KR20070085219A

KR20070085219A - 투영 광학 디바이스 및 노광 장치

Info

Publication number: KR20070085219A
Application number: KR1020077004795A
Authority: KR
Inventors: 아키미츠 에비하라; 마틴 이 리; 바우산 위안
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-07-18
Publication date: 2007-08-27
Also published as: WO2006038952A2; EP1794650A2; US20080068568A1; US8767172B2; CN101052916B; TW200614347A; CN101052916A; JP4656448B2; SG149819A1; WO2006038952A3; EP1794650A4; KR101157003B1; JP2008515219A; US20110043781A1

Abstract

투영 광학 디바이스는 패턴의 이미지를 투영하는 투영 광학계 (PL), 투영 광학계를 지지하기 위한 플렉시블 구조 (36A, 36B, 36C) 를 갖는 지지 디바이스, 및 투영 광학계를 위치지정하기 위한 액츄에이터를 갖는 위치지정 디바이스를 포함한다. 투영 광학 디바이스는 플렉시블 구조의 일단부에 부착된 프레임을 포함할 수 있다. 투영 광학계는 지지 디바이스를 통해 프레임으로부터 매달려 있을 수도 있고, 지지 디바이스에 의해 하방으로부터 지지될 수도 있다. 또한, 투영 광학 디바이스는 투영 광학계의 측면을 따라 온도 제어된 액체가 흐르도록 중력을 이용하여 투영 광학계의 측면으로 온도 제어된 액체를 공급하는 액체 공급부 (48) 를 포함할 수 있다.

노광 장치, 투영 광학계, 방진 장치, 온도 제어

Description

투영 광학 디바이스 및 노광 장치{PROJECTION OPTICAL DEVICE AND EXPOSURE APPARATUS}

본 발명의 배경기술

본 출원은 2004년 9월 30일에 출원된 미국 가특허 출원 제 60/614,426호의 귄리를 청구한다. 미국 가특허 출원 제 60/614,426호는 그 전체로서 본 명세서에 참조용으로 병합되어 개시된다.

1. 발명의 분야

본 발명은 소정의 패턴의 이미지를 투영하는 투영 광학계를 가지는 투영 광학 디바이스에 관한 것이고, 예를 들어, 반도체 디바이스, 액정 디스플레이 등과 같은 다양한 디바이스를 제조하기 위해, 기판 상으로 마스크의 패턴을 전사하기 위한 노광 장치에 관한 것이다.

2. 관련된 종래기술의 설명

반도체 디바이스를 제조하기 위해 사용된 일 공정인 리소그래피 공정에서, 노광 장치는, 기판으로서, 포토레지스트에 의해 도포된 웨이퍼 (또는 유리판 등) 상으로 레티클 (또는, 포토마스크 등) 상에 형성된 패턴을 전사 노광하기 위해 사용된다. 다양한 형태의 노광 장치는, 예를 들면, 스테퍼와 같은, 스텝 앤드 리피트 노광형 (고정 노광형) 투영 노광 장치, 및 스캐닝 스테퍼와 같은 주사 노광형 투영 노광 장치 (스캐닝 노광 장치) 를 사용할 수 있다.

노광 장치에서, (i) 레티클과 웨이퍼를 이동시키고 위치지정하는 스테이지, (ii) 스테이지의 지지 (support) 메커니즘, 및 (iii) 지지 메커니즘의 메커니즘부 및 투영 광학계의 메커니즘부의 강도는 진동 제어 성능, 노광 정밀도 (중첩 정밀도 등), 메커니즘부의 무게, 및 노광 장치의 제조 비용과 같은 장치의 성능에 크게 영향을 미친다. 일반적으로, 고성능의 장비를 제공하면서, 고강성을 갖는 메커니즘부를 구비하는 노광 장치는 무거운 메커니즘부와 고가의 제조 비용을 갖는 경향이 있다. 또한, 메커니즘부의 강성은 장비 성능의 온도 특성과, 시간이 흐름에 따라 장비의 성능의 변경에 대응하는 장비 성능의 안정성에 관련된다. 즉, 고강성을 갖는 메커니즘부를 갖는 노광 장치는 장비 성능에 관해 양호한 안정성과 우수한 온도 특성을 갖지만, 메커니즘부의 구조에 따라서, 반대 경향이 발생하는 경우도 있다. 예를 들면, 메커니즘부에서 고강성을 갖는 부재가 고강성을 갖는 부재를 통해 서로 커플링되는 경우, 진동이 용이하게 전달될 수 있고, 바이-메탈 효과가 온도 변화시 발생하고 (상이한 재료가 부재에 대해 사용된 경우), 온도 특성이 열화될 수도 있다.

그러나, 메커니즘부의 강성이 증가되는 결과로서, 메커니즘부의 중량이 증가되는 경우, (노광 장치의 중량과 상계시키기 위해,) 노광 장치가 설치되는 디바이스 제조 공장의 제조 비용이 증가될 수도 있다. 따라서, 종래에는, 고강성을 유지하고 노광 장치의 중량을 감소시키면서 고속의 위치지정과 스캐닝을 수행하기 위해서, 세라믹과 같은 특정 경도 (硬度; stiffness, 단위부피당 무게로 나뉘어진 강성 값) 를 가진 경량 (lightweight) 물질이 스테이지를 구성하는 부재의 일부 물 질로서 사용될 수 있다.

또한, 스테이지와 투영 광학계가 패럴럴 링크 메커니즘에 의해 독립적으로 지지되고, 복수의 로드 (rod) 를 갖는 각각의 패럴럴 링크 메커니즘이 연장되고, 수축될 수 있는 노광 장치가 제안되었다. 이 시스템은 필수 부분에서 고강성을 유지하고, 전체 메커니즘의 중량을 가볍게 한다. 예를 들어, 국제 공개 제 WO 01/022480 호를 참고한다.

따라서, 종래의 노광 장치에서는, 진동 제어 성능 등에 관한 고성능의 디바이스를 유지하기 위해서, 메커니즘부의 중량을 감소시키면서, 지지 메커니즘 등과 같은 메커니즘부의 강성을 개선하는 것이 바람직하다. 그러나, 종래 기술 중에서, 특정 경도와 가벼운 중량을 가진 물질을 사용하는 방법에 관해서, 물질은 높은 제조 비용, 물질 형태 등에 의한 메커니즘부의 일부분에 대해서만 사용될 수 있어서, 전체 메커니즘부의 경량화는 아직까지 크게 개선되지 않았다. 전체 메커니즘부를 추가적으로 가볍게 하기 위해, 투영 광학계의 지지 메커니즘을 포함하는 메커니즘부의 자체 구조를 변경하는 것이 바람직하다.

반면, 복수의 가늘고 긴 로드를 각각 구비하는, 패럴럴 링크 메커니즘을 사용하는 방법에서, 메커니즘부의 경량화 및 스테이지의 이동가능부의 제어 정밀도를 더 개선시키는 것이 바람직하다. 그러나, 메커니즘부의 구조가 복잡해지기 때문에, 스케닝 위치지정과 스테이지 위치지정시의 제어도 역시 복잡해질 가능성이 있다. 또한, 투영 광학계가 패럴럴 링크 메커니즘을 이용하여 지지될 수 있을지라도, 이것은 메커니즘부의 구조를 보다 더 복잡하게 하는 경향이 있다. 따 라서, 최근의 노광 장치에서는, 노광빔의 노광양과 주위 온도로 인한, 투영 광학계의 이미지 특성의 변동량과 메커니즘부의 열적 왜곡량이 미리 예측된다. 이 예측 결과에 따라, 이미지 특성의 정정, 레티클과 웨이퍼의 위치 정정 등이 장치 사용중에 수행된다. 그러나, 일단 메커니즘부가 복잡해지면, 메커니즘부의 열적 왜곡량의 추정된 정밀도와 이미지 특성의 변동량이 열화되고, 따라서, 노광 정밀도가 열화될 수도 있다.

또한, 종래에는, 온도 변동에 따른 투영 광학계의 이미지 특성의 변동량을 제어하기 위해, 냉각수가 투영 광학계의 주위로 공급된다. 이 경우에, 노광 장치의 진동 제어 성능을 증가시키기 위해, 냉각수를 공급하는 원동력 (motive force) 의 진동을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 요약

본 발명은 상기 문제에 대해 반영하는 것으로, 제 1 목적으로서, 고방진 성능을 획득하는 상태에서, 상대적으로 단순하고 가벼운 메커니즘을 사용하는 투영 광학계에 대한 지지 (support) 방법을 제공한다.

본 발명의 제 2 목적은 위치지정 성능과 같은 고성능 디바이스를 유지하고, 필요한 부분은 고강성을 획득하며, 전체 메커니즘부를 경량화하는 노광 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 3 목적은 냉각수가 투영 광학계의 주위로 공급되는 경우, 진동을 감소시키는 것이다.

본 발명의 제 1 양태에 따른 투영 광학 디바이스에서, 패턴 이미지를 투영하 는 투영 광학계가, 투영 광학계를 지지하기 위한 플렉시블 구조를 갖는 지지 디바이스와, 투영 광학계를 위치지정하기 위한 액츄에이터를 갖는 위치지정 디바이스에 의해 지지된다.

본 발명의 이 양태에 의하면, 투영 광학계는 플렉시블 구조를 통해, 소정의 부재 (예를 들면, 프레임 등) 에 의해 지지된다. 따라서, 상대적으로 단순화되고 경량인 메커니즘에서, 소정의 부재의 진동은 투영 광학계에 용이하게 전달되지 않고, 플렉시블 부재의 특성 주파수가 낮다. 따라서, 높은 진동 제어 성능을 획득할 수 있다.

이 경우에, 소정의 부재와 투영 광학계가 고강성을 갖는 단단한 구조로서 간주될 수 있는 반면, 플렉시블 구조는 낮은 강성을 갖는다. 본 발명의 이 양태에 따르면, 단단한 구조를 갖는 부재가 차지하는 비율이 디바이스 내에서 감소하고, 플렉시블 구조가 사용된다. 일반적으로, 플렉시블 구조는 단단한 구조의 특성과 반대되는 특성을 가지고, 경량이고, 낮은 비용이며, 플렉시블 구조의 구조에 따라 열적 변위를 수용/전달하고 진동을 차폐하는 바람직한 특성을 획득할 수 있다. 본 발명의 양태에 따라서, 단단한 구조는 디바이스 성능에 직접 영향을 미치는 부분들에 사용될 수 있고, 프렉시블 구조는 단단한 구조를 서로 커플링하는 부분들에 사용될 수 있다. 이 구조에 의해, 열적 변위와 진동의 전달에 대한 영향이 전체적으로 최소화되거나, 예방된다. 따라서, 메커니즘부는 디바이스 성능이 높게 유지되면서 경량화될 수 있다.

본 발명의 이 양태에 따르면, 일 실시예에서, 플렉시블 구조는 투영 광학계 의 광축에 평행한 방향보다는 광축에 수직인 방향에서 더 낮은 특성 주파수를 갖는, 3 개의 커플링 부재를 포함한다. 3개의 커플링 부재를 가짐으로써, 투영 광학계는 안정적인 방식으로 지지된다. 또한, 커플링 부재가 예를 들면, 광축을 따르는 방향으로 연장하는 얇고 긴 부재로 구성되기 때문에, 커플링 부재의 특성 주파수가 광축에 대해 수직인 방향으로 낮아진다. 따라서, 고주파수 성분을 갖는 진동에 대해, 이미지 위치의 블러링 (blurring, 콘트라스트 열화) 은, 이미지 패턴이 투영 광학계를 통해 전사될 때, 감소된다.

일 실시예에서, 커플링 부재는 그 상위 종단부 및/또는 그 하위 종단부상에 굴곡부 (flexure) 로 구성된 배선 또는 로드 부재를 포함한다. 커플링 부재의 길이는 1m 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 커플링 부재의 길이가 1m 이상일 때, 커플링 부재의 광축에 수직인 방향에서 특성 주파수는 실질적으로 0.5Hz 이하이고, 투영 광학계는 외부 진동에 대해 매우 안정적으로 지지된다.

또한, 커플링 부재의 일부분에서, 방진 부재는 투영 광학계의 광축 방향에서 진동을 감소시키도록 배치될 수 있다. 이렇게 함으로써, 투영 광학계의 광축에 평행한 방향에서 진동이 더 감소될 수 있다.

또한, 커플링 부재를 지지하는 프레임과, 프레임에 접촉하지 않고 투영 광학계를 위치지정하는 위치지정 디바이스를 제공할 수 있다.

본 발명의 이 양태에 따라서, 커플링 부재는 플렉시블 구조를 갖고, 따라서 단단한 구조를 가진 프레임과 투영 광학계는 낮은 주파수에서 상대적으로 변위될 수 있다. 이런 경우에, 위치지정 디바이스를 사용하여, 프레임과 투영 광학계 (즉, 투영 광학계의 지지 부재) 의 상대 위치는 목표 위치에 유지되어, 플렉시블 구조를 갖기 때문에 바람직한 특성 (메커니즘부의 경량화, 진동 차폐, 및 온도 변동의 영향) 이 유지될 수 있고, 투영 이미지의 위치 안정성과 같은, 디바이스 성능이 개선될 수 있다. 즉, 위치지정 디바이스에 의해 제어될 수 있는 주파수 범위 내의 진동에 대해, 투영 광학계는 능동 매달림 제어 방법에 의해 지지되고, 이 주파수 범위를 초과하는 주파수에서 진동에 대해, 투영 광학계는 수동 방진 구조에 의해 매달려 지지된다.

또한, 위치지정 디바이스는 프레임에 대해 투영 광학계의 변위 정보의 6 자유도를 측정하는 변위 센서와, 프레임에 대해 비접촉 방식으로 투영 광학계를 위치지정하는 6 자유도 액츄에이터로 구성될 수 있다. 변위 센서의 측정 결과를 사용하여, 프레임에 대한 투영 광학계의 상대 위치가 제어될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 지지 부재는 투영 광학계의 측면에 고정된 플랜지부를 포함하고, 플랜지부는 투영 광학계와 소정의 부재 (예를 들면, 웨이퍼 스테이지) 사이에서 위치 관계를 측정하는 센서를 가진 측정 유닛을 키네마틱하게 지지한다. 그 결과, 측정 유닛은 투영 광학계에 대해 소정의 위치 관계인 상태로 지지되고, 극히 적은 응력이 인가되어, 투영 광학계와 소정의 부재 사이의 위치 관계는 고정밀도로 측정될 수 있다.

일 실시예에서, 패턴이 형성되는 부재 (레티클) 는 투영 광학계를 필수적으로 가질 수 있다. 예를 들어, 패턴이 스텝 앤드 리피트 노광 방법에 의해 전사될 때 효과적이다. 이 경우에, 투영 광학계에 대해 레티클이 미세 이동하는 미 세 이동 (微動) 메커니즘이 제공될 수 있다. 레티클 패턴을 위치지정하는 것은 미세 이동 메커니즘에 의해 수행될 수 있다.

다른 실시예에서, 플렉시블 구조를 지지하는 프레임, 방진 부재를 통해서 프레임에 지지되는 베이스, 및 패턴이 베이스 상에 형성되는 부재를 구동하는 스테이지를 제공할 수 있다. 예를 들면, 패턴이 주사 노광 방법에 의해 전사되는 경우, 패턴이 형성되는 부재는 스테이지에 의해 스캐닝될 수 있다. 또한, 방진 부재는 단단한 구조로서 베이스와 프레임을 커플링하는 플렉시블 구조로서 동작하고, 베이스에 추가적인 응력의 인가는 방진 부재에 의해 억제될 수 있다.

이 경우에서, 방진 부재는 예시로서, 피봇 (pivot) 또는 굴곡부 (flexure) 를 포함할 수 있다. 피봇 또는 굴곡부는 회전 동작을 할 수 있고, 간단한 메커니즘으로서 방진 부재가 될 수 있다.

또한, 스테이지의 움직임에 의해 발생된 반력 (反力) 을 상쇄시키기 위해서, 베이스 상에서 이동하는 카운터매스 부재와, 베이스 상의 카운터매스 부재를 지지하는 굴곡부 메커니즘을 추가적으로 제공할 수 있다. 이렇게 함으로써, 카운터 매스 부재와 베이스 사이의 진동의 전달이 보다 더 완전하게 차폐될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 투영 광학계는 다운흐름 환경에서 배치될 수도 있다. 투영 광학계가 지지되어, 온도 제어된 공기와 같은 가스가 하향 흐름 방법에 의해 투영 광학계의 주위에서 골고루 흐를 수 있다. 따라서, 투영 광학계의 온도 안정성이 개선된다.

또한, 본 발명의 이 양태에 따르면, 측정 유닛이 레이저 간섭계를 갖고, 레 이저 간섭계의 레이저 빔의 광학 경로에 대해 국부적인 하향 흐름를 수행하는 국부 가스 흐름계를 가질 수 있다. 이렇게 함으로써, 레이저 간섭계의 측정 정밀도를 개선시킨다.

또한, 투영 광학계의 측면을 따라 플렉시블 구조로부터 배치된 파이프와, 파이프에 냉각수를 공급하는 액체 공급계를 제공할 수 있다. 이 구조에서, 플렉시블 구조는 파이프를 지지하기 위해 사용될 수도 있고, 투영 광학계의 온도 안정성이 향상된다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 투영 광학계에서, 패턴의 이미지를 투영하는 투영 광학계가 중력 구동으로, 투영 광학계의 측면에 냉각수를 공급하는 액체 공급 디바이스를 갖는다. 본 발명의 이 양태에 따르면, 냉각수는 중력에 따라 흐르고, 어떤 진동도 생성되지 않는다.

본 발명의 이 양태에 따르면, 일 실시예에서, 액체 공급 디바이스가 투영 광학계의 측면을 따라 둘러싸는 파이프와, 사이펀 (siphon) 원리에 따라 파이프에 냉각수를 순환시키는 액체 순환계를 갖는다. 이 구조로, 냉각수가 단순한 구조에 의해 순환될 수 있다.

노광 장치가 본 발명의 다양한 양태에 따라 투영 광학 디바이스를 가질 수 있다. 그런 노광 장치는 투영 광학계에 의해 기판상으로 패턴의 이미지를 전사 노광한다. 노광 장치에서, 본 발명의 제 1 양태에 따른 투영 광학 디바이스를 제공할 때, 투영 광학계 등이 요구되는 부분에서, 고강성을 얻을 수 있고, 방진 능력 등의 디바이스 성능이 높게 유지될 수 있고, 전체 메커니즘부가 투영 광학계를 매달아 지지하여 경량화될 수 있다.

또한, 단단한 구조를 가진 소정의 부재에 대해, 단단한 구조인 투영 광학계를 플렉시블 구조를 통해 지지하여, 단단한 구조와 플렉시블 구조의 각각의 장점을 결합하여 이용할 수 있다. 따라서, 종래의 실시예와 비교하여, 디바이스 내의 단단한 구조가 차지하는 비율이 감소될 수 있어서, 투영 이미지의 위치 안정성 등과 같은 디바이스 성능을 감소시키지 않고, 메커니즘부는 경량화되고, 저가로 제조될 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 투영 광학 디바이스를 이용하는 노광 장치에서, 냉각수가 투영 광학계의 주위에 공급되는 경우, 진동이 감소될 수 있다.

도면의 간단한 설명

본 발명은 다음 도면과 연계하여 설명될 것이고, 동일 부호는 동일 부재를 지정한다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 대한 투영 노광 장치의 개략적인 구조를 도시하는 도면이다.

도 2 는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태의 투영 노광 장치의 메커니즘부의 개략적인 구조를 도시하는 투시도이다.

도 3 은 도 2 의 투영 광학계 (PL) 와 플랜지 (18) 를 도시하는 부분의 평면도이다.

도 4 는 도 3 의 개량된 실시예를 도시한 부분의 평면도이다.

도 5A 는 도 2 의 측정 마운트 (15) 와 플랜지 (18) 의 커플링 상태를 도시 하는 투시도이다.

도 5B 는 도 5A 의 로드 (38A) 의 하위 단부를 도시하는 투시도이다.

도 5C 는 도 5A 의 측정 마운트 (15) 내의 굴곡부와 노치부를 도시하는 투시도이다.

도 6 은 도 5A 의 로드 (38A-38C) 대신 사용될 수 있는 로드 (43) 를 도시하는 투시도이다.

도 7 은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태의 투영 노광 장치의 메커니즘부의 개략적인 구조를 도시하는 투시도이다.

도 8 은 도 7 의 액체 공급계를 나타내는 도면이다.

도 9 는 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태의 투영 노광 장치의 메커니즘부를 나타내는 개략도이다.

도 10 은 본 발명의 예시적인 제 4 실시형태의 투영 노광 장치의 메커니즘부를 도시하는 부분의 단면의 개략 구조도이다.

도 11 은 도 10 의 카운터매스 (59) 로부터 중간 부재 (55) 까지의 부재를 도시하는 확대된 단면도이다.

도 12 는 제 5 실시형태의 투영 노광 장치의 부분의 단면을 나타내는 개략적인 구조도이다.

도 13 은 도 12 의 노광 장치의 투시도이다.

바람직한 실시형태의 상세한 설명

제 1 실시형태

본 발명의 예시적인 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 6 을 참고하여 설명한다. 본 실시형태에서, 본 발명은 스테퍼 등과 같은 스텝 앤드 리피트 노광형 투영 노광 장치 및, 스캐닝 스테퍼 등과 같은 스텝 앤드 스캔 노광형 투영 노광 장치에 적용된다.

도 1 은 본 실시형태의 투영 노광 장치를 구성하는 상이한 기능 유닛의 블록도이다. 도 1 에서, 투영 노광 장치가 위치되는 챔버는 생략된다. 도 1 에서, 레이저 광원 (1) 이 제공된다. 레이저 광원 (1) 은 예를 들면, KrF 액시머 레이저 (파장 248 nm) 또는 ArF 액시머 레이저 (파장 193 nm) 일 수 있다. 또한, 광원은 F₂ 레이저 (파장 157 nm) 와 같은 자외 영역에서 진동 레이저 빔을 조사하는 디바이스, 고체 상태 레이저 광원 (YAG 또는 반도체 레이저 등) 으로부터 공급된 근적외선 영역에서 레이저 빔을 파장 변환하여 획득할 수 있는 진공 자외 영역에서의 하모닉 레이저 빔을 조사하는 디바이스일 수 있다. 이러한 유형의 노광 장치에서 종종 사용되는 수은 방전 램프 등이 사용될 수도 있다.

레이저 광원 (1) 으로부터 노광빔으로서, 노광 (노광광) 용 조명광 (IL) 이, 렌즈계 및 플라이 아이 렌즈계로 구성되는 호모지나이징 광학계 (2), 빔 스플리터 (3), 광량을 조절하기 위한 가변 감쇄기 (4), 미러 (5) 및, 릴레이 렌즈계 (6) 를 통해 단일 조사 분산을 하는 레티클 블라인드 메커니즘 (7) 을 조사한다. 레티클 블라인드 메커니즘 (7) 에 의해 소정의 형태 (예를 들면, 스텝 앤드 리피트 노광형에서 사각 형태, 스텝 앤드 스캔 노광형에서 슬릿 형태) 에 의해 제한된 조명광 (IL) 은 이미지 렌즈계 (8) 를 통해 레티클 (R, 마스크) 상으로 조사되고, 레티 클 블라인드 (7) 의 개구 이미지가 레티클 (R) 상에 이미지된다. 조명 광학계 (9) 는 상기 설명된 호모지나이징 광학계 (2), 빔 스플리터 (3), 가변 감쇄기 (4), 미러 (5), 릴레이 렌즈계 (6), 레티클 블라인드 메커니즘 (7) 및 이미지 렌즈계 (8) 로 구성된다.

레티클 (R) 상에 형성된 회로 패턴 영역에서, 조명광에 의해 조사된 부분의 이미지는 축소 투영 배율 (β) 을 갖고, 양측 텔레센트릭한 투영 광학계 (PL) 를 통해 포토 레지스트 (기판, 감광 기판, 또는 감광체) 에 의해 도포된 웨이퍼 (W) 상으로 이미지화되어 투영된다. 예를 들면, 투영 광학계 (PL) 의 투영 배율 (β) 이 예를 들어 1/4, 1/5 등일 수 있고, 이미지면 개구수 (NA) 는 0.7 일 수 있고, 시야 영역의 직경은 약 27-30 mm 일 수 있다. 투영 광학계 (PL) 는 굴절계이지만, 카타디옵트릭 (catadioptric) 계 등일 수도 있다. 또한, 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 는 제 1 물체 및 제 2 물체로서 각각 간주될 수도 있다. 다음 설명에서, Z 축은 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 평행하게 규정되고, X 축은 도 1 의 지면에 평행한 방향으로 연장되고, Z 축에 수직이며, Y 축은 도 1 의 지면에 수직한 방향으로 연장된다. 본 실시예의 투영 노광 장치가 스텝 앤드 스캔 노광형인 경우, Y 축을 따른 방향 (Y 방향) 이 주사 노광 중에 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 주사 방향이고, 레티클 (R) 상의 조명 영역은 비주사 방향인 X 축을 따라 방향 (X 방향) 으로 연장되는 가늘고 긴 형태가 된다.

또한, 투영 광학계 (PL) 의 물체면측 상에 배치된 레티클 (R) 은 진공 압력에 의해 레티클 스테이지 (RST, 마스크 스테이지) 에 유지된다. 스텝 앤드 리 피트 노광형의 경우에, 레티클 스테이지 (RST, 미세 이동 메커니즘) 는 X 및 Y 방향에 대해 회전 방향으로, 그리고, X 및 Y 방향에 추가하여 Z 축 방향으로 레티클 베이스 (미도시) 상에서 미세 이동하여, 레티클 (R) 을 위치지정한다. 반면, 주사 노광 장치의 경우에, 레티클 스테이지 (RST, 스테이지) 는 레티클 베이스 (미도시) 상의 에어 베어링을 통해, 적어도 Y 방향 (주사 방향) 에서 일정한 속도로 이동된다. 레티클 스테이지 (RST) 의 이동 좌표 위치 (X 및 Y 방향에서 위치, 및 Z 축에 대해 회전각) 는 레티클 스테이지 (RST) 에 고정된 이동경 (Mr) 에 의해 연속적으로 측정되고, 참조경 (Me) 은 투영 광학계 (PL) 의 상위측면에 고정되고, 레이저 간섭계 (10) 는 이러한 이동경과 참조경에 대향하여 위치된다. 레이저 간섭계 (10) 는 레이저 간섭계 메인 바디부 (10a), 이동경 (Mr) 용 빔과, 참조경 (Me) 용 빔으로 레이저 빔을 나누는 빔 스플리터 (10b), 및 참조경 (Me) 에 레이저 빔을 공급하는 미러 (10c) 를 포함한다. 또한, 이동경 (Mr), 참조경 (Me), 및 레이저 간섭계 (10) 는 적어도 X 방향으로 단일축 레이저 간섭계, 및 Y 축 방향으로 2축 또는 3축 레이저 간섭계를 실제로 구성한다.

또한, 레티클 스테이지 (RST) 의 움직임은 리니어 모터, 미세 이동 액츄에이터 등으로 구성된 구동계 (11) 에 의해 수행된다. 레이저 간섭계 (10) 의 측정 정보는 스테이지 제어 유닛 (14) 으로 공급되고, 스테이지 제어 유닛 (14) 은 전체 디바이스의 동작을 제어하는 컴퓨터로 구성된 주제어계 (20) 로부터 수신된 제어 정보 (입력 정보) 및 측정 정보에 기초하여 구동계 (11) 를 제어한다.

반면, 투영 광학계 (PL) 의 이미지 평면상에 배치된 웨이퍼 (W) 가 미도시된 웨이퍼 홀더를 통해 웨이퍼 스테이지 (WST, 기판 스테이지) 에 대해 흡착 유지된다. 스텝 앤드 리피트 노광형의 경우, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 웨이퍼 베이스 (미도시) 상에 에어 베이링을 통해 X 및 Y 방향으로 스텝 이동한다. 주사 노광형의 경우, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 주사 노광시 적어도 Y 방향으로 일정 속도로 이동될 수 있고, 에어 베어링을 통해 웨이퍼 베이스 (미도시) 상에 장착되어, X 및 Y 방향으로 스텝 이동된다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동 좌표 위치 (X 및 Y 방향에서 위치, Z 축에 대해 회전 각) 는 투영 광학계 (PL) 의 하위에 고정된 참조경 (Mf), 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 고정된 이동경 (Mw) 및 이러한 참조경과 이동경에 대향하여 배치된 레이저 간섭계 (12) 에 의해 연속적으로 계측된다. 레이저 간섭계 (12) 는 레이저 간섭계 메인 바디부 (12a), 이동경 (Mw) 용 빔과 참조경 (Mf) 용 빔으로 레이저빔을 분리하는 빔 스플리터 (12b), 및 이동경 (Mw) 에 레이저빔을 공급하는 미러 (12c) 를 포함한다. 이동경 (Mw), 참조경 (Mf), 및 레이저 간섭계 (12) 는 적어도 X 방향으로 단일축 레이저 간섭계, Y 방향으로 2축 또는 3축 레이저 간섭계를 실제로 구성한다. 또한, 레이저 간섭계 (12) 는 X 및 Y 축에 대해 회전각 측정용 2축 레이저 간섭계로 추가적으로 구성된다.

레이저 간섭계 (12, 레이저 간섭기) 는 소정의 부재로서, 투영 광학계 (PL) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 사이의 위치 관계를 측정하기 위한 일 센서로서 간주될 수 있다. 레이저 간섭계 (12) 는 투영 광학계 (PL) 의 하위측면상에 배치된 고리 모양의 평판형 부재인 측정 마운트 (15, 측정 유닛) 의 바닥면에 고정된다. 또한, 레이저 간섭계 (12) 로부터 이동경 (Mw) 과 참조경 (Mf) 으로 공급되어지는 레이저 빔의 광학 경로 상에 공기의 진동 (굴절율에서 진동) 을 감소시키기 위해, 유연성을 가진 공기 도관 (16) 이 측정 마운트 (15) 로 고정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 공기 도관 (16) 은 칼럼 (33A), 상위 칼럼 (34) 의 일측 및 배선 (35B) 에 실질적으로 평행하게 연장된다. 제어된 온도와 습도에서 고청정 공기와 같은 가스는 소형 공기 조절 디바이스 (17, 도 2 에 도시) 로부터 공급되고, 가스는 국부 하향 흐름 방식에 의해 레이저 간섭계 (12) 의 레이저 빔의 광학 경로로 공급된다. 또한, 배선 (35B) 으로 공기 도관 (16) 의 부분을 커플링하기 위해, 고정 마운트 (16M, 지지 부재) 가 배선 (35B) 의 이동 가능부의 주위로 배치된다. 국부 가스 흐름 시스템은 소형 공기 조절 디바이스 (17) 와 공기 도관 (16) 으로 구성된다. 이렇게 함으로써, 레이저 간섭계 (12) 의 측정 정밀도가 개선된다. 또한, 복수의 공기 도관 (16) 이 제공될 수 있다.

도 1 에서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 움직임은 선형 모터, 보이스 코일 모터 (VCM; Voice Coil Motor) 등과 같은 액츄에이터를 포함하는 구동계 (13) 에 의해 수행된다. 레이저 간섭계 (12) 의 측정 정보는 스테이지 제어 유닛 (14) 으로 공급되고, 스테이지 제어 유닛 (14) 은 주제어계 (20) 로부터 수신된 측정 정보 및 제어 정보 (입력 정보) 에 기초하여 구동계 (13) 의 동작을 제어한다.

또한, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 X 및 Y 축에 대한 경사 각도를 제어하는 Z-레벨링 메커니즘에 의해, 웨이퍼 (W) 의 Z 방향에서 위치 (포커스 위치) 를 제어하도록 이동된다. 또한, 사입사형의 멀티-포인트 자동초점 센서 (23A, 23B) 는 투영 광학계 (PL) 의 하위측면의 측정 마운트 (15) 에 고정된다. 사입사형 멀 티-포인트 자동초점 센서 (23A, 23B) 는 웨이퍼 (W) 의 표면상에 복수의 측정 지점상으로 슬릿 (slit) 이미지를 투영하는 투영 광학계 (23A), 및 이들 슬릿 이미지가 표면으로부터 반사된 광을 수신함으로써 재-이미지화되는 이미지의 수평 시프트 양에 관련하는 정보를 검출하는 광수신 광학계 (23B) 로 구성되고, 이 정보를 스테이지 제어 유닛 (14) 으로 공급한다. 스테이지 제어 유닛 (14) 은 슬릿 이미지의 수평 시프트양의 정보를 이용함으로써 복수의 측정점에서 투영 광학계 (PL) 의 이미지 평면으로부터의 디포커스 양을 계산하고, 자동초점 방법으로 웨이퍼 스테이지 (WST) 내의 Z 레벨링 메커니즘을 구동하여, 이 초점의 양이 노광할 때 소정의 제어 정밀도 내로 유지된다. 사입사형의 멀티-포인트 자동초점 센서의 일 유형의 상세한 구조가 일본 특허출원 공개 제 1-253603 호에 개시된다.

또한, 스테이지 제어 유닛 (14) 은 레이저 간섭계 (10) 로부터 수신된 측정 정보에 기초하여 구동계 (11) 를 최적으로 제어하는 레티클측 제어 시스템, 및 레이저 간섭계 (12) 으로부터 수신된 측정 정보에 기초하여 구동계 (13) 을 최적으로 제어하는 웨이퍼측 제어 시스템을 포함한다. 이 실시예의 투영 노광 장치가 주사 노광형인 경우, 레티클 (R) 및 웨이퍼 (W) 가 주사 노광시 동기 주사되면, 시스템 좌표를 제어하고, 각각의 구동계 (11, 13) 를 제어한다. 또한, 주제어계 (20) 가 파라미터 및 명령에 관한 스테이지 제어 유닛 (14) 내의 각각의 제어계와 상호 통신하고, 스테이지 제어 유닛 (14) 내의 각각의 제어와 상호 통신하며, 오퍼레이터에 의해 지정된 프로그램에 따라서 노광 공정을 최적으로 수행한다. 이러한 이유 때문에, 미도시된 동작 패널 유닛 (입력 디바이스 및 디스플레이 디바이 스 포함) 이 제공되고, 오퍼레이터와 주제어계 (20) 사이에서 인터페이스를 형성한다.

또한, 노광할 때, 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 를 사전에 정렬시키는 것이 바람직하다. 따라서, 도 1 의 투영 노광 장치에서, 소정의 위치에서 레티클 (R) 을 설정하는 레티클 얼라인먼트계 (21; RA 계), 및 웨이퍼 (W) 상의 마크를 검출하는 오프-액시스형 얼라인먼트계 (22) 가 제공된다. 얼라인먼트계 (22; 마크 검출계) 는 측정 마운트 (15) 에 고정된다. 멀티-포인트 자동초점 센서 (23A, 23B) 및 얼라인먼트계 (22) 는 투영 광학계 (PL) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 또는 웨이퍼 (W, 소정의 부재) 사이에서 위치 관계를 측정하는 일 센서로 간주될 수 있다.

또한, 레이저 광원 (1) 이 엑시머 레이저 광원인 경우, 주제어계 (20) 에 의해 제어되는 레이저 제어 유닛 (25) 이 제공된다. 레이저 제어 유닛 (25) 은 레이저 광원 (1) 의 펄스 진동의 모드 (일 펄스 모드, 버스트 모드, 대기 모드 등) 를 제어하고, 방출되는 펄스 레이저 광의 평균 광량을 조절하기 위해 레이저 광원 (1) 의 방전 고전압을 제어한다. 또한, 광량 제어 유닛 (27) 은 빔 스플리터 (3) 에 의해 분리된 조명광의 일부를 수신하는 광전자 검출기 (26; 인터그레이터 센서) 로부터 수신된 신호에 기초하는 적절한 노광 도즈를 획득하기 위해 가변 감쇄기 (4) 를 제어하고, 레이저 제어 유닛 (25) 과 주제어계 (20) 로 펄스 조명광의 강도 (광량) 정보를 전송한다.

또한, 도 1 에서, 스텝 앤드 리피트 노광형 장치의 경우, 조명광 (IL) 이 있 으면 투영 광학계 (PL) 를 통해서 웨이퍼 (W) 상의 일 쇼트 영역으로 레티클 (R) 의 패턴을 투영하는 동작, 및 X 와 Y 방향에서 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 통해서 웨이퍼 (W) 를 스텝-이동시키는 동작이 스텝 앤드 리피트 방법으로 반복된다. 한편, 주사 노광형 장치의 경우 주사 노광 동작에 따르면, 레티클 (R) 의 패턴 이미지는 쇼트 영역으로 전송되고, 레티클 (R) 로 조명광 (IL) 이 조사되는 상태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 레티클 (R) 의 패턴의 일부를 통해서 통과된 이미지가 웨이퍼 (W) 상의 일 쇼트 영역으로 투영되며, 속도비로서 투영 광학계 (PL) 의 투영 배율 (β) 을 이용하여, 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 Y 방향에서 동기적으로 이동된다 (동기 주사). 그 후, 조명광 (IL) 의 조사가 정지되는 동작을 반복함으로써, 웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 전술된 주사 노광 동작을 통해서 X 및 Y 방향으로 스텝 이동되고, 레티클 (R) 의 패턴 이미지는 스텝 앤드 스캔 방법으로 웨이퍼 (W) 상의 모든 쇼트 영역 상으로 전송된다.

이하, 본 발명의 실시예에서 투영 노광 장치 메커니즘부 구조의 세부사항이 설명된다. 또한, 이 메커니즘부는 투영 광학계 (PL) 로 구성되는 투영 광학 디바이스로서 간주될 수 있다. 이하에서, 본 실시예의 투영 노광 장치가 스텝 앤드 리피트 노광형인 경우를 설명한다.

도 2 는 실시예의 투영 노광 장치의 메커니즘부의 개략적인 구조를 나타낸다. 도 2 에서, 짧은 원통형의 시트 (32A, 32B, 제 3 시트 (32C) 는 미도시됨) 는 바닥면상의 삼각의 정점에 위치된 3 개의 위치에 배치된다. 긴 칼럼 (33A, 33B, 33C) 은 각각의 3 개의 시트 (32A, 32B, 32C) 상에 위치된다. 그 칼럼들 은 위치 시프트가 발생되지 않는 상태로 배치되고, 이에 따라, 얇고 긴 원통모양의 칼럼 (33A, 33B, 33C) 은 (완전하게 수직이라기보다는) 도 2 에 도시된 바와 같이 수 도 안쪽으로 경사진다. 3 개의 칼럼 (33A, 33B, 33C) 은, 그 상위 부분 사이의 공간이 그 하위의 말단 사이의 공간보다 더 좁게 배치되고, 실질적으로 삼각 프레임 형상의 상위 칼럼 (34) 은 칼럼 (33A, 33B, 33C) 의 상위면상에 고정된다. 칼럼 (33A, 33B, 33C) 으로 구성된 칼럼 구조체 및 상위 칼럼 (34) 은 투영 광학계 (PL) 를 매달아 거는 프레임에 해당한다.

즉, 투영 광학계 (PL) 는 칼럼 (33A, 33B, 33C) 에 의해 둘러싸인 공간 내에 배치되고, 플랜지 (18; 지지 부재) 는 투영 광학계 (PL) 의 Z 방향에서 중앙의 측면을 실질적으로 둘러싸도록 투영 광학계 (PL) 에 완전하게 고정된다. 플랜지 (18) 는 투영 광학계 (PL) 의 렌즈 원통과 통합될 수 있다. 또한, 서로 동일한 코일 스프링 (36A, 36B, 36C; 방진부) 의 일 종단은 상위 칼럼 (34) 의 각각 3 개의 조각의 각각의 중앙부로 고정된다. 플랜지 (18) 는 금속으로 만들어지고, 서로 동일한 배선 (35A, 35B, 35C) 을 통해서 코일 스프링 (36A, 36B, 36C) 의 다른 종단으로 커플링된다. 배선 (35A) 및 코일 스프링 (36A) 은 일 커플링 부재에 해당한다. 동일한 방법으로, 다른 배선 (35B, 35C) 및 코일 스프링 (36B, 36C) 은 2 개의 다른 커플링 부재에 해당한다. 이들 커플링 부재는 서로에 대해 실질적으로 평행하고 Z 축에 대해 평행하다. 이 실시예에서, 바닥면을 향하는 방향 (-Z 방향) 은 수직 방향이고, Z 축에 수직하는 평면 (XY 평면) 은 실질적으로 수평 평면이다. 따라서, 투영 광학계 (PL) 및 플랜지 (18) 는 3 개의 커 플링 부재를 통해서 상위 칼럼 (34) 에 매달려 지지된다.

이러한 경우, 투영 광학계 (PL) 의 광축은 Z 축에 대해 평행하고, 이 실시예의 커플링 부재의 특성 주파수는 투영 광학계 (PL) 의 광축에 평행하는 방향에서보다 광축에 수직하는 방향에서 더 낮다. 커플링 부재는 광축에 수직하는 방향에서 진자 (pendulum) 와 같이 진동하고, 따라서, 커플링 부재의 Z 방향에서의 길이가 L 인 경우, 가속 상수는 G (=9.8m/s²) 이고, 이하 도시되는 바와 같이, 길이 (L) 가 길어지면 길어질수록, 광축에 수직하는 방향에서 특성 주파수 (fg) 는 더 낮아진다.

…(1)

특성 주파수 (fg) 가 더 낮아질수록, 투영 광학계 (PL) 의 광축에 수직하는 방향에서 방진 수행 능력 (바닥의 진동이 투영 광학계 (PL) 에 전달되는 것을 방지하는 능력) 이 더 향상된다. 이와 같이, 방진 수행 능력을 개선하기 위해서, 커플링 부재의 더 긴 길이 (L) 가 더 우수하게 된다. 그러나, 이에 반해, 투영 광학계 (PL) 를 안정적으로 지지하기 위해서, 커플링 부재에 의해 매달린 플랜지 (18) 는 투영 광학계 (PL) 의 Z 방향에서 무게중심 주변에 고정되어야만 하는 것이 바람직하다. 또한, 투영 노광 장치의 크기를 최적으로 감소시키기 위해, 상위 칼럼 (34) 의 높이는 투영 광학계 (PL) 의 상위 말단부보다 높지 않아야만 하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 볼 때, 커플링 부재의 길이 (L) 는 투영 광학 계 (PL) 의 Z 방향 길이의 약 1/2 이하로 된다.

실시예로서, 커플링 부재의 길이 (L) 는 실질적으로 0.5m 로 설정된다. 이 값이 방정식 (1) 에 적용되는 경우, 특성 주파수 (fg) 는 작은 값, 즉, 0.7㎐ 로 된다. 또한, 커플링 부재의 길이 (L) 가 1m 이상으로 설정되는 경우, 방정식 (1) 에 따라서, 특성 주파수 (fg) 는 투영 노광 장치에서 방진 성능에 대해 충분히 낮은 약 0.5㎐ 로 된다.

fg

0.5(㎐) …(2)

따라서, 예를 들어, 투영 광학계 (PL) 의 길이의 관점에서 가능한 경우, 커플링 부재의 길이는 약 1m 내지 수 m 사이에 설정되는 것이 바람직하다.

따라서, 커플링 부재에서 배선 (35A, 35B, 36C) 의 투영 광학계 (PL) 의 광축 방향에서의 특성 주파수는 특성 주파수 (fg) 보다 훨씬 높게 된다. 그러나, 예를 들어, 플로어로부터 칼럼 (33A, 33B, 33C) 을 통해서 상위 칼럼 (34) 에 전달되는 진동 중에, 광축 방향에서 진동 컴포넌트의 대부분은 코일 스프링 (36A, 36B,36C; 방진부) 에 의해 흡수되고, 높은 방진 성능이 광축에 평행인 방향에서 획득될 수 있다.

또한, 예를 들어, 칼럼 (33A, 33B, 33C) 및 상위 칼럼 (34) 사이에서, 코일 스프링 또는 에어 댐퍼와 같은 방진 부재를 배치하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 커플링 부재의 코일 스프링 (36A, 36B, 36C) 이 생략될 수 있다.

또한, 이 실시예에서, 레티클 스테이지 (RST; 여기서, 미세 이동 메커니즘) 는 투영 광학계 (PL) 의 상위에 완전하게 고정된다. 레티클 (R, 패턴이 형성되 는 부재) 은 레티클 스테이지 (RST) 에 의해 유지된다. 레티클 스테이지 (RST) 는 투영 광학계 (PL) 에 고정된 베이스부 (31B), 베이스부 (31) 에 대해 X 방향으로 미세 이동될 수 있는 X 스테이지 (31X), 및 X 스테이지 (31X) 에 대해 Y 방향으로 미세 이동될 수 있는 Y 스테이지 (31Y) 로 구성되며, 레티클 (R) 을 유지시킨다. 이 실시예의 레티클 (R) 의 패턴 형성면상에, 한 쌍의 얼라인먼트 마크 (RMA, RMB) 가 X 방향에서 소정의 간격으로 형성된다. 레티클 얼라인먼트계 (RA 계; 21A, 21B) 는 각각의 미러 (28A, 28B) 를 통해서 얼라인먼트 마스크 (RMA, RMB) 상에 배치된다. 한 쌍의 RA 계 (21A, 21B) 는 도 1 의 RA 계 (21) 에 해당한다.

이 실시예의 투영 노광 장치는 스텝 앤드 리피트 노광형이고, 노광 이전과, RA 계 (21A, 21B) 를 사용하여 레티클 (R) 의 얼라인먼트 마크 (RMA, RMB) 의 위치지정 후에는, 레티클 (R) 을 이동시키는 것이 불필요하다. 이 때문에, 도 1 의 레티클측 상의 레이저 간섭계 (10) 는 도 2 의 투영 노광 장치에 제공되지 않는다.

또한, 미러 (28A, 28B), 및 RA 계 (21A, 21B) 는 상위 칼럼 (34) 에 커플링된 미도시된 칼럼에 고정되고, 도 1 의 조명 광학계 (9) 를 저장하는 조명계 서브-챔버 (19) 는 칼럼에 대해서 고정된다. 이러한 경우, 도 1 의 레이저 광원 (1) 은 예로서 도 2 의 칼럼 (33A, 33B, 33C) 외부의 플로어 상에 배치되고, 레이저 광원 (1) 에서 방출되는 조명광 (IL) 은 미도시된 빔 전달계를 통해서 조명 광학계 (9) 로 유도된다.

또한, 웨이퍼 베이스 (WB) 는 투영 광학계 (PL) 하위의 플로어 면상의 방진 패드 (미도시) 를 통해서 배치되고, 웨이퍼 베이스 (WB) 상의 웨이퍼 (W) 를 유지하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 에어 베어링을 통해서 그 상위에서 이동가능하게 배치된다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 상위에서, 참조 마크 부재 (29) 가 고정되고, 참조 마크는 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트를 수행하도록 형성된다.

따라서, 이 실시예의 단단한 구조를 갖는 투영 광학계 (PL) 는 코일 스프링 (36A, 36B, 36C) 및 배선 (35A, 35B, 35C) 을 통해서 매달려 지지되며, 단단한 구조를 갖는 상위 칼럼 (34) 에 대해서 플렉서블 구조를 가지는 커플링 부재로서 기능한다. 이러한 구조에서, 높은 방진 수행 능력이 획득될 수 있고, 메커니즘 부는 현저하게 경량화될 수 있다. 그러나, 투영 광학계 (PL) 및 상위 칼럼 (34) 의 상대적인 위치가 상대적으로 낮은 진동 주파수에서 변화될 수 있는 가능성이 있다. 따라서, 도 3 에 도시된 바와 같이 소정의 상태에서 투영 광학계 (PL) 와 상위 칼럼 (34; 및 칼럼 (33A, 33B, 33C)) 의 상대적인 위치를 유지하기 위해서, 비-접촉형의 위치조정 디바이스가 제공된다.

도 3 은 도 2 의 투영 광학계 (PL) 및 플랜지 (18) 의 평면도이다. 도 3 에서는, 플랜지 (18) 를 향해서 연장된 아암부 (arm portion; 37A, 37B, 37C) 가 칼럼 (33A, 33B, 33C) 에 고정된다. 아암부 (37A, 37B, 37C) 는 투영 광학계 (PL) 의 광축 AX 에 관하여 실질적으로는 120°간격으로 배치된다. 또한, 제 1 아암부 (37A) 와 플랜지 (18) 사이에, Z 방향에서 플랜지 (18) 를 변위시키는 제 1 액츄에이터 (40A) 및 원주 방향에서 플랜지 (18) 를 변위하는 제 2 액츄에이터 (41A) 가 제공된다. 보이스 코일 모터는 액츄에이터 (40A, 41A) 용으로 이용될 수 있다. 또한, 비-접촉 전자기 액츄에이터, 예를 들어, EI 코어형 등이 액츄에이터 (40A, 41A) 로서 이용될 수도 있다.

또한, 아암부 (37A) 주변의 플랜지 (18) 상에서, 제 1 의 2축 가속 센서 (39A) 가 제공되고, 이는, Z 방향 및 플랜지 (18) 의 원주 방향에서 가속도를 검출한다. 가속 센서 (39A) 에 의해 검출된 2축 가속 정보는 제어기 (42) 로 공급되고, 제어기 (42) 는, 플랜지 (18) 가 아암부 (37A; 도 2 의 상위 칼럼 (34)) 에 대해 또는 가속 정보에 기초하는 대지에 대해 고정적으로 유지될 수 있도록 액츄에이터 (40A, 41A) 를 구동한다. 이 실시형태에서, 가속 정보는 고정적인 플랜지 (18; 투영 광학계 (PL)) 를 유지시키기 위해 액츄에이터 (40A, 41A) 를 서보-제어하도록 이용된다. 서보-제어를 수행하기 전에, 플랜지 (18; 및 투영 광학계 (PL)) 는, 플랜지 (18) 및 아암부 (37A, 37B, 37C) 가 서로에 대해 (예를 들어, 액츄에이터가 플랜지를 구동하는데 있어서 효과적이도록) 소정의 관계를 갖는 기준 위치에 위치된다. 플랜지 (18) 는 하나 이상의 (예를 들어, 3 개) 변위 센서 (미도시) 의 출력에 기초하여 기준 위치로 이동될 수 있고, 센서는, 예를 들어, 간섭계, 커패시턴스형 변위 센서, 와전류 변위 센서 등일 수 있다.

도 3 에서, 제 2 아암부 (37B) 및 플랜지 (18) 사이, 및 제 3 아암부 (37C) 및 플랜지 (18) 사이에서 또한, Z 방향에서 플랜지 (18) 를 변위하는 제 3 및 제 5 액츄에이터 (40B, 40C) 가 제공되고, 원주 방향에서 플랜지 (18) 를 변위하는 제 4 및 제 6 액츄에이터 (41B, 41C) 가 제공된다. 액츄에이터 (40B, 41B) 의 구조 및 액츄에이터 (40C, 41C) 의 구조는 액츄에이터 (40A, 41A) 의 구조와 동일하다. 또한, 아암부 (37B, 37C) 주변의 플랜지 (18) 상에, 플랜지 (18) 의 Z 방향 및 원주 방향에서 가속도를 검출하는 제 2 및 제 3 의 2축 가속 센서 (39B, 39C) 가 제공된다. 또한, 가속 센서 (39B, 39C) 의 가속 정보는 제어기 (42) 에 공급되고, 제어기 (42) 는 액츄에이터 (40B, 41B) 및 액츄에이터 (40C, 41C) 를 구동하여 플랜지가 각각의 아암부 (37B, 37C; 도 2 의 상위 칼럼 (34)) 에 대해 또는 가속 정보에 기초하는 대지에 대해 상대적으로 고정되어 유지될 수 있다.

가속 센서 (39A, 39B, 39C), 변위 센서, 압전 소자 등에 의해 발생되는 전압을 검출하는 압전형의 가속 센서, 예를 들어, 크기의 왜곡 및 변위에 따른 CMOS 컨버터의 논리 임계치 전압의 변화를 모니터하는 반도체 유형 가속 센서 등이 이용될 수 있다. 가속도계를 이용하는 이점은, 서보-제어가 시작되는 즉시 플랜지 (18; 투영 광학계 (PL)) 가 아암부 (37A, 37B, 37C) 에만 상대적으로 고정되어 유지되는 것과 반대로 공간에 고정되어 유지될 수 있고, 이는, 예를 들어, 시트 (32A, 32B, 32C) 를 통해서 대지로부터 전달될 수도 있는 진동으로 인해 약간 이동할 수 있다는 것이다. 또한, 플랜지 (18) 와 아암부 (37A, 37B, 37C; 및 상위 칼럼 (34)) 사이의 상대적인 위치를 직접적으로 측정하는 하나 이상의 위치 센서를 사용하는 대신에 가속 센서 (39A, 39B, 39C) 를 먼저 사용하는 것이 가능하다. 위치 센서, 예를 들어, 와전류 변위 센서, 커패시턴스형 변위 센서, 광학 유형 센서 등이 이용될 수 있다.

따라서, 투영 광학계 (PL) 및 플랜지 (18) 의 위치지정 디바이스는 6-축 가 속 센서 (39A, 39B, 39C; 변위 센서), 6-축 액츄에이터 (40A, 40B, 40C, 41A, 41B, 41C), 6 개의 위치 센서 및 제어기 (42) 로 구성된다. 이 위치지정 디바이스에 의해, X, Y 및 Z 방향에서 상위 칼럼 (34) (상위 칼럼 (34) 이 진동하지 않거나 또는 이동하지 않는다고 가정함) 에 대해 투영 광학계 (PL) 의 상대적 위치, 및 X, Y, 및 Z 축에 대한 상대적인 회전 각도는 일정한 상태 (소정의 상태) 로 유지된다. 액츄에이터 (40A, 40B, 40C, 41A, 41B, 41C) 의 응답 주파수는 약 10㎐ 이고, 응답 주파수까지 진동에 대해, 이 실시예의 투영 광학계 (PL) 는 능동 매달림 방법에 의해 지지된다. 또한, 이를 초과하는 주파수의 진동에 대해서는, 투영 광학계 (PL) 는 수동 방진 구조에 의해 매달려 지지된다.

도 3 에서, 3 개의 칼럼 (33A, 33B, 33C) 이 이용된다. 그러나, 도 4 에 도시된 바와 같이, 4 개의 칼럼 (33A, 33B, 33C, 33D) 이 이용될 수도 있다.

도 4 는 4 개의 칼럼 (33A, 33B, 33C, 33D) 이 이용되는 경우, 투영 광학계 (PL) 및 플랜지 (18) 를 나타내는 평면도이다. 이 도면에서, 그 상위부에서의 공간이 칼럼 (33A, 33B, 33C, 33D) 의 하위 말단과 비교하여 실질적으로 사각 형상의 정점 위치에서 더 좁게 되도록, 칼럼 (33A, 33B, 33C, 33D) 이 안정적으로 배치된다. 또한, 사각 프레임 형상 상위 칼럼 (34A) 은 칼럼 (33A, 33B, 33C, 33D) 의 상위부에 고정되고, 플랜지 (18) 를 매다는 배선 (35A, 35B, 35C) 은 도 2 의 코일 스프링 (36A, 36B, 36C) 을 통해서 상위 칼럼 (34A) 의 3 개의 위치에 커플링된다.

이러한 경우, 2 개의 칼럼 (33A, 33B) 은 X 방향에서 투영 광학계 (PL) 를 협지하도록 배치되고, 칼럼 (33C) 은 투영 광학계 (PL) 의 +Y 방향에서 배치된다. 또한, 플랜지 (18) 와 칼럼 (33A) 에 고정된 아암부 (37A) 사이에, Z 및 Y 방향에서 플랜지 (18) 를 구동하는 제 1 및 제 2 액츄에이터 (40A, 41A) 가 각각 제공되고, Z 및 Y 방향에서 플랜지 (18) 를 구동하는 제 3 및 제 4 액츄에이터 (40B, 41B) 가 아암부 (37B) 상에 각각 제공된다. 또한, 플랜지 (18) 및 칼럼 (33C) 에 고정된 아암부 (37C) 사이에, Z 및 X 방향에서 플랜지 (18) 를 구동하는 제 5 및 제 6 액츄에이터 (40C, 41C) 가 각각 제공된다. 또한, 2축 가속 센서 (39A, 39B, 39C) 는 아암부 (37A, 37B, 37C) 의 주변에서 플랜지 (18) 의 상위부 상에 배치된다.

도 4 의 구조에서, 투영 광학계 (PL, 및 플랜지 (18)) 는 액츄에이터 (41C) 에 의해 X 방향에서 구동될 수 있고, 투영 광학계 (PL, 및 플랜지 (18)) 는 Y 방향 및 Z 축에 대한 회전 방향에서 액츄에이터 (41A, 41B) 에 의해 구동될 수 있어서, 액츄에이터 (41A, 41B, 41C) 가 쉽게 제어될 수 있다.

도 2 에서, 투영 광학계 (PL) 의 플랜지 (18; 지지 부재) 의 바닥면상에서, 평평한 고리 형상의 측정 마운트 (15; 측정 유닛) 는 Z 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장하는 3 개의 원통형 로드 (38A, 38B, 38C; 링크 부재) 를 통해서 커플링된다. 즉, 측정 마운트 (15) 는 세미-3점 부재로 구성된 키네마틱 지지 방법 (kinematic support method) 에 의해 플랜지 (18) 에 안정적으로 커플링된다. 얼라인먼트계 (22), 공기 도관 (16), 및 레이저 간섭계 (12) 가 측정 마운트 (15) 에 고정된다.

도 5A 는, 도 2 의 플랜지 (18) 및 측정 마운트 (15) 가 로드 (38A, 38B, 38C) 를 통해서 커플링된 상태를 도시한다. 도 5A 에서, 그 직경이 작은 굴곡부 (38Ab, 38Aa) 가 로드 (38A) 의 양 말단부에 형성된다. 또한, 굴곡부는 2 개의 다른 로드 (38B, 38C) 의 양 말단부 상에 형성된다.

도 5B 에 도시된 바와 같이, 로드 (38A) 의 일 굴곡부 (38Aa) 에서, Z 방향에서의 연장 (expansion) 보다는 5 자유도에서 변위가 가능하다. 동일한 방법으로, 5 자유도에서의 변위는 도 5a 의 로드 (38A) 의 다른 굴곡부 (38Ab), 및 다른 2 개의 로드 (38B, 38C) 의 양 말단 부분의 굴곡부에서 또한 가능하다. 따라서, 사실상 플랜지 (18) 와 측정 마운트 (15) 사이에는 응력이 공급되지 않는다. 따라서, 측정 고정밀도는 측정 마운트 (15) 에 고정된 레이저 간섭계 (12) 등에서 획득될 수 있다.

또한, 슬롯 및 패드는 측정 마운트 (15) 의 중앙에서의 개구 (투영 광학계 (PL) 가 삽입된 개구) 주변의 3 개의 위치에서 형성되고, 3 개의 패드는 투영 광학계 (PL) 측면을 접촉한다.

도 5C 는 굴곡부와 같은 측정 마운트 (15) 의 슬롯 (15a2) 및 패드 (15a1) 를 나타낸다. 이러한 구조 때문에, 패드 (15a1) 는 Z 방향에서의 변위을 포함하는 5 자유도에서의 변위를 허용하고, 투영 광학계 (PL) 의 측면에 대해 광축에 관하여 반경 방향에서의 변위을 허용하며, Z, X 및 Y 축에 관하여 회전 방향으로의 변위을 허용한다. 따라서, 사실상 측정 마운트 (15) 와 투영 광학계 (PL) 사이에는 어떠한 응력도 공급되지 않으며, 따라서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지 특징이 안정적으로 유지된다.

또한, 굴곡부가 도 5A 에 도시된 양 말단부에 형성된 로드 (38A, 38B, 38C) 대신에, 도 6 에 도시된 로드 (43; 링크 부재) 가 이용될 수 있다. 도 6 에서, 로드 (43) 의 상위 말단부에서, 슬롯 (43a, 43b) 은 2 개의 수직 방향에서 형성되고, 로드 (43) 의 하위 말단부는 부재 (도 5A 의 실시예에서, 측정 마운트 (15)) 로 고정되며 상위 말단부에 대칭인 슬롯 (43b, 43a) 을 포함한다. 도 5A 의 로드 (38A, 38B, 38C) 가 도 6 의 로드 (43) 와 동일한 3 개의 로드와 교체된다고 하더라도, 적어도 5 자유도에서의 변위가 로드 (43) 의 양 말단부에서 가능하고, 따라서, 플랜지 (18) 와 측정 마운트 (15) 는 사실상 어떠한 응력도 공급되지 않은 상태에서 커플링된다 (즉, 키네마틱 지지 부재를 이용하여 부착된다).

도 2 에서, 이 실시예의 투영 노광 장치는 하향 흐름 환경에서 배치되고, 제어된 온도와 습도를 가지고 입자 방지 공정이 적용되는 소정의 가스 (예를 들어, 공기) 는 조명 시스템 서브-챔버 (19) 측으로부터 투영 광학계 (PL) 측면을 통해서 웨이퍼 베이스 (WB) 에 공급된다. 이 실시예의 투영 광학계 (PL) 은 상위 칼럼 (34) 에 의해 매달려 지지되며, 소정의 가스 흐름을 방지할 수도 있는 어떠한 부재도 경로 내에 있지 않다. 따라서, 소정의 가스는 하강 방향에서 평활하게 공급될 수 있고, 투영 광학계 (PL) 의 온도 안정도가 개선되고, 이미지 특성의 안정성이 개선된다.

따라서, 이 실시예의 도 2 의 투영 노광 장치에서, 단단한 구조의 투영 광학계 (PL) 및 플랜지 (18) 가 단단한 구조를 갖는 상위 칼럼 (34) 에 대해 유연한 구 조를 가지는 커플링 부재로서 코일 스프링 (36A, 36B, 36C) 및 배선 (35A, 35B, 35C) 를 통해서 능동 매달림 방법에 의해 매달려 지지된다. 이 때문에, 이하의 이점들이 가능하게 된다.

(1) 이 실시예의 투영 노광 장치는 아주 간단한 구조체로 구성되고, 메커니즘부는 경량화될 수 있고, 제조 비용도 감소될 수 있다.

(2) 투영 광학계 (PL) 는 매달려 지지되며, 특히 커플링 부재 (투영 광학계 (PL)) 의 광축에 수직하는 방향에서 진동의 특성 주파수는 매우 낮고, 따라서, 바닥면에서의 진동의 영향이 현저하게 감소된다. 따라서, 방진 수행 능력, 노광 정밀도 (중첩 정밀도) 등과 같은 장치 성능이 개선될 수 있다. 또한, 진동이 문제가 된다고 해도, 진동 전송 경로가 쉽게 식별될 수 있고, 예를 들어, 방진 부재가 진동이 전달되는 부분 등에 부가되는 등의 대응책이 쉽게 수행될 수 있다.

(3) 투영 노광 장치의 환경 온도가 변화하는 경우, 구조적인 바디의 열적 변형이 쉽게 예측될 수 있고, 따라서, 측정 결과에 기초하여 온도 센서를 이용하고 구조적 바디 각각의 부분의 온도를 측정함으로써, 위치 에러 등이 정정될 수 있다.

(4) 투영 노광 장치의 주변에 큰 공간이 있다. 따라서, 다음 세대의 노광 장치가 설계되고 주문 제작되는 경우, 플랫폼 (베이스, 칼럼, 및 투영 광학계 등의 지지 메커니즘) 을 변경시킬 필요가 없다. 따라서, 설계용 자유도는 크게 되고, 모듈 설계로 지칭되는 바람직한 구조가 가능하다.

제 2 실시형태

이하, 도 7 및 도 8 을 참조하여, 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태를 설명 한다. 이 실시예의 투영 노광 장치에 대해, 투영 광학계 (PL) 의 온도를 안정화시키는 메커니즘은 도 2 의 투영 노광 장치에 부가된다. 도 7 및 도 8 에서, 동일한 심볼이 도 2 의 부분에 해당하는 부분에 대해 이용되고, 이들에 대한 상세한 설명은 생략된다. 또한, 도 7 에서, 부가적인 구조의 명백한 이해를 위해, 도 2 의 공기 도관 (16) 및 소형 공기 조절 디바이스 (7) 가 생략된다.

도 7 은 이 실시예의 투영 노광 장치의 메커니즘부의 개략적인 구조를 나타낸다. 도 7 에서, 냉각액을 수집하는 재생 탱크 (45; recovery tank) 는 바닥에 제공되고, 그 액체를 저장하는 공급 탱크 (48) 는 삼각형 프레임 형상의 상위 칼럼 (34) 의 하나의 정점 주변에 공급되며, 하기의 튜브를 접속하는 지지 부재 (49B) 는 상위 칼럼 (34) 의 다른 정점 주변에 공급된다. 냉각액으로서, 물 또는 불소계 비활성 액체 (예를 들어, FLUORNERT, 미국 3M사 제조) 가 이용될 수 있다. 또한, 소위 냉각제는 액체로 이용될 수 있다. 환경을 고려하여, 물이 액체로서 바람직하다.

재생 탱크 (45) 는, 목표 온도로 그 내부를 관통하는 액체의 온도를 조절하고, 파이프 (46B) 를 통해서 공급 탱크 (48) 의 상위에 차례로 커플링된 펌프 (47) 를 수용하는 온도 제어 디바이스에 커플링된 파이프 (46A, 도 8 참조) 에 커플링된다. 공급 탱크 (48) 의 하위부는 배선 (35B) 에 따라 하강 연장되는 파이프 (46C) 를 통해서 파이프 (46D) 에 커플링된다. 파이프 (46D) 는 투영 광학계 (PL) 를 투영 광학계 (PL) 의 하강하는 방향에서 상승하는 방향으로 냉각시키는 파이프를 포함하고, 투영 광학계 (PL) 의 상위 부분을 향하여 플랜지부 (18) 를 따라 서 연장되는 파이프를 통해서 파이프 (46E) 에 커플링된다. 파이프 (46E) 는 배선 (35A) 을 따라 상향하여 연장되는 파이프를 포함하고, 재생 탱크 (45) 에 커플링된다. 파이프 (46C) 의 일부는 배선 (35B) 의 이동가능한 부분에 고정되는 고정 마운트 (49A; 지지 부재) 에 의해 유지되고, 파이프 (46E) 는 코일 스프링 (36A) 의 이동가능한 부분에 부착된 고정 마운트 (미도시) 에 의해 고정된다. 파이프 (46E) 가 지지 부재 (49B) 에 의해 고정된 후, 칼럼 (33A) 을 따라 연장된다.

파이프 (46A, 46B, 46C, 46D, 46E) 는 유연성을 갖는 혼합 수지 등으로 형성되고, 공급 탱크 (48) 의 높이는 재생 탱크 (45) 보다 크고, 따라서, 하기하는 바와 같이 파이프가 상하로 이동한다 하더라도, 냉각액은 공급 탱크 (48) 와 재생 탱크 (45) 사이에서 사이펀 원리 (높이차를 이용함으로써 액체를 밀어내는 동작) 에 의해 순환될 수 있다. 따라서, 액체 공급 디바이스는 재생 탱크 (45), 파이프 (46A, 46B, 46C, 46D, 46E), 펌프 (47) 를 수용하는 온도 제어 디바이스, 및 공급 탱크 (48) 를 포함한다.

도 8 은 도 7 의 액체 공급 디바이스에 의해 제공된 액체 흐름을 나타낸다. 도 8 에서, 재생 탱크 (45) 내의 액체는 온도 제어 디바이스 내에 수용된 펌프 (47) 에 의해 화살표 A1 으로 도시된 파이프 (46A) 에 의해 흡입된다. 온도 제어 디바이스에서 냉각된 후에, 액체는 화살표 A2 로 도시된 파이프 (46B) 를 통해서 공급 탱크 (48) 에 공급된다. 그 후, 공급 탱크 (48) 내의 액체는 화살표 (A3 내지 A4) 로 도시된 파이프 (46C, 46D, 46E) 로 흘러, 재생 탱크 (45) 에 의해 수집된다. 이때, 파이프 (46E) 가 탱크 (48) 보다 높은 위치를 통과하는 가능성이 있는 경우에 의존하지만, 액체가 순환을 시작하는 즉시, 순환은 사이펀 원리에 의해 유지된다. 따라서, 냉각액이 투영 광학계 (PL) 의 측면에 공급되는 경우, 진동원은 액체가 높이차에 의해서만 야기된 중력을 사용함으로써 밀어내지기 때문에 존재하지 않고, 따라서, 진동 제어 수행 능력이 열화되지 않는다.

제 3 실시형태

이하, 도 9 를 참조하여 본 발명의 제 3 실시형태를 설명한다. 이 실시예에서, 도 2 의 실시형태와 동일한 방법으로, 본 발명은 스텝 앤드 리피트 노광형 투영 노광 장치에 적용된다. 도 9 에서, 도 2 의 부분에 대응하는 부분에 대해 동일한 부호가 이용되고, 그 상세한 설명은 생략된다.

도 9 는 본 실시예의 투영 노광 장치의 메커니즘부의 개략적인 구조를 도시한다. 도 9 에서, 세 개의 칼럼 (33A, 33B, (미도시된 제 3 칼럼 (33C))) 이 플로어 (F; 또한, 플로어 상에 위치된 지지 프레임일 수 있다) 에 고정되어 있고, Z 축에 평행하게 연장된다. 상위 칼럼 (34B) 은 예를 들어 에어 댐퍼 및/또는 코일 스프링을 포함하는 수동형 방진 부재 (51A, 51B, (및, 미도시된 51C))) 를 통하여 칼럼 (33A, 33B, 33C) 상에 지지된다. 또한, 플랜지 (18; 지지 부재) 는 투영 광학계 (PL) 에 완전하게 결합되고, Z 방향으로 투영 광학계 (PL) 의 거의 중심에서 측면을 둘러싸도록 투영 광학계 (PL) 에 고정된다. 방진 부재 (53A, 53B, 53C), 예를 들면, 리프 스프링은 상위 칼럼 (34B) 의 3 개 위치에 고정된다. 또한, 방진 부재 (53A, 53B, 53C) 로부터, 플랜지 (18, 및 투영 광학계 (PL)) 는 Z 축에 거의 평행하고, 각각 동일한 굴곡부가 양 단부에 형성되어 있는 로드 (52A, 52B, 52C) 를 통해 매달려 있다.

이런 경우에, 방진 부재 (53A) 및 로드 (52A) 는 일 커플링 부재에 해당한다. 같은 방식으로, 다른 방진 부재 (53B, 53C) 및 로드 (52B, 52C) 는 다른 2 개의 커플링 부재에 해당한다. 이러한 커플링 부재들은 서로 거의 평행하고, Z 축에 대해 평행하다. 이 실시예에서, 로드 (52A, 52B, 52C) 는 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직한 방향으로 용이하게 변위될 수 있어서, 커플링 부재의 특성 주파수는 제 1 실시형태에서와 같은 방식으로, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 평행한 방향에서 보다 광축에 수직한 방향에서 더 낮다. 커플링 부재의 길이 (L) 는 예를 들면, 거의 0.5m 로 설정된다. 이 값이 식 (1) 에 적용되는 경우, 광축 (AX) 에 수직인 방향에서 커플링 부재의 특성 주파수는 대략 0.7Hz 와 같은 작은 값이 된다. 또한, 커플링 부재의 길이 (L) 가 1m 이상으로 설정되는 경우, 식 (1) 에 따라, 투영 노광 장치의 특성 주파수에 적당한 값은 대략 0.5Hz 이하가 된다.

또한, 커플링 부재내의 로드 (52A, 52B, 52C) 의 광축 (AX) 방향에서 특성 주파수는 광축 (AX) 에 수직인 방향에서의 특성 주파수보다 상당히 크다. 그러나, 예를 들면, 바닥으로부터 칼럼 (33A, 33B, 33C) 에 전달되는 대부분의 진동이 방진 부재 (51A, 51B, 51C) 에 의해 약해지고, 따라서 광축 (AX) 방향 내의 진동은 상위 칼럼 (34B) 으로 거의 전달되지 않는다. 따라서, 투영 광학계 (PL) 는 안정적으로 지지된다.

또한, 칼럼 (33A, 33B, 33C) 과 플랜지 (18) 사이에서, 칼럼 (33A, 33B, 33C) 에 대해 투영 광학계 (PL) 와 플랜지 (18) 의 상대적인 위치를 제어하기 위해, 2축 액츄에이터 (54A, 54B (미도시된 54C)) 는 Z 방향과 주변 방향으로 상대적인 위치를 제어하도록 배치된다. 또한, 6 자유도로 위치를 측정하기 위한 위치지정 센서 (미도시) 는 플랜지 (18) 상에 배치된다. 위치지정 센서의 측정 정보에 기초하여, 플랜지 (18) 와 투영 광학계 (PL) 의 상대 위치는 6 축 액츄에이터를 구동하여 제어된다.

본 구조의 다른 부분은 도 2 의 제 1 실시형태와 동일하다. 이 실시예에서도 마찬가지로, 레티클 (R) 을 미세 이동하는 레티클 스테이지 (RST) 는 투영 광학계 (PL) 에 완전하게 고정되고, 측정 마운트 (15) 는 플랜지 (18) 의 바닥면으로부터 3 개의 로드 (38A, 38B, 38C) 를 통해 키네마틱한 지지 방법에 의해 지지된다. 레이저 간섭계 (12) 등은 측정 마운트 (15) 에 고정된다. 또한, 전체 레티클 (R) 패턴의 이미지는 투영 광학계 (PL) 를 통해 웨이퍼 (W) 상에 각각의 쇼트 영역으로 전사된다.

본 실시예에 다르면, 투영 광학계 (PL) 는 상위 칼럼 (34B) 에 의해 매달려 지지된다. 따라서, 제 1 실시형태와 동일한 방식으로, 방진 성능이 개선될 수 있고, 메커니즘부가 경량화될 수 있다. 또한, 로드 (52A, 52B, 52C) 는 커플링 부재로서 이용되어, 투영 광학계 (PL) 가 무거울 때에도 투영 광학계 (PL) 를 안정적으로 지지할 수 있다.

제 4 실시형태

다음은 도 10 및 도 11 을 참고하여 본 발명의 예시적인 제 4 실시형태를 설명한다. 이 실시예에서, 본 발명은 주사 노광형 투영 노광 장치에 적용된다. 도 10 및 도 11 에서, 도 2 및 도 9 의 부분에 해당하는 부분에 대하여 동일한 부호가 사용되고, 그 상세한 설명은 생략된다.

도 10 은 본 실시예의 투영 노광 장치의 메커니즘부의 개략적인 구조를 도시한다. 이 도에서, 3 개의 칼럼 (33A, 33B, (미도시된 제 3 의 칼럼 (33C))) 이 플로어 (F, 또는 플로어 상에 위치된 프레임) 에 고정되고, Z 축에 평행하게 연장된다. 평평한 형태이고, 수 각도로 탄성적으로 변형될 수 있는 중간 부재 (55) 는 수동형 방진 부재 (51A, 51B, (및 미도시된 51C)) 를 통해 칼럼 (33A, 33B, 33C) 상에 지지되고, 투영 광학계 (PL) 의 종단부로 어퍼쳐 (aperture) 가 삽입된다. 또한, 플랜지 (18, 지지 부재) 는 투영 광학계 (PLA) 에 완전하게 제공되고, 본 실시예의 투영 광학계 (PLA) 의 거의 중앙에서 Z 방향으로 측면을 둘러싸도록 투영 광학계 (PLA) 에 고정된다. 플랜지 (18) 와 투영 광학계 (PLA) 는 3 개의 로드 (52A, 52B, 52C, 로드 (52B) 는 도 9 의 실시예와 같은 방식으로 투영 광학계 (PLA) 앞에 위치지정되고, 도 10 에서는 미도시된다) 를 통해서 매달려 있고, 3 개의 로드 (52A, 52B, 52C) 는 중간 부재 (55) 로부터 3 지점에서, Z 축에 거의 평행하게 연장되고 서로 동일하다. 굴곡부는 로드 (52A, 52B, 52C) 의 양 종단부 상에 형성된다. 이 경우에, 로드 (52A, 52B, 52C) 는 3 개의 커플링 부재에 해당하고, 칼럼 (33A, 33B, 33C), 방진 부재 (51A, 51B, 51C), 및 중간 부재 (55) 를 포함하는 칼럼 메커니즘 바디는 3 개의 커플링 부재를 매달고 있는 프레임 에 해당한다.

또한, 예를 들면, 중간 부재 (55) 의 상위면의 3 지점에서, 회전가능한 피봇 (58A, 58B, (제 3 피봇 (58C) 은 미도시됨))(방진 부재) 을 통해, 레티클 베이스 (57) 는 두껍고, 평평한 플레이트이고, 어퍼쳐는 조명광 빔 (IL) 을 통과시키기 위해 형성된다. 레티클 베이스 (57) 상에서, 에어 베어링을 통해, 레티클 스테이지 (60) 는 XY 평면 내에서 움직일 수 있도록 레티클 (R) 을 흡착 지지한다. 본 실시예의 주사 노광 중에 레티클 (R) 의 주사 방향은 Y 방향 (도 10 의 지면에 수직 방향) 이고, 레티클 스테이지 (60) 가 Y 방향으로 구동될 때 생성된 반력이 미치지 않도록, 사각 프레임형 카운터매스 (59) 가 레티클 베이스 (57) 상에 제공되어, 레티클 스테이지 (60)를 둘러싸도록 한다. 또한, 제 1 의 Y 축 선형 모터 (61) 는 카운터매스 (59) 상에 (또는 내에) 위치된 고정자 (61b) 및 레티클 스테이지 (60) 의 +X 방향으로 종단에 위치된 이동 가능부 (61a) 에 의해 구성된다. 이 선형 모터 (61) 와 대칭으로, 제 2 의 Y 축 선형 모터 (62) 는 카운터매스 (59) 상에 (또는 내에) 위치된 고정자 (62b) 및 레티클 스테이지 (60) 의 -X 방향으로 종단부에 위치된 이동 가능부 (62a) 에 의해 구성된다. 제 1 Y 축 선형 모터 (61) 와 제 2 Y 축 선형 모터 (62) 는 카운터매스 (59) 에 대해 Y 방향으로 레티클 스테이지 (60) 를 각각 구동한다. 이 때, 카운터매스 (59) 는 반대 방향으로 이동하여, 구동 반력이 미치지 않아, 진동의 생성이 제어된다. 미도시된, 레티클 스테이지 (60) 또한 X, Y, 및 Z 축에 대한 회전 방향의 미세 이동 메커니즘으로 제공될 수 있다.

또한, 측정 마운트 (56) 는 투영 광학계 (PLA) 의 측면 상에 참고경 (Me, 도 11) 에 기초하여, 중간 부재 (55) 에 고정되고, 측정 마운트 (56) 내에 고정되고, 레이저 간섭계 (10, 도 1과 유사) 는 레티클 스테이지 (60) 의 X, Y, Z 축에 대해 회전 방향으로 위치를 측정하도록 포함된다. 또한, 레티클 (R) 을 구동하는 레티클 스테이지계 (RSTA) 는 중간 부재 (55), 레티클 베이스 (57), 레티클 스테이지 (60), 카운터매스 (59) 및 측정 마운트 (56) 를 포함한다.

도 11 은 도 10 의 카운터매스 (59) 에서 중간부재 (55) 까지의 부재들의 확대된 단면도를 도시한다. 도 11 에서, 카운터매스 (59) 는 복수의 에어 패드 (62A, 62B, 다른 에어 패드는 생략됨) 를 통해 레티클 베이스 (57) 상에 배치된다. 이 구조에서, 에어 패드 (62A, 62B) 는 에어 베어링 방법에 의해 레티클 베이스 (57) 상에서 매끄럽게 이동한다. 또한, 카운터매스 (59) 와 에어 패드 (62A, 62B) 의 바닥면은 단면적이 작은 부재인 굴곡부 (63, 굴곡 메커니즘) 를 통해 각각 커플링되고, 어느 정도 상대적인 회전이 가능하다.

도 10 에서, 본 실시예에서와 같이, 칼럼 (33A, 33B, 33C) 에 대해 투영 광학계 (PLA) 와 플랜지 (18) 의 6 자유도로 상대 위치를 제어하기 위해, 6 축 비접촉 액츄에이터 (54A, 54B (나머지 2축 액츄에이터는 미도시)) 가 배치된다. 다른 메커니즘은 도 9 의 실시형태와 동일하고, 측정 마운트 (15) 는 키네마틱 지지 방법에 의해 플렌지 (18) 의 바닥면에 커플링되고, 레이저 간섭계 (12) 등은 측정 마운트 (15) 에 고정된다.

이 실시예에서, 레티클 (R) 의 패턴은 스텝 앤드 스캔 방법에 의해 투영 광 학계 (PLA) 를 통해 웨이퍼 (W) 상에 각각의 쇼트 영역상으로 전사되어 노광된다. 이 때, 제 1 실시형태에서와 같은 방식으로 투영 광학계 (PLA) 는 중간 부재 (55) 로부터 매달려 지지되고, 방진 성능이 개선되어 메커니즘 부분이 가벼워질 수 있다.

또한, 본 실시예에서 카운터매스 (59) 는, 레티클 스테이지 (60) 가 Y 방향에서 고속 (또는 가속) 으로 구동될 때 생성된 반력이 미치지 않도록 배치된다. 이 때, 카운터매스 (59) 가 레티클 베이스 (57) 상에 단순히 배치되는 경우, 반력을 수용하고 레티클 베이스 (57) 를 진동시키는 카운터매스 (59) 가 높은 주파수에서 진동을 생성하고, 레티클 스테이지 (60) 의 위치의 측정 정밀도가 열화될 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 도 11 에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 카운터매스 (59, 단단한 구조) 및 에어 패드 (62A, 62B, (단단한 구조)) 가 굴곡부 (63, 플렉시블 구조) 를 통해 커플링되어, 카운터매스 (59) 에 의해 생성된 진동이 레티클 베이스 (57) 에 거의 전달되지 않고, 레티클 스테이지 (60) 의 위치와 속도가 고정밀도로 제어될 수 있다.

도 10 에서 도시된 바와 같은 방식으로, 중간 부재 (55) 및 레티클 베이스 (57, 단단한 구조) 는 피봇 (58A, 58B, 플렉시블 구조) 을 통해 커플링되어, 레티클 베이스 (57) 의 진동이 레이저 간섭계에 제공된 측정 마운트 (56) 로 전달되지 않는다. 따라서, 이와 같은 관점으로부터, 레티클 스테이지 (60) 의 위치와 속도가 고정밀도로 제어될 수 있다.

즉, 본 실시예에서 플레시블 커플링은 굴곡부 (63) 에 의해 수행되어, 카운 터매스 (59) 의 진동에 의한 모멘트가 다른 구조적인 바디인, 레티클 베이스 (57) 에 전달되지 않는다. 또한, 플렉시블 커플링은 피봇 (58A, 58B) 에 의해 성취되어, 레티클 베이스 (57) 의 진동에 의한 모멘트가 다른 구조적인 바디인, 중간 부재 (55) 에 전달되지 않는다. 이 때문에, 피봇 (58A, 58B) 대신에 굴곡부 메커니즘이 사용될 수도 있다. 이러한 유형의 플렉시블 구조를 통한 지지는 "키네마틱 지지" 로 칭해질 수도 있다 (응력 집중 방지 및 진동 감쇄를 위한 세미-키네마틱 지지와 의사-키네마틱 지지를 포함한다).

도 10 에서 도시된 이런 경우에, 예를 들면, 레티클 베이스 (57) 가 진동되며, 제 1 진동 모드의 노드 위치는 바뀌지 않는다. 회전 모멘트가 생성될 때에와 플렉시블 커플링이 성취될 때에만, 피봇 (58A, 58B) 에 의한 회전을 허용한다. 따라서, 실제로 어떠한 진동 에너지도 중간 부재 (55) 또는 측정 마운트 (56) 로 전달되지 않는다.

이런 타입의 구조가 사용되고, 레티클 스테이지 (60) 의 위치를 모니터링하는 레이저 간섭계를 갖는 측정 마운트 (56) 는 레티클 베이스 (57) 대신 중간 부재 (55) 내로 제공된다. 따라서, 예를 들면, 레티클 베이스 (57) 의 바우 (bow) 에 기인한 아베 에러 (사인 커브각에 의해 결정된 에러) 를 감소시킬 수 있다. 또한, 투영 광학계 (PLA) 는 중간 부재 (55) 로부터 매달려서, 플렉시블 커플링이 수평 방향으로 성취되고, 진동 전달을 추가적으로 차폐시킨다.

반면, 진동 차폐 효과는 수직 방향 (Z 방향) 에서 상대적으로 작다. 따라서, 이상적으로, 레티클 베이스 (57) 가 방진 부재 상으로 로딩되고 그 위치가 능동적으로 제어되는 구조가 바람직하다. 이를 위해서, 예를 들어 도 10 에서, 레티클 베이스 (57) 가 미도시된 칼럼상으로 3 개의 능동형 방진 부재를 통해 지지될 수 있다. 이러한 능동형 방진 부재는 Z 방향으로 가변하는 추력 (thrust) 을 생성시키는 (보이스 코일 모터와 같은) 전자기 댐퍼와 에어 댐퍼를 포함한다. 이 구조에서, 레티클 베이스 (57) 에 대한 3 개의 능동형 방진 부재에 대해, 수직 방향으로 3 자유도 (Z 방향에서 위치, 피칭 각도 및 롤링 각도) 만이 투영 광학계 (PLA) 에 대해 제어될 수 있다. 제어 밴드 영역은 예를 들면, 대략 10Hz 이다.

이러한 능동형 방진 부재에 의해 플렉시블 커플링이 이용되는 경우, 레티클 베이스 (57, 레티클 스테이지 (60)) 와 투영 광학계 (PLA) 사이의, 진동 에너지, 변동 부하, 및 열 변위의 상대적인 간섭이 없다. 또한, 단단한 구조의 능동적인 상대 위치지정이 수행되어, 플렉시블 커플링에 대해 어떠한 문제도 없다. 특히, 본 실시예의 주사 노광 장치의 경우에서, 레티클 베이스 (57) 와 투영 광학계 (PLA) 가 상술한 플렉시블 메커니즘에 의해 커플링되고, 서로에 대해 위치지정이 능동적으로 수행되는 기능이 제공되는 경우, 레티클 베이스 (57) 와 투영 광학계 (PLA) 를 지지하는 지지 메커니즘이 고강성을 가질 필요가 없고, 디바이스의 경량화, 온도 안정성 및 넓은 공간성 획득에 기여한다.

또한, 도 10 의 실시형태에 따라, 투영 광학계 (PLA) 는 상위부의 중간 부재 (55) 로부터 매달리고, 중앙부로부터 하위부까지의 기류에 대해 어떤 방해도 없게 된다. 이 때문에, 디바이스의 공기 조절이 예를 들면, 하향 흐름 방법에 의해 효과적으로 수행될 수 있다. 또한, 넓은 공간이 획득되어, 측정 마운트 (15, 56) 내에 배치된 다양한 센서 등을 설계하기 위한 6 자유도를 증가시킬 수 있다. 또한, 투영 광학계 (PLA) 를 교환하는 경우, 투영 광학계 (PLA) 는, 측정 마운트 (15) 를 갖는 투영 광학계 (PLA) 가 로드 (52A, 52B, 52C, 커플링 부재)) 로부터 제거되고, 미도시된 게이트형 칼럼을 통과하는 방법에 의해 용이하게 교환될 수 있다. 이러한 유형의 구조가 사용되는 경우, 측정계와 투영 광학계 (PLA) 사이의 위치지정 관계는 미리 조정되고, 디바이스 내로의 결합은 현상대로 가능하다. 따라서 어셈블리 공정 감소와 비용 감소를 개선시킬 수 있다.

제 5 실시형태

도 12 및 도 13을 참고하여 본 발명의 제 5 실시형태를 이하에서 설명한다. 본 실시예에서, 투영 광학계 (PL) 가 로드를 갖는 지지 메커니즘을 이용하여 하방으로부터 지지된다. 도 12 및 도 13 에서, 도 1 내지 도 11 에 해당하는 부분에 대해 동일한 도면 부호가 사용되어, 그 부분에 대한 상세한 설명을 여기에서는 생략한다. 투영 광학계 (PL) 의 플랜지 (18) 는 베이스 몰딩부 (64) 에 장착되고, 개구 (opening) 가 배치된다. 이 베이스 몰딩부 (64) 는 베이스 플레이트 (BP) 로부터 지지 메커니즘에 의해 지지된다. 지지 메커니즘은 베이스 몰딩부 (64) 를 통해 Z 방향으로 투영 광학계 (PL) 를 플렉시블하게 지지하고, 마찬가지로 수평 방향 (XY 방향) 으로 투영 광학계 (PL) 를 플렉시블하게 지지한다. 이 실시형태에서, 지지 메커니즘은 수평 방향 (XY 방향) 으로 플렉시블하고, Z 방향으로 고정된 3 개의 로드 (65), 로드 (65) 의 양 종단부에 형성된 굴곡부 (66A, 66B), 및 굴곡부 (66A) 의 상위 측에 베이스 몰딩부 (64) 를 접속시키는 커플링부로 제공된다. 또한, 본 실시형태에서, 로드 (65) 및 굴곡부 (66A) 는 일체로 형성되지만, 리프 스프링 등을 사용하는 로드 (65) 및 굴곡부를 분리시키는 것도 수용가능할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서, 로드 (65) 의 길이는 1m 이상이다.

도 5 에서 도시된 굴곡부 (38Aa, 38Ab) 와 같은 방식으로, 굴곡부 (66A, 66B) 에 대해, Z 방향으로의 연장 이외의 5 자유도의 변위가 가능하다. 이 때문에, 베이스 몰딩부 (64) 와 베이스 플레이트 (BP) 사이에 어떠한 힘도 인가되지 않는다. 따라서, 베이스 몰딩부 (64) 는 베이스 플레이트 (BP) 로부터 진동 등에 의해 쉽게 변형되지 않는다.

또한, 본 실시형태의 지지 메커니즘은 베이스 플레이트 (BP) 상에 배치된 방진 패드 (67) 로 구성되고, 베이스 플레이트 (BP) 로부터 전달된 Z 방향으로의 진동을 억제한다. 예를 들면, 에어 마운트가 이러한 방진 패드 (67) 로서 사용될 수 있다.

또한, 본 실시형태에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 베이스 몰딩부 (64) 는 3 개의 지지 메커니즘에 의해 지지된다.

또한, 본 실시형태에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 레티클 베이스 (57) 가 4 개의 칼럼 (33A 내지 33D) 에 의해 지지된다. 액츄에이터 (54A) 의 고정자를 구성하는 수직 코일과 수평 코일을 포함하는 미도시된 코일은 베이스 몰딩부 (53) 에 대향하는 칼럼 (33A) 과 칼럼 (33C) 사이에 배치된다. 같은 방식으로, 액츄 에이터 (54B) 의 고정자를 구성하는 수직 코일과 수평 코일을 포함하는 미도시된 코일은 베이스 몰딩부 (64) 에 대향하는 칼럼 (33B) 과 칼럼 (33D) 사이에 배치된다. 액츄에이터 (54A, 54B) 의 이동 가능한 소자를 구성하는 영구 자석이 베이스 몰딩부 (64) 에 배치된다.

액츄에이터 (54A, 54B) 는 주변을 둘러싸는 방향으로 베이스 몰딩부를 변위시키는 3 개의 액츄에이터와, Z 방향으로 베이스 몰딩부 (64) 를 변위시키는 3 개의 액츄에이터에 의해 구성된다. 액츄에이터 (54A, 54B) 는 6 자유도로 베이스 몰딩부 (64) 를 제어한다.

투영 광학계 (PL) 가 패럴럴 링크 메커니즘에 의해 지지되는 경우, 투영 광학계 (PL) 가 Z 방향과 수평 방향 (XY 방향) 에서 단단하게 지지된다. 반대로, 위에서 설명된 바와 같이, 본 실시형태의 지지 메커니즘은 Z 방향과 수평 방향 (XY 방향) 에서 투영 광학계 (PL) 를 플렉시블하게 지지하여, 지지 메커니즘의 무게가 가벼워질 수 있고, 투영 광학계 (PL) 의 진동이 효과적으로 줄어들 수 있다.

또한, 본 실시형태에서, 투영 광학계 (PL) 가 베이스 몰딩부 (64) 를 통해 지지되지만, 투영 광학계 (PL) 가 직접 지지될 수 있다. 이 경우에, 지지 메커니즘은 예를 들면, 투영 광학계 (PL) 의 플랜지 (18) 를 이용하여 투영 광학계 (PL) 를 직접 지지할 수 있다.

또한, 투영 광학계 (PL) 가 본 실시형태의 지지 메커니즘을 이용하여 매달릴 수도 있다. 또한, 상술된 실시형태에서, 투영 광학계 (PL) 가 배선 또는 로드를 이용하여 지지되지만, 투영 광학계가 체인을 이용하여 지지될 수도 있다. 본 실시형태의 노광장치는 상술된 고정 노광형 노광 장치 또는 주사형 노광 장치에 적용될 수 있다.

상술된 실시형태의 투영 노광 장치는 복수의 렌즈로 구성된 조명 광학계와 투영 광학계를 노광 장치의 메인 바디에 병합시켜 광학적으로 조절하고, 노광 장치의 메인 바디의 복수의 기계 부품들로 이루어진 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 설치하고, 배선와 파이프를 접속하고, 전체적인 조정 (기계적인 조정, 동작 확인 등) 을 행하여 제조될 수 있다. 또한, 투영 노광 장치의 제조는 온도와 청정도가 제어된 클린룸에서 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 반도체 디바이스가 상술된 실시형태의 투영 노광 장치를 사용하여 제조되는 경우, 반도체 디바이스는 디바이스의 성능과 기능을 설계하는 단계, 설계 단계에 기초하여 레티클을 제조하는 단계, 실리콘 물질로부터 웨이퍼를 형성하는 단계, 상술된 실시형태의 노광 장치에 의해 얼라인먼트를 실행하고 웨이퍼 상으로 레티클의 패턴을 노광하는 단계, 에칭 등과 같은 회로 패턴을 형성하는 단계, 디바이스를 어셈블링 (절단 공정, 본딩 공정, 패키지 공정) 하는 단계, 테스트 단계 등에 의해 제조된다.

본 발명은 예를 들어, 국제 공개 WO 99/49504호에 개시된 노광 장치를 제조하는 액정 패널에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 노광 빔으로서 수 ㎚ 내지 100 ㎚ 의 파장을 갖는, EUV (Extreme UltraViolet) 광을 사용하는 투영 노광 장치에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명은 반도체 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치용 애플리케이 션에 제한되지 않는다. 예를 들면, 본 발명은 사각형 유리판 상에 형성된 LCD 소자, 플라즈마 디스플레이 등과 같은 디스플레이 디바이스, 또는 이미지 구성요소 (CCD), 마이크로 머신, 박막 자기 헤드, DMA 칩 등과 같은 다양한 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 다양한 디바이스의 마스크 패턴을 갖는 마스크 (포토마스크, 레티클 등) 가 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성되는, 노광 공정 (노광 장치) 에 적용될 수 있다.

본 발명의 몇몇 양태를 통해서, 단단한 구조인 투영 광학계가 단단한 구조인 소정의 부재에 대해, 플렉시블 구조인 커플링 부재를 통해 매달려 지지되고, 경직 구조와 플렉시블 구조에 대한 이점을 이용할 수 있다. 따라서, 종래의 실시예와 비교하여, 단단한 구조에 의해 차지된 비율이 감소될 수 있어서, 디바이스의 성능을 줄이지 않고, 메커니즘부를 경량화할 수 있고, 비용을 절감할 수 있다.

커플링 부재는 지지 부재 (플랜지 (18)) 내의 구멍 (hole) 을 통해 연장되어 플랜지 (18) 의 하위면에 부착되거나, 도면에서 도시된 바와 같이, 반대로 플랜지 (18) 의 상위면에 부착되도록, 플랜지 (18) 의 내부면으로 부착될 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시형태를 참조하여 예시적으로 설명되지만, 본 발명은 바람직한 실시형태 또는 구성에 한정되지 않는다. 본 발명은 다양한 변경과 배치를 포함하도록 의도된다. 또한, 바람직한 실시형태의 다양한 구성요소가 다양한 조합과 구성을 도시하지만, 이는 예시적이고, 더 많은 구성요소, 더 적은 구성요소 또는 일 구성요소를 포함하는 다른 조합과 구성이 본 발명의 정신과 범위 내에 포함된다.

Claims

패턴의 이미지를 투영하는 투영 광학계,

상기 투영 광학계를 지지하기 위한 플렉시블 구조를 갖는 지지 디바이스, 및

상기 투영 광학계를 위치지정하기 위한 액츄에이터를 갖는 위치지정 디바이스를 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조는 상기 투영 광학계의 광축에 평행한 방향보다는, 상기 투영 광학계의 광축에 수직인 방향에서 더 낮은 특성 주파수를 갖는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조는 배선을 포함하는, 투영 광학 디바이스.
제 3 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조는 상기 배선에 커플링된 굴곡부 (flexure) 를 포함하는, 투영 광학 디바이스.
제 4 항에 있어서,

상기 굴곡부는 스프링인, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조의 길이는 1m 이상인, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조는 로드 (rod) 부재와, 상기 로드 부재의 적어도 일 단부 상에 제공된 굴곡부를 포함하는, 투영 광학 디바이스.
제 7 항에 있어서,

상기 로드 부재는 상기 로드 부재의 양 단부에 제공된 굴곡부를 갖는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 투영 광학계의 상위측으로부터 상기 투영 광학계를 지지하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 투영 광학계의 아래로부터 상기 투영 광학계를 지지하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 투영 광학계의 광축 방향으로 진동을 감소시키며, 상기 플렉시블 구조의 일단부에 제공되는 방진부를 추가로 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 플렉시블 구조의 일단부에 부착되는 프레임을 구비하여, 상기 투영 광학계가 상기 플렉시블 구조를 통해 상기 프레임으로부터 매달려 있는, 투영 광학 디바이스.
제 12 항에 있어서,

상기 액츄에이터는 비접촉 방식으로 상기 프레임에 대해 상기 투영 광학계를 위치지정시키는, 투영 광학 디바이스.
제 13 항에 있어서,

상기 위치지정 디바이스는, 상기 프레임에 대해 상기 투영 광학계의 6 자유도 변위 정보를 측정하는 변위 센서를 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 투영 광학계의 일측면에 고정되는 플랜지부를 통 해 상기 투영 광학계를 지지하고,

상기 투영 광학계와 소정의 부재 사이의 위치 관계를 측정하기 위한 센서가 제공되고, 상기 플랜지부에 대해 키네마틱하게 지지되는 측정 유닛을 추가로 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 패턴이 형성된 부재는 상기 투영 광학계에 완전하게 고정되는, 투영 광학 디바이스.
제 16 항에 있어서,

상기 투영 광학계에 대해 상기 패턴이 형성된 상기 부재를 미세 이동시키는 미세 이동 메커니즘을 추가로 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 플렉시블 구조의 일단부에 부착되는 프레임을 구비하여, 상기 투영 광학계가 상기 플렉시블 구조를 통해 상기 프레임으로부터 매달리도록 하고,

방진 부재를 통해, 상기 프레임에 의해 지지되는 베이스, 및

상기 베이스 상에, 상기 패턴이 형성된 부재를 구동시키는 스테이지를 추가로 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 18 항에 있어서,

상기 방진 부재는 피봇 (pivot) 과 굴곡부 중 하나를 포함하는, 투영 광학 디바이스.
제 18 항에 있어서,

상기 스테이지의 이동에 의해 생성된 반력이 전달되지 않도록 상기 베이스 상에서 이동하는 카운터매스, 및

상기 베이스 상에 상기 카운터매스를 지지하는 굴곡부를 더 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 투영 광학계는 하향 흐름 환경으로 배치되는, 투영 광학 디바이스.
제 15 항에 있어서,

상기 측정 유닛은 레이저 간섭계를 포함하고,

상기 레이저 간섭계에 의해 사용된 레이저 빔의 광학 경로에 대해 가스를 국부 하향 흐름으로 수행하는 국부 가스 흐름계를 더 포함하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 투영 광학계의 측면을 따라 배치되는 튜브, 및

상기 튜브에 냉각액을 공급하는 액체 공급부를 더 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 1 항의 상기 투영 광학 디바이스를 갖는 노광 장치로서,

상기 패턴의 이미지가 상기 투영 광학계에 의해 기판 상으로 전사되어 노광되는, 노광 장치.
패턴의 이미지를 투영하는 투영 광학계, 및

상기 투영 광학계의 측면을 따라 온도 제어된 액체가 흐르도록 중력을 이용하여 상기 투영 광학계의 측면으로 온도 제어된 액체를 공급하는 액체 공급기를 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 25 항에 있어서,

상기 액체 공급기는,

상기 투영 광학계의 상기 측면 주위를 감싸는 튜브, 및

사이펀 (siphon) 원리에 의해 상기 튜브를 통해 상기 온도 제어된 액체를 순환시키는 액체 순환계를 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 25 항의 상기 투영 광학 디바이스를 갖는 노광 장치로서,

상기 패턴의 이미지가 상기 투영 광학계에 의해 기판 상으로 전사되어 노광되는, 노광 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 액체 공급기는,

상기 투영 광학계의 수직적으로 상위부에 근접하여 위치된 액체 저장기,

상기 투영 광학계의 상기 측면 주위를 감싸고, 상기 액체 저정기와 소통되는 튜브, 및

상기 액체 저장기로 리턴되는 상기 튜브를 관통하여 상기 액체를 통과시키는 액체 리턴 통로를 구비하는, 투영 광학 디바이스.
제 28 항에 있어서,

상기 액체 리턴 경로는 상기 액체의 상기 온도를 제어하는 온도 제어계를 포함하고,

상기 온도 제어계는 상기 액체 저장기로 상기 액체를 펌핑하는 펌프를 포함하는, 투영 광학 디바이스.
투영 광학 디바이스 내의 패턴 이미지를 투영하는 투영 광학계의 온도를 제어하는 방법으로서,

상기 투영 광학계의 측면을 따라 온도 제어된 액체가 흐르도록 중력을 이용 하여 상기 투영 광학계의 측면으로 온도 제어된 액체를 공급하는 단계를 포함하는,투영 광학계 온도 제어 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 온도 제어된 액체가 상기 투영 광학계의 온도를 제어하기 위해, 상기 투영 광학계의 상기 측면 주위를 감싸는 튜브를 통해 공급되고,

사이펀 원리에 의해 상기 튜브를 통해 상기 냉각액을 순환시키는 단계를 더 포함하는, 투영 광학계 온도 제어 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 투영 광학계의 수직적으로 상위부에 근접하여 위치된 액체 저장기를 제공하는 단계,

상기 액체 저장기로부터 상기 투영 광학계의 상기 측면 주위를 감싸는 튜브로 상기 온도 제어된 액체를 공급하는 단계, 및

액체 리턴 경로에 의해 상기 액체 저장기로, 상기 튜브를 관통하여 상기 액체를 리턴시키는 단계를 포함하는, 투영 광학계 온도 제어 방법.
제 32 항에 있어서,

온도 제어계를 사용하여 상기 액체 리턴 경로 내의 상기 액체의 상기 온도를 제어하는 단계, 및

펌프를 사용하여 상기 액체 저장기로, 상기 액체 리턴 통로를 통해 상기 액체를 펌핑하는 단계를 더 포함하는, 투영 광학계 온도 제어 방법.
투영 광학 디바이스 내에 패턴의 이미지를 투영하는 투영 광학계를 지지하는 방법으로서,

지지 디바이스의 플렉시블 구조에 의해 상기 투영 광학계를 지지하는 단계, 및

위치지정 디바이스의 액츄에이터에 의해 상기 투영 광학계를 위치지정하는 단계를 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조는 상기 투영 광학계의 광축에 평행한 방향보다는, 상기 투영 광학계의 광축에 수직인 방향에서 더 낮은 특성 주파수를 갖는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조는 배선을 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조는 상기 배선에 커플링된 굴곡부를 포함하는, 투영 광학 계 지지 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 굴곡부는 스프링인, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조의 길이는 1m 이상인, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 플렉시블 구조는 로드 부재와, 상기 로드 부재의 적어도 일단부 상에 제공된 굴곡부를 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 40 항에 있어서,

상기 로드 부재는 상기 로드 부재의 양 단부 상에 제공된 굴곡부를 갖는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 투영 광학계의 상위측으로부터 상기 투영 광학계를 지지하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 투영 광학계의 아래로부터 상기 투영 광학계를 지지하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 투영 광학계의 광축 방향으로 진동을 감소시키며, 상기 플렉시블 구조의 일단부에 방진부를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 플렉시블 구조의 일단부에 부착되는 프레임을 포함하여, 상기 투영 광학계가 상기 플렉시블 구조를 통해 상기 프레임으로부터 매달려 있는, 투영 광학계 지지 방법.
제 45 항에 있어서,

상기 액츄에이터는 비접촉 방식으로 상기 프레임에 대해 상기 투영 광학계를 위치지정시키는, 투영 광학계 지지 방법.
제 46 항에 있어서,

상기 액츄에이터는, 상기 프레임에 대해 상기 투영 광학계의 6 자유도 변위 정보를 측정하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 투영 광학계의 일측면에 고정되는 플랜지부를 통해 상기 투영 광학계를 지지하고,

상기 투영 광학계와 소정의 부재 사이의 위치 관계를 측정하기 위한 센서를 포함하고, 상기 플랜지부에 대해 키네마틱하게 지지되는 측정 유닛을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 투영 광학계에 대해 상기 패턴이 형성된 부재를 미세 이동시키는 미세 이동 메커니즘을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 지지 디바이스는 상기 플렉시블 구조의 일단부에 부착되는 프레임을 포함하여, 상기 투영 광학계가 상기 플렉시블 구조를 통해 상기 프레임으로부터 매달리도록 하고,

방진 부재를 통해, 상기 프레임에 의해 지지되는 베이스를 제공하는 단계, 및

상기 베이스 상에, 상기 패턴이 형성된 부재를 구동시키는 스테이지를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 50 항에 있어서,

상기 방진 부재는 피봇과 굴곡부 중 하나를 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 50 항에 있어서,

상기 스테이지의 움직임에 의해 생성된 반력이 전달되지 않도록 상기 베이스 상에서 이동하는 카운터매스를 제공하는 단계, 및

상기 베이스 상에 상기 카운터매스를 지지하는 굴곡부를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

하향 흐름 환경에서 상기 투영 광학계를 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 48 항에 있어서,

상기 측정 유닛은 레이저 간섭계를 포함하고,

상기 레이저 간섭계에 의해 이용된 레이저 빔의 광학 경로에 대해 가스의 국부 하향 흐름을 수행하는 국부 가스 흐름계를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 투영 광학계의 측면을 따라 배치되는 튜브를 제공하는 단계, 및

상기 튜브에 냉각액을 공급하는 액체 공급부를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 투영 광학계 지지 방법.