KR20000075779A - 상호 120°각도를 이루는 3개의 코일 시스템을 갖는 위치결정디바이스 및 이러한 위치결정 디바이스를 포함하는 전사 디바이스 - Google Patents

상호 120°각도를 이루는 3개의 코일 시스템을 갖는 위치결정디바이스 및 이러한 위치결정 디바이스를 포함하는 전사 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 부분(33) 및 대상물테이블(5)을 갖는 제 2 부분(35)을 포함하는 위치결정디바이스(3)에 관한 것이다. 상기 제 2 부분은 제 1 부분과 관련하여 X 및 이에 직교하는 Y 방향에 평행하게 변위될 수 있고, 영구자석 시스템(97, 99, 101) 및 이와 협력하는 전기코일 시스템(81, 83, 85)을 포함하는 3개의 모터(75, 77, 79)에 의해 X 및 Y 방향에 수직인 Z 방향에 평행하게 배향된 회전 축(73)에 대하여 제 1 부분과 관련하여 회전될 수 있다. 전기코일 시스템은 Z 방향에 수직하게 배향된 전기 코일 시스템의 주축(87, 89, 91)에 주로 평행하게 배향된 권선을 각각 포함한다. 본 발명에 따르면, 3개의 모터의 각 코일 시스템의 주축은 2개의 다른 모터의 주축과 거의 120°각도를 이룬다. 이러한 방식으로, 3개모터의 구동력의 제 2 부분의 적용점은 제 2 부분과 관련하여 균일하게 분포되므로, 구동력은 비교적 경량이고 간단한 제 2 부분의 강성구조(119)에 의해 대상물테이블로 균일하게 전송될 수 있다. 위치결정디바이스의 특정 실시예에 있어서, 3개 모터의 주축은 별모양 구조로 상호배열된다. 위치결정 디바이스(3')의 다른 실시예에서, 3개의 모터(75', 77', 79')의 주축(87', 89', 91')은 삼각형 구조로 상호배열된다. 전사디바이스의 집속유닛과 관련하여 전사디바이스의 기판테이블(5)을 변위시키는 본 발명에 따른 전사 디바이스에 위치결정 디바이스가 사용된다.

Description

상호 120°각도를 이루는 3개의 코일 시스템을 갖는 위치결정 디바이스 및 이러한 위치결정 디바이스를 포함하는 전사 디바이스{POSITIONING DEVICE HAVING THREE COIL SYSTEM MUTUALLY ENCLOSING ANGLES OF 120°AND LITHOGRAPHIC DEVICE COMPRISING SUCH A POSITIONING DEVICE}
서문에 언급한 종류의 위치결정 디바이스는 EP-A-0 421 527로부터 공지되어 있다. 공지의 위치결정 디바이스의 제 1 부분은 위치결정 디바이스의 스핀들 구동기구에 의해 비교적 낮은 정확도로 X 방향에 평행하고 Y 방향에 평행하게 변위가능한 운반대(carriage)를 포함한다. 공지의 위치결정 디바이스의 제 2 부분은 X 방향에 평행하고 Y 방향에 평행하게 연장되는 기판홀더를 포함하는데, 이 기판홀더는 수직인 Z 방향에 평행하게 보았을 때 다수의 지지 구성요소를 거쳐 정압 공기베어링 상에 안착되고, 역시 X 방향에 평행하고 Y 방향에 평행하게 연장되는 안내표면 위를 정압 공기베어링에 의해 변위가능하게 안내되며, 또한 위치결정 디바이스의 베이스 상에 제공된다. 이와 같은 공지의 위치결정 디바이스는 제 2 부분이 비교적 높은 정확도로 X 방향에 평행하게 제 1 부분에 대하여 변위가능하게 하는 X-모터와 제 2 부분이 비교적 높은 정확도로 Y 방향에 평행하게 제 1 부분에 대하여 변위가능하게 하고 또한 회전 축에 대하여 회전가능하게 하는 2개의 Y-모터를 포함한다. X-모터 및 2개의 Y-모터의 자석 시스템이 제 2 부분에 고정되는 반면, X-모터 및 2개의 Y-모터의 코일 시스템은 제 1 부분에 고정된다. X-모터 및 2개의 Y-모터는 상호 일렬로 배열되고, X 방향에 평행하게 보면 X-모터는 두 Y-모터 사이의 중앙에 위치한다. X-모터의 주축은 Y 방향에 평행하게 배향되며, 두 Y-모터의 주축은 X 방향에 평행하게 배향된다.
전술한 공지의 위치결정 디바이스는 실질적으로 디스크 형상인 기판을 서브미크론 범위(submicron range)의 비교적 높은 정확도로 위치시키는데 적합하다. 이러한 높은 정확도가 달성되려면, 3개의 모터에 의해 기판홀더 상에 가해지는 구동력의 영향하에서 작동중에 발생하는 기판홀더의 변형이 가능한 한 억제되어야 한다. 이를 위해, 상기 구동력은 기판홀더 내로 가능한 한 균일하게 유입되어야 한다. 공지의 위치결정 디바이스의 단점은 상호 일렬로 배열된 3개의 모터의 구동력이 제 1 부분에 적용되는 위치가 X 방향에 평행하게 배향된 기판홀더의 대각선 근처에 집중된다는 점이다. 이로 인한 결과로서, 기판홀더에 구동력을 균일한 방식으로 전송하기 위한 비교적 중량이며 복잡한 강성구조(stiffening construction)가 제 1 부분에 제공되어야 한다. 또한, 전술한 3개의 모터의 상기 상호 배열을 수직인 Z 방향에 평행하게 보았을 때 제 1 부분의 정압 공기베어링이 기판홀더를 지지하기 위해 개재되는 지지 구성요소가 구조적으로 불리한 위치에 있게 된다. 상기 공지의 위치결정 디바이스 내에서 상기 지지 구성요소들은 상호 일렬로 상기 3개의 모터의 양 측 상에 제공되므로, 상기 강성구조는 지지 구성요소에 의해 가해지는 지지력을 기판홀더로 균일하게 전송하기 위한 구조 부분을 포함하여야만 한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 위치결정 디바이스의 모터에 의해 작동중에 제 1 부분 상에 가해지는 구동력이, 제 1 부분의 비교적 경량이고 단순한 강성구조에 의해 대상물홀더로 균일하게 전송될 수 있는, 본 명세서의 서두 부분에서 언급된 종류의 위치결정 디바이스를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 제 1 부분과, 실질적으로 디스크 형상인(disc-shaped) 대상물을 X 방향에 평행한 위치 및 X 방향에 수직이고 Y 방향에 평행한 위치에 유지하는 대상물홀더를 포함하는 제 2 부분과, 이 제 2 부분을 제 1 부분에 대하여 X 방향에 평행하고 Y 방향에 평행하게 변위가능하도록 하며 또한 X 방향에 수직이고 Y 방향에 수직인 Z 방향에 평행한 회전 축에 대하여 회전 가능하게 하는 3개의 모터를 포함하는 위치결정 디바이스에 관한 것으로서, 각각의 상기 모터에는 영구자석 시스템 및 이 자석 시스템과 협력하는 전기코일 시스템이 제공되어 있고, 이 전기코일 시스템에는 Z 방향에 수직한 코일 시스템의 주축에 거의 평행하게 연장하는 권선을 구비하는 최소 하나의 전기코일이 제공된다.
본 발명은 또한 방사원, 마스크홀더, 중심축을 구비하는 집속유닛, 및 X 방향에 수직이고 중심축에 수직인 Y 방향에 평행하고 중심축에 수직인 X 방향에 평행하게 상기 집속유닛에 대하여 변위가능한 기판홀더를 구비하는 위치결정 디바이스가 제공된 전사 디바이스에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전사 디바이스를 모식적으로 나타내고,
도 2는 도 1의 전사 디바이스에 사용되는 위치결정 디바이스의 제 1 실시예의 모식적인 평면도이고,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선 상에서 취한 모식적인 단면도이고, 그리고
도 4는 도 1의 전사 디바이스에 사용되는 위치결정 디바이스의 제 2 실시예의 모식적인 평면도이다.
이러한 목적을 위한 본 발명에 따른 위치결정 디바이스는, 3개 모터의 각 코일 시스템의 주축이 2개의 다른 모터의 각 코일 시스템의 주축에 대하여 거의 120°각도를 이루는 것을 특징으로 한다. 이는 3개 모터의 구동력이 적용되는 제 1 부분의 지점들이 가상의 삼각형의 코너점을 형성함으로써 달성된다. 따라서, 상기 위치는 대상물홀더의 대각선 근처에 집중되지 않고, X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 보았을 때 대상물홀더 전체에 걸쳐 더 균일하게 분포된다. 이는 제 1 부분에 가해지는 구동력이 제 1 부분의 비교적 경량이고 단순한 강성구조에 의해 균일하게 대상물홀더로 전송될 수 있음을 의미한다.
본 발명에 따른 위치결정 디바이스의 특별한 실시예는, 3개의 모터의 코일 시스템의 주축이 별모양 구조로 상호 배열된 것을 특징으로 한다. 이 특별한 실시예에서, 3개 모터의 각 코일 시스템 사이에 삼각형으로 상호 배열된 3개의 틈(interspacings)이 위치하고, 이 틈은 Z 방향에 평행하게 대상물홀더를 지지하는 3개의 지지 구성요소의 배치, 또는 Z 방향에 평행하게 제 1 부분에 대하여 대상물홀더를 변위시키고 X 방향에 평행하게 배향된 제 1 피봇 축 및 Y 방향에 평행하게 방향 지워진 제 2 피봇 축에 대하여 제 1 부분과 관련하여 대상물홀더를 피봇시키는 3개의 작동기의 배치에 유용될 수 있다. 따라서, 대상물홀더에 적용되는 3개 모터의 구동력의 위치 및 대상물홀더에 적용되는 상기 3개의 지지 구성요소 또는 상기 3개의 작동기의 지지력의 위치는 가상의 원형에 인접하여 균일하게 분포되어, 대상물홀더에 가해지는 구동력 및 대상물홀더에 가해지는 지지력이 상기 제 1 부분의 공통된 비교적 경량이고 간단한 강성구조로 인해 대상물에 균일하게 전송될 수 있다.
본 발명에 따른 위치결정 디바이스의 다른 실시예는 3개의 모터의 코일 시스템의 주축이 삼각형 배열로 상호 위치되는 것을 특징으로 한다. 이는 특히 위치결정 디바이스의 소형 구조를 제공하고, 또한 Z 방향에 평행하게 대상물홀더를 지지하는 3개의 지지 구성요소 또는 Z 방향에 평행하게 제 1 부분에 대하여 대상물홀더를 변위시키고 X 방향에 평행하게 배향된 제 1 피봇 축 및 Y 방향에 평행하게 배향된 제 2 피봇 축에 대하여 제 1 부분과 관련하여 대상물홀더를 피봇시키는 3개의 작동기가 구조적으로 유리한 방식으로 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 위치결정 디바이스의 또 다른 실시예는, 적어도 2개의 다른 모터에 의해 상기 제 1 부분이 위치결정 디바이스의 베이스에 대하여 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 변위될 수 있다는 점에 특징이 있다. 이 또 다른 실시예에서, 대상물홀더는 2개의 다른 모터에 의해 비교적 낮은 정확도로 비교적 큰 거리에 걸쳐 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 변위가능하고, 한편 대상물홀더는 비교적 높은 정확도로 비교적 작은 거리에 걸쳐 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 변위가능하고, 120°각도를 이루도록 상호 배열된 3개의 모터에 의해 비교적 높은 정확도로 Z 방향에 평행하게 배향된 회전축에 대하여 회전 가능하다.
두번째 단락에서 언급된 종류의 전사 디바이스는 WO-A-96/38766으로부터 공지되어 있다. 이러한 공지의 전사 디바이스는 광학 전사공정에 의해 집적 반도체회로를 제조하는데 사용된다. 공지의 전사 디바이스에서, 방사원은 광원이고, 한편 집속 유닛은 마스크홀더 상에 위치할 수 있는 마스크 위에 존재하는 집적 반도체회로의 서브패턴을 기판홀더 상에 위치할 수 있는 반도체 기판 위에 축소된 스케일로 결상하는 광학 렌즈 시스템이다. 이러한 반도체 기판은 동일한 반도체 회로가 제공된 다수의 필드를 포함한다. 이러한 공지의 디바이스에서, 소위 "스텝 앤 리핏(step and repeat)" 원리를 따르는 노광기술이 사용되어, 2개의 연속하는 노광단계 사이에서 매번 반도체 기판의 다음 필드를 위치결정 디바이스에 의해 집속유닛에 대한 위치로 가져오는 동안, 개개의 필드는 마스크를 통해 연속적으로 노광된다. 다른 서브패턴을 갖는 다른 마스크를 이용하여 전술한 공정이 수차례 반복되면, 비교적 복잡한 구조의 집적 반도체 회로가 제조될 수 있다. 이러한 구조는 서브미크론인 정밀한 치수를 가지므로, 연속되는 마스크 상의 서브패턴은 서브미크론범위의 정확도로 반도체 기판의 필드 위에 결상되어야 한다. 따라서, 기판홀더는 작동중에 집속유닛에 대하여 정확한 위치에 있어야 한다.
본 발명에 따른 전사 디바이스는 그에 사용되는 위치결정 디바이스가 본 발명에 의한 위치결정 디바이스인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 위치결정 디바이스의 장점은, 균일한 구동력이 기판홀더 내로 유입됨으로써 위치결정 디바이스가 기판홀더에 가하는 구동력으로 인해 작동중에 발생하는 기판홀더의 변형이 가능한 한 제한되는, 본 발명에 따른 전사 디바이스에서 특히 명백해진다. 이는 기판홀더가 집속유닛에 대하여 위치할 수 있는 정확도를 향상시킨다.
도 1에 모식적으로 나타낸 본 발명에 따른 전사 디바이스는 소위 "스텝 앤 스캔(step and scan)" 원리를 추종하는 결상법을 이용하는 광학 전사공정에 따라 집적 반도체회로를 제조하는데 사용된다. 도 1에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 수직인 Z 방향에 평행하게 보면, 기판홀더(5)를 구비하는 본 발명에 따른 위치결정 디바이스(3), 집속유닛(7), 마스크홀더(11)를 구비하는 또 다른 위치결정 디바이스(9), 및 방사원(13)을 순서대로 지지하는 프레임(1)이 전사 디바이스에 제공된다. 도 1에 나타낸 전사 디바이스는 광학 전사 디바이스이고, 방사원(13)은 광원(15)을 포함한다. 기판홀더(5)는 실질적으로 디스크 형상인 반도체 기판(19)으로 하여금 작동중에 Z 방향에 직교하는 위치에서 유지될 수 있게 하며, Z 방향에 수직하게 연장하는 지지표면(17)을 포함한다. 기판홀더(5)는 이후에 더 상세히 설명될 위치결정 디바이스(3)의 구동유닛(21)에 의해, 집속유닛(7)에 대하여 Z 방향에 직교하는 X 방향에 평행하게, 또한 Z 방향에 직교하고 X 방향에 직교하는 Y 방향에 평행하게 변위가능하다. 집속유닛(7)은 결상 혹은 투영시스템으로서, Z 방향에 평행한 광학 중심축(25)을 가지며, 또한 예를 들면 4 또는 5의 광학 축소계수를 갖는 광학 렌즈 시스템(23)을 포함한다. 마스크홀더(11)는, Z 방향에 수직하게 연장하며 작동중에 Z 방향에 직교하는 위치에서 마스크(29)가 그 위에서 유지될 수 있는 지지표면(27)을 포함한다. 마스크(29)는 집적 반도체 회로의 패턴 혹은 서브패턴을 포함한다. 마스크홀더(11)는 도 1에서만 모식적으로 나타낸 다른 위치결정 디바이스(9)의 구동유닛(31)에 의해 의해 집속유닛(7)에 대하여 X 방향에 평행하게 변위가능하다. 장치가 작동되는 동안, 광원(15)으로부터 나오는 광 빔(light beam)은 마스크(29)를 통해 안내되고 렌즈 시스템(23)에 의해 반도체 기판(19) 상에 집속된다. 반도체 기판(19)은 동일한 반도체 회로가 제공되는 다수의 개별 필드를 포함한다. 반도체 기판(19)의 필드는 이러한 목적으로 마스크(29)를 통해 연속적으로 노광된다. 반도체 기판(19)의 개별 필드가 노광되는 동안, 반도체 기판(19)을 구비하는 기판홀더(5) 및 마스크(29)를 구비하는 마스크홀더(11)는 각각 위치결정 디바이스(3) 및 다른 위치결정 디바이스(9)에 의해 집속유닛(7)에 대하여 X 방향에 평행하게 동시에 변위되어, 마스크(29) 위의 패턴 또는 서브패턴은 X 방향에 평행하게 주사된다. 반도체 기판(19)의 개별 필드가 노광된 후에, 반도체 기판(19)를 구비하는 기판홀더(5)가 위치결정 디바이스(3)에 의해 X 방향 및/또는 Y 방향에 평행하게 변위되는 매 순간마다, 반도체 기판(19)의 다음 필드는 집속유닛(7)과 관련된 위치로 오게된다. 이러한 공정이 매번 다른 마스크를 이용하여여러차례 반복되면, 층 구조를 갖는 복잡한 반도체 회로가 얻어진다. 전사 디바이스에 의해 제조되는 집적 반도체 회로는 서브미크론 범위인 정밀한 크기의 구조를 갖는다. 다수의 상이한 마스크를 통해 반도체 기판(19)이 연속적으로 노광되므로, 마스크 위에 존재하는 패턴 역시 서브미크론 범위, 혹은 10-9(nanometer)범위인 정확도로 반도체 기판(19) 상에 연속적으로 결상된다. 따라서, 기판홀더(5)는 2개의 연속되는 노광단계 사이에 집속유닛(7)에 대하여 그와 유사한 정확도로 위치되어야 하고, 기판홀더(5) 및 마스크홀더(11) 역시 노광단계 동안 집속유닛(7)에 대하여 유사한 정확도로 동시에 변위되어야 한다. 이상과 같이 하여, 위치결정 디바이스(3) 및 다른 위치결정 디바이스(9)의 위치결정 정확도에 대하여 매우 높은 요구조건이 부과된다.
도 2 및 도 3에서 모식적으로 나타낸 바와 같이, 위치결정 디바이스(3)는 제 1 부분(33) 및 제 2 부분(35)을 포함한다. 제 1 부분(33)에는 다수의 정압 공기 베어링(39)이 제공되고 제 1 부분(33)을 안내표면(41) 상에 안착시키는 기체정역학적으로 지지되는 풋(foot)(37)이 포함되고, 이 표면은 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 연장되고, 수직인 Z 방향에 평행하게 볼때, 위치결정 디바이스(3)의 베이스(43) 위에 제공된다. 또한, 제 1 부분(33)은 정압 공기 베어링(39)에 의해 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 안내표면(41) 위를 변위가능하게 안내된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 위치결정 디바이스(3)는, 제 1 부분(33)을 비교적 낮은 정확도로 비교적 큰 거리에 걸쳐 X 방향에 평행하게 변위가능하게 하며 그 자체는 통상적으로 공지되어 있는 선형 전기 X-모터(45)와 제 1 부분(33)을 비교적 낮은 정확도로 비교적 큰 거리에 걸쳐 Y 방향에 평행하게 변위가능하게 하며 그 자체는 통상적으로 공지되어 있는 2개의 선형 전기 Y-모터(47 및 49)를 포함한다. 선형 Y-모터(47 및 49)는 Y 방향에 평행하게 연장되고 베이스(43)에 고정된 고정자(51, 53) 및 이 고정자(51, 53)를 따라 변위가능하게 유도되는 병진기(translator)(55, 57)를 각각 포함한다. 선형 X-모터(45)는 X 방향으로 평행하게 연장되는 고정자(59)를 포함하고, 그의 제 1 단부(61)는 선형 Y-모터(47)의 병진기(55)에 고정되고 그의 제 2 단부(63)는 선형 Y-모터(49)의 병진기(57)에 고정된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 선형 X-모터(45)는 고정자(59)를 따라 변위가능하게 유도되고 제 1 부분(33)에 고정되는 병진기(65)를 더 포함한다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 위치결정 디바이스(3)는 기판홀더(5)를 구비하는 제 2 부분(35)을 제 1 부분(33)과 관련하여 Z 방향에 평행하게 지지하는 3개의 지지 구성요소(67, 69, 71)를 더 포함한다. 도면을 간단히 하기 위해 도 2 및 3에서 상세히 나타내지 않았으나, 통상적으로 그 자체는 공지된 유형인 지지 구성요소(67, 69, 71)가 각각 Z 방향에 평행한 방향으로 제 2 부분(35) 상에 지지력을 가하고, X 방향에 평행하게 배향된 제 1 부분(33)에 대한 제 2 부분(35)의 변위, Y 방향에 평행하게 방향지워진 제 1 부분(33)에 대한 제 2 부분(35)의 변위, 및 Z 방향에 평행한 회전축(73)에 대하여 제 1 부분(33)과 관련한 제 2 부분(35)의 회전을 허용한다. 하지만, 전술한 지지 구성요소(67, 69, 71) 대신에, 3개의 Z 작동기가 사용될 수도 있으며, 이는 전술한 제 1 부분(33)에 대한 제 2 부분(35)의 변위 및 회전을 허용한다. 상기 3개의 Z 작동기가 제 1 부분(33)에 대하여 Z 방향에 평행하게 제 2 부분(35)을 지지할뿐만아니라, 제 2 부분(35) 역시 상기 3개의 Z 작동기에 의하여 Z 방향에 평행하게 제 1 부분(33)에 대하여 변위가능하고, X 방향에 평행하게 배향된 제 1 피봇 축 및 Y 방향에 평행하게 배향된 제 2 피봇 축선에 대하여 피봇가능하다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 위치결정 디바이스(3)는 기판홀더(5)를 구비하는 제 2 부분(35)이 비교적 높은 정확도로 비교적 작은 거리에 걸쳐 제 1 부분(33)에 대하여 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 변위가능하고, Z 방향에 평행한 상기 회전축(73)에 대하여 회전가능하게 하며, 통상적으로 그 자체는 공지된 3개의 실질적으로 동일한 로렌츠 모터(75, 77, 79)를 포함한다. 로렌츠 모터(75, 77, 79)는 각각 전기코일(81, 83, 85)을 포함하며, 이 전기코일들은 Z 방향에 수직한 상기 각각의 전기코일(81, 83, 85)의 주축(87, 89, 91)에 거의 평행하게 연장하는 권선을 구비한다. 로렌츠 모터(75, 77, 79)를 나타내는 도 3에서, 각 로렌츠 모터(75, 77, 79)의 전기코일(81, 83, 85)은 접속 브릿지(93)를 경유하여, Z 방향에 수직으로 연장하는 장착 플레이트(95)에 고정된다. 로렌츠 모터(75, 77, 79)는 각각 관련 전기코일(81, 83, 85)과의 협력을 위한 영구자석 시스템(97, 99, 101)을 더 포함한다. 로렌츠 모터(75, 77, 79)를 나타내는 도 3에서, 각 로렌츠 모터(75, 77, 79)의 자석 시스템(97, 99, 101)은, Z 방향에 평행한 동일 방향으로 자화(磁化)되고 관련 전기코일(81, 83, 85)의 제 1의 절반(107)의 어느 한 쪽 위에위치하여 상기 제 1의 절반(107)과 결합하는 제 1의 영구자석 쌍(103, 105)과, 이 제 1의 영구자석 쌍(103, 105)의 방향과 반대 방향으로 자화되고 관련 전기코일(81, 83, 85)의 제 2의 절반(113)의 어느 한 쪽 위에 위치하여 상기 제 2의 절반(113)과 결합하는 제 2의 영구자석 쌍(109, 111)을 포함한다. 자석(103 및 105)은 관련 로렌츠 모터(75, 77, 79)의 제 1 자속 컨덕터(magnetic flux conductor)(115)에 고정되고, 자석(109 및 111)은 관련 로렌츠 모터(75, 77, 79)의 제 2 자속 컨덕터(117)에 고정되며, 상기 자속 컨덕터(115, 117)는 도 3에서 모식적으로만 표시된 제 2 부분(35)의 강성구조(119)에 고정되어 있고, 그 위에는 기판홀더(5)가 고정된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 작동중에 로렌츠 모터(75, 77, 79)는 각각 강성구조(119) 상에 구동력(F1, F2, F3)을 가하고, 이 힘은 관련 전기코일(81, 83, 85)의 주축(87, 89, 91)에 거의 수직하게 그리고 Z 방향에 거의 수직하게 배향되며, 이 힘은 관련 전기코일(81, 83, 85)에 대하여 중심에 위치하는 적용점(P1, P2, P3)에 적용된다. 지지 구성요소(67, 69, 71)에 의해 제 2 부분(35) 상에 가해지는 지지력과 마찬가지로 구동력(F1, F2, F3)도 역시 강성구조(119)에 의해 기판홀더(5) 내로 균일하게 유입된다. 즉, 기판홀더(5)의 전체 구조에 걸쳐 균일하게 분포된다. 상기 구동력 및 지지력의 영향하에서 발생하는 기판홀더(5)의 변형이 가능한 한 방지되므로, 이러한 변형이 있더라도 기판홀더(5) 위에 위치할 수 있는 디스크 형상 반도체 기판(19)의 개별필드의 위칙가 위치결정 디바이스(3)에 의해 집속유닛(7)에 대하여 결정될 수 있는 정확도에는 가급적 악영향을 주지않게 된다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 3개의 로렌츠 모터(75, 77, 79)의 주축(87, 89, 91)은 별모양 배열로 상호 위치되고, 3개의 로렌츠 모터(75, 77, 79)의 각각의 주축(87, 89, 91)은 다른 2개의 로렌츠 모터(75, 77, 79)의 각각의 주축(87, 89, 91)과 거의 120°각도를 이룬다. 상기 주축(87, 89, 91)들이 거의 120°각도를 서로 이루므로, 제 2 부분(35)의 강성구조(119)에 적용되는 로렌츠 모터(75, 77, 79)의 구동력(F1, F2, F3)의 상기 적용점(P1, P2, P3)이 가상 삼각형의 코너점을 형성하는 것이 가능해지므로, 이에 의해 X 방향에 평행하고 Y 방향에 평행하게 나타낸 강성구조(119)에 걸쳐 균일하게 분포된다. 상기 적용점이 강성구조(119)에 걸쳐 균일하게 분포하게 된다는 사실은, 상기 구동력 역시 비교적 경량이고 단순한 구조인 강성구조(119)에 의해 기판홀더(5)의 전체 구조에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있음을 의미한다. 도 2 및 도 3에 강성구조(119)의 세부사항을 도시하지 않았다. 가능한 강성구조의 예를 들면, 상기 적용점(P1, P2, P3)에 근접하여 위치되는 고리모양의 강성 요소(annular stiffening element) 및 이 고리모양 강성 요소로부터 반경방향으로 연장되는 다수의 보강 립을 갖는 고리모양 강성구조(annular stiffening construction)이다. 주축(87, 89, 91)이 별모양 배열로 위치되므로, 삼각형으로 배열된 3개의 로렌츠 모터(75, 77, 79) 사이에는 3개의 틈이 존재하고, 이 틈은 상기 3개의 지지 구성요소(67, 69, 71)를 수용하는데 이용될 수 있다. 따라서, 구동력(F1, F2, F3)의 적용점(P1, P2, P3) 및 3개의 지지 구성요소(67, 69, 71)의 지지력이 강성구조(119)에 적용되는 위치가 가상의 원에 근접하여 균일하게 분포되는 것이 실현되므로, 강성구조(119)는 상기 구동력뿐 아니라 상기 지지력을 기판홀더(5)로 전송하고 기판홀더(5) 내로 유도하기 위한 중대한 조정을 전혀 필요로하지 않는다.
도 4는 전술한 위치결정 디바이스(3) 대신, 본 발명에 따른 전사 디바이스에 사용하기 적합한 본 발명에 의한 위치결정 디바이스(3')의 제 2 실시예를 나타낸다. 도 4에서, 전술한 위치결정 디바이스(3)의 부품에 대응하는 위치결정 디바이스(3')의 부품은 대응하는 참조번호로 표시되었다. 이후의 설명은 위치결정 디바이스 3' 및 3 사이의 몇몇 차이점만을 다룬다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 위치결정 디바이스(3') 역시 기본적으로 전술한 위치결정 디바이스(3)의 로렌츠 모터(75, 77, 79)에 대응하는 3개의 로렌츠 모터(75', 77', 79')를 포함한다. 3개의 로렌츠 모터(75', 77', 79')의 각각의 주축(87', 89', 91') 역시 다른 2개의 로렌츠 모터(75', 77', 79')의 각각의 주축(87', 89', 91')과 함께 서로 거의 120°각도를 이루므로, 역시 기판홀더(5)의 강성구조(119')에 적용되는 로렌츠 모터(75', 77', 79')의 구동력(F1', F2', F3')의 적용점(P1', P2', P3')이 가상의 삼각형의 코너점을 형성하여, X 방향에 평행하고 Y 방향에 평행하게 보았을 때 상기 강성구조(119')에 걸쳐 균일하게 분포된다. 결과적으로, 로렌츠 모터(75', 77', 79')의 구동력은 기판홀더(5)의 전체 구조에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있으므로, 위치결정 디바이스(3')에서도 비교적 경량이고 단순한 구조인 강성구조(119')에 의해 기판홀더(5) 내로 균일하게 유입될 수 있다.
위치결정 디바이스(3')에서 3개의 로렌츠 모터(75', 77', 79')의 주축(87', 89', 91')은 삼각형 모양으로 상호 배열된다. 이는 3개의 로렌츠 모터(75', 77', 79')가 서로로부터 비교적 짧은 거리에 위치할 수 있게 하여, 3개의 로렌츠 모터(75', 77', 79')의 상호 배열이 비교적 소형이 될 수 있도록 하며 또한 소형구조를 갖는 위치결정 디바이스(3')를 제공한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 3개의 로렌츠 모터(75', 77', 79')의 이러한 상호 배열은 위치결정 디바이스(3')의 3개의 지지 구성요소(67', 69', 71') 역시 3개의 로렌츠 모터(75', 77', 79')로부터 짧은 거리에 위치할 수 있게 하여, 전술한 위치결정 디바이스(3') 구조의 소형화는, 3개의 지지 구성요소(67', 69', 71')에 의해 제한된 정도만 영향을 받는다. 전술한 위치결정 디바이스(3)에서와 같이, 3개의 지지 구성요소(67', 69', 71') 대신 3개의 Z 작동기를 사용하는 것도 가능하며, 이 작동기에 의해 기판홀더(5)는 제 1 부분(33)에 대하여 Z 방향에 평행하게 지지되는 것은 물론이고, 제 1 부분(33)에 대하여 Z 방향에 평행하게 변위도 가능하며, X 방향에 평행하게 방향 지워진 제 1 피봇 축 및 Y 방향에 평행하게 방향 지워진 제 2 피봇 축에 대하여 피봇가능한 것을 알 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 위치결정 디바이스(3 및 3')에서, 그에 사용되는 로렌츠 모터(75, 77, 79, 75', 77', 79')는 단일의 전기코일(81, 83, 85, 81', 83', 85')을 각각 포함한다. 본 발명은 또한, Z 방향에 수직한 코일 시스템의 주축에 거의 평행하게 연장하는 권선을 구비하는 2개 이상의 개별적인 전기코일이 제공된 전기 코일 시스템을 각각 포함하는 모터가 사용되는 위치결정 디바이스와도 관련된다.
전술한 본 발명에 따른 위치결정 디바이스(3 및 3')에서, 기판홀더(5)를 구비하는 제 2 부분(35)은, 3개의 지지 구성요소 또는 Z 작동기(67, 69, 71, 67', 69', 71')를 통해 기체정역학적으로 지지되는 풋(foot)(37)을 갖는 제 1 부분(33)에 의해, 수직인 Z 방향에 평행하게 지지된다. 본 발명은 또한 전술한 위치결정 디바이스 및 EP-A-0 421 527에 공지된 것과 마찬가지로, 대상물홀더를 구비하는 제 2 부분이 상기 제 1 부분에 의해 Z 방향에 평행하게 지지되는 것이 아니라 위치결정 디바이스의 베이스에 의해 Z 방향에 평행하게 지지되는 위치결정 디바이스에 관련된다. 이러한 위치결정 디바이스에서 대상물홀더를 구비하는 제 2 부분은 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 볼 때 상호 120°각도로 위치된 3개의 모터의 구동력에 의해서만 제 1 부분에 접속된다.
전술한 본 발명에 따른 전사 디바이스에서, 변위가능한 기판홀더(5)를 구비하는 위치결정 디바이스(3)는 본 발명에 의한 위치결정 디바이스이고, 기판홀더(5)는 비교적 높은 정확도로 비교적 작은 거리에 걸쳐 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 변위될 수 있고, 상호 120°각도로 배열된 3개의 로렌츠 모터(75, 77, 79)에 의해 회전 축(73)에 대하여 회전가능하다. 전술한 전사 디바이스에 사용되는 또 다른 위치결정 디바이스(9)를 구비하는 변위가능한 마스크홀더(11)도 본 발명에 따른 위치결정 디바이스일 수 있으며, 상기 또 다른 위치결정 디바이스의 제 1 부분이 또 다른 선형 X-모터에 의해 비교적 낮은 정확도로 비교적 큰 거리에 걸쳐 X 방향에 평행하게 변위될 수 있는 반면, 상기 또 다른 위치결정 디바이스의 제 2 부분은 상기 또 다른 위치결정 디바이스의 제 1 부분에 대하여 비교적 높은 정확도로 비교적 작은 거리에 걸쳐 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 변위될 수 있고, Z 방향에 평행하게 방향지워진 회전축에 대하여 회전가능하다. 이러한 전사 디바이스에서 마스크홀더를 구비하는 제 2 부분이 X 방향에 평행하게 변위가능한 것은 물론이고 Y 방향에 평행하게도 변위가능하며 상기 회전축에 대하여 회전가능하므로, 상기 또 다른 위치결정 디바이스는 마스크홀더에 대해 X 방향에 평행하게 배향되는 직진 가이드(straight guide)를 구비할 필요가 없다. 따라서, X 방향에 대한 마스크홀더의 변위의 평행성은 이러한 직진 가이드에 의해 결정되는 것이 아니라, Y 방향에 평행하게 마스크홀더의 위치가 결정되는 정확도와, 본 발명에 따른 또 다른 위치결정 디바이스에 의해 상기 회전축에 대하여 회전될 수 있는 정확도에 의해 결정된다.
"스텝 앤 스캔" 원리를 따르는 결상법이 전술한 본 발명에 따른 전사 디바이스에 사용된다. 본 발명은 WO-A-96/38766으로부터 공지된 전사 디바이스의 경우와 같이 "스텝 앤 리핏" 원리를 따르는 결상법이 사용되며, 변위가능한 기판홀더를 구비하는 위치결정 디바이스로서 본 발명에 따른 위치결정 디바이스가 사용되는 전사 디바이스의 경우도 커버할 수 있다.
본 발명에 따른 위치결정 디바이스는, 전사 디바이스뿐만 아니라, 실질적으로 디스크 형상인 대상물이 X 방향에 평행하고 그리고 X 방향에 직교하는 Y 방향에 평행한 정확한 위치에서 대상물홀더에 의해 유지되고, X 방향에 평행하게 그리고/또는 Y 방향에 평행하게 정확하게 변위 및/또는 위치결정되는 기타의 디바이스에도 사용될 수 있다. 이러한 예로는 고 정밀도의 기계 도구 및 분석 설비를 들 수 있다.

Claims (5)

  1. 제 1 부분과; 실질적으로 디스크 형상을 갖는 대상물을 X 방향에 평행한 위치 및 상기 X 방향에 수직이고 Y 방향에 평행한 위치에 유지하는 대상물홀더를 포함하는 제 2 부분과; 이 제 2 부분을 제 1 부분에 대하여 X 방향에 평행하고 Y 방향에 평행하게 변위가능하도록 하며 또한 X 방향에 수직이고 Y 방향에 수직인 Z 방향에 평행한 회전 축에 대하여 회전 가능하게 하는 3개의 모터로서, 각각의 상기 모터에는 영구자석 시스템 및 이 자석 시스템과 협력하는 전기코일 시스템이 제공되어 있고 이 전기코일 시스템에는 Z 방향에 수직한 코일 시스템의 주축에 거의 평행하게 연장하는 권선을 구비하는 최소 하나의 전기코일이 제공되는 상기 3개의 모터를 포함하여 이루어지는 위치결정 디바이스에 있어서,
    상기 3개 모터의 각 코일 시스템의 주축은 서로 다른 2개의 모터의 각 코일 시스템의 주축과 실질적으로 120°각도를 이루는 것을 특징으로 하는 위치결정 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 3개의 모터의 코일 시스템의 주축이 별모양 구조로 상호 배열된 것을 특징으로 하는 위치결정 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 3개의 모터의 코일 시스템의 주축이 삼각형 배열로 상호 위치되는 것을 특징으로 하는 위치결정 디바이스.
  4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 적어도 2개의 또 다른 모터에 의해 위치결정 디바이스의 베이스에 대하여 X 방향에 평행하게 그리고 Y 방향에 평행하게 변위가능한 것을 특징으로 하는 위치결정 디바이스.
  5. 방사원, 마스크홀더, 중심축을 구비하는 집속유닛, 및 상기 중심축에 수직인 X 방향에 평행하게 그리고 상기 중심축에 수직인 Y 방향에 평행하게 상기 집속유닛에 대하여 변위가능한 기판홀더를 구비하는 위치결정 디바이스가 제공된 전사 디바이스에 있어서,
    상기 위치결정 디바이스가 제 1항, 제 2항, 제 3항 또는 제 4항의 위치결정 디바이스인 것을 특징으로 하는 전사 디바이스.
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