KR20180095930A - 이동 플랫폼 장치, 노광 장치 및 리소그래피 머신 - Google Patents

이동 플랫폼 장치, 노광 장치 및 리소그래피 머신 Download PDF

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Abstract

이동 플랫폼 장치, 노광 장치 및 리소그래피 머신이 개시되며, 이동 플랫폼 장치는 포함한다: Y-방향 전기 모터(Y-direction electric motor)(203), 수평 평면에 Y 방향을 따라 이동할 수 있는 상기 Y-방향 전기 모터의 전기 모터 회전자(electric motor rotor)(203); X-방향 가이드 레일(105)에 제공되는 X-방향 전기 모터 - 상기 X-방향 가이드 레일(105)은 상기 Y-방향 전기 모터(203)의 전기 모터 회전자에 연결되고 상기 수평 평면에서의 상기 Y 방향을 따라 이동하도록 상기 Y-방향 전기 모터(203)에 의해 당겨짐 -, 및 수평 평면에서의 X 방향을 따라 이동할 수 있는 상기 X-방향 전기 모터의 전기 모터 회전자(107b); 상기 X-방향 가이드 레일을 지지하는 내부 프레임(102); 및 상기 X-방향 전기 모터의 전기 모터 회전자(107b)에 제공되는 이동 플랫폼들(108, 106). 전술한 이동 플랫폼 장치는 Y-방향 전기 모터(203)의 이동 유닛의 전체 중량을 감소시키고, 이동 플랫폼 장치의 모달 및 진동 특성들을 개선한다. 상기 내부 프레임(102)과의 비-접촉 연결에 의해, X-방향 가이드 레일(105)은 내부 프레임(102)에 대한 더 작은 진동 충격을 갖고, 이는 동시에 안정된 이동 제어를 가능하게 하고, 이동 제어의 정확도를 개선할 수 있다.

Description

이동 플랫폼 장치, 노광 장치 및 리소그래피 머신
본 발명은 반도체 집적 회로들(semiconductor integrated circuits)(IC들)의 제조에서의 사용을 위한 모션 스테이지 장치(motion stage device), 노광 장치(exposure device) 및 포토리소그래피 머신(photolithography machine)에 관한 것이다.
포토리소그래피는 노광에 의해 포토마스크(photomask)로부터 기판(substrate)으로 패턴(pattern)을 전사하는(transfer) 공정이다. 이 공정 동안, 기판은 제작물 스테이지(workpiece stage)에 지지되고, 포토리소그래피 머신(photolithography machine)에 내장된 노광 장치는 포토마스크 패턴의 이미지를 기판의 표면에 투영한다(projects). 포토리소그래피 머신에 의해 수행되는 포토리소그래피 공정은 반도체 장치들의 제조에 중요하다. 포토리소그래피 머신에서, 제작물 스테이지는 기판 또는 웨이퍼(wafer)가 원하는 대로 투영 대물렌즈(projection objective)로부터의 광에 의해 노광되도록 마스크 스테이지(mask stage)와 협력하여 기판 또는 웨이퍼를 운반하면서 투영 대물렌즈 아래에서 이동하도록 동작한다. 그러므로, 제작물 스테이지의 제어 정밀도는 포토리소그래피 공정이 얼마나 잘 수행될 수 있는지를 직접적으로 결정하므로, 제작물 스테이지가 양호한 제어 정확도를 가질 필요가 있다. 제작물 스테이지가 이동하고 있을 때, 그것은 포토리소그래피 머신의 내부 프레임(inner frame)에 직접적으로 반동력(reaction force)을 가할 것이다. 이러한 충격은 내부 프레임 및 그에 의해 운반되는 다양한 구성 요소들의 진동을 증가시킬 수 있으며, 이는 노광 공정을 해치거나 무력화시킬 수 있다.
도 1은 조명 시스템(illumination system)(11), 마스크 스테이지(12), 투영 광학 시스템(projection optical system)(13) 및 제작물 스테이지(20)를 포함하는 종래의 노광 장치를 도시한다. 제작물 스테이지(20)는 외부 프레임에 평행하게 배치되는 두(two) Y-방향 모터들(Y-direction motors)을 포함한다. 중간 가이드 레일(intermediate guide rail)(21)은 Y-방향 모터들의 이동자들을, 그것의 두 양단에서, 연결하고, Y-방향 모터들의 둘다에 직각을 이루며 H-형 어셈블리를 형성한다. Y-방향 모터들에 의해 작동되어, 제작물 스테이지(20)는 Y 방향으로 장거리 이동할 수 있다. X-방향 모터(22)는 중간 가이드 레일(21)에 배치된다. X-방향 모터(22)는 코스-모션 스테이지(coarse-motion stage)(24)가 배열되는 탑재 플레이트(mounting plate)(34)를 지지하는 이동자를 갖는다. 코스-모션 스테이지(24)는 X-슬라이더(X-slider)(23)를 통해 중간 가이드 레일(21)에 슬라이딩 가능하게(slidably) 연결된다. X-방향 모터(22)는 코스-모션 스테이지(24)를 X 방향으로 이동시키도록 구동 가능하다. 미세-모션 스테이지(25)는 비접촉 방식으로 코스-모션 스테이지(24) 위에 제공된다. 미세-모션 스테이지(25)는 미세-모션 스테이지(25)와 코스-모션 스테이지(24) 사이에 배치되는 복수의 보이스 코일 모터들(voice coil motors)(33)에 의해 미세하게 조정 가능하다. 미세-모션 스테이지(25)의 아래에는, 보강 부재들(reinforcing members)(26)은 그것의 엣지들(edges)에 대향하여 부착되고, 에어 베어링들(air bearings)(27)은 개별 보강 부재들(26) 아래에 제공된다. 따라서, 중간 가이드 레일(21)의 두 사이드들(sides)에 두 스텝 가이드들(step guides)이 있으며, 이는 동일한 거리에 의해 서로로부터 이격되어 있다. 스텝 가이드들(28)은 에어 베어링들(27)이 대향하는 엣지에서 미세-모션 스테이지(25)를 지지하기 위한 에어 필름들(air films)을 생성할 수 있는 표면들을 제공한다. 스텝 가이드들(28)은 연결 메커니즘(29)을 통해 중간 가이드 레일(21)과 기계적으로 연결되고, Y-슬라이더(30)를 통해 내부 프레임(31)과 슬라이딩 가능하게 연결된다. 기판 홀더(32)는 미세-모션 스테이지(25)에는 부착되고, 기판(P)은 기판 홀더(32)에 유지된다.
이 종래의 장치에서 중간 가이드 레일(21)이 Y-방향 모터에 배치되어 있기 때문에, Y-방향 모터들은 중간 가이드 레일(21)에서의 모든 부품들 및 스텝 가이드들(28)에 의해 부과된 상당한 하중을 직접적으로 견뎌야 한다. 결과적으로, 제작물 스테이지는 형편없는 모달 및 진동 특성들(modal and vibration characteristics)을 보여준다. 또한, 슬라이더를 통해 내부 프레임(31)과 슬라이딩 가능하게 연결되는 스텝 가이드들(28)은 내부 프레임(31)에 진동을 주는 충격들을 가할 수 있고, 슬라이딩 가능한 연결에서 발생할 수 있는 마찰은 제어 정확도에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 기술적 문제점은 모터들에 부하가 적고, 내부 충격이 감소되며, 모달 특성들이 개선되고, 제어 정확도를 더 높이는 모션 스테이지 장치, 노광 장치 및 포토리소그래피 장치를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 요지는 다음을 포함하는 모션 스테이지 장치에 있다:
수평 Y-방향(horizontal Y-direction)으로 이동 가능한 이동자들(movers)을 포함하는 Y-방향 모터들(Y-direction motors);
X-방향 가이드 레일들(X-direction guide rails)에 제공되는 X-방향 모터들(X-direction motors) - 상기 X-방향 가이드 레일들은 상기 Y-방향 모터들의 이동자들과 연결되고 상기 Y-방향 모터들의 작동하에 상기 수평 Y-방향으로 이동 가능함, 상기 X-방향 모터들은 수평 X-방향(horizontal X-direction)으로 이동 가능한 이동자들을 갖음 -;
상기 X-방향 가이드 레일들을 지지하도록 구성되는 내부 프레임(inner frame); 및
상기 X-방향 모터들의 이동자들에 배치되는 모션 스테이지(motion stage).
바람직하게는, 상기 Y-방향 모터들의 수는 둘(two)이고 상기 Y-방향 모터들은 상기 외부 프레임(outer frame)에 배치된다.
바람직하게는, 상기 Y-방향 모터들의 수는 둘이고 상기 Y-방향 모터들은 상기 내부 프레임에 배치된다.
바람직하게는, 상기 Y-방향 모터의 고정자들(stators)은 반동력 수용 부재들(reaction force containing members)에 의해 상기 외부 프레임에 연결된다.
바람직하게는, 상기 반동력 수용 부재들의 각각은 댐핑 요소(damping element) 및/또는 스프링 요소(spring element)를 포함한다.
바람직하게는, Y-방향 중간 가이드 레일들(Y-direction intermediate guide rails)은 상기 내부 프레임에 제공되고, 에어 서스펜션 어셈블리들(air suspension assemblies)은 상기 X-방향 가이드 레일들의 하면들(bottom surfaces)에 제공되며, 상기 Y-방향 중간 가이드 레일들은 상기 에어 서스펜션 어셈블리들을 위한 서스펜션 표면들(suspension surfaces)을 제공한다.
바람직하게는, 상기 Y-방향 중간 가이드 레일들의 수는 하나 보다 더 크다.
바람직하게는, 상기 X-방향 가이드 레일들은 상기 X- 및 Y-방향들(X- and Y-directions)보다 Z-방향으로 덜 강성한(stiff) 플렉서블 부품(flexible part)으로서 각각 구현되는 커넥터들(connectors)에 의해 상기 Y-방향 모터들의 이동자들에 연결된다.
바람직하게는, 상기 X-방향 가이드 레일들의 수는 하나 보다 더 크거나 같다.
바람직하게는, 상기 X-방향 가이드 레일들의 수는 둘이고 상기 X-방향 가이드 레일들은 연결 메커니즘(connecting mechanism)에 의해 상호 연결된다.
바람직하게는, 상기 X-방향 모터들의 수는 둘이고, 상기 X-방향 모터들의 이동자들은 둘다 상기 모션 스테이지에 배치되며, 상기 X-방향 모터들의 각각은 상기 X-방향 가이드 레일들 중 대응하는 하나에 배치되는 고정자를 더 갖는다.
바람직하게는, 상기 모션 스테이지는 X-방향 슬라이더(X-direction slider) 및 미세-모션 플레이트(fine-motion plate)를 포함하고, 상기 X-방향 모터들의 이동자들은 상기 X-방향 슬라이더에 배치되고, X-방향 미세-모션 모터들(X-direction fine-motion motors) 및 Y-방향 미세-모션 모터들(Y-direction fine-motion motors)은 상기 미세-모션 플레이트와 상기 X-방향 슬라이더 사이에 제공된다.
바람직하게는, 상기 X-방향 슬라이더의 대향하는 단부들(opposing end portions)은 상면(top surface) 및 두 측방 사이드들(two lateral sides)로부터의 상기 X-방향 가이드 레일들 중 대응하는 하나를 각각 커버하는(covering), 역 U-자형 채널들(inverted U-shaped channels)을 정의하고(define), 상기 X-방향 모터들의 고정자들은 상기 X-방향 가이드 레일들의 내부 측방 사이드들에 배치되고, 상기 X-방향 모터들의 이동자들은 상기 역 U-자형 채널들의 내부 벽들에 배치된다.
바람직하게는, 상기 X-방향 슬라이더들을 지지하기 위한 에어 서스펜션 어셈블리들은 상기 X-방향 가이드 레일들의 상면 및 외부 측방 사이드들을 마주보는(face) 상기 채널들의 내부 벽들에 제공된다.
바람직하게는, 상기 X-방향 미세-모션 모터들의 수는 둘이고, 상기 Y-방향 미세-모션 모터들의 수는 둘이며, 상기 X-방향 미세-모션 모터들 및 상기 Y-방향 미세-모션 모터들은 상기 X- 및 Y-방향들로 각각 대칭으로 배치된다.
바람직하게는, 상기 X-방향 슬라이더는 상기 X-방향 미세-모션 모터들의 고정자들 또는 상기 Y-방향 미세-모션 모터들의 고정자들이 배치되는 네 내부 벽들(four inner walls)을 갖는 트로프(trough)를 정의하고, 상기 미세-모션 플레이트의 하면으로부터 돌출하는(projecting) 돌출부들(protrusions)은 상기 트로프로 확장되고(extend), 상기 X-방향 미세-모션 모터들의 이동자들 또는 상기 Y-방향 미세-모션 모터들의 이동자들은 상기 돌출부들에 배치된다.
바람직하게는, 에어 서스펜션 어셈블리들은 상기 미세-모션 플레이트의 하면에 제공되고, 상기 X-방향 슬라이더는 상기 에어 서스펜션 어셈블리들을 위한 서스펜션 표면들을 제공한다.
바람직하게는, 기판이 지탱되는(held) 기판 홀더(substrate holder)는 상기 미세-모션 플레이트의 상면에 고정적으로 부착된다.
바람직하게는, 상기 내부 프레임은 그것과 접촉 없이 상기 X-방향 가이드 레일들을 지지하도록 구성된다.
노광 장치(exposure device)는 위에서 정의된 바와 같은 상기 모션 스테이지 장치를 포함한다.
포토리소그래피 머신(photolithography machine)은 위에서 정의된 바와 같은 상기 노광 장치를 포함한다.
종래의 장치와 비교하여, 본 발명은 Y-방향 모터들에 의해 지지되는 종래의 중간 가이드 레일 및 중간 가이드 레일과 연결된 두 스텝 가이드들 대신에 그것과의 접촉 없이 내부 프레임에 의해 지지되는 X-방향 가이드 레일들을 사용함으로써 최적화된다. 그 결과, Y-방향 모터에 의해 운반되는 구성 요소들의 전체 중량이 감소되고, 모션 스테이지 장치의 모달 및 진동 특성들에서의 개선이 달성된다. 또한, 내부 프레임과 비접촉식으로 연결된 X-방향 가이드 레일들은 그것에 상당한 진동-유발 충격들을 포즈(pose)하지 않을 것이며, 안정된 이동과 개선된 제어 정확도를 허용한다.
도 1은 종래의 노광 장치의 구조적 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모션 스테이지 장치의 구조적 개략도이다.
도 3은 라인 A-A를 따른 도 2의 모션 스테이지 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모션 스테이지 장치의 구조적 개략도이다.
도 5는 라인 B-B를 따른 도 4의 모션 스테이지 장치의 단면도이다.
도 1에서: 11-조명 시스템; 12-마스크 스테이지; 13-투영 광학 시스템; 20-제작물 스테이지; 21-중간 가이드 레일; 22-X-방향 모터; 23-X-슬라이더; 24-코스-모션 스테이지; 25-미세-모션 스테이지; 26-보강 부재; 27-에어 베어링; 28-스텝 가이드; 29-연결 메커니즘; 30-Y-슬라이더; 31-내부 프레임; 32-기판 홀더; 33-보이스 코일 모터; 34-장착 플레이트; P-기판.
도 2-3에서: 101-충격 흡수재들(shock absorbers); 102-내부 프레임; 103-Y-방향 중간 가이드 레일; 104-에어 서스펜션 어셈블리; 105-X-방향 가이드 레일; 106-미세-모션 플레이트; 107a-X-방향 모터의 고정자; 107b※방향 모터의 이동자; 108-X-방향 슬라이더; 109-기판 홀더; 110a-X-방향 미세-모션 모터의 고정자; 110b-X-방향 미세 모션 모터의 이동자; 201-외부 프레임; 202-Y-방향 가이드 레일; 203-Y-방향 모터; 204-Y-방향 레일 브래킷(Y-direction rail bracket); 205-Y-방향 슬라이더; 206-연결 메커니즘; 207-커넥터; 208a-Y-방향 미세-모션 모터의 고정자; 208b-Y-방향 미세-모션 모터의 이동자; 301-거울 마운트; 302-연장 거울(elongated mirror).
도 4-5: 401-내부 프레임; 402-Y-방향 레일 브래킷; 403-Y-방향 슬라이더; 404-X-방향 가이드 레일; 405-커넥터; 406-Y-방향 중간 가이드 레일; 407a-Y-방향 모터의 고정자; 407b-Y-방향 모터의 이동자; 408-Y-방향 가이드 레일; 409-연결 메커니즘; 501-충격 흡수재; 502-댐핑 요소; 503-Y-방향 슬라이딩 요소; 504-스프링 요소; 505-외부 프레임.
본 발명은 첨부된 도면들에 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
실시예 1
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 모션 스테이지 장치를 도시한다. 노광 장치는 추가로 조명 시스템, 마스크 스테이지 시스템, 투영 광학 시스템, 간섭계-기반 측정 시스템 및 상기 구성 요소들 각각에 대한 제어 시스템들을 포함한다. 여기서, 모션 스테이지 장치에서의 기판에 대한 마스크 스테이지 시스템에서의 포토마스크의 이동의 방향은 수평 Y-방향(즉, 스텝핑 방향(stepping direction))으로서 정의되고, 모션 스테이지 장치에서의 기판의 노광 동안 스캐닝 방향은 수평 X-방향으로서 정의된다.
모션 스테이지 장치는 외부 프레임(201), 내부 프레임(103), Y-방향 모터들(203), X-방향 가이드 레일들(105), X-방향 모터들, X-방향 슬라이더(108) 및 미세-모션 기판(106)을 포함한다.
Y-방향 모터들(203)은 외부 프레임(201)에 배치되고, 모터들의 수는 둘이다. 구체적으로는, Y-방향 레일 브래킷들(204)은 외부 프레임(201)에 장착되고, Y-방향 가이드 레일들(202)은 Y-방향 가이드 브래킷들(204)에 고정된다. Y-방향 슬라이더들(205)은 각각의 Y-방향 가이드 레일들(202)을 따라 슬라이딩 가능하다. Y-방향 모터들(203)은 각각의 Y-방향 슬라이더들(205)에 부착된 이동자들 및 외부 프레임(201)에 고정된 고정자들을 갖는다. Y-방향 모터들(203)은 Y-방향 슬라이더들(205)을 구동하여 수평 Y-방향으로 이동하도록 가동된다.
도 2 내지 도 3을 계속 참조하면, X-방향 가이드 레일들(105)은 커넥터(207)에 의해 Y-방향 슬라이더들(205)에 연결된다. X-방향 가이드 레일들(105)은 그것의 하면들에 부착된 에어 서스펜션 어셈블리들(104)을 구비하여, Y-방향 중간 가이드 레일들(103)에 유동적으로 지지될 수 있다. Y-방향 중간 가이드 레일들(103)은 내부 프레임(102)에 고정된다. 내부 프레임(102)은 충격 흡수재들(101)에 의해 그라운드(ground)에 지지된다. 바람직하게는, Y-방향 슬라이더들(205)을 통해 외부 프레임(201)으로부터 X-방향 가이드 레일들(105)로 전송된 교란들(disturbances)을 감소시키기 위하여, 커넥터(207)는 X- 및 Y-방향들보다 Z-방향에서 덜 강성한 플렉서블 부품들로서 구현될 수 있다. Y-방향 중간 가이드 레일들(103)의 수는 하나, 둘 또는 더 많을 수 있고, X-방향 가이드 레일들(105)의 수는 하나, 둘 또는 더 많을 수도 있다. 본 실시예에서, X-방향 가이드 레일들(105)의 수는 둘이고, 두 X-방향 가이드 레일들(105)은 연결 메커니즘(206)에 의해 상호 연결된다. 서스팬딩 될 때(When suspended), X-방향 가이드 레일들(105)은 임의의 다른 구성 요소와 접촉하지 않고 Y-방향 슬라이더들(205)의 작동하에 수평 Y-방향으로 병진(translate)하며, 따라서 수평 Y-방향으로 이동하는 동안 그것과의 마찰을 최소화할 수 있다. X-방향 모터들은 X-방향 가이드 레일들(105)에 제공되고, 모터들의 수는 둘이 될 수도 있다. 구체적으로는, X-방향 가이드 레일들(105) 중 하나를 예로서 설명하면, X-방향 모터들 중 대응하는 하나는 X-방향 가이드 레일(105)의 내부 측방 사이드에 고정된 고정자(107a) 및 X-방향 슬라이더(108)에 배치된 이동자(107b)를 갖는다.
또한, X-방향 슬라이더(108)의 대향하는 단부들은 상부 및 두 사이드들로부터의 X-방향 가이드 레일들(105) 중 대응하는 하나를 각각 커버하는, 역 U-자형 채널들을 정의한다. X-방향 모터들의 이동자들(107b)은 X-방향 가이드 레일들(105)의 내부 측방 사이드들을 마주보는 채널들의 내부 벽들에 배치된다. 에어 서스펜션 어셈블리들(104)은 X-방향 가이드 레일들(105)의 상부 및 외부 측방 사이드들을 마주보는 채널들의 내부 벽들에 배치된다. 에어 서스펜션 어셈블리들(104)은 X-방향 슬라이더(108)를 지지하도록 제공된다. X-방향 슬라이더(108)는 X-방향 모터들의 작동하에 최소화된 마찰로 수평 X-방향으로 이동할 수 있다.
X-방향 슬라이더(108)와 미세-모션 플레이트(106) 사이에는 X-방향 미세-모션 모터들 및 Y-방향 미세-모션 모터들이 제공된다. 미세-모션 플레이트(106)는 X-방향 슬라이더(108)의 작동하에 X- 및 Y-방향으로의 긴-스트라이크 이동(long-strike movement)이 가능하고, X-방향 미세-모션 모터들 및 Y-방향 미세-모션 모터들의 작동하에 X- 및 Y-방향들로의 X-방향 슬라이더(108)에 대한 짧은-스트라이크 이동(short-strike movement)이 가능하다.
구체적으로는, X-방향 미세-모션 모터들의 수는 둘이고, Y-방향 미세-모션 모터들의 수는 둘이다. X-방향 슬라이더(108)는 X-방향 미세-모션 모터들의 고정자들(110a)이 배치되는 X-방향으로 확장되는 두 내부 벽들을 갖는 트로프를 정의한다. 트로프는 Y-방향 미세-모션 모터들의 고정자들(208a)이 배치되는 Y-방향으로 확장되는 추가의 두 내부 벽들을 갖는다. 미세-모션 플레이트(106)의 하면으로부터 돌출하는 돌출부들은 트로프로 확장하고, X-방향 미세-모션 모터들의 이동자들(110b) 또는 Y-방향 미세-모션 모터들의 이동자들(208b)은 돌출부에 배치된다. 미세-모션 플레이트(106)의 하면에는 에어 서스펜션 어셈블리들(104)이 더 제공된다. 에어 서스펜션 어셈블리들(104)은 그것들이 직접적으로 마주보는 X-방향 슬라이더(108)의 표면 부분들과 상호 작용하여, 미세-모션 플레이트(106)의 서스펜션(suspension)을 허용하고 그것의 짧은-스트라이크 이동에서의 마찰을 최소화할 수 있다.
기판 홀더(109)는 미세-모션 플레이트(106)의 상면에 고정적으로 부착된다. 기판은 기판 홀더(109)에 지탱된다. 미세-모션 플레이트(106)의 사이드 페이스(side face)에는 간섭계의 측정 축(measuring axis)을 따라 측정을 보조할 수 있는 연장 거울(302) 및 거울 마운트(mirror mount)(301)가 배치될 수 있다. 기판 홀더(109), 거울 마운트(301) 및 연장 거울(302)은 미세-모션 플레이트(106)와 함께 이동하고, 미세-모션 플레이트(106)에서의 Y-방향 미세-모션 모터들 및 X-방향 미세-모션 모터들은 내부 프레임(102)에 제공되는 간섭계의 측정들에 기초하여 직접적으로 동작한다. 이러한 방식으로, X- 및 Y-방향에서의 외부 교란은 모션 스테이지 장치의 서보 정확도(servo accuracy)에 거의 영향을 미치지 않는다.
종래의 장치와 비교하여, 본 발명은 중간 가이드 레일과 연결된 종래의 두 스텝 가이드들 및 Y-방향 모터들에 의해 지지되는 종래의 중간 가이드 레일 대신에 그것과의 접촉 없이 내부 프레임(102)에 의해 지지되는 X-방향 가이드 레일들(105)을 사용함으로써 최적화된다. 그 결과, Y-방향 모터들(203)에 의해 운반되는 구성 요소들의 전체 중량이 감소된다. 구성 요소들의 동일한 재료들 및 그 사이의 동일한 조인트 강성(same joint stiffness)을 구비하여, 시스템에 대한 동역학 미분 방정식의 편차로부터 알 수 있듯이, 즉,
Figure pct00001
, ω는 각 주파수를 나타내고, k는 계수를 표시하고, m은 시스템의 질량이며, 감소된 전체 중량은 시스템의 모달 특성들에서의 개선을 가져올 것이다. 그러므로, 본 발명의 모션 스테이지 장치는 개선된 모달 및 진동 특성들을 갖는다. 또한, 비-접촉 방식으로 내부 프레임(102)과 연결인 X-방향 가이드 레일들(105)은 그것에 상당한 진동-유발 충격들을 포즈(pose)하지 않으며, 안정된 이동과 개선된 제어 정확도를 허용할 것이다.
실시예 2
도 4 및 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모션 스테이지 장치를 도시하며, 모션 스테이지 장치에서의 기판의 스텝핑 방향(stepping direction)은 수평 Y-방향으로서 정의되고 모션 스테이지에서의 기판의 노광 동안 스캐닝 방향은은 수평 Y-방향으로서 정의된다.
모션 스테이지 장치는 내부 프레임(401)에 배치된 두 Y-방향 모터들을 포함한다. 구체적으로는, Y-방향 레일 브래킷들(402)은 내부 프레임(401)에 장착되고, Y-방향 가이드 레일들(408)은 Y-방향 레일 브래킷들(402)에 고정된다. Y-방향 슬라이더들(403)은 각각의 Y-방향 가이드 레일들(408)을 따라 슬라이딩 가능하다. Y-방향 모터들은 내부 프레임(401)에 고정된 고정자들(407a) 및 Y-방향 슬라이더들(403) 각각에 부착된 이동자들(407b)을 갖는다. Y-방향 모터들은 Y-방향 슬라이더들(403)을 구동하도록 작동되어 수평 Y-방향으로 이동시킨다.
X-방향 가이드 레일들(404)은 커넥터(405)에 의해 Y-방향 슬라이더들(403)에 연결된다. X-방향 가이드 레일들(105)은, 그것의 하면에 부착된 에어 서스펜션 어셈블리들의 도움으로, 내부 프레임(401)에 고정된 Y-방향 중간 가이드 레일들(406)에 유동적으로 지지될 수 있다. 이 실시예에서, X-방향 가이드 레일들(404)의 수는 둘이고, 두 X-방향 가이드 레일들(404)은 연결 메커니즘(409)에 의해 상호 연결된다. 서스팬딩될 때, X-방향 가이드 레일들(404)은 임의의 다른 구성 요소와 접촉하지 않고 Y-방향 슬라이더들(403)의 작동하에 수평 Y-방향으로 병진할 수 있고 따라서 그와의 마찰을 최소화할 수 있다.
특히 도 5를 참조하면, Y-방향 모터들의 고정자들(407a)은 반동력 수용 부재들(reaction force containing members)을 통해 외부 프레임(505)에 연결되며, 각 반동력은, 특히, 댐핑 요소(502) 및 스프링 요소(504)를 포함한다. 즉, Y-방향 모터들의 고정자들(407a)은 댐핑 요소들(502) 및 스프링 요소들(504)을 통해 외부 프레임(505)에 연결된다. 또한, 고정자들(407a)은 Y-방향 슬라이딩 요소들(503)을 통해 내부 프레임(401)과 더 연결된다. 이러한 방식으로, Y-방향 모터들로부터의 임의의 충격은 내부 프레임(401) 및 내부 프레임(401)과 연결된 모든 구성 요소들에 대해 감쇠(attenuated)될 수 있다.
또한 본 발명은 위에서 정의된 노광 장치를 포함하는 포토리소그래피 머신을 제공한다. 노광 장치는 포토리소그래피 공정에서 기판의 노광에 적합하다.

Claims (21)

  1. 모션 스테이지 장치에 있어서,
    수평 Y-방향으로 이동 가능한 이동자들을 포함하는 Y-방향 모터들;
    X-방향 가이드 레일들에 제공되는 X-방향 모터들 - 상기 X-방향 가이드 레일들은 상기 Y-방향 모터들의 이동자들과 연결되고 상기 Y-방향 모터들의 작동하에 상기 수평 Y-방향으로 이동 가능함, 상기 X-방향 모터들은 수평 X-방향으로 이동 가능한 이동자들을 갖음 -;
    상기 X-방향 가이드 레일들을 지지하도록 구성되는 내부 프레임; 및
    상기 X-방향 모터들의 이동자들에 배치되는 모션 스테이지
    를 포함하는 모션 스테이지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Y-방향 모터들의 수는 둘이고 상기 Y-방향 모터들은 외부 프레임에 배치되는
    모션 스테이지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Y-방향 모터들의 수는 둘이고 상기 Y-방향 모터들은 상기 내부 프레임에 배치되는
    모션 스테이지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 Y-방향 모터들은 반동력 수용 부재들에 의해 외부 프레임에 연결되는 고정자들을 포함하는
    모션 스테이지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반동력 수용 부재들의 각각은 댐핑 요소 및/또는 스프링 요소를 포함하는
    모션 스테이지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    Y-방향 중간 가이드 레일들은 상기 내부 프레임에 제공되고, 에어 서스펜션 어셈블리들은 상기 X-방향 가이드 레일들의 하면들에 제공되며, 상기 Y-방향 중간 가이드 레일들은 상기 에어 서스펜션 어셈블리들을 위한 서스펜션 표면들을 제공하는
    모션 스테이지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 Y-방향 중간 가이드 레일들의 수는 하나 보다 더 큰
    모션 스테이지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 X-방향 가이드 레일들은 상기 X- 및 Y-방향들보다 Z-방향으로 덜 강성한 플렉서블 부품으로서 각각 구현되는 커넥터들에 의해 상기 Y-방향 모터들의 이동자들에 연결되는
    모션 스테이지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 X-방향 가이드 레일들의 수는 하나 보다 더 크거나 같은
    모션 스테이지 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 X-방향 가이드 레일들의 수는 둘이고 상기 X-방향 가이드 레일들은 연결 메커니즘에 의해 상호 연결되는
    모션 스테이지 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 X-방향 모터들의 수는 둘이고, 상기 X-방향 모터들의 이동자들은 둘다 상기 모션 스테이지에 배치되며, 상기 X-방향 모터들의 각각은 상기 X-방향 가이드 레일들 중 대응하는 하나에 배치되는 고정자를 더 갖는
    모션 스테이지 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모션 스테이지는 X-방향 슬라이더 및 미세-모션 플레이트를 포함하고, 상기 X-방향 모터들의 이동자들은 상기 X-방향 슬라이더에 배치되고, X-방향 미세-모션 모터들 및 Y-방향 미세-모션 모터들은 상기 미세-모션 플레이트와 상기 X-방향 슬라이더 사이에 제공되는
    모션 스테이지 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 X-방향 슬라이더의 대향하는 단부들은 상면 및 두 측방 사이드들로부터의 상기 X-방향 가이드 레일들 중 대응하는 하나를 각각 커버하는, 역 U-자형 채널들을 정의하고, 상기 X-방향 모터들의 고정자들은 상기 X-방향 가이드 레일들의 내부 측방 사이드들에 배치되고, 상기 X-방향 모터들의 이동자들은 상기 역 U-자형 채널들의 내부 벽들에 배치되는
    모션 스테이지 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 X-방향 슬라이더들을 지지하기 위한 에어 서스펜션 어셈블리들은 상기 X-방향 가이드 레일들의 상면 및 외부 측방 사이드들을 마주보는 상기 역 U-자형 채널들의 내부 벽들에 제공되는
    모션 스테이지 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 X-방향 미세-모션 모터들의 수는 둘이고, 상기 Y-방향 미세-모션 모터들의 수는 둘이며, 상기 X-방향 미세-모션 모터들 및 상기 Y-방향 미세-모션 모터들은 상기 X- 및 Y-방향들로 각각 대칭으로 배치되는
    모션 스테이지 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 X-방향 슬라이더는 상기 X-방향 미세-모션 모터들의 고정자들 또는 상기 Y-방향 미세-모션 모터들의 고정자들이 배치되는 네 내부 벽들을 갖는 트로프를 정의하고, 상기 미세-모션 플레이트의 하면으로부터 돌출하는 돌출부들은 상기 트로프로 확장되고, 상기 X-방향 미세-모션 모터들의 이동자들 또는 상기 Y-방향 미세-모션 모터들의 이동자들은 상기 돌출부들에 배치되는
    모션 스테이지 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    에어 서스펜션 어셈블리들은 상기 미세-모션 플레이트의 하면에 제공되고, 상기 X-방향 슬라이더는 상기 에어 서스펜션 어셈블리들을 위한 서스펜션 표면들을 제공하는
    모션 스테이지 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    기판이 지탱되는 기판 홀더는 상기 미세-모션 플레이트의 상면에 고정적으로 부착되는
    모션 스테이지 장치.
  19. 제1항, 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 내부 프레임은 비-접촉 방식으로 상기 X-방향 가이드 레일들을 지지하도록 구성되는
    모션 스테이지 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 상기 모션 스테이지 장치를 포함하는 노광 장치.
  21. 제20항에 정의된 바와 같은 상기 노광 장치를 포함하는 포토리소그래피 머신.
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