KR100971441B1 - 레이어 상의 스폿을 조사하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

레이어를 조사하기 위하여, 방사선빔이 레이어 상의 스폿에 안내 및 포커스되고, 레이어의 상이한 부분이 연속적으로 조사되고, 레이어와 상기 스폿에 가장 근접한 적어도 하나의 광학 요소의 표면 사이에 내부공간이 유지되도록, 상기 레이어는 적어도 하나의 광학 요소에 대하여 상대 이동한다. 게다가, 내부공간의 적어도 일부(이 부분을 통하여 방사선이 레이어 상의 스폿을 조사한다)에 유체가 충전 유지되며, 상기 유체는 공급 도관에 의하여 공급된다. 유체의 적어도 일부는 방사선이 통과하여 스폿을 조사하는 리세스를 충전한다. 상기 유출구(단수 또는 복수)는 방사선빔의 축선에 대하여 평행한 방향에서 볼 때 상기 단면 영역이 갭의 부분(이 부분을 통해 방사선이 스폿을 조사한다)에 중심을 갖도록 위치설정된다.

감광층, 방사선, 기록 매체

Description

레이어 상의 스폿을 조사하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR IRRADIATING SPOTS ON A LAYER}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 레이어에 조사하는 방법 및 청구항 7의 전제부에 따른 레이어에 조사하는 장치에 관한 것이다.

이러한 방법과 장치가 WO-A-02/12394 공보에 개시되어 있다. 상기 공보에 따르면, 개시된 방법과 장치를 사용하여 광학 주사 정보 매체를 제조한다. 이러한 공정에서, 제1 마스터 주형을 제조하고, 상기 마스터 주형 또는 마스터 주형에 의하여 제조된 도터(daughter) 주형을 사용하여, 정보 매체를 복사 과정으로 제조한다. 마스터 주형을 제조하기 위하여, 기판에 의하여 지지되는 감광층 상의 스캐닝 스폿(scanning spot)에 광학 렌즈계에 의해 안내 및 포커스되는 변조 방사선빔, 기판 및 상기 렌즈계는 상호 상대적으로 이동한다. 감광층과 상기 감광층에 대면하는 렌즈계의 최근접면은 유체로 충전되어 유지된다.

기판을 렌즈계에 대하여 이동시키기 위하여, 기판을 지지하는 테이블이 회전축을 중심으로 회전될 수 있다. 변위 장치에 의하여 렌즈계는 테이블의 회전축에 대하여 반경방향으로 부품이 교체될 수 있다. 감광층과 렌즈계의 최근접 광학면 사이의 내부 공간에는 유체 공급 수단에 의하여 유체가 공급된다.

이러한 공지된 방법 및 장치의 문제점은, 레이어와 렌즈가 서로에 대하여 매우 신속하게 이동할 때, 방사선 스폿에 안내된 방사선이 통과하는 내부공간 영역으로부터 유체가 분출되기 때문에, 조사되는 레이어의 연속부의 액침이 상당히 쉽게 붕괴되는 것이다. 또한, 렌즈와 레이어의 상대 이동 방향에서의 중대한 변경에 기인하여 이러한 침지가 붕괴될 수 있다. 피조사 레이어와 렌즈(단수 또는 복수)의 최근접 광학면 사이의 액막의 안정성은 피조사 레이어와 렌즈(단수 또는 복수)의 최근접 광학면 간의 간격을 매우 작게하는 것에 의하여 향상될 수 있다. 그러나, 이에 의하면 장치와 특히 피조사 레이어에 가장 근접한 렌즈는 상기 렌즈와 상대 이동하는 레이어의 접촉으로 인하여 용이하게 손상받을 수 있다.

방사선빔을 감광층 상의 스폿에 안내하기 위한 또 다른 방법 및 장치가 JP-A10255319 공보에 개시되어 있다. 상기 방법에 따르면, 감광층을 유리로 제작된 디스크형 기판에 도포한다. 테이블 및 기판은 상기 기판에 대하여 직각으로 연장하는 회전축을 중심으로 회전하며, 렌즈계는 회전축에 대하여 반경방향으로 비교적 저속으로 변위되어, 감광층 상에 형성된 방사선빔의 스캐닝 스폿이 감광층 상의 나선형 트랙을 따른다. 일련의 조사 요소 및 비조사 요소가 나선형 트랙 상에 형성되도록, 방사선빔(상기 공지된 장치에서 레이저빔)을 변조하며, 일련의 요소는 제작되는 정보층 상에 일련의 정보 요소에 대응한다. 이 후, 감광층을 형성하여, 조사된 요소를 용해하고 감광층에 일련의 오목부를 형성한다. 다음, 비교적 얇은 알루미늄층을 감광층 상에 스퍼터링하고, 이후 알루미늄층에 전기증착법으로 비교적 두꺼운 니켈층을 형성한다. 이렇게 형성된 니켈층은 기판으로부터 제거되고, 전술한 바와 같이 제조되는 마스터 주형을 형성하는바, 상기 마스터 주형에는 제작되는 정보 매체 상의 일련의 정보 요소에 상응하는 일련의 융기부를 갖는 디스크형 표면이 마련된다. 이렇게 제조된 마스터 주형은 소정의 정보 매체 제작에 적절히 사용될 수 있지만, 복사 과정에서 마스터 주형에 의하여 소위 도터 주형이라 불리는 복사물을 다수 제조한다. 이러한 도터 주형을 사용하여 부가적인 복사 과정, 일반적으로 사출 성형 과정을 통해 소정의 정보 매체를 제조한다. 상기 방식에서, 비교적 고가인 마스터 주형의 필요한 개수가 제한된다. 마스터 주형으로 또는 상기 마스터 주형으로 제조된 도터 주형으로 피트형 정보 요소를 갖는 CD 또는 DVD와 같은 광학적으로 주사 가능한 정보 매체를 제조하는 방법은 보편적으로 널리 공지되어 있다.

감광층과 상기 감광층에 대면하는 렌즈계의 렌즈 사이의 내부 공간은 물로 채워진다. 상기 목적을 위하여, 공지된 장치에는 테이블의 회전축 부근에 위치하는 유출구가 마련된다. 유출구를 통해 공급된 물은 원심력의 영향하에 감광층의 표면 전체에 확산되어, 내부 공간에는 물이 충전된다. 물이 공기보다 광굴절율이 상당히 크기 때문에, 내부 공간 내에 물을 제공하면 방사선빔에서 기원하는 광선과 렌즈계의 광축이 스캐닝 스폿의 위치에 포함하는 각도가 실질적으로 증가하게 된다. 그 결과, 감광층상의 방사선빔에 의하여 형성된 스폿의 크기는 상당히 감소하게 되어, 감광층 상에 보다 많은 조사 요소와 비조사 요소를 형성할 수 있으며, 제조되는 정보 매체는 보다 높은 정보 밀도를 갖는다.

렌즈와 피조사 표면 사이의 갭에 유체가 충전된 용례의 또 다른 예로서, 광학 프로젝션 리소그래프와 같은 광학 이미징 방법 및 장치가 있는바, 표면 상에 투사된 방사선에 의하여 형성된 스폿은 이미지 또는 부분 이미지를 형성한다. 이러한 방법 및 장치는 국제 특허 출원 WO99/49504 공보에 개시되어 있다.

전술한 방법 및 장치의 결점은 내부공간에 형성된 액막이 렌즈와 표면을 상기 표면에 평행하게 상대적으로 변위시키는 동안 그리고 그 이후에 균질한 상태로 상시 신뢰성 있게 유지되지 않는 것이다. 그 결과, 감광층에 결함이 발생한다. 게다가, 렌즈와 표면의 상대 이동에 의하여 야기된 액막의 조건 편차는 렌즈계에 부과되는 힘을 변동시킨다. 렌즈계가 제한된 강도로 부유되기 때문에, 액막에 의하여 부과된 힘이 변화하면 렌즈계가 바람직하지 않게 진동하여, 이미지가 표면에 투사되는 정밀도를 저해한다. 또한, 방사선이 통과하는 내부공간 부분에 일정한 유체 용적을 적소에 유지하기 위하여 비교적 다량의 유체를 공급하여야 한다. 그 결과, 공지된 장치에는 유체와 다른 장치의 부품간의 바람직하지 않은 접촉을 방지하기 위한 고가의 수단이 마련되어 있다.

본 발명의 목적은 광학 요소와 피조사 레이어의 상대 변위의 넓은 범위의 상대 속도 및 방향에 걸쳐 피조사 레이어에 가장 근접한 광학면과 그 레이어 사이에 유체로 충전된 내부공간을 신뢰성 있게 유지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 광학 요소와 피조사 레이어 사이의 우발적인 접촉에 기인한 손상 위험을 감소시키는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 1에 따른 방법을 제공하는 것에 의하여 달성된다. 또한, 본 발명에 따르면, 청구항 7에 따른 장치는 청구항 1에 따른 방법을 실시하기 위하여 제공된다.

공급된 유체를 도관을 따라 종방향으로 분사하고 또한 레이어를 향하여 분사된 유체를 분배하는 도관은 유체를 레이어로서 공급한다. 따라서, 광학 기능을 수행하는 내부공간의 부분은 렌즈(단수 또는 복수)와 레이어의 상대 이동의 방향 속도에서의 변동에 덜 민감하게 유체로 충전 유지될 수 있다.

상기 방법 및 장치는 광학 요소 및 레이어의 상대 변위의 속도 및 방향에 덜 민감하며, 레티클을 웨이퍼 상의 새로운 스폿에 투사하기 위하여 또는 웨이퍼 상의 다음 영역 상방에 레티클 (마스크)의 투사 이미지를 주사하기 위하여 웨이퍼를 광학 요소에 대하여 전진하여 광학 요소를 웨이퍼에 대향하는 새로운 위치로 옮기는 경우에, 광학 정보 캐리어 또는 그 주형 제조에서 뿐만 아니라, 광학 투사 이미징과 같은 다른 용례, 특히 광학 투사 리소그래프용 웨이퍼 스텝퍼 및 웨이퍼 스캐너의 경우에서도 유리하다. 웨이퍼 상에서의 레티클 투사 영역에 의하여 또는 광학 요소에 대한 웨이퍼의 이동에 따라서 레티클을 따라 주사하여 획득된 레티클의 주행하는 일반적으로 슬릿형인 윈도우 부분에 의하여 스폿이 형성된다.

본 발명의 특정 실시예는 종속 청구항에 기재되어 있다.

상기 및 기타 본 발명의 목적, 장점 및 효과를 하기의 상세한 설명으로부터 보다 자명하게 될 것이다.

본 발명의 목적, 특징 및 효과는 하기의 실시예로부터 자명하게 된다.

도 1은 방사선을 감광층 상의 스폿에 안내하기 위한 장치의 일례를 도시하는 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 광학계의 제1예의 말단부의 개략적인 단면도로서, 방사선이 감광층에 안내되며 작동 중에 유체 유동이 유지된다.

도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 절취한 개략적인 저면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 장치의 광학계의 제2예의 말단부의 개략적인 단면도로서, 방사선이 감광층에 안내되며 작동 중에 유체 유동이 유지된다.

도 5는 도 4의 선 V-V를 따라 절취한 개략적인 저면도이다.

도 6은 광학 리소그래피용 웨이퍼 스텝퍼/스캐너의 개략적인 상면도이다.

CD 또는 DVD와 같은 광학적으로 주사 가능한 정보 매체의 제조에 있어서, 양 측면 중 하나에 얇은 감광층을 갖는 유리로 이루어진 디스크형 기판(도 1 참조)은 변조 방사선빔(7), 예를 들면 약 260nm의 파장을 갖는 DUV 레이저빔으로 조사된다. 감광층(5)을 조사하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(25)를 사용하며, 상기 장치는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예에 따른 광학계, 예를 들면 복수개의 렌즈를 갖는 렌즈계(9)에 의하여 감광층(5) 상의 스캐닝 스폿에 방사선빔(7)이 포커스된다. 렌즈계(9)는 또한 동작시에 감광층(5)에 가장 근접하여 위치하는 렌즈계(9)의 광학 요소 중 하나인 최말단 렌즈(59)를 구비한다. 조사되는 감광층(5)과 렌즈계(9)의 렌즈 중에서 상기 감광층(5)에 가장 근접하게 위치하는 렌즈 사이에 내부공간(53)이 유지된다. 광학계는 또한 렌즈 이외에, 필터, 실드(shield), 회절격자 또는 거울과 같은 요소를 포함할 수 있다.

감광층(5) 상의 변조 방사선빔(7)이 감광층(5)의 일련의 이격된 조사 부분을 연속적으로 조사하며 상기 조사 부분 사이의 감광층(5) 부분에는 조사하지 않도록, 감광층(5)과 렌즈계(9)를 상호 배치한다. 조사된 감광층(5)은 이후 현상액에 의하여 현상되는바, 상기 현상액은 조사된 요소(13)를 용해하며, 기판(3) 상에 비조사 요소(15)를 남겨둔다. 또한, 비조사 부분을 용해하고 조사된 부분을 남겨둘 수도 있다. 모든 경우에, 정보 매체 상의 일련의 피트형 정보 요소에 대응하는 일련의 피트 또는 범프가 감광층(5)에 형성된다. 그 후, 감광층(5)은 예를 들면 스퍼터링법에 의하여 니켈로 구성된 비교적 얇은 층으로 피복된다. 그 후, 상기 얇은 층은 전기증착법으로 비교적 두꺼운 니켈층으로 피복된다. 기판(3)으로부터 제거되는 니켈층에서, 감광층(5) 내부에 형성된 피트 패턴은 제작되는 정보 매체 내부에 형성되는 패턴과 반대인 대응하는 패턴을 남긴다. 즉, 마스터 주형은 감광층(5) 내부에 형성된 일련의 피트형 요소에 대응하며 또한 정보 매체 상의 일련의 피트형 정보 요소에 대응하는 일련의 융기부를 구비한다. 따라서 마스터 주형은 소정의 정보 매체를 사출 성형하기 위한 사출 성형기에서 주형으로 사용하기에 적합하게 된다. 그러나, 마스터 주형 대신에 마스터 주형의 복사물을 사출 성형용 주형으로 사용하는 것이 일반적인 바, 상기 마스터 주형의 복사물을 통상 도터 주형이라 칭하며, 이것은 공지된 복사 과정을 이용하여 마스터 주형에 의하여 제조된다.

감광층(5)을 갖는 기판(3)은 회전축(29)을 중심으로 회전 가능한 테이블(27) 상에 배치되며, 상기 회전축은 테이블(27)과 기판(3)에 직각으로 연장한다. 상기 테이블은 제1 전동기(31)에 의하여 구동될 수 있다. 상기 장치(25)는 도시된 예에서 레이저원인 방사선원(33)을 구비하며, 상기 방사선원은 장치(25)의 프레임(35)에 고정 위치에서 고정된다. 다른 방법으로서, 방사선원은 또한 장치의 외측으로부터 획득될 수 있다. 감광층(5)에 안내되는 방사선에 대한 제어는 각종 방법, 예를 들면 방사선원(33)을 제어하는 것에 의하여 및/또는 방사선원(33)과 감광층(5) 사이의 셔터 또는 방사선 다이버터(diverter)(비도시)를 제어하는 것에 의하여 달성될 수 있다.

광학 렌즈계(9)는 제1 트래블러(traveller)(37) 상에 고정되며, 상기 트래블러는 제1 변위 구조체(39)에 의하여 회전축에 대하여 반경방향(도면에서 X-방향과 평행)으로 변위될 수 있다. 상기 목적을 위하여, 제1 변위 구조체(39)는 제2 전동기(43)를 구비하고, 제1 트래블러(37)는 직선 가이드(43) 상방에서 상기 제2 전동기(41)에 의하여 변위될 수 있으며, 상기 가이드(43)는 X-방향과 평행하게 연장하며 또한 프레임(35)에 대하여 고정되어 있다.

제1 트래블러(37)에는 렌즈계(9)의 광축(49)과 나란하게 거울(45)이 고정된다. 동작시에, 방사선원(33)에 의하여 발생된 방사선빔(7)은 X-방향과 평행하게 연장하는 방사선빔 경로(47)를 따르면, 방사선빔(7)은 렌즈계(9)의 광축(49)과 평행한 방향으로 거울(45)에 의하여 편향된다. 방사선빔(7)이 감광층(5)에 포커스되도록, 렌즈계(9)는 제1 트래블러(3)에 대하여 비교적 짧은 거리에 걸쳐 포커스 작동기(51)에 의하여 광축(49)의 방향으로 변위될 수 있다. 기판(5)을 갖는 테이블(27)은 제1 전동기(31)에 의하여 비교적 고속으로 회전축(29)을 중심으로 회전하며, 상기 렌즈계(9)는 비교적 저속으로 제2 전동기(41)에 의하여 X-방향으로 평행 하게 변위되어, 방사선빔(7)이 감광층에 부딪히는 스캐닝 스폿(11)은 감광층(5) 상방의 나선형 트랙을 따르며, 상기 나선형 트랙에 따라 연장하는 조사 요소와 비조사 요소의 항적이 남게된다.

장치(25)는 비교적 높은 정보 밀도를 갖는 마스터 주형을 제조하는데 사용될 수 있는바, 즉 상기 장치(25)에 의하면 감광층(25)의 단위 면적당 비교적 많은 수의 조사 요소를 제공할 수 있다. 획득 가능한 정보 밀도는 스캐닝 스폿(11)이 작은 경우에 증가한다. 스캐닝 스폿(11)의 크기는 방사선빔(7)의 파장 및 렌즈계(9)의 개구수에 의하여 결정되며, 상기 개구수는 렌즈계(9)와 감광층(5) 사이에 존재하는 매체의 광굴절율에 의존한다. 스캐닝 스폿(11)은 렌즈계(9)와 감광층(5) 사이에 존재하는 매체의 굴절율이 큰 경우에 작다. 유체는 일반적으로 공기보다 상당히 높은 광굴절율을 가지므로, 방사선빔(7)이 통과하는 감광층(5)과 렌즈계(9) 사이의 내부공간(53) 부분은 유체(본 실시예에서 물)로 충전 유지된다. 본 실시예에서, 물은 사용되는 DUV 방사선빔(7)에 투명하기 때문에 특히 적합하며, 감광층(5)을 공격하지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치(25)는 또한 픽업 개구부(79)가 마련된 유체 제거 구조체(77)를 구비한다. 픽업 개구부(79)는 장치(25)의 제2 트래블러(81)에 고정되며, 회전축(29)에 대하여 반경방향, 본 발명의 실시예에 따르면, X-방향과 평행한 방향으로 장치(25)의 제2 변위 구조체(83)에 의하여 변위될 수 있지만, 또 다른 반경방향 변위가 제공될 수 있다. 제2 트래블러(81)의 변위를 수행하기 위하여, 제2 변위 장치(83)는 제2 트래블러를 직선 가이드 상방에서 변위 시키기 위하여 제2 트래블러(81)에 연결된 제3 전동기(85)를 구비하며, 상기 직선 가이드(87)는 프레임(35)에 부착되며, 제2 트래블러(81)의 변위 방향으로 연장한다.

동작 중에, 픽업 개구부(79)는 제3 전동기(85)에 의하여 변위된다. 제3 전동기(85)는 렌즈계(9)와 픽업 개구부(79)가 기판(3)의 회전축(29)으로부터 실질적으로 등간격(R)으로 연속적으로 배치되도록 제어된다. 상기 방식에서, 픽업 개구부(79)는 감광층(5)의 조사된 부분이 통과하는 렌즈계(9)로부터 하류측 위치에서 유지되어, 렌즈계(9)의 위치에 공급된 유체는 회전 장치(5)에 의하여 픽업 개구부(79)까지 혼입되어, 그 유체는 픽업 개구부(79)에 의하여 감광층(5)으로부터 픽업된다. 물이 렌즈계(9)로부터 하류측에서 감광층(5)에서 제거되는 경우에, 이미 사용된 물이 내부공간(53)으로 귀환하는 경로를 찾아서, 내부공간(53) 내부의 정밀하게 정량된 유체 유동을 교란하는 것을 실질적으로 방지한다. 동작 중에, 픽업 개구부(79)는 렌즈계(9)가 회전축(29)으로부터 위치가 결정되는 거리 R에 대응하는 회전축(29)으로부터 거리 R에 상시 배치되며, 픽업 개구부(79)의 크기와 용량은 이미 사용된 유체를 제거하기에 비교적 작은 것을 필요로 한다.

도 2 및 도 3은 렌즈계(9), 감광층(5)을 갖는 기판(3), 그리고 감광층(5)과 렌즈계(9) 사이의 내부공간(53)을 보다 상세히 도시한다. 감광층(53)에 가장 근접한 렌즈(59)는 기판(3)을 대면하는 광학면(63)을 갖는다. 렌즈(55, 59)는 편평한 벽(65)을 갖는 하우징(61) 내부에 현수되며, 상기 벽(65)은 감광층(5)을 대면하며, 상기 감광층(5)에 가장 근접한 렌즈(59)의 광축에 직각인 가상면으로 연장한다. 감광층(5)에 가장 근접한 렌즈(59)와 상기 감광층(5) 사이에서 벽(65)에 통로(90)가 형성되어 있으며, 상기 통로는 감광층(5)을 대면한다. 통로(90)와 상기 렌즈(5)에 가장 근접한 렌즈(59)의 표면(63)은 방사선(7)이 안내되는 스폿(11)을 향하는 벽(65)의 표면에 리세스(92)를 형성한다. 감광층(5)에 가장 근접한 렌즈(59)의 표면(63)은 리세스(92)의 내부면의 일부이며, 내부공간(53)의 일부 경계를 결정하며, 상기 내부공간을 통해 방사선(7)이 스폿(11)을 조사한다. 상기 실시예에 따르면, 감광층(5)에 가장 근접한 렌즈(59)의 표면(63)은 평탄하지만, 상기 표면은 요철 형태로 형성될 수도 있다.

동작 중에, 방사선(7)이 감광층(5) 상의 스폿(11)을 조사하는 내부공간(53) 부분은 유체(91)로 충전되어 유지된다. 리세스(92)에서, 유체(91)는 적어도 어느 정도까지는 내부공간(53)으로부터 혼입되는 것이 방지된다. 유체(91)가 내부공간(53)의 부분(이곳을 통해서 방사선이 스폿(11)까지 통과한다)으로부터 혼입되는 것에 덜 민감하기 때문에, 유체가 완전히 충전되지 않은 방사선이 통과하는 내부공간(53)의 부분에 의하여 야기되는 관련 광학 왜곡의 발생이 방지된다.

게다가, 이에 의하면, 렌즈(55, 59)의 광축과 평행하게 측정된 내부공간(53)의 최소 크기를 비교적 크게 할 수 있다. 이에 의하면, 감광층(5)에 가장 근접한 렌즈(59)에 대한 손상 위험을 감소시킨다. 게다가, 렌즈의 경사이동(tilt)에 대한 허용오차는 렌즈(59)가 감광층(5)과 접촉하는 위험을 증가시키지 않고 보다 크게될 수 있다.

방사선의 일부만이 리세스(92)를 통과하도록, 상기 리세스가 배치 및 그러한 크기를 가질 수 있다. 그러나, 전체 방사선빔을 교차하는 유체(91)의 특히 유효한 보호를 위하여, 리세스(92)는 감광층(5)에 가장 근접하여 테두리부(93)를 갖는 것이 바람직하며, 상기 테두리부는 스폿(11)을 조사하는 방사선(7) 둘레를 연장한다. 따라서, 유체(91)가 혼입되는 것이 방지되는 리세스(92) 내의 내부공간 부분은 방사선빔(7)의 전체 단면을 통해 연장한다.

감광벽(5)과 벽(65), 즉 상기 감괌층(5)에 가장 근접한 렌즈 조립체의 부분 사이의 최적 작용 간격은 두 개의 요소에 의하여 결정된다. 그 하나는, 상기 간격은 렌즈(55, 59)와 하우징(61)의 배열과 기판(3) 사이의 간격에 대하여 충분한 허용오차를 유지하기에 충분히 커야하는 것이다. 다른 하나는, 상기 간격은 내부공간(53) 부분(이 부분을 통해서 방사선이 스폿(11)에 도달한다)의 침지 조건을 유지하기 위하여 상당히 큰 유체 유동을 필요로 하기 때문에 너무 크지 않아야 한다. 상기 유체가 물인 경우에, 내부공간(53)의 최소 두께에 대한 바람직한 범위는 3 내지 1500μm, 보다 바람직하게는 3 내지 500μm이며, 상기 유체가 물보다 높은 점성을 갖는 경우에, 내부공간의 최소 두께 대한 큰 값이 특히 유리할 수 있다. 또한, 유출구의 폭은 내부공간의 최소 두께에 대한 바람직한 범위의 상한치에 영향을 미치는바, 상기 내부공간의 최소 두께는 (100+1/10*W)보다 작은 것이 바람직하다(여기서 W는 감광층(5)과 평행한 평면에서 측정된 유출구의 전체 폭이다).

내부공간의 최소 두께는 허용오차에 대한 비감응성을 증가시키기 위하여 약 10μm 보다 크게, 예를 들면 15μm, 30μm 또는 심지어 100μm보다 클 수도 있다.

유체 내에 기포가 포함되는 것을 방지하기 위하여 그리고 내부공간(53) 부분 (이 부분을 통해서 방사선이 스폿(11)에 도달한다)의 충전 상태를 신뢰성 있게 유지하기 위하여, 내부공간(53) 부분(이 부분을 통해서 방사선이 스폿(11)에 도달한다)의 유체 체적 상류부(스폿(11)의 영역에서 감광층(5)의 상대 이동 방향에 대향하는 방향)를 포함하는 벽(65)과 감광층(5) 사이의 유체 체적이 유지되도록 유출구(90)를 통해서 유체가 유출되는 것이 바람직하다. 따라서, 유체 상류부의 안전 마진은, 유체가 상류측 방향으로 가압되는 간격의 변화가 스폿(11)에 도달하는 방사선(7)에 의하여 교차된 내부공간(53) 부분의 완전 충전 상태의 붕괴를 야기하지 않는 것을 보장하도록 형성된다.

유체(91)가 통과하는 렌즈계(9)의 최하류측 유출구(90)는, 렌즈계(109)의 광축과 평행한 방향에서 볼 때, 감광층(5)과 평행한 평면으로 완전히 돌출한 단면 통로 영역을 가지며, 상기 통로 영역의 중심은 내부공간(53) 부분(이 부분을 통해서 방사선이 스폿(11)에 도달한다) 내측에 배치된다. 따라서, 평균 통로(이것을 따라 유체가 흘러 나온다)는 내부공간(53) 부분(이 부분을 통해서 방사선이 스폿(11)에 도달한다)에 대하여 적어도 큰 범위로 센터링된다. 따라서, 스폿(11)의 영역에서 감광층(5)과 렌즈계(9)의 상대 운동 방향은 내부공간(53) 부분(이 부분을 통해서 방사선이 스폿(11)에 도달한다)의 완전 침지를 붕괴시키지 않고 실질적으로 변경될 수 있다. 감광층(5)의 운동 방향이 실질적으로 변경되더라도, 유체(95)의 궤적은 내부공간(53) 전체 부분(이 부분을 통해서 스폿(11)이 조사된다)을 차폐할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 방사선빔(7) 둘레의 유출구(90) 영역은 방사선빔에 근접하여 배치되어, 감광층(5)의 과잉 습윤이 제한된다.

본 실시예에 따르면, 내부공간(53) 부분(이 부분을 통해서 방사선이 스폿(11)에 도달한다)은 또한 유출구(90)로부터 내부공간(53)까지 공급된 유체(91)의 궤적(95)이 내부공간(53) 부분(이 부분을 통해서 방사선이 스폿(11)에 도달한다)을 완전히 침지하는 정도로 유출구(90)에 대하여 중심에 배치된다. 스폿(11)의 위치에서, 감광층(5)과 적어도 하나의 렌즈계(9)는 화살표(52)로 지시된 방향(렌즈계(9)에 대한 감광층(5)의 이동 방향을 나타낸다)으로 상호 이동할 뿐만 아니라, 감광층(5)과 렌즈계(9)는 대향 방향으로 상호 이동한다.

스폿(11) 영역에서 감광층(5) 및 상기 감광층(5)에 평행한 렌즈계(9)의 이동 방향이 내부공간(53) 부분(94)(이 부분을 통해서 방사선이 스폿(11)에 도달한다)의 침지를 붕괴하지 않고 변경될수록, 스폿이 감광층(5)에 투사된 2차원 이미지인 이미지 처리에서와 같이, 상기 장치는 스폿(11)이 감광층의 표면 상방에서 넓게 변화하는 방향으로 이동할 필요가 있는 용례에 보다 적합하다. 이러한 용례에서, 렌즈계와, 상기 렌즈계와 조사된 표면 사이의 매체 사이의 비교적 큰 굴절율의 장점은 이미지가 고해상도로 투사될 수 있는 것으로, 이에 의하면 부가적인 소형화 및/또는 신뢰성을 개선할 수 있다.

이러한 용례의 일례로 반도체 소자의 제조에서 웨이퍼의 처리를 위한 광투사 리소그래피가 있다. 상기 목적을 위한 장치 및 방법이 도 9에 개략적으로 도시되어 있다. 웨이퍼 스텝퍼 및 웨이퍼 스캐너는 구매 가능하다. 따라서, 이러한 방법 및 장치는 보다 상세히 설명하지 않지만, 이러한 광학 이미지 용례의 내용에서 본 발명에서 제안된 바와 같은 유체 침지의 이해를 돕기 위해 설명된다. 도 9에 따른 투사 리소그래피 장치는 웨이퍼 지지부(12)와, 상기 웨이퍼 지지부(12) 상방에 렌즈 조립체(14)를 갖는 투사기(projector; 13)를 구비한다. 도 9에서, 웨이퍼 지지부(12)는 웨이퍼(15)를 지지하며, 상기 웨이퍼 상에서 복수개의 영역(16)이 투사기(13)에 작동 가능하게 연결된 스캐너(18)에서 마스크 또는 레티클(17)의 부분 이미지를 투사하는 빔에 의하여 조사된다. 지지 테이블은 스핀들 구동부(21, 22)에 의하여 구동되는 스핀들(19, 20)을 따라 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있다. 스핀들 구동부(21, 22) 및 스캐너(18)는 제어 유닛(23)에 연결된다.

두가지 작동 원리중 하나는 광학 리소그래피에 적용된다. 소위 웨이퍼 스텝퍼 모드에서, 투사기는 웨이퍼(15) 상의 영역(16) 중 하나에 레티클의 완전한 이미지를 투사한다. 필요한 노출 시간이 도래하면, 광 빔은 스위치 오프 또는 차단되며, 웨이퍼의 다음 영역(16)이 렌즈 조립체(14)의 전방에 있는 소정 지점에 위치할 때까지 웨이퍼(15)는 스핀들 구동부(21, 22)에 의하여 이동된다. 노출된 영역과 노출되는 다음 영역의 상대 위치에 따라서, 렌즈 조립체(14)가 웨이퍼의 표면을 따라 매우 다양한 방향으로 상대적으로 신속하게 이동할 수 있다. 레티클 이미지가 투사되는 웨이퍼의 표면 상의 조사된 스폿의 크기는 통상적으로 약 20×20mm이지만, 그보다 크거나 작은 스폿이 고려될 수 있다.

보다 대형인 반도체 소자를 제조하고자 하는 경우에, 이미지를 다른 모드(일반적으로 웨이퍼 스캐너 모드라 함)로 이미지를 투사하는 것이 바람직하다. 상기 모드에서, 레티클의 슬릿형 부분만이 웨이퍼(15)의 표면 영역(16)에서 폭보다 수 배(예를 들면 4배 이상) 큰 길이를 갖는 슬릿형 스폿으로 투사된다. 스폿의 일반적인 크기는 예를 들면 약 30×5mm이다. 따라서, 주사되는 레티클(17)은 스캐닝 윈도우를 따라 이동하며, 웨이퍼 지지부(12)는 웨이퍼 상에 투사된 레티클(17)의 주사된 부분 이미지 부분이 아닌 투사 스폿만이 웨이퍼(15)에 대하여 이동하도록 채택된 속도로 제어 유닛(23)의 제어하에 렌즈 조립체(14)에 대하여 동기적으로 이동한다. 따라서, 레티클(17)의 이미지는 웨이퍼의 영역(16)에 전달된다. 레티클의 주행 윈도우 부분이 웨이퍼(15) 상에 투사되는 동안 렌즈 조립체(14)에 대한 웨이퍼(15)의 이동이 일반적으로 느리게 수행되며 또한 동일한 방향으로 매회 수행되는 것이 일반적이다. 레티클(17)의 다음 이미지가 렌즈 조립체(14)의 전방에 투사되는 경우에 웨이퍼의 다음 영역을 이동시키기 위하여 레티클(17)의 완전한 이미지가 웨이퍼(15) 상에 투사된 이후에, 웨이퍼(15)는 렌즈 조립체(14)에 대하여 매우 신속하게 이동하는 것이 일반적이다. 이러한 이동은 웨이퍼(15)의 노출 영역(16)과 노출되는 웨이퍼(15)의 다음 영역(16)의 상대 위치에 따라 매우 다양한 방향으로 수행된다. 렌즈(14)에 대한 웨이퍼(15)의 변위(즉, 렌즈 또는 렌즈와 웨이퍼가 이동할 수 있다) 이후에 웨이퍼(15)의 표면 조사를 재개하기 위하여, 조사가 재개된 이후에 공간이 신뢰성 있게 침지되도록, 방사선이 통과하는 웨이퍼(15)의 표면과 렌즈(14) 사이의 내부공간 내측의 유체 체적이 상기 이동의 완료 이후에 즉시 유체로 충전되는 경우에 바람직하다.

또한, 광학 리소그래피의 경우에, 예를 들면 방사선이 193nm의 파장을 갖는 빛인 경우에, 물을 사용할 수 있다. 몇몇 경우에, 다른 유체가 더욱 적합할 수도 있다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 리세스(92)는 방사선빔(7)이 배향되는 감광층(5) 상의 스폿(11)에 가장 근접한 렌즈(59)의 표면(63)의 오목부로 경계가 결정된다. 이에 의하면, 내부공간(53) 부분(이 부분을 통해서 방사선(7)이 스폿(11)에 도달한다) 전체에 걸쳐 비교적 균일한 유동 패턴과 조합하여 리세스의 유체 보유 특징을 획득할 수 있다. 특히, 내부공간(53)에서 균일한 패턴의 유동 속도 구배가 얻어진다. 다음, 진동을 유도하는 것을 방지하고 또한 새로운 유체를 연속하고 균일하게 공급하여 균일한 정상 유체 온도를 얻기 위하여 비교적 균일한 유동 패턴이 바람직하다. 이러한 효과는 방사선빔(7)의 광학 외란을 방지하기에 유리하다.

도 3에서, 참조부호 94로 지시된 점선은 방사선빔(7)이 통과하는 감광층(5)과 렌즈(59) 사이의 내부공간(53) 부분의 최대 단면을 나타낸다.

렌즈(59)와 감광층(5) 사이의 내부공간(53)에 유체(91)를 공급하기 위하여, 유체 공급 도관(67)이 하우징(61)을 통해 연장하고 유출구(90)까지 통한다. 본 실시예에 따르면, 유출구(90)는 공급된 유체(91)를 도관(90)을 따라 종방향으로 살포하며 또한 살포된 유체를 감광층(5)을 향하여 분배하기 위하여 감광층(5)을 향하여 개방된다. 동작 중에, 유체(91)는 도관 구조(90)에 의하여 도관 구조를 따라 종방향으로 살포되며, 유체(91)는 도관 구조(90)로부터 감광층(5)을 향하여 분배된다. 이에 의하면, 감광층(5)의 평면과 평행한 렌즈계(09)와 감광층(5)의 이동 방향이 실질적으로 변경되더라도, 비교적 넓고 평탄한 유체 궤적(95)이 형성되고 내부공간(53) 부분(94)(이 부분을 통해서 방사선(7)이 스폿(11)에 도달한다)이 완전 침지된다.

도관(90)은 각종 형상을 가질 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 도관은 유출구(90)가 방사선빔(7) 외측에 위치하고 내부공간(53) 부분(94)(이 부분을 통해서 방사선(7)이 스폿(11)에 도달한다) 주변까지 연장하도록 형성된다. 크로스(96)는, 렌즈계(9)의 광축과 평행한 방향에서 볼 때, 유출구(90)의 총 단면 통로 영역의 중심을 나타낸다. 또한, 본 실시예에서, 렌즈계(9)의 광축과 평행한 방향에서 볼 때, 유출구(90)의 총 단면 통로 영역의 중심은 내부공간(53) 부분(94)(이 부분을 통해서 방사선(07)이 스폿(11)에 도달한다) 내측에 배치된다. 게다가, 전술한 실시예에서와 같이, 내부공간(53) 부분(94)(이 부분을 통해서 방사선(107)이 스폿(11)에 도달한다)은, 서로에 대한 그리고 감광층(5)의 평면과 평행한 렌즈계(9)와 감광층(5)의 이동 방향이 내부공간(53) 부분(94)(이 부분을 통해서 방사선(07)이 스폿(11)에 도달한다)의 완전 침지를 방해하지 않고 역전되는 정도로 유출구(90)의 단면 영역에 대하여 중심에 배치된다.

유체(91)는 내부공간(53)의 방사선이 통과하는 부분을 신뢰성 있게 침지 상태로 유지하기에 충분한 환경과 도관 구조(90) 사이에의 유체에 비하여 낮은 압력으로 공급되는 것이 바람직하다. 따라서 표면에 공급되는 물의 양은 최소로 유지된다.

게다가, 유체(91)가 도관형 유출구(90)를 통해 분배되는 경우, 내부공간(53)의 최소 두께(예를 들면, 벽(65)의 표면(54)과 감광층(5) 사이의 간격)는 내부공간의 방사선이 통과하는 부분(94)의 침지를 방해하는 위험을 야기하지 않고 크게 될 수 있다. 그러므로, 유체가 도관형 유출구(90)로부터 분배되는 경우, 분배 구조 (27, 31) 및 렌즈계(9)는 내부공간(53)의 최소 두께를 3 내지 500μm 범위로 유지하도록 위치 설정 및 크기를 갖는 것이 바람직하다.

유체(91)가 공급되는 유량은 실질적으로 선형 속도 프로파일과 바람직하게는 균질한 꾸아뜨 유동(Couette flow)을 갖는 층상 유동이 내부공간(53) 내부에 존재하는 것을 보장할 수 있다. 이러한 유동은 내부에 도관(90)이 마련된 벽(65) 상에 그리고 감광층(5)에 가장 근접한 렌즈(59)의 측면(63)에 실질적으로 일정한 힘을 부과한다. 그 결과, 내부공간(53) 내부에 존재하는 물은 렌즈계(9)에 가변 유체력을 부과하지 않는다. 이러한 가변 유체력은 렌즈계(9)의 바람직하지 않은 진동을 야기하며 따라서 감광층(5) 상의 방사선빔(7)의 포커스 에러 및 위치설정 에러를 야기한다. 방사선빔(7)을 방해하지 않도록, 상기 유동은 공기 함입이 없는 것이 바람직하다.

도 4 및 도 5에는 도 1 및 도 6에 도시된 장치와 같은 장치용 렌즈계(109)의 제2 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에 따르면, 유체 공급 도관(167)의 하류측 유출구(190)에는 감광층(5)을 향하여 개방된 도관 구조가 마련되지만, 렌즈계(109)의 축방향에서 볼 때 다른 직사각형 형상을 갖는다. 실질적인 직사각형 형상은, 특히 렌즈계(109)와 감광층(5)의 상대 이동이 직사각형 도관 구조(90)의 측면 중 하나에 직각 방향인 경우에, 내부공간의 교차부(194) 전체에 걸쳐 균일한 유체 유동 패터(patter)를 유지하면서 방사선빔과 교차하는 내부공간의 직사각형 영역(194)을 신뢰성 있게 침지하기에 특히 유리하다. 이러한 상황은 광 투사 리소그래피에서 발생하는 것이 일반적이다.

리세스(192)는 렌즈계(9)의 축에 직각인 벽(165)에 형성된 통로(195) 및 스폿(11)에 가장 근접한 렌즈(159)의 표면에 의하여 경계가 결정되며, 스폿(11)에 가장 근접한 렌즈(159)의 표면은 또한 내부공간(153) 부분(194)(이 부분을 통해서 방사선(107)이 스폿(11)에 도달한다)의 경계를 결정한다. 따라서, 렌즈(159)는 기판(3) 상의 렌즈계(109)와 감광층(5) 사이의 우발적 접촉에 기인한 손상으로부터 효과적으로 보호된다.

Claims (12)

1. 적어도 하나의 광학 요소를 사용하여 레이어 상의 스폿에 방사선빔이 향하도록 포커싱하는 단계와,

   상기 레이어의 다른 부분이 연속적으로 조사되고, 상기 레이어에 가장 근접한 적어도 하나의 광학 요소의 표면 사이에 내부공간이 유지되도록, 상기 레이어를 적어도 하나의 광학 요소에 대하여 상대적으로 이동시키는 단계와,

   상기 내부공간의 적어도 일부(이 부분을 통하여 방사선이 레이어 상의 스폿을 조사한다)를 공급 도관을 통해 공급되어 유출구로부터 유출하는 유체가 충전된 상태로 유지하는 단계를 포함하는 레이어 조사 방법에 있어서,

   상기 유체가 유출되는 적어도 하나의 유출구가 레이어를 향하여 개방된 적어도 하나의 도관 형태로 제공되며, 상기 도관은 공급된 유체를 도관을 따라 종방향으로 분사하고 또한 레이어를 향하여 분사된 유체를 분배하는 것을 특징으로 하는 레이어 조사 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도관 또는 도관들은 레이어와 직각 방향에서 볼 때 상기 도관이 내부공간의 부분(이 부분을 통해 방사선이 스폿을 조사한다)에 중심을 갖는 단면 영역을 형성하도록 위치설정된 것을 특징으로 하는 레이어 조사 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 내부공간의 가장 얇은 두께는 3 내지 1500μm로 유지되는 것을 특징으로 하는 레이어 조사 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 스폿에 조사되는 방사선이 통과하는 리세스를 유체의 적어도 일부가 충전하는 것을 특징으로 하는 레이어 조사 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 리세스는 스폿을 조사하는 방사선 둘레로 연장하는 레이어에 가장 근접하여 림 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 레이어 조사 방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 리세스는 레이어에 가장 근접한 적어도 하나의 광학 요소의 표면의 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 레이어 조사 방법.
7. 방사선원에서 발생된 방사선을 레이어 상의 스폿에 포커싱하는 적어도 하나의 광학 요소와;

   상기 레이어의 다른 부분이 연속적으로 조사되고, 레이어와 상기 스폿에 가장 근접한 적어도 하나의 광학 요소의 표면 사이에 내부공간이 유지되도록, 상기 레이어를 적어도 하나의 광학 요소에 대하여 상대적으로 이동시키는 변위 구조체와;

   상기 내부공간의 적어도 일부(이 부분을 통하여 방사선이 레이어 상의 스폿을 조사한다)에 유체를 공급하는 유출구를 포함하는 방사선을 레이어에 안내하는 장치로서, 상기 유출구는 방사선빔의 축선과 직각인 평면으로 완전히 돌출한 단면 통로 영역을 갖는 장치에 있어서,

   상기 스폿에 대면하는 리세스를 부가적으로 포함하며, 상기 리세스의 내부면은 내부공간의, 방사선이 통과하여 스폿을 조사하는, 적어도 일부의 경계를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 유출구(단수 또는 복수)는 방사선빔의 축선에 대하여 평행한 방향에서 볼 때 상기 단면 영역이 갭의 부분(이 부분을 통해 방사선이 스폿을 조사한다)에 중심을 갖도록 위치설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,

   상기 변위 구조체와 리세스는 내부공간의 가장 얇은 두께를 3 내지 1500μm로 유지하도독 위치 설정 및 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서,

    상기 스폿을 향하는 표면에 리세스가 마련되며, 상기 리세스의 내부면은 상기 내부공간의 부분(이 부분을 통해서 방사선이 스폿을 조사한다)의 경계를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 리세스는 내부공간의, 동작 중에 방사선이 통과하여 스폿을 조사하는, 부분 둘레를 연장하는 레이어에 가장 근접한 림 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제10항에 있어서,

    상기 리세스는 레이어에 가장 근접한 적어도 하나의 광학 요소의 표면의 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.

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