KR100554885B1 - 진공 챔버내로의 이동 피드-스루와 리소그래피투영장치에의 그 적용 - Google Patents

진공 챔버내로의 이동 피드-스루와 리소그래피투영장치에의 그 적용 Download PDF

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Abstract

긴 스트로크 이동은 진공챔버벽의 개구를 걸쳐 슬라이딩 밀봉부재를 제공함으로써 진공챔버내로 피드-스루된다. 진공 챔버내에서 리소그래피장치내의 마스크 또는 웨이퍼테이블일 수 있는 이동될 대상물은 슬라이딩 밀봉부재에 연결되거나 탑재되어 슬라이딩 밀봉부재의 이동에 의해 이동된다. 슬라이딩 밀봉부재는 플레이트, 보울 또는 인터리브된 플레이트의 미로일 수 있다.

Description

진공 챔버내로의 이동 피드-스루와 리소그래피투영장치에의 그 적용{MOTION FEED-THROUGH INTO A VACUUM CHAMBER AND ITS APPLICATION IN LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 리소그래피투영장치를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 리소그래피투영장치의 웨이퍼 스테이지의 단면도,
도 3은 도 2의 웨이퍼 스테이지의 구동장치의 평면도,
도 4는 도 2의 웨이퍼 스테이지에 사용되는 차동적으로 펌핑된 공기 베어링의 단면도,
도 5는 본 발명에서 사용가능한 대안적인 차동적으로 펌핑된 공기 베어링의 평면도,
도 5A는 도 5의 차동적으로 펌핑된 공기 베이링의 일부의 확대 단면도,
도 6은 본 발명에서 사용가능한 대안적인 슬라이딩 밀봉 플레이트의 단면도,
도 6A 및 도 6B는 도 6의 슬라이딩 밀봉 플레이트의 대안적인 충전물의 평면도,
도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 리소그래피투영장치의 웨이퍼 스테이지의 단면도,
도 8은 본 발명의 제 4실시예에 따른 리소그래피투영장치의 웨이퍼 스테이지의 단면도,
도 9는 본 발명의 제 5실시예에 따른 리소그래피투영장치의 웨이퍼 스테이지의 단면도,
도 10은 본 발명의 제 6실시예에 따른 리소그래피투영장치의 웨이퍼 스테이지의 단면도이다.
본 발명은 외부로부터 진공 챔버내로의 이동 피드-스루(motion feed-through) 장치에 관한 것으로서, 특히 방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템; 마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 제 1 대물 테이블; 기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 제 2 대물 테이블; 및 기판의 목표부에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 투영 장치에 이러한 장치를 적용하는 것에 관한 것이다.
간단히, 투영 시스템은 이후로 "렌즈"로 언급될 수 있다; 그러나, 이 용어는 예를 들어 굴절 광학기, 반사 광학기, 카타디오프트릭 시스템, 및 하전 입자 광학기를 포함하는 다양한 형태의 투영 시스템을 포함하는 것으로 넓게 이해될 수 있다. 방사선 시스템은 또한 방사선 투영빔을 방향짓고, 성형하거나 제어하는 원리들중 하나에 따라 동작하는 디바이스를 포함할 수 있고, 이들 디바이스는 "렌즈"로서 집합적으로 또는 단독으로 아래에서 언급될 수 있다. 게다가 제 1과 제 2 대물 테이블은 각각 "마스크 테이블"과 "기판 테이블"로 언급될 수 있다. 더욱이, 리소그래피 투영 장치는 두개 이상의 마스크 테이블 및/또는 두개 이상의 기판 테이블을 갖는 형태일 수 있다. 이와 같은 "다중 스테이지" 장치에서, 추가 테이블은 병렬로 사용될 수 있거나, 예비 단계가 하나 이상의 다른 스테이지가 노광용으로 사용되는 동안 하나 이상의 스테이지에서 실행될 수 있다. 트윈 스테이지 리소그래피 장치는 예를 들어, 국제 특허 출원 WO98/28665와 WO98/40791에 기술되어 있다.
리소그래피 투영 장치는, 예를 들면, 집적회로(ICs)의 제조에 사용될 수 있다. 그와 같은 경우, 마스크(레티클)는 집적회로의 각 층에 대응하는 회로패턴을 포함하고, 이 패턴은 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 WO97/33205에서 찾을 수 있다.
리소그래피 장치에서, 웨이퍼에 묘화될 수 있는 피처의 크기는 투영 방사선의 파장에 의하여 한정된다. 더 높은 집적도와 더 높은 동작 속도를 갖는 집적회로를 생산하기 위하여, 더 작은 피처를 묘화할 수 있는 것이 바람직하다. 대부분 현재의 리소그래피 투영 장치는 수은 램프와 엑시머 레이저에 의하여 발생된 자외선을 채용하는 반면, 13nm가량의 더 짧은 파장 방사를 사용하는 것이 제안되었다. 그와 같은 방사는 극자외선(EUV) 또는 소프트 X-선으로 불리어지고 가능한 소스는 레이저 플라즈마 소스 또는 전자 저장 링으로부터의 싱크로트론 방사선을 포함한다. 싱크로트론 방사선을 사용하는 리소그래피 투영 장치의 개략적인 설계는 "Synchrotron radiation sources and condencers for projecting x-ray lithography", JB Murphy et al, Applied Optics Vol. 32 No. 24 pp6920-6929(1993)에 기술되어 있다.
다른 제안된 방사선 형태는 전자 빔과 이온 빔을 포함한다. 이러한 형태의 빔은 마스크, 기판 및 광학 구성요소를 포함하는 빔 경로가 고 진공에서 유지되는 요건을 EUV와 공유한다. 이는 빔의 흡수 및/또는 산란을 방지하여, 10-6 밀리바(milibar)가량 보다 작은 총압력이 그와 같은 하전 입자 빔에 대하여 전형적으로 필요하다. 탄화수소 부분 압력이 10-8 또는 10-9 밀리바 아래로 일반적으로 유지하는 추가 요건을 가하는 이들 표면상의 탄소층의 퇴적(deposition)에 의하여, 웨이퍼가 오염될 수 있고, EUV방사선의 광학 요소가 손상될 수 있다. 그렇지 않은 경우, EUV 방사선을 사용하는 장치에 대하여, 총 진공 압력(total vacumn pressure)은, 대략적인 진공(rough vacumn)으로 일반적으로 생각되는 10-3 또는 10-4밀리바의 압력만을 필요로 한다.
리소그래피에서 전자 빔의 사용에 관한 추가 정보는 예를 들어, US 5,079,122과 US 5,260,151뿐만 아니라 EP-A-0 965 888에서 얻을 수 있다.
그와 같은 고 진공에서의 작업은, 진공내부나 진공 챔버 밀봉부재 상에 놓여져야 하는 구성요소, 특히 외부에서 진공 챔버 내부의 구성요소로 관통하여 이동(feed-through)되는 장치의 어느 부분 주위의 구성요소에 대해 꽤 부담스러운 조건을 부과한다. 챔버내부의 구성요소에 대해서는, 오염 물질 및 전체 아웃개싱(outgassing), 즉 그들 재료 자신으로부터의 아웃개싱 및 그들 표면에 흡착된 가스로부터의 아웃개싱 양자 모두를 최소화하거나 제거하는 재료가 사용되어야 한다. 그와 같은 제한을 줄이거나 피할 수 있다면 매우 바람직할 것이다.
본 발명의 목적은 외부로부터 진공 챔버내에 위치되는, 대상물, 특히 리소그래피장치의 대물테이블의 제어를 가능하게 하는 개선된 이동 피드-스루(motion feed-through)를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 및 다른 목적은, 방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템; 마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 제 1 대물 테이블; 기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 제 2 대물 테이블; 및 기판의 목표부에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서, 개구(aperture)를 구비하고 상기 제 1과 제 2 대물 테이블의 적어도 하나를 둘러싸는 벽을 구비하는 진공 챔버; 상기 개구를 밀봉하고, 상기 개구의 밀봉을 유지하는 반면 소정의 이동범위에서 상기 진공챔버벽에 평행한 적어도 한 방향으로 변위 가능한 슬라이딩 밀봉 부재; 상기 슬라이딩 밀봉 부재의 변위를 상기 진공챔버내의 대물테이블로 전달하여 대응하는 이동을 발생시키는 기계적 결합수단; 및 상기 슬라이딩 밀봉부재를 변위시켜 상기 진공챔버내의 상기 대물테이블을 변위시키는 위치결정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치에서 달성된다.
슬라이딩 밀봉 장치는 (예를 들어 종래의 벨로우즈에 비하여) 상대적으로 큰 이동이 진공챔버내로 피드 스루되게 하고, 또한 아주 많은 수의 사이클의 실패(failure)들 사이의 평균시간으로, 반복되고 급속한 이동에 견디도록 구성될 수 있다.
현재 리소그래피 장치는 클린룸 환경에서 사용되게 설계되고 그리하여 몇몇 단계가 이 장치에 의하여 처리되는 웨이퍼의 가능한 오염원을 줄이도록 통상적으로 취해졌다. 그러나, 웨이퍼, 마스크와 이송 스테이지의 종래의 설계는 매우 복잡하고 센서와 구동 장치용 구성요소를 다수 채용한다. 그와 같은 스테이지는 또한 다수의 신호 및 제어 케이블 및 다른 유틸리티를 구비할 필요가 있다. 본 발명은 진공 챔버외측에 가능한 많은 구성요소와 기능을 위치시키는 원리를 채택하여, 그와 같은 많은 수의 구성요소를 진공과 양립할 수 있게(vacuum-compatible) 하거나, 진공과 양립할 수 있는 등가물로 그들을 대체하는 어렵고 세밀한 업무를 피할 수 있다. 이리하여, 본 발명은 혁신적인 밀봉 장치로 적절한 기계적 피드-스루를 제공함으로써, 많은 또는 대부분의 구성요소가 내진공(vacuum-proof)되어야 할 필요성을 줄인다. 이와 유사하게, 본 발명은, 진공 챔버 벽으로부터 진동에 민감한 구성요소를 가능한 멀리 고립시킴으로써, 특히 강력한 펌프가 제공된 진공 장치내에서의 필연적인 진동을 감소시키는데 있어서의 어려움을 제거한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 슬라이딩 밀봉부재는 차동적으로 펌핑된(differentially pumped) 공기 베어링에 의해 진공챔버벽에 대해 지지될 수 있는 플레이트를 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 방사 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템; 마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 제 1 대물 테이블; 기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 제 2 대물 테이블; 및 기판의 목표부에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서, 상기 제 1과 제 2 대물 테이블의 적어도 하나를 수용하는 제 1진공챔버; 상기 제 1진공챔버에 인접한 제 2진공챔버; 상기 제 2진공챔버로부터 상기 제 1진공챔버로 연장되고 상기 제 1진공챔버내에 수용된 대물테이블을 이동가능하게 지지하는 지지부; 상기 지지부에 연결되어 상기 제 1 및 제 2진공챔버를 분리하고, 그 평면에서 적어도 한 방향으로 이동가능하고 상기 제 1 및 제 2진공챔버의 외부로 연장되는 슬라이딩 밀봉 플레이트; 및 상기 제 1 및 제 2진공챔버 외부에 위치되어 상기 슬라이딩밀봉 플레이트를 변위시켜, 상기 제 1진공챔버내의 상기 대물테이블을 변위시키는 위치결정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템; 마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 제 1 대물 테이블; 기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 제 2 대물 테이블; 및 기판의 목표부에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서, 상기 제 1과 제 2 대물 테이블의 적어도 하나를 수용하는 제 1진공챔버; 상기 제 1진공챔버에 인접하고 개구를 갖는 진공챔버벽에 의해 이것으로부터 분리된 제 2진공챔버; 상기 제 2진공챔버내에 제공되고 제 1평면의 제 1이동범위에 걸쳐 변위가능한 제 1스테이지; 상기 제 1스테이지에 의해 지지되고 제 2평면에서 제 2이동범위에 걸쳐 변위가능하며, 상기 제 1 및 제 2 평면은 실질적으로 평행하고 상기 제 1이동범위는 상기 제 2이동범위보다 크며, 상기 개구를 통하여 상기 제 1진공챔버내에서 상기 대물테이블을 지지하는 제 2스테이지; 및 상기 제 1스테이지에 연결되고, 진공챔버벽 및 상기 제 2스테이지의 일부에 대향하여 상기 제 1 및 제 2이동범위에 걸쳐 상기 제 1 및 제 2진공챔버를 분리하는 환형 슬라이딩 밀봉 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템; 마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 제 1 대물 테이블; 기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 제 2 대물 테이블; 및 기판의 목표부에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템을 포함하고, 개구를 구비하고 상기 제 1과 제 2 대물 테이블의 적어도 하나를 둘러싸는 벽을 구비하는 진공 챔버; 상기 개구를 밀봉하고 상기 개구의 밀봉을 유지하는 동안 소정의 이동범위를 통하여 상기 진공챔버벽에 평행한 적어도 한 방향으로 변위 가능한 슬라이딩 밀봉 부재; 상기 슬라이딩 밀봉 부재의 변위를 상기 진공챔버내의 대물테이블로 전달하여 대응하는 이동을 발생시키는 기계적 결합수단; 및 상기 슬라이딩 밀봉부재를 변위시켜 상기 진공챔버내의 상기 대물테이블을 변위시키는 위치결정수단을 포함하는 리소그래피투영장치를 사용하는 디바이스를 제조하는 방법에 있어서, 상기 제 1대물테이블상에 마스크를 탑재하는 단계; 상기 제 2대물테이블상에 기판을 탑재하는 단계; 및 상기 마스크의 이미지에 상기 기판을 노광하는 단계를 포함하여 이루어지는 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 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등 개별 층을 마무리하는 데 의도된 모든 다양한 공정을 거친다. 여러 층이 요구된다면, 전체 공정 또는 그 변형이 각 새로운 층에 반복되어야만 할 것이다. 결국, 디바이스의 배열이 기판(웨이퍼)에 존재하게 된다. 이들 디바잇스는 다이싱(dicing) 또는 소잉(sawing) 등의 기술에 의해 서로로부터 분리되고, 개개의 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 본 명세서에서 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. 당업자라면, 전술한 기타 응용분야들을 고려할 때, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이 퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 "마스크", "기판" 및 "목표 영역" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 각각 대체될 수 있음이 이해될 것이다.
도면에서 동일한 부품은 동일한 참조부호로 나타낸다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영 장치(1)를 개략적으로 도시한다. 이 장치는
Figure 112003024424339-pat00001
(예를 들어, 자외선(UV) 또는 극자외선(EUV), 전자 또는 이온) 방사선 투영 빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템(LA, IL);
Figure 112003024424339-pat00002
마스크(예를 들어, 레티클)(MA)를 고정하는 마스크 홀더를 구비하고 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확하게 위치시키는 제 1 위치결정 수단에 접속되는 제 1 대물 테이블(마스크 테이블)(MT);
Figure 112003024424339-pat00003
(예를 들어, 레지스트 도포된 실리콘 웨이퍼와 같은) 기판(W)을 고정하는 기판홀더가 구비되고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확하게 위치시키는 제 2 위치 결정 수단(PW)에 접속되는 제 2 대물 테이블(기판 테이블)(WT);
Figure 112003024424339-pat00004
기판(W)의 목표 영역(C)(다이)상에 마스크(MA)의 조사부를 묘화하는 투영 시스템("렌즈")(PL)(특히, 굴절 또는 카타디오프트릭 시스템, 미러군 또는 필드 편향기의 배열)을 포함한다.
방사선 시스템은 방사선 빔을 생성하는 소스(LA)(예를 들어, 저장 링 또는 싱크로트론의 전자 빔의 경로주위에 제공되는 파동기 또는 위글러(wiggler), 플라즈마 소스 또는 전자나 이온 빔 소스)를 포함한다. 이 빔은 조명 시스템(IL) 내에 포함된 다양한 광학 구성요소를 따라 통과하여, 최종적인 빔(PB)을 성형 및/또는 시준(collimating)하며, 또는 그 단면 전체를 통하여 세기를 균일하게 한다.
그 후, 빔(PB)은 마스크 테이블(MT)위의 마스크 홀더에 고정되어 있는 마스크(MA)로 충돌한다. 마스크(MA)에 의하여 선택적으로 반사되어(또는 투과되어), 빔(PB)은 기판(W)의 목표영역(C)상으로 빔(PB)을 집속하는 "렌즈"(PL)를 통과한다. 위치결정수단(PW) 및 간섭 변위 측정 수단(IF)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들면, 빔(PB)의 경로에 상이한 목표영역(C)을 위치시키도록 정확하게 움직일 수 있다. 유사하게, 위치 결정 수단(PM)과 간섭계 변위 측정 수단(IF)가, 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)의 기계적 회수 후 또는 스캐닝 이동동안 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확하게 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물 테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지 않았지만 긴 스트로크 모듈(대략적인 위치결정)과 짧은 스트로크 모듈(미세한 위치 결정)의 도움으로 실현된다.
상술된 장치는 두 개의 다른 모드로 이용될 수 있다:
Figure 112000007561306-pat00005
스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT)이 기본적으로 고정되어 있으며, 전체 마스크 이미지가 목표영역(C) 위로 한번(즉, 단일 "플래쉬")에 투영된다. 그 다음, 기판 테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 이동하여 다른 목표 영역(C)이 빔(PB)에 의해 조사될 수 있다;
Figure 112000007561306-pat00006
스캔 모드에서는, 소정의 목표영역(C)이 단일 "플래쉬"에 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 스텝 모드와 동일한 방법이 적용된다. 대신에, 마스크 테이블(MT)이 소정방향(소위 "스캔 방향", 예를 들면 X 방향)으로 속도(υ)로 이동이 가능하기 때문에 투영 빔(PB)이 마스크 이미지를 스캔하게 된다; 이와 병행하여, 기판 테이블(WT)은 V = Mυ 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.
(실시예 2)
본 발명의 제 2실시예에 따른 리소그래피장치(2)가 도 2에 개략적인 단면도로 도시된다. 진공챔버(V)는 이 챔버의 바닥에 있는 개구(11a)를 형성하는 벽(11)에 의해 경계지어진다. 이 장치의 사용시, 진공 챔버(V)는 적절한 형태의 진공펌프(도시하지 않음)에 의해 충분한 진공상태로 유지된다. 개구(11a)는 그 중간에 웨이퍼 지지 기둥(13)이 제공된 슬라이딩 밀봉 플레이트(12)에 의해 형성된 슬라이딩 밀봉 부재에 의해 밀봉된다. 기둥(13)은 웨이퍼(W)를 차례로 이송하는 미세 스테이지 또는 짧은 스트로크 웨이퍼 지지 척(14)을 지지한다.
웨이퍼(W)의 서로 다른 영역을 노광용 리소그래피장치 렌즈(도시하지 않음) 아래에 위치결정시키는 웨이퍼(W)의 긴 스트로크 이동은 전체 슬라이딩 밀봉 플레이트(12)를 이동시킴으로써 달성된다. 이러한 목적으로, 개구(11a)는 기둥(13) 및 긴 스트로크 스테이지의 소정 이동영역을 수용하도록 성형(shaped) 및 치수맞춤된다(dimensioned). 예를 들어, 300 mm 직경의 웨이퍼를 노광하도록 의도되고 100-150 mm 직경의 기둥을 구비한 장치에 있어서, 개구(11a)는 웨이퍼 가장자리 주위에 센서를 위한 공간(room)을 제공하도록 한 변이 480 mm인 정사각형(square)일 수 있다. 슬라이딩 밀봉 플레이트(12)는 전체 이동 영역에 걸쳐 개구에 대한 밀봉을 유지하도록 하는 형상 및 크기이어야 하고, 따라서 이 예시에서는, 예를 들어 한 변이 1200 mm인 정사각형이다. 이 크기는 각 변에서 120 mm 의 밀봉 폭을 가능하게 한다. 원형 개구 및 밀봉 플레이트도 또한 적합할 수 있다.
슬라이딩 밀봉 플레이트(12)는 모터 구획(M)에 제공된 드라이버(16) 및 빔(15)를 통하여 Z축에 대한 회전(ΦZ)을 제공할 뿐아니라 직교하는 X 및 Y축으로 이동하도록 구동된다. 구동장치가 도 3을 참조하여 이하에 설명된다.
슬라이딩 밀봉 플레이트(12)상의 주요 부하는 진공 챔버(V) 및 모터 구획(M) 사이의 차동적인 압력이고, 이 압력은 통상적으로 대기 압력(또는 클린 룸 환경에서의 약간 다른 압력)으로 유지된다. 이 위쪽 방향 힘(안쪽 방향)은 통상 긴 스트로크 스테이지 및 이것이 이송하는 다른 구성요소의 하중을 실질적으로 초과한다. 본 발명은, 이 압력 및 개구(11a) 주위에서의 슬라이딩 플레이트와 이것이 지지하는 구성요소의 하중 사이의 차이에 의해 프리로드(preload)되는 차동적으로 펌핑된(differentially pumped) 가스(공기) 베어링(21)을 제공한다. 이들 공기 베어링(21)은, 도 4를 참조하여 이하에 상세히 설명되고, 본 명세서에 참조되는 "진공 챔버에서 사용하는 가스베어링 및 리소그래피장치에의 그 적용"이라는 제목의 유럽특허출원 99201193.2 및 유사한 제목으로 동일자로 출원된 출원(출원인 참조번호: P-0133.010)에서도 상세히 설명된다. 예를 들어, 유지보수를 위해 진공챔버가 배기되지 않는 경우에 슬라이딩 밀봉 플레이트(12)를 지지하기 위하여, 베이스 플레이트(17)상에 탑재된 지지부 또는 베어링(19)이 제공된다.
다른 "유틸리티" 뿐아니라 제어 및 측정 신호를 짧은 스트로크 스테이지(14)에 제공하는 케이블(20)이 슬라이딩 밀봉 플레이트(12)내의 구멍(12a) 및 기둥(13)의 중공 내부를 통하여 제공된다.
개구(11a)의 전체 외주 주위의 적절한 밀봉을 제공하기 위해서는, 슬라이딩 밀봉 플레이트(12)의 변형(deformation)이 허용가능한 한계내로 유지되는 것이 필요하다. 본 발명의 이 실시예에 따르면, 이것은 두께 100 mm로 소결된 Al2O3(ρ= 3700 kg/m3, E = 3.5 x 1011 N/m2, v(포와송 비)=0.22)플레이트를 제공함으로써 수행된다. SiC 포움(foam)등의 다른 적절한 물질이 사용될 수도 있다. 계산의 편의를 위하여 공기 베어링은 반지름(r)이 370 mm인 원형이고 플레이트상의 균일 부하(q)는 105 N/m2의 대기압이라고 가정하면, 원주에서의 각도 편향(θ)(angular deflection)는 다음식으로 주어진다.
Figure 112000007561306-pat00007
여기서,
Figure 112000007561306-pat00008
두께 100 mm인 Al2O3 플레이트에 대하여, 플레이트 상수 D는 D
Figure 112003024424339-pat00009
3.1 x 107 Nm)이므로, 각도 편향(θ)은 θ
Figure 112003024424339-pat00010
16.6 x 10-6 rad 이 되고 따라서 공기 베어링 영역내에서 약 1 ㎛의 편향을 초래한다.
슬라이딩 밀봉 플레이트(12)의 가능한 구동 메카니즘이 도 3에 도시된다. 도시된 바와 같이, 4개의 구동기(16)(driver)는 플레이트(12)의 각각의 면의 중간으로부터 수직으로 연장되는 각각의 빔(15)에 작용한다. 구동기(16)는, 코일을 갖는(carry) 캐리지(16b)(carriage) 및 선형 모터의 스테이터를 갖는 트랙(16a)을 각각 포함한다. 구동력은, 미세한 조정을 수용하기 위하여 측방향 이동과 제한된 양의 각도 이동(ΦZ)을 허용하는 스러스트 공기 베어링(16c)(thrust air bearing)에 의해 빔(15)으로 전달되고, 그 후 플레이트(12)로 전달된다. X, Y 및 ΦZ 이동은 단지 3개의 모터로 달성될 수 있고, 따라서 본 실시예에서는 한 쌍의 병렬 모터가 하나로서 제어된다. 수냉식(water-cooler) 선형 모터는 1100 N 까지의 힘을 용이하게 제공할 수 있어, 4개의 이러한 모터는 스테이지 플레이트 및 관련된 부품이 500 kg까지 무게가 나갈 때조차도 적절한 가속을 제공할 수 있다.
트랙(16a)은 예를 들면 장치의 베이스 플레이트에 고정될 수 있어서, 구동력이 정적 반응 프레임(static reaction frame)에 대항하여 작용한다. 대안적으로, 트랙(16a)은, 예를 들어 공기 베어링상에 지지됨으로써 길이방향으로 자유롭게 이동할 수 있고, 대항하여 작용하는 구동력에 대해 평형 질량(balance mass)으로써 작용하도록 비교적 육중(massive)할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 인가된 힘이, 도시된 바와 같은 수평 평면에서 그리고 수직으로 슬라이딩 밀봉 플레이트(12)의 무게중심(center of gravity)(12b)을 통과하는 선들에 작용하도록, 빔(15)이 위치결정된다. 이로 인해, 구동된 질량의 전체 무게중심으로의 모터로부터의 힘 경로의 다른 부분들내 및 플레이트(12)내의 굽힘 모멘트(bending moment)가 감소된다. 제 1실시예의 변형(도시하지 않음)에 있어서는, 스테이지 플레이트(12) 아래에 빔(15)을 장착함으로써 긴 스트로크 스테이지의 전체 풋프린트(footprint)가 감소될 수 있다.
슬라이딩 밀봉 플레이트(12) 및 진공챔버벽(11)의 일부분들을 도시한 단면도인 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 5 ㎛의 일정한 갭(g)이 유지되는 것을 가능하게 하는 공기 베어링(21)에 의해 플레이트(12)는 진공챔버벽(11)에서 떨어져 유지된다. 이러한 갭에 대하여, 베어링 근처의 진공챔버벽(11)의 표면(11b) 및 베어링의 이동영역에 걸친 플레이트(12)의 표면은, 이들이 비록 0.4 ㎛ RMS 표면 거칠음(RMS surface roughness)보다 더 편평할 필요가 없을 지라도, 0.8 ㎛ 이하의 RMS 표면 거칠음으로 마무리될 수 있다. 이것은 공지의 기계적 폴리싱 기술로써 용이하게 달성될 수 있다. 몇몇 적용예에 있어서는 5㎛ 로부터 10㎛까지 범위의 갭이 적절할 수 있고, 이러한 높은 허용범위(tolerance)로 표면이 마무리될 필요는 없다. 청정 공기(clean air)(또는 다른 가스, 예를 들면 N2)는, 고압 영역(214)를 발생시키도록 수 대기(several atmospheres) 압력에서 에어 피드(211)를 통하여 연속으로 공급된다. 공급된 공기는 모터 구획(M)과 진공 챔버(V)로 흐를 것이고, 물론 이것의 존재는 바람직하지 않다. 대기압으로의, 예를들어 모터 챔버(M)로의 유출 경로(escape path)가 홈(212)를 통하여 제공된다. 공기 베어링을 형성하는 공기가, 허용될 수 없는 정도로 진공 챔버(V)로 누설되는 것을 방지하기 위하여, 진공 도관(213)을 경유하여 펌핑된다. 원한다면, 유출 경로(212)도 펌핑될 수 있다. 이런 식으로 진공 챔버(V)로의 상주하는 누설(l)(residual leakage)은 허용가능한 수준내로 유지될 수 있다.
본 실시예에서, 유출 경로인 홈(212) 뿐만아니라 에어 피드(211) 및 진공 도관(213)의 하부 부분은 밀봉의 주위의 전체 길이를 따라 연장되는 긴 홈이다. 에어 피드 파이프(211a) 및 진공 파이프(213a)가 이들 홈을 따라 간격을 두고 제공된다.
진공벽(11)의 일부의 아래로부터 본 도면인 도 5에 도시된 제 2실시예에 대한 변형예에 있어서, 공기 베어링을 제공하는 에어 피드(211')는 분리되어 있다(discrete). 각각의 에어 피드 파이프의 단부에는, 다공성 플러그(211c)(porous plug)로 채워진, 도 5a에서 단면으로 도시된 원통형 확대부(211b)가 존재한다. 다공성 플러그(211c)는 바람직하게는 흑연(graphite)으로 만들어져, 진공 벽(11)의 하부표면(11b)을 기계 끝마무리(machine finishing)한 후 확대부(211b)내에 위치될 수 있고 그 후에 부드럽게 도려내질(scrape) 수 있다.
상술된 공기 베어링의 두 변형예에 있어서는, 단일 진공 홈이 에어 피드(211) 및 진공 챔버(V) 사이에 제공된다. 다른 변형예에 있어서, 2개 이상의 진공 홈이 제공될 수 있고 진공 챔버(V)에 더 가까운 홈이 더 높은 진공 수준으로 펌핑된다.
상술된 변형예와 결합될 수 있는 제 2실시예의 다른 변형예에 있어서는, 슬라이딩 밀봉 플레이트의 하중은, 샌드위치 구성을 갖는 플레이트(120)로 형성함으로써 줄어든다. 이것은, 슬라이딩 밀봉 플레이트의 수직 평판상의 단면도인 도 6에 도시된다. 상부 및 하부 스킨 플레이트(121, 123)는, 예를 들어 각각의 두께 t1 및 t3를 갖는 소결된 Al2O3의 고체 플레이트(solid plate)로 각각 형성된다. 샌드위치 충전물(122)은, 도 6a에 도시된 바와 같은 그리드 구조의 Al2O3벽(122a) 또는 도 6b에 도시된 바와 같은 근접패킹된(close-packing) 중공 유리 실린더(122b) 등과 같이 여러가지 재료로 만들어질 수 있다. 다른 대안은, 예를 들어 유리 및 세라믹 포움(glass and ceramic foam)을 포함한다. 각각의 변형예에 있어서, 샌드위치 충전물의 기능은 2개의 스킨 플레이트(121, 123) 사이에 전단력(shear forces)를 전달하는 것이고, 따라서 선택된 재료 및 구조는 높은 탄성률(E)을 가져야 한다. 소결된 Al2O3 그리드 구조 충전물을 구비한 플레이트(120)에 대하여, 플레이트의 강도 및 질량은 공간 인자(Δ)(space factor)에 의존하는데, 이는 플레이트의 전체 단면적으로 나눈 그리드 구조의 총 단면적으로 정의되고 전단 및 굽힘 변형(shear and bending deformation)에 대한 수학식을 정정하는데 사용된다. 총 두께(t1+t2+t3)가 200mm인 플레이트에 대하여, 최소 플레이트 질량은, 두께(t1, t3)가 15 mm인 상부 및 저부 플레이트(121, 123) 및, 예를 들어 15mm 의 그리드 벽 두께와 110 mm 의 피치인 그리드에 대한 공간 인자는 0.15로써 달성되어 계산될 수 있다.
본 발명에 따르면, 샌드위치 플레이트(120)는 연속적인 측면 벽(124)을 가지며, 그 밖에 샌드위치 충전물(122)의 가장자리는 내부에 대한 기밀 밀봉(hermetic seal)을 형성하기 위하여 밀봉된다. 내부의 밀봉에 앞서, 이것은 적절한 진공수준으로 배기된다. 이것은 샌드위치 구조를 프리스트레스(prestress)하고, 샌드위치 구조를 해체하기 쉬운 하나의 스킨 플레이트(플레이트가 진공 챔버의 일부로서 사용될 때)를 가로지르는 차동 압력을 방지한다. 이 플레이트는 내부의 진공이 전체 기대수명에 대해 충분히 높게 유지되거나 밸브가 주기적인 내부 재배기(reevacuation)를 허용하도록 제공될 수 있는 것을 보장하도록 구성될 수 있다.
이 배기된 샌드위치 구조는 본 발명의 슬라이딩 밀봉 플레이트로서 보다 더 폭넓은 응용예를 가지며, 특히 임의의 진공 챔버의 슬라이딩하거나 또는 고정된 벽 또는 벽의 일부로서 이롭게 사용될수 있다.
(실시예 3)
본 발명에 따른 리소그래피장치(3)의 제 3실시예가 도 7에 도시된다. 이 장치에서 슬라이딩 밀봉은 환상의 프레임(330)상에 탑재된 역전된 돔(dome) 또는 보울(bowl)(312)로 형성된다. 보울(312)은 비교적 얇고 외표면상의 수직 압력 부하가 보울내의 내평면 스트레인(in-plane strain)에 의해 저항되도록 성형된다. 따라서 부하 변동은 국부 변형보다는 기하학적 스케일링(geometry scaling)을 초래한다. 제 2실시예에서와 같은 치수 및 이동 범위를 갖는 리소그래피장치에 적합한 폭(D)이 1200 mm인 보울에 대하여, 중심부의 만곡의 적절한 반경(R)은 0.8 x D 이다. 이것은 0.15 x D 인 가장자리에서의 만곡의 반경(r)까지 점차로 줄어든다. 보울의 높이(H)는 0.25 x D이다. 보울 시트 재료는 프레임(330)에 수직으로 연결되고, 따라서 베어링 링(bearing ring)상의 바람직하지 않는 부하를 제거한다. 굽힘 모멘트를 제거하는 보울의 다른 구성이 다리 구성(bridge construction)으로 공지되어 있다.
제 3실시예에 있어서, 진공 챔버벽(11)의 저부상에 제공된 베어링 표면(321a)에 대항하여 작용하고 프레임(330) 내에 제공되는 차동적으로 펌핑된 공기 베어링(321)에 의해 보울의 슬라이딩 이동이 가능하다. 공기 베어링(321)은 제 2실시예의 공기 베어링과 유사하다.
보울(312)은 모터 챔버(M)와 진공 챔버(V) 사이의 차동적인 압력에 저항하는 반면, 미세 스테이지(14) 및 지지 기둥(13)의 하중은 지지기둥(13) 및 미세 스테이지(14)를 프레임(330)으로부터 매다는 복수의 반지름방향 스테이(radial stays)(331)에 의해 지탱된다. 또한 제 2실시예에서와 같이 구동기(16)에 의해 수행되는 이동시 미세 스테이지를 안정하게 유지하도록 복수의 반지름방향 스포크(spokes)(332)에 의해 지지 기둥(13)이 안정화 된다. 본 실시예에서 구동기(16)로부터의 추진력은 프레임(330)에 부착된 빔(15)을 통하여 미세 스테이지에 전달된다.
(실시예 4)
본 발명의 제 4실시예에 따른 리소그래피장치(4)가 도 8에 개략적으로 도시된다. 이 실시예에 있어서, 슬라이딩 밀봉 플레이트(412)를 가로지르는 차동 압력은 그 아래에 제 2 진공챔버(V2)를 제공함으로써 감소 또는 제거된다. 따라서, 슬라이딩 밀봉 플레이트(412)는, 미세 스테이지(14)를 이동시키는데 필요한 가속력과 극히 적거나 없는 압력을 지탱해야만 하기 때문에, 훨씬 얇게 만들어 질 수 있다. 비틀림 힘(torsion forces)은, 구동력이 슬라이딩 밀봉 플레이트(412)의 평면에 인가되는 것과 총 이동 질량의 무게중심이 슬라이딩 밀봉 플레이트의 평면에 있다는 것을 보장함으로써 감소될 수 있다.
슬라이딩 밀봉 플레이트는 이 경우에 슬라이딩 밀봉 플레이트(412)의 가장자리에 연결된 빔(15)상에 작용하는 구동기(16)를 통하여 X, Y 및 ΦZ 방향으로 이동된다. 슬라이딩 밀봉 플레이트(412)는 2개의 대향하는 차동적으로 펌핑된 공기 베어링(421a, 421b) 사이에 이동된다. 공기 베어링(421a)은 제 2실시예의 것과 유사하고 이전처럼 진공 챔버(V)의 벽(11)에 제공된다. 공기 베어링(421b)도 유사하나, 역전(invert)되어 제 2 진공 챔버(V2)의 벽(411)에 제공된다. 슬라이딩 밀봉 플레이트(412)상에 순(net) 수직력이 거의 없기 때문에, 공기 베어링(421a, 421b)은 실질적인 추진력을 발휘할 필요가 없으나, 단지 밀봉 갭을 유지하고 X, Y 및 ΦZ 방향의 이동을 허용한다. 슬라이딩 밀봉 플레이트(412)를 과억제(over constraining)하는 것을 피하기 위하여, 하나의 베어링은 Z축에 고정되고 다른 것은 프리로드된다.
제 2 진공 챔버(V2)는 기둥(13)을 통하여 미세 스테이지(14)를 지지하는 푸트(foot)(440)을 수용한다. 푸트(440)에는 미세 스테이지(14)의 이동을 허용하기 위하여 그 자신의 베어링, 예를 들어 상술된 바와 같은 차동적으로 펌핑된 공기 베어링이 제공된다. 제 2 진공 챔버(V2)는 메인 진공 챔버(V)로부터 격리(isolate)되기 때문에, 그 내부의 진공레벨에 대한 요구사항은 더욱 완화된다. 따라서, 제 2 진공 챔버(V2)는, 메인 진공 챔버(V)내에는 받아들일 수 없는 재료로 만들어진 케이블 및 피드 라인을 수용할 수 있다.
(실시예 5)
리소그래피장치(5)를 포함하는 본 발명의 제 5실시예가 도 9에 개략적으로 도시된다. 본 실시예는 본 명세서에 참조되는 "다중 스테이지 구동 장치 및 리소그래피장치에의 그 적용"이라는 제목의 유럽특허출원 99201192.4 및 유사한 제목의 동일자로 출원된 출원(출원인 참조번호 P-0132.010)에 기재된 3 스테이지 개념을 부가적으로 포함한다. 본 발명의 제 5실시예는 스텝-앤드-스캔 동작에 특히 적합하다.
리소그래피장치(5)는, 제 2실시예의 슬라이딩 밀봉 플레이트(12)와 유사하고 제 2 진공 챔버(V2)에 수용되는 긴 스트로크 슬라이딩 밀봉 플레이트(512)를 포함한다. 미세 스테이지(514)는 제 1 진공 챔버(V)에 수용되고 구동기(514a)를 사용하여 웨이퍼(W)에 대해 미세한 위치결정을 제공한다. 이들 두 스테이지 사이에 중간 스테이지(550)가 제공된다. 본 실시예의 스텝-앤드-스캔 동작에서, 긴 스트로크 슬라이딩 밀봉 플레이트(512)는 노광될 다이의 행 또는 열의 길이를 따라 일정 속도로 구동된다. 그후, 중간 스테이지(550)는 긴 스트로크 슬라이딩 밀봉 플레이트(512)에 대해 8자 이동(a figure of eight motion)으로 구동되어, 노광지점 아래의 웨이퍼의 순(net)이동은 스텝-앤드-스캔 동작에 적합한 굴곡형(meander)이다. 이러한 구성은 기계 베이스 프레임상에 가해질 필요가 있는 가속력을 감소시킨다. 긴 스트로크 슬라이딩 밀봉 플레이트(512)는 중간 스테이지(550)에 대한 평형 질량으로서 작용하나, 그 가속도가 낮기 때문에 그 자체는 평형질량을 필요로 하지 않는다.
메인 진공 챔버(V)는 10-6 mbar 이하, 바람직하게는 10-7 내지 10-8 mbar의 범위의 압력에서 유지되고, 제 2 진공 챔버(V2)는 10-5 내지 10-6mbar 정도의 압력으로 유지된다. 이들 진공 레벨이 달성되는 것을 가능하게 하기 위하여, 긴 스트로크 슬라이딩 밀봉 플레이트(512)는 제 2실시예와 유사하고 5 내지 10 ㎛의 범위의 일정한 갭을 유지하는 차동적으로 펌핑된 공기 베어링(521a)에 의해 지지된다. 스캐닝 스테이지(550)도 이와 유사한 공기 베어링(521b)에 의해 지지된다.
제 2 진공 챔버(V2)는 긴 스트로크 슬라이딩 밀봉 플레이트(512)상에 탑재된 상부 슬라이딩 밀봉 플레이트(552)와 스캐닝 스테이지(550)상에 탑재된 하부 슬라이딩 밀봉 플레이트(553)에 의해 형성된 슬라이딩 밀봉 장치에 의해 제 1 진공 챔버(V)로부터 격리된다. 상부 슬라이딩 밀봉 플레이트(552)는 통상적으로 스캐닝 스테이지(550)와 긴 스트로크 스테이지에 대한 그 이동범위를 수용하기에 충분히 큰 중앙 개구부를 구비한 정사각형이다. 상부 슬라이딩 밀봉 플레이트(552)는 진공 챔버 벽(511)의 개구(511a)보다 다소 커서 긴 스트로크 스테이지가 어떤 위치에 있더라도 상부 슬라이딩 밀봉 플레이트(552)의 넓은 부분은 진공 챔버벽(511)의 하부 표면(511b)에 직접 대향한다. 하부 슬라이딩 밀봉 플레이트(553)는 스캐닝 스테이지(550)에 의해 충전되는 중앙 개구를 구비한 정사각형이다. 마찬가지로, 하부 슬라이딩 밀봉 플레이트(553)는 상부 슬라이딩 밀봉 플레이트(552)의 개구 보다 다소 커서 긴 스트로크 스테이지(512)에 대한 스캐닝 스테이지(550)가 어떤 위치에 있더라도 하부 슬라이딩 밀봉 플레이트(553)의 전체 외주의 넓은 부분은 상부 슬라이딩 밀봉 플레이트(552)의 저부 표면에 직접 대향한다. 제 1 및 제 2 진공챔버 사이의 차동적인 압력에 의해 가해진 힘은 무시할 수 있고, 상부 및 하부 슬라이딩 밀봉 플레이트는 부하 베어링이 아니기 때문에, 이들 사이에 또는 상부 슬라이딩 밀봉 플레이트와 진공 챔버 벽(511) 사이에 공기 베어링이 필요하지 않다. 대신에, 두 플레이트 사이 및 상부 플레이트와 진공 챔버벽 사이의 갭은 약 500 ㎛ 이하로 만들어지고 누설을 허용가능한 수준까지 감소하기에 충분히 넓게 중첩(overlap)이 만들어진다. 여러 밀봉 플레이트와 개구는 원형 웨이퍼 및 척을 수용하도록 원형일 수 있다.
긴 스트로크 스테이지 플레이트(512)는, 예를 들어 Y 및 ΦZ 이동을 제공하기 위하여 횡단 빔(515)을 측면방향으로 이동시키는 선형 모터(516)과, 예를 들어 X방향으로의 이동을 제공하도록 기둥(513)상에 작용하는 횡단 빔(515)상에 길이방향으로 탑재된 다른 선형 모터(도시하지 않음)를 포함하는 H-구동 장치에 의해 구동될 수 있다. 긴 스트로크 구동을 수용하는 모터 챔버(M)는 낮은 수준, 예를 들어 0.1 mbar로 유지되지만, 이 챔버는 메인 진공 챔버(V)로부터 격리되기 때문에 긴 스트로크 구동 장치는 고진공에 적합할 필요는 없다. 긴 스트로크 스테이지 플레이트 베어링(521a)에 대한 적절한 프리로드는, 개구 면적에 걸친 압력 부하 및 긴 스트로크 스테이지 플레이트(512)의 하중으로부터 초래된 플레이트 상의 순힘(net force)에 의해 제공된다. 긴 스트로크 스테이지의 구동은 마운트(554)를 통하여 베이스(517)에 대항하여 작용한다. 긴 스트로크 스테이지는 실질적으로 일정한 속도로 이동하기 때문에, 평형 질량에 대한 필요가 제거될 수 있다. 중간 스테이지(550)에 대한 구동(551)은, 도 3을 참조로 상술된 것과 유사한 빔상의 스러스트 공기 베어링을 통하여 작용하는 선형 모터의 장치일 수 있다. 긴 스트로크 스테이지의 비교적 큰 질량, 대개 긴 스트로크 슬라이딩 밀봉 플레이트(512)는 스캐닝 스테이지(550)에 대한 평형 질량으로서 작용한다.
스캐닝 스테이지(550) 및 미세 스테이지(514)에 대한 케이블 및 피드 라인(도시하지 않음)은 모터 구획(M) 및 중공의 기둥(513)의 내부를 통하여 그 노선이 정해질 수 있다. 미세 스테이지(514)의 위치는 예를 들어 간섭계 형태일 수 있는 위치감지수단(555)을 통하여 모니터될 수 있다.
(실시예 6)
본 발명의 제 6실시예에 따른 리소그래피 장치(6)가 도 10에 개략적으로 도시된다. 제 6실시예는, 대개 동일한 참조 부호로 지시된, 미세 스테이지 및 스캐닝 스테이지내의 다수의 구성요소를 가지며 제 5실시예의 변형예이다. 공통 부품의 설명은 간략성을 위하여 생략된다.
제 6실시예에 있어서, 제 1 진공 챔버(V)는 각각의 진공 펌프(도시하지 않음)에 의해 감소하는 진공 수준으로 개별적으로 펌핑되는 중간 진공 챔버(V2 내지 V5)를 형성하는 미로(labyrinth) 슬라이딩 밀봉 구성에 의해 밀봉된다. 이전 실시예에서처럼, 제 1진공챔버는 평상시 약 10-7 내지 10-8 mbar 의 진공 수준으로 유지될 수 있는 반면, 중간 진공 챔버는 다음과 같은 수준, 예를 들어:
V2 - 2.5 x 10-6 mbar
V3 - 5 x 10-4 mbar
V4 - 0.1 mbar
V5 - 1 mbar
로 유지된다.
미로 슬라이딩 밀봉은 긴 스트로크 스테이지 플레이트(660)의 상부 표면상에 제공된 밀봉 표면(660a)과 함께 제 1 내지 제 5 슬라이딩 밀봉 플레이트(661 내지 665)를 포함한다. 다른 실시에에 있어서는 더 적은 스테이지들로도 충분하다. 제 1, 제 3 및 제 5슬라이딩 밀봉 플레이트(661, 663, 665)는 진공챔버벽으로부터 내부로 돌출하고, 각각은 상기 레벨에서 긴 스트로크 스테이지 플레이트의 단면 뿐아니라 긴 스트로크 스테이지 플레이트(660)의 이동 범위를 수용하기에 충분히 큰 중심 개구를 갖는다. 제 2 및 제 4 슬라이딩 밀봉 플레이트(662, 664)는 긴 스트로크 스테이지로부터 바깥쪽으로 돌출하고 통상의 이동 범위에 걸쳐 긴 스트로크 스테이지 플레이트가 어떠한 위치에 있더라도 홀수번호의 슬라이딩 밀봉 플레이트와의 중첩이 존재할 정도로 충분히 큰 외주를 갖는다. 유사하게, 긴 스트로크 스테이지 플레이트(660)상의 밀봉 표면(660a)은 긴 스트로크 스테이지 플레이트의 모든 위치에서 제 5 슬라이딩 밀봉 플레이트(665)와 직접 대향하도록 하는 한 위치에 배치된다.
제 1 및 제 2 슬라이딩 밀봉 플레이트(661, 662)는 제 1 중간 진공 챔버(V2)를 제 2 중간 진공 챔버(V3)로부터 함께 격리하고, 제 3 및 제 4 슬라이딩 밀봉 플레이트(663, 664)는 제 2 중간 진공 챔버(V3)를 제 3 중간 진공 챔버(V4)로 부터 격리하고 제 5 슬라이딩 밀봉 플레이트(665)와 밀봉 표면(660a)는 제 3 중간 진공 챔버(V4)를 제 4 중간 진공 챔버(V5)로부터 격리한다. 각각의 경우에, 대향하는 플레이트와 중첩의 연장 사이의 갭은, 고압의 챔버로부터 저압의 챔버로의 누설이 각각의 진공 펌프가 허용할 수 있는 수준까지 제한되는 것을 보장하도록 선택된다. 제 1 및 제 2 슬라이딩 밀봉 플레이트 사이와 제 3 및 제 4 슬라이딩 밀봉 플레이트 사이의 갭은 500 ㎛ 정도일 수 있는 반면, 제 5 슬라이딩 밀봉 플레이트(665)와 밀봉 표면(660a) 사이의 갭은 100 ㎛ 정도일 수 있다.
제 6실시예에 있어서, 긴 스트로크 스테이지 플레이트(660)는 피트(feet)(666)내에 제공된 (종래의) 공기 베어링에 의해 베이스(617)에 걸쳐 지지된다.
본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 상기에서 설명되었다. 그러나, 본 발명은 상술된 설명에 의해 제한되지 않는다. 특히, 본 발명은 리소그래피장치의 웨이퍼 스테이지에 관련하여 기술되었으나 이러한 장치의 마스크 스테이지에 또는 긴 스트로크 조작자(manipulator)가 진공챔버내로 피드 스루되어야 하는 임의의 장치에 동등하게 적용가능하다.
본 발명에 따른 개선된 이동 피드-스루에 의하면, 외부로부터 진공 챔버내에 위치되는 대상물, 특히 리소그래피장치의 대물테이블의 제어가 가능하다.

Claims (25)

  1. 방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템;
    마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 제 1 대물 테이블;
    기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 제 2 대물 테이블; 및
    기판의 목표부에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서,
    개구를 구비하고 상기 제 1과 제 2 대물 테이블의 적어도 하나를 둘러싸는 벽을 구비하는 진공 챔버;
    상기 개구를 밀봉하고, 상기 개구의 밀봉을 유지하는 반면에 소정의 이동범위에 걸쳐 상기 진공챔버 벽에 평행한 적어도 한 방향으로 변위 가능한 슬라이딩 밀봉부재;
    상기 슬라이딩 밀봉부재의 변위를 상기 진공챔버내의 대물테이블로 전달하여 대응하는 이동을 발생시키는 기계적 결합수단; 및
    상기 슬라이딩 밀봉부재를 변위시켜 이에 의해 상기 진공챔버내의 상기 대물테이블을 변위시키는 위치결정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 개구는 상기 진공 챔버의 바닥에 있고, 상기 기계적 결합수단은, 상기 슬라이딩 밀봉부재로부터 위로 돌출하고 상기 진공 챔버내의 상기 대물테이블을 지지하는 기둥을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 슬라이딩 밀봉부재는, 슬라이딩 밀봉 플레이트, 및 상기 슬라이딩 밀봉 플레이트와 상기 진공 챔버의 바닥 사이에 제공되어 상기 슬라이딩 밀봉 플레이트의 이동을 가능하게 하는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 슬라이딩 밀봉 부재는, 그 외주 주위에서 환상의 프레임상에 탑재된 보울, 상기 환상의 프레임상에 탑재되어 상기 기둥을 지지하는 적어도 하나의 스테이, 및 상기 환상의 프레임과및 상기 진공 챔버 바닥 사이에 제공되어 상기 환상의 프레임의 이동을 가능하게 하는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 보울은 그 위의 순(net)부하가 실질적으로 상기 보울내의 장력 또는 압축력에 의해서만 저항받도록 성형되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링은, 상기 진공 챔버의 바닥에 대한 소정의 간극(clearance)을 유지하는 가스 베어링, 및 상기 가스 베어링과 상기 진공챔버 사이에 제공되어 상기 가스베어링으로부터 상기 진공 챔버로의 가스의 누설을 감소시키는 배기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  7. 방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템;
    마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 제 1 대물 테이블;
    기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 제 2 대물 테이블; 및
    기판의 목표부에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서,
    상기 제 1과 제 2 대물 테이블의 적어도 하나를 수용하는 제 1진공챔버;
    상기 제 1진공챔버에 인접한 제 2진공챔버;
    상기 제 2진공챔버로부터 상기 제 1진공챔버로 연장되고 상기 제 1진공챔버내에 수용된 대물테이블을 이동가능하게 지지하는 지지부;
    상기 지지부에 연결되어 상기 제 1 및 제 2진공챔버를 분리하고, 그 평면에서 적어도 한 방향으로 이동가능하고 상기 제 1 및 제 2진공챔버의 외부로 연장되는 슬라이딩 밀봉 플레이트; 및
    상기 제 1 및 제 2진공챔버 외부에 위치되어 상기 슬라이딩 밀봉 플레이트를 변위시키고, 이에 의해 상기 제 1진공챔버내의 상기 대물테이블을 변위시키는 위치결정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  8. 방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템;
    마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 제 1 대물 테이블;
    기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 제 2 대물 테이블; 및
    기판의 목표부에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서,
    상기 제 1과 제 2 대물 테이블의 적어도 하나를 수용하는 제 1진공챔버;
    상기 제 1진공챔버에 인접하고, 개구를 갖는 진공챔버벽에 의해 상기 제 1진공챔버로부터 분리된 제 2진공챔버;
    상기 제 2진공챔버내에 제공되고, 제 1평면의 제 1이동범위에 걸쳐 변위가능한 제 1스테이지;
    상기 제 1스테이지에 의해 지지되고, 제 2평면에서 제 2이동범위에 걸쳐 변위가능하며, 상기 제 1 및 제 2 평면은 실질적으로 평행하고 상기 제 1이동범위는 상기 제 2이동범위보다 크며, 상기 개구를 통하여 상기 제 1진공챔버내에서 상기 대물테이블을 지지하는 제 2스테이지; 및
    상기 제 1스테이지에 연결되고, 상기 진공챔버벽 및 상기 제 2스테이지의 일부에 대향하여 상기 제 1 및 제 2이동범위에 걸쳐 상기 제 1 및 제 2진공챔버를 분리하는 환형 슬라이딩 밀봉 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1진공챔버내의 상기 대물 테이블은 상기 제 2이동범위 보다 큰 제 3이동범위를 갖는 제 3스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    하나의 구획에 제공되어 상기 제 1스테이지를 변위시키는 위치결정수단과, 상기 제 1스테이지의 상기 제 1이동범위에 걸쳐 상기 제 2진공챔버로부터 상기 구획을 분리하는 제 2슬라이딩 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 진공챔버는 제 2 개구를 갖는 제 2진공 챔버벽에 의해 상기 구획으로부터 분리되고,
    상기 제 1스테이지는 상기 제 2개구에 걸쳐 있고(span), 상기 제 2개구 주위의 상기 제 2진공챔버벽에 대향하는 제 1표면을 가지고,
    상기 제 2슬라이딩 밀봉부재는 상기 제 1표면과, 상기 제 1표면 및 상기 제 2진공챔버벽 사이에 제공된 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2슬라이딩 밀봉부재는, 상기 제 2진공챔버의 내벽으로부터 안쪽으로 연장한 복수의 제 1환형의 플레이트와 상기 제 1스테이지로부터 바깥쪽으로 연장하는 복수의 제 2환형 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 제 1 및 제 2플레이트는 서로 평행하고 인터리브되고 중첩되어 상기 제 1스테이지의 제 1이동범위에 걸쳐 상기 제 2진공챔버와 상기 구획 사이에 미로 밀봉을 제공하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  13. 제 3항, 제 7항 및 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 밀봉 플레이트는 샌드위치 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 샌드위치 구조는 밀봉된 외부 포락선(envelope)과 다공성 내부 층을 가지고, 상기 내부 층내의 공간(void)은 배기되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 다공성 내부 층은, 횡단벽의 그리드, 중공 실린더의 배열, 세라믹 포움 및 유리 포움으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  16. 방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템;
    마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 제 1 대물 테이블;
    기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 제 2 대물 테이블; 및
    기판의 목표부에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템을 포함하고,
    개구를 구비하고 상기 제 1과 제 2 대물 테이블의 적어도 하나를 둘러싸는 벽을 구비하는 진공 챔버;
    상기 개구를 밀봉하고, 상기 개구의 밀봉을 유지하는 반면 소정의 이동범위에 걸쳐 상기 진공챔버벽에 평행한 적어도 한 방향으로 변위 가능한 슬라이딩 밀봉 부재;
    상기 슬라이딩 밀봉부재의 변위를 상기 진공챔버내의 대물테이블로 전달하여 대응하는 이동을 발생시키는 기계적 결합수단; 및
    상기 슬라이딩 밀봉부재를 변위시켜, 이에 의해 상기 진공챔버내의 상기 대물테이블을 변위시키는 위치결정수단을 더 포함하는 리소그래피투영장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 제 1대물테이블상에 상기 마스크를 탑재하는 단계;
    상기 제 2대물테이블상에 상기 기판을 탑재하는 단계; 및
    상기 마스크의 이미지에 상기 기판을 노광하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법.
  17. 제 16항의 방법에 따라 제조된 디바이스.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제 1 및 제 2 연속 외부층과, 상기 외부층들 사이에 제공된 다공성 내부층으로 구성된 플레이트에 있어서, 상기 다공성 내부층은 외부로부터 밀봉되고 배기되는 것을 특징으로 하는 플레이트.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 내부층은, 횡단 벽의 그리드, 중공의 실린더의 배열, 세라믹 포움 및 유리 포움으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 플레이트.
  23. 제 21항 또는 제 22항에 있어서,
    상기 외부층은 본질적으로 소결된 Al2O3 로 구성되는 것을 특징으로 하는 플레이트.
  24. 제 21항 또는 제 22항에 있어서,
    상기 외부층은 10 내지 20 mm 범위의 두께를 가지고, 상기 플레이트의 총 두께는 100 내지 300 mm 의 범위인 것을 특징으로 하는 플레이트.
  25. 제 21항 또는 제 22항에 있어서,
    상기 플레이트는 약 104 N/m2 보다 큰 부하를 견디도록 하는 것을 특징으로 하는 플레이트.
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