KR101682181B1 - 공작물 테이블과 마스크 테이블이 공용하는 균형질량 시스템 및 노광기 - Google Patents

공작물 테이블과 마스크 테이블이 공용하는 균형질량 시스템 및 노광기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작물 테이블과 마스크 테이블이 공용하는 균형질량 시스템에 관한 것으로서, 공작물 테이블 시스템을 설치하기 위한 제1부분(11); 마스크 테이블 시스템을 설치하기 위한 제2부분(20); 및 제1부분(11)과 제2부분(20)을 연결하기 위한 제3부분(14)을 포함하는 균형 질량체와 드리프트 방지 및 보상 장치(16)를 포함하며, 균형 질량체의 제1부분(11)은 노광기의 베이스 프레임(1)에 부유되도록 지지되고, 균형 질량체의 제3부분(14)은 드리프트 방지 및 보상장치(16)를 통해 베이스 프레임(1)과 서로 연결되며, 드리프트 방지 및 보상장치(16)는 전체 균형 질량체의 무게 중심 위치에 가깝게 설치된다. 균형질량 시스템을 이용하면 마스크 테이블 시스템의 외부 홀더를 절약할 수 있고, 노광기의 부피와 무게를 줄일 수 있으며, 필요한 균형 질량의 질량을 절감할 수 있어, 전체적인 구조를 더 치밀하게 한다.

Description

공작물 테이블과 마스크 테이블이 공용하는 균형질량 시스템 및 노광기{BALANCE MASS SYSTEM SHARED BY WORKPIECE TABLE AND MASK TABLE, AND LITHOGRAPHY MACHINE}
본 발명은 노광 장비에 관한 것으로서, 특히 공작물 테이블과 마스크 테이블이 공용하는 균형질량 시스템 및 노광기에 관한 것이다.
노광기의 노광 정밀도와 생산성의 높고 낮음은 칩의 집적도와 제조원가에 직접적으로 영향을 주지만, 생산성과 노광 정밀도는 서로 모순된다. 시스템에 대해 클라이언트는 생산성의 향상을 요구하는 동시에 시스템의 노출 질량 및 노출 정밀도의 개선 및 향상을 요구한다. 하지만 노광기의 전체적 시스템에서 그 어떠한 미소한 진동도 모두 노광 정밀도에 간섭과 영향을 주고, 특히 이동 테이블의 구동 반력의 영향을 받는다.
균형질량기술은 바로 이런 조건에서 안출된 것이다. 균형질량기술을 통해, 이동 테이블이 베이스 프레임에 전달하는 작용력은 대폭 감소되며, 이는 노광기 시스템의 댐핑 난이도를 많이 낮추었으며, 이동 반력이 노출 시스템에 대한 간섭을 방지하였다.
현재의 이동 테이블 균형질량 시스템에는 주로 단층과 이층 두 가지가 있다. ASML회사의 Twinscan 시리즈 노광기의 공작물 테이블은 단층 균형질량 시스템을 사용하며, 구체적으로는 2006년 04월 25일에 공개된 미국특허 US7034920를 참조할 수 있으며, 이는 한 층의 균형질량 프레임을 이용하여 장거리 모터가 X, Y, Rz 세 방향에서의 이동 가감속으로 인해 생성된 반 작용력을 균형 시키고, 두 그룹의 5절 링크 장치를 이용하여 공작물 테이블 균형질량 시스템과 베이스 프레임 사이의 물리적 연결을 실현한다. 두 그룹의 5절 링크 장치는 0으로 초기화되는 것, 및 이동 모드에서 공작물 테이블 균형질량 시스템에 대한 추적 보상 작용을 완성할 수 있다. 하지만, 두 그룹의 5절 링크 기구는 네 개의 제어 모터를 가지며, 네 개의 모터는 일체로 연합되어 X, Y, Rz 세 개 자유도를 추적 제어하고, 시스템은 디커플링이 필요되며, 제어 전략이 복잡하다.
Nikon 회사의 Tandem 더블 테이블 시스템은 이층 균형질량 시스템을 사용하며, 구체적으로는 2005년 04월 26일에 공개된 미국특허 US6885430를 참조할 수 있으며, 이는 두 층의 균형질량을 이용하여 장거리 모터가 X, Y, Rz 세 개 방향에서 가감속 이동할 때 생성된 이동 반력을 각각 균형시키고; 맨 위 층 균형 질량체는 하나의 선형 이동 방향(X 또는 Y)과 Rz 방향에서 생성된 이동 반력을 균형 시키는데 사용되며, 맨 위 층 균형 질량체와 밑층 균형 질량체 사이는 보상 모터를 통해 연결되어, 맨 위 층과 밑 층의 두 균형 질량체의 동기 이동 및 오류 정정과 보상작용을 실현하도록 하며, 해당 보상모터는 직선 모터이다. 밑층 균형 질량체는 다른 하나의 선형이동 방향(X 또는 Y)에서 생성된 이동 반력을 균형 시키는데 사용된다. Tandem 이층 균형질량 시스템은 세 개의 독립적인 직선 모터를 이용하여 공작물 테이블 균형질량 시스템과 베이스 프레임 사이의 연결작용을 실현하며, 직선 모터의 고정자는 베이스 프레임에 설치되고, 액티브 셀은 공작물 테이블 밑층 균형 질량체에 설치된다. 세 개의 직선 모터는 연합하면 공작물 테이블 균형질량 시스템의 0으로 초기화되는 것, 및 이동 모드에서 공작물 테이블 균형질량 시스템에 대한 추적 보상작용을 완성할 수 있다. 세 개의 직선 모터는 X, Y, Rz 세 자유도의 독립적인 제어를 실현할 수 있고, 이동 커플링 문제는 존재하지 않으며, 시스템은 디커플링할 필요가 없고, 제어 전략이 간단하다. 하지만 사용된 직선 모터는 Nikon회사에서 특별히 개발한 측방향 간극과 변위가 있는 직선 모터이므로, 일반적인 직선 모터에는 이러한 기능이 없다.
따라서, 현재의 노광기 균형질량의 전형적인 대표 시스템은 각각 ASML회사의 Twinscan 플랫폼과 Nikon 회사의 Tandem 플랫폼이며, Twinscan 플랫폼이든 Tandem 플랫폼이든 막론하고, 이러한 플랫폼에 의지하는 노광기의 공작물 테이블과 마스크 테이블은 모두 독립적인 균형질량 시스템을 사용하며, 즉 적어도 두 세트의 이러한 균형질량 시스템을 사용하며, 이는 이 두 가지 플랫폼의 공통적인 특징이고, 모두 아래와 같은 단점이 있다.
(1) 전체 머신 구조가 충분히 치밀하지 않다;
(2) 마스크 테이블 시스템의 외부 홀더가 필요되며, 전체 머신의 부피와 무게가 비교적 크다;
(3) 두 개의 독립적인 균형 질량체의 질량의 합이 비교적 크다.
따라서, 어떻게 전체 구조가 보다 치밀하고, 부피가 보다 작은 균형질량 시스템 및 노광기를 제공하느냐가 당업자들이 시급히 해결해야 하는 기술적 과제이다.
본 발명은 마스크 테이블 시스템의 외부 홀더를 절약하고, 전체 머신의 부피와 무게를 줄이며, 필요한 균형 질량체의 질량을 절감할 수 있어, 전체적인 구조를 더욱 치밀하게 하는 균형질량 시스템 및 노광기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적에 달성하기 위해, 발명은 아래와 같은 기술방안을 사용한다.
균형질량 시스템에 관한 것으로, 공작물 테이블 시스템을 설치하기 위한 제1부분, 마스크 테이블 시스템을 설치하기 위한 제2부분, 및 상기 제1부분과 제2부분을 연결하기 위한 제3부분을 포함하는 균형 질량체와 드리프트 방지 및 보상 장치를 포함하고, 상기 균형 질량체의 제1부분은 노광기의 베이스 프레임 상에 부유되도록 지지되고, 상기 균형 질량체의 제3부분은 상기 드리프트 방지 및 보상장치를 통해 상기 베이스 프레임과 서로 연결되고, 상기 드리프트 방지 및 보상장치는 전체의 상기 균형 질량체의 무게 중심 위치에 가깝게 설치된다.
상기 균형질량 시스템에는, 반 질량 지지 프레임 및 반 질량 이동체를 포함하는 반 질량 이동 시스템을 더 포함하고, 상기 반 질량 지지 프레임과 상기 균형 질량체의 제3부분은 고정 연결되고, 상기 공작물 테이블 시스템, 마스크 테이블 시스템 및 균형질량 시스템을 일체로 하는 무게중심의 실시간 변화 그리고 해당 균형질량 시스템의 틸팅 모멘트를 보상하기 위하여, 상기 반 질량 이동체는 지지 프레임을 따라 상하 이동할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 균형질량 시스템에서, 상기 드리프트 방지 및 보상장치는 상기 균형 질량체의 무게 중심과 동일한 높이 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에는 노광기에 대해 더 공개되어 있으며, 조명 시스템, 베이스 프레임, 메인 댐핑 유닛, 대물렌즈가 설치된 메인 기판, 노출 포토레지스트 캐리어를 탑재하기 위한 공작물 테이블 시스템, 노출 그래픽 캐리어를 탑재하기 위한 마스크 테이블 시스템 및 상기와 같은 균형질량 시스템을 포함하고, 상기 메인 기판은 상기 메인 댐핑 유닛을 통해 상기 베이스 프레임에 설치되고, 상기 공작물 테이블 시스템은 상기 균형 질량체의 공작물 테이블 일부에 부유되도록 지지되고, 상기 마스크 테이블 시스템은 상기 균형 질량체의 마스크 테이블 일부에 부유되도록 지지되고, 상기 조명 시스템은 상기 노출 그래픽 캐리어의 그래픽을 상기 대물렌즈를 거쳐 상기 노출 포토레지스트 캐리어에 투영한다.
상술한 노광기에서, 상기 공작물 테이블 시스템은 공작물 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치, 공작물 테이블 조동 스테이지, 공작물 테이블 장거리 구동 모터 및 상기 노출 포토레지스트 캐리어를 지지하기 위한 공작물 테이블 미동 스테이지을 포함하고, 상기 공작물 테이블 조동 스테이지는 상기 공작물 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치를 통해 상기 균형 질량체의 공작물 테이블 일부에 부유되도록 지지되고, 상기 공작물 테이블 미동 스테이지는 조동 스테이지에 설치되고, 상기 공작물 테이블 조동 스테이지는 상기 장거리 구동 모터를 통해 상기 균형 질량체의 공작물 테이블 일부와 연결되는 것이 바람직하다.
상술한 노광기에서, 상기 마스크 테이블 시스템은 마스크 테이블 장거리 구동 모터, 마스크 테이블 조동 스테이지, 마스크 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치 및 노출 그래픽 캐리어를 흡착하기 위한 마스크 테이블 미동 스테이지를 포함하고, 상기 마스크 테이블 조동 스테이지는 상기 마스크 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치를 통해 상기 균형 질량체의 마스크 테이블 일부에 부유되도록 지지되고, 상기 마스크 테이블 미동 스테이지는 상기 조동 스테이지에 설치되고, 상기 마스크 테이블 조동 스테이지는 상기 마스크 테이블 장거리 구동 모터를 통해 상기 균형 질량체의 마스크 테이블 일부와 연결되는 것이 바람직하다.
상술한 노광기에서, 공작물 테이블 간섭계, 공작물 테이블 수직방향 반사미러 및 메인 기판 수직방향 반사미러를 포함하는 공작물 테이블 위치 측정 시스템을 더 포함하고, 상기 공작물 테이블 간섭계는 상기 메인 기판과 고정 연결되고, 상기 메인 기판 수직방향 반사미러는 상기 메인 기판의 하방에 설치되고, 상기 공작물 테이블 수직방향 반사미러는 상기 공작물 테이블 미동 스테이지의 측면에 설치되고, 상기 공작물 테이블 간섭계는 공작물 테이블 간섭계 수평방향 측정 광 빔을 공작물 테이블 미동 스테이지에 조사 및 공작물 테이블 간섭계 수평방향 참조 광 빔을 대물렌즈에 조사하는 것을 통해, 공작물 테이블 시스템과 상기 대물렌즈의 수평방향 위치 관계를 측정하고, 상기 공작물 테이블 간섭계는 공작물 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔을 공작물 테이블 수직방향 반사미러에 조사한 후, 반사를 거쳐 메인 기판 수직방향 반사미러까지 도달하는 것을 통해 상기 공작물 테이블 미동 스테이지와 상기 대물렌즈의 수직방향 위치 관계를 측정하는 것이 바람직하다.
상술한 노광기에서, 마스크 테이블 간섭계 및 마스크 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔을 반사하기 위한 마스크 테이블 수직방향 반사미러를 포함하는 마스크 테이블 위치 측정 시스템을 더 포함하고, 상기 마스크 테이블 간섭계와 상기 메인 기판은 고정 연결되고, 상기 마스크 테이블 수직방향 반사미러는 상기 대물렌즈의 상부 측면에 설치되고, 상기 마스크 테이블 간섭계는 마스크 테이블 간섭계 수평방향 측정 광 빔을 마스크 테이블 미동 스테이지에 조사 및 마스크 테이블 간섭계 수평방향 참조 광 빔을 대물렌즈에 조사하는 것을 통해, 상기 마스크 테이블 시스템과 상기 대물렌즈의 수평방향 위치관계를 측정하고, 상기 마스크 테이블 간섭계는 마스크 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔을 마스크 테이블 반사미러에 조사한 후, 마스크 테이블 미동 스테이지에 반사하는 것을 통해 상기 공작물 테이블 미동 스테이지와 상기 대물렌즈의 수직방향 위치 관계를 측정하는 것이 바람직하다.
상술한 노광기에서, 상기 베이스 프레임과 고정 연결되는 조명 홀더를 더 포함하고, 상기 조명 시스템은 상기 조명 홀더를 통해 상기 노출 그래픽 캐리어의 상측에 설치되는 것이 바람직하다.
상술한 노광기에서, 상기 메인 기판 상에 상기 대물렌즈의 설치를 위한 통공이 구비되고, 상기 대물렌즈의 일부분은 상기 메인 기판의 일측에 위치되고, 상기 대물렌즈의 다른 일부분은 상기 메인 기판의 다른 일측에 위치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 균형질량 시스템은 공작물 테이블 시스템을 설치하기 위한 제1부분, 마스크 테이블 시스템을 설치하기 위한 제2부분, 전술한 양자를 연결하는 제3부분, 및 드리프트 방지 및 보상장치를 포함하고, 상기 균형질량 시스템을 이용하는 노광기는 종래의 공작물 테이블 시스템과 마스크 테이블 시스템이 모두 독립적인 균형질량 시스템을 사용하는 구조를 변화시켜, 공작물 테이블 시스템과 마스크 테이블 시스템이 한 세트의 균형질량 시스템을 공용하도록 하였으므로, 아래와 같은 장점이 있다.
(1) 전체 구조가 보다 치밀하다;
(2) 공용하는 균형질량 시스템은 마스크 테이블 시스템을 직접적으로 지지할 수 있어, 마스크 테이블 시스템의 외부 홀더를 절약하였으며, 노광기 전체 머신의 부피와 무게를 줄인다;
(3) 공작물 테이블 시스템과 마스크 테이블 시스템은 한 세트의 균형질량 시스템 및 해당 균형 질량체 드리프트 방지 및 보상장치를 공용하며, 이동 테이블의 이동 반력은 어느 정도 서로 상쇄될 수 있어, 공용되는 균형 질량체의 질량이 공작물 테이블 시스템 및 마스크 테이블 시스템의 각각 대응되는 독립적인 균형 질량체의 합보다 작게 되도록 한다.
또한, 균형질량 시스템에서 수직방향으로 이동하는 반 질량 시스템을 배치하는 것을 통해 이동 과정에서의 무게 중심 변화와 생성된 틸팅 모멘트를 보상할 수 있다.
본 발명의 균형질량 시스템 및 노광기는 아래의 실시예 및 도면으로 제시한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노광기의 구조를 개략적으로 도시한다.
이하에서는 도면을 참조하여 발명에 대해 보다 상세하게 설명하였으며, 발명의 바람직한 실시예에 대해 기재하였고, 당업자들은 여기에 기재한 발명에 대해 보정할 수 있으며 여전히 발명의 유리한 효과를 실현할 수 있다고 이해해야 한다. 따라서, 아래의 설명은 당업자들에게 널리 알려진 것으로 이해되어야 하며, 본 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안 된다.
명확하게 하기 위해, 실질적인 실시예의 전부 특징을 설명하지 않는다. 아래의 설명에서는, 불 필요한 세부적인 부분으로 인해 발명에 혼동을 일으킬 수 있으므로, 공지된 기능과 구조에 대해 상세하게 설명하지 않는다. 어떠한 실질적인 실시예의 개발에서도, 개발자의 특정 목적을 실현하기 위해 반드시 대량의 실시 세부사항이 있어야 하며, 예를 들어 관련 시스템 또는 관련 상업적인 제한에 따라, 하나의 실시예로부터 다른 하나의 실시예로 변화된다고 이해해야 한다. 또한, 이러한 개발 작업은 복잡하고 시간적 소모가 높을 수 있으나, 당업자들에게 있어서 단지 통상적인 작업일 뿐이라고 이해해야 한다.
발명의 목적, 특징을 보다 분명하고 이해하기 쉽게 하기 위해, 하기에서는 도면을 결합하여 발명의 구체적인 실시방식에 대해 더 구체적으로 설명하기로 한다. 도면은 모두 가장 간략화된 형식을 사용하였으고, 또한 모두 정확하지 않은 비율을 사용하였으며, 이는 단지 발명의 실시예에 대해 간편하고 명확하게, 보조적으로 설명하고자 하는 목적으로 사용되었을 뿐임을 밝힌다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 노광기는, 조명 시스템(34), 베이스 프레임(1), 메인 댐핑 유닛(2), 대물렌즈(19)가 설치된 메인 기판(33), 노출 포토레지스트 캐리어(27)를 탑재하기 위한 공작물 테이블 시스템, 노출 그래픽 캐리어(24)를 탑재하기 위한 마스크 테이블 시스템 및 균형질량 시스템을 포함한다. 상기 메인 기판(33)은 상기 메인 댐핑 유닛(2)을 통해 상기 베이스 프레임(1)에 설치되며, 상기 조명 시스템(34)은 상기 노출 그래픽 캐리어(24)의 그래픽을 상기 대물렌즈(19)를 거쳐 상기 노출 포토레지스트 캐리어(27)에 투영하는데 사용된다.
상기 균형질량 시스템은, 공작물 테이블 시스템을 설치하기 위한 제1부분(11), 마스크 테이블 시스템을 설치하기 위한 제2부분(20) 및 제3부분(14)을 포함하는 균형 질량체와 드리프트 방지 및 보상장치(16)를 포함하며, 상기 균형 질량체의 제1부분(11)과 상기 균형 질량체의 제2부분(20)은 상기 균형 질량체의 제3부분(14)을 통해 연결된다. 상기 공작물 테이블 시스템은 상기 균형 질량체의 제1부분(11)에 부유되도록 지지되며, 상기 균형 질량체의 제1부분(11)은 베이스 프레임(1)에 부유되도록 지지되고, 상기 마스크 테이블 시스템은 상기 균형 질량체의 제2부분(20)에 부유되도록 지지되며, 상기 균형 질량체의 제3부분(14)은 상기 드리프트 방지 및 보상장치(16)를 통해 상기 베이스 프레임(1)과 서로 연결되고, 상기 드리프트 방지 및 보상장치(16)는 전체의 상기 균형 질량체의 무게 중심 위치(15)에 가깝게 설치된다.
본 발명의 노광기는 종래의 공작물 테이블 시스템과 마스크 테이블 시스템이 모두 독립적인 균형질량 시스템을 사용하는 구조를 변화시켜, 공작물 테이블 시스템과 마스크 테이블 시스템이 한 세트의 균형질량 시스템을 공용하도록 하였으며, 도면에서, 균형 질량체의 제1부분(11), 균형 질량체의 제2부분(20) 및 균형 질량체의 제3부분(14)은 공동으로 공작물 테이블 시스템 및 마스크 테이블 시스템이 공용하는 균형 질량체를 구성한다. 한편으로, 전체 구조를 보다 치밀하게 할 수 있으며; 다른 한편으로, 공용하는 균형질량 시스템은 마스크 테이블 시스템을 직접적으로 지지할 수 있어, 마스크 테이블 시스템의 외부 홀더를 절약하였으며, 전체 머신의 부피와 무게를 줄인다; 또 다른 한편으로, 공작물 테이블 시스템과 마스크 테이블 시스템은 한 세트의 균형질량 시스템 및 그 드리프트 방지 및 보상장치(16)를 공용하며, 이동 테이블(공작물 테이블 시스템 및 마스크 테이블 시스템을 포함)의 이동 반력은 어느 정도에서 서로 상쇄될 수 있어, 공용되는 균형 질량체의 질량이 공작물 테이블 시스템 및 마스크 테이블 시스템의 각각 대응되는 독립적인 균형 질량체의 합보다 작게 되도록 한다.
여기서, 상기 드리프트 방지 및 보상장치(16)는 상기 균형 질량체의 제1부분(11), 상기 균형 질량체의 제2부분(20) 및 상기 균형 질량체의 제3부분(14)이 구성하는 전체의 수평방향 위치(X, Y, Rz)를 제어 및 보상하는데 사용된다.
바람직하게, 상기 드리프트 방지 및 보상장치(16)는 상기 균형 질량체의 무게 중심 위치(15)와 서로 대응되며, 본 실시예에서, 양자는 동일한 수직높이 위치, 또는 동일한 수평면 내에 위치하고 있으므로, 공작물 테이블 시스템 및 마스크 테이블 시스템이 베이스 프레임(1)에 전달하는 작용력을 보다 잘 균형 시킬 수 있으며, 노광기의 댐핑 난이도를 낮추고, 이동 반력이 노출 과정에 대한 간섭을 방지한다.
공작물 테이블 장거리 구동 모터(13) 및 마스크 테이블 장거리 구동 모터(21)의 높이가 상이하고, 같은 면에 있지 않음으로 인해, 틸팅 모멘트를 조성할 수 밖에 없으며, 동시에 공작물 테이블 시스템 및 마스크 테이블 시스템이 동기 이동하지 않을 경우, 전체 이동 테이블 및 균형질량 시스템의 무게 중심에 변화가 생기게 하므로, 이 작동상태에 대응하기 위해, 상기 균형질량 시스템에 반 질량 이동 시스템을 유입한다. 상기 반 질량 이동 시스템은 반 질량 지지 프레임(17) 및 반 질량 이동체(18)를 포함하며, 상기 반 질량 지지 프레임(17)과 상기 균형 질량체의 제3부분(14)은 고정 연결되고, 상기 반 질량 이동체(18)는 지지 프레임(17)을 따라 상하 운동할 수 있어, 전체 이동 테이블 및 균형질량 시스템을 일체로 하는 무게 중심의 실시간 변화를 보상할 수 있으며, 동시에, 반 질량 이동체(18)의 가속 감속 이동은 하나의 역 토크를 생성할 수 있어 이동 테이블 및 균형질량 시스템의 틸팅 모멘트를 보상하도록 한다.
상기 공작물 테이블 시스템은 공작물 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치(9), 공작물 테이블 조동 스테이지(12), 공작물 테이블 장거리 구동 모터(13) 및 상기 노출 포토레지스트 캐리어(27)를 지지하기 위한 공작물 테이블 미동 스테이지(10)를 포함하며, 상기 공작물 테이블 조동 스테이지(12)는 상기 공작물 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치(9)를 통해 상기 균형 질량체의 제1부분(11)에 부유되도록 지지되고, 상기 공작물 테이블 미동 스테이지(10)는 조동 스테이지(12)에 설치되며, 상기 공작물 테이블 조동 스테이지(12)는 상기 장거리 구동 모터(13)를 통해 상기 균형 질량체의 제1부분(11)과 연결되는 것이 바람직하다.
상기 마스크 테이블 시스템은 마스크 테이블 장거리 구동 모터(21), 마스크 테이블 조동 스테이지(22), 마스크 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치(25) 및 노출 그래픽 캐리어(24)를 흡착하기 위한 마스크 테이블 미동 스테이지(23)를 포함하며, 상기 마스크 테이블 조동 스테이지(22)는 상기 마스크 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치(25)를 통해 상기 균형 질량체의 제2부분(20)에 부유되도록 지지되고, 상기 마스크 테이블 미동 스테이지(23)는 상기 조동 스테이지(22)에 설치되며, 상기 마스크 테이블 조동 스테이지(22)는 상기 마스크 테이블 장거리 구동 모터(21)를 통해 상기 균형 질량체의 제2부분(20)과 연결되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 노광기는 공작물 테이블 간섭계 측정 홀더(32), 상기 공작물 테이블 간섭계 측정 홀더(32)에 설치되는 공작물 테이블 간섭계(미도시), 공작물 테이블 수직방향 반사미러(7) 및 메인 기판 수직방향 반사미러(3)를 포함하는 공작물 테이블 위치 측정 시스템을 더 포함하며, 상기 공작물 테이블 간섭계 측정 홀더(32)는 상기 메인 기판(33)과 고정 연결되고, 상기 메인 기판 수직방향 반사미러(3)는 상기 메인 기판(33)의 하방에 설치되며, 상기 공작물 테이블 수직방향 반사미러(7)는 상기 공작물 테이블 미동 스테이지(10)의 측면에 설치되고, 상기 공작물 테이블 간섭계는 공작물 테이블 간섭계 수평방향 측정 광 빔(6)을 공작물 테이블 미동 스테이지(10)에 조사 및 공작물 테이블 간섭계 수평방향 참조 광 빔(4)을 대물렌즈(19)에 조사하는 것을 통해, 공작물 테이블 시스템과 대물렌즈(19)의 수평방향 위치 관계를 측정하며, 상기 공작물 테이블 간섭계는 공작물 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔(5)을 공작물 테이블 수직방향 반사미러(7)에 조사하고 수직방향 반사미러(7)를 거쳐 메인 기판 수직방향 반사미러(3)에 반사하는 것을 통해 상기 공작물 테이블 미동 스테이지(10)와 상기 대물렌즈(19)의 수직방향 위치 관계를 측정한다. 구체적으로, 공작물 테이블 간섭계에서 발사된 공작물 테이블 간섭계 수평방향 측정 광 빔(6)은 상기 공작물 테이블 미동 스테이지(10)에 조사된 후 반사되어 상기 공작물 테이블 간섭계에 돌아오며; 상기 공작물 테이블 간섭계에서 발사된 공작물 테이블 간섭계 수평방향 참조 광 빔(4)은 상기 대물렌즈에 조사된 후 반사되어 상기 공작물 테이블 간섭계에 돌아오고; 공작물 테이블 간섭계에서 발사된 공작물 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔(5)은 상기 공작물 테이블 수직방향 반사미러(7)를 거쳐 메인 기판 수직방향 반사미러(3)에 반사된 후, 원 경로에 따라 상기 공작물 테이블 간섭계에 돌아온다.
바람직하게, 상기 노광기는 마스크 테이블 간섭계 측정 홀더(30), 상기 마스크 테이블 간섭계 측정 홀더(30)에 설치되는 마스크 테이블 간섭계(미도시), 및 마스크 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔(29)을 반사하기 위한 마스크 테이블 수직방향 반사미러(31)를 포함하는 마스크 테이블 위치 측정 시스템을 더 포함하며, 상기 마스크 테이블 간섭계 측정 홀더(30)는 상기 메인 기판(33)과 고정 연결되고, 상기 마스크 테이블 수직방향 반사미러(31)는 상기 대물렌즈(19)의 상부 측면에 설치되며, 상기 마스크 테이블 간섭계는 마스크 테이블 간섭계 수평방향 측정 광 빔(26)을 마스크 테이블 미동 스테이지(23)에 조사 및 마스크 테이블 간섭계 수평방향 참조 광 빔(28)을 대물렌즈(19)에 조사하는 것을 통해, 마스크 테이블 시스템과 대물렌즈(19)의 수평방향 위치 관계를 측정하고, 상기 마스크 테이블 간섭계는 마스크 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔(29)을 통해 상기 마스크 테이블 미동 스테이지(23)와 대물렌즈(19)의 수직방향 위치 관계를 측정한다. 구체적으로, 마스크 테이블 간섭계에서 발사된 마스크 테이블 간섭계 수평방향 측정 광 빔(26)은 상기 마스크 테이블 미동 스테이지(23)에 조사된 후 반사되어 상기 마스크 테이블 간섭계에 돌아오며; 마스크 테이블 간섭계에서 발사된 마스크 테이블 간섭계 수평방향 참조 광 빔(28)은 상기 대물렌즈(19)에 조사된 후 반사되어 상기 마스크 테이블 간섭계에 돌아오고; 상기 마스크 테이블 간섭계에서 발사된 마스크 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔(29)은 상기 마스크 테이블 수직방향 반사미러(31)를 거쳐 마스크 테이블 미동 스테이지(23)에 반사된 후, 원 경로에 따라 상기 마스크 테이블 간섭계에 돌아온다.
상기 메인 기판(33) 및 메인 기판(33)에 설치된 대물렌즈(19), 공작물 테이블 간섭계, 마스크 테이블 간섭계 및 메인 기판 수직방향 반사미러(3)는 모두 상기 메인 댐핑 유닛(2)을 통해 상기 베이스 프레임(1)의 외부세계와 격리된다.
상기 노광기는 상기 베이스 프레임(1)과 고정 연결되는 조명 홀더(35)를 더 포함하며, 상기 조명 시스템(34)은 상기 조명 홀더(35)를 통해 상기 노출 그래픽 캐리어(24)의 상방에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 메인 기판(33) 상에 상기 대물렌즈(19)를 설치하기 위한 통공이 구비되고, 상기 대물렌즈(19)의 일부분은 상기 메인 기판(33)의 일측(본 실시예에서는 메인 기판(33)의 하방임)에 위치되며, 상기 대물렌즈(19)의 다른 일부분은 상기 메인 기판(33)의 다른 일측(본 실시예에서는 메인 기판(33)의 상측임)에 위치되는 것이 바람직하다.
결론적으로, 본 발명의 균형질량 시스템은 공작물 테이블 시스템을 설치하기 위한 제1부분, 마스크 테이블 시스템을 설치하기 위한 제2부분, 전술한 양자를 연결하는 제3부분, 및 드리프트 방지 및 보상장치를 포함하며, 상기 균형질량 시스템을 이용하는 노광기는 종래의 공작물 테이블 시스템과 마스크 테이블 시스템이 모두 독립적인 균형질량 시스템을 사용하는 구조를 변화시켜, 공작물 테이블 시스템과 마스크 테이블 시스템이 한 세트의 균형질량 시스템을 공용하도록 하였으므로, 아래와 같은 장점이 있다.
(1) 전체 구조가 보다 치밀하다;
(2) 공용하는 균형질량 시스템은 마스크 테이블 시스템을 직접적으로 지지할 수 있어, 마스크 테이블 시스템의 외부 홀더를 절약하였으며, 노광기 전체 머신의 부피와 무게를 줄인다;
(3) 공작물 테이블 시스템과 마스크 테이블 시스템은 한 세트의 균형질량 시스템 및 그 균형 질량체 드리프트 방지 및 보상장치를 공용하며, 이동 테이블의 이동 반력은 어느 정도 서로 상쇄될 수 있어, 공용되는 균형 질량체의 질량이 공작물 테이블 시스템 및 마스크 테이블 시스템의 각각 대응되는 독립적인 균형 질량체의 합보다 작게 되도록 한다.
또한, 균형질량 시스템에서 수직방향으로 이동하는 반 질량 시스템을 배치하는 것을 통해 이동 과정에서의 무게 중심 변화와 생성된 틸팅 모멘트를 보상할 수 있다.
따라서, 당업자들은 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한에서 발명에 대해 다양한 수정 및 변형을 진행할 수 있다. 만약 발명의 이러한 수정 및 변형이 발명의 청구항 및 해당 균등한 기술 범위 내에 있다면, 발명은 이러한 수정 및 변형도 포함한다.

Claims (12)

  1. 노광기를 위한 균형질량 시스템으로서,
    상기 노광기의 베이스 프레임 상에 부유되도록 설치되어, 상기 노광기의 공작물 테이블 시스템을 지지하기 위한 제1부분;
    상기 노광기의 마스크 테이블 시스템을 지지하기 위한 제2부분; 및
    상기 제1부분과 상기 제2부분을 연결하기 위한 제3부분
    을 포함하는 균형 질량체를 포함하고,
    상기 균형질량 시스템은 상기 균형 질량체의 무게 중심 위치에 설치되어 상기 균형 질량체의 제3부분을 상기 베이스 프레임에 연결하도록 하는 드리프트 방지 및 보상장치를 더 포함하는
    노광기를 위한 균형질량 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    반 질량 지지 프레임 및 반 질량 이동체를 포함하는 반 질량 이동 시스템을 더 포함하고, 상기 반 질량 지지 프레임과 상기 균형 질량체의 제3부분은 고정 연결되고, 상기 반 질량 이동체는 상기 공작물 테이블 시스템, 마스크 테이블 시스템 및 균형질량 시스템을 일체로 하는 무게중심의 실시간 변화 그리고 해당 균형질량 시스템의 틸팅 모멘트를 보상하기 위하여 상기 반 질량 지지 프레임을 따라 상하 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는
    노광기를 위한 균형질량 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 드리프트 방지 및 보상장치는 상기 균형 질량체의 무게 중심과 동일한 높이 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는
    노광기를 위한 균형질량 시스템.
  4. 노광기로서,
    베이스 프레임;
    대물렌즈와 간섭계 측정 시스템이 적재되고, 메인 댐핑 유닛을 통해 상기 베이스 프레임에 설치되는 메인 기판;
    노출 포토레지스트 캐리어를 탑재하기 위한 공작물 테이블 시스템;
    노출 그래픽 캐리어를 탑재하기 위한 마스크 테이블 시스템;
    상기 노출 그래픽 캐리어 상의 그래픽을 상기 대물렌즈를 거쳐 상기 노출 포토레지스트 캐리어에 투영하기 위한 조명시스템; 및
    균형 질량체와 드리프트 방지 및 보상장치를 포함하는 균형 질량 시스템
    을 포함하고,
    상기 균형 질량체는 상기 베이스 프레임에 부유되도록 설치되어, 상기 공작물 테이블 시스템을 지지하기 위한 제1부분, 상기 마스크 테이블 시스템을 지지하기 위한 제2부분 및 상기 제1부분과 상기 제2부분을 연결하기 위한 제3부분을 포함하고,
    상기 드리프트 방지 및 보상장치는 상기 균형 질량체의 무게 중심 위치에 설치되어, 상기 균형 질량체의 제3부분을 상기 베이스 프레임에 연결하도록 하는 노광기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 균형 질량 시스템은 반 질량 지지 프레임 및 반 질량 이동체를 포함하는 반 질량 이동 시스템을 더 포함하고, 상기 반 질량 지지 프레임과 상기 균형 질량체의 제3부분은 고정 연결되고, 상기 반 질량 이동체는 상기 공작물 테이블 시스템, 마스크 테이블 시스템 및 균형질량 시스템을 일체로 하는 무게중심의 실시간 변화 그리고 해당 균형질량 시스템의 틸팅 모멘트를 보상하기 위하여 상기 반 질량 지지 프레임을 따라 상하 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 노광기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 드리프트 방지 및 보상장치는 상기 균형 질량체의 무게 중심과 동일한 높이 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 노광기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 공작물 테이블 시스템은 공작물 테이블 조동 스테이지공기 부상 장치, 공작물 테이블 조동 스테이지, 공작물 테이블 장거리구동 모터 및 상기 노출 포토레지스트 캐리어를 지지하기 위한 공작물 테이블 미동 스테이지를 포함하고, 상기 공작물 테이블 조동 스테이지는 상기 공작물 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치를 통해 상기 균형 질량체의 공작물 테이블 일부에 부유되도록 지지되고, 상기 공작물 테이블 미동 스테이지는 조동 스테이지에 설치되고, 상기 공작물 테이블 조동 스테이지는 상기 장거리 구동 모터를 통해 상기 균형 질량체의 공작물 테이블 일부와 연결되는 것을 특징으로 하는 노광기.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 마스크 테이블 시스템은 마스크 테이블 장거리 구동 모터, 마스크 테이블 조동 스테이지, 마스크 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치 및 노출 그래픽 캐리어를 흡착하기 위한 마스크 테이블 미동 스테이지를 포함하고, 상기 마스크 테이블 조동 스테이지는 상기 마스크 테이블 조동 스테이지 공기 부상 장치를 통해 상기 균형 질량체의 마스크 테이블 일부에 부유되도록 지지되고, 상기 마스크 테이블 미동 스테이지는 상기 조동 스테이지에 설치되고, 상기 마스크 테이블 조동 스테이지는 상기 마스크 테이블 장거리 구동 모터를 통해 상기 균형 질량체의 마스크 테이블 일부와 연결되는 것을 특징으로 하는 노광기.
  9. 제4항에 있어서,
    공작물 테이블 간섭계 측정 홀더, 공작물 테이블 간섭계, 공작물 테이블 수직방향 반사미러 및 메인 기판 수직방향 반사미러를 포함하는 공작물 테이블 위치 측정 시스템을 더 포함하며, 상기 공작물 테이블 간섭계는 상기 공작물 테이블 간섭계 홀더에 설치되고, 상기 공작물 테이블 간섭계 측정 홀더는 상기 메인 기판과 고정 연결되고, 상기 메인 기판 수직방향 반사미러는 상기 메인 기판의 하방에 설치되고, 상기 공작물 테이블 수직방향 반사미러는 상기 공작물 테이블 미동 스테이지의 측면에 설치되고, 상기 공작물 테이블 간섭계는 공작물 테이블 간섭계 수평방향 측정 광 빔을 공작물 테이블 미동 스테이지에 조사 및 공작물 테이블 간섭계 수평방향 참조 광 빔을 대물렌즈에 조사하는 것을 통해, 공작물 테이블 시스템과 대물렌즈의 수평방향 위치 관계를 측정하고, 상기 공작물 테이블 간섭계는 상기 공작물 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔을 통해 상기 공작물 테이블 미동 스테이지와 상기 대물렌즈의 수직방향 위치 관계를 측정하는 것을 특징으로 하는 노광기.
  10. 제4항에 있어서,
    마스크 테이블 간섭계 측정 홀더, 상기 마스크 테이블 측정 홀더에 설치되는 마스크 테이블 간섭계 및 마스크 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔을 반사하기 위한 마스크 테이블 수직방향 반사미러를 포함하는 마스크 테이블 위치 측정 시스템을 더 포함하고, 상기 마스크 테이블 간섭계 측정 홀더와 상기 메인 기판은 고정 연결되고, 상기 마스크 테이블 수직방향 반사미러는 상기 대물렌즈의 상부 측면에 설치되고, 상기 마스크 테이블 간섭계는 마스크 테이블 간섭계 수평방향 측정 광 빔을 마스크 테이블 미동 스테이지에 조사 및 마스크 테이블 간섭계 수평방향 참조 광 빔을 대물렌즈에 조사하는 것을 통해, 상기 마스크 테이블 시스템과 상기 대물렌즈의 수평방향 위치관계를 측정하고, 상기 마스크 테이블 간섭계는 상기 마스크 테이블 간섭계 수직방향 측정 광 빔을 통해 상기 마스크 테이블 미동 스테이지와 상기 대물렌즈의 수직방향 위치 관계를 측정하는 것을 특징으로 하는 노광기.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 베이스 프레임과 고정 연결되는 조명 홀더를 더 포함하며, 상기 조명 시스템은 상기 조명 홀더를 통해 상기 노출 그래픽 캐리어의 상측에 설치되는 것을 특징으로 하는 노광기.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 메인 기판 상에 상기 대물렌즈의 설치를 위한 통공이 구비되고, 상기 대물렌즈의 일부분은 상기 메인 기판의 일측에 위치되고, 상기 대물렌즈의 다른 일부분은 상기 메인 기판의 다른 일측에 위치되는 것을 특징으로 하는 노광기.
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