KR20140124325A

KR20140124325A - 미러 유닛 및 노광 장치

Info

Publication number: KR20140124325A
Application number: KR20140039224A
Authority: KR
Inventors: 쵸쇼쿠 사이
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2014-10-24
Also published as: CN104111527A; CN104111527B; JP2014225639A; US9557560B2; US20140307243A1

Abstract

미러 유닛은, 미러; 가동자와 고정자를 포함하고, 상기 미러의 형상을 변경하도록 구성된 복수의 비접촉형 액추에이터; 상기 고정자가 고정되는 지지 플레이트; 및 상기 미러와 상기 지지 플레이트를 보유 지지하도록 구성된 구조체를 포함한다. 상기 가동자는 미러의 광학면과 반대측의 면에 부착되며, 상기 구조체는 상기 지지 플레이트를 운동학적 마운트를 통하여 보유 지지한다.

Description

미러 유닛 및 노광 장치{MIRROR UNIT AND EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은 노광 장치, 천체 망원경 등에서의 광학계의 파면 오차 및 왜곡을 보정할 수 있는 변형 가능한 미러 유닛, 및 노광 장치에 관한 것이다.

최근에, 노광 장치의 해상도에 대한 요구가 점점 더 엄격해짐에 따라, 노광 수차의 보정에 대한 요구도 더욱 엄격해지고 있다. 노광 수차를 보정하기 위해서, 변형 가능한 미러를 사용하는 구성이 제안되어 있다.

일본 특허 제4361269호는 미러를 변형하기 위한 공기압식 액추에이터가 부착되는 반응 조립체, 및 미러를 지지하는 내측 링을 외측 링이 지지하는 미러 지지 구조를 개시하고 있다. 일본 특허 공개 제2004-64076호는 변형 가능한 미러를 적어도 세 군데의 강체 위치에서 지지하는 다수의 액추에이터 및 그 근처에 배치되는 변위 센서를 구비하는 서보 제어 기구를 개시하고 있다.

일본 특허 제4361269호에서, 공기압식 액추에이터는 로드(rod)를 통하여 미러의 뒷면에 기계적으로 결합되며, 따라서 미러에 대해 과도하게 구속된다. 미러 형상은 조립 오차에 의해 쉽게 영향을 받는다. 일본 특허 제4361269호에 개시된 미러 지지 구조에서, 공기압식 액추에이터의 반력은 반응 조립체, 내측 링 및 외측 링을 통하여 미러에 전달되며 미러 형상에 영향을 미칠 수 있다.

일본 특허 공개 제2004-64076호는 다수의 액추에이터 및 그 근처에 배치되는 변위 센서를 구비하는 변위 피드백 구동 제어계를 갖는 미러 유닛을 제안하고 있다. 변위 피드백 구동 제어계를 갖는 미러 유닛은 각각의 구동점 또는 구동점 근처에서 미러의 변위를 측정하고, 이 변위가 주어진 정확도 범위 내에서 목표 변위값과 일치하도록 액추에이터를 제어한다. 따라서, 미러 유닛은 구동 반력의 영향을 받지 않는다. 그러나, 이 미러 유닛은 복잡한 구성을 가지며, 다수의 변위 센서를 필요로 하고, 비싸다.

본 발명은 액추에이터로부터의 구동 반력이 미러 형상에 미치는 영향을 감소시키는 미러 유닛을 제공한다.

본 발명의 제1 태양은, 미러 유닛으로서, 미러; 가동자와 고정자를 포함하고, 상기 미러의 형상을 변경하도록 구성된 복수의 비접촉형 액추에이터; 상기 고정자가 고정되는 지지 플레이트; 및 상기 미러와 상기 지지 플레이트를 보유 지지하도록 구성된 구조체를 포함하고, 상기 가동자는 상기 미러의 광학면과 반대측의 면에 부착되며, 상기 구조체는 상기 지지 플레이트를 운동학적 마운트(kinematic mount)를 통하여 보유 지지하는 미러 유닛을 제공한다.

본 발명의 제2 태양은, 조명 광학계로부터의 광으로 조명되는 레티클(reticle)의 패턴 이미지를 투영 광학계를 통하여 기판 상에 투영하여 기판을 노광시키기 위한 노광 장치로서, 상기 조명 광학계와 상기 투영 광학계의 적어도 하나는 제1 태양에 기재된 미러 유닛을 포함하는 노광 장치를 제공한다.

본 발명의 추가 특징은 첨부도면을 참조한 예시적 실시예의 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1a 및 도 1b는 제1 실시예에 따른 구성의 도시도이다.
도 2는 바이포드(bipod) 마운트를 도시하는 개략도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 구성의 도시도이다.
도 4는 제2 실시예의 변형예의 도시도이다.
도 5는 도 4의 미러가 보유 지지되는 상태의 도시도이다.
도 6은 제3 실시예에 따른 구성의 도시도이다.
도 7은 제3 실시예의 변형예의 도시도이다.
도 8은 제4 실시예에 따른 구성의 도시도이다.
도 9는 볼과 V-홈을 사용하는 마운트를 도시하는 개략도이다.
도 10은 수직 미러 유닛에서의 마운트의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 11은 노광 장치의 구성의 도시도이다.

이제 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명할 것이다. 본 발명에 기재되는 비접촉형 액추에이터는, 액추에이터 내에서 가동자와 고정자가 상호 기계적으로 결합되지 않는 형태의 것이다. 비접촉형 액추에이터는 예를 들면, 가동자와 고정자가 전자기력에 의해 결합되는 리니어 모터, 또는 전자석이다. 하기 실시예는 리니어 모터를 예시할 것이지만, 비접촉형 액추에이터는 리니어 모터에만 한정되지 않는다.

(제1 실시예)

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미러 유닛의 구성을 도시한다. 도 1b에서, Z방향은 수직 상방향이다. 광학면(1a)을 갖는 미러(1)는 그 측면에서 보유 지지 부재(2)에 의해 보유 지지된다. 보유 지지 부재(2)는 구조체(3)에 고정된다. 리니어 모터(4)의 가동자(자석)(4a)는 미러(1)의 광학면과 반대측의 표면인 뒷면(1b)에 접합 부착된다. 리니어 모터(4)의 고정자(코일)(4b)는 지지 부재(5)에 의해 지지된다. 다수의 지지 부재(5)는 지지 플레이트(6)에 고정된다. 고정자(코일)(4b)가 지지 플레이트(6) 상에 직접 고정되는 것도 가능하다. 지지 플레이트(6)는 리니어 모터(4)의 구동에 따르는 반력을 수용한다. 지지 플레이트(6)는 세 부분에 배치되는 바이포드 마운트(7)(운동학적 마운트)에 의해 구조체(3)에 대해 운동학적으로 보유 지지된다. 바이포드 마운트(7)는 미러(1)의 주위를 따라서 회전 방향으로 120°간격으로 배치된다. 제1 실시예에서, 구조체(3)는 미러(1), 다수의 리니어 모터(4), 및 지지 플레이트를 둘러싸는 경통을 구성한다.

제1 실시예에서, 가동자(4a)는 미러(1)의 뒷면(1b)에 직접 접합된다. 그러나, 가동자(4a)는 열응력을 완화시키는 부재를 개재하여 미러(1)의 뒷면(1b)에 접합될 수도 있다. 열응력을 완화시키는 부재의 사용은 미러(1)의 선팽창계수와 가동자(4a)의 선팽창계수의 차이가 클 때 열응력을 완화시키는데 효과적이다. 일반적으로, 미러(1)의 선팽창계수는 가동자(4a)의 선팽창계수보다 작다. 열응력을 완화시키는 부재로서, 미러(1)와 동일한 재료, 미러(1)의 재료 물성치에 근접한 물성치를 갖는 재료, 또는 적어도 가동자(4a)보다 선팽창계수가 작은 재료가 사용된다.

도 2는 도 1b의 바이포드 마운트(7)를 도시하는 개략도이다.

도 2는 바이포드 마운트(7)를 도시하는 개략도이다. 지지 플레이트(6)와 구조체(3)는 볼 조인트와 유사하게 작동하는 굴곡부(111), 강체 바(rigid bar)(112), 및 고정 부재(113)에 의해 결합된다. 이 형태의 세 개의 바이포드 마운트(7)가 사용되어 지지 플레이트(6)를 작은 변위 범위에서 운동학적으로 구조체(3)에 고정할 수 있다.

지지 플레이트(6)가 구조체(3)에 운동학적으로 고정되기 때문에, 미러(1)를 변형하기 위해 리니어 모터(4)를 구동할 때의 구동 반력에 의해 초래되는 지지 플레이트(6)의 변형이 구조체(3)에 전달되어 구조체(3)가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 구조체(3)와 보유 지지 부재(2)를 통하여 미러(1)를 리니어 모터(4)의 구동 반력에 의해 변형시키지 않으면서 미러(1)의 형상이 고정확도로 변형될 수 있다.

이것은 리니어 모터(4)와 같은 비접촉형 액추에이터를 사용하는 고정확도의 힘 제어만으로 미러(1)를 변형시키는 미러 유닛에 있어서 특히 효과적이다. 비접촉형 액추에이터만으로 미러(1)의 형상을 제어하는 미러 유닛에 있어서, 미러(1)의 형상의 정확도는 힘 정확도에 의존할 뿐 아니라 미러 형상에 영향을 미치는 각각의 요인에 의존한다. 예를 들어, 미러(1)를 변형시키기 위한 구동 반력이 구조체(3)를 통하여 미러 형상에 영향을 미치면, 이는 곧바로 미러(1) 형상의 정확도의 저하로 이어진다.

도 1b에서의 미러(1)의 보유 지지 부재(2)로서, 보유 지지 부재(2)는 상기 바이포드 마운트(7)를 사용하여 운동학적으로 보유 지지될 수 있다. 그러나, 미러의 보유 지지 부재(2)는 운동학적 마운트 이외의 보유 지지 부재일 수도 있다. 예를 들어, 미러(1)는 구조체(3)에 대해 접합에 의해 고정되거나, 또는 기계적으로 클램핑될 수도 있다.

(제2 실시예)

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 광학면(1a)을 갖는 미러(1)는, 미러(1)의 뒷면(1b)의 중심부를 보유 지지하는 보유 지지 부재(2')에 의해 구조체(3)의 일부인 판상 제2 구조체(3b)에 고정된다. 제2 실시예에서, 구조체(3)는 경통을 구성하는 제1 구조체(3a), 및 판상 제2 구조체(3b)에 의해 구성된다. 제2 구조체(3b)는 제1 구조체(3a)에 고정된다. 리니어 모터(4)의 가동자(자석)(4a)는 미러(1)의 뒷면(1b)에 중심부를 제외하고 접합된다. 고정자(코일)(4b)는 지지 부재(5)를 개재하여 지지 플레이트(6)에 고정된다. 지지 부재(5)는 제2 구조체(3b)에 형성된 관통 구멍(3c)을 통해서 연장되며, 제2 구조체(3b) 아래에 배치되는 지지 플레이트(6)에 고정된다. 지지 플레이트(6)는 바이포드 마운트(7)를 개재하여 제1 구조체(3a)에 3개소에서 결합된다. 제1 실시예와 마찬가지로, 제2 실시예에서도, 리니어 모터(4)의 구동 반력이 미러(1)의 형상에 미치는 영향은 차단된다.

도 4는 제2 실시예의 변형예이다. 도 4의 구성은, 미러(1)의 뒷면(1b)을 보유 지지하기 위해 적어도 세 개의 보유 지지 부재(109)가 사용된다는 점에서 도 3의 구성과 다르다. 도 5는 미러(1)의 뒷면(1b)과 제2 구조체(3b)를 결합시키는 보유 지지 부재(109)의 구성을 도시한다.

(제3 실시예)

도 6은 본 발명의 제3 실시예를 도시한다. 광학면(1a)을 갖는 미러(1)는 뒷면(1b)의 중심부에서 보유 지지 부재(2')에 의해 보유 지지된다. 보유 지지 부재(2')는 지지 플레이트(6)에 형성된 관통 구멍(6a)을 통해서 연장되며, 보유 지지 부재(2') 아래에 배치된 제2 구조체(3b)에 고정된다. 리니어 모터(4)의 가동자(자석)(4a)는 미러(1)의 뒷면(1b)에 중심부를 제외하고 접합된다. 고정자(코일)(4b)는 지지 부재(5)를 개재하여 지지 플레이트(6)에 고정된다. 지지 플레이트(6)는 바이포드 마운트(7)를 통하여 제1 구조체(3a)에 결합된다.

제1 실시예와 마찬가지로, 제3 실시예에서도, 리니어 모터(4)의 구동 반력이 미러(1)의 형상에 미치는 영향은 차단된다.

도 7은 제3 실시예의 변형예이다. 도 7의 구성은, 제1 구조체(3a)와 제2 구조체(3b)가 일체로 형성된다는 점에서 도 6의 구성과 다르다. 제2 실시예와 제3 실시예의 각각에 기재된 구조체(3)는 두 개의 구조체로 분할되지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 실제로, 구조체(3)는 하나 이상의 부재로 구성될 수도 있다.

(제4 실시예)

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 미러 유닛의 구성을 도시한다. 도 9는 세 개의 V-홈(104)과 세 개의 볼(102)로 구성되는 세 개의 V-홈 마운트(100)의 개략도이다. 지지 플레이트(6)에 고정된 볼(102)이 구조체(3)에 형성된 V-홈(104)에 결합되어 지지 플레이트(6)와 구조체(3)를 과도하게 구속하지 않고 결합시킨다. 따라서 지지 플레이트(6)는 구조체(3)에 대해 운동학적으로 보유 지지된다. 이 형태의 마운트가 사용될 때, 구조체(3)의 변형은 마찰없는 이상적인 상태에서 지지 플레이트(6)에 전달되지 않는다. 실제로, 이 형태의 운동학적 마운트의 정확도는 볼(102)의 형상 오차, V-홈(104)의 형상 오차 및 위치 오차, 볼(102)과 V-홈(104) 사이의 마찰 등의 영향에 의해 결정된다.

도 9의 예에서, V-홈(104)과 볼(102) 사이의 결합은 V-홈(104)과 볼(102)이 상호 점접촉하는 두 지점에서 2 자유도를 구속한다. 세 개의 V-홈 마운트(100)가 사용되기 때문에, 지지 플레이트(6)는 구조체(3)에 대해 6 자유도로 구속된다. 지지 플레이트(6)와 구조체(3)를 분리한 후 재결합하는 작업이 반복되어도 V-홈(104)과 볼(102)이 항상 동일한 위치에서 결합되기 때문에 V-홈 마운트(100)는 높은 위치결정 재현성을 갖는다. V-홈(104)과 볼(102)이 상호 점접촉하기 때문에, 힘은 V-홈(104)에서 볼(102)로 전달되거나 역으로 볼(102)에서 V-홈(104)으로 전달된다. 그러나, 변형에 크게 관계되는 모멘트는 전달되지 않는다.

판 스프링 또는 힌지를 사용하는 마운트에서는, V-홈(104)과 볼(102) 사이의 점접촉 부분으로 작용하는 판 스프링의 저강성 부분, 힌지부 등에서 강성이 제로가 아니며, 힘뿐 아니라 모멘트도 전달된다. 제4 실시예에 따르면, 판 스프링 또는 힌지가 사용되는 경우에 비해서, 변형의 전달이 더 많이 차단될 수 있다.

제1 내지 제4 실시예에서는 미러(1)의 광축이 수직 방향으로 향하고 있지만, 미러(1)의 자세는 이것에 한정되지 않는다. 미러(1)의 광축이 임의의 방향을 향할 때도, 본 발명에 따른 미러 유닛은 적용될 수 있다. 예를 들어, 미러(1)의 광축이 수평 방향으로 향할 때는, 미러 유닛이 90°회전된다. 이 경우, 도 9에서의 세 개의 V-홈 마운트(100)가 수직으로 형성될 수 있거나, 도 10에 도시된 V-홈 마운트(100)가 사용될 수도 있다. 도 10의 수직 V-홈 마운트(100)는 구조체(3)에 형성된 V-홈(104), 및 V-홈(104)에 결합되는 볼(102)에 의해 구성된다. 볼(102)은 지지 플레이트(6)(도시되지 않음)에 고정된다. 도 2에 도시된 바이포드 마운트(7)가 채용될 수 있지만, 그 배치는 구체적인 설계에 따라서 변경될 수 있다. 본 발명은 주지되어 있는 두 가지 형태의 마운트를 예시했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 필요할 경우, 지지 플레이트(6), 구조체(3) 등은 냉각 기능을 가질 수도 있다.

(노광 장치)

본 발명에 따른 미러 유닛이 적용되는 예시적 노광 장치를 설명할 것이다. 도 11에 도시하듯이, 노광 장치는 조명 광학계(501), 레티클이 탑재되는 레티클 스테이지(502), 투영 광학계(503), 및 기판이 탑재되는 기판 스테이지(504)를 구비한다. 노광 장치는 조명 광학계(501)로부터의 광으로 조명되는 레티클의 패턴 이미지를 투영 광학계(503)를 통하여 기판 상에 투영하여 기판을 노광한다. 노광 장치는 스텝 앤드 리피트(step & repeat) 투영 노광 방식 또는 스텝 앤드 스캔(step & scan) 투영 노광 방식을 따를 수 있다. 본 발명에 따른 미러 유닛은 조명 광학계(501)와 투영 광학계(503)의 적어도 하나의 파면 오차 및 왜곡을 보정하기 위한 미러 유닛으로서 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 미러 유닛은 또한 노광 장치 이외에 천체 망원경에서의 광학계의 파면 오차 및 왜곡을 보정하기 위한 미러 유닛으로서 사용될 수 있다.

(디바이스 제조 방법)

다음으로, 디바이스(예를 들면, 반도체 디바이스 또는 액정 표시 디바이스) 제조 방법을 설명할 것이다. 반도체 디바이스는 웨이퍼 상에 집적회로를 형성하는 전공정(pre-process)과, 상기 전공정에 의해 웨이퍼 상에 형성된 집적회로 칩을 제품으로서 완성시키는 후공정(post-process)을 통해서 제조된다. 상기 전공정은 감광제가 도포된 웨이퍼를 전술한 노광 장치를 사용하여 노광시키는 단계, 및 상기 웨이퍼를 현상하는 단계를 포함한다. 상기 후공정은 조립 단계[다이싱(dicing) 및 본딩]와 패키징 단계(봉입)를 포함한다. 액정 표시 디바이스는 투명 전극을 형성하는 공정을 통해서 제조된다. 투명 전극을 형성하는 공정은 투명 도전막이 증착되는 유리 기판에 감광제를 도포하는 단계, 감광제가 도포된 유리 기판을 전술한 노광 장치를 사용하여 노광시키는 단계, 및 유리 기판을 현상하는 단계를 포함한다. 본 실시예의 디바이스 제조 방법에 의하면, 종래보다 고품위의 디바이스가 제조될 수 있다.

본 발명을 예시적 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명은 개시된 예시적 실시예에 한정되지 않는 것을 알아야 한다. 하기 청구범위의 범위는 이러한 변형예 및 등가의 구조와 기능을 모두 망라하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims

미러 유닛이며,
미러;
가동자와 고정자를 포함하고, 상기 미러의 형상을 변경하도록 구성된 복수의 비접촉형 액추에이터;
상기 고정자가 고정되는 지지 플레이트; 및
상기 미러와 상기 지지 플레이트를 보유 지지하도록 구성된 구조체를 포함하고,
상기 가동자는 상기 미러의 광학면과 반대측의 면에 부착되며,
상기 구조체는 상기 지지 플레이트를 운동학적 마운트를 통하여 보유 지지하는 미러 유닛.
제1항에 있어서, 상기 구조체는, 상기 복수의 액추에이터, 상기 미러, 및 상기 지지 플레이트를 둘러싸는 경통을 포함하는 미러 유닛.
제1항에 있어서, 상기 구조체는 상기 미러를 운동학적 마운트를 통하여 보유 지지하는 미러 유닛.
제1항에 있어서, 상기 구조체는 상기 지지 플레이트의 측면을 보유 지지하는 미러 유닛.
제1항에 있어서, 상기 구조체는 상기 미러의 측면을 보유 지지하는 미러 유닛.
제2항에 있어서, 상기 구조체는 상기 지지 플레이트를 운동학적 마운트를 통하여 보유 지지하도록 구성된 제1 구조체, 및 상기 미러의 광학면과 반대측의 면을 보유 지지 부재를 통하여 보유 지지하도록 구성된 판상 제2 구조체를 포함하고,
상기 제1 구조체는 상기 경통을 구성하며,
상기 제2 구조체는 상기 제1 구조체에 고정되거나 상기 제1 구조체와 일체로 형성되는 미러 유닛.
제6항에 있어서, 상기 제2 구조체는 상기 미러의 광축 방향으로 상기 미러와 상기 지지 플레이트 사이에 끼워지도록 배치되고,
상기 제2 구조체는 복수의 관통 구멍을 포함하며,
상기 복수의 관통 구멍을 통해서 복수의 지지 부재가 연장되는 미러 유닛.
제7항에 있어서, 상기 제2 구조체는 상기 미러를 3개 이상의 보유 지지 부재를 통하여 보유 지지하는 미러 유닛.
제6항에 있어서, 상기 지지 플레이트는 상기 미러의 광축 방향으로 상기 미러와 제2 구조체 사이에 끼워지도록 배치되고,
상기 지지 플레이트는 관통 구멍을 포함하며,
상기 보유 지지 부재는 상기 관통 구멍을 통해서 연장되는 미러 유닛.
조명 광학계로부터의 광으로 조명되는 레티클의 패턴 이미지를 투영 광학계를 통하여 기판 상에 투영하여 기판을 노광시키기 위한 노광 장치이며,
상기 조명 광학계와 상기 투영 광학계의 적어도 하나는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 미러 유닛을 포함하는 노광 장치.