KR102430289B1 - 대상물 위치설정 시스템, 제어 시스템, 리소그래피 장치, 대상물 위치설정 방법 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

대상물 위치설정 시스템, 제어 시스템, 리소그래피 장치, 대상물 위치설정 방법 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동가능한 대상물, 액추에이터 시스템 및 제어 시스템을 포함한 대상물 위치설정 시스템에 관한 것이다. 이동가능한 대상물은 기준에 대해 이동가능하다. 액추에이터 시스템은 기준에 대해 이동가능한 대상물을 이동시키기 위해 대상물 상의 힘 적용 위치에서 대상물에 힘을 적용하도록 구성된다. 제어 시스템은 기준에 대해 대상물의 관심 지점을 위치시키도록 구성된다. 제어 시스템은 힘 적용 위치와 관심 지점 간의 공간 관계를 나타내는 파라미터에 기초하여 액추에이터 시스템을 구동시키도록 구성된다. 파라미터는 기준에 대한 대상물의 위치를 나타내는 추가 파라미터에 의존한다.

Description

대상물 위치설정 시스템, 제어 시스템, 리소그래피 장치, 대상물 위치설정 방법 및 디바이스 제조 방법{OBJECT POSITIONING SYSTEM, CONTROL SYSTEM, LITHOGRAPHIC APPARATUS, OBJECT POSITIONING METHOD AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 출원은 2014년 6월 3일 출원된 EP 출원 14171005.3의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 대상물 위치설정 시스템, 제어 시스템, 리소그래피 장치, 대상물을 위치시키는 방법 및 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 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. 종래의 리소그래피 장치는, 한 번에 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(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치는 통상적으로 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 및/또는 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블과 같은 정확히 위치되어야 하는 1 이상의 대상물을 포함한다. 그러므로, 리소그래피 장치는 바람직하게는 기준(reference)에 대해 이동가능한 대상물을 위치시키는 대상물 위치설정 시스템을 포함하고, 이는:
- 기준에 대해 이동가능한 대상물을 이동시키기 위해 대상물에 힘을 적용하도록 구성된 액추에이터 시스템;
- 기준에 대한 대상물의 위치를 측정하도록 구성된 측정 시스템; 및
- 액추에이터 시스템을 구동시킴으로써 측정 시스템의 출력에 기초하여 기준에 대해 대상물을 위치시키도록 구성된 제어 시스템을 포함한다.
더 높은 스루풋에 대한 요구가 증가함에 따라, 대상물에 적용되는 가속도들도 증가한다. 이는 비틀림 모드(torsion mode) 및 엄브렐라 모드(umbrella mode)와 같은 대상물의 내부 동적 모드(internal dynamical mode)들의 자극을 유도할 것이다. 이 내부 동적 모드들은 대상물 위치설정 시스템의 획득가능한 정확성을 제한할 수 있다.
개선된 성능을 갖는, 즉 개선된 정확성을 갖는 대상물 위치설정 시스템, 특히 리소그래피 장치용 대상물 위치설정 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동가능한 대상물, 액추에이터 시스템 및 제어 시스템을 포함한 대상물 위치설정 시스템이 제공된다. 이동가능한 대상물은 기준에 대해 이동가능하다. 액추에이터 시스템은 기준에 대해 이동가능한 대상물을 이동시키기 위해 대상물 상의 힘 적용 위치(force application location)에서 대상물에 힘을 적용하도록 구성된다. 제어 시스템은 기준에 대해 대상물의 관심 지점(point of interest)을 위치시키도록 구성된다. 제어 시스템은 힘 적용 위치와 관심 지점 간의 공간 관계를 나타내는 파라미터에 기초하여 액추에이터 시스템을 구동시키도록 구성된다. 파라미터는 기준에 대한 대상물의 위치를 나타내는 추가 파라미터에 의존한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 대상물 위치설정 시스템에서 사용하기 위해 구성된 제어 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 대상물 위치설정 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 대상물을 위치시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 다음 단계들:
a) 기준에 대해 대상물의 관심 지점을 위치시키는 단계;
b) 대상물 상의 힘 적용 위치에서 대상물에 힘을 적용하는 단계;
c) 힘 적용 위치와 관심 지점 간의 공간 관계에 기초하여 힘을 적용하는 단계 -공간 관계는 기준에 대한 대상물의 위치에 의존함- 를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 대상물 위치설정 시스템을 이용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
이제 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물 위치설정 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대상물 위치설정 시스템을 도시하는 도면;
도 4는 도 3에 따른 대상물 위치설정 시스템에 적절한 제어 방식을 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대상물 위치설정 시스템을 도시하는 도면;
도 6은 도 5의 대상물 위치설정 시스템의 일부분의 평면도;
도 7은 도 5 및 도 6에 따른 대상물 위치설정 시스템에 적절한 제어 방식을 도시하는 도면;
도 8은 도 7의 제어 방식의 실제 실시예를 더 상세히 도시하는 도면; 및
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대상물 위치설정 시스템에 대한 제어 방식을 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 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 연결되는 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 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 또는 WTb); 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 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선 빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (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) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(PA)를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스(MA)가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 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, 기판(W)의 타겟부(C)에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 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, 기판(W)의 타겟부(C) 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 타입, 및 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(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. 도 1의 예시에서의 2 개의 기판 테이블들(WTa 및 WTb)은 이것의 사례이다. 본 명세서에 기재된 본 발명은 독립적인 방식으로 사용될 수 있지만, 특별히 단일 또는 다수-스테이지 장치들의 노광전(pre-exposure) 측정 스테이지에서 추가 기능들을 제공할 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, 노광 시 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, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 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 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.
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 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
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 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WTa/WTb)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 (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 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(WTa/WTb)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 있음]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WTa/WTb)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)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(WTa/WTb)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 노광 시 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(WTa/WTb)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WTa/WTb)의 매 이동 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.
리소그래피 장치(LA)는 2 개의 기판 테이블들(WTa 및 WTb), 및 기판 테이블들이 교환될 수 있는 2 개의 스테이션들 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 갖는 소위 듀얼 스테이지 타입으로 이루어진다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 다양한 준비작업 단계들이 수행될 수 있도록 측정 스테이션에서 또 다른 기판이 다른 기판 테이블 상으로 로딩(load)될 수 있다. 준비작업 단계들은 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면을 매핑(map)하는 단계, 및 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상의 정렬 마커들의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 상기 장치의 스루풋을 상당히 증가시킬 수 있다. 위치 센서(IF)가 노광 스테이션뿐 아니라 측정 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없는 경우, 두 스테이션들에서 기판 테이블의 위치들이 추적될 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다.
상기 장치는 설명된 다양한 액추에이터들 및 센서들의 이동 및 측정을 모두 제어하는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 더 포함한다. 또한, LACU는 상기 장치의 작동에 관련된 바람직한 계산들을 실행하기 위한 신호 처리 및 데이터 처리 능력을 포함한다. 실제로, 제어 유닛(LACU)은 각각 장치 내의 서브시스템 또는 구성요소의 실시간 데이터 수집, 처리, 및 제어를 다루는 많은 서브-유닛들의 시스템으로서 실현될 것이다. 예를 들어, 하나의 처리 서브시스템이 기판 위치설정기(PW)의 서보 제어(servo control)에 지정될 수 있다. 별도의 유닛들이 개략 및 미세 액추에이터들, 또는 상이한 축선들을 다룰 수도 있다. 또 다른 유닛은 위치 센서(IF)의 판독(readout)에 지정될 수 있다. 상기 장치의 전체 제어는 이 서브-시스템들의 처리 유닛들, 조작자들, 및 리소그래피 제조 공정에 관련된 다른 장치들과 통신하는 중앙 처리 유닛에 의해 제어될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)은 기준, 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 (정확히) 위치되어야 할 수 있는 리소그래피 장치 내의 대상물들의 예시들이다. 위치가능할 수 있는 대상물의 또 다른 예시는 투영 시스템(PS) 내의 광학 요소이다.
리소그래피 장치 내에서 기준에 대해 대상물들을 위치시키기 위해, 리소그래피 장치는 본 발명에 따른 1 이상의 대상물 위치설정 시스템을 포함하고, 이는 아래에서 더 상세히 설명될 것이다. 이 설명의 나머지 부분에서는 "대상물"이라는 일반적인 용어가 사용될 수 있지만, 이 용어는 적용가능하다면 기판 테이블(WT), 마스크 테이블(MT), 광학 요소, 투영 시스템(PS) 등으로 대체될 수 있다는 것을 분명히 알 것이다.
본 발명에 따른 대상물 위치설정 시스템이 도 2에 개략적으로 도시되고, 이는:
기준(RE), 예를 들어 투영 시스템(PS),에 대해 위치될 대상물(OB), 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같은 기판 테이블(WT) 또는 마스크 테이블(MT);
기준(RE)에 대해 대상물(OB)을 이동시키기 위해 대상물(OB)에 힘(F)을 적용하도록 구성되는 액추에이터 시스템(AS);
기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 위치를 측정하도록 구성되는 측정 시스템(MS) -이 측정 시스템(MS)은 1 이상의 센서, 예를 들어 도 1의 위치 센서(IF)들,을 포함할 수 있음- ;
액추에이터 시스템(AS)을 구동시킴으로써 측정 시스템(MS)의 출력(OP)에 기초하여 기준(RE)에 대해 대상물(OB)의 관심 지점을 위치시키도록 구성되는 제어 시스템(CS)을 포함한다.
도 2에서, 액추에이터 시스템(AS)은 대상물(OB)과 기준(RE) 사이에서 힘(F)을 적용하는 것으로 도시되지만, 힘(F)이 기준(RE)에 적용되는 것은 그 자체로 필수적이지 않다. 적용된 힘(F)의 결과로서의 외란(disturbance)들을 최소화하기 위해, 소위 별도의 힘 프레임(separate force frame)이 제공될 수 있고, 이는 기준(RE)으로부터 분리(uncouple)되어, 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 위치를 결정하기 위해 측정 시스템(MS)에 의해 사용되는 기준(RE)을 교란시키지 않고 대상물(OB)에 힘(F)을 적용하는 것을 허용한다.
도 2에서, 측정 시스템(MS)은 기준(RE)에 대해 대상물(OB)의 위치를 측정하는 것으로 도시된다. 도 2는 직접 측정이 수행될 것을 제안할 수 있지만, 측정 시스템은 또 다른 구조체에 대해 대상물의 위치를 측정하도록 구성되는 것도 가능하다. 측정 시스템(MS)은, 이 위치가 측정 시스템(MS)의 출력(OP)으로부터 추론될 수 있는 한, 기준(RE)에 대해 1 이상의 자유도에서 대상물의 위치를 측정하는 것으로 간주될 수 있다. 측정 시스템(MS)에 의해 측정될 수 있는 자유도의 예시들은 X-방향, X-방향에 수직인 Y-방향, 및 통상적으로 Z-방향이라고 하는 X- 및 Y-방향 둘 모두에 수직인 축선에 대한 회전 방향(Rz)이다. 출력(OP)은 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 위치를 나타내는 여하한 타입의 측정 신호일 수 있다.
제어 시스템(CS)은 도 1에도 도시된 바와 같은 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)의 일부분일 수 있다. 도 2의 제어 시스템(CS)의 예시적인 실시예들이 아래에서 주어질 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 대상물(OB)로서 작용하는 기판 테이블(WTa)을 개략적으로 도시한다. 기판 테이블(WTa)은 기판(W)을 지지하도록 구성된다. 또한, 도 3은 수 개의 타겟부(C)들을 나타내는 기판(W)의 평면도를 도시한다.
도 3은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 방사선 빔(B)을 포커스하도록 구성되는 투영 시스템(PS)의 일부분을 더 도시한다. 방사선 빔(B)에 의해 조명될 기판(W)의 타겟부(C)는 관심 지점(POI)인 것으로 간주된다. 이 실시예에서는, 기판(W) 상에 다수 타겟부(C)들이 존재하고, 타겟부(C)들은 예를 들어 기판(W)의 평면도에서 점선(DL)을 이용하여 나타낸 바와 같은 이동 패턴으로 웨이퍼를 가로질러 방사선 빔을 스캐닝함으로써 방사선 빔에 의해 연속적으로 조명된다. 이에 따라, 이 실시예에서, 관심 지점(POI)은 대상물(OB) 상의 고정된 위치에 있지 않고, 기판(W)을 가로질러 스캐닝하는 동안 끊임없이 변화한다.
또한, 도 3은 기판(W)의 위치를 측정하고 이에 따라 간접적으로 기판 테이블(WTa)의 위치를 측정하는 측정 시스템의 일부인 센서(SE)를 도시한다. 센서(SE)는 기판(W)을 향해 방사선 빔(RB)을 방출하는 방사선 소스를 갖는 센서 헤드(SH)를 포함한다. 방사선 빔(RB)은 기판(W)의 위치를 도출하기 위해 입사하는 반사된 방사선 빔을 처리하는 검출기(DE)를 향해 기판(W)의 표면으로부터 반사된다. 표면은 예를 들어 격자(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 이는 격자, 센서 헤드(SH) 및 검출기(DE)의 타입 및 구성에 의존하여 X-방향, Y-방향 및/또는 Z-방향에서 기판의 위치를 결정하는 것을 허용한다.
도 3의 센서(SE)의 장점은, 기판(W)의 위치가 실질적으로 관심 지점(POI)에 있는 측정 위치(ML)에서 측정된다는 것이다. 이는 기판 테이블(WTa)에 힘을 적용함으로써 야기되는 기판 테이블(WTa)의 여하한의 변형이 관심 지점(POI)에서 측정 시스템에 의해 측정되고, 이에 따라 관심 지점(POI)에서의 변형과 측정 위치(ML)에서의 변형 간의 차이가 존재하지 않기 때문에 이러한 차이를 고려하는 보정이 필요하지 않다는 것을 의미한다.
대안적으로, 센서(SE)는 기판(W)이 기판 테이블(WTa)에 의해 지지되는 측의 반대 측에서 대상물(OB)의 위치를 측정하여, 측정 위치가 관심 지점(POI) 바로 밑에 있도록 구성될 수 있다. 이러한 센서의 실시예에서는, 인코더 헤드와 상호작동하는 격자가 대상물(OB)의 저부에 제공된다.
액추에이터 시스템(도 3에 도시되지 않음)이 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 기판 테이블(WTa) 및 이에 따른 기판(W)을 정확히 이동시키기 위해 사용된다. 그러므로, 이 액추에이터 시스템은 적어도 힘 적용 위치(FL)에서 기판 테이블(WTa)에 힘(F)을 적용한다. 도 3의 예시에서, 힘 적용 위치(FL)는 기판 테이블(WTa)에 대해 고정된다.
기판(W)을 가로질러 이동하는 관심 지점(POI)으로 인해, 힘(F)에 의해 야기되는 관심 지점(POI)에서의 기판 테이블(WTa)의 변형들이 기판 테이블(WTa)의 위치에 의존하며, 또는 다시 말해서 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 공간 관계가 기준(RE)에 대한 기판 테이블(WTa)의 위치에 의존한다. 공간 관계는 힘 적용 위치와 관심 지점 간의 컴플라이언스(compliance)를 포함할 수 있다. 컴플라이언스는 힘 적용 위치(FL)에 적용되는 힘(F)으로 인한 기판 테이블(WTa)의 변형에 의해 야기되는 힘 적용 위치(FL)에 대한 관심 지점(POI)의 변위량을 나타낼 수 있다.
이 특정 실시예에서, 공간 관계의 위치-의존성은 고정된 힘 적용 위치(FL)에 대한 관심 지점(POI)의 위치 변화에 의해 야기되지만, 공간 관계의 위치-의존성이 고정된 관심 지점(POI)에 대한 힘 적용 위치(FL)의 위치 변화에 의해 야기되는 실시예들도 예상된다. 또한, 관심 지점(POI) 및 힘 적용 위치(FL)가 둘 다 대상물의 위치에 따라 변화하는 실시예들이 존재한다. 또한, 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 공간 관계는 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 상호 간격이 변화하지 않지만 대상물(OB) 상의 힘 적용 위치(FL) 및 관심 지점(POI) 둘 다의 위치가 대상물(OB)의 위치에 의존하는 경우에 대상물(OB)의 위치에 의존하는 것으로 간주되는데, 이는 힘 적용 위치(FL)에 적용되는 힘들로 인한 관심 지점(POI)에서의 거동(behavior)이 대상물(OB)의 상이한 위치들에 대해 상이하기 때문이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 특히 도 3에 나타낸 실시예에 적절한 대상물 위치설정 시스템을 나타내는 블록 다이어그램을 도시한다. 블록 다이어그램은 기준(RE)에 대해 대상물(OB)을 이동시키기 위해 대상물(OB)에 힘을 적용하는 액추에이터 시스템의 거동을 포함하고, 위치될 대상물(OB)의 실제 거동을 나타내는 블록(P)을 포함한다.
대상물의 위치는 측정 시스템(MS)에 의해 측정되고, 측정 시스템(MS)의 출력(OP)이 제어 시스템(CS)에 제공된다. 제어 시스템(CS)은 대상물 상의 관심 지점(POI)의 원하는 위치를 나타내는 설정점 신호(set-point signal: SPS)를 발생시키도록 설정점 발생기(set-point generator: SPG)를 포함한다.
또한, 제어 시스템(CS)은 설정점 신호(SPS)에 기초하여 피드포워드 신호(SFF)를 발생시키도록 구성되는 피드포워드 시스템(FFS), 및 측정 시스템(MS)의 출력(OP) 및 설정점 신호(SPS)에 기초하여 피드백 신호(SFB)를 발생시키도록 구성되는 피드백 시스템(FBS)을 포함한다.
제어 시스템(CS)은 피드포워드 신호(SFF) 및 피드백 신호(SFB)를, 블록(P)의 액추에이터 시스템을 구동시키는 구동 신호(DS)로 조합한다.
본 발명은, 대상물(OB)의 유연성(flexibility)으로 인하여, 대상물(OB)에 힘(F)을 적용하는 것이 대상물(OB)을 변형되게 할 것이고, 이에 따라 관심 지점(POI)이 무한 강성 대상물(infinitely rigid object)에 대해 기대되는 바와 같이 거동하지 않도록 자극된 모드들 및 관심 지점(POI)의 위치에 의존하여 관심 지점(POI)의 위치를 변화시킬 수 있다는 통찰력에 기초한다. 이에 따라, 발명자들은 무한 강성 대상물을 가정한 설정점 신호(SPS)에 기초하여 피드포워드 신호(SFF)를 적용하는 것이 대상물(OB)의 실제 변형으로 인한 증가된 정착 오차(settling error)들을 유도할 것이라는 것을 발견하였다.
이 증가된 정착 오차들을 회피하기 위해, 본 발명은 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 공간 관계에 의존하는 피드포워드 신호(SFF)를 사용하고, 공간 관계는 앞서 나타낸 바와 같이 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 위치에 의존한다. 따라서, 이 방식으로 피드포워드 신호(SFF)는 관심 지점(POI)이 설정점 신호(SPS)에 의해 표현되는 원하는 위치에 더 가까워지도록 대상물(OB)의 컴플라이언스를 고려하며, 이에 따라 위치설정의 정확성이 개선되고, 정착 오차들 및 시간이 감소된다.
일 실시예에서, 이는 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 실제 위치에 의존하는 피드포워드 시스템(FFS) 내의 파라미터들을 이용함으로써 구현될 수 있고, 이 경우 측정 시스템(MS)의 출력(OP)이 피드포워드 시스템(FFS)으로의 입력으로서 사용된다. 하지만, 안정성 문제들을 회피하기 위해, 파라미터들은 대상물(OB)의 원하는 위치에 의존하고, 이에 따라 설정점 신호(SPS)는 이 목적을 위해서도 피드포워드 시스템(FFS)으로의 입력으로서 사용되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대상물 위치설정 시스템을 개략적으로 도시하고, 도 1의 기판 테이블(WTa)과 유사한 대상물(OB), 힘 적용 위치(FL)에 힘(F)을 적용함으로써 기준(RE)에 대해 대상물을 이동시키는 액추에이터 시스템(AS), 및 측정 위치(ML)에서 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 위치를 측정하는 측정 시스템(MS)을 나타낸다.
기판 테이블(WTa)은 기판(W)을 지지하도록 구성된다. 방사선 빔(B)이 투영 시스템(PS)에 의해 기판(W)의 타겟부에 포커스되어, 조명될 타겟부의 위치가 기판(W) 및 이에 따른 대상물(OB)의 관심 지점(POI)이도록 한다.
도 6은 기판(W)을 지지하는 대상물(OB)의 평면도를 도시한다. 이 도면에서, 기판(W)은 예를 들어 점선(DL)으로 나타낸 패턴으로 투영 시스템(PS) 밑에서 기판(W)을 이동시킴으로써 연속적으로 조명되어야 하는 다수 타겟부(C)들을 갖는 것으로 도시된다. 패턴(DL)에 따라 대상물(OB)을 이동시키기 위해, 대상물(OB)은 X- 및 Y-방향으로 이동되어야 하고, 이에 따라 대상물(OB)의 위치도 이 방향들에서 측정되어야 한다.
또한, 도 6은 측정 시스템이 X-방향에서 대상물(OB)의 위치를 측정하는 제 1 센서(SE1) 및 Y-방향에서 대상물(OB)의 위치를 측정하는 제 2 센서(SE2)를 포함하는 것을 나타낸다. 센서들(SE1, SE2)은 둘 다 기준(RE)에 대해 고정되고, 대상물을 향해 각각의 측정 빔(MB1, MB2)을 지향하여, 이들이 대상물(OB) 상에 각각의 측정 위치들(ML1 및 ML2)을 정의하도록 하고, 이 측정 위치들(ML1, ML2)은 대상물의 위치에 따라 변화한다. 예를 들어, X-방향으로 대상물(OB)을 이동시키는 것이 X-방향으로의 대상물(OB)을 따라 측정 위치(ML2)를 이동시킬 것이다. Y-방향으로 대상물(OB)을 이동시키는 경우, 측정 위치(ML1)에 대해 동일하게 적용된다.
대상물(OB)에 입력으로서 힘(F)을 적용하는 것이 대상물(OB)의 변형을 유도하는 대상물(OB)의 내부 동적 모드들을 자극할 수 있다. 대상물(OB)의 위치가 관심 지점(POI)이 아닌 측정 위치들(ML1, ML2)에서 측정되기 때문에, 측정된 변형은 관심 지점(POI)에서의 변형에 대응하지 않아 위치 부정확성을 유도할 수 있다.
또한, 관심 지점(POI) 및 측정 위치들(ML1, ML2)은 대상물(OB)의 위치에 따라 변하여, 액추에이터 시스템(AS)에 의해 야기되는 변형들도 변하도록 한다. 이에 따라, 힘 적용 위치(FL)와 측정 위치(ML1, ML2) 간의 공간 관계 및 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 공간 관계가 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 위치에 의존한다. 결과로서, 측정 위치(ML1, ML2)에서의 변형 및 관심 지점(POI)에서의 변형의 차이를 나타내는, 힘 적용 위치(FL)와 측정 위치(ML1, ML2) 간의 공간 관계와 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 공간 관계 간의 차이가 또한 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 위치에 의존할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 특히 도 5 및 도 6에 나타낸 실시예에 적절한 대상물 위치설정 시스템을 나타내는 블록 다이어그램을 도시한다. 블록 다이어그램은 기준(RE)에 대해 대상물(OB)을 이동시키기 위해 대상물(OB)에 힘(F)을 적용하는 액추에이터 시스템(AS)의 거동을 포함하고, 위치될 대상물(OB)의 실제 거동을 나타내는 블록(P)을 포함한다.
대상물(OB)의 위치는 측정 시스템(MS)에 의해 측정되고, 측정 시스템(MS)의 출력(OP)이 제어 시스템(CS)에 제공된다. 제어 시스템(CS)은 대상물(OB) 상의 관심 지점(POI)의 원하는 위치를 나타내는 설정점 신호(SPS)를 발생시키도록 설정점 발생기(SPG)를 포함한다.
또한, 제어 시스템(CS)은 설정점 신호(SPS)에 기초하여 피드포워드 신호(SFF)를 발생시키도록 구성되는 피드포워드 시스템(FFS), 및 측정 시스템(MS)의 출력(OP) 및 설정점 신호(SPS)에 기초하여 피드백 신호(SFB)를 발생시키도록 구성되는 피드백 시스템(FBS)을 포함한다.
제어 시스템(CS)은 피드포워드 신호(SFF) 및 피드백 신호(SFB)를, 블록(P)의 액추에이터 시스템(AS)을 구동시키는 구동 신호(DS)로 조합한다.
대상물(OB)의 유연성으로 인하여, 대상물(OB)에 입력으로서 힘(F)을 적용하는 것이 대상물(OB)을 변형되게 할 것이고, 이에 따라 관심 지점(POI)이 무한 강성 대상물에 대해 기대되는 바와 같이 거동하지 않도록 자극된 모드들 및 관심 지점(POI)의 위치에 의존하여 관심 지점(POI)의 위치를 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 무한 강성 대상물을 가정한 설정점 신호(SPS)에 기초하여 피드포워드 신호(SFF)를 적용하는 것이 대상물(OB)의 변형으로 인한 증가된 정착 오차들을 유도할 것이다.
이 증가된 정착 오차들을 회피하기 위해, 본 발명은 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 공간 관계를 나타내는 파라미터에 의존하는 피드포워드 신호(SFF)를 사용하고, 공간 관계는 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 위치에 의존한다. 따라서, 이 방식으로 피드포워드 신호(SFF)는 관심 지점(POI)의 측정된 위치가 설정점 신호(SPS)를 더 잘 따르도록 대상물(OB)의 컴플라이언스를 고려하며, 이에 따라 위치설정의 정확성이 개선된다.
일 실시예에서, 이는 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 실제 위치에 의존하는 피드포워드 시스템(FFS) 내의 적어도 하나의 추가 파라미터에 의해 구현되어, 측정 시스템(MS)의 출력(OP)이 피드포워드 시스템(FFS)으로의 입력으로서 사용되도록 할 수 있다. 하지만, 안정성 문제들을 회피하기 위해, 파라미터들은 대상물(OB)의 원하는 위치에 의존하고, 이에 따라 설정점 신호(SPS)는 이 목적을 위해서도 피드포워드 시스템(FFS)으로의 입력으로서 사용되는 것이 바람직하다.
제어 시스템(CS)은 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 공간 관계와 힘 적용 위치(FL)와 측정 위치(ML1, ML2) 간의 공간 관계 간의 차이 및 피드포워드 신호(SFF)에 기초하여 피드백 시스템(FBS)에 보정 신호(SCO)를 제공하도록 구성되는 보정 시스템(COS)을 더 포함하고, 상기 차이는 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 위치에 의존한다.
일 실시예에서, 이는 기준(RE)에 대한 대상물(OB)의 실제 위치에 의존하는 보정 시스템(COS) 내의 파라미터들을 이용함으로써 구현되어, 측정 시스템(MS)의 출력(OP)이 보정 시스템(COS)으로의 입력으로서 사용되도록 할 수 있다. 하지만, 안정성 문제들을 회피하기 위해, 파라미터들은 대상물(OB)의 원하는 위치에 의존하고, 이에 따라 설정점 신호(SPS)는 이 목적을 위해 보정 시스템(COS)으로의 입력으로서 사용되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 피드포워드 시스템(FFS)은 대상물(OB)의 컴플라이언스 및 이에 따른 힘 적용 위치(FL)에 힘(F)을 적용함으로써 야기되는 관심 지점(POI)에서의 변형들을 고려하고, 보정 시스템(COS)은 관심 지점(POI)에서의 변형들과 각각의 측정 위치(ML1, ML2)에서 측정된 변형들 간의 차이를 고려한다.
도 8은 도 7의 제어 시스템(CS)의 더 실제적인 구현예를 도시한다. 피드포워드 시스템(FFS)은 예를 들어 최대 4의 차수(an order of 4)로 제한될 수 있고, 이는 스냅 피드포워드(snap feedforward)라고도 한다. 관심 지점(POI)의 원하는 위치가 SPS라고 칭해지는 경우, 원하는 위치(SPS)의 함수로서 피드포워드 신호(SFF)는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112017000242527-pct00001
이때, s는 라플라스 변환의 복소 인수(complex argument)이고, m은 대상물(OB)의 질량이다. Cpoi는 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 위치-의존적 컴플라이언스를 나타내는 파라미터이다.
피드포워드 신호(SFF)의 함수로서 보정 신호(SCO)는 다음과 같이 설명될 수 있다:
Figure 112017000242527-pct00002
이때, Cpoc는 힘 적용 위치(FL)와 측정 위치(ML1, ML2) 간의 위치-의존적 컴플라이언스를 나타내는 파라미터이다. Cpoi는 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 위치-의존적 컴플라이언스를 나타내는 파라미터이다.
앞선 함수들은 도 8에서 피드포워드 시스템(FFS) 및 보정 시스템(COS)을 형성하도록 구현되었다.
파라미터들(Cpoc 및/또는 Cpoi)은 유한 요소 모델(finite element model) 또는 여하한의 다른 내장된 연산 모델(embedded computational model)을 이용함으로써 결정될 수 있다.
도 9는 유한 요소 모델 또는 다른 연산 모델을 이용하기보다는 대안적인 방식으로 Cpoc 및 Cpoi가 결정되는 대안적인 실시예를 도시한다. 도 9의 제어 시스템은 측정 시스템(MS)의 출력(OP) -이 출력(OP)은 아래에서 더 상세히 설명될 신호(e) 및 이득(L)을 통해 관찰자(observer: OBS)에 제공됨- , 및 대상물로의 입력으로서 구동 신호(DS)에 기초하여 대상물의 내부 동적 거동을 추산하는 대상물의 동적 모델을 포함한 관찰자(OBS)를 갖는 보정 시스템(COS)을 사용한다.
또한, 이 실시예에서의 관찰자(OBS)는 측정 시스템(MS)의 모델을 포함하고, 측정 시스템(MS)의 출력(OP)에 대응하는 추산된 출력(EOP)을 출력한다. 대상물의 실제 동적 거동과 동적 모델 간의 차이들 및/또는 대상물에 적용되는 외부 외란들로 인해, 추산된 출력(EOP)은 실제 출력(OP)과 상이할 수 있다. 신호(e)는 출력(OP)과 추산된 출력(EOP) 간의 차이이다. 오차 신호(e)는 이득(L)을 통해 관찰자(OBS)로 피드백되어, 추산된 출력(EOP)을 출력(OP)과 비슷하게 하도록 차이들을 보상한다.
관찰자(OBS)의 동적 모델은 대상물의 위치에 대한 힘 적용 위치(FL)와 관심 지점(POI) 간의 공간 관계의 의존성 및 힘 적용 위치(FL)와 측정 위치(ML, ML1, ML2) 간의 공간 관계의 의존성을 포함한다.
관찰자(OBS)의 동적 모델은 관찰자(OBS)의 상태들이 참조 부호 XOBS에 의해 나타내어지고, 시설(plant: P) 및 측정 시스템(MS)의 동적 모델이 매트릭스들 A', B' 및 C'에 의해 표현되는 다음의 상태 공간 방정식들에 의해 표현될 수 있다:
Figure 112017000242527-pct00003
→ 상태 방정식
Figure 112017000242527-pct00004
→ 출력 방정식
L(OP-EOP) 항은 보정 항이고, 이는 예를 들어 각각 동적 모델의 A' 및 B'와 실제 시스템의 A 및 B 매트릭스 간의 불일치(discrepancy)의 존재 시, 동적 모델과 실제 시스템(P, MS) 간의 차이들로 인한 효과들을 감소시키도록 돕는다. 매트릭스(L)는 가중 매트릭스의 역할을 한다.
관찰된 내부 동적 거동의 위치 의존성은, 대상물의 위치에 의존적이도록 출력 방정식의 적어도 하나의 계수, 이 경우에는 C' 매트릭스의 적어도 하나의 계수를 제공함으로써 포함될 수 있다.
이는 C'(p)로 나타낼 수 있고, p는 적어도 하나의 자유도에서의 대상물의 위치이다. 위치(p)는 대상물의 측정된 위치(OP)일 수 있고, 또는 설정점 신호(SPS)일 수 있다. 출력 방정식이 의존하는 위치(p)인 것으로서 설정점 신호(SPS)는 더 안정적인 시스템이 얻어진다는 장점을 갖는다.
일 실시예에서, 가중 매트릭스(L)가 또한 적어도 하나의 자유도에서의 대상물의 위치에 의존한다. 이에 따라, 방정식들은 다음과 같이 기록될 수 있다:
Figure 112017000242527-pct00005
→ 상태 방정식
Figure 112017000242527-pct00006
→ 출력 방정식
e=OP-EOP인 경우, 다음의 오차 방정식(error equation)이 공식화될 수 있다:
Figure 112017000242527-pct00007
출력 방정식 및 가중 매트릭스를 둘 다 대상물의 위치에 의존하게 하는 것의 장점은, A' 및 C'(p)가 주어지면 (A'-L(p)*C'(p))의 고유값들이 일정하도록 L(p)가 선택될 수 있다는 것이며, 이는 오차 거동이 대상물의 위치에 독립적이라는 것을 의미한다.
관찰자(OBS)의 상태들이 알려진 경우, 관심 지점(POI)의 위치 및 측정 위치(ML)의 위치를 추론하여, 힘 적용 위치(FL)에서 대상물(OB)에 입력으로서 힘(F)들을 적용함으로써 야기되는 추산된 변형들(dPOI, dML)을 결정하는 것이 가능하며, 이는 대상물 위치설정 시스템의 정확성을 개선하기 위해 피드백 시스템(FBS)을 보정하는 데 사용될 수 있다.
보정 신호(SCO)를 결정하는 관찰자(OBS)를 이용하는 것의 장점은, 보정 신호(SCO)가 외란들을 보정할 수 있도록 이를 결정하는 경우에 대상물의 실제 거동이 고려된다는 것이다.
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 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 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.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 앞서 설명된 제어 시스템은 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램의 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 수 있다는 것을 분명히 알 것이다.

Claims (16)

  1. 대상물 위치설정 시스템(object positioning system)에 있어서:
    기준(reference)에 대해 이동할 수 있는 이동가능한 대상물;
    상기 기준에 대해 상기 이동가능한 대상물을 이동시키기 위해 상기 대상물 상의 힘 적용 위치(force application location)에서 상기 대상물에 힘을 적용하도록 구성되는 액추에이터 시스템; 및
    상기 기준에 대해 상기 대상물의 관심 지점(point of interest)을 위치시키도록 구성되는 제어 시스템
    을 포함하고,
    상기 제어 시스템은 상기 힘 적용 위치와 상기 관심 지점 간의 공간 관계를 나타내는 파라미터에 기초하여 상기 액추에이터 시스템을 구동시키도록 구성되며,
    상기 파라미터는 상기 기준에 대한 대상물의 위치를 나타내는 추가 파라미터에 의존하는 대상물 위치설정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 관계는 상기 힘 적용 위치와 상기 관심 지점 간의 컴플라이언스(compliance)를 포함하는 대상물 위치설정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 파라미터는 설정점 신호(set-point signal) 및 측정 신호 중 하나에 기초하는 대상물 위치설정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준에 대한 대상물의 위치를 나타내는 측정 신호를 상기 대상물 상의 측정 위치에서 측정하고 제공하도록 구성되는 측정 시스템을 포함하며,
    상기 제어 시스템은:
    상기 관심 지점의 원하는 위치를 나타내는 설정점 신호를 발생시키는 설정점 발생기(set-point generator);
    상기 설정점 신호에 기초하여 피드포워드 신호를 발생시키도록 구성되는 피드포워드 시스템; 및
    상기 설정점 신호 및 상기 측정 신호에 기초하여 피드백 신호를 발생시키도록 구성되는 피드백 시스템
    을 포함하고, 상기 제어 시스템은 상기 피드포워드 신호 및 상기 피드백 신호에 기초하여 상기 액추에이터 시스템을 구동시키도록 구성되는 대상물 위치설정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 피드포워드 신호는 상기 파라미터에 의존하는 대상물 위치설정 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 피드포워드 신호 및 공간 관계 파라미터에 기초하여 상기 피드백 시스템에 보정 신호를 제공하도록 구성되는 보정 시스템을 더 포함하고, 상기 공간 관계 파라미터는 제 1 공간 관계와 제 2 공간 관계 간의 차이를 나타내며, 상기 제 1 공간 관계는 상기 힘 적용 위치와 상기 관심 지점 간의 관계이고, 상기 제 2 공간 관계는 상기 힘 적용 위치와 상기 측정 위치 간의 관계인 대상물 위치설정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공간 관계 파라미터는 상기 파라미터에 의존하는 대상물 위치설정 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 보정 시스템은 상기 설정점 신호 및 상기 피드포워드 신호에 기초하여 상기 대상물의 내부 동적 거동(internal dynamic behavior)을 추산하는 동적 모델(dynamical model)을 포함하고, 상기 보정 신호는 추산된 내부 동적 거동에 기초하는 대상물 위치설정 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 보정 시스템은 상기 제어 시스템으로부터 상기 대상물로의 입력 및 상기 측정 신호에 기초하여 상기 대상물의 내부 동적 거동을 추산하는 상기 대상물의 동적 모델을 갖는 관찰자(observer)를 포함하고, 상기 동적 모델은 상기 공간 관계 파라미터에 의존하며, 상기 관찰자는 상기 보정 신호를 제공하도록 배치되는 대상물 위치설정 시스템.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 피드포워드 시스템은 상기 설정점 신호에 기초하여 상기 대상물의 내부 동적 거동을 추산하는 동적 모델을 포함하고, 상기 피드포워드 신호는 추산된 내부 동적 거동에 기초하는 대상물 위치설정 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 대상물 위치설정 시스템에서 사용하기 위해 구성되는 제어 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 대상물 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템;
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체 -상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 상기 방사선의 단면에 패턴을 부여할 수 있음- ;
    기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블; 및
    타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템
    을 더 포함하고,
    상기 대상물 위치설정 시스템은 상기 지지체 및 상기 기판 테이블 중 하나를 포함하는 리소그래피 장치.
  14. 대상물을 위치시키는 방법에 있어서:
    a) 기준에 대해 상기 대상물의 관심 지점을 위치시키는 단계;
    b) 상기 대상물 상의 힘 적용 위치에서 상기 대상물에 힘을 적용하는 단계;
    c) 상기 힘 적용 위치와 상기 관심 지점 간의 공간 관계를 나타내는 파라미터에 기초하여 상기 힘을 적용하는 단계
    를 포함하고, 상기 파라미터는 상기 기준에 대한 상기 대상물의 위치를 나타내는 추가 파라미터에 의존하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    리소그래피 장치에서 상기 대상물을 위치시키는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 10 항에 따른 대상물 위치설정 시스템을 이용하는 디바이스 제조 방법.
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