KR100428003B1 - 노광장치의 이동기구 및 이 이동기구를 가진 노광장치 - Google Patents

노광장치의 이동기구 및 이 이동기구를 가진 노광장치 Download PDF

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Abstract

가이드면을 가지는 기준구조체와, 가이드면을 따라서 이동할 수 있는 가동부와 이 가동부측에 배치된 가동자와 적어도 두 개의 고정자를 가진 액추에이터와를 포함하고, 상기 고정자는 서로 분리되고, 가동부가 구동할 때에 발생된 반작용력에 의해 이동하는 이동기구가 개시되어 있다.

Description

노광장치의 이동기구 및 이 이동기구를 가진 노광장치{MOVING MECHANISM IN EXPOSURE APPARATUS, AND EXPOSURE APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 반도체리소그래피공정 등의 고정밀공정에서 적합하게 이용가능한 이동기구, 예를 들면, 이러한 기구를 가진 스테이지시스템 또는 이러한 스테이지시스템을 가진 노광장치에 관한 것이다.
반도체디바이스 등의 제조는, 단차적으로 기판을 이동시키면서 원판(레티클 또는 마스크)의 패턴이 투영광학계를 개재하여 기판(웨이퍼 또는 유리판)위에 순차적으로 인쇄되는 스텝-앤드-리피트형(스테퍼라 칭함)노광장치를 사용한다. 또는, 단차적인 이동 및 주사가 반복되어서, 인쇄노광이 기판위의 복수영역에 반복되는 스텝-앤드-스캔형 노광장치(스캐너라 칭함)를 사용한다. 특히, 스텝-앤드-스캔형은 그 광학축에 비교적 근접해 있는 투영광학계의 부분을 사용하므로, 미세한 패턴을 고정밀로 또는 넓은 시야각으로 노광할 수 있다.
이들 노광장치는 고속으로 웨이퍼 또는 레티클을 이동시키는 스테이지유닛(웨이퍼스테이지 또는 레티클스테이지)을 가진다. 여기서, 스테이지를 이동함으로써 가속 또는 감속에 응답하여 관성의 반작용력을 초래한다. 이것이 베이스테이블로 전달되면, 베이스테이블의 요동이나 진동이 발생한다. 이에 응답하여, 노광장치의 기구시스템의 자연적인 진동은 고주파진동을 야기하고, 이는 스테이지의 고속 및 고정밀위치결정에 악영향을 준다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 많은 제안이 있었다. 예로는, 스테이지를 이동하기 위한 선형모터의 고정자가 스테이지 베이스테이블에 관계없이 바닥에 의해 지지되고, 이에 의해 반작용력에 기인한 스테이지 베이스테이블의 요동을 막을 수 있는 시스템을 나타내는, 미국 특허 제 5,260,580호, 동 제 5,684,856호 및 동 제 6,072,183호 공보가 있다. 미국 특허 제 5,172,160호 공보에는, 수평방향으로 힘을 생성하기 위한 힘액추에이터가 스테이지이동에 응답하여 초래되는 반작용력과 동일한 보상력을, 웨이퍼스테이지와 투영렌즈를 지지하기 위한 기계프레임에, 공급하기 위하여 사용되고, 이에 의해 반작용력에 의한 시스템의 요동을 저감할 수 있는 시스템이 개시되어 있다.
그러나, 이들 예에서, 스테이지시스템의 요동자체를 저감할 수 있지만, 스테이지이동에 응답하는 반작용력은 바닥 또는 실질적으로 바닥으로 간주할 수 있는 부재를 개재하는 바닥에 직접 전달된다. 그 결과, 바닥은 진동되고, 다음에 노광장치에 인접한 주변장치의 진동을 초래한다. 일반적으로, 노광장치가 배치된 위의 바닥은 대략 20 내지 40Hz의 고유진동주파수를 가진다. 바닥의 고유주파수가 노광장치의 동작에 응답하여 여기되면, 이에 의해 주변장치에 큰 악영향을 초래한다.
스테이지 가속은 처리속도(처리량)의 증가에 기인해서 더욱 더 커진다. 스텝-앤드-스캔형 노광장치에 있어서, 예를 들면, 스테이지의 최대 가속은, 레티클스테이지에 대해는 4G에 도달하고, 웨이퍼스테이지에 대해서는 1G에 도달한다. 또한, 스테이지의 질량은 레티클 또는 기판의 크기의 증가에 기인하여 부피가 커진다. 이러한 이유 때문에, "가속도" × "이동체의 질량"이라 정의되는 구동력은, 더욱 커지므로, 그들의 반작용력은 상당히 크게 된다. 그러므로, 반작용력은 가속과 무게의 증가와 함께 커지고 반작용력에 기인한 바닥의 진동은 무시할 수 없다.
또한, 장치의 크기가 커진다. 다수의 생산기계가 배치되어야 하는 제조공장에서, 이들 기계로 점유될 영역은 고려해야 할 문제가 있다.
한편, LSI 또는 VLSI 등의 매우 미세한 패턴에 의해 구성된 반도체디바이스 제조를 위한 공정은, 마스크위에 형성된 회로패턴을 축소된 스케일로 기판에 투영하고 인쇄하기 위한 축소투영노광장치가 사용되고 있다. 반도체디바이스의 밀도가 증가함에 따라 패턴이 더욱 축소화되는 것이 요구되고, 이와 같은 관점에서 노광장치를 제조하는 많은 시도가 있었다.
노광장치의 해상력은, 노광파장을 짧게 변화시키거나 또는 투영광학계의 개구수(NA)를 확대시킴으로써 개선될 수 있다.
노광파장에 관하여는, i-라인(365 nm) 대신에, 248nm 근처의 방출파장을 가진 KrF엑시머레이저 및 193nm 근처의 방출파장을 가진 ArF엑시머레이저가 개발되었다. 또한 157nm 근처의 방출파장을 가진 불소(F2)엑시머레이저가 개발되었다.
원자외선에 관하여는, 보다 상세하게는, 193nm 근처의 파장을 가진 ArF엑시머레이저 또는 157nm 근처의 파장을 가지는 F2엑시머레이저에 관하여는, 이들 파장에 근접한 대역에는 복수의 산소(O2)흡수밴드가 있다는 것이 공지되어 있다. 불소 엑시머레이저에 관하여는, 예를 들면 157nm의 단파장을 가지기 때문에, 노광장치에 이 레이저를 적용하는 것이 시도되었다. 그러나, 157nm 파장은 일반적으로 진공자외선이라 불리는 파장영역이 있다. 이 파장영역에는, 산소분자에 의한 광의 흡수는 크고, 그러므로 대기는 대부분의 광을 투과할 수 없다. 이러한 이유 때문에, 압력이 진공에 근접하게 감소하고 산소밀도가 충분히 낮은 환경에서만 적용할 수 있다.
또한, 산소에 의해 광을 흡수함으로써, 광의 흡수를 강화하도록 기능하는 오존(O3)을 생성한다. 그러므로, 투과율은 매우 낮아진다. 또한, 오존에 기인한 다양한 생산품은 광학소자의 표면에 퇴적되고, 이에 의해 광학계의 효율의 감소를 초래한다.
이를 고려하여, ArF엑시머레이저 또는 불소엑시머레이저 등의 원자외선의 광원을 가진 투영노광장치의 노광광학계의 광로를 따라서, 예를 들면, 질소 등의 불활성 정화가스에 의거한 정화수단을 배치하여, 수 ppm정도 또는 그 이하의 산소농도를 유지한다.
상기한 바와 같이, 원자외선을 이용한 노광장치에서는, 보다 상세하게는,193nm 근처의 파장을 가진 ArF엑시머레이저 또는 157nm 근처의 파장을 가진 불소(F2)엑시머레이저를 사용한 노광장치에서는, ArF엑시머레이저광 또는 F2엑시머레이저광이 물질에 의해 매우 쉽게 흡수될 수 있기 때문에, 광로는 수 ppm 정도의 레벨 또는 그 보다 낮은 레벨에서 정화되어야 한다. 이것은 또한 물 또는 습기의 경우이다. 마찬가지로, ppm 정도 또는 이 보다 낮게 제거되어야 한다.
그러므로, 자외광에 양호한 투과율 또는 자외광의 양호한 안정성을 보장하기 위하여, 예를 들면, 노광장치의 레티클스테이지 등의 자외선의 광로는 불활성가스를 사용하여 정화될 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 5,559,584호 공보는 불활성 가스가 감광성기판에 대향하여 내뿜는 구조를 나타낸다. 그러나, 이 예에서는, 산소 및 수분을 정화하는 것이 불충분하다. 일본국 특개평 제 8-279458호 공보는 투영광학계의 밑바닥 단부로부터 감광성 기판까지의 전체 공간을 덮기 위한 폐쇄부재를 사용하는 것이 개시되어 있다. 이 구조 때문에, 스테이지의 이동은 용이하지 않고, 실용성이 없다.
본 발명의 목적은, 스테이지의 이동으로부터 생기는 진동 또는 요동의 영향을 저감할 수 있고, 고정밀도를 달성할 수 있는 노광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 스테이지의 가속 또는 감속에 응답하여 야기되는 반작용력이 바닥에 대해 영향을 감소시킴으로써, 다른 상황에서는 동일한 바닥에 배치된 다른 기계 또는 기계들에 인가되는 영향을 줄일 수 있고, 또한 기계에 의해 점유되는 영역을 더 좁게 할 수 있는 노광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 자외광, 보다 상세하게는, ArF엑시머레이저광 또는 F2엑시머레이저광을 사용한 노광장치에 있어서, 산소 또는 수분에 의한 ArF엑시머레이저광 또는 F2엑시머레이저광의 흡수가 매우 크기 때문에, 산소농도 또는 물농도를 낮게하여 자외광의 충분한 투과율 및 양호한 안정성을 얻는 것을 특징으로 하는 노광장치를 제공하는 데 있다. 본 발명은 노광장치 내부의 자외광로를 따라서 이동하는 물 및/또는 레티클에 관련하여 효과적인 정화수단의 개발에 관한 것이다.
이들 특징에 의거하여, 본 발명은 상기한 바와 같은 노광장치를 사용하여 양호한 생산성의 디바이스제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 목적, 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면과 함께 설명한 본 발명의 바람직한 실시예의 하기 설명을 고려하면 더욱 자명해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 이동장치를 각각 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스테이지의 개략도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이지의 개략도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 스테이지가 노광장치에 결합되는 일실시예를 각각 도시하는 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 스테이지가 노광장치에 결합되는 일실시예의 개략도.
도 6a 및 도 6b는 고정자와 가동자사이의 관계를 예시하는 도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 노광장치에서, 레티클스테이지에 밀착한 부분을 각각 도시하는 개략도.
도 8은 반도체디바이스시스템의 어떤 각도에서 본 개략도.
도 9는 반도체디바이스시스템의 다른 각도에서 본 개략도.
도 10은 사용자인터페이스의 예를 설명하는 개략도.
도 11은 디바이스제조공정을 설명하는 플로우차트.
도 12는 도 11의 플로우차트의 절차에서 웨이퍼프로세스를 상세하게 설명하는 플로우차트.
〈도면부호에 대한 간단한 설명〉
1,1': 고정자 2: 가동자
3: 가동부(가동체) 4: 기준구조체
5: 상판 6: 평면가이드면
7,9: 정압베어링 8: 전자액추에이터
10: 가동부Y자석 11: 가동부X자석
12: X축선형모터단상코일 13: Y축선형모터다상코일
14: Y축위치제어용 선형모터 15: X축위치제어용 선형모터
16: 레이저헤드 17: Y축계측미러
18: X축계측바미러 19: Y축계측용 검출기
20: X축계측용검출기 21: 고정자Y축계측용검출기
22, 22': 광학소자 23: 외부구조체
24,25: 선형모터고정자(코일)
26,27: 선형모터의 가동자(자석) 28: X가이드바
29: Y가이드바 30: 웨이퍼척
35: 에어베어링(정압베어링) 38: X-Y슬라이더
39: 배럴베이스 40: 기반
41: 댐퍼 42: 레티클정반
43: 레티클스테이지 44: 웨이퍼스테이지
45: 투영광학계 46: 스테이지정반
47,54: 조명광학계 48a: 코일
48b:요크 49a,49b,49c: 검출기
50,51: 바미러 52: 레티클
53: 차폐벽 55: 투영광학계
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 이하 설명한다.
[실시예 1]
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치의 평면도이고, 도 1b는 그 개략도이다.
도 1a 및 도 1b에서, 기준구조체(4)는 기준을 제공하는 평면가이드면(6)이 형성되어 있다. 가동체(가동부)(3)는, 평면가이드면(6)에 접촉하지 않고 정압베어링(7)에 의해 지지되고, Y방향으로 이동가능하다. Y방향으로 가동체(3)를 이동시키기 위한 전자액추에이터(8)는 가동체(3)의 대향양측에 설치되어 있다. 각 전자액추에이터(8)는 측면방향으로 서로 분리되고 독립된 고정자(1),(1') 및 가동자(2)를 포함한다. 여기서, 좌우 고정자(1),(1')는 평면가이드면(6)에 접촉하지 않고 정압베어링(9)에 의해 지지되고, 이들은 Y방향으로 이동가능하다. 또한, 고정자(1),(1')는, 소정의 무게를 가지고, 나중에 설명할 반작용력카운터로서의 기능을 가진다. 가동자(2)는 평면가이드면에 평행하게 가동자(2)에 의해 이동할 수 있는 가동부(3)에 접속된다. 가동부(3)는 상판(5)을 구비하고, 예를 들면, 이에 의해 이동될 물품은 상판에 위치시킬 수 있다. 가동자(2)를 포함하는 가동부(3)전체는 이동체를 포함하고, 이 이동체는 가동자(2) 및 고정자(1),(1')를 가진 전자액추에이터(8)에 의해 Y방향으로 이동될 수 있다.
좌우 고정자(1),(1')는 가동자(2)를 포함하는 가동부(3)전체를 이동시키기 위한 기능힘의 구동반작용력을 수용한다. 이 구동반작용력에 의해, 고정자(1),(1')는 평면가이드면(6)을 따라서 이동된다. 평면가이드면(6)을 따라서 고정자(1),(1')가 이동함으로써, 고정자(1),(1')는 반작용력카운터로서 기능을 할 수 있다. 본 실시예에서, 예를 들면, 가동부(3)전체가 양(＋)의 Y방향으로 이동하면, 고정자(1)(1')는 음(－)의 Y방향으로 구동반작용력을 수용하므로, 그들은 음의 Y방향으로 이동한다.
본 실시예에서, 각 전자액추에이터는 가동자(2)와 고정자(1)를 포함하는 우측 선형모터 및 가동자(2)와 고정자(1')를 포함하는 좌측 선형모터를 구비한다. 좌우 선형모터는 코일에 의해 형성된 고정자와 영구자석에 의해 형성된 가동자를가진다. 그러나, 구조는 반대이되어도 된다. 이동장치를 제어하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 간섭계(도시하지 않음)는 가동자(2) 및 기준구조체(4)의 위치결정을 행하기 위하여 제공되어도 된다. 마찬가지로, 평면을 따라서 이동하는 반작용력카운터의 위치결정을 달성하기 위하여, 고정자의 위치는 도시하지 않은 간섭계를 사용하여 측정되어도 된다.
본 실시예에서, 이동장치의 가동부(3) 전체가 이동하는 동안에 가속 또는 감속시의 반작용력은, 반작용력카운터인 고정자(1),(1')에 의해 수용된다. 이들 고정자(1),(1')(반작용력카운터)를 이동함으로써, 반작용력은 운동에너지로 변환된다. 또한, 그들의 작용력과 반작용력이 기준구조체(4)위에 형성된 평면가이드면(6)의 평면내에 제한되므로, 반작용력에 의한 장치기준구조체(4)의 진동은 막을 수 있다. 또한, 기계가 위치한 바닥에 대한 외란을 피할 수 있고, 따라서 기계의 내부 및 외부의 진동의 발생을 막을 수 있다. 또한, 독립의 고정자(1),(1')(반작용력카운터)는 전체이동체인 가동부(3)의 가속에 응답하여 장치기준구조체(4)를 따라서 이동하기 때문에, 이동체의 이동에 따른 어떤 편심 또는 바이어스된 로드를 작게 할 수 있으므로, 오버레이 정밀도가 개선된다. 즉, 본 실시예에 의하면, 고정자(1),(1')는 이동체가 이동하는 방향에 대향하는 방향으로 이동하므로, 이동체 및 고정자를 포함하는, 전체구조의 중심의 위치의 어떤 변위도 억제할 수 있고, 이에 의해 이동체가 이동함에 따라 바이어스된 로드는 적게 할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 좌우 고정자(1),(1')는 서로 독립적으로 구비된다. 그 결과, 좌우 전자액추에이터가 상이한 출력을 발생하는 경우에도, 개별적으로 이동하여 이들 고정자는 반작용력을 상쇄시킨다. 좌우 액추에이터는, 예를 들면, 이동체가 θ방향으로 회전이동하여야 하는 경우에, 또는 예를 들면 이동체에 위치한 물품이 X방향에 대하여 바이어스된 로드를 가지는 경우에, 이러한 상이한 출력을 발생하여도 된다.
본 실시예는 전자액추에이터가 Y방향으로 이동체를 이동시키는 예에 관하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 제한되지는 않는다. 예를 들면, 이동체는 X 및 Y방향으로 이동되어도 된다. 이 경우에, 전자액추에이터는 X 및 Y방향으로 구동력을 발생하고 또한 이동체에 이 구동력을 가하기 위한 기구를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우에, 고정자(1),(1')는 평면가이드면(6)에 대하여 정압베어링(9)에 의해 X 및 Y방향으로 이동가능하게 지지된다.
[실시예 2]
도 2는 본 발명에 따른 스테이지가 그 가동부를 위치결정하기 위한 위치계측수단 및 구동수단을 구비한 실시예를 도시한다.
제 1실시예와 마찬가지로, 기준구조체(4)는 기준을 제공하기 위해 기준구조체위에 형성된 평면가이드면(6)을 가진다. 가동체(도시하지 않음)는 평면가이드면(6)에 접촉하지 않고 정압베어링에 의해 지지되고, 이는 X 및 Y방향으로 이동가능하다. Y방향으로 긴 스트로크를 개재하고 또한 X방향으로 짧은 스트로크를 개재하여 가동체(3)를 이동시키기 위한 전자액추에이터가 가동체(3)의 대향면 양쪽에 장착되어 있다. 각 전자액추에이터는 측면방향으로 서로 분리되고 독립된고정자(1),(1') 및 가동자(2)를 포함한다. 여기서, 좌우 고정자(1),(1')는 평면가이드면(6)에 접촉하지 않고 정압베어링(9)에 의해 지지되고, 이들은 평면을 따라서 X 및 Y방향으로 이동가능하다. 또한, 고정자(1),(1')는 소정의 무게를 가지고, 또한 그들은 나중에 설명할 반작용력카운터로서 기능을 가진다. 좌우 가동자(2)에는, 좌우 2개의 가동부 Y자석(10)과, 또한 좌우 2개의 가동부 X자석(11)가 부착되어 있다. 또한, 전체가 도면에 도시되지 않은 가동부 위에 설치된 상판(5)이 있다. 상판(5)은, X-Y스테이지로서 기능하고, 또한 평면가이드면(6)에 수평방향으로 가동자(2)에 의해 이동된다. 각 고정자(1),(1')의 내부에는, Y방향으로 배열된 복수코일을 포함하는 X축 선형모터 단상코일(12) 및 Y축 선형모터 다상코일(13)이 있다. 이들 코일을 변경함으로써, X축 및 Y축 이동이 행해진다.
상판(5)(X-Y스테이지)에 대한 위치정보는, 예를 들면, 레이저헤드(16), Y축계측미러(17), X축계측바미러(18), 좌우 2개의 Y축계측용 검출기(19) 및 전후 2개의 X축계측용 검출기(20)로 이루어진 레이저간섭계에 의해 계측된다. 고정자(1),(1')의 Y축위치는, 좌우 2개의 고정자 Y축계측용 검출기(21)에 의해 계측된다. 또한, 상판(5)의 X축위치는 Y방향으로 상판(5)위에 설치된 광학소자(22),(22')에 레이저광을 투영함으로써 계측된다. 이 계측광은 X축계측바미러(18)를 향하여 X축방향으로 반사거나 굴절되고, 이에 의해 위치는 X축계측용 검출기(20)에 의해 계측된다.
본 실시예의 X-Y스테이지는 노광장치의 레티클스테이지 또는 웨이퍼스테이지로서 사용될 수 있고, 원판(레티클) 또는 기판(웨이퍼)은 가동부의 상판(5)(X-Y스테이지)위에 배치될 수 있다.
상판(5)위에 배치된 원판(레티클) 또는 기판(웨이퍼)을 가지는 가동부는 X 및 Y방향으로 가동자 및 고정자(1)(1')를 가지는 전자액추에이터에 의해 이동된다. 고정자(1),(1')는 가동부전체의 이동에 작용하는 힘의 구동반작용력을 수용한다. 이 구동반작용력에 의해, 고정자(1),(1')는 평면가이드면을 따라서 이동한다. 평면가이드면(6)을 따르는 고정자(1),(1')의 이동에 의해, 고정자(1),(1')는 반작용력카운터로서 기능한다. 본 실시예에서는, 예를 들면, 가동부전체가 양(+)의 Y축방향으로 이동하면, 고정자(1),(1')는 음(-)의 방향으로 구동반작용력을 수용하고, 또한 그들은 음의 Y방향으로 이동한다. 반작용력카운터의 효과는 선행의 실시예의 반작용력카운터의 효과와 실질적으로 마찬가지이다.
본 실시예에서는, 기준구조체(4)위에 설치된 2개의 Y축위치제어용 선형모터(14)가 있고, 이는 소정의 거리보다 큰 양만큼 Y축방향으로 이동된 고정자(1),(1')를 뒤로 밀도록 기능한다. 또한, 기준구조체(4)위에 설치된 4개의 X축위치제어용 선형모터(15)가 있고, 이는 소정의 거리보다 큰 양만큼 X축방향으로 이동된 고정자(1),(1')를 뒤로 밀도록 기능한다. 이 배열에 의해, 가동부가 소정의 거리보다 큰 양만큼 이동하면, 고정자(1),(1')는 소정의 거리보다 큰 양만큼 마찬가지로 이동한다. 그러나, Y축위치제어용 선형모터(14) 및 X축위치제어용 선형모터(15)에 의해, 고정자(1),(1')는 제어되어 소정의 위치에 위치될 수 있다. 또한, 마찰 또는 저항의 영향에 기인한 고정자위치에서 편차가 발생하면, 예를 들면,Y축위치제어용 선형모터 및/또는 X축위치제어용 선형모터를 사용함으로써, 또한 전자액추에이터의 구동을 사용하지 않고, 고정자위치를 보정할 수 있다.
본 실시예의 노광장치는, 레티클 및 웨이퍼를 서로 동기하여 주사이동하면서 노광을 행하므로 레티클패턴이 웨이퍼위의 단일 쇼트영역에 인쇄되어 전사되고, 또한 단차적으로 웨이퍼를 이동함으로써, 패턴이 순차적으로 복수의 쇼트영역에 전사되는 스텝-앤드-스캔형 주사노광장치로서 적용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 스텝-앤드-스캔형 노광장치에 제한되는 것은 아니다. 웨이퍼스테이지가 고속으로 단차적으로 이동하는 스텝-앤드-리피트형 노광장치에도 또한 효과적이다.
본 실시예에 따라서, X-Y스테이지가 이동하는 동안에 가속 또는 감속시의 반작용력은 고정자에 의해 수용되고, 이에 의해, X-Y스테이지에 대향하는 방향으로 이들 고정자가 이동하여, 반작용력은 운동에너지로 변환된다. 그 결과, X-Y스테이지시스템의 진동을 막을 수 있고, 또한 노광처리에서 오버레이 정밀도, 선폭정밀도 및 처리량을 개선할 수 있다. 또한, 2개의 고정자(반작용력카운터)는 X-Y스테이지의 가속에 응답하여 장치기준구조체에 따라서 이동하므로, X-Y스테이지가 이동함에 따라 바이어스된 로드는 작게 할 수 있고, 또한 오버레이 정밀도도 개선할 수 있다.
[실시예 3]
도 3은 본 발명에 따른 X-Y스테이지가 제 2실시예에서와 같이 기준구조체위에 설치된 것이 아니고 기준구조체로부터 분리된 외부구조체위에 설치되는 고정자 위치제어용 액추에이터를 가지는 실시예를 나타낸다.
도 3에서, 도 2에 공통하는 부분은 참조번호없이 도시하였다. 제 1실시예와 마찬가지로, 기준구조체(4)는 기준을 구성하기 위하여 기준구조체위에 형성된 평면가이드면(6)을 가진다. 가동체(도시하지 않음)는 평면가이드면(6)에 접촉하지 않고 정압베어링에 의해 지지되고, 이것은 X 및 Y방향으로 이동가능하다. Y방향으로 긴 스트로크를 개재하고, 또한 X방향으로 짧은 스트로크를 개재하여, 가동체를 이동하기 위한 전자액추에이터가 가동체의 대향면 양쪽에 장착되어 있다. 각 전자액추에이터는 측면방향으로 서로 분리되고 독립된 고정자(1),(1') 및 가동자(2)를 포함한다. 여기서, 좌우의 고정자(1),(1')는 평면가이드면(6)에 접촉하지 않고 정압베어링에 의해 지지되고, 이들은 평면방향을 따라서 X 및 Y 방향으로 이동가능하다. 또한, 고정자(1),(1')는, 소정의 무게를 가지고, 또한 나중에 설명할 반작용력카운터로서의 기능을 가진다. 좌우의 가동자(2)에는 좌우 2개의 가동부 Y자석(10)과 좌우 2개의 가동부 X자석(11)이 부착되어 있다. 또한, 전체가 도면에 도시되지 않은 가동부위에 설치된 상판(5)이 있다. 상판(5)은, X-Y스테이지로서 기능하고, 또한 평면가이드면(6)에 평행한 방향으로 가동자(2)에 의해 이동된다. 각 고정자(1),(1')의 내부에는, Y방향으로 배치된 X축 선형모터 단상코일(12) 및 Y축 선형모터 다상코일(13)이 있다. 이들 코일을 변경함으로써, X축 및 Y축이동이 행해진다.
상판(5)(X-Y스테이지)에 대한 위치정보는, 예를 들면, 레이저헤드, Y축계측미러, X축계측바미러, 좌우 2개의 계측검출기 및 전후 2개의 계측검출기로 이루어진 레이저간섭계에 의해 계측된다. 고정자(1),(1')의 Y축위치는 좌우 2개의 Y축계측용 검출기에 의해 계측된다. 또한, 상판(5)의 X축위치는 Y방향으로 상판(5)위에 설치된 광학소자에 레이저광을 투영함으로써 계측된다. 이 계측광은 X축계측바미러를 향하여 X축방향으로 반사되거나 굴절되고, 이에 의해 위치는 X축계측용 검출기에 의해 계측된다.
본 실시예에서, 고정자(1),(1')에는 좌우 2개의 Y축위치제어용 선형모터(14)가 외부구조체(23)위에 설치되어 있고, 그들은 소정이상의 양만큼 Y축방향으로 이동할 때에, 고정자(1),(1')를 뒤로 미는 기능을 한다. 마찬가지로, 고정자(1),(1')에는 소정이상의 양만큼 X축방향으로 그들을 이동할 때에, 고정자(1),(1')를 뒤로 밀기 위하여 외부구조체(23)위에 설치된 4개의 X축 위치제어용 선형모터(15)가 있다.
외부구조체(23)는 진동에 대하여 기준구조체(4)로부터 분리된다. 그 결과, X-Y스테이지가 소정이상의 양만큼 이동하여, Y축위치제어용 선형모터(14) 및 X축위치제어용 선형모터(15)는 소정의 위치로 고정자(1),(1')를 이동하도록 구동될 때에, 그들로부터 결과로서 생성되는 구동반작용력은 기준구조체(4)로 전달되지 않으므로, 기준구조체위의 가동부의 정밀한 위치결정을 달성할 수 있다. 특히, 그들의 소정의 위치로 신속게 되돌리도록 고정자(1),(1')를 이동시킬 필요가 있을 때에, 위치제어용 선형모터의 제어대역이 상승하는 경우에도, 위치제어용 선형모터의 반작용력은 기준구조체(14)로 전달되지 않는다.
[실시예 4]
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 노광장치가 θ 및 Z축 경사스테이지가 설치되는 미세 이동스테이지(6축 이동스테이지)에 적용되는 실시예를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b에서는, 상판(5)은 웨이퍼척(30) 및 위치계측용 바미러(5)를 구비한다. 웨이퍼척(30)은 위치결정될 대상인 웨이퍼를 진공흡착시키도록 기능한다. 바미러(50),(51)는 도시되지 않은 레이저간섭계로부터 계측광을 반사시킨다. 상판(5)은, 슬라이더에 접촉하지 않고, 자석을 이용하여 자중보상기(도시하지 않음)에 의해 X-Y슬라이더(38)로부터 부상되고, 이것은 6축방향에 대하여 자유도를 가진다. 또한, 상판(5)은, 6축방향(X, Y, Z방향 및 그 회전방향)으로, 상판(5)과 X-Y슬라이더(38)사이의 구동력을 발생하기 위한 액추에이터에 의해 미세하게 구동될 수 있다. 6축미세이동용 액추에이터는 X축방향에 2개의 선형모터, Y축방향에 1개의 선형모터 및 Z축방향에 3개의 선형모터를 구비하고 있다. 2개의 X축방향미세이동용 선형모터는 대향하는 방향으로 구동하고, 상판은 Z축방향(즉, θ방향)에 대해 이동할 수 있다. 그러므로, 3개의 Z방향미세이동용 선형모터의 구동력을 조정함으로써, 상판은 X축(wX방향) 및 Y축(wY방향)을 중심으로 각각 이동할 수 있다. 또한, 미세이동용 선형모터의 고정자로서 기능하는 코일은, X-Y슬라이더(38)측에서 구비되는 반면에, 미세이동용 선형모터의 가동자로서 기능하는 영구자석이 상판측에 형성된다.
X-Y슬라이더(38) 상판은 긴 스트로크를 개재하여 X-Y의 평면방향을 따라서 이동하는 X-Y슬라이더(38)위에 설치된다. X-Y슬라이더(38)는 X가이드바(28) 및 Y가이드바(29)를 따라서 에어베어링(정압베어링)(35)에 의해 가이드된다. 한편, X-Y슬라이더(38)는, 기준구조체(4)의 상부면을 따라서,에어베어링(정압베어링)(35)에 의해 Z방향에 대하여 가이드된다.
X가이드바(28) 및 Y가이드바(29)의 대향하는 단부의 근처에는, 선형모터의 가동자(자석)(26),(27)가 있다. 2개의 X 및 Y 선형모터 고정자(코일)에 전류가 흐르는 것에 응답하여, 로렌츠력이 발생하고, 이에 의해 Y가이드바(29)가 X방향으로 이동할 수 있고 또는 X가이드바(28)는 Y방향으로 이동할 수 있다. 선형모터 고정자(코일)(24),(25)은 Z방향에 대하여 에어베어링(정압베어링)에 의해 기준구조체(4)의 상부면을 따라서 가이드되고, 그들은 X 및 Y방향(평면방향)에 대하여 자유도를 가진다.
이하, X-Y슬라이더(38)가 X방향으로 이동하는 것에 대하여 설명한다. Y가이드바가 상기한 로렌츠력에 의해 X방향으로 이동하는 경우에, X방향의 힘은 정압베어링(35)을 개재하여 X-Y슬라이더(38)로 인가된다. 여기서, X-Y슬라이더 및 Y가이드바는 X가동부라 칭한다. X가동부가 가속 또는 감속될 때, 이들의 반작용력은 X선형모터 고정자(25)에 가해진다. X선형모터 고정자(25)는 정압베어링(34)에 의해 지지되므로, 반작용력에 기인해서 X 및 Y방향으로 이동가능하고, X선형모터 고정자(25)는 X방향으로 이동한다.
이동시의 가속도 및 속도는 X선형모터 고정자(25)의 질량과 X가동부의 질량 사이의 비에 의해 결정된다. 예를 들면, X선형모터 고정자(25)의 질량이 개당 200kg이고, X가동부의 질량이 40kg이면, 질량비는 10 : 1이다. 그러므로, X선형모터(21)의 가속도 및 속도는 모두 X가동부의 10분의 1(1/10)이다. 이와 같은 방식으로, X선형모터 고정자(25)가 X방향으로 이동함으로써, 기준구조체에서 어떤 X방향 반작용력도 X선형모터 고정자(25)에 가해지지 않는다.
또한, X가동부의 중심 및 X선형모터의 힘의 발생점을 Z방향에 대하여 동일한 레벨로 설정함으로써, wY방향의 모멘트력의 발생을 억제할 수 있다. 그러므로, 기준구조체(4)에 구동반작용력의 인가를 회피할 수 있다. 마찬가지로, X선형모터 고정자(22)의 힘의 발생점 및 X선형모터 고정자(25)의 중심을 Z방향에 대하여 동일한 레벨로 설정함으로써, wY방향의 모멘트력의 발생을 억제할 수 있다.
X선형모터 고정자(25)는, 기준구조체(4)에 대하여 상대위치를 유지하기 위하여, 선형모터 고정자의 위치를 제어하기 위한 선형모터(33)가, X방향에 대해 적어도 2개, Y방향에 대해 적어도 1개를 구비하고 있다. 선형모터 고정자의 위치를 제어하기 위한 이들 선형모터(33)는, X가동부가 소정의 범위이상으로 이동하는 경우에도, 선형모터 고정자가 소정의 이동범위를 초과하여 이동되는 것을 방지하도록, 기능한다. 또한, 선형모터 고정자(25)가 이동할 때 마찰 또는 저항에 기인한 위치편차가 발생하는 경우에도, 그것을 보정할 수 있다.
상기 설명은 X방향을 고려한 것이지만, Y방향에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
본 실시예에서는, X-Y슬라이더는 X 및 Y방향으로 이동가능하기 때문에, 선형모터에 의해 발생될 구동력은 X-Y슬라이더의 위치에 따라서 다르다. 예를 들면, 도 4a에서 X-Y슬라이더(38)가 양(+)의 Y방향으로 이동한 다음에 양의 X방향으로 이동하면, 양의 X방향으로 이동하는 동안 X-Y슬라이더는 양의 Y방향에 근접한 측에 있기 때문에, 도면에 도시한 바와 같은 상부 X선형모터에 의해 발생된 구동력만이도면에서 도시한 바와 같은 하부 X선형모터에 의해 발생된 구동력보다 크다. 이것은, 이러한 경우에 이들 X선형모터의 출력이 같으면, θ방향의 모멘트는 X-Y슬라이더(38)에 인가되기 때문이다. X-Y슬라이더의 위치에 따라서, 고정자가 일체적인 구조체로 서로 접속되면, 구동반작용력이 상쇄될 때 θ방향의 모멘트가 인가된다. 본 실시예에서는, 선형모터의 구동력이 다르면, 선형모터 고정자는 기준구조체로부터 독립적으로 지지되므로, X 및 Y방향으로 이동하는 동안, 각 고정자는 서로 독립적으로, 구동반작용력을 상쇄하도록 기능한다.
[실시예 5]
도 5를 참조하면, 선행의 실시예에 따른 스테이지시스템이 웨이퍼스테이지로서 탑재된 주사형 노광장치의 실시예를 이하 설명한다.
배럴베이스(39)는 댐퍼(41)를 개재하여 바닥 또는 기반(40)에 의해 지지된다. 또한, 배럴베이스(39)는 레티클정반(42)을 지지하고, 레티클스테이지(43)와 웨이퍼스테이지(44)사이에 배치된 투영광학계(45)를 지지하도록 기능한다.
웨이퍼스테이지는 바닥 또는 기반에 의해 지지되는 스테이지정반(46)에 의해 지지되고, 이것은 그들의 위에 위치한 웨이퍼를 위치결정을 행하도록 기능한다. 한편, 레티클스테이지는 배럴베이스에 의해 지지되는 레티클스테이지 정반에 의해 지지된다. 레티클스테이지는 그들위에 형성된 회로패턴을 가지는 레티클을 운반하면서 이동가능하다. 웨이퍼스테이지(44)위에 위치한 웨이퍼위에, 레티클스테이지(43)위에 위치한 레티클을, 인쇄하기 위한 노광광은, 조명광학계(47)에 의해 공급된다.
웨이퍼스테이지(44)는 레티클스테이지(43)와 동기하여 주사이동한다. 레티클스테이지(43) 및 웨이퍼스테이지(44)의 주사시에, 그들의 위치는 각각의 간섭계를 이용해서 연속적으로 검출되고, 또한 검출된 위치는 레티클스테이지(43) 및 웨이퍼스테이지(44)의 구동유닛에 다시 공급된다. 이 구성에 의해, 이들 스테이지의 주사개시위치는 서로 동기할 수 있고, 또한 정속도 주사영역의 주사속도는 매우 정밀하게 제어될 수 있다. 레티클 및 웨이퍼가 투영광학계에 대하여 주사되는 기간동안, 레티클패턴은 회로패턴이 웨이퍼에 전사됨으로써 웨이퍼위에 인쇄된다.
노광광은, 예를 들면, 불소엑시머레이저, ArF엑시머레이저 및 KrF엑시머레이저 등의 자외광이어도 된다.
본 실시예에서는, 선행의 실시예에서 스테이지의 가속 및 감속에 의한 반작용력이 바닥에 주는 영향이 감소되는 스테이지시스템이, 웨이퍼스테이지로서 사용되므로, 진동 또는 요동이 감소되고, 고속으로 또한 고정밀도로 노광이 달성된다.
[실시예 6]
전자액추에이터는 가동자 및 고정자를 가지는 선형모터를 구비하고, 가동자 및 고정자는 도 6a에 도시한 바와 같은 텔레스코픽구조 또는 도 6b에 도시한 바와 같은 개방구조를 가져도 된다. 도 6a 및 6b에서는, 서로 분리되고 독립적인 가동자(2) 및 좌우 고정자(1),(1')를 각각 가진 전자액추에이터가 있다. 여기서, 좌우 고정자(1),(1')는 소정의 무게를 가진 반작용력카운터로서 또한 기능한다. 좌우 고정자는 기준구조체(4)위의 평면가이드면(6)을 따라서 이동가능하다. 도 6a에 도시된 바와 같은 텔레스코픽구조의 경우에는, 고정자(1),(1')가 직선방향의 대향단부에서 지지된다. 대향단부에서, 기준구조체(4)의 평면가이드면(6)을 따라서 자유롭게 이동할 수 있다. 가동자(2)는 가동자(2)에 의해 평면가이드면에 평행하게 이동하는 가동부(3)에 접속된다. 상판(5)은, 예를 들면, 가동부(3)위에 설치되고, 이에 의해 이동될 물품을 상판에 위치시킬 수 있다. 한편, 도 6b에 도시된 바와 같은 개방구조가 사용되는 경우, 그 구조 및 기능은 제 1실시예에서 설명된 것과 마찬가지이다.
통상의 이동장치, X-Y스테이지 및 노광장치는 텔레스코픽구조와 개방구조 중 어느 하나를 사용하여도 된다. 그러나, 상기한 바와 같이, 자외광을 노광광으로서 사용하는 노광장치에서는, 자외광의 광로를 따라서 존재하는 산소 및 수분은 완전히 정화되어야 한다.
도 7a 및 도 7b는 X-Y스테이지에서 선형모터의 고정자와 가동자사이의 관계가 텔레스코픽구조가 아니라 개방구조에 의거한 본 발명의 실시예에 따른 노광장치를 도시한다. 고정자의 내부에 설치된 차폐벽이 있고, 이 차폐벽은 조명광학계로부터 기판구조체의 단면으로 연장되고, 기판구조체는 레티클이 위치한 가동부를 포함하는 투영광학계로서 또한 기능한다. 이 벽의 내부공간은 불활성가스를 사용함으로써 정화된다.
도 7a는 레티클이 위치한 X-Y스테이지에 대한 사시도이고, 도 7b는 도 7a에서 방향 A로부터 본 단면도이다.
도 7a에는, 평면가이드면(6)을 가진 기준구조체(4)위에 설치된 전자액추에이터가 있다. 각 전자액추에이터는 가동자(2)(영구자석) 및 좌우 고정자(1),(1')를구비한다. 고정자(1),(1')는 서로 분리되어 독립적이고, 각각은 코일(48a)과 요크(48b)를 가진다. 고정자(1),(1')는 소정의 무게를 가진 반작용력카운터로서 또한 기능한다. 고정자는 기준구조체(4)의 평면가이드면(6)을 따라서 자유롭게 이동한다. 좌우의 가동자(2)를 가진 가동부(3)위에 상판(5)이 설치되어 있다. 이 상판(5)은 X-Y스테이지로서 기능한다. 레티클(52)은 상판(5)위에 배치되고, 평면가이드면(6)에 평행하게 가동자(2)에 의해 이동할 수 있다. 간섭계의 미러, 또는 바미러(52a),(52b),(52c)가 상판(5)위에 설치되어 있다. 이들 구성요소는 검출기(49a),(49b),(49c), 레이저헤드(도시하지 않음)등과 일체화하여 간섭계를 형성한다.
도 7b에서 도시한 바와 같이, 간섭계를 구성하는 미러, 바미러 및 검출기 등과, 가동자(2)와, 가동부(3)와, 상판(5) 및 레티클(52)을 덮기 위한 차폐벽(53)이 있다. 차폐벽(53)은 조명광학계(54)로부터 기판구조의 단면까지 연장되고, 이는 투영광학계(55)로서 또한 기능한다. 특히, 고정자(1),(1')는 텔레스코픽구조가 아닌 개방구조를 가진다. 차폐벽의 내부공간은 불순물에 대항하는 불활성가스에 의해 정화된다.
이와 같은 방식으로, 스테이지용 선형모터의 고정자 및 가동자사이의 관계는 개방형구조에 의거하고, 차폐벽은 고정자 및 가동자사이에 설치된다. 또한, 내부공간은 불활성가스에 의해 불순물에 대항하여 정화된다. 그 결과, 불소레이저광이 사용되는 경우에도, 투과율은 산소 또는 물에 의해 감쇄되지 않고, 투과율의 양호한 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 레티클 주위의 정화공간은 밀집될 수 있고, 불활성가스의 대체시간을 줄일 수 있다. 또한, 고정자가 정화공간 외부에 있기 때문에, 고정자로부터 가스를 제거함으로써 영향을 받지 않는다.
본 실시예는 1축 구동레티클스테이지에 대해서 설명하였지만, 레티클스테이지는 가동자에 대해 X축방향으로 이동할 수 있고, 이에 의해 X-Y스테이지를 구성된다. 또한, θ,Z 경사스테이지는 6축 이동웨이퍼스테이지를 구성하기 위하여 설치되어도 된다.
[반도체제조시스템의 실시예]
다음에, 예를 들면, 반도체칩(예를 들면, IC 또는 LSI), 액정패널, CCD, 박막자석헤드, 또는 마이크로머신 등의 반도체디바이스용 제조시스템의 실시예를 이하 설명한다. 이 시스템은, 반도체제조공장에 있는 생산기계에서 발생하는 어떤 장애의 수리, 그들의 정기적인 유지 또는 대안적으로, 소프트웨어 공급 등의 유지서비스를 제조공장 외부의 컴퓨터네트워크를 사용함으로써 행할 수 있도록, 구성되었다.
도 8은 한 측면에서의 생산시스템의 일반적인 구조의 개략도이다. 도면에서 (101)은 반도체디바이스제조장치를 구성하기 위한 벤더(장치공급메이커)의 사업소를 나타낸다. 이러한 제조기계의 실시예로서, 이 명세서에서는, 전공정용 기기(예를 들면, 노광장치, 레지스트도포장치, 에칭장치 등의 다양한 리소그래피장치, 열처리장치, 막형성장치 및 평탄화장치 등) 및 후공정용 기기(예를 들면, 조립장치 및 검사장치)가 상정되었다. 사업소(101)내부에는, 제조장치의 보수데이터베이스를 제공하기 위한 호스트관리시스템(108), 복수의 조작단말컴퓨터(110), 이들을 연결하여 인터넷을 구축하기 위한 근거리통신망(LAN)(109)이 있다. 호스트관리시스템(108)은, 사업소의 외부네트워크인 인터넷(105)에 LAN(109)을 접속하기 위한 게이트웨이를 구비하고, 또한 외부로부터 액세스를 제한하는 보안기능을 구비하고 있다.
한편, (102) 내지 (104)는 제조장치의 사용자인 단일의 반도체제조자 또는 복수의 반도체제조자의 복수의 제조공장을 나타낸다. 공장(102) 내지 (104)는 다른 제조자 또는 동일 제조자(예를 들면, 그들은 전공정공장 및 후공정공장)에 속해도 된다. 각 공장(102) 내지 (104)에는, 제조장치(106), 이들에 접속하여 인터넷을 구축하기 위한 근거리통신망(LAN)(111) 및 제조장치(106)의 조작상태를 감시하기 위한 감시시스템인 호스트관리시스템(107)이 있다. 각 공장(102) 내지 (104)의 호스트관리시스템(107)은, 공장의 외부네트워크인 인터넷(105)에 공장의 LAN(111)을 접속하기 위한 게이트웨이를 구비한다. 이 구조에 의해, 벤더(101)의 호스트관리시스템(108)은 각 공장의 LAN(111)으로부터 인터넷(105)을 통하여 액세스될 수 있다. 또한, 호스트관리시스템(108)의 보안기능에 의해, 승인된 사용자만이 액세스 할 수 있다. 보다 상세하게는, 인터넷(105)을 통하여, 제조장치(106)의 조작상황을 표시하는 상태정보(예를 들면, 어떤 장애가 발생한 기계의 상태)는 공장으로부터 벤더로 통지로서 전송된다. 또한, 도움정보 등의 최신 소프트웨어프로그램 및 보수정보뿐만 아니라 통지에 응답하는 어떤 응답정보(즉, 예를 들면, 장애를 처리하여야 하는 방법에 대한 정보 또는 처리에 관한 소프트웨어 데이터)는 벤더로부터 공급된다. 각 공장(102) 내지 (104)과 벤더(101)사이의 데이터통신과, 각 공장의 LAN(111)을 통한 데이터통신은, 인터넷에서 일반적으로 사용된 통신프로토콜(TCP/IP)을 사용하여도 된다. 인터넷을 사용하는 대신에, 제 3자의 액세스가 허용되지 않는 매우 엄격한 보안을 가지고 제어된 전용선네트워크(예를 들면, ISDN)가 사용되어도 된다. 또한, 호스트관리시스템은 벤더에 의해 구비된 상기 시스템에 제한되는 것은 아니다. 데이터베이스는 사용자에 의해 구축되어도 되고, 외부네트워트에 설정되어도 되고, 이에 의해 복수의 사용자 공장으로부터 액세스될 수 있다.
도 9는 도 8과는 상이한 다른 측면에서 본 실시예에 따른 제조시스템의 일반적인 구조의 개략도이다. 선행의 실시예에서는, 제조장치 및 이 제조장치의 벤더의 관리시스템을 각각 가지는 복수의 사용자 공장은 외부네트워크를 통하여 서로 접속되고, 이에 의해, 외부네트워크를 통하여, 각 공장의 제조관리에 관한 정보 또는 적어도 하나의 제조장치에 관한 정보는 데이터통신될 수 있다. 이에 비해서, 본 실시예에서는, 다른 벤더로부터 공급된 제조장치를 구비한 공장과 사용자 제조장치에 대응하는 이들의 벤더의 관리시스템을, 공장 외부의 외부네트워크를 통하여 서로 접속하고, 이에 의해 이들 제조장치의 보수정보는 데이터통신될 수 있다.
도면에서, (201)은 제조장치 사용자(즉, 반도체디바이스 제조자)의 제조공장을 나타낸다. 공장에서 생산라인을 따라서, 각종의 처리를 행하기 위한 다수의 제조장치가 있고, 즉, 본 실시예에서는, 노광장치(201), 레지스트처리장치(203) 및 막형성처리장치(204)가 도입되고 있다. 한 개의 공장(201)만이 도면에 도시되어 있지만, 실제로는, 복수의 공장이 네트워크로 구성되어도 된다. 공장에서의 각제조장치는 LAN(206)을 통하여 접속되어 인터넷을 구축한다. 생산라인의 작업은 호스트관리시스템(205)에 의해 관리된다.
한편, 예를 들면, 노광장치제조자(210), 레지스트처리장치 제조자(220) 및 막형성장치 제조자(230)등의 벤더(장치공급 메이커)의 사업소에는, 벤더가 공급한 장치를 위한 원격관리보수를 행하기 위한 호스트관리시스템(211),(221),(231)이 있다. 이들 호스트관리시스템의 각각은 외부네트워크를 위한 게이트웨이 및 보수데이터베이스를 갖추고 있다. 사용자공장에서 장치를 관리하기 위한 호스트관리시스템(205) 및 장치벤더의 관리시스템(211),(221),(231)은 외부네트워크(200)(인터넷) 또는 전용선네트워크를 통하여 서로 접속된다. 이 제조시스템에서는, 어떤 장애가 생산라인의 제조장치의 어느 한 장치에서 발생하면, 제조장치의 작업이 정지된다. 그러나, 이것은 인터넷(200)을 통하여 해당 장치벤더로부터, 장애의 기계를 위한 원격관리보수를 통하여 신속하게 대처할 수 있다. 그러므로, 생산라인의 정지는 짧다.
공장의 각각의 제조장치는, 저장디바이스에 저장된 네트워크 액세스용 소프트웨어와 장치작동용 소프트웨어를 실행하기 위한 디스플레이, 네트워크인터페이스 및 컴퓨터를 가지고 있다. 저장디바이스는, 내부메모리 또는 하드디스크이어도 되고, 또는 대안적으로 네트워크 파일서버이어도 된다. 네트워크 액세스용 소프트웨어는, 전용 또는 범용 웹브라우저를 포함하고 또한 도 10에 도시한 바와 같은 사용자 스크린인터페이스가, 예를 들면, 디스플레이위에 제공된다. 각 공장에서 제조장치를 관리하는 조작자는, 예를 들면, 장치기종(401), 시리얼넘버(402), 트러블 건명(403), 장애발생일(404), 긴급도(405), 증상(406), 대처법(407) 및 경과(408) 등의 다양한 정보를 화면위의 입력항목에 입력한다. 이와 같이 입력된 정보는 인터넷을 통하여 보수데이터베이스로 전송된다. 그 결과, 적절한 보수정보가 보수데이터베이스로부터 사용자의 디스플레이로 응답된다. 또한, 웹브라우저에 의해 구비된 사용자 인터페이스는 도시된 바와 같이 하이퍼링크 기능(410) 내지 (412)을 가능하게 한다. 그 결과, 조작자는 각 아이템마다 정보의 상세를 액세스할 수 있고, 또한 조작자는 벤더에 의해 제공된 소프트웨어 라이브러리로부터 제조장치에 사용될 최신 버전의 소프트웨어를 얻을 수 있다. 또는, 작업자는 공장조작자를 위해 준비된 조작가이드(도움 정보)를 얻을 수 있다.
다음에, 상기한 생산시스템을 사용하는 반도체디바이스 제조프로세스를 이하 설명한다. 도 12는 마이크로디바이스의 제조를 위한 일반적인 공정의 플로우차트이다.
단계 1은 반도체디바이스의 회로를 설계하기 위한 설계공정이다. 단계 2는 회로패턴설계에 의거하여 마스크를 만들기 위한 공정이다. 단계 3은 실리콘 등의 재료를 사용함으로써 웨이퍼를 제조하는 공정이다. 단계 4는 이와 같이 제조된 마스크 및 웨이퍼를 사용함으로써, 회로를 리소그래피에 의해 웨이퍼위에 실제로 형성하는 웨이퍼공정(전공정이라 칭함)이다. 이 단계에 후속하는 단계 5는 조립공정(후공정이라 칭함)이고, 여기서 단계 4에서 처리된 웨이퍼는 반도체칩으로 형성된다. 이 단계는 조립(다이싱, 본딩) 및 포장(칩밀봉)공정 등을 포함한다. 단계 6은, 단계 5에 의해 제공된 반도체디바이스를 위한 동작테스트, 내구성테스트등을 행하는 검사단계이다. 이들의 공정에 의해서, 반도체디바이스는 종료되어 출하된다(단계 7).
전공정 및 후공정은 별도의 전용 공장에서 행해진다. 각 공장에서, 보수는 상기한 원격보수시스템에 의거하여 행해진다. 또한, 전공정공장 및 후공정공장 사이에, 장치보수 및 제조관리에 관한 정보를 위한 데이터통신은 인터넷 또는 전용선네트워크의 사용에 의해 할 수 있다.
도 13은 웨이퍼프로세스의 상세를 나타내는 플로우차트이다.
단계 11은 웨이퍼의 표면을 산화하기 위한 산화공정이다. 단계 12는 웨이퍼표면에 절연막을 형성하기 위한 CVD공정이다. 단계 13은 증착에 의한 웨이퍼에 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 단계 14는 웨이퍼에 이온을 주입하기 위한 이온주입공정이다. 단계 15는 웨이퍼에 레지스트(감광성 재료)를 도포하기 위한 레지스트처리이다. 단계 16은 상기한 노광장치를 통하여 웨이퍼위에 마스크의 회로패턴을 노광에 의해 인쇄하기 위한 노광공정이다. 단계 17은 노광된 웨이퍼를 현상하기 위한 현상공정이다. 단계 18은 현상된 레지스트상 이외의 부분을 제거하기 위한 에칭공정이다. 단계 19는 에칭공정을 행한 후에 웨이퍼에 잔류하는 레지스트재료를 박리하기 위한 박리공정이다. 이들 공정을 반복함으로써, 회로패턴은 웨이퍼위에 중첩하여 형성된다.
이들 공정에서 사용된 장치가 상기한 원격보수시스템을 개재하여 보수되므로, 어떤 장애도 미리 방지할 수 있다. 장애가 발생하면, 신속하게 대처할 수 있다. 그러므로, 디바이스 생산성은 현저하게 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 이동장치 및 스테이지에서는, 가동부가 이동하는 동안 가속 또는 감속시에 반작용력이 고정자에 의해 수용된다. 수용된 반작용력을 가지는 고정자는, 반작용력이 고정자의 운동에너지로 변환됨으로써 이동하고, 이에 의해 고정자는 반작용력카운터로서 기능한다. 이 구조에 의해, 이동장치 또는 스테이지의 반작용력에 의해 발생된 장치 기준구조체의 진동을 방지할 수 있다. 또한, 2개의 고정자가 장치기준구조체를 따라서 이동하므로, 가동자의 가속에 따라서, 가동자가 이동하는 동안 어떤 바이어스된 로드도 작게 할 수 있다.
상기한 스테이지를 가지는 노광장치에 의하면, 스테이지의 이동으로부터 초래되는 진동 또는 요동의 영향은 저감될 수 있고, 이에 의해 오버레이정밀도, 선폭정밀도, 처리량은 개선될 수 있다. 또한, 가동자가 이동하는 동안 바이어스된 로드는 작게 할 수 있고, 오버레이정밀도는 개선할 수 있다. 또한, 스테이지의 가속 또는 감속에 의한 반작용력의 영향은 감소될 수 있기 때문에, 동일한 바닥에 위치한 다른 장치의 영향은 더욱 감소된다. 또한, 장치에 의해 점유될 영역의 확대를 방지할 수 있다.
두번째로, 자외광을 사용하는 본 발명의 노광장치에서는, 레티클스테이지 주위의 정화공간은 컴팩트하게 할 수 있고, 그러므로, 교체시간은 단축된다. 또한, 고정자가 정화공간의 외부에 있으므로, 고정자의 가스를 제거하는 효과를 회피할 수 있다. 자외광의 광로에서, 보다 상세하게는, 불소레이저의 광로에서의 투과율과 이 광로에서의 안정성이 확보된다. 그 결과, 고정밀로 또한 고처리량으로 노광이 달성된다.
본 발명은 이 명세서에서 개시된 구조에 대해서 설명하였지만, 이 구조는 설명된 상세에 제한되지 않고, 이 출원은 다음의 클레임의 범위 또는 개선의 목적 내에 있는 변형 및 변경을 포함하도록 의도되어 있다.

Claims (27)

  1. 가이드면을 가진 기준구조체와;
    가이드면을 따라서 이동가능한 가동부재와;
    상기 가동부재의 대향하는 측에 배치된 복수의 액추에이터를 구비한 이동기구로서,
    상기 복수의 액추에이터는 각각 상기 가이드면을 따라서 2차원적으로 상기 가동부재를 이동시키기 위해 가동자와 고정자를 가지고, 상기 복수의 액추에이터의 고정자는 상기 가동부재의 구동에 응답하는 반작용력에 의해 2차원적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 이동기구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고정자는 가이드면을 따라서 이동가능한 것을 특징으로 하는 이동기구.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고정자는 가이드면을 따라서 2차원방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 이동기구.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 액추에이터는 가동자와 고정자를 가진 선형모터인 것을 특징으로 하는 이동기구.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 선형모터의 고정자가 코일에 의해 형성되고, 상기 선형모터의 가동자는 영구자석에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이동기구.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 선형모터의 고정자는 영구자석에 의해 형성되고, 상기 선형모터의 가동자는 코일에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이동기구.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 고정자에 의해 수용되는 상기 가동부의 구동반작용력에 기인하여 평면을 따라서 이동된 반작용력카운터를 위치결정하기 위한 위치계측디바이스와 구동기구를 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 이동기구.
  8. 제 1항에 기재된 이동기구와, 가동부를 위치결정하기 위한 위치계측디바이스와 구동기구를 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 고정자의 위치제어용 액추에이터를 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 스테이지는 θ와 Z축 경사스테이지가 설치되고, 6축방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 스테이지.
  11. 투영광학계를 개재하여 기판 위에 회로패턴의 일부를 노광하고, 상기 기판 위에 원판의 패턴의 소정의 노광영역을 인쇄하기 위한 노광수단과;
    상기 노광을 위한 원판과 기판을 이동시키거나, 또는 원판 또는 기판을 이동시키기 위한 제 8항에 기재된 스테이지와;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 노광은, 원판 및 기판이 투영광학계에 상대적으로 주사이동하고, 이에 의해 원판의 패턴의 소정의 노광영역이 기판위에 주사인쇄되는 주사노광에 의해 행해지고, 또한 주사를 위해, 원판과 기판, 또는 원판이나 기판이 상기 스테이지에 의해 이동하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 스테이지는 투영광학계가 설치된 배럴베이스에 접속하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 자외광은 노광광으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 자외광은 레이저원으로부터의 레이저광인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 레이저광은 불소엑시머레이저인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 레이저광은 ArF엑시머레이저인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 스테이지에서, 선형모터의 고정자와 가동자 사이의 관계는 개방구조에 의거하고, 차폐벽은 고정자내측에 설치되고, 상기 차폐벽은 가동자를 가지는 가동부를 둘러싸면서, 기판구조체에 조명광학계와 투영광학계로부터 연장되거나 또는, 조명광학계나 투영광학계로부터 연장되고, 내부공간을 불활성가스의 사용에 의해 정화되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  19. 제 18항에 있어서, 위치계측수단으로서 사용하기 위한 간섭계는 차폐벽내의 정화영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 반작용력카운터는 직선방향으로 추력을 생성하기 위한 액추에이터에 의해 지지되고, 직선방향의 상기 구동반작용력은 스테이지베이스로부터, 바닥에 의해 지지되는 반작용력수용구조체에 의해 각각 수용되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  21. 반도체시스템에서, 제 11항에 기재된 노광장치를 포함하고 다양한 공정을 위한 제조장치의 그룹을 제공하는 단계와;
    제조장치그룹을 사용하여 복수의 프로세스에 의해 반도체디바이스를 제조하는 단계와;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  22. 제 21항에 있어서, (i) 근거리통신망(LAN)을 개재하여 그룹의 제조장치를 서로 접속하는 단계와, (ii) 반도체제조시스템의 외부의 근거리통신망과 외부네트워크 사이에 제조장치그룹의 적어도 한 개의 제조장치에 관한 관련정보를 데이터통신하는 단계와를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  23. 제 21항에 있어서, 노광장치의 사용자 또는 벤더에 의해 제공된 데이터베이스는 외부네트워크를 통하여 액세스할 수 있고, 이에 의해 제조장치에 관한 보수정보는 데이터통신을 통하여 얻을 수 있고, 또한 상기 제조관리는 반도체시스템과 별개의 반도체시스템 사이에 외부네트워크를 통하여 형성된 데이터통신에 의거하여 행해지는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  24. 제 11항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 포함하는 다양한 공정용 제조장치의 그룹과;
    제조장치그룹의 제조장치를 서로 연결하기 위한 근거리통신망과;
    근거리통신망으로부터 반도체시스템 밖의 외부네트워크로 액세스하기 위한 게이트웨이와;
    를 구비하는 반도체제조시스템에 있어서,
    상기 그룹에서 적어도 한 개의 제조장치에 관한 정보는 근거리통신망 및 게이트웨이의 사용에 의해 데이터통신을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조시스템.
  25. 제 11항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 보수하는 방법으로서,
    반도체제조시스템 밖의 외부네트워크에 접속된 보수데이터베이스를 노광장치의 사용자 또는 벤더에 의해 준비하는 단계와;
    외부네트워크를 통하여 반도체제조시스템으로부터 보수데이터베이스로 액세스를 허용하는 단계와;
    외부네트워크를 통하여 반도체제조시스템으로 보수데이터베이스에 저장된 보수정보를 전송하는 단계와
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 보수방법.
  26. 제 11항에 있어서, 상기 노광장치는, 디스플레이, 네트워크 인터페이스 및 네트워크용 소프트웨어를 실행하기 위한 컴퓨터를 부가하여 구비하고,
    상기 노광장치에 관한 상기 보수정보는 컴퓨터 네트워크를 통하여 데이터통신하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 네트워크용 소프트웨어는, 상기 노광장치가 설치된 반도체시스템 밖의 외부네트워크에 접속되어 상기 노광장치의 벤더 또는 사용자에 의해 제공되는, 보수데이터베이스에 액세스하기 위한 사용자인터페이스를 화면위에 제공하고, 이에 의해 외부네트워크를 통하여 데이터베이스로부터 정보를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
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