KR20120132409A - 기판 테이블을 포함한 리소그래피 장치 - Google Patents

Abstract

리소그래피 장치는 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템, 및 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한다. 또한, 리소그래피 장치는 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 기판 테이블을 위치시키도록 구성된 위치설정기; 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 투영 시스템과 마주하는 기판 표면의 일부분에 결합하도록 배치된 기판 표면 액추에이터; 및 기판 테이블의 위치를 제어하도록 구성된 위치 제어기를 포함하고, 상기 위치 제어기는 위치설정기 및 기판 표면 액추에이터를 구동하도록 배치된다.

Description

기판 테이블을 포함한 리소그래피 장치{LITHOGRAPHIC APPARATUS COMPRISING SUBSTRATE TABLE}

본 발명은 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블을 포함한 리소그래피 장치에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 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, 다이의 부분, 하나의 다이, 또는 수 개의 다이를 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.

리소그래피에서, 기판들은 보다 큰 직경을 갖는 추세이며, 이는 기판 테이블이 큰 직경을 가질 것을 요구한다. 동시에, 보다 높은 스캐닝 속도 및 스캐닝 가속도를 향하는 추세이며, 이는 기판 테이블이 경량(lightweight)일 것을 요구한다. 원하는 가속도를 달성할 수 있기 위해서는, 비교적 경량인 기판 테이블 구조체들이 요구된다. 이러한 경량 구조체들은, 이들이 높은 가속도를 받는 경우, 굽힘 모드 여기(bending mode excitation), 비틀림 모드 여기, 또는 다른 영향들을 보이는 경향이 있다. 결과로서, 기판 상에 패턴을 투영하는 경우에 포커싱 오차가 일어날 수 있다.

포커스가 정확한 기판의 위치설정을 가능하게 하는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면:

방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템;

패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;

기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;

기판 테이블을 위치시키도록 구성된 위치설정 디바이스;

기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템;

투영 시스템과 마주하는 기판 표면의 일부분에 결합되어(engage) 기판 표면의 일부분에 힘을 가하도록 구성된 기판 표면 액추에이터(substrate surface actuator); 및

기판 테이블의 위치를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한 리소그래피 장치가 제공되고,

상기 제어기는 위치설정 디바이스 및 기판 표면 액추에이터를 구동하도록 위치설정 디바이스 및 기판 표면 액추에이터에 작동가능하게(operably) 연결된다.

이제 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예가 제공될 수 있는 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 일부분의 개략적인 측면도;
도 3은 도 2에 따른 리소그래피 장치가 작용할 수 있는 기판 표면의 일부분의 평면도;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리소그래피 장치의 일부분의 개략적인 측면도;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 표면 액추에이터의 공기 베어링(air bearing)의 측면도 및 저면도; 및
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 표면 액추에이터의 제어를 설명하는 제어 기법을 도시하는 도면이다.

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), 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)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 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 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 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 타입, 및 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 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 있다.

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로 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, 노광 시 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 시스템이라고도 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 통과하며, 이는 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 또는 위치설정기(PM) 및 (도 1b에 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(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 위치설정기(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 노광 시에 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)]. 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 노광 시 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 투영 시스템(PS)의 하류 일부, 기판(W)을 유지하는 기판 테이블(WT), 및 투영 시스템(PS)의 최후(하류) 렌즈와 기판(W) 사이에 침지 액체를 공급하는 침지 후드와 같은 액체 공급 시스템(IH)의 개략적인 측면도이다. 투영 시스템은 리소그래피 장치의 메트롤로지 프레임(MF)에 의한 지지체들(도 2에 도시되지 않음)에 의해 유지된다. 기판 테이블(WT)은 [도 1에서 확인된 위치설정 디바이스(PW)와 같은] 위치설정 디바이스 또는 위치설정기(PD)에 의해 위치된다. 위치설정 디바이스 또는 위치설정기는 큰 범위의 이동에 걸쳐 기판 테이블(WT)을 개략적으로 위치시키도록 구성딘 장-행정 액추에이터(도 2에 도시되지 않음), 및 기판 테이블(WT)의 미세 위치설정을 제공하는 단-행정 액추에이터(SSM)를 포함할 수 있으며, 상기 단-행정 액추에이터(SSM)는 장-행정 액추에이터에 대해 이동하도록 구성된다. 액체 공급 시스템(IH)은 액체 공급 시스템의 1 이상의 액추에이터들(도 2에 도시되지 않음)에 의해 위치되며, 이 액추에이터들은 메트롤로지 프레임에 대해 액체 공급 시스템을 위치시킨다.

기판 테이블 및 기판의 큰 크기들로 인해, 높은 스캐닝 속도들과 조합하여, 그리고 기판 테이블이 받는 높은 가속력들의 결과로서, 기판 테이블의 비틀림 모드, 굽힘 모드 등과 같은 내부 모드 형상(internal mode shape)들의 여기가 발생할 수 있다. 이 여기들의 결과로서, 투영 시스템의 최후(하류) 렌즈 아래에 있는 조사될 기판 테이블 표면의 일부가, 특히 기판(W)의 표면에 수직인 수직 방향으로 위치 부정확성을 보일 수 있다. 이때, 투영 렌즈(PS) 또는 메트롤로지 프레임(MF)에 대한, 간섭계 또는 다른 수단에 의한 웨이퍼 테이블(WT)의 종래 위치 측정은 투영 렌즈(PS)에 대한 웨이퍼(W)의 수직 위치에 있어서 충분히 정확한 측정이 아니다.

이 영향은, 예를 들어 수직 방향으로 기판의 표면에 힘을 제공하는 기판 표면 액추에이터에 의해 적어도 부분적으로 상쇄될 수 있다. 결과로서, 투영 시스템의 포커스 평면에 대한 기판 표면의 위치설정의 부정확성이 감소될 수 있다. 기판 테이블의 위치를 제어하는 제어 디바이스 또는 위치 제어기가 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 위치 제어기는 위치설정기(기판 스테이지의 단-행정 및/또는 장-행정 모터)뿐 아니라, 기판 표면 액추에이터도 구동하도록 배치될 수 있다.

도 2로 되돌아가면, 본 발명의 일 실시형태에 따라 기판 표면 액추에이터는 액체 공급 시스템에 포함된다. 기판 표면 액추에이터 및 위치설정기[이 예시에서는, 단-행정 액추에이터(SSM) 및 가능하게는 장-행정 액추에이터]는 제어기(CON)에 의해 구동된다. 기판 표면 액추에이터는 액체 공급 시스템에 포함되기 때문에, 별도의 액추에이터가 필요하지 않다. 도 3에 도시된 바와 같이, 액체 공급 시스템은 기판(W)의 표면과 액체 공급 시스템의 구조체 사이에 강한 커플링이 존재하는 영역에서 기판(W)의 표면에 힘을 가할 수 있다. 이러한 강한 커플링은, 액체 공급 시스템의 구조체가 기판에 가까이 있고 액체 공급 시스템과 기판 사이에 좁은 갭이 제공되는 원형 영역(WSP)에 존재한다. 원형 영역(WSP)은 기판의 특정 위치에서 투영 시스템에 의해 조사되는 기판 표면의 일부를 벗어나 있기 때문에, 이미징으로의 영향이 회피될 수 있다.

이에 따라, 액추에이터는 투영 시스템의 하류 렌즈의 광학 축선의 방향을 따라 보면 투영 시스템의 하류 렌즈를 둘러싸는 기판 표면의 구역에 결합된다.

액체 공급 시스템의 구조체와 기판 사이의 갭 내의 침지 액체는 유체 정역학 또는 유체 역학 커플링(베어링)을 위해 제공되며, 이는 소정 최소 주파수에서 아래 및 위를 향하여 수직 방향으로 기판에 힘을 가하고, 이에 따라 기판의 표면에 결합하게 할 수 있게 한다.

기판 표면과의 우수한 결합을 제공하기 위해, 수평 방향으로 폭이 넓고 낮은 높이를 갖는 갭이 요구되어, 기판의 표면과 액체 공급 시스템의 구조체 사이의 좁은 통로가 침지 액체가 흘러나가는 것을 방지함에 따라 기판의 표면과 액체 공급 시스템의 좁은 갭 구조체 사이에 강한 커플링을 제공한다.

많은 대안적인 실시예들이 가능하다. 기판 표면 액추에이터는, 예를 들어 1 이상의 별도의 액추에이터들에 의해 형성될 수 있다. 일 예시에서, 도 4에 도시된 바와 같이 투영 시스템(PS) 주위의 원형 영역이나 양쪽에 기판 표면 액추에이터들(SSA)이 제공된다. 기판 표면 액추에이터들은 각각 수직(z) 방향으로 힘을 가하는 로렌츠 액추에이터(Lorentz actuator)를 포함할 수 있다. 아래에서 약간 더 상세히 설명되는 바와 같이, 기판의 표면에 접촉하기 위해 유체(즉, 액체 또는 기체) 베어링과 같은 커플링이 제공될 수 있다. 액추에이터는 로렌츠 액추에이터를 포함할 수 있으며: 상기 로렌츠 액추에이터는 베어링으로 하여금 로렌츠 액추에이터에 의해 발생된 액추에이터 힘에 대해 액추에이터 고정부(actuator stator)의 수직 방향으로의 변위의 최소 효과(a minimum effect of a displacement)로 기판의 표면을 따르게 한다(상기 힘은 실질적으로 액추에이터 구동 전류에만 의존함). 액추에이터를 통해 영 전류가 흐르면, 베어링은 기판 표면에 힘을 적용시키지 않고 이를 트래킹(track)한다. 상기 힘은 단지 액추에이터 전류에만 의존하고, 메트롤로지 프레임(MF)에 연결될 수 있는 액추에이터 고정부에서의 기판 표면 높이 변동 또는 진동에는 의존하지 않는다. 일반적으로, 유체 정역학, 공기 정역학, 유체 역학 또는 여하한의 다른 적절한 베어링이 적용될 수 있다는 것을 유의한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 2 개의 기판 표면 액추에이터(SSA)가 제공된다. 대안적으로, 3 이상의 기판 표면 액추에이터가 제공될 수 있으며, 예를 들어 (투영 시스템의 광학 축선 방향으로 보면) 투영 시스템을 둘러싸는 원형 구역에서 등거리에 배치될 수 있다.

기판(W)의 표면에 접촉하는 유체 베어링의 일 예시가 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명된다. 도 5a에서, 기판(W)의 표면에 마주하는 기판 표면 액추에이터의 단부의 매우 개략적인 측면이 도시된다. 도 5b에는 대응하는 저면도가 도시된다. 액추에이터는 중심 유출 개구부(central outlet opening: PRA)를 포함하며, 이를 통해 압축 공기 또는 여하한의 다른 유체(즉, 액체 또는 기체)가 기판을 향해 나아갈 수 있다. 중심 유출 개구부(PRA) 주위에는, 복수의 유입 개구부들(VAC)이 제공되어, 이를 통해 진공 흡입이 발생한다. 기판 표면 액추에이터와 기판의 표면 사이의 갭으로 공급되는 압축 공기 또는 다른 유체는 개구부(VAC)를 통해 방출된다. 공기(또는 기판 테이블을 둘러싸는 기체와 유사한 또 다른 기체 혼합물)가 적용되는 경우, 추가 건조, 세정 등이 불필요할 수 있으며, 기판 표면의 오염이 회피될 수 있다.

앞선 예시들에서, 기판 표면 액추에이터(SSA)가 기판 표면 액추에이터의 작동에 반응하여 메트롤로지 프레임이 반력(reaction force)을 받게 되는 것을 방지하기 위해, 기판 표면 액추에이터는 잘 알려진 밸런스 매스(balance mass)에 연결되고, 이는 이어서 탄성에 의해 메트롤로지 프레임 또는 베이스 프레임에 연결될 수 있다.

도 2 및 도 4에 따른 실시예들에서, 기판 표면 액추에이터는 투영 시스템의 광학 축선 방향으로 보면 투영 시스템을 둘러싸는 기판 표면의 부분에 작용한다. 이로 인해, 기판 표면 액추에이터는 투영 시스템의 하류 렌즈 아래에서 포커스의 평면에 유지되어야 하는 기판 표면의 부분에 효과적으로 작용할 수 있다.

이제 도 6을 참조하여, 기판 표면 액추에이터를 제어하는 제어 시스템의 일 실시예가 설명될 것이다. 제어 시스템은 기판 테이블의 측정된 위치, 이 예시에서는 z 방향으로의 기판 테이블의 위치(Zws) 및 설정점(setpoint)으로 나타낸 원하는 위치(도시되지 않음)로부터 기판 스테이지 힘 신호(Fws)와 같은 제어기 출력 신호를 발생시키는 기판 스테이지 제어기(Cws)와 같은 제어기를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 제어 시스템은 기판 표면 액추에이터(IH) 및 위치설정 디바이스 또는 위치설정기(PD)에 제어기의 제어기 출력 신호(Fws)를 분배하도록 분배 장치(DST)를 더 포함한다. 스테이지의 역학(mechanics of the stage)이 제어 다이어그램에서 역학 전달 함수(mechanics transfer function: MCH)로 표현된다.

제어기 출력 신호는 x, y 및 z 방향 및/또는 이 축선들을 중심으로 하는 회전 방향들의 성분을 포함한 3-차원 출력 신호와 같은 다차원 제어기 출력 신호를 포함할 수 있다. 기판 표면 액추에이터는 몇몇 실시예들에서 수직(Z) 방향으로만 기판 표면에 힘을 작동시키므로, 분배 장치가 기판 표면 액추에이터 및 위치설정 디바이스 또는 위치설정기에 걸쳐 제어기 출력 신호의 z 성분을 분배할 수 있는 한편, 제어기 출력 신호의 나머지 성분들은 위치설정 디바이스 또는 위치설정기에만 제공될 수 있다. Z 방향으로 작용하는 다수 기판 표면 액추에이터들이 존재하는 경우, 추가적으로 X 및 Y 축선들을 중심으로 한 회전들이 제어될 수 있다. 위치설정 디바이스 또는 위치설정기는 큰 범위의 이동에 있어서 기판 테이블을 개략적으로 위치시키는 장-행정 액추에이터와 조합하여, 기판 테이블을 정확하게 위치시키는 단-행정 액추에이터와 같은 복수의 액추에이터들을 포함할 수 있다.

기판 테이블의 비틀림 모드, 공진 모드 등이 발생할 수 있는 소정 주파수 대역들에서 기판 표면 액추에이터가 작동되게 하기 위하여, 분배 장치는 필터와 같은 주파수 도메인에서의 선택 장치를 포함할 수 있다. 이로 인해, 분배 장치는 기판 테이블 공진 모드 또는 기판 테이블 비틀림 모드의 주파수 대역에서 기판 표면 액추에이터에 제어기 출력 신호를 선택적으로 제공하여, 특히 이러한 주파수 대역에서 기판 표면 액추에이터를 작동시킬 수 있도록 한다. 일 실시예에서, 기판 표면 액추에이터로의 제어기 출력 신호는 투영 렌즈 시스템(PS)의 바람직하지 않은 여기를 방지하도록 저역-통과 필터링(low-pass filter)될 수 있다.

또한, 기판 표면 액추에이터는 기판 테이블과 단-행정 액추에이터 간의 탄성의 공진을 상쇄하도록 적용될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 분배 장치는 실질적으로 위치설정 디바이스 또는 위치설정기의 단-행정 액추에이터와 기판 테이블 간의 탄성의 공진의 주파수 대역에서 기판 표면 액추에이터에 제어기 출력 신호를 선택적으로 제공하도록 배치될 수 있다.

기판 테이블의 거동에서 위치 의존성(position dependency)을 고려하기 위해, 분배 장치는 예를 들어 (X,Y) 평면에서 기판 테이블의 위치에 의존하여 제어기 출력 신호의 분배를 결정하도록 배치될 수 있다.

비틀림 모드, 공진 모드 등의 여기에 관한 정보를 얻기 위해, 기판 테이블의 위치를 감지하는 중복-결정 위치 감지 장치(over-determined position sensing arrangement)와 같이 적절한 감지 장치가 제공될 수 있다. 대안적으로, 제어기는 시간 주기에 걸쳐 시간에 대한 기판 테이블의 위치를 나타내는 위치 측정 데이터로부터 (단-행정 액추에이터와 기판 테이블 간의 탄성, 및/또는 기판 테이블의 비틀림 모드 또는 공진 모드와 같은) 비틀림 모드 또는 공진 모드의 여기를 추산하도록 추산기(estimator)를 포함할 수 있다.

기판 표면 액추에이터와 기판의 표면 간의 커플링은 기판 표면 액추에이터와 기판의 표면(또는 그 주위 구조체들) 간의 거리에 의존할 수 있다. 커플링의 상당한 변동을 회피하고, 예를 들어 최대 20 내지 30 마이크로미터의 높이 차를 유지하기 위해, 실질적으로 평탄한 구조체가 제공될 수 있다. 거기에, 기판과 기판 테이블 간의 거터(gutter)가 소위 MES(mechanical edge seal)(US2011/0013169)에 의해 폐쇄될 수 있고, 센서들의 최상부에 적절한 스티커(sticker)가 제공될 수 있으며, 듀얼 스테이지 리소그래피 장치에서 제 1 기판 테이블로부터 제 2 기판 테이블로 액체 공급 시스템의 전달을 중개하기 위해 브릿지(bridge)가 제공될 수 있다. 대안적으로, 커플링(또는 거리)은 기판 테이블의 위치에 의존하여 정량화될 수 있으며, 작동 경로를 보정하도록 적용될 수 있다.

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 기판이라는 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 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (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) 방사선을 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 컴퓨터 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 있다는 것을 알 것이다.

Claims (15)

1. 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 지지체;
   기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
   상기 기판 테이블을 위치시키도록 구성된 위치설정기;
   상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템;
   상기 투영 시스템과 마주하는 기판 표면의 일부분에 결합되어(engage) 상기 기판 표면의 일부분에 힘을 가하도록 배치된 기판 표면 액추에이터(substrate surface actuator); 및
   상기 기판 테이블의 위치를 제어하도록 구성된 위치 제어기를 포함하고,
   상기 위치 제어기는 상기 위치설정기 및 상기 기판 표면 액추에이터를 구동하도록 상기 위치설정기 및 상기 기판 표면 액추에이터에 작동가능하게(operably) 연결되는 리소그래피 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 액추에이터는 상기 투영 시스템의 하류 렌즈(downstream lens)의 광학 축선의 방향을 따라 보면 상기 투영 시스템의 하류 렌즈를 둘러싸는 상기 기판 표면의 구역의 적어도 일부분에 결합하도록 배치되는 리소그래피 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 기판 표면 액추에이터는 상기 기판 표면의 일부분에 결합하도록 구성된 정압 베어링(hydrostatic bearing)을 포함하는 리소그래피 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 정압 베어링의 갭의 폭은 5 ㎛ 내지 300 ㎛의 범위 내에 있는 리소그래피 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액추에이터는 상기 투영 시스템의 하류 렌즈와 상기 기판의 조사부(irradiated part) 사이에 액체를 적용하도록 배치된 액체 공급 시스템에 포함되는 리소그래피 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기판 표면 액추에이터는 상기 기판 표면의 일부분에 인접한 갭에 유체를 적용하고, 상기 갭으로부터 유체를 제거하도록 구성된 유체 순환 디바이스(fluid circulation device)를 포함하는 리소그래피 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액추에이터는 로렌츠 액추에이터(Lorentz actuator)를 포함하는 리소그래피 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 리소그래피 장치의 프레임에 상기 액추에이터를 연결시키는 밸런스 매스(balance mass)를 포함하는 리소그래피 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 위치 제어기는 제어기 출력 신호를 제공하도록 배치된 제어기, 및 상기 위치설정기 및 상기 기판 표면 액추에이터에 상기 제어기 출력 신호를 분배하도록 배치된 분배 장치를 포함하는 리소그래피 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 필터와 같은 주파수 도메인 선택 장치(frequency domain selection arrangement)를 포함하는 리소그래피 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 실질적으로 기판 테이블 공진 모드 또는 기판 테이블 비틀림 모드의 주파수 대역에서 상기 기판 표면 액추에이터에 상기 제어기 출력 신호를 선택적으로 제공하도록 배치되는 리소그래피 장치.
12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 실질적으로 상기 위치설정기의 단-행정 액추에이터(short stroke actuator)와 상기 기판 테이블 간의 탄성의 공진의 주파수 대역에서 상기 기판 표면 액추에이터에 상기 제어기 출력 신호를 선택적으로 제공하도록 배치되는 리소그래피 장치.
13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 상기 기판 테이블의 위치에 의존하여 상기 제어기 출력 신호의 분배를 결정하도록 배치되는 리소그래피 장치.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기판 테이블의 위치를 나타내는 위치 측정 데이터로부터 비틀림 모드 또는 공진 모드와 같은 내부 모드 형상(internal mode shape)의 진폭을 추산하도록 구성된 추산기(estimator)를 포함하는 리소그래피 장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 내부 모드 형상은 상기 기판 테이블과 상기 단-행정 액추에이터 간의 탄성, 및/또는 상기 기판 테이블의 비틀림 모드 또는 공진 모드와 같은 내부 모드 형상인 리소그래피 장치.

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