KR20130046363A - 리소그래피 장치 및 기판 핸들링 방법 - Google Patents

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치는 패터닝 디바이스로부터의 패턴을 기판 상으로 전사하도록 배열되고, 기판을 유지시키도록 구성된 기판 테이블과 기판 테이블 상에 기판을 위치시키도록 배열된 그립퍼를 포함한다. 그립퍼는 기판을 그 최상부에서 클램핑하도록 배열된 진공 클램프를 포함한다. 실시예에서, 진공 클램프는 기판 최상부 표면의 원주의 외부 존의 적어도 부분을 클램핑하도록 배열된다. 또한 리소그래피 장치의 기판 테이블 상에 그립퍼를 사용하여 기판을 위치시키는 단계를 포함하는 기판 핸들링 방법이 제공되며, 그 방법은 그립퍼의 진공 클램프를 사용하여 기판을 그 최상부에서 클램핑하는 단계를 포함한다.

Description

리소그래피 장치 및 기판 핸들링 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND SUBSTRATE HANDLING METHOD}
본 발명은 리소그래피 장치, 기판 핸들링 방법, 및 기판 핸들러에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판상에 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 디바이스가 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 위로의 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)들, 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 스캐너들을 포함한다.
현재 웨이퍼 핸들러 시스템들은 기판 테이블 컴파트먼트(예컨대, 웨이퍼 스테이지 컴파트먼트)로 기판(예컨대, 웨이퍼)를 이송한다. 기판은 기판 테이블 위에 핸들러(handler)의 그립퍼(gripper)에 의해 위치되며, 기판으로부터 돌출된 핀들은 웨이퍼를 인수한다. 그립퍼가 검색될 때, 그 핀들은 아래로 이동하고 웨이퍼를 웨이퍼 테이블 상으로 로딩(load)한다.
웨이퍼가 웨이퍼 테이블 상에 로딩될 때, 웨이퍼 테이블의 마디들과 웨이퍼 사이의 마찰 때문에 웨이퍼에 응력들이 도입될 수 있다. 이 응력들은 웨이퍼 변형 및 결과적인 투영 에러들을 초래할 수 있다.
낮은 응력을 갖거나 응력이 존재하지 않고 기판 테이블 상으로 기판을 위치시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 패턴을 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 전사시키도록 배열되는 리소그래피 장치가 제공되며, 리소그래피 장치는 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블, 및 기판 테이블로부터 기판을 들어올리도록 구성된 그립퍼를 포함하며, 그립퍼는 기판을 그 최상부에서 클램핑(clamp)하도록 배열된 진공 클램프를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 리소그래피 장치의 기판 테이블 상에서 그립퍼를 사용하여 기판을 위치시키는 것을 포함하는 기판 핸들링 방법이 제공되며, 이 방법은 그립퍼의 진공 클램프를 사용하여 기판을 그 최상부에서 클램핑하는 것을 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 기판을 핸들링하기 위한 기판 핸들러가 제공되며, 기판 핸들러는 기판을 그립핑(grip)하고 기판 테이블 상에 기판을 위치시키도록 구성된 그립퍼를 포함하며, 그립퍼는 기판을 그 최상부에 클램핑하도록 배열된 진공 클램프를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 이하에서 단지 예시로서 설명될 것이며, 대응하는 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예가 제공될 수 있는 리소그래피 장치를 도시한다.
도 2a - 2c 는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 3a - 3b 는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 5a - 5b 는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 6a - 6b 는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 그립퍼의 품의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 8a - 8b 는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 10a - 10b 는 본 발명의 실시예에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도와 정면도를 각각 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 12a - 12b 는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 13a - 13b 는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 그립퍼의 부분의 개략적이고 부분적인 단면 측면도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치는 방사 빔 (B, 예컨대 UV 방사선 또는 다른 적절한 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL); 및 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정의 파라미터에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)을 포함한다. 리소그래피 장치는 또한 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정의 파라미터에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지대" 를 포함한다. 리소그래피 장치는 패터닝 디바이스(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 더 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 또는 다른 형태의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다..
지지 구조체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 디바이스가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 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 디바이스가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 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 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 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 디바이스의 예는 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 방사에 대하여 적합하거나 또는 액침액의 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 고려될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형의 것(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 대안적으로, 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) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지대들" (및/또는 2개 이상의 패터닝 디바이스 테이블)를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기계들에서는, 추가의 테이블들 또는 지지대들이 병렬로 사용될 수 있으며, 또는 하나 이상의 테이블 또는 지지대들 상에서 예비 공정을 수행하면서 하나 이상의 다른 테이블 또는 지지대들을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부가 예컨대 물과 같은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 액체에 의해 덮혀질 수 있는 유형의 것일 수 있다. 액침액(immersion liquid)은 또한 리소그래피 장치의 다른 공간들, 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이에, 인가될 수도 있다. 액침 기술들은 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "액침(immersion)" 이라는 용어는 기판과 같은 구조가 액체에 잠겨야 하는 것을 의미하는 것이 아니라, 오히려 노광 동안 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 위치되는 것만을 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사 빔을 수광한다. 예컨대, 방사 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 고려되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적절한 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 소스가 수은 램프인 경우에, 방사 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부분일 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 조정하도록 구성된 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. 조명기는 방사 빔의 단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.
방사 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(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. 유사하게, 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 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 지지 구조체(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. 유사하게, 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(스캐너와는 달리), 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 그렇지 않으면 고정될 것이다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 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). 유사하게, 패터닝 디바이스(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(MT)(예컨대, 마스크 테이블) 또는 "마스크 지지대" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대" 를 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사 빔에 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) 또는 "기판 지지대" 를 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정지 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기가 제한된다.
2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(MT)(예컨대, 마스크 테이블) 또는 "마스크 지지대" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대" 를 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(MT) 또는 "마스크 지지대"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대"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 제한되는 한편, 스캐닝 동작의 길이에 의해 타겟 영역의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.
3. 또 다른 모드에서는, 지지 구조체(MT)(예컨대, 마스크 테이블) 또는 "마스크 지지대" 프로그래머블 패터닝 디바이스를 유지한 채로 지지 구조체(MT)를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대" 을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지대" 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 디바이스를 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.
도 2a 내지 도 12b는 그 부분이 도 2에서 도시된, 웨이퍼와 같은 기판(W)을 그립핑하도록 배열된 각 그립퍼 몸체(GRP)의 부분의 다양한 실시예들을 도시한다. 기판(W)은 그 최상부 표면에서 그립핑된다. 그에, 그립퍼는 기판을 그 최상부에서 클램프하는 진공 클램프를 포함한다. 결과적으로, 기판과 기판 테이블 사이에 공간(그립퍼가 그 아래쪽에서 기판을 그립핑할 수 있도록 허용)을 생성하기 위해 그 기판을 기판 테이블로부터 위로 미는 통상의 접을 수 있는 핀들(retractable pins)은 회피될 수도 있다. 그에 따라, 기판 테이블은 질량과 강도(rigidity)에 있어서 향상될 수 이다. 게다가, 그 핀들이 기판과 국부적 접촉함으로 인해 발생할 수 있는 열 스팟 효과(thermal spot effect)들이 회피될 수 있다.
실시예에서, 진공 클램프는 그 외측 에지를 따라 기판을 클램핑하도록 배열된다. 기판의 배타 영역(exclusion area)으로도 지칭되는 기판의 최상부 표면의 원주 외측 영역의 적어도 부분을 클램핑함으로서, 기판 상의 구조체들 또는 패턴들 에 대한 임의의 효과들(예컨대 손상)이 회피될 수 있다. 게다가, 클램프가 기판 표면의 원주 부분 또는 원주 부분의 세그먼트와 접촉할 때, 그립퍼로부터의 열부하로 인한 기판에 대한 국부적 열 스팟 효과들이 회피될 수 있다. 기판에 대한 열 효과가 발생하는 경우에, 기판의 에지를 접촉함으로 인한 그것의 더욱 글로벌한 특성은 더 적은 효과들을 갖고 예컨대 적절한 모델링으로 인해 쉽게 보상될 수 있다. 또한, 기판은 기판에 적은 기계적 응력을 수반하면서 기판 테이블 상에 위치될 수 있다. 이것은, 그 에지를 따라 기판을 클램핑하는 것이 기판의 중심으로 시작해서 기판 테이블 상으로 기판을 위치시키도록 허용하며, 중력으로 인해 기판이 몇도 휨으로 인해, 그 후 중심으로부터 에지로 원형으로 기판이 접촉하고, 이로 인해 기판이 적은 양의 기계적 응력으로 마디들 상에 위치될 수 있기 때문이다. 게다가, 클램프가 접촉하는 기판의 에지가 마디들에 의해 공통으로 지지되지 않기 때문에, 클램프에 의해 기판 상에 부과된 임의의 응력들은, 기판 테이블(예컨대 기판 테이블의 마디들) 상에 위치될 때에도 기판의 에지들이 상대적으로 자유롭기 때문에 더 자유롭게 이완될 수 있다.
이 문서에서, 진공이라는 용어는 저압(under-pressure)의 임의 레벨, 즉 기판의 주변에 적용된 주위 압력 아래의 임의의 압력 레벨로서 이해되어야 한다.
도 2a는 기판(W)의 외측 에지를 따라 클램핑하도록 배열된 진공 클레임(vacuum claim)의 실시예를 도시한다. 그립퍼(GRP)는, 진공 챔버에 적용될 저압(pv) 및 진공 챔버의 방사상의 내측 및 외측 측면상에 동심의 환형 씰들(SL)을 사용하여 기판(W)의 외측 에지상으로 환형 진공을 제공하는 진공 챔버를 포함한다. 기판(W)의 최상부 표면 상으로 씰들(SL)의 씰링을 제공하기 위해 기판(W)과의 접촉을 확립할 때 예압력(preload force)(Fpre)이 그립퍼에 적용될 수도 있다. 씰들(SL) 중 하나, 즉 외측 씰(SL)은 그립핑될 때 웨이퍼에서의 응력을 감소시키기 위해 다른 씰 보다 Z 방향으로 더 낮은 경도(stiffness)를 나타낼 수 있다.
도 2b는 도 2a에서 도시된 것과 유사한 그립퍼를 도시하지만, 도 2a에 따른 실시예의 진공 챔버(pv2)와 동심으로 추가적인 진공 챔버(pv1)가 제공된다. 그립퍼가 기판(W)과의 접촉을 확립할 때, 추가의 (보다 중심쪽의) 진공 챔버는 씰들이 기판과 접촉하도록 프리로드(preload)를 제공할 수도 있다. 그 후, 외측 진공 챔버(pv1)에 진공이 적용되고 중심 챔버(pv1)의 진공은 프리로드가 제거되도록 방출될 수도 있다. 프리로딩은 누설을 회피하기 위해 기판 표면과 씰들(SL) 사이에 양호한 접촉을 확립할 수 있다. 또한, 기판을 리프팅하는 동안의 프리로드 진공은 기판 테이블로부터 기판을 리프팅하는 데 도움을 줄 수 있다. 추가적인 진공 챔버 내의 진공은 그립퍼의 유지력(holding force)을 증가시킬 수 있기 때문에, 그립퍼의 높은 가속들이 처리될 수 있다. 게다가, 기판을 방출할 때, 웨이퍼를 더 신속하게 방출하여 기판의 중심이 기판이 로딩될 기판 테이블에 접촉하도록 하기 위해 추가적인 진공 챔버에 과압이 인가될 수도 있다. 따라서, 기판을 기판 테이블에 위치시키기 전에 추가적인 진공 챔버에 저압이 인가되는 경우, 기판 형태가 정규화되도록 기판 테이블 상에 기판을 위치시킬 때 저압(under-pressure)이 과압(over-pressure)으로 변화될 수도 있다.
도 2c는 도 2b에 도시된 것과 유사한 그립퍼를 도시하지만, 기판의 상이한 부분들에 국부적인 힘을 인가하기 위한 복수의 에어 베어링들이 추가적인 진공 챔버(pv1)에 제공된다. pv1에 진공이 적용될 수 있다. 에어 베어링들은, 추가적인 진공 챔버에 진공을 적용할 때 기판이 그립퍼에 접촉하는 것을 방지하기 위해 기판에 거리를 유지할 수 있다. 그에, AIB에서 압력이 인가될 수 있다. 센서 또는 복수의 센서들이 기판의 편평도를 측정하는 데 제공될 수도 있다. 진공 적용 덕트들 각각에서의 국부적인 압력의 레벨은 기판의 편평도를 증가시키도록 조정될 수도 있다. 센서 또는 센서들은 그립퍼(GRP) 상에 제공되어 기판의 최상부 표면으로의 거리를 측정할 수도 있다. 대안적으로, 센서 또는 센서들은 기판의 저부 표면으로의 거리를 측정하도록 배열될 수 있으며; 그 경우에, 센서 또는 센서들은 예컨대 리소그래피 장치 또는 관련 장비의 정지 부분에 제공될 수도 있고, 그립퍼는 그 편평도를 측정하기 위해 센서(들) 위에 위치된다. 도 2b를 참조하여 설명된 과압 및 저압의 인가는 도 2c에 따른 실시예에도 마찬가지로 적용될 수 있음을 유의해야 한다.
도 3a는 도 2a에 도시된 것과 유사한 그립퍼를 도시하며, 베어링(BRG)을 사용하는 이 예에서, 강성(stiff) 그립퍼 프레임(GPF), 및 강성 그립퍼 프레임에 관하여 유연성(compliant)있는 하나 이상의 유연성(compliant) 진공 클램프 세그먼트들(VCS)을 포함한다. 진공 공급 오리피스는 그립퍼 프레임(GPF) 및 진공 클램프 세그먼트들(VCS)을 통해 연장된다. 유연도(compliance)는 그립퍼(GRP)가 그 자체를 그립핑될 기판 최상부 표면의 형태로 형성할 수 있도록 한다. 탄성(resilience)으로 인해, 기판은, 기판 표면의 부분이 여전히 그립퍼 프레임으로의 큰 갭을 가질 때에도, 그립핑될 수 있다. 상대적으로 낮은 진공 레벨이 충분할 수도 있다. 진공 클램프 세그먼트들(VCS)의 진공 접촉 영역의 디멘젼은 원하는 클램핑력을 위해 제공될 수 있다: 진공 클램프 세그먼트들(VCS)의 질량이 더 적을 수록, 기판의 표면 상에 진공 클램프 세그먼트들의 리프팅(lifting) 및/또는 진동(vibrating)을 회피하기 위해 진공 접촉 영역이 더 클 수 있다.
도 3b는 이 예에서 벨로우들(BLW)과 같은 연성 씰들을 포함하는 유연성 그립퍼의 다른 실시예를 도시한다. 본 명세서에서 설명된 다른 실시예들 뿐만 아니라 이 실시예의 벨로우 대신에, 수직 방향으로 유연성을 갖는 임의의 다른 씰이 적용될 수 있다. 진공 공급 오리피스(VSO: vacuum supply orifice)의 양 측면상에 환형 돌출부들(APT)이 그립퍼에 제공된다. 클램핑될 때, 돌출부들은 연성 씰들(벨로우들(BLW)) 사이에서 진공 챔버(의 부분)에 진공을 공급하는 것을 거의 폐쇄한다. 정의된 접촉 영역은 돌출부에 의해 제공될 수도 있다.
그립퍼의 다른 실시예가 도 4에 도시되며, 그립퍼는 그립퍼 프레임(GPF), 및 진공 챔버를 형성하기 위해 그립퍼 프레임으로부터 연장되는 환형 씰(SL)을 포함한다. 진공 인입 오리피스는 예컨대 그립퍼 프레임(GPF)에 중앙으로 제공될 수도 있다. 환형 씰은, 높은 그립핑력(griping force) 및 그립퍼에 의해 그립핑될 때 수직 방향으로 기판의 정확한 위치설정을 허용하기 위해, 높은 경도를 나타낼 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 각각 기판의 표면과 접촉하여 씰(SL)의 부분도를 도시한다. 도 5a에서 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 그립퍼의 것과 같은 환형 씰이 예컨대 날카로운 에지를 갖는 링 나이프(ring knife)를 형성할 수도 있다. 도 5b에서 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 그립퍼의 것과 같은 환형 씰이 둥근 에지를 형성할 수도 있다. (예컨대, 그 레지스트 또는 최상부 코팅 층 상에서) 링 나이프와 둥근 에지 모두 기판 상에 최소 충격을 주는 것을 목적으로 한다. 둥근 에지를 사용하여, 상대적으로 큰 표면 접촉이 적용되며 접촉 압력을 감소시켜 변형/눌림자국을 감소시킨다. 링 나이프는 최소 표면으로 기판에 접촉하며, 기판의 레지스트 또는 최상부 코팅층의 작은 영역으로 절단될 수도 있다. 그립퍼와 기판 사이의 작은 측면 이동의 경우에, 링 나이프는 그 위치에 머무를 수 있고, 그에 따라 더 적은 입자들을 생성할 수 있다. 환형 씰의 접촉에 의해 남겨진 (만약 존재한다면) 남아있는 그루브(remaining groove)를 덮기 위해 기계적 씰이 적용될 수도 있음을 유의해야 한다. 환형 나이프를 형성하는 씰(SL)을 갖는 그립퍼의 예는 도 6a에 도시되는 반면에, 둥근 에지를 제공하는 씰(SL)을 갖는 그립퍼의 예는 도 6b에 도시된다.
도 7은 환형 돌출부와 같은 돌출부(PRT)에 의해 형성된 전용 접촉 구조를 갖는 그립퍼의 예를 상당히 개략적으로 예시한다. 전용 접촉 구조는 기판의 정확하게 정의된 위치설정을 허용할 수 있으며, 그립퍼에 의한 기판의 이송 동안에 높은 측면 경도를 제공할 수 있다. 그러한 전용 접촉을 포함하는 그립퍼들의 실시예들은 도 8a, 도 8b, 도 9를 참조하여 이하에서 설명된다.
도 8a 및 도 8b는 그립퍼 프레임(GPF)이 두 개의 동심 연성 씰들(SL) 및 그 사이에 환형 돌출부(PRT)에 의해 형성된 접촉 구조체를 포함한다. 환형 돌출부의 양 측면상에서, 각각의 진공 공급 오리피스(VSO)는 진공 챔버로 이어진다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 기판이 진공 흡입력으로 인해 환형 돌출부와 접촉할 때, 기판의 정확하게 정의된 위치설정이 제공될 수 있다. 도 8a 및 도 8b에서 도시된 바와 같이, 진공 챔버 내측에 동심으로 추가의 진공 챔버가 제공될 수 있으며, 추가의 진공 챔버는 그 자신의 진공 공급 오리피스를 구비한다. 기판 상에 휘는 힘을 도입하기 위해 진공의 상이한 레벨들(압력들)이 각 진공 공급 오리피스들(VSO)를 통해 인가될 수 있다. 예컨대, 돌출부(PRT)의 방사상 내측 및 외측 상에 진공 챔버의 부분들에 상이한 진공 압력 레벨들이 제공될 수 있으며, 진공 챔버의 진공 공급 오리피스들 및 추가의 진공 챔버의 진공 공급 오리피스에 상이한 진공 압력 레벨들이 제공될 수 있다. 도 2b를 참조하여 설명된 바와 유사하게 동심의 진공 공급 챔버가 제공될 수 있다.
조금 더 단순화된 실시예가 도 9에 도시된다. 여기에서, 접촉 구조가 진공 챔버와 그 진공 챔버 내측에 동심인 추가적인 진공 챔버 사이의 씰로서 작용할 수 있도록, 제2 연성 씰 및 진공 챔버의 진공 공급 오리피스들 중 내부의 오리피스가 누락되었다.
도 10a 는 그립퍼 프레임(GPF) 및 레이저 블래이드(razor blade) 구조(RZB)에 의해 형성된 환형 씰을 포함하는 그립퍼의 상당히 개략적인 도면을 도시한다. 진공 챔버는 레이저 블래이드 구조(Razor blade structure)(RZB)에 의해 씰링(seal)된다. 레이저 블래이드 구조는 기판 변형을 감소시키기 위해 방사상의 방향으로 유연도를 제공하지만 병진 방향(translational direction)으로 높은 경도를 제공하며; 도 10b의 개략적인 정면도에서 도시된 바와 같이, x 방향로 병진(translate)할 때, 점선들로 표시된 영역 내에서 확인된 레이저 블래이드의 영역들은 이동 방향으로 높은 경도를 나타낸다. 레이저 블래이드 구조는, 클램핑된 기판의 외측 에지로부터 기판 표면의 내측 영역으로의 정전식 방전을 회피하거나 감소시킬 수 있는 전기 전도 물질을 포함할 수도 있으며, 그 경우 패터닝된 구조들은 투영될 수 있거나 투영되어야 할 것이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명된 유사한 효과가 도 11에서 도시된 실시예에 의해 획득될 수 있다. 이 실시예에서, 씰은 환형 나이프(KNF)에 의해 형성된다. 이 실시예에서 환형 리프 스프링(LFS:leaf spring)과 같은 스프링 구조는 환형 나이프(KNF)의 방사상 유연도(radial compliance)(RAC)를 제공하기 위해서 그립퍼 몸체와 환형 나이프(KNF)를 연결한다. 스프링 구조의 다른 실시예가 도 12a 및 도 12b에 도시된다. 이 실시예에서, 스프링 구조는 수직 유연도(VEC)를 허용하는 스프링을 포함한다. 그립퍼 프레임(GPF) 상에 또는 그 내부에, 환형 구터 구조(annular gutter structure)(AGS)가 형성되지만(예컨대, 반구형), 환형 나이프(KNF)의 측면에는, 상보적 구조가 환형 구터 구조에 의해 수신될 수 있도록, 환형 구터 구조와 상보적인 상보적 구조(CS)(예컨대, 구형)가 형성된다. 그로 인해, 리프 스프링이 (도 12b에서 도시된 바와 같이) 압축되었을 때에도, 환형 나이프(KNF)가 방사상 유연도(RAC)를 나타낼 수 있다. 스프링 구조의 예를 채용하는 또다른 실시예가 도 13a에 도시된다. 이 실시예에서, 스프링 구조는 그립퍼 프레임(GPF)을 진공 클램프 서브프레임(VCS)에 연결하는 리프 스프링(LFS)에 의해 형성되며, 진공 클램프 서브프레임은 도 13a의 실시예에서 두 개의 동심 환형 씰들을 포함하며, 그 씰들은 환형 나이프들 또는 환형 돌출부들에 의해 형성되는 반면에, 도 13b에서 도시된 실시예에서, 그 씰들 중 하나는 돌출부 또는 환형 나이프에 의해 형성되지만 다른 씰 - 이 예에서 외측 환형 씰 - 은 벨로우(bellow)에 dmlog 형성된다. 도 13a 및 도 13b의 실시예들 둘 모두에서, 가요성 진공 공급 튜브(VST)를 사용하여 진공 챔버에 제공된다. 도 13a 및 도 13b의 실시예들 둘 모두에서, 진공 클램프 서브프레임은 단일의 환형 부분에 의해 형성될 수 있으며, 기판 상의 응력을 감소시킬 수 있는 복수의 (예컨대, 4, 6, 8) 세그먼트들을 포함할 수 있다.
진공 클램프는 기판의 최상부의 평탄한 원주방향 에지에 적용될 수 있다. 그러나 진공 클램프는 또한 기판의 표면의 가장 중심 영역 상에 임의의 패턴들과 가능한한 적게 간섭을 일으키도록 기판의 곡선 에지 부분에 적용될 수도 있다.
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(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기한 기판 핸들링 장치와 여타 기판 핸들링 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.
비록 광학 리소그래피의 문맥에서 이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 특정하게 언급하였지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용예에 사용될 수 있으며, 문맥에 허용하는 경우, 광학 리소그래피에 제한된 것이 아님이 이해될 것이다. 임프린트 리소그래피에서 패터닝 디바이스 내의 토폴로지는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토폴로지는, 레지스트가 전자기 빔, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 경화되는 기판에 공급되는 레지스트 층에 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후 그에 패턴을 남기며 레지스트에서 제거된다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 이온 빔들 또는 전자 빔드로가 같은 입자 빔들 뿐 아니라, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 (예컨대 5-20 nm 범위의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
문맥이 허용하는 경우 "렌즈"라는 용어는 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식 및 정전기식 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 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 하기 청구항들의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 패턴을 패터닝 디바이스로부터 기판상으로 전사하도록 배열된 리소그래피 장치로서, 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블, 및 상기 기판 테이블 상에 상기 기판을 위치시키도록 배열된 그립퍼(gripper)를 포함하고, 상기 그립퍼는 상기 기판을 그 최상부에서 클램핑(clamp)하도록 배열된 진공 클램프를 포함하는, 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공 클램프는 기판 최상부 표면의 둘레 외측 영역의 적어도 일부분을 클램핑하도록 배열되는, 리소그래피 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    진공 클램프는 두 개의 동심 씰들 및 상기 씰들 사이에 형성된 진공 챔버를 포함하는, 리소그래피 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진공 클램프는 기판 최상부 표면의 둘레 외측 영역의 적어도 일부분을 클램핑하도록 배열된 진공 챔버와, 상기 진공 챔버와 동심이고 기판 표면의 중심 영역의 적어도 일부를 클램핑하는 추가적인 진공 챔버를 포함하는, 리소그래피 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 추가적인 진공 챔버는 복수의 진공 인입 덕트들을 포함하고, 상기 리소그래피 장치는 상기 기판의 편평도를 측정하는 센서와 상기 측정된 편평도에 따라서 상기 진공 인입 덕트들 각각에 진공의 적용을 제어하는 진공 적용 제어기를 포함하는, 리소그래피 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진공 클램프는 강성 그립퍼 프레임(stiff gripper frame)과 기판 표면을 접촉하도록 배열된 적어도 하나의 유연성 그립퍼 부분(compliant gripper part)을 포함하며, 상기 유연성 그립퍼 부분은 상기 강성 그립퍼 프레임에 대하여 이동가능한, 리소그래피 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진공 클램프는 두 개의 동심 연성 씰들, 상기 동심 연성 씰들 사이에 형성된 진공 챔버에 진공을 공급하는 진공 공급 오리피스(vacuum supply orifice), 및 상기 진공 공급 오리피스의 양 측면상의 상기 진공 챔버 내의 환형 돌출부들을 포함하고, 상기 돌출부들은 상기 기판이 상기 그립퍼에 의해 클램핑될 때 상기 진공 챔버의 잔여분에 진공 공급을 실질적으로 차단시키도록 형성되는, 리소그래피 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 진공 클램프는 상기 진공 챔버에 형성된 접촉 구조를 포함하고, 상기 접촉 구조는 상기 그립퍼에 의해 그립핑될 때 상기 기판과의 접촉을 확립하도록 배열되는, 리소그래피 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 진공 클램프는 외부 씰을 형성하기 위해 환형 연성 씰을 포함하고, 상기 접촉 구조는 환형으로 되어 있고 상기 환형 연성 씰과 동심으로 되어 있으며, 상기 환형 연성 씰과 접촉 구조 사이에서 상기 진공 챔버로 진공 공급 오리피스가 제공되는, 리소그래피 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진공 클램프는 그립퍼 프레임, 및 진공 챔버를 형성하기 위해 상기 그립퍼 프레임으로부터 연장된 환형 씰을 포함하는, 리소그래피 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 환형 씰은 환형 레이저 블래이드(razor blade)인, 리소그래피 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 환형 씰은 환형 나이프, 및 상기 환형 나이프를 상기 그립퍼 프레임에 연결하는 스프링 구조를 포함하는, 리소그래피 장치.
  13. 리소그래피 장치의 기판 테이블 상에 그립퍼를 사용하여 기판을 위치시키는 단계를 포함하는 기판 핸들링 방법으로서,
    상기 기판을 위치시키는 단계는 상기 그립퍼의 진공 클램프를 사용하여 상기 기판을 그 최상부에서 클램핑하는 것을 포함하는, 기판 핸들링 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    기판 최상부 표면의 둘레 외측 영역의 적어도 일부를 클램핑하는 단계를 포함하는, 기판 핸들링 방법.
  15. 기판을 핸들링하는 기판 핸들러로서,
    기판을 그립핑하고 기판 테이블 상에 상기 기판을 위치시키도록 구성된 그립퍼를 포함하며, 상기 그립퍼는 상기 기판을 그 최상부에서 클램핑하도록 배열된 진공 클램프를 포함하는, 기판 핸들러.
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