KR20060045412A - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

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Abstract

침지 리소그래피에서 사용하기 위한 버얼 플레이트는, 보다 높은 압력차가 주변부에 가해지는 경우, 상기 버얼들의 압축이 중앙부에서와 실질적으로 동일하도록 하기 위해 중앙부보다 주변부에서 더 높은 버얼 밀도를 가진다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}
본 발명의 실시예들을 단지 예시의 방법으로 설명할 것이며, 대응되는 참조부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부도면을 참조할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한 도;
도 2는 도 1의 장치의 액체 저장소를 나타낸 도;
도 3은 도 1의 장치의 액체 저장소 일부의 확대도;
도 4는 버얼 플레이트상의 기판의 장착을 나타내는 도 1의 장치의 기판테이블의 도;
도 5 내지 7은 대안적인 종래 기술의 액체공급시스템을 도시한 도이다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 마스크와 같은 패터닝장치가 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층을 가지는 기판(예를 들어, 실리콘웨이퍼)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 이미징(imaging)될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부상의 전체패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스테퍼, 및 투영빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다.
리소그래피 투영장치에서, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 기판을 침지(immerse)시키는 것이 제안되었다. 이것의 핵심은, 노광 방사선이 액체내에서 보다 짧은 파장을 가지기 때문에 보다 작은 피처들을 묘화할 수 있다는 것에 있다. (또한, 액체의 효과는 상기 시스템의 유효 NA 및 초점심도를 증가시키는 것으로도 간주될 수 있다.) 고체 입자들(예를 들어, 쿼츠)이 그 안에 부유(suspend)된 물을 포함하는 여타의 침지 액체들이 제안되었다.
하지만, 액체의 바스(bath)내에 기판 또는 기판과 기판테이블을 담그는(submersing) 것(예를 들어, 본 명세서에서 전문이 인용참조되고 있는 US 제 4,509,852호 참조)은, 스캐닝 노광 중에 가속되어야만 하는 큰 몸체의 액체가 존재한다는 것을 의미한다. 이는 추가적인 또는 보다 강력한 모터들을 필요로 하며, 액체내에서의 난류가 바람직하지 않은 영향 및 예측할 수 없는 영향들을 초래할 수도 있다.
제안된 해결책 중 하나는, 액체 한정 시스템(liquid confinement system)을 이용하여 기판의 국부적인 영역에만 그리고 투영시스템의 최종요소와 기판 사이에 액체를 제공하는 액체공급시스템을 들 수 있다(일반적으로, 기판은 투영시스템의 최종요소보다 큰 표면적을 가진다). 이렇게 배치시키기 위해서 제안된 한가지 방법이 WO 99/49504호에 개시되어 있으며, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 첨부도면의 도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이, 액체는 1이상의 유입구(IN)에 의하여, 바람직하게는 최종요소에 대한 기판의 이동방향을 따라 기판상으로 공급되며, 투영시스템 아래를 통과한 후에는 1이상의 유출구(OUT)에 의하여 제거된다. 즉, 기판이 -X 방향으로 요소의 밑에서 스캐닝되기 때문에, 액체는 상기 요소의 +X 쪽에서 공급되고 -X 쪽에서 흡수(take up)된다. 도 5는, 액체가 유입구(IN)를 통하여 공급되고 저압력원에 연결된 유출구(OUT)에 의하여 요소의 다른 쪽상에서 흡수되는 구성예를 개략적으로 도시한다. 도 5의 예시에서, 액체는 최종요소에 대한 기판의 이동방향을 따라 공급되나, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 최종요소 주위에 위치된 유입구들 및 유출구들의 방위 및 개수는 다양할 수 있으며, 도 6에는 양쪽에 유출구를 갖는 유입구의 4개의 세트들이 최종요소 주위에 규칙적인 패턴으로 제공되는 일례가 예시된다.
제안된 또 다른 해결책은, 투영시스템의 최종요소와 기판 테이블 사이의 공간의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장되는 시일 부재를 갖는 액체공급시스템을 제공하는 것이다. 시일 부재는 XY 평면에서 투영시스템에 대해 실질적으로 정지해 있으나, Z 방향(광학 축선의 방향)으로는 약간의 상대 이동이 있을 수도 있다. 시일 부재와 기판의 표면 사이에 시일이 형성된다. 시일은 가스 시일과 같은 무접촉 시일인 것이 바람직하다. 이러한 시스템은 유럽특허출원 제 03252955.4호에 개시되어 있으며, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 또 다른 해결책이 첨부도면의 도 7에 도시되어 있다.
유럽특허출원 제 03257072.3호에서, 트윈 또는 듀얼 스테이지 침지 리소그래피 장치의 개념이 개시된다. 이러한 장치에는 기판을 지지하는 2개의 스테이지가 제공된다. 제1위치에서 스테이지를 구비하여 침지 액체 없이 레벨링 측정(leveling measurement)들이 수행되며, 침지 액체가 존재하는 제2위치에서 스테이지를 이용하여 노광이 수행된다. 대안적으로, 상기 장치는 단 하나의 스테이지만을 가진다.
종래의 리소그래피 장치에서, 기판은 흔히 기판 상부의 대기 및 기판 하부의 부분적으로 배기된 공간 사이의 압력차에 의하여 핌플(pimple) 또는 버얼(burl) 플레이트에 클램핑된다. 핌플 플레이트는 기판의 주변부에 대응하는 진공 벽내의 공간에 걸쳐 분포되는 복수의 돌출부들(핌플 또는 버얼)을 구비한다. 본 명세서에서 인용참조하고 있는 문서인 미국특허 6,232,615에 개시된 바와 같이, 기판은 버얼 및 선택적으로는 진공 벽상에 놓이는데, 이것은 기판 아래의 공간내로의 공기의 누출이 제어되도록 핌플보다 낮게 만들어질 수도 있다. 버얼 플레이트의 주된 장점은, 버얼 최상부의 전체 면적이 기판의 면적에 비해 매우 작아서, 기판 배면상의 오염 입자들이 기판과 버얼 사이로 진행하고 따라서 기판을 왜곡(distort)시킬 가능성이 작다는 점이다. 따라서, 버얼은 클램핑력이 압력차가 아닌 정전기인 경우에 도 사용될 수 있다.
큰-굴절률(high-refractive index)의 액체, 예를 들어 물을 사용하는 리소그래피 장치에서는, 버얼 플레이트 및 기판과 투영렌즈의 최종 요소 사이의 영역에서, 압력차를 발생시키는 진공시스템은, 공기를 대신하거나 공기 이외에 기판의 에지 주변에 침지액체의 누출에 대비할 수 있도록 할 필요가 있다. 상기 문제의 한가지 해결책은, 누출 유체에 대비하기 위하여 기판의 주변부 주위에 추가적인 진공 펌핑을 제공하는 것이다. 이는 기판에 걸쳐 증가된 압력차를 발성시켜서, 기판의 왜곡을 야기한다.
따라서, 큰-굴절률의 액체가 최종 렌즈요소와 기판 사이의 공간에 제공되고 기판의 왜곡이 저감될 수 있는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면,
- 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;
- 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝장치를 지지하는 지지구조체;
- 버얼 플레이트상에서 유지되는 기판에 걸쳐 있는 압력차로서, 상기 기판의 중앙부에서보다 주변부에서 더 큰 상기 압력차를 조성하는 진공시스템 및 상기 버얼 플레이트를 포함하는, 기판을 잡아주는 기판테이블;
- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템;
- 상기 투영시스템의 최종요소와 상기 기판테이블에서 유지되는 기판 사이의 공간으로 큰-굴절률의 액체를 공급하는 액체공급시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되며,
상기 버얼 플레이트상의 버얼의 밀도는 상기 중앙부에서보다 상기 주변부에서 더 높다.
본 발명인들은 기판의 왜곡이 증가되는 이유는, 증가된 부하하에서 보다 압축되는 보다 높은 압력 차를 갖는 영역에서의 버얼로 인한 것으로 판정하였다. 기판 자체 및 기판테이블 또한 상이한 부하하에서 상이한 양만큼 압축될 수도 있다. 보다 높은 압력차의 영역에서의 버얼의 밀도를 증가시킴으로써, 상기 부분에서의 각 버얼상의 면적 당 부하가 저감되며, 따라서 그것의 압축도 저감된다. 이에 의하여, 버얼의 압축이 보다 균일해지고, 기판의 왜곡이 저감된다. 주변부에서의 버얼의 밀도와 중앙부에서의 버얼의 밀도의 비는 장치의 사용시 이들 부분들에서의 압력차들의 비와 실질적으로 같다.
특히 바람직한 실시예에서는, 주변부 및 중앙부에서의 버얼들 모두가 실질적으로 동일한 공칭(nominal) 크기를 가지나, 주변부에서는 그들의 간격이 줄어들기 때문에 단위 면적 당 수가 증가된다. 이러한 방식으로, 공지된 제조기술을 사용하여 상기 두 부분들에서의 버얼의 압축의 보다 정확한 균등화(equalization)가 달성될 수 있다. 대안적으로는, 주변부에서 버얼의 단면적이 증가될 수도 있다. 버얼들 사이에서의 기판의 벤딩이 허용가능한 한도내에서 이루어질 수 있도록 충분한 수의 버얼들이 존재한다면, 버얼의 크기 및 간격 모두를 변경시키는 것도 가능하다. 몇 몇 경우에는, 외측 영역에서의 버얼의 높이를 증가시켜 그들이 중앙부의 버얼과 동일한 높이로 압축되도록 하는 것도 가능하다.
주변부는 기판의 외주부의 안쪽으로 연장되는 실질적으로 환형(annular)의 영역인 것이 바람직하다. 본 발명의 특정 실시예에서, 상기 환형의 영역은 버얼 플레이트 반경의 5 내지 20% 범위내의 폭을 갖는다.
바람직한 실시예에서는, 중앙부에서 외측부까지의 기판 아래의 가스의 일정한 유동이 존재하도록 버얼 플레이트의 중앙부 아래 공간내에 1이상의 가스 유입구가 제공된다. 이러한 기류는 기판 아래의 공간으로의 물의 침투 방지를 돕는다.
또한 버얼 플레이트는 주변부를 중앙부와 분리시키는 직립벽(upstanding wall)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 직립벽은 중앙부 및 주변부에서의 상이한 압력차를 유지하는 것을 돕지만, 중앙부에서 주변부로의 몇몇 가스의 누출이 일어날 수 있도록 버얼과 동일한 높이로 이루어지지 않을 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면,
- 기판을 제공하는 단계;
- 조명시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝장치를 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간으로 큰-굴절률의 액체를 제공하는 단계; 및
- 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공되며,
상기 기판은 그것에 걸쳐 있는 압력차에 의해 버얼 플레이트상에서 유지되고, 상기 압력차는 상기 기판의 중앙부에서보다 주변부에서 보다 크며, 상기 버얼 플레이트상의 버얼들의 밀도는 상기 중앙부에서보다 상기 주변부에서 높다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 투영시스템의 최종요소와 기판테이블상에서 유지되는 기판 사이의 공간에 큰-굴절률의 액체를 공급하는 리소그래피 투영장치에 사용하기 위한 버얼 플레이트를 제공하며, 상기 버얼 플레이트의 주변부에서의 버얼들의 밀도는 중앙부에서보다 높다.
특히, 본 발명은 어떠한 침지 리소그래피 장치에 대해서도 적용될 수 있는 것으로, 상술된 형태로만 국한되는 것은 아니다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 리소그래피장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같이 여타의 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판처리툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서 에 사용되는 기판이라는 용어는 여러번 처리된 층들을 이미 포함한 기판을 칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는, (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄한다.
여기서 사용되는 "패터닝장치(patterning device)"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다.
패터닝장치는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝장치의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 이 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝장치의 각각의 예시에서, 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 이동할 수 있으며, 패터닝장치는 예를 들어 투영시스템에 대하여 원하는 위치에 있을 것을 확실히 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 어떠한 용어의 사용도 "패터닝장치"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광방사선에 대하여, 또는 침지 유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절하다면, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위하여 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학구성요소를 포괄할 수도 있으며, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고도 언급될 수 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
이하, 대응하는 참조 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예를 서술한다.
실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피장치를 개략적으로 도시한 다. 상기 장치는;
- 방사선(예를 들어, UV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝장치(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝장치를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 패터닝장치(MA)에 의하여 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하는 투영시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈)(PL)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과마스크를 채택하는) 투과형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선소스(S0)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피장치의 부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선빔은 예를 들어, 적절한 지향거울 및/또는 빔 익스팬더를 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 상기 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 각도세기분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함한다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필평면내의 세기분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이 다양한 다른 구성요소들을 포함한다. 일루미네이터(IL)는 그 단면에 필요한 균일성과 세기 분포를 가지는, 투영빔(PB)이라 칭하는 컨디셔닝된 방사선의 빔을 제공한다.
상기 투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 유지되어 있는 마스크(MA)상에 입사된다. 마스크(MA)를 가로지르면, 상기 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 위치설정수단(PM, PW)들의 일부분을 형성한다. 하지만, (스캐너와는 대조적으 로) 스테퍼의 경우, 상기 마스크테이블(MT)은 단지 짧은 행정액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
상술된 장치는 다음의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그런 후, 기판테이블(WT)은 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)은 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영시스템(PL)의 이미지 반전 특성에 의하여 판정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시 타켓부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝장치를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 상기 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능 한 패터닝장치는 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 상기 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝장치를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수 있다.
도 2는 투영시스템과 기판 스테이지 사이의 액체 저장소(liquid reservoir:10)를 나타내고 있다. 액체 저장소(10)는 유입구/유출구 덕트(13)을 통해 제공되는 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체(11), 예를 들어 물로 충전된다. 상기 액체는, 보다 작은 피처들이 분해되도록 하면서, 투영빔의 방사선이 공기나 진공에서보다 상기 액체내에서 보다 짧은 파장을 가지는 효과를 지닌다. 투영시스템의 분해능 한계가 판정되는 것, 특히 투영빔의 파장 및 시스템의 개구수에 의해 판정되는 것이 잘 알려져 있다. 액체의 존재는 유효 개구수를 증가시키는 것으로 간주될 수도 있다. 나아가, 고정된 개구수에서, 상기 액체는 필드의 깊이를 증가시키는데 효과적이다.
상기 저장소(10)는 액체를 한정하여(confined) 기판 표면과 투영시스템의 최종 요소사이의 공간을 충전시키도록, 투영시스템의 이미지 필드 주위에서 기판에 대해 무접촉 시일을 형성한다. 상기 저장소는 투영시스템(PL)의 최종 요소 아래 및 그를 둘러싸고 위치되는 시일부재(12)에 의하여 형성된다. 액체는 투영시스템 아래의 공간 및 시일부재(12)내부의 공간로 옮겨진다. 시일부재(12)는 투영시스템의 최 종 요소 위에서 약간 연장되고, 액체의 레벨은 상기 액체의 버퍼가 제공되도록 최종 요소 위로 상승한다. 시일부재(12)는 상단부에서 투영시스템의 스텝 또는 그것의 최종 요소에 밀접하게 순응하는(conform) 내주부를 가지며, 예를 들어 라운드 형태로 이루어질 수 있다. 본 경우에 있어 필수적인 것은 아니지만, 저부에서 상기 내주부는 이미지 필드의 형상, 예를 들어 직사각형의 형상에 밀접하게 순응한다.
상기 액체는 시일부재(12)의 저부와 기판(W)의 표면간의 가스 시일(16)에 의하여 저장소내에 한정된다. 상기 가스 시일은 가스, 예를 들어 공기나 합성 공기에 의하여 형성되지만, N2나 여타 불활성 가스가 바람직하며, 이들은 유입구(15)를 통해 시일부재(12)와 기판 사이의 갭으로 제공되고 제1유출구(14)를 통해 추출된다. 가스 유입구(15)상의 과도압력, 제1유출구(14)상의 진공 레벨 및 갭의 기하학적 형상은, 그 안쪽으로 액체를 한정하는 고속 기류가 존재하도록 배치된다. 이에 대해서는 도 3에 보다 자세히 나타나 있다.
가스 시일은, 홈(groove) 주위에서 이격된 일련의 작은 컨덕터들에 의해 제1유입구(15) 및 제1유출구(14)에 각각 연결되는 2개의 환형 홈(18,19)에 의하여 형성된다. 시일부재의 큰 환형 중공부는 매니폴드(manifold)를 형성하기 위해 유입구 및 유출구 각각에 제공될 수도 있다. 가스 시일은 가스 베어링처럼 거동함으로써 시일부재(12)를 지지하는데 효과적일 수도 있다.
가스 유입구(15)의 출구측상의 갭(G1)은, 바깥쪽으로 기류에 대한 저항성을 제공하기 위해 작고 긴것이 바람직하나 필수적인 것은 아니다. 유입구(15)의 반경 에서의 갭(G2)은 시일부재 주위의 가스의 충분한 분포를 확보하기 위해 약간 더 크며, 상기 유입부(15)는 시일부재 주위의 다수의 작은 구멍들에 의해 형성된다. 갭(G3)은 상기 시일을 통해 기류를 제어하도록 선택된다. 갭(G4)은 진공의 양호한 분포를 제공하기 위해 보다 크며, 상기 유출구(14)는 유입구(15)와 동일한 방식으로 다수의 작은 구멍들로 형성된다. 갭(G5)은 작아서, 공간내 액체로의 가스/산소의 확산을 방지하고, 큰 용적의 액체가 진공부로 들어가 그것을 교란하는 것을 방지하며, 모세관 작용이 항시 그것을 액체로 충전시키도록 보장하게 된다.
따라서, 가스 시일은 액체를 갭내부로 당기는 모세관력과 액체를 밀어내는 기류 사이의 평형부(balance)이다. 갭이 G5에서 G4로 넓혀짐에 따라, 모세관력은 떨어지고 기류는 증가하여, 기판이 투영시스템(PL) 아래로 이동하더라도 액체 경계가 상기 영역내에 자리하여 안정적이 되도록 할 것이다.
G2의 유입구와 G4의 유출구간의 압력차 및 갭(G3)의 크기와 기하학적 형상은, 시일(16)을 통한 기류를 판정하고 특정 실시예에 따라 판정될 것이다. 하지만, 갭(G3)의 길이가 짧고 G2의 절대 압력이 G4의 절대 압력의 두배라면 가능한 장점이 달성되는데, 이 경우에 가스의 속도는 가스내에서 음속이 되며 더 이상은 높아질 수 없다. 따라서, 안정적인 기류가 얻어질 것이다.
또한, 가스 유출 시스템은, 가스 유입 압력을 저감시킴으로써, 그리고 액체가 갭(G4)으로 들어가게 하고, 상기 액체뿐만 아니라 시일을 형성하는데 사용되는 가스를 다루기에 용이하게 배치될 수 있는 진공시스템에 의해 빨아내어지도록 함으로써, 시스템으로부터 상기 액체를 완전히 제거하는데 사용될 수 있다. 기판이 이 동할 때 마찰에 의해 가열되는 상기 갭내의 액체가 투영시스템 아래의 공간내의 액체의 온도를 교란시키지 않도록 하기 위해, 갭(G5)을 통한 액체의 유동을 보장하는데 가스 시일내의 압력의 제어가 사용될 수도 있다.
가스 유입구 및 유출구 주위의 시일부재의 형상은, 난류 및 진동을 저감시키기 위하여 가능한 한 층류를 제공하도록 선택되어야 한다. 또한, 기류는, 액체를 한정하는 최대의 힘을 제공하기 위하여 액체 경계면(interface)에서의 유동 방향의 변화가 가능한 한 크도록 배치되어야 한다.
액체공급시스템은 신선한(fresh) 액체가 저장소(10)로 제공될 수 있도록 상기 저장소(10)내의 액체를 순환시킨다.
가스 시일(16)은 시일부재(12)를 지지하기에 충분히 큰 힘을 생성할 수 있다. 실제로, 시일부재(12)에 의하여 지지되는 유효 무게를 보다 크게 하기 위하여 기판을 향하여 상기 시일부재(12)를 편향(bias)시킬 필요가 있을 수도 있다. 시일부재(12)는 어떠한 경우에도 (광학 축선에 직각인) XY 평면에서 투영시스템에 대하여 그리고 그 아래에서 실질적으로 정지 상태로 유지될 수 것이지만, 투영시스템으로부터 분리(decouple)될 것이다. 시일부재(12)는 Z방향으로 자유롭게 이동된다.
도 4는 기판 클램핑 배치를 보다 상세히 나타내고 있다. 상기 도면에는 기판의 일부만이 도시되어 있다는 것을 유의해야 한다. 기판(W)은 웨이퍼테이블(WT)의 편평한 표면상에 놓여 있는 버얼(또는 핌플) 플레이트(20)상에 놓인다. 버얼 플레이트(20)는 그것의 상부 표면상에 버얼 또는 핌플이라 불리는 복수의 돌출부들(21,24)을 구비한다. 상기 버얼들은 25 내지 200㎛ 범위의 높이를 가지며, 그들 상 부 표면의 직경은 0.5 내지 0.05mm의 범위내에 있을 수 있다. 10,000여개에 이르는 버얼들이 존재할 수도 있으나, 오염물 입자, 예를 들어 먼지 입자가 기판의 저부에 들러붙을 경우, 상기 입자가 상기 버얼과 기판 사이로 진행하여 상기 기판을 왜곡시킬 가능성이 적어지도록 버얼들의 전체 면적은 기판 자체의 면적에 비해 작다. 거울블록(MB){기판테이블(WT)의 상부)과 버얼 플레이트(20) 사이의 먼지 입자들의 경우에 동일한 효과가 얻어질 수 있도록, 버얼 플레이트(20)의 하부면상에 위와 대응되는 형태의 버얼들(22,25)이 제공된다. 버얼 플레이트 하부면상의 버얼들은 상부면상의 버얼들과 동일한 치수 및 간격을 갖는 것이 바람직하나, 이것이 필수적인 것은 아니다.
기판을 제 위치에서 견고하게 클램핑하기 위하여, 기판 아래의 공간은 기판테이블(WT)의 진공 포트(VP)(하나만 도시됨)에 연결되는 진공시스템(VS)에 의하여 부분적으로 비워진다. 버얼 플레이트(20)의 어퍼처들(26)은 버얼 플레이트 위와 아래의 압력을 같게 만든다(equalize). 기판 에지 주위에는 벽(27)이 제공되는데 - 그것은 기판을 왜곡시키는 것을 방지하기 위하여 버얼보다 약간 더 짧은 것이 바람직하며, 따라서 기판 아랫 공간으로의 누출을 제어할 수 있게 된다.
침지장치에서, 기판테이블에 대해 기판의 에지를 시일하는 것은 바람직하지 않기 때문에 일부 침지액체(11)가 기판 아래의 공간으로 들어가는 것은 불가피하다. 액체의 양은 사용되는 액체공급시스템의 타입에 따라 변할 수 있다. 국부화된(localized) 또는 "샤워헤드(showerhead)" 타입의 시스템에 의하면, 기판의 에지가 투영렌즈 아래를 지날 때, 예를 들어 에지 다이의 노광시에만 누출이 일어날 수 있 는 반면, 바스 타입 장치에서는 누출이 일정할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 누출 유체는 제거되어야 하며, 따라서 진공시스템은 특정 양의 액체를 받아들일 수 있어야 한다. 또한, 누출 액체의 신속한 제어를 확보하고 누출되는 침지 액체가 기판테이블 중앙부를 향해 이동하는 것을 방지하기 위한 효과적인 클램핑에 필요한 압력 아래로 기판 주변부 주위의 압력을 저감시키는(진공을 증가시키는) 것이 바람직하다.
따라서, 진공 포트(V)들이 배치되며, 주변부(PP)에서의 기판 아래의 압력이, 예를 들어 대기압에서 0.6 내지 0.3 bar 아래(from 0.6 to 0.3bar below atmospheric)인 반면, 중앙 영역(MP)에서의 압력은 이보다 높아서, 예를 들어 대기압에서 0.5 내지 0.25 bar 아래(from 0.5 to 0.25 bar below atmospheric)가 되도록 설정되며, 기판 위의 공간은 대기상태이다. 압력차를 유지하는 것을 돕기 위하여, 벽(23)은 주변부로부터 중앙부(medial)를 분리한다. 외측벽(27)에 의한 것과 마찬가지로, 벽(23)은 기판 또는 기판홀더와 접촉하지 않지만 좁은 갭은 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 침지 액체의 작은 물방울들(droplets)이 기판의 중앙을 향하여 움직이는 것(migrating)을 방지하기 위하여, 중앙부로부터 주변부로, 5 내지 10 ms-1 속도의 일정한 가스의 유동이 제공된다. 기류는 장치 주위의 대기와 단순하게 연통될 수 있는 가스 유입구(28)에 의하여 제공될 수 있다. 너무 빠른 기류의 속도를 방지하기 위하여, 많은 수의 작은 유입구들이 존재하는 것이 바람직하며, 그렇지 않고 소수의 보다 큰 유입구들이 채용된다면, 대기를 향한 경로에 유동 억 제기(flow restrictor)가 제공된다.
하지만, 버얼들이 균일하게 분포되었더라면, 주변부 및 중앙부의 상이한 압력차들은 버얼들상의 힘들이 상이하다는 것을 의미한다. 이는, 버얼들이 상이한 양만큼 압축되도록 할 뿐만 아니라, 기판 및 기판테이블의 국부적인 압축을 변화시켜 웨이퍼 높이의 변동을 야기한다. 0.5bar 정도의 클램핑 압력 및 3mm 정도의 버얼 피치를 이용하면, 버얼들은 대략 80nm만큼 압축되어, 버얼들상의 부하에 있어서의 20%의 분산(variance)이 현저한 높이의 변동을 야기하게 된다. 따라서, 본 발명에서는, 버얼들의 압축이 보다 균일해지도록, 클램핑 압력이 보다 높은 부분에서 버얼들의 밀도가 증가된다. 본 실시예에서, 주변부에서의 버얼들(24,25)의 간격은, 각 버얼상의 부하가 일정해지도록 중앙부에서의 버얼들(21,22)의 간격보다 작게 만들어진다. 상기 간격은 반경방향이나 원주방향 또는 두 방향 모두에서 변화될 수 있다.
주변 영역의 폭은 진공 배치들에 따라 좌우되나, 대체로 기판의 반경과 실질적으로 동일한 버얼 플레이트 반경의 5 내지 20% 범위내에 있을 수 있다. 일반적으로 주변부는 버얼 테이블 주위 모두에서 연장되나, 누출이 예상되지 않는 부분들이 존재한다면, 주변부가 생략될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예들에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하려 의도된 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 큰-굴절률의 액체가 최종 렌즈요소와 기판 사이의 공간에 제공되어 기판의 왜곡이 저감될 수 있는 리소그래피 장치를 얻을 수 있다.

Claims (19)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    - 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;
    - 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝장치를 지지하는 지지구조체;
    - 버얼 플레이트상에서 유지되는 기판에 걸쳐 있는 압력차로서, 상기 기판의 중앙부에서보다 주변부에서 더 큰 상기 압력차를 조성하는 진공시스템 및 상기 버얼 플레이트를 포함하는, 기판을 잡아주는 기판테이블;
    - 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템;
    - 상기 투영시스템의 최종요소와 상기 기판테이블에서 유지되는 기판 사이의 공간으로 큰-굴절률의 액체를 공급하는 액체공급시스템을 포함하며,
    상기 버얼 플레이트상의 버얼의 밀도는 상기 중앙부에서보다 상기 주변부에서 더 높은 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주변부에서의 버얼의 밀도와 상기 중앙부에서의 버얼의 밀도의 비는, 상기 장치의 사용시 상기 부분들에서의 압력차들의 비와 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주변부 및 상기 중앙부에서의 버얼들 모두는 실질적으로 동일한 공칭 크기를 가지나, 단위 면적 당 개수는 상기 주변부에서 더 많은 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버얼들의 단면적은 상기 주변부에서 더 큰 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주변부는 상기 기판의 외주부의 안쪽으로 연장되는 실질적으로 환형의 영역인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 환형의 영역은 상기 버얼 플레이트 반경의 5 내지 20%의 범위내의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 버얼 플레이트는, 상기 주변부를 상기 중앙부로부터 분리시키는 직립벽을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 버얼들의 밀도는 상기 주변부내에서 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 버얼들의 밀도는 상기 중앙부내에서 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 디바이스 제조방법에 있어서,
    - 기판을 제공하는 단계;
    - 조명시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝장치를 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 상기 투영시스템의 최종 요소와 상기 기판 사이의 공간으로 큰-굴절률의 액체를 제공하는 단계; 및
    - 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함하며,
    상기 기판은 그것에 걸쳐 있는 압력차에 의해 버얼 플레이트상에서 유지되고, 상기 압력차는 상기 기판의 중앙부에서보다 주변부에서 더 크며, 상기 버얼 플레이트상의 버얼들의 밀도는 상기 중앙부에서보다 상기 주변부에서 더 높은 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  11. 리소그래피 장치에 사용하기 위한 버얼 플레이트에 있어서,
    투영시스템의 최종 요소와 기판테이블상에서 유지되는 기판 사이의 공간으로 큰-굴절률의 액체가 공급되고, 상기 버얼 플레이트의 주변부에서의 버얼들의 밀도는 그 중앙부에서보다 더 높은 것을 특징으로 하는 버얼 플레이트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주변부에서의 버얼들의 밀도와 상기 중앙부에서의 버얼들의 밀도의 비는, 상기 장치의 사용시 상기 부분들에서의 압력차들의 비와 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 버얼 플레이트.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 주변부 및 상기 중앙부에서의 버얼들 모두는 실질적으로 동일한 공칭 크기를 가지나, 단위 면적 당 개수는 상기 주변부에서 더 많은 것을 특징으로 하는 버얼 플레이트.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 버얼들의 단면적은 상기 주변부에서 더 큰 것을 특징으로 하는 버얼 플레이트.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 주변부는 상기 기판의 외주부의 안쪽으로 연장되는 실질적으로 환형의 영역인 것을 특징으로 하는 버얼 플레이트.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 환형의 영역은 상기 버얼 플레이트 반경의 5 내지 20%의 범위내의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 버얼 플레이트.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 버얼 플레이트는 상기 주변부를 상기 중앙부로부터 분리시키는 직립벽을 갖는 것을 특징으로 하는 버얼 플레이트.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 버얼들의 밀도는 상기 주변부내에서 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 버얼 플레이트.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 버얼들의 밀도는 상기 중앙부내에서 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 버얼 플레이트.
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