KR101428619B1

KR101428619B1 - 리소그래피 장치, 투영 조립체 및 능동 감쇠

Info

Publication number: KR101428619B1
Application number: KR1020120001217A
Authority: KR
Inventors: 마르크 빌헬무스 마리아 반 데르 비스트; 에릭 로엘로프 루프스트라; 코르넬리우스 아드리아누스 람베르투스 데 훈
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2014-08-13
Also published as: KR20090034782A; JP4933509B2; CN102096340A; CN102096340B; EP2045664A3; US20090091725A1; EP2045664B1; JP2012104862A; KR20120007086A; SG170831A1; KR101155066B1; TW200923593A; SG151244A1; US8203694B2; JP2009111366A; EP2045664A2; JP5284502B2; CN101452222B; TWI474124B; CN101452222A

Abstract

리소그래피 장치는 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템 및 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한다. 상기 리소그래피 장치는 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및 상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 더 포함한다. 상기 투영 시스템의 전체 또는 일부분의 진동을 감쇠시키도록 능동 감쇠 시스템이 제공된다. 상기 능동 감쇠 시스템은, 상기 투영 시스템의 위치 양을 측정하는 센서와 상기 센서에 의해 제공된 신호에 의존하여 상기 투영 시스템 상에 힘을 가하는 액추에이터의 조합체를 포함한다. 상기 능동 감쇠 시스템은 댐핑 매스에 연결되고, 상기 댐핑 매스는 상기 투영 시스템에 연결된다.

Description

리소그래피 장치, 투영 조립체 및 능동 감쇠{LITHOGRAPHIC APPARATUS, PROJECTION ASSEMBLY AND ACTIVE DAMPING}

본 발명은 리소그래피 장치, 투영 조립체, 및 구조체 및 능동 감쇠 조립체의 조합체에 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 생성하는데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1 개 또는 수개의 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. 공지된 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 또는 역-평행한 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스에서 기판으로 패턴을 전사하는 것이 가능하다.

리소그래피 분야에서 현재 추구되는 고 정확성과 고 분해능은, 마스크를 유지하는 레티클 스테이지, 투영 시스템 및 기판을 유지하는 기판 테이블과 같은 리소그래피 장치의 부분들의 서로에 대한 정확한 위치설정을 요구한다. 예를 들어, 레티클 스테이지와 기판 테이블의 위치설정과 별도로, 이는 투영 시스템 상의 요건들을 야기한다. 현재 구현들에서의 투영 시스템은 (투과 광학기의 경우) 렌즈 마운트 또는 (반사 광학기의 경우) 거울 프레임과 같은 지지 구조체와, 렌즈 요소들, 거울들 등과 같은 복수의 광학 요소들로 구성될 수 있다. 작동 시, 투영 시스템은 여러가지 원인들로 인해 진동을 겪을 수 있다. 일 예시로서, 리소그래피 장치 내의 부분들의 이동, 투영 시스템에 영향을 주는 가스 스트림 및/또는 난류(turbulence) 및/또는 탄성파(acoustic wave)를 유도할 수 있는 기판 스테이지 또는 레티클 스테이지와 같은 스테이지의 이동, 또는 그 가속/감속은 투영 시스템이 부착된 프레임의 진동을 초래한다. 이러한 교란(disturbance)들은 투영 시스템의 진동들을 전체적으로 또는 부분적으로 유발할 수 있다. 이러한 진동들로 인해, 렌즈 요소들 또는 거울들의 변위가 야기될 수 있으며, 따라서 이미징 오차, 즉 기판 상으로의 패턴 투영 오차를 초래할 수 있다.

통상적으로, 투영 시스템 또는 그 부분들의 진동을 감쇠시키기 위해 감쇠 시스템이 제공된다. 거기에는, 여러 형태들로 공지된 바와 같은 수동 감쇠 시스템, 또는 능동 감쇠 시스템, 또는 수동과 능동 감쇠 시스템의 조합이 제공될 수 있다. 본 명세서에서, 능동 감쇠 시스템이라는 용어는 진동의 영향을 검출하는 센서(예를 들어, 위치 센서, 속도 센서, 가속도 센서 등), 및 감쇠될 구조체 또는 그 부분 상에서 작동하는 액추에이터 - 상기 액추에이터는, 예를 들어 센서에 의해 제공된 신호에 의존하여 제어기에 의해 구동됨 - 를 포함하는 감쇠 시스템으로서 이해되어야 한다. 센서에 의해 제공된 신호에 의존하여 액추에이터를 구동시킴으로써, 투영 시스템 또는 그 일부분 상의 진동의 영향이 정해진 범위로 감소되거나 상쇄될 수 있다. 이러한 능동 감쇠 시스템의 일 예시는 피드백 루프에 의해 제공될 수 있다: 센서는 (투영 시스템 또는 그 일부분의 위치, 속력, 가속도, 저크(jerk) 등과 같은) 위치 양(position quantity)을 제공하며, 제어기는 상기 위치 양이 제공되며 액추에이터를 구동시키도록 제어기 출력 신호를 생성함에 따라, 액추에이터가 투영 시스템 또는 그 일부분 상에 작동하여 피드백 루프가 제공된다. 상기 제어기는 여하한의 타입의 제어기에 의해 형성될 수 있고, 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 또는 여타의 프로그램가능한 디바이스에 의해 실행될 소프트웨어에서 구현될 수 있거나, 전용 하드웨어(dedicated hardware)에 의해 구현될 수 있다.

새롭게 대두되는 문제는, 피드백 루프의 안정성, 부연하면 링잉(ringing) 및/또는 오실레이션이 방지되는 피드백 루프의 주파수 거동(frequency behavior)을 달성하는데 있다. 이와 동시에, 능동 감쇠 시스템의 높은 대역폭이 요구되는데, 능동 감쇠 시스템의 높은 주파수 대역폭이 이러한 높은 대역폭 내에서 진동을 억제하게 하도록 할 것이기 때문이다. 리소그래피 장치의 속도에 관한 꾸준히 증가하는 요구들로 인해, 리소그래피 장치 내의 이동들은 더 높은 속도로 행해지고, 결과적으로 더 빠른 트랜지언트(transient)들을 수반하려는 경향이 있으며, 이로 인해 더 높은 주파수들에서 진동들의 생성을 초래할 수 있다. 그러므로, 능동 감쇠 시스템의 더 높은 대역폭을 향한 요구가 대두되고 있다.

직면한 현상은, 투영 시스템이 통상적으로, 예를 들어, 렌즈들, 거울들 및/또는 다른 광학 요소들, 렌즈 마운팅(lens mounting)들 및/또는 거울 마운팅들, 렌즈 몸체와 같은 투영 시스템의 하우징 등을 포함하는 다양한 부분들로부터 생성된다는 것이다. 그 결과로, 수직축 상에는 전달 함수(로그 스케일)가 플롯되는 한편, 수평축에는 주파수(로그 스케일)가 플롯되며, RBM이 강성체 매스(rigid body mass)에 실질적으로 대응하는 주파수 거동을 나타내는 도 2에 도시된 바와 같이, 투영 시스템의 주파수 거동은 낮은 주파수 극치에서 강성체 매스로 시작하여, 주파수에 반비례하는 전달 함수를 제공한다. 공진 주파수 범위(RES)에서, 투영 시스템의 공진이 관찰되며, 이후 주파수 증가에 따라 복수의 추가 공진 주파수들이 후속될 수 있어, 전체적으로 전달 함수의 크기 증가를 유도한다. 효과적으로는, 공진 영역으로부터, 투영 시스템은 더 이상 단일 대상물(object)로서 거동하지 않지만, 그 대신에 투영 시스템의 요소의 공진에 각각 대응하는 다양한 공진 현상을 보여준다. 그 결과, 주파수가 높을수록, 전달 함수에 "기여하는" 잔여 매스(remaining mass)가 적으며, 이는 공진 주파수 범위 이상의 주파수 범위에서 주파수 증가에 따라 전달 함수의 크기가 증가한다는 사실에 대한 설명으로 간주될 수 있다. 당업자라면 쉽게 이해되는 바와 같이, 상기에 설명된 투영 시스템의 주파수 거동은, 투영 시스템의 공진에 도달하거나 초과하는 능동 감쇠 시스템의 대역폭을 달성하려고 시도할 때 안정성 문제들을 야기할 수 있다. 전달 함수는, 예를 들어 투영 시스템 상의 힘의 함수로서 투영 시스템의 속도의 항으로 표현될 수 있다. 또한, 전달 함수는 투영 시스템 상의 힘의 결과로서 투영 시스템의 가속과 같은 여타의 적절한 양으로 표현될 수 있다는 것을 유의한다. 그 경우, 전달 함수의 낮은 주파수 거동은 주파수 독립적이라는 것을 나타낼 것이며, 공진 주파수 범위 이상의 (다수의 공진 피크들을 나타내는) 전달 함수의 증가와 공진 주파수 범위가 후속될 것이다.

능동 감쇠의 안정한 작동 범위를 증가시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면,

방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;

패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;

기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및

상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고,

상기 리소그래피 장치는 상기 투영 시스템의 전체 또는 일부분의 진동을 감쇠시키는 능동 감쇠 시스템을 더 포함하고, 상기 능동 감쇠 시스템은, 상기 투영 시스템의 위치 양을 측정하는 센서와 상기 센서에 의해 제공된 신호에 의존하여 상기 투영 시스템 상에 힘을 가하는 액추에이터의 조합체를 포함하고; 상기 능동 감쇠 시스템은 댐핑 매스(damping mass)에 연결되고, 상기 댐핑 매스는 상기 투영 시스템에 연결된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면,

- 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템;

- 상기 투영 시스템의 전체 또는 일부분의 진동을 감쇠시키는 능동 감쇠 시스템 - 상기 능동 감쇠 시스템은, 상기 투영 시스템의 위치 양을 측정하는 센서와 상기 센서에 의해 제공된 신호에 의존하여 상기 투영 시스템에 힘을 가하는 액추에이터의 조합체를 포함함 -;을 포함하는 투영 조립체가 제공되고,

상기 능동 감쇠 시스템은 댐핑 매스에 연결되고, 상기 댐핑 매스는 상기 투영 시스템에 연결된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면,

구조체의 전체 또는 일부분의 진동을 감쇠시키는 상기 구조체 및 능동 감쇠 시스템의 조합체가 제공되고, 상기 능동 감쇠 시스템은, 상기 구조체의 위치 양을 측정하는 센서와 상기 센서에 의해 제공된 신호에 의존하여 상기 구조체에 힘을 가하는 액추에이터의 조합체를 포함하며,

상기 능동 감쇠 시스템은 댐핑 매스에 연결되고, 상기 댐핑 매스는 상기 구조체에 연결된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 리소그래피 장치의 투영 시스템의 동작을 감쇠시키는 방법이 제공되고, 상기 장치는 상기 투영 시스템에 연결된 능동 감쇠 시스템을 포함하며, 상기 방법은:

상기 투영 시스템의 전체 또는 일부분의 위치 양을 측정하는 단계; 및

상기 능동 감쇠 시스템의 액추에이터를 작동시켜, 상기 측정된 위치 양에 따라 상기 리소그래피 장치의 상기 투영 시스템 상에 힘을 가하는 단계를 포함한다.

이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부한 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 통합될 수 있는 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 도 1을 참조하여 설명되는 리소그래피 장치의 투영 시스템의 전달 함수의 주파수 플롯을 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투영 시스템 및 능동 감쇠 시스템의 개략도;
도 4는 도 3에 따른 능동 감쇠 시스템에 의해 관찰된, 도 1을 참조하여 설명된 리소그래피 장치의 투영 시스템의 전달 함수의 주파수 플롯을 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투영 시스템 및 능동 감쇠 시스템을 도시하는 도면이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여타의 적합한 방사선)을 컨디셔닝하도록 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 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 상기 장치는 또한 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 타입의 광학 구성요소들, 또는 그들의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.

마스크 지지 구조체는 패터닝 디바이스의 무게를 지지, 즉 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 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 여하한 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 지지체들"(및/또는 2 이상의 마스크 테이블들 또는 "마스크 지지체들")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 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 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 시스템이라고도 칭해질 수 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 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 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 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)는 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 마크들은 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 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, 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 3은 이 예시에서 메트롤로지 프레임(MF)에 유지된 투영 시스템(PS)의 개략도를 나타낸다. 투영 시스템(PS)은, 예를 들어, 강성 마운팅, 탄성 마운팅 등을 포함하는 적절한 수단에 의해 메트롤로지(MF)에 유지될 수 있다. 예를 들어, 강성 매스를 포함하는 여하한의 대상물을 포함할 수 있는 댐핑 매스(DM)가 댐퍼(DMP)에 의해 투영 시스템(PS)에 연결된다. 댐핑 매스(DM) 및 댐퍼(DMP)는 이후 상세히 설명될 것이다. 우선은, 그들의 영향들이 생략될 수 있으며, 지금은 투영 시스템의 진동이 댐핑 매스의 진동과 동시에 발생할 수 있으며, 그 역으로도 가능하다고 가정될 수 있다. 투영 시스템(PS)의 진동은 댐핑 매스(DM)의 진동을 유도하며, 이는 센서(SENS)에 의해 감지될 것이다. (렌즈 요소, 거울 또는 그 여타의 부분과 같은) 투영 시스템의 일부분의 진동에도 동일하게 적용되며, 마찬가지로 이는 댐핑 매스(DM)의 진동을 유도할 수 있다. 이러한 진동은 위치 측정 센서, 속도 측정 센서, 가속도 측정 센서 등과 같은 여하한의 타입의 진동 센서를 포함할 수 있는 센서(SENS)에 의해 감지된다. 댐핑 매스(DM) 상에서 작동하는 액추에이터(ACT)가 제공된다. 이 실시예에서, 액추에이터는 리소그래피 장치의 베이스 프레임(BF)(하지만, 여타의 반응 몸체(reaction body) 또는 다른 기준이 적용될 수 있음)과 댐핑 매스(DM) 사이에 연결된다. 액추에이터는 압전 액추에이터, 모터 등과 같은 여하한의 적절한 타입의 액추에이터를 포함할 수 있고, 일 실시예에서는 로렌츠 액추에이터가 사용되며, 그로 인해 베이스 프레임(BF), 다른 반응 몸체 또는 기준, 및 댐핑 매스(DM) 간의 기계적인 접촉을 제공하지 않는 무접촉 액추에이터가 사용될 수 있는데, 로렌츠 액추에이터는 베이스 프레임 및 댐핑 매스에 각각 연결된 각각의 부분들과의 무접촉 인가(contactless exertion)를 제공할 수 있기 때문이다. 앞서 설명된 바와 같이, 액추에이터는 센서(SENS)에 의해 제공된 신호, 센서(SENS)의 출력 신호에 의존하여 (예를 들어 적절한 제어기에 의해) 구동되어, 제어기(도 3에 도시되지 않음)에 입력 신호를 제공할 수 있다. 이제, 능동 감쇠 시스템은 투영 시스템의 전달 함수의 주파수 거동과 직면할 것이며(여전히, 댐핑 매스(DM) 및 댐퍼(DMP)에 의한 여하한의 영향을 고려하지 않을 것임), 그 예시는 도 2를 참조하여 이미 설명되었다.

발명자들은 능동 감쇠 시스템의 안정성 측면들이 알맞게 변경될 수 있음을 발명하였다. 센서(SENS) 및 액추에이터(ACT)는 투영 시스템(PS)에 바로 연결되는 대신에 댐핑 매스(DM)에 연결된다. 이에 따라, 댐핑 매스(DM)는 투영 시스템(PS)에 연결된다. 상기에는, 도 2를 참조하여 투영 시스템(PS)의 전달 함수의 예시가 설명되었다. 댐핑 매스(DM)를 사용하여, 각각 센서(SENS) 및 액추에이터(ACT)에 의해 관찰된 바와 같이 투영 시스템의 전달 함수가 변경될 것이다. 센서(SENS) 및 액추에이터(ACT)에 의해 관찰된 바와 같이, 이러한 전달 함수에 관한 댐핑 매스(DM)의 영향의 일 예시가 도 4에 도시된다. 주파수 F_DM 이하에서, 전달 함수의 거동은 주로 도 2에 도시된 거동에 대응하며, 또한 주파수 F_DM 이하에서, 투영 시스템(PS)의 진동은 댐핑 매스(DM) 내의 대응하는 진동을 유도하며, 그 역으로도 가능하다. 주파수 F_DM에서, 센서(SENS) 및 액추에이터(ACT)는 실질적으로 투영 시스템(PS) 또는 그 일부분들의 진동들 및 공진들을 더 이상 관찰하지 않으며, 대신에 센서(SENS) 및 액추에이터(ACT)로부터 관찰된 바와 같은 주파수 거동은 댐핑 매스(DM)에 의해 지배된다. 이는, 댐핑 매스가 적어도 능동 감쇠 시스템의 주파수 대역 내에서 강성체 매스를 형성하도록 시스템을 구성하는데 유익할 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 주파수 F_DM에서부터의 하향 기울기 전달 함수에 의해, 강성체 매스에 실질적으로 대응하는 전달 함수를 관찰하도록 센서(SENS) 및 액추에이터(ACT)를 유도할 수 있다. 효과적으로, 센서(SENS) 및 액추에이터(ACT)로부터 알 수 있는 바와 같이, 주파수 F_DM에서, 한쪽상의 센서 및 액추에이터와 다른쪽상의 투영 시스템(PS) 사이에 효율적으로 개재된 댐핑 매스의 존재에 의해 투영 시스템의 공진 거동이 차단된다. 그러므로, 주파수 F_DM에서, 도 4는 주파수 증가에 따라 하향 기울기를 나타냄에 따라, 강성체 매스에 다다르는 전달 함수를 도시한다. 따라서, 도 4는 실제로 3 개의 주파수 밴드 - 투영 시스템이 강성체 매스로서 거동하는 낮은 주파수 영역(RBM), 투영 시스템의 공진 부분 및 공진들, 그리고 댐핑 매스(DM)에 의해 제공된 강성체 매스 - 를 나타낸다. 그 결과, 주파수 F_DM에서의 전달 함수의 위상은 더 일정한 거동을 나타낼 것이므로, 가능하게는 센서(SENS) 및 액추에이터(ACT)를 포함하는 능동 감쇠 시스템의 안정한 거동을 좋게 할 것이다. 실제로, 훨씬 더 높은 주파수들의 경우, 댐핑 매스(DM) 자체가 공진들을 나타낼 수 있다. 하지만, 이들 공진들은 능동 감쇠 시스템의 효율적인 대역폭을 넘어야 한다. 댐핑 매스(DM)가 중량 및 투영 시스템보다 낮은 복잡성을 가질 수 있으므로, 이러한 거동은 실제 구현에서 용이하게 달성될 수 있다. 실제 구현에서, 주파수 F_DM은, 예를 들어 약 1500 ㎐의 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 댐핑 매스(DM)는 최대 15 ㎑까지 강성체로서 거동할 수 있다. 상기 하향 기울기 거동으로 인해, 전달 함수는 이 예시에서 1500 내지 15000 ㎐ 사이의 주파수 범위에서 낮은 값을 달성할 것이므로, 가능하게는 능동 감쇠 시스템의 루프 전달 함수가 능동 감쇠 시스템의 안정한 작동에 알맞은 단위 이득 아래로 떨어지게 하는 한편, 더 낮은 주파수 범위에서 능동 감쇠 시스템의 피드백 루프의 높은 루프 이득을 달성할 수 있다.

부연하면, 투영 시스템 또는 그 일부분의 높은 주파수 공진 현상은 능동 시스템으로부터 디커플링(decouple)될 수 있으며, 능동 감쇠 시스템은 댐핑 매스(DM)에 의해 로딩되는 것에 의해 안정하게 유지된다.

댐핑 매스는, 예를 들어 감쇠 스프링과 같은 스프링을 포함하는 탄성 연결부(resilient connection)를 통해 투영 시스템(PS)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 투영 시스템의 일부분들의 진동들 및 공진들의 효율적인 디커플링이 F_DM의 주파수 범위에서 제공될 수 있다. 능동 감쇠 시스템의 대역폭보다 낮은 탄성 연결부의 롤-오프 주파수(즉, 투영 시스템(PS)으로부터 댐핑 매스(DM)로 진동들의 전달이 감소한 주파수)를 설계함으로써, 즉 도 4에서 주파수 F_DM을 초과하는 능동 시스템의 대역폭을 제공함으로써, 그 주파수 대역에서 실질적으로 공진 없는 거동의 장점을 취할 수 있음에 따라, 능동 감쇠 시스템의 안정한 작동을 촉진시킬 수 있다.

댐핑 매스는 투과 투영 시스템의 실제 구현에서 투영 시스템의 어느 관련 부분에 연결될 수 있으며, 댐핑 매스는 렌즈 마운트(lens mount)(즉, 복수의 렌즈 요소들을 위한 마운트)에 연결될 수 있다. 반사 투영 시스템의 경우, 댐핑 매스는, 예를 들어 1 이상의 거울들을 유지하는 프레임에 연결될 수 있다. 이에 따라, 투영 시스템 및 그 구성 부분들이 효율적으로 감쇠될 수 있고, 렌즈 마운트 또는 프레임에 댐핑 매스를 연결하면(또한 이에 따라 능동 감쇠 시스템을 중간에 연결하면) 투영 시스템의 복수의 구성 부분들, 예를 들어 렌즈 요소들, 거울들 등에 영향을 줄 것이며, 이들 구성 요소들은 모두 렌즈 마운트 또는 기준 프레임에 연결된다.

댐핑 매스의 질량은 투영 시스템의 질량의 0.001 내지 0.1 배 사이, 더 특별하게는 투영 시스템의 질량의 0.001 내지 0.01 배 사이로 선택될 수 있으며, 이에 따라 도 4에서의 주파수 F_DM은 능동 감쇠 시스템의 원하는 대역폭 내에 있는 주파수 범위에서 제공될 것이며, 따라서 능동 감쇠 시스템의 안정한 폐쇄 루프 작동에 알맞을 수 있다.

메트롤로지 프레임(MF)에 의해 유지된 투영 시스템(PS)이 도시된 대안적인 실시예가 도 5에 도시된다. 댐핑 매스(DM) 및 댐퍼(DMP)는 도 3과 유사하게 제공된다. 또한, 도 3을 참조하여 설명된 실시예와 유사할 수 있는 센서(SENS)가 제공된다. 또한, 도 3을 참조하여 설명된 실시예에서의 액추에이터와 동일하거나 유사한 액추에이터가 제공될 수 있다. 하지만, (베이스 프레임(BF)과 같은) 반응 몸체와 댐핑 매스 사이에 액추에이터(ACT)를 연결하는 대신에, 액추에이터(ACT)는 댐핑 매스(DM)와 반응 매스(RFM) 사이에 연결된다. 반응 매스(RFM)는 감쇠 스프링을 통해 댐핑 매스(DM)에 연결될 수 있다. 상기 스프링의 공진 주파수 이상에서, 액추에이터(ACT)를 작동시킬 때, 반응 매스(RFM)는 실질적으로 정지해 있을 것이다. 그러므로, 도 5의 실시예에서는 베이스 프레임(BF)과 같은 정지 부분에 액추에이터(ACT)를 연결시킬 필요가 없으며, 따라서 가능하게는 능동 감쇠 시스템의 설계 시 추가 자유도를 제공할 수 있음에 따라, 정지한 반응 몸체의 근접성이 생략될 수 있다.

이상, 본 발명은 리소그래피 장치의 투영 시스템에 대해 설명되었지만, 본 발명은 여하한의 투영 시스템, 또는 더 일반적으로는 능동 감쇠 시스템에 의해 기계적으로 감쇠될 여하한의 구조체에 적용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 본 발명과 실시예들은 투영 시스템 및 능동 감쇠 시스템을 포함하는 리소그래피 장치로서, 투영 시스템 및 능동 시스템을 포함하는 투영 조립체로서, 그리고 구조체를 감쇠시키는 구조체 및 능동 감쇠 시스템의 조합체로서 제공될 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 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 (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 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.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,
방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
상기 투영 시스템의 전체 또는 일부분의 진동을 감쇠시키는 능동 감쇠 시스템을 포함하며, 상기 능동 감쇠 시스템은,
상기 투영 시스템에 연결된 댐핑 매스 - 상기 댐핑 매스는 기준체(reference)와 상기 투영 시스템 둘 모두에 대해 이동 가능함 - ;
상기 댐핑 매스와 상기 투영 시스템 각각에 연결되어 상기 댐핑 매스가 상기 투영 시스템에 대해 이동가능하도록 하는 탄성 연결부;
상기 댐핑 매스 상에 설치되어 상기 댐핑 매스의 위치 양을 측정하는 센서; 및
상기 댐핑 매스에 직접적으로 연결되어, 상기 센서에 의해 제공된 신호에 의존하여 상기 댐핑 매스와 상기 기준체 사이에 힘을 인가하도록 구성된 액추에이터를 포함하는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기준체는 반응 매스(RFM)이며, 상기 액추에이터는 상기 반응 매스와 상기 댐핑 매스 사이에 연결되는 리소그래피 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 반응 매스는 추가적인 감쇠 스프링을 통해 상기 댐핑 매스에 연결되는 리소그래피 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 반응 매스는, 상기 액추에이터를 작동시킬 때, 상기 감쇠 스프링의 공진 주파수 이상에서 정지해 있도록 구성되는 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기준체는 베이스 프레임(BF)이며, 상기 액추에이터는 상기 베이스 프레임과 상기 댐핑 매스 사이에 연결되는 리소그래피 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 댐핑 매스는 상기 탄성 연결부를 통해 상기 투영 시스템의 렌즈 마운트(lens mount) 또는 렌즈 플랜지(lens flange)에 연결되는 리소그래피 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 댐핑 매스의 질량(mass)은 상기 투영 시스템의 질량의 0.001 내지 0.1 배 사이인 리소그래피 장치.
투영 조립체에 있어서,
기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
상기 투영 시스템의 전체 또는 일부분의 진동을 감쇠시키는 능동 감쇠 시스템을 포함하고, 상기 능동 감쇠 시스템은,
상기 투영 시스템에 연결된 댐핑 매스 - 상기 댐핑 매스는 기준체(reference)와 상기 투영 시스템 둘 모두에 대해 이동 가능함 - ;
상기 댐핑 매스와 상기 투영 시스템 각각에 연결되어 상기 댐핑 매스가 상기 투영 시스템에 대해 이동가능하도록 하는 탄성 연결부;
상기 댐핑 매스 상에 설치되어 상기 댐핑 매스의 위치 양을 측정하는 센서; 및
상기 댐핑 매스에 직접적으로 연결되어, 상기 센서에 의해 제공된 신호에 의존하여 상기 댐핑 매스와 상기 기준체 사이에 힘을 인가하도록 구성된 액추에이터를 포함하는 투영 조립체.
제 8 항에 있어서,
상기 기준체는 반응 매스(RFM)이며, 상기 액추에이터는 상기 반응 매스와 상기 댐핑 매스 사이에 연결되는 투영 조립체.
제 9 항에 있어서,
상기 반응 매스는 추가적인 감쇠 스프링을 통해 상기 댐핑 매스에 연결되는 투영 조립체.
제 10 항에 있어서,
상기 반응 매스는, 상기 액추에이터를 작동시킬 때, 상기 감쇠 스프링의 공진 주파수 이상에서 정지해 있도록 구성되는 투영 조립체.
제 8 항에 있어서,
상기 기준체는 베이스 프레임(BF)이며, 상기 액추에이터는 상기 베이스 프레임과 상기 댐핑 매스 사이에 연결되는 투영 조립체.
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 댐핑 매스는 상기 탄성 연결부를 통해 상기 투영 시스템의 렌즈 마운트(lens mount) 또는 렌즈 플랜지(lens flange)에 연결되는 투영 조립체.
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 댐핑 매스의 질량(mass)은 상기 투영 시스템의 질량의 0.001 내지 0.1 배 사이인 투영 조립체.