KR20010020912A - 렌즈 장착 구조물 및 렌즈를 유지하는 구조물을 조립하는방법 - Google Patents

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KR20010020912A
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Abstract

렌즈 장착을 위한 셀은 방사상 만곡 장착부에 부착된 복수의 시트를 포함할 수 잇는 한세트의 탄력적인 장착 구조물, 한세트의 순응 소프트 장착부 또는 방사상 만곡 장착부와 소프트 장착부의 조합을 포함한다. 방사상 만곡 장착부는 또한 만곡 장착부의 대향 단부에 연장하는 한쌍의 만곡부를 포함한다. 만곡부는 렌즈가 온도 변화에 의해 셀에 대하여 방사상으로 팽창 및 수축하도록 한다. 시트는 만곡 장착부에 부착되어 중력 또는 진동에 의해 만곡 장착부상의 토션 모멘트를 방지한다. 또한, 방사상 팽창에 의한 방사상 만곡 장착부에 토션 모멘트가 없다. 소프트 장착 세트는 렌즈를 과도하게 억누르지 않고 중력 하중을 분배하는 스프링 부재를 포함한다.

Description

렌즈 장착 구조물 및 렌즈를 유지하는 구조물을 조립하는 방법 {A STRUCTURE FOR MOUNTING A LENS AND A METHOD FOR ASSEMBLING A STRUCTURE FOR HOLDING A LENS}
본 발명은 렌즈 장착 구조물에 관한 것으로, 특히 무게 및 온도 인자에 의한 렌즈의 왜곡을 최소화하는 준운동학적으로 분배된 주변 렌즈 장착 어셈블리에 관한 것이다.
광학 렌즈 시스템의 설계자는 반도체 장치를 생성하는 반도체 리소그래피 응용 등의 많은 응용을 위한 좀더 강력하고, 좀더 정확하고, 좀더 복잡한 시스템을 개발해왔다. 이들 렌즈 시스템은 매우 정확해야 하며, 시스템을 조립하고, 저장하고, 출하하는 동안 및 렌즈 시스템의 동작동안 온도 변화 및 각각의 렌즈 및 렌즈 어셈블리의 무게에 의한 각각의 렌즈의 왜곡을 최소화해야 한다.
각각의 렌즈는, 일반적으로 각각의 렌즈를 균일하게 지지하여 시스템을 조립하는 동안 발생되고 온도 변화에 의해 발생될 수 있는 기계적인 문제를 최소화하도록 설계된 렌즈 셀내에 장착된다. 일반적으로, 각각의 렌즈는 렌즈에 환형상 지지체를 설치하는 별개의 렌즈 셀내에 장착된다. 렌즈는 예를 들어 클램프, 클립, 나사의 각각 또는 이들을 결합한 기계적 소자, 에폭시 등의 접착제 또는 유지 링을 이용하는 등의 다양한 방법으로 장착될 수 있다. 장착 소자, 무게에 의해 발생된 스트레스, 특히 온도 변화에 의한 렌즈 및 셀의 팽창 및 축소에 의해 발생되는 스트레스 및 왜곡은 광학 특성에 심각하게 영향을 줄 수 있으며, 그로 인해 렌즈 시스템의 동작에 영향을 줄 수 있다.
이들 바람직하지 못한 효과는 렌즈 시스템을 형성하기 위하여 서로 스택된 복수의 렌즈 셀을 함께 장착함으로써 더 확대된다. 10개 내지 20개의 각각의 셀을 포함할 수 있는 렌즈 셀이 단일 형태, 일반적으로 렌즈 배럴 어셈블리로 함께 조립된다. 어셈블리는 각각의 렌즈를 정밀하게 정렬하고 위치결정해야 하며 축 및 방사적으로 엄격한 허용 오차내에 적당한 광학적 정렬을 유지해야 한다. 바람직하게, 렌즈들은 개별적으로 렌즈내에 장착되고 셀은 각각의 렌즈의 광학면에 최소의 효과를 갖는 렌즈 시스템내에 정확하게 조립될 수 있다.
설명한 바와 같이, 반도체 리소그래피 장치에 사용되는 렌즈 장착 구조물과 개별적인 렌즈에 대한 스트레스와 왜곡을 최소화하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 장치는 집적 회로내의 매우 작은 외형 크기 구조를 포토리소그래픽하게 형성하는데 사용된다. 이러한 외형은 끊임없이 크기를 1 미크론보다 작게 감소되고, 현재 공통적으로 1 미크론의 몇분의 1 이다. 따라서, 이들 렌즈 시스템의 하나의 렌즈의 매우 작은 왜곡조차도 이러한 정밀 응용에서 중요한 정확도/정렬 문제를 나타낼 수 있다.
렌즈 셀내에 렌즈를 장착하여 렌즈 배럴 어셈블리를 형성하는 구조물의 예는 Bacich 의 미국 특허 제 4,733,945 호에 개시되어 있다. Bacich 는 셀내에 형성된 캔틸레버 (cantilever) 형 만곡부상에 위치한 3개의 시트(seat)점의 셀에 렌즈를 접착 본딩한다. 셀과 렌즈가 온도 변화에 의해 서로에 대하여 팽창하거나 수축함에 따라, 캔틸레버 만곡부는 구부려져 렌즈가 기계적 스트레스에 의해 왜곡되지 않게 된다. 그러나, 몇가지 응용에 대하여, Bacich 구조물은 몇가지 결점이 있다. 먼저, Bacich 렌즈는 3개의 주변 위치에서의 셀에 의해 장착되고 지지되기 때문에, 중력은 렌즈가 장착부사이에서 처지도록 한다. 처지는 문제는 Bacich 구조물에 더 많은 시트(seat)를 부가함으로써 해결될 수 있지만, 이러한 시트의 부가는 또다른 문제를 일으킬 수 있다. 예를 들면, 추가의 시트를 부가하는 것은 광축 방향으로 렌즈를 과도하게 억누를 수도 있다. 또한, 불완전한 가공때문에, 렌즈 시트가 동일평면이 아닐 수도 있고, 또한 렌즈의 기계적 스트레스와 왜곡을 유도할 수도 있다.
또다른 Bacich 의 잠재적인 결점은 광축 방향의 로딩에 의해 캔틸레버형 만곡부가 토션 스트레스 (torsion stress) 를 받을 수 있다는 것이다. 이것은 광축방향의 렌즈 시트의 강성을 감소시켜, 만곡부의 진동의 고유 주파수를 감소시킨다. 진동의 고유 주파수가 너무 낮으면, 렌즈의 바람직하지 못한 진동을 촉진할 수 있고, 또한 렌즈 시스템의 광특성의 왜곡을 촉진할 수 있다. 또한, 캔틸레버 만곡부는 만곡부가 구부러질때 렌즈상의 몇가지 회전 토오크를 일으킬 수 있는 비대칭 형상을 갖는다.
몇가지 종래의 셀 설계는 기계적 시트없이 접착제로 렌즈에 부착된 3개이상의 방사상 만곡부를 이용한다. 이것은 상술한 바와 같이 기계가공 허용오차 유도 에러를 제거하지만, 이들 설계는 여전히 불균일한 가열에 민감하고 셀 왜곡을 직접 렌즈에 전달한다.
만곡 구조물을 이용한 종래의 기계적 클램핑 설계는 렌즈에 방사상으로 순응하도록 한다. 접착제가 사용되면, 경화하는 동안의 기체 제거, 장기 안정성, 수축, 배치 안정성, 긴 경화시간에 의한 긴 조립 시간, 및 분해, 조절, 및 재조립동안의 어려움을 일으키는 문제가 있다.
렌즈의 주변에 분배된 렌즈 지지체를 갖는 셀에 렌즈를 운동학적 또는 준운동학적으로 장착하여 렌즈 장착 구조물에 의한 최소량의 왜곡 및 과도한 압박, 장착된 렌즈에 영향을 미치는 중력, 및 온도변화에 의한 스트레스를 피하는 것이 바람직하다.
도 1 은 본 발명에 따른 셀내에 준운동학적으로 장착될 렌즈의 일실시예의 단면도.
도 2a 는 본 발명에 따른 렌즈 장착 셀의 일실시예의 사시도.
도 2b 는 도 2a 의 셀의 확대부분사시도.
도 2c 는 본 발명에 따른 방사상 만곡 장착부의 확대평면도.
도 3 은 도 2a 의 셀과 지지체의 부분분해사시도.
도 3a 는 렌즈를 지지하는 도 3 의 소프트 장착부를 나타내는 확대부분단면도.
도 4 는 3개의 방사상 만곡 렌즈 지지체를 따라 복수의 소프트 지지체에 의해 셀내에 장착된 렌즈의 개략평면도.
도 5 는 왜곡을 일으키지 않고 방사상 만곡 지지체의 렌즈를 장착하는데 사용되는 툴의 동작을 나타내는 도면.
도 6a-6c 는 만곡 지지체에 대해 렌즈를 클램핑하는 클램핑 스프링의 일실시예를 나타내는 도면.
도 7 은 클램핑 스프링 어셈블리의 분해사시도.
도 8 은 렌즈 셀의 제 2 실시예를 나타내는 도면.
도 9a 및 9b 는 도 8 의 렌즈 셀의 부분분해도 및 그 어셈블리를 나타내는 도면.
도 10 은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 클램핑 스프링 어셈블리의 확대사시도.
도 11 은 도 10 의 렌즈 클램프 블록의 상세를 나타내는 확대측면사시도.
도 12 는 본 발명에 따른 장치에 의해 반도체 장치를 제조하는 방법을 나타내는 플로우챠트.
다른 도면의 동일한 참조부호의 사용은 구조적 및/또는 기능적으로 유사하거나 동일한 요소를 가리킨다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 렌즈 12: 주변 리지
16: 주변 표면부 20: 셀
22: 방사상 만곡 장착부 24: 본체
32: 내벽 34: 렌즈 시트
본 발명에 의해, 중력 및 온도 인자에 의한 렌즈의 왜곡을 최소화하기 위한 준운동학적, 분배된 주변 지지 렌즈 장착 어셈블리가 제공된다. 렌즈 장착 어셈블리는 렌즈를 장착하는 셀을 포함한다. 복수의 셀은 함께 조립되어 렌즈 시스템 또는 렌즈 배럴 어셈블리를 형성한다. 각각의 셀은 셀내에 형성된 방사상 만곡 지지체에 부착된 한세트의 시트를 포함한다. 만곡부는, 렌즈 소자상의 힘 및 그 결과의 왜곡을 최소화하면서, 렌즈 및 셀이 온도 변화에 의해 상이하게 팽창하거나 수축하도록 한다. 렌즈의 중심은 균일하게 온도 변화하는 동안 셀에 대하여 시프트하지 않는다. 시트는 중력, 상이한 팽창 또는 진동에 의해 만곡부상의 비틀림 또는 구부러짐 모멘트를 방지하기 위하여 각각의 방사상 만곡 장착부에 부착된다.
렌즈는 바람직하게 렌즈 주변에 고르게 이격된 3개의 장착 시트를 갖는다. 시트는 렌즈의 표면 외형 (예를 들어, 평면, 원뿔, 구형상 등) 에 매칭하도록 가공된다. 각각의 시트의 크기는 렌즈 재료의 허용가능한 접촉 압력을 초과하지 않고 비매칭표면의 과도한 억눌림효과를 감소시키도록 최소화된다. 다른 방법으로, 점접촉은 시트 (예를 들어, 구형상 렌즈의 평평한 시트, 또는 평평한 렌즈 표면상의 볼록 시트) 에서 사용될 수 있어, 렌즈 재료가 접촉 스트레스를 허용할 수 있으면 과도한 억눌림의 가능성이 더 감소된다.
셀은 또한 렌즈를 과도하게 억누르지 않고 중력 하중을 더 분배하기 위하여, 시트에 더하여 한세트의 소프트 장착부를 포함한다. 소프트 장착부는 방사상 만곡 장착부사이에서 렌즈의 주변부에 고르게 이격되는 것이 바람직하다. 소프트 장착부는 중력의 영향에 대항하기 위하여 렌즈의 일측에 대하여 순응하여 구부러진다. 각각의 소프트 장착부는 렌즈에 대하여 가해지는 힘이 시트와 소프트 장착부의 결합된 수에 의해 분할된 렌즈의 총중량과 동일하도록 미리 로드된다. 이것은 렌즈의 중량이 모든 시트와 소프트 장착부에 의해 동일하게 유지되도록 한다.
렌즈가 온도 변화에 의해 셀에 대하여 팽창하거나 수축함에 따라, 렌즈가 기계적 왜곡을 일으킬 수 있는 높은 하중을 받지 않도록 접선의 만곡 장착부는 방사상으로 구부러진다. 각각의 렌즈는, 중력 또는 기계적인 진동 등의 힘에 의해 만곡부상에 토션 모멘트가 없도록 위치지정된 시트상의 각각의 관련된 방사상 만곡 장착부에 부착된다. 렌즈 시트는 실질적으로 방사상 팽창에 의해 만곡부상에 토션 모멘트가 없도록 만곡 장착부의 중심에 위치지정된다. 만곡부는 상이한 팽창에 의해 렌즈가 회전하는 것을 방지하는 접선 만곡 구조물을 갖는다.
렌즈는 만곡 장착부의 방사상 순응에 영향을 주지 않고 렌즈 시트에 클램프된다. 일실시예에 있어서, 순응 클램프는 각각의 시트에 대하여 렌즈에 압력을 가한다. 이 클램프는 순응하므로, 셀 시트에 대하여 렌즈를 클램프하는 클램핑력은 기계가공 허용오차, 조립 기술 및 온도 변화에 비교적 둔감하다. 순응 클램프는 또한 렌즈에 방사상 또는 접선으로의 힘 또는 모멘트를 최소화한다. 이 기계적인 클램프는 접착 본드를 인가하거나 파기하지 않고 셀의 조립 및 분해를 반복할 수 있게 한다.
도 1 을 참조하면, 렌즈 (10) 의 일실시예가 단면도로 나타나 있다. 일실시예에서, 렌즈 (10) 는 반도체 리소그래피 장치 (도시하지 않음) 에 이용될 수 있다. 렌즈 (10) 는 일반적으로 200 내지 300 ㎜ (약 12 인치) 의 직경 (D) 과 1 내지 5 Kg 의 중량을 갖는다. 그러나, 다른 크기 중량이 이용될 수 있으며, 본 발명의 범위내에서 고려될 수 있다. 렌즈 (10) 는 바람직하게 주변 에지 (14) 상에 형성된 주변 리지 (circumferenctial ridge; 12) 를 포함한다. 리지 (12) 는 필수적인 것은 아니지만, 렌즈 (10) 의 기계적 클램프력에 의한 렌즈 (10) 의 에지의 광학적 변형을 실질적으로 감소시키고 렌즈 (10) 상에 클램프력의 방사상 성분을 제거하기 위하여 유용한 광표면을 증가시키는데 유리하다. 종래기술에서, 렌즈는 종종 렌즈 주변의 광표면을 차단하는 렌즈의 주변 표면부 (16) 상에 클램프되거나 고정되어 렌즈 표면이 변형될 수 있고, 주변 표면부 (16) 에 클램프된 렌즈 표면이 만곡되기 때문에, 왜곡을 일으킬 수 있는 방사상의 힘이 렌즈에 가해진다. 렌즈 (10) 가 리지 (12) 상에 유지되어 클램프되기 때문에, 기계적 클램프에 의한 렌즈 (10) 광경로의 변형 및 왜곡이 최소화된다.
도 2a-2c 은 렌즈 (10) 를 장착하는 개선된 셀 (20) 의 제 1 실시예를 나타낸다. 셀 (20) 은, 렌즈에 대한 매우 안정한 장착 구조물을 형성하지만 소망의 정밀 기계가공이 가능한 황동 등의 정밀재료로 형성된다. 셀 (20) 은 렌즈 (10) 가 장착된 복수의 방사상 만곡 장착 구조 (22) 를 포함한다. 각각의 방사상 만곡 장착부 (22) 는 본체 (24) 에 형성된 슬롯 (26) 을 따라 셀 (20) 의 주본체 또는 링 (24) 로부터 분리된다. 방사상 만곡 장착부 (22) 는 방사상 만곡 장착부 (22) 의 대향단부에서 만곡부 (28, 30) 를 통해 본체 (24) 에 일체적으로 접속되어 있다. 방사상 만곡 장착부 (22) 는 셀 본체 (24) 의 내벽 (32) 상에 형성된다. 셀 (20) 의 벽 (32) 상에 형성된 3개의 만곡 장착부가 있는 것이 바람직하다. 방사상 만곡 장착부 (22) 의 각각은 방사상 만곡 장착부의 중심점에 부착되거나 일체적으로 형성된 렌즈 시트 (34) 를 포함한다. 이 중심 장착 위치는 실질적으로 렌즈 (10) 과 셀 본체 (24) 의 상이한 방사상 팽창에 의한 방사상 만곡 장착부 (22) 상의 임의의 토션 모멘트 (torsion moment) 를 제거한다. 만곡부 (28, 30) 는 방사상 만곡 장착부 (22) 가 낮은 방사상 강성 및 높은 접선 및 축 (수직) 강성을 갖도록 동일평면의 얇은 플랫 플레이트로서 제조된다. 또한, 만곡부 (28, 30) 는 도 2c 에 도시한 바와 같이 만곡부 (28, 30) 에 의해 정의된 평면이 시트 (34) 의 근접한 중심을 교차하도록 위치지정된다. 이 위치지정은 방사상 만곡 장착부 (22) 상에 접선 및 축 (수직) 으로 힘이 생성되는 것을 방지한다. 방사상 만곡 장착부 (22) 는 또한 이하 서술할 스프링 어셈블리가 장착될 수 있는 로케이터 슬롯 (23) 을 포함한다. 이 방사상 만곡 장착부 (22) 는 렌즈 (10) 에 대한 소망의 3점 장착 플랫폼을 제공한다.
셀 본체 (24) 는 또한 도 3 에 도시한 바와 같이 복수의 소프트 장착부 또는 지지체 (38) 로 이용되는 복수의 소프트 장착 절단부 (36) 을 포함한다. 각각의 절단부 (36) 은 각각의 통로 (40) 를 통해 셀 본체 (24) 의 내부와 소통한다. 각각의 소프트 장착부 (38) 는, 절단부 (36) 상에 장착될때 통로 (40) 를 통해 연장하도록 하는 크기로 제조된 탄력있는 텅 (tongue) 또는 블레이드 스프링 (42) 을 포함한다. 블레이드 (42) 는 볼트 (48) 와 같은 고정 장치에 의해 함께 클램프된 상부 블록 (44) 및 하부 블록 (46) 사이에 유지된다. 블레이드 (42) 는 블레이드 (42) 에 의해 정의된 각 (θ)으로 셀 본체 (24) 의 내벽에 직교하는 평면에 위치지정되어, 블레이드가 렌즈 (10) 중량의 소망의 일부에 의해 변형될때, 블레이드 (42) 의 팁부분 (50) 이 렌즈 (10) 상의 리지 (12) 의 표면에 평행하게 되도록 한다. 이것은 도 3a 에 도시되어 있다. 볼트 (48) 는 절단부 (36) 의 소프트 장착부 (38) 를 장착하는데 이용된다. 블레이드 (42) 의 팁부분 (50) 은 통로 (40) 를 통해 연장하며, 방사상 만곡 장착 시트 (34) 에 더하여 렌즈 (10) 를 위한 복수의 지지 부재를 형성한다.
한세트의 소프트 지지체 (38) 는 렌즈를 과도하게 억누르지 않고 중력 하중를 분산하기 위하여 선택된다. 바람직한 일실시예에 있어서, 도 4 에 도시한 바와 같이, 소프트 지지체는 광축 방향으로 렌즈 (10) 의 중량의 일부를 지지하는 9개의 캔틸레버 블레이드 (42) 의 한세트를 포함한다. 캔틸레버 블레이드 (42) 는 광축 방향으로 순응한다. 그러므로, 방사상 만곡 장착부 (22) 상의 3개의 시트 (34) 에 의해 결정된대로 렌즈 위치를 과도하게 억누르지 않는다. 대신에, 블레이드 (42) 는 렌즈 (10) 의 좀더 분배된 지지체를 제공하여 중력에 의한 임의의 왜곡에 대항한다. 소프트 장착의 순응의 또다른 이점은 기계적 가공 허용오차에 대한 지지력의 낮은 민감도이다. 또한, 셀 (20) 이 왜곡되면, 예를들어, 평평하지 않은 표면에 대하여 눌리기 때문에, 셀 왜곡은 대응하는 큰 렌즈 왜곡을 일으키지 않는다. 명확히 말하면, 셀 왜곡이 렌즈 시트 (34) 중의 하나의 위치를 변경해도, 렌즈가 광학 방향으로 과도하게 억눌리지 않기 때문에, 그결과 발생되는 렌즈 (10) 의 왜곡은 최소화될 것이다.
바람직하게, 소프트 장착부 (38) 는 방사방향으로 순응하여 차등의 팽창을 허용해야 한다. 캔틸레버 스프링은 방사방향으로 순응하지 않아 바람직하지 않은 방사상의 힘을 생성할 수 있다. 그러나, 렌즈 (10) 에 대한 최대의 바람직하지 않은 힘은 캔틸레버 스프링 팁 (50) 과 렌즈 (10) 간의 마찰 계수 및 낮은 접촉력에 의해 제한된다. 압축된 또는 연장된 코일 스프링, 마그네트, 또는 다른 적절한 스프링을 포함하는 또다른 소프트 장착 스프링이 가능하며, 방사상으로 순응할 수도 있고, 순응하지 않을 수도 있다.
9개의 소프트 장착 블레이드 (42) 세트가 도 2a 및 도 4 에 나타낸 바와 같이 3개의 방사상 만곡 장착부 (22) 의 각각의 사이에 3개의 세트로 이격되어 있다. 이것은 하중을 분배하고 시트 (34) 를 따라 근접 대칭 렌즈 지지체를 제공하고, 각각의 블레이드 (42) 및 각각의 시트 (34) 는 렌즈 (10) 의 중력 하중의 12분의 1을 지지하도록 설계된다. 소프트 지지체 (38) 의 다른 세트는 또한 시트 (34) 와 고르게 이격될 수 있는 3 개, 6 개, 또는 그 이상이 사용될 수도 있다.
렌즈 (10) 가 블레이드 (42) 의 팁 부분 (50) 에 놓이는 동안, 렌즈 (10) 는 바람직하게 스프링 어셈블리 (52) 에 의해 방사상 만곡 장착부 (22) 에 기계적으로 클램프된다. 스프링 어셈블리 (52) 는 도 3, 5, 6a-c, 및 7 에 도시되어 있다. 스프링 어셈블리 (52) 는 도 6a-c 에 변형된 상태로 잘 도시되어 있는 바와 같이 스프링 부재 (54) 를 포함한다. 스프링 부재 (54) 는, 복수의 슬롯 (58) 을 가지며 일방향으로 구부러지도록 설계된 제 1 스프링 부분 (56) 을 포함한다. 부분 (56) 은 길이방향 슬롯 (62) 에 의해 반대로 구부러지는 제 2 스프링 부분 (60) 으로부터 분리된다.
도 7 에 가장 잘 도시된 스프링 어셈블리 (52) 는 부재 (54), 로케이터 플레이트 (64), 클램핑 블록 (66) 및 스페이서 블록 (68) 을 포함한다. 플레이트 (64) 는 스페이서 블록 (68) 을 위치지정하는 애퍼처 (70), 장착 애퍼처 (72), 및 단부 (76) 의 로케이터 슬롯 (74) 을 포함한다. 스프링 부재 (54) 와 블록 (66) 은 매칭 장착 애퍼처 (78, 80) 을 포함한다. 블록 (66) 은, 또한, 스프링 어셈블리 (52) 가 방사상 만곡 장착부 (22) 상에 장착될때, 부재 (54) 에 대하여 누르고 로케이터 슬롯 (74) 에 맞춘 종속 위치지정부 (82) 를 포함한다. 스프링 어셈블리 (52) 가 방사상 만곡 장착부 (22) 에 장착되면, 클램핑 블록 (66) 의 위치지정부 (82) 는 방사상 만곡 장착부의 로케이터 슬롯 (23) 에 맞물린다. 스프링 어셈블리 (52) 는 도시된 바와 같이 헥스(hex) 소켓 헤드 볼트와 같은 볼트 (84) 로 함께 고정되거나 장착된다. 스프링 어셈블리 (52) 는, 방사상 만곡 장착부 (22) 의 나사형상의 통로 (88) (도 2b) 로 볼트를 조이는데 사용되는 적절한 렌치 (86) 와 볼트 (84) 를 이용하여 장착된다. 방사상 만곡 장착부 (22) 또는 렌즈 (10) 상에 토오크가 가해지는 것을 피하기 위하여, 안티토오크 (anti-torque) 툴 (90) 이 방사상 만곡 장착부 (22) 의 상부에 형성된 한쌍의 애퍼처 (92) (도 2b 및 2c) 에 맞물린다. 툴 (90) 은 한쌍의 암 (94) 를 포함하고, 한쌍의 암 (94) 의 각각은 애퍼처 (92) 와 매칭하는 핀 또는 로드 (96) 을 포함하고 볼트 (84) 가 조여질때 스트레스를 방지하도록 결합된다. 툴 (90) 은, 암 (94) 이 연장하고 조립 및 분해하는동안 적절한 위치에 스프링 어셈블리 (52) 를 유지하는데 이용되는 핸들 (98) 을 포함한다.
도 8, 9a, 9b 는 본 발명의 개선된 렌즈 셀 (100) 의 제 2 실시예를 나타낸다. 셀 (100) 은 셀 (20) 과 전체 구조에 있어서 매우 유사하며, 동일한 부호는동일 또는 기능적으로 동일한 소자를 표시하도록 사용되고, 셀 (100) 과 그 장착 구조에 있어서 주요한 차이점만을 상세히 설명한다. 셀 (100) 은 방사상 만곡 장착부 (22) 와 매우 유사한 복수의 방사상 만곡 장착부 (102) 를 가지고 있지만, 이는 다른 스프링 어셈블리 (104) 를 지지하기 위하여 형성된다. 스프링 어셈블리 (104) 는 스프링 어셈블리 (52) 와 기능적으로 유사하지만, 스프링 어셈블리 (104) 는 이하 설명하는 바와 같이 구조에 있어서 상이하다.
방사상 만곡 장착부 (102) 는 렌즈 시트 (34) 를 포함한다. 또한, 방사상 만곡 장착부 (102) 및 만곡부 (109, 110) 은 상술한 실시예와 마찬가지로 셀 본체 (108) 의 슬롯 (106) 에 의해 형성된다. 그러나, 이 제 2 실시예에 있어서, 리프형 (leaf-type) 클램핑 스프링 (116) 은 렌즈 (10) 에 클램핑력을 제공한다. 클램핑 스프링 어셈블리 (104) 는 긴 클램핑 블록 (112) 을 포함하며, 그 긴 클램핑 블록은 장착부를 수용하기 위하여 그 일측부에 형성되고 리프형 스프링 블레이드 부재 (116) 을 구부리는 노치 (114) 를 갖는다.
도 10 에 도시한 바와 같이, 스프링 부재 (116) 는 제 2 노치 (118) 에 장착되며, 이 제 2 노치는 블록 (112) 의 하부에 형성되고 노치 (114) 를 초과하여 연장한다. 스프링 부재 (116) 는 상부 및 하부 암 (121, 123) 을 갖는 렌즈 클램프 블록 (120) 을 탄력적으로 바이어스하여 시트 (34) 에 렌즈 (10; 도시생략) 를 클램프한다. 블록 (120) 은 방사상 만곡 장착부 (102) 에 형성된 정렬 슬롯 (122) 에 미끄러지도록 결합된다. 클램핑 스프링 어셈블리 (104) 는 한쌍의 볼트 (84) 를 이용하는 방사상 만곡 장착부 (102) 상에 장착되고, 이들 볼트는 방사상 만곡 장착부 (102) 의 상부에 형성된 나사형상의 통로 (88) 에 맞물리는 나상형상으로 깎인다.
도 11에 도시한 바와 같이, 렌즈 클램프 블록 (120) 은 만곡 힌지 (127) 를 정의하는 상부 암 (121) 의 상부 및 하부면상에 형성된 2개의 슬롯 (125) 을 갖는다. 만곡 힌지 (127) 는 렌즈 클램프 블록 (120) 의 렌즈 접촉면 (129) 이 클램프될때의 렌즈 (10) 와 일치하도록 하여 렌즈 (10) 또는 방사상 만곡 장착부 (102) 의 기계적인 치수의 작은 변화가 클램프의 표면 접촉을 방해하지 않도록 한다.
도 9a 를 참조하면, 안티토오크 툴 (124) 를 이용하여 토오크 스트레스에 대하여 정렬하는 동안, 클램핑 스프링 어셈블리 (104) 는 다시 볼트 (84) 로 장착된다. 툴 (124) 은 한쌍의 암 (126, 128) 을 가지며, 한쌍의 암의 각각은 방사상 만곡 장착부 (102) 에 형성된 애퍼처 (92) 에 맞물리는 종속봉 (96) 을 포함한다. 툴 (124) 은 방사상 만곡 장착부 (102) 상의 클램핑 스프링 어셈블리 (104) 를 조립 및 분해하는 동안, 토오크 스트레스를 실질적으로 제거할 수 있다.
렌즈 셀 (100) 은 또한 바람직하게 제 1 실시예에 대하여 설명한 소프트 장착부 (38) 과 기능적으로 동등한 복수의 소프트 장착부 (130) 을 포함한다. 장착부 (130) 는 꼭들어맞는 한쌍의 블록 (132, 134) 을 통해 삽입된 한쌍의 볼트 (48) 에 의해 클램프된 블레이드 (42) 를 포함한다. 한쌍의 블록 (134) 중의 하나는 블록쌍의 다른 하나 (132) 상에 형성된 한쌍의 상보 핑거 (140, 142) 와 맞물리는 한쌍의 단부 노치 (136, 138) 을 포함한다. 블록 (132, 134) 에 의해 형성된 꼭들어맞는 구조물은 볼트 (48) 가 조여질때 블록 (132, 134) 과 블레이드 스프링 (42) 가 서로에 대하여 미끄러지지 않도록 한다.
설명한 바와 같이, 본 발명은 렌즈의 주변 (16) 주위에서 준운동학적으로 억눌리는 기계적 클램프된 렌즈 (10) 를 포함한다. 셀 (20 또는 100) 은 시트 (34) 에 의해 제공된 플랫면 접촉에 의해 렌즈 (10) 의 실질적으로 과도한 억누름을 피하기 위하여 작은 영역 시트 (34) 상에 3점의 장착부를 제공한다. 시트 (34) 의 각각은, 렌즈 (10) 의 방사상 차등 팽창을 허용하지만 바람직한 높은 주파수 공진 모드를 제공하는 렌즈 (10) 의 높은 장착 강성을 유지하기 위하여 접선방향으로 및 수직으로 강성인 방사상 만곡 장착부 (22 또는 102) 의 부분이다.
스프링 어셈블리 (52 또는 104) 는 클램프 및 시트력사이의 오프셋에 의해 발생되는 임의의 잠재적인 모멘트를 제거하기 위하여 시트 (34) 의 바로 위의 렌즈 (10) 를 기계적으로 클램프한다. 렌즈 (10) 를 기계적으로 클램프함으로써, 기체 제거된 접착제와 파괴적인 분해의 고유의 문제가 해소된다. 개시된 순응 클램핑 기구를 갖는 스프링 어셈블리 (52 또는 104) 를 설치함으로써, 기계적인 허용오차에 의한 몇가지 잠재적인 기계적 차 및 크기의 차에도 불구하고, 클램핑력은 실질적으로 균일하고 일정하게 인가된다. 클램핑 기구는 방사상 만곡 장착부 (22 또는 102) 에 부착되어 렌즈 (10) 과 셀 (20 또는 100) 의 차등 팽창에 의한 렌즈 (10) 의 과도한 억눌림을 방지한다.
상술한 것에 대한 다른 구성에 있어서, 스프링 어셈블리 (52 또는 104) 및 렌즈 시트 (34) 의 위치는 렌즈 셀 (20 또는 100) 상의 다른 위치로 변경될 수 있다. 예를 들어, 각각의 렌즈 시트 (34) 는 렌즈 시트 (34) 상에 설치된 스프링 어셈블리 (52 또는 104) 를 갖는 내벽 (32) 상에 설치될 수 있다. 이 구성에 있어서, 방사상 만곡 장착부 (22 또는 102) 는 방사상 구성을 제공하는 기능만을 수행한다.
방사상 만곡 장착부 (22 및 102) 에 의해 제공된 지지 구조물에 소프트 장착부 (38 또는 130) 를 부가하는 것은 3개의 시트 (34) 로부터 또다른 다수의 점, 바람직하게는 상술한 바와 같이 12개로 중력 하중을 분배한다. 본 출원인은 중력 하중을 분석하고 렌즈 (10) 상의 12개의 주변 지지점이 실질적으로 중력 변형을 방지하는 최적의 성능을 제공하는 것으로 판단하였다. 본 기술에 숙련된 자는 좀더 크고 및/또는 좀더 얇은 렌즈 또는 좀더 엄중한 렌즈 변형 설명서가 또다른 소프트 장착부를 필요로 할 수 있다는 것을 인식할 수 있다. 소프트 장착부 (38 또는 130) 의 블레이드 (42) 는 바람직하게 매우 정밀한 두께의 평평한 재료 (예를 들어, 금속, 세라믹, 또는 다른 적절한 평평한 재료) 로부터 형성된 순응 캔틸레버형 스프링이다. 두께의 임의의 변형은 또한 블레이드 (42) 의 폭을 변화시켜 강성에 있어서 소망의 균일성을 유지함으로써 보상될 수 있다. 블레이드 (42) 뿐만 아니라 슬롯 (26, 106) 은, 매우 정밀하고 재료의 내부 스트레스를 생성하지 않는 와이어 전자 방전 기구 (EDM) 을 사용함으로써 바람직하게 형성된다. 다른 방법으로, 블레이드 (42) 는 코일 스프링 또는 다른 형태의 바이어스 기구 (도시생략) 에 의해 대체될 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 렌즈 장착 구조물은 마스크 스테이지상에 유지된 마스크와 기판 스테이지상에 유지된 기판을 동기적으로 이동시킴으로써 기판상에 마스크 패턴을 노광하는 주사형 포토리소그래피 시스템 (미국 특허 5,473,410 호 참조) 등의 포토리소그래피 시스템 (노광 장치)에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 마스크와 기판이 정지하는 동안 마스크 패턴을 노광하고 연속적인 스텝에서 기판을 이동하는 스텝 앤드 리피트형 포토리소그래피 시스템에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 투영 광학 시스템을 사용하지 않고 마스크와 기판을 근접하여 위치시킴으로써 마스크 패턴을 노광하는 프록시미티 포토리소그래피 시스템에 적용될 수도 있다.
포토리소그래피 시스템의 사용은 반도체 제조의 포토리소그래피 시스템에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 액정 디스플레이 장치 패턴을 박막 자기 헤드를 제조하기 위한 포토리소그래피 시스템 및 직사각형 유리판에 노광하는 LCD 포토리소그래피 시스템에 널리 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 포토리소그래피 시스템을 위한 광원에 있어서, g 라인 (436 ㎚), i 라인 (365 ㎚), KrF 엑시머 레이저 (248 ㎚), ArF 엑시머 레이저 (193 ㎚), 및 F2레이저 (157 ㎚) 뿐만 아니라 x 선 및 전자빔 등의 하전 입자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자빔이 사용되는 경우, 열이온 방출형 란탄 헥사보라이드 (LaB6) 또는 탄탈 (Ta) 이 전자총으로서 사용될 수 있다. 또한, 전자빔이 사용되는 경우, 마스크를 사용하거나 마스크를 사용하지 않고 기판상에 직접 패턴을 형성하는 구조일 수도 있다.
포토리소그래피 시스템에 포함되는 투영 광학 시스템의 배율에 있어서, 시스템은 축소 시스템에 한정될 필요는 없다. 1× 또는 확대 시스템일 수도 있다.
투영 광학 시스템에 대해서, 엑시머 레이저 등의 원자외선이 사용되면, 원자외선을 투과하는 석영 및 플루오라이트 등의 유리 재료를 사용하는 것이 바람직하다. F2형 레이저 또는 x 선이 사용되면, 광학 시스템은 카타디옵트릭 (catadioptric) 또는 굴절 (레티클이 반사형인 것이 바람직하다) 되어야 하며, 전자빔이 사용되면, 전자 광학이 바람직하게 전자 렌즈 및 편향기로 구성되어야 한다. 두말할 필요없이, 전자빔에 대한 광경로는 진공이어야 한다.
또한, 포토리소그래피 시스템에서, 선형 모터 (미국 특허 제 5,623,853 호 또는 제 5,528,118 호 참조) 가 기판 스테이지 또는 마스크 스테이지에 사용되면, 선형 모터는 공기 베어링을 채용한 공기부양형이거나 로렌쯔력 또는 리액턴스력을 사용하는 자기부양형일 수 있다. 또한, 스테이지는 가이드를 따라 이동할 수 있고, 또는 가이드를 사용하지 않는 가이드리스 (guideless) 형을 사용할 수도 있다.
다른 방법으로, 스테이지는 대향하는 위치에 2차원으로 배열된 마그네트를 갖는 마그네트 유닛과 2차원으로 배열된 코일을 갖는 전기자 코일 유닛에 의해 발생된 전자력에 의해 스테이지를 구동하는 플래너 (planar) 모터에 의해 구동될 수 있다. 이러한 형태의 구동 시스템에 의해, 마그네트 유닛 또는 전기자 코일 유닛이 스테이지에 접속되고, 다른 유닛이 스테이지의 이동 평면측상에 장착된다.
상술한 스테이지의 이동은 포토리소그래피 시스템의 성능에 영향을 줄 수 있는 반응력을 발생한다. 웨이퍼 (기판) 스테이지 이동에 의해 발생된 반응력은 미국 특허 제 5,528,118 호 및 일본 특개평 8-166475 에 기재된 바와 같이 프레임 부재를 사용함으로써 바닥 (접지) 에 기계적으로 방출된다. 또한, 레티클 (마스크) 스테이지 이동에 의해 발생된 반응력은 미국 특허 5,874,820 호 및 일본 특개평 8-330224 호에 기재된 바와 같이 프레임 부재를 사용함으로써 바닥 (접지) 로 기계적으로 방출된다.
상술한 바와 같이, 상술한 실시예에 따른 포토리소그래피 시스템은 지정된 기계적 정확도, 전기적 정확도, 및 광학적 정확도를 유지하도록 첨부된 청구항에 목록화된 각각의 소자를 포함하는 다양한 서브시스템을 조립함으로써 제조될 수 있다. 다음의 조립을 하기 전에 다양한 정확도를 유지하기 위하여, 모든 광학 시스템이 그 광학적 정확도를 성취하도록 조절된다. 마찬가지로, 모든 기계적 시스템과 모든 전기적 시스템이 그 각각의 기계적 및 전기적 정확도를 성취하도록 조절된다. 각각의 서브시스템을 포토리소그래피 시스템에 조립하는 프로세스는 각각의 서브시스템사이의 기계적인 인터페이스, 전기 회로 배선 접속, 및 공기 압력 측정 접속을 포함한다. 또한, 다양한 서브시스템으로부터 포토리소그래피 시스템을 조립하기 전에 각각의 서브시스템이 조립되어야 하는 것은 두말할 나위없다. 일단 다양한 서브시스템을 사용하여 포토리소그래피 시스템이 조립되면, 모든 정확도가 완전한 포토리소그래피 시스템내에서 유지되도록 모든 조절이 수행된다. 또한, 온도 및 청정도가 제어되는 클린룸에서 노광 시스템을 제조하는 것이 바람직하다.
또한, 반도체 장치는 도 12 에 일반적으로 도시된 프로세스에 의해 상술한 시스템을 사용하여 제조될 수 있다. 스텝 (1201) 에서, 장치의 기능 및 성능 특성이 설계된다. 다음으로, 스텝 (1202) 에서, 패턴을 갖는 마스크 (레티클) 을 이전의 설계 스텝에 따라 설계되고, 평행한 스텝 (1203) 에서, 웨이퍼가 실리콘 재료에 의해 제조된다. 스텝 (1204) 에서, 스텝 (1202) 에서 설계된 마스크 패턴이 본 발명에 따라 기재된 포토리소그래피 시스템에 의해 스텝 (1203) 으로부터의 웨이퍼에 노광된다. 스텝 (1205) 에서, 반도체 장치가 조립되고 (다이싱 프로세스, 본딩 프로세스, 및 패키징 프로세스를 포함), 그후, 마지막으로, 스텝 (1206) 에서, 장치가 검사된다.
상술한 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 다른 실시예가 가능하다. 본 기술에 숙련된 자는 본 발명 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명의 구성의 다양한 이점을 제안할 수 있다. 그러므로 첨부된 청구범위의 사상 및 범위는 여기에 기재된 바람직한 실시예의 설명에 한정되는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 렌즈의 주변에 분배된 렌즈 지지체를 갖는 셀에 렌즈를 운동학적 또는 준운동학적으로 장착함으로써, 렌즈 장착 구조물에 의한 최소량의 왜곡 및 과도한 압박, 장착된 렌즈에 영향을 미치는 중력, 및 온도변화에 의한 스트레스를 피할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 렌즈를 장착하는 구조물로서,
    주변부에서 렌즈를 유지할 수 있는 렌즈 셀 부재,
    상기 렌즈 셀 부재에 부착된 복수의 방사상 만곡 장착부로서, 상기 방사상 만곡 장착부의 각각은 방사상 만곡 장착부의 대향 단부에 연장하는 한쌍의 만곡부와 렌즈 주변부를 장착하기 위하여 방사상 만곡 장착부에 부착된 시트를 포함하는 방사상 만곡 장착부, 및
    인접하는 방사상 만곡 장착부사이에 배치된 복수의 소프트 장착부로서, 상기 소프트 장착부의 각각은 렌즈 주변부를 접촉하여 렌즈의 중량의 적어도 일부를 지지하는 탄력성의 지지체를 포함하는 소프트 장착부를 구비하며,
    상기 한쌍의 만곡부의 단부는 렌즈 셀 부재에 고정되고, 상기 만곡부는 렌즈에 대한 스트레스를 최소화하면서 온도 변화에 의한 렌즈 셀 부재의 팽창 또는 수축을 수용하도록 방사상으로 구부러질 수 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 장착 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소프트 장착부는 그 주변부상에 렌즈의 중량의 일부를 탄력적으로 지지하는 캔틸레버 블레이드 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장착 구조물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 소프트 장착부는 그 주변부상에 렌즈의 중량의 일부를 탄력적으로 지지하는 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장착 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서, 각각의 시트는, 렌즈의 축이동이 방사상 만곡 장착부상에 반대의 영향을 주지 않기 위하여 렌즈가 만곡부의 평면의 위치에서 시트에 대향하여 놓이도록 방사상 만곡 장착부의 중심점으로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장착 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 방사상 만곡 장착부는 상기 시트에 렌즈를 탄력적으로 클램프하기 위하여 그위에 장착된 스프링 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장착 구조물.
  6. 패턴을 기판상에 전사하는 노광 장치로서, 상기 노광 장치는 제 1 항에 기재된 렌즈 장착 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 렌즈를 장착하는 구조물로서,
    렌즈를 유지할 수 있는 렌즈 셀 부재,
    상기 렌즈 셀 부재가 일체적으로 형성된 복수의 방사상 만곡 장착부로서, 상기 방사상 만곡 장착부의 각각은 렌즈를 장착하기 위해 그위에 형성된 시트와 그 대향 단부에서 연장하는 한쌍의 만곡부를 갖는 방사상 만곡 장착부, 및
    상기 방사상 만곡 장착부 각각의 위에 장착된 스프링 어셈블리로서, 각각의 스프링 어셈블리는 시트상에 렌즈를 고정하는 순응 클램프를 포함하는 스프링 어셈블리를 구비하며,
    상기 만곡부는 상기 방사상 만곡 장착부가 온도 변화에 의한 렌즈 셀 부재의 팽창 또는 수축을 수용하기 위하여 방사상으로 구부러지도록 하는 렌즈 장착 구조물.
  8. 렌즈를 장착하기 위한 구조물로서,
    렌즈를 유지할 수 있는 렌즈 셀 부재, 및
    상기 렌즈 셀의 중량의 적어도 일부를 지지하고, 상기 구조물이 광축 방향으로 소프트 장착부의 오정렬에 실질적으로 둔감하도록 광축 방향으로 순응하는 복수의 소프트 장착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장착 구조물.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 소프트 장착부는 렌즈의 방사방향으로 렌즈를 실질적으로 억누르지 않고 렌즈의 주변부에 대하여 누르는 순응 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장착 구조물.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 순응 구조물은 상기 렌즈의 중량의 적어도 일부를 지지하는 하나이상의 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장착 구조물.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 순응 구조물은 상기 렌즈의 중량의 적어도 일부를 지지하는 하나이상의 캔틸레버 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장착 구조물.
  12. 렌즈를 유지하는 구조물을 조립하는 방법으로서, 상기 구조물은 렌즈 셀 부재, 상기 렌즈 셀 부재에 결합된 방사상 만곡 장착부, 상기 방사상 만곡 장착부상에 형성된 시트, 상기 방사상 만곡 장착부상에 장착된 클램핑 어셈블리를 포함하며, 상기 방사상 만곡 장착부는 토오크 방해 툴을 결합하는 형상을 포함하는, 방법에 있어서,
    클램핑 어셈블리를 통해 하나이상의 나사형상의 부재를 방사상 만곡 장착부로 회전하게 함으로써 상기 클램핑 어셈블리를 상기 방사상 만곡 장착부에 고정하는 단계, 및
    동시에 토오크 방해 툴과 방사상 만곡 장착부를 맞물리고 토오크를 토오크 방해 툴에 인가하여 나사형상의 부재의 회전에 의해 방사상 만곡 장착부에 인가된 토오크를 방지하는 단계를 구비하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 클램핑 어셈블리는 클램핑 블록에 결합된 스프링 부재를 포함하고, 상기 스프링 부재는 렌즈에 대하여 클램핑 블록에 압력을 가하여 렌즈가 시트에 클램핑되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020000028700A 1999-08-31 2000-05-26 렌즈 장착 구조물 및 렌즈를 유지하는 구조물을 조립하는방법 KR100654117B1 (ko)

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US09/386,255 1999-08-31
US9/386,255 1999-08-31
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