KR101078465B1 - 구동장치, 유지 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

구동장치, 유지 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물체를 구동하는 구동장치에 있어서, 상기 물체의 복수의 부분을 구동하는 복수의 압전 소자; 상기 복수의 압전 소자에 전압을 인가하는 복수의 전압 인가부; 및 상기 복수의 압전 소자에 인가된 전압 간의 차이가 소정치를 넘지 않도록 상기 복수의 전압 인가부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치를 제공한다.

Description

구동장치, 유지 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법{DRIVING APPARATUS, HOLDING APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE FABRICATION METHOD}
본 발명은 구동장치, 유지 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
포토리소그래피 기술을 이용해서 반도체 메모리나 논리 회로 등의 미세한 반도체 디바이스를 제조하는 데 노광 장치가 종래부터 사용되고 있다. 노광 장치는 레티클(원판)에 형성된 각종 패턴(회로 패턴)을 예컨대 실리콘 웨이퍼(기판)에 전사한다.
근래에는, 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여, 웨이퍼에 전사하는 패턴이 통상 미세화되고 있다. 따라서, 노광 장치에서는, 파면 수차나 변형(즉, 왜곡)을 받기 어려운(즉, 우수한 해상력을 가진) 투영 광학계가 요구되고 있다. 또, 고집적화된 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는, 투영 광학계의 해상 성능의 향상뿐만 아니라, 중요한 인자로서의 중첩 정확도(웨이퍼 위에 몇몇 패턴을 중첩하는 정확도)의 향상도 요구되고 있다.
이러한 요구를 충족시키기 위해서, 렌즈 등의 광학 부재를 정확하게 위치 결정된 상태(그들의 광학 설계를 충족시키는 상태)에서 투영 광학계에 내장시킬 필요가 있다. 또, 사용된 노광 장치의 변동(예를 들어, 노광시 발행하는 열이나 대기압 변동의 영향)시 투영 광학계 내의 광학 부재의 위치를 조정할 필요도 있다. 덧붙여, 투영 광학계에 있어서는, 광학 부재를 유지하는 프레임체를 서로 적층할 때에, 이러한 프레임체의 위치를 조정함으로써, 광학 부재를 위치 결정하고 있다. 단, 이러한 광학 부재의 위치 결정은, 프레임체의 위치 조정에 세심한 주위를 기울일 필요가 있어, 많은 수고가 든다.
이러한 상황 하에, 일본국 공개특허 제2005-175271호 공보에는 투영 광학계에 있어서 용이하게 또한 고정밀도로 광학 부재의 위치 결정 및 위치 조정을 수행할 수 있는 구동 기구(조정 기구)가 제안되어 있다. 이러한 구동 기구는 광학 부재의 원주상의 3개소에 등간격으로 배치되어, 예컨대, 적층 압전 소자와 같은 직동 액추에이터를 이용해서 광학 부재를 상하 방향(Z 방향) 및 경사 방향(θx 방향 및 θy 방향)으로 구동할 수 있다. 또, 기본적으로는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 광학 부재(OE)의 변위를 측정하는 변위 센서(CD)를 Z방향으로 뻗게 하고, 이 변위 센서(CD)에 의해 얻어진 측정 결과를 직동 액추에이터(DA)로 피드백함으로써, 광학 부재(OE)의 3 방향(Z 방향, θx 방향, θy 방향)의 위치를 제어할 수 있다. 도 7은 종래의 구동 기구에 의한 광학 부재의 위치 결정의 제어를 모식적으로 도시한 블록도이다.
근래에는, Z방향에 있어서 보다 긴 스트로크로, 또한, 고정밀도로 광학 부재의 위치 결정 및 위치 조정을 수행할 수 있는 구동 기구의 개발이 요구되고 있다.
그러나, 종래의 구동 기구에서는, Z방향의 광학소자의 스트로크를 증가시키면, 필연적으로 θx 방향 및 θy 방향의 구동량도 증가하며, 이것에 의해 광학 부재가 과도하게 경사질(틸트될) 가능성이 있다. 그 결과, 광학 부재와 셀을 접착시키는 접착재의 응력은 그 한계를 넘어버린다. 따라서, 광학 부재가 셀로부터 벗겨지거나(또는 광학 부재가 파손되거나), 또는 셀에 응력 한계를 넘는 힘이 작용하여 소성 변형을 일으키거나 한다.
또, 변위 센서를 이용해서 광학 부재의 틸트를 제한(제어)할 수도 있지만, 변위 센서가 고장 나게 되면, 광학 부재의 틸트를 제한하는 것은 불가능해진다.
본 발명은 광학 부재 등의 물체를 상하 방향(Z방향) 및 경사 방향(θx 방향, θy 방향)으로 구동할 때에, 해당 물체의 경사 방향의 구동량을 제한하여, 물체의 어떠한 파손이나 변형도 방지할 수 있는 구동장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 물체를 구동하는 구동장치에 있어서, 상기 물체의 복수의 부분을 각각 구동하는 복수의 압전 소자; 상기 복수의 압전 소자에 각각 전압을 인가하는 복수의 전압 인가부; 및 상기 복수의 압전 소자에 각각 인가된 전압 간의 차이가 소정치를 넘지 않도록 상기 복수의 전압 인가부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 광학 부재를 유지하는 유지부; 및 상기 유지부에 의해 유지된 상기 광학 부재를 구동하는 구동장치를 포함하고, 상기 구동장치는 상기 광학 부재의 복수의 부분을 각각 구동하는 복수의 압전 소자; 상기 복수의 압전 소자에 각각 전압을 인가하는 복수의 전압 인가부; 및 상기 복수의 압전 소자에 각각 인가된 전압 간의 차이가 소정치를 넘지 않도록 상기 복수의 전압 인가부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 유지 장치; 및 상기 유지 장치에 의해 유지된 광학 부재를 개재해서 레티클의 패턴을 기판에 노광에 의해 전사하는 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 노광 장치를 이용해서 기판을 노광하는 공정; 및 상기 노광된 기판에 대해서 현상 처리를 수행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
이상, 본 발명에 의하면, 광학 부재 등의 물체를 상하 방향(Z방향) 및 경사 방향(θx 방향, θy 방향)으로 구동할 때에, 해당 물체의 경사 방향의 구동량을 제한하여, 물체의 어떠한 파손이나 변형도 방지할 수 있는 구동장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 추가의 특징 및 측면들은 첨부 도면을 참조한 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고, 그의 중복하는 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 유지 장치(1)를 나타낸 개략 사시도이다. 도 2는 유지 장치(1)를 나타낸 개략 단면도이다. 유지 장치(1)는 렌즈, 평행 평판 유리, 프리즘, 미러, 바이너리 옵틱스(binary optics), 홀로그램 등의 광학 부재(OE)를 유지한다. 본 실시형태에서는, 노광 장치의 투영 광학계를 구성하는 렌즈를 유지하는 유지 장치로서 구현된다. 단, 유지 장치(1)는 노광 장치의 조명 광학계의 광학 부재 또는 그 외의 광학계를 구성하는 광학 부재를 유지하는 유지 장치로서도 채용될 수 있다. 또, 유지 장치(1)는 특히 노광 장치의 광학 부재의 위치 결정이나 위치 조정을 수행하는 장치로 한정되지 않는다. 유지 장치(1)는 또한 전자현미경의 시료대 등과 같이, 고정밀의 위치 결정을 필요로 하는 장치에도 적용할 수 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 유지 장치(1)는 셀(10), 유지부(20), 구동부(30) 및 변위 센서(40)를 포함한다.
셀(10)은 광학 부재(OE)의 광축을 중심으로 하는 링 형상 부재이다. 셀(10)은, 예를 들어, 접착재를 개재해서 광학 부재(OE)와 결합해서, 구동부(30)(후술함)에 의해 구동되는 가동체(물체)로서 기능한다. 셀(10)은 본 실시형태에서는 유지부(20)에 놓인다.
유지부(20)는 광학 부재(OE)와 결합한 셀(10)을 투영 광학계의 경통에 고정하는 고정 블록이다. 유지부(20)는, 예를 들어, 광학 부재(OE)의 광축을 중심으로 해서 120° 피치(등간격)로 원주상에 배치되는 3개의 탑재부를 개재해서 셀(10)을 탑재한다. 즉, 유지부(20)는 셀(10)을 개재해서 광학 부재(OE)를 유지한다.
구동부(30)는 셀(10)에 연결되어, 유지부(20)에 대해서 광학 부재(OE)를 상하 방향(Z방향) 및 경사 방향(θx 방향 및 θy 방향)으로 구동한다. 즉, 구동부(30)는 광학 부재(OE)를 구동함으로써, 투영 광학계에 있어서의 광학 부재(OE)의 위치 결정 및 위치 조정을 수행하는 구동장치로서 기능한다. 구동부(30)는 본 실시형태에서는 광학 부재(OE)의 광축을 중심으로 해서 120° 피치(등간격)로 원주상에 배치된다. 이 구성에 의해, 구동부(30)는 예컨대 Z방향, θx 방향 및 θy 방향의 3축 방향의 구동을 실현할 수 있다. 또, 구동부(30)는, 후술하는 바와 같이, 광학 부재(OE)를 Z방향으로 비교적 긴 스트로크로 구동하면서 θx 방향 및 θy 방향의 경사(틸트)를 제한하는 것도 가능하다.
변위 센서(40)는 광학 부재(OE)의 변위를 측정한다. 변위 센서(40)는, 본 실시형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, Z 방향(도 2의 지면에 대해서 수직인 방향)으로 뻗은 3개의 센서(40z), X방향으로 뻗은 1개의 센서(40x) 및 Y방향으로 배치된 1개의 센서(40y)의 5개의 센서를 포함한다. 변위 센서(40)에 의해 얻어진 측정 결과(즉, 광학 부재(OE)의 변위)를 구동부(30)에 피드백시킴으로써 투영 광학계에 있어서의 광학 부재(OE)의 위치 결정 및 위치 조정을 제어하는 것이 가능해진다. 단, 기본적으로는, Z방향으로 뻗은 3개의 센서(40z)만으로, 광학 부재(OE)에 있어서의 Z방향, θx 방향 및 θy 방향의 3축 방향의 위치를 제어할 수 있다.
이하, 구동부(30)의 구체적인 구성에 대해 상세하게 설명한다. 도 3은 제1 실시형태에 따른 구동부(30)의 구성을 나타낸 개략 회로도이다. 제1 실시형태에 따른 구동부(30)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c), 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c) 및 제어부(330)를 포함한다.
복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)의 각각의 일례는 용량성 부하로서 작용하는 압전 소자이다. 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)는 제1 단자(312a) 내지 (312c) 및 제2 단자(314a) 내지 (314c)를 가지고, 상기 제1 단자(312a) 내지 (312c)와 제2 단자(314a) 내지 (314c) 사이에 인가되는 전압에 따라서 신축한다. 이것에 의해, 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)는 셀(10)을 개입시켜 광학 부재(OE)의 복수의 부분을 구동한다. 압전 소자(310a) 내지 (310c)의 신축량(즉, 광학 부재(OE)의 구동량)은 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 인가된 전압에 의해서 제어될 수 있다.
복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)는 각각 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)의 제1 단자(312a) 내지 (312c)와 제2 단자(314a) 내지 (314c) 사이에 전압을 인가한다. 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)는, 예를 들어, 전류 증폭기를 포함한다.
제어부(330)는 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 인가되는 전압 간의 차이가 소정치를 넘지 않도록 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)를 제어한다. 즉, 제어부(330)는 압전 소자(310a)에 인가되는 전압과 압전 소자(310b)에 인가되는 전압과 압전 소자(310c)에 인가되는 전압 간 차이(전위차)가 소정치를 넘는 것을 방지한다. 이것에 의해, 어느 특정 압전 소자만의 신축량(예를 들어, 광학 부재(OE)의 Z방향의 구동량)이 현저하게 증가하는 것을 방지하여, 광학 부재(OE)가 필요 이상으로 틸트(θz 방향 및 θy 방향)되는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 제어부(330)는, 제1 실시형태에서는, 다이오드(331a) 내지 (331c), 다이오드(332a) 내지 (332c) 및 제너 다이오드(zener diode)(333)를 포함한다.
다이오드(331a) 내지 (331c) 및 다이오드(332a) 내지 (332c)는 전류가 흐르는 방향을 결정한다. 다이오드(331a) 내지 (331c)는, 제1 노드(FN)와 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)의 제1 단자(312a) 내지 (312c)의 각각 사이에, 제1 단자(312a) 내지 (312c) 쪽에 양극이 향하도록 배치된 제1 다이오드를 구성한다. 또, 다이오드(332a) 내지 (332c)는, 제2 노드(SN)와 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)의 제1 단자(312a) 내지 (312c)의 각각 사이에, 제1 단자 쪽에 음극이 향하도록 배치된 제2 다이오드를 구성한다.
제너 다이오드(333)는 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 인가되는 전압 간의 차이(전위차)를 제한하는 전압치(소정치) Vlim을 결정한다. 전압치 Vlim는 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)의 각각 사이의 전위차의 상한치이다. 전압치 Vlim은 제너 다이오드(333)의 제너 전압 Vzd와 다이오드(331a) 내지 (331c) 및 (332a) 내지 (332c)의 ON 전압(약 0.6V)에 의거해서 약 1.2V(Vlim
Figure 112010028007530-pat00001
Vzd + 1.2V)로 된다. 제너 다이오드(333)는 제1 노드(FN)와 제2 노드(SN) 사이에, 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)의 제2 단자 쪽에 제너 다이오드(333)의 양극이 향하도록 접속된다.
이하, 제어부(330)의 동작에 대해 설명한다. 여기에서는, 설명을 간단하게 하기 위해서, 압전 소자(310a), (310b)에 주목해서 설명한다. 압전 소자(310a)의 제1 단자(312a)와 제2 단자(314a) 사이에 인가(발생)되는 전압을 V1, 압전 소자(310b)의 제1 단자(312b)와 제2 단자(314b) 사이에 인가(발생)되는 전압을 V2라 하고, V2>Vl로 한다.
도 3을 참조하면, 예를 들어, 압전 소자(310a)의 제1 단자(312a)와 압전 소자(310b)의 제1 단자(312b)와의 전위차(V2-V1)가 전압치 Vlim 이상이 되도록 하면, 제너 다이오드(333)가 구동된다. 이것에 의해, 압전 소자(310b)의 제1 단자(312b)에 접속된 노드를 통해 흐르는 전류 iB는, 다이오드(331b), (332a)를 개재해서 비교적 전압이 낮은 압전 소자(310a)의 제1 단자(312a)에 접속된 노드에 흐르게 된다. 그 결과, 압전 소자(310a)의 제1 단자(312a)와 압전 소자(310b)의 제1 단자(312b) 간의 전위차는, 전압치 Vlim 아래로 억제된다. 이들 일련의 동작은 3개 이상의 압전 소자를 이용하는 경우에도 용이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 압전 소자를 1개 추가하는 경우에는, 2개의 다이오드를 추가함으로써, 복수의 압전 소자에 각각 인가되는 전압 간의 차이를 억제할 수 있다.
이와 같이, 도 3에 나타낸 구동부(30) 내의 제어부(330)는 복수의 압전 소자에 각각 인가되는 전압 간의 차이를 용이하게 제어할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들어, 광학 부재(OE)를 Z방향으로 구동하는 특정 압전 소자에만 비교적 높은 전압이 인가되는 것을 방지(즉, 광학 부재(OE)의 Z방향만의 구동량이 증가하는 것을 방지)하여, 광학 부재(OE)가 필요 이상으로 경사(θz 방향 및 θy 방향)지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광학 부재(OE)를 구동할 때에, 광학 부재(OE)의 경사 방향의 구동량을 제한하면서 광학 부재(OE)의 어떠한 파손이나 변형도 방지할 수 있다.
또, 도 3에 나타낸 구동부(30)는 전압치 Vlim을 제너 전압 Vzd에만 의거해서 결정하므로, 제너 다이오드(333)를 교환함으로써 전압치 Vlim을 용이하게 변경할 수 있다. 따라서, 구동부(30)의 구성을 이용함으로써, 저렴하고 또한 용이하게 광학 부재(OE)의 경사를 제한하는 기구를 실현할 수 있다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 구동부(30)의 구성을 나타낸 개략 회로도이다. 제2 실시형태에 따른 구동부(30)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c), 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c) 및 제어부(330A)를 포함한다.
제어부(330A)는 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 인가되는 전압 간의 차이가 소정치를 넘지 않도록 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)를 제어한다. 이와 같이, 제어부(330A)는 제어부(330)의 기능과 마찬가지 기능을 가지지만, 제어부(330)와 비교해서 구성 요소가 다르다. 제어부(330A)는 제2 실시형태에서는 다이오드(331a) 내지 (331c) 및 (332a) 내지 (332c), 저항기(334a), (334b), 트랜지스터(335), 제너 다이오드(336), 트랜지스터(337) 및 저항기(338)를 포함한다.
저항기(334a), (334b)는 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 인가되는 전압 간의 차이(전위차)를 제한하는 전압치(소정치) Vlim을 분압한다. 즉, 저항기(334a), (334b)는 제1 노드(FN)와 제2 노드(SN) 사이의 전압을 분압하는 분압 회로로서 기능한다.
트랜지스터(제1 트랜지스터)(335)는 분압 회로로서 기능하는 저항기(334a), (334b)에 의해서 분압된 전압이 인가되는 베이스, 제1 노드 쪽에 접속된 콜렉터 및 제2 노드 쪽에 접속된 이미터를 가진다.
제너 다이오드(336)는, 트랜지스터(335)의 이미터와 제2 노드(SN) 사이에, 트랜지스터(335)의 이미터 쪽에 그의 캐소드가 향하도록 접속된다.
트랜지스터(제2 트랜지스터)(337)는 제너 다이오드(336)의 양극 쪽의 전압이 인가되는 베이스, 제1 노드 쪽에 접속된 콜렉터 및 제2 노드 쪽에 접속된 이미터를 가진다.
저항기(338)는 트랜지스터(337)를 동작시키는(즉, ON 상태로 전환하는) 동작 회로로서 기능한다. 저항기(338)는 제너 다이오드(336)의 양극과 제2 노드(SN) 사이에 접속된다. 단, 저항기(338)를 MOSFET로 치환하는 것도 가능하다.
도 4를 참조하면, 저항기(334a), (334b) 및 제너 다이오드(336)는 전압치 Vlim을 결정한다. 제너 다이오드(336)의 제너 전압을 Vzd, 저항기(334a)의 저항값을 R1, 저항기(334b)의 저항값을 R2라 할 때, 전압치 Vlim은 (Vzd + 2.4V)×(R1+R2)/R2로 부여된다. 트랜지스터(335), (337)의 ON 전압을 각각 0.6V로 한다.
이하, 제어부(330A)의 동작에 대해 설명한다. 여기에서는, 설명을 간단하게 하기 위해서, 압전 소자(310a), (310b)에 주목해서 설명한다. 압전 소자(310a)의 제1 단자(312a)와 제2 단자(314a) 사이에 인가(발생)되는 전압을 Vl, 압전 소자(310b)의 제1 단자(312b)와 제2 단자(314b) 사이에 인가(발생)되는 전압을 V2로 하고, V2>V1로 한다.
예를 들어, 압전 소자(310a)의 제1 단자(312a)와 압전 소자(310b)의 제1 단자(312b) 간의 전위차(V2-V1)가 전압치 Vlim 이상이 될 경우를 고려한다. 이 경우, 전압치 Vlim을 저항기(334a), (334b)에 의해 분압해서 얻어진 전압치 Vp가 + 1.2V 이상이면, 제너 다이오드(336)가 구동된다. 이것에 의해, 트랜지스터(335)의 콜렉터-이미터 간에 전류가 흐른다. 또, 저항기(338)를 통해 전류가 흐름으로써, 트랜지스터(337)가 ON으로 된다. 이것에 의해, 압전소자(310b)의 제1 단자(312b)에 접속된 노드를 통해 흐르는 전류 iB는 다이오드(331b)를 개재해서 트랜지스터(337)를 관통해서 흐르고, 이어서, 비교적 전압이 낮은 압전소자(310a)의 제1 단자(312a)에 접속된 노드로 흘러들어간다. 그 결과, 압전소자(310a)의 제1 단자(312a)와 압전소자(310b)의 제1 단자(312b) 간의 전압차는 전압치 Vlim 아래로 억제된다. 이들 일련의 동작은 제1 실시형태와 마찬가지로 3개 이상의 압전소자를 이용하더라도 용이하게 적용할 수 있다. 예를 들어, 압전소자를 1개 추가할 경우에는 2개의 다이오드를 추가함으로써, 복수의 압전소자에 각각 인가되는 전압 간의 차이를 억제하는 것이 가능하다.
이와 같이, 도 4에 나타낸 구동부(30) 내의 제어부(330A)는 복수의 압전 소자에 각각 인가되는 전압 간의 차이를 용이하게 제어할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들어 광학 부재(OE)를 Z방향으로 구동하는 특정 압전 소자에만 비교적 높은 전압이 인가되는 것을 방지(즉, 광학 부재(OE)의 Z방향으로만 구동량이 증가하는 것을 방지)하므로, 광학 부재(OE)가 필요 이상으로 경사(θz 방향 및 θy 방향)지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광학 부재(OE)를 구동할 때에, 광학 부재(OE)의 경사 방향의 구동량을 제한하면서 광학 부재(OE)의 어떠한 파손이나 변형도 방지할 수 있다.
또, 제2 실시형태에 따른 구동부(30)는 제1 실시형태에 따른 구동부(30)보다 구성요소가 많아지지만, 용량 손실이 비교적 큰 트랜지스터를 트랜지스터(337)로서 이용함으로써, 제1 실시형태에 따른 구동부(30)에 의해 발생되는 것보다 큰 전류를 발생하는 것이 가능해진다. 즉, 압전 소자에 접속된 노드에 대해서 비교적 큰 전류를 공급할 수 있는 증폭기를 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)의 각각으로서 이용할 경우에는, 제2 실시형태에 따른 구동부(30)의 구성이 적합하다.
또, 도 4에 나타낸 구동부(30)에 있어서, 저항기(334a) 및 (334b)의 저항값을 변경함으로써, 전압치 Vlim을 용이하게 조정할 수 있다. 따라서, 구동부(30)의 구성을 이용함으로써, 저렴하고 또한 용이하게 광학 부재(OE)의 경사를 제한하는 기구를 실현할 수 있다.
도 5는 제3 실시형태에 따른 구동부(30)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다. 제3 실시형태에 따른 구동부(30)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c), 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c) 및 제어부(330B)를 포함한다.
제어부(330B)는 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 인가되는 전압 간의 차이가 소정치를 넘지 않도록 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)를 제어한다. 제3 실시형태에 따른 제어부(330B)는 위치 제어부(341), 전압 검출부(342), A/D변환기(343), 연산부(344), 전압 제어부(345) 및 D/A변환기(346)를 포함한다.
위치 제어부(341)는 예를 들어 광학 부재(OE)의 Z방향, θx 방향 및 θy 방향의 위치를 고정밀도로 제어하기 위한 DSP나 CPU(즉, 연산 처리 기능)를 가진다. 위치 제어부(341)는 광학 부재(OE)의 Z방향의 변위를 측정하는 센서(40z)에 의해 얻어진 측정 결과에 의거해서, 예를 들어 PID 보상기를 이용해서 압전 소자(310a) 내지 (310c)의 구동량(신축량)을 산출한다. 또, 위치 제어부(341)는 산출한 압전 소자(310a) 내지 (310c)의 구동량(신축량)에 상당하는 전압을 인가하기 위한 입력 신호를 생성하고, 그 생성된 입력 신호를 전압 제어부(345)에 출력한다.
전압 검출부(342)는 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 인가되는 전압(즉, 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)로부터 출력된 전압)을 검출한다.
A/D변환기(343)는 전압 검출부(342)에 의해서 검출된 전압을 디지털 신호로 변환하여, 이들을 연산부(344)에 출력한다.
연산부(344)는, A/D변환기(343)로부터 입력되는 디지털 신호(즉, 전압 검출부(342)에 의해 얻어진 검출 결과)에 의거해서, 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 인가되는 전압 간의 차이(전위차)를 산출하고, 이들을 전압 제어부(345)에 출력한다.
전압 제어부(345)는 연산부(344)에 의해 산출된 전위차에 의거해서, 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)로부터 출력되는 전압을 제어한다. 전압 제어부(345)는, 본 실시형태에서는, 위치 제어부(341)로부터 입력되어 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 전압을 인가하는 데 사용되는 입력 신호를 제한한다. 예를 들어, 전압 제어부(345)는, 미리 기억하고 있던 전위차를 연산부(344)에 의해 산출된 전위차와 비교해서, 전압 검출부(342)에 의해 검출된 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c) 간의 전위차를 미리 기억하고 있던 전위차로 되도록(소정치를 넘지 않도록) 제어한다. 구체적으로는, 전압 제어부(345)는, 연산부(344)로부 터 입력되는 전위차에 의거해서, 이 전위차가 소정치를 넘지 않도록, 위치 제어부(341)로부터 입력되어 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 전압을 인가하는 데 사용되는 입력 신호를 제한한다. 그 결과, 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)에 의해서 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)에 각각 인가되는 전압(즉, 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)로부터 출력되는 전압)이 제한된다.
D/A변환기(346)는 전압 제어부(345)에 의해서 제어(제한)되어, 복수의 압전소자(310a) 내지 (310c)에 각각 전압을 인가하는 데 사용되는 입력 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 이들을 복수의 전압 인가부(320a) 내지 (320c)를 개재해서 복수의 압전 소자(310a) 내지 (310c)로 출력한다.
도 5에 나타낸 구동부(30) 내의 제어부(330B)는, 복수의 압전 소자에 각각 인가되는 전압 간의 차이를 용이하게 제어할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들어, 광학 부재(OE)를 Z방향으로 구동하는 특정 압전 소자에만 비교적 높은 전압이 입력되는 것을 방지(즉, 광학 부재(OE)의 Z방향만의 구동량이 증가하는 것을 방지)하여, 광학 부재(OE)가 필요 이상으로 경사(θz 방향 및 θy 방향)지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광학 부재(OE)를 구동할 때에, 광학 부재(OE)의 경사 방향의 구동량을 제한하면서 광학 부재(OE)의 어떠한 파손이나 변형도 방지할 수 있다.
또, 도 5에 나타낸 구동부(30)는, 복수의 변위 센서(40)를 이용해서 광학 부재(OE)의 위치를 제어하는 제어계와는 독립해서 광학 부재(OE)의 위치를 (특히, 경사 방향으로) 제어할 수 있다. 따라서, 유지 장치(1)는, 예를 들어, 변위 센서(40) 중의 어느 것이 고장난 경우에도, 광학 부재(OE)의 위치를 제어할 수 있다.
이상 설명한 것처럼, 유지 장치(1)는 광학 부재(OE)를 유지함과 동시에, 광학 부재(OE)의 위치 결정 및 위치 조정을 수행함으로써(광학 부재(OE)를 구동함으로써), 해당 광학 부재(OE)의 경사 방향의 구동량을 제한하면서 광학 부재(OE)의 어떠한 파손이나 변형도 방지할 수 있다.
다음에, 도 6을 참조해서, 유지 장치(1)를 적용한 투영 광학계(630)를 구비한 노광 장치(600)에 대해 설명한다. 여기서, 도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 노광 장치(600)의 개략 단면도이다. 노광 장치(600)는, 본 실시형태에서는 스텝-앤드-스캔 방식을 이용해서 레티클(620)의 패턴을 웨이퍼(640)에 전사하는 투영 노광 장치이다. 단, 노광 장치(600)는 스텝-앤드-리피트 방식도 채용할 수 있다.
노광 장치(600)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 조명 장치(610), 레티클(620)을 탑재하는 레티클 스테이지(625), 투영 광학계(630), 및 웨이퍼(640)를 탑재하는 웨이퍼 스테이지(645)를 포함한다.
조명 장치(610)는 전사될 회로 패턴이 형성된 레티클(620)을 조명하고, 광원부(612)와 조명 광학계(614)를 포함한다.
광원부(612)는, 예를 들어, 파장 약 248 ㎚의 KrF 엑시머 레이저 또는 파장 약 193 ㎚의 ArF 엑시머 레이저 등의 엑시머 레이저를 광원으로서 사용한다. 단, 광원부(612)의 광원은 특히 엑시머 레이저로 한정되지 않고, 예를 들면, 파장 약 157 ㎚의 F2 레이저 등을 사용해도 무방하다.
조명 광학계(614)는 레티클(620)을 조명한다. 조명 광학계(614)는 예를 들어 렌즈, 미러, 광학 적분기, 위상판, 회절 광학 부재 및 조리개를 포함한다. 상기 유지 장치(1)는 이러한 조명 광학계(614)를 구성하는 렌즈 등의 광학 부재를 유지하는 데 사용해도 된다.
레티클(620)은 회로 패턴을 가지며, 레티클 스테이지(625)에 의해 지지 및 구동된다. 레티클(620)에 의해 발생된 회절광은 투영 광학계(630)를 개재해서 웨이퍼(640)에 투영된다. 노광 장치(600)는 스텝-앤드-스캔 방식이므로, 레티클(620)과 웨이퍼(640)를 주사함으로써, 레티클(620)의 패턴을 웨이퍼(640)에 전사한다.
레티클 스테이지(625)는 레티클(620)을 지지하고, 예를 들어, 리니어 모터를 이용하여, X방향, Y방향, Z방향 및 각 축에 대한 회전 방향으로 레티클(620)을 이동시킨다. 여기서, 레티클(620) 또는 웨이퍼(640)의 그의 면에서의 주사 방향을 Y방향으로 정의하고, 그의 면에서 이 방향에 수직인 방향을 X방향으로 정의하고, 또한, 레티클(620) 또는 웨이퍼(640)의 면에 수직인 방향을 Z방향으로 정의한다.
투영 광학계(630)는 레티클(620)의 패턴을 웨이퍼(640)에 투영한다. 투영 광학계(630)는 굴절계, 반사 굴절계 혹은 반사계일 수 있다.
투영 광학계(630)는 본 실시형태에서는 복수의 렌즈(632)를 포함한다. 유지 장치(1)는 상기 복수의 렌즈(632)를 유지하고 있다. 따라서, 복수의 렌즈(632)는 투영 광학계(630)에 있어서 어떠한 파손이나 변형도 일으키는 일없이 위치 결정 및 위치 조정된다. 따라서, 투영 광학계(630)는 우수한 결상 성능을 발휘한다. 덧붙여, 유지 장치(1)는 전술한 구성이므로, 여기서는 그의 상세한 설명은 생략한다.
웨이퍼(640)는 레티클(620)의 패턴이 투영(전사)되는 기판이다. 단, 웨이퍼(640) 대신에 유리판이나 그 외의 기판을 이용할 수도 있다. 웨이퍼(640)는 레지스터로 도포되어 있다.
웨이퍼 스테이지(645)는 웨이퍼(640)를 지지하고, 레티클 스테이지(625)와 같이, 리니어 모터를 이용하여 X방향, Y방향, Z방향 및 각 축에 대한 회전 방향으로 웨이퍼(640)를 이동시킨다.
노광에 있어서, 광원부(612)에 의해 방사된 광속은 조명 광학계(614)를 개재해서 레티클(620)을 조명한다. 레티클(620)을 통과해서 레티클(620)의 회로 패턴을 반영하는 광속은 투영 광학계(630)를 개재해서 웨이퍼(640)에 결상된다. 노광 장치(600)에 사용하는 투영 광학계(630)(및/또는 조명 광학계(6l4))에 있어서, 유지 장치(1)는 위치 결정 및 위치 조정된 광학 부재를 유지한다. 따라서, 노광 장치(600)는 우수한 노광 성능을 발휘하여, 높은 쓰루풋으로 고품위의 디바이스(반도체 소자, LCD 소자, 촬상 소자(예를 들어, CCD), 박막 자기 헤드 등)를 제공할 수 있다.
이하, 상기 노광 장치(600)를 이용한 디바이스 제조방법의 실시형태에 대해서 설명한다. 디바이스는 상기 노광 장치(600)를 이용해서 레지스트가 도포된 기판(웨이퍼 또는 유리판)을 노광하는 공정과, 그 노광된 기판에 대해서 현상 처리를 수행하는 공정과, 기타 주지의 처리를 수행하는 공정에 의해 제조된다.
이상, 본 발명은 예시적인 실시형태를 참조해서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 개시된 예시적인 실시형태로 제한되는 것이 아님을 이해할 필요가 있다. 이 하의 청구범위의 범주는 이러한 모든 변형, 등가 구성 및 기능을 망라하도록 최광의의 해석에 따르는 것으로 간주된다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 유지 장치를 나타낸 개략 사시도;
도 2는 도 1에 나타낸 유지 장치를 나타낸 개략 단면도;
도 3은 도 1에 나타낸 유지 장치에 있어서 제1 실시형태에 따른 구동부의 구성을 나타낸 개략 회로도;
도 4는 도 1에 나타낸 유지 장치에 있어서 제2 실시형태에 따른 구동부의 구성을 나타낸 개략 회로도;
도 5는 도 1에 나타낸 유지 장치에 있어서 제3 실시형태에 따른 구동부의 구성을 나타낸 개략 블록도;
도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 노광 장치를 나타낸 개략 단면도;
도 7은 종래의 구동 기구에 의한 광학 부재의 위치 결정의 제어를 모식적으로 나타낸 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 유지 장치 10: 셀
20: 유지부 30: 구동부
40: 변위 센서 310a 내지 310c: 압전 소자
312a 내지 312c: 제1 단자 314a 내지 314c: 제2 단자
320a 내지 320c: 전압 인가부 330: 제어부
331a 내지 331c 및 332a 내지 332c: 다이오드
333, 336: 제너 다이오드 335, 337: 트랜지스터
341: 위치 제어부 342: 전장 검출부
343: A/D변환기 344: 연산부
345: 전압 제어부 346: D/A변환기
600: 노광 장치 610: 조명 장치
620: 레티클 630: 투영 광학계
640: 웨이퍼 FN: 제1 노드
OE: 광학 부재 SN: 제2 노드

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 물체를 구동하는 구동 장치이며,
    상기 물체의 2개의 부분을 각각 구동시키도록 구성된 2개의 압전 소자와,
    상기 2개의 압전 소자 각각에 전류를 보내어, 상기 2개의 압전 소자 각각에 전압을 인가하도록 구성된 2개의 전압 인가부와,
    상기 2개의 압전 소자 각각에 인가되는 전압의 차이가 소정값을 초과했을 경우에, 상기 2개의 전압 인가부 중 높은 전압을 인가하는 전압 인가부로부터 상기 2개의 압전 소자 중 낮은 전압이 인가되는 압전 소자로 전류를 보냄으로써, 상기 2개의 압전 소자 각각에 인가되는 전압의 차이의 증대를 제한하도록 구성된 제어부를 포함하고,
    상기 2개의 압전 소자는 각각 제1 단자와 제2 단자를 갖고,
    상기 제어부는,
    각각 상기 전압 인가부 각각에 접속되는 2개의 제1 다이오드와, 각각 상기 전압 인가부 각각에 접속되는 2개의 제2 다이오드와, 제너 다이오드를 포함하고,
    상기 2개의 제1 다이오드는, 상기 2개의 제1 다이오드와 상기 제너 다이오드가 접속되는 제1 노드와, 상기 2개의 압전 소자 중 대응하는 압전 소자의 상기 제1 단자 사이에, 상기 제1 단자 쪽으로 양극이 향하도록 접속되며,
    상기 2개의 제2 다이오드는, 상기 2개의 제2 다이오드와 상기 제너 다이오드가 접속되는 제2 노드와, 상기 2개의 압전 소자 중 대응하는 압전 소자의 상기 제1 단자 사이에, 상기 제1 단자 쪽으로 음극이 향하도록 접속되고,
    상기 제너 다이오드는 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에, 상기 제2 노드 쪽으로 양극이 향하도록 접속되는 구동 장치.
  3. 물체를 구동시키는 구동 장치이며,
    상기 물체의 2개의 부분을 각각 구동시키도록 구성된 2개의 압전 소자와,
    상기 2개의 압전 소자 각각에 전류를 보내어, 상기 2개의 압전 소자 각각에 전압을 인가하도록 구성된 2개의 전압 인가부와,
    상기 2개의 압전 소자 각각에 인가되는 전압의 차이가 소정값을 초과했을 경우에, 상기 2개의 전압 인가부 중 높은 전압을 인가하는 전압 인가부로부터 상기 2개의 압전 소자 중 낮은 전압이 인가되는 압전 소자로 전류를 보냄으로써, 상기 2개의 압전 소자 각각에 인가되는 전압의 차이의 증대를 제한하도록 구성된 제어부를 포함하고,
    상기 2개의 압전 소자는 각각 제1 단자와 제2 단자를 갖고,
    상기 제어부는,
    각각, 상기 각각의 전압 인가부, 분압 회로, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터에 접속되는 2개의 제1 다이오드와, 각각, 상기 각각의 전압 인가부, 상기 분압 회로, 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 동작시키는 동작 회로에 접속되는 2개의 제2 다이오드와, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 동작 회로에 접속되는 제너 다이오드를 포함하고,
    상기 2개의 제1 다이오드는, 상기 2개의 제1 다이오드, 상기 분압 회로의 일단부 및 상기 제1 및 제2 트랜지스터 각각의 콜렉터가 접속되는 제1 노드와, 상기 2개의 압전 소자 중 대응하는 압전 소자의 상기 제1 단자 사이에, 상기 제1 단자 쪽으로 양극이 향하도록 접속되고,
    상기 2개의 제2 다이오드는, 상기 2개의 제2 다이오드, 상기 분압 회로의 타단부, 상기 동작 회로 및 상기 제2 트랜지스터의 이미터가 접속되는 제2 노드와, 상기 2개의 압전 소자 중 대응하는 압전 소자의 상기 제1 단자 사이에, 상기 제1 단자 쪽으로 음극이 향하도록 접속되며,
    상기 분압 회로는 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이의 전압을 분압하도록 구성되고,
    상기 제1 트랜지스터는 상기 분압 회로에 의해 분압된 전압이 인가되는 베이스와, 상기 제1 노드 쪽에 접속되는 콜렉터와, 상기 제너 다이오드의 음극 쪽에 접속되는 이미터를 갖도록 구성되며,
    상기 제너 다이오드는 상기 제1 트랜지스터의 상기 이미터와 상기 동작 회로 사이에, 상기 제1 트랜지스터의 상기 이미터 쪽으로 음극이 향하도록 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터는 상기 제너 다이오드의 양극의 전압이 인가되는 베이스와, 상기 제1 노드 쪽에 접속되는 콜렉터와, 상기 제2 노드 쪽에 접속되는 이미터를 갖도록 구성되며,
    상기 동작 회로는 상기 제너 다이오드의 양극과 상기 제2 노드 사이에 접속되고, 제너 다이오드의 양극 측에 접속된 동작 회로의 단자와 제2 노드 측에 접속된 동작 회로의 단자 사이에 전압이 소정값 이상이 되면, 제2 트랜지스터가 동작하도록 구성된 구동 장치.
  4. 삭제
  5. 광학 부재를 가동 가능하게 유지하도록 구성된 유지부와,
    상기 유지부에 의해 유지된 상기 광학 부재를 제3항에 개시된 물체로서 구동시키도록 구성된 제3항에 따른 구동 장치를 포함하는 유지 장치.
  6. 제5항에 따른 유지 장치와,
    상기 유지 장치에 의해 유지된 광학 부재를 개재해서 레티클의 패턴을 노광에 의해 기판에 전사하도록 구성된 광학계를 포함하는 노광 장치.
  7. 제6항에 따른 노광 장치를 이용해서 기판을 노광하는 공정과,
    노광된 상기 기판에 대해서 현상 처리를 수행하는 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법.
  8. 삭제
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