KR100675911B1

KR100675911B1 - 리소그래피 장치, 로렌츠 액츄에이터, 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR100675911B1
Application number: KR1020050019543A
Authority: KR
Inventors: 스벤 안토인 요한 홀; 헨리쿠스 헤어만 마리에 콕스; 헤르네스 야콥스; 파트리시아 브로이크데바터; 코엔 야코부스 요한네스 마리아 잘
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2007-01-29
Also published as: JP2005260234A; TWI278004B; US20050200208A1; TW200540934A; SG115743A1; EP1580602A1; KR20060043581A; CN100520587C; CN1667515A; JP4317148B2; US7145269B2

Abstract

고도로 효율적인 로렌츠 액츄에이터를 포함하여 이루어지는 리소그래피 장치가 개시된다. 로렌츠 액츄에이터는 Halbach 구성으로 배치된 메인 자석 시스템 및 보조 자석 시스템을 포함하여 이루어지고, 도전성 요소는 상기 도전성 요소에 의해 전달되는 전류와 메인 및 보조 자석 시스템에 의해 각각 발생되는 제1 및 제2자기장의 결과적인 필드와의 상호작용을 통해 힘을 생성한다. 상기 액츄에이터는 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 외측면들 사이에서 실질적으로 연장되는 자기 요소를 더 포함하여 이루어진다. 자기 요소는 제1자석 시스템 서브어셈블리와 제2자석 시스템 서브어셈블리 사이의 제2자기장, 즉 보조자기장의 일부분을 안내한다.

Description

리소그래피 장치, 로렌츠 액츄에이터, 및 디바이스 제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS, LORENTZ ACTUATOR, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 리소그래피 장치를 도시하는 도면;

도 2는 본 발명에 따른 로렌츠 액츄에이터의 단면도를 도시하는 도면;

도 3a 및 도 3b는 현재의 기술 수준에 따른 로렌츠 액츄에이터 및 본 발명에 따른 로렌츠 액츄에이터의 단면도로서 자기장들의 필드 라인들을 도시하는 도면; 및

도 4는 본 발명에 따른 로렌츠 액츄에이터의 대안적인 실시예의 일부분의 단면도를 나타내는 도면이다.

본 발명은 리소그래피 장치, 로렌츠 액츄에이터, 및 그와 연관된 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

리소그래피장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 대응하는 원하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층으로 코팅된 기판( 예를 들어, 실리콘 웨이퍼)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 이미징(image)될 수 있다.

일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광(expose)되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부상에 전체 패턴을 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.

상술된 종류의 리소그래피 장치는 상기 장치의 일부분을 위치시키는 복수의 액츄에이터들을 채택한다. 이러한 액츄에이터들은 기판테이블, 조사시스템(irradiation system)의 일부분, 조명시스템의 일부분 또는 리소그래피 장치의 여타의 부분을 위치시키는데 적용된다.

리소그래피 장치에서 사용되는 액츄에이터들의 일례는 EP-1 286 222호 및 미국 특허 공보 2003/0052548호에 개시되어 있으며, 그 내용들은 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 이들 문헌들은 제1자기장을 제공하는 메인 자석 시스템(main magnet system), 제2자기장을 제공하는 보조 자석 시스템(subsidiary magnet system), 및 도전성 요소(electrically conductive element)를 포함하여 이루어지는 로렌츠 액츄에이터를 개시한다. 메인 자석 시스템 및 보조 자석 시스템은 Halbach 구성으로 배치된다. 보조 자석 시스템의 자석들의 자기 방향은 메인 자석 시스템의 자석들의 자기 방향에 대해 수직이다.

본 명세서에서 폭넓게 서술되고 구현되는 바와 같이, 본 발명의 원리들은 개선된 로렌츠 액츄에이터를 제공한다. 일 실시예에서, 이러한 액츄에이터를 통합하는 리소그래피 장치는, 방사선 빔을 제공하는 조명시스템, 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 패터닝 디바이스를 지지하는 지지구조체, 기판을 잡아주는 기판 홀더, 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템, 및 상기 장치의 제1부분과 제2부분 사이에 힘을 생성하는 로렌츠 액츄에이터를 포함하여 이루어진다.

로렌츠 액츄에이터는 상기 장치의 상기 제1부분에 부착되어 제1자기장을 제공하는 메인 자석 시스템, 상기 장치의 상기 제1부분에 부착되어 제2자기장을 제공하는 보조 자석 시스템을 포함하여 이루어지되, 상기 메인 자석 시스템 및 상기 보조 자석 시스템은 Halbach 구성으로 배치되며, 상기 장치의 상기 제2부분에 부착되는 도전성 요소를 포함하여 이루어진다. 상기 도전성 요소는 상기 도전성 요소에 의해 전달되는 전류와, 상기 제1자기장과 상기 제2자기장의 결과적인 필드의 상호작용에 의해 상기 힘을 생성하도록 배치되고, 상기 도전성 요소의 적어도 일부분은 제1자석 시스템 서브어셈블리(subassembly)와 제2자석 시스템 서브어셈블리 사이에 위치되며, 그 각각은 메인 및 보조 자석 시스템의 일부분을 포함하여 이루어지고, 여기서 로렌츠 액츄에이터는 상기 제1자석 시스템 서브어셈블리와 상기 제2자석 시스템 서브어셈블리의 외측면들 사이에서 실질적으로 연장되는 자기 요소를 더 포함 하여 이루어지며, 상기 자기 요소는 제2자기장의 일부분을 상기 제1자석 시스템 서브어셈블리 및 상기 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 하나로부터 상기 제1자석 시스템 서브어셈블리 및 상기 제2자석 시스템 서브어셈블리의 다른 하나로 안내(guide)한다.

Halbach 구성의 상세한 설명은 미국 특허 공보 제 2003/0052548호 및 EP 1286222호에서 찾아볼 수 있다. 자기 요소는 투자가능한(magnetically permeable) 물질 또는 영구 자성(permanent magnetism)을 포함하여 이루어지는 물질을 포함하여 이루어질 수도 있다. 상기 자기 요소는, 제1 및 제2 자석 시스템의 일 측면상에서, 제1자석 시스템 서브어셈블리와 제2자석 시스템 서브어셈블리 사이의 제2자기장(즉, 보조 자석 시스템에 의해 생성된 필드)의 일부분을 안내하는 상기 서브어셈블리들 사이에서 연장된다. 상기 자기 요소는, 작동시에 제2자기장으로부터의 일부분을, 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리들 중 하나로부터 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리들 중 다른 하나로 안내하도록 위치된다. 따라서, 자기 요소는 제2자기장의 일부분을 효과적으로 단락시킨다(short circuit). 자기 요소의 추가의 결과로, 보조 자석 시스템이 보다 양호하게 사용되기 때문에 액츄에이터의 효율성이 증가된다. 상기 효율성은 자기 요소로 인해 증가되며, 도전성 요소의 장소에서 필드가 증가된다.

액츄에이터 효율성의 증가는 액츄에이터의 스티프니스(steepness)의 증가로서 표현될 수 있다(F² _x/P_diss로 표현되며, 여기서, F_x는 액츄에이터에 의해 발생된 힘 이고, P_diss는 액츄에이터에 의한 소산율(dissipation)이다). 증가된 스티프니스로 인해, 액츄에이터는 보다 작게 디자인되어, 보다 작은 자석 시스템들을 유도하고, 그 결과 액츄에이터 질량을 감소시킬 수 있게 된다. 그 이외에, 액츄에이터의 치수를 유지시키면서, 액츄에이터에 의해 발생되는 힘을 증가시킬 수 있으며, 따라서, 소산율이 증가하지 않으면서 액츄에이터로 달성될 수 있는 가속을 증가시킬 수 있다.

또한, 액츄에이터의 릴럭턴스 힘(reluctance force)들은, 예를 들어 강자성 물질을 포함하여 이루어지는 자기 요소의 추가로 인해 증가될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 하지만, 본 발명의 유익한 실시예에서, 도전성 요소와 자기 요소 사이의 거리는, 로렌츠 액츄에이터의 릴럭턴스 힘이 로렌츠 액츄에이터의 최대 로렌츠 힘의 1% 미만이 되도록 충분히 크다. 그 결과, 릴럭턴스 힘들은 충분히 작아서, 제1 및 제2부분이 서로에 대해 디스플레이될 때에 변경되는 이러한 비선형 힘들은 단지 부차적인 역할(minor role)만을 담당한다. 또 다른 긍정적인 효과로서, 액츄에이터의 스트레이 필드(stray field)들이 자기 요소로 인해 감소되는 것을 관찰하였다. 또 다른 장점은, 특히 제1자석 시스템 서브어셈블리와 제2자석 시스템 서브어셈블리 사이의 기계적인 연결을 조성(establish)하는 경우, 자기 요소들의 존재로 인해 액츄에이터의 구조적 강성(structural stiffness)이 증가된다는 점이다. 본 명세서는 제1 및 제2자기장을 언급하지만, 당업자라면 이들 필드들이 함께 전체, 유효 필드가 된다는 것도 이해할 수 있을 것이다.

구현이 용이하고 유익하며 효과적인 실시예에서, 자기 요소는 고도로 투자가능한 물질, 즉 철과 같이 1보다 큰 상대 투자율을 가지는 물질을 포함하여 이루어진다. 상기 자기 요소는 보조 자기 시스템에 포함된 서로 대향하는(mutually opposing) 보조 자석들 사이에서 연장되는 것이 바람직하며, 상기 서로 대향하는 보조 자석들은 실질적으로 반평행 극성(antiparallel polarisation)들을 가진다. 따라서, 서로 대향하는 보조 자석들의 필드들 사이의 단락 회로가 효과적인 방식으로 제공된다.

자기 요소는 메인 자석 시스템의 인접한 메인 자석들로부터 향하는(faced) 서로 대향하는 보조 자석들의 측면들 사이에서 연장되는 것이 좋고, 이로 인해 서로 대향하는 보조 자석들과 자기 요소 사이의 자기장의 유효 커플링(effective coupling)을 제공한다.

또한, 또 다른 유익한 실시예에서, 자기 요소는 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 하나로부터 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 다른 하나로 소정 방향으로 소정 극성(polarity)을 가지는 영구 자석(강자기 물질(hard magnetic material))을 포함하여 이루어진다. 한가지 장점은, 도전성 요소의 위치에서의 필드를 증가시킴으로써 액츄에이터의 효율성을 더욱 증가시키는, (제2자기장을 유도하는) 보다 큰 자기 볼륨(magnetic volume)이 추가될 수 있다는 것이다. 자기 요소는 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 메인 자석들에 인접한 (철과 같은) 고도로 투자가능한 물질을 포함하여 이루어지는 부분들 사이에서 연장되는 것이 유익하다.

본 발명은 제1가동부분과 제2가동부분 사이에 힘을 생성하는 로렌츠 액츄에이터를 더 포함하여 이루어지며, 상기 로렌츠 액츄에이터는 상기 제1부분에 부착되어 제1자기장을 제공하는 메인 자석 시스템, 및 상기 제1부분에 부착되어 제2자기장을 제공하는 보조 자석 시스템을 포함하여 이루어진다. 메인 자석 시스템 및 보조 자석 시스템은 Halbach 구성으로 배치되며, 도전성 요소는 상기 제2부분에 부착되고, 상기 도전성 요소에 의해 전달되는 전류와, 상기 제1자기장 및 제2자기장의 결과적인 필드와의 상호작용에 의해 상기 힘을 생성하도록 배치되며, 상기 도전성 요소의 적어도 일부분은 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 사이에 위치된다.

이들 서브어셈블리 각각은 메인 및 보조 자석 시스템의 일부분을 포함하여 이루어지고, 여기서 로렌츠 액츄에이터는 제1자석 시스템 서브어셈블리와 제2자석 시스템 서브어셈블리의 외측면들 사이에서 실질적으로 연장되는 자기 요소를 더 포함하여 이루어지며, 상기 자기 요소는 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리들 중 하나로부터 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리들 중 다른 하나로 상기 제2자기장의 일부분을 안내한다.

또한, 본 발명은 기판을 제공하는 단계, 조명시스템을 이용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계, 패터닝 디바이스를 이용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계, 상기 기판의 타겟부상에 방사선의 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 단계, 및 제1자기장을 제공하고 제2자기장을 제공함으로써 서로에 대해 상기 빔 및 상기 기판의 변위(displacement)를 유도하는 힘을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 제1자기장 및 제2자기장은 Halbach 구성으로 배치되는 디바이스 제조 방법을 포함하여 이루어진다.

상기 방법은 상기 장치의 상기 제2부분에 부착되어, 상기 도전성 요소에 의해 전달되는 전류와, 상기 제1자기장과 상기 제2자기장의 결과적인 필드와의 상호작용에 의해 상기 힘을 생성하는 도전성 요소를 통해 전류를 안내하고, 상기 제1 및 제2자기장을 제공하는 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리들 중 하나로부터 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 다른 하나로 상기 제2자기장의 일부분을 안내하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 로렌츠 액츄에이터 및 본 발명에 따른 디바이스 제조방법에 의하면, 본 발명에 따른 리소그래피 장치와 같이 동일한 또는 유사한 효과들 및 장점들이 달성된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급되지만, 본 명세서에서 서술된 리소그래피장치는 집적 광학시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 액정디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같이 여타의 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 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 기 판 처리툴에 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 수도 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, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 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 수도 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 상기 나타낸 바와 같이, 패터닝 디바이스의 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 마스크 형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성(matrix arrangement)을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 이 방식으로, 반사된 빔 이 패터닝된다. 패터닝 디바이스의 각각의 예시에서, 지지 구조체는 고정되거나 이동할 수 있으며, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영시스템에 대하여 원하는 위치에 있을 것을 확실히 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 어떠한 용어의 사용도 "패터닝 디바이스"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 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, 굴절 광학시스템, 반사 광학시스템, 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있다.

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

리소그래피장치는 2개(듀얼 스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피장치는, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우 기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 기판을 침지시키는 형태로 구성될 수도 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 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있다.

이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부한 개략적인 도면을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만, 본 발명의 실시예들을 서술한다.

리소그래피 장치

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

조명 시스템 : 방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);

제1지지구조체 : 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키는 제1위치설정 기구(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크 테이블/홀더)(MT);

기판테이블 : 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정 기구(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블/홀더)(WT); 및

투영시스템 : 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하는 투영시스템(예를 들어, 반 사 투영 렌즈)(PL)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크 또는 상기에 언급된 형태의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (투과 마스크를 채택하는) 투과형일 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 소스(S0)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 플라즈마 방전 소스인 경우, 상기 소스 및 리소그래피장치는 별도의 개체(entity)일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 일반적으로, 예를 들어 적절한 콜렉팅 거울 및/또는 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter) 포함하는 방사선 콜렉터의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 이와 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 상기 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 방사선시스템이라고도 칭해질 수 있다.

일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기구를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필평면내의 세기분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 일루미네이터는 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)에 의해 반사되면, 상기 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기 판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제2위치설정 기구(PW) 및 위치센서 IF2(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정 기구(PM) 및 위치센서 IF1은, 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 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 위치설정 기구(PM, PW)들의 일부분을 형성한다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 상기 마스크테이블(MT)은 단지 짧은 행정 액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.

서술된 장치는 다음과 같은 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

스텝 모드 : 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 최대 크기는 단일 정적노광시에 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

스캔 모드 : 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 이미지 반전 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대 크기는 단일 동적노광시 타켓 필드의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작(scanning motion)의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

다른 모드 : 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 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.

실시예들

상술된 바와 같이, 리소그래피 장치(100)는 기판 테이블/홀더, 마스크 테이블/홀더, 조사시스템의 일부분, 조명시스템의 일부분 또는 상기 리소그래피 장치(100)의 여타의 부분을 위치시키는 것과 같이 상기 장치의 일부분을 위치시키는 액 츄에이터들을 채택한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로렌츠 액츄에이터(200)의 단면도를 도시한다. 로렌츠 액츄에이터는 제1액츄에이터 서브어셈블리(201) 및 상기 제1서브어셈블리(201)에 대해 이동가능한 제2액츄에이터 서브어셈블리(202)를 포함하여 이루어진다. 제1액츄에이터 서브어셈블리(201)는 메인 및 보조 자석 시스템을 각각 포함하여 이루어지는 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리(203, 204)를 포함하여 이루어진다. 메인 및 보조 자석 시스템은 리소그래피 장치(100)의 일부분에 부착된다. 메인 자석 시스템은 메인 자석(205a, 205b, 205c, 205d)들을 포함하여 이루어진다. 메인 자석(205a, 205b, 205c, 205d)들의 극성은 각자의 메인 자석에 도시된 바와 같은 화살표로 표시된다.

액츄에이터(200)는 상기 도면의 평면에서 왼쪽에서 오른쪽으로 또는 그 역으로, 도 2에 표시된 것과 같은 방향(210)을 가지는 힘을 발생하도록 구성된다. 상기 힘은 메인 자석(205a 내지 205d)들과 리소그래피 장치(100)의 또 다른 부분에 부착되는 제2액츄에이터 서브어셈블리(202) 사이에 작용한다. 제2액츄에이터 어셈블리(202)는 코일과 같은 도전성 요소를 포함하여 이루어진다. 실제로, 이 실시예에서의 부분(202)들은 코일의 단면도를 나타내며, 코일(202a)의 일부분에서의 전류는 코일의 다른 부분(202b)에서의 전류와 반대 방향을 가진다. 이러한 이유로, 메인 자석 205a 및 205c의 극성은 메인 자석 205b 및 205d의 극성과 반대이다.

제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리(203, 204)들은 메인 자석 시스템과 조합되는 보조 자석(206a, 206b, 206c, 206d, 206e, 206f)들을 포함하여 이루어지는 보조 자석 시스템을 더 포함하여 이루어진다. 일 실시예에서, 보조 자석(206a, 206b, 206c, 206d, 206e, 206f)들은 Halbach 구성으로 배치된다.

액츄에이터(200)는 백 철(back iron)과 같은 백 매스(back mass; 207a, 207b)를 더 포함하여 이루어진다. 본 발명에 따르면, 외측면들, 예를 들어 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리(203, 204)들의 에지들 사이에서 연장되는 자기 요소(208a, 208b)들이 제공된다. 자기 요소(208a, 208b)들의 효과는 하기의 도 3a 및 도 3b를 참조하여 서술된다.

도 3a 및 도 3b는 도 2를 참조하여 서술된 로렌츠 액츄에이터를 도시하지만, (도 3b와 반대로) 도 3a에서는, 자기 요소(208a, 208b)들이 제거되었다. 도 3a 및 도 3b에서는, 제1, 즉 메인 자기장의 필드 라인들이 300으로 표시되는 한편, 제2, 즉 보조 자기장의 필드 라인들은 301로 표시된다. 도 3b를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 보조 자석(206a, 206d)들로부터의 보조 자기장의 일부분은 자기 요소(208a)에 의해 단락된다.

마찬가지로, 보조 자석(206c, 206f)들에 의한 보조 자기장의 일부분도 자기 요소(208b)에 의해 단락된다. 그 결과, 코일(202) 근처의, 코일(202)의 위치에서의 필드는 도 3a에 비해 도 3b에서 증가된다. 또 다른 효과는, 자기 요소(208a, 208b)들이 액츄에이터가 외부 자기장들을 교란(disturb)시키는 것을 차폐시킬 수 있다는 것이다. 자기 요소(208a, 208b)는 1보다 큰 상태 투자율을 가지는 철 또는 고도로 투자가능한 여타의 물질을 포함할 수 있다.

자기 요소는 보조 자석 시스템에 포함된 서로 대향하는 보조 자석(206a, 206d)들 사이에서 연장되는 투자가능한 물질을 포함하여 이루어지고, 상기 서로 대향하는 보조 자석들은 실질적으로 역평행한(anti parallel) 극성을 가진다. 유익한 구성에서, 자기 요소는 메인 자석 시스템의 인접한 메인 자석(205a, 205c)들로부터 향하는 서로 대향하는 보조 자석(206a, 206d)들의 측면들 사이에서 연장된다. 자기 요소(208a)와 도전성 요소(202a) 사이의 거리는, 액츄에이터의 릴럭턴스 힘이 상기 액츄에이터의 로렌츠 힘의 1% 미만이도록 충분히 크다. 상기 거리가 증가하면 릴럭턴스 힘이 감소된다.

본 발명에 따른 로렌츠 액츄에이터의 대안적인 실시예에서는 그 일부분을 도시한 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 특히, 도 4는 메인 자석(205a) 및 이 예시에서는 철을 포함하여 이루어진 백 매스(207a)의 일부분을 도시한다. 도 4를 참조하여 서술되는 실시예에서, (영구 자석을 포함하여 이루어지는) 자기 요소(208a)는 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 메인 자석(메인 자석(205a)이 도시됨)에 인접한 고도로 투자가능한 부분(도 4에는 부분(206a)이 도시됨)들 사이에서 연장된다.

이 실시예에서, 자기 요소(208a)는 측면 자석을 포함하여 이루어지고, 상기 측면 자석은 제2자석 시스템 서브어셈블리들 중 하나로부터 그 다른 하나로의 방향으로 소정 극성을 가진다. 자기 요소(208a)의 극성은 이웃하는 메인 자석(205a(도 4에 도시됨), 205c(도 4에 미도시됨))의 극성과 반대인 것이 좋다. 도 4에서의 자기 요소(208a)는 보조 자석 시스템의 부분을 형성하며, 도면 번호 206a과 206d 사이의 자기장을 안내하는 동일한 효과가 달성되기 때문에, 실제로 도 2 및 도 3b에 도시된 자기 요소(208a, 208b)와 동일한 또는 유사한 효과를 가진다. 도 2 및 도 3b에서, 이 효과는 보조 자석(206a, 206d)들의 자기 극성에 의해 달성되는 한편, 도 4에서는 동일한 또는 유사한 효과가 자기 요소(208a)의 자기 극성에 의해 생성된다.

도 4에는 로렌츠 액츄에이터의 일부분, 즉 도 2의 로렌츠 액츄에이터의 단면도에 대응하는(comparable) 단면도의 좌측 상부만이 도시되어 있다. 하지만, 당업자라면, 상기 단면도의 나머지 부분이 어떻게 구성되는 지를 명확히 알 수 있을 것이다. 도 2 및 도 4에 도시된 구성들에 대한 대안례로서, 자기 요소(208a, 208b)들은 상기 부분(206)의 여하한의 측면으로부터 연장될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 실시예에서, 자기 요소(208a)는, 예를 들어 서로를 향하는 보조 자석(206a, 206d)들의 측면들로부터 연장되는 한편, 도 4에 도시된 로렌츠 액츄에이터에서 자기 요소(208a)는, 예를 들어 인접한 메인 자석(205a, 205c)으로부터 각각 향하는 부분(206a, 206d(도 4에 미도시됨))의 측면으로부터 연장된다.

본 발명에 따른 로렌츠 액츄에이터는 리소그래피 장치내의 스테이지들 및 광학기와 같이 상기 힘의 방향으로 짧은 행정(short stroke)을 이용하는 고도로 정확한 및/또는 온도 임계적 적용들에 적용될 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르게 시행될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이와 같이, 본 서술내용은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 본 발명의 구성, 작동, 및 거동(behavior)은 본 명세서의 상세(detail)의 레벨이 주어진다면, 상기 실시예들의 수정례 및 변형례가 가능하다는 이해하에 서술되었다. 따라서, 이전의 상세한 서술내용은 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하려는 것이 아니며, 오히려 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의하여 한정된다.

본 발명에 따르면, 자기 요소를 추가한 개선된 로렌츠 액츄에이터가 제공된다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,

방사선 빔을 제공하는 조명시스템;

상기 방사선 빔에 원하는 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하는 지지구조체;

기판을 잡아주는 기판 홀더;

상기 기판상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템; 및

서로에 대해 제1 및 제2장치부분을 변위시키도록 제1장치부분과 제2장치부분 사이에 힘을 생성하는 액츄에이터를 포함하여 이루어지되, 상기 제1장치부분은 상기 조명시스템, 상기 지지구조체, 상기 기판 홀더, 및 상기 투영시스템 중 어느 하나 또는 이 어느 하나의 일부분을 포함하여 이루어지고, 상기 제2장치부분은 상기 조명시스템, 상기 지지구조체, 상기 기판 홀더, 및 상기 투영시스템 중 어느 하나 또는 이 어느 하나의 또 다른 부분을 포함하여 이루어지며, 상기 액츄에이터는,

제1자기장을 제공하도록 구성된 메인 자석 시스템, 및 제2자기장을 제공하도록 구성된 보조 자석 시스템을 포함하여 이루어지는 제1자석 시스템 서브어셈블리 및 제2자석 시스템 서브 어셈블리를 포함하여 이루어지되, 상기 메인 및 보조 자석 시스템은 상기 제1장치부분에 부착되고;

도전성 요소에 의해 전달되는 전류와 상기 제1 및 제2자기장과의 상호작용에 기초하여 상기 힘을 생성하도록 구성된 상기 도전성 요소를 포함하여 이루어지되, 상기 도전성 요소는 상기 제2장치부분에 부착되고 상기 제1자석 시스템 서브어셈블리와 상기 제2자석 시스템 서브어셈블리 사이에 개재(interpose)되며; 및

상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 외측부들 사이에서 실질적으로 연장되는 자기 요소를 포함하여 이루어지되, 상기 자기 요소는 상기 제2자기장의 일부분을, 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 하나로부터 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 다른 하나로 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 메인 자석 시스템 및 상기 보조 자석 시스템은 Halbach 구성으로 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 자기 요소는 고도로 투자가능한 물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 자기 요소는 상기 보조 자석 시스템내에 포함된 서로 대향하는 보조 자석들 사이에서 연장되고, 상기 서로 대향하는 보조 자석들은 실질적으로 역평행 극성들을 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제4항에 있어서,

상기 자기 요소는 상기 메인 자석 시스템의 인접한 메인 자석들에 대해 상기 서로 대향하는 보조 자석들의 측면들 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 자기 요소는 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 하나로부터 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 다른 하나로의 방향으로 극성을 가지는 영구 자석을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제6항에 있어서,

상기 자기 요소는 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 메인 자석들에 인접하여 위치된 고도로 투자가능한 물질을 포함하여 이루어지는 부분들 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 도전성 요소와 상기 자기 요소의 거리는 상기 액츄에이터의 릴럭턴스 힘이 상기 액츄에이터에 의해 생성되는 최대 힘의 1% 미만이 되도록 충분히 큰 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1 및 제2부분 중 하나에 대해 상기 제1 및 제2부분 중 다른 하나를 변위시키도록 상기 제1부분과 상기 제2부분 사이에 힘을 생성하는 액츄에이터에 있어서,

제1자석 시스템 서브어셈블리 및 제2자석 시스템 서브어셈블리를 포함하여 이루어지는 제1액츄에이터를 포함하여 이루어지되, 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리는 제1자기장을 제공하도록 구성된 메인 자석 시스템, 및 제2자기장을 제공하도록 구성된 보조 자석 시스템을 포함하여 이루어지고, 상기 메인 및 보조 자석 시스템은 상기 제1부분에 부착되며;

도전성 요소에 의해 전달되는 전류와 상기 제1 및 제2자기장과의 상호작용에 기초하여 상기 힘을 생성하도록 구성된 상기 도전성 요소를 포함하여 이루어지는 제2액츄에이터를 포함하여 이루어지되, 상기 도전성 요소는 상기 제2부분에 부착되고 상기 제1자석 시스템 서브어셈블리와 상기 제2자석 시스템 서브어셈블리 사이에 개재되며; 및

상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 외측부들 사이에서 실질적으로 연장되는 자기 요소를 포함하여 이루어지되, 상기 자기 요소는 상기 제2자기장의 일부분을, 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 하나로부터 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 다른 하나로 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제9항에 있어서,

상기 메인 자석 시스템 및 상기 보조 자석 시스템은 Halbach 구성으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제9항에 있어서,

상기 자기 요소는 고도로 투자가능한 물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제9항에 있어서,

상기 자기 요소는 상기 보조 자석 시스템내에 포함된 서로 대향하는 보조 자석들 사이에서 연장되고, 상기 서로 대향하는 보조 자석들은 실질적으로 역평행 극성들을 가지는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제12항에 있어서,

상기 자기 요소는 상기 메인 자석 시스템의 인접한 메인 자석들에 대해 상기 서로 대향하는 보조 자석들의 측면들 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제9항에 있어서,

상기 자기 요소는 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 하나로부터 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 다른 하나로의 방향으로 극성을 가지 는 영구 자석을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제14항에 있어서,

상기 자기 요소는 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 메인 자석들에 인접하여 위치된 고도로 투자가능한 물질을 포함하여 이루어지는 부분들 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제9항에 있어서,

상기 도전성 요소와 상기 자기 요소의 거리는 상기 액츄에이터의 릴럭턴스 힘이 상기 액츄에이터에 의해 생성되는 최대 힘의 1% 미만이 되도록 충분히 큰 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
디바이스 제조방법에 있어서,

기판 홀더에 의해 유지되는 기판을 제공하는 단계;

조명시스템을 이용하여 방사선 빔을 제공하는 단계;

지지구조체에 의해 지지된 패터닝 디바이스에 의해 상기 방사선 빔상으로 원하는 패턴을 부여하는 단계;

투영시스템을 통해 상기 기판의 타겟부상에 방사선의 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 단계;

서로에 대해 제1장치부분 및 제2장치부분을 변위시키는 힘을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 제1장치부분은 상기 조명시스템, 상기 지지구조체, 상기 기판 홀더, 및 상기 투영시스템 중 어느 하나 또는 이 어느 하나의 일부분을 포함하여 이루어지고, 상기 제2장치부분은 상기 조명시스템, 상기 지지구조체, 상기 기판 홀더, 및 상기 투영시스템 중 어느 하나 또는 이 어느 하나의 또 다른 부분을 포함하여 이루어지며, 상기 힘을 생성하는 단계는,

제1자석 시스템 서브어셈블리 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 메인 자석 시스템으로부터 제1자기장을 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 메인 자석 시스템은 상기 제1부분에 부착되고;

상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리의 보조 자석 시스템으로부터 제2자기장을 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 보조 자석 시스템은 상기 제1부분에 부착되며;

도전성 요소에 의해 전달되는 전류와 상기 제1 및 제2자기장과의 상호작용에 기초하여 상기 힘을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 도전성 요소는 상기 제2부분에 부착되고; 및

상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 하나로부터 상기 제1 및 제2자석 시스템 서브어셈블리 중 다른 하나로 상기 제2자기장의 일부분을 안내하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제17항에 있어서,

상기 제1자기장 및 상기 제2자기장은 Halbach 구성으로 배치되는 것을 특징 으로 하는 디바이스 제조방법.