KR20110013305A - 위치설정 시스템, 리소그래피 장치 및 방법 - Google Patents

위치설정 시스템, 리소그래피 장치 및 방법 Download PDF

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KR20110013305A
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은 몸체를 갖는 이동가능한 대상물을 위치시키는 위치설정 시스템에 관한 것으로, 상기 위치설정 시스템은 대상물 위치 측정 시스템, 대상물 액추에이터, 및 대상물 제어기를 포함하며, 상기 위치설정 시스템은 상기 강성을 증대시키고 및/또는 상기 대상물의 몸체 내에서의 상대적인 움직임들을 댐핑하기 위한 보강재를 더 포함하며, 상기 보강재는 1 이상의 센서들 - 각각의 센서는 상기 몸체 내의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성됨 - , 1 이상의 액추에이터들 - 각각의 액추에이터는 상기 몸체의 일부 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성됨 - , 및 적어도 하나의 제어기 - 상기 강성을 증대시키고 및/또는 상기 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하기 위하여 상기 센서들 중 적어도 하나의 측정 신호를 토대로 상기 액추에이터들 중 적어도 하나로 액추에이션 신호를 제공하도록 구성됨 - 을 포함한다.

Description

위치설정 시스템, 리소그래피 장치 및 방법{POSITIONING SYSTEM, LITHOGRAPHIC APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 위치설정 시스템, 리소그래피 장치, 및 강성을 증대시키고 및/또는 결과적으로 대상물 몸체를 댐핑(damping)함으로써 내부 변형을 저감시키는 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. 그 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 또는 역-평행 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
알려진 리소그래피 장치는 기판을 지지하는 기판 지지체의 위치를 제어하기 위한 위치설정 디바이스를 포함한다. 이 위치설정 디바이스는 다수의 센서들을 측정하고 기판 지지체의 타겟 위치들을 감지하도록 구성되는 위치 측정 시스템을 포함한다.
리소그래피 장치의 이용 동안, 기판 지지체 상에는 힘들이 가해진다. 예를 들어, 노광 단계 동안, 즉 기판 레벨의 타겟부 상에 패터닝된 빔을 투영하는 동안, 렌즈 칼럼에 대하여 정확한 방위에 기판의 상부면을 위치시키기 위한 레벨 액추에이션(level actuation)들이 수행될 수 있다. 기판 지지체의 강성은 제한되어 있기 때문에, 레벨 액추에이션들은 기판 지지체의 일시적인 내부 변형들을 야기할 수 있다. 이러한 내부 변형들은 포커스 오차 및/또는 오버레이에서의 오프셋을 야기할 수 있다.
기판 테이블의 내부 변형의 위험을 저감시키고 결과적으로 포커스 오차들 또는 오버레이 오프셋을 저감시키기 위하여, 보다 강성이 큰 구조체를 제공함으로써 기판 지지체의 강성을 증대시키는 것이 제안되어 왔다. 하지만, 기판 지지체의 위치설정의 정확도 및 속도와 관련해 증대되는 요구로 인하여, 추가적인 문제들, 예를 들어 무게에 대한 문제를 겪지 않고 기판 지지 구조체의 구조적 강성을 증대시킬 가능성은 한계에 이르렀다.
또한, 패터닝 디바이스 지지체와 같은 다른 대상물들의 위치 제어에서도 증가되는 가속의 결과로서 기판 지지체의 연성으로 인한 한계들을 겪게 된다.
이동가능한 대상물, 특히 기판 테이블 또는 패터닝 디바이스 지지체를 위치시키기 위한 위치설정 시스템을 제공하는 것이 바람직하고, 상기 이동가능한 대상물의 몸체는 내부 변형 및 그로 인한 포커스 오차 및/또는 오버레이에서의 오프셋을 피하거나 또는 적어도 감소될 수 있도록 하기 위해 강성이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 몸체를 갖는 이동가능한 대상물을 위치시키기 위한 위치설정 시스템이 제공되며, 상기 위치설정 시스템은 상기 대상물의 위치 양을 측정하기 위한 대상물 위치 측정 시스템, 상기 대상물에 액추에이션 힘을 가하기 위한 대상물 액추에이터, 및 원하는 위치 양과 측정된 위치 양 간의 차이를 토대로 상기 액추에이터에 대한 대상물 액추에이터 신호를 제공하기 위한 대상물 제어기를 포함하며, 상기 위치설정 시스템은 상기 강성을 증대시키고 및/또는 상기 대상물의 몸체 내에서의 상대적인 움직임들을 댐핑하기 위한 강성화 시스템(stiffening system)을 더 포함하고, 상기 강성화 시스템은 1 이상의 센서들을 포함하며, 각각의 센서는 상기 몸체, 즉 1 이상의 액추에이터들 내의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성되며, 각각의 액추에이터는 상기 몸체의 일부 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성되며, 적어도 하나의 제어기는 상기 강성을 증대시키고 및/또는 상기 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하기 위하여 상기 센서들 중 적어도 하나의 측정 신호를 토대로 상기 액추에이터들 중 적어도 하나에 액추에이션 신호를 제공하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템; 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위하여 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있음 - ; 기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블; 및 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 리소그래피 장치는 상기 지지체 또는 상기 기판 테이블의 위치를 제어하기 위한 위치설정 시스템을 포함하고, 상기 지지체 또는 상기 기판 테이블은 몸체를 가지며, 상기 위치설정 시스템은 상기 지지체 또는 상기 기판 테이블의 몸체의 위치 양을 측정하기 위한 몸체 위치 측정 시스템, 상기 지지체 또는 상기 기판 테이블의 몸체 상에 액추에이션 힘을 가하기 위한 몸체 액추에이터, 및 원하는 위치 양과 측정된 위치 양 간의 차이를 토대로 상기 액추에이터에 대한 액추에이션 신호를 제공하기 위한 몸체 제어기를 포함하며, 상기 위치설정 시스템은 상기 강성을 증대시키고 및/또는 몸체 내에서의 상대적인 움직임들을 댐핑하기 위한 강성화 시스템을 더 포함하고, 상기 강성화 시스템은 1 이상의 센서들을 포함하며, 각각의 센서는 상기 몸체, 즉 1 이상의 액추에이터들 내의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성되며, 각각의 액추에이터는 상기 몸체의 일부 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성되며, 적어도 하나의 제어기는 상기 강성을 증대시키고 및/또는 상기 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하기 위하여 상기 센서들 중 적어도 하나의 측정 신호를 토대로 상기 액추에이터들 중 적어도 하나에 액추에이션 신호를 제공하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 강성의 증대 및/또는 대상물의 몸체 내에서의 움직임들의 댐핑에 의하여 연성(flexibility)을 저감시키고 그에 따른 내부 변형을 저감시키기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은, 1 이상의 센서들을 포함하는 강성화 시스템을 제공하는 단계 - 상기 각각의 센서는 상기 몸체, 즉 1 이상의 액추에이터들 내의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 측정하도록 구성되고, 각각의 액추에이터는 상기 몸체의 일부 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성되고, 적어도 하나의 제어기는 상기 강성을 증대시키고 및/또는 상기 몸체 내의 움직임들을 댐핑하기 위하여 상기 센서들 중 적어도 하나의 측정 신호를 토대로 상기 액추에이터들 중 적어도 하나에 액추에이션 신호를 제공하도록 구성됨 - , 측정 신호를 얻기 위하여 적어도 하나의 센서를 이용해 상기 몸체의 두 부분 간의 거리를 측정하는 단계, 상기 거리를 0의 수준으로 유지하기 위하여 상기 액추에이터들 중 1 이상에 대한 액추에이션 신호를 제공하는 단계, 및 상기 몸체의 적어도 하나의 부분 상에 힘을 가하기 위하여 상기 액추에이터들 중 1 이상에 상기 액추에이션 신호를 공급하는 단계를 포함한다.
이하, 대응되는 참조 부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 예시의 방법으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2는 기판 테이블을 위한 종래의 강체 위치설정 시스템을 나타낸 도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 테이블을 위한 위치설정 시스템을 나타낸 도;
도 4는 도 3의 기판 테이블의 평면도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 테이블을 위한 위치설정 시스템을 나타낸 도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 테이블을 위한 위치설정 시스템을 나타낸 도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 테이블을 위한 위치설정 시스템을 나타낸 도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는, 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여타 적합한 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 및 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 또는 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)을 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 나아가 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 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 그들의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 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 부여하는 데 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 하이브리드(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 그들의 여하한의 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 포괄하는 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 테이블들 또는 지지체들이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 또는 지지체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 또는 지지체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위하여 기판의 적어도 일 부분이 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 덮이는 타입으로 구성될 수 있다. 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)와 투영 시스템 사이에 적용될 수도 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키는 데 이용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담궈져야 한다는 것을 의미하는 것이라기 보다는, 노광 동안 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스(SO)가 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 전달된다. 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 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터(IL)의 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 단면으로 하여금 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖도록 하기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 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 가로지르고나서, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 상기 투영 시스템은 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 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 데 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 패터닝 디바이스 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, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 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 부여된 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 부여된 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 종래의 리소그래피 장치의 일부를 보다 상세히 도시하고 있다. 투영 시스템(1)은 메트로 프레임(2) 상에 장착된다. 투영 시스템(1)은 기판 지지체(5) 상에 지지되는 기판(4) 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된다. 기판 지지체(5)는 단 행정 스테이지로도 칭해지는 기판 테이블(6), 및 기판 테이블(6)을 지지하도록 구성되며 장 행정 스테이지로도 칭해지는 기판 테이블 지지체(7)를 포함한다.
기판 테이블 지지체(7)는 베이스 프레임(8) 상에 이동가능하게 장착된다. 기판 테이블 지지체(7)는 적어도 2 가지 방향(X, Y)으로 상대적으로 긴 범위에 걸쳐 베이스 프레임(8)에 대해 이동가능하다. 나아가, 기판 테이블(6)은 상대적으로 작은 범위에 걸쳐 기판 테이블 지지체(7)에 대해 이동가능하다.
투영 시스템(1)에 대해 기판(4)의 타겟부를 정렬하기 위하여 위치설정 시스템(11)이 제공된다. 위치설정 시스템은 기판 테이블(6) 상에 장착되는 인코더 헤드들(12) 및 메트로 프레임(2) 상에 배치되는 그리드(grid) 또는 격자(grating)(13)를 포함하는 기판 테이블 위치 측정 시스템 또는 센서를 포함한다. 적어도 3 개의 인코더 헤드(12)가 제공되는 것이 바람직하고, 각각의 인코더 헤드는 2 가지 방향으로 위치를 측정할 수 있으며, 더불어 기판 테이블(6)의 적어도 6 자유도(DOF)의 위치 정보를 제공할 수 있다.
그리드 또는 격자(13)는, 예를 들어 메트로 프레임(2) 상에 장착되는 그리드 플레이트 상에 제공된다. 위치설정 시스템은 기판 테이블(6)을 원하는 장소에, 바람직하게는 6 자유도(DOF)로 매우 정확하게 위치시키도록 구성되는 기판 테이블 제어기(15)로 액추에이터 신호를 제공하기 위한 제어기(14)를 더 포함한다.
기판 테이블(6)은 기판 테이블 지지체(7)에 대해 상대적으로 작은 범위에 걸쳐서만 이동될 수 있기 때문에, 위치설정 시스템은 기판 테이블 지지체(7)에 대한 기판 테이블(6)의 움직임의 상대적으로 작은 범위 내에서 기판 테이블(7)의 요구되는 움직임이 유지되도록 기판 테이블 지지체(7)가 기판 테이블의 움직임을 따르도록 활성화시킨다. 이 작은 범위에서 기판 테이블(6)은 높은 정확도로 제어될 수 있다.
각각의 인코더 헤드(12)는 그리드 또는 격자(13)에 대한 인코더 헤드들(12)의 위치 또는 위치 변화를 나타내는 측정 신호를 제공한다. 제어기는 측정된 위치가 세트 포인트 제너레이터(set point generator)에 의하여 생성된 원하는 위치 신호로부터 감산되는 감산기(subtractor)를 포함한다. 최종생성된 오차 신호는 제어기(14)의 제어 디바이스로 전달되며, 이는 상기 오차 신호를 토대로 액추에이션 신호를 발생시킨다. 이 액추에이션 신호는 액추에이터를 원하는 위치까지 이동시키기 위해 기판 테이블 액추에이터로 전달된다. 제어 시스템의 정확도 및 응답 시간을 더욱 개선시키기 위하여 기판 테이블(6)의 위치의 제어에 피드-포워드 루프(feed-forward loop)들이 부가될 수도 있다.
상술된 위치설정 시스템은 종래의 위치설정 시스템이다. 위치 제어에 있어서, 기판 테이블은 몸체의 가속화 동안 내부 변형이 없는 강체로서 거동하는 것으로 가정된다. 하지만, 리소그래피의 스루풋 및 정확도에 관한 요구들이 증대되면, 일반적으로 위치설정 동안의 기판 테이블(6)의 가속 및 감속이 증가된다. 결과적으로, 움직임 동안, 특히 가속 및 감속 동안의 기판 테이블(6)의 내부 변형은 기판 테이블(6)의 위치설정의 정확성에 있어서 증가된 역할을 수행한다. 그러므로, 관련 주파수 범위 내에서, 기판 테이블(6)은 더 이상 강체로 간주될 수 없다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시하고 있다. 별다른 설명이 없는 한 도 3의 위치설정 시스템은 도 2의 위치설정 시스템과 유사하며, 시스템의 부분들은 동일한 참조 부호들로 표시되어 있다.
위치설정 시스템은 인코더 헤드들(12), 그리드 또는 격자(13), 제어기(14) 및 액추에이터(15)를 포함하는 강체 제어 시스템 또는 제어기를 포함한다. 강체 제어 시스템 다음으로, 도 3의 위치설정 시스템은 강성화 시스템 또는 보강재(stiffener)를 포함하며, 이는 강성을 능동적으로 증대시키고 및/또는 기판 테이블(6) 내에서의 상대적인 움직임들을 댐핑하도록 구성된다.
강성화 시스템 또는 보강재는 센서들(20, 21) 및 액추에이터들(22)을 포함한다. 보강재는 제어기(14) 내에 통합되는 제어 유닛을 더 포함한다. 대안 실시예에서, 보강재의 제어 유닛은 별도의 제어 유닛일 수 있다. 액추에이터들(22)은 여하한의 적합한 타입, 예를 들어 로렌츠 타입의 액추에이터일 수 있다. 액추에이터들(22)은 기판 테이블(6)의 표면 위에서 나누어져 있으며, 액추에이터들(22)을 나타내는 양방향 화살표들에 의하여 표시된 바와 같이 z-방향으로 기판 테이블(6) 상에 힘을 가하도록 구성된다. 기판 테이블(6) 상에 액추에이션 힘을 가하기에 충분한 위치들을 제공하기 위하여, 다수의 액추에이터들(22), 예를 들어 10 내지 20 개의 액추에이터가 기판 테이블(6)의 표면 위에서 나누어져 있을 수 있다. 하지만, 일 실시예에서는, 예를 들어 기판 테이블(6)의 하나의 특정한 내부 변형 모드를 상쇄시키기 위하여 단 하나의 센서 및 단 하나의 액추에이터를 제공하는 것 또한 가능하다.
센서들(20, 21)은 레이저 소스 및 검출기 유닛(20a, 21a)과 거울 유닛(20b, 21b)을 포함한다. 레이저 소스 및 검출기 유닛 내의 레이저 소스는 거울 유닛(20b, 21b)을 향하여 방사선 또는 레이저 빔을 방출하며, 상기 거울 유닛은 레이저 소스 및 검출기 유닛(20a) 내의 검출기를 향하여 상기 빔을 반사시킨다. 검출기는 소스와 기준 검출기 사이에서 레이저 소스 및 검출기 유닛 내에서 이동만 하는 기준 빔에 의하여 제공되는 신호와 비교되는 신호를 제공한다. 사용이 레이저 간섭계에 의해 생성되는 측정 시스템에서, 기판 테이블(6)의 상이한 부분들 간의 거리의 변화가 결정될 수 있다.
또한, 기판 테이블(6)에서의 거리의 변화를 결정하기 위하여 특히 광학 측정 시스템, 예컨대 레이저 간섭계를 이용하는 여타 센서 구조가 이용될 수도 있다. 대안예로서, 고 성능 변형률 게이지, 즉 단시간 내에 매우 작은 거리의 변화를 측정할 수 있는 변형률 게이지들이 적용될 수도 있다.
일 실시예에서, 케이블링(cabling)을 필요로 하는 모든 부분들이 기판 테이블(6)에 장착되지는 않도록 센서들(20)의 레이저 소스 및 검출기들은 기판 테이블 지지체(7)에 배치될 수도 있다. 기판 테이블(6)에서의 측정 빔들은 거울들에 의하여 원하는 측정 경로를 따라 각각의 검출기들까지 안내될 수 있다. 기판 테이블 지지체(7)에서의 레이저 소스 및 검출기들의 배치는 기판 테이블(6)의 이동가능성 및 무게에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 기판 테이블(6)은 광-투과성 재료, 예를 들어 유리로 만들어지며, 이를 통해 측정 빔들이 이동할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 측정 빔들이 기판 테이블의 측을 따라 이동할 수 있도록 측정 센서가 기판 테이블의 외측 상에 장착되거나, 또는 측정 빔들의 통과를 위해 공간들, 가령 드릴가공된 홀들과 같은 채널들이 기판 테이블(6)에 제공될 수도 있다. 측정 빔들이 통과하는 광-투과성 몸체의 장점은 측정 빔들과 관련한 온도 변화의 영향들이 없거나 덜 하다는 점이다.
기판 테이블(6)의 두 단부들(23, 24) 간의 거리의 변화를 측정하기 위하여 센서들(20, 21)이 배치된다. 도시된 실시예에서, 제 1 센서(20)는 기판 테이블(6)의 상부 측에서 기판 테이블(6)의 일 단부(23)와 대향되는 단부(24) 간의 길이를 측정하도록 배치되는 한편, 제 2 센서(21)는 기판 테이블(6)의 하부 측에서 기판 테이블(6)의 일 단부(23)와 대향되는 단부(24) 간의 길이를 측정하도록 배치된다. 두 센서(20, 21) 모두는 기판 테이블(6)의 내부 변형이 없는 경우 일정하게 유지되는 거리를 측정한다. 기판 테이블(6)의 두 단부(23, 24) 간의 거리의 변화의 측정은 기판 테이블(6)에서의 내부 변형을 나타내는 측정 신호를 제공한다.
측정 신호는 제어기(14)로 전달된다. 제어기(14)는 기판 테이블(6)의 두 단부(23, 24) 간의 거리의 변화를 상쇄시키고 더불어 기판 테이블의 내부 변형을 상쇄시키도록 기판 테이블(6) 상에 힘을 가하기 위하여 액추에이터들(22) 중 1 이상에 액추에이션 신호들을 제공한다.
보강재의 제어 작용의 목적은 두 단부(23, 24) 사이에서 측정된 거리의 변화를 실질적으로 0으로 유지시키는 것이다. 결과적으로, 기판 테이블(6)의 강성은 현저히 증가되고 및/또는 기판 테이블(6) 내에서의 상대적인 움직임들은 댐핑된다. 본 발명의 일 실시예의 보강재에 의하면, 기판 테이블(6)의 강성을 실질적으로, 예를 들어 4 내지 8 배만큼 증가시킬 수 있다.
일반적으로, 제어 작용의 목적은 강성을 증대시키고 및/또는 기판 테이블(6) 내에서의 상대적인 움직임들을 댐핑함으로써 기판 테이블(6)의 연성을 저감시키며, 더불어 그로 인한 내부 변형들을 저감시키는 것이다. 특히, 강체의 움직임 이외에 변위로의 힘의 전달 기능이 최소화되어야 한다.
수행된 측정들의 감도를 높이기 위하여, 제 1 센서(20)와 제 2 센서(21)의 측정 신호들이 비교될 수 있다. 예를 들어, 기판 테이블(6)의 단부들(23, 24)이 상방향으로 벤딩되는 경우, 판-형상 기판 테이블(6)의 상부 측의 길이는 보다 짧아지는 한편, 하부 측의 길이는 보다 길어진다. 결과적으로, 센서들(20, 21)의 두 측정 신호들 간의 변화는 각각의 측정 신호들 자체의 변화보다 크다. 그러므로, 특히 기판 테이블(6)의 벤딩 모드들 또는 토크 모드들을 측정하기 위해서는, 판-형상 기판 테이블(6)의 상부면과 하부면에 가깝게 배치되는 센서들(20, 21)을 이용하고, 바람직하게는 측정들의 감도를 더욱 높이기 위해 상부면과 하부면에 가까운 센서들의 측정 신호들을 조합하는 것이 유리하다.
도 3에 도시된 실시예에는, 2 개의 센서들(20, 21)만이 도시되어 있다. 실제로는, 기판 테이블(6)의 내부 변형들, 즉 기판 테이블(6) 내에서의 상대적인 움직임들을 측정하기 위해 다수의 센서들이 이용될 수도 있으며, 이에 대해서는 후술될 것이다.
도 4는 다수의 센서들(20)이 배치되며 각각의 센서(20)가 소스 및 검출기 유닛(20a)과 거울 유닛(20b)을 갖는 기판 테이블(6)의 평면도를 나타내고 있다. 이들 센서들(20)은 기판 테이블(6)의 표면 위에 측정 라인들의 망을 제공한다. 센서들(20) 중 여하한의 센서에서의 거리의 변화의 측정에 의하여, 내부 변형이 결정되어 액추에이터들(22)에 의해 내부 변형을 상쇄시키는 데 이용될 수 있다. 기판 테이블(6)에 걸친 표면 위에 센서들(20)을 제공함으로써, 기판 테이블의 여하한의 곳에서의 내부 변형과 관련된 정보가 얻어질 수 있다. 기판 테이블(6)의 바닥 측 부근에는 센서들(21)의 유사한 망이 제공될 수 있다.
측정 빔들이 상대적으로 긴 경로에 걸쳐 이동하도록 센서 부분들(20a, 20b)은 기판 테이블(6)의 에지들 부근에 배치된다. 그와 더불어, 센서들(20)은 기판 테이블(6)의 상대적으로 작은 형상 변화들에 민감하다. 센서들(20)은 200 mm의 거리에 걸쳐 대략 10 나노미터 또는 대략 1 나노미터보다 훨씬 더 나은 분해능을 갖는 측정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 변형 모드들, 기판 테이블(6)이 예를 들어 토크 모드 및/또는 벤딩 모드들에 처해 있는지를 결정하기 위하여 제어기(14) 내에서 센서들(20)의 정보가 이용될 수 있다. 이들 변형 모드들은 제어기(14)에서, 내부 변형을 상쇄시키기 위해 액추에이터들(22)에 의해 가해져야 할 액추에이션 힘을 계산하는 데 유용할 수 있다.
대안적인 실시예들에서는, 기판 테이블(6)의 상이한 부분들 간의 거리의 변화들을 측정하기 위하여 기판 테이블(6) 위에서 여하한의 적합한 방식으로 센서들(20)이 나누어질 수 있다. 예를 들어, 센서들(20)은 기판 테이블(6)의 특정 벤딩 모드들을 결정하기 위하여 기판 테이블의 에지들을 따라서만 제공될 수도 있다. 일반적으로, 기판 테이블(6)의 특정한 지배적 벤딩 모드들을 알아내고 센서들이 이러한 벤딩 모드들에 민감한 방식으로 센서들(20)을 배치하는 것이 유리하다. 또한, 센서들이 기판 테이블(6)에서 상이한 높이들로 배치되고 측정 빔이 도 4에 도시된 X 및 Y 방향들과는 상이한 각도로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 토션(torsion) 모드들을 결정하기 위해서는 대각방향의 측정 경로들이 매우 적합할 수 있다.
도 5는 판 형상 기판 테이블(6)을 강성화하도록 구성되는 보강재를 포함하는 위치설정 시스템의 대안적인 실시예를 나타내고 있다. 도 5의 실시예에서는, 기판 테이블(6) 내에서의 내부 변형들을 결정하기 위하여 인코더 헤드(12)와 유사한 센서 구조체가 이용된다. 제어기 및 액추에이터와 같은 보강재의 다른 부분들은 도 3의 실시예와 실질적으로 같으므로, 여기서 더는 설명하지 않을 것이다.
센서 구조체는 기판 테이블(6)의 대향되는 단부들(23, 24)에 배치되는 센서 헤드(30)들(단 2 개만 도시됨)을 포함한다. 센서 헤드(30)들은 기판 테이블(6)의 상부면에 배치되며, 기판 테이블(6)의 둘레에 걸쳐 나누어진다, 즉 기판(4)에 의하여 덮이지 않는 기판 테이블(6)의 최상부면 위에서 나누어진다. 센서 헤드(30)들 각각은 그리드 또는 격자(3)에 의하여 반사되는 레이저 빔을 역으로 센서 헤드(30)로 제공하는 레이저 소스를 포함한다. 하지만, 인코더 헤드(12)들과는 달리, 측정 빔은 센서 헤드(12)와 그리드 또는 격자(13) 사이에서 역으로 나아갈 뿐만 아니라, 광학 요소들(31)을 통해 기판 테이블(6)을 통해 나아가기도 한다. 이후, 이 측정 경로에서의 길이의 어떠한 변화도 결정될 수 있다. 따라서, 기판 테이블(6)과 그리드 또는 격자(13) 간의 거리의 변화와 단부들(23 및 24) 간의 거리의 변화 둘 모두는 도 5의 실시예의 센서 구조체에 의하여 결정될 수 있다.
이 측정 신호에서는 내부 변형을 결정하기 위하여 강체의 움직임으로 인한 센서 헤드(12)와 그리드 또는 격자(13) 간의 거리의 변화가 고려되어야 한다. 이를 위하여, 센서 구조체는 이들 움직임들과는 독립적으로 구성되거나 또는 강체의 움직임들이 측정 신호들로부터 감산될 수 있다. 강체의 움직임과는 독립적인 측정 신호들은 기판 테이블(6)의 내부 변형을 나타내며 액추에이터들(22)을 위한 액추에이션 신호들을 제공하기 위하여 제어기(14)에 대한 입력으로서 사용될 수 있다.
강체 모드 및 내부 변형 모드 둘 모두의 제어를 위하여 실제로 다 차원 제어 전략이 이용될 수도 있음에 유의하여야 한다. 그러므로, 두 모드 모두의 제어를 위해 단 하나의 제어기(14)만이 도시되어 있다. 또한, 센서들 및 액추에이터들은 강체 모드 및 내부 변형 모드 둘 모두에 대해 이용될 수 있다.
액추에이션 신호들을 토대로, 액추에이터들(22)은 기판 테이블(6)의 내부 변형들을 상쇄시키기 위하여 기판 테이블(6) 상에 힘을 가한다. 결과적으로, 기판 테이블(6)의 강성이 실질적으로 개선되고 및/또는 기판 테이블(6) 내에서의 부분들의 상대적인 움직임들이 감소된다.
또한, z-방향으로의 센서 헤드(30)와 그리드 또는 격자(3) 간의 거리에 걸쳐 측정을 하는 측정 빔을 갖는 센서 구조체 이용시의 장점은, Z-방향이 기판 테이블(6)의 특정 모드의 형상에 대해, 특히 기판 테이블(6)의 벤딩 및 토크들에 대해 민감하다는 점이다. 이들 벤딩 및 토크 모드들은 알려진 기판 테이블 레이-아웃에서 지배적인 것이며, 그러므로 이들 모드들에 대해 특히 민감한 센서 구조체를 구비하는 것이 유용하다.
메인 평면에 대해 실질적으로 수직한 방향에서와 같이, 메인 평면과 실질적으로 평행한 방향으로 기판 테이블을 통해 또는 기판 테이블을 따라 나아가는 광학 측정 빔을 이용하는 다른 센서 구조체들이 적용될 수도 있다.
도 6은 판 형상 기판 테이블(6)을 강성화시키기 위한 보강재를 포함하는 위치설정 시스템의 또 다른 대안적인 실시예를 나타내고 있다. 도 6의 실시예에서는, 기판 테이블(6) 내의 내부 변형을 결정하기 위하여 센서들(40)이 제공된다. 제어기 및 액추에이터들과 같은 보강재의 다른 부분들은 도 3의 실시예에서와 실질적으로 같으므로, 여기서 더는 설명하지 않을 것이다.
센서들(40)은 기판 테이블(6)의 둘레부 주위, 즉 기판(4)에 의하여 덮이지 않는 최상부 표면 영역에 배치된다. 센서들(40)은 기판 지지체(6)와 그리드 또는 격자(13) 사이의 거리 또는 거리의 변화를 측정하도록 구성된다. 센서(40)들은 센서 헤드들(12)과 일치하거나, 또는 센서(40)와 그리드 또는 격자(13) 간의 거리 또는 거리의 변화를 측정할 수 있는 여하한의 다른 타입의 센서일 수도 있다. 센서들은 기판 지지체(6)의 강체 움직임에 대해 민감하지 않게 만들어지거나, 또는 강체의 움직임이 측정된 거리에서 감산되는 것이 바람직하다.
센서들(40)에 의하여 측정된 거리의 최종적인 변화들은 기판 테이블(6)의 내부 변형을 나타내며, 액추에이터들(22)을 위한 액추에이션 신호들을 제공하기 위하여 제어기(14)에 대한 입력으로서 이용될 수 있다. 이들 액추에이션 신호들을 토대로, 액추에이터들(22)은 기판 테이블(6)의 내부 변형들을 상쇄시키기 위하여 기판 테이블(6) 상에 힘을 가한다. 결과적으로, 기판 테이블(6)의 강성이 실질적으로 개선되고 및/또는 기판 테이블(6) 내의 부분들의 상대적인 움직임들이 저감된다.
도 6의 실시예의 센서 구조체의 장점은 기판 테이블(6)의 상이한 부분들과 그리드 또는 격자(13) 간의 상이한 거리의 변화가 기판 테이블(6)에서의 내부 변화들에 관한 신뢰성 있는 정보를 제공한다는 점이다. 나아가, 센서 헤드(12)들에 의하여 측정되는 강체 움직임의 측정을 위해 그리드 또는 격자(13)가 사전 제공되기 때문에, 별도의 기준 대상물이 제공되어야 할 필요가 없다.
도 7은 판 형상 기판 테이블(6)을 강성화하기 위해 보강재를 포함하는 위치설정 시스템에서 이용되는 센서 구조체의 또 다른 대안적인 실시예를 도시하고 있다. 다른 언급이 없는 한, 도 7의 위치설정 시스템은 도 3 내지 6의 실시예들에서와 동일하게 수행될 수 있다.
도 7의 센서 구조체는 기판 테이블(6)의 바닥 측에 배치되는 센서들(50)을 포함한다. 센서들(50)은 그리드 플레이트(51)에 대한 거리 또는 거리의 변화를 측정하도록 구성된다. 그리드 플레이트(51)는 운동학적 커플링 포인트(kinematic coupling point; 52)를 통해 기판 테이블 지지체(7)의 최상부 측에 배치되며, 그로 인해 그리드 플레이트(51)의 위치에 관한 가속도 및/또는 진동의 영향을 피하거나 또는 적어도 감소시킨다. 대안적인 실시예에서, 기판 테이블 액추에이션과 유사한 포스 액추에이터(force actuator)들을 통해 완전한 디커플링이 제공되거나, 또는 기판 테이블 지지체(7)와 그리드 플레이트(51) 사이에 수동 또는 능동 댐핑 시스템이 제공될 수도 있다.
기판 테이블(6)의 내부 변형들을 인식하기 위하여 센서들(50)은 기판 테이블 지지체(7) 바닥 측의 표면 위에서 적절하게 나누어져 있을 수 있다. 센서들(50)은 기판 테이블(6)의 외측 둘레부 다음에 배치될 수 있지만, 다른 곳에 배치될 수도 있다.
도시된 실시예에서, 그리드 플레이트(51)는 기판 테이블(6)의 전체 영역을 덮는다. 하지만, 기판 테이블(6)에 대한 이 기판 테이블 지지체(7)의 움직임의 범위는 작기 때문에, 그리드 플레이트(51) 상의 작은 그리드만으로도 그리드 플레이트(51)에 대한 센서들(50)의 움직임의 전체 범위를 커버할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 모든 센서들(50)을 위한 하나의 그리드 플레이트(51)에 대한 대안으로서, 제한된 수의 센서들(50) 또는 심지어 하나의 센서(50)에 대해 상대적으로 작은 그리드 플레이트가 제공될 수 있다는 데 유의하여야 한다. 실제로, 이러한 보다 작은 그리드 플레이트들은 기판 테이블(6)과 기판 테이블 지지체(7) 사이의 다른 구성요소들, 예컨대 액추에이터(15)를 위해 필요한 공간이 존재하기 때문에 유용할 수 있다.
센서들(50)은 센서 헤드들(12)과 일치하거나, 또는 센서(50)와 그리드 또는 격자(51) 간의 거리 또는 거리의 변화를 측정할 수 있는 여하한의 다른 타입의 센서일 수도 있다. 또한, 이 실시예에서는, 예를 들어 센서들(50)의 빌드-업(build-up)에 의하여 또는 측정된 신호들의 강체 움직임을 감산함으로써, 센서 신호들이 기판 지지체(6)의 강체 움직임에 대해 민감하지 않게 구성될 수 있다.
센서들(50)에 의하여 측정된 거리의 최종적인 변화들은 기판 테이블(6)의 내부 변형을 나타내며, 액추에이터들(22)을 위한 액추에이션 신호들을 제공하기 위하여 제어기(14)에 대한 입력으로서 이용될 수 있다. 이들 액추에이션 신호들을 토대로, 액추에이터들(22)은 기판 테이블(6)의 내부 변형들을 상쇄시키기 위하여 기판 테이블(6) 상에 힘을 가한다. 결과적으로, 기판 테이블(6)의 강성이 실질적으로 개선되고 및/또는 기판 테이블(6) 내의 부분들의 상대적인 움직임들이 저감된다.
도 7의 실시예의 센서 구조체의 장점은 기준 대상물이 그리드 플레이트(51)의 형태로 기판 테이블 지지체(7)에 부착될 수 있다는 점이다. 기판 테이블 지지체(7)의 움직임의 범위는 기판 테이블(6)에 대하여 작기 때문에, 그리드 플레이트(51)에 대한 센서들(50)의 움직임의 전체 범위를 작은 그리드 플레이트만으로도 커버할 수 있다. 나아가, 기판 테이블(6) 바닥 측의 가용 공간이 투영시스템 또는 기판(4)의 존재로 인해 제한되지 않는다. 따라서, 센서들(50)은 기판(4) 아래에 배치될 수도 있다. 이것의 장점은, 기판(4)의 타겟부의 위치에서의 내부 변형, 즉 패터닝된 빔이 투영되는 웨이퍼의 부분에서의 내부 변형이 보다 높은 정확도로 결정될 수 있다는 점이다.
또한, 그리드 플레이트(51)를 이용하는 광학 측정 시스템을 대신해서, 기판 테이블(6)과 기판 테이블 지지체(7) 간의 거리 또는 거리의 변화를 측정하는 데 다른 적합한 시스템, 바람직하게는 광학 측정 시스템이 이용될 수도 있다. 바람직하게 그리드 플레이트(51)와 같은 기준 대상물은 운동학적 커플링들, 포스 액추에이터들, 또는 능동 댐핑 시스템이나 댐퍼들 또는 여타 적합한 시스템에 의하여 기판 테이블 지지체(7)의 가속도 및/또는 진동에 민감하지 않게 생성된다.
위에서는, 판 형상 대상물의 위치설정 시스템 내에 적용되는 보강재에 대하여 기술되었다. 보강재는 판-형상 대상물에 적용되기 때문에, 대상물의 메인 평면과 실질적으로 평행한 층에서의 능동적 강성화를 제공하도록 구성된다. 보강재는 또 다른 형상을 갖는 대상물들, 예를 들어 박스-타입 구조체들에 적용될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 보강재는 여러 방향으로의 내부 변형들이 상쇄되어야 하는 대상물들에 대해서도 적용될 수 있다. 이러한 적용들에 있어서, 보강재는 내부 변형들을 상쇄시키도록 구성되며, 센서들 및 액추에이터들이 여러 방향으로 배치된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강재는 가속 또는 감속시의 내부 변형을 상쇄시키는 데 이용될 수 있지만, 또한 다른 원인들, 예컨대 기판 테이블의 상이한 부분들 간의 온도 차이나 또는 기판 테이블 상에 가해지는 외력들, 예를 들어 리소그래피 장치의 침지 시스템에 의하여 가해지는 힘들로 인한 내부 변형을 상쇄시키는 데에도 이용될 수 있다는 것을 유의하여야 한다.
액추에이터(15)는 액추에이터(22)와는 상이한 주파수들에서 활성화될 수 있다는 데 유의하여야 한다. 예를 들어, 액추에이터(15)는 액추에이터(22)보다 낮은 주파수에서 활성화될 수 있다. 보다 낮은 주파수는 기판 테이블(6)의 운동학적 액추에이션의 주파수 범위에 해당될 수 있다. 여기서, 액추에이터(22)의 드리프트(drift)에 의하여 야기되는 기판 테이블(6)의 바람직하지 않은 변형들을 저감시키는 것이 가능하다. 또한, 드리프트는 액추에이터(22)에 연결되는 증폭기 또는 전류 센서에서 야기될 수도 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에 기술된 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 이해하여야 한다. 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 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
광학 리소그래피와 관련된 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 상술하였지만, 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 레지스트를 벗어나 이동하며, 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴이 남게 된다.
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 그들의 조합으로 언급될 수 있다.
일 실시예에서는, 몸체를 갖는 이동가능한 대상물을 위치시키도록 구성되는 위치설정 시스템이 제공된다. 위치설정 시스템은 대상물 위치 센서, 대상물 액추에이터 및 대상물 제어기를 포함한다. 대상물 위치 센서는 대상물의 위치 양을 측정하도록 구성된다. 대상물 액추에이터는 대상물 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성된다. 대상물 제어기는 원하는 위치 양과 측정된 위치 양 간의 차이를 토대로 액추에이터에 대한 대상물 액추에이션 신호를 제공하도록 구성된다. 위치설정 시스템은 강성을 증대시키고 및/또는 대상물의 몸체 내에서의 상대적인 움직임을 댐핑하도록 구성되는 보강재를 더 포함한다. 보강재는 센서, 액추에이터 및 제어기를 포함한다. 센서는 몸체 내의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성된다. 액추에이터는 몸체의 일부 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성된다. 제어기는 강성을 증대시키고 및/또는 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하기 위해 센서의 측정 신호를 토대로 액추에이터로 액추에이션 신호를 제공하도록 구성된다.
센서는 몸체 내의 측정 신호를 측정하도록 구성될 수 있다. 센서는 몸체의 부분과 기준 대상물 간의 거리 또는 거리의 변화를 측정하도록 구성될 수 있다. 기준 대상물은 대상물 위치 센서의 일부일 수 있다. 기준 대상물은 이동가능한 대상물 상에 장착될 수 있으며, 몸체에 견고하게(rigidly) 커플링되지 않을 수도 있다.
센서는 몸체 내의 두 부분들 간의 거리의 변화를 측정하도록 구성될 수 있으며, 제어기는 거리의 변화를 실질적으로 0의 수준으로 유지하기 위해 액추에이터로 액추에이션 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.
센서는 몸체의 두 부분 간의 거리의 변화를 측정하도록 구성되는 광학 센서일 수 있다. 광학 센서는 레이저 간섭계를 이용할 수 있다.
몸체는 광 투과성 요소를 포함할 수 있으며, 광학 센서의 측정 빔이 주로 상기 광 투과성 요소를 통해 전파될 수 있다.
몸체는 메인 평면을 갖는 판 형상을 가질 수 있으며, 보강재는 메인 평면에서의 몸체의 강성을 증대시키도록 구성될 수 있다.
위치설정 시스템은 몸체 내에서의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성되는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 센서들이 몸체 위에 퍼져있는 측정 라인들의 망을 제공하기 위하여, 센서들 각각은 몸체의 상이한 두 부분 간의 길이를 측정하도록 배치될 수 있다.
위치설정 시스템은 몸체 내에서의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성되는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 몸체는 메인 평면을 갖는 판 형상을 가질 수 있다. 제 1 메인 표면은 몸체의 제 1 측에 있으며, 제 2 메인 표면은 몸체의 대향되는 측에 있다. 복수의 센서들 중 제 1 센서는 제 1 메인 표면에 가까운 몸체의 부분들 간의 제 1 거리를 측정하도록 구성되며, 복수의 센서들 중 제 2 센서는 제 2 메인 표면에 가까운 부분들 간의 제 2 거리를 측정하도록 구성될 수 있다. 제어기는 제 1 측정 거리와 제 2 측정 거리 간의 차이의 변화를 토대로 액추에이션 신호를 제공할 수 있다.
센서는 몸체의 두 부분 간의 거리의 변화를 또 다른 대상물에 대한 대상물의 거리의 변화와 조합하여 측정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서는, 패터닝 디바이스, 기판 지지체, 투영 시스템 및 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된다. 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있다. 기판 지지체는 기판을 유지하도록 구성된다. 투영 시스템은 패터닝된 방사선 빔을 기판의 타겟부 상으로 투영하도록 구성된다. 위치설정 시스템은 지지체들 중 하나의 위치를 제어하도록 구성되며, 상기 하나의 지지체는 몸체를 갖는다. 위치설정 시스템은 지지체 위치 센서, 지지체 액추에이터 및 지지체 제어기를 포함한다. 지지체 위치 센서는 상기 하나의 지지체 몸체의 위치 양을 측정하도록 구성된다. 지지체 액추에이터는 상기 하나의 지지체의 몸체 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성된다. 지지체 제어기는 원하는 위치 양과 측정된 위치 양 간의 차이를 토대로 액추에이터에 대한 액추에이션 신호를 제공하도록 구성된다. 위치 시스템은 강성을 증대시키고 및/또는 대상물의 몸체 내에서의 상대적인 움직임을 댐핑하도록 구성되는 보강재를 더 포함한다. 보강재는 센서, 액추에이터 및 제어기를 포함한다. 센서는 몸체 내의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성된다. 액추에이터는 몸체의 일부 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성된다. 그리고, 제어기는 강성을 증대시키고 및/또는 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하기 위해 센서의 측정 신호를 토대로 액추에이터로 액추에이션 신호를 제공하도록 구성된다. 센서는 몸체 내에서의 측정 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
센서는 몸체의 두 부분 간의 거리의 변화를 측정하도록 구성되는 광학 센서일 수 있다. 센서는 몸체의 부분과 기준 대상물 간의 거리 또는 거리의 변화를 측정하도록 구성될 수 있다. 기준 대상물은 지지체나 기판 테이블의 장행정 부분 또는 메트로-프레임 상에 장착될 수 있다.
일 실시예에서는, 보강재를 이용하여 대상물 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하고 및/또는 강성을 증대시킴으로써 연성 및 내부 변형을 저감시키는 방법이 제공된다. 보강재는 센서, 액추에이터 및 제어기를 포함한다. 센서는 몸체 내의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 측정하도록 구성된다. 액추에이터는 몸체의 일부 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성된다. 제어기는 강성을 증대시키고 및/또는 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하기 위해 센서의 측정 신호를 토대로 액추에이터로 액추에이션 신호를 제공하도록 구성된다. 상기 방법은, 측정 신호를 얻기 위해 센서를 이용하여 몸체의 두 부분 간의 거리를 측정하는 단계; 및 몸체의 두 부분 간의 거리를 실질적으로 동일하게 유지시키기 위하여 몸체의 부분 상에 힘을 가하도록 액추에이션 신호를 액추에이터에 제공하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 특정 실시예들에 대해 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상술된 설명들은 예시에 지나지 않으며, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 후속 청구항들의 범위를 벗어나지 않는, 기술된 바와 같은 본 발명에 대한 수정들이 가해질 수도 있음을 이해하여야 한다.

Claims (15)

  1. 몸체를 갖는 이동가능한 대상물을 위치시키도록 구성되는 위치설정 시스템에 있어서,
    상기 위치설정 시스템은,
    상기 대상물의 위치 양을 측정하도록 구성되는 대상물 위치 센서;
    상기 대상물 상에 액추에이션 힘(actuation force)을 가하도록 구성되는 대상물 액추에이터;
    원하는 위치 양과 상기 측정된 위치 양 간의 차이를 토대로 상기 액추에이터에 대한 대상물 액추에이션 신호를 제공하도록 구성되는 대상물 제어기; 및
    강성을 증대시키고 및/또는 상기 대상물의 몸체 내에서의 상대적인 움직임들을 댐핑(damp)하도록 구성되는 보강재(stiffener)를 포함하며,
    상기 보강재는,
    상기 몸체 내의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성되는 센서,
    상기 몸체의 일부 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성되는 액추에이터, 및
    상기 강성을 증대시키고 및/또는 상기 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하기 위하여 상기 센서의 측정 신호를 토대로 상기 액추에이터로 액추에이션 신호를 제공하도록 구성되는 제어기를 포함하는 위치설정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몸체 내의 측정 신호를 측정하도록 구성되는 위치설정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몸체의 부분과 기준 대상물 간의 거리 또는 거리의 변화를 측정하도록 구성되는 위치설정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기준 대상물은 상기 대상물 위치 센서의 일부인 위치설정 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몸체 내의 두 부분 간의 거리의 변화를 측정하도록 구성되며,
    상기 제어기는 상기 거리의 변화를 실질적으로 0의 수준으로 유지시키기 위하여 상기 액추에이터로 상기 액추에이션 신호를 제공하도록 구성되는 위치설정 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몸체의 두 부분 간의 거리의 변화를 측정하도록 구성되는 광학 센서인 위치설정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 몸체는 광 투과성 요소를 포함하며,
    상기 광학 센서의 측정 빔은 주로 상기 광 투과성 요소를 통해 전파되는 위치설정 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 메인 평면을 갖는 판 형상을 가지며,
    상기 보강재는 상기 메인 평면에서의 상기 몸체의 강성을 증대시키도록 구성되는 위치설정 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체 내에서의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성되는 복수의 센서들을 포함하며,
    상기 센서들 각각은 상기 몸체의 상이한 두 개의 부분들 간의 길이를 측정하도록 배치되어 상기 센서들이 상기 몸체 위에 퍼져있는 측정 라인들의 망(web)을 제공하는 위치설정 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체 내에서의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성되는 복수의 센서들을 포함하며,
    상기 몸체는 메인 평면, 상기 몸체의 제 1 측에 있는 제 1 메인 표면, 및 상기 몸체의 대향되는 측에 있는 제 2 메인 표면을 갖는 판 형상을 가지고,
    상기 복수의 센서들 중 제 1 센서는 상기 제 1 메인 표면에 가까운 상기 몸체의 부분들 간의 제 1 거리를 측정하도록 구성되고, 상기 복수의 센서들 중 제 2 센서는 상기 제 2 메인 표면에 가까운 부분들 간의 제 2 거리를 측정하도록 구성되며,
    상기 제어기는 제 1 측정 거리와 제 2 측정 거리 간의 차이의 변화를 토대로 액추에이션 신호를 제공하는 위치설정 시스템.
  11. 리소그래피 장치에 있어서,
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 패터닝 디바이스 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있음 - ;
    기판을 유지하도록 구성되는 기판 지지체;
    상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상으로 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및
    지지체들 중 하나의 지지체의 위치를 제어하도록 구성되는 위치설정 시스템 - 상기 하나의 지지체는 몸체를 가짐 - 을 포함하며,
    상기 위치설정 시스템은,
    상기 하나의 지지체의 상기 몸체의 위치 양을 측정하도록 구성되는 지지체 위치 센서;
    상기 하나의 지지체의 상기 몸체 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성되는 지지체 액추에이터;
    원하는 위치 양과 측정된 위치 양 간의 차이를 토대로 상기 액추에이터에 대한 액추에이션 신호를 제공하도록 구성되는 지지체 제어기; 및
    강성을 증대시키고 및/또는 상기 하나의 지지체의 상기 몸체 내에서의 상대적인 움직임들을 댐핑하도록 구성되는 보강재를 포함하며,
    상기 보강재는,
    상기 몸체 내의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 결정하도록 구성되는 센서,
    상기 몸체의 일부 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성되는 액추에이터, 및
    상기 강성을 증대시키고 및/또는 상기 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하기 위하여 상기 센서의 측정 신호를 토대로 상기 액추에이터로 액추에이션 신호를 제공하도록 구성되는 제어기를 포함하는 리소그래피 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몸체 내에서의 측정 신호를 측정하도록 구성되는 리소그래피 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몸체의 두 부분 간의 거리의 변화를 측정하도록 구성되는 광학 센서인 리소그래피 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몸체의 부분과 기준 대상물 간의 거리 또는 거리의 변화를 측정하도록 구성되는 리소그래피 장치.
  15. 보강재를 이용하여 강성을 증대시키고 및/또는 대상물의 몸체 내에서의 움직임을 댐핑함으로써 연성(flexibility) 및 내부 변형을 저감시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 보강재는 상기 몸체 내에서의 내부 변형률 또는 상대 변위를 나타내는 측정 신호를 측정하도록 구성되는 센서, 상기 몸체의 부분 상에 액추에이션 힘을 가하도록 구성되는 액추에이터, 및 상기 강성을 증대시키고 및/또는 상기 몸체 내에서의 움직임을 댐핑하기 위하여 상기 센서의 상기 측정 신호를 토대로 상기 액추에이터로 액추에이션 신호를 제공하도록 구성되는 제어기를 포함하며,
    상기 방법은,
    상기 측정 신호를 얻기 위하여 센서를 이용하여 상기 몸체의 두 부분 간의 거리를 측정하는 단계; 및
    상기 몸체의 두 부분 간의 거리를 실질적으로 동일하게 유지시키기 위하여 상기 몸체의 부분 상에 힘을 가하도록 상기 액추에이터로 상기 액추에이션 신호를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
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