KR20220124237A - 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 방법 및 리소그래피 장치 - Google Patents

듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 방법 및 리소그래피 장치 Download PDF

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KR20220124237A
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바우터 잔 코르넬리스 비셀라르
휴고 토마스 루이제스틴
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 방법을 제공하며, 상기 리소그래피 장치는: 기판을 이동시키고 지지하도록 각각 배치되는 2 개의 기판 지지체들, 선택적으로 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판의 특징을 측정하도록 위치되는 측정 필드, 및 선택적으로 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판을 패터닝된 방사선 빔에 노광하도록 위치되는 노광 필드를 포함하며, 상기 방법은 2 개의 기판 지지체들 중 하나에 로딩된 기판의 열적 완화 단계를 포함하고, 열적 완화는 적어도 부분적으로 노광 필드에서, 및/또는 측정 필드와 노광 필드 사이의 이송 시 수행된다.

Description

듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 방법 및 리소그래피 장치
본 출원은 2020년 2월 6일에 출원된 EP 출원 20155876.4의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 방법 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용시키도록 구성되는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치는 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 패턴(흔히 "디자인 레이아웃" 또는 "디자인"이라고도 함)을 투영할 수 있다.
반도체 제조 공정이 계속해서 진보함에 따라, 통상적으로 '무어의 법칙'이라 칭하는 추세를 따라 디바이스당 트랜지스터와 같은 기능 요소들의 양이 수십 년에 걸쳐 꾸준히 증가하는 동안 회로 요소들의 치수들은 계속 감소되었다. 무어의 법칙을 따라가기 위해, 반도체 산업은 점점 더 작은 피처들을 생성할 수 있게 하는 기술들을 추구하고 있다. 기판 상에 패턴을 투영하기 위해, 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이 방사선의 파장은 기판 상에 패터닝되는 피처들의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용중인 전형적인 파장들은 365 nm(i-line), 248 nm, 193 nm 및 13.5 nm이다. 4 nm 내지 20 nm의 범위 내의 파장, 예를 들어 6.7 nm 또는 13.5 nm를 갖는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치가 사용되어, 예를 들어 193 nm의 파장을 갖는 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 피처들을 형성할 수 있다.
리소그래피 장치의 일 실시예에서, 상기 장치는 기판을 이동시키고 지지하도록 각각 배치되는 2 개의 기판 지지체들을 포함한다. 기판 지지체들은 선택적으로 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판의 특징을 측정하도록 위치되는 측정 필드, 및 선택적으로 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판을 패터닝된 방사선 빔에 노광하도록 위치되는 노광 필드에 위치될 수 있다. 흔히 듀얼 스테이지 리소그래피 장치로서 나타내는 이러한 리소그래피 장치의 장점은, 동시에 제 1 기판이 측정 필드에서 처리되고 제 2 기판이 노광 필드에서 처리될 수 있다는 것이다. 기판 지지체들은 측정 필드 및 노광 필드에서 번갈아 사용된다. 결과로서, 노광 필드에서의 투영 시스템의 유휴 시간이 감소될 수 있다.
현재의 리소그래피 제품들의 대부분은 실리콘 기판들 상에 구성된다. 하지만, 하드 디스크 드라이브에서 일반적으로 사용되는 박막 헤드의 구성과 같은 소정 적용예들에 대해, 알루미늄-티타늄-카바이드(AlTiC) 기판들이 사용될 수 있다. 알루미늄-티타늄-카바이드 기판들은 온도 유도 응력(temperature induced stress)을 받기 쉽다. 응력은 기판을 기계적으로 변형시키고, 포커스 및 오버레이에 상당한 영향을 미친다. 그러므로, 알루미늄-티타늄-카바이드 기판은 유도된 응력을 해제하기 위해 기판 지지체의 온도와 평형을 이루어야 한다. 이러한 소위 알루미늄-티타늄-카바이드 기판들의 열적 완화(thermal relaxation)는 실리콘 기판들보다 상당히 더 오래 걸린다.
알루미늄-티타늄-카바이드 기판이 기판 지지체의 온도와 평형을 이루게 하기 위해, 기판은 측정 필드에 위치된 기판 지지체 상에 로딩되고 기판 지지체 상에서 열적 완화가 발생한다. 전형적으로, 기판 지지체 상의 기판의 충분한 열적 완화를 위해 적어도 20 초의 열적 완화 시간이 필요할 수 있다.
20 초의 열적 완화 시간의 요건은 리소그래피 장치의 스루풋, 즉 시간당 처리된 기판들의 수를 상당히 감소시킨다.
본 발명의 목적은 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 방법을 제공하는 것이며, 상기 방법은 더 긴 시간 동안의 기판의 열적 완화 단계를 포함하고, 스루풋에 대한 열적 완화 시간의 부정적인 영향은 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 종래의 방법에 비해 감소된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 방법이 제공되고, 상기 리소그래피 장치는:
기판을 이동시키고 지지하도록 각각 배치되는 2 개의 기판 지지체들,
선택적으로 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판의 특징을 측정하도록 위치되는 측정 필드, 및
선택적으로 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판을 패터닝된 방사선 빔에 노광하도록 위치되는 노광 필드를 포함하며,
상기 방법은 2 개의 기판 지지체들 중 하나에 로딩된 기판의 열적 완화 단계를 포함하고, 열적 완화는 적어도 부분적으로 노광 필드에서, 및/또는 측정 필드와 노광 필드 사이의 이송 시 수행된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면,
기판을 이동시키고 지지하도록 각각 배치되는 2 개의 기판 지지체들,
선택적으로 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판의 특징을 측정하도록 위치되는 측정 필드, 및
선택적으로 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판을 패터닝된 방사선 빔에 노광하도록 위치되는 노광 필드를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고,
리소그래피 장치는 2 개의 기판 지지체들 중 하나에 로딩된 기판의 열적 완화 단계 동안 노광 필드로 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나를 이송하도록 배치되는 제어 디바이스를 포함하여, 열적 완화가 적어도 부분적으로 노광 필드에서, 및/또는 측정 필드와 노광 필드 사이의 이송 시 수행되도록 한다.
이제 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 리소그래피 장치의 개략적인 개요도;
도 2는 도 1의 리소그래피 장치의 일부의 상세한 도면;
도 3은 위치 제어 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 4는 듀얼 스테이지 리소그래피 장치의 제 1 기판 지지체 및 제 2 기판 지지체를 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 종래의 방법에서 실리콘 기판들을 처리하는 단계들의 시퀀스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 6은 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 종래의 방법에서 알루미늄-티타늄-카바이드 기판들을 처리하는 단계들의 시퀀스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 방법에서 알루미늄-티타늄-카바이드 기판들을 처리하는 단계들의 시퀀스를 개략적으로 도시하는 도면; 및
도 8은 필요한 열적 완화 시간에 의존하여 도 6의 시퀀스의 스루풋 및 도 7의 시퀀스의 스루풋의 비교를 개략적으로 도시하는 도면이다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 자외 방사선 및 EUV(예를 들어, 약 5 내지 100 nm 범위 내의 파장을 갖는 극자외 방사선)를 포함하는 모든 타입들의 전자기 방사선을 포괄하는 데 사용된다.
본 명세서에서 채택되는 바와 같은 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 기판의 타겟부에 생성될 패턴에 대응하여 입사하는 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는 데 사용될 수 있는 일반적인 패터닝 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석될 수 있다. 또한, "광 밸브(light valve)"라는 용어가 이러한 맥락에서 사용될 수도 있다. 전형적인 마스크[투과형 또는 반사형, 바이너리(binary), 위상-시프팅, 하이브리드(hybrid) 등] 이외에, 여타의 이러한 패터닝 디바이스의 예시들로 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 어레이를 포함한다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템(일루미네이터라고도 함)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 마스크 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 기판 지지체를 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 지지체(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
작동 시, 조명 시스템(IL)은 예를 들어 빔 전달 시스템(BD)을 통해 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형, 및/또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기, 및/또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 일루미네이터(IL)는 패터닝 디바이스(MA)의 평면에서 방사선 빔의 단면에 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대해 및/또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대해 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 아나모픽(anamorphic), 자기, 전자기 및/또는 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 다양한 타입들의 투영 시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"(PS)이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 적어도 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 타입으로 구성될 수 있다 - 이는 침지 리소그래피라고도 한다. 침지 기술들에 대한 더 많은 정보는 본 명세서에서 인용참조되는 US6952253에서 주어진다.
또한, 리소그래피 장치(LA)는 2 이상의 기판 지지체들(WT)("듀얼 스테이지"라고도 함)을 갖는 타입으로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 기판 지지체들(WT)이 병행하여 사용될 수 있으며, 및/또는 기판 지지체(WT) 중 하나에 위치된 기판(W)이 기판(W) 상에 패턴을 노광하는 데 사용되고 있는 동안 다른 기판 지지체(WT) 상의 또 다른 기판(W)에서는 다른 기판(W)의 후속 노광의 준비작업 단계들이 수행될 수 있다.
기판 지지체(WT)에 추가하여, 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 및/또는 세정 디바이스를 유지하도록 배치된다. 센서는 투영 시스템(PS)의 속성 또는 방사선 빔(B)의 속성을 측정하도록 배치될 수 있다. 측정 스테이지는 다수의 센서들을 유지할 수 있다. 세정 디바이스는 리소그래피 장치의 일부, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 일부 또는 침지 액체를 제공하는 시스템의 일부를 세정하도록 배치될 수 있다. 측정 스테이지는 기판 지지체(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 떨어져 있는 경우에 투영 시스템(PS) 아래로 이동할 수 있다.
작동 시, 방사선 빔(B)은 마스크 지지체(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스, 예를 들어 마스크(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA) 상에 존재하는 패턴(디자인 레이아웃)에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 측정 시스템(PMS)의 도움으로, 기판 지지체(WT)는 예를 들어 포커스 및 정렬된 위치에서 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 가능하게는 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들(P1, P2)은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다. 기판 정렬 마크들(P1, P2)은 타겟부(C)들 사이에 위치되는 경우, 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다.
본 발명을 명확하게 하기 위해, 데카르트 좌표계가 사용된다. 데카르트 좌표계는 3 개의 축, 즉 x-축, y-축 및 z-축을 갖는다. 3 개의 축은 각각 다른 2 개의 축에 직교이다. x-축을 중심으로 한 회전이 Rx-회전이라고 칭해진다. y-축을 중심으로 한 회전이 Ry-회전이라고 칭해진다. z-축을 중심으로 한 회전이 Rz-회전이라고 칭해진다. x-축 및 y-축은 수평면을 정의하는 반면, z-축은 수직 방향으로 있다. 데카르트 좌표계는 본 발명을 제한하지 않으며, 설명을 위해서만 사용된다. 대신에, 원통형 좌표계와 같은 또 다른 좌표계가 본 발명을 명확하게 하기 위해 사용될 수 있다. 데카르트 좌표계의 방위는, 예를 들어 z-축이 수평면을 따르는 성분을 갖도록 상이할 수 있다.
도 2는 도 1의 리소그래피 장치(LA)의 일부의 더 상세한 도면을 나타낸다. 리소그래피 장치(LA)에는 베이스 프레임(BF), 균형 질량체(balance mass: BM), 메트롤로지 프레임(MF) 및 방진 시스템(IS)이 제공될 수 있다. 메트롤로지 프레임(MF)은 투영 시스템(PS)을 지지한다. 추가적으로, 메트롤로지 프레임(MF)은 위치 측정 시스템(PMS)의 일부를 지지할 수 있다. 메트롤로지 프레임(MF)은 방진 시스템(IS)을 통해 베이스 프레임(BF)에 의해 지지된다. 방진 시스템(IS)은 진동이 베이스 프레임(BF)으로부터 메트롤로지 프레임(MF)으로 전파되는 것을 방지하거나 감소시키도록 배치된다.
제 2 위치설정기(PW)는 기판 지지체(WT)와 균형 질량체(BM) 사이에서 구동력을 제공함으로써 기판 지지체(WT)를 가속시키도록 배치된다. 구동력은 기판 지지체(WT)를 원하는 방향으로 가속시킨다. 운동량의 보존으로 인해, 구동력은 동일한 크기로, 그러나 원하는 방향과 반대 방향으로 균형 질량체(BM)에도 적용된다. 전형적으로, 균형 질량체(BM)의 질량은 기판 지지체(WT) 및 제 2 위치설정기(PW)의 이동부의 질량들보다 상당히 더 크다.
일 실시예에서, 제 2 위치설정기(PW)는 균형 질량체(BM)에 의해 지지된다. 예를 들어, 제 2 위치설정기(PW)는 균형 질량체(BM) 위로 기판 지지체(WT)를 부상(levitate)시키는 평면 모터를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제 2 위치설정기(PW)는 베이스 프레임(BF)에 의해 지지된다. 예를 들어, 제 2 위치설정기(PW)는 선형 모터를 포함하고, 제 2 위치설정기(PW)는 베이스 프레임(BF) 위로 기판 지지체(WT)를 부상시키기 위해 가스 베어링과 같은 베어링을 포함한다.
위치 측정 시스템(PMS)은 기판 지지체(WT)의 위치를 결정하기에 적절한 여하한 타입의 센서를 포함할 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 마스크 지지체(MT)의 위치를 결정하기에 적절한 여하한 타입의 센서를 포함할 수 있다. 센서는 간섭계 또는 인코더와 같은 광학 센서일 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 간섭계와 인코더의 조합된 시스템을 포함할 수 있다. 센서는 자기 센서, 용량성 센서 또는 유도성 센서와 같은 또 다른 타입의 센서일 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 기준, 예를 들어 메트롤로지 프레임(MF) 또는 투영 시스템(PS)에 대한 위치를 결정할 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 위치를 측정함으로써, 또는 속도나 가속도와 같은 위치의 시간 도함수를 측정함으로써 기판 테이블(WT) 및/또는 마스크 지지체(MT)의 위치를 결정할 수 있다.
위치 측정 시스템(PMS)은 인코더 시스템을 포함할 수 있다. 인코더 시스템은, 예를 들어 본 명세서에서 인용참조되는 2006년 9월 7일에 출원된 미국 특허 출원 US2007/0058173A1로부터 알려져 있다. 인코더 시스템은 인코더 헤드, 격자 및 센서를 포함한다. 인코더 시스템은 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔을 수용할 수 있다. 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔은 둘 다 동일한 방사선 빔, 즉 원래 방사선 빔으로부터 비롯된다. 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔 중 적어도 하나는 격자로 원래 방사선 빔을 회절시킴으로써 생성된다. 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔이 둘 다 격자로 원래 방사선 빔을 회절시킴으로써 생성되는 경우, 일차 방사선 빔은 이차 방사선 빔과 상이한 회절 차수를 가져야 한다. 상이한 회절 차수들은, 예를 들어 +1차, -1차, +2차 및 -2차이다. 인코더 시스템은 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔을 조합된 방사선 빔으로 광학적으로 조합한다. 인코더 헤드 내의 센서는 조합된 방사선 빔의 위상 또는 위상 차를 결정한다. 센서는 위상 또는 위상 차에 기초하여 신호를 생성한다. 신호는 격자에 대한 인코더 헤드의 위치를 나타낸다. 인코더 헤드 및 격자 중 하나가 기판 구조체(WT) 상에 배치될 수 있다. 인코더 헤드 및 격자 중 다른 하나는 메트롤로지 프레임(MF) 또는 베이스 프레임(BF) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 인코더 헤드들이 메트롤로지 프레임(MF) 상에 배치되는 반면, 격자가 기판 지지체(WT)의 최상부 표면 상에 배치된다. 또 다른 예시에서, 격자는 기판 지지체(WT)의 저부 표면에 배치되고, 인코더 헤드는 기판 지지체(WT) 아래에 배치된다.
위치 측정 시스템(PMS)은 간섭계 시스템을 포함할 수 있다. 간섭계 시스템은, 예를 들어 본 명세서에서 인용참조되는 1998년 7월 13일에 출원된 미국 특허 US6,020,964로부터 알려져 있다. 간섭계 시스템은 빔 스플리터, 거울, 기준 거울 및 센서를 포함할 수 있다. 방사선 빔이 빔 스플리터에 의해 기준 빔 및 측정 빔으로 분할된다. 측정 빔은 거울로 전파되고, 거울에 의해 다시 빔 스플리터로 반사된다. 기준 빔은 기준 거울로 전파되고, 기준 거울에 의해 다시 빔 스플리터로 반사된다. 빔 스플리터에서, 측정 빔 및 기준 빔은 조합된 방사선 빔으로 조합된다. 조합된 방사선 빔은 센서에 입사된다. 센서는 조합된 방사선 빔의 위상 또는 주파수를 결정한다. 센서는 위상 또는 주파수에 기초하여 신호를 생성한다. 신호는 거울의 변위를 나타낸다. 일 실시예에서, 거울은 기판 지지체(WT)에 연결된다. 기준 거울은 메트롤로지 프레임(MF)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 측정 빔 및 기준 빔은 빔 스플리터 대신에 추가적인 광학 구성요소에 의해 조합된 방사선 빔으로 조합된다.
제 1 위치설정기(PM)는 장-행정 모듈(long-stroke module) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)을 포함할 수 있다. 단-행정 모듈은 작은 이동 범위에 걸쳐 높은 정확성으로 장-행정 모듈에 대해 마스크 지지체(MT)를 이동시키도록 배치된다. 장-행정 모듈은 큰 이동 범위에 걸쳐 비교적 낮은 정확성으로 투영 시스템(PS)에 대해 단-행정 모듈을 이동시키도록 배치된다. 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈의 조합으로, 제 1 위치설정기(PM)는 큰 이동 범위에 걸쳐 높은 정확성으로 투영 시스템(PS)에 대해 마스크 지지체(MT)를 이동시킬 수 있다. 유사하게, 제 2 위치설정기(PW)는 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 포함할 수 있다. 단-행정 모듈은 작은 이동 범위에 걸쳐 높은 정확성으로 장-행정 모듈에 대해 기판 지지체(WT)를 이동시키도록 배치된다. 장-행정 모듈은 큰 이동 범위에 걸쳐 비교적 낮은 정확성으로 투영 시스템(PS)에 대해 단-행정 모듈을 이동시키도록 배치된다. 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈의 조합으로, 제 2 위치설정기(PW)는 큰 이동 범위에 걸쳐 높은 정확성으로 투영 시스템(PS)에 대해 기판 지지체(WT)를 이동시킬 수 있다.
제 1 위치설정기(PM) 및 제 2 위치설정기(PW) 각각에는 마스크 지지체(MT) 및 기판 지지체(WT)를 각각 이동시키는 액추에이터가 제공된다. 액추에이터는 단일 축, 예를 들어 y-축을 따라 구동력을 제공하는 선형 액추에이터일 수 있다. 다수의 선형 액추에이터들이 적용되어 다수 축을 따라 구동력들을 제공할 수 있다. 액추에이터는 다수 축을 따라 구동력을 제공하는 평면 액추에이터일 수 있다. 예를 들어, 평면 액추에이터는 6 자유도에서 기판 지지체(WT)를 이동시키도록 배치될 수 있다. 액추에이터는 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자석을 포함하는 전자기 액추에이터일 수 있다. 액추에이터는 적어도 하나의 코일에 전류를 인가함으로써 적어도 하나의 자석에 대해 적어도 하나의 코일을 이동시키도록 배치된다. 액추에이터는 이동-자석형(moving-magnet type) 액추에이터일 수 있으며, 이는 기판 지지체(WT) 및 마스크 지지체(MT)에 각각 커플링되는 적어도 하나의 자석을 갖는다. 액추에이터는 기판 지지체(WT) 및 마스크 지지체(MT)에 각각 커플링되는 적어도 하나의 코일을 갖는 이동-코일형(moving-coil type) 액추에이터일 수 있다. 액추에이터는 보이스-코일 액추에이터, 릴럭턴스 액추에이터, 로렌츠 액추에이터 또는 피에조 액추에이터, 또는 여하한의 다른 적절한 액추에이터일 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같은 위치 제어 시스템(PCS)을 포함한다. 위치 제어 시스템(PCS)은 설정점 생성기(SP), 피드포워드 제어기(FF) 및 피드백 제어기(FB)를 포함한다. 위치 제어 시스템(PCS)은 액추에이터(ACT)에 구동 신호를 제공한다. 액추에이터(ACT)는 제 1 위치설정기(PM) 또는 제 2 위치설정기(PW)의 액추에이터일 수 있다. 액추에이터(ACT)는 기판 지지체(WT) 또는 마스크 지지체(MT)를 포함할 수 있는 시설(P)을 구동한다. 시설(P)의 출력은 위치 또는 속도 또는 가속도와 같은 위치량(position quantity)이다. 위치량은 위치 측정 시스템(PMS)으로 측정된다. 위치 측정 시스템(PMS)은 신호를 생성하며, 이는 시설(P)의 위치량을 나타내는 위치 신호이다. 설정점 생성기(SP)는 시설(P)의 원하는 위치량을 나타내는 기준 신호인 신호를 생성한다. 예를 들어, 기준 신호는 기판 지지체(WT)의 원하는 궤적을 나타낸다. 기준 신호와 위치 신호 간의 차이가 피드백 제어기(FB)를 위한 입력을 형성한다. 입력에 기초하여, 피드백 제어기(FB)는 액추에이터(ACT)를 위한 구동 신호의 적어도 일부를 제공한다. 기준 신호는 피드포워드 제어기(FF)를 위한 입력을 형성할 수 있다. 입력에 기초하여, 피드포워드 제어기(FF)는 액추에이터(ACT)를 위한 구동 신호의 적어도 일부를 제공한다. 피드포워드(FF)는 질량, 강성도, 공진 모드 및 고유 주파수와 같은 시설(P)의 동적 특성들에 대한 정보를 사용할 수 있다.
도 4는 듀얼 스테이지 리소그래피 장치의 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)의 평면도를 나타낸다. 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)는 각각 기판을 지지하도록 배치된다. 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)는 측정 필드(MFI) 및 노광 필드(EFI)에서 이동될 수 있다. 제어 디바이스(CON)가 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)의 이동들을 제어하도록 제공된다.
측정 필드(MFI) 및 노광 필드(EFI)는 y-방향 및 x-방향으로 연장되는 위치설정 평면에서 연장된다. 측정 필드(MFI)에서, 제 1 기판 지지체(WT1) 또는 제 2 기판 지지체(WT2)는 1 이상의 제 1 처리 디바이스와 협력하여, 각각 제 1 기판 지지체(WT1) 또는 제 2 기판 지지체(WT2)에 의해 지지되는 기판을 처리할 수 있다. 노광 필드(EFI)에서, 제 1 기판 지지체(WT1) 또는 제 2 기판 지지체(WT2)는 1 이상의 제 2 처리 디바이스와 협력하여, 각각 제 1 기판 지지체(WT1) 또는 제 2 기판 지지체(WT2)에 의해 지지되는 기판을 처리할 수 있다. 측정 필드(MFI) 및 노광 필드(EFI)는 y-방향에서 서로 인접하여 배치된다.
노광 필드(EFI)에서, 1 이상의 처리 디바이스는 기판 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 배치되는 투영 시스템을 포함한다. 노광 필드(EFI)에서의 1 이상의 처리 디바이스는, 예를 들어 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2) 각각에 장착되는 수차 제어 측정 센서 및 영점 조정 위치(zeroing location)와 협력하기 위한 처리 디바이스들을 더 포함할 수 있다.
측정 필드(MFI)에서, 기판의 특징이 측정 센서에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 기판의 상부 표면은 기판의 이러한 상부 표면의 높이 맵을 결정하기 위해 레벨 센서에 의해 측정될 수 있다. 이 높이 맵은 노광 필드(EFI)에서 패터닝된 방사선 빔의 투영 동안 사용되어, 입사하는 패터닝된 방사선 빔에 대한 기판의 상부 표면의 위치설정을 개선할 수 있다. 또한, 측정 필드(MFI)에서, 기판이 제 1 기판 지지체(WT1) 또는 제 2 기판 지지체(WT2)에 각각 로딩 및 언로딩될 수 있다.
제 1 위치 측정 시스템(PMS1)이, 측정 필드(MFI)에 위치되는 경우의 제 1 기판 지지체(WT1) 또는 제 2 기판 지지체(WT2)의 위치를 측정하도록 배치된다. 제 2 위치 측정 시스템(PMS2)이, 노광 필드(EFI)에 위치되는 경우의 제 1 기판 지지체(WT1) 또는 제 2 기판 지지체(WT2)의 위치를 측정하도록 배치된다. 제 1 위치 측정 시스템(PMS1) 및 제 2 위치 측정 시스템(PMS2)은 예를 들어 간섭계 시스템이다.
도 4에서, 제 1 기판 지지체(WT1)는 측정 필드(MFI)에 배치되고, 제 2 기판 지지체(WT2)는 노광 필드(EFI)에 배치된다. 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)는 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)가 측정 필드(MFI) 및 노광 필드(EFI)에서 번갈아 사용될 수 있도록 y-방향에서 위치가 교환될 수 있다.
도 5는 측정 필드(MFI) 및 노광 필드(EFI)에서 리소그래피 장치에서의 실리콘 기판들의 통상적인 처리 동안의 동시 활동들의 시퀀스를 나타낸다. 제 1 기판 지지체(WT1)의 위치는 점선으로 표시되고, 제 2 기판 지지체(WT2)의 위치는 실선으로 표시된다.
시퀀스의 시작에서, 제 1 기판 지지체(WT1)는 제 1 기판 지지체(WT1)로부터 처리된 기판을 언로딩하고 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 새로운 기판을 로딩하는 단계 UN/LO를 위해 측정 필드(MFI)에 위치된다. 새로운(처리될) 기판을 로딩한 후, 기판의 상부 표면이 단계 MEA에서 레벨 센서에 의해 측정된다. 또한, 이 단계 MEA는 정렬 및 제어 측정들과 같은 기판의 상부 표면의 측정과 관련된 다른 작업들을 포함할 수 있다. 동시에, 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 기판은 단계 EXP에 의해 나타낸 패터닝된 방사선 빔에 기판이 노광되는 노광 필드(EFI)에 배치된다. 또한, 이 단계 EXP는 정렬 및 제어 측정들과 같은 패터닝된 방사선 빔에 기판을 노광하는 것과 관련된 다른 작업들을 포함할 수 있다.
일반적으로, 로딩/언로딩 단계(UN/LO) 및 후속한 측정 단계(MEA)에 필요한 총 시간은 노광 단계(EXP)에 필요한 시간보다 작다. 그러므로, 제 1 기판 지지체(WT1)는 측정 단계 후, 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)가 측정 필드(MFI) 및 노광 필드(EFI) 사이에서 위치가 교환되기 전에 약간의 유휴 시간(IDT)을 가질 수 있다.
제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)의 위치 교환은 단계 TRA에 의해 나타낸다. 이러한 위치 교환 동안, 제 1 기판 지지체(WT1)는 측정 필드(MFI)로부터 노광 필드(EFI)로 이송되고, 제 2 기판 지지체(WT2)는 노광 필드(EFI)로부터 측정 필드(MFI)로 이송된다.
제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)의 위치 교환(TRA) 후에, 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판은 노광 필드(EFI)에서 패터닝된 방사선 빔에 노광된다. 동시에, 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 기판은 단계 UN/LO에서 제 2 기판 지지체(WT2)로부터 언로딩될 수 있고, 새로운 기판이 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 로딩될 수 있다. 이후, 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 새로운 기판의 상부 표면이 측정 단계(MEA)에서 레벨 센서에 의해 측정될 수 있다.
다시, 제 2 기판 지지체(WT2)에 대한 로딩/언로딩 단계(UN/LO) 및 후속한 측정 단계(MEA)에 필요한 총 시간은 제 1 기판 지지체(WT1) 상의 기판의 노광 단계(EXP)에 필요한 시간보다 작다. 그러므로, 제 2 기판 지지체(WT2)는 측정 단계 후, 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)가 측정 필드(MFI) 및 노광 필드(EFI) 사이에서 위치가 교환되기 전에 약간의 유휴 시간(IDT)을 가질 수 있다.
제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판의 노광 단계가 완료될 때, 위치 교환(TRA)이 수행되며, 이에 의해 제 1 기판 지지체(WT1)는 노광 필드(EFI)로부터 측정 필드(MFI)로 이송되고, 제 2 기판 지지체(WT2)는 측정 필드(MFI)로부터 노광 필드(EFI)로 이송된다.
그 후, 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)는 도 5에 나타낸 시퀀스의 시작 위치에 다시 배치되고, 앞서 설명된 단계들은 후속한 기판들에 대해 반복될 수 있다.
현재의 리소그래피 제품들의 대부분은 실리콘 기판들 상에 구성된다. 실리콘 기판은 실리콘 기판이 로딩되는 각각의 기판 지지체(WT1, WT2)의 열적 조건들에 매우 빠르게 적응하기 때문에, 실리콘 기판들은 아주 약간의 열적 완화 시간을 필요로 한다. 도 5의 시퀀스에서, 열적 완화에 필요한 시간은 이 시간이 비교적 짧기 때문에 별도로 그려지지 않는다.
하지만, 하드 디스크 드라이브에서 일반적으로 사용되는 박막 헤드의 구성과 같은 소정 적용예들에 대해, 알루미늄-티타늄-카바이드(AlTiC) 기판들이 사용될 수 있다. 알루미늄-티타늄-카바이드 기판들은 온도 유도 응력을 받기 쉽다. 응력은 기판을 기계적으로 변형시키고, 포커스 및 오버레이에 상당한 영향을 미친다. 그러므로, 알루미늄-티타늄-카바이드 기판은 유도된 응력을 해제하기 위해 기판 지지체의 온도와 평형을 이루어야 한다. 이러한 알루미늄-티타늄-카바이드 기판들의 열적 완화는 실리콘 기판들의 열적 완화보다 상당히 더 오래 걸린다. 예를 들어, 알루미늄-티타늄-카바이드 기판의 열적 완화에 필요한 시간은 실리콘 기판의 열적 완화에 필요한 시간의 100 배 이상일 수 있다.
도 6은, 예를 들어 20 초를 넘는 열적 완화 시간을 필요로 할 수 있는 알루미늄-티타늄-카바이드 기판에 대한 리소그래피 장치에서의 단계들의 시퀀스를 나타낸다.
시퀀스의 시작에서, 제 1 기판 지지체(WT1)는 제 1 기판 지지체(WT1)로부터 처리된 기판을 언로딩하고 기판 지지체(WT1) 상에 새로운 기판을 로딩하는 단계 UN/LO를 위해 측정 필드(MFI)에 위치된다. 기판을 로딩한 후, 레벨 센서에 의해 기판의 상부 표면을 측정하는 단계 MEA가 수행되기 전에 열적 완화의 단계 THR이 수행된다. 이전에 나타낸 바와 같이, 이 단계 MEA는 정렬 및 제어 측정들과 같은 기판의 상부 표면의 측정과 관련된 다른 작업들도 포함할 수 있다. 열적 완화 단계(THR) 동안, 기판은 유도된 응력을 해제하기 위해 각각의 기판 지지체(WT1, WT2)의 온도와 평형을 이루게 된다.
동시에, 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 기판은 단계 EXP에 의해 나타낸 패터닝된 방사선 빔에 기판이 노광되고 관련된 작업들이 수행되는 노광 필드(EFI)에 배치된다. 열적 완화 단계(THR)에 필요한 비교적 긴 시간으로 인해, 로딩/언로딩 단계(UN/LO), 열적 완화 단계(THR), 및 관련된 작업을 포함하는 후속한 측정 단계(MEA)에 필요한 총 시간은 노광 단계(EXP)에 필요한 시간보다 상당히 더 길다. 그러므로, 제 2 기판 지지체(WT2)는 노광 단계 후, 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)가 단계 TRA에서 측정 필드(MFI) 및 노광 필드(EFI) 사이에 위치가 교환될 수 있기 전에 상당한 유휴 시간(IDT)을 갖는다.
제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)의 위치 교환(TRA) 후에, 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판은 노광 필드(EFI)에서 패터닝된 방사선 빔에 노광된다. 동시에, 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 기판은 단계 UN/LO에서 제 2 기판 지지체(WT2)로부터 언로딩될 수 있고, 새로운 기판이 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 로딩될 수 있다. 이후, 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 새로운 기판의 상부 표면이 측정 단계(MEA)에서 레벨 센서에 의해 측정될 수 있기 전에 열적 완화 단계(THR)가 수행된다.
다시, 로딩/언로딩 단계(UN/LO), 열적 완화 단계(THR), 및 후속한 측정 단계(MEA)에 필요한 총 시간은 노광 단계(EXP)에 필요한 시간보다 상당히 더 길어, 노광 단계 후 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)의 위치 교환(TRA)이 시퀀스의 최종 단계로서 수행될 수 있기 전에 제 2 기판 지지체(WT2)의 상당한 유휴 시간(IDT)을 유도한다.
도 6에 나타낸 시퀀스로부터, 열적 완화가 리소그래피 장치의 스루풋에 상당한 부정적인 영향을 미친다는 결론을 내릴 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-티타늄-카바이드 기판에 대한 리소그래피 장치에서의 단계들의 시퀀스를 나타낸다. 도 6의 시퀀스와의 주요 차이점은, 열적 완화 단계(THR) 동안 각각의 기판 지지체(WT1, WT2)를 측정 필드(MFI)로부터 노광 필드(EFI)로, 및 노광 필드(EFI)로부터 다시 측정 필드(MFI)로 이송함으로써 열적 완화 단계(THR)가 노광 필드(EFI)에서 적어도 부분적으로 수행된다는 것이다.
도 7의 시퀀스의 시작에서, 제 1 기판 지지체(WT1)는 제 1 기판 지지체(WT1)로부터 처리된 기판을 언로딩하고 기판 지지체(WT1) 상에 새로운 기판을 로딩하는 단계 UN/LO를 위해 측정 필드(MFI)에 위치된다. 기판을 로딩한 후, 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)의 위치 교환(TRA)이 직접 수행되어, 제 1 기판 지지체(WT1)는 노광 필드(EFI)로 이송되고, 제 2 기판 지지체(WT2)는 측정 필드(MFI)로 이송된다. 이송 동안, 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판의 열적 완화가 이미 시작된다.
기판이 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 더 일찍 로딩되었음에 따라, 제 2 기판 지지체(WT2)의 열적 완화 단계(THR)가 이미 시작되었기 때문에, 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 기판의 측정 단계(MEA)는 제 2 기판 지지체(WT2)가 측정 필드(MFI)에 위치된 직후에 시작될 수 있다. 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 기판의 이러한 측정 단계가 완료되자마자, 다시 제 1 기판 지지체(WT1) 및 제 2 기판 지지체(WT2)의 위치 교환(TRA)이 수행된다.
제 2 기판 지지체(WT2)는 측정 필드(MFI)로부터 노광 필드(EFI)로 이송되고, 여기서 기판은 노광 단계(EXP)에서 패터닝된 방사선 빔에 노광된다. 이 노광 단계(EXP)의 시작에서, 이제 다시 측정 필드(MFI)에 위치되는 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판의 열적 완화 단계(THR)는 여전히 계속된다. 열적 완화 단계(THR) 후에, 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판의 측정 단계(MEA)가 시작될 수 있다. 본 실시예에서, 측정 단계(MEA)의 시작은 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판의 측정 단계(MEA) 및 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 기판의 노광 단계가 실질적으로 동시에 종료되도록 선택된다.
측정 단계(MEA) 및 노광 단계(EXP)가 완료되자마자 위치 교환(TRA)이 수행되어, 제 1 기판 지지체(WT1)는 측정 필드(MFI)로부터 노광 필드(EFI)로 이송되고, 제 2 기판 지지체(WT2)는 노광 필드(EFI)로부터 측정 필드(MFI)로 이송된다. 노광 필드(EFI)에서, 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판은 노광 단계(EXP)에서 패터닝된 방사선 빔에 노광된다. 측정 필드(MFI)에서, 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 노광된 기판은 단계 UN/LO에서 제 2 기판 지지체(WT2)로부터 언로딩되고, 새로운 기판이 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 로딩된다. 새로운 기판이 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 로딩되자마자 열적 완화 단계(THR)가 시작된다. 제 2 기판 지지체(WT2)는 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판에 대해 노광 단계(EXP)가 수행되는 한 측정 필드(MFI)에 남는다. 노광 단계(EXP)가 완료될 때, 위치 교환(TRA)이 수행되어 제 2 기판 지지체(WT2)를 노광 필드(EFI)로 이송하고 제 1 기판 지지체(WT1)를 측정 필드(MFI)로 이송할 수 있다. 위치 교환(TRA) 후에, 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 지지된 기판은 언로딩될 수 있고, 새로운 기판이 제 1 기판 지지체(WT1) 상에 로딩될 수 있다. 그 동안에, 제 2 기판 지지체(WT2) 상에 지지된 기판의 열적 완화가 노광 필드(EFI)에 위치하면서 계속될 수 있다. 이 마지막 위치 교환(TRA)이 시퀀스의 최종 단계이다. 이 시퀀스는 추가 기판들의 처리를 위해 반복될 수 있다.
도 6의 시퀀스 및 도 7의 시퀀스의 비교로부터, 노광 필드(EFI)에서 적어도 부분적으로 열적 완화 단계(THR)를 수행하는 것이 리소그래피 장치에서 기판들을 처리하는 단계들의 시퀀스의 총 시간을 상당히 감소시킨다는 결론을 내릴 수 있다. 이는 리소그래피 장치의 스루풋에 상당한 긍정적인 영향을 미친다. 더욱이, 도 7의 실시예에서, 각각의 기판의 열적 완화를 위해 모든 이용가능한 시간이 효과적으로 사용되기 때문에, 측정 단계(MEA) 또는 노광 단계(EXP) 후 유휴 시간이 존재하지 않는다.
도 8은 열적 완화에 필요한 시간에 따른 리소그래피 장치에서의 기판들의 스루풋(시간당 처리된 기판들; wph)이 2 개의 상이한 처리 시퀀스들에 대해 비교되는 그래프를 나타낸다. 점선은 도 6의 종래의 처리 시퀀스를 사용하는 듀얼 스테이지 리소그래피 장치의 스루풋을 나타내고, 실선은 도 7의 신규한 처리 시퀀스를 사용하는 듀얼 스테이지 리소그래피 장치의 스루풋을 나타낸다.
비교적 낮은 열적 완화 시간으로는 도 6의 종래의 방법이 도 7의 처리 시퀀스보다 높은 스루풋을 갖는다는 것을 알 수 있다. 이는 적어도 측정 필드(MFI)로부터 노광 필드(EFI)로, 및 노광 필드(EFI)로부터 다시 측정 필드(MFI)로 열적 완화 단계 동안 기판을 이동시키는 두 위치 교환들에 필요한 시간의 결과이다.
열적 완화에 필요한 시간이 증가함에 따라, 열적 완화 단계를 수행하는 데 추가적인 시간이 필요하므로 도 6의 종래 시퀀스의 스루풋은 감소할 것이다. 도 7의 시퀀스에서는 이미 두 위치 교환들에 시간이 사용되기 때문에, 위치 교환들 동안 열적 완화가 수행될 수 있으므로, 열적 완화에 필요한 시간이 증가함에 따라 스루풋은 초기에 감소되지 않는다.
점선과 실선 사이의 교차점(INT)은 도 6의 시퀀스 및 도 7의 시퀀스가 동일한 스루풋을 유도하는 열적 완화에 필요한 시간을 나타낸다. 교차점(INT)과 관련된 열적 완화 시간 TTHR(INT)보다 큰 열적 완화 시간에 대해, 도 7의 시퀀스의 스루풋이 도 6의 시퀀스의 스루풋보다 상당히 더 커짐에 따라 열적 완화를 위한 노광 필드의 시간 효율적인 사용이 명백해진다. 교차점(INT)과 관련된 열적 완화 시간 TTHR(INT)은 예를 들어 열적 완화에 필요한 시간의 5 내지 15 초 범위에 있을 수 있다.
이상, 도 7의 시퀀스는 알루미늄-티타늄-카바이드 기판들을 처리하기 위해 적용되었다. 또한, 상기 방법은 인듐 안티모나이드(InSb), 갈륨 안티모나이드(GaSb), 갈륨 나이트라이드(GaN), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 갈륨 옥사이드(Ga2O3), 사파이어(α-Al2O3) 및 사파이어(κ-Al2O3)와 같이 상당한 열적 완화 시간을 필요로 할 수 있는 다른 타입들의 기판에도 유리하게 적용될 수 있다.
도 7의 실시예에서, 기판의 열적 완화 시간은 사전설정된 기간이다. 이 사전설정된 기간은 예를 들어 특정 기판 재료들에 대한 실험 또는 캘리브레이션 측정에 기초할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 기판의 완화는 기판 상의 정렬 마크들 또는 유사한 마크들의 위치를 측정함으로써 측정될 수 있다. 기판 상의 두 정렬 마크들 사이의 거리가 증가하는 한 열적 완화가 발생한다. 거리가 더 이상 변하지 않을 때, 열적 완화가 완료된다. 열적 완화의 기간은, 예를 들어 측정된 완화가 사전설정된 임계값 미만일 때 종료될 수 있다. 이 방법의 장점은, 정확한 완화가 측정되고, 측정에 의해 완화가 사전설정된 임계값 미만임이 결정된 후에 측정 단계(MEA)가 직접 시작될 수 있다는 것이다. 이 방법에서, 동일한 타입의 기판들의 완화에 필요한 시간은 상이할 수 있다. 이는 상기 방법의 다른 단계들의 타이밍이 기판들의 처리 동안 능동적으로 적응되어야 할 수 있는 결과를 가질 수 있다.
열적 완화를 측정하기 위해, 기판의 열적 완화의 적어도 일부 동안 기판의 완화를 측정하도록 구성되는 완화 측정 디바이스(RMD)가 제공될 수 있다. 완화 측정 디바이스(RMD)의 일 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 이는 기판 상의 정렬 마크들 또는 유사한 마크들 사이의 거리를 결정하는 데 사용될 수 있는 기존 측정 디바이스일 수 있으며, 또는 완화 측정 디바이스(RMD)는 별도의 디바이스로서 제공될 수 있다. 완화 측정 디바이스(RMD)는 측정 필드(MFI) 및/또는 노광 필드(EFI)에 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 지지체(WT)는 기판의 열적 완화의 적어도 일부 동안 노광 필드(EFI)에 배치된다. 기판 지지체(WT)가 노광 필드(EFI)에 위치될 때, 기판 지지체(WT)는 또한 패터닝 디바이스 속성들의 측정, 패터닝 디바이스 정렬 측정, 패터닝 디바이스 형상 보정 측정, 또는 레이저 파워의 측정과 같은 노광 필드에서의 추가적인 단계들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 열적 완화 단계 동안 이러한 측정들을 수행하는 것이 더 낮은 처리 또는 캘리브레이션 시간들 및 이에 따른 리소그래피 장치의 더 높은 스루풋을 더 유도할 수 있다.
그러므로, 단 하나의 기판 지지체를 포함하는 단일 스테이지 리소그래피 장치에서, 기판 지지체 상에 지지된 기판의 열적 완화 동안 노광 필드로 기판 지지체를 이송하여 추가적인 단계들을 수행하는 것이 유리할 수 있으며, 노광 필드에서의 이러한 측정들은 이 측정이 별도로 수행될 필요가 없도록 한다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 다른 적용예들을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 가능한 다른 적용예들은 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조를 포함한다.
본 명세서에서는, 리소그래피 장치와 관련하여 본 발명의 특정 실시예들에 대하여 언급되지만, 본 발명의 실시예들은 다른 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 마스크 검사 장치, 메트롤로지 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정하거나 처리하는 여하한의 장치의 일부분을 형성할 수 있다. 이 장치들은 일반적으로 리소그래피 툴들로 칭해질 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건들 또는 주위(비-진공) 조건들을 사용할 수 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않으며, 다른 적용예들 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
본 명세서가 허용한다면, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 여하한의 그 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 기계-판독가능한 매체 상에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있으며, 이는 1 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하는 여하한의 메카니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(propagated signal)(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등), 및 그 밖의 것들을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴(routine), 명령어들은 본 명세서에서 소정 동작을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 동작은 사실상 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스로부터 일어나고, 그렇게 하여 액추에이터들 또는 다른 디바이스들이 물질계와 상호작용하게 할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (16)

  1. 듀얼 스테이지 리소그래피 장치를 사용하는 방법으로서,
    상기 리소그래피 장치는:
    기판을 이동시키고 지지하도록 각각 배치되는 2 개의 기판 지지체들,
    선택적으로 상기 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 상기 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판의 특징(feature)을 측정하도록 위치되는 측정 필드, 및
    선택적으로 상기 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 상기 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판을 패터닝된 방사선 빔에 노광하도록 위치되는 노광 필드
    를 포함하며,
    상기 방법은 상기 2 개의 기판 지지체들 중 하나에 로딩(load)된 기판의 열적 완화(thermal relaxation)의 단계를 포함하고, 상기 열적 완화는 적어도 부분적으로 상기 노광 필드에서, 및/또는 상기 측정 필드와 상기 노광 필드 사이의 이송 시 수행되는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개의 기판 지지체들 각각에 대해, 후속하여:
    상기 측정 필드에서 기판을 각 기판 지지체 상에 로딩하는 단계;
    상기 각 기판 지지체 상의 기판의 열적 완화 단계;
    상기 측정 필드에서 상기 기판의 특징을 측정하는 단계;
    상기 측정 필드로부터 상기 노광 필드로 상기 각 기판 지지체를 이송하는 단계;
    상기 노광 필드에서 패터닝된 방사선 빔에 상기 기판을 노광하는 단계;
    상기 노광 필드로부터 상기 측정 필드로 상기 각 기판 지지체를 이송하는 단계; 및
    상기 측정 필드에서 상기 각 기판 지지체 상의 기판을 언로딩(unload)하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열적 완화의 단계는 상기 측정 필드로부터 상기 노광 필드로 상기 각 기판 지지체를 이송하는 단계, 상기 노광 필드에서 상기 기판을 유지하는 단계, 및 상기 노광 필드로부터 다시 상기 측정 필드로 상기 각 기판 지지체를 이송하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노광 필드에서의 상기 기판의 열적 완화 동안, 상기 측정 단계에서는 다음 단계들:
    다른 기판 지지체로부터/상에 기판을 언로딩/로딩하는 단계; 및/또는
    상기 다른 기판 지지체 상의 기판의 열적 완화 단계; 및/또는
    상기 다른 기판 지지체 상의 기판의 특징을 측정하는 단계 중 1 이상이 수행되는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판의 무게의 10 % 미만의 실리콘 함유량을 갖는 기판인, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 알루미늄-티타늄-카바이드, 인듐 안티모나이드, 갈륨 안티모나이드, 갈륨 나이트라이드, 알루미늄 나이트라이드, 갈륨 옥사이드, 및/또는 사파이어로 만들어지는, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열적 완화의 단계는 상기 측정 필드와 상기 노광 필드 사이에서의 기판의 이송에 필요한 시간의 적어도 2 배인, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열적 완화의 단계는 사전설정된 시간의 열적 완화를 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열적 완화의 단계는 상기 기판의 완화를 측정하는 단계 및 상기 완화가 사전설정된 임계값 미만일 때 열적 완화를 종료하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 리소그래피 장치로서,
    기판을 이동시키고 지지하도록 각각 배치되는 2 개의 기판 지지체들,
    선택적으로 상기 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 상기 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판의 특징을 측정하도록 위치되는 측정 필드, 및
    선택적으로 상기 2 개의 기판 지지체들 중 하나가 상기 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나에 의해 지지되는 기판을 패터닝된 방사선 빔에 노광하도록 위치되는 노광 필드
    를 포함하며,
    상기 리소그래피 장치는 상기 2 개의 기판 지지체들 중 하나에 로딩된 기판의 열적 완화의 단계 동안 상기 노광 필드로 상기 2 개의 기판 지지체들 중 각 하나를 이송하도록 배치되는 제어 디바이스를 포함하여, 상기 열적 완화가 적어도 부분적으로 상기 노광 필드에서, 및/또는 상기 측정 필드와 상기 노광 필드 사이의 이송 시 수행되도록 하는, 리소그래피 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판의 무게의 10 % 미만의 실리콘 함유량을 갖는 기판인, 리소그래피 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은 알루미늄-티타늄-카바이드, 인듐 안티모나이드, 갈륨 안티모나이드, 갈륨 나이트라이드, 알루미늄 나이트라이드, 갈륨 옥사이드, 및/또는 사파이어로 만들어지는, 리소그래피 장치.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스는 사전설정된 컨디셔닝 시간 동안 열적 완화를 수행하도록 배치되는, 리소그래피 장치.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 열적 완화의 적어도 일부 동안 상기 기판의 완화를 측정하도록 구성되는 완화 측정 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스는 상기 완화가 사전설정된 임계값 미만일 때 상기 기판의 열적 완화를 종료하도록 배치되는, 리소그래피 장치.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스는 상기 노광 필드에서의 상기 기판의 열적 완화 동안, 상기 측정 단계에서 다음 단계들:
    다른 기판 지지체로부터/상에 기판을 언로딩/로딩하는 단계;
    상기 다른 기판 지지체 상의 기판의 열적 완화 단계; 및/또는
    상기 다른 기판 지지체 상의 기판의 특징을 측정하는 단계 중 1 이상을 제어하도록 배치되는, 리소그래피 장치.
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