KR100430494B1 - 진동의영향이없는오브젝트테이블을갖는위치설정장치및상기위치설정장치가제공된리소그래피장치 - Google Patents

Abstract

제 1 프레임(45)에 고정된 가이드(141,65) 상에서 이동가능한 오브젝트 테이블(1,5)이 구비된 구동유닛(147,149,151;69,71)이 있는 위치 설정 장치(21,31). 오브젝트 테이블(1,5)상의 구동유닛(147,149,151;69,71)에 의해 가해진 구동력으로 부터 발생된 구동유닛(147,149,151;69,71)상의 오브젝트 테이블(1,5)의 반작용력이 제 2 프레임(41)에 배타적으로 전달되는 동안, 구동유닛(147,149,151;69,71)의 고정부(153,73)는 제 1 프레임(45)으로부터 동적으로 떨어지는 위치 설정 장치(21,31)의 제 2 프레임(41)에 고정된다. 위치 설정 장치(21,31)의 특정 실시예에 있어서, 오브젝트 테이블(1,5)은 구동유닛(147,149,151;69,71)의 전기코일 시스템(147,69)과 자석 시스템의 로렌쯔 힘(Lorentz force)에 의해 구동유닛(147,149,151;69,71)의 고정부(153,73)에 배타적으로 연결된다. 반작용력이 제 2 프레임(41)에 배타적으로 전달되기 때문에, 상기 반작용력이나 탄성 변형을 발생시키지 않는다. 구동유닛(147,149,151;69,71)에 의한 가이드(141,65)와 관련되어 위치되는 오브젝트 테이블(1,5)의 정확성은 따라서 상기의 진동이나 변형에 의해 악 영향을 받지 않는다. 위치 설정 장치(21,31)는 집적 반도체 회로를 제조하기 위한 리소그래피 장치에 사용된다. 리소그래피장치는 포커싱 시스템(3)에 관련되어 이동가능한 기판 홀더(1)를 갖는 제 1 위치 설정 장치(21)와 포커싱 시스템(3)에 관련되어 이동가능한 마스크 홀더(5)를 갖는 제 2 위치 설정 장치(31)를 포함한다.

Description

진동의 영향이 없는 오브젝트 테이블을 갖는 위치 설정 장치 및 상기 위치설정장치가 제공된 리소그래피 장치

본 발명은 오브젝트 테이블과 구동 유닛이 구비된 위치 설정 장치에 관한 것으로, 특히 상기 구동 유닛의 고정부가 제 1 프레임으로 부터 동적으로 분리되는 상기 위치 설정 장치의 제 2 프레임에 고정되는 동안, 상기 오브젝트 테이블이 상기 위치 설정 장치의 제 1 프레임에 고정된 가이드 상에서 적어도 X 방향으로 평행하게 이동되는 것에 관한 것이다.

본 발명은 또한 수직한 Z 방향에 평행하며, 방사원, 마스크 홀더, Z 방향에 평행한 주축을 갖는 포커싱 시스템 및, 위치 설정 장치에 의해 Z 방향에 수직하게 이동가능한 기판 홀더를 차례로 지지하는 기계 프레임이 구비된 리소그래피장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한 수직한 Z 방향에 평행하며, 방사원, 위치 설정 장치에 의해 Z 방향에 수직하게 이동 가능한 마스크 홀더, Z 방향에 평행한 주축을 갖는 포커싱 시스템 및, 추가적인 위치 설정 장치에 의해 Z 방향에 수직하게 이동가능한 기판 홀더를 차례로 지지하는 기계 프레임이 구비된 리소그래피 장치에 관한 것이다.

미국 특허 제 5,260,580호에 본 명세서에 기술된 종류의 위치 설정 장치가 개시되어 있다. 공지의 위치 설정 장치는 그 회전이 제 1 프레임에 의해서 이루어지는 고정 베이스상에서 안내되고 또한 지지되는 오브젝트 테이블을 포함한다. 공지의 위치 설정 장치는 오브젝트 테이블을 고정 베이스 상으로 이동시키기 위한 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛은 고정부가 고정 베이스에 의해 지지되는 제 1 선형 모터와 고정부가 제 2 프레임에 의해 지지되는 제 2 선형 모터를 포함한다. 제 2 프레임이 제 1 프레임으로 부터 동적으로 절연되기 때문에 제 2 프레임에서 생기는 기계적 힘과 진동이 제 1 프레임으로 전달되지 않는다. 공지의 위치 설정 장치의 오브젝트 테이블은 제 2 선형 모터에 의해 작동중에 원하는 끝 위치에 근접한 위치로 이동이 가능하기 때문에, 제 1 선형 모터에 의해 원하는 끝 위치로 이동할 수 있다. 제 2 선형 모터에 의한 오브젝트 테이블의 이동은 보통 비교적 크고 스피드 제어된 이동이 되며 그 이동중에는 제 2 선형 모터가 상기 오브젝트 테이블 상에서 비교적 큰 구동력을 나타낸다. 제 1 선형 모터에 의한 오브젝트 테이블의 이동은 비교적 작고 위치 제어된 이동이 되며 그 이동중에는 제 1 선형 모터가 상기 오브젝트 테이블 상에서 비교적 작은 구동력을 나타낸다. 제 2 선형 모터의 고정부가 제 1 프레임으로부터 동적으로 절연되는 제 2 프레임에 의해 지지되기 때문에, 제 2 선형 모터 상에서 오브젝트 테이블에 의해 발생되는 비교적 큰 반작용력과 오브젝트 테이블 상에서 제 2 선형 모터에 의해 발생되는 구동력의 증가 뿐만 아니라 제 2 프레임에서 반작용력에 의해 생기고 제 1 프레임, 고정 베이스 및, 오브젝트테이블로 전달되는 기계적 진동을 방지할 수 있다. 따라서, 공지의 위치 설정 장치의 고정 베이스와 오브젝트 테이블이 제 2 선형 모터에 의해 생기는 비교적 강한 진동의 영향을 받지 않는다는 사실은 오브젝트테이블이 제 1 선형 모터에 의해 원하는 끝 위치로 빠르고 정밀한 방식으로 이동이 가능하다는 것을 의미한다.

공지의 위치 설정 장치의 단점은 제 1 선형 모터의 고정부가 오브젝트 테이블이 안내되는 고정 베이스에 의해 지지되는 것이다. 그 결과로 인하여, 제 1 선형 모터 상의 오브젝트 테이블에 의해 발생되는 반작용력과 오브젝트 테이블상의 제 1 선형 모터에 의해 발생된 증가된 구동력이 고정 베이스와 제 1 프레임으로 전달된다. 제 1 선형 모터에 의한 오브젝트 테이블의 이동이 비교적 적기 때문에, 반작용력의 값은 비교적 작게 되지만, 비교적 큰 진동수를 갖는다. 특히, 비교적 짧은 시간에 원하는 끝 위치로 오브젝트 테이블의 이동이 일어난다면, 반작용력의 진동수는 공지의 위치 설정 장치의 제 1 프레임과 같은 보통의 프레임이 갖는 자연 진동수와 비교될 수 있다. 따라서, 제 1 선형 모터의 반작용력은 제 1 프레임에 공명을 일으키게 되기 때문에 비교적 강한 기계적진동이 제 1 프레임, 고정 베이스 및, 오브젝트 테이블에서 생기게 되어, 제 1선형 모터의 위치 설정 정밀도가 떨어지고 원하는 끝 위치에 도달하는 시간을 연장시킨다.

본 발명을 첨부의 도면을 참고로 아래에 상세히 설명하겠다.

도 1는 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 사시도.

도 2는 도 1의 리소그래피 장치의 다이어그램.

도 3는 도 1의 리소그래피 장치의 베이스와 기판홀더를 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 베이스와 기판 홀더의 평면도.

도 5는 도 1의 장치의 마스크 홀더의 평면도.

도 6는 도 5의 VI- VI선을 따라 취한 단면도.

도 7는 도 1의 장치의 동적 절연체의 단면도.

도 8은 도 7의 VIII- VIII선을 따라 취한 단면도.

도 9는 도 1의 리소그래피 장치의 힘 작동 시스템의 개략도.

본 발명의 목적은 공지의 위치 설정 장치에 관해 상기에 기술된 단점을 가능한 한 많이 보완한 위치 설정 장치를 제공하는데 있다. 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서 작동중에 구동 유닛상에서 오브젝트 테이블에 의해 가해지며 오브젝트 테이블 상에서 구동 유닛에 의해 가해지는 구동력으로부터 발생하는 반작용력이 제 2 프레임으로 배타적으로 전달되는 것을 특징으로 한다. 상기 반작용력이 제 2 프레임에 배타적으로 전달되기 때문에, 기계적 진동이 반작용력에 의해서만 제 2 프레임에 발생된다. 제 2 프레임이 제 1 프레임으로 부터 동적으로 절연되고, 반작용력에 의해 제 2 프레임에 발생되는 기계적 진동이 제 1 프레임에 전달되지 않기 때문에, 제 1 프레임, 가이드 및, 오브젝트 테이블이 상기 반작용력에 의해서 발생되는 기계적 진동에 의해 영향을 받지 않는다. 따라서 제 1 프레임은 오브젝트 테이블이 구동 유닛에 의해서 원하는 끝단(end) 위치로 정밀하게 이동될때 발생하는 상기 반작용력의 비교적 높은 주파수 성분에 의한 공명을 일으키지 않는다. 제 1 프레임이 반작용력에 의해서 발생된 기계적 진동에 의해 영향을 받지 않는다는 것은 위치 설정 정밀도와 위치 설정에 필요한 시간이 제 1 프레임에 기계적 진동이 발생되지 않음으로 인해서 향상될 뿐만 아니라, 원하는 끝단 위치로 오브젝트 테이블의 위치 설정 중에 허용가능한 구동력의 비교적 높은 주파수 때문에 필요 시간이 더 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 위치 설정 장치의 특정 실시예는 오브젝트 테이블이 작동중에 구동 유닛의 전기 코일 시스템 및 자석 시스템의 로렌쯔 힘에 의해 구동 유닛의 고정부에 배타적으로 연결된다. 오브젝트 테이블이 로렌쯔 힘에 의해서 구동 유닛의 고정부에 배타적으로 연결되기 때문에, 오브제트 테이블이 구동 유닛의 고정부에서 물리적으로 절연되는 즉, 오브젝트 테이블과 구동 유닛의 고정부 사이에 물리적 접촉이나 연결이 일어나지 않는다. 본 실시예에 서는 상기 로렌쯔 힘은 오브젝트 테이블 상에서 구동 유닛에 의해 발생되는 구동력을 포함한다. 오브젝트 테이블이 구동 유닛의 고정부로 부터 물리적으로 절연되기 때문에, 로렌쯔의 힘으로부터 발생되는 반작용력에 의해 구동 유닛의 고정부에 발생하는 기계적 진동이 구동 유닛을 거쳐서 오브젝트 테이블과, 제 1 프레임에 전달되는 것이 방지된다.

본 발명에 따른 위치 설정 장치의 다른 실시예에서는, 자석 시스템과 전기코일 시스템이, 제 2 프레임에 고정된 고정부 및 고정부의 가이드 상에서 X 방향에 평행하게 이동되는 가동부가 구비된 제 2 선형 모터를 포함하는 구동 유닛의 제 1 선형 모터에 속하며, 제 1 선형 모터의 자석 시스템은 오브젝트 테이블에 고정되어 있고, 제 1 선형 모터의 전기 코일 시스템은 제 2 선형 모터의 가동부에 고정된다. 상기의 실시예에서는, 오브젝트 테이블은 제 2 선형 모터에 의해 X 방향에 평행한 비교적 큰 거리로 원하는 끝 위치에 근접한 위치로 이동되며, 그때는 본 목적에 적합하게 오브젝트 테이블은 제 1 선형 모터의 로렌쯔의 힘에 의해 제 2 선형 모터의 가동부와 관련되어 실제적으로 일정한 위치에 있게 된다. 그 후에, 오브젝트 테이블은 제 1 선형 모터에 의해 원하는 끝단 위치로 이동할 수 있고, 이때, 제 2 선형 모터의 가동부는 고정부와 관련되어 일정 위치에 있게 된다. 오브젝트 테이블이 제 1 선형 모터에 의해 끝단 위치로 위치 설정중에만 비교적 작은 거리를 이동할 필요가 있음으로, 제 1 선형 모터의 작석 시스템과 전기 코일 시스템은 단지 비교적 작은 치수를 갖는 것이 필요하다. 제 2 선형 모터에 의해 생기는 구동력으로 부터 발생되는 제 2 선형 모터의 고정부상의 반작용력은 직접 제 2 프레임으로 전달된다.

제 1 선형 모터에 의해 생기는 로렌쯔의 힘으로부터 발생되는 제 1 선형 모터의 전기 코일 시스템상의 반작용력은 가동부, 가이드 및, 제 2 선형 모터의 고정부를 경유하여 제 2 프레임에 전달된다.

본 발명에 따른 위치 설정 장치의 다른 실시예에서는 구동 유닛이 제 3 선형 모터의 고정부의 가이드 상에서 X 방향에 수직한 Y 방향에 평행하게 이동될 수 있는 제 2 선형 모터의 가동부에 고정되는 고정부가 구비된 상기 제 3 선형 모터를 포함하고, 제 1 선형 모터의 전기 코일 시스템은 제 3선형 모터의 가동부에 고정된다. 상기 위치설정장치의 실시예에서는, 예를 들면, 오브젝트 테이블의 가이드가 X 방향과 Y 방향에 평행하게 연장된 표면이므로 오브젝트 테이블은 X 방향과 Y방향에 평행하게 이동된다. 오브젝트 테이블이 제 2 및 제 3 선형 모터에 의해 원하는 끝단 위치에 근접한 위치로 X 방향과 Y 방향에 평행하게 비교적 큰 거리를 이동이 가능하기 때문에 오브젝트 테이블은 제 1 선형 모터에 의해 원하는 끝 위치에서 위치 설정이 가능하다. 오브젝트 테이블이 X 방향과 Y 방향에 평행하게 비교적 작은 거리를 이동이 가능하게 하는 것은 제 1선형모터의 자기 시스템과 전기 코일 시스템의 적절한 설계를 통하여 달성될 수 있다. 제 2 선형 모터에 의해 발생되는 구동력에 의해 일어나는 제 2 모터의 고정부상의 반작용력은 제 2 프레임으로 직접 전달되고, 제 3 선형 모터에 의해 발생되는 구동력에 의해 일어나는 제 3 모터의 고정부상의 반작용력은 제 2 선형 모터의 가동부, 가이드 및, 고정부를 경유하여 제 2 프레임으로 전달된다. 제 1 선형 모터에 의해 발생되는 로렌쯔의 힘으로 부터 일어나는 제 1 선형 모터의 전기 코일 시스템상의 반작용력은 제 2 및 제 3 선형 모터의 가동부, 가이드 및, 고정부를 그 순서대로 경유하여 제 2 프레임에 전달된다.

본 발명에 따른 다른 실시예의 위치 설정 장치는 작동중에 제 1 프레임 상에서 보상력을 가하고, 전기 제어 유닛에 의해 제어되는 힘 작동기 시스템이 구비되며, 상기 보상력은 중력의 기계 모멘트 방향에 반대인 방향과 기준점에 관해 오브젝트 테이블 상에서 일어나는 상기 중력의 기계 모멘트의 값과 같은 값을 갖는 제 1 프레임의 기준점에 관한 기계 모멘트를 갖는다. 오브젝트 테이블은 그 위에서 생기는 중력에 의해서 결정되는 지지력을 갖는 제 1 프레임의 가이드에 놓여진다. 오브젝트 테이블이 이동될때, 가이드상의 지지력의 적용점은 제 1 프레임에 관련해 이동된다. 힘 작동기의 사용은 제 1 프레임에 관련된 적용점과 오브젝트 테이블의 비교적 크고 빠른 이동의 결과로 제 1 프레임에 진동이나 흔들림이 일어나지 않는다. 제어 유닛은 제 1 프레임에 관련된 오브젝트 테이블의 위치에 대한 함수로서 힘 작동기 시스템의 보상력을 제어한다. 상기 보상력으로 인해서, 이동가능한 오브젝트 테이블은 제 1 프레임과 관련하여 일정한 위치를 갖는 소위 가상 중력 중심을 갖는다. 따라서, 본 실시예에서는, 제 1 프레임이 오브젝트 테이블의 구동 유닛의 반작용력에 의해 생기는 기계적 진동의 영향을 받지 않을 뿐만아니라 제 1 프레임과 관련된 오브젝트 테이블의 실제적인 중력 중심의 이동에 의해 발생하는 기계적 진동에 의해 영향을 받지 않는다. 위치 설정 장치의 위치 설정 정밀도와 원하는 끝 위치로 오브젝트 테이블이 이동하는데 필요한 시간이 상기의 방식으로 안하여 더욱 향상되었다.

본 발명에 따른 위치 설정 장치의 다른 실시예에서는, 힘 작동기 시스템이 제 1 프레임상에 수직 방향에 평행하게 보상력을 가하고, 오브젝트 테이블이 수평방향으로 평행하게 이동이 가능하다. 힘 작동기 시스템이 제 1프레임 상에서 수직방향에 평행하게 보상력을 가하고, 제 1 프레임 상에 오브젝트 테이블의 구동방향으로 보상력을 발생시키지 못함으로써, 구동방향에 평행하게 ·지향된 제 1프레임의 기계적 진동을 방지하기 위해서 오브젝트 테이블의 구동 유닛의 반작용력과 관련된 수단에 첨가하여 추가적인 수단이 필요없다. 제 1 프레임의 수직 진동은 힘작동기 시스템의 보상력의 값이 일정하게 유지되고 제 1 프레임 상에서의 보상력의 적용점이 오브젝트 테이블의 위치에 대한 함수로서 이동될때 방지된다. 힘 작동기 시스템의 보상력의 적용점의 이동은 예를들면, 적어도 2개의 절연된 힘 작동기가 구비된 힘 작동기 시스템의 사용을 통하여 달성되며, 힘 작동기의 보상력은 일정한 값을 갖는 절연된 힘 작동기 보상력의 총합으로서의 오브젝트 테이블의 위치의 함수로서 개별적으로 제어된다.

본 발명에 따른 위치 설정 장치의 다른 실시예에서는, 힘 작동기 시스템이 삼각형 모양으로 상호 배열되고 제 1 프레임 상에서 수직 방향으로 평행하게 보상력을 발생시키는 3개의 힘 작동기를 포함하며, 오브젝트 테이블이 수평의 X 방향에 평행하고 X 방향에 수직인 수평 Y 방향에 평행하게 이동가능하다. 삼각형 모양으로 배열된 3개의 힘 작동기가 구비된 힘 작동기 시스템의 사용은 X 방향에 평행한 오브젝트 테이블의 이동으로 부터 발생하는 제 1 프레임 상의 기계적 진동을 방지할 뿐만 아니라 Y 방향에 평행한 오브젝트 테이블의 이동으로부터 발생하는 제 1 프레임의 기계적 진동을 방지할 수 있다. 각개의 힘 작동기의 보상력의 총합이 작동중에 일정하게 유지됨으로, 제 1 프레임의 수직 진동이 발생되지 않는다. 게다가 힘 작동기의 삼각형식 배열은 힘 작동기 시스템이 안정된 작동을 하게 한다.

본 발명에 따른 위치 설정 장치의 다른 실시예에서는, 힘 작동기 시스템이 동적 절연체의 시스템에 통합하여 제 1 프레임이 위치 설정 장치의 베이스에 연결된다. 동적 절연체는 비교적 낮은 기계적 강성을 갖는 댐퍼이고, 이에 의해 제 1 프레임이 상기 베이스에서 동적으로 절연된다 . 댐퍼가 비교적 낮은 기계적 강성을 가짐으로써, 베이스에 고정되는 제 2 프레임의 진동이 제 1 프레임으로 전달되지 않는다면 플로어 진동이나 제 2 프레임의 진동과 같은 기계적 진동이 베이스에서 발생된다. 동적 절연체 시스템과 힘 작동기시스템의 통합은 특히 콤팩트되고 구조가 간단한 위치 설정 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 위치 설정 장치의 다른 실시예에서는, 보상력이 힘 작동기 시스템의 전기 코일 시스템과 자석 시스템의 로렌쯔의 힘을 배타적으로 포함한다. 힘 작동기 시스템은 제 1 프레임에 고정된 부분과 위치 설정 장치의 베이스에 고정된 부분을 포함한다. 힘 작동기 시스템의 보상력이 로렌쯔의 힘을 배타적으로 포함하기 때문에, 힘 작동기 시스템의 상기 부분은 물리적으로 절연되며 즉, 상기 부분들 사이에 물리적 접촉이나 연결이 일어나지 않는다. 따라서, 예를 들면, 베이스에 고정된 제 2 프레임의 진동이 힘 작동기 시스템을 경유하여 제 1 프레임과 오브젝트 테이블에 전달된다면, 제 2 프레임의 진동 또는 플로어 진동과 같은 위치 설정장치의 베이스에 나타나는 기계적 진동을 방지할 수 있다.

본 명세서에 기술된 것과 유사한 이동 가능한 기판 홀더가 구비된 리소그래피장치는 EP-A-0 498 496에 개시된다. 공지의 리소그래피 장치는 광학적 리소그래피 공정에 의해 집적 반도체 회로의 제조에 사용된다. 포커싱 시스템은 리소그래피 장치의 기판 홀더상에 위치된 반도체 기판상에 축소된 척도로 투영되고 리소그래피 장치의 마스크 홀더에 위치된 마스크상에 형성되는 집적 반도체 회로의 부분 패턴에 의한 광학 렌즈 시스템이고, 공지의 리소그래피 장치의 방사원은 광원이다. 상기의 반도체 기판은 동일한 반도체회로가 제공되는 많은 수의 필드를 포함한다. 반도체 기판의 개개의 필드는 상기의 목적을 위해 연속적으로 노광되어 있고, 개개의 필드의 노광중에 포커싱 시스템과 마스크에 관련해 반도체 기판이 일정한 위치를 가지며, 연속적인 노광 2단계중에 반도체 기판의 다음번 필드는 기판 홀더의 위치 설정 장치에 의해 포커싱 시스템과 관련된 위치로 이동된다. 상기 공정은 다른 부분 패턴이 구비된 다른 마스크로 여러번 반복되기 때문에 비교적 복잡한 구조의 집적 반도체 회로가 제조가능하다. 상기 집적 반도체 회로의 구조는 미크론이하 범위의 미세한 치수를 갖는다. 연속적인 마스크상에 형성된 부분 패턴은 서로에 관해서 미크론이하의 범위의 정밀도로 반도체 기판의 필드상에 투영되어야 한다. 반도체 기판은 미크론이하 범위로 된 정밀도로 기판 홀더의 위치 설정 장치에 의해 포커싱 시스템과 마스크에 관련되어 위치되어야 한다. 더욱이, 반도체 회로의 제조에 필요한 시간을 줄이기 위해서는, 반도체 기판은 2개의 연속적인 노광 단계간의 비교적 높은 스피드로 이동되어야 하고, 원하는 정밀도로 마스크와 포커싱 시스템과 관련되어 위치되어야 한다.

본 발명에 따른 이동가능한 기판 홀더가 구비된 리소그래피 장치에서, 기판 홀더의 위치설정장치는 본 발명에 따른 위치설정장치이고, 기판 홀더의 위치 설정장치의 제 1 프레임은 리소그래피 장치의 기계 프레임에 속하고, 기판 홀더의 위치설정 장치의 제 2 프레임은 기계 프레임으로 부터 동적으로 절연되는 리소그래피 장치의 힘 프레임에 속한다. 따라서 2개의 노광단계 사이에서 비교적 빠른 이동중에 위치 설정 장치 상에서 기판 홀더에 의해 가해지는 비교적 큰 반작용력이 리소그래피 장치의 힘 프레임에 전달되기 때문에, 마스크 홀더, 포커싱 시스템 및 기판 홀더를 지지하는 리소그래피 장치의 기계 프레임이 힘 프레임에서 반작용력에 의해서 발생되는 기계적 진동에 의해 영향을 받지 않는다. 기판 홀더가 마스크 홀더와 포커싱 시스템과 관련되어 위치되는 정밀도와, 상기 원하는 정밀도로 기판 홀더를 위치 설정 시키는데 필요한 시간은 기계적 진동에 의해서 나쁜 영향을 받지 않는다.

서두에서 언급한 종류의 변위가능한 마스크 홀더와 변위가능한 기판홀더를 갖는 리소그래피 장치는 미국 특허 제 5,194,893 호에 공지되어 있다. 이 공지된 리소그래피 장치에서, 제조하의 반도체 기판은 반도체 기판의 단일 필드의 노광 동안 포커싱 시스템과 마스크에 관련된 일정 위치에 있지 않지만, 대신에 반도체 기판과 마스크는 노광중에 각각 마스크 홀더의 위치 설정 장치와 기판홀더의 위치 설정 장치에 의해 Z 방향에 수직인 X 방향에 평행하게 포커싱 시스템에 대해 동기적으로 변위된다. 이 방식에서, 마스크상의 패턴은 X 방향에 평행하게 스캐닝되고 반도체 기판상에 동기적으로 투영된다. 포커싱 시스템에 의해 반도체 기판에 투영될 수 있는 마스크의 최대 영역이 포커싱 시스템의 구멍 크기에 의해 보다 적게 제한된다. 제조될 직접 반도체 회로의 칫수가 미크론이하(sub-micron) 범위에 놓이므로, 반도체 기판과 마스크는 노광중에 포커싱 시스템에 대한 미크론이하 범위의 정밀도로 변위되야 한다. 반도체 회로의 제조에 필요한 시간을 감소시키기 위해 반도체 기판과 마스크는 노광중에 비교적 고속으로 서로에 대해 변위 및 위치 설정되야 한다. 마스크상의 패턴이 반도체 기판상에 감소된 스케일로 투영되므로, 마스크가 변위되는 그 속도 및 거리는 반도체 기판이 변위되는 그 속도 및 거리보다 크고, 양 거리 사이의 비율 및 속도 사이의 비율은 포커싱 시스템의 감소 인자와 동일하다.

본 발명에 따라서, 변위가능한 기판 홀더 및 변위가능한 마스크 홀더를 가진 리소그래피 장치는 마스크 홀더의 위치 설정 장치가 본 발명에 따른 위치 설정장치인 것을 특징으로 하며, 마스크 홀더의 위치 설정 장치의 제 1 프레임은 리소그래피 장치의 기계 프레임에 속하고, 마스크 홀더의 위치 설정 장치의 제 2프레임은 기계 프레임으로부터 동적으로 절연되는 리소그래피 장치의 힘 프레임에 속한다.

본 발명에 따른 변위가능한 기판 홀더를 가진 리소그래피 장치의 특정 실시예는, 마스크홀더가 본 발명에 따른 위치 설정 장치에 의해 Z 방향에 수직하게 변위 가능한 것을 특징으로하며, 마스크 홀더의 위치 설정 장치의 제 1 프레임은 리소그래피 장치의 기계 프레임에 속하며, 마스크 홀더의 위치 설정 장치의 제 2 프레임은 리소그래피 장치의 힘 프레임에 속한다.

반도체 기판의 노광중에 마스크 홀더의 가속도와 비교적 높은 스피드의 결과로서 마스크 홀더에 의한 마스크 홀더의 위치 설정 장치 상에 가해지는 비교적 큰 반작용력은 따라서 리소그래피 장치의 힘 프레임으로 전달된다 마스크 홀더, 포커싱 시스템 및 기판 홀더를 지지하는 리소그래피 장치의 기계프레임은 따라서 힘 프레임의 반작용력에 의해 발생되는 기계적 진동에 의해 영향을 받지 않는다. 반도체 기판의 노광중에 포커싱 시스템과 관련된 기판 홀더와 마스크 홀더의 이동의 정밀도는 따라서 상기 기계적 진동에 의해 나쁜 영향을 받지 않는다.

본 발명에 따른 리소그래피 장치의 다른 실시예에서는, 기판 홀더와 마스크 홀더의 위치 설정 장치는 작동중에 리소그래피 장치의 기계 프레임상에 보상력을 발생시키고, 전기 제어 유닛에 의해 제어되는 결합력 작동기 시스템을 가지며, 상기 보상력은 기준점에 대해 기판 홀더상에 존재하는 중력의 기계 모멘트 총합과 같은 값인 기계 프레임의 기준점에 관한 기계적 모멘트와, 상기 기준점에 관해 마스크 홀더 상에서 존재하는 중력의 기계적 모멘트 및 상기 기계적 모멘트의 총합의 방향에 대향하는 방향을 갖는다. 결합력 작동기 시스템의 사용은 리소그래피 장치의 기계 프레임이 반도체 기판의 노광중에 기계 프레임과 관련되어 마스크 홀더와 기판 홀더의 비교적 빠른 이동의 결과로 인하여 진동이나 흔들림으로 부터 방지된다. 제어 유닛은 기계 프레임에 관련된 기판 홀더의 위치와 마스크 홀더의 위치에 대한 함수로서 결합력 작동기 시스템의 보상력을 제어한다. 따라서 반도체 기판의 노광중에 포커싱 시스템과 관련되어 마스크 홀더와 기판 홀더가 위치되는 정밀도는 기계 프레임과 관련된 마스크 홀더와 기판 홀더의 중력 중심의 이동에 의해 발생되는 기계적 진동에 의해 나쁜 영향을 받는 것이 방지된다. 본 발명에 따른 리소그래피 장치는 기계 프레임이 삼각형의 서로 배열된 3 개의 동적 절연체에 의해, 힘 프레임이 위치된 리소그래피 장치의 베이스상에 위치되며, 결합력 작동기 시스템이 대응하는 하나의 동적 절연체와 각각 일체화된 3 개의 별도 힘 작동기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 예를들어, 동적 절연체는 비교적 낮은 기계적 강성을 가진 댐퍼이며, 이 댐퍼에 의해 기계 프레임이 베이스로부터 동적으로 격리된다. 댐퍼의 비교적 적은 기계적 강성으로 인해, 마스크 홀더 및 기판 홀더의 위치 설정 장치의 반작용력에 의한 프레임의 기계적 진동 같은 기계 진동이 베이스에 존재하는 기계적 진동이 기계 프레임에 전달되지 않는다. 동적 절연체의 시스템과 힘 작동기 시스템의 통합은 리소그래피 장치의 구조를 특히 콤팩트하고 간소화시킨다. 절연체의 삼각형 구성은 기계 프레임용 안정된 지지부를 제공한다.

도 1과 도 2에 도시한 본 발명에 따른 리소그래피 장치는 광학 리소그래피 장치 공정에 의해 집적 반도체 회로의 제조에 사용되고 있다. 도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 리소그래피 장치는 수직 Z 방향에 평행하게 보면 차례로 기판 홀더(1)와, 포커싱 시스템(3)과, 마스크 홀더(5)와 방사원(7)을 구비하고 있다. 도 1과 도 2에 도시한 리소그래피 장치는 방사원(7)이 광원(9)와, 다이어프램(11)과 미러 (13,15)를 포함하는 광학 리소그래피 장치이다. 기판 홀더(1)는 Z 방향에 수직으로 연장하고 반도체 기판(19)이 놓여질 수 있는 지지면(17)을 포함하고, 이는 리소그래피 장치의 제 1 위치설정장치(21)에 의해서 Z 방향에 수직인 X 방향과 X 방향 및 Z방향에 수직인 Y 방향에 평행하게 포커싱 시스템(3)에 대해서 이동가능하다. 포커싱 시스템(3)은 이미징 또는 투영 시스템이고 Z 방향에 평행한 광 주축(25)과 예를 들어 4 또는 5개인 광학 감소 요소를 가진 광학 렌즈 시스템(23)을 포함한다. 마스크 홀더(5)는 Z 방향에 수직이고 마스크(29)가 놓여지는 지지면(27)을 포함하고, 이는 리소그래피 장치의 제 2 위치설정장치(31)에 의해 포커싱 시스템(3)에 대해서 X 방향에 평행하게 이동가능하다. 마스크(29)는 집적 반도체 회로의 패턴 또는 부분적인 패턴을 포함한다. 작업 동안, 광원(9)에서 나온 광빔(33)은 다이어프램(11)과 미러(13, 15)를 통해서 마스크(29)를 통과하고 렌즈 시스템(23)에 의해서 반도체 기판(19)상에 포커싱되므로, 마스크(29)상에 나타난 패턴은 반도체 기판(19)상에 감소된 크기(scale)로 투영된다. 반도체 기판(19)는 동일한 반도체 회로가 제공된 다수의 개별 필드(35)를 포함한다. 이 목적으로, 반도체 기판(19)의 필드(35)는 연속적으로 마스크(29)를 통해 노광되고, 다음 필드(35)는 개별 필드(35)의 노광 후 마다 포커싱 시스템(3)에 대해서 위치설정되며, 여기서 기판 홀더(1)는 제 1 위치설정장치(21)에 의해 X 방향 또는 Y 방향에 평행하게 이동된다. 이 공정은 여러번 반복되고, 매번 다른 마스크를 가지므로, 층상 구조를 가진 비교적으로 복잡한 집적 회로가 제조된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(19)과 마스크(29)는 개별 필드(35)의 노광동안 제 1,2 위치설정장치(21,31)에 의해 X 방향에 평행하게 포커싱 시스템(3)에 대해서 동기적으로 이동된다. 그러므로 마스크(29)상에 나타난 패턴은 X 방향에 평행하게 스캔되고 동시에 반도체 기판(19)상에 투영된다. 이 방법으로, 제 2 도에 분명히 도시한 바와 같이, 포커싱 시스템(3)에 의해 반도체 기판(19)상에 투영될 수 있는 Y 방향에 평행하게 인도된 마스크(29)의 최대 폭(B)은 배타적으로 도 2에 개략적으로 도시한 포커싱 시스템(3)의 구멍(37)의 직경(D)에 의해서 제한된다. 포커싱 시스템(3)에 의해 반도체 기판(19)상에 투영될 수 있는 마스크(29)의 허용 가능한 길이(L)는 상기 직경(D)보다 크다 소위 "스탭 앤 스캔(step and scan)법을 따르는 이 투영 방법에 있어서, 포커싱 시스템(3)에 의해 반도체 기판(19)상에 투영될 수 있는 마스크(29)의 최대 면적이 포커싱 시스템(3)의 구멍(37)의 직경(D)에 의해 제한되므로, 소위 "스텝 앤 리피트"원리를 따르는 종래 투영법에서보다 적다. 이 종래 투영법은 예를 들어 EP-A-0 498496에 알려진 리소그래피 장치에 사용되며, 여기서는 마스크와 반도체 기판이 반도체 기판의 노광중에 포커싱 시스템에 대해서 고정된 위치에 있다. 마스크(29)상에 나타난 패턴이 반도체 기판(19)상에 감소된 크기로 투영되기 때문에, 마스크(29)의 길이(L)와 폭(B)은 대응하는 반도체 기판(19)상의 필드(35)의 길이(L')와 폭(B')보다 크고, 길이(L, L')사이의 비와 폭(B, B')사이의 비는 포커싱 시스템(3)의 광학 감소요소와 등일하다. 결국, 또한 노광동안 마스크(29)가 이동되는 거리와 노광동안 반도체 기판(19)가 이동하는 거리사이의 비와, 노광동안 마스크(29)가 이동되는 속도와 노광동안 반도체 기판(19)가 이동하는 속도사이의 비 모두는 포커싱 시스템(3)의 광학 감소 요소와 동일한다. 도 2에 도시한 리소그래피 장치에 있어서, 반도체 기판(19)와 마스크(29)가 노광동안 이동하는 방향은 서로 반대이다. 리소그래피 장치가 마스크 패턴을 거꾸로 투영시키지 않은 여러 포커싱 시스템을 포함한다면 상기 방향은 또한 동일한 방향이 될 수 있다.

리소그래피 장치로 제조되는 집적 반도체 회로는 미크론이하 범위로 세밀한 치수를 가진 구조이다. 반도체 기판(19)이 다수의 여러 마스크를 통해 연속적으로 노광되기 때문에, 마스크상에 나타난 패턴은 미크론이하 범위, 심지어 나노메터 범위의 정밀도로 서로에 대해서 반도체 기판(19)상에 투영되어야 한다. 따라서, 반도체 기판(19)의 노광동안, 반도체 기판(19)과 마스크(29)는 상기 정밀도로 포커싱 시스템(3)에 대해서 이동되어야 하므로, 제 1,2 위치설정장치(21,31)의 위치설정 정확도에 비교적 높은 요구조건이 부과된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 리소그래피 장치는 수평 바닥면상에 놓여있는 베이스(39)를 가진다. 베이스(39)는 베이스(39)에 고정되는 수직으로 상당히 단단한 금속 칼럼(43)를 포함하는 힘 프레임(41)의 일부분을 형성한다. 또한 리소그래피 장치는 포커싱 시스템(3)의 광학 주축에 횡방향으로 연장하고 도 1에서 볼수 없는 중앙 광 통로 개구가 제공된 삼각형이고 상당히 단단한 금속 메인판(47)을 가진 기계 프레임(45)을 포함한다. 메인판(47)은 아래에 상세히 기술하는, 베이스(49)상에 고정되어 있는 3개의 동적 절연체(51)상에 놓여진 3개의 코너부(49)를 포함한다. 메인판(47)의 단지 두 개의 코너부(49)와 두 개의 동적 절연체(51)는 도 1에서 볼수 있고, 3개의 동적 절연체(51) 모두는 도 3과 도 4에서 볼 수 있다. 포커싱 시스템(3)은 하부측 근처에 장착 링(53)을 가지며, 장착 링에 의해서 포커싱 시스템(3)은 메인판(47)에 고정된다. 또한 기계 프레임(45)은 메인판(47)상에 고정된 수직이고 상당히 단단한 금속 칼럼(55)을 포함한다. 포커싱 시스템(3)의 상부측 근처에는, 또한 마스크 홀더(5)용 지지부재(57)가 있으며, 상기 부재는 또한 기계 프레임(45)에 속하고 기계 프레임(45)의 칼럼(55)에 고정된다. 또한 기계 프레임(45)에 속하는 것은 3개의 각 코너부(49)에 인접한 메인판(47)의 하부측에 고정된 3개의 수직 현수판(59)이다. 단지 두 개의 현수판(59)가 도 1에서 부분적으로 볼수 있고 3개의 현수판(59) 모두는 도 3과 도 4에서 볼 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(1)용 수평 지지판(61)은 또한 3개의 현수판(59)에 고정되는 기계 프레임(45)에 속한다. 지지판(61)은 도 1에서 볼 수 없고 도 3에서만 부분적으로 볼 수 있다.

상술한 것으로부터 기계 프레임(45)은 리소그래피 장치의 주 부품, 즉 기판 홀더(1)와, 포커싱 시스템(3)과 마스크 홀더(5)를 수직 Z 방향에 평행하게 지지한다. 아래에 더욱더 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 동적 절연체(51)는 상당히 낮은 기계적인 강성을 가진다. 그러므로 예를 들어 바닥 진동과 같은 베이스(39)에 나타난 기계적인 진동은 동적 절연체(51)를 통해 기계 프레임(45)으로 전달되지 않는다. 그 결과로서 위치설정 장치(21,31)는 베이스(39)내에 나타난 기계적인 진동에 의해서 나쁜 영향을 받지 않는다. 힘 프레임(41)의 기능을 아래에 더욱 상세히 설명하겠다.

도 1과 도 5에 도시한 바와 같이, 마스크 홀더(5)는 지지면(27)이 있는 블록(63)을 포함한다. 기계 프레임(45)에 속하는 마스크 홀더(5)용 지지 부재(57)는 도 5에서 볼 수 있는 중앙 광 통로 개구(64)와 Z 방향에 수직인 공통 평면내에 놓여 있는 X 방향에 평행하게 연장하는 두 개의 평면 가이드(65)를 포함한다. 마스크 홀더(5)의 블록(63)은 X 방향에 평행하고 Y 방향에 평행한 이동 자유도와, Z 방향에 평행하게 가이드되는 마스크 홀더(5)의 회전축(67)둘레에 대한 회전 자유도를 갖는 공기정학적 베어링(도시 생략)에 의해 지지 부재(57)의 평면 가이드(65)위에 가이드된다.

도 1과 도 5에 추가로 도시한 바와 같이, 마스크 홀더(5)를 이동가능하게 시키는 제 2 위치설정 장치(31)는 제 1 선형 모터(69)와 제 2 선형 모터(71)를 포함한다. 통상으로 알려진 종류의 제 2 선형 모터(71)는 힘 프레임(41)의 칼럼(43)에 고정된 고정부(73)를 포함한다. 고정부(73)는 제 2 선형 모터(71)의 가동부(77)가 이동할 수 있는 X 방향에 평행하게 연장하는 가이드(75)를 포함한다. 가동부(77)는 Y 방향에 평행하게 연장하는 연결 암(79)를 포함하고 여기에 제 1 선형 모터(69)의 전기 코일 홀더(81)가 고정된다. 제 1 선형 모터(69)의 영구 자석 홀더(83)은 마스크 홀더(5)의 블록(63)에 고정된다. 제 1 선형 모터(69)는 EP-B-0 421 527로 부터 알려진 종류이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 선형 모터(69)의 코일 홀더(81)는 Y 방향에 평행하게 연장하는 4개의 전기 코일(85,87,89,91)과, X 방향에 평행하게 연장하는 전기 코일(93)을 포함한다. 코일(85,87,89,91,93)는 도 5에 점선으로 대략적으로 도시되어 있다. 자기 홀더(83)는 도 5에 일점쇄선으로 도시한 10쌍의 영구자석 (95a,95b), (97a,97b), (99a,99b), (101a, 101b), (103a, 103b), (105a,105b), (107a, 107b), (109a, 109b), (111a, 111b), (113a, 113b)을 포함한다. 전기 코일(85)와 영구자석(95a,95b),(97a,97b)은 제 1 선형 모터(69)의 제 1 X 모터(115)에 속하고, 반면, 코일(87)과 자석(99a,99b),(101a,101b)은 제 1 선형 모터(69)의 제 2 X 모터(117)에 속하고, 코일(89)과 자석(103a,103b),(105a, 105b)은 제 1 선형 모터(69)의 제 3 X 모터(119)에 속하고, 코일(91)과 자석(107a,107b),(109a,109b)은 제 1 선형 모터(69)의 제 4 X 모터(121)에 속하고, 코일(93)과 자석(111a,111b),(113a,113b)은 제 1 선형 모터(69)의 Y 모터(123)에 속한다. 도6 은 제 1 X 모터(115) 및 제 2 X 모터(117)의 단면도이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 코일 홀더(81)는 자석(95a,97a,99a,101a,103a,105a,107a,109a,111a,113a)을 포함하는 자기홀더(83)의 제 1 부분(125)과 자석(95b,97b,99b,101b,103b,105b,107b,109b,111b,113b)을 포함하는 자기홀더의 제 2 부분(127) 사이에 배치된다. 또한, 도 6에 도시된바와 같이 제 1 X 모터(115)의 자석 쌍(95a,95b)과 제 2 X 모터(117)의 자석쌍(99a,99b)는 양의 Z 방향에 평행하게 자화되고, 제 1 X 모터(115)의 자석쌍(97a,97b)과 제 2 X 모터(117)의 자석쌍(101a,101b)는 대향인 음의 Z 방향에 평행하게 자화된다. 제 3 X 모터(119)의 자석쌍(103a,103b), 제 4 X 모터(121)의 자석쌍(107a,107b) 및, Y 모터(123)의 자석쌍(111a, 111b)는 양의 Z 방향에 평행하게 자화되는 반면, 제 3 X 모터(119)의 자석쌍(105a,105b), 제 4 X 모터(121)의 자석쌍(109a,109b)및 Y 모터(123)의 자석쌍(113a, 113b)은 음의 Z방향에 평행하게 자화된다. 또한, 제 1 X 모터(115)의 자석(97a,97a)은 자기 폐쇄 요크(129)에 의해 상호 접속되고, 자석(95b,97b), 자석(99a,101a) 및 자석(99b,101b)은 각각 자기 폐쇄요크(131), 자기 폐쇄요크(133), 및 자기 폐쇄 요크(135)에 의해 상호 접속된다.제 3 X 모터(119), 제 4 X 모터(121) 및, Y 모터(123)는 유사한 자기 폐쇄 요크가 제공된다. 작동중에 전류가 X 모터(115,117,119,121)의 코일(85,87,89,91)을 통해 흐를때, X 모터(115,117,119,121)의 코일과 자석은 X 방향에 평행한 로렌쯔힘을 서로 발휘한다. 코일(85,87,89,91)을 통한 전류가 동일값과 동일 방향을 취하면, 마스크 홀더(5)는 로렌쯔힘에 의해 X 방향에 평행하게 변위되고, 마스크 홀더(5)는 코일(85,87)을 통한 전류가 동일값을 갖지만 코일(89,91)을 통한 전류에 대향인 방향을 취한다면 회전축(67)을 중심으로 회전된다. Y 모터(123)의 코일과 자석은 Y 모터(123)의 코일(93)을 통한 전류의 결과로 Y 방향에 평행한 로렌쯔힘을 서로 발휘하므로, 마스크 홀더(5)는 Y 방향에 평행하게 변위된다.

반도체 기판(19)의 노광동안, 마스크 홀더(5)는 고 위치설정 정밀도 및 비교적 큰 간격으로 X 방향에 평행하게 포커싱 시스템(3)에 대해 변위되어야 한다. 이를 성취하기 위해, 제 1 선형 모터(69)의 코일 홀더(81)는 제 2 선형 모터(71)에 의해 X 방향에 평행하게 변위되고, 마스크 홀더(5)의 소정 변위는 제 2 선형 모터(71)에 의해 거의 성취되고, 마스크 홀더(5)는 X 모터(115,117,119,121)의 적절한 로렌쯔 힘에 의해 제 2 선형 모터(71)의 가동부(77)에 따라 이동된다. 이러한 포커싱 시스템(3)에 대한 마스크 홀더(5)의 변위로 인해, 모터(115,117,119,121)의 로렌쯔 힘이 마스크 홀더(5)의 변위 동안 적절한 제어 시스템에 의해 제어된다. 도면에 상세히 도시되지는 않았지만, 위치 제어 시스템은 포커싱 시스템(3)에 대한 마스크 홀더(5)의 위치를 측정하기 위해 사용되는 공지의 레이저 간섭계를 포함하므로, 미크론이하 또는 나노미터 범위의 소망의 위치설정 정밀도가 성취된다. 반도체 기판(19)의 노출중에, 제 1 선형 모터(69)는 X 방향에 평행하게 마스크 홀더(5)의 변위를 제어할 뿐만 아니라, 회전축(67)에 대한 마스크 홀더(5)의 회전각과 Y 방향에 평행하게 마스크 홀더(5)의 위치를 제어한다. 마스크 홀더(5)는 Y 방향에 평행하게 위치되고 제 1 선형 모터(69)에 의해 회전축(67)에 대해 회전되므로, 마스크 홀더(5)의 변위는 제 1 선형모터(69)의 위치설정 정밀도에 의해 결정된 X 방향에 대해 평행성을 갖는다. X방향에 대해 제 2 선형 모터(71)의 가이드(75)의 평행성으로부터의 편차를 Y 방향에 평행인 마스크 홀더(5)의 변위를 통해 보상될 수 있다. 마스크 홀더(5)의 소망의 변위는 제 2 선형 모터(71)에 의해서만 거의 성취되고, X 방향에 대해 가이드(75)의 평행성에 특별히 높은 요건이 부과되지 않으므로, 비교적 간단한 종래의 1차원 선형 모터는 제 2 선형 모터(71)로서 사용될 수 있고, 이에 의해 마스크 홀더(5)가 비교적 저 정밀도로 비교적 큰 간격에서 변위될 수 있다. 마스크 홀더(5)의 변위의 소망의 정밀도는 마스크 홀더(5)를 제 1선형 모터(69)에 의해 제 2 선형 모터(71)의 가동부(77)에 대해 비교적 작은 간격으로 변위시킨다. 제 1 선형 모터(69)는 마스크 홀더(5)가 제 2 선형 모터(71)의 가동부(77)에 대해 변위되는 간격이 적기 때문에 비교적 적은 칫수로 구성된다. 제 1 선형 모터(69)의 전기 코일의 전기 저항 손실이 최소화 된다.

상술한 바와 같이, 제 2 선형 모터(71)의 고정부(73)는 리소그래피 장치의 힘 프레임(41)에 고정된다. 그래서, 가동부(77)에 적용된 제 2 선형 모터(71)의 구동력으로부터 발생되고 고정부(73)상의 제 2 선형 모터(71)의 가동부(77)에 의해 적용된 반작용력은 힘 프레임(41)으로 전달된다. 제 1 선형 모터(69)의 코일 홀더(81)가 제 2 선형 모터(71)의 가동부(77)에 고정되므로, 가동부(77)상의 마스크 홀더에 의해 발생되고 마스크 홀더(5)상에 적용된 제 1 선형 모터(69)의 로렌쯔 힘으로부터 발생되는 반작용력은 제 2 선형 모터(71)의 고정부(73)와 가동부(77)를 경유해 힘 프레임(41)에 전달된다. 그래서, 제 2 위치 설정 장치(31)에 의해 마스크 홀더(5)상에 발휘된 구동력으로 발생되고 제 2 위치 설정 장치(31)상에 마스크 홀더(5)에 의한 작동중에 발휘된 반작용력은 힘 프레임(41)으로 배타적으로 도입된다. 상기 반작용력은 소망의 위치 정밀도를 이루기 위해, 제 2 선형 모터(71)의 비교적 큰 변위로부터 초래된 저주파수 성분은 물론, 제 1 선형 모터(69)에 의해 이동되는 비교적 적은 변위로부터 초래되는 고주파수성분을 갖는다. 프레임(41)이 비교적 견고하고 솔리드 베이스에 위치되므로, 힘 프레임(41)의 반작용력의 저주파수 성분에 의한 기계적 진동이 무시할 정도로 작다. 반작용력의 고주파수 성분은 작은 값을 갖지만, 통상, 사용된 힘 프레임(41)같은 형태의 프레임의 공진 주파수 특성에 비교될 수 있는 주파수를 갖는다. 그 결과, 반작용력의 고주파수 성분은 프레임(41)의 무시할 수 없는 고주파수 기계적 진동이 야기된다. 힘 프레임(41)은 기계 프레임(45)에서 동적으로 절연되고, 즉, 예를들어 10Hz 의 소정의 임계값 이상의 주파수를 갖는 기계적 진동은 기계 프레임(45)이 저주파수 동적 절연체(51)를 경유해 힘프레임(41)에 배타적으로 결합되기 때문에 기계 프레임(45)으로 전달되지 않는다. 그래서, 제 2 위치 설정 장치(31)의 반작용력에 의해 힘 프레임(41)에 발생된 고주파수 기계적 진동이 상술된 플로어 진동과 유사한 기계 프레임(45)으로 전달되지 않는다. 지지부재(57)의 플랜 가이드(65)가 Z 방향에 수직으로 연장되고 마스크 홀더(5)상에 제 2 위치 설정 장치(31)에 의해 발생된 구동력이 Z 방향에 수직으로 향하므로, 구동력은 기계 프레임(45)에 어떠한 기계적 진동도 일으키지 않는다. 더나아가, 프레임(41)에 존재하는 기계적 진동은 상술된 바와 같이 마스크 홀더(5)가 제 1 선형 모터(69)의 전기 코일 시스템과 자기 시스템의 로렌쯔힘에 의해 제 2 선형모터(71)의 가동부(77)에 배타적으로 결합되고, 로렌쯔 힘으로부터 떨어져 제 2 선형 모터(71)의 가동부로부터 물리적으로 절연시키기 때문에, 제 2 선형 모터(71)의 가동부(77) 및 고정부(73)를 통해 기계 프레임(45)에 전달될 수 없다. 그래서, 상술된 바와같이 기계 프레임(45)은 제 2 위치 설정 장치(31)의 반작용력 및 구동력에 의한 변형 및 기계적 진동으로부터 실질적으로 영향을 받지 않는다. 이 장점을 아래에 부가 설명한다.

도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(1)는 지지면(17)이 있는 블록(137)과 기체 정역학 베어링이 제공된 기체 정역학적으로 지지된 풋(139)을 포함한다. 기판 홀더(1)는 기체 정역학적으로 지지된 풋(139)에 의해 기계 프레임(45)의 지지판(61)에 제공된 단단한 지지체(143)의 Z 방향으로 수직 연장하는 상부면(141)상에 안내되고, Z 방향에 평행인 기판 홀더(1)의 회전축(145)에 대해 회전 자유도 및 Y 방향에 평행하고 X 방향에 평행인 변위 자유도를 갖는다.

도 1,3,4 에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(1)의 위치 설정 장치(21)는 제 1 선형 모터(147), 제 2 선형 모터(149) 및 제 3 선형 모터(151)를 포함한다. 위치설정장치(21)의 제 2선형모터(149)와 제 3선형모터는 위치설정장치(31)의 제 2선형모터와 동일한 종류의 것이다. 제 2 선형 모터(149)는 힘 프레임(41)에 속하는 베이스(39)에 고정된 아암(155)에 고정된 고정부(154)를 포함한다. 고정부(153)는 Y 방향으로 평행하게 연장하는 가이드(157)를 포함하며, 이를 따라 제 2 선형 모터(149)의 가동부(159)는 변위될 수 있다. 제 3 선형 모터(151)의 고정부(161)는 제 2 선형 모터(149)의 가동부(159)에 배치되며 X 방향에 평행하게 연장하는 가이드(163)를 갖고, 이를 따라 제 3 선형 모터(151)의 가동부(65)가 변위될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 3 선형 모터(151)의 가동부(165)는 제 1 선형 모터(147)의 전기 코일 홀더(169)가 고정된 커플링부(167)를 포함한다. 제 1 위치 설정 장치(21)의 제 1 선형 모터(147)는 EP-B-0 421 527에 공지된 종류의 제 2 위치 설정 장치(31)의 제 1 선형 모터(69)이다. 제 2 위치 설정 장치(31)의 제 1 선형 모터(69)가 상세히 상술되었으므로, 제 1 위치 설정 장치(21)의 제 1 선형 모터(147)의 상세한 설명은 생략한다. 기판 홀더(1)는 작동중 Z 방향에 수직인 로렌쯔힘에 의해 배타적으로 제 3 선형 모터(151)의 가동부(165)에 결합된다. 그러나, 제 1 위치 설정 장치(21)의 제 1 선형 모터(147)와 제 2 위치 설정 장치(31)의 제 1 선형 모터(69) 사이의 다른 점은 제 1 위치 설정 장치(21)의 제 1 선형 모터(147)가 비교할만한 파워 레이팅의 X 모터 및 Y 모터를 포함하는 반면에, 제 2 위치 설정 장치(31)의 제 1 선형 모터(69)의 단일 Y 모터(123)는 X 모터(115,117,119,121)의 파워 레이팅과 비교하여 비교적 낮은 파워 레이팅을 갖는다는 점이다. 이는 기판 홀더(1)가 비교적 큰 간격으로 제 1 선형 모터(147)에 의해 X 방향에 평행할 뿐만 아니라, Y 방향에 평행일 수 있다는 것을 의미한다. 더 나아가, 기판 홀더(1)는 제 1 선형 모터(147)에 의해 회전축(145)에 대해 회전할 수 있다.

반도체 기판(19)의 노광중에, 기판 홀더(1)는 높은 위치 정밀도를 가지는 X 방향에 평행하게 포커싱 시스템(3)에 대해 변위가능해야하며, 기판 홀더(1)는 반도체 기판(19)의 다음 필드(35)가 노광을 위해 포커싱 시스템에 대해 놓여질 때 X방향 또는 Y방향에 대해 평행하게 이동된다. 기판 홀더(1)를 X방향에 대해 평행하게 놓기위해서, 제 1 선형 모터(147)의 코일 홀더(169)는 제 3 선형 모터(151)에 의해 X방향에 평행하게 이동하며, 기판홀더(1)의 소망하는 변위는 제3 선형 모터(151)에 의해 근사하게 수행되며 기판홀더(1)는 제3 선형 모터(151)의 가동부분(165)에 대한 제1 선형모터(147)의 적당한 로렌쯔력에 의해 작동한다. 유사한 방법으로, Y 방향에 평행한 기판 홀더(1)의 소망 변위는 코일 홀더(169)가 제2 선형 모터(149)에 의해 Y방향에 평행하게 변위하는 것에 근사되며, 기판 홀더(1)는 제3 선형 모터(151)의 가동부(165)에 대한 제1 선형 모터(147)의 적당한 로렌쯔힘에 의해 작동한다. 유사한 방법으로, Y 방향에 평행한 기판 홀더(1)의 변위는 코일 홀더(169)가 제 2 선형 모터(149)에 의해 Y 방향에 평행하게 변위하는 것에 근사되며, 기판 홀더(1)는 제 3 선형 모터(151)의 가동부(165)에 대한 제 1 선형 모터(147)의 적당한 로렌쯔 힘에 의해 작동한다. X방향 또는 Y방향에 평행한 기판 홀더(1)의 상기 소망 변위는 상기에 언급한 리소그래피장치의 위치제어시스템에 의해 기판 홀더(1)가 변위하는 동안 제어되는 제1 선형모터(147)의 로렌쯔힘에 의해 마이크론 이하 또는 나노미터 범위의 위치설정 정확도를 갖도록 이루어진다. 기판 홀더(1)의 소망 변위가 단지 제 2선형 모터(149)에 의해 근사적으로 이루어질 필요가 있고, 따라서, 제 2 제 3 선형모터(149,151)의 위치설정 정확도가 특히 크게 요구되지 않기 때문에, 제 2 선형모터(149)와 제 3 선형모터(151)는 제 2 위치설정장치(31)의 제 2 선형모터(71)에서 처럼, 비교적 간단하고, 종래의 1차원 선형모터이고, 이에 의해 기판 홀더(1)가 X방향 또는 Y방향에 각각 평행하게 비교적 큰거리를 비교적 낮은 정확도를 가지고 변위될 수 있다. 기판 홀더(1)의 변위의 소망 정확도는 기판 홀더(1)가 제 3 선형모터(151)의 가동부(165)에 대해 비교적 작은 거리로 제 1 선형모터(147)에 의해 변위하도록 수행된다.

기판 홀더(1)의 위치설정장치(21)는 마스크홀더(5)의 위치설정장치(31)에 유사한 종류이며, 제1 위치설정장치(21)의 제2 선형모터(149)의 고정부(153)은 제2 위치설정장치(31)의 제2 선형 모터(71)의 고정부(73)처럼, 리소그래피장치의 힘 프레임(41)에 고정되며, 작동하는 동안 제 1 위치설정장치(21)상에 기판 홀더(1)에 의해 가해지며 제1 위치설정장치(21)에 의해 기판 홀더(1)상에 가해지는 구동력으로부터 발생하는 반작용력은 힘 프레임(41)에 배타적으로 전달된다. 이것은 제 2 위치설정장치(31)의 반작용력뿐만 아니라 제 1 위치설정장치(21)반작용력은 힘 프레임(41)에 기계적 진동을 야기하도록 수행되며, 기계 프레임(45)로 전달되지 않는다. 기판 홀더(1)가 안내되는 그래나이트(granite) 지지부(143)의 상부 표면(141)이 Z방향에 수직으로 연장되므로, 또한, Z방향에 수직한, 제 1 위치설정장치(21)의 구동력은 그 자체가 기계 프레임(45)에 어떤한 기계적 진동도 야기하지 않는다.

마스크(29)상에 존재하는 패턴은 제2 위치설정장치(31)와 제 1 위치설정장치(21) 각각에 의해, 반도체기판(19)의 노광동안, 마스크(29)와 반도체 기판(19)이 모두 X방향에 평행하게 포커싱 시스템(3)에 대해 상기 정확도를 가지고 변위하기 때문에 및, 마스크(29)와 반도체기판(19)이 Y방향에 대해 평행하게 위치설정되고 상기 정확도를 가지고 회전축(67,145) 각각에 대해 회전하기때문에 상기 정확도를 가지고 반도체기판(19) 상에 투영처리된다. 상기 패턴이 반도체기판(19)상에 투영화되는 정확도는 마스크홀더(5)가 X방향에 평행하게 변위할뿐만 아니라 Y방향에 평행하게 변위하며 회전축(67)에 대해 회전가능하기 때문에 위치설정장치(21,31)의 위치설정 정확성보다 훨씬 더 낫다 포커싱 시스템(3)에 대한 마스크(29)의 변위는 실제로 상기 마스크(29)변위의 율(quotient)과 포커싱시스템(3)의 광 감소 요소에 대등하게 반도체 기판(19)상의 패턴 이미지의 변화를 가져온다. 마스크(29)의 패턴은 그러므로 제2위치설정장치(31)의 위치설정 정확도 율(quotient)과 포커싱시스템(3)의 감소요소에 대등한 정확도를 가지고 반도체 기판(19)상에 투영화된다.

도7과 도8은 3개의 동적 절연체(51)중 하나의 단면을 도시한다. 동적 절연체(51)는 동적 절연체(51)에 의존하는 기계프레임(45)의 메인판의 모서리부(49)에 고정되는 장착판(171)으로 구성된다. 동적 절연체(51)는 또한 힘 프레임(41)의 베이스(39)에 고정된 하우징(173)을 포함한다. 장착판(171)은 3개의 평행 인장로드(179)에 의해 실린더형 튜브(181)내에 현수되는 중간판(177)에 Z방향에 평행한 방향의 커플링 로드(175)를 통해 연결한다. 단지 한개의 인장로드(179)가 도7에 가시화되어 있으며, 3개의 인장로드(179)모두는 도8에 가시화되어 있다. 실린더형튜브(181)는 하우징(173)의 실린더형 챔버(183)내에 동심으로 위치설정되어 있다. 실린더튜브(181)와 실린더형 챔버(183)사이에 존재하는 공간(185)은 공기 스프링(187)의 일부를 형성하고, 이동밸브를 통해 압축공기가 채워진다. 공간(185)은 실린더형튜브(181)의 제1부분(193)과 제2부분(195) 사이 및 하우징(173)의 제1부분(197)과 제2부분(199)에 고정된 환형, 유연성(flexible) 고무 멤브레인(191)에 의해 밀봉된다. 기계 프레임(45)과 기계 프레임(45)에 의해 지지되는 리소그래피 장치의 구성요소는 그러므로 3개의 동적 절연체(51)의 공간(185)내에 있는 압축 공기에 의해 Z방향으로 평행한 방향에 지지되며, 실린더형튜브(181)와 이에 따른 기계 프레임(45)은 맴브레인(191)의 유연성의 결과로서 실린더형 챔버(183)에 대해 임의의 운동자유도를 가진다. 공기 스프링(187)은 경성이어서 3개의 동적 절연체(51)의 공기 스프링(187)과 기계 프레임(45)과 기계 프레임(45)에 의해 지지되는 리소그래피장치의 구성요소에 의해 형성된 질량 스프링 시스템은 비교적 작은 공진 주파수 예를들어, 3Hz를 가지게 한다. 기계 프레임(45)은 상술된 바와같이, 예를들어 10Hz와 같은 소정의 임계값 이상의 주파수를 가진 기계적 진동에 관해서 힘 프레임(41)으로부터 동적으로 절연된다. 도7에 도시한 것처럼, 공간(185)은 협소한 통로(201)를 통해 공기 스프링(187)의 측챔버(203)에 결합한다. 협소한 통로(201)는 실린더 챔버(183)에 대한 실린더 튜브(181)의 주기적인 운동을 제동하는 댐퍼로써 작용한다.

도7과 도8에 부가로 도시하는 것처럼, 각각의 동적 절연체(51)은 상기 동적 절연체(51)와 일체형으로 되는 힘 작동기(205)를 포함한다. 힘 작동기(205)는 하우징(173)의 내부벽(209)에 고정되는 전기 코일 홀더(207)를 포함한다. 도7에 도시한 것처럼, 코일 홀더(207)는 Z방향에 수직하게 연장되는 전기 코일(211)을 포함하며 도면에 파선으로 지시한다. 코일 홀더(207)는 장착판(171)에 고정된 두개의 자기 요크(213,215) 사이에 배열되어 있다. 또한, 한쌍의 영구자석(217,219),(221,223)은 각각의 요크(213,215)에 고정되고, 한쌍의 자석(217,219),(221,223)은 전기 코일(211)의 평면에 매번 수직한 대향 방향으로 자화된다. 전류가 코일(211)를 통과 할때, 코일(211)과 자석(217,219,221,223)은 Z방향에 평행한 로렌쯔력을 상호 가한다. 상기 로렌쯔힘의 값은 하기에서 상세히 설명하는 것처럼 리소그래피장치(도시안함)의 전기 콘트롤러에 의해 제어된다.

동적 절연체(51)와 일체 형성되는 힘 작동기(205)는 도 9에 선도로 도시하는 힘 작동기 시스템을 형성한다. 도9는 기계 프레임(45), 베이스(39) 및 3개의 동적 절연체(51)에 대해 변위되는 기계 프레임(45),기판 홀더(1)및 마스크홀더(5)를 선도로써 도시한다. 도9는 X의 위치 (Xs)와 Y의 위치 (Ys)를 가지는 기판 홀더(1)의 중력(Gs)중심과, X의 위치 (X_M)와 Y의 위치 (Y_M)를 가지는 마스크 홀더(5)의 중력(G_M)의 중심에 대해 기계 프레임(45)의 기준점(P)을 부가로 도시한다. 중력(Gs,G_M)의 상기 중심은 반도체기판(19)를 가진 기판 홀더(1)의 총 변위 질량의 중력 중심과 마스크(29)를 가진 마스크 홀더(5)의 총 변위 질량의 중력 중심을 나타내는 것이다. 도9에 부가로 도시하는 것처럼, 3개의 힘 작동기(205)의 로렌쯔힘(F_L.1, F_L.2, F_L.3)은 기준점(P)에 대한 X의 위치(X_F.1, X_F.2, X_F.3) Y의 위치(Y_F.1, Y_F.2, Y_F.3)를 가지는 기계 프레임(45)상에 적용점을 가진다. 기계 프레임(45)이 수직 Z방향에 평행하게 기판홀더(1) 및 마스크 홀더(5)를 지지하므로 마스크 홀더(5)와 기판 홀더(1)는 지지력(Fs, F_M)을 각각, 기판홀더(1)와 마스크 홀더(5)상에 작용하는 중력 값에 대응하는 값을 가지는 기계 프레임(45)상에 가한다. 지지력 Fs 와 F_M은 각각 기판홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 중력 Gs와 G_M의 중심의 X의 위치와 Y의 위치에 대응하여, X의 위치와 Y의 위치를 갖는 기계 프레임(45)에 상대적인 적용점을 갖는다. 기판홀더(1)와 마스크 홀더(5)가 반도체기판(19)의 노광중에 기계 프레임(45)에 대해 변위되면, 기판홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 지지력(Fs, F_M)의 적용점은 또한 기계 프레임(45)에 대해 변위한다. 리소그래피장치의 상기 전기 콘트롤러는 기계 프레임(45)의 기준점(P)에 대한 로렌쯔힘(F_L.1, F_L.2, F_L.3)의 기계적 모멘트의 합이 기준점(P)에 대한 기판홀더(1)와 마스크 홀더(5) 지지력(Fs, F_M)의 기계적 모멘트 총합의 방향과 값에 대항하는 방향과 같은 값을 가지도록 로렌쯔힘(F_L.1, F_L.2, F_L.3)의 값을 제어한다.

로렌즈힘(F_L.1, F_L.2, F_L.3)을 제어하는 콘트롤러는 예를들어, 이미 그자체가 공지되어 있고 공연히 사용되는 피드포워드 제어 루프를 포함하며, 콘트롤러는 기판홀더(1)의 위치(Xs, Ys)와 기판홀더(1)와 마스크 홀더(5)를 제어하는 리소그래피 장치의 전기제어유닛(도시안함)으로부터 마스크홀더(5)의 위치(X_M,Y_M)에 대한 정보를 수신하고, 상기 수신된 정보는, 기판홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 소망위치에 관한 것이다. 콘트롤러는 선택적으로 그 자체가 공지되고 공연히 실시되는 피드백 제어루프를 구비하고 있으며, 기판홀더(1)의 위치(Xs, Ys)에 대한 정보와 마스크 홀더(5)의 위치(X_M, Y_M)에 대한 정보를 리소그래피장치의 상기 위치 제어 시스템으로부터 수신하며, 상기 수신된 정보는 기판홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 측정 위치에 관한 것이다. 콘트롤러는 대안으로 상기 피드포워드와 피드백 제어 루프의 조합을 포함한다. 따라서 힘 작동기 시스템의 로렌쯔 힘(F_L.1, F_L.2, F_L.3)은 보상력을 형성하고, 이것에 의하여 기계 프레임(45)에 관련된 마스크 홀더(5)와 기판 홀더(1)의 중력(Gs, G_M) 중심의 변위가 보상된다. 기계 프레임(45)의 기준점(P)에 관한 지지력(Fs, F_M)과 로렌쯔의 힘(F_L.1, F_L.2, F_L.3)의 기계 모멘트의 합이 일정한 값과 방향을 가짐으로써, 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5)는 기계 프레임(45)에 관해 실질적으로 일정한 위치를 갖는 소위 가상 중력 중심점을 갖는다. 따라서, 기계 프레임(45)은 반도체 기판(19)의 노광중에 마스크 홀더(5)와 기판 홀더(1)의 중력(Gs, G_M)의 실제 중심점의 이동을 감지하지 못한다. 상기의 힘 작동기 시스템이 없이는, 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 이동은 기준점(P)에 관한 지지력(Fs, F_M)의 기계적 모멘트에 보상되지 않는 변화를 가져오기 때문에, 그 결과 기계 프레임(45)은 그것에서 발생될 수 있는 탄성 변형 또는 기계적 진동 또는 동적 절연체(51)상의 낮은 주파수의 진동 운동을 한다.

3 개의 동적 절연체(51)와 3 개의 힘 작동기(205)가 통합됨으로서 콤팩트되고 간단한 구조의 힘 작동기 시스템과 리소그래피 장치가 된다. 게다가 동적 절연체(51)의 삼각형 배열은 힘 작동기 시스템의 작동을 특히 안정되게 한다. 힘 작동기 시스템의 보상력이 로렌쯔 힘을 배타적으로 포함하므로, 기계적 진동이 베이스(39)에 일어나고 힘 프레임(41)이 힘 작동기(205)를 통하여 기계 프레임(45)에 전달되지 않는다.

상기에 기술된 수단, 즉, 위치 설정 장치(21,31)의 반작용력을 힘 프레임(41) 안으로의 배타적인 직접 도입, 로렌쯔 힘에 의해 배타적으로 힘 프레임(41)에 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 직접 연결 및, 힘 작동기(205)의 보상력은 기계 프레임(45)이 오직 지지 기능만을 하게 되는 결과를 가져온다. 실제적으로 값과 방향을 바꾸어주는 어떠한 힘도 기계 프레임(45) 상에서 나타나지 않는다. 예를 들면, 점성의 수평 마찰력이 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 이동중에 지지부재(57)의 평면 가이드(65)와 그래나이트(granite) 지지대(143)의 상부면(141)에 있는 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 공기정력학적 베어링에 의해 발생되는 것과 같은 예외가 생길수 있다. 그러나 상기 마찰력은 비교적 작기 때문에 기계 프레임(45)에 큰 진동이나 변형을 가져오지 않는다. 기계 프레임(45)이 기계적 진동이나 탄성 변형을 일으키지 않으므로, 기계 프레임(45)에 의해 지지되는 리소그래피 장치의 구성요소는 서로에 관해 한정된 위치에 정확하게 자리잡는다. 특히, 포커싱 시스템(3)과 관련된 기판 홀더(1)의 위치와 포커싱시스템(3)과 관련된 마스크 홀더(5)의 위치가 매우 정확하게 한정되고, 또한, 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5)가 위치 설정 장치(21, 31)에 의해 포커싱 시스템(3)과 관련되어 매우 정확하게 위치될 수 있다는 것은, 마스크상에 존재하는 반도체 회로의 패턴이 미크론 이하 범위의 정확성으로 반도체 기판상에 투영될 수 있다는 것을 의미한다. 더욱이, 기계 프레임(45)과 포커싱 시스템(3)이 기계적 진동이나 탄성 변형을 받지 않으므로, 기계 프레임(45)은, 예를 들면, 광학적 요소와 레이저 간섭계 시스템과 같은 위치 제어 시스템의 위치 센서를 상기 기계 프레임(45)에 직접 장착시키는 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 위치 제어 시스템을 위한 기준 프레임으로서 작용할 수 있다는 장점이 있다. 기계 프레임(45)에 위치 센서의 직접적인 장착은 기판 홀더(1), 포커싱 시스템(3) 및 마스크 홀더(5)와 관련된 위치 센서에 의해 차지된 위치는 기계적 진동이나 변형에 의해 영향을 받지 않기 때문에, 포커싱 시스템(3)에 관련된 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5) 위치의 신뢰할만하고 정확한 측정이 이루어질 수 있다. 마스크 홀더(5)가 X 방향에 평행하게 위치될 수 있을 뿐만 아니라 Y 방향에 평행하게 위치되고 회전축(67)에 관해 회전될 수 있기 때문에, 상기에 기술한 바와 같이 본발명에 따른 리소그래피 장치에 의해 제조될 수 있는 미크론 이하 범위의 작은 치수로 된 반도체 기판(19)상에 마스크(29)의 패턴을 형성시키는데 있어서 높은 정밀도를 가지게 된다.

본 발명에 따른 리소그래피 장치에는 상기에 기술된 바와 같이 본 발명에 따른 제 1 위치 설정 장치(21)에 의해 이동가능한 기판 홀더(1)와 본 발명에 따른 제 2 위치 설정 장치(31)에 의해 이동가능한 마스크 홀더(5)가 구비된다. 위치 설정 장치(21,31)는 공통 제 1 프레임, 즉, 리소그래피 장치의 기계 프레임(45)과 공통 제 2 프레임, 즉, 리소그래피 장치의 힘 프레임(41)을 포함한다. 위치 설정 장치(21,31)는 그들 자신의 제 1 및 제 2 프레임 각각을, 공통 제 1프레임과 그들 자신의 제 2 프레임 각각을 또는 동일 제 2 프레임과 그들 자신의 제 1 프레임 각각으로 구비한다.

본 발명은 또한 리소그래피 장치가 상기에 기술된 다면 "스텝 앤드 리피트"("step and repeat") 원칙을 사용하는 것을 추가적으로 나타낸다. 예를 들면, 본 발명에 따른 위치 설정 장치는 EP-A-0 498 496에 개시되고 기판 홀더가 포커싱 시스템과 관련해서 비교적 큰 거리를 배타적으로 이동하는 리소그래피장치의 기판 홀더의 이동에 사용된다. 본 발명에 의한 리소그래피장치는 또한 마스크 홀더(5)가 구비된 제 2 위치 설정 장치(31)가 EP-A-0 498 496에 개시된 바와같이 기계 프레임(45)에 관련되어 정지된 종래의 마스크 홀더로 도면에 도시된 바와 같이 리소그래피 장치안에서 대체된다. 본 발명은 또한 리소그래피 장치가 다면 "스텝 앤드 스캔" 원칙 즉, 오직 본 발명에 의한 위치 설정 장치에 의해 구동되는 마스크 홀더와 EP-A-0 498 496에 개시된 바와 같이 종래의 위치 설정장치에 의해 구동되는 기판 홀더에 의해 구동되는 것을 나타낸다. 상기의 내용은 리소그래피 장치의 포커싱 시스템이 비교적 큰 광학적 축소 요인을 갖는다면, 기판 홀더의 이동은 마스크 홀더의 이동에 관해 비교적 적게 되며, 기판홀더의 위치 설정 장치가 기계 프레임에서 비교적 적은 기계적 진동을 일으키게 된다는 것이다.

상기에 기술된 리소그래피 장치는 제 1 위치 설정 장치(21)와 제 2 위치 설정 장치(31)에 공통되고, 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5) 양쪽의 중력 중심 이동이 보상될 수 있는 보상력을 공급하는 힘 작동기 시스템을 포함한다. 본 발명에 따른 리소그래피장치에는 기판 홀더(1)와 마스크 홀더(5)의 중력 중심의 이동이 개별적으로 보정되는 2개의 힘 작동기 시스템이 제공된다. 본 발명에 따른 리소그래피 장치는 마스크 홀더(5)의 중력 중심의 이동이 배타적으로 보정될 수 있는 단일 힘 작동기 시스템을 또한 포함한다. 상기의 내용은 리소그래피 장치의 포커싱 시스템이 비교적 큰 광학적 축소 요인을 갖는다면, 기판 홀더의 중력 중심의 이동은 마스크 홀더의 중력 중심의 이동에 관해 비교적 적게 되며, 기판 홀더의 중력 중심의 이동이 기계 프레임에서 비교적 적은 기계적 진동을 일으키게 된다는 것이다.

상기에 기술된 바와 같이 본 발명에 따른 리소그래피 장치는 집적 전자 반도체 회로의 제조에서 반도체 기판을 노광시키는데 사용된다. 상기의 리소그래피 장치는 그 장치에 의해 기판상에 마스크 패턴을 형성시키는 미크론이하 범위의 작은 치수 구조를 갖는 다른 생산품의 제조에도 그 대안으로 사용된다. 자기구역 메모리의 전도 및 검출 패턴 또는 통합 광학 시스템의 구조뿐만 아니라 액정 디스플레이 패턴의 구조와도 그 개념이 연결된다.

추가적으로 본 발명에 따른 위치 설정 장치는 리소그래피 장치에서 뿐만아니라 특정 목적물 또는 기판이 정밀한 방법으로 위치되어지는 다른 장치들에서도 사용가능하다. 그 실예로 측정 시스템과 스캐닝 시스템과 관련하여 정밀하게 위치되고 이동되는 목적물 또는 재료를 분석하고 측정하는 장치에 사용가능하다. 본 발명에 따른 위치 설정 장치는 렌즈와 같이 미크론이하 범위로 정밀가공되는 소재를 이용한 정밀 기계 공구에도 또한 적용된다. 본 발명에 따른 위치 설정 장치는 회전 공구와 관련하여 소재를 위치 설정 시키는 경우와, 회전 소재와 관련하여 공구를 위치 설정시키는 경우에도 사용된다.

상기에 기술된 리소그래피 장치의 제 1 위치 설정 장치(21)는 로렌쯔 힘을 배타적으로 공급하는 제 1 선형 모터와 종래의 제 2, 제 3 선형 모터가 구비된 구동 유닛을 포함하고, 리소그래피 장치의 제 2 위치 설정 장치(31)는 로렌쯔의 힘을 배타적으로 공급하는 제 1 선형 모터와 단일의 종래 제 2 선형 모터가 구비된 구동 유닛을 포함한다. 본 발명은 또한 다른 구동 유닛이 구비된 위치 설정 장치와도 관련된다. 그 실예로서, 모터의 자석 시스템이 제 1 프레임에 의해 지지된 오브젝트 테이블에 고정되며, 상기 모터의 전기 코일 시스템이 제 2 프레임에 고정되고, 로렌쯔 힘을 배타적으로 공급하는 단일의 상기 모터를 포함하는 위치 설정 장치와, 모터의 고정부가 제 2 프레임에 고정되고, 상기 모터의 가동부가 제 1 프레임에 의해 지지된 오브젝트 테이블에 고정된 단일의 종래 상기 모터를 포함하는 위치 설정 장치가 있다.

Claims (22)

1. 오브젝트 테이블 및 구동유닛을 구비한 위치설정장치에 있어서, 상기 위치설정장치는 상기 구동유닛에 의하여 상기 오브젝트 테이블이 X방향에 평행한 가이드위로 변위가능하고, 상기 가이드는 상기 위치설정장치의 제1프레임에 고정되며, 상기 구동유닛의 고정부는 제1프레임으로부터 동적으로 절연되는 위치설정장치의 제2 프레임에 고정되어,

   작동시에 구동유닛상의 오브젝트 테이블에 의해 가해지고 오브젝트 테이블상의 구동유닛에 의해 가해진 구동력으로부터 발생하는 반작용력이 제2프레임으로 배타적으로 전달되는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오브젝트 테이블은 작동시에 구동유닛의 전기코일시스템과 자석시스템의 로렌쯔 힘에 의해 구동유닛의 고정부에 배타적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 자석시스템과 전기코일시스템은 상기 구동유닛의 제1선형모터에 속하고, 상기 구동유닛은 제2프레임에 고정된 고정부와 상기 고정부의 가이드 위로 X방향에 평행하게 변위가능한 가동부를 구비한 제2선형모터와, 상기 오브젝트 테이블에 고정되는 제1선형모터의 자석시스템 및 상기 제2선형모터의 가동부에 고정되는 제1선형모터의 전기코일시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 구동유닛은 제2선형모터의 가동부에 고정되는 고정부와 제3선형모터의 고정부의 가이드 위로 X방향에 수직인 Y방향에 평행하게 변위가능한 가동부를 구비한 제3선형모터와, 상기 제3선형모터의 가동부에 고정되는 제1선형모터의 전기코일 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 위치설정장치에는, 작동시에 제1프레임상에 보상력을 가하고 전기제어 유닛에 의하여 제어되는 힘 작동기 시스템이 제공되며, 상기 보상력은 기준점에 대하여 오브젝트 테이블에 작용하는 중력의 기계적 모멘트의 값과 일치하는 값을 갖는 제1프레임의 기준점에 대한 기계적 모멘트 및 상기 중력의 기계적 모멘트의 방향에 대향하는 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 오브젝트 테이블은 수평방향에 평행하게 변위가능한 한편, 상기 힘 작동기 시스템은 수직방향에 평행하게 제1프레임상에 보상력을 가하는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 오브젝트 테이블은 수평 X방향에 평행하게 그리고 X방향에 수직하는 수평 Y방향에 평행하게 변위가능한 한편, 상기 힘 작동기 시스템은 서로 삼각형으로 배열된 3개의 힘 작동기를 포함하고, 각각 수직방향에 평행하게 제1프레임상에 보상력을 가하는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
8. 제5항에 있어서,

   상기 힘 작동기 시스템은 동적 절연체의 시스템과 일체화되어 이것에 의하여 상기 제1프레임이 상기 위치설정장치의 베이스에 결합되는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
9. 제5항에 있어서,

   상기 보상력은 상기 힘 작동기 시스템의 전기코일시스템과 자석시스템의 로렌쯔 힘을 배타적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
10. 수직 Z방향에 평행하게, 차례로 방사원, 마스크 홀더, Z방향에 평행하게 지향된 주축을 가진 포커싱 시스템 및 위치설정장치에 의해 Z방향에 수직으로 변위가능한 기판 홀더를 지지하는 기계 프레임을 가진 리소그래피 장치에 있어서,

    상기 기판 홀더의 위치설정장치는 오브젝트 테이블 및 구동유닛을 포함하고, 상기 구동유닛에 의하여 상기 오브젝트 테이블이 X방향에 평행하게 가이드 위로 변위가능하며, 상기 가이드는 상기 위치설정장치의 제1프레임에 고정되는 한편, 상기 구동유닛의 고정부는 제1프레임으로부터 동적으로 절연되는 위치설정장치의 제2프레임에 고정되며, 상기 기판 홀더의 위치설정장치의 제1프레임은 상기 리소그래피 장치의 기계 프레임에 속하고, 상기 기판 홀더의 위치설정장치의 제2프레임은 상기 기계 프레임으로부터 동적으로 절연되는 리소그래피 장치의 힘 프레임에 속하여, 작동시에 구동유닛상의 오브젝트 테이블에 의해 가해지고 오브젝트 테이블상의 구동유닛에 의해 가해진 구동력으로부터 발생하는 반작용력이 제2프레임으로 배타적으로 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
11. 수식 Z방향에 평행하게, 차례로 방사원, 위치설정장치에 의해 Z방향에 수직으로 변위가능한 마스크 홀더, Z방향에 평행하게 지향된 주축을 가진 포커싱 시스템 및 추가 위치설정장치에 의해 Z방향에 수직으로 변위가능한 기판 홀더를 지지하는 기계 프레임을 가진 리소그래피 장치에 있어서,

    상기 마스크 홀더의 위치설정장치는 오브젝트 테이블 및 구동유닛을 포함하고, 상기 구동유닛에 의하여 상기 오브젝트 테이블이 X방향에 평행하게 가이드 위로 변위가능하며, 상기 가이드는 상기 위치설정장치의 제1프레임에 고정되는 한편, 상기 구동유닛의 고정부는 제1프레임으로부터 동적으로 절연되는 위치설정장치의 제2프레임에 고정되고, 상기 마스크 홀더의 위치설정장치의 제1프레임은 상기 리소그래피 장치의 기계 프레임에 속하는 한편, 상기 마스크 홀더의 위치설정장치의 제2프레임은 상기 기계 프레임으로부터 동적으로 절연되는 리소그래피 장치의 힘 프레임에 속하며, 작동시에 구동유닛상의 오브젝트 테이블에 의해 가해지고 오브젝트 테이블상의 구동유닛에 의해 가해진 구동력으로부터 발생하는 반작용력이 제2프레임으로 배타적으로 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
12. 제10항에 있어서,

    상기 마스크 홀더는 상기 위치설정장치에 의해 Z방향에 수직으로 변위가능하고, 상기 마스크 홀더의 위치설정장치의 제1프레임은 상기 리소그래피 장치의 기계 프레임에 속하는 한편, 상기 마스크 홀더의 위치설정장치의 제2프레임은 리소그래피 장치의 힘 프레임에 속하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
13. 제11항에 있어서,

    상기 기판 홀더 및 마스크 홀더의 위치설정장치는, 작동시에 리소그래피 장치의 기계 프레임상에 보상력을 가하고 전기제어유닛에 의하여 제어되는 조인트 힘 작동기 시스템을 구비하며, 상기 보상력은 기준점에 대하여 기판 홀더상에 작용하는 중력의 기계적 모멘트의 합의 값과 일치하는 값의 기계 프레임의 기준점에 대한 기계적 모멘트와, 상기 기준점에 대하여 마스크 홀더상에 작용하는 중력의 기계적 모멘트 및 상기 기계적 모멘트의 합의 방향에 대향하는 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 기계 프레임은 리소그래피 장치의 베이스상에 배치되고, 그 위에는 또한 삼각형으로 상호 배열된 3개의 동적 절연체에 의하여 힘 프레임이 배치되는 한편, 상기 조인트 힘 작동기 시스템은 대응하는 하나의 동적 절연체와 각각 일체형으로 되는 별도의 3개의 힘 작동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
15. 제2항에 있어서,

    상기 위치설정장치에는, 작동시에 제1프레임상에 보상력을 가하고 전기제어 유닛에 의하여 제어되는 힘 작동기 시스템이 제공되며, 상기 보상력은 기준점에 대하여 오브젝트 테이블상에 작용하는 중력의 기계적 모멘트의 값과 일치하는 값을 갖는 제1프레임의 기준점에 대한 기계적 모멘트 및 상기 중력의 기계적 모멘트의 방향에 대향하는 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
16. 제3항에 있어서,

    상기 위치설정장치에는, 작동시에 제1프레임상에 보상력을 가하고 전기제어 유닛에 의하여 제어되는 힘 작동기 시스템이 제공되며, 상기 보상력은 기준점에 대하여 오브젝트 테이블상에 작용하는 중력의 기계적 모멘트의 값과 일치하는 값을 갖는 제1프레임의 기준점에 대한 기계적 모멘트 및 상기 중력의 기계적 모멘트의 방향에 대향하는 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
17. 제4항에 있어서,

    상기 위치설정장치에는, 작동시에 제1프레임상에 보상력을 가하고 전기제어 유닛에 의하여 제어되는 힘 작동기 시스템이 제공되며, 상기 보상력은 기준점에 대하여 오브젝트 테이블상에 작용하는 중력의 기계적 모멘트의 값과 일치하는 값을 갖는 제1프레임의 기준점에 대한 기계적 모멘트 및 상기 중력의 기계적 모멘트의 방향에 대향하는 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
18. 제6항에 있어서,

    상기 힘 작동기 시스템은 동적 절연체의 시스템과 일체형으로 되고, 이것에 의하여 제1프레임이 상기 위치설정장치의 베이스에 결합되는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
19. 제7항에 있어서,

    상기 힘 작동기 시스템은 동적 절연체의 시스템과 일체형으로 되고, 이것에 의하여 제1프레임이 상기 위치설정장치의 베이스에 결합되는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
20. 제6항에 있어서,

    상기 보상력은 상기 힘 작동기 시스템의 전기코일시스템 및 자석시스템의 로렌쯔 힘을 배타적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
21. 제7항에 있어서,

    상기 보상력은 상기 힘 작동기 시스템의 전기코일시스템 및 자석시스템의 로렌쯔 힘을 배타적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.
22. 제8항에 있어서,

    상기 보상력은 상기 힘 작동기 시스템의 전기코일시스템 및 자석시스템의 로렌쯔 힘을 배타적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 위치설정장치.