KR101138901B1 - 위치설정 시스템, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

위치설정 시스템, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

리소그래피 장치의 베이스 프레임 내에 테이블을 위치시키는 위치설정 시스템에 관한 것으로, 상기 위치설정 시스템은 상기 테이블 상에 작용력을 가하는 제 1 액추에이터를 포함하고, 상기 제 1 액추에이터는 상기 제 1 액추에이터의 반작용력을 흡수하도록 구성되고 배치된 제 1 밸런스 매스에 결합되며, 상기 위치설정 시스템은 상기 제 1 밸런스 매스 상의 상기 제 1 액추에이터에 의해 가해진 상기 작용력에 의해 유도된 토크를 보상하는 보상력 및/또는 토크를 가하도록 구성되고 배치된 제어기 및 제 2 액추에이터를 포함한다.

Description

위치설정 시스템, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{POSITIONING SYSTEM, LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 위치설정 시스템, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 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 기판상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 스테퍼들, 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 스캐너들을 포함한다. 또한, 기판상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
도 2는, 예를 들어 진공 챔버(3) 내의 평면 모터로 이동가능할 수 있는 테이블(WT)을 위치시키는 위치설정 시스템(PW)을 개시한다. 평면 모터는 고정자(2), 및 적어도 X, Y 및 Rz 방향으로, 그리고 요구된다면 Z, Rx 및 Ry 방향으로 테이블(WT)을 위치시키는 병진기(translator: 35)를 포함한다. X, Y 및 Rz 방향으로의 개략적 위치설정 기구(평면 모터)의 반작용력은 제 1 밸런스 매스(balance mass: 6)에 전달된다. 제 1 밸런스 매스(6)는, 베이스 플레이트(base plate: BP)에 대해 X, Y, Rz 방향으로 제 1 밸런스 매스(6)의 이동을 허용하지만, 베이스 플레이트(BP)에 대해 Z, Rx 및 Ry 방향들로 단단히(stiffly) 결합되어 이동을 허용하지 않는 베어링들(5) 상에서 이동가능하다. 미세 위치설정 기구(1)의 모든 자유도의 반작용력들이 병진기(35) 상에 가해지며, 제 1 밸런스 매스(6)에 전달된다. 제 1 밸런스 매스(6)의 질량 중심과 대상물 테이블(WT)의 질량 중심은 Z-방향으로 상이한 위치들에 존재하며, Z-방향은 X 및 Y 방향들에 대해 수직이다. 질량 중심의 차이에 따른 결과는, 평면 모터가 대상물 테이블(WT)에 대해 X 및/또는 Y 방향으로 수평력을 가할 때, 각각의 Y 및/또는 X 축 주위의 토크가 제 1 밸런스 매스(6)에 생성된다. 밸런스 매스(6)가 베어링들(5)에 의해 Rx 및 Ry 방향들로 베이스 플레이트(BP)에 단단히 결합되기 때문에, 이 토크는 베이스 플레이트(BP)에 전달된다. 상기 토크는 위치설정 시스템 또는 위치설정 시스템이 사용될 수 있는 리소그래피 장치의 기능성을 저하시키는 베이스 플레이트(BP)의 진동들을 유발할 수 있다.
밸런스 매스로부터 베이스 플레이트로 전달된 토크에 의해 유도된 진동이 최소화되는 위치설정 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 지지체를 위치시키는 위치설정 시스템이 제공되고, 상기 지지체에 작용력(actuation force)을 가하도록 구성된 제 1 액추에이터 - 상기 제 1 액추에이터는 상기 제 1 액추에이터에 의해 생성된 작용력에 기인한 반작용력을 흡수하도록 구성되고 배치된 제 1 밸런스 매스에 결합됨 - ; 상기 제 1 밸런스 매스 상의 상기 제 1 액추에이터에 의해 가해진 상기 작용력에 의해 유도된 토크를 보상하는 보상력을 가하도록 구성되고 배치된 제어기 및 제 2 액추에이터를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 패터닝 디바이스 지지체; 기판을 유지하도록 구성된 기판 지지체, 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템, 및 상기 지지체들 중 적어도 1 이상을 위치시키도록 구성되고 배치된 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 위치설정 시스템은 상기 지지체 상에 작용력을 가하도록 구성된 제 1 액추에이터 - 상기 제 1 액추에이터는 상기 제 1 액추에이터에 의해 생성된 상기 작용력에 기인한 반작용력을 흡수하도록 구성되고 배치된 제 1 밸런스 매스에 연결됨 - , 및 상기 제 1 밸런스 매스 상의 상기 제 1 액추에이터에 의해 가해진 상기 작용력에 의해 유도된 토크를 보상하는 보상력을 가하도록 구성되고 배치된 제어기 및 제 2 액추에이터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 기판 지지체 상의 방사선 감응재 층에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 덮인 기판을 제공하는 단계; 패터닝 디바이스 지지체 상에 패터닝 디바이스를 제공하는 단계; 방사선 감응재 물질 층 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및 상기 지지체들 중 적어도 1 이상을 위치시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공되고, 상기 위치시키는 단계는 제 1 밸런스 매스와 상기 지지체 사이에 제 1 힘을 가하는 단계 - 상기 제 1 힘은 상기 제 1 밸런스 매스에 대해 상기 지지체를 이동시킴 - , 상기 제 1 밸런스 매스 및 상기 지지체의 질량 중심의 위치 차이에 의해 유도된 토크를 보상하는 제 2 힘을 제어가능하게(controllably) 가하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여타의 적절한 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 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 타겟부(C)(1 이상의 다이를 포함) 상에 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 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 여하한의 타입의 광학 구성요소들, 또는 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소를 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 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 패 턴을 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 원하는 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 것과 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")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 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 예를 들어 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 레이저인 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 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 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 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 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 달리) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그것들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 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, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 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 타겟부(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, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 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)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 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, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본 적으로 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.
제 2 위치설정 시스템(PW), 또는 제 1 위치설정 시스템(PM), 또는 둘 모두는: 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및/또는 기판 지지체(WT) 상에 힘을 가하도록 구성된 제 1 액추에이터를 포함하고, 상기 제 1 액추에이터는 상기 액추에이터의 반작용력을 흡수하도록 구성되고 배치된 제 1 밸런스 매스에 연결되며, 상기 제 1 밸런스 매스 및 상기 지지체는 이동 방향에 대해 수직인 방향으로 위치가 상이한 질량 중심을 갖고, 상기 위치설정 시스템은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 및/또는 기판 지지체(WT) 및 제 1 밸런스 매스의 질량 중심의 위치 차이에 의해 유도된 토크를 보상하도록 구성되고 배치된 제어기 및 제 2 액추에이터를 포함한다.
도 3은 기판 지지체(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT)를 위치시키도록 구성된 위치설정 시스템(PW)을 개시하지만, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 이동시키는데에도 사용될 수 있다. 기판 지지체(WT)는 기판 지지 체(WT)에 제공된 코일 시스템, 제 1 밸런스 매스(6)에 제공된 자석 플레이트를 갖는 평면 모터에 의해 이동된다. 평면 모터는, 기판 지지체(WT) 상에, 기판 지지체(WT)를 방향(11)으로 이동하게 하는 힘(F1)을 가하며, 이 힘은 제 1 밸런스 매스(6) 상에 반작용력(F1)을 생성한다. 제 1 밸런스 매스(6)가 거리(h1)에서 웨이퍼 테이블(WT)의 질량 중심(15) 밑에 있는 질량 중심(13)을 갖기 때문에, 힘(F1)은 베이스 프레임(BF)의 질량 중심으로부터 거리(h2)에서 질량 중심(15)을 갖는 베이스 프레임(BF) 상에 크기 F1*h1의 토크를 생성한다. 이 토크를 보상하기 위해서, 평면 모터에 의해 생성된 힘(F1)의 양, 방향 및 위치를 나타내는 신호가 제공되도록, 연결부(17)를 통해 평면 모터에 연결된 제어기(CNT)가 제공된다. 상기제어기는 제 1 액추에이터에 의해 가해진 작용력의 양에 대한 입력, 및 상기 작용력에 기초하여 보상력을 계산하도록 구성되고 배치된 계산기를 포함한다. 상기 계산기에 의해 계산되고 제 2 액추에이터에 의해 생성된 보상력은, 제 1 밸런스 매스 및 기판 지지체(WT)의 질량 중심의 위치 차이에 의해 유도된 토크를 보상하는 토크를 생성한다. 본 명세서에서 사용되는 "보상력"이라는 용어는 실제로 액추에이터에 의해 생성된 힘뿐만 아니라, 상기 힘의 인가에 기인한 토크를 포괄할 수 있다. 제어기(CNT)는 전기 연결부(23)를 통해 제 2 밸런스 매스들(M) 상의 제 2 액추에이터들(21)에 의해 가해질 수 있는 힘들(F2a 및 F2b)을 계산하여, 베이스 프레임(BF) 상의 결과적인 인가 토크가 동일한 크기를 갖지만, 크기 h1 * F1을 갖는 방해 토크에 대해 반대 부호를 갖는 방식으로 토크를 보상한다. 보상 토크 이외에 순수 힘(net force)이 가해지지 않도록 하기 위해, F2a는 F2b와 같아야 한다. 제어 기(CNT)는 제 2 액추에이터가 보상력을 가할 수 있는 방향과 위치에 기초하여 보상력을 계산하므로, 상기 토크가 보상된다. 본 발명의 제 1 실시예에서, 제 2 액추에이터(21)는 제 2 밸런스 매스를 선형 방향으로 이동시킨다.
도 3은 방향(11)으로의 기판 지지체(WT)의 가속에 의해 유도된 토크들이 보상되는 위치설정 시스템을 도시한다. 평면 모터가 두 방향으로의 이동에 사용될 수 있기 때문에, 위치설정 시스템은 두 방향으로의 토크의 보상을 위해 구성되고 배치될 수 있다. 도시된 2 개 이외에도, 제 2 액추에이터 및 제 2 밸런스 매스가 방향(11)에 대해 실질적으로 수직인 방향으로의 기판 지지체(WT)의 가속에 의해 유도된 토크들을 보상하도록 구성되고 배치될 수 있다. 위치설정 시스템에는 3 개 또는 4 개의 제 2 액추에이터들 및 밸런스 매스들이 제공될 수 있다. 또한, 제 2 밸런스 매스들을 한 방향으로 동시에 이동시킴으로써, 위치설정 시스템은 중력 방향으로의 힘들을 보상할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스테믈 도시한다. 이 실시예는 동일한 참조 번호들에 대해 도 3의 실시예와 유사하다. 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 제어기(CNT)는 제 2 밸런스 매스(M2)를 회전 방향으로 구동시키는 제 2 액추에이터(211)에 연결된다. 상기 액추에이터는 제 1 밸런스 매스(6) 및 웨이퍼 테이블(WT) 상의 평면 모터에 의해 가해진 힘(F1)에 의해 유도된 베이스 프레임(BF)의 토크를 보상하는 토크를 생성하기 위해 제 2 밸런스 매스(M2)를 회전시킨다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시한다. 도 5의 실시예는 동일한 참조 번호들에 대해 도 3의 실시예와 유사하다. 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 제 2 액추에이터(21)는 제 1 밸런스 매스(6)와 제 2 밸런스 매스(M) 사이에 보상력을 가한다. 제 2 액추에이터(21)에 의해 가해지는 보상력은 제어기(CNT)에 의해 계산될 수 있다. 보상력은 F1*h1/h2이며, 여기서 F1은 작용력이고, h1은 기판 지지체의 질량 중심과 제 1 밸런스 매스(6)의 질량 중심 사이의 거리이며, h2는 제 1 밸런스 매스(6)의 질량 중심과 제 2 밸런스 매스(M) 사이의 거리이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시한다. 이 실시예는 동일한 참조 번호들에 대해 도 3에 도시된 실시예와 유사하다. 도 6에 도시된 본 발명에 따른 실시예에서, 밸런스 매스(6)에 대한 기판 지지체(WT)의 중력 중심의 위치 부정합(position mismatch)에 기인한 토크는 지면 층(ground floor: GF)과 베이스 프레임(BF) 간의 보상력을 가하는 제 2 액추에이터들(212, 214)로 보상된다. 보상력은 다음의 공식에 의해 계산될 수 있다:
h1 * F1 = l1 * F214 - I2 * F212
l1, l2는 각각 제 1 밸런스 매스(6)의 중심과 제 2 액추에이터들(214, 212) 사이의 거리이다. F214 및 F212는 제 2 액추에이터들(214, 212)에 의해 가해진 보상력이다. 베이스 프레임을 그 위치에 안정하게 유지시키기 위해서는, 보상력들(F214 및 F212)의 합이 0이 되어야 한다. 지면 층(GF)은 제한된 강성도(stiffness)를 가질 수 있고, 그러므로 피에조 액추에이터(piezo actuator)가 그 길이에서 연장되게 함으로써 보상력이 생성될 수 있으며, 이에 따라 지면 강성도가 고려되어야 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시한다. 이 실시예는 동일한 참조 번호들에 대해 도 3의 실시예와 유사하다. 도 7에 도시된 실시예에 따르면, 제 2 밸런스 매스(M)는 베이스 프레임(BF)에 매달려 있으며, 제 2 액추에이터(21)는 토크를 보상하기 위해 제 2 밸런스 매스(M) 상에 보상력을 가할 수 있다. 보상력은 작용력(F1)과 중력들(h1 및 h2)의 중심 사이의 거리에 기초하여 제어기(CNT)에 의해 계산될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 지지체(WT)와 그 밸런스 매스(6)에 의해 생성된 토크는 패터닝 디바이스 지지체(MT)와 그 밸런스 매스에 의해 생성된 상쇄 토크에 의해 보상될 수 있다. 이 보상은 기판 지지체(WT)에 대한 패터닝 디바이스 지지체(MT)의 이동 방향에 의존하여, 지지체(MT)의 다소 위 또는 아래에 패터닝 디바이스 지지체(MT)의 밸런스 매스를 위치시킴으로써 달성될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다. 예를 들어, 도 3, 4, 5, 6 및 7의 토크 보상 시스템을 조합할 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 디 스플레이(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 명세서에서 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 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (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)방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만 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 밸런스 매스와 테이블이 상이한 위치상에 질량 중심을 갖는, 평면 모터로 이동가능한 테이블을 포함하는 위치설정 시스템을 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시하는 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시하는 도면; 및
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시하는 도면이다.

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 지지체를 위치시키는 위치설정 시스템에 있어서,
    상기 지지체에 작용력(actuation force)을 가하도록 구성된 제 1 액추에이터 - 상기 제 1 액추에이터는 상기 제 1 액추에이터에 의해 생성된 상기 작용력에 기인한 반작용력(reaction force)을 흡수하도록 구성되고 배치된 제 1 밸런스 매스에 결합됨 - ; 및
    상기 제 1 밸런스 매스 상의 상기 제 1 액추에이터에 의해 가해진 상기 작용력 및, 상기 제 1 밸런스 매스 및 상기 지지체의 질량 중심의 중력과 평행한 방향으로의 위치 차이에 의해 유도된 토크를 보상하는 보상력을 가하도록 구성되고 배치된 제어기 및 제 2 액추에이터를 포함하고,
    상기 제 1 액추에이터는 상기 중력과 평행한 방향에 대해 수직인 방향으로 상기 작용력을 가하도록 구성되고 배치되는 위치설정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중력과 평행한 방향에 대해 수직인 방향은 수평 평면에 있는 위치설정 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 액추에이터는 자석 플레이트(magnet plate) 및 코일 시스템을 포함하는 평면 모터인 위치설정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자석 플레이트는 상기 제 1 밸런스 매스에 제공되고, 상기 코일 시스템은 상기 지지체에 제공되는 위치설정 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 위치설정 시스템은 테이블, 상기 제 1 밸런스 매스 및 상기 제 1 액추에이터를 이동가능하게 지지하는 베이스 프레임을 포함하는 위치설정 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 액추에이터는 제 2 밸런스 매스 상에 상기 보상력을 가하도록 구성되고 배치된 위치설정 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 액추에이터는, 상기 베이스 프레임과 상기 베이스 프레임을 지지하는 지면 층(ground floor) 사이에 상기 보상력을 가하도록 구성되는 위치설정 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 밸런스 매스는 보상 토크를 가하는 상기 제 2 액추에이터에 의해 회전 방향으로 작동되도록 구성되는 위치설정 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 밸런스 매스는 상기 베이스 프레임으로부터 이동가능하게 매달려 있고(suspend), 상기 제 2 액추에이터는 상기 제 2 밸런스 매스와 상기 베이스 프레임 사이에 상기 보상력을 가하도록 구성되는 위치설정 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 밸런스 매스는 상기 제 1 밸런스 매스로부터 이동가능하게 매달려 있는 위치설정 시스템.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 액추에이터에 의해 가해진 상기 작용력을 나타내는 입력, 및 상기 작용력에 기초하여 상기 보상력을 계산하도록 구성되고 배치된 계산기를 포함하는 위치설정 시스템.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 작용력의 위치 및 방향, 및 상기 보상력의 위치 및 방향에 기초하여 상기 보상력을 계산하도록 구성되고 배치된 위치설정 시스템.
  15. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 패터닝 디바이스 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 지지체;
    상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    상기 지지체들 중 적어도 1 이상을 위치시키도록 구성되고 배치된 위치설정 시스템을 포함하고, 상기 위치설정 시스템은:
    상기 지지체 상에 작용력을 가하도록 구성된 제 1 액추에이터 - 상기 제 1 액추에이터는 상기 제 1 액추에이터에 의해 생성된 상기 작용력에 기인한 반작용력을 흡수하도록 구성되고 배치된 제 1 밸런스 매스에 결합됨; 및
    상기 제 1 밸런스 매스 상의 상기 제 1 액추에이터에 의해 가해진 상기 작용력 및, 상기 제 1 밸런스 매스 및 상기 지지체의 질량 중심의 중력과 평행한 방향으로의 위치 차이에 의해 유도된 토크를 보상하는 보상력을 가하도록 구성되고 배치된 제어기 및 제 2 액추에이터를 포함하고,
    상기 제 1 액추에이터는 상기 중력과 평행한 방향에 대해 수직인 방향으로 상기 작용력을 가하도록 구성되고 배치되는 리소그래피 장치.
  16. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    기판 지지체 상의 방사선 감응재 층에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    패터닝 디바이스 지지체 상에 패터닝 디바이스를 제공하는 단계;
    방사선 감응재 물질 층 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계; 및
    상기 지지체들 중 적어도 1 이상을 위치시키는 단계를 포함하고, 상기 위치시키는 단계는:
    중력 방향에 대해 수직인 방향으로 제 1 밸런스 매스와 상기 지지체 사이에 제 1 힘을 가하는 단계 - 상기 제 1 힘은 상기 제 1 힘에 기인한 반작용력을 흡수하도록 구성되고 배치된 상기 제 1 밸런스 매스에 대해 상기 지지체를 이동시킴 - , 및
    상기 제 1 밸런스 매스 및 상기 지지체의 질량 중심의 중력 방향과 평행한 방향으로의 위치 차이 및, 상기 제 1 밸런스 매스 상의 상기 반작용력에 의해 유도된 토크를 보상하는 제 2 힘을 제어가능하게(controllably) 가하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 힘은 제 2 밸런스 매스 상에 가해지는 디바이스 제조 방법.
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