KR20140146570A - 광학 결상 장치 - Google Patents

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칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
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Abstract

적어도 하나의 광학 요소(109)와 상기 광학 요소(109)에 연관된 적어도 하나의 유지 장치(104)를 포함하고, 상기 유지 장치(104)는 상기 광학 요소(109)를 유지하고, 상기 광학 요소(109)의 제1 부분(109.1)은 제1 주위 기체(atmosphere)에 접촉하고 상기 광학 요소(109)의 제2 부분(109.2)은 적어도 일시적으로 제2 주위 기체에 접촉하는, 특히 마이크로리소그래피를 위한 광학 결상 장치가 제공된다. 상기 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차의 변동을 적어도 감소시키는 감소 장치(115)가 제공된다.

Description

광학 결상 장치{OPTICAL IMAGING DEVICE}
본 발명은 광학 결상 장치에 관한 것이다. 본 발명은 미소 전자 회로를 제조하는 데에 사용되는 마이크로리소그래피에서 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 그러한 광학 결상 장치를 사용하여 수행될 수 있는 광학 결상 방법에 관한 것이다.
특히 마이크로리소그래피의 분야에서는, 고정밀도를 가지는 부품의 사용은 별론으로 하더라도, 상응하는 높은 결상 품질을 얻기 위해서는, 작동 중에 예를 들어 렌즈, 거울 및 격자(grating)와 같은 광학 요소 등의 결상 장치의 구성 부품의 위치와 형상을 가능한 한 변하게 않게 유지하는 것이 필요하다. (수 나노미터 또는 그 이하의 크기인) 정밀도에 관한 엄격한 요건은, 제조해야 하는 미소 전자적 회로의 소형화를 촉진하기 위하여 미소 전자 회로를 제조하는 데에 사용되는 광학 시스템의 해상도를 감소시키기 위한 계속적인 필요의 결과이다.
증대된 해상도를 얻기 위해서는 사용되는 광선의 파장이 감소될 수 있으며, 이는 13 nm의 구역의 작업 파장(working wavelength)에서 극자외선(EUV)의 범위에서 작동하는 시스템의 경우이고, 또한 증대된 해상도를 얻기 위해서는 사용되는 투사 시스템의 수치적인 구경이 증가될 수 있다. 수치적인 구경을 1 이상으로 현저하게 증가시키기 위한 하나의 가능성은 소위 담금 시스템(immersion system)에서 실현되는데, 여기서 1보다 큰 굴절률을 가지는 담금 매체는 통상적으로 투사 시스템의 마지막 광학 요소와 노출되는 기판 사이에 위치한다. 특히 높은 굴절률을 가지는 광학 요소에 있어서는 수치적인 구경의 추가적인 증가가 가능하다.
소위 단일 담금 시스템에서는, 담금 요소(즉, 담그어진 상태에서 담금 매체와 적어도 부분적으로 접촉하는 광학 요소)는 보통 노출되는 기판에 가장 가깝게 위치하는 마지막 광학 요소라는 것을 이해할 것이다. 여기서 담금 매체는 보통 이러한 마지막 광학 요소와 기판에 접촉한다. 소위 이중 담금 시스템에서는, 담금 요소가 반드시 마지막 광학 요소, 즉 기판에 가장 가깝게 위치한 광학 요소일 필요가 없다. 그러한 이중 또는 다중 담금 시스템에서는, 담금 요소는 하나 또는 그 이상의 추가 광학 요소에 의하여 기판으로부터 분리될 수도 있다. 이 경우, 담금 요소가 적어도 부분적으로 담그어져 있는 담금 매체는, 예를 들어 광학 시스템의 두 개의 광학 요소들 사이에 위치할 수 있다.
수치적인 구경의 증가와 마찬가지로 작업 파장의 감소에 있어서, 사용되는 광학 요소들의 위치 정밀도와 치수 정밀도에 대한 요건만이 전체 작동을 통하여 더욱 엄격해지는 것은 아니다. 물론, 전체 광학 장치의 결상 에러의 최소화에 관한 요건도 마찬가지로 증가한다.
이에 관련하여, 각각의 광학 요소의 변형과 그에 따른 결상 에러는 특히 중요하다. 결국, 광학 요소 자체의 무게는 수용할 수 없는 변형을 발생시킨다. 그 자체의 무게에 의한 이러한 변형을 방해하기 위하여, 미국 특허 6,243,159B1호(나카오)와 미국 특허 6,388,731 B1호(나카오)(각 문헌의 전체 개시 내용은 본 명세서에 참조로 포함됨)에는, 서로 다른 압력을 갖는 주위 기체(atmosphere)가, 그러한 서로 다른 압력이 중력에 대응하고 광학 요소에 작용하는 반대힘을 발생시키도록, 광학 요소의 양측에 작용하도록 하는 것이 개시되었다.
이에 의하여 정지 상태에서 높은 결상 품질, 즉 낮은 결상 에러를 달성할 수 있다. 그러나, 비-정지 요인은 광학 요소에 작용하는 주위 기체의 동적 압력 변화을 일으켜서 여전히 문제를 발생시킨다. 광학 요소의 홀더의 강성에 따라서, 그러한 압력 변화는 결상 장치의 나머지 구성 부품에 대한 개별 광학 요소의 이동을 유발할 수 있고 이는 무시할 수 없는 결상 에러를 발생시킨다.
두 개의 서로 다른 주위 기체에 의하여 접촉되는 광학 요소에 있어서 이러한 압력 변화에 의하여 유발되는 결상 에러를 없애기 위하여, 미국 특허 제5,636,000호(우시다 등)(이 문헌의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함됨)는 결상 장치 내에 격자나 그와 비슷한 것과 같은 조정가능한 광학 교정 요소를 구비하는 것을 제안하였다. 이러한 광학 교정 요소들의 위치를 조정함으로써, 이러한 결상 장치에서 포착된 결상 에러의 보상이 이루어진다.
이러한 해법은, 광학 교정 요소들이 광학 시스템의 비용에 있어서 고려되어야 하고 또한 광학 시스템 내에 포함되어야 하기 때문에, 그 개발에 상당한 비용이 든다는 단점을 가진다. 또한, 통상적으로, 광학 교정 요소의 작동에 상당한 비용이 소요된다. 마지막으로, 결국에는 광학 교정 요소 자체가 압력 변화에 대한 하나의 원인(subject)이 되어서 교정의 비용을 증가시키게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 전술한 단점을 가지지 않거나 적어도 전술한 단점을 감소시키고, 특히 제1 주위 기체 및 제2 주위 기체와 접촉하는 광학 요소의 사용에 의하여, 제1 주위 기체(atmosphere)와 제2 주위 기체 사이의 압력차에서의 동적 변동의 효과를 간단한 방식으로 줄일 수 있는 광학 결상 장치 및 광학 결상 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차의 동적 변동(바람직하게는 적어도 1 Hz 이상, 특히 10 Hz 이상)의 효과의 감소가, 그 원인 자체를 줄임으로써, 즉 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차의 변동을 줄임으로서 간단하고 신뢰성 있게 달성될 수 있다는 발견에 기초하고 있다. 본 발명에 따르면, 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차의 동적 변동의 그러한 감소는, 주위 기체들 중 하나의 동적 압력 변동 시에 다른 하나의 주위 기체에서 압력의 충분히 신속한 조정, 즉 압력의 추종을 준비하는 대응하는 수단 및 장치들에 의하여 각각 용이한 방식으로 달성될 수 있는 것으로 나타났다. 추가적으로 또는 대안적으로, 두 개의 주위 기체 중 하나에 있어서, 동적 압력 변동의 발생, 그 변동의 크기 및 광학 요소까지의 전파율을 감소시키는 수단 및 장치가 각각 사용될 수 있다.
각각의 주위 기체에서의 압력의 동적 조정이나, 동적 압력 변동의 발생, 그 변동의 크기 및 광학 요소까지의 전파율의 감소를 물리적으로 일으키는 감소 장치의 부분들은 바람직하게는 주위 기체나 그 작용되는 부분들에 가능한 가깝게 위치한다. 따라서, 개별 광학 요소까지의 동적 압력 교란의 전파를 감소시키거나 심지어 방지하는, 동적 압력 교란에 대한 충분히 신속한 응답을 달성할 수 있다.
그러한 수단 및 장치는 각각 추가적인 광학 요소, 즉 광학 시스템에 대한 개재를 필요로 하지 않아서, 유리하게도 광학 시스템의 디자인을 변하게 않게 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 또 하나의 추가적인 이점은, 그러한 수단 및 장치는 에러의 원인 자체에 직접 작용하므로 보상 작용 동안 생기는 에러를 줄일 수 있다는 것이다.
또한 본 발명은, 통상적으로, 주어진 결상 장치에 대하여, 두 개의 주위 기체 사이의 동적 압력 조정의 능동 제어 중에, 대응하는 압력 거동 모델, 특히 비-정지 또는 국부적인 압력 변동을 고려한 압력 거동 모델이 설정되고 사용될 수 있다는 발견에 기초하고 있다. 그러한 압력 거동 모델을 사용하여 기구적으로 특히 간단하고 신속한 응답 제어를 달성할 수 있다.
따라서 본 발명의 하나의 대상은, 적어도 하나의 광학 요소와 광학 요소에 연관된 적어도 하나의 유지 장치를 포함하는, 특히 마이크로리소그래피를 위한 광학 결상 장치로서, 유지 장치는 광학 요소를 유지하고 광학 요소의 제1 부분은 제1 주위 기체와 접촉하고 광학 요소의 제2 부분은 적어도 일시적으로 제2 주위 기체와 접촉하는 광학 결상 장치이다. 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차의 동적 변동을 적어도 감소시키는 감소 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 대상은, 광학 결상 장치를 사용하여 투사 패턴이 기판에 결상되고, 광학 결상 장치의 광학 요소의 제1 부분이 제1 주위 기체와 접촉하고 상기 광학 요소의 제2 부분이 적어도 일시적으로 제2 주위 기체와 접촉하게 되는, 특히 마이크로리소그래피를 위한 광학 결상 방법이다. 투사 패턴을 기판에 비추는 동안 발생하고 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차의 동적 변동으로부터 유발되는 결상 에러를 줄이기 위하여, 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차의 동적 변동이 적어도 감소된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태는 종속항과 첨부된 도면을 참조하여 제공되는 바람직한 실시예의 이하의 설명으로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다. 청구항들에 명시적으로 기재되어 있는지 여부에 상관없이, 개시된 특징들의 모든 결합 형태는 본 발명이 범위에 속한다.
본 발명은 광학 결상 에러의 교정 비용을 감소시키고 제1 주위 기체(atmosphere)와 제2 주위 기체 사이의 압력차에서의 동적 변동의 효과를 간단한 방식으로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 결상 장치의 바람직한 일 실시예를 도시하는 개략도로서, 본 발명에 따른 광학 결상 방법의 바람직한 실시예는 이러한 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
도 2는 도 1의 결상 장치의 일 부분의 개략적인 부분 단면도이다. ]
도 3a는 도 1의 광학 결상 장치에서 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차(DP)의 제1 예를 시간의 함수로 나타내는 개략도이다.
도 3b는 도 1의 광학 결상 장치에서 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차(DP)의 제2 예를 시간의 함수로 나타내는 개략도이다.
도 4a 내지 4c는 각각 본 발명에 따른 광학 결상 장치의 다른 바람직한 실시예의 일 부분의 개략적인 부분 단면도이다.
도 5a 내지 5c는 각각 본 발명에 따른 광학 결상 장치의 다른 바람직한 실시예의 일 부분의 개략적인 부분 단면도이다.
도 6은 도 1의 광학 결상 장치에 의하여 수행될 수 있는 본 발명에 따른 광학 결상 방법의 바람직한 일 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 광학 결상 방법의 바람직한 실시예를 수행하는 데에 사용되는, 본 발명에 따른 광학 결상 장치의 바람직한 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 8은 도 7의 결상 장치의 E 부분을 상세하게 도시하는 부분 단면도이다.
제1 실시예
이하에서는 본 발명에 따른 마이크로리소그래피를 위한 광학 결상 장치의 바람직한 제1 실시예를 도 1 내지 5를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 다른 광학 결상 장치의 바람직한 일 실시예를 나타내는 개략도로서, 193 nm의 파장을 가진 UV 범위의 광선으로 작동하는 마이크로리소그래피 장치(101) 형태의 장치를 도시한다.
마이크로리소그래피 장치(101)는 조명 시스템(102), 마스크 테이블(103)을 구비한 마스크 장치(103), 광학 축(104.1)을 가진 대상물 형태의 광학 투사 시스템(104) 및 기판 장치(105)를 포함한다. 조명 시스템(102)은 193 nm의 파장을 가진 (상세하게 도시되지는 않은) 투사 광선으로 마스크 테이블(103)에 배치된 마스크(103.1)를 비춘다. 대상물(104) 내에 배치된 광학 요소를 통하여 투사 광선에 의하여 제1 웨이퍼 테이블(105.2)에 배치된 제1 웨이퍼(105.1) 형태의 기판 상으로 투사되는 투사 패턴이 마스크(104.3)에 형성된다.
대상물(104) 근방에는 측정 스테이션(106)이 위치한다. 측정 스테이션(106)은 제1 웨이퍼(105.1)에 후속하여 노출되는 제2 웨이퍼(105.3)의 형상을 포착하며, 이는 예를 들어 유럽 공개 특허 1 420 300 A1호(로프 등)에 공지되어 있고 이 문헌의 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 이를 위하여, 제2 웨이퍼(105.3)는 제2 웨이퍼 테이블(105.4)에 배치되는데, 제2 웨이퍼 테이블은 제2 웨이퍼(105.3)의 노출을 위하여 도 1에 도시된 것처럼 나중에 제1 웨이퍼 테이블(105.2)의 위치로 이동한다.
대상물(104)은 일련의 광학 요소(108, 109)들로 이루어지는 광학 요소 그룹(107)을 포함한다. 광학 요소(108, 109)들은 대상물의 하우징(104.2) 내에 유지된다. 193 nm의 작업 파장으로 인하여, 광학 요소(107 내지 109)들은 렌즈나 그와 유사한 것과 같은 굴절 광학 요소들이다. 그에 의하여, 작동 중에 웨이퍼(105.1)에 가장 가깝게 위치한 마지막 광학 요소(109)는 소위 폐쇄 요소 또는 최종 렌즈 요소라고 부른다.
마이크로리소그래피 장치(101)는 담금 시스템(immersion system)이다. 담금 구역(110)에는, 예를 들어 고순도 물 또는 그와 유사한 것과 같은 액체 담금 매체(110.1)가 웨이퍼(105.1)와 최종 렌즈 요소(109) 사이에 배치된다. 담금 구역(110) 내에는, 일방으로는 노출되는 웨이퍼(105.1)의 적어도 부분에 의하여 하방의 경계가 정하여지는 담금 매체(110.1)의 담금조(immersion bath)가 제공된다. 담금조의 측방 경계는 담금 프레임(110.2)(보통은 담금 후드라고도 함)에 의하여 적어도 부분적으로 제공된다. 노출 시에 광학적으로 사용되고 대상물(104)의 외측에 놓인 최종 렌즈 요소(109)의 적어도 일부분이 담금조 내에 가라앉아서 최종 렌즈 요소(109)는 본 발명에서의 담금 요소가 된다. 따라서, 최종 렌즈 요소(109)와 웨이퍼 사이에서 최종 렌즈 요소(109)로부터 나오는 광선의 경로는 전적으로 담금 매체(110) 내에 위치하게 된다.
1 이상인 담금 매체의 굴절률로 인하여, 수치적 구경(NA) > 1이 달성되고, 최종 렌즈 요소와 웨이퍼 사이가 가스 환경으로 되어 있는 종래의 시스템에 비하여 해상도가 향상된다.
(그 측부(109.1)가 하우징(104.2)의 내부를 향하고 있는) 최종 렌즈 요소(109)는 다른 것들 사이에서 하우징(104.2) 및 인접한 렌즈 요소(108)와 함께 제1 공간(111)의 경계를 형성한다. 제1 공간(111) 내에서는 주로 제1 주위 기체가 최종 렌즈 요소(109)에 접촉하고 그에 작용한다. 제1 공간(111) 내에서는 제1 압력(P1)이 우세하다.
(그 측부(109.1)가 하우징(104.2)의 둘레를 향하고 있는) 최종 렌즈 요소(109)는 다른 것들 사이에서 하우징(104.2) 및 (대상물이 내부로 돌출하는) 하우징(113)과 함께 제2 공간(112)의 경계를 형성한다. 제2 공간(112) 내에서는 제2 주위 기체가 우세하여 최종 렌즈 요소(109)에 접촉하고 그에 작용한다. 적어도 담금조의 담금 매체(110.1) 내에서는 제2 압력(P2)이 제2 공간(112)에서 우세하다.
대상물(104)의 비용에 따라서, 제1 주위 기체의 제1 압력과 제2 주위 기체의 제2 압력 사이의 정의된 세트포인트(setpoint) 압력차(DPS)가 0이 아닌 값으로 선택될 수 있다(DPS≠0). 예를 들어, 정의된 세트포인트 압력차(DPS)는 최종 렌즈 요소(109)의 무게를 보상하도록 제공될 수 있으며, 이는 앞서 언급한 미국 특허 6,243,159B1호(나카오)와 미국 특허 제6,388,731 B1호(나카오)에 공지되어 있다. 그러나, 세트포인트 압력차가 0으로 제공될 수도 있다(DPS=0).
제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이에서의, 즉 제1 압력(P1)과 제2 압력(P2) 사이의 실제 압력차(DP, DP = P1 - P2)의 변동은 광학축(104.1)의 방향으로 최종 렌즈 요소(109)에 작용하는 힘의 변화를 일으켜서, (최종 렌즈 요소(109)를 하우징(104.2)에 연결시키는 유지 요소(114)의 강성에 따라서) 광학축(104.1)의 방향으로 최종 렌즈 요소의 상응하는 이동을 야기한다. 최종 렌즈 요소(109)의 이러한 이동은 다시, 상응하는 크기의 결상 에러를 발생시킨다.
제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 실제 압력차(DP)의 변동은 여러 가지 원천으로부터 생길 수 있다. 웨이퍼(105.1)의 노출 과정에서 비교적 큰 제1 웨이퍼 테이블(105.2)의 이동은, 최종 렌즈 요소(109)의 구역에까지 전파되는 제2 주위 기체의 압력파를 발생시킬 수 있다. 마찬가지로, 제2 웨이퍼(105.1)의 포착 과정에서 비교적 큰 제2 웨이퍼 테이블(105.4)의 이동은 최종 렌즈 요소(109)의 구역에까지 전파되는 제2 주위 기체에서의 압력파를 발생시킬 수 있다. 광학 요소 그룹(107)의 광학 요소들의 능동적인 조정으로 인하여, 제1 주위 기체에서 급속한 압력 변화가 생길 수 있다. 특히, 최종 렌즈 요소(109) 또는 인접한 광학 요소(108)의 조정 시에, 그러한 급속한 압력 변화는 최종 렌즈 요소(109)에 직접 작용할 수 있다. 마찬가지로, 다른 요소들, 특히 온도 변화나 유동 프로세스에 의하여, 각각, 각각의 주위 기체 내에서의 압력 변동이 생기거나 영향을 받을 수 있다. 또한, 그러한 외부 압력 교란은, 마이크로리소그래피 장치(101)가 배치된 설비의 개방문 및 폐쇄문, 청정실에서의 공기 샤워를 켜고 그리고/또는 끄는 작동, 그리고 제트기나 그와 유사한 것이 지나가면서 리소그래피 장치(101)를 둘러싸는 주위 기체 내에 최종 광학 요소(109)를 향하여 전파할 수도 있는 압력파를 일으키는 경우와 같이 마이크로리소그래피 장치(101) 외부의 원천으로부터 생길 수도 있다.
도 3a 및 3b에 도시되는 바와 같이, 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차(DP)의 동적 변동을 일으키는 여러 가지 타입의 동적 압력 교란이 있다.
도 3a는 제1 및 제2 주위 기체 사이에서 압력차(DP)의 동적인 주기 특성을 생성하는 동적인 주기적 압력 교란의 효과를 도시한다. 그러한 동적인 주기적 압력 교란은, 예를 들어 마이크로리소그래피 장치(101)의 내부나 외부에 동적인 압력 변화를 일으키는, 웨이퍼 테이블(105.2 및 105.4)의 이동이나 어떠한 다른 규칙적으로 반복되는 동적인 사건(예를 들어 충분히 큰 몸체의 이동이나 매체의 충분히 큰 유동의 발생 등)에 의하여 생길 수 있다. 그러한 동적인 주기적 압력 교란의 주파수는 2 내지 5 Hz에 달할 수 있고, 전형적으로 1 내지 2 Hz이다. 압력차(DP)에서의 그러한 동적인 주기적 변동의 크기(DPmax - DPmin)는 30 내지 50 Pa, 전형적으로는 15 내지 30 Pa에 이를 수 있다.
*도 3b는 제1 및 제2 주위 기체 사이의 압력차(DP)의 동적인 비-주기적 특성을 생성하는 동적인 비-주기적 압력 교란의 효과를 도시한다. 이러한 동적인 비-주기적 압력 교란은, 예를 들어 마이크로리소그래피 장치(101) 내의 그리고/또는 (더욱 가능성이 높게는) 마이크로리소그래피 장치(101) 외부의 임의의 동작으로부터 발생할 수 있다. 그러한 동적인 비-주기적 압력 교란의 상승 시간(trise)(즉, 압력차(DP)가 이전의 수준, 전형적으로는 정상 수준으로부터 시작하여 최고 수준에 도달하는 데에 걸리는 시간)는 20 ms 이하, 전형적으로는 10 ms 이하, 극단적인 경우에는 1 ms 이하가 될 수 있다. 따라서, 그러한 동적인 비-주기적 압력 교란의 주파수는 전형적으로는 50 Hz 내지 수백 Hz에 이를 수 있다. 그러한 압력차(DP)의 동적인 비-주기적 변동의 크기(DPmax - DPmin)는 30 내지 50 Pa, 전형적으로는 15 내지 30 Pa에 이를 수 있다.
제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 실제 압력차(DP)의 동적인 시간적 변동에 기한 그러한 결상 에러를 적어도 감소시키기 위해서, 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 실제 압력차의 동적인 변동을 적어도 감소시킴으로써 이러한 결상 에러의 원인에 직접 작용하는 감소 장치(115)가 제공된다. 본 실시예에서, 감소 장치(115)는 이하에서 보다 상세하게 설명할 수동 및 능동 장치를 포함한다. 이하에서 설명되는 수동 및 능동 장치 각각은 단독으로 사용되거나 다른 그러한 장치들과의 임의의 조합의 형태로 사용될 수 있다.
감소 장치(115)의 제1 능동 장치(116)는 제1 획득 장치(117), 그에 연결된 제어 장치, 및 제1 조정 장치(119)를 포함한다. 제1 획득 장치(117)는 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 세트포인트 압력차(DPS)로부터의 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 실제 압력차(DP)의 압력차 편차(ΔDP, ΔDP = DP - DPS)를 획득한다. 이를 위하여 제1 획득 장치(117)는 제1 공간(111)의 제1 압력(P1)을 획득하는 제1 압력 획득 장치(117.1)와 제2 공간(112)의 담금 매체(110.1)에서의 제2 압력(P2)을 획득하는 제2 압력 획득 장치(117.2)를 포함한다.
제1 압력 획득 장치(117.1)는 제1 공간(111)에서의 제1 압력(P1)과 그 분포를 (충분한 시간 및 공간 해상도로) 각각 획득하는 하나 이상의 적당한 압력 센서를 포함하여 그에 연결된 제어 장치(118)에 해당 신호를 제공한다. 제2 압력 획득 장치(117.2)에도 동일한 구성이 적용되어 제2 공간(112)의 담금 매체(110.1)에서 제2 압력(P2)과 그 분포를 (충분한 시간 및 공간 해상도로) 각각 획득하고 연결된 제어 장치(118)에 해당 신호를 제공한다. 특히, 제2 압력 획득 장치는 미국 특허 출원 제2005/0018156 A1호(멀켄스 등)에 공지된 것과 같이 설계될 수 있으며, 이 문헌의 개시 내용은 참고로 본 명세서에 포함된다.
제1 획득 장치(117)는 제3 압력 획득 장치(117.3)을 추가로 포함한다. 제3 압력 획득 장치(117.3)는 복수의 적당한 압력 센서들을 포함한다. 제3 압력 획득 장치(117.3)의 각각의 압력 센서는 최종 렌즈 요소(109)로부터 적어도 최소 거리(L)만큼 떨어져 위치한다. 제3 압력 획득 장치(117.3)의 센서들은 최종 렌즈 요소(109)로부터 주어진 거리의 공간에서 (충분한 시간 및 공간 해상도로) 압력 및 그 분포를 각각 획득하고 그에 연결된 제어 장치(118)에 해당 신호를 제공한다. 아래에서 추가로 설명하는 바와 같이, 최소 거리(L)는, 제어 루프의 응답 시간(tresp)과 마이크로리소그래피 장치(101)의 정상 작동 시에 기대되는 압력 이벤트(pressure event)의 최고 전파 속도(v)의 함수로서 선택된다.
제3 압력 획득 장치(117.3)는, 다른 것들 사이에서, (앞서 개략적으로 설명한) 임의적인 압력 이벤트로부터 생기고 최종 렌즈 요소(109)를 향하여 전파되는 비-주기적 압력 변동을 포착한다. 압력 센서들 각각에 대하여 그리고 최종 렌즈 요소(109)에 대하여 압력 센서들의 정의된 위치가 주어졌을 때, 제3 압력 획득 장치(117.3)로부터의 신호는 압력 이벤트의 속도와 방향을 정하고 그에 따라서 감지된 압력 이벤트가 언제 그리고 어느 범위로 최종 렌즈 요소(109)의 구역에 도달할 것인지를 정하는 데에 사용될 수 있다.
이를 위하여, 결국, 제어 장치(118)는 마이크로리소그래피 장치(101)의 저장된 압력 거동 모델을 사용할 수 있다. 압력 거동 모델은 (실험적으로 그리고/도는 이론적으로) 미리 설정되어 있을 수 있고, 다른 것들 사이에서, 제3 압력 획득 장치(117.3)에 의하여 제공되는 신호들의 함수로서 최종 렌즈 요소의 구역에서 마이크로리소그래피 장치(101)의 압력 응답을 나타내고, 결국에는 마이크로리소그래피 장치(101)의 작동 파라미터의 추가적인 실제 값을 나타낼 수 있다.
제1 조정 장치(119)는, 제1 공간(111)의 경계를 한정하고 그 외주 부분에서 하우징(104.2)에 밀봉식으로 연결되는 박막(119.1)을 포함한다. 박막(119.1)은 선형으로 작용하는 작동 장치(119.2)에 연결되고, 작동 장치(119.2)에 의하여 박막(119.1)의 곡률의 방향과 정도이 조정될 수 있고 그에 따라 제1 공간(111)의 체적이 조정될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 박막(119.1)은 충분히 유연한 금속판으로 만들어진다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는, 예를 들어 파동형 형상과 같이 적당한 형상을 가진 다른 수단에 의하여 다른 유연성 박막이 제공될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 박막에 임의의 다른 적당한 재료나 재료의 조합이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 불소중합체(예를 들어 Viton®이라는 제품명으로 판매되는 듀퐁사의 불소중합체)와 같은 중합체 재료가 박막에 사용될 수도 있다.
압력 획득 장치(117.1, 117.2, 117.3)들의 신호로부터 제어 장치(118)는 압력차 편차(ΔDP)를 정하고 그로부터 제1 조정 장치(119)를 위한 대응하는 제1 제어 신호를 발생시킨다. 제1 제어 신호의 함수로서 작동 장치(119.2)는 박막(119.1)의 곡률과 그에 따라서 제1 공간(111)의 체적을 조정한다. 제어 장치(118)는, 제1 조정 장치(119)에 의하여 발생되는 제1 공간(111)의 체적의 변화가 압력차 편차(ΔDP)에 반대작용을 하는 제1 공간(111) 내의 압력 변화를 일으키도록, 제1 제어 신호를 발생시킨다. 즉, (제어 장치(118)의 제어 하에서) 제1 조정 장치(119)는, 압력차 편차(ΔDP)가 최소화되거나 이상적인 경우에는 제거되도록, 제1 공간(111)의 제1 압력(P1)이 제2 공간(112)의 제2 압력(P2)을 따르게 한다.
제3 압력 획득 장치(117.3)로부터의 신호들을 고려함으로써, 단지 제2 압력 획득 장치(117.2)에 의하여 제공되는 신호에만 기초하여, 상승 시간(trise)이 제어의 응답 시간(tresp)을 초과하는 급격히 상승 및/또는 하강하는 압력 교란을 고려할 수 있다. 전술한 바와 같이, 최종 렌즈 요소(109)로부터의 제3 압력 획득 장치(117.3)의 압력 센서들의 최소 거리(L)는 폐 루프의 응답 시간(tresp)(즉, 제어 장치(118)의 제어 하에서 조정 장치(119)가 제3 압력 획득 장치(117.3)에 의하여 감지된 압력 이벤트에 대한 반응을 제공할 때까지 필요한 최소 시간)과 마이크로리소그래피 장치(101)의 정상 작동 시에 기재되는 압력 이벤트의 최대 전파 속도(v_prop)의 함수로서 선택된다. 최소 거리(L)는:
L = vprop · tresp
로서 계산될 수 있다.
제어 장치(118)와 제1 조정 장치(119)를 포함하는 제어 루프는 대략 수백 Hz의 제어 대역폭을 제공할 수 있다. 따라서, 약 100 Hz의 제어 대역폭, 즉 응답 시간 tresp = 10 ms 와 약 340 m/s 와 1000 m/s 사이의 전형적인 압력 이벤트의 최대 전파 속도(vprop)가 주어졌을 때에는, 3.4 m 내지 10 m 범위의 최소 거리(L)가 얻어질 것이다.
또한, 전술한 바와 같이 급격하게 상승하는 외부의 비-주기적인 압력 이벤트로부터 발생한 압력차 편차(ΔDP)에 반대 작용을 하기 위하여, 제1 공간(111) 내에서 압력(P1)의 충분히 높은 변화를 제공하기 위해서는 조정 장치(119)는 전체 제어 대역폭에 걸쳐서 충분한 파워를 가지도록 설계될 수 있다.
본 발명이 다른 실시예에 있어서는, 제1 공간의 체적을 변화시키기 위하여 다른 설계를 가진 제1 조정 장치들이 사용될 수도 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 도 4a(도 2의 세부(D)에 해당하는 도면으로서 마이크로리소그래피 장치(101)의 다른 실시예의 일부분을 도시함)에 도시된 바와 같이 , 대체로 단단한 박막(119) 대신에 다소 부드러운 박막(219)이 사용될 수도 있다.
도 2의 박막(119) 대신에 도 2의 파선(120)에 의하여 표시되고 도 4b(도 2의 세부(D)에 해당하는 도면으로서 마이크로리소그래피 장치(101)의 다른 실시예의 일부분을 도시함)의 부품(320)에 의하여 도시되는 바와 같이 벨로우즈가 사용될 수도 있다. 박막(119)과 비교하여 볼 때, 그러한 벨로우즈(320)는 달성 가능한 편위(excursion)의 범위가 크기 때문에 제1 공간(111)의 압력(P1)에 더 큰 변화를 제공할 수 있다. 벨로우즈(320)를 사용한 그러한 해결책에 의하여, 수백 Hz, 전형적으로는 적어도 약 100 내지 400 Hz의 제어 대역폭을 얻을 수 있다.
도 2의 박막(119)에 대한 다른 대안으로서, (도 2의 세부(D)에 해당하는 도면으로서 마이크로리소그래피 장치(101)의 다른 실시예의 일부분을 도시하는) 도 4c에 도시되는 바와 같이 단순한 피스톤(420)이 사용될 수도 있다. 박막(119)와 비교하여 볼 때, 그러한 피스톤(420)은 달성 가능한 편위의 범위가 크기 때문에 제1 공간(111)의 압력(P1)에 더 큰 변화를 제공할 수 있다. 피스톤(420)은 그것이 운동하는 실린더에 대하여 반드시 밀봉될 필요도 없다. 실린더와 피스톤(420) 사이의 간격은, 제1 공간(111)의 압력(P1)의 증가가 상기 간격을 통하여 즉시 줄어들지 않을 만큼, 충분히 작으면 된다. 피스톤(420)을 사용한 그러한 해법에 의하면, 수 kHz 차수의 제어 대역폭, 전형적으로는 적어도 약 1 내지 4 kHz의 제어 대역폭을 얻을 수 있다.
마찬가지로, 제1 조정 장치는, 예를 들어 광학축(104.1)을 따라서 렌즈 요소(108) 및/또는 최종 렌즈 요소(109)의 위치를 수정하는 데에 사용되는 조정 장치로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 최종 렌즈 요소의 유지 요소(114)는, 제어 장치(118)의 제어 하에서 최종 렌즈 요소(109)의 위치를 수정하는 대응하는 액추에이터를 포함할 수 있다. 이 경우, 각각의 렌즈 요소의 위치 변경 때문에 발생하는 결상 특성의 변화는 제어 장치(118)에 의하여 상응하게 처리될 수 있다. 작동되는 광학 요소들을 포함하는 그러한 제어 루프는, 전형적으로는, 매우 높은 제어 대역폭을 제공한다.
마지막으로, 앞서 언급한 조정 장치들은 임의의 적절한 개수로 그리고/또는 임의의 적절한 조합의 형태로 제공될 수 있다.
제1 능동 장치(116)에 추가되는 것의 대안으로서, 감소 장치(115)의 능동 장치(121)가 제공될 수 있다. 이러한 능동 장치(121)는 제1 획득 장치(117), 제어 장치(118) 및 퍼징 장치(122) 형태의 조정 장치를 포함한다. 퍼징 장치(122)는 제1 라인(122.2)을 통하여 퍼징 매체의 제1 매스 플로우를 제1 공간에 전달하고 제2 라인(122.3)을 통하여 제1 공간(111)으로부터 퍼징 매체의 제2 매스 플로우를 빼내는 전달 장치(122.1)를 포함한다. 제1 라인(122.2) 내에는 조정가능한 밸브(122.4)가 제공되고 제2 라인(122.3) 내에는 제2의 조정가능한 밸브(122.5)가 제공된다.
제1 공간(111)에 제공된 퍼징 매체의 매스 플로우는 제1 조정가능한 밸브(122.4)를 통하여 조정될 수 있고 제1 공간(111)으로부터 빼내어진 퍼징 매체의 매스 플로우는 제2의 조정가능한 밸브(122.5)를 통하여 조정될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 전달되고 빼내어지는 매스 플로우는 각각 전달 장치(122.1)를 통하여 조정될 수도 있고, 이 경우 조정가능한 밸브(122.4, 122.5)는 없앨 수 있다. 전달되는 매스 플로우와 뽑아내는 매스 플로우 사이의 비에 따라서 제1 공간(111) 내의 압력의 변화가 얻어진다.
압력 획득 장치(117.1 내지 117.3)의 신호로부터 제어 장치(118)는 압력차 편차(ΔDP)를 정하고 그로부터 퍼징 장치(122)를 위한 상응하는 제1 제어 신호를 발생시킨다. 제1 제어 신호의 함수로서, 퍼징 장치(122)는 조정가능한 밸브(122.4, 122.5)를 통하여 그리고/또는 전달 장치(122.1)를 통하여 제1 공간(111)으로 전달되는 매스 플로우와 제1 공간(111)으로부터 빼내어지는 매스 플로우 사이의 비를 조정하고, 그로부터 제1 공간(111) 내의 압력의 변화가 얻어진다. 제어 장치(118)는, 퍼징 장치(122)에 의하여 발생된 제1 공간(111) 내의 압력의 변화가 압력차 편차(ΔDP)에 반대 작용을 하도록, 제1 제어 신호를 발생시킨다. 즉, (제어 장치(118)의 제어 하에서) 퍼징 장치(122)는, 압력차 편차(ΔDP)가 최소화되거나 이상적인 경우 심지어는 제거되도록, 제1 공간(111) 내의 제1 압력(P1)이 제2 공간(112) 내의 제2 압력(P2)을 따르게 한다.
조정 장치(119)와 퍼징 장치(122)가 조합되어 사용되는 경우, 제어 장치(118)에서는 물론 그들 각각의 효과가 고려된다. 이 경우, 특히, 서로 다른 주파수 범위로 압력차 편차(ΔDP)를 보상하기 위하여 조정 장치(119)와 퍼징 장치(122)를 사용하는 것이 편리할 수 있다. 예를 들어, 제1 주파수 범위에서는 퍼징 장치가 압력차 편차(ΔDP)를 보상하고, 제1 주파수 범위의 주파수보다는 적어도 부분적으로 더 높은 주파수를 갖는 제2 주파수 범위에서는 조정 장치(119)가 압력차 편차(ΔDP)를 보상하도록 할 수 있다. 주파수 범위의 중복은 전체 주파수 구간에 걸쳐 신뢰성 있는 보상을 달성하기 위하여 편리할 수 있다. 주파수 구간은 결국 마이크로리소그래피 장치(101)의 결상 품질에 대한 무시할 수 없는 장애가 예상되는 주파수 범위를 커버하기만 하면 된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 제1 공간(111)의 체적의 변경 그리고/또는 제1 공간(111) 내의 유효 매스 플로우의 변경에 대한 대안으로서 또는 그에 추가하여, 제2 공간(112)의 체적의 변경 그리고/또는 제2 공간(112) 내의 유효 매스 플로우의 변경이 제공될 수도 있다는 것을 알아야 한다.
감소 장치(115)의 다른 능동 장치(123)는 제2 획득 장치(124), 제어 장치(118) 및 제2 조정 장치(125)를 포함한다. 제2 획득 장치(124)는 제2 주위 기체 내의 압력 변동, 즉 세트포인트 압력(P2S)으로부터의 제2 주위 기체에서의 압력 편차(ΔP2)를 획득한다(ΔP2 = P2 - P2S). 이를 위하여, 제2 획득 장치(124)는 제2 공간(112)의 압력 분포(P2)를 획득하는 제4 압력 획득 장치(124.1)를 포함한다.
제4 압력 획득 장치(124.1)는 (충분한 시간 및 공간 해상도로) 제2 공간(112)에서 제2 압력(P2)의 변동, 즉 제1 압력파의 주파수와 진폭을 획득하는 하나 이상의 적당한 압력 센서를 포함하고, 그에 연결된 제어 장치(118)에 해당하는 신호를 제공한다. 특히 전술한 제2 압력 획득 장치(117.2)는 제4 압력 획득 장치(124.1)의 일 부품이 될 수도 있다. 제4 압력 획득 장치(124.1)를 통하여, 특히 두 개의 웨이퍼 테이블(105.2, 105.4) 중 적어도 하나의 운동으로부터 생기는 제1 압력파가 감지된다.
제2 조정 장치(124)는, (충분한 시간 및 공간 해상도로) 제3 압력 획득 장치(124.1)를 통하여 획득되는 제1 압력파에 간섭하는 제2 압력파를 발생시키는 하나 이상의 압력파 발생기를 포함한다.
제4 압력 획득 장치(124.1)의 신호와 (조합으로 존재한다면) 제3 압력 획득 장치(117.3)의 신호로부터, 제어 장치(118)는 제2 공간(112) 내의 압력(P2) 변동의 주파수 및 진폭을 정하고 그로부터 제2 조정 장치(125)를 위한 상응하는 제2 제어 신호를 발생시킨다. 제2 제어 신호의 함수로서, 제2 조정 장치(125)의 압력파 발생기들은 제2 공간(112) 내에 제2 압력파들을 발생시킨다. 제어 장치(118)는, 제2 조정 장치(125)에 의하여 발생된 제2 압력파들이 제1 압력파들에 간섭하여 그러한 간섭으로부터 생기는 압력파들이 적어도 더 낮은 진폭을 가지도록, 제2 제어 신호를 발생시킨다. 이상적인 경우에는, 제1 및 제2 압력파들은 실질적으로 서로를 제거한다.
즉, 능동 장치(123)를 통하여, 최종 렌즈 요소(109)를 향한 제2 주위 기체 내에서의 압력 교란의 전파가, 유리한 방식으로, 능동적으로 방해되거나 심지어는 방지됨으로써, 그러한 압력 교란으로부터 결상 에러가 생기지 않게 된다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 유사한 장치들이 제1 공간(111)에서 제공되고 작동할 수도 있다. 또한, 제어 장치(118)는 두 개의 웨이퍼 테이블(105.2, 105.6)의 운동을 통합된 방식으로 제어하여, 그로부터 생기는 제1 및 제2 압력파 각각이 서로를 간섭하고 그러한 간섭에 의하여 생기는 압력파들이 적어도 더 낮은 진폭을 가지도록 할 수 있다. 이상적인 경우에는, 제1 및 제2 압력파들은 실질적으로 서로를 제거한다.
압력을 획득하기 위하여 임의의 적당한 센서들이 제공될 수 있다. 가스 환경에서는, 예를 들어 압력 변동을 포착하기 위하여 상응하는 적당한 마이크로폰들이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 임의의 적당한 압력파 발생기들이 제공될 수 있다. 가스 환경에서는, 예를 들어, 압력파 발생기로서 상응하는 적당한 라우드스피커나 그와 비슷한 것이 사용될 수 있다.
전술한 감소 장치(115)의 능동 장치(116, 121, 123)들은 별론으로 하고, 본 실시예에서, 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 실제 압력차(DP)의 변동을 또한 줄이는 감소 장치의 추가적인 수동 장치들이 제공된다.
제1 수동 장치들로서, 두 개의 웨이퍼 테이블(105.2, 105.4)에는, 유동 채널(126) 형태의 항력(drag) 감소 장치들이 제공된다. 유동 채널(126)들은 각각 웨이퍼 테이블을 통하여 이동 방향(105.5, 105.6)을 늘인다. 그것들의 효과는 제1 웨이퍼 테이블(105.1)을 참조하여 예를 들어 이하에서 설명할 것이다.
이동 방향(105.5)에서, 유동 채널은, 기준 몸체, 즉 동일한 치수와 실질적으로 구멍이 없고 실질적으로 평면이며 이동 방향(105.5)에 대하여 대체로 수직인 대항 표면(surface of attack)을 갖는 기존 웨이퍼 테이블과의 관계에서 제1 웨이퍼 테이블(105.1)의 대항 표면(105.7)을 감소시킨다. 이동 방향(105.5)으로 제1 웨이퍼 테이블(105)이 이동할 때에, 제1 웨이퍼 테이블(105.1)의 구역에서의 현재의 제2 주위 기체의 가스는 큰 항력을 받지 않고 유동 채널(126)을 통하여 유동할 수 있다. 즉, 유동 채널(126)은 이동 방향(105.5)으로 제1 웨이퍼 테이블의 항력 계수를 줄인다. 이에 의하여, 제1 웨이퍼 테이블(105.2)의 이동 시에, 전술한 바와 같이 기준 웨이퍼 테이블에 비하여 더 낮은 진폭의 압력파들이 발생된다. 유동 채널(126)의 개수 및/또는 단면에 따라서, 기준 웨이퍼 테이블에 비하여 항력 계수를 적어도 30% 줄일 수 있다. 즉, 유동 채널(126)에 의하여, 압력 교란의 발생과 제2 주위 기체에서의 압력 교란이 최종 렌즈 요소(109)까지 전파되는 것을 유리한 방식으로 수동적으로 방해하여 그로부터 생기는 결상 에러를 감소시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 유동 채널(126)의 대안으로서 또는 그에 추가하여, 다른 항력 감소 장치들이 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 이동 방향(105.5)으로 향하는 웨이퍼 테이블(105.2)의 측방 표면에 기준 웨이퍼 테이블에 비하여 항력 계수를 줄이기 위한 형상부(profile)(127, 128)가 제공될 수 있다. 형상부(127)는 상대적으로 간단한 삼각형 형상이고 이를 이용하여 기준 웨이퍼 테이블에 비하여 항력 계수를 적어도 50% 감소시킬 수 있고, 형상부(128)는 공기역학적으로 최적화된 형상으로서, 이를 이용하면 기준 웨이퍼 테이블에 비하여 항력 계수를 적어도 80% 감소시킬 수 있다.
기준 웨이퍼 테이블에 비하여 항력 계수를 감소시키는 형상부들은 항력 계수의 상응하는 감소를 제공하는 임의의 적당한 형상을 가질 수 있다. 특히, 형상부들은 비대칭적인 모양을 가질 수도 있다. 바람직하게는, 추가적인 압력 교란을 발생시킬 수도 있는 형상부의 상부 측면과 하부 측면 사이의 양력 효과와 수반하는 측방 압력 동등화를 피하기 위하여, 형상부(127, 128)와 같이 이동 방향(105.5)에 대하여 대칭인 형상이 선택된다.
또한, 유동 채널(126)의 수동적인 항력 감소 장치는 능동 부품과 결합될 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 테이블(105.2)의 이동 방향의 함수로서, 유동 채널(126) 내의 가스가 받는 항력을 능동적으로 보상하고 그에 따라 웨이퍼 테이블(105.2)의 항력을 감소시키는 유동 채널(126) 내의 상응하는 유동을 발생시키는, 예를 들어 팬(fan)과 같은 전달 장치(129)가 유동 채널(126) 내에 제공될 수 있다. 전달 장치(129)는, 예를 들어 제어 장치(118)에 의하여 제어될 수 있고, 이 경우 제어 장치(118)는 또한 웨이퍼 테이블(105.2)의 동작 제어를 제공한다.
마지막으로, 감소 장치(115)의 제2 수동 장치로서, 측정 스테이션(106)에서의 측정 시에 제2 웨이퍼 테이블(105.4)의 이동(131)의 공간으로부터 일시적으로 대상물(104)을 보호하고 그에 따라서 최종 렌즈 요소(109)를 보호하는 보호 장치(130)가 제공된다.
보호 장치(130)는 격벽(130.1)을 포함하고, 격벽(130.1)은 제어 장치(118)의 제어 하에서 구동 장치(130.2)에 의하여, 도시된 개방 위치로부터 파선(130.3)에 의하여 도 1에 표시된 폐쇄 위치로 이동할 수 있다.
보호 장치(130)의 개방 위치에서는, 제2 웨이퍼 테이블(105.4)의 이동 공간(131)으로부터 대상물(104)에 인접한 제1 웨이퍼 테이블(105.2)의 이동 공간까지 접근이 허용되어, 제2 웨이퍼 테이블(105.4)은 제2 웨이퍼(105.3)가 노출되자마자 제1 웨이퍼 테이블의 위치로 구동될 수 있다.
폐쇄 위치에서는, 격벽이 제2 웨이퍼 테이블(105.4)의 이동 공간(131)을 대상물(104)이 돌출하는 공간으로부터 완전히 분리시킨다. 그래서, 보호 장치(130)에 의하여, 제2 웨이퍼 테이블(105.4)의 이동 공간(131)으로부터 압력 교란이 최종 렌즈 요소(109)까지 전파되는 것을 유리하게 방지하여, 그러한 압력 교란으로부터 생기는 결상 에러를 감소시킨다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 밀봉 분할이 아니라 단지 보호 장치에 의하여 최종 렌즈 요소를 향한 압력 교란의 전파를 방해하는 것이 제공될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 이 경우, 격벽은 예를 들어 진동 흡수 표면과 같이 적어도 하나의 진동 에너지 흡수 장치를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 감소 장치(115) 상의 추가적인 또는 대안적인 수동 장치로서, 도 1 및 5c에서 파선(132)으로 표시된 보호 장치가 제공될 수 있다. 보호 장치(132)는 제1 웨이퍼 테이블(105.2)과 결합하여 측정 스테이션(106)에서의 측정 시에 제2 웨이퍼 테이블(105.4)의 이동 공간(131)으로부터 일시적으로 대상물(104)과 그에 따라서 최종 렌즈 요소(109)를 보호한다.
보호 장치(132)는, 링 모양으로 대상물(104)을 둘러싸고 대상물(104)을 가리키는 원주 플랜지(132.2)를 하단부에 구비한 벽(132.1)을 포함한다. 플랜지(132.2)는 제1 웨이퍼(105.1)의 노출 시에 플랜지(132.2)와 제1 웨이퍼 테이블(105.2) 사이에 좁은 간격이 항상 제공되도록 배치된다.
도 1 및 도 5c에 도시된 위치에서, 보호 장치(132)와 제1 웨이퍼 테이블(105.2)은, 보호 장치(132)와 대상물(104)이 돌출하는 제1 웨이퍼 테이블(105.2)에 의하여 경계가 정해지는 공간으로부터 제2 웨이퍼 테이블(105.4)의 이동 공간(131)을 보호한다. 예를 들어 제2 웨이퍼 테이블(105.4)의 이동에 의하여 발생한 압력 변동은 오직 간격(133)을 통하여만 대상물(104)를 향하여 전파될 수 있다. 간격(133)의 폭과 길이에 따라서, 이러한 압력 변동은 상응하여 크게 감쇠된다. 따라서, 보호 장치(132)에 의하여, 제2 웨이퍼 테이블(105.4)의 이동 공간(131)으로부터 압력 교란이 최종 렌즈 요소(109)까지 전파되는 것이 각각 유리한 방식으로 수동적으로 감소되거나 방지되어, 그러한 압력 교란으로부터 생기는 결상 에러를 감소시킨다.
도 6은 마이크로리소그래피 장치(101)에 의하여 수행될 수 있는 본 발명에 따른 광학 결상 방법의 바람직한 실시예의 블록도이다.
먼저, 단계(134.1)에서 방법의 수행이 시작된다. 단계(134.2)에서 마이크로리소그래피 장치(101)의 부품들이 서로에 대하여 배치되어 전술한 구성이 달성된다.
단계(134.3)에서, 마스크(103.1) 상의 투사 패턴의 적어도 일부분이 전술한 방식으로 웨이퍼(105.1) 상에 투사된다. 단계(134.3)에서는 이러한 투사와 동시에, 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차(DP)의 변동이 전술한 바와 같이 감소 장치(115)에 의하여 감소된다.
이를 위하여, 단계(134.4)에서는, 전술한 바와 같이 압력 획득 장치(117.1, 117.2, 117.3)로부터의 신호를 이용하여 제어 장치(118)에 의하여 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 실제 압력차(DP)가 정하여진다. 또한, 결국에는, 전술한 바와 같이, 웨이퍼 테이블(105.2, 105.4)들과 다른 부품(예를 들어 격벽(130.1) 등)들의 실제 위치, 속도 및 가속도와 같이 마이크로리소그래피 장치(101)의 상태를 나타내는 추가적인 실제 값들이 정하여진다.
단계(134.5)에서 제어 장치(118)가, 전술한 바와 같이, 별도의 조정 장치들(예를 들어 조정 장치(119), 조정 장치(122) 및 조정 장치(125) 등)을 위한 제어 신호를 설정한다.
단계(134.6)에서는, 설정된 제어 신호들을 이용하여, 제어 장치(118)가 전술한 바와 같은 방식으로 조정 장치들을 제어한다.
단계(134.7)에서는 방법의 실행이 중단되어야 하는지가 체크된다. 실행이 중단되어야 한다면, 단계(134.8)에서 방법의 실행이 중단된다. 그렇지 않으면 단계(134.3)로 다시 돌아간다.
지금까지, 본 발명은, 감소 장치의 능동 장치(116, 121, 123)들이 해당하는 압력 획득 장치들을 통하여 제1 및/또는 제2 주위 기체의 실제 압력 상황을 항상 획득하는 예에 의하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는, 능동 장치(116, 121, 123)들 중 적어도 하나의 제어에 기초한 모델이 실행될 수 있음을 알아야 한다.
전술한 바와 같이, 압력 거동 모델이 미리 (실험적으로 그리고/또는 이론적으로) 설정되어 있을 수 있고, (예를 들어 장치들(117.1 내지 117.3, 124)과 같은) 전술한 압력 획득 장치에 의하여 제공되는 신호들과 마이크로리소그래피 장치(101)의 작동 파라미터의 실제 값들의 함수로 (예를 들어 제1 주위 기체, 제2 주위 기체 등의) 구체적인 관심 구역에서 마이크로리소그래피 장치(101)의 압력 응답을 나타낼 수 있다.
미국 공개 특허 제2004/0179175 A1호(오카다)에 개시된 방법과 유사한, 제어에 기초한 그러한 모델에 있어서, 마이크로리소그래피(101)의 어떤 작동 파라미터에 의하여, 그리고 이전에 설정되고 저장된 (제어 장치(118)가 접근하는) 압력 거동 모델을 통하여, 압력 상황의 측정과 설정이 도 6의 단계(134.4)에서 제공된다. 그러면 제어 장치는 도 6의 단계(134.5)에서 각각의 조정 장치를 위한 제어 신호들을 발생하기 위하여 압력 거동 모델을 통하여 정하여진 이러한 압력 상황을 이용한다. 물론, 상기 모델은 각각의 조정 장치를 위한 제어 신호를 직접 제공할 수도 있다.
모델을 위한 입력값으로서 사용될 수 있는 마이크로리소그래피 장치(101)의 작동 파라미터로서, 원칙적으로, 마이크로리소그래피 장치(101) 내의 실제 압력 상태에 직접 또는 간접의 영향을 미치는 어떠한 작동 파라미터도 사용될 수 있다. 특히, 예를 들어 웨이퍼 테이블(105.2, 105.4)이나 이동 광학 요소들과 같은 움직이는 부품들의 속도 또는 가속도가 사용될 수 있는데 이는 이러한 부품들은 압력 상태에 직접적인 영향을 미치기 때문이다. 마이크로리소그래피 장치(101) 내의 온도 및 유동 속도도 마찬가지로 사용될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 제1 조정 장치(119) 및 퍼징 장치(122)를 제어하기 위하여, 제어 장치(118)는 마이크로리소그래피 장치(101)의 적어도 하나의 상기 작동 파라미터의 실제값과 저장된 제1 모델을 이용하여 압력차 편차(ΔDP)의 실제값을 결정하되, 상기 제1 모델은, 마이크로리소그래피 장치(101)에 대하여 이전에 설정되었던 적어도 하나의 작동 파라미터(예를 들어 웨이퍼 테이블(105.2, 105.4) 상의 속도 또는 가속도)의 함수로서 제1 주위 기체와 제2 주위 기체 사이의 압력차의 거동의 모델로 할 수 있다.
유사하게, 제2 조정 장치(125)를 제어하기 위하여, 제어 장치(118)는 마이크로리소그래피 장치(101)의 적어도 하나의 상기 작동 파라미터의 실제값과 저장된 제2 모델을 이용하여 제2 주위 기체의 압력 변동(ΔP2)의 실제값을 정할 수 있다. 여기서, 상기 제2 모델은 마이크로리소그래피 장치(101)에 대하여 이전에 설정되었던 상기 적어도 하나의 작동 파라미터(예를 들어 웨이퍼 테이블(105.2, 105.4) 상의 속도 또는 가속도)의 함수로서 제2 주위 기체에서의 압력 변동의 거동의 모델일 수 있다.
제2 실시예
지금까지, 본 발명은 최종 렌즈 요소(109)의 일부분이 웨이퍼(105.1)의 노출 시에 담금 매체(110.1)에 잠겨 있는 일례에 의하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은, (최종 렌즈 요소와 웨이퍼 사이의 담금 구역의 대안으로서 또는 그에 추가하여) 적어도 일시적으로 담금 매체로 채워지는 담금 구역이 광학 요소 그룹 중의 두 개의 광학 요소 사이에 위치하는 담금 시스템에 사용될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 그러한 다중 잠금 시스템 또는 이중 담금 시스템은, 예를 들어 WO 2006/080212A1, WO 2004/019128 A2, WO 2006/051689 A1, WO 2006/126522 A1, WO 2006/121008 A1 및 US 7,180,571 B1 문헌들에 공지되어 있으며, 이러한 문헌들의 전체 개시 내용은 참고로 본 명세서에 포함된다.
따라서, 이하에서는 그러한 이중 담금 시스템을 수행하는 마이크로리소그래피 장치(101)의 제2의 바람직한 실시예를 도 7 및 8을 참조하여 설명한다.
도 2에 대응하는 도면인 도 7은 마이크로리소그래피 장치(101)의 제2 실시예에 사용될 수 있는 이중 담금 시스템을 개략적으로 도시한다. 마이크로리소그래피 장치(101)의 이러한 제2 실시예는 그 디자인과 기능에 있어서 도 1 및 2에 도시된 예에 대체로 대응되므로, 도 1 및 2에 관한 설명이 여기서 주로 참조된다. 특히, 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조 번호가 부여된다.
도 2의 실시예에 대한 도 7의 실시예의 하나의 차이점은, 렌즈 요소(109)가 웨이퍼(105.1)에 바로 인접하여 있지 않고 렌즈 요소(109)와 웨이퍼(105.1) 사이에 위치한 렌즈 요소(509) 형태의 추가적인 광학 요소에 인접하여 위치해 있다는 점이다. 제1 담금 구역(110)은 렌즈 요소(109)와 렌즈 요소(509) 사이에 위치하고, 추가적인 제2 담금 매체(510.1)로 채워진 추가적인 제2 담금 구역(510)이 추가 렌즈 요소(509)와 웨이퍼(105.1) 사이에 위치한다.
도 2의 실시예에 대한 도 7의 실시예의 두 번째 차이점은, 감소 장치(115)가 두 개의 동일한 조정 장치(519)들을 추가로 포함한다는 점이다. 조정 장치(519)들은 각각의 담금 프레임(110.2, 510.2) 내에 배치되고 (제어 장치(118)의 제어 하에서) 개별 담금 매체(110.1, 510.1)에 각각 작용한다.
(일례로서) 제1 담금 구역(110)에 위치한 조정 장치(519)를 보이고 있는 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 조정 장치(519)는 제1 조정 장치(119)와 유사하게 설계될 수 있다. 조정 장치(519)는 담금 매체(110.1)에 접촉하고 그 외주 부분에서 담금 프레임(110.2)에 밀봉식으로 연결되는 박막(519.1)을 포함한다. 박막(519.1)은, 담금 매체(110.1)를 수용하고 제2 공간(112)의 일부를 형성하는 공간(110.3)의 경계를 한정한다. 박막(519.1)은 선형으로 작용하는 작동 장치(519.2)에 연결되고, 상기 작동 장치에 의하여 박막(519.1)의 곡률의 방향과 정도가 조정될 수 있고 그에 따라서 담금 매체(110.1)를 수용하는 공간의 체적이 조정될 수 있다.
도 7 및 8에 도시된 실시예에서, 박막(519.1)은 충분히 유연한 금속으로 만들어진다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 예를 들어 파형 형상과 같은 적당한 형상을 가진 다른 수단에 의하여 유연성의 다른 박막이 제공될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 임의의 다른 적당한 재료나 재료의 조합이 박막에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 불소중합체(예를 들어 Viton이라는 제품명으로 판매되는 듀퐁사의 불소중합체)와 같은 중합체 재료가 박막에 사용될 수도 있다.
제1 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이, 제4 압력 획득 장치(124.1)는, 충분한 시간 및 공간 해상도로 제2 공간(112)에서 제2 압력(P2) 변동, 즉 제1 압력파들의 주파수와 진폭을 획득하는 하나 이상의 적당한 압력 센서들을 포함하고, 해당하는 신호들을 연결된 제어 장치(118)에 제공한다.
제4 압력 획득 장치(124.1)의 신호와 (조합으로 존재한다면) 제3 압력 획득 장치(117.3)의 신호로부터, (전술한 바와 같이) 제어 장치(118)는 제2 공간(112) 내의 압력(P2) 변동, 즉 제1 압력파들의 주파수 및 진폭을 정하고 그로부터 조정 장치(519)를 위한 상응하는 제2 제어 신호를 발생시킨다. 이러한 제어 신호들의 함수로서, 조정 장치(519)는 공간(110.3) 내에 수용된 담금 매체(110.1)에 제2 압력파들을 발생시킨다. 제어 장치(118)는, 조정 장치(519)에 의하여 발생된 담금 매체(110.1) 내의 제2 압력파들이 제1 압력파들에 간섭하여 그러한 간섭으로부터 생기는 압력파들이 적어도 더 낮은 진폭을 가지도록, 이러한 제어 신호를 발생시킨다. 이상적인 경우에는, 제1 및 제2 압력파들은 실질적으로 서로를 제거한다.
조정 장치(519)를 포함하는 제어 루프는 제1 조정 장치(119)를 포함하는 루프 중 하나에 유사한 제어 대역폭을 제공한다는 것을 알아야 한다. 따라서, 주기적인 압력 교란에 반대 작용을 하는 경우에, 수백 Hz의 제어 대역폭이 필요하고 용이하게 달성될 수 있다. 비-주기적인 압력 교란에 반대 작용을 하는 경우에는, 수 kHz의 제어 대역폭이 결국에는 필요할 수 있다. 따라서, 필요하다면, 박막 설계를 구비한 조정 장치(519)는 벨로우즈와 피스톤을 구비한 설계들 중 하나를 가진 조정 장치로 대체될 수 있으며, 도 4b 및 4c와 관련하여 설명한 바와 같이 이러한 구조는 상기와 같은 증가된 제어 대역폭을 용이하게 달성할 수 있다. 특히, 담금 매체(110.1)의 매우 낮은 압축성으로 인하여, 담금 매체(110.1) 내에서 상당한 제2 압력파들을 발생시키는 데에 박막(519.1)의 매우 작은 편위(excursion)가 요구된다. 그래서 조정 장치(519)의 디자인을 매우 작고 치밀하게 할 수 있다.
전술한 사항은 제2 담금 구역(510)에 접촉하는 조정 장치(519)의 설계 및 제어에도 적용된다. 물론, 제어 장치(118)는, 각각의 조정 장치(519)를 위한 제어 신호를 발생시킬 때에, 조정 장치(519)의 작동, 즉 각각의 담금 매체(110.1, 510.1) 내에서 발생된 각각의 제2 압력파를 고려한다는 것을 알아야 한다. 물론, 전술한 바와 같이 제어에 기초한 모델이 제어 장치(118)에 의하여 사용될 수 있다.
담금 매체(110.1)는 담금 매체(510.1)와 동일하거나 그와 다를 수 있다. 어떤 적당한 담금 매체도 사용될 수 있다. 그러한 담금 매체의 예는 D2O, D2O*, H2O*와 같은 중수 또는 중산소수(heavy oxygen water)이고, 여기서 O*는 동위원소 O16, O17 및 O18을 포함할 수 있다. 각각의 담금 구역(110, 610)에서 원하는 굴절률을 달성하기 위해서, 그리고/또는 두 개의 담금 매체의 굴절률들 사이의 원하는 관계 그리고/또는 광학 요소들(109,709)과 하나 또는 둘의 담금 매체(110.1, 710.1)의 굴절률들 사이의 원하는 관계를 얻기 위해서, 이러한 담금 매체들은 임의의 비로 혼합될 수 있다. 그러한 혼합물을 위한 상응하는 예와 굴절률들의 값은 US 2006/092533 A1, US 2006/066926 A1 및 WO 2005/106589 A1에 주어져 있으며, 이 문헌들의 전체 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
앞에서는, 각각의 조정 장치(119, 122, 124, 519)의 하나의 실시 형태를 가진 실시예들이 설명되었다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는, 각각의 조정 장치의 복수의 실시예들이 제공될 수 있다. 특히, 각각의 조정 장치의 실시예들은 관련된 광학 요소의 주변에 분포될 수 있다(바람직하게는 균일하게 분포될 수 있다).예를 들어, 복수의 조정 장치(119)들은 도 2의 렌즈 요소(109)의 둘레에 균일하게 분포될 수 있다.
지금까지는, 제1 및 제2 주위 기체가, 노출되는 기판에 바로 인접하게 위치한 폐쇄 요소나 소위 최종 광학 요소에 접촉하는 예에 의하여 본 발명을 설명하였다. 그러나, 본 발명은 노출을 위하여 사용되는 광학 요소 그룹 내에 위치하는 임의의 광학 요소들과 관련하여 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
지금까지, 광학 요소 그룹이 굴절 광학 요소만으로 이루어지는 예에 의하여 본 발명을 설명하였다. 그러나, 특히 서로 다른 파장에서 결상 과정을 수행하는 경우에 본 발명은, 굴절, 반사 또는 회절 광학 요소 중 어느 하나 만을 포함하거나 이것들을 임의의 조합으로 포함하는 광학 요소 그룹에도 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
또한, 앞에서는 마이크로리소그래피의 영역에서 예를 들어서 본 발명을 설명하였다. 그러나, 본 발명은 어떠한 다른 용도나 다른 결상 과정에서도 사용될 수 있다.
101: 마이크로리소그래피 장치
102: 조명 시스템
103: 마스크 테이블
104: 광학 투사 시스템
105: 기판 장치
106: 측정 스테이션
107: 광학 요소 그룹
108: 렌즈 요소
109: 최종 렌즈 요소
110: 담금 구역
111: 제1 공간
112: 제2 공간
114: 유지 요소
115: 감소 장치
116: 제1 능동 장치
117: 제1 획득 장치
118: 제어 장치
119, 122: 제1 조정 장치
120: 벨로우즈
121, 123: 능동 장치
122: 퍼징 장치
124, 125: 제2 조정 장치
126: 유동 채널
127, 128: 형상부
129: 전달 장치
130, 132: 보호 장치
131: 이동 공간
133: 간격

Claims (1)

  1. 제1 광학 요소와,
    제2 광학 요소와,
    제어 장치 및 상기 제어 장치에 연결된 조정 장치를 포함하는 감소 장치를 포함하는 광학 결상 장치이며,
    상기 제1 및 제2 광학 요소는 광학 결상 과정에서 광학 결상 장치의 사용 동안 상호 협동하고,
    상기 제어 장치는 광학 결상 과정의 결상 에러에 악영향을 끼치고 10Hz 초과의 주파수에서 제1 광학 요소에 작용하는 방해를 표시하는 변수를 캡쳐하도록 구성되고,
    상기 제어 장치는 상기 방해에 대응하도록 10Hz 초과의 제어 대역폭에서 제2 광학 요소의 위치를 조정하도록 상기 조정 장치를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 결상 장치.
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