KR101986394B1

KR101986394B1 - Exposure apparatus and method for the patterned exposure of a light-sensitive layer

Info

Publication number: KR101986394B1
Application number: KR1020147007149A
Authority: KR
Inventors: 다미안 피올카; 위르겐 바이에르; 미하엘 토트젝
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2019-06-05
Also published as: JP2014526152A; CN103890565A; CN103890565B; JP6086503B2; WO2013026750A1; KR20140056346A; DE102011081247A1

Abstract

본 발명은 노광 장치(5)에 관한 것이며, 상기 노광 장치는 감광성 층(1)을 갖는 기판(6), 노광 파장(λ_B)을 갖는 복수의 노광 광선(3)을 생성하는 생성 장치(7) ― 각각의 노광 광선(3)은 상기 감광성 층(1)의 부분 영역에 할당되고, 상기 생성 장치(7)는, 상기 감광성 층(1)을 제 2 상태로부터 제 1 상태로 전환시키기 위하여 강도 임계값을 초과하는 최대 강도를 갖는 노광 광선(3)을 생성하도록 설계됨 ―, 개별적으로 할당된 부분 영역에 대해 상기 노광 광선(3)을 이동시키는 이동 장치(13), 및 상기 감광성 층(1)을 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 전환시키기 위하여, 여기 파장(λ_A)을 갖는 여기 방사선(32)을 생성하는 여기 광원(31)을 포함한다. 본 발명은 또한 관련된 노광 방법에 관한 것이다.The invention relates to an exposure apparatus (5), wherein the exposure apparatus includes generating apparatus for generating a plurality of exposure beam (3) having a substrate (6), the exposure wavelength (λ _B) having a photosensitive layer (1) (7 ) Each exposure light beam (3) is assigned to a partial area of the photosensitive layer (1), and the generating device (7) Designed to generate an exposure light beam (3) having a maximum intensity exceeding a threshold value, a moving device (13) for moving the exposure light beam (3) to individually assigned partial areas, Includes an excitation light source (31) that generates an excitation radiation (32) having an excitation wavelength (? _A ) to convert the first wavelength (?) From the first state to the second state. The present invention also relates to an associated exposure method.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an exposure apparatus and a method for patterned exposure of a photosensitive layer,

[관련 출원에 대한 교차 참조][Cross reference to related application]

본 출원은 35 U.S.C.119(a)에 따라 2011년 8월 19일자로 제출된 독일 특허 출원 10 2011 081 247.4에 대한 우선권을 주장하며, 상기 독일 특허 출원의 전체는 본 출원의 공개에서 참조로서 통합된다.This application claims priority to German patent application 10 2011 081 247.4 filed on August 19, 2011, under 35 USC 119 (a), the entirety of which is incorporated by reference in the present application .

본 발명은 감광성 층의 패터닝된 노광을 위한 노광 장치에 관한 것이며 그에 따라 정해진 노광 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exposure apparatus for patterned exposure of a photosensitive layer, and to a predetermined exposure method.

마이크로리소그래피를 위한 노광 장치는 기판상에 형성된 감광성 층 내에 높은 정확도로 구조를 노광할 수 있다. 이러한 노광 장치는 일반적으로 광원, 조명 광을 형성하기 위해 광원에 의해 방출되는 광을 처리하는 조명 시스템, 투영될 오브젝트 - 일반적으로 레티클 또는 마스크라고 불림 - 및 오브젝트 필드를 이미지 필드에 이미징하는 투영 렌즈로 구성된다. 마스크 또는 적어도 마스크의 일부는 오브젝트 필드 및 기판(이하에서는 또한 웨이퍼라고도 불림)에 위치되거나 적어도 기판의 일부가 투영 렌즈의 이미지 필드에 위치된다.An exposure apparatus for microlithography can expose a structure with high accuracy in a photosensitive layer formed on a substrate. Such an exposure apparatus generally comprises a light source, an illumination system for processing the light emitted by the light source to form the illumination light, a projection lens for imaging the object field, generally referred to as a reticle or mask, . The mask, or at least a portion of the mask, is located in the object field and the substrate (hereinafter also referred to as a wafer), or at least a portion of the substrate is located in the image field of the projection lens.

마스크가 오브젝트 필드의 영역에서 완전히 위치되고 웨이퍼가 웨이퍼 및 이미지 필드의 상대 이동 없이 노광되는 경우, 리소그래피 장치는 일반적으로 웨이퍼 스텝퍼로서 지정된다. 마스크의 일부만이 오브젝트 필드의 영역에 위치되고 웨이퍼가 웨이퍼 및 이미지 필드의 상대 이동 동안 노광되는 경우, 리소그래피 장치는 웨이퍼 스캐너로서 일반적으로 지정된다. 레티클 및 웨이퍼의 상대 이동에 의해 정의되는 공간적인 치수는 일반적으로 스캐닝 방향으로서 지정된다. 스탭 앤 리피트(step-and-repeat) 노광의 원리를 기초로 한 근접장 리소그래피를 위한 노광 장치는 Yashuhisa Inao 외의 글 "프로토타입 나노 제조 도구로서의 근접장 리소그래피(마이크로전자 엔지니어링 84(2007) 705-710)"에 기재된다.When the mask is fully positioned in the area of the object field and the wafer is exposed without relative movement of the wafer and the image field, the lithographic apparatus is generally designated as a wafer stepper. When only a portion of the mask is located in the area of the object field and the wafer is exposed during relative movement of the wafer and the image field, the lithographic apparatus is generally designated as a wafer scanner. The spatial dimension defined by the relative movement of the reticle and wafer is generally designated as the scanning direction. An exposure apparatus for near-field lithography based on the principle of step-and-repeat exposure is described in Yashuhisa Inao et al., &Quot; Near-field lithography as a prototype nano manufacturing tool (Microelectronics Engineering 84 (2007) 705-710) Lt; / RTI >

마스크 상의 고정되게 미리정의된 구조가 감광성 층상에 이미징되는 노광 장치 외에, 래스터 스캐닝의 원리를 기초로 하고 서로로부터 이격되는 복수의 통상적으로 평행인 노광 광선이 생성되며, 감광성 층 상에서 생성되는 구조에 따른 방식으로 변조되는 노광 장치가 또한 존재한다. 이러한 경우에, 감광성 층은 노광 광선에 대하여 횡방향으로 변위될 수 있으므로 노광될 전체 영역은 패터닝될 수 있다. 이러한 경우에 전자 방사선은 통상적으로 예컨대 US 7425713 B2에서 기재되는 시스템의 경우에 도시된 바와 같이 노광 방사선으로서 사용된다.In addition to an exposure apparatus in which a fixedly predefined structure on the mask is imaged onto a photosensitive layer, a plurality of normally parallel exposure light beams are generated based on the principle of raster scanning and spaced from one another, There is also an exposure apparatus that is modulated in the manner described above. In this case, the photosensitive layer may be displaced laterally with respect to the exposure light, so that the entire area to be exposed may be patterned. In this case, the electron radiation is typically used as exposure radiation as shown in the case of the system described for example in US 7425713 B2.

본 발명의 목적은 높은 해상도를 갖는 감광성 기판의 패터닝된 노광을 가능하게 하는 노광 장치 및 관련된 노광 방법을 명시하는 것이다.It is an object of the present invention to specify an exposure apparatus and an associated exposure method which enable patterned exposure of a photosensitive substrate having a high resolution.

일 측면에 있어서, 본 발명은 감광성 층의 패터닝된 노광을 위한 노광 장치에 관한 것이고, 상기 장치는 복수의 특히 평행의 노광 광선을 생성하는 생성 장치 ― 각각의 노광 광선은 감광성 층의 부분 영역에 할당됨 － , 개별적으로 할당된 부분 영역에 관련하여 또는 이에 대하여 노광 광선을 특히 스캐닝 방식으로 이동시키는 이동 장치 및 감광성 층의 업스트림에 배열되고 감광성 층 상에 광 스폿을 생성하는 소멸파(evanescent wave)로 개별적인 노광 광선을 전환시키는 역할을 하는 근접장 광학 유닛 － 상기 광 스폿의 범위는 근접장 광학 유닛의 업스트림인 개별적인 노광 광선의 범위보다 작음 － 을 포함한다.In one aspect, the invention is directed to an exposure apparatus for patterned exposure of a photosensitive layer, the apparatus comprising: a generating device for generating a plurality of particularly parallel exposure light beams, each exposure light beam assigned to a partial area of the photosensitive layer A moving device for moving the exposure light in a particularly scanning manner relative to or in relation to the individually assigned sub-areas, and an evanescent wave arranged upstream of the photosensitive layer and generating a light spot on the photosensitive layer A near-field optical unit serving to convert individual exposure light beams, the range of the light spots being smaller than the range of individual exposure light upstream of the near-field optical unit.

이러한 노광 장치의 경우, 감광성 층 또는 노광될 웨이퍼의 표면이 복수의 부분 영역 내로 세분되고, 여기서, 노광은 개별적인 노광 광선과 동시에 발생하고, 즉, 각각의 부분 영역은 노광 광선에 할당된다. 노광 광선은 통상적으로 2차원 래스터로부터 시작하여 평행하게 나아가므로 개별적인 노광 광선의 활성 또는 비활성에 의해 생성된 패턴은 감광성 층에 전사되고, 즉, 감광성 층 상에 생성된 구조는 노광 광선의 패턴에 의해 한정된다.In the case of such an exposure apparatus, the surface of the photosensitive layer or wafer to be exposed is subdivided into a plurality of subregions, where the exposure occurs simultaneously with the respective exposure light, i. E., Each subregion is assigned to an exposure light beam. Since the exposure light beam normally travels in parallel starting from the two-dimensional raster, the pattern produced by the activation or inactivation of the individual exposure light rays is transferred to the photosensitive layer, i.e. the structure created on the photosensitive layer is shifted by the pattern of exposure light Is limited.

감광성 층으로 노광 광선의 패턴을 전사하는 공정이 반복적으로 수행되고, 연속하는 전사 단계 사이에서, 전체적으로 노광 광선은 각각의 경우에 감광성 층에 대하여 변위되므로, 개별 노광 광선은 개별적인 부분 영역에서의 각각의 위치에 계속해서 도달하고 노광될 전체 표면은 이런 식으로 미세구조화된다. 이러한 목적으로 노광 광선은 서로 독립되어 조작되고, 즉, 특히 서로에게 독립되어 스위칭 온 또는 스위칭 오프 되는 것이 당연하다.Since the step of transferring the pattern of exposure light rays to the photosensitive layer is repeatedly performed, and between successive transfer steps, the exposure light as a whole is displaced with respect to the photosensitive layer in each case, so that the individual exposure light beams The entire surface to be subsequently exposed and to be exposed is microstructured in this way. To this end, it is natural that the exposure light beams are operated independently of each other, that is, they are switched on or off independently, particularly independently of each other.

이러한 경우에, 통상적으로 감광성 층 상의 부분 영역의 범위는 대략 감광성 층상에서 개별적인 노광 광선에 의해 생성되는 회절 디스크(에어리 디스크)의 크기(즉, 대략 1 내지 10배)가 된다. 이러한 경우에, 회절 디스크의 범위 또는 직경은 노광 장치(또는 그에 사용된 투영 렌즈)의 가장 작은 다이아프램 직경에 의해 결정되고, 상기 직경은 노광 장치의 분해 능력을 제한한다. 본 발명의 맥락에서, 기법이 기재되고, 이는, 소위 회절 한계에 대한 상승된 해상도로 감광성 층의 패터닝을 수행할 수 있도록 하며, 즉, 기재된 기법에서는, 개별적인 회절 디스크의 범위의 일부만이 노광에 기여한다.In this case, the range of the partial area on the photosensitive layer usually becomes the size (that is, approximately 1 to 10 times) of the diffraction disk (airy disk) produced by the individual exposure light on the photosensitive layer. In this case, the range or diameter of the diffraction disk is determined by the smallest diaphragm diameter of the exposure apparatus (or the projection lens used therein), and the diameter limits the resolving power of the exposure apparatus. In the context of the present invention, techniques have been described which allow patterning of the photosensitive layer to be performed at an increased resolution to the so-called diffraction limit, i.e., in the technique described, only a part of the range of the individual diffractive disc contributes to exposure do.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이것은, 근접장 광학 유닛이 감광성 층의 업스트림에 바로 배열되는 사실에 의해 성취되고, 이것은, 노광 광선의 범위를 감소시키도록 하므로 광 스폿은 감광성 기판상에 생성되고, 이 광 스폿의 범위 또는 직경은 근접장 광학 유닛으로 진입하는 노광 광선의 회절 디스크의 범위보다 상당히 작다.According to an aspect of the invention, this is achieved by the fact that the near-field optical unit is arranged directly upstream of the photosensitive layer, which causes the range of exposure light to be reduced, so that a light spot is created on the photosensitive substrate, The range or diameter of the light spot is considerably smaller than the range of the diffraction disk of the exposure light entering the near field optical unit.

일 실시예에서, 감광성 층을 면하는 근접장 광학 유닛의 측면은 노광 광선의 파장보다 작은 감광성 층으로부터의 거리에 배열된다. 근접장 광학 유닛에서 형성된 소멸파의 강도가 소멸파의 생성의 위치로부터의 거리로 인하여 지수적으로 감소하므로, 이는 장점이 된다. 이러한 경우에, 노광 방사선의 사용된 파장은 근자외선, 예컨대 193nm에서 존재할 수 있다. 그러나, 또한, 가시 파장 범위의 파장을 갖는 노광 방사선을 사용하는 것이 가능하다. 침지 액체의 사용 또한 가능하다.In one embodiment, the side of the near field optical unit facing the photosensitive layer is arranged at a distance from the photosensitive layer that is smaller than the wavelength of the exposure light beam. This is an advantage because the intensity of the extinction wave formed in the near field optical unit decreases exponentially due to the distance from the position of generation of the extinction wave. In this case, the used wavelength of exposure radiation may be near-UV, e.g., 193 nm. However, it is also possible to use exposure radiation having a wavelength in the visible wavelength range. The use of immersion liquid is also possible.

감광성 층(레지스트)이 충분히 강할 경우, 근접장 광학 유닛은 적절할 때 적어도 부분적으로 감광성 층을 터치(touch)할 수 있다. 도즈(dose) 및/또는 초점 제어(이하를 참조)가 또한 제공되어서 근접장내에 결합되는 노광 광선의 강도의 최대 길이 의존성을 고려하는데, 이것이, 감광성 층의 균질하지 않은 조명을 야기할 수 있기 때문이다.When the photosensitive layer (resist) is sufficiently strong, the near-field optical unit can at least partially touch the photosensitive layer when appropriate. Dose and / or focus control (see below) is also provided to take into account the maximum length dependence of the intensity of the exposure light that is coupled into the near field, as this may cause uneven illumination of the photosensitive layer .

추가 실시예에서, 노광 장치는 근접장 광학 유닛에서 반사되는 노광 광선의 강도를 감지하는 감지기 장치를 더 포함한다. 반사된 광의 강도는 적절한 공간적으로 분해하는 감지기 장치(CCD 카메라 등)에 의해 채널별로, 즉, 노광 광선마다 개별적으로 측정될 수 있다. 이런 방식으로, 감광성 층의 후방에서 생성되는 개별적인 노광 광선 또는 소멸파의 에너지 입력을 통상적으로 간접적으로 측정하는 것이 가능하다. 더 적은 에너지가 감광성 층내에 도입되면 더 많은 에너지가 반사되며, 그 반대의 경우도 있다. 감지기 장치를 광 생성 장치(또는 필터 장치, 이하를 참조)에 결합시킴으로써, 서로 독립적인 개별 노광 광선의 강도를 설정하여 감광성 층이 (거의) 균일하게 노광되는 것이 가능하다.In a further embodiment, the exposure apparatus further comprises a detector device for sensing the intensity of the exposure light reflected from the near field optical unit. The intensity of the reflected light can be measured on a channel-by-channel basis, i.e., for each exposure beam, by a suitable spatially resolving detector device (such as a CCD camera). In this way, it is possible to normally indirectly measure the energy input of the individual exposure light or the extinguishing wave generated in the rear of the photosensitive layer. When less energy is introduced into the photosensitive layer, more energy is reflected, and vice versa. By coupling the detector device to the light generating device (or filter device, see below), it is possible for the photosensitive layer to be (almost) uniformly exposed by setting the intensity of the independent exposure light independent of each other.

일 개선사항에서, 노광 장치는 근접장 광학 유닛과 감광성 층 사이의 거리 및 바람직하게는 경사를 특히 감지된 강도를 기초로 결정하는 거리 결정 장치를 포함한다. 채널별로 감지된 강도를 기초로, 감광성 층 내에 도입된 에너지 및 그러므로 근접장 광학 유닛과 감광성 층 사이의 거리를 가정하는 것이 가능하다. 복수의 위치에서 근접장 광학 유닛과 감광성 층 사이의 거리를 결정함으로써, 추가적으로 감광성 층에 대한 근접장 광학 유닛의 배향 또는 경사를 결정하는 것이 가능하다. 경사는 적절할 경우, 근접장 광학 유닛에서 제공되는 조작기에 의해 (예컨대, 압전 액추에이터의 형태로) 교정될 수 있다. 조작기는 근접장 광학 유닛과 감광성 층 사이의 거리는 원하는 세트 포인트 값(초점 제어 또는 초점 조절)으로 설정 또는 조절하도록 사용될 수 있다. 적절할 경우, 거리 결정 장치는 또한 근접장 광학 유닛과 감광성 기판 사이의 거리의 용량성 또는 엘립소메트릭(ellipsometric) 결정을 수행하도록 설계될 수 있다.In one improvement, the exposure apparatus includes a distance determination device that determines the distance between the near-field optical unit and the photosensitive layer, and preferably the tilt, based on the detected intensity, in particular. Based on the intensity detected per channel, it is possible to assume the energy introduced into the photosensitive layer and therefore the distance between the near-field optical unit and the photosensitive layer. By determining the distance between the near-field optical unit and the photosensitive layer at a plurality of locations, it is further possible to determine the orientation or tilt of the near-field optical unit relative to the photosensitive layer. The slope can be corrected, if appropriate, by an actuator provided in the near field optical unit (e.g. in the form of a piezoelectric actuator). The actuator can be used to set or adjust the distance between the near field optical unit and the photosensitive layer to a desired set point value (focus control or focus adjustment). If appropriate, the distance determining device may also be designed to perform capacitive or ellipsometric determination of the distance between the near field optical unit and the photosensitive substrate.

추가 실시예에서, 노광 장치는 근접장 광학 유닛의 업스트림에 배열되고 개별 노광 광선의 강도 및/또는 편광에 영향을 주는 역할을 하는 필터 장치를 포함한다. 필터 장치는 중성(회색) 필터 또는 편광 필터로서 구현될 수 있고, 예컨대, 이 필터는 예컨대 전압을 적용하거나 개별적으로 편광에 영향을 끼침으로써 위치 의존적인 방식으로 변화할 수 있는 투과율을 야기한다. 근접장 광학 유닛과 감광성 층 사이의 거리가 위치 의존적인 방식으로 변화할 경우, 감광성 층 상의 광 분포의 결과적인 불균질성이 근접장 광학 유닛의 업스트림의 강도 분포의 적절한 영향에 의해 보상될 수 있다. 이러한 경우에, 개별 노광 광선의 강도는 예컨대 중성 필터 또는 편광 필터에 의해 적절하게 변조될 수 있다.In a further embodiment, the exposure apparatus comprises a filter arrangement arranged upstream of the near field optical unit and serving to influence the intensity and / or polarization of the individual exposure light beams. The filter device may be implemented as a neutral (gray) filter or a polarizing filter, for example, which causes a transmittance which can vary in a position-dependent manner, for example by applying a voltage or by affecting polarization individually. When the distance between the near-field optical unit and the photosensitive layer changes in a position-dependent manner, the resulting heterogeneity of the light distribution on the photosensitive layer can be compensated by the proper influence of the upstream intensity distribution of the near-field optical unit. In this case, the intensity of the individual exposure light can be suitably modulated, for example, by a neutral filter or a polarizing filter.

일 개선사항에서, 노광 장치는 추가적으로 감지기 장치에 의해 감지된 강도에 따른 방식으로 필터 장치를 구동하기 위한 제어 장치를 포함한다. 제어 장치는, 측정되거나 감지된 변수에 따른 방식으로 개별 노광 광선의 강도 및 위상( 및 또한 절절할 경우 노광 기간)을 설정하는데 사용될 수 있으므로, 이들은 감광성 층에서 또는 근접장 광학 유닛 상에서 충돌할 때 원하는 특성을 갖는다. 특히, 제어 장치는 또한 감광성 층 상에 충돌하는 개별 노광 광선들 사이의 강도 차이를 최소화하고, 즉, 가능한 균일한 감광성 층 상의 강도 분포를 생성하기 위해 사용될 수 있다.In one improvement, the exposure apparatus further comprises a control device for driving the filter device in a manner dependent on the intensity sensed by the sensor device. The control device can be used to set the intensity and phase (and also the exposure period, if any) of the individual exposure light beams in a manner that is dependent on the measured or sensed variable, Respectively. In particular, the control device can also be used to minimize the intensity difference between the individual exposure light beams impinging on the photosensitive layer, i. E., To produce an intensity distribution on the photosensitive layer that is as uniform as possible.

일 실시예에서, 근접장 광학 유닛은 복수의 관통 개구를 갖는 천공된 마스크를 갖고, 이것의 직경은 바람직하게는 노광 광선의 파장보다 작다. 해상도를 증가시키기 위한 하나의 가능성은 관통 개구 내에서만 노광 광선에 명백한 천공된 마스크를 사용하는 것이다. 이러한 경우에, 관통 개구의 직경은 노광 광선의 회절 디스크의 직경보다 일반적으로 작고, 즉, 노광 광선의 광 전파 방향에 대하여 가로인 관통 개구의 범위가 노광 방사의 파장보다 작다. 이러한 경우에, 천공된 마스크와 감광성 층 사이의 거리는 또한 노광 광선의 파장보다 일반적으로 작으므로(상기 내용 참조), (양자 기계적 터널 효과에 따른) 소위 소멸파와 같은 노광 방사는 관통 개구의 위치에서의 감광성 층내에 진입하고 감광성 층을 노광("접촉없는 나노-임프린트")할 수 있다.In one embodiment, the near field optical unit has a perforated mask having a plurality of through apertures, the diameter of which is preferably less than the wavelength of the exposure light. One possibility for increasing the resolution is to use a perforated mask that is obvious to the exposure beam only within the through-aperture. In this case, the diameter of the through-hole is generally smaller than the diameter of the diffraction disk of the exposure light, that is, the range of the through-hole which is transverse to the light propagation direction of the exposure light is smaller than the wavelength of the exposure radiation. In this case, since the distance between the perforated mask and the photosensitive layer is also generally smaller than the wavelength of the exposure light (see above), exposure radiation such as so-called extinction wave (according to the quantum mechanical tunnel effect) It is possible to enter the photosensitive layer and expose the photosensitive layer (" contact-free nano-imprint ").

일 개선사항에 있어서, 천공된 마스크는 노광 광선에 투명한 기판과 감광성 기판을 면하는 기판을 면하는 배리어 층을 갖고, 복수의 관통 개구는 상기 배리어 층에서 형성된다. 이러한 경우에, 관통 개구를 갖는 배리어 층은 캐리어의 역할을 하는 투명 기판상에 적용된다. 근자외선 범위, 예컨대 대략적으로 193nm에서 방사선을 사용할 때의 예시로서, 크롬층은 배리어 층의 역할을 할 수 있고, 상기 크롬 층은 대략 50 내지 80nm의 두께로부터 상기 파장에서의 노광 광선에 대해 더는 투과성이 아니다.In one improvement, the perforated mask has a substrate transparent to the exposure light and a barrier layer facing the substrate facing the photosensitive substrate, and a plurality of through openings are formed in the barrier layer. In this case, the barrier layer having a through opening is applied on a transparent substrate serving as a carrier. As an example when using radiation in the near ultraviolet range, e.g., approximately 193 nm, the chromium layer may serve as a barrier layer, and the chromium layer may have a thickness from approximately 50 to 80 nm for the exposure light at this wavelength It is not permeable.

일 개선사항에 있어서, 투명한 기판은 감광성 층을 면하는 측면 상에 패터닝되고 특히 테이퍼링 구조를 갖는다. 투명한 기판의 구성은 마이크로 광학 유닛의 역할을 하고, 특히 테이퍼링, 원뿔형 구조는 특히 유리한 것으로 입증되었다. 이러한 경우에, 배리어 층에서의 관통 개구는 원뿔형 정점에 위치되고, 통상적으로 이는 노광 방사선의 파장보다 작은 감광성 층으로부터의 거리에 통상적으로 배열된다.In one improvement, the transparent substrate is patterned on the side facing the photosensitive layer and has a particularly tapered structure. The construction of the transparent substrate serves as a micro-optical unit, and in particular the tapering, conical structure has proved to be particularly advantageous. In this case, the through-opening in the barrier layer is located at the conical apex and is typically arranged at a distance from the photosensitive layer which is smaller than the wavelength of the exposure radiation.

추가 실시예에서, 노광 광선의 광 전파 방향은 근접장 광학 유닛에 대한 (그리고 감광성 층에 대한) 각도로 나아가고, 근접장 광학 유닛은 유전체 기판내로 탑재된 복수의 테이퍼링 금속 구조를 갖는 유전체 기판을 갖는다. 이러한 경우에, 입사하는 노광 방사선은 테이퍼링 금속 구조의 표면 플라스몬을 여기시키는 역할을 한다. 이는 구조 이내의 교번 전계를 유도하고, 이는, 소멸파와 같이 최대로 집중된 방식으로 그 팁에서 발생하고 감광성 층으로부터의 거리에 따라 지수적으로 감쇠된다. 개별 팁와 감광성 층 사이의 짧은 거리(통상적으로 사용된 노광 광선의 파장보다 짧음)의 경우, 소멸파의 강도는 팁 주변의 상당히 작은 영역에서 감광성 층을 노광하기에 충분하다.In a further embodiment, the light propagating direction of the exposure light beam advances to an angle to the near field optical unit (and to the photosensitive layer), and the near field optical unit has a dielectric substrate having a plurality of tapered metal structures mounted into the dielectric substrate. In this case, the incident exposure radiation serves to excite the surface plasmon of the tapered metal structure. This induces an alternating field within the structure, which occurs at the tip in a maximally concentrated manner, such as an annihilation wave, and is exponentially attenuated according to the distance from the photosensitive layer. For a short distance between the individual tip and the photosensitive layer (typically less than the wavelength of the exposure light used), the intensity of the decaying wave is sufficient to expose the photosensitive layer in a fairly small area around the tip.

금속 팁에서 표면 플라즈몬을 여기시키기 위하여, p-편광 조명 방사를 사용하는 것이 필수적이고, 즉, 광 전파 방향이 근접장 광학 유닛에 대한 각도에서 이루어져야하므로 입사( 및 그러므로 p-편광)의 평면이 실제로 정의된다. 표면 플라즈몬을 여기시키기 위하여, 사용된 노광 방사선의 파수(wave number)는 추가적으로 금속의 플라즈마 주파수에 적응되어야 하고, 이는, 유전체를 통해 가능하다(특히, 표면 플라즈몬의 생성에 관한 보다 상세한 설명은 "http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_Plasmon"을 참조). 대략 193nm의 파장을 갖는 노광 광선을 사용할 때, 이러한 경우에, 특히 알루미늄이 플라즈몬 원의 역할을 하는 것이 가능하다. 감광성 층의 기계적 저항에 의해 허용될 경우, 금속 팁은 이러한 경우에도 감광성 층과 직접 접촉할 수 있다.In order to excite the surface plasmons at the metal tip it is essential to use p-polarized illumination radiation, i.e. the plane of incidence (and therefore p-polarization) is actually defined as the light propagation direction must be at an angle to the near- do. In order to excite the surface plasmons, the wave number of the exposure radiation used must additionally be adapted to the plasma frequency of the metal, which is possible via a dielectric (in particular, a more detailed description of the generation of surface plasmons is given in & : //en.wikipedia.org/wiki/Surface_Plasmon "). When using an exposure light beam having a wavelength of approximately 193 nm, it is possible in this case, especially aluminum, to serve as a plasmon source. If allowed by the mechanical resistance of the photosensitive layer, the metal tip can also come into direct contact with the photosensitive layer in this case as well.

추가 실시예에서, 노광 장치는 근접장 광학 유닛으로부터 감광성 기판내로 발생하는 소멸파를 이미징하기 위한 수퍼렌즈 소자를 포함한다. 수퍼렌즈 소자라는 용어는, 지칭되는 대로, (거의) 감쇠되지 않은 방식으로 소멸파를 전달하고 심지어 이것을 증폭시키는 것을 가능하게 하는 장치를 뜻한다. 수퍼렌즈 소자가 노광 방사선의 파장에 대한 음의 굴절력을 가지므로 이는 가능하다.In a further embodiment, the exposure apparatus includes a super lens element for imaging an annihilation wave generated from the near field optical unit into the photosensitive substrate. The term super lens element refers to a device that is capable of transmitting and even amplifying an extinguishing wave in a (substantially) undamped manner, as so-called. This is possible because the super lens element has a negative refractive power with respect to the wavelength of the exposure radiation.

표면 플라즈몬은 수퍼렌즈 소자의 경우에 또한 여기된다. 가장 단순한 경우에, 여기서, 수퍼렌즈 소자는 제 1 유전체, 금속층 및 제 2 유전체로 구성된 층 스택을 갖는다. 이러한 경우에, 통상적으로 (평면) 층의 두께는 대략 노광 방사선의 파장의 크기이다. 은(silver)이 금속 층의 역할을 하는 이러한 수퍼렌즈 소자는 데이빗 O.S. 멜빌 외에 의한 논문 "평면 은 렌즈를 사용하는 수퍼 해상도 근접장 리소그래피"에 제시된다(Invited Poster, MNE-2005 ID 00709,"http://www.mneO5.org/3-c_01.pdf). 근자외선 범위, 예컨대, 대략 193nm 주변의 범위의 파장에서, 알루미늄 층의 사용은 장점이 되는 것이 입증되어 왔다. 석영 유리는 이러한 파장에서 유전체로서 사용될 수 있다. 수퍼렌즈 소자는 근접장 광학 유닛과 일체형으로 구현될 수 있다.Surface plasmons are also excited in the case of super lens elements. In the simplest case, where the super lens element has a layer stack composed of a first dielectric, a metal layer and a second dielectric. In this case, the thickness of the (planar) layer is typically about the wavelength of the exposure radiation. Such a super lens element, in which silver acts as a metal layer, The paper by Melville et al. Entitled " Planar is presented in super resolution near-field lithography using lenses " (Invited Poster, MNE-2005 ID 00709, " http://www.mneO5.org/3-c_01.pdf). Near- The use of an aluminum layer has proven to be advantageous, for example at wavelengths around 193 nm. Quartz glass can be used as a dielectric at this wavelength. The super lens element can be implemented integrally with a near field optical unit have.

본 발명의 추가 측면은 노광 장치에 관한 것이며, 이 노광 장치는, 감광성 층을 갖는 기판, (적어도 하나의) 조명 파장을 갖는 복수의 특히 평행인 노광 광선을 생성하는 생성 장치 ―각각의 노광 광선은 감광성 층의 부분 영역에 할당되고, 생성 장치는 제 2 상태로부터 제 1 상태로 감광성 층을 전환시키는 강도 임계값을 초과하는 최대 강도를 갖는 노광 광선을 생성하도록 지정됨 -, 개별적으로 할당된 부분 영역에 대해 상기 노광 광선을 이동시키는 이동 장치 및 감광성 층을 제 1 상태로부터 제 2 상태로 전환시키는 (적어도 하나의) 여기 파장을 갖는 여기 방사선을 생성하는 여기 광원을 포함한다.A further aspect of the present invention relates to an exposure apparatus comprising a substrate having a photosensitive layer, a generating device for generating a plurality of particularly parallel exposure light beams having an illumination wavelength (at least one) And the generating device is designated to generate an exposure light beam having a maximum intensity exceeding an intensity threshold for converting the photosensitive layer from the second state to the first state, A moving device for moving said exposure light beam and an excitation light source for generating excitation radiation having an excitation wavelength (at least one) that converts the photosensitive layer from a first state to a second state.

해상도를 증가시키기 위하여, 본 발명의 이러한 측면은, 개별 노광 광선의 중심에서 통상적으로 얻어지는 노광 광선의 최대 강도 미만인 강도 임계값에서의 제 2 상태와 제 1 상태 사이에서 감광성 층이 변화한다는 사실을 이용한다. 가역적인 상태 변화의 경우, 패터닝을 위해 제공되고 감광성 층에 충돌하는 노광 광선에 의해 덮이는 (회절 제한된) 영역의 하위 영역을 구성하는 부분 영역으로부터 떨어진 감광성층이 제 2 상태에서 제 1 상태로 전환되므로 패터닝이 그에 대하여 제공되는 부분 영역에서만 이루어질 수 있다는 것이 성취될 수 있다.To increase the resolution, this aspect of the present invention exploits the fact that the photosensitive layer changes between the second state and the first state at an intensity threshold that is less than the maximum intensity of the exposure light typically obtained at the center of the individual exposure light beam . In the case of a reversible state change, the photosensitive layer, which is provided for patterning and which is separated from the partial region constituting the lower region of the region (diffraction limited) covered by the exposure light impinging on the photosensitive layer, is changed from the second state to the first state It can be achieved that the patterning can be made only in the partial region provided for it.

여기 광원에 의해, 감광성 층은 제 1 상태에서 제 2 상태로 전환될 수 있다. 반대로, 노광 광선은 반대 효과를 갖고, 즉, 이 노광 광선은 제 2 상태에서 제 1 상태로 감광성 층을 전환시키는 역할을 한다. 여기는 노광 이후 또는 노광 동안 이뤄질 수 있다. 여기 방사선과 노광 방사선이 단일 파장을 가질 필요가 없고, 그보다는 적절한 경우에 개별 파장 범위를 포함할 수 있는 것이 당연하다. 여기 광원과 광 생성 장치가 일반적으로 레이저 광원을 포함하되, 이들로 인해 생성된 방사선은 우수한 근사로 오직 단일 파장을 갖는다.By the excitation light source, the photosensitive layer can be switched from the first state to the second state. Conversely, the exposure light has the opposite effect, i.e., this exposure light beam serves to switch the photosensitive layer from the second state to the first state. This can be done after exposure or during exposure. It should be appreciated that the excitation radiation and exposure radiation need not have a single wavelength, but rather can include individual wavelength ranges where appropriate. The excitation light source and the light generating device generally include a laser light source, and the radiation produced thereby has only a single wavelength with good approximation.

일 실시예에서, 제 1 상태로부터 제 2 상태로의 전환은 가역적이고, 감광성 층은 제 2 상태에서의 영구적으로 변화된 화학적 상태로 전환될 수 있다. 2개의 상태 간의 전이가 가역적이므로, 감광성 층의 여기는 노광 전에 이뤄질 수 있고, 여기 방사선은 특히 균질하게 감광성 층에 적용될 수 있다. 이러한 경우, 예시로서, US 2006/0044985 A1에서 도시된 바와 같은 노광 방법을 수행하는 것이 가능하고, 이것의 전체는 본 발명의 대상물에서 참조에 의해 통합된다. 그에 기재된 방법에서, 감광성 층은 노광 방사선의 도움으로 여기 이후 제 2 상태에서 제 1 상태로 전환되고, 좁게 한정된 지역이 생략되면, 즉, 노광 방사선이 그에 충돌하지 않거나 노광 방사선의 강도가 최소가 되므로, 노광 광선의 강도가 그 강도 임계값 미만으로 유지되므로 감광성 층은 제 2 상태에 남게된다.In one embodiment, the transition from the first state to the second state is reversible and the photosensitive layer can be converted to a permanently changed chemical state in the second state. Since the transition between the two states is reversible, the excitation of the photosensitive layer can be made prior to exposure, and the excitation radiation can be applied to the photosensitive layer in particular uniformly. In this case, as an example, it is possible to carry out the exposure method as shown in US 2006/0044985 A1, the entirety of which is incorporated by reference in the subject matter of the present invention. In the method described there, the photosensitive layer is switched from the second state to the first state after the excitation with the aid of the exposure radiation, and if the narrowly defined region is omitted, i.e. the exposure radiation does not impinge on it or the intensity of the exposure radiation is minimal , The intensity of the exposure light is maintained below its intensity threshold value, so that the photosensitive layer remains in the second state.

추가 실시예에서, 개별 노광 광선이 할당되는 부분 영역은 적어도 부분적으로 중첩된다. 최소 강도의 상기 기재된 좁게 한정된 영역 외부에서, 확실히 강도 임계값을 초과하는 강도를 얻기 위하여, 개별 노광 광선이 할당된 인접한 부분 영역이 부분적으로 중첩되어, 인접한 노광 광선의 강도 분포가 또한 그 외부 영역에 중첩되고 강도 임계값을 초과하는 총 강도를 형성하기 위하여 그에 중첩될 경우, 유리하다.In a further embodiment, the subregion to which the individual exposure light beams are assigned is at least partially overlapped. In order to obtain a strength exceeding the intensity threshold value certainly outside the above-described narrowly defined region of minimum intensity, adjacent partial regions to which the individual exposure rays are assigned are partially overlapped so that the intensity distribution of adjacent exposure rays is also Overlapped and superimposed on it to form a total strength exceeding the strength threshold.

일 개선사항에 있어서, 노광 장치는 감광성 층을 제 2 상태로부터 영구적으로 변화된 화학적 상태로 전환시키는 고정 광원을 포함한다. 이러한 경우에, 감광성 층은 고정 광원에 의해 제 2 상태에 있는 영역에서 영구적으로 변화된 화학적 상태로 전환될 수 있고 이런 식으로 패터닝될 수 있다. 일단 감광성 층의 영역이 영구적으로 변화된 화학적 상태로 전환될 경우, 더는 후속 노광의 여기 방사선 또는 노광 광선에 반응하지 않는다.In one improvement, the exposure apparatus includes a stationary light source that converts the photosensitive layer from a second state to a permanently changed chemical state. In this case, the photosensitive layer can be converted to a permanently changed chemical state in the region in the second state by the stationary light source and can be patterned in this manner. Once the area of the photosensitive layer is converted to a permanently changed chemical state, it does not react further with excitation radiation or exposure light of subsequent exposure.

추가 실시예에서, 여기 광원은 감광성 층에 대한 위치 의존적 방식으로 변화하는 강도 프로파일을 갖는 여기 방사선을 생성하도록 설계되고, 여기 방사선은 바람직하게는 감광성 기판상에 인접한 방식으로 충돌하는 2개의 노광 광선 사이에서 최대 강도를 갖는다. 여기 방사선의 위치 의존적 강도 프로파일을 생성함으로써, 여기 방사선으로 노광 광선을 중첩하여 STED("유도 방출 공핍") 현미경에 유사하게, 강도 최대값은 좁게 한정된 영역에 형성되고 감광성 층을 제 1 상태로 전환한다.In a further embodiment, the excitation light source is designed to generate excitation radiation having an intensity profile that varies in a position-wise manner relative to the photosensitive layer, and the excitation radiation is preferably directed between two exposing light beams . By creating a position-dependent intensity profile of the excitation radiation, similar to the STED (" induced emission depletion ") microscope with superimposed exposure light with excitation radiation, the intensity maxima are formed in narrowly defined regions and the photosensitive layer is switched to the first state do.

추가 실시예에서, 제 2 상태로부터 제 1 상태로의 전이는 비가역적이고, 즉, 제 2 상태는 미리 영구적으로 변경된 화학적 특성을 갖는 상태로 구성된다. 이러한 특성을 갖는 감광성 층은 여기 방사선 및 노광 방사선의 상기 기재된 동시 사용의 경우에 특히 사용될 수 있다. 여기 방사선 및 노광 방사선의 결합된 강도가 이러한 경우에 강도 임계값을 초과할 경우, 감광성 층은 관련된 영역에서 제 1, 영구적으로 변경된 화학적 상태를 얻는다.In a further embodiment, the transition from the second state to the first state is irreversible, i. E., The second state is configured with a state having previously changed permanently chemical properties. A photosensitive layer having such properties can be used particularly in the case of the concurrent use described above of exciting radiation and exposure radiation. If the combined intensity of excitation radiation and exposure radiation exceeds the intensity threshold in this case, the photosensitive layer acquires a first, permanently altered chemical state in the relevant region.

대안으로, 여기 방사선의 사용 또한 완전히 생략될 수 있고, 적절할 경우, 즉, 감광성 층을 사용하는 것이 가능하며, 여기서, 강도 임계값이 상당히 높기 때문에(예컨대, 노광 광선의 최대 강도의 80% 또는 90%), 감광성 층은 개별적인 노광 광선에 의해 덮인 영역의 30% 미만에 달하는 강도 분포의 작은 서브 영역에서만 제 2 상태로부터 제 1 상태로 비가역적으로 전환된다. 이러한 경우에, 강도의 임계값이 초과되지 않은 지역에서, 레지스트는 가능한 신속하게 노광을 "포겟(forget)"해야만 하고, 즉, 소위 알츠하이머 레지스트가 사용되어야 한다. 이러한 형태의 레지스트는 예컨대 재기록가능한 DVD에 사용되고 예컨대 칼코게나이드로서 구현될 수 있으며, 여기서, 2개의 상태간의 전이는 비정질상과 결정상 사이의 특히 열적으로 이뤄진다.Alternatively, the use of excitation radiation may also be omitted altogether and, where appropriate, it is possible to use a photosensitive layer, where the intensity threshold is considerably high (e.g. 80% of the maximum intensity of the exposure light or 90 %), The photosensitive layer is irreversibly converted from the second state to the first state only in a small sub-area of the intensity distribution that is less than 30% of the area covered by the individual exposure light beam. In this case, in areas where the threshold of intensity is not exceeded, the resist must " forget " exposure as quickly as possible, i.e., so-called Alzheimer's resist must be used. This type of resist may be used, for example, in rewritable DVDs and implemented as a chalcogenide, for example, where the transition between the two states is made particularly thermally between the amorphous phase and the crystalline phase.

다시 말하면, 패터닝될 것으로 의도되는 표면 영역은 개별 노광 광선의 중심에 할 수 있거나, 강도 임계값이 그를 초과할 경우, 대안적으로 (거의) 노광 방사선이 감광성 층 상에 충돌하지 않는 영역에서, 즉, 감광성 층 상의 최소 강도 분포의 영역에 놓일 수 있다. 가능한 작은 개별 표면 영역에 의한 가능한 높은 해상도를 생성하기 위하여 노광 방사선의 상당한 최대 강도가 요구될 수 있을 것이다.In other words, the surface area that is intended to be patterned may be at the center of the individual exposure light beam, or alternatively in the area where the (almost) exposure radiation does not impinge on the photosensitive layer, , It can be placed in the region of the minimum intensity distribution on the photosensitive layer. A considerable maximum intensity of exposure radiation may be required to produce as high a resolution as possible by a small individual surface area as small as possible.

추가 실시예에서, 감광성 층은 스위칭 가능한 유기 염료 또는 스위칭 가능한 칼코게나이드를 포함한다. 스위칭 가능한 유기 염료는 광의 도움으로 제 2 상태로부터 제 1 상태로( 그리고 그 반대로) 스위칭 가능한 연료 입자를 포함한다. 상기 더 기재된 바와 같이, 칼코게나이드의 경우, 2개의 상태 간의 전이는 통상적으로 비정질 상태와 결정 상태 사이에서 정확하게 되도록 열적 여기에 의해 이뤄진다.In a further embodiment, the photosensitive layer comprises a switchable organic dye or a switchable chalcogenide. The switchable organic dye comprises fuel particles switchable from a second state to a first state (and vice versa) with the aid of light. As described above, in the case of chalcogenide, the transition between the two states is typically accomplished by thermal excitation to be precise between the amorphous state and the crystalline state.

일 개선사항에 있어서, 스위칭 가능한 유기 염료의 제 2 상태는 유도 방출에 의해 스위칭 가능한 유기 염료의 제 1 상태로 전환될 수 있다. 여기서, STED 현미경의 경우와 마찬가지로, 염료는 여기 방사선의 도움으로 제 1, 에너지적으로 낮은 상태로부터 제 2, 에너지적으로 더 높은 상태로 전환될 수 있으며 적절한 파장 범위의 노광 광선의 도움으로 유도 방출에 의해 제 2 상태로부터 제 1 상태로 복귀될 수 있다. 이러한 경우에, 제 2 단계로 염료를 여기시키고 그라운드 상태로 유도 방출을 여기시키는데 요구되는 파장은 통상적으로 상이하다.In one improvement, the second state of the switchable organic dye can be converted to the first state of the switchable organic dye by inductive emission. Here, as in the STED microscope, the dye can be converted from a first, energetically low state to a second, energetically higher state with the aid of excitation radiation and the induced emission The second state can be restored to the first state. In this case, the wavelength required to excite the dye to the second step and excite the induced emission to the ground state is typically different.

제 1 상태 및 제 2 상태는 또한 스위칭 가능한 유기 염료의 상이한 구조적 아이소머리즘 상태가 될 수 있고, 예컨대, 2개의 아이소머리즘 상태는 예컨대 상기 언급된 US 2006/0044985 A1에서 기재된 바와 같이 개별적인 염료 입자의 시스/트랜스 전이를 나타낸다. 제 1 상태(예컨대, 트랜스 상태)의 염료 입자가 고정 광에 의한 조사에 의해 영구적으로 변경된 화학적 상태로 전환될 수 있되 이는 제 2 상태(예컨대, 시스 상태)에서는 불가능하다.The first state and the second state may also be different structural icomeric states of the switchable organic dye, and for example, two isomeric states may be formed, for example, as described in the aforementioned US 2006/0044985 A1, / RTI > < RTI ID = 0.0 > The dye particles in the first state (e.g., trans state) can be converted to the permanently changed chemical state by irradiation with the fixed light, but this is impossible in the second state (e.g., the cis state).

에너지적으로 여기된 상태로부터 그라운드 상태로의 전이가 유도 방출에 의해 일어날 수 있는, 형광 염료의 사용을 제외하고, 물론 노광 장치에서의 다른 형태의 (가역적인) 상태 전이를 갖는 감광성 층, 예컨대 상기 언급된 칼코게나이드를 사용하는 것이 가능하며, 여기서, 비정질상과 결정상 사이의 전이는 열적으로 (예컨대 노광 펄스에 의해 여기되어) 일어난다.Except for the use of fluorescent dyes, where the transition from the energetically excited state to the ground state can take place by means of induced emission, it is, of course, possible to use a photosensitive layer having a different (reversible) state transition in the exposure apparatus, It is possible to use the mentioned chalcogenides, wherein the transition between the amorphous phase and the crystalline phase takes place thermally (e. G. Excited by an exposure pulse).

양쪽 측면에 관련된 추가 실시예에서, 생성 장치는 감광성 층 상에서 생성되는 구조에 따른 방식으로 개별적인 노광 광선을 스위칭 온 또는 스위칭 오프하기 위해 설계되는 복수의 스위칭 가능한 래스터 소자를 갖는 래스터 장치를 갖는다. 래스터 장치의 도움으로, 활성화된, 즉, 스위칭 온 된 래스터 소자에 상응하는 광 스폿의 패턴이 감광성 층 상에서 생성될 수 있다.In a further embodiment relating to both sides, the generating device has a raster device with a plurality of switchable raster elements designed to switch on or switch off individual exposure light in a manner in accordance with the structure created on the photosensitive layer. With the aid of a raster device, a pattern of light spots corresponding to activated, i.e. switched on raster elements, can be created on the photosensitive layer.

일 개선사항에 있어서, 래스터 장치의 래스터 소자는 개별적인 노광 광선에 대한 스위칭 가능한 다이아프램으로서 구현된다. 이러한 경우에, 래스터 장치는 래스터 소자가 활성화되는, 즉, 후자가 다이아프램으로 역할하지 않는 이러한 영역에서만 노광 방사선을 전송한다. 반대로, 조명 방사선은 래스터 소자가 스위칭 오프되는 영역에서 블록된다.In one improvement, the raster elements of the raster device are implemented as switchable diaphragms for the individual exposure light beams. In this case, the raster device transmits exposure radiation only in those areas where the raster element is activated, i.e. the latter does not serve as a diaphragm. Conversely, the illumination radiation is blocked in the area where the raster elements are switched off.

일 개선사항에 있어서, 래스터 장치는 LCD 어레이, 레이저 다이오드 어레이 또는 OLED 어레이로서 구현된다. 제 1 경우에, 조명 장치가 요구되고, 이는 감광성 기판에서 벗어나게 면하는 측 상의 LCD 어레이를 조명한다. 레이저 다이오드 어레이 또는 OLED 어레이가 사용될 때, 각각의 래스터 소자는 개별적인 노광 광선을 생성하기 위하여 개별적으로 활성화될 수 있는 전용 광원을 갖는다. LCD 어레이 및 레이저 다이오드 또는 OLED 어레이 모두 상용으로 이용가능하고 래스터 소자는 상당히 높은 해상도를 얻기 충분할 만큼 작다. 특히, 상용으로 이용가능한 OLED 어레이의 스위칭 시간은 노광 동안 높은 스루풋을 보장하기에 충분할 정도로 짧다.In one improvement, the raster device is implemented as an LCD array, a laser diode array, or an OLED array. In the first case, a lighting device is required, which illuminates the LCD array on the side facing away from the photosensitive substrate. When a laser diode array or OLED array is used, each raster element has a dedicated light source that can be individually activated to produce an individual exposure light beam. Both LCD arrays and laser diodes or OLED arrays are commercially available, and the raster elements are small enough to get a fairly high resolution. In particular, the switching times of commercially available OLED arrays are short enough to ensure high throughput during exposure.

대안적인 실시예에서, 래스터 소자는 개별 노광 광선에 대한 스위칭 가능한 반사기로서 구현된다. 이러한 경우에, 제 1, 활성 스위칭 위치에서의 래스터 소자는 감광성 층상으로 노광 방사선을 회절시킬 수 있되 제 2, 비활성화된 스위칭 위치에서, 이들은 감광성 층 상으로 노광 방사선을 회절시키지 않고 상이한 공간 영역으로 회절시킨다.In an alternative embodiment, the raster element is implemented as a switchable reflector for an individual exposure light beam. In this case, the raster elements in the first, active switching position can diffract the exposure radiation onto the photosensitive layer, in a second, inactive switching position, they diffract the exposure radiation into different spatial regions without diffracting the exposure radiation onto the photosensitive layer .

일 개선사항에 있어서, 래스터 소자는 마이크로 미러 어레이(MMA)로서 구현된다. MMA의 래스터 소자는 상당히 작고 노광 동안 높은 스루풋을 가능하게 하는 스위칭 가능한 반사기의 충분히 짧은 스위칭 시간을 갖는다.In one improvement, the raster element is implemented as a micro-mirror array (MMA). The raster elements of the MMA are fairly small and have a sufficiently short switching time of a switchable reflector that allows high throughput during exposure.

일 추가 실시예에 있어서, 이동 장치는, 바람직하게 근접장 광학 유닛과 동시에 감광성 층에 대하여 래스터 장치를 변위시키는 적어도 하나의 변위 유닛을 갖는다. 개별적인 부분 영역에서의 노광 광선을 변위시키기 위하여, 감광성 층에 평행한 평면의 래스터 장치를 변위시키는 것이 유리하다. 이러한 목적으로, 이동 장치는 2개의 선형 변위 유닛을 포함할 수 있고, 이는 상기 평면에서 2개의 바람직하게는 상호 수직 방향으로 래스터 장치를 변위한다. 이런 방식으로, 감광성 층의 부분 영역은 전체 영역에 대한 후자의 패터닝을 위하여 스캐닝될 수 있다. 대안적으로, 적절할 경우, 래스터 장치는 고정되어 유지될 수 있고 감광성 층 또는 기판이 변위될 수 있음이 당연하다. 물론, 기판 및 래스터 장치가 적절할 경우 반대 방향으로 동시에 이동하는 것 또한 가능하다.In one further embodiment, the mobile device preferably has at least one displacement unit for displacing the raster device relative to the photosensitive layer simultaneously with the near field optical unit. In order to displace the exposure light in the individual partial areas, it is advantageous to displace the raster device in a plane parallel to the photosensitive layer. For this purpose, the mobile device can comprise two linear displacement units, which displace the raster device in two preferably mutually perpendicular directions in the plane. In this way, a partial area of the photosensitive layer can be scanned for the latter patterning for the entire area. Alternatively, it is natural that, where appropriate, the raster device can be held stationary and the photosensitive layer or substrate can be displaced. Of course, it is also possible for the substrate and raster device to move simultaneously in opposite directions when appropriate.

추가 실시예에서, 생산 장치는 특히 균질하게 래스터 장치를 조명하는 조명 장치를 포함한다. 이러한 경우에, 조명 방사선은 전체 영역에 대하여 래스터 장치상에 충돌하고 개별 노광 광선은 활성 상태로 스위칭되는 래스터 장치의 래스터 소자에서 생성되되 이들은 다른 (비활성화된) 래스터 소자에 의해 감광성 층으로 전송되지 않는다.In a further embodiment, the production apparatus comprises a lighting device which illuminates the raster device in particular. In this case, the illumination radiation is generated in the raster elements of the raster device, which collide against the raster device over the entire area and the individual exposure rays are switched to the active state, but they are not transferred to the photosensitive layer by other (deactivated) raster elements .

추가 실시예에서, 노광 장치는 감광성 층 또는 근접장 광학 유닛 상으로 래스터 장치의 이미징을 감소시키는 렌즈를 포함한다. 예컨대 10의 인수로 감소하는 이미징은 감광성 층의 노광 동안 해상도를 감소시킨다. 노광 장치가 근접장 광학 유닛을 포함할 경우, 이미징은 일반적으로 상기 근접장 광학 유닛 상에 또는 감광성 층에서 벗어나게 면하는 측 상으로 일어나며, 즉, 이는 렌즈의 이미지 평면을 형성한다.In a further embodiment, the exposure apparatus includes a lens that reduces the imaging of the raster device onto the photosensitive layer or near field optical unit. Imaging, e.g., decreasing by a factor of 10, reduces the resolution during exposure of the photosensitive layer. When the exposure apparatus includes a near-field optical unit, the imaging generally takes place on the near-field optical unit or on the side facing away from the photosensitive layer, that is, it forms the image plane of the lens.

본 발명은 또한 감광성 층의 패터닝된 노광을 위한, 제 1 측면에 관련된 방법에 관한 것이며, 이 방법은 복수의 특히 평행인 노광 광선을 생성하는 단계 ― 각각의 노광 광선은 감광성 층의 부분 영역에 할당됨 ―, 개별적으로 할당된 부분 영역에 대하여 노광 광선을 이동시키는 단계, 감광성 층에 광 스폿을 생성하기 위하여 개별 노광 광선을 소멸파로 전환시키기 위해 감광성 층의 업스트림에 근접장 광학 유닛을 배열하는 단계를 포함하고, 광 스폿의 범위는 근접장 광학 유닛의 업스트림의 노광 광선의 범위보다 작다.The invention also relates to a method according to the first aspect for patterned exposure of a photosensitive layer, the method comprising the steps of producing a plurality of particularly parallel exposure light beams, each exposure light beam being assigned to a partial area of the photosensitive layer - moving the exposure light beam onto individually assigned sub-areas, and arranging the near-field optical units upstream of the photosensitive layer to convert the individual exposure light beams into attenuator waves to produce light spots in the photosensitive layer , And the range of the light spot is smaller than the range of the exposure light of the upstream of the near-field optical unit.

상기 기재된 바와 같이, 감광성 층의 노광은 노광될 층 상에 동시에 방출되는 복수의 노광 광선으로 인해 가능한 멀게 평행화되고, 상기 광선은 부분 영역의 감광성 층에 충돌하고, 이는 대략 회절 디스크의 크기이다. 근접장 광학 유닛은 회절 한계를 초과하여 해상도를 증가시키는 역할을 하고, 즉, 노광 광선은 광 스폿으로 감소되며, 이 스폿의 범위는 대략 예컨대 회절 한계 미만인 크기가 될 수 있으므로, 전체 감광성 층을 패터닝하기 위하여, 노광 광선은 특히 스캐닝 방식으로 감광성 층에 대해 또는 상응하는 부분 지역에 대하여 가이드된다.As described above, the exposure of the photosensitive layer is collimated as far as possible due to a plurality of exposure light rays simultaneously emitted on the layer to be exposed, and the light beam impinges on the photosensitive layer of the partial area, which is approximately the size of the diffraction disc. The near-field optical unit serves to increase the resolution beyond the diffraction limit, i.e., the exposure light beam is reduced to a light spot, and the range of the spot can be of a size, for example, less than the diffraction limit, To this end, the exposure light is guided in particular for the photosensitive layer or for the corresponding partial areas in a scanning manner.

감광성 층의 패터닝된 노광을 위한, 제 2 측면에 할당된 방법은, 복수의, 특히 평행인 노광 광선을 생성하는 단계 ― 각각의 노광 광선은 감광성 층의 부분 영역에 할당됨 ― 및 개별적으로 할당된 부분 영역에 대하여 노광 광선을 이동시키는 단계를 포함하고, 노광 광선은, 강도 임계값보다 큰 최대 강도로 생성되어서, 제 2 상태로부터 제 1 상태로 감광성 층을 전환시키고, 감광성 층을 제 1 상태로부터 제 2 상태로 전환시키는 여기 방사선에 의해 감광성 층을 여기시키며 패터닝을 위해 제공되지 않은 영역에서 제 2 상태로부터 제 1 상태로 감광성 층을 복귀시킨다. The method assigned to the second aspect for patterned exposure of the photosensitive layer comprises the steps of producing a plurality of, in particular parallel, exposure light beams, each exposure light beam being assigned to a partial area of the photosensitive layer, Wherein the exposure light beam is generated with a maximum intensity greater than the intensity threshold to convert the photosensitive layer from the second state to the first state and to move the photosensitive layer from the first state to the first state, Excites the photosensitive layer by excitation radiation which converts to a second state and returns the photosensitive layer from the second state to the first state in an area not provided for patterning.

상기 더 기재된 바와 같이, 제 2 측면은 한정된 강도 스위칭 임계값을 갖는 감광성 층을 사용하므로, 노광 광선의 강도의 적절한 선택에 따라 해상도가 회절 한계를 초과하여 증가될 수 있다. 이러한 경우에, 감광성 층은 여기 방사선에 의해 제 1 상태로부터 제 2 상태로 가역적으로 전환될 수 있고 패터닝을 위해 제공되지 않는 영역의 노광 광선에 의해 제 1 상태로 회복될 수 있다. 감광성 층이 제 1 상태로 전환되지 않으므로 예컨대 고정 방사선을 사용하여 영구적으로 화학적으로 변화된 상태로 전환될 수 없는 것은 노광 방사선이 최소값(또는 상기 기재된 바와 같이 최대값)을 갖는, 패터닝될 영역에서만 발생한다.As described above, the second aspect uses a photosensitive layer with a limited intensity switching threshold, so that resolution can be increased beyond the diffraction limit, depending on the appropriate choice of the intensity of the exposure light beam. In this case, the photosensitive layer can be reversibly switched from the first state to the second state by the excitation radiation, and can be recovered to the first state by the exposure light in the region not provided for patterning. The fact that the photosensitive layer is not converted to the first state and therefore can not be converted to a permanently chemically changed state, for example, using fixed radiation, occurs only in the region to be patterned, where the exposure radiation has a minimum value (or a maximum value as described above) .

본 발명의 추가 특성 및 장점은 본 발명에 필수적인 상세를 도시하는 도면을 참조하는 본 발명의 예시적인 실시예의 이하의 기재로부터 그리고 청구범위로부터 명백하다. 개별 특징은 스스로 개별적으로 각각의 경우에 또는 본 발명의 변형의 임의의 원하는 복수의 조합으로서 실현될 수 있다.Additional features and advantages of the present invention will be apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings, which show the details which are essential to the invention, and from the claims. The individual features may be realized independently of each other in each case or any desired combination of a plurality of variations of the present invention.

예시적인 실시예는 개략도에서 설명되고 이하의 설명에서 기재된다. 도면에서,
도 1은 각각의 노광 광선이 할당되는 복수의 부분 영역을 갖는 감광성 층의 상세를 도시한다.
도 2는 복수의 노광 광선을 동시에 생성하고 근접장 광학 유닛을 포함하는 노광 장치의 개략도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3d는 근접장 광학 유닛의 상이한 예시적인 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4는 LCD 어레이의 형태인 래스터 장치를 포함하는 노광 장치의 개략도를 도시한다.
도 5는 발광 다이오드 어레이의 형태인 래스터 장치를 포함하는 노광 장치의 개략도를 도시한다.
도 6은 노광 방사선의 위치 의존적 강도 분포와 감광성 층의 강도 임계값의 개략도를 도시한다.
도 7은 강도 임계값 미만의 강도 최소값을 갖는 도 6과 유사한 개략도를 도시한다.
도 8은 여기 방사선과 노광 방사선의 중첩에 의해 생성되는 강도 분포의 개략도를 도시한다.
도 9는 여기 광원 및 고정 광원 및 LED 어레이를 포함하는 노광 장치의 개략도를 도시한다.
도 10은 OLED 어레이 및 조명 시스템을 갖는 도 9와 유사한 개략도를 도시한다.Exemplary embodiments are illustrated in the schematic drawings and described in the following description. In the drawings,
Figure 1 shows details of a photosensitive layer having a plurality of partial areas to which each exposure light beam is assigned.
Fig. 2 shows a schematic view of an exposure apparatus which simultaneously generates a plurality of exposure light beams and which includes a near-field optical unit.
Figs. 3A through 3D show schematic views of different exemplary embodiments of a near field optical unit. Fig.
Figure 4 shows a schematic view of an exposure apparatus comprising a raster device in the form of an LCD array.
Figure 5 shows a schematic view of an exposure apparatus including a raster device in the form of a light emitting diode array.
Figure 6 shows a schematic diagram of the position dependent intensity distribution of the exposure radiation and the intensity threshold of the photosensitive layer.
Figure 7 shows a schematic view similar to Figure 6 with a minimum intensity value below the intensity threshold.
8 shows a schematic diagram of the intensity distribution produced by the superposition of excitation radiation and exposure radiation.
9 shows a schematic view of an exposure apparatus including an excitation light source and a fixed light source and an LED array.
Figure 10 shows a schematic view similar to Figure 9 with an OLED array and illumination system.

도 1은, 노광 광선(3)이 각각 할당된 복수의 정사각형 부분 영역(2a 내지 2h)을 갖는 감광성 층(1)의 상세를 개략적으로 도시한다. 도 1에서 알 수 있듯이, 개별적인 부분 영역(2a 내지 2h)의 범위는 대략 개별적인 노광 광선(3)의 범위(4) ― 파선으로 표시됨 ― 의 크기이며, 즉, 이러한 경우에 노광 광선(3)의 범위(4)의 많게는 대략 10배가 된다. 감광성 층(1)은 복수의 노광 광선(3)에 의해 동시에 노광되고, 도 2를 참조하여 아래에서 기재되는 바와 같이, 이 광선들은 감광성 기판(1) 상에서 생성될 구조에 따라 개별적으로 스위칭 온 또는 스위칭 오프된다.Fig. 1 schematically shows details of a photosensitive layer 1 having a plurality of square partial areas 2a to 2h to which exposure light beams 3 are respectively assigned. As can be seen in figure 1, the range of the individual partial areas 2a to 2h is approximately the size of the individual exposure light 3 (range 4) - indicated by the dashed line, that is to say the size of the exposure light 3 It is about 10 times as much in the range (4). The photosensitive layer 1 is simultaneously exposed by a plurality of exposure light beams 3 and the light beams are individually switched on or off according to the structure to be created on the photosensitive substrate 1, Switched off.

도 2는 기판(6)(웨이퍼) 상에 적용되는 감광성 층(1)을 노광하는 노광 장치(5)를 도시한다. 노광 장치(5)는 광 생성 장치(7)를 포함한다. 광 생성 장치(7)는 예컨대 193nm 또는 157nm의 파장을 갖는 노광 방사선을 생성하기 위한 레이저의 형태인 광원(7a)을 포함한다. 광원(7a)은 래스터 장치(8)의 전체 영역을 조명하는 역할을 하고, 상기 래스터 장치는 마이크로 미러 어레이(MMA)로서 구현된다. 마이크로 미러 어레이는 미러 소자의 형태인 복수의 개별적으로 구동가능한 래스터 소자(9)를 포함한다. 이러한 경우에, 마이크로 미러 어레이(8)는 예컨대 대략적으로 4000×2000 래스터 소자(9)의 매트릭스 배열을 가질 수 있고, 하나의 래스터 소자(9)(이하에서 개별 미러)는 예컨대 대략적으로 16㎛×16㎛의 면적을 가질 수 있다. 상용으로 이용가능한 MMA는 (활성) 기본 위치로부터 개별 미러(9)를 이동시키기 위하여 대략적으로 5kHz의 범위의 스위칭 주파수를 갖고, 여기서, 개별 미러(9)는 감광성 층(1)의 평면에 평행인 평면(10)에서 경사진 위치로 배열되고, 단순함의 위하여 도 2에서는 단일 개별 미러(9)만 도시된다. 노광될 웨이퍼(6)의 스루풋(throughput)은 대략 5kHz의 스위칭 주파수를 고려하여 시간당 약 100 웨이퍼이다.Fig. 2 shows an exposure apparatus 5 for exposing a photosensitive layer 1 to be applied on a substrate 6 (wafer). The exposure apparatus 5 includes a light generating device 7. The light generating device 7 includes a light source 7a in the form of a laser for producing exposure radiation having a wavelength of, for example, 193 nm or 157 nm. The light source 7a serves to illuminate the entire area of the raster device 8, and the raster device is implemented as a micromirror array (MMA). The micromirror array includes a plurality of individually driveable raster elements (9) in the form of mirror elements. In this case, the micromirror array 8 may have, for example, a matrix arrangement of roughly 4000x2000 raster elements 9, and one raster element 9 (hereinafter the individual mirrors) may have, for example, It may have an area of 16 mu m. The commercially available MMA has a switching frequency in the range of approximately 5 kHz to move the individual mirrors 9 from the (active) primary position, where the individual mirrors 9 are arranged in parallel to the plane of the photosensitive layer 1 Are arranged in an inclined position in the plane 10, and only a single individual mirror 9 is shown in Fig. 2 for the sake of simplicity. The throughput of the wafer 6 to be exposed is about 100 wafers per hour in consideration of the switching frequency of about 5 kHz.

MMA(8)의 개별 미러(9)가 각각의 경우에 비반사성 영역에 의해 서로로부터 분리되므로, 복수의 노광 광선(3)은 MMA(8)에서 발생하고 상기 복수의 노광 광선은 각각의 개별 미러(9)의 위치에 따라 감광성 층(1)에 또는 감광성 층(1) 옆의 공간적인 영역내에 회절된다. 개별 미러(9)의 개별적인 스위칭 위치와 그에 따라 MMA(8)에 의해 생성된 패턴은 감광성 층(1) 상에 생성될 구조에 따른다. 제어 장치(11)는 감광성 층(1) 상에 생성될 미리정의된 구조에 따른 방식으로 MMA(8)를 구동하는 역할을 한다.Since the individual mirrors 9 of the MMA 8 are separated from each other by the non-reflective areas in each case, a plurality of exposure light beams 3 are generated at the MMA 8 and the plurality of exposure light beams are incident on the respective individual mirrors 9, Is diffracted in the spatial region of the photosensitive layer (1) or next to the photosensitive layer (1) according to the position of the photosensitive layer (9). The individual switching positions of the individual mirrors 9 and thus the pattern produced by the MMA 8 follow the structure to be created on the photosensitive layer 1. [ The control device 11 serves to drive the MMA 8 in a manner according to a predefined structure to be generated on the photosensitive layer 1. [

MMA(8)에서 감광성 층(1)으로 회절되는 노광 광선(3)은 서로 평행으로 배향되고 그 전파 방향은 감광성 층(1)에 수직으로 나아간다. 렌즈(12)는 감광성 층(1) 상으로 노광 광선(3)의 또는 평면(10)의 MMA(8)에 의한 (예컨대 10의 인수로)감소된 이미징의 역할을 한다.The exposure light beams 3 diffracted from the MMA 8 to the photosensitive layer 1 are oriented parallel to each other and their propagation directions are perpendicular to the photosensitive layer 1. [ The lens 12 serves as a reduced imaging of the exposure light beam 3 onto the photosensitive layer 1 or by the MMA 8 of the plane 10 (e.g. with an argument of 10).

도 1에서 알 수 있듯이, 개별적인 노광 광선(3)은 그 스스로가 할당된 부분 영역(2a 내지 2h)의 표면의 일부만을 커버한다. 그러므로, 패터닝될 영역에서의 감광성 층(1)의 전체 패터닝에 있어서, 노광 장치(5)는 이동 장치(13)를 포함하고, 이는, 도 2에 도시된 XYZ 좌표계의 X 방향을 따라 MMA(8)를 변위시키는 선형 이동 유닛(14)을 포함한다. 상응하는 선형 이동 유닛(미도시)은 Y-방향으로 MMA를 변위시키는 역할을 한다. 이동 장치(13)의 도움으로, MMA(8)는 원하는 영역에서 전체 감광성 층(1)을 패터닝하기 위하여, X-방향 및 Y-방향으로 개별적인 부분 영역(2a 내지 2h)의 에지 길이에 대략적으로 상응하는 거리로 변위될 수 있다. 이런 경우에, 제어 장치(11)는 X-방향으로 그의 변위를 제어하기 위하여 선형 이동 유닛(14)에 결합된다(그리고 Y-방향으로 추가 선형 이동 유닛에 결합된다). 복수의 인접 영역은 웨이퍼(6) 상에 형성되고, 이 영역은 MMA(8) (및 적절할 경우 웨이퍼(6))의 이동을 적절하게 제어하는 이동 장치(13)에 의해 상기 기재된 방식으로 패터닝될 수 있는 것이 당연하다.As can be seen in Figure 1, the individual exposure beams 3 cover only a part of the surface of the subregions 2a to 2h to which they are assigned. Therefore, in the entire patterning of the photosensitive layer 1 in the region to be patterned, the exposure apparatus 5 includes the moving device 13, which is arranged in the X direction of the XYZ coordinate system shown in Fig. And a linear movement unit 14 for displacing the linear movement unit 14. A corresponding linear moving unit (not shown) serves to displace the MMA in the Y-direction. With the aid of the mobile device 13, the MMA 8 is designed to roughly approximate the edge lengths of the individual partial regions 2a to 2h in the X-direction and the Y-direction in order to pattern the entire photosensitive layer 1 in the desired area It can be displaced to a corresponding distance. In this case, the control device 11 is coupled to the linear movement unit 14 (and coupled to the further linear movement unit in the Y-direction) to control its displacement in the X-direction. A plurality of adjacent areas are formed on the wafer 6 and this area is patterned in the manner described above by the mobile device 13 which appropriately controls the movement of the MMA 8 (and, if appropriate, the wafer 6) It is natural to be able to.

노광 장치(5)는 감광성 층(1)에 바로 인접하게 배열되는 근접장 광학 유닛(15)을 더 포함한다. 추가 선형 이동 유닛(14a)이 제어 장치(11)에 결합되어 X-방향으로 MMA(8)와 동기적으로 제어 장치(11)를 변위시킨다. 또한 Y-방향으로 근접장 광학 유닛(15)을 변위시키는 추가 선형 변위 유닛(미도시)에 상응하는 결합이 존재한다.The exposure apparatus 5 further includes a near-field optical unit 15 arranged immediately adjacent to the photosensitive layer 1. The near- An additional linear moving unit 14a is coupled to the control device 11 to displace the control device 11 synchronously with the MMA 8 in the X-direction. There is also a corresponding coupling to an additional linear displacement unit (not shown) which displaces the near field optical unit 15 in the Y-direction.

근접장 광학 유닛(15)은 개별 노광 광선(3)을 소멸파로 전환시키는 역할을 한다. 이런 식으로, 노광 광선(3)의 범위는 광 스폿(16)의 범위(도 1 참조)로 감소될 수 있고, 이는, 근접장 광학 유닛(15)의 업스트림의 노광 광선(3)의 (회절 제한된) 범위(4)보다 상당히 작다. 결과적으로, 노광 장치(5)의 해상도는 근접장 광학 유닛(15)에 의해 회절 한계를 넘어서 증가될 수 있다.The near-field optical unit 15 serves to convert the individual exposure light beam 3 into an annihilation wave. In this way, the range of the exposure light beam 3 can be reduced to the range of the light spot 16 (see Fig. 1), which is advantageous in that the exposure light beam 3 upstream of the near field optical unit 15 ) Range (4). As a result, the resolution of the exposure apparatus 5 can be increased beyond the diffraction limit by the near-field optical unit 15.

근접장 광학 유닛(15)의 다수의 예시적인 실시예는 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 이하에서 더욱 상세히 기재된다. 도시된 예시적인 실시예의 공통점은, 소멸파가 대략 발생하는 근접장 광학 유닛(15)의 측 사이의 거리(a)가 노광 방사선의 파장(λ_B)의 크기이며 도 3a 내지 도 3c에서는 상기 파장(λ_B)보다 작다는 점이다.Numerous exemplary embodiments of the near field optical unit 15 are described in more detail below with reference to Figures 3a-3d. The common point of the illustrated exemplary embodiment resides in that the distance a between the sides of the near field optical unit 15 where the decaying wave is approximately generated is the magnitude of the wavelength? _B of the exposure radiation, and in Figs. lambda _B ).

상기 공통점은 장점이 되는데, 이는, 근접장 광학 유닛(15)으로부터 개별적으로 발생하는 소멸파(17)의 강도가 발생(emergence)으로부터 거리 a에 따라 지수적으로 감소하며, 즉, I(a)=I₀×Exp(-k*a)는 참이기 때문이다. 여기서 I₀는 발생에서의 강도를 나타내고 k는 비례 상수를 나타낸다. 그러므로, 근접장 광학 유닛(15)이 감광성 층(1)으로부터 너무 멀리 떨어질 경우, 소멸파의 강도가 너무 낮아서 감광성 층(1)을 노광할 수 없다.This common feature is advantageous because the intensity of the extinguishing wave 17 individually generated from the near field optical unit 15 decreases exponentially with the distance a from the emergence, that is, I (a) = I ₀ x Exp (-k * a) is true. Where I ₀ represents the intensity at generation and k represents the proportionality constant. Therefore, when the near-field optical unit 15 is moved too far from the photosensitive layer 1, the intensity of the extinguishing wave is too low to expose the photosensitive layer 1.

도 3a에 도시된 예시에서, 근접장 광학 유닛(15)은 천공된 마스크로서 구현되고 캐리어로서 기판(18)을 포함하고, 상기 기판은 노광 광선(3)에 투명하고 평면 배리어 층(19)은 감광성 기판(1)을 면하고 복수의 관통 개구(20)를 갖는 크롬으로 구성되며, 이것의 직경(D)은 노광 광선(3)의 사용된 파장(λ_B)보다 짧다. 배리어 층(19)은 약 80nm의 두께를 가지며 193nm의 사용된 파장(λ_B)에서의 노광 광선(3)을 더는 투과하지 않는다. 근접장 광학 유닛(15)내에 진입할 때 노광 광선(3)의 회절 제한된 범위(에어리 디스크)(4) ― 렌즈(12)에 의해 유도됨 ― 는 도 1에 도시된 바와 같이 광 스폿(16)의 범위로 배리어 층(19) 또는 관통 개구(20)에 의해 감소된다.3A, the near-field optical unit 15 is embodied as a perforated mask and includes a substrate 18 as a carrier, which is transparent to the exposure light 3 and the planar barrier layer 19 is a photosensitive Is made of chrome facing the substrate 1 and having a plurality of through openings 20 whose diameter D is shorter than the wavelength? _B of the exposure light beam 3 used. The barrier layer 19 has a thickness of about 80 nm and does not further transmit the exposure light 3 at the used wavelength? _B of 193 nm. The diffraction limited range (airy disk) 4 of the exposure light beam 3 when guided into the near-field optical unit 15-induced by the lens 12 -increases the intensity of the light spot 16 By the barrier layer (19) or through opening (20).

도 3b는 근접장 광학 유닛(15)의 예시적인 실시예를 도시하고, 투명한 기판(19)은 마이크로 광학 유닛의 역할을 하는 원뿔형 팁(21)의 형태인 표면 구조를 갖는다. 이러한 경우에, 배리어 층(19)의 관통 개구(20)는 원뿔형 팁(21)의 최외단(outermost end)에 위치되고, 이는 노광 방사선의 파장(λ_B)보다 짧은 감광성 층(1)으로부터의 거리(a)에 배열된다.Fig. 3B shows an exemplary embodiment of the near field optical unit 15, and the transparent substrate 19 has a surface structure in the form of a conical tip 21 serving as a micro-optical unit. In such a case, from the barrier layer 19 through opening 20 has a conical tip (21) the outermost outer end is located at the (outermost end), which the exposure radiation of a wavelength (λ _B) short photosensitive layer (1) than in the Are arranged at the distance (a).

도 3c, 3d에 도시된 2개의 예시에서, 노광 광선(3)의 광 전파 방향은 근접장 광학 유닛(15) 또는 감광성 기판(1)에 대하여 α의 각도로 나아간다. 이것은, 예컨대 감광성 층(1)에 대해 MMA(8)의 평행한 배향으로부터 벗어남에 따라 도 2의 노광 장치(5)에서 성취될 수 있다. 이 경우에, 노광 광선(3)은 도면의 평면에 상응하는 입사의 평면에 평행하게 편광된다. 편광 광선(3)은 적절한 편광 필터(미도시)에 의해 편광될 수 있다. 레이저 광원(7)(도 2 참조)은 통상적으로 선형 편광된 노광 방사선을 어떻게든 생성하므로, 적절할 경우 감광성 층(1)에 대한 레이저 광원(7)의 주어진 적절한 배향으로 편광 필터는 필요없을 수 있다.In the two examples shown in Figs. 3C and 3D, the light propagating direction of the exposure light beam 3 advances at an angle of? With respect to the near-field optical unit 15 or the photosensitive substrate 1. This can be accomplished in the exposure apparatus 5 of FIG. 2, for example, as it deviates from the parallel orientation of the MMA 8 with respect to the photosensitive layer 1. In this case, the exposure light beam 3 is polarized parallel to the plane of incidence corresponding to the plane of the figure. The polarized light beam 3 can be polarized by an appropriate polarizing filter (not shown). The laser light source 7 (see FIG. 2) typically produces linearly polarized exposure radiation somehow, so that a polarizing filter may not be needed in a given suitable orientation of the laser light source 7 for the photosensitive layer 1 .

도 3c에 도시된 예시에서, 근접장 광학 유닛은, 유전체 기판(22)내에 탑재되고 서로로부터 전기적으로 절연되는 복수의 금속 팁(23)을 갖는 유전체 기판(22)을 포함한다.In the example shown in FIG. 3C, the near field optical unit includes a dielectric substrate 22 having a plurality of metal tips 23 mounted in the dielectric substrate 22 and electrically insulated from each other.

이러한 경우에, 입사 노광 광선(3)은 개별 금속 팁(23)에서 표면 플라스몬을 여기시키는 역할을 하고, 금속 팁(23)의 테이퍼링 단부에 최대로 집중되고 소멸파(17)로서 후자로부터 발생하는 교번 전계를 유도한다. 개별 팁(23)과 감광성 층(1) 사이에 주어진 짧은 거리를 고려하면, 소멸파(17)의 강도는 금속 팁(23) 주변의 아주 작은 영역에서 감광성 층(1)을 노광하기에 충분하다. 감광성 층(1)의 기계적인 저항에 의해 허용될 경우, 금속 팁(23)은 상기 층과 직접 접촉할 수 있다.In this case, the incident exposure light beam 3 serves to excite the surface plasmons in the individual metal tip 23, and is most concentrated at the tapering end of the metal tip 23 and is generated from the latter as the decaying wave 17 The alternating electric field is induced. Considering the short distance given between the individual tip 23 and the photosensitive layer 1 the intensity of the decaying wave 17 is sufficient to expose the photosensitive layer 1 in a very small area around the metal tip 23 . When allowed by the mechanical resistance of the photosensitive layer 1, the metal tip 23 can be in direct contact with the layer.

표면 플라즈몬을 여기시키기 위하여, 사용된 노광 광선(3)의 파수는 사용된 금속의 플라즈마 주파수에 적응되어야 하며, 이는, 유전체 기판(22)을 통해 이뤄질 수 있다. 현 예시에서, 노광 광선(3)은 대략 193nm의 파장(λ_B)을 갖고, 예컨대 알루미늄은 금속 팁(23)을 위한 물질로서 적합하다.In order to excite the surface plasmons, the wave number of the exposure light 3 used must be adapted to the plasma frequency of the metal used, which can be done via the dielectric substrate 22. In the present example, the exposure light beam 3 has a wavelength (? _B ) of approximately 193 nm, for example aluminum is suitable as a material for the metal tip 23.

도 3d에 도시된 예시적인 실시예에서, 도 3c의 근접장 광학 유닛(15)은 소위 수퍼렌즈 소자(24)에 의해 연장된다. 수퍼렌즈 소자(24)는 감광성 층(1)을 면하는 근접장 광학 유닛(15)의 측 상에 장착되고 제 1 유전체 층(24a)과 제 2 유전체 층(24c)으로 구성되며 그 사이에 금속 층(24b)이 배열된다. 표면 플라즈몬은 수퍼렌즈 소자(24)의 경우에도 여기된다. 상기 표면 플라즈몬은 근접장 광학 유닛(15)으로부터 감광성 기판(1)으로 발생하는 소멸파(17)를 이미징하는 것을 가능하게 하며, 소멸파(17)는 거의 감쇠되지 않는 방식(undamped manner)으로 전달된다. 이것은, 수퍼렌즈 소자(24)가 노광 광선(3)의 파장(λ_B)을 위한 음의 굴절률을 가지므로 가능하다. 이런 경우에, (평면) 층(24a 내지 24c)의 두께는 대략 노광 광선(3)의 파장(λ_B)의 크기이다. 약 193nm의 파장(λ_B)의 본 예시에서, 알루미늄으로 구성된 금속 층(24b)의 사용은 장점이 되는 것으로 입증된다. 이러한 경우에, 석영 유리 층은 예컨대 유전체 층(24a 및 24c)으로서 사용될 수 있다. 도 3d에서 알 수 있듯이, 소멸파(17)와 감광성 기판(1) 사이의 발생 거리는 도 3a 내지 도 3c에 기재된 예시에서 보다 더 크게 선택될 수 있다. 수퍼렌즈 소자(24)는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 근접장 광학 유닛에서 사용될 수 있음이 당연하다.In the exemplary embodiment shown in Figure 3d, the near-field optical unit 15 of Figure 3c is extended by a so-called super lens element 24. [ The super lens element 24 is mounted on the side of the near field optical unit 15 facing the photosensitive layer 1 and is composed of a first dielectric layer 24a and a second dielectric layer 24c, (24b) are arranged. The surface plasmon is excited even in the case of the super lens element 24. The surface plasmon makes it possible to image the destructive wave 17 generated from the near field optical unit 15 to the photosensitive substrate 1 and the destructive wave 17 is transmitted in an almost undamped manner . This is possible because the super lens element 24 has a negative refractive index for the wavelength? _B of the exposure light beam 3. In this case, the thickness of the (planar) layers 24a to 24c is approximately the size of the wavelength? _B of the exposure light beam 3. In this example of a wavelength (? _B ) of about 193 nm, the use of a metal layer 24b composed of aluminum is proved to be advantageous. In this case, the quartz glass layer can be used, for example, as the dielectric layers 24a and 24c. As can be seen from Fig. 3D, the generation distance between the decaying wave 17 and the photosensitive substrate 1 can be selected to be larger than in the example described in Figs. 3A to 3C. It is of course that the super lens element 24 can be used in the near field optical unit shown in Figs. 3A to 3C.

도 3c에 도시된 바와 같이, 노광 장치(5)는 근접장 광학 유닛(15)의 유전체 기판(22)에서 반사되는 노광 광선(3)의 강도의 공간 분해된 감지를 위한 감지기 장치(25)를 포함한다. 반사 광의 강도는 채널별로, 즉, 각각의 노광 광선(3)에 대해 개별적으로, 예컨대 CCD 카메라 등의 형태인 이러한 공간 분해하는 감지기 장치(25)에 의해 측정될 수 있다. 이런 식으로, 더 적은 에너지가 감광성 층(1)내에 도입되면 더 많은 에너지가 반사되고, 그 반대가 되므로, 감광성 층(1)에서 후자에 의해 생성되는 개별적인 노광 광선(3) 또는 소멸파(17)의 에너지 입력을 간접적으로 측정하는 것이 가능하다.3C, the exposure apparatus 5 includes a detector device 25 for the spatially resolved detection of the intensity of the exposure light 3 reflected by the dielectric substrate 22 of the near field optical unit 15 do. The intensity of the reflected light can be measured for each channel, i. E. For each of the exposure beams 3, individually, for example by means of such a spatially resolving detector arrangement 25 in the form of a CCD camera or the like. In this way, when less energy is introduced into the photosensitive layer 1, more energy is reflected, and vice versa, so that in the photosensitive layer 1 the individual exposure light 3 or the extinguishing wave 17 ) Can be indirectly measured.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 천공된 마스크의 형태인 근접장 광학 유닛(15)과 반대로, 플라즈몬이 "넓은 영역에 걸쳐" 광 에너지를 흡수하고 금속 팁(23)을 통해 필수적으로 다시 이것을 방출할 수 있으므로, 에너지 전달은 표면 플라즈몬이 여기될 때 보다 효율적이다. 도 3a 및 도 3b에 기재된 예시적인 실시예에서, 관통 개구(20)의 직경(D)과 천공된 마스크의 전체 영역 사이의 기하학적 비율이 중요하다.As opposed to the near-field optical unit 15, which is in the form of a perforated mask, as shown in FIGS. 3A and 3B, the plasmon absorbs light energy "across a large area" and essentially emits it again through the metal tip 23 Energy transfer is more efficient when surface plasmons are excited. In the exemplary embodiment described in Figures 3A and 3B, the geometric ratio between the diameter D of the through opening 20 and the entire area of the perforated mask is important.

근접장의 감광성 층(1)내로 결합된 강도는 상당히 거리 독립적이므로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 노광 장치(5)의 근접장 광학 유닛(15)과 감광성 기판(1) 사이의 거리를 결정하는 거리 결정 장치(26)를 배열하는 것이 가능하다. 거리 결정 장치(26)는 지역적인 거리 및 특히 감지기 장치(25)에 의해 감지되는 강도를 기초로 감광성 기판(1)에 대한 근접장 광학 유닛(15)의 가능 경사를 결정할 수 있다. 복수의 위치에서의 거리를 결정함으로써, 예컨대 적절한 경우 압전 액추에이터의 형태인 조작기(미도시)에 의해 보상될 수 있는 근접장 광학 유닛(15)의 경사를 감소시킨다. 거리 결정 장치(26)의 도움으로 결정되는 거리는 초점 제어 또는 초점 위치 조절을 가능하게 하기 위하여 원하는 거리로 설정 또는 조절될 수 있다.The intensity coupled into the photosensitive layer 1 of the near field is considerably distance independent so that the distance that determines the distance between the near field optical unit 15 of the exposure apparatus 5 and the photosensitive substrate 1 as shown in Fig. It is possible to arrange the crystal device 26. The distance determining device 26 can determine the possible tilt of the near field optical unit 15 relative to the photosensitive substrate 1 based on the local distance and in particular the intensity sensed by the sensor device 25. [ By determining the distance at the plurality of positions, for example, the inclination of the near-field optical unit 15 which can be compensated by an actuator (not shown) in the form of a piezoelectric actuator, for example, is reduced. The distance determined with the aid of the distance determination device 26 can be set or adjusted to a desired distance to enable focus control or focus position adjustment.

원뿔형 팁(21)과 감광성 층(1) 사이의 거리가 지역적으로 상이하게 변화할 경우, 길이상 터널링 효율의 기하급수적인 의존은 근접장 광학 유닛(15)의 업스트림의 강도 분포의 적절한 영향에 의하여 감광성 층(1)에 대한 광 분포의 결과적인 비균질성을 보상하는데 사용될 수 있다.The exponential dependence of the tunneling efficiency over the length will depend on the appropriate influence of the upstream intensity distribution of the near field optical unit 15 when the distance between the conical tip 21 and the photosensitive layer 1 varies locally differently, Can be used to compensate for the resulting inhomogeneity of the light distribution to layer (1).

이러한 목적으로, 감지기 장치(25) 및 또는 적절할 경우 길이 결정 장치(26)가 제어 장치(11)에 연결되고(도 2 참조), 이 제어 장치는 감지되거나 측정된 데이터를 평가하고 그에 의존하는 방식으로 렌즈(12)의 업스트림에 배열된 중성 필터(27)를 구동하며, 이 중성 필터는 채널별로, 즉, 각각의 개별 노광 광선(3)의 강도의 개별적인 변조를 허용한다. 이러한 경우에, 제어 장치(11)는 가능한 균일한 노광 광선(3)의 강도가 감광성 층(1) 상에서 얻어지는 방식으로 노광 광선(3)의 강도를 변조시킨다. 강도 설정을 추가하거나 이에 대한 대안으로서, 채널별로, 편광 광선(3)을 변조하는, 예컨대 개별적으로 변조에 영향을 주는 편광 장치의 도움으로 노광 광선(3)의 편광에 영향을 주는 추가 수단을 제공하는 것 또한 가능하다.To this end, a sensor device 25 and, if appropriate, a length determining device 26 are connected to the control device 11 (see FIG. 2) and the control device measures and / Which drives the neutral filter 27 arranged upstream of the lens 12, which permits individual modulation of the intensity of each individual exposure light beam 3, i.e., channel by channel. In this case, the control device 11 modulates the intensity of the exposure light beam 3 in such a way that the intensity of the exposure light beam 3 as uniform as possible is obtained on the photosensitive layer 1. As an alternative to adding the intensity setting or alternatively providing additional means of modulating the polarized light beam 3 on a channel by channel basis, for example with the aid of a polarizing device which influences the modulation individually, It is also possible to do.

도 4 및 도 5는 노광 장치(5)의 2개의 추가 예시를 도시하고, 광 생성 장치(7)는 각각의 경우에 도 2에 도시된 장치와 상이하다. 도 4의 광 생성 장치(7)는 조명 시스템(7b)을 갖고, 이 시스템은 레이저 방사선원(7a)으로부터 나오는 레이저 방사선을 확장시키고 LCD 어레이(8a)의 형태인 매트릭스 배열을 균질하게 조명한다. LCD 어레이(8a)의 개별 래스터 소자(9a)(픽셀)는 감광성 층(1) 상에서 생성될 구조에 따라 스위칭 온 또는 스위칭 오프될 수 있으므로, 노광 광선(3)의 원하는 패턴이 얻어진다. 이러한 경우에, 래스터 소자(9a)는 예컨대"http://www.lgblog.de/2009/06/15/kleinstes-lcd-display-der-welt-mit-vga-auflosung/"에서 기재된 바와 같은 VGA 해상도를 갖는 LCD 어레이의 경우와 마찬가지로 100mm×100mm의 범위를 고려하여, 예컨대 2.9㎛×2.9㎛의 범위를 가질 수 있다.Figs. 4 and 5 show two further examples of the exposure apparatus 5, and the light generating apparatus 7 differs from the apparatus shown in Fig. 2 in each case. The light generating device 7 of Figure 4 has an illumination system 7b which expands the laser radiation coming from the laser radiation source 7a and uniformly illuminates the matrix arrangement in the form of an LCD array 8a. The individual raster elements 9a (pixels) of the LCD array 8a can be switched on or switched off depending on the structure to be created on the photosensitive layer 1, so that a desired pattern of exposure light 3 is obtained. In such a case, the raster element 9a may be a VGA as described for example in " http://www.lgblog.de/2009/06/15/kleinstes-lcd-display-der-welt-mit-vga-auflosung/ For example, 2.9 占 퐉 占 2.9 占 퐉 in consideration of the range of 100 mm 占 100 mm as in the case of the LCD array having the resolution.

LCD 어레이(8a)에 의해 생성된 노광 광선(3)의 광 분포는 도 2에서와 마찬가지로 개구수(NA=1)를 갖는 렌즈(12)에 의해 적어도 1/10로 감소되는 방식으로 감광성 층(1)을 갖는 이미지 평면상에 전송되므로, 예컨대 10mm×10mm의 범위를 갖는 LCD 어레이(8a)의 활성 래스터 소자(9a)의 패턴의 이미지가 후자 상에서 발생한다. 이러한 경우에, 감광성 층(1) 상의 각각의 노광 광선(3)의 범위는 사용된 렌즈(12)의 해상도(Abbe에 따름)에 상응한다.The light distribution of the exposure light beam 3 generated by the LCD array 8a is reduced by at least 1/10 with the lens 12 having numerical aperture NA = 1), an image of the pattern of the active raster elements 9a of the LCD array 8a having a range of 10 mm x 10 mm, for example, occurs on the latter. In this case, the range of each exposure light beam 3 on the photosensitive layer 1 corresponds to the resolution (Abbe) of the lens 12 used.

개구수(NA=1), 0.5의 k 인자(예컨대 렌즈(12)의 동공 평면의 환형 다이아프램에 의해 생성됨) 및 193nm의 노광 광선(3)의 파장(λ_B)이 렌즈(12)에 대하여 가정될 경우, 2개의 광 지점 사이에서 리졸빙될 수 있는 가능 거리를 위한 공식(d=k×λ_B/NA)은 d=0.5×193nm/1, 즉, 약 100nm를 산출한다. 적절한 수단에 의해 실제로 성취된 해상도(상기 내용 및 이하의 내용 참조)가 10nm에서 고정될 경우, 충돌하는 노광 광선(3)에 의해 감광성 층(1) 상에서 형성되는 100nm×100nm의 영역은 적어도 20×20=400개의 하위 단계에서 스캐닝되어야 한다.A numerical aperture (NA = 1), a k factor of 0.5 (e.g., produced by the annular diaphragm of the pupil plane of the lens 12) and a wavelength (? _B ) of the exposure light 3 of 193 nm relative to the lens 12 If at home, the formula for the possible distance that can be resolved ice between the two light points _{(d = k × λ B /} NA) is d = 0.5 × 193nm / 1, that is, calculates the about 100nm. The area of 100 nm x 100 nm formed on the photosensitive layer 1 by the impinging exposure light beam 3 is at least 20 x < RTI ID = 0.0 > 20 = Scanned in 400 sub-steps.

이러한 목적으로, LCD 어레이(8a)는 5nm 단계에서 또는 Z-방향으로 이동 장치(13) 또는 선형 이동 유닛(14)의 도움으로 이동될 수 있고, 이동은 노광과 동시 발생하며, 즉, 스위칭 가능한 래스터 소자(9a)는 각각의 경우에 생성될 구조에 따라 스위칭 온 또는 스위칭 오프된다. 제 2 선형 변위 유닛(미도시)은 Y-방향으로 LCD 어레이(8a)를 변위하는 역할을 하는 것이 당연하다. 더욱이, 추가적으로 또는 대안적으로 웨이퍼(6)가 또한 감광성 층(1)이 배열되는 평면의 적절한 변위 장치에 의해 변위될 수 있는 것이 당연하다.For this purpose, the LCD array 8a can be moved with the aid of the moving device 13 or the linear moving unit 14 in 5 nm steps or in the Z-direction, and the movement coincides with the exposure, The raster elements 9a are switched on or switched off depending on the structure to be generated in each case. It is a matter of course that the second linear displacement unit (not shown) serves to displace the LCD array 8a in the Y-direction. Furthermore, it is, of course, additionally or alternatively, that the wafer 6 can also be displaced by a suitable displacement device in the plane in which the photosensitive layer 1 is arranged.

LCD 어레이(8a)가 500Hz의 스위칭 주파수로 동작하는 것이 규정될 경우, 웨이퍼(6) 상의 10mm×10mm 필드는 약 0.8초 동안 노광될 수 있다. 상용으로 이용가능한 웨이퍼(6)는 이러한 대략 700개의 10mm×10mm 셀을 갖고 대략 560 초 이후 노광될 수 있으며 시간당 대략 8개의 웨이퍼의 스루풋을 생성한다. 이러한 경우에, 일반적으로, LCD 어레이(8a)의 래스터 소자(9a)(픽셀)의 스위칭 주파수(스위칭 시간은 대략 2ns)는 노광 속도에 대한 제한 효과를 갖는다. 이후에 개선될 LCD 어레이의 경우, 스위칭 주파수가 증가되거나 스위칭 시간이 (오직 온/오프로) LCD 어레이를 본 발명에 적응시킴으로써 개선될 수 있으므로, 도 4에 도시된 노광 장치(5)로 성취가능한 스루풋을 증가시킬 수 있도록 만드는 것이 당연하다.When it is specified that the LCD array 8a operates at a switching frequency of 500 Hz, a 10 mm x 10 mm field on the wafer 6 can be exposed for about 0.8 seconds. A commercially available wafer 6 can be exposed after approximately 560 seconds with approximately 700 10 mm x 10 mm cells and produces a throughput of approximately 8 wafers per hour. In this case, in general, the switching frequency (switching time is approximately 2 ns) of the raster elements 9a (pixels) of the LCD array 8a has a limiting effect on the exposure speed. In the case of an LCD array to be improved in the future, since the switching frequency can be increased or the switching time can be improved by adapting the LCD array to the present invention (only on / off), it can be achieved with the exposure apparatus 5 shown in Fig. It is natural to make it possible to increase the throughput.

스위칭 시간의 상당한 감소는 도 5에 도시된 노광 장치(5)의 경우 가능하고, 광 생성 유닛(7)은 광원으로서 복수의 스위칭 가능한 레이저 다이오드(9b)를 갖는 레이저 다이오드 어레이(8b)의 형태인 래스터 장치를 가지며, 상기 스위칭 가능한 레이저 다이오드 어레이의 수는 실질적으로 도 4에 도시된 LCD 어레이(8a)의 수와 일치한다. 이러한 레이저 다이오드 어레이(8b)의 경우, 스위칭 시간은 대략 2000의 인수로 더 짧아질 수 있고, 그 결과, 대략 16000 웨이퍼의 이론적인 스루풋이 가능하고, 즉, 이러한 경우에, 스위칭 시간은 충분한 노광 방사선이 존재하도록 규정하는 한정 효과를 가지지 않는다. 레이저 다이오드(9b) 대신, OLED가 또한 사용될 수 있되 감광성 기판(1) 상에서 대략 10mW/cm²의 전력만을 생성하며 종래의 193nm 레이저에 의해 생성될 수 있는 전력은 대략 100W/cm²,즉, 대략 10000배 더 클 수 있다. 낮은 광 강도가 이용가능하므로, 마찬가지로 시간당 오직 5개의 웨이퍼만이 OLED 어레이에 의해 노광될 수 있다. 더욱이, OLED는 가시광으로 동작하므로 감광성 층(1) 상에 개별적으로 충돌하는 노광 광선(3)의 범위는 비교적 크다.A considerable reduction of the switching time is possible in the case of the exposure apparatus 5 shown in Fig. 5 and the light generating unit 7 is in the form of a laser diode array 8b having a plurality of switchable laser diodes 9b as a light source Raster device, and the number of said switchable laser diode arrays substantially coincides with the number of LCD arrays 8a shown in Fig. In the case of this laser diode array 8b, the switching time can be shorter with an approximate 2000 argument, resulting in a theoretical throughput of approximately 16000 wafers, i.e., in this case, The present invention does not have the limiting effect of defining the existence of the present invention. Laser diodes (9b) instead of, the OLED may also be used itdoe generate only approximately 10mW / cm ² electric power on a photosensitive substrate (1) and the power that can be generated by conventional 193nm laser is approximately 100W / cm ^2, That is, it may be approximately 10,000 times larger. Since low light intensity is available, similarly only five wafers per hour can be exposed by the OLED array. Furthermore, since the OLED operates with visible light, the range of the exposure light beam 3 which individually impinges on the photosensitive layer 1 is relatively large.

도 4 및 도 5에 도시된 노광 장치(5)는 도 2 및 도 3a 내지 도 3d에 도시된 근접장 광학 유닛(15)과 각각 결합되어 해상도의 원하는 증가를 성취할 수 있다. 해상도를 증가시키기 위한 근접장 광학 유닛(15)의 상기 기재된 사용 대신, 해상도의 증가를 성취하기 위한 감광성 층(1)의 특성 또한 사용하는 것이 가능하다.The exposure apparatus 5 shown in Figs. 4 and 5 can be respectively combined with the near-field optical unit 15 shown in Fig. 2 and Figs. 3A to 3D to achieve a desired increase in resolution. Instead of the above described use of the near field optical unit 15 for increasing the resolution, it is also possible to use the characteristics of the photosensitive layer 1 to achieve an increase in resolution.

이러한 공정을 설명하기 위하여, 도 6은 3개의 인접한 노광 광선(3)의 강도(I)를 도시하고, 이들의 각각은 중심 강도 최대값(I_MAX)을 가지며 상기 강도는 (X-방향의) 위치(P)의 함수로서 감광성 층(1) 상에 충돌한다. 감광성 층(1)은 강도 임계값(I_S)을 갖되 이는 이러한 경우 최대 강도(I_MAX)의 대략 10%이다. 이러한 경우에, 강도 임계값(I_S)은, 감광성 층(1)에 제 2 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로의 전이가 발생하는 강도를 정의한다. 강도(I)가 임계값(I_S) 미만일 경우 제 2 상태(B)가 가정되고 강도(I)가 임계값(I_S)을 초과할 경우 제 1 상태(A)가 가정된다. 본 경우에, 노광 광선(3)의 최대 강도(I_MAX)가 선택되었고 이는 강도 임계값(I_S) 초과가 된다.To illustrate this process, Figure 6 shows the intensity I of three adjacent exposure light beams 3, each of which has a center intensity maximum value I _MAX , which intensity is in the (X-direction) Impinges on the photosensitive layer 1 as a function of the position P. The photosensitive layer 1 has an intensity threshold I _s , which in this case is approximately 10% of the maximum intensity I _MAX . In this case, the intensity threshold (I _S) is, defines the strength of the transition to the first state (A) generated from the second state (B) in the photosensitive layer (1). A first state A is assumed if the second state B is assumed when the intensity I is less than the threshold I _S and the intensity I exceeds the threshold I _S. In this case, the maximum intensity I _MAX of the exposure light beam 3 has been selected and is above the intensity threshold value I _S.

감광성 층(1)의 2개의 상태(A, B)에 대한 다수의 가능성이 존재하며: 예시로서, 제 2 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로의 전이는 비가역적일 수 있다. 이러한 경우에, 강도 임계값(I_S)이 초과된 후, 감광성 층(1)은 제 2 상태(B)로 회복될 수 없고 영구적으로 화학적으로 변경된 상태(A)에 남거나, 추가적인 영구적인 화학적 변경 상태로 후속 고정(fixing)(소위 알츠하이머 레지스트) 동안 전환될 수 있다. 이러한 레지스트의 경우, 2개의 연속하는 노광 사이의 열적 처리를 수행하는데 필수적일 수 있으며, 상기 열적 처리는 먼저 약하게 노광된 지역의 "비노광(de-exposure)" 형태를 야기한다. 특히, 노광에 상당히 비선형으로 반응하는 레지스트는 이러한 경우 감광성 층으로서 사용될 수 있다.There are a number of possibilities for the two states A and B of the photosensitive layer 1: as an example, the transition from the second state B to the first state A may be irreversible. In this case, after the intensity threshold I _s has been exceeded, the photosensitive layer 1 can not be restored to the second state B and remains in the permanently chemically altered state A, or a further permanent chemical change (So-called Alzheimer ' s resist). In the case of such resists, it may be necessary to perform a thermal treatment between two consecutive exposures, and the thermal treatment first results in a " de-exposure " form of the weakly exposed area. In particular, a resist which reacts significantly nonlinearly in exposure can be used as a photosensitive layer in this case.

이러한 비가역적인 전이를 갖는 감광성 층(레지스트)의 사용으로, 노광 광선(3)의 강도는 통상적으로 도 6에 도시된 경우와 상이하게 선택되므로, 강도 임계값(I_s)은 강도 최대값(I_MAX)에 비교적 가깝고, 예컨대 I_s=0.9×I_MAX가 선택될 수 있다. 이런 방식으로, 감광성 층은 개별적으로 충돌하는 노광 광선(3)의 표면 영역(4)의 예컨대 20% 이하 또는 10% 이하의 비교적 작은 표면 지역(16)(도 1 참조)에서만 제 2 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로 전환되며, 그 결과 해상도의 원하는 상승이 실현될 수 있다.With the use of such a photosensitive layer (resist) having such an irreversible transition, the intensity of the exposure light beam 3 is usually selected differently than the case shown in Fig. 6, so that the intensity threshold value I _s is equal to the intensity maximum value I _MAX ), for example, I _s = 0.9 x I _MAX can be selected. In this way, the photosensitive layer is exposed only in a relatively small surface area 16 (see Fig. 1) of less than, for example, 20% or 10% of the surface area 4 of the individually impinging exposure light 3, ) To the first state (A), so that a desired increase in resolution can be realized.

노광 광선(3)에 의해 제 2 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로 비가역적으로 스위칭될 수 있는 감광성 층(1)의 사용에 대한 대안으로서, 또한, 제 2 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로의 (그리고 그 반대의) 전이가 가역적인 방식으로 발생하는 감광성 층(1)을 사용하는 것 또한 가능하다. 이러한 경우에, 감광성 층(1)이 구현될 수 있으므로 이는, 제 1 상태(A)가 아닌 제 2 상태(B)에서만 영구적으로 변경된 화학적 상태로 전환될 수 있다.As an alternative to the use of the photosensitive layer 1 which can be irreversibly switched from the second state B to the first state A by the exposure light beam 3, It is also possible to use a photosensitive layer 1 in which the transition to state 1 (A) (and vice versa) occurs in a reversible manner. In this case, since the photosensitive layer 1 can be implemented, it can be converted to a chemical state that is permanently changed only in the second state (B), not in the first state (A).

이러한 특성을 갖는 감광성 층(1)은 특히 스위칭 가능한 유기 염료의 형태인 특정 스위칭 가능한 입자에 의해 실현될 수 있다. 2개의 상태(A 및 B) 사이의 입자의 스위칭은 광에 의해 야기될 수 있고, 제 2 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로의 스위칭의 역할을 하는 광의 파장은 제 1 상태(A)로부터 제 2 상태(B)로의 스위칭에 사용되는 광의 파장과 상이하다. 형광 유기 염료의 경우, 제 2, 여기된 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로의 전이는 예컨대 유도(stimulated) 방출에 의해 일어날 수 있다.The photosensitive layer 1 having such properties can be realized by particular switchable particles, in particular in the form of switchable organic dyes. The switching of the particles between the two states A and B can be caused by light and the wavelength of the light serving as the switching from the second state B to the first state A is in the first state A, Differs from the wavelength of light used for switching from the first state (B) to the second state (B). In the case of fluorescent organic dyes, the transition from the second, excited state (B) to the first state (A) can take place, for example, by stimulated emission.

먼저, 전체 감광성 층은 제 1 상태(A)로부터 제 2 상태(B)로 전환되고, 이어서, 감광성 층(1)은 도 6에 도시된 방식으로 비균질하게 조명되고, 이어서, 상기 층은 비교적 좁은 강도 범위에서만 제 2 상태(B)에 남게 되며 상기 상태로부터 영구적으로 화학적으로 변경되는 상태(C)로 전환될 수 있다. 이런 식으로, 노광 동안 해상도를 증가시키는 것이 마찬가지로 가능하다.First, the entire photosensitive layer is switched from the first state (A) to the second state (B), and then the photosensitive layer (1) is illuminated heterogeneously in the manner shown in Figure 6, Only the intensity range is left in the second state (B) and can be switched from the state to the state (C) that is permanently chemically changed. In this way, it is equally possible to increase the resolution during exposure.

이러한 목적으로 설계된 노광 장치(5)는 도 9에 도시된다. 노광 장치(5)는 도 4의 장치에 상응하고 추가 광 생성 유닛(30)에 의해 추가되며, 이 유닛은 여기 방사선(32)을 생성하는 여기 광원(31) 및 고정(fixing) 방사선(33)을 생성하는 고정 광원(34)을 포함하여 제 2 상태(B)로부터 영구적으로 변경된 화학적 상태(C)로 감광성 층(1)을 전환한다.An exposure apparatus 5 designed for this purpose is shown in Fig. The exposure apparatus 5 corresponds to the apparatus of Figure 4 and is added by an additional light generating unit 30 which includes an excitation light source 31 and a fixing radiation 33, (B) to a permanently altered chemical state (C), including a stationary light source (34) that generates a fixed light source (34).

노광 장치(5)에 의한 노광 동안, 먼저, 감광성 층(1)이 넓은 영역에 대하여 그리고 균질하게 여기 방사선(32)에 의해 조사되고, 이러한 목적으로, 부분적으로 투과성 미러(36)가 사용되고, 이 미러는 여기 방사선(32)을 감광성 층(1)으로 편향시킨다. 이러한 경우에, 여기 방사선(32)은 여기 파장(λ_A)을 갖고, 감광성 층(1)이 유기 염료(예컨대, RH414)로부터 형성되는 본 예시에서, 이 파장은 400nm 내지 650nm의 범위 내에 있을 수 있고 대략 500nm의 λ_A의 파장에 있을 수 있다. 감광성 층(1)은 여기 방사선(32)에 의해 제 1 상태(A)로부터 제 2 상태(B)로 전환된다. 후속 단계에서, 광 생성 유닛(7)은 감광성 층(1) 상에 노광 광선(3)을 조사하기 위해 사용되고, 이것의 파장은 현재의 경우 λ_B=745nm이다.During the exposure by the exposure apparatus 5, first the photosensitive layer 1 is irradiated with a large area and by homogeneously excitation radiation 32, and for this purpose, a partially transmissive mirror 36 is used, The mirror deflects the excitation radiation 32 to the photosensitive layer 1. In this case, in the present example in which the excitation radiation 32 has an excitation wavelength lambda _A and the photosensitive layer 1 is formed from an organic dye (for example RH414), this wavelength may be in the range of 400 nm to 650 nm And may be at a wavelength of lambda _A of about 500 nm. The photosensitive layer 1 is switched from the first state A to the second state B by the excitation radiation 32. [ In the subsequent step, the light generating unit 7 is used to irradiate the exposure light 3 onto the photosensitive layer 1, the wavelength of which is now? _B = 745 nm.

노광 광선(3)은 감광성 층(1)에서 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이 구현될 수 있는 강도 프로파일을 생성한다. 이러한 경우에, 개별 노광 광선(3)이 충첩되고 중첩되어서 실질적으로 균질한 강도(I_HOM)를 형성하며, 이는 이것이 거의 0에 해당하는 작은 지역(37)에서만 방해된다. 생략된 지역(37) 또는 관련된 래스터 소자(9a)와 관련된 노광 광선(3)은 이러한 경우에 스위칭 오프 된다. 생략된 지역(37) 외부의 강도(I_HOM)는 강도 임계값(I_S)보다 크고 그러므로 제 2 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로 전환시키기에 충분하다.The exposure light beam 3 produces an intensity profile in the photosensitive layer 1 that can be implemented, for example, as shown in FIG. In this case, the individual exposure light beams 3 are superimposed and superimposed to form a substantially homogeneous intensity I _HOM , which is disturbed only in a small area 37, which corresponds to almost zero. The exposure light 3 associated with the omitted area 37 or the associated raster element 9a is switched off in this case. The intensity I _HOM outside the omitted region 37 is greater than the intensity threshold I _S and is therefore sufficient to transition from the second state B to the first state A. [

강도(I)가 거리(d_min)를 따라 강도 스위칭 임계값(I_S) 미만으로 유지되는 것은 생략된 지역(37)에서만 일어나고, 그 결과, 감광성 층(1)은 이러한 섹션을 따라 제 2 상태(B)에 남게 된다. 후속하는 단계에서, 고정 광원(34)의 도움으로, 고정 방사선(33)은 넓은 영역에 대하여 감광성 층(1)에 적용되는 경우, 상기 층은 생략된 지역(37)에서만 영구적으로 변경된 화학적 상태(C)로 전환된다. 도 7에서 설명될 수 있는 바와 마찬가지로, 거리(d_min)는 노광 광선(3)의 범위에 상응하는 거리(d)보다 작으므로, 상기 기재된 수단에 의해, 노광 장치(5)의 해상도는 마찬가지로 회절 한계 또는 최대 분해가능한 거리(d) 이상으로 증가될 수 있다.The fact that the intensity I remains below the intensity switching threshold I _s along the distance d _min only occurs in the omitted region 37 so that the photosensitive layer 1 is in a second state (B). In the subsequent step, with the aid of the stationary light source 34, when the fixed radiation 33 is applied to the photosensitive layer 1 over a large area, the layer is in a chemical state permanently changed only in the omitted area 37 C). Similarly, as can be described in Figure 7, the distance (d _min) of the resolution of the exposure light beam 3, by the above described means, the exposure device 5 is smaller than the distance (d) corresponding to the range of, like diffraction Can be increased beyond the limit or the maximum resolvable distance (d).

대략 500nm의 파장(λ_B)의 사용에 의해, k 인자는 0.5이고 개구수는 NA=1이며, 최대 분해가능한 거리는 d=0.5×500nm/1=250nm이다. 반대로, 해상도(d_min)가 10nm로서 고정될 경우, 대략 250nm×250nm의 상응하는 부분 지역은 적어도 25×25=625의 단계에서 스캐닝되어야 하고, 이러한 경우에 적절할 경우 일정한 속도로 연속하는 동작은 복수의 별도 단계 대신에 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 여기, 노광 및 고정의 3개의 연속하는 단계는 제어 장치(11)에 의해 개별적인 변위와 협력되어야 한다.By using the wavelength (? _B ) of approximately 500 nm, the k factor is 0.5, the numerical aperture is NA = 1, and the maximum resolvable distance is d = 0.5 x 500 nm / 1 = 250 nm. Conversely, when the resolution (d _min ) is fixed at 10 nm, the corresponding subregion of approximately 250 nm x 250 nm should be scanned in at least 25 x 25 = 625 steps, and in this case continuous operation at a constant rate, May be performed instead of the separate steps of FIG. In this case, three consecutive steps of excitation, exposure and fixation, must be coordinated with the individual displacements by the control device 11.

도 9에 도시된 바와 같이 노광 장치(5)의 예시적인 실시예에서, 도 4에서와 마찬가지로, 스루풋은 대략 500Hz의 LCD 어레이(8a)의 스위칭 속도로 제한되고, 그 결과, 대략 4개의 웨이퍼의 스루풋이 가능하다. 대안으로, 도 5와 유사한 노광 장치(5)가 도 10에 도시되는 바와 같이 사용될 수 있다. 도 10의 노광 장치(5)는, 복수의 OLED를 갖는 OLED 어레이(8c)가 레이저 다이오드 어레이 대신 사용된다는 점에 있어서 도 5의 장치와 상이하다. 이러한 경우에, 여기 광원(31) 및 고정 광원(34)은 도 9와 같이 구현되고, 각각의 스캐닝 단계에서 수행되어야 할 여기, 노광 및 고정은 마찬가지로 제어 장치(11)에 의해 협력되거나 동기화된다.In the exemplary embodiment of the exposure apparatus 5 as shown in Fig. 9, as in Fig. 4, the throughput is limited to the switching speed of the LCD array 8a of approximately 500 Hz, so that approximately four wafers Throughput is possible. Alternatively, an exposure apparatus 5 similar to that of FIG. 5 may be used as shown in FIG. The exposure apparatus 5 of Fig. 10 differs from the apparatus of Fig. 5 in that an OLED array 8c having a plurality of OLEDs is used instead of a laser diode array. In this case, the excitation light source 31 and the stationary light source 34 are realized as shown in Fig. 9, and the excitation, exposure and fixing to be performed in each scanning step are cooperated or synchronized by the control device 11 as well.

OLED 어레이(8c)의 사용에 의해, 도 5와 연계하여 상기 기재된 바와 같이, 대략 2000배로 스위칭 속도를 증가시키는 것이 가능하다. 시간당 대략 8000개의 웨이퍼의 스루풋이 따라서 가능하다. 이러한 경우에, 여기 광원(31) 및 고정 광원(34)이 MHz 범위로 동작해야만 하고, 그러나, 가시 범위의 파장(λ_A, λ_F)을 갖는 레이저 광원을 사용할 때 문제없이 가능하다. 이러한 경우에, OLED 어레이(8c)는 예컨대 약 0.1m/sec의 일정하게 동기화된 속도로 이동 장치(13)에 의해 변위될 수 있다.With the use of the OLED array 8c, it is possible to increase the switching speed to approximately 2000 times, as described above in conjunction with Fig. The throughput of approximately 8000 wafers per hour is thus possible. In this case, the excitation light source 31 and the stationary light source 34 have to operate in the MHz range, but are possible without problems when using a laser light source having wavelengths ( _A , _F ) in the visible range. In this case, the OLED array 8c may be displaced by the moving device 13 at a constantly synchronized speed of, for example, about 0.1 m / sec.

최소의 개별 노광 광선이 "기록 신호'로서 사용되는 상기 기재된 공정은 특별히 높은 해상도를 만드는 것이 가능한데, 이는, 형광 광자의 결과로서 이미징 관련 제 2 방사선이 발생하기 때문이다.The process described above in which a minimum of individual exposure light beams are used as a " recording signal " is particularly capable of producing a high resolution because of the imaging-related secondary radiation as a result of the fluorescent photons.

상기 기재된 공정의 대안으로서, 도 9 및 도 10에 도시된 노광 장치(5)의 도움으로, 여기 방사선(32)이 예컨대 적절한 조명 시스템 및 적절할 경우 추가 래스터 장치(미도시) 또는 (중성) 필터에 의해 제공되는 여기 광원(31)에 의하여 감광성 층(1) 상에 균질하게 충돌하지 않는 노광을 수행할 수 있다. 위치 의존적 강도(I_A)를 갖는 여기 방사선(32)은 마찬가지로 위치 의존적인 강도(I_B)를 갖는 노광 광선(3)과 동시에 감광성 층(1)에 충돌하고, 이로써, 2개의 강도 분포의 중첩 ― STED 마이크로스코피로 알려짐 ― 에 따라, 이것은 강도 분포를 초래하고(I_AB=I_A×Exp(-I_B)(도 8 참조), 상기 강도 분포는, 도 7에 도시된 강도 분포와 반대로, 상당히 작은 공간적 지역에 한정된 최소값 대신에, 상당히 작은 공간적 지역(nm 범위에서의 범위를 갖는 피크)에 한정된 최대값을 갖는다.As an alternative to the process described above, with the aid of the exposure apparatus 5 shown in Figs. 9 and 10, the excitation radiation 32 can be applied, for example, to an appropriate illumination system and, if appropriate, to an additional raster device (not shown) It is possible to perform an exposure which does not uniformly collide on the photosensitive layer 1 by the excitation light source 31 provided by the exposure light source. The excitation radiation 32 having a position dependent intensity I _A also impinges on the photosensitive layer 1 at the same time as the exposure light beam 3 having a position dependent intensity I _B , (I _AB = I _A * Exp (-I _B ) (see FIG. 8), said intensity distribution, contrary to the intensity distribution shown in FIG. 7, (A peak having a range in the nm range), rather than a minimum value limited to a very small spatial area.

확실한 피크를 갖는 도 8의 강도 프로파일(I_AB)를 얻기 위하여, 여기 방사선(32)의 강도가 선택되므로 후자는 2개의 인접한 노광 광선(3) 사이에서 최대값(I_MAX)을 가지고, 여기서 총 강도(I_AB)는 또한 최대값이 된다. 도 6 및 도 7과 연결되어 기재되는 노광 공정의 경우와 마찬가지로, 여기 방사선(32)은 제 1 상태(A)로부터 제 2 상태(B)로의 전이를 야기하되, 노광 광선(3)은 반대되는 효과, 즉, 유도 방출에 의한 제 2 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로의 전이를 유도한다. 감광성 층(1)이 제 2 상태(B)에 남게 되고 고정 광원(34)의 도움으로 영구적으로 변경된 화학적 상태(C)로 전환될 수 있는 것은 오직 피크의 지역에서만 발생한다. 제 1 상태(A)와 제 2 상태(B) 사이이 전이가 비가역적일 경우 고정광의 사용이 생략될 수 있음이 당연하다.To obtain the intensity profile I _AB of Figure 8 with a certain peak, the latter has a maximum value I _MAX between the two adjacent exposure rays 3 since the intensity of the excitation radiation 32 is selected, The intensity I _AB also becomes the maximum value. 6 and 7, the excitation radiation 32 causes a transition from the first state A to the second state B, with the exposure light 3 being directed in the opposite direction (as in the case of the exposure process described in connection with FIGS. 6 and 7) Effect, i. E., The transition from the second state B to the first state A by induced emission. It is only in the region of the peak that the photosensitive layer 1 remains in the second state B and can be converted to the permanently changed chemical state C with the aid of the stationary light source 34. [ It is natural that the use of the fixed light can be omitted when the transition between the first state (A) and the second state (B) is irreversible.

이러한 경우에, 도 8에 연관되어 기재된 공정은 리소그래피에 STED 마이크로스코피의 원칙을 정용하는 것을 의미한다. 감광성 층(1)으로서 유기 염료를 사용함으로써, 상기 염료는 피크의 지역에서만 여기되어 유지되고, 예컨대 포스터 공명 에너지 전달(양극-양극 상호작용) 또는 덱스터 에너지 전달(전극의 교환)에 의해 화학적으로 전환시키고 그러므로 감광성 층(1)의 인접한 입자를 고정할 수 있다. 확장을 야기하는 형광 광자의 결과인 "2차 방출"은 이러한 경우에도 일어나지 않는다.In this case, the process described in connection with FIG. 8 implies adjusting the principle of STED microscopy to lithography. By using organic dyes as the photosensitive layer 1, the dyes are kept excited only in the region of the peaks and can be chemically converted (e. G., By electron transport) by means of e.g. Poster resonance energy transfer And thus to fix adjacent particles of the photosensitive layer 1. The " secondary emission " as a result of the fluorescence photon causing the expansion does not occur in this case either.

STED 마이크로스코피에서, 스위칭 가능한 유기 염료로 구성된 감광성 층(1)이 통상적으로 사용되고, 제 2의, 형광 상태(B)는 유도 방출에 의해 스위칭 가능한 유기 염료의 제 1 상태(A)로 회복될 수 있다. 이러한 목적으로 사용될 수 있는 염료는 더 많은 수를 이용할 수 있다(예컨대 "http://www.mpibpc.mpg.de/groups/hell/STED_Dyes.html" 참조). 필요할 경우, 개별적으로 요구되는 화학적 특성에 관하여 최적화되는 새로운 유기 염료를 생성하는 것이 또한 가능할 수 있다.In STED microscopy, a photosensitive layer 1 composed of a switchable organic dye is commonly used, and a second, fluorescent state (B) can be restored to the first state A of the switchable organic dye have. A greater number of dyes that can be used for this purpose are available (see for example " http://www.mpibpc.mpg.de/groups/hell/STED_Dyes.html "). If desired, it may also be possible to produce new organic dyes that are optimized individually with respect to the required chemical properties.

상기 기재된 노광이 제 2 상태(B)로부터 제 1 상태(A)로의 복귀가 유도 방출을 기초로 일어나는 형광 염료의 사용에 한정되지 않는 것이 당연하다. 그보다는, 2개의 상태는 예컨대 스위칭 가능한 유기 염료의 상이한 구조적 아이소머리즘(isomerism) 상태(예컨대, 시스-트랜스 아이소머(cis-trans isomers)가 될 수 있으며, 이것의 제 1 상태는 형광이 될수 있는 상태이며 이러한 것는 제 2 상태에는 해당되지 않는다. 이러한 원칙은 예컨대 소위 RESOLFT(가역적 가포화 광학 형광 전이) 현미경에서 사용되고 예컨대 스위칭 가능한 프로틴이 또한 인접한 유기 염료로 사용될 수 있다. 감광성 층에 대한 이러한 물질의 사용은 강도 임계값을 극복하기 위해 요구되는 강도가 통상적으로 유도 방출의 결과로서 전이를 위한 경우보다 낮다는 장점을 갖는다.It is natural that the return described above from the second state (B) to the first state (A) is not limited to the use of fluorescent dyes which occur on the basis of an induced emission. Rather, the two states can be, for example, different structural isomerism states of a switchable organic dye (e.g., cis-trans isomers, the first state of which can be fluorescence This principle is used, for example, in the so-called RESOLFT (reversible saturation optical fluorescence transition) microscope, and for example, switchable proteins can also be used as adjacent organic dyes. This material for the photosensitive layer Has the advantage that the strength required to overcome the intensity threshold is typically lower than that for transition as a result of induced release.

감광성 층의 다른 형태가 또한 적절할 경우 본 명세서에 기재된 노광 공정을 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우에 필수적인 것은 감광성 층이 적어도 2개의 상태를 갖는 입자를 갖고, 이 상태들 사이에서 전이가 가역적인 방식으로 수행될 수 있다는 것이다.Other forms of the photosensitive layer may also be used for the exposure process described herein if appropriate. Essential in this case is that the photosensitive layer has particles with at least two states, and the transition between these states can be carried out in a reversible manner.

요약하자면, 상기 기재된 방식으로, 복수의 부분 지역에서의 웨이퍼의 평행 노광을 수행하는 것이 가능하고, 이 영역의 범위는 각각의 경우에 대략 회절 한계의 크기이다. 상기 기재된 수단에 의해, 회절 한계 이상으로 해상도를 증가시키고 그렇게 함으로써 스캐닝 노광에 의하여 개별적인 부분 지역 내의 패터닝을 인에이블링하는 것이 가능하다. 높은 해상도를 갖는 감광성 층의 효과적이고 비용 효율적인 노광이 이러한 방식으로 성취될 수 있다.In summary, in the manner described above, it is possible to perform a parallel exposure of a wafer in a plurality of subregions, the range of which is roughly the magnitude of the diffraction limit in each case. By means described above it is possible to increase the resolution beyond the diffraction limit and thereby enable patterning within the individual partial regions by scanning exposure. An effective and cost effective exposure of the photosensitive layer with a high resolution can be achieved in this way.

Claims

As the exposure apparatus 5,
A substrate 6 having a photosensitive layer 1,
A generating device 7 for generating a plurality of exposure light beams 3 having an exposure wavelength lambda _B each of the exposure light beams 3 is assigned to partial areas 2a to 2h of the photosensitive layer 1 , The generating device 7 calculates the maximum intensity I _MAX exceeding the intensity threshold I _S to convert the photosensitive layer 1 from the second state B to the first state A - < / RTI >
A moving device (13) for moving the exposure light beam (3) with respect to the individually assigned partial areas (2a to 2h), and
An excitation light source 31 for generating an excitation radiation beam 32 having an excitation wavelength lambda _A to convert the photosensitive layer 1 from the first state A to the second state B, &Lt; / RTI &
Wherein the excitation light source (31) is designed to produce an excitation radiation (32) having an intensity profile (I _A ) varying in a position-dependent manner on the photosensitive layer (1).

The method of claim 1 wherein the transition from the first state (A) to the second state (B) is reversible and the photosensitive layer (1) is permanently changed only in the second state (B) And can be converted to a chemical state (C).

The exposure apparatus according to claim 2, further comprising a fixed light source (34) for converting the photosensitive layer (1) from the second state (B) to the permanently changed chemical state (C).

The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the partial regions (2a to 2h) to which the exposure light beams (3) are individually assigned are at least partially overlapped.

The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the excitation radiation (32) has a maximum intensity (I _MAX ) between two exposure beams (3) impinging in an adjacent manner on the photosensitive layer (1) Exposure apparatus.

The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the transition from the second state (B) to the first state (A) is irreversible.

The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the photosensitive layer (1) comprises a switchable organic dye or a switchable chalcogenide.

8. The apparatus according to claim 7, wherein the second state (B) of the switchable organic dye is convertible to the first state (A) of the switchable organic dye by induced emission.

8. The apparatus of claim 7, wherein the first state (A) and the second state (B) are different structural isomerism states of the switchable organic dye.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the generating device (7) has raster devices (8, 8a to 8c) with a plurality of switchable raster elements (9, 9a to 9c) (3) in a manner dependent on the structure to be produced on the photosensitive layer (1).

11. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the raster elements (9a to 9c) of the raster devices (8a to 8c) are embodied as diaphragm switchable with respect to the individual exposure light beam (3).

11. An exposure apparatus according to claim 10, wherein said raster device is implemented as an LCD array (9a), as a laser diode array (9b) or as an OLED array (9c).

11. An exposure apparatus according to claim 10, wherein said raster element is embodied as a reflector (9) switchable with respect to an individual exposure light beam (3).

14. The apparatus according to claim 13, wherein the raster device is implemented as a micromirror array (8).

The exposure apparatus according to claim 10, wherein the moving device (13) has at least one displacement unit (14) for displacing the raster device (8, 8a to 8c) with respect to the photosensitive layer (1).

11. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the generating device (7) has a lighting device (7b) for illuminating the raster device (8a).

The exposure apparatus according to claim 10, further comprising a lens (12) for reduced imaging of the raster device (8, 8a-8c) onto the photosensitive layer (1).

1. A method for patterned exposure of a photosensitive layer (1)
- generating a plurality of exposure light beams (3), each exposure light beam (3) being assigned to partial areas (2a to 2h) of the photosensitive layer (1), and
And moving the exposure light beam (3) with respect to the individually assigned partial areas (2a to 2h)
The exposure light beam 3 is generated with a maximum intensity I _MAX greater than an intensity threshold I _S to convert the photosensitive layer 1 from the second state B to the first state A, Exciting the photosensitive layer with excitation radiation (32) to convert the photosensitive layer (1) from the first state (A) to the second state (B) and exciting the photosensitive layer in an area not provided for patterning Returning the photosensitive layer (1) from the second state (B) to the first state (A)
Exciting the photosensitive layer comprises exposing the photosensitive layer to excitation by the excitation radiation (32) having an intensity profile (I _A ) varying in a position-dependent manner on the photosensitive layer (1) (1).