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KR101497289B1 - 액침 리소그래피 장치용 운반 영역을 포함하는 환경 시스템 - Google Patents

액침 리소그래피 장치용 운반 영역을 포함하는 환경 시스템 Download PDF

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KR101497289B1
KR101497289B1 KR1020147007727A KR20147007727A KR101497289B1 KR 101497289 B1 KR101497289 B1 KR 101497289B1 KR 1020147007727 A KR1020147007727 A KR 1020147007727A KR 20147007727 A KR20147007727 A KR 20147007727A KR 101497289 B1 KR101497289 B1 KR 101497289B1
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토마스 더블유 노박
앤드류 제이 헤이즐턴
더글라스 씨 왓슨
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

광학 어셈블리 (16) 와 디바이스 (30) 사이의 갭 (246) 내의 환경을 제어하는 환경 시스템 (26) 은 유체 배리어 (254), 액침유체 시스템 (252), 및 운반 (transport) 영역 (256) 을 포함한다. 유체 배리어 (254) 는 디바이스 (30) 부근에 위치결정되고, 갭 (246) 부근의 운반 영역 (256) 을 유지한다. 액침유체 시스템 (252) 은 그 갭 (246) 을 채우는 액침유체 (248) 를 제공한다. 운반 영역 (256) 은 디바이스 (30) 로부터 떨어져서 유체 배리어 (254) 및 디바이스 (30) 부근에 있는 액침유체 (248) 의 적어도 일부를 운반한다. 액침유체 시스템 (252) 은 운반 영역 (256) 과 유체 소통하는 유체 제거 시스템 (282) 을 포함할 수 있다. 운반 영역 (256) 은 다공성 재료로 제조될 수 있다.

Description

액침 리소그래피 장치용 운반 영역을 포함하는 환경 시스템{ENVIRONMENTAL SYSTEM INCLUDING A TRANSPORT REGION FOR AN IMMERSION LITHOGRAPHY APPARATUS}
본 출원은 2003 년 4 월 10 일자로 출원되고 명칭이 "액침 리소그래피용 진공 링 시스템 및 심지 (wick) 링 시스템"인 미국 가출원 제 60/462,112 호, 및 2003 년 7 월 2 일자로 출원되고 명칭이 "액침 리소그래피용 액침유체를 제거 및 검사하기 위하여 렌즈의 주변부 주위에 펌프 및 심지의 복수의 동심 (concentric) 배열"인 미국 가출원 제 60/485,033 호의 우선권을 주장한다. 허용되는 한, 미국 가출원 제 60/462,122 및 제 60/485,033 호의 내용은 참조로 여기에 포함된다.
노광 장치들은 일반적으로 반도체 프로세싱 동안에 레티클로부터의 이미지들을 반도체 웨이퍼 상에 전사하는데 사용된다. 통상의 노광 장치는 조명 소스, 레티클을 위치결정하는 레티클 스테이지 어셈블리, 광학 어셈블리, 반도체 웨이퍼를 위치결정하는 웨이퍼 스테이지 어셈블리, 및 레티클 및 웨이퍼의 위치를 정밀하게 모니터하는 측정 시스템을 포함한다.
액침 리소그래피 시스템은 광학 어셈블리와 웨이퍼 사이의 갭을 채우는 액침유체층을 이용한다. 웨이퍼는 통상의 리소그래피 시스템에서 빠르게 이동되며, 그 갭에서 떨어져서 액침유체를 운반하도록 기대된다. 그 갭으로부터 방출되는 액침유체는 리소그래피 시스템의 다른 구성요소들의 동작을 방해할 수 있다. 예를 들어, 액침유체는 웨이퍼의 위치를 모니터하는 측정 시스템을 방해할 수 있다.
본 발명은 광학 어셈블리와 디바이스 스테이지에 의해 유지되는 디바이스 사이의 갭 내의 환경을 제어하는 환경 시스템에 관한 것이다. 환경 시스템은 액침유체 소소 및 디바이스 부근에 위치결정되는 운반 (transport) 영역을 포함한다. 액침유체 소스는 갭에 들어가는 액침유체를 전달한다. 운반 영역은 그 갭을 빠져나가는 액침유체를 포착한다. 이 설계에 있어서, 어떤 실시형태들에서, 본 발명은 디바이스 및/또는 광학 어셈블리를 잠재적으로 변형시킬 수 있는 디바이스에 대한 직접적인 진공 흡인을 이용하는 것을 피한다.
일 실시형태에서, 환경 시스템은 디바이스 부근에 위치결정되며 갭을 둘러싸는 유체 배리어를 포함한다. 또한, 유체 배리어는 그 디바이스 부근의 운반 영역을 유지할 수 있다.
일 실시형태에서, 환경 시스템은 운반 영역 부근으로부터 액침유체를 제거하는 유체 제거 시스템을 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 유체 제거 시스템은 운반 영역으로부터 액침유체를 제거하는 제거 유체를 제공할 수 있다. 이 실시형태에서, 제거 유체는 액침유체의 액침유체 온도보다 높은 제거 유체 온도에 있을 수 있다.
일 실시형태에서, 운반 영역은 운반 영역 부근의 액침유체를 수집하는 복수의 통로를 포함하는 기판이다. 예를 들어, 운반 영역은 모세관 작용에 의해 액침유체를 운반하는 재료로 제조될 수 있다. 이 실시형태에서, 통로들은 복수의 작은 구멍일 수 있다. 다른 실시형태에서, 통로들은 운반 영역을 통하여 연장되는 복수의 이격된 운반 개구부일 수 있다.
또한, 본 발명은 노광 장치, 웨이퍼, 디바이스, 갭 내의 환경 제어 방법, 노광 장치의 제조 방법, 디바이스 제조 방법, 및 웨이퍼 제조 방법에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명의 특징을 가지는 노광 장치의 측면도이다.
도 2a 는 도 1 의 노광 장치의 일부에 대한 사시도이다.
도 2b 는 도 2a 의 라인 2B-2B 을 따라 절단한 단면도이다.
도 2c 는 도 2b 의 라인 2C-2C 을 따라 절단한 확대 상세도이다.
도 2d 는 노광 장치의 일부의 또 다른 실시형태의 확대 상세도이다.
도 3a 는 본 발명의 특징을 가지는 액침유체 소스에 대한 측면도이다.
도 3b 는 본 발명의 특징을 가지는 유체 제거 시스템의 측면도이다.
도 3c 는 본 발명의 특징을 가지는 유체 제거 시스템의 또 다른 실시형태의 측면도이다.
도 3d 는 본 발명의 특징을 가지는 유체 제거 시스템의 또 다른 실시형태의 측면도이다.
도 4 는 노광 장치의 또 다른 실시형태의 일부에 대한 확대 단면도이다.
도 5a 는 노광 장치의 또 다른 실시형태의 일부에 대한 확대 단면도이다.
도 5b 는 도 5a 의 라인 5B-5B 에 따라 절단한 확대 상세도이다.
도 6a 는 본 발명에 따른 디바이스 제조 방법을 개요화하는 흐름도이다.
도 6b 는 디바이스 프로세싱을 더 상세히 개요화하는 흐름도이다.
도 1 은 정밀한 어셈블리 즉, 본 발명의 특징을 가지는 노광 장치 (10) 의 개략도이다. 노광 장치 (10) 는 장치 프레임 (12), 조명 시스템 (14) (조사 장치), 광학 어셈블리 (16), 레티클 스테이지 어셈블리 (18), 디바이스 스테이지 어셈블리 (20), 측정 시스템 (22), 제어 시스템 (24), 및 유체 환경 시스템 (26) 을 포함한다. 노광 장치 (10) 의 구성요소들의 설계는 노광 장치 (10) 의 설계 조건에 적합하게 되도록 변경될 수 있다.
복수의 도면은 X 축, 그 X 축에 직교하는 Y 축, 및 X 축과 Y 축에 직교하는 Z 축을 나타내는 방위 시스템을 포함한다. 이 축들을 제 1, 제 2, 및 제 3 축으로 지칭할 수도 있다.
노광 장치 (10) 는 레티클 (28) 로부터의 집적 회로의 패턴 (미도시) 을 반도체 웨이퍼 (30)(파선으로 나타냄) 상에 전사하는 리소그래피 디바이스로서 특히 유용하다. 또한, 웨이퍼 (30) 는 일반적으로 디바이스 또는 피가공물 (workpiece) 로서 지칭된다. 노광 장치 (10) 는 설치 베이스 (32) 에, 예를 들어, 그라운드, 베이스, 또는 플로어 또는 일부 다른 지지 구조에 설치된다.
복수의 서로 다른 타입의 리소그래피 디바이스가 있다. 예를 들어, 노광 장치 (10) 는 레이클 (28) 과 웨이퍼 (30) 를 동시에 이동시키면서 레티클 (28) 로부터의 패턴을 웨이퍼 (30) 상에 노광하는 주사형 리소그래피 시스템으로서 사용될 수 있다. 주사형 리소그래피 디바이스에서, 레티클 (28) 은 레티클 스테이지 어셈블리 (18) 에 의해 광학 어셈블리 (16) 의 광학축에 수직하게 이동하며, 웨이퍼 (30) 는 웨이퍼 스테이지 어셈블리 (20) 에 의해 광학 어셈블리 (16) 의 광학축에 수직하게 이동한다. 레티클 (28) 과 웨이퍼 (30) 의 주사는 레티클 (28) 과 웨이퍼 (30) 가 동시에 이동되는 동안에 발생한다.
다른 방법으로, 노광 장치 (10) 는 레티클 (28) 과 웨이퍼 (30) 가 정지해 있는 동안에 레티클 (28) 을 노광하는 스텝 앤 리피트 방식의 리소그래피 시스템일 수 있다. 스텝 앤 리피트 프로세스에서, 웨이퍼 (30) 는 개별적인 필드의 노광 동안에 레티클 (28) 과 광학 어셈블리 (16) 에 대하여 일정한 위치에 있다. 이후에, 연속적인 노광 단계들 사이에서, 웨이퍼 (30) 는 웨이퍼 (30) 의 다음 필드가 노광을 위하여 광학 어셈블리 (16) 및 레티클 (28) 에 관련된 위치에 있도록 광학 어셈블리 (16) 의 광학축에 수직하게 웨이퍼 스테이지 어셈블리 (20) 와 함께 연속적으로 이동한다. 이 프로세스에 후속하여, 레티클 (28) 상의 이미지들은 웨이퍼 (30) 의 필드들 상에 순차적으로 노광된 후, 웨이퍼 (30) 의 다음 필드는 광학 어셈블리 (16) 와 레티클 (28) 에 관련된 위치에 있게 된다.
그러나, 여기서 제공된 노광 장치 (10) 를 사용하는 것은 반도체 제조용 포토리소그래피 시스템으로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 노광 장치 (10) 는 직사각형 유리판 상에 액정 디스플레이 디바이스 패턴을 노광하는 LCD 포토리소그래피 시스템 또는 박막 자기 헤드를 제조하기 위한 포토리소그래피 시스템으로서 사용될 수 있다.
장치 프레임 (12) 은 노광 장치 (10) 의 구성요소들을 지지한다. 도 1 에 나타낸 장치 프레임 (12) 은 설치 베이스 (32) 상에서 레티클 스테이지 어셈블리 (18), 웨이퍼 스테이지 어셈블리 (20), 광학 어셈블리 (16), 및 조명 시스템(14)을 지지한다.
조명 시스템 (14) 은 조명 소스 (34) 및 조명 광학 어셈블리 (36) 를 포함한다. 조명 소스 (34) 는 광 에너지의 빔 (광선) 을 방출한다. 조명 광학 어셈블리 (36) 는 광 에너지의 빔을 조명 소스 (34) 로부터 광학 어셈블리 (16) 로 안내한다. 빔은 레티클 (28) 의 다른 부분들을 선택적으로 조명하고 웨이퍼 (30) 를 노광한다. 도 1 에서, 조명 소스 (34) 는 레티클 스테이지 어셈블리 (18) 위에 지지되는 것으로 나타낸다. 그러나, 통상적으로 조명 소스 (34) 는 장치 프레임 (12) 의 측면들 중 하나에 고정되고, 조명 소스 (34) 로부터의 에너지 빔은 조명 광학 어셈블리 (36) 를 이용하여 레티클 스테이지 어셈블리 (18) 위로 제공된다.
조명 소스 (34) 는 g-라인 소스 (436 nm) 또는 i-라인 소스 (365nm), KrF 엑시머 레이저 (248 nm), ArF 엑시머 레이저 (193 nm) 또는 F2 레이저 (157 nm) 일 수 있다. 다른 방법으로, 조명 소스 (34) 는 x-레이 또는 전자 빔과 같은 대전된 입자 빔을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전자 빔이 사용되는 경우에, 열이온 방출형 란탄 헥사보라이드 (LaB6) 또는 탄탈 (Ta) 이 전자총의 캐소드로서 사용될 수 있다. 또한, 전자 빔이 사용되는 경우에, 이 구조는 마스크를 사용하거나 또는 마스크를 이용하지 않고 기판 상에 패턴을 직접 형성할 수 있도록 구성될 수 있다.
광학 어셈블리 (16) 는 레티클 (28) 을 통과하는 광을 웨이퍼 (30) 에 투영 및/또는 결상시킨다. 노광 장치 (10) 의 설계에 따라, 광학 어셈블리 (16) 는 레티클 (28) 상에 조명되는 이미지를 확대 또는 축소시킬 수 있다. 광학 어셈블리 (16) 는 축소 시스템으로 제한될 필요는 없다. 또한, 광학 어셈블리는 1x 또는 확대 시스템일 수 있다.
엑시머 레이저와 같은 원 (far) 자외선을 이용하는 경우에, 원자외선을 투과하는 석영 및 형석과 같은 유리 재료를 광학 어셈블리 (16) 에 사용할 수 있다. F2 타입 레이저 또는 x-레이가 사용되는 경우에, 광학 어셈블리 (16) 는 반사굴절형 또는 굴절형 중 어느 하나 (또한, 레티클은 반사형 타입이 바람직하다) 일 수 있고, 전자빔이 사용되는 경우에, 전자 광학계는 전자 렌즈 및 디플렉터로 이루어 질 수 있다. 전자 빔들에 대한 광학 경로는 진공 상태에 있어야 한다.
또한, 200 nm 이하의 파장의 진공 자외선 방사 (VUV) 를 이용하는 노광 디바이스에 있어서, 반사굴절형 광학 시스템의 사용이 고려될 수 있다. 반사굴절형 광학 시스템의 일례들은 일본 특허공개공보 평 10-20195 및 그 대응특허인 미국특허 제 5,835,275 호와, 일본특허공개공보 평8-171054 호 및 그 대응특허인 미국 특허 제 5,668,672 호를 포함한다. 이 경우에, 반사 광학 디바이스는 빔 스플리터 및 오목 미러를 포함하는 반사굴절형 광학 시스템일 수 있다. 일본 특허공개공보 평 10-3039 호 및 그에 대응하는 미국특허출원 제 873,605 호 (출원일: 1997년 12월 6일) 와 특허공개공보 평 제 8-334695 호 및 그 대응 특허인 미국 특허 제 5,689,377 호는 빔 스플리터를 제외하고 오목 미러 등을 포함하는 반사-굴절형 타입의 광학 시스템을 이용하며, 이 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 허용되는 한, 상술한 특허공개공보에 개시된 일본 특허출원 뿐만 아니라 미국특허의 개시내용은 여기서 참조로 포함된다.
일 실시형태에서, 광학 어셈블리 (16) 는 하나 이상의 광학적 설치 분리기 (37) 를 사용하여 상기 장치 프레임 (12) 에 고정된다. 광학적 설치 분리기 (37) 들은 장치 프레임 (12) 의 진동이 광학 어셈블리 (16) 에 진동을 발생시키는 것을 방지한다. 각각의 광학적 설치 분리기 (37) 는 진동을 분리시키는 공기압 실린더 (미도시), 진동을 분리하고 2 개 이상의 단계의 움직임으로 위치를 제어하는 액츄에이터 (미도시)를 포함할 수 있다. 적절한 광학적 설치 분리기 (37) 는 매사츄세추주 우번에 위치한 Integrated Dynamics Engineering 에 의해 시판되고 있다. 쉬운 예시를 위하여, 2 개의 이격된 광학적인 설치 분리기 (37) 는 광학 어셈블리 (16) 를 장치 프레임 (12) 에 고정시키는데 사용되는 것으로서 도시된다. 그러나, 예를 들어, 3 개의 이격된 광학적인 설치 분리기 (37) 는 광학 어셈블리 (16) 를 장치 프레임 (12) 에 운동학적으로 고정시키는데 사용될 수 있다.
레티클 스테이지 어셈블리 (18) 는 광학 어셈블리 (16) 와 웨이퍼 (30) 에 대하여 레티클 (28) 을 유지 및 위치 결정한다. 일 실시형태에서, 레티클 스테이지 어셈블리 (18) 는 레티클 (28) 을 유지하는 레티클 스테이지 (38), 및 레티클 스테이지 (38) 와 레티클 (28) 을 이동 및 위치결정하는 레티클 스테이지 이동기 (mover) 어셈블리 (40) 를 포함한다.
다소 이와 유사하게, 디바이스 스테이지 어셈블리 (20) 는 레티클 (28) 의 조명 부분들의 투영 이미지에 대하여 웨이퍼 (30) 를 유지 및 위치결정한다. 일 실시형태에서, 디바이스 스테이지 어셈블리 (20) 는 웨이퍼 (30) 를 유지하는 디바이스 스테이지 (42), 디바이스 스테이지 (42) 를 지지 및 안내하는 디바이스 스테이지 베이스 (43), 및 광학 어셈블리 (16) 및 디바이스 스테이지 베이스 (43) 에 대하여 디바이스 스테이지 (42) 및 웨이퍼 (30) 를 이동 및 위치 결정하는 디바이스 스테이지 이동기 어셈블리 (44) 를 포함한다. 이하, 디바이스 스테이지 (42) 를 더 상세히 설명한다.
각각의 스테이지 이동기 어셈블리 (40, 44) 는 3 의 자유도로, 3 의 자유도 보다 작게, 또는 3 의 자유도 보다 크게 각각의 스테이지 (38, 42) 를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 다른 실시형태들에서, 각 스테이지 이동기 어셈블리 (40, 44) 는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6 의 자유도로 각각의 스테이지 (38, 42) 를 이동시킬 수 있다. 레티클 스테이지 이동기 어셈블리 (40) 및 디바이스 스테이지 이동기 어셈블리 (44) 는 각각 회전 모터, 보이스 코일 모터, 구동력을 발생시키기 위하여 로렌츠력을 이용하는 선형 모터, 전자기 이동기, 평면모터, 또는 일부 다른 포오스 이동기와 같은 하나 이상의 이동기를 포함할 수 있다.
포토리소그래피 시스템들에 있어서, 선형 모터 (미국 특허 제 5,623,853 호 또는 제 5,528,118 호 참조) 가 웨이퍼 스테이지 어셈블리 또는 레티클 스테이지 어셈블리에 사용되는 경우에, 선형 모터들은 에어 베어링을 사용하는 에어 레비테이션형, 또는 로렌츠력 또는 반응력을 이용하는 자기 레비테이션형을 이용할 수 있다. 부가적으로, 스테이지는 가이드를 따라 이동할 수 있거나 또는 스테이지는 가이드를 사용하지 않는 가이드리스형 스테이지일 수 있다. 허용되는 한, 미국 특허 제 5,623,853 호 및 제 5,528,118 호의 개시내용은 여기서 참조로 포함된다.
다른 방법으로, 스테이지들 중 하나는 2 차원적으로 배열된 자석들을 가지는 자석 유닛 및 대향 위치들에서 2 차원적으로 배열된 코일들을 가지는 전기자 코일에 의해 발생되는 전자기력에 의해 스테이지를 구동하는 평면 모터에 의해 구동될 수 있다. 이러한 타입의 구동 시스템에서, 자석 유닛 또는 전기자 코일 유닛 중 어느 하나는 스테이지 베이스에 접속되며, 나머지 유닛은 스테이지의 이동면측에 설치된다.
상술한 바와 같은 스테이지들의 이동은 포토리소그래피 시스템의 성능에 영향을 줄 수 있는 반력을 생성시킨다. 웨이퍼 (기판) 스테이지 이동에 의해 생성된 반력은 미국특허 제 5,528,100 호 및 일본특허공개 평 8-136475호에 개시된 바와 같은 프레임 부재를 사용하여 플로어 (그라운드) 에 기계적으로 전달될 수 있다. 또한, 레티클 (마스크) 스테이지 이동에 의해 생성된 반력은 미국특허 제 5,874,820 호 및 일본특허공개 평 8-330224 호에 개시된 바와 같이 프레임 부재를 이용하여 플로어 (그라운드) 에 기계적으로 전달될 수 있다. 허용되는 한, 미국 특허 제 5,528,100 호, 제 5,874,820 호, 및 일본 특허공개 평 8-330224 호의 개시내용은 여기서 참고로 포함된다.
측정 시스템 (22) 은 광학 어셈블리 (16) 또는 일부 다른 관련 부재에 대한 레티클 (28) 및 웨이퍼 (30) 의 이동을 모니터한다. 이 정보를 갖고, 제어 시스템 (24) 은 레티클 (28) 을 정밀하게 위치 결정하기 위하여 레티클 스테이지 어셈블리 (18) 를 제어하고, 웨이퍼 (30) 를 정밀하게 위치 결정하기 위하여 디바이스 스테이지 어셈블리 (20) 를 제어할 수 있다. 측정 시스템 (22) 의 설계는 변할 수 있다. 예를 들어, 측정 시스템 (22) 은 복수의 레이저 간섭계, 인코더, 미러, 및/또는 다른 측정 디바이스를 이용할 수 있다.
제어 시스템 (24) 은 측정 시스템 (22) 으로부터 정보를 수신하고, 레티클 (28) 및 웨이퍼 (30) 를 정확하게 위치 결정하기 위하여 스테이지 이동기 어셈블리 (40, 44) 를 제어한다. 부가적으로, 제어 시스템 (24) 은 환경 시스템 (26) 의 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다. 제어 시스템 (24) 은 하나 이상의 프로세서 또는 회로를 포함할 수 있다.
환경 시스템 (26) 은 광학 어셈블리 (16) 와 웨이퍼 (30) 사이의 갭 (246)(도 2b 에 나타냄) 의 환경을 제어한다. 갭 (246) 은 이미징 필드 (250) 를 포함한다. 이미징 필드는 노광되는 웨이퍼 (30) 의 영역에 인접한 영역, 및 광 에너지의 빔이 광학 어셈블리 (16) 및 웨이퍼 (30) 사이를 이동하는 영역을 포함한다. 이 설계에 있어서, 환경 시스템 (26) 은 이미징 필드의 환경을 제어할 수 있다.
환경 시스템 (26) 에 의해 갭 (246) 내에서 생성 및/또는 제어되는 원하는 환경은, 조명 시스템 (14) 을 포함하여, 노광 장치 (10) 의 나머지 구성요소들의 설계, 및 웨이퍼 (30) 에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 원하는 제어된 환경은 물과 같은 유체일 수 있다. 다른 방법으로, 원하는 제어된 환경은 또 다른 타입의 유체 일 수 있다.
도 2a 는 웨이퍼 (30), 및 광학 어셈블리 (16), 디바이스 스테이지 (42), 및 환경 시스템 (26) 을 포함하는 도 1 의 노광 장치 (10) 의 일부에 대한 사시도이다.
도 2b 는 광학 어셈블리 (16), 디바이스 스테이지 (42), 및 환경 시스템 (26) 을 포함한, 도 2a 의 노광 장치의 일부에 대한 단면도이다. 도 2b 는 광학 어셈블리 (16) 가 옵티컬 하우징 (250A), 최종 광학 소자 (250B), 및 최종 광학 소자 (250B) 를 광학 하우징 (250A) 에 고정하는 소자 리테이너 (250C) 를 포함함을 나타낸다. 부가적으로, 도 2b 는 최종 광학 소자 (250B) 와 웨이퍼 (30) 사이의 갭 (246) 을 나타낸다. 일 실시형태에서, 갭 (246) 은 대략적으로 1mm 이다.
일 실시형태에서, 환경 시스템 (26) 은 액침유체 (248)(원으로 나타냄) 를 사용하여 이미징 필드와 갭 (246) 의 나머지를 채운다. 환경 시스템 (26) 과 환경 시스템 (26) 의 구성요소들의 설계는 변할 수 있다. 도 2b 에 나타낸 실시형태에서, 환경 시스템 (26) 은 액침유체 시스템 (252), 유체 배리어 (254), 및 운반 영역 (2560) 을 포함한다. 이 실시형태에서, (ⅰ) 액침유체 시스템 (252) 은 액침유체 (248) 를 갭 (246) 으로 전달 및/또는 주입하고, 운반 영역 (256) 으로 부터 또는 그 운반 영역 (256) 부근의 액침유체 (248) 를 제거하고, 및/또는 운반 영역 (256) 을 통하여 액침유체 (248) 의 이동을 용이하게 하고, (ⅱ) 유체 배리어 (254) 는 액침유체 (248) 가 갭 (246) 부근에서 떨어져 흐르는 것을 방지하고, (ⅲ) 운반 영역 (256) 은 갭 (246) 으로부터 흐르는 액침유체를 전송 및/또는 운반한다. 또한, 유체 배리어 (254) 는 갭 (246) 부근에 챔버 (257) 를 형성한다.
액침유체 시스템 (252) 의 설계는 변할 수 있다. 예를 들어, 액침유체 시스템 (252) 는 갭 (246) 에서 또는 그 갭 (246) 부근의 하나 이상의 위치, 광학 어셈블리 (16) 의 에지, 및/또는 직접적으로 광학 어셈블리 (16) 와 웨이퍼 (30) 사이에 액침유체 (248) 를 주입할 수 있다. 또한, 액침유체 시스템 (252) 은 디바이스 (30), 갭 (246) 및/또는 광학 어셈블리 (16) 의 에지에서 또는 그 부근에서의 하나 이상의 위치에서 액침유체 (248) 를 제거 및/또는 배출하는데 도움을 줄 수 있다.
도 2b 에 나타낸 실시형태에서, 액침유체 시스템 (252) 는 광학 어셈블리 (16) 의 주변부 및 액침유체 소스 (260) 부근에 위치결정되는 하나 이상의 주입기 노즐 (258)(단지 하나만 나타냄) 및 액침유체소스 (260) 를 포함한다. 도 2c 는 하나의 주입기 노즐 (258) 을 더 상세히 나타낸다. 이 실시형태에서, 각각의 주입기 노즐 (258) 은 액침유체 소스 (260) 와 유체 소통하는 노즐 출구 (262) 를 포함한다. 적절한 시간에, 액침유체 소스 (260) 는 하나 이상의 노즐 출구 (262) 에 챔버 (257) 로 방출되는 액침유체 (248) 를 제공한다.
또한, 도 2b 및 도 2c 는 챔버 (257) 내의 액침유체 (248) 가 웨이퍼 (30) 의 상부에 놓여 있음을 나타낸다. 액침유체 (248) 는 갭 (246) 으로 흐른다. 또한, 웨이퍼 (30) 가 광학 어셈블리 (16) 아래에서 이동할 때, 이는 웨이퍼 (30) 의 상부 표면 부근에서 액침유체 (248) 를 갭 (246) 으로 드래그한다.
일 실시형태에서, 유체 배리어 (254) 는 갭 (246) 주위에 챔버 (257) 를 형성하고, 갭 (246) 으로 부터의 액침유체 (248) 의 흐름을 제한하고, 그 갭 (246) 을 액침유체 (248) 로 가득차게 유지하는데 도움을 주고, 그리고 그 갭 (246) 을 벗어나는 액침유체 (248) 의 회수를 용이하게 한다. 일 실시형태에서, 유체 배리어 (254) 는 갭 (246) 과 광학 어셈블리 (16) 의 하부를 둘러싸고, 전반적으로 갭 (246) 과 광학 어셈블리 (16) 의 하부 주위에 위치결정된다. 또한, 일 실시형태에서, 유체 배리어 (254) 는 액침유체 (248) 를 광학 어셈블리 (16) 중심에 있는 웨이퍼 (30) 및 디바이스 스테이지 (42) 상의 영역으로 제한한다. 다른 방법으로, 예를 들어, 유체 배리어 (254) 는 단지 갭 (246) 의 부분 주위에 위치결정될 수 있거나 또는 광학 어셈블리 (16) 의 중심에서 벗어나게 될 수 있다.
도 2b 및 도 2c 에 나타낸 실시형태에서, 유체 배리어 (254) 는 격납 프레임 (264) 및 프레임 지지부 (268) 를 포함한다. 이 실시형태에서, 격납 프레임 (264) 은 일반적으로 고리 모양의 링 형상이고, 갭 (246) 을 둘러싼다. 부가적으로, 이 실시형태에서, 격납 프레임 (264) 은 상부 측 (270A), 웨이퍼 (30) 에 대향하는 대향 하부 측 (270B), 갭 (246) 에 대향하는 내부 측 (270C), 및 외부 측 (270D) 을 포함한다. 또한, 이 실시형태에서, 유체 배리어 (254) 는 운반 영역 (256) 을 수용하는 채널 (272) 을 포함한다. 예를 들어, 채널 (272) 은 고리 형상일 수 있다.
상부 및 하부라는 용어는 단지 편의를 위하여 사용되며, 격납 프레임 (264) 의 방위는 회전될 수 있다. 또한, 격납 프레임 (264) 은 또 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 격납 프레임 (264) 은 직사각형 프레임 형상 또는 8 각형의 프레임 형상, 타원형의 프레임 형상, 또는 또 다른 적절한 형상일 수 있다.
프레임 지지부 (268) 는 웨이퍼 (30) 및 디바이스 스테이지 (42) 상의 장치 프레임 (12), 또 다른 구조, 및/또는 광학 어셈블리 (16) 에 대하여 격납 프레임 (264) 을 접속 및 지지한다. 일 실시형태에서, 프레임 지지부 (268) 는 격납 프레임 (264) 의 중량 전체를 지지한다. 다른 방법으로, 예를 들어, 프레임 지지부 (268) 는 격납 프레임 (264) 의 중량의 일부만을 지지할 수 있다. 일 실시형태에서, 프레임 지지부 (268) 는 하나 이상의 지지부 어셈블리 (274) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프레임 지지부 (268) 는 3 개의 이격된 지지부 어셈블리 (274) (도 2b 에 2 개만 나타냄) 를 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 각각의 지지부 어셈블리 (274) 는 광학 어셈블리 (16) 와 상기 격납 프레임 (264) 의 내측 (270C) 사이에 연장되어 있다.
일 실시형태에서, 각 지지부 어셈블리 (274) 는 격납 프레임 (264) 을 광학 어셈블리 (16) 에 견고하게 고정하는 마운트이다. 다른 방법으로, 예를 들어, 각각의 지지부 어셈블리는 만곡된 방식으로 격납 프레임 (264) 을 지지하는 만곡부일 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, "만곡부" 라는 용어는 일부 방향으로는 비교적 높은 강성을 가지며, 다른 방향들로는 비교적 낮은 강성을 가지는 부분을 의미한다. 일 실시형태에서, 만곡부는 (ⅰ) X 축을 따라 그리고 Y 축을 따라 비교적 단단하게 되고, (ⅱ) Z 축을 따라 비교적 유연하게 되도록 구성된다. 일 실시형태에서, 만곡부들은 Z축에 따른 격납 프레임 (264) 의 이동을 허용하고, X 축 및 Y 축에 따른 격납 프레임 (264) 의 이동을 억제한다.
다른 방법으로, 예를 들어, 각 지지부 어셈블리 (274) 는 웨이퍼 (30) 및 디바이스 스테이지 (42) 에 대하여 격납 프레임 (264) 의 위치를 조정하는데 사용될 수 있는 작동기일 수 있다. 이 실시형태에서, 프레임 지지부 (268) 는 또한 격납 프레임 (264) 의 위치를 모니터하는 프레임 측정 시스템 (미도시) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프레임 측정 시스템은 X 축에 대하여 및/또는 Y 축에 대하여, Z 축을 따른 격납 프레임 (264) 의 위치를 모니터할 수 있다. 이 정보에 대하여, 지지부 어셈블리 (274) 는 격납 프레임 (264) 의 위치를 조정하는데 사용될 수 있다. 이 실시형태에서, 지지부 어셈블리 (274) 는 격납 프레임 (264) 의 위치를 능동적으로 조정할 수 있다.
도 2b 및 도 2c 도 전사 영역 (256) 을 보다 상세하게 나타낸다. 이 실시형태에서, 전사 영역 (256) 은, 실질적으로 고리 모양의 디스크 형상이고, 갭 (246) 을 둘러싸며, 광학 어셈블리 (16) 와 실질적으로 동일한 중심에 있는 기판 (275) 이다. 다른 방법으로는, 예를 들어, 기판 (275) 은 타원 프레임 형상, 직사각형 프레임 형상, 또는 8 각형 프레임 형상을 포함하는 또 다른 형상일 수 있다. 또 다른 방법으로는, 예를 들어, 운반 영역 (256) 은, 갭 (246) 의 일부를 둘러싸도록 구성되는 복수의 기판 세그먼트 및/또는 실질적으로 동심인 복수의 기판을 포함할 수 있다.
운반 영역 (256) 의 치수는, 원하는 액침유체의 회수 속도를 달성하도록 선택될 수 있다.
또한, 이 실시형태에서, 운반 영역 (256) 은 격납 프레임 (264) 의 하부 측 (270B) 에서 또는 그 부근에서 격납 프레임 (264) 에 고정되고, 격납 프레임 (264) 과 협동하여 운반 영역 (256) 에 접하여 및/또는 그 위에 제거 챔버 (276) 를 형성한다. 또한, 도 2c 에 나타낸 바와 같이, 운반 영역 (256) 은, 제거 챔버 (276) 에 인접한 제 1 표면 (278A), 및 디바이스 (30) 와 갭 (246) 에 인접한 대항되는 제 2 표면 (278B) 을 포함한다.
본 실시형태에서, 운반 영역 (256) 은, 격납 프레임 (264) 과 웨이퍼 (30) 및/또는 디바이스 스테이지 (42) 사이를 흐르는 액침유체 (248) 의 적어도 일부를 포획, 유지, 및/또는 흡수한다. 운반 영역 (256) 에 이용된 재료의 종류는 변할 수 있다. 일 실시형태에서, 기판 (275) 은 복수의 통로 (280) 를 포함한다. 예를 들어, 통로 (280) 는 비교적 작고 타이트하게 패킹될 수 있다.
예로서, 운반 영역 (256) 은, 모세관 작용에 의해 액침유체 (248) 를 운반하는 복수의 작은 구멍 및/또는 틈을 갖는 다공성 재료일 수 있다. 이 실시형태에서, 통로 (280) 는, 모세관력이 액침유체 (248) 를 작은 구멍으로 인출할 만큼 충분히 작을 수 있다. 적절한 재료의 예는, 금속, 유리, 또는 세라믹으로 이루어진 심지 (wick) 타입 구조를 포함한다. 적절한 심지 타입 구조의 예들은, 짜여진 유리섬유, 소결된 금속 파우더, 스크린, 와이어 메시, 또는 임의의 재료의 그루브를 포함하는 상호 접속된 작은 통로의 네크워크를 갖는 임의의 재료를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 운반 영역 (256) 은 친수성 (hydrophilic) 일 수 있다.
일 실시형태에서, 운반 영역 (256) 은 대략 20 과 200 미크론 사이의 작은 구멍 사이즈를 갖는다. 다른 비제한적인 실시형태에서, 운반 영역 (256) 은 적어도 대략 40, 80, 100, 140, 160, 또는 180 의 다공성 (porosity) 을 가질 수 있다.
어떤 실시형태에서, 비교적으로 높은 유량이 요구된다. 보다 높은 흐름을 수용하기 위하여, 다공성이 보다 큰 재료가 운반 영역 (256) 에 필요할 수도 있다. 운반 영역 (256) 의 다공성의 선택은, 운반 영역 (256) 의 총 요구 유량에 의존한다. 보다 큰 다공성을 가지는 운반 영역 (256) 을 이용하고, 운반 영역 (256) 의 두께를 감소시키거나 또는 운반 영역 (256) 의 표면적을 증가시켜, 보다 큰 전체 흐름 속도를 성취할 수 있다. 일 실시형태에서, 액침 리소그래피에서의 0.3-1.0 L/분 의 흐름 속도 조건에 대하여, 40-150㎛ 의 작은 구멍 사이즈를 이용하여 액침유체 (248) 회수를 위한 30-150cm2 면적을 커버할 수 있다. 또한, 다공성 재료의 종류와 설명도 액침유체 (248) 의 애플리케이션과 특성에 의존한다.
다시 도 2b 를 참조하면, 어떤 실시형태에서, 운반 영역 (256) 은 액침유체 (248) 를 흡수하기 위하여 제한된 용량을 갖는다. 일 실시형태에서, 액침유체 시스템 (252) 은, 운반 영역 (256) 으로부터 또는 그 부근에서 액침유체 (248) 를 제거하고, 운반 영역 (256) 및 제거 챔버 (276) 와 유체 소통하는 유체 제거 시스템 (282) 을 포함한다. 이러한 설계에 의해, 액침유체 (248) 는 운반 영역 (256) 에 의해 포착되고, 유체 제거 시스템 (276) 에 의해 제거될 수 있다.
일 실시형태에서, 유체 제거 시스템 (282) 은 운반 영역 (256) 의 상부 제 1 표면 (278A) 으로부터 액침유체 (248) 를 제거하여, 부가적인 액침유체 (248) 가 운반 영역 (256) 의 하부 제 2 표면 (278B) 으로 흐르게 한다. 예를 들어, 유체 제거 시스템 (282) 은 운반 영역 (256) 양단에 압력 차를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 유체 제거 시스템 (282) 은 제 1 표면 (278A) 에서의 압력이 제 2 표면 (278B) 에서의 압력보다 낮아지게 한다.
액침유체 (248) 의 제거는 몇몇 다른 방식으로 달성될 수 있고, 유체 제거 시스템 (282) 의 다수의 실시형태를 이하에 설명한다.
도 2c 는, 프레임 갭 (284) 이 (i) 격납 프레임 (264) 의 하부 측 (270B) 과 운반 영역 (256) 의 제 2 표면 (278B), 및 (ii) 웨이퍼 (30) 및/또는 디바이스 스테이지 (42) 사이에 존재하여, 격납 프레임 (264) 에 대한 디바이스 스테이지 (42) 와 웨이퍼 (30) 의 이동을 용이하게 함을 나타낸다. 프레임 갭 (284) 의 크기는 변할 수 있다. 일 실시형태에서, 프레임 갭 (284) 은 대략 0.1mm 와 2mm 사이에 있다. 다른 실시예에서, 프레임 갭 (284) 은 대략 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 또는 5mm 일 수 있다.
이 실시형태에서, 대부분의 액침유체 (248) 는 유체 배리어 (254) 내에 가두어지고, 주변부 주위의 대부분의 누출은 운반 영역 (256) 에 의해 좁은 프레임 갭 (284) 내에서 배출된다. 이 경우에, 액침유체 (248) 가 운반 영역 (256) 에 닿으면, 운반 영역 (256) 으로 인출되고 흡수된다. 따라서, 운반 영역 (256) 은 임의의 액침유체 (248) 가 링 외부로 흐르는 것을 방지한다.
도 2d 는 도 2c 에 나타낸 실시형태와 다소 유사한 노광 장치 (10D) 의 또 다른 실시형태의 일부에 대한 단면도를 나타낸다. 그러나, 도 2d 에서, 디바이스 (30D) 및/또는 스테이지 (42D) 는, 운반 영역 (256D) 의 제 2 표면 (278BD) 보다 격납 프레임 (264D) 의 내측 (270CD) 및/또는 외측 (270DD) 의 하부 측 (270BD) 에 근접해 있다. 다르게 말하면, 하부 측 (270BD) 과 디바이스 (30D) 및/또는 스테이지 (42D) 사이의 거리가, 제 2 표면 (278BD) 과 디바이스 (30D) 및/또는 스테이지 (42D) 사이의 거리보다 작다.
도 3a 는 액침유체 소스 (260) 의 일 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태에서, 액침유체 소스 (260) 는, (i) 액침유체 (248) 를 유지하는 유체 저장기 (386A), (ii) 유체 저장기 (386A) 와 유체 소통하며 액침유체 (248) 를 필터링하는 필터 (386B), (iii) 필터 (386B) 와 유체 소통하고 액침유체 (248) 로부터 임의의 공기, 오염물, 또는 가스를 제거하는 통기 장치 (386C), (iv) 통기 장치 (386C) 와 유체 소통하며 액침유체 (248) 의 온도를 제어하는 온도 제어기 (386D), 예를 들어 열 교환기 또는 냉각기, (v) 온도 제어기 (386D) 와 유체 소통하는 압력 소스 (386E), 예를 들어 펌프, 및 (vi) 압력 소스 (386E) 와의 유체 소통하는 입구를 갖고 노즐 출구 (262) (도 2c 에 도시) 와의 유체 소통하는 출구를 가지며, 노즐 출구 (262) 에 대한 압력과 흐름을 제어하는 흐름 제어기 (386F) 포함한다.
부가적으로, 액침유체 소스 (260) 는, (i) 노즐 출구 (262) 로 전달된 액침유체 (248) 의 압력을 측정하는 압력 센서 (386G), (ii) 노즐 출구 (262) 에 대한 액침유체 (248) 의 유속을 측정하는 흐름 센서 (386H), 및 (iii) 노즐 출구 (262) 에 대한 액침유체 (248) 의 온도를 측정하는 온도 센서 (386I) 를 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소의 동작은, 노즐 출구 (262) 에 대한 액침유체 (248) 의 유속, 온도 및/또는 압력을 제어할 수 있도록 제어 시스템 (24) (도 1 에 나타냄) 에 의해 제어된다. 이러한 센서들 (386G-386I) 로부터의 정보는, 제어 시스템 (24) 이 액침유체 소스 (360A) 의 다른 구성 요소를 적절하게 조정하여 액침유체 (248) 의 원하는 온도, 흐름 및/또는 압력을 달성할 수 있도록, 제어 시스템 (24) 에 전송될 수 있다.
액침유체 소스 (260) 의 구성 요소들의 방위는 변할 수 있다. 또한, 하나 이상의 구성 요소가 필요하지 않을 수 있거나 일부 구성 요소들이 복제될 수 있다. 예를 들어, 액침유체 소스 (260) 는 복수의 펌프, 복수의 저장기, 온도 제어기, 또는 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 환경 시스템 (26) 은 복수의 액침유체 소스 (260) 를 포함할 수 있다.
액침유체 (248) 가 갭 (246) (도 2b 에 나타냄) 에 주입되는 속도는 변할 수 있다. 일 실시형태에서, 액침유체 (248) 는 대략 0.5 리터/분 내지 2 리터/분 사이의 속도로 노즐 출구 (262) 를 통해 갭 (246) 으로 공급된다. 그러나, 속도는 이러한 양보다 더 크거나 또는 이 보다 작을 수 있다.
액침유체 (248) 의 타입은 장치 (10) 의 설계 조건에 적절하게 되도록 변할 수 있다. 일 실시형태에서, 액침유체 (248) 는 가스 제거된 물, 이온 제거된 물과 같은 유체이다. 다른 방법으로는, 예를 들어, 액침유체 (248) 는 폼블린 오일과 같은 과불화 폴리에테르 (PFPE) 와 같은 또 다른 타입의 유체일 수 있다.
도 3b 는 유체 제거 시스템 (382B) 의 제 1 실시형태, 및 유체 배리어 (254), 운반 영역 (256), 웨이퍼 (30), 및 액침유체 (248) 의 일부를 나타낸다. 또한, 유체 제거 시스템 (382B) 을 여기서는 압력 시스템이라도 한다. 일 실시형태에서, 유체 제거 시스템 (382B) 은 운반 영역 (256) 의 제 1 표면 (278A) 에 운반 압력을 생성 및/또는 인가한다. 이 실시형태에서, 유체 제거 시스템 (382B) 은, 제 1 표면 (278A) 과 제 2 표면 (278B) 사이에 압력차가 존재하도록, 운반 영역 (256) 의 제 1 표면 (278A) 에서 운반 압력을 유지한다. 다른 비제한적인 실시형태에서, 유체 제거 시스템 (382B) 은, 제 1 표면 (278A) 에서의 운반 압력이 대략 -10, -100, -500, -1000, -2000, -5000, -7000, 또는 -10,000 Pa 게이지가 되도록 제거 챔버 (276) 내의 압력을 제어한다.
도 3b 에서, 유체 제거 시스템 (382B) 은, (i) 제거 챔버 (276) 내에 낮은 챔버 압력을 생성하는 저압 소스 (390BA), 및 (ii) 제거 챔버 (276) 로부터 액침유체 (248) 를 포획하는 회수 저장기 (390BC) 를 포함한다. 이 실시형태에서, 저압 소스 (390BA) 는 펌프 또는 진공 소스 (390BD), 및 챔버 (276) 내의 챔버 압력을 정밀하게 제어하는 챔버 압력 조절기 (390BE) 를 포함할 수 있다. 다른 비제한적인 실시형태에서, 예를 들어, 챔버 압력은 대략 -10, -100, -500, -1000, -2000, -5000, -7000, 또는 -10,000 Pa 게이지가 되도록 제어된다. 챔버 압력 조절기 (390BE) 는 제어 시스템 (24) 에 의해 챔버 압력을 제어하도록 제어될 수 있다.
도 3c 는 유체 제거 시스템 (382C) 의 다른 실시형태, 및 유체 배리어 (254), 운반 영역 (256), 웨이퍼 (30), 및 액침유체 (248) 의 일부를 나타낸다. 이 실시형태에서, 유체 제거 시스템 (382C) 은 건조 제거유체 (396) (삼각형으로 나타냄), 예를 들어 공기를 제거 챔버 (276) 를 통해 및 운반 영역 (256) 의 상부 제 1 표면 (278A) 을 가로질러 가한다. 제거유체 (396) 는 액침유체 (248) 를 운반 영역 (256) 밖으로 분출시켜 운반 영역 (256) 의 상부 표면 (278A) 을 건조시킨다. 몇몇 경우에 제거유체 (396) 를 가열하여, 건조유체 (396) 로의 액침유체 (248) 의 흐름을 향상시킬 수 있다. 다르게 말하면, 일 실시형태에서, 제거유체 (396) 는 액침유체 (248) 의 액침유체 온도보다 높은 제거유체 온도에 존재한다.
도 3c 에서, 유체 제거 시스템 (382C) 은, (i) 압축 건조 제거유체 (396) 의 유체 소스 (396A), (ii) 건조 제거유체 (396) 의 온도를 제어하는 온도 제어기 (396B), (iii) 건조 제거유체 (396) 의 흐름을 측정하는 흐름 센서 (396C), 및 (iv) 건조 제거유체 (396) 의 온도를 측정하는 온도 센서 (396D) 를 포함한다. 유체 소스 (396A) 는 제어 시스템 (24) 에 의해 제어된 펌프를 포함할 수 있고, 온도 제어기 (396B) 는 제어 시스템 (24) 에 의해 제어된 히터일 수 있다.
도 3d 는 유체 제거 시스템 (382D) 의 또 다른 실시형태, 및 유체 배리어 (254), 운반 영역 (256), 웨이퍼 (30), 및 액침유체 (248) 의 일부를 나타낸다. 이 실시형태에서, 운반 영역 (256) 은 유체 배리어 (254) 외부로 연장되어 있다. 또한, 유체 제거 시스템 (382C) 은, 운반 영역 (256) 의 제 1 표면 (278A) 에 가열된 유체 (396F) (삼각형으로 나타냄) 를 제공하여 액침유체 (248) 가 운반 영역 (256) 외부에 끓어 넘치게 하여 포획하는 열 소스 (397) 를 포함한다.
도 3b-3d 에 나타낸 유체 제거 시스템 (382B 및 382C) 의 구성 요소의 방위는 변화할 수 있다. 또한, 하나 이상의 구성 요소는 불필요할 수도 있고/또는 일부 구성 요소는 복제될 수 있다. 예를 들어, 각 유체 제거 시스템 (382B, 382C, 및 382D) 은 복수의 펌프, 복수의 저장기, 밸브, 또는 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 환경 시스템 (26) 은 복수의 유체 제거 시스템 (382B, 382C, 382D) 을 포함할 수 있다.
도 4 는 환경 시스템 (426) 의 다른 실시형태의 일부 , 웨이퍼 (30) 의 일부 및 디바이스 스테이지 (42) 의 일부에 대한 확대도이다. 이 실시형태에서, 환경 시스템 (426) 은, 도 2a-2c 에 나타낸 상술한 대응하는 구성 요소와 다소 유사하다. 그러나, 이 실시형태에서, 운반 영역 (456) 은 약간 다르다. 특히, 이 실시형태에서, 운반 영역 (456) 의 기판 (475) 내의 통로 (480) (2 개만 나타냄) 는 복수의 이격된 운반 개구부이며, 제 1 표면 (478A) 과 제 2 표면 (478B) 사이에서 기판 (475) 을 통해 실질적으로 횡방향으로 연장되어 있다.
이 실시형태에서, 예를 들어, 기판 (475) 은, 유리 또는 그 밖의 친수성 재료와 같은 재료로 제조될 수 있다. 일 실시형태에서, 운반 개구부 (480) 는 대략 0.1 과 0.2mm 사이의 직경을 가질 수 있다. 그러나, 특정 실시형태에서, 운반 개구부는 이러한 크기보다 크거나 작을 수 있다.
이 설계에 대하여, 예를 들어, 하나 이상의 유체 제거 시스템 (382B 및 382C) (도 3b 및 3c 에 나타냄) 은 진공 또는 부분 진공을 운반 개구부 (480) 상에 인가하는데 사용될 수 있다. 부분 진공에 의해 액침유체 (248) 를 운반 영역 (456) 을 통해 인출한다.
도 5a 는, 광학 어셈블리 (516), 디바이스 스테이지 (542), 및 환경 시스템 (526) 을 포함하는, 노광 장치 (510) 의 또 다른 실시형태의 일부에 대한 단면도이다. 도 5a 도 웨이퍼 (30) 와 갭 (546) 을 나타내며, 액침유체 (548) 로 그 갭 (546) 이 채워지는 점을 나타낸다. 도 5b 는 라인 5B-5B 에 따라 절단한 도 5a 의 확대된 부분을 나타낸다.
이 실시형태에서, 환경 시스템 (526) 은 상술한 대응하는 구성 요소에 다소 유사한, 액침유체 시스템 (552), 유체 배리어 (554), 및 운반 영역 (556) 을 또한 포함한다. 이 실시형태에서, 유체 배리어 (554) 는, 갭 (546) 주위에 챔버 (557) 를 형성하는 격납 프레임 (564), 및 그 격납 프레임 (564) 을 장치 프레임 (12) 에 접속하고 지지하는 프레임 지지부 (568) 를 포함한다. 그러나, 이 실시형태에서, 격납 프레임 (564) 은, (i) 액침유체 시스템 (552) 의 액침유체 소스 (560) 와 유체 소통하는 노즐 출구 (562) 를 규정하는 고리 모양 형상의 제 1 채널 (581), (ii) 고리 모양 형상의 제 2 채널 (583), (iii) 고리 모양 형상의 제 3 채널 (585), 및 (iv) 운반 영역 (556) 을 수용하는 고리 모양 형상의 제 4 채널 (587) 을 포함한다. 이 실시형태에서, 채널 (581, 583, 585, 587) 은 대략 동심이고, 광학 어셈블리 (516) 를 중심에 두고 있다. 또한, 이 실시형태에서, 제 2 채널 (583) 은 제 1 채널 (581) 을 둘러싸고, 제 3 채널 (585) 은 제 2 채널 (583) 을 둘러싸며, 제 4 채널 (587) 은 제 3 채널 (585) 을 둘러싼다. 그러나, 채널 (581, 583, 585, 587) 의 형상, 방위, 및/또는 위치는 변경될 수 있다.
일 실시형태에서, 액침유체 시스템 (552) 은 제 1 채널 (581), 및 챔버 (557) 로 방출되는 노즐 출구 (562) 에 액침유체 (548) 를 제공한다. 운반 영역 (556) 은 격납 프레임 (564) 과 협동하여, 운반 영역 (556) 에 접하게 그리고 그 위에 제거 챔버 (576) 를 형성한다. 또한, 운반 영역 (556) 은, 제거 챔버 (576) 에 인접한 제 1 표면 (578A), 및 디바이스 (30) 와 갭 (546) 에 인접한 반대측의 제 2 표면 (578B) 을 포함한다.
이 실시형태에서, 제 3 채널 (585) 은 제 1 제거 시스템 (528A) 과 유체 소통한다. 일 실시형태에서, 제 1 제거 시스템 (528A) 은 제 3 채널 (585) 내에, 액침유체 (548) 를 제 3 채널 (585) 로 주입 및/또는 인출하는 진공 또는 부분 진공을 생성한다. 예를 들어, 다른 비제한적인 실시형태에서, 제 1 제거 시스템 (528A) 은 제 3 채널 (585) 내 압력을 대략 -10, -100, -500, -1000, -2000, -5000, -7000, 또는 -10,000 Pa 게이지로 유지할 수 있다.
또한, 이 실시형태에서, 제 4 채널 (587) 은 제 2 제거 시스템 (528B) 과 유체 소통한다. 이 실시형태에서, 제 2 제거 시스템 (528B) 은, 운반 영역 (556) 의 상부 제 1 표면 (578A) 으로부터 액침유체 (548) 를 제거하여, 부가적인 액침유체 (548) 가 운반 영역 (556) 의 하부 제 2 표면 (578B) 으로 흐르게 한다.
일 실시형태에서, 제 1 제거 시스템 (528A) 의 설계는 도 3b-3d 에 나타낸 제거 시스템 (382B, 382C) 중 하나의 설계와 다소 유사할 수 있고/또는 제 2 제거 시스템 (528B) 의 설계는 도 3b-3d 에 나타낸 설계들 중 하나와 다소 유사할 수 있다.
일 실시형태에서, 갭 (546) 으로부터 빠져 나오는 대부분의 액침유체 (548) 는 제 3 채널 (585) 을 통해 회수된다. 예를 들어, 제 3 채널 (585) 은 갭 (546) 으로부터 회수된 액침유체 (548) 의 대략 80-90% 사이를 회수할 수 있다. 다른 실시형태에서, 제 3 채널 (585) 은, 적어도 갭 (546) 으로부터 회수된 액침유체 (548) 의 대략 50, 60, 70, 80, 또는 90% 를 회수할 수 있다. 이러한 설계에 의해, 제 4 채널 (587) 은 제 3 채널 (585) 에 의해 포획되지 않은 액침유체 (548) 를 포획하는데 사용될 수 있다.
부가적으로, 일 실시형태에서, 환경 시스템 (526) 은, 갭 (546) 내의 압력을 제어하는데 사용될 수 있는 압력 제어기 (591) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 압력 제어기 (591) 는 갭 (546) 내의 압력을 갭 (546) 의 외부 압력과 대략 동일하게 할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 제 2 채널 (583) 은 압력 제어기 (591) 를 규정한다. 이 실시형태에서, 제 2 채널 (583) 은 대기압에 개방되고, 제 3 채널 (585) 의 주변부 내부에 위치결정된다. 이러한 설계에 의해, 제 3 채널 (585) 내의 부압 (negative pressure) (진공 또는 부분 진공) 은 광학 어셈블리 (516) 와 웨이퍼 (30) 사이의 압력에 크게 영향을 미치지 않는다.
다른 방법으로, 예를 들어, 제어 압력 소스 (583) 는 제어유체 (595) (삼각형으로 나타냄) 를 갭 (546) 으로 방출하는 제 2 채널 (583) 에 전달할 수 있다. 일 실시형태에서, 제어유체 (595) 는 액침유체 (548) 에 의해 쉽게 흡수되지 않는 가스일 수 있다. 예를 들어, 액침유체 (548) 가 물인 경우, 제어유체 (595) 는 물일 수 있다. 액침유체 (548) 가 제어유체 (595) 를 흡수하지 않거나 다른 방법으로 제어유체에 반응하지 않는 경우, 웨이퍼 (30) 의 표면 상에 기포가 발생할 가능성이 감소될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 환경 시스템 (526) 은, 격납 프레임 (546) 과 웨이퍼 (30) 및/또는 디바이스 스테이지 (542) 사이에 유체 베어링 (미도시) 을 생성하는 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 격납 프레임 (564) 은 베어링 유체 (미도시) 의 베어링 유체 소스 (미도시) 와 유체 소통하는 하나 이상의 베어링 출구 (미도시) 를 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 베어링 유체 소스는 베어링 출구에 압축 유체를 제공하여, 기체 정역학 (aerostatic) 베어링을 형성한다. 유체 베어링은 격납 프레임 (564) 의 중량 모두 또는 일부를 지지할 수 있다.
각 실시형태에서, 필요한 경우, 부가적인 운반 영역을 부가될 수 있다.
반도체 디바이스는 상기한 시스템을 이용하여, 도 6a 에 일반적으로 나타낸 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 단계 601 에서, 디바이스의 기능 및 성능 특성을 설계한다. 다음으로, 단계 602 에서, 패턴을 갖는 마스크 (레티클) 를 이전의 설계 단계에 따라 설계하고, 동시에 단계 603 에서, 실리콘 재료로 웨이퍼를 만든다. 단계 604 에서, 단계 602 에서 설계된 마스크 패턴을 단계 603 으로부터의 웨이퍼 상에서, 본 발명에 따른 상술한 포토리소그래피 시스템에 의해 노광한다. 단계 605 에서, 반도체 장치를 조립하고 (다이싱 프로세스, 본딩 프로세스, 및 패키징 프로세스를 포함하여), 마지막으로, 단계 606 에서 장치를 검사한다.
도 6b 는, 반도체 장치를 제조하는 경우, 상기한 단계 604 의 상세한 흐름도 일례를 나타낸다. 도 6b 에서, 단계 611 (산화 단계) 에서, 웨이퍼 표면을 산화한다. 단계 612 (CVD 단계) 에서, 절연 필름을 웨이퍼 표면 상에 형성한다. 단계 613 (전극 형성 단계) 에서, 전극을 증기 증착에 의해 웨이퍼 상에 형성한다. 단계 614 (이온 주입 단계) 에서, 이온을 웨이퍼에 주입한다. 상술한 단계 611-614 는 웨이퍼를 제조하는 동안 웨어퍼 전처리 단계를 형성하고, 이 전처리 단계는 처리 조건에 따라 각 단계가 선택된다..
웨이퍼 처리의 각 단계에서, 상기한 전처리 단계가 완료된 경우, 다음의 후처리 단계가 수행된다. 후처리 단계가 수행되는 동안, 우선, 단계 615 (포토레지스트 형성 단계) 에서, 포토레지스트를 웨이퍼에 도포한다. 다음으로, 단계 616 (노광 단계) 에서, 상기한 노광 장치를 이용하여, 마스크 (레티클) 의 회로 패턴을 웨이퍼에 전사한다. 그런 다음, 단계 617 (현상 단계) 에서, 노광된 웨이퍼를 현상하고, 단계 618 (에칭 단계) 에서, 잔여 포토레지스트 이외의 부분 (노광된 재료 표면) 을 에칭에 의해 제거한다. 단계 619 (포토레지스트 제거 단계) 에서, 에칭 후 남아 있는 불필요한 포토레지스트를 제거한다.
이러한 처리 및 후처리 단계를 반복하여, 다중 회로 패턴을 형성한다.
여기서 개시하고 나타낸 바와 같은 노광 장치 (10) 는 충분히 목적하는 바를 달성할 수 있고 상술한 이점을 제공할 수 있으며, 현재의 본 발명의 바람직한 실시형태는 단순히 예로서 나타낸 것으로, 첨부된 청구항에서 설명한 바 이외의 본 명세서에 나타낸 상세한 구조 또는 설계에 대한 세부사항을 제한하지 않음을 이해한다.

Claims (39)

  1. 액침 리소그래피 장치로서,
    최종 광학 소자를 포함하는 광학 어셈블리로서, 상기 광학 어셈블리는 액침 액체를 통해 기판 상으로 이미지를 투영하도록 구성된, 상기 광학 어셈블리;
    상기 광학 어셈블리의 최종 부분을 둘러싸도록 배열된 격납 부재로서, 상기 격납 부재는 상기 격납 부재와 상기 기판, 스테이지, 또는 상기 기판 및 스테이지 사이의 갭으로부터 회수된 상기 액침 액체가 제거되는 채널을 갖는, 상기 격납 부재;
    상기 최종 광학 소자의 저부 표면 위에 배열된 출구로서, 상기 출구를 통해 상기 액침 액체가 상기 광학 어셈블리와 상기 격납 부재 사이의 공간으로 방출되는, 상기 출구; 및
    액침 액체 소스 장치로서, 상기 액침 액체 소스 장치로부터 상기 액침 액체가 상기 출구로 전달되고, 상기 액침 액체 소스 장치는 흐름 제어기 및 상기 출구로의 상기 액침 액체의 유속을 측정하는 흐름 센서를 가지며, 상기 흐름 센서는 상기 흐름 제어기를 사용하여 제어된 상기 액침 액체의 상기 유속을 측정하는, 상기 액침 액체 소스 장치를 포함하는, 액침 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액침 액체 소스 장치는 온도 제어기 및 상기 출구로 전달되는 상기 액침 액체의 온도를 측정하는 온도 센서를 갖는, 액침 리소그래피 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 제어기는 열교환기 또는 냉각기 (chiller) 를 포함하는, 액침 리소그래피 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 흐름 센서는 상기 온도 제어기의 하류에 배열되는, 액침 리소그래피 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 흐름 제어기는 상기 출구와 상기 흐름 센서 사이에 배열되지 않는, 액침 리소그래피 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 흐름 제어기는 상기 흐름 센서의 상류에 배열되는, 액침 리소그래피 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액침 액체 소스 장치는 상기 출구로 전달되는 상기 액침 액체의 압력을 측정하는 압력 센서를 갖는, 액침 리소그래피 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액침 액체는 상기 출구로부터 상기 격납 부재의 내측과 상기 광학 어셈블리 사이의 상기 공간으로 방출되는, 액침 리소그래피 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    지지부를 더 포함하고, 상기 지지부를 사용하여 상기 격납 부재가 프레임에 의해 지지되는, 액침 리소그래피 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 광학 어셈블리를 지지하는, 액침 리소그래피 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지부는 액츄에이터를 포함하고, 상기 액츄에이터에 의해 상기 격납 부재가 이동되는, 액침 리소그래피 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 격납 부재의 위치를 모니터하는 측정 시스템을 포함하는, 액침 리소그래피 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 격납 부재는 상기 측정 시스템을 사용하여 획득된 정보에 기초하여 이동되는, 액침 리소그래피 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지부는 액츄에이터를 포함하고, 상기 액츄에이터에 의해 상기 격납 부재가 이동되는, 액침 리소그래피 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 격납 부재의 위치를 모니터하는 측정 시스템을 포함하는, 액침 리소그래피 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 격납 부재는 상기 측정 시스템을 사용하여 획득된 정보에 기초하여 이동되는, 액침 리소그래피 장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지부는 만곡부를 포함하는, 액침 리소그래피 장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지부는 만곡부를 포함하는, 액침 리소그래피 장치.
  19. 액침 리소그래피 방법으로서,
    광학 어셈블리의 최종 부분을 둘러싸도록 배열되는 격납 부재를 사용하여 액침 액체를 격납하는 것; 및
    상기 광학 어셈블리의 최종 광학 소자와 기판 사이의 상기 액침 액체를 통해 상기 기판 상으로 이미지를 투영하는 것을 포함하고,
    상기 액침 액체는 출구를 통해 상기 광학 어셈블리와 상기 격납 부재 사이의 공간으로 방출되며,
    상기 격납 부재는 상기 격납 부재와 상기 기판 사이의 갭으로부터 회수된 상기 액침 액체가 제거되는 채널을 가지고,
    상기 출구는 상기 최종 광학 소자의 저부 표면 위에 배열되며,
    상기 액침 액체는 액침 액체 소스 장치로부터 상기 출구로 전달되고,
    상기 액침 액체 소스 장치는 상기 출구로 전달되는 상기 액침 액체의 유속을 제어하는 흐름 제어기를 가지며,
    상기 액침 액체 소스 장치는 상기 출구로 전달되는 상기 액침 액체의 상기 유속을 측정하는 흐름 센서를 갖는, 액침 리소그래피 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 액침 액체 소스 장치는 온도 제어기 및 상기 출구로 전달되는 상기 액침 액체의 온도를 측정하는 온도 센서를 갖는, 액침 리소그래피 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 온도 제어기는 열교환기 또는 냉각기 (chiller) 를 포함하는, 액침 리소그래피 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 흐름 센서는 상기 온도 제어기의 하류에 배열되는, 액침 리소그래피 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 흐름 제어기는 상기 출구와 상기 흐름 센서 사이에 배열되지 않는, 액침 리소그래피 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 흐름 제어기는 상기 흐름 센서의 상류에 배열되는, 액침 리소그래피 방법.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 액침 액체 소스 장치는 상기 출구로 전달되는 상기 액침 액체의 압력을 측정하는 압력 센서를 갖는, 액침 리소그래피 방법.
  26. 제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액침 액체는 상기 출구를 통해 상기 격납 부재의 내측과 상기 광학 어셈블리 사이의 상기 공간으로 방출되는, 액침 리소그래피 방법.
  27. 제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    지지부를 더 포함하고, 상기 지지부에 의해 상기 격납 부재가 프레임에 의해 지지되는, 액침 리소그래피 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 광학 어셈블리를 지지하는, 액침 리소그래피 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 지지부는 액츄에이터를 포함하고, 상기 액츄에이터에 의해 상기 격납 부재가 이동되는, 액침 리소그래피 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 격납 부재의 위치를 모니터하는 측정 시스템을 포함하는, 액침 리소그래피 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 격납 부재는 상기 측정 시스템을 사용하여 획득된 정보에 기초하여 이동되는, 액침 리소그래피 방법.
  32. 제 28 항에 있어서,
    상기 지지부는 액츄에이터를 포함하고, 상기 액츄에이터에 의해 상기 격납 부재가 이동되는, 액침 리소그래피 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 격납 부재의 위치를 모니터하는 측정 시스템을 포함하는, 액침 리소그래피 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 격납 부재는 상기 측정 시스템을 사용하여 획득된 정보에 기초하여 이동되는, 액침 리소그래피 방법.
  35. 제 27 항에 있어서,
    상기 지지부는 만곡부를 포함하는, 액침 리소그래피 방법.
  36. 제 28 항에 있어서,
    상기 지지부는 만곡부를 포함하는, 액침 리소그래피 방법.
  37. 디바이스 제조 방법으로서,
    제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 사용하여 기판을 노광하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  38. 디바이스 제조 방법으로서,
    제 31 항에 기재된 방법을 사용하여 기판을 노광하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  39. 디바이스 제조 방법으로서,
    제 35 항에 기재된 방법을 사용하여 기판을 노광하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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