KR20200094206A

KR20200094206A - 리소그래피 장치, 동작 방법 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20200094206A
Application number: KR1020207019946A
Authority: KR
Inventors: 게르셈 구드룬 길라인 아그네스 데
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: US11243477B2; NL2022210A; KR102447776B1; TWI727249B; US20210132512A1; WO2019141450A1; CN111615668A; TW201932974A

Abstract

본 발명은, 리소그래피 장치로서, 대상물을 위치설정하기 위한 작동 시스템; 상기 작동 시스템을 제어하기 위한 제어 유닛(CU); 및 상기 작동 시스템을 냉각하기 위한 냉각 시스템을 포함하고, 상기 작동 시스템은, 힘 발생 부재로서 하나 이상의 코일(CO)을 포함하는 코일 어셈블리(CA)를 포함하며, 상기 냉각 시스템은, 상기 코일 어셈블리를 냉각하기 위하여 코일 어셈블리와 상호작용하는 냉각 요소(CE)를 포함하고, 상기 제어 유닛은, 순환 응력의 크기를 미리 결정된 값 미만으로 유지하도록, 상기 하나 이상의 코일의 온도를 제어하도록 구성되는, 리소그래피 장치에 관한 것이다.

Description

리소그래피 장치, 동작 방법 및 디바이스 제조 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2018 년 1 월 19 일에 출원되고 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합되는 EP 출원 번호 18152449.7의 우선권을 주장한다.

본 발명은 리소그래피 장치, 리소그래피 장치를 동작시키는 방법, 및 리소그래피 장치를 사용한 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스테퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사선 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피 장치에는, 스테이지, 렌즈 등과 같은 컴포넌트의 리소그래피 장치 내에서의 위치를 설정하기 위해서 복수 개의 작동 시스템이 제공될 수 있다. 작동 시스템에서는 일반적으로 힘 발생 부재로서 코일이 사용된다. 코일은 전류 운반 부재이고 그 결과로서 역시 열을 발생시킨다. 리소그래피 장치의 수명에 걸쳐서, 코일 및 따라서 코일 주위의 재료는 작동 시스템의 부품을 손상시킬 수 있는 대응하는 열적으로 유도된 응력 및 압박이 있는 많은 열적 사이클을 거치게 될 수 있다. 특히 작동 시스템의 부품들의 피로도의 변동이 크거나 알려져 있지 않은 경우에는, 큰 안전성 마진 및 보수적인 설계가 사용되고 및/또는 작동 시스템의 평균 부하는 요구되는 수명을 달성하기 위하여 상대적으로 낮아야 한다.

작동 시스템 내에서 복수 개의 열적 사이클에 의해 초래되는 영향이 감소되는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 리소그래피 장치로서,

- 대상물을 위치설정하기 위한 작동 시스템;

- 상기 작동 시스템을 제어하기 위한 제어 유닛; 및

- 상기 작동 시스템을 냉각하기 위한 냉각 시스템을 포함하고,

상기 작동 시스템은, 힘 발생 부재로서 하나 이상의 코일을 포함하는 코일 어셈블리를 포함하며,

상기 냉각 시스템은, 상기 코일 어셈블리를 냉각하기 위하여 코일 어셈블리와 상호작용하는 냉각 요소를 포함하고,

상기 제어 유닛은, 순환 응력의 크기를 미리 결정된 값 미만으로 유지하도록, 상기 하나 이상의 코일의 온도를 제어하도록 구성되는, 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 리소그래피 장치로서,

- 대상물을 위치설정하기 위한 작동 시스템;

- 상기 작동 시스템을 제어하기 위한 제어 유닛; 및

상기 작동 시스템은 힘 발생 부재로서 하나 이상의 코일을 포함하는 코일 어셈블리를 포함하고,

상기 냉각 시스템은 상기 코일 어셈블리를 냉각하기 위하여 상기 코일 어셈블리와 상호작용하는 냉각 요소를 포함하며,

상기 제어 유닛은 바람직하게도, 상기 대상물을 위치설정하도록, 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일에 힘 발생 전류를 제공하도록 구성되고,

상기 제어 유닛은, 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일과 냉각 요소 사이의 온도차 또는 상기 하나 이상의 코일의 온도를, 상기 대상물의 위치설정 중에 미리 결정된 시간량 동안 미리 결정된 범위 내로 유지하도록 더 구성되는, 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 리소그래피 장치로서,

- 대상물을 위치설정하기 위한 작동 시스템;

- 상기 작동 시스템을 제어하기 위한 제어 유닛; 및

상기 제어 유닛은, 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일들 사이의 온도를 상기 대상물의 위치설정 중에 미리 결정된 시간량 동안 미리 결정된 범위 내로 유지하도록 더 구성되는, 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 대상물을 위치설정하기 위한 작동 시스템, 및 상기 작동 시스템을 냉각하기 위한 냉각 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 작동시키는 방법으로서,

상기 방법은,

a) 상기 대상물을 위치설정하도록, 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일에 힘 발생 전류를 제공하는 단계;

b) 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일과 냉각 요소 사이의 온도차 또는 상기 하나 이상의 코일의 온도를, 상기 대상물의 위치설정 중에 미리 결정된 시간량 동안 미리 결정된 범위 내로 유지시키는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치 작동 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 리소그래피 장치가 사용되는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예가 오직 예시를 통하여, 대응하는 참조 심벌들이 대응하는 부분을 표시하는 첨부된 개략도를 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 묘사한다; 그리고
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 시스템의 코일 어셈블리의 일부를 개략적으로 도시한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 이 장치는:

- 방사선 빔(B)(예를 들어 UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조절하도록 구성되는 조명 시스템(조명기)(IL).

- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크; MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(positioner; PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블; MT);

- 기판(예를 들어 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어 웨이퍼 테이블)(WTa 또는 WTb); 및

- 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어 하나 이상의 다이를 포함함)로 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고, 및/또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광 컴포넌트, 예컨대 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전기식 또는 다른 유형의 광 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.

지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지, 즉 이의 무게를 지탱한다. 이것은 패터닝 디바이스(MA)를, 패터닝 디바이스(MA)의 지향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 홀딩하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 있다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 모든 사용은 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판(W)의 타겟부 내에 패턴을 생성하는 것과 같이, 자신의 단면 내에 패턴을 가지는 방사선 빔을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 시프트 피처(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판(W)의 타겟부에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟부, 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정한 기능성 층에 대응할 것이다.

패터닝 디바이스(MA)는 투과식 또는 반사식일 수도 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에 잘 알려져 있으며, 이진, 교번 위상-시프트, 감쇄 위상-시프트, 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 일 예는 소형 미러들의 매트릭스 정렬을 채용하는데, 이들 각각은 인입하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 틸팅될 수 있다. 틸팅된 미러는 미러 매트릭스에 의하여 반사된 방사선 빔 내에 패턴을 부여한다.

본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 침지액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 모든 사용은 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 있다.

도시된 것처럼, 장치는 투과식이다(예를 들어, 투과식 마스크를 채용). 또는, 장치는 반사식 타입(예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형의 것일 수 있다. 그러한 "다중 스테이지" 머신에서, 부가적인 테이블은 병렬적으로 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 테이블들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 하나 이상의 테이블 상에 준비 단계들이 수행될 수 있다. 도 1의 예에 있는 두 개의 기판 테이블(WTa 및 WTb)이 그 예이다. 본 명세서에 개시된 발명은 독립적으로 사용될 수 있지만, 본 발명은 특히 단일-스테이지 또는 멀티-스테이지 장치의 사전-노광 측정 스테이지에서 추가 기능을 제공할 수 있다.

리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위해 기판(W)의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 침지액은 또한 예컨대 패터닝 디바이스(MA)와 투영 시스템(PS) 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 침지 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "침지"라는 용어는, 기판(W)과 같은 구조체가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사선 소스(SO)로부터 수광한다. 예를 들어, 방사원(SO)이 엑시머 레이저인 경우, 방사원(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우에, 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 소스가 수은 램프인 경우에, 이러한 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다.

조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD)를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 조명기(IL)의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)는 조절될 수 있다. 부가적으로, 조명기(IL)는 집속기(integrator; IN) 및 집광기(condenser;(CO))와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 가지도록 조절하기 위하여 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 지지 구조체(MT)(예를 들어, 마스크 테이블) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WTa/WTb)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 제 1 위치설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 수도 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WTa/WTb)의 이동은 제 2 위치설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대로) 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용 타겟 영역을 점유하지만, 이들은 타겟 영역 사이의 공간(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려짐)에 위치될 수도 있다. 마찬가지로, 패터닝 디바이스(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 경우, 마스크 정렬 마크들(M1, M2)은 다이들 사이에 위치될 수도 있다.

도시된 장치(LAa)는, 적어도 스캔 모드에서 사용될 수도 있고, 이 경우 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 기판(W)의 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)은 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(MT)에 상대적인 기판 테이블(WTa/WTb)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시의 타겟부의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)을 한정하는 한편, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향에서의)를 결정한다.

스캔 모드에 추가하여, 도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

스텝 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)이 본질적으로 정지 상태로 유지되는 동안, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴이 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 그러면, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WTa/WTb)이 X 방향 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

다른 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 홀딩하면서 지지 구조체(MT)는 본질적으로 정지 상태로 유지되고, 기판 테이블(WTa/WTb)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 이동되거나 스캐닝된다. 이러한 모드에서, 일반적으로 펄스형(pulsed) 방사선 소스가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 요구될 때, 기판 테이블(WTa/WTb)의 각 이동 이후에 또는 스캔 도중의 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 업데이트된다. 동작의 이러한 모드는 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 미러 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블(WTa 및 WTb)과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 노광 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있어서, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면을 매핑하는 것과 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 그러면 리소그래피 장치의 쓰루풋이 크게 증가할 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다.

이러한 장치는 설명되는 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 더 포함한다. 제어 유닛(LACU)은 이러한 장치의 동작과 관련된 원하는 계산을 구현하는 신호 처리와 데이터 처리 능력을 더 포함한다. 실무상, 제어 유닛(LACU)은, 이러한 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트의 실시간 데이터 획득, 처리 및 제어를 각각 처리하는 많은 서브유닛들의 시스템으로서 구현될 것이다. 예를 들어, 하나의 처리 서브시스템이 기판 위치설정기(PW)의 서보 제어를 전담할 수 있다. 분리 유닛은 성긴 액츄에이터와 미세 액츄에이터, 또는 상이한 축들을 다룰 수도 있다. 다른 유닛은 위치 센서(IF)의 판독을 전담할 수도 있다. 이러한 장치의 전체 제어는, 이러한 서브-시스템 처리 유닛, 오퍼레이터, 및 리소그래피 제조 프로세스에 수반되는 다른 장치들과 통신하는 중앙 처리 유닛에 의하여 제어될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 시스템의 코일 어셈블리(CA)의 일부를 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 작동 시스템은 도 1의 리소그래피 장치에 대해서 전술된 바와 같은 제 1 위치설정기(PM) 또는 제 2 위치설정기(PW)의 일부일 수 있다.

작동 시스템은 대상물, 예를 들어 지지대(MT) 또는 기판 테이블(WTa/WTb)을 위치설정하도록 구성될 수 있다. 작동 시스템은 힘 발생 부재로서 하나 이상의 코일(CO)을 포함하는 코일 어셈블리(CA)를 포함한다. 도 2는 하나 이상의 코일(CO) 중 하나의 단면을 보여준다.

리소그래피 장치는 작동 시스템을 제어하기 위한 제어 유닛(CU)을 포함하는데, 제어 유닛은 앞서 언급된 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)의 일부일 수 있다. 제어 유닛(CU)은 대상물을 위치설정하기 위하여 하나 이상의 코일(CO)에 힘 발생 전류를 제공하도록 구성된다. 작동 시스템은 로렌츠-타입 작동 시스템, 릴럭턴스-타입 작동 시스템 또는, 하나 이상의 코일에 흐르는 전류가 하나 이상의 코일에 인가되는 힘을 생성하여, 바람직하게는 영구자석 또는 다른 코일에 의해 생성되는 자기장과 상호작용함으로써 대상물을 위치설정하게 하는 임의의 다른 타입의 작동 시스템일 수 있다. 힘 발생 전류라는 용어는, 힘 발생 전류의 목적이 힘을 생성하는 것이고, 열이 발생되는 것이 부산물이라는 것을 나타내도록 사용된다. 다르게 말하면, 힘 발생 전류의 값은 대상물에 인가될 요구되는 힘에 기반하여 결정된다.

리소그래피 장치는 리소그래피 장치의 부품, 이러한 경우에는 코일 어셈블리(CA)를 냉각하게 하는 냉각 시스템을 포함한다. 이러한 냉각 시스템은 코일 어셈블리(CA)를 냉각시키기 위한 냉각 요소(CE)를 포함한다. 냉각 시스템의 일 예는, 냉각 요소(CE)가 일정한 온도를 가지는 액체, 예를 들어 물이 통과해서 흐르는 튜브, 호스 또는 냉각 플레이트인 액체 냉각 시스템이다. 냉각 플레이트, 튜브 또는 호스에 존재하는 액체 자체도 냉각 요소라고 불릴 수 있다. 그러나, 다른 냉각 메커니즘, 예를 들어 펠티에 소자도 역시 예상된다. 여기에서, 냉각 시스템이 수동식이거나 능동식일 수 있다는 것에 분명히 주의한다.

코일 어셈블리(CA)의 하나 이상의 코일(CO)은 포팅(potting) 재료(PO)의 층 내에 임베딩된다. 포팅 재료(po)의 기능은 하나 이상의 코일(CO)과 냉각 요소(CE) 사이에 열을 교환하는 것이고, 또한 하나 이상의 코일(CO)에 의해 생성된 힘을 코일 어셈블리(CA)의 다른 부분으로 전달하는 것일 수 있다. 또한, 포팅 재료(PO)는 하나 이상의 코일(CO)을 코일 어셈블리(CA)의 다른 부분으로부터 전기적으로 격리시키도록 구성될 수 있다. 포팅 재료(PO)는 수지 또는 액체 재료일 수 있다.

포팅 재료(PO)를 포함하는 코일 어셈블리(CA)를 생성하는 것은, 포팅 재료(PO)를 상승된 온도에서 경화시켜서 포팅 재료(PO)의 최종 강도를 얻는 단계를 포함할 수 있다.

포팅 재료(PO)의 단점은, 경화시키는 동안 전체 코일 어셈블리(CA)가 상승된 온도에 있는 반면에, 정상 사용 중에는 냉각 요소(CE)가 보통 하나 이상의 코일(CO) 보다 낮은 온도에 있어서 결과적으로 포팅 재료(PO) 내에 인장 응력이 얻어진다는 것일 수 있다. 예를 들어 층간박리(delamination)의 형태인 포팅 재료의 손상은, 코일 온도가 너무 높아지게 하거나 고장을 초래할 수 있는 추가적인 열저항을 도입할 수 있기 때문에 회피되어야 한다.

포팅 재료(PO)의 다른 단점은, 포팅 재료(PO)의 피로 파라미터가 알려지지 않거나, 정보가 이용가능해도 큰 변동을 나타낼 수 있다는 것일 수 있다. 수명 테스트를 추가적으로 더 빨리 수행하는 것은, 이러한 파라미터에 시간-효과가 영향을 주기 때문에 어려울 수 있다.

작동 시스템의 컴포넌트의 수명을 증가시키거나 더 작은 안전성 인자 또는 덜 보수적인 설계를 사용하기 위하여, 이러한 경우에는 대상물을 위치설정하는 중에 코일 어셈블리(CA)의 하나 이상의 코일(CO)과 냉각 요소(CE) 사이의 온도차를 미리 결정된 범위에, 예를 들어 최대 섭씨 5 도 또는 최대 섭씨 10 도의 변화만 보여주면서 미리 결정된 시간량 동안 유지시키도록 더욱 구성됨으로써, 제어 유닛(CU)은 순환 응력의 크기를 미리 결정된 값에 유지하도록 구성된다.

온도차를 대상물을 위치설정하는 중 미리 결정된 시간량 동안 미리 결정된 범위 안에 유지시키는 것은 상이한 방식들로 획득될 수 있고, 그 예가 이하 설명될 것이다.

제 1 예에서, 제어 유닛(CU)은 언제나 최악의 시나리오를 가정하는데, 이것은 작동 시스템이 최대 전류가 하나 이상의 코일(CO)에 오랜 시간 기간 동안 인가될 때 발생되는 최대 온도를 가질 수 있다는 것을 의미한다. 최대 전류는 작동 시스템의 허용될 수 있는 사양 또는 공급 시스템이 제공할 수 있는 최대 전류 전류에 의해 결정된다.

제 2 예에서, 제어 유닛(CU)은 미리 결정된 시간 기간 동안에 최악의 시나리오를 가정하는데, 이것은 작동 시스템이 최대 전류가 하나 이상의 코일(CO)에 오랜 시간 기간 동안 인가될 때 발생되는 최대 온도를 가질 수 있다는 것을 의미한다. 최대 전류는 미리 결정된 시간 기간 동안 발생될 것으로 기대되는 최대 전류에 의해 결정된다.

작동 시스템이 대상물을 위치설정하도록 작동되면, 제어 유닛(CU)은 하나 이상의 코일(CO)의 온도를 실질적으로 제 1 또는 제 2 예의 최대 온도에 유지시켜서, 인가된 힘 발생 전류가 변하더라도, 온도차가 실질적으로 일정하게 되고 코일 어셈블리가 더 적은 열적 사이클을 경험하게 하여 열적 사이클과 연관된 영향을 감소시키도록 구성된다. 이것은, 힘 발생 전류가 자신의 허용될 수 있는 최대 값이 아니면 제어 유닛(CU)이 추가적 열이 생성되게 한다는 것을 의미한다.

일 실시예에서, 미리 결정된 시간량은 코일 어셈블리(CA)의 하나 이상의 코일(CO)에 힘 발생 전류가 제공되지 않거나 실질적으로 제공되지 않는 경우에 끝난다. 추가적으로 또는 대안적으로, 미리 결정된 시간량도 고정된 시간량일 수 있고, 예를 들어 대상물을 위치설정하는 것이 반복적인 패턴을 포함하는 경우, 미리 결정된 시간량은 반복적인 패턴 중 하나의 사이클과 같을 수 있다.

요구될 경우, 추가적인 열이 개별 가열 요소(AH)를 사용하여 인가될 수 있다. 바람직하게는, 가열 요소(AH)를 사용하는 것은, 힘 발생 전류에 의해 발생된 힘과 간섭을 일으킬 수 있는 추가적 힘이 발생되게 하지 않는다. 그러므로, 제어 유닛(CU)은, 코일 어셈블리(CA)의 하나 이상의 코일(CO)에 흐르는 힘 발생 전류에 의해 발생된 열이 온도차를 일정하게 유지시키기에 충분하지 않은 경우, 상기 온도차를 일정하게 유지시키기 위해서 가열 요소(AH)를 구동하도록 구성된다. 가열 요소(AH)의 일 예는 하나 이상의 코일 내에 감겨진 전류 운반 도체의 이중 권선이다.

일 실시예에서, 가열 요소(AH)의 제어는 개방된 루프인데, 이것은 가열 요소(AH)로 가는 구동 신호가, 요구되는 총 열생성과 힘 발생 전류에 의해 초래된 계산된 열생성 사이의 차이 및 가열 요소(AH)의 동작 사양에 기반한다는 것을 의미한다.

일 실시예에서, 코일 어셈블리(CA)는 코일 어셈블리(CA)의 하나 이상의 코일(CO)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(TS)를 포함하는데, 가열 요소(AH)로 가는 구동 신호는 온도 센서(TS)에 의해 결정되는 하나 이상의 코일(CO)의 측정된 온도에 기반한다. 그러므로, 가열 요소(AH)의 제어는 폐루프일 수 있다.

대안적인 실시예에서, 하나 이상의 코일(CO)의 온도는 하나 이상의 코일 자체의 저항을 살펴봄으로써 측정될 수 있다.

요구되는 경우, 추가적인 열은, 코일 어셈블리(CA) 중 하나 이상의 코일(CO)로 가는 힘 발생 전류에 추가하여 열 발생 전류를 제공함으로써, 하나 이상의 코일(CO) 자체를 사용하여 대안적으로 또는 추가적으로 인가될 수 있다. 열 발생 전류라는 용어는 부산물로서 힘을 생성하면서 하나 이상의 코일(CO)에 열을 제공하는 것이 목표인 전류를 나타내도록 사용된다. 다르게 말하면, 열 생성 전류의 값은 요구되는 열량에 기반한다. 힘 발생 전류 및 열 발생 전류에 의해 발생되는 힘들 사이의 간섭을 최소화하기 위하여, 열 발생 전류는 이동하는 질량체(mass)의 강체 고유모드(eigenmode)와 연관된 주파수 위의 주파수로 변조됨으로써, 제로 평균 값을 가지는 교번하는 힘이 인가되고 이동하는 질량체가 교번하는 힘에 의해 교란되는 것이 최소화되도록 할 수 있다. 그러므로, 열 발생 전류는 힘 발생 전류의 주파수 콘텐츠 보다 높은 주파수를 가진다.

대안적인 실시예에서, 특히 두 개 이상의 코일이 코일 어셈블리에 존재하는 경우, 두 개의 상이한 코일에서 열 발생 전류를 생성하여 발생된 힘이 같지만 서로 반대가 되게 하는 것이 가능하다.

일 실시예에서, 열 발생 전류의 제어는 개방된 루프이고, 예를 들어 제어 유닛(CU)은 상기 온도차를 일정하게 만들기 위하여, 힘 발생 전류와 열 발생 전류의 합의 제곱 평균 제곱근 값을 일정하게 유지시키도록 구성된다.

일 실시예에서, 코일 어셈블리(CA)는, 코일 어셈블리(CA)의 하나 이상의 코일(CO)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(TS)를 포함하고, 제어 유닛은, 하나 이상의 코일(CO)의 측정된 온도에 의존하여 열 발생 전류를 결정하도록 구성된다. 그러므로, 열 발생 전류의 제어는 폐루프일 수 있다.

비록 전술된 실시예가, 냉각 요소(CE)가 일정하거나 실질적으로 일정한 온도를 가진다고 가정하지만, 본 발명은 냉각 요소(CE)가 일정하거나 실질적으로 일정한 온도를 가지지 않을 수 있는 실시예에도 관련된다. 이러한 실시예에서, 냉각 요소의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함하는 것이 바람직할 수 있는데, 이것은 특정한 온도차를 유지하는 데에 유리할 수 있다.

비록 전술된 모든 애플리케이션이 제어 유닛의 적절한 제어에 기인하여 하나 이상의 코일과 냉각 요소 사이의 온도차가 일정한 것을 설명하지만, 제어 유닛이 열적 사이클의 횟수와 정도를 줄이기 위해서, 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일의 온도를 대상물을 위치설정하는 중의 미리 결정된 시간량 동안 미리 결정된 범위 내로 유지시키도록 구성되는 것도 역시 예상된다.

비록 도시된 실시예가 단일 코일 어셈블리 및 단일 코일만을 도시하지만, 본 발명이 복수 개의 코일을 포함하는 코일 어셈블리 및/또는 복수 개의 코일 어셈블리를 포함하는 작동 시스템 에도 관련된다는 것이 당업자에게 명백하다. 복수 개의 코일 어셈블리가 있는 경우, 제어 유닛은 코일 어셈블리의 각각의 코일과 냉각 요소 사이의 온도차 또는 각각의 코일의 온도를 독립적으로 또는 서로에 의존하여 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모든 코일 어셈블리에 대해 단일 냉각 요소가 또는 코일 어셈블리마다 하나의 냉각 요소가 제공될 수 있다.

비록 "일정하다(constant)"는 용어가 본 명세서 전체에서 사용될 수 있지만, 이것이 변동을 각각의 파라미터 값의 1%, 5% 또는 10% 내로 유지시키는 것을 포함한다는 것과, 또는 온도차 또는 온도의 경우에는, 변동을 섭씨 1 도, 섭씨 5 도 또는 섭씨 10 도 내로 유지시키는 것을 포함한다는 것이 여기에서 명백하게 언급된다.

비록 구체적으로 언급되지는 않지만, 제어 유닛은 힘 발생 전류 및/또는 열 발생 전류를 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일에 공급하기 위한 하나 이상의 증폭기 및/또는 하나 이상의 전력원을 포함할 수 있다.

비록 본문에서 IC의 제조에서 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해서 특별히 언급하였지만, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 장치는 다른 응용 분야, 예컨대 집적 광 시스템의 제조, 자기장 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판-패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드, 등을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는, 이러한 다른 응용예의 문맥에서, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 기판은, 예를 들어 트랙(통상적으로 레지스트 층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 툴 및/또는 검사 툴에서, 노광 전 또는 노광 후에 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 본 명세서에서의 개시물은 이러한 기판 처리 툴 및 다른 기판 처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수 있다.

비록 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서 본 발명의 실시예를 사용하는 것에 대해 특정하여 언급하였지만, 본 발명이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 인정될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.

비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광디스크)의 형태를 취할 수 있다.

위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 의도로 제공된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims

리소그래피 장치로서,
대상물을 위치설정하기 위한 작동 시스템;
상기 작동 시스템을 제어하기 위한 제어 유닛; 및
상기 작동 시스템을 냉각하기 위한 냉각 시스템을 포함하고,
상기 작동 시스템은, 힘 발생 부재로서 하나 이상의 코일을 포함하는 코일 어셈블리를 포함하며,
상기 냉각 시스템은, 상기 코일 어셈블리를 냉각하기 위하여 코일 어셈블리와 상호작용하는 냉각 요소를 포함하고,
상기 제어 유닛은, 순환 응력(cyclic stress)의 크기를 미리 결정된 값 미만으로 유지하도록, 상기 하나 이상의 코일의 온도를 제어하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 순환 응력의 크기를 미리 결정된 값 미만으로 유지하기 위하여, 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일과 상기 냉각 요소 사이의 온도차를 상기 대상물의 위치설정 중에 미리 결정된 시간량 동안 미리 결정된 범위 내로 유지하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 순환 응력의 크기를 미리 결정된 값 미만으로 유지하기 위하여, 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일의 온도를 상기 대상물의 위치설정 중에 미리 결정된 시간량 동안 미리 결정된 범위 내로 유지하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일 어셈블리는 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일을 가열하기 위한 별개의 가열 요소들을 포함하는, 리소그래피 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 대상물을 위치설정하기 위한 목적으로 힘 발생 전류를 상기 하나 이상의 코일에 제공하고, 추가적 열을 상기 하나 이상의 코일에 인가하기 위한 목적으로 열 발생 전류를 상기 힘 발생 전류에 추가하여 제공하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 힘 발생 전류와 상기 열 발생 전류의 합의 제곱 평균 제곱근 값을 미리 결정된 범위 내로, 바람직하게는 일정하게 유지하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 코일 어셈블리는, 상기 코일 어셈블리의 하나 이상의 코일의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함하고,
상기 제어 유닛은, 하나 이상의 코일의 측정된 온도에 의존하여 상기 열 발생 전류를 결정하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일 어셈블리는, 상기 하나 이상의 코일과 상기 냉각 요소 사이에 배치된 포팅(potting) 재료를 포함하는, 리소그래피 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리소그래피 장치는,
방사선 빔을 조절하도록 구성되는 조명 시스템;
패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성할 수 있음 -;
기판을 홀딩하도록 구성되는 기판 테이블; 및
상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템을 더 포함하고,
상기 작동 시스템은, 상기 지지체 또는 상기 기판 테이블을 위치설정하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
대상물을 위치설정하기 위한 작동 시스템, 및 상기 작동 시스템을 냉각하기 위한 냉각 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 작동시키는 방법으로서,
상기 작동 시스템은 힘 발생 부재로서 하나 이상의 코일을 포함하는 코일 어셈블리를 포함하고,
상기 냉각 시스템은 상기 코일 어셈블리를 냉각하기 위하여 상기 코일 어셈블리와 상호작용하는 냉각 요소를 포함하며,
상기 방법은,
a) 상기 대상물을 위치설정하도록, 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일에 힘 발생 전류를 제공하는 단계;
b) 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일과 냉각 요소 사이의 온도차 또는 상기 하나 이상의 코일의 온도를, 상기 대상물의 위치설정 중에 미리 결정된 시간량 동안 미리 결정된 범위 내로 유지시키는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치 작동 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 b)는,
b1) 상기 힘 발생 전류에 의해 발생된 열량을 결정하는 하위-단계; 및
b2) 상기 힘 발생 전류에 의해 발생된 열량이 불충분한 경우, 추가적 열을 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일에 추가하는 하위-단계를 포함하는, 리소그래피 장치 작동 방법.
제 10 항에 있어서,
단계 b)는,
b1) 상기 하나 이상의 코일과 냉각 요소 사이의 온도차를 측정하거나 상기 하나 이상의 코일의 온도를 측정하는 하위-단계; 및
b2) 상기 힘 발생 전류에 의해 발생된 열량이 불충분한 경우, 추가적 열을 상기 코일 어셈블리 중 하나 이상의 코일에 추가하는 하위-단계를 포함하는, 리소그래피 장치 작동 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
하위-단계 b2)는 상기 코일 어셈블리 내의 가열 요소를 구동함으로써 수행되는, 리소그래피 장치 작동 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 하위-단계 b2)는 열 발생 전류를 상기 힘 발생 전류에 추가하고, 상기 열 발생 전류와 상기 힘 발생 전류의 합을 상기 하나 이상의 코일에 제공함으로써 수행되는, 리소그래피 장치 작동 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 리소그래피 장치가 사용되는, 디바이스 제조 방법.