KR20080063102A - 노광장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

노광장치 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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KR20080063102A
KR20080063102A KR1020070134937A KR20070134937A KR20080063102A KR 20080063102 A KR20080063102 A KR 20080063102A KR 1020070134937 A KR1020070134937 A KR 1020070134937A KR 20070134937 A KR20070134937 A KR 20070134937A KR 20080063102 A KR20080063102 A KR 20080063102A
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히로후미 후지이
히로시 이토
미츠루 이노우에
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

투영 광학계를 포함하고, 상기 투영 광학계를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치는, 상기 투영 광학계를 지지하도록 구성된 서포트와, 상기 서포트에 대해서 이동 가능하며 상기 서포트에 의해 지지되는 물체와, 상기 물체를 구동하도록 구성된 액추에이터와, 상기 물체와 상기 서포트와의 사이의 상대 위치를 검출하도록 구성된 검출기와, 상기 검출기의 출력에 의거하여 상기 액추에이터를 제어해 상기 물체가 상기 서포트를 추종하도록 구성된 제어기를 구비한다. 상기 제어기는, 상기 물체가 상기 서포트를 추종하도록 제어하는 전달함수와 상기 검출기의 출력에 의거해 상기 서포트의 진동을 추정하도록 구성된다.
투영 광학계, 노광장치, 기준물체, 전달함수

Description

노광장치 및 디바이스 제조방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 투영 광학계를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한 노광장치, 및 이 노광장치를 이용한 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
종래부터, LSI(Large Scale Integrated Circuit)나 VLSI(Very Large Scale Integrated Circuit) 등의 극미세 패턴으로 형성되는 반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 레티클(마스크)에 형성된 패턴을 축소 투영 노광장치로 기판상에 투영하고 있다. 이때, 이 기판에 감광재를 도포하기 때문에, 이 기판에는 상기 패턴이 전사된다. 고집적화된 반도체 소자에 필요로 하는 좀더 미세한 극미세 패턴에 대한 요구를 충족하기 위해서, 레지스트 프로세스를 향상시켰고, 노광장치는 고집적화된 반도체 소자를 처리하는 것이 가능해졌다.
극미세 패턴 노광을 행하도록 구성된 노광장치에 있어서, 노광장치가 설치된 마루바닥으로부터 노광장치로 전해지는 진동은, 오버레이 정밀도나 노광 상(像)의 정밀도를 열화시키는 원인이 되고 있다. 그러나, 이러한 진동이 중지하는 것을 기 다리면, 스루풋(throughput)이 저하하게 된다. 또, 차세대의 EUV(Extreme UltraViolet)광을 이용한 노광장치에 있어서는, 진동 허용치가 훨씬 더 엄격하다.
가속도 센서를 가진 제진대의 진동을 계측해서 진동을 줄이는 기술이 일본국 공개특허공보 특개평 3－121328호에 기재되어 있다. 도 12는 일본국 공개특허공보 특개평 3－121328호에 기재된 구성을 나타낸다.
제진대(1012)는 에어 마운트(1011)에 의해 지지된다. 에어 마운트(1011)에는 제어 밸브(1015)를 통해서 에어가 공급된다. 제진대(1012)에는 가속도 센서(1013)가 설치된다. 컨트롤러(1014)는, 가속도 센서(1013)에 의해 검출된 가속도 신호에 따라 제어 밸브(1015)의 개방도를 조절한다. 그 결과, 제진대(1012)의 진동이 제어된다.
또, 일본국 공개특허공보 특개 2005－294790호에는 제 1 부품으로부터 제 2 부품으로 전해지는 진동을 제어하는 구성이 개시되어 있다. 이 제 1 부품은, 마루바닥에 배치된 베이스에 단단히 조여져 있고, 제 2 부품은 투영 광학계를 지지하도록 구성된 프레임에 단단히 조여져 있다. 도 13은 일본국 공개특허공보 특개 2005－294790호에 기재된 구성을 나타낸다.
도 13에서, 제1 부품(69)과 제2 부품(71)과의 사이에는 기체 용수철(73)이 설치되고, 이 기체 용수철은, 진동의 전달을 제어하도록 구성되어 있다. 또, 제 1 부품(69)에 대한 제 2 부품(71)의 위치를, 위치 제어 시스템에 의해 제어한다.
이 위치 제어 시스템은, 기준 지지 구조(201;기준 용수철)를 통해서 제 1 부품(69)에 의해 지지되는 기준 물체(200)와, 제 2 부품(71)에 장착된 위치 센 서(202)와, 제 1 부품(69)과 제 2 부품(71)과의 사이에 배치된 액추에이터(203)를 포함한다.
위치 센서(202)는, 기준 물체(200)와 위치 센서(202)와의 사이의 거리를 검출한다. 이 위치 센서(202)로부터의 검출 신호에 의거해 액추에이터(203)를 제어한다.
그러나, 일본국 공개특허공보 특개평 3－121328호에 기재된 바와 같이, 가속도 센서를 이용해 투영 광학계를 지지하는 지지체의 진동을 계측했을 경우, 가속도 센서의 성능에 따라 1Hz 이하의 저주파 진동을 정확하게 검출하는 것이 곤란하다.
한편, 일본국 공개특허공보 특개 2005－294790호에 기재된 바와 같이, 제 1 부품(69)에 의해 지지되는 기준 물체(200)와 제 2 부품(71)에 의해 지지되는 위치 센서(202)와의 사이의 거리를 계측하는 경우, 기준 물체(200)와 위치 센서(202)를 둘러싸는 주위의 환경이 다른 것에 의한 계측 오차가 커질 우려가 있다. 여기에서, 주위의 환경은 온도, 습도, 및 압력 등의 요인을 포함한다.
또, 투영 광학계를 지지하는 지지체인 제 2 부품(71)의 위치를, 위치 센서(202)와 기준 물체(200)를 이용한 진동의 계측에 따라 제어했을 경우, 기준 물체(200)를 지지하는 기준 용수철의 고유 진동 주파수에 따라 제 2 부분(71)이 발진해 버릴 우려가 있다.
본 발명은 고정밀도로 진동을 줄이는 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른, 투영 광학계를 포함하고, 상기 투영 광학계를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치는, 상기 투영 광학계를 지지하도록 구성된 서포트와, 상기 서포트에 대해서 이동 가능하며 상기 서포트에 의해 지지되는 물체와, 상기 물체를 구동하도록 구성된 액추에이터와, 상기 물체와 상기 서포트와의 사이의 상대 위치를 검출하도록 구성된 검출기와, 상기 검출기의 출력에 의거해 상기 액추에이터를 제어해 상기 물체가 상기 서포트를 추종하도록 구성된 제어기를 구비한다. 상기 제어기는, 상기 물체가 상기 서포트를 추종하도록 제어하는 것과 동시에 상기 검출기의 출력에 의거해 상기 서포트의 진동을 추정하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른, 디바이스 제조방법은, 상술한 노광장치를 이용해 기판을 노광하는 것과, 상기 노광된 기판을 현상하는 것과, 상기 현상된 기판을 처리해 상기 디바이스를 제조하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징 및 측면들은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시 예의 상세한 설명으로부터 밝혀질 것이다.
본 발명에 의하면, 고정밀도로 진동을 줄일 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 다양한 예시적인 실시 예, 특징, 및 측면들에 관해서 상세히 설명한다.
(제 1 예시적인 실시 예)
도 1은 본 발명의 제 1 예시적인 실시 예에 따른 노광장치를 나타낸다.
노광장치(100)는, 웨이퍼(101)상에 패턴을 투영하도록 구성된 투영 광학계(102)와, 이 투영 광학계를 지지하도록 구성된 지지체(103)와, 웨이퍼(101)를 위치 결정하도록 구성된 스테이지 장치(104)를 포함한다.
지지체(103)는, 베이스(105)상에 제진기구(106)를 개재하여 배치된다. 베이스(105)는 노광장치(100)가 설치되는 마루바닥이거나, 마루바닥 위에 배치된 판 부재여도 괜찮다.
지지체(103)에는 진동 추정 유닛(107)이 설치된다. 진동 추정 유닛(107)은, 지지체(103)의 진동을 추정하도록 구성된다. 지지체(103)의 진동은, 예를 들면 베이스(105)로부터 전해져 오는 진동이다.
이하, 도 2를 참조해 진동 추정 유닛(107)을 상세히 설명한다. 진동 추정 유닛(107)은, 지지체(103)에 고정된 부재(1)와, 이 부재(1)에 대해서 이동가능하도록 지지되는 기준 물체(2)와, 이 부재(1)에 대해서 기준 물체(2)를 구동하도록 구 성된 리니어 모터(3)(액추에이터)와, 이 부재(1)에 대한 기준 물체(2)의 상대 위치(상대 변위)를 검출하도록 구성된 센서(4)를 포함한다. 이 부재(1)는 상자 모양이다.
리니어 모터(3)는 자석과 코일을 포함한다. 자석 또는 코일은 부재(1)에 고정되지만, 그 외는 기준 물체(2)에 고정된다. 기준 물체(2)는 리니어 모터(3)가 발생하는 힘에 의해 부상한 상태로 지지된다. 이 리니어 모터(3)에는, 리니어 모터 이외의 구동 유닛을 이용해도 괜찮다.
또, 센서(4)는 광학적 유닛을 포함한 장치, 예를 들면 레이저 간섭계여도 괜찮다. 이 레이저 간섭계는 종래의 간섭계일 수 있으며, 예를 들면 일본국 공개특허공보 특개소 60－174904 등에 기재된 마이켈슨(Michelson) 간섭계일 수도 있다. 본 예시적인 실시 예에서는, 센서(4)는 X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향의 3축 방향에 있어서의 위치 변위를 검출한다. 검출방향의 수는 1이라도 좋지만, 상술한 3방향 이상이나, X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향과, X축의 회전방향 ωx, Y축의 회전방향 ωy, Z축의 회전 방향 ωz의 6축 방향을 사용할 수 있다. 서로 다른 검출 방향을 검출하도록 구성된 복수의 진동 추정 유닛(107)을 이용할 수도 있다.
덧붙여, 부재(1)는 상자 모양 이외의 형상이어도 괜찮다는 점에 유념한다. 게다가, 부재(1) 없이 리니어 모터(3), 센서(4), 및 기준 물체(2)를 지지체(103)에 의해 직접 지지할 수도 있다.
또, 진동 추정 유닛(107)은 제어부(5)와, 진동 추정부(6)와, 기억부(7)를 더 포함한다. 제어부(5)는, 센서(4)로부터의 출력에 의거해 리니어 모터(3)를 제어한 다. 이와 같이 제어하는 것에 의해, 기준 물체(2)가 부재(1)를 추종할 수가 있다. 제어부(5)는 노광장치(100)를 제어하도록 구성된 주 제어부에 접속되어 있거나, 혹은 노광장치(100)와 일체적으로 구성되어 있다. 제어부(5)는 기준 물체(2)의 목표 위치에 의존하는 지령을 리니어 모터(3)에 줄 수가 있다.
진동 추정부(6)는, 제어부(5)를 이용해서 기준 물체(2)가 부재(1)를 추종하게 했을 때의 센서(4)의 출력과 미리 기억부(7)에 기억되어 있는 추종 제어에 있어서의 전달함수에 의거해, 부재(1)의 진동을 추정한다. 이하, 진동을 추정하는 방법의 상세한 것에 대해서, 도 3을 참조해 설명한다.
도 3은, 기준 물체(2)의 위치 제어를 나타내는 블럭도다. 도 3에 있어서, Rx는 기준 물체(2)의 목표 위치이고, Cd(s)는 제어부(5) 내의 PD(proportional differential) 보상기(207)의 전달함수이며, P(s)는 제어 대상(208)으로서의 기준 물체(2)의 전달함수이고, Xi는 센서(4)에 의해 계측되는 기준 물체(2)의 상대 위치이다. 제어부(5)에 의해, 계측된 상대 위치 Xi는 목표 위치 Rx로 피드백된다.
여기서, 계측된 상대 위치 Xi에는 외란 Xm가 포함되어 있다. 외란 Xm은, 부재(1)(지지체(103))의 진동에 크게 의존한다고 생각되기 때문에, 본 예시적인 실시 예에서는 이 외란 Xm을 진동이라고 추정한다.
전달함수 Cd(s) 및 P(s)를 이하의 수식으로 나타내면,
Cd(s) = Kp(1 ＋ Kd·s) (1)
P(s) = 1/ms2 (2)
도 3에 나타낸 블록도에 따라, 외란 Xm은 이하의 수식으로 나타낼 수 있다.
Xm = (Rx－Xi)·Cd(s)·P(s) ＋ Xi (3)
여기서, s는 라플라시안(Laplacian) 연산자이고, Kp는 비례 게인이며, Kd는 PD(proportional differential) 제어에 있어서의 미분 계수이고, m는 기준 물체(2)의 질량이다.
Rx, Cd(s), 및 P(s)는 기존의 값이기 때문에, 미리 기억부(7)에 이들 값을 기억해 둘 수가 있다. 즉, 계측된 위치 Xi에 근거해 진동을 추정할 수가 있다. 또, 보다 높은 정밀도로 진동을 얻기 위해서는, 기준 물체(2)가 부재(1)를 추종하도록 제어할 때의 서보 대역과 센서(4)의 분해능을 고려할 필요가 있다.
이하, 서보 대역과 분해능의 예에 대해 설명한다. 기준 물체(2)의 위치를 높은 서보 대역에서 제어하면, 부재(1)에 대한 기준 물체(2)의 추종성이 높아지기 때문에, 부재(1)와 기준 물체(2)와의 사이의 상대 위치의 편차가 매우 작아져 버린다. 작은 편차까지 검출하기 위해서는, 높은 분해능을 가지는 센서가 필요하다. 그렇지만, 높은 분해능을 가지는 대부분의 센서는 노이즈도 검출해 버리기 때문에 유용하지 않다.
그에 대해, 기준 물체(2)의 위치를 낮은 서보 대역에서 제어하면, 각 계측 타이밍 간에 기준 물체(2)는 크게 이동하기 때문에, 제어계가 높은 선형성을 가질 필요가 있다. 따라서, 낮은 서보 대역에서 기준 물체(2)를 제어함과 동시에, 로렌츠 타입의 리니어 모터를 구동 수단으로서 이용하고 있다. 이 로렌츠 타입의 리니어 모터는 높은 선형성을 갖는다.
위치 제어계 서보 대역을 Wc로 하고, PD 제어의 미분 계수의 역수를 Wa(=1/Kd)로 하며, 외란이 되는 진동의 가속도(Xm의 2계(階) 미분)를 Ao로 하고, 계측치(Xi)의 최소 분해능을 Eo로 한다. 그러면, 근사적으로 이하의 부등식이 성립된다.
Eo ＜ Ao/(Wc·Wa) (4)
또, 안정성의 관점으로부터, Wa = Wc/2로 하면, 이하의 부등식이 된다.
Eo ＜ 2 * Ao/Wc2 (5)
및
Wc ＜ √2 * Ao/Eo (6)
부등식 (6)은 서보 대역 Wc가 우변보다 크면, 계측치의 최소 분해능 Eo보다 작은 분해능에서 추종 제어를 행하기 때문에, 계측을 정확히 할 수 없게 되는 것을 의미한다.
반도체 노광장치는 정밀장치이기 때문에, 반도체 노광장치가 놓여 있는 마루 바닥의 진동이, 예를 들면 SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International) 규격 등에 이용되고 있는 VC－E(마루바닥 진동 허용의 규격)를 충족하면, Ao = 0.016[Gal]이다. 상술한 바와 같이, 센서의 분해능을 그만큼 높게 하지 않고, Eo = 0.1e－6[m]로 하면, 상술한 근사식에 따라, Wc ＜ 9.01[Hz]가 된다.
즉, 100nm 이하의 분해능을 가진 센서를 이용했을 경우에, 서보 대역을 10Hz 이하로 설정할 수 있다.
상술한 방법에 따라 지지체(103)의 진동을 추정할 수가 있다. 다음에, 다시 도 1을 참조하면서, 추정한 결과를 이용해 지지체(103)의 진동을 제어하는 방법에 대해 설명한다.
노광장치(100)는, 지지체(103)를 베이스(105)에 대해서 구동하도록 구성된 구동유닛(108)을 포함한다. 진동 추정 유닛(107)의 출력에 의거해 구동유닛(108)을 구동함으로써, 지지체(103)의 위치를 고정밀도로 제어할 수가 있다.
도 4를 참조해 상술한 지지체(103)의 위치 제어에 대해 설명한다. 제어계(801)는 도 3에서 설명한 바와 같이 기준 물체(2)를 제어하고, 제어계(802)는 지지체(103)를 제어한다. 상술한 바와 같이, Rx, Cd(s), 및 P(s)는 기존의 값이기 때문에, 진동 추정부(6)로서의 연산기 C1(s) 806은 이러한 값 Rx, Cd(s), 및 P(s)와 계측된 위치 Xi에 의거해 진동을 추정할 수 있다. 이하, 추정된 진동을
Figure 112007091830787-PAT00001
이라고 칭한다.
지지체(103)의 목표 위치 Rm와 추정된 진동
Figure 112007091830787-PAT00002
과의 차분이 위치 보상기 C2(s) 809에 입력되어 있다. 이 차분에 따라, 구동유닛(108)이 지지체(103)에 주는 구동력이 결정된다. 여기서, 지지체(103)의 전달함수는, 지지체(103)의 질량 M으로 나타내는 전달함수 810과, 지지체(103)의 감쇠 계수 D로 나타내는 전달함수 811과, 지지체(103)의 용수철 계수 K로 나타내는 전달함수 812를 포함한다. 구동유닛(108)에 의해 구동되는 지지체(103)의 위치 Xm은 진동으로서 센서(4)의 출력에 추가된다.
종래와 같이, 지지체에 배치된 가속도계에 의해 검출된 가속도 정보를 2계 적분하는 것에 의해 얻은 지지체의 위치정보에 따라 지지체를 제어하는 것이 가능하다. 그렇지만, 가속도 정보를 2계 적분해 얻은 위치정보로는 충분한 정밀도를 얻을 수 없다.
본 예시적인 실시 예에 의하면, 레이저 간섭계 등, 광학적 유닛을 이용한 위치 센서를 이용하고 있기 때문에, 정밀도가 높은 위치정보에 근거해 지지체의 진동을 추정할 수 있고, 그것에 의해 지지체를 제어할 수가 있다.
도 5는, 가속도 센서를 이용한 경우와 본 예시적인 실시 예에 따른 구성을 이용한 경우에 얻는 제진율을 나타낸다. 도 5에서, 종축이 제진율을 나타낸다. 횡축이 주파수를 나타낸다. 덧붙여, 댐퍼 고유값은 1Hz이다. 파선은 가속도계를 이용했을 경우를 나타낸다. 지지체의 가속도를 검출하고, 1계 적분하며, 속도에 의한 피드백을 행한다. 실선은 본 예시적인 실시 예에 따른 구성을 사용한 경우를 나타낸다. 그리고, 위치에 의한 피드백을 행한다. 도 5에 나타낸 그래프에서 알 수 있듯이, 본 예시적인 실시 예의 경우에는 저주파 범위의 특성이 향상되고 있다.
본 예시적인 실시 예에서는, 기준 물체(2)는 리니어 모터(3) 및 부재(1)를 통해서 지지체(103)에 의해 지지되고 있다. 기준 물체(2) 및 부재(1)가 투영 광학계(102)를 지지하는 지지체(103)에 의해 지지되고 있기 때문에, 리니어 모터(3)는, 기준 물체(2)와 부재(1)와의 사이의 상대 변위를 계측할 때의 계측 오차를 줄일 수가 있다. 왜냐하면, 투영 광학계(102)를 지지하는 지지체(103)는 열팽창에 의한 변형 등을 최소화하기 위해서 높은 정밀도로 열 조절되고 있기 때문이다.
(제 2 예시적인 실시 예)
이하, 본 발명의 제 2 예시적인 실시 예는, 기준 물체(2)의 속도를 제어한다. 본 실시 예에서 특히 언급하지 않는 구성에 대해서는 제 1 예시적인 실시 예와 같은 것으로 한다.
도 6은, 기준 물체(2)의 속도 제어를 나타내는 블럭도다. 도 6에 있어서, Rv는 기준 물체(2)의 목표 속도(예를 들면, 제로)이고, Ci(s) 307은 제어부(5) 내의 PD 보상기(207)의 전달함수이며, P(s) 308은 제어 대상으로서의 기준물체(2)의 전달함수이고, Xi는 센서(4)에 의해 계측되는 기준물체(2)의 상대 위치이다. 제어부(5)에 의해, 계측된 위치 Xi는 1계의 미분기(310)에 의해 속도로 변환되고 목표 속도 Rv로 피드백된다.
여기서, 계측된 위치 Xi에는 외란 Xm가 포함되어 있다. 외란 Xm은, 부재(1)(지지체(103))의 진동에 크게 의존하는 것으로 생각되기 때문에, 본 예시적인 실시 예에서는 이 외란 Xm를 진동이라고 추정하고 있다.
전달함수 Ci(s) 및 P(s)를 이하의 수식으로 나타내면,
Ci(s) = Kp(1 ＋ Ki/s) (7)
P(s) = 1/ms2 (8)
도 6에 나타낸 블록도에 따라, 진동 Xm은 이하의 수식으로 나타낼 수 있다.
Xm = (Rv － Xi·s)·Ci(s)·P(s) (9)
여기서, s는 라플라시안 연산자, Kp는 비례 게인, Ki는 PI(proportional integral) 제어에 있어서의 미분 계수, m는 기준 물체(2)의 질량이다.
Rv, Ci(s), 및 P(s)는 기존의 값이기 때문에, 미리 기억부(7)에 이들 값을 기억해 둘 수가 있다. 즉, 기준 물체(2)의 속도를 제어했을 경우라도, 계측된 위치 Xi에 근거해 진동 Xm를 추정할 수가 있다.
기준 물체(2)의 속도를 제어할 때의 서보 대역과 센서(4)의 분해능은, 제 1 예시적인 실시 예와 같다. 즉, 낮은 서보 대역에서 선형성이 높은 리니어 모터(3), 예를 들면 로렌츠 힘 리니어 모터로 기준 물체(2)의 속도를 제어한다. 이하, 속도 제어의 경우에 대해 간단하게 설명한다.
속도 제어계 서보 대역을 Wc1로 하고, PI 제어의 미분 계수의 역수를 Wa2(=Ki)로 하며, 외란이 되는 진동의 가속도(Xm의 2계 미분)를 Ao로 하고, 계측치(Xi)의 최소 분해능을 Eo로 한다. 그러면, 근사적으로 이하의 부등식이 성립된다.
Eo ＜ Ao/(Wc2·Wa2) (10)
또, 안정성의 관점으로부터, Wa2 = Wc2/2로 하면, 이하의 부등식이 된다.
Eo ＜ 2 * Ao/Wc22 (11)
및
Wc2 ＜√2 * Ao/Eo (12)
반도체 노광장치는 정밀 장치이기 때문에, 반도체 노광장치가 놓여져 있는 마루바닥의 진동은, 예를 들면, SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International) 규격 등에 이용되고 있는 VC－E(마루바닥 진동 허용의 규격)를 충족하면, Ao = 0.016[Gal]이 된다. 상술한 바와 같이, 센서의 분해능을 그만큼 높게 하지 않고 Eo = 0.1e－6[m]로 하면, 상술한 근사식에 따라, Wc ＜ 9.01[Hz]가 된다.
즉, 100nm 이하의 분해능을 가진 센서를 이용했을 경우에, 서보 대역을 10Hz 이하로 설정할 수 있다.
본 예시적인 실시 예에서는, 기준 물체(2)와 부재(1)와의 사이의 상대속도를 제어하기 때문에, 기준 물체(2)와 부재(1)의 위치는 초기 위치로부터 변위될 가능성이 있다. 이와 같이, 기준 물체(2)의 위치가 어떤 임계값을 넘었을 경우에, 기준 물체(2)의 위치를 초기 위치로 리셋하는 것이 바람직하다. 예를 들면 웨이퍼 교환 시에 초기 위치로 리셋할 수 있다. 기준 물체(2)의 위치를 노광시에 변경하면, 노광 정밀도에 영향을 줄 가능성이 있다.
이러한 초기 위치로부터의 변위는, 공기 용수철(에어 마운트)에 의해 지지체를 상승 또는 하강시킬 때에 특히 커지기 쉽다. 왜냐하면 공기 용수철에 의한 지지체의 이동은, 이동량이 크고, 천천히 이동하기 때문이다.
또, 기준 물체의 위치가 어떤 임계값을 넘을지 여부를 판단하지 않아도, 정기적으로 기준 물체의 위치를 초기 위치로 되돌리는 캘리브레이션(calibration) 시퀀스를 행할 수 있다. 예를 들면, 상술한 공기 용수철에 의한 지지체 상승시에 캘리브레이션을 행할 수 있다.
(제 3 예시적인 실시 예)
제 3 예시적인 실시 예는, 부재(1)와 기준 물체(2)와의 사이에 용수철 요소 및 감쇠 요소를 배치한 예이다.
도 7은 제 3 예시적인 실시 예에 따른 진동 추정 유닛을 나타낸다. 특히 언급하지 않는 구성에 대해서는 제 1 예시적인 실시 예와 같은 것으로 한다.
도 7에 있어서, 기준 물체(2)는 부재(1)에 대하여, 용수철 요소(407) 및 감쇠 요소(408)를 개재하여 지지된다. 여기서, 부재(1)에 의해 지지되고, 기준 물체(2)를 지지하는 용수철 요소(407)로서는 예를 들면, 판 용수철이 이용된다. 감쇠 요소(408)로서는 유압 댐퍼나 에어 댐퍼가 이용될 수 있다.
도 8은, 상술한 구성으로 기준 물체(2)의 위치를 제어했을 경우를 나타내는 블럭도다. 도 8에 있어서, Rx는 기준 물체(2)의 목표 위치이고, Cd(s) 507은 제어부(5) 내의 PD(proportional differential) 보상기(207)의 전달함수이며, Pd(s) 508은 기준 물체(2)의 전달함수이고, Xi는 센서(4)에 의해 계측되는 기준물체(2)의 위치이다. 제어부(5)에 의해, 계측된 위치 Xi는 목표 위치 Rx로 피드백된다.
전달함수 Cd(s) 및 Pd(s)를 이하의 수식으로 나타내면,
Cd(s) = Kp(1 ＋ Kd·s) (13)
Pd(s) = 1/ms2　 (14)
도 8에 나타낸 블록도에 따라, 진동 Xm는 이하의 수식으로 나타낼 수 있다.
Xm = Xi ＋｛(Rx－Xi)·Cd(s)＋ Xi·(D·s ＋ K)｝·Pd(s) (15)
여기서, s는 라플라시안 연산자를 나타내고, Kp는 비례 게인을 나타내며, Kd는 PD 제어에 있어서의 미분 계수를 나타내고, m은 기준 물체(2)의 질량을 나타내며, K는 용수철 요소(407)의 용수철 계수를 나타내고, D는 감쇠 요소(408)의 감쇠 계수를 나타낸다.
Rx, Cd(s), 및 Pd(s)는 기존의 값이기 때문에, 미리 기억부(7)에 이들 값을 기억해 둘 수가 있다. 즉, 계측된 위치 Xi로부터 진동 Xm를 추정할 수가 있다.
(제 4 예시적인 실시 예)
본 발명의 제 4 예시적인 실시 예는, 제 3 예시적인 실시 예의 구성으로 기준 물체(2)의 속도를 제어한다. 본 실시 예에서 특히 언급하지 않는 구성에 대해서는 제 3 예시적인 실시 예와 같은 것으로 한다.
도 9는, 용수철 요소와 감쇠 요소를 포함하는 진동 추정 유닛을 이용한, 기준 물체(2)의 속도를 제어했을 때를 나타내는 블럭도다.
도 9에 있어서, Rv는 기준 물체(2)의 목표 속도이고, Ci(s) 605는 제어부(5) 내의 PI(Proportional Integral) 보상기의 전달함수이며, Pi(s) 608은 기준 물체(2)의 전달함수이고, Xi는 센서(4)에 의해 계측되는 기준물체(2)의 위치이다. 제어부(5)에 의해, 계측된 위치 Xi는 목표 속도 Rv로 피드백된다.
여기서, 계측된 위치 Xi에는 외란 Xm이 포함되어 있다. 외란 Xm은, 부재(1)(지지체(103))의 진동에 크게 의존하는 것으로 생각되기 때문에, 본 예시적인 실시 예에서는 이 외란 Xm을 진동이라고 추정하고 있다.
전달함수 Ci(s) 및 Pi(s)를 이하의 수식으로 나타내면,
Ci(s) = Kp(1 ＋ Ki/s) (16)
Pi(s) = 1/ms2 (17)
도 9에 나타낸 블록도에 따라, 진동 Xm은 이하의 수식으로 나타낼 수 있다.
Xm = Xi·s·(Rv－Xi·s)·Ci(s) ＋ Xi·s·(D·s ＋ K)}·Pi(s) (18)
여기서, s는 라플라시안 연산자이고, Kp는 비례 게인이며, Ki는 PI 제어에 있어서의 미분 계수이고, m은 기준 물체(2)의 질량이며, K는 용수철 요소(407)의 용수철 계수이고, D는 감쇠 요소(408)의 감쇠 계수이다.
Rv, Ci(s), 및 Pi(s)는 기존의 값이기 때문에, 미리 기억부(7)에 이들 값을 기억해 둘 수가 있다. 즉, 기준 물체(2)의 속도를 제어했을 경우에도, 계측된 위치 Xi에 근거해 진동 Xm를 추정할 수가 있다.
이상과 같이, 용수철 요소(407) 혹은 감쇠 요소(408)를 통해서 기준 물체(2)를 접속하는 경우, 리니어 모터(3)를 구동하는데 사용되는 전력을 줄일 수 있다.
다음에, 도 10 및 도 11을 참조해, 상술한 노광장치를 이용한 디바이스 제조 공정을 설명한다. 도 10은, 상술한 노광장치를 이용해 반도체 디바이스(예를 들면, IC(integrated circuit), LSI, LCD(liquid crystal display), CCD(charge-coupled device) 등)를 제조하기 위한 예시적인 공정을 설명하기 위한 플로차트다. 본 예시적인 실시 예에서는, 반도체 칩의 제조 방법을 예로 들어 설명한다.
스텝 S1은 반도체 디바이스의 회로를 설계하기 위한 회로 설계 공정이다. 스텝 S2는 설계한 회로 패턴에 근거해 마스크를 제작하기 위한 마스크 제작 공정이다. 스텝 S3은 실리콘 등의 재료를 이용해 웨이퍼를 제조하기 위한 웨이퍼 제조 공정이다. 스텝 S4는 "전공정"으로 불리며 상기의 제작된 마스크와 상기의 노광장치를 이용해 리소그래피 기술에 따라 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성하기 위한 웨이퍼 프로세스이다.
스텝 S5는 "후공정"으로 불리며, 스텝 S4에서 제작된 웨이퍼를 이용해 반도 체 칩을 형성하기 위한 조립 공정이다. 이 후공정은, 어셈블리 공정(다이싱, 본딩 등), 및 패키징 공정(칩 봉입) 등을 포함한다. 스텝 S6은, 스텝 S5에서 제작된 반도체 디바이스를 검사하기 위한 검사공정이다. 이 검사는 동작 확인 테스트 및 내구성 테스트 등을 포함한다. 스텝 S7은 이러한 공정을 거쳐서 완성된 반도체 디바이스를 출하하기 위한 출하공정이다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 스텝 S4에서의 상술한 웨이퍼 프로세스는 웨이퍼 표면을 산화시키는 산화 스텝 S11과, 웨이퍼 표면에 절연막을 형성하는 CVD(chemical vapor deposition) 스텝 S12과, 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해 형성하는 전극형성 스텝 S13을 포함한다. 또한, 스텝 S4의 웨이퍼 프로세스는, 웨이퍼에 이온을 주입하기 위한 이온 주입 스텝 S14과, 웨이퍼에 감광제를 도포하는 레지스트 처리 스텝 S15을 포함한다.
또한, 스텝 S4의 웨이퍼 프로세스는, 상술한 노광장치를 이용해 회로 패턴을 가진 마스크를 레지스트 처리된 웨이퍼에 노광하는 노광 스텝 S16과, 노광 스텝 S16에서 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상 스텝 S17과, 현상 스텝 S17에서 현상된 레지스트 상 이외의 부분을 제거하는 에칭 스텝 S18과, 에칭 스텝 S18 후에 남은 불필요한 레지스트를 제거하는 레지스트 박리 스텝 S19을 포함한다. 이러한 스텝을 반복하는 처리에 의해 웨이퍼상에 다중으로 회로 패턴이 형성된다.
상술한 실시 예에 의하면, 고정밀도로 진동을 줄일 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
본 발명에 대해서 예시적인 실시 예를 참조하면서 설명했지만, 본 발명은, 이 개시한 예시적인 실시 예에 한정되는 것은 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 이하의 특허청구범위는 모든 변형, 균등 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 노광장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 진동 추정 유닛을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 기준 물체의 위치 제어를 나타내는 블럭도다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 지지체의 위치 제어를 나타내는 블럭도다.
도 5는 가속도 센서를 이용했을 경우와 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 구성을 이용했을 경우에 얻은 제진율을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 기준 물체의 속도 제어를 나타내는 블럭도다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 기준 물체와 부재와의 사이에 배치된 용수철 요소와 감쇠 요소를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 기준 물체와 부재와의 사이에 용수철 요소와 감쇠 요소를 배치했을 경우에 있어서의 기준 물체의 위치 제어를 나타내는 블럭도다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 기준 물체와 부재와의 사이에 용수철 요소와 감쇠 요소를 배치했을 경우에 있어서의 기준 물체의 속도 제어를 나타내는 블럭도다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 디바이스 제조공정을 설명하기 위한 플로차트다.
도 11은 도 10에 나타낸 웨이퍼 프로세스를 나타내는 상세한 플로차트다.
도 12는 가속도계를 이용하는 종래의 제진 기술을 나타낸다.
도 13은 종래의 위치 계측 장치의 구성을 나타낸다.

Claims (8)

  1. 투영 광학계를 포함하고, 상기 투영 광학계를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치로서,
    상기 투영 광학계를 지지하도록 구성된 서포트와,
    상기 서포트에 대해서 이동 가능하며 상기 서포트에 의해 지지되는 물체와,
    상기 물체를 구동하도록 구성된 액추에이터와,
    상기 물체와 상기 서포트와의 사이의 상대 위치를 검출하도록 구성된 검출기와,
    상기 검출기의 출력에 의거하여 상기 액추에이터를 제어해 상기 물체가 상기 서포트를 추종하도록 구성된 제어기를 구비하고,
    상기 제어기는, 상기 물체가 상기 서포트를 추종하도록 제어하는 것과 동시에 상기 검출기의 출력에 의거해 상기 서포트의 진동을 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 물체가 상기 서포트를 추종하도록 제어하는 전달함수와 상기 검출기의 출력에 의거해 상기 서포트의 진동을 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 리니어 모터를 포함하고,
    상기 물체는 상기 리니어 모터를 통해서 상기 서포트에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트와 상기 물체와의 사이에, 용수철 기구 및 감쇠 기구 중 적어도 한 개를 더 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 물체의 속도를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 검출기의 출력이 스레숄드를 넘었는지 여부를 판단하고, 상기 판단결과에 의거해 상기 액추에이터가 상기 물체를 구동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트를 구동하도록 구성된 제 2 액추에이터를 더 구비하고,
    상기 제어기는, 상기 서포트의 진동의 추정에 의거해 상기 제 2 액추에이터를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
  8. 청구항 1에 기재된 노광장치를 이용해 기판을 노광하는 것과,
    상기 노광된 기판을 현상하는 것과,
    상기 현상된 기판을 처리해 디바이스를 제조하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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