KR101214559B1

KR101214559B1 - 리소그래피 장치 및 리소그래피 장치의 스테이지의 위치를 보정하는 방법

Info

Publication number: KR101214559B1
Application number: KR1020110012271A
Authority: KR
Inventors: 한스 버틀러; 에미엘 조제프 멜라니 유센; 빌렘 헤르만 거트루다 애나 코에넨; 데 파쉬 엔젤베르투스 안토니우스 프란시스쿠스 반; 더 쇼트 하르멘 클라스 반; 데르 위스트 마크 빌헬무스 마리아 반; 마르쿠스 마티너스 페투루스 아드리아누스 베르뮬렌; 훈 코넬리우스 아드리아누스 램버투스 드
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2012-12-24
Also published as: CN102163003B; TWI424283B; NL2006057A; TW201214053A; KR20110097634A; US8781775B2; US20110208459A1; CN102163003A; JP5143246B2; JP2011176310A

Abstract

리소그래피 장치는, 물체를 유지하도록 구성되고, 운동 범위 내에서 기준 구조체(reference structure)에 대해 이동할 수 있는 스테이지와, 운동 범위의 적어도 일부에 공간적으로 변화하는 자장을 제공하도록 구성되고, 기준 구조체 및 상기 스테이지에 대해 이동할 수 있는 자석 구조체와, 기준 구조체에 대한 측정 방향에서 스테이지, 물체, 또는 스테이지와 상기 물체 양자의 위치에 대응하는 제1 측정 신호를 제공하도록 구성되는 제1 위치 측정 시스템과, 자석 구조체에 대한 스테이지의 위치에 대응하는 제2 측정 신호를 제공하도록 구성된 제2 위치 측정 시스템과, 제1 측정 신호를 제2 측정 신호에 좌우되는 값으로 보정하여, 측정 방향에서의 기준 구조체에 대한 스테이지, 물체, 또는 스테이지와 상기 물체 양자의 위치를 나타내는 보정된 제1 측정 신호를 제공하도록 구성되는 데이터 프로세서를 포함한다.

Description

리소그래피 장치 및 리소그래피 장치의 스테이지의 위치를 보정하는 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING A POSITION OF AN STAGE OF A LITHOGRAPHIC APPARATUS}

본 발명은 리소그래피 장치 및 리소그래피 장치의 기준 구조체(reference structure)에 대해 스테이지의 위치를 보정하는 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 위의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)로 이루어진 층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 하나의 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 타겟 영역 상에 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역을 조사(照射)하는 소위 스테퍼(stepper), 및 소정의 방향("스캐닝"-방향)의 방사 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 동시에, 이 방향과 평행한 방향(동일 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역을 조사하는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

일반적으로, 리소그래피 장치는 물체, 예컨대 기판 또는 패터닝 장치를 유지하도록 구성된 스테이지를 포함하며, 이 스테이지는 기준 구조체에 대하여 이동 가능하다. 스테이지의 위치 설정은, 측정 방향에서의 기준 구조체에 대하여 스테이지의 위치를 측정하는 위치 측정 시스템, 기준 구조체에 대하여 스테이지를 이동시키는 액추에이터 시스템, 및 위치 측정 시스템의 출력에 기초하여 액추에이터 시스템에 구동 신호를 제공하는 제어 시스템 또는 컨트롤러를 이용하여 행해진다.

오버레이(overlay)를 위해 물체의 평면의 방향, 즉 물체에 가해지는 방사 빔에 직각을 이루는 방향에서의 스테이지의 위치를 정하는 것이 바람직하다. 오버레이는 이전에 형성되었던 층과 관련하여 층을 프린트하는 정확도이며, 수율, 즉 정확하게 제조되는 디바이스의 백분율에 있어서의 중요한 요소이다.

예컨대 기판 상에의 패턴의 포커스를 위해 물체의 평면의 바깥쪽의 방향, 즉 물체에 가해지는 방사 빔에 평행한 방향에서의 스테이지의 위치를 정하고, 기판 상의 패턴의 번짐(blur)의 양을 판정하는 것이 바람직하다.

하나 이상의 방향에서의 위치 설정 정확도는 만족스럽지 못하고, 특히 리소그래피에서의 미래의 요구를 충족하지 못할 것으로 판명되었다.

향상된 리소그래피 장치, 구체적으로 리소그래피 장치의 스테이지의 위치 설정 정확도가 향상된 리소그래피 장치를 제공하는 것이 요망된다.

본 발명의 실시예에 따라, 기준 구조체와, 물체를 유지하도록 구성되고, 운동 범위 내에서 기준 구조체에 대하여 이동할 수 있는 스테이지와, 상기 운동 범위의 적어도 일부에 공간적으로 변화하는 자장을 제공하도록 구성되고, 상기 기준 구조체 및 상기 스테이지에 대하여 이동할 수 있는 자석 구조체와, 상기 기준 구조체에 대한 측정 방향에서 상기 스테이지 및/또는 상기 물체의 위치에 대응하는 제1 측정 신호를 제공하도록 구성되는 제1 위치 측정 시스템과, 상기 자석 구조체에 대한 상기 스테이지의 위치에 대응하는 제2 측정 신호를 제공하도록 구성된 제2 위치 측정 시스템과, 상기 제1 측정 신호를 상기 제2 측정 신호에 좌우되는 값으로 보정하여, 측정 방향에서의 상기 기준 구조체에 대한 상기 스테이지 및/또는 상기 물체의 위치를 나타내는 보정된 제1 측정 신호를 제공하도록 구성되는 데이터 프로세서를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 측정 방향에서의 기준 구조체에 대한 스테이지 및/또는 상기 스테이지에 의해 유지되는 물체의 위치 측정을 보정하는 방법으로서, 상기 스테이지가 상기 스테이지와 상기 기준 구조체에 대하여 이동 가능한 공간적으로 변화하는 자장 내에서 이동할 수 있는, 위치 측정 보정 방법에 있어서, 측정 방향에서의 상기 기준 구조체에 대한 상기 스테이지 및/또는 상기 물체의 위치에 대응하는 제1 측정 신호를 제공하는 단계와, 상기 자장에 대한 상기 스테이지의 위치에 대응하는 제2 측정 신호를 제공하는 단계와, 상기 제1 측정 신호를 상기 제2 측정 신호에 좌우되는 값으로 보정하여, 상기 측정 방향에서의 상기 기준 구조체에 대한 상기 스테이지 및/또는 상기 물체의 위치를 나타내는 보정된 제1 측정 신호를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 보정 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 리소그래피 장치의 일부분에 대한 개략도이다.
도 3은 도 1의 리소그래피 장치의 제1 위치 측정 시스템에 대한 스테이지의 변형의 충격을 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 리소그래피 장치의 데이터 처리 장치를 개략 블록도로 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 개략적으로 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치의 위치 측정 시스템을 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 리소그래피 장치의 데이터 처리 장치의 개략 블록도이다.

이하에서는, 단지 예시를 목적으로 하는 본 발명의 실시예를 대응하는 부분에 대응하는 도면 부호가 부여되어 있는 첨부된 개략 도면을 참조하여 설명할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는, 방사 빔(B)(예컨대, UV 방사 또는 임의의 다른 적합한 방사)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL)과, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정의 파라미터에 따라 패터닝 장치를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 패터닝 장치 지지체 또는 마스크 스테이지(예컨대, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다.

또한, 본 리소그래피 장치는, 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정의 파라미터에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 본 리소그래피 장치는, 패터닝 장치(MA)에 의해 방사 빔(B)에 부여한 패턴을, 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 또는 다른 형태의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.

패터닝 장치 지지체 또는 마스크 스테이지는, 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 패터닝 장치 지지체 또는 마스크 스테이지는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 장치 지지체 또는 마스크 스테이지는, 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 패터닝 장치 지지체 또는 마스크 스테이지는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어는 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 디바이스도 포함되는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 반전 형상부(phase-shifting feature) 또는 이른바 어시스트 형상부(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟 영역 내의 요구된 패턴과 정확하게 대응하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.

패터닝 장치는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합하다면, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "투영 렌즈"라는 용어는 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어의 동의어로 간주할 수 있다.

본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형 타입(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 반사형 타입(예컨대, 전술한 바와 같은 유형의 프로그래머블 미러 어레이를 채용하거나, 또는 반사형 마스크를 채용함)일 수도 있다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기계에서는, 추가의 테이블 또는 추가의 지지체가 병행하여 사용될 수 있거나, 또는 하나 이상의 테이블 또는 지지체 상에 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블 또는 지지체를 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.

리소그래피 장치는 또한 기판의 적어도 일부분을 물과 같은 비교적 굴절률이 높은 액체로 덮어 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 형태로 될 수도 있다. 액침액은 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도(numerical aperture)를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "액침"이라는 용어는 기판과 같은 구조물을 반드시 액체에 침지하여야 하는 것을 의미하지는 않고, 노광하는 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체를 위치시키는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사 빔을 수광한다. 예컨대, 방사 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스와 리소그래피 장치는 별도의 장치일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 고려되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사 소스가 수은 램프인 경우에, 이 방사 소스는 리소그래피 장치의 일체형 부품일 수도 있다. 방사 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.

조명기(IL)는 방사 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기(IL)의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.

방사 빔(B)은 패터닝 장치 지지체 또는 마스크 스테이지(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 종단한 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)은 방사 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속한다. 제2 위치 설정기(PW), 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서) 형태의 제1 위치 측정 시스템을 이용하여, 예컨대 상이한 타겟 영역(C)을 방사 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시적으로 도시되어 있지 않음)를 이용하여, 예컨대 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안에, 방사 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 스테퍼(스캐너와 반대되는 것으로서의)의 경우, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결되거나, 그렇지 않으면 고정될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 패터닝 장치 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟 영역에 위치하고 있지만, 이들 마크들은 타겟 영역(C)들 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 하나 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 장치 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사 빔에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정지 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기가 한정된다.

2. 스캔 모드에서는, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔(B)에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(또는 축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 동적 노광시의 타겟 영역의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)이 한정되는 한편, 스캐닝 운동의 길이에 의해 타겟 영역의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.

3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 필요에 따라 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 각각의 이동 후에 업데이트되거나 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 사용 모드의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드가 채용될 수도 있다.

도 2는 도 1의 리소그래피 장치의 일부분의 개략도이다. 도 2에는 제2 위치 설정기(PW) 및 기판 테이블(WT)이 도시되어 있으며, 이들은 함께 기판을 유지하기 위한 스테이지(ST)를 형성한다. 또한, 이 도면에는 기준 구조체(RS) 및 엘레멘트 또는 자석 구조체(element or magnet structure)(RE)를 지지하는 베이스(BA)가 도시되어 있다. 기준 구조체(RS)는 스프링(K)에 의해 나타낸 바와 같이 베이스에 대하여 저주파 지지된다(low-frequency supported). 이것은 예컨대 리소그래피 장치를 지지하는 그라운드(GR)의 진동의 경우에 베이스를 경유하여 기준 구조체에 진입하는 외란(disturbance)의 양을 제한한다. 기준 구조체(RS)는 베이스(BA)에 의해 지지되지 않고 그라운드(GR) 상에 지지될 수도 있다는 것에 유의하기 바란다.

스테이지(ST)는 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)에 의해 지지된다. 이와 달리, 스테이지는 직접 베이스(BA)에 의해 지지될 수도 있다. 스테이지(ST)는 제2 위치 설정기(PW) 상에 배치된 코일(도시하지 않음) 및 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE) 상에 배치된 영구 자석(AM)의 배열을 포함하는 제2 위치 설정기(PW)의 롱 스트로크 모듈에 의해 위치 설정되며, 이 코일과 영구 자석은 서로 협력하여 스테이지에 힘(F)을 가함으로써 스테이지를 이동시키거나 및/또는 위치 설정한다. 자석 구조체는 예컨대 비영구 자석과 같은 다른 유형의 자석을 포함할 수도 있다. 이 구성에 의해, 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)는 자장(MF)을 스테이지에 제공한다. 이 실시예에서는, 영구 자석의 배열이 스테이지를 위치 설정하기 위한 작동 시스템의 일부이기 때문에, 자장은 스테이지의 전체 운동 범위에 제공된다. 그러나, 본 발명의 실시예는 자장을 스테이지의 운동 범위의 일부분에만 제공하는 자석 구조체에도 관련된다. 또한, 영구 자석이 제2 위치 설정기(PW) 상에 배치되고 코일이 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE) 상에 배치되는 반대 구성 또한 본 발명의 실시예 내에 있는 것이다.

엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)에 의해 제공되는 자장(MF)은 그 본래의 성질 때문에 공간적으로 변화하는 자장이 될 것이며, 이로써 스테이지가 받게 되는 자장은 스테이지에 관련한 엘레멘트 또는 자석 구조체의 위치에 좌우된다. 자장(MF)은 제2 위치 설정기 내의 코일과 협력할 뿐만 아니라 예컨대 강자성 재료를 포함하는 부품과 같은 스테이지의 다른 부품에 작용하여, 스테이지의 변형을 초래할 수도 있다. 자장이 공간적으로 변화함에 따라, 변형 또한 스테이지에 관련한 엘레멘트 또는 자석 구조체의 위치를 함수로 하여 변화할 것이다. 엘레멘트 또는 자석 구조체에 의해 제공된 제공되는 자장에 기인한 이러한 변형은, 측정 방향 X에서의 기준 구조체에 대한 스테이지의 위치를 측정하는 위치 센서(IF)의 측정 정확도에 영향을 주는 것으로 판명되었다. 이것은 도 3을 참조하여 설명될 것이다.

도 3에는 스테이지(ST)의 일부분이 도시되어 있다. 또한, 기준 구조체(RS)에 대하여 스테이지(ST)의 위치를 측정하는 위치 센서(IF)가 도시되어 있다. 스테이지(ST)와 자장(MF) 간의 상호작용으로 인해(도 2를 참조), 스테이지(ST)는 도 3에 도시된 바와 같이 변형된다.

위치 센서(IF)는 광 또는 방사 빔을 기준 구조체에 방출하는 센서 헤드(SH)를 포함하며, 이 광 또는 방사 빔이 기준 구조체로부터 리턴되어 적합한 검출기에 의해 검출된다. 센서 헤드(SH)는 본 실시예에서는 스테이지(ST) 상에 배치되며, 스테이지(ST)가 변형될 때에 광 또는 방사 빔(MB1)을 기준 구조체(RS)에 방출한다. 점선은 스테이지(ST)가 변형되지 않은 상태에서의 센서 헤드(SH)를 나타낸다. 그 경우, 센서 헤드는 광 또는 방사 빔(MB2)을 방출한다. 2개의 광 또는 방사 빔(MB1, MB2)을 비교함으로써, 당업자는 자장으로 인한 스테이지(ST)의 변형이 위치 센서(IF)의 위치 측정에 영향을 주고 있는지를 알 수 있을 것이다. 스테이지(ST)의 변형이 공간적으로 변화하는 자장에 좌우되고, 그에 따라 스테이지(ST)의 변형이 자장, 즉 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)에 대한 스테이지(ST)의 위치에 좌우됨에 따라, 위치 측정, 즉 위치 센서(IF)의 측정 신호에 있어서의 불일치(inconsistency) 또한 자장에 대한 스테이지(ST)의 위치에 좌우된다. 위치 측정과 스테이지(ST)에 대한 자장의 위치 간의 이러한 관계는 본 발명의 실시예에 의해 알아낼 수 있다. 이러한 관계를 알아내는 순간까지는, "변화하는" 불일치의 원인은 알려지지 않는다.

본 실시예에서, 위치 센서(IF)는 기준 구조체(RS)에 대한 스테이지(ST)의 위치를 측정한다. 그러나, 위치 센서(IF)가 스테이지(ST)에 의해 유지된 예컨대 기판과 같은 물체의 위치를 측정하는 것도 가능하다. 예컨대, 위치 센서는 패터닝된 방사 빔에 대한 기판의 포커스를 측정하거나, 예컨대 오버레이를 위한 패터닝 장치와 같은 레티클에 대한 기판의 정렬을 측정한다. 그러므로, 기준 구조체는 반드시 도 1에 도시된 바와 같은 프레임부(frame part)일 필요는 없다. 실제로, 기준 구조체는 위치 센서가 기준 구조체에 대한 또는 간접적으로는 예컨대 패터닝 장치와 같은 다른 물체에 대한 스테이지 및/또는 스테이지에 의해 유지되는 물체의 위치를 정확하게 측정할 수 있게 할 수 있는 어떠한 종류의 구조체도 가능하다.

다시 도 2를 참조하면, 롱 스트로크 모듈 형태의 작동 시스템 또는 액추에이터가 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)와 스테이지(ST) 사이에 제공되어 있다. 이러한 구성의 이점은 베이스(BA)에 가해지는 힘을 최소화한다는 것이다. 이 실시예에서, 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)는 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)와 베이스(BA) 간의 마찰을 최소화하는 베어링(BE)을 통해 베이스(BA)에 의해 지지된다. 스테이지의 롱 스트로크 모듈에 의한 힘(F)은 제2 위치 설정기(PW)와 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE) 사이에 가해진다. 그 결과, 스테이지는 베이스(및 기준 구조체)에 대해 이동할 것이며, 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)는 반대 방향으로 이동할 것이다. 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)가 베어링(BE)을 통해 베이스(BA)에 의해 지지됨에 따라, 힘(F)이 베이스(BA)에 전부 전달되지는 않으며, 특히 본 실시예에서는 전혀 전달되지 않으며, 이로써 힘(F)으로부터 기원하는 외란이 베이스에 대하여 흡수되며, 이로써 베이스를 통해 기준 구조체에서의 공진을 여기하지 않거나 또는 공진의 진폭을 감소시킬 수 있다. 이러한 구성의 결과로, 스테이지에 대한 엘레멘트 또는 자석 구조체 및 자장의 위치는 기준 구조체에 대한 스테이지의 위치에 좌우될 뿐만 아니라 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)와 베이스(BA) 간의 마찰 및 스테이지의 이전의 이동/가속과 같은 다른 파라미터에도 좌우된다. 이 영향은 예컨대 듀얼 스테이지 개념에서와 같이 또 다른 스테이지가 제공되어 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)와 다른 스테이지 사이에 추가의 작동 시스템이 제공되는 때에는 더욱 악화된다. 그러므로, 스테이지에 대한 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)의 위치는 기준 구조체에 대한 다른 스테이지의 위치에 좌우된다.

리소그래피 장치는 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)에 대한 스테이지의 위치를 측정하여 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)에 대한 스테이지의 위치에 대응하는 제2 측정 신호(O2)를 제공하는 제2 위치 측정 시스템(SM)을 포함한다. 이 제2 측정 신호(O2)는, 위치 센서(IF)로부터 제공되고 기준 구조체에 대한 스테이지의 위치에 대응하는 신호인 제1 측정 신호(O1)와 함께, 데이터 처리 장치 또는 데이터 프로세서(DPD)에 제공된다.

도 4는 도 2의 데이터 처리 장치 또는 데이터 프로세서(DPD)의 개략적인 작동 원리를 블록도로 도시하고 있다. 데이터 처리 장치 또는 데이터 프로세서(DPD)에는 위치 센서(IF)의 제1 측정 신호(O1)와 제2 위치 측정 시스템(SM)의 제2 측정 신호(O2)가 입력된다. 데이터 처리 장치 또는 데이터 프로세서(DPD)는 스테이지와 엘레멘트 또는 자석 구조체 간의 상대 위치를 함수로 하는 불일치에 대한 정보를 포함하고 있는 보정 유닛 또는 보정기(corrector)(CU)를 포함하며, 이 정보는 보정 유닛 또는 보정기로 하여금 이 상대 위치를 이러한 불일치를 적어도 부분적으로 보상할 수 있는 값(V)으로 변환하여 예컨대 이 값을 제1 위치 측정 시스템인 위치 센서(IF)의 제1 측정 신호(O1)에 가산함으로써 제1 측정 신호(O1)를 보정할 수 있도록 한다. 데이터 처리 장치 또는 데이터 프로세서(DPD)는 측정 방향 X에서의 기준 구조체에 대한 스테이지의 위치를 나타내는 교정된, 즉 보정된 측정 신호(O1+V)를 출력한다.

상대 위치를 함수로 하는 불일치에 대하여 보정 유닛 또는 보정기에 포함된 정보는 룩업 테이블로서 또는 연속 또는 불연속 수학 함수(continuous or discrete mathematical function)로서 이용 가능할 것이며, 여기서 정보를 획득하기 위해 보간(interpolation)이 이용될 수 있다.

위치 센서(IF)는 간섭계 또는 인코더 타입 센서와 같은 광센서이어도 된다. 인코더 타입 센서의 경우, 이 센서는 격자(grating) 및 이 격자와 협력하는 센서를 포함할 수 있으며, 이 격자는 기준 구조체와 스테이지 중의 하나 상에 제공되고, 센서 헤드는 기준 구조체와 스테이지 중의 다른 하나 상에 제공된다. 실시예에서, 격자는 기준 구조체 상에 제공되고, 센서 헤드는 스테이지 상에 제공된다.

도 2에서, 제2 위치 측정 시스템(SM)은 2개의 센서와 처리 유닛 또는 프로세서를 포함할 수 있으며, 센서 중의 하나는 측정 기준(measurement reference)으로서 작용하는 베이스에 대한 스테이지의 위치를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 배치되며, 다른 하나의 센서는 베이스에 대한 엘레멘트 또는 자석 구조체의 위치를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 배치되며, 처리 유닛 또는 프로세서는 이들 센서의 출력을 조합하여 엘레멘트 또는 자석 구조체에 대한 스테이지의 위치를 나타내는 제2 측정 신호를 제공하도록 구성된다. 이 경우, 베이스가 측정 기준으로서 작용하지만, 리소그래피 장치의 다른 구성요소가 예컨대 기준 구조체와 마찬가지로 측정 기준으로서 작용할 수 있다.

보정값(V)은 여러 방식으로 획득될 수 있다. 일실시예에서, 스테이지(ST)는 기준 구조체에 대하여 정지 상태로 유지되며, 이로써 이상적인 상황에서는 위치 센서(IF)가 동일 위치를 지속적으로 측정하여야 한다. 스테이지에 대한 엘레멘트 또는 자석 구조체의 위치를 변경함으로써, 스테이지에 대한 자장의 영향이 마찬가지로 변경됨으로써 스테이지의 변형을 변경시킨다. 도 3에 관련하여 나타낸 바와 같이, 스테이지의 변형은 측정 오차를 유발할 수 있다. 스테이지에 대한 엘레멘트 또는 자석 구조체의 상이한 위치에 대하여 제1 측정 신호를 측정함으로써, 상대 위치를 함수로 하는 측정 오차가 획득될 수 있다. 측정 오차로부터, 보정값(V)이 구해질 수 있다.

자장은 예컨대 규칙적인 배열의 영구 자석의 경우에는 주기적인 동작을 나타낸다. 1 주기의 자장에서의 측정 오차를 결정함으로써, 측정 오차 및 그에 따라 보정값(V)이 이러한 주기성을 이용하여 전체 자장에 대해 외삽(extrapolate)될 수 있다.

실시예에서, 상이한 오버랩핑 영역에서 측정 오차/불일치가 결정되며, 그 후 오버랩핑 영역의 측정 결과를 조합하여 전체 운동 범위 또는 자장의 주기에 대한 측정 결과를 획득한다.

다른 실시예에서, 보정값(V)은 스테이지와 엘레멘트 또는 자석 구조체 간의 2개의 상이한 상대 위치에 대해 제1 위치 측정 시스템을 교정함으로써 획득된다. 예컨대, 제1 위치 측정 시스템의 교정은, 위치 정확도의 관점에서 개략적으로 조절되는 제어 시스템을 이용하여 스테이지를 일정 속도로 이동시키고, 제1 위치 측정 시스템의 측정 결과에서의 외란(disturbance)을 등록함으로써 행해질 수 있다. 측정 결과에서의 외란은 제1 위치 측정 시스템 자체에 관련되고, 비교적 일정하며, 스테이지의 변형에 관련된다. 스테이지에 대한 엘레멘트 또는 자석 구조체의 시프트된 위치로 교정을 반복함으로써, 2개의 측정 결과를 조합하여 시프트된 위치에 기인한 외란을 얻을 수 있고, 전체 위치 범위에 대하여 보정값을 추출할 수 있다. 실시예에서, 상대 위치를 함수로 하는 보정값을 더욱 정확하게 결정하기 위해 더 많은 시프트된 위치를 사용할 수 있다. 일례에서, 자장 및 엘레멘트 또는 자석 구조체가 기준 구조체에 대하여 제1 위치에 정지 상태로 유지되고, 스테이지가 상이한 위치에 후속 위치되며, 그 후 엘레멘트 또는 자석 구조체가 제1 위치와 상이한 제2 위치에서 기준 구조체에 대하여 정지 상태로 유지되며, 상이한 위치에 대하여 측정이 반복된다. 제1 위치와 제2 위치에 대한 측정 결과를 비교함으로써, 보정값이 획득될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 평면도로 개략적으로 도시하고 있다. 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)를 지지하는 베이스(BA)가 도시되어 있으며, 이 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)는 예컨대 기판 또는 패터닝 장치와 같은 물체(도시하지 않음)를 각각 유지할 수 있는 2개의 스테이지(ST1, ST2)를 지지한다.

엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)는 베이스(BA) 및 스테이지에 대하여 이동할 수 있다. 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)의 크기(mass)는 개개의 스테이지의 크기보다 크다. 실제로, 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)의 크기는 스테이지와 물체의 크기를 조합한 것보다 훨씬 크다.

작동 시스템(도시하지 않음) 또는 액추에이터가 각각의 스테이지와 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE) 사이에 배치되어 해당 스테이지를 이동시키고, 이에 의해 기준 구조체(도시하지 않음)에 대하여 스테이지의 위치를 결정한다. 작동 시스템 또는 액추에이터는 물체를 Y 방향 및 X 방향으로 위치시킬 수 있다. 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)는 실시예에서는 베이스에 대하여 자유롭게 이동하며, 이로써 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)와 스테이지 사이에 가해지는 작동력이 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE) 양자를 베이스(BA)에 전달되는 최소의 힘으로 이동시킬 것이다. 스테이지를 이동시키는 것이 또한 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)를 이동시키는 것을 초래함에 따라, 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)의 위치는 스테이지들의 이동에 좌우된다.

이 실시예에서의 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)는 예컨대 코일 또는 영구 자석과 같은 작동 시스템의 부품을 포함하기 때문에 스테이지의 운동 범위에서 공간적으로 변화하는 자장을 제공한다. 이 자장은 개개의 스테이지를 변형시킬 수도 있다.

도 5에 따른 리소그래피 장치는 기준 구조체(도시하지 않음) 상의 격자(도시하지 않음)와 협력하는 4개의 센서 헤드(H1)를 포함하는 제1 위치 측정 시스템을 갖는다. 이러한 협력의 예는 센서 헤드(H1) 및 격자가 측면도로 도시되어 있는 도 6에서 볼 수 있다. 센서 헤드(H1)의 출력은 제1 처리 유닛 또는 제1 프로세서(PU1)에 제공되며, 제1 처리 유닛 또는 제1 프로세서는 센서 헤드(H1)의 출력 신호를 X 및 Y 방향에서의 측정 기준에 대한 제1 스테이지(ST1)의 위치에 각각 대응하는 제1 측정 신호(X1) 및 제2 측정 신호(Y1)로 변환한다.

리소그래피 장치는 또한 각각 X 및 Y 방향에서의 엘레멘트 또는 자석 구조체에 대한 제1 스테이지(ST1)의 위치를 측정하도록 배치된 2개의 센서(S1, S2)를 포함하는 제2 위치 측정 시스템을 포함한다.

제1 및 제2 측정 신호 모두는 제1 데이터 처리 장치 또는 제1 데이터 프로세서(DPD1)에 제공되며, 제1 데이터 처리 장치에서 제2 위치 측정 장치의 출력(O1, O2)에 기초하여 신호가 보정되어, 각각 X 및 Y 방향에서의 측정 기준에 대한 제1 물체의 위치를 나타내는 보정된 제1 측정 신호(C1_X) 및 보정된 제2 측정 신호(C1_Y)를 제공한다. 이러한 보정은 자장에 의해 야기된 변형된 스테이지에 기인하는 측정 오차를 보상하기 위해 행해진다.

마찬가지로, 도 5에 따른 리소그래피 장치는 기준 구조체(도시하지 않음) 상의 격자(도시하지 않음)와 협력하는 4개의 센서 헤드(H2)를 포함하는 제3 위치 측정 시스템을 갖는다. 이러한 협력의 예를 도 6에서 볼 수 있으며, 이 도면에는 센서 헤드(H) 및 격자(GP)가 측면도로 도시되어 있다. 센서 헤드(H2)의 출력은 제2 처리 유닛(PU2)에 제공되며, 이 처리 유닛은 센서 헤드(H2)의 출력 신호를 X 및 Y 방향에서의 기준 구조체에 대한 제2 스테이지(ST2)의 위치를 각각 나타내는 제3 측정 신호(X2) 및 제4 측정 신호(Y2)로 변환한다.

리소그래피 장치는 또한 각각 X 및 Y 방향에서의 엘레멘트 또는 자석 구조체에 대한 제2 물체(OB2)의 위치를 측정하도록 배치된 2개의 센서(S3, S4)를 포함하는 제4 위치 측정 시스템을 포함한다.

제3 및 제4 측정 신호는 모두 제2 데이터 처리 장치 또는 데이터 프로세서(DPD2)에 제공되며, 이 프로세서에서는 제4 위치 측정 장치의 출력(O3, O4)에 기초하여 신호가 교정되어, X 및 Y 방향에서의 측정 기준에 대한 제2 물체의 위치를 각각 나타내는 교정된 제3 측정 신호(C2_X) 및 교정된 제4 측정 신호(C2_Y)를 제공한다.

도 6은 센서 헤드(SH) 및 격자판(GP)을 포함하는 인코더/센서를 도시하고 있으며, 인코더는 격자판(GP)에 대하여 센서 헤드(SH)의 위치를 측정하도록 구성되어 있다. 이 예에서, 증가형 인코더가 적용되어, 격자판에 대하여 센서 헤드를 이동시킬 때에 주기적인 센서 헤드 출력 신호를 제공한다. 센서 헤드의 대응하는 센서 헤드 출력 신호의 주기성 및 위상으로부터 위치 정보가 획득될 수 있다. 도시된 실시예에서, 2개의 측정 빔(MBA, MBB)을 격자판을 향하여 방출하는 센서 헤드 어셈블리가 도시되어 있다. 격자판 상의 패턴(1차원일 수도 있고 또는 2차원 일수도 있음)과의 상호작용에 의해, 빔은 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이 각을 이루며 센서 헤드를 향해 리턴되고, 센서 헤드의 적합한 센서 소자(SE1, SE2)에 의해 검출된다. 그러므로, 센서 헤드는 2개의 측정치, 즉 격자판(GP) 상의 A 및 B에서의 측정치를 제공한다. 각각의 측정치는 수직 방향에서뿐만 아니라 수평 방향에서의 감도(sensitivity)를 제공한다. 센서 소자 중의 좌측 센서 소자(SE1)의 감도를 벡터 "ea"로 개략적으로 나타내는 한편, 센서 소자 중의 우측 센서 소자(SE2)의 감도를 벡터 "eb"로 개략적으로 나타내고 있다. 제공되는 실제의 구현예에서, 수평면에 대한 ea 및 eb의 각도는 도 6에 나타낸 것보다 더 작을 것이다. 실제로, 수평면에 대한 ea 및 eb의 각도는 예시를 위해 다소 과장되어 있다. 수평 위치의 측정은 ea와 eb의 가산으로 구해질 수 있다. 수직 위치의 측정은 아래의 표현으로 나타낸 바와 같이 ea와 eb의 감산으로부터 획득될 수 있다.

posX = k₁(ea + eb)/2

여기서, posX는 수평 인코더 위치 정보를 나타내며, k1은 벡터 ea 및 eb가 정확하게 수평면으로 향하고 있지 않다는 사실을 보상하기 위한 이득률(gain factor)이다.

도 7은 도 5의 리소그래피 장치의 제1 데이터 처리 장치(DPD1)를 보다 구체적으로 도시하고 있다. 제1 데이터 처리 장치 또는 데이터 프로세서(DPD1)에는 제1 및 제2 측정 신호(X1, Y1)와 제2 위치 측정 시스템의 출력(O1, O2)이 입력된다. 제1 측정 신호(X1)는 제1 측정 신호(X1) 자체에 기초하여 보정된다. 제1 보정 유닛 또는 보정기(CU1)는 측정 신호(X1)를 이 측정 신호(X1)에 가산되는 제1 보정값(CV1)으로 변환한다. 제1 보정값(CV1)은 X 방향에서의 기준 구조체에 대한 물체의 위치에 좌우되고, 예컨대 격자판의 격자의 라인에서의 오차와 같은 X 방향에서의 센서 헤드(H1)의 정적 오차(static error)를 나타낸다. 마찬가지로, 제2 보정 유닛 또는 보정기(CU2)는 제2 측정 신호(Y1)를 제2 측정 신호(Y1)에 가산되는 제2 보정값(CV2)으로 변환한다. 제2 보정값(CV2)은 Y 방향에서의 센서 헤드(H1)의 정적 오차를 나타낸다.

제2 위치 측정 시스템의 출력(O1, O2)은 제3 보정 유닛 또는 보정기(CU3)에 의해 값 VX 및 값 VY로 변환되며, 이 값은 소자에 대한 스테이지의 위치를 함수로 하는 불일치를 나타낸다. 값 VX는 제1 측정 신호에 가산되고, 값 VY는 제2 측정 신호에 가산되며, 이에 의해 X 및 Y 방향에서의 측정 기준에 대한 제1 물체의 위치를 각각 나타내는 교정된 제1 측정 신호(C1_X) 및 교정된 제2 측정 신호(C1_Y)를 발생한다.

도 5의 제2 데이터 처리 유닛 또는 제2 데이터 프로세서(DPD2)는 유사한 구성을 가져 교정된 제3 및 제4 측정 신호를 출력한다.

4개의 센서(H1 또는 H2)가 스테이지의 위치를 각각 2개의 좌표로 측정할 수 있으므로, 대응하는 측정 시스템 자체에 의해 스테이지 변형이 검출될 수 있으며, 이에 의해 예컨대 기준 구조체에 대하여 스테이지를 "고정"하고 엘레멘트 또는 자석 구조체(RE)를 이동시킴으로써 값 VX 및 VY를 획득할 수 있게 된다.

첨부 도면에 도시된 실시예가 물체로서의 기판을 지지하는 기판 테이블에 관련되어 있지만, 이것은 물체로서의 패터닝 장치를 유지하기 위한 지지체에도 적용될 수 있다. 그러므로, 도 1의 제1 위치 설정기(PM)와 패터닝 장치(MT)의 지지체는 물체를 유지하는 스테이지를 형성한다.

엘레멘트 또는 자석 구조체가 작동 시스템의 일부인 것으로 도면에 도시되어 있지만, 이 원리는 스테이지를 변형시킴으로써 기준 구조체에 대한 스테이지의 위치 측정에 영향을 주는 공간적으로 변화하는 자장을 제공하는 어떠한 엘레멘트 또는 자석 구조체에도 적용될 수 있다.

또한, 보정값을 구하는 것은 스테이지의 변형 프로세스의 모델링을 포함하는 것도 가능하다.

또한, 제1 위치 측정 시스템이 기준 구조체에 대한 스테이지의 위치를 측정하는 것으로 나타내어져 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 공간적으로 변화하는 자장으로 인한 스테이지의 변형에 의해 영향을 받는 다른 측정 시스템에도 적용될 수 있다. 이러한 측정 시스템의 예로는 패터닝 장치, 레벨 센서, 투영 시스템 센서 등에 대하여 기판을 정렬하는 측정 시스템이 있다.

본 발명의 실시예는 제1 위치 측정 시스템에 의해 측정되는 모든 종류의 자유도(degree of freedom)에 적용될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 실시예는 동시에 측정된 2개의 자유도(도 5 및 도 7의 실시예에 도시된 바와 같은)에 적용될 수 있지만, 동시에 측정된 2개보다 많은 자유도에도 적용될 수 있다. 예컨대, 스테이지의 위치는 6개의 자유도로 측정될 수 있고, 각각의 자유도에 대응하는 측정 신호가 본 발명의 실시예에 따라 모두 보정될 수 있다.

본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.

앞에서는 광학 리소그래피의 관점에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대하여 구체적인 참조가 이루어졌을 수도 있지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용분야에 이용될 수도 있으며, 또한 문맥이 허락하는 곳에서는 광학 리소그래피로 한정되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서는, 패터닝 장치의 토폴로지가 기판에 제공된 레지스트의 층 내로 프레스될 수 있으며, 그 후에 레지스트를 전자기 방사선, 가열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 레지스트가 경화된 후에는, 패터닝 장치는 레지스트의 외측으로 이동되어 레지스트 층에 패턴을 잔류시킨다.

본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 ㎚의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5～20 ㎚ 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선뿐만 아니라 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포괄한다.

"렌즈"라는 용어는 문맥이 허용하는 곳에서는 굴절성, 반사성, 자기성, 전자기성, 및 정전성 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 상기 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크, 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.

전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 하기 청구항들의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,
물체를 유지하도록 구성되고, 운동 범위 내에서 기준 구조체(reference structure)에 대해 이동할 수 있는 스테이지;
상기 운동 범위에서 공간적으로 변화하는 자장을 제공하도록 구성되고, 상기 기준 구조체 및 상기 스테이지에 대하여 이동할 수 있는 자석 구조체;
상기 기준 구조체에 대한 측정 방향에서 상기 스테이지, 상기 물체, 또는 상기 스테이지와 상기 물체 양자의 위치에 대응하는 제1 측정 신호를 제공하도록 구성되는 제1 위치 측정 시스템;
상기 자석 구조체에 대한 상기 스테이지의 위치에 대응하는 제2 측정 신호를 제공하도록 구성된 제2 위치 측정 시스템; 및
상기 제1 측정 신호를 상기 제2 측정 신호에 좌우되는 값으로 보정하여, 측정 방향에서의 상기 기준 구조체에 대한 상기 스테이지, 상기 물체, 또는 상기 스테이지와 상기 물체 양자의 위치를 나타내는 보정된 제1 측정 신호를 제공하도록 구성되는 데이터 프로세서
를 포함하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 자석 구조체는 공간적으로 변화하는 자장을 제공하도록 구성된 영구 자석을 포함하는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 위치 측정 시스템은 격자(grating) 및 상기 격자와 협력하는 센서 헤드를 포함하며, 상기 격자는 상기 기준 구조체와 상기 스테이지 중의 하나 상에 제공되며, 상기 센서 헤드는 상기 기준 구조체와 상기 스테이지 중의 다른 하나 상에 제공되는, 리소그래피 장치.
제3항에 있어서,
상기 격자는 상기 기준 구조체 상에 제공되고, 상기 센서 헤드는 상기 스테이지 상에 제공되는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 위치 측정 시스템은 센서를 포함하며, 상기 센서의 출력이 상기 제2 측정 신호를 제공하는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 위치 측정 시스템은 2개의 센서와 프로세서를 포함하며, 하나의 상기 센서의 출력이 측정 기준에 대한 상기 스테이지의 위치를 나타내고, 다른 하나의 상기 센서의 출력이 상기 측정 기준에 대한 상기 자석 구조체의 위치를 나타내며, 상기 프로세서는 2개의 상기 센서의 출력을 조합하여 제2 측정 신호를 제공하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 기준 구조체는 상기 스테이지 및 상기 자석 구조체를 지지하는 베이스인, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
방사 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사 빔을 형성할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
상기 패터닝된 방사 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템
을 더 포함하며,
상기 스테이지가 상기 기판 테이블을 포함하는,
리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
방사 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사 빔을 형성할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
상기 패터닝된 방사 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템
을 더 포함하며,
상기 스테이지가 상기 패터닝 장치를 유지하기 위해 상기 지지체를 포함하는,
리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 스테이지는 베이스에 직접 또는 간접적으로 지지되고, 상기 자석 구조체는 상기 베이스에 대하여 이동 가능하며, 상기 스테이지를 이동시키기 위해 상기 스테이지와 상기 자석 구조체 사이에 작동 시스템이 제공되는, 리소그래피 장치.
제10항에 있어서,
추가의 스테이지를 더 포함하며, 상기 추가의 스테이지를 이동시키기 위해 상기 추가의 스테이지와 상기 자석 구조체 사이에 추가의 작동 시스템이 제공되는, 리소그래피 장치.
제11항에 있어서,
측정 방향에서의 상기 기준 구조체에 대한 상기 추가의 스테이지의 위치를 측정하도록 구성된 제3 측정 시스템을 더 포함하며, 상기 제2 위치 측정 시스템은 상기 자석 구조체에 대한 상기 추가의 스테이지의 위치를 측정하도록 구성된 센서를 포함하며, 상기 제2 위치 측정 시스템은 상기 제1 측정 신호, 상기 제3 측정 신호의 출력, 및 상기 제2 측정 신호 중의 상기 센서의 출력으로부터 상기 제2 측정 신호를 구하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
측정 방향에서의 기준 구조체에 대한 스테이지, 상기 스테이지에 의해 유지되는 물체, 또는 상기 스테이지와 상기 물체 양자의 위치 측정을 보정하는 방법으로서, 상기 스테이지가 상기 스테이지와 상기 기준 구조체에 대하여 이동 가능한 공간적으로 변화하는 자장 내에서 이동할 수 있는, 위치 측정 보정 방법에 있어서,
측정 방향에서의 상기 기준 구조체에 대한 상기 스테이지, 상기 물체, 또는 상기 스테이지와 상기 물체 양자의 위치에 대응하는 제1 측정 신호를 제공하는 단계;
상기 자장에 대한 상기 스테이지의 위치에 대응하는 제2 측정 신호를 제공하는 단계; 및
상기 제1 측정 신호를 상기 제2 측정 신호에 좌우되는 값으로 보정하여, 상기 측정 방향에서의 상기 기준 구조체에 대한 상기 스테이지, 상기 물체, 또는 상기 스테이지와 상기 물체 양자의 위치를 나타내는 보정된 제1 측정 신호를 제공하는 단계
를 포함하는 위치 측정 보정 방법.
제13항에 있어서,
상기 값은,
a) 상기 스테이지를 상기 기준 구조체에 대하여 정지 상태로 유지하고;
b) 상기 스테이지에 대하여 상이한 위치에 상기 자장을 위치시키고;
c) 상기 스테이지에 대하여 상기 자장의 각각의 상이한 위치에서의 제1 측정 신호를 판독하고;
d) 상기 스테이지에 대한 상기 자장의 위치를 함수로 하여 상기 제1 측정 신호에 있어서의 어떠한 불일치(inconsistency)를 결정하고;
e) 상기 스테이지에 대한 상기 자장의 위치를 함수로 하여 상기 불일치 중의 임의의 것으로부터 상기 값을 구함으로써 획득되는,
위치 측정 보정 방법.
제14항에 있어서,
상기 스테이지에 대한 상기 자장의 위치를 함수로 하는 상기 제1 측정 신호에서의 불일치는 주기적인 동작을 나타내며, 상기 b)에서의 위치는 상기 불일치의 1 주기를 커버하도록 선택되고, 상기 e)에서의 결과는 주기성(periodicity)을 이용하여 다른 위치에 대해 외삽되는(extrapolated), 위치 측정 보정 방법.
제13항에 있어서,
상기 값은,
a) 제1 위치에서 상기 기준 구조체에 대하여 상기 자장을 정지 상태로 유지하고;
b) 상기 기준 구조체에 대한 상이한 위치에 상기 스테이지를 위치시키고;
c) 상기 기준 구조체에 대한 상기 스테이지의 각각의 상이한 위치에서의 제1 측정 신호를 판독하고;
d) 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치에서 상기 자장이 상기 기준 구조체에 대하여 정지 상태로 유지될 때에 상기 a) 내지 c)를 반복하고;
e) 상기 자장의 상이한 위치에서의 상기 제1 측정 신호의 판독치로부터 상기 기준 구조체에 대한 상기 자장의 위치에 좌우되는 어떠한 불일치를 구하고;
f) 상기 스테이지에 대한 상기 자장의 위치를 함수로 하여 상기 불일치 중의 임의의 것으로부터 상기 값을 구함으로써 획득되는,
위치 측정 보정 방법.