KR100822848B1 - 리소그래피 장치, 리소그래피 장치용 투영광학조립체를조립하는 방법 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 리소그래피 장치는 패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 투영시키는 투영광학조립체(PL)를 포함하고, 상기 조립체는 복수의 이동식 광학요소(M1-M6) 및 각각의 광학요소(M1)의 위치 및/또는 방위를 감지하는 복수의 센서유닛(25)을 포함하며, 상기 이동식 광학요소(M1-M6)는 지지프레임(20, 200) 상에 이격된 관계로 배치되고, 상기 지지프레임(20)은 2 이상의 상호연결된 세그먼트(21, 22, 23)들의 조립체에 의해 적어도 부분적으로 형성되며, 상기 각각의 세그먼트들은 1 이상의 광학요소(M1-M6)를 이동식으로 장착시키고, 1 이상의 센서유닛(25)을 고정식으로 장착시키며, 상기 지지프레임(20)은 기준프레임 및 장착프레임으로서의 역할을 하고 그 안에서 상기 광학요소들이 상기 이격된 관계로 장착된다. 대안적인 실시예에서, 상기 광학요소(M1-M6)들은 단일의 지지프레임(200) 상에 이동식으로 장착되고 센서유닛(25)들은 고정식으로 장착된다.

Description

리소그래피 장치, 리소그래피 장치용 투영광학조립체를 조립하는 방법 및 디바이스 제조방법 {Lithographic Apparatus, Method of Assembling a Projection Optics Assembly for Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 단지 예시의 방법을 통해서 설명하며, 여기서 대응하는 도면 부호들은 대응하는 부분들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한 도면;

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투영광학조립체를 도시한 도면;

도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투영광학조립체를 도시한 도면;

도 3은 도 2a 또는 도 2b에 도시된 투영광학조립체의 라인 I-I에 대한 단면도를 도시한 도면;

도 4는 투영광학조립체의 지지프레임의 상세도; 및

도 5는 투영광학조립체의 또 다른 상세도이다.

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부상으로 소정의 패턴을 적용하는 기계이다. 예를 들어, 리소그래피 장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층을 가진 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 하나 또는 몇 개의 다이의 일부로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 연속적으로 노광되는 인접해 있는 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스테퍼(stepper)와, 소정의 기준 방향("스캐닝"-방향)으로 투영빔을 통하여 패턴을 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스캐너(scanner)를 포함한다.

지지프레임을 포함하는 투영광학조립체가 공지되어 있다. 전통적으로 투영광학조립체는 기준프레임 및 상기 기준프레임에 장착되는 복수의 센서프레임을 포함한다. 상기 센서프레임은 여타의 구성요소들, 광학요소, 통상적으로는 이동식 거울, 상기 광학요소의 위치를 감지하는 1 이상의 센서유닛(들) 및 상기 센서유닛에 응답하여 상기 광학요소를 소정 위치로 이동시키는 1 이상의 액추에이터(들) 사이에서 지지하도록 되어 있는 프레임이다. 별도의 센서프레임이 각각의 거울에 제공된다. 이러한 서브-조립체는 전통적으로 "거울 모듈(mirror module)"이라 불리운다. 전통적으로, 지지프레임을 디자인하는 접근법은 복수의 거울 모듈을 제공하는 것이다. 정확한 개수는 특별한 투영광학조립체에 따라 좌우된다. 하지만, 통상적으 로 투영광학조립체는 6개의 거울을 포함한다. 각각의 거울 모듈은 센서프레임을 포함하는데, 이는 완전히 기능적인 조정식 거울을 구비하도록 필요한 모든 구성요소들을 포함한다. 그 후, 이들 각각의 거울 모듈은, 통상적으로 Zerodur와 같은 팽창계수가 낮은 유리 재료로 만든 공통 기준프레임 안으로 장착된다. 통상적으로, 투영광학조립체 내의 거울들 중 하나는 고정식이다. 종래 시스템에서는, 이러한 고정식 거울이 공통 기준프레임 상에도 장착된다.

이러한 종래의 형태들은 문제점들을 가진다. 첫째로, 센서프레임 상에 구성요소들을 장착하기 위하여 많은 수의 광학 스페이서들이 필요하다. 특히, 거울의 위치를 감지하는 감지요소를 장착하기 위하여 많은 수의 스페이서들이 필요하다. 상기 형태에서 스페이서들의 사용은, 특히 센서프레임 내에 스페이서들을 장착하는데 필요한 인시(man hour)의 관점에서 고가이다.

둘째로, 기준프레임에 거울 모듈을 장착한 후에 정확한 포지셔닝을 달성하는 것은 추가 스페이서들을 이용해서만 이루어질 수 있음이 밝혀졌는데, 이는 지지프레임의 제조 비용 및 시간 스케일을 더 부가한다.

셋째로, 거울 모듈은 소위 "고정식으로 판정된 인터페이스(statically determined interface)"를 이용하여 기준프레임 안으로 장착된다. 이러한 인터페이스는, 그 기능성이 플렉시블 로드(flexible rod)와 비교될 수 있는 요소들을 포함하는데, 그 이유는 인터페이스 요소가 한 방향으로 딱딱하게(stiff) 디자인되고, 나머지 다섯 방향으로는 가능한 한 유연하게(compliant) 디자인되기 때문이다. 상기 인터페이스 요소들은 복잡한 구성이며, 각각은 여러 부분들을 포함한다. 통상적 으로, 인터페이스 요소는 지지프레임 구성의 두 Zerodur 부분에 연결된다. 예를 들어, 인터페이스 요소의 한 쪽은 기준프레임과 연결되고, 인터페이스 요소 다른 쪽은 센서프레임과 연결된다. 상기 인터페이스 요소들은 각각의 Zerodur 프레임 부분들에 부착된다. 이러한 부착부들은 금속 인써트(metal insert)들이다. 이들 인써트들은 Zerodur 내에 접착된다. 상기 인써트들로 인한 열적 문제들을 최소화하기 위하여, 그들은 특별한 디자인을 가진다. 상기 인써트들의 디자인에 관계없이, 연결될 두 Zerodur 프레임 부분들 내에 접착되어야 하는 금속 인써트들은 열적 안정성 문제를 증가시킨다는 사실이 밝혀졌다.

나아가, 인터페이스 요소는 프레임에 연결시키기 위하여 상기 인터페이스 요소들 내에 형성된 홀들의 제조 톨러런스(manufacturing tolerance)를 허용하여야만 한다. 이는 연결될 두 부분 내에 접착된 두 인써트의 위치와 각도 양자 모두의 오정렬을 초래한다. 그러므로, 종래의 인터페이스 요소들은 이것을 고려하여 보상하기 위한 요소도 포함하여야만 한다. 또한, 인써트는 금속 재료로 되어 있기 때문에, 그 길이 방향의 열팽창이 제로가 아니다. 이러한 길이 방향은 강성(stiff) 방향이고, 상기 방향은 기준구조체에 대한 모듈의 위치를 결정한다. 이 위치는 변화하는 온도에서 가능한 한 일정하게 이상적으로 유지되어야 하며, 내부적으로도 보상되어야만 한다. 또한, 종래의 인터페이스는 일단 거울 모듈이 위치되는 장소 내에 인터페이스 요소를 로킹(lock)하기 위한 요소도 필요로 한다. 상술된 바와 같이, 종래의 소요 인터페이스는 디자인 및 구현의 관점에서 고도로 복잡하다는 것을 알 수 있다.

"고정식으로 판정된 인터페이스"는, (많지도 않고 적지도 않은) 단지 6 자유도(DOF)의 모듈만이 제한되도록 인터페이스가 이루어진 것을 말한다. 이는 모듈이 그 환경에 6 자유도로 장착된다는 것을 의미한다. 이상적인 경우, 이것은 예컨대 환경이 열적 영향으로 인해 왜곡(distort)된다면, 현수(suspended) 모듈만이 전체로서 변위 및/또는 회전되지만, 왜곡되지는 않는다는 것을 의미한다. 기생 강성(parasitical stiffness)들로 인하여, 고정식으로 판정된 인터페이스가 적을 수록, 환경의 왜곡은 더 많아지며, 이 경우 기준구조체는 그 자체 모듈의 내부 왜곡을 유발할 것이다. 이는 바람직하지 않다.

종래의 고정식으로 판정된 인터페이스를 형성하는 한 가지 방법은, 플렉시블 로드의 기능성을 가능한 한 가깝게 근사화하는 6개의 동일한(identical) 인터페이스 요소들을 디자인하는 것이다. 이들 6개의 인터페이스 요소들은, 그들이 상기 모듈의 6 자유도를 제한할 수 있는 방식으로 또는 그에 못지 않은 방식으로 위치 및 방위되어야만 한다. 하지만, 이것은 앞서 논의된 바와 같이 고도로 복잡한 디자인이다.

지금까지, 투영광학조립체에 필요한 제조능력, 신뢰성 및 시험능력 요구사항의 관점에서, 모듈형 디자인을 제공하는 것이 고려되어 왔다. 종래 모듈형 디자인에 있어서 어려운 점은 이들 모듈의 인터페이싱이다. 상술된 바와 같이, 투영광학조립체에 요구되는 것과 같은 고도의 다이내믹(dynamic) 요구사항들을 구비한 구성부의 부분들의 인터페이싱은 정밀 기계공학에 의한 것이다. 따라서, 모듈들을 인터페이스하기 위하여 복잡한 인터페이스들을 이용하고, 모듈형 디자인을 구비한 투영 광학조립체를 제공하는 것이 전통적이다. 이상적으로는, 각각의 모듈이 완전히 기능적이고, 완전히 테스트된 유닛이다. 따라서, 모듈을 그 적절한 인터페이스 상으로 장착하는 것은, 그 자체를 장착하는 동안의 단기간이나 혹은 장기간 모두에 있어서, 어떤 방식으로든 완전히 테스트된 유닛을 왜곡시키거나 그것에 영향을 미치지 않아야만 한다. 상술된 바와 같이, "고정식으로 판정된 인터페이싱"은 일 접근법이다. 종래의 "고정식으로 판정된 인터페이싱"의 한 가지 단점은 다이내믹 거동(dynamic behaviour)이라는 것이 밝혀졌다. 구성부의 다이내믹 거동과 관련된 요구사항들은, 예컨대 광학 성능에 관한 명세들로부터 도출되며 이미지 위치 및 품질에 관련된 위치 정확성의 관점에서 소요 성능 명세들과 연관되며, 그들로부터 도출된다.

종래의 형태들에 있어서, 여타의 장치들간에 조립, 액세스(access) 및 케이블링(cabling)을 위한 공간(room)을 남기고 또한 내부 왜곡을 최소화하면서, 지지프레임에서 이용가능한 체적 안에서 투영광학조립체의 다이내믹 요구사항들을 충족시키는 고정식으로 판정된 인터페이스들을 구비한 센서프레임을 디자인하는 것은 더 이상 불가능하다는 것을 밝혀냈다.

대략적으로, 본 발명의 일 목적은 장착 시에 또한 장착 후에도 왜곡과 같은 측면을 고려하여, 열적 디커플링(thermal decoupling)을 제공하면서도 다이내믹 요건들을 충족시키는 모듈 인터페이스를 제공하는 것이다. 여타의 고려사항들로는 그 환경으로부터의 모듈의 전기 절연을 들 수 있다.

또한, 최근의 투영광학조립체에 있어서, 제1이동식거울은 제2거울에 대하여 서브-나노미터 정밀도로 위치하게 된다. 상술된 종래 시스템에서는, 이를 위하여, 5가지 거리(즉, 제1센서유닛과 제1센서프레임간의 거리, 제1센서프레임과 제1거울모듈과 관련된 기준프레임간의 거리, 상기 제1거울모듈과 관련된 기준프레임과 제2거울모듈과 관련된 기준프레임간의 거리, 상기 제2거울모듈과 관련된 기준프레임과 제2센서프레임간의 거리 및 상기 제2센서프레임과 제2센서유닛간의 거리)가 정확하게 공지되어야만 한다는 것을 알 수 있다. 이러한 형태와 관련된 또 다른 문제점은 제조 톨러런스 및 위치 정확성을 들 수 있는데, 그 이유는 다이내믹 거동이 인터페이스 구조들과 관련되기 때문이다. 하나의 센서프레임 상의 하나의 센서로부터 다른 센서프레임 상의 또 다른 센서로 가기 위하여, 8개의 장착 위치들과 4개의 인터페이스 구조들이 통과되어야만 한다. 또한, 언급된 바와 같이, 각각의 구성부 부분은 그 자체의 내부적인 부정확성을 가진다. 또한, 각각의 인터페이스 위치는 그 자체 부정확성을 가진다. 그러므로, 구성부 부분들이 많을 수록, 인터페이스 위치들도 많아지고, 각각의 개별적인 오차 기여도(error contribution)로부터 허용가능한 부정확성 값이 작아지게 되어, 또 다른 센서프레임 상의 또 다른 센서에 대한 하나의 센서프레임 상의 한 센서의 위치와 관련된 일정한 허용치를 달성하게 된다. 상기 후자 값은 모든 기여자(contributor)들로부터의 전체 값이다. 이 값은 기능적인 요건이므로, 기능적인 명세들로부터 도출된다. 부분들이 많을 수록, 기여자들이 많을 수록, 일정한 합계를 얻기 위하여 또한 기능적인 요건들을 충족시키기 위하여, 각각의 개별적인 기여자로부터의 값들이 작아질 수 있다.

Zerodur와 같은 팽창계수가 낮은 유리로도 구성되고, 그 견고성(rigidity)을 최대로하는 방식으로 구성된 종래 투영광학조립체들은, 5가지 거리 각각과 관련된 오차들이 축적되어 투영광학조립체의 초기 센서 위치 정확성을 충족시키는 것이 불가능하게 된다는 것이 밝혀졌다. 이는 제한된 묘화 품질을 초래한다.

본 발명의 목적은 종래의 투영광학조립체에 대하여 제기된 문제점들을 해결하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 광학 요소의 포지셔닝 정확성 및 투영광학조립체의 안정성과 다이내믹 성능을 개선하기 위한 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 투영광학조립체의 제조능력을 개선하는 것이다.

본 발명의 일 형태에 따르면,

- 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;

- 상기 투영빔의 그 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하기 위한 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키는 투영광학조립체를 포함하여 이루어지고,

상기 조립체는 복수의 이동식 광학요소 및 각각의 광학요소의 위치 및/또는 방위를 감지하는 복수의 센서유닛을 포함하며, 상기 이동식 광학요소는 지지프레임 상에 이격된 관계로 배치되고, 상기 지지프레임은 2 이상의 상호연결된 세그먼트들의 조립체를 포함하며, 상기 각각의 세그먼트들은 1 이상의 상기 광학요소를 이동 식으로 장착시키고, 1 이상의 상기 센서유닛을 고정식으로 장착시키며, 상기 2 이상의 상호연결된 세그먼트들은 기준프레임 및 장착프레임으로서의 역할을 하고 그 안에서 상기 광학요소들이 상기 이격된 관계로 장착되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치가 제공된다.

각각 1 이상의 광학요소들을 이동식으로 장착시키고 1 이상의 각각의 센서유닛(들)을 고정식으로 장착시키는, 2 이상의 상호연결된 세그먼트들을 포함하는 조립체를 제공함으로써, 종래 별도의 기준프레임 및 요소들은 생략될 수 있는 고정식으로 판정된 인터페이스들로 이루어진다. 특히, 별도의 센서 및 기준프레임 구조체들은 양자 모두의 기능을 조합하는 하나의 구조체로 대체된다. 따라서, 투영광학조립체의 제조능력이 단순해진다. 특히, 디자인 및 인터페이스 복잡성이 줄어든다. 또한, 개별적인 톨러런스 요건(tolerancing requirement)들이 감소된다. 나아가, 지지 및 기준 기능들은 하나의 지지프레임에 의해 제공되기 때문에, 투영광학조립체의 다이내믹 성능이 개선된다. 인터페이싱 복잡성은 여러 인터페이스들로서 감소되고, 인터페이싱 요소들은 더 이상 필요하지 않다. 또한, 상이한 부분들의 개수가 감소된다는 사실로 인하여, 여러 인터페이스들이 생략되기 때문에, 개별적인 톨러런싱이 완화될 수 있다.

또한, 별도의 종래 기준프레임이 생략됨으로써, 투영광학조립체를 제조하는데 필요한 스페이서의 개수가 줄어든다. 또한, 구성부 부분의 감소된 개수 및 이와 관련된 인터페이스의 개수 감소는, 필요한 스페이서의 개수를 감소시킨다. 또한, 2개의 별도 프레임을 위하여 사전에 필요한 공간은, 지지하는 프레임 구조체의 케이 블링(cabling), 액세스 및 개선된 강성과 같은 여타의 목적들을 위해 자유롭게 된다. 복수의 세그먼트들의 지지프레임을 구성함으로써, 지지프레임이 기준프레임 없이 또는 추가 구조체 안에 통합된 모듈형 방식으로 제조되는 것이 가능하다. 이는 일단 투영광학조립체 내에 조립되면 구성요소들에 대한 접근성(accessibility)을 향상시킨다.

또한, 제조능력이 개선된다. 예를 들어, 조립체에 관해서는, (여러) 거울(들)을 포함하는 하나의 세그먼트가 양쪽으로부터 액세스될 수 있다. 거울(들), 센서, 액추에이터, 케이블링 및 가능한 여타의 서브-모듈은, 여타의 조립체 활동도(activity), 특히 투영광학조립체의 다른 세그먼트들의 조립체로부터 상당히 분리되고 그것과 병렬로, 상기 세그먼트의 프레임 블록 안에 놓이거나 그 위에 장착될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 복수의 세그먼트들은 서로 스택된 형태로 상호연결되도록 되어 있다. 서로의 위에 세그먼트들을 쌓음으로써, 투영광학조립체의 제조가 단순해진다. 일단 모든 세그먼트들이 완전히 조립되고 테스트되면, 그들은 완전히 기능적인 투영광학조립체에 도달하도록 서로의 위에 단순히 스택되어야 한다. 특히, 최종 조립은 생산 리드 타임(production lead time)을 줄이면서 본 발명에 따라 매우 촉진된다.

바람직한 실시예에서, 지지프레임은 3개의 세그먼트들을 포함하며, 복수의 광학요소 중 적어도 2개는 2 이상의 세그먼트 각각에 장착된다. 3개의 세그먼트를 제공함으로써, 그 중 2개에 2개의 광학요소가 배치되고, 지지프레임의 기계적인 특 성들을 최적화하면서 광학요소 접근성 및 케이블 라우팅이 최적화된다. 센서와 액추에이터 및 여타의 모듈의 추가 접근성이 개선된다.

바람직한 실시예에서, 지지프레임은 복수의 인써트들을 포함하고, 상기 인써트들은 인터페이스 구역을 형성하도록 세그먼트들 사이에 배치되도록 되어 있어, 조립된 상태에서는 상기 인써트들이 서로 접촉하게 되며, 상기 접촉하는 인써트들에 의해 형성된 표면의 적어도 일부는 기준면을 형성하게 된다. 인접한 세그먼트들 사이에 인써트들을 제공하고, 상기 기준면을 접촉하는 인써트들에 의해 형성된 인터페이스 구역 내에 놓이도록 배치시킴으로써, 정렬이 달성될 뿐만 아니라, 인터페이스 구역 내에서 지지프레임 상에 가해진 소정 응력들이 지지프레임을 통해서라기 보다는 오히려 인써트들로 전달된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;

- 상기 투영빔의 그 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하기 위한 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키는 투영광학조립체를 포함하여 이루어지고,

상기 조립체는 복수의 이동식 광학요소 및 각각의 광학요소의 위치 및/또는 방위를 감지하는 복수의 센서유닛을 포함하며, 상기 이동식 광학요소는 지지프레임 상에 이격된 관계로 배치되고, 상기 광학요소들은 단일 지지프레임 상에 이동식으 로 장착되고 상기 센서유닛들은 고정식으로 장착되며, 상기 지지프레임은 기준프레임 및 장착프레임으로서의 역할을 하고 그 안에서 상기 광학요소들이 상기 이격된 관계로 장착되는 하나의 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치가 제공된다. 단일 지지프레임 상에 이동식으로 장착된 광학요소 및 고정식으로 장착된 센서유닛을 제공함으로써, 별도의 기준프레임의 생략이 가능하다. 별도의 기준프레임 및 센서프레임 구조체들은 두 기능을 조합하는 단일 구조체로 대체된다. 광학요소 및 센서유닛을 단일 구조체에 장착시킴으로써, 조립체의 제조가 단순해지고, 장기간 안정성 및 다이내믹 성능이 개선된다.

바람직한 실시예에서, 센서유닛 또는 센서유닛들은 세그먼트 또는 세그먼트들 내에서 사전설정된 위치에 직접 장착된다. 센서유닛 또는 센서유닛들을 지지프레임 내에서 사전설정된 위치에 직접 배치시킴으로써, 알아야 하는 두 광학요소 사이의 거리의 수가 하나로 줄어든다. 즉, 제1센서유닛과 제2센서유닛 사이의 거리이다. 따라서, 서로에 대한 광학요소들의 포지셔닝 정확성의 개선이 이루어지면서, 이와 관련된 오차 측정이 줄어든다.

바람직한 실시예에서, 센서유닛은 세그먼트 또는 세그먼트들 상에 혹은 그 안에 위치된 기준면에 대한 각각의 광학요소의 위치 및/또는 방위를 감지하고, 상기 세그먼트 또는 세그먼트들에는 상기 센서유닛을 수용하기 위한 세그먼트 또는 세그먼트들 내에 형성된 인터페이스면이 제공되며, 상기 인터페이스면은 상기 사전설정된 위치에 배치되며, 이 위치는 상기 기준면에 대하여 사전설정된다. 기준면에 대하여 사전설정된 위치에 인터페이스면을 제공함으로써, 거울의 위치 및/또는 방 위가 판정될 수 있는 정확성이 개선된다.

바람직한 실시예에서, 세그먼트 또는 세그먼트들은 상기 복수의 광학요소 중 각각의 광학요소에 결합된 액추에이터를 고정식으로 지지하고, 상기 액추에이터는 상기 광학요소를 사전설정된 위치로 이동시키기 위한 센서유닛에 응답한다. 세그먼트 또는 세그먼트들 내의 각각의 광학요소에 결합된 액추에이터를 고정식으로 지지함으로써, 제2광학요소에 대한 하나의 광학요소의 정확한 정렬을 제공하는 투영광학조립체 내의 모든 구성요소들이 세그먼트 또는 세그먼트들 내에 장착된다. 따라서, 조립체의 제조를 더욱 단순화시킨다.

또 다른 실시예에서는, 조립 시, 세그먼트들이 서로 실질적으로 수평면으로 인터페이싱한다. 이러한 방식으로, 상기 세그먼트들은 용이하게 조립되며, 소정의 유지보수가 필요한 경우에는, 용이하게 분해될 수도 있어, 전체 투영광학조립체를 분해할 필요없이 유지보수를 필요로 하는 세그먼트가 제거될 수 있게 된다. 따라서, 유지보수의 용이성이 향상된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 복수의 상호연결가능한 세그먼트들을 제공하는 단계;

- 각각의 세그먼트 상에 서로 이격된 관계로 배치된 복수의 광학요소들을 이동식으로 장착하고, 상기 이동식으로 장착된 상기 복수의 광학요소 중 하나의 위치 및/또는 방위를 감지하도록 1 이상의 감지요소를 고정식으로 장착하는 단계; 및

- 기준프레임 및 장착프레임으로서의 역할을 하고 그 안에서 상기 광학요소들이 상기 이격된 관계로 장착되는 단일의 분할가능한 지지프레임을 적어도 부분적 으로 형성하기 위하여 상기 세그먼트들을 상호연결시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 투영광학조립체의 조립방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 서로에 대하여 이격된 관계로 배치된 복수의 광학요소들을 위한 기준프레임 및 장착프레임으로서의 역할을 하는 하나의 세그먼트를 포함하는 단일 지지프레임과, 상기 이동식 광학요소의 위치 및/또는 방위를 판정하기 위하여 상기 복수의 광학요소들 중 하나와 관련된 센서유닛을 제공하는 단계;

*- 상기 프레임 상에 상기 복수의 광학요소를 이동식으로 장착시키고 상기 센서유닛을 고정식으로 장착시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치용 투영광학조립체의 조립방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 기판을 제공하는 단계;

- 조명시스템을 이용하여 방사선 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝 수단을 이용하여 상기 투영빔의 그 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및

- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 투영광학조립체를 이용하여, 상기 기판의 타겟부 상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기도메인메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시(LCD), 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다. 여기서 언급된 기판은 노광 전 또는 노광 후에, 예를 들어 트랙(track)(통상적으로 레지스트층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴)이나 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능한 경우에, 본 명세서는 상기 및 기타 기판처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 상기 기판은 예를 들어 다중층 IC를 형성하기 위하여 2번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에서 기판이란 용어는 다수의 처리된 층들을 이미 포함하는 기판을 칭할 수도 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 자외선(UV)(예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 및 극자외선(EUV)(예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인)를 포함한 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔까지도 포괄하여 사용된다.

"패터닝수단"이라는 용어는 예를 들어 기판의 타겟부에 패턴을 형성하기 위하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 소정의 패 턴에 꼭 정확하게 일치할 필요는 없다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은, 집적회로와 같은 타겟부 내에 형성되는 디바이스 내의 특정 기능층에 대응한다.

상기 패터닝수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예로는, 마스크, 프로그램가능한 거울배열 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크들은 리소그래피에서 잘 알려져 있고, 바이너리, 교번위상시프트, 감쇠위상시프트 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울배열의 예로는, 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 각각 기울어질 수 있는 매트릭스 형태의 작은 거울들을 들 수 있으며; 이러한 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝수단의 각각의 예로서, 지지구조체는 예컨대 프레임 또는 테이블일 수 있고, 이는 필요에 따라 고정 또는 이동가능하며, 이는 예컨대 패터닝수단이 투영시스템에 대하여 소정 위치에 있는 것을 보장할 수 있다. 본 명세서에서 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 사용은, 보다 일반적인 용어인 "패터닝수단"과 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 "투영시스템"이란 용어는, 예컨대 사용되고 있는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지유체나 진공의 사용과 같은 기타 요인들에 대하여 적절한 바와 같은, 굴절형, 반사형, 카타디옵트릭, 자기형, 전자기형 및 정전기형 광학 시스템 또는 그들의 소정 조합을 포함하는 여러 타입의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 이해되어야 한다. 여기서 "렌즈"라는 용어의 사용은, 좀 더 일반적인 용어인 "투영시스템"과 동의어로 간주될 수 있다.

또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계 형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다.

상기 리소그래피 장치는 2 (듀얼 스테이지) 이상의 기판테이블 (및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는, 추가 테이블들이 병행으로 사용될 수 있으며, 1 이상의 테이블들이 노광에 사용되고 있는 동안, 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

상기 리소그래피 장치는 또한 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위하여, 기판이 예컨대 물과 같은 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체 내에 침지되는 형태일 수도 있다. 침지 액체는 또한 리소그래피 장치 내의 여타의 공간들, 예컨대 마스크와 투영시스템의 최종 요소 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술들은 투영시스템의 개구수를 증가시키기 위한 종래기술에 잘 알려져 있다.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

*- 방사선(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);

- 패터닝수단(MA)(예를 들어, 마스크)을 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들 어, 마스크테이블)(MT);

- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT);

- 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C)상에 패터닝수단(MA)에 의해 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 묘화하는 투영시스템(예를 들어, 굴절투영렌즈)(PL)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 상술된 타입의 프로그램가능한 거울배열 또는 반사마스크를 채택하는) 반사형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 투과마스크를 채택하는) 투과형일 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 상기 소스 및 리소그래피 장치는, 예를 들어 소스가 플라즈마 방전소스인 경우에 별도의 개체(entity)일 수도 있다. 이 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하도록 고려되지 않고, 방사선 빔은 일반적으로 예컨대 적절한 수집 거울 및/또는 스펙트럴 퓨리티 필터(spectral purity filter)를 포함하는 방사선 콜렉터의 도움을 받아 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 들어간다. 다른 경우에, 상기 소스는, 예컨대 소스가 수은램프인 경우에는, 장치와 일체로 된 부분일 수도 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 방사선시스템으로 명명될 수 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 각이 있는 상기 빔의 세기 분포를 조정하는 조정수단을 포함할 수 있다. 일반적으로, 적어도 일루미네이터의 퓨필평면내의 세기 분포 의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 상기 일루미네이터는, 투영빔(PB)으로 명명되는, 그 단면에 소정의 균일성 및 세기 분포를 갖는 방사선의 컨디셔닝된 빔을 제공한다.

상기 투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 유지되는 마스크(MA) 위에 입사된다. 마스크(MA)를 지난 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상으로 상기 빔을 포커싱한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스)에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예컨대 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 위치센서(IF1)는 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 기계적으로 회수된 후, 즉 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 위치설정수단(PM, PW)의 일부를 형성하는, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크테이블(MT)은 단지 단행정 액추에이터에 연결되거나 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크정렬마크(M1, M2) 및 기판정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.

상술한 장치는 아래의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 투영빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적(static) 노광). 이후 기판테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시 프트되어 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광으로 묘화된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은, 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 다이내믹(dynamic) 노광). 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은, 투영시스템(PL)의 배율(축소율) 및 이미지 반전(reversal) 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 다이내믹 노광에서의 타겟부의 (비-스캐닝(non-scanning) 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝수단을 유지하면서 기본적으로 정지상태로 유지되며, 기판테이블(WT)은 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상으로 투영되는 동안에 이동 또는 스캐닝된다. 이 모드에서는 일반적으로 펄스 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되고, 기판테이블(WT의 각각의 이동 후 또는 스캔시에 연속적인 방사선 펄스들 사이에서, 프로그램가능한 패터닝수단이 필요에 따라 업데이트된다. 이러한 작동 모드는, 상기 언급된 형태의 프로그램가능한 거울배열과 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 활용하는 무마스크 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

상술된 모드의 사용 또는 전반적으로 상이한 모드의 사용에 있어서의 조합 및/또는 변형이 채택될 수도 있다.

도 1에 도시된 예시의 리소그래피 장치는 진공펌프(VP)에 의해 배기되는 진 공챔버(VC)를 포함한다. 상기 빔(PB)은 마스크(MA) 상에 충돌하고, 후속해서 진공챔버(VC) 내의 기판(W)의 타겟영역 상에 도달한다.

소위 "메트롤로지 프레임(metrology frame)"(MF)은 격리된 기준프레임(an isolated frame of reference)을 제공하는데, 이는 메인 장치 프레임으로부터 기계적으로 격리된다. 상기 메트롤로지 프레임은 예컨대 탄성계수가 낮은 탄성 지지부를 제공하는 에어마운트(airmount; 도시안됨)에 의해 지지된 헤비 테이블(heavy table)로서 실현될 수 있다. 상기 메트롤로지 프레임(MF)은 간섭계(IF) 및 여타의 위치센서들과 같은 민감한 구성요소들을 지지하고, 그들을 진동으로부터 격리시킨다. 투영광학조립체(PL)는 탄성요소(12) 및 지지부(11)를 통해 메트롤로지 프레임(MF) 상에 지지된다.

도 2a는 투영광학조립체(PL)의 일 실시예를 보여준다. 특히, 도 2a는 복수의 세그먼트(21, 22, 23)들을 포함하는 지지프레임(20)을 포함하는 투영광학조립체(PL)를 보여준다. 도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는데, 특히 단 하나의 지지프레임(200)을 포함하는 투영광학조립체(PL)를 보여준다. 이것이 도 2a 및 도 2b에 도시된 두 실시예들간의 차이일 뿐이다. 따라서, 도 2a에 대한 아래의 설명은, 특별히 언급하지 않으면 도 2b에 동등하게 적용된다. 투영광학조립체(PL)는 여러 광학요소, 바람직하게는 광학적으로 활성인 거울(M1-M6)과 같은 광학반사기 및 지지프레임(20)을 포함한다. 거울(M1-M6)은 기판(W) 상에 마스크(MA)를 묘화하도록 배치된다. 거울 및 지지프레임(21)은 Zerodur 또는 ULE(ultra low expansion) 유리 같은 팽창계수가 낮은 유리로 제조되는 것이 바람직하다(Zerodur 및 ULE는 상표임). 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 거울(M1-M6) 및 지지프레임(20)은 메트롤로지 프레임(MF) 상에 지지부를 가진다. 지지프레임(20)은 메트롤로지 프레임(MF)의 진동으로부터 지지프레임(20)을 격리시키기 위하여 탄성요소(12)를 통해 지지된다. 도 1에는 간결성을 위하여 단지 하나의 탄성요소(12)만을 도시하였지만, 병렬로 되어 있는 여러 개의 상기 요소들을 통해 지지프레임(20)이 지지될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

도 2a에 도시된 예시에서, 지지프레임은 세그먼트(21, 22, 23)를 포함한다. 각각의 세그먼트는 2개의 거울을 포함한다. 통상적으로, 거울 M6은 세그먼트(23)로부터 현수된다. 거울 M5를 제외한 모든 거울들은 로렌츠 액추에이터를 이용하여 능동적으로 위치된다. 거울 M5는 능동적으로 위치될 필요가 없기 때문에, 센서 및 액추에이터들이 제공되지 않는다. 거울 M5는 세그먼트(23)로부터 현수되고, 또한 지지프레임(20)에 고정된다. 구성부 요소(도시안됨)들은 둘러싸는 지지프레임(20)으로부터 거울 M5를 디커플링하도록 제공되는 한편, 동시에 그것을 견고하게 현수시킨다. 상술된 바와 같이, 대안적인 실시예에서는, 거울 M5가 고정되지 않지만, 거울 M1-M4 및 M6와 동일한 방식으로 장착된다.

대안적인 실시예에서는, 특정 투영광학조립체 및 디자이너의 선택에 따라 소정 개수의 세그먼트들이 제공될 수 있다. 세그먼트들은 소정 개수의 거울을 포함하거나 또는 전혀 포함하지 않도록 구성될 수 있다. 투영광학조립체 내의 전체 거울 개수는 투영광학조립체의 특별한 적용예에 따라 달라질 것이다.

복수의 세그먼트를 포함하는 실시예에 있어서, 상기 세그먼트들은 스택된 형 태로 배치될 수 있다. 일 실시예에서는, 단순히 서로의 위에 스택되어 투영광학조립체를 형성할 수 있다. 여타의 대안적인 실시예들을 생각할 수 있는데, 예를 들면 세그먼트들이 서로 나란히 배치되거나 결합될 수 있으며, 또한 투영광학조립체의 일부 세그먼트들은 서로의 위에 스택되고, 또 다른 세그먼트는 측면을 따라 정렬될 수도 있다. 본 발명은 이러한 형태에 국한되지 않는데, 그 이유는 각각의 세그먼트가 그 인접한 세그먼트과 상호연결(interconnect)될 수 있기 때문이다. 도 2b에 도시된 대안적인 실시예에서, 투영광학조립체(PL)는 단지 하나의 "세그먼트"만을 포함할 수 있다. 이러한 실시에에서는, 만일 상기 세그먼트를 다른 것들과 연결시키기 위하여 소요 상호연결 요소들이 제공될 수 있다면, 세그먼트가 다른 세그먼트들과 반드시 상호연결될 필요는 없다. 도 2a에 도시된 각각의 세그먼트 또는 도 2b에 도시된 단일 지지프레임은, 기준프레임을 제공하는 기능성을 장착프레임과 결합시킨다. 이러한 결합된 기능성은 개별적인 세그먼트들이 별도의 기준프레임에 반드시 장착될 필요가 없다는 것을 의미하는데, 그 이유는 모든 세그먼트 또는 단일 지지구조체(200)가 서로에 대하여 지지프레임(20)으로 인해 참조(reference)되기 때문이다.

바람직한 실시예에서, 인터페이스 영역은 약간 승강된 영역에 의해 형성되는데, 이는 프레임구조체의 모놀리스형 부분(monolithic part)으로 형성될 수 있다. 이러한 특정 실시예에서는, 인써트들이 생략될 수 있다. 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 프레임구조체가 Zerodur로 형성되지 않고, Zerodur보다 약하지 않고 보다 강한 여타의 대안적인 재료로 이루어진 대안적인 실시예에서는, 상기 실시 예가 바람직하다. 소정의 부서지기 쉬운 속성을 가지는 Zerodur와 같은 재료들이 사용되는 경우에는, 별도의 인써트들을 제공하는 것이 좋다.

열적 또는 이완 영향으로 인한 인터페이스 힘의 변화로 인해 발생된 프레임 왜곡을 더 줄이기 위하여, 추가 인터페이스 요소가 선택적으로 제공되어 상기 영향들을 줄일 수 있으며, 상기 인써트의 재료 특성의 관점에서 보더라도 반드시 필요하지는 않다. 추가 인써트들이 선택적으로 포함될 수 있는 경우, 인터페이스의 디자인은 예컨대 응력을 흡수하는 한편, 상기 응력을 실제 지지프레임으로부터 억제하도록 되어 있다.

일반적으로, 단지 예시의 방법에 의하면, 인터페이스 인써트는, 재료 및 디자인에 따라, 접착, 볼트결합 등을 통해 프레임의 나머지에 연결된 상이한 재료로 이루어진 별도의 부분, 커팅, 소잉, 드릴링 등에 의해 그 주변부로부터 섬세하게 분리된 프레임구조체의 일체부 또는 접착, 볼트, 용접 등에 의해 동일한 재료로 이루어진 별도의 부분일 수 있다. 또한, 이러한 인써트들은 단지 예시로서 선택적으로 제공되어 부서지기 쉽지 않은 재료의 인터페이스를 제공하는 기능을 수행할 수 있는데, 인터페이스면은 표면 응력을 견딜 수 있고, 클램핑 유발 응력을 지지프레임으로부터 억제하는 구성부는 반응력을 견디고 반응력을 클램핑력으로 안내할 수 있다.

상술된 실시예에서, 지지프레임(20, 200)은 Zerodur로 구성된다. 하지만, 본 발명은 이러한 형태에 제한되지 않는다. 본 발명은 고정식으로 판정된 방식으로 장착된 별도의 여러 거울 모듈들을 구비한 별도의 기준프레임 대신에, 어느 한 쪽이 세그먼트되거나 세그먼트되지 않은, 하나의 지지프레임을 제공하는 것과 관련되어 있다. 상술된 바와 같이, 본 발명은 향상된 단순성과 안정성, 훨씬 적은 부분, 적은 인터페이스, 완화된 톨러런스, 개선된 다이내믹 거동, 개선된 제조능력 및 개선된 시험능력과 같은 장점들을 제공한다. 이러한 장점들은 또한 여타의 ULE(ultra low expansion) 재료, Invar, 알루미늄과 같은 금속 재료 또는 여타의 세라믹 재료로 구성된 지지프레임에 의해 달성될 수 있다.

상기 세그먼트들은 클램핑 디바이스(27)(도 2a 참조)에 의해 서로 부착될 수 있는데, 상기 클램핑 디바이스는 로드(32), 바람직하게는 양쪽 단부에 나사결합된 금속 로드를 포함하고, 지지프레임(20) 내에 드릴링된 홀들을 통하여 연장되며, 한쪽 또는 양쪽 단부에서 상기 로드 상에 힘을 가하는 디바이스에 부착된다. 통상적으로 13000 Newton 영역 내의 힘이 상기 로드에 일정하게 적용된다. 도 2a에는 명확성을 위하여 단지 하나의 클램핑 디바이스(27)가 도시되어 있지만, 바람직하게는 상기 세그먼트들이 3 또는 4개의 비교적 큰 영역에 클램핑된다. 필요하다면, 추가 고정 요소(도시안됨)들이 제공될 수도 있다.

상기 지지프레임(20, 200)은, 충분한 강성을 얻기 위하여 적절한 또는 상술된 여타의 재료들로 이루어진 Zerodur 블록, 튜브, 플레이트 및 여타의 구조체로 구성된다. 다이내믹 요건들에 따라, 지지프레임의 강성을 향상시키기 위한 추가 Zerodur 블록 구성요소들과 같은 추가 요소들을 제공하는 것이 필요할 수도 있다. 투영광학조립체 상의 여하한의 진동이나 충격의 영향을 줄이기 위하여, 상기 지지프레임(20, 200)은 비틀림 뿐만 아니라 휨 강성(bending stiffness) 양자 모두에 있어서 충분히 강성일 필요가 있다는 것을 알 수 있다. 상기 지지프레임을 제조하는 블록 및 플레이트 유리 구조체들은 일단 서로 떨어지지 않을 의도로 연결된다. 하지만, 필요에 따라 그들은 분해될 수도 있다. 지지프레임 구성요소들은 안정된 방식으로 예를 들면 접착에 의하여 서로 연결된다. 인터페이스면들의 형성과 같은 지지프레임의 보다 정교한 상세는, 예컨대 지지프레임 안으로 그라인딩함으로써 또는 사전설정된 위치에서 지지프레임에 장착블록들을 제공함으로써 기계가공된다. 클램핑 디바이스(27)를 제공하기 위하여, 홀 또한 지지프레임(20) 안으로 드릴링된다.

아마도 거울 M5를 제외하고 각각의 거울 M1-M6에는 거울의 위치를 검출하는 센서유닛(25)이 제공되는데, 이와 관련하여 상기 센서유닛에 응답하여 액추에이터(26)가 거울을 사전설정된 위치로 이동시킨다. 통상적으로, 모든 센서로부터의 센서 정보는 모든 액추에이터를 제어하기 위하여 결합되어, 거울의 6 자유도를 제어하게 된다. 따라서, 하나의 센서는 일반적으로 하나의 액추에이터와 특별하게 관련되지는 않는다. 상기 거울들은 6 자유도로 이동될 수 있어야 하기 때문에, 센서유닛 및 액추에이터들은 종래의 투영광학조립체에 사용된 것과 동일한 타입이다. 예를 들어, 아마도 거울 M5를 제외하고는, 고정되어 유지될 수 있는 각각의 거울 M1-M6에 대하여, 반응 매스(reaction mass) 및 자기 중력 보상기(magnetic gravity compensator)를 포함하는 로렌츠 액추에이터 유닛들이 제공된다. 특히, 3개의 액추에이터 유닛(26)들이 제공되는데, 이들 각각은 서로에 대해 직각으로 2개의 액추에이터를 포함하고 있다. 일 단부에서 이들 유닛들은 그 자체로 거울에 부착되며, 다 른 단부에서는, 종래의 투영광학조립체와 달리, 각각의 액추에이터 유닛이 인터페이스면 상의 지지프레임 내에 직접 장착된다. 이와 유사하게, 각각의 거울에 대해서는, 정확성이 매우 높은 3개의 센서유닛(25)들이 제공된다. 각각의 센서유닛(25)은 2개의 치수를 측정할 수 있다. 따라서, 6 자유도 모두를 측정하기 위하여, 3개의 센서유닛(25)이 제공된다. 상기 센서유닛(25)은 지지프레임(20)에 제공된 인터페이스면 상에 직접 수용된다. 각각의 센서유닛(25)은, 제2거울에 대한 하나의 거울의 포지셔닝이 얻어지는 것과 관련하여, 기준면(24)에 대하여 배치된다. 특정 실시예에서, 기준면(24)은 지지프레임 내에 또는 지지프레임 상에 위치된다. 특히, 세그먼트들은 인터페이스 구역(34)에서 서로 인터페이싱하도록 되어 있는데, 여기서 기준면은 상기 인터페이스 구역(34)의 적어도 일부분을 포함하고, 1 이상의 세그먼트는 센서유닛(25)을 수용하기 위한 인터페이스면(24)이 제공되며, 대응하는 거울을 수용하도록 되어 있다.

도 3은 도 1에 도시된 투영광학조립체의 라인 I-I에 대한 단면도를 보여준다. 도 3에 도시된 예시에서, 인터페이스 구역은 수직으로 도시되어 있다. 인터페이스 구역의 각도는 본 발명에서 핵심적인 것이 아니기 때문에, 본 발명은 이러한 형태에 국한되지 않는다. 실제로는 수평이거나 또는 여하한의 다른 각도로 될 수도 있다. 본 예시에서, 거울 M6은 6각형이다. 상기 센서유닛(25) 및 액추에이터(26)들은 거울 M6의 면에 엇갈려 배치된다. 지지프레임(20)에는 센서유닛(25)과 액추에이터(26)를 각각 수용하기 위한 인터페이스면(30, 31)이 제공된다. 언급된 바와 같이, 각각의 센서유닛(25)은 2개의 센서요소를 포함한다. 필요하다면, 센서유닛(25) 은 또한 치수가 공지된 스페이서들을 포함할 수도 있는데, 상기 스페이서들은 상기 센서요소들을 사전설정된 위치에 배치하도록 배치된다. 상기 인터페이스면(30, 31)은 지지프레임(20) 상에 또는 지지프레임(20) 내에 형성된다. 상기 예시에는, 지지프레임 공동(28) 안으로 연장되도록 배치된 지지프레임 재료의 블록들이 도시되어 있다. 또한 지지프레임(20)을 통해 도면의 평면 속으로 연장되는 로드(32)들이 도시되어 있고, 추상적으로 원으로 나타낸 기준면(24)은 도 3의 평면에서 밖으로 도시되어 있다. 기준면의 치수는 제한적인 것이 아니라, 각각의 적용예에 따라 달라진다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 상기 기준면은 튜브 또는 중공 빔으로 구성될 수 있다. 그들은 정방형 단면을 가질 수도 있지만, 그 구조나 모양면에서 제한되지 않는다.

도 4는 투영광학조립체의 지지프레임의 상세를 도시한다. 지지프레임(20)은 단면이 정방형인 중공 빔(48)과 같은 튜브로 구성된 프레임을 포함한다. 기준면(24)은 다시 추상적으로 원(24)으로 도시되어 있다. 블록(42, 44, 46)이 빔(20) 상에 제공된다면, 그 표면을 향하는 상부는 센서유닛, 액추에이터 및 거울 각각을 위한 인터페이스면(30, 40, 50)으로서의 역할을 한다. 블록의 모양은 중요한 것이 아니고, 각각의 투영광학조립체의 특정 지오메트리에 따라 달라진다는 것을 알 수 있다. 상기 블록(42, 44, 46)들은 센서, 액추에이터 및 거울이 인터페이싱하는 요소들의 개략적인 묘사이다. 실제 인터페이스는 수평, 수직 또는 여타의 각도나 방위로 이루어질 수 있다. 또한, 상부면들이 인터페이스면들을 제공한다는 것은 핵심적인 것이 아니다. 또 다른 실시예(도시안됨)에서는, 인터페이스면들이 지지프레 임(20) 내에 형성된 리세스 또는 리세스와 돌출하는 구조체들의 조합에 형성될 수도 있다. 특히, 지지프레임 세그먼트는 소정 모양이나 소정 형태일 수도 있다. 반드시 소정의 특별한 단면을 갖는 튜브로 이루어질 필요는 없다. 부분들은 고형 재료로 형성될 수도 있고, I-, T- 또는 U-자형 빔일 수도 있다. 본 발명은 특정 부분의 형태에 제한되지 않고, 지지프레임이 충분히 강성이라면, 액세스를 제공하며, 필요한 모든 부분, 인터페이스 및 측정부에 표면을 제공한다. 특정 실시예에서는, 예컨대, 필요할 수도 있는 거울, 센서, 액추에이터, 케이블 및 여타의 유닛을 고려하기 위한 리세스들이 형성되는 고형 재료로 형성될 수도 있다. 또한, 블록(46)은 핵심적인 것이 아니다. 블록(46)에 의해 제공된 기능성은 거울을 위한 지지부를 제공하는 것이다. 특히, 블록(46)은 거울용 소프트 지지부, 소위 중력 보상기를 제공한다. 이것은 가능한 한 낮은 강성을 갖는 유닛이지만, 거울의 중량을 지탱할 수는 있다. 중력 보상기는 두 실시예 중 하나에 제공될 수 있다. 제1실시예에서는, 여타의 장치 사이에 스프링, 자성조립체 또는 공기조립체를 포함할 수 있는 블록(46)에 의해 별도의 중력 보상기가 제공된다. 상기 실시예에서는 블록(46)이 필요하다. 상기 실시예에서, 중력 보상기는 거울과 지지프레임(20) 사이에 제공될 수 있따. 대안적으로는, 내부 중력 보상기가 제공되는데, 이로 인해 각각의 액추에이터에는 그 자체 중력 보상기, 예컨대 스프링, 추가 자석 또는 공기조립체 또는 그 코일을 통해 사전설정된 특별한 전류를 제공함으로써 갖춰지게 된다. 상기 대안적인 실시예에서는, 블록(46)이 필요하지 않다.

도 5는 투영광학조립체의 또 다른 상세를 도시한다. 특히, 두 세그먼트 사이 의 인터페이스를 통한 단면을 보여준다. Invar(Invar는 상표임)와 같은 팽창계수가 낮은 재료로 제조되는 것이 바람직한 인써트(51)가 제공된다. 상기 인써트(51)는 인접한 세그먼트(21, 22) 사이에 제공된다. 비록 Invar의 팽창계수는 낮지만, 지지프레임을 위한 한가지 재료인 Zerodur와 같이 낮은 재료는 아니다. 따라서, 시간이 경과함에 따라 Invar의 열팽창으로 인하여 시스템 안으로 도입되는 여하한의 가능한 에러를 최소화하기 위해서는, 인써트(51)의 치수가 가능한 한 작게 유지되는 것이 바람직하다. 열적 안정성에 대하여, 리소그래피 장치를 위한 통상적인 스캔은 대략 5분 정도 걸린다. 따라서, 투영광학조립체(PL)의 다이내믹 및 열적 안정성은 5분 정도의 기간동안 유지되는 것이 바람직하다. 두 세그먼트(21, 22)를 결합시키기 위하여, 두 인써트(51)가 제공된다. 한 인써트(51)는 제1세그먼트(21)와 인터페이싱하고, 제2인써트(51)는 제2세그먼트(22)와 인터페이싱한다. 조립된 형태에서, 인써트(51)들은 사용 시에 인터페이스 구역을 형성하도록 세그먼트들 사이에 배치되어, 조립된 상태에서는 인써트(51)들이 서로 접촉하게 되어 있으며, 접촉하는 인써트들에 의해 형성된 표면의 적어도 일부분은 기준면을 형성한다. 상기 인써트(51)들은 통합된 프레임을 형성하도록 접착제(52)로 접착될 수 있다. 인써트들의 모양과 형태는 두 세그먼트 사이의 인터페이스 영역에서의 세그먼트들의 특정 모양 및 형태에 따라 좌우된다. 도시된 예시에서, 인써트는 중공 콘 형상의 요소이고, 상기 콘의 보다 넓은 베이스를 제외하고는 에워싸여 있으며, 상기 콘의 정점에는 또한 클램핑 힘을 제공하도록 나사결합된 금속 로드(32)(도 2a 참조)를 고려하기 위한 홀이 제공된다. 상기 콘은 인써트(51)와 지지프레임(20)간의 큰 표면적 접촉 을 얻기 위하여 삼각형의 수직 단면 형태를 가진다. 세그먼트 내의 인써트의 개수, 즉 인터페이스 평면의 개수는 예컨대 3개나 4개일 수 있다. 3개의 인써트는, 위에서 볼 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 삼각형 형태로 제공된다. 4개의 인써트는, 위에서 볼 경우, 직사각형의 형태로 제공된다. 상기 인써트(51)들은 또한 힘(F), 예컨대 클램핑력이 인써트 상에 가해지는 경우, 상기 힘(F)이 지지프레임(20)내로 전달되기 보다는 상기 인써트를 통해 전달되도록 되어 있다. 이는 지지프레임 재료가, 예컨대 크리프(creep), 릴레이션(relation) 또는 크랙(crack) 형성으로 인하여 프레임의 장기간 안정성에 영향을 줄 수 있는 어떠한 지나친 응력에 노출되지 않는다는 장점을 제공한다. 최악의 경우에는, 프레임의 파손(break down)을 유발할 수도 있다. 인써트를 위한 바람직한 재료 가운데 한가지인 Invar의 특성들은, Zerodur 또는 여타의 유리 재료보다는 더욱 최적으로 응력을 견딜 수 있게 한다.

지금까지 본 발명의 특정 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 기술된 것 이외의 방법으로도 실시될 수 있음은 자명하다. 본 기술은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 장착 시에 또한 장착 후에도 왜곡과 같은 측면을 고려하여, 열적 디커플링을 제공하면서도 다이내믹 요건들을 충족시키는 모듈 인터페이스를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 광학 요소의 포지셔닝 정확성 및 투영광학조립체의 안정성과 다이내믹 성능을 개선할 수 있으며, 투영광학조립체의 제조능력도 개선할 수 있다.

Claims (12)

1. 리소그래피 장치에 있어서,

   - 방사선 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(IL);

   - 상기 투영빔(PB)의 그 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 수단(MA)을 지지하기 위한 지지구조체(MT);

   - 기판(W)을 잡아주는 기판테이블(WT);

   - 상기 패터닝된 빔을 상기 기판(W)의 타겟부상으로 투영시키는 투영광학조립체(PL)를 포함하여 이루어지고,

   상기 조립체(PL)는 복수의 이동식 광학요소(M1-M6) 및 각각의 광학요소(M1-M4, M6)의 위치 및/또는 방위를 감지하는 복수의 센서유닛(25)을 포함하며, 상기 이동식 광학요소(M1-M6)는 지지프레임(20) 상에 이격된 관계로 배치되고,

   상기 지지프레임(20)은 2 이상의 상호연결된 세그먼트들(21, 22, 23)의 조립체를 포함하며, 상기 각각의 세그먼트들(21, 22, 23)은 1 이상의 상기 광학요소(M1-M6)를 이동식으로 장착시키고, 1 이상의 상기 센서유닛(25)을 고정식으로 장착시키며, 상기 2 이상의 상호연결된 세그먼트들(21, 22, 23)은 기준프레임 및 장착프레임으로서의 역할을 하고 그 안에서 상기 광학요소들(M1-M6)이 상기 이격된 관계로 장착되며,

   상기 지지프레임(20)은 복수의 인써트(51)를 포함하고, 상기 인써트들(51)은 사용 시에 인터페이스 구역을 형성하도록 상기 세그먼트들(21, 22) 사이에 배치되도록 되어 있어, 조립된 상태에서는 상기 인써트들이 서로 접촉하게 되며, 상기 접촉하는 인써트들에 의해 형성된 표면의 적어도 일부는 기준면을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 센서유닛(25)들은 상기 세그먼트들(21, 22, 23) 내에서 또는 그 위에서 사전설정된 위치에 직접 장착되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 복수의 세그먼트들(21, 22, 23)은 서로 스택된 형태로 상호연결되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 지지프레임(20)은 3개의 세그먼트(21, 22, 23)를 포함하고, 상기 복수의 광학요소(M1-M6) 중 2개는 적어도 2개의 상기 세그먼트(21, 22) 각각에 장착되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 센서유닛(25)은 상기 세그먼트들(21, 22, 23) 상에 또는 그 안에 위치된 기준면(24)에 대한 상기 각각의 광학요소(M1-M4, M6)의 위치 및/또는 방위를 감지하고, 상기 세그먼트들(21, 22, 23)에는 상기 센서유닛을 수용하기 위한 상기 세그먼트들(21, 22, 23) 내에 형성된 인터페이스면(30, 31)이 제공되며, 상기 인터페이스면(30, 31, 40, 50)은 상기 사전설정된 위치에 배치되며, 이 위치는 상기 기준면(24)에 대하여 사전설정되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 세그먼트들(21, 22, 23)은 상기 복수의 광학요소(M1-M4, M6) 중 상기 각각의 광학요소에 결합된 액추에이터를 고정식으로 지지하고, 상기 액추에이터는 상기 광학요소(M1-M4, M6)를 사전설정된 위치로 이동시키기 위해서 센서유닛(25)에 응답하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   조립 시, 상기 세그먼트들(21, 22, 23)은 실질적으로 수평면에서 서로 인터페이싱하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
8. 리소그래피 장치용 투영광학조립체를 조립하는 방법에 있어서,

   - 복수의 상호연결가능한 세그먼트들(21, 22, 23)을 제공하는 단계;

   - 각각의 세그먼트(21, 22, 23) 상에 서로 이격된 관계로 배치된 복수의 광학요소들(M1-M4, M6)을 이동식으로 장착하고, 상기 이동식으로 장착된 상기 복수의 광학요소(M1-M4, M6) 중 하나의 위치 및/또는 방위를 감지하도록 1 이상의 감지요소(25)를 고정식으로 장착하는 단계; 및

   - 단일의 분할가능한 지지프레임(20)을 적어도 부분적으로 형성하기 위하여 상기 세그먼트들(21, 22, 23)을 상호연결시키는 단계로서, 상기 단일의 분할가능한 지지프레임(20)은 기준프레임 및 장착프레임으로서의 역할을 하고 그 안에서 상기 광학요소들이 상기 이격된 관계로 장착되는, 상기 세그먼트들(21, 22, 23)을 상호연결시키는 단계를 포함하여 이루어지며,

   상기 지지프레임(20)은 복수의 인써트(51)를 포함하고, 상기 인써트들(51)은 사용 시에 인터페이스 구역을 형성하도록 상기 세그먼트들(21, 22) 사이에 배치되도록 되어 있어, 조립된 상태에서는 상기 인써트들이 서로 접촉하게 되며, 상기 접촉하는 인써트들에 의해 형성된 표면의 적어도 일부는 기준면을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 조립방법.
9. 디바이스 제조방법에 있어서,

   - 기판(W)을 제공하는 단계;

   - 조명시스템(IL)을 이용하여 방사선 투영빔(PB)을 제공하는 단계;

   - 패터닝 수단(MA)을 이용하여 상기 투영빔(PB)의 그 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및

   - 제1항 또는 제2항에 따른 투영광학조립체를 이용하여, 상기 기판(W)의 타겟부 상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    각각의 인써트(51)는 저팽창계수의 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    두 세그먼트(21, 22)를 결합시키기 위하여 두 개의 인써트(51)가 제공되며, 이 중 하나의 인써트(51)는 제1세그먼트(21)와 인터페이싱하고 다른 하나의 인써트(51)는 제2세그먼트(22)와 인터페이싱하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 인써트들은 중공의 콘 형상의 요소들이며, 삼각형의 단면 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.

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