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KR20180030148A - 리소그래피 장치, 투영 시스템, 마지막 렌즈 요소, 액체 제어 부재, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

리소그래피 장치, 투영 시스템, 마지막 렌즈 요소, 액체 제어 부재, 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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KR20180030148A
KR20180030148A KR1020187004424A KR20187004424A KR20180030148A KR 20180030148 A KR20180030148 A KR 20180030148A KR 1020187004424 A KR1020187004424 A KR 1020187004424A KR 20187004424 A KR20187004424 A KR 20187004424A KR 20180030148 A KR20180030148 A KR 20180030148A
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KR
South Korea
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liquid
projection system
contact angle
back contact
substrate
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020187004424A
Other languages
English (en)
Inventor
코르넬리우스 마리아 롭스
빌렘 잔 바우만
테오도르 빌헬무스 폴렛
Original Assignee
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. filed Critical 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치, 침지 리소그래피 장치와 함께 사용되는 투영 시스템, 투영 시스템을 위한 마지막 렌즈 요소, 액체 제어 부재 및 디바이스 제조 방법이 개시된다. 일 구성에서, 리소그래피 장치는 투영 시스템을 통해 기판(W)의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔(B)을 투영하도록 구성되는 투영 시스템(PS)을 포함한다. 액체 한정 구조체(12)는 투영 시스템과 기판 사이의 공간(10)에 침지 액체를 한정한다. 투영 시스템은 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면(104); 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면(110)을 포함한다. 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.

Description

리소그래피 장치, 투영 시스템, 마지막 렌즈 요소, 액체 제어 부재, 및 디바이스 제조 방법
본 출원은 2015년 7월 16일에 출원되고 본 명세서에서 전문이 인용참조되는 EP 출원 15177080.7의 우선권을 주장한다.
본 발명은 리소그래피 장치, 침지 리소그래피 장치와 함께 사용되는 투영 시스템, 투영 시스템을 위한 마지막 렌즈 요소, 액체 제어 부재, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)의 (예를 들어, 다이의 일부분, 한 개 또는 수 개의 다이들을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다.
종래의 리소그래피 장치는 '스테퍼' 및 '스캐너'를 포함한다. 스테퍼에서는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사된다. 스캐너에서는, 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 역-평행 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사된다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
침지 기술들은 더 작은 피처들의 개선된 분해능을 가능하게 하기 위해 리소그래피 시스템들에 도입되었다. 침지 리소그래피 장치에서, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체의 액체 층이 장치의 투영 시스템(이를 통해 패터닝된 빔이 기판을 향해 투영됨)과 기판 사이의 공간에 개재된다. 액체는 투영 시스템의 마지막 렌즈 요소 아래의 기판의 적어도 일부분을 덮는다. 따라서, 노광을 거치는 기판의 적어도 일부분이 액체에 침지된다. 침지 액체의 효과는 노광 방사선이 액체 내에서 가스보다 짧은 파장을 가지기 때문에 더 작은 피처들을 이미징할 수 있다는 것에 있다[또한, 액체의 효과는 시스템의 유효 개구수(NA)를 증가시키고 초점심도(depth of focus)를 증가시키는 것으로도 간주될 수 있다].
상업적인 침지 리소그래피에서, 액체는 물이다. 통상적으로, 물은 반도체 제조 플랜트에서 통상적으로 사용되는 초순수(Ultra-Pure Water: UPW)와 같은 고순도의 증류수이다. 침지 시스템에서, UPW는 자주 정화되며, 침지 액체로서 침지 공간에 공급되기 전에 추가적인 처리 단계들을 거칠 수 있다. 침지 액체로서 물 이외에 높은 굴절률을 갖는 다른 액체들, 예를 들어: 탄화수소, 예컨대 불화탄화수소; 및/또는 수용액이 사용될 수 있다. 또한, 침지 리소그래피에서의 사용을 위해 액체 이외의 다른 유체들이 고려되었다.
본 명세서에서는, 사용 시 마지막 렌즈 요소 그리고 마지막 렌즈 요소와 대향하는 표면 사이의 공간에 침지 액체가 한정되는 국부적인 침지(localized immersion)가 언급될 것이다. 대향 표면은 기판의 표면, 또는 기판 표면과 공면인 지지 스테이지(또는 기판 테이블)의 표면이다[다음의 설명에서 기판(W)의 표면에 관한 언급은, 다른 곳에 특별히 언급되지 않는다면, 추가적으로 또는 대안적으로 기판 테이블의 표면을 칭함을 유의한다; 또한 그 역도 가능함]. 투영 시스템과 기판 테이블 사이에 존재하는 유체 핸들링 구조체가 침지 공간에 침지 액체를 한정하는데 사용된다. 액체에 의해 채워진 공간은 평면에서 기판의 최상부면보다 작으며, 기판 및 기판 테이블이 밑에서 이동하는 동안, 그 공간은 투영 시스템에 대해 실질적으로 정지 상태로 유지된다.
비한정된 침지 시스템[소위 '완전 습식(all wet)' 침지 시스템] 및 배스 침지 시스템(bath immersion system)과 같은 다른 침지 시스템들이 고려되었다. 비한정된 침지 시스템에서는, 침지 액체가 마지막 렌즈 요소 아래의 표면보다 더 많이 덮는다. 침지 공간 외부의 액체는 얇은 액체 막으로서 존재한다. 액체는 기판의 전체 표면을 덮을 수 있거나, 심지어는 기판 그리고 기판과 공면인 기판 테이블도 덮을 수 있다. 배스 타입 시스템에서는, 액체의 배스 내에 웨이퍼가 완전히 침지된다.
유체 핸들링 구조체는, 침지 공간에 액체를 공급하고 그 공간으로부터 액체를 제거하며 이로 인해 침지 공간에 액체를 한정하는 구조체이다. 이는 유체 공급 시스템의 일부분인 특징부들을 포함한다. PCT 특허 출원 공개공보 WO 99/49504에 개시된 구성(arrangement)은, 투영 시스템 밑에서 기판 테이블의 상대 이동에 따라 작동하고 액체를 공급하거나 공간으로부터 액체를 회수하는 파이프들을 포함하는 초기 유체 핸들링 구조체이다. 더 최근의 설계에서, 유체 핸들링 구조체는 부분적으로 침지 공간을 정의하기 위해 마지막 렌즈 요소와 기판 테이블 또는 기판 간의 공간의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장된다.
유체 핸들링 구조체는 상이한 기능들의 선택을 가질 수 있다. 각각의 기능은 유체 핸들링 구조체가 그 기능을 달성할 수 있게 하는 대응하는 특징부로부터 도출될 수 있다. 유체 핸들링 구조체는 다수의 상이한 용어들로 지칭될 수 있으며, 각각은 방벽 부재, 시일 부재, 유체 공급 시스템 유체 제거 시스템, 액체 한정 구조체 등과 같은 기능을 지칭한다.
방벽 부재로서, 유체 핸들링 구조체는 공간으로부터 침지 액체의 유동을 막는 방벽이다. 액체 한정 구조체로서, 구조체는 사용 시 공간에 액체를 한정한다. 시일 부재로서, 유체 핸들링 구조체의 시일링 특징부들은 시일을 형성하여 공간에 액체를 한정한다. 시일링 특징부들은 가스 나이프(gas knife)와 같이 시일 부재의 표면 내의 개구부로부터 추가적인 가스 유동을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 유체 핸들링 시스템은 침지 액체를 공급할 수 있으며, 따라서 액체 공급 시스템일 수 있다.
리소그래피 투영 장치는 투영 시스템(예를 들어, 광학 투영 시스템)을 갖는다. 기판의 노광 시, 투영 시스템은 패터닝된 방사선 빔을 기판 상으로 투영한다. 일 실시예에서, 기판에 도달하기 위해 빔의 경로는 투영 시스템으로부터 투영 시스템과 기판 사이의 액체 한정 구조체에 의해 한정된 액체를 통과한다. 투영 시스템은 빔 경로의 마지막에 렌즈 요소를 가지며, 이는 침지 액체와 접촉한다. 침지 액체와 접촉하는 이 렌즈 요소는 '마지막 렌즈 요소'라고 칭해질 수 있다. 마지막 렌즈 요소는 때때로 WELLE 렌즈라고도 칭해진다. 마지막 렌즈 요소는 액체 한정 구조체에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 액체 한정 구조체는 마지막 렌즈 요소 아래에 그리고 대향 표면 위에 액체를 한정할 수 있다.
몇몇 침지 리소그래피 장치에는, 액체 한정 구조체와 마지막 렌즈 요소 사이에 갭이 존재한다. 침지 액체의 자유 메니스커스(free meniscus)가 갭에 위치될 수 있다. 메니스커스는 액체와 가스 사이의 계면이다. 메니스커스의 액체가 가스 내로 증발함에 따라, 액체 한정 구조체와 투영 시스템 상에 열 부하를 인가한다. 열 부하는 투영 시스템 상에 열(예를 들어, 저온) 스폿을 야기할 수 있다. 메니스커스의 위치에 따라, 열 스폿은 광학 수차를 야기할 수 있고, 이는 포커스 불규칙에 기여할 수 있으며, 결과적인 이미지 오버레이 정확성(또는 '오버레이')과 관련하여 성능에 영향을 줄 수 있다.
노광 시, 기판 테이블은 액체 한정 구조체(및 투영 시스템)에 대해 이동된다. 이 이동은 갭 내의 침지 액체의 수위가 변하게 할 수 있다. 이 이동은 스캐닝 방향으로 반복적인 앞뒤 운동을 달성하기 위한 사행 이동(meandering movement)을 포함할 수 있다. 렌즈와 액체 한정 구조체 간의 메니스커스의 결과적인 이동은 진동적이다(oscillatory). 침지 액체 메니스커스의 진동적 이동은 '슬로싱(sloshing)'이라고 칭해질 수 있다. 슬로싱은 얇은 액체 막이 투영 시스템의 표면 상에 남겨지게 할 수 있다. 이 액체 막이 증발하여 투영 시스템에 열 부하를 인가할 수 있다.
침지 액체에 대해 소액성(liquidphobic)인 재료[즉, 이는 재료의 표면 상의 침지 액체의 액적(droplet)이 90°이상의 정적 접촉 각도를 가짐]가 갭 부근에서 투영 시스템의 외부 표면에 제공될 수 있다. 슬로싱 시, 소액성 재료는 침지 액체가 갭을 따라 위쪽 또는 바깥쪽으로 너무 멀리 이동하거나, 메니스커스가 후진(recede)한 후 렌즈와의 접촉이 바람직하지 않은 정도로 유지되는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
투영 시스템에 대한 열 부하를 감소시키는데 있어서 소액성 재료의 유효성이 일정 기간 후 저하되는 것이 관찰되었다. 그러므로, 성능을 유지하기 위해서는 소액성 재료가 간헐적으로 그리고 더 자주 교체되어야 할 필요가 있다. 교체는 다운 시간(downtime)을 증가시키고 생산성을 감소시킨다.
본 발명의 목적은, 침지 액체의 증발로 인해 투영 시스템에 인가되는 열 부하를 감소시키는 대안적인 장치 및 방법들을 제공하는 것이다.
일 실시형태에 따르면, 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하도록 구성되는 액체 한정 구조체를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며, 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도(static receding contact angle)를 갖고; 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며; 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
일 실시형태에 따르면, 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하도록 구성되는 액체 한정 구조체를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며, 액체 한정 구조체는 사용 시 투영 시스템에 대한 기판의 이동이 침지 액체의 메니스커스와 추가 표면 간의 접촉 라인의 위치의 변동(fluctuation)을 야기하도록 구성되고; 추가 표면은 침지 액체에 대해 90°미만의 정적 후진 접촉 각도를 갖는다.
일 실시형태에 따르면, 침지 리소그래피 장치와 함께 사용되는 투영 시스템이 제공되고, 투영 시스템은 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되며; 투영 시스템은 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며; 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고; 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며; 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
일 실시형태에 따르면, 침지 리소그래피 장치의 투영 시스템을 위한 마지막 렌즈 요소가 제공되고, 투영 시스템은 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되고; 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며; 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고; 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며; 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
일 실시형태에 따르면, 침지 리소그래피 장치의 투영 시스템의 일부분에 부착되고 이와 형상이 들어맞도록(conform) 구성되는 액체 제어 부재가 제공되고, 투영 시스템은 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되고; 투영 시스템은 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면을 포함하며; 액체 제어 부재가 투영 시스템의 상기 일부분에 부착되는 경우, 액체 제어 부재는 액체 한정 구조체와 대향하도록 구성되는 추가 표면을 포함하고; 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고; 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며; 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
일 실시형태에 따르면, 투영 시스템을 이용하여, 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및 액체 한정 구조체를 이용하여, 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 유체를 한정하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공되고, 투영 시스템은 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되고; 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며; 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고; 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며; 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
일 실시형태에 따르면, 투영 시스템을 이용하여, 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및 액체 한정 구조체를 이용하여, 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 유체를 한정하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공되고, 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며, 투영 시스템에 대한 기판의 이동은 침지 액체의 메니스커스와 추가 표면 간의 접촉 라인의 위치의 변동을 야기하고; 추가 표면은 침지 액체에 대해 90°미만인 정적 후진 접촉 각도를 갖는다.
일 실시형태에 따르면, 투영 시스템의 출구 표면을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하도록 구성되는 액체 한정 구조체를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 투영 시스템은 a) 출구 표면의 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도보다 적어도 10°이상 크고 b) 65°미만인 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도를 가지며 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 투영 시스템을 이용하여, 투영 시스템의 출구 표면을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및 액체 한정 구조체를 이용하여, 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공되고, 투영 시스템은 a) 출구 표면의 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도보다 적어도 10°이상 크고 b) 65°미만인 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도를 가지며 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함한다.
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 리소그래피 장치에서 사용되는 액체 공급 시스템을 도시하는 도면;
도 3은 일 실시예에 따른 또 다른 액체 공급 시스템을 도시하는 측면도;
도 4는 마지막 렌즈 요소가 출구 표면 및 추가 표면을 갖는 리소그래피 장치의 측면도;
도 5는 투영 시스템이 통로-형성부(passageway-former)를 포함하는 리소그래피 장치의 측면도;
도 6은 정적 후진 및 정적 전진 접촉 각도(static advancing contact angle)를 예시하는 기울어진 경사면 상의 액적의 단면도;
도 7은 마지막 렌즈 요소 상에 형성된 코팅에 의해 제공되는 추가 표면의 일부분의 측면도;
도 8은 마지막 렌즈 요소에 부착된 코팅되지 않은 액체 제어 부재에 의해 제공되는 추가 표면의 일부분의 측면도;
도 9는 액체 제어 부재 상에 형성된 코팅에 의해 제공되는 추가 표면의 일부분의 측면도;
도 10은 통로-형성부의 코팅되지 않은 부분에 의해 제공되는 추가 표면의 일부분의 측면도;
도 11은 통로-형성부 상에 형성된 코팅에 의해 제공되는 추가 표면의 일부분의 측면도;
도 12는 잘린-원뿔 형상의(frusto-conical) 액체 제어 부재를 도시하는 도면;
도 13은 필름에 남겨진 표면 상에서의 침지 액체의 이동을 도시하는 도면;
도 14는 약 80°의 정적 후진 접촉 각도를 갖는 표면 상에서의 메니스커스의 이동을 도시하는 도면;
도 15는 0°에 가까운 정적 후진 접촉 각도를 갖는 표면 상에서의 메니스커스의 이동을 도시하는 도면;
도 16은 추가 표면 상에서의 침지 액체의 이동에 의해 야기되는 대류 흐름(convection current)을도시하는 도면;
도 17은 추가 표면 상에서의 침지 액체의 반대쪽 이동에 의해 야기되는 대류 흐름을 도시하는 도면;
도 18은 실험적으로 관찰된 바와 같이, 정적 후진 접촉 각도의 상이한 값들에 대하여 투영 시스템의 열 부하로부터 발생된 네거티브 성능 효과의 크기를 나타내는 그래프;
도 19는 한정 구조체의 액체 제어 표면 및 마지막 렌즈 요소의 추가 표면에 대한 예시적인 구성을 도시하는 도면;
도 20은 한정 구조체의 액체 제어 표면 및 마지막 렌즈 요소의 추가 표면에 대한 또 다른 예시적인 구성을 도시하는 도면;
도 21은 한정 구조체의 액체 제어 표면 및 마지막 렌즈 요소의 추가 표면에 대한 또 다른 예시적인 구성을 도시하는 도면; 및
도 22는 한정 구조체의 액체 제어 표면 및 마지막 렌즈 요소의 추가 표면에 대한 예시적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여하한의 다른 적합한 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 및 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 장치는 기판(W)의 (예를 들어, 하나 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 형태의 광학 구성요소들, 또는 이의 여하한의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
마스크 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. 마스크 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 마스크 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 마스크 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 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature) 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 디바이스의 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, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들뿐만 아니라, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 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 이의 여하한의 조합을 포함하는 여하한의 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, 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 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 대상물 테이블들을 갖는 형태로 구성될 수 있으며, 이 중 적어도 하나는 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2 이상의 마스크 테이블들 또는 "마스크 지지체들")이다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 또는 지지체들이 병행하여 사용될 수 있거나, 하나 이상의 테이블 또는 지지체들이 노광에 사용되고 있는 동안 하나 이상의 다른 테이블 또는 지지체들에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 적어도 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 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체에 담가져야(submerged) 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다. 즉, 마지막 렌즈 요소의 표면의 일부분이 액체에 침지된다. 침지된 표면은 적어도 투영 빔이 통과하는 마지막 렌즈 표면의 일부분을 포함한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 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, 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면의 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 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 그리고 투영 시스템(PS)과 기판 사이의 액체를 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)[예를 들어, 간섭계 디바이스(interferometric device), 리니어 인코더(linear encoder) 또는 용량성 센서(capacitive sensor)]의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 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 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 달리) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그것들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(MA)에 하나 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
투영 시스템(PS)의 마지막 렌즈 요소와 기판 사이에 액체를 제공하는 구성들은 3 개의 일반적인 카테고리들로 분류될 수 있다. 이들은 배스 침지 시스템, 소위 국부적 침지 시스템, 및 전체-습식 침지 시스템이다. 본 발명은 특히 국부적 침지 시스템들에 관한 것이다.
도 2는 국부적 침지 시스템의 액체 한정 구조체(12)를 개략적으로 도시한다. 액체 한정 구조체(12)는 투영 시스템(PS)의 마지막 렌즈 요소와 기판 테이블(WT) 또는 기판(W) 사이의 침지 공간(10)의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장된다. 일 실시예에서, 액체 한정 구조체(12)와 기판(W)의 표면 사이에 시일(seal)이 형성된다. 시일의 목적은: 렌즈와 기판(W) 사이의 공간(10) 내에 액체를 한정하고; 및/또는 액체 한정 구조체(12)와 기판(W)(및/또는 기판 테이블)의 대향 표면 간의 갭의 일부분을 시일링하여 가스가 공간(10)에 진입하지 않게 하는 것일 수 있다. 상이한 시일링 피처들이 이러한 기능들 중 하나 또는 둘 모두를 달성하는데 사용될 수 있다. 시일은 가스 시일(16)(가스 시일을 갖는 이러한 시스템은 본 명세서에서 전문이 인용참조되는 유럽 특허 출원 공개공보 EP-A-1,420,298에 개시됨) 또는 액체 시일과 같은 무접촉 시일일 수 있으며, 액체 시일은 액체 한정 구조체(12)와 대향 표면 사이에서 바로, 액체 한정 구조체(12)의 하부측의 개구부를 통한 액체의 공급을 통해 생성될 수 있다. 이러한 액체 시일은 유럽 특허 공개공보 EP 1498778 A1에 개시되며, 본 명세서에서 인용참조된다.
액체 한정 구조체(12)는 투영 시스템(PS)의 마지막 렌즈 요소와 기판(W) 사이의 공간(10)에 액체를 적어도 부분적으로 한정한다. 공간(10)은 투영 시스템(PS)의 마지막 렌즈 요소 아래에, 그리고 이를 둘러싸서 위치된 액체 한정 구조체(12)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 개구부(13)에 의해 투영 시스템(PW) 아래의 그리고 액체 한정 구조체(12) 내의 공간(10)으로 액체가 유입된다. 액체는 개구부(13)에 의해 제거될 수 있다. 액체가 개구부(13)에 의해 공간(10) 내로 유입되거나 공간(10)으로부터 제거되는지 여부는 기판(W) 및 기판 테이블(WT)의 이동 방향에 의존할 수 있다. 도 2에 도시된 타입의 일 실시예에서, 또한 아래에 설명된 구성들 중 어느 하나에 따른 실시예에서, 투영 시스템의 마지막 렌즈 요소는 잘린-원뿔 형상일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 마지막 렌즈 요소의 측면은 마지막 렌즈 요소의 단부면을 향해 그리고 사용 시 기판(W)을 향해 아래쪽으로 경사진다. 단부면은 패터닝된 방사선 빔에 대한 출구 표면으로서 역할한다. 액체 한정 구조체(12)는 마지막 렌즈 요소의 측면의 적어도 일부분을 둘러쌀 수 있다. 액체 한정 구조체(12)는 마지막 렌즈 요소와 상호작동하도록 형상화될 수 있어, 마지막 렌즈 요소의 측면과 액체 한정 구조체(12)의 내측 대향 표면 사이에 갭이 형성된다. 작동 시, 공간(10)으로부터 액체가 갭의 일부분에 침투될 수 있어, 마지막 렌즈 요소의 측면과 액체 한정 구조체(12)의 내측 대향면 사이에 메니스커스가 형성된다.
사용 시, 액체 한정 구조체(12)의 최하부와 기판(W)의 표면 사이에 형성되는 가스 시일(16)에 의해 액체가 공간(10)에 한정될 수 있다. 가스 시일(16)의 가스는 가스 유입구(15)를 통해 액체 한정 구조체(12)와 기판(W) 사이의 갭에 과소압력으로(under pressure) 제공된다. 가스는 유출구(14)와 연계된 채널을 통해 추출된다. 가스 유입구(15)의 과대압력(overpressure), 유출구(14)의 진공 레벨 및 갭의 지오메트리(geometry)는 액체를 한정하는 고속의 가스 유동이 안쪽으로 존재하도록 배치된다. 액체 한정 구조체(12)와 기판(W) 사이의 액체 상에서의 가스의 힘은 공간(10)에 액체를 수용한다. 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개공보 US 2004-0207824에 개시되어 있으며, 본 명세서에서 전문이 인용참조된다.
국부적 침지 시스템에서, 기판(W)은 투영 시스템(PS) 및 액체 공급 시스템 아래로 이동된다. 테이블(WT) 상의 대상물의 에지가 액체 한정 구조체(12) 아래로 이동될 수 있다. 이러한 대상물은 이미징되어야 할 기판(W)일 수 있거나, 이미징되어야 할 기판 테이블 상의(또는 측정 테이블 상의) 센서일 수 있다. 대상물은 더미 기판(dummy substrate)[또는소위 '클로징 플레이트(closing plate)']일 수 있으며, 이는 특정 작업 시 기판(W) 대신에 액체 공급 시스템 아래에 위치될 수 있다. 기판(W)(또는 다른 대상물)의 에지가 공간(10) 아래를 지나갈 때, 기판(W)과 기판 테이블(WT) 사이의 갭 내로 액체가 누출될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 또 다른 액체 공급 시스템 또는 유체 핸들링 시스템을 도시하는 측단면도이다. 도 3에 예시되고 아래에 설명되는 구성은 앞서 설명되고 도 1에 예시된 리소그래피 장치에 적용될 수 있다. 액체 공급 시스템에는 투영 시스템(PS)의 마지막 렌즈 요소와 기판 테이블(WT) 또는 기판(W) 사이의 공간(10)의 경계의 적어도 일부분을 따라 연장되는 액체 한정 구조체(12)가 제공된다. 액체 한정 구조체(12)는 마지막 렌즈 요소와 기판(W) 사이의 공간(10)에 액체를 적어도 부분적으로 수용한다. 공간(10)은 마지막 렌즈 요소 아래에, 그리고 이를 둘러싸서 위치된 액체 한정 구조체(12)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 일 실시예에서, 액체 한정 구조체(12)는 메인 몸체 부재(main body member: 53) 및 다공성 부재(porous member: 83)를 포함한다. 다공성 부재(83)는 평면일 수 있으며, 플레이트 형상일 수 있다. 다공성 부재(83)는 액체에 대해 침투성일 수 있고, 복수의 구멍들(즉, 개구부들 또는 다공들)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 다공성 부재(83)는 메시 플레이트(mesh plate)이며, 다수의 작은 구멍들(84)이 메시에 형성된다. 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개공보 US 2010/0045949 A1에 개시되어 있으며, 본 명세서에서 전문이 인용참조된다.
메인 몸체 부재(53)는 공급 포트들(72), 플로우 플레이트 및 회수 포트(73)를 포함한다. 작동 시, 공급 포트들(72)은 공간(10)에 액체를 공급한다. 플로우 플레이트는 플레이트 위와 플레이트 아래의 두 개의 부피로 공간을 분리하는 메인 몸체(53)로부터 반경방향 안쪽으로 연장된다. 플레이트 내에, 투영 시스템(PS)으로부터 기판(W)으로 패터닝된 빔; 및 공급 포트들(72)로부터 플레이트 밑으로 그리고 회수 포트(73)를 향해 액체를 통과시키는 어퍼처가 형성된다. 회수 포트(73)는 공간(10)으로부터 액체를 회수한다. 공급 포트들(72)은 통로(passageway: 74)들을 통해 액체 공급 장치(75)에 연결된다. 액체 공급 장치(75)는 공급 포트들(72)에 액체를 공급한다. 액체 공급 장치(75)로부터 이송되는 액체는 대응하는 통로(74)를 통해 공급 포트들(72)의 각각에 공급된다. 공급 포트들(72)은 광학 경로와 대향하는 메인 몸체 부재(53)의 규정된 위치들에서 광학 경로의 부근에 배치된다. 회수 포트(73)는 공간(10)으로부터 액체를 회수한다. 회수 포트(73)는 통로(79)를 통해 액체 회수 장치(80)에 연결된다. 액체 회수 장치(80)는 진공 시스템을 포함한다. 회수 장치는 회수 포트(73)를 통해 액체를 빨아들임으로써 액체를 회수할 수 있다. 액체 회수 장치(80)는 통로(79)를 통하여 회수 포트(73)를 통해 회수된 액체를 회수한다. 다공성 부재(83)가 회수 포트(73)에 배치된다.
일 실시예에서, 공급 포트들(72)로부터 공간(10)으로 액체가 공급된다. 액체 한정 구조체(12)의 회수 챔버(81)의 압력이 부압(negative pressure)으로 조정되어 다공성 부재(83)의 구멍들(84)[즉, 회수 포트(73)]을 통해 액체를 회수한다. 공급 포트들(72)을 이용하는 액체 공급 작동 및 다공성 부재(83)를 통한 액체 회수 작동을 수행하는 것은, 액체가 공간(10)을 통해 유동하는 것을 보장한다. 액체 공급 및 회수 작동들은 대향 표면[이는 기판(W)의 표면을 포함함]과 투영 시스템(PS) 사이의 액체 한정 구조체(12) 내의 공간(10)에 액체가 채워지도록 유도한다.
본 발명의 도입부에 언급된 바와 같이, 사용 시 침지 액체와 접촉하는 투영 시스템(PS)의 일부분에 소액성 재료를 적용하는 것이 알려져 있다. 본 명세서에서 전문이 인용참조되는 US 2012274912 A1의 도 8에 일 예시가 개시된다. 하지만, 투영 시스템에 대한 열 부하를 감소시킴에 있어서 소액성 재료의 유효성이 일정 기간 후 저하되는 것이 관찰되었다.
이제, 원치않는 적용된 열 부하를 적어도 부분적으로 해결하는 리소그래피 장치가 설명될 것이다. 다음의 설명에서, 리소그래피 장치는 도 1을 참조하여 앞서 언급된 바와 같이 구성될 수 있다. 리소그래피 장치는 액체 한정 구조체(12)를 포함한다. 액체 한정 구조체(12)는 앞서 설명되고 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같은 유체 공급 시스템 또는 액체 공급 시스템의 일부분을 형성할 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명을 구현할 수 있는 리소그래피 장치를 도시한다. 리소그래피 장치는 투영 시스템(PS)을 포함한다. 작동 시, 투영 시스템(PS)은 출구 표면(104)을 통해 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 패터닝된 방사선 빔(B)을 투영한다. 액체 한정 구조체(12)는 기판(W)의 표면을 포함할 수 있는 대향 표면과 투영 시스템(PS) 사이의 공간(10)에 침지 액체를 한정한다. 침지 액체는, 예를 들어 마지막 렌즈 요소(112)와 기판(W) 사이에 한정될 수 있다. 일 실시예에서, 액체 한정 구조체(12)는 공간(10)을 둘러싼다. 액체 한정 구조체(12)는 공간(10)을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 출구 표면(104)에 추가적으로, 투영 시스템(PS)은 추가 표면(110)을 포함한다. 추가 표면(110)은 액체 한정 구조체(12)와 대향한다. 추가 표면(110)이 대향함에 따라 투영 시스템(PS)과 액체 한정 구조체(12) 사이에 부분적으로 갭(115)을 형성한다. 추가 표면(110)은 마지막 렌즈 요소(112)의 경사진 측면에 적어도 부분적으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 액체 한정 구조체(12)는 사용 시 투영 시스템(PS)에 대한 기판(W)[및 이에 따른 기판 테이블(WT)]의 이동이 갭(115) 내에서 추가 표면(110)과 침지 액체의 메니스커스(22) 사이의 접촉 라인(117)의 위치의 변동을 야기하도록 구성된다.
도 4는 추가 표면(110)이 마지막 렌즈 요소(112)의 통합부로서 또는 마지막 렌즈 요소(112)에 형성된 코팅 또는 구조체로서 형성된 구성을 도시한다. 도 5는 추가 표면(110)이 통로-형성부(200)의 통합부로서 또는 통로-형성부(200)에 형성된 코팅 또는 구조체로서 형성된 구성을 도시한다.
패터닝된 방사선 빔(B)이 통과하는 마지막 렌즈 요소(112)의 몸체의 일부분은 광학 작용부(optically active part: 130)로서 지칭될 수 있다. 도 5의 예시에서, 광학 작용부(130)는 최상부면(113), 출구 표면(104) 및 점선에 의해 에워싸이는 부분이다.
광학 작용부(130)의 반경방향 바깥쪽으로의 마지막 렌즈 요소(112)의 부분은 마지막 렌즈 요소(112)의 몸체의 비-광학 작용부(non-optically active part: 140)이다. 패터닝된 방사선 빔(B)은 마지막 렌즈 요소(112)의 몸체의 비-광학 작용부(140)를 통과하지 않는다. 패터닝된 어떠한 방사선 빔(B)도 통과되지 않는 최하부면의 부분은 마지막 렌즈 요소(112)의 비-광학 작용 최하부면(150)이라고 지칭될 수 있다. 출구 표면(104) 및 비-광학 작용 최하부면(150)은 함께 마지막 렌즈 요소(112)의 노출된 최하부면을 구성한다. 마지막 렌즈 요소(112)의 노출된 최하부면은 이것이 외부 환경에 노출된다는 점에서 노출된다(또는 드러난다). 마지막 렌즈 요소(112)의 노출된 최하부면은, 이것이 투영 시스템(PS)의 구성요소들에 의해, 예를 들어 마지막 렌즈 요소 지지체(600)에 의해 덮이지 않는다는 점에서 덮이지 않은(또는 밖으로 드러난) 표면이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 마지막 렌즈 요소(112)의 최하부면의 부분이 외부 환경에 노출되지 않을 수 있다. 최하부면의 부분은, 예를 들어 지지 구성요소에 의해 덮일 수 있다. 마지막 렌즈 요소(112)의 노출된 최하부면은 투영 시스템(PS)의 마지막 렌즈 요소 지지체(600)에 의해 덮이지 않는다.
일 실시예에서, 공간(10) 내의 액체는 마지막 렌즈 요소(112)의 노출된 최하부면의 가장 낮은 부분과 접촉한다. 공간(10) 내의 액체는 전체 출구 표면(104)과 접촉한다. 공간(10) 내의 액체는 비-광학 작용 최하부면(150)의 가장 낮은 부분과 접촉한다.
도 5의 실시예에서, 투영 시스템(PS)과 액체 한정 구조체(12) 사이에 통로-형성부(200)가 위치된다. 통로-형성부(200)는 외측 형성부 표면(220) 및 내측 형성부 표면(210)을 갖는다. 외측 형성부 표면(220)은, 예를 들어 출구 표면(104)을 통과하는 투영 시스템(PS)의 광축(O)에 대해 반경방향 바깥쪽으로 및/또는 아래쪽으로 대향한다. 내측 형성부 표면(210)은, 예를 들어 출구 표면(104)을 통과하는 투영 시스템(PS)의 광축(O)에 대해 반경방향 안쪽으로 및/또는 위쪽으로 대향한다. 외측 형성부 표면(220)의 적어도 일부분이 액체 한정 구조체(12)와 대향한다. 내측 형성부 표면(210)의 적어도 일부분이 마지막 렌즈 요소(112)와 대향한다. 액체의 메니스커스(22)가 액체 한정 구조체(12)와 외측 형성부 표면(220) 사이에서 연장된다. 메니스커스(22)는 공간(10)의 경계의 일부분을 정의한다.
통로-형성부(200)는 평면에서 마지막 렌즈 요소(112)의 적어도 일부분의 주위를 따라 쭉 연장된다. 일 실시예에서, 통로-형성부(200)는 마지막 렌즈 요소(112)와 동축이다. 통로-형성부(200)는 마지막 렌즈 요소(112)에 대해 '컵(cup)'처럼 보일 수 있다.
통로-형성부(200)는, 통로(300)가 통로-형성부(200)와 마지막 렌즈 요소(112) 사이에 정의되는 방식으로 마지막 렌즈 요소(112)와 액체 한정 구조체(12) 사이에 위치된다. 통로(300)는 내측 형성부 표면(210)과 마지막 렌즈 요소(112) 사이에 적어도 부분적으로 정의된다. 통로(300)는 개구부(310)를 갖는다. 개구부(310)는, 예를 들어 출구 표면(104)을 통과하는 투영 시스템(PS)의 광축(O)에 대해 통로(300)의 반경방향 가장 안쪽 단부에 있다. 개구부(310)는 통로(300)를 공간(10)과 액체 연통하게 한다.
일 실시예에서, 통로(300)는 사용 시 액체로 채워진다. 통로(300) 내의 액체의 존재는, 메니스커스(22)의 반경방향 바깥쪽의 통로-형성부(200)에 인가되는 여하한의 열부하가 통로-형성부(200) 및 통로(300)의 부재 시보다 마지막 렌즈 요소(112)에 더 낮은 열부하를 부여한다는 것을 의미한다. 이러한 열부하는, 예를 들어 통로-형성부(200)의 외측 형성부 표면(220) 상의 액체의 액적 또는 막의 존재에 의해 통로-형성부(200)에 인가될 수 있다.
통로(300) 전체가 액체로 채워지는 경우, 통로(300) 내에 메니스커스가 존재하지 않을 것이다. 통로(300) 내에 메니스커스의 존재는 메니스커스에서의 액체의 증발로 인해 마지막 렌즈 요소(112)에 열부하가 인가되게 할 수 있다.
일 실시예에서, 통로(300)는 사용 시 모세관 작용에 의해 공간(10)으로부터의 액체로 채워지도록 구성되고 구축된다. 일 실시예에서, 통로(300)는 모세관 작용에 의하여 (즉, 투영 시스템을 통하는 투영 빔의 경로에 대해) 반경방향 바깥쪽 방향으로 침지 공간(10)에서 액체를 배출(또는 흡입)할 수 있는 크기로 되어 있다. 일 실시예에서, 통로(300)는 단면이 0.75 mm 이하인 최소 치수를 갖는다. 이 치수는 충분한 모세관 힘이 발생되게 한다. 모세관 작용에 의해 공간(10)으로부터 제거된 액체는 추가 개구부(320)를 통해 통로(300)를 나갈 수 있다.
일 실시예에서, 추가 개구부 제어기(400)가 제공될 수 있다. 추가 개구부 제어기(400)는 액체 공급 및/또는 회수 시스템(450)을 제어한다. 액체 공급 및/또는 회수 시스템(450)은 추가 개구부(320)로부터 액체를 공급하고 및/또는 회수한다. 추가 개구부 제어기(400), 액체 공급 시스템 및 액체 회수 시스템 중 하나 이상이 투영 시스템(PS)으로부터 제거될 수 있다. 이들은 투영 시스템(PS) 또는 심지어 리소그래피 장치로부터 분리된 유체 캐비닛(fluid cabinet)에 하우징될 수 있다. 추가 개구부 제어기(400)는 액체 공급 시스템 및 액체 회수 시스템 중 적어도 하나에 유체 연결된다. 액체 공급 및/또는 회수 시스템(450)은 추가 개구부(320)에 하압력을 인가할 수 있다. 하압력은 모세관 힘들에 추가하여 침지 공간(10)으로부터 액체를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 액체 공급 및/또는 회수 시스템(300)에 의해 인가되는 하압력은 모세관 작용에 대한 대안예로서 침지 공간(10)으로부터 통로(300)를 통해 액체를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 액체에 인가되는 하압력은 인가되는 모세관 힘보다 큰 힘일 수 있어, 유효 모세관 힘은 하압력과 비교할 때 사소하다.
추가 개구부 제어기(400)는 연속적으로 또는 불연속적으로, 예를 들어 주기적인 방식으로 추가 개구부(320)를 통해 액체의 공급 및/또는 회수를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 개구부 제어기(400)는 통로(300)에 액체를 주기적으로 보충하도록 구성될 수 있다. 기판(W)의 이미징에 불리한 영향을 주는 통로(300)에서의 액체 유동으로 인한 진동을 회피하기 위해, 추가 개구부 제어기(400)는 기판들(W)의 이미징 또는 기판들의 로트(lot)의 이미징 사이에서 통로(300)에 액체를 보충하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 추가 개구부 제어기(400)는 주기적으로, 예를 들어 매일 한 번 또는 몇 시간마다 한 번 통로(300)에 액체를 보충하도록 구성될 수 있다. 통로(300)에 액체를 보충하는 것은 통로(300) 내의 액체를 일정한 온도로 유지하는데 도움이 된다. 또한, 통로(300)에 액체를 보충하는 것은 통로(300)의 액체에 [조류(algae)와 같은] 유기체의 성장을 방지하는데 도움이 되며, 그렇지 않으면 이는 오염의 원인이 될 수 있다.
액체 공급 및/또는 회수 유닛(450)은 추가 개구부(320)로, 통로(300)를 통해, 통로(300) 밖으로, 개구부(310)를 통해, 그리고 공간(10)으로 액체를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 액체 공급 및/또는 회수 유닛(450)은 공간(10)으로부터, 개구부(310)를 통해, 통로(300)를 통해, 그리고 추가 개구부(320)를 통해 통로(300) 밖으로 액체를 회수하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 추가 개구부 제어기(400)는 공간(10)에서 액체 유동 패턴을 변화시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 추가 개구부 제어기(400)는 공간(10)의 일 측으로부터 공간(10)의 다른 측으로 공간(10)에 걸쳐 액체의 유동을 유도할 수 있다. 이는 추가 개구부 제어기(400)에 의해 액체의 유동이 개별적으로 제어가능한 2 이상의 통로(300)를 제공함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 통로(300)가 개구부(310)를 통해 침지 공간(10)으로의 액체의 유동을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 통로(300)에 대해 공간(10)의 맞은편에 있는 제 2 통로(300)가 개구부(310)를 통해 공간(10)으로부터 액체를 제거하는데 사용될 수 있다. 이 방식으로, 공간(10)의 일 측으로부터 공간(10)의 다른 측으로 공간(10)을 가로질러 액체의 유동이 달성될 수 있다. 일 구성에서, 통로들(300)을 통한 액체 유동은 공간(10) 내의 액체 몸체(body of liquid)의 유동 경로로 통합될 수 있다. 이 유동 경로는 노광 시 기판 테이블(WT)의 스캐닝 이동에 수직으로 공간(10)을 가로지를 수 있다.
도 5의 실시예에서, 통로-형성부(200)는 마지막 렌즈 요소(112)로부터 분리된다. 즉, 통로-형성부(200)는 마지막 렌즈 요소(112)와 통합부가 아니다. 통로(300)는 통로-형성부(200)의 내측 형성부 표면(210)과 마지막 렌즈 요소(112) 사이에 형성된다.
일 실시예에서, 통로-형성부(200)는 마지막 렌즈 요소(112)의 노출된 최하부면으로부터의 거리가 실질적으로 일정하도록 형상화된다. 내측 형성부 표면(210)의 단면 형상은 마지막 렌즈 요소(112)의 대응하는 노출된 최하부면의 형상과 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, 통로-형성부(200)는 일정한 두께(예를 들어, 약 200 ㎛ 두께)로 되어 있다. 다른 실시예들에서, 통로-형성부(200)는, 예를 들어 미세유체 구조체(microfluidic structure)들을 형성하거나 마지막 렌즈 요소(112)의 노출된 최하부면으로부터의 거리가 아래쪽 방향으로 점점 좁아지거나 넓어지는, 위치의 함수로서 변화하도록 형상화된다. 일 실시예에서, 위치의 함수로서 거리의 변화는 유동 안정성을 개선할 수 있다. 실시예들에서, 통로-형성부(200)는 마지막 렌즈 요소(112)의 노출된 최하부면으로부터의 거리가 평균적으로 약 1 mm이도록 형상화될 수 있다.
일 실시예에서, 통로-형성부(200)는 높은 열 전도도를 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 통로-형성부(200)의 재료는 150 Wm-1K-1보다 큰, 선택적으로는 250 Wm-1K-1보다 큰 열 전도도를 가질 수 있다. 예를 들어, 통로-형성부(200)의 재료는 (코팅된) 알루미늄 합금으로 만들어질 수 있으며, 이는 약 160 Wm-1K-1의 열 전도도를 가질 수 있다. 대안적으로, 통로-형성부(200)의 재료는 은과 같은 금속, 또는 다이아몬드로 만들어질 수 있다. 이 실시예에서의 통로-형성부(200)에 국부적으로 인가되는 여하한의 열 부하는 반경 방향을 포함하는 통로-형성부(200)의 모든 방향들로 열 전도에 의해 빠르게 소산된다. 따라서, 열부하가 소산된다. 결과로서, 마지막 렌즈 요소(112)의 광학 작용부(130)에 도달하는 여하한의 열 부하가 덜 국부화될 것이고, 여하한의 결과적인 수차들 또는 포커스 오차들이 더 적어질 것이다.
대안적인 실시예에서, 통로-형성부(200)의 재료는 낮은 열 전도도를 갖는다. 낮은 열 전도도를 가질 때, 통로-형성부(200)는 마지막 렌즈 요소(112)를 절연(insulate)시킬 수 있다. 일 실시예에서, 통로-형성부(200)의 재료는 1 Wm-1K-1 미만의 작은 열 전도도를 갖는다. 마지막 렌즈 요소(112)에 대한 통상적인 열 전도도는 약 1.4 Wm-1K-1일 수 있다. 통로-형성부(200)의 재료는 세라믹 또는 플라스틱일 수 있다.
다른 실시예들에서, 통로-형성부(200)의 열 전도도는 1 Wm-1K-1와 150 Wm-1K-1사이의 중간 열 전도도를 갖는다.
일 실시예에서, 통로-형성부(200)는 그 외측 형성부 표면(220)에 높은 열 전도도를 갖는 코팅을 가질 수 있다. 이러한 코팅은 150 Wm-1K-1보다 큰, 선택적으로는 250 Wm-1K-1보다 큰 열 전도도를 가질 수 있다. 이러한 코팅은 앞서 설명된 바와 같이 통로-형성부(200) 자체가 높은 열 전도도를 갖는 재료로 만들어지는 경우와 동일한 방식으로 기능한다.
통로-형성부(200)는 여하한의 방식으로 마지막 렌즈 요소(112)와 액체 한정 구조체(12) 사이에 지지될 수 있다. 도 5의 실시예에서, 통로-형성부(200)는 투영 시스템(PS)의 일부분을 형성한다. 특히, 통로-형성부(200)는 투영 시스템(PS)의 마지막 렌즈 요소 지지체(600)에 부착된다. 마지막 렌즈 요소 지지체(600)는 투영 시스템(PS)의 프레임이다. 마지막 렌즈 요소 지지체(600)는 마지막 렌즈 요소(112)를 지지한다. 도시된 실시예에서, 통로-형성부(200)는 그 반경방향 가장 바깥쪽 단부에서 마지막 렌즈 요소 지지체(600)에 의해 지지된다. 도 5의 실시예에서, 추가 개구부(320)는 마지막 렌즈 요소 지지체(600)와 마지막 렌즈 요소(112) 사이에 형성된 연결 통로(350)를 통해 액체 공급 및/또는 회수 시스템(450)에 연결된다. 연결 통로(350)는 하나 이상의 개별 위치들에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 연결 통로(350)는 마지막 렌즈 요소(112) 주위에서 완전히 연장되지 않는다. 예를 들어, 마지막 렌즈 요소(112) 주위에 반경방향으로 균일하거나 비-균일하게 이격된 하나보다 많은 연결 통로(350)가 존재할 수 있다.
마지막 렌즈 요소 지지체(600)에 의해 지지되는 것에 대안적으로 또는 추가적으로, 액체 공급 및/또는 회수 시스템(450)은 통로-형성부(200)와 마지막 렌즈 요소(112)의 노출된 최하부면 사이에 하압력을 인가한다. 하압력은 통로-형성부(200) 밑의 주위 압력에 비해 통로-형성부(200) 위에서 하압력이다. 하압력의 존재는 투영 시스템(PS)을 향해 통로-형성부(200)에 인력을 인가하고, 이로 인해 마지막 렌즈 요소(112)에 통로-형성부(200)를 유지한다.
정적 후진 접촉 각도의 개념이 해당 기술 분야에 알려져 있다. 후진 및 전진 접촉 각도는 표면과 접촉하는 액체의 동적 특성과 특히 관련이 있다. 접촉 각도는, 액체 몸체가 위치되는 표면과 계면이 만나는(intersect) 지점에서, 대안적으로는 메니스커스라고 칭해지는 액체 몸체의 가스 액체 계면의 각도를 지칭한다. 동적 상황(dynamic context)에서, 액체 몸체가 기판에 걸쳐 이동될 때, 이동하는 몸체의 선단 에지(leading edge)에서의 접촉 각도를 전진 접촉 각도라고 칭할 수 있다. 이동하는 몸체의 후단 에지(trailing edge)에서의 접촉 각도를 후진 접촉 각도라고 칭할 수 있다. 정적 후진 접촉 각도는 액체 몸체의 이동을 야기하기에 다소 불충분한 힘이 인가된 액체 몸체의 후진 접촉 각도이다. 도 6은 그 원리를 예시한다. 여기에는 액체의 몸체(120)가 표면(122) 상에 배치되었다. 그 후, 표면(122)은 기울기 아래로 액체의 몸체(120)를 이동시키기에는 다소 불충분한 수평에 대한 각도에 있을 때까지 표면(122)이 점진적으로 경사진다. 표면(122)이 조금이라도 더 기울어진다면, 액체의 몸체(120)는 이동하기 시작할 것이다. 이 상태에서, 선단 에지에서의 접촉 각도(124)가 정적 전진 접촉 각도이다. 정적 전진 접촉 각도는 표면(122)의 액체 몸체의 메니스커스에 대한 탄젠트(123)와 표면(122) 간의 각도로서 정의된다. 후단 에지에서의 접촉 각도(126)가 정적 후진 접촉 각도이다. 정적 후진 접촉 각도는 표면(122)에서의 액체 몸체에 대한 탄젠트(125)와 표면(122) 간의 각도로서 정의된다. 따라서, 정적 후진 접촉은 표면(122), 액체(120) 및 주변 분위기(surrounding atmosphere)의 여하한의 조합에 대해 측정될 수 있다.
본 발명자들은 액체 한정 구조체(12)와 투영 시스템(PS) 사이의 갭(115) 내에서 이동(슬로싱)하는 침지 액체의 거동을 결정하는데 정적 후진 접촉 각도가 중요하다는 것을 인지하였다. 정적 후진 접촉 각도는 접촉 라인(117)이 접촉하는 투영 시스템(PS)의 일부분과 침지 액체의 메니스커스(22) 사이의 접촉 라인(117)의 이론적인 최대 이동 속력을 결정한다. 실시예들에 따르면, 이 속력은 투영 시스템(PS)의 추가 표면(110)에 적절히 선택된 정적 후진 접촉 각도를 제공함으로써 적합화된다. 정적 후진 접촉 각도의 증가는 이론적인 최대 이동 속력을 증가시킨다. 이론적인 최대 이동 속력의 증가는 갭(115) 내에서의 접촉 라인(117)의 위치의 변동으로 인해 침지 액체의 막 또는 액적이 추가 표면(110)에 남겨질 가능성을 줄여준다. 막 또는 액적이 남겨지면, 막의 크기가 작아지거나 액적의 양이 적어질 것이다. 따라서, 추가 표면(110)에 남겨진 침지 액체의 증발로 인한 투영 시스템(PS)의 열 부하는 추가 표면(110)의 정적 후진 접촉 각도가 비교적 크도록 배치함으로써 감소되는 경향이 있을 것이다. 침지 액체의 막(705)이 남아 있는 열적 효과가 도 13에 개략적으로 도시된다. 투영 시스템(PS)의 추가 표면(110) 상에서 아래쪽으로(화살표 700) 이동하는 메니스커스(22)가 도시된다. 메니스커스(22)의 이동 속력은 접촉 라인(117)의 이론적인 최대 이동 속력보다 크며, 이는 침지 액체의 얇은 막(705)이 침지 액체의 이동하는 몸체로부터 남겨지게 한다. 증발로 인한 메니스커스(22) 상의 분위기로의 열 손실이 화살표(702)로 나타나 있다. 열 손실에 의해 야기되는 온도 구배(temperature gradient)는 열이 액체의 덩어리로부터(화살표 704) 그리고 투영 시스템(PS)으로부터(화살표 706) 메니스커스(22)를 향해 유동하게 한다. 막(705)으로부터의 증발은 막(705) 부근에서의 메니스커스(22)에 대한 투영 시스템(PS)의 밀접한 근접성으로 인해 투영 시스템(PS)에 비교적 높은 냉각을 인가한다. 오직 간명함을 위해 추가 표면(110)이 수직으로 도시되며 실제로는 (다른 실시예들에 나타내어진 바와 같이) 상이하게 방위잡힐 수 있음을 유의한다.
또한, 본 발명자들은 더 낮은 정적 후진 접촉 각도에 대해 침지 액체가 후진[예를 들어 갭(115)을 향해 아래로 이동]할 때 형성된 메니스커스가 (도 13을 참조하여 앞서 설명된 의미에서 액체의 막이 실제적으로 전체적으로 남겨지지 않더라도) 더 높은 정적 후진 접촉 각도에 대해서보다 더 평탄한 경향이 있음을 인지하였다. 더 평탄한 메니스커스로부터의 증발은 투영 시스템(PS)에 더 높은 수준의 냉각을 인가하는 경향이 있을 것이다. 이 효과는 도 14 및 도 15에 개략적으로 예시된다. 도 14 및 도 15는 투영 시스템(PS)의 추가 표면(110)에 걸쳐 아래쪽으로(화살표 700) 이동하는 개략적인 메니스커스(22)를 나타낸다. 도 14에서, 추가 표면(110)은 약 80°의 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 도 15에서, 추가 표면(110)은 0°에 가까운 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 증발로 인한 메니스커스(22) 상의 분위기로의 열 손실이 화살표(702)로 나타나 있다. 열 손실에 의해 야기되는 온도 구배는 열이 액체의 덩어리로부터(화살표 704) 그리고 투영 시스템(PS)으로부터(화살표 706) 메니스커스(22)를 향해 유동하게 한다. 도 14에 비해, 도 15의 침지 액체의 후단 측(708) 상의 메니스커스에 의해 채택된 더 평탄한 형태는 도 14의 구성에 비해 도 15의 구성에서 더 큰 냉각이 투영 시스템(PS)에 적용되게 한다[도 14에 비해 도 15에서 더 큰 화살표들(706)로 개략적으로 예시됨]. 오직 간명함을 위해 추가 표면(110)이 수직으로 도시되며 실제로는 (다른 실시예들에 나타내어진 바와 같이) 상이하게 방위잡힐 수 있음을 유의한다.
또한, 본 발명자들은 비교적 큰 정적 후진 접촉 각도를 갖는 추가 표면(110)을 제공함으로써 슬로싱이 비교적 자유롭게 일어나게 하는 것이 침지 액체 내에 상당한 대류를 가져온다는 것을 인지하였다. 이 효과는 도 16 및 도 17에 개략적으로 예시된다. 추가 표면(110)과 메니스커스(22) 간의 상대 이동이 화살표들 708로 나타나 있다[추가 표면(110)은 도 16에서 메니스커스(22)에 대해 위쪽으로 이동하고, 도 17에서 메니스커스(22)에 대해 아래쪽으로 이동함]. 추가 표면(110)과 침지 액체 사이의 마찰이 침지 액체의 대류 흐름(화살표 710으로 개략적으로 나타내어짐)에 기여한다. 대류는 침지 액체와 투영 시스템(PS) 간의 유해한 열 전달을 감소시킬 수 있음에 따라 성능을 개선할 수 있다고 여겨진다.
도 18은 추가 표면(110)의 정적 후진 접촉 각도(수평축)의 상이한 값들에 대한 투영 시스템 상의 열 부하 효과(수직축)의 실험 측정들의 결과치들을 나타낸다. 수직축 상의 더 높은 값들은 투영 시스템(PS) 상의 더 큰 열 부하를 나타낸다. 50°부근의 정적 후진 접촉 각도에서의 열 부하의 갑작스러운 상승을 예측하는 단순한 이론적인 모델들과 달리, 실험 측정들은 열 부하가 약 30°아래로 낮게 또는 훨씬 낮게 유지되는 것을 나타낸다.
이에 따라, 본 발명자들은 메니스커스의 형상 및 이동이 투영 시스템(PS)에 적용되는 방식에 대해 이전에 이용가능했던 것보다 더 세부적인 이해를 달성하였다. 이 이해의 결과로, 본 발명자들은 정적 접촉 각도가 침지 액체에 대해 90°보다 크도록(즉, 침지 액체가 물인 경우 소수성이도록) 표면을 설계하는 것이 최적의 접근법이 아니라는 것을 인지하였다. 대신, 정적 접촉 각도라기보다는 정적 후진 접촉 각도에 대한 언급이 먼저 행해져야 한다. 정적 후진 접촉 각도는 정적 접촉 각도보다 침지 액체의 예상되는 동적 거동에 관해 더 많은 정보를 제공한다. 또한, 본 발명자들은 90°미만의 정적 후진 접촉 각도의 범위에 대해 만족할만한 성능을 달성할 수 있음을 발견하였다.
추가 표면(110)이 90°보다 큰 정적 후진 접촉 각도를 가질 필요가 없다는 것을 인식하면, 추가 표면(110)을 구현하는데 사용될 수 있는 재료들의 범위를 크게 넓힐 수 있다. 90°보다 큰 정적 후진 접촉 각도를 갖는 재료들(예를 들어, 침지 액체가 물인 경우 소수성 표면들)보다 높은 기계적 및/또는 화학적 강건성(robustness)을 갖는 재료들이 사용될 수 있으며, 이로 인해 추가 표면(110)의 수명을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 90°보다 큰 정적 후진 접촉 각도를 갖는 추가 표면(110)을 사용하는 대안적인 접근법들에 비해 추가 표면(110)을 정기적으로 정비해야 할 필요성이 감소될 수 있다.
또한, 90°미만의 정적 후진 접촉 각도를 갖도록 추가 표면(110)을 구성하면, 추가 표면(110)의 결함들에 생기는 국부적인 열부하의 위험성을 감소시킬 수 있다. 추가 표면(110)이 더 큰 정적 후진 접촉 각도를 갖는다면, 둘러싼 영역들에 비해 결함 영역의 정적 후진 접촉 각도의 차이가 더 클 것이다. 통상적으로, 결함들은 비교적 작은 정적 후진 접촉 각도를 갖는 경향이 있으며, 이로 인해 침지 액체를 끌어당긴다. 정적 후진 접촉 각도의 더 큰 차이는 국부적인 풀(pool)의 결함에 액체가 보유될 위험성을 증가시킨다. 침지 액체의 이러한 국부적인 풀링(pooling)은 국부적인 열부하를 초래할 수 있다.
일 실시예에서, 추가 표면(110)은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고, 출구 표면(104)은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 일 실시예에서, 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크며, 선택적으로는 적어도 10°이상 크다. 출구 표면(104)은 통상적으로 매우 작은 정적 후진 접촉 각도를 갖는 재료로 형성된다. 예를 들어, 출구 표면(104)이 석영 유리로 형성된 마지막 렌즈 요소(112)의 맨 표면(bare surface)인경우, 출구 표면(104)의 정적 후진 접촉 각도는 약 25°일 것이다. 이 경우 그리고 다른 실시예들에서, 추가 표면(110)은 25°보다 큰, 선택적으로는 30°보다 큰, 선택적으로는 35°보다 큰, 선택적으로는 40°보다 큰, 선택적으로는 45°보다 큰, 선택적으로는 50°보다 큰, 선택적으로는 55°보다 큰, 선택적으로는 60°보다 큰, 선택적으로는 65°보다 큰, 선택적으로는 70°보다 큰, 선택적으로는 75°보다 큰, 선택적으로는 80°보다 큰, 선택적으로는 85°보다 큰 정적 후진 접촉 각도를 갖도록 배치될 것이다. 추가적으로, 침지 액체에 대한 추가 표면(110)의 정적 후진 접촉 각도는 90°미만이다. 이러한 범위 내의 정적 후진 접촉 각도들은 갭(115) 내의 침지 액체의 통상적인 이동 시 증발 열부하의 적절한 제한을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
일 실시예에서, 추가 표면(110)은 침지 액체에 대해 70°미만, 선택적으로는 65°미만인 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 높은 기계적 및 화학적 강건성을 갖는 다양한 재료들이 이용가능하며, 이들은 70°미만 또는 65°미만의 정적 후진 접촉 각도를 제공한다.
일 실시예에서, 한정 구조체(12)와 투영 시스템(PS) 사이의 갭(115) 내의 침지 액체의 예상되는 최대 이동 속력에 의해 정적 후진 접촉 각도의 하한이 정의된다. 메니스커스(22)와 투영 시스템(PS) 사이의 접촉 라인(117)의 이동이 갭(115) 내의 침지 액체의 몸체의 최대 이동 속력에 부응할 만큼 충분히 빠를 수 있도록 정적 후진 접촉 각도가 충분히 크도록 선택된다. 접촉 라인(117)이 침지 액체의 몸체의 속력에 부응할 수 있으면, 침지 액체의 막 또는 액적이 투영 시스템(PS)에 거의 또는 전혀 남겨지지 않을 것이다.
일 실시예에서, 추가 표면(110)은 침지 액체에 대해 30°보다 큰, 예를 들어 30°내지 90°, 선택적으로 30°내지 70°, 선택적으로 30°내지 65°의 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 정적 후진 접촉 각도를 30°보다 크게 배치하면, 적어도 적당한 속력, 예를 들어 초당 수 cm 미만 정도의 속력으로 이동하는 침지 액체에 대해 막 형성을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 티타늄 또는 니켈을 포함하는 또는 이로 구성되는 금속 포일들이 30 내지 50°범위의 정적 후진 접촉 각도를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 추가 표면(110)은 침지 액체에 대해 50°보다 큰, 예를 들어 50°내지 90°, 선택적으로는 50°내지 70°, 선택적으로는 50°내지 65°의 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 정적 후진 접촉 각도를 50°보다 크게 배치하면, 비교적 빠른 속력, 예를 들어 초당 최대 10 cm의 속력으로 이동하는 침지 액체에 대해 막 형성을 감소시킬 수 있다. PEEK 및 PET와 같은 비-불소 플라스틱이 50°내지 65°범위의 정적 후진 접촉 각도를 갖는 재료들의 예시이다. PEEK는 약 55°의 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. PET는 약 60°의 정적 후진 접촉 각도를 갖는다.
일 실시예에서, 추가 표면(110)은 침지 액체에 대해 55°보다 큰, 예를 들어 55°내지 90°, 선택적으로는 55°내지 70°, 선택적으로는 55°내지 65°의 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 정적 후진 접촉 각도를 55°내지 70° 또는 55°내지 65°범위 내로 배치하면, 특성들의 특히 바람직한 균형을 제공할 수 있다. 투영 시스템(PS) 상의 막 형성은 광범위한 침지 액체 이동 속력에 대해 감소된다.
90°보다 큰 정적 후진 접촉 각도를 갖는 재료들로 제한되지 않는 것은, 추가 표면(110)에 대해 바람직한 특성들, 예컨대: 낮은 비용, 양호한 열적 특성(예를 들어, 열 부하를 확산시키기 위한 특히 높은 전도도, 또는 절연시키기 위한 특히 낮은 전도도), 양호한 기계적 특성, 오래감(hard-wearing), 제조 용이성 및 UV 광에 대한 투명도(이는 표유 UV 광으로 인한 재료의 저하를 감소시킴)를 갖는 재료들의 선택을 촉진시킨다.
(약 60°의 정적 후진 접촉 각도를 갖는) 팔라듐이 특히 오래간다. 일 실시예에서, 추가 표면(110)은: 팔라듐 코팅 금속, 팔라듐 코팅 구리, 팔라듐 코팅 티타늄, 팔라듐 코팅 알루미늄 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 추가 표면(110)은 오래갈 것이다.
일 실시예에서, 추가 표면(110)은 PEEK 또는 PET와 같은 비-불소 플라스틱을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 추가 표면(110)은 제조가 용이할 것이다.
일 실시예에서, 추가 표면(110)은 폴리(4,4'-옥시디페닐렌-프로멜리티미드(pyromellitimide))(캡톤)와 같은 폴리이미드 막을 포함한다. 캡톤은 약 65°의 정적 후진 접촉 각도를 갖는다.
추가 표면(110)에 대한 앞서 언급된 재료들은 단지 예시일 뿐이다. 재료들 중 일부는, 예를 들어 재료의 누설로부터의 오염이 바람직하지 않거나 재료의 수명이 충분하지 않다면 모든 상업적인 리소그래피 공정들에 사용하기에 적합하지 않을 수 있다. 하지만, 이 재료 범위에 대한 언급은 (비-제한적인 목록에) 사용될 수 있는 재료들의 다양성을 증명하는데 도움을 주기 위함이다.
실시예들, 도 7, 도 9 및 도 11에 도시된 예시들에서, 추가 표면(110)은 코팅의 표면을 포함한다.
실시예들, 도 5에 도시된 예시에서, 추가 표면(110)은 통로-형성부(200)에 제공된다.
실시예들, 도 8 내지 도 11에 도시된 예시들에서, 추가 표면(110)은 액체 제어 부재(114) 상에 제공된다. 액체 제어 부재(114)는 투영 시스템(PS)의 일부분에 부착된다. 액체 제어 부재(114)는 액체 제어 부재(114)가 부착되는 투영 시스템(PS)의 일부분과 형상이 들어맞는다. 일 실시예에서, 액체 제어 부재(114)는 통로-형성부(200)에 부착된다. 일 실시예에서, 액체 제어 부재(114)는 마지막 렌즈 요소(112)에 부착된다. 일 실시예에서, 액체 제어 부재(114)가 예비형성(preform)된다. 예비형성된 액체 제어 부재(114)는, 예를 들어 코팅이 아니다. 일 실시예에서, 액체 제어 부재(114)는 접착제를 이용하여 투영 시스템(PS)의 일부분에 부착된다. 액체 제어 부재(114)는 자기-접착성 평면 부재(self-adhesive planar member)일 수 있다(또한, '스티커'라고도 칭해질 수 있다). 액체 제어 부재는 평평한 표면으로서 투영 시스템의 곡선면에 들어맞고 이에 부착될 수 있도록 탄성일 수 있다. 액체 제어 부재(114)는 강성 요소일 수 있다. 액체 제어 부재(114)는 투영 시스템(PS)의 일부분과 액체 제어 부재(114) 중 하나 또는 둘 모두에 접착제를 적용함으로써 투영 시스템(PS)의 일부분에 부착될 수 있다. 접착제는 액체 제어 부재(114)의 일부분으로서 간주될 수 있거나 간주되지 않을 수 있다. 접착제는 액체 제어 부재(114)의 다른 부분과 상이한 조성을 갖는다.
일 실시예에서, 액체 제어 부재(114)는 투영 시스템(PS)에 부착될 때 출구 표면(104)에 대해 비스듬한 각도를 갖는 경사진 표면을 포함한다. 일 실시예에서, 액체 제어 부재(114)는 투영 시스템(PS)에 부착될 때 잘린-원뿔 형상 부분을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액체 제어 부재(114)는 투영 시스템(PS)에 부착될 때 출구 표면(104)에 평행한 평평한 부분을 포함한다. 액체 제어 부재(114)는 이것이 고정되는 표면의 형상에 들어맞는다. 따라서, 액체 제어 부재(114)는 잘린-원뿔 형상인 마지막 렌즈 요소(112)의 일부분 또는 잘린-원뿔 형상인 통로-형성부(200)의 일부분과 형상이 들어맞는다. 잘린-원뿔 형상의 액체 제어 부재(114)의 일 예시가 도 12에 도시된다.
일 실시예에서, 액체 제어 부재(114)는 부착 전에 액체 제어 부재(114)가 부착되는 투영 시스템(PS)의 일부분과 형상이 들어맞는다.
실시예들에서, 추가 표면(110)은 출구 표면(104)에 대해 비스듬한 각도를 갖는 경사진 표면을 포함하거나 이로 구성된다. 그러므로, 추가 표면(110)은 잘린-원뿔 모양을 포함할 수 있거나 잘린-원뿔 모양으로 구성될 수 있지만, 출구 표면(104)에 대해 비스듬한 각도를 갖는 경사진 표면을 포함하거나 갖는 다른 형상들도 가능하다. 추가적으로, 추가 표면(110)은 평평한 표면을 포함할 수 있다. 평평한 표면은 출구 표면(104)에 평행할 수 있다. 대안적으로, 추가 표면(110)은 평평한 표면으로 구성될 수 있으며, 이는 출구 표면(104)에 평행할 수 있다.
상기 실시예들에서는, 투영 시스템(PS)에 제공된 표면[추가 표면(110)]의 특성들에 대해서만 언급되었다. 다른 표면들도 투영 시스템(PS) 상의 열부하를 감소시키는데 기여할 수 있다. 일 실시예에서, 액체 한정 구조체(12)는 투영 시스템(PS)과 대향하는 액체 제어 표면(720)을 포함한다. 액체 제어 표면(720)은 추가 표면(110)에 대해 앞서 설명된 구성들 중 하나를 이용하여 형성될 수 있다. 그러므로, 액체 제어 표면(720)은 추가 표면(110)에 대해 앞서 설명된 침지 액체에 대한 여하한의 정적 후진 접촉 각도를 가질 수 있다. 이러한 방식으로 액체 제어 표면(720)을 구성하면, 액체 제어 표면(720)에 막 또는 액적을 형성하지 않고 메니스커스(22)가 액체 제어 표면(720)에 걸쳐 자유롭게 이동할 수 있게 한다.
도 19 내지 도 22는 추가 표면(110) 및 액체 제어 표면(720)에 대한 비-제한적인 예시 구성을 도시한다. 표면들(110 및 720)은, 예를 들어 액체 한정 구조체(12) 또는 투영 시스템(PS)에 적용된 코팅의 표면으로서, 액체 한정 구조체(12) 또는 투영 시스템(PS)에 부착된(예를 들어, 접착된) 액체 제어 부재의 표면으로서, 또는 액체 한정 구조체(12) 또는 투영 시스템(PS)에 부착된(예를 들어, 접착된) 액체 제어 부재에 적용된 코팅으로서, 앞서 도시된 여하한의 기술들을 이용하여 형성될 수 있다. 도 19 내지 도 22의 예시들에서는, 추가 표면(110)과 액체 제어 표면(720)이 둘 다 제공된다. 또한, 각각의 예시들은 투영 시스템(PS)과 대향하는 액체 한정 구조체(12)의 표면들 중 어느 표면에 대해 수정이 행해지지 않고 도시된 바와 같이 추가 표면(110)만이 제공된 형태로도 제공될 수 있다.
도 19에는, 추가 표면(110)이 잘린-원뿔 형상 부분(110A) 및 평평한 부분(110B)을 포함하는 구성이 도시된다. 평평한 부분(110B)은 출구 표면(104)에 대해 평행하다. 이 실시예에서, 액체 제어 표면(720)은 추가 표면(110)의 평평한 부분(110B)과 대향하는 액체 한정 구조체(12)의 일부분에만 제공된다. 이 특정한 실시예에서, 평평한 부분(110B)은 액체 한정 구조체(12)와 대향하는 마지막 렌즈 요소(112)의 평평한 부분 전체를 덮는다. 도시된 예시에서, 잘린-원뿔 형상 부분(110A)은 마지막 렌즈 요소(112)의 잘린-원뿔 형상 부분 전체를 덜 덮는다. 이 실시예의 변형된 버전에서, 추가 표면(110)은 마지막 렌즈 요소(112)의 잘린-원뿔 형상 부분 전체를 덮는다.
도 20에는, 1) 액체 한정 구조체(12)의 안쪽 대향 부분의 상부(722)에 액체 제어 표면(720)이 제공되고; 및/또는 2) 평평한 부분(110B)이 반경방향 외측 부분(724)을 빼고 마지막 렌즈 요소(112)의 평평한 부분 전체를 덮는 것을 제외하고, 도 19의 구성과 동일한 구성이 도시된다.
도 21에는, 액체 제어 표면(720)이 반경방향 외측 부분(726)을 빼고 추가 표면(110)의 평평한 부분(110B)과 대향하는 액체 한정 구조체(12)의 일부분 전체를 덮는 것을 제외하고, 도 20의 구성과 동일한 구성이 도시된다.
도 22에는, 액체 제어 표면(720)이 추가 표면(110)의 평평한 부분(110B)과 대향하는 액체 한정 구조체(12)의 일부분의 어떤 부분도 덮지 않는 것을 제외하고, 도 21의 구성과 동일한 구성이 도시된다. 이러한 타입의 구성은 침지 액체가 액체 한정 구조체(12)의 최상부 부분에 도달하지 않게 하는 것이 불가능한 경우에 적합할 수 있다. 이 실시예의 변형에서는, 추가 표면(110)이 잘린-원뿔 형상 부분(110A)만을 포함하고, 평평한 부분(110B)을 포함하지 않는다.
일 실시예에서, 디바이스 제조 방법이 제공된다. 본 방법은 투영 시스템(PS)을 이용하여 투영 시스템(PS)을 통해 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한다. 침지 유체는 액체 한정 구조체(12)를 이용하여 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간(10)에 한정된다. 투영 시스템(PS)은 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면(104)을 포함한다. 투영 시스템(PS)은 액체 한정 구조체(12)와 대향하는 추가 표면(110)을 더 포함한다. 추가 표면(110)은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 출구 표면(104)은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
또 다른 실시예에서, 디바이스 제조 방법은 투영 시스템(PS)을 이용하여 투영 시스템(PS)을 통해 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한다. 침지 유체는 액체 한정 구조체(12)를 이용하여 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간(10)에 한정된다. 이 실시예에서 투영 시스템은 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면(104), 및 액체 한정 구조체(12)와 대향하는 추가 표면(110)을 포함한다. 이 실시예에서, 투영 시스템(PS)에 대한 기판(W)의 이동은 침지 액체의 메니스커스(22)와 추가 표면(110) 간의 접촉 라인(117)의 위치의 변동을 야기한다. 추가 표면(110)은 침지 액체에 대해 90°미만인 정적 후진 접촉 각도를 갖는다.
일 실시예에서, 기판(W)의 이동은, 추가 표면(110)의 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도에 의해 결정된 바와 같이, 변동 시 접촉 라인(117)의 이동 속력이 접촉 라인의 이론적인 최대 이동 속력보다 항상 더 낮도록 되어 있다. 이러한 방식으로, 변동 시 추가 표면(110) 상에 액체 막의 형성이 상당히 회피된다. 또한, 이로 인해 추가 표면(110) 상의 액체 막의 증발로 인한 바람직하지 않은 열부하가 회피된다.
앞서 설명된 실시예들 중 어느 실시예에서, 침지 액체는 대개 물일 수 있다. 이 경우, 정적 후진 접촉 각도에 대한 모든 언급은 물에 대한 정적 후진 접촉 각도를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 소액성(또는 액불화성)에 대한 언급은 소수성을 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 친액성(또는 액친화성)에 대한 언급은 친수성을 지칭하는 것으로 이해될 수 있다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치가 제공된다. 리소그래피 장치는: 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하도록 구성되는 액체 한정 구조체를 포함한다. 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며, 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고; 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며; 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
액체 한정 구조체는 사용 시 투영 시스템에 대한 기판의 이동이 침지 액체의 메니스커스와 추가 표면 간의 접촉 라인의 위치의 변동을 야기하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 리소그래피 장치가 제공되고, 이는: 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하도록 구성되는 액체 한정 구조체를 포함한다. 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며, 액체 한정 구조체는 사용 시 투영 시스템에 대한 기판의 이동이 침지 액체의 메니스커스와 추가 표면 간의 접촉 라인 위치의 변동을 야기하도록 구성되고; 추가 표면은 침지 액체에 대해 90°미만의 정적 후진 접촉 각도를 갖는다.
추가 표면은 침지 액체에 대해 70°미만의 정적 후진 접촉 각도를 가질 수 있다. 추가 표면은 침지 액체에 대해 65°미만의 정적 후진 접촉 각도를 가질 수 있다. 추가 표면은 침지 액체에 대해 30°보다 큰 정적 후진 접촉 각도를 가질 수 있다. 추가 표면은 침지 액체에 대해 50°보다 큰 정적 후진 접촉 각도를 가질 수 있다. 추가 표면은 출구 표면에 대해 비스듬한 각도를 갖는 경사진 표면을 포함할 수 있다. 추가 표면은 출구 표면에 대해 평행한 평평한 표면을 포함할 수 있다. 추가 표면은 코팅의 표면을 포함할 수 있다. 추가 표면은 코팅되지 않은 표면을 포함할 수 있다. 추가 표면은 투영 시스템의 마지막 렌즈 요소와 액체 한정 구조체 사이에 위치된 통로-형성부에 제공될 수 있고, 통로-형성부는 통로-형성부와 마지막 렌즈 요소 사이의 통로를 정의한다. 추가 표면은 투영 시스템의 일부분에 부착되는 또한 이와 형상이 들어맞는 액체 제어 부재에 의해 제공될 수 있다. 액체 한정 구조체는 투영 시스템과 대향하는 액체 제어 표면을 포함할 수 있고; 액체 제어 표면의 일부분은 90°미만인 정적 후진 접촉 각도를 갖는다.
제 3 실시예에서, 침지 리소그래피 장치와 함께 사용되는 투영 시스템이 제공된다. 투영 시스템은 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된다. 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함한다. 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
본 발명의 제 4 실시예에서, 침지 리소그래피 장치의 투영 시스템에 대한 마지막 렌즈 요소가 제공된다. 투영 시스템은 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된다. 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함한다. 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
본 발명의 제 5 실시예에서, 침지 리소그래피 장치의 투영 시스템의 일부분에 부착되는 또한 이와 형상이 들어맞도록 구성되는 액체 제어 부재가 제공된다. 투영 시스템은 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된다. 투영 시스템은 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면을 포함한다. 액체 제어 부재가 투영 시스템의 상기 일부분에 부착되는 경우, 액체 제어 부재는 액체 한정 구조체와 대향하도록 구성되는 추가 표면을 포함한다. 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 갖는다. 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
상기 부재가 투영 시스템의 상기 일부분에 부착되는 경우, 이는 출구 표면에 대해 비스듬한 각도를 갖는 경사진 표면을 포함할 수 있다. 상기 부재가 투영 시스템의 상기 일부분에 부착되는 경우, 이는 잘린-원뿔 형상 부분을 포함할 수 있다. 상기 부재가 투영 시스템의 상기 일부분에 부착되는 경우, 이는 출구 표면에 대해 평행한 평평한 표면을 포함할 수 있다. 상기 부재는 부착 이전에 투영 시스템의 상기 일부분과 형상이 들어맞을 수 있다.
본 발명의 제 6 실시예에서, 제 1 또는 또 다른 실시예의 장치, 제 3 실시예의 시스템, 제 4 실시예의 요소 또는 제 5 실시예의 부재가 제공되고, 이는 침지 액체로서 물과 함께 작동하도록 구성되므로, 침지 액체에 대한 상기 정적 후진 접촉 각도는 물에 대한 정적 후진 접촉 각도이다.
제 7 실시예에서, 디바이스 제조 방법이 제공되고, 이는 투영 시스템을 이용하여, 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및 액체 한정 구조체를 이용하여, 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 유체를 한정하는 단계를 포함하고, 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며; 추가 표면은 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고; 출구 표면은 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며; 제 1 정적 후진 접촉 각도는 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고; 65°미만이다.
본 발명의 제 8 실시예에서, 디바이스 제조 방법이 제공되고, 이는 투영 시스템을 이용하여, 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및 액체 한정 구조체를 이용하여, 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 유체를 한정하는 단계를 포함하고, 투영 시스템은: 출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 출구 표면; 및 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며; 투영 시스템에 대한 기판의 이동은 침지 액체의 메니스커스와 추가 표면 간의 접촉 라인의 위치의 변동을 야기하고; 추가 표면은 침지 액체에 대해 90°미만인 정적 후진 접촉 각도를 갖는다.
기판의 이동은, 추가 표면의 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도에 의해 결정된 바와 같이, 상기 변동 시 상기 접촉 라인의 이동 속력이 상기 접촉 라인의 이론적인 최대 이동 속력보다 항상 더 낮도록 되어 있다.
본 발명의 제 9 실시예에서, 리소그래피 장치가 제공되고, 이는 투영 시스템의 출구 표면을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하도록 구성되는 액체 한정 구조체를 포함하고, 투영 시스템은 a) 출구 표면의 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도보다 적어도 10°이상 크고 b) 65°미만인 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도를 가지며 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함한다.
본 발명의 제 10 실시예에서, 디바이스 제조 방법이 제공되고, 이는 투영 시스템을 이용하여, 투영 시스템의 출구 표면을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및 액체 한정 구조체를 이용하여, 투영 시스템과 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하는 단계를 포함하고, 투영 시스템은 a) 출구 표면의 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도보다 적어도 10°이상 크고 b) 65°미만인 침지 액체에 대한 정적 후진 접촉 각도를 가지며 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함한다.
또한, 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 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
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 nm의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위의 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. 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 (15)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 상기 투영 시스템; 및
    상기 투영 시스템과 상기 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하도록 구성되는 액체 한정 구조체를 포함하고,
    상기 투영 시스템은:
    출구 표면을 통해 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 상기 출구 표면; 및
    상기 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며,
    상기 추가 표면은 상기 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도(static receding contact angle)를 갖고;
    상기 출구 표면은 상기 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며;
    상기 제 1 정적 후진 접촉 각도는:
    상기 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고;
    65°미만인 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 한정 구조체는 사용 시 상기 투영 시스템에 대한 상기 기판의 이동이 상기 침지 액체의 메니스커스와 상기 추가 표면 간의 접촉 라인의 위치의 변동(fluctuation)을 야기하도록 구성되는 리소그래피 장치.
  3. 리소그래피 장치에 있어서,
    투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 상기 투영 시스템; 및
    상기 투영 시스템과 상기 기판 사이의 공간에 침지 액체를 한정하도록 구성되는 액체 한정 구조체를 포함하고,
    상기 투영 시스템은:
    출구 표면을 통해 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 상기 출구 표면; 및
    상기 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며,
    상기 액체 한정 구조체는 사용 시 상기 투영 시스템에 대한 상기 기판의 이동이 상기 침지 액체의 메니스커스와 상기 추가 표면 간의 접촉 라인의 위치의 변동을 야기하도록 구성되고,
    상기 추가 표면은 상기 침지 액체에 대해 90°미만의 정적 후진 접촉 각도를 갖는 리소그래피 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 추가 표면은 상기 침지 액체에 대해 65°미만의 정적 후진 접촉 각도를 갖는 리소그래피 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 표면은 상기 침지 액체에 대해 30°보다 큰 정적 후진 접촉 각도를 갖는 리소그래피 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 표면은 상기 출구 표면에 대해 비스듬한 각도를 갖는(angled obliquely) 경사진 표면을 포함하는 리소그래피 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 표면은 상기 출구 표면에 대해 평행한 평평한 표면을 포함하는 리소그래피 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 표면은 상기 투영 시스템의 마지막 렌즈 요소와 상기 액체 한정 구조체 사이에 위치된 통로-형성부(passageway-former)에 제공되고, 상기 통로-형성부는 상기 통로-형성부와 상기 마지막 렌즈 요소 사이에 통로를 정의하는 리소그래피 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 표면은 상기 투영 시스템의 일부분에 부착되고 이와 형상이 들어맞는(conform) 액체 제어 부재에 의해 제공되는 리소그래피 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 한정 구조체는 상기 투영 시스템과 대향하는 액체 제어 표면을 포함하고;
    상기 액체 제어 표면의 일부분은 90°미만인 정적 후진 접촉 각도를 갖는 리소그래피 장치.
  11. 침지 리소그래피 장치와 함께 사용되는 투영 시스템에 있어서,
    상기 투영 시스템은 상기 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되고;
    상기 투영 시스템은:
    출구 표면을 통해 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 상기 출구 표면; 및
    상기 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며;
    상기 추가 표면은 상기 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고;
    상기 출구 표면은 상기 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며;
    상기 제 1 정적 후진 접촉 각도는:
    상기 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고;
    65°미만인 투영 시스템.
  12. 침지 리소그래피 장치의 투영 시스템의 일부분에 부착되고 이와 형상이 들어맞도록 구성되는 액체 제어 부재에 있어서,
    상기 투영 시스템은 상기 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되고;
    상기 투영 시스템은 출구 표면을 통해 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 상기 출구 표면을 포함하며,
    상기 액체 제어 부재가 상기 투영 시스템의 상기 일부분에 부착되는 경우, 상기 액체 제어 부재는 액체 한정 구조체와 대향하도록 구성되는 추가 표면을 포함하고;
    상기 추가 표면은 상기 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고;
    상기 출구 표면은 상기 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며;
    상기 제 1 정적 후진 접촉 각도는:
    상기 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고;
    65°미만인 액체 제어 부재.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 액체 제어 부재는 상기 투영 시스템의 상기 일부분에 부착되는 경우 상기 출구 표면에 대해 비스듬한 각도를 갖는 경사진 표면을 포함하는 액체 제어 부재.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 액체 제어 부재는 부착 전에 상기 투영 시스템의 상기 일부분과 형상이 들어맞는 액체 제어 부재.
  15. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    투영 시스템을 이용하여, 상기 투영 시스템을 통해 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및
    액체 한정 구조체를 이용하여, 상기 투영 시스템과 상기 기판 사이의 공간에 침지 유체를 한정하는 단계를 포함하고,
    상기 투영 시스템은:
    출구 표면을 통해 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 상기 출구 표면; 및
    상기 액체 한정 구조체와 대향하는 추가 표면을 포함하며;
    상기 추가 표면은 상기 침지 액체에 대해 제 1 정적 후진 접촉 각도를 갖고;
    상기 출구 표면은 상기 침지 액체에 대해 제 2 정적 후진 접촉 각도를 가지며;
    상기 제 1 정적 후진 접촉 각도는:
    상기 제 2 정적 후진 접촉 각도보다 크고;
    65°미만인 디바이스 제조 방법.
KR1020187004424A 2015-07-16 2016-07-13 리소그래피 장치, 투영 시스템, 마지막 렌즈 요소, 액체 제어 부재, 및 디바이스 제조 방법 Ceased KR20180030148A (ko)

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