KR20150056638A - 스테이지 시스템 및 이러한 스테이지 시스템을 포함한 리소그래피 장치 - Google Patents
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Abstract
스테이지 시스템은 이동가능한 스테이지; 스테이지의 위치를 측정하는 인코더 -상기 인코더는 인코더 빔을 방출하는 이미터, 인코더 빔과 상호작용하는 격자, 및 격자와의 상호작용 후 인코더 빔을 검출하는 검출기를 포함하고, 사용 시 인코더 빔은 광학 경로를 따라 전파됨- ; 적어도 부분적으로 광학 경로를 둘러싸는 퍼징 캡; 및 퍼징 캡으로 퍼징 매질을 공급하는 퍼징 매질 공급 디바이스를 포함한다.
Description
본 출원은 2012년 9월 18일에 출원된 미국 가출원 61/702,634의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 스테이지 시스템 및 이러한 스테이지 시스템을 포함한 리소그래피 장치에 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. 이러한 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. 종래의 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.
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블과 같은 리소그래피 장치의 이동가능한 스테이지의 위치가 위치 센서들에 의해 측정된다. 통상적으로는, 인코더 기반 위치 센서들이 위치 측정을 위해 사용된다. 예를 들어, 고정 격자(stationary grating)가 리소그래피 장치의 기준 구조체(reference structure)에 연결되는 한편, 복수의 인코더 헤드(encoder head)들이 기판 테이블에 연결된다. 각각의 인코더 헤드는 고정 격자와 상호작동하여 위치량(position quantity)(1 이상의 차원에서)을 측정하도록 배치되어, 고정 격자에 대한 기판 테이블의 위치를 결정하게 한다. 이러한 인코더 타입 위치 센서들에서는, 인코더 빔이 광학 경로를 따라 전파되고, 이 광학 경로는 부분적으로 공기, 합성 공기(synthetic air) 또는 또 다른 가스 또는 가스 혼합물과 같은 매질을 통과한다. 이에 따라, 인코더 타입 위치 센서로부터 얻어진 바와 같은 위치 측정은 이러한 매질의 전파 특성(예를 들어, 굴절률)에 대한 의존성을 보이며, 인코더 타입 위치 측정이 온도, 습도 등과 같은 인자들에 의존적이게 할 수 있다. 퍼징 가스(purging gas)에 의한 리소그래피 장치의 퍼징이 제안되었다. 하지만, 여전히 압력 변동, 열 변동, 습도 변동 등과 같은 인자들로 인해 얻어지는 부정확성이 너무 클 수 있다.
스테이지 위치 측정에 있어서 높은 정확성을 갖는 스테이지 시스템 및 이러한 스테이지 시스템을 포함한 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면:
- 이동가능한 스테이지, 및
- 스테이지의 위치를 측정하는 인코더 타입 위치 측정 시스템
을 포함하는 스테이지 시스템이 제공되고,
인코더 타입 위치 측정 시스템은 인코더 빔을 방출하는 이미터(emitter), 인코더 빔과 상호작용하는 격자, 및 격자와의 상호작용 후 인코더 빔을 검출하는 검출기를 포함하며, 작동 시 인코더 빔은 광학 경로를 따라 전파되고,
스테이지 시스템은
적어도 부분적으로 광학 경로를 포함하는 퍼징 영역을 둘러싸는 퍼징 캡(purging cap); 및
퍼징 영역 내에 퍼징 매질을 공급하는 퍼징 매질 공급 디바이스
를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동가능한 스테이지를 포함하는, 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하도록 배치되는 리소그래피 장치가 제공된다.
이제 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지 시스템의 인코더 타입 위치 측정 시스템의 개략적인 측면도;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스테이지 시스템의 인코더 타입 위치 측정 시스템의 개략적인 측면도; 및
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스테이지 시스템의 인코더 타입 위치 측정 시스템의 개략적인 측면도이다.
도면들에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 부분들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지 시스템의 인코더 타입 위치 측정 시스템의 개략적인 측면도;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스테이지 시스템의 인코더 타입 위치 측정 시스템의 개략적인 측면도; 및
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스테이지 시스템의 인코더 타입 위치 측정 시스템의 개략적인 측면도이다.
도면들에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 부분들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여하한의 다른 적절한 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 지지 구조체 또는 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 상기 장치는 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 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 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 타입, 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 투영 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 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 또는 지지체가 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 또는 지지체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 또는 지지체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 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 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.
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.
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(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(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 위치설정 디바이스(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 패터닝 디바이스 라이브러리(patterning device library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(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 위치설정 디바이스(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정 디바이스(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(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 있음]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(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(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 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) 또는 "기판 지지체"는 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(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"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 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"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.
도 2는 인코더 타입 위치 측정 시스템의 일부분의 개략적인 측면도를 도시한다. 본 명세서에서, 인코더 타입 위치 측정 시스템은 인코더라고 칭해질 수도 있다는 것을 유의한다. 인코더 타입 측정 시스템은 (본 명세서에서, 인코더 빔이라고 칭하는) 광학 빔을 발생시키도록 배치되는 소스(SRC)를 포함한다. 상기 소스는 예를 들어 레이저일 수 있으며, 이는 예를 들어 단색(monochromatic) 레이저 빔을 방출한다. 본 명세서에서 설명된 인코더의 실시예에서, 인코더 빔은 2 개의 격자, 즉 제 1 격자(GR1) 및 제 2 격자(GR2)에 의해 회절된다. 다른 구성들이 가능하며, 예를 들어 NL2006220 및 US 2011/0304839 A1에서 설명된다. 도 2에 도시된 바와 같은 인코더 구성에서, 인코더 빔은 제 2 격자(GR2)에 의해 회절되고, 1차 및 -1차 회절 빔들이 제 1 격자를 향해 전파된다. 제 1 격자(GR1)에서, 이 빔들이 회절되어 다시 제 2 격자를 향해 전파되는 영(0 ORD), 1차(+1 ORD), 및 -1차(-1 ORD) 회절 빔들을 제공한다. 제 2 격자로부터, 빔들은 유사한 경로를 따라 되돌아와서 인코더 타입 위치 측정 시스템의 검출기(DET)에 도달하도록 결과적인 빔을 제공한다. 도시된 실시예에서, 제 1 격자는 기준 구조체에 연결되는 한편, 제 2 격자, 소스 및 검출기는 이동가능한 스테이지에 연결된다. 이에 따라, 이동가능한 스테이지가 제 1 격자에 대해 이동할 때, 검출기에 의해 수용된 빔의 변화가 관찰된다. 검출기는 포토다이오드과 같은 여하한의 적절한 타입의 광 검출기일 수 있다. 회절에 의해, 인코더 빔은 광학 경로를 따라 전파되는 인코더 빔을 함께 형성하는 다수 빔들로 분할될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 광학 경로를 적어도 부분적으로 포함하는 퍼징 영역(PA)을 둘러싸는 퍼징 캡(PC)이 제공된다. 퍼징 가스 공급 덕트(GI)를 포함하는 도시된 실시예에서, 퍼징 매질 공급 디바이스가 퍼징 영역으로 퍼징 가스와 같은 퍼징 매질을 공급한다. 따라서, 광학 경로를 따르는 매질의 더 일정한 전파 거동이 달성될 수 있으며, 이는 더 정확한 인코더 위치 감지를 유도할 수 있다.
도 2의 실시예는 2 개의 격자를 포함하지만, 예를 들어 제 2 격자를 생략한 다른 구성들도 가능하다는 것을 유의한다. 또한, 제 1 격자를 (고정) 기준 구조체에 연결하고, 소스, 검출기 및 제 2 격자를 이동가능한 스테이지에 연결하는 대신에, 이 구성이 역으로, 즉 제 1 격자를 이동가능한 스테이지에 연결하고, 소스, 검출기 및 제 2 격자를 (고정) 기준 구조체에 연결할 수도 있다는 것을 유의한다. 광학 분야의 당업자라면, 인코더 기반 위치 감지 이외의 적용; 예를 들어 비-스테이지 관련 인코더 시스템들 또는 목표 단말 효과(objected end-effect)에 불리한 환경적 외란들을 받기 쉬운 여하한의 다른 광학 전파 빔에서 상기 퍼징 캡에 의해 생성되는 바와 같은 국소(mini)-환경을 이해할 수 있다.
퍼징 매질은 공기, 합성 공기 또는 또 다른 가스 또는 가스 혼합물과 같은 퍼징 가스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 퍼징 매질은 진공 또는 부분 진공을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도 2에 나타낸 바와 같이 퍼징 캡은 측벽(SW) 및 커버(CV)를 포함하고, 커버는 제 1 격자에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 이로 인해, 주위 가스로부터의 영향들(열, 압력, 습도, 가스 스트림들)에 대한 전파 경로의 높은 차폐가 달성될 수 있다. 대안적으로, 퍼징 캡은 측벽만을 포함하고, 그 상부측은 개방되어, 퍼징 캡이 인코더 빔과 간섭할 위험 없이 예를 들어 용이한 수축(retraction) 또는 높이 조정을 허용한다.
커버는 인코더 빔의 통과를 허용하는 개구부(opening)를 포함하여, 이에 따라 인코더 빔과 퍼징 캡 간의 상호작용을 회피할 수 있다. 커버(즉, 개구부 외부의 커버 부분)는 여러 목적들에 부합할 수 있다. 한편으로는, 퍼징 가스 유입구에서 퍼징 영역에 들어가는 퍼징 가스가 퍼징 캡의 커버와 제 1 격자 사이의 갭을 통해 퍼징 캡으로부터 배출될 것이다. 캡의 커버(특히, 제 1 격자에 평행하게 연장되는 경우)는 제 1 격자와 함께 제 1 격자에 평행하게 연장되는 배출 채널을 형성하고, 퍼징 가스의 배출을 감소시키도록 기체 저항(pneumatic resistance)을 제공하여, 이에 따라 퍼징 가스의 공급률을 낮추게 할 것이다(이로 인해, 퍼징 가스 스트림 및/또는 퍼징 가스 압력의 결과로서 이동가능한 스테이지에 대한 가능한 힘이 감소함). 다른 한편으로, 퍼징 캡의 커버는 퍼징 캡 외부로부터의 가스가 개구부를 통해 퍼징 캡에 들어가는 것을 어느 정도 방지하며, 따라서 가능하게는 퍼징 영역 내의 습도, 온도, 압력 또는 다른 변동들의 위험을 감소시킬 수 있다. 도시된 실시예에서, 개구부는 모든 방향을 향해 실질적으로 동일한 기체 저항을 제공하여, 퍼징 캡 및/또는 격자들 상에 실질적으로 대칭적인 힘 프로파일을 제공하는 퍼징 가스의 스트림을 유도하고, 이로 인해 그 잠재적 외란 효과를 감소시키기 위해 커버의 중심에 있다. 또한, 도시된 인코더 구성에서, 인코더 빔을 형성하는 회절된 빔들은 제 1 격자 부근에서 서로 더 가까이 있는 한편, 이들은 제 2 격자 부근에서는 서로 더 멀리 있어서, 회절된 빔들이 서로로부터 더 멀리 있는 곳에서 인코더 빔의 광학 경로를 따르는 불균질(inhomogeneity)이 더 많은 영향을 미치게 한다. 개구부 및 이에 따른 가능한 균질에 있어서 외란은 빔들이 더 가까이 있는 곳에 위치되기 때문에, 그 영향이 더 적을 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같은 실시예에서, 퍼징 매질 공급 디바이스의 퍼징 가스 공급 덕트(GI)는 퍼징 영역의 저부 측에서, 다시 말하면 배출 개구부 맞은편의 퍼징 영역 측에서 배출하여, 전체 퍼징 영역의 퍼징을 가능하게 한다. 또 다른 실시예가 도 3에 개략적으로 도시된다. 이 실시예에서, 퍼징 가스 공급 덕트(GI)는 측벽의 최상부를 향해 퍼징 캡의 측벽을 따라 연장된다. 이로 인해, 회절된 빔들이 서로로부터 더 멀리 있어 불균질에 대한 위치 결정의 더 높은 국부적 감도를 야기하는 퍼징 영역의 부분이 가능한 한 잠잠하게(quiet) 유지된다고 규정될 수 있는데, 이는 퍼징 가스의 스트림이 주로 인코더 빔들이 더 가까이 있는 덜 결정적인 영역(less critical area)을 향해 안내되기 때문이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 퍼징 가스 공급 덕트는 개구부를 향해 커버를 따라 연장되고 개구부로 배출되며, 따라서 가장 민감한 영역에서의 퍼징 가스 유동을 크게 회피하여 이 민감한 영역을 잠잠하고 안정적으로 유지할 수 있다. 도 4는 도 3에 도시된 것과 유사한 실시예를 도시하며, 퍼징 가스 공급 덕트는 퍼징 캡과 제 1 격자 사이의 갭으로 배출되어, 외부 효과들로부터 퍼징 영역을 효과적으로 차폐한다.
대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, 퍼징 캡은 조정가능한 개구부; 예를 들어 개구부를 형성하는 다이어프램(diaphragm)을 포함할 수 있다는 것을 유의한다. 높이에 있어서 이동가능한 캡과 조합하여, 다이어프램은 회절 빔들의 수렴/발산 지오메트리를 고려하고, 이에 따라 빔들과의 간섭을 회피하는 한편 불필요하게 큰 개구부를 회피하기 위해, 예를 들어 낮추는 경우 더 넓게 개방될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 퍼징 캡의 개구부는 슬롯 또는 크로스 형상이어서, 퍼징 캡의 개구부의 총 유효 크기를 가능한 한 작게 유지하는 한편, 회절된 빔들로 하여금 개구부의 슬롯 개방 부분들을 통과하게 한다. 대안적인 형상들로는 원형 또는 타원형 개구부를 포함할 수 있다.
일반적으로, 퍼징 캡의 개구부를 작게 유지하는 것은 퍼징 가스 공급률의 감소를 허용하여, 이에 따라 퍼징 가스의 스트림으로 인한 이동가능한 스테이지에 대한 가능한 힘을 감소시키고, 동시에 개구부를 통한 퍼징 영역의 외란 위험을 감소시킬 것이다.
또 다른 실시예에서, 퍼징 캡은 투명한 커버를 포함하여, 커버를 통해 인코더 빔의 통과를 허용하는 한편 퍼징 가스 공급률을 더 감소시키게 한다.
퍼징 캡은 실질적으로 폐쇄되어 퍼징 영역을 실질적으로 폐쇄하고, 따라서 퍼징 캡 외부의 외란들이 광학 경로를 따르는 매질의 전파 특성에 영향을 미치는 것을 상당히 방지할 수 있다. 또한, 실질적으로 폐쇄된 퍼징 캡은 그 안의 부분 진공의 진공 적용을 가능하게 하여, 광학 경로를 따라 정의된 전파 특성을 제공한다.
또한, 퍼징 캡의 커버는 퍼징 영역으로부터 멀리서 제 1 격자를 따라 연장될 수 있다. 이로 인해, 간섭계 빔들과 커버의 간섭이 방지될 수 있는 한편, 동시에 외란 효과들을 퍼징 영역으로부터 멀리 유지하도록 차폐의 형태를 제공하고, 및/또는 퍼징 영역으로부터의 퍼징 가스의 배출 흐름에 대한 기체 저항을 제공할 수 있다. 특히, 퍼징 캡이 이동가능한 경우(예를 들어, 제 1 격자를 향하는 방향 및 제 1 격자로부터 멀어지는 방향으로 이동 범위에 걸쳐 이동가능한 겨우), 이 커버 형태는 커버가 인코더 빔과 간섭하지 않는 비교적 큰 이동 범위를 허용할 수 있다.
일 실시예에서, 퍼징 캡은 수축가능하여, 퍼징 캡으로 하여금 예를 들어 해당 인코더가 투영 렌즈를 통과하는 경우에 수축되게 하고, 이에 따라 퍼징 캡이 리소그래피 장치의 투영 렌즈를 손상시키는 것을 회피한다. 캡을 수축시키기 위해 적절한 액추에이터가 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 액추에이터는 퍼징 매질 공급 디바이스에 의해 제공되며, 예를 들어 액추에이터 캡은 퍼징 매질 공급 디바이스로부터의 가스의 큰 스트림에 의해 상승될 수 있고, 퍼징 매질 공급 디바이스로부터의 퍼징 가스의 스트림이 감소되는 경우에 중력으로 인해 하강될 수 있다.
수축기능(retract-ability)을 가능하게 하기 위해, 캡의 측벽은 주름진 형상(bellow shaped)이고 유연한 재료로 형성될 수 있다. 많은 다른 실시예들이 가능하다.
리소그래피 장치의 기판 테이블은 투영 시스템의 초점 평면에 기판의 노광부가 유지되도록 이동할 수 있다. 결과로서, 인코더의 제 1 격자 및 제 2 격자 간의 거리는 변할 수 있다. 이 높이 변동은 캡과 제 1 격자 사이의 갭을 변하게 하고, 이에 따라 가능하게는 퍼징 가스의 배출이 갭의 크기에 의존하여 변할 수 있기 때문에 압력 변동을 유도하거나, 또는 갭을 통해 배출되는 퍼징 가스 스트림의 결과로서 기판 테이블 상의 힘의 변동을 야기할 수 있다. 이에 따라, 높이 및/또는 압력의 측정이 바람직할 수 있으며, 일 실시예에서 퍼징 캡은 퍼징 캡의 위치 및 가스 압력 중 적어도 하나를 측정하는 센서를 포함한다. 위치 센서는, 예를 들어 용량성 위치 센서에 의해, 제 1 격자와 퍼징 캡 사이의 갭을 측정하도록 배치될 수 있다. 가스 압력은 제 1 격자와 퍼징 캡 사이의 갭에서, 또는 퍼징 영역에서 센서에 의해 측정될 수 있다(더 높은 압력이 더 적은 퍼징 가스 배출을 나타냄). 센서의 출력에 기초하여 안전 제어가 제공될 수 있다: 센서의 출력이 제 1 격자와 퍼징 캡 간의 거리가 사전설정된 최소치 이하라고 규정하는 경우, 제 1 격자로부터 멀리 퍼징 캡을 이동시키기 위해 액추에이터가 제공될 수 있다.
또한, 센서 출력에 기초하여 퍼징 캡의 위치설정을 능동적으로 제어하기 위해 제어 시스템 또는 제어기가 제공될 수 있다. 퍼징 캡의 적어도 일부분은 퍼징 캡의 주위와 퍼징 영역 간의 압력 차에 의해 이동가능할 수 있다. 퍼징 캡의 위치를 제어하기 위해, 퍼징 매질 공급 디바이스는 가스 공급률을 제어하는 가스 공급 제어기를 포함하고, 가스 공급 제어기는 센서에 연결되는 측정 입력부를 포함하며, 가스 공급 제어기는 센서에 의해 제공되는 측정 결과를 이용하여 가스 공급을 제어하도록 배치된다. 이에 따라, 가스 공급률은 원하는 위치에 퍼징 캡을 유지하도록 조정될 수 있다. 센서는 소정 범위 내에서 거리를 유지하기 위해 제 1 격자와 퍼징 캡 사이의 거리를 나타내는 신호를 제공하는 위치 센서를 포함할 수 있다. 대안적으로, 센서는 소정 범위 내에서 퍼징 가스 압력을 유지하기 위해 압력 신호를 제공할 수 있다(퍼징 가스 압력을 낮추는 것이 중력으로 인해 퍼징 캡을 낮추게 할 수 있고, 그 역도 가능함). 또한, 위치 및 압력이 측정되는 조합된 제어가 적용되어, 이러한 제어의 설계에 있어서 추가적인 자유도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 퍼징 가스 압력 및 갭은 사전설정된 범위로 유지될 수 있다. 가스 공급률은 예를 들어 제어 밸브에 의해 제어될 수 있다.
가스 공급 디바이스의 가스 공급률을 제어하는 대신에, 전기 모터에 의해서와 같이 여하한의 다른 적절한 액추에이터에 의해 퍼징 캡의 위치를 조종하는 것도 가능하다는 것을 유의한다.
앞선 내용은 기판 테이블의 인코더 타입 위치 측정 시스템에 관하여 퍼징 캡을 설명하였지만, 마스크 스테이지(즉, 패터닝 디바이스를 유지하는 지지체라고도 하는 마스크 테이블)와 같은 리소그래피 장치의 여하한의 다른 스테이지에 대해 동일한 개념이 적용될 수도 있다.
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 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 기재내용이 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.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
앞선 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수 있다는 것을 분명히 알 것이다.
Claims (24)
- 스테이지 시스템에 있어서:
이동가능한 스테이지;
상기 스테이지의 위치를 측정하는 인코더 타입 위치 측정 시스템 -상기 인코더 타입 위치 측정 시스템은 인코더 빔을 방출하는 이미터(emitter), 상기 인코더 빔과 상호작용하는 제 1 격자, 및 상기 제 1 격자와의 상호작용 후 상기 인코더 빔을 검출하는 검출기를 포함하고, 작동 시 상기 인코더 빔은 광학 경로를 따라 전파됨- ;
적어도 부분적으로 상기 광학 경로를 포함한 퍼징 영역을 둘러싸는 퍼징 캡(purging cap); 및
상기 퍼징 영역 내에 퍼징 매질(purging medium)을 공급하는 퍼징 매질 공급 디바이스
를 포함하는 스테이지 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 격자는 상기 스테이지의 이동가능한 부분 및 상기 스테이지의 고정 부분(stationary part) 중 하나에 연결되어 있고, 상기 이미터, 상기 검출기 및 상기 퍼징 캡은 상기 스테이지의 이동가능한 부분 및 상기 스테이지의 고정 부분 중 다른 하나에 연결되어 있는 스테이지 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 인코더 타입 위치 측정 시스템은 작동 시 상기 인코더 빔과 상호작용하는 제 2 격자를 더 포함하고, 상기 제 2 격자는 상기 스테이지의 이동가능한 부분 및 상기 스테이지의 고정 부분 중 다른 하나에 연결되어 있는 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 캡은 측벽을 포함하는 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 캡은 측벽 및 커버를 포함하고, 상기 커버는 상기 제 1 격자에 실질적으로 평행하게 연장되는 스테이지 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 커버는 상기 인코더 빔의 통과를 허용하는 개구부(opening)를 포함하는 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 매질은 퍼징 가스를 포함하는 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 매질은 부분 진공의 진공(vacuum of partial vacuum)을 포함하는 스테이지 시스템. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 퍼징 매질 공급 디바이스는 상기 퍼징 캡의 측벽을 따라 상기 퍼징 캡의 최상부를 향해 연장되는 퍼징 매질 공급 덕트를 포함하는 스테이지 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 퍼징 매질 공급 덕트는 상기 커버를 따라 상기 개구부를 향해 더 연장되는 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 캡은 조정가능한 개구부를 포함하는 스테이지 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 퍼징 캡의 개구부는 원형, 타원형, 슬롯 또는 크로스 형상인 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 캡은 투명한 커버를 포함하는 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 캡은 상기 퍼징 영역을 실질적으로 폐쇄하는 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 캡의 적어도 일부분은 수축가능한(retractable) 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 캡의 측벽은 주름진 형상(bellow shaped)인 스테이지 시스템. - 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼징 캡은 상기 퍼징 캡의 위치 및 가스 압력 중 적어도 하나를 측정하도록 센서를 포함하는 스테이지 시스템. - 제 17 항에 있어서,
상기 퍼징 매질은 퍼징 가스를 포함하고, 상기 퍼징 매질 공급 디바이스는 상기 퍼징 가스의 가스 공급률을 제어하는 가스 공급 제어기를 포함하며, 상기 가스 공급 제어기는 상기 센서에 연결되고, 상기 센서에 의해 제공되는 측정 결과를 이용하여 가스 공급을 제어하도록 배치되는 스테이지 시스템. - 제 18 항에 있어서,
상기 센서는 위치 센서 및 압력 센서를 포함하고, 상기 가스 공급 제어기는 상기 위치 센서에 의해 측정된 위치 및 상기 압력 센서에 의해 측정된 압력을 이용하여 상기 가스 공급률을 제어하도록 배치되는 스테이지 시스템. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 퍼징 캡의 적어도 일부분은 상기 퍼징 영역과 주위 간의 압력 차에 의해 이동가능하고, 상기 가스 공급 제어기는 상기 퍼징 캡의 위치를 제어하기 위해 상기 가스 공급률을 제어하도록 배치되는 스테이지 시스템. - 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하도록 배치된 리소그래피 장치에 있어서,
제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 이동가능한 스테이지를 포함하는 리소그래피 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 이동가능한 스테이지는 상기 기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블인 리소그래피 장치. - 스테이지 시스템에 있어서:
이동가능한 스테이지;
상기 스테이지의 위치를 측정하도록 구성되는 인코더 타입 위치 측정 시스템 -상기 인코더 타입 위치 측정 시스템은 인코더 빔을 방출하도록 구성되는 이미터, 상기 인코더 빔과 상호작용하도록 구성되는 격자, 및 상기 격자와의 상호작용 후 상기 인코더 빔을 검출하도록 구성되는 검출기를 포함하고, 사용 시 상기 인코더 빔은 광학 경로를 따라 전파됨- ;
적어도 부분적으로 상기 광학 경로를 포함한 퍼징 영역을 둘러싸는 퍼징 캡; 및
상기 퍼징 영역 내에 퍼징 매질을 공급하도록 구성되는 퍼징 매질 공급 디바이스
를 포함하는 스테이지 시스템. - 리소그래피 장치에 있어서:
패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 패터닝 디바이스 지지체 -상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔을 패터닝하도록 구성됨- ;
기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지체;
상기 기판 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및
스테이지 시스템
을 포함하고, 상기 스테이지 시스템은:
상기 지지체들 중 하나를 위치시키도록 구성된 이동가능한 스테이지;
상기 스테이지의 위치를 측정하도록 구성되는 인코더 타입 위치 측정 시스템 -상기 인코더 타입 위치 측정 시스템은 인코더 빔을 방출하도록 구성되는 이미터, 상기 인코더 빔과 상호작용하도록 구성되는 격자, 및 상기 격자와의 상호작용 후 상기 인코더 빔을 검출하도록 구성되는 검출기를 포함하고, 사용 시 상기 인코더 빔은 광학 경로를 따라 전파됨- ;
적어도 부분적으로 상기 광학 경로를 포함한 퍼징 영역을 둘러싸는 퍼징 캡; 및
상기 퍼징 영역 내에 퍼징 매질을 공급하도록 구성되는 퍼징 매질 공급 디바이스
를 포함하는 리소그래피 장치.
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