KR20090087834A - 이동가능한 지지체, 위치 제어 시스템, 리소그래피 장치 및교환가능한 대상물의 위치를 제어하는 방법 - Google Patents

이동가능한 지지체, 위치 제어 시스템, 리소그래피 장치 및교환가능한 대상물의 위치를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

이동가능한 지지체는 교환가능한 대상물을 유지하도록 구성된다. 상기 지지체는 기준 대상물에 대해 이동가능하게 배치된 이동가능한 구조체, 이동가능한 구조체에 대해 이동가능하게 배치되고 교환가능한 대상물을 유지하도록 구성된 대상물 홀더, 기준 대상물에 대해 이동가능한 구조체를 이동시키도록 구성된 액추에이터, 및 이동가능한 구조체에 대해 대상물 홀더를 이동시키도록 구성된 초단행정 액추에이터를 포함하고, 상기 초단행정 액추에이터의 강성도는 1 이상의 액추에이터의 강성도보다 실질적으로 크다.

Description

이동가능한 지지체, 위치 제어 시스템, 리소그래피 장치 및 교환가능한 대상물의 위치를 제어하는 방법{MOVABLE SUPPORT, POSITION CONTROL SYSTEM, LITHOGRAPHIC APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING A POSITION OF AN EXCHANGEABLE OBJECT}
본 발명은 이동가능한 지지체, 위치 제어 시스템, 리소그래피 장치 및 교환가능한 대상물의 위치를 제어하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치에서, 기판 또는 패터닝 디바이스와 같은 교환가능한 대상물을 지지하고 위치시키기 위해 이동가능한 지지체가 사용된다. 스캐닝 타입 리소그래피 장치에서, 이동가능한 지지체는 스캐닝 이동을 수행하기 위해 기판을 지지하는데 사용된다. 또한, 이동가능한 지지체 상에는 패터닝 디바이스가 지지될 수도 있다. 이동가능한 지지체는 높은 정확성으로 기판 또는 패터닝 디바이스를 위치시킬 수 있다.
높은 정확성을 얻기 위해, 프레임 또는 밸런스 매스(balance mass)와 같은 기준 대상물에 대해 이동가능한 장행정 부분(long stroke part), 및 장행정 부분에 대해 이동가능하게 배치된 단행정 부분(short stroke part)으로부터 알려진 이동가능한 지지체가 조립된다. 단행정 부분은 교환가능한 대상물을 지지하도록 구성된다. 기준 대상물에 대한 장행정 부분의 최대 행정은 비교적 큰 한편, 장행정 부분에 대한 단행정 부분의 행정은 비교적 작다.
기준 대상물에 대해 장행정 부분을 작동시키기 위해 장행정 액추에이터가 제공된다. 장행정 부분에 대해 단행정 부분을 작동시키기 위해서는 단행정 액추에이 터가 제공된다. 이러한 장행정 액추에이터는 예를 들어 선형 모터이며, 매우 정확하지는 않을 수 있다. 장행정 액추에이터의 주 작업은 교환가능한 대상물의 원하는 위치를 단행정 액추에이터가 미치는 범위 내에 가져오는 것이다. 단행정 액추에이터는 높은 정확성으로 단행정 부분을 위치시키도록 설계된다.
교환가능한 대상물의 위치를 제어하기 위해, 위치 측정 시스템 예를 들어 간섭계 시스템 또는 인코더 시스템에 의해 제 2 지지 시스템의 위치가 결정된다. 이 측정은, 예를 들어 평면 3 자유도(three planar degrees of freedom), 또는 6 자유도로 수행된다. 측정된 위치는 원하는 위치와 비교된다. 위치 오차, 즉 측정된 위치와 원하는 위치 간의 차가 제어기로 제공되며, 이는 이 신호에 기초하여 단행정 액추에이터를 작동시키는데 사용되는 제어 신호를 제공한다.
장행정 액추에이터는 장행정 액추에이터 제어기에 대한 입력 신호로서 단행정 부분과 장행정 부분의 실제 위치 간의 차에 기초한 신호를 이용함으로써 제어된다. 이 제어기의 출력은 장행정 부분이 단행정 부분의 이동들을 따르게 하며, 이로 인해 단행정 부분의 원하는 위치를 단행정 액추에이터의 범위 내에 유지한다.
단행정 액추에이터는 장행정 진동들로부터 격리시킬 수 있는 로렌츠(Lorentz) 타입으로 구성될 수 있다. 이러한 로렌츠 타입 액추에이터는 작은 강성도(stiffness)를 갖는다. 또한, 이동가능한 지지체에 의해 교환가능한 대상물 지지체의 위치를 정확하게 제어하기 위해, 작은 강성도 및 높은 정확성을 갖는 여하한의 다른 형태의 액추에이터가 사용될 수도 있다. 로렌츠 액추에이터의 입력은, 실질적으로 원하는 힘에 비례하는 전류(electrical current)이다. 일반적으 로, 입력 힘에 응답하는 이동가능한 지지체 위치는, 상기 힘이 위치로 변하기 전에 두 번 적분(integrate)되기 때문에 어느 정도 지연된다. 고차 역학(higher-order dynamics)과 함께 이 효과는 단행정 제어 루프의 대역폭을 제한한다. 이 제한된 대역폭은 이동가능한 지지체 상에 유지된 교환가능한 대상물의 위치설정에 있어서 정확성/정착 시간에 부정적인 영향을 미친다.
또한, 스테이지들에서의 힘-타입-액추에이터(force-type-actuator)는 한 스테이지에서 다른 스테이지로의 달성가능한 피드포워드 효과(예를 들어, 기판 테이블 오차가 패터닝 디바이스 지지체에 제공됨)를 제한할 수 있다. 이 피드포워드에서, 한 스테이지의 위치 오차는 피드포워드 힘을 생성하기 위해 두 번 미분(differentiate)되어야 하며, 이는 한 샘플의 지연을 초래한다. 이는 다른 스테이지의 응답을 지연되게 하여, 서로에 대한 스테이지들의 위치설정 정확성을 제한한다.
이동가능한 지지체에 의해 지지되는 기판 또는 패터닝 디바이스와 같은 교환가능한 대상물의 위치설정에 있어서 정확성 및/또는 정착 시간을 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 교환가능한 대상물을 유지하도록 구성된 이동가능한 지지체가 제공되고, 상기 지지체는 기준 대상물에 대해 이동가능하게 배치된 이동가능한 구조체, 이동가능한 구조체에 대해 이동가능하게 배치되고 교환가능한 대상물을 유지하도록 구성된 대상물 홀더, 기준 대상물에 대해 이동가능한 구조체를 이동시키도록 구성된 액추에이터, 및 이동가능한 구조체에 대해 대상물 홀더를 이동시키도록 구성된 초(ultra)단행정 액추에이터를 포함하며, 초단행정 액추에이터의 강성도는 적어도 1 이상의 액추에이터의 강성도보다 실질적으로 크다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동가능한 지지체 상에 유지된 교환가능한 대상물의 위치를 제어하는 위치 제어 시스템이 제공되고, 이는 이동가능한 구조체의 위치를 측정하도록 구성된 위치 측정 시스템, 원하는 위치와 측정된 위치를 비교함으로써 오차 신호를 제공하도록 구성된 비교기, 오차 신호에 기초하여 액추에이터에 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기, 및 오차 신호에 기초하여 초단행정 액추에이터에 제어 신호를 제공하도록 구성된 초단행정 제어기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구 성된 조명 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 패터닝 디바이스 지지체; 기판을 유지하도록 구성된 기판 지지체; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공되고,
상기 패터닝 디바이스 지지체 및/또는 기판 지지체는, 기준 대상물에 대해 이동가능하게 배치된 이동가능한 구조체, 이동가능한 구조체에 대해 이동가능하게 배치되고 패터닝 디바이스 또는 기판을 각각 유지하도록 구성된 대상물 홀더, 기준 대상물에 대해 이동가능한 구조체를 이동시키도록 구성된 액추에이터, 및 이동가능한 구조체에 대해 대상물 홀더를 이동시키도록 구성된 초단행정 액추에이터를 포함한 이동가능한 지지체이며, 상기 초단행정 액추에이터의 강성도는 적어도 1 이상의 액추에이터의 강성도보다 실질적으로 크다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동가능한 지지체에 의해 유지된 교환가능한 대상물의 위치를 제어하는 방법이 제공되고, 상기 지지체는 기준 대상물에 대해 이동가능하게 배치된 이동가능한 구조체, 이동가능한 구조체에 대해 이동가능하게 배치되고 교환가능한 대상물을 유지하도록 구성된 대상물 홀더, 기준 대상물에 대해 이동가능한 구조체를 이동시키도록 구성된 액추에이터, 및 이동가능한 구조체에 대해 대상물 홀더를 이동시키도록 구성된 초단행정 액추에이터를 포함하며, 초단행정 액추에이터의 강성도는 적어도 1 이상의 액추에이터의 강성도보다 실질적으로 크고, 상기 방법은 이동가능한 구조체의 위치를 측정하는 단계, 원하는 위치와 측정된 위치를 비교함으로써 오차 신호를 제공하는 단계, 오차 신호에 기초하여 액추 에이터에 제어 신호를 제공하는 단계, 및 오차 신호에 기초하여 초단행정 액추에이터에 제어 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여하한의 다른 적절한 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자 인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하 이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 또는 지지체가 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 또는 지지체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 또는 지지체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있 다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정 디바이스(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정 디바이스(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체", 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체", 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 방사선 빔에 부 여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 스테이지의 측면도를 나타낸다. 일반적으로 참조 부호 1에 의해 표시된 기판 스테이지는 장행정 부분(2)을 포함한다. 장행정 부분은 단행정 부분(3)을 지지하며, 단행정 부분(3)은 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4)를 지지한다. 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4)(예를 들어, 기판 테이블)는 교환가능한 대상물, 예를 들어 기판(5)을 지지한다.
장행정 부분(2)은 기준 대상물(6), 예를 들어 프레임 또는 밸런스 매스에 대해 이동가능하게 장착된다. 기준 대상물(6)에 대해 장행정 부분(2)을 이동시키기 위해 장행정 액추에이터(7)가 제공된다. 장행정 부분(2)에 대해 단행정 부분(3)을 이동시키기 위해서는 단행정 액추에이터(8)가 제공된다. 단행정 액추에이터(8)는 장행정 부분(2)에 대한 단행정 부분(3)의 위치설정에 있어서 상대적으로 높은 정확성을 갖지만, 제한된 동작 범위를 갖는다. 장행정 액추에이터(7)는 큰 동작 범위, 통상적으로 기판 스테이지(1)의 전체 동작 공간 및 상대적으로 낮은 정확성을 갖는다. 장행정 액추에이터(7)의 주 작업은, 단행정 액추에이터(8)가 높은 정확성으로 기판을 위치시킬 수 있도록 기판 스테이지(1)의 원하는 위치를 단행정 액추에이터(8)의 범위 내에 가져오는 것이다.
위치 측정 시스템(11)은 단행정 부분(3)의 위치를 측정하기 위해 제공되었다. 위치 측정 시스템은 간섭계 시스템 또는 인코더 측정 시스템과 같이 높은 정확성으로 단행정 부분(3)의 위치를 측정할 수 있는 여하한의 시스템일 수 있다.
단행정 부분(3)을 장행정 부분(2) 또는 기준 대상물의 진동으로부터 격리시키기 위해, 단행정 액추에이터(8)는 낮은 강성도를 갖는 형태로 구성된다. 이러한 액추에이터는, 예를 들어 로렌츠 모터이다. 이 형태의 액추에이터의 입력은 원하는 힘에 비례하는 전류이다. 입력 힘에 대한 위치 응답은, 상기 힘이 위치로 변하기 전에 두 번 적분되기 때문에 어느 정도 지연된다. 고차 역학과 함께 이 효과는 단행정 제어 루프의 대역폭을 제한하며, 이는 차례로 달성가능한 스테이지 위치설정 정확성을 제한한다.
또한, 힘-타입 단행정 액추에이터(8)는 기판 스테이지로부터 패터닝 디바이스로, 또는 그 역으로의 달성가능한 피드포워드 효과를 제한한다는 것을 주의한다. 이 피드포워드에서, 한 스테이지의 위치 오차는 피드포워드 힘을 생성하기 위해 두 번 미분되어야 하며, 이는 한 샘플의 지연을 초래한다. 이는 다른 스테이지의 응답을 지연되게 하여, 서로에 대한 스테이지들의 위치설정 정확성을 제한한다.
또한, 단행정 액추에이터(8)의 낮은 강성도로 인해, 스테이지의 가속시 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더 및 단행정 부분(second)의 가속을 위해 요구되는 전체 힘이 단행정 액추에이터(8)에 의해 가해져야 한다. 동시에, 단행정 액추에이터는 단행정 부분(3)을 정밀하게 위치설정하기 위해 높은 정확성으로 작은 힘들을 가할 수 있어야 한다. 이는 단행정 액추에이터(8), 및 증폭기와 같은 구동 전자기기에 대한 요구를 훨씬 더 크게 한다.
이미징 정확성 및 스루풋에 대한 요구들을 증가시키면서, 기판 또는 패터닝 디바이스와 같은 교환가능한 대상물들의 위치설정에 있어서 정확성을 더 증가시키고 정착 시간을 더 감소시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단행정 부분(3)과 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4) 사이에서의 이동들을 야기하기 위해 초단행정 액추에이터(9)가 제공되었다. 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4)는 단행정 부분(3) 상에 제공된 다수의 버얼(burl: 10)들 상에 놓여 있는 테이블이다. 상기 테이블은 버얼들(10) 사이의 공간에서 생성되는 진공력에 의해 단행정 부분(3) 상에 유지된다. 테이블의 측면에는, 단행정 부분(3)과 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4) 사이에 다수의 초단행정 액추에이터(9)들이 배치된다. 이 초단행정 액추에이터(9)들은 상대적으로 높은 강성도를 가지며, 예를 들어 작동되는 경우에 연장되거나 단축되는 피에조-요소(piezo-element)이다. 테이블 상의 결과적인 힘은 버얼들의 작은 탄성 변형을 유도하여, 단행정 부분(3)과 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4) 사이에서의 이동을 생성할 수 있다. 이 변형은 통상적으로 약 ±100 nm보다 작으며, 예를 들어 ±10 nm 이하이다.
초단행정 액추에이터(9)는, 단행정 액추에이터(8) 및 가능하게는 장행정 액추에이터(7)에 의해 오차들의 격리가 이미 수행되기 때문에 높은 강성도를 가질 수 있다. 액추에이터는 위치 타입 액추에이터인 것이 바람직하며, 즉 이는 위치에 관하여 직접 응답한다. 이러한 위치 타입 액추에이터의 일 예시는 전압의 직접적인 결과로서 변형을 제공하는 피에조-요소이다.
초단행정 액추에이터(9)는 단행정 액추에이터(8)의 오차를 보정하기 위해 사용될 수 있다. 이 오차는, 예를 들어 이제 설명되는 힘-타입 단행정 액추에이터(8)의 지연된 응답에 의해 야기된 서보 오차(servo error)일 수 있다.
도 3은 도 2의 스테이지(1)에 대한 제어 방식을 나타낸다. 제어 방식은 높 은 정확성으로 스테이지(1)에 의해 지지된 기판을 위치시키도록 구성된다. 위치 측정 시스템(11)은 높은 정확성으로 단행정 부분의 위치 posss를 측정한다. 설정점 발생기(SPss)는 원하는 위치를 나타내는 단행정 제어 루프에 대한 설정점 신호를 발생시킨다. 비교기는 원하는 위치에서 측정된 위치(posss)를 차감하여 오차 신호(ess), 즉 원하는 위치와 측정된 위치 간의 차를 유도한다. 이 오차 신호(ess)는 단행정 제어기(Css)에 제공되고, 이는 오차 신호(ess)에 기초하여 도 3에 Pss로 도시된 단행정 제어 루프의 메카니즘의 일부분인 단행정 액추에이터(8)에 제어 신호(ass)를 제공하다. 단행정 액추에이터(8)의 작동으로 인해, 원하는 위치를 향해 높은 정확성으로 기판이 이동된다. 제어 신호(ass)는 제어기 출력에 합산되는 피드포워드 성분(ffss)을 포함할 수 있다는 것을 주의한다.
원하는 위치를 단행정 액추에이터(8)의 동작 범위 내에 유지하기 위해, 단행정 부분의 실제 위치(posss)가 제 1 기판 지지체의 실제 위치(posls)와 비교된다. 제 1 기판 지지체에 대한 단행정 부분의 이 상대 위치는 센서에 의해 직접 측정될 수 있다. 대안예로서, 간섭계 시스템의 위치 측정 신호가 사용될 수 있다. 두 위치들(posss 및 posls) 간의 차는 제어 신호(als)를 제공하기 위해 장행정 제어 루프의 오차 신호(els)로서 장행정 제어기(Cls)에 제공된다. 이 제어 신호(als)는 장행정 부분(2)을 이동시키기 위해 장행정 액추에이터(7)에 제공되어, 기판의 원하는 위치가 단행정 액추에이터(8)의 동작 범위에 포함되게 한다. 또한, 장행정 제어 루프의 제어 신호(a1s)는 제어기 출력에 합산되는 피드포워드 성분(ffls)을 포함할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 단행정 제어기(Css)의 제어 신호(ass)에 대한 단행정 부분의 반응 시간은 단행정 제어기의 성능을 더 증가시키는데 결정적(critical)일 수 있다. 또한, 단행정 액추에이터(8)의 다른 성능 한계들 및/또는 단행정 부분 및 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(3 및 4)의 조합은 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4)에 의해 지지된 교환가능한 대상물의 위치설정에 있어서 정확성을 더 개선하는데 지장을 줄 수 있다. 이 효과들의 예시들로는 지지 구조체들(3 및 4) 간의 전기 및 다른 연결들의 기생 강성도(parasitic stiffness) 및 증폭기 잡음이 있다.
이를 위해, 초단행정 액추에이터(9)가 제공된다. 도 3에 도시된 초단행정 메카니즘(Puss)의 일부분인 초단행정 액추에이터(9)는 초단행정 제어기(Cuss)에 의해 제공된 제어 신호(auss)에 의해 구동된다. 초단행정 제어기(Cuss)에 대한 입력 신호는 오차 신호(ess), 즉 설정점 발생기(SPss)에 의해 주어진 단행정 부분(3)의 원하는 위치와 측정된 위치(posss) 간의 차이다. 초단행정 제어기(Cuss)에 오차 신호(ess)를 제공함으로써, 단행정 부분(3)의 위치 오차에 실질적으로 대응하는 거리만큼 단행정 부분(3)에 대해 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4)를 이동시키도록 초단행정 액추에이터(9)를 작동시켜, 교환가능한 대상물(5)의 실제 오차를 실질적으로 감소시키도록 제어 신호(auss)가 제공될 수 있다. 초단행정 액추에이터(9)는 위치-타입 액추에이터, 즉 위치 변화에 있어서 입력 신호에 직접 응답하는 액추에이터이므로, 힘-타입 단행정 액추에이터(8)의 반응 시간으로부터 발생한 오차가 실질적으로 보상될 수 있다.
따라서, 초단행정 제어 루프는 단행정 제어 루프의 오차를 보상하는데 사용되는 것이 더 일반적이다.
초단행정 제어기(Cuss)는 단지 이득 Kuss만을 포함할 수 있다. 이 이득은 스테이지(1)의 내부 동적 행동(internal dynamic behavior), 특히 단행정 부분(3)에 대한 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4)의 유연성(flexibility)에 대해 캘리브레이션된다. 이 점에 있어서, 종래의 리소그래피 장치에서는 이 유연성으로 인한 여하한의 위치 오차들을 회피하기 위해 단행정 부분(3)과 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4) 간의 연결을 가능한 한 강성하게 하는 것이 바람직하다는 것을 주의한다. 본 발명의 일 실시예에서, 초단행정 제어 루프에 의한 오차 보상을 가능하게 하기 위해 약간의 유연성을 갖는 것이 바람직하다.
도 2에 나타낸 실시예에서, 단행정 부분(3)에 대한 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4)의 유연성은 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4)를 지지하는 버얼들(10)의 유연성에 의해 얻어진다. 따라서, 이득 Kuss는 단행정 부분(3)의 위치 오차와, 버얼(10)들의 탄성 변형에 의해 단행정 부분(3)의 위치 오차와 실질적으로 동일한 거리만큼 단행정 부분(3)에 대해 대상물 유지 구조체 또는 대상물 홀더(4) 를 변위시키도록 요구되는 힘 간의 관계를 설명한다. 이득 Kuss는, 예를 들어 10 % 이하의 정확성으로 쉽게 캘리브레이션될 수 있다. 도 3의 제어 방식에서 이 이득을 이용하는 것은 이동가능한 지지체(1)에 의해 지지된 교환가능한 대상물(5)의 위치설정 정확성에 있어서 적어도 10 배의 정확성 개선을 초래할 수 있다.
단행정 제어 루프의 위치설정 오차를 보상하기 위해 버얼들(10)의 유연성이 사용되지만, 단행정 부분(3)으로부터 대상물 홀더(4)로 가속력을 전달하기 위해 단행정 부분(3)과 대상물 홀더(4) 간의 연결의 강성도가 여전히 커야한다(substantial)는 것을 주의한다. 대응하여, 단행정 부분(3)의 가속시 대상물 홀더(4)를 쉽게 가속하고, 오차를 보상하기 위해 초단행정 액추에이터(9)의 강성도는 비교적 커야 한다. 이 초단행정 제어기의 강성도는 액추에이터 자체의 강성도뿐만 아니라, 단행정 부분과 대상물 홀더 간의 연결의 강성도, 본 발명의 예시에서는 버얼들(10)의 강성도도 포함한다.
강성도는 단행정 액추에이터의 상대적으로 낮은 강성도보다 실질적으로 큰 것이 바람직하다. 또한, 지지체(4)의 제 1 고유주파수가
Figure 112009008819492-PAT00001
- c는 지지체들(3 및 4) 간의 연결의 총 강성도이고, m은 지지체(4)의 질량임 -이기 때문에, 높은 강성도는 액추에이터들(9)의 응답 속도에 기여한다. 이에 따라, 더 높은 강성도가 더 높은 고유주파수 및 이에 따른 더 빠른 응답을 유도한다. 다른 한편으로는, 버얼들의 전체 강성도가 증가함에 따라 액추에이터 범위가 감소한다. 초단행정 액추에이터에 필요한 액추에이터의 범위가 극도로 작기 때문에, 이는 충분하다.
리소그래피 장치에 적용되는 본 발명의 일 실시예에서, 단행정 제어 루프의 최대 오차는 약 ±100 nm의 최대치와 같으며, 통상적으로 약 ±10 nm보다 작다. 따라서, 초단행정 제어기의 작동 범위도 대응하여 작다. 통상적으로 그 치수의 10 분의 1 퍼센트의 치수의 최대 변화를 제공하는 피에조-요소들의 경우, 피에조-요소는 약 1 내지 10 mm 또는 훨씬 더 작은 범위 내의 치수들을 갖는다. 이러한 피에조-요소들은 기존 리소그래피 장치 개념에 쉽게 통합될 수 있다.
초단행정 제어기의 이득(Kuss)은 이동가능한 지지체의 특정 위치, 예를 들어 투영 시스템에 대한 단행정 부분 또는 기판(5)의 위치에 위치 의존적일 수 있다. 단행정 부분에 대한 대상물 홀더의 이동이 비교적 작을 것이므로, 일반적으로 기판(5)의 위치는 단행정 부분의 위치와 대응할 것이다. 이러한 위치 종속 이득(position dependent gain)은, 예를 들어 위치 종속 오버레이 효과들의 보상을 위해 사용될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어 온도 차들에 의해 변형들이 야기되는 대상물 홀더 내에서의 변형들을 보상하기 위해 초단행정 액추에이터를 사용할 수 있다.
도 4는 초단행정 액추에이터들(9)의 대안적인 실시예를 나타낸다. 도 4에서는, 단지 단행정 부분(3) 및 대상물 홀더(4)만이 도시된다. 이 실시예에서는, 초단행정 액추에이터들로서 시어 피에조-요소(shear piezo-element: 9)들이 사용된다. 이러한 시어 피에조-요소들은 전류가 인가되는 경우에 통상적으로 직사각형 기본 형태에서 평행사변형 형태로 변할 것이다. 상대적으로 강성(stiff)한 이러한 피에조-요소는, 전압에 대한 반응으로 형상을 직접 변화시키므로 위치 타입 액추에이터이다. 따라서, 단행정 부분(3)에 대한 대상물 홀더(4)의 위치가 초단행정 액추에이터(9)의 작동시 직접 변화한다.
대안적인 실시예들에서, 상대적으로 큰 강성도를 갖고, 바람직하게는 위치-타입 액추에이터들인 다른 액추에이터들이 사용될 수 있다. 이러한 액추에이터의 일 예시는 상대적으로 강성한 스프링과 병렬인 로렌츠 액추에이터이다. 또한, 이러한 조합은 위치 액추에이터로서 기능한다: 액추에이터의 코일들을 통한 전류가 스프링의 빠른 위치 변화를 유도한다.
도 5는 리소그래피 장치의 패터닝 디바이스 스테이지 및 기판 스테이지 조합에 대한 위치 제어 방식을 나타낸다. 이미지의 투영시, 패터닝 디바이스를 지지하는 패터닝 디바이스 스테이지 및 패터닝 디바이스의 이미지가 투영되는 기판을 지지하는 기판 스테이지가 이미징 오차들을 회피하도록 완벽하게 정렬된다는 것을 이해할 것이다.
도 5의 제어 방식에서, 패터닝 디바이스 스테이지 및 기판 스테이지는 모두 장행정 부분에 대해 이동가능하게 배치된 단행정 부분을 포함한다. 패터닝 디바이스 스테이지 및 기판 스테이지 각각의 단행정 부분 및 장행정 부분의 위치 제어는 도 3을 참조하여 설명된 단행정 및 장행정 제어 루프를 이용하여 제어된다.
패터닝 디바이스 스테이지는 상대적으로 높은 강성도, 예를 들어 다수의 피에조-요소들을 갖는 초단행정 액추에이터를 포함한다. 초단행정 액추에이터는 초 단행정 제어기(Cuss)에 의해 구동된다. 초단행정 제어기(Cuss)의 입력은 기판 스테이지의 위치 오차를 더한 패터닝 디바이스 스테이지의 위치 오차이다. 패터닝 디바이스 스테이지의 위치 오차 및 기판 스테이지의 위치 오차를 고려함으로써, 패터닝 디바이스 및 기판이 서로에 대해 최적으로 정렬된다.
본 명세서에서, 장행정, 단행정 및 초단행정이라는 용어는 이 용어들 간의 상대적인 차이를 나타내기 위해 사용된다는 것을 유의한다. 일반적으로, 장행정이라는 용어는 이동가능한 지지체의 완전한 작동 범위에 관한 것이다. 단행정 범위는 단행정 액추에이터의 범위에 대응한다. 초단행정이라는 용어는, 일반적으로 단행정 액추에이터의 제어 루프의 오차 범위에 대응한다.
이동가능한 지지체의 앞서 설명된 실시예에서, 장행정 액추에이터는 이동가능한 지지체의 장행정 부분을 단행정 액추에이터의 범위 내에 이동시키기 위해 설명되었다. 이러한 장행정 액추에이터가 요구되지 않는 경우, 즉 이동가능한 지지체의 작동 범위가 단행정 액추에이터의 작동 범위에 대응하거나 그보다 더 작은 경우, 장행정 부분 및 장행정 액추에이터는 생략될 수 있다.
앞선 설명에서, 위치 측정 및 제어가 설명되었다. 실제 구현에서는, 이동가능한 지지체의 위치를 결정하거나 제어하기 위해 위치 종속 신호들이 사용될 수도 있다. 그러므로, 본 명세서의 범위 내에서 위치라는 용어는 위치의 결정 또는 제어를 위해 사용되는 속도 또는 가속도, 또는 이동가능한 지지체의 위치 종속 변수와 같은 위치 종속 신호들도 포함한다.
또한, 앞서 설명된 초단행정 제어기만이 지지체 3의 위치 오차에 관한 입력을 갖는다. 지지체 4의 위치 측정은 설명되지 않았다. 하지만, 훨씬 더 높은 정확성을 보장하기 위하여, 지지체 3에 대해 또는 외부 기준에 대해 지지체 4의 위치를 측정하는 위치 센서들이 추가될 수 있다. 이 여분의 위치 측정은 지지체 4의 오차들을 더 감소시키는 초단행정 제어기에 대한 입력일 수 있다.
또한, 이동가능한 지지체의 위치의 결정 또는 제어가 1 자유도에서 설명되었다. 실제로는, 흔히 2 이상의 자유도에서 위치가 제어될 것이다. 통상적으로, 리소그래피 장치의 스테이지들은 평면 3 자유도 또는 6 자유도에서 제어된다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이 라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨 터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동가능한 지지체의 개략적인 측면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 이동가능한 지지체에 대한 제어 방식을 도시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동가능한 지지체를 도시하는 도면; 및
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 스테이지 및 패터닝 디바이스 스테이지의 제어 방식을 도시하는 도면이다.

Claims (25)

  1. 교환가능한 대상물을 유지하도록 구성된 이동가능한 지지체에 있어서:
    기준 대상물에 대해 이동가능하게 배치된 이동가능한 구조체;
    상기 이동가능한 구조체에 대해 이동가능하게 배치되고, 상기 교환가능한 대상물을 유지하도록 구성된 대상물 홀더;
    상기 기준 대상물에 대해 상기 이동가능한 구조체를 이동시키도록 구성된 액추에이터; 및
    상기 이동가능한 구조체에 대해 상기 대상물 홀더를 이동시키도록 구성된 초단행정 액추에이터(ultra short stroke actuator)
    를 포함하고, 상기 초단행정 액추에이터의 강성도(stiffness)는 상기 액추에이터의 강성도보다 실질적으로 큰 이동가능한 지지체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초단행정 액추에이터는 위치-타입 액추에이터인 이동가능한 지지체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초단행정 액추에이터는 피에조 액추에이터(piezo actuator)를 포함하는 이동가능한 지지체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동가능한 구조체는 장행정 부분(long stroke part) 및 단행정 부분을 포함하고, 상기 장행정 부분 및 단행정 부분은 서로에 대해 이동가능하게 배치되며, 상기 단행정 부분은 상기 대상물 홀더를 유지하도록 구성되고, 상기 액추에이터는 상기 장행정 부분에 대해 상기 단행정 부분을 이동시키도록 구성된 단행정 액추에이터이며, 상기 이동가능한 지지체는 상기 기준 대상물에 대해 상기 장행정 부분을 이동시키도록 구성된 장행정 액추에이터를 더 포함하는 이동가능한 지지체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단행정 액추에이터는 로렌츠 액추에이터(Lorentz actuator)를 포함하는 이동가능한 지지체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 장행정 부분은 스테이지이고, 상기 단행정 부분은 척(chuck)이며, 상기 대상물 홀더는 교환가능한 대상물 테이블인 이동가능한 지지체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동가능한 구조체는 상기 대상물 홀더를 유지하도록 구성된 클램핑 디바이스(clamping device)를 포함하는 이동가능한 지지체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 클램핑 디바이스는 진공 클램프 또는 전자기 클램프, 또는 진공 클램프와 전자기 클램프 모두인 이동가능한 지지체.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 클램핑 디바이스는 상기 대상물 홀더가 클램핑되는 복수의 버얼(burl)들을 포함하고, 상기 버얼들은 상기 이동가능한 구조체와 상기 대상물 홀더 간에 유연성(flexibility)을 제공하는 이동가능한 지지체.
  10. 이동가능한 지지체 상에 유지된 교환가능한 대상물의 위치를 제어하는 위치 제어 시스템에 있어서,
    상기 이동가능한 지지체는 기준 대상물에 대해 이동가능하게 배치된 이동가능한 구조체, 상기 이동가능한 구조체에 대해 이동가능하게 배치되고 상기 교환가능한 대상물을 유지하도록 구성된 대상물 홀더, 상기 기준 대상물에 대해 상기 이동가능한 구조체를 이동시키도록 구성된 액추에이터, 및 상기 이동가능한 구조체에 대해 상기 대상물 홀더를 이동시키도록 구성된 초단행정 액추에이터를 포함하고, 상기 초단행정 액추에이터의 강성도는 상기 액추에이터의 강성도보다 실질적으로 크며, 상기 위치 제어 시스템은
    상기 이동가능한 구조체의 위치를 측정하도록 구성된 위치 측정 시스템;
    상기 이동가능한 구조체의 원하는 위치와 상기 측정된 위치를 비교함으로써 오차 신호를 제공하도록 구성된 비교기;
    상기 오차 신호에 기초하여 상기 액추에이터에 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기; 및
    상기 오차 신호에 기초하여 상기 초단행정 액추에이터에 제어 신호를 제공하도록 구성된 초단행정 제어기
    를 포함하는 위치 제어 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 초단행정 제어기는 피드포워드 제어기(feed-forward controller)인 위치 제어 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 초단행정 제어기는 캘리브레이션된 이득(calibrated gain)을 포함하는 위치 제어 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이득은 상기 이동가능한 구조체의 위치에 의존하는 위치 제어 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 이동가능한 구조체에 대해 상기 대상물 홀더의 위치를 측정하도록 구성 된 제 2 위치 측정 시스템을 더 포함하고, 상기 대상물 홀더의 측정된 위치는 상기 제어기 또는 상기 초단행정 제어기, 또는 상기 제어기와 상기 초단행정 제어기 모두로 제공되는 위치 제어 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 이동가능한 구조체는 장행정 부분 및 단행정 부분을 포함하고, 상기 장행정 부분 및 단행정 부분은 서로에 대해 이동가능하게 배치되며, 상기 단행정 부분은 상기 대상물 홀더를 유지하도록 구성되고, 상기 위치 측정 시스템은 상기 단행정 부분의 위치를 측정하도록 구성되며, 상기 액추에이터는 상기 장행정 부분에 대해 상기 단행정 부분을 이동시키도록 구성된 단행정 액추에이터이고, 상기 이동가능한 지지체는 상기 기준 대상물에 대해 상기 장행정 부분을 이동시키도록 구성된 장행정 액추에이터를 더 포함하는 위치 제어 시스템.
  16. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 패터닝 디바이스 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 지지체; 및
    상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하고,
    상기 지지체들 중 1 이상은
    기준 대상물에 대해 이동가능하게 배치된 이동가능한 구조체;
    상기 이동가능한 구조체에 대해 이동가능하게 배치되고, 상기 기판 또는 패터닝 디바이스를 각각 유지하도록 구성된 대상물 홀더;
    상기 기준 대상물에 대해 상기 이동가능한 구조체를 이동시키도록 구성된 액추에이터; 및
    상기 이동가능한 구조체에 대해 상기 대상물 홀더를 이동시키도록 구성된 초단행정 액추에이터
    를 포함하며, 상기 초단행정 액추에이터의 강성도는 상기 액추에이터의 강성도보다 실질적으로 큰 리소그래피 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기준 대상물은 밸런스 매스(balance mass) 또는 프레임인 리소그래피 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 이동가능한 구조체의 위치를 측정하도록 구성된 위치 측정 시스템;
    상기 이동가능한 구조체의 원하는 위치와 상기 측정된 위치를 비교함으로써 오차 신호를 제공하도록 구성된 비교기;
    상기 오차 신호에 기초하여 상기 액추에이터에 제어 신호를 제공하도록 구성 된 제어기; 및
    상기 오차 신호에 기초하여 상기 초단행정 액추에이터에 제어 신호를 제공하도록 구성된 초단행정 제어기
    를 포함한 위치 제어 시스템을 포함하는 리소그래피 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 초단행정 액추에이터의 제어 신호는 상기 오차 신호 및 제 2 오차 신호에 기초하고, 상기 제 2 오차 신호는 상기 패터닝 디바이스 지지체 및 상기 기판 지지체 중 다른 하나의 원하는 위치와 실제 위치 간의 차인 리소그래피 장치.
  20. 이동가능한 지지체에 의해 유지된 교환가능한 대상물의 위치를 제어하는 방법에 있어서:
    상기 지지체는 기준 대상물에 대해 이동가능하게 배치된 이동가능한 구조체, 상기 이동가능한 구조체에 대해 이동가능하게 배치되고 상기 교환가능한 대상물을 유지하도록 구성된 대상물 홀더, 상기 기준 대상물에 대해 상기 이동가능한 구조체를 이동시키도록 구성된 액추에이터, 및 상기 이동가능한 구조체에 대해 상기 대상물 홀더를 이동시키도록 구성된 초단행정 액추에이터를 포함하고, 상기 초단행정 액추에이터의 강성도는 상기 1 이상의 액추에이터의 강성도보다 실질적으로 크며, 상기 방법은
    상기 이동가능한 구조체의 위치를 측정하는 단계,
    원하는 위치와 상기 측정된 위치를 비교함으로써 오차 신호를 제공하는 단계,
    상기 오차 신호에 기초하여 상기 액추에이터에 제어 신호를 제공하는 단계, 및
    상기 오차 신호에 기초하여 상기 초단행정 액추에이터에 제어 신호를 제공하는 단계
    를 포함하는 위치 제어 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 초단행정 액추에이터에 제어 신호를 제공하는 단계는 이득이 곱해진 상기 오차 신호를 피드포워드하는 단계를 포함하는 위치 제어 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 이득은 캘리브레이션에 의해 얻어지는 위치 제어 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 초단행정 액추에이터에 제공된 상기 제어 신호는 상기 이동가능한 지지체의 위치에 의존하는 위치 제어 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 초단행정 액추에이터에 제공된 상기 제어 신호는 상기 대상물 홀더의 내부 변형들에 의존하는 위치 제어 방법.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 대상물 홀더의 위치를 측정하는 단계;
    원하는 위치와 상기 측정된 위치를 비교함으로써 대상물 홀더 오차 신호를 제공하는 단계; 및
    상기 대상물 홀더 오차 신호에 기초하여 상기 액추에이터에 제어 신호를 제공하거나, 상기 대상물 홀더 오차 신호에 기초하여 상기 초단행정 액추에이터에 제어 신호를 제공하며, 또는 상기 대상물 홀더 오차 신호에 기초하여 상기 액추에이터 및 상기 초단행정 액추에이터 모두에 제어 신호를 제공하는 단계
    를 포함하는 위치 제어 방법.
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