KR20120070506A

KR20120070506A - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20120070506A
Application number: KR1020110134700A
Authority: KR
Inventors: 요하네스 페트루스 마르티누스 베르나르두스 베르뮬렌; 그루트 안토니우스 프란시스쿠스 요하네스 드; 테오도루스 페트루스 마리아 캐디; 보이 예로엔 드
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-06-29
Also published as: TWI484306B; JP2012134485A; US8932042B2; TW201234132A; SG182052A1; KR101346052B1; CN102566306B; EP2469339A1; US20120153543A1; EP2469339B1; JP5662924B2; CN102566306A

Abstract

리소그래피 장치는, 투영 시스템, 캐리어, 및 직교축 X 및 Y를 기준으로 하여 정해지는 평면에서 캐리어를 투영 시스템에 관련하여 이동시키기 위한 구동 시스템을 포함한다. 구동 시스템은, Y-축에 평행하게 이동하도록 구성되어 배치된 셔틀(shuttle), 셔틀을 캐리어에 연결하며, 셔틀에 관련하여 X-축에 평행한 방향으로의 캐리어의 이동을 허용하도록 되어 있는 셔틀 컨넥터, 및 Y-축에 평행한 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 구동기를 포함한다. 셔틀은 X-축에 평행한 방향에서 상기 캐리어의 일측면에만 위치되고, 셔틀 중의 하나만이 캐리어에 연결되며, 셔틀 구동기 및 셔틀 컨넥터는 구동 시스템에 의해 캐리어에 가해지는 힘의 Y-성분의 적어도 10%를 공급하도록 구성된다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟 영역 상에 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역을 조사(照射)하는 소위 스테퍼(stepper), 및 소정의 방향("스캐닝"-방향)의 방사 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 동시에, 이 방향과 평행한 방향(동일 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역을 조사하는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

기판 표면의 특성이 결정되는 측정 단계 및 요구된 패턴이 패터닝된 방사 빔에 의해 기판 상에 이미징되는 노광 단계에서, 기판은 투영 시스템에 관련하여 이동할 수 있는 기판 테이블 상에 지지된다. 기판의 이동을 구동하기 위한 구동 기구가 제공된다.

측정 단계와 노광 단계 사이에서 스위칭할 때에 그리고 기판을 기판 테이블에 대하여 로딩 및 언로딩할 때에 기판 테이블에 의해 이동되는 거리를 최소화하기 위해서는, 종래 기술의 시스템에서는 기판 테이블의 이동을 구동하기 위해 소위 평면 모터(planar motor)를 이용하는 것이 편리한 것으로 알려져 있다. 이들 평면 모터는 코일을 기판 테이블에 부착하고 영구 자석을 기판 테이블 아래의 몸체에 부착함으로써 구현된다. 코일은 기판 테이블을 의도한 대로 이동시키는 것과 관련하여 요구되는 가속 및 감속을 야기하는 방식으로 구동된다. 코일 및 영구 자석은 영구 자석 위의 기판 테이블의 부상(levitation)을 야기하도록 구성될 수도 있다.

평면 모터 구성은 공간적인 면에서 상대적으로 제한되지 않은 이동을 제공하며, 리소그래피 장치의 기판 테이블과 다른 부품 간의 어떠한 연결도 측정 단계에서 노광 단계로의 기판 테이블의 이송 동안 일정하게 유지될 수 있으며, 기판 테이블이 예컨대 하나의 구동 기구에서 다른 구동 기구로 이송될 필요가 없다.

이러한 평면 모터의 사용과 관련된 문제점은, 이들 평면 모터가 효율적이지 못하여, 요구된 이동을 달성하기 위해서는 대량의 전력을 요구한다는 것이다. 이것은 비용을 증가시키고, 이러한 시스템이 대형 기판(더 큰 기판 테이블 및 그에 따라 더 큰 힘을 요구하는)을 처리하고 및/또는 처리량을 증가(더 큰 가속 및 그에 따라 더 큰 힘을 요구하는)시키기 위해 이용될 수 있는 범위를 제한할 수도 있다.

따라서, 기판 테이블의 이동을 구동하는 더욱 효과적인 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징에 따라, 패터닝 장치로부터의 패턴을 기판 상으로 전사하도록 배치된 투영 시스템; 캐리어; 및 직교축 X 및 Y를 기준으로 하여 정해지는 평면에서 상기 캐리어를 상기 투영 시스템에 관련하여 이동시키기 위한 구동 시스템을 포함하며, 상기 구동 시스템은, Y-축에 평행하게 이동하도록 구성되어 배치된 셔틀(shuttle); 상기 셔틀을 상기 캐리어에 연결하며, 상기 셔틀에 관련하여 X-축에 평행한 방향으로의 상기 캐리어의 이동을 허용하도록 되어 있는 셔틀 컨넥터; 및 Y-축에 평행한 상기 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 구동기를 포함하며, 상기 셔틀은 X-축에 평행한 방향에서 상기 캐리어의 일측면에만 위치되고, 상기 셔틀 중의 하나만이 상기 캐리어에 연결되며, 상기 셔틀 구동기 및 상기 셔틀 컨넥터는 상기 구동 시스템에 의해 상기 캐리어에 가해지는 힘의 Y-성분의 적어도 10%를 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 패터닝 장치로부터의 패턴을 기판 상으로 전사하도록 배치된 투영 시스템; 캐리어; 및 직교축 X 및 Y를 기준으로 하여 정해지는 평면에서 상기 캐리어를 상기 투영 시스템에 관련하여 이동시키기 위한 구동 시스템을 포함하며, 상기 구동 시스템은, Y-축에 평행하게 이동하도록 구성되어 배치된 셔틀(shuttle); 상기 셔틀을 상기 캐리어에 연결하며, 상기 셔틀에 관련하여 X-축에 평행한 방향으로의 상기 캐리어의 이동을 허용하도록 되어 있는 셔틀 컨넥터; 및 상기 셔틀 컨넥터를 통해 X-축에 평행한 상기 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 컨넥터 구동기를 포함하며, 상기 셔틀은 X-축에 평행한 방향에서 상기 캐리어의 일측면에만 위치되고, 상기 셔틀 중의 하나만이 상기 캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 기판 상으로 패턴으로 전사하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서, 직교축 X 및 Y를 기준으로 하여 정해지는 평면에서 캐리어를 투영 시스템에 관련하여 이동시키기 위해 구동 시스템을 이용하는 단계를 포함하며, 상기 구동 시스템은, Y-축에 평행하게 이동하도록 구성되어 배치된 셔틀(shuttle); 상기 셔틀을 상기 캐리어에 연결하며, 상기 셔틀에 관련하여 X-축에 평행한 방향으로의 상기 캐리어의 이동을 허용하도록 되어 있는 셔틀 컨넥터; 및 Y-축에 평행한 상기 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 구동기를 포함하며, 상기 셔틀은 X-축에 평행한 방향에서 상기 캐리어의 일측면에만 위치되고, 상기 셔틀 중의 하나만이 상기 캐리어에 연결되며, 상기 셔틀 구동기 및 상기 셔틀 컨넥터는 상기 구동 시스템에 의해 상기 캐리어에 가해지는 힘의 Y-성분의 적어도 10%를 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 기판 상으로 패턴으로 전사하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서, 직교축 X 및 Y를 기준으로 하여 정해지는 평면에서 캐리어를 투영 시스템에 관련하여 이동시키기 위해 구동 시스템을 이용하는 단계를 포함하며, 상기 구동 시스템은, Y-축에 평행하게 이동하도록 구성되어 배치된 셔틀(shuttle); 상기 셔틀을 상기 캐리어에 연결하며, 상기 셔틀에 관련하여 X-축에 평행한 방향으로의 상기 캐리어의 이동을 허용하도록 되어 있는 셔틀 컨넥터; 및 상기 셔틀 컨넥터를 통해 X-축에 평행한 상기 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 컨넥터 구동기를 포함하며, 상기 셔틀은 X-축에 평행한 방향에서 상기 캐리어의 일측면에만 위치되고, 상기 셔틀 중의 하나만이 상기 캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법을 제공한다.0012

본 발명의 추가의 특징 및 장점과 본 발명의 각종 실시예의 구조 및 동작을 첨부 도면을 참조하여 아래에 상세하게 설명되어 있다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 구체적인 실시예로 한정되지 않음에 유의하여야 한다. 이러한 실시예는 예시를 목적으로 본 명세서에 제공된 것이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 당업자에게 추가의 실시예가 명백할 것이다.

본 명세서에 통합되어 일부분을 이루고 있는 첨부 도면은 본 발명을 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고 또한 당해 기술 분야에 익숙한 사람으로 하여금 본 발명을 구성 및 이용할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2a는 셔틀 컨넥터(shuttle connector)를 통해 셔틀에 각각 연결되는 2개의 기판 테이블을 갖는 트윈-스테이지(twin-stage) 시스템의 개략 평면도이다.
도 2b는 셔틀, 셔틀 트랙 및 셔틀 구동기의 개략 측면도이다.
도 2c는 기판 테이블, 셔틀 컨넥터 및 셔틀 컨넥터 구동기의 개략 측면도이다.
도 2d는 셔틀 및 토크 보상기의 개략 측면도이다.
도 3은 기판 테이블 및 셔틀 컨넥터의 개략 사시도이며, 여기서 셔틀 컨넥터는 셔틀과 기판 테이블 사이에 위치된 연결 지점에서 기판 테이블에 연결되도록 구성되어 있다.
도 4는 기판 테이블과 셔틀 컨넥터의 개략 사시도이며, 여기서 셔틀 컨넥터는 중앙 위치에서 기판 테이블에 연결된 단일 아암(arm)을 포함한다.
도 5는 기판 테이블 및 셔틀 컨넥터의 개략 사시도이며, 여기서 셔틀 컨넥터는 관절형 아암(articulated arm)을 포함한다.
도 6은 기판 테이블 및 셔틀 컨넥터의 개략 사시도이며, 여기서 셔틀 컨넥터는 방향 제한 기구를 갖는 관절형 아암을 포함한다.
도 7은 기판 테이블 및 셔틀 컨넥터의 개략 사시도이며, 여기서 셔틀 컨넥터는 관절형 아암 및 막대 기구(bar mechanism)를 포함한다.
도 8은 기판 테이블 및 셔틀 컨넥터의 개략 사시도이며, 여기서 셔틀 컨넥터는 대칭으로 배치된 2개의 관절형 아암을 포함한다.
도 9는 2개의 기판 테이블을 갖는 트윈-스테이지 시스템의 개략 평면도이며, 여기서 셔틀 및/또는 셔틀 컨넥터와 기판 테이블의 이동에 동력을 주기 위해 벨트 구동 시스템이 이용되고 있다.
도 10은 도 9의 셔틀 컨넥터 벨트 시스템의 확대도이다.
도 11은 셔틀 컨넥터와 기판 테이블 간의 액티브 커플링의 개략 측면도이다.

본 발명의 특징 및 장점은 도면에 걸쳐 대응하는 구성요소를 식별하기 위해 동일한 도면 부호가 부여되어 있는 첨부 도면과 함께 아래에 설명되는 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 될 것이다. 도면에서, 동일한 도면 부호는 전반적으로 동일하거나, 기능적으로 유사하거나, 및/또는 구조적으로 유사한 구성요소를 나타낸다. 구성요소가 가장 먼저 보여지고 있는 도면은 해당 도면 부호의 가장 좌측 숫자에 의해 나타내지고 있다.

본 명세서는 본 발명의 특징을 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시하고 있다. 개시된 실시예는 단지 본 발명을 예로서 보여주는 것이다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예로 한정되지 않는다. 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정해진다.

개시된 실시예 및 "일실시예", "실시예", "일례의 실시예" 등으로의 본 명세서에서의 언급은 개시된 실시예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 이러한 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함할 필요는 없다는 것을 나타낸다. 더욱이, 이러한 문구는 동일한 실시예를 지칭할 필요도 없다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 실시예와 관련하여 설명될 때에는, 당해 기술 분야에 익숙한 사람의 지식 내에서 명시적으로 설명되는지의 여부에 상관없이 이러한 특징, 구조 또는 특성이 다른 실시예와 함께 구현된다는 것을 이해할 것이다.

본 발명의 실시예는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되어 실행될 수 있는 기기 판독 가능한 매체 상에 저장된 명령으로서 구현될 수 있다. 기기 판독 가능한 매체는 정보를 기기(예컨대, 컴퓨터 처리 장치)에 의해 판독 가능한 형태로 저장하거나 전송하는 어떠한 기구도 포함할 수 있다. 예컨대, 기기 판독 가능한 매체는 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크 저장 매체, 광저장매체, 플래시 메모리 소자, 전기적, 광학적, 어쿠스틱(acoustical) 또는 다른 형태의 전파 신호(예컨대, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 및 기타 등등을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령은 본 명세서에서 특정한 동작을 수행하는 것으로 설명될 수 있다. 그러나, 이러한 설명은 단지 편의를 위한 것이며, 실제로는 이러한 동작은 펌웨어, 소프트웨어, 루틴 등을 실행하는 컴퓨터 처리 장치, 프로세서, 컨트롤러 또는 기타 장치로부터 발생한다는 것을 이해하여야 한다.

그러나, 이러한 실시예를 설명하기 전에, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 일례의 환경을 설명하는 것이 도움이 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치는, 방사 빔(B, 예컨대 UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL); 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정 파라미터에 따라 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT); 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정 파라미터에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 장치(MA)에 의해 방사 빔(B)에 부여한 패턴을 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 다른 형태의 광학 요소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.

지지 구조체는 패터닝 장치를 지지, 즉 패터닝 장치의 중량을 지탱한다. 지지 구조체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서 사용되는 "레티클(reticle)" 또는 "마스크"라는 용어는 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 모든 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 반전 피처(phase-shifting feature) 또는 이른바 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟 영역 내의 요구된 패턴과 정확하게 대응하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.

패터닝 장치는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "투영 렌즈"라는 용어는 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어의 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형의 것(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 반사형의 것(예컨대, 전술한 바와 같은 유형의 프로그래머블 미러 어레이를 채용하거나, 또는 반사형 마스크를 채용함)일 수도 있다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 또는 그보다 많은 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 타입의 것일 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기계에서는, 추가의 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.

리소그래피 장치는 또한 기판의 적어도 일부분을 물과 같은 비교적 굴절률이 높은 액체로 덮어 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 유형의 것으로 될 수도 있다. 액침액은 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도(numerical aperture)를 증가시키기 위한 것으로 당해 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "액침"이라는 용어는 기판과 같은 구조물을 반드시 액체에 침지하여야 하는 것을 의미하지는 않고, 노광하는 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체를 위치시키는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사 빔을 수광한다. 예컨대, 방사 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스(SO)와 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이 방사 소스(SO)는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.

조명기(IL)는 방사 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 방사 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.

방사 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 종단한 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)은 방사 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟 영역(C)을 방사 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)를 이용하여, 예컨대 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안에, 방사 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대되는 것으로서의), 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟 영역에 위치하고 있지만, 이들 마크들은 타겟 영역 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 마스크(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사 빔(B)에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정지 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기가 한정된다.

2. 스캔 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔(B)에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해 단일 동적 노광시의 타겟 영역의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)이 한정되는 한편, 스캐닝 동작의 길이에 의해 타겟 영역의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.

3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 마스크 테이블(MT)을 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 패터닝된 방사 빔에 의한 기판(W)의 노광 동안(노광 단계), 기판(W)을 투영 시스템(PS)에 관련하여 이동시키는 것이 필요하다. 이것은 요구된 거리의 대부분을 담당하기 위한(그러나 상대적으로 개략적인 위치 제어를 갖는) 롱-스트로크 모듈 및 미세한 위치 조정을 위해 롱 스트로크 모듈에 탑재된 숏-스트로크 모듈을 이용하는 2개의 단계로 달성될 수 있다.

더 큰 기판 및 더 높은 처리량을 처리하기 위한 성능을 제공하기 위해서는, 서로 관련되어 있는 숏-스트로크 모듈, 롱-스트로크 모듈, 및/또는 액추에이터의 중량이 현저하게 커지기가 쉽다. 그 결과, 롱-스트로크 모듈(및 롱-스트로크 모듈에 부착된 숏-스트로크 모듈)의 가속을 구동하기 위해 가해질 필요가 있는 힘은 이러한 시스템에서는 매우 크게 될 것으로 예상된다. 코일 및 자석을 포함하는 평면 모터가 이들 힘을 제공하기 위해 이용되는 곳에서, 비록 기판 테이블의 상대적으로 제한되지 않은 움직임을 제공하지만, 인가되는 전류의 제곱에 따라 변화하는 전력 소비와 신뢰도는 커다란 제한 요소가 될 것으로 예상된다.

개시된 실시예에 따라, 이러한 문제점은 기판에 평행한 소정 방향에 평행하게 이동하도록 구성되고 또는 기판 테이블(WT)의 일측면에만 위치되는 단일 셔틀의 사용을 수반하는 더욱 효율적인 구동 시스템을 이용하여 기판 테이블(WT)의 이동을 구동함으로써 해소된다. 특정 구현예에 따라, 구동 시스템은 병렬로 작동하는 2개의 상이한 타입의 구동 기구를 이용한다. 예컨대, 자석 및 코일 시스템(자석이 기판 테이블(WT)에 부착되고, 구동 코일이 밸런스 매스(balance mass) 아래에 부착되거나, 또는 그 반대로 부착되는)은 셔틀 구동기(16)와 셔틀 컨넥터 구동기(18) 중의 하나 또는 양자와 병행하여 작동하도록 구성된다.

세부적인 예가 기판 테이블(즉, 기판을 지지할 수 있는 테이블)을 구동하는 것으로 언급하고 있지만, 구동 시스템은 기판 테이블의 이동을 구동하는 것으로 한정되지 않으며, 예컨대 리소그래피 장치를 교정하기 위해 예컨대 측정 용도로 사용된 캐리어 또는 패터닝 장치를 지지하기 위한 캐리어와 같은 어떠한 캐리어의 이동을 구동하기 위해서도 적용될 수도 있다.

도 2a 내지 도 2d는 2개의 기판 테이블을 포함하는 일례의 구성을 예시하고 있다. 도 2a는 전체 시스템의 개략 평면도이고, 도 2b는 셔틀(2) 및 셔틀 구동기(16)의 개략 측면도이며, 도 2c는 기판 테이블(WT) 및 셔틀 컨넥터 구동기(18) 중의 하나의 개략 측면도이며, 도 2d는 셔틀(2)을 위한 토크 보상기 제어 시스템의 개략 측면도이다.

기판(W)이 하나의 기판 테이블(WT) 상에서 측정 단계(여기서, 새롭게 탑재된 기판(W)의 특성이 노광 전에 평가됨)를 거치면서 또 다른 기판(W)이 다른 기판 테이블(WT) 상에서 노광 단계(여기서, 패터닝된 방사 빔이 기판(W)에 가해짐)를 거치게 될 수 있도록, 2개의 기판 테이블(WT)이 제공된다. 이 예에서, 각각의 기판 테이블(WT)은 롱-스트로크 캐리어(8) 및 그 위에 탑재된 숏-스트로크 스테이지(6)를 포함하며, 기판(W)이 숏-스트로크 스테이지(6) 상에 탑재된다.

"구동 시스템"은 이 예에서 롱-스트로크 모듈에 대응한다. 그러나, 이 방식은 예컨대 구동 시스템이 별도의 숏-스트로크 모듈을 요구하지 않고서도 위치 제어의 필요한 정도를 제공하기에 충분한 정도로 정확한 곳에서와 같이 롱-스트로크 및 숏-스트로크 모듈의 조합을 이용하지 않는 시스템에도 적용할 수 있다.

이하의 설명에서, 기판 테이블(WT)의 움직임은, X-축 및 Y-축이 기판(W) 및 기판 테이블(WT)의 상면의 평면과 평행한 평면으로 놓여지고, Z-축이 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 정렬되고(X-축 및 Y-축에 직각을 이룸) 기판(W) 상의 패터닝된 방사 빔의 입사의 방향에 대략 평행을 이루는, 커티젼 좌표계(Cartesian coordinate system)에 관련하여 설명된다.

이 예에서, 구동 시스템은 2개의 셔틀(2)을 포함하며, 이들 셔틀은 기판 테이블(WT)의 이동 지역의 외측에 측방으로 위치된 2개의 트랙(14) 중의 상이한 트랙을 따라 Y-축을 따라 이동하도록 각각 제한된다. 단지 하나의 기판 테이블(WT)을 포함하는 시스템의 경우에는, 단지 하나의 셔틀(2) 및 트랙(14)이 요구될 것이다.

각각의 기판 테이블(WT)은 어떠한 하나의 시각에 하나의 셔틀에만 연결되도록 특별하게 구성되고, 셔틀은 항상 기판 테이블(WT)의 일측면에만 위치되며, 이로써 기판 테이블(WT)이 퇴각 위치(셔틀(2)에 근접한)에 있을 때에 다른 기판 테이블(WT)이 Y 방향으로 통과할 수 있다.

각각의 셔틀(2)은 셔틀 컨넥터(4) 및 커플링(12)을 통해 기판 테이블(WT) 중의 자신의 기판 테이블에 연결된다. 셔틀 컨넥터(4) 및 커플링(12)은, 셔틀(2)로부터의 힘을, 셔틀(2)이 구동되는 때에는 Y-축을 따라 기판 테이블(WT)에 전달할 수 있고 및/또는 셔틀 컨넥터(4)가 구동되는 때에는 X-축을 따라 전달할 수 있도록 구성된다. 커플링(12) 또한 Z-축에 평행하게 기판 테이블(WT)에 힘을 가하도록 구성된다. 커플링(12)은 액티브 구성(예컨대, 릴럭턴스 액추에이터, 영구 자석 시스템 또는 로렌쯔 모터를 기반으로 하는)으로 되거나, 패시브 구성(예컨대, 탄성 커플링, 에어베어링)으로 되거나, 또는 이들의 조합 구성으로 될 수도 있다. 액티브 실시예의 더욱 상세한 설명은 아래에서 도 11을 참조하여 추가로 제공되어 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 셔틀(2) 및 그에 따라 기판 테이블(WT)을 Y-축에 평행한 방향으로 구동하기 위해 셔틀 구동기(16)가 제공된다. 셔틀 구동기(16)는 노광 단계와 측정 단계 중의 하나 또는 양자 동안에 요구되는 Y-축에 평행한 힘의 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 50%, 적어도 75%, 적어도 90% 또는 적어도 95%를 제공할 수 있도록 구성되어야 한다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 셔틀 구동기(16)는 노광 단계 동안에 요구되는 최대 힘의 적어도 10%, 적어도 50%, 적어도 75%, 적어도 90% 또는 적어도 95%를 제공할 수 있도록 구성되어야 한다. 실시예에 따라, 셔틀 구동기(16)는 노광 단계 동안에 요구되는 Y-축에 평행한 힘의 전부를 제공하도록 구성된다. 이러한 방식으로, X-축을 따라 힘을 제공하는 것을 담당하는 구동 시스템의 부분이 크게 간략화되고 더욱 효율적으로 구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 셔틀(2)은 셔틀 구동기가 제공되지 않거나 또는 셔틀 구동기가 기판 테이블(WT)에 힘을 가하기 위한 최소 용량(즉, 노광 단계와 측정 단계의 어느 하나 또는 양자 동안에 요구되는 Y-축에 평행한 힘의 10% 미만)만을 갖는 패시브형일 수도 있다. 이 경우, Y-축에 평행한 기판 테이블(WT)의 이동은 다른 수단, 예컨대 자석 및 코일 시스템(예컨대, 자석이 기판 테이블(WT)에 부착되고, 구동 코일이 밸런스 매스 아래에 부착되거나, 또는 그 반대로 부착됨)에 의해 독점적으로 구동된다.

셔틀 컨넥터(4)는 X-축에 평행한, 즉 셔틀(2)을 향하는 쪽과 셔틀(2)로부터 멀어지는 쪽으로의, 기판 테이블(WT)의 이동을 허용하도록 구성된다. 본 실시예에서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 셔틀 컨넥터(4)는 노광 단계와 측정 단계 중의 하나 또는 양자 동안에 요구되는 X-축에 평행한 힘의 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 50%, 적어도 75%, 적어도 90% 또는 적어도 95%를 공급하도록 구성되는 셔틀 컨넥터 구동기(18)를 포함한다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 셔틀 컨넥터 구동기(18)는 노광 단계 동안에 요구되는 최대 힘의 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 50%, 적어도 75%, 적어도 90% 또는 적어도 95%를 공급하도록 구성되어야 한다. 실시예에 따라, 셔틀 컨넥터 구동기(18)는 노광 단계 동안에 요구되는 X-축에 평행한 힘의 전부를 제공하도록 구성된다. 이로써, Y-축을 따라 힘을 제공하는 것을 담당하는 구동 시스템의 부분이 크게 간략화되고 더욱 효과적으로 구성될 수 있다.

이와 달리, 셔틀 컨넥터(4)는 셔틀(2)과 기판 테이블(WT) 사이에 힘을 제공하지 않는(또는 노광 단계와 측정 단계 중의 하나 또는 양자 동안에 요구되는 X-축에 평행한 힘의 10% 미만을 제공하는) 패스브형일 수도 있다. 이 경우, X-축에 평행한 기판 테이블(WT)의 이동은 다른 수단에 의해, 예컨대 자석 및 코일 시스템에 의해 독점적으로 구동된다.

구동 시스템은 Z-축에 평행한 셔틀(2)에 가해지는 커다란 토크를 야기할 수 있다. 따라서, 셔틀(2)에 대해 토크 보상기를 제공하는 것이 바람직하다. 토크 보상기는 패스브형, 액티브형 또는 이 둘의 조합으로 될 수도 있다. 예컨대, 전자기 릴럭턴스 액추에이터가 피드포워드로 제공될 수도 있다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 패시브 베어링 시스템이 이용될 수도 있다.

도 2d는 Z-축에 대한 셔틀(2)의 회전을 측정하기 위한 센서(3), 제어 시스템(7) 및 토크 액추에이터(9)를 포함하는 토크 보상기의 일례의 구성을 도시하고 있다. 토크 액추에이터(9)는 센서(3)의 출력을 함수로 하여 셔틀(2)에 토크(구동 시스템에 의한 캐리어의 구동으로 인해 셔틀(2)에 가해지는 어떠한 토크에 반대되는)를 가하도록 제어 시스템(7)에 의해 제어된다. 따라서, 셔틀(2)에 대한 과도한 토크 및 그와 관련된 마모, 정확성, 및/또는 신뢰성 문제가 방지되거나 완화될 수 있다.

기판 테이블(WT)에 관련하여 이동 가능하게 탑재되고 또한 기판 테이블(WT)의 모멘텀을 밸런싱하도록 구성된 밸런스 매스(15)가 제공될 수 있다. 통상적으로, 기판 테이블(WT)의 가속 및 감속으로부터의 반력(reaction force)이 밸런스 매스(15)에 작용하도록 하고 또한 밸런스 매스(15)가 기판 테이블(WT) 이외의 모든 부품으로부터 고립되도록 함으로써, 이러한 밸런싱이 달성된다. 예컨대, 트랙(14)이 밸런스 매스(15)에 기계적으로 부착되어, 이로써 셔틀(2)을 구동할 때에 트랙에 가해지는 반력이 밸러스 매스(15)에 전달된다. 힘은 또한 아래에 추가로 설명된 자석 및 코일 시스템의 코일과 영구 자석 사이에서 전자기 방식으로 밸러스 매스(15)에 전달될 수 있다.

셔틀 구동기(16) 및/또는 셔틀 컨넥터 구동기(18)에 의해 제공된 구동력에 추가하여, 구동 시스템은 또한 Y-축에 평행한 힘의 성분 및/또는 X-축에 평행한 힘의 성분을 기판 테이블(WT)에 가하기 위한 자석 및 코일 시스템을 포함할 수 있으며, 이로써 셔틀 구동기(16) 및/또는 셔틀 컨넥터 구동기(18)와 병렬로 작동한다. 자석 및 코일 시스템은, 밸런스 매스(16) 또는 기판 테이블(WT)에 각각 부착된 코일 시스템과 함께 기판 테이블(WT) 또는 밸런스 매스(15)에 부착된 영구 자석으로 이루어질 수 있다.

자석 및 코일 시스템이 셔틀 구동기(16) 및 셔틀 컨넥터 구동기(18) 중의 하나 또는 양자와 병렬로 작동하기 때문에, 자석 및 코일 시스템에 의해 발생될 필요가 있는 힘의 양은, 자석 및 코일 시스템이 X-Y 평면으로 필요한 힘을 가하는 것을 전체적으로 담당하는 곳의 경우에 비하여 감소된다. 따라서, 코일을 통해 구동될 필요가 있는 전류의 크기가 낮아질 수 있게 되며, 전류의 제곱으로 변화하는 전력 소비 또한 감소된다.

셔틀 구동기(16)가 Y-축에 평행하게 요구되는 힘의 실질적으로 전부를 제공하도록 구성되는 곳의 경우에, 자석 및 코일 시스템은 X-축에 평행한 커다란 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 이것은 자석 및 코일 시스템의 요구된 작동을 크게 간략화시키고, 효율면에서의 향상을 위한 커다란 여지를 제공한다.

셔틀 컨넥터 구동기(18)가 X-축에 평행하게 요구되는 힘의 실질적으로 전부를 제공하도록 구성되는 곳에서는, 자석 및 코일 시스템의 간략화로부터의 유사한 효율 이득을 얻을 수 있다. 이 경우, 자석 및 코일 시스템은 커다란 힘을 단지 Y-축에 평행하게 제공하도록 구성될 수 있다.

보다 일반적으로, 기판 테이블(WT)의 질량 중심에 밀착 수직 근접하여 작동하는 시스템을 통해 기판 테이블(WT)에 힘을 가하는 것은, 기판 테이블(WT)의 질량 중심 아래에서 힘이 크게 가해지는 시스템(자석 및 코일 시스템과 같은)에 관련하여 X-Y 평면에 평행한 축을 중심으로 하는 토크를 방지하는데 도움을 준다. 따라서, 이러한 토크를 보상하는 것과 관련된 파워 손실이 감소된다.

종래 기술의 시스템에서, 자석 및 코일 시스템은 노광 및 측정 단계와 관련된 스캐닝 움직임을 구동하는데 필요한 측방의 힘에 추가하여 기판 테이블(WT)을 부양시키기 위한 업쓰러스트(upthrust)를 제공하도록 구성된다. 본 개발의 실시예에 따라, 기판 테이블(WT)의 무게를 지탱하기에 충분한 상승된 가스 압력의 국소 영역을 기판 테이블(WT) 아래에 제공하기 위해 가스의 흐름에 의존하는 소위 "에어 풋(air foot)" 또는 "에어 베어링"과 같은, 기판 테이블(WT)을 부양하기 위한 다른 수단이 제공된다. 자석 및 코일 시스템의 요구에서의 이러한 추가의 감소는 간략화 및/또는 코일에 요구된 전류의 감소(및 그에 따라 자석 및 코일 시스템을 작동시키는 것과 관련된 파워 손실)에 대한 추가의 여지를 제공한다.

본 개발의 다른 실시예에 따라, 높은 상대적인 자기 투과율을 갖는 몸체인 백아이언(backiron)이 자석 및 코일 시스템의 영구 자석과 코일 사이의 상호작용을 향상시키기 위해 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 상호작용을 향상시킴으로써, 기판 테이블(WT)에 미치는 소정의 측방 힘을 위해 요구되는 구동 전류가 감소되고, 그에 따라 전력 소비를 감소시킨다. 백아이언의 상대 투과율은 100보다 큰 것이 바람직하며, 150보다 크거나, 200보다 크거나, 500보다 큰 것이 더욱 바람직하다. 백아이언은, 예컨대 실질적으로 평면형 형태를 갖고 코일 아래에(즉, 코일이 백아이언과 영구 자석 사이에 위치되도록), 플레이트의 형태로 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 자석 및 코일 시스템은 영구 자석이 기판 테이블(WT)에 부착되고 또한 코일이 밸런스 매스에 부착되도록 구성된다. 구동 시스템은 기판 테이블(WT)에 의한 영구 자석의 지지를 실현 가능하게 하며, 전체적인 방식은 기판 테이블(WT)이 코일을 갖고 영구 자석이 밸런스 매스에 부착되는 곳에서는 시스템에 관련하여 기판 테이블(WT)의 구조를 간략화한다. 예컨대, 코일과 관련된 파워 케이블 및 냉각제 호스는 이동하는 기판 테이블(WT)에 더 이상 공급될 필요가 없다. 숏-스트로크 스테이지에 대한 자기 누화(magnetic cross-talk)) 또한 감소될 수 있다. 또한, 백아이언이 제공되는 곳에서, 백아이언의 무게는 기판 테이블(WT)에 의해서가 아니라 밸런스 매스에 의해 지지될 것이며, 따라서 노광 단계 동안 기판 테이블(WT)과 함께 스캐닝되어야 하는 부품의 전체 질량에 추가하지 않을 것이며, 이로써 가해져야 하는 힘을 감소시킨다.

도 2a 내지 도 2d의 구성에서, 셔틀 컨넥터(4)는 Y-축에 관련하여 측방으로 기판 테이블(WT)에 연결하도록 구성되며, 2개의 셔틀 컨넥터(4) 중의 하나는 Y-축에 관련한 기판 테이블(WT)의 선두 에지에서 기판 테이블(WT)에 연결되며, 2개의 셔틀 컨넥터(4) 중의 다른 하나는 후미 에지에서 기판 테이블(WT)에 연결된다.

도 3은 셔틀 컨넥터(4)와 기판 테이블(WT) 간의 커플링(12)이 기판 테이블(WT)과 셔틀(2) 사이의 위치에서 이루어지는 다른 실시예의 개략 예시도이다. 도 2a 내지 도 2d에 구성과 관련하여, 이 방식은 Y-축을 따른 기판 테이블(WT)의 유효 폭("폭"은 더 이상 셔틀 컨넥터(4)의 폭을 포함하지 않는다)을 감소시킴으로써 Y-축에 평행한 기판 테이블(WT)의 이동을 위한 더 큰 자유를 제공한다. 한편, 도 2a 내지 도 2d의 구성은, 셔틀 컨넥터(4)와 기판 테이블(WT) 간의 접촉 지점이 일반적으로 토크의 더 큰 제어를 허용해야 하는 도 3의 구성에 비하여 도 2a 내지 도 2d의 구성에서 더 떨어져 있기 때문에, Z-축을 중심으로 기판 테이블(WT)의 회전을 제한하거나 및/또는 정정하기 위해 셔틀 컨넥터(4)가 이용되는 곳에서는 상대적으로 더욱 효과적일 수 있다.

도 2a 내지 도 2d 및 도 3의 구성에서, 2개의 셔틀 컨넥터(4)가 각각의 기판 테이블(WT)에 제공된다. 이 방식은, Z-축을 중심으로 하는 토크를 제한하거나 및/또는 제어하는 목적뿐만 아니라, 셔틀(2)과 기판 테이블(WT) 간의 연결이 충분히 견고하여 셔틀 구동기(16) 및/또는 셔틀 컨넥터 구동기(18)로부터의 요구된 힘을 기판 테이블(WT)에 효과적으로 전달하기에 충분하게 되도록 하는 것에, 이로울 것이다. 그러나, 하나의 아암 셔틀 컨넥터(4)를 이용하는 것도 가능하다. 도 4는 이러한 타입의 예를 도시하고 있다. 이 방식의 이점은 더욱 간단하게 구현될 수 있어 중량뿐만 아니라 비용을 절감할 수 있다는 것이다. 이것은 셔틀 컨넥터(4)가 셔틀 컨넥터 구동기(18)에 의해 구동되는 곳의 경우에 특히 그러하다. 2개의 아암을 갖는 구성에서는, X-축에 평행한 힘을 양자의 아암에 의해 동등하게 가하여 Z축을 따라 토크가 발생하는 것을 방지하기 위해 주의가 요구될 수도 있다. 하나의 아암이 제공되는 곳에서는 이러한 문제가 발생하지 않는다. 또한, Z-축에 평행을 이루고 또한 기판 테이블(WT)의 질량 중심 또는 바로 그 인접 부분을 통과하는 라인에 X-축에 평행한 힘이 작용하도록 배치하는 것이 더욱 용이하다. 이것은 X-축에 평행한 셔틀 컨넥터(4)에 의해 기판 테이블(WT)에 가해지는 힘으로부터 발생하는 Z-축에 평행한 어떠한 토크를 방지하거나 최소화한다.

셔틀 컨넥터(4)가 X-축에 평행한 힘을 가하는 연결 지점은 기판 테이블(WT)의 질량 중심에 가능한 한 근접하게 되도록 선택되는 것이 바람직하다. 이 연결 지점은 예컨대 Z-축에 평행을 이루고 또한 기판 테이블(WT)의 질량 중심을 통과하는(질량 중심의 X-좌표와 Y-좌표를 매칭시키기 위해) 라인에 놓여지거나 또는 이 라인에 매우 근접하게 놓여지며, 이로써 셔틀 컨넥터 구동기(18)에 의해 가해진 힘이 Z-축에 평행한 어떠한 현저한 토크를 가할 수 없게 된다. 보다 바람직하게는, 연결 지점은 기판 테이블(WT)의 질량 중심에 놓여지거나 또는 이 질량 중심에 매우 근접하게 놓여져(즉, 질량 중심의 Z-좌표도 매칭시키기 위해), 셔틀 컨넥터 구동기(18)에 의해 가해진 힘이 Y-축에 평행한 현저한 토크를 야기할 수 없게 되거나, 또는 적어도 임의의 이러한 토크가 최소화된다.

도 5는 셔틀 컨넥터(4a, 4b)가 제1 부재(17) 및 제2 부재(19)를 포함하는 관절 형태로 된 다른 구성을 도시하고 있다. 셔틀 컨넥터(4a, 4b)의 2가지 구성이 도시되어 있으며, 그 중 하나는 연장 구성(4a)(기판 테이블(WT)의 예시된 위치에 대응함)이고, 다른 하나는 퇴각 구성(4b)(셔틀(2)에 더 근접하게 되는 기판 테이블(WT)의 퇴각 위치에 대응함, 이 퇴각 위치는 도시되지 않음)이다. 제1 부재(17)는 그 일단부가 피봇 포인트(21)에서 기판 테이블(WT)에 연결되고, 다른 단부가 피봇 포인트(23)에서 제2 부재(19)의 일단부에 연결된다. 제2 부재(19)의 다른 단부는 피봇 포인트(25)에서 셔틀(2)에 연결된다. 피봇 포인트(21, 23, 25)는 서로에 관련하여 Z-축에 평행한 축에 대하여 피봇 포인트에서 함께 연결된 요소의 피봇(즉, 회전)을 허용하는 연결부이며, 이로써 관절형 아암이 Z-축에 평행한 평면 내에서 연장 및 퇴각할 수 있게 된다. 도시된 셔틀 컨넥터(4a, 4b)는 단지 2개의 부재(17, 19)를 포함하고 있지만, 추가의 부재가 제공될 수도 있으며, 예컨대 셔틀 컨넥터는 3, 4 또는 5개의 관절형 부재를 포함할 수 있다.

일례에서, 셔틀 컨넥터(4a, 4b)의 부재(17, 19)는 이들 부재(17, 19) 간의 각도가 셔틀 컨넥터(4a, 4b)의 소정의 연장 정도를 위해 가능한 한 작게 되도록 배치된다. 2개의 부재(17, 19)가 제공되는 도 5의 구성에서, 이것은 피봇 포인트(21, 25)(즉, 부재(17, 19)를 기판 테이블(WT) 및 셔틀(2)에 각각 연결하는 피봇 포인트)를 Y-축에 직각으로 놓여져 있고 +Y 또는 -Y 방향을 따라 기판 테이블(WT) 및 셔틀(2)의 질량 중심을 통과하는 "분할 평면(dividing plane)"의 한쪽의 동일 측면에 위치되도록 함으로써 달성된다. 일례에서, 피봇 포인트는 분할 평면으로부터 가능한 한 멀리 배치된다. 보다 일반적으로, 셔틀 컨넥터(4)가 짝수 개의 관절형 부재를 포함하는 곳에서, 최외측 부재를 기판 테이블(WT) 및 셔틀(2)에 연결하는 피봇 포인트는 분할 평면의 한쪽의 동일 측면에 위치되어야 한다. 홀수 개의 관절형 부재를 포함하는 셔틀 부재 컨넥터(4)의 경우에, 최외측 부재를 기판 테이블(WT) 및 셔틀(2)에 연결하는 피봇 포인트 역시 분할 평면에 관련하여 배치되지만 분할 평면의 반대쪽 측면들에 배치되어야 한다.

보다 일반적으로, 관절형 셔틀 컨넥터(4a, 4b)는, 관절형 셔틀 컨넥터(4a, 4b)가 완전하게 퇴각된 위치, 즉 기판 테이블(WT)이 셔틀(2)에 가장 근접하게 되는 위치에 있을 때에는, 이웃하는 부재(17, 19) 간의 각도가 10도 미만, 더욱 바람직하게는 5도 미만이 되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 관절형 셔틀 컨넥터(4a, 4b)는, 셔틀이 완전하게 연장된 위치, 즉 기판 테이블(WT)이 셔틀(2)로부터 가장 멀어지게 되는 위치에 있을 때에는, 이웃하는 부재(17, 19) 간의 각도가 150도 미만, 더욱 바람직하게는 120도 미만이 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

관절형 셔틀 컨넥터(4a, 4b)의 개개의 부재 간의 각도를 가능한 한 작게 유지함으로써, 셔틀 컨넥터(4a, 4b)를 더욱 효과적으로 X-축에 평행한 힘을 가하도록 이용하는 것이 가능하다.

셔틀 컨넥터(4a, 4b)가 셔틀 컨넥터 구동기(18)에 의해 구동되는 곳에서, 이것은 피봇 포인트 중의 하나 이상에서 직접 회전을 구동함으로써 달성될 수 있다. 예컨대, 셔틀 컨넥터 구동기는 셔틀 컨넥터(4a, 4b)의 제2 부재(19)를 셔틀(2)에 연결하는 피봇 포인트(25)에서, 제1 부재(17) 및 제2 부재(19)를 연결하는 피봇 포인트(23)에서, 및/또는 제1 부재(17)를 기판 테이블(WT)에 연결하는 피봇 포인트(21)에서, Z-축에 평행한 토크를 가하도록 구성될 수 있다. 전체 피봇 포인트보다 적은 수가 구동되는 곳에서, 셔틀(2)에 관련한 기판 테이블(WT)의 피동 움직임(driven motion)을 X-축에 평행한 방향으로 제한하기 위한 수단이 제공될 필요가 있을 수도 있다. 이러한 수단은 피봇 포인트의 전체가 구동되는 때에는 바람직할 것이지만, 이 경우에는 기판 테이블(WT)의 움직임의 방향이 요구에 대응하도록 하기 위해 피봇 포인트의 구동을 조화시키는 것이 더욱 편리할 것이다. 일반적으로 셔틀 컨넥터(4)가 X-축에 평행한 기판 테이블(WT)의 움직임을 허용 및/또는 구동하도록 구성될 것으로 기대되지만, 셔틀 컨넥터를 X-축에 평행한 방향 이외의 방향으로의 움직임을 허용 및/또는 구동하도록 구성하는 것도 바람직할 것이며, 예컨대 X-축에 평행한 방향에 대한 다소의 벗어남(deviation)(즉, Y-축에 평행한 성분)이 허용 및/또는 구동될 수 있다.

도 6은 관철형 셔틀 컨넥터(4)에 대한 방향 제한 기구(20)를 포함하는 일례의 구성을 도시하고 있다. 방향 제한 기구(20)는 셔틀(2)에 관련한 기판 테이블(WT)의 움직임을 X-축에 평행하게 되도록 제한하기 위해 구성된다. 이로써, 피봇 포인트(21, 23, 25)의 전체보다 적게 구동함으로써 X-축에 평행한 기판 테이블(WT)을 셔틀(2)에 관련하여 구동하도록 한다. 따라서, 셔틀 컨넥터 구동기(18)가 간략화될 수 있으며, 그에 따라 비용을 감소시키고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 7은 셔틀 컨넥터(4)가 도 5 및 도 6의 실시예와 유사한 방식으로 피봇 포인트(21, 23, 25)를 통해 기판 테이블(WT) 및 서로에 연결된 제1 부재(17)와 제2 부재(19)를 포함하는 관절 형태를 갖는 다른 구성을 도시하고 있다. 도 7의 구성은 제1 부재(17)를 기판 테이블(WT)에 연결하는 피봇 포인트(21)가 +Y 또는 -Y 방향에 위치되지 않고 Y-축에 관련하여 측방 중앙에 있다는 점에서 도 5 및 도 6의 구성과 상이하다. 즉, 피봇 포인트(21)는 Y-축에 직각을 이루고 또한 기판 테이블(WT) 및 셔틀(2)의 질량 중심을 통과하는 분할 평면 내에 있거나 또는 분할 평면 가까이에 있다. 셔틀 컨넥터(4)가 셔틀 컨넥터 구동기(18)에 의해 구동될 때, X-축에 평행한 힘이 Z-축에 평행한 토크를 방지하거나 최소화하는 방식으로 가해진다. 전술한 바와 같이, 셔틀 컨넥터 구동기(18)는 관절형 셔틀 컨넥터(4)의 하나 이상의 피봇 포인트에서 토크를 가함으로써 X-축에 평행한 기판 테이블(WT)의 이동을 구동하도록 구성될 수 있다. 이 방식은 원리적으로 도 7에 도시된 셔틀 컨넥터(4)에 적용될 수 있다. 이 경우, 기판 테이블(WT)에 관련한 셔틀(2)의 움직임을 X-축에 평행하게 되도록 제한하기 위해 막대 기구(bar mechanism)(22)가 제공될 수 있다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 막대 기구(22)는 셔틀 컨넥터(4)가 패시브형이면 X-축에 평행한 기판 테이블(WT)의 움직임을 구동하도록 구성될 수 있다.

도 8은 셔틀 컨넥터(4)가 Y-축에 직각을 이루는 대칭 평면에 대하여 대칭을 이루도록 배치된 2개의 관절형 아암(27, 29)이 제공되는 다른 구성을 예시하고 있다. 대칭 평면이 원칙적으로는 Y를 따라 다양한 위치에 위치될 수 있지만, Z-축에 평행한 토크를 방지하거나 최소화하기 위해서는 대칭축이 기판 테이블(WT)의 질량 중심을 통과하거나 근접하는 것이 바람직하다. 도시된 구성에서, 2개의 관절형 아암(27, 29)은 공통의 연결 지점에서 기판 테이블(WT)에 결합된다. 이로써, 기판 테이블(WT)에서 단지 하나의 연결 지점이 요구되며, 이에 의해 셔틀 컨넥터(4)의 구조가 간략화되고, 중량을 감소시키거나 및/또는 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 이 방식은 Y-축에 직각을 이루고 또한 기판 테이블(WT)의 질량 중심을 통과하는 평면 상에 놓여있는 기판 테이블(WT) 상의 지점에서의 셔틀 컨넥터(4)의 연결을 용이하게 하며, 이로써 Z-축에 평행한 토크를 방지하거나 최소화한다.

또한, 관절형 아암을 Y-축 및/또는 X-축에 평행한 방향에서 서로 떨어져 있는 상이한 지점에서 기판 테이블(WT)에 연결되도록 배치하는 것도 가능하다.

셔틀 컨넥터(4)의 아암을 이러한 방식으로 대칭으로 배치하는 것은, 셔틀(2)의 이동에 의해 Y-축에 평행하게 가해지는 힘에 대하여 충분한 견고성을 갖도록 하는데 도움을 주며, 이로써 이들 힘이 기판 테이블(WT)에 효과적으로 전달된다.

도 9는 셔틀 구동기(16)가 벨트 시스템을 통해 셔틀(2)의 이동을 구동하도록 구성되거나 및/또는 셔틀 컨넥터 구동기(18)가 벨트 시스템을 통해 셔틀(2)에 관련한 기판 테이블(WT)의 이동을 구동하도록 구성되는 다른 구성을 도시하고 있다. 이 방식의 이점은 셔틀 구동기(16) 및 셔틀 컨넥터 구동기(18)에 관련된 더 적은 수의 부품이 셔틀(2) 상에 또는 셔틀 컨넥터(4)와 기판 테이블(WT) 상에 위치될 필요가 있다는 것이다. 그러므로, 이 방식은 노광 단계 및/또는 측정 단계 동안 이동되어야 하는 기판(W)과의 공간적인 관계가 고정되어 있는 부품의 질량을 감소시키며, 그에 따라 요구된 움직임을 달성하기 위해 가해질 필요가 있는 힘을 감소시킨다.

도 9는 2개의 기판 테이블(WT)을 갖는 시스템을 예시하고 있다. 긱각의 기판 테이블(WT)은 셔틀 벨트 시스템(아래에 더욱 상세하게 설명됨)에 의해 구동되는 관련 셔틀(2)을 갖는다. 2개의 기판 테이블(WT) 중의 위쪽의 것은 셔틀 컨넥터 벨트 시스템(아래에 추가로 설명됨)에 의해 구동되도록 구성되는 셔틀 컨넥터(4)에 연결된다. 2개의 기판 테이블(WT) 중의 아래쪽의 것은 벨트 시스템에 의해 구동되지 않는 셔틀 컨넥터(4)를 통해 셔틀(2)에 연결된다(그렇지만, 필요한 경우 기판 테이블(WT)의 양자에 셔틀 컨넥터 벨트 시스템을 제공하는 것도 가능함).

셔틀 벨트 시스템은 셔틀 패시브 스핀들(24) 및 셔틀 드라이브 스핀들(45) 사이에 연속 루프로 배치된 벨트(28)를 포함한다. 셔틀 드라이브 스핀들(45)은 필요에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 벨트(28)의 루프를 움직이게 하는 방식으로 벨트를 회전시키고 벨트와 결합하도록 구성된 동력 구동 기구(powered drive mechanism)(16)에 연결된다. 셔틀(2)은 벨트(28)에 고정 방식으로 연결되며, 이로써 벨트(28)의 움직임이 셔틀(2)의 대응하는 움직임을 야기한다. 셔틀(2)은 셔틀 드라이브 스핀들(45)에 의해 야기된 벨트(28)의 움직임이 원하는 위치 범위에 걸쳐 Y-축에 평행하게 되는 위치에서 벨트(28)에 연결된다. Y-축에 평행한 셔틀(2)의 움직임을 안내하기 위해 트랙과 같은 안내 장치가 제공될 수도 있다.

셔틀 컨넥터 벨트 시스템은 도 9에 점선 박스(35) 내에 도시되어 있으며, 점선 박스(35) 내의 특징부들만을 도시하고 있는 도 10에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 도 10은 또한 외곽선이 점선으로 개략적으로 나타내어져 있는 셔틀(2)의 내부 구조를 도시하고 있다. 도 10에 도시된 셔틀 컨넥터 벨트 시스템의 벨트(34)의 점선 부분은 도시를 명료하게 하기 위해 도 10에서 생략되어 있는 벨트(34)의 부분을 나타낸다.

셔틀 컨넥터 벨트 시스템은 벨트(34), 벨트(34)의 2개의 단부가 연결되는 앵커부(anchor portion)(32), 및 셔틀 컨넥터 구동기(18)(도 10에 도시됨)에 의해 구동되는 셔틀 컨넥터 드라이브 스핀들(26)을 포함한다. 셔틀(2)에는 벨트(34)가 X-축에 평행하게 서로에 대해 반대 방향으로 연장하는 제1 루프와 제2 루프를 형성하도록 하는 셔틀 스핀들(41, 42, 43, 44)의 세트가 제공된다. 셔틀 컨넥터(4)는 이격 아암(39)을 통해 서로 연결된 기판 테이블 스핀들(36)과 대향 스핀들(37)이 제공되어 있다. 이격 아암(39)은 X-축에 대하여 평행하게 이동할 수 있도록 탑재되며, 기판 테이블 스핀들(36)과 대향 스핀들(37) 사이에 고정된 간격을 유지하도록 구성된다. 제1 루프를 형성하는 벨트(34)의 일부분은 기판 테이블 스핀들(36) 주위에 권취되는 한편, 제2 루프를 형성하는 벨트(34)의 일부분은 대향 스핀들(37) 주위에 권취된다.

셔틀 컨넥터 구동기(18)는 셔틀 컨넥터 드라이브 스핀들(26)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키도록 구성된다. 벨트(34)는 앵커부(32)에 대한 2개의 연결부 중의 첫 번째 것에서부터 스핀들을 41, 36, 42, 26, 43, 37 및 44의 순서로 거쳐서 다시 앵커부(32)에 대한 2개의 연결부 중의 2번째 것까지의 연속 루프를 형성한다. 셔틀 컨넥터 드라이브 스핀들(26)이 반시계 방향으로 구동될 때(도 10에서의 화살표로 도시된 바와 같이), 앵커부(32)에 대한 제1 연결부에서부터 셔틀 컨넥터 드라이브 스핀들(26)까지 연장하는 벨트(34)의 길이가 단축되며, 셔틀 컨넥터 드라이브 스핀들(26)에서부터 앵커부(32)에 대한 제2 연결부까지 연장하는 벨트(34)의 길이는 그에 대응하는 양만큼 길어지게 되며, 이로써 분리 아암(39)이 도면에서 우측으로 힘을 받게 되어, 기판 테이블(WT)을 X-축에 평행한 방향으로 셔틀(2)을 향하여 잡아당긴다. 유사하게, 셔틀 컨넥터 드라이브 스핀들(26)의 시계 방향 회전은 분리 아암(39)이 도면의 좌측으로 힘을 받게 하여, 기판 테이블(WT)을 X-축에 평행한 방향으로 셔틀(2)로부터 멀어지도록 잡아당긴다.

그러므로, 셔틀 컨넥터 드라이브 스핀들(26)의 회전을 제어함으로써 X-축을 따른 기판 테이블(WT)의 위치가 편리하게 변화될 수 있다. 셔틀 컨넥터 구동기(18)의 더 무거운 요소가 셔틀(2)이 아닌 밸런스 매스(15)에 부착될 수 있기 때문에, 셔틀(2)의 무게는 이러한 벨트 시스템 또는 그 유사 장치를 이용하지 않는 구성에 비하여 감소된다. 스핀들(41, 42, 43, 44)의 시스템 및 셔틀 프레임은 상대적으로 경량으로 될 수 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 구성은 기판 테이블(WT)의 움직임을 Y 및/또는 X에 평행하게 구동하기 위한 벨트 구동 시스템의 특정 실시예를 나타내고 있다. 각각의 구동 시스템의 질량의 상당 부분을 노광 및/또는 측정 단계 동안 기판 테이블(WT)과 동일한 정도로 이동하지 않는 리소그래피 장치의 부분(예컨대, 밸런스 매스(15)) 상에 위치시킴으로써 노광 및/또는 측정 단계 동안 이동되어야 하는 요소의 중량을 최소화시키는 동일한 이점을 갖는 다른 벨트 구동 시스템 또한 제공될 수 있다.

셔틀 컨넥터(4)와 기판 테이블(WT) 간의 연결 지점이 기판 테이블(WT)과 셔틀(2) 사이에 나타나 있는 상기한 구성의 모두에서, 연결 지점은 이와 달리 기판 테이블(WT) 아래에 있거나 또는 기판 테이블(WT)의 질량 중심과 실질적으로 평평한 높이에 있거나 및/또는 기판 테이블(WT)의 질량 중심을 통과하는 Z-축에 평행하게 지향된 라인 상에 있도록 배치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 셔틀 컨넥터와 셔틀 컨넥터 구동기를 구현하는 다른 상이한 방식은 단일 기판 테이블(WT)을 참조하여 위에서 설명하였다. 2개의 기판 테이블(WT)을 갖는 트윈-스테이지 시스템의 경우, 양자의 기판 테이블(WT)에 대하여 동일한 타입의 셔틀, 셔틀 컨넥터, 셔틀 구동기 및 셔틀 컨넥터 구동기가 이용될 수 있다. 이와 달리, 하나의 기판 테이블(WT)을 다른 기판 테이블(WT)과 상이하게 구성한 상태에서, 전술한 구성의 어떠한 조합도 이용될 수 있다.

셔틀 구동기(16) 및/또는 셔틀 컨넥터 구동기(18)는 이하의 타입의 구동기 중의 하나 또는 이들의 임의의 조합을 이용하여 구현될 수 있다: 선형 모터, 관형 전자기 액추에이터, 유압식 액추에이터 또는 볼 스크류 드라이브. 필요에 따라 다른 타입의 구동 기구가 선택될 수도 있다.

선형 모터는 "철심형(ironcore type)" 또는 "공심형(ironless type)" 중의 하나로 될 수 있다. 철심형 선형 모터는 코일블록(철을 갖는)을 갖는 자석 어레이로 구성되는 한편, 공심형 선형 모터는 트랙을 통해 이동하는 코일(철을 갖지 않는)을 갖는 양면형 자석 어레이 트랙(U자 형상)으로 구성된다. 자석 또는 코일 중의 하나가 정지부에 연결될 수 있다.

관형 전자기 액추에이터는 매우 효율적이고 단부 권선(end winding)을 갖지 않기 때문에 특히 적합하다. 코일의 전체 구리량은 힘의 발생에 기여한다. 튜브형 액추에이터는 기본적으로는 구동축의 주위에 축대칭을 이루는 선형 모터이다. 이에 대한 또 다른 방식은 축방향 자화 및 방사 방향이 아닌 권취 방향을 가져 회전 대신에 선형 움직임을 제공하는 로터리 영구 자석 모터가 있다.

유압식 액추에이터는, 매우 높은 내력 밀도(force density)를 제공할 수 있기 때문에, 즉 상대적으로 적은 체적을 차지하면서 높은 힘을 전달할 수 있기 때문에, 특히 적합하다.

볼 스크류 구동기는 최소의 내부 마찰로 높은 가압 하중(thrust load)을 인가하거나 견뎌낼 수 있고 또한 백래시(backlash)가 없기 때문에 특히 적합하다. 매우 높은 효율(90%를 초과하는)이 가능하다.

셔틀 구동기(16) 및/또는 셔틀 컨넥터 구동기(18)는 피드백 구성에서 자석 및 코일 시스템에 의해 제공되는 병렬 구동을 갖는 피드포워드 구성으로 동작하도록 구성될 수도 있다.

전술한 셔틀 컨넥터(4)는 예컨대 릴럭턴스 액추에이터, 반대 영구 자석, 로렌쯔 액추에이터 또는 이들의 조합을 이용하는 자기적으로 도모되는 커플링과 같은 액티브 커플링을 통해 또는 탄성 커플링을 통해 기판 테이블(WT)에 연결하도록 구성될 수 있다. 커플링은 X, Y 및 Z 방향 중의 하나 이상의 방향으로의 힘(액티브 또는 패시브)과 X, Y 및 Z축 중의 하나 이상에 대한 토크(액티브 또는 패시브)를 인가하도록 구성될 수 있다.

도 11은 피드백 및/또는 피드포워드를 이용하여 X, Y 및 Z 축 중의 하나 이상에 대한(셔틀의 프레임에 상관없이, 고정된 기준 프레임에 대한) 기판 테이블(WT)의 위치 및/또는 회전 방위를 측정하기 위한 센서(54)의 출력을 참조하여 기판 테이블(WT)에 연결된 액추에이터(50)의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템(52)이 제공되는 일례의 구성을 도시하고 있다.

보다 일반적으로, 구동 시스템과 캐리어 간의 액티브 커플링(또는 액티브 부품을 갖는 커플링)의 사용은, 캐리어의 위치가 구동 시스템의 역학에 상관없이 제어될 수 있도록 하기 때문에 이롭다. 구체적으로, 이것은 구동 시스템의 위치 정확도에 대한 요구가 크게 완화될 수 있다는 것을 의미한다. 예컨대, 소정 축에 평행한 변위에 대하여, 구동 시스템은 캐리어를 약 0.5 mm의 타겟 위치 내에 위치시키도록 구성될 수 있으며, 액티브 커플링은 위치를 요구된 허용 오차 내로 미세 조정하도록 배치될 수 있다. 소정 축에 대한 캐리어의 회전 방위의 미세 조정에 대하여 유사한 고려 사항이 적용된다.

실시예에서, 셔틀 컨넥터 구동기가 선형 모터, 관형 전자기 액추에이터, 유압식 액추에이터, 볼 스크류 드라이브 중의 하나 이상을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.

실시예에서, 제1 및 제2 피봇 위치는 캐리어 및 셔틀의 조합의 질량 중심을 포함하는 Y-축에 직각을 이루는 평면의 하나의 동일 측면에 위치된다.

실시예에서, 관절형 아암은, 관절형 아암이 완전히 퇴각되어 캐리어가 셔틀에 가장 근접하게 될 때에, 2개 이상의 부재의 각각의 인접한 쌍 간의 각도가 5도 미만이 되도록 배치된다.

실시예에서, 관절형 아암은, 관절형 아암이 완전히 연장되어 캐리어가 셔틀로부터 가장 멀어지게 될 때에, 2개 이상의 부재의 각각의 인접한 쌍 간의 각도가 120도 미만이 되도록 배치된다.

실시예에서, 리소그래피 장치는, 관절형 아암과 셔틀 간의 피봇 가능한 연결, 관절형 아암과 캐리어 간의 피봇 가능한 연결, 및 2개 이상의 부재 중의 2개의 부재 간의 피봇 가능한 연결 중의 하나 이상에 토크를 가하도록 구성된 셔틀 컨넥터 드라이버를 더 포함한다.

실시예에서, 셔틀 컨넥터는 2개의 관절형 아암이 Y-축에 직각으로 놓여있는 평면에 대하여 서로 대칭을 이루도록 구성된 추가의 관절형 아암을 더 포함한다.

실시예에서, 셔틀 컨넥터는, X-Y 평면에서의 벗어남에 대하여 X-Y 평면에서의 캐리어의 최저의 측방 치수의 20%의 여유(margin) 내에서, 캐리어의 질량 중심 바로 아래 또는 바로 위에서 캐리어에 연결하도록 구성된다.

실시예에서, 셔틀 컨넥터는, X-Y 평면에서의 벗어남에 대하여 X-Y 평면에서의 캐리어의 최저의 측방 치수의 20%의 여유 내에서 그리고 Z-축을 따른 벗어남에 대하여 Z-축에 평행한 캐리어의 높이의 20%의 여유 내에서, 캐리어의 질량 중심에서 캐리어에 연결하도록 구성된다.

실시예에서, 셔틀 구동기는 셔틀 벨트 시스템을 포함하며, 셔틀 벨트 시스템은, 셔틀 벨트 및 셔틀 벨트의 적어도 일부분의 이동을 구동하기 위한 셔틀 벨트 구동기를 포함하며, 셔틀은 셔틀 벨트의 적어도 일부분의 이동이 Y-축에 평행한 셔틀의 대응하는 이동을 야기하도록 셔틀 벨트와 결합된다.

실시예에서, 리소그래피 장치는, 캐리어의 구동으로부터의 반력(reaction force)을 받아들이고 이에 응답하여 캐리어의 모멘텀에서의 변화를 밸런싱하도록 구성된 밸런스 매스를 더 포함하며, 셔틀 벨트 구동기가 밸런스 매스에 고정 방식으로 부착된다.

실시예에서, 셔틀 컨넥터 구동기는 셔틀 컨넥터 벨트 시스템을 포함하며, 셔틀 컨넥터 벨트 시스템은, 셔틀 컨넥터 벨트 및 셔틀 컨넥터 벨트의 적어도 일부분의 이동을 구동하기 위한 셔틀 컨넥터 벨트 구동기를 포함하며, 셔틀 컨넥터는 셔틀 컨넥터 벨트 구동기의 적어도 일부분의 이동이 X-축에 평행한 캐리어의 대응하는 이동을 야기하는 방식으로 셔틀 컨넥터 벨트와 결합된다.

실시예에서, 리소그래피 장치는, 캐리어의 구동으로부터의 반력을 받아들이고 이에 응답하여 캐리어의 모멘텀에서의 변화를 밸런싱하도록 구성된 밸런스 매스를 더 포함하며, 셔틀 컨넥터 벨트 구동기가 밸런스 매스에 고정 방식으로 부착된다.

실시예에서, 셔틀 컨넥터 벨트 시스템은 셔틀 컨넥터 벨트의 제1 단부 및 제2 단부가 고정 방식으로 연결되는 앵커부를 포함하며, 상기 앵커부는 셔틀 컨넥터 벨트 구동기로부터 고정된 간격을 유지하도록 셔틀 컨넥터 벨트 구동기에 대하여 견고하게 탑재되며, 셔틀 컨넥터 벨트는, 셔틀 컨넥터 벨트의 제1 단부에서부터 셔틀 컨넥터 벨트 구동기까지의 제1 경로를 따르고 또한 셔틀 컨넥터 벨트의 제2 단부에서부터 셔틀 컨넥터 벨트 구동기까지의 제2 경로를 따르도록 배치되며, 제1 방향으로의 셔틀 컨넥터 벨트 구동기에 의한 셔틀 컨넥터 벨트의 구동은 제2 경로에 비하여 제1 경로를 단축시키며, 제2 방향으로의 셔틀 컨넥터 벨트 구동기에 의한 셔틀 컨넥터 벨트의 구동은 제2 경로에 비하여 제1 경로를 길어지게 하며, 캐리어는, 제1 경로가 제2 경로에 비하여 단축될 때에는 캐리어가 X-축에 평행하게 셔틀을 향해 당겨지고, 제1 경로가 제2 경로에 비하여 길어질 때에는 캐리어가 X-축에 평행하게 셔틀로부터 멀어지는 쪽으로 푸시되도록, 셔틀 컨넥터 벨트와 결합된다.

실시예에서, 리소그래피 장치는, 캐리어의 구동으로부터의 반력을 받아들이고 이에 응답하여 캐리어의 모멘텀에서의 변화를 밸런싱하도록 구성된 밸런스 매스, 및 캐리어에 힘을 가하기 위한 방식으로 코일을 구동하기 위한 컨트롤러를 더 포함하며, 여기서 상기 자석 및 코일 시스템은 밸런스 매스에 부착된 코일과 캐리어에 부착된 영구 자석을 포함한다.

실시예에서, 자석 및 코일 시스템은 패터닝된 방사 빔을 기판 상으로 투영하는 동안 캐리어의 중량을 지탱하기에 충분한 상방 힘을 제공하도록 구성된다.

실시예에서, 자석 및 코일 시스템은 자석 및 코일 시스템의 코일 내의 소정의 전류를 위해 캐리어에 인가되는 힘을 증가시키도록 위치된 높은 상대적인 자기 투과율 재료로 이루어진 백아이언(backiron)을 포함하며, 높은 상대적인 자기 투과율은 150보다 크다.

실시예에서, 캐리어는 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하는 동안 캐리어의 중량을 지탱하기 위해 캐리어 아래에 상승된 가스 압력을 구축하기 위한 수단을 갖는 에어 마운트(air mount)를 포함한다.

실시예에서, 캐리어는 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블이다.

실시예에서, 리소그래피 장치는 구동 시스템에 의한 캐리어의 구동의 결과로 셔틀에 가해지는 토크에 반대되는 토크를 셔틀에 제공하기 위한 토크 보상기를 포함한다.

실시예에서, 토크 보상기는, X-축과 Y-축에 직교하는 Z-축을 중심으로 하는 셔틀의 회전을 측정하기 위한 센서와, 센서로부터의 출력을 함수로 하여 토크 보상기에 의해 가해진 반대 토크를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(통상적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기한 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.

앞에서는 광학 리소그래피의 관점에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대하여 구체적인 참조가 이루어졌을 수도 있지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용분야에 이용될 수도 있으며, 또한 문맥이 허락하는 곳에서는 광학 리소그래피로 한정되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서는, 패터닝 장치의 토폴로지가 기판에 기판 상에 생성된 패턴을 형성한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 제공된 레지스트의 층 내로 프레스될 수 있으며, 그 후에 레지스트를 전자기 방사선, 가열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 레지스트가 경화된 후에는, 패터닝 장치는 레지스트의 외측으로 이동되어 레지스트 층에 패턴을 잔류시킨다.

본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어에는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 ㎚의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5?20 ㎚ 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선뿐만 아니라 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔이 포함된다.

"렌즈"라는 용어는 문맥이 허용하는 곳에서는 굴절성, 반사성, 자기성, 전자기성, 및 정전성 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크, 또는 광디스크)의 형태를 취할 수도 있다.

청구범위의 해석은 본 명세서의 과제의 해결 수단 부분 및 요약서 부분보다는 주로 상세한 설명 부분을 통해 이루어져야 할 것이다. 과제의 해결 수단 부분 및 요약서 부분은 본 발명의 발명자에 의해 고려된 본 발명의 모든 실시예가 아닌 하나 이상의 실시예를 설명하므로, 본 발명 및 첨부된 청구범위를 어떠한 방식으로든 제한하려는 것은 아니다.

본 발명은 특정 기능부 및 이들의 관계에 대한 구현을 예시하는 기능 블록을 이용하여 개시되어 있다. 이들 기능 블록의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서 내에서 임의적으로 정해진 것이다. 구체적인 기능 및 관계가 적합하게 수행된다면 다른 대안의 경계를 정하는 것도 가능하다.

구체적인 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전하게 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시예에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적합화할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적합화는 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하여 개시 실시예의 등가물의 범위 내에 있는 것이다. 본 명세서 내의 전문 용어 또는 기술 용어는 해당 부분을 그 표현으로 한정하려는 것이 아니라 그 부분을 설명하기 위한 것이므로, 본 명세서의 전문 용어 또는 기술 용어는 교시 및 지침의 관점으로 당업자에 의해 이해되어야 한다.

본 발명의 범위 및 요지는 전술한 예의 실시예로 한정되지 않고, 이하의 청구범위 및 그 등가물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,
패터닝 장치로부터의 패턴을 기판 상으로 전사하도록 배치된 투영 시스템;
캐리어; 및
직교축 X 및 Y를 기준으로 하여 정해지는 평면에서 상기 캐리어를 상기 투영 시스템에 관련하여 이동시키기 위한 구동 시스템
을 포함하며, 상기 구동 시스템은,
Y-축에 평행하게 이동하도록 구성되어 배치된 셔틀(shuttle);
상기 셔틀을 상기 캐리어에 연결하며, 상기 셔틀에 관련하여 X-축에 평행한 방향으로의 상기 캐리어의 이동을 허용하도록 되어 있는 셔틀 컨넥터; 및
Y-축에 평행한 상기 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 구동기
를 포함하며,
상기 셔틀은 X-축에 평행한 방향에서 상기 캐리어의 일측면에만 위치되고, 상기 셔틀 중의 하나만이 상기 캐리어에 연결되며,
상기 셔틀 구동기 및 상기 셔틀 컨넥터는 상기 구동 시스템에 의해 상기 캐리어에 가해지는 힘의 Y-성분의 적어도 10%를 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동 시스템은, 단지 X-축에 평행하게 상기 셔틀을 경유하지 않고 상기 캐리어에 힘을 가하도록 구성된 자석 및 코일 시스템을 포함하며, 상기 셔틀 구동기 및 상기 셔틀 컨넥터는 상기 구동 시스템에 의해 상기 캐리어에 가해진 힘의 Y-성분의 전부를 공급하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
샹기 셔틀 컨넥터를 통해 X-축에 평행한 상기 캐리어의 이동을 구동하는 셔틀 컨넥터 구동기를 더 포함하며, 상기 셔틀 컨넥터 구동기는 상기 구동 시스템에 의해 상기 캐리어에 가해지는 힘의 X-성분의 적어도 10%를 공급하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
리소그래피 장치에 있어서,
패터닝 장치로부터의 패턴을 기판 상으로 전사하도록 배치된 투영 시스템;
캐리어; 및
직교축 X 및 Y를 기준으로 하여 정해지는 평면에서 상기 캐리어를 상기 투영 시스템에 관련하여 이동시키기 위한 구동 시스템
을 포함하며, 상기 구동 시스템은,
Y-축에 평행하게 이동하도록 구성되어 배치된 셔틀(shuttle);
상기 셔틀을 상기 캐리어에 연결하며, 상기 셔틀에 관련하여 X-축에 평행한 방향으로의 상기 캐리어의 이동을 허용하도록 되어 있는 셔틀 컨넥터; 및
상기 셔틀 컨넥터를 통해 X-축에 평행한 상기 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 컨넥터 구동기
를 포함하며,
상기 셔틀은 X-축에 평행한 방향에서 상기 캐리어의 일측면에만 위치되고, 상기 셔틀 중의 하나만이 상기 캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제4항에 있어서,
상기 셔틀 컨넥터 구동기 및 상기 셔틀 컨넥터는 상기 구동 시스템에 의해 상기 캐리어에 가해지는 힘의 X-성분의 적어도 10%를 공급하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제4항에 있어서,
상기 구동 시스템은, 단지 X-축에 평행하게 상기 셔틀을 경유하지 않고 상기 캐리어에 힘을 가하도록 구성된 자석 및 코일 시스템을 포함하며, 상기 셔틀 컨넥터 구동기 및 상기 셔틀 컨넥터는 상기 구동 시스템에 의해 상기 캐리어에 가해진 힘의 X-성분의 전부를 공급하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
Y-축에 평행한 상기 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 구동기를 더 포함하며, 상기 셔틀 구동기는 상기 구동 시스템에 의해 상기 캐리어에 가해지는 힘의 Y-성분의 적어도 10%를 공급하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제1항 내지 제3항과 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 셔틀 구동기는, 선형 모터, 관형 전자기 액추에이터, 유압식 액추에이터, 볼 스크류 드라이브 중의 하나 이상을 포함하는, 리소그래피 장치.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어와 상기 셔틀 컨넥터 간의 액티브 커플링을 더 포함하며, 상기 액티브 커플링은,
기준 프레임에 관련한 상기 캐리어의 위치를 측정하는 센서;
상기 셔틀 컨넥터에 관련한 상기 캐리어의 위치를 조정하기 위해 상기 캐리어와 상기 셔틀 컨넥터 사이에 힘을 가하는 액추에이터; 및
상기 기준 프레임에 관련한 상기 캐리어의 위치를 제어하기 위해 상기 센서로부터의 출력을 함수로 하여 상기 액추에이터의 작동을 제어하는 컨트롤러
를 포함하는, 리소그래피 장치.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셔틀 컨넥터는 X-축과 Y-축에 동시에 직교하는 축을 중심으로 서로에 대하여 피봇하도록 배치된 2개 이상의 부재를 포함하는 관절형 아암(articulated arm)을 포함하며, 상기 부재 중의 제1 부재는 제1 피봇 위치에서 상기 캐리어에 피봇 가능하게 연결되며, 상기 부재 중의 제2 부재는 제2 피봇 위치에서 상기 셔틀에 피봇 가능하게 연결되는, 리소그래피 장치.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셔틀 컨넥터는 상기 셔틀과 상기 캐리어 사이에서 연장하는 하나의 아암만을 포함하는, 리소그래피 장치.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셔틀 컨넥터는 상기 셔틀과 상기 캐리어 사이에 연장하는 2개의 아암을 포함하며, 2개의 아암의 각각은 상기 캐리어 상의 상이한 위치에서 상기 캐리어에 연결되며, 그 연결 지점은 Y-축을 따라 분리되어 있는, 리소그래피 장치.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셔틀 컨넥터는 상기 캐리어 아래에서 상기 캐리어에 연결하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
기판 상으로 패턴으로 전사하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서,
직교축 X 및 Y를 기준으로 하여 정해지는 평면에서 캐리어를 투영 시스템에 관련하여 이동시키기 위해 구동 시스템을 이용하는 단계를 포함하며,
상기 구동 시스템은,
Y-축에 평행하게 이동하도록 구성되어 배치된 셔틀(shuttle);
상기 셔틀을 상기 캐리어에 연결하며, 상기 셔틀에 관련하여 X-축에 평행한 방향으로의 상기 캐리어의 이동을 허용하도록 되어 있는 셔틀 컨넥터; 및
Y-축에 평행한 상기 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 구동기
를 포함하며,
상기 셔틀은 X-축에 평행한 방향에서 상기 캐리어의 일측면에만 위치되고, 상기 셔틀 중의 하나만이 상기 캐리어에 연결되며,
상기 셔틀 구동기 및 상기 셔틀 컨넥터는 상기 구동 시스템에 의해 상기 캐리어에 가해지는 힘의 Y-성분의 적어도 10%를 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
기판 상으로 패턴으로 전사하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서,
직교축 X 및 Y를 기준으로 하여 정해지는 평면에서 캐리어를 투영 시스템에 관련하여 이동시키기 위해 구동 시스템을 이용하는 단계를 포함하며,
상기 구동 시스템은,
Y-축에 평행하게 이동하도록 구성되어 배치된 셔틀(shuttle);
상기 셔틀을 상기 캐리어에 연결하며, 상기 셔틀에 관련하여 X-축에 평행한 방향으로의 상기 캐리어의 이동을 허용하도록 되어 있는 셔틀 컨넥터; 및
상기 셔틀 컨넥터를 통해 X-축에 평행한 상기 셔틀의 이동을 구동하기 위한 셔틀 컨넥터 구동기
를 포함하며,
상기 셔틀은 X-축에 평행한 방향에서 상기 캐리어의 일측면에만 위치되고, 상기 셔틀 중의 하나만이 상기 캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.