KR20140107403A - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 장치로서, 복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임; 및 상기 가동 프레임을 상기 가동 프레임의 기하학적 중심에 대응하는 축으로부터 멀어지는 축을 향하여 변위시키고, 그리고 상기 프레임이 상기 프레임의 질량 중심을 통과하는 축 근방에서 회전하게 하도록 구성되는 액추에이터 시스템을 포함하는, 노광 장치.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
관련 출원들에의 상호-참조
본원은 2011 년 12 월 27 일에 출원된 미국 가출원 번호 제 61/580,417 호, 2012 년 2 월 21 일에 출원된 미국 가출원 번호 제 61/605,022 호, 및 2012 년 5 월 4 일에 출원된 미국 가출원 번호 제 61/642,939 호에 대한 우선권을 주장하는데, 이들은 그 전체로서 원용에 의해 본 발명에 포함된다.
분야
본 발명은 리소그래피 또는 노광 장치, 및 디바이스를 제조하는 방법에 관련된다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판 또는 기판의 부분 상에 도포하는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(ICs), 평판 패널 디스플레이 및 미세 피처를 가지는 다른 디바이스 또는 구조체의 제조에 사용될 수 있다. 기존의 리소그래피 장치에서는, 마스크 또는 레티클로 지칭될 수 있는 패터닝 디바이스가 IC, 평판 패널 디스플레이, 또는 다른 디바이스의 개별 층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이 패턴은 예컨대 기판 상에 제공된 방사선 감응성 재료(레지스트)의 층 상에의 이미징을 통해 기판(예컨대 실리콘 웨이퍼 또는 유리 플레이트)(또는 기판의 일부분)에 전사될 수 있다. 유사한 관점에서, 노광 장치는 원하는 패턴을 기판(또는 그 일부) 상에 또는 내에 형성하는 데에 방사선 빔을 사용하는 기계이다.
회로 패턴 대신에, 패터닝 디바이스는 다른 패턴, 예를 들어 컬러 필터 패턴, 또는 도트의 매트릭스를 생성하는데 사용될 수 있다. 기존 마스크 대신에, 패터닝 디바이스는 회로 또는 다른 도포가능한 패턴을 생성하는 개별적으로 제어가능한 요소의 어레이를 포함하는 패터닝 어레이를 포함할 수 있다. 기존 마스크 기반 시스템에 비하여 이러한 "마스크 없는" 시스템의 장점은, 패턴이 보다 신속하고 적은 비용으로 제공 및/또는 변화될 수 있다는 점이다.
따라서, 마스크 없는 시스템은 프로그램가능한 패터닝 디바이스(예를 들어, 공간 광 변조기, 콘트라스트 디바이스 등)를 포함한다. 이러한 프로그램가능한 패터닝 디바이스는, 개별적으로 제어가능한 요소의 어레이를 이용하여 요구되는 패터닝된 빔을 형성하도록 프로그램(예를 들어, 전자적으로 또는 광학적으로)된다. 프로그램가능한 패터닝 디바이스의 유형은, 마이크로 미러 어레이, 액정 디스플레이(LCD) 어레이, 격자 광 밸브 어레이, 자기 발광 콘트라스트 디바이스의 어레이, 등을 포함한다. 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 또한, 예를 들어 기판 상에 투영된 방사선의 스팟을 이동시키거나 또는 간헐적으로 방사선 빔을 기판으로부터, 예를 들어 방사선 빔 흡수체로 디렉팅하도록 구성되는 전기 광학 편향기로부터 형성될 수 있다. 이러한 배치구성 모두에서, 방사선 빔은 연속적일 수도 있다.
노광 장치에서, 높은 속도/가속도를 가지지만 높은 정확도를 역시 가지는 어떤 컴포넌트의 이동은 쓰루풋 및 패턴 노광 정확도를 개선시키는 데 있어서 중요한 인자이다. 일반적으로, 개선된 쓰루풋 및 패턴 노광 정확도의 두 개의 요구 사항은 서로 상충될 수 있고, 더 높은 가속도/속도는 더 높은 내부 동적 진동(또는 변형)을 야기할 수 있고, 이것은 패턴 노광 정확도의 열화를 초래할 수 있다.
따라서, 예를 들어 가동 컴포넌트의 더 높은 속도/가속도를 제공하지만 패턴 노광 정확도를 유지할 수 있는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노광 장치로서, 복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임; 및
상기 가동 프레임을 상기 가동 프레임의 기하학적 중심에 대응하는 축으로부터 멀어지는 축을 향하여 변위시키고, 그리고 상기 프레임이 상기 프레임의 질량 중심을 통과하는 축 근방에서 회전하게 하도록 구성되는 액추에이터 시스템을 포함하는, 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노광 장치로서,
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임;
상기 프레임이 회전하도록 하는 액추에이터 시스템; 및
자이로스코픽(gyroscopic) 보상을 피드포워딩하도록 구성되는 상기 액추에이터 시스템의 콘트롤러를 포함하는, 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노광 장치로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임; 및
상기 프레임이 상기 프레임에 대하여 실질적으로 고정되어 있는 부분에 상대적으로 회전하도록 하고, 상기 프레임이 상기 부분에 상대적으로 변위하도록 하는 액추에이터를 가지는 액추에이터 시스템; 및
상기 부분에 이동가능하도록 부착되는 반응 매쓰로서, 상기 반응 매쓰는 상기 액추에이터의 일부를 가지는, 반응 매쓰를 포함하는, 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노광 장치로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임;
상기 프레임이 회전하도록 하는 액추에이터 시스템으로서, 상기 축 근방에서 적어도 두 개의 모터를 포함하는, 액추에이터 시스템; 및
복수의 센서로서, 상기 복수의 센서 각각은 두 개의 인접한 모터의 각위치들을 실질적으로 양분하는 각위치에 위치되는, 복수의 센서를 포함하는, 노광 장치.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노광 장치로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임; 및
상기 프레임이 회전하도록 하는 액추에이터 시스템으로서, 상기 액추에이터 시스템은 상기 축 주위의 적어도 두 개의 모터의 제 1 세트 및 상기 제 1 세트 아래의, 상기 축 주위의 적어도 두 개의 모터의 제 2 세트를 포함하고, 상기 제 2 세트는 상기 축 주위에서 상기 제 1 세트에 대하여 회전되는, 액추에이터 시스템을 포함하는, 노광 장치.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노광 장치로서,
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임;
상기 프레임이 회전하도록 하는 액추에이터 시스템; 및
실질적으로 접선 방향에서 상기 프레임을 측정하기 위한 센서 시스템을 포함하는, 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노광 장치로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임;
상기 가동 프레임이 회전하도록 하기 위한 액추에이터 시스템; 및
가동 프레임의 포지션을 조절하여 상기 가동 프레임의 불균형 또는 다른 가동 프레임의 불균형을 적어도 부분적으로 보상하기 위한 콘트롤러를 포함하는, 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노광 장치로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임;
상기 프레임이 회전하도록 하기 위한 액추에이터 시스템; 및
상기 방사선 빔 중 적어도 하나의 특징을 조절하여 상기 프레임의 또는 이것에 인가되는 불균형을 적어도 부분적으로 보상하기 위한 콘트롤러를 포함하는, 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 제조 방법으로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하는 단계;
렌즈를 포함하는 가동 프레임을 축 근방에서 회전시키는 단계; 및
상기 가동 프레임을 상기 가동 프레임의 기하학적 중심에 대응하는 축으로부터 멀어지는 축을 향하여 변위시키고, 상기 프레임이 상기 프레임의 질량 중심을 통과하는 축 근방에서 회전하게 하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 제조 방법으로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하는 단계;
렌즈를 포함하는 가동 프레임을 축 근방에서 회전시키는 단계; 및
상기 가동 프레임의 틸트를 자이로스코픽 보상의 피드포워드를 가지는 제어 루프를 사용하여 제어하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 제조 방법으로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하는 단계;
렌즈를 포함하는 가동 프레임을 축 근방에서 그리고 상기 프레임에 상대적으로 실질적으로 고정되어 있는 부분에 상대적으로 회전시키는 단계; 및
상기 부분에 이동가능하도록 부착된 반응 매쓰 내의 액추에이터 반작용력(reaction force)을 흡수하는 단계로서, 상기 반응 매쓰는 상기 프레임을 포지셔닝하기 위하여 사용되는 상기 액추에이터의 일부를 가지는, 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 제조 방법으로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하는 단계;
축 근방에서 액추에이터 시스템을 사용하여 렌즈를 포함하는 가동 프레임을 회전시키는 단계로서, 상기 액추에이터 시스템은 상기 축 근방에 적어도 두 개의 모터를 포함하는, 단계; 및
복수의 센서를 사용하여 상기 프레임을 측정하는 단계로서, 상기 복수의 센서 각각은 두 개의 인접한 모터의 각위치들을 실질적으로 양분하는 각위치에 위치되는, 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 제조 방법으로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하는 단계;
축 근방에서 액추에이터 시스템을 사용하여 렌즈를 포함하는 가동 프레임을 회전시키는 단계로서, 상기 액추에이터 시스템은 상기 축 근방에 적어도 두 개의 모터의 제 1 세트 및 상기 제 1 세트 아래에, 상기 축 근방에 적어도 두 개의 모터의 제 2 세트를 포함하고, 상기 제 2 세트는 상기 축 주위에서 상기 제 1 세트에 대하여 회전되는, 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 제조 방법으로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하는 단계;
렌즈를 포함하는 가동 프레임을 액추에이터 시스템을 사용하여 축 근방에서 회전시키는 단계; 및
상기 프레임을 센서 시스템을 사용하여 실질적으로 접선 방향에서 측정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 제조 방법으로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하는 단계;
가동 프레임을 액추에이터 시스템을 사용하여 축 근방에서 회전시키는 단계; 및
상기 프레임의 포지션을 조절하여 상기 프레임의 불균형 또는 다른 가동 프레임의 불균형을 적어도 부분적으로 보상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 제조 방법으로서:
복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하는 단계;
가동 프레임을 액추에이터 시스템을 사용하여 축 근방에서 회전시키는 단계; 및
상기 방사선 중 적어도 하나의 특징을 조절하여 상기 프레임의 불균형 또는 이것에 인가되는 불균형을 적어도 부분적으로 보상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예가 오직 예시를 통하여, 대응하는 참조 심벌들이 대응하는 부분을 표시하는 첨부된 개략도를 참조하여 이제 설명될 것이다.
- 도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치의 부분을 묘사한다;
- 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 의 리소그래피 또는 노광 장치의 부분의 상면도를 묘사한다;
- 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치의 일부에 대한 고도로 개략적인 사시도를 묘사한다;
- 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따르는, 도 3 에 따른 리소그래피 또는 노광 장치에 의한 기판 상으로의 투영에 대한 개략적인 상면도를 묘사한다;
- 도 5 는 본 발명의 일 실시예의 부분을 단면도에서 묘사한다;
- 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 개략적인 상면도를 묘사한다;
- 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치의 일부에 대한 개략적인 측면도를 묘사한다;
- 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 개략적인 상면도를 묘사한다;
- 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 제어 루프를 묘사한다;
- 도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 제어 루프를 묘사한다;
- 도 11 은 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 제어 루프를 묘사한다;
- 도 12a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 제어 루프를 묘사한다;
- 도 12b 는 도 12a 의 제어 루프의 개조물을 묘사한다;
- 도 13a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치의 일부에 대한 개략적인 측면도를 묘사한다;
- 도 13b 는 도 13a 의 세부사항을 묘사한다;
- 도 13c 는 라인 A-A' 를 관통하는 도 13b 의 개략적인 상면도를 묘사한다;
- 도 13d 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치의 일부에 대한 개략적인 측면도를 묘사한다;
- 도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치의 일부에 대한 개략적인 측면도를 묘사한다;
- 도 15 는 반응 매쓰가 없는, 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 보드 선도를 묘사한다;
- 도 16 은 반응 매쓰가 있는, 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 보드 선도를 묘사한다;
- 도 17 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 부분의 개략적인 측면도를 묘사한다;
- 도 18 은 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 개략적인 상면도를 묘사한다;
- 도 19 는 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 개략적인 상면도를 묘사한다;
- 도 20 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 부분의 개략적인 상면도를 묘사한다;
- 도 21 의(A) 내지(D)는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 부분의 개략적인 상면도를 묘사한다;
- 도 22 는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치를 다른 센서 장치와 비교하는, 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 보드 선도를 묘사한다;
- 도 23 은 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 부분의 개략적인 측면도를 묘사한다;
- 도 24 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 부분의 개략적인 측면도를 묘사한다;
- 도 25 는 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 부분의 개략적인 측면도를 묘사한다;
- 도 26 의(A) 및 (B)는 각각, 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 부분의 개략적인 측면도 및 상면도를 묘사한다;
- 도 27 의(A) 및 (B)는 각각, 리소그래피 또는 노광 장치 내의 가동 프레임의 부분의 개략적인 측면도 및 상면도를 묘사한다;
- 도 28 은 불균형 힘 및 프레임(8)과 연관된 연관된 오프셋의 개략적인 표현을 묘사한다;
- 도 29 는 리소그래피 또는 노광 장치 내의 복수 개의 가동 프레임의 부분 및 실질적으로 고정인 프레임의 개략적인 상면도를 묘사한다;
- 도 30 의(A) 내지(D)는 어떻게 프레임의 불균형이 측정될 수 있는지를 묘사하는 그래프이다;
- 도 31 은 가동 프레임들 중 하나의 각위치가 변경된, 리소그래피 또는 노광 장치 내의 복수 개의 가동 프레임의 부분 및 실질적으로 고정인 프레임을 묘사한다;
- 도 32 는 원하는 디바이스 패턴의 벡터-기초 표현을 제어 신호로 변환하기 위한 데이터-경로의 일부를 묘사한다;
- 도 33 은 스팟 노광 그리드의 일부를 묘사한다; 그리고
- 도 34 는 래스터화 그리드(rasterization grid)의 일부를 묘사한다.
본 발명의 일 실시예는 예를 들어 자기-발광 콘트라스트 디바이스의 어레이 또는 어레이들로 구성될 수도 있는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 포함할 수도 있는 장치에 관한 것이다. 이러한 장치에 관련된 다른 정보는 PCT 특허 출원 공개 번호 제 WO 2010/032224 A2 호, 미국 특허 출원 공개 번호 제 US 2011-0188016 호, 미국 특허 출원 번호 제 US 61/473636 호 및 미국 특허 출원 번호 제 61/524190 호에서 발견될 수도 있는데, 이들은 그 전체로서 원용에 의하여 본 명세서에 통합된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예는, 예를 들어 위에 논의된 것들을 포함하는 임의의 형태의 프로그램가능한 패터닝 디바이스와 함께 사용될 수도 있다.
도 1 은 리소그래피 또는 노광 장치의 부분의 개략적인 측단면도를 개략적으로 묘사한다. 이러한 실시예에서, 이 장치는 아래에서 더 상세히 논의되는, X-Y 평면에서 실질적으로 고정된 개별적으로 제어가능한 요소를 가지는데, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 이 장치(1)는 기판을 홀딩하기 위한 기판 테이블(2), 및 기판 테이블(2)을 6 까지의 자유도로 이동시키기 위한 위치 설정기(3)를 포함한다. 기판은 레지스트코팅된 기판일 수 있다. 일 실시예에서, 기판은 웨이퍼이다. 일 실시예에서, 기판은 다각형(예를 들어 사각형) 기판이다. 일 실시예에서, 기판은 유리 플레이트이다. 일 실시예에서, 기판은 플라스틱 기판이다. 일 실시예에서, 기판은 호일이다. 일 실시예에서, 장치는 롤-투-롤 제조에 적합하다.
이 장치(1)는 또한 복수의 빔을 방출하도록 구성되는 복수의 개별적으로 제어가능한 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)를 포함한다. 일 실시예에서, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 발광 다이오드(LED), 유기 LED(OLED), 폴리머 LED(PLED), 또는 레이저 다이오드(예컨대, 솔리드 스테이트 레이저 다이오드)와 같은 방사선 방출 다이오드이다. 일 실시예에서, 개별적으로 제어가능한 요소(4)의 각각은 청자색 레이저 다이오드(예를 들어, Sanyo 모델 번호 DL-3146-151)이다. 이러한 다이오드는 Sanyo, Nichia, Osram, 및 Nitride와 같은 회사에 의해 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 다이오드는, 예를 들어 약 365 nm 또는 약 405 nm의 파장을 갖는 UV 방사선 빔을 방출한다. 일 실시예에서, 다이오드는 0.5 - 200 mW 범위에서 선택된 출력 전력을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 다이오드(순수한(naked) 다이)의 크기는 100 내지 800 마이크로미터의 범위로부터 선택된다. 일 실시예에서, 레이저 다이오드는 0.5 - 5 마이크로미터2에서 선택된 발광 면적을 갖는다. 일 실시예에서, 레이저 다이오드는 5 - 44 도의 범위에서 선택된 발산각을 갖는다. 일 실시예에서, 다이오드는 약 6.4 x 108 W/(m2·sr)보다 크거나 동일한 전체 휘도를 제공하기 위한 구성(예컨대, 발광 면적, 발산각, 출력 파워 등)을 갖는다.
자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 프레임(5) 상에 배치되고 Y-방향 및/또는 X-방향을 따라 연장할 수 있다. 하나의 프레임(5)만 도시되어 있지만, 이 장치는 도 2 에 도시된 바와 같이 복수의 프레임(5)을 가질 수도 있다. 더 나아가, 렌즈(12)가 프레임(5) 상에 배치된다. 프레임(5) 및 그에 따른 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)와 렌즈(12)는 X-Y 평면에서 실질적으로 정지 상태이다. 프레임(5), 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4) 및 렌즈(12)는 액추에이터(7)에 의해 Z-방향으로 이동될 수 있다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 렌즈(12)는 특정한 렌즈에 관련된 액추에이터에 의해 Z-방향으로 이동될 수 있다. 필요한 경우, 각각의 렌즈(12)에는 액추에이터가 제공될 수 있다.
자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 빔을 방출하도록 구성될 수 있으며, 투영 시스템(12, 14, 18)은 빔을 기판의 타겟부 상으로 투영하도록 구성될 수 있다. 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4) 및 투영 시스템은 광 컬럼을 형성한다. 리소그래피 장치(1)는 광 컬럼 또는 그 일부를 타겟에 대해 이동시키기 위한 액추에이터(11)(예컨대, 모터)를 포함할 수 있다. 필드 렌즈(14) 및 이미징 렌즈(18)가 위에 배치된 프레임(8)은 액추에이터로써 회전가능하게 될 수 있다. 필드 렌즈(14)와 이미징 렌즈(18)의 조합은 이동 가능한 광학장치(9)를 형성한다. 사용 시에, 프레임(8)은 자신의 축(10) 주위에서, 예를 들어 도 2 의 화살표에 의하여 표시된 방향으로 회전한다. 프레임(8)은 액추에이터(11)(예컨대 모터)를 이용하여 축(10) 주위에서 회전된다. 또한, 프레임(8)은 이동 가능한 광학장치(9)가 기판 테이블(2)에 관하여 변위될 수 있도록 모터(7)에 의해 Z-방향으로 이동될 수 있다.
안에 개구부를 갖는 개구부 구조체(13)가 렌즈(12) 위에서 렌즈(12) 및 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4) 사이에 위치될 수 있다. 개구부 구조체(13)는 렌즈(12), 연관된 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4), 및/또는 인접한 렌즈(12)/자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 회절 효과를 제한할 수 있다.
도시된 장치는 프레임(8)을 회전시키고 동시에 광 컬럼 아래의 기판 테이블(2) 상의 기판을 이동시킴으로써 사용될 수 있다. 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 렌즈(12, 14, 18)가 서로 실질적으로 정렬되면 이러한 렌즈를 통과하여 빔을 방출할 수 있다. 렌즈(14 및 18)를 이동시킴으로써, 기판 상의 빔의 이미지가 기판의 부분 상에서 스캔된다. 광 컬럼 아래의 기판 테이블(2) 상에서 기판을 동시에 이동시킴으로써, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 빔에 노출되는 기판의 부분도 역시 이동한다. 컨트롤러의 제어 하에 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)를 고속으로 "온" 및 "오프"로 스위칭함으로써(예컨대, 이것이 "오프"일 때에는 출력이 없거나 임계치 아래의 출력을 갖고, 이것이 "온"일 때에는 임계치 위의 출력을 가짐), 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 세기를 제어함으로써, 그리고 기판의 속도를 제어함으로써, 요구된 패턴이 기판 상의 레지스트층 내에 제공될 수 있다.
도 2 는 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)를 가지는 도 1 의 리소그래피 또는 노광 장치의 개략적 상면도를 묘사한다. 도 1 에 도시된 장치(1)와 마찬가지로, 이 장치(1)는 기판(17)을 홀딩하기 위한 기판 테이블(2), 기판 테이블(2)을 6 자유도로까지 이동시키기 위한 위치 설정기(3), 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)와 기판(17) 간의 정렬을 판정하고 그리고 기판(17)이 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 투영에 대하여 레벨(level) 상태인지 여부를 판정하기 위한 정렬/레벨 센서(19)를 포함한다. 묘사된 바와 같이, 기판(17)은 사각형 형상을 가지는데, 하지만 이에 추가하거나 이를 대체하여 원형의 기판이 처리될 수 있다.
자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 프레임(15) 상에 배치된다. 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 방사선 방출 다이오드, 예를 들어, 레이저 다이오드, 예컨대 청자색 레이저 다이오드이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 X-Y 평면에서 연장하는 개별적으로 어레이(21)로 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 이러한 어레이(21)는 기다란 라인일 수 있다. 일 실시예에서, 어레이(21)는 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 단일 차원 어레이일 수 있다. 일 실시예에서, 어레이(21)는 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 이차원 어레이일 수 있다.
화살표에 표시된 방향으로 회전할 수 있는 회전하는 프레임(8)이 제공될 수 있다. 회전하는 프레임에는 각각의 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 각각의 빔을 투영하기 위한 렌즈(14, 18)(도 1 에 도시함)가 제공될 수 있다. 장치에는 프레임(8) 및 렌즈(14, 18)를 포함하는 광 컬럼을 기판에 대하여 회전시키기 위한 액추에이터가 제공될 수 있다.
도 3 은 그 둘레에 렌즈(14, 18)가 제공된 회전하는 프레임(8)의 매우 개략적인 사시도를 묘사한다. 복수의 빔, 이 예에서는 10 개의 빔이 렌즈 중 하나 상에 입사하고, 기판 테이블(2)에 의하여 홀딩되는 기판(17)의 타겟부 상에 투영된다. 일 실시예에서, 복수의 빔은 직선으로 배치된다. 회전 가능한 프레임은 액추에이터(미도시)를 사용하여 축(10) 주위에서 회전 가능하다. 회전 가능한 프레임(8)의 회전의 결과로서, 빔은 연속 렌즈(14, 18)(필드 렌즈(14) 및 이미징 렌즈(18)) 상에 입사할 것이고, 각각의 연속 렌즈 상에 입사하면, 그에 의하여 편향되어 기판(17)의 표면의 부분을 따라 이동할 것인데, 이는 도 4 를 참조하여 더 상세하게 설명되는 바와 같다. 일 실시예에서, 각각의 빔은 개별적인 소스, 즉 자기 발광 콘트라스트 디바이스, 예를 들어 레이저 다이오드(도 3 에는 미도시)에 의하여 발생된다. 도 3 에서 묘사되는 구성에서, 빔들 사이의 거리를 감소시키기 위하여 세그먼트화된 미러(30)에 의하여 편향되고 함께 모아져서, 이를 통하여 많은 수의 빔이 동일한 렌즈를 통하여 투영되게 하고 아래에서 논의될 분해능 요구사항을 달성한다.
회전 가능한 프레임이 회전함에 따라, 빔은 연속하는 렌즈 상에 입사하고, 렌즈에 빔이 조사될 때마다 빔이 렌즈 표면 상에 입사하는 지점이 이동한다. 빔이 렌즈에의 빔의 입사 지점에 따라 상이하게(예컨대, 상이한 편향으로) 기판 상에 투영되므로, 빔(기판에 도달할 때의)은 후속 렌즈의 각각의 통과로 스캐닝 이동을 만들게 될 것이다. 이러한 원리는 도 4 를 참조하여 더 설명된다. 도 4 는 회전 가능한 프레임(8)의 부분의 매우 개략적인 상면도를 묘사한다. 빔의 제 1 세트는 B1 으로 표시되고, 빔의 제 2 세트는 B2 로 표시되며, 빔의 제 3 세트는 B3 으로 표시된다. 빔의 각 세트는 회전 가능한 프레임(8)의 각 렌즈 세트(14, 18)를 통해 투영된다. 회전 가능한 프레임(8)이 회전함에 따라, 빔(B1)은 스캐닝 이동 시에 기판(17) 상으로 투영되고, 이에 의해 영역(A14)을 스캐닝하게 된다. 유사하게, 빔(B2)은 영역(A24)을 스캐닝하고 빔(B3)은 영역(A34)을 스캐닝 한다. 대응하는 액추에이터에 의해 회전 가능한 프레임(8)이 회전되는 것과 동시에, 기판(17) 및 기판 테이블은 방향(D)으로 이동되고, 이러한 방향은 도 2 에 도시된 것처럼 X 축과 나란할 수 있으며, 따라서 영역(A14, A24, A34) 내의 빔의 스캐닝 방향에 실질적으로 수직하다. 제 2 액추에이터에 의한 방향(D)으로의 이동의 결과로서(예를 들면, 대응하는 기판 테이블 모터에 의한 기판 테이블의 이동), 회전 가능한 프레임(8)의 연속되는 렌즈에 의해 투영될 때의 빔의 연속되는 스캔은 서로 실질적으로 인접하도록 투영되고, 그 결과 빔(B1)의 각각의 연속되는 스캔에 대한 실질적으로 인접한 영역(A11, A12, A13, A14)(도 4 에 도시된 것처럼 영역(A11, A12, A13)은 이전에 스캐닝되고 영역(A14)은 현재 스캐닝되는 중), 빔(B2)에 대한 영역(A21, A22, A23 및 A24)(도 4 에 도시된 것처럼 영역(A21, A22, A23)은 이전에 스캐닝되고 영역(A24)은 현재 스캐닝되는 중), 및 빔(B3)에 대한 영역(A31, A32, A33 및 A34)(도 4 에 도시된 것처럼 영역(A31, A32, A33)은 이전에 스캐닝되고 영역(A34)은 현재 스캐닝되는 중)이 얻어진다. 이에 의해, 기판 표면의 영역(A1, A2 및 A3)은 회전 가능한 프레임(8)을 회전시키는 동안 방향(D)으로의 기판의 이동으로써 커버될 수 있다. 동일한 렌즈를 통해 다수의 빔이 투영되면, 렌즈의 각각의 통과에 대하여, 복수의 빔이 각 렌즈로 기판을 스캔하여, 연속되는 스캔 동안 방향(D)으로의 변위가 증가될 수 있기 때문에, 보다 짧은 시간프레임 내에(회전 가능한 프레임(8)과 동일한 회전 속도로) 전체 기판을 처리할 수 있게 된다. 달리 말하면, 주어진 처리 시간 동안, 회전 가능한 프레임의 회전 속도는 다수의 빔이 동일한 렌즈를 통해 기판 상으로 투영될 때 감소될 수 있고, 따라서 높은 회전 속도에 기인하는 회전 가능한 프레임의 변형, 마모, 진동, 난류 등과 같은 영향을 줄이는 것이 가능해진다. 일 실시예에서, 복수의 빔은 도 4 에 도시된 것처럼, 렌즈(14, 18)의 회전에 대한 접선에 대하여 일정 각도로 배열된다. 일 실시예에서, 복수의 빔은 각 빔이 인접하는 빔의 스캐닝 경로와 중첩되거나 인접하도록 배열된다.
다수의 빔이 동일한 렌즈에 의해 한번에 투영되는 양상의 추가적인 효과는, 공차의 완화에서 찾을 수 있다. 렌즈의 공차에 기인하여(포지셔닝, 광학적 투영 등), 연속되는 영역(A11, A12, A13, A14)(및/또는 영역(A21, A22, A23, A24) 및/또는 영역(A31, A32, A33, A34))의 위치는 서로에 대하여 약간의 부정확한 포지셔닝을 보일 수 있다. 그러므로, 연속되는 영역(A11, A12, A13, A14) 사이에 약간의 중첩이 요구될 수 있다. 예를 들면, 하나의 빔 중 10%가 중첩되는 경우, 이에 의해 처리 속도는, 동일한 렌즈를 통해 한번에 하나의 빔이 통과하는 경우에 동일한 인자 10%만큼 감소할 것이다. 한번에 동일한 렌즈를 통하여 5개 이상의 빔이 투영되는 상황에서는, 5개 이상의 투영된 라인마다 동일한 10%의 중첩(유사하게도 상기 하나의 빔의 예를 참조)이 제공될 것이고, 따라서 전체 중첩을 대략적으로 5 이상의 인자를 2% 이하로 감소시켜, 전체 처리 속도에 대한 효과가 상당히 낮아질 것이다. 유사하게도, 적어도 10 개의 빔을 투영하게 되면, 대략 10 의 인자만큼 전체 중첩을 줄일 수 있다. 따라서, 기판의 처리 시간에 대한 공차의 영향은 동일한 렌즈에 의해 한번에 다수의 빔이 투영되는 특징에 의해 감소될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 보다 많은 중첩(따라서 보다 큰 공차 대역)이 허용될 수 있고, 이는 다수의 빔이 동일한 렌즈를 통해 한번에 투영되는 경우 처리에 대한 공차의 영향이 낮기 때문이다.
한번에 동일한 렌즈를 통해 다수의 빔을 투영하는 것에 대한 대안으로서 또는 이에 부가하여, 인터레이싱(interlacing) 기술이 이용될 수 있지만, 이는 렌즈 사이에 비교적 더 엄격한 매칭을 요할 수 있다. 따라서, 렌즈 중 동일한 하나의 렌즈를 통해 한번에 기판 상으로 투영되는 적어도 2개의 빔은 상호 간격을 가지고, 리소그래피 또는 노광 장치는 빔의 다음 투영이 간격에 투영되도록 하기 위해 제 2 액추에이터를 동작시켜 광 컬럼에 대하여 기판을 이동시키도록 구성될 수 있다.
방향(D)으로 그룹 내의 연속되는 빔들 사이의 거리를 줄이기 위해서(이에 의해, 방향(D)으로 더 높은 분해능을 달성하기 위해서), 빔은 방향(D)에 대하여, 서로에 대해 사선으로 배열될 수 있다. 간격은 광 경로 상에 세그먼트화된 미러(30)를 제공함으로써 더 감소될 수 있고, 각 세그먼트는 각각의 빔을 반사시키며, 이러한 세그먼트는 미러 상에 입사될 때의 빔들 사이의 간격에 비해 미러에 의해 반사될 때의 빔들 사이의 간격을 감소시키도록 구성된다. 이러한 효과는 또한 복수의 광섬유에 의해 달성될 수 있고, 각각의 빔은 각각의 광섬유 상에 입사되며, 이러한 광섬유는 광섬유의 상류에서의 빔들 사이의 간격에 비하여 상기 광섬유의 하류에서의 빔들 사이의 간격을 광 경로에 따라 줄이도록 구성된다.
더 나아가, 이러한 효과는 각각이 빔의 개별 하나를 수광하기 위한 복수의 입력을 가지는 집적된 광 도파관 회로를 사용하여 달성될 수 있다. 집적된 광 도파관 회로는, 광로를 따라, 집적된 광 도파관 회로의 상류에서의 빔 사이의 간격에 대하여, 집적된 광 도파관 회로의 하류에서의 빔 사이의 간격이 줄어들도록 구성된다.
기판에 투영되는 빔의 포커스를 제어하는 시스템이 제공될 수 있다. 이러한 구성은, 위에서 논의된 바와 같은 구성에서 광 컬럼 중 일부 또는 광 컬럼 모두에 의해 투영되는 빔의 초점을 조정하도록 제공될 수 있다.
일 실시예에서 투영 시스템은 레이저 유도 재료 전사에 의하여 재료(예를 들어 금속)의 액적의 국지적 증착을 야기하기 위하여 적어도 하나의 방사선 빔을 그 위에 디바이스가 형성될 기판(17) 위의 재료층 상에 투영한다. 방사선의 빔이 투영되는 기판은 타겟이라고 지칭될 수도 있다.
도 5 를 참조하면, 레이저 유도 재료 전사의 기계적 메커니즘이 묘사된다. 일 실시예에서, 방사선 빔(200)은 재료(202)의 플라즈마 브레이크다운 아래의 세기에서 실질적으로 투과성을 나타내는 재료(202)(예컨대, 글래스)를 통해 포커싱된다. 재료(202) 위에 있는 도너 재료층(204)(예컨대, 금속막)으로부터 형성된 기판 상에서 표면 열 흡수가 발생한다. 열 흡수는 도너 재료(204)의 용융을 야기한다. 또한, 발열은 전방 방향으로의 유도 압력 구배를 야기하여, 도너 재료층(204)으로부터 및 그에 따라 도너 구조체(예컨대, 플레이트)(208)로부터의 도너 재료 액적(206)의 순방향 가속을 야기한다. 그러므로, 도너 재료 액적(206)은 도너 재료층(204)으로부터 해방되고, 기판(17)을 향하여 그 위에 디바이스가 형성될 기판 상으로 이동된다(중력의 도움으로 또는 중력의 도움 없이). 빔(200)을 도너 플레이트(208) 상의 적정 위치에 포인팅함으로써, 도너 재료 패턴이 기판(17) 상에 증착될 수 있다. 일 실시예에서, 빔은 도너 재료층(204) 상에 포커싱된다.
일 실시예에서, 도너 재료의 전사를 야기하기 위해 하나 이상의 짧은 펄스가 이용된다. 일 실시예에서, 펄스는 준 일차원 전방 가열(quasi one dimensional forward heat) 및 용융된 재료의 물질 이동(mass transfer)을 획득하기 위해 수 피코초(㎰) 또는 펨토초의 길이로 될 수 있다. 이러한 짧은 펄스는 재료층(204)에서의 측방향의 열 흐름을 거의 없거나 전혀 없게 하고, 그러므로 도너 구조체(208) 상에 열부하를 거의 없게 하거나 전혀 없게 한다. 짧은 펄스는 재료의 급속한 용융 및 전방 가속을 가능하게 한다(예컨대, 금속과 같은 기화된 재료가 자신의 전방 방위성을 상실하여 스플래터링 증착(splattering deposition)이 초래된다). 짧은 펄스는 가열 온도 바로 위이지만 기화 온도보다 낮은 온도로의 재료의 가열을 가능하게 한다. 예를 들어, 알루미늄에 대하여, 섭씨 약 900 내지 1000 도의 온도가 바람직하다.
일 실시예에서, 레이저 펄스의 사용을 통해, 일정한 양의 재료(예컨대, 금속)가 100-1000 nm 액적의 형태로 도너 구조체(208)로부터 기판(17)으로 전사된다. 일 실시예에서, 도너 재료는 금속을 포함하거나 근본적으로 금속으로 구성된다. 일 실시예에서, 이 금속은 알루미늄이다. 일 실시예에서, 금속층(204)은 막의 형태이다. 일 실시예에서, 막은 또 다른 몸체 또는 층에 부착된다. 전술한 바와 같이, 몸체 또는 층은 글래스이어도 된다.
노광 장치는 다수의 이동하는 오브젝트들을 가질 수도 있다. 후속하는 논의는 예를 들어, 하나 이상의 이러한 오브젝트들의 가속도를 증가시키는, 이러한 오브젝트(들)의 속도를 증가시키는, 이러한 오브젝트(들)의 진동을 감소시키는, 이러한 오브젝트(들)의 제어를 개선하는 등의 방법에 초점을 맞춘다. 노광 장치 내의 하나의 예시적인 가동 오브젝트는 위에서 논의된 바와 같은 프레임(8)이다. 예를 들어, 필드 렌즈(14) 및/또는 이미징 렌즈(18)를 가지는 프레임(8)은 노광 장치 내에서 회전될 수도 있고 고속으로 회전될 수도 있다. 액추에이터(11)가 프레임(8)의 이동을 구동하기 위하여 사용된다. 본 명세서에서의 논의는 회전가능한 프레임(8)(이에 더하여 선형 방식으로 이동할 수도 있음)에 초점을 맞출 것인데, 하지만 본 명세서에서 설명되는 개념, 원리 및 실시예는 적합할 때에 선형으로 이동하는 오브젝트(예를 들어, 선형으로 이동하는 프레임(8))에 적용될 수도 있다. 더 나아가, 본 명세서에서의 논의가 프레임(8)에 초점을 둘 것인 반면에, 본 명세서에서 설명되는 개념, 원리 및 실시예는 적합한 경우, 예를 들어 노광 장치 내의 하나 이상의 추가적 또는 상이한 이동하는 오브젝트에 적용될 수도 있다.
도 6 을 참조하면, 프레임(8)의 일 실시예의 매우 개략적인 상면도가 액추에이터(11)와 함께 묘사된다. 액추에이터(11)는 각각 프레임(8)의 부분 주위에 이격되며 고정되어 있는 부분 상에 탑재된 그것의 부분을 가지는 복수의 모터(300)를 포함하는데, 고정된 부분은 프레임(8)에 상대적으로 실질적으로 고정되어 있다(일 실시예에서, 고정되어 있는 부분은 어떤 상황에서는 프레임(8)에 대하여 이동될 수도 있음). 일 실시예에서, 고정되어 있는 부분은 지지 프레임(5, 15)일 수도 있다(이에 옵션으로 그 위에 하나 이상의 측정 마크 또는 센서가 탑재될 수도 있음). 일 실시예에서, 프레임(8)의 이 부분 주위에 등간격으로 이격된 적어도 4 개의 모터(300)가 존재한다. 각각의 모터(300)는 코일 및 자석을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 모터(300)의 자석은 프레임(8) 상에 탑재되고 모터(300)의 코일은 고정되어 있는 부분 상에 탑재된다. 일 실시예에서, 모터(300)의 코일은 프레임(8) 상에 탑재되고 모터(300)의 자석은 고정되어 있는 부분 상에 탑재된다. 더 나아가, 모터(300)의 이 부분들은 프레임(8)의 외부에 위치하는 것으로 도시되는 반면에, 고정되어 있는 부분이 프레임(8) 내에 있다면 이들은 그럴 필요가 없다. 예를 들어, 도 13 은 고정되어 있는 부분이 프레임(8)의 내부에 위치한 일 실시예를 설명했다.
일 실시예에서, 모터(300) 중 하나 이상은 릴럭턴스(reluctance) 모터일 수도 있다. 릴럭턴스 모터는 2011 년 7 월 9 일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 13/156,924 호에 설명되는 것과 같을 수도 있는데, 이것은 그 전체로서 원용에 의하여 본 명세서에 통합된다. 회전자-고정자 배치구성(예를 들어, 가동 프레임(8) 및 이것의 고정되어 있는 부분)으로 구현될 경우, 릴럭턴스 모터는 이것의 힘을 고정자에 대하여 작용시킬 수도 있다. 고정자에 대한 회전자의 포지션 측정은 수학식
Figure pct00001
에 의하여 회전자에 인가된 정확한 힘 F를 야기하는 전류의 계산을 가능하게 하는데, 여기에서 i는 릴럭턴스 모터 내의 전류이고, g는 릴럭턴스 모터의 고정자 및 회전자 부분 간의 갭이며, k는 릴럭턴스 모터 디자인에 의하여 정의되는 상수이다.
모터(300)는 프레임(8)이 X- 방향 및/또는 Y-방향으로 이동하고 이에 옵션으로 X 및/또는 Y 방향 주위에서 회전하도록 할 수도 있다. 더 나아가, 일 실시예에서, 모터(300) 중 하나 이상은 프레임(8)이 기하학적 중심 축(10) 주위에서 회전하게 하거나 및/또는 프레임(8)을 Z 축에서 이동시킬 수도 있다. 이에 더하여 또는 이를 대체하여, 하나 이상의 모터(301)가 제공되어 프레임(8)이 기하학적 중심 축(10) 주위에서 회전하게 하거나 및/또는 프레임(8)을 Z 축에서 이동시킬 수도 있다. 더 나아가, 프레임(8)의 질량 중심(302)이 도시되며 모터(300, 301)는 프레임(8)이 추후 설명되는 바와 같이 질량 중심(302)을 통과하는 축 주위에서 회전하게 할 수도 있다.
더 나아가, 일 실시예에서, 모터(300) 중 하나 이상은 자신과 연관된 베어링을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 베어링은 액티브 자기적 베어링(active magnetic bearing; AMB)을 포함한다. 일 실시예에서, 베어링은 가스 베어링(예를 들어, 에어 베어링)을 포함한다. 일 실시예에서, 베어링은 모터(300)와 실질적으로 동일한 위치에 있다. 일 실시예에서, 베어링은 대체적으로 상이한 위치에 있을 수도 있고 또는 하나 이상의 추가적 베어링이 모터(300)에 있는 하나 이상의 베어링에 있을 수도 있다. 베어링은, 가동 프레임(8)이 5 자유도에서 경직되고(강건한) 다른 자유도에서 상대적으로 자유로와서, 예를 들어, Z-축 주위에서 회전하도록 할 수도 있다.
도 7 을 참조하면, 프레임(8)의 매우 개략적인 측면도가 액추에이터(11)와 함께 묘사된다. 이 도면에서 모터(300)가 모터(300)의 상부 세트 및 모터(300)의 하부 세트를 포함할 수도 있다는 것을 알 수 있다(예를 들어, 이들은 프레임(8)의 단부에 또는 이에 인접하여 위치될 수도 있다). 따라서, 모터(300)가 프레임(8)이 X- 및/또는 Y- 방향에서 이동하도록 제어할 수 있는 것이 더하여, 모터(300)는 이에 더하여 Rx 및/또는 Ry 방향에서의 프레임(8)의 운동을 야기할 수도 있다. 일 실시예에서, 모터(300) 및/또는 모터(301)는 프레임(8)의 Z-방향에서의 이동을 야기할 수도 있다. 일 실시예에서, 위에서 논의된 바와 같이, 프레임(8)은 모터(300) 위치 중 하나 이상에 위치된 하나 이상의 액티브 자석 베어링에 의하여 지지될 수도 있다. 액티브 자석 베어링은 프레임(8)이 자유롭게 Z-방향 주위에서 회전하도록 허용하고, 능동적으로 프레임(8)의 X- 및 Y-방향에서의 포지션을 제어한다. 도 7 에서, 상부 및 하부 액티브 자기적 베어링(모터(300)의 상부 및 하부 세트 각각에 위치됨)이 제공될 수도 있는데, 이것은 프레임(8)의(X- 및 Y- 방향에 추가하여) Rx 및/또는 Ry 방향에서의 제어를 허용한다. Z- 및 Rz-방향에 대한 베어링은 도시되지 않는데, 하지만 프레임(8)은 예를 들어 모터(301) 위치 중 하나 이상에 예를 들어 위치된 임의의 적합한 수동 또는 액티브 베어링에 의하여 Z-방향에서 지지될 수도 있다.
도 8 은 프레임(8) 및 고정되어 있는 부분(304) 간의 전자기 서스펜션의 원리에 작용하는 액티브 자기적 베어링을 도시하는 도 7 에서 화살표 'A' 에 의하여 표시되는 바와 같은 단면도를 도시하는데, 프레임(8) 및 고정되어 있는 부분(304)은 모터(300)의 개별적인 부분을 가진다. 액티브 자기적 베어링은 전자석 어셈블리들(306, 308), 전류를 전자석(306)으로 공급하기 위한 전력 증폭기(도시되지 않음)의 세트 및 프레임(8)의 부분 및 고정되어 있는 부분(304) 간의 갭(310) 내에서 프레임(8)의 포지션을 제어하기 위한 콘트롤러(도시되지 않음)를 포함한다. 도 8 에 도시된 바와 같은 예에서, 액티브 자기적 베어링의 4 개의 쌍이 도시되는데, 하지만 액티브 자기적 베어링의 다른 개수, 예컨대 1 개, 2 개, 3 개 또는 그 이상이 가능하다. 일 실시예에서, 센서(312)가 제공되어 고정되어 있는 부분(304)에 대한 프레임(8)의 상대적인 포지션을 측정하고 및/또는 프레임(8)에 인가되는 힘을 결정할 수도 있다. 센서는 연관된 전자제품에 연결되어 프레임에 인가된 힘 및/또는 프레임의 포지션의 제어를 가능하게 하는 피드백을 콘트롤러로 제공한다. 일 실시예에서, 센서는 자속 및 따라서 힘을 측정하기 위한 측정 코일(312)을 포함할 수도 있다. 측정 코일은 2011 년 7 월 9 일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 13/156,924 호에 설명되는 것과 같을 수도 있는데, 이것은 그 전체로서 원용에 의하여 본 명세서에 통합된다. 측정 코일(312)은, 예를 들어 액티브 자기적 베어링의 자기적 회로 내에서 생성된 자속에 기인하여 측정 코일(312) 내에 유도된 전압인 신호를 생성할 수 있다. 자기적 회로를 통과하는 자속을 나타내는 측정 신호는 생성된 힘의 정확한 예측을 가능하게 한다. 적분기(도시되지 않음)는 자기적 회로를 통과하는 자속을 나타내는 신호를 측정 신호(예를 들어, 유도된 전압)로부터 획득할 수 있다. 전자석 어셈블리들(306, 308)로 제공된 전류의 진폭을 제어하기 위한 제어 신호는 따라서 측정 코일(312) 신호로부터 유도될 수 있다.
일 실시예에서, 전력 증폭기는 실질적으로 동등한 바이어스 전류를 프레임(8)의 그 부분 주위에 배치된 액티브 자석 베어링의 전자석으로 공급한다. 프레임(8)의 포지션은, 프레임(8)이 자신의 중심 포지션으로부터 벗어날 때 바이어스 전류를 오프셋할 수 있는 콘트롤러에 의하여 제어된다. 액티브 자기적 베어링은, 예를 들어, 이것이 그만큼 마모를 겪지 않고, 낮은 마찰을 가지며, 그리고 흔히 자동적으로 질량 분산에서의 비정규성을 수용할 수 있음으로써, 회전자가 자신의 질량 중심을 통과하는 축 주위에서 낮은 진동을 가지고 회전하게 할 수 있다는, 기존의 베어링에 대한 장점을 가진다.
높은 정확도 및/또는 고속 애플리케이션에서, 높은 경직성(예를 들어, 가스 베어링에 의하여 액티브 자기적 베어링의 콘트롤러의 높은 대역폭에 의하여 제공됨)이 제공되어 이동하는 오브젝트의 및/또는 이것을 지지하는 프레임의 충분한 추적을 제공한다. 예를 들어, 가동 프레임(8) 및/또는 지지 프레임(5, 15)의 포지션 및/또는 이들에서의 진동은 빔이 적용가능 타겟 상에 정확하게 투영될 수 있도록 하기 위하여 양호하게 제어되어야 한다.
높은-경직성 베어링은 예를 들어, 가동 프레임(8)에서의 불균형에 기인하여 가동 프레임(8) 및/또는 지지 프레임(5, 15) 내에 힘들을 도입할 수도 있다. 잘 균형잡힌 가동 프레임(8)라고 해도, 140 Hz의 회전 주파수에서 예를 들어,1 N의 힘이 발생할 수도 있는데, 이것은 예를 들어, 프레임(8)의 150 nm 포지셔닝 오류를 초래할 수도 있다. 일 실시예에서, 빔의 충분히 정확한 투영을 가능하게 하기 위하여 오직 10 nm 포지셔닝 오류만이 허용될 수도 있다.
따라서, 일 실시예에서, 도 6 을 참조하면, 프레임(8)은 종래에 그래왔던 것처럼 프레임(8)의 기하학적 중심(10) 주위가 아니라 자신의 질량 중심(302)을 통과하는 축 주위에서 회전된다. 이를 수행하기 위해서는, "제로 힘"이 액티브 자기적 베어링에 의하여 인가되는데, 이것은 자신의 질량 중심(302)을 통과하는 축 근방에서의(기하학적 중심(10) 근방 대신에) 회전을 초래한다. 즉, 이러한 측정된 포지션/힘 편차들이 프레임(8)의 불균형에 의하여 초래된다면, 액티브 자기적 베어링에 대한 콘트롤러(C)는 측정된 포지션 및/또는 힘에 작용하는 개별적인 액티브 자기적 베어링 액추에이터(P)에 대하여 대항력(counteracting force)을 생성해서는 안 된다. 효과적으로, "강건한(stiff)" 베어링이 존재하지 않음으로써, 가동 프레임(8)이 원하는 회전 이외의 하나 이상의 다른 방향에서 회전할 수 있어서 가동 프레임(8)이 질량 중심(302)을 통과하는 축 근방에서 회전할 수 있도록 액추에이터(11)에 대한 포지션에 도달할 수 있도록 할 것이다.
도 9 를 참조하면, X-방향 액티브 자기적 베어링 액추에이터(Px)에 대한 콘트롤러(C)는 사인파(sinusoidal) 응답을 회전의 함수로서 수락해야 하고, Y-방향 액티브 자기적 베어링 액추에이터(Py)에 대한 콘트롤러(C)는 여현 응답을 포지션의 함수로서 수락해야 한다. 하지만, 이것들에 반응하지 않기 위하여, 도 10 을 참조하면, 사인/코사인 신호가 측정된 포지션/힘을 보상하기 위하여 사용되거나 콘트롤러(C) 세트포인트로서 사용되어야 한다. 사인파 세트포인트는, 이것이 불균형에 기인한 측정된 포지션/힘을 보상하도록 생성되며, 그러므로 콘트롤러(C)의 입력은 이러한 측정된 포지션/힘에 응답하여 제로로 유지된다. 일 실시예에서, 피드포워드가 사용되지 않는데, 이것은 어떠한 힘도 작동되지 않아야 하기 때문이다. 이러한 "제로 힘" 배치구성의 결과는 반작용력이 거의 없거나 아예 없는 것인데, 이것이 수락가능하게 낮은 포지션 오류를 초래한다.
적용된 보상은 교정되어야 한다. 일 실시예에서, 이러한 교정은 고속에서 회전하고 있는 동안 저대역폭 콘트롤러를 사용하여 수행될 수도 있다. 만일 콘트롤러 대역폭이 충분히 낮다면, 이것은 사인파 외란에 반응하지 않으며, 따라서 저대역폭 콘트롤러를 사용한 회전 도중의 포지션/힘 측정은 불균형 교정으로서 사용될 수 있다. 그러면, 교정된 값은 세트포인트로서 적용되고, 더 나아가 측정된 포지션/힘들은 더 양호한 추정에 도달하기 위하여 반복적으로 사용될 수 있다. 이를 대체하여, 콘트롤러 출력으로부터 회전 주파수를 필터링하는 노치가 콘트롤러 내에 구현될 수 있다. 또한 그 경우에서, 측정된 포지션/힘은 세트포인트로서 사용될 수 있고 다른 측정된 포지션/힘들이 더 양호한 추정에 도달하기 위하여 반복적으로 사용될 수 있다.
이러한 실시예에서, 프레임(8)이 더 이상 기하학적 중심(10) 근방에서 회전하지 않을 수도 있기 때문에, 빔들이 어디에서 타겟에 충돌할지 기대되는 장소의 편차가 도입될 수도 있다. 예를 들어, 렌즈(14, 18) 포지션 편차가 도입될 수도 있다. 이러한 편차는 타겟 레벨에서 센서(예를 들어, CCD 카메라)를 사용하여(예를 들어, 기판 스테이지 또는 다른 스테이지 또는 프레임 내의 센서를 사용하여) 기록될 수 있다. 그러면, 측정은 빔의 변조를 제어하는((예를 들어, 방사원(4)의 "점화(firing)"를 제어하는) 신호를 조절하기 위하여 사용되어 타겟을 원하는 위치에서 충돌하게 할 수 있다.
더 나아가, 고속 회전자의(단단한 몸체) 동역학은 자이로스코픽 효과에 의하여 조정된다. 두 개의 틸트 방향 Rx, Ry에 대하여, 이것은 아래 수학식 1 에 의하여 식별되는 "자이로스코픽 효과(gyroscopic effect)"라는 용어를 생성한다:
Figure pct00002
여기에서 각각
Figure pct00003
및
Figure pct00004
는 X 및 Y 축들 근방의 회전이고,
Figure pct00005
는
Figure pct00006
및
Figure pct00007
축들의 관성(inertia)이며,
Figure pct00008
는 Z 축 근방의 관성이고, ωz는 Z 축 근방의 각속도이고,
Figure pct00009
및
Figure pct00010
는 X 및 Y 축들의 토크이다. 매트릭스 P가 수학식 2 에서 이하 설명된다:
Figure pct00011
여기에서
Figure pct00012
이고, s는 라플라스 연산자이다. 자이로스코픽 효과는 회전 속도에 의존하여(1) 대각선 항들(관성 대신에)에서의 경직성 및 (2) 다른 방향인 상수 토크의 결과로서 일 방향에서의 일정한 회전 속도를 초래한다.
일 실시예에서, 자이로스코픽 효과는 소위 "교차 피드백"에 의하여 제어 루프에서 보상될 수 있는데, 여기에서 하나의 방향에서 측정된 속도는 반대 방향에서의 토크로 피드백된다. 도 11 을 참조하면, 제어 루프는 "교차 피드백" 항(CFB)를 가지는 내부 루프를 포함하는데, 이것은
Figure pct00013
및
Figure pct00014
방향에서 측정된 회전자 속도에 작용한다. 이득 균형 매트릭스(GB)는 제어 힘을 액추에이터(P) 상에 분산시켜 포지션 콘트롤러(C) 및 이득 스케줄 매트릭스(GS)에 대한 디커플링된 시스템을 생성한다.
가동 프레임(8) 속도를 그것의 측정된 포지션으로부터 생성하는 것은 절대 속도가 필요하기 때문에 어려운데, 하지만 프레임(8)의 고정되어 있는 부분에 대한 상대적 포지션은 측정된다. 비록 고정되어 있는 부분이 거의 이동하지 않지만, 이러한 차분은 이러한 기법을 적용함에 있어서 큰 문제점을 야기할 수 있다. 그러므로, 미분된 포지션이 적분된 고정되어 있는 부분 가속도와 결합될 것이다. 측정 시스템 노이즈 때문에 이것은 실현가능하지 않을 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 자이로스코픽 효과는 "교차 피드백" 항(CFB)의 피드백에 의해서가 아니라 소위 "자이로스코픽 보상(gyroscopic compensation; GyC)"을 사용하는 피드포워드에 의하여 보상된다. 도 12a 를 참조하면, "자이로스코픽 보상(GyC)" 매트릭스는 제어 루프 내의 이득 스케줄링 매트릭스(GS) 및 이득 균형 매트릭스(GB) 사이에 삽입된다. 결과로서, 이득 균형 매트릭스(GB)가 제어 힘을 포지션 콘트롤러(C) 및 이득 스케줄 매트릭스(GS)에 대한 피드포워드 디커플링된 시스템 내에서 액추에이터(P)상에 분산시키는 고도로 정확한 시스템이 획득될 수도 있다. 따라서, 자이로스코픽 효과는 가동 프레임(8)의 절대 속도를 결정 또는 측정하지 않고 감소되거나 소거될 수도 있다.
GyC 매트릭스는 아래의 수학식 3 에서 설명된다:
Figure pct00015
이것은 콘트롤러에 의하여 관찰될 때 수학식 4 를 초래한다:
Figure pct00016
위에서 설명된 정확한 GyC 매트릭스는 몇몇 상황에서 불안정한 시스템으로 유도할 수도 있다. 예를 들어, ωgyro(관성에 의존함)가 정확하게 알려지지 않는다면 불안정성이 발생할 수도 있다. 따라서, "디튜닝된(detuned)" GyC가 피드백 경로에서 사용되어 안정한 시스템을 생성하도록 도울 수도 있다. 예를 들어, 고역-통과 필터가 GyC 보상 항에 포함될 수도 있다. 고역-통과 필터는 저 주파수에 대해 순 적분기(pure integrator)의 이득을 제한한다. 이를 대체하여 또는 이에 더하여, 다소 더 낮은 GyC 이득(예를 들어 1.00 대신에 0.99)이 안정한 닫힌 루프를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. GyC를 안정성을 위한 이러한 방법으로 튜닝하는 것의 단점은 피드포워드의 감소된 성능이다. 이를 완화하기 위하여, 도 12b 를 참조하면, 도 12a 의 제어 루프가 디튜닝된 GyC("GyC1")와 함께 사용될 수도 있고 세트포인트 피드포워드에서 적용되는 정확한 GyC("GyC2")가 거기에 추가될 수도 있다.
더 나아가, 일 실시예에서, 이동하는 가동 프레임(8) 외부에서 발생하는 반작용력은 감소되거나 제거되어야 한다. 예를 들어, 반작용력은 직접적으로 지지 프레임(5, 15) 상에 작용하도록 허용되어서는 안 된다. 고정확도 애플리케이션에서, 직접적으로 여기된 반작용력에 응답하여 프레임 동역학을 지원함으로써 심각하게 외란될 수 있는 높은 콘트롤러 대역폭이 사용된다. 따라서, 고립 메커니즘이 소망된다. 고립 메커니즘이라 하는 것은 지지 프레임(5, 15)을 이동하는 가동 프레임(8)으로부터 초래하는 반작용력 또는 진동으로부터 완전하게 고립시키거나(및/또는 가동 프레임(8)을 지지 프레임(5, 15)으로부터의 진동 또는 힘으로부터 완전하게 고립시키거나) 또는 이동하는 가동 프레임(8)으로부터 초래되는 이러한 반작용력 또는 진동을 적어도 상당히 감소시키는/댐핑하는(및/또는 지지 프레임(5, 15)으로부터의 진동 또는 힘을 적어도 상당히 감소시키는/댐핑하는) 메커니즘을 의미한다. 이러한 고립 메커니즘은 반작용력 또는 진동으로부터 보호되어야 하는 요소들이 부착되는 별개의 프레임과 조합되는, 가동 프레임(8)의 모터가 연결되는 반응 프레임을 포함할 수도 있다. 프레임들은 예를 들어 접지에 개별적으로 연결될 수도 있고 또는 댐퍼를 통해 각각에 연결될 수도 있다. 이에 더하여 또는 이를 대체하여, 하나 이상의 반응 매쓰(가끔 균형 매쓰라고 지칭됨)가 사용될 수도 있다.
도 13a 내지 도 13d 를 참조하면, 가동 프레임(8) 시스템의 일 실시예가 개략적으로 액추에이터(11)의 반작용력 전부 또는 적어도 일부를 흡수하기 위한 하나 이상의 반응 매쓰(350)와 함께 개략적으로 도시된다. 이러한 실시예에서, 위에서 언급된 바와 같이, 고정되어 있는 부분(5)(예를 들어, 강건한 막대)은 프레임(8)의 내부로 연장하여, 프레임(8)이 고정되어 있는 부분(5) 주위에서 그리고 따라서 적어도 Z-축 주위에서 회전하도록 한다. 이러한 가동 프레임(8) 시스템은 위에서 설명한 바와 같으며 하나 이상의 액티브 자기적 베어링을 가지는 모터(300) 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 이러한 가동 프레임(8) 시스템은 위에서 설명한 바와 같은 하나 이상의 센서(312)를 더 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 고정된 부분(5)은 강건하게 프레임(15)에 연결된다. 프레임(8)이 프레임(8) 및 고정되어 있는 부분(5) 사이의 하나 이상의 센서를 추종하기 때문에, 고정되어 있는 부분(5)은 바람직하게는 강건하게 프레임(15)에 연결됨으로써, 기판 모션이 참조되는 상대인 프레임(15) 및 프레임(8) 사이에 적합한 관련성이 존재하도록 한다. 일 실시예에서, 고정되어 있는 부분(5)은 고립 메커니즘(352)(예를 들어, 스트링 또는 가스 마운트의 형태인 예를 들어 댐퍼)를 통하여 프레임(15)에 연결될 수도 있는데, 이것은 프레임(8) 및 프레임(15)(및/또는 다른 구조체) 사이의 적합한 관련성을 확립하기 위한 추가적 미분 측정을 요구할 수도 있다. 프레임(15)은 접지에 고립 메커니즘(354)(예를 들어, 스트링 또는 가스 마운트의 형태인 예를 들어 댐퍼)을 통하여 접지에 연결될 수도 있는데, 이것은 추가적 미분 측정을 요구할 수도 있다.
이러한 실시예에서, 반응 매쓰(350)는 고정되어 있는 부분(5)에 이동가능하게 접속된다. 반응 매쓰(350)는, 예를 들어 스트링에 의하여 고정되어 있는 부분(5)에 연결될 수도 있다. 모터(300)의 일부가 반응 매쓰에 연결되는 반면에, 모터(300)의 다른 부분이 프레임(8)의 부분이거나 또는 프레임(8)에 연결된다. 모터(300)가 프레임(8)을 작동시키기 위하여 사용되는 경우, 반작용력은 반응 매쓰(350)에 의하여 흡수됨으로써, 반작용력의 전부 또는 적어도 많은 양이 고정되어 있는 부분(5) 내로 전파하지 않게 한다.
도 13b는 도 13a의 점선 박스에 의하여 개략화된 부분의 일 실시예의 개략적 측면도를 묘사하고 도 13c는 도 13a의 점선 박스에 의하여 개략화된 부분의 일 실시예의 개략적 상면도를 묘사한다. 이러한 실시예에서, 모터(300)의 코일(전자석) 부분은 반응 매쓰(350) 내에 또는 그 위에 탑재된다. 모터(300)의 4 개의 다른 개수의 코일 부분들이 제공될 수도 있다. 모터(300)의 코일 부분은 프레임(8)과 상호작용하여 프레임이 이동하게 한다. 예를 들어, 프레임(8)은 강철로 이루어져 모터(300)의 코일 부분의 프레임(8)과의 상호작용이 프레임(8)을 이동하게 할 수도 있다. 이를 대체하여 또는 이에 더하여, 특정한 구조체는 모터(300)의 코일 부분과 협동하는 코일 부분의 부분인 프레임 내에 또는 상에 탑재될 수도 있다. 일 실시예에서, 모터(300)의 코일 부분은 프레임(8) 상에 있을 수도 있고 모터(300)의 다른 부분은 반응 매쓰(350) 상에 있을 수도 있다.
일 실시예에서, 반응 매쓰(350)는 모터(300)의 하나 이상의 코일 부분이 부착되는 단일 모놀리식 구조체(예를 들어, 고정되어 있는 부분(5)을 감싸는 실린더)일 수도 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 반응 매쓰(350)가 존재할 수도 있으며, 예를 들어 2 개, 3 개, 4 개 또는 더 많은 별개의 반응 매쓰들이 존재할 수도 있다. 모터(300)의 두 개 이상의 코일 부분은 반응 매쓰마다 탑재될 수도 있다. 일 실시예에서, 모터(300)의 각각의 코일 부분은 자기 자신의 반응 매쓰(350)를 가진다.
일 실시예에서, 반응 매쓰(350) 중 하나 이상은 6 자유도까지 그리고 이를 포함하는 자유도에서 이동할 수도 있다. 일 실시예에서, 반응 매쓰(350) 중 하나 이상은 오직 1, 2, 3 또는 4 자유도에서만 이동할 수도 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 센서(312)는 고정되어 있는 부분(5) 상에 탑재되어 가동 프레임(8)의 포지션을 고정되어 있는 부분(5)에 대하여 직접적으로 측정한다. 각각의 센서(312)는 단일 방향(예를 들어, Y-방향, X-방향, 등)에서 또는 다중 방향(예를 들어, X 및 Y 방향)에서 측정할 수도 있다. 갭은 반응 매쓰(350) 내부에 제공되어 센서(312)가 가동 프레임(8)을 측정하도록 할 수도 있다. 이를 대체하여 또는 이에 더하여, 갭은 복수의 반응 매쓰(350) 사이에 제공되어 센서(312)가 가동 프레임(8)을 측정하도록 할 수도 있다.
도 13c 및 도 14 를 참조하면, 각각의 작동 방향에 대하여, 적어도 두 개의 모터(300)(예를 들어, 릴럭턴스 모터)가 제공될 수도 있다- 하나는 회전자의 각각의 반대측에 제공될 수도 있다(예를 들어, 도 7 의 모터(300)의 상부 세트, 도 7 의 모터(300)의 하부 세트, 도 13b 의 모터(300)의 상부 세트 또는 도 13b 의 모터(300)의 하부 세트). 이것에 대한 이유는 특정 모터가 단방향성 힘을 인가할 수도 있다는 것이다. 일 실시예에서, 도 14 를 참조하면, 특정 작동 방향에 대한 적어도 두 개의 모터(300)들이 동일한 반응 매쓰(350)에 연결된다. 이러한 배치구성은 이것의 움직임(excursions)을 제한하면서 총 반응 매쓰의 더 높은 매쓰를 허용한다.
도 13d 에서, 도 13b 에서 묘사되는 실시예의 변형예가 도시된다. 도 13b 에서와 같이, 모터(300)의 부분은 반응 매쓰(350) 내부에 또는 상에 탑재된다. 이 경우에, 모터(300)의 2 개의 묘사된 상부 부분은 X-방향에서의 프레임(8)의 이동을 야기하는 반면에 모터(300)의 2 개의 다른 상부 부분(도시되지 않지만 모터(300)의 두 개의 묘사된 상부 부분에 대해 90 도에 있음)은 Y-방향에서의 프레임(8)의 이동을 야기한다. 모터(300)의 2 개의 묘사된 하부 부분은 Z-방향에서의 프레임(8)의 이동을 야기한다. 일 실시예에서, 모터(300)의 다른 하부 부분은 Z-방향에서의 이동을 야기하기 위하여 제공될 수도 있다. Z-방향에서의 이동을 야기하기 위한 모터(300)의 3 개 이상의 부분들이 있으면, 모터(300)는 Z, Rx 및 Ry 방향에서 작동할 수 있다. 일 실시예에서, 모터(300)의 이 부분들이 프레임이 Z-축 근방에서 회전하도록 야기할 수도 있다. 일 실시예에서, 모터(300)의 부분들 각각 또는 전부는 릴럭턴스 모터의 부분일 수도 있다. 도 13b 에서와 같이, 하나 이상의 센서(312)는 고정되어 있는 부분(5) 상에 탑재되어 가동 프레임(8)의 포지션을 고정되어 있는 부분(5)에 대하여 직접적으로 측정한다. 이 경우에, 센서(312)는 프레임(8)을 측정하기 위하여 반응 매쓰(350)의 주변 외부에 탑재된다.
하나 이상의 반응 매쓰(350)를 사용함으로써, 원하는 대역폭에서 안정한 시스템이 획득될 수도 있다. 반작용력이 고정되어 있는 부분(5)에 진입하기 이전에 필터링되어, 높은 서보 제어 대역폭 및 작은 포지션 오류를 가능하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 20 Hz에서 1 kg의 반응 매쓰(350), 500 Hz에서 10 kg인 고정되어 있는 부분(5), 80 kg의 가동 프레임(8), 150 Hz에서 5000 kg인 프레임(15) 및 1.5-3 Hz에 대한 가스 마운트(354)를 가질 수도 있다. 이러한 시스템에서, 고정되어 있는 부분(5) 내에, 낮거나 반작용력이 없는 안정한 시스템이 획득될 수도 있다. 도 15 를 참조하면, 시뮬레이션된 데이터의 보드 선도는, 예를 들어 반응 매쓰가 없는 경우의 X-방향에서의 기계적 전달을 도시한다. 반응 매쓰가 없으면, 반응 경로는 200 Hz 위의 액션 경로에 접근하기 시작한다. 이제 도 16 을 참조하면, 시뮬레이션된 데이터의 보드 선도는 반응 매쓰가 있는 경우의 X-방향에서의 기계적 전달을 도시한다. 반응 매쓰가 있으면, 반응 경로는 200 Hz 위의 액션 경로로부터 이격되어 유지된다. 더 나아가, 반응 매쓰가 20 Hz 아래의 주파수에는 어드레싱하지 않을 수도 있다는 것이 도 16 으로부터 알 수 있는데, 이것은 주파수의 이러한 범위가 공진의 부족에 기인하여 안정성에 영향을 주어서는 안되기 때문이다. 이에 더하여, 도 16 을 참조하면, 반응 경로는 약 20 Hz에서 증폭되며, 즉 반작용력은 증폭되는데, 하지만 이것은 제어 시스템의 대역폭보다는 더 낮고 따라서 큰 유해한 효과를 가지지 않는다. 20 Hz 근처 또는 이보다 더 적은 주파수는 필요하다면 다른 방식(예를 들어, 댐핑)으로 어드레싱될 수 있다. 약 20 Hz보다 높은 주파수에 대하여, 반응 매쓰는 반응 경로를 액션 경로로부터 이격되게 유지하는 데에 있어서 효과적이다.
동작 시에, 힘은 가끔 반응 매쓰에 의하여 흡수되기에는 너무 크다; 반응 매쓰의 움직임은 너무 커질 수도 있다. 이것은, 예를 들어(1) 가동 프레임(8)에 의하여 6-자유도 프로파일을 추적할 경우(예를 들어, 가동 프레임(8)의 기판에 대한 적정 포지션 및 방위를 유지할 때, 예를 들어, 레벨링) 및/또는(2) 큰 반복적인 외란이 보상될 필요가 있을 경우(예를 들어 Z 방향에서 작용하여 가동 프레임(8)을 Z-축에 따라 포지셔닝하는 중력 보상기로부터의 특징)에 해당되는 경우일 수도 있다.
가능한 솔루션은 하나의 모터(300)가 사용될 위치에 적어도 두 개의 모터(356, 358)를 사용하는 것이다. 도 17 은 참조하면, 반응 매쓰(350)에 연결된 제 1 모터(356)는 서보 피드백 힘(360)만을 인가한다. 직접적으로 고정되어 있는 부분(5)에 연결된 제 2 모터(358)는 서보 피드포워드 힘(362)만을 인가한다. 서보 피드포워드 힘은 훨씬 더 크지만, 제어 루프를 불안정하게 할 수 없기 때문에 반응 매쓰에 의하여 고립될 필요가 없다. 더 나아가 배치구성의 이러한 유형에서, 반응 매쓰(350)에 연결된 모터(356)가 상대적으로 작은 힘만을 인가할 것이기 때문에, 바이어스 전류가 대응하는 상반된 모터 상에서 사용될 수 있다. 그러면, 작동된 힘은 하나의 모터에서의 더 큰 전류, 및 다른 모터에서의 더 작은 전류로 변환된다. 이것은 하나의 모터에서 다음 것마다 증폭기를 스위칭할 필요가 없다는 것을 의미할 수도 있다.
일 실시예에서, 가동 프레임(8)은 높은 콘트롤러 대역폭을 획득하는 것을 방해하는 내부 역학을 겪게 될 수도 있다. 따라서, 더 높은 대역폭을 획득하는 것이 바람직하며, 이것이 더 양호한 정확도 및 더 양호한 정확도로 유도할 수 있다. 후속하는 측정은 이러한 더 높은 대역폭, 더 양호한 정확도, 및/또는 더 양호한 이미징을 획득하는 것을 도울 수 있다.
도 18 은 프레임(4)의 부분 주위에 등간격으로 이격된 복수의 모터(300)(예를 들어, 4 개의 모터, 예컨대 릴럭턴스 모터)를 가진 가동 프레임의 개략적인 상면도를 묘사한다. 예를 들어, 도 18 의 예에서, 모터(300)는 0°, 90°, 180° 및 270° 포지션에 위치된다. 더 나아가, 도 18 은 X, Y 방향에서의 가동 프레임(8)의 포지션/힘을 측정하기 위한 복수의 센서(312)(예를 들어, 3 센서)를 역시 묘사한다. 센서들은 프레임(4)의 부분 주위에 등간격으로 이격된다. 예를 들어, 도 18 의 예에서, 센서(312)는 45°, 165°, 및 285° 포지션에 위치된다.
도 19 를 참조하면, 도 18 의 프레임(8)이 회전되는 것으로 도시된다. 모션 도중에, 가동 프레임(8)은 자신의 모드 중 하나로서, 도 19 에 도시된 바와 같은 특정 주파수에서 타원체 형상을 채택할 수도 있다. 이러한 형상은 센서(312)에 의하여 픽업되고 모터(300)에 의하여 작동되며, 그러므로 콘트롤러가 제어하려고 하는 기계적 시스템 내에 나타날 것이다. 이러한 모드 및/또는 다른 낮은 모드들이 제어 루프 내에서 "가시적"이 되며, 따라서 감소된 대역폭으로 인도하게 된다. 저대역폭은 더 큰 포지셔닝 오류를 초래할 수도 있고, 회전가능한 프레임(8)의 경우에는 높은 회전 속도에서 불안정성을 초래할 수도 있다.
일 실시예에서, 이러한 모드(및/또는 다른 낮은 모드) 중 어느 것이 센서(312)에 의하여 관찰되지 않고 및/또는 모터(300)에 의하여 작동되지 않으며, 따라서 서보 개방된 루프로부터 본질적으로 제거되는 것이 소망된다. 일 실시예에서, 이를 구현하기 위하여, 센서는 두 개의 인접한 모터들의 각위치를 실질적으로 양분하는 각위치에 위치결정된다. 예를 들어, 만일 인접한 모터들이 각각 0° 및 90° 포지션에 위치된다면, 센서는 약 45° 포지션에 위치된다. 그러므로, 도 20 을 참조하면, 일 실시예에서 모터(300)는 도 18 및 도 19 에 도시된 바와 같이 0°, 90°, 180° 및 270° 포지션에 위치된다. 그러나, 이제 45°, 135°, 225° 및 315° 포지션에 위치되는 4 개의 센서(312)가 존재한다. 이러한 배치구성에서, 도 21 의(A) 내지(D)와 관련하여 도시될 바와 같이, 타원체 모드 형상은 이제: 센서(312)에 의하여 타원체로서 관찰되지 않거나, 모터(300)에 의하여 타원체로서 작동되지 않으며, 따라서 서보 개방 루프로부터 제거된다. 도 21(A) 및 (B)는 모터(300) 중 하나 이상에 의하여 작동되지만 센서(312)에 의하여 타원체로서 관찰되지 않는, 프레임(8)의 몇몇 모드 형상을 도시한다. 도 21(C) 및 (D)를 참조하면, 가동 프레임(8)이(도 21(A)에서의 방위로부터 도 21(C)에서의 방위로 또는 도 21(B)에서의 방위로부터 도 21(D)에서의 방위로) 회전하는 경우, 가동 프레임(8)의 타원체 모드는 센서(312) 중 하나 이상에 의하여 타원체로서 관찰되지만, 모터(300) 중 하나 이상에 의하여 타원체로서 작동될 수 없다.
도 22 를 참조하면, 보드 선도는 도 20 의 모터(300)/센서(312) 방위가 있거나 없는 회전자의 동적 모델을 사용하여 시뮬레이션된 결과를 묘사한다. 곡선(400)은 도 20 의 모터(300)/센서(312) 방위를 도시한다. 곡선(402)은 도 20 의 모터(300)/센서(312) 방위가 있는 응답을 도시하는데, 여기에서 센서(312)는 방사상 센서이다. 곡선(404)은 도 20 의 모터(300)/센서(312) 방위가 있는 응답을 도시하는데, 여기에서 센서(312)는 접선 센서이다. 예를 들어, 곡선(400) 내의 약 830 Hz 모드가 곡선(402 및 404)에서 더 이상 명백하지 않다는 것을 알 수 있다.
더 나아가, 일 실시예에서, 도 23 을 참조하면, 8 개의 모터(300)(예를 들어, 릴럭턴스 모터)가 X 및 Y 이격, 및 Rx 및 Ry 회전을 획득하기 위하여 사용된다. 4 개의 모터(300)(파선 사각형으로서 도시됨)의 제 1 세트가 가동 프레임(8)의 상단에 또는 이에 근접하게 위치되는 반면에, 4 개의 모터(300)(실선 사각형으로서 도시됨)의 다른 세트는 가동 프레임(8)의 하단에 있거나 이에 근접하게 위치된다. 5 개 이상의 모터(300)(예를 들어, 8 개의 총 모터(300))를 가동 프레임(8)의 상단 및 하단 모두에서 사용하여 가동 프레임(8) 모드를 능동적으로 제어하는 것이 가능하다. 이러한 형태의 과작동(overactuation)이 엑스트라 센서(312)를 추가하는 것과 결합될 수 있다.
그러나, 모터(300)의 상단 및 하단 세트가 가동 프레임(8)의 모드(예를 들어, 타원체 모드)를 여기시키는 것을 피하는 것을 돕기 위하여 그리고 도 24 를 참조하면, 모터(300)의 하단 세트의 각각의 모터(파선 사각형으로 도시됨)는 모터(300)의 상단 세트의 두 개의 인접한 모터(실선 사각형으로 도시됨)의 각위치를 실질적으로 양단하는 각위치에 위치된다. 예를 들어, 도 24 를 참조하면, 모터(300)의 상단 세트의 만일 인접한 모터(300)가 0° 및 90° 포지션 각각에 위치된다면, 모터(300)의 하단 세트의 모터는 약 45° 포지션에 위치된다. 사실상, 모터(300)의 하단 세트는 모터(300)의 상단 세트에 대하여 약 45 도 회전된다. 이제 만일 X, Y, Rx 또는 Ry 힘이 인가된다면, 모터(300)의 상단 세트 또는 모터(300)의 하단 세트만이 그 모드를 여기할 수도 있는데, 두 개 모두가 동시에 작용하는 것은 아니다.
위에서 논의된 바와 같이, 모션 도중에, 가동 프레임(8)은 내부 역학에 제한을 가하는 대역폭을 겪을 수도 있다. 예를 들어, 가동 프레임(8)은 자신의 모드 중 하나로서, 특정 주파수에서 타원체 형상을 채택할 수도 있다. 이러한 형상은 도 19 에 도시된 센서(312)에 의하여 픽업되고 모터(300)에 의하여 작동될 수 있고, 그러므로 콘트롤러가 제어하려고 하는 기계적 시스템 내에 나타날 것이다. 이러한 모드 및/또는 다른 낮은 모드들이 제어 루프 내에서 "가시적"이 되며, 따라서 감소된 대역폭으로 인도하게 된다. 저대역폭은 더 큰 포지셔닝 오류를 초래할 수도 있고, 회전가능한 프레임(8)의 경우에는 높은 회전 속도에서 불안정성을 초래할 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 솔루션은 어떤(즉 저 주파수) 모드 형상 이 비관찰되게 하고 및/또는 그러한 모드 형상으로서 작동되지 않도록 하는 것이다. 일 실시예에서, 복수의 개별 센서 신호는 결합되어 평균화를 통해서 비관찰가능성(unobservability)을 생성한다. 예를 들면, 도 21 에 대하여 위에서 논의된 바와 같이, 센서들이 서로에 대해 반대로(즉, 프레임의 중심에 대하여 서로에 대해 180 도에) 배치되고 그리고 모드 형상도 역시 그러한 포지션들에서 반대가 되며, 따라서 센서가 180 도 위상 천이된 오류 신호를 측정하는 경우, 평균화는 모드 형상을 "비관찰가능하게" 만들고 및/또는 그 모드 형상으로서 작동되지 않게 할 수 있다. 예를 들어, 도 21 에서 묘사되는 바와 같이, 임의의 회전을 가진 타원 모드 형상은 제 1 방향을 따라 서로 반대인 두 개의 센서의 제 1 세트 및 제 2 방향을 따라 서로 반대인 두 개의 센서의 제 2 세트를 사용하여 "비관찰가능하게" 될 수 있는데, 제 2 세트의 제 2 방향은 제 1 세트의 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직이다. 일 실시예에서, 센서들의 세 개 이상의 세트들이 프레임을 측정하고, 프레임의 모드 형상이 "비관찰가능하게" 및/또는 그 모드 형상으로서 작동되지 않게 만드는 것을 용이화하기 위하여 채용될 수도 있다. 센서들의 그러한 추가적 세트들은 측정을 더 정확하게 만들기 위하여 및/또는 프레임이 더 "비관찰가능하게" 및/또는 그 모드 형상으로서 덜 작동되도록 만들기 위하여 사용될 수도 있다. 이에 더하여 또는 이를 대체하여, 추가적 세트들은 프레임의 모드 형상을 "비관찰가능하게" 및/또는 그 모드 형상으로서 작동되지 않게 만들도록 사용될 수도 있는데, 예를 들어, 만일 모드 형상이 타원이 아니거나 또는 균일한 타원이 아니라면 두 개의 세트들은 이를 할 수 없을 수도 있다. 더 나아가, 센서들의 세트는 세 개 이상의 센서를 포함할 수도 있다. 세트 내의 세 개 이상의 센서들은 예를 들어, 비정규적 타원 모드 형상(예를 들어, 균일하게 타원형이 아닌 타원 유형 형상)을 측정하기 위하여 사용될 수도 있다. 세 개 이상의 센서들이 결합된다면, 적정 센서 포지셔닝 및 수학식(예를 들어, 센서의 위치, 기대된 모드 형상, 및/또는 프레임의 각위치에 관련된 정보(예를 들어, 프레임의 회전 포지션에 상대적인 센서 측정의 타이밍)을 사용함)가 측정들을 결합하여 모드 형상을 관찰하지 않고 및/또는 프레임을 그 모드 형상으로서 작동시키지 않고 신호들을 산출하기 위하여 사용될 것이다.
추가적인 실시예에서, 접선 계측법이 모드 형상 징후(manifestation)의 방향에 실질적으로 수직인 방향에서 측정하기 위하여 사용되는데, 이것이 모드 형상이 비관찰되고 및/또는 그 모드 형상으로서 작동되지 않게 만드는 것을 용이화한다. 그 이유는 접선 방향에서의 측정이 모드 형상에(다소) 비민감하기 때문인데, 이것이 주로 방사상 방향에서 스스로 발현한다(manifests itself)(예를 들어 타원체 모드 형상). 접선 계측법이라 함은 프레임의 표면에 대한 및/또는 회전축으로부터의 반경에 대한 접선에서의 측정을 의미한다. 접선 계측법을 사용한 측정을 위하여 사용되는 프레임(8)의 표면은 만곡된(예를 들어, 원형 아크) 표면일 필요도 없고 이것은 프레임(8)의 외부면일 필요도 없다.
도 25 를 참조하면, 하나 이상의 접선 센서(380)가 프레임(8)을 실질적으로 접선 방향에서 측정하기 위하여 제공된다. 일 실시예에서, 5 개의 접선 센서(380)가 제공되어 5 개의 자유도(X, Y, Rx, Ry, 및 Rz) 측정 및 따라서 5 개의 자유도에서의 포지셔닝의 제어를 허용한다. 도 25 에 도시된 바와 같이, 3 개의 접선 센서(380)는 프레임(8) 상부 절반에서의 프레임(8)의 회전축 주위에 등간격으로 이격된다. 다른 두 개의 접선 센서(380)는 프레임(8) 하부 절반에서의 프레임(8)의 회전축 주위에 등간격으로 이격된다. 일 실시예에서, 3 개의 접선 센서(380)는 프레임(8)의 하부 절반에 있을 수도 있고 두 개의 접선 센서(380)는 프레임(8)의 상부 절반에 있을 수도 있다. 추가적 센서(382)가 축상(Z-방향) 측정 및 따라서 축상 방향에서의 포지셔닝의 제어를 위하여 제공된다.
일 실시예에서, 센서(380, 382) 중 하나 이상은 인코더 시스템일 수도 있다. 실시예에서, 인코더 시스템의 스케일은 프레임(8) 내에 또는 상에 있으며, 인코더 시스템의 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드(readhead)는 고정되어 있는 부분(5) 및/또는 프레임(15) 상에 있다. 변형예에서, 인코더 시스템의 스케일은 고정된 부분(5) 및/또는 프레임(15) 내에 또는 상에 있으며, 인코더 시스템의 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드는 프레임(8) 상에 있다. 일 실시예에서, 센서(380, 382) 중 하나 이상은 용량성 센서, 에디 전류 센서, 또는 공초점 센서일 수도 있다. 일 실시예에서, 센서들(380) 각각은 인코더 시스템이고 센서(382)는 용량성 센서, 에디 전류 센서, 또는 공초점 센서이다.
도 26(A) 및 (B)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 개략적인 프레임(8)의 측면도 및 상면도가 묘사된다. 이 경우에, 프레임(8)은 원형이지만 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 도 26(A)에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 접선 센서(380)는 스케일(386)과 조합하여 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드(384)를 포함한다. 일 실시예에서 스케일(386)은 프레임(8)에 부착된다. 도 26(A)에는 프레임(8)의 상부 절반과 연관되는 접선 센서(380) 중 두 개가 묘사되고, 도 26(B)에서는 프레임(8)의 상부 절반과 연관되는 세 개의 접선 센서(380)가 묘사된다. 프레임(8)의 하부 절반의 두 개의 접선 센서는 오직 편의를 위하여 도 26 에서 묘사되지 않는다. 더 나아가, 이러한 실시예에서, 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드(384)가 그들의 감지면이 개별적인 화살표에 의하여 도시되는 방향에서 스케일(386)에 대향하도록 구성되며 스케일(386)은 프레임(8)의 측방향 외부면에 부착되는 것을 알 수 있다; 이해될 바와 같이, 스케일(386)은 프레임(8)의 다른 표면 상에 또는 내에 있을 수 있다. 더 나아가, 스케일(386)이 연속적인 것으로 도시되는 반면에, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 스케일(386)은 프레임(8)의 외부 측방향 표면 주위에서, 예를 들어 각각 특정 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드(384)와 연관되는 하부스케일(386)로 세그먼트화될 수도 있다. 일 실시예에서 스케일(386)은 선형 그레이팅을 포함한다. 도 26 에서 묘사되는 접선 센서(380)의 결합된 판독치를 통하여, 프레임(8)의 X 및/또는 Y 방향에서의 이동은 Z-축 근방에서의 회전으로서 결정될 수 있다. 프레임(8)의 하부 절반 상의 유사한 접선 센서(380)와 조합하여, 프레임(8)의 X 및/또는 Y 방향 근방에서의 이동이 결정될 수 있다.
도 27(A) 및 (B)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 개략적인 프레임(8)의 측면도 및 상면도가 묘사된다. 이 경우에, 프레임(8)은 원형이지만 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 도 27(A)에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 접선 센서(380)는 스케일(386)과 조합하여 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드(384)를 포함한다. 일 실시예에서 스케일(386)은 프레임(8)에 부착된다. 도 27(A)에는 프레임(8)의 상부 절반과 연관되는 접선 센서(380) 중 두 개가 묘사되고, 도 27(B)에서는 프레임(8)의 상부 절반과 연관되는 세 개의 접선 센서(380)가 묘사된다. 프레임(8)의 하부 절반의 두 개의 접선 센서는 오직 편의를 위하여 도 27 에서 묘사되지 않는다. 더 나아가, 이러한 실시예에서, 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드(384)가 그들의 감지면이 개별적인 화살표에 의하여 도시되는 방향에서 스케일(386)에 대향하도록 구성되는 프레임(8)의 외부 상단(또는 하단) 면에 스케일(386)이 부착된다는 것을 알 수 있다. 더 나아가, 스케일(386)이 연속적인 것으로 도시되는 반면에, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 스케일(386)은 프레임(8)의 외부 상단(또는 하단)면 주위에서, 예를 들어 각각 특정 센서, 트랜스듀서 또는 판독헤드(384)와 연관되는 하부스케일(386)로 세그먼트화될 수도 있다. 일 실시예에서 스케일(386)은 선형 그레이팅을 포함한다. 도 27 에서 묘사되는 접선 센서(380)의 결합된 판독치를 통하여, 프레임(8)의 X 및/또는 Y 방향에서의 이동은 Z-축 근방에서의 회전으로서 결정될 수 있다. 프레임(8)의 하부 절반 상의 유사한 접선 센서(380)와 조합하여, 프레임(8)의 X 및/또는 Y 방향 근방에서의 이동이 결정될 수 있다.
도 26 및 도 27 에서 묘사되는 배치구성의 조합이 채용될 수도 있다. 예를 들어, 도 26 에서 도시되는 하나 이상의 접선 센서(380)의 배치구성은 프레임(8)의 상부 절반에 대하여 사용될 수도 있는 반면에, 도 27 에서 도시되는 하나 이상의 접선 센서(380)의 배치구성은 프레임(8)의 하부 절반에 대하여 사용될 수도 있고, 또는 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 다른 조합들이 당업자들에게는 명백해질 것이다.
접선 센서의 장점은, 각속도로부터 초래되며 이에 의존하는 방사상 변이에 대한 이것의 상대적인 비민감성이다(예를 들어 거리 소모(range dissipation)의 관점에서). 본 명세서에서 고려되는 각속도에 대하여, 이러한 변이는 100 마이크론의 정도에 있을 수도 있다. 방사상 변이(확대 또는 수축)에 대한 비민감성은 포지션 측정 및 따라서 포지션 제어에서 더 높은 정확도를 산출할 수 있다. 따라서, 방사상 방향에서 발현하는 모드 형상은 접선 센서를 사용해서는 본질적으로 비관찰가능하며, 더 높은 대역폭 및 이를 고려하면 개선된 포지션- 및 이미징 정확도를 허용한다. 더욱이, 접선 센서는 방사상 방향에서 측정하는 센서에 비하여, 방사상 센서가 만곡된 측정 표면일 가능성이 높을 것이며 따라서 정확도를 제한한다는 장점을 가질 수 있다.
본 출원에서의 인코더 시스템의 장점은 이것의 스탠드-오프 거리(즉, 인코더 헤드 및 스케일 사이의 거리)이다. 인코더 시스템의 상대적으로 큰 스탠드-오프 거리는 (i) 긴급 정지(예를 들어, 프레임(8) 충돌) 및/또는(ii) 조립(assembly)/서비스가용성(serviceability)에 대한 견실성을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 높은 분해능 측정(예를 들어, 10 nm 분해능)을 위한 인코더 시스템에 대한 스탠드-오프 거리는, 예를 들어, 대략 105 x 분해능인 용량성 센서에 대한 공칭 스탠드-오프 거리와 비교할 때 밀리미터 단위(10 mm까지) 일 수도 있는데, 이것이 분해능이 약 10 nm일 경우에는 약 0.1 mm의 스탠드-오프 거리로 전환된다. 더 나아가, 인코더 시스템과 같은 광 센서들은 예를 들어 액추에이터에 의하여 생성된 자기장에 의하여 영향받지 않을 것이다.
방사상 변이에 대한 비민감성에 추가하거나 이와 달리, 장점은 예를 들어 방사상으로 측정하는 시스템에 비하여 센서들의 개수가 감소될 수도 있다는 것이다. 센서의 개수에서의 감소는 (i) 노이즈를 감소시키고(정확도를 증가시키며), 및/또는(ii) 비용 및 수율을 감소시킬 수 있다. 그러나, 센서의 개수가 감소되는 것은 필수적인 것은 아니며, 사실상(비용을 희생하여) 더 많은 개수의 센서를 가진다는 것은 센서의 평균화가 채용된다면 더 적은 노이즈를 의미할 수도 있다. 노이즈는 사용되는 센서들의 개수의 제곱근의 역수로써 감소하고, 따라서 더 많은 센서는 총 결과에서 더 적은 노이즈가 있음을 의미한다.
위에서 논의된 바와 같이, 가동 프레임(8)은 바람직하게는 프레임(8)내의 불균형을 감소 또는 최소화하기 위하여 균형잡히며(예를 들어, 차량 타이어의 균형잡기와 유사하게 전략적으로 가중치를 가산시키거나 가중치를 제거함에 의하여 균형잡힘); 프레임(8)은 기계적으로 아주 잘 균형잡혀야 한다. 예를 들어, 각각의 프레임(8)은 예를 들어, 2 kg*μm에서 균형잡힐 수도 있다. 이러한 균형잡음을 통하여, 프레임(8) 자체 상의 불균형의 잠재적인 해로운 효과가 최소화되거나 감소되는 것뿐만 아니라, 이에 더하여 또는 이를 대체하여 장치(1) 내의 지지 프레임(5, 15) 상의 프레임(8) 상의, 다른 프레임(8) 상의, 및/또는 하나 이상의 다른 컴포넌트 상의 영향이 최소화되거나 감소될 수 있다.
프레임(8)의 균형에도 불구하고, 몇몇 불균형이 유지될 수도 있다. 도 28 을 참조하면, 프레임(8)은 프레임(8)에 의한 프레임(5, 15)으로의 알짜 힘의 인가로부터 초래되는 어느 정도의(매우 작다고 해도) 불균형을 가진다. 각각의 프레임(8)에 의하여 인가되는 알짜 힘은 그 프레임(8)과 연관된 벡터(410)에 의하여 심볼로서 묘사된다. 벡터는 힘의 알짜 방향 및 크기의 단순한 예시일 뿐이다; 벡터는 상이한 방향 및/또는 크기를 가질 수 있으며 실제 힘은 프레임(8)의 이동에 기인하여 방향 및 크기에 있어서 시간-변동할 수도 있다. 따라서, 벡터(410)는 프레임(8) 및 프레임(5, 15) 사이에서 교환되는 힘의 방향 및 크기를 나타낸다. 힘(410)은 예를 들어 프레임(5, 15)에 상대적인 프레임(8)의 축의 축 오프셋, 벡터(420)에 의하여 도시되는 축 오프셋의 방향 및 크기로부터 나타난다. 이에 더하여 또는 이를 대체하여, 힘(410)은 예를 들어 프레임(8)의 중심(예를 들어, 이미징 또는 광 중심)에 상대적인 프레임(8)의 중력 중심 오프셋, 벡터(430)에 의하여 도시되는 중력 중심 오프셋의 방향 및 크기에 기인하여 나타난다. 불균형의 다른 잠재적인 원인들은 프레임(8)에 영향을 주는 프레임(8)의 환경, 예를 들어, 그 환경에서의 가스(존재한다면), 및 이에 옵션으로 가스 흐름, 그 환경에서의 자기적, 정전기 및/또는 전기적 힘(예를 들어, 다른 프레임(8)으로부터의, 액추에이터로부터 프레임(8)을 이동시키는 것 등), 그 프레임(8)과 연관된 베어링(예를 들어, 자기적 및/또는 가스 베어링) 등을 포함할 수 있다.
이러한 불균형이 특정 불균형 프레임(8)에 해로울 뿐만 아니라, 불균형 프레임(8)은 해로운 효과를 지지 프레임(5, 15) 상에, 다른 프레임(8) 상에, 및/또는 장치(1) 내의 하나 이상의 다른 컴포넌트에 가질 수도 있다. 사실상, 불균형이 프레임(8) 자체의 적합한 동작을 방해할 만큼 충분히 크지 않다고 하더라도, 그 프레임(8)의 불균형은 자체적으로 또는 하나 이상의 다른 프레임(8)의 불균형과 조합하여 지지 프레임(5, 15) 상에, 다른 프레임(8) 상에, 및/또는 장치(1) 내의 하나 이상의 다른 컴포넌트 상에 해로운 효과를 야기하기에 충분할 수도 있다. 예를 들어, 복수의 다소 불균형한 프레임(8)의 공통 프레임(5, 15)에 대한 결합된 효과는 개별 불균형 자체가 해로운 효과를 야기하지 않았을 수도 있는 경우에, 지지 프레임(5, 15) 상에, 프레임(8) 중 하나 이상에, 및/또는 장치(1) 내의 하나 이상의 다른 컴포넌트에 해로운 효과를 야기하기에는 충분할 수도 있다.
따라서, 프레임(8) 불균형을 엄격한 이미징 사양 내로 치료하거나 및/또는 프레임(8)들 사이의, 프레임(8) 및 지지 프레임(5, 15) 사이의, 및/또는 임의의 개수의 다른 컴포넌트들 사이의 프레임(8) 불균형의 결과로서의 동적 진동 상호작용을 감소 또는 제거하는 것이 바람직하다.
장치가 복수의 가동 프레임(8)을 포함하는 일 실시예에서, 프레임(8) 중 하나 이상의 포지션(예를 들어, 회전)은 예를 들어, 프레임(8)에 기인한 지지 프레임(5, 15)에 대한 총 불균형 효과를 감소 또는 소거시키기 위하여 튜닝될 수 있다. 예를 들어, 복수의 프레임(8)이 동일한 프레임(5, 15) 상에 있으면, 하나 이상의 다른 프레임(8)에 상대적인 프레임(8) 중 하나 이상의 각위치(회전 각도)는, 프레임(8) 중 하나 이상의 불균형에 기인한 프레임 상의 총 힘이 감소되거나 최소화되도록 선택될 수 있다.
도 29 를 참조하면, 프레임(5, 15)은 복수의 가동 프레임(8)을 지지할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 프레임(8)은 개별적인 프레임(8)의 축(10) 주위에서 일반적으로 회전한다. 각각의 프레임(8)은 복수의 렌즈(14, 18)를 포함한다(예를 들어, 도 3 및 도 6 에서 도시된 바와 같이 각각의 프레임(8)에 대하여 복수의 렌즈(14, 18)가 존재할 수도 있다는 것이 이해되어야 하지만, 명확화를 위하여 한 프레임(8) 내에는 오직 1 개의 렌즈(14, 18)가 도시됨). 위에서 논의된 바와 같이, 각각의 프레임(8)은 프레임(8)에 의한 프레임(5, 15)으로의 알짜 힘의 인가로부터 초래되는 어느 정도의(매우 작다고 해도) 불균형을 가진다. 각각의 프레임(8)에 의하여 인가되는 알짜 힘은 그 프레임(8)과 연관된 개별 벡터(410)에 의하여 심볼로서 묘사된다. 벡터는 힘의 알짜 방향 및 크기의 단순한 예시일 뿐이다; 벡터는 상이한 방향 및/또는 크기를 가질 수 있으며 실제 힘은 프레임(8)의 이동에 기인하여 방향 및 크기에 있어서 시간-변동할 수도 있다.
바람직하게는, 그들의 개별적인 불균형(존재한다면)에 의하여 야기되는 프레임(8)의 모든 알짜 힘의 합은 프레임(5, 15)에 제로 알짜 힘을 산출할 것이다. 실질적으로 프레임(5, 15) 상에 알짜 힘이 없으면, 지지 프레임(5, 15) 상에 해로운 효과가 없거나 거의 없어야 하며, 불균형 힘이 전송되는 통로인 프레임(5, 15)이 불균형에 기인한 알짜힘이 실질적으로 없기 때문에 다른 프레임(8) 상에 해로운 효과가 없거나 거의 없어야 하고, 그리고 불균형 힘이 전송되는 통로인 프레임(5, 15)이 불균형에 기인한 알짜힘이 실질적으로 없기 때문에 장치(1) 내의 하나 이상의 다른 컴포넌트에 해로운 효과가 없거나 거의 없어야 한다.
프레임(5, 15) 상에 알짜 힘을 획득하지 못하거나 거의 획득하지 못하는 것을 용이화하기 위하여, 각각의 프레임(8)의 불균형의 크기 및 방향이 개별적으로 측정된다. 프레임(8)의 불균형은 다양한 방법들로 그리고 다양한 시각에 측정될 수도 있다. 예를 들어, 불균형은 프레임(8)의 사용 도중에(예를 들어, 장치의 다운타임(downtime)을 감소시키기 위하여) 측정될 수도 있고 및/또는 프레임(8)이 사용되지 않는 경우에(예를 들어, (재-)교정 또는 유지보수 프로시저 동안에) 측정될 수도 있다. 더 나아가, 프레임(8)은 프레임(5, 15) 상의 제자리에서 측정되거나 및/또는 프레임(8)으로부터 제거될 때 측정될 수도 있다(예를 들어, 프레임(5, 15)으로부터 제거되고 별개의 불균형 측정 툴에서 측정될 수 있음).
어떻게 불균형이 측정될 수 있는지의 비한정적인 예는 프레임들 중 하나가 수평 방향에서(예를 들어, X- 및/또는 Y-방향에서) 자신의 회전 주파수(예를 들어 78 Hz 또는 80 Hz)와는 상이한 주파수에서 외란될 때 이것의 측정 신호(예를 들어, 예를 들어, 프레임(5, 15)에 부착된 힘 센서 또는 가속도계로부터의 신호)를 획득하고 이것을 측정 신호와 자신의 회전 주파수에서 비교함으로써, 각도 유닛에서의 불균형의 '포지션'(예를 들어 도)을 표시하는 비트 주파수가 생성되게 하는 것이다. 도 30(A)는 상이한 주파수를 가지는 두 개의 측정 신호(E1 및 E2) - 하나는 정상 회전 주파수에 있으며 다른 것은 상이한 주파수에 있음 - 를 도시하는데, 이것들은 여기서 시간에 대한 그들의 각위치의 함수로서 도시된다. 도 30(B)는 그러한 두 개의 신호(E1 및 E2)의 중첩을 도시한다. 도 30(C)는 도 30(B)를 분석할 때 판별될 수 있는 사인(sine)을 도시한다. 도 30(D)는 비트 주파수를, 두 개의 다른 주파수의 함수로서 도시한다(최소 진폭이 도 30(D)에서는 제로로 복귀할 필요가 없고 입력 주파수가 상이한 진폭을 가질 것이 가능하기 때문에 오프셋을 가질 수도 있다는 것에 주의한다). 이러한 비트 주파수는 불균형에 대한 척도인데, 이것은 시간에서, 하지만 회전 또는 외란 주파수보다 훨씬 더 작은 주파수에서 진폭을 변경시킨다. 이러한 진폭 변이는 두 개의 입력 주파수 간의 위상 차분의 함수인데, 그러므로 불균형의 접선 포지션이 결정될 수 있다. 불균형의 접선 포지션이 공지되면, 두 신호 모두에 대하여 동일한 주파수를 사용하여 불균형의 진폭을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프레임의 불균형은 정정과 함께(예를 들어, 단일 또는 복수의 공지된 힘의 인가) 주파수에서 반작용될 수 있으며, 측정이 불균형을 산출하지 않거나 거의 산출하지 않으면, 진폭이 결정될 수 있다. 결과로서, 불균형의 각위치 및 크기가 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 측정 및 계산은 주파수의 범위에 대하여 수행되어 정확도를 개선시킬 수도 있다(그리고 하나 이상의 다른 프레임으로부터의 주파수들을 배제함).
다른 비한정적인 예에서, 프레임(8)의 불균형은 프레임(5, 15)의 포지션, 진동 및/또는 이것에 인가되는 힘을 측정함으로써 간접적으로 측정될 수 있다. 다른 비한정적인 예에서, 프레임의 렌즈(14, 18)를 통과하여 투영된 방사선은 방사선 센서(예를 들어, 세기 센서)에 의하여 측정되어 불균형에 상관되는 방사선의 변이를 결정할 수도 있다. 달리 말하면, 센서는 프레임(8)에 의하여 투영된 스팟들을 측정하여 불균형을 결정할 수도 있다. 이러한 센서는 예를 들어 투과 이미지 센서이어도 된다. 센서는 예를 들어 테이블(2) 상에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 빔 스플리터는 빔이 센서에 의한 측정을 위하여 샘플링되도록 허용하기 위하여 빔의 경로에 존재하거나 이 것에 삽입될 수도 있다. 다른 비한정적인 예에서, 예를 들어 사용될 수도 있는 프레임(5, 15)에 대한 프레임(8)의의 서보 포지션 오류가 사용될 수도 있다. 일 예로서, 측정 빔은 예를 들어, 프레임(5, 15) 및/또는 검출기가 탑재되는 프레임에 상대적인 프레임(8)의 포지션을 측정하기 위하여 사용될 수도 있다. 적정 중간 측정들이 프레임(8)의 측정들을 적정 좌표 시스템, 예를 들어, 프레임 홀딩 센서 및 프레임(5, 15), 등 간의 측정에 집어넣기 위하여 이루어질 수도 있다.
명확해질 것과 같이, 프레임(8)의 불균형은 다양한 상이한 시스템 및/또는 툴을 사용하여 다양한 상이한 방법으로 측정될 수 있다. 더욱이, 불균형의 각위치 및 크기에 대한 값들을 획득하는 것이 필요하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 만일, 예를 들어, 각각의 프레임(8)의 불균형의 크기가 실질적으로 동일하거나 충분히 근접하다면, 불균형의 방향의 표시를 가지는 것만으로도 충분할 수도 있다.
하나 이상의 프레임(8)에 대해 알려진 불균형이 있으면, 불균형을 정정하기 위하여 단계들이 취해질 수 있다. 다양한 상이한 방법들이 불균형을 정정하기 위하여 개별적으로 또는 조합되어 취해질 수 있다. 방법들 중 몇 몇은 아래에서 논의되며 개별적으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 더 나아가, 예를 들어, 불균형은 다양한 시점에 정정될 수도 있다. 예를 들어, 불균형은 프레임(8)의 사용 도중에(예를 들어, 프레임들이 방사선을 투영하기 위하여 사용되는 때에, 상이한 타겟 부분의 노광 사이의 시간 도중에, 상이한 기판의 노광 사이의 시간 도중에, 등) 정정될 수도 있고 및/또는 프레임(8)이 사용되지 않는 경우에(예를 들어, (재)교정 또는 유지보수 프로시저 도중에) 정정될 수도 있다. 더 나아가, 불균형은 특정 프레임(8)에 대하여 정정될 수도 있고 또는 복수의 프레임(8)의 수집에서 정정될 수도 있다. 후자의 경우에, 복수의 프레임(8) 중 특정 프레임(8)에 대한 정정은 만일 프레임(8)의 불균형이 그 프레임(8)에 대한 불균형을 감소 또는 제거하기 위하여 정정되었을 경우와는 상이할 수도 있다. 예를 들어, 프레임(8)의 불균형은 그 자체로 감소되지 않고 오히려 이것이 다른 프레임(8)의 불균형을 소거할 수 있도록 재-지향될 수도 있다.
일 실시예에서, 불균형은 하나 이상의 프레임(8)의 다른 프레임(8) 중 하나 이상에 상대적인 포지션을 조절함으로써 정정될 수도 있다. 특히, 이러한 정정은 하나 이상의 다른 프레임(8)의 포지션을 고려해야 한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 프레임(8)의 조절은, 각각의 프레임(8)이 프레임(5, 15) 상에 인가하는 힘이 다른 하나 이상의 프레임(8)에 의하여 프레임(5, 15)에 인가되는 중인 힘을 가능한 한 많이 소거하도록 이루어져야 한다.
일 실시예에서, 포지션의 조절은 하나 이상의 다른 프레임(8)의 각위치에 상대적인 하나 이상의 프레임(8)의 각위치의 조절을 포함한다. 좀 더 구체적으로는, 이것의 회전에서의 어떤 시점에서의 프레임(8)의 특정 부분의 각위치는 그것과 동일한 시간에서의 다른 프레임(8)의 특정 부분의 프레임(8)에 상대적으로 조절된다. 예를 들어, 도 31 을 참조하면, 도 29 의 복수의 가동 프레임(8)을 지지하는 프레임(5, 15)이 도시된다. 위에서 논의된 바와 같이, 프레임(8)은 그들의 개별적인 축(10)에서 회전한다. 도 29 및 도 31 은, 예를 들어 시간에서의 특정 시점에서의 그들의 개별적인 회전 동안에 프레임(8)을 도시한다. 어떻게 불균형이 정정될 수도 있는지를 도시하기 위하여, 도 31 에서 좌측으로부터의 제 2 프레임(8)은 자신의 각위치를 도 29 와 비교될 때 알 수 있는 바와 같이 다른 프레임에 상대적으로 조절한다. 특히, 도 29 에서 프레임(8) 상의 묘사된 렌즈(14, 18)(예를 들어, X 개의 렌즈들 중 렌즈 1)는 자신의 각위치를 도 29 에서의 약 8 시 포지션으로부터 약 10 시 포지션으로 조절한다. 달리 말하면, 프레임(8)의 위상각은 동일한 주파수에서 이것이 회전한다고 해도 조절된다. 이러한 조절을 통하여, 도 31 에 도시된 바와 같이, 불균형의 방향 이 변경된다(그리고 이에 옵션으로 크기가 그 프레임(8)의 불균형의 성질에 의존하여 변경될 수도 있다). 하나의 프레임(8)의 불균형에서의 이러한 변화가 하나 이상의 다른 프레임(8)의 불균형과 팩토링된다면(factored in), 프레임(8)이 프레임(5, 15)에 가하는 힘들은 효과적으로 소거된다. 이것은 하나 이상의 다른 프레임(8)의 포지션을 변경하여 프레임(5, 15)에 인가되는 전체 힘이 제로(또는 허용가능(tolerable) 레벨 아래)에 근접하도록 하는 것을 요구할 수도 있다.
프레임(8)이 하나 이상의 렌즈(14, 18)를 가지는 일 실시예에서, 제어가능한 요소(4)로부터의 방사선 빔에 상대적인 렌즈(14, 18)의 위치는 중요하다. 특히, 렌즈(14, 18)는 그 빔에 대해 특정 포지션에 있음으로써, 이것이 적절하게 빔을 수신할 수 있게 할 필요가 있을 수도 있다. 더 나아가, 방사 빔을 수신하는 다른 프레임(8)의 렌즈(14, 18)는 자신의 빔을 수신할 때 특정 포지션에 역시 있을 필요가 있을 수 있고 또한 다른 프레임의 렌즈(14, 18)에 대해 특정 포지션에 있을 필요가 있을 수도 있다. 예를 들어, 도 2 에 도시된 바와 같이, 상이한 프레임(18)의 렌즈(14, 18)는 타겟 부분을 노광시키기 위하여 특정 방위로 정렬될 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 일 실시예에서, 불균형을 적어도 부분적으로 보상하기 위한 프레임(8)의 포지션에서의 변화는 프레임(8) 상의 이상의 렌즈(14, 18)의 포지션을 고려할 필요가 있을 수도 있다. 일 실시예에서, 프레임은 중심 축(10) 근방에 복수의 렌즈들(14, 18)을 가진다(예를 들어, 비록 도 29 및 도 31 은 명확화 목적을 위하여 오직 하나의 렌즈(14, 18)만을 가지지만 도 3 및 도 6 을 참조함). 따라서, 일 실시예에서, 프레임(8)에 대해 이용가능한 각위치 조절들의 개수는 적어도 축(10) 근방의 렌즈들(14, 18)의 개수를 포함한다. 예를 들어, 만일(200) 렌즈(14 또는 18)가 특정 프레임(8)의 축(10) 근방에 배치된다면, 그러면, 프레임(8)의 200 개의 각위치가 조명 타이밍을 조절할 필요가 없이 가능하다. 따라서, 프레임(8) 상의 많은 수의 렌즈들이 상당한 조절 자유도를, 그리고 따라서 여기 힘의 상당한 감소를 허용한다. 예를 들어, 10 개의 불균형 벡터가 있는 10 개의 가동 프레임(8)이 주어지면, 모든 방향에서의 6 자유도 불균형 효과가 고려될 수 있다.
렌즈(14, 18)의 특정 각도 위치를 사용한 조절에 더하여 또는 이를 대체하여, 조명 조절은 포지션 조절을 축(10) 근방의 두 개의 인접한 렌즈(14, 18) 사이에서의 각도로 조절하는 데 영향을 주는 것을 돕기 위하여 사용될 수도 있다. 예를 들어, 프레임(8)은 특정 포지션으로 조절될 수 있으며 만일 렌즈(14, 18)가 예를 들어 빔들이 모두 제어가능한 요소(4)로부터 프레임(8) 각각에 동기화되어 제공되는 경우에 빔에 대하여 적절하게 정렬되지 않는다면, 프레임(8)의 렌즈(14, 18) 상의로의 방사선의 투영의 타이밍은 다른 프레임의 렌즈(14, 18) 상으로의 방사선의 투영에 대하여 조절될 수 있으며, 예를 들어, 빔들은 비동기적이 되거나 상이하게 동기적이 된다. 필요하다면, 패턴의 부분의 투영의 적정한 천이가 프레임(8)들 사이에서 천이되거나 공유될 필요가 있을 수도 있는데, 이 장치 콘트롤러를 통하여 프레임(8) 간의 패턴 생성의 할당을 조절한다.
하나의 프레임(8)에 대한 또는 복수의 프레임(8)에 대한 불균형이 정정될 수도 있는 추가적 또는 대안적 방법은 특정 프레임(8) 자체의 불균형을 조절하는 것이다. 예를 들어, 프레임(8)은 불균형의 방향 및/또는 크기에 영향을 주기 위하여 가산되거나 제거된 가중치를 가질 수도 있다.
불균형이 하나의 프레임(8)에 대하여 또는 복수의 프레임(8)에 대하여 정정될 수도 있는 추가적 또는 대안적 방법은 하나 이상의 프레임(8)을 지지하는 프레임(5, 15)을 조절하는 것이다. 예를 들어, 액추에이터는 카운터밸런싱(counterbalancing) 힘을 프레임(8)에 인가하여 적어도 부분적으로 하나 이상의 프레임(8)에 의하여 프레임(5, 15)에 인가되는 힘을 보상하기 위하여 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 프레임(5, 15) 상에 지지되는 모든 프레임(8)에 의하여 부여되는 알짜 불균형은 결정될 수도 있고(계산에 의하여 및/또는 측정에 의하여) 및 카운터밸런싱 힘은 액추에이터에 의하여 프레임(5, 15)에 인가될 수도 있다. 힘의 이러한 인가는 프레임(8) 및 액추에이터의 이동에 기인하여 복잡할 수도 있고 프레임(8)과 실질적으로 동일한 주파수에서 동작할 필요가 있을 것이다.
불균형이 하나의 프레임(8)에 대하여 또는 복수의 프레임(8)에 대하여 정정될 수도 있는 추가적 또는 대안적 방법은 하나 이상의 프레임(8)에 대하여 균형 또는 반응 매쓰를 또는 하나 이상의 프레임(8)을 지지하는 프레임(5, 15)에 대하여 균형 또는 반응 매쓰를 채용하는 것이다. 예를 들어, 균형 또는 반응 매쓰의 디자인 원리 및 예시적인 구조에 대하여 각각 그 전체로서 원용에 의하여 본 명세서에 원용되는 미국 특허 번호 제 US 6,525,803 호 및 제 6,449,030 호를 참고하는데, 이들은 이제 특정 프레임(8), 복수의 프레임(8) 및/또는 프레임(5, 15)에 대하여 적절하게 구성될 것이다. 균형 또는 반응 매쓰는 부분적으로 또는 전체로서 특정 하나의 방향, 두 개의 방향(예를 들어, X-Y 평면), 3 개의 방향, 4 개의 방향(예를 들어, X-Y-Z 및 3 개의 방향 중 하나 주위의 회전), 5 개의 방향 또는 6 개의 방향에서 힘을 소거하도록 구성될 수도 있다.
불균형이 하나의 프레임(8) 또는 복수의 프레임(8)에 대하여 정정될 수도 있는 추가적 또는 대안적 방법은 하나 이상의 제어가능한 요소(4)(및/또는 하나 이상의 다른 변조 디바이스)를 제어하기 위하여 사용되는 데이터의 정정을 채용하여 적어도 부분적으로 하나 이상의 프레임(8)의 불균형을 보상하는 것이다. 특히, 예를 들어, "데이터-경로"를 구성하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어가 원하는 디바이스 패턴의 기판 상에 형성될 벡터-기초 표현을 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 구동하기에 적합한 제어 신호로 변환하도록 제공될 수도 있다. 도 32 는 이러한 데이터-경로에 포함될 수도 있는 예시적인 처리 스테이지(100)를 나타내는 개략적인 예시이다. 일 실시예에서, 스테이지의 각각은 직접적으로 자신의 이웃하는 스테이지로 연결된다. 그러나, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 일 실시예에서, 하나 이상의 추가적 처리 스테이지가 도시된 스테이지들 중 임의의 것 사이에 제공될 수도 있다. 이에 더하여 또는 이를 대체하여, 스테이지의 하나 이상의 각각은 다중 스테이지를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 스테이지들은 통합될 수도 있다.
도 32 에서 도시되는 예에서 원하는 디바이스 패턴의 벡터-기반 표현이 스테이지(102)에서 제공된다. 벡터-기반 표현은 벡터 디자인 패키지, 예컨대 GDSII를 사용하여 구성될 수도 있다. 벡터-기반 표현은 직접적으로 또는 하나 이상의 중간 스테이지를 거쳐서 래스터화 스테이지(104)로 전달된다. 중간 스테이지의 예는 벡터 전-처리 스테이지 및 저역-통과 필터 스테이지를 포함한다. 저역-통과 필터 스테이지는 안티-에일리어싱 처리를 예를 들어 수행할 수도 있다.
래스터화 스테이지(104)는 원하는 디바이스 패턴의 벡터-기반 표현(또는 벡터-기반 표현의 처리된 버전)을 원하는 디바이스 패턴에 대응하는(즉 원하는 디바이스 패턴을 기판의 후-노광 처리에 의하여 형성하기에 적합한) 원하는 도즈 패턴의 래스터화된 표현으로 변환한다. 래스터화된 표현은 예를 들어 비트맵 데이터를 포함할 수도 있다. 비트맵 데이터는 "픽셀맵(pixelmap)" 데이터라고 지칭될 수도 있다. 비트맵 데이터는 포인트들의 그리드 상의 각각의 포인트에서의 원하는 도즈를 표시하는 값들의 세트를 포함할 수도 있다. 포인트들의 그리드는 래스터화 그리드(rasterization grid)라고 지칭될 수도 있다.
래스터화된 표현(래스터화 스테이지(104)로부터 직접적으로 또는 추가적 처리 이후에 출력될 때)은 제어 신호 생성 스테이지(106)로 공급될 수도 있다. 제어 신호 생성 스테이지(106)는 단일 스테이지(도시된 바와 같이)로서 또는 복수의 별개의 스테이지로서 구현될 수도 있다.
제어 신호 생성 스테이지(106)는 래스터화 그리드 및 패터닝 디바이스가 스팟 노광을 타겟(예를 들어, 기판) 레벨에서 형성할 수 있는 "위치"를 정의하는 그리드("스팟 노광 그리드"라고 지칭될 수도 있음) 사이의 매핑 동작을 수행할 수도 있다. 매핑 동작은 래스터화 그리드 및 스팟 노광 그리드 간의 보간을 포함할 수도 있다. 매핑 동작은 계측 데이터를 계측 데이터 스토리지 스테이지(108)로부터 수신하도록 구성될 수도 있다. 계측 데이터는 예를 들어, 탑재된 기판의, 및/또는 탑재된 기판 상의 이전에 형성된 디바이스 패턴의, 패터닝 디바이스에 상대적인 포지션 및/또는 방위를 특정할 수도 있다. 계측 데이터는 탑재된 기판 또는 이전에 형성된 디바이스 패턴의 측정된 왜곡을 역시 특정할 수도 있다. 왜곡은 천이, 회전, 스큐(skew) 및/또는 확대를 예를 들어 포함할 수도 있다. 따라서 계측 데이터는 래스터화 그리드 및 스팟 노광 그리드 사이의 보간이 타겟 상의 원하는 도즈 패턴의 적합한 포지셔닝을 보장하기 위하여 어떻게 수행되어야 하는지에 대한 정보를 제공한다. 아래에 좀 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 계측법 데이터는 하나 이상의 프레임(8)의 불균형에 대한 정보를 더 포함할 수도 있다.
제어 신호 생성 스테이지(106)는 스팟 노광 그리드 내의 각각의 포지션에서 원하는 도즈 패턴을 형성하기 위하여 인가되어야 하는 세기의 집합을 계산할 수도 있다. 세기의 집합은 그리드 내의 각각의 포지션에 대하여, 그 포지션에서 예를 들어 스팟을 생성하기 위하여 사용되어야 하는 방사선 빔의 세기를 정의할 수도 있다. 세기 값들의 세트의 이러한 계산은 광 투영 시스템의 성질을 고려할 수도 있고, 따라서 "반전-광학(inverse-optics)" 계산이라고 지칭될 수도 있다. 계산은 예를 들어 광 투영 시스템의 성질에 의하여 묘사될 수도 있는 개별 스팟의 형상을 고려할 수도 있다. 사이즈 및/또는 형상이 그 스팟에 대한 가능한 적용된 세기의 주어진 세트의 각각에 대하여 정의될 수도 있다. 스팟 사이즈 및/또는 형상은 예를 들어 주어진 스팟에 대하여 도포된 도즈의 포지션과 함께 일어나는 변이를 정의할 수도 있다. 계산은 이상적인(즉 엔지니어링-오류가 없는) 스팟 노광 그리드 기하학적 구조에 의하여 정의된 공칭 포지션으로부터의 그 스팟의 포지션에서의 편차들을 더욱 고려할 수도 있다.
스팟은 타겟 레벨에서 서로 중첩되어 스팟 노광 그리드에서의 참조 포지션에서 획득된 최종 도즈가 다수의 이웃하는 스팟들에서의 도포된 세기에 의존할 수도 있게 할 수도 있다. 이러한 효과는 콘볼루션 동작에 의하여 수학적으로 모델링될 수도 있다. 제어 신호 생성 스테이지(106)는 리버스 처리를 수행할 필요가 있고(주어진 원하는 도즈 패턴에 대하여 각각의 포지션에 적용될 필요가 있는 세기를 결정), 따라서 디콘볼루션 동작이 수행될 수도 있다. 디콘볼루션 동작은 디콘볼루션 커널에 의하여 정의될 수도 있다. 디콘볼루션 커널은 디콘볼루션 매트릭스에 의하여 표현될 수도 있다. 이러한 디콘볼루션 매트릭스의 계수들은 원하는 도즈 패턴 내의 참조 포인트의 지역 내에 있는 포인트들에서의 도즈가 스팟 노광 그리드 내의 대응하는 포인트(또는 스팟)에서 적용될 세기 값을 계산할 때에 고려될 필요가 있는 정도를 정의하는 가중치로서 해석될 수도 있다.
도 33 및 도 34 는 이러한 디콘볼루션 동작에서의 단계를 개략적으로 도시한다.
도 33 은 예시적 스팟 노광 그리드(120)의 일부를 도시한다. 그리드(120) 내의 각각의 포인트(125)는 패터닝 디바이스에 의하여 타겟 상에 형성될 스팟의 중심을 나타낸다. 디콘볼루션 동작은 포인트(125)의 각각에 적용될 세기 값을 결정하는 목적을 가진다. 스팟 노광 그리드(120)는 패터닝 디바이스가 타겟 상에 형성할 수 있는 스팟 노광의 패턴에 대응하는 기하학적 구조를 가질 것이다. 스팟 노광 그리드의 기하학적 구조는 따라서 비정규적일 수도 있다. 비정규적 그리드에서, 본 출원의 의미 내에서는, 그리드 포인트의 밀도는, 단일 그리드 포인트만을 포함하는 단일 유닛 셀을 이어붙임(tessellating)으로써 그 그리드를 완전하게 구성하는 것이 가능하지 않도록 포지션의 함수로서 변동한다. 도 33 에서 도시되는 그리드(120)의 기하학적 구조는 크게 단순화되고 반드시 상업적 디바이스와 연관된 스팟 노광 그리드를 닮을 필요는 없다.
도 34 는 래스터화 그리드(122)의 일 실시예를 도시한다. 이러한 예에서 래스터화 그리드(122)는 정규 기하학적 구조를 가진다. 이러한 예에서 정규 기하학적 구조는 사각형이다. 본 출원의 의미 내에서, 정규 그리드의 그리드 포인트의 밀도는 이 그리드가 단일 그리드 포인트만을 포함하는 유닛 셀의 단일 유형을 이어붙임으로써 완전하게 형성될 수 있다는 관점에서 "균일"하다. 점선(121)은 예시적인 유닛 셀을 도시한다. 점선은 4 개의 그리드 포인트들의 쿼터(quarter)와 교차하고 따라서 전체적으로 하나의 그리드 포인트를 포함한다. 원하는 도즈 패턴의 샘플은 그리드(122) 내의 포인트들(126) 각각에 제공될 수도 있다.
도 33 에서 실선 그리드 포인트(123)는 참조 그리드 포인트(무작위로 선택됨)를 나타낸다. 실선 그리드 포인트(123)에서 스팟 노광을 형성하기 위한 세기 값을 유도하는 디콘볼루션 동작의 적용은, 참조 그리드 포인트(123)의 포지션에 대응하는 스팟 노광 그리드의 지역 내에서의 스팟 노광 그리드 내의 복수의 그리드 포인트에서의 원하는 도즈 패턴의 샘플들의 가중치가 부여된 기여를 수반할 것이다. 도 34 에서 실선 그리드 포인트(127)는 개략적으로 이러한 디콘볼루션 동작에 수반될 수도 있는 그리드 포인트를 나타낸다. 일 실시예에서, 매트릭스로서 표현된 디콘볼루션 커널은 어떤 그리드 포인트(126)가 수반되는지(매트릭스 내의 비-제로 계수의 포지션에 의함) 및 이 그리드 포인트가 수반되는 정도(매트릭스 내의 비-제로 계수들의 값에 의함)를 정의할 것이다.
디콘볼루션 동작의 성질은 스팟 노광 그리드 내의 상이한 포인트에 대하여 및/또는 포인트들 사이에서 상이할 수도 있다. 이러한 변동은 예를 들어 패터닝 디바이스의 광 성능에서의 변동을 고려할 수도 있다. 광 성능에서의 변동은 교정 측정을 사용하여 획득될 수도 있다. 일 실시예에서 선택적으로 교정 측정으로부터 획득되는 디콘볼루션 커널은 필요에 따라 저장되고 액세스될 수도 있다.
제어 신호 생성 스테이지(106)는 제어 신호를 생성하기 위하여, 스팟 노광 그리드 내의 포인트들 각각에 적용될 세기 값의 시퀀스를 세트포인트 값으로 변환할 수도 있다. 세트포인트 값은 패터닝 디바이스의 성질을 고려할 수도 있다. 예를 들어, 패터닝 디바이스가 복수의 자기 발광 콘트라스트 디바이스를 포함하는 경우에, 세트포인트 값들은 자기 발광 콘트라스트 디바이스의 응답에서의 비선형성을 고려할 수도 있다. 세트포인트 값은 공칭적으로 동일한 콘트라스트 디바이스의 성질에서의 변동을 예를 들어 교정 측정에 의하여 고려할 수도 있다.
제어 신호 출력 스테이지(110)는 제어 신호를 제어 신호 생성 스테이지로부터 수신하고 이 신호를 패터닝 디바이스로 공급한다.
도시되는 예에서, 스테이지(102 및 104)는 데이터-경로의 오프라인 부분(112)에서 수행되고, 스테이지(106-110)는 데이터-경로의 온라인 부분(114)에서 수행된다. 일 실시예에서, 스테이지(104)와 연관된 기능성의 전부 또는 일부는 온라인으로 수행될 수 있다. 이를 대체하여 또는 이에 더하여, 스테이지(106 및/또는 108)의 기능성의 전부 또는 일부는 오프라인에서 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 프레임(8)의 X-Y 평면에서의 불균형, 예를 들어, X-Y 평면에서의 방향에서의 이격 또는 진동을 정정하기 위하여, 데이터는 예를 들어, 제어 신호 생성 스테이지(106)를 사용하여 수학적으로 조작되어 X-Y 평면에서의 패턴의 적어도 일부의 천이를 보상할 수도 있다. 프레임(8)의 불균형이 렌즈(14, 18)의 이격 또는 진동을 야기할 수 있기 때문에, 렌즈(14, 18)는 차례대로 패턴의 적어도 일부가 패턴의 적어도 일부가 타겟 부분에 입사할 것이 기대되는 곳으로부터 X-Y 평면에서 변위되도록 야기할 수 있다.
따라서, X-Y 평면에서의 방향의 이격 또는 진동에 대하여, 패턴의 적어도 일부의 데이터는, 예를 들어 그 패턴의 적어도 일부에 인접한 연관된 데이터와 보간되거나 외삽되어, 그렇지 않으면 불균형을 고려하도록 변경되어야 하는 프레임으로 공급될 변조된 방사선을 야기하는 데이터를 생성하게 할 수도 있다. 예를 들어, 만일 이격 또는 진동이 X 방향에 존재한다면, X 방향에서의 패턴의 인접한 부분은 샘플링되고, 이제 보간/외삽 데이터가 계산되며, 보간/외삽 데이터는 상이한 변조된 방사선이 보상이 없는 것에 비교하여 생성되도록 한다. 사실상, 그 결과는 적어도 부분적으로 프레임(8) 불균형에 의하여 야기되는 적은 천이를 적어도 부분적으로 보상하기 위한, 패턴의 픽셀 맵의 적어도 일부(예를 들어, 하프 픽셀)에서의 적은 천이이다. 사실상, 예를 들어, 투영될 패턴의 적어도 일부에서 영향받은 것과 연관된 방사선의 적어도 일부는 공칭 세트 포인트 데이터에 따른 것보다 더 빠르게 또는 더 늦게 공급될 수도 있으며, 프레임(8)의 불균형의 후속 효과로써 패턴의 적어도 부분의 천이가 적어도 부분적으로 보상된다. 이와 관련되어, 데이터, 및 결과적인 변조된 방사선의 정정은, 제 1 프레임(8)에 기인될 수 있는 불균형을 설명하기 위하여 제 1 프레임(8)에 의하여 제 2 프레임(8)으로 투영될 패턴의 적어도 일부의 천이를 초래할 수도 있다. 합해지면, 프레임(8)에 대한 방사 스팟 좌표 시스템은 프레임(8)에서의 불균형에 기인하여 프레임(8)과 연관된 기판 좌표 시스템에 대하여 이동 하며, 그 상대적인 모션은 데이터에 적절한 변경을 함으로써 적어도 부분적으로 보상될 수도 있다.
더 나아가, 불균형은 Z 방향에 있거나 이 방향에서의 성분을 가질 수도 있다. 위의 도 33 은, 예를 들어 최선의 초점을 가진 공칭 평면인 단일 평면에서 스팟 노광 그리드(120)를 도시하는데, 여기에서 각각의 그리드 포인트는 타겟 상의 빔의 공칭 위치를 나타낸다. 그러나, 이 평면에서, 그리드 포인트의 포지션은 다양한 이유에 의하여 이상적인 균일한 그리드로부터 변동될 수도 있다. 하나의 이러한 이유는 방사선이 최선의 초점의 공칭 평면에 포커싱되지 않게 야기할 수 있는 프레임(8)의 불균형 이고, 따라서 스팟 형상은 세트 포인트 데이터에 기초한 기대된 스팟 형상으로부터 변동할 수 있다. 그러므로, Z 방향, 즉 최선의 초점의 공칭 평면에 수직이며 투영 시스템의 광축과 평행한 방향에서의 포지션을 고려하는 것이 필요할 수도 있다. 예를 들어, 타겟(예를 들어, 기판)이 빔 중 일부가 타겟 상에 입사하는 위치에서 최적 초점의 평면에 상대적으로 최적으로 포지셔닝되는 경우에도, 빔들은 그럼에도 불구하고 최선의 초점의 평면에 정확하게 일치하지 않을 수도 있다.
따라서, 일 실시예에서, Z 방향에서의 프레임(8) 불균형을 정정하기 위하여, 복수의 스팟들을 타겟 상에 투영하기 위한 빔 세기를 계산하는 데에 있어서 Z 방향에서의 프레임(8) 불균형이 고려된다. 사실상, Z-방향에서의 불균형은 디포커스를 야기하는데, 이것은 디콘볼루션에 의하여 정정되어 공칭 세트 포인트 데이터(빔이 공칭 최선의 초점 평면에 투영되는 곳)에 비교하여 세기 값 및/또는 분산을 변경한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어 신호 생성 스테이지(106)는 각각의 그리드 포인트(126)에 대한 복수의 디콘볼루션 커널을 저장할 수도 있다(이것은 아래 논의되는 계산된 Z 포지션들이 적정 디콘볼루션 커널을 선택하기 위하여 사용되는 룩업 테이블로서 구성될 수도 있음). 복수의 디콘볼루션 커널은 각각 Z 포지션과 연관된다. 일 실시예에서, 복수의 디콘볼루션 커널은 약 10 μm, 예를 들어, 공칭 최선의 초점으로부터 -5 μm로부터 공칭 최선의 초점으로부터 +5 μm까지 1 μm 증분의 범위를 스팬(span)하고 샘플링하는 Z 포지션과 연관된다. 포인트(125) 각각에 적용할 세기 값을 결정하기 위하여 디콘볼루션 동작을 수행할 때, 제어 신호 생성 스테이지(106)는 Z 방향에서의 불균형에 관련된 데이터를 참조하고 노광의 기대된 시간에 그리드 포인트(125)에 대응하는 기판 상의 위치의 기대된 Z 포지션을 결정한다. 그러면, 계산된 또는 예측된 Z 포지션은 이제 디콘볼루션 커널 중 적합한 하나를 선택하기 위하여 사용된다.
일 실시예에서, 계산된 Z 포지션이 저장된 디콘볼루션 커널 중 하나의 Z 포지션에 정확하게 대응하지 않는 경우에, 디콘볼루션 커널이 보간 또는 외삽에 의하여 저장된 디콘볼루션 커널로부터 계산된다. 각각의 그리드 포인트(125)에 대해 적합한 디콘볼루션 커널을 선택하고 계산했으면, 디콘볼루션 계산은 위에서와 같이 진행한다.
일 실시예에서, 3-차원의 디콘볼루션 계산이 한 번에 노광될 면적에 의하여 정의되는 볼륨 및 디콘볼루션 커널에 의하여 커버되는 Z-포지션 범위에 대하여 수행된다. 3-차원의 계산은 실효적으로는 Z 방향에서의 복수의 단계 각각에서의 2-차원의 계산이다. 3-차원의 계산을 수행한 이후에, 스팟 세기가 복수의 계산된 값들로부터 각각의 그리드 포지션에서 기대된 Z 포지션에 대한 적정한 것들을 선택함으로써(또는 적절하게 보간 또는 외삽함으로써) 획득된다.
일 실시예에서, 빔 세기의 계산은 노광 이전에 수행된다. 본 발명의 일 실시예에서, 디콘볼루션 계산은 "즉시", 즉 노광이 수행되는 도중에 수행된다. 이러한 실시예에서, 측정 디바이스로부터의 데이터는 불균형의 실-시간 측정을 제공하기 위하여 사용된다. 그러면, 이것은 디콘볼루션 커널의 라이브러리에 기초하여 적정 디콘볼루션 커널을 선택 또는 결정하기 위하여 사용된다(및, 요구된다면 적정 보간/외삽이 수행됨).
실시예에서, 상이한 Z 포지션에 대한 디콘볼루션 커널은 교정 프로시저에 의하여 획득된다. 예를 들어, 빔의 이미지는 상이한 Z 포지션, 예를 들어 최선의 초점의 공칭 평면 이것 위 및 아래의 5 개의 단계에서 이미징 디바이스, 예컨대 CCD를 사용하여 촬영될 수도 있다. 디콘볼루션 커널은 이러한 이미지로부터 계산될 수 있다. 계산된 디콘볼루션 커널의 개수는 촬영된 측정의 개수보다 더 클 수 있다.
일 실시예에서, 보간 또는 외삽 대신에, 최소 자승 또는 다른 최소화 기법과 같은 다른 맞춤 기법들이 사용될 수도 있다.
일 실시예에서, Z 포지션에 대한 디콘볼루션 커널에 추가적으로 또는 이를 대체하여, 하나 이상의 디콘볼루션 커널이 Rx 및/또는 Ry 불균형에 대하여 제공될 수도 있다.
일 실시예에서, Rx 및/또는 Ry 불균형에 대하여, X/Y 불균형 보상 기법 및 Z 불균형 보상 기법의 조합이 사용될 수도 있다. 예를 들어, Rx 및/또는 Ry 불균형은 예를 저장된 커널에 기초한 커널의 계산에서 고려될 수 있다.
더 나아가, 하나 이상의 방사선 빔의 세기는 노광된 스팟의 세기가 특정 방향에서 또는 다양한 방향에서 노광된 스팟의 중앙 부분(피크)으로부터 이격되어 공칭 세트 포인트 데이터 보다 낮은 세기를 가지도록 조절되어 스팟들의 중첩을 용이화할 수도 있다. 더 낮은 값을 가짐으로써, 불균형에 노출되는 빔 스팟에 의한 그리고 인접한 스팟에 의한 영역의 이중 노광 이 적어도 부분적으로 치료된다.
본 명세서에서 논의되는 불균형에 대한 정정을 사용하면, 개선된 성능이 달성될 수도 있다. 예를 들어, 프레임(5, 15)의 더 적은 여기가 존재할 수도 있는데, 이것은 잠재적으로 더 적은 동적 응답 및 더 양호한 이미징을 의미한다. 이에 더하여 또는 이를 대체하여, 프레임(8)들 사이의 더 적은 동적 진동 상호작용이 존재할 수도 있다. 더 나아가, 프레임(8) 불균형을 정정하기 위한 능력은 감소된 프레임(8) 균형 요건, 즉 초기 밸런싱을 허용할 수도 있다. 본 명세서에서의 정정은 또한 프레임(8)(예를 들어, 필드 내)의 교체를 쉽게 할 수도 있는데, 이것은 프레임(8)의 불균형이 자동적으로 툴 내에서 다뤄질 수 있고, 각각의 프레임(8) 또는 프레임(8)의 조합의 높은 균형 요구 사항이 감소될 수 있다(예를 들어, 프레임(8)의 또는 복수의 프레임(8)의 광범위한 튜닝 및 구성이 요구되지 않을 수도 있다).
일 실시예에서, 본 명세서에서 보상 또는 보상함이라는 언급은 1% 이상의, 2% 이상의, 5% 이상의, 10% 이상의, 20% 이상의, 30% 이상의, 40% 이상의, 50% 이상의, 60% 이상의, 70% 이상의, 80% 이상의, 90% 이상의, 또는 약 100%의 특정한 또는 알짜 감소를 포함한다.
디바이스 제조 방법에 따르면, 디스플레이, 집적 회로 또는 임의의 다른 아이템과 같은 디바이스는 그 위에 패턴이 투영된 기판으로부터 제조될 수 있다.
본 발명의 제9 특징에서, 리소그래피 장치가 제공되며, 이 리소그래피 장치는, 이산화탄소를 소스로부터 디바이스에 제공하기 위한 이산화탄소 공급 시스템; 및 (ⅰ) 압력 센서가 추출 시스템의 펌프와 체크 밸브 사이의 가스의 압력이 특정한 크기보다 낮다는 것을 나타내는 신호를 발생하는 경우, (ⅱ) 센서가 온도 조절된 가스의 흐름을 제공하기 위한 가스 출구에서의 또는 가스 출구의 상류측에서의 유속 및/또는 압력이 특정한 크기보다 낮다는 것을 나타내는 신호를 발생하는 경우, (ⅲ) 스위치로부터의 신호가 상기 이산화탄소 공급 시스템의 공급 라인 내의 가스가 제1 유속 또는 압력보다 높거나 또는 제2 유속 또는 압력보다 낮다는 것을 나타내는 경우, 및/또는(ⅳ) 센서로부터의 신호가 상기 이산화탄소 공급 시스템으로부터 이산화탄소가 공급되는 용적부에 대해 시도된 액세스를 나타내는 경우 중의 하나 이상이 발생하면, 상기 이산화탄소 공급 시스템을 턴오프하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(예를 들어, 통상적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 본 명세서에서의 개시물은 이러한 기판 처리 툴 및 다른 기판 처리 툴에 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 수 있다.
비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 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 광 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 이러한 기계 판독가능한 명령은 둘 이상의 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 두 개 이상의 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 미디어에 저장될 수 있다.
본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는, 문맥이 허용한다면, 굴절, 회절, 반사, 자기, 전자자기, 및 정전기 광 컴포넌트 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 타입의 광 컴포넌트 중 임의의 것을 가리킬 수 있다.
위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 것이 의도된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 노광 장치로서,
    복수의 방사선 빔을 타겟 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
    축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임;
    상기 가동 프레임이 회전하도록 하기 위한 액추에이터 시스템; 및
    가동 프레임의 포지션을 조절하여 상기 가동 프레임의 불균형(imbalance) 또는 다른 가동 프레임의 불균형을 적어도 부분적으로 보상하기 위한 콘트롤러를 포함하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 축 근방에서 적어도 회전가능하고 공통 프레임에 의하여 지원되는 복수의 가동 프레임을 포함하고, 상기 다른 가동 프레임은 복수의 가동 프레임 중 하나인, 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는, 상기 가동 프레임이 상기 공통 프레임 상에 인가하는 힘이 상기 다른 가동 프레임에 의하여 상기 공통 프레임 상에 인가되는 힘과 조합되어 힘의 유효 소거(effective cancellation)에 이르게 하도록 상기 가동 프레임의 포지션을 조절하도록 구성되는, 노광 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동 프레임의 포지션의 조절은 상기 가동 프레임의 위상각에서의 변화를 포함하는, 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위상각에서의 변화는 상기 가동 프레임의 복수의 렌즈들 중 한 렌즈의 각위치(angular position)로부터의 상기 가동 프레임의 복수의 렌즈들 중 다른 렌즈의 각위치로의 변화를 포함하는, 노광 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가동 프레임의 불균형을 측정하도록 구성되는 측정 시스템을 더 포함하는, 노광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 측정 시스템은, 교란될 경우 자신의 회전 주파수와는 상이한 주파수에서 상기 적어도 하나의 가동 프레임의 제 1 측정 신호를 획득하고 상기 제 1 측정 신호를 자신의 회전 주파수에서 상기 적어도 하나의 가동 프레임의 제 2 측정 신호와 비교하여 불균형의 포지션을 획득하도록 구성되는, 노광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 측정 시스템은 상기 불균형의 포지션 및 상기 제 1 및 제 2 측정 신호 모두에 대하여 동일한 주파수를 사용하여 상기 불균형의 진폭을 결정하도록 구성되는, 노광 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 측정 시스템은 상기 제 1 측정 신호를 복수의 상이한 주파수에서 획득하도록 구성되는, 노광 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 측정 시스템은 상기 적어도 하나의 가동 프레임을 지지하는 프레임의 포지션, 진동 및/또는 이것에 인가되는 힘을 측정함으로써 불균형을 결정하도록 구성되는, 노광 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 측정 시스템은 상기 적어도 하나의 프레임의 렌즈를 통과하여 투영된 방사선을 방사선 센서를 사용하여 측정함으로써 불균형을 결정하도록 구성되는, 노광 장치.
  12. 노광 장치로서,
    복수의 방사선 빔을 타겟 상의 개별 위치에 투영하도록 구성되는 투영 시스템;
    축 근방에서 적어도 회전가능한 가동 프레임;
    상기 프레임이 회전하도록 하기 위한 액추에이터 시스템; 및
    상기 방사선 빔 중 적어도 하나의 특징을 조절하여 상기 프레임의 또는 이것에 인가되는 불균형을 적어도 부분적으로 보상하기 위한 콘트롤러를 포함하는, 노광 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는 상기 타겟을 원하는 패턴에 노광시키기 위한 상기 방사선 빔 각각에 대한 타겟 세기 값을 계산하고 상기 빔들 각각의 개별적인 타겟 세기 값을 제어하도록 구성되고,
    상기 콘트롤러는 상기 불균형을 참조하여 상기 타겟 세기 값을 계산하여 상기 프레임의 불균형 또는 이것에 인가되는 불균형을 적어도 부분적으로 보상하도록 구성되는, 노광 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는 상기 타겟 세기 값을 상기 빔 및 이웃하는 빔 사이의 교차-커플링을 모델링하는 각각의 방사 빔에 대한 함수를 사용하여 계산하도록 구성되는, 노광 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 함수는 상기 투영 시스템에 상대적인 위치들 각각의 포지션에 의존하는, 노광 장치.
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