KR100540365B1

KR100540365B1 - 리소그래피투영 장치의 마스크-핸들링 장치

Info

Publication number: KR100540365B1
Application number: KR1020000020664A
Authority: KR
Inventors: 퀴퍼도에데프란스; 퀴트얀야프
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2006-01-10
Also published as: TW446858B; JP2000349022A; US6414744B1; KR20000077049A

Abstract

리소그래피투영 장치는 방사선 투영빔을 공급하는 조명 시스템, 마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 마스크 테이블, 기판을 고정하는 기판 홀더를 구비하는 기판 테이블, 그리고 기판의 목표영역 상에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영시스템을 포함한다. 또한, 리소그래피투영 장치는, 마스크를 수용하는 로드-포트(load-port) 모듈 및 마스크 홀더사이에서 마스크를 교환하기 위한 마스크-핸들링 장치로서 교환을 수행하기 위한 제 1및 제 2로봇을 갖는 마스크-핸들링 장치를 더욱 포함한다. 제 1로봇은 로드-포트 모듈과 제 2로봇사이에서 마스크를 교환하고, 제 2로봇은 제 1로봇과 마스크홀더사이에서 마스크를 교환한다. 게다가, 제 1 로봇은 내부 마스크 라이브러리(library)와 마스크 홀더로 마스크를 이송시킬 것이다. 전-정렬(pre-alignment)유닛은 제 1로봇과 제 2로봇사이에서와 제 2로봇과 마스크 홀더사이에서 마스크를 교환할 때 마스크의 위치를 검출하기 위해 존재될 것이다.

Description

리소그래피투영 장치의 마스크-핸들링 장치{MASK-HANDLING APPARATUS FOR LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 리소그래피투영 장치를 개략적으로 나타낸 도면;

도 2는 도 1의 리소그래피투영 장치의 마스크-핸들링장치의 개략적인 평면도;

도 3은 도 2의 마스크-핸들링 장치의 제 1로봇의 엔드-이펙터(end-effector)를 상세하게 나타낸 도면;

도 4a는 도 2의 마스크-핸들링 장치의 제 2로봇의 측면도;

도 4b는 도 4a의 제 2로봇의 엔드-이펙터의 정면도;

도 5는 도 4a와 4b의 엔드-이펙터의 저면도를 개략적으로 나타내고;

도 6a, 6b, 6c는 도 2의 마스크-핸들링 장치의 제 2로봇을 사용하는 마스크 테이블에서의 교환시퀀스를 개략적으로 나타낸 도면; 및

도 7은 도 2의 마스크-핸들링 장치의 전-정렬 유닛에 고정된 마스크를 나타내는 도면이다.

본 발명은 기판상으로 마스크의 마스크패턴을 묘화하는 리소그래피투영장치에서 사용되는 마스크-핸들링 장치에 관한 것이다. 상기 리소그래피투영 장치는:

방사선 투영빔을 공급하기 위해 구성 및 배치된 조명 시스템;

마스크를 고정하도록 구성된 마스크홀더가 제공된 마스크 테이블;

기판을 고정하도록 구성된 기판홀더가 제공된 기판 테이블;

기판의 목표영역상에 마스크의 조사부를 묘화하도록 구성 및 배치된 투영 시스템;

마스크를 수용하기 위해 구성된 로드-포트 모듈을 구비하고 로드-포트 모듈과 마스크 홀더사이에서 마스크를 교환하도록 구성 및 배치된 마스크-핸들링 장치를 포함한다.

리소그래피 투영 장치는, 예를 들면, 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그와 같은 경우, 마스크(레티클)는 집적회로의 각 층에 대응하는 회로패턴을 포함하고, 이 패턴은 이 후에 감광물질(레지스트)층이 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)위의 목표영역(다이)위로 묘화될 수 있다. 대개 단일 웨이퍼는 레티클을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사되는 인접한 다이들의 전체적인 네트워크를 갖는다. 일 형태의 리소그래피투영장치에서 전체 레티클 패턴을 다이 위로 한번에 노광함으로써 각 다이가 조사되며, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라 칭한다. 이와 달리, 통상 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)로 불리워지는 대체장치에서는 투영 빔 하에서 소정의 기준방향("주사(走査)"방향)으로 레티클 패턴을 점진적으로 주사하면서 상기 주사방향에 평행 또는 평행하지 않게 웨이퍼 테이블을 동시에 주사함으로써 각 다이가 조사되며, 일반적으로 투영계는 배율인자 (magnification factor:Ｍ)(대개<1)를 가지므로 웨이퍼테이블이 주사되는 속도(v)는 레티클 테이블이 주사되는 속도의 Ｍ배가 된다. 여기에서 설명된 리소그래피장치에 관한 상세한 정보는 국제특허출원 WO 97/33205에서 찾을 수 있다.

리소그래피장치는 예를들어 적외선(UV), 극적외선(EUV), X-선, 이온빔이나 전자빔등의 여러가지 형태의 투영 방사선을 채용할 수 있다. 사용된 투영 방사선의 형태와 상기 장치의 특별한 디자인 요구에 따라, 투영 시스템은 예를 들어 굴절, 반사나 카타디옵트릭(catadioptric)적인 시스템이 되고, 유리성분, 그레이징-인서던스 미러 (grazing-incidence mirror), 선택적 다중-층 코팅, 자기장 및/또는 정전기장 렌즈 등이 구비될 것이다. 간단히, 이런 구성요소는 이 내용에서 "렌즈"로서 단독으로 또는 집합적으로 언급될 것이다.

매우 최근까지, 이러한 형태의 장치는 하나의 마스크 테이블과 하나의 기판 테이블을 포함했다. 그러나, 기계장치는 적어도 두개의 독립적으로 가동할 수 있는 기판테이블을 이제 이용할 수 있게 되고 있다. 예를들면, 국제 특허 출원 WO 98/28665와 WO 98/40791에 기술된 다중-스테이지 장치를 참조. 이러한 다중-스테이지 장치의 기본적 작동 원리는, 테이블상에 위치한 제 1기판 테이블의 노광을 허용하기 위해서 제 1기판 테이블이 투영시스템 아래에 있는 동안에, 제 2기판 테이블은 로딩 위치에 이를 수 있고, 노광된 기판을 방출하고, 새 기판을 갖다 놓고, 새 기판상에 소정의 초기 정렬측정을 수행하고, 그런 다음 제 1기판의 노광이 끝나자마자 이 새 기판을 투영시스템 아래의 노광위치로 이송하기 위해 대기하고, 그리하여 사이클이 반복된다; 이 방식으로, 실제적으로 기계 스루풋이 증가될 수 있고, 기계의 소유주의 비용도 또한 향상될 수 있다. 상기 장치는 또한 한개 이상의 마스크 테이블을 가질 수 있고, 진공에서 작동하는 구성요소를 포함할 수 있으며, 이에 따라 진공 호환성 (vacuum-compatible)이다.

마스크 테이블상에 존재하는 마스크는 마스크 테이블상에 위치된 상기 마스크에 존재하지 않는 다른 마스크 패턴의 묘화가 요구되어지는 경우에 다른 마스크로 교환될 것이다. 상기 마스크는 마스크 테이블로부터 방출되어야 하고 다른 마스크는 소정의 위치로부터 취해져 마스크 테이블에 로딩되어야 한다. 상기 교환과정은 어느정도 시간이 걸릴 것이고, 이것은 리소그래피투영장치의 스루풋을 감소시키는 결과를 야기시킬 것이다.

본 발명의 목적은 매우 짧은 레티클 교환공정에 의해 기판의 향상된 처리량 및 이것에 의해 장치의 소유주의 향상된 비용절감을 생기게 할 수 있는 리소그래피투영장치에서의 마스크 핸들러를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 기판상으로 마스크의 마스크패턴을 묘화하는 리소그래피투영장치가 제공되며, 상기 장치는:

방사선 투영빔을 공급하도록 구성 및 배치된 조명 시스템;

기판을 고정하도록 구성된 기판홀더가 제공된 기판 테이블;

마스크를 수용하도록 구성된 로드-포트 모듈을 구비하고 로드-포트 모듈과 마스크 홀더사이에서 마스크를 교환하기 위해 구성되고 배치되는 마스크-핸들링 장치를 포함하고,

마스크-핸들링 장치는 또한 제 1로봇과 제 2로봇을 포함하고, 제 1로봇은 로드-포트 모듈과 제 2로봇사이에서 마스크를 교환하기 위해 구성되고 배치되며, 제 2로봇은 제 1로봇과 마스크 홀더사이에서 마스크를 교환하기 위해 구성되고 배치된다.

제 1 및 제 2로봇은 로드-포트 모듈에서의 마스크와 마스크 테이블에의 마스크의 교환이 동시에 일어나는 것을 허용하고, 상기 구조는 마스크가 마스크 테이블상에서 다른 마스크로 교체 되어지는 순간에 제 1로봇이 제 2로봇으로 새 마스크를 건네주도록 고안될 것이다. 두 로봇은 마스크-핸들링 순서(sequence)에서 있어서의 특정한 임무를 위해 설계될 것이고, 제 2로봇은 마스크 테이블의 마스크 홀더로의 실제 이송이 매우 빠르고 효율적으로 일어나도록 설비되어 진다.

이러한 제 2로봇의 일실시예에서는 2개의 마스크 고정 장치가 제공되는데, 이들 중 하나에서 마스크 테이블로부터 마스크를 방출하기 전이나 방출하는 동안에 이들 중 다른 하나에서 새 마스크의 배치를 허용한다. 방출된 마스크의 제거와 새 마스크의 공급은 빠른 동작으로 일어날 것이다. 바람직하게, 제 2로봇은 간단한 회전에 의해 마스크 테이블로 새 마스크를 매우 빠르고 효율적으로 이송하기 위해, 예를들어 회전목마(carousel)처럼 회전할 수 있다.

다른 실시예에서는 제 2로봇의 각 마스크 고정 장치가 제 2로봇과 마스크 홀더사이의 마스크를 교환하기 위해 설비된 엘리베이터를 포함하고, 상기 엘리베이터에는 최상부쪽에 마스크를 고정하기 위해 설비된 진공-작동 엔드-이펙터가 구비될 것이다.

상기 로드-포트 모듈, 로봇들 및 마스크 홀더는 마스크를 수용하기 위해 설비된 마스크 스테이션으로 이해될 것이다. 그러나 다른 실시예에서는, 마스크-핸들링 장치가 마스크를 수용하기 위해 구성된 하나 이상의 추가 마스크 스테이션을 포함하고, 제 1로봇은 로드-포트 모듈, 제 2로봇 및 추가 마스크 스테이션(들) 중의 하나와 로드-포트 모듈, 제 2로봇 및 추가 마스크 스테이션(들) 중의 다른 하나 사이에서 마스크를 교환하기 위해 구성되고 배치된다. 추가 마스크 스테이션(들)은, 하나 이상의 마스크를 저장하기 위해 구성되고 배치된 마스크 라이브러리, 및/또는 마스크의 오염을 검사하기 위해 설비되고 배치된 마스크 검사 스테이션을 포함한다. 이러한 추가 마스크 스테이션은 마스크 핸들러의 기능을 향상시키고, 상기 두 로봇의 구조는 마스크 테이블에의 마스크의 실제교환이 매우 빠르게 일어나는 동안 다양한 스테이션 사이에서 마스크가 교체될 수 있게 제 1 로봇이 비되어지도록 한다.

편리하게 구성된 제 1로봇은 평면에서의 이동을 허용하기 위해 3개의 회전 조인트가 제공된 팔 모양 구성을 갖는다. 이러한 구성은, 제 1로봇의 이동평면에 억세스될 수 있도록 위치된 여러 마스크 스테이션들 사이에서 마스크가 쉽게 교환되도록 한다. 이것은 적어도 마스크 스테이션이 제공될 평면에서 마스크의 이송(translation)을 허용하고, 또한 마스크를 마스크 스테이션쪽으로 효율적으로 향하게 하고 이송시키기 위해 상기 평면에 수직인 축에 대해 마스크를 회전시키도록 허용한다. 또한, 상기 제 1로봇은, 다양한 높이레벨로 또는 예를 들어 마스크 라이브러리와 같이 하나의 마스크 스테이션내에서의 다양한 높이레벨로 오프셋되어 있는 마스크 스테이션들을 억세스할 수 있도록 상기 평면에 수직인 방향으로의 이송을 허용하도록 하기 위하여 선형 액추에이터(linear actuator)를 또한 포함할 수 있다.

교환되는 동안 제 1 및 제 2로봇이 서로에 관하여 정렬되도록 허용하기 위하여, 그리고 제 2로봇과 마스크 홀더가 서로에 관하여 정렬되도록 허용하기 위하여, 상기 마스크-핸들링 장치는 제 1로봇과 제 2로봇 및 마스크 홀더중의 하나에 의해 고정된 마스크의 위치를 검출하기 위해 설비되고 배치된 적어도 하나의 전-정렬(pre-alignment) 유닛을 더욱 포함하고, 상기 전정렬 유닛 또는 전정렬 유닛의 각각은 제 1로봇과 마스크 홀더 중의 하나와 마스크의 교환을 허용하는 제 2로봇의 위치에 관련된다.

본 발명의 다른 형태에 따르면,

방사선 투영빔을 공급하도록 구성 및 배치된 조명 시스템;

기판을 고정하도록 구성된 기판홀더가 제공된 기판 테이블;

마스크를 수용하도록 구성된 로드-포트 모듈을 구비하고 로드-포트 모듈과 마스크 홀더사이의 마스크를 교환하도록 구성 및 배치되는 마스크-핸들링 장치를 포함하는 리소그래피투영장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,

마스크 홀더에 패턴을 지니는 마스크를 제공하는 단계;

기판테이블에 방사선-감지 재료의 층으로 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 제공하는 단계; 및

방사선 투영빔을 사용하여 기판상의 목표부위로 마스크 패턴의 적어도 한 부분의 이미지를 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,

마스크 홀더에 패턴을 지니는 마스크를 제공하는 상기 단계는,

로드-포트 모듈로 마스크를 제공하는 단계;

마스크-핸들링 장치에 제공된 제 1로봇을 사용하여 마스크-핸들링 장치에 제공된 제 2 로봇과 로드-포트 모듈 사이에서 마스크를 교환하는 단계; 및

제 2로봇을 사용하여 제 1로봇과 마스크 홀더사이의 마스크를 교환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 리소그래피 투영 장치를 사용하는 제조 공정에서, 마스크의 패턴은 에너지 감지 물질(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계에 앞서, 기판은 준비작업(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 다양한 공정을 거친다. 노광후에, 기판은 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피처의 측정/검사와 같은 다른 공정을 거칠 수 있다. 공정의 이러한 배열은 예를 들어 IC와 같은 소자의 개별 층을 패턴화하는 기초로서 사용된다. 그와 같은 패턴화된 층은 식각, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마등 개별 층을 마무리하는 데 의도된 모든 다양한 공정을 거친다. 여러 층이 요구된다면, 전체 공정 또는 그 변형은 각 새로운 층에 반복되어야만 할 것이다. 결국, 디바이스의 배열이 기판(웨이퍼)에 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀에 접속될 수 있다. 그와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, 저자 Peter van Zant, 맥그로힐출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 사용에 대해 상기에서 집적회로의 제조에 대해서만 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 곳에 적용될 수도 있음은 명백히 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기영역 메모리용의 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막 자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 숙련된 기술자라면, 전술한 기타 응용분야들을 고려할 때, 본 명세서에서 사용된 "레티클" , "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 "마스크", "기판" 및 "노광 영역" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 각각 대체될 수 있음이 이해될 것이다.

도 1은 발명에 따른 리소그래피투영장치를 도식적으로 나타낸것이다. 이 장치는:

방사선 투영 빔(PB)(예를들어,365nm,248nm,193nm 또는 157nm의 파장을 가진 자외선 광)을 공급하는 조명 시스템(LA, Ex, IN, CO);

마스크(MA)(예를들어, 레티클)를 고정시키는 마스크 홀더를 구비한 마스크 테이블(MT);

기판(W)(예를들어,레지스트 코팅이된 실리콘 웨이퍼)을 고정시키는 기판 홀더를 구비한 기판 테이블(WT); 및

기판(W)의 목표부(C)(다이)위로 마스크(MA)의 조사부를 묘화하는 투영 시스템 (PL)(예를들어, 렌즈 또는 카타디오프트릭(catadioptric) 시스템, 또는 미러군 (mirror group))을 포함한다.

이 경우에, 상기 도시된 장치는 굴절 구성요소를 포함한다. 그러나, 대안적으로 하나 이상의 반사 구성요소를 포함할 수 있다.

조명 시스템은 방사빔을 생산하는 방사원(LA)을 포함한다. 이 빔은 다양한 광학적 구성요소, 예를들어, 빔을 성형하는 광학기기(Ex)와 인티그레이터(IN) 및 콘덴서 (CO)를 따라 통과한다. 그 결과 생성되는 빔(PB)은 실제적으로 시준되고 그 단면에 걸쳐 균일한 강도를 갖는다.

상기 빔(PB)은 이어서 마스크 테이블(MT)상의 마스크홀더에 고정되어 있는 마스크(MA)를 통하여 지나간다. 마스크(MA)를 통하여 지나간 빔(PB)은, 빔(PB)을 기판(W)의 목표영역(C)상에 촛점을 맞추는 투영 시스템(PL)을 통과한다. 간섭계 변위 및 측정수단(IF)의 도움으로, 기판테이블(WT)은 예를 들어, 빔(PB)의 경로상의 다른 목표영역(C)을 위치시키기 위해 정확하게 이동될 수 있다.

도시된 장치는 두 개의 다른 모드로 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT)이 고정되어 있고, 마스크 전체의 이미지가 목표영역(C)위로 한번에(즉, 단일의 "플래쉬"로) 투영된다. 그런 후, 기판 테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 이동하여 다른 목표 영역(C)이 빔(PB)(정지된)에 의해 조사되게 하고;

2. 스캔 모드에서는, 기본적으로 스텝모드와 동일한 방법이 적용되나 소정의 목표영역(C)이 단일 "플래쉬"에 노광되지 않는다. 대신에, 마스크 테이블(MT)이 소 정방향(소위 "주사 방향", 예를 들면 x방향)으로 속도(v)로 이동할 수 있어서 투영 빔(PB)이 마스크 이미지에 걸쳐 주사하게 된다; 이와 병행하여, 기판 테이블(WT)은 V = Mv 의 속도로 동일한 방향 혹은 반대 방향으로 동시에 이동하고, 이때의 M은 렌즈(PL)의 배율(일반적으로, M= 1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 비교적 큰 목표영역(C)이 해상도에 구애받지 않고 노광될 수 있다.

도 2는 마스크-핸들링 장치나 마스크 핸들러(10)와 투영시스템(PL) 및 마스크 홀더(MH)를 포함하는 마스크 테이블(MT)에 대한 이것의 위치를 더욱 상세하게 도시한다. 마스크 핸들러(10)는 로드-포트 모듈(20), 아암(31) 및 마스크 고정용 엔드-이펙터(32)를 가지는 제 1로봇 (30), 그리고 제 1 및 제 2 마스크 고정 장치(41, 42)를 가지는 제 2로봇(40)을 포함한다. 도 2는 마스크 핸들러 (10)의 부분이 되는 마스크 검사 모듈(60)과 내부 마스크 라이브러리(50)를 또한 도시한다. 마스크 라이브러리(50)와 마스크 검사 모듈(60)은 선택적이고, 마스크 핸들러(10)에 각각 마스크의 추가 내부 저장과 마스크의 오염을 검사하도록 허용하는 추가 기능을 더욱 부가한다. 그것들은 또한 핸들러에서 생략될 수도 있다.

마스크는, 닫힌 캐리어 박스안의 실제 마스크 캐리어 장치내에 한개 이상의 마스크(레티클)를 포함하는 바닥-개방(bottom-opening) 표준 캐리어 박스를 사용하여 마스크 핸들러(10)에 공급되어질 것이다. 마스크(들)를 포함하는 캐리어 박스를 수용하는 로드-포트 모듈(20)상에 2개의 로드-포트(22, 23)가 있음이 도시된다. 로드-포트(22, 23)에는, 상기 박스로부터 실제 캐리어 장치를 내리도록 하는 엘리베이터가 제공되고, 실제 캐리어 장치로부터 배출되었을 때 마스크를 재빨리 인식하기 위한 바코드 판독기, 기계의 안전을 위한 센서, 및 펠리클(pellicle) 프레임 치수(dimension)을 검사하는 센서가 또한 제공된다. 두개를 초과하는 로드-포트가 마스크의 부가적인 저장을 위해 제공될 수도 있다. 단일 로드-포트도 또한 제공될 수 있다. 로드-포트 모듈(20)이 한개 이상의 마스크를 포함하는 캐리어 박스를 수용하였을 때, 제 1로봇(30)을 사용하여 캐리어 박스의 낮은 마스크 캐리어 장치로부터 마스크가 취해질 것이다. 이어서, 상기 마스크는 제 1로봇(30)에 의해 내부 마스크 라이브러리(50), 마스크 검사모듈(60), 또는 제 2로봇(40)으로 이송될 것이다.

내부 마스크 라이브러리(50)는 마스크의 부가적인 저장용량을 제공하고, 제 1로봇은 상기 라이브러리에 저장된 마스크에 빠르게 억세스한다. 게다가, 마스크가 마스크 홀더 및 테이블과 똑같은 온도를 얻도록 하기 위한 마스크 온도조절기능이 제공된다. 각각의 온도는 마스크 홀더상에 고정되었을때 마스크의 응력(strain)과 변형(deformation)을 방지하기 위해 동일해야 하고, 이것은 리소그래피 장치의 묘화 프로세스(imaging process)의 정확성에 영향을 줄 것이다. 마스크 라이브러리(50)는 온도조절과 마스크의 청결을 위해 공기와 같은 청정 가스로 계속적으로 퍼지(purge)된다. 이것은 또한 리소그래피장치가 작동되지 않을 때 닫히게될 보호 커버링을 구비하고, 시동 및/또는 데이타 손실로부터 회복하는 동안 빠르게 재고목록(inventory)을 산출하기 위해 자기 자신의 바코드 판독기가 제공된다.

마스크 검사 모듈(60)에서, 마스크는 예를들면 마스크 테이블(MT)로 이송되기전에 오염여부가 검사될 것이다. 이것은, 마스크상에 포커싱되는 레이저와 같은 광원에 대해 검사모듈 내에서 마스크를 이동시키기 위한 전용 로봇(dedicated robot)을 포함한다. 적당한 검출기는 현존하는 임의의 오염에 의해 산란되는 빛을 검출한다. 검사모듈 로봇은 또한 검사된 마스크를 광원의 촛점 평면으로 이동시키는 것을 허용한다. 수동적(passive) 마스크 테이블이 검사 모듈(60)의 로봇과 제 1로봇(30)사이에서 마스크를 교환하기 위해 검사모듈내에 제공된다. 교환하는 동안 하드 와이어드 전자 센서(hard-wired electronic sensor)들과 각각의 신호는 안전성을 제공한다.

제 1, 또는 마스크-핸들링 로봇(30)은 팔모양(arm-like) 구성을 지닌 청정실 호환성 로봇(clean-room compatible robot)이다. 도 2는, 로봇 아암(31)이 도면의 평면에서의 이동을 허용하기 위한 어깨 조인트(shoulder joint)(31a), 팔꿈치 조인트(elbow joint)(31b), 손목 조인트(wrist joint)(31c)를 포함하는 것을 도시한다. 아암(31)은 도면의 평면에 수직인 방향으로의 이동을 위해 선형 Z-액추에이터상에 장착된다. 엔드-이펙터(32)는 360°회전을 위해 제공된 손목 조인트(31c)상에 배치되고, 그 위에 마스크가 위치될 수 있는 포크 모양(fork-like) 구조를 갖는다. 손목 조인트 (31c)에 대향하는 포크의 일측에서 보스(boss)들(35)에 접촉(abut)함으로써, 그리고 손목 조인트(31c)에 인접한 일측에 배치되는 공기(pneumatic) 플런저(36)의 기계적 작동에 의해 마스크(MA)가 보스들과 플런저사이에 고정되도록 함으로써, 마스크(MA)는 평면도인 도 3에 도시된 포크모양 장치상에 고정된다. 마스크(MA)는 도 3에서 점선으로 도시된다. 플런저(36)는 또한 마스크의 존재를 검출한다. 안전 바(safety bar)(비도시)가, 캘리브레이션(calibration) 또는 충돌시 과도한 힘으로부터 마스크와 엔드-이펙터를 보호하기 위해 엔드-이펙터(32) 근처에 배치된다. 마스크-핸들링 로봇(30)은 또한, 임의의 마스크 목적지의 상대적 위치의 자동 캘리브레이션용과, 힘 및/또는 토크가 미리 설정된 값을 초과하면 제 1로봇(30)을 멈추기 위한 장치 및 마스크 안전성용 토크/힘 센서를 포함한다. 부가적인 안전을 위해, 엔드-이펙터(32)에는, 마스크상의 엔드-이펙터나 주변환경에 의해 가해진 힘 및/또는 토크를 물리적으로 제한하고 이 경우에 로봇(30)을 멈추게(shut down) 할 브레이크아웃 장치(breakout mechanism)가 제공된다.

제 2, 또는 마스크-교환기 로봇(40)은 진공시 상부쪽에서 마스크(MA)를 효과적으로 고정하는 진공 작동 엔드-이펙터(41a, 42a)를 구비한 엘리베이터의 형태인 두개의 마스크-고정 장치(41, 42)를 포함한다. 제 2로봇(40)은 또한 마스크(MA)가 점선으로 보여지는 도 4a에서 측면도로 도시된다. 이러한 마스크-고정 장치(41, 42)는, 마스크 테이블(MT)의 마스크 홀더(MH)상에 마스크를 내리게 함으로써 마스크의 효과적인 이송을 허용한다. 강하게 양극처리된 코팅(hard anodized coating)을 갖는 알루미늄 진공-작동 엔드-이펙터 (41a, 42a)는 양호한 청결처리(cleanliness performance)를 제공함이 알려져 있다. 도 4b는 진공에 의해 마스크(MA)를 고정하는 진공챔버 셋(sets)(42, 43)을 구비한 엔드-이펙터(41a, 42a)의 정면도를 도시한다. 또한, 제 2로봇(40)은 회전축(40a)의 대향측에 대칭적으로 위치된 2개의 마스크-고정 장치(41, 42)를 구비하는 회전목마(rotating crousel)로서 구성된다.

진공 손실에 대한 견고성(robustness)을 제공하기 위해, 로봇(40)에는, 엔드-이펙터(41a, 42a) 각각에 대해 진공튜브(45, 46)의 독립적인 라우팅(routing)으로 진공펌프(들)(49)에 접속된 두개의 독립적인 진공챔버 셋(42, 43)이 제공되는데, 이 진공챔버 셋 각각은 마스크의 무게를 견디기에 충분하다. 도 5는 동일한 엔드-이펙터(41a)와 엔드-이펙터(42a)의 저면도를 개략적으로 나타낸다. 로봇(40)에 배치된 수동적 진공탱크(47, 48)는 진공파동(vacuum fluctuation)을 버퍼링하고, 진공 손실이후에, 예를 들어 30초간격의 짧은 시간동안 마스크를 계속 유지할 능력을 제공할 것이다. 내장된 비상 진공펌프(built-in emergency vacuum pump)는 기계진공 손실이후에 시동될 것이고 기계의 주전력 손실(machine mains power loss)의 경우에 중단되지 않는 전력원(uninterruptable power source)으로부터 전력이 공급된다. 내장된 센서와 국부 전자회로(local electronics)는, 엔드-스트로크 바이얼레이션(end-stroke violation), 과도한 수직력(vertical forces) 또는 과도한 속력의 경우에 로봇(40)을 멈추게 함으로써 기계 및 마스크 안전을 제공한다. 안전 전자회로는 센서마다의 또는 특정한 조합으로의 제약조건에 위반되는지의 여부를 위해 모든 센서를 체크하고, 필요하다면, 즉시 엑추에이터 동작을 멈추게 한다.

도 6a, 6b 및 6c를 참조하여, 마스크 테이블(MT)상에 존재하는 마스크(MA1)를 다른 마스크(MA2)로 교환하는 순서(sequence)가 기술된다. 첫 단계에서, 마스크(MA1)가 여전히 묘화과정을 위해 이용되고 있고 투영시스템(PL)상에 존재하는 동안 마스크(MA2)는 마스크-핸들링 로봇(30)에 의해 마스크-교환 로봇(40)의 마스크-고정 장치(41)로 이송된다. 마스크(MA1)가 여전히 투영시스템(PL)상에 있는 동안 로봇(40)으로 마스크(MA2)가 이송한 후의 상황이 도 6a에 도시된다. 묘화나 노광과정이 끝나자마자, 도 6b에서 도시된 바와 같이, 마스크 테이블(MT)은 언로드(unload) 위치로 가고, 마스크(MA1)는 진공-작동 엔드-이펙터와 로봇(40)의 마스크-고정 장치(42)의 엘리베이터를 이용하여 마스크 홀더(MH)에 취해진다. 마스크 테이블상의 진공 고정 마스크(MA1)는 먼저 해제되고, 그 후에 엔드-이펙터의 진공이 작동되어야 한다. 이어서, 도 6c에서 도시된 바와 같이, 제 2로봇(40)은 180° 회전되고, 마스크(MA2)는 마스크 테이블 (MT)위로 마스크-고정 장치(41)의 엘리베이터에 의해 내려가게 된다. 마스크-고정 장치(41)의 진공-작동 엔드-이펙터의 진공은 해제되고 마스크 테이블의 진공은 마스크 테이블(MT)상의 마스크(MA2)를 고정하기 위해 작동된다. 그 후 마스크 테이블(MT)은 다음의 묘화나 노광 사이클을 위해 투영 시스템(PL)위의 자신의 위치로 되돌아 갈것이다. 마스크(MA1)는 다음 단계에서 로봇(30)에 의해 로봇(40)으로부터 로드-포트 모듈(20), 마스크 검사 모듈(60), 및 내부 마스크 라이브러리(50) 중 어느 하나로 교환될 것이다. 마스크 테이블의 실제 마스크 교환은 전용의 마스크-교환 로봇(30)에 의해 실행되고 매우 빠르고 효율적으로 일어날 것이다.

제 1로봇(30) 및 제 2로봇(40) 사이와 제 2로봇(40) 및 마스크 테이블(MT)사이의 마스크 교환에서, 제 1 및 제 2로봇과 제 2로봇 및 마스크 테이블은 각각 정렬되어져야 한다. 이를 위해, 마스크-핸들링 장치(10)는 동일한 작업원리를 갖는 두개의 전-정렬 장치(51, 52)(도 2 참조)를 포함한다. 전-정렬 유닛 각각은, 매우 균질하고 비교적 큰 광스폿(light spot)을 발생시키는, 예를 들어 LED들과 같은 2개의 조명 유닛(55, 56), 및 2개의 쿼드-셀 검출기(quad-cell detector)(57, 58)를 포함하는데, 각 쿼드-셀 검출기는 각각의 조명 유닛아래에 배치되고 다른 쿼드-셀 검출기로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어져 배치된다. 두 쿼드-셀 검출기사이의 거리는 마스크(MA)상에 존재하는 두 마커(marker)(61, 62)사이의 거리에 상당하고, 십자형의 형태를 지닌 두 마커는 마스크의 투명한 부분에 배치된다. 도 7은 조명 유닛(55, 56)의 구성과 전정렬 유닛내의 쿼드-셀 검출기(57, 58)을 나타내고, 조명 유닛과 쿼드-셀 검출기사이에 있는 마커(61, 62)를 갖는 마스크(MA)를 도시한다. 정렬된 기준 위치에서, 십자형 마커는 대응 쿼드-셀 검출기의 쿼드-셀의 계면(interface)상에 투영된 자신의 그림자를 갖는다. 각 쿼드-셀 출력 신호는 입사 조명 강도로 정규화 된다. 전정렬 유닛(51, 52)는 마스크 핸들러(10)에 대하여 고정되게 배치된다.

마스크가 제 1로봇(30)에서 제 2로봇(40)으로 이송되는 경우에, 로봇(30)의 엔드-이펙터(32)상에 존재하는 마스크는 전정렬 유닛(51) 내에 위치된다. 쿼드-셀 검출기의 출력을 판독함으로써, 각각의 쿼드-셀 검출기(57, 58)에 대한 마커(61, 62)의 실제 위치와 이에 따라서 정렬 유닛(51)에 대한 마스크의 위치를 알게 된다. 제 1로봇(30)은 엔드-이펙터(32) 및 이에 의해 고정된 마스크의 위치를 조정하여, 마스크가 쿼드-셀 검출기 상의 기준 위치내에 위치된다. 이러한 기준 위치는, 제 1로봇(30)으로 마스크를 교환하기 위한 위치에 있을 때 제 2로봇(40)의 마스크-고정 장치로 정렬되어 배치된 마스크-핸들링 장치의 초기 셋업(set-up)안에 있다. 상기 마스크는 이어서 제 2로봇(40)에 이송된다.

마스크가 제 2로봇(40)에서 마스크 테이블(MT)로 이송되는 경우에, 마스크 테이블로 이송시키는 제 2로봇상에 존재하는 마스크의 위치는 상기 정렬 유닛(51)과 동일하게 구성된 정렬 유닛(52)에 의해 측정된다. 마스크 테이블의 위치는 마스크의 검출된 위치로 조정되고, 마스크는 설명한 바와 같이 마스크 테이블로 이송될 것이다. 엔드-이펙터를 엘리베이터에 링크하는 특별한 컴플라이언스 기계장치(special compliance mechanism)(비도시) 및 마스크 테이블상의 가이딩 기계장치(guiding mechanism)가, 마스크 테이블(MT)과 제 2로봇 (40)사이에 여전히 남아있을 수 도 있는 잘못된 정렬을 위해 설비된다. 마스크를 마스크 테이블에서 제 2로봇으로 이송하기 위해, 마스크를 고정하는 마스크 테이블은 쿼드-셀 검출기의 출력을 판독함으로써 정렬 유닛(52)내의 기준위치로 정렬되고, 그 후에 제 2로봇(40)으로 이송된다. 제 2로봇(40)만이 회전을 허용한다. 제 1로봇(30)과 마스크 테이블(MT)은 이렇게 이동함에 의한 어떠한 잘못된 정렬도 보상될 수 있다.

마스크-핸들링 장치(10)는, 도 2에서 구별될 수 있는 적당한 빌딩 블록(building blocks)을 서로 교체함으로써 왼쪽으로 돌리는(left-handed) 기계이거나 오른쪽으로 돌리는(right-handed) 기계로의 손쉬운 재배치를 허용한다. 게다가, 다양한 빌딩 블록이 고안될 수 있어서 6" 및 9" 마스크(레티클) 모두가 단일 기계상에 채용될 수 있고 상기 장치는 하나의 클래스 1 청정실(class one cleanroom)에서 작동될 수 있다.

본 발명의 특정한 실시예가 상기 설명되었지만, 본 발명은 상기 설명된 것 이외에도 다른 것에도 실용될수 있다는 점이 이해될 것이다. 상기 설명이 본 발명을 제한하려고 의도된 것은 아니다. 본 발명에 의한 마스크-핸들링 장치의 주요 특징은, 매우 빠른 마스크 교환 시간과; 마스크 오염검사, 마스크 캐리어의 재고관리, 마스크 전-정렬 및 마스크 교환의 병렬 프로세싱에 의한 향상된 생산성이다.

Claims

기판상으로 마스크의 마스크패턴을 묘화하는 리소그래피 투영장치에 있어서,

방사선 투영빔을 공급하도록 구성 및 배치된 조명 시스템;

마스크를 고정하도록 구성된 마스크홀더가 제공된 마스크 테이블;

기판을 고정하도록 구성된 기판홀더가 제공된 기판 테이블;

기판의 목표영역상에 마스크의 조사부를 묘화하도록 구성 및 배치된 투영 시스템; 및

상기 마스크를 수용하도록 구성된 로드-포트 모듈을 구비하고, 상기 로드-포트 모듈과 상기 마스크 홀더 사이에서 마스크를 교환하도록 구성되고 배치되는 마스크-핸들링 장치를 포함하고,

상기 마스크-핸들링 장치는 또한 제 1로봇과 제 2로봇을 더욱 포함하고, 상기 제 1로봇은 상기 로드-포트 모듈과 상기 제 2로봇 사이에서 마스크를 교환하도록 구성되고 배치되며, 상기 제 2로봇은 상기 제 1로봇과 상기 마스크 홀더 사이에서 마스크를 교환하도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 2로봇에는 2개의 마스크 고정 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 2항에 있어서,

상기 제 2로봇은 회전가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 제 2로봇의 상기 마스크 고정 장치 각각은 상기 제 2로봇과 상기 마스크 홀더 사이에서 마스크를 교환하도록 구성된 엘리베이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 4항에 있어서,

상기 엘리베이터에는 최상부쪽에 마스크를 고정하도록 구성된 진공-작동 엔드-이펙터가 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 마스크-핸들링 장치는 마스크를 수용하도록 구성된 하나 이상의 추가 마스크 스테이션을 더욱 포함하고, 상기 제 1로봇은 상기 로드-포트 모듈, 상기 제 2로봇 및 상기 추가 마스크 스테이션(들) 중의 하나와 상기 로드-포트 모듈, 상기 제 2로봇 및 상기 추가 마스크 스테이션(들) 중의 다른 하나 사이에서 마스크를 교환하도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 6항에 있어서,

상기 추가 마스크 스테이션(들)은 하나 이상의 마스크를 저장하도록 구성되고 배치된 마스크 라이브러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 6항에 있어서,

상기 추가 마스크 스테이션(들)은 마스크의 오염을 검사하도록 구성되고 배치된 마스크 검사 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1로봇은 평면에서의 이동을 허용하기 위해 3개의 회전 조인트가 제공된 팔모양 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 9항에 있어서,

상기 제 1로봇은 상기 평면에 수직인 방향으로의 이송(translation)을 허용하기 위해 선형 액추에이터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 마스크-핸들링 장치는, 상기 제 1로봇, 상기 제 2로봇, 및 상기 마스크 홀더 중 하나에 의해 고정된 마스크의 위치를 검출하도록 구성되고 배치되는 하나 이상의 전-정렬 유닛을 더욱 포함하고, 상기 전-정렬 유닛 또는 상기 전-정렬 유닛 각각은 상기 제 1로봇과 상기 마스크 홀더 중 하나와의 마스크의 교환을 허용하는 제 2로봇의 위치에 관련되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 11항에 있어서,

상기 전-정렬 유닛 또는 상기 전-정렬 유닛 각각은 마스크상에 존재하는 마커의 위치를 검출하도록 설비된 하나 이상의 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 12항에 있어서,

상기 검출기 또는 상기 검출기 각각은 쿼드-셀 검출기인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 12항에 있어서,

상기 전정렬 유닛은 상기 마스크상의 마커를 조명하도록 배치된 하나 이상의 조명 유닛을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
방사선 투영빔을 공급하도록 구성 및 배치된 조명 시스템;

마스크를 고정하도록 구성된 마스크홀더가 제공된 마스크 테이블;

기판을 고정하도록 구성된 기판홀더가 제공된 기판 테이블;

기판의 목표영역상에 마스크의 조사부를 묘화하도록 구성 및 배치된 투영 시스템; 및

마스크를 수용하도록 구성된 로드-포트 모듈을 구비하고, 상기 로드-포트 모듈과 상기 마스크 홀더 사이에서 마스크를 교환하도록 구성 및 배치되는 마스크-핸들링 장치를 포함하는 리소그래피투영장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,

상기 마스크 홀더에 패턴을 지니는 마스크를 제공하는 단계;

상기 기판 테이블에 방사선-감지 재료의 층으로 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 제공하는 단계; 및

방사선 투영빔을 사용하여 기판상의 목표부위로 마스크 패턴의 적어도 일부분의 이미지를 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,

상기 마스크 홀더에 패턴을 지니는 마스크를 제공하는 상기 단계는,

상기 로드-포트 모듈로 상기 마스크를 제공하는 단계;

상기 마스크-핸들링 장치에 제공된 제 1로봇을 사용하여 상기 마스크-핸들링 장치에 제공된 제 2로봇과 상기 로드-포트 모듈 사이에서 상기 마스크를 교환하는 단계; 및

상기 제 2로봇을 사용하여 상기 제 1로봇과 상기 마스크 홀더 사이에서 상기 마스크를 교환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제 15항의 방법에 따라서 제조된 디바이스.