KR20240166012A - 엔드 이펙터 및 기판 핸들링 방법 - Google Patents

엔드 이펙터 및 기판 핸들링 방법 Download PDF

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KR20240166012A
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지스 크라머
스테파누스 코르넬리스 레오나르두스 반 데 벤
스테파누스 코르넬리스 레오나르두스 반 데 벤
르네 보에르호프
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

기판을 핸들링하기 위한 엔드 이펙터가 개시되며, 엔드 이펙터는: 베이스; 클램핑 몸체(클램핑 몸체는, 기판이 클램핑 몸체에 대하여 위치가 고정되는 제 1 위치와 기판이 해방되는 제 2 위치 간에 전환하도록 구성된 액추에이터를 포함함); 기 결정된 운동 범위 내에서 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동의 자유를 갖게 하는 한편 클램핑 몸체를 베이스에 연결하는 가이드 메커니즘; 및 클램핑 몸체와 베이스 사이의 연결부를, 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 고정되는 고정 위치와 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동할 수 있는 자유 위치 간에 전환하기 위한 고정 메커니즘을 포함한다.

Description

엔드 이펙터 및 기판 핸들링 방법
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 출원은 2022년 3월 31일에 출원된 EP 출원 22165835.4에 대한 우선권을 주장하며, 그 전문은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
[기술분야]
본 발명은 엔드 이펙터(end-effector) 및 기판을 핸들링하는 방법에 관한 것이다. 기판은, 예를 들어, 웨이퍼, 마스크 또는 레티클일 수 있다. 기판은 리소그래피 장치 및/또는 리소그래피 공정에서 사용하도록 의도된 것일 수 있다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 도포하도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는 예를 들어 집적 회로(IC) 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 패턴("디자인 레이아웃" 또는 "디자인"이라고도 함)을 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공되는 방사선 감응재(레지스트) 층에 투영할 수 있다.
반도체 제조 공정이 계속 발전함에 따라 회로 소자의 크기는 지속적으로 줄어드는 반면, 일반적으로 '무어의 법칙'이라고 불리는 추세에 따라 디바이스당 트랜지스터와 같은 기능 소자의 양은 수십 년 동안 꾸준히 증가해 왔다. 반도체 업계는 무어의 법칙을 따라잡기 위해 점점 더 작은 피처를 구현할 수 있는 기술을 추구하고 있다. 리소그래피 장치는 기판에 패턴을 투영하기 위해 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이 방사선의 파장에 따라 기판에 패터닝되는 피처의 최소 크기가 결정된다. 현재 사용되는 일반적인 파장은 365nm(i-라인), 248nm, 193nm, 및 13.5nm이다. 예를 들어 6.7nm 또는 13.5nm와 같이 4nm에서 20nm 범위 내의 파장을 갖는 극자외선(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 예를 들어 193nm 파장의 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 피처를 형성하는 데 사용될 수 있다.
웨이퍼를 핸들링하기 위한 다양한 엔드 이펙터가 존재한다. 예를 들어, 진공, 중력 또는 정전식 상호작용을 통해 웨이퍼의 아랫면(underside)에 클램핑하는 엔드 이펙터가 있다.
KR100777201B1은, 예를 들어 공압(pneumatics)에 의해 서로에 대하여 이동가능함에 따라 그립핑(gripping) 동작을 제어할 수 있는 2개의 서로 다른 구조체(10, 20) 상의 그립퍼(30, 40)를 갖는 엔드 이펙터를 개시한다.
US20090175705A1은, 웨이퍼를 위로부터 지지할 수 있는 기판 이송 장치를 설명한다. 그립핑 메커니즘은 공압적으로 제어할 수 있는 이동가능 지지부(28b) 및 고정 지지부(28a)를 갖는다.
전술된 종래 기술의 엔드 이펙터는, 엔드 이펙터를 조종하는 로봇에 대하여 고정된 위치를 갖는다. 그 결과, 웨이퍼에 대한 엔드 이펙터의 위치설정(positioning)이 매우 정확해야만 한다. 정밀한 정렬이 없으면, 웨이퍼는 그립퍼의 에지(edges)로 밀어질 수 있고, 이는 웨이퍼를 손상시킬 수 있다. 추가적인 액추에이터(actuators)가 위치설정의 정밀도를 증가시킬 수 있지만, 비용과 부피 및 복잡성을 더할 수 있다. 액추에이터는 또한 열 방산(dissipation)을 초래하여 웨이퍼의 후속 처리의 정확도를 저하시킬 수 있다.
본 발명은, 종래 기술의 엔드 이펙터의 단점 중 하나 이상을 제거하는 개선된 엔드 이펙터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판을 핸들링하기 위한 엔드 이펙터를 제공하며, 엔드 이펙터는: 베이스; 클램핑 몸체 - 클램핑 몸체는, 기판이 클램핑 몸체에 대하여 위치가 고정되는 제 1 위치와 기판이 해방되는 제 2 위치 간에 전환(switching)하도록 구성된 액추에이터를 포함함 - ; 기 결정된(predetermined) 운동 범위 내에서 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동의 자유를 갖게 하는 한편 클램핑 몸체를 베이스에 연결하는 가이드 메커니즘; 및 클램핑 몸체와 베이스 사이의 연결부를, 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 고정되는 고정 위치와 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동할 수 있는 자유 위치 간에 전환하기 위한 고정 메커니즘을 포함한다.
일 실시예에서, 클램핑 몸체는 적어도 하나의 고정 핑거(fixed finger), 및 액추에이터가 구비된 적어도 하나의 작동 핑거(actuating finger)를 포함하고, 제 1 위치에서 기판은 적어도 하나의 고정 핑거의 단부와 적어도 하나의 작동 핑거의 액추에이터 사이의 위치에 고정된다.
일 실시예에서, 가이드 메커니즘은 적어도 하나의 스프링 요소를 포함하며, 각각의 스프링 요소는 베이스에 연결된 일 단부 및 클램핑 몸체에 연결된 반대쪽 단부를 갖는다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 스프링 요소는 리프 스프링(leaf spring)을 포함하거나, 스프링 강(spring steel) 또는 그와 유사한 재료와 같은 가요성 재료로 만든 굽혀진 피스(bent piece)를 포함한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 스프링 요소의 단부는, 접착제, 용접(welding) 또는 납땜(soldering) 중 하나 이상에 의하여 베이스 및 클램핑 몸체에 연결된다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 스프링 요소는, 스프링 요소의 서로 반대되는 단부들의 수평면(x, y) 내에서의 상대적 운동은 허용하는 한편 수직 방향(z)으로의 이동은 방지하거나 적어도 제한하는 형상을 갖는다.
일 실시예에서, 가이드 메커니즘에 의해 허용되는 기 결정된 운동 범위는, +/- 500 μm, 예를 들어 약 +/- 250 μm, 예를 들어 약 +/- 200 μm, 예를 들어 약 +/- 150 μm, 예를 들어 약 +/- 100 μm, 예를 들어 약 +/- 50 μm, 예를 들어 약 +/- 20 μm, 예를 들어 약 +/- 10 μm의 수평면에서의 측방향(lateral) 이동을 포함한다.
일 실시예에서, 가이드 메커니즘에 의해 허용되는 기 결정된 운동 범위는 회전 θ를 포함하고, θ는, +/- 5도, 예를 들어 +/- 4도, 예를 들어 +/- 3도, 예를 들어 +/- 2도, 예를 들어 +/- 1도, 예를 들어 +/- 0.5도, 예를 들어 +/- 0.4도, 예를 들어 +/- 0.3도, 예를 들어 +/- 0.2도, 예를 들어 +/- 0.1도의 범위 내이다.
일 실시예에서, 가이드 메커니즘은, 고정 메커니즘이 자유 위치에 있을 때 클램핑 몸체를 베이스에 대하여 기준 위치(reference position)로 이동시키도록 적응된다.
일 실시예에서, 고정 메커니즘은 적어도 하나의 진공 라인(line)을 포함한다. 적어도 하나의 진공 라인은 액추에이터를 제어할 수 있다. 적어도 하나의 진공 라인은 고정 메커니즘을 제어할 수 있다. 적어도 하나의 진공 라인은, 베이스 내에 포함된 제 1 섹션을 포함할 수 있고, 제 1 섹션은, 베이스 내의 제 1 섹션을 클램핑 몸체 내의 대응하는 진공 라인 섹션에 연결하는 하나 이상의 개구부를 갖는 진공 브리지(bridge)에 연결되며, 클램핑 몸체 내의 진공 라인 섹션은 액추에이터에 연결된다.
일 실시예에서, 클램핑 몸체 내의 진공 라인 섹션에는 체크 밸브(check valve) 및/또는 흐름 제한기가 구비된다.
일 실시예에서, 액추에이터는 그립퍼에 사전 장력(pre-tensioning)을 주기 위한 스프링을 포함하며, 스프링은 그립퍼가 기판의 에지와 맞물릴 수 있게 하는 위치로 외측으로 밀어낸다.
다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 상술된 바와 같은 엔드 이펙터를 포함하는 리소그래피 장치를 제공한다.
또 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 기판을 핸들링하기 위해 엔드 이펙터를 사용하는 방법을 제공하며, 엔드 이펙터는: 베이스; 클램핑 몸체 - 클램핑 몸체는, 기판이 클램핑 몸체에 대하여 위치가 고정되는 제 1 위치와 기판이 해방되는 제 2 위치 간에 전환하도록 구성된 액추에이터를 포함함 - ; 기 결정된 운동 범위 내에서 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동의 자유를 갖게 하는 한편 클램핑 몸체를 베이스에 연결하는 가이드 메커니즘; 및 클램핑 몸체와 베이스 사이의 연결부를, 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 고정되는 고정 위치와 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동할 수 있는 자유 위치 간에 전환하기 위한 고정 메커니즘을 포함하고, 방법은: 클램핑 몸체를 측방향으로 이동시켜 기판을 덮는(cover) 단계; 클램핑 몸체를 기판 상으로 하강시키는 단계; 고정 메커니즘을 자유 위치로 전환시키는 단계; 액추에이터를 제 1 위치로 전환시키는 단계; 고정 메커니즘을 고정 위치로 전환시키는 단계; 클램핑 몸체 및 기판을 상승시키고 클램핑 몸체를 다른 위치로 이동시키는 단계; 액추에이터를 제 2 위치로 전환시키는 단계; 클램핑 몸체를 기판 없이 상승시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 고정 메커니즘을 고정 위치로 전환시키는 단계는, 제 1 진공 라인 내의 압력이 제 1 문턱값(Pthr1) 미만이도록 감소시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 고정 메커니즘을 자유 위치로 전환시키는 단계는, 제 1 진공 라인 내의 압력이 제 2 문턱값(Pthr2)을 초과하도록 증가시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 액추에이터를 제 2 위치로 전환시키는 단계는 제 2 진공 라인 내의 압력이 제 3 문턱값(Pthr3) 미만이도록 감소시키는 단계를 포함하고, 또한/또는, 액추에이터를 제 1 위치로 전환시키는 단계는 제 2 진공 라인 내의 압력이 제 4 문턱값(Pthr4)을 초과하도록 증가시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방법은 패터닝된 방사선 빔을 기판 상으로 투영하는 단계를 포함한다.
이제, 본 발명의 실시예들을 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 예시적으로만 설명할 것이다.
도 1은 리소그래피 장치의 개략적인 개요를 도시한다.
도 2는, 본 발명의 엔드 이펙터의 일 실시예에 대한 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3a는, 선 III-III을 따라서 도 2의 엔드 이펙터의 개략적인 상면도를 도시한다.
도 3b는, 엔드 이펙터의 일 실시예에 대한 개략적인 사시도를 도시한다.
도 3c는, 엔드 이펙터의 다른 일 실시예에 대한 개략적인 사시도를 도시한다.
도 4는, 본 발명의 엔드 이펙터의 다른 일 실시예에 대한 개략적인 측면도를 도시한다.
도 5 내지 도 12는, 본 발명의 방법의 일 실시예의 각각의 단계에 대하여 엔드 이펙터의 일 실시예의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 13은, 본 발명의 엔드 이펙터가 각각의 위치들 간에 전환할 수 있도록 하는 진공 라인 내의 압력 P(수직 축) 대 시간(수평 축)을 나타내는 예시적인 다이어그램을 도시한다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외선(예를 들어 365, 248, 193, 157, 또는 126nm의 파장을 가짐) 및 EUV(예를 들어 약 5 내지 100nm 범위의 파장을 갖는 극자외선)를 포함한 모든 유형의 전자기 방사선을 포괄하는 의미로 사용된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "레티클", "마스크", 또는 "패터닝 디바이스"는, 기판의 타겟부에 생성될 패턴에 대응하여, 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는 데 사용될 수 있는 일반적인 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석될 수 있다. "광 밸브"라는 용어 또한 이러한 맥락에서 사용될 수 있다. 고전적인 마스크[투과형 또는 반사형, 바이너리형, 위상 시프팅(phase-shifting)형, 하이브리드형 등] 외에도, 이러한 패터닝 디바이스의 다른 예로는 프로그래밍 가능한(programmable) 미러 어레이 및 프로그래밍 가능한 LCD 어레이가 있다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한 것이다. 리소그래피 장치(LA)는, 방사선 빔(B)(예: UV 방사선, DUV 방사선, 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(IL)(일루미네이터라고도 함), 패터닝 디바이스(MA)(예: 마스크)를 지지하도록 구성되며, 제 1 포지셔너(PM)[제 1 포지셔너는 특정 파라미터에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성됨]에 연결되는 마스크 지지체(T)(예: 마스크 테이블), 기판(W)(예: 레지스트 코팅된 웨이퍼)을 유지하도록 구성되며, 제 2 포지셔너(PW)[제 2 포지셔너는 특정 파라미터에 따라 기판 지지체를 정확히 위치시키도록 구성됨]에 연결되는 기판 지지체(WT)(예:웨이퍼 테이블), 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어 하나 이상의 다이를 포함함) 상으로 투영하도록 구성되는 투영 시스템(PS)(예:굴절 투영 렌즈 시스템)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 유형의 광학 구성요소들, 또는 그 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 일루미네이터(IL)는, 패터닝 디바이스(MA)의 평면 상에서 방사선 빔의 단면이 원하는 공간 및 각도 강도 분포(spatial and angular intensity distribution)를 갖도록 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선 및/또는 침액(immersion liquid)의 사용이나 진공의 사용과 같은 기타 요인들에 적절하도록, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 애너모픽(anamorphic), 자기, 전자기, 및/또는 정전기 광학 시스템, 또는 그 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템을 포괄하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어가 사용된 경우는 모두 보다 일반적인 용어인 "투영 시스템"(PS)과 동의어로 간주될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 유형일 수 있으며, 이는 액침 리소그래피(immersion lithography)라고도 지칭된다. 액침 기술에 대한 더 자세한 정보는 US6952253에 제공되며, 이는 본 명세서에 참조에 의해 통합된다.
리소그래피 장치(LA)는 또한 2개 이상의 기판 지지체(WT)를 갖는 타입("이중 스테이지"라고도 함)일 수도 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계에서, 기판 지지체(WT)는 병렬적으로 사용되고/되거나, 후속될 기판(W)의 노광을 준비하는 단계가 기판 지지체(WT) 중 하나에 위치한 기판(W) 상에서 수행되고 그 동안 다른 기판 지지체(WT) 상의 다른 기판(W)은 상기 다른 기판(W) 상에 패턴을 노광하는 데 사용될 수 있다.
기판 지지체(WT)와 더불어, 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 및/또는 세정 디바이스를 수용하도록 배열된다. 센서는, 투영 시스템(PS)의 속성 또는 방사선 빔(B)의 속성을 측정하도록 배열될 수 있다. 측정 스테이지는 다수의 센서를 수용할 수 있다. 세정 디바이스는, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 일부 또는 침액을 제공하는 시스템의 일부와 같은 리소그래피 장치의 일부를 세정하도록 배열될 수 있다. 기판 지지체(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 떨어져 있을 때, 측정 스테이지는 투영 시스템(PS) 아래로 이동할 수 있다.
작동 시, 방사선 빔(B)은, 마스크 지지체(T) 상에 고정된 패터닝 디바이스(MA), 예를 들어 마스크 상에 입사되고, 패터닝 디바이스(MA)상에 있는 패턴(디자인 레이아웃)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로지른 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하는데, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱한다. 기판 지지체(WT)는, 제 2 포지셔너(PW) 및 위치 측정 시스템(PMS)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 서로 다른 타겟부(C)들을 포커싱되고 정렬된 위치로 배치하도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 포지셔너(PM) 및 가능하게는 또 다른 위치 센서(도 1에 명시적으로 도시되지 않음)가 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이, 기판 정렬 마크(P1, P2)는 전용 타겟부를 점유하지만, 타겟부 사이의 공간에 위치할 수도 있다. 타겟부(C)들 사이에 위치하는 기판 정렬 마크(P1, P2)는 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다.
본 발명을 명확히 하기 위해 데카르트 좌표계가 사용된다. 데카르트 좌표계에는 세 개의 축, 즉 x축, y축 및 z축이 있다. 세 축은 각각 다른 두 축에 직교한다. x축을 중심으로 한 회전은 Rx 회전으로 지칭된다. y축을 중심으로 한 회전은 Ry 회전으로 지칭된다. z축을 중심으로 한 회전은 Rz 회전으로 지칭된다. x축 및 y축은 수평면을 정의하며, z축은 수직 방향에 있다. 데카르트 좌표계는 본 발명을 제한하지 않으며 명확한 설명을 위해서만 사용된다. 대신 원통 좌표계와 같은 다른 좌표계가 본 발명을 명확하게 하기 위해 사용될 수 있다. 데카르트 좌표계의 배향(orientation)은 달라질 수 있는데, 예를 들어 z축이 수평면을 따라 성분을 가질 수 있다.
도 2 내지 도 4를 전체적으로 참조하면, 새로운 엔드 이펙터(EE)가 제공된다. 엔드 이펙터는 베이스(BA)를 포함할 수 있다. 베이스(BA)는 로봇(RO)에 고정되거나 고정적으로 부착될 수 있다. 엔드 이펙터(EE)는 클램핑 몸체(CB)를 포함할 수 있다. 몸체(CB)는 로봇(RO)으로부터 자유로운 '플로팅(floating)' 클램핑 몸체일 수 있다. 여기서 자유롭다는 것은, 예를 들어, 클램핑 몸체(CB)가 베이스 및/또는 로봇에 대하여 특정 범위 내에서 이동할 수 있다는 것을 의미한다.
클램핑 몸체에는 기판(SUB)을 유지 및 해방하기 위한 하나 이상의, 통상적으로는 다수의 핑거(FI)가 제공될 수 있다. 기판은 예를 들어 웨이퍼(W), 레티클 또는 마스크(MA)일 수 있다. 하나 이상의 핑거(FI) 중 적어도 하나의 핑거(20)는 고정될 수 있다. 하나 이상의 고정 핑거(20)는 기판(SUB)의 에지(도 2에서 좌측)와 정렬되는 단부를 갖는다. 적어도 하나의 다른 핑거는, 클램핑 몸체(CB)에 대하여 이동가능하거나 이동가능한 섹션을 갖는 작동 핑거(22)일 수 있다. 작동 핑거(22)는, 예를 들어 각각의 핑거들의 단부들 사이에 기판을 클램핑함으로써 기판(SUB)을 제 위치에 유지하고, 후속하여 기판을 해방할 수 있도록 한다. 엔드 이펙터(EE)는, 예를 들어, 기판(SUB)을 한 위치와 다른 위치 사이에서 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터는, 다른 위치에 있는 기판을 통상적으로 웨이퍼 테이블(WT)(도 1 참조)의 상부에 제공될 수 있는 척(chuck) 또는 그와 유사한 홀딩 구조체(CH)로 이동시킬 수 있고, 후속하여 기판을 척에서 제거할 수 있다. 상기 다른 위치는, 다른 웨이퍼 테이블, 저장 설비, 또는 각각의 리소그래피 단계들 사이에 웨이퍼를 담고 있기 위한 컨테이너일 수 있지만 이에 국한되지는 않는다.
베이스(BA)는 인터페이스(30)를 통해 클램핑 몸체(CB)에 가역적으로 고정될 수 있다. 인터페이스는 공압식일 수 있지만 이로 국한되지는 않는다. 인터페이스(30)는, 예를 들어 기계식 또는 전자기식일 수 있다. 클램핑 몸체(CB)가 베이스(BA)에 고정되어 있을 때, 엔드 이펙터는 (예를 들어, 핸들러 로봇에 연결되어 있음에 따라) 클램핑 몸체의 고정 핑거(20)를 웨이퍼에 정렬시키도록 구성되며, 이는 웨이퍼에 손상이 발생하는 것을 피한다.
인터페이스(30)는 베이스(BA)와 클램핑 몸체(CB) 사이의 작동 메커니즘을 형성한다. 작동 메커니즘은 클램핑 몸체의 적어도 하나의 작동 핑거(22)를 작동시킴에 따라 기판(SUB)의 클램핑 및 언클램핑을 가능하게 하도록 구성된다. 엔드 이펙터는, 기 결정된 범위 내에서 클램핑 몸체(CB)의 베이스(BA)에 대한 이동의 자유를 제공하는 가이드 메커니즘(40)을 포함할 수 있다.
가이드 메커니즘은, 예를 들어, 클램핑 몸체를 베이스(BA)에 연결하는 하나 이상의 스프링 또는 스프링 요소(42, 44, 46)를 포함할 수 있다. 스프링 요소(42-46)는 예를 들어 리프 스프링일 수 있고/있거나, 스프링 강 또는 그와 유사한 재료와 같은 가요성 재료로 만든 굽혀진 피스를 포함할 수 있다. 스프링 요소의 서로 반대되는 단부들은 각각 베이스 및 클램핑 몸체에 연결된다. 스프링 요소의 단부들은 예를 들어 접착제에 의해, 용접에 의해, 또는 납땜에 의해 베이스 및 클램핑 몸체에 연결될 수 있다. 스프링 요소(42-46)는, 스프링 요소의 서로 반대되는 단부들의 수평면(x, y) 내에서의 상대적 운동은 허용하는 한편 수직 방향(z)으로의 이동은 방지하거나 적어도 제한하는 형상을 갖는다. 가이드 메커니즘(40)은 클램핑 몸체가 베이스(BA) 및/또는 로봇(RO)에 대하여 예를 들어 최대 3 자유도(degrees of freedom)로 이동하게 할 수 있다. 상기 자유도는, 예를 들어, 수평면에서의 측방향 병진(tx, ty) 및 수평면에서의 회전(r z) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
로봇(RO)에 의해 제어되는 위치설정과 더불어, 베이스(BA)에 대한 클램핑 몸체의 이동은 클램핑 몸체가 기판(SUB)의 위치에 적응할 수 있도록 한다. 실제로, 리소그래피 공정 동안, 기판은 척(CH) 상에서 중심을 약간 벗어나(편심; eccentric) 위치될 수 있다. 리소그래피 공정 자체가 특정 범위 내에서는 이러한 편심에 적응할 수 있지만, 리소그래피 공정의 후속 단계들에서 동일한 웨이퍼에 대하여 동일한 상대적 편심을 유지하는 것이 중요하다. 결국, 공정의 모든 단계에서, 리소그래피 장치는 웨이퍼 상의 각각의 층을 처리하는 데 요구되는 정밀도를 갖기 위해 조명 전에 마커[도 1 참조, 예를 들어 웨이퍼(W)에 대한 마커(P1, P2) 및 마스크(MA)에 대한 마커(M1, M2)]를 식별해야 할 수 있다. 스루풋을 상업적 용도에 적합한 문턱값 이상으로 유지하기 위해서는, 장치(LA)가 충분히 빠른 기 결정된 시간 내에 마커들의 위치를 파악할 수 있는 것이 중요하다. 각각의 리소그래피 단계들 사이에서 척에 대한 기판의 포지션을 동일하게 유지함에 따라 마커들 또한 동일한 상대적 위치를 유지하게 되며, 따라서 장치(LA)가 마커들의 위치를 용이하게 파악할 수 있다. 가이드 메커니즘(40)은, 로봇(RO)에 의해 제어되는 이동에 더하여, 클램핑 몸체를 기판에 대하여 정밀하게 위치설정하기 위한 추가적인 수단을 제공한다. 실제로, 가이드 메커니즘은, 클램핑 몸체의 이동의 정확도 수준을 로봇의 이동의 정확도에 비해 개선하기 위한 수단을 제공한다. 본 명세서에서, 본 발명의 방법 및 시스템은 부피가 큰 애드온 및 액추에이터를 제거하고, 비교적 간단하고 비용이 적당한 로봇(RO)을 사용할 수 있게 하면서도 여전히 비교적 우수한 정확도를 제공한다. 클램핑 몸체를 기판에 클램핑한 후, 클램핑 몸체 및 클램핑된 기판의 위치는 베이스(BA)에 대하여 고정될 수 있으며, 이에 따라 리소그래피 공정의 각각의 단계들 사이 및 각각의 위치들 사이에서 기판의 정확한 위치를 유지할 수 있게 한다.
실제 실시예에서, 가이드 메커니즘(40)에 의해 허용되는 기 결정된 운동 범위는, 예를 들어, 수평면에서의 측방향 이동(x 방향 및/또는 y 방향으로의 병진, 도 2 참조)의 경우 약 +/- 5 mm, +/- 4 mm, +/- 3 mm, 2.5 mm, +/- 2 mm, +/- 1.5 mm, +/- 1 mm, +/- 500 μm, +/- 500 μm, +/- 250 μm, +/- 200 μm, +/- 150 μm, +/- 100 μm, +/- 50 μm, +/- 20 μm +/- 10 μm일 수 있다.
가이드 메커니즘에 의해 허용되는 회전 r을 회전 벡터로서, 또는 정규화되지 않은 3차원 벡터인 오일러 벡터 로서 표현하고자 할 수 있다. 여기서, 회전축의 방향은 로 결정된다. 실제 실시예에서, 가이드 메커니즘은 ez >> ex, ey일것을 보장한다. 그 결과, r은 rz, 즉 수직 축을 중심으로 한 회전과 실질적으로 동일하다. 회전 벡터 r의 길이는 회전각 θ으로 결정된다. 실제 실시예에서, 가이드 메커니즘(40)은 θ이 약 +/- 1도, +/- 2도, +/- 3도, +/- 4도, +/- 5도, +/- 6도, +/- 7도, +/- 8도, +/- 9도, +/- 10도, 또는 그 이상의 범위 내에 있도록 할 수 있다.
엔드 이펙터는 컴플라이언스 메커니즘(compliance mechanism)을 포함할 수 있다. 컴플라이언스 메커니즘은 클램핑 몸체(CB)를 베이스(BA)에 대하여 기준 위치로 이동시키는 기능을 가진다. 전술한 바와 같은 실시예에서, 가이드 메커니즘은 스프링 요소(42, 44, 46)를 포함한다. 여기서, 스프링 요소가 컴플라이언스 메커니즘으로서 기능한다. 따라서, 예를 들어 컴플라이언스 메커니즘 및 가이드 메커니즘은 통합될 수 있는데, 즉, 스프링 요소가 컴플라이언스 메커니즘 및 가이드 메커니즘 둘 모두로서 기능할 수 있다.
엔드 이펙터(EE)는 고정 메커니즘(50)을 포함할 수 있다. 고정 메커니즘은 인터페이스(30)에 통합될 수 있다. 고정 메커니즘은, 클램핑 몸체(CB)가, 몸체(CB)가 베이스(BA)에 대하여 특정 범위로 이동할 수 있는 자유 위치 또는 이동가능 위치와 몸체(CB)가 베이스(BA)에 대하여 고정되는 고정 위치 간에 전환할 수 있게 하도록 적응된다. 고정 메커니즘은 또한 클램핑 몸체가 클램핑할 수 있는 자유, 즉 액추에이터(74)를 제어할 수 있는 자유를 갖게 할 수 있다.
일 실시예에서, 엔드 이펙터(EE)는 예를 들어 고정 메커니즘(50) 및/또는 액추에이터(74)를 제어하기 위한 하나 이상의 진공 라인을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 진공 라인은 제 1 진공 라인(52) 및/또는 제 2 진공 라인(53)을 포함할 수 있다. 제 2 진공 라인은 도 4를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 제 1 진공 라인(52)은 베이스(BA) 내에 포함된 제 1 섹션(54)을 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 베이스 자체는 다수의(예를 들어 2개의) 핑거(60, 62)를 포함하는 갈라진(forked) 구조를 가질 수 있다. 제 1 섹션(54)은 2개의 제 2 섹션(56, 58)으로 분할될 수 있고, 제 2 섹션(56, 58)은 각각의 베이스 핑거(60, 62)에 포함된다. 제 2 진공 라인 섹션(56, 58)은 진공 브리지 또는 진공 커넥터(64)에 연결될 수 있다. 진공 커넥터는 인터페이스(30)에 포함된다. 진공 브리지는 베이스(BA) 내의 하나 이상의 진공 라인 섹션(56, 58)을 클램핑 몸체(CB) 내의 대응하는 진공 라인 섹션(72)에 연결할 수 있게 하는 하나 이상의 개구부(66, 68, 70)를 가질 수 있다. 하나 이상의 개구부(66, 68, 70)에는 적절한 진공 밀봉부(seals) 또는 개스킷(gaskets: 67, 69, 71)이 구비될 수 있다. 상기 밀봉부는 적절한 재료로 만들어진 O-링(O-ring)일 수 있다. 재료는, (고)진공 환경을 위한 밀봉부로서 적합한 고무 또는 특수 중합체일 수 있다.
라인(52) 내의 압력은, 클램핑 몸체가 베이스(BA)에 대하여 자유롭게 이동할 수 있는지 혹은 베이스에 고정되는지를 제어할 수 있다. 라인(52) 내의 압력은, 로봇(RO)에 포함되거나 로봇에 연결될 수 있는 적절한 펌프 및 제어기(도시되지 않음)를 사용하여 제어될 수 있다. 도 13을 전체적으로 참조하면, 일 예로서, 라인(52) 내의 압력이 기 결정된 제 1 문턱값(Pthr1) 아래로 떨어지면, 라인(52) 내의 상대 진공은 클램핑 몸체를 베이스에 대하여 고정시킨다. 예를 들어, 라인(52) 내의 압력이 기 결정된 제 2 문턱값(Pthr2)을 초과하면, 클램핑 몸체는 베이스로부터 해방되고, 본 명세서에 설명된 바와 같이 베이스에 대하여 자유롭게 이동한다. 제 1 및 제 2 압력 문턱값은 실질적으로 서로 동일할 수도 있고 약간 다를 수도 있다.
몸체 진공 라인(72)은, 개구부(76)를 통해, 진공 브리지의 개구부(68)를 액추에이터(74)에 연결할 수 있다. 액추에이터(74)는 공압식 액추에이터일 수 있다. 액추에이터(74)는, 액추에이터가 기판(SUB)으로부터 해제(disengaged)되는 제 1 위치(예: 개방 위치)와 액추에이터의 에지 또는 그립퍼(78)(도 2 참조)가 기판의 일 측에 맞물리는 제 2 위치(예: 폐쇄 위치) 사이에서 이동할 수 있다.
실제 일 실시예에서, 액추에이터는 스프링(79)을 포함할 수 있다. 스프링(79)은 그립퍼(78)에 사전 장력을 주어, 기판의 에지와 맞물릴 수 있게 하는 위치로 그립퍼를 외측으로 밀어낼 수 있다. 스프링(79)은 특정한 스프링 상수(k)를 갖는다. 스프링력(spring force) 공식은 방정식 F = -kx를 통해 표현된다. 여기서 F는 가해지는 힘이며, k는 스프링 상수로서 비례적으로 스프링이 얼마나 단단(stiff)하고 강성인지를 나타내고, x는 스프링이 그 평형 위치 또는 휴지 위치로부터 멀어지게 늘어나거나 압축된 거리이다. 힘은 미터 당 뉴턴(N/m)으로 표현될 수 있다. 마이너스 부호는 이 힘이 스프링을 늘리거나 압축하는 힘과 반대 방향임을 나타낸다. 스프링은 압축과 반대 방향의 스프링력을 가질 수 있다. 라인(72) 내의 압력이 떨어질 때, 액추에이터(74)의 에지(78)는 내측으로 당겨짐에 따라 스프링(79)을 압축할 것이다.
실제적인 예에 대하여 도 13을 전체적으로 참조하면, 압력이 특정 값 아래로, 예컨대 제 3 문턱값(Pthr3) 아래로 떨어질 때, 그립퍼(78)가 기판의 에지를 해방할 수 있다. 제 3 문턱값(Pthr3)은 압력 P2와 P3 사이의 압력일 수 있다(본 명세서에서 아래에 더 상세히 설명됨).
몸체 진공 라인(72)에는 밸브(80) 및/또는 흐름 제한기(82)가 구비될 수 있다. 밸브 및 흐름 제한기는, [인터페이스(30)를 통한] 베이스(BA)에 대한 클램핑 몸체(CB)의 고정 및 [액추에이터(74)를 통한] 기판의 클램핑 또는 언클램핑과 같은 개별 동작들을 위한 2레벨(two-level) 압력 전환을 허용하거나 가능하게 할 수 있다.
밸브(80)는 체크 밸브일 수 있다. 체크 밸브는 역류 방지 밸브, 리플럭스(reflux) 밸브, 리텐션(retention) 밸브, 풋(foot) 밸브 또는 일방향 밸브로 지칭될 수 있다. 체크 밸브는 일반적으로 유체(액체 또는 기체)가 한 방향으로만 흐르게 하는 밸브이다. 도 2의 실시예에서, 체크 밸브(80)는 액추에이터(74)로부터 베이스(BA)로의 흐름을 허용할 수 있다. 이는 액추에이터로부터 기체를 제거할 수 있도록 라인(52) 내의 진공을 허용한다. 진공은 라인(52)의 상류(upstream)에 연결된 펌프를 사용하여 계속해서 활성화될 수 있다. 실제로, 통상적으로 액추에이터(74)는 예컨대 그립퍼 에지(78)의 측부를 통해 적어도 약간의 누출이 항상 존재할 것이다. 후자는 밸브(80)를 비활성화할 수 있게 하는데, 통상적으로 기체 누출 속도에 따른 지연을 포함한다. 밸브(80)는, 예를 들어, 진공 라인(72, 52)을 통해 능동적으로 적용된 진공을 종료함으로써 비활성화될 수 있다. 도 13을 참조하면, 라인(52, 72)에 P2 정도의 압력을 가함에 따라 인터페이스(30) 내의 고정 메커니즘(50)을 활성화 상태, 즉 고정 위치로 유지하면서 액추에이터(74)를 비활성화시키도록 할 수 있다. 액추에이터(74)가 (액추에이터 내의 기체 누출 속도에 따른 잠시의 시간 동안) 여전히 활성화되어 있는 동안 고정 메커니즘(50)을 비활성화하는 것이 가능하며 따라서 기판의 클램핑 및 유지 또한 가능하다. 후자는, 예를 들어, 스로틀링 디바이스(82)가 밸브(80)의 상류측 상의 압력 변화를 느리게 하는 동안 기체의 공급을 기준 압력[예를 들어, 도 13에 나타낸 바와 같이 약 1 atm 또는 P3의 라인(52) 내 압력]에 가깝게 전환함으로써 이루어질 수 있다.
도 4는 엔드 이펙터(EE)의 대안적인 일 실시예를 도시한다. 밸브(80) 및 스로틀링 디바이스(82) 대신에, 베이스(BA)에는 2개 이상의 공압 라인 또는 진공 라인(52, 53)이 구비될 수 있다. 여기서, 라인(52)은 전술된 바와 같이 클램핑 몸체 내의 대응하는 진공 라인 섹션(72)을 통해 액추에이터(74)에 연결될 수 있다. 제 2 공압 라인 또는 제 2 진공 라인(53)은 고정 메커니즘(50)에 연결되어 이를 제어할 수 있다. 여기서, 라인(53) 내 진공은 클램핑 몸체를 베이스에 대하여 잠금 또는 고정시킬 수 있다. 라인(53) 내에서의 예컨대 대기압과 같이 보다 높은 압력은, 몸체(CB)가 가이드 메커니즘(40)에 의해 설정된 제약 내에서 베이스에 대하여 이동할 수 있게 한다.
도 3c는, 진공 라인이 튜브(52a, 53b)로서 제공되는 다른 일 실시예를 도시한다. 여기서, 제 1 튜브(53a)는 로봇(RO) 내의 또는 로봇에 연결된 펌프와 같은 제 1 진공 디바이스를 액추에이터(74)에 연결한다. 제 2 튜브(52a)는 로봇(RO) 내의 또는 로봇에 연결된 제 2 진공 디바이스를 고정 디바이스(50)에 연결한다. 제 1 튜브(52a) 및/또는 제 2 튜브(53a)는 고무 또는 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)와 같은 탄성중합체와 같은 가요성 재료로 만든 가요성 튜브일 수 있다.
이제 본 발명의 엔드 이펙터를 작동시키는 방법의 예시적인 단계들이 도 5 내지 도 13을 전체적으로 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
도 13은, 엔드 이펙터(EE)의 작동 중에 적어도 하나의 진공 라인(52) 내의 압력 레벨의 예를 도시한다. 도 13에서 라인(52) 내의 압력 P는 수직축에 표시되며, 값들은 "0"으로 표시되는 기준 레벨과 감압 레벨 또는 진공 사이의 범위 내에 있다. 도 13은 3가지 압력 레벨(P1, P2, P3)각각을 예시적으로 도시한다. 실제 실시예에서, 기준 레벨 0은 대략 대기압 또는 1 bar일 수 있다. 압력 레벨 P1, P2 및 P3은 기준 레벨에서 약 0 내지 200 kPa 미만의 범위 내일 수 있다. 기준 레벨은 약 1 bar, 또는 1 기압일 수 있다. 여기서, P1 < P2 < P3이다. 예를 들어, P3은 대략 기준 레벨이거나, 또는 기준 레벨에서 약 0 내지 5 kPa를 뺀 압력일 수 있다. P2는 기준 레벨보다 약 10 kPa 내지 50 kPa 낮은 압력, 예를 들어 약 25 kPa 낮은 압력일 수 있다. P1은 기준 레벨보다 약 30 kPa 내지 100 kPa 낮은 압력, 예를 들어 약 50 kPa 낮은 압력일 수 있다.
예를 들어 2개 이상의 별개의 압력 제어 라인[(52a, 53a)(도 3c) 또는 (52, 53)(도 4)]을 사용하여 대안적인 옵션들이 가능하다. 추가적인 압력 제어 레벨을 생성하기 위해, 추가적인 체크 밸브(82)가 더해질 수 있다. 도 13에서, 시간 t는 가로축에 표시되어 있다. 다이어그램 위의 2개의 막대는 작동 핑거(22)(제 1 라인) 상의 액추에이터(74) 및 제 2 라인 상의 클램핑 몸체(CB)의 위치를 나타낸다. 여기서, 액추에이터(74)는 (기판이 해방되는) 개방 위치(ACTop)와 (액추에이터가 기판의 측면 또는 에지와 맞물릴 수 있는) 폐쇄 위치(ACTcl) 사이에서 이동할 수 있다. 클램핑 몸체는 (클램핑 몸체가 베이스에 대하여 고정되는) 고정 위치(CBfix)와 (클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동할 수 있는) 자유 위치(CBfr) 사이에서 이동할 수 있다.
도면들은 기판을 척으로부터 상승시키고 기판을 다른 위치로 이동시키기 위해 엔드 이펙터를 작동하는 단계들을 나타낸다. 그러나, 유사한 단계들이 엔드 이펙터로 하여금 기판을 다른 위치로부터 척으로, 또는 여하한의 다른 선택된 위치로 이동시킬 수 있게 한다.
도 5에 도시된 제 1 단계에서, 로봇(RO)은 엔드 이펙터를 기판을 향해 이동시켜, 클램핑 몸체를 기판 위에서 위치설정한다. 이때 위치설정의 정확도는 로봇에 의해 달성 가능한 최상의 정확도로 결정된다. 액추에이터(74)는 그 개방 위치에 있고, 클램핑 몸체는 그 고정 위치에 있다.
도 6에 표시된 제 2 단계에서, 로봇은 베이스 및 베이스에 부착된 클램핑 몸체를 기판 위로 낮춘다. 각각의 핑거(FI)의 단부들이 기판(SUB)의 에지와 같은 수준으로 배치된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 척(CH)이 기판(SUB)을 클램핑 몸체(CB)를 향해 상승시킬 수 있다.
도 7에 표시된 제 3 단계에서, 클램핑 몸체는 그 자유 위치로 전환된다. 여기서, 클램핑 몸체는 베이스로부터 해방되어, 잠재적으로 베이스와 클램핑 몸체 사이에 공간 또는 개구부(90)를 생성한다. 여기서 가이드 메커니즘(40)이 베이스(BA)에 대한 클램핑 몸체(CB)의 이동의 자유도를 가이딩 및 제한한다. 클램핑 몸체를 해방하는 것은, 예를 들어, 제어 라인(52) 내의 압력을 P3의 압력 레벨까지 증가시킴으로써 수행될 수 있다. P3은 전술한 바와 같이 기준 레벨 또는 대기압이거나 또는 그에 가까울 수 있다.
도 8에 표시된 제 4 단계에서, 액추에이터(74)는 그 폐쇄 위치로 전환된다. 여기서, 액추에이터(74)의 그립퍼 부분(78)이 기판의 측면 또는 에지와 맞물리고, 이에 따라 그립퍼(78)와 각각의 다른 핑거(FI)의 단부들 사이에 기판을 클램핑한다. 서로 다른 도면에 도시되어 있지만, 제 3 및 제 4 단계는 동일한 압력에 의해, 즉 라인(52) 내의 압력(P)이 P3으로 상승하는 것에 의해 제어되거나 개시될 수 있다. 타이밍의 차이로 인해, 예컨대 라인(72) 내의 흐름 제한기(82)로 인해, 액추에이터(74)는 실제로는 클램핑 몸체가 베이스로부터 해방되는 때보다 약간 늦게 활성화될 수 있다. 도 13을 참조하면, 점선은 라인(52) 내 압력 레벨과 관련하여 액추에이터 내 압력 레벨의 잠재적 변화를 나타낸다.
제 5 단계에서, 도 9를 참조하면, 클램핑 몸체(CB)의 위치가 베이스에 대하여 다시 고정된다. 이 단계는, 기판이 다른 위치로 이송되는 동안 척에 대하여 동일한 위치에 유지되도록 보장한다. 앞서 설명된 바와 같이, 기판의 위치를 유지하는 것은, 기판들이 기준 위치에서 약간 떨어져 위치되더라도 리소그래피 공정이 높은 스루풋 속도를 유지할 수 있게 한다.
제 6 단계에서, 도 10을 참조하면, 기판은 예를 들어 척(CH) 상의 위치로부터 해방된다. 로봇(RO)은 베이스를 클램핑 몸체(CB) 및 기판과 함께 들어올린다.
제 7 단계에서, 도 11을 참조하면, 로봇은 선택된 다른 위치에 기판을 위치시킨다. 기판은 하강된다. 액추에이터(74)는 그 개방 위치로 이동되어, 그립퍼(78)를 기판의 에지로부터 해제한다.
제 8 단계에서, 도 12를 참조하면, 로봇(RO)은 클램핑 몸체(CB)를 들어올려, 기판을 선택된 위치(92)에 남긴다.
본 명세서에서는 IC 제조에 있어 리소그래피 장치의 용도에 대한 구체적인 언급이 이루어질 수 있으나, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치는 다른 응용분야에 적용될 수 있음이 이해되어야 한다. 가능한 다른 응용 분야에는 집적 광학 시스템, 자기 영역 메모리, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 안내 및 감지 패턴의 제조가 포함된다.
본 명세서에서는 리소그래피 장치의 맥락에서 본 발명의 실시예를 구체적으로 참조할 수 있지만, 본 발명의 실시예는 다른 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 마스크 검사 장치, 메트롤로지(metrology) 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 물체를 측정하거나 처리하는 임의의 장치의 일부를 구성할 수 있다. 이러한 장치는 일반적으로 리소그래피 툴이라고 칭할 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 주변(비진공) 조건을 사용할 수 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예의 사용에 대해 위에서 구체적으로 언급되었지만, 문맥이 허용하는 경우, 본 발명은 광학 리소그래피에 한정되지 않으며, 예를 들어 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용 분야에서 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
문맥이 허용하는 경우, 본 발명의 실시예는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 하나 이상의 프로세서에 의해 판독 및 실행될 수 있는 기계 판독 가능 매체에 저장된 명령어로서 구현될 수도 있다. 기계 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스)가 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계 판독 가능 매체는 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 디바이스, 전기, 광학, 음향 또는 기타 형태의 전파 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 및 기타를 포함할 수 있다. 또한 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어는 본 문서에서 특정 작업을 수행하는 것으로 설명될 수 있다. 그러나 이러한 설명은 단지 편의를 위한 것이며, 그러한 작업은 실제로는 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 컨트롤러 또는 기타 디바이스가 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 데서 비롯되며, 이 과정에서 액추에이터 또는 기타 디바이스가 물리적 세계와 상호 작용할 수 있다는 점을 이해해야 한다.
본 발명의 특정 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 바와는 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기의 설명은 예시를 위한 것이지 제한하려는 것이 아니다. 따라서 당업자에게는 설명된 바와 같은 본 발명에 대한 수정이 이하에 기재된 청구범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 본 발명의 다른 양태들은 아래의 번호가 매겨진 항에 설명되어 있다.
1. 기판을 핸들링하기 위한 엔드 이펙터로서: 베이스; 클램핑 몸체 - 클램핑 몸체는, 기판이 클램핑 몸체에 대하여 위치가 고정되는 제 1 위치와 기판이 해방되는 제 2 위치 간에 전환(switching)하도록 구성된 액추에이터를 포함함 - ; 기 결정된(predetermined) 운동 범위 내에서 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동의 자유를 갖게 하는 한편 클램핑 몸체를 베이스에 연결하는 가이드 메커니즘; 및 클램핑 몸체와 베이스 사이의 연결부를, 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 고정되는 고정 위치와 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동할 수 있는 자유 위치 간에 전환하기 위한 고정 메커니즘을 포함하는, 엔드 이펙터.
2. 제 1 항에 있어서, 클램핑 몸체는 적어도 하나의 고정 핑거(fixed finger), 및 액추에이터가 구비된 적어도 하나의 작동 핑거(actuating finger)를 포함하고, 제 1 위치에서 기판은 적어도 하나의 고정 핑거의 단부와 적어도 하나의 작동 핑거의 액추에이터 사이의 위치에 고정되는, 엔드 이펙터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가이드 메커니즘은 적어도 하나의 스프링 요소를 포함하며, 각각의 스프링 요소는 베이스에 연결된 일 단부 및 클램핑 몸체에 연결된 반대쪽 단부를 갖는, 엔드 이펙터.
4. 제 3 항에 있어서, 적어도 하나의 스프링 요소는 리프 스프링(leaf spring)을 포함하거나, 스프링 강(spring steel) 또는 그와 유사한 재료와 같은 가요성 재료로 만든 굽혀진 피스(bent piece)를 포함하는, 엔드 이펙터.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 적어도 하나의 스프링 요소의 단부는, 접착제, 용접(welding) 또는 납땜(soldering) 중 하나 이상에 의하여 베이스 및 클램핑 몸체에 연결되는, 엔드 이펙터.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 스프링 요소는, 스프링 요소의 서로 반대되는 단부들의 수평면(x, y) 내에서의 상대적 운동은 허용하는 한편 수직 방향(z)으로의 이동은 방지하거나 적어도 제한하는 형상을 갖는, 엔드 이펙터.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 가이드 메커니즘에 의해 허용되는 기 결정된 운동 범위는, 예를 들어 약 +/- 5 mm, 예를 들어 약 +/- 4 mm, 예를 들어 약 +/- 3 mm, 예를 들어 약 +/- 2.5 mm, 예를 들어 약 +/- 2 mm, 예를 들어 약 +/- 1.5 mm, 예를 들어 약 +/- 1 mm, 예를 들어 약 +/- 500 μm, 예를 들어 약 +/- 250 μm, 예를 들어 약 +/- 200 μm, 예를 들어 약 +/- 150 μm, 예를 들어 약 +/- 100 μm, 예를 들어 약 +/- 50 μm, 예를 들어 약 +/- 20 μm, 예를 들어 약 +/- 10 μm의 수평면에서의 측방향(lateral) 이동을 포함하는, 엔드 이펙터.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 가이드 메커니즘에 의해 허용되는 기 결정된 운동 범위는 회전 θ를 포함하고, θ는, +/- 5도, 예를 들어 +/- 4도, 예를 들어 +/- 3도, 예를 들어 +/- 2도, 예를 들어 +/- 1도, 예를 들어 +/- 0.5도, 예를 들어 +/- 0.4도, 예를 들어 +/- 0.3도, 예를 들어 +/- 0.2도, 예를 들어 +/- 0.1도의 범위 내인, 엔드 이펙터.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 가이드 메커니즘은, 고정 메커니즘이 자유 위치에 있을 때 클램핑 몸체를 베이스에 대하여 기준 위치(reference position)로 이동시키도록 적응되는, 엔드 이펙터.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 메커니즘은, 고정 메커니즘을 제어하기 위해 적어도 하나의 진공 라인(vacuum line)에 연결되는, 엔드 이펙터.
11. 제 10 항에 있어서, 적어도 하나의 진공 라인은, 베이스 내에 포함된 제 1 섹션을 포함하고, 제 1 섹션은, 베이스 내의 제 1 섹션을 클램핑 몸체 내의 대응하는 진공 라인 섹션에 연결하는 하나 이상의 개구부를 갖는 진공 브리지(bridge)에 연결되며, 클램핑 몸체 내의 진공 라인 섹션은 액추에이터에 연결되는, 엔드 이펙터.
12. 제 11 항에 있어서, 클램핑 몸체 내의 진공 라인 섹션에는 체크 밸브(check valve) 및/또는 흐름 제한기가 구비되는, 엔드 이펙터.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 액추에이터는 그립퍼에 사전 장력(pre-tensioning)을 주기 위한 스프링을 포함하며, 스프링은 그립퍼가 기판의 에지와 맞물릴 수 있게 하는 위치로 외측으로 밀어내는, 엔드 이펙터.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 엔드 이펙터를 포함하는 리소그래피 장치.
15. 기판을 핸들링하기 위한 엔드 이펙터를 사용하는 방법으로서, 엔드 이펙터는: 베이스; 클램핑 몸체 - 클램핑 몸체는, 기판이 클램핑 몸체에 대하여 위치가 고정되는 제 1 위치와 기판이 해방되는 제 2 위치 간에 전환하도록 구성된 액추에이터를 포함함 - ; 기 결정된 운동 범위 내에서 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동의 자유를 갖게 하는 한편 클램핑 몸체를 베이스에 연결하는 가이드 메커니즘; 및 클램핑 몸체와 베이스 사이의 연결부를, 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 고정되는 고정 위치와 클램핑 몸체가 베이스에 대하여 이동할 수 있는 자유 위치 간에 전환하기 위한 고정 메커니즘을 포함하며, 방법은: 클램핑 몸체를 측방향으로 이동시켜 기판을 덮는(cover) 단계; 클램핑 몸체를 기판 상으로 하강시키는 단계; 고정 메커니즘을 자유 위치로 전환시키는 단계; 액추에이터를 제 1 위치로 전환시키는 단계; 고정 메커니즘을 고정 위치로 전환시키는 단계; 클램핑 몸체 및 기판을 상승시키고 클램핑 몸체를 다른 위치로 이동시키는 단계; 액추에이터를 제 2 위치로 전환시키는 단계; 클램핑 몸체를 기판 없이 상승시키는 단계를 포함하는, 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 고정 메커니즘을 고정 위치로 전환시키는 단계는, 제 1 진공 라인 내의 압력이 제 1 문턱값(Pthr1) 미만이도록 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 고정 메커니즘을 자유 위치로 전환시키는 단계는, 제 1 진공 라인 내의 압력이 제 2 문턱값(Pthr2)을 초과하도록 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 액추에이터를 제 2 위치로 전환시키는 단계는 제 2 진공 라인 내의 압력이 제 3 문턱값(Pthr3) 미만이도록 감소시키는 단계를 포함하고, 또한/또는, 액추에이터를 제 1 위치로 전환시키는 단계는 제 2 진공 라인 내의 압력이 제 4 문턱값(Pthr4)을 초과하도록 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 패터닝된 방사선 빔을 기판 상으로 투영하는 단계를 포함하는, 방법.

Claims (19)

  1. 기판을 핸들링하기 위한 엔드 이펙터로서:
    베이스;
    클램핑 몸체 - 상기 클램핑 몸체는, 상기 기판이 상기 클램핑 몸체에 대하여 위치가 고정되는 제 1 위치와 상기 기판이 해방되는 제 2 위치 간에 전환(switching)하도록 구성된 액추에이터를 포함함 - ;
    기 결정된(predetermined) 운동 범위 내에서 상기 클램핑 몸체가 상기 베이스에 대하여 이동의 자유를 갖게 하는 한편 상기 클램핑 몸체를 상기 베이스에 연결하는 가이드 메커니즘; 및
    상기 클램핑 몸체와 상기 베이스 사이의 연결부를, 상기 클램핑 몸체가 상기 베이스에 대하여 고정되는 고정 위치와 상기 클램핑 몸체가 상기 베이스에 대하여 이동할 수 있는 자유 위치 간에 전환하기 위한 고정 메커니즘을 포함하는,
    엔드 이펙터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램핑 몸체는 적어도 하나의 고정 핑거(fixed finger), 및 상기 액추에이터가 구비된 적어도 하나의 작동 핑거(actuating finger)를 포함하고, 상기 제 1 위치에서 상기 기판은 상기 적어도 하나의 고정 핑거의 단부와 상기 적어도 하나의 작동 핑거의 상기 액추에이터 사이의 위치에 고정되는,
    엔드 이펙터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가이드 메커니즘은 적어도 하나의 스프링 요소를 포함하며, 각각의 스프링 요소는 상기 베이스에 연결된 일 단부 및 상기 클램핑 몸체에 연결된 반대쪽 단부를 갖는,
    엔드 이펙터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링 요소는 리프 스프링(leaf spring)을 포함하거나, 스프링 강(spring steel) 또는 그와 유사한 재료와 같은 가요성 재료로 만든 굽혀진 피스(bent piece)를 포함하는,
    엔드 이펙터.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링 요소의 단부는, 접착제, 용접(welding) 또는 납땜(soldering) 중 하나 이상에 의하여 상기 베이스 및 상기 클램핑 몸체에 연결되는,
    엔드 이펙터.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링 요소는, 상기 스프링 요소의 서로 반대되는 단부들의 수평면(x, y) 내에서의 상대적 운동은 허용하는 한편 수직 방향(z)으로의 이동은 방지하거나 적어도 제한하는 형상을 갖는,
    엔드 이펙터.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 메커니즘에 의해 허용되는 상기 기 결정된 운동 범위는, 예를 들어 약 +/- 5 mm, 예를 들어 약 +/- 4 mm, 예를 들어 약 +/- 3 mm, 예를 들어 약 +/- 2.5 mm, 예를 들어 약 +/- 2 mm, 예를 들어 약 +/- 1.5 mm, 예를 들어 약 +/- 1 mm, 예를 들어 약 +/- 500 μm, 예를 들어 약 +/- 250 μm, 예를 들어 약 +/- 200 μm, 예를 들어 약 +/- 150 μm, 예를 들어 약 +/- 100 μm, 예를 들어 약 +/- 50 μm, 예를 들어 약 +/- 20 μm, 예를 들어 약 +/- 10 μm의 수평면에서의 측방향(lateral) 이동을 포함하는,
    엔드 이펙터.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 메커니즘에 의해 허용되는 상기 기 결정된 운동 범위는 회전 θ를 포함하고, θ는, +/- 5도, 예를 들어 +/- 4도, 예를 들어 +/- 3도, 예를 들어 +/- 2도, 예를 들어 +/- 1도, 예를 들어 +/- 0.5도, 예를 들어 +/- 0.4도, 예를 들어 +/- 0.3도, 예를 들어 +/- 0.2도, 예를 들어 +/- 0.1도의 범위 내인,
    엔드 이펙터.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 메커니즘은, 상기 고정 메커니즘이 상기 자유 위치에 있을 때 상기 클램핑 몸체를 상기 베이스에 대하여 기준 위치(reference position)로 이동시키도록 적응되는,
    엔드 이펙터.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 메커니즘은, 상기 고정 메커니즘을 제어하기 위해 적어도 하나의 진공 라인(vacuum line)에 연결되는,
    엔드 이펙터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 진공 라인은, 상기 베이스 내에 포함된 제 1 섹션을 포함하고, 상기 제 1 섹션은, 상기 베이스 내의 상기 제 1 섹션을 상기 클램핑 몸체 내의 대응하는 진공 라인 섹션에 연결하는 하나 이상의 개구부를 갖는 진공 브리지(bridge)에 연결되며, 상기 클램핑 몸체 내의 상기 진공 라인 섹션은 상기 액추에이터에 연결되는,
    엔드 이펙터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 클램핑 몸체 내의 상기 진공 라인 섹션에는 체크 밸브(check valve) 및/또는 흐름 제한기가 구비되는,
    엔드 이펙터.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 그립퍼에 사전 장력(pre-tensioning)을 주기 위한 스프링을 포함하며, 상기 스프링은 상기 그립퍼가 상기 기판의 에지와 맞물릴 수 있게 하는 위치로 외측으로 밀어내는,
    엔드 이펙터.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 엔드 이펙터를 포함하는 리소그래피 장치.
  15. 기판을 핸들링하기 위한 엔드 이펙터를 사용하는 방법으로서,
    엔드 이펙터는:
    베이스;
    클램핑 몸체 - 상기 클램핑 몸체는, 상기 기판이 상기 클램핑 몸체에 대하여 위치가 고정되는 제 1 위치와 상기 기판이 해방되는 제 2 위치 간에 전환하도록 구성된 액추에이터를 포함함 - ;
    기 결정된 운동 범위 내에서 상기 클램핑 몸체가 상기 베이스에 대하여 이동의 자유를 갖게 하는 한편 상기 클램핑 몸체를 상기 베이스에 연결하는 가이드 메커니즘; 및
    상기 클램핑 몸체와 상기 베이스 사이의 연결부를, 상기 클램핑 몸체가 상기 베이스에 대하여 고정되는 고정 위치와 상기 클램핑 몸체가 상기 베이스에 대하여 이동할 수 있는 자유 위치 간에 전환하기 위한 고정 메커니즘을 포함하며,
    상기 방법은:
    상기 클램핑 몸체를 측방향으로 이동시켜 기판을 덮는(cover) 단계;
    상기 클램핑 몸체를 상기 기판 상으로 하강시키는 단계;
    상기 고정 메커니즘을 상기 자유 위치로 전환시키는 단계;
    상기 액추에이터를 상기 제 1 위치로 전환시키는 단계;
    상기 고정 메커니즘을 상기 고정 위치로 전환시키는 단계;
    상기 클램핑 몸체 및 상기 기판을 상승시키고 상기 클램핑 몸체를 다른 위치로 이동시키는 단계;
    상기 액추에이터를 상기 제 2 위치로 전환시키는 단계;
    상기 클램핑 몸체를 상기 기판 없이 상승시키는 단계를 포함하는,
    방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 고정 메커니즘을 상기 고정 위치로 전환시키는 단계는, 제 1 진공 라인 내의 압력이 제 1 문턱값(Pthr1) 미만이도록 감소시키는 단계를 포함하는,
    방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 고정 메커니즘을 상기 자유 위치로 전환시키는 단계는, 상기 제 1 진공 라인 내의 압력이 제 2 문턱값(Pthr2)을 초과하도록 증가시키는 단계를 포함하는,
    방법.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터를 상기 제 2 위치로 전환시키는 단계는 제 2 진공 라인 내의 압력이 제 3 문턱값(Pthr3) 미만이도록 감소시키는 단계를 포함하고, 또한/또는,
    상기 액추에이터를 상기 제 1 위치로 전환시키는 단계는 상기 제 2 진공 라인 내의 압력이 제 4 문턱값(Pthr4)을 초과하도록 증가시키는 단계를 포함하는,
    방법.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판 상으로 투영하는 단계를 포함하는, 방법.
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