KR20040086779A - 대물을 이송하는 이송장치와 그 사용 방법 및 이러한이송장치를 포함하는 리소그래피투영장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대물(W)을 이송하는 이송장치에 관한 것이다. 이송장치는 제1위치에서 대물을 그리핑하고 리시버에 근접한 제2위치에서 대물을 해제하며 상기 리시버에 근접한 제2위치에서 대물을 잡은 후에 제1위치에 대물을 해제하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 그리퍼를 포함한다. 또한, 이송장치에는 리시버(20)에 대한 그리퍼(15)의 상대 위치를 1차원 이상으로 측정하도록 구성된 측정장치(22)가 제공된다. 또한, 상대 위치 오차는 측정된 상대 위치에 기초한 원하는 상대 위치에 대하여 정의된다. 그리퍼(15) 및 리시버(20)의 상대 위치는 제2위치에서 상대 위치 오차를 최소화하도록 조정된다.
Description
본 발명은 대물을 이송하는 이송장치에 관한 것이며, 상기 이송장치는 제1위치에서 대물을 그리핑(gripping)하고, 리시버(receiver)에 근접한 제2위치에서 대물을 해제하고 상기 리시버에 근접한 제2위치에서 대물을 그리핑한 후에 제1위치에 대물을 해제하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 그리퍼를 포함한다.
또한, 본 발명은 대물을 이송하는 방법에 관한 것이며, 리소그래피 투영장치는 이러한 이송장치 및 디바이스 제조방법을 포함한다.
이러한 이송장치는,
- 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;
- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 유지하는 기판테이블; 및
- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 유익하게 사용될 수 있다.
여기서 사용되는 "패터닝수단(patterning means)" 이라는 용어는 기판의 타겟부에 생성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함된다. 방사선빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크상의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과마스크의 경우) 또는 반사(반사마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우, 상기 지지구조체는 일반적으로 마스크테이블이 될 것이며, 이것은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 잡혀 있을 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크가 상기 빔에 대하여 이동될 수 있다.
- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 적절히 국부화된 전기장을 가하거나 압전작동수단(piezoelectric actuation mean)을 채용하여 축을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용하는 것이다. 마찬가지로, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울은 입사되는 방사선빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사한다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1이상의 프로그래밍가능한 거울배열을 포함할 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 프로그래밍가능한 거울배열의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
- 프로그래밍가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이 경우의 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다.통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치에 대한 보다 많은 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서도 인용참조되고 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학, 반사광학 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한, 상기 방사선시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하기 위한 임의의 설계방식에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 듀얼스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용 참조되고 있다.
더욱 더 미세한 패턴을 갖는 더욱 더 작은 피처들을 생성하기 위해서, 기판 및 마스크의 위치설정은 매우 정확할 필요가 있다. 그리고, 기판 또는 마스크와 같은 대물을 어떤 위치로부터 또 다른 위치로 이송 시에는, 대물의 정확한 이송 및 전달 위치설정이 보장되어야 한다. 예를 들어, 통상적으로 기판은 소위 그리퍼로기판을 집는 로봇 또는 조작자에 의하여 이송된다. 로봇은 로봇 드라이브 및 아암세트(armset)를 포함하며, 기판을 핸들링하거나 위치시키기 위해서 거기에 그리퍼가 부착된다. 이송장치는 기판테이블을 포함하는 리시버, 예를 들어 받침대(pedestal) 또는 척상에 기판을 내려 놓는다.
리시버상에 놓여진 대물의 정확한 위치는,
- 로봇 드라이브, 아암세트 및/또는 그리퍼의 진동,
- 로봇의 베어링의 마모,
- 로봇의 제한된 정확성 및
- 온도 팽창과 같은 몇몇 인자들에 의하여 방해받을 수 있다.
또한, 인수(takeover) 동안, 대물과 리시버 사이의 속도차는 마모를 생기게 할 수 있고, 그로 인해 시스템을 오염시키는 입자를 발생시킬 수 있다.
리시버에 대한 기판의 위치설정의 정확성을 증가시키기 위해서, 기계적인 도킹 솔루션(mechanical docking solution)이 개발되고 있다. 그리퍼를 이용한 리시버에서의 기판의 실제 해제 이전에, 그리퍼와 리시퍼 사이에 기계적인 링크가 형성된다. 상기 기계적인 링크는 그리퍼상에 제공되고 리시버상에 제공된 도킹 인터페이스로 도킹한다. 또한, 아암세트에 대한 그리퍼의 이동을 디커플링하기 위해서 그리퍼와 아암세트 사이에는 복잡한 기구가 제공된다. 기계적인 링크의 결과로, 리시버에 대한 그리퍼(따라서 기판)의 위치 정확성이 증가된다. 또한, 진동, 특히 그리퍼 및 리시버의 상대적인 진동이 감소되고 기판 및 리시버의 상호 정확성이 증가될 수 있다. 기계적인 도킹 솔루션은 반대 과정, 즉 리시버로부터 예를 들어 기판과같은 대물을 집을 때에도 사용될 수 있음은 물론이다.
하지만, 상기 기계적인 도킹 솔루션은 몇가지 결점을 가진다. 그리퍼의 기계적인 링크가 도킹 인터페이스와 맞물리는 경우에, 비교적 큰 감속이 생길 수 있다. 이 감속의 결과로서 기판이 그리퍼에 대하여 이동하는 것을 방지하기 위해서, 상기 그리퍼는 기판을 제 위치에 유지시키도록 비교적 큰 클램핑 힘을 사용하여야만 한다. 이러한 높은 클램핑 힘은 생성하기 어려우므로 시스템의 비용을 발생시키고 또한 증가시킨다. 진공 환경에서는, 진공 클램핑이 불가능하므로, 흔히 정전기 클램프 또는 마찰에 기초한 클램프와 같은 여타의 클램프가 사용된다. 하지만, 이들 클램프는 진공 클램프보다 약하므로, 결과적으로 기판이 그리퍼에 대해 이동할 위험성을 증가시킨다.
리시버의 도킹 인터페이스는 그 정확성을 위해서 강성(stiff)일 필요가 있다. 그러므로, 리시버에 접근할 때의 그리퍼 속도는, 도킹동안 감속을 감소시키고 기계적인 링크 및/또는 도킹 인터페이스의 손상을 방지하기 위해서 제한되어야 할 필요가 있다. 보다 낮은 속도는 시스템의 스루풋을 감소시킨다. 기계적인 링크와 도킹 인터페이스 사이의 기계적인 접촉으로 인한 손상 및 마모는 시스템을 오염시키는 입자를 생성할 수 있다.
본 발명의 목적은, 오염 입자들을 방출을 감소시키면서, 비교적 높은 속도를 갖는, 리시버로 기판의 정확한 인수를 제공하는 이송장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이송장치를 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 이송장치를 도시하는 도면; 및
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 이송장치를 도시하는 도면이다.
본 발명에 따르면, 상기 및 또 다른 목적은 서두문에 설명된 바 있는 이송장치에서 달성되며,
ㆍ상기 이송장치에는 리시버에 대한 그리퍼의 상대 위치를 적어도 1차원으로 측정하도록 배치된 측정장치가 더욱 제공되며,
ㆍ측정된 상대 위치에 기초하여 원하는 상대 위치에 대한 상대 위치 오차가 정의되며,
ㆍ그리퍼 및 리시버의 상대 위치는 제2위치에서의 상기 상대 위치 오차를 최소화하기 위해 조정되는 것을 특징으로 한다.
이러한 이송 장치는, 이송되는 대물을 포함하는 그리퍼와 리시버 사이의 정확한 위치설정을 가능하게 한다. 그리퍼와 리시버 사이에 기계적인 접촉이 요구되지 않기 때문에, 이러한 접촉의 결과로서의 오염 입자들이 생성될 수도 없으며 또한 기계적인 충격의 결과로서의 오염 입자들이 방출될 수도 없으면서, 비교적 높은 이송 속도가 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 대물은 마스크 또는 웨이퍼와 같은 기판이며, 리시버는 마스크테이블 또는 웨이퍼테이블과 같은 기판테이블이다. 리소그래피 업계에서는, 정확한 이송 장치가 매우 필요하다. 본 발명에 따른 이송장치는 해당 업계에서 유익하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 그리퍼 및 리시버의 상대 위치는 리시버의 제1기준지점과 그리퍼의 제2기준지점 사이의 상대 위치를 측정함으로써 측정된다. 기준지점들을 사용하면, 센서는 상대 위치를 정확히 판정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정장치는 리시버상에 제공된 1이상의 센서를 포함하고 제1기준지점은 센서상에 제공되며 제2기준지점은 그리퍼상에 또는 그리퍼상의 대물에 제공되고; 또한 측정장치는 그리퍼상에 제공된 1이상의 센서를 포함하고 제1기준지점은 센서상에 제공되며 제2기준지점은 리시버상에 제공된다. 센서의 사용은 상대 거리를 결정하기에 용이하고 비용-효율적인 방식이다. 많은 종류의 센서, 예를 들어 홀 센서(Hall sensor), 간섭계 또는 레이저 센서가 사용될 수 있다. 상기 센서는 그리퍼 및/또는 리시버 중 어디에라도 위치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정장치는 그리퍼 및 리시버에 대한 비교적 안정된 프레임상에 제공된 1이상의 센서를 포함하고, 제1기준지점은 그리퍼상에 또는 그리퍼상의 대물에 제공되며, 제2기준지점은 리시버상에 제공된다. 측정장치가 기존의 기계와 통합될 필요가 있는 경우, 그리퍼 또는 리시버상에 센서를 위치시키기 어려울 수 있다. 프레임이 해결책일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이송장치는 프레임에 그리퍼를 기계적으로 도킹시키는 기계적인 도킹수단을 포함하고, 측정장치는 그리퍼와 리시버에 대한 비교적 안정된 프레임상에 제공된 1이상의 센서를 포함하고, 기준지점이 리시버상에 제공된다. 기계적인 방식으로 그리퍼를 도킹시키는 것은, 리시버가 도착하기 이전에 그리퍼가 도착하는 경우에 유익할 수 있다. 그리퍼는 리시버가 도착하기를 기다려야 할 필요가 있기 때문에, 기계적인 도킹은 낮은 속도로 행해질 수 있으며, 이는 상술된 기계적인 도킹의 단점을 제거한다. 리시버의 도착이 제한 인자이기 때문에, 상기 시스템의 스루풋은 이에 의하여 영향을 받지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2위치에서의 그리퍼와 리시버 사이의 상대적인 속도의 차이가 최소화된다. 그리퍼와 대물 사이의 속도차를 최소화하면, 정확하고 순조로운 인수가 보장된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2위치에서의 그리퍼와 리시버 사이의 상대적인 속도의 차이가 최소화된다. 그리퍼와 리시버 사이의 가속차를 최소화하면, 더욱 더 정확하고 순조로운 인수가 보장된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 측정장치는 2개 이상의 방향으로 상대 위치를 측정하도록 되어 있다. 2이상의 방향으로 상대 위치를 측정하면 정확하고 순조로운 인수가 보장된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상대 위치오차는 그리퍼에 대한 대물의 상대 위치에 관한 정보를 이용하여 판정된다. 상기 대물은 예비정렬기에 의하여 그리퍼에 건네질 수 있다. 이러한 예비정렬기는 그리퍼에 대한 제물의 위치에 관한 정보를 제공할 수 있다. 상기 정보는 리시버에 대한 그리퍼의 원하는 상대 위치를 판정하는데 사용되어, 리시버에 대한 대물의 올바른 상대 위치를 확립할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;
- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 유지하는 기판테이블; 및
- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것으로, 상기 리소그래피 투영장치는 본 발명에 따른 이송장치를 더 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 본 발명은 이송 장치내에서, 제1위치에서 대물을 그리핑하고, 리시버에 근접한 제2위치에서 대물을 해제하며, 상기 리시버에 근접한 제2위치에서 상기 대물을 그리핑한 후에 제1위치에 대물을 해제하는 것 중 적어도 하나를 포함하는 그리퍼에 의하여 대물을 이송하는 방법에 관한 것으로,
ㆍ적어도 1차원으로 리시버에 대한 그리퍼의 상대 위치를 측정하는 단계,
ㆍ측정된 상대 위치에 기초하여 원하는 상대 위치에 대한 상대 위치 오차가 정의되는 단계, 및
ㆍ제2위치에서의 상대 위치 오차를 최소화하기 위해 그리퍼 및 리시버의 상대 위치를 조정하는 단계를 특징으로 한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명은
- 부분적 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 상기 방사선감응재층의 타겟부상에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 관한 것으로,
상기 원하는 위치로 기판을 이송하기 위해서 본 발명에 따른 대물을 이송하는 방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례에 대하여, 본 명세서에서 사용되는 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외(UV)선 및 (예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인) 극자외(EUV)선을 포함한 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔까지도 포괄하여 사용된다.
대응하는 기준 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부한 개략적인 도면을 참조하여, 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예를 서술한다.
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선, 전자 또는 이온)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사선소스(LA)도 포함한다);
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절 또는 카타디옵트릭 시스템 또는 거울 그룹)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사마스크를 구비한) 반사형(reflective type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램 가능한 거울 어레이와 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사선소스(LA)(예를 들어, EUV 소스)는 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기분포의 외측반경 및/또는 내측반경(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 조정하는 수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사선소스(LA)는 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사선소스(LA)가 흔히 수은램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 흔히 방사선소스(LA)가 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 두 시나리오 모두를 포괄하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM)은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정모듈(long stroke module)(개략위치설정) 및 짧은 행정모듈(미세위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정모듈에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔모드에서는, 소정타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇(10)를 포함하는 이송장치를 도시한다. 상기 로봇(10)은 SCARA-로봇일 수 있지만, 당업자들에게 잘 알려진 여타의 조작기들이 사용될 수도 있다. 상기 로봇(10)은 지지체(11)를 이용하여 베이스(B) 또는 그라운드에 부착된다. 지지체(11)의 최상부상에, 제1 및 제2아암(13, 14)을 포함하는 아암세트를 제어하는 로봇 드라이브(12)가 제공된다. 상기 아암세트(13, 14)에는 적절한 수의 아암이 제공될 수 있음은 물론이다. 로봇 드라이브(12) 및 제1아암(13)은 서로 회전가능하게 부착된다. 제1아암(13) 및 제2아암(14)은 서로 회전가능하게 부착된다. 로봇 드라이브(12)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 점선(R)을 중심으로 아암(13, 14)을 독립적으로 회전시킬 수 있다. 제2아암의 단부 끝에는, 그리퍼(15)가 회전가능하게 부착된다. 또한 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 그리퍼(15)는 회전축선(R)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 상기 로봇(10)은, 아암(13, 14)의 길이에 의하여 실질적으로 결정된 반경을 갖는 지지체(11)를 중심으로 한 원내에서 원하는 어떠한 위치에도 그리퍼(15)를 위치시킬 수 있다. 또한, 알 수 있는 바와 같이, 여타의 종류의 로봇들이 사용될 수 있다.
그리퍼(15)는 리소그래피 투영장치에서 사용되는 기판과 같은 대물을 클램핑하도록 구성된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 그리퍼(15)는 웨이퍼(W)를 클램핑하도록 구성되지만, 상기 그리퍼(15)가 예를 들어 마스크(MA)를 클램핑하는 데도 사용될 수 있음은 물론이다. 이미 상술된 바와 같이 몇가지 방식으로 클램핑이 행해질 수 있으며, 예를 들어 그리퍼(15)는 웨이퍼(W)를 그리퍼(15)로 흡인시키기 위해 저압 클램프를 사용할 수 있다. 대안적인 실시예는 웨이퍼(W)를 클램핑하기 위해서 마찰에 기초한 클램프를 사용할 수 있거나 또는 전자기력을 사용할 수 있다.
이송장치(10)는 기판을 리시버(20)에게 건네 주기 위해서 기판을 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 상기 리시버(20)는 웨이퍼 스테이지(20) 또는 마스크 스테이지일 수 있다. 상기 리시버는 대물을 수용하고, 해제된 대물을 수용하거나 그리핑을 위해 대물을 넘겨 줄 수 있는, 이동가능 또는 불가능한 여하한의 장치일 수 있다. 이 실시예는 웨이퍼 척(23) 및 웨이퍼 척(23)상에 위치된 웨이퍼테이블(21)을 포함하는 웨이퍼 스테이지에 대하여 서술될 것이다. 리시버(20)의 위치는 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 웨이퍼 척(23)상의 거울과 함께 작동하는 간섭계(IF)를 사용하여 정확히 모니터링될 수 있다. 리시버(20)의 위치는 기존의 기술을 이용하여 조정될 수 있다.
도 2에 도시된 예시에서, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(2)로 건네어 진다.웨이퍼(W)가 웨이퍼 스테이지(20)에 대한 원하는 위치내에 있는 경우, 그리퍼는 웨이퍼(W)를 해제한다. 리시버(20)는 수용된 웨이퍼(W)를 지지하는 지지수단(19)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 당업자에게 알려진 바와 같이, 리시버(20)는 웨이퍼(W)를 지지하는 e-핀을 포함할 수 있다.
웨이퍼 스테이지(20)에 대한 그리퍼(15)의 상대 위치를 결정하기 위해서, 제1 및 제2기준지점의 상대 위치를 결정함으로써, 웨이퍼 스테이지(20)에 대한 그리퍼(15)의 상대 위치를 측정하는 센서시스템이 제공된다.
예를 들어, 이는, 센서(22)상에 제공된 제1기준지점 및 그리퍼(15)상에 제공된 제2기준지점(16)의 상대 위치의 측정을 용이하게 하는 웨이퍼 스테이지(20)상에 위치된 센서(22)와 함께 행해질 수 있다. 센서시스템은 1차원으로만 또는 몇몇 자유도로 상대 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 당업자들이 쉽게 이해할 수 있듯이, 1이상의 센서가 제공될 수 있다.
대부분의 센서들은 제한된 감지 영역을 가지므로, 제2기준지점(16)이 센서의 감지 영역내에 가장 먼저 놓여져야 함을 이해하여야 한다.
센서시스템은 웨이퍼 스테이지(20)에 대한 그리퍼(15)의 상대 속도 및/또는 가속을 측정하도록 더욱 구성될 수 있다. 제1기준지점을 가진 센서(22)가 그리퍼(15)상에 위치될 수 있고 제2기준지점이 웨이퍼 스테이지(20)상에 위치될 수 있음은 물론이다.
유익하게, 센서(22)는 이들 아이템이 서로에 대해 기계적으로 고정될 것을 요구하지 않고도 그리퍼(15) 및 웨이퍼 스테이지(20)의 상대 위치의 결정을 용이하게 한다. 이는, 기준지점들이 전자석에 의하여 형성되는 예를 들어 용량성 또는 유도성 센서(22)를 사용하여 행해질 수 있다. 또한, 간섭계 또는 인코더를 사용할 수 있다. 이러한 센서(22)는 당업자에게 잘 알려져 있다.
대부분의 경우, 그리퍼(15)가 예비정렬기에서 웨이퍼(W)를 집기 때문에, 그리퍼(15)에 대한 웨이퍼(W)의 상대 위치가 알려질 것이다. 이 예비정렬기는 웨이퍼(W)를 그리퍼(15)에 정확히 건네 주고 그리퍼(15)에 대한 웨이퍼(W)의 정확한 위치를 측정한다. 하지만, 웨이퍼(W)의 상대 위치가 그리퍼(15)에 대하여 알려지지 않은 경우, 그리퍼(15) 대신에 웨이퍼(W)상의 제2기준지점이 제공되는 것이 유익할 수 있다.
그리퍼(15) 및 웨이퍼 스테이지(20)의 측정된 상대 위치는 원하는 상대 위치와 비교된다. 그리퍼(15)와 웨이퍼 스테이지(20) 사이의 상기 원하는 상대 위치는 0을 포함하는 표준값을 가질 수 있지만, 예를 들어 웨이퍼(W)를 그리퍼(15)로 건네어 준 예비정렬기에 의하여 제공되는 그리퍼(15)에 대한 웨이퍼(W)의 상대 위치의 정보에 기초할 수도 있다. 그런 후, 상대 위치 오차는 원하는 상대 위치와 측정된 상대 위치와의 차이를 발견하여 결정될 수 있다. 상대 위치 오차는, 예를 들어 폐쇄-루프 회로를 이용하여 웨이퍼 스테이지(20)에 대한 그리퍼(15)의 상대 위치를 조정함으로써 최소화될 수 있다. 예를 들어, 그리퍼(15)의 위치를 조정하고, 웨이퍼 스테이지(20)의 위치를 조정할 수 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(20) 및 그리퍼(15)의 위치를 조정할 수도 있다. 이들 조정을 행하기 위해서, 제어장치(40)가 센서(22), 로봇 드라이브(12) 및 웨이퍼 스테이지(20)와 연통하도록 제공된다.통상적으로 웨이퍼 스테이지(20)에는 웨이퍼 스테이지(20)의 위치를 조정하도록 구성된 액츄에이터가 제공된다. 이러한 제어장치(40)는, 당업자들에게 잘 알려진 프로세싱 유닛 및 메모리 유닛을 포함하는 예를 들어, 컴퓨터 드라이브일 수 있다.
웨이퍼 스테이지(20)에 대한 그리퍼(15)의 상대 위치가 꾸준히 모니터링되고 조정되기 때문에, 상대 위치는 거의 고정되어, 그리퍼(15)로부터 웨이퍼 스테이지(20)에 의한 정확하고 순조로운 인수, 또는 그와 반대로, 즉 그리퍼(15)에 의한 웨이퍼 스테이지로부터의 웨이퍼(W)의 정확하고 순조로운 그리핑을 가능하게 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 그리퍼(15) 및 웨이퍼 스테이지(20)와 독립적인, 프레임(20)상에 센서(22)가 제공된 도 3에 도시되어 있다. 프레임(30)은, 예를 들어 베이스 또는 그라운드에 연결된 웨이퍼 스테이지(20) 및 그리퍼(15)에 대하여 상대적으로 움직이지 않는 것이 바람직하다.
그런 후, 그리퍼(15) 및 웨이퍼 스테이지(20)의 상대 위치는 센서(22)를 사용하여 웨이퍼 스테이지(20)상에 제공된 제1기준지점(31) 및 그리퍼(15)상에 제공된 제2기준지점(32)의 상대 위치를 측정함으로써 결정된다.
실제로, 웨이퍼(W)를 유지하는 그리퍼(15)는, 웨이퍼 스테이지(20)가 웨이퍼(W)의 수용위치에 도착하기 이전에, 통상적으로 웨이퍼(W)의 해제 위치에 도착하며, 이와 유사하게, 웨이퍼 스테이지(20)로부터 웨이퍼(W)를 집는 그리퍼(15)는, 웨이퍼 스테이지(20)가 웨이퍼(W)를 해제하는 위치에 도착하기 이전에 웨이퍼(W)를 집는 위치에 도착할 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 그리퍼(15)를 프레임(30)에 도킹시키는 기계적인 도킹 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 그리퍼(15)는 리시버(20)가 도착할 때까지 기다려야 하기 때문에, 이 기계적인 도킹은 비교적 낮은 속도로 행해질 수 있어, 상술된 바와 같은 기계적인 도킹의 많은 결점을 제거한다. 또한, 기계적인 도킹에 의하여 생성된 가능한 마모 입자들(possible wear particles)은 그 입자들이 웨이퍼 스테이지(20)에 근접하여 생성되지 않기 때문에 덜 유해할 것이다.
이제, 그리퍼(15)는 프레임에 기계적으로 결합되고, 그것의 위치는 상대적으로 움직이지 않도록 결정된다. 예를 들어, 그리퍼의 일부로서 형성된 기계적인 링크(25)에 의하여 결합이 수행될 수 있다. 기계적인 링크(25)는 도킹 인터페이스(26)에 의하여 맞물리도록 구성된다. 이미 언급된 순응기구(24)를 적용함으로써 아암세트(13, 14)로부터 발생하는 바람직하지 않은 장애가 최소화된다. 순응기구(24)의 결과로서, 그리퍼(15)의 위치를 조정하는 것으로는 상대 위치 오차가 최소화되지 않을 수 있지만, 웨이퍼 스테이지(20)의 위치를 조정하여서는 가능할 것이다. 웨이퍼 스테이지(20)는, 상대 위치 오차가 없거나 거의 없을 때까지 또한 웨이퍼(W)가 웨이퍼 스테이지(20)로 해제될 수 있거나, 그리퍼(15)가 웨이퍼를 집을 때까지 이동될 수 있다.
센서(22)는, 이미 상술된 바와 유사한 방식으로, 웨이퍼 스테이지(20)상에 제공된 기준지점(31)의 상대 위치를 결정함으로써 웨이퍼 스테이지(20)의 상대 위치를 결정할 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 서술되었지만, 본 발명은 상술된 바와 다르게 실행될 수도 있다. 상기 서술은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 오염 입자들이 떨어져 나가는 것을 감소시키면서, 비교적 높은 속도로, 기판을 정확히 인수하는 대물이송장치가 제공된다.
Claims (14)
- 대물(W)을 이송하는 이송장치에 있어서,제1위치에서 상기 대물(W)을 그리핑하고, 리시버(20)에 근접한 제2위치에서 상기 대물을 해제하고, 상기 리시버(20)에 근접한 제2위치에서 상기 대물을 그리핑한 후에 제1위치에서 상기 대물(W)을 해제하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 그리퍼(15)를 포함하고,ㆍ상기 이송장치에는 상기 리시버(20)에 대한 그리퍼(15)의 상대 위치를 1차원 이상으로 측정하도록 구성된 측정장치(22)가 더 제공되며,ㆍ상기 상대 위치 오차는, 상기 측정된 상대 위치에 기초하여 원하는 상대 위치에 대하여 정의되며,ㆍ상기 그리퍼(15) 및 상기 리시버(20)의 상대 위치는 상기 제2위치에서의 상기 상대 위치 오차를 최소화하기 위해 조정되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항에 있어서,상기 대물은, 마스크(MA) 또는 웨이퍼(W)와 같은 기판이며, 상기 리시버(20)는 마스크테이블(MT) 또는 웨이퍼테이블(WT)과 같은 기판테이블인 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 그리퍼(15) 및 상기 리시버(20)의 상대 위치는 상기 리시버(20)의 제2기준지점과 상기 그리퍼(15)의 제2기준지점(16) 사이의 상대 위치를 측정함으로써 측정되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 측정장치(22)는 상기 리시버(20)상에 제공된 1이상의 센서를 포함하고, 상기 센서(22)상에는 제1기준지점이 제공되며, 상기 그리퍼(15)상에 또는 상기 그리퍼(15)의 대물(W)상에 제2기준지점(16)이 제공되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 측정장치(22)는 상기 그리퍼(15)상에 제공된 1이상의 센서를 포함하고, 상기 센서(22)상에는 제1기준지점이 제공되며, 상기 리시버(20)상에는 제2기준지점(16)이 제공되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 측정장치(22)는 상기 그리퍼(15) 및 상기 리시버(20)에 대하여 비교적 안정된 프레임(30)상에 제공된 1이상의 센서를 포함하고, 상기 그리퍼(15) 또는 상기 그리퍼(15)상의 대물(W)상에 제1기준지점(32)이 제공되며, 상기 리시버(20)상에 제2기준지점(31)이 제공되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 이송장치는 상기 그리퍼(15)를 프레임(30)에 기계적으로 도킹시키는 기계적인 도킹수단을 포함하고, 상기 측정장치는 상기 그리퍼(15) 및 상기 리시버(20)에 대하여 비교적 안정된 상기 프레임(30)상에 제공된 1이상의 센서를 포함하며, 상기 리시버(20)상에는 기준지점(31)이 제공되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 그리퍼(15)와 상기 리시버(20)간의 상대 속도차는 상기 제2위치에서 최소인 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 그리퍼(15)와 상기 리시버(20)간의 상대 가속도차는 상기 제2위치에서 최소인 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,상기 측정장치(22)는 2이상의 방향으로 상대 위치를 측정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 상대 위치 오차는 상기 그리퍼(15)에 대한 대물(W)의 상대 위치에 관한 정보를 이용하여 또한 결정되는 것을 특징으로 하는 이송장치.
- 리소그래피 투영장치에 있어서,- 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;- 기판을 유지하는 기판테이블; 및- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하며,상기 리소그래피 투영장치는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 이송 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 제1위치에서 상기 대물(W)을 그리핑하고, 리시버(20)에 근접한 제2위치에서 대물(W)을 해제하며, 상기 리시버(20)에 근접한 제2위치에서 상기 대물(W)을 그리핑한 후에 제1위치에서 상기 대물(W)을 해제하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함하는 그리퍼(15)에 의하여 이송 장치에 대물(W)을 이송하는 방법에 있어서,ㆍ상기 리시버(20)에 대한 상기 그리퍼(15)의 상대 위치를 1차원 이상으로 측정하는 단계,ㆍ측정된 상대 위치에 기초하여 원하는 상대 위치에 대한 상대 위치 오차를 정의하는 단계, 및ㆍ상기 제2위치에서의 상대 위치 오차를 최소화하기 위해 상기 그리퍼(15) 및 상기 리시버(20)의 상대 위치를 조정하는 단계를 특징으로 하는 방법.
- 디바이스 제조방법에 있어서,- 부분적 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮인 기판(W)을 제공하는 단계;- 방사선시스템(Ex, IL)을 사용하여 방사선의 투영빔(PB)을 제공하는 단계;- 패터닝수단(MA)을 사용하여 상기 투영빔(PB)의 단면에 패턴을 부여하는 단계;- 상기 방사선감응재층의 타겟부(C)상에 상기 방사선의 패터닝된 빔(PB)을 투영하는 단계를 포함하며,상기 원하는 위치로 상기 기판(W)을 이송하기 위해서 제13항에 따른 방법을 이용하는 단계를 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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