KR20190047058A - 기판, 기판 홀더, 기판 코팅 장치, 기판 코팅 방법 및 코팅 제거 방법 - Google Patents

기판, 기판 홀더, 기판 코팅 장치, 기판 코팅 방법 및 코팅 제거 방법 Download PDF

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KR20190047058A
KR20190047058A KR1020197010785A KR20197010785A KR20190047058A KR 20190047058 A KR20190047058 A KR 20190047058A KR 1020197010785 A KR1020197010785 A KR 1020197010785A KR 20197010785 A KR20197010785 A KR 20197010785A KR 20190047058 A KR20190047058 A KR 20190047058A
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사티쉬 아챈타
윌헬무스 제이코버스 요한즈 벨터스
아브라함 알렉산더 소타우트
옐머 마테우스 카밍가
크리스티안 라이데커
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은 기판(100), 기판 홀더(200),기판 코팅 장치(800, 801), 기판(100)을 코팅하기 위한 방법, 및 코팅(102)을 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 기판의 배면(101) 또는 기판 홀더(200)의 클램프 표면(202)에 단분자 층(102)이 가해진다. 기판 배면과 기판 사이의 마찰력은, 기판이 전체 클램핑력(210)을 받지 않을 때 작다. 기판(100)을 기판 홀더(200)에 로딩한 후에, 기판을 고정하기 위해 전체 클램핑력(210)이 가해진다. 클램핑력에 의해 단분자 층(102)의 국부적인 제거가 일어나고, 그래서, 기판(100)과 기판 홀더(200) 사이의 마찰력이 증가 된다.

Description

기판, 기판 홀더, 기판 코팅 장치, 기판 코팅 방법 및 코팅 제거 방법
본 출원은 2017년 9월 27에 출원된 EP 출원 16190865.2에 대해 우선권을 주장하고, 이 유럽 출원은 전체적으로 본 명세서에 참조로 관련되어 있다.
본 발명은 기판, 기판 홀더, 기판 코팅 장치, 기판 코팅 방법 및 코팅 제거 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판, 일반적으로 그 기판의 타겟 부분 상에 가하는 기계이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 경우, 패터닝 장치(또는 마스크 또는 레티클이라고도 함)를 사용하여, IC의 개별 층에 형성될 회로 패턴을 생성한다. 이 패턴은 기판(예컨대, 규소 웨이퍼) 상의 타겟 부분(예컨대, 하나의 다이 또는 여러 다이의 일부분 포함함) 상에 전달될 수 있다. 패턴의 전달은 일반적으로 기판에 제공되는 방사선 민감성 재료의 층(레지스트) 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패턴화되는 인접하는 타겟 부분의 네트워크를 포함한다. 알려져 있는 리소그래피 장치는 소위 스텝퍼(여기서 각 타겟 부분은 전체 패턴을 한번에 타겟 부분 상에 노광시켜 조사됨) 및 소위 스캐너를 포함하고, 스캐너에서, 각 타겟 부분은 주어진 방향("스캐닝" 방향)에 평행하거나 역평행한 기판을 동기적으로 스캐닝하면서 패턴을 주어진 방향으로 방사선 비임을 통해 스캐닝하여 조사된다. 또한, 패턴을 기판 상으로 임프린팅하여 패턴을 패터닝 장치로부터 기판에 전달하는 것이 가능하다.
노광을 준비하기 위해 기판이 처음으로 기판 홀더 상에 로딩될 때, 어떤 응력이라도 해제될 수 있도록 기판은 자유롭게 유지되는 것이 바람직하다. 로딩 과정 동안에, 기판은 이를 3개의 위치에 유지시키는 소위 e-핀에 의해 지지된다. 그러므로, 기판의 중량으로 인해, 기판이 뒤틀리게 되고 또한 이 뒤틀림은 노광 전에 해제되는 것이 바람직하다. 한편, 기판은 노광 중에 매우 단단히 유지되는 것이 바람직하다. 이에 대한 2가지의 이유가 있다. 첫째, 기판은 높은 처리량을 달성하기 위해 노광 절차 중에 매우 큰 가속도를 받고 기판 홀더 상에서 움직이지 않아야 한다. 둘째, 기판은 노광 중에 투영 비임의 에너지를 흡수하고, 그래서 국부적으로 가열된다. 그러한 국부적인 가열로 인해 열팽창이 일어나 기판과 마디 사이에 슬립이 일어나 오버레이(overlay) 에러를 야기할 수 있다. 기판을 기판 홀더에 단단히 유지시키면, 그러한 뒤틀림을 견딜 수 있다.
종래에 기판 홀더는 기판을 지지하는 복수의 마디를 갖는다. 기판과 접촉하는 마디의 전체 면적은 기판의 전체 면적과 비교하여 작다.
종래에 기판은 노광 중에 기판 홀더에 클램핑된다. 2개의 클램핑 기술이 일반적으로 사용된다. 진공 클램핑에서, 예컨대 기판 홀더와 기판 사이의 공간을 기판 위의 더 높은 압력 보다 낮은 과소 압력에 연결하면, 기판에 압력차가 생기게 된다. 압력차에 의해, 기판을 기판 홀더에 유지시키는 힘이 생기게 된다. 이를 달성하기 위한 여러 개의 다른 구성이 알려져 있다. 일 구성에서, 제 1 전극이 기판의 하측 표면에 제공되고 제 2 전극은 기판 홀더의 상측 표면(클램프 표면이라고도 함)에 제공된다. 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전위차가 생긴다. 다른 구성에서, 2개의 반원형 전극이 기판 홀더에 제공되고, 기판 상에는 전도성 층이 제공된다. 2개의 반원형 전극 사이에 전위차가 가해지고, 그래서, 2개의 반원형 전극과 기판 상의 전도성 층은 직렬 배치되는 2개의 캐패시터 처럼 작용하게 된다.
일반적으로, 평평한 또는 평평하지 않은 (만곡된) 기판을 클램핑하면, 기판이 변형된다. 이는 기판과 기판 홀더 사이에 발생하는 마찰력으로 인해 생겨, 기판이 기판 홀더의 클램프 홀더에 배치될 때 그 기판의 무응력 평탄화를 방지하게 된다. 이들 힘은 기판의 면 내에서 전달되고 큰 압축 및/또는 인장 응력 성분을 야기한다. 탄성 변형으로 이들 응력 성분으로 인해, 제품 피쳐 또는 마커가 병진 이동하게 되고, 이 결과, 리소그래피 장치의 정렬 및/또는 오버레이 성능이 크게 악화된다. 그러나, 리소그래피 공정 동안에 기판을 기판 홀더에 단단히 유지시키기 위해서 마찰력은 충분히 클 필요가 있다. 마찰력의 이러한 이중적인 특성은, 응력 성분이 없이 유지되고 또한 기판 홀더에 대해 안정적으로 위치될 필요가 있는 기판의 리소그래피 처리를 추구하는 경우에 문제를 주게 된다.
위의 문제는 기판과 기판 홀더 사이의 마찰력을 제어하여 해결될 수 있는데, 기판을 기판 홀더에 로딩하는 중에는 낮은 마찰력이 존재해야 하고, 또한 기판이 리소그래피 공정을 받는 중에 기판 홀더에 클램핑될 때에는 더 높은 마찰력이 존재해야 한다.
일 실시 형태에 따르면, 리소그래피 공정을 위한 기판이 게공되고, 이 기판은 장치의 기판 홀더에 클램핑되도록 구성된 배면을 포함하고, 배면에는 적어도 부분적으로, 배면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공된다.
다른 실시 형태에 따르면, 리소그래피 장치를 위한 기판 홀더가 제공되는데, 이 기판 홀더는 기판을 클램핑하도록 구성된 클램프 표면을 포함하고, 클램프 표면에는 적어도 부분적으로, 클램프 표면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 기판 코팅 장치가 제공되고, 이 기판 코팅 장치는 증기를 기판의 배면에 인접하여 제공하는 증기 공급 시스템을 포함하며, 증기는 기판의 배면의 적어도 일부분 상에 단분자 층을 생성한다.
다른 실시 형태에 따르면, 기판 상에 단분자 층을 생성하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은 증기를 기판에 인접하여 보내는 단계를 포함한다.
기판의 배면에 단분자 층을 형성하면, 기판이 기판 홀더에 로딩될 때, 즉 기판이 완전한 클램핑력을 받지 않을 때 기판 배면과 기판 홀더 사이의 마찰력이 작게 되는 효과가 얻어진다. 이리하여, 기판이 무응력 상태로 이완된다. 기판을 기판 홀더에 로딩한 후에, 기판을 기판 홀더에 대해 고정하기 위해 완전한 클램핑력이 가해진다. 이 클램핑력에 의해, 단분자 층의 국부적인 제거가 일어나, 기판 배면과 기판 홀더의 클램프 표면 사이의 직접적인 접촉이 일어나게 된다. 이 직접적인 접촉의 결과로, 기판과 기판 홀더 사이의 마찰력이 강하게 증가된다. 이 증가된 마찰력은 리소그래피 공정 동안에 기판 홀더에 대한 기판의 위치 안정성에 유리하다.
다른 실시 형태에 따르면, 기판으로부터 단분자 층을 제거하기 위한 방법이 제공되는데, 이 방법은 기판을 광원에 노출시키는 단계를 포함한다.
다른 실시 형태에 따르면, 기판을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 이 기판은 리소그래피 장치의 기판 홀더에 클램핑되도록 구성된 배면을 포함하고, 배면에는 적어도 부분적으로, 배면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공된다.
다른 실시 형태에 따르면, 기판을 포함하는 계측 장치가 제공되고, 이 기판은 계측 장치의 기판 홀더에 클램핑되도록 구성된 배면을 포함하고, 배면에는 적어도 부분적으로, 배면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공된다.
다른 실시 형태에 따르면, 기판 홀더를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 이 기판 홀더는 기판을 클램핑하도록 구성된 클램프 표면을 포함하고, 클램프 표면에는 적어도 부분적으로, 클램프 표면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공된다.
다른 실시 형태에 따르면, 기판 홀더를 포함하는 계측 장치가 제공되고, 이 기판 홀더는 기판을 클램핑하도록 구성된 클램프 표면을 포함하고, 클램프 표면에는 적어도 부분적으로, 클램프 표면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 기판 코팅 장치를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 이 기판 코팅 장치는 증기를 기판의 배면에 인접하여 제공하는 증기 공급 시스템을 포함하며, 증기는 기판의 배면의 적어도 일부분 상에 단분자 층을 생성한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 기판 코팅 장치를 포함하는 계측 장치가 제공되고, 이 기판 코팅 장치는 증기를 기판의 배면에 인접하여 제공하는 증기 공급 시스템을 포함하며, 증기는 기판의 배면의 적어도 일부분 상에 단분자 층을 생성한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 기판 코팅 장치를 포함하는 스핀 코팅 장치가 제공되고, 이 기판 코팅 장치는 증기를 기판의 배면에 인접하여 제공하는 증기 공급 시스템을 포함하며, 증기는 기판의 배면의 적어도 일부분 상에 단분자 층을 생성한다.
이제, 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 예시적으로 설명하고, 도면에서, 대응하는 참조 번호는 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 기판 홀더 상에 있는 기판을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 일 실시 형태에 따른 단분자 층 내의 분자 배향을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 기판 홀더 상에 위치되어 있을 때 일 실시 형태에 따른 기판을 개략적으로 나타낸다.
도 5는 일 실시 형태에 따른 단분자 층의 부분적인 커버리지를 갖는 기판을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태를 실시하여 얻어지는 성능의 개선을 보여주는 측정 결과를 나타낸다.
도 7은 일 실시 형태에 따른 평면 기판 홀더를 나타낸다.
도 8은 일 실시 형태에 따른 마디를 포함하는 기판 홀더를 나타낸다.
도 9는 일 실시 형태에 따른 제 1 기판 코팅 장치를 나타낸다.
도 10은 일 실시 형태에 따른 제 2 기판 코팅 장치를 나타낸다.
도 11은 일 실시 형태에 따른 스핀 코팅 장치를 나타낸다.
도 12는 일 실시 형태에 따른, 복수의 기판을 동시에 코팅하기 위한 코팅 장치를 나타낸다.
도 13은 일 실시 형태에 따른, 단분자 층을 제거하기 위한 방법을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸다. 이 장치는,
- 방사선 비임(B)(예컨대, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL);
- 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되어 있고, 패터닝 장치(MA)를 특정한 파라미터에 따라 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치 설정기(PM)에 연결되는 지지 구조물(예컨대, 마스크 테이블)(MT);
- 특정 파라미터에 따라 테이블, 예컨대 예컨대 기판(W)의 표면을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치 설정기(PW)에 연결되는 지지 테이블, 예컨대, 하나 이상의 센서를 지지하는 센서 테이블, 또는 기판(예컨대, 레지스트 코팅된 제조 기판)(W)을 유지하도록 구성된 기판 지지 장치(60); 및
- 패터닝 장치(MA)에 의해 방사선 비임(B)에 부여되는 패턴을 기판(W)의 타겟 부분(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함함) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템(IL)은 방사선을 보내고 성형하거나 제어하기 위한 굴절형, 반사형, 자기적, 전자기적, 정전기식, 또는 다른 종류의 광학 요소 또는 이의 조합과 같은 다양한 종류의 광학 요소를 포함할 수 있다.
지지 구조물(MT)은 패터닝 장치(MA)를 유지한다. 이는 패터닝 장치(MA)의 배향, 리소그래피 장치의 설계 및 다른 조건(예컨대, 패터닝 장치(MA)가 진공 환경에 유지되는지의 여부)에 따라 패터닝 장치(MA)를 유지한다. 지지 구조물(MT)은 기계적, 진공, 정전기식 클램핑 기술 또는 다른 클램핑 기술을 사용하여 패터닝 장치(MA)를 유지한다. 지지 구조물(MT)은 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 예컨대 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조물(MT)은, 패터닝 장치(MA)가 예컨대 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있는 것을 보장해 준다. 여기서 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 사용은 더 일반적인 용어인 "패터닝 장치"와 동의어로 간주될 수 있다.
여기서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 부분에 패턴을 생성하기 위해 단면에서 패턴을 갖는 방사선 비임을 부여하기 위해 사용될 수 있는 장치를 말하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 방사선 비임에 부여되는 패턴은, 예컨대, 패턴이 위상 변이 피쳐 또는 소위 보조 피쳐를 포함하는 경우, 기판의 타겟 부분에 있는 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있음을 유의해야 한다. 일반적으로, 방사선 비임에 부여되는 패턴은 타겟 부분에서 생성되는 디바이스의 특정한 기능적 층, 예컨대 집적 회로에 대응할 것이다.
패터닝 장치(MA)는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 장치의 예는, 마스크, 프로그래머블 미러 어레이 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있고, 이진, 교번적인 위상 변이, 감쇠된 위상 변이, 및 다양한 하이브리드 마스크 유형을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 일 예는 작은 미러의 매트릭스 장치를 사용하고, 각 미러는 입사하는 방사선 비임을 다른 방향으로 반사시키기 위해 개별적으로 경사질 수 있다. 경사진 미러는 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 비임에 패턴을 부여한다.
여기서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자에 적절한, 굴절형, 반사형, 카타디옵트릭, 자기적, 전자기적 및 정전기적 광학 요소 또는 이의 조합을 포함하여 어떤 종류의 투영 시스템이라도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 여기서 "투영 렌즈"이라는 용어의 사용은 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 동의어로 간주될 수 있다.
여기서 설명하는 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형(예컨대, 투과형 마스크를 사용함)일 수 있다. 대안적으로, 리소그래피 장치는 반사형(예컨대, 전술한 바와 같은 종류의 프로그래머블 미러 어레이 또는 반사형 마스크를 사용함)일 수 있다.
리소그래피 장치는, 둘 이상의 테이블(또는 스테이지 또는 지지부), 예컨대, 둘 이상의 지지 테이블 또는 하나 이상의 기판 테이블과 하나 이상의 센서 또는 측정 테이블의 조합일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계에서, 복수의 테이블은 병렬적으로 사용될 수 있고, 또는 하나 이상의 다른 테이블이 노광에 사용되고 있을 때 준비 단계가 하나 이상의 수행될 수 있다. 리소그래피 장치는 기판 센서 및 측정 테이블과 유사한 방식으로 병렬적으로 사용될 수 있는 둘 이상의 패터닝 장치 테이블(또는 스테이지(들) 또는 지지부(들))를 가질 수 있다. 리소그래피 장치는, 노광 전에 제조 기판을 특성화하기 위한 다양한 센서가 있는, 측정 스테이션 및 노광이 명령되는 노광 스테이션을 갖는 어떤 종류라도 될 수 있다.
리소그래피 장치는, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 침지 공간(11)을 채우기 위해, 비교적 높은 굴절률을 갖는 침지 액체(10), 예컨대 초순수 물(UPW)과 같은 물로 기판(W)의 적어도 일부분이 덮힐 수 있는 종류이다. 침지 액체(10)는 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예컨대, 패터닝 장치(MA)와 투영 시스템(PS) 사이에 가해질 수도 있다. 침지 기술을 사용하여, 투영 시스템의 개구수를 증가시킬 수 있다. 여기서 사용되는 용어 "침지"는, 기판(W)과 같은 구조물이 침지 액체(10)에 잠겨야 함을 의미하는 것은 아니고, 대신에, "침지"는, 침지 액체(10)가 노광 중에 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 위치됨을 의미한다. 패턴화된 방사선 비임(B)이 투영 시스템(PS)으로부터 기판(W)으로 가는 경로는 침지 액체(10)를 완전히 통과한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 비임을 받는다. 소스(SO) 및 리소그래피 장치는, 예컨대 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 서로 별개이다. 그러한 경우, 예컨대 적절한 방향 전환 미러 및/또는 비임 확장기를 포함하는 비임 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 생각되지 않고, 방사선 비임은 소스(SO)로부터 조명기(IL)에 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 소스(SO)가 수은등일 때, 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일체적인 부분일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는, 필요한 경우 비임 전달 시스템(BD)과 함께, 방사선 시스템이라고 할 수 있다.
조명기(IL)는 방사선 비임(B)의 각도 강도 분포를 조절하기 위한 조절기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 적어도 조명기(IL)의 동공 면에서 강도 분포의 외측 및/또는 내측 반경 방향 연장(일반적으로 σ-외측 및 σ-내측이라고 함)이 조절될 수 있다. 추가로, 조명기(IL)는 인테그레이터(IN) 및 컨덴서(CO)와 같은 다양한 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 조명기(IL)를 사용하여, 방사선 비임(B)을 조절할 수 있고 단면에서 원하는 균일성 및 강도 분포를 가질 수 있다. 소스(SO)와 유사하게, 조명기(IL)는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 생각하거나 그렇지 않을 수 있다. 예컨대, 조명기(IL)는 리소그래피 장치의 일체적인 부분일 수 있고 또는 리소그래피 장치와는 별개의 것일 수 있다. 후자의 경우, 리소그래피 장치는, 조명기(IL)가 그 장치에 위에 장착될 수 있게 해주도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 조명기(IL)는 분리 가능하고 또한 개별적으로 제공될 수 있다(예컨대, 리소그래피 장치 제조업자 또는 다른 공급업자에 의해).
방사선 비임(B)은 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)에 입사하고, 이 장치는 지지 구조물(예컨대, 마스크 테이블)(MT)에 유지되고, 그 비임은 패터닝 장치(MA)에 의해 패턴화된다. 방사선 비임(B)은, 패터닝 장치(MA)를 가로질러, 투영 시스템(PS)을 통과하고, 이 투영 시스템은 비임을 기판(W) 상의 타켓 부분(C) 상으로 집속된다. 제 2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 장치, 선형 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 지지 장치(60)를 정확하게 움직여, 예컨대 다른 타겟 부분(C)을 방사선 비임(B)의 경로에 위치시킬 수 있다.
유사하게, 예컨대, 마스크 라이브러리로부터의 기계적 회수 후에 또는 스캔 동안에, 제 1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 나타나 있지 않음)를 사용하여, 패터닝 장치(MA)를 방사선 비임(B)의 경로에 대해 정확하게 위치시킬 수 있다. 일반적으로, 지지 구조물(MT)의 운동은 장 행정 모듈(대략적인 위치 결정) 및 단 행정 모듈(미세한 위치 결정)의 도움으로 이루어질 수 있고, 이들 모듈은 제 1 위치 설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 유사하게, 기판 지지 장치(60)의 운동은 장 행정 모듈 및 단 행정 모듈의 도움으로 이루어질 수 있고, 이들 모듈은 제 2 위치 설정기(PW)의 일부분을 형성한다.
스텝퍼(스캐너와는 다른)의 경우에, 지지 구조물(MT)은 단 행정 액츄에이터에만 연결될 수 있고 또는 고정될 수 있다. 패터닝 장치(MA) 및 기판(W)은 패터닝 장치 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시되어 있는 바와 같은 기판 정렬 마크(M1, M2)는 전용의 타겟 부분을 점유하지만, 타겟 부분(C) 사이의 공간에 위치될 수 있다(이것들은 스크라이브 레인 정렬 마크로 알려져 있음). 유사하게, 하나 이상의 다이가 패터닝 장치(MA) 상에 제공되는 경우, 패터닝 장치 장렬 마크(M1, M2)는 다이 사이에 위치될 수 있다.
설명된 장치는 다음과 같은 모드 중의 적어도 하나로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 방사선 비임(B)에 부여되는 전체 패턴이 한번에 하나의 타겟 부분(C)에 투영되는 중에(즉, 단일 정적 노광), 지지 구조물(MT) 및 기판 지지 장치(60)는 본질적으로 움직이지 않게 유지된다. 그런 다음 기판 지지 구조물(60)은 X 및/또는 Y 방향으로 이동하여, 다른 타겟 부분(C)이 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정적 노광에서 이미징되는 타겟 부분(C)의 크기가 제한된다.
2. 스캔 모드에서, 방사선 비임(B)에 부여된 패턴이 타겟 부분(C)에 투영되는 중에(즉, 단일 동적 노광), 지지 구조물(MT) 및 기판 지지 장치(60)는 동기적으로 스캐닝된다. 지지 구조물(MT)에 대한 기판 지지 장치(60)의 속도와 방향은 투영 시스템(PS)의 배율(또는 축소율) 및 이미지 반전 특성에 의해 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 동적 노광에서 타겟 부분(C)의 폭(비스캐닝 방향의 폭)이 제한되고, 스캐닝 운동(및 노광 필드)의 길이에 의해, 타겟 부분(C)의 높이(스캐닝 방향의 높이)가 결정된다.
3. 다른 모드에서, 지지 구조물(MT)은 프로그래머블 패터닝 장치를 유지하면서 본질적으로 움직이지 않게 유지되고, 방사선 비임(B)에 부여된 패턴이 타겟 부분(C)에 투영되는 중에, 기판 지지 장치(60)가 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서, 일반적으로 펄스성 방사선원이 사용되고, 프로그래머블 패터닝 장치는 스캐닝 중에 기판 지지 장치(60)의 각 운동 후에 또는 연속적인 방사선 펄스 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작업 모드는, 위에서 언급한 종류의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 무마스크 리소그래피에도 쉽게 적용될 수 있다.
전술한 사용 모드 또는 완전히 다른 사용 모드의 조합 및/또는 변화가 또한 사용될 수 있다.
제어기(50)는 리소그래피 장치의 전체 작동을 제어하고 특히 아래에서 더 설명하는 작업 공정을 수행한다. 제어기(50)는 중앙 처리 유닛, 휘발성 및 비휘발성 저장 수단, 키보드 및 스크린과 같은 하나 이상의 입출력 장치, 하나 이상의 네트워크 연결부 및 리소그래피 장치의 다양한 부분에 대한 하나 이상의 인터페이스를 포함하는 적절히 프로그램 가능한 범용 컴퓨터로 구현될 수 있다. 제어 컴퓨터와 리소그래피 장치 간의 일대일 관계는 필요 없음을 알 것이다. 한 컴퓨터가 복수의 리소그래피 장치를 제어할 수 있다. 복수의 네트워크화된 컴퓨터를 사용하여 하나의 리소그래피 장치를 제어할 수 있다. 제어기(50)는 또한 부분적으로 리소그래피 장치에 의해 형성되는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터에 하나 이상의 관련 처리 장치 및 기판 취급 장치를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기(50)는 또한 리소셀 또는 클러스터의 감독 제어 시스템 및/또는 제조 공장의 전체 제어 시스템에 종속되도록 구성될 수 있다.
투영 시스템(PS)의 최종 광학 요소와 기판(W) 사이에 침지 액체를 제공하기 위한 장치는 크게 3개의 부류로 분류될 수 있다. 이는 욕조용 장치, 소위 국부적인 침지 시스템 및 올-웨트 침지 시스템이다. 본 발명의 실시 형태는 특히 국부적인 침지 시스템에 관련되어 있다.
국부적인 침지 시스템을 위해 제안된 장치에서, 액체 국한 구조물(12)은 투영 시스템(PS)의 최종 광학 요소(90)와 투영 시스템(PS) 쪽을 향하는 스테이지 또는 테이블의 대향 표면 사이에서 침지 공간(11)의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장되어 있다. 테이블은 사용 중에 움직이고 거의 정지되어 있지 않기 때문에 테이블의 대향 표면을 그렇게 말하는 것이다. 일반적으로, 테이블의 대향 표면은 기판(W), 기판(W)을 둘러싸는 기판 테이블(WT) 또는 둘 모두의 표면이다.
액체 국한 구조물(12)은, 투영 시스템(PS)의 최종 광학 요소와 기판(W) 및/또는 기판 지지 장치(60) 사이에서 적어도 부분적으로 침지 액체(10)를 침지 공간(11)에 포함한다. 침지 공간(11)은, 투영 시스템(PS)의 최종 광학 요소 아래에 위치하고 이를 둘러싸는 액체 국한 구조물(12)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다.
리소그래피 장치를 위한 기판
노광을 위해 기판을 기판 지지 장치(60) 상에 로딩하기 위해, 그 기판은 기판 취급 로봇에 의해 픽업되어, 기판 홀더를 돌출하는 한 세트의 e-핀 상으로 하강된다. 기판 홀더는 리소그래피 처리 중에 기판을 고정하도록 구성된 기판 지지 장치의 일부분이다. e-핀은 연장 및 후퇴 가능하게 작동되고 또한 그 핀의 선단에는 기판을 잡기 위한 흡인 개구가 제공되어 있다. 상기 핀은 기판 홀더의 중심 주위에 서로 이격되어 있는 3개의 e-핀일 수 있다. 일단 기판이 e-핀 상에 안착되면, e-핀이 후퇴되어 기판은 기판 홀더에 의해 지지된다. 기판이 e-핀에 의해 유지되는 중에, 기판은 자신의 중량으로 인해 뒤틀리게 되는데, 예컨대, 위에서 볼 때 볼록하게 된다. 기판이 기판 홀더 상으로 하강됨에 따라, 기판은 다든 곳, 예컨대, 가장자리 근처, 다른 곳의 앞, 예컨대 중심 근처에서 접촉할 것이며, 기판 홀더와 기판의 하측 표면 사이의 마찰이, 기판이 평평한 무응력 상태로 완전히 이완되는 것을 막게 된다. e-핀 상에 지지될 때 기판의 만곡은 기판의 강성 때문에 작고 또한 기판이 기판 홀더 상에 있을 때에는 어느 정도의 이완이 일어나지만, 그럼에도 불구하고, 잔류 만곡은 바람직하기 않은 오버레이 에러를 야기하기에 충분할 수 있다. e-핀 상에 유지됨으로 인한 기판의 잔류 만곡에 추가로 기판은 처리로 인해 만곡될 수 있다. 예컨대, 3D NAND 구조물의 제조 중에, 기판에는 다양한 층이 형성된다. 이들 층은 높은 온도에서 가해질 수 있는데, 이는 기판의 냉각 과정 중에 응력 성분이 생김을 의미한다(일반적으로, 기판과 형성된 층은 동일한 열팽창 계수를 갖지 않음). 이들 응력 성분은 기판의 실질적인 만곡 또는 변형을 유발할 수 있다. 잘 알려져 있는 변형 형태는 기판의 그릇 또는 우산 형태와 비슷하다. 더 복잡한 변형 형태, 예컨대 안장 형태가 생길 수도 있다.
도 2a는 e-핀에 의해 막 하강되었을 때의 만곡된 기판(100)을 개략적으로 나타낸다. 기판은 대시선 원(103)으로 표시된 위치에서 기판 홀더(200)의 클램프 표면(201)과 접촉한다. 위치(103)에서, 마찰력(104)이 기판(100)에 가해진다. 마찰력(104)은, 기판 배면(101)과 클램프 표면(201) 사이의 더 가까운 접촉이 얻어지는 상태로 기판이 이완되는 것을 억제하게 된다. 도 2b는 이완 후의 기판을 개략적으로 나타낸다. 기판은, e-핀이 클램프 표면(201)에 막 이르렀을 때의 초기 단계 보다 덜 변형되어 있고 또한 기판 홀더 클램프에 더 가까이 있다. 그러나 마찰력(104)은 유지되고 기판의 최적의 이완을 방지한다. 마찰력은 내부 응력 성분(105)을 유발한다(이들 응력 성분은 인장 또는 압축 응력 성분일 수 있음). 이들 응력 성분은 패턴 위치 정확도(오버레이 에러)에 큰 영향을 줄 수 있다.
도 2c는 본 발명의 일 실시 형태를 개략적으로 나타낸다. 기판(100)의 배면(101)은 단분자 층(102)으로 코팅되어 있다. 이 단분자 층은, 기판 홀더 표면을 구성하는 재료와 같은 고체 재료와 접촉할 때 낮은 마찰 계수(f)(f ＜＜ 0.1)를 나타내는 재료(예컨대, 세라믹, 결정, 유리, 금속)로 이루어진다. 단분자 층은 기판의 배면과 기판 홀더의 클램프 표면(201) 사이의 마찰력(104)을 작은 마찰력(106)으로 줄여준다. 유도된 응력 성분은 마찰력에 비례하고 따라서 응력 성분(105)은 더 작은 응력 성분(107)으로 감소된다(화살표의 길이는 힘/응력 성분의 크기를 나타냄). 응력 성분의 감소로 인해, 기판에 존재하는 패턴의 위치 이동이 상당히 감소된다.
도 3은 단분자 층 내의 분자들이 어떻게 조직화되는지를 개략적으로 나타낸다. 단분자 층(102)은 일반적으로 낮은 마찰 계수 특성을 갖는 자기 조립 단량체(SAM)이다. SAM 코팅된 기판의 마찰 특성은 잘 알려져 있다(Singh, Arvind R. et al, "Friction characteristics of self-assembled monolayers coated on Si-Wafer by chemical vapour deposition at nano/micro scale" Proceedings of WTC2005 World Tribology Congress III September 12-16, 2005, Washington, D.C., USA). 또한, Lessel 등에 의하면("Self-assembled silane monolayers: A step-by-step high speed recipe for high-quality, low energy surfaces", ArXiv:1212.0998 [cond-mat.mtrl-sci]), MEM 장치의 윤활 특성을 개선하고 미세 유체 장치의 작동을 향상시키기 위해 규소 기판에 SAM을 제공하는 것은 알려져 있는 절차라는 것이 언급되어 있다. 현재의 그리고 다음 실시 형태에서, 단분자 층은 기판의 배면에만 가해지고, 기판은 기판 홀더에 고정되고 기판은 리소그래피 공정을 받게 된다. 분자는 실란 또는 실록산 화합물에 군거하거나 이를 포함할 수 있다(또한 다음 문헌 참조요: Kim, Gyu Man et al., "Surface Modification With Self-Assembled Monolayers for Nanoscale Replication of Photoplastic MEMS", Journal of microelectromechanical systems, Vol. 11, No. 3, June 2002.). 단분자 층의 분자(300)는 극성 머리부(301)와 비극성 꼬리부(302)를 포함한다. 극성 머리부는 분자의 2차원 네트워크가 형성되도록 기판에 결합하고, 분자는 단분자 층으로서 배향된다. 비극성 꼬리부(302)는 기판 홀더와 대향한다. 비극성 꼬리부와 기판 홀더(일반적으로 결정질 또는 유리 재료로 형성됨) 사이의 약한 결합으로 인해, 기판과 기판 홀더 사이의 마찰 계수가 작게 된다.
낮은 마찰 특성 외에도, 단분자 층(102)은 또한 (ⅰ) 물 관리에 유리한 것으로 알려져 있는 소수성을 기판 배면에 제공할 수 있다. 이는 분자(300)의 비극성 꼬리부(302)의 물 반발성으로 인한 것이다. 추가로, 전도성기(303)가 분자(300)에 추가되어 (ⅱ) 기판(100)에 반정적 특성을 제공할 수 있다. 단분자 층의 존재는 또한 (ⅲ) 기판 배면에 대한 입자의 부착을 방지할 수 있다. 이들 3가지의 추가적인 특성에 의해, 기판 배면(101)과 기판 홀더 표면(201) 사이에 입자가 있을 가능성이 줄어들어, 기판 홀더의 오염으로 인한 문제가 제한된다. 단분자 층의 소수성은 기판이 침지 리소그래피 도구에서 처리될 때 특히 유용하다. 물 반발적인 기판 배면은 침지 액체(물)가 기판 홀더 포면에 축적되는 것을 방지한다.
도 4a는, 도 2c와 유사하게, 기판 홀더 상에 위치하는, 단분자 층이 제공된 기판을 나타낸다. 도 4a는 기판(100)의 전형적으로 매끄러운 배면(101)과 비교하여 거친 기판 홀더의 클램프 표면(201)을 추가로 나타낸다. 대시선 원(205)은 기판 배면(101) 상의 단분자 층(102)과 기판 홀더의 클램프 표면(201) 사이의 실제 접촉 위치를 강조한다. 기판과 기판 홀더 사이의 접촉 면적은 매우 작고, 위치(205)에서 기판 배면 상의 단분자 층과 기판 클램프 표면(201) 사이의 직접적인 접촉만 있다. 각 접촉 위치(205)에서, 기판 배면(101)과 기판 홀더 클램프 표면(201) 사이의 단분자 층(102)으로 인해, 기판과 기판 홀더 사이의 마찰력(106)이 작게 된다. 지금까지, 기판은 비고정 상태로 기판 홀더에 위치하는 것으로 가정했는데, 마찰 및 마찰 유도 응력 외의 다른 힘은 기판에 가해지지 않는다. 처리 단계 동안에, 기판은 운반되고, 기판을 기판 홀더에 대해 고정된 위치에 유지하기 위해 클램핑력이 기판에 가해질 필요가 있다. 이 경우, ⅰ) 가속력 및 ⅱ) 처리로 인한(예컨대, 방사선 비임(B)의 흡수된 에너지로 인한) 기판의 열팽창으로 인한 기판의 바람직하지 않은 위치 변화를 방지하기 위해서는 큰 마찰력이 유리하다. 따라서, 기판과 기판 홀더 사이의 인터페이스에 대해 상충되는 요건이 있는데, 기판이 처음에 기판 홀더 상에 배치될 때 기판이 완전히 이완될 수 있도록 마찰은 낮아야 한다는 요건이 있지만, 처리 단계 중에 기판을 확실하게 유지하기 위해서는 마찰은 더 높아야 한다는 요건이 있다.
도 4b는 기판 홀더에 클램핑될 때의 기판을 개략적으로 나타낸다. 이는 기판이 처리 단계, 예컨대 리소그래피 패터닝 단계를 받을 때의 상황이다. 클램핑력(210)(하향 화살표)이 기판에 가해진다. 특정한 클램핑력 임계치 보다 높으면, 단분자 층에 가해지는 압력은 단분자 층을 국부적으로 변위시키기에 충분히 크게 될 것이다. 이 결과, 위치(205)에서 기판 배면(101)의 꺼칠꺼칠한 부분과 기판 홀더의 클램프 표면(201)의 꺼칠꺼칠한 부분 사이의 직접적인 접촉이 일어나게 된다. 이 직접적인 접촉의 결과, 기판(100)과 클램프 표면 사이의 마찰력이 크게 증가하게 되는데, 기판 재료와 클팸프 표면 재료 사이의 마찰 계수(fs)는 일반적으로 단분자 층과 클팸프 표면 사이의 마찰 계수(f) 보다 훨씬 더 크다(fs ＞ 0.1). 마찰력 증가는 마찰력(104)을 나타내는 화살표로 도 4b에 나타나 있다. 기판 배면(101) 상의 단분자 층(102)에 의해, 기판 이완 중에 기판과 클램프 표면 사이의 마찰이 작고, 기판 처리 중에 클램핑력이 존재함으로 인해 단분자 층의 변위가 일어나 기판과 클램프 표면 사이의 마찰력이 충분히 크게 되고 그래서 기판의 위치 안정성이 보장된다고 결론지을 수 있다.
도 5는 기판 홀더(200)의 패터닝된 클램프 표면(201) 상에 위치된 기판을 개략적으로 나타낸다. 클램프 표면에는 지지 구조물(202)(원에 상세히 나타나 있음)이 제공되어 있다. 이들 지지 구조물은 돌기, 마디, 동심 원 등일 수 있다. 기판 홀더 클램프 표면(202)이 패터닝되어 있는 경우, 기판 배면에는 미리 정해진 영역(110)의 외부에서만 단분자 층이 제공될 수 있다. 그 미리 정해진 영역은 예컨대 지지 구조물(202)의 특정한 레이아웃이 주어져 있는 기판 홀더의 표면(201)과 접촉하지 않는 것으로 알려져 있는 영역이다. 그 경우, 단분자 층은 기판 배면(101)의 전체 표면의 90% 미만(고밀도의 지지 구조물), 50% 미만(예컨대, 지지 구조물이 동심 원일 때), 10% 미만(보통 밀도의 지지 구조물), 또는 1% 미만(저밀도의 지지 구조물)을 덮을 수 있다.
도 6a 및 6b는 패턴 위치 이동에 대한 단분자 층 존재의 영향을 보여준다. 도 6a는, 배면 코팅이 제공되어 있지 않은 경우에 응력 성분이 기판에 생김으로 인해 생기는 패턴 위치 이동의 크기(기판의 클팸핑 후에 측정됨)를 나타낸다. 그 도(화살표의 길이와 방향)에서 알 수 있는 바와 같이, 기판 상의 일부 영역에서 기판 면에서의 패턴의 이동은 2 nm 만큼 된다. 이는 기판의 로딩 중에 만곡된 기판의 불량한 이완의 직접적인 결과이다. 단분자 층(이 경우 자기 조립 단량체(SAM)을 가짐)의 기판 배면 코팅의 영향은 도 6b에 나타나 있다. 기판 이완의 개선이 관찰된 패턴 위치 이동의 감소로 명확히 나타나는데, 지금 0.6 nm의 최대 패턴 이동만 관찰되었다. 이 개선은 리소그래피 장치의 작동에도 영향을 줄 수 있는데, 만곡된 기판의 로딩은 큰 패턴 위치 이동을 유발하지 않으므로, 이 영향을 보정하기 위해 추가적인 패턴 이동 측정이 필요치 않다. 이 추가적인 측정이 생략됨으로 인해 절감되는 시간은 기판을 노광하는데 사용될 수 있는데, 예컨대, 리소그래피 장치의 처리량이 증가한다.
기판 홀더
도 7a 및 7b는 기판이 최적의 이완을 달성하기 위한 대안적인 방법에 관한 실시 형태를 개략적으로 나타낸다. 기판 홀더(200)의 클램프 표면(201)은 단분자 층(203)으로 코팅되어 있다. 지금 분자의 극성 머리부(301)는 기판 홀더의 클램프 표면에 부착되어 있고, 비극성 꼬리부는 기판 배면과 대향한다. 이제, 단분자 층의 마찰 감소 특성, 소수성, 반정적 특성, 입자 반발 또는 입자 포함 특성은 기판 홀더의 클램프 표면과 관련 있다. 단분자 층이 존재하여, 기판이 클램프 표면 상에 로딩될 때(아직 클램핑되지 않고) 마찰이 감소되고, (기판의 처리 동안에) 임계치를 초과하는 클램핑력(210)이 층을 변위시키고, 위치(205)에서 기판과 기판 홀더 사이의 직접적인 접촉이 이루어져, 충분히 높은 마찰력이 기판의 처리 동안에 기판의 위치 안정을 제공할 것이다.
도 8은 지지 구조물(202)이 제공되어 있는 기판 홀더(200)를 도시한다. 원리적으로, 기판 홀더의 전체 클램프 표면이 단분자 층(203)으로 코팅될 수 있다. 그러나, 이는, 기판이 지지 구조물의 레이아웃과 관련된 클램프 표면 상의 특정 위치하고만 접촉하는 경우에는, 요구되지 않는다. 클램프 표면(201)(그의 일부분)에만 단분자 층을 제공하는 것으로 충분할 수 있다. 특히, 지지 구조물의 전체 표면이 기판 배면의 표면에 비해 작으면, 코팅에 필요한 분자의 양이 줄어든다.
기판(100) 및 기판 홀더(200)에 대한 개시된 실시예는, 기판 로딩 중에 허용되는 패턴 위치 이동이 매우 작고 또한 처리 단계(노광) 동안에 기판이 높은 가속력을 받는 리소그래피 장치에 특히 관련 있다. 그러나, 여기서 개시된 본 발명은 그러한 장치에 사용되는 것으로 한정되지 않고, 계측 장치(기판 상의 피쳐의 특성을 측정함), 코팅 장치(웨이퍼의 스핀 코팅) 및 다른 기판 처리 장치(화학 기계적 연마, 엣칭, 이온 주입 등) 내의 기판 홀더에도 적용될 수 있다.
기판 코팅 장치
도 9는 기판 배면에 단분자 층(102)을 제공하기 위한 장치(800)를 나타낸다. 이 장치는 바닥 판(500)을 포함하고, 이 바닥 판은 기판 배면(101)과 함께 공간(701)을 형성한다. 입구(700)가 바닥 판에 제공되어 있어, 가스(600)가 그 공간(701)에 들어갈 수 있다. 기판 가장자리 영역(112)은 기판 주위의 환경(702)으로부터 공간(701)을 시일링하는 지지부(400)에 위치된다. 일반적으로, 횐경(702) 내의 가스 압력(P1)은 공간(701) 내의 가스 압력(P2) 보다 크도록 선택된다. 이리하여, 가스(600)가 환경(702) 안으로 누출되는 것이 방지되고, 그 환경에서 가스는 요구되는 표면(101) 외의 표면(예컨대, 최적의 광화학적 거동을 보장하기 위해 분자(300)로 오염되지 않아야 하는 포토레지스트로 코팅될 수 있는 기판의 상측면(111))에 분자(300)를 증착시킬 수 있다. (극성 머리부와 비극성 꼬리부를 포함하는) 분자(300)를 포함하는 가스(600)를 방출시키면, 기판 배면(101)에 부착되는 단분자 층이 생성된다. 캐리어 가스로서 H2, N2, 깨끗한 건조 공기(CDA), O2, He, Ar, Ne, Xe 중의 하나 이상이 사용될 수 있다. 가스 유동(600)은, 기판 배면에 분자(300)를 제공하는 것 외에도, 기판의 열적 조절 및/또는 정화를 제공한다.
도 10은 도 9에서 설명한 장치의 다른 실시 형태를 개략적으로 나타낸다. 이 장치(801)는 기판(100)의 지지에 대해 장치(800)와 다르다. 기판을 가장자리 영역(112)에서 지지하는 대신에, 바닥 판(500)에, 기판 지지 테이블을 형성하는 지지 구조물(501)이 제공되어 있다. 지지 구조물(501)의 특별한 레이아웃을 선택함으로써, 기판의 배면을 선택적으로 코팅할 수 있는데, 예컨대, 리소그래피 장치 내의 기판 홀더의 지지 구조물(202)과 접촉하는 기판 배면 상의 영역에만 단분자 층을 제공할 수 있다. 그리하여, 기판 배면의 필요한 최소 영역만 단분자 층으로 코팅될 수 있다는 이점이 얻어진다. 지지 구조물(501)이 기판 배면과 접촉하는 위치는, 기판 홀더의 지지 구조물(202)이 기판과 접촉하는 위치와 다르도록 선택되며, 그래서, 기판 배면(101)과 기판 홀더 지지 구조물(202) 사이에 단분자 층이 존재하지 않는 일이 방지된다. 도 10에서, 지지 구조물(202)이 지지 구조물(501)의 위치에 대해 기판 배면(101)과 접촉하는 곳은 대시선 직사각형으로 나타나 있다. 모든 관련된 위치(예컨대, 기판 배면이 기판 홀더와 접촉하는 곳)에 단분자 층이 존재하도록, 지지 구조물(202)의 위치와 지지 구조물(501)의 위치가 겹치는 영역이 기판 배면에 없어야 한다. 분자(300)를 기판 배면과 접촉하게 연결하는 이전의 방법과 유사하게, 가스 유동(600)은 입구(700)를 통해 분자를 공간(703) 안으로 제공한다. 분자는 지지 구조물(501)과 접촉하는 기판 배면 상의 영역에 도달하지 않을 것이고, 기판 지지 테이블과 접촉하지 않는 기판 배면의 영역만 단분자 층으로 코팅될 것이다. 분자(300)가 지지 구조물(501)의 위치에서 기판 배면에 도달하는 것을 방지하기 위해 추가적인 조치를 취할 수 있다. 일 예는 지기 구조물의 표면에 구조물(502)을 제공하는 것이다. 이 구조물은 분자(300)를 포함하는 환경(703)으로부터 내부 환경(504)을 시일링한다. 다른 예는, 지지 구조물 표면과 기판 배면 사이의 공간(504) 내에 더 낮거나 더 높은 압력(공간(703)의 압력에 대해)을 발생시키기 위해 지지 구조물 내에 채널(503)을 제공하는 것이다. 시일링 구조(705)가 제공되어, 가스(600)가 기판 상측면(111)에 도달하는 것을 방지한다.
장치(800 또는 801)는, 반도체 장치(리소그래피 장치, 계측 장치) 내에 통합되거나 또는 반도체 기판을 위한 (스핀) 코팅 장치(예컨대 트랙) 내에 통합되는 별도의 도구로 될 수 있다. 도구(800/801)를 다른 장치 내에 통합하면, 단분자 층을 제공하는 공정이 다른 공정과 병렬적으로 실행될 수 있다는 이점이 얻어진다. 일 예가 도 11에 나타나 있는데, 이 도는 조합된 전방측 (스핀) 코팅 및 기판 배면 코팅 장치(802)를 개략적으로 나타낸다. 이 예에서, 기판 표면의 배면(101)에는 장치(801)에서 사용되는 예와 유사한 단분자 층이 제공된다. 추가로, 기판의 전방측(111)을 포토레지스트로 코팅하기 위한 수단(900)이 또한 제공되어 있다. 이 예에서, 기판 전방측에서의 코팅은 스핀 코팅 원리에 기반한다(기판이 축선(1000) 주위로 회전하면 코팅 유체(901)가 분산된다). 원리적으로, 기판 전방측(111)을 포토레지스트로 코팅하고 단분자 층을 기판 배면(101)에 제공하는 공정은 병렬적으로 실행될 수 있다.
도 12a 및 12b는 단분자 층을 복수의 기판에 동시에 가하도록 구성된 코팅 장치(803)를 개략적으로 나타낸다. 도 12a는 다중 기판 코팅 장치의 측면도를 나타낸다. 복수의 기판(100)이 기판 테이블(501)에 위치된다. 가스(600)가 기판과 접촉하고, 기판이 하나인 경우와 유사하게, 단분자 층이 기판에 형성된다. 도 12b는 장치(803)의 상면도이고, 이 예에서는 9개의 기판이 동시에 로딩될 수 있고 이어서 단분자 층을 제공 받게 된다. 층이 복수의 기판에 동시에 제공되기 때문에, 코팅 장치의 처리량이 상당히 증가된다. 이는, 코팅 장치가 리소그래피 단계(리소그래피 장치로 수행됨)에 맞출 필요가 있는 경우에 필요할 수 있다. 리소그래피 장치의 현재 처리량은 시간 당 250개의 기판까지 높을 수 있고, 그래서 코팅 장치에 대한 처리량 요건은 적어도 이 수에 부합할 필요가 있다.
코팅 제거 방법
어떤 경우에 단분자 층의 제거가 필요할 수 있다. 이는, 단분자 층의 존재에 영향을 받는 처리 단계를 기판이 거쳐야 할 때, 그럴 수 있다. 이 문헌에는 단분자 층을 제거하는 다양한 방법이 제안되어 있다. 도 13은 기판 배면으로부터 단준자 층을 제거하는 방법을 개략적으로 나타낸다. 이 방법은 방사선 또는 이온 비임(1100)에 분자(300)를 노출시키는 것을 이용한다. 그 목적은, 분자의 극성 머리부와 비극성 꼬리부 사이의 결합(도 13에서 영역(120))을 끊는 것이다. 비임(1100)은 자외선(UV) 방사선일 수 있다. 방사선의 고 에너지 광자가 분자를 악화시키고 극성 머리부와 비극성 꼬리부 사이의 결합을 파괴한다. 잔류 화합물이 기판 상에 증착되는 것을 방지하기 위해 그 잔류 화합물은 펌프 시스템(나타나 있지 않음)에 의해 제거될 수 있다. UV광에 대한 노출은, 기판의 전방측에 광감성 층의 리소그래피 패터닝을 제공하는 광원을 이용하여 리소그래피 장치 내에서 행해질 수 있다.
본 명세서에서 IC의 제조에서 리소그래피 장치의 사용을 특별히 참조하고 있지만, 여기서 설명되는 리소그래피 장치는, 통합형 광학 시스템, 자기적 도메인 메모리를 위한 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자성 헤드 등을 제조할 때도 사용될 수 있다. 당업자는 그러한 대안적인 용례와 관련하여 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 사용은 더 일반적인 용어인 "기판" 또는 "타겟 부분"과 각각 동의어로 간주될 수 있음을 알 것이다. 여기서 말하는 기판은, 노광 전 또는 후에, 예컨대 트랙(일반적으로 레지스트 층을 기판에 가하여 노광된 레지스트를 현상하는 도구), 계측 기구 및/또는 검사 기구에서 처리될 수 있다. 적용 가능하다면, 본 개시는 그러한 기판 처리 도구 및 다른 기판 처리 도구에 적용될 수 있다. 또한, 기판은 예컨대 다층 IC를 생성하기 위해 1회 이상 처리될 수 있고, 그래서 여기서 사용되는 기판이라는 용어는 하나 또는 복수의 처리된 층을 이미 포함하는 기판을 말하는 것일 수도 있다.
추가 실시 형태는 아래에 넘버링된 항에 개시되어 있다:
1. 리소그래피 공정을 위한 기판으로서, 기판은 장치의 기판 홀더에 클램핑되도록 구성된 배면을 포함하고, 배면에는 적어도 부분적으로, 배면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공되는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 배면의 마찰 계수는 클램핑력이 임계치를 초과하면 증가하는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 배면의 마찰 계수는, 배면과 기판 홀더 사이의 직접적인 접촉을 야기하는 단분자 층의 변위로 인해 증가하는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 기판 배면에 소수성을 제공하도록 구성되어 있는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 기판에 반정적 특성을 제공하도록 구성되어 있는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 입자가 기판 배면에 부착되는 것을 방지하도록 구성되어 있는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 기판 배면이 입자를 방출하는 것을 방지하도록 구성되어 있는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층의 분자는 극성 머리부와 비극성 꼬리부를 갖는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 자기 조립 단량체인, 리소그래피 공정을 위한 기판.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 실란인, 리소그래피 공정을 위한 기판.
11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 실록산인, 리소그래피 공정을 위한 기판.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 상기 기판 홀더와 직접 접촉할 수 있는 배면의 영역만 덮는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 배면의 전체 면적의 90% 미만 또는 50% 미만 또는 10% 미만 또는 1% 미만의 면적을 덮는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
14. 장치를 위한 기판 홀더로서, 기판 홀더는 기판을 클램핑하도록 구성된 클램프 표면을 포함하고, 클램프 표면에는 적어도 부분적으로, 클램프 표면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공되는, 장치를 위한 기판 홀더.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 클램프 표면의 마찰 계수는 클램핑력이 임계치를 초과하면 증가하는, 기판 홀더.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 클램프 표면의 마찰 계수는, 기판 배면과 클램프 표면 사이의 직접적인 접촉을 야기하는 단분자 층의 변위로 인해 증가하는, 기판 홀더.
17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 클램프 표면에 소수성을 제공하도록 구성되어 있는, 기판 홀더.
18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 클램프 표면에 반정적 특성을 제공하도록 구성되어 있는, 기판 홀더.
19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 입자가 클램프 표면에 부착되는 것을 방지하도록 구성되어 있는, 기판 홀더.
20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 클램프 표면이 입자를 방출하는 것을 방지하도록 구성되어 있는, 기판 홀더.
21. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층의 분자는 극성 머리부와 비극성 꼬리부를 갖는, 기판 홀더.
22. 제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 자기 조립 단량체인, 기판 홀더.
23. 제 14 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 실란인, 기판 홀더.
24. 제 14 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분자 층은 실록산인, 기판 홀더.
25. 제 14 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램프 표면은 유한한 수의 위치에서 기판의 배면을 지지하도록 구성되어 있는, 기판 홀더.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 단분자 층은 상기 기판 배면과 직접 접촉할 수 있는 클램프 표면의 영역만 덮는, 기판 홀더.
27. 기판 코팅 장치로서, 기판 코팅 장치는 기판의 배면에 인접하여 증기를 제공하는 증기 공급 시스템을 포함하고, 증기는 기판의 배면의 적어도 일부분에 단분자 층을 생성하는, 기판 코팅 장치.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 기판 배면을 미리 정해진 위치에서 지지하는 기판 지지 테이블을 더 포함하는 기판 코팅 장치.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 미리 정해진 위치는 공정 단계 동안에 기판 홀더와 접촉할 수 있는 기판의 배면 상의 위치와 다른, 기판 코팅 장치.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 기판 지지 테이블은 증기가 상기 미리 정해진 위치에서 가판의 배면에 도달하는 것을 방지하도록 구성되어 있는, 기판 코팅 장치.
31. 제 27 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 시일링 구조가 증기가 기판의 상측면에 도달하는 것을 방지하는, 기판 코팅 장치.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 기판의 배면은 기판의 상측면 보다 낮은 주변 압력을 받아, 증기가 기판의 상측면에 도달하는 가능성을 낮게 하는데 기여하는, 기판 코팅 장치.
33. 제 27 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 유동을 상기 기판 쪽으로 보내는 가스 공급 시스템을 더 포함하는 기판 코팅 장치.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 가스 유동은 H2, N2, XCDA, O2, He, Ar, Ne, Xe 가스 중의 하나를 기판에 전달하는, 기판 코팅 장치.
35. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 가스 유동은 증기와 혼합되어 기판의 제 1 표면에 보내지는, 기판 코팅 장치.
36. 제 27 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 웨이퍼 홀더 또는 트랙 도구와 같은 리소그래피 장치 내에 통합되어 있는 기판 코팅 장치.
37. 제 27 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 레지스트 코팅 장치 내에 통합되어 있는 기판 코팅 장치.
38. 제 27 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판을 정화하도록 구성되어 있는 기판 코팅 장치.
39. 제 37 항에 있어서, 상기 레지스트 코팅 장치는 기판의 상측면에 레지스트 코팅을 가하고 또한 이와 동시에 기판의 배면에는 단분자 층을 가하도록 구성되어 있는, 기판 코팅 장치.
40. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 유동은 기판을 열적으로 조절하는, 기판 코팅 장치.
41. 제 27 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 별도의 장치인 기판 코팅 장치.
42. 제 37 항 또는 제 41 항에 있어서, 단분자 층을 복수의 기판에 동시에 제공하도록 구성되어 있는 기판 코팅 장치.
43. 기판에 단분자 층을 생성하기 위한 방법으로서, 증기를 가판에 인접하게 보내는 단계를 포함하는 방법.
44. 제 43 항에 있어서, 단분자 층의 생성은 기판의 정화 단계와 조합되는, 방법.
45. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서, 단분자 층의 생성은 기판의 열적 조절과 조합되는, 방법.
46. 제 43 항 내지 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 단분자 층은 기판의 측정 단계가 수행되는 중에 생성되는, 방법.
47. 제 46 항에 있어서, 단분자 층은 기판의 상측면이 코팅되고 있을 때 기판의 배면에 생성되는, 방법.
48. 기판으로부터 단분자 층을 제거하기 위한 방법으로서, 기판을 광원에 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
49. 제 48 항에 있어서, 광원은 UV 광을 방출하는, 방법.
50. 제 48 항 또는 제 49 항에 있어서, 광원은 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 방법.
51. 제 1 항 내지 13 항 중 어느 한 항에 따른 기판을 포함하는 계측 장치.
52. 제 1 항 내지 13 항 중 어느 한 항에 따른 기판을 포함하는 리소그래피 장치.
53. 제 14 항 내지 26 항 중 어느 한 항에 따른 기판 홀더를 포함하는 계측 장치.
54. 제 14 항 내지 26 항 중 어느 한 항에 따른 기판 홀더를 포함하는 리소그래피 장치.
55. 제 27 항 내지 40 항 또는 제 42 항 중 어느 한 항에 따른 기판 코팅 장치를 포함하는 계측 장치.
56. 제 27 항 내지 40 항 또는 제 42 항 중 어느 한 항에 따른 기판 코팅 장치를 포함하는 리소그래피 장치.
57. 제 27 항 내지 40 항 또는 제 42 항 중 어느 한 항에 따른 기판 코팅 장치를 포함하는 스핀 코팅 장치.
여기서 사용되는 "방사선" 및 "비임"이라는 용어는, 자외선(UV) 방사선(예컨대, 약 436, 405, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 가짐)을 포함하여 모든 종류의 전자기 방사선을 포함한다. 문맥이 허용한다면, "렌즈" 라는 용어는 굴절형 및 반사형 광학 요소를 포함하여, 다양한 종류의 임의의 광학 요소 또는 그의 조합을 말하는 것일 수 있다.
본 발명의 특정 실시 형태를 위에서 설명했지만, 본 발명은 전술한 바와 다르게 실행될 수 있음을 알 것이다.
여기서 설명된 제어기는, 리소그래피 장치의 적어도 하나의 구성 요소 내에 위치되는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램이 판독될 때, 단독으로 또는 조합적으로 작동될 수 있다. 제어기는 단독으로 또는 조합적으로 신호를 받고, 처리하고 보내기 위한 적절한 구성을 가질 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 제어기 중의 적어도 하나와 통신하도록 구성된다. 예컨대, 각 제어기는 전술한 방법을 위한 기계 판독 가능한 지시를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어기는 그러한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 데이타 저장 매체 및/또는 이러한 매체를 수옹하는 하드웨어를 포함할 수 있다. 그래서 제어기는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램의 기계 판독 가능한 지시에 따라 작동할 수 있다.
위의 설명은 실례적이지 한정적인 것이 아니다. 따라서, 아래에서 제시되는 청구 범위에서 벗어 남이 없이, 전술한 바와 같은 본 발명에 대한 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 리소그래피 공정을 위한 기판으로서, 기판은 장치의 기판 홀더에 클램핑되도록 구성된 배면을 포함하고, 배면에는 적어도 부분적으로, 상기 배면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공되는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배면의 마찰 계수는 클램핑력이 임계치를 초과하면 증가하는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배면의 마찰 계수는, 배면과 기판 홀더 사이의 직접적인 접촉을 야기하는 단분자 층의 변위로 인해 증가하는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단분자 층의 분자는 극성 머리부와 비극성 꼬리부를 가지고 있는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단분자 층은 자기 조립 단량체인, 리소그래피 공정을 위한 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단분자 층은 실란 또는 실록산인, 리소그래피 공정을 위한 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 단분자 층은 배면의 전체 면적의 90% 미만 또는 50% 미만 또는 10% 미만 또는 1% 미만의 면적을 덮는, 리소그래피 공정을 위한 기판.
  8. 장치를 위한 기판 홀더로서, 기판 홀더는 기판을 클램핑하도록 구성된 클램프 표면을 포함하고, 클램프 표면에는 적어도 부분적으로, 상기 클램프 표면의 마찰 계수를 감소시키도록 구성된 단분자 층이 제공되는, 장치를 위한 기판 홀더.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 클램프 표면의 마찰 계수는 클램핑력이 임계치를 초과하면 증가하는, 기판 홀더.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 클램프 표면의 마찰 계수는, 기판 배면과 클램프 표면 사이의 직접적인 접촉을 야기하는 단분자 층의 변위로 인해 증가하는, 기판 홀더.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 클램프 표면은 유한한 수의 위치에서 상기 기판의 배면을 지지하도록 구성되어 있는, 기판 홀더.
  12. 기판 코팅 장치로서, 기판의 배면에 인접하여 증기를 제공하는 증기 공급 시스템을 포함하고, 상기 증기는 기판의 배면의 적어도 일부분 상에 단분자 층을 생성하는, 기판 코팅 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    기판 배면을 미리 정해진 위치에서 지지하는 기판 지지 테이블을 더 포함하는 기판 코팅 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 위치는 공정 단계 중에 상기 기판 홀더와 접촉할 수 있는 기판의 배면 상의 위치와 다른 것인, 기판 코팅 장치.
  15. 제 8 항에 따른 기판 홀더를 포함하는 리소그래피 장치.
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