KR20150030714A - 위치설정 시스템, 리소그래피 장치, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

Abstract

리소그래피 장치에서 물체의 위치를 설정하기 위한 위치설정 시스템이 제공된다. 위치설정 시스템은, 지지체, 위치 측정 디바이스, 변형 센서, 및 프로세서를 포함한다. 지지체는 물체를 유지하도록 구성된다. 위치 측정 디바이스는 지지체의 위치를 측정하도록 구성된다. 위치 측정 디바이스는, 하나 이상의 위치 센서 타겟과, 하나 이상의 위치 센서 타겟과 함께 동작하여 지지체의 위치를 표현하는 중복 세트의 위치 신호를 제공하는 복수의 위치 센서를 포함한다. 변형 센서는 지지체와 위치 측정 디바이스 중의 하나의 변형을 표현하는 변형 신호를 제공하도록 배치된다. 프로세서는 변형 신호와 중복 세트의 위치 신호에 기초하여 위치 측정 디바이스와 변형 센서 중의 하나를 교정하도록 구성된다.

Description

위치설정 시스템, 리소그래피 장치, 및 디바이스 제조 방법{POSITIONING SYSTEM, LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2012년 6월 15일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/660,471의 이점을 청구하며, 이 특허 출원은 그 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 통합되어 있다.

발명의 분야

본 발명은 위치설정 시스템, 리소그래피 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조에서 사용될 수 있다. 이러한 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 발생하기 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)의 층 위에의 이미징(imaging)을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 타겟 영역 상에 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역을 조사(照射)하는 소위 스테퍼(stepper), 및 소정의 방향("스캐닝"-방향)의 방사선 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 동시에 이 방향과 평행하게 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역을 노광하는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

대부분의 경우, 타겟 영역을 노광하는 프로세스는 복수회 반복되며, 이에 의해 복수의 층을 포함하는 디바이스를 발생한다. 디바이스의 적절한 동작을 위해서는, 층들을 서로에 대해 정확하게 위치시키는 것이 요구된다. 이와 같이, 노광 프로세스 동안, 패터닝 장치에 대한 기판의 위치가 정확하게 될 필요가 있다. 이 위치를 결정하기 위해, 리소그래피 장치는 일반적으로 간섭계 기반 측정 시스템(interferometer based measurement system) 또는 인코더 기반 측정 시스템(encoder based measurement system)과 같은 위치 측정 시스템을 포함한다. 이러한 시스템은 예컨대 기판을 유지하는 지지체의 위치에 대하여 패터닝 장치를 유지하는 지지체의 위치를 결정하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 시스템은 일반적으로 위치 센서 타겟 및 위치 센서를 갖는다. 위치 측정 시스템은 위치 센서 타겟과 위치 센서 간의 변위(displacement)를 판정함으로써 지지체의 위치를 결정한다. 변위에 기초하여, 위치 측정 시스템이 위치 신호를 생성한다.

당업자에 의해 이해될 것인 바와 같이, 위치 측정 시스템을 이용한 지지체의 정확한 위치설정은 위치 측정 시스템에 의해 제공된 위치 신호에 의존한다. 그러나, 위치 센서 타겟과 위치 센서 간의 변위는 패터닝 장치에 대한 기판의 위치의 정확한 측정치가 아닐 수도 있다. 지지체 또는 위치 측정 디바이스의 변형으로 인해 정확도가 악화될 수도 있다. 예컨대 열 드리프트(thermal drift)로 인한 위치 센서와 위치 센서 타겟의 바람직하지 않은 변위 또한 정확도를 악화시킬 수 있다.

이러한 변형 또는 변위를 수용하기 위해, 위치 측정 시스템의 주기적인 교정이 자주 적용된다. 일반적으로, 이러한 교정은 시간이 많이 소요되며, 장치의 중요한 비가동 시간을 초래할 수 있으며, 이에 의해 장치의 생산성에 악영향을 줄 수 있다.

시간이 더 적게 소요되는 방식으로 교정될 수 있는 더욱 정확한 위치설정 시스템을 제공하는 것이 요망된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라, 리소그래피 장치에서 물체의 위치를 설정하기 위한 위치설정 시스템이 제공된다. 본 위치설정 시스템은, 지지체, 위치 측정 디바이스, 변형 센서, 및 프로세서를 포함한다. 상기 지지체는 물체를 유지하도록 구성된다. 상기 위치 측정 디바이스는 상기 지지체의 위치를 측정하도록 구성된다. 상기 위치 측정 디바이스는, 하나 이상의 위치 센서 타겟과, 상기 하나 이상의 위치 센서 타겟과 함께 동작하여 상기 지지체의 위치를 표현하는 중복 세트의 위치 신호(redundant set of position signal)를 제공하는 복수의 위치 센서를 포함한다. 상기 변형 센서는 상기 지지체와 상기 위치 측정 디바이스 중의 하나의 변형을 표현하는 변형 신호를 제공하도록 배치된다. 상기 프로세서는 상기 변형 신호와 상기 중복 세트의 위치 신호에 기초하여 상기 위치 측정 디바이스와 상기 변형 센서 중의 하나를 교정하도록 구성된다.

본 발명의 실시예에 따라, 전술한 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 본 리소그래피 장치는 패터닝 장치 지지체, 기판 테이블, 및 투영 시스템을 포함한다. 상기 패터닝 장치 지지체는 패턴을 갖는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된다. 상기 기판 테이블은 기판을 유지하도록 구성된다. 상기 투영 시스템은 상기 기판 상에 패턴을 투영하도록 구성된다. 상기 지지체가 상기 패터닝 장치 지지체를 포함하고, 상기 물체가 상기 패터닝 장치를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따라, 전술한 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 본 리소그래피 장치는 패터닝 장치 지지체, 기판 테이블, 및 투영 시스템을 포함한다. 상기 패터닝 장치 지지체는 패턴을 갖는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된다. 상기 기판 테이블은 기판을 유지하도록 구성된다. 상기 투영 시스템은 상기 기판 상에 패턴을 투영하도록 구성된다. 상기 지지체가 상기 기판 테이블을 포함하고, 상기 물체가 상기 기판을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 전술한 위치설정 시스템을 이용하거나 또는 전술한 리소그래피 장치를 이용하여 물체의 위치를 설정하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예를 대응하는 부분에 대응하는 도면 부호가 부여되어 있는 첨부된 개략 도면을 참조하여 단지 예시를 목적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치설정 시스템을 도시하고 있다.
도 3의 (a) 및 (b)를 포함하는 도 3은 중복 세트의 위치 신호를 발생하는데 적합한 인코더 기반 위치설정 디바이스를 도시하고 있다.
도 4는 기판 테이블의 변형을 판정하기 위한 FBG-어레이를 포함하는 기판 테이블의 평면도를 도시하고 있다.
도 5의 (a) 및 (b)를 포함하는 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위치설정 시스템에 사용하기 위한 인코더 기반 위치 측정 시스템의 2개의 가능한 구성을 도시하고 있다.
도 6은 위치 측정 디바이스의 센서 어레이에 대한 변형 정보를 제공하기 위한 추가의 변형 센서의 사용을 도시하고 있다.
도 7은 관심점(point-of-interest)의 위치설정에 미치는 기판 테이블의 비강체 작용(non-rigid body behavior)의 영향을 도시하고 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는, 방사선 빔(B, 예컨대 UV 방사선 또는 기타 적합한 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL)과, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정 파라미터에 따라 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 지지 구조체 또는 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 본 장치는 또한 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 기판 지지체를 포함한다. 기판 테이블(WT)은 특정 파라미터에 따라 기판을 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된다. 본 장치는 또한 패터닝 장치(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나의 다이 또는 그보다 많은 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

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

지지 구조체는 패터닝 장치를 지지, 즉 패터닝 장치의 중량을 지탱한다. 지지 구조체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다.

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

패터닝 장치(MA)는 투과형일 수도 있고 또는 반사형일 수도 있다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

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

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 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.

리소그래피 장치는 2개 이상의 기판 테이블을 갖는 유형이거나, 및/또는 2개 이상의 패터닝 장치 지지체를 갖는 유형의 것이어도 된다. 이러한 "복수 스테이지" 장치에서는, 추가의 테이블 및 지지체를 병행하여 사용하거나, 또는 하나의 테이블 또는 지지체 상에서 예비 단계를 수행하면서 다른 테이블 또는 지지체를 노광용으로 사용하는 것이 가능하다. 리소그래피 장치는 기판 테이블과, 기판 대신에 측정 장치를 유지하도록 배열된 추가 테이블을 가질 수도 있다.

리소그래피 장치는 또한 기판의 적어도 일부분이 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 예컨대 물과 같은 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체에 의해 덮여질 수 있는 유형의 것으로도 될 수 있다. 액침액은 또한 예컨대 패터닝 장치와 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치의 다른 공간에 적용될 수도 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도(numerical aperture)를 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은 "액침"이라는 표현은 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 단지 노광 동안 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.

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

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

방사선 빔(B)은 지지 구조체(MT) 상에 유지되는 패터닝 장치(MA) 상에 입사되고, 패터닝 장치(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(MA)를 종단한 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)은 방사선 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 제2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 측정 디바이스(IF)를 이용하여, 예컨대 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟 영역(C)을 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 위치 측정 디바이스(IF)는 간섭계 디바이스, 선형 또는 평면형 인코더, 또는 용량성 센서이어도 된다. 마찬가지로, 제1 위치설정 디바이스(PM) 및 다른 위치 측정 센서 또는 디바이스(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)를 이용하여, 예컨대 스캐 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 제1 위치설정 디바이스(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module)을 이용하여 실현될 수 있다. 롱-스크로크 모듈은 긴 범위에 걸쳐서의 숏-스트로크 모듈의 개략적 이동(coarse movement)을 제공한다. 숏-스트로크 모듈은 짧은 범위에 걸쳐서의 지지 구조체(MT)의 미세 이동을 제공한다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치설정 디바이스(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대되는 것으로서의), 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 패터닝 장치(MA) 및 기판(W)은 패터닝 장치 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. 마찬가지로, 패터닝 장치(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 장치 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 위치 측정 디바이스(IF)는 중복 세트의 위치 신호를 제공하도록 구성된 복수의 위치 센서를 포함한다. 중복 세트의 위치 신호는 측정되는 물체가 이동할 수 있는 자유도보다 많은 위치 신호가 있다는 의미이다. 예컨대, 기판 테이블이 6의 자유도로 이동할 수 있고, 위치 측정 디바이스가 8개의 위치 신호의 세트를 제공할 때, 그 세트는 2개의 중복 위치 신호로 중복되고 있다. 중복 세트는 기판 테이블(WT)의 동작 영역의 적어도 일부분에서의 위치에 대해 제공될 수 있다. 위치 센서는 기판 테이블(WT)의 반사 표면와 함께 동작하거나 또는 기판 테이블(WT)에 탑재되는 복수의 간섭계를 포함할 수 있다. 이와 달리 또는 이에 부가하여, 위치 측정 디바이스는 하나 이상의 격자(grating)와 함께 동작하는 복수의 인코더 헤드 또는 센서를 포함할 수 있다. 격자는 체커보드 패턴(checkerboard pattern)과 같은 선형 또는 2차원의 격자 패턴을 가질 수 있다. 복수의 인코더 헤드가 기판 테이블(WT)에 탑재되면서, 격자가 도 1에 도시된 바와 같이 계측 프레임(metrology frame)(MF) 상에 탑재될 수도 있다. 계측 프레임(MF)은 투영 시스템(PS)을 지지하는 프레임과 같은 진동 격리 프레임(vibrationally isolated frame)이어도 된다. 본 발명의 실시예에 따라, 적어도 기판 테이블(WT)의 동작 범위의 일부분에서, 중복 세트의 위치 신호를 생성하기 위해 충분한 위치 센서가 제공된다. 일례로서, 위치 센서는 기판 테이블의 4개의 코너의 각각에 탑재될 수 있다. 센서는 하나 이상의 격자와 함께 동작하며, 여기에서 각각의 센서는 2차원 위치 신호, 예컨대 수직 Z-위치와 XY 평면에서의 수평 방향을 제공하도록 배치된다. 본 발명의 실시예에 따라, 도 1에 도시된 바와 같은 리소그래피 장치는 또한 기판 테이블 또는 위치 측정 디바이스의 변형을 표현하는 변형 신호를 제공하도록 배치된 하나 이상의 변형 센서(도시하지 않음)를 포함한다. 일례로서, 기판 테이블의 지정된 지점에 하나 이상의 스트레인 센서(strain sensor)가 탑재될 수 있으며, 이에 의해 이들 센서의 출력 신호가 기판 테이블의 변형을 표현할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 다양한 감지 원리에 기초하여, 다양한 타입의 변형 센서가 이용될 수 있다. "변형 센서"라는 표현은 기판 테이블 또는 위치 측정 디바이스의 변형에 대한 정보를 제공하는 센서를 나타내기 위해 이용된다. 이러한 점에서, 이러한 정보는 기판 테이블 또는 위치 측정 디바이스(의 일부분)의 변형을 판정하도록 배치된 위치 센서로부터 획득될 수도 있다는 것에 유의하기 바란다. 일례에서, 위치 센서의 어레이는 기준 프레임 상에 배치되고, 특정 지점과 기준 프레임 간의 거리를 결정하도록 배치될 수 있다. 결정된 거리에 기초하여, 기판 테이블 또는 위치 측정 디바이스의 형상이 결정될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 변형 신호가 하나 이상의 위치 신호로부터 형성되거나 구해질 수 있다.

이와 같이, 변형 및/또는 위치 센서의 이하의 예가 변형 신호를 발생하기 위한 본 발명의 실시예에서 적용될 수 있다: 광센서, 용량성 또는 유도성 센서, 에탈론 센서(etalon sensor), 광섬유 브래그 센서(Fiber Bragg sensor)와 같은 광섬유 센서, 복굴절 기반 센서(birefringence based sensor).

광센서, 용량성 센서 및/또는 유도성 센서는 정지 상태, 예컨대 계측 프레임(MF)에 고정될 수 있으며, 기판 테이블(WT)의 변형을 판정하기 위해 이용될 수 있다. 센서가 이동 가능 기판 테이블(WT) 상에 있지 않을 때, 더 적은 전기 배선이 기판 테이블에 연결되며, 이것은 기판 테이블(WT)의 이동의 외란(disturbance)을 감소시킨다. 광섬유 센서 및/또는 스트레인 센서는 기판 테이블(WT)에 연결될 수 있다. 센서는 최소량의 센서로 주된 변형(dominant deformation) 또는 고유모드(eigenmode)를 측정하기 위해 특정 지점에서 기판 테이블 상에 위치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 중복 세트의 위치 신호 및 변형 신호가 처리를 위해 처리 유닛에 제공된다.

위치설정 디바이스 및 위치 측정 시스템을 포함하는 위치설정 시스템을 제공함으로써, 위치설정 시스템의 교정이 이하의 방식으로 용이하게 될 수 있다.

기판 테이블의 변형을 표현하는 변형 신호를 처리 유닛(또한, 광범위하게 "프로세서"로 지칭됨)에 제공함으로써, 위치 측정 시스템을 교정하거나 위치 측정 시스템의 교정이 요구되는지를 평가하기 위해 적용될 수 있는 추가의 정보가 이용 가능하게 된다. 일실시예에서, 프로세서는 변형 신호에 기초하여 복수의 위치 센서를 교정하고, 중복 세트의 위치 신호에 기초하여 변형 센서를 교정하도록 구성된다.

이와 달리 또는 이에 부가하여, 중복 세트의 위치 신호의 이용 가능성은 변형 센서의 교정을 가능하게 한다.

또한, 중복 세트의 위치 신호로부터, 기판 테이블(WT)의 위치를 제어하기 위해 서브세트가 이용되면서, 나머지 다른 위치 신호가 위치 센서를 교정하거나 또는 교정이 요구되는지를 평가하기 위해 이용된다.

교정을 향상시키기 위한 이러한 방법에 대한 추가의 세부 사항은 아래에 제공되어 있다.

이러한 향상된 교정의 결과, 기판의 노광 사이클 동안의 기판 테이블(및 그에 따라 기판)의 보다 정확한 위치설정은 다음과 같이 획득될 수 있다: 본 발명의 실시예에 따른 위치설정 시스템에서, 위치 정보는 기판 테이블의 위치 측정 시스템의 위치 신호를 이용하여 이용 가능하게 된다. 기판 테이블의 변형을 나타내는 정보는 변형 신호를 이용하여 이용 가능하게 된다. 변형을 나타내는 정보는 기판 테이블의 형상을 판정하거나 추정하기 위해, 보다 구체적으로는, 위치 정보와 조합하여, 기판 상의 특정한 위치의 정확한 위치를 결정하기 위해 적용될 수 있다.

도시된 장치는 다음 3가지 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

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

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

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

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

도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 위치설정 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 위치설정 시스템은 기판 또는 패터닝 장치와 같은 물체의 위치를 설정하기 위한 것이다. 위치설정 시스템은 격자(100.1, 100.2, 100.3)와 함께 동작하는 위치 센서(200.1, 200.2)를 포함하는 위치 측정 디바이스를 포함하며, 이 격자는 위치 센서 타겟의 예이다. 격자(100.1∼100.3)는 위치 신호(110)를 위치설정 시스템의 처리 유닛(150)에게 제공하기 위해 1차원 또는 2차원 격자 패턴을 가질 수 있다. 도시된 바와 같은 배치에서, 격자(100.1∼100.3)는 측정 시스템의 공통 프레임(120)에 탑재된다. 공통 프레임(120)은 제로두르(Zerodur) 또는 다른 타입의 낮은 열팽창 재료로 이루어질 수 있다. 공통 프레임(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 투영 시스템(PS)이 또한 탑재되는 계측 프레임(MF)과 같은 기준 프레임(RF)에 탑재된다. 도시된 실시예에서, 위치 센서(200.1, 200.2)는 전술한 기판 테이블(WT) 또는 패터닝 장치 지지체(MT)일 수도 있는 물체 테이블(210)에 탑재된다. 물체 테이블(210)은 예컨대 선형 모터 또는 액추에이터를 통해 투영 시스템(PS)에 대해 물체 테이블(210)을 변위시키기 위한 위치설정 디바이스(220)에 탑재된다. 일실시예에서, 물체 테이블(210)은 기판 대신에 측정 장비를 유지하도록 배치된 측정 스테이지이다.

동작 동안, 센서는 예컨대 격자 100.1에 대한 센서 200.1의 위치를 표현하는 신호(110)를 처리 유닛 또는 프로세서(150)에 제공할 수 있다. 일반적으로, 위치 신호는 수평 방향(XY-평면에서의) 또는 수직 방향(Z-방향) 또는 이들의 조합에서의 위치를 표현할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일실시예에서, 물체 테이블(210)은 4개의 센서가 제공되며, 각각의 센서는 2차원 위치 신호를 처리 유닛에 제공하도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따라, 위치 측정 디바이스는 기판 테이블의 동작 범위의 적어도 일부분에서의 중복 세트의 위치 신호를 제공할 수 있다.

물체 테이블의 위치를 설정하기 위해, 처리 유닛(150)은 위치 센서에 의해 제공된 바와 같은 위치 신호를 물체 테이블(210)의 실제 위치를 표현하는 신호로 전환할 수 있다. 이러한 신호는 예컨대 피드백 루프에서 위치설정 디바이스(220)의 액추에이터 또는 모터를 제어하는 위치 제어 시스템에 대한 위치 기준으로서 이용될 수 있다. 이러한 전환은 선형 변환을 포함할 수 있다. 이러한 변환은 각각의 함께 동작하는 센서와 격자의 쌍에 대해서는 상이할 수도 있다는 것에 유의하기 바란다. 도시된 바와 같은 실시예에서, 물체 테이블(210)은 또한 물체 테이블(210)의 변형을 감지하거나 판정하도록 구성되는 센서(250)가 제공된다. 일례로서, 개략적으로 나타낸 바와 같은 센서는 물체 테이블에 탑재되는, 예컨대 물체 테이블에 글루 접착되는(glued), 스트레인 센서이어도 된다. 이러한 스트레인 센서는 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating) 또는 광섬유 브래그 격자의 어레이의 형태를 취할 수도 있다. 광섬유 브래그 격자(FBG)는 전형적인 직경이 125 ㎛이고 광섬유 코어의 굴절률의 주기적인 변조(브래그 격자)를 갖는 광섬유이다. 기다란 광섬유에서, 이 변조는 국부적으로 발생되며, 이로써 센서 및 연결 광섬유가 모노리식 유닛을 형성할 수 있다. 브래그 격자는 2 mm 만큼 짧게 될 수 있다. 브래그 격자는 좁은 파장 대역의 광을 반사하면서 모든 다른 파장을 투과시킬 수 있거나, 또는 반대로 좁은 파장 대역의 광을 투과시키면서 모든 다른 파장을 반사시킬 수도 있다. 단일 광섬유에서의 복수의 케스케이드 연결된 광섬유 브래그 격자(multiple cascaded FBG)의 반사 피크는 FBG의 파장 선택 특성으로 인해 개별적으로 식별될 수 있으며, 이것은 단지 하나의 광섬유로 물체 테이블(210)의 많은 부분의 변형에 대한 판정을 가능하게 한다. 센서 원리는 FBG의 길이 변동(length variation)을 기반으로 하며, 이러한 길이 변동은 예컨대 물체 테이블의 국부적 변형으로 인한 것이다. 이에 대해서는 네덜란드 특허 출원 번호 2006180를 참조할 수 있으며, 이 특허 출원은 원용에 의해 그 전체 내용이 본 명세서에 통합된다. 일실시예에서, 이러한 격자의 어레이는 물체 테이블 상에 구불구불한 양상(meandering manner)으로 탑재된다. 본 발명의 실시예에 따라, 위치 센서 또는 변형 센서 중의 어느 하나의 교정은 센서 신호에 기초하여 수행된다.

이러한 교정은 일반적으로 요구되며, 예컨대 격자를 공통 프레임(120)에 또는 공통 프레임(120)을 기준 프레임(RF)에 탑재하기 위해 이용되는 탑재 요소(160)의 크리프(creep) 또는 중력으로 인한 물체 테이블(도시된 바와 같은 실시예에서 위치 센서가 구비된) 또는 격자의 어느 하나의 변형으로 인해 규칙적인 간격으로 반복되어야 한다. 변형은 격자를 예컨대 수직(Z) 방향으로 변위하도록 하여, 투영 시스템(PS)에 대한 기판의 잘못된 위치를 발생할 것이다.

유사한 방식으로, 스트레인 센서와 같은 특정한 타입의 변형 센서가 변형에 영향을 받기가 쉬어서, 출력 신호의 드리프트를 발생한다. 따라서, 이러한 센서는 마찬가지로 규칙적으로 교정될 필요가 있다. 통상적으로, 위치 측정 디바이스의 변형 또는 드리프팅은 비교적 큰 시간 척도(time scale)로 발생할 수 있는 한편, 변형 센서는 단지 비교적 짧은 시간 척도로 안정하게 유지된다. 예컨대, 위치 측정 디바이스는 수 일 또는 심지어는 수 주 동안 안정하게 유지될 수 있는 한편, FBG와 같은 스트레인 센서의 출력 신호의 드리프트는 매 5분마다 또는 그 미만의 간격으로 교정될 필요가 있을 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 시간 척도에서의 이러한 차이가 이용된다.

도시된 바와 같은 실시예에서, 중복 세트의 위치 신호는 물체 테이블의 변형을 판정하고 추정하기 위해 이용될 수 있다. 이것은 아래와 같이 설명될 수 있다:

교정 상태에 있는 위치 측정 디바이스(예컨대, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같은 인코더 기반 측정 시스템)를 가정하여 설명한다. 이러한 교정 상태에서, 중복 세트의 위치 신호가 이용 가능할 때, 이 중복 세트의 신호는 어떠한 불일치(inconsistency)를 드러내 보일 수도 있다. 이들 불일치는 변형되지 않는 단단한 물체 테이블의 경우에서의 예상된 위치 신호로부터의 편차(deviation)일 수 있다. 예컨대 물체 테이블에 대해 공동 평면의 방식으로 탑재되는 4개의 위치 센서의 수직 위치에 관한 정보를 제공하는 4개의 위치 신호가 이용 가능한 것으로 가정한다. 강체의 수직 자유도 모두를 결정하기 위해서는 3개의 위치 센서로 충분하므로, 하나의 위치 센서가 중복의 것이 된다. 위치 신호로부터 구해진 바와 같은 위치 센서의 위치가 위치 센서가 동일한 평면에 있지 않다는 것을 나타내면, 물체 테이블이 변형되는 것으로 가정될 수 있다. 이러한 변형 정보를 이용하여, 도 2에 도시된 바와 같은 센서(250)와 같은 변형 센서가 교정될 수 있다. 이 교정은 리소그래피 장치가 기판을 노광하고 있지 않을 때에 행해질 수 있지만, 이것은 리소그래피 장치의 처리량을 감소시킬 수 있다. 이에 부가하여 또는 이와 달리, 교정은 리소그래피 장치가 기판을 노광하고 있을 때에 행해질 수도 있으며, 이것은 처리량에 있어서의 손실을 야기하지 않을 것이다. 교정은 교정 동안의 기판의 변형을 최소화하기 위해 기판 테이블이 일정한 속도에 있을 때에 행해질 수 있다.

이러한 점에서, 중복 세트의 위치 신호를 이용하여 위치 측정 디바이스에 의해 식별될 수 있는 변형의 타입 또는 모드가 달라질 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 이러한 달라짐은 사용된 위치 센서의 개수 및 타입에 좌우된다. 어떠한 위치 센서 구성은 예컨대 도 2에서의 X-축에 대한 비틀림(torsion)과 같은 기판 테이블의 비틀림 모드 변형의 검출을 가능하게 할 수 있다. 이러한 구성은 우산 타입 변형(umbrella type deformation)을 검출하는 것은 가능하지 않을 수도 있다. 우산 타입 변형에서, 기판 테이블의 4개의 코너는 실질적으로 공동 평면으로 유지되지만, 기판 테이블의 중앙은 더 높거나 또는 더 낮은 평면으로 된다. 우산 타입 변형을 판정하기 위해 상이한 구성이 이용될 수 있다. 변형은 변형 센서의 서브세트에 의해 관측될 수도 있다. 특정한 변형 모드를 검출하기 위해서는 변형 센서의 특정한 위치 및 지향방향이 요구될 수도 있다는 것에 유의하기 바란다. 일실시예에서, 위치설정 시스템의 위치 측정 디바이스는 우산 모드와 같은 특정한 변형 모드를 검출하기 위해 전용 세트의 변형 센서가 구비된다.

일실시예에서, 위치설정 디바이스는 교정을 목적으로 기판 테이블을 변형하도록 적용된다. 예시와 같이, 위치설정 디바이스는 수직 위치에서의 기판 테이블의 위치를 설정하기 위해 기판 테이블의 4개의 코너 중의 하나에 각각 인접하게 배치된 4개의 액추에이터를 포함할 수 있다. 적절한 힘을 가함으로써, 기판 테이블은 뒤틀림 변형 모드로 될 수 있다. 이러한 모드는 예컨대 기판 테이블의 코너 가까이에 배치된 4개의 위치 센서로부터 구해진 중복 세트의 위치 신호에 의해 식별될 수 있다. 그 결과의 기판 테일블의 변형은 판정되거나 추정될 수 있다. 변형을 알게 되면, 변형 센서의 교정이 후속하여 수행될 수 있다.

전술한 바와 같이, 위치 측정 디바이스는 기판 테이블의 동작 범위의 적어도 일부분에서 중복 세트의 위치 신호를 제공하도록 배치된다. 이러한 배치의 일례가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다.

도 3에는 기판 테이블(WT) 또는 패터닝 장치 지지체(MT)와 같은 물체 테이블(310) 위에 배치된 4개의 플레이트 모양의 격자(300)를 포함하는 위치 측정 디바이스의 평면도가 도시되어 있다. 물체 테이블(310)은 기판 테이블의 코너 가까이에 배치된 4개의 위치 센서(320)가 제공되어 있다. 각각의 센서는 수직(z-위치) 및 수평(x-위치, y-위치 또는 이들의 조합) 위치 신호를 제공한다. 이와 같이, 스테이지가 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 단지 3개의 센서가 작동하는(즉, 격자 아래의 위치에 있는) 이러한 위치에 있을 때, 6의 자유도로 스테이지 위치를 결정하기에 충분한 6개의 위치 신호가 획득된다. 스테이지가 도 3의 (b)에 도시된 바와 같은 위치에 있을 때, 일치하지 않을 수 있는, 8의 자유도를 표현하는, 8개의 위치 신호가 이용 가능하다. 이러한 불일치는 격자 테이블 또는 격자의, 또는 격자를 기준 프레임에 연결하는 공통 프레임의, 변형 또는 드리프트로 인한 것일 수 있다. 불일치가 측정 디바이스의 드리프트(예컨대, 도시된 바와 같이 격자(300)의 변위 또는 변형)로 인한 것인 경우에, 측정 디바이스의 재교정의 필요가 있을 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 변형 센서(예컨대, 도 2에 도시된 바와 같은 센서(250))로부터 획득된 바와 같은 변형 신호는 불일치가 기판 테이블의 변형으로 인한 것인 상황과 불인치가 위치 측정 디바이스의 드리프트로 인한 것인 상황을 구별하는 것을 용이하게 할 수 있다. 예컨대, 어떠한 상황에서는, 변형 신호가 기판 테이블의 변형이 없다는 것을 나타낸다. 동시에, 위치 센서가 서로 일치하지 않는 중복 세트의 위치 신호를 제공할 수도 있다. 이 상황은 위치 센서의 기준 부분이 예컨대 드리프트하고 있는 것과 같이 변화하고 있다는 것을 나타낼 수 있다. 기준 부분은 위치 센서가 인코더 시스템의 일부부이면 격자(300)일 수도 있다. 기준 부분은 위치 센서가 간섭계 시스템의 일부분이면 미러와 같은 반사 표면일 수도 있다.

일실시예에서, 획득된 바와 같은 변형 신호는 기판 테이블의 변형 또는 형상을 판정하거나 추정하기 위해 적용된다. 이러한 형상이 판정될 때, 이것은 중복 세트의 위치 신호에서 발생하는 불일치를 설명할 수 있다. 실제 구현예로서, 총 8개의 위치 신호를 제공하는 4개의 위치 센서를 포함하는 인코더 기반 측정 시스템이 있을 수 있다. 6개의 위치 신호는 6의 자유도를 표현하고, 2개의 위치 신호는 중복의 것으로 된다. 6개의 위치 신호의 세트는, 변형 신호로부터 구해진 바와 같은 기판 테이블의 형상과 함께, 중복의 2개의 신호를 예측하기 위해 이용될 수 있다. 예측된 중복 신호와 실제 중복 신호 간에 차이가 알려지게 되는 경우, 이것은 인코더 기반 측정 시스템의 재교정이 요구될 수도 있다는 표시일 수 있다.

당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 더 많은 중복 위치 신호가 이용 가능하거나 또는 더 많은 변형 센서가 이용될수록, 기판 테이블의 형상이 더 정확하게 예측될 수 있다.

도 4에는 4개의 위치 센서(360)를 포함하는 기판 테이블(350)의 평면도가 도시되어 있다. 위치 센서(360)는 1차원 또는 2차원 격자와 함께 동작하도록 배치된 인코더 헤드이어도 된다. 도 4는 또한 광섬유(375)에 의해 링크된 복수의 FBG(372)를 포함하는 FBG-어레이(370)를 개략적으로 도시한다.

일실시예에서, FBG 어레이는 기판 테이블의 상면에 또는 상면 가까이에 위치될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 변형 신호는 기판을 지지하는 지지 표면의 형상에 관한 정확한 정보를 제공할 수 있으며, 이 정보는 기판의 형상 또는 위치에 대한 더 정확한 예측을 가능하게 한다.

도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 위치설정 시스템에 적용되기에 적합한 2개의 다른 인코더 기반 위치 측정 디바이스가 개략적으로 도시되어 있다.

도 5의 (a)에는 인코더 기반 측정 시스템의 평면도가 개략적으로 도시되어 있다. 인코더 기반 측정 시스템은 4개의 센서 어레이(400.1, 400.2, 400.3, 400.4)를 포함하며, 각각의 센서 어레이가 복수의 센서(405)를 포함한다. 센서 어레이(400.1∼400.4)는 도 1의 계측 프레임(MF)과 같은 기준 프레임에 탑재될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(430)을 유지하도록 배치된 기판 테이블(420)에 격자(410.1∼410.4)가 탑재될 수 있다. 4개의 센서 어레이를 도시된 바와 같은 배치로 이용함으로써, 격자를 비교적 작게 유지하면서, 스테이지가 센서의 제어 하에 있는 비교적 커다란 동작 영역을 커버할 수 있다. 어레이의 센서의 임의의 센서가 격자의 임의의 격자 위에 있을 때, 위치 신호가 획득되고, 위에 설명한 것과 유사한 방식으로 이용될 수 있다.

도 5의 (b)에는 단지 2개의 격자(410.1, 410.2)가 기판 테이블(420)의 상호 반대측에 적용되는 다른 배치가 도시되어 있다. 2개의 센서 어레이(400.1, 400.2)는 격자와 함께 동작하기 위해 배치된다. 이러한 배치에서, 격자는 2차원 격자일 수 있으며, 이에 의해 센서가 처리 유닛에게 3차원 위치 신호(x, y, z)를 제공하도록 배치된다. 도시된 바와 같은 배치는 액침 타입의 리소그래피 장치에 사용하기에 특히 적합하며, 이에 의해 투영 시스템 아래로부터의 기판 테이블의 변위가 격자 위를 통과해야 하는 액침액 없이도 발생할 수 있다. 도 5의 (b)에서, 도면부호 460으로 나타낸 영역은 사용 동안 액침액으로 덮여지는 투영 시스템 아래의 영역을 나타낸다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, y-방향으로의 기판 테이블의 변위는 기판 테이블(420)로 하여금 격자와 닿는 액침액 없이 액침액으로부터 멀어지도록 이동되게 한다. 투영 시스템으로부터 멀어지도록 이동할 때에 기판 테이블에 관한 위치 정보를 유지하기 위해, 추가의 또는 더 큰 센서 어레이가 적용될 수 있다는 것에 유의하기 바란다. 추가의 센서 어레이는 기판 테이블이 양의 Y-방향으로 이동되는 때에 상이한 y-위치에 위치될 수 있다. 추가의 센서 어레이를 적용하는 것에 대한 대안으로서, 기판 테이블(420)은 간섭계 기반 위치 측정 디바이스의 간섭계 빔(화살표(450)에 의해 개략적으로 나타낸)을 위한 타겟 표면으로서 작용하는 반사 표면(440)이 제공될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 추가의 변형 신호를 제공하기 위해 위치 측정 시스템에 추가의 변형 센서가 적용된다. 추가의 변형 센서는 예컨대 도 2의 격자(100.1∼100.3) 중의 하나 이상의 격자 또는 도 3의 (b)의 격자 300과 같은 격자에 적용될 수 있다. 추가의 변형 센서는 도 5의 센서 어레이(400.1∼400.4)와 같은 센서 어레이에 적용될 수 있다. 도 6에는 센서 어레이에 탑재된 이러한 추가 세트의 변형 센서의 예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 6에서 센서 어레이는 개략적으로 도시되어 있다. 센서 어레이는 판 스프링(leaf spring)을 가질 수도 있는 탑재 디바이스(610)로 실질적으로 정지 상태의 프레임(RF)에 탑재된다. 본 실시예에서, 센서 어레이의 센서(SA)는 판 스프링(610)을 통해 프레임(RF)에 연결되는 공통의 탑재 구조체(MS)에 탑재된다. 센서(SA)의 어레이는 위치 신호를 발생하기 위해 물체 테이블(도시하지 않음)에 탑재된 격자와 함께 동작하도록 배치된다. 본 실시예는 또한 변형 센서(DS)의 어레이를 포함하며, 이 어레이는 센서(250)와 동일한 센서이어도 된다. 변형 센서(DS)는 프레임(RF)에 대한 탑재 구조체(MS)의 위치(예컨대, z-위치)를 측정하기 위해 탑재 구조체(MS)를 따라 배치된다. 변형 센서(DS)의 출력 신호(S)가 처리 유닛(PU)에 제공된다. 출력 신호(S)는 위치 측정 디바이스의 형상에 대한 더욱 상세한 이해를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 정보는 위치 측정 시스템의 교정 동안 이용될 수 있다. 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 탑재 구조체(MS)의 변형은 하나 이상의 센서(SA)가 더 이상 Z-방향 - 여기서 Z-방향은 MS가 변형되지 않으면 정상적인 측정 방향일 것임 - 을 따라 가리키지 않게 할 수 있거나, 또는 변형은 센서(SA)의 Z-위치에서의 변화를 야기할 수 있다. 신호를 이용하여, 탑재 구조체(MS)의 형상이 구해지거나 추정될 수 있다. 형상에 대한 정보로, 센서(SA)로부터 획득된 바와 같은 위치 신호가 정정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 처리 유닛은 또한 위치설정 디바이스의 위치를 제어하도록 구성된 위치 컨트롤러를 포함한다. 이러한 배치에서, 위치 컨트롤러는 위치 측정 디바이스의 위치 신호에 기초하여 위치설정 디바이스를 위한 설정점(set point)을 구할 수 있다.

일실시예에서, 위치 컨트롤러는 또한 설정점을 결정하는데 변형 신호를 고려할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 구체적으로, 노광되고 있는 기판의 부분과 같은 기판의 관련 부분을 위한, 기판의 향상된 위치설정이 획득될 수 있다.

이것은 다음과 같이 이해될 수 있다: 일반적으로, 위치설정 디바이스(PW)는 기판 테이블의 사전에 결정된 지점에 힘(Fact)을 가함으로써 기판 테이블의 위치를 설정하기 위한 복수의 액추에이터 또는 모터를 포함한다. 이러한 위치는 제어점(points-of-control PoC)으로 지칭된다. 동작 동안, 기판 테이블은 기판의 각각의 다이를 노광하기 위해 투영 시스템(PS)에 대하여 변위된다. 노광되고 있는 다이의 지점은 관심점(point-of-interest, PoI)으로서 지칭된다. 오버레이 및 포커스 오차를 최소화하기 위해, 관심점(PoI)의 위치설정은 필수적이다. 관심점(PoI)의 실제 위치는 관심점(PoI)이 투영 시스템 바로 아래에 위치되기 때문에 측정하기가 곤란하다는 것을 유의하여야 한다. 기판 테이블이 강체로서 동작하고 있는 경우, 관심점(PoI)의 위치의 제어는 위치 신호에 기초하여 제어점(PoC)에 힘(Fact)을 가함으로써 기판 테이블의 위치를 제어함으로써 획득될 수 있다. 기판 테이블이 강체로서 동작하지 않는 경우, 이것은 위치설정 디바이스의 잘못된 제어를 발생할 수 있다. 이것은 예컨대 도 7에 예시되어 있다. 도 7에는 변형된 기판 테이블(700)이 개략적으로 도시되어 있다. 기판 테이블(700)은 기판 테이블(710)의 수직 위치를 표현하는 위치 신호를 제공하기 위해 2개의 위치 센서(710)를 포함한다. 도 7은 또한 투영 시스템(PS)의 최상의 초점 평면인 평면(720)과 함께 투영 시스템(PS)을 도시하고 있다. 도 7은 또한 기판 테이블(700)에 탑재된 기판(730)을 도시하고 있다. 투영 시스템에 의해 노광되고 있는 부분은 이 예에서는 관심점이며, PoI로서 나타내어져 있다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 관심점(PoI)은, 도시된 바와 같은 상황에서는, 최상의 초점 평면(720) 위에 위치되며, 그러므로 최적의 노광을 획득하기 위해서는 낮아져야만 한다. 그러나, 기판 테이블(700)의 변형으로 인해, 위치 신호는 기판 테이블이 최상의 초점 평면 아래에 있다는 것을 나타낸다. 이와 같이, 위치 컨트롤러가 위치 신호 단독으로만 위치설정 디바이스의 위치 설정점을 결정할 경우, 기판 테이블은 관심점(PoI)을 포커스에서 더욱 벗어나게 할 위치로 제어될 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 위치설정 시스템을 이용하여, 위치 측정 시스템은 주로 기판 테이블 또는 보다 일반적인 표현으로 물체 테이블의 위치를 결정하기 위해 이용될 수 있는 반면, 변형 센서는 기판 테이블의 형상을 판정하는데 이용된다.

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 트랙에서 처리될 수 있다. 트랙은 전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치이다. 기판은 계측 장비 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다.

위에서는 광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것을 구체적으로 언급하였을 수도 있지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 어플리케이션에도 이용될 수 있으며, 문맥이 허용하는 곳에서는 광학 리소그래피로 한정되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서는, 패터닝 장치에서의 토포그래피는 기판 상에 생성되는 패턴을 규정한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급되는 레지스트의 층으로 프레스될 수 있으며, 그러므로 이 레지스트가 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 장치가 레지스트에서 멀어지게 이동됨에 따라 레지스트에 패턴이 잔류하게 되며, 그 후 레지스트가 경화된다.

본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5∼20 nm 범위의 파장을 가짐)뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포괄한다.

상기한 설명은 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 본 발명을 예시하기 위한 것이다. 그러므로, 당업자는 아래에 설명된 청구항들의 범위에서 벗어나지 않고서도 전술한 바와 같은 본 발명에 대해 수정이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (11)

1. 리소그래피 장치에서 물체의 위치를 설정하기 위한 위치설정 시스템에 있어서,
   물체를 유지하도록 구성된 지지체;
   상기 지지체의 위치를 측정하도록 구성되며, 하나 이상의 위치 센서 타겟 및 상기 하나 이상의 위치 센서 타겟과 함께 동작하여 상기 지지체의 위치를 표현하는 중복 세트의 위치 신호(redundant set of position signal)를 제공하는 복수의 위치 센서를 포함하는 위치 측정 디바이스;
   상기 지지체와 상기 위치 측정 디바이스 중의 하나의 변형을 표현하는 변형 신호를 제공하도록 배치된 변형 센서; 및
   상기 변형 신호와 상기 중복 세트의 위치 신호에 기초하여 상기 위치 측정 디바이스와 상기 변형 센서 중의 하나를 교정하도록 구성된 프로세서
   를 포함하는 위치설정 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 변형 센서는 상기 지지체와 상기 위치 측정 디바이스 중의 하나에 연결되는, 위치설정 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 변형 센서는 스트레인 센서(strain sensor)를 포함하는, 위치설정 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지지체의 위치를 설정하기 위한 위치설정 디바이스를 더 포함하며, 상기 처리 유닛은 상기 위치설정 디바이스의 위치를 제어하기 위한 위치 컨트롤러를 포함하며, 상기 위치 컨트롤러가 상기 중복 세트의 위치 신호와 상기 변형 신호에 기초하여 상기 위치설정 디바이스를 위한 설정점(set point)을 결정하도록 배치되는, 위치설정 시스템.
5. 청구항 1 내지 청구항 4의 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치로서, 상기 리소그래피 장치는, 패턴을 갖는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 패터닝 장치 지지체와, 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블과, 상기 기판 상에 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하며,
   상기 지지체가 상기 패터닝 장치 지지체를 포함하고, 상기 물체가 상기 패터닝 장치를 포함하는,
   리소그래피 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 4의 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치로서, 상기 리소그래피 장치는, 패턴을 갖는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 패터닝 장치 지지체와, 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블과, 상기 기판 상에 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하며,
   상기 지지체가 상기 기판 테이블을 포함하고, 상기 물체가 상기 기판을 포함하는,
   리소그래피 장치.
7. 제6항에 있어서,
   정지 프레임(stationary frame)을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 위치 센서 타겟이 상기 정지 프레임에 연결된 격자를 포함하고, 상기 복수의 위치 센서가 상기 기판 테이블에 연결되는, 리소그래피 장치.
8. 제6항에 있어서,
   정지 프레임을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 위치 센서 타겟이 상기 기판 테이블에 연결된 격자를 포함하고, 상기 복수의 위치 센서가 상기 정지 프레임에 연결되는, 리소그래피 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 정지 프레임은 상기 투영 시스템을 지지하는, 리소그래피 장치.
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 측정 디바이스는 간섭계(interferometer)를 포함하는, 리소그래피 장치.
11. 디바이스 제조 방법으로서,
    청구항 1 내지 청구항 4의 위치설정 시스템을 이용하거나 또는 청구항 5 내지 청구항 10의 리소그래피 장치를 이용하여 물체의 위치를 설정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.

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