KR101619280B1 - 투영 시스템 및 리소그래피 장치 - Google Patents

투영 시스템 및 리소그래피 장치 Download PDF

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티모테우스 센게르스
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

일 실시예에서, 2 개의 프레임을 포함하는 투영 시스템(PS)이 제공된다. 투영 시스템의 광학 요소들은 제 1 프레임(200) 상에 장착된다. 광학 요소들의 위치는 제 1 측정 시스템(910)을 이용하여 제 2 프레임(300)에 대해 측정된다. 제 2 측정 시스템(920)은 제 2 프레임의 변형과 연관된 파라미터를 측정하는 데 이용된다. 제 2 측정 시스템에 이루어지는 측정은 제 2 프레임의 변형들로부터 기인한 제 1 측정 시스템에 의해 측정되는 광학 요소 위치들의 여하한의 오차들을 보상하는 데 이용될 수 있다. 통상적으로, 프레임들의 변형들은 공명 진동 및 열 팽창으로 인한 것이다. 2 개의 프레임을 구비하는 것은 투영 시스템의 광학 요소들이 높은 정확성으로 위치설정될 수 있게 한다. 선택적으로, 리소그래피 장치가 오프 라인으로 설정된 후에 프레임들 중 적어도 하나의 온도를 다시 원하는 값으로 구동하기 위해 온도 제어 시스템(780, 790)이 제공될 수도 있다.

Description

투영 시스템 및 리소그래피 장치{PROJECTION SYSTEM AND LITHOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명의 실시예들은 투영 시스템, 리소그래피 장치, 광학 요소를 위치설정하는 방법, 및 방사선 빔을 타겟부 상에 투영하는 방법에 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. 그 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, 다이의 일부분, 1 개 또는 수 개의 다이를 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 장치에서는, 방사선 빔이 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된 후 투영 시스템에 의하여 기판 상으로 투영된다. 이러한 방식으로, 패턴이 기판에 전사될 수 있다. 패터닝된 방사선 빔이 투영 시스템에 의해 기판 상에 투영되는 정확성은 리소그래피 장치의 전체 정확성 및 성능에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템에서의 부정확성으로 인한 패터닝된 빔 위치의 편차는 기판에 의하여 형성되는 패턴의 오차들을 초래할 수 있다. 이러한 오차들은, 예를 들어 패턴의 일 부분이 패턴의 다른 부분에 대해 정확히 위치설정되지 않은 오버레이 오차들일 수 있다. 다른 오차들로는 초점 오차들과 콘트라스트 오차들이 포함될 수 있다.
투영 시스템에 의하여 유발되는 오차들을 최소화하기 위하여, (패터닝된 방사선 빔을 지향시키고 및/또는 컨디셔닝하는 데 이용되는) 투영 시스템 내의 광학 요소들이 정확하게 위치설정되도록 보장할 필요가 있다. 광학 요소들 각각이 장착되는 프레임을 제공하고 상기 프레임에 대한 광학 요소들 각각의 위치를 조정하여 광학 요소들을 위치설정하는 것에 대해 이미 알려져 있다. 광학 요소들의 정확한 위치설정을 제공하기 위하여, 광학 요소들이 장착되고 그에 대해 상대적으로 위치설정되는 프레임은 기계적으로 강성(stiff)이 있고 높은 열적 안정성을 가져야만 한다(즉, 프레임은 열적 부하 하에서 실질적으로 변형되지 않아야 한다).
(예를 들어, 보다 작은 피처 크기들을 제공함으로써) 리소그래피 장치의 성능을 개선시키기 위해서는, 리소그래피 장치의 개구수가 증가될 수 있다. 하지만, 개구수의 증가는, 투영 시스템에서 보다 큰 광학 요소들을 필요로 함을 의미한다. 이는, 나아가 광학 요소들이 장착되는 프레임의 크기가 증가해야 함을 의미한다. 프레임 크기의 증가는, 요구되는 정확한 성능을 위해 충분한 강성을 지니고 열적으로 안정적인 구조체를 생성하기가 점점 더 어려워진다는 것을 의미한다. 따라서, 투영 시스템의 개구수가 증가할 때 충분한 정확성으로 투영 시스템의 광학 요소들을 위치설정하는 것이 점점 더 어려워지며 몇몇 경우에는 불가능하다.
본 발명인들은, 예를 들어 개선된 성능을 갖는 리소그래피 장치에 사용하기 위한 투영 시스템을 개발하였다. 특히, 광학 요소들이 보다 큰 정확성으로 위치설정될 수 있는 투영 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제 1 프레임, 제 2 프레임, 상기 제 1 프레임에 장착되는 광학 요소, 상기 제 2 프레임에 대한 상기 광학 요소의 위치를 결정하도록 구성되는 제 1 측정 시스템, 및 상기 제 2 프레임의 결정에 따라 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 구성되는 제 2 측정 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체, 기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블, 및 패터닝된 방사선 빔을 기판의 타겟부 상으로 투영하도록 구성되는, 상술된 바와 같은 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 2 프레임에 대한, 제 1 프레임에 장착되는 광학 요소의 위치를 결정하는 단계, 및 상기 제 2 프레임의 변형에 따라 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계를 포함하는 투영 시스템에서 광학 요소를 위치설정하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 방사선 소스를 이용하여 방사선 빔을 제공하는 단계, 및 상술된 방법을 이용하여 적어도 하나의 광학 요소를 이용해 방사선 빔을 지향시키는 단계를 포함하는, 방사선 빔을 기판 상에 투영하는 방법이 제공된다.
이하, 개략적인 참조 부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 본 발명의 실시예들이 단지 예시의 방법으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투영 시스템의 배열을 나타낸 도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투영 시스템 일부의 단일 광학 요소를 나타낸 도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투영 시스템 배열에서 사용하기 위한 힘 프레임의 일부 및 측정 프레임을 나타낸 도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 요소의 위치를 제어하는 데 이용될 수 있는 제어 루프를 나타낸 도;
도 6은 알려진 투영 시스템의 통상적인 배열을 나타낸 도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는:
방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 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 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
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.
지지 구조체는, 패터닝 디바이스의 무게를 지지, 즉 받쳐준다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 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 그들의 여하한의 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, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위하여 기판의 적어도 일 부분이 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 덮이는 타입으로 이루어질 수 있다. 침지 액체는 또한, 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수도 있다. 침지 기술은 투영 시스템들의 개구수를 증가시키는 것으로 당업계에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 이용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 잠겨야하는 것을 의미한다기 보다, 노광 동안 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만하면 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 단면이 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖도록 하기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 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 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(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 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(IF1)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 데 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 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 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) 및 기판 테이블(WT)은 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)은 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) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)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)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 후에, 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.
알려진 투영 시스템(PS)의 통상적인 배열이 도 6에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 방사선 빔(870)은 지지 프레임(800)의 투과부(850)를 통해 투영 시스템으로 들어간다. 방사선 빔의 단면에는, 예를 들어 패터닝 디바이스로부터의 패턴이 부여될 수 있다. 이 때, 방사선 빔(870)은 통상적으로 지지 프레임(800)의 투과부(860)에 의하여 투영 시스템을 떠나기 전에 광학 요소들(810, 820, 830 및 840)에 의하여 지향되거나 및/또는 컨디셔닝된다. 상술된 바와 같이, [예를 들어, 노광되는 기판(W)에 대한] 패터닝된 빔의 위치가 정확히 제어될 수 있도록 하기 위해서는, 투영 시스템의 광학 요소들(810, 820, 830 및 840)의 위치를 정확히 제어할 필요가 있다.
도 6에 도시된 통상적인 시스템에서, 광학 요소들(810, 820, 830 및 840)의 위치는 투영 시스템의 지지 프레임(800)에 대해 제어된다. 따라서, 예를 들어 제 2 광학 요소(820)를 고려하여, 지지 프레임(800)에 대한 광학 요소(820)의 위치를 측정하는 측정 시스템을 이용해 위치가 제어되는 것이 통상적이다. 도 6에서, 이 측정은 화살표 X f로 표기되어 나타나 있다. 도 6의 이 알려진 시스템을 이용하여, [예를 들어, 일정한 위치를 갖는 기준점에 대한] 광학 요소들(810, 820, 830 및 840)의 절대 위치가 제어될 수 있도록 하기 위해, 지지 프레임(800) 자체는 상기 기준점에 대해 일정한 위치를 가져야만 한다. 이와 같이, 광학 요소들(810, 820, 830 및 840)이 지지 프레임(800)에 대해 측정되기 때문에, 지지 프레임(800) 자체의 여하한의 동작 및/또는 왜곡은 광학 요소들(810, 820, 830 및 840)의 (절대적인 면에서) 대응되는 이동을 초래한다. 따라서, 도 6에 도시된 투영 시스템을 나가는 방사선 빔(870)의 위치를 정확히 제어하기 위해서는, 투영 시스템의 지지 프레임(800)은 작동 동안 치수적으로 그리고 기하학적으로 안정적이어야 한다.
통상적으로, 도 6에 도시된 알려진 투영 시스템(PS)의 지지 프레임(800)은 열적으로도 안정적이고 기계적으로도 안정적일 필요가 있다. 달리 말해, 지지 프레임(800)은 (예를 들어, 작은 열 팽창 계수를 갖는 재료로부터 구성됨으로써) 열적 부하들로 인한 형상의 변화들에 대한 저항이 있을 필요가 있으며, 또한 [예를 들어, 프레임(800)이 작동 동안 겪는 통상적인 최저 여기 주파수보다 위에 있는 최저 고유 주파수(eigen frequency)를 갖는] 기계적(예를 들어, 진동) 부하들로 인한 형상 변화들에 대한 저항이 있을 필요가 있다. 광학 요소들(810, 820, 830, 840)의 위치를 측정하기 위한 기준으로서 작용하는 것 외에, 종래의 프레임은(800)은 또한 광학 요소들(810, 820, 830, 840)의 위치를 변경하는 데 이용될 수 있는 액추에이터들(880)을 지지한다. 따라서, 프레임(800)은 액추에이터들(880)로부터의 반작용 힘들을 겪는다. 이는, (예를 들어, 진동 부하들과 관련하여) 기계적으로도 강성이어야하며, 액추에이터들(880)을 지지하고 그에 대해 반작용할 수 있어야 한다는 것을 의미한다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 투영 시스템(PS)이 이용되는 리소그래피 장치의 개구수가 증가됨에 따라, 투영 시스템(PS)에서 요구되는 광학 요소들의 크기가 증대된다. 이는, 광학 요소들이 장착되는 투영 시스템의 프레임 크기의 대응되는 증가를 초래한다. 따라서, 리소그래피 장치에서 높은 개구수를 갖는 것이 유리하기 때문에[예를 들어, 이는 기판(W) 상에 보다 작은 피처 크기들이 노광되도록 하기 때문에], 투영 시스템의 프레임들의 크기가 훨씬 더 커진다. 하지만, 투영 시스템들의 프레임들의 크기가 증가됨에 따라, 열적 안정성 및 기계적 안정성 둘 모두를 필요로 하는 프레임의 상술된 요구들은 달성하기가 더욱 어렵다. 특히, 도 6에 도시된 것과 같은 프레임(800)을 포함하는 투영 시스템(PS)은, 현재의 재료들 및/또는 구성 기술들을 이용하여 투영 시스템의 광학 요소들(810, 820, 830 및 840)의 (절대적인 면에서) 충분히 정확한 위치설정을 제공할만큼 충분히 열적으로 그리고 기계적으로 안정적으로 만들 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투영 시스템이 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 투영 시스템은 제 1 프레임(200)[본 명세서에서는 힘 프레임(200)이라 지칭될 수도 있음], 및 제 2 프레임(300)[본 명세서에서는 측정 프레임(300)이라 지칭될 수도 있음]을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 방사선 빔(870)[패터닝된 방사선 빔일 수 있음]은 투과부(380)를 통해 투영 시스템(PS)으로 들어간다. 도 2에서, 투과부(380)는 측정 프레임(300) 내에 있는 것으로 도시되어 있다. 대안적인 실시예에들에서, 투과부(380)는 대안적인 방식으로, 예를 들어 힘 프레임(200) 내에 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 투과부(380)는 전혀 필요로 하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 방사선 빔(870)은 구조체 내의 갭을 통해 투영 시스템(PS) 내로 전달될 수 있다.
방사선 빔(870)은 투과부(380)를 통해 투영 시스템(PS)으로 들어가며, 광학 요소들(110, 120, 130, 140)을 이용하여 투영 시스템(PS) 내에서 지향되고 및/또는 컨디셔닝된다. 광학 요소들(110, 120, 130, 140)은 여하한의 적합한 광학 요소들, 예를 들어 투과형 광학 요소들 또는 반사형 광학 요소들일 수 있다. 도 2에 도시된 실시예들에서, 광학 요소들(110, 120, 130, 140)은 거울들과 같은 반사형 광학 요소들이다. 도 2에 도시된 실시예에서는, 4 개의 광학 요소들(110, 120, 130, 140)이 예시되어 있다. 하지만, 대안적인 실시예들에서는 투영 시스템(PS)에서 다른 적합한 수의 광학 요소들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 1 개, 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개, 9 개 또는 10 개의 광학 요소들이 이용될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 10 개보다 많은 광학 요소들이 이용될 수 있다.
방사선 빔(870)이 투영 시스템(PS)에서 광학 요소들(110, 120, 130, 140)에 의하여 지향되고 및/또는 컨디셔닝되면, 방사선 빔(870)이 투과부(390)를 통해 투영 시스템(PS)을 나간다. 또한, 예시된 실시예에서 투과부(390)는 측정 프레임(300) 내에 있는 것으로 도시되어 있다. 대안적인 실시예에서, 투과부(390)는 투영 시스템(PS)의 다른 적합한 부분, 예를 들어 힘 프레임(200) 내에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 방사선 빔은 투과부(390)보다는 갭을 통해 투영 시스템(PS)을 나갈 수 있다.
도 2에서 알 수 있듯이, 광학 요소들(110, 120, 130, 140)은 힘 프레임(200)에 장착된다. 보다 상세히 후술되겠지만, 광학 요소들(110, 120, 130, 140)은 1 이상의 액추에이터(410, 420, 430, 440)를 이용하여 힘 프레임(200)에 장착될 수 있다. 액추에이터들(410, 420, 430, 440)은, 예를 들어 제어기(700)(후술됨)의 명령 하에 광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 위치를 조정하는 데 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 요소들(110, 120, 130, 140) 중 1 이상의 위치는 제 1 측정 시스템(910)을 이용하여 측정 프레임(300)에 대해 측정된다(도 3 및 도 5 참조). 제 1 측정 시스템(910)은 또한, 본 명세서에서 프레임 측정 시스템(910)이라 지칭될 수도 있다.
그 다음, (예를 들어, 열적 또는 진동과 같은 기계적 부하들로 인한) 측정 프레임(300)의 변형에 따라 정해지거나 그와 관련된 파라미터가 제 2 측정 시스템(920)을 이용하여 측정된다. 제 2 측정 시스템(920)은 또한 본 명세서에서 거울 측정 시스템(920)이라 지칭될 수도 있다. 측정 프레임(300)에 대한 광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 위치를 측정한 다음, 상기 측정 프레임(300)의 변형과 관련된 파라미터를 측정함으로써, (바람직하게는 일정한) 기준 위치에 대한 투영 시스템(PS)의 광학 요소들(110, 120, 130, 140) 중 1 이상의 위치가 보다 큰 정확성으로 결정되거나, 계산되거나, 및/또는 제어될 수 있다.
제 1 및 제 2 측정 시스템의 작동에 대해서는 보다 상세히 후술된다.
본 명세서에서 언급되는 바와 같이, [예를 들어, 기준점과 관련된 또는 측정 프레임(300) 및/또는 힘 프레임(200) 중 하나 또는 둘 모두와 관련된 광학 요소의 위치와 관련하여] "위치"라는 용어는 3 차원 공간의 1 이상의 축 내의 위치 또는 1 이상의 축에 대한 방위를 의미할 수 있다. 다시 말해, 본 명세서에서 사용되는 "위치"라는 용어는 6-축 시스템의 축들 중 1 이상에서의 위치 또는 값, 즉 3 개의 직교하는 축들 중 1 이상에서의 위치 및/또는 상기 3 개의 직교하는 축 중 1 이상에 대한 회전을 의미할 수 있다.
투영 시스템(PS)에 제 1 및 제 2 프레임들(200, 300)을 제공함으로써, 광학 요소들(110, 120, 130, 140) 위치의 제어 및/또는 측정이 가변적인 열적 및/또는 기계적 부하들 하에서 더욱 안정적이 될 수 있다. 또한, 투영 시스템(PS)에 제 1 및 제 2 프레임(200, 300)을 제공하는 것은, 방사선 빔(870)의 위치가 기판(W) 및/또는 패터닝 디바이스(MA)에 대해 보다 큰 정확성으로 제어될 수 있다는 것을 의미한다.
광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 위치의 개선된 제어 및/또는 측정은 다른 프레임보다 열적 부하의 변화(예를 들어, 온도 변화) 하에서 보다 안정적이도록 설계된 프레임들 중 하나를 가짐으로써 달성될 수 있다. 열적 부하 변화 하에서 보다 안정적인 프레임은 기계적 부하들 하에서도 보다 안정적일 수 있다(예를 들어, 진동 부하들로 인한 형상 변화들에 대해 보다 저항적일 수 있다). 따라서, 프레임들 중 하나는 다른 프레임보다 열적으로 안정적이고 기계적으로 안정적일 수 있다. 열적으로 및/또는 기계적으로 덜 안정적인 프레임은 액추에이터들(410, 420, 430, 440)을 통해 그 위에 장착된 광학 요소들(110, 120, 130, 140)을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 액추에이터들(410, 420, 430, 440)을 지지하거나 상기 액추에이터들에 반작용 힘들을 제공하기 위해 열적으로 및/또는 기계적으로 보다 안정적인 프레임이 요구되지 않는다.
프레임이 기계적으로 안정적인지의 여부에 대한 한 가지 측정치는 최저 고유 주파수의 값일 수 있다. 본 명세서에 이용되는 바와 같이, 고유 주파수(eigen frequency)라는 용어는 공진 주파수(resonance frequency)를 의미할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 이러한 맥락에서 충분히 기계적으로 안정적인 것으로 고려되는 프레임은 통상적으로 최저 고유 주파수, 즉 예를 들어 100 Hz보다 큰 최저 고유 주파수를 가지며, 보다 통상적으로 최저 고유 주파수는, 예를 들어 200 Hz 보다 크거나, 더욱 통상적으로는 고유 주파수는, 예를 들어 300 Hz 보다 크다.
하나의 프레임이 특정 부하 하에서 다른 프레임보다 더 안정적이라면, 더 안정적인 프레임은 부하, 예컨대 열적 부하, 기계적 부하, 또는 다른 부하 하에서 형상, 치수 및/또는 기하학적 구조의 변화에 대한 저항성이 더 크다. 통상적으로, 측정 프레임(300)은 힘 프레임(200)보다 기계적으로 더 안정적이다. 또한, 측정 프레임(300)은 통상적으로 힘 프레임(200)보다 열적으로 안정적인 것이 보통이다. 따라서, 측정 프레임(300)은 통상적으로 힘 프레임(200)보다 열적으로도 그리고 기계적으로도 안정적일 수 있다. 힘 프레임(200)은 액추에이터들(410, 420, 430, 44)을 통해 광학 요소들(110, 120, 130, 140)을 장착하고 지지하는 데 이용된다.
대안적인 실시예들에서, 힘 프레임(200)은 측정 프레임(300)보다 열적으로 더 안정적으로 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 힘 프레임(200)은 측정 프레임(300)보다 기계적으로 안정적으로 구성될 수 있다.
프레임들 중 하나가 다른 프레임보다 특정 타입의 부하에 대해 더 안정적이 되도록 하기 위해서, 프레임들은 상이한 재료들을 이용하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 프레임이 다른 프레임보다 열적으로 더 안정적이 되도록 하기 위하여, 낮은 열팽창계수를 갖는 재료가 선택될 수 있다. 이와 유사하게, 보다 높은 강성을 갖는 적합한 재료를 선택함으로써 프레임들 중 하나가 다른 프레임보다 기계적으로 더 안정적으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 프레임들 중 하나는 최저 고유 주파수를 갖는 구조체를 생성하는 재료를 이용하여 구성될 수 있으며, 상기 최저 고유 주파수는 상기 프레임들 중 하나가 다른 프레임의 재료를 이용하여 구성되는 경우보다 크다. 따라서, 측정 프레임(300)은 힘 프레임(200)을 구성하는 재료(또는 재료들)보다 큰 강성 및 낮은 열팽창계수를 갖는 재료(또는 재료들)로부터 구성될 수 있다.
또한, 필요로 하는 각각의 프레임의 원하는 열적 및/또는 기계적 안정성을 얻기 위하여, 프레임들(200, 300)의 구성 및/또는 기하학적 구조가 조정될 수 있다.
상술된 바와 같이, 광학 요소(110, 120, 130 및 140) 위치의 제어 및/또는 측정을 개선시키기 위하여, 프레임들 중 하나[통상적으로는 측정 프레임(300)]는 다른 프레임보다 열적 부하의 변화에 대해 더 안정적이도록 설계된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이 프레임(통상적으로는 측정 프레임)은 열적 부하들로부터 차폐되도록 설계될 수도 있다. 통상적으로, 열적 부하의 변화에 대한 그것의 보다 큰 안정성은 [이것이 보다 열적으로 안정적인 프레임인 경우에] 높은 열시간 상수를 갖는 측정 프레임(300)으로부터 기인할 수 있다. 프레임이 보다 큰 열시간 상수를 갖는 경우에는, 프레임의 온도가 주변 환경의 온도가 변동할 때에도 더 안정적으로 유지된다. 특히, 열시간 상수는 환경의 온도 변화에 대한 프레임의 [1차적(to first order)] 응답 시간을 특성화 한다. 열시간 상수는 (측정) 프레임이, 환경 온도의 변화 후에 초기 온도와 최종 온도 간의 차이의 주어진 비율(예를 들어, 63 %)에 도달하는 데 걸리는 시간을 나타낼 수 있다. 열시간 상수는: mcp/(hA)와 같이 정의될 수 있다(m, cp, h 및 A는 아래의 수학식 1 및 수학식 2에서와 같이 정의됨).
높은 열시간 상수를 얻기 위하여, 측정 시스템(300)으로의 및/또는 측정 시스템(300)으로부터의 열 전달의 열전달계수(h)는 낮게 설정될 수 있다(즉, 프레임과 주변 환경 간의 주어진 온도 차에 대하여, 프레임으로/프레임으로부터의 열전달률은 낮게 설정될 수 있다). 이는 아래의 수학식 1로부터 알 수 있다:
Figure 112011032163911-pct00001
여기서,
ΔQ/Δt = 프레임으로/프레임으로부터의 열전달률, W
h = 프레임에 대한 열전달계수, W/(m2K)
A = 프레임의 열전달 표면적, m2
ΔTenv = 프레임 표면과 주변 환경 간의 온도차, K
이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 높은 열시간 상수는 해당 프레임에 대한 높은 비열용량(specific heat capacity)(cp)을 선택함으로써 얻어질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 질량(m)의 증가는 보다 큰 열시간 상수를 유도할 수 있다. 따라서, 아래의 수학식 2로부터 알 수 있듯이 mcp 값의 증가는 프레임으로 전달되는 열의 주어진 양에 대하여 프레임의 온도 상승이 적다는 것을 의미할 수 있다:
Figure 112011032163911-pct00002
여기서, Q = 프레임으로의 열전달, J
m = 프레임의 질량, Kg
cp = 프레임의 비열용량, J/(KgK)
ΔTframe = 프레임의 온도 변화
이다.
높은 열시간 상수를 갖는 것은 노광 동안의 정확성 보장을 도울 수 있다. 예를 들어, 프레임의 온도가 보다 안정적으로 유지되는 경우에는, 온도의 변화들로 인한 프레임의 변형이 작으며, 따라서 광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 위치 측정이 매우 정확할 수 있다.
하지만, 힘 프레임(200) 및 측정 프레임(300)을 포함하는 투영 시스템이 (예를 들어, 세척 및/또는 수리를 위해) 오프-라인으로 설정되는 경우에는, 힘 프레임(200) 및/또는 측정 프레임(300)의 온도가 기판들의 노광 동안 유지되어야 하는 최적의 값으로부터 크게 벗어날(drift away) 수 있다. (예를 들어, 세척 및/또는 수리가 완료된 후에) 장치가 다시 온-라인으로 복원되는 경우 기판들의 노광이 다시 시작되기 전에, 프레임들(200, 300)의 온도는 원하는 값으로 복원될 필요가 있다.
프레임들 중 하나가 높은 열시간 상수를 갖도록 설계되어 열적으로 안정적인 경우에는, 상기 프레임이 제어된 작동 환경으로 단순히 다시 돌아간다면 원하는 온도로 돌아가는데 상당한 시간 주기가 소요된다. 예를 들어, 오프-라인을 취한 후에, 원하는 온도에 대한 측정 프레임(300)[이것은 보다 큰 열시간 상수를 갖는 프레임이라 가정]의 온도 오프셋이 대략 300 mK인 경우에는, 원하는 온도로 돌아가는 데 걸리는 시간이 적어도 10 시간일 수 있다. 이는 리소그래피 장치의 증가된 휴지 시간을 초래하며, 그에 대응하여 노광된 기판들의 수율 저하를 초래한다.
측정 프레임(300)이 원하는 작동 온도로 돌아가는 데 걸리는 시간을 단축시키기 위하여, 온도 제어 시스템이 제공될 수 있다. 온도 제어 시스템은, 예를 들어 휴지 시간의 주기로 인해 측정 프레임(300)의 온도가 작동 온도로부터 크게 벗어난 후에 상기 측정 프레임의 온도를 다시 상기 작동 온도로 구동하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 온도 제어 시스템은 사용시, 즉 온도 제어 시스템이 프레임을 작동 온도로 복원시키는 데 이용되고 있는 경우, 해당 프레임의 열시간 상수를 낮추도록 구성될 수 있다. 수학식 1 및 수학식 2와 관련한 상술된 설명으로부터 이해할 수 있듯이, 이는: (i) 프레임에 대한 열전달의 열전달계수(h)를 증가시키는 단계; 및/또는 (ⅱ) (mcp)의 값이 감소하도록 프레임의 질량(m) 및/또는 비열용량(cp)을 저감시키는 단계에 의하여 달성될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 측정 프레임(300)을 원하는 작동 온도로 복원시키는 데 걸리는 시간은 프레임(300)을 둘러싼 환경의 온도의 적절한 제어에 의하여 단축될 수 있다. 예를 들어, 측정 프레임(300)이 매우 낮은 온도로 벗어나 있는 경우에는, 주변 환경의 온도를 높이기 위해 가열기가 제공될 수 있다. 측정 프레임이 매우 높은 온도로 벗어나 있는 경우에는, 주변 환경의 온도를 낮추기 위해 냉각기 또는 냉장 유닛이 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서는 필요에 따라 주변 환경의 온도를 제어하기 위하여 제어기가 이용될 수도 있다.
도 2에 도시된 일 실시예에서, 온도 제어 시스템은 측정 프레임(300)에 유체를 공급하는 데 이용되는 유체 공급 유닛(780, 790)을 포함한다. 프레임(300)에 의하여 유체 공급 시스템(780, 790) 내의 유체로 및/또는 상기 유체로부터 열이 전달되어, 프레임(300)의 온도를 변화시킨다. 측정 프레임(300)에 유체를 공급함으로써, 측정 프레임(300)으로의/으로부터의 열 전달이 크게 증가될 수 있다. 측정 프레임(300)으로의 유체 공급은, 예를 들어 내부 및/또는 외부 덕트들을 통해 이루어질 수 있다.
이 실시예에 따르면, 제어 시스템(780)은 온도 제어 시스템(780, 790)의 일부로서 제공될 수 있다. 제어 시스템(780)은, 측정 프레임(300)이 그 일부를 구성하는 리소그래피 장치가 기판을 노광하는 데 이용되고 있지 않은 경우에만 온도 제어 시스템이 켜지도록(turn on)(예를 들어, 활성화되거나 또는 작동되도록) 구성될 수 있다. 이는, 리소그래피 장치가 기판을 노광하는 데 이용되고 있을 때에는 유체의 유속이 0으로 설정된다는 것을 의미한다. 상기 장치가 기판을 노광하는 데 이용되고 있을 때 온도 제어 시스템(780, 790)이 작동하지 않는다는 것은, 노광 동안 측정 프레임(300)의 열시간 상수가 (비교적) 크게 유지되며, 따라서 프레임이 열적으로 안정적으로 유지된다는 것을 의미한다. 추가적으로, 노광 동안에는 측정 프레임(300) 내로 또는 측정 프레임 주위로 유동하고 있는 유체가 없기 때문에, 원하지 않는 진동과 같은 프레임(300) 상의 연관된 동적 영향들이 존재하지 않는다.
이러한 온도 제어 시스템(780, 790)을 이용하면 프레임(300)을 원하는 작동 온도까지 복원시키는 데 걸리는 시간을 2 배, 5 배, 7 배, 또는 10 배 이상으로 단축시킬 수 있다. 예를 들어, 원하는 작동 온도로 복원되는 시간은 7 시간에서 1 시간까지 단축될 수 있다.
이 실시예에서, 유체 제어 시스템(780)은 측정 프레임(300)으로의/으로부터의 열전달량을 증가시키기 위하여 작동 동안 온도 제어 시스템(780, 790)의 작동을 제어하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 유체 제어 시스템(780)은, 유체 유동의 파라미터, 예를 들어 유체(물일 수 있음)의 온도 및/또는 유속과, 선택적으로는 온도 제어 시스템(780, 790)이 활성화되어 있는 시간 주기를 제어하는 데 이용될 수 있다. 유체 제어 시스템(780)은 온도 측정 센서를 포함할 수 있다. 온도 측정 센서는 온도가 제어되고 있거나 및/또는 예를 들어, 유체가 프레임을 떠나는 지점에서 유체 유동 내에 있는 프레임 상에 제공될 수 있다. 그 다음, 측정된 온도 값(들)은 원하는 온도 값(들)과 비교될 수 있다. 측정된 온도 값(들)과 원하는 온도 값(들) 간의 차이를 토대로, 제어기[유체 제어 시스템(780)의 일부일 수 있음]는 유체의 필요한 가열 및/또는 냉각을 결정하는 데 이용될 수 있다. 필요한 가열 또는 냉각의 계산 및/또는 결정은 비례 및/또는 비례/적분 알고리즘을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 유체 제어 시스템(780)은 온도 제어 시스템(780, 790)의 유체와 접촉하는 가열기 또는 가열 요소를 포함할 수도 있다. 가열 요소는 유체에 열 입력을 제공할 수 있다. 가열 요소에 의하여 유체에 입력되는 열의 양은 프레임의 온도를 원하는 값까지 구동하기 위해 제어기로부터의 출력을 토대로 하여 제어될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 유체 제어 시스템(780)은 유체와 접촉할 수 있는 펠티에 소자(peltier element)와 같은 냉각 요소를 포함할 수 있다. 냉각 요소에 의하여 유체로부터 제거되는 열의 양은 프레임의 온도를 원하는 값까지 구동하기 위해 제어기의 출력을 토대로 제어될 수 있다.
온도 제어 시스템(780, 790)은 측정 프레임(300)의 온도를 타겟 온도로 구동하도록 구성될 수 있다. 이 타겟 온도는 기판의 노광 동안 측정 프레임(300)의 원하는 온도일 수 있다. 이 원하는 온도는, 예를 들어 광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 위치와 관련한 측정들이 정확하게 이루어질 수 있는 알려진 온도일 수 있다. 타겟 온도는 또한 측정 프레임(300)이 오프-라인으로 설정되기 전의 측정 프레임(300)의 온도일 수도 있다.
대안적인 실시예에서, 온도 제어 시스템은 별도의 유체 공급 시스템을 제공하기 보다, 측정 프레임(300)을 둘러싸는 가스(예를 들어, 질소나 수소 또는 공기)의 압력을 증가시킴으로서 작동할 수 있다. 측정 프레임(300) 주변의 가스들의 압력을 증가시키면 측정 프레임(300)으로의/으로부터의 열 전달을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 열 전달은 2 배, 5 배, 7 배, 또는 10 배나 그 이상만큼 증가될 수 있다. 이는, 프레임으로의/으로부터의 열전달의 열전달계수를 증가시킴으로써 제공될 수도 있다. 통상적으로, 측정 프레임(300) 주위의 가스의 압력이 3.5 Pa에서 150 Pa까지 증가되는 경우, 열 전달은 대략 5 배만큼 증가된다.
상술된 설명과 도 2에서, 온도 제어 시스템(780, 790)은 측정 프레임(300)에 제공되는 것으로 도시되어 있다. 하지만, 대안적인 실시예들에서는, 온도 제어 시스템(780, 790)이 추가적으로 또는 대안적으로 힘 프레임(200)에 제공될 수 있다. 따라서, 힘 프레임(200) 및/또는 측정 프레임(300)의 온도를 작동 수준까지 복원시키는 데 걸리는 시간이 단축될 수 있다.
[예를 들어, 힘 프레임과 측정 프레임 둘 모두의 온도를 작동 수준까지 복원시키기 위하여] 동일한 온도 제어 시스템들(780, 790)이 힘 프레임(200) 및 측정 프레임(300)의 온도를 제어하는 데 이용될 수 있다. 동일한 제어 시스템(780, 790)을 이용하면 힘 프레임(200)과 측정 프레임(300) 간의 온도 차가 가능한 한 작아지도록 할 수 있다. 두 프레임(200, 300)의 온도가 원하는 작동 수준까지 복원되면, 기판들의 노광 중에도 온도 제어 시스템(780, 790)을 이용하여 힘 프레임(200)의 온도를 계속해서 제어할 수 있다.
(예를 들어, 상술된 것들 중 하나와 같은) 적합한 온도 제어 시스템(780, 790)이 본 명세서에 기술되고 및/또는 논의된 어떠한 투영 시스템 및/또는 리소그래피 장치에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 온도 제어 시스템(780, 790)은 극자외 방사선("EUV" 리소그래피 장치)을 이용하는 리소그래피 장치에 적용될 수도 있다. 대안적으로, 본 발명의 몇몇 실시예들은 이러한 온도 제어 시스템(780, 790)을 전혀 포함하지 않을 수도 있다.
이하, 제 1 측정 시스템 및 제 2 측정 시스템들에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
제 1 측정 시스템의 설명은 도 2의 실시예에 도시되고 도 3에 보다 상세히 도시된 제 1 광학 요소(110)를 구체적으로 참조하여 이루어질 것이다. 도 2 및 도 3에서 알 수 있듯이, 광학 요소(110)의 위치는 제 1 측정 시스템(910)을 이용하여 측정 프레임(300) 상의 지점(310)에 대하여 측정될 수 있다. 상술된 바와 같이, 광학 요소(110) 위치의 측정은 (3 개의 직교하는 축에서의) 공간 위치 및/또는 (3 개의 직교하는 회전 축들 중 1 이상에서의) 회전 위치의 측정을 의미할 수 있다. 따라서, 제 1 측정 시스템은 측정 프레임(300) 상의 위치(310)에 대한 광학 요소(110) 상의 1 이상의 위치들(111)로부터의 판독치들을 취할 수 있다.
도 3에서 알 수 있듯이, 측정 프레임(300)에 대한 광학 요소(110)의 위치는 X 1A로 주어진다. 제 1 측정 시스템은 무접촉 위치 측정 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 무접촉 위치 측정 시스템은 인코더(encoder) 및/또는 간섭계(interferometer)를 포함할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이루어진 측정 X 2가 예시되어 있다. 상술된 바와 같이, 제 2 측정 시스템은 측정 프레임(300)의 변형에 따르는 1 이상의 파라미터를 측정하도록 구성될 수 있다. 측정 프레임(300)의 변형은, 예를 들어 열적 부하들 및/또는 기계적 부하들로 인하여 생길 수 있다. 따라서, 제 2 측정 시스템은 측정 프레임의 기계적 드리프트(drift) 및/또는 왜곡과 관련된 파라미터를 측정하도록 구성될 수 있다. 이 기계적 드리프트 또는 왜곡은, 예를 들어 측정 프레임(300)의 온도 변화로 인한 열팽창에 의한 것일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 측정 프레임(300)의 기계적 드리프트 및/또는 왜곡은 측정 프레임(300)의 진동으로 인한 것일 수도 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 제 2 측정 시스템(920)에 의해 이루어진 측정은 측정 프레임(300) 상의 제 3 지점(330)에 대한 측정 프레임(300) 상의 제 2 지점(320)의 위치이다. 예시되지는 않았으나, 제 2 측정 시스템(920)은 또한 측정 프레임(300) 상의 제 3 지점(330)과는 상이한 지점에 대한 측정 프레임(300) 상의 제 2 지점(320)의 위치를 측정할 수도 있다. 추가적으로, 측정 프레임(300) 상의 제 2 지점(320) 및 제 3 지점(330)과는 다른 2 개의 지점들의 위치가 제 2 측정 시스템(920)에 의해 측정될 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 측정 프레임(300)의 변형에 따르는 적어도 하나의 파라미터의 측정은 측정 프레임(300)의 실제 변형을 결정하거나 및/또는 계산하기 위하여 제어기(700)(보다 상세히 후술됨)에 의하여 이용될 수 있다. 계산된 변형은 해당되는 특정 지점들에서 또는 전체적으로 프레임에 대하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 파라미터(예컨대 X 2)의 측정은 측정 프레임(300)의 진동 모드 형상을 결정하는 데 이용될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 실시예들에서, 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이루어진 측정은 측정 프레임(300) 상의 다른 지점(330)에 대한 측정 프레임(300) 상의 하나의 지점(320)의 상대적인 위치이다. 하지만, 대안적인 실시예들에서 측정 프레임(300)의 변형과 관련된 상이한 측정들이 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이루어질 수도 있다. 도 4에서 이러한 대안적인 예들을 볼 수 있다. 제 2 측정 시스템은 다른 지점에 대한 하나의 지점의 위치를 측정하기 위하여 무접촉 위치 측정 시스템을 이용할 수 있다. 예를 들어, 무접촉 측정 시스템은 인코더 및/또는 간섭계를 포함할 수 있다.
도 4에서는, 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이루어지는 하나의 대안적인 측정이 측정 X 2'로서 도시되어 있다. 이 X 2' 측정은 측정 프레임(300) 상의 제 4 위치(340)와 광학 요소(110) 사이에 있다. 측정 프레임(300) 상의 제 1 위치(310)에 대한 광학 요소(110)의 위치가 제 1 측정 시스템(910)으로부터 알려져 있기 때문에, 제 2 측정 시스템(920)으로부터의 측정 X 2'는 측정 프레임(300)의 변형과 관련되어 있을 수 있다. 또한, 제 2 측정 시스템(920)으로부터의 측정 X 2'는 실제로 측정 프레임(300)의 변형이 무엇인지를 결정하기 위하여 제 1 측정 시스템으로부터의 측정 X 1A와 연계하여 이용될 수도 있다. 이는, 예를 들어 측정 프레임(300)에 대해 전체적으로, 또는 측정 프레임(300)의 특정 지점들[예컨대, 제 1 측정 시스템(910)에서 이용되는 제 1 지점(310)]에 대하여 결정될 수 있다. 측정 프레임(300)의 변형의 계산/예측은, 예를 들어 상세히 후술되는 제어기(700)를 이용하여 수행될 수도 있다.
제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이루어지는 측정의 추가적인 예시가 도 4에 X 2"으로서 도시되어 있다. 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이루어지는 이 대안적인(또는 추가적인) 측정은 측정 프레임(300)의 1 이상의 부분들의 스트레인(strain) 또는 측정 프레임(300) 상의 1 쌍 이상의 지점들 간의 스트레인의 측정에 관한 것이다. 이와 같이, 측정 X 2" 은, 예를 들어 1 이상의 스트레인 게이지를 이용하거나, 또는 1 이상의 피에조-패치들(piezo-patches)을 이용하여 이루어질 수 있다.
제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이루어질 수 있는 상술된 가능한 측정들(또는 실제로 여하한의 다른 적합한 측정) 중 1 이상의 조합이 제 2 측정 시스템(920)에 통합될 수도 있다. 또한, 제 2 측정 시스템(920)은 상술된 각각의 가능한 측정들 X 2, X 2', X 2" 중 1 이상을 포함할 수도 있다.
제 1 측정 시스템(910) 및 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이루어지는 측정들은 투영 시스템(PS)의 광학 요소들(110, 120, 130, 140) 중 1 이상의 위치를 결정하거나, 계산하거나, 및/또는 제어하는 데 이용될 수 있다. 이 결정, 계산, 및/또는 제어는 기준점에 대한 광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 위치로 이루어질 수 있다. 통상적으로, 기준점은 방사선 빔(870)의 타겟 위치에 대하여 이동하지 않는 일정한 지점일 수 있다. 후술되는 바와 같이, 이러한 기준점은, 예를 들어 리소그래피 장치의 또 다른 프레임에 측정 프레임을 장착시키는 데 이용되는 측정 프레임 상의 지점(350)일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 제어기(700)는 제 1 및 제 2 측정 시스템들의 측정들을 토대로, 또는 상기 측정들을 이용하여 다양한 계산들 및/또는 결정들을 수행하거나, 및/또는 제어 신호들을 제공하기 위하여 이용될 수 있다.
도 5의 실시예에 도시된 바와 같이, 제어기(700)는: 제 1 측정 시스템(910) 및 제 2 측정 시스템(920)으로부터의 입력을 취하는 제 1 제어 부분(700A); 및 광학 요소들(110, 120, 130, 140) 중 1 이상의 위치를 제어하기 위한 제어 신호를 제공하는 제 2 제어 부분(700B)을 포함하는 적어도 2 개의 부분으로 나누어질 수 있다. 물리적 관점에서, 제어기(700A 및 700B)의 두 부분들은 단일 제어 유닛(700) 내에 포함될 수도 있다. 또한, 선택적으로 광학 요소의 실제 위치 및 원하는 위치들의 차이를 계산할 수 있는 합산 프로세서(summation processor; 700C)가 단일 제어 유닛(700) 내에 제공될 수 있다. 대안적으로, 2 개의 제어 유닛들(700A, 700B) 및 합산 유닛(700C)은 서로 물리적으로 분리되어 있을 수 있다.
제어기(700A)는 제 2 측정 시스템(920)으로부터의 입력들을 토대로 측정 프레임(300)의 변형을 결정하거나 및/또는 계산하는 데 이용될 수 있다. 제어기(700A)는, 상술된 바와 같이 측정 프레임(300)의 변형을 결정하거나 및/또는 계산하기 위하여 제 1 측정 시스템(910)으로부터의 입력들을 이용할 수도 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 측정 프레임(300)의 변형은 측정 프레임(300) 상의 원하는 위치에서 제어기(700A)를 이용하여 계산될 수도 있다. 측정 프레임(300)의 변형은, 예를 들어 진동 모드의 모드 형상을 계산함으로써 프레임에 대해 전체적으로 계산될 수도 있다.
도 5에서 알 수 있듯이, 제 2 측정 시스템(920)[측정 X 2를 제어기(700A)에 입력함]은 해당 광학 요소(110)의 위치를 제어하는 데 이용되는 제어 루프로부터 분리될 수 있다. 이와 같이, 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이루어지는 측정들은 제어기(700A)로 입력되기 전에 필터링되거나 및/또는 평균화될 수 있다. 대안적으로, 제 2 측정 시스템(920)으로부터의 입력들은 제어기(700A) 자체에 의하여 필터링되거나 및/또는 평균화될 수 있다. 이는, 예를 들어 측정 프레임(300)의 변형들이 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 이용되는 샘플링 레이트(sampling rate)보다 현저히 낮은 주파수로 이루어지는 경우 장점들을 가질 수 있다. 이는, 예를 들어 제 2 측정 시스템(920)이 주로 측정 프레임(300)의 주된 열적 변형들을 측정하는 데 이용되고 있는 경우에 해당할 수 있다. 이러한 필터링 및/또는 평균화를 적용하는 것은 제어기(700A)에 의하여 이용되는 제 2 측정 시스템(920)으로부터의 측정들의 정확성 증가를 도울 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서, 제어기(700A)의 제 1 부분이 제 1 측정 시스템(910)으로부터의 판독에서 측정 프레임(300)의 동작을 보상하기 위해 제 2 측정 시스템(920)을 이용하여 해당 광학 요소(110)의 위치를 계산하면, 이 계산된 위치는 합산 유닛(700C)을 이용하여 광학 요소(110)의 기준 위치와 비교된다. 이 비교는 단일 제어기(700)에 의하여 수행될 수 있다.
해당 광학 요소(110)의 위치가 원하는 기준 위치 X ref와 비교되면, 제어 신호는 제어기의 제 2 부분, 즉 제어기(700B)에 의해 제어 신호가 발생될 수 있다. 이 제어 신호는 해당 광학 요소(110)의 위치를 조정하는 데 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 해당 광학 요소(110)의 위치가 기준점에 대해 제어될 수 있다. 따라서, 해당 광학 요소(110)의 전체 위치가, 예를 들어 방사선 빔(870)이 투영되고 있는 기판(W)에 대해 제어될 수 있다.
도 5에는 추가 제어 요소들(700D 및 700E)이 점선으로 도시되어 있다. 이들 제어 요소들은 보다 상세히 후술된다. 하지만, 몇몇 실시예들에서는, 도 5에서 점선으로 도시된 제어 요소들(700D, 700E)이 존재하지 않는다. 요소들(700D 및 700E)을 포함하지 않는 이러한 실시예들에서는, 제어기(700B)에 의하여 발생되는 제어 신호가 광학 요소(110)의 위치를 제어하기 위해 직접적으로 이용될 수 있다. 이와 같이, 도 5의 제어기(700B)로부터의 출력이 광학 요소(110)에 직접적으로 제공될 수 있다.
제어기(700)에 의한 광학 요소(들)(110, 120, 130, 140)의 위치의 결정, 계산, 및/또는 제어는 제 1 측정 시스템(910) 및 제 2 측정 시스템(920)의 측정들을 토대로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 해당 광학 요소(110)의 실제 위치는 결정될 필요가 없다. 그 대신에, 해당 광학 요소(110)의 위치는 최종의 알려진 위치에 대하여 결정되거나 및/또는 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 제어기(700)는 측정이 수행될 때마다 (예를 들어, 기준점에 대한) 위치를 재계산하기보다 해당 광학 요소(110)의 위치를 계속해서 업데이트하는 데 이용될 수 있다.
해당 광학 요소(110)의 위치를 제어하기 위하여 제어기(700B)로부터 출력된 제어 신호가 해당 광학 요소(110)와 연관된 1 이상의 액추에이터들(410)로 제공될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 예시들에서, 광학 요소(110)는 2 개의 연관된 액추에이터 유닛들(410)을 갖는다. 이들 액추에이터 유닛들(410)은 광학 요소와 힘 프레임 사이에 위치된다. 액추에이터 유닛들(410)은 광학 요소(110)와 힘 프레임(200) 사이에 힘을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 요소들(110)의 위치는 제어기(700B)로부터 출력된 제어 신호에 따라 조정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 각각의 광학 요소(110)로 제공되는 액추에이터들(410)의 수는 2 개보다 적거나 많을 수 있다. 예를 들어, 광학 요소(110)로 제공되는 액추에이터들(410)의 수는 1 개, 3 개, 4 개, 5 개, 또는 6 개일 수 있다. 대안적인 실시예들에서는, 6 개 보다 많은 액추에이터들(410)이 광학 요소(110)로 제공될 수 있다. 힘 프레임(200)과 광학 요소(110) 사이에 힘을 제공하기 위하여 여하한의 적합한 액추에이터가 액추에이터(410)로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 로렌츠 액추에이터 또는 피에조 액추에이터가 이용될 수 있다.
제 2 측정 시스템(920)이 [예를 들어, 측정 프레임(300)에 대한 광학 요소(110)의 위치의] 측정들을 수행하는 주파수는 예측되는 측정 프레임(300)의 변형의 유형에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 측정 프레임의 주 변형이 열적 변형으로 인한 것이라면, 제 2 측정 시스템(920)이 측정들을 수행하는 데 필요할 수 있는 주파수는 측정 프레임(300)의 주 변형이 공명 진동(resonant oscillations)의 결과들인 경우 필요할 수 있는 주파수 보다 작을 수 있다. 힘 프레임(200)의 변형의 예측된 유형이 고려될 수도 있다.
이와 유사하게, 제 1 측정 시스템(910)이 측정들을 수행하는 데 필요한 주파수는 힘 프레임(200)의 변형의 예측된 유형을 토대로 결정될 수 있다. 측정 프레임(300)의 변형의 예측된 유형이 고려될 수도 있다. 제 1 측정 시스템 및 제 2 측정 시스템이 측정들을 수행하는 주파수는 필요에 따라 서로 같거나 또는 서로 상이할 수 있다.
몇몇 실시예들에서는, 광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 위치를 제어하기 위해 피드포워드 시스템이 채용될 수도 있다. 이러한 실시예의 예시는 선택적 제어 요소들(700D 및 700E)이 또한 이용되는 도 5에 도시되어 있다.
피드포워드 시스템을 이용하는 이러한 실시예에서, 제 2 측정 시스템(920)은 측정 프레임(300) 상의 적어도 하나의 지점의 가속도와 관련된 파라미터를 측정하도록 구성될 수 있다. 이는 상술된 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 수행된 위치 측정들에 더해질 수 있다. 가속도와 관련된 이러한 측정은, 예를 들어 가속도계로부터의 직접적인 가속도 측정일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 측정 프레임(300) 상의 적어도 하나의 지점의 속도 측정들 또는 위치 측정들을 수행하고, 예를 들어 제어기(700A)를 이용하여 연관된 가속도를 추정하거나 계산하는 데 상기 속도(또는 위치) 측정들을 이용하는 것이 가능할 수 있다. 측정 프레임의 가속도와 관련된 측정들을 수행하는 데 간섭계가 이용될 수도 있다.
그 다음, 측정 프레임(300)의 변형은 가속도로부터 추정될 수 있다. 예를 들어, 측정 프레임(300) 상의 특정 지점들의 가속도들이 알려져 있는 경우, (예를 들어, 장착 지점에서) 프레임에 힘들이 적용될 수 있는 곳이 알려져 있다면, 프레임의 변형이 계산되거나 또는 예측될 수 있다. 나아가, 이는 광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 위치의 제어시에 제 1 측정 시스템(910)의 측정과 연계하여 이용될 수도 있다.
피드포워드가 포함된(예를 들어, 점선으로 나타낸 요소들이 포함된) 도 5에 도시된 실시예에서, 해당 광학 요소(110)의 위치를 제어하거나 또는 조정하는 데 이용되는 제어 신호에 대한 보정을 추정하거나 또는 계산하기 위해 보정 제어 유닛(700D)이 이용될 수 있다. 측정 프레임(300) 상의 관련 위치(들)에서 측정되거나, 계산되거나, 또는 추정된 가속도는 제어기(700A)로부터 보정 제어 유닛(700D)으로 입력될 수 있다. 그 다음, 보정 제어 유닛(700D)은 가속도에 따라 광학 요소(110)의 위치에 적용될 수 있는 보정을 계산하거나, 또는 추정할 수 있다. 그 다음, 보정 제어 유닛(700D)은 이 계산되거나 추정된 보정과 관련된 보정 제어 신호를 출력할 수 있다. 출력된 보정 제어 신호는 그것이 상술된 제어기(700B)에 의하여 발생된 제어 신호에 부가될 수 있는 제 2 합산 유닛(700E)으로 제공될 수 있다. 그 다음, 이 제 2 합산 유닛으로부터의 출력이 해당 광학 요소(110)의 위치를 제어하는 제어 신호로서 제공될 수 있다. 이와 같이, 피드포워드는, 해당 광학 요소(110)의 위치의 제어를 개선하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 해당 광학 요소(110)의 위치의 정확한 제어를 제공하기 위하여 피드포워드 및 피드백이 조합될 수 있다.
투영 시스템(PS)에서 제 2 광학 요소(110, 120, 130, 140)의 위치가 측정되거나 및/또는 제어되어야 할 경우에는, 제 3 측정 시스템이 필요할 수 있다. 제 3 측정 시스템은, 예를 들어 제 1 측정 시스템(910)이 제 1 광학 요소(110)(그 위치가 측정되거나 및/또는 제어됨)에 대한 기능을 수행하고 있을 때 제 2 광학 요소(140)(그 위치가 측정되거나 및/또는 제어되어야 함)에 대해 동일한 기능을 수행한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 예에서는, 제 3 측정 시스템이 측정 프레임(300)에 대한 제 2 광학 요소(140)의 위치를 측정하는 데 이용된다. 이 경우에, 제 3 측정 시스템은 측정 프레임(300) 상의 위치(360)에 대한 제 2 광학 요소(140)의 위치의 판독 X 1B을 수행한다. 본 명세서에 기술된 제 1 광학 요소(110)의 위치의 모든 가능한 측정들, 계산들, 결정들, 및 제어는 광학 요소들(110, 120, 130, 140) 중 어느 광학 요소에 대해서도 수행될 수 있다.
위치가 결정되거나, 측정되거나, 및/또는 제어되어야 할 여하한의 광학 요소(110, 120, 130, 140)에 대하여, 본 명세서에 기술된 제 1 측정 시스템(910)과 동등한 가외의 측정 시스템이 제공될 수도 있다. 하지만, 측정 프레임(300)의 변형에 따르는 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단 하나의 측정 시스템[예를 들어, 본 명세서에 기술된 제 2 측정 시스템(920)]이 존재할 수도 있다. 하지만, 제어되는 광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 수가 증가함에 따라, 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 측정되는 파라미터의 수도 증가하는 것이 바람직하다. 제 2 측정 시스템(920)에 의하여 측정되는 파라미터들의 수는 측정 프레임(300)의 추정된 변형의 정확성을 개선시킬 수 있다.
힘 프레임(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 다른 프레임(500) 상에 장착될 수도 있다. 추가적으로, 측정 프레임(300) 또한 다른 프레임(550) 상에 장착될 수 있다. 통상적으로, 힘 프레임(200) 및 측정 프레임(300)은 그들 각각의 프레임들에 탄성적으로 장착될 수 있다. 힘 프레임(200)을 그 각각의 프레임(500) 상에 그리고 측정 프레임(300)을 그 각각의 프레임(550) 상에 장착시키기 위하여 여하한의 적합한 장착부가 이용될 수 있다. 예를 들어, 제진 장착부(vibration isolating mount)가 이용될 수 있다. 통상적으로, 활성적으로 감쇠된 립 진동 절연기(actively damped leaf spring vibration isolator)가 이용될 수 있다. 대안적으로, 피에조 액추에이터 렌즈 장착부가 이용될 수 있다. 일 실시예에서는, 측정 프레임(300)을 그 각각의 프레임(550) 상에 장착하는 데에는 활성적으로 감쇠된 립 진동 절연기가 이용되고, 힘 프레임(200)을 그 각각의 프레임(500)에 장착하는 데에는 피에조 액추에이터 렌즈 장착부가 이용될 수도 있다. 다시 말해, 측정 프레임(300)을 그 각각의 프레임(550)에 장착하거나 및/또는 힘 프레임(200)을 그 각각의 프레임(500)에 장착하기 위해 제진 시스템 또는 지지 시스템이 이용될 수 있다. 제진 시스템 또는 지지 시스템은 필요에 따라 감쇠되거나(예를 들어, 활성적으로 감쇠되거나), 또는 감쇠되지 않을 수 있다.
도 2에서 알 수 있듯이, 측정 프레임(300)을 다른 프레임(550)에 장착하는 데 이용되는 측정 프레임(300) 상의 위치(350)는 광학 요소들(110, 120, 130, 140)의 위치가 그에 대해 계산되거나, 결정되거나, 및/또는 제어될 수 있는 기준점(350)으로서 취해질 수 있다.
힘 프레임(200)이 장착되는 프레임(500)은, 몇몇 실시예들에서 측정 프레임(300)이 장착되는 프레임(550)과 동일할 수 있다. 측정 프레임(300) 및 힘 프레임(200) 모두가 장착되는 이 프레임(500, 550)은 투영 시스템을 리소그래피 장치에 배치시키거나 또는 장착시키는 데 이용되는 프레임일 수 있다. 대안적으로, 힘 프레임(200) 및 측정 프레임(300) 모두가 장착되는 프레임(500, 550)은 리소그래피 장치 자체의 일부일 수 있다. 예를 들어, 공통의 프레임(500, 550)이 리소그래피 장치의 기준 프레임일 수 있다. 이러한 기준 프레임은 기준 프레임에 대한 패터닝 디바이스 및 기판(W) 중 적어도 하나의 위치를 측정하도록 구성되는 리소그래피 장치의 추가 측정 시스템과 연계하여 이용될 수도 있다.
대안적으로, 힘 프레임(200)은 리소그래피 장치의 일 프레임에 장착되고, 측정 프레임(300)은 리소그래피 장치의 상이한 프레임에 장착될 수 있다. 이와 같이, 힘 프레임(200)은 리소그래피 장치의 베이스 프레임(500)에 장착될 수 있고, 측정 프레임(300)은 리소그래피 장치의 (상술된 바와 같은) 기준 프레임에 장착될 수 있다. 이 경우에, 베이스 프레임은 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체, 기판 테이블 및 리소그래피 장치의 기준 프레임 중 적어도 하나가 장착되는 프레임일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 1 개보다 많은 힘 프레임(200)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 또는 5 개보다 많은 프레임들이 존재할 수 있다. 각각의 힘 프레임 상에는 1 이상의 광학 요소들(110, 120, 130, 140)이 장착될 수 있다. 각각의 힘 프레임은 다른 프레임에 장착될 수도 있다. 각각의 힘 프레임은 동일한 프레임, 예를 들어 리소그래피 장치의 (상술된 바와 같은) 기준 프레임(550) 또는 베이스 프레임(500)에 장착될 수도 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 몇몇 실시예들에서는 1 개보다 많은 측정 프레임(300)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 또는 5 개보다 많은 측정 프레임이 존재할 수 있다. 각각의 측정 프레임은 1 개, 또는 1 개보다 많은(예를 들어, 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 또는 5 개보다 많은) 광학 요소(들)의 위치를 측정하는 데 이용될 수 있다. 그 다음, 측정 프레임들 각각(또는 그 중 적어도 하나)의 변형과 관련된 파라미터가 측정될 수 있다. 이 파라미터는, 예를 들어 본 명세서에서 기술된 바와 같이 동일한 측정 프레임 상의 적어도 2 개의 지점들의 상대적인 위치와 관련된 측정, 또는 측정 프레임의 변형과 관련된 다른 파라미터일 수 있다. 대안적으로, 파라미터는 다른 측정 프레임들 중 적어도 하나에 대한 측정 프레임들 중 하나의 변위일 수 있다. 예를 들어, 하나의 측정 프레임 상의 적어도 하나의 지점의 위치 또는 위치들이 적어도 하나의 다른 측정 프레임 상의 적어도 하나의 지점에 대해 측정될 수 있다. 각각의 측정 프레임은 다른 프레임에 장착될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 측정 프레임은 리소그래피 장치의 (상술된 바와 같은) 기준 프레임(550)에 (예를 들어, 탄성적으로) 장착될 수 있다. 측정 프레임들 각각이 장착되는 프레임(550)은 동일한 프레임일 수 있다.
이해할 수 있듯이, 본 명세서에 기술된 투영 시스템(PS)은 리소그래피 장치에 통합될 수 있다. 이와 같이, 본 명세서에 기술된 투영 시스템(PS)의 여하한의 특징, 상기 투영 시스템에 의하여 수행되는 방법도 리소그래피 장치에 동등하게 포함될 수 있다. 투영 시스템(PS)이 여하한의 리소그래피 장치에 통합되었으나, 본 명세서에 기술된 투영 시스템(PS)은 상술된 바와 같이 높은 개구수를 갖는 리소그래피 장치에 통합될 경우 특정한 장점을 지닐 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에 기술된 투영 시스템은 기판(W)을 노광하는 데 이용되는 방사선이 극 자외 방사선인 리소그래피 장치(즉, EUV 리소그래피 장치)에 통합될 경우 특별이 유리할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 기술된 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 리소그래피의 배경에서 본 발명의 실시예들의 이용에 대해 구체적인 언급이 있었으나, 본 발명의 실시예들은 다른 응용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에서 이용될 수도 있으며, 문맥이 허용할 경우, 광학 리소그래피로만 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급되는 레지스트 층 내로 가압되며, 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력, 또는 그들의 조합을 적용함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 레지스트에 패턴을 남기고 레지스트를 벗어나 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 이온 빔 또는 전자 빔들과 같은 입자 빔들뿐만 아니라 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위의 파장을 갖는) 극 자외(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 그들의 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 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.
앞선 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 (26)

  1. 리소그래피 장치용 투영 시스템에 있어서,
    제 1 프레임;
    제 2 프레임;
    상기 제 1 프레임에 장착되는 광학 요소;
    상기 광학 요소의 위치를 측정하도록 구성되는 제 1 측정 시스템; 및
    상기 제 2 프레임의 변형에 따르는 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 구성되는 제 2 측정 시스템; 및
    상기 제 2 프레임 상의 기준점에 대한 상기 광학 요소의 위치를 결정하기 위하여 상기 제 1 측정 시스템 및 상기 제 2 측정 시스템의 측정들을 이용하도록 구성되는 제어기
    를 포함하는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는, 추가적으로, 상기 제 1 측정 시스템 및 상기 제 2 측정 시스템의 측정들을 토대로 상기 광학 요소의 위치를 제어하도록 구성되는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 시스템은 상기 제 2 프레임 상의 제 1 위치에 대한 상기 광학 요소의 위치를 결정하도록 구성되는 제 1 센서를 포함하며,
    상기 제어기는 상기 제 2 측정 시스템으로부터의 측정을 이용하여 상기 제 2 프레임의 변형으로부터 기인한 상기 기준점에 대한 상기 제 2 프레임 상의 상기 제 1 위치의 위치 변화를 결정하도록 구성되는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프레임에 장착되는 적어도 하나의 제 2 광학 요소; 및
    상기 제 2 프레임에 대한 상기 제 2 광학 요소의 위치를 결정하도록 구성되는 제 3 측정 시스템을 더 포함하며,
    상기 제어기는, 추가적으로, 상기 제 2 프레임 상의 상기 기준점에 대한 상기 제 2 광학 요소의 위치를 결정하기 위하여 상기 제 1 측정 시스템 및 상기 제 3 측정 시스템의 측정들을 이용하도록 구성되는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 시스템은 상기 제 2 프레임 상의 제 1 위치에 대한 상기 광학 요소의 위치를 결정하도록 구성되는 제 1 센서를 포함하며,
    상기 제 2 측정 시스템은 상기 제 2 프레임 상의 상기 제 1 위치와는 상이한 상기 제 2 프레임 상의 제 2 위치에 대한 상기 광학 요소의 위치를 측정하도록 구성되는 제 2 센서를 포함하는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 측정 시스템은 상기 제 2 프레임의 적어도 일부의 스트레인(strain)을 측정하도록 구성되는 센서를 포함하는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 요소와 상기 제 1 프레임 사이에 힘을 제공하도록 구성되는 액추에이터를 더 포함하는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 3 프레임을 더 포함하며,
    상기 제 1 프레임은 적어도 하나의 탄성 지지체에 의하여 상기 제 3 프레임에 장착되며;
    상기 제 2 프레임은 적어도 하나의 탄성 지지체에 의하여 상기 제 3 프레임에 장착되는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 프레임의 온도를 사전설정된 값으로 구동하도록 구성되는 온도 제어 시스템을 더 포함하는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 온도 제어 시스템은 상기 투영 시스템이 기판을 노광하는 데 이용되고 있지 않은 경우에만 상기 제 2 프레임의 온도를 상기 사전설정된 값으로 구동하도록 구성되는 제어기를 포함하는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 온도 제어 시스템은, 사용시 상기 제 2 프레임의 열시간 상수를 감소시킴으로써 상기 제 2 프레임의 온도를 상기 사전설정된 값으로 구동하도록 구성되는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 온도 제어 시스템은 상기 제 2 프레임으로의 또는 상기 제 2 프레임으로부터의 열전달율을 증가시킴으로써 상기 제 2 프레임의 열시간 상수를 감소시키도록 구성되는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 온도 제어 시스템은:
    유체 유동을 이용하여 상기 제 2 프레임으로부터 열을 공급하거나 또는 상기 제 2 프레임으로부터 열을 제거하는 단계; 및
    상기 유체 유동의 온도를 제어하도록 구성되는 제어기를 이용하여 상기 유체 유동을 제어하는 단계;
    에 의해 상기 제 2 프레임의 온도를 상기 사전설정된 값으로 구동하도록 구성되는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 온도 제어 시스템은:
    가스 공급 유닛을 이용하여 상기 제 2 프레임을 둘러싸는 환경에 가스를 공급하는 단계; 및
    가스 공급 제어 유닛을 이용하여 상기 제 2 프레임을 둘러싸는 환경으로 공급되는 가스의 압력을 제어하는 단계;
    에 의해 상기 제 2 프레임의 온도를 상기 사전설정된 값으로 구동하도록 구성되는 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 프레임이 상기 온도 제어 시스템에 의하여 구동되는 상기 사전설정된 온도는 상기 투영 시스템이 기판의 노광에 이용되는 경우 유지되어야 할 온도인 리소그래피 장치용 투영 시스템.
  18. 리소그래피 장치에 있어서,
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체;
    기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블; 및
    상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상에 투영하도록 구성되는, 제 1 항에 따른 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    기준 프레임, 및 상기 기준 프레임에 대한 상기 패터닝 디바이스 및 상기 기판 중 적어도 하나의 위치를 측정하도록 구성되는 측정 시스템을 더 포함하며,
    상기 제 1 프레임은 적어도 하나의 탄성 지지체에 의하여 상기 기준 프레임에 장착되고;
    상기 제 2 프레임은 적어도 하나의 탄성 지지체에 의하여 상기 기준 프레임에 장착되는 리소그래피 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    기준 프레임, 및 상기 기준 프레임에 대한 상기 패터닝 디바이스 및 상기 기판 중 적어도 하나의 위치를 측정하도록 구성되는 측정 시스템; 및
    상기 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체들, 상기 기판 테이블 및 상기 기준 프레임 중 적어도 하나가 장착되는 베이스 프레임을 더 포함하며,
    상기 제 1 프레임은 적어도 하나의 탄성 지지체에 의하여 상기 베이스 프레임에 장착되고;
    상기 제 2 프레임은 적어도 하나의 탄성 지지체에 의하여 상기 기준 프레임에 장착되는 리소그래피 장치.
  21. 제 1 프레임 및 제 2 프레임을 포함하는 투영 시스템에서 광학 요소를 위치설정하는 방법에 있어서,
    상기 방법은:
    상기 광학 요소의 위치를 측정하는 단계 - 상기 광학 요소는 상기 제 1 프레임에 장착됨 - ;
    상기 제 2 프레임의 변형에 따르는 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 위치와 상기 측정된 적어도 하나의 파라미터에 기초하여, 상기 제 2 프레임 상의 기준점에 대한 상기 광학 요소의 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 투영 시스템에서 광학 요소를 위치설정하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계의 결과를 토대로 상기 광학 요소의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하는 투영 시스템에서 광학 요소를 위치설정하는 방법.
  23. 방사선 빔을 기판 상에 투영하는 방법에 있어서,
    방사선 소스를 이용하여 방사선 빔을 제공하는 단계; 및
    제 21 항에 따른 방법을 이용하여 위치설정되는 적어도 하나의 광학 요소를 이용해 상기 방사선 빔을 지향시키는 단계를 포함하는 방사선 빔을 기판 상에 투영하는 방법.
  24. 디바이스 제조방법에 있어서,
    제 23 항에 따른 방법을 이용하여 패터닝된 방사선 빔을 기판 상에 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 제 2 프레임의 온도를 사전설정된 수준으로 구동하는 단계를 추가로 포함하는 투영 시스템에서 광학 요소를 위치설정하는 방법.

  26. 삭제
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