KR100666742B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 리소그래피장치에서 기판 및 마스크를 서로에 대해 이동시키는 이송 구조체가 제공된다. 이송 구조체는 빔 및 슬라이드를 갖는 리니어 모터를 포함한다. 빔은 이송 방향과 직각인 오목한 내면을 갖고 속이 비어 있다. 슬라이드는 이송 방향과 직각인 2이상의 방향으로 오목한 내면에 대해 지지된다. 바람직하게, 모터의 이송부(전자석)는 기판 또는 마스크 지지영역 사이의, 빔의 내부 공간의 외부의 슬라이드상에 위치된다. 이는 모터 가속으로 인한 토크를 감소시킬 수 있다. 또한, 모터는 빔과 슬라이드 사이의 가스 베어링에 프리텐션을 제공하도록 사용될 수 있다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피장치를 도시하는 도면;

도 2는 이송 기구를 도시하는 도면;

도 3은 이송 기구의 일 실시예의 단면도를 도시하는 도면;

도 4는 이송 기구의 일 실시예의 또 다른 단면도를 도시하는 도면;

도 5는 이송 기구의 단면도를 도시하는 도면;

도 6은 이송 기구의 또 다른 실시예의 단면도를 도시하는 도면이다.

본 발명은, 리소그래피장치, 리니어 모터(linear motor), 및 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

리소그래피장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 마스크와 같은 패터닝수단이 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예를 들 어, 실리콘웨이퍼)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 이미징될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피장치는, 한번에 타겟부상에 전체패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스테퍼, 및 투영빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다.

PCT 특허 출원 제 WO 99/34257호는 장치의 잔여부에 대해 수평(XY) 평면으로 기판을 이송하는 이송 기구(transport mechanism)를 개시한다. 상기 이송 기구는 3개의 모터를 포함하며, 이 중 2개는 제1방향(Y 방향)으로의 이송을 위한 것이고 나머지 1개는 제2방향(X 방향)으로의 이송하기 위한 것이다. 각각의 모터는 빔 및 슬라이드를 포함한다. 빔은 리니어 모터의 고정자부(stator part)로서 기능한다. 슬라이드는 빔의 양 쪽상에 리니어 모터의 병진부(translator part)들을 부착시킨다. 즉, 슬라이드는 빔을 전체적으로 또는 부분적으로 둘러싸고 있다. 슬라이드는 가스 베어링에 의해 지지되며, 빔의 길이를 따라 이동할 수 있게 한다.

이러한 이송 기구의 높은 스티프니스(stiffness) 및 소형의 크기는 리소그래피장치에서의 사용을 위한 중요한 파라미터들이다. 상기 크기는 상기 장치에서 이용가능한 공간에 의해 제한된다. 상기 스티프니스는, 왜곡 및 공진의 관점에서, 사용될 수 있는 최대 가속도를 결정하며, 이에 따라 장치의 스루풋도 결정한다. 높은 스루풋을 얻기 위해서는 가능한 한 스티프니스가 높은 것이 바람직하다. 이 스티프 니스는 빔의 스티프니스에 따라 달라지며, 이는 빔의 탄성과 그 관성 모멘트에 따라서도 달라진다. 높은 스티프니스를 달성하기 위해, 빔은 탄성이 거의 없는 세라믹 물질로 만들어진다. 세라믹 물질의 사용으로 인해 이송 기구는 고가가 된다. 더욱이, 심지어 탄성이 거의 없는 물질이 사용되는 경우라도, 항상 보다 높은 스티프니스를 달성할 필요는 항상 있다.

이러한 종류의 이송 기구의 또 다른 문제점은 매우 높은 공차(tolerance)로 제조되어야만 한다는 것이다. 변형(deformation)은 슬라이드가 빔상에서 재밍(jamming)되게 할 수 있다.

본 발명의 목적은, 특히 리소그래피장치내의 주어진 공간을 차지하는 이송 기구의 빔의 스티프니스를 증가시키는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 주어진 스티프니스에 대해 이송 기구의 무게를 감소시키는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 특히 리소그래피장치내의 주어진 공간을 차지하는 이송 기구에 의해 운반될 수 있는 부하를 증가시키는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 슬라이드의 지지에 있어 충족되어야만 하는 공차를 감소시키는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 청구항 제1항에 따른 리소그래피장치 및 청구항 제11항에 따른 리니어 모터가 제공된다. 본 발명에 따르면, 슬라이드는 빔의 내부면에 대해 전체적으로 또는 부분적으로 지지되며, 슬라이드의 지지된 부분은 빔의 내부 공간에 있게 된다. 따라서, 주어진 공간을 차지하는 이송 기구에서, 빔은, 슬라이드가 빔을 둘러싸는 경우보다 큰 공간 크기(spatial extent)를 가질 수 있다. 이는 주어진 질량에 대해 빔의 관성 모멘트를 증가시킨다. 또한, 큰 질량의 물질이 빔에 사용될 수 있으며, 또한 이는 관성 모멘트를 증가시킨다. 일 실시예에서, 빔은 기판(또는 마스크)을 지지하는 슬라이드의 연장부(extension)용 슬롯을 제외하고 그것이 지지하는 슬라이드의 일부를 전체적으로 둘러싼다. 이 방식으로, 관성 모멘트가 최대화된다. 통상적으로, 슬라이드 및 빔은 빔에 대해 슬라이드를 이동시키기 위해 고정자부 및 병진부를 상호작용시키는 리니어 모터의 일부분을 형성한다. 슬라이드는 리니어 모터의 상호작용 부분들 중 하나를 포함하고 빔은 다른 하나의 상호작용 부분을 포함한다. 슬라이드에 부착된 모터의 상호작용 부분은 반드시 빔의 내부에 제공될 필요는 없다.

일 실시예에서, 슬라이드에 부착된 모터의 상호작용 부분은 기판 또는 패터닝수단의 지지 영역과 빔 사이의 빔의 외부의 슬라이드상에 배치된다. 슬라이드의 질량(mass)의 중심이 빔의 외부에, 기판 또는 패터닝수단에 가까이 있는 경우, 이는 슬라이드상의 토크 및 이러한 왜곡(distortion)을 감소시킨다.

통상적으로, 모터는 슬라이드상에 자석(일반적으로, 전자석)을 갖는 상호작용 부분을 포함하며, 이는 공지된 방식으로 빔을 구동시키기 위해 빔과 상호작용한다. 상기 자석은 모터가 빔의 내부에서 빔에 대해 슬라이드를 지지하는 가스 베어링에 프리텐션(pretension)을 제공하도록 배치된다. 프리텐션을 제공하는 데에는 추가 요소가 요구되지 않기 때문에, 슬라이드의 부피가 최소화 되어 빔을 위한 보다 큰 공간을 남길 수 있다. 이는, 자석이 수평 위치로 빔 옆에 장착되어 중력이 프리텐션을 제공하지 않는 방향으로 프리텐션을 제공하는 경우에 특히 유용하다.

빔내의 슬롯을 통해 빔의 외부로 연장되는 슬라이드의 연장부상에 자석이 배치된다. 일 실시예에서, 상기 슬롯은 빔의 대칭성을 보전하도록 배치된다. 이 실시예에서, 자석은 실질적으로 같은 힘으로 슬롯의 양 측면상에 작용하며, 따라서 최대의 힘을 제공하고 변형을 최소화한다. 다른 실시예에서, 빔은, 이송 방향에 직각인 단면이, 제1측벽내에 슬롯이 배치되고, 소정 각도(통상적으로 실질적으로 90°)로 제1측벽과 교차하는 제2측벽과 실질적으로 동일 평면(flush)에 있는 적어도 평행사변형이 되도록 배치된 측벽들을 갖는다. 이 방식으로, 최대 스티프니스를 갖는 빔이 실현될 수 있다.

일 실시예에서, 슬라이드는 빔에 대한 슬라이드 가속의 영향을 보상하도록 이동 자유의 여지를 남기는 조인트로 슬라이드에 결합된 가스 베어링에 의해 빔에 대해 지지된다. 통상적으로, 볼 조인트(ball joint)는, 기판(또는 마스크) 및 모터의 일부가 위치된 제2측면에 대향한 제1측면상에서 빔에 대해 슬라이드를 지지하는 베어링을 위해 사용된다. 볼 조인트는 완전한 회전의 자유를 허용하나, 슬라이드의 길이(extent)의 평면에 수직한 축선만을 중심으로 한 회전을 허용하는 핀 조인트와 같이, 어느 정도의 회전의 자유만을 허용하는 대안적인 조인트가 사용될 수 있다. 슬라이드의 모든 지지체들은 어느 정도의 이동의 자유를 갖는 슬라이드에 부착된 가스 베어링을 이용하여 실현되는 것이 바람직하다. 빔의 내부 공간에서 베어링이 실현되는 경우, 빔의 주변에 영향을 주지 않고 비교적 큰 베어링이 실현될 수 있다. 이는 슬라이드로 하여금 보다 무거운 부하들을 운반할 수 있게 한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 청구항 제9항에 따른 디바이스 제조방법이 도시된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에서 서술된 리소그래피장치는 집적 광학시스템, 자기도메인메모리용 유도 및 검출패턴, 액정디스플레이(LCD), 박막자기헤드의 제조와 같이 여타의 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판처리툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚인) 극자외(EUV)방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이 온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.

여기서 사용되는 "패터닝수단"이라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 투영빔의 단면에 패턴을 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다.

패터닝수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 이 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝수단의 각각의 예시에서, 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 이동할 수 있으며, 패터닝수단이 예를 들어 투영시스템에 대하여 원하는 위치에 있을 것을 확실히 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어는 "패터닝수단"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광방사선에 대하여, 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절하다면, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어는 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위하여 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학구성요소를 포괄할 수 있으며, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다.

리소그래피장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있거나, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피장치는, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체, 예를 들어 물에 기판을 침지시키는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피장치에서, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이의 다른 공간들에도 적용될 수 있다. 침지 기술(immersion technique)은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.

이하, 대응하는 참조 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부한 도면을 참조하여 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.

실시예

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는;

- 방사선(예를 들어, UV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);

- 패터닝수단(예를 들어, 마스크)(MA)을 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);

- 기판(예를 들어, 레지스트코팅된 웨이퍼)(W)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT); 및

- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 패터닝수단(MA)에 의하여 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하는 투영시스템(예를 들어, 굴절투영렌즈)(PL)을 포함한다.

본 명세서에서 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과마스크를 채택하는) 투과형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선소스(S0)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피장치의 부분을 형성하는 것으 로 간주되지 않으며, 상기 방사선빔은 예를 들어, 적절한 지향거울 및/또는 빔 익스펜더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 상기 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선시스템이라고도 칭해질 수 있다.

일루미네이터(IL)는 빔의 각도세기분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함한다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필평면내의 세기분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이 다양한 다른 구성요소들을 포함한다. 일루미네이터(IL)는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 가지는, 투영빔(PB)이라 칭하는 컨디셔닝된 방사선의 빔을 제공한다.

상기 투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 유지되어 있는 마스크(MA)상에 입사된다. 마스크(MA)를 가로지르면, 상기 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치 설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 위치설정수단(PM, PW)의 일부를 형성한다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 상기 마스크테이블(MT)은 단지 짧은 행정액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.

상술한 장치는 다음의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적노광(single static exposure)). 그런 후, 기판테이블(WT)은 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 정적노광시에 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)은 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적노광(single dynamic exposure)). 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영시스템(PL)의 이미지반전특성에 의하여 판정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시 타켓부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝수단을 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 상기 모드에서는, 일반적으로 펄스방사선소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝수단은 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 상기 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 활용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수 있다.

도 2는 기판을 위치시키는 위치설정수단으로서 사용될 수 있는 이송 구조체의 일례의 평면도를 도시한다(유사한 위치설정수단이 마스크에 사용될 수 있다). 이송 구조체는 빔(20, 22a, 22b)을 갖는 3개의 리니어 모터를 포함하며, 빔(20)을 갖는 그 중 하나의 리니어 모터는 제1(X-)방향으로의 이송을 위한 것이며 빔(22a, 22b)을 갖는 나머지 두 개의 리니어 모터는 제2(Y-)방향으로의 이송을 위한 것이다. Y-방향으로의 이송을 위한 빔(22a, 22b)상에는, 빔(22a, 22b)상의 그리고 슬라이드(24a, 24b)상의 (전자기-)자석들의 영향 하에서 빔(22a, 22b)을 따라 이동되는 종래의 슬라이드(24a, 24b)가 도시된다. X-방향으로의 이송을 위한 빔(20)은 속이 비어 있다(hollow). 빔(20)상의 슬라이드(26)를 지지하고 빔(20)의 내부에 거의 완전히 넣어진(enclose) (점선으로 도시된) 부분을 포함하는 슬라이드(26)가 제공된다.

도 3은 Y-Z 평면으로, 즉 이동 방향과 수직한 평면으로 빔(20) 및 슬라이드 (26)를 절단한 단면도를 도시한다(Z-방향은 도 2의 도면의 평면과 수직이다). 빔(20)의 내부에 포함된 슬라이드(26)의 상기 부분은 빔(20)의 수직 내벽(31)(벽(31)의 표면 평면은 Y 및 Z 방향으로 연장됨)에 대해 슬라이드(26)를 지지하는 제1가스 베어링(30)들(하나만 도시됨) 및 빔(20)의 수평 내벽(33)(벽(33)의 표면 평면은 X 및 Y 방향으로 연장됨)에 대해 슬라이드(26)를 지지하는 제2가스 베어링(32)들을 포함한다. 제1가스 베어링(30)들은 제1볼 조인트(35)들(하나만 도시됨)에 의해 슬라이드(26)의 몸체부(34)에 각각 부착된다. 이와 유사하게, 제2가스 베어링(32)들은 볼 조인트(36)들에 의해 몸체부(34)에 부착된다. 슬라이드(26)의 연장부(37)는 몸체부(34)로부터 빔(20)의 수직 측벽내의 슬롯(38)을 통과하여 연장된다. 빔을 따라 슬라이드(26)를 이동시키는 모터의 병진부(39)는, 기판(W)에 대한 지지면(370)을 또한 포함하는 연장부(37)에 부착된다.

도 4는 X-Y 평면으로 빔(20) 및 슬라이드(26)를 절단한 단면도를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 벽(31)에 대해 2개의 가스 베어링(30)이 제공된다. 상기 도면들에서는, 모터에 전류를 공급하는 케이블들 또는 가스 베어링(30, 32)에 대한 전원 공급 연결부(supply connection)들이 도시되어 있지 않으나, 이들은 빔(20)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 이들 요소들은 빔(20)의 내부 공간에 위치되어, 상기 빔(20)이 이들 요소들로부터의 방사선을 차폐하는 방사선 차폐부로서 역할하는 것이 바람직하다.

작동시, 통상적으로 빔(20)의 내벽(31, 33)과 마주하는 가스 베어링(30, 32)의 표면내의 개구부(미도시됨)를 통해, 가스 베어링(30, 32)과 측벽(31, 33)사이의 공간으로 가스가 공급된다. 슬라이드(26)는 이들 공간내의 가스의 압력에 의해 빔(20)의 내부에 대해 슬라이드가능하게(slideably) 지지된다. 통상적으로, 가스 베어링들(30, 32)은 그들의 표면과 벽의 대향하는 표면(31, 33) 사이의 거리가 사전설정된 범위, 통상적으로 5 내지 30㎛의 범위내에 있는 경우에만 양호하게 작동한다. 이 거리가 너무 짧은 경우 접착현상(adhesion)이 일어나며, 또한 너무 긴 경우 다량의 가스가 달아난다.

병진부(39)는 빔(20)을 따라 슬라이드(26)를 이동시키는 공지된 방식으로 작동한다. 이 목적을 위해, 병진부(39)는 빔(20)과 상호작용하는 자기장을 발생시킨다. 병진부(39)와 마주하는 표면상에서 빔(20)에 부착된 영구 자석(축적 그대로 도시되지 않음)들의 열(row)이 제공되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 상기 자석들은 상기 표면내에 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 자석들의 열들이 슬롯(38)의 양쪽상에서 빔(20)상에 제공된다. 빔(20) 또는, 영구 자석들이 부착된(또는 영구 자석들이 통합된) 빔의 적어도 일부분은, 철과 같은 자화성 물질로 구성되어 부착된 영구 자석들 사이로의 자기 플럭스(magnetic flux)를 안내하게 하는 것이 바람직하다.

빔(20)을 따라 슬라이드(26)를 이동시키는 것은 별론으로 하고, 병진부(39)에 의해 생성된 이들 자기장들로 인해 병진기(39)상에는 빔(20)쪽으로 병진기(39)를 당기도록 작동하는 당김힘(pulling force) 생긴다. 이 힘은 벽(31)쪽으로 제1공기 베어링(30)을 가압하여, 공기 베어링(30)의 기능 작동 범위(functional operating range)내에서 제1공기 베어링(30)과 벽(31) 사이의 거리를 유지시키는 프리텐션(pretension)을 제공한다. 이러한 프리텐션은 여타의 수단에 의해, 심지어는 병진부(39)가 빔(20) 내부에 배치되는 경우에도, 예를 들어 수직 벽과 마주하는 빔(20)의 내벽에 대해 슬라이드(26)를 지지하도록 추가 가스 베어링을 제공함으로써 제공될 수 있다. 하지만, 프리텐션을 실현하기 위해 병진기(39)를 사용하면, 덜 엄격한 제조 공차를 수반한다는 장점을 가진다.

이 구성의 중요한 장점은, 슬라이드(26)가 빔(20)의 외부상에서 지지되는 구성에 비해 훨씬 더, 빔(20)의 상기 외형(outline)은 이송 구조체에 대해 이용할 수 있는 공간의 한계까지 연장된다는 것이다. 이는 높은 스티프니스를 갖는 빔을 실현할 수 있게 하고, 따라서 높은 가속도의 사용을 허용한다. 빔(20)에 대해 지지되는 슬라이드(26)의 몸체부(34)는, 연장부(37)에 요구되는 슬롯(38)을 제외하고 거의 전체가 둘러싸이는 것이 바람직하다. 하지만, 본 발명을 벗어나지 않고, 슬라이드(26)가 지지될 수 있는 벽(31, 33)과 함께 오목부(concave part)가 존재하는 한, 빔(20)은 더욱 개방될 수 있다. 최적의 스티프니스를 실현하기 위해서, 빔(20)은 세라믹 물질로 구성될 수 있으나, 그것의 큰 길이(large extent)로 인해, 스틸(steel)과 같이 덜 스티프니스한 물질이 좋은 해결책을 제공한다. 슬라이드(26)의 보다 짧은 길이는 슬라이드의 질량을 또한 감소시키며, 이는 슬라이드(26)가 가속되는 경우 보다 작은 힘이 생성된다는 점에서 유익하다.

다수의 추가 유익한 점들이 언급될 수 있다. 슬라이드(26)의 가속시, (병진부(39)에서의) 모터의 작동 지점이 대체로 기판(W)이 지지되는 장소 근처에 놓인 슬라이드(26)의 질량의 중심과 일치하지 않기 때문에, 슬라이드(26)상에 토크가 가 해진다. 이 토크는 빔(20) 및 슬라이드(26)의 왜곡을 유발할 수 있으며, 이는 원치 않는 공진과 심지어는 빔(20)에 대한 슬라이드(26)의 재밍을 유발하는 결과를 초래할 수도 있다. 병진부(39)를 빔으로부터 질량의 중심쪽으로의 방향으로 빔(20)의 외부에 배치시킴으로써, 토크 및 왜곡이 감소된다.

가스 베어링들(30, 32)용 볼 조인트들(35, 36)의 사용은 선택적이다. 원칙적으로, 벽(31, 33)과 몸체부(34)에 견고하게 부착된 표면 사이에서 가스층이 실현되는 다이렉트 가스 베어링(direct gas bearing)이 사용될 수 있다. 하지만, 이 표면에 대해 회전의 자유를 허용하는 볼 조인트들(35, 36)과 같은 조인트들의 사용은, 슬라이드(26)의 왜곡으로부터 재밍의 결과가 초래되는 위험을 감소시킨다. 본 실시예에서, 슬라이드(26)의 일부분들의 상대적인 y-위치의 왜곡은 통상적으로 상대적인 x 또는 z-위치의 왜곡보다 큰 데, 그 이유는 슬라이드(26)가 다른 방향으로보다 y-방향으로 그 질량의 중심으로부터 보다 멀리 연장되기 때문이다. 그러므로, 적어도 y-방향에 직각인(transverse) 벽(31)에 대해 지지하는 제1가스 베어링(30)에 대해서는 몸체부(34)와 가스 베어링 사이에 조인트들을 사용하는 것이 바람직하다. 왜곡에 대한 최대 순응성(adaptability)을 제공하기 위해 볼 조인트들이 제1가스 베어링(30)에 사용되는 것이 바람직하나, 그 대신에 오직 Z-축선을 중심으로만 자유 회전을 허용하는 핀 조인트들이 사용될 수도 있다. 이들은 왜곡으로 인한 대부분의 문제들을 방지한다. 다른 종류의 왜곡이 가장 현저한 경우, 적어도 수직 표면(31)보다는 여타의 표면들에 가스 베어링을 제공하는 것이 유익할 수 있음은 물론이다.

베어링 표면에의 몸체부(34)의 견고한 결합 대신에, 볼 베어링들(35, 36)과 같은 추가 조인트들을 사용하면, 견고한 결합보다 넓은 공간을 필요로 함은 물론이다. 하지만, 빔(20)이 슬라이드(26) 및 이들 조인트들에 대해 외부적으로 작용하기 때문에, 이 공간은 빔의 외부 한계의 길이를 희생하면서, 따라서 그 스티프니스를 희생면서 얻어지는 것은 아니다.

도 5는 빔(20) 및 슬라이드(26)를 XZ 평면으로 절단한 단면도를 도시한다. 모터에 전류를 제공하기 위한 케이블(50)이 도시된다. 도시된 바와 같이, 케이블(50)은 빔(20)의 내부 공간에 제공된다. 이는 외부에 대한 방사선(특히, 열 방사선, 또한 케이블(50)을 통하는 전류로 인한 전자기장으로부터의 방사선)을 최소화한다. 케이블(50)과 마찬가지로, 가스 베어링(30, 32)에 가스를 공급하는 가스 공급 도관이 빔(20)의 내부에 배치될 수 있다.

본 발명은 이전의 도면들에 도시된 구조로 제한되지 않음을 이해하여야 할 것이다. 도 6은 슬라이드(26) 및 빔(20)의 대안적인 구성의 YX 단면도를 도시한다. 이 구성에서, 슬라이드(26)의 연장부는 빔(20)의 상부벽과 실질적으로 같은 평면에 위치된 슬롯(68)을 통과하여 연장된다. 그 결과로, 빔(20)은 Z-방향으로의 변형에 대해 보다 큰 스티프니스를 가진다. 슬롯(68)의 대향하는 쪽들상의 빔(20)상의 샤프트(60, 62)의 사용 또한 스티프니스를 증가시킨다. 병진부(39)의 자석은 샤프트 중 하나(62)의 벽상에서 작동하지만, 병진부(39)의 자석은 다른 샤프트 또는 두 샤프트(60, 62) 모두에서 동일하게 작용할 수 있음은 물론이다.

도 6의 실시예와 비교하여, 빔(20)이 슬롯(38)을 중심으로 대칭이도록 슬롯 (38)이 위치된 도 3의 실시예는 장점을 가진다. 이 구성에서, 병진부(39)는 슬롯(38)의 양쪽상에 대칭적인 힘을 인가하는데, 이는 변형을 감소시키고 슬라이드(26)가 보다 큰 힘으로 제 자리에 잡혀 있게 하며 Y 방향으로의 변형에 대해 보다 큰 스티프니스를 제공한다. 또한, 샤프트(60, 62)와 같은 샤프트가 도 3의 실시예에 포함될 수 있음은 물론이다.

부분적인 내부 슬라이드의 사용이 X 이동에 대하여만 설명되었지만(Y 빔(22a, 22b)은 외부 슬라이드를 가짐), 본 발명은 Y-빔을 따르는 이동에도 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 하지만, 본 발명은, X-이동 기구에 가장 유익한데, 그 이유는 그것이 가장 큰 가속들(X와 Y 가속 둘 모두)을 겪게 되고, 따라서 그것이 왜곡에 가장 치명적이기 때문이다. 더욱이, 정확한 고속 노광을 실현하기 위해서 리니어 모터의 제한된 크기 및 스티프니스가 중요한 포토리소그래피장치가 서술되었지만, 이러한 종류의 리니어 모터는 다른 응용례에도 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 포토리소그래피장치내에서 이러한 리니어 모터는 기판을 이송할 뿐만 아니라 레티클 또는 마스크를 이송하기 위해 제공될 수 있다.

또한, 상기 실시예들은 빔에 대해 이동하는 슬라이드를 도시하지만, "슬라이드" 및 "빔"이라는 용어는, 슬라이드가 프레임에 고정되고 빔이 이동되는 경우를 배제하려는 것이 아님을 이해하여야 한다. 또한, 슬라이드는 리니어 모터의 병진부를 포함하는 것으로서 서술되었지만, 동일한 방식으로 빔이 병진부를, 그리고 슬라이드가 고정자를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 바와 다 르게 실시될 수도 있다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 빔의 스티프니스를 증가시킴에 따라, 무게 및 점유 공간이 감소된 이송 기구를 사용하는 리소그래피장치가 개시된다.

Claims (19)

1. 리소그래피장치에 있어서,

   - 방사선의 투영빔을 제공하는 조명시스템;

   - 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

   - 기판을 잡아주는 기판테이블;

   - 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상에 투영시키는 투영시스템;

   - 상기 기판과 상기 패터닝 수단을 서로에 대해 이동시키는 이송 구조체를 포함하고,

   상기 이송 구조체는 빔, 구동 요소 및 슬라이드를 포함하되, 상기 슬라이드는 상기 빔에 의해 지지되고, 상기 구동요소는 이송 방향으로 상기 빔에 대해 상기 슬라이드를 이동시키도록 배치되며,

   상기 빔은 상기 이송 방향과 직각인 오목한 내부면을 가지고, 상기 슬라이드는 상기 이송 방향과 직각인 2개 이상의 방향으로 상기 오목한 내부면에 대해 지지되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이송 구조체는, 상기 이송 방향과 직각인 방향으로 상기 구동 요소 및 상기 슬라이드 요소와 함께 상기 빔을 이동시키도록 상기 빔에 결합된 모터를 포함 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 빔은, 상기 이송 방향과 직각인 단면이 슬롯을 제외하고 폐쇄되는 내부면을 갖고 속이 비어 있으며, 상기 오목면은 상기 내부면의 일부분이며, 상기 슬라이드는 상기 슬롯을 통과하여 상기 빔의 외부로 연장되는 연장부를 가지고, 상기 기판 또는 상기 패터닝수단은 상기 연장부상에 지지되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동 요소는 빔의 벽 부분(wall section)과 마주하여 상기 슬라이드에 부착된 자석을 포함하고, 상기 벽 부분 및/또는 그곳에 부착된 자석들은 상기 빔을 따른 이동을 구동하도록 상기 자석과 상호작용하며, 상기 자석은 상기 빔의 내부 공간 외부의 상기 슬라이드의 연장부상에, 상기 내부 공간의 내부에서 상기 슬라이드를 지지하는 상기 슬라이드의 몸체부 및 상기 기판 또는 상기 패터닝수단을 지지하는 상기 연장부의 표면 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 슬라이드는 상기 오목면의 베어링부에 대해 상기 슬라이드를 지지하는 가스 베어링을 포함하고, 상기 빔은 벽 부분을 포함하며, 상기 슬라이드의 지지된 몸체부는 상기 벽 부분과 상기 오목면의 상기 베어링부 사이에 위치되고, 상기 구동 요소는 상기 벽 부분과 마주하여 상기 슬라이드에 부착된 자석을 포함하며, 상기 벽 부분은 상기 빔을 따른 이동을 구동하도록 상기 자석과 상호작용하고, 상기 벽 부분은 상기 자석과 상기 오목면의 상기 베어링부 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 벽 부분은 상기 자석과 상기 오목면의 상기 베어링부 사이의 수평 경로내에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 슬라이드는,

   - 상기 내부 오목면에 대해 상기 슬라이드를 지지하는 가스 베어링 요소;

   - 상기 슬라이드의 몸체부에 상기 가스 베어링 요소를 결합시키는 조인트를 포함하되, 상기 조인트는 1이상의 회전 축선을 중심으로 상기 몸체부에 대해 상기 가스 베어링 요소의 회전을 허용하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 조인트는 모든 방향으로의 회전을 허용하는 볼 조인트인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 슬라이드는 수평 방향으로 상기 빔의 외부로 연장되는 연장부를 가지고, 상기 가스 베어링은 상기 수평 방향의 힘으로 상기 내부 오목면에 대해 지지하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
10. 제7항에 있어서,

    상기 가스 베어링은 상기 슬라이드가 상기 빔에 대해 지지되는 어느 곳에도 위치될 수 있으며, 상기 조인트는 상기 몸체부에 이들 가스 베어링의 각각을 회전가능하게 결합시키는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구동 요소에 전력을 공급하도록 전류를 공급하는 케이블을 포함하고, 상기 빔의 길이를 따라 상기 슬라이드로 연장되는 상기 케이블의 적어도 일부분은 상기 빔의 내부 공간에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치.
12. 리니어 모터에 있어서,

    - 상기 모터의 이송 방향으로 연장되고, 이송 방향과 직각인 오목한 내부면을 갖는 빔;

    - 상기 모터에 의해 이동되는 페이로드(payload)를 지지하도록, 상기 이송 방향과 직각인 2이상의 방향으로 상기 오목한 내부면에 대해 지지된 몸체부 및 상기 빔의 내부 공간 외부로 연장되는 연장부를 가지는 슬라이드;

    - 상기 이송 방향으로 상기 빔에 대해 상기 슬라이드를 이동시키도록 배치된 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
13. 제12항에 있어서,

    상기 자석 중 제1자석은 상기 빔의 벽 부분과 마주하여 상기 슬라이드에 부착되고, 상기 벽 부분은 상기 빔을 따른 이동을 구동하도록 상기 자석과 상호작용하며, 상기 자석은 상기 몸체부와 상기 페이로드 사이에, 상기 빔의 내부 공간의 외부에 있는 상기 연장부상에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 슬라이드는 상기 오목면의 베어링부에 대해 상기 슬라이드를 지지하는 가스 베어링 표면을 포함하고, 상기 빔은 벽 부분을 포함하며, 상기 슬라이드의 지지된 몸체부는 상기 벽 부분과 상기 오목면의 상기 베어링부 사이에 위치되고, 상기 자석은 상기 벽 부분과 마주하여 상기 슬라이드에 부착되며, 상기 벽 부분 및/또는 그곳에 부착된 자석들은 상기 빔을 따른 이동을 구동하는 상기 자석과 상호작용하고, 상기 벽 부분은 상기 자석과 상기 오목면의 상기 베어링부 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
15. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 슬라이드는,

    - 상기 내부 오목면에 대해 상기 슬라이드를 지지하는 가스 베어링 요소,

    - 상기 슬라이드의 몸체부에 상기 가스 베어링 요소를 결합시키는 조인트를 포함하되, 상기 조인트는 1이상의 회전 축선을 중심으로 상기 몸체에 대해 상기 가스 베어링 요소의 회전을 허용하는 것을 특징으로 하는 것을 리니어 모터.
16. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 구동 요소에 전류를 공급하는 케이블을 포함하고, 상기 빔의 길이를 따라 상기 슬라이드로 연장되는 상기 케이블의 적어도 일부분은 상기 빔의 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
17. 디바이스 제조방법에 있어서,

    - 기판을 제공하는 단계;

    - 조명시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

    - 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

    - 상기 기판의 타겟부상으로 방사선의 상기 패터닝된 빔을 투영하는 단계;

    - 빔, 구동 수단 및 슬라이드를 이용하여, 상기 기판 및 상기 패터닝수단을 서로에 대해 이동시키는 단계를 포함하되, 상기 슬라이드는 상기 빔에 의해 지지되고, 상기 구동 요소는 이송 방향으로 상기 빔에 대해 상기 슬라이드를 이동시키도 록 배치되며,

    상기 슬라이드는 상기 이동 중에 상기 이송 방향과 직각인 상기 빔의 오목한 내면에 대해 지지되고, 상기 슬라이드는 상기 이송 방향을 가로지르는 2이상의 방향으로 상기 오목한 내면에 대해 지지되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
18. 제17항에 있어서,

    가스 베어링으로 상기 오목면의 베어링부에 대해 상기 슬라이드를 지지하는 단계;

    - 상기 빔과 상기 슬라이드 사이의 상기 구동 요소에 의해 가해진 자기력을 이용하여 상기 가스 베어링상에 프리텐션을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서,

    상기 슬라이드의 몸체부에 대해 회전가능하게 결합된 가스 베어링 요소로 상기 내부 오목면에 대해 상기 슬라이드를 지지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.

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