 상면 주위 및/또는 투영 시스템(PS)의 최종 광학 소자 주위에 밴드를 형성할 수 있다. 이 코팅은 투영 시스템(PS)의 광학축의 반경 방향 외측에 제공될 수 있다. 소액성(예컨대, 소수성) 코팅은 액침액을 공간(11)에 유지하는데 도움을 준다. 이 액체를 취급하는 추가의 또는 대안의 방법은 액체 제한 구조(12) 및/또는 투영 시스템(PS)에 관련하여 특정 지점(예컨대, 높이)에 도달하는 액체를 제거하기 위해 출구(201)를 제공하는 것이다.
또 다른 국소 영역 구성은 가스 드래그 원리(gas drag principle)를 이용하는 유체 핸들링 구조이다. 소위 가스 드래그 원리는 예컨대 미국 공개 특허 번호 US 2008-0212046, US 2009-0279060 및 US 2009-0279062에 개시되어 있다. 그 시스템에서는 추출 구멍이 바람직하게는 모서리를 갖는 형상으로 배치된다. 모서리진 형상부는 커다란 반경의 부분(즉, 모서리들 사이의 부분 및/또는 모서리로부터 떨어져 있는 부분)에서의 제2 곡률 반경에 비하여 작은 제1 곡률 반경을 갖는 적어도 하나의 작은 반경의 부분(즉, 모서리에 있는 부분)을 갖는다. 작은 반경의 부분은 커다란 반경의 부분에서의 제2 곡률 반경보다 작은 제1 곡률 반경을 갖는다. 제2 곡률 반경은 한정되지 않을 수도 있다. 즉, 커다란 반경의 부분은 직선일 수도 있다. 모서리는 스테핑 또는 스캐닝 방향과 같은 원하는 이동 방향과 정렬될 수 있다. 이것은 2개의 배출구가 원하는 방향에 직각으로 정렬된 경우에 비하여 원하는 방향에서의 소정의 속도에 대하여 유체 핸들링 구조의 표면에 있는 2개의 개구부 사이의 메니스커스에 미치는 힘을 감소시킨다. 그러나, 본 발명의 실시예는 평면적으로 어떠한 형상도 가질 수 있는 유체 핸들링 구조 또는 임의의 형상으로 배열된 추출 개구부와 같은 구성요소를 갖는 유체 핸들링 구조에도 적용될 수 있다. 비제한적인 예의 이러한 형상은 원형 등의 타원형, 예컨대 정사각형 등의 사각형과 같은 직선 형상, 마름모꼴과 같은 평형사변형, 또는 4개 이상의 꼭지점을 갖는 별모양과 같은 4개보다 많은 모서리를 갖는 모서리진 형상부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 관련될 수 있는 US 2008/0212046 A1의 시스템의 변형예에서, 개구부가 배치되는 모서리진 형상부의 기하학적 형상은 스캔 방향과 스테핑 방향 양자의 방향으로 정렬된 모서리가 뾰족한 모서리(약 60°와 90°사이, 바람직하게는 75°와 90°사이, 가장 바람직하게는 75°와 85°사이)로 존재할 수 있도록 한다. 이에 의해 각각의 정렬된 모서리의 방향에서의 속도가 증가될 수 있게 된다. 그 이유는 스캐닝 방향에서 예컨대 임계 속도를 초과할 때의 불안정한 메니스커스로 인한 액체 드롭플릿의 생성이 감소되기 때문이다. 모서리가 스캐닝 방향과 스테핑 방향의 양자의 방향으로 정렬되는 곳에서, 이들 방향에서는 속도의 증가가 달성될 수 있다. 스캐닝 방향과 스테핑 방향에서의 이동 속도는 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.
도 7은 가스 드래그 원리를 구현하는 추출기를 갖고 또한 본 발명의 실시예와 관련될 수 있는 유체 핸들링 시스템 또는 유체 핸들링 구조(12)의 메니스커스 피닝 특징부를 모식적으로 평면도로 예시하고 있다. 메니스커스 피닝 특징부는 유체가 공간(11)으로부터 반경 방향 외측으로 통과하는 것을 저항하도록, 바람직하게는 방지하도록(가능한 한 많이) 설계된다. 예컨대 도 5의 메니스커스 피닝 구성(14, 15, 16) 또는 적어도 도 6에 도시된 추출기 어셈블리(70)를 대체할 수 있는 메니스커스 피닝 장치의 특징부가 도 7에 예시되어 있다. 도 7의 메니스커스 피닝 장치는 추출기의 형태를 갖는다. 메니스커스 피닝 장치는 복수의 불연속 개구부(50)를 포함한다. 각각의 개구부(50)는 원형인 것으로 예시되어 있지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 실제로, 개구부(50) 중의 하나 이상은 원형, 타원형, 직선형(예컨대, 정사각형 또는 직사각형), 삼각형 등으로부터 선택된 형상으로 될 수 있으며, 또한 하나 이상의 개구부는 가늘고 긴 형태로 될 수도 있다. 각각의 개구부는 평면적으로 0.2 mm 이상, 0.5 mm 이상, 또는 1 mm 이상의 길이 치수(즉, 하나의 개구부에서 인접 개구부로의 방향에서의 치수)를 갖는다. 일실시예에서, 길이 치수는 0.1 mm 내지 10 mm 범위 또는 0.25 mm 내지 2 mm의 범위에서 선택된다. 일실시예에서, 각각의 개구부의 폭은 0.1 mm 내지 2 mm의 범위에서 선택된다. 일실시예에서, 각각의 개구부의 폭은 0.2 mm 내지 1 mm의 범위에서 선택된다. 일실시예에서, 길이 치수는 0.2 mm 내지 0.5 mm의 범위 또는 0.2 mm 내지 0.3 mm의 범위에서 선택된다. 도 6의 개구부(도면 부호 "180"으로 표시됨)와 유사한 유입 개구부가 개구부(50)의 반경 방향 내측에 제공될 수도 있다.
도 7의 메니스커스 피닝 장치의 각각의 개구부(50)는 별도의 저압 소스에 연결될 수 있다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 각각의 또는 복수의 개구부(50)는 그 자체가 저압으로 유지되어 있는 공통 챔버 또는 매니폴드(manifold)(환형이어도 됨)에 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 또는 복수의 개구부(50)에서의 균일한 저압이 달성될 수 있다. 개구부(50)는 진공 소스에 연결될 수 있으며, 및/또는 유체 핸들링 시스템(또는 액체 제한 구조)를 둘러싸는 분위기가 압력이 증가되어 요구된 압력차를 발생하도록 될 수도 있다.
도 7의 실시예에서, 개구부(50)는 유체 추출 개구부이다. 각각의 개구부는 가스, 액체, 또는 가스와 액체의 2가지 상의 유체를 유체 핸들링 시스템 내로 통과시키기 위한 유입구이다. 각각의 유입구는 공간(11)으로부터의 배출구가 되도록 고려될 수도 있다.
개구부(50)는 유체 핸들링 구조(12)의 표면에 형성된다. 이 표면은 사용 시에 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT)에 대향한다. 일실시예에서, 개구부는 유체 핸들링 구조(12)의 평탄 표면에 존재한다. 일실시예에서, 기판 부재의 저면 상에 리지(ridge)가 제공될 수 있다. 개구부 중의 적어도 하나가 리지에 존재할 수도 있고 또는 도 23을 참조하여 아래에 설명되는 바와 같이 리지의 가장자리에 존재할 수도 있다. 개구부(50)는 바늘 또는 튜브에 의해 형성될 수 있다. 예컨대 인접하고 있는 바늘과 같이 일부 바늘의 몸체가 함께 연결될 수도 있다. 바늘은 함께 연결되어 하나의 몸체를 형성할 수도 있다. 이러한 하나의 몸체가 모서리진 형상부를 형성할 수 있다.
개구부(50)는 예컨대 튜브 또는 가늘고 긴 통로의 말단부(end)이다. 바람직하게는, 개구부는 사용시에 예컨대 기판(W)과 같은 대향면을 향하도록, 바람직하게는 대향하도록, 위치된다. 개구부(50)의 테두리(rim)(즉, 표면 밖의 배출구)는 대향면의 일부분의 상면에 실질적으로 평행하게 될 수 있다. 개구부(50)가 연결되는 통로의 가늘고 긴 축은 대향면의 상단 예컨대 기판(W)의 상면에 실질적으로 직각으로(직각으로부터 +/- 45°이내로, 바람직하게는 35°, 25°이내로, 또는 심지어는 15°이내로) 될 수도 있다.
각각의 개구부(50)는 액체와 가스의 혼합물을 추출하도록 설계된다. 액체는 공간(11)으로부터 추출되는 반면, 가스는 개구부(50)의 다른 측면 상의 분위기로부터 액체 쪽으로 추출된다. 이것은 화살표 100에 의해 예시된 바와 같은 가스 흐름을 생성하며, 이 가스 흐름은 도 7에 예시된 바와 같이 개구부(50) 사이의 메니스커스(320)를 실질적으로 정위치에 유지하도록, 예컨대 피닝하도록, 작용한다. 이 가스 흐름은 액체를 모멘텀 블로킹에 의해, 가스 흐름에 의해 유도된 압력 구배에 의해, 및/또는 액체에 대한 가스(예컨대, 공기) 흐름의 드래그(전단(shear))에 의해 제한된 상태로 유지하는데 도움을 준다.
개구부(50)는 유체 핸들링 구조가 액체를 공급하는 공간을 둘러싼다. 개구부(50)는 유체 핸들링 구조의 하면에 분포될 수도 있다. 개구부(50)는 공간 주위에 실질적으로 연속적으로 이격될 수 있다(인접 개구부(50) 간의 간격은 변할 수도 있음). 본 발명의 실시예에서, 액체는 모서리진 형상부 주위의 모든 방향으로 추출되며, 실질적으로 액체가 모서리진 형상부에 충돌하는 지점에서 추출된다. 이것은 개구부(50)가 공간(모서리진 형상부에서의) 주위의 모든 방향으로 형성되기 때문에 달성된다. 이로써, 액체는 공간(11)에 제한될 수 있다. 메니스커스는 동작 동안 개구부(50)에 의해 피닝될 수 있다.
도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 개구부(50)는 평면적으로 볼 때 모서리진 형상부(즉, 모서리(52)를 갖는 형상부)를 형성하도록 위치된다. 도 7의 경우에, 이것은 곡선형 에지 또는 측면(54)을 갖는 마름모꼴, 바람직하게는 정사각형의 형상으로 된다. 에지(54)는 곡선형으로 되는 경우에는 부의 반경(negative radius)을 갖는다. 에지(54)는 모서리(52)로부터 떨어진 영역에서는 모서리진 형상부의 중앙을 향하여 곡선을 이룰 수 있다. 본 발명의 실시예는 평면적으로 볼 때 예컨대 마름모꼴, 정사각형 또는 직사각형 등의 직선 형상, 또는 원형, 삼각형, 별 형상, 타원 형상 등을 포함한 어떠한 형상에도 적용될 수 있으며, 이러한 형상으로만 한정되지 않는다.
모서리진 형상부는 투영 시스템(PS) 아래의 기판(W)의 이동의 주요 방향과 정렬된 주축(110, 120)을 갖는다. 이것은, 임계 스캔 속도 아래에서, 개구부(50)가 원형으로 배치되는 경우에 비하여 최대 스캔 속도가 더 빨라지도록 하는데 도움을 준다. 그 이유는 2개의 개구부(50) 사이의 메니스커스에 가해지는 힘이 cosθ 계수로 감소되기 때문이다. 여기서 θ는 2개의 개구부(50)를 연결한 라인이 기판(W)이 이동하는 방향에 대하여 이루고 있는 각도이다.
정사각형의 모서리진 형상을 이용하는 것은 스테핑 방향과 스캐닝 방향으로의 이동이 동일한 최대 속도로 이루어지도록 한다. 이것은 형상부의 각각의 모서리(52)가 스캐닝 및 스테핑 방향(110, 120)과 정렬되도록 함으로써 달성될 수 있다. 이들 중의 한 방향, 예컨대 스캔 방향으로의 이동이 스테핑 방향으로의 이동보다 더 빠른 것이 바람직하다면, 마름모꼴 형상이 이용될 수 있다. 이러한 구성에서, 마름모꼴의 주축은 스캔 방향과 정렬될 수 있다. 마름모꼴 형상에 대해, 각각의 모서리가 예각일 수 있지만, 예컨대 스테핑 방향에서의 마름모꼴의 2개의 인접 면 간의 각도는 둔각, 즉 90°보다 커도 된다(예컨대 약 90°내지 120°범위, 일실시예에서는 약 90°내지 105°범위, 다른 일시예에서는 85°내지 105°범위에서 선택됨).
개구부(50)의 형상의 주축이 기판의 이동의 주요 방향(일반적으로 스캔 방향)과 정렬되도록 하고 제2 축이 기판의 이동의 다른 주요 방향(일반적으로 스테핑 방향)과 정렬되도록 함으로써 처리량이 최적화될 수 있다. θ가 90°가 아닌 어떠한 구성은 적어도 하나의 이동 방향에서 장점을 제공할 것이다. 그러므로, 이동의 주요 방향과의 주축의 정확한 정렬은 필수적이지 않다.
부의 반경을 갖는 에지를 제공하는 이점은 모서리를 더 날카롭게 할 수 있다는 것이다. 스캔 방향과 정렬된 모서리(52) 및 스텝 방향과 정렬된 모서리(52)에 대해 75°내지 85°범위로부터 선택된 각도 또는 더 낮은 각도가 달성될 수 있다. 이러한 특징이 없다면, 스캔 방향과 스테핑 방향으로 정렬된 모서리(52)가 동일한 각도를 갖도록 하기 위해서는, 이들 모서리는 90°를 가져야 할 것이다. 90°미만이 요구되면, 한 방향이 90°미만의 모서리를 갖도록 선택하는 것이 필수적일 것이며, 그 결과 다른 모서리는 90°보다 큰 각도를 가질 것이다.
개구부(50)의 반경 방향 내측에는 메니스커스 피닝 특징부가 없을 수도 있다. 메니스커스는 개구부(50) 내로의 가스 흐름에 의해 유도된 드래그 힘(drag force)으로 개구부(50) 사이에 피닝된다. 15 m/s와 대략 동일하거나 큰, 바람직하게는 약 20 m/s의 가스 드래그 속도로 충분하여야 한다. 기판으로부터의 액체의 기화의 양이 감소될 수 있으므로, 액체의 스플래싱(splashing) 및 열팽창/열수축 효과가 감소한다.
메니스커스 피닝 특징부로서 동작하는 개구부(50)의 반경 방향 내측에는 도 6의 실시예에서와 같이 복수의 액침액 공급 개구부(180)가 있다. 액침액 공급 개구부(180)는 평면적으로 개구부(50)와 동일한 형상을 가질 수도 있다. 일실시예에서, 액침액 공급 개구부(180)는 평면적으로 개구부(50)보다 더 작다. 액침액 공급 개구부(180)는 예컨대 125 ㎛ 정도의 직경(원 형상의 경우) 또는 측면 길이(정사각 형상의 경우)를 가질 수도 있다. 예시된 바와 같이, 모서리 영역에서의 액침액 공급 개구부(180)의 개수는 모서리 영역이 아닌 영역에서보다 더 많아도 된다.
유체 핸들링 구조(12)의 저부의 다른 기하학적 형상도 가능하다. 예컨대, 본 명세서에 그 전체 내용이 원용되어 있는 미국 특허 공개 번호 US 2004-0207824 및 US 2010-0313974에 개시된 구조의 어떠한 것도 본 발명의 실시예에 이용될 수 있다.
미국 특허 공개 번호 US 2010-0313974에 개시된 바와 같은 유체 핸들링 구조(12)에서, 슬릿 개구부(slit opening)(예컨대, 연속적인 선형 개구부) 형태의 가스 나이프가 개구부(50) 주위에 제공된다. 슬릿의 폭은 약 30 또는 50 ㎛일 수 있다. 도 6의 실시예의 추출기(70) 주위에도 슬릿 개구부 형태의 가스 나이프가 제공될 수 있다. 이 슬릿 개구부 형태의 가스 나이프는 50 ㎛의 폭을 가질 수 있다.
일실시예에서, 메니스커스 피닝 특징부(예컨대, 도 6 실시예의 추출기(70) 또는 도 7 실시예의 개구부(50)) 주위에 슬릿 개구부 형태의 가스 나이프가 제공될 수 있다. 이러한 실시예는 도 10에 예시되어 있다. 본 발명의 실시예는 메니스커스 피닝 특징부를 둘러싸는 슬릿 형태의 개구부로 한정되지 않으며, 아래에 설명되는 바와 같이, 슬릿 개구부는 복수의 불연속적인 애퍼처로 대체될 수 있다. 슬릿에 비하여 불연속적인 가스 공급 개구부(61)를 이용하는 것은 2011년 7월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 61/506,442에 개시된 바와 같은 이점을 가질 것이며, 이 특허 출원 또한 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 실시예에서, 복수의 가스 공급 개구부(61)(즉, 불연속적인 애퍼처)는 선형 어레이로 제공된다. 공간에 관련하여, 가스 공급 개구부(61)는 메니스커스 피닝 특징부(각각 추출기(70) 및 개구부(50))의 반경 방향 외측에 제공된다. 가스 공급 개구부(61)에 의해 이루어진 선형 어레이는 개구부(50)를 연결하는 라인에 실질적으로 평행하여도 된다. 사용 시에, 가스 공급 개구부(61)는 과압(overpressure)에 연결되며, 메니스커스 피닝 장치를 둘러싸는 가스 나이프(예컨대, 공기 등의 가스를 공급하는)를 형성한다. 선형 어레이(예컨대, 1차원 또는 2차원 선형 어레이)에서의 복수의 가스 공급 개구부(61)는 적어도 부분적으로는 메니스커스 피닝 특징부를 둘러싼다.
선형 어레이의 예는 라인이며, 메니스커스 피닝 특징부가 이 라인을 따라 위치된다. 선형 어레이의 예는 개구부의 2개 이상의 열(row)을 포함한다. 이러한 선형 어레이는 2차원 선형 어레이로 지칭될 수도 있으며, 이 어레이에서의 메니스커스 피닝 특징부는 라인 또는 어레이를 따라 배열될 뿐만 아니라 라인에 직각을 이루는 방향으로 배열된다. 개구부는 선형 어레이를 따라 주기적으로 배열될 수 있다. 예컨대, 열을 따르는 개구부가 스태거(stagger) 모양으로 될 수도 있다. 개구부의 하나 이상의 열에서, 각각의 개구부가 라인으로 정렬될 수 있다. 2개의 열에서의 개구부가 서로(즉, 구멍의 2개의 라인)에 대해 스태거 모양으로 될 수도 있다.
일실시예에서, 가스 공급 개구부(61)는 유체 핸들링 구조(12)의 아래를 통과할 때에 기판(W) 또는 기판 테이블(WT)과 같은 대향면 상에 잔류되는 액체막의 두께를 감소시키도록 기능한다. 예컨대, 가스 공급 개구부는 선형 어레이의 반경 방향 외측으로부터 상대적으로 메니스커스(320) 쪽으로 이동하는 드롭플릿 또는 메니스커스(320)로부터 반경 방향 외측으로 상대적으로 이동하는 드롭플릿의 두께를 감소시키도록 기능할 수 있다. 복수의 가스 공급 개구부(61)(예컨대, 90 ㎛의 직경 및 200 ㎛의 피치를 갖는)를 통한 실질적으로 동일한 유량으로, 예컨대 50 ㎛의 슬릿 폭을 갖는 동일한 유량을 이용하는 슬릿 가스 나이프보다 더 높은 개구부 아래의 평균 압력 피크가 달성될 수 있다. 따라서, 불연속적인 가스 공급 개구부(61)가, 유체 핸들링 구조(12) 아래의 액체막의 통과 후에 대향면 상에 더 얇은 액체막이 잔류되도록 할 수 있다. 더 높은 평균 압력 피크는 메니스커스(320)에 관련하여 이동하는 드롭플릿을 정지시키는 효율을 향상시킬 수 있다. 더 높은 평균 압력 피크는 기판(W)의 가장자리와 기판 테이블(WT) 사이의 갭이 교차될 때에 더 우수한 성능을 발생할 수 있다. 슬릿 가스 나이프를 이용할 때, 슬릿 외부로의 가스 흐름이 개구부(50)를 통해 빨려들어 갈 수 있기 때문에 슬릿 아래의 압력 피크가 붕괴할 수도 있다. 복수의 가스 공급 개구부(61)의 압력 피크는 개구부(50)를 통해 빨려들어 갈 가능성이 적을 수 있다. 이것은 압력 피크가 더욱 안정하게 됨에 따라 우수한 성능을 발생할 수 있다.
가스 공급 개구부(61)는 액체막이 드롭플릿으로 쪼개어지지 않고 액체가 개구부(50)를 향하게 되어 추출되도록 하는데 도움을 줄 수 있다. 일실시예에서, 가스 공급 개구부(61)는 막의 형성을 방지하도록 작용한다. 가스 공급 개구부(61)가 배치되는 선형 어레이는 전반적으로 메니스커스 피닝 특징부(예컨대, 개구부(50))의 라인을 따른다. 그러므로, 인접한 메니스커스 피닝 특징부(예컨대, 개구부(50))와 가스 공급 개구부(61) 사이의 거리는 0.5 내지 4.0 mm, 바람직하게는 2 내지 3 mm 이내이다. 가스 공급 개구부(61)와 개구부(50) 사이의 거리는 여전히 메니스커스(320)와의 드롭플릿 충돌로 야기되는 기포의 위험을 감소시키면서도, 슬릿 가스 나이프에 비하여, 작게 될 수 있다.
일실시예에서, 가스 공급 개구부(61)가 배치되는 선형 어레이는 메니스커스 피닝 특징부(예컨대, 개구부(50))의 라인에 실질적으로 평행한 방향으로 가늘고 긴 형태로 되어 있다. 일실시예에서는, 인접해 있는 메니스커스 피닝 특징부(예컨대, 개구부(50))와 가스 공급 개구부(61) 간의 실질적으로 일정한 간격이 유지된다.
일실시예에서는, 선형 어레이 내의 복수의 가스 공급 개구부(61)가 가스 나이프처럼 동작한다.
유체 핸들링 구조는 아래에 설명된 것을 제외하고는 2011년 7월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 61/506,442에 개시된 바와 같이 이루어질 수 있다. 액침액 공급 개구부(180), 가스 공급 개구부(61)(또는 가스 나이프) 및 추출 개구부(210)가 제공되지 않을 수도 있고, 또는 이들이 어떠한 조합으로도 제공될 수도 있다. 즉, 추출 개구부(210)가 필요에 따라 이용될 수 있고, 가스 공급 개구부(61)도 필요에 따라 이용될 수 있으며, 액침액 공급 개구부(180)도 필요에 따라 이용될 수 있다. 액침액 공급 개구부(180), 가스 공급 개구부(61) 및 추출 개구부(210)가 어떠한 조합으로도 제공될 수 있다(서로에 대한 이들의 위치 및 구체적으로 메니스커스 피닝 특징부(즉, 개구부(50))에 대한 이들의 위치는 고정된다).
불연속적인 가스 공급 개구부(61)가 가스 나이프 유사 기능을 나타내도록 하기 위해, 미터 길이당 6.0×10-5m2 이하의 개구 면적이 바람직하다. 이것은 상기한 단위 길이당의 개구 면적을 갖는 가스 공급 개구부가 60 ㎛의 슬릿 폭을 갖는 가스 나이프와 동일한 성능을 갖도록 한다. 일실시예에서, 미터 길이당의 개구 면적은 5.0×10-5m2 이하, 4.0×10-5m2 이하, 또는 3.5×10-5m2 이하이다. 개구 면적 비율이 낮을수록, 각각의 개구부 아래의 달성 가능한 압력이 더 높아지고, 랭킹 동작(ranking action)이 달성되기가 더 쉽다. 그러나, 개구 면적이 너무 작으면, 인접한 가스 공급 개구부 간의 피치를 180 ㎛ 이하까지 감소시키는 것이 실현 불가능하기 때문에, 가스 나이프 기능은 손실된다. 일실시예에서, 미터 길이 당의 개구 면적은 1.0×10-5m2 이상, 2.0×10-5m2 이상, 또는 2.5×10-5m2 이상이다. 개구 면적을 더 크게 하는 것은 가스 흐름을 더 크게 하고 그에 따라 달성 가능한 압력을 더 높게 하기 때문에 바람직하다.
일실시예에서, 가스 공급 개구부(61)는 단면이 원형(라운드)이다. 일실시예에서, 비원형 개구부(61)의 경우에서의 직경 또는 최대 치수는 125 ㎛ 이하, 바람직하게는 115 ㎛ 이하이다. 이것은 기껏해야 1.6×10-8m2, 바람직하게는 기껏해야 1.3×10-8m2의 개구부 당의 면적(정사각형 개구부의 경우에 대해 계산된)과 동일시된다.
이론적인 계산은 비원형 개구부(61)의 경우에서의 직경 또는 최대 치수가 작동 거리의 적어도 1/2이어야 한다는 것을 나타낸다. 작동 거리는 유체 핸들링 구조(12)의 저면과 대향면(예컨대, 기판(W)) 간의 거리이다. 유체 핸들링 구조(12)의 하면과 대향면 간의 거리(작동 거리 또는 비행 높이)는 일실시예에서 75 ㎛의 비원형 개구부(61)의 경우에서의 최소 직경 또는 최소 치수를 나타내는 150 ㎛이어도 된다. 이 조건이 충족되면, 제트가 침투하는 정지 수역(stagnant environment)에 의해 방해되지 않는, 가스 공급 개구부(61)를 빠져나오는 가스 제트의 코어가 대향면에 도달하게 되고, 이로써 커다란 압력 구배가 발생된다.
일실시예에서, 불연속적인 가스 공급 개구부(61)는 비원형 개구부(61)의 경우에 80 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 90 ㎛ 이상의 직경 또는 최소 치수를 갖는다. 따라서, 미터 길이당 5.0×10-9m2 이상 또는 6.4×10-9m2 이상의 단면적이 바람직하다. 이 범위의 구멍 크기는 제조 능력(하위 크기 범위에서의)과 인접한 가스 공급 개구부(61)들 사이의 최대 허용 가능한 피치(상위 크기 범위에서의) 간의 균형을 이룬다. 즉, 최대 허용 가능한 피치는 최소 압력이 인접한 개구부(61)들 사이의 사전에 정해진 최소치(예컨대, 50 mbar)의 위가 되도록 할 수 있는 피치에 관련된다. 추가로, 인접한 개구들 사이에 남은 재료가 거의 없다면, 이것은 인접한 개구부들 사이의 재료의 약화 및 잠재적인 파손을 발생할 수 있다. 이것은 비원형 개구부의 경우에 구멍 직경 또는 치수가 최대가 되게 한다.
일실시예에서, 인접한 가스 공급 개구부(61)들 사이의 피치는 180 ㎛ 이상, 바람직하게는 200 ㎛ 이상이다. 반대로, 피치는 300 ㎛ 이하, 바람직하게는 280 ㎛ 이하이어야 한다. 이들 범위는 인접한 개구부로부터의 가스 스트림의 세기와 병합(joining together) 간의 균형을 맞추며, 이에 의해 개구부들 간의 최소 압력을 커지게 한다(적어도 30 mbar, 바람직하게는 적어도 50 mbar).
일실시예에서, 한 라인에서의 복수의 가스 공급 개구부(61)의 인접한 구멍들 간의 최소의 요구된 압력이 달성되도록 하기 위해, 인접한 구멍들 간의 재료의 길이는 유체 핸들링 구조(12)의 저면과 대향면 간의 거리의 절반이 최대치가 되어야 한다. 이것은 재료의 최소 길이를 75 ㎛로 한다. 일실시예에서, 피치는 각각의 불연속적인 가스 공급 개구부(61) 외부로의 가스 제트가 인접한 불연속적인 가스 공급 개구부와 중첩하도록 선택된다. 가스 제트는 가장자리에서 1 내지 4 구배로 외부로 확산하는 경향이 있다. 따라서, 일실시예에서, 제트가 중첩하도록 하기 위해, 가스 공급 개구부(61)들은 작업 거리의 1/4의 2배 이하 또는 작업 거리의 1/2 이하로 떨어져야 한다.
일실시예에서, 인접한 개구부(61)들 사이에 존재하는 재료는 충분한 세기를 제공하기 위해서는 적어도 80 ㎛ 길이, 또는 적어도 90 ㎛ 길이로 되어야 한다.
인접한 개구부(61)들 사이의 200 ㎛ 이상의 재료는 불필요할 것이며, 가스 제트의 분리 및 이에 의해 개구부들 간의 30 mbar 이하의 압력을 초래할 수 있다. 일실시예에서, 인접한 개구부(61)들 간의 기껏해야 150 ㎛의 거리가 제공될 수 있다.
일실시예에서, 가스 공급 개구부(61)들은 미터당 5.8×10-5m2의 개구 면적을 발생하는 커다란 반경 부분에 대응하는 둘레(예컨대, 원주) 위치에서 125 ㎛의 직경 및 300 ㎛의 피치를 갖는다. 피치가 180 ㎛로 감소되면, 개구 면적은 9.8×10-5으로 증가하지만, 일부 환경에서는 이것은 너무 클 것이고, 개구부(61)들 사이의 55 ㎛ 길이의 재료만을 잔류시킨다. 일실시예에서, 개구부(61) 직경이 80 ㎛이며, 이것은 30 ㎛의 슬릿 폭과 대략 동일하게 되는 180 ㎛의 피치를 갖는 미터당 2.79×10-5m2의 개구 면적을 야기한다.
일실시예에서, 인접한 가스 공급 개구부(61)들 간의 진행 방향으로 커다란 압력 구배가 존재하며, 이것은 드롭플릿을 개구부(61)들 사이의 최저 압력의 지점으로 이동하게 할 수 있다. 여기서, 드롭플릿은 집합체가 될 수 있다. 일부 드롭플릿은 가스 공급 개구부(61)들 사이의 최저 압력의 지점에서 통과할 수 있다. 따라서, 도 6의 단면도 및 도 7의 평면도에 예시된 바와 같이, 일실시예에서, 선형 어레이의 복수의 불연속적인 가스 공급 개구부(61)의 반경 방향 외측에 적어도 하나의 추출 개구부(210)가 제공된다.
일실시예에서, 적어도 하나의 추출 개구부(210)는 복수의 추출 개구부(210)이어도 된다. 일실시예에서, 적어도 하나의 추출 개구부(210)는 슬릿 개구부(즉, 연속적인)이다. 이 실시예는 드롭플릿이, 이들이 어느 곳에서 복수의 가스 공급 개구부(61)를 통과하는지에 상관없이, 모아지게 되는 이점이 있다. 일실시예에서, 인접한 가스 공급 개구부(61)들 간의 각각의 공간은 대응하는 추출 개구부(210)를 갖는다. 일실시예에서, 추출 개구부(210)는 선형 어레이(예컨대, 라인)에서의 복수의 가스 추출 개구부이다.
적어도 하나의 추출 개구부(210)가 복수의 추출 개구부(210)인 실시예에서, 가스 나이프는 슬릿 또는 연속적인 개구부의 형태로 될 수 있다. 즉, 도 7에 개시된 복수의 가스 공급 개구부(61)는 슬릿(즉, 연속적인) 개구부를 포함한다.
가스 공급 개구부(61)의 선형 어레이를 통과하는 드롭플릿은 최저 압력의 위치에서 통과할 것이다. 그 결과, 드롭플릿은 인접한 개구부(61)들 사이의 실질적으로 등거리 지점을 통과할 것이다. 따라서, 추출 개구부(210)는 전술한 바와 같이 인접한 개구부(61)들 사이의 실질적으로 등거리 지점, 즉 인접한 개구부(61)들 사이의 공간을 양분하는 지점에 위치된다. 그 결과, 가스 공급 개구부(61)의 선형 어레이를 통과하는 드롭플릿은 공간, 즉 드롭플릿이 이동 시에 통과하는 공간에 대응하는 추출 개구부(210) 아래를 통과하기가 쉽다. 그 결과, 드롭플릿은 추출 개구부(210)에 의해 추출되기가 쉽다. 추출은 드롭플릿이 추출 개구부(210)를 터치하는 경우에 발생한다. 그러므로, 드롭플릿의 집합을 발생하는 탄젠트의 온도 구배(tangential pressure gradient)의 영향은 추출 개구부(210)를 터치하기 더욱 쉬운 더 큰 드롭플릿을 야기하기 때문에 이롭다.
추출 개구부(210)는 전술한 가스 공급 개구부(61)와 동일한 특성 및/또는 치수를 가질 수 있다. 적어도 하나의 추출 개구부(210)는 연속되어 있지 않아도 되고, 연속되어 있어도 되고, 또는 2차원 선형 어레이(예컨대, 개구부의 2개의 실질적으로 평행한 라인) 등으로 되어도 된다.
일실시예에서, 적어도 하나의 추출 개구부(210)와 복수의 가스 공급 개구부(61) 간의 거리는 적어도 0.2 mm이고 기껏해야 1.0 mm이다. 이러한 비교적 짧은 거리는 드롭플릿이 포획되기 더 쉽기 때문에 이롭다. 거리가 너무 짧으면, 이것은 가스 공급 개구부(61) 외부로의 가스 흐름과 추출 개구부(210) 내로의 가스 흐름 간에 간섭을 초래할 수 있어, 바람직하지 않다.
가스의 매우 작은 기포는 이들이 공간(11)의 노광 영역에 도달하기 전에 액침액에 용해될 수 있다. 다른 실시예와 조합될 수 있는 일실시예에서, 용해 속도가 트랩된 가스의 속도 및 액침액 성질에 좌우된다는 사실이 이용된다.
이산화탄소(CO2)의 기포는 통상적으로 공기의 기포보다 빠르게 용해된다. 용해도가 질소의 55배이고 확산도가 질소의 0.86배인 이산화탄소의 기포는 통상적으로 동일한 크기의 질소의 기포가 용해되는 시간보다 37배 짧은 시간에 용해될 것이다.
본 명세서에 그 전체 내용이 원용되어 있는 미국 특허 공개 번호 US2011-0134401은 20℃의 온도와 1atm의 전체 기압에서의 액침액 내에서의 용해도가 5×10-3mol/kg 이상인 가스를 공간(11)에 인접한 영역에 공급하는 것을 개시하고 있다. 이 공개 특허는 또한 20℃의 온도와 1atm의 전체 기압에서의 액침액 내에서의 확산도가 3×10-5cm2s-1 이상인 가스를 공간(11)에 인접한 영역에 공급하는 것을 개시하고 있다. 이 공개 특허는 또한 20℃의 온도와 1atm의 전체 기압에서의 액침액 내에서의 확산도와 용해도의 곱이 공기의 확산도와 용해도의 곱보다 큰 가스를 공간(11)에 인접한 영역에 공급하는 것을 개시하고 있다.
가스의 기포가 액침액 내에서의 확산도, 용해도 또는 확산도와 용해도의 곱이 높은 가스의 것이면, 이 기포는 액침액 내로 훨씬 빠르게 용해될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예를 이용하는 것은 이미징 결함의 개수를 감소시키며, 이에 의해 더 높은 처리량(예컨대, 액체 핸들링 구조(12)에 대한 기판(W)의 더 높은 속도) 및 더 낮은 결함률을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명의 실시예는 가스를 공간(11)에 인접한 영역(예컨대, 체적 또는 면적)에 공급하도록 구성된 가스 공급 장치를 제공한다. 예컨대, 가스는 대향면과 액체 핸들링 구조(12) 사이에 연장하는 메니스커스(320)에 인접한 영역에 존재하도록 제공된다.
가스의 예로는 이산화탄소가 바람직할 것이며, 그 이유는 이산화탄소가 용이하게 이용 가능하고 다른 용도로 액침 시스템에 이용될 수 있기 때문이다. 이산화탄소는 1.69×10-3kg/kg 또는 37×10-3mol/kg의 20℃의 온도와 1atm의 전체 기압에서의 물 내에서의 용해도를 갖는다. 액침액 내로 용이하게 용해되는 어떠한 비반응성 가스도 이에 적합하다.
여기에서 설명되는 본 발명의 실시예는 액침액 내에 가스가 포함되는 것이 액침액에 용해되는 가스 포유(gas inclusion)를 생성하도록 액침액의 메니스커스(320) 주위에 CO2 분위기를 형성할 수 있다.
가스 상태의 CO2를 이용함으로써, 액체의 드롭플릿이 메니스커스와 충돌하는 것과 관련된 문제점이 제거되거나 감소될 수 있다. 통상적으로, 300 마이크로미터의 드롭플릿은 30 마이크로미터 직경(즉, 10분의 1의 크기)의 기포를 발생할 것이다. 이러한 이산화탄소의 기포는 일반적으로 노광 영역에 도달하기 전에 액침액에 용해될 것이다(이러한 크기의 드롭플릿은 하나 이상의 다른 문제를 초래할 수도 있다는 것에 유의하기 바란다). 따라서, 드롭플릿에 의해 야기된 문제점이 덜 심각하게 될 수 있다. 액침 시스템은 공간에서 벗어난 액침액과의 상호작용에 대하여 더 많은 내성을 가질 수 있다.
이산화탄소는 가스 공급 개구부(61)를 통해 제공될 수 있다. 일실시예에서, 가스는 가스 공급 개구부의 제2 어레이를 통해 또는 가스 공급 개구부와 가스 개구부의 제2 어레이 양자를 통해 제공된다.
일실시예에서, 추출 개구부(210) 외부로의 가스의 유량과 합산된 개구부(50) 외부로의 이산화탄소의 유량은 가스 공급 개구부(61) 외부로의 가스의 유량보다 크거나 동일하다. 일실시예에서, 합산된 가스 추출 속도는 가스 공급 속도의 1.2배 이상, 바람직하게는 1.4배 이상이다. 예컨대, 개구부(50) 내로의 가스 유량은 분당 60 리터이며, 추출 개구부(210) 내로의 가스 유량은 분당 60 리터이며, 가스 공급 개구부(61) 외부로의 가스 유량은 분당 90 리터일 것이다. 이 구성은 가스 공급 개구부(61) 외부로 공급되는 가스가 이산화탄소인 경우에 이롭다(이하에 설명됨). 그 이유는 이산화탄소가 유체 핸들링 구조(12) 외측의 간섭계와 간섭할 수도 있기 때문이다. 유량을 전술한 바와 같이 함으로써, 유체 핸들링 구조(12) 외부로의 이산화탄소의 손실이 감소되거나 방지될 수 있다. 이산화탄소의 억제가 바람직하게 향상될 수 있다.
가스 나이프에서 CO2를 이용하는 경우, 가스 흐름에서의 이질성(inhomogeneity)으로 기인하는 흐름 변동은 유체 핸들링 구조(12) 외측의 분위기로부터의 CO2가 아닌 가스(예컨대, 공기)가 흐름 내에 혼합되게 하여, 개구부(50)에 도달할 수 있도록 할 수 있다. 이것은 바람직하지 않다.
이산화탄소가 가스 공급 개구부(61) 외부로 제공되는 경우, 추출 개구부(210)와 가스 공급 개구부(61) 사이의 거리는 적어도 1 또는 2 mm 또는 1.0 내지 4.0 mm 이내, 바람직하게는 2 내지 3 mm 이내이어도 된다. 디자인 룰은 작동 거리에 0.2-0.5 mm를 더한 것의 4배이다. 이것은 유체 핸들링 구조(12)의 외측으로부터의 가스(예컨대, 추출 개구부(210)의 반경 방향 외측의 공기)가 메니스커스(320)에 인접한 이산화탄소 내로 혼합되는 것을 방지하는데 도움을 준다.
일실시예에서, 대향면으로부터 액체를 예컨대 드롭플릿의 형태로 제거함에 있어서의 추출 개구부(210)의 유효성은 가스 공급 개구부(61)로부터의 임계 거리로부터 거리가 증가함에 따라 감소된다. 요구된 동작 조건을 위하여 드롭플릿 제거를 위한 임계 거리는 추출 개구부(210)와 가스 공급 개구부(61) 사이의 요구된 거리 미만일 수도 있다. 가스 공급 개구부(61)로부터 나오는 가스로서 이산화탄소를 이용할 때, 유체 제한 구조(12)의 하면에 홈(220)(도시의 명료화를 위해 도 7에는 단지 몇 개만이 도시되어 있음)을 이용하는 것이 이로울 것이며, 그 이유는 홈(220)이 드롭플릿 제거을 위한 추출 개구부(210)와 가스 공급 개구부(61) 사이의 임계 거리를 연장하는데 도움을 주기 때문이다. 따라서, 홈(220)은 외측 추출기를 통한 드롭플릿 제거 및 효과적인 이산화탄소 가스 제거를 달성하는 것을 보조한다.
상기한 실시예는 메니스커스 피닝 특징부를 둘러싸는 가스 공급 개구부(61)의 단지 하나의 선형 어레이가 존재하는 경우를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 선형 어레이 내의 제2의(또는 그 이상의) 복수의 가스 공급 개구부(61)가 제1의 복수의 가스 공급 개구부(61)를 둘러싸도록 적어도 부분적으로 위치되는 경우에도 동등하게 적용 가능하다. 이러한 구성은 2개의 슬릿 가스 나이프 중의 하나 또는 양자가 위에서 설명한 바와 같이 복수의 불연속적인 가스 공급 개구부로 대체된다는 것을 제외하고는 미국 특허 공개 번호 US2011-0090472에 개시된 구성과 유사할 것이다. 이것은 유체 핸들링 시스템(12)과 대향면 간에 특히 빠른 상대적 이동이 발생하는 곳에서 이로울 것이다. 이러한 더 큰 상대 속도는 현재 산업 표준인 300 mm보다 큰 직경을 갖는 기판, 예컨대 450 mm 직경의 기판을 노광하기 위한 리소그래피 장치에 이용될 수 있다.
메니스커스 피닝 특징부(예컨대, 개구부(50) 또는 추출기(70))에 의해 피닝되는 메니스커스(320)의 안정성을 증가시키는 것이 바람직하다. 불안정한 메니스커스는 액체의 손실 및 드롭플릿의 발생을 야기하여 아래에 설명되는 바와 같이 기포 포유를 야기할 수 있거나, 또는 아래에 설명되는 바와 같이 메니스커스(320)에서 가스 기포의 포유를 야기할 수 있다.
예컨대 스캐닝 방향(601)으로의 유체 핸들링 구조의 이동 동안, 리딩 에지에서의, 특히 리딩 에지의 모서리(작은 반경 부분)에서의 메니스커스(600)는 도 7에 예시된 바와 같이 개구부(50)로부터 탈착(detachment)될 수도 있다. 이러한 탈착은 유체 핸들링 구조의 지오메트리의 결과로 이루어질 수 있으며, 가스 공급 개구부(61) 외부로 CO2가 제공되는지 아니면 다른 높은 용해성의 가스가 제공되는지 간에 발생할 수 있거나 또는 가스 공급 개구부(61), 추출 개구부(210) 및 액침액 공급 개구부(180)의 존재에 상관없이 발생할 수 있다. 메니스커스(600)는 여러 개의 개구부(50)로부터 탈착할 수 있다. 개구부(50)는 도 7에 도시된 바와 같이 원형일 수도 있고, 또는 전반적으로 예컨대 도 8에 예시된 바와 같이 정사각형이면서 모서리의 선단부에 슬롯 개구부(50a)가 위치되는 형태로 될 수도 있다. 메니스커스(600)는 하나 이상의 주변 개구부(50)뿐만 아니라 모서리 슬롯(50a)으로부터 탈착될 수도 있다.
기다란 지지되지 않은 메니스커스(600)의 탈착 및 발생은 공간(11)으로부터 액체의 손실을 야기할 수 있다는 점에서 문제가 될 수 있다. 이것은 드롭플릿의 발생을 초래할 수 있다. 메니스커스(320) 및 예컨대 공간(11)으로부터 벗어나 액체의 드롭플릿과 같은 드롭플릿이 충돌할 때, 가스의 기포가 공간(11) 내에 포유될 수도 있다. 공간(11) 내에서의 기포의 포유는 가스의 기포가 이미징 에러를 초래할 수 있기 때문에 유해하다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 메니스커스가 개구부(50, 50a)로 복귀할 때에는 메니스커스 길이 때문에, 가스의 기포가 메니스커스(600)에서 포함될 수 있다. 따라서, 메니스커스(320)가 인접한 개구부(50)들로부터 탈착할 기회를 감소시키는 것이 바람직하다.
2011년 7월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 US61/506,442에는, 복수의 가스 공급 개구부(61)(및 추출 개구부(210))가 크기가 유사하고(서로 5% 이내) 또한 인접한 개구부들 간에 실질적으로 일정한 피치를 갖는 것으로 기술되어 있다. 본 발명의 실시예에서, 메니스커스 피닝 특징부에서의 메니스커스(320)의 안정성은 메니스커스 안정화 수단을 도입함으로써 안정화된다(특히 모서리에서). 일실시예에서, 메니스커스 안정화 수단은 공간(11)의 주변(예컨대, 원주) 주위의 변동(예컨대, 피치의 변화, 개구부 크기의 변화, 특징부 간의 거리의 변화, 특징부의 개수의 변화 등의 형태의 비대칭성)이다. 이 변동은 가스 공급 개구부(61), 추출 개구부(210) 및 액침액 공급 개구부(180) 중의 적어도 하나에 가해질 수 있다. 이 변동은 특히 그렇지 않을 경우에 메니스커스(320) 안정성이 손상될 수 있는 영역 주위에서 이루어진다. 이러한 예 중의 하나는 모서리(예컨대, 작은 반경 부분)이다. 그러나, 예컨대 갭과 메니스커스 피닝 특징부가 공통 평행 방향(co-parallel direction) 또는 준공통 평행 방향(near co-parallel direction)으로 신장하는 방향에서의, 기판과 기판 테이블(또는 기판 테이블 또는 또 다른 테이블 상의 다른 물체) 사이와 같은 대향면의 갭 위를 가로지르는 주변의 영역과 같은 다른 주변 위치는, 메니스커스(320) 안정성을 증가시키기 위해 추가의 방안이 취해지도록 요구할 수도 있다.
메니스커스가 개구부(50)로부터 탈착되는 지점에서 메니스커스(600)에 가해지는 반경 방향 내측의 힘을 감소시키기 위한 방안이 취해질 수 있다. 일반적으로, 액침액 공급 개구부(180)로부터 불안정한 메니스커스(600) 쪽으로의 액침액의 증가는 메니스커스(600)가 개구부(50)로부터 탈착할 기회를 감소시키는데 도움을 줄 것이다. 이에 추가하여 또는 이와 달리, 불안정한 메니스커스(600) 쪽으로의 가스 흐름 속도를 감소시키는 것도 메니스커스(600)가 개구부(50)로부터 탈착할 기회를 감소시키는데 이로울 것이다. 가스 흐름 속도의 감소는 여러 방식으로 달성될 수 있으며, 도 8 내지 도 11에 4가지의 방식이 예시되어 있다. 이들 모두는 가스 공급 개구부(61)의 지오메트리를 변경하는 것과 관련된다. 그러나, 추출 개구부(210)로 반대의 방안이 취해지면, 아래에 설명된 바와 같이 동일한 효과가 달성될 수 있다.
도 8에서, 가스 공급 개구부(61)의 개구부 치수(예컨대, 직경)는 실질적으로 일정하지만, 가스 공급 개구부(61)에 대한 피치(인접한 개구부들 간의 거리)는 불안정한 메니스커스(600)에 인접한 영역에서는 변화된다. 즉, 가스 공급 개구부(61)는 다른 영역(큰 반경 부분의 주위에 대응하는)에서는 실질적으로 일정한 피치를 갖는다. 모서리(작은 반경 부분)에서는 피치가 증가된다. 그러므로, 공간(11) 주위에서의 미터 길이 당의 개구 면적의 변동이 존재하게 된다. 이것은 단위 길이 당의 개구부의 개수를 변화시킴으로써 달성된다. 각각의 개구부(61)가 동일한 과압에 놓이게 되면(예컨대, 각각의 개구부(61)가 공통 챔버, 채널 또는 개구부 상류의 다기관을 공유하도록 배치함으로써), 모서리(작은 반경 부분)에서의 가스의 속도가 감소되며, 이에 의해 그 위치에서의 메니스커스(600) 안정성을 향상시킨다. 작은 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서의 추출 개구부(210)의 피치를 감소시킴으로써 동일한 효과가 달성될 수 있다. 그러므로, 모서리에서의 더 많은 개구부가 존재함에 의해 각각의 추출 개구부(210)가 동일한 저압(underpressure)에 놓이게 되면(예컨대, 공통 챔버, 채널 또는 다기관에 연결됨으로써), 작은 반경 부분에서의 불안정한 메니스커스(600)로부터의 더 큰 가스의 흐름이 기대될 수 있으며, 이에 의해 메니스커스(600)가 개구부(50)로부터 탈착할 기회를 감소시킨다. 큰 반경 부분에 대응하는 주변 위치에 2개의 열의 가스 공급 개구부(61)를 제공하고, 작은 반경 부분(즉, 모서리)에 대응하는 주변 위치에 단지 하나의 열의 가스 추출 개구부(61)를 제공함으로써, 동일한 효과가 달성될 수 있다. 이것은 아래에 설명되는 도 16에 도시된 것과 반대이다. 도 16에 도시된 것은 작은 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서의 개구부의 개수를 증가시키기 위해 추출 개구부(210)에 적용될 수 있다. 즉, 개구부의 피치(및/또는 도 9를 참조하여 아래에 설명된 것과 같은 면적)를 감소시키고 증가시키는 대신에 또는 이에 추가하여, 작은 반경 부분에서 개구부의 개수 또는 개구부의 열이 증가되거나 감소될 수 있다.
도 9는 가스 공급 개구부(61)의 피치가 실질적으로 일정하게 유지되지만 개구부의 면적이 작은 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서 감소하는 실시예를 도시하고 있다. 그러므로, 공간(11) 주위의 미터 길이 당의 개구 면적의 변동이 존재하게 된다. 이것은 개구부의 폭(예컨대, 직경)을 변화시킴으로써 달성된다. 작은 직경 부분에 대응하는 주변 위치에서의 추출 개구부(210)의 면적을 증가시킴으로써 동일한 효과가 달성될 수 있다.
피치의 변경 및/또는 가스 공급 개구부(61) 및 추출 개구부(210) 중의 하나 또는 양자의 면적의 변경의 조합도 가능하다. 예컨대, 작은 반경 부분에서의 가스의 속도를 감소시키기 위해, 가스 공급 개구부(61)의 피치의 증가, 가스 공급 개구부(61)의 면적의 감소, 가스 추출 개구부(210)의 피치의 감소, 및/또는 가스 추출 개구부(210)의 크기의 증가 중의 하나 이상이 구현될 수 있다.
도 10은 적어도 하나의 가스 공급 개구부(61)(또는 적어도 하나의 추출 개구부(210))가 슬릿의 형태로 된 경우에 공간(11) 주위의 미터 길이 당의 개구 면적에서의 변동을 구현하는 방법을 예시하고 있다. 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 슬릿의 폭은 작은 직경 부분에 대응하는 주변 위치(가스 공급 개구부(61)의 경우의)에서 슬릿의 폭이 감소된다. 슬릿 형태의 추출 개구부에 대해, 슬릿의 폭은 작은 직경 부분에 대응하는 주변 위치에서 증가될 것이다.
도 8 내지 도 10을 참조하여 설명된 실시예 모두는 공간(11) 주위에서 가스가 공급되거나 추출될 수 있도록 하는 단위 길이 당의 유효 개구 면적을 변경한다. 이들 방안은 도 11 및 도 12를 참조하여 설명되는 방법에 추가되어 취해질 수 있다.
이에 추가하여 또는 이와 달리, 액침액 공급 개구부(180)에서의 작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치에서 전술한 방안 및 하술되는 방안(반대 의미의 것이지만(예컨대, 미터 길이 당의 개구 면적의 증가))과 유사한 방안이 적용될 수 있다. 즉, 작은 반경 부분이 아니라 큰 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서 변동이 발생할 수 있다. 예컨대, 도 8을 참조하면, 액침액 공급 개구부(180)의 피치는 작은 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서 실질적으로 일정하지만 큰 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서는 변동될 수 있다(예컨대 실질적으로 일정한 비율로 서로 근접하게 됨).
도 11에서, 한 세트의 개구부(180, 50, 61, 210)를 따라서 통과하는 라인과 또 다른 세트의 개구부(180, 50, 61, 210)를 따라서 통과하는 라인 간의 최소 반경 방향 거리는 공간의 주위에서 변동된다. 개구부 크기 및 피치와 단위 길이 당의 개수는 실질적으로 일정하게 유지된다. 도 11의 실시예에서, 메니스커스 피닝 특징부의 개구부(50)를 따라서 통과하는 라인(801)과 가스 공급 개구부(61)를 따라서 통과하는 라인(802) 간의 최소 반경 방향 거리는 작은 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서 증가된다. 가스 공급 개구부(61) 외부로의 가스의 유량이 동일한 경우에 대해서는, 개구부(50)와 가스 공급 개구부(61) 간의 거리의 변동이 없는 경우, 작은 반경 부분에서의 메니스커스(600)를 향하는 가스의 속도가 감소될 것이다. 따라서, 큰 반경 부분 D1에서의 주변 위치에서의 라인(801, 802) 간의 최소 거리 D1은 작은 반경 부분에서의 주변 위치에서의 라인(801, 802) 간의 거리 D2보다 작다. 이에 추가하여 또는 이와 달리, 인접한 추출 개구부(210)를 따라 통과하는 라인과 라인 "802" 간의 최소 거리가, 큰 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치에서의 대응하는 최소 거리보다 작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치에서 더 커지게 되도록 배열함으로써, 동일한 효과가 달성될 수 있다.
작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치에서의 액침액 공급 개구부(180)를, 큰 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치에서의 액침액 공급 개구부(180)보다, 개구부 "50"에 더 근접하게 되도록 이동시킴으로써, 동일한 효과가 달성될 수 있다.
도 11에서의 거리 D1은 가스 공급 개구부(61) 외부로 CO2가 공급되는 경우에는 1.5 내지 3 mm의 정도로 될 수 있다. D1과 D2 간의 길이의 변동은 1 mm 정도로 될 수 있다. 일실시예에서, D1과 D2 간의 변동은 적어도 20%, 바람직하게는 적어도 30%, 또는 바람직하게는 40%보다 크다. 일실시예에서, D1과 D2 간의 변동은 100% 미만이다. 가스 공급 개구부(61)를 통해 공기가 공급되는 경우, 길이 D1 및 D2는 훨씬 짧게(1 mm 미만) 될 수도 있다. 그러나, 백분율에 있어서의 거리 D1과 D2 간의 변동은 가스 공급 개구부(61) 외부로 CO2가 공급되는 실시예와 동일하게 되어야 한다.
추출 개구부(210)와 가스 공급 개구부(61) 간의 거리는 가스 공급 개구부(61) 외부로 이산화탄소가 제공되는 경우에는 1 내지 2 mm이어도 된다. 변동은 최대 1 mm로 될 수 있으며, 거리 D1 및 D2에서의 변동에 관련하여 위에서 설명한 백분율은 가스 공급 개구부(61)와 추출 개구부(210) 간의 거리에 적용된다. 가스 공급 개구부(61)를 통해 공기가 공급되는 경우, 가스 공급 개구부(61)와 추출 개구부(210)를 분리하는 거리는 1 mm 미만이며, 백분율에 있어서의 거리의 변동은 위에서 설명한 바와 같다.
액침액 공급 개구부(180)와 메니스커스 피닝 특징부의 개구부(50) 간의 거리는 약 2.5 mm이어도 된다. 1 mm 또는 심지어는 1.5 mm의 거리의 변동이 채용될 수도 있다. 따라서, 백분율에 있어서의 메니스커스 피닝 특징부의 개구부(50)와 액침액 공급 개구부(180) 간의 거리의 변동은 40%보다 크거나, 바람직하게는 50%보다 크거나, 바람직하게는 60%보다 크다. 이 변동은 200% 미만일 수도 있다.
가스 공급 개구부(61)를 통해 CO2가 공급되는 경우에, 메니스커스 피닝 장치의 개구부(50), 가스 공급 개구부(61) 및 추출 개구부(210) 간의 거리는 메니스커스(320)에서의 가스가 높은 CO2 대 공기 비율(유체 핸들링 시스템의 외측으로부터 메니스커스(320)에 도달할 수 있는)을 갖도록 하기 위해 그렇지 않은 경우보다 클 수도 있다. 개구부(50)와 추출 개구부(210) 외부로의 60 리터/분의 유량 및 가스 공급 개구부(61)의 90 리터/분의 유량이 이용될 수 있다. 이것은 메니스커스(320)에서 99.9%의 CO2 농도를 발생할 수 있다.
위의 실시예 및 아래의 실시예에서의 변동의 유형은 앞에서 설명한 형태로 제한되지 않는다. 예컨대, 변동은 단계적 변화(step change), 점진적 변화(gradual change), 점증적 변화(steadily increasing change), 급증적 변화(increasing increase in change) 등이어도 된다.
도 12는 그 자체로 이용되거나 또는 도 8 내지 도 11을 참조하여 위에서 설명한 방안 중의 어떠한 것과도 조합되어 이용될 수 있는 실시예를 예시하고 있다. 도 12에서, 메니스커스 안정화 수단은, 액침액이 큰 반경 부분에 위치된 유체 핸들링 구조의 하면의 부분보다 작은 접촉 각도를 갖는 면을 갖는 유체 핸들링 구조의 하면의 부분(650)이다. 이 부분(650)에서의 유체 핸들링 구조의 하면의 친액성(물의 경우에는 친수성)은 메니스커스(320)를 작은 반경 부분에서의 개구부(50)들 사이에 부착된 상태로 유지하는데 도움을 준다. 이 부분(650)은 작은 반경 부분의 모서리 또는 정점의 3 mm 이내, 2 mm 이내, 또는 1 mm 이내에 있어도 된다.
유체 핸들링 구조의 하면은 어떠한 방식으로도 친액성으로 구성될 수 있다. 예컨대, 이것은 이 부분(650)의 영역을 다른 영역보다 덜 거칠게 되도록, 즉 더 매끄럽게 되도록 표면 처리함으로써 이루어질 수 있다. 이에 추가하여 또는 이와 달리, 이 부분(650)에 예컨대 하면에 도포된 층 또는 하면에 고착된 스티커(sticker)의 형태로 코팅이 도포될 수도 있다. 일실시예에서, 이에 추가하여 또는 이와 달리, 개구부(50)와 작은 반경 부분에서의 개구부(50)의 부분(650)의 반대쪽의 가스 공급 개구부(61) 사이에는, 유체 핸들링 구조의 하면의 소액성(물의 경우에는 소수성)이 제공될 수도 있다. 이것은 메니스커스(320)를 작은 반경 부분에서의 개구부(50)들 사이에 부착된 상태로 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 소액성 표면은 작은 반경 부분의 모서리 또는 정점의 3 mm 이내, 2 mm 이내, 또는 1 mm 이내에 있어도 된다.
일실시예에서, 이에 추가하여 또는 이와 달리, 유체 핸들링 구조는 액침액 공급 개구부(180), 개구부(50), 가스 공급 개구부(61) 및 추출 개구부(210) 중의 하나 또는 전부를 포함하여 제공된 개구부로부터 유체를 공급 및/또는 복구하도록 구성된 유체 공급 및/또는 복구 시스템(500)을 갖는다. 이 시스템은 주변 위치에 따라 상이한 속도로 유체를 공급/복구하도록 구성된다. 예컨대, 이하의 상태 중의 적어도 하나가 큰 반경 부분에 비교된 작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치에 적용될 수 있다: 액침액 공급 개구부(180) 외부로의 액침 유체의 증가된 유량, 가스 공급 개구부(61)의 외부로의 가스의 감소된 유량, 및/또는 추출 개구부(210) 내로의 증가된 유량. 따라서, 유체 공급 및/또는 복구 시스템(500)은 작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치에서 상이한 속도로 유체를 제공/복구한다.
큰 반경 부분 또는 작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치에서의 지점에서, 복수의 가스 공급 개구부(61)는 크기가 유사하거나 예컨대 동일하다. 일실시예에서, 가스 공급 개구부(61)는 모두 사전 결정된 크기의 일정 백분율, 예컨대 5% 이내에 있다. 일실시예에서, 복수의 가스 공급 개구부(61)는 라인을 따라 주기적인 패턴으로 배열된다. 예컨대, 가스 공급 개구부는, 예컨대 2개의 구멍이 근접하게 이격되어 갭이 후속되고나서 2개의 구멍이 근접하게 이격되고 갭이 후속되는 등과 같이, 반복하는 연속 개수의 구멍이 이 연속 개수의 각각의 구멍들 사이에 상이한 갭을 갖는 상태로 배치될 수 있다. 일실시예에서, 복수의 가스 공급 개구부(61)는 등거리로 이격된다.
액침액 공급 개구부(180) 및 추출 개구부(210)는 복수의 가스 공급 개구부(61)의 특성과 관련하여 위에 설명한 바와 같이 큰 반경 부분 또는 작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치에서 복수의 가스 공급 개구부(61)와 유사한 성질을 가질 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 바와 같은 실시예에서, 가스 공급 개구부(61)의 횡단면 치수는 직경이 100 ㎛ 내지 200 ㎛의 범위, 바람직하게는 원형 개구부 또는 이와 동등한 개구 면적(7.8×10-9㎡)의 경우에는 직경이 약 100 ㎛이어도 된다. 인접한 가스 공급 개구부(61)들의 중심 간의 거리, 또는 인접한 가스 공급 개구부(61)의 피치는 200와 400 ㎛ 사이, 바람직하게는 200과 300 ㎛ 사이이어도 된다. 이러한 값은 미터 길이당 10.0×10-5㎡ 이하, 바람직하게는 미터 길이당 6.0×10-5㎡ 이하, 바람직하게는 미터 길이당 4.0×10-5㎡ 이하, 또는 바람직하게는 미터 길이당 3.5×10-5㎡ 이하의 개구 면적을 제공한다. 미터 길이당의 개구 면적은 1.0×10-5㎡ 이상 또는 2.0×10-5㎡ 이상인 것이 바람직하다. 피치를 증가시키거나 개구부의 크기를 감소시킴으로써, 큰 반경 부분 또는 작은 반경 부분 중의 다른 하나에서의 개구 면적의 변동은 바람직하게는 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 15%, 바람직하게는 적어도 20%, 또는 바람직하게는 적어도 30%이다. 개구부의 평균 크기의 적어도 5%, 바람직하게는 적어도 10% 또는 적어도 15% 또는 20%의 변동이 제공된다. 이러한 정도의 양의 변동을 만드는 것은 개구부(50)들 사이에서 연장하는 메니스커스(320)에 미치는 힘을 크게 저하시키면서도 여전히 이러한 변동이 가해지는 지점에서의 가스 공급 개구부(61)의 기능을 유지할 수 있다. 단위 길이 당의 개구 면적과 가스 공급 개구부의 치수의 이러한 변동은 공급된 이산화탄소 가스 및/또는 액침액의 억제를 향상시킬 수 있어 바람직하다.
추출 개구부(210)에 변동이 제공되면, 이 변동은 가스 공급 개구부(61)와 관련하여 위에서 설명한 것과 유사하거나 동일한 것으로 되어야 한다. 표준 추출 개구부(210) 크기는 전술한 바와 같이 가스 공급 개구부(61)의 크기와 유사하다.
액침액 공급 개구부(180)에 변동이 제공되면, 이러한 변동은 가스 공급 개구부(61)에 대해 위에서 설명한 것과 유사한 백분율의 양을 가져야 한다.
도 10에 도시된 바와 같은 실시예에서 슬릿 개구부의 폭이 변동되는 경우, 슬릿의 폭은 가스 공급 개구부(61)에 대하여 전술한 백분율로 변동되어야 한다.
도 13은 메니스커스 피닝 특징부의 개구부(50)와 가스 공급 개구부(61)만이 제공되는 구성을 도시하고 있다. 즉, 슬롯 개구부(50a)가 제공되지 않는다. 전술한 바와 같이, 메니스커스(600)는 하나 이상의 주변 개구부(50)뿐만 아니라 모서리 슬롯(50a)으로부터 탈착할 수 있다. 실질적으로 동일한 크기의 개구부(50)를 갖고 슬롯 개구부(50a)는 갖지 않는 메니스커스 피닝 특징을 이용할 시에, 메니스커스는 메니스커스 피닝 특징부로부터 탈착할 가능성이 거의 없을 것이다. 그러나, 메니스커스가 탈착할 위험은 여전히 남아 있다. 점선(901)은 작은 반경 부분을 나타내고, 실선(902)은 큰 반경 부분을 나타낸다. 라인 "905"는 작은 반경 부분(901)의 개략적인 크기를 나타낸다. 매스(mass)가 반경 방향으로만 운송될 수 있도록 매스 트랜스포트(mass transport)가 법선 방향으로(tangentially) 제한되는 것으로 가정하고 계산을 행하였다. 도 14에 도시된 그 결과의 그래프는 x축에는 반경 방향 위치(개구부(50) 및 가스 공급 개구부(61)의 위치가 표시됨)를 나타내고 y축에는 가스 속도(반경 방향에서의)를 나타낸다. 실선은 큰 반경 부분에 대한 결과를 나타내고, 점선은 작은 반경 부분에 대한 결과를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 단위 길이 당의 상대 흐름은 큰 반경 부분과 작은 반경 부분에서 상이하다.
가스의 평균 속도가 메니스커스 피닝 특징부의 주변에서 유사한 것이 최적일 것이다. 이것은 특정의 유체 공급/복구 시스템을 이용하여 공간(11)의 주변에서의 가스 공급 개구부(61) 및 추출 개구부(210)(제공된 경우) 외부로의 흐름을 변경함으로써 달성될 수 있다. 이에 추가하여 또는 이와 달리, 메니스커스 피닝 특징부의 개구부(50), 가스 공급 개구부(61) 및 추출 개구부(210) 사이의 거리 및/또는 개구 면적의 변동이 동일하거나 유사한 효과를 달성할 수 있다.
가능한 변동의 유형은 도 8 내지 도 11에 예시되고 위에서 설명한 것과 동일하다.
작은 반경 부분에 대응하는 위치에서 가스 공급 개구부(61)의 피치를 감소시키는 것(도 15), 예컨대 모서리에 연관된 2개의 열의 개구부를 갖는 가스 공급 개구부(61)의 개수를 증가시키는 것(도 16), 가스 공급 개구부(61)의 크기, 즉 단위 길이 당의 횡단면을 증가시키는 것(도 17), 작은 반경 부분에서 슬릿 형태의 가스 공급 개구부(61)의 폭을 증가시키는 것(도 19), 또는 작은 반경 부분에서 가스 공급 개구부(61)의 선형 어레이와 메니스커스 피닝 특징부 간의 최소 거리를 감소시키는 것(도 21)과 같은 다른 변동도 가능하다. 이들 변동은 도 15, 16, 17, 19 및 21에 도시되어 있다. 추출 개구부(210)가 제공된 경우, 이 추출 개구부에 대해, 반대로 변화가 이루어질 수 있다(가스 공급 개구부(61)의 변화에 추가하여 또는 가스 공급 개구부(61)의 변화의 대안으로). 이들 변동은, 도 8 내지 도 11의 실시예를 참조하여 설명한 것과 동일한 효과를 달성하기 위해, 예시된 바와 같이 작은 반경 부분보다는 큰 반경 부분에 적용될 수 있다. 또한, 이들 구성은 도 13에 도시된 바와 같이 메니스커스 피닝 특징부에 모서리 슬롯(50a)을 갖지 않고 개구부(50)를 가질 수 있다.
도 18 및 도 20은 특정한 차이점을 제외하고는 도 14에 도시된 그래프를 발생하기 위해 이용된 것과 동일한 계산으로 구해진 그래프이다. 도 18의 경우, 여분의 가스를 제거하기 위해 작은 반경 부분에서 직경이 150 ㎛로 증가되는 것을 제외하고는 추출 개구부(210)가 100 ㎛의 직경을 갖는다. 도 20의 경우, 모서리에서의 가스의 흐름을 감소시키기 위해 큰 직경 부분에서의 폭이 35 ㎛이고 작은 반경 부분에서의(즉, 모서리에서의) 폭이 50 ㎛인 도 19에 도시된 바와 같은 슬릿 가스 나이프가 이용된다. 이들 결과는 모서리에서의 가스 흐름 속도의 향상 및 달성될 수 있는 다양한 종류의 효과를 보여준다.
도 15 내지 도 21의 실시예에서의 변동의 양은 도 8 내지 도 11의 실시예에 관련하여 전술한 변동의 양과 동일하게(반대 방향이기는 하지만) 될 수 있다.
도 8 내지 도 11의 실시예가 도 15 내지 도 21의 실시예와 부합되지 않는 것으로 보이지만, 이들 그룹(예컨대, 도 8-11과 도 15-21) 내의 어떠한 다른 실시예와 마찬가지로, 2개의 세트의 실시예가 하나의 유체 핸들링 구조에 조합될 수도 있다. 즉, 메니스커스 피닝 특징부의 주변에, 즉 메니스커스 피닝 특징부의 일정 길이 부분 또는 일부분에 상이한 문제점을 겪는 다른 영역이 있을 수도 있으며, 이 영역은 반대 변화(예컨대, 낮은 직경 부분에는 도 8 내지 도 11의 변동을 적용하고, 큰 반경 부분에는 도 15-17, 도 19 및 도 21의 변동을 적용하는)로부터 이점을 얻을 수도 있다.
위에서는 변동이 큰 반경 부분 및/또는 작은 반경 부분에서 발생하는 것으로 설명하였지만, 반드시 그러할 필요는 없으며, 변동이 발생할 곳을 결정하는데 다른 기준이 적용될 수 있다. 그 일례로, 전술한 바와 같이, 기판의 스캐닝 동안 리딩 에지 또는 트레일링 에지가 그 위를 통과하는 가늘고 긴 갭과 실질적으로 공통 평면을 이루는 가장자리를 갖는 유체 핸들링 구조의 리딩 에지 또는 트레일링 에지가 있다.
이에 추가하여 또는 이와 달리, 모든 문제점이 메니스커스 피닝 특징부의 동일한 주변 위치에서 발생하면, 변동의 조합을 선택함으로써 이들 문제점을 해소하는 것이 가능할 수 있다. 예컨대, 작은 반경 부분에서의 가스 공급 개구부의 면적을 증가시키는 동시에 작은 반경 부분에서의 이들 가스 공급 개구부(61)의 위치를 메니스커스 피닝 특징부의 개구부(50)로부터 멀어지도록 이동시키는 것이 가능하다(각각 도 17과 도 11의 실시예의 조합). 예컨대, 동일한 실시예에서, 액침액 공급 개구부(180)와 개구부(50) 사이의 거리가 감소될 수 있고, 가스 공급 개구부(61)와 개구부(50) 사이의 거리가 감소될 수 있다.
도 22 및 도 23은 메니스커스 피닝 특징부의 인접한 개구부(50)들 사이에 연장하는 메니스커스(320)를 안정화하기 위해 취해질 수도 있는 추가의 방안을 도시하고 있다. 이 실시예는 단독으로 실시될 수도 있고 또는 임의의 실시예 조합을 포함한 임의의 다른 실시예와 조합될 수도 있다. 이 실시예에서, 메니스커스 피닝 장치(1000)는 유체 핸들링 구조의 하면 상에 있고, 적어도 2개의 개구부(50) 사이에서 연장한다. 메니스커스 피닝 장치(1000)는 하나의 개구부의 중앙부에서부터 인접한 개구부의 중앙부까지 연장하는 것이 바람직하다. 예컨대, 메니스커스 피닝 특징부는 개구부(50)의 직경의 가운데 50% 이내, 바람직하게는 가운데 40% 또는 가운데 30% 이내에서 개구부(50)와 만날 수 있다. 개구부(180, 61, 210)는 필요에 따라 이용될 수 있으며, 어떠한 조합으로도 제공될 수 있다. 개구부(180, 61, 210)는 본 명세서의 다른 곳에서 설명한 것과 동일한 기능을 가질 수 있다. 개구부(61)는 하나의 슬릿 개구부이어도 된다. 개구부(61, 180, 210)는 제공될 수도 있고 또는 제공되지 않을 수도 있으며, 어떠한 조합으로도 제공될 수도 있다.
메니스커스 피닝 장치(1000)는 어떠한 종류의 메니스커스 피닝 장치(1000)이어도 된다. 메니스커스 피닝 특징부는 이동 부분 또는 유체 흐름이 제공되도록 요구하지 않는다는 점에서 패시브형 메니스커스 피닝 특징부인 것이 바람직하다. 도 22의 예에서, 메니스커스 피닝 장치(1000)는 표면 특성에 있어서의 단계적 변화를 포함하며, 예컨대 영역 "1001"에서부터 영역 "1002"까지의 거칠기의 변화 및/또는 표면 특성의 변화를 포함하여, 2개의 영역(1001, 1002) 사이의 유체 핸들링 구조의 하면과 액침액 간의 접촉 각도를 상이하게 한다.
도 23에서, 메니스커스 피닝 장치(1000)는 가장자리(1012)에 의해 제공된다. 바람직하게는, 에지(1012)는 유체 핸들링 구조의 하면의 반경 방향 외측 부분이 사용 시에 유체 핸들링 구조의 반경 방향 내측 하면보다 대향면(예컨대, 기판(W))에 더 근접하게 되도록 된다. 이로써, 반경 방향 내측에 있고 그에 따라 공간(11) 내의 액체를 바라보는 각각의 개구부(50)의 개구 면적이 가스에 대해 개방된 개구부 면적보다 커지게 된다(평균적으로 개구부 직경의 절반이 적셔지는 것으로 가정).
가장자리의 높이는 예컨대 약 30 마이크로미터 또는 예컨대 20과 50 마이크로미터 사이로 될 수 있다.
이 에지는 실제로는 예시된 바와 같이 리세스 또는 홈(1020)의 에지이어도 된다. 홈(102)은 가스보다 액체에 대한 개구부(50)의 개구 면적이 더 크게 되는 장점이 제공되도록 복수의 개구부(50)의 반경 방향 내측으로 연장하는 것이 바람직하다.
인접 개구부(50)들 사이에 메니스커스 피닝 특징부(1000)를 제공하는 것은 메니스커스(320)의 직선화(straightening) 및 이에 의해 개구부(50) 내로의 액침 흐름의 매끄러움을 발생할 수 있다. 이것은 메니스커스를 더욱 안정하게 하여, 결함률을 낮추는 결과를 발생한다. 또한, 스캔 속도를 더 높일 가능성을 증가시킨다.
전술한 특징부 중의 어떠한 것도 다른 특징부와 함께 이용될 수 있으며, 명시적으로 설명한 이들 조합만이 본 출원의 범위 내에 있는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 도 2 내지 도 4의 실시예에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기한 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다. 문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절성 및 반사성 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다. 또한, 기계 판독 가능한 명령어들은 2개 이상의 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수도 있으며, 이들 2개 이상의 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체에 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예는 300 mm, 450 mm 또는 임의의 다른 크기의 직경을 갖는 기판에 적용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 컨트롤러는, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램이 리소그래피 장치의 적어도 하나의 구성요소 내에 위치된 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 판독될 때에, 각각 또는 조합하여 동작할 수도 있다. 컨트롤러는 각각 또는 조합하여 신호를 수신, 처리 및 전송하기에 적합한 구성을 가질 수 있다. 하나 이상의 프로세서가 하나 이상의 컨트롤러와 통신하도록 구성된다. 예컨대, 각각의 컨트롤러는 전술한 방법을 위한 기계 판독 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함할 수도 있다. 컨트롤러는 이러한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 데이터 저장 매체 및/또는 이러한 저장 매체를 수용하기 위한 하드웨어를 포함할 수도 있다. 따라서, 컨트롤러는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램의 기계 판독 가능한 명령어에 따라 동작할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예는 전술한 것과 같은 유형 및 기타 다른 유형의 어떠한 액침 리소그래피 장치에도 적용될 수 있으며, 액침액이 수조(bath)의 형태로 기판의 국소 표면 영역에만 제공되는지의 여부는 제한되지 않는다. 제한되지 않는 구성에서, 액침액은 기판 및/또는 기판 테이블의 표면 위에 흐를 수 있으며, 이로써 기판 테이블 및/또는 기판의 덮여있지 않은 전체 표면이 습윤된다. 이러한 비제한적 액침 시스템에서, 액체 공급 시스템은 액침액을 제한하지 않을 수도 있거나, 또는 실질적으로 액침액의 완전한 제한이 아닌 액침액의 일부분의 제한을 제공할 수도 있다.
본 명세서에서 고려된 액체 공급 시스템은 넓은 의미로 이해되어야 한다. 특정 실시예에서, 액체 공급 시스템은 액체를 투영 시스템과 기판 및/또는 기판 테이블 사이의 공간에 제공하는 기구 또는 구조의 조합일 수도 있다. 액체 공급 시스템은 하나 이상의 구조, 하나 이상의 액체 개구부를 포함한 하나 이상의 유체 개구부, 하나 이상의 가스 개구부, 또는 2상(two phase) 흐름을 위한 하나 이상의 개구부의 조합을 포함할 수 있다. 이들 개구부는 액침 공간 내로의 유입구(또는 액체 핸들링 구조로부터의 배출구) 또는 액침 공간 외부로의 배출구(또는 액체 핸들링 구조 내로의 유입구)가 될 수 있다. 실시예에서, 공간의 표면이 기판 및/또는 기판 테이블의 일부분이 되거나, 공간의 표면이 기판 및/또는 기판 테이블의 표면을 완전하게 덮거나, 또는 공간이 기판 및/또는 기판 테이블을 감쌀 수도 있다. 액체 공급 시스템은 필요한 경우 액체의 위치, 양, 품질, 형상, 유량 또는 어떠한 다른 특징을 제어하기 위한 하나 이상의 요소를 추가로 포함할 수도 있다.
일실시예에서, 리소그래피 장치는 투영 시스템의 노광측에 위치된 2개 이상의 테이블을 포함하는 복수 스테이지 장치이며, 이 때의 각각의 테이블은 하나 이상의 물체를 포함하거나 및/또는 유지한다. 일실시예에서, 테이블 중의 하나 이상이 방사선 감응성 기판을 유지할 수 있다. 일실시예에서, 테이블 중의 하나 이상이 투영 시스템으로부터 방사선을 측정하기 위해 센서를 유지할 수도 있다. 일실시예에서, 복수 스테이지 장치는 방사선 감응성 기판을 유지하도록 구성된 제1 테이블(즉, 기판 테이블) 및 방사선 감응성 기판을 유지하도록 구성되지 않은 제2 테이블(이후 일반적으로 그렇지만 어떠한 제한 없이 측정 및/또는 세정 테이블로 지칭됨)을 포함한다. 제2 테이블은 방사선 감응성 기판이 아닌 하나 이상의 물체를 포함하거나 및/또는 유지할 수 있다. 이러한 하나 이상의 물체는 투영 시스템으로부터의 방사선을 측정하기 위한 센서, 하나 이상의 정렬 마크, 및/또는 세정 장치(예컨대, 액체 제한 구조를 세정하기 위한)로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 리소그래피 장치는 리소그래피 장치의 부품의 위치, 속도 등을 측정하기 위한 인코더 시스템을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 이 부품은 기판 테이블을 포함한다. 일실시예에서, 이 부품은 측정 및/또는 세정 테이블을 포함한다. 인코더 시스템은 테이블을 위해 본 명세서에 설명된 간섭계 시스템에 추가하여 또는 간섭계 시스템의 대안으로 이용될 수 있다. 인코더 시스템은 센서, 트랜스듀서, 또는 스케일 또는 그리드와 연관되거나 쌍을 이루는 판독헤드(readhead)를 포함한다. 일실시예에서, 이동 가능한 부품(예컨대, 기판 테이블, 및/또는 측정 및/또는 세정 테이블)은 하나 이상의 스케일 또는 그리드를 가지며, 이 부품이 이동하는 기준 대상인 리소그래피 장치의 프레임은 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드 중의 하나 이상을 갖는다. 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드 중의 하나 이상은 부품의 위치, 속도 등을 결정하기 위해 스케일 또는 그리드와 협동한다. 일실시예에서, 부품이 이동하는 기준 대상인 리소그래피 장치의 프레임은 하나 이상의 스케일 또는 그리드를 가지며, 이동 가능한 부품(예컨대, 기판 테이블, 및/또는 측정 및/또는 세정 테이블)은 이 부품의 위치, 속도 등을 결정하기 위해 스케일 또는 그리드와 협동하는 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드 중의 하나 이상을 갖는다.
일실시예에서, 리소그래피 장치는 메시(mesh) 또는 유사한 기공성 재료로 덮여진 유입구를 갖는 액체 제거 장치(또는 메니스커스 피닝 특징부)를 갖는 액체 제한 구조를 포함한다. 메시 또는 유사한 기공성 재료는 투영 시스템의 최종 요소와 이동 가능한 테이블(예컨대, 기판 테이블) 사이의 공간에 있는 액침액과 접촉하는 2차원 어레이의 구멍을 제공한다. 일실시예에서, 메시 또는 유사한 기공성 재료는 벌집 모양 또는 기타 다각형 메시를 포함한다. 일실시예에서, 메시 또는 유사한 기공성 재료는 금속 메시를 포함한다. 일실시예에서, 메시 또는 유사한 기공성 재료는 리소그래피 장치의 투영 시스템의 이미지 필드 주위에서 모든 방향으로 연장한다. 일실시예에서, 메시 또는 유사한 기공성 재료는 액체 제한 구조의 저면 상에 위치되며, 테이블 쪽을 바라보는 표면을 갖는다. 일실시예에서, 메시 또는 유사한 기공성 재료는 그 저면의 적어도 일부가 테이블의 상면과 전반적으로 평행을 이룬다.
전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 하기 청구항들의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.
제1 특징으로, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature); 상기 메니스커스 피닝 특징부를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 가스 공급 개구부; 및 필요한 경우에 채용되는, 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening)를 포함하며, 상기 가스 공급 개구부, 상기 가스 복구 개구부, 또는 상기 가스 공급 개구부와 상기 가스 복구 개구부 양자가 상기 공간의 주변에서 변동(variation)을 갖는 미터 길이 당의 개구 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조를 제공한다.
제2 특징으로, 상기 제1 특징의 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 변동이 적어도 부분적으로는 개구부의 폭을 변경함으로써 달성된다.
제3 특징으로, 상기 제1 특징 또는 제2 특징의 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 변동이 적어도 부분적으로는 주변 길이 당의 개구부의 개수를 변경함으로써 달성된다.
제4 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제3 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 가스 공급 개구부가 복수의 가스 공급 개구부를 선형 어레이로 포함하며, 및/또는 상기 가스 복구 개구부가 복수의 가스 복구 개구부를 선형 어레이로 포함한다.
제5 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제4 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 변동이, 적어도 부분적으로는, 필요한 경우 단위 주변 길이 당의 개구부의 개수를 변경하여 인접한 개구부들 사이의 피치를 변경함으로써 달성된다.
제6 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제5 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 변동이, 적어도 부분적으로는, 필요한 경우 단위 주변 길이 당의 개구부의 개수를 변경하여 개구부의 열(row)의 개수를 변경함으로써 달성된다.
제7 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제6 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 개구 면적의 변동이 개구부의 평균 크기의 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 15%, 또는 적어도 20%만큼 개구부의 크기를 변동시키는 것이다.
제8 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제7 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 개구 면적의 변동이 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 또는 적어도 30%의 변동이다.
제9 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제8 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 메니스커스 피닝 특징부가, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 개구 면적의 변동이 작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치와 큰 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치 사이에서 발생한다.
제10 특징으로, 상기 제9 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 개구 면적의 변동이 작은 반경 부분에서의 증가이다.
제11 특징으로, 상기 제9 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 개구 면적의 변동이 작은 반경 부분에서의 감소이다.
제12 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제11 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 필요한 경우 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 액침 유체 공급 개구부를 더 포함하며, 여기서 (ⅰ) 상기 액침 유체 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, (ⅱ) 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, 및/또는 (ⅲ) 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 복구 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리중의 하나 이상이 상기 공간의 주변에서 변동된다.
제13 특징으로, 상기 제12 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 메니스커스 피닝 특징부가, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치와 큰 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치 사이에서 거리의 변동이 발생한다.
제14 특징으로, 상기 제13 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 거리의 변동이 작은 반경 부분에서의 증가이다.
제15 특징으로, 상기 제13 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 거리의 변동이 작은 반경 부분에서의 감소이다.
제16 특징으로, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature); 상기 메니스커스 피닝 특징부를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 가스 공급 개구부; 및 필요한 경우에 채용되는, (a) 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening) 및/또는 (b) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 있는 액침 유체 공급 개구부 중의 하나 또는 양자를 포함하며, 여기서 (ⅰ) 상기 액침 유체 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, (ⅱ) 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, 및/또는 (ⅲ) 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 복구 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리 중의 하나 이상이 상기 공간의 주변에서 변동되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.
제17 특징으로, 상기 제16 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 메니스커스 피닝 특징부가, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치와 큰 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치 사이에서 거리의 변동이 발생한다.
제18 특징으로, 상기 제17 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 거리의 변동이 증가이다.
제19 특징으로, 상기 제17 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 거리의 변동이 감소이다.
제20 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제19 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 동일한 압력에서 복수의 가스 공급 개구부의 각각에 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부를 더 포함한다.
제21 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제20 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 복수의 가스 복구 개구부의 각각에 동일한 저압(underpressure)을 가하도록 구성된 가스 복구 시스템을 더 포함한다.
제22 특징으로, 상기 제16 특징 내지 제21 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 거리의 변동이, 가장 작은 최소 거리의 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40% 또는 적어도 50%이다.
제23 특징으로, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)를 포함하며, 상기 메니스커스 피닝 특징부는, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 작은 반경 부분의 영역에서의 상기 유체 핸들링 구조에 대한 액침액의 접촉 각도가 큰 반경 부분의 영역에서의 상기 유체 핸들링 구조에 대한 액침액의 접촉 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.
제24 특징으로, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature); 및 필요한 경우 채용되는, (a) 상기 메니스커스 피닝 특징부를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 가스 공급 개구부; (b) 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening), 및/또는 (c) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 있는 액침 유체 공급 개구부 중에 선택된 하나 이상을 포함하며, 여기서, 상기 메니스커스 피닝 특징부는, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 상기 유체 핸들링 구조는, 또한, 작은 반경 부분에 대응하는 주변 위치에 대해서 보다는 큰 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서 상이한 유량으로, (a) 상기 가스 공급 개구부, (b) 상기 메니스커스 피닝 특징부, (c) 상기 가스 복구 개구부, 및/또는 (d) 상기 액침 유체 공급 개구부 중에 선택된 하나 이상에 유체를 공급하거나 복구하고, 및/또는 상기 선택된 하나 이상으로부터 유체를 공급하거나 복구하도록 구성된 유체 공급 및/또는 복구 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.
제25 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제24 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 메니스커스 피닝 특징부가 복수의 개구부를 선형 어레이로 포함한다.
제26 특징으로, 상기 제1 특징 내지 제24 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 메니스커스 피닝 특징부가 단상 추출기(single phase extractor)를 포함한다.
제27 특징으로, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조는 액침 유체를 공간에 억제하도록 구성되고, 하면(undersurface)을 가지며, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위해 적어도 부분적으로 상기 공간을 둘러싸는 복수의 유체 복구 개구부(fluid recovery opening); 및 상기 복수의 유체 복구 개구부 중의 2개 이상의 개구부 사이에 연장하는 메니스커스 피닝 장치(meniscus pinning device)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.
제28 특징으로, 상기 제27 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 메니스커스 피닝 장치가 가장자리(edge)이다.
제29 특징으로, 상기 제28 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 가장자리가 상기 하면에 있는 리세스의 가장자리이다.
제30 특징으로, 상기 제29 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 리세스가 상기 복수의 유체 복구 개구부의 반경 방향 내측으로 연장한다.
제31 특징으로, 상기 제27 특징 내지 제30 특징 중 어느 하나의 특징에 따른 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조는, 상기 메니스커스 피닝 장치가, 상기 복수의 유체 복구 개구부의 2개의 개구부 중의 하나의 개구부의 실질적으로 중앙부에서부터 상기 복수의 유체 복구 개구부의 상기 2개의 개구부 중의 다른 하나의 개구부의 중앙부까지 연장한다.
제32 특징으로, 제1 특징 내지 제31 특징 중 어느 하나에 따른 유체 핸들링 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 액침 리소그래피 장치가 제공된다.
제33 특징으로, 패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계; 상기 액침액의 메니스커스(meniscus)에 인접한 위치에 가스 공급 개구부를 통해 가스를 제공하는 단계; 및 필요한 경우, 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening)를 통해, 상기 가스 공급 개구부를 통과하는 가스를 복구하는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 가스 공급 개구부, 상기 가스 복구 개구부, 또는 상기 가스 공급 개구부와 상기 가스 복구 개구부 양자가, 상기 공간의 주변에서 변동(variation)을 갖는 미터 길이 당의 개구 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
제34 특징으로, 패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계; 상기 액침액의 메니스커스에 인접한 위치에 가스 공급 개구부를 통해 가스를 제공하는 단계로서, 상기 메니스커스의 통과가 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)에 의해 저지되는, 단계; 및 필요한 경우에 채용되는, (a) 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening)를 통해 상기 가스 공급 개구부를 통과하는 가스를 복구하는 단계, 및/또는 (b) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 있는 액침 유체 공급 개구부를 통해 상기 공간에 액침 유체를 제공하는 단계 중의 하나 또는 양자를 포함하며, 여기서, (ⅰ) 상기 액침 유체 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, (ⅱ) 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, 및/또는 (ⅲ) 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 복구 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리 중의 하나 이상이 상기 공간의 주변에서 변동되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
제35 특징으로, 패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계; 및 상기 액침액의 메니스커스에 인접한 위치에 개구부를 통해 가스를 제공하는 단계로서, 상기 메니스커스의 통과가 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)에 의해 저지되는, 단계를 포함하며, 상기 메니스커스 피닝 특징부는, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 작은 반경 부분의 영역에서의 유체 핸들링 구조에 대한 액침액의 접촉 각도가 큰 반경 부분의 영역에서의 상기 유체 핸들링 구조에 대한 액침액의 접촉 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
제36 특징으로, 패터닝된 방사선 빔을 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)에 의해 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계; 및 필요한 경우에 채용되는, (a) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 가스 공급 개구부를 통해 가스를 제공하는 단계, (b) 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening)를 통해 상기 가스 공급 개구부를 통과하는 가스를 복구하는 단계, 및/또는 (c) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 있는 액침 유체 공급 개구부를 통해 상기 공간에 액침 유체를 제공하는 단계 중의 하나 이상을 포함하며, 여기서, 상기 메니스커스 피닝 특징부는, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며, 작은 반경 부분에 대응하는 주변 위치에 대해서 보다는 큰 반경 부분에 대응하는 주변 위치에서 상이한 유량으로, (a) 상기 가스 공급 개구부, (b) 상기 메니스커스 피닝 특징부, (c) 상기 가스 복구 개구부, 및/또는 (d) 상기 액침 유체 공급 개구부로부터 선택된 하나 이상에 유체를 공급하거나 복구하고, 및/또는 상기 선택된 하나 이상으로부터 유체를 공급하거나 복구하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
제37 특징으로, 패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계; 및 복수의 액체 복구 개구부 중의 2개 이상의 개구부 사이에 연장하는 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature)와 조합하여, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액체의 메니스커스의 통과를 저지하기 위해 상기 공간을 적어도 부분적으로 둘러싸는 복수의 유체 복구 개구부(fluid recovery opening)를 통해 유체를 복구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
제38 특징으로, 패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계; 및 상기 공간의 액침액의 메니스커스에 인접한 위치에, 상기 공간의 주변 부근에서 변동되는 속도로 가스를 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
제39 특징으로, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간 - 여기서 이 공간은 상기 유체 핸들링 구조의 하면(undersurface)에 평행한 평면에 하나 이상의 모서리를 포함함 - 의 경계에, 상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature); 및 상기 모서리에서의 메니스커스 피닝의 안정성을 향상시키도록 구성된 메니스커스 안정화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조가 제공된다.

Claims (15)

  1. 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에,
    상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature);
    상기 메니스커스 피닝 특징부를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 가스 공급 개구부; 및
    필요한 경우에 채용되는, 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening)
    를 포함하며,
    상기 가스 공급 개구부, 상기 가스 복구 개구부, 또는 상기 가스 공급 개구부와 상기 가스 복구 개구부 양자가 상기 공간의 주변에서 변동(variation)을 갖는 미터 길이 당의 개구 면적을 갖는,
    것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변동은 적어도 부분적으로는 개구부의 폭을 변경함으로써 달성되는, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 변동은 적어도 부분적으로는 주변 길이 당의 개구부의 개수를 변경함으로써 달성되는, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급 개구부는 복수의 가스 공급 개구부를 선형 어레이로 포함하며, 및/또는 상기 가스 복구 개구부는 복수의 가스 복구 개구부를 선형 어레이로 포함하는, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변동은, 적어도 부분적으로는, 필요한 경우 단위 주변 길이 당의 개구부의 개수를 변경하여 인접한 개구부들 사이의 피치를 변경함으로써 달성되는, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변동은, 적어도 부분적으로는, 필요한 경우 단위 주변 길이 당의 개구부의 개수를 변경하여 개구부의 열(row)의 개수를 변경함으로써 달성되는, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    필요한 경우 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 액침 유체 공급 개구부를 더 포함하며,
    (ⅰ) 상기 액침 유체 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인 간의 거리,
    (ⅱ) 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, 및/또는
    (ⅲ) 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 복구 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리
    중의 하나 이상이 상기 공간의 주변에서 변동되는,
    리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 메니스커스 피닝 특징부는, 평면적으로, 모서리에서 제1 곡률 반경을 갖는 작은 반경 부분 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 상기 모서리로부터 떨어져 있는 큰 반경 부분을 갖는 모서리진 형상을 가지며,
    작은 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치와 큰 반경 부분에 대응하는 반경 방향 위치 사이에서 거리의 변동이 발생하는,
    리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 거리의 변동은 작은 반경 부분에서의 증가인, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    동일한 압력에서 복수의 가스 공급 개구부의 각각에 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부를 더 포함하는, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 가스 복구 개구부의 각각에 동일한 저압(underpressure)을 가하도록 구성된 가스 복구 시스템을 더 포함하는, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메니스커스 피닝 특징부는 단상 추출기(single phase extractor)를 포함하는, 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  13. 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조로서, 상기 유체 핸들링 구조 외측의 영역으로의 액침 유체를 억제하도록 구성된 공간의 경계에,
    상기 공간으로부터 반경 방향 외측 방향으로의 액침 유체의 통과를 저지하기 위한 메니스커스 피닝 특징부(meniscus pinning feature);
    상기 메니스커스 피닝 특징부를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 외측에 있는 가스 공급 개구부; 및
    필요한 경우에 채용되는, (a) 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening) 및/또는 (b) 상기 메니스커스 피닝 특징부의 반경 방향 내측에 있는 액침 유체 공급 개구부 중의 하나 또는 양자
    를 포함하며,
    (ⅰ) 상기 액침 유체 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인 간의 거리,
    (ⅱ) 상기 메니스커스 피닝 특징부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리, 및/또는
    (ⅲ) 상기 가스 공급 개구부를 따라 통과하는 라인과 상기 가스 복구 개구부를 따라 통과하는 라인 간의 거리
    중의 하나 이상이 상기 공간의 주변에서 변동되는,
    것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 유체 핸들링 구조.
  14. 청구항 1 내지 13 중의 어느 하나에 따른 유체 핸들링 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 액침 리소그래피 장치.
  15. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    패터닝된 방사선 빔을 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 제한된 액침액을 통해 투영하는 단계;
    상기 액침액의 메니스커스(meniscus)에 인접한 위치에 가스 공급 개구부를 통해 가스를 제공하는 단계; 및
    필요한 경우, 상기 가스 공급 개구부의 반경 방향 외측에 있는 가스 복구 개구부(gas recovery opening)를 통해, 상기 가스 공급 개구부를 통과하는 가스를 복구하는 단계
    를 포함하며,
    상기 가스 공급 개구부, 상기 가스 복구 개구부, 또는 상기 가스 공급 개구부와 상기 가스 복구 개구부 양자가, 상기 공간의 주변에서 변동(variation)을 갖는 미터 길이 당의 개구 면적을 갖는,
    것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
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