KR20160148061A - 센서, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

침지형의 리소그래피 장치에서 사용되고, 센서의 사용 시 침지 액체(11)와 접촉하는 센서(100)는, 센서의 트랜스듀서(104)로부터 온도 컨디셔닝 디바이스(107)로의 제 1 열 유동 경로의 열저항이 트랜스듀서로부터 침지 액체로의 제 2 열 유동 경로의 열저항보다 낮도록 배치된다. 따라서, 열 유동은 우선적으로 침지 액체가 아닌 온도 컨디셔닝 디바이스를 향하여, 침지 액체 내의 온도-유도성 외란이 감소되거나 최소화되도록 한다.

Description

센서, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{SENSOR, LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 출원은 2012년 5월 22일에 출원된 미국 가출원 61/650,260, 및 2012년 12월 12일에 출원된 미국 가출원 61/736,264의 이익을 주장하며, 이들 각각은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 센서, 센서를 갖는 리소그래피 장치, 및 이러한 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 리소그래피 투영 장치 내의 기판을 침지시키는 것이 제안되었다. 일 실시예에서, 상기 액체는 증류수이지만, 또 다른 액체가 사용될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예는 액체에 관하여 설명될 것이다. 하지만, 또 다른 유체, 특히 습윤 유체(wetting fluid), 비압축성 유체 및/또는 공기보다 높은 굴절률, 바람직하게는 물보다 높은 굴절률을 갖는 유체가 적절할 수 있다. 가스를 배제한 유체들이 특히 바람직하다. 이것의 요점은, 노광 방사선이 액체 내에서 더 짧은 파장을 가질 것이기 때문에 더 작은 피처들의 이미징을 가능하게 한다는 것이다[또한, 액체의 효과는 시스템의 유효 개구수(numerical aperture: NA)를 증가시키는 것으로 간주될 수 있으며, 초점 심도(depth of focus)를 증가시키는 것으로 간주될 수도 있다]. 그 안에 고체 입자(예를 들어, 석영)가 부유(suspend)하고 있는 물, 또는 나노-입자 부유물(예를 들어, 최대 치수가 10 nm까지인 입자들)을 갖는 액체를 포함한 다른 침지 액체들이 제안되었다. 부유된 입자들은, 그것들이 부유하고 있는 액체와 유사하거나 동일한 굴절률을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 적절할 수 있는 다른 액체들로는 방향족화합물(aromatic)과 같은 탄화수소, 플루오르화탄화수소(fluorohydrocarbon), 및/또는 수용액을 포함한다.
리소그래피 장치에는, 기판 레벨에서 투영 빔의 특성을 측정하기 위해 1 이상의 센서들이 제공된다. 예를 들어, 투과 이미지 센서(transmission image sensor)가 패터닝 디바이스로부터의 마커의 투영된 이미지에 대한 기판 테이블 및 이에 따른 기판의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다. 통합된 간섭계가 투영 빔의 파면에서의 수차들을 측정하는 데 사용될 수 있다.
이러한 센서는 일반적으로 전자 회로뿐만 아니라 포토다이오드 또는 카메라를 포함하여, 예를 들어 포토다이오드 또는 카메라에 의해 출력된 신호들을 처리하거나 증폭시킨다. 포토다이오드 또는 카메라, 및 전자 회로는 사용되는 경우에 열을 발생시킨다. 센서에 의해 발생된 열은 정밀 디바이스들을 형성하는 데 사용되는 정확한 이미징에 바람직하지 않은 외란(disturbance)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 이미징 공정의 외란들을 감소시키는, 바람직하게는 최소화하는, 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 개선된 센서를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 침지형의 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 센서가 제공되고, 상기 센서는: 센서의 사용 시, 투영 시스템의 요소에 인접한 공간에 공급되는 침지 액체를 접촉시키는 부재(member); 자극을 전기 신호로 변환하도록 구성된 트랜스듀서(transducer); 및 온도 컨디셔닝 디바이스(temperature conditioning device)를 포함하며, 트랜스듀서와 온도 컨디셔닝 디바이스 사이의 제 1 열 유동 경로(heat flow path)가 트랜스듀서와 침지 액체 사이의 제 2 열 유동 경로보다 더 낮은 열저항을 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 침지 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 센서가 제공되고, 상기 센서는: 센서의 사용 시, 투영 시스템의 요소에 인접한 공간에 공급되는 침지 액체를 접촉시키는 부재의 표면; 자극을 전기 신호로 변환하도록 구성된 트랜스듀서; 및 온도 컨디셔닝 디바이스를 포함하며, 트랜스듀서는 온도 컨디셔닝 디바이스와 열적으로 커플링되고, 트랜스듀서는 부재의 표면으로부터 열적으로 격리된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 침지 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 센서가 제공되고, 상기 센서는: 센서의 사용 시, 투영 시스템의 요소에 인접한 공간에 공급되는 침지 액체를 접촉시키는 부재의 표면; 자극을 전기 신호로 변환하도록 구성된 트랜스듀서; 및 온도 컨디셔닝 디바이스를 포함하며, 트랜스듀서는 부재의 표면보다 온도 컨디셔닝 디바이스에 대해 더 큰 열적 커플링을 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 침지 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 센서가 제공되고, 상기 센서는: 센서의 사용 시, 투영 시스템의 요소에 인접한 공간에 공급되는 침지 액체를 접촉시키는 부재의 표면; 자극을 전기 신호로 변환하도록 구성된 트랜스듀서; 및 온도 컨디셔닝 디바이스를 포함하며, 트랜스듀서는 온도 컨디셔닝 디바이스보다 부재의 표면으로부터 더 큰 열적 격리를 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지 구조체; 기판 상으로 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 기판을 지지하도록 구성된 기판 테이블; 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 액체를 제공하도록 구성된 액체 공급 시스템; 및 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 센서를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2 및 도 3은 리소그래피 투영 장치에서 사용하는 액체 공급 시스템을 도시하는 도면;
도 4는 리소그래피 투영 장치에서 사용하는 또 다른 액체 공급 시스템을 도시하는 도면;
도 5는 침지 액체 공급 시스템으로서 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 방벽 부재(barrier member)의 단면도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서를 도시하는 도면;
도 7은 사용 중인 도 6의 센서를 도시하는 도면;
도 8은 디바이스의 사용 시 발생하는 온도 차들을 도시하는 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서를 도시하는 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서를 도시하는 도면; 및
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서를 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선, 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입들, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 이상의 기판 지지 구조체, 예를 들어 기판 스테이지 또는 기판 테이블, 및/또는 예를 들어 2 이상의 패터닝 디바이스에 대한 지지 구조체를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 다수 기판 스테이지들을 갖는 장치에서, 모든 기판 스테이지는 동등하고 상호교환가능할 수 있다. 일 실시예에서, 다수 기판 스테이지들 중 적어도 하나는 노광 단계들에 특히 적합하고, 다수 기판 스테이지들 중 적어도 하나는 측정 또는 준비작업 단계들에 특히 적합하다. 본 발명의 일 실시예에서, 다수 기판 스테이지들 중 1 이상이 측정 스테이지로 대체된다. 측정 스테이지는 센서 시스템의 센서 검출기 및/또는 타겟과 같은 1 이상의 센서 시스템들의 적어도 일부를 포함하며, 기판을 지지하지는 않는다. 측정 스테이지는 기판 스테이지 또는 패터닝 디바이스에 대한 지지 구조체 대신에 투영 빔 내에 위치설정가능하다. 이러한 장치에서는, 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 스테이지에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다. 소스(SO)와 유사하게, 일루미네이터(IL)는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주될 수 있으며, 또는 간주되지 않을 수 있다. 예를 들어, 일루미네이터(IL)는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있으며, 또는 리소그래피 장치와 별도의 개체일 수 있다. 후자의 경우, 리소그래피 장치는 일루미네이터(IL)로 하여금 그 위에 장착되게 하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 일루미네이터(IL)는 분리가능하고, (예를 들어, 리소그래피 장치 제조자 또는 또 다른 공급자에 의해) 별도로 제공될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 기판(W)은 아래에서 더 설명되는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더에 의해 기판 테이블(WT) 상에 유지된다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부(C)의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부(C)의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
많은 리소그래피 장치들에서, 상기 장치의 유효 NA를 증가시키고, 및/또는 더 작은 피처들의 이미징을 가능하게 하기 위해 액체 공급 시스템(IH)을 이용하여 투영 시스템의 최종 요소 사이에 유체, 특히 액체가 제공된다. 본 발명의 일 실시예는 이러한 침지 장치에 관하여 아래에서 더 설명되지만, 동등하게 비-침지 장치에서 구현될 수 있다. 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이에 액체를 제공하는 구성들은 적어도 2 개의 일반 카테고리들로 분류될 수 있다. 이들은 배스 형태의 구성 및 소위 국부화된 침지 시스템이다. 배스 형태의 구성에서는, 실질적으로 기판의 전체 및 선택적으로 기판 테이블의 일부분이 액체 배스 내에 잠긴다. 국부화된 침지 시스템은 기판의 국부화된 영역에만 액체가 제공되는 액체 공급 시스템을 사용한다. 후자의 카테고리에서, 액체로 채워진 공간은 기판의 상부면보다 평면에 있어서 더 작고, 액체로 채워진 영역은 기판이 상기 영역 밑에서 이동하는 동안 투영 시스템에 대해 실질적으로 정지 상태로 유지된다. 본 발명의 일 실시예가 지향되는 또 다른 구성은 액체가 한정되지 않는 전체 습식(all wet) 해결책이다. 이 구성에서는, 실질적으로 기판의 전체 최상면 및 기판 테이블의 전체 또는 일부분이 침지 액체로 덮인다. 적어도 기판을 덮는 액체의 깊이는 얕다. 액체는 기판 상에서 박막(thin-film)과 같은 얇은 층(film)의 액체일 수 있다.
4 개의 상이한 형태의 국부화된 액체 공급 시스템들이 도 2 내지 도 5에 예시된다. 도 2 내지 도 5의 어떠한 액체 공급 디바이스들도 한정되지 않는 시스템(unconfined system)에서 사용될 수 있다; 하지만, 밀폐 특징부들이 존재하지 않거나, 활성화되지 않으며, 또는 정상(normal)만큼 효율적이지 않고, 아니면 국부화된 영역에만 액체를 밀폐시키는 데 효과적이지 않다.
국부화된 침지 시스템에 제안된 구성들 중 하나는, 액체 공급 시스템이 액체 한정 시스템을 이용하여 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이에서 기판의 국부화된 영역에만 액체를 제공하는 것이다(일반적으로, 기판은 투영 시스템의 최종 요소보다 큰 표면적을 갖는다). 이처럼 배치하기 위해 제안된 한가지 방식이 PCT 특허 출원 공개공보 WO 99/49504에 개시되어 있다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 적어도 1 이상의 유입구에 의해 기판 상으로, 바람직하게는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 액체가 공급되고, 투영 시스템 아래로 통과한 이후에 적어도 1 이상의 유출구에 의해 제거된다. 즉, 기판이 -X 방향으로 요소 밑에서 스캐닝됨에 따라, 액체는 요소의 +X 측에서 공급되고 -X 측에서 흡수(taken up)된다.
도 2는 액체가 유입구를 통해 공급되고, 저압 소스에 연결되어 있는 유출구에 의해 요소의 다른 측에서 흡수되는 구성을 개략적으로 도시한다. 기판(W) 위의 화살표들은 액체 흐름 방향을 예시하고, 기판(W) 아래의 화살표는 기판 테이블의 이동 방향을 예시한다. 도 2의 예시에서, 액체는 최종 요소에 대한 기판의 이동 방향을 따라 공급되지만, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 최종 요소 주위에 위치되는 다양한 방위 및 개수의 유입구 및 유출구가 가능하며, 양쪽에 유출구를 갖는 유입구의 4 개의 세트가 최종 요소 주위에 규칙적인 패턴으로 제공되는 일 예시가 도 3에서 설명된다. 액체 공급 및 액체 회수 디바이스들에서의 화살표는 액체 흐름 방향을 나타낸다.
국부화된 액체 공급 시스템을 이용하는 또 다른 침지 리소그래피 해결책이 도 4에 도시된다. 투영 시스템(PS)의 양쪽에서 2 개의 홈형 유입구(groove inlet)에 의해 액체가 공급되고, 유입구들의 반경방향 바깥쪽으로(radially outwardly) 배치된 복수의 개별 유출구들에 의해 제거된다. 유입구들 및 유출구들은, 그 중심에 홀(hole)을 갖고 그것을 통해 투영 빔이 투영되는 플레이트(plate) 내에 배치될 수 있다. 액체가 투영 시스템(PS)의 한쪽에서 하나의 홈형 유입구에 의해 공급되고, 투영 시스템(PS)의 다른 쪽에서 복수의 개별 유출구들에 의해 제거되어, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 박막의 액체 흐름(flow of a thin-film of liquid)을 야기한다. 사용할 유입구 및 유출구들의 어떠한 조합을 선택하는가는 기판(W)의 이동 방향에 의존할 수 있다(유입구 및 유출구들의 다른 조합은 활동하지 않음). 도 4의 단면도에서, 화살표들은 유입구로의 액체 흐름 방향 및 유출구 밖으로의 액체 흐름 방향을 나타낸다.
제안된 또 다른 구성은, 액체 공급 시스템에 액체 한정 부재(liquid confinement member)를 제공하는 것이며, 액체 한정 부재는 투영 시스템의 최종 요소와 기판 테이블 사이의 공간의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장된다. 이러한 구성이 도 5에 예시된다. 액체 한정 부재는 Z 방향(광학 축선의 방향)으로 약간의 상대 이동이 있을 수 있지만, XY 평면에서는 투영 시스템에 대해 실질적으로 정지 상태이다. 액체 한정 부재와 기판의 표면 사이에 시일이 형성된다. 일 실시예에서, 액체 한정 부재와 기판의 표면 사이에 시일이 형성되고, 이는 가스 시일과 같은 무접촉 시일일 수 있다. 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개공보 US 2004-0207824호에 개시되어 있다.
유체 핸들링 구조체(fluid handling structure: 12)는 액체 한정 부재를 포함하고, 적어도 부분적으로 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판(W) 사이의 공간(11)에 액체를 담고 있다. 기판(W)에 대한 무접촉 시일(16)은, 기판(W) 표면과 투영 시스템(PS)의 최종 요소 사이의 공간 내에 액체가 한정되도록 투영 시스템의 이미지 필드 주위에 형성될 수 있다. 상기 공간은 투영 시스템(PS)의 최종 요소 아래에 이를 둘러싸서 위치된 유체 핸들링 구조체(12)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 액체 유입구(13)에 의해 유체 핸들링 구조체(12) 내 투영 시스템 밑의 공간으로 액체가 유입된다. 상기 액체는 액체 유출구(13)에 의해 제거될 수 있다. 유체 핸들링 구조체(12)는 투영 시스템의 최종 요소 위로 약간 연장될 수 있다. 액체 레벨이 상기 최종 요소 위로 솟아올라 액체의 버퍼(buffer)가 제공된다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 구조체(12)는 상단부(upper end)에서 투영 시스템 또는 그 최종 요소의 형상에 꼭 일치하고(conform), 예를 들어 원형일 수 있는 내부 주변부(inner periphery)를 갖는다. 저부에서, 내부 주변부는 이미지 필드의 형상, 예를 들어 직사각형에 꼭 일치하지만, 반드시 그러한 경우인 것은 아니다.
일 실시예에서, 사용 시 유체 핸들링 구조체(12)의 저부와 기판(W)의 표면 사이에 형성되는 가스 시일(16)에 의해 액체가 공간(11) 내에 포함된다. 가스 시일은 가스, 예를 들어 공기, 합성 공기(synthetic air), N2 또는 또 다른 비활성 기체(inert gas)에 의해 형성된다. 가스 시일 내의 가스는 압력을 받아 유입구(15)를 통해 유체 핸들링 구조체(12)와 기판(W) 사이의 갭에 제공된다. 상기 가스는 유출구(14)를 통해 추출된다. 가스 유입구(15) 상의 과압력(overpressure), 유출구(14) 상의 진공 레벨 및 갭의 지오메트리(geometry)는, 안쪽으로 액체를 한정시키는 고속 가스 흐름(high-velocity gas flow: 16)이 존재하도록 배치된다. 유체 핸들링 구조체(12)와 기판(W) 사이의 액체에 대한 가스의 힘이 공간(11) 내에 액체를 포함한다. 상기 유입구/유출구는 공간(11)을 둘러싸는 환형의 홈들일 수 있다. 환형의 홈들은 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 가스의 흐름(16)은 공간(11) 내에 액체를 포함하는 데 효과적이다. 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개공보 US 2004-0207824호에 개시되어 있다.
도 5의 예시는 어느 한 경우에 기판(W)의 상부면의 국부화된 영역에만 액체가 제공되는 국부화된 영역 구성이다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공개공보 US 2006-0038968호에 개시된 바와 같이, 단상 추출기(single phase extractor) 또는 2상 추출기를 사용하는 유체 핸들링 시스템들을 포함한 다른 구성들이 가능하다.
많은 다른 형태의 액체 공급 시스템이 가능하다. 본 발명은 어떠한 특정 형태의 액체 공급 시스템에 제한되지 않고, 침지 리소그래피에도 제한되지 않는다. 본 발명은 여하한의 리소그래피에 동등하게 적용될 수 있다. EUV 리소그래피 장치에서, 빔 경로는 실질적으로 진공처리되고(evacuated), 앞서 설명된 침지 구성들은 사용되지 않는다.
도 1에 나타낸 제어 시스템(500)이 리소그래피 장치의 전반적인 작동들을 제어하고, 특히 아래에서 더 설명되는 최적화 공정을 수행한다. 제어 시스템(500)은 중앙 처리 유닛, 및 휘발성 및 비-휘발성 스토리지를 포함한 적절히-프로그램된 범용 컴퓨터로서 구현될 수 있다. 선택적으로, 제어 시스템은 키보드 및 스크린과 같은 1 이상의 입력 및 출력 디바이스들, 1 이상의 네트워크 연결부, 및/또는 리소그래피 장치의 다양한 부분들에 대한 1 이상의 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 제어 컴퓨터와 리소그래피 장치 사이에 일대일 관계는 필수적이지 않다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 하나의 컴퓨터가 다수 리소그래피 장치들을 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 다수 네트워크화 컴퓨터들이 하나의 리소그래피 장치를 제어하는 데 사용될 수 있다. 또한, 제어 시스템(500)은 리소그래피 장치가 일부분을 형성하는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터(cluster)에서 1 이상의 연계된 공정 디바이스들 및 기판 핸들링 디바이스들을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 시스템(500)은 리소셀 또는 클러스터의 감독 제어 시스템(supervisory control system) 및/또는 팹(fab)의 전체 제어 시스템에 종속되도록 구성될 수 있다.
리소그래피 장치의 작동들을 제어하기 위해, 상기 장치에 관계되는 조건들을 측정하는 다수의 센서가 제공된다. 이러한 센서들은 상기 장치의 캘리브레이션(calibration) 및/또는 유지보수 시, 즉 다운 시간 동안, 또는 상기 장치의 실제 작동 시, 예를 들어 타겟부들의 노광들 또는 기판들의 노광들 사이에서의 노광 동안 사용될 수 있다. 많은 이러한 센서들, 예를 들어 방사선 수용 센서들은 트랜스듀서, 예를 들어 포토다이오드 또는 카메라를 포함하고, 이는 자극, 예를 들어 센서 상에 떨어지는 방사선에 응답하여 전기 신호를 발생시킨다. 모두는 아니더라도 대부분의 센서는 작동 동안 열을 발생시킨다. 열은, 예를 들어 투영 빔의 파라미터를 측정하는 센서의 경우 방사선의 흡수에 의해, 또는 트랜스듀서의 출력을 처리하도록 제공된 전자기기, 예를 들어 증폭기 또는 아날로그-디지털 변환기에 의해 트랜스듀서의 작동의 부산물로서 발생될 수 있다.
냉각 구성이 센서에 제공될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공개공보 US 2010/0259734호는 히트 싱크(heat sink)와 센서 모듈의 케이싱 사이의 갭에 가스를 제공함으로써, 노광 방사선으로서 극자외 방사선을 채택한 리소그래피 장치에서 사용될 파면 센서의 검출기 모듈을 냉각하는 구성을 설명한다. 이 구성은 상기 장치의 다른 부분들과 독립적으로 센서 모듈을 일정한 온도에 유지하는 역할을 한다. 또한, 침지 리소그래피 장치에서 기판 테이블의 상부면에 제공된 센서는 작동 시 침지 액체에 의해 냉각될 수 있다.
하지만, 작동 시 침지 리소그래피 장치 내의 침지 액체와 접촉하는 센서의 냉각에 대한 기존 접근법들은 불충분하고, 및/또는 추가적인 문제들을 야기할 수 있다. 상기 장치의 다른 부분들과 독립적으로 센서를 일정한 온도에 유지하는 US 2010/0259734에서 설명된 바와 같은 구성은, 센서가 침지 액체와 상이한 온도에 있게 할 수 있다. 많은 경우, 이러한 온도 차는 센서 자체의 작동에 별다른 영향을 주지 않을 것이다. 하지만, 온도 차로 인한 센서와 침지 액체 간의 열 전달이 침지 액체 내에 바람직하지 않은 외란, 예를 들어 그 굴절률의 변화 및/또는 난류를 야기할 수 있다. 이와 유사하게, 센서를 냉각하는 데 온도-컨디셔닝된 침지 액체를 이용하는 것이 열적 전달에 의해 야기되는 외란들을 유도할 수 있다. 이 문제에 대처하는 접근법은 측정을 수행하기 전에 센서 및 침지 액체가 열평형을 이루도록 대기하는 것이다. 하지만, 이러한 지연은 바람직하지 않게 상기 장치의 스루풋을 감소시킬 수 있다.
따라서, 작동 시 침지 액체를 접촉시키는 침지 형태의 리소그래피 장치에 대한 센서가 제공된다. 센서는 온도 컨디셔닝 디바이스, 예를 들어 냉각 디바이스, 및 센서의 열 발생부(heat generating part), 예를 들어 트랜스듀서 또는 전자 회로 사이의 열적 경로(thermal path)를 갖고, 이때 열 발생부와 온도 컨디셔닝 디바이스 사이의 열저항은 열 발생부와 침지 액체 사이의 열저항보다 작다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(100)의 단면도이다. 센서(100)는 기판 테이블(WT) 내의 후퇴부(recess) 또는 측정 테이블(예를 들어, 스테이지의 상부와 같은 일부분일 수 있는 거울 블록 또는 인코더 블록)에 장착된다. 센서(100)의 플레이트(101)(최상부 플레이트라고 칭해질 수 있음)가 테이블의 상부면과 동일 평면(flush)인 상부면(101a)을 갖는다. 예를 들어, 스티커(sticker)(부착가능한 시트 부재라고도 함) 형태의 시일(110)이 플레이트(101)와 테이블의 상부면 사이의 여하한의 갭을 덮는다. 플레이트(101)는 투명한 부분(101b)을 갖고, 이를 통해 방사선 예를 들어 투영 빔으로부터의 방사선이 트랜스듀서(104)에 도달할 수 있다. 일 실시예에서, 투명한 부분(101b)은 자외 방사선, 예를 들어 약 100 nm 내지 400 nm 범위 내의, 특히 248 nm, 193 nm, 또는 157 nm의 파장을 갖는 원자외(deep ultraviolet) 방사선에 대해 투명하다. 본 발명의 일 실시예에서, 격자 또는 다른 기준 패턴이 투명한 부분(101b) 안이나 위에 형성된다. 일 실시예에서, 플레이트(101) 전체가 투명한 재료로 구성된다. 일 실시예에서, 불투명한 코팅이 플레이트(101)의 표면에 적용되고, 불투명한 코팅은 투명한 구역(101b)을 정의하도록 개구부(opening)를 갖는다. 방사선을 트랜스듀서(104) 상에 적절히 지향하거나 포커스하기 위해, 광학 요소(103) 예를 들어 광섬유 플레이트 또는 마이크로 렌즈 어레이가 선택적으로 제공된다. 트랜스듀서(104)는 방사선을 전기 신호로 변환하기에 적절한 디바이스, 예를 들어 포토다이오드, CCD 카메라 또는 CMOS 카메라의 형태를 취할 수 있다.
트랜스듀서(104)에 의해 발생된 전기 신호는 전자 회로(106)에 의해 처리되고, 제어기(500)로 전달된다. 제어기(500)는 리소그래피 장치 및 그 작동의 제어 또는 캘리브레이션에서 전기 신호를 사용한다. 본 발명의 일 실시예에서, 전자 회로(106)는 증폭기, 아날로그-디지털 변환기, 버퍼 메모리, 제어 논리 회로, 모뎀 및/또는 인터페이스 중 적어도 하나를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 전자 회로(106)와 제어기(500) 간의 통신은 와이어를 따라 지나가는 전자 신호들을 이용하여, 전파를 이용하여, 또는 광학 신호를 이용하여 수행된다. 센서로부터 제어기(500)로 신호들을 전달하기 위한, 예를 들어 Bluetooth™ 또는 WiFi™ 표준에 따르는 시스템을 이용하는 전파의 사용은 센서에 제공될 물리적 연결들의 수를 감소시킬 수 있다. 전자 회로(106)와 제어기(500) 사이에 신호들을 전달하기 위한, 예를 들어 광섬유를 통해 수행되는 광학 신호의 사용은, 센서의 환경이 전자기적 잡음이 있는(electromagnetically noisy) 경우에 간섭을 회피할 수 있다.
센서(100)의 위치 안정성(positional stability)을 보장하기 위해, 센서(100)는 예를 들어 1 이상의 장착 피트(mounting feet: 108)를 통해 테이블에 고정된다. 지지 링의 형태일 수 있는 지지 부재(102)가 플레이트(101)를 장착 피트(108)들에 고정하고, 플레이트(101)에 원하는 강성(rigidity)을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에서, 센서(100)에 의한 측정들의 정확성은 플레이트(101)의 투명한 부분(101b)에 제공된 격자의 위치 안정성에 의해 영향을 받으므로, 지지 링 및 장착 피트들이 원하는 위치 안정성을 달성하도록 설계된다. 또한, 지지 부재(105)가 장착 피트(108)들에 장착되고, 트랜스듀서(104) 및 전자 회로(106)를 지지하는 역할을 한다. 일 실시예에서, 지지 부재(105)는 장착 피트(108) 대신에 지지 링(102)에 장착된다. 일 실시예에서, 삼각형 대형으로 배치되는 3 개의 장착 피트(108)가 존재하고, 트랜스듀서(104)가 일반적으로 장착 피트(108)에 의해 정의된 삼각형 내에서 중앙에 장착된다. 장착 피트(108)들은 테이블에 부착된 기단부(proximal end) 및 지지 링(102)을 지지하는 말단부(distal end)를 갖는 필라(pillar)의 형태이다.
지지 부재(105)는 장착 피트(108)들의 중간 부분에 부착되고, 장착 피트(108)들의 바깥쪽으로 연장되는 일반적으로 원형인 플레이트의 형태를 취한다. 트랜스듀서(104)는 방사선 빔을 향하는 지지 부재(105)의 외표면 상에 지지된다. 전자 회로(106)는 테이블을 향하는 지지 부재(105)의 내표면 상에 지지된다.
예를 들어, 냉각 회로 또는 링의 형태인 온도 컨디셔닝 디바이스(107)가 장착 피트(108) 외부에서 장착 부재(105)의 주변부에 인접하여 테이블에 장착된다. 온도 컨디셔닝된 냉각재, 예컨대 물이 온도 컨디셔닝 디바이스(107) 내에 제공된 도관(107a)을 통해 순환된다. 냉각재는 냉각재 공급기(109)에 의해 공급되고, 바람직하게는 침지 액체(11)와 실질적으로 동일한 온도로 공급된다. 일 실시예에서, 냉각재 공급기(109)는 침지 액체(11)를 공급하는 액체 공급 시스템의 일부분이다. 이 방식으로, 추가적인 온도 컨디셔닝 장비를 제공하는 것이 불필요할 수 있다. 일 실시예에서, 액체 공급기(109)는 침지 액체(11)에 대한 액체 공급 구성과 별개이다. 이러한 구성은, 침지 액체가 예를 들어 물보다 낮은 열용량을 갖는 상이한 액체인 경우에 유리할 수 있다. 온도 컨디셔닝 디바이스(107)의 온도를 제어하는 데 사용되는 냉각재는 특히 높은 순도를 가질 필요가 없으며, 재순환될 수 있다. 그러므로, 별도 액체 공급 시스템의 사용이, 예를 들어 초순수(ultra pure water)의 소모를 감소시킬 수 있다. 냉각 액체(coolant liquid)는 냉각재 회로로부터 회수되고, 냉각 액체 핸들링 시스템에서 적어도 열적으로 다시 컨디셔닝되며, 냉각 회로로 다시 공급하기 위해 냉각재 공급기로 반환된다.
도 7은 센서(100)가 투영 빔의 특성을 측정하기 위해 사용되는 경우의 상황을 개략적으로 도시한다. 테이블[예를 들어, 기판 테이블(WT)]은, 투영 빔(B)이 플레이트(101)의 투명한 부분(101b) 상에 떨어지도록 투영 시스템(PS) 밑에 위치된다. 투영 빔의 적어도 일부분이 투명한 부분(101b), 지지 링(102) 내의 어퍼처(도시되지 않음), 광학 요소(103)를 통과하고, 트랜스듀서(104) 상에 입사한다. 트랜스듀서(104)는 투영 빔의 특성 및/또는 플레이트(101) 내에 형성된 패턴과의 상호작용에 의존하는 전기 신호를 출력한다.
일 실시예에서, 센서(100)는 스폿 센서(spot sensor) 또는 에너지 센서이고, 트랜스듀서(104)에 의해 출력된 신호는 투영 빔(B)의 세기를 나타낸다. 일 실시예에서, 센서(100)는 투과 이미지 센서이고, 트랜스듀서(104)에 의해 출력된 신호는 투영 시스템에 의해 투영되는 이미지와 플레이트(101)의 투명한 부분(101b)에 형성된 기준 패턴, 예를 들어 격자 간의 위치 관계를 나타낸다. 일 실시예에서, 센서(100)는 간섭계 센서이고, 트랜스듀서(104)에 의해 출력된 신호는 투영 빔(B) 내의 파면 오차를 나타낸다. 일 실시예에서, 센서(100)는 조합된 이미지 센서 및 간섭계 센서이다. 트랜스듀서(104)에 의해 출력된 신호는 투영 시스템(PS)에 의해 투영되는 이미지와 플레이트(101) 상에 형성된 패턴 간의 위치 관계, 및 투영 빔(B) 내의 파면 오차 중 어느 하나 또는 둘 모두를 나타낸다.
센서(100)의 작동 중에, 트랜스듀서(104) 및/또는 전자 회로(106)에서 열이 발생된다. 이 열은 전자 회로(106)의 작동에 의해, 및/또는 투영 빔으로부터의 에너지의 흡수로 인해 트랜스듀서의 작동의 부산물로서 발생될 수 있다. 센서(100)의 작동 시, 이는 측정이 수행되도록, 예를 들어 기판의 타겟부의 노광 동안 부수하는 조건들을 정확히 반영하도록 침지 액체(11)와 접촉할 것이다. 예를 들어, 트랜스듀서(104) 및/또는 전기 회로(106)에서 발생된 열에 의해 야기되는 침지 액체(11)와 트랜스듀서(104) 및/또는 전자 회로(106) 간의 온도 차가 침지 액체(11)와 센서(100) 사이에 열 전달을 야기할 것이다. 이러한 열 전달은 센서(100) 부근에서 침지 액체의 온도 구배를 생성할 수 있다. 이러한 온도 구배는 침지 액체(11)의 굴절률의 변동 및/또는 침지 액체(11)에서의 대류(convection current)를 야기할 수 있다. 굴절률의 변동 및 침지 액체에서의 대류는 모두 센서(100)에 의해 수행되는 측정에 있어서 잠재적인 오차 원인들로서 바람직하지 않을 수 있다.
트랜스듀서(104) 및 전기 회로(106)에서 발생된 열은, 도 7에서 화살표 F1로 나타낸 바와 같이 지지 부재(105)를 통해 온도 컨디셔닝 디바이스(107)로 흐를 수 있다. 또한, 이러한 열은 화살표 F2로 나타낸 바와 같이 플레이트(101) 및 침지 액체(11)를 향해 흐를 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 트랜스듀서(104)로부터 온도 컨디셔닝 디바이스(107)로의 열 유동 경로(F1)의 열저항은 트랜스듀서(104)로부터 침지 액체(11)로의 열 유동 경로(F2)의 열저항보다 낮다. 이 방식으로, 트랜스듀서(104) 및/또는 전기 회로(106)에서 발생된 열의 대부분이 온도 컨디셔닝 디바이스(107)로 흐르고, 침지 액체(11)로 흐르는 열의 양이 감소되거나 최소화된다. 본 발명의 일 실시예에서, 열 유동 경로(F1)의 열저항은 높은 열 전도도를 갖는 재료, 예를 들어 Al, AlN, Ti, Al-Si, SiSiC, SiC, 여하한의 그 조합의 여하한의 합금, 또는 니켈 코발트 철 합금과 같은 Fe-Ni 합금으로 지지 부재(105)를 형성함으로써 낮게 이루어진다. 일 실시예에서, 지지 부재(105)는 (열분해 탄소라고도 알려진) 열분해 흑연(pyrolytic graphite)과 같은 고전도성 재료 층으로 코팅된 금속으로 구성된다. 일 실시예에서, 지지 부재(105)는 100 W/m.K보다 크거나 같은 열 전도도를 갖는 재료로 형성된다. 일 실시예에서, 지지 부재(105)의 열 전도도는 10 W/m.K보다 크거나 같다. 일 실시예에서, 지지 부재(105)의 재료의 열 전도도는 지지 부재(105)의 두께에 의존한다. 지지 부재(105)가 더 두꺼운 경우, 더 낮은 열 전도도가 충분할 수 있다.
일 실시예에서, 지지 부재(105)는 측정 사이클을 유도함에 있어서 발생되는 열의 양에 비해 상당한 열용량을 갖는다. 일 실시예에서, 지지 부재(105)의 열용량은 충분히 커서, 센서(100)에 의한 측정들 중 한 사이클 동안 지지 부재(105)의 온도 상승이 100 mK보다 낮다.
일 실시예에서, 지지 부재(105)는 온도 컨디셔닝 디바이스(107)로부터 분리가능하다. 이러한 구성을 이용하면, 센서(100)는 온도 컨디셔닝 디바이스(107)를 통하는 냉각재의 유동을 방해하지 않고 테이블로부터 분해될 수 있다. 이 방식으로, 냉각재의 유출 위험이 감소되거나 최소화되고, 냉각재 회로를 배수(drain)하는 것이 불필요할 수 있기 때문에, 센서(100)의 정비 및/또는 교체가 더 쉬워진다. 지지 부재(105)와 온도 컨디셔닝 디바이스(107) 사이에 열 전도성 페이스트가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 지지 부재(105) 및 온도 컨디셔닝 디바이스(107)는 접촉하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 지지 부재(105)와 온도 컨디셔닝 디바이스(107) 간의 무접촉 열적 커플링이 제공된다. 이러한 실시예에서는, 지지 부재(105)로부터 온도 컨디셔닝 디바이스(107)로의 열 유동을 증가시키거나 최대화하기 위해, 이들 사이의 갭이 작게(예를 들어, 약 200 ㎛, 바람직하게는 약 100 ㎛보다 작거나 같게) 구성되고 마주하는 표면들의 영역들은 크다(예를 들어, 약 500 ㎟, 바람직하게는 약 1000 ㎟보다 크거나 같다). 이를 위해, 지지 부재(105)와 온도 컨디셔닝 디바이스(107)의 마주하는 표면들은 평탄하지 않을 수 있다[예를 들어, 평면이 아니거나 굴곡이 있음(contoured)]. 지지 부재(105) 및 온도 컨디셔닝 디바이스(107)의 마주하는 표면들에는 대응하는 굴곡면(contoured surface)들이 제공되어, 일 실시예에서 표면들이 상호배치(interleave)될 수 있도록, 예를 들어 마주하는 표면들이 1 이상의 상호배치 베인(interleaving vane)들을 가질 수 있도록 한다. 마주하는 표면들은 2 개의 마주하는 평면 표면들에 비해 증가된 표면적 및 열적 커플링을 가질 수 있다. 지지 부재(105) 및 온도 컨디셔닝 디바이스(107)는 평면상에 있어서(in plan) 여하한의 편리한 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 온도 컨디셔닝 디바이스(107)는 평면상에서 지지 플레이트(105)의 형상에 매칭하는 형상을 갖는다.
일 실시예에서, 액체 공급 부재(109)는 장치가 작동할 때마다 온도 컨디셔너(107)를 통해 지속적인 냉각재 유동을 제공한다. 일 실시예에서, 냉각재는 센서(100)가 사용 중인 경우 또는 센서(100)가 사용 시 열적으로 안정적일 것을 보장하게 하도록 요구되는 경우에만 온도 컨디셔너(107)를 통해 흐른다. 일 실시예에서, 테이블 상의 다수 센서에 온도 컨디셔닝 디바이스들이 제공되고, 단일 냉각재 공급기(109)가 이들 각각에 냉각재를 제공한다.
일 실시예에서, 트랜스듀서(104)와 침지 액체(11) 사이의 열 유동 경로의 열저항을 증가시키도록 1 이상의 조치가 취해진다. 이러한 조치로는 플레이트(101)와 트랜스듀서(104) 또는 광학 요소(103)(존재하는 경우) 사이에 갭, 예를 들어 열적 갭 또는 절연 층을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 갭은 적어도 부분적으로 진공처리되거나, 낮은 열 전도도를 갖는 가스로 충전될 수 있다. 일 실시예에서, 플레이트(101)와 트랜스듀서(104) 또는 광학 요소(103) 사이의 갭에 굴절률 매칭 매체(refractive index matching medium)가 제공되어, 경계들에서의 반사를 감소시킨다. 이러한 실시예에서, 굴절률 매칭 매체는 바람직하게는 낮은 열 전도도를 갖도록 선택된다. 광학 요소(103)(존재하는 경우), 지지 링(102) 및 플레이트(101)는 낮은 열 전도도를 갖는 재료로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 장착 피트(108)들은 낮은 열 전도도를 갖는 재료로 형성되고, 플레이트(101)의 최상면(101a)에 평행한 평면에서 최소 단면적을 갖도록 배치된다. 일 실시예에서, 플레이트(101)는 석영으로 구성되고, 지지 링(102)은 석영 또는 용융 실리카로 구성되며, 장착 피트(108)들은 Invar™ 니켈 철 합금(예를 들어, FeNi36 또는 64FeNi)으로 구성된다.
일 실시예의 센서의 사용 시 발생할 수 있는 온도 차들이 도 8에 도시된다. 침지 액체(11)와 냉각재 공급기(109) 간의 온도 차이는 온도 차 dT1이다. 침지 액체(11)와 트랜스듀서(104) 간의 차이는 온도 차 dT2이다. 트랜스듀서(104)와 온도 컨디셔닝 디바이스(107) 간의 온도 차이는 온도 차 dT3이고, 온도 컨디셔닝 디바이스(107)와 냉각재 공급기(109) 간의 온도 차이는 온도 차 dT4이다. 예를 들어, 트랜스듀서(104)로부터의 열 전도로 인한 침지 액체(11)에서의 외란을 감소시키거나 최소화하기 위해, 온도 차 dT2를 감소시키거나 최소화하는 것이 바람직하다.
트랜스듀서(104)가 작동하고 있는 경우, 온도 차 dT3 및 dT4는 양(positive)일 것이며, 즉 트랜스듀서(104)가 온도 컨디셔닝 디바이스(107)보다 높은 온도에 있다. 차례로, 온도 컨디셔닝 디바이스(107)는 냉각재 공급기(109)보다 높은 온도에 있다. 온도 차 dT2를 감소시키거나 최소화하기 위해, 잠재적인 해결책은 dT1을 음(negative)으로 만드는 것, 즉 냉각재 공급기(109)가 침지 액체(11)보다 낮은 온도를 갖게 만드는 것으로 보인다. 하지만, 트랜스듀서(104)가 작동하고 있지 않은 경우, 온도 차 dT3 및 dT4는 0을 향하는 경향이 있고, 트랜스듀서(104)는 침지 액체(11)보다 낮은 온도에 있게 될 것이다. 이는 트랜스듀서(104)의 온도가 침지 액체(11)의 온도보다 높은 것만큼 부정적 영향을 가질 수 있다.
도 9에 나타낸 본 발명의 일 실시예에서, 센서(104)의 온도를 능동적으로 제어하기 위해 제어 시스템(200)이 제공된다.
나타낸 바와 같이, 온도 센서(201)가 플레이트(101) 안이나 위에, 예를 들어 투명한 부분(101b)에 인접하여 제공된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 온도 센서(201)는 다음 위치들: 즉, 플레이트(101)의 밑면; 플레이트(101)와 열적 접촉하고 있는 지지 링(102) 안 또는 위; 및/또는 광학 요소(103) 및 장착 피트(108)들 안이나 위, 또는 이들 사이 중 1 이상에 제공된다. 또한, 트랜스듀서(104) 안이나 위에 온도 센서(201)를 위치시킬 수도 있다. 바람직하게는, 센서가 사용 중이고 빔(B)과 간섭하거나 이를 가리지(obscure) 않는 경우, 온도 센서(201)는 가능한 한 빔(B)의 경로에 가깝다. 일 실시예에서, 다수 온도 센서(201)가 센서(100) 내의 상이한 지점들에 제공된다. 다수 센서를 이용하는 것은, 이것이 플레이트(101) 및 국부적 냉점(local cold spot)들에서의 온도 구배에 대한 보상을 허용한다는 점에서 장점을 갖는다. 일 실시예에서, 온도 센서(201)는 부 온도 계수 디바이스(negative temperature coefficient device)[예를 들어, 서미스터(thermistor)], 서모커플(thermocouple), 또는 저항 온도 센서이다. 플레이트(101)의 표면 온도를 측정할 수 있는 여하한의 디바이스가 사용될 수 있다.
가열기(202), 예를 들어 저항 가열기(resistive heater), 펠티에 디바이스(Peltier device), 폴리이미드 필름에 의해 절연되는 플렉서블 저항 가열기(통상적으로 Kapton™ 가열기라고 칭함), 글로우 와이어(glow wire), 박막 가열기 또는 다른 방열 디바이스가 냉각재 공급기(209)로부터 컨디셔닝 디바이스(107)로의 열 전달 매체(예를 들어, 냉각재)의 유동을 가열하기 위해 제공된다. 바람직하게는, 가열기(202)는 트랜스듀서(104)의 열 출력과 유사하거나 이보다 많은 열을 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 1 이상의 가열기(202)가 제공되며, 가열기(202)들의 총 열 출력이 트랜스듀서(104)의 열 출력과 유사하거나 이보다 크다. 다수 가열기들을 이용하는 실시예에서, 가열기들은 컨디셔닝 디바이스 내의 다수 위치에 위치될 수 있다. 1 이상의 형태의 가열기가 사용될 수 있다.
제어기(203)가 온도 센서(들)(201) 및 가열기(들)(202)에 연결된다. 제어기(203)는 가열기(들)(202)를 제어하여, 플레이트(101)의 표면(예를 들어, 상부면) 온도를, 예를 들어 침지 액체(11)의 온도와 실질적으로 동일한 원하는 설정값에 유지한다. 가열기(들)(202)를 제어하기 위해, 제어기(203)는 센서(들)(201)에 의해 측정된 온도를 나타내는 센서(들)(201)로부터의 신호를 이용한다. 일 실시예에서, 제어기(203)는 온도 센서(들)(201)에 의해 측정된 온도와, 캘리브레이션에 의해 도출될 수 있는 플레이트(101)의 표면 온도 사이의 오프셋을 감안한다. 일 실시예에서, 제어기(203)는 PID(Proportional/Integral/Derivative) 제어기 또는 다른 단순한 피드백 제어기이다. 일 실시예에서, 제어기(203)는 가열기(들)(202)의 듀티 사이클(duty cycle)을 제어함으로써, 또는 다수의 상이한 열 출력들 사이에서 가열기(들)(202)의 출력을 제어한다.
도 10에 도시된 본 발명의 일 실시예에서, 가열기(202a)가 트랜스듀서(104) 자체에 제공된다. 가열기(202a)는 트랜스듀서(104) 내에서 별도의 구성요소일 수 있다. 가열기(202a)는 트랜스듀서 자체일 수 있다. 그 이외에, 도 10의 실시예는 도 9의 실시예와 동일하다. 제어기(203)(도 10에 도시되지 않음)는, 도 9의 실시예에서 제어기(203)가 가열기(202)를 제어하는 데 사용되는 것과 동일한 방식으로 가열기(202a)를 작동시키는 데 사용될 수 있다. 가열기(202a)가 트랜스듀서(104)인 경우, 제어기는 열이 요구될 때, 측정이 이루어지지 않을 때, 예를 들어 트랜스듀서(104)를 이용하여 더미 측정(dummy measurement)을 수행할 때, 열을 방출하도록 트랜스듀서를 작동시키는 데 사용될 수 있다. 가열기를 작동시킬 뿐만 아니라, 제어기(203)는 트랜스듀서가 언제 작동중인지에 대해 나타내는 신호들을 트랜스듀서(104)로부터 수신하여, 트랜스듀서가 원하는 열을 발생시키도록 작동시킬 수 있다. 이에 따라, 제어기(203)는 원하는 열을 발생시키도록 트랜스듀서(104)를 작동시켜, 트랜스듀서로서 트랜스듀서(104)의 사용에 의해 발생되는 열을 설명한다.
도 11에 도시된 본 발명의 일 실시예에서, 가열기(202b)가 온도 컨디셔닝 디바이스(107) 안이나 위에 장착된다. 센서(201)는 플레이트(101)에 위치된다. 이 실시예에서는, 제어기(203)에 의해 개별적으로 제어가능한 다수의 개별적인 가열기들(202)이 온도 컨디셔닝 디바이스(107) 주위에 위치될 수 있다. 가열기(202)는, 예를 들어 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 출원 공개공보 US 2011-0222033호에 개시되어 있는 1 이상의 박막 가열기들의 형태를 취할 수 있다. 그 이외에, 도 11의 실시예는 도 9의 실시예와 동일하다.
도 9 또는 도 11을 참조하여 설명된 실시예는, 트랜스듀서(104)가 사용 시 열을 발생시키지 않는 수동 디바이스인 경우에도 사용될 수 있다. 이러한 상황들에서, 실시예는 센서(100)에 의한 방열 이외의 원인으로부터 발생한 온도 차를 보상하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 침지 액체가 기판 테이블(WT) 또는 기판(W)의 나머지로부터 증발하는 것과 상이한 비율로 플레이트(101)의 표면으로부터 증발하고, 이에 따라 기판 테이블(WT) 또는 기판(W)의 나머지와 상이한 비율로 센서(100)를 냉각시킬 수 있다.
이해하는 바와 같이, 앞서 설명된 여하한의 특징들은 여하한의 다른 특징과 사용될 수 있으며, 이는 본 명세서에 포함되는 명확하게 설명된 그 조합들만 있는 것은 아니다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이, 마이크로스케일 또는 심지어 나노스케일 피처들을 갖는 구성요소들을 제조함에 있어서 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 mm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절 및 반사 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 적어도 본 명세서에 설명된 장치의 작동 방법의 형태에 있어서, 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 적어도 장치의 작동 방법의 형태에 있어서, 앞서 개시된 바와 같은 장치를 작동시키는 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 1 이상의 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 기계-판독가능한 명령어는 2 이상의 컴퓨터 프로그램들에서 구현될 수 있다. 2 이상의 컴퓨터 프로그램들은 1 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체 상에 저장될 수 있다.
본 명세서에 설명된 여하한의 제어기들은 각각 또는 조합하여, 1 이상의 컴퓨터 프로그램들이 리소그래피 장치의 적어도 1 이상의 구성요소 내에 위치된 1 이상의 컴퓨터 프로세서들에 의해 판독되는 경우에 작동가능할 수 있다. 상기 제어기들은 각각 또는 조합하여, 신호를 수신, 처리 및 송신하는 여하한의 적절한 구성을 가질 수 있다. 제어기들 중 적어도 1 이상과 통신하도록 1 이상의 다중 프로세서들이 구성된다. 예를 들어, 각각의 제어기는 앞서 설명된 장치를 작동시키는 방법들에 대한 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 1 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 제어기들은 이러한 컴퓨터 프로그램들을 저장하는 데이터 저장 매체, 및/또는 이러한 매체를 수용하는 하드웨어를 포함할 수 있다. 그러므로, 상기 제어기(들)는 1 이상의 컴퓨터 프로그램들의 기계-판독가능한 명령어들에 따라 작동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 300 mm 또는 450 mm, 또는 여하한의 다른 크기의 폭(예를 들어, 직경)을 갖는 기판들에 적용될 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시예는, 침지 액체가 배스의 형태로 제공되든지, 기판의 국부화된 표면적에만 제공되든지, 또는 기판 및/또는 기판 테이블에 한정되지 않든지, 여하한의 침지 리소그래피 장치, 특히 앞서 언급된 형태들에 적용될 수 있으며, 이에 국한되지는 않는다. 한정되지 않는 구성에서, 침지 액체는 기판 및/또는 기판 테이블의 표면에 걸쳐 흐를 수 있으므로, 실질적으로 기판 테이블 및/또는 기판의 덮여있지 않은 전체 표면이 젖게 된다. 이러한 한정되지 않는 침지 시스템에서, 액체 공급 시스템은 침지 액체를 한정하지 않을 수 있으며, 또는 실질적으로 침지 액체의 완전한 한정이 아닌, 침지 액체 한정의 부분을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 비-침지 리소그래피 장치에 적용될 수 있다.
본 명세서에서 의도되는 액체 공급 시스템은 폭넓게 해석되어야 한다. 소정 실시예들에서, 이는 투영 시스템과 기판 및/또는 기판 테이블 사이의 공간에 액체를 제공하는 구조체들의 메카니즘 또는 조합일 수 있다. 이는 1 이상의 구조체, 1 이상의 액체 유입구, 1 이상의 가스 유입구, 1 이상의 가스 유출구, 및/또는 공간에 액체를 제공하는 1 이상의 액체 유출구를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 공간의 표면은 기판 및/또는 기판 테이블의 일부분일 수 있으며, 또는 공간의 표면이 기판 및/또는 기판 테이블의 표면을 완전히 덮을 수 있거나, 또는 공간이 기판 및/또는 기판 테이블을 감쌀 수 있다. 액체 공급 시스템은, 선택적으로 위치, 양(quantity), 질, 형상, 유량 또는 액체의 여하한의 다른 특징들을 제어하는 1 이상의 요소들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 침지형의 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 센서가 제공되고, 상기 센서는: 센서의 사용 시, 투영 시스템의 요소에 인접한 공간에 공급되는 침지 액체를 접촉시키는 부재; 자극을 전기 신호로 변환하도록 구성된 트랜스듀서; 및 온도 컨디셔닝 디바이스를 포함하며, 트랜스듀서와 온도 컨디셔닝 디바이스 사이의 제 1 열 유동 경로가 트랜스듀서와 침지 액체 사이의 제 2 열 유동 경로보다 더 낮은 열저항을 갖는다.
트랜스듀서는 지지 부재에 장착될 수 있으며, 지지 부재는 트랜스듀서와 온도 컨디셔닝 디바이스 사이에 열적 경로를 제공한다. 지지 부재는 10 W/m.K보다 크거나 같은, 바람직하게는 100 W/m.K보다 크거나 같은 열 전도도를 갖는 재료로 형성될 수 있다. 지지 부재는 Al, AlN, SiSiC, SiC, Ti, Al-Si, 및 Fe 및 Ni를 함유한 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료로 형성될 수 있다. 트랜스듀서는 침지 액체를 향해 있는 지지 부재의 면에 장착될 수 있다. 센서는 트랜스듀서에 의해 발생된 전기 신호를 수신하도록 구성된 전기 회로를 더 포함할 수 있다. 전기 회로는 침지 액체로부터 멀어지는 방향을 향하는 지지 부재의 표면에 장착될 수 있으며, 제 1 열 유동 경로는 전기 회로에 의해 발생된 열을 온도 컨디셔닝 디바이스로 전도시킨다.
트랜스듀서는 포토다이오드, CCD(charge coupled device) 카메라, 및 CMOS 카메라로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 부재는 투명한 윈도우를 포함할 수 있다. 윈도우는 약 100 내지 약 400 nm 범위 내의 파장을 갖는 자외 방사선에 대해 투명할 수 있다. 불투명한 패턴, 예를 들어 격자가 투명한 윈도우 안이나 위에 제공될 수 있다.
트랜스듀서와 부재 사이에 갭 및/또는 열적 절연 층이 존재할 수 있다. 온도 컨디셔닝 디바이스는 열 전달 매체를 순환시키도록 도관이 정의되어 있는 몸체(body)를 포함할 수 있다. 온도 컨디셔닝 디바이스 및 트랜스듀서는 무접촉으로 열적 커플링될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 침지 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 센서가 제공되고, 상기 센서는: 센서의 사용 시, 투영 시스템의 요소에 인접한 공간에 공급되는 침지 액체를 접촉시키는 부재의 표면; 자극을 전기 신호로 변환하도록 구성된 트랜스듀서; 및 온도 컨디셔닝 디바이스를 포함하며, 트랜스듀서는 온도 컨디셔닝 디바이스와 열적으로 커플링되고, 트랜스듀서는 부재의 표면으로부터 열적으로 격리된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 침지 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 센서가 제공되고, 상기 센서는: 센서의 사용 시, 투영 시스템의 요소에 인접한 공간에 공급되는 침지 액체를 접촉시키는 부재의 표면; 자극을 전기 신호로 변환하도록 구성된 트랜스듀서; 및 온도 컨디셔닝 디바이스를 포함하며, 트랜스듀서는 부재의 표면보다 온도 컨디셔닝 디바이스에 대해 더 큰 열적 커플링을 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에서, 침지 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 센서가 제공되고, 상기 센서는: 센서의 사용 시, 투영 시스템의 요소에 인접한 공간에 공급되는 침지 액체를 접촉시키는 부재의 표면; 자극을 전기 신호로 변환하도록 구성된 트랜스듀서; 및 온도 컨디셔닝 디바이스를 포함하며, 트랜스듀서는 온도 컨디셔닝 디바이스보다 부재의 표면으로부터 더 큰 열적 격리를 갖는다.
본 발명의 여하한의 실시형태들의 센서는 부재의 온도를 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 제어 시스템은 부재의 온도를 나타내는 온도 신호를 발생시키도록 배치된 온도 센서, 열을 발생시키도록 배치된 가열기, 및 온도 신호에 응답하여 가열기를 제어하도록 배치된 제어기를 포함할 수 있다. 가열기는 온도 컨디셔닝 디바이스로, 또는 이로부터 열을 전달하는 열 전달 매체를 가열하도록 배치될 수 있다. 가열기는 온도 컨디셔닝 디바이스를 가열하도록 배치될 수 있다. 트랜스듀서는 제어기의 제어 하에 가열기로서 기능하거나, 이를 포함하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 기판 상으로 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 기판을 지지하도록 구성된 기판 테이블; 투영 시스템과 기판 테이블 사이의 공간에 액체를 제공하도록 구성된 액체 공급 시스템; 및 본 발명의 앞서 언급된 실시형태들 중 어느 하나에 따른 센서를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
센서는 기판 테이블에 장착될 수 있다. 센서는 투영 시스템을 향해 있는 기판 테이블의 표면 내의 후퇴부에 장착될 수 있다. 센서는 스폿 센서, 에너지 센서, 간섭계 센서, 이미지 센서, 및 조합된 간섭계 및 이미지 센서로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 리소그래피 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법이 제공되고, 상기 방법은: 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 액체를 제공하는 동안, 투영 시스템을 이용하여 기판 상으로 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및 센서에 관한 본 발명의 앞서 언급된 실시형태들 중 어느 하나에 따른 센서를 이용하여 투영하는 단계 또는 리소그래피 장치의 파라미터를 감지하는 단계를 포함한다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 침지형 리소그래피 장치에서 사용하기 위한 센서로서,
    상기 센서의 사용 시, 투영 시스템의 광학요소에 인접한 공간으로 제공되는 침지액과 접촉하는 부재;
    자극을 전기적 신호로 변환하도록 구성된 트랜스듀서;
    냉각재 공급부에 의해 제공되는 열전달 매체를 사용함에 의하여 상기 트랜스듀서의 온도 컨디셔닝을 수행하도록 구성된 온도 컨디셔닝 디바이스; 및
    상기 온도 컨디셔닝 디바이스를 제어하여 상기 트랜스듀서의 온도를 능동적으로 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하여 이루어지는 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서의 일 지점 또는 다른 지점들에 위치하도록 구성된 적어도 하나의 온도센서; 및
    상기 열전달 매체의 흐름 또는 상기 트랜스듀서를 가열시키도록 구성된 적어도 하나의 히터를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 적어도 하나의 온도센서와 상기 적어도 하나의 히터에 연결되고, 상기 적어도 하나의 온도센서에 의해 측정된 온도를 나타내는 상기 적어도 하나의 온도센서로부터의 신호를 사용함에 의하여 상기 적어도 하나의 히터를 제어하여 상기 침지액의 온도와 실질적으로 동일하게 상기 부재의 표면의 온도를 유지하도록 구성된 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서가 사용되지만 방사선 빔을 간섭 또는 방해하지 않는 경우, 상기 적어도 하나의 온도센서는 상기 침지형 리소그래피 장치로부터의 방사선 빔의 경로에 가능한 한 근접하게 제공되는 센서.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 히터는,
    상기 트랜스듀서의 열 출력(heat output)보다 유사하거나 더 큰 비율로 열을 출력할 수 있거나,
    상기 트랜스듀서 내에 제공되어 상기 트랜스듀서를 가열하거나,
    상기 온도 컨디셔닝 디바이스 상 또는 내에 장착되고 상기 적어도 하나의 온도센서는 상기 부재에 위치되거나,
    저항성 히터, 펠티에 디바이스, 폴리미드 필름(polymide film)으로 단열된 가요성 저항 히터, 방전 와이어(glow wire), 또는 박막 히터인 센서.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 온도 센서는 써미스터, 열전대(thermocouple), 또는 저항온도센서인 센서.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 PID 제어기 또는 피드백 제어기인 센서.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서와 상기 온도 컨디셔닝 디바이스 사이의 제 1 열 흐름 경로는, 상기 트랜스듀서와 상기 침지액 사이의 제 2 열 흐름 경로보다 더 낮은 열 저항을 갖고, 상기 온도 컨디셔닝 디바이스와 상기 트랜스듀서는 무접촉으로 열적 커플링되는 센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서는 상기 침지액을 향해 대면하는 지지부재의 면 상에 장착되며, 상기 지지부재는 상기 트랜스듀서와 상기 온도 컨디셔닝 디바이스 사이의 열적 경로를 제공하는 센서.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서에 의해 생성되는 상기 전기적 신호를 수용하도록 구성되고 상기 침지액으로부터 이격되게 대면하는 상기 지지부재의 표면 상에 장착되는 전기회로를 더 포함하고, 상기 제 1 열 흐름 경로 또한 상기 전기회로에 의해 생성된 열을 상기 온도 컨디셔닝 디바이스로 유도(conduct)하는 센서.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 부재는 투명창(transparent window)을 포함하고, 격자는 상기 투명창 내 또는 상에 제공되는 센서.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서와 상기 부재 사이에 '간극(gap)' 과 '열적 단열층' 중 적어도 하나가 존재하는 센서.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 온도 컨디셔닝 디바이스는 열전달 매체를 순환시키도록 내부에 도관(conduit)을 갖는 몸체(body)를 포함하는 센서.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 온도 컨디셔닝 디바이스와 상기 지지부재의 서로 마주보는 표면들(opposing surfaces) 사이에 작은 간극이 형성되고, 상기 마주보는 표면들은 비평탄한(non-flat) 센서.
  14. 리소그래피 장치로서,
    패터닝디바이스에 의해 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하도록 구성된 투영시스템;
    상기 기판을 지지하도록 구성된 기판테이블;
    상기 투영시스템과 상기 기판테이블 사이의 공간에 액체를 제공하도록 구성된 액체공급시스템; 및
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 의한 센서
    를 포함하여 이루어지는 리소그래피 장치.
  15. 침지형 리소그래피 장치를 사용하는 디바이스 제조방법으로서,
    투영시스템과 기판 사이의 공간에 액체를 제공하면서, 상기 투영시스템을 사용하여 상기 기판 상으로 패터닝디바이스에 의해 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 의한 센서를 사용하여 상기 침지형 리소그래피 장치 또는 상기 투영단계의 파라미터를 센싱하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 디바이스 제조방법.
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