KR20050025067A

KR20050025067A - 리소그래피 장치 및 리소그래피 장치내에서의 열 변형에대한 보상방법

Info

Publication number: KR20050025067A
Application number: KR1020040070347A
Authority: KR
Inventors: 프랑켄도미니쿠스야코부스페트루스아드리아누스; 복스빌헬무스요세푸스
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2005-03-11
Also published as: DE602004009256T2; US7151588B2; DE602004009256D1; JP2005101593A; US20050140950A1; SG109603A1; CN100470369C; TWI279649B; JP4700941B2; CN1591195A; EP1513017A1; TW200519546A; KR100775545B1

Abstract

본 발명은 열 부하를 받는 요소, 상기 열 부하에 의하여 야기되는 상기 요소의 변형을 상기 리소그래피 장치내에서 보상하는 열 보상 변형 유닛을 포함하고, 상기 열 보상 변형 유닛은: 상기 요소의 1이상의 위치에서의 온도를 감지하는 1이상의 온도 센서, 상기 위치에서 감지된 온도의 함수로서 상기 열 부하에 의하여 야기되는 상기 요소의 상기 변형을 계산하는 프로세싱 유닛을 포함하고, 상기 변형은 상기 요소의 컴퓨터 생성 모델로부터 나온 데이터를 사용하여 적절한 보정이 이루어지거나 리소그래피 장치내에서의 변형에 대하여 고려될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치에 관한 것이다.

Description

리소그래피 장치 및 리소그래피 장치내에서의 열 변형에 대한 보상방법{Lithographic Apparatus and a Method of Compensating for Thermal Deformation in a Lithographic apparatus}

본 발명은 리소그래피 장치 및 리소그래피 장치내에서의 열 변형에 대한 보정방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부상으로 필요한 패턴을 적용시키는 기계이다. 예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 마스크와 같은 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성하는데 사용될 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층을 갖는 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이의 일부를 포함함)상으로 묘화(imaging)될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 연속적으로 노광되는 인접해 있는 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 공지된 리소그래피 장치로는, 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스테퍼(stepper)와 주어진 방향("스캐닝"방향)으로 투영빔을 통한 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너(scanner)가 포함된다.

리소그래피 장치는 열을 생성시키는 방사선 소스와 같은 구성요소를 포함한다. 지지프레임과 광학 및 기타 요소들과 같은 리소그래피 장치의 다른 요소들은 열생성 구성요소로부터의 열 부하의 영향을 받는다. 리소그래피 장치의 특정 요소에 의하여 겪게 되는 열 부하는 장치의 묘화(imaging) 품질을 손상시킨다 것이 발견되었다. 본 발명의 목적은 이러한 문제에 대처하는 것이다.

또한, 리소그래피 장치를 사용하여 묘화될 수 있는 피처의 크기를 줄이기 위하여, 조명 방사선의 파장을 줄이는 것이 바람직하다. 따라서, 현재는 180nm보다 작은 자외선 파장, 예를 들어 157nm 또는 126nm의 파장이 사용된다. 또한, 50nm 보다 작은 파장, 예를 들어 13.5nm의 파장인 소프트 x-선(soft x-ray)이라 칭해지는 극자외선(EUV)이 사용된다.

보다 짧은 파장을 사용하는 결과는, 비록 투영시스템내의 열적 안정성이 리소그래피 장치에서 계속 문제가 되기는 하나, 180nm보다 작은 파장과 같은 보다 짧은 파장에서 작동하는 장치는 보다 높은 파장에서 작동하는 것들보다 열적 안정성의 문제에 훨씬 더 취약하다는 점이 판명되었다는 것이다.

예를 들어, 보다 짧은 파장에서 작동하는 장치는 본 출원인의 계류중인 유럽특허출원 제1178357호에 기술되어 있다. EP1178357에서, 리소그래피 장치는 특정 구성요소들이 진공챔버내에 배치된 것으로 공지되어 있다. 투영빔은 마스크를 다수의 거울을 거쳐 기판상으로 묘화시킨다. 이러한 구성은 예를 들어 EUV 빔이 사용될 때 필요한데, 이는 EUV 투영빔이 대기압의 가스내에서의 투영용으로는 부적합하고 현재 EUV 방사선과 관련하여 사용할 수 있는 굴절 광학요소가 없기 때문이다. 동일한 구성이 여타 형태의 빔에 대해서 필요하다.

유럽특허출원 제1178357호는 진공 챔버의 벽 또는 진공 펌프로부터의 열 방사선은 열 팽창 또는 수축을 야기하기 때문에 진공하의 작동이 온도 안정성의 문제를 가져올 수 있다는 것을 개시하고 있다. 이는, 기준프레임 같은 온도 임계적 구성요소(temperature critical component)가 지지프레임, 기판테이블 또는 투영시스템과 관계될 경우 묘화 오차를 가져온다.

특히, 광학요소, 특히 EUV 리소그래피 투영장치의 거울의 위치는 노광시 매우 정확하게 달성 및 유지되어야 할 필요가 있기 때문에 열적 안정성이 묘화 품질에 영향을 미친다. 예를 들어, EUV 장치에서, 거울들은 +/- 0.1nm 이하의 정확도로 위치설정되어야 할 필요가 있다. 거울과 같은 광학 요소들은 지지프레임상에서 지지되어야 하기 때문에, 지지프레임에 변형을 야기하는 온도의 변화들 또한 거울 위치의 변화를 야기할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

종래에는, 열적 변화에 대해 가능한 한 적게 반응하도록 장치들을 디자인함으로써 이러한 문제에 대처하였다. 예를 들면, 당업계에서 0에 가까운 열 팽창(NZTE;near-zero thermal expansion) 재료 등 이라 칭해지는 특수 재료인 Zerodur (상표임) 또는 Invar와 같은 재료로 지지프레임 및 여타 주요 구조체들을 구성함으로써 이러한 문제에 대처하였다. 이와 같은 재료들은 매우 낮은 열팽창 계수를 갖도록 디자인된다. 이들 재료의 사용이 장치의 열기계적안정성(thermomechanicalstability)를 향상시키기는 하나, 이들은 Zerodur와 같은 사용되는 재료의 취성(fragility), 비용 및 제조가능성을 포함하는 다양한 결점을 가져 제조의 복잡성에 부가된다. 또한, 유리 재료를 서로 연결시키는 작업은 문제의 소지가 있으며, 이는 Zerodur와 같은 NZTE 재료의 제조가능성의 보다 일반적인 문제에 관여하는 인자들 중 하나이다.

예를 들어 EP1178357에 개시된 바와 같이, 열적 안정성의 문제를 해결하기 위한 또 다른 접근은 열 소스와 온도 임계적 구성요소 사이에 배치되는 열 실드를 제공하는 것이다.

온도 변동(fluctuation)이 어떠한 파장에서도 작동하는 리소그래피 장치에 미치는 효과를 최소화시키려는 노력에도 불구하고 이것의 충격은 완전히 제거될 수는 없다는 것이 판명되었다. 또한 상술된 바와 같이, 열적 안정성의 문제를 해결하는데 사용되는 재료 및 기술들은 일반적으로 장치의 복잡성 및 비용을 부가하는 결점들을 갖는다.

본 발명의 목적은 열기계적 안정성에 대하여 종래 장치에서 겪게되는 문제들에 대처하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 투영시스템내의 1이상의 이동가능한 광학 요소의 위치가 열기계적으로 안정적인 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 열 부하를 받는 요소, 열 부하에 의하여 야기되는 상기 요소의 변형을 리소그래피 장치내에서 보상하는 열 보상 변형 유닛을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 열 보상 변형 유닛은: 상기 요소의 1이상의 위치에서의 온도를 감지하는 1이상의 온도센서, 상기 위치에서 감지된 온도의 함수로서 열 부하에 의하여 야기되는 상기 요소의 변형을 계산하는 프로세싱 유닛을 포함하고, 상기 변형은 상기 요소의 컴퓨터 생성 모델로부터 나온 데이터를 사용하여 정확한 보정이 이루어지거나 리소그래피 장치내에서의 변형에 대하여 고려될 수 있게된다.

1이상의 위치에서의 온도를 감지함으로써, 상기 요소의 열 변형을 보상할 수 있다. 온도 변동에 의하여 야기되는 상기 요소의 변형을 제거하려 시도하기 보다는, 보상을 위해 변형 보상 유닛을 제공함으로써 열 부하를 받는 리소그래피 장치의 요소들을 Zerodur 등의 NZTE와 같은 특수 재료로 더이상 제조할 필요가 없게 된다. 그 대신, 보다 값싸고, 잘 부숴지지 않으며 쉽게 제조가능한 재료가 사용될 수 있다. 이는, 재료 및 제조 비용을 저감시키고 열 부하를 받는 리소그래피 장치내의 특정 요소의 제조가능성을 증가시키는 장점을 제공한다. 결과적으로, 투영시스템 지지프레임상의 열 부하를 보상하는 특정 실시예에서, 투영시스템 지지프레임에 의하여 지지되는 이동가능한 광학 요소의, 노광 주기에 걸쳐 나노미터의 몇분의 1의 위치설정의 정확성이, 예를 들어 몇 분 동안에 달성될 수 있도록 열적 안정성이 향상된다.

바람직한 실시예에서는, 유한 요소 모델링(finite element modelling)을 사용하는 모델을 생성시키는 모델링 유닛이 제공된다. 유한 요소 모델링은 Zerodur 또는 금속 예를 들어 Invar 또는 알루미늄과 같은 균질성 재료(homogeneous material)로 만들어진 요소를 효과적이고 정확하게 모델링하는데 사용될 수 있다는 것이 판명되었다. 대안실시예에서, 구조체의 변형은 몇가지 온도 분포에 대하여 측정되고 실험적 피트가 사용되어 열 변형 보상 유닛에 대한 모델링을 생성한다.

바람직한 실시예에서, 열 변형 보상 유닛은 계산된 변형에 응답하여 제어신호를 출력하도록 배치된 제어유닛을 포함하고, 상기 제어신호는 변형을 보상하거나 그에 대해 고려한다. 제어유닛을 제공함으로써, 열 부하를 받는 요소와 상기 요소에서 감지되는 온도간의 직접적인 제어 루프가 조성된다.

바람직한 실시예에서, 1이상의 온도 센서는 상기 요소상에 직접적으로 배치된다. 상기 요소상에 직접적으로 1이상의 온도 센서를 배치하면, 감지되는 온도의 정확성과 그에 따른 열 부하의 보상은 각각 훨씬 더 정확하게 감지되고 보상된다.

바람직한 실시예에서, 상기 요소는 지지프레임이다. 본 발명에 따라 지지프레임이 고가의 특수 재료로 만들어져야 할 필요가 있었으나, 지지프레임에서의 열 변형을 보상함으로써, Invar 및 알루미늄 등의 금속과 같은 여타의 보다 저렴한 재료가 지지프레임용 재료로 사용될 수도 있다. Invar 또는 알루미늄과 같은 금속의 지지프레임을 제공하면, 프레임이 잘 부숴지지 않고, 지지프레임의 제조가능성이 향상되고, 연결 기술, 즉 서로 상이한 구성요소들을 연결시킬 수 있는 능력이 단순화되고, 지지프레임을 디자인하기 위한 자유도가 커지는 등의 동역학 분야에서의 장점들이 얻어진다. 또한, 프레임의 비용 및 리드 타임(lead time)이 줄어든다. 나아가, 금속과 같은 균질 재료가 본 발명의 추가 실시예에 따른 유한 요소 모델링을 사용하여 정확하고 효과적으로 모델링될 수 있다는 것이 판명되었다.

바람직한 실시예에서, 지지프레임은 방사선 소스를 지지하는 소스 프레임, 조명시스템을 지지하는 일루미네이터 프레임, 패터닝수단을 지지하는 패터닝수단 지지프레임, 투영시스템을 지지하는 투영시스템 지지프레임, 투영시스템 지지프레임 및 측정시스템 중 1이상을 지지하는 제1기준 지지프레임, 제1기준 지지프레임을 지지하는 제2기준 지지프레임 및 기판을 지지하는 기판 지지프레임 중 1이상이다. 이러한 방식으로, 본 발명은 리소그래피 장치에서 다양한 요소들에 대한 적용례를 갖는다.

바람직한 실시예에서, 상기 요소는 광학 요소 및 측정시스템에 포함되는 요소 중 1이상이다. 이러한 방식으로, 지지프레임 이외에도 본 발명은 거울 블록과 같은 측정시스템내의 요소 및 거울과 렌즈 같은 광학 요소에 적용될 수도 있다.

바람직한 실시예에서, 추가 요소는 지지프레임상에서 지지되는 이동가능한 광학 요소이고, 1이상의 센서에 의하여 감지되는 1이상의 온도에 응답하여, 제어신호가 상기 추가의 이동가능한 광학 요소의 위치를 조정하게 하여 상기 요소의 변형을 보상한다. 이러한 방식으로, 지지프레임이 최소로 변형되도록 하는 것 보다는, 광학 요소에 의하여 여하한의 변형에 대한 고려라도 이루어질 수 있다. 따라서, 제조 공차가 줄어든다. 동시에 시스템, 예를 들어 이동가능한 광학 요소가 배치되는 조명시스템 또는 투영시스템의 정확도가 향상된다.

바람직한 실시예에서, 1이상의 온도 센서가 지지프레임 및 광학 요소상에 직접적으로 배치되고, 상기 광학 요소의 위치는 지지프레임 및 광학 요소상에 배치되는 상기 온도 센서들에 의하여 감지되는 온도들에 의하여 판정된다. 지지프레임 및 광학 요소상에서 직접적으로 온도를 측정함으로써, 구조체의 열 변형에 대한 보상의 정확성이 더욱 향상된다.

바람직한 실시예에서, 센서에 응답하는 프로세싱 유닛은 변형을 나타내는 변형 신호를 제공하는데, 상기 프로세싱 유닛은 변형 데이터 및 감지된 온도를 기초로 하여 상기 변형 신호를 유도하며, 상기 변형 데이터는 상기 모델로부터 유도되고 1이상의 위치에서의 온도의 함수로서 상기 프레임의 변형을 나타낸다. 감지된 온도 및 변형 데이터로부터 유도된 변형 신호를 제공함으로써, 상기 변형의 정확한 판단을 내릴 수 있어 정확하게 판정된 변형 신호를 조정 유닛으로 제공할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 장치는: 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템, 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체, 기판을 잡아주는 기판테이블 및 상기 패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 투영하는 투영시스템 중 1이상을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 상기 변형 데이터는 열 변형 모델의 형태로 되어 있다. 열 변형 모델 형태의 변형 데이터를 제공함으로써, 장치의 몇몇 파라미터 및 작동 조건과 관련한 변형 데이터가 제공될 수 있다. 따라서, 상기 지지프레임의 변형이 보상될 수 있는 정확도가 더욱 높아진다.

바람직한 실시예에서, 열 변형 보상 유닛은 상기 요소의 구조에 대한 열 효과를 보상한다. 이러한 방식으로, 구조 자체의 열 효과가 보상된다.

바람직한 실시예에서, 요소의 구조 중 높은 강성을 갖는 위치에 1이상의 온도 센서가 배치된다. 상기 위치에서의 온도가 전체 구조의 열기계적 거동을 지배하기 때문에 상기 구조 중 높은 강성을 갖는 위치에 배치되는 온도 센서들이 특히 양호한 결과들을 제공한다는 것이 밝혀졌다.

본 발명의 추가 형태에 따르면, 리소그래피 장치에서의 열 변형을 보상하는 방법이 제공되며, 상기 리소그래피 장치는 열 부하를 받는 요소를 포함하며, 상기 방법은:

- 상기 요소상의 1이상의 위치에서 온도를 감지하는 단계,

- 상기 위치에서 감지된 온도의 함수로서 상기 열 부하에 의하여 야기되는 상기 요소의 변형을 계산하는 단계를 포함하되, 상기 변형이 상기 요소의 컴퓨터 생성 모델로부터 나온 데이터를 이용하여 계산되는 단계, 및

- 상기 요소의 변형을 보상하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 청구항 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항의 방법을 수행할 수 있는 수단을 포함하는 사용자 터미널이 제공된다.

본 발명의 또 다른 추가 형태에 따르면, 컴퓨터에서 실행될 때 청구항 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 컴퓨터를 제어하는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체가 제공된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 리소그래피 장치의 사용에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 집적 광학시스템, 자기 도메인 메모리, 액정표시패널(LCD), 박막자기헤드 등을 위한 가이던스 및 검출패턴의 제조와 같은 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어는 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 것임을 이해할 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 예를 들어 트랙(통상적으로 레지스트의 층을 기판에 적용하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴)이나 메트롤로지 또는 검사 툴에서 노광 전 또는 후에 처리될 수도 있다. 적용이 가능할 경우, 본 명세서의 내용은 상기 및 기타 기판 처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다중 층 IC를 생성시키기 위하여 한번 이상 처리되는 경우 본 명세서에서 사용된 (기판이라는) 용어는 다중 처리된 층을 이미 포함하는 기판을 언급할 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외선(UV)과 (예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인) 극자외선(EUV) 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성시키는 것과 같이 투영 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영 빔에 부여되는 패턴은 기판 타겟부의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않는다는데 유의해야 한다. 일반적으로, 투영 빔에 부여되는 패턴은 집적회로와 같은 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다.

패터닝 수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예로는 마스크, 프로그램 가능한 거울 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 리스그래피에서는 마스크가 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 프로그램 가능한 거울 어레이의 예로는 작은 거울들의 매트릭스 배열을 들 수 있는데, 상기 거울들 각각은 개별적으로 경사져 입사되는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키며; 이러한 방식으로 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝수단의 각 예시에 있어서, 지지 구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있고 가령 투영시스템에 대하여 패터닝수단이 확실히 원하는 위치에 있도록 할 수 있는, 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "레티클", "마스크"란 용어의 어떠한 사용도 좀 더 일반적인 용어인 "패터닝수단"과 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어, 사용되는 노광방사선에 대하여 적절하거나 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절하다면, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위하여 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학구성요소를 포괄할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 수도 있다.

리소그래피장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있거나, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수도 있다.

또한, 리소그래피장치는 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우도록 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체, 예를 들어 물에 기판이 침지되는 형태로 구성될 수도 있다. 침지액은 리소그래피장치내의 여타의 공간, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이에 적용될 수도 있다. 침지기술은 본 발명이 속하는 기술분야에서 투영시스템의 개구수를 증가시키는 것으로 잘 알려져 있다. 리소그래피 장치는 평판 디스플레이(flat panel display)에 관한 것일 수도 있다.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는:

ㆍ방사선(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(일루미네이터)(IL);

ㆍ패터닝수단(MA)(예를 들어, 마스크)을 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트코팅된 실리콘웨이퍼)을 잡아주고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT); 및

ㆍ 패터닝수단(MA)에 의하여 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함)상에 묘화(imaging)시키는 투영시스템(PL)(예를 들어, 반사형 투영렌즈)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 반사 마스크 또는 위에서 언급한 종류의 프로그램가능한 거울 어레이를 채용한) 반사형이다. 대안적으로는, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채용한) 투과형일 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 상기 방사선 소스와 리소그래피 장치는, 예를 들어 상기 방사선 소스가 엑시머 레이저일 경우 별도의 객체일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성한다고 볼 수 없으며, 방사선 빔은 예를 들어, 적절한 콜렉팅 거울 및/또는 스펙트럼 정화 필터(spectral purity filter)를 포함하는 방사선 콜렉터(radiation collector)의 도움으로 방사선 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)를 일반적으로 거쳐간다. 여타의 경우, 예를들어, 방사선 소스가 수은램프인 경우에는 상기 방사선 소스는 상기 장치의 통합된 일부일 수 있다. 방사선 소스(SO)와 일루미네이터(IL)는 방사선 시스템이라 칭할 수도 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 빔의 각도의 세기분포를 조정하는 조정수단을 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측의 반경크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 상기 일루미네이터는 그 단면에서 소정의 균일성 및 세기 분포를 갖는, 투영 빔(PB)이라 칭해지는 콘디셔닝된 방사선 빔을 제공한다.

상기 투영 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 프로그램가능한 마스크(MA)상에 입사된다. 마스크(MA)에 의해 반사되면, 투영 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하고 상기 렌즈는 기판(W)의 타겟부(C)위에 상기 빔(PB)을 포커스한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스)에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 위치센서(IF1)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후에 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블들(MT 및 WT)의 이동은, 위치설정수단들(PM 및 PW)의 일부를 형성하는 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 짧은행정 액추에이터에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1,P2)를 사용하여 정렬될 수도 있다.

도시된 장치는 다음의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 투영 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에(즉, 단일 정적노광) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 정적노광시에 묘화되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서는, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)이 동시에 스캐닝되는 한편 투영빔에 부여된 패턴이 소정 타겟부(C)(즉, 단일 동적노광)상에 투영된다. 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영시스템(PL)의 확대(축소) 및 이미지 반전(image reversal) 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시의 타겟부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 타켓부의 폭을 제한하는 한편, 스캐닝동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서는, 마스크테이블(MT)이 프로그램가능한 패터닝수단을 잡아주어 기본적으로 정적인 상태로 유지되며, 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안 기판테이블(WT)이 움직이거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스방사선소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 기판테이블(WT)이 이동할 때마다, 또는 스캔시 연속적인 방사선펄스들 사이에서 필요에 따라 프로그램가능한 패터닝수단이 업데이트된다. 이 작동 모드는, 위에서 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 활용하는 마스크없는(maskless) 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전체적으로 다른 상이한 사용 모드가 채용될 수도 있다.

특정 파장, 예를 들어 EUV, 알파 및 감마 방사선에서 작동하는 리소그래피 장치에서는, 특정 장치 구성요소, 예를 들어 투영시스템, 일루미네이터 및 마스크와 마스크 테이블 및 웨이퍼와 웨이퍼 테이블이 진공 펌프를 이용하여 펌핑(pump out)되는 진공챔버에 배치된다. 진공 펌프가 리소그래피 장치의 열적 불안정성을 증가시키는 것으로 밝혀졌으므로 본 발명은, 진공 챔버내에 구성요소들을 갖는 상기 장치들에 대해 특히 적용될 수 있으나, 열정 불안정성은 진공 챔버 및 펌프를 포함하지 않는 여타 리소그래피 장치에서도 계속해서 문제가 되기 때문에 본 발명은 이러한 장치들에 대해서도 적용될 수 있다.

본 발명은 리소그래피 장치내의 여러 요소들에 대한 적용례를 갖는다. 도 2 내지 4를 참조하여, 투영시스템내의 열 변형의 보상에 대한 특정 실시예가 기술된다. 하지만, 본 발명은 이러한 형태로만 제한되는 것은 아니다. 본 발명은 리소그래피 장치내의 여하한의 지지프레임뿐 아니라 이동가능할 수도 있는 거울 및 렌즈 등의 광학 요소 및 거울 블록과 같은 측정시스템(IF1,IF2)의 여타 요소와 같은 리소그래피 장치의 여타 요소들에 대해서도 적용가능하다.

예를 들어, 열 변형이 보상될 수 있는 요소들은, 방사선 소스(SO)를 지원하는 소스 프레임, 조명시스템(IL)을 지지하는 일루미네이터 프레임, 패터닝수단(MA)을 지지하는 패터닝수단 지지프레임(MT), 투영시스템(PL)을 지지하는 투영시스템 지지프레임, 투영시스템 지지프레임 및 측정시스템(IF1,IF2) 중 1이상을 지지하는 제1기준 지지프레임(MF), 제1기준 지지프레임(MF)을 지지하는 제2기준 지지프레임(BF), 및 기판(WA)을 지지하는 기판 지지프레임(WT)을 포함하나 그들로 제한되는 것은 아니다. 도 1의 개략적인 특성과 관련하여, 도 1에는 상세히 도시되지 않은 상술된 지지프레임들은 각각 소스(SO), 일루미네이터 시스템(IL), 투영시스템(PL)을 형성하는 것으로 간주된다는 것에 유의해야 한다. 상술된 바와 같이, 열 부하를 받는 요소의 열 변형을 보상함으로써, 상기 요소들에 대해 대안의 재료들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1기준 지지프레임(MF) 및 제2기준 지지프레임(BF) 중 1이상은 Invar 및 알루미늄 중 1이상으로 만들어질 수 있다. 제1기준 지지프레임(MF)은 메트롤로지(또는 메트로) 프레임이라 칭해지고, 제2기준 지지프레임(BF)은 베이스 프레임이라 칭해질 수 있다. 일 실시예에서, 제어 신호는 장치내의 추가 요소로 출력되어 그 추가 요소가 변형을 보정 또는 고려하도록 한다. 추가 실시예에서, 상기 추가 요소는 요소상에서 지지된다. 또 다른 실시예에서, 제어 신호는 추가 요소의 제어에 대한 세트포인트에서의 변형을 고려한다. 또 다른 추가 실시예에서, 제어 신호는 추가 요소가 변형을 보정 또는 고려하도록 하는 장치의 추가 요소로 출력된다. 상기 추가 요소는, 예를 들어 거울 및 렌즈와 같은 광학 요소일 수 있다. 추가 요소는 이동가능할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 신호는 추가 요소가 열 변형 보상 유닛에 의하여 계산된 변형에 응답하여 이동하도록 한다. 도 2 내지 4를 참조하여 기술된 바와 같이, 추가 요소는 요소상에서 지지될 수 있다. 따라서, 요소의 어떠한 변형도 추가 요소를 제어함으로써, 예를 들어 요소의 변형을 보상하도록 추가 요소를 이동시킴으로써 보상된다. 일 실시예에서, 제어 신호는 추가 요소의 제어를 위한 세트포인트에서의 변형을 고려한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도 변형 보상 회로를 포함하는 리소그래피 장치의 상세도이다. 도 2에 도시되고 그를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 투영시스템(PL) 및 투영시스템 지지프레임(4)에 대한 것이다. 하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명은 상기 예시로 제한되지 않으며, 도 1을 참조하여 상술된 추가 상황들에도 적용될 수 있다. 도 1과 관련하여 도시 및 기술된 요소들과 동일한 참조부호를 갖는 요소들에 대해서는, 도 1을 참조하면 된다. 통상적으로, 투영시스템(PL)은 요소(4)를 포함한다. 도 2에 도시된 요소는 지지프레임, 특히 투영시스템 지지프레임이다. 투영시스템(PL)은 복수의 추가 요소들을 더 포함한다. 도 2에서, 추가 요소(M1-M6)는 복수의 광학 요소(M1-M6)이다. 도 2에 나타낸 실시예에 도시된 광학 요소들은 거울들이다. 상기 거울들 중 1이상은 이동가능하도록 배치된다. 통상적으로, 거울 M5를 제외한 모든 거울은 이동가능하다. 거울들은 마스크로부터 웨이퍼까지 패터닝된 빔을 지향시키도록 배치된다. 상술된 바와 같이, 거울들이 위치설정되는 정확도는 매우 높다. 거울들의 위치는 제어유닛(14)에 의하여 제어된다. 거울을 위치를 판정하기 위하여 위치센서(25)가 제공된다. 액추에이터(26)는 제어유닛(14)으로부터 제어신호(cs)를 수신하고 거울이 상기 제어신호(cs)에 반응하여 원하는 위치로 이동시키도록 되어 있다. 상기 거울들은 지지프레임(4)에 제공된다. 지지프레임(4)은 기준프레임(4) 및 복수의 센서 프레임(28)을 포함할 수 있다. 복수의 센서 프레임(28)은 인터페이싱 요소(27)를 사용하여 기준프레임(4)에 장착되도록 되어 있다. 센서 프레임(28)은 광학 요소(M1-M6), 통상적으로는 이동가능한 거울, 위치 센서(25) 및 액추에이터(26)를 지지하도록 되어 있는 프레임이다. 별도의 센서 프레임(28)이 각 거울(M1-M6)에 대해 제공될 수도 있다. 하지만, 통상적으로는 M1-M4 및 M6에 대하여 별도의 거울 모듈이 제공되고, M5는 정지되어 있고 지지프레임(4)에 직접적으로 장착되는 것이 보통이다. 통상적으로, 거울(M5)에는 센서 또는 액추에이터가 제공되지 않는다. 이러한 하위-조립체를 일반적으로 "거울-모듈"이라 칭한다. 상기 거울은 지지프레임과 열 접촉할 수 있다. 특히, 지지프레임의 어떠한 열적 불안정성도 광학 요소들에 영향을 미친다. 도 2에는, 간략히 하기 위하여 단 2개의 센서 프레임만이 도시되었으나, 통상적으로는 모든 이동가능한 거울들이 그들 각자의 센서 프레임상에서 지지된다. 통상적으로, 각 센서 프레임(28)은 소위 "정적으로 결정된 인터페이스(statically determined interface)"(27)를 사용하여 기준 프레임(4)에 장착된다. 이러한 인터페이스는, 예를 들어 기준 프레임(4)에 거울 모듈을 장착시키도록 배치되는 복수의 요소(27)(도 2에는 그 중 몇개만 도시됨)를 포함하는데, 각 요소(27)는 6개의 자유도 각각을 오직 한 번 억제하는 방식으로 되어 있다. 도 2에서, 지지프레임상의 거울들의 지지는 거울(M1 및 M6)을 지지하는 로드(27)에 의하여 개략적으로 나타나 있다. 도 2에서는 간략히 하기 위해 지지부재들이 M1 및 M6에 대해서만 도시되었으나 통상적으로 거울 M2-M4도 유사한 방식으로 지지된다. 통상적으로 M5는 정지되어 있기 때문에 그것의 지지부재는 M1-M4 및 M6에 대한 것과는 상이하다. 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이 "정적으로 결정된 인터페이스"는 지지프레임에 거울을 장착시키는 하나의 통상적인 방식을 나타내고 있으나, 본 발명은 이러한 형태로만 제한되는 것은 아니며 하나의 이동가능한 광학 요소가 지지부재의 특성과는 독립적인 지지프레임상에 지지되는 어떠한 장치의 적용에 대해서도 적합하다. 광학 요소(거울)는 지지프레임(4)에서 지지되기 때문에, 리소그래피 장치에서의 온도 변동에 의하여 야기되는 지지프레임의 변형이 거울의 위치를 변화시킨다는 것을 이해해야 한다. 이러한 문제에 대처하기 위하여, 열 변형 보상 유닛(10,15)이 제공된다. 열 변형 보상 유닛(10,15)은 프레임(4)상의 1이상의 위치에서의 온도를 감지하기 위하여 1이상의 온도 센서(10)를 포함한다. 도 2에는, 거울(M6) 부근에 하나의 온도 센서(10)가 도시되어 있다. 하지만, 지지프레임(4) 위에는 어떠한 수의 센서들도 제공될 수 있다. 센서의 총 개수는 대략 50개일 수 있으나 이로 제한되지는 않았다. 본 발명에 있어 센서의 위치가 중요한 것은 아니지만, 특정 실시예에서 센서(10)들은 거울(M1-M6) 부근, 특히 센서 프레임이 기준 프레임과 접촉하는 영역에 제공된다. 광학 요소들이 지지프레임(4)에 대안의 방식으로 장착되는 대안실시예에서는, 광학 요소들이 요소들을 대안의 장착 또는 지지 요소에 의해 프레임상에서 지지되는 장소에 온도 센서들이 배치될 수 있다. 예를 들어 거울 위치 센서들이 지지프레임상에 직접적으로 장착되는 실시예와 관련해 센서 프레임이 제공되지 않는 경우에 있어서는, 위치 센서가 광학 요소, 즉 거울의 위치를 판정하므로 거울 위치 센서와 동일한 위치에 온도 센서가 배치된다. 또한, 광학 요소로부터 비교적 먼 위치에서의 변형까지도 광학 요소의 위치와 관련한 충격을 가질 수 있기 때문에 변형이 발생할 것으로 알려진 위치에 센서들이 배치될 수도 있다. 특정 실시예에서는, 구조 중 높은 강성을 갖는 위치에 배치된 온도 센서들이 특히 양호한 결과들을 제공하는 것으로 밝혀졌는데, 이는 상기 위치들에서의 온도가 전체 구조의 열-기계적 거동을 지배하기 때문이다. 특정 실시예에서는, 지지프레임과 광학 센서 모두에 온도 센서들이 배치된다. 이러한 방식으로, 보상의 정확도가 더욱 개선된다. 본 발명이 특정 위치에서의 온도로 인해 주어지는 변형을 보상하는 방식에 대해서는 보다 상세히 후술하기로 한다.

지지프레임(4)은 광학 요소(M1-M6)들이 제공되는 프레임을 제공한다. 통상적으로, 지지프레임(4)은 하우징이다. 투영빔(PB)은 하우징내에 형성되는 개구부 또는 윈도우(7)를 통해 하우징으로 들어가고 개구부 또는 윈도우(11)를 통해 나간다. 하우징은 또한 하우징의 중앙부를 가로질러 배치되는 강화 플레이트(stiffening plate:8)를 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 투영빔이 하우징을 통해 전파되도록 하는 추가의 개구부 또는 윈도우(9)가 강화 플레이트(8)에 제공된다. 지지프레임(4)은 낮은 팽창 재료로 만들어질 수 있다. 하지만, 본 발명은 지지프레임(4)용 금속들을 포함하는 여타 재료의 사용도 가능하다. 특정 실시예에서, 지지프레임(4)은 Invar(상표)로 이루어진다. 대안적으로 지지프레임은 알루미늄 또는 세라믹 재료와 같은 여타 금속으로 이루어질 수도 있다. 일반적으로, 본 발명은 재료의 선택과는 대부분 독립적이다.

열 변형에 대한 모델을 충분히 계산할 수 있도록 하기 위해서는, 재료의 열적 특성 및 거동의 수학적 표현이 가능한 한 양호한 현실을 근사화 시켜야 한다. 대안적으로, 예를 들어 특이(exotic) 및/또는 이방성 재료에 대하여 열 변형 모델은, 가령 몇가지 온도 분포에 대해 이 구조의 변형을 측정하고 예를 들어 회귀 분석(regression analysis)에 의해 실험 데이터에 열 변형 모델을 피팅(fitting)함으로써 실험적으로 결정될 수 있다. 또한, 온도 측정이 매우 정확해야함은 물론이다. 거동이 다소 선형이라고 알려진 다양한 재료들이 있다. 즉 이들은 절대온도의 함수로서 그리고 시간상 다소 일정한 열 전도계수 및 열 팽창계수를 갖는다; 확실히 리소그래피 장치는 섭씨 약 20도 내지 섭씨 약 30도 범위의 온도 범위에서 기능한다. 하지만, 일반적으로 온도의 거동이 비-선형인 경우에도, 어느 정도까지 알려진다면 변형은 여전히 충분히 보상될 정도로 정확히 예측할 수 있다. 따라서, 일반적으로 본 발명은 선형 재료 특성을 갖는 재료로 제한되지 않는다. 하지만, 재료의 특성이 선형이라면, 절대 온도 대신 어느 시간내의 온도 차들을 측정하는 것으로 족하다. 또한, 지지프레임의 변형의 한정적 보상으로 인한 오버레이 및 초점의 손실을 야기하는 측정 오차나 광학 이미지의 왜곡이 특정 한도내에서 유지될 수 있도록 하기 위하여, 높은 열 팽창 계수를 갖는 재료들에 대해서는 온도 변화의 보다 정확한 측정이 필요하다. 따라서, 일반적으로 모든 종류의 열 팽창 계수를 갖는 재료들이 허용된다. 하지만, 그 값이 커질수록 온도 및/또는 온도 변화의 측정이 더욱 정확해져야 한다.

알루미늄에 있어서, 그것의 열 팽창 계수는 상당히 크며, 통상적으로 Invar보다 20 내지 40배이다. 따라서, 보상될 열 변형량은 Invar 지지프레임에 비해 증가된다. 하지만, 알루미늄은 상대적으로 낮은 비용, 제조의 용이성 및 견고성과 같은 이점들을 제공하며, 또한 알루미늄은 매우 높은 열 전도성 및, 보다 낮고 보다 균일한 온도 변화를 가져오는 비열을 가져 보다 균일한 변형이 일어나도록 하기 때문에 보다 단순한 열 변형 모델을 세울 수 있다. Invar와 마찬가지로, 알루미늄은 잘 알려진 "연결 기술"을 이용할 수 있고 디자인에 대해 큰 범위의 자유도를 갖는다. 또한, 알루미늄에 대하여, 밀도 대 영률(Young's modulus)의 비(rho/E)는 Zerodur의 것과 거의 동일하다. 밀도 대 영률의 비는 필요한 동적 거동을 달성하는데 따른 어려움을 판정하는데 사용되는 공지된 수단이다.

대안실시예에서는, 세라믹 재료를 포함하는 지지구조체가 제공된다. 세라믹 재료의 선택은 다양한 상용 세라믹들로부터 이루어질 수 있다. 세라믹 재료는 넓은 범위의 거칠기(roughness), 열 팽창 및 전도 계수 그리고 밀도 대 영률의 비(rho/E)와 같은 적절한 특성들을 보여준다.

상기 실시예에서, EUV 및 여타 파장에서 작동하는 리소그래피 장치에서와 같이, 진공챔버에 투영시스템(PL)이 제공되는 경우에 개구부(5)가 플레임에 제공되고, 이를 통해 진공펌프(도시 안됨)가 지지프레임(4)으로 둘러싸인 공간을 배기시킨다.

열 변형 보상 유닛(10,15)은 지지프레임(4) 또는 그 부근에 배치되는 1이상의 온도 센서(10)를 포함한다. 온도 센서(10)는 특정 위치에서의 온도를 나타내는 신호를 발생시킨다. 온도 센서(10)는 조정유닛(15)에 연결된다. 상기 조정유닛(15)은 프로세싱 유닛(12) 및 제어유닛(14)과 같은 프로세싱 요소를 포함한다. 프로세싱 유닛(12)은 제어 신호(cs)를 발생시키는 제어유닛(14)을 포함하는 제어 루프의 일부이다. 또한, 프로세싱 유닛(12)이 액세스하는, 모델링 유닛(18)에 의하여 발생된 데이터를 저장하는 저장유닛(16) 및, 프로세싱 유닛(12) 및 저장 유닛(16)이 액세스하는, 특정 위치에서의 온도에 의하여 야기되는 그 위치에서의 변형을 나타내는 데이터를 생성시키는 모델링 유닛(18)이 제공된다. 프로세싱 유닛(12)으로부터 데이터를 수신하는 것 외에, 제어 유닛(14)은 리소그래피 장치의 여타 제어 회로(20)로부터의 입력값을 수신할 수도 있다.

제어 루프에 포함되는 요소들은 전기와이어 또는 광섬유 또는 편평한 도파관(waveguide)을 포함하는 광학 요소와 같은 여타 요소들에 의하여 연결될 수 있다. 대안적으로, 그들은 프로세싱 유닛(12)과 같은 조정 유닛(15)의 1이상의 구성요소와 온도센서 사이에 사이트 연결(sight connection)의 라인이 요구되는 경우의 IR 링크와 같은 다른 요소들에 의하여 연결될 수도 있다. 조정 유닛(15)의 제어 루프 요소들이 전기 와이어 또는 광섬유 또는 IR 링크와 같은 여타 수단을 통해 온도 센서(들)(10)에 연결되는 경우, 연결 수단은 개구부(5)와 같은 지지프레임(4)에 형성되는 기존 개구부를 통해 공급 또는 조성되는 것이 일반적이다. 따라서, 지지프레임(4)의 기계적 안정성이 떨어진다거나 지지프레임(4)에 추가적인 구멍 또는 피처들의 형성에 의하여 그 제조가 복잡해지지 않는다. 데이터의 전송은 여타 무선 수단을 통해 수행될 수도 있다.

조정 유닛(15)을 포함하는 제어 루프의 요소들은 리소그래피 장치에 또는 리소그래피 장치의 부근에 국부적으로 배치될 수 있다. 대안적으로, 그들은 예를 들어 원격 제어시 먼 위치에 배치될 수도 있다. 특히, 모델링 유닛(18) 및 저장 유닛(16)은 리소그래피 장치로부터 먼 위치에 배치된다는 것을 이해해야 한다. 이러한 실시예에서, 프로세싱 유닛(12)은 저장 유닛(16) 및 모델링 유닛(18)에 대해 리모트 액세스(remote access)를 얻도록 되어 있다.

프로세싱 유닛(12)은 특정 온도 센서(10)에 의하여 발생되는 신호를 수신하도록 되어 있다. 일 실시예에서, 특정 온도 센서(10)에 의하여 생성되는 신호는 프로세싱 유닛(12)에 대해 감지된 온도의 위치를 식별하는 성분을 포함한다. 대안적으로, 프로세싱 유닛(12)은 어드레서블 메모리를 포함하여, 상기 프로세싱 유닛(12)에서 특정의 감지된 온도가 상기 감지된 온도와 관련된 특정의 위치와 관련될 수 있도록 한다. 온도 및 감지 위치가 식별되면, 프로세싱 유닛(12)은 저장 유닛(16)으로의 액세스를 얻는다. 저장 유닛(16)에서, 온도 함수로서 지지프레임(4)의 기계적 거동을 기술하는 데이터가 저장되며, 특히 저장 유닛(16)은 온도의 함수로서 특정 위치에서의 변형 데이터를 저장한다. 특정 위치, 특히 광학 요소가 지지프레임(4)과 직접 또는 간접적으로 접촉하는 위치(들)에서 판독되는 특정 온도에 대하여, 프로세싱 유닛(12)은 이미 수행된 모델 계산을 기초로 하여 프레임(4)의 변형을 계산한다. 따라서, 특정 위치에 대하여 그에 대응되는 변형 데이터가 얻어진다. 변형 데이터는 모델링 유닛(18)에 의해 저장 유닛(16)으로 제공된다. 또한 프로세싱 유닛(12)과 직접적으로 연결되어 있을 수도 있는 모델링 유닛(18)은 지지프레임(4)의 컴퓨터 생성 모델을 그 표면에 걸쳐 온도의 함수로서 생성시킨다. Invar 및 알루미늄을 포함하는 금속과 같은 균질한 재료(homogeneous material)로부터 만들어진 구조물에 대하여, 유한 요소 모델링을 사용하여 특히 잘 모델링될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 센서의 개수에 따라 지지프레임의 내측 및 외측의 몇몇 위치에서 측정된 온도의 함수로서 지지프레임(4)의 변형을 계산할 수 있다. 프로세싱 유닛(12)에 대해 이용가능한 데이터를 기초로 하여, 프로세싱 유닛(12)은 특정 위치에서 감지된 온도에 의하여 야기된 변형을 나타내는 변형 보상 신호(ds)를 생성시킨다. 변형 보상 신호(dcs)는 변형 보상 신호 및 여타 제어 유닛(20)들로부터 수신될 수 있는 여느 다른 제어 신호들에 응답하여 제어 신호(cs)를 생성시키는 제어 유닛(14)으로 제공된다. 따라서, 제어 유닛(14)에 의하여 생성되는 제어 신호(cs)는 각 "거울 모듈"의 광학 요소들의 위치 제어 루프에 대한 설정포인트에서의 어떠한 변형도 고려한다. 제어 신호(cs)는 예를 들어 액추에이터를 통해 광학 요소에 적용되어 광학 요소의 위치가 제어 신호(cs)에 따라 변화되도록 한다.

특정 실시예에서는, 유닛들/요소들(12,14,15,16)을 포함하여 이루어지는 컴퓨터가 제공되는데, 이는 지지프레임(4)의 열적 거동을 기술하는 수학적 모델(180)을 포함하여 이루어진다. 상기 모델(180)을 사용하면, 여러 위치에서의 절대 또는 상대 온도의 함수로서 프레임(4)의 왜곡(distortion)을 예측할 수 있다. 왜곡은 프레임 일 지점의 다른 지점에 대한 변위를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 모델(180)은, 예를 들어 투영 광학 조립체(PL)의 지지프레임(4)의 디자인 프로세스시 결정된다. 대안적으로, 그것은 각 지지프레임(4)에 대해 또는 지지프레임의 매 생성시마다 공급 및/또는 조정될 다수의 값들을 포함할 수 있다. 또한, 모델(180)은 각 투영 박스 조립체(PL)에 대하여 미세하게 튜닝될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 이는, 노광 유닛의 조립시 수동 또는 자동으로 수행될 수 있다. 또한, 미세한 튜닝은 간헐적으로, 예를 들어 몇 달에 한번 또는 적절히 판정된 기간이 지난후에 반복될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 즉, 이러한 미세 튜닝은 수동 또는 자동으로 수행될 수 있다. 자동 튜닝, 즉 자체-캘리브레이션(self-calibration)은 지지프레임(4)의 실제 온도를 측정하는 동시에, 예를 들어 간섭계 기술에 의하여 웨이퍼 측면에서의 실제 광학 이미지의 측정 및 그 왜곡의 계산을 수행함으로써 가능하다.

모델(18)에 대한 입력값은 온도 센서(10)에 의해 복수의 위치에서 측정된 절대 또는 상대 온도들일 수 있다. 이들 값을 기초로 하여, 상기 수학적 모델(180)이 왜곡을 계산한다. 계산된 왜곡의 정확성은 측정된 온도의 정확성 및 수학적 모델의 정확성에 따라 좌우된다. 계산된 왜곡 값을 사용하면, 왜곡에 의하여 야기될 수 있는 거울의 왜곡이 계산된다. 그 다음, 상기 거울의 변위를 상쇄시키기 위하여 액추에이터(26)에 의하여 요구되는 변위들이 계산된다.

마지막으로, 지지프레임의 왜곡으로부터의 거울의 변위를 보상, 바람직하게는 제거하기 위한 상기 나중의 변위는 액추에이터(26)에 의하여 실행된다.

일 특정 실시예에서, 조정 유닛(15)은 컴퓨터의 중앙 처리 유닛(CPU)(12) 및 컴퓨터 출력부(14)를 포함한다. 저장 유닛(16)은 컴퓨터 메모리를 포함한다. 모델링 유닛(18)은 컴퓨터에 저장되는 수학적 모델(180)을 포함한다. 여타 제어 회로(20)는 외부 입력부를 포함한다. 컴퓨터는 리소그래피 장치로부터 분리될수도 있지만, 상기 컴퓨터가 별도의 컴퓨터를 반드시 포함할 필요는 없다는 것을 이해해야 한다. 상기 실시예에서, 컴퓨터 모델(18) 및 모든 요구되는 소프트웨어는 "기계 소프트웨어(machine software)"의 일부이다. 컴퓨터는 EUV, TWINSCAN, PAS 노광 유닛을 운용하는 SUN 컴퓨터 플랫폼을 사용하는 것이 바람직하다(SUN은 상표명). 대안적으로는, 그것이 노광 유닛들을 통해 복수개가 분포되어 있는 전용 위성 프로세싱 유닛일 수도 있다. RAM을 구비한 이러한 전용 프로세싱 유닛은 열 변형 보상된 구조 부근에 배치되거나 열 변형 보상된 구조 조립체의 일부일 수 있다. 하지만, 그것은, 주 기계 소프트웨어와 통신하여, 다른 유닛들로부터 데이터, 세트포인트, 명령어, 값과 타이밍을 수신하고, 로깅(logging), 상태(status), 캘리브레이션 결과 등을 업로딩할 수 있는 것이 바람직하다. 모델과의 인터페이싱, 및 그것의 수치적 값들, 그의 활동도(activity) 등에 대한 액세스는 각 노광 유닛과 함께 제공되는 사용자 인터페이스 터미널을 사용하여 수행될 수 있다.

도 3a 및 3b는 복수의 온도 센서(10)가 배치되는 지지프레임(40)을 나타낸다. 도 3a는 지지프레임(4)을 3차원으로 나타내고 있으며, 전방을 향하는 지지프레임(4)의 외측벽들은 지지프레임(4)의 내부를 나타내기 위해 생략되었다. 도 3b는 지지프레임의 외향 벽의 일 측면의 평면도를 나타낸다. 상술된 바와 같이, 온도 센서(10)들은 지지프레임(4)의 내측이나 외측 또는 그들 둘 모두에 배치될 수 있다. 또한, 온도 센서들은 재료의 최상부뿐 아니라 재료의 내측에도 배치될 수도 있는데, 그 이유는 이것이 특히 정확한 판독을 제공하기 때문이다. 센서의 분포 및 그들의 정확한 개수는 본 발명에 있어 중요한 것이 아니다. 하지만, 센서들의 개수가 많을 수록, 변형이 보다 정확하게 평가되어 보상될 수 있다. 비-진공 상태에 적합할뿐만 아니라 0.1mK 이상의 분해능(resolution)으로 온도를 측정하는데 사용된 센서(10)들은 배기된 챔버내에서 발견되는 조건에서 사용하기에도 적합하다. 센서들의 절대적인 정확성은 본질적인 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 센서(10)들은 프레임(4)의 복잡성에 크게 부담을 주지 않고 지지프레임(4)의 기능 또는 제조가능성에 제약을 가하지 않는 작고 단순한 구성요소들이다. 선택적으로, 투영빔의 여하한의 영향을 막기 위하여 센서 주위에는 실드(13)가 제공된다. 투영빔은 거울에 의해 프레임으로부터 안내되므로, 방사선의 실질적인 양이 센서상으로 입사되기는 쉽지 않은데 이는 센서들이 투영빔(PB)의 전파 경로에 있지 않은 지지프레임상에 배치되기 때문이다. 하지만, 산란(scatter)으로 인해 특정 양의 광이 모든 각도로 반사되기 때문에, 실드는 어떠한 산란된 광으로부터도 센서를 보호할 수 있다.

변형 보상 프로세싱은 장치가 사용중인 동안 특정 시간 간격으로 수행된다. 대안적으로, 이것은 특정 지속시간에 걸쳐 예를 들어 노광시에 연속적으로 수행될 수도 있다. 본 발명을 사용하면 온도 변동에 의하여 야기된 지지프레임에서의 변형을 보상함에 있어 90-98% 유효하다는 것이 판명되었고, 이는 10 내지 50의 게인 팩터를 나타낸다. 따라서, 프레임이 만들어지는 재료상의 열적 요구사항들이 적어도 종래 프레임에 의한 열적 안정성과 비교하여 동등한 정도까지 달성되도록 완화될 수 있다. 따라서, 지지프레임용으로 고려할 수 있는 재료의 선택권이, 예를 들어 상술된 바와 같이 Invar 및 여타 재료 등의 금속에 까지 크게 증대된다.

본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 상술된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 열기계적 안정성에 대하여 종래 장치에서 겪게되는 문제들에 대처할 수 있고, 투영시스템내의 1이상의 이동가능한 광학 요소의 위치가 열기계적으로 안정적인 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 변형 보상 회로를 포함하는 리소그래피 장치의 상세도; 및

도 3a 및 도 3b는 복수의 센서가 배치되는 지지프레임을 나타낸 도이다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,

열 부하를 받는 요소, 상기 열 부하에 의하여 야기되는 상기 요소의 변형을 리소그래피 장치내에서 보상하는 열 보상 변형 유닛을 포함하고, 상기 열 보상 변형 유닛은: 상기 요소의 1이상의 위치에서의 온도를 감지하는 1이상의 온도 센서, 상기 위치에서 감지된 온도의 함수로서 상기 열 부하에 의하여 야기되는 상기 요소의 변형을 계산하는 프로세싱 유닛을 포함하고, 적절한 보정이 이루어질 수 있거나 리소그래피 장치내에서의 상기 변형에 대하여 고려될 수 있도록 상기 변형이 상기 요소의 컴퓨터 생성 모델로부터의 데이터를 사용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 요소의 상기 모델을 생성하는 모델링 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제2항에 있어서,

상기 모델링 유닛은 실험 피트에 의하여 또는 유한 요소 모델링에 의하여 생성된 모델을 사용하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열 변형 보상 유닛은 상기 계산된 변형에 응답하여 제어 신호를 출력하도록 배치된 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 신호는 상기 변형을 보정하거나 고려하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제4항에 있어서,

상기 제어 신호는 상기 장치내의 추가 요소로 출력되어 상기 추가 요소가 상기 변형을 보정 또는 고려하도록 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제4항에 있어서,

상기 추가 요소는 상기 요소상에서 지지되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어 신호는 상기 추가 요소의 제어를 위한 세트포인트에서의 변형을 고려하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 컴퓨터 생성 모델을 저장하는 저장 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 1이상의 온도 센서는 상기 요소상에 직접적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제9항에 있어서,

상기 1이상의 온도 센서는 상기 요소의 내측 및 외측 중 1이상에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 요소는 지지프레임인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제11항에 있어서,

상기 지지프레임은, 방사선 소스를 지지하는 소스 프레임, 조명시스템을 지지하는 일루미네이터 프레임, 패터닝수단을 지지하는 패터닝수단 지지프레임, 투영시스템을 지지하는 투영시스템 지지프레임, 투영시스템 지지프레임 및 측정시스템 중 1이상을 지지하는 제1기준 지지프레임, 제1기준 지지프레임을 지지하는 제2기준 지지프레임 및 기판을 지지하는 지지프레임 중 1이상인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제11항에 있어서,

상기 제1기준 지지프레임 및 제2기준 지지프레임 중 1이상은 Invar 및 알루미늄 중 1이상으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 요소는 광학 요소 및 측정시스템에 포함되는 요소 중 1이상인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 추가 요소는 상기 지지 프레임상에서 지지되는 이동가능한 광학 요소이고, 상기 1이상의 센서에 의하여 감지되는 상기 1이상의 온도에 응답하여 상기 제어 신호가 추가의 상기 이동가능한 광학 요소의 위치를 조정하여 상기 요소의 상기 변형을 보상하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제15항에 있어서,

1이상의 온도 센서가 상기 지지 프레임 및 상기 광학 요소상에 직접적으로 배치되고, 상기 광학 요소의 위치는 상기 지지 프레임 및 상기 광학 요소상에 배치되는 온도 센서들에 의하여 감지되는 온도들에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 센서에 응답하여 상기 프로세싱 유닛은 상기 변형을 나타내는 변형 신호를 제공하고, 상기 프로세싱 유닛은 변형 데이터 및 감지된 온도를 기초로 하여 상기 변형 신호를 유도하며, 상기 변형 데이터는 상기 모델로부터 유도되고 1이상의 위치에서 온도의 함수로서 상기 프레임의 상기 변형을 나타내는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 투영시스템 지지프레임은 1이상의 이동가능한 광학 요소를 포함하는 복수의 광학 요소를 지지하고, 상기 복수의 광학 요소는 상기 프레임에 이격된 관계로 배치되고, 상기 열 변형 보상 유닛은 상기 감지된 온도에 응답하여 상기 복수의 이동가능한 요소들 중 1이상의 위치를 조정하는 조정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템, 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체, 기판을 잡아주는 기판테이블 및 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 투영시스템 중 1이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열 변형 보상 유닛은 상기 요소의 구조에의 열적인 영향을 보상하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 1이상의 온도 센서는 상기 요소의 구조 중 높은 강성을 갖는 위치(들)에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
열 부하를 받는 요소를 포함하는 리소그래피 장치에서의 열 변형을 보상하는 방법에 있어서,

- 상기 요소상의 1이상의 위치에서 온도를 감지하는 단계;

- 상기 위치에서 감지된 온도의 함수로서 상기 열 부하에 의하여 야기되는 상기 요소의 변형을 계산하되, 상기 변형은 상기 요소의 컴퓨터 생성 모델로부터 나온 데이터를 이용하거나 실험적 열 변형 모델에 의하여 계산되는 단계; 및

- 상기 요소의 상기 변형을 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항에 있어서,

- 컴퓨터를 이용해 상기 요소를 모델링하여 온도의 함수로서 상기 요소의 상기 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제23항에 있어서,

상기 모델링은 유한 요소 모델링 및 실험적 모델링 중 1이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

- 상기 계산된 변형에 응답하여 제어 신호를 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어 신호가 상기 변형을 보정 또는 고려하는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서,

상기 제어 신호는 상기 장치의 추가 요소로 출력되어 상기 추가 요소가 상기 변형을 보정 또는 고려하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 요소는 상기 요소상에 이격된 관계로 배치되는 복수의 이동가능한 요소들을 지지하고, 상기 방법은:

- 상기 감지된 온도에 응답하여 상기 복수의 이동가능한 요소들 중 1이상의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,

- 상기 요소상에 상기 1이상의 온도 센서를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항 내지 제28항 중 어느 한 항의 방법을 수행할 수 있는 수단들을 포함하는 사용자 터미널.
컴퓨터에서 실행되면 상기 컴퓨터를 제어하여 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 하는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.