KR101380702B1

KR101380702B1 - 평면 모터 및 평면 모터를 포함하는 리소그래피 장치

Info

Publication number: KR101380702B1
Application number: KR1020120026579A
Authority: KR
Inventors: 스벤 안토인 요한 홀; 에드빈 요한 뷔스; 에르빈 비진
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2014-04-02
Also published as: JP5726794B2; TWI490664B; US20120249991A1; US9172294B2; CN102736439A; KR20120112031A; TW201243513A; JP2012212876A; NL2008379A

Abstract

평면 모터는, 제1 피치를 가진 반복적인 배열로 배열되고 이동 면의 제1 측면에 대향하는 복수의 스테이터 폴들을 포함하는 스테이터, 제2 피치를 가진 반복적인 배열로 배열되고 이동 면의 제2의 반대 측면에 대향하는 복수의 무버 폴들을 포함하는 무버를 포함한다.
스테이터 및 무버 중 적어도 하나의 폴들은 각각의 권선을 통한 전류에 응답하여 스테이터 폴들 및 무버 폴들 각각에서 자기장을 변경하도록 권선이 제공된다. 스테이터 및 무버 중 적어도 하나는 스테이터 및 무버 중 적어도 하나의 각 폴을 통해 영구 자석으로부터 스테이터 및 무버의 다른 폴로 그리고 그 역으로 연장되는 자기장을 생성하기 위한 영구 자석을 포함한다.
무버의 무버 폴들 중 하나가 스테이터의 스테이터 폴들중 하나와 일렬로 배열되는 경우 무버의 다른 무버 폴들이 스테이터의 스테이터 폴들과 일렬로 배열되지 않도록 제1 피치 및 제2 피치는 서로 상이하다.

Description

평면 모터 및 평면 모터를 포함하는 리소그래피 장치{PLANAR MOTOR AND LITHOGRAPHIC APPARATUS COMPRISING SUCH PLANAR MOTOR}

본 발명은 평면 모터와 평면 모터를 포함하는 리소그래피 장치에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 디바이스가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 통상의 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 방사선 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 동시에, 이 방향과 평행한 방향 또는 역-평행 방향으로 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역을 조사하는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린팅하여 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피에서, 예컨대 기판을 유지하는 기판 테이블이나 패터닝 디바이스를 유지하는 지지대가 제거될 수 있도록 하는데 평면 모터와 같은 고전력 전기 모터가 필요하다. 한편으로, 고가속(high accelerations)은 강력한 모터들을 필요로 한다. 다른 한편으로는, 강력한 모터들은 이동부의 무게를 수반하고, 이는 그 구조물의 더 높은 질량을 이동시켜야 하기 때문에 최대 가속을 달성하는데 역효과를 가져온다. 게다가, 컴플라이언스(compliance)가 기여한다. 복수의 모터 유닛들이 적용되는 경우, 예컨대 x 방향으로의 추진을 위한 모터 유닛과 y 방향으로의 추진을 위한 모터 유닛이 적용되는 경우, 모터 유닛들을 상호연결하는 구조체의 컴플라이언스는 이동들의 최대 대역폭과 동적 성능을 달성하는 것을 제한할 수도 있다.

고 가속과 높은 대역폭을 제공할 수 있는 평면 모터를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시예에 따르면,

제1 피치를 가진 반복적인 구성으로 배열되고 이동 면의 제1 측면에 대향하는 복수의 스테이터 폴(stator pole)을 포함하는 스테이터(stator), 및

제2 피치를 가진 반복적인 구성으로 배열되고 상기 이동 면의 제2의 반대 측면에 대향하는 복수의 무버 폴을 포함하는 무버(mover)를 포함하는 평면 모터가 제공된 리소그래피 장치로서,

상기 스테이터와 무버 중 적어도 하나의 폴들은, 각각의 권선(winding)을 통한 전류에 응답하여 상기 스테이터 폴들 및 무버 폴들 각각에서의 자기장을 변경하도록 상기 권선이 제공되며,

상기 스테이터와 무버 중 적어도 하나는 영구 자석으로부터 상기 스테이터 및 무버의 적어도 하나의 각 폴을 통해 상기 스테이터 및 무버의 다른 하나의 폴로 그리고 그 역으로 연장되는 자기장을 생성하는 영구 자석을 포함하고,

상기 무버의 무버 폴들 중 하나가 상기 스테이터의 스테이터 폴들 중 하나와 일렬로 배열될 때 상기 무버의 다른 무버 폴들이 상기 스테이터의 스테이터 폴들과 일렬로 배열되지 않도록 상기 제1 피치 및 제2 피치는 서로 다른, 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에서는,

방사선 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템;

패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 상기 방사선 빔에 단면의 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지대;

기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및

상기 기판의 타겟 영역상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템이 제공되며,

리소그래피 장치는 본 발명에 따른 평면 모터를 포함하고, 상기 평면 모터는 상기 지지대 및 기판 테이블의 구동 모터인 리소그래피 장치가 제공된다.

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 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평면 모터의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평면 모터의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평면 모터의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 평면 모터의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 평면 모터의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 평면 모터의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 평면 모터의 개략적인 평면도를 도시한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치는 방사선 빔(B)(예컨대, UV 방사선 또는 다른 적절한 방사선)을 조정하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL)과 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 특정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 마스크 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)을 포함한다. 리소그래피 장치는 또한, 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정 파라미터들에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT)을 포함한다. 리소그래피 장치는 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을 (예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 반사 투영 렌즈 시스템)(PS)을 더 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.

마스크 지지 구조체들은 패터닝 디바이스의 하중을 견딘다. 마스크 지지 구조체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 디바이스가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 마스크 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 마스크 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 마스크 지지 구조체는 패터닝 디바이스가 예컨대 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서에서 "레티클" 또는 "마스크" 와 같은 용어들의 사용은 "패터닝 디바이스" 라는 더 일반적인 용어와 유사하게 고려될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하도록 방사선 빔에 방사선 빔의 단면의 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 모든 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 패턴이 위상시프트 특징들(phase-shifting features) 또는 소위 어시스트(assist) 특징들을 포함한다면, 기판의 타겟 영역에 원하는 패턴에 적확히 대응하지 않을 수도 있다는 것이 유의되어야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 수도 있다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 시프트형(alternating phase-shift) 및 감쇠 위상 시프트 형(attenuated phase-shift)과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템" 이라는 용어는, 이용되는 노광 방사선에 대하여 적합하거나, 또는 액침 액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합과 같은, 다양한 유형의 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 "투영 렌즈" 라는 용어의 사용은 "투영 시스템" 이라는 더 일반적인 용어와 유사하게 고려될 수 있다.

도시된 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 대안적으로, 리소그래피 장치는 반사형(예컨대, 이상에서 언급된 유형의 프로그래머블 미러 어레이를 채용하거나, 반사형 마스크를 채용함)이다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 패터닝 디바이스 테이블)를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다중 스테이지(multiple stage)" 기계에서는, 추가의 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 하나 이상의 테이블 또는 지지대 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블 또는 지지대를 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.

리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해, 예컨대 물과 같은 상대적으로 높은 굴절률을 가지는 액체로 기판의 적어도 부분을 덮을 수 있는 유형일 수 있다. 액침 액은 또한 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이에 리소그래피 장치의 다른 공간에 적용될 수도 있다. 액침 기술들은 투영 시스템들의 개구수를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "액침" 이라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨야 하는 것을 의미하는 것이 아니라, 오히려 노광 동안 투영 시스템과 기판 사이에 단지 액체가 위치하는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 소스 콜렉터 모듈(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 예컨대, 방사 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 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 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이 방사 소스(SO)는 리소그래피 장치에 통합된 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 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 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. 조명기(IL)는 방사선 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 마스크 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 마스크(MA)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 종단한 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)은 방사선 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟 영역(C)을 방사선 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 유사하게, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)를 이용하여, 예컨대 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 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. 유사하게, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대" 의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와는 달리), 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 그렇지 않으면 고정될 것이다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 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 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 유사하게, 마스크(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지대" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대" 를 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사선 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)을 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, 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지대" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대"를 동기적으로 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지대" 에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(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 반면, 스캐닝 동작의 길이에 의해 타겟 영역의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.

3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지대" 를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대"를 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대"의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 동작 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 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평면 모터의 개략적인 측면도를 도시한다. 평면 모터는 제1 피치에서 스테이터 폴들(STP)의 반복적인 배열을 갖는 스테이터(ST)를 포함한다. 스테이터 폴들(STP)은 이동 면(POM)을 따라 연장되고, 철이나 철 파우더를 포함하는 조성과 같은 강자성(ferro-magnetic) 물질 (또는 페리 자성(ferri-magnetic) 물질)로 이루어질 수도 있다. 평면 모터는 이동 면(POM)을 따라 스테이터(ST)에 관해 이동가능한 무버(MV)를 더 포함한다. 스테이터 폴들(STP)은 이동 면의 제1 측면을 향해 연장된다. 무버 폴들은 이동 면의 반대 측면을 향해 연장된다. (비록 스테이터 내에 영구 자석이 또한 적용가능하더라도, 이 예에서는 무버에) 영구 자석(PMT)이 제공된다. (4 개의 무버 폴들(MPS)이 제공되는 경우에) 이 예에서, 영구 자석은 중심 위치에서 무버 폴들(MPS) 각각에 연결된 무버 베이스(MBS)에 배열되어, 영구 자석(PMT)의 양 편상에서 두 개의 무버 폴(MPS)들이 무버 베이스(MBS)에 연결된다. 따라서 무버의 무버 폴들은 무버 베이스(MBS)에 모두 연결되어 있으며, 무버 베이스는 철 및/또는 (본 실시예에서의 영구 자석(PMT)과 같은) 영구 자석과 같이, 자속을 전도할 수 있는 물질로 형성된다. 권선들(WD)(예컨대, 코일들)은 무버 폴들 각각의 둘레에 제공된다. 대안적으로, 권선들은 스테이터 폴들의 둘레에 제공될 수 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 왼쪽에서 보이는, 도시된 위치에서, 무버 폴들 중 제2 무버 폴은 스테이터 폴들 중 하나와 대향하며, 즉 그 스테이터 폴과 동일한 위상으로 되어 있다. 왼쪽에서 보이는 제1 무버 폴들은 스테이터 폴들의 반복되는 패턴에 관하여 몇도 상이한 위상으로 되어 있다: 도시된 위치에서, 왼쪽에서 보이는 제1 무버 폴은 180도 상이한 위상으로 되어 있으며, 제3 및 제4 무버 폴들은 각각 270도 및 90도 상이한 위상으로 되어 있다. 이러한 위치에서, 영구 자석(PMT)으로부터의 자기장은 무버 폴들 중 제2 무버 폴을 통해 스테이터(ST)로 연장되고, 스테이터로부터 제3 및 제4 무버 폴들 및 그 대응 스테이터 폴들을 통해 다시 무버의 영구 자석으로 연장된다. 대응 스테이터 폴들과 제3 및 제4 무버 폴들의 오버랩이 실질적으로 동일한 것을 고려하면, (그 권선이 전력이 공급되지 않는 한) 실질적으로 동일한 자기장이 제3 및 제4 무버 폴들을 통해 흐를 것이다. 권선들(WD) 중 하나 이상이 각각의 전류에 의해 전력이 공급되면, 힘이 발생될 수 있다: 예컨대 반대로 지향된 전류로, 제3 및 제4 무버 폴들에 전력을 공급하는 것은 제3 및 제4 무버 폴들 중 하나의 무버 폴에서 자기장을 증가시키고 다른 하나의 무버 폴에서 자기장을 감소시킬 것이며, 그로 인해 (전류의 방향에 따라) 왼쪽 또는 오른쪽을 향하는 힘이 생성된다. 무버(MV)가 이동함에 따라, 무버 폴들과 스테이터 폴들의 오버랩은 변화한다: 예로서, 왼쪽으로 이동시, 제1 무버 폴의 오버랩은 증가하고, 제2 무버 폴의 오버랩은 감소하며, 제3 무버 폴의 오버랩은 감소하고, 제4 무버 폴의 오버랩은 증가한다. 결과적으로, 자기장은 그 자체를 재분배하고, 그로 인해 오버랩이 감소하는 무버 폴들은 필드 강도가 감소되는 경향이 있으며, 그 반대는 역으로 된다. 무버가 이동함에 따라, 권선의 전력 공급이 변화된다. 권선들은 이 실시예에서 스테이터에 대한 무버의 위치의 함수로서 정류되며, 더 정확하게는 스테이터 폴들의 반복되는 패턴에 대한 무버의 위상의 함수로서 정류된다. 결과적으로, 높은 가속이 생성될 수 있도록, 무버의 낮은 하중과 결합하여 높은 모터 힘을 생성할 수 있도록 하는 효율적인 평면 모터가 제공될 수 있다.

스테이터에 대한 평면 모터의 유사 거동을 제공하기 위해, 스테이터 폴들이 고정 피치로 제공될 수도 있다. 도시된 예에서, 4개의 무버 폴들이 제공되며, 이는 낮은 힘 리플(low force ripple), 높은 힘, 및 낮은 무버 질량을 제공하는 효율적인 구성이 가능하도록 한다. 비록 최소한 3개의 무버 폴들이 필요하지만, 다른 수의 무버 폴들로 동일한 원칙이 적용될 수도 있다. 이동 면을 따라 무버가 이동시 무버 폴들이 대응 스테이터 폴을 차례로(turn by turn) 대향하면서 스테이터에 대하여 이동 면을 따른 무버의 각 위치에서 힘을 생성할 수 있도록, 무버 폴들의 피치가 스테이터 폴들의 피치와 상이하다. 따라서, 무버를 이동할 때, 무버 폴들은 스테이터 폴에 차례로(turn by turn) 일렬로(즉, 마주하며) 배열된다. 무버 폴들이 360도를 무버 폴들의 수에 의해 나눈 위상 차이로 위치되도록 배열되는 경우에, 상대적으로 리플(ripple)이 없도록 할 수 있어 상대적으로 일정한 힘을 가능하게 하는 효과적인 배열이 제공될 수 있다. 따라서, 4개의 무버 폴들이 있는 경우, 무버 폴들 사이에 90도의 위상차가 제공된다. 그러한 90도의 위상차는 도 2에 도시된 실시예에서 볼 수 있다: 무버의 도시된 위치에서, 무버 폴들은 스테이터 폴들에 관하여 180도, 0도, 90도, 및 270도 (또는 정의에 따라 180도, 0도, 270도 및 90도)의 위상 관계로 되어 있다. 예컨대 0도, 180도, 90도, 및 270도의 위상 관계를 제공하기 위해, 무버 폴들의 다른 피치들이 제공될 수도 있다. 이러한 예들에서, 다음의 관계가 성립된다: 무버의 왼쪽 쌍의 폴들의 피치는 스테이터 폴들의 피치의 N+1/2 배로 설정되고, 무버의 오른쪽 쌍의 폴들의 피치는 마찬가지로 스테이터 폴들의 피치의 N+1/2 배로 설정되며(N은 정수이다: 0, 1, 2, ...), 오른쪽 쌍에 관한 왼쪽 쌍의 피치는 스테이터 폴들의 피치의 N+1/4 또는 N+3/4 배로 설정된다(N은 정수이다: 0, 1, 2, ...).

이 문서에서, 스테이터 폴들의 피치는 제1 피치로 지칭될 수 있으며, 무버 폴들의 피치는 제2 피치로 지칭될 수 있다. 폴들의 피치라는 용어는 두 개의 인접한 폴들의 중심 사이의 거리 (또는 두 개의 인접한 폴들의 각각의 왼쪽 에지들 사이의 거리 또는 두 개의 인접한 폴들의 각각의 오른쪽 에지들 사이의 거리)로서 이해해야 한다.

게다가, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 이 실시예에서, 무버 폴들의 피치는 쌍으로 일정하다: 폴들의 왼쪽 쌍의 피치는 폴들의 오른쪽 쌍의 피치와 동일하다. 왼쪽 쌍과 오른쪽 쌍의 피치는 스테이터 폴 패턴에 관하여 180도 상호 위상 차이를 제공하도록 설정되는 반면, 왼쪽 쌍과 오른쪽 쌍 사이에 90도(또는 270도)의 위상 시프트가 제공된다.

도 2에서 도시된 실시예에서, 무버는 최소수의 영구 자석들(1)과 최소수의 권선들(4)이 필요하도록 영구 자석과 권선들을 포함한다.

평평한 표면을 얻기 위해, 스테이터 폴들 사이의 공간이 비자성 물질로 채워질 수도 있으며, 무버는 예컨대 에어 베어링(air bearing)에 의해 그러한 평평한 표면 위로 이동한다. 비자성 물질에 에나멜을 입힐 수도 있다.

권선들을 구동하기 위해, 스테이터에 대한 무버의 위치의 함수로서 코일들을 정류하도록 구동 배열(drive arrangement)이 제공될 수도 있다. 무버의 위치를 측정하기 위해 위치 센서가 제공될 수도 있으며, 구동 배열은 그에 의해 위치 센서로부터의 측정 위치에 응답하여 권선들을 구동하도록 배열된다. 권선들의 블록 신호 유형 정류(block signal type commutation)가 적용될 수도 있다. 구동 배열이 실질적으로 사인(sine) 형태의 전류로 코일들을 정류할 때 낮은 힘 리플들 및 낮은 진동이 얻어질 수 있다.

도 3은 도 2의 실시예와 유사한 실시예를 도시하지만, 스테이터의 각 폴 및 무버의 각 폴은 이중으로 슬롯팅(slot)된다. 이것은 각 폴(예컨대, 도 2에 도시된 폴들 각각)이 두 개의 더 작은 폴들로 나뉘어진다는 것을 의미한다. 유사한 삼중 슬롯팅된 배열(그로 인해 스테이터의 각 폴 및 무버의 각 폴이 삼중으로 슬롯팅된다.)이 도 4에 도시된다. 그러므로, 각 폴은 세 개의 더 작은 폴들로 나뉘어진다. 그로인해, 더 높은 d(phi)/dx 또는 델타(phi)/델타(x)가 생성될 수도 있고, 따라서 더 높은 힘이 발생되며, 그러나 다른 한편으로는 전체 자속은 감소될 수 있다.

도 3의 실시예와 유사한 배열을 나타내는 또다른 실시예가 도 5에 도시되어 있으며, 그에 의해 스테이터 폴들 및 무버 폴들에 테이퍼링된 에지들이 제공된다. 결과적으로, 자속의 개선된 순환(circulation)이 이루어질 수 있으며 그에 의해 더 높은 힘의 밀도가 얻어질 수 있다. 비록 도 5가 이중 슬롯팅된 폴들을 가진 구성에서 테이퍼링된 에지들을 도시하지만, 테이퍼링된 에지들은 마찬가지로 도 2에서 도시된 단일 슬롯팅된 폴들을 가진 구성이나, 도 4에 도시된 삼중으로 슬롯팅된 폴들을 가진 구성에 제공될 수도 있다.

도 6은 무버 폴들이 이동 면을 향해 테이퍼링된 추가적인 실시예를 나타낸다. 스테이터 폴들은 또한 테이퍼링될 수도 있다. 이동 면으로부터 떨어진 자기장 라인 밀도는 약간 더 조밀하기 때문에, 조금 더 넓은 폴을 사용하면 포화 없이 그러한 높은 밀도를 얻을 수 있도록 한다. 따라서 테이퍼링된 폴들은 높은 자기장을 허용하며, 그에 따라 물질의 최적 사용시, 최적의 하중에서 더 높은 힘을 야기한다.

도 2-6에서 도시된 스테이터 패턴은 일차원이다. 그러나, 이차원 패턴은 이동 면에 따라 연장되어 제공되며, 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 이차원 명평면 모터를 제공할 수 있도록 한다.

도 2-6에서 도시되고 이상에서 설명된 것처럼, 단일 무버를 사용하는 경우, 무버가 스테이터를 따라 이동할 때 힘 리플이 발생할 수도 있으며, 힘 리플은 스테이터 및/또는 무버의 피치에 관한 주기를 가진다. 그러한 힘 리플은 도 7에 대하여 설명되는 바와 같이 적어도 부분적으로 보상될 수도 있다. 도 7은 평면 모터의 복수의 무버들(MV1, MV2, MV3, 및 MV4)의 상당히 개략적인 평면도를 도시한다. 무버들 (MV1-MV4)는 단일 유닛으로서 이동하기 위해 기계적으로 상호연결된다. 무버들 MV1 및 MV2은 x 방향으로 서로에 관해 변위되며, x 방향으로 힘을 생성하도록 구성된다.

무버들(MV1-MV4)은 서로에 관하여 수평으로 제한될 수도 있다. 무버들(MV1-MV4)은 스테이터(ST)에 의해 수직으로 제한될 수 있다. 각 무버(MV1-MV4)는 스테이터(ST)가 베어링 표면을 제공하는 에어베어링이 제공될 수 있다. 무버들(MV1-MV4) 각각은, 각 무버(MV1-MV4)가 스테이터(ST)와 최적으로 일렬로 배열될 수 있도록, 개별적으로 에어베어링에 의해 지지될 수 있다. 무버들(MV1-MV4)과 스테이터(ST) 간의 에어 갭(air gap)은 이러한 방식으로 최소화되며, 개선된 모터 성능을 초래한다. 실시예에서, 무버들(MV1-MV4)은 수직 방향으로 가요성이 있으며 수평방향으로 강성이 있는 가요성 힌지들로 서로 연결될 수 있다.

무버들(MV1 및 MV2) 간의 오프셋은 그들의 힘 리플들이 실질적으로 180도 상이한 위상이 되도록 설정된다. 거기에, 무버들(MV1, MV2) 간의 거리는, 무버들의 힘 리플들이 실질적으로 180도 상이한 위상이 되도록, 스테이터 피치를 각 무버들의 폴들의 수 더하기 오프셋으로 나눈 것으로 설정되며, 그 오프셋은 스테이터 피치의 반을 무버의 폴들의 수로 나눈 것과 실질적으로 동일하다.

평면 모터의 동작 동안, 무버의 이동이 무버 폴들 사이에서 모터 힘의 적용 점의 변화를 야기하며, 모터의 무버의 이동 동안 토크 리플들이 발생할 수도 있다. 그러한 토크 리플은 제2 쌍의 무버들, 즉 제3 및 제4 무버들(MV3 및 MV4)에 의해 적어도 부분적으로 보상될 수도 있다. MV3 및 MV4은 y 방향으로 각각 MV1 및 MV2에 관해 변위된다. 또한, MV3는 x방향으로 MV1에 대하여 오프셋되고, MV4는 x방향으로 MV2에 대하여 오프셋된다. 이 오프셋은, 무버들(MV3 및 MV4)의 토크 리플이 무버들(MV1 및 MV2)의 토크 리플에 대하여 실질적으로 180도 상이한 위상에 있다고 가정하도록 선택된다. 거기에, MV1 과 MV3 사이의 x 방향으로(즉, 모터 힘의 방향으로)의 오프셋은, 각각 MV1과 MV2 사이에서 스테이터 피치의 절반으로 설정된다. 따라서, 상호연결된 4개의 무버들의 사분면(quadrant)으로, 힘 리플 및 토크 리플은 일차원 모터(이 예에서는, x방향 모터)에 대하여 적어도 부분적으로 보상될 수도 있다.

x 방향 및 y 방향으로 즉, 이동 면을 따라 두 방향으로 추진할 수 있도록 하는 평면 모터는 도 8을 참조하여 설명될 것이다. 도 8은 평면 모터의 무버 어셈블리의 상당히 개략적인 평면도를 도시한다. 무버들의 네 개의 사분면들(Q1-Q4)이 제공되며, 각 사분면은 다시 네 개의 무버들을 포함한다. 사분면들(Q1 및 Q4)의 무버들은 도 7을 참조하여 설명되는 무버들의 사분면에 대응하며, x 방향으로 힘을 생성하도록 한다. 사분면들(Q2 및 Q3)의 무버들 또한, 도 7을 참조하여 설명되지만 y 방향으로 힘을 제공하게 배열되도록 이동 면에서 90도 회전되는 사분면의 무버들에 대응한다. 따라서, 무버들의 4개의 사분면들의 조합은 이상에서 설명된 힘 리플 및 토크 리플 감소를 갖는 2차원 평면 모터를 제공하도록 할 수 있다. 덜 복잡한 평면 모터는, 4개의 무버들 각각의 네 개의 사분면 대신에, 네 개의 무버들, 즉 x 방향으로 두 개의 무버들, y 방향으로 두 개의 무버들이 제공될 수 있다.

본 명세서에서 집적회로들(IC)의 제조에 리소그래피 장치의 사용하는 것에 특정 참조가 이루어질 수도 있지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는, 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리들을 위한 유도 및 검출 패턴들, 평판 디스플레이(flat-panel displays), 액정 디스플레이(liguid-crystal displays: LCDs), 박막 자기 헤드, 등과 같이 다른 애플리케이션들을 가질 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 본 기술분야의 당업자는, 그러한 대안적인 애플리케이션의 맥락에서, 본 명세서에서의 "웨이퍼" 또는 "다이" 라는 용어의 사용은 더 일반적인 용어들인 "기판" 또는 "타겟 영역"과 각각 유사한 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서에서 언급된 기판은 노광 전 또는 노광 후에 예컨대 트랙(통상적으로 기판에 레지스트 층을 가하고 노광된 레지스트를 현상하는 도구), 도량학 도구 및/또는 검사 도구에서 처리될 수도 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기한 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.

비록 광학 리소그래피의 맥락에서 본 명세서의 실시예의 사용에 이상의 특정한 참조가 이루어졌으나, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피(imprint lithography)와 같은 다른 애플리케이션에서 사용될 수도 있으며, 문맥이 허용하는 경우, 광학 리소그래피로 한정되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스의 토포그래피(topography)는 기판상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 제공되는 레지스트 층으로 가압될 수도 있으며, 그 위에 레지스트가 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그들의 조합을 인가함으로서 양생(curing)될 수 있다. 레지스트가 양생된 후 패터닝 디바이스는 그 내부에 패턴을 남기고 레지스트로부터 제거될 수 있다.

본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV)선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파정을 가짐)을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형 및 정전기형 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 위에서 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

제1 피치를 가진 반복적인 배열로 배열되어 있으며 이동 면의 제1 측면에 대향하는 복수의 스테이터 폴들을 포함하는 스테이터(stator); 및
제2 피치를 가진 반복적인 배열로 배열되어 있으며 이동 면의 제2의 반대 측면에 대향하는 복수의 무버 폴들을 포함하는 무버(mover)를 포함하는 평면 모터가 제공된 리소그래피 장치로서,
상기 스테이터와 무버 중 적어도 하나의 각각의 폴들은 각각의 권선을 통한 전류에 응답하여 상기 스테이터 폴들 및 무버 폴들의 각각에서 자기장을 변경하도록 권선이 제공되며,
상기 스테이터 및 무버 중 적어도 하나는 영구 자석에서 상기 스테이터 및 무버의 하나의 각 폴을 통해 상기 스테이터 및 무버의 다른 폴로 그리고 역으로 연장하는 자기장을 생성하기 위한 영구 자석을 포함하고,
상기 무버의 무버 폴들 중 하나가 상기 스테이터의 스테이터 폴들 중 하나와 일렬로 배열되는 경우 상기 무버의 다른 무버 폴들이 상기 스테이터의 스테이터 폴들과 일렬로 배열되지 않도록, 제1 피치 및 제2 피치는 서로 상이한, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 스테이터 폴들 및 무버 폴들은 상기 이동 면을 향하여 테이퍼링(tape)되어 있는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테이터 폴들 및 무버 폴들은 상기 이동 면에 대향하는 측면에서 테이퍼링된 에지들이 제공되는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테이터 폴들 및 무버 폴들은 적어도 이중으로 슬롯팅(double slot)되어 있는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 피치는 고정 피치이고, 상기 제2 피치는 상기 무버 폴들이 360도/N의 위상차이로 위치되어 N이 상기 무버의 무버 폴들의 수와 동일하도록 설정되는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무버는 적어도 세 개의 무버 폴들을 포함하는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무버는 네 개의 무버 폴들을 포함하는, 리소그래피 장치.
제7항에 있어서, 상기 제1 피치는 고정 피치이고, 상기 제2 피치는 쌍을 이루며(pair-wise) 일정한, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무버는 상기 영구 자석 및 권선들을 포함하는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테이터 폴들 사이의 공간이 비자성 전도 물질로 채워지는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리소그래피 장치는 코일들을 구동하기 위한 구동 배열을 포함하고, 상기 구동 배열은 상기 스테이터에 대한 상기 무버의 위치 함수로서 상기 코일을 정류하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테이터 폴들 및 상기 무버 폴들은 강자성(ferro-magnetic) 또는 페리 자성(ferri-magnetic) 물질로 구성되는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평면 모터는, 상기 이동 면에 평행한, 동일한 제1 방향으로 힘을 생성하기 위해 구성되는 제1 쌍의 무버들을 포함하고, 상기 제1 쌍의 무버들은 서로 기계적으로 연결되어 있으며, 상기 제1 쌍의 무버들은 상기 제1 쌍의 무버들 각각의 위치의 함수로서 힘 리플에 관하여 서로에 대해 180도 위상차이로 상기 이동 면에서 오프셋되어 있는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 평면 모터는 상기 이동 면에 배열된 제1 쌍의 무버들 및 제2 쌍의 무버들을 포함하고, 상기 제1 쌍의 무버들 및 제2 쌍의 무버들은 서로 기계적으로 연결되어 있으며 실질적으로 사분 배열(quadrant arrangement)로 상기 이동 면을 따라 위치되어 있고, 그로 인해 상기 제1 쌍의 무버들 및 제2 쌍의 무버들은, 상기 제1 쌍의 무버들 및 제2 쌍의 무버들의 위치 함수로서 상기 제1 쌍의 무버들 및 제2 쌍의 무버들의 동작의 모터 힘 점(motor force point)에 의해, 토크 리플에 관하여 그리고 제1 방향으로 서로에 대하여 180도 위상차이로 오프셋되어 있는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
방사선 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 단면에 패턴을 가진 방사선 빔을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지대;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
상기 기판의 타겟 영역에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하고,
상기 평면 모터는 상기 지지대 및 상기 기판 테이블의 구동 모터인, 리소그래피 장치.