KR20010089158A - 전사 투영 장치에서의 음성 코일 모터의 냉각 - Google Patents

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Abstract

방사 투영 빔을 공급하기 위한 방사 시스템;
마스크를 고정하기 위한 제 1 대물 테이블;
기판을 고정하기 위한 제 2 대물 테이블;
기판의 타겟부위에 마스크의 조사된 부분을 결상하기 위한 투광 시스템으로 이루어지는 전사 투영 장치에 사용하기 위하여,
음성 코일 모터는 코일에 열 접촉하는 냉각 재킷에 의해 코일이 냉각되는, 제 1 대물 테이블 또는 제 2 대물 테이블중 하나에 관련되는 위치결정 수단에 사용되며, 냉각 재킷은 냉각 유체의 순환을 위한 한 개 이상의 채널을 포함하며, 각각의 채널은 코일 인근의 냉각 재킷의 일 부분에 실질적으로 위치되도록 배치된다.
냉각 재킷은 세라믹 재료로 형성될 수 있으며 바람직하게는 단일체 구조로 형성된다.

Description

전사 투영 장치에서의 음성 코일 모터의 냉각{COOLING OF VOICE COIL MOTORS IN LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS}
본 발명은 음성 코일을 냉각시키는 장치에 관한 것으로서, 특히 전사 투영 장치에 사용되는 음성 코일 모터를 냉각시키는 장치에 관한 것이며, 상기 전사 투영 장치는,
방사 투영 빔을 공급하기 위한 방사 시스템,
소정의 패턴에 따라 투영빔을 패턴화하기 위한 패터닝 수단,
기판을 고정하기 위한 기판 테이블, 및
기판의 타겟부상으로 패턴화된 빔을 결상하기 위한 투영 시스템으로 이루어진다.
"패터닝 수단" 이라는 용어는 상기 기판의 목표영역에 생성될 패턴에 대응하는 패턴화된 단면을 포함하는 입사 방사선빔을 제공하기 위해 사용될 수 있는 수단을 가리키는 것으로 널리 해석되어야 한다; "광밸브" 라는 용어 역시 마찬가지 맥락으로 사용되었다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적 회로 또는 다른 장치(아래의 설명을 참조)와 같은 목표영역에 생성되는 디바이스내의 특정 기능 층에 대응할 것이다. 이러한 패터닝 수단의 예시는 다음과 같은 것을 포함한다.
- 마스크를 고정시키는 마스크 테이블. 마스크의 개념은 리소그래피 기술에 잘 알려져 있고, 다양한 하이브리드 마스크 형태 뿐만 아니라 이진, 교번 위상 시프트, 및 감쇠 위상 시프트등의 마스크 형태를 포함한다. 방사선빔내의 마스크 배치는 마스크상의 패턴에 따라 마스크상에 부딪히는 방사선의 선택적 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(굴절형 마스크인 경우)를 일으킨다. 상기 마스크 테이블은 상기 마스크가 입사 방사선빔내의 소정 위치에 고정될 수 있고 원한다면 상기 빔에 대하여 이동할 수 있는 것이 보장된다.
- 제 1 대물 테이블이라 지칭되는 구조체에 의해 지지되는 프로그램가능한미러 어레이. 이러한 장치의 예시는 점탄성 제어층을 갖는 매트릭스-어드레서블 표면과 반사 표면이다. 상기 장치의 기본 원리는, (예를 들어) 반사 표면의 어드레스된 영역이 입사 광선을 회절된 광선으로서 반사시키는 반면, 비어드레스된 영역은 입사된 광선을 비회절된 광선으로서 반사한다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절된 광선은 회절된 광선을 남기고 반사된 빔으로부터 필터링될 수 있다. 이러한 방법으로 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 의해 상기 빔이 패턴화된다. 적당한 전자 수단을 사용하여 필요한 매트릭스 어드레싱이 실시될 수 있다. 상기 미러 어레이에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에 참고로 포함된 미합중국 특허 제 5,296,891호 및 제 5,523,193호로부터 얻어질 수 있다.
- 제 1 대물 테이블로 지칭되는 구조체에 의해 지지되는 프로그램가능한 LCD 어레이. 이러한 구성의 예시는 본 명세서에 참고로 포함된 미합중국 특허 제 5,229,872호에 나타나있다.
간략화를 위해서, 본 명세서의 나머지 부분에서는 마스크 테이블과 마스크와 관련된 예시를 상세히 나타낼 것이다. 그러나, 본 예시에 나타난 일반적인 원리는, 상술된 바와 같은 패터닝 수단의 더 폭넓은 상황에서 이해되어야 한다.
간략화를 위해서, 이하에서 투영 시스템은 "렌즈"로 칭한다; 그러나, 상기 용어는 예를 들어, 굴절 광학 요소, 반사 광학 요소, 및 반사 굴절 시스템을 포함하여 다양한 형태의 투영 시스템을 모두 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 상기 방사 시스템 역시, 방사 투영빔의 방향을 결정하거나 형상을 정하거나 또는 제어하도록 이들 설계 형태중 어느 것을 따라 작동하는 구성 요소를 포함하고, 이러한 구성 요소는 이하에서 집합적으로 또는 단독적으로 "렌즈"로 지칭될 것이다. 또한, 제 1 및 제 2 대물 테이블은 각각 "마스크 테이블" 및 "기판 테이블"로 지칭될 수 있다.또한, 전사 장치는 두개 이상의 마스크 테이블 및/또는 두개 이상의 기판 테이블을 구비하는 형태일 수 있다. 이러한 "다단" 장치에 있어서는 부가적인 테이블이 병렬로 사용될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 스테이지가 노광되고 있는 동안 하나 이상의 스테이지상에 예비단계가 수행될 수 있다. 이중 스테이지 전사 장치는 본 명세서에 참고로 포함된 미합중국 특허 제 5,969,441 호 및 1998년 2월 27일 출원된 미합중국 출원번호 제 09/180,011(WO98/40791) 호에 기술되었다.
전사 투영 장치는 예를 들어, 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 마스크(레티클)는 집적회로의 개별 층에 대응하는 회로패턴을 포함할 것이며, 이 패턴은 이후에 감광물질(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼) 상의 목표영역(1이상의 다이로 구성) 상에 결상될 수 있다. 일반적으로 단일 웨이퍼는 레티클을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사되는 인접한 다이의 전체적인 연결망을 갖는다. 전사 투영 장치의 일 형태에서는 목표영역 상에 레티클 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라 칭한다. 이와 달리, 통상 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)로 불리워지는 대체장치에서는 투영 빔 하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하면서, 동시에 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 웨이퍼 테이블을 스캐닝함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 일반적으로 투영 시스템은 배율인자(magnification factor:Ｍ)(대개 <1)를 가지므로 웨이퍼 테이블이 스캐닝되는 속도(ν)는 레티클 테이블이 스캐닝되는 속도의 Ｍ배가 된다. 본 명세서에 기술된 전사 장치에 관한 보다 상세한 정보는 미합중국 특허 제 6,046,792 호에서 찾을 수 있다.
전사 장치에 있어서, 음성 코일 모터(대표적으로 로렌츠-힘 모터)가 예를 들면 기판 테이블 및 마스크 테이블을 정밀하게 위치시키는데 사용된다. 모터는 동작중에 열을 발산하며, 이는 제어된 방식으로 제거되지 않는다면 장치의 열적 안정성에 영향을 미치게 된다. 기판 테이블을 정밀하게 위치시키는 경우에 있어서는, 모터로부터 기판 테이블로의 열전달을 최소화시키는 것이 중요하다. 기판 테이블은 소정의 온도에서 작동되도록 설계되었으므로, 기판 테이블에로의 열전달은 기판 테이블 및/또는 기판에서의 팽창 또는 수축을 초래하여 기판의 위치결정 및 조사될 타겟부의 위치결정의 부정확성을 야기할 수 있다.
현재, 모터의 코일은, 코일과 열 접촉하는 얇은 금속 냉각판에 의해 냉각된다. 코일로부터의 열은 수냉 시스템에 연결된 냉각판의 측면을 통한 열전도에 의해 제거된다. 따라서, 필연적으로 냉각판 전체에 걸쳐 온도 변화가 존재하고, 냉각판 표면으로부터의 대류 또는 복사에 의한 열손실은 기판 테이블상에 지나치게 열부하를 초래한다. 예를 들면, 전형적인 설계에서, 각 음성 코일 모터에서 소산된 약 350 W 열 중 악영향을 유발하지 않고 주변 구성요소로 빠져나갈 수 있는 것은 기껏해야 0.5 W 정도이다.
본 발명의 목적은 전사 장치의 음성 코일 모터를 냉각시키는 수단을 개량하여 주변으로의 열손실을 감소시키는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전사 투영 장치의 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 냉각 시스템을 가지는 음성 코일 모터의 개략도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉각 재킷의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉각 재킷의 단면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉각 재킷의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 냉각 재킷의 단면도.
도 7은 도 2의 냉각 시스템의 변형을 가지는 음성 코일 모터의 개략도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 냉각 재킷을 관통하는 채널의 단면도.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 냉각 재킷내의 채널의 평면도.
본 발명에 따르면,
방사 투영 빔을 제공하기 위한 방사 시스템;
소정의 패턴에 따라 투영 빔을 패턴화하기 위한 패터닝 수단;
기판을 고정하기 위한 기판 테이블;
기판의 타겟부위에 패턴화된 빔을 결상하기 위한 투영 시스템을 포함하고;
상기 기판 테이블 및 상기 패터닝 수단 중 적어도 하나는, 냉각 재킷과 열 접촉하는 코일을 가지는 한 개 이상의 음성 코일 모터를 포함하는 위치결정 수단과 관련되는 전사 투영 장치로서,
상기 냉각 재킷은 냉각 유체의 순환을 위한 한 개 이상의 채널을 포함하며, 각각의 채널은 실질적으로 코일 인근의 냉각 재킷부분에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치가 제공된다.
본 발명은 열이 코일로부터 냉매로 큰 접촉영역을 통하여 직접 제거되어 주변 구성요소로 달아나 열의 양을 실질적으로 줄일 수 있어, 대물 테이블 및 그 위에 있는 임의의 물체의 열팽창에 기인한 부정확성을 줄일 수 있는 장점을 가진다.
냉각 재킷은 전기 부도체 재료로 만들어 지는 것이 바람직하다. 이는 고정자의 자계내의 바람직하지 않은 와전류 댐핑을 방지하는 장점을 가진다. 예를 들어 Al2O3또는 AlN 등의 세라믹 물질의 사용은 세라믹 물질의 처리 및 성질이 이미 알려져 있기 때문에 특히 바람직하다. 세라믹 물질은 (복합물질에 특히 해로운)물을 흡수하지 않으며; 이들은 높은 강도를 가지며(이로 인해 소정의 치수에 대해 더 높은 냉각유체의 작동압력에 견딜 수 있음); 기체를 방출하지 않는다(따라서 진공에서 사용하는데 적당함).
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 내부에 위치되는 한 개 이상의 채널을 가지는 세라믹 냉각 재킷의 적어도 일 부분은 단일체 구성요소로 형성된다. 이것은 냉각 재킷에 가능한한 가장 강한 구조를 제공하는 면에서 유리하다. 단일체 구성요소는 적층된 구조보다 박리의 위험이 적다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서는, 세라믹 냉각재킷의 내부에 두개의 구성요소를 결합하여 하나로 된 한 개 이상의 부분에 한 개이상의 채널을 갖고 있으며, 이들 구성요소의 접촉표면중 적어도 한쪽은 결합된 상태에서 채널을 형성하는 한 개 이상의 홈을 포함한다. 이것은, 하나의 절충안으로 냉각 재킷 전체에 걸쳐 균일한 열적 특성을 가지는 것보다는 오히려 구조체내의 각 지점에 있어서의 열적특성이 최적화될 수 있는 냉각 재킷을 제공할 수 있기 때문에 유리하다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 내부에 위치되는 한 개 이상의 채널을 가지는 세라믹 냉각 재킷의 적어도 일 부분은 함께 결합되는 세개의 구성요소로 형성되며, 중간 구성요소는 제거된 물체의 단면으로 형성되며, 상기 부분은 결합된 상태에서 채널을 형성한다. 이것도 역시 구조체의 하나하나의 부분의 열적 특성이 최적화되도록 하는 면에서 유리하다.
본 발명의 다른 형태에 따르면,
방사선 감지 물질층에 의해 적어도 부분적으로 도포된 기판을 제공하는 단계;
방사 시스템을 이용하여 방사 투영빔을 제공하는 단계;
단면에 패턴을 지니는 투영빔을 제공하는 패터닝 수단을 이용하는 단계;
방사선 감지 물질층의 타겟부위에 패턴화된 방사빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 기판 테이블 및 상기 패터닝 수단 중 적어도 하나가 냉각 재킷과 열 접촉하는 코일을 가지는 한 개 이상의 음성 코일 모터를 이용하여 위치가 설정되는 디바이스 제조 방법으로서,
코일 인근의 냉각 재킷부분을 통하여 실질적으로 냉각 유체를 통과시키도록 냉각 재킷을 통하여 냉각 유체를 통과시키는 상기 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 전사투영장치를 사용하는 제조 공정에서, 마스크의 패턴은 방사선 감지 재료(레지스트)층이 부분적으로나마 도포된 기판상에 결상된다. 이 결상단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크와 같은 다양한 절차를 거친다. 노광후에, 기판은 후노광 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 결상된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 절차를 거칠 것이다. 이러한 일련의 절차는 예를 들어 IC 소자의 개별 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같이 개별 층을 마무리하기 위한 다양한 모든 공정을 거친다. 여러 층이 요구된다면, 전체 공정 또는 그 변형 공정은 새로운 층마다 반복되어질 것이다. 종국에는, 소자의배열이 기판(웨이퍼) 상에 존재할 것이다. 이들 소자는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로에 대해 분리되어, 각각의 소자가 운반 장치에 탑재되고 핀에 접속될 수 있다. 그와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill 출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)" 으로부터 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 장치를 사용함에 있어 상기에서는 집적회로의 제조에 대해서 언급될 수 있으나, 이러한 장치가 다른 여러 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기영역 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정 표시 패널, 박막 자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 전술한 기타 응용분야들을 고려할 때, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 각각 대체될 수 있음이 이해될 것이다.
본 명세서에서, "방사" 및 "빔" 같은 용어는 자외선(UV) 방사(예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm 의 파장을 갖는) 및 EUV 방사, X-선, 전자 및 이온으로 제한되는 것이 아니라, 모든 형태의 전자기 방사 또는 입자 플럭스를 포괄하는데 사용된다. 또한, 본 명세서에서는, X, Y 및 Z 축, 또는 상, 하 및 다른 유사 공간 표시를 만들수도 있다. 이러한 용어들이 일반적인 기준 프레임에 관련된 것이 아니라 기판평면의 기준으로 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 사용된 기준 프레임에 있어서, 실질적으로 평평한 기판은 X 및 Y 축으로 정의되는 "수평"면에놓인다. Z 축은 "수직" 위치를 나타내고 X 및 Y 축으로 정의되는 평면과 수직이다.
도 1은 본 발명에 따른 전사 투영 장치를 개략적으로 나타낸다. 상기 장치는,
ㆍ방사(예를 들어 UV, EUV 방사) 투영 빔(PB)을 제공하기 위한 방사 시스템(LA, Ex, IN, CO);
ㆍ마스크(예를 들어, 레티클)(MA)를 고정시키기 위한 마스크 홀더가 제공되고 아이템(PL)에 대하여 정확하게 마스크를 위치시키기 위한 제 1 위치결정수단(PM)에 연결되는 제 1 대물 테이블(마스크 테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어 레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼)을 고정하기 위한 기판 홀더가 각각 제공되고 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확하게 위치시키기 위한 제 2 결정수단에 연결되는 제 2 대물 테이블(기판 테이블)(WT);
ㆍ기판(W)의 타겟부(C)상(1 이상의 다이로 구성)으로 마스크(MA)의 조사된 부를 결상하기 위한 투영 시스템(PL)("렌즈")(예를 들어, 굴절 또는 케타디옵트릭 시스템, 미러그룹 또는 필드 디플렉터 어레이)으로 구성된다. 도시된 바와 같이 본 장치는 투과형이다(즉, 투과 마스크를 구비함) 그러나, 일반적으로, 예를 들어 반사형일 수도 있다.
본 명세서에 도시된 예시에 있어, 방사 시스템은 방사 빔을 생성하는 공급원(LA)(예를 들면, Hg 램프, 엑시머 레이저, 스토리지 링 또는 싱크로트론내의 전자 빔의 경로주위에 제공되는 언듈레이터(undulator), 또는 전자 또는 이온빔 소스)을 포함한다. 이러한 빔은 투광 시스템(IL)내에 포함되는 다양한 광학적 구성요소(예를 들면, 빔 성형 광학기(Ex), 집적기(IN), 집광기(CO))를 따라 진행하여 결과빔(PB)은 소정의 형상 및 강포 분포를 갖는다.
그 다음 마스크 테이블(MT)상의 마스크 홀더에 고정되는 마스크(MA)상에 빔(PB)이 닿는다. 마스크(MA)를 통과한 후에, 빔(PB)은 기판(W)의 목표 영역(C)상으로 빔을 포커싱하는 렌즈(PL)를 관통하여 지나간다. 간섭변위측정수단(IF) 및 제 2 위치결정 수단의 도움으로, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에의 서로 다른 목표 영역(C)을 위치시키기 위하여 기판 테이블(WTa, WTb)이 정확하게 움직이게 될 수 있다. 유사하게는, 마스크 라이브러리로부터의 마스크(MA)의 기계적 회수후 제 1 위치결정 수단은 빔(PB)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확하게 위치시키는데 이용될 수 있다. 일반적으로, 도 1에 분명히 도시되진 않았지만, 장행정 모듈(long stroke module)(대략적 위치결정) 및 단행정 모듈(short stroke module)(미세 위치결정)에 의하여 대물 테이블(MT, WT)의 운동이 실현된다.
도시된 장치는 두 가지 다른 모드로 이용될 수 있다.
ㆍ 스텝 모드에 있어서는 마스크 테이블(MT)이 본질적으로 고정되어 있고, 전체 마스크 이미지가 목표 영역(C)상으로 한번(즉, 단일 "플래쉬")에 투영된다. 그 다음에 다른 목표 영역(C)이 빔(PB)에 의해 조사될 수 있도록 기판 테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트된다;
ㆍ 스캔 모드에 있어서는 주어진 목표영역(C)이 한번에 (즉, 단일 "플래쉬") 노광되지 않는 다는 것만 제외하고는 본질적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 대신에, 투영 빔(PB)이 마스크 이미지에 걸쳐 스캔되도록, 마스크 테이블(MT)은속도(ν)로 소정 방향(소위 "스캔 방향", 예를 들어 Y 방향)으로 이동가능하다. 동시에, 기판 테이블(WTa, WTb)은 속도(V = Mν)로 동일한 또는 반대 방향으로 이동하는데, 이 때 M은 렌즈(PL)(통상적으로 M = 1/4 또는 1/5)의 배율이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 상대적으로 큰 목표영역(C)이 노광될 수 있다.
도 2는 음성 코일, 또는 로렌츠-힘 모터(100)의 레이아웃의 단면도이다. 음성 코일 모터는 코일(3), 요크(1)상에 장착된 두 세트의 영구 자석(2a, 2b) 및 냉각 재킷(4)으로 구성된다. 요크(1)는 기판 테이블 또는 마스크 테이블상에 장착되며 테이블, 요크 및 자석의 조합은 코일에 대하여 이동가능하다.
영구자석은 화살표로 표시된 바와 같이 북-남 방향을 향하도록 요크(1)상에 장착되며, 제 1 세트의 영구자석(2a)에 의해 생성된 자계의 방향은 제 2 세트의 영구자석(2b)에 의해 생성된 자계의 방향과 사실상 반대가 되도록 한다. 코일(3)은 다수의 권선을 포함하며 권선의 평면은 도면의 면과 수직이며 자계 방향과도 수직이다. 제 1 코일 부분(3a)은 제 1 세트의 영구자석(2a)에 의해 생성된 자계를 통과하며, 제 2 코일 부분(3b)은 제 2 세트의 영구자석(2b)에 의해 생성된 자계를 통과한다. 코일(3)의 제 1 부분(3a) 및 제 2 부분(3b)에서의 권선내의 전류의 방향은 반대이며 도면의 면과 수직이다. 따라서, 전류가 코일에 흐르면, 로렌츠 힘은 제 1 세트의 영구자석(2a) 및 코일의 제 1 부분(3a)과 제 2 세트의 영구자석(2b) 및 코일의 제 2 부분(3b) 각각의 사이로 유도될 것이다. 두 경우 모두에 있어서, 로렌츠 힘은 (자석에 의해 생성된 자계 방향에 수직이지만)도면의 면과 평행할 것이며 두로렌츠 힘은 동일한 방향일 것이다.
그러나, 전류가 코일(3)을 통하여 흐르면 열이 생기는데 이것은 소산되어야 한다. 본 발명에 있어서, 냉각 재킷(4)은 코일 상하의 표면상에 직접 부착된다. 냉각 재킷은 도 2에 도시된 바와 같이 코일에 부착되어 코일을 냉각시킬 수 있다. 대안적으로, 냉각 재킷은 권선이 없는 중심부를 포함하는 전체 코일을 덮을 수 있다. 또한, 단일 냉각 재킷이 복수의 코일에 부착되어 복수의 코일을 냉각시킬 수도 있다.
냉각 재킷은 냉각 재킷을 수냉 시스템(6)에 연결시키는 연결 채널(5)을 구비한다. 연결 채널은 가요성 플라스틱 튜브 및/또는 단단한 스테인레스 스틸 배관으로 이루어질 수 있지만, 냉각 재킷을 수냉 시스템에 연결하는 다양한 다른 수단도 있을 수 있으며, 본 발명이 특정 수단으로 제한되는 것을 의도하진 않는다. 아래에 좀더 기술되는 바와 같이, 냉각 재킷(4)은 냉각 시스템으로부터의 물이 연결 채널(5)을 통하여 흐를 수 있는 채널(10)을 구비한다. 코일(3)을 통하여 흐르는 전류에 의해 생성된 열은 냉각 시스템(6)으로 되돌아 흐르는 채널(10)내의 냉각수내로 전달되고 이 냉각 시스템에서 열이 제거되며 냉각수의 온도는 소정값으로 조절된다.
다양한 유체가 상기 냉각수 대신에 냉매로서 사용될 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 냉각 재킷(4)에 연결될 수 있는 다양한 냉각 시스템은 이미 잘 알려져 있으며 냉각 시스템(6)의 선택이 본 발명에 중요한 것은 아니므로 본 명세서는 더 이상 논의 하지 않는다.
상술된 바와 같이, 바람직한 실시예에 있어서, 냉각 재킷은 코일의 상면 및 저면측에 부착된다. 그러나, 본 발명이 상기 배치로 제한하는 것은 아니다. 상기 실시예의 변형예가 도 7에 도시된다. 이러한 배치에 있어서, 코일 냉각 재킷 조립체는 코일 및 냉각 재킷의 교대층으로 이루어진다. 도시된 예시에는 두개의 코일층(41, 43)이 존재한다. 하부 코일층(41)은 저면에 부착되는 하부 냉각 재킷층(40) 및 그 뒷면에 부착되는 중간 냉각 재킷층(42)을 구비한다. 코일층(43)은 저면에 부착되는 중간 냉각 재킷층(42) 및 상부면에 부착되는 상부 냉각 재킷층(44)을 구비한다. 각각의 냉각 재킷층(40, 42, 44)은 냉각 유체가 흐를 수 있는 채널(10)을 구비한다. 각 냉각 재킷층내의 채널(10)은 물연결 매니폴드(45)에 의해 서로 연결되며 상술한 바와 같이 연결 채널(5)에 의하여 수냉 시스템(6)에 연결된다. 사용된 층의 배치와 수는 본 발명의 범위내에서 변화될 수 있다.
음성 코일 모터(100)에 있어서, 영구자석과 코일간의 틈새는 실용 모터 설계를 고려하여 제한된다. 이것은 냉각 재킷이 포괄할 수 있는 최대두께를 제한할 것이다. 실제로 전사 장치에 있어서, 이러한 틈새는 코일의 각 면상의 약 2 내지 4 ㎜가 될것이며 각 냉각 재킷의 최대 두께를 약 1.5 ㎜로 제한한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 냉각 재킷(4)의 일 부분의 단면을 나타낸다. 상기 냉각 재킷은 이것을 통과하는 채널(10)을 가지는 실질적으로 평평한 본체(9)로 이루어 진다. 채널은 (도 3의 평면에 수직인)냉각 재킷의 평면에 실질적으로 평행하며 냉각수는 채널을 통하여 흐른다. 하부 표면(9a)은 열 전도성이지만 전기절연체인 화합물로 코일의 표면에 부착되며, 상부 표면은 환경에 노출되어 있다(냉각 재킷의 일 부분이 코일 표면의 하부 표면에 부착되면, 9a는 냉각 재킷의 상부 표면이 되며 9b는 냉각 재킷의 하부표면이 될 것이다). 따라서, 음성 코일로부터의 열은 하부 표면(9a)을 통하여 채널(10)내의 냉각수로 전도될 것이다. 이상적으로, 냉각 재킷을 통해 상부 표면(9b)으로 흐르는 열흐름은 무시된다. 이것을 촉진하기 위해, 상부 표면(9b)근처의 냉각 재킷(4)의 평평한 본체(9)의 상부는 상대적으로 낮은 열전도도를 가질 수 있으며, 하부 표면(9a)근처의 냉각 재킷(4)의 평평한 본체(9)의 하부는 상대적으로 높은 열전도도를 가질 수 있다. 냉각 수로의 소요되는 열 흐름 경로의 길이가 상당히 줄어들기 때문에 전체 재킷의 총 열전도도는 종래기술의 열전도도보다 더 낮을 수 있다.
상술된 설명으로 명백한 바와 같이 냉각 재킷(4)의 적어도 일 부분은 음성 코일 모터(100)의 자계내에 위치될 것이다. 따라서, 바람직하지 않은 와전류 댐핑을 방지하기 위하여 냉각 재킷이 전기적으로 비전도성 물질로 만들어 진다면 유리할 것이다. 상기 물질은 플라스틱, 복합 재료, 또는 바람직하게는 세라믹이 될 것이다. 상술된 바와 같이, 세라믹 재료는 상대적으로 양호한 열전도 및 제조 방법 및 기계적 성질이 잘 알려져 있으므로 본 상황에서 유리하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 냉각 재킷(4)은 Al2O3또는 AlN 등의 세라믹 물질로 만들어 질 것이나, 본 발명이 임의의 특정 유형의 물질로 제한되는 것으로 이해해서는 안될 것이다.
도 3의 실시예는 단일 세라믹 성분(11)으로 만들어진 냉각 재킷(4)의 일 부분을 나타낸다. 이것은 세라믹 분말 입자(13)를 채널(10)의 형상과 닮은 성형체(12)로 주조 또는 냉간압축함으로써 얻는다. 다음에 성형체는 사용되는 세라믹의 소결온도보다 낮은 온도에서 상기 성형체를 용융시키거나 또는 성형체를 화학적으로 용해시켜 제거할 수 있다. 그 다음 냉각 재킷은 소결에 의해 완성될 수 있다. 그 결과 냉각 재킷은 단일체 구조를 가진다. 상술된 바와 같이 냉각 재킷의 상부 및 저부에 다른 세라믹을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 두가지의 다른 세라믹을 이용해서 상기 실시예의 냉각 재킷을 생산할 수 있다. 그러나, 소결온도 및 수축량의 차이로 인해 구현하기가 좀 더 어려울 것이다.
실시예 2
본 발명의 냉각 재킷(4)의 제 2 실시예가 도 4에 도시된다. 이 경우, 냉각 재킷은 상부, 또는 상부요소(14) 및 하부, 또는 하부요소(15)를 형성함으로써 생성된다. 상부(14)는 홈(10b)을 가지는 평평한 본체로 이루어지며 하부(15)는 홈(10a)을 가지는 평평한 본체로 이루어지고 홈(10a, 10b)은 부분(14, 15)의 접촉 표면에 형성된다. 이들 각 부분은 종래의 세라믹 처리 방법에 의해 만들어지며 소결된다. 다음에 두 부분은 유리 접합과 같은 기술에 의해 접합 라인(16)을 따라 함께 접합된다. 상부 및 하부가 함께 접합될 때, 각각의 홈(10a, 10b)은 상부(14)의 홈(10b) 및 하부(15)의 홈(10a)의 조합이 채널(10)을 형성하기 위하여 조합되도록 배열된다. 상술된 바와 같이 상부 및 하부에 대하여 다른 열 전도도를 가지는 다른 세라믹 성분을 사용하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 4 개의 홈이 상부(14) 및 하부(15)중 어느 하나에 제공되고 다른 하나는 평평한 표면을 가질 수 있다.
실시예 3
도 5는 본 발명의 제 3 실시예의 냉각 재킷(4)을 나타낸다. 이것은 제 2 실시예의 변형이다. 이러한 경우에 있어서, 상부(17) 및 하부(18)는 종래의 세라믹 처리 방법에 의해 성형되지만 즉시 소결되지는 않는다. 대신에 두개의 미소결 부분(무가공인 상태)은 홈(10a 및 10b)이 채널(10)을 형성하기 위하여 배열되고 상기 두개의 부분이 결합 라인(19)에서 결합되도록 서로 가압된다. 다음으로 냉각 재킷 조립체는 단일체 구성요소를 형성하도록 함께 구워진다. 또한, 상부 및 하부에 대해 다른 세라믹 성분이 사용될 수 있다.
실시예 4
냉각 재킷(3)의 제 4 실시예가 도 6에 도시된다. 이러한 경우에 있어서, 냉각 재킷은 3 개의 층(실질적으로 평평한 상부 층 또는 상부요소(20), 실질적으로 평평한 하부 층 또는 하부요소(22), 및 중간 층 또는 중간요소(21))으로 이루어진다. 상부 층 및 하부 층은 홈을 가지지 않으며 종래의 세라믹 처리 기술에 의해 형성되고 소결될 수 있다. 중간 층은 사이에 갭(25)을 가지는 재료의 일련의 스트립(21)으로 형성된다. 중간층은 필요한 재료의 스트립만 남기도록 예를 들어 레이저 가공에 의해 재료의 스트립이 제거되는 평평한 층으로서 형성되거나 또는 종래의 세라믹 공정에 의해 직접 형성될 수 있다. 다음으로 3 개의 층은 유리 접합등의 방법에 의해 접합 라인(23)에서 서로 접합된다. 다른 실시예에서처럼 각각의 층은 서로 다른 세라믹 성분으로 만들어 질 수 있다.
본 발명의 제 3 및 제 4 실시예가 조합될 수 있음이 이해될 것이다. 즉, 냉각 재킷은 무가공 상태에 있는 제 4 실시예의 3 개의 층을 서로 가압한 후 이 조립체를 함께 구움으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 냉각 재킷에 있어서, 냉각 재킷 및 그 내부의 채널(10)은 통상 얇아야 한다. 따라서, 이것은 채널내에서 높은 유체 흐름 저항을 일으키기 때문에 냉각 유체 순환은 충분한 유속을 유지하기 위하여 높은 압력(P)에서 작동되어야 한다. 유체 흐름 저항 및 압력(P)은 채널의 폭(W)을 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 그러나, 도 8a 에 도시된 바와 같이, 스팬(50)의 유효 길이를 증가시키는 것은 냉각 재킷의 코너 영역(51)에서의 큰 굽힘 응력을 유발한다. 유체 흐름 저항을 감소시키는 대안은 도 8b에 도시된 바와 같은 평행한 채널을 제공하는 것이다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 채널 구성은 유사한 유체 흐름 저항(따라서 P 및 P'가 유사)을 가지지만 도 8b에 도시된 구성의 코너(53)에서의 최대 굽힘 응력은 도 8a에 도시된 구성의 코너(51)에서의 최대 굽힘 응력보다 상당히 작다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 냉각 재킷(60, 61)의 단면(55, 57)의 평행 채널(56, 58)의 배치를 개략적으로 나타낸다. 채널은 공통의 냉각 유체 유입구(54) 및 공통의 냉각 유체 유출구(59)를 구비한다. 본 발명의 모든 실시예에 있어서, 냉각 재킷은 도 9a 및 도 9b에 각각 도시된 바와 같이 직선 채널(56) 및 구불구불한 채널(58)을 구비할수 있지만, 본 발명에서 단지 이러한 형태로 제한하려는 것은 아니다.
본 발명에 대한 특정 실시예가 상술되었으나, 본 발명은 앞서의 설명과 다르게도 실시되어 질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 냉각 재킷이 유사한또는 다른 재료로 만들어지며 요구되는 형상으로 홈이 파여진, 형편에 맞는 수만큼의 하부 층(3 개 이상)으로 형성될 수 있다. 전술한 설명은 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
전사 장치의 음성 코일 모터를 냉각시키는 개선된 수단을 제공하여 주변으로의 열손실을 감소시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 방사 투영 빔을 제공하기 위한 방사 시스템;
    소정의 패턴에 따라 투영 빔을 패턴화하기 위한 패터닝 수단;
    기판을 고정하기 위한 기판 테이블;
    기판의 타겟부위에 패턴화된 빔을 결상하기 위한 투영 시스템을 포함하고;
    상기 패터닝 수단 및 상기 기판 테이블중 적어도 하나는, 냉각 재킷과 열 접촉하는 코일을 가지는 한 개 이상의 음성 코일 모터를 포함하는 위치결정 수단과 연관되는 전사 투영 장치로서,
    상기 냉각 재킷은 냉각 유체의 순환을 위한 한 개 이상의 채널을 포함하며, 각각의 채널은 실질적으로 코일 인근의 냉각 재킷부분에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    냉각 재킷은 실질적으로 평평한 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    냉각 재킷은 채널이 코일 인근의 냉각 재킷의 상기 부분에 균일하게 분포되도록 구성되는 다수의 상기 채널로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    채널은 실질적으로 직선인 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    채널이 구불구불한 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코일은 실질적으로 동일평면에 있는 복수의 권선으로 이루어지며, 냉각 재킷은 권선면에 실질적으로 평행하며 코일의 상하면중 적어도 한면에 부착되는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널중 적어도 하나는 이것이 냉각 재킷 내부에 위치하며 냉각 재킷 부분의 평면에 평행한 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    음성 코일 모터는 코일 및 냉각 재킷의 단면이 번갈아 이루어지는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 유체가 물인것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 재킷은 전기 부도체 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    냉각 재킷은 세라믹으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 세라믹은 Al2O3또는 AlN 인 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부에 위치되는 한 개 이상의 채널을 구비하는 냉각 재킷의 적어도 일 부분은 단일체 구성요소로서 형성되는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항에 있어서,
    내부에 위치되는 한 개 이상의 채널을 구비하는 냉각 재킷의 적어도 일 부분은 상기 일 부분을 형성하도록 함께 결합되는 2 개의 구성요소로 형성되고 구성요소의 접촉표면중 적어도 하나는 결합된 상태에서 채널을 형성하는 한 개 이상의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부에 위치되는 한 개 이상의 채널을 구비하는 냉각 재킷의 적어도 일 부분은 함께 결합되는 3 개의 구성요소로 형성되고 중간 구성요소는 결합된 상태에서 채널을 형성하는 제거된 재료의 단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 구성요소는 유리 접합에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 구성요소는 접합되기 전에 미소결 재료로 형성되고 가압하여 접합되고 곧이어 소결됨으로써, 최종적으로 단일체 구성요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  18. 방사선 감지 물질층에 의해 적어도 부분적으로 도포된 기판을 제공하는 단계;
    방사 시스템을 이용하여 방사 투영빔을 제공하는 단계;
    단면에 패턴을 지니는 투영빔을 제공하는 패터닝 수단을 이용하는 단계;
    방사선 감지 물질층의 타겟부상으로 패턴화된 방사빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 기판 테이블 및 상기 패터닝 수단 중 적어도 하나가, 냉각 재킷과 열 접촉하는 코일을 가지는 한 개 이상의 음성 코일 모터를 이용하여 위치되는 디바이스 제조 방법으로서,
    코일 인근의 냉각 재킷부분을 통하여 실질적으로 냉각 유체를 통과시키도록 냉각 재킷을 통하여 냉각 유체를 통과시키는 상기 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항의 방법에 따라 제조된 디바이스.
KR1020010005929A 2000-02-10 2001-02-07 전사 투영 장치에서의 음성 코일 모터의 냉각 KR20010089158A (ko)

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EP00200432.3 2000-02-10
EP00200432 2000-02-10
EP00304336 2000-05-23
EP00304336.1 2000-05-23

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