KR20120044253A - 리프 스프링, 스테이지 시스템 및 리소그래피 장치 - Google Patents

리프 스프링, 스테이지 시스템 및 리소그래피 장치 Download PDF

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바르트 프리소 리드스트라
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마이켈 코르넬리스 안드레아스 브루인
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

두 대상물들 사이에 장착되는 리프 스프링이 개시되고, 리프 스프링은 두 직교 방향에서의 높은 강성도 및 다른 자유도들에서의 비교적 낮은 강성도를 갖도록 구성되며, 리프 스프링은 실질적으로 패널-형인 몸체를 갖고, 리프 스프링은 두 대상물들 중 제 1 대상물에 리프 스프링을 장착하기 위해 패널-형 몸체의 중심 또는 그 부근에 제 1 장착 위치를 포함하며, 리프 스프링은 두 대상물들 중 제 2 대상물에 리프 스프링을 장착하기 위해 패널-형 몸체의 둘레 또는 그 부근에 1 이상의 제 2 장착 위치들, 및 제 1 장착 위치와 제 2 장착 위치 사이의 패널-형 몸체에 세장형 홈들 및/또는 슬릿들을 포함하며, 홈들 및/또는 슬릿들은 두 직교 방향의 평면에서 적어도 2 이상의 비-직교 방향들로 나아간다.

Description

리프 스프링, 스테이지 시스템 및 리소그래피 장치{LEAF SPRING, STAGE SYSTEM, AND LITHOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은 리프 스프링(leaf spring), 리소그래피 장치의 스테이지 시스템, 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치의 스테이지 시스템들에서, 예를 들어 기판 또는 웨이퍼 스테이지에서, 스테이지의 한 대상물을 스테이지의 또 다른 대상물에 장착하기 위해 리프 스프링들이 사용된다. 특히, 리프 스프링들은 스테이지의 모터의 일부인 자석 요크(magnet yoke)를 웨이퍼 스테이지의 거울 블록(mirror block)에 장착하기 위해 사용된다. 리프 스프링들은 자석 요크에 대한 거울 블록의 중복결정된 고정 over determined fixation)을 최소화하기 위해 사용된다. 리프 스프링은 평면-형 몸체를 가지며, 이는 몸체의 평면에서 비교적 높은 강성도(stiffness)를 제공한다. 요크와 거울 블록 사이에 상이한 방위로 3 개의 리프 스프링을 제공함으로써, 모터가 거울 블록에서 6 자유도로 굳게 장착될 수 있다.
중복결정된 고정을 회피하기 위해, 리프 스프링은 두 직교 방향으로 비교적 강성인 연결을 제공하여야 하는 한편, 리프 스프링은 모든 다른 자유도에서는 매우 낮은 강성도를 제공하여야 한다. 이 방식으로, 제조 오차, 모터와 거울 블록에서의 열팽창계수 차, 큰 충돌 부하(crash load) 시 직렬 연결에서 가능한 이력현상(hysteresis) 등의 결과로 인한 변형이 회피될 수 있다.
리프 스프링은 접착제(glue)를 이용하여 거울 블록에 연결된다. 그 결과, 리프 스프링에 대한 재료 선택은 주로 재료의 열팽창계수에 의해 결정된다. 이는, 예를 들어 리프 스프링에 대한 재료로서 인바(Invar)의 선택을 유도한다. 하지만, 상이한 방향들 간의 달성가능한 강성도 비들을 결정하는 인바의 다른 재료 특성들은 비교적 열등하다.
이 알려진 구성으로는, 두 직교 방향에서 원하는 높은 강성도를 달성하는 한편, 동시에 다른 자유도에서의 강성도는 충분히 약한 것이 가능하지 않다. 따라서, 리프 스프링의 구성은 여전히 중복결정된다.
두 직교 방향에서 비교적 높은 강성도를 갖고, 다른 자유도들에서는 비교적 낮은 강성도를 갖는 리프 스프링을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 두 대상물들 사이에 장착되는 리프 스프링이 제공되고, 상기 리프 스프링은 두 직교 방향에서의 높은 강성도 및 다른 자유도들에서의 비교적 낮은 강성도를 갖도록 구성되며, 상기 리프 스프링은 실질적으로 패널(panel)-형인 몸체를 갖고, 상기 리프 스프링은 두 대상물들 중 첫번째에 리프 스프링을 장착하기 위해 패널-형 몸체의 중심에 또는 그 부근에 제 1 장착 위치를 포함하며, 상기 리프 스프링은 두 대상물들 중 두번째에 리프 스프링을 장착하기 위해 패널-형 몸체의 둘레에 또는 그 부근에 1 이상의 제 2 장착 위치를 포함하고, 상기 리프 스프링은 제 1 장착 위치와 제 2 장착 위치 사이의 패널-형 몸체에 세장형 홈(elongate groove)들 및/또는 슬릿(slit)들을 포함하며, 상기 홈들 및/또는 슬릿들은 두 직교 방향의 평면에서 적어도 2 이상의 비-직교 방향들로 나아간다(run).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 스테이지 부분 및 제 2 스테이지 부분을 포함한 스테이지 시스템이 제공되고, 상기 제 1 스테이지 부분은 1 이상의 리프 스프링으로 제 2 스테이지 부분에 장착되며, 각각의 리프 스프링은 두 직교 방향에서의 높은 강성도 및 다른 자유도들에서의 비교적 낮은 강성도를 갖도록 구성되고, 상기 리프 스프링은 실질적으로 패널-형인 몸체를 가지며, 상기 리프 스프링은 제 1 스테이지 부분에 리프 스프링을 장착하기 위해 패널-형 몸체의 중심에 또는 그 부근에 제 1 장착 위치를 포함하고, 상기 리프 스프링은 제 2 스테이지 부분에 리프 스프링을 장착하기 위해 패널-형 몸체의 둘레에 또는 그 부근에 1 이상의 제 2 장착 위치를 포함하며, 상기 리프 스프링은 제 1 장착 위치와 제 2 장착 위치 사이의 패널-형 몸체에 세장형 홈들 및/또는 슬릿들을 포함하고, 상기 홈들 및/또는 슬릿들은 두 직교 방향의 평면에서 적어도 2 이상의 비-직교 방향들로 나아가며, 상기 제 1 스테이지 부분은 각각의 리프 스프링의 제 1 장착 위치에 연결되고, 상기 1 이상의 제 2 장착 위치는 제 2 스테이지 부분에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체; 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 리소그래피 장치는 스테이지 시스템을 포함하며, 상기 스테이지 시스템은 제 1 스테이지 부분 및 제 2 스테이지 부분을 포함하고, 상기 제 1 스테이지 부분은 1 이상의 리프 스프링으로 제 2 스테이지 부분에 장착되며, 각각의 리프 스프링은 두 직교 방향에서의 높은 강성도 및 다른 자유도들에서의 비교적 낮은 강성도를 갖도록 구성되고, 상기 리프 스프링은 실질적으로 패널-형인 몸체를 가지며, 상기 리프 스프링은 제 1 스테이지 부분에 리프 스프링을 장착하기 위해 패널-형 몸체의 중심에 또는 그 부근에 제 1 장착 위치를 포함하고, 상기 리프 스프링은 제 2 스테이지 부분에 리프 스프링을 장착하기 위해 패널-형 몸체의 둘레에 또는 그 부근에 1 이상의 제 2 장착 위치를 포함하며, 상기 리프 스프링은 제 1 장착 위치와 제 2 장착 위치 사이의 패널-형 몸체에 세장형 홈들 및/또는 슬릿들을 포함하고, 상기 홈들 및/또는 슬릿들은 두 직교 방향의 평면에서 적어도 2 이상의 비-직교 방향들로 나아가며, 상기 제 1 스테이지 부분은 각각의 리프 스프링의 제 1 장착 위치에 연결되고, 상기 1 이상의 제 2 장착 위치는 제 2 스테이지 부분에 연결된다.
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프 스프링의 제 1 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3은 도 2의 라인 A-A를 따르는 단면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프 스프링의 제 2 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 도 4의 라인 B-B를 따르는 단면도; 및
도 6은 도 4의 라인 C-C를 따르는 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여하한의 다른 적절한 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 및 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 또는 지지체가 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 또는 지지체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 또는 지지체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정 디바이스(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정 디바이스(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체", 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체", 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 1의 리소그래피 장치에서, 제 2 위치설정 디바이스(PW)가 투영 시스템(PS)에 대한 거울 블록(MB) 및 웨이퍼 테이블(WT)을 위치시키도록 구성된다. 거울 블록(MB)은 거울 블록의 위치를 결정하도록 위치 센서(IF)에 의해 사용되는 반사 표면들을 포함한다.
제 2 위치설정 디바이스(PW)는 비교적 작은 범위 내에서, 그러나 투영 시스템(PS)에 대해 높은 정확성으로 웨이퍼 테이블(WT)을 지지하는 척(chuck)을 작동시키는 단행정 액추에이터(short stroke actuator: PWA)를 포함한다. 더 큰 범위에 걸쳐 단행정 액추에이터를 이동시키기 위해 장행정 액추에이터(long stroke actuator)가 제공된다. 거울 블록(MB)은 리프 스프링들(LS)을 통해 단행정 액추에이터(PWA)의 자석 요크(AY)에 연결된다.
리프 스프링들(LS)은 자석 요크(AY)에 대한 거울 블록(MB)의 중복결정된 고정을 최소화하는데 사용된다. 상기 요크(AY)와 거울 블록(MB) 사이에 상이한 방위로 3 개의 리프 스프링(LS)을 제공함으로써, 상기 요크(AY)가 거울 블록에서 6 자유도로 굳게 장착될 수 있다.
중복결정된 고정을 회피하기 위해, 리프 스프링들(LS)은 두 직교 방향에서의 비교적 강성인 연결, 및 다른 자유도에서의 낮은 강성도를 제공하여야 한다. 이 방식으로, 제조 오차, 모터와 거울 블록에서의 열팽창계수 차, 큰 충돌 부하 시 직렬 연결에서 가능한 이력현상 등의 결과로 인한 변형이 회피될 수 있다.
도 2는 일반적으로 참조 번호(1)로 도시되는 본 발명의 리프 스프링의 제 1 실시예를 개략적으로 나타낸다. 도 3에서, 도 2의 라인 A-A를 따르는 리프 스프링(1)의 단면이 도시된다. 리프 스프링(1)은 중간부(middle part: 3) 및 두 측부(side part: 4)를 갖는 직사각형의 패널-형 몸체(2)를 갖는다. 측부(4)들은 매개부들(intermediate part: 5)에 의해 중간부(3)에 연결된다.
리프 스프링(1)은 패널-형 몸체의 평면에서 두 직교 방향(x, z)으로 높은 강성도를 갖고, 다른 자유도(y, Rx, Rz)에서는 비교적 낮은 강성도를 갖도록 설계된다. 이 실시예에서, Ry에서의 강성도는 여전히 비교적 높다.
리프 스프링(1)은 몸체(2)의 중간부(3)에, 즉 패널-형 몸체(2)의 중심이나 그 부근에 제 1 장착 위치(6)를 포함한다. 이 제 1 장착 위치(6)는 볼트 또는 볼트-류(bolt-like) 연결을 이용하여 거울 블록(MB)에 리프 스프링(1)을 연결하는데 사용된다. 거울 블록은, 예를 들어 주 거울 블록에 접착된 작은 인바 블록을 포함하며, 상기 작은 인바 블록은 리프 스프링(1)과의 볼트 연결에 적절하게 만들어진다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 중간부는 제 1 장착 위치(6) 즉 볼트를 수용하는 개구부의 위치에서 비교적 두껍다. 이 비교적 두꺼운 부분은 볼트 연결에 특히 적절하다.
측부(4)들은 각각 액추에이터 요크(AY)에 리프 스프링을 연결하는 제 2 장착 위치(7)를 정의한다. 일 실시예에서, 이 연결은 접착제 연결이다. 하지만, 접착제 연결의 대안예로서, 또는 이에 추가적으로 볼트 또는 볼트-류 연결들이 액추에이터 요크(AY)와 리프 스프링(1) 사이에 제공될 수도 있다.
측부(4)들과 매개부(5)들 사이에, 그리고 매개부(5)들과 중간부(3) 사이에, x-방향으로 나아가는 제 1 직선 홈들(8)이 제공된다. 제 1 홈들(8)은 몸체(2)의 전체 폭에 걸쳐 나아간다. 또한, 제 2 직선 홈들(9)이 제공되며, 이는 제 1 홈들(8)에 대해 평행하지 않고 수직하지 않은 방향으로 나아간다.
제 1 홈들(8) 및 제 2 홈들(9)은 몸체(2)의 양면에 제공되어, 홈들(8, 9)의 위치에서 몸체(2)의 비교적 얇은 부분들을 발생시킨다.
제 2 홈들(9)은 매개부(5)에서 몸체(2)의 한 측에 있는 홈(8)의 한 단부로부터, 몸체(2)의 다른 측에 있는 또 다른 홈(8)의 단부로 나아간다. 일 실시예에서, 제 2 홈들(9)은 제 1 홈들(8)의 방향에 대해 30 내지 60 도의 각도로 나아가며, 제 1 홈들(8) 및 제 2 홈들(9)은 모두 패널-형 몸체(2)의 주 평면, 즉 x-z 평면에서 나아간다.
제 1 홈들(8) 및 제 2 홈들(9)은 도 2 및 도 3에 개략적으로 도시된다. 실제로, 홈들(8, 9)은 둥근 에지들을 가져서 홈들(8, 9)의 모서리들에서의 최대 응력(peak stress)들을 회피할 수 있다. 또한, 홈들(8, 9)은 여하한의 적절한 단면을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 홈들(8, 9)은 몸체에 더 우수한 유연성을 제공하는 직선이다.
홈들의 저부에서 몸체(2)의 두께는 몸체(2)의 나머지보다 적어도 5 배, 또는 일 실시예에서는 적어도 10 배 이상 얇을 수 있다. 예를 들어, 매개부들(5)은 3 mm의 두께를 가질 수 있는 한편, 홈들(8, 9)의 저부에서의 몸체(2)의 두께는 0.2 mm일 수 있다.
알려진 리프 스프링은 두 위치들에서 거울 블록(MB)에 접착되는 한편, 리프 스프링은 단일 볼트 연결에 의해 자석 요크(AY)에 연결된다는 것을 유의한다. 리프 스프링(1)의 디자인에서, 리프 스프링(1)의 장착은 전환된다(turn around). 리프 스프링(1)은 볼트 또는 볼트-류 연결에 의해 단 하나의 제 1 장착 위치(6)에서 거울 블록(MB)에 장착된다. 제 1 장착 위치(6)의 양쪽에 있는 2 개의 제 2 장착 위치들(7)은 액추에이터 요크(AY)에 리프 스프링(1)을 접착시키도록 제공된다.
리프 스프링(1)은 거울 블록(MB)에 접착되는 것이 아니라 볼트 연결로 연결되기 때문에, 리프 스프링(1)의 재료의 열팽창계수가 덜 중요하다. 그러므로, 리프 스프링(1)의 재료 선택이 재료의 강성도에 대해 더 최적화될 수 있다. 예를 들어, 리프 스프링(1)은 스테인리스 강, 예를 들어 공구강(tool steel), 탄화 텅스텐(wolfram carbides), 예를 들어 이너메트(Innermet), 또는 오스테나이트 니켈-크롬계 초합금(austenitic nickel-chromium-based superalloys)과 같은 비-자성체, 예를 들어 인코넬(Inconel)로 만들어질 수 있다. 비-자성체의 선택은 리소그래피 장치에서 다른 자기 시스템들과의 더 적은 자기 혼선(magnetic cross-talk)의 장점을 갖는다.
제 1 및 제 2 장착 위치들(6, 7)의 선택의 또 다른 장점은, 거울 블록(MB)에 리프 스프링(1)을 장착하기 위해 단 하나의 제 1 장착 위치(6)만이 존재한다는 것이다. 결과로서, 리프 스프링의 변형들이 거울 블록(MB)에 덜 영향을 줄 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 리프 스프링(21)의 제 2 실시예를 나타낸다. 이 리프 스프링(21)도 패널-형 몸체의 평면에서 두 직교 방향(x, z)으로 비교적 높은 강성도를 갖고, 모든 다른 자유도(y, Rx, Ry, Rz)에서는 비교적 낮은 강성도를 갖도록 설계된다. 도 5 및 도 6은 각각 라인 B-B 및 라인 C-C을 따르는 리프 스프링(21)의 단면을 나타낸다.
리프 스프링(21)은 중심부(center part: 23), 및 몸체(22)의 둘레를 따라 나아가는 프레임(24)을 갖는 직사각형의 패널-형 몸체(22)를 갖는다. 프레임(24)은 스포크 요소(spoke element: 25)들에 의해 중심부(23)에 연결된다.
리프 스프링(21)은 몸체(22)의 중심부(23)에 제 1 장착 위치(26)를 포함한다. 이 제 1 장착 위치(6)는 볼트 또는 볼트-류 연결을 이용하여 거울 블록(MB)에 리프 스프링(21)을 연결하는데 사용된다. 도 5 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 중심부(23)는 제 1 장착 위치(26)의 위치에서 비교적 두꺼워, 중심부(23)와 거울 블록 간에 견고하고 확실한 연결을 구성한다.
프레임(24)은 액추에이터 요크(AY)에 리프 스프링(21)을 연결하는 제 2 장착 위치들(27)을 정의한다. 이 실시예에서, 이 연결은 접착제 연결이다. 몸체(22)의 둘레에 배치된 장착 위치들(27)은 강한 접착제 연결을 생성하도록 비교적 큰 표면적을 제공한다. 하지만, 접착제 연결의 대안예로서, 또는 이에 추가적으로 볼트나 볼트-류 또는 다른 적절한 연결들이 액추에이터 요크(AY)와 리프 스프링(21) 사이에 제공될 수도 있다.
스포크 요소들(25)은 제 1 장착 위치(26)에 대해 실질적으로 반경방향으로 연장되는 반경방향 슬릿들(28), 및 제 1 장착 위치(26)에 대해 실질적으로 접선방향으로(tangentially) 연장되는 내측 접선방향 홈들(29) 및 외측 접선방향 홈들(30)에 의해 정의된다. 반경방향 슬릿들(28), 내측 접선방향 홈들(29) 및 외측 접선방향 홈들(30)은 모두 몸체의 양면에 제공되어, 홈들이 중심부(23), 프레임(24) 및 스포크 요소들(25)과 같은 다른 부분들에 비해 비교적 얇은 몸체를 갖는 부분을 형성하게 된다.
반경방향 슬릿들(28)은 직선이다. 내측 접선방향 홈들(29) 및 외측 접선방향 홈들(30)은 실질적인 접선 방향으로 직선이거나, 접선 방향으로 나아간다.
스포크 요소들(25)은 실질적으로 제 1 장착 위치(26)에 대해 360 도에 걸쳐 갈라진다. 반경방향 슬릿들(28)과 내측 및 외측 접선방향 홈들(29, 30)이 몸체(22)의 주 평면 내에서, 즉 x 및 z 방향들에 대해 모든 종류의 상이한 방향으로 나아가기 때문에, x-방향 및 z-방향을 제외한 모든 방향으로 상대적인 유연성이 얻어진다. 반경방향 및 접선방향으로 방위된 슬릿들 및 홈들로 인해, 리프 스프링(21)은 도 2 및 도 3의 실시예에 비해서도, 특히 Ry 방향으로 우수한 유연성을 제공한다.
x-방향 및 z-방향 이외의 Ry 방향 및 다른 방향으로의 이 유연성을 고려하면, 제 1 장착 위치(26)의 둘레에 대해 상당한 수, 예를 들어 적어도 12 개 이상의 스포크 요소들을 갖는 것이 유리하다. 몸체(22)는 24 개의 스포크 요소들(25)을 포함한다.
또한, 리프 스프링(21)의 스포크 디자인에서, 거울 블록(MB) 및 액추에이터 요크(AY)에 대한 리프 스프링(21)의 장착은 알려진 리프 스프링에 대해 전환된다. 리프 스프링(21)은 볼트 또는 볼트-류 연결에 의해 단 하나의 제 1 장착 위치(26)에서 거울 블록(MB)에 장착된다. 제 2 장착 위치들(27)이 제 1 장착 위치(26)를 둘러싼다. 제 2 장착 위치들(27)은 액추에이터 요크(AY)에 리프 스프링(21)을 접착시키도록 제공된다.
리프 스프링(21)은 거울 블록(MB)에 접착되지 않기 때문에, 리프 스프링(21)의 재료의 열팽창계수가 덜 중요하다. 그러므로, 리프 스프링(21)의 재료 선택이 재료의 강성도에 대해 더 최적화될 수 있다. 예를 들어, 리프 스프링(21)은 스테인리스 강, 예를 들어 공구강, 탄화 텅스텐, 예를 들어 이너메트, 또는 오스테나이트 니켈-크롬계 초합금과 같은 비-자성체, 예를 들어 인코넬로 만들어질 수 있다.
제 1 및 제 2 장착 위치들(26, 27)의 선택의 또 다른 장점은, 거울 블록(MB)에 리프 스프링(21)을 장착하기 위해 단 하나의 장착 위치(26)만이 존재한다는 것이다. 결과로서, 리프 스프링의 변형들이 거울 블록(MB)에 덜 영향을 줄 것이다.
본 명세서에서, 패널-형 몸체라는 용어는 제 3 방향보다 두 방향으로, 예를 들어 길이 및 폭이 실질적으로 더 많이 연장되는 몸체를 설명하는데 사용된다. 도 2 내지 도 6에 나타낸 실시예에서, 상기 몸체는 주로 x-방향 및 z-방향으로 연장된다.
또한, 홈 및 홈들이라는 용어들은 1 이상의 사전설정된 방향으로 몸체의 유연성을 증가시키기 위해, 몸체에 세장형의 더 얇은 부분을 제공하는 것을 설명하는데 사용된다. 슬릿 및 슬릿들이라는 용어는 몸체에 세장형 관통 개구부(through-going opening)를 제공하는 것을 설명하는데 사용된다. 홈들 및 슬릿들은 몸체에서 기계가공될 수 있으며, 또는 몸체의 모울딩(moulding)에 의해 제공되거나, 여하한의 다른 적절한 생산 방법에 의해 제공될 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있다는 것을 알 것이다.

Claims (15)

  1. 두 대상물들 사이에 장착되고, 두 직교 방향에서의 높은 강성도(stiffness) 및 다른 자유도들에서의 비교적 낮은 강성도를 갖도록 구성된 리프 스프링(leaf spring)에 있어서, 상기 리프 스프링은:
    실질적으로 패널(panel)-형인 몸체를 갖고,
    상기 두 대상물들 중 제 1 대상물에 상기 리프 스프링을 장착하기 위한 상기 패널-형 몸체의 중심 또는 그 부근의 제 1 장착 위치;
    상기 두 대상물들 중 제 2 대상물에 상기 리프 스프링을 장착하기 위한 상기 패널-형 몸체의 둘레 또는 그 부근의 1 이상의 제 2 장착 위치들; 및
    상기 제 1 장착 위치와 상기 제 2 장착 위치 사이에 배치된 상기 패널-형 몸체 내의 세장형 홈(elongate groove)들 및/또는 슬릿(slit)들;을 포함하며,
    상기 홈들 및/또는 슬릿들은 상기 두 직교 방향의 평면에서 적어도 2 이상의 비-직교 방향들로 나아가는(run) 리프 스프링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세장형 홈들 및/또는 슬릿들은 직선(rectilinear)인 리프 스프링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패널-형 몸체는 직사각형이며, 상기 직사각형 몸체의 중간부(middle part)는 상기 제 1 장착 위치를 정의하고, 상기 몸체 양쪽의 두 측부(side part)들은 상기 제 2 장착 위치들을 정의하며, 상기 중간부와 상기 각각의 맞은편 측부들 사이에는 제 1 및 제 2 매개부(intermediate part)가 제공되는 리프 스프링.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 중간부와 상기 각각의 매개부 사이에, 그리고 상기 매개부들과 상기 측부들 사이에 제 1 직선 홈들이 배치되고, 상기 직선 홈들은 서로 평행하게 나아가며, 상기 제 1 직선 홈들의 방향에 평행하지 않고 수직하지 않은 각도로 상기 각각의 매개부에 제 2 직선 홈들이 배치되는 리프 스프링.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 직선 홈들은 각각 상기 매개부들 중 하나에서 상기 측부와 상기 매개부 사이의 상기 제 1 직선 홈의 단부로부터 상기 매개부와 상기 중간부 사이의 상기 제 1 직선 홈의 단부까지 나아가고, 상기 측부와 상기 매개부 사이의 상기 제 1 직선 홈의 단부 및 상기 매개부와 상기 중간부 사이의 상기 제 1 직선 홈의 단부는 상기 몸체의 맞은편에 배치되는 리프 스프링.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈들은 상기 제 1 장착 위치에 대해 반경방향으로 연장되는 스포크 요소(spoke element)들을 형성하는 리프 스프링.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스포크 요소들 각각의 둘레는 2 개의 직선 홈들 또는 슬릿들, 및 2 개의 상이한 반경방향 거리에서 상기 제 1 장착 위치에 대해 실질적으로 접선방향으로(tangentially) 연장된 2 개의 추가 홈들 또는 슬릿들에 의해 정의되는 리프 스프링.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 리프 스프링은 적어도 12 개 이상의 스포크 요소들을 포함하는 리프 스프링.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 스포크 요소들은 실질적으로 상기 제 1 장착 위치에 대해 360 도에 걸쳐 나눠지는 리프 스프링.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 장착 위치 또는 위치들은 상기 몸체의 둘레에 대해 연장되는 리프 스프링.
  11. 제 1 스테이지 부분 및 제 2 스테이지 부분을 포함한 스테이지 시스템에 있어서,
    상기 제 1 스테이지 부분은 제 1 항에 따른 1 이상의 리프 스프링들로 상기 제 2 스테이지 부분에 장착되며, 상기 제 1 스테이지 부분은 각각의 리프 스프링의 제 1 장착 위치에 연결되고, 상기 1 이상의 제 2 장착 위치들은 상기 제 2 스테이지 부분에 연결되는 스테이지 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스테이지 시스템은 상기 제 1 스테이지 부분과 상기 제 2 스테이지 부분 사이에 3 개의 리프 스프링들을 포함하고, 상기 3 개의 리프 스프링들은 3 개의 상이한 방위로 장착되어, 정확히 6 자유도에서 상기 제 1 스테이지 부분과 상기 제 2 스테이지 부분 사이에 강성 장착(stiff mounting)을 유도하는 스테이지 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지 부분은 거울 블록(mirror block)이고, 상기 제 2 스테이지 부분은 상기 스테이지의 모터의 일부분인 스테이지 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 장착 위치는 상기 제 1 스테이지 부분에 대한 볼트 또는 볼트-류(bolt-like) 연결을 위해 구성되고, 상기 1 이상의 제 2 장착 위치들은 상기 제 2 스테이지 부분에 대한 접착제 연결(glue connection)을 위해 구성되는 스테이지 시스템.
  15. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
    상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템;을 포함하고,
    제 12 항에 따른 스테이지 시스템을 포함하는 리소그래피 장치.
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