KR20020041748A - 스테이지 어셈블리의 미러를 교정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

스테이지 어셈블리의 미러를 교정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20020041748A
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KR1020010072561A
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빈나드마이크
오쿠무라마사히코
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시마무라 테루오
가부시키가이샤 니콘
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • G—PHYSICS
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Abstract

본 발명은 디바이스(26)를 이동 및 위치시키는 스테이지 어셈블리(10)에 관한 것이다. 스테이지 어셈블리(10)는 스테이지 베이스(12), 디바이스 테이블(48), 스테이지 이동기 어셈블리(16), 측정 시스템(20) 및 제어 시스템(22)을 포함한다. 스테이지 이동기 어셈블리(16)는 스테이지 베이스(12)에 대해 X축, Y축 및 Z축을 따라 디바이스 테이블(48)을 이동시킨다. 측정 시스템(20)은 정렬 위치(31A)에서 디바이스 테이블(48)의 위치를 모니터하는 제1 X 미러(25A)와, 동작 위치(31B)에서 디바이스 테이블(48)의 위치를 모니터하는 제2 X 미러(25B)를 포함한다. 제1 실시예에 있어서, 스테이지 어셈블리(10)는 X 미러들(25A, 25B)의 상대적 위치를 결정하기 위해서 디바이스 테이블(48)에 고정되는 제1 기준 마크(76) 및 제2 기준 마크(78)를 포함한다. 이와는 달리, 다른 실시예에 있어서, 스테이지 어셈블리(10)는 X 미러들(25A, 25B)의 상대적 위치를 결정하기 위해서 디바이스 테이블(48)에 고정되는 제3 기준 마크(80)를 추가로 포함할 수도 있다. 양자의 실시예에 있어서, 제어 시스템(22)은 제1 X 미러(25A) 및 제2 X 미러(25B)에 대한 기준 마크들의 측정된 위치를 이용하여, 제2 X 미러(25B)에 대한 제1 X 미러(25A)의 위치를 결정한다. 이러한 특징부들은 스테이지 어셈블리가 더 정확하게 디바이스(26)를 위치시킬 수 있도록 해주고, 더 양호한 스테이지 어셈블리(10)의 성능을 허용한다.

Description

스테이지 어셈블리의 미러를 교정하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CALIBRATING MIRRORS OF A STAGE ASSEMBLEY}
본 발명은 디바이스를 이동시키는 스테이지 어셈블리에 관한 것으로, 특히 스테이지 어셈블리의 디바이스 테이블 상의 미러를 교정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
노광(exposure) 장치는 일반적으로 반도체 공정에 있어서 레티클로부터의 형상(image)을 반도체 웨이퍼 상에 옮기는 데 사용된다. 통상의 노광 장치는 조명원과, 레티클을 유지하는 레티클 스테이지 어셈블리와, 렌즈 어셈블리와, 반도체 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지 어셈블리와, 측정 시스템을 포함한다. 레티클 스테이지 어셈블리와 웨이퍼 스테이지 어셈블리는 장치 프레임에 의해 지면 위에 지탱된다.
최근, 노광 장치의 처리량을 늘리기 위해서, 2개의 웨이퍼 테이블을 포함하는 웨이퍼 스테이지 어셈블리가 개발되고 있다. 이러한 디자인에서, 각각의 웨이퍼 테이블은 하나의 웨이퍼를 유지한다. 또한, 웨이퍼 이동기 어셈블리는 웨이퍼를 유지하는 각각의 웨이퍼 테이블을 정렬 위치와 동작 위치 사이에서 독립적이고 택일적으로 이동시킨다. 정렬 위치에서는, 웨이퍼가 웨이퍼 테이블 상에 장착되고, 웨이퍼 테이블에 대한 웨이퍼 상의 칩의 위치가 결정된다. 동작 위치에서는, 레티클로부터의 형상이 웨이퍼에 옮겨진다.
레티클로부터 웨이퍼 상에 옮겨지는 형상의 크기는 매우 작다. 따라서, 웨이퍼와 레티클의 정확한 상대적 위치를 결정하는 것은 고밀도의 반도체 웨이퍼를 제조함에 있어 매우 중요하다.
정확한 상대적 위치를 결정하기 위해서, 레티클과 웨이퍼는 항상 측정 시스템에 의해 모니터된다. 달리 말하면, 측정 시스템은 렌즈 어셈블리 또는 어떤 다른 기준에 대한 각각의 웨이퍼 테이블의 이동을 모니터한다. 이러한 정보와 함께, 웨이퍼 이동기 어셈블리를 사용함으로써 웨이퍼 테이블을 정확하게 위치시킬 수 있다.
측정 시스템은 통상적으로 각각의 웨이퍼 테이블의 위치를 모니터하기 위한 하나 이상의 간섭계(interferometer)를 포함한다. 통상적으로, 단지 하나의 웨이퍼 테이블만을 포함하는 웨이퍼 스테이지 어셈블리에서는, 제1 X 간섭계 시스템 및 Y 간섭계 시스템을 사용하여 정렬 위치와 동작 위치 모두에서 웨이퍼 테이블의 위치를 모니터한다. 그러나, 2개의 웨이퍼 테이블을 포함하는 웨이퍼 스테이지 어셈블리에서는, 제2 X 간섭계 시스템이 흔히 요구된다. 이러한 디자인에서, 제1 X 간섭계는 웨이퍼 테이블 및 웨이퍼가 정렬 위치에 있을 때 X축을 따라 웨이퍼 테이블의 위치를 모니터하고, 제2 X 간섭계는 웨이퍼 테이블 및 웨이퍼가 동작 위치에 있을 때 X축을 따라 웨이퍼 테이블의 위치를 모니터한다. 또한, Y 간섭계는 웨이퍼 테이블이 정렬 위치 및 동작 위치에 있을 때 Y축 및 Z축을 따라 웨이퍼 테이블 및 웨이퍼의 위치를 모니터한다.
각각의 디바이스 테이블에 있어서, 제1 X 간섭계는 제1 X 미러를 포함하고, 제2 X 간섭계는 제2 X 미러를 포함하며, Y 간섭계는 Y 미러를 포함한다. 이들 각각의 미러는 디바이스 테이블에 고정된다. 불행하게도, 제1 X 미러와 제2 X 미러는 완전하게 평행하지 않으며, 따라서 그 결과, 제1 X 간섭계에서의 측정값과 제2 X 간섭계에서의 측정값 사이의 관계를 정확하게 알 수 없다. 이로 인해 레티클에 대한 웨이퍼의 위치 결정의 정확성이 줄어 들어, 노광 장치의 정확성이 떨어지게 된다.
상기 관점에 있어서, 본 발명의 목적은 디바이스를 정확하게 위치시키는 스테이지 어셈블리를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 각각의 웨이퍼 테이블 상의 제1 X 미러와 제2 X 미러의 정확한 상대적 위치를 결정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 고밀도의 반도체 웨이퍼와 같은 정밀 디바이스를 제조할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 특징부를 갖는 스테이지 어셈블리의 사시도.
도 2는 도 1의 스테이지 어셈블리의 평면도.
도 3은 도 1의 스테이지 어셈블리의 측면도.
도 4는 도 1의 스테이지 어셈블리의 전개 사시도.
도 5a는 본 발명의 특징부를 갖는 제1 시스템 및 방법을 쉽게 논하기 위한 디바이스 테이블의 평면도.
도 5b는 미러의 잘못된 정렬을 과장해서 나타낸 도 5a의 디바이스 테이블의 평면도.
도 6a는 본 발명의 특징부를 갖는 제2 시스템 및 방법을 쉽게 논하기 위한 디바이스 테이블의 평면도.
도 6b는 미러의 잘못된 정렬을 과장해서 나타낸 도 6a의 디바이스 테이블의 평면도.
도 7은 본 발명의 특징부를 갖는 노광 장치의 개략적인 측면도.
도 8은 본 발명에 따른 디바이스 제조 공정의 개요를 나타낸 흐름도.
도 9는 디바이스 공정의 개요를 더 상세히 나타낸 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 스테이지 어셈블리
12 : 스테이지 베이스
14 : 스테이지
16 : 스테이지 이동기 어셈블리
20 : 측정 시스템
22 : 제어 시스템
24 : 설치 기반(mounting base)
25A : 제1 X 미러
25B : 제2 X 미러
26 : 디바이스
28 : 반도체 웨이퍼
30 : 노광 장치
32 : 레티클
이러한 요구를 충족시키기 위해서, 본 발명은 스테이지 베이스에 대해 디바이스를 이동시키는 스테이지 어셈블리를 제공한다. 스테이지 어셈블리는 디바이스 테이블, 스테이지 이동기 어셈블리, 측정 시스템 및 제어 시스템을 포함한다. 디바이스 테이블은 디바이스를 유지한다. 스테이지 이동기 어셈블리는 디바이스 테이블에 연결되어, 스테이지 베이스에 대해 디바이스 테이블을 이동시킨다. 측정 시스템은 정렬 위치에서 디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 제1 X 미러와, 동작 위치에서 디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 제2 X 미러를 포함한다. 추가적으로, 측정 시스템은 Y축을 따라 디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 Y 미러를 포함한다. 상기 미러들은 디바이스 테이블에 고정된다.
또한, 제어 시스템은 제2 X 미러에 대한 제1 X 미러의 위치를 정확하게 결정한다. 그 결과, 제어 시스템은 정렬 위치 및 동작 위치에서 측정 시스템에 의해 측정된 측정값들간의 관계를 결정할 수 있다. 또한, 상기 스테이지 어셈블리는 고밀도, 고품질의 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 노광 장치에 사용될 수 있다.
본 명세서에는 X 미러들의 상대적 위치를 결정하기 위한 2개의 실시예가 기재되어 있다. 제1 실시예에 있어서, 상기 스테이지 어셈블리는 상기 디바이스 테이블에 고정되는 제1 기준 마크 및 제2 기준 마크를 포함한다. 이 실시예에 있어서, 상기 제어 시스템은 상기 제1 기준 마크와 상기 제2 기준 마크를 이용하여, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정한다. 더 구체적으로, 상기 측정 시스템은 (i) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 위치를 측정한다. 또한, 상기 제어 시스템은 (i) 상기 미러들에 대한 상기 제1 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (ii) 상기 미러들에 대한 상기 제2 기준 마크의 상기 측정된 위치를 이용하여, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 스테이지 어셈블리는 상기 디바이스 테이블에 고정되는 제3 기준 마크를 추가로 포함한다. 이 실시예에 있어서, 상기 제어 시스템은 상기 제1 기준 마크, 상기 제2 기준 마크 및 상기 제3 기준 마크를 이용하여, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정한다. 더 구체적으로, 상기 측정 시스템은 (i) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 위치와, (iii) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제3 기준 마크의 위치를 측정한다. 또한, 상기 제어 시스템은 (i) 상기 미러들에 대한 상기 제1 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (ii) 상기 미러들에 대한 상기 제2 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (iii) 상기 미러들에 대한 상기 제3 기준 마크의 상기 측정된 위치를 이용하여, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정한다.
본 발명은 또한 스테이지 어셈블리 방법과, 노광 장치 제조 방법과, 디바이스 제조 방법과, 웨이퍼 제조 방법과, 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법을 제공한다.
본 발명의 신규한 특징부 및 본 발명, 양자 모두의 구조 및 작용은 이하 상세한 설명과 더불어 첨부된 도면을 참조하면 더 잘 이해될 것이다. 또한 상기 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 부분을 나타낸다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 특징부를 갖는 스테이지 어셈블리(10)는 스테이지 베이스(12)와, 적어도 하나의 스테이지(14)(2개가 도시되어 있음)와, 스테이지 이동기 어셈블리(16)와, 측정 시스템(20)과, 제어 시스템(22)을 포함한다. 스테이지 어셈블리(10)는 설치 기반(mounting base)(24)(도 7에 도시됨) 위에 설치된다. 개략적으로, 측정 시스템(20)은 각각의 스테이지(14)에 있어서 제1 X 미러(25A) 및 일정한 거리만큼 이격된 제2 X 미러를 포함하며, 이들 미러는 각각의 스테이지(14)에 고정된다. 본 발명은 각각의 스테이지(14)에 있어서 제2 X 미러(25B)에 대한 제1 X 미러(25A)의 위치를 정확하게 결정하기 위한 제어 시스템(22)에 의해 사용될 수 있는 2가지 방법을 제공한다. 그 결과, 측정 시스템(20)은 각각의 스테이지(14)의 위치를 정확하게 모니터할 수 있고, 스테이지 이동기 어셈블리(16)는 각각의 스테이지(14)를 정확히 위치시킬 수 있다.
스테이지 어셈블리(10)는 제조 및/또는 검사 공정 중에 디바이스(26)를 정확하게 위치시키는 데 매우 유용하다. 스테이지 어셈블리(10)에 의해 위치 및 이동되는 디바이스(26)의 종류는 매우 다양하다. 예컨대, 디바이스(26)는 반도체 웨이퍼(28)일 수 있으며, 스테이지 어셈블리(10)를 노광 장치(30)(도 7에 도시됨)의 일부로 사용하여, 반도체 웨이퍼(28)의 제조 공정 중에 레티클(32)(도 7에 도시됨)에 대해 반도체 웨이퍼(28)를 정확하게 위치시킬 수 있다. 이와는 달리, 스테이지 어셈블리(10)는 예컨대, 제조 및/또는 검사 공정 중에 다른 종류의 디바이스를 이동시키거나, 전자 현미경(도시되지 않음) 아래로 디바이스를 이동시키거나, 정밀 측정 동작(도시되지 않음) 중에 디바이스를 이동시키는 데 사용될 수도 있다.
본 명세서에 기재된 스테이지 어셈블리(10)는 특히 정렬 위치(31A)와 동작 위치(31B) 사이에서 2개의 웨이퍼(28)를 독립적이고 택일적으로 이동시키는 데 매우 유용하다. 각각의 웨이퍼(28)는 그 웨이퍼(28) 상의 칩(도시되지 않음)의 위치를 식별하는 복수의 칩 정렬 마크를 포함한다. 정렬 위치(31A)에서는, 웨이퍼(28)가 각자의 스테이지(14) 상에 위치된다. 이어서, 정렬 위치(31A)에서는, 정렬 장치(33), 예컨대 현미경(도 7에 도시됨)을 사용하여, 스테이지(14)에 대한 웨이퍼(28)의 웨이퍼 정렬 마크의 위치를 정렬 및 결정한다. 동작 위치(31B)에서는, 투사(projection) 장치(36), 예컨대 투사 현미경(도 7에 도시됨)을 사용하여, 노광 장치(30)의 광학 어셈블리(200)(도 7에 도시됨)를 통해 레티클(32)에 대한 웨이퍼(28)의 정렬을 체크한다. 이어서, 동작 위치(31B)에서는, 레티클(32)로부터의 형상이 웨이퍼(28)에 옮겨진다.
본 명세서에 첨부된 일부 도면에는 X축, Y축 및 Z축을 나타내는 좌표계가 도시되어 있다. 이 좌표계는 단지 참조용이며, 바뀔 수 있음을 알아야 한다. 예컨대, X축은 Y과 바뀔 수 있고, 스테이지 어셈블리(10)는 회전될 수 있다.
본 명세서에는 미러(25A, 25B)를 정렬하기 위한 2가지 방법이 기재되어 있다. 특히, 도 5a 및 5b는 X 미러(25A, 25B)의 상대적 위치를 결정하기 위한 제1 방법을 쉽게 논하기 위한 스테이지(14) 부분의 평면도이며, 도 6a 및 6b는 X 미러(25A, 25B)의 상대적 위치를 결정하기 위한 제2 방법을 쉽게 논하기 위한 스테이지(14) 부분의 평면도이다. 이러한 정보와 함께, 스테이지(14)의 위치에 따라, 측정 시스템(20)은 제1 X 미러(25A) 또는 제2 X 미러(25B)를 사용하여 각각의 스테이지(14)의 위치를 모니터한다. 이것은 스테이지 어셈블리(10)의 위치 결정 성능을 향상시킨다. 또한, 이것은 노광 장치(30)에 있어서, 레티클(32)에 대해 반도체 웨이퍼(28)를 더욱더 정확하게 위치시킨다.
본 명세서에 기재된 각각의 실시예에 있어서, 각각의 스테이지(14)는 스테이지 베이스(12)에 대해 X축, Y축 및 Z축을 따라 이동된다(전체적으로 평면 자유도). 더 구체적으로, 스테이지 이동기 어셈블리(16)는 제어 시스템(22)의 제어 하에서 X축, Y축 및 Z축을 따라 각각의 스테이지(14)를 독립적으로 이동 및 위치시킨다. 본 명세서에 기재된 각각의 실시예에 있어서, 스테이지 어셈블리(10)는 스테이지 베이스(12)에 대해 독립적으로 이동되는 2개의 스테이지(14)를 포함한다. 그러나 이와는 달리, 각각의 스테이지 어셈블리(10)는 단지 하나의 스테이지(14) 또는 2개 이상의 스테이지(14)를 포함하도록 설계될 수도 있다.
스테이지 베이스(12)는 설치 기반(24) 위에서 스테이지 어셈블리(10) 부분을지탱한다. 스테이지 베이스(12)의 디자인은 스테이지 어셈블리(10)의 디자인 요건을 충족시킨다면 다양하게 바뀔 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 스테이지 베이스(12)는 일반적으로 직사각형이며, 평면 베이스 탑(34)[때로는 '가이드면(quide face)'라고도 함]을 포함한다.
상기 도시된 실시예에 있어서, 스테이지(14)는 스테이지 베이스(12)에 대해 X축, Y축 및 Z축을 따라 이동을 허용하는 진공 상태(vacuum preload) 타입의 유체 베어링에 의해 스테이지 베이스(12) 위에 유지된다. 이와는 달리, 각각의 스테이지(14)는 다른 방식으로 스테이지 베이스(12)로부터 이격되어 지탱될 수도 있다. 예컨대, 자기 타입의 베어링 또는 볼 베어링 타입의 어셈블리를 사용하여 각각의 스테이지(14)를 스테이지 베이스(12)에 대해 이동시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 스테이지 베이스(12)는 베이스 프레임(46)과 탄력성 베이스 격리체(44)에 의해 설치 기반(24)에 고정되는 것이 바람직하다. 베이스 격리체(44)는 베이스 프레임(46)의 진동으로 인해 스테이지 베이스(12)가 진동되는 효과를 감소시켜준다. 일반적으로 3개의 이격된 베이스 격리체(44)가 사용된다. 각각의 베이스 격리체(44)는 공기(pneumatic) 실린더(도시되지 않음)와 엑추에이터(도시되지 않음)를 포함한다. 적합한 베이스 격리체(44)는 미국 매사추세츠주 피바디에 소재하는 테크니컬 매뉴팩츄어링 코포레이션(Technical Manufacturing Corporation) 또는 미국 캘리포니아주 어빈에 소재하는 뉴포트 코포레이션(Newport Corporation)으로부터 입수할 수 있다.
각각의 스테이지(14)는 하나의 디바이스(26)를 유지한다. 또한, 각각의 스테이지(14)는 각각의 디바이스(26)를 정확하게 위치시키는 스테이지 이동기 어셈블리(16)에 의해 독립적이고 정확하게 이동된다. 각각의 스테이지(14)의 디자인은 스테이지 어셈블리(10)의 디자인 요건을 충족시킨다면 다양하게 바뀔 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 각각의 스테이지(14)의 디자인은 실질적으로 서로 동일하다. 따라서, 이들 스테이지(14) 중에서 단지 하나만을 논의 및 기재한다. 이 실시예에 있어서, 각각의 스테이지(14)는 디바이스 테이블(48), 가이드 어셈블리(50), 스테이지 이동기 어셈블리(16)의 일부 및 측정 시스템(20)의 일부를 포함한다.
각각의 스테이지(14)의 디바이스 테이블(48)의 디자인 및 이동은 바뀔 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 디바이스 테이블(48)은 가이드 어셈블리(50)에 대해 X축을 따라 이동한다. 또한, 디바이스 테이블(48)은 (i) 상부 테이블 컴포넌트(52)와, (ii) 상부 테이블 컴포넌트(52) 아래에 위치한 하부 테이블 컴포넌트(54)와, (iii) 테이블 이동기 어셈블리(55)(도 3에 도시됨)를 포함한다. 이러한 디자인에서 테이블 이동기 어셈블리(55)는 상부 테이블 컴포넌트(52)를 하부 테이블 컴포넌트(54)에 대해 이동시킨다.
상부 테이블 컴포넌트(52)는 일반적으로 직사각형이며, (i) 제1 X 면(58A)과, (ii) 일반적으로 제1 X 면(58A)과 평행하게 이격된 제2 X 면(58B)과, (iii) 일반적으로 상기 X 면(58A, 58B)과 직각을 이루는 제1 Y 면(58C)과, (iv) 일반적으로 제1 Y 면(58C)과 평행하게 이격된 제2 Y 면(58D)을 포함한다. 상부 테이블 컴포넌트(52)는 또한 디바이스 홀더(도시되지 않음)와, 측정 시스템(20)의 일부를 포함한다. 디바이스 홀더는 동작 중에 디바이스(26)를 유지한다. 디바이스 홀더는 진공척(vacuum chuck), 정전척(electrostatic chuck) 또는 어떤 다른 타입의 클램프(clamp)일 수 있다.
하부 테이블 컴포넌트(54)는 다소 직사각형이며, 가이드 어셈블리(50)의 일부를 수용하기에 적합한 크기로 형성된 가이드 통로(opening)(도시되지 않음)를 포함한다.
디바이스 테이블(48)은 스테이지 베이스(12) 위에 유지되며, 유체 베어링에 의해 가이드 어셈블리(50)로부터 이격되어 유지된다. 디바이스 테이블(48)과 가이드 어셈블리(50) 사이의 유체 베어링은 하부 테이블 컴포넌트(54)가 가이드 어셈블리(50)에 대해 X축을 따라 이동하는 것을 허용한다. 또한, 유체 베어링은 하부 테이블 컴포넌트(54)가 가이드 어셈블리(50)에 대해 Y축 및 Z축을 따라 이동하는 것을 방지한다. 이와는 달리, 디바이스 테이블(48)은 다른 방식으로 스테이지 베이스(12) 및 가이드 어셈블리(50)로부터 이격되어 지탱될 수도 있다. 예컨대, 자기 타입의 베어링(도시되지 않음) 또는 롤러 베어링 타입의 어셈블리(도시되지 않음)가 사용될 수 있다.
테이블 이동기 어셈블리(55)는 하부 테이블 컴포넌트(54) 및 스테이지 베이스(12)에 대해 상부 테이블 컴포넌트(52)의 위치를 조정한다. 테이블 이동기 어셈블리(55)의 디자인은 스테이지 어셈블리(10)의 디자인 요건을 충족시킨다면 다양하게 바뀔 수 있다. 예컨대, 테이블 이동기 어셈블리(55)는 6의 자유도로 하부 테이블 컴포넌트(54)에 대해 상부 테이블 컴포넌트(52) 및 디바이스 홀더의 위치를 조정할 수 있다. 이와는 달리, 테이블 이동기 어셈블리(55)는 예컨대, 단지 3의 자유도로 하부 테이블 컴포넌트(54)에 대해 상부 테이블 컴포넌트(52)를 이동시키도록 설계될 수도 있다. 테이블 이동기 어셈블리(55)는 하나 이상의 회전 모터, 보이스 코일 모터, 선형 모터, 전자기 엑추에이터 또는 다른 타입의 엑추에이터를 포함할 수 있다. 또한 이와는 달리, 상부 테이블 컴포넌트(52)는 하부 테이블 컴포넌트(54)에 고정될 수도 있다.
가이드 어셈블리(50)는 Y축 및 Z축을 따라 디바이스 테이블(48)을 이동시키고 X축을 따라 디바이스 테이블(48)의 이동을 안내한다. 가이드 어셈블리(50)의 디자인은 스테이지 어셈블리(10)의 디자인 요건을 충족시킨다면 다양하게 바뀔 수 있다. 상기 도면의 실시예에 있어서, 진공 상태 타입의 유체 베어링(도시되지 않음)은 가이드 어셈블리(50)를 스테이지 베이스(12)에 대해 Z축을 따라 이격되도록 유지하며, 가이드 어셈블리(50)가 스테이지 베이스(12)에 대해 Y축 및 Z축을 따라 이동하는 것을 허용한다.
스테이지(14)의 컴포넌트들은 다수의 재료, 예컨대 알루미나 또는 실리콘 카바이드 등의 세라믹, 알루미늄 등의 금속, 복합 재료, 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
스테이지 이동기 어셈블리(16)는 스테이지 베이스(12)에 대해 각각의 스테이지(14)를 제어 및 이동시킨다. 스테이지 이동기 어셈블리(16)의 디자인과 각각의 스테이지(14)의 이동은 스테이지 어셈블리(10)의 이동 요건을 충족시킨다면 다양하게 바뀔 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 스테이지 이동기 어셈블리(16)는 각각의 스테이지(14)를 스테이지 베이스(12)에 대해 X축, Y축을 따라 비교적 큰 변위로 그리고 Z축(세타 Z)에 대해서는 제한된 변위로 이동시킨다. 이 실시예에서, 각각의 스테이지(14)에 있어서, 스테이지 이동기 어셈블리(16)는 좌측의 Y 스테이지 이동기(56A), 우측의 Y 스테이지 이동기(56B) 그리고 X 테이블 이동기(60)를 포함한다. 더 구체적으로는, 이 실시예에서, 각각의 스테이지(14)에 있어서, (i) Y 스테이지 이동기(56A, 56B)는 가이드 어셈블리(50)를 Y축을 따라 비교적 큰 변위로 그리고 Z축(세타 Z)에 대해서는 제한된 이동 범위로 이동시키며, (ii) X 테이블 이동기(60)는 디바이스 테이블(48)을 X축을 따라 비교적 큰 변위로 이동시킨다.
각각의 이동기(56A, 56B, 60)의 디자인은 스테이지 어셈블리(10)의 이동 요건을 충족시킨다면 다양하게 바뀔 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 각각의 이동기(56A, 56B, 60)는 하나 이상의 회전 모터, 보이스 코일 모터, 선형 모터, 전자기 엑추에이터 또는 어떤 다른 힘의 엑추에이터를 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에서, 각각의 스테이지(14)에 있어서, 각각의 이동기(56A, 56B, 60)는 선형 모터이다.
측정 시스템(20)은 광학 어셈블리(200)(도 7에 도시됨) 또는 어떤 다른 기준에 대한 각각의 스테이지(14)의 이동을 모니터한다. 이러한 정보와 함께, 스테이지 이동기 어셈블리(16)를 사용하여 각각의 스테이지(14)를 정확하게 위치시킬 수 있다. 측정 시스템(20)의 디자인은 다양하게 바뀔 수 있다. 예컨대, 측정 시스템(20)은 레이저 간섭계, 인코더 및/또는 다른 측정 장치를 이용하여 각각의스테이지(14)의 위치를 모니터할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 측정 시스템(20)은 X축, Y축 및 Z축을 따라 각각의 스테이지(14)의 디바이스 테이블(48)의 위치를 모니터한다. 이러한 디자인에서, 각각의 스테이지(14)에 있어서, 측정 시스템(20)은 광학 어셈블리(200)에 대해 X축, Y축 및 Z축을 따라 디바이스 테이블(48)의 위치를 측정한다.
이 실시예에서, 각각의 스테이지(14)에 있어서, 측정 시스템(20)은 디바이스 테이블(48)이 가이드 어셈블리(50)에 대해 이동할 때 가이드 어셈블리(50)에 대한 디바이스 테이블(48)의 이동량을 측정하는 선형 인코더(도시되지 않음)를 이용한다. 이와는 달리, 예컨대 간섭계 시스템(도시되지 않음)이 이용될 수도 있다. 적합한 간섭계 시스템은 미국 캘리포니아주 팔로 알토에 소재하는 아질렌트 테크놀러지스(Agilent Technologies)로부터 입수할 수 있는 구성 요소들로 구성될 수 있다.
추가적으로, 측정 시스템(20)은 스테이지(14)의 위치를 모니터하는 제1 X 간섭계(64A), 제2 X 간섭계(64B) 그리고 Y 간섭계(66)를 포함한다. 제1 X 간섭계(64A)는 제1 X 미러(25A) 및 제1 X 블록(70A)을 포함한다. 제1 X 블록(70A)은 제1 X 미러(25A)와 상호 작용하여, 각자의 디바이스 테이블(48)이 정렬 위치(31A) 가까이에 있을 때 X축을 따라 각각의 디바이스 테이블(48)의 위치를 모니터한다. 더 구체적으로는, 제1 X 블록(70A)은 제1 X 미러(25A)로부터 반사되는 측정 제1 X 레이저빔(71A)(도 1 및 도 2에 도시됨)을 발생시킨다. 이 레이저빔(71A)에 의해, X축을 따라 정렬 위치(31A) 가까이에 있는 디바이스 테이블(48)의 위치가 모니터될 수 있다. 또한, 가이드 어셈블리(50)에 대해 X축을따라 디바이스 테이블(48)의 위치가 인코더를 통해 모니터되기 때문에, 가이드 어셈블리(50)의 위치도 또한 모니터될 수 있다.
제2 X 간섭계(64B)는 제2 X 미러(25B) 및 제2 X 블록(70B)을 포함한다. 제2 X 블록(70B)은 제2 X 미러(25B)와 상호 작용하여, 각자의 디바이스 테이블(48)이 동작 위치(31B) 가까이에 있을 때 X축을 따라 각각의 디바이스 테이블(48)의 위치를 모니터한다. 더 구체적으로는, 제2 X 블록(70B)은 제2 X 미러(25B)로부터 반사되는 측정 제2 X 레이저빔(71B)(도 1 및 도 2에 도시됨)을 발생시킨다. 이 레이저빔(71B)에 의해, X축을 따라 동작 위치(31B)에 있는 디바이스 테이블(48)의 위치가 모니터될 수 있다. 또한 제2 X 블록(70B)은 X 기준 미러(73A)(도 7에 도시됨)로부터 반사되는 또 다른 제2 X 레이저빔(도시되지 않음)을 발생시킨다. X 기준 미러(73A)는 광학 어셈블리(200)에 고정된다. 이러한 디자인에 있어서, 제2 X 간섭계(64B)로부터의 측정값은 광학 어셈블리(200)에 참조될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 X 미러(25A) 및 제2 X 미러(25B)는 각각 일반적으로 직사각형이다. 각각의 스테이지(14)에 있어서, 제1 X 미러(25A)는 디바이스 테이블(48)의 제1 X 면(58A)을 따라 뻗쳐 있고, 제2 X 미러(25B)는 디바이스 테이블(48)의 제2 X 면(58B)을 따라 뻗쳐 있다. 제1 X 미러(25A)와 제2 X 미러(25B)는 바람직하게는 실질적으로 서로 평행하다. 제1 X 블록(70A)과 제2 X 블록(70B)은 스테이지 어셈블리(10)의 양쪽 대향단에 디바이스 테이블(48)로부터 이격되도록 위치된다. 제1 X 블록(70A)과 제2 X 블록(70B)은 장치 프레임(202)(도 7에 도시됨) 또는 바람직하게는 진동으로부터 격리되는 어떤 다른 위치에 고정될 수 있다.
Y 간섭계(66)는 Y 미러(72), 제1 Y 블록(74A) 및 제2 Y 블록(74B)을 포함한다. Y 미러(72)는 제1 Y 블록(74A)과 상호 작용하여, 디바이스 테이블(48)이 정렬 위치(31A)에 있을 때 Y축 및 Z축(세타 Z)을 따라 디바이스 테이블들(48) 중 하나의 위치를 모니터한다. 유사하게, Y 미러(72)는 제2 Y 블록(74B)과 상호 작용하여, 디바이스 테이블(48)이 동작 위치(31B)에 있을 때 Y축 및 Z축을 따라 디바이스 테이블들(48) 중 하나의 위치를 모니터한다. 더 구체적으로는, 제1 Y 블록(74A)은 Y 미러(72)로부터 반사되는 한 쌍의 이격된 측정 제1 Y 레이저빔(75A)(도 1 및 도 2에 도시됨)을 발생시킨다. 이들 Y 레이저빔(75A)에 의해, Y축 및 Z축을 따라 디바이스 테이블(48)의 위치가 정렬 위치(31A)에서 모니터될 수 있다. 유사하게, 제2 Y 블록(74B)은 Y 미러(72)로부터 반사되는 한 쌍의 이격된 측정 제2 Y 레이저빔(75B)(도 1 및 도 2에 도시됨)을 발생시킨다. 이들 Y 레이저빔(75B)에 의해, Y축 및 Z축을 따라 디바이스 테이블(48)의 위치가 동작 위치(31B)에서 모니터될 수 있다. 또한, 제2 Y 블록(74B)은 Y 기준 미러(73B)(도 7에 도시됨)로부터 반사되는 또 다른 한 쌍의 이격된 추가의 Y 레이저빔(도시되지 않음)을 발생시킨다. Y 기준 미러(73B)는 광학 어셈블리(200)에 고정된다. 이러한 디자인에 있어서, Y 간섭계(66)로부터의 측정값은 광학 어셈블리(200)에 참조될 수 있다.
또한, 디바이스 테이블(48)은 Y축 또는 Z축을 따라 가이드 어셈블리(50)에 대해 이동하지 않기 때문에, Y축 및 X축을 따라 가이드 어셈블리(50)의 위치도 또한 Y 간섭계(66)에 의해 모니될 수 있다.
동도에 도시된 실시예에 있어서, Y 미러(72)는 직사각형이며, 제1 X미러(25A)와 제2 X 미러(25B) 사이에서 디바이스 테이블(48)의 제1 Y 면(58C)을 따라 뻗쳐 있다. 각각의 디바이스 테이블(48)에 있어서, Y 미러(72)는 일반적으로 X 미러(25A, 25B)와 직각을 이룬다. Y 블록(74A, 74B)은 디바이스 테이블(48)로부터 이격되도록 위치된다. Y 블록(74A, 74B)은 장치 프레임(202)(도 7에 도시됨) 또는 진동으로부터 격리되는 어떤 다른 위치에 고정될 수 있다.
추가적으로, 측정 시스템(20)은 하부 테이블 컴포넌트(54)에 대한 상부 테이블 컴포넌트(52)의 위치를 측정하는 하나 이상의 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
제어 시스템(22)은 측정 시스템(20)으로부터 정보를 수신하고 스테이지 이동기 어셈블리(16)를 제어하여, 각각의 스테이지(14) 및 디바이스(26)를 정확하게 위치시킨다. 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 제어 시스템(22)은 각각의 Y 스테이지 이동기(56A, 56B)로의 전류를 제어하여, Y축 및 Z축을 따라 스테이지(14)의 이동을 제어한다. 유사하게, 제어 시스템(22)은 X 테이블 이동기(60)로의 전류를 제어하여, X축을 따라 스테이지(14)의 이동을 제어한다. 또한, 제어 시스템(22)은 테이블 이동기 어셈블리(55)로의 전류를 제어하여, 상부 테이블 컴포넌트(52)를 정확하게 위치시킨다.
전술된 바와 같이, 노광 장치(30)는 제1 X 간섭계(64A)를 이용하여 정렬 위치(31A)에서 각자의 디바이스 테이블(48) 및 웨이퍼(28)의 위치를 모니터하고, 제2 X 간섭계(64B)를 이용하여 동작 위치(31B)에서 각자의 디바이스 테이블(48) 및 웨이퍼(28)의 위치를 모니터한다. 그 결과, 제어 시스템(22)은 제1 X 간섭계(64A)로부터의 측정값이 제2 X 간섭계(64B)로부터의 측정값과 대응하는 방법을 결정해야 한다.
개략적으로, 제어 시스템(22)은 측정 시스템(20)을 이용하여 실수 좌표계에 대한 레티클(32) 및 각각의 디바이스(28)의 위치를 모니터한다. 실수 좌표계는 통상적으로 광학 어셈블리(200)에 참조된다. 제1 X 간섭계(64A)는 X1/Y 좌표계(84)(도 5 및 도 6에 도시됨)에 기초하여 측정한다. X1/Y 좌표계(84)는 Y 미러(72)를 따라 뻗쳐 있는 X축과, Y축을 포함한다. 제2 X 간섭계(64B)는 제2 X 미러(25B)를 이용하여 X2/Y 좌표계(86)(도 5 및 도 6에 도시됨)에 기초하여 측정한다. X2/Y 좌표계(86)는 Y 미러(72)를 따라 뻗쳐 있는 X축과, 제2 X 미러(25B)와 Y 미러(72)의 교차점에서 시작되는 Y축을 포함한다.
스테이지(14)를 정확하게 위치시키기 위해서는, 제어 시스템(22)은 (i) 제1 X 간섭계(64A)가 X1/Y 좌표계(84)에 기초하여 측정한 측정값을 실수 좌표계로, (ii) 제2 X 간섭계(64B)가 X2/Y 좌표계(86)에 기초하여 측정한 측정값을 실수 좌표계로 변환시킬 필요가 있다.
도 5a 및 6a에서 X 미러(25A, 25B)가 서로 평행한 것처럼 보이고, X 미러(25A, 25B)가 Y 미러(72)와 직각을 이루는 것처럼 보이지만, 사실은 그렇지 않다. 그 보다도, X 미러(25A, 25B)는 서로 완전히 평행하지 않으며, X 미러(25A, 25B)는 Y 미러(72)와 완전히 직각을 이루지 않는다. 도 5a 및 6a에 있어서, X 미러(25A, 25B)의 잘못된 정렬은 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위해서 과장된 것이다. 제어 시스템(22)이 제1 X 간섭계(64A) 및 제2 X 간섭계(64B)로부터의 측정값을 실수 좌표계로 변환시키기 위해서는, 제어 시스템(22)은 먼저 X 미러(25A, 25B)의 상대적 정렬을 결정할 필요가 있다.
제1 X 미러(25A)와 제2 X 미러(25B)의 정렬을 교정하기 위한 제1 방법은 먼저 디바이스 테이블(48) 부분의 간략한 구성의 평면도를 도시한 도 5a 및 5b를 참조하면 잘 이해될 것이다. 도 5b에서 X 미러(25A, 25B)의 잘못된 정렬은 과장된 것임을 주의해야 한다. 중요한 것은 이 실시예에 있어서 디바이스 테이블(48)은 제1 기준(fiducail) 마크(76), 제2 기준 마크(78) 및 제3 기준 마크(80)를 포함한다는 것이다. 이들 기준 마크(76, 78, 80)는 미러(25A, 25B, 72)에 대해 이동되지 않으며, 웨이퍼 상의 정렬 마크와는 달리 포토레지스터에 의해 덮혀지지 않는다(측정값에 영향을 미칠 수 있음). 각각의 기준 마크(76, 78, 80)의 위치, 크기 및 형태는 다양하게 바뀔 수 있다. 도 5a 및 5b에 도시된 실시예에 있어서, 각각의 기준 마크(76, 78, 80)는 실질적으로 직사각형인 블록(90) 위에 위치된 십자선(cross hair)(88)이다. 각각의 블록(90)은 디바이스 테이블(48)의 상부 테이블 컴포넌트(52)에 고정된다.
제1 기준 마크(76)는 디바이스(26)의 외부 원주 넘어 제1 X 미러(25A)에 가깝고 Y 미러(72)로부터 이격된 곳에 위치된다. 제2 기준 마크(78)는 디바이스(26)의 외부 원주 넘어 Y 미러(72)와 제1 기준 마크(76) 사이에 제1 X 미러(25A)와 Y 미러(72)에 가까운 곳에 위치된다. 제3 기준 마크(80)는 디바이스(26)의 외부 원주 넘어 제2 X 미러(25B)와 Y 미러(72)에 가까운 곳에 위치된다.
X 미러(25A, 25B)의 상대적 위치를 계산하기 위한 제1 방법에 있어서, (i) X미러(25A, 25B)는 일직선이고, (ii) 실수 좌표계의 Y축은 X축과 직각을 이루며, (iii) 실수 좌표계 및 X1/Y 좌표계(84)의 Y축은 제1 X 미러(25A)와 Y 미러(72)의 교차점에서 시작된다고 가정하자.
후술되는 다음의 기호는 도 5a 및 5b에서 사용되며, X 미러(25A, 25B)의 정렬을 계산하기 위한 제1 방법을 설명하기 위한 것이다. 후술되는 성분들 중 다수가 도 5에는 도시되어 있지 않다.
P1은 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선(도시되지 않음) 아래에 정렬될 때 제1 X 블록(70A)으로부터의 제1 X 레이저빔(71A)이 부딪치는 제1 X 미러(25A) 상의 점이다.
P2는 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때 제1 X 블록(70A)으로부터의 제1 X 레이저빔(71A)이 부딪치는 제1 X 미러(25A) 상의 점이다.
P3은 제3 기준 마크(80)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때 제1 X 블록(70A)으로부터의 제1 X 레이저빔(71A)이 부딪치는 제1 X 미러(25A) 상의 점이다.
P4는 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선(도시되지 않음) 아래에 정렬될 때 제2 X 블록(70B)으로부터의 제2 X 레이저빔(71B)이 부딪치는 제2 X 미러(25B) 상의 점이다.
P5는 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때 제2 X 블록(70B)으로부터의 제2 X 레이저빔(71B)이 부딪치는 제2 X 미러(25B) 상의 점이다.
P6은 제3 기준 마크(80)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때 제2 X 블록(70B)으로부터의 제2 X 레이저빔(71B)이 부딪치는 제2 X 미러(25B) 상의 점이다.
X0은 실수 좌표계와 X1/Y 좌표계(84)가 시작되는 곳을 나타낸다. X0은 제1 X 미러(25A)와 Y 미러(72)의 교차점이다. X0은 상기 제1 방법에서 제로(zero)로 정의된다.
다음의 기호는 간섭계(64A, 64B, 66)에 의해 측정되며, 기지수로 간주된다.
L1은 제1 X 미러(25A) 상의 P1과 제1 기준 마크(76)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L1은 디바이스 테이블(48)이 제로 위치(도시되지 않음)로부터 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제1 X 미러(25A)의 이동량을 제1 X 간섭계(64A)로 측정함으로써 결정된다. 상기 제로 위치는 간섭계(64A, 64B, 66)가 처음 시작될 때 설정되는 임의 위치이다.
L2는 제1 X 미러(25A) 상의 P2와 제2 기준 마크(78)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L2는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제1 X 미러(25A)의 이동량을 제1 X 간섭계(64A)로 측정함으로써 결정된다.
L3은 제1 X 미러(25A) 상의 P3과 제3 기준 마크(80)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L3은 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제3 기준 마크(80)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제1 X 미러(25A)의 이동량을 제1 X 간섭계(64A)로 측정함으로써 결정된다.
L4는 제2 X 미러(25B) 상의 P4와 제1 기준 마크(76)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L4는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제2 X 미러(25B)의 이동량을 제2 X 간섭계(64B)로 측정함으로써 결정된다.
L5는 제2 X 미러(25B) 상의 P5와 제2 기준 마크(78)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L5는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제2 X 미러(25B)의 이동량을 제2 X 간섭계(64B)로 측정함으로써 결정된다.
L6은 제2 X 미러(25B) 상의 P6과 제3 기준 마크(80)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L6은 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제3 기준 마크(80)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제2 X 미러(25B)의 이동량을 제2 X 간섭계(64B)로 측정함으로써 결정된다.
YA는 Y 미러(72)와 제1 기준 마크(76)의 십자선(88) 사이의 거리이다. YA는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 Y 미러(72)의 이동량을 Y 간섭계(66)로 측정함으로써 결정된다.
YB는 Y 미러(72)와 제2 기준 마크(78)의 십자선(88) 사이의 거리이다. YB는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 Y 미러(72)의 이동량을 Y 간섭계(66)로 측정함으로써 결정된다.
YC는 Y 미러(72)와 제3 기준 마크(80)의 십자선(88) 사이의 거리이다. YC는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제3 기준 마크(80)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 Y 미러(72)의 이동량을 Y 간섭계(66)로 측정함으로써 결정된다.
다음의 기호는 미지수이며, 본 명세서에 기재된 방법을 이용하여 제어 시스템(22)에 의해 계산된다.
X1은 실수 좌표계에서 P1의 X 좌표 위치를 나타낸다.
X2는 실수 좌표계에서 P2의 X 좌표 위치를 나타낸다.
X3은 실수 좌표계에서 P3의 X 좌표 위치를 나타낸다.
X4는 실수 좌표계에서 P4의 X 좌표 위치를 나타낸다.
X5는 실수 좌표계에서 P5의 X 좌표 위치를 나타낸다.
X6은 실수 좌표계에서 P6의 X 좌표 위치를 나타낸다.
Y1은 실수 좌표계에서 P1의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
Y2는 실수 좌표계에서 P2의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
Y3은 실수 좌표계에서 P3의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
Y4는 실수 좌표계에서 P4의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
Y5는 실수 좌표계에서 P5의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
Y6은 실수 좌표계에서 P6의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
XA는 실수 좌표계에서 제1 기준 마크(76)의 X 좌표 위치를 나타낸다.
XB는 실수 좌표계에서 제2 기준 마크(78)의 X 좌표 위치를 나타낸다.
XC는 실수 좌표계에서 제3 기준 마크(80)의 X 좌표 위치를 나타낸다.
θ는 제1 X 미러(25A)와 Y 미러(72) 사이의 각도를 나타낸다.
φ는 제2 X 미러(25B)와 Y 미러(72) 사이의 각도를 나타낸다.
XP는 실수 좌표계에서 제2 X 미러(25B)의 X 좌표 위치를 나타낸다. 즉, XP는 (i) 제1 X 미러(25A)와 Y 미러(72)의 교차점과 (ii) 제2 X 미러(25B)와 Y 미러(72)의 교차점 사이의 거리를 나타낸다.
10개의 기지수와 18개의 미지수가 있다. 이들 미지수의 값은 다음의 18개의 등식을 풀음로써 제어 시스템(22)에 의해 결정될 수 있다.
다음의 3개의 등식은 각각 제1 X 미러(25A)로부터 (i) 제1 기준 마크(76), (ii) 제2 기준 마크(78), (iii) 제3 기준 마크(80)까지의 거리를 정의한다:
(X1- XA)2+ (Y1- YA)2= L1 2
(X2- XB)2+ (Y2- YB)2= L2 2
(X3- Xc)2+ (Y3- YC)2= L3 2
다음의 3개의 등식은 각각 제2 X 미러(25B)로부터 (i) 제1 기준 마크(76), (ii) 제2 기준 마크(78), (iii) 제3 기준 마크(80)까지의 거리를 정의한다:
(X4- XA)2+ (Y4- YA)2= L4 2
(X5- XB)2+ (Y5- YB)2= L5 2
(X6- Xc)2+ (Y6- YC)2= L6 2
다음의 6개의 등식은 Y 미러(72)에 대한 제1 X 미러(25A)의 각 θ에 관한 것이다:
다음의 6개의 등식은 Y 미러(72)에 대한 제2 X 미러(25B)의 각 φ에 관한 것이다:
제어 시스템(22)은 상기 18개의 등식을 풀어 18개의 미지수의 값을 결정한다. 일단 각 θ 및 φ가 결정되면, X 미러(25A, 25B)의 상대적 위치를 알 수 있다. 또한, 제어 시스템(22)은 제1 X 간섭계(64A) 및 제2 X 간섭계(64B)로부터의 측정값을 실수 좌표계로 변환할 수 있다. 더 중요한 것은 제어 시스템(22)이 실수 좌표계에 대해 제1 X 간섭계(64A) 및 Y 간섭계(66)로 측정된 웨이퍼(28) 상의 모든 정렬 마크의 위치를 결정할 수 있다는 것이다.
전술한 바와 같이, 각각의 웨이퍼(28)는 웨이퍼(28) 상의 칩들(도시되지 않음)의 위치를 식별하는 복수의 칩 정렬 마크(도시되지 않음)를 포함한다. 정렬 위치(31A)에서, 웨이퍼(28)는 각각의 스테이지(14)에 위치된다. 다음에, 정렬 위치(31A)에서, 정렬 장치(33)는 제1 X 간섭계(64A) 및 Y 간섭계(66)와 함께, (i) 제1 기준 마크(76)에 대한 웨이퍼(28)의 웨이퍼 정렬 마크의 X1/Y 좌표계(84)에서의 위치를 결정하고, (ii) L1, L2, L3, Ya, Yb및 Yc의 값을 측정하는 데 사용된다. 동작 위치(31B)에서, 투사 장치(36)는 제2 X 간섭계(64B) 및 Y 간섭계(66)와 함께, 레티클(32)과 광학 어셈블리(200)에 대한 제1 기준 마크(76)의 위치를 결정하는 데 사용된다. 또한, 제2 X 간섭계(64B) 및 Y 간섭계(66)는 L4, L5, L6의 값을 측정하는 데 사용된다. 이러한 정보를 이용하여, 제어 시스템(22)은 X 미러(25A, 25B)의 상대적 위치를 결정한다. 또한, 제어 시스템(22)은 레티클(32)과 광학 어셈블리(200)에 대한 웨이퍼 정렬 마크의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
제1 X 미러(25A)와 제2 X 미러(25B)의 정렬을 교정하기 위한 제2 방법은 먼저 디바이스 테이블(48) 부분의 간략한 구성의 평면도를 도시한 도 6a 및 6b를 참조하면 잘 이해될 것이다. 도 6b에서 X 미러(25A, 25B)의 잘못된 정렬은 과장된 것임을 주의해야 한다. 이 실시예에 있어서, 디바이스 테이블(48)은 단지 제1 기준마크(76)와 제2 기준 마크(78)만을 포함한다. 기준 마크(76, 78)는 미러(25A, 25B, 72)에 대해 이동되지 않으며, 웨이퍼 상의 정렬 마크와는 달리 포토레지스터에 의해 덮혀지지 않는다(측정값에 영향을 미칠 수 있음). 각각의 기준 마크(76, 78)의 위치, 크기 및 형태는 다양하게 바뀔 수 있다. 도 6a 및 6b에 도시된 실시예에 있어서, 각각의 기준 마크(76, 78)는 실질적으로 직사각형인 블록(90) 위에 위치된 십자선(88)이다. 각각의 블록(90)은 디바이스 테이블(48)에 고정된다.
제1 기준 마크(76)는 디바이스(26)의 외부 원주 넘어 제1 X 미러(25A)에 가깝고 Y 미러(72)로부터 이격된 곳에 위치된다. 제2 기준 마크(78)는 디바이스(26)의 외부 원주 넘어 Y 미러(72)와 제1 기준 마크(76) 사이에 제1 X 미러(25A)와 Y 미러(72)에 가까운 곳에 위치된다.
X 미러(25A, 25B)의 상대적 위치를 계산하기 위한 제2 방법에 있어서, (i) X 미러(25A, 25B)는 일직선이고, (ii) 제1 기준 마크(76) 및 제2 기준 마크(78)는 Y 미러(72)와 직각을 이루는 선을 따라 디바이스 테이블(48)에 부착된다고 가정하자. 즉, 제1 기준 마크(76) 및 제2 기준 마크(78)는 실수 좌표계의 Y축 상에 놓이는 것으로 가정하자.
후술되는 다음의 기호는 도 6에서 사용되며, X 미러(25A, 25B)의 정렬을 계산하기 위한 제2 방법을 설명하기 위한 것이다. 후술되는 성분들 중 다수가 도 6에는 도시되어 있지 않다.
P1은 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는십자선(도시되지 않음) 아래에 정렬될 때 제1 X 블록(70A)으로부터의 제1 X 레이저빔(71A)이 부딪치는 제1 X 미러(25A) 상의 점이다.
P2는 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때 제1 X 블록(70A)으로부터의 제1 X 레이저빔(71A)이 부딪치는 제1 X 미러(25A) 상의 점이다.
P3은 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선(도시되지 않음) 아래에 정렬될 때 제2 X 블록(70B)으로부터의 제2 X 레이저빔(71B)이 부딪치는 제2 X 미러(25B) 상의 점이다.
P4는 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때 제2 X 블록(70B)으로부터의 제2 X 레이저빔(71B)이 부딪치는 제2 X 미러(25B) 상의 점이다.
다음의 기호는 간섭계(64A, 64B, 66)에 의해 측정되며, 기지수로 간주된다.
L1은 제1 X 미러(25A) 상의 P1과 제1 기준 마크(76)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L1은 디바이스 테이블(48)이 제로 위치(도시되지 않음)로부터 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제1 X 미러(25A)의 이동량을 제1 X 간섭계(64A)로 측정함으로써 결정된다.
L2는 제1 X 미러(25A) 상의 P2와 제2 기준 마크(78)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L2는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제1 X 미러(25A)의 이동량을 제1 X 간섭계(64A)로 측정함으로써 결정된다.
L3은 제2 X 미러(25B) 상의 P3과 제1 기준 마크(76)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L3은 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제2 X 미러(25B)의 이동량을 제2 X 간섭계(64B)로 측정함으로써 결정된다.
L4는 제2 X 미러(25B) 상의 P4와 제2 기준 마크(78)의 십자선(88) 사이의 거리이다. L4는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 투사 장치(36)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 제2 X 미러(25B)의 이동량을 제2 X 간섭계(64B)로 측정함으로써 결정된다.
YA는 Y 미러(72)와 제1 기준 마크(76)의 십자선(88) 사이의 거리이다. YA는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제1 기준 마크(76)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 Y 미러(72)의 이동량을 Y 간섭계(66)로 측정함으로써 결정된다.
YB는 Y 미러(72)와 제2 기준 마크(78)의 십자선(88) 사이의 거리이다. YB는 디바이스 테이블(48)이 상기 제로 위치로부터 제2 기준 마크(78)의 십자선(88)이 정렬 장치(33)에서 관측할 수 있는 십자선 아래에 정렬될 때까지 이동하는 동안에 Y 미러(72)의 이동량을 Y 간섭계(66)로 측정함으로써 결정된다.
XA는 실수 좌표계에서 제1 기준 마크(76)의 X 좌표 위치를 나타낸다. XA는 제로로 정의된다.
XB는 실수 좌표계에서 제2 기준 마크(78)의 X 좌표 위치를 나타낸다. XB는 제로로 정의된다.
다음의 기호는 미지수이며, 이하의 방법을 이용하여 제어 시스템(22)에 의해 계산된다.
X1은 실수 좌표계에서 P1의 X 좌표 위치를 나타낸다.
X2는 실수 좌표계에서 P2의 X 좌표 위치를 나타낸다.
X3은 실수 좌표계에서 P3의 X 좌표 위치를 나타낸다.
X4는 실수 좌표계에서 P4의 X 좌표 위치를 나타낸다.
Y1은 실수 좌표계에서 P1의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
Y2는 실수 좌표계에서 P2의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
Y3은 실수 좌표계에서 P3의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
Y4는 실수 좌표계에서 P4의 Y 좌표 위치를 나타낸다.
θ는 제1 X 미러(25A)와 Y 미러(72) 사이의 각도를 나타낸다.
φ는 제2 X 미러(25B)와 Y 미러(72) 사이의 각도를 나타낸다.
XP는 실수 좌표계에서 제2 X 미러(25B)의 X 좌표 위치를 나타낸다.
X0은 실수 좌표계에서 제1 X 미러(25A)와 Y 미러(72)의 교차점의 X 좌표 위치를 나타낸다.
이 방법에서는, 8개의 기지수와 12개의 미지수가 있다. 이들 미지수의 값은 다음의 12개의 등식을 이용해서 결정될 수 있다.
다음의 2개의 등식은 각각 제1 X 미러(25A)로부터 (i) 제1 기준 마크(76), (ii) 제2 기준 마크(78)까지의 거리를 정의한다:
(X1- XA)2+ (Y1- YA)2= L1 2
(X2- XB)2+ (Y2- YB)2= L2 2
다음의 2개의 등식은 각각 제2 X 미러(25B)로부터 (i) 제1 기준 마크(76), (ii) 제2 기준 마크(78)까지의 거리를 정의한다:
(X3- XA)2+ (Y3- YA)2= L3 2
(X4- XB)2+ (Y4- YB)2= L4 2
다음의 4개의 등식은 Y 미러(72)에 대한 제1 X 미러(25A)의 각 θ에 관한 것이다:
다음의 4개의 등식은 Y 미러(72)에 대한 제2 X 미러(25B)의 각 φ에 관한 것이다:
제어 시스템(22)은 상기 12개의 등식을 풀어 12개의 미지수의 값을 결정한다. 일단 각 θ 및 φ가 결정되면, X 미러(25A, 25B)의 상대적 위치를 알 수 있다. 또한, 제어 시스템(22)은 제1 X 간섭계(64A) 및 제2 X 간섭계(64B)로부터의 측정값을 실수 좌표계로 변환할 수 있다. 더 중요한 것은 제어 시스템(22)이 실수 좌표계에 대해 제1 X 간섭계(64A) 및 Y 간섭계(66)로 측정된 웨이퍼(28) 상의 모든 정렬 마크의 위치를 결정할 수 있다는 것이다.
전술한 바와 같이, 각각의 웨이퍼(28)는 웨이퍼(28) 상의 칩들(도시되지 않음)의 위치를 식별하는 복수의 칩 정렬 마크(도시되지 않음)를 포함한다. 정렬 위치(31A)에서, 웨이퍼(28)는 각각의 스테이지(14)에 위치된다. 다음에, 정렬위치(31A)에서, 정렬 장치(33)는 제1 X 간섭계(64A) 및 Y 간섭계(66)와 함께, (i) 제1 기준 마크(76)에 대한 웨이퍼(28)의 웨이퍼 정렬 마크의 위치를 결정하고, (ii) L1, L2, Ya및 Yb의 값을 측정하는 데 사용된다. 동작 위치(31B)에서, 투사 장치(36)는 제2 X 간섭계(64B) 및 Y 간섭계(66)와 함께, 레티클(32)과 광학 어셈블리(200)에 대한 제1 기준 마크(76)의 위치를 결정하는 데 사용된다. 또한, 제2 X 간섭계(64B) 및 Y 간섭계(66)는 L3, L4의 값을 측정하는 데 사용된다. 이러한 정보를 이용하여, 제어 시스템(22)은 X 미러(25A, 25B)의 상대적 위치를 결정한다. 또한, 제어 시스템(22)은 레티클(32)과 광학 어셈블리(200)에 대한 웨이퍼 정렬 마크의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명에 유용한 노광 장치(30)를 도시한 개략도이다. 노광 장치(30)는 장치 프레임(202), 조명 시스템(204)[조사(irradiation) 장치], 레티클 스테이지 어셈블리(206), 광학 어셈블리(200)(렌즈 어셈블리) 및 웨이퍼 스테이지 어셈블리(210)를 포함한다. 본 명세서에 기재된 스테이지 어셈블리(10)는 웨이퍼 스테이지 어셈블리(210)로 사용될 수 있다. 이와는 달리, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 본 명세서에 기재된 스테이지 어셈블리(10)는 레티클 스테이지 어셈블리(206)용으로 사용하기 위해 변형될 수도 있다.
노광 장치(30)는 특히 레티클(32)로부터의 집적 회로의 패턴(도시되지 않음)을 반도체 웨이퍼(28) 위로 옮기는 리소그래픽 장치로서 유용하게 사용된다. 노광 장치(30)는 설치 기반(24), 예컨대 지면, 바닥 또는 마루 바닥 등의 지탱 구조에설치된다.
장치 프레임(202)은 노광 장치(30)의 구성 요소들을 단단하게 지탱한다. 장치 프레임(202)의 디자인은 노광 장치(30)의 그 밖의 것들에 대한 디자인 요건을 충족시킨다면 다양하게 바뀔 수 있다. 도 7에 도시된 장치 프레임(202)은 설치 기반(24) 위에 있는 광학 어셈블리(200), 조명 시스템(204), 레티클 스테이지 어셈블리(206)를 지탱한다.
조명 시스템(200)은 조명원(212)과 조명 광학 어셈블리(214)를 포함한다. 조명원(212)은 광에너지 빔(조사선)을 방출한다. 조명 광학 어셈블리(214)는 광에너지 빔을 조명원(212)으로부터 광학 어셈블리(200)로 유도한다. 상기 빔은 레티클(32)에 대해 선택적으로 상이한 부분을 조명하여, 반도체 웨이퍼(28)를 노출시킨다. 도 7에서, 조명원(212)은 레티클 스테이지 어셈블리(206) 위에 지탱되고 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 통상적으로 조명원(212)은 장치 프레임(202)의 양쪽 중 한쪽에 고정되며, 조명원(212)으로부터의 광에너지 빔은 조명 광학 어셈블리(214)에 의해 레티클 스테이지 어셈블리(206) 위로 향하게 된다.
광학 어셈블리(200)는 레티클을 통과한 빛을 웨이퍼에 투사 및/또는 집중시킨다. 노광 장치(30)의 디자인에 따라, 광학 어셈블리(200)는 레티클에 조명된 형상을 확대 또는 축소시킬 수 있다.
레티클 스테이지 어셈블리(206)는 광학 어셈블리(200)와 웨이퍼에 대해 레티클을 유지 및 위치시킨다. 유사하게, 웨이퍼 스테이지 어셈블리(210)는 동작 영역에서 레티클의 조명된 부분의 투사된 형상에 대해 웨이퍼를 유지 및 위치시킨다.도 7에서, 웨이퍼 스테이지 어셈블리(210)는 본 발명의 특징부를 갖는 스테이지 어셈블리(10)를 이용한다. 디자인에 따라, 노광 장치(30)는 또한 스테이지 어셈블리(206, 210)를 이동시키는 추가의 모터를 포함할 수 있다.
리소그래픽 장치는 여러가지 종류가 있다. 예컨대, 노광 장치(30)는 레티클과 웨이퍼를 동기적으로 이동시켜 레티클로부터의 패턴을 웨이퍼에 노출시키는 스캐닝 타입의 포토리소그래피 시스템으로서 사용될 수 있다. 스캐닝 타입의 리소그래픽 장치에 있어서, 레티클은 레티클 스테이지 어셈블리(206)에 의해 광학 어셈블리(200)의 광축과 직각을 이루면서 이동되고, 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지 어셈블리(210)에 의해 광학 어셈블리(200)의 광축과 직각을 이루면서 이동된다. 레티클과 웨이퍼의 스캐닝은 레티클과 웨이퍼가 동기적으로 이동하는 중에 행해진다.
이와는 달리, 노광 장치(30)는 레티클과 웨이퍼가 정지해 있는 동안에 레티클을 노출시키는 스텝 앤 리피트(step and repeat) 타입의 포토리소그래피 시스템일 수도 있다. 스텝 앤 리피트 공정에 있어서, 웨이퍼는 개개의 필드가 노출되는 동안에 레티클과 광학 어셈블리(200)에 대해 일정한 위치를 유지한다. 다음에, 연속적인 노출 단계들간에서, 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지에 의해 광학 어셈블리(200)의 광축과 직각을 이루면서 연속적으로 이동함으로써 웨이퍼의 다음 필드가 광학 어셈블리(200)와 레티클에 대해 노출되도록 위치된다. 이후에, 레티클 상의 형상이 잇달아 웨이퍼의 필드에 노출되고, 그 웨이퍼의 다음 필드가 광학 어셈블리(200)와 레티클에 대해 위치된다.
그러나, 여기서 제공된 노광 장치(30) 및 스테이지 어셈블리(10)의 사용은반도체 제조용 포토리소그래피 시스템에 한정되지 않는다. 노광 장치(30)는 예컨대, 액정 표시 장치 패턴을 직사각형의 유리판(glass plate)에 노출시키는 LCD 포토리소그래피 시스템이나, 박막 자기 헤드 제조용 포토리소그래피 시스템으로서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 렌즈 어셈블리를 사용하지 않으면서도 마스크와 기판을 밀접하게 위치시킴으로써 마스크 패턴을 노출시키는 근접 포토리소그래피 시스템에 적용될 수 있다. 추가적으로, 본 명세서에 기재된 본 발명은 다른 반도체 공정 장비, 엘리베이터, 전기 면도기, 공작 기계, 금속 절단기, 검사기 및 디스크 드라이브 등의 다른 장치에 사용될 수 있다.
조명원(212)은 g-라인(436nm), i-라인(365nm), KrF 엑시머 레이저(248nm), ArF 엑시머 레이저(193nm) 및 F2레이저(157nm)일 수 있다. 이와는 달리, 조명원(212)은 또한 X-레이 및 전자빔와 같은 하전 입자빔을 사용할 수도 있다. 이를테면, 전자빔을 사용하는 경우에는, 열전자 방출 타입의 란타늄 헥사보라이드(LaB6) 또는 탄탈(Ta)이 전자총으로 사용될 수 있다. 또한, 전자빔을 사용하는 경우에는, 마스크를 사용하거나, 또는 마스크를 사용하지 않고 패턴을 기판에 직접 형성하는 구조일 수 있다.
포토리소그래피 시스템에 포함된 광학 어셈블리(200)의 확대에 관하여, 광학 어셈블리(200)는 축소 시스템에 한정될 필요가 없다. 그것은 또한 1×또는 확대 시스템일 수도 있다.
광학 어셈블리(200)에 있어서, 엑시머 레이저와 같은 극자외선을 사용하는경우에는, 극자외선을 투과시키는 석영 및 형석과 같은 유리 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 F2타입의 레이저 또는 X-레이를 사용하는 경우에는, 캐터다이옵트릭(catadioptric) 타입이나 굴절(refractive)형 광학 어셈블리(200)를 사용하는 것이 바람직하며(또한 반사형 레티클을 사용하는 것이 바람직함), 전자빔을 사용하는 경우에는, 전자 렌즈 및 디플렉터로 구성된 전자 광학 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 전자빔의 광학적 경로는 진공 내에 있어야 한다.
또한, 파장이 200nm 이하인 진공 자외선 방사선(VUV)을 적용한 노광 장치에 있어서, 캐터다이옵트릭 타입의 광학 시스템의 사용을 고려할 수 있다. 캐터다이옵트릭 타입의 광학 시스템의 예로는 공개 특허 출원용 공보에 게재된 일본 특허 출원 공개 번호 제8-171054호 및 그에 대응하는 미국 특허 번호 제5,668,672호와, 일본 특허 출원 공개 번호 제10-20195호 및 그에 대응하는 미국 특허 번호 제5,835,275호가 있다. 이러한 경우에 있어서, 반사형 광학 장치는 빔 스플리터와 오목 미러를 포함하는 캐터다이옵트릭 타입의 광학 시스템일 수 있다. 또한, 공개 특허 출원용 공보에 게재된 일본 특허 출원 공개 번호 제8-334695호 및 그에 대응하는 미국 특허 번호 제5,689377호와, 일본 특허 출원 공개 번호 제10-3039호 및 그에 대응하는 미국 특허 번호 제873,605호(출원일:97년12월6일)는 빔 스플리터를 제외한 오목 미러 등을 포함하는 반사-굴절형 광학 시스템을 사용하며, 또한 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 허용되는 한, 공개 특허 출원용 공보에 게재된 상기 일본 특허 출원 및 그에 대응하는 미국 특허는 본 명세서에서 참조되어 본 출원 발명의 일부를 이룬다.
또한, 포토리소그래피 시스템에 있어서, 선형 모터가 웨이퍼 스테이지 또는 마스크 스테이지에 사용되는 경우, 선형 모터는 공기 베어링을 사용하는 공기 부양형이거나 로렌츠 힘 또는 반작용 힘을 사용하는 자기 부양형일 수 있다. 추가적으로, 상기 스테이지는 가이드를 따라 이동하거나, 또는 가이드를 사용하지 않는 무가이드형 스테이지일 수 있다. 허용되는 한, 미국 특허 번호 제5,623,853호 및 제5,528,118호는 본 명세서에 참조되어 본 출원 발명의 일부를 이룬다.
이와는 달리, 상기 스테이지들 중 하나는 평면 모터에 의해 구동될 수도 있는데, 상기 평면 모터는 마주하는 위치에 이차원적으로 배열된 자석을 갖는 자석 유닛과 이차원적으로 배열된 코일을 갖는 전기자 코일 유닛에 의해 발생되는 전자기 힘에 의해 상기 스테이지를 구동시킨다. 이러한 종류의 구동 시스템에 있어서, 상기 자석 유닛 또는 상기 전자기 코일 유닛 중 하나는 상기 스테이지에 연결되고 다른 하나는 상기 이동하는 스테이지의 평면 상에 장착된다.
상기 설명된 바와 같은 스테이지의 이동은 포토리소그래피 시스템의 성능에 영항을 미칠 수 있는 반작용 힘을 발생시킨다. 웨이퍼(기판) 스테이지의 이동에 의해 발생된 반작용 힘은 미국 특허 제5,528,118호 및 일본 특허 출원 공개 번호 제8-166475호에 게재된 프레임 부재를 사용함으로써 바닥(지면)에 대해 기계적으로 경감시킬 수 있다. 추가적으로, 레티클(마스크) 스테이지의 이동에 의해 발생된 반작용 힘은 미국 특허 제5,874,820호 및 일본 특허 출원 공개 번호 제8-330224호에 게재된 프레임 부재를 사용함으로써 바닥(지면)에 대해 기계적으로 경감시킬 수 있다. 허용되는 한, 웨이퍼(기판) 스테이지의 이동에 의해 발생된 반작용 힘은 미국 특허 제5,528,118호 및 제5,874,820호와 일본 특허 출원 공개 번호 제8-330224호는 본 명세서에 참조되어 본 출원 발명의 일부를 이룬다.
전술된 바와 같이, 상기 설명된 실시예에 따른 포토리소그래피 시스템은 규정된 기계적 정확성, 전기적 정확성 및 광학적 정확성이 유지되는 방식으로, 첨부된 특허 청구 범위에 기재된 각각의 요소를 포함하는 다양한 서브시스템을 조립하여 구축할 수 있다. 상기 다양한 정확성을 유지하기 위해서, 이전 및 다음의 어셈블리, 즉 모든 광학 시스템은 그의 광학적 정확성에 이르도록 조정된다. 유사하게, 모든 기계적 시스템 및 모든 전기적 시스템은 그들 각각의 기계적 및 전기적 정확성에 이르도록 조정된다. 각각의 서브시스템을 포토리소그래피 시스템으로 조립하는 공정은 각각의 서브시스템간의 기계적인 인터페이스, 전기적인 회로 배선 연결 및 기압 배관 연결을 포함한다. 물론, 상기 다양한 서브시스템으로부터 포토리소그래피 시스템을 조립하기 전에 각각의 서브시스템을 조립하는 공정이 있다. 일단 상기 다양한 서브시스템을 사용하여 포토리소그래피 시스템을 조립하고 나면, 전체 조정을 수행하여 완성한 포토리소그래피 시스템에서 정확성이 유지되도록 한다. 추가적으로, 노출 시스템은 온도 및 청결이 제어된 클린룸에서 제조하는 것이 바람직하다.
또한, 반도체 디바이스는 도 8에 도시된 공정에 의해 상기 설명된 시스템을 사용하여 제조될 수 있다. 단계 301에서는, 디바이스의 기능 및 성능 특성이 설계된다. 다음, 단계 302에서는, 패턴을 갖는 마스크(레티클)가 이전 설계 단계에 따라 설계되고, 병렬 단계 303에서는, 웨이퍼가 실리콘 재료로부터 형성된다. 단계 304에서는, 본 발명에 따라 전술된 포토리소그래피 시스템에 의해, 단계 302에서 설계된 마스크 패턴이 단계 303에서 형성된 웨이퍼에 노출된다. 단계 305에서는, 반도체 디바이스가 (다이싱 공정, 접합 공정 및 패키징 공정에 의해) 조립되고, 최종적으로 단계 306에서 그 반도체 디바이스가 검사된다.
도 9는 반도체 디바이스 제조 공정 중에 상기 언급된 단계 304의 상세한 흐름도의 예를 보여준다. 도 9에 있어서, 단계 311(산화 단계)에서는, 웨이퍼 표면이 산화된다. 단계 312(CVD 단계)에서는, 절연막이 상기 웨이퍼 표면 위에 형성된다. 단계 313(전극 형성 단계)에서는, 전극이 화학 기상 증착법(CVD)에 의해 상기 웨이퍼 위에 형성된다. 단계 314(이온 주입 단계)에서는, 이온이 상기 웨이퍼에 주입된다. 전술된 단계 311 내지 314는 웨이퍼 공정 중에 웨이퍼에 대한 전공정을 형성하며, 공정 요건에 따라 각각의 단계가 선택된다.
웨이퍼 공정의 각각의 단계에서, 전술된 전공정 단계가 완료되면, 다음의 후공정이 실행된다. 후공정 중에는, 먼저, 단계 315(포토레지스트 형성 단계)에서, 포토레지스트가 웨이퍼에 적용된다. 다음, 단계 316(노광 단계)에서는, 상기 전술된 노광 장치를 사용하여 마스크(레티클)의 회로 패턴을 웨이퍼에 옮긴다. 다음, 단계 317(현상 단계)에서는, 상기 노광된 웨이퍼가 현상되고, 단계 318(에칭 단계)에서는, 잔존 포토레지스트와 다른 부분(노광된 재료 표면)이 에칭되어 제거된다. 단계 319(포토레지스트 제거 단계)에서는, 에칭 후 남은 불필요한 포토레지스트가 제거된다.
이러한 전공정 및 후공정 단계를 반복함으로써 다중 회로 패턴이 형성된다.
본 명세서에 기재된 특정한 스테이지 어셈블리(10)는 전술된 목적 및 이점을 충분히 제공할 수 있지만, 그것은 단지 예시적으로 본 발명에 대한 현재의 양호한 실시예를 나타낸 것이며, 본 명세서에서 첨부된 특허 청구 범위에 기재된 바와 달리 보여지는 상세한 구조 또는 디자인에 한정되지 않는다.
본 발명의 목적은 디바이스를 정확하게 위치시키는 스테이지 어셈블리를 제공한다. 또한, 각각의 웨이퍼 테이블 상의 제1 X 미러와 제2 X 미러의 정확한 상대적 위치를 결정하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 또한, 고밀도의 반도체 웨이퍼와 같은 정밀 디바이스를 제조할 수 있는 노광 장치를 제공한다.

Claims (32)

  1. 디바이스를 이동시키는 스테이지 어셈블리에 있어서,
    상기 디바이스를 유지하는 디바이스 테이블과,
    상기 디바이스 테이블에 연결되어, 상기 디바이스 테이블을 이동시키는 스테이지 이동기 어셈블리와,
    상기 디바이스 테이블의 위치를 모니터하기 위한 것으로서, 상기 디바이스 테이블에 고정되는 제1 X 미러 및 제2 X 미러를 포함하는 측정 시스템과,
    상기 디바이스 테이블에 고정되어, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 데 사용되는 제1 기준 마크 및 제2 기준 마크
    를 포함하는 스테이지 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 시스템은 상기 제1 X 미러와 상호 작용하여 상기 디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 제1 X 블록을 포함하는 것인 스테이지 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 X 블록은 상기 디바이스 테이블이 정렬 위치에 있을 때 상기 제1 X 미러와 상호 작용하여 상기 디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 것인 스테이지 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 측정 시스템은 상기 제2 X 미러와 상호 작용하여 상기 디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 제2 X 블록을 포함하는 것인 스테이지 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 X 블록은 상기 디바이스 테이블이 동작 위치에 있을 때 상기 제2 X 미러와 상호 작용하여 상기 디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 것인 스테이지 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 기준 마크와 상기 제2 기준 마크를 이용하여, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 제어 시스템을 더 포함하는 스테이지 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서, 상기 측정 시스템은 (i) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 위치를 측정하는 것인 스테이지 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 시스템은 (i) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 상기 측정된 위치를 이용하여, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 것인 스테이지 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서, 상기 디바이스 테이블에 고정되어, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 데 사용되는 제3 기준 마크를 포함하는 스테이지 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 기준 마크, 상기 제2 기준 마크 및 상기 제3 기준 마크를 이용하여, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 제어 시스템을 더 포함하는 스테이지 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서, 상기 측정 시스템은 (i) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 위치와, (iii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제3 기준 마크의 위치를 측정하는 것인 스테이지 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어 시스템은 (i) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (iii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제3 기준 마크의 상기 측정된 위치를 이용하여, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 것인 스테이지 어셈블리.
  13. 제1항의 스테이지 어셈블리를 포함하는 노광 장치.
  14. 제13항에 따른 노광 장치를 사용하여 제조된 디바이스.
  15. 제13항의 노광 장치에 의해 형상이 형성된 웨이퍼.
  16. 디바이스 테이블에 고정되는 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법에 있어서,
    상기 디바이스 테이블에 제1 기준 마크 및 제2 기준 마크를 고정시키는 단계와,
    상기 제1 기준 마크와 상기 제2 기준 마크를 이용하여 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 X 미러와 상호 작용하여 정렬 위치에 있는 상기 디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 제1 X 블록을 제공하는 단계를 포함하는 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 X 미러와 상호 작용하여 동작 위치에 있는 상기디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 제2 X 블록을 제공하는 단계를 포함하는 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 상기 단계는 (i) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 것인 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 상기 단계는 상기 X 미러들의 상대적 위치를 결정하기 위해서, (i) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 상기 측정된 위치를 이용하는 단계를 포함하는 것인 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법.
  21. 제16항에 있어서, 상기 디바이스 테이블에 제3 기준 마크를 고정시키는 단계를 포함하며, 상기 제3 기준 마크는 또한 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 데 사용되는 것인 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 상기 단계는 (i) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 위치와, (iii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제3 기준 마크의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 것인 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 상기 단계는 상기 X 미러들의 상대적 위치를 결정하기 위해서, (i) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (iii) 상기 제1 X 미러 및 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제3 기준 마크의 상기 측정된 위치를 이용하는 단계를 포함하는 것인 제1 X 미러와 제2 X 미러의 상대적 위치를 결정하는 방법.
  24. 디바이스를 이동시키는 스테이지 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서,
    디바이스 테이블로 상기 디바이스를 유지하는 단계와,
    상기 디바이스 테이블을 이동시키는 스테이지 이동기 어셈블리를 상기 디바이스 테이블에 연결하는 단계와,
    상기 디바이스 테이블에 고정되는 제1 X 미러, 제2 X 미러 및 Y 미러를 포함하는 측정 시스템으로 상기 디바이스 테이블의 위치를 모니터하는 단계와,
    상기 디바이스 테이블에 제1 기준 마크 및 제2 기준 마크를 고정시키는 단계와,
    상기 제1 기준 마크와 상기 제2 기준 마크를 이용하여 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 스테이지 어셈블리 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 상기 단계는 (i) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 것인 스테이지 어셈블리 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 상기 단계는 (i) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 상기 측정된 위치를 이용하는 단계를 포함하는 것인 스테이지 어셈블리 제조 방법.
  27. 제24항에 있어서, 상기 디바이스 테이블에 제3 기준 마크를 고정시키는 단계를 포함하며, 상기 제3 기준 마크는 또한 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 데 사용되는 것인 스테이지 어셈블리 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 상기 단계는 (i) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 위치와, (iii) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제3 기준 마크의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 것인 스테이지 어셈블리 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제2 X 미러에 대한 상기 제1 X 미러의 위치를 결정하는 상기 단계는 (i) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제1 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (ii) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제2 기준 마크의 상기 측정된 위치와, (iii) 상기 제1 X 미러, 상기 제2 X 미러 및 상기 Y 미러에 대한 상기 제3 기준 마크의 상기 측정된 위치를 이용하는 단계를 포함하는 것인 스테이지 어셈블리 제조 방법.
  30. 웨이퍼 위에 형상를 형성하는 노광 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼 위에 상기 형상을 형성하도록 방사선을 상기 웨이퍼에 조사하는조사 장치를 제공하는 단계와,
    제24항의 방법에 의해 제조된 스테이지 어셈블리를 제공하는 단계
    를 포함하는 노광 장치 제조 방법.
  31. 제30항의 방법에 의해 제조된 노광 장치를 이용하여 웨이퍼를 제조하는 방법.
  32. 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    적어도 노광 공정을 포함하며,
    상기 노광 공정은 제30항의 방법에 의해 제조된 노광 장치를 이용하는 것인 디바이스 제조 방법.
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