KR100522885B1 - 리소그래피장치 및 디바이스제조방법 - Google Patents

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KR100522885B1 KR10-2003-0036304A KR20030036304A KR100522885B1 KR 100522885 B1 KR100522885 B1 KR 100522885B1 KR 20030036304 A KR20030036304 A KR 20030036304A KR 100522885 B1 KR100522885 B1 KR 100522885B1
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Abstract

본 발명은 밸런스매스(BM)와 기판테이블(WT) 사이에 반작용력이 발생되는 리소그래피투영장치에 관한 것이다. 밸런스매스(BM)는 0.3 내지 10㎐의 서스펜션 고유주파수로 베이스프레임(BF)에 탄성적으로 커플링된다.

Description

리소그래피장치 및 디바이스제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템;
- 베이스프레임;
- 밸런스매스(balance mass); 및
- 상기 밸런스매스와 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체 사이의 반작용력을 발생시켜 상기 투영시스템에 대하여 상기 기판테이블이나 상기 지지구조체를 위치설정시키기 위하여, 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체와 상기 밸런스매스 사이에 연결된 위치설정 액추에이터를 포함하는 리소그래피투영장치에 관한 것이다.
여기서 사용되는 "패터닝수단(patterning means)" 이라는 용어는 기판의 타겟부에 생성되어야 할 패턴에 대응하는, 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번위상반전(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상반전형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함된다. 방사선빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크상의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과마스크의 경우) 또는 반사(반사마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우, 상기 지지구조체는 일반적으로 마스크테이블이 될 것이며, 이것은 입사되는 투영빔 내의 소정위치에 마스크가 잡혀 있을 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크가 상기 빔에 대하여 이동될 수 있다.
- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 국부화된 적절한 전기장(전자기, 정전기)을 가하거나 압전작동수단(piezoelectric actuation mean)을 채용하여 축선을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용하는 것이다. 마찬가지로, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울은 입사되는 방사선빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사한다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상기에 기술된 두 가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1이상의 프로그래밍가능한 거울배열을 포함할 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍가능한 거울배열의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이 경우의 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 많은 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며 본 명세서에서도 참조자료로 채용된다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피쳐의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어하기 위한 임의의 설계방식에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 듀얼스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용참조되고 있다.
리소그래피투영장치에서, 지지구조체에 위치되는 마스크에 대한 정보는 소위 스캐닝공정에서 기판테이블상에 투영되며, 지지구조체 및 기판테이블은 일정한 속도로 동기적으로 움직인다. 통상적으로, 기판테이블의 가속은 5 내지 100m/s2 정도로 될 수 있고, 기판테이블은 통상적으로 대략 10 내지 200[Kg]의 무게를 가질 수 있기 때문에, 가속력 또는 감속력이 클 수 있다. 이 기판테이블이 베이스프레임에 부착되어 있는 액추에이터에 의하여 이동되는 경우, 이 베이스프레임으로 반작용력이 전달된다. 이 반작용력이 베이스프레임으로 직접 전달되는 경우, 이로 인해 베이스프레임의 고유주파수(통상적으로 10 내지 50[Hz])의 큰 여기를 유발한다. 이로 인해, 투영렌즈의 진동격리시스템을 교란시키는 베이스프레임의 진동을 유발한다. 그러면, 이 진동의 일부는 투영렌즈로 전달될 수 있다. 기판테이블이 투영렌즈에 대하여 위치되기 때문에, 이러한 투영렌즈의 진동은 서보(servo) 위치 오차를 발생시켜, 묘화 공정에 영향을 줄 것이다.
이러한 반작용력의 영향은 미국특허 제 6,262,796호에 서술되어 있는 자유롭게 장착된 밸런스매스를 사용함으로써 감소될 수 있다. 이것은 기판테이블이 한 방향으로 이동되는 한편, 밸런스매스가 기판테이블에 의하여 이동된 거리를 밸런스매스에 대한 기판테이블의 질량비를 곱한 것과 동일한 양만큼 반대 방향으로 이동되도록, 기판테이블과 밸런스매스 사이의 위치설정 액추에이터를 이용하여 반작용력을 발생시킴으로써 행해진다. 이 방식으로, 베이스프레임으로 실질적인 반작용력이 전달되지 않고, 베이스프레임에 대한 기판테이블 및 밸런스매스의 중력의 결합중심은 실질적으로 일정하게 유지된다.
이렇게 자유롭게 장착된 밸런스매스가 큰 행정을 가지는 경우, 밸런스매스는 밸런스매스로 유틸리티를 운반하는 케이블 및 튜브의 전달 및 그 이동에 안내부를 필요로 하며, 특히 밸런스매스가 진공안에 있는 경우, 배치가 어렵고 기계의 크기가 커질 수 있다.
리소그래피투영장치의 크기를 최소화하려는 시도에 있어서, 밸런스매스의 거의 마찰이 없는 지지에 필요한 여분의 복잡성 때문에 소요되는 비용을 들여 매스밸런스의 요구되는 행정을 감소시키기 위하여 밸런스매스의 질량이 증가될 수 있다.
또한, 상술된 문제들은 투영시스템에 대하여 이동할 필요가 있으며 밸런스매스를 사용하여 이동될 수 있는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체에 동일하게 적용할 수 있다.
본 발명의 목적은 상술된 문제들 중 하나를 적어도 부분적으로 없애는 자유롭게 장착된 밸런스매스에 대한 대안을 제공하는 것이다.
상기 목적 및 또 다른 목적들은 본 발명에 따른 서두문에 서술된 리소그래피투영장치에서 달성되며, 상기 밸런스매스는 탄성커플링을 매개로 상기 베이스프레임과 커플링되어, 상기 반작용력의 일부가 상기 베이스프레임상에 가해지도록 상기 밸런스매스가 0.3 내지 10㎐ 사이의 서스펜션(suspension) 고유주파수를 가지는 것을 특징으로 한다.
이 방식으로, 상기 반작용력의 일부만이 탄성커플링을 통하여 베이스프레임에 전달된다. 저주파수진동만이 다음과 같이 베이스프레임에 전달되기 때문에, 밸런스매스의 0.3 내지 10㎐ 사이의 고유주파수가 바람직하다. 즉, 대략 10 내지 15㎐ 이상의 주파수에서 기판테이블 또는 지지구조체의 이동에 의하여 발생된 반작용력은 이들 주파수에서와 마찬가지로 베이스프레임으로 거의 전달되지 않으므로, 상기 밸런스매스는 탄성커플링에 의하여 영향을 받지 않고 이들 주파수에 대하여 거의 자유 밸런스매스로서 작용한다. 통상적으로, 기판테이블 또는 지지구조체의 원치 않는 교란(disturbance)은 10㎐ 이상의 주파수에 의한 교란이지만, 밸런스매스는 이 주파수영역에서 현저한 방해를 전달하지는 않는다. 하지만, 통상적으로 10㎐이하의 주파수로 인한 에너지를 갖는, 기판테이블 또는 지지구조체의 긴 행정 작동에 의하여 발생된 가속력은 베이스프레임에 전달된다. 밸런스매스에 대한 반작용력의 일부가 탄성커플링의 스프링 강성(stiffness)에 의하여 흡수되고, 이는 작은 행정을 요구한다. 베이스프레임에 전달된 이러한 저주파수력은 그것들이 장치에 유해한 영향을 주기 이전에 크기에 있어서 매우 높음을 알았다. 이 방식으로, 본 발명에 따른 통상적인 리소그래피투영장치에서, 밸런스매스의 행정은 통상적으로 대략 20㎜미만이다. 일 예시로서, 탄성커플링은 리프스프링(leaf-spring), 토션 스프링(torsional spring) 또는 여타의 기계적인 스프링, 스프링과 같은 특성을 가진 자성조립체 등등으로 구성될 수 있다. 또한, 탄성커플링은 밸런스매스를 그것의 중립 위치로 이동하려는 경향이 있음을 유의한다. 예를 들어, 이것은 상기 위치설정액추에이터의 초기화시에 이점을 가진다.
본 발명에 따른 실시예에서, 밸런스매스는 또한 베어링을 매개로 베이스프레임에 지지된다. 상기 베어링은 일 예시로서 베이스프레임과 밸런스매스 사이의 에어베어링일 수 있다. 이것은 밸런스매스가 병진방향으로 요구되는 행정을 갖도록 하는 지지체를 제공한다.
본 발명에 따른 실시예에서, 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체의 위치설정시의 이동시에, 상기 베이스프레임에 대한 상기 밸런스매스 및 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체의 결합된 무게중심의 위치 또한 이동하도록 장치가 구성되고 배치된다. 베이스프레임에 대한 밸런스매스의 탄성커플링으로 인하여, 무게의 중심은 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체의 위치설정시의 이동시에 그 위치를 유지하지 않을 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 장치는 상기 밸런스매스의 위치를 제어하는 밸런스매스액추에이터를 더욱 포함한다. 이 능동적인 실시예에서, 밸런스매스액추에이터는 상기 탄성커플링과 평행으로 위치될 수 있으며, 또한 밸런스매스는 상기 밸런스매스액추에이터를 매개로 상기 베이스프레임에 커플링된다. 상기 밸런스매스액추에이터는 저주파수에서 밸런스매스에 위치보정력을 가하는 데 사용될 수 있다. 이 방식으로, 병진방향으로 크지만 저주파수력은 저주파수에서 베이스프레임에 인가될 수 있다. 또한, 밸런스매스액추에이터는 (밸런스매스의 질량 및 탄성커플링의 베이스프레임에 대한 강성에 의하여 형성된) 밸런스매스시스템의 공진주파수의 감쇠 및 베이스프레임과 밸런스매스 사이의 10㎐를 초과하는 주파수에서의 힘전달의 현저한 감소를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 베이스프레임으로 전해지는 힘을 고르게 하기 위해서, 밸런스매스액추에이터에 필터링된 피드포워드 프로그램이 적용된다. 이 밸런스매스액추에이터는 예를 들어, 공압, 유압, 전자기 또는 압전 액추에이터일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 상기 탄성커플링과 평행으로 위치되는 스프링-댐퍼(spring-damper)시스템을 포함하며, 또한 밸런스매스는 상기 스프링-댐퍼시스템을 매개로 상기 베이스프레임에 커플링된다. 스프링-댐퍼시스템은 여러 종류의 댐퍼, 예를 들어 점성 댐퍼, 와류댐퍼 등등과 여러 종류의(기계적, 에어, 자기) 스프링을 결합시킬 수 있다. 요구되는 전달특성을 얻기 위해서는, 스프링 및 댐퍼의 일렬과 병렬 연결 모두가 적용될 수 있다. 수동적인 실시예의 장점은 몇 가지 성능을 희생시켜 비용이 덜 드는 해결방안을 제공하며, 능동적인 해결방안보다 일반적으로 보다 견고(robust)하다는 것이다.
상기 스프링-댐퍼시스템은 댐퍼의 특성을 갖는 적어도 하나의 요소와 일렬로 연결된 스프링의 특성을 갖는 적어도 하나의 요소를 포함하는 것이 바람직하다. 탄성커플링이 실질적으로 스프링의 특성을 가지는 일 실시예에서는, 또한 상기 시스템을 KDK-시스템이라 칭한다. 상기 댐퍼는 점성 댐퍼나 여타의 종류의 댐퍼로서 구현될 수 있다.
상기 댐퍼는 와류댐퍼로 구현되는 것이 바람직하며, 그 이유는 그것이 내구성, 신뢰성, 유지보수 및 오염의 영역에서 장점을 제공하기 때문이다. 상기 KDK-시스템은 (밸런스매스의 질량 및 탄성커플링의 베이스프레임의 강성에 의하여 형성되는) 밸런스매스시스템의 공진주파수의 감쇠 및 베이스프레임과 밸런스매스 사이의 10㎐를 초과하는 주파수범위내에서 힘전달의 현저한 감소를 가능하게 한다. 또한, 상기 스프링댐퍼시스템은 스프링의 특성과 댐퍼의 특성을 모두 통합하는, 예를 들어 고무와 같은 재료나 형상기억합금 등등의 구성요소를 적용시켜 실현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 밸런스매스는 0.3 내지 0.9, 바람직하게는 0.65 내지 0.75 사이의 감쇠계수(b)를 가지는 댐퍼로 감쇠될 수 있다. 이 방식으로, 베이스프레임에 가해진 기판테이블의 긴 행정의 반작용력은 증폭될 수 없다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 댐퍼는 상기 탄성커플링과 평행으로 위치되며, 또한 밸런스매스는 상기 댐퍼를 매개로 상기 베이스프레임에 커플링된다. 별도의 구성요소에 의하여 감쇠가 실현될 수 있거나 내부 댐퍼를 가지는 탄성커플링 자체에 의하여 얻어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 밸런스매스는 주파수의 함수로서 변동하는 감쇠계수(b)로 감쇠될 수 있다. 일 예시로서, 와류댐퍼가 적용될 수 있다. 또한, 상기 밸런스매스의 능동적인 감쇠진동에 밸런스매스액추에이터가 사용되는 경우, 감쇠계수는 주파수의 함수로서 변동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 장치는 위치제어루프를 주기적으로 적용하기 위한 콘트롤러를 더욱 포함한다. 이것은 일 예시로서 상기 기판테이블 또는 지지구조체의 반복운동으로 인한 상기 밸런스매스의 표류(drift)를 방지하거나 밸런스매스의 마찰을 보상하거나 탄성커플링의 히스테리시스현상(hysteresis effect)을 보정하는 데에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 베이스프레임상의 상기 탄성커플링에 의하여, 3 내지 10㎐ 미만의 주파수를 갖는 반작용력의 50 내지 100%가 가해진다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 장치는 기판테이블 또는 지지구조체 및 밸런스매스를 포함하는 진공챔버를 더욱 포함한다. 본 발명의 밸런스매스는, 특히 그 작은 행정으로 인하여 이러한 용도에 적합하도록 되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 밸런스매스와 진공챔버의 벽사이에 벨로우즈가 적용된다. 이는 밸런스매스의 작은 행정으로 인하여 가능하며, 밸런스매스에 유틸리티를 제공하기 위한, 예를 들어 에어베어링용 에어, 위치센서용 전기케이블과 같은 여하한의 케이블 및 튜브가 벨로우즈를 통하여 보내질 수 있기 때문에, 진공에 순응적일 필요가 없다는 것이 장점이다.
본 발명의 일 실시예에서, 벨로우즈는 탄성커플링의 적어도 일부를 형성한다. 강성에 따라, 벨로우즈는 밸런스매스와 베이스프레임 사이에서 탄성커플링의 기능을 부분적으로 또는 완전히 이어 받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 밸런스매스액추에이터 또는 스프링-댐퍼시스템은 상기 벨로우즈를 통하여 상기 밸런스매스와 연결된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면,
- 적어도 부분적으로는 베이스프레임상에 위치된 기판테이블상의 한 층의 방사선감응재로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계;
- 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체와 밸런스매스 사이에 반작용력을 발생시켜 상기 베이스프레임에 대하여 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체를 이동시키는 단계를 포함하는 디바이스제조방법으로서,
0.3 내지 10㎐ 사이의 서스펜션 고유주파수로 상기 밸런스매스를 상기 베이스프레임에 커플링시키는 탄성커플링을 통하여 상기 베이스프레임으로 상기 반작용력의 일부를 전달하는 단계를 특징으로 한다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 EUV(극자외선, 예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인)를 포함한 모든 형태의 전자기방사선 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포괄하도록 사용된다.
첨부된 개략적인 도면을 참조로 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
ㆍ방사선(예를 들어, I-라인, UV, EUV 방사선, 전자빔 등등)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2기판테이블 위설정수단(PW)에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 거울시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사마스크를 구비한) 반사형(reflctive mask type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램 가능한 거울 배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 레이저생성 방전플라즈마원)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 σ-외측 및 σ-내측이라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사원(LA)이 흔히 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 시나리오를 모두 포괄하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정 액추에어터에만 연결되어 6의 자유도로 짧은 행정 이동을 하게 하거나 고정될 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
기판테이블(WT)을 참조하여 본 발명을 설명한다. 하지만, 본 발명은 마스크테이블(MT)에 동일하게 적용될 수 있다.
도 1에서 알 수 있듯이, 통상적인 리소그래피장치는 다양한 구성요소가 지지되는 베이스프레임(BF)을 포함한다.
일 예시로서, 베이스프레임에 다양한 구성요소를 장착하는 것은 도 2에 개략적으로 예시되어 있다. 이 도면은 바람직하게 견고하게 그라운드(10)에 연결되는 베이스프레임(BF)을 도시한다. 투영시스템(PL)은 능동진동격리시스템(AVIS)의 소프트한 서스펜션 시스템(55)을 이용하여 베이스프레임(BF)에 순응성 있게 연결되는 메트롤로지프레임(50)상에 장착됨으로써 베이스프레임(BF)의 진동으로부터 격리된다. 웨이퍼테이블은 액추에이터(20)에 의하여 구동되고, 반작용력은 밸런스매스(BM)에 설정된다. 탄성커플링(150)은 밸런스매스와 베이스프레임 사이에 연결된다. 탄성커플링(150)의 강성은 밸런스매스가 병진(수평)평면에서 0.3 내지 10㎐, 바람직하게는 1 내지 6㎐ 사이의 서스펜션 고유주파수를 갖는 베이스프레임(BF)에 장착되도록 선택된다. 적절한 서스펜션 고유주파수는 대략 3㎐이다.
서스펜션 고유주파수(f0)는 다음의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
여기서, kspring은 탄성커플링(150)의 스프링의 강성이며, mBM은 밸런스매스(BM)의 질량이다. 0.3 내지 10㎐의 범위내에 있도록 밸런스매스의 서스펜션 고유주파수를 정함으로써, 밸런스매스로부터 베이스프레임안으로 덤프되는 크지만 저주파수의 힘(3㎐ 미만의 주파수에서 대략 5000N까지의 힘)이 병진수평평면으로 양 방향으로 허용되도록 보장한다. 이 예시에서, 탄성커플링(150)과 평행으로 댐퍼(170)가 놓이며 밸런스매스액추에이터(100)가 있다. 탄성커플링(150), 댐퍼(170) 및 밸런스매스액추에이터는 벨로우즈(120)에 의하여 선택적으로 에워싸여질 수 있다. 이 방식으로, 탄성커플링, 댐퍼 및 밸런스매스액추에이터는 기판테이블(WT) 및 밸런스매스가 위치되는 격실로부터 밀봉된다. 벨로우즈의 사용은 탄성커플링, 댐퍼 및 밸런스매스액추에이터에 대하여 오염 또는 가스방출특성 등등과 관련되는 덜 엄격한 조건을 부과할 수 있다.
밸런스매스액추에이터(100)는 보정위치로부터 표류하려는 경향을 가질 수 있는 밸런스매스의 위치를 보정하는 데 사용된다. 이력현상으로서 여겨질 수 있는 상기 표류는, 예를 들어 베이스프레임(BF)과 밸런스매스(BM) 사이의 마찰의 결과일 수 있다. 필요하다면, 기판테이블의 반복운동으로 인한 밸런스매스의 표류를 실질적으로 방지하도록 밸런스매스(BM)를 중앙에 위치시키기 위해서, 밸런스매스액추에이터(100)를 제어하고 주기적으로(예를 들어, ms(millisecond)마다) 힘을 가하는 콘트롤러를 구비하여 폐쇄된 루프제어로서 보정이 적용된다.
또한, 상기 액추에이터(100)는 밸런스매스(BM)의 흔들림(windup), 즉 공진을 피하기 위해서 밸런스매스(BM)의 이동을 감쇠하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 이 기능은 별도의 기계적인 수동 댐퍼(170)에 의하여 실현될 수 있다. 어떠한 형태의 감쇠가 사용되든지 간에, 상대감쇠계수(b)는 바람직하게는 0.5 내지 1.0, 더욱 바람직하게는 0.65 내지 0.75인 것이다. 밸런스매스액추에이터(100)가 사용되는 경우, 능동 댐퍼로서 사용될 수 있으며, 감쇠계수(b)는 주파수의 함수로서 변동될 수 있다. 예를 들어, b=0.7인 감쇠계수는 (예를 들어, 0.3 내지 20㎐의 영역에서) 임계주파수까지 사용될 수 있으며, 그 후, 무한대의 주파수에서 감쇠계수가 0이 되도록 감쇠계수는 감소된다. 이 방식으로, 고주파수에서 밸런스매스로부터 베이스프레임까지의 힘전달은 감쇠계수가 일정한 경우보다 적다. 또한, 이 감쇠는 밸런스매스(BM)의 서스펜션 고유주파수에 근접한 기판테이블(WT)의 이동의 주파수에 대하여 밸런스매스로부터 베이스프레임까지의 힘전달의 진폭을 감소시킨다.
또한, 밸런스매스액추에이터(100)는 필터링된 피드포워드 프로그램을 이용하여 저주파수에서 베이스프레임으로 전달된 힘의 프로파일을 고르게 하는 데 사용될 수 있다. 이는 로우패스필터를 통하여 베이스프레임(BF)에 놓인 밸런스매스(BM)의 예상되는 반작용력을 통과시킴으로써, 또한 반작용력의 급격한 변화를 고르게 하는 밸런스매스(BM)에 밸런스매스액추에이터(100)를 통하여 힘을 가함으로써 수행된다. 고주파 교란은 어떠한 경우라도 베이스프레임으로 전해지지 않는다.
도 3은 진공용도로 사용되는 베이스프레임(BF)에 의하여 지지되는 다양한 구성요소의 대안적인 배치를 도시한다. 이 예에서는, 기판테이블(WT)은 연결수단(12)을 매개로 (베이스프레임(BF)에 견고하게 연결된) 기판테이블지지프레임(SF)상에 위치된다. 웨이퍼테이블은 액추에이터(20)에 의하여 구동되며, 반작용력은 밸런스매스(BM)상에 설정된다. 밸런스매스액추에이터(100)와 평행한 탄성커플링(150) 및 댐퍼(170)는 밸런스매스와 기판테이블지지프레임 사이에 연결된다. 이 실시예에서, 투영시스템(PL), 밸런스매스(BM) 및 기판테이블(WT)은 베이스프레임(BF)에 견고하게 연결된 진공챔버(VC)에 의하여 에워싸인다.
기판테이블(WT)과 밸런스매스(BM) 둘 모두는 기판테이블지지프레임(SF)의 표면에 평행한 수평면으로의 병진운동이 실질적으로 마찰이 없도록 장착된다. 이는, 예를 들어, 밸런스매스로부터 기판테이블(WT)을 매달고 밸런스매스에 에어베어링을 제공하거나 기판테이블과 밸런스매스 모두에 에어베어링을 제공함으로써 달성될 수 있으므로, 그들의 중량이 기판테이블지지프레임(SF)에 의하여 유지될 수 있다. 또한, 밸런스매스는 탄성기계적 스프링이거나 공압스프링상에 매달릴 수 있다.
반작용력을 발생시키는 위치설정액추에이터(20)의 작동시에, 기판테이블(WT) 및 밸런스매스(BM)는 반대방향으로 병진할 것이다.
밸런스매스(BM)는 기판테이블지지프레임(SF)에 탄성적으로 커플링되어, 탄성스프링커플링(150)을 구비한 베이스프레임(BF)에 탄성적으로 커플링된다. 밸런스매스가 병진(수평)평면으로 0.3 내지 10㎐, 바람직하게는 1 내지 6㎐의 서스펜션 고유주파수로 웨이퍼스테이지지지프레임(SF)상에 장착되도록 탄성커플링(150)의 강성이 선택된다. 적절한 서스펜션 고유주파수는 대략 3㎐이다.
도 4는 통상적으로 스캐닝공정시에 생기는 가속력 및 감속력을 도시한다. 가속력 및 감속력은 시간도메인과 주파수도메인 모두에 도시된다. 이 예시에서, 최대가속력은 대략 1500[N]이다. 또한, 주파수대역당 에너지 또는 파워스펙트럼이 도시된다. 통상적으로, 가속 프로파일 파워스펙트럼은 20[㎐]미만의 주파수에서 큰 힘을 보여준다. 이 주파수 이상에, 남아있는 에너지는 매우 적다.
밸런스매스에 0.3 내지 10㎐의 범위내에서 서스펜션 고유주파수를 적용하면, 여기에서는 밸런스매스가 종래의 프리매스(free mass) 방식으로 작동하기 때문에, 대략 10 내지 15㎐이상의 주파수에서 생기는 기판테이블(WT)의 짧은 행정병진이동이 베이스프레임에 거의 전달되지 않는다. 하지만, 대략 15㎐이하의 저주파수에서 생기는 기판테이블(WT)의 긴 행정병진이동의 경우, 반작용력의 적어도 일부는 기판테이블지지프레임(SF)에 전달되어 베이스프레임(BF)에 전달된다. 따라서, 반작용력의 일부(50 내지 100% 사이)가 탄성커플링(150)을 매개로 기판테이블지지프레임(SF)에 가해지기 때문에, 저주파수 이동에 대한 밸런스매스의 요구되는 변위는 감소된다. 수평병진방향으로 크지만 낮은 주파수력(통상적으로 3㎐ 미만의 주파수에서 대략 1000 내지 5000N)의 덤프(dump)는 장치의 성능에 유해한 영향을 주지 않고 베이스프레임(BF)에 가해질 수 있다.
도 5는 본 발명의 여러 실시예에서 베이스프레임에 대한 밸런스매스의 힘의 전달을 도시한 보데선도(Bode plot)이다. 이 도면은 베이스프레임의 힘의 비율에 대한 밸런스매스의 힘[dB] 대 주파수[㎐]를 도시한다. 참고로, 자유롭게 장착된 밸런스매스(즉, 뉴턴 밸런스매스)의 특성은 그래프(G0)로 도시되어 있다. 뉴턴의 '작용=반작용' 법칙에 따라 작동하는 완전한 밸런스매스는 모든 에너지를 흡수할 것이므로, 베이스프레임에 힘을 전달할 수 없다. 불완전한 뉴턴 밸런스매스는 저주파수로 매우 적은 양의 힘을 부분적으로 전달할 것이다. 뉴턴 밸런스매스는 운동 또는 편위(excursion)가 밸런스매스와 기판테이블의 질량비와 같은 단점을 가진다.
탄성커플링이 밸런스매스와 베이스프레임 사이에 연결되는 경우, 밸런스매스의 편위는 더욱 감소될 수 있다. 하지만, 그래프(G1)에 도시된 바와 같이, 상기 효과는 저주파수력이 (베이스프레임)에 직접 전달되고 공진주파수에서 베이스프레임의 힘이 밸런스매스의 힘보다 훨씬 더 클 수 있다는 것이다. 공진주파수 이상에서, 감쇠되지 않은 밸런스매스는 베이스레임으로 힘의 덤프를 다시 감소시키고 -40[dB/dec]의 롤오프(roll-off)로 기계적인 필터를 형성한다. 공진주파수에서의 증폭은, 그래프(G3)에 도시된 바와 같이, 밸런스매스와 베이스프레임 사이의 탄성커플링과 평행으로 있는 수동적인 댐퍼를 적용함으로써 감소될 수 있다. 하지만, 그 때 이 감쇠된 밸런스매스의 기계적인 필터는 -20[dB/dec]의 롤오프만을 가진다.
감쇠요소가 댐퍼에 의하여 스프링과 일렬로 형성되는 경우, 비록 필터링이 보다 높은 주파수에서 시작하여도, 탄성커플링과 스프링-댐퍼시스템의 이 합성된 시스템(KDK-시스템이라고도 함)은 다시 -40[dB/dec]의 롤오프를 가진다. 그래프(G3)에 도시된 바와 같이, KDK-시스템 밸런스매스의 성능은 그래프(G2)에 도시된 감쇠된 밸런스매스보다 우수하다.
또 다른 실시예에서는, 밸런스매스와 베이스프레임 사이의 액추에이터 및 베이스프레임에 대한 밸런스매스의 위치를 측정하는 위치센서에 의하여 형성된 제어루프가 적용된다. 콘트롤러는 공진주파수의 감쇠 모두가 얻어지고 가파른 -40[dB]의 롤오프가 유지되는 방식으로 조정될 수 있다(그래프 (G4)참조).
도 6은 반작용력에 대한 밸런스매스운동의 전달을 그래프로 나타낸 보데선도를 도시한다. 저주파수에서, 입력된 힘의 함수로서의 밸런스매스운동은 탄성커플링의 강성의 역에 비례한다. 그러므로, 밸런스매스와 베이스프레임 사이의 1e5[N/m]의 강성은 1[N]의 입력된 힘당 1e-5[m]의 변위를 유발할 것이다(그러므로 전달은 1e-5[m/N] 또는 -100dB이다). 1500[N]의 경우, 변위는 대략 15mm이다. 강성이 증가되는 경우, 동일인자에 의하여 운동이 감소되나, 또한 출력된 힘에 대한 주파수대역이 증가된다(도 6 및 수학식 1 참조). 그러므로, 소프트한 탄성커플링이 소프트한 힘(강력한 밸런스매스의 필터링)을 가지게 되지만, 또한 큰 편위를 가지게 된다. 강성 탄성커플링은 하드한 힘(약한 필터링)을 가지게 되지만 작은 편위를 가진다. 여하한의 방식으로든 밸런스매스의 편위와 힘의 필터링성능 간의 적절한 상기 절충점(compromise)을 찾을 수 있다. 비선형특성을 가지는 탄성커플링의 사용은 절충점을 수용하도록 적용될 수 있다. 선형과 비선형 스프링종류의 요소 모두는 이것을 실현하는 데 적용될 수 있다. 이들 요소는, 밸런스매스가 그 중립위치로부터 변위되는 경우, 강성이 점차 증가하는 방식으로 밸런스매스와 베이스프레임 사이에 배치될 수 있다.
공진주파수 근처에서, 감쇠가 없다면 변위는 증폭될 것이다(도 6에 도시된 증폭은 대략 100x!이다). 이것을 회피하기 위해서, 감쇠요소는 탄성커플링과 결합되어야 한다. 도 6의 그래프(G1)는 감쇠되지 않은 시스템의 특성을 도시하며, 그래프(G2)는 감쇠된 시스템의 특성을 도시하고, 그래프(G3)는 KDK-시스템의 특성을 도시하며, 그래프(G4)는 밸런스매스액추에이터와 결합된 탄성커플링의 특성을 도시한다. 감쇠된 시스템(G2, G2, G3 참조)에서, 공진주파수에서의 감쇠되지 않은 시스템에서 생기는 증폭은 감쇠된다. 고주파수의 경우, 모든시스템은 -40dB/dec 롤오프를 가지므로, 매우 높은 주파수를 갖는 힘만이 밸런스매스의 변위를 작게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 개략적으로 도시하며, KDK-시스템은 밸런스매스와 베이스프레임 사이에 적용된다. KDK-시스템은 댐퍼의 특성을 갖는 요소와 일렬로 스프링의 특성을 갖는 요소를 포함하는 스프링-댐퍼시스템(180)과 평행으로 탄성커플링(150)을 포함하는 수동적인 시스템이다. 이 KDK-시스템은 KDK-시스템에 진공순응적이지 않은 재료나 구성요소의 사용을 가능하게 하는 KDK-시스템을 에워싸는 벨로우즈(120)와 결합되어 적용될 수 있다. 또한, 벨로우즈는 탄성커플링(150)의 기능을 일부 또는 완전히 이어 받을 수 있다. 또한, 도면에 도시되는 바와 같이 KDK-시스템은 밸런스매스액추에이터와 결합된 탄성커플링에 대한 대안으로서는 도 3에 도시된 일 실시예의 내부에 적용될 수 있다.
진공용도에서, 밸런스매스(BM)는 곡면판을 용접하거나 얇은 벽을 갖는 큰 파이프를 버클링하여 제조될 수 있는 금속벨로우즈(120)에 의하여 진공챔버(VC)의 벽에 연결된다. 상기 벨로우즈에 의하여 탄성커플링(150) 및 액추에이터(100) 또는 KDK-시스템이 진공챔버(VC)의 외부에 놓여질 수 있으므로, 진공순응적(예를 들어, 가스방출 기준을 만족시키는)일 필요가 없기 때문에, 그들 디자인 요건은 덜 엄격해진다. 또한, 파이프나 케이블을 매개로 벨로우즈(120)를 통하여 밸런스매스(BM)에 유틸리티가 제공될 수 있다. 벨로우즈(120)의 사용은 기판테이블(WT)의 위치설정시에 밸런스매스(BM)가 거치는 작은 행정으로 인하여 가능하다. 벨로우즈는 베이스프레임에 대하여 밸런스매스(BM)의 탄성커플링의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
도 8은 이 실시예에서, 진공챔버벽(VC)의 일부인 베이스프레임에 대한 밸런스매스(BM)의 연결을 위한 대안적인 레이아웃을 도시한다. 탄성커플링(150) 및 밸런스매스액추에이터(100)는, 기판테이블진공챔버(VC)보다 높은 압력상태에 편리하게 있을 수 있는 2차 진공챔버(210)내의 기판테이블진공챔버내에 하우징된다. 연결부재(200)는 기판테이블진공챔버벽(VC)에 탄성커플링(150) 및 밸런스매스액추에이터(100)를 연결시킨다. 2차 진공챔버(200)와 연결챔버 사이에 시일 또는 벨로우즈가 요구된다. 도 9에 예시된 대안례에서, 연결부재(200)는 베이스프레임(BF)에 직접 연결된 탄성커플링(150) 및 밸런스매스액추에이터(100)에 밸런스매스(BM)를 연결시킨다. 이 실시예에서, 기판테이블진공챔버(VC)는 베이스프레임으로부터 분리되어 있어, 진공의 외부에 위치되어 있기 때문에, 밸런스매스액추에이터(BM)는 진공순응적인 필요가 없다. 기판테이블진공챔버(VC)와 연결부재(200) 사이에 시일이 요구된다.
도 10은 밸런스매스(BM)와 베이스프레임(BF) 사이에 연결된 KDK-시스템을 개략적으로 도시한다. 밸런스매스는 베어링시스템(215)에 의하여 지지된다. KDK-시스템은 자석판(220) 및 두 자석판들 사이에 위치된 도전판(230)으로 구성된 스프링(240) 및 와류댐퍼를 포함하는 탄성커플링(150) 및 스프링-댐퍼시스템을 포함한다.
밸런스매스(BM)는 1 내지 6의 자유도를 가질 수 있지만, (수평면에서는) 3의 자유도 또는 (수평 및 수직평면 모두에서는) 6의 자유도를 가지는 것이 바람직하다. 밸런스매스와 지지프레임 사이에 있는 본 발명에 의하여 설명된 커플링은 기판테이블 또는 지지구조체가 이동하는 모든 자유도에서 적용가능하다. 밸런스매스와 지지구조체 사이의 탄성커플링은 상이한 자유도에 대하여 상이한 특성을 가질 수 있다. 또한, 탄성커플링은 상이한 자유도에 대하여 상이한 특성을 갖는 밸런스매스액추에이터 및/또는 스프링-댐퍼시스템과 결합될 수 있다.
일례로서, 도 11은 탄성커플링(150)이 밸런스매스(BM)와 베이스프레임(BF) 사이의 스프링으로 된 가능한 배치의 평면도를 도시한다. 서술된 탄성커플링은 KDK-시스템과 결합될 수 있거나 댐퍼 및 밸런스매스액추에이터와 결합될 수 있음은 분명하다. 또한, 이 배치에서, 비록 X 및 Y방향으로 스프링만이 적용될 지라도, 밸런스매스는 3의 자유도(X, Y 및 Rz)로 커플링된다는 것에 유의해야 한다. 또한, 상이한 자유도에서 탄성커플링을 형성하는 상기 방법은 3의 자유도 이상에도 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 서술하였지만, 본 발명은 서술된 바와 다르게 실시될 수도 있다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 밸런스매스가 짧은 행정을 가지고, 벨로우즈를 통하여 유틸리티를 수송할 수 있기 때문에, 진공에 순응적일 필요가 없어, 진공의 외부에 놓일 수 있으므로, 배치가 용이하고 크기를 줄일 수 있는 리소그래피투영장치 및 디바이스제조방법이 제공된다.
도 1은 리소그래피투영장치의 관련된 부분들을 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피투영장치를 도시하는 도면;
도 3은 진공 용도에 적합한 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피투영장치를 도시하는 도면;
도 4는 시간과 주파수도메인 모두에 있어서 스캐닝공정의 전형적인 힘의 패턴을 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 상이한 실시예의 주파수도메인에서 베이스프레임에 대한 반작용력의 전달을 도시하는 도면;
도 6은 본 발명의 상이한 실시예의 주파수도메인에서 베이스프레임의 힘에 대한 밸런스매스의 변위의 전달함수를 도시하는 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 밸런스매스에 베이스프레임을 연결하는 KDK-시스템을 도시하는 도면;
도 8은 본 발명의 실시에에 따른 베이스프레임에 대하여 밸런스매스의 연결에 대한 대안적인 배치를 도시하는 도면;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 베이스프레임에 대하여 밸런스매스의 연결에 대한 다른 대안적인 배치를 도시하는 도면;
도 10은 와류댐퍼를 포함하는 KDK-시스템을 개략적으로 도시한 도면;
도 11은 수평면으로 3의 자유도로 커플링되는 밸런스매스를 개략적으로 도시한 도면이다.

Claims (23)

  1. - 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;
    - 소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
    - 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템;
    - 베이스프레임;
    - 밸런스매스; 및
    - 상기 밸런스매스와 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체 사이의 반작용력을 발생시켜 상기 투영시스템에 대하여 상기 기판테이블이나 상기 지지구조체를 위치설정시키도록 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체와 상기 밸런스매스 사이에 연결된 위치설정 액추에이터를 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서,
    상기 밸런스매스는 탄성커플링을 매개로 상기 베이스프레임에 커플링되므로, 상기 밸런스매스는 상기 반작용력의 일부가 상기 베이스프레임상에 가해지도록 0.3 내지 10㎐ 사이의 서스펜션 고유주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸런스매스는 베어링을 매개로 베이스프레임에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체의 위치설정시의 이동에 있어, 상기 베이스프레임에 대한 상기 밸런스매스 및 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체의 결합된 무게중심의 위치 또한 이동하도록 장치가 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 밸런스매스의 위치를 제어하는 밸런스매스액추에이터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밸런스매스액추에이터는 상기 탄성커플링과 평행으로 위치되며, 또한 상기 밸런스매스는 상기 밸런스매스액추에이터를 매개로 상기 베이스프레임에 커플링되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성커플링과 평행으로 위치되는 스프링댐퍼시스템을 더욱 포함하며, 또한 상기 밸런스매스는 상기 스프링댐퍼시스템을 매개로 상기 베이스프레임에 커플링되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스프링댐퍼시스템은 댐퍼의 특성을 갖는 적어도 하나의 요소와 일렬로 연결된 스프링의 특성을 갖는 적어도 하나의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스프링댐퍼시스템은 와류댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  9. 제4항에 있어서,
    사용시에 상기 탄성커플링으로 인한 상기 밸런스매스의 진동은 상기 밸런스매스액추에이터에 의하여 능동적으로 감쇠되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    사용시에 상기 탄성커플링으로 인하여 발생된 상기 밸런스매스의 진동은 0.5 내지 1.0, 바람직하게는 0.65 내지 0.75 사이의 감쇠계수(b)를 갖는 댐퍼로 감쇠되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 댐퍼는 상기 탄성커플링과 평행으로 위치되고, 또한 상기 밸런스매스는 상기 댐퍼를 매개로 상기 베이스프레임에 커플링되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 밸런스매스는 주파수의 함수로서 변동되는 감쇠계수(b)로 감쇠되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 밸런스매스액추에이터를 제어하고, 상기 기판테이블 또는 상기 지지프레임의 반복운동으로 인하여 상기 밸런스매스의 표류를 실질적으로 방지하기 위해서 위치제어루프를 주기적으로 적용하는 콘트롤러를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베이스프레임상의 상기 탄성커플링에 의하여 3 내지 10㎐ 미만의 주파수를 갖는 상기 반작용력의 50 내지 100% 사이가 가해지는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 밸런스매스와 상기 베이스프레임 사이에 벨로우즈가 연장되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체 및 상기 밸런스매스를 포함하는 진공챔버를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베이스프레임은 상기 진공챔버의 벽부분의 일부를 형성하고, 상기 밸런스매스와 상기 벽부분 사이에 벨로우즈가 연장되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 벨로우즈는 상기 탄성커플링의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 밸런스매스액추에이터 또는 상기 스프링댐퍼시스템은 상기 벨로우즈를 통하여 상기 밸런스매스와 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성커플링의 강성은 상기 베이스프레임에 대한 상기 밸런스매스의 상대위치의 함수인 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  21. 제4항에 있어서,
    상기 리소그래피투영장치는 밸런스매스액추에이터를 제어하는 피드포워드 콘트롤러를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  22. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성커플링은 상기 밸런스매스에 대하여 적어도 3의 자유도로 적용되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  23. - 적어도 부분적으로는 베이스프레임상에 위치된 기판테이블상의 한 층의 방사선감응재로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계;
    - 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체와 밸런스매스 사이에 반작용력을 발생시켜 상기 베이스프레임에 대하여 상기 기판테이블 또는 상기 지지구조체를 이동시키는 단계를 포함하는 디바이스제조방법에 있어서,
    0.3 내지 10㎐ 사이의 서스펜션 고유주파수로 상기 밸런스매스를 상기 베이스프레임에 커플링시키는 탄성커플링을 통하여 상기 베이스프레임으로 상기 반작용력의 일부를 전달하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
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