KR100869308B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치 내의 스테이지의 위치 파라미터를 제어하는 제어 시스템은 적어도 제 1 방향으로 스테이지의 위치 파라미터를 제어하는 스테이지 제어기를 포함한다. 제어 시스템은 제 2 방향으로 연장된 축선을 중심으로 한 스테이지의 외란 토크를 추정하는 외란 토크 추정기를 포함하고, 제 2 방향은 제 1 방향에 실질적으로 수직이다. 제어 시스템은 보정 신호 계산기를 포함하고, 보정 신호 계산기에는 추정된 외란 토크 및 제 3 방향으로 스테이지의 위치를 나타내는 신호가 제공되며, 제 3 방향은 제 1 및 제 2 방향에 실질적으로 수직이다. 보정 신호 계산기는 외란 토크로 인한 제 1 방향으로의 스테이지의 위치 오차를 보정하는 피드포워드 보정 신호를 결정하고, 피드포워드 보정 신호는 스테이지로 공급될 것이다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 리소그래피 장치에서 스테이지의 위치 파라미터를 제어하는 제어 시스템, 이러한 제어 시스템을 포함한 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치는 기판을 유지하는 기판 테이블을 포함한다. 기판 테이블은 기판의 타겟부를 실질적으로 리소그래피 장치의 투영 시스템의 초점면(focal plane) 내에 위치시킬 수 있는 제어 시스템의 제어를 받아 위치된다. 따라서, 제어 시스템은 투영 시스템의 위치 또는 기판 상에서 투영 시스템에 의해 형성된 이미지의 위치에 관한 좌표계(coordinate system) 내에서 작동한다. 이러한 좌표계의 원점에 대한 기판 테이블의 위치 측정을 제공하기 위해 기판 테이블 위치 측정 시스템이 구성될 수 있다. 전형적으로, 이 원점은 기판 레벨에서 렌즈 중심 바로 아래에 위치된다. 기판 테이블의 위치는 측정 시스템에 의해 측정되는 좌표들 중 하나에서 각각 기능하는 복수의 제어기로 제어된다. 예를 들어, X, Y, Z, Rx, Ry, Rz 좌표들에서 작동하는 제어기들이 존재할 수 있으며, 후자 3 개는 각각 X, Y 및 Z 축선을 중심으로 한 회전을 나타낸다. 그러므로, 이 제어기들 각각은 대응하는 위치 설정값(set-point)으로부터 그 좌표계에서의 실제 측정 위치의 편차(deviation)에 대한 응답으로서 제어기 힘(force) 또는 토크(torque)(즉, 액추에이터(actuator)가 힘 또는 토크를 발생시키기 위한 액추에이터를 구동하는 제어기 출력 신호)를 발생시킨다. 또한, 제어기들에 의해 이 방식으로 계산된 힘들 및 토크 들도 렌즈 중심에 관한 앞서 정의된 좌표계 내에서 정의된다.
하지만, 기판 테이블의 질량 중심의 위치는 이 좌표계의 원점과 일치하지 않을 수 있다. 특히, 기판 테이블의 질량 중심의 위치는 언급된 좌표계에 대해 기판 테이블의 위치가 변화할 때마다 시프트된다. 이제, 예를 들어 Rx 제어기가 X 축선을 중심으로 기판 테이블을 가속하는 토크를 발생시키는 경우, Y 방향으로의 좌표계 원점에 대한 기판 테이블 질량 중심의 시프트에 의존하여 Z 가속이 발생하여 Z 위치 오차가 발생할 것이다. 이는 스테이지 상의 Rx 방향으로의 토크가 바람직한 바와 같이 렌즈 아래의 좌표계의 원점을 중심으로 해서가 아니라, 스테이지의 질량 중심을 가로지르는 라인을 중심으로 스테이지를 기울인다는 사실에 의해 야기된다. Z 방향으로의 결과적인 오차는 그것을 0으로 내리도록 Z 제어기의 응답을 발생시키지만, 이때 이미 바람직하지 않은 Z 오차는 일어났다.
이 영향을 보정하기 위해, 게인 스케줄링 매트릭스(gain scheduling matrix)라 칭하는 변환 매트릭스(transformation matrix)가 사용된다. 이 매트릭스는 앞서 설명된 렌즈 관련 좌표계에서 제어기들에 의해 발생된 힘들 및 토크들을, 그 질량 중심의 위치에 의해 정의된 기판 테이블 좌표계에서의 힘들 및 토크들로 변환시킨다. 앞선 예시에서, Rx 제어기가 X 축선을 중심으로 기판 테이블을 가속하는 토크를 발생시키는 경우, Y 방향으로의 기판 테이블의 위치에 의존하여, 앞서 설명된 바와는 달리 Z에서의 오차를 보정하는 Z에서의 여분의 힘이 발생될 것이다. 그 후, 게인 스케줄링 매트릭스가 기판이 렌즈의 초점면에 분명히 남게 하는 Z에서의 여분의 힘을 발생시키므로, 테이블은 스테이지의 질량 중심을 가로질러 X 방향으로 연 장된 라인을 중심으로 기울어지는 대신에 사실상 렌즈에 관해 앞서 설명된 좌표계에 의해 정의된 X 축선을 중심으로 기울어진다. Z에서의 발생된 여분의 힘은 X 축선 중심의 제어기-발생 토크(controller-generated force), Y 방향으로의 좌표계 원점에 대한 스테이지 질량 중심의 거리 및 스테이지 질량에 비례하며, X 축선 중심의 스테이지의 관성에 반비례한다.
X, Y 및 Z 위치 오차들에 영향을 주는 Y 및 Z 축선 중심의 토크들에 대해 유사한 기술들이 적용된다. 게인 스케줄링 매트릭스는, 앞서 언급된 렌즈 관련 좌표계에서의 제어기 힘들 및 토크들이 기판 테이블의 질량 중심 관련 좌표계에서의 힘들 및 토크들로 바뀌게 한다(translate). 그 후, 이 힘들 및 토크들은 본래 기판 테이블의 질량 중심에 대해 고정되는 위치에 연결되는 액추에이터들을 이용하여 기판 테이블에 적용된다.
하지만, 외란력(disturbance force)들 및 외란 토크들은 본래 제어기-발생 힘들 및 토크들에 대해 사용되는 게인 스케줄링 보상을 따르지 않기 때문에 스테이지 상에 직접 작용한다. 그 결과로서, 외란 토크들은 다른 방향들로 영향을 미친다. 일 예시로서, 스테이지가 센터 밖에(off-center) 위치되는 경우, 투영 시스템의 초점면을 따라, 그리고 스테이지의 질량 중심을 통해 연장되는 축선에 대해 스테이지를 기울이는 경향이 있는 외란 토크는 스테이지의 기울기로 인해 렌즈 중심 아래에서 타겟부의 수직 위치 오차를 발생시킬 것이다. 본 명세서에서, 수직이라는 용어는 초점면에 수직인 방향으로서 이해되어야 한다. 그 결과로서, 외란 토크들은 포커스 오차(focus error)들을 발생시키므로 기판에 투영될 패턴의 정확성을 저하 시킬 것이다. 토크가 외란 토크로서 스테이지 상에 작용하고 있지 않지만, 이러한 토크를 유효(effectuate)하게 하는 신호로서 제어기에 의해 발생되는 경우, 수직 방향으로의 변위의 앞서 언급된 영향을 보상하기 위해 게인 스케줄링 매트릭스가 수직 방향으로 힘을 추가할 것이라는 것을 유의한다. 따라서, 게인 스케줄링 매트릭스는 제어기에 의한 토크에 의해 야기되는 경우의 앞선 영향을 효과적으로 억제할 수 있지만, 외란 토크의 경우에는 이 영향을 억제하지 않을 수 있다.
리소그래피 장치에 대한 개선된 제어 시스템 및 이러한 제어 시스템을 포함한 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리소그래피 장치에서 스테이지의 위치 파라미터를 제어하는 제어 시스템이 제공되고, 제어 시스템은 적어도 제 1 방향으로 스테이지의 위치 파라미터를 제어하는 스테이지 제어기, 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 연장된 축선을 중심으로 한 스테이지 상의 외란 토크를 추정하는 외란 토크 추정기(disturbance torque estimator), 보정 신호 계산기를 포함하며, 보정 신호 계산기에는 추정된 외란 토크 및 제 3 방향으로 스테이지의 위치를 나타내는 신호가 제공되고, 제 3 방향은 제 1 및 제 2 방향에 실질적으로 수직이며, 보정 신호 계산기는 외란 토크로 인한 제 1 방향으로의 스테이지의 위치 오차를 보정하기 위해 피드포워드 보정 신호(feedforward correction signal)를 결정하고, 피드포워드 보정 신호는 스테이지로 공급된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 기판 상에 패턴을 전사하는 리소그래피 장치가 제공되고, 리소그래피 장치는 기판을 유지하는 스테이지 및 스테이지의 위치를 제어하기 위한 본 발명의 앞선 실시예에 따른 제어 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치에 의해 기판 상에 패턴을 조사하는 단계; 조사된 기판을 현상하는 단계; 및 현상된 기판으로부터 디바이스를 제조하는 단계를 포함한 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에서, 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔을 패터닝하도록 구성된 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 패터닝 디바이스 지지체; 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지체; 기판 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및 지지체들 중 하나의 위치 파라미터를 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공되고, 제어 시스템은 적어도 제 1 방향으로 지지체들 중 하나의 위치 파라미터를 제어하도록 구성된 스테이지 제어기; 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 연장된 축선을 중심으로 한 지지체들 중 하나의 외란 토크를 추정하도록 구성된 외란 토크 추정기; 및 보정 신호 계산기를 포함하며, 보정 신호 계산기는 추정된 외란 토크 및 제 3 방향으로 지지체들 중 하나의 위치를 나타내는 신호를 수신하기에 적합하고, 제 3 방향은 제 1 및 제 2 방향에 실질적으로 수직이며, 보정 신호 계산기는 외란 토크로 인한 제 1 방향으로의 지지체들 중 하나의 위치 오차를 보정하기 위해 피드포워드 보정 신호를 결정하도록 구성되고, 피드포워드 보정 신호는 지지체들 중 하나로 공급된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 단계; 패터닝 디바이스 지지체에 의해 지지된 패터닝 디바이스를 이용하여 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔을 패터닝하는 단계; 기판 지지체에 의해 지지된 기판 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및 제어 시스템을 이용하여 지지체들 중 하나의 위치 파라미터를 제어하는 단계를 포함한 디바이스 제조 방법이 제공되고, 제어 시스템은 적어도 제 1 방향으로 지지체들 중 하나의 위치 파라미터를 제어하 도록 구성된 스테이지 제어기; 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 연장된 축선을 중심으로 한 지지체들 중 하나의 외란 토크를 추정하도록 구성된 외란 토크 추정기; 및 보정 신호 계산기를 포함하며, 보정 신호 계산기는 추정된 외란 토크 및 제 3 방향으로 지지체들 중 하나의 위치를 나타내는 신호를 수신하기에 적합하고, 제 3 방향은 제 1 및 제 2 방향에 실질적으로 수직이며, 보정 신호 계산기는 외란 토크로 인한 제 1 방향으로의 지지체들 중 하나의 위치 오차를 보정하기 위해 피드포워드 보정 신호를 결정하도록 구성되고, 피드포워드 보정 신호는 지지체들 중 하나로 공급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여하한의 다른 적절한 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 및 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
마스크 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 마스크 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 마스크 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 마스크 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하 는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체" (및/또는 2 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 또는 지지체가 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 또는 지지체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 또는 지지체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 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 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정 디바이스(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정 디바이스(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들이 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다). 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그 후, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 상이한 타겟 부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서 노광 필드의 최대 크기는, 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지체"는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 리소그래피 장치의 스테이지(P)의 위치를 제어하는 제어 시스템의 제어 다이어그램을 도시한다. 제어 시스템은 Rx, Ry 및 Z 제어 루프인 3 개의 폐쇄 루프 제어 루프들을 포함하여, X 및 Y 방향으로 연장된 축선 중심의 회전들 및 Z 방향으로의 위치를 제어한다. 본 명세서에서, 방향 X 및 Y는 투영 시스템의 초점면에 실질적으로 평행인 평면을 정의하는 것으로 이해되어야 하는 한편, Z 방향은 그에 실질적으로 수직이므로 투영 시스템의 광학 축선에 실질적으로 평행이라는 것을 유의한다. 각각의 제어 루프에는 도 2의 왼쪽에 나타낸 설정값 Rx, Ry, Z, 제어기(Rx contr, Ry contr 및 Z contr) 및 이 예시에서 스테이지 및 그 액추에이터들을 나타내는 프로세스(P)의 출력으로부터, 피드백 신호가 설정값 신호로부터 빼지는 공제값(subtraction point)으로의 피드백 경로(feedback path)가 제공되고, 그 출력은 각각의 제어기에 제공된다. 또한, 도 2는 제어기 출력(예를 들어, 힘을 나타내는 제어기 신호)들의 X, Y 위치 의존적 보상(dependent compensation)을 위해 제공되는 게인-스케줄링 매트릭스(GS)를 도시한다. 게인 스케줄링을 제공하는 이유는 현재의 기술 수준에 관하여 이미 앞서 설명되었다. 본 발명의 일 실시예에서, Rx, Ry 및 Z 피드백 루프에서의 예시적인 실시예에 포함되는 게인 스케줄링 매트릭스는 생략될 수 있다. 그 경우, 앞서 설명된 바와 같이 위치 오차들을 회피하도록 게인 스케줄 매트릭스를 통해 제어기-발생 토크들이 공급되지 않는다. 도 2에 나타 낸 바와 같이, 외란 토크 Fd_est를 추정하기 위해 외란 토크 추정기가 제공된다. 추정된 외란 토크는, 이 예시에서 X 방향으로 연장된 축선을 중심으로 하므로 Rx 외란 토크이다. 이러한 외란 토크는 그 질량 중심을 중심으로 한 스테이지의 기울기를 발생시킬 것이며, 이는 기판 테이블의 질량 중심이 렌즈 중심 아래에 위치되지 않은 경우, X 방향으로 연장된 축선 중심의 기울기가 Z 변위를 발생시킬 것이기 때문에, 스테이지의 위치 의존적 포커스 오차를 발생시킬 것이다. 기판의 타겟부가 스테이지의 질량 중심으로부터 멀어질수록, Z 방향으로의 위치에 대한 외란 토크의 영향이 커진다. 현재의 기술에서와 같이 또 다른 제공들이 이루어지지 않는 경우, Z 방향으로의 이러한 위치 의존적 오차는 Z 방향에 대한 피드백 루프에 의해 규제(regulate)되지만, 이는 피드백 루프에 대해 이 외란을 설명하는데 시간이 꽤 걸릴 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에서 GS'로 나타낸 보정 신호 계산기가 제공되며, 여기에는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 추정된 외란 토크 및 Y 방향과 선택적으로는 X 방향으로의 스테이지의 위치가 제공된다. 보정 신호 계산기는 스테이지(P)의 Z 액추에이터 입력에 제공되는 피드포워드 보정 신호를 결정할 것이다. 본 명세서에서 설명된 제어 시스템은 스테이지의 3 자유도 중 나머지, 예를 들어 X 및 Y 방향으로의 위치 및 Z 방향으로 연장된 축선 중심의 회전을 제어할 수도 있지만, 이 자유도들에 대한 제어 루프들은 간명함을 위해 생략되었다는 것을 유의한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템은 제 1 방향(이 예시에서는, Z 방향)으로 스테이지의 위치 파라미터(이 예시에서는, 위치)를 제어하는 스테이지 제어기(이 예시에서는, Z 방향에 대한 제어기), 제 2 방향(이 예시에서는, X 방향)으로 연장된 축선 중심의 외란 토크를 추정하는 외란 토크 추정기(Fd_est) 및 추정된 외란 토크 및 제 3 방향(이 예시에서는, Y 방향)으로의 스테이지의 위치를 나타내는 신호가 제공되는 보정 신호 계산기(GS')를 포함하고, 보정 신호 계산기는 외란 토크(Fdist)로 인한 제 1 방향으로의 스테이지의 위치 오차를 보정하는 피드포워드 보정 신호를 결정하며, 피드백 보정 신호는 앞쪽으로(forwardly) 스테이지에 공급되고(즉, Z 방향으로의 제어기의 출력 신호에 추가, 또는 이 예시에서 게인 스케줄링 매트릭스가 제공되는 경우, 게인 스케줄링 매트릭스의 출력 신호에 추가), 따라서 그 액추에이터들을 포함한 스테이지(P)의 Z 입력에 공급된다.
도 2에서, 추정된 토크 추정기 및 보정 신호 계산기는 X 방향으로 연장된 축선 중심의 외란 토크에 대해 나타내었다. X뿐만 아니라, Y 방향으로의 외란 토크들을 보상할 수 있도록, 본 명세서에 도시된 추정기와 유사하지만 Rx 제어 루프 대신에 Ry 제어 루프에서 대응하는 신호들에 연결될 수 있는 제 2 추정기가 제공될 수 있다. 그 후, 이에 따라 추정된 Y 방향으로 연장된 축선 중심의 외란 토크가 보정 신호 계산기(GS')의 대응하는 Ry 입력에 제공될 수 있다. 이와 유사하게, 제 3 추정기에 의해 Z-방향으로 연장된 축선 중심의 외란 토크가 추정될 수 있으며, 대응하는 X 및/또는 Y 위치 피드포워드 보정 신호가 결정될 수 있다.
보정 신호 계산기(GS')의 일 실시예가 도 3에 개략적으로 도시된다. 도 3은 각각 X 및 Y 방향으로의 스테이지의 위치에 대한 입력들, FX, FY, FZ로 나타낸 X, Y 및 Z 방향으로의 스테이지에 대한 힘들 및 TRx, TRy 및 TRz로 나타낸 X, Y 및 Z 방향으로 연장된 축선 중심의 스테이지에 대한 토크들을 포함한 복수의 입력을 도시한다. 또한, 보정 신호 계산기는 X, Y 및 Z 방향으로의 힘들 및 X, Y 및 Z 축선 중심의 토크들에 대해 대응하는 출력들을 포함한다. 본 명세서에서 나타낸 예시에서는, 실제로 다이어그램 내의 블록들 중 하나에 의해 각각 제공되는 4 개의 보정 신호들이 계산된다. 하지만, 도 2에 나타낸 예시에 대해 보정 신호들 중 단 한 개만이 사용된다. 이 예시에서는, X 방향으로 연장된 축선 중심의 토크, 즉 도 2에서 추정된 외란 토크에 의해 결정되는 보정 신호만 사용되므로, 도 3에서 입력 TRx에 제공된다. 또한, 보정 신호의 결정에 대해 Y 방향으로의 위치가 사용되고, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 Z 방향으로의 힘 FZ에 추가되는 Z 방향으로의 보정 신호가 결정된다. 따라서, 보정 신호 계산기는 제 2 방향(이 예시에서는, Rx)으로 연장된 축선 중심의 추정된 토크에 비례하고, 보정식에서 m으로 나타낸 스테이지의 질량에 비례하여 제 3 방향으로의 위치(본 명세서에서는, Y 방향으로의 위치)에 비례하며, 제 2 방향에 대해 Jx로 나타낸 스테이지의 관성에 반비례하는 피드포워드 보정 신호(이 예시에서는, FZ)를 결정한다. 따라서, 이에 의하여 간단한 계산에 의해 외란 토크로 인한 수직 방향으로의 오차의 적절한 보정을 제공하는 보정이 제공된다: 보정 신호는 이 실시예에서 Y 방향으로의 스테이지의 위치 및 토크에 선형적으로 의존적 이며, 토크가 높아질수록 포커스 오차가 커지고, 스테이지의 질량 중심이 투영 시스템(PS)의 광학 축선과 일직선인 경우의 그 중심 위치로부터 스테이지가 더 멀어질수록 오차가 커지므로, 보정 신호가 더 커져야 한다. 또한, 스테이지의 질량 및 스테이지의 관성의 영향들이 고려된다.
앞서 설명된 바와 같이, Y 방향으로 연장된 축선 중심의 외란 토크를 결정하기 위해 제 2 외란 토크 추정기가 추가될 수 있다. 이러한 추정된 외란 토크는, 그 때 대응하는 입력 X에 제공된 X에서의 위치를 고려하여 도 2에 P로 나타낸 스테이지 및 액추에이터들의 대응하는 입력에 제공되는 Z 방향으로의 힘(FZ)에 추가된 추가 보정 신호를 결정하는 보정 신호 계산기의 입력 TRY에 제공될 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 Z 방향으로의 보정 신호를 형성하기 위해 추가되는 각각의 식들에 의해 2 개의 보정 신호들이 결정된다. X 및 Y 방향으로의 위치들을 고려함으로써, 포커스 지점 및 포커스 평면이 그에 관련되는 경우 위치가 제어될 렌즈 중심(즉, 광학 축선)과 스테이지 위치 간의 거리에 의존하는 보정이 제공된다. 따라서, 앞선 내용에서 위치들(X 및 Y)은 렌즈 중심과 스테이지 위치(이 예시에서는, 그 질량 중심의 위치에 의해 정의됨) 간의 각 방향으로의 거리를 나타낸다고 가정된다.
도 3에 도시된 매트릭스는 보정 신호 계산기(GS')로서 사용될 뿐만 아니라, 게인-스케줄링 매트릭스(GS)로서 적용될 수도 있다. 그 때문에, 보정 신호 계산기는 게인-스케줄링 매트릭스(GS)의 모사(copy)를 포함한다. 하지만, 보정 신호 계산기(GS')의 FX, FY 및 FZ 입력뿐만 아니라, TRx, TRy, TRz 출력도 연결되지 않을 수 있 다. 한편으로는, 이제 보정 신호 계산기가 이중(duplicate)의 게인 스케줄링 매트릭스를 형성할 수 있기 때문에, 비교적 간단한 구현을 위해 게인 스케줄링 매트릭스의 모사의 사용이 제공되며, 다른 한편으로는 외란 토크들이 이러한 방식으로 제어기 Rx 및 Ry와 같은 각각의 제어기들에 의해 제공된 토크들과 동일한 방식으로 처리되기 때문에 훌륭하게 동작하는 제어 시스템이 제공될 수 있다. 게인 스케줄링 매트릭스에서 위치와 토크 간의 또 다른 관계들이 고려될 수 있으며, 간명함을 위해 Z 방향으로의 위치의 의존도(dependency)는 도 3에 도시된 실시예에서 제외되었다는 것을 유의한다. 보정 신호 계산기(GS')의 TRx, TRy, TRz 입력뿐만 아니라, FX, FY 및 FZ 출력(뿐만 아니라, X 및 Y 위치 입력)을 사용하여, 전체로서 6 개의 보상이 제 2 방향으로 연장된 축선 중심의 외란 토크 및 제 3 방향으로의 스테이지의 위치에 기초하여 각 보상에 대해 제 1 방향으로의 피드포워드가 결정되는 매트릭스 내에 포함될 수 있으며, 제 1, 제 2 및 제 3 방향은 실질적으로 서로 수직이다. 기판 테이블의 이동은 실질적으로 X, Y 평면 내에서만 일어나기 때문에 Z-위치 입력이 생략될 수 있지만, 이러한 입력은 당업자에 의해 도 3의 예시적인 실시예에 쉽게 추가될 수 있다는 것을 유의한다.
도 2에 나타낸 실시예에서, 제어기는 피드백 제어기를 포함하지만, 당업자라면 외란 토크 추정기 및 보정 신호 계산기의 원리가 여하한의 제어기로 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하지만, 피드백 제어기의 경우에 외란 토크가 실제적일 뿐 아니라 정확한 방식으로 추정될 수 있다. 이는 도 2에서 Fdist로 나타낸 외 란 토크가 스테이지(P)를 구동하기 위해 Rx 제어기의 입력에서, 그리고 이 제어기의 출력의 대응하는 변화에서 오차 신호를 발생시킬 것이기 때문이다. 일반적으로, 제어기(C) 및 프로세스(P)를 포함한 폐쇄 루프 네거티브 피드백 시스템에서 외란 토크(Fd)는 아래의 식에 따른 프로세스(P)의 출력(Y)에 관련될 것이다.
Y / Fd = P / (1 + PC)
이제 설정값 입력이 0이라고 가정하면, 오차 신호(e)는 마이너스한 출력 신호(Y)이며, 이는 앞선 표현을 다음 식으로 다시 기록하게 한다.
Fd = -P-1e - Ce
따라서, 외란 토크는 각각의 제어기의 입력에 존재하는 오차 신호의 함수로서 표현될 수 있으며, 오차 신호는 제어기 전달 함수(controller transfer function)와 곱해지고(time), 이 신호는 각각의 제어기의 출력에 존재한다. 이러한 함수가 도 2에 도시되며, 이때 오차 신호 즉 제어기 Rx의 입력으로부터 가산 디바이스(adding device)로의 경로가 제공되고, 이 경로는 전달 함수 P-1/N를 가질 뿐 아니라, Rx 제어기의 출력으로부터의 경로는 전달 함수 1/N을 갖는다. 가산 디바이스에서, 앞선 표현의 마이너스 부호를 고려하기 위해 2 개의 경로의 출력들이 더해지고 -1 곱해져서, 추정된 외란 토크를 제공한다. 실제적인 이유로, 이 표현들에 로우 패스 필터(low pass filter)가 추가되어야 한다. 이는 프로세스 전달 함수(P)가 제한된 대역폭을 가지므로, (프로세스 전달 함수 P의 역(의 근사치)을 나타내 는) P-1에 있어서 차별적(differentiating)인 함수를 발생시킬 수 있기 때문이다. 물리적으로의(예를 들어, 수치 구현(numerical implementation)) 신호의 과도한 매그니튜드(magnitude)들을 회피하기 위해, 로우 패스 필터가 추가되어야 하며, 이는 도 2에서 1/N으로 표현된다. 그로 인해, 로우 패스 필터가 감쇠에 대해 제공되는 범위 이하의 주파수 범위에 대해 외란 토크의 정확한 근사치가 제공된다.
외란 토크 추정기들의 다른 형태들이 가능하다는 것을 유의한다. 예를 들어, 외란 토크들의 주파수 범위에 따라서도 2 개의 브랜치(branch)들 중 하나가 생략될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 단계 함수(stepwise function), (Z1로 나타낸) 거기에 앞서 설명된 보상이 없는 Z 방향으로의 응답 및 (Z2로 나타낸) 앞서 설명된 보상을 포함한 응답을 나타내는 외란 토크의 시간 다이어그램을 나타낸다. 외란 토크는 시간(T)=0.01 초에 적용된다. 그로 인해, 도 4a에 도시된 바와 같이 X 방향으로 연장된 축선을 중심으로 한 2 개의 마이크로라디안(microradian)의 오차가 발생한다. 그 영향으로서, 도 4b에 Z1로 나타낸 바와 같이 Z 방향으로의, 따라서 초점면에 실질적으로 수직인 방향으로의 오차가 발생한다. 외란 토크 추정 및 피드포워드 신호 계산이 없는 경우, 이 오차는 피드백 루프에 의해 감소된다. 곡선 Z2에서, 영향은 앞선 내용에 따라 외란 토크가 추정되는 경우에 나타나며, 그와 함께 보정 신호가 결정된다. Z 방향으로의 오차의 영향은 약 200 nm에서 약 8 nm까지 감소한다는 것을 알 수 있다. 또한, 잔여 오차를 규제하는 시간이 그로 인해 감소된다. 곡선 Z2 는 외란 토크의 제한된 근사치로 인한 잔여 오차를 나타낸다는 것을 유의한다. 이 제한된 근사치는, 외란 토크 추정기를 물리적으로 구현가능하게 하기 위해 로우 패스 필터들이 외란 토크 추정기에 통합된 영향으로 인한 것이다. 이 예시에서, 주파수를 잘라낸 필터는 1000 Hz로 세팅되었다. 또한, 이 영향은 도 5에서 볼 수 있으며, 이때 외란 토크 Fd를 나타내는 단계 함수가 도시되는 한편, 로우 패스 필터들의 영향으로 인해 지연되는 약간 지연되는 추정된 외란 토크 Fd_est가 도시된다. 따라서, 로우 패스 필터들의 차단 주파수(cut off frequency)가 높을수록 외란 토크의 추정이 더 좋아지고, 이에 따라 투영 시스템의 광학 축선 및 포커스 지점에 관한 Z 방향으로의 위치 상에는 더 적은 잔여 오차가 남는다. 하지만, 실제로 로우 패스 필터의 대역폭은 구현된 역 프로세스 전달(P-1)이 실제 역 프로세스 전달 함수와 매칭하는 정확성에 의존하여 더 낮게 세팅될 수 있다.
제어기 외란 토크 추정기 및 보정 신호 계산기는 여하한의 적절한 형태, 즉 마이크로프로세서, 마이크로 제어기, 디지털 신호 프로세서 또는 여하한의 다른 데이터 처리 디바이스와 같은 프로그램가능한 디바이스 상에서 실행될 적절한 소프트웨어 명령어들에 관하여 구현될 수 있으며, 및/또는 전체 또는 부분적으로 적절한 디지털 및/또는 아날로그 전자기기들을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 범위 내에서 광학, 기계 등과 같은 다른 구현들이 포함될 수도 있다. 또한, 앞선 내용에서 보정 신호는 Z 방향으로의 오차를 보정하기 위해 결정되었지만, 필요에 따라 X 및/또는 Y 방향에 대한 보정 신호가 결정될 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 제어 시스템은, 스테이지의 위치, 속도, 가속도 등을 포함한 여하한의 위치 파라미터를 제어하는데 사용될 수 있다. 또한, 앞선 예시는 기판 지지체, 웨이퍼 테이블 등으로도 나타내는 기판 스테이지에 관한 것이지만, 본 명세서에 설명된 개념은 기판 스테이지 및 (레티클 지지체 또는 패터닝 디바이스 지지체로도 나타내는) 레티클 스테이지를 포함한 여하한의 스테이지의 위치 파라미터를 제어하는데 적용가능하고 이에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 스테이지를 이용하여, 동일하거나 유사한 고려사항이 기판 스테이지의 위치에 관해 적용된다. 이는 기판의 타겟부 상으로의 레티클의 패턴 투영의 정확성이 투영 시스템의 초점면에 대한 기판의 타겟부의 위치설정에 관한 것일 뿐만 아니라, 투영 시스템이 기판의 타겟부 상에 패터닝 디바이스의 패턴을 투영하기 때문에 투영 시스템에 대한 패터닝 디바이스의 위치에도 관한 것이기 때문이다. 따라서, 본 명세서에서 스테이지라는 용어는 기판 스테이지, 레티클 스테이지 또는 여하한의 다른 스테이지 또는 리소그래피 장치에서 이동가능한 부분으로서 해석될 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서 에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 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.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정 전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기의 제어 다이어그램을 도시하는 도면;
도 3은 도 2의 게인 스케줄링 매트릭스의 일 예시를 도시하는 도면;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템과 비교하여 종래의 제어 시스템의 응답의 시간 다이어그램을 도시하는 도면; 및
도 5는 외란 토크의 시간 다이어그램 및 외란의 모델링된 추정을 도시하는 도면이다.

Claims (16)

  1. 리소그래피 장치 내의 스테이지의 위치 파라미터를 제어하도록 구성된 제어 시스템에 있어서:
    적어도 제 1 방향으로 상기 스테이지의 위치 파라미터를 제어하도록 구성된 스테이지 제어기;
    상기 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 연장된 축선을 중심으로 한 상기 스테이지 상의 외란 토크를 추정하도록 구성된 외란 토크 추정기(disturbance torque estimator); 및
    보정 신호 계산기(correction signal calculator)를 포함하여 이루어지고, 상기 보정 신호 계산기는 상기 추정된 외란 토크 및 제 3 방향으로 상기 스테이지의 위치를 나타내는 신호를 수신하기에 적합하며, 상기 제 3 방향은 상기 제 1 및 제 2 방향에 실질적으로 수직이고, 상기 보정 신호 계산기는 상기 외란 토크로 인한 상기 제 1 방향으로의 스테이지의 위치 오차를 보정하기 위해 피드포워드 보정 신호(feedforward correction signal)를 결정하도록 구성되며, 상기 피드포워드 보정 신호는 상기 스테이지로 공급될 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외란 토크 추정기는 상기 제 3 방향으로 연장된 축선 중심의 외란 토크를 더 추정하도록 구성되고, 상기 보정 신호 계산기는 (a) 상기 제 3 방향 중심의 추정된 외란 토크 및 상기 제 2 방향으로의 스테이지의 위치를 나타내는 신호를 수신하며, (b) 상기 제 2 및 제 3 방향 중심의 추정된 외란 토크 및 상기 제 2 및 제 3 방향으로의 스테이지의 위치에 응답하여 상기 피드포워드 보정 신호를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 신호 계산기는 (a) 상기 제 2 방향으로 연장된 축선 중심의 추정된 토크, (b) 상기 제 3 방향으로의 위치 및 (c) 상기 스테이지의 질량에 비례하고, 상기 제 2 방향에 대한 상기 스테이지의 관성에 반비례하는 상기 피드포워드 보정 신호를 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지 제어기는 게인 스케줄링 매트릭스(gain scheduling matrix)를 포함하여 이루어지고, 상기 보정 신호 계산기는 상기 게인 스케줄링 매트릭스의 모사(copy)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지 제어기는 폐쇄 루프 제어(closed loop control)를 형성하는 피드백 제어기(feedback controller)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 외란 토크 추정기는
    각 방향으로 연장된 축선을 중심으로 한 상기 스테이지의 회전을 제어하는 제어기의 오차 신호 입력으로부터 가산 디바이스(adding device)로 연장되고, 상기 스테이지의 역 프로세스 전달 함수(inverse process transfer function)의 근사치를 포함하여 이루어지는 제 1 경로, 및
    상기 각 방향으로 연장된 축선을 중심으로 한 회전을 제어하는 제어기의 제어기 출력 신호로부터 상기 가산 디바이스로의 제 2 경로를 포함하여 이루어지고, 상기 가산 디바이스의 출력 신호는 상기 추정된 외란 토크를 제공하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 경로는 각각 로우 패스 필터(low pass filter)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지는 조사 시스템 초점면(irradiation system focal plane)에 대해 상기 제어 시스템의 제어를 받아 이동하도록 구성되고, 상기 제 1 방향은 상기 초점면에 실질적으로 수직이며, 상기 보정 신호 계산기에는 상기 스테이지의 질량 중심과 상기 초점면의 포커스 지점 간의 상기 각 방향으로의 거리를 나타내는 상기 제 2 및/또는 제 3 방향으로의 위치가 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  9. 기판 상에 패턴을 전사하는 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 기판을 유지하는 스테이지 및 상기 스테이지의 위치를 제어하는 제 1 항에 따른 제어시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피 장치.
  10. 디바이스 제조 방법에 있어서:
    제 9 항에 따른 리소그래피 장치에 의해 기판 상에 패턴을 조사하는 단계;
    상기 조사된 기판을 현상하는 단계; 및
    상기 현상된 기판으로부터 디바이스를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 디바이스 제조 방법.
  11. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔을 패터닝하도록 구성된 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 패터닝 디바이스 지지체;
    기판을 지지하도록 구성된 기판 지지체;
    상기 기판 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    상기 지지체들 중 하나의 위치 파라미터를 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함하여 이루어지고, 상기 제어 시스템은
    적어도 제 1 방향으로 상기 지지체들 중 하나의 위치 파라미터를 제어하도록 구성된 스테이지 제어기;
    상기 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 연장된 축선을 중심으로 한 상기 지지체들 중 하나의 외란 토크를 추정하도록 구성된 외란 토크 추정기; 및
    보정 신호 계산기를 포함하며, 상기 보정 신호 계산기는 상기 추정된 외란 토크 및 제 3 방향으로 상기 지지체들 중 하나의 위치를 나타내는 신호를 수신하기에 적합하고, 상기 제 3 방향은 상기 제 1 및 제 2 방향에 실질적으로 수직이며, 상기 보정 신호 계산기는 상기 외란 토크로 인한 상기 제 1 방향으로의 지지체들 중 하나의 위치 오차를 보정하기 위해 피드포워드 보정 신호를 결정하도록 구성되고, 상기 피드포워드 보정 신호는 상기 지지체들 중 하나로 공급될 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지체들 중 다른 하나의 위치 파라미터를 제어하도록 구성된 또 다른 제어 시스템을 더 포함하여 이루어지고, 상기 다른 제어 시스템은
    적어도 상기 제 1 방향으로 상기 지지체들 중 다른 하나의 위치 파라미터를 제어하도록 구성된 스테이지 제어기;
    상기 제 2 방향을 중심으로 상기 지지체들 중 다른 하나의 외란 토크를 추정하도록 구성된 외란 토크 추정기; 및
    보정 신호 계산기를 포함하며, 상기 보정 신호 계산기는 상기 추정된 외란 토크 및 상기 제 3 방향으로 상기 지지체들 중 다른 하나의 위치를 나타내는 신호를 수신하기에 적합하고, 상기 외란 토크로 인한 상기 제 1 방향으로의 지지체들 중 다른 하나의 위치 오차를 보정하기 위해 피드포워드 보정 신호를 결정하도록 구성되며, 상기 피드포워드 보정 신호는 상기 지지체들 중 다른 하나로 공급될 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 외란 토크 추정기는 상기 제 3 방향으로 연장된 축선 중심의 외란 토크를 더 추정하도록 구성되고, 상기 보정 신호 계산기는 (a) 상기 제 3 방향 중심의 추정된 외란 토크 및 상기 제 2 방향으로의 지지체들 중 하나의 위치를 나타내는 신호를 수신하며, (b) 상기 제 2 및 제 3 방향 중심의 추정된 외란 토크 및 상기 제 2 및 제 3 방향으로의 지지체들 중 하나의 위치에 응답하여 상기 피드포워드 보정 신호를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 보정 신호 계산기는 (a) 상기 제 2 방향으로 연장된 축선 중심의 추정된 토크, (b) 상기 제 3 방향으로의 위치 및 (c) 상기 지지체들 중 하나의 질량에 비례하고, 상기 제 2 방향에 대한 상기 지지체들 중 하나의 관성에 반비례하는 상기 피드포워드 보정 신호를 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 스테이지 제어기는 게인 스케줄링 매트릭스를 포함하여 이루어지고, 상기 보정 신호 계산기는 상기 게인 스케줄링 매트릭스의 모사를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  16. 디바이스 제조 방법에 있어서:
    방사선 빔을 컨디셔닝하는 단계;
    패터닝 디바이스 지지체에 의해 지지된 패터닝 디바이스를 이용하여 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔을 패터닝하는 단계;
    기판 지지체에 의해 지지된 기판 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및
    제어 시스템을 이용하여 상기 지지체들 중 하나의 위치 파라미터를 제어하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 제어 시스템은
    적어도 제 1 방향으로 상기 지지체들 중 하나의 위치 파라미터를 제어하도록 구성된 스테이지 제어기;
    상기 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 연장된 축선을 중 심으로 한 상기 지지체들 중 하나의 외란 토크를 추정하도록 구성된 외란 토크 추정기; 및
    보정 신호 계산기를 포함하며, 상기 보정 신호 계산기는 상기 추정된 외란 토크 및 제 3 방향으로 상기 지지체들 중 하나의 위치를 나타내는 신호를 수신하기에 적합하고, 상기 제 3 방향은 상기 제 1 및 제 2 방향에 실질적으로 수직이며, 상기 보정 신호 계산기는 상기 외란 토크로 인한 상기 제 1 방향으로의 지지체들 중 하나의 위치 오차를 보정하기 위해 피드포워드 보정 신호를 결정하도록 구성되고, 상기 피드포워드 보정 신호는 상기 지지체들 중 하나로 공급될 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
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