KR101870323B1 - 리소그래피 스테이지 및 수직 위치 초기화 방법 - Google Patents

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Abstract

리소그래피 스테이지를 위한 마이크로 모션 모듈은, 베이스(201); 마이크로 모션 보드(210); 상기 베이스 및 마이크로 모션 보드 사이에 고정되는 복수개의 수직 모터(203); 일단이 상기 베이스 상에 고정되고, 타단이 상기 마이크로 모션 보드를 지지하기 위한 복수개의 중력 보상기(202); 마이크로 모션 보드의 절대 위치를 측정하고, 측정해 낸 절대 위치에 근거하여 상기 복수개의 중력 보상기의 압력을 조절하여, 마이크로 모션 보드의 절대 위치를 기설정된 수직 초기 위치로 조절하는 복수개의 절대 위치 센서(205, 211); 및 베이스 및 마이크로 모션 보드 사이의 상대 위치를 측정하기 위한 복수개의 상대 위치 센서(204, 207)를 포함하고, 상기 복수개의 수직 모터는 측정해 낸 상대 위치에 근거하여 마이크로 모션 보드를 상대 제로 비트로 이동하도록 제어한다.

Description

리소그래피 스테이지 및 수직 위치 초기화 방법{LITHOGRAPHY MACHINE WORKPIECE TABLE AND VERTICAL POSITION INITIALIZATION METHOD THEREOF}
본 발명은 반도체 제조 기술 분야에 관한 것으로, 더 나아가, 리소그래피 스테이지 및 수직 위치 초기화 방법에 관한 것이다.
리소그래피는 마스크 패턴을 실리콘 칩 또는 유리 기판 상에 복제하는데 사용된다. 스테이지는 실리콘 칩 또는 유리 기판을 휴대하고 수평방향으로 마스크 스테이지와 동기화 운동하고, 수직방향으로는 포커싱 및 레벨링 시스템(FLS)의 설정값에 근거하여 포커싱 및 레벨링 운동을 구현한다. 스테이지의 운동 오차는 투영 대물 렌즈의 결상 성능에 직접적으로 영향을 준다. 수직 방향 포커싱 및 레벨링 오차를 줄이기 위해, 스테이지의 수직방향은 저강도의 중력 보상기를 사용하여 수직 방향 운동 모듈을 지지하여, 베이스에서 수직 방향 모듈에 전달되는 저주파 진동을 격리시킨다. 전형적인 저강도 중력 보상기의 디자인은 특허CN201010571517.8과 같다. 전형적인 스테이지는 특허 CN201010618373.7과 같다.
특허 CN201010618373.7에 개시된 스테이지에서, 수직방향은 래스터 자를 이용하고, 즉 상대 위치의 피드백을 통해 스테이지를 제어하여 정확한 위치 설정을 구현하지만, 수직방향의 제로 비트의 셋팅은 초기화 과정 중의 0리턴 프로세스에 의존한다. 수직방향의 0리턴 이전에, 스테이지 수직의 초기 위치, 즉 물리 위치 또는 절대 위치는 중력 보상기에 의해 보장된다. 하지만, 중력 보상기는 압력 루프를 사용하여 제어하기 때문에 제어 위치의 피드백 루프가 결여되고, 초기 위치는 공기 열원 압력 파동 및 부하 교란의 영향을 극히 쉽게 받는다. 중력 보상기의 강도가 낮을수록 공기 열원의 압력 파동 및 부하의 직접적인 교란으로 인한 스테이지의 수직 초기 위치의 상대 제로 비트 의 옵셋 또한 커진다.
수직 초기 위치의 드리프트가 커질수록 하기 문제를 초래한다. (1) 스테이지 주변 부유 베어링은 공기의 진동을 발생시켜 스테이지의 초기화 실패를 초래한다. (2) 초기화 과정에서, 수직방향의 0리턴 오차가 비교적 크고, 완제품에 대한 스테이지의 제로 비트 편차가 비교적 크다. (3) 초기화한 후 수직 방향 운동의 정밀도가 극히 나쁘다.
측정 데이터에 표시된 바와 같이, 스테이지의 수직 방향 옵셋은 0.3mm에 달하지만 허용되는 옵셋은 0.1mm이다. 압력 밸브의 제어 정밀도를 높이는 것을 통해 완화할 수 있으나 근본적인 제거가 불가능하다. 현재 수직 방향 위치의 옵셋 문제는 스테이지의 신뢰도 부족의 가장 중요한 원인이다. 수직 방향 초기 위치의 옵셋 근원은 스테이지의 수직방향에서 절대적인 제로 비트 기준이 부족하기 때문이다.
선행기술의 결함을 극복하기 위해, 본 발명은 기존의 스테이지 상에 수직 위치의 제로 비트 기준을 추가하는 동시에 수직 위치 초기화의 프로세스를 설명하였다.
본 발명은, 베이스; 마이크로 모션 보드; 상기 베이스 및 마이크로 모션 보드 사이에 고정되는 복수개의 수직 모터; 일단이 상기 베이스 상에 고정되고, 타단이 상기 마이크로 모션 보드를 지지하기 위한 복수개의 중력 보상기; 마이크로 모션 보드의 절대 위치를 측정하고, 측정해 낸 절대 위치에 근거하여 상기 복수개의 중력 보상기의 압력을 조절하여, 마이크로 모션 보드의 절대 위치를 기설정된 수직 초기 위치로 조절하는 복수개의 절대 위치 센서; 및 베이스 및 마이크로 모션 보드 사이의 상대 위치를 측정하기 위한 복수개의 상대 위치 센서를 포함하고, 상기 복수개의 수직 모터는, 측정해 낸 상대 위치에 근거하여 마이크로 모션 보드를 상대 제로 비트로 이동하도록 제어하는 리소그래피 스테이지의 마이크로 모션 모듈을 제공한다.
바람직하게, 상기 절대 위치 센서는 와전류 센서, LVDT 센서 또는 선형 차동 센서이다.
바람직하게, 상기 상대 위치 센서는 레이저 간섭계, 레이저 자 또는 래스터 자이다.
바람직하게, 상기 복수개의 중력 보상기의 압력은 비례 압력 밸브를 사용하여 제어한다.
바람직하게, 상기 마이크로 모션 모듈은 복수개의 스트립 미러 및 원형 부상장치를 더 포함한다.
본 발명은, 상기 마이크로 모션 모듈을 포함하는 리소그래피를 더 제공하고, 수평 방향 모듈, 사전 정렬 모듈 및 기판 전송 모듈을 더 포함한다.
본 발명은, 마이크로 모션 보드의 절대 위치 및 기설정된 수직 초기 위치 사이의 편차값이 임계값보다 작은지의 여부를 판단하되, 마이크로 모션 보드의 절대 위치 및 기설정된 수직 초기 위치 사이의 편차값이 임계값보다 작을 경우 단계3)에 진입하고, 마이크로 모션 보드의 절대 위치 및 기설정된 수직 초기 위치 사이의 편차값이 임계값 이상일 경우 단계2)에 진입하는 단계1); 상기 편차값에 근거하여 중력 보상기의 압력을 조절하고, 이후 단계1)로 리턴하는 단계2); 상대 위치 센서를 이용하여 수직 제로 검색을 진행하는 단계3); 수직 제로 검색의 결과에 근거하여 제로 비트 편차를 조절하는 단계4)를 포함하는 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법을 더 제공한다.
여기서, 중력 보상기의 압력을 조절하는 상기 단계2)는, 각각의 중력 보상기의 위치 및 설정값의 차승에 근거하여 비례 계수로 상기 중력 보상기의 압력 조절값을 계산하는 단계를 포함한다.
여기서, 래스터 자에 제로 비트 마크를 기록하는 상기 단계3)은, 상기 제로 비트 마크를 검색하였을 경우, 높은 레벨을 출력하고, 상기 제로 비트 마크를 검색하지 못하였을 경우, 낮은 레벨을 출력한다.
여기서, 상기 단계4)는 제로 검색에 근거하여 획득한 제로 비트 편차에 근거하여 래스터 자의 제로 비트 편차를 조절한다.
여기서, 피드백 제어 회로에 대한 제어를 통해 중력 보상기의 압력을 조절하는 상기 단계2)에 있어서, 상기 피드백 제어 회로는, 마이크로 모션 보드의 가속도, 속도, 위치의 운동 궤적 그래프를 생성하기 위한 운동 궤적 발생기; 궤적 발생기에서 생성된 가속도, 속도, 위치의 신호를 이용하여 피드 포워드를 발생시키는 피드 포워드 제어기; 마이크로 모션 보드의 절대 위치 설정값과 실제 측정해 낸 절대 위치의 차이를 입력하여 피드백 제어력을 조절하는 피드백 제어기; 및 상기 피드 포워드 제어기 및 피드백 제어기의 합력이 복수개의 중력 보상기의 압력으로 디커플링되는 작동기 디커플링 모듈을 포함하고, 상기 디커플링은 상기 작동기 디커플링 모듈을 통해 실현된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 절대 위치 센서를 포함하는 제1 피드백 제어 회로의 폐쇄 루프를 통해 상기 복수개의 수직 모터를 제어하는 단계1); 복수개의 수직 모터를 통해 마이크로 모션 보드의 절대 위치를 수직 방향 초기 위치의 임계값 범위 내로 조절하는 단계2); 상대 위치 센서를 클리어하는 단계3); 상기 상대 위치 센서를 포함하는 제2 피드백 제어 회로의 폐쇄 루프를 통해 수직 모터를 제어하여, 상대 위치 센서의 제로 비트의 편차를 조절하는 단계4)를 포함하는 리소그래피 스테이지의 수직 위치 초기화 방법을 제공하였다.
여기서, 상기 제1 피드백 제어 회로는, 마이크로 모션 보드의 가속도, 속도, 위치의 운동 궤적 그래프를 생성하기 위한 제1 운동 궤적 발생기; 운동 궤적 발생기에서 발생되는 가속도, 속도, 위치의 신호의 피드 포워드를 수신하기 위한 제1 피드 포워드 제어기; 상기 절대 위치 센서가 측정해 낸 절대 위치를 마이크로 모션 보드의 절대 위치로 디커플링하고 출력하기 위한 제1 측정 디커플링 모듈; 마이크로 모션 보드의 절대 위치의 설정값 및 제1 측정 디커플링 모듈을 이용하여 출력한 절대 위치의 차이를 입력하고, 피드백 제어력을 조절하는 제1 피드백 제어기; 및 상기 피드 포워드 제어기 및 피드백 제어기의 합력을 복수개의 수직 모터의 압력으로 디커플링하는 모터 작동기 디커플링 모듈을 포함한다.
여기서, 상기 제2 피드백 제어 회로는, 마이크로 모션 보드의 가속도, 속도, 위치의 운동 궤적 그래프를 생성하기 위한 제2 운동 궤적 발생기; 운동 궤적 발생기에서 발생되는 가속도, 속도, 위치의 신호의 피드 포워드를 수신하기 위한 제2 피드 포워드 제어기; 상기 상대 위치 센서가 측정한 절대 위치를 마이크로 모션 보드의 상대 위치로 디커플링하고 출력하기 위한 제2 측정 디커플링 모듈; 마이크로 모션 보드의 절대 위치의 설정값 및 제2 측정 디커플링 모듈을 이용하여 출력한 절대 위치의 차이를 입력하고, 피드백 제어력을 조절하는 제2 피드백 제어기; 및 상기 피드 포워드 제어기 및 피드백 제어기의 합력을 복수개의 수직 모터의 압력으로 디커플링하는 모터 작동기 디커플링 모듈을 포함한다.
본 발명은 리소그래피 스테이지 및 이의 수직 위치 초기화 방법을 제공하여, 완제품에 대한 스테이지의 수직 방향 제로 비트의 안정성을 향상시켰고, 수직 방향 0리턴의 부정확함으로 인해 스테이지의 수직 방향 운동 정밀도가 낮아 신뢰도가 부족한 문제를 해결하였고, 동시에 래스터 자의 수직 셋업 조절 과정에 편의를 가져다 준다.
본 발명의 장점 및 사상은 하기 발명의 상세한 설명 및 도면을 통해 더 구체적으로 이해할 수 있다.
도1은 본 발명의 리소그래피 스테이지의 구조 사시도이다.
도2는 본 발명의 리소그래피 스테이지의 마이크로 모션 모듈의 기구 사시도이다.
도3은 본 발명의 제1 실시예의 리소그래피 스테이지의 수직 위치 초기화 방법의 흐름도이다.
도4는 본 발명의 제2 실시예의 리소그래피 스테이지의 수직 위치 초기화 제어 방법도이다.
도5는 본 발명의 제2 실시예의 리소그래피 스테이지의 수직 위치 0리턴 방법의 흐름도이다.
도6은 본 발명의 제3 실시예의 리소그래피 스테이지의 수직 위치 0리턴 제어 방법도이다.
도7은 본 발명의 제3 실시예의 리소그래피 스테이지의 수직 위치 0리턴 방법의 흐름도이다.
하기에서는 도면을 결합하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하고자 한다.
도1에 도시된 바와 같이, 도1은 본 발명의 리소그래피 스테이지의 구조 사시도이다. 본 발명의 리소그래피 스테이지는 롱 스트로크 운동 모듈(100), 마이크로 모션 모듈(200), 사전 정렬 회전 모듈(300)과 기판 전송 모듈(400)을 포함한다. 롱 스트로크 운동 모듈(100)은 적어도 하나의 X방향 궤도, 적어도 하나의 X방향 슬라이더, 적어도 하나의 X방향 구동 모터, 적어도 하나의 Y방향 궤도, 적어도 하나의 Y방향 슬라이더, 적어도 하나의 Y방향 모터, 반력 외인(棍多) 등 어셈블리를 포함하고, 이러한 어셈블리는 수평방향에서 큰 범위로 위치를 고정하는데 사용된다. 사전 정렬 회전 모듈(400)은 사전 정렬 모터, 래스터 자, 가이드 후프 및 로터리 등을 포함한다. 기판 전송 모듈(400)은 지지점 어셈블리, 진공 어셈블리 등을 포함한다. 상기 모듈(100, 300과 400) 및 그 구성부분은 복수개의 상이한 디자인 및 분포를 사용할 수 있으며, 당업자들은 모두 숙지하고 있으므로 여기서는 일일이 전개하지 않는다.
본 발명의 주요한 발명 포인트는 마이크로 모션 모듈(200)에 있으며, 해당 구조는 도2에 도시된 바와 같이 베이스(201), 중력 보상기(202), 수직 모터(203), 수직 래스터 자(204), 와전류 센서(205), Rz 모터(206), Rz 래스터 자(207), 스트립 미러(208), 원형 부상장치(209), 마이크로 모션 보드(210), Rz 와전류 센서(211)를 포함한다. 본 발명에서의 와전류 센서(205, 211)는 베이스(201)와 마이크로 모션 보드(210) 사이의 절대 위치를 측정하기 위한 센서로서, 사용할 때 제로 비트를 재설정할 필요가 없으며, 와전류 센서, LVDT 센서, 선형 차동 센서 등이 전형적이다. 본 발명은 와전류 센서에 국한되지 않지만, 설명의 편의를 위해 단지 와전류 센서를 예로 든다. 래스터 자(204, 207)는 베이스(201)와 마이크로 모션 보드(210) 사이의 상대 위치를 측정하기 위한 센서로서, 제로 비트를 다시 마크해야 하며, 레이저 간섭계, 레이저 자, 래스터 자 등이 전형적이다. 본 발명에서는 래스터 자에 국한되지 않지만 설명의 편의를 위해 단지 래스터 자를 예로 든다.
본 실시예에서, 중력 보상기(202)는 마이크로 모션 보드(210)의 중심을 원심으로 하여 균일하게 분포되어 마이크로 모션 보드(210)의 중력을 지지하고 수평 방향과 수직 방향에 극도로 낮은 강도를 구비하는 3개의 보상기(202-1, 202-2, 202-3)를 포함한다. 비록 본 실시예에서 중력 보상기(202)는 3개의 보상기를 포함한다고 설명되고 도시되었으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 4개의 보상기가 포함되는 구조의 중력 보상기도 사용될 수 있다. 원형 부상장치(209)는 마이크로 모션 보드(210)의 수직방향과 Rz의 운동을 가이드한다. 구조상으로 볼 때, 원형 부상장치는 분체식과 일체식 구조를 포함한다. 원형 부상장치(209)와 중력 보상기(202)를 조합하여 사용하면, 마이크로 모션 보드(210)의 Z방향 고유 주파수와 Rz의 고유 주파수는 15Hz이내에 있다. Z, Rx, Ry의 위치를 측정하기 위한 수직 래스터 자(204)는 3개의 래스터 자(204-1, 204-2, 204-3)를 포함한다. 수직 방향 Z, Rx, Ry의 구동력을 측정하기 위한 수직 모터(203)는 3개의 모터(203-1, 203-2, 203-3)를 포함한다. Rz의 위치를 측정하기 위한 Rz래스터 자(207)는 2개의 래스터 자(207-1, 207-2)를 포함하고, 비록 본 실시예에서 Rz 래스터 자(207)는 2개의 래스터 자를 포함한다고 설명되고 도시되었으나, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 단지 하나의 래스터 자를 사용할 수도 있다. 마이크로 모션 보드(210)의 Rz 절대 위치를 측정하기 위한 Rz 와전류 센서(211)는 비록 본 실시예에서 단지 하나의 센서만 포함한다고 설명되고 도시되었으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 대칭으로 배치된 2개의 센서를 사용할 수도 있다. 대칭으로 배치되어 짝힘(couple)을 형성하여 마이크로 모션 보드(210)를 구동시킴으로써 Rz회전 운동을 시키는 Rz모터(206)는 두 개의 모터(206-1, 206-2)를 포함한다. 와전류 센서(205)는 Z, Rx, Ry의 절대 위치를 측정하기 위한 3개의 센서(205-1, 205-2, 205-3)를 포함한다. 광로의 측정을 간섭하기 위한 상기 스트립 미러(208)는 두 개의 스트립 미러(208-1, 208-2)를 포함한다.
수직 래스터 자(204)는 치수에 제한되며, 일반적으로 고 정밀도의 상대 래스터 자 센서를 선택한다. 전형적인 상대 래스터 자의 측정 해상도는 5nm~50nm에 달한다. 하지만 상대 래스터 자의 수직 방향의 제로 비트 셋업은 제로 검색을 통해 구현되어야 한다. 수직 방향의 초기 절대 위치가 제로 비트를 너무 많이 이탈할 경우, 상대 래스터 자의 수직방향의 0 리턴은 정확하지 않게 되고, 심지어 제로 검색을 할 수 없게 된다.
중력 보상기(202)는 보통 비례 압력 밸브를 사용하여 제어한다. 상대 래스터 자가 수직방향에서 0 리턴하기 전, 마이크로 모션 보드(210)의 수직방향의 초기 절대 위치는 비례 압력 밸브의 제어 정밀도 및 마이크로 모션 보드의 교란의 크기에 의해 제한된다. 비례 압력 밸브의 제어 정밀도는 종종 공기 열원 파동의 영향을 비교적 많이 받는다. 중력 보상기가 마이크로 모션 보드(210)를 지지할 때, 중력 보상기의 수직방향의 초기 상태를 보장하기 어려우므로 수직 방향의 초기화 및 0 리턴 과정의 신빙성에 직접적으로 영향준다.
이에, 본 발명은 마이크로 모션 보드(210)의 수직방향의 절대 위치를 측정하기 위한 와전류 센서(205)를 더 도입하였다. 해당 측정 정밀도는 0.1 um 내지 10um이다. 와전류 센서(205)로 측정해 낸 마이크로 모션 보드의 절대 위치는 중력 보상기(202)의 기압의 크기를 피드백하고 조절하여, 마이크로 모션 보드의 초기 상태가 지정된 위치에 조절되어, 상대 래스터 자의 수직방향을 0 리턴하는데 유리하도록 한다.
제1 실시예
스테이지의 수직방향 절대위치 초기화 방법의 흐름도는 도3에 도시된 바와 같다. 단계 601은 마이크로 모션 보드(210)의 수직방향의 초기 상태(절대 위치)가 지정된 범위내에 있는지 여부를 판정한다. 3개의 와전류 센서의 측정값 Z11, Z21, Z31을 획득하고, 이를 기설정된 절대 제로 비트 위치 Z10, Z20, Z30과 비교한다. 3개의 편차값이 지정된 ZV0 범위 내에 있는지 여부를 판단하고, 즉 하기와 같은 조건을 만족하는지 여부를 판단한다.
Figure 112016090458591-pct00001
공식(1)
조건을 만족시키지 못하면 단계 602를 실시하는 바, 중력 보상기 (GC, gravity compensator) 압력을 조절하여 마이크로 모션 보드(210)의 수직방향의 초기 상태를 조절한다. 조절 방법은 위치 편차를 중력 보상기(GC)가 위치하는 위치편차로 환산한 후, 리니어 방식으로 중력 보상기(GC)가 위치한 곳의 압력을 환산한다. 중력 보상기(GC) 압력을 조절하는 공식은 하기와 같다.
Figure 112016090458591-pct00002
공식(2)
여기서, Z11-Z10, Z21-Z20, Z31-Z30은 3개의 와전류 센서가 측정해 낸 위치 편차이다. A는 상수계수 어레이로, 3개의 와전류 센서의 높이값과 3개의 중력 보상기(GC)가 위치한 곳의 높이값 사이를 전환관계이다. K1, K2, K3은 선형 계수다.
단계 602와 단계 601을 반복하여 수행하고, 3개의 수직 초기 편차값이 공식(1)을 만족하면 다음 단계 603을 수행할 수 있다.
단계 603 내지 단계 605는 래스터 자의 수직방향 제로 비트(상대위치)를 셋업하는 과정이다. 구체적으로, 단계 603은 수직방향의 래스터 자 폐쇄 루프가 수직 모터를 제어하도록 한다. 단계 604는 수직방향에서의 제로 검색으로, 래스터 자(204)의 제로비트 센서 위치를 검색한다. 래스터 자 본체에는 제로 비트가 마크되어 있고, 상기 제로 비트 마크는 래스크 자의 센터 위치에 고정되며, 해당 위치를 검색하였을 경우 높은 레벨(TRUE)을 출력하고, 상기 위치를 검색하지 못하였을 경우, 낮은 레벨(FALSE)을 출력하므로, 제로 비트 마크로 사용될 수 있다. 단계 605는 제로 비트 편차를 조절하고, 검색되어 얻은 제로 비트 편차에 따라 래스터 자(204)의 제로 비트 편차를 조절한다.
상기와 같은 단계를 거쳐 마이크로 모션 보드(210)의 수직방향의 초기화 및 0 리턴을 더욱 정확하게 완료할 수 있다.
제1 실시예에서, 중력 보상기(202)의 압력을 조절하여 와전류 센서(205)의 측정값이 지정된 범위내에 있도록 하는 과정은 오픈 루프 제어 방법이며, 수직방향의 초기 상태의 조절과정은 비교적 길어 산율에 어느 정도는 영향을 준다.
제2 실시예
해당 실시예에서는 리소그래피 스테이지의 수직방향 제어 방법 및 수직방향 0 리턴 방법을 설명한다. 수직방향 제어 방법은 와전류 센서(205)의 측정값으로 중력 보상기(202)의 압력을 피드백 제어하여, 신속하게 마이크로 모션 보드(210)의 위치를 지정된 범위내에 조절할 수 있게 한다.
본 발명의 제2 실시예의 수직방향 제어 방안은 도4에 도시된 바와 같이, 수직방향의 초기화와 래스터 자 제로 비트 편차를 조절하는 두 제어 과정에서 서로 전환할 수 있다. 어댑터(1, 3)를 연결할 경우, 운동 궤적 발생기(621)는 마이크로 모션 보드(210)의 가속도, 속도, 위치 등 운동 궤적 그래프를 생성하도록 하고; 포워드 제어기(622)는 가속도, 속도, 위치 등 신호를 발생시켜 피드 포워드를 발생하여, 운동 과정에서 신속하게 응답하도록 하고; 피드백 제어기(623)는 통상적인 PID제어기로, 위치 설정값과 실제 위치의 차이를 입력하여 피드백 제어력을 조절하며; 모터 작동기 디커플링 모듈(624)은 로직 축의 Z, Rx, Ry 제어력을 물리축의 3개의 수직 방향 모터(203)의 출력힘으로 전환되도록 하고; 3개의 와전류 센서(205)는 마이크로 모션 보드(210)의 절대위치를 측량하도록 하며; 측정 디커플링 모듈(628)은 와전류 센서(205)의 측정값으로부터 로직축 Z, Rx, Ry축의 절대 위치를 계산하여, 마이크로 모션 보드가 지정된 위치에 놓일지라도 수직 방향 위치로 초기화 될 때까지 피드백 제어기(623)에 피드백한다. 이 과정을 제1세트 제어기의 제어과정이라 한다. 다음, 전환 스위치(634)를 가동하여 어댑터(2, 3)를 연결시키고, 수직 래스터 자(204)는 마이크로 모션 보드(210)의 상대 위치를 측정하도록 하며; 측정 디커플링 모듈(630)은 수직 래스터 자(204)의 측정값으로 로직 축 Z, Rx, Ry축의 상대 위치를 계산하도록 하고; 마이크로 모션 보드(210)의 가속도, 속도, 위치 등 운동 궤적 그래프를 생성하기 위한 운동 궤적 발생기(631)의 작용은 운동 궤적 발생기(621)의 작용과 동일하며; 피드 포워드 제어기(632), 피드백 제어기(633)의 작용은 피드 포워드 제어기(622), 피드백 제어기(623)와 동일하고, 래스터 자의 신호가 0으로 클리어될 때까지, 즉 래스터 자의 제로 비트 오차 조절을 완료할 때까지이며, 이 과정을 제2 세트 제어기의 제어과정이라 하고; 전환 스위치(634)는 두 세트의 제어기를 전환시키도록 한다.
와전류를 사용하여 모터를 제어하는 대역폭은 1Hz 내지 20Hz사이이다. 래스터를 사용하여 모터를 제어하는 대역폭은 30Hz 내지 100Hz사이이다.
제2 실시예의 수직 제어 방안을 토대로, 도5에 도시된 바와 같이, 0리턴 방법을 제시하였고, 와전류 센서(205)와 중력 보상기(GC)의 폐쇄 루프를 구현하기 위한 단계641; 와전류 센서(205)를 측정 시스템의 폐쇄 루프 회선 중력 보상기(GC)로 하여 마이크로 모션 보드(210)를 지정 위치로 운동시키기 위한 단계642; 래스터 자의 신호를 클리어하기 위한 단계643; 와전류 센서(205)가 중력 보상기(GC)에 대한 제어를 래스터 자 폐쇄 루프가 수직 모터(203)에 대한 제어로 전환시키기 위한 단계644를 포함한다.
상기 방안을 토대로, 스테이지는 스테이지의 수직방향의 초기화를 신속하게 완료할 수 있다.
제3 실시예
도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예의 수직 위치 제어 방법이다. 와전류 센서(205)의 피드백을 사용하여 중력 보상기(202)를 제어함으로써, 수직방향 Z, Rx, Ry의 폐쇄 루프의 공기 제어를 구현한다. 무발열 및 충격이 작은 장점이 있다.
실시예2와의 구별되는 특징은 다음과 같다. 해당 제어 회로가 제2 실시예의 수직 위치 제어 방법에서, 어댑터(1, 3)를 연결시킬 때(제1 세트 제어기)의 수직 모터를 중력 보상기(GC)로 대체하는 반면, 제3 실시예의 수직 위치 제어 방법의 제어 회로는 다음과 같다: 운동 궤적 발생기(611)는 마이크로 모션 보드(210)의 가속도, 속도, 위치 등 운동 궤적 그래프를 생성하도록 한다. 피드 포워드 제어기(612)는 운동 궤적 발생기(611)의 가속도, 속도, 위치 등 신호를 이용하여 피드 포워드를 생성하여 운동 과정의 빠른 응답을 구현한다. 피드백 제어기(613)는 통상적인 비례 적분 미분(PID) 제어기이다. 피드백 제어기(613)는 절대 위치의 설정값과 실제 측정해 낸 절대 위치의 차이를 입력하여 피드백 제어력을 조절함으로써 시스템의 폐쇄 루프의 안정을 유지하도록 한다. 피드 포워드 제어기(612) 및 피드백 제어기(613)의 합력은 작동기 디커플링 모듈(618)을 통해 로직 축 Z, Rx, Ry의 힘을 3개의 중력 보상기(202)의 출력으로 디커플링한다. 중력 보상기(202)의 출력은 마이크로 모션 보드(210) 상에서 작용하여 Z, Rx, Ry의 위치 운동을 구현한다. 3개의 와전류 센서(205)는 마이크로 모션 보드(210)의 절대 위치를 측정한 후, 측정 디커플링 모듈(617)을 통해 이를 마이크로 모션 보드의 로직 축 Z, Rx, Ry의 위치로 디커플링한다. 운동 궤적 발생기(611)의 위치 설정값과 와전류 센서가 측정해 낸 로직 축의 실제 위치의 차이가 바로 오차를 제어하기 위한 피드백 제어기(613)의 입력값이다.
와전류를 사용하여 모터를 제어하는 대역폭은 1Hz 내지 20Hz사이에 있으며, 단지 마이크로 모션 보드를 지정 위치로 조절하기 위함이다. 래스터 자를 사용하여 모터를 제어하는 대역폭은 30Hz 내지 100Hz사이이다.
상응한 수직 방향의 0리턴 방법의 흐름도는 도7에 도시된 바와 같이, 하기 단계를 포함한다: 단계606에서 와전류 센서는 중력 보상기를 폐쇄 루프하고, 해당 폐쇄 루프 제어 방법은 도4에 도시된 바와 같다. 단계607은 마이크로 모션 보드의 수직 절대 위치를 지정 위치로 조절한다. 여기서, 중력 보상기의 공기를 사용하여 마이크로 모션 보드의 수직 절대 위치를 조절하면 마이크로 모션 보드에 대한 충격이 비교적 작고, 발열이 없다. 단계608 내지 610은 방안1 에서의 단계603 내지 605와 일치하다.
본 실시예는 실시예1을 토대로, 다음과 같은 장점을 더 구비한다: 공기 조절 속도가 비교적 빠르고, 마이크로 모션 보드에 대한 충격이 비교적 작으며, 발열이 작고, 동시에 와전류 센서를 사용하여 0리턴하는 제로 비트의 안정성이 비교적 훌륭하다.
본 명세서에서는 단지 본 발명의 바람직한 구체적인 실시예만 서술하였을 뿐, 상기 실시예는 단지 본 발명의 기술적 해결방안을 설명하기 위한 것이지, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 당업자가 본 발명의 구상에 따라 논리적인 분석, 추리 또는 제한된 실험을 통해 도출 가능한 모든 기술적 해결방안은, 모두 본 발명의 범위 내에 속한다.

Claims (15)

  1. 베이스;
    마이크로 모션 보드;
    상기 베이스 및 마이크로 모션 보드 사이에 고정되는 복수개의 수직 모터;
    일단이 상기 베이스 상에 고정되고, 타단이 상기 마이크로 모션 보드를 지지하기 위한 복수개의 중력 보상기;
    마이크로 모션 보드의 절대 위치를 측정하고, 측정해 낸 절대 위치에 근거하여 상기 복수개의 중력 보상기의 압력을 조절하여, 마이크로 모션 보드의 절대 위치를 기설정된 수직 초기 위치로 조절하는 복수개의 절대 위치 센서; 및
    베이스 및 마이크로 모션 보드 사이의 상대 위치를 측정하기 위한 복수개의 상대 위치 센서를 포함하고, 상기 복수개의 수직 모터는, 측정해 낸 상대 위치에 근거하여 마이크로 모션 보드를 상대 제로 비트로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 스테이지의 마이크로 모션 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절대 위치 센서는 와전류 센서, LVDT 센서 또는 선형 차동 센서인 것을 특징으로 하는 리소그래피 스테이지의 마이크로 모션 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상대 위치 센서는 레이저 간섭계, 레이저 자 또는 래스터 자인 것을 특징으로 하는 리소그래피 스테이지의 마이크로 모션 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 중력 보상기의 압력은 비례 압력 밸브를 사용하여 제어하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 스테이지의 마이크로 모션 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 모션 모듈은 복수개의 스트립 미러 및 원형 부상장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 스테이지의 마이크로 모션 모듈.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따른 상기 마이크로 모션 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 스테이지.
  7. 제6항에 있어서,
    수평 방향 모듈, 사전 정렬 모듈 및 기판 전송 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 스테이지.
  8. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따른 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법에 있어서,
    마이크로 모션 보드의 절대 위치 및 기설정된 수직 초기 위치 사이의 편차값이 임계값보다 작은지의 여부를 판단하되, 마이크로 모션 보드의 절대 위치 및 기설정된 수직 초기 위치 사이의 편차값이 임계값보다 작을 경우 단계3)에 진입하고, 마이크로 모션 보드의 절대 위치 및 기설정된 수직 초기 위치 사이의 편차값이 임계값 이상일 경우 단계2)에 진입하는 단계1);
    상기 편차값에 근거하여 중력 보상기의 압력을 조절하고, 이후 단계1)로 리턴하는 단계2);
    상대 위치 센서를 이용하여 수직 제로 검색을 진행하는 단계3);
    수직 제로 검색의 결과에 근거하여 제로 비트 편차를 조절하는 단계4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    중력 보상기의 압력을 조절하는 상기 단계2)는, 각각의 중력 보상기의 위치 및 설정값의 차승에 근거하여 비례 계수로 상기 중력 보상기의 압력 조절값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    래스터 자에 제로 비트 마크를 기록하는 상기 단계3)은, 상기 제로 비트 마크를 검색하였을 경우, <TRUE>을 출력하고, 상기 제로 비트 마크를 검색하지 못하였을 경우, <FALSE>을 출력하는 것을 특징으로 하는 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 단계4)는 제로 검색에 근거하여 획득한 제로 비트 편차에 근거하여 래스터 자의 제로 비트 편차를 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    피드백 제어 회로에 대한 제어를 통해 중력 보상기의 압력을 조절하는 상기 단계2)에서, 상기 피드백 제어 회로는,
    마이크로 모션 보드의 가속도, 속도, 위치의 운동 궤적 그래프를 생성하기 위한 운동 궤적 발생기;
    궤적 발생기에서 생성된 가속도, 속도, 위치의 신호를 이용하여 피드 포워드를 발생시키는 피드 포워드 제어기;
    마이크로 모션 보드의 절대 위치 설정값과 실제 측정해 낸 절대 위치의 차이를 입력하여 피드백 제어력을 조절하는 피드백 제어기; 및
    상기 피드 포워드 제어기 및 피드백 제어기의 합력이 복수개의 중력 보상기의 압력으로 디커플링되는 작동기 디커플링 모듈을 포함하고, 상기 디커플링은 상기 작동기 디커플링 모듈을 통해 실현되는 것을 특징으로 하는 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법.
  13. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따른 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법에 있어서,
    상기 절대 위치 센서를 포함하는 제1 피드백 제어 회로의 폐쇄 루프를 통해 상기 복수개의 수직 모터를 제어하는 단계1);
    복수개의 수직 모터를 통해 마이크로 모션 보드의 절대 위치를 수직 방향 초기 위치의 임계값 범위 내로 조절하는 단계2);
    상대 위치 센서를 클리어하는 단계3);
    상기 상대 위치 센서를 포함하는 제2 피드백 제어 회로의 폐쇄 루프를 통해 수직 모터를 제어하여, 상대 위치 센서의 제로 비트의 편차를 조절하는 단계4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 피드백 제어 회로는,
    마이크로 모션 보드의 가속도, 속도, 위치의 운동 궤적 그래프를 생성하기 위한 제1 운동 궤적 발생기;
    운동 궤적 발생기에서 발생되는 가속도, 속도, 위치의 신호의 피드 포워드를 수신하기 위한 제1 피드 포워드 제어기;
    상기 절대 위치 센서가 측정해 낸 절대 위치를 마이크로 모션 보드의 절대 위치로 디커플링하고 출력하기 위한 제1 측정 디커플링 모듈;
    마이크로 모션 보드의 절대 위치의 설정값 및 제1 측정 디커플링 모듈을 이용하여 출력한 절대 위치의 차이를 입력하고, 피드백 제어력을 조절하는 제1 피드백 제어기; 및
    상기 피드 포워드 제어기 및 피드백 제어기의 합력을 복수개의 수직 모터의 압력으로 디커플링하는 모터 작동기 디커플링 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 피드백 제어 회로는,
    마이크로 모션 보드의 가속도, 속도, 위치의 운동 궤적 그래프를 생성하기 위한 제2 운동 궤적 발생기;
    운동 궤적 발생기에서 발생되는 가속도, 속도, 위치의 신호의 피드 포워드를 수신하기 위한 제2 피드 포워드 제어기;
    상기 상대 위치 센서가 측정해 낸 절대 위치를 마이크로 모션 보드의 상대 위치로 디커플링하고 출력하기 위한 제2 측정 디커플링 모듈;
    마이크로 모션 보드의 절대 위치의 설정값 및 제2 측정 디커플링 모듈을 이용하여 출력한 절대 위치의 차이를 입력하고, 피드백 제어력을 조절하는 제2 피드백 제어기; 및
    상기 피드 포워드 제어기 및 피드백 제어기의 합력을 복수개의 수직 모터의 압력으로 디커플링하는 모터 작동기 디커플링 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 모션 모듈의 수직 위치 초기화 방법.
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