KR20070087667A - 적어도 하나의 교체 가능한 광학 요소를 포함하는 대물렌즈모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대물렌즈 모듈(7), 특히 반도체 리소그래피용 투영 대물렌즈에 관한 것이며, 대물렌즈 하우징(12) 내에 적어도 하나의 교체 가능한 광학 요소(9)가 배치된다. 적어도 하나의 기체 교환 장치(15)는 교체 가능한 광학 요소(9)의 영역 내에서, 광학 요소(9)의 교체 중 교체 가능한 광학 요소(9)를 위한 수용 영역(10')이 플러싱될 수 있도록 배치된다.
대물렌즈 모듈, 광학 요소, 기체 교환 장치, 수용 영역, 플러싱

Description

적어도 하나의 교체 가능한 광학 요소를 포함하는 대물렌즈 모듈 {LENS MODULE COMPRISING AT LEAST ONE REPLACEABLE OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 적어도 하나의 교체 가능한 광학 요소를 포함하는 대물렌즈 모듈에 관한 것이다. 이러한 경우, 대물렌즈 모듈은 투영 대물렌즈 또는 반도체 리소그래피용 조명 대물렌즈 또는 다른 모든 대물렌즈의 중요한 부품으로서 이해된다. 또한, 본 발명은 광학 요소의 수용 영역을 플러싱하기 위한 방법에 관한 것이다.
예컨대 반도체 리소그래피에서 투영 대물렌즈를 사용하는 경우와 같은 고성능 대물렌즈의 경우, 대물렌즈의 조정 이후 그리고 대물렌즈를 사용하는 동안 이미지 형성 오류는 최소화되어야 한다. 따라서, 이미지 형성 오류을 교정하기 위해, 사용 조건에서 교체될 수 있는 광학 요소가 제공된다.
또한, 동일한 투영 노광기를 사용하여 다양한 유형의 반도체 장치를 제조하기 위해 교체 가능한 광학 요소를 제공하는 것이 유리하다. 상이한 구조(예컨대 수직선 및 수평선, 홀 구조, 벌집 구조)로 인해 상이한 반도체 구성 요소는 투영 노광기에서 노광 유형에 대한 상이한 요건들, 예컨대 구멍들의 수 또는 조명 영역의 유형(예컨대 환형, 2극자, 4극자)에 대한 상이한 요건들을 유도한다. 요구되는 특성들을 구현하기 위해, 예컨대 퓨필의 특정한 공간 영역을 차단하는 퓨필 플레 인(pupil plane) 내에 또는 근처에 위치하는 필터, 일정한 투과 또는 표면에 걸쳐 변경될 수 있는 투과를 갖는 중립 필터, 또는 편향 요소가 고려된다.
이러한 경우, 언급된 교체 가능한 광학 요소는 투영 대물렌즈에 뿐만 아니라, 투영 노광기의 조명 시스템에도 사용될 수 있다.
그러나, 교체 가능한 광학 요소는 외부로부터 기체의 유입과 관련되어 삽입및 제거되기 때문에, 대물렌즈 모듈에 오염물이 없다는 것을 확신할 수 없다는 위험이 존재한다. 이렇게 유입된 기체는 투영 노광기의 대물렌즈 모듈에서 광학 요소가 (광)화학 반응에 의해 오염되는 결과를 낳을 수 있다. 또한, 유입된 기체의 굴절률이 대물렌즈 모듈의 플러싱 기체의 굴절률과 상이한 경우, 유입된 기체는 광학 특성을 손상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광학 요소가 교체되어 재삽입된 이후 오염물이 전혀 유입되지 않아서 신속하게 재사용될 수 있는 대물렌즈 모듈, 특히 반도체 리소그래피용 투영 대물렌즈를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 이러한 목적은 교체 가능한 광학 요소를 위한 수용 영역이 광학 요소의 교체 중에 플러싱될 수 있는 방식으로 교체 가능한 광학 요소의 영역 내에 배치된 적어도 하나의 기체 교환 장치에 의해 달성된다.
이는, 새로 교체 가능한 광학 요소의 삽입 이후, 대물렌즈 모듈 내 존재하는 기체의 용적이 신속하게 교환될 수 있으며, 그 결과 단시간 후에 아무런 문제 없이 대물렌즈 모듈이 계속해서 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 적어도 하나의 기체 교환 장치에 의해 광학 요소의 수용 영역은 교체 중에, 즉 대물렌즈 모듈이 개방된 상태에서 플러싱되며, 이러한 기체 교환 장치는 광학 요소의 교체 중에 대물렌즈 모듈의 내부 오염을 방지할 수 있어서, 대물렌즈 모듈의 폐쇄 이후에는 훨씬 짧은 플러싱 시간이 필요하다. 결과적으로 설비의 단축된 다운 시간으로 인해 광학 요소의 교체가 더욱 원활하게 수용될 수 있다. 교체 가능한 광학 요소의 감소된 효율로 인해 광학 요소가 교체되는 동안, 내부 오염의 위험은 광학 요소를 위한 수용 영역의 본 발명에 따른 플러싱에 의해 현저하게 감소될 수 있다.
이러한 해결 방식의 장점은, 투영 노광기에 대해 각각 선택된 사용을 위해 노광기가 매우 짧은 시간 내에 최적화될 수 있어서, 노광기가 특정 유형의 구성 요소를 위한 소형 배치(batch)의 경우에도 높은 처리량으로 작동될 수 있다는 것이다.
상술된 최적화가 신속하게 수행되어 각각의 웨이퍼에 따라 최적화될 수 있는 경우 특히 바람직하다. 이로써 사용자는 동일한 웨이퍼를 웨이퍼 단계로부터 이를 제거할 필요 없이 예컨대 수직 및 수평 구조물을 사용하여 직접 두 번 연속해서 노광시킬 수 있으며, 이는 서로에 대해 두 개의 구조물을 공간적으로 정확하게 위치 설정하는 것을 현저히 향상시킬 수 있다. 이중 노광으로서 공지된 이러한 과정은, 지금까지 단지 하나의 구조로 노광된 웨이퍼가 웨이퍼 단계 외부에서 중간 저장 단계와 관련하여 사용된다.
제안된 해결 방안은 다음에 기술되는 두 개의 메카니즘에 의해 오염의 위험을 효과적으로 감소시킨다. 광학 요소의 교체 중에, 오염물은 대물렌즈 모듈이 짧은 시간 동안 개방되기 때문에 대물렌즈 모듈 내로 분산될 수 있다. 이러한 분산은 심지어 대물렌즈 모듈이 주변 압력에 비해 감소된 압력 하에 존재하는 경우에도 발생한다. 또한, 교체 가능한 광학 요소의 이동은 흡입 및 난류 효과에 의해 주변으로부터 기체의 유입을 유발할 수 있다. 오염물 유입의 또 다른 방식은 교체 가능한 요소 상에 흡착된 오염물, 특히 저장 중에 교체 가능한 요소 상에 부착될 수 있는 탄화수소의 유입이다.
바람직하게, 적어도 하나의 기체 교환 장치는 층류 기체 유동이 형성되는 방식으로 기체 유입 장치로서 형성되며, 이로써 광학 요소의 교체 중에 주변 공기로부터 오염물의 분산이 완전히 또는 실질적으로 방지된다.
바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 기체 유입 장치는 층류 기체 유동을 형성하기 위해 적어도 하나의 격자, 바람직하게는 두 개 이상의 격자를 갖는 격자 장치를 포함한다.
층류 기체 유동은 난류를 방지하며, 그 결과 광학 요소의 교체 중에 대물렌즈 모듈 내로 분산될 수 있는 오염물을 대물렌즈 모듈의 내부로부터 효과적으로 제거하거나 분리시키는 효과를 갖는다.
특허청구범위 제15항에는 교체될 광학 요소가 기체 차단실(gas lock) 내에 유지되는, 상술된 목적의 다른 해결 방안이 제시되며, 제22항은 광학 요소의 수용 영역이 기체 밀봉부에 의해 인접 공간으로부터 차단되는 해결 방안에 관한 것이다.
특허청구범위 제24항에는 광학 요소의 수용 영역을 플러싱하기 위한 본 발명에 따른 방법이 제시된다.
본 발명의 바람직한 구성 및 실시예는 다른 종속항들에 제시된다. 이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
도1은 감광성 재료로 피복된 웨이퍼 상에 구조물의 노광을 위해 사용될 수 있는, 반도체 리소그래피용 투영 노광기의 기본도이다.
도2는 교체 가능한 광학 요소가 배치된 대물렌즈 하우징 마운트의 기본 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 기체 유입 장치의 사시도이다.
도4는 본 발명에 따른 또 다른 기체 유입 장치의 사시도이다.
도5는 다른 투영 노광기에 대한 복수의 교체 가능한 광학 요소를 갖는 대물렌즈 모듈의 원리에 따른 도면이다.
도6은 광학 요소를 위한 푸시-인 개구의 반대편에 위치하는 대물렌즈 하우징 영역 내에 기체 유입 장치를 갖는 대물렌즈 모듈의 원리에 따른 도면이다.
도7은 푸시-인 개구의 반대편에 위치하는 대물렌즈 하우징의 측면 상에 다른 기체 유입 장치를 갖는 대물렌즈 모듈의 원리에 따른 도면이다.
도8은 하우징 마운트 내에서 푸시-인 개구의 측면 상에 다른 기체 유입 장치를 갖는 대물렌즈 모듈의 원리에 따른 도면이다.
도9는 광학 요소를 유지하기 위한 기체 차단실을 갖는 대물렌즈 모듈의 원리에 따른 도면이다.
도10은 제어 장치에 의해 작동될 수 있는 밸브를 갖는 기체 유입 장치를 갖는 대물렌즈 모듈의 원리에 따른 도면이다.
도11은 수용 영역으로부터 대물렌즈 하우징 내에서 인접 공간 내로 오염물 분산이 대부분 억제되는 방식으로 대물렌즈 하우징의 내부 공간이 설계된 대물렌즈 모듈의 원리에 따른 도면이다.
도12는 대물렌즈 모듈에서 교체될 광학 요소의 다른 배치를 도시한 도면이다.
도1에는 반도체 리소그래피용 투영 노광기(1)가 도시된다. 상기 노광기는 감광성 재료로 피복되고, 예컨대 컴퓨터 칩과 같은 반도체 장치의 제조를 위한 기판 상에 구조물의 노광을 위해 사용되며, 상기 기판은 일반적으로 실리콘으로 이루어지고 웨이퍼(2)로 언급된다.
실질적으로 이러한 경우의 투영 노광기(1)는 조명 장치(3)와, 래티클(5)로 공지되고 이에 의해 웨이퍼(2) 상의 구조가 결정되는 격자형 구조를 구비한 마스크를 수용하여 정확하게 위치 설정하기 위한 장치(4)와, 웨이퍼(2)의 유지, 이동 및 정확한 위치 설정을 위한 장치(6)와, 투영 대물렌즈(7)를 포함한다.
이러한 경우 기본적인 기능 원리는, 래티클(5) 내에 도입된 구조물이 웨이퍼(2) 상에서, 특히 구조물의 크기가 원래 크기의 1/3 미만으로 감소되면서 노광되는 것을 제공한다. 이러한 경우 해상도와 관련하여 투영 노광기(1)에, 특히 투영 대물렌즈(7) 상에 설정되기 위한 요건은 불과 수 나노미터의 범위 내에 존재한다.
일단 웨이퍼(2)의 노광이 수행되면, 웨이퍼는 래티클(5)에 의해 결정된 각각의 구조물을 갖는 복수의 개별 필드들이 동일한 웨이퍼(2) 상에 노광된다. 웨이퍼(2)의 전체 영역이 노광되면, 상기 웨이퍼는 투영 노광기(1)로부터 제거되고 복수의 화학 처리 단계에, 일반적으로는 에칭에 의한 재료의 제거 단계에 제공된다. 적합한 경우, 이러한 복수의 노광 및 처리 단계들은 복수의 컴퓨터 칩들이 웨이퍼(2) 상에 생성될 때까지 순차적으로 진행된다.
조명 장치(3)는 웨이퍼(2) 상에 래티클(5)의 이미지 형성에 필요한 투영 빔(8), 예컨대 광 또는 유사한 전자 방사선을 제공한다. 또한, 레이저 등도 이러한 방사빔의 광원으로서 사용될 수 있다. 방사선은 광학 요소에 의해 조명 장치(3)에 제공되어, 투영 빔(8)은 빔이 래티클(5) 상에 충돌하는 경우 직경, 편광 등과 관련된 목적하는 특성을 포함한다. 래티클(5)의 이미지는 이미 설명된 바와 같이 투영 빔(8)에 의해 형성되고 투영 대물렌즈(7)에 의해 적합하게 축소된 크기로 웨이퍼(2) 상에 투과된다. 이러한 경우 투영 대물렌즈(7)는 복수의 개별 굴절 요소 및/또는 회절 요소, 예컨대 렌즈, 거울, 프리즘, 차단판 등을 포함한다.
또한, 투영 대물렌즈(7)에서 교체 가능한 광학 요소로서 형성된 적어도 하나의 광학 요소(9)는 마운트(10) 내에 지지된다. 본 실시예에서는 렌즈인 광학 요소(9)는 퓨필 플레인에서 투영 대물렌즈(7) 내에 배치된다. 이어서, 광학 요소(9)를 갖는 마운트(10)는 대물렌즈 하우징(12)의 일부인 하우징 마운트(11) 내에 지지된다. 이러한 경우, 대물렌즈 하우징은 대물렌즈 모듈의 일부가 되거나 대물렌즈 모듈을 형성한다. 하우징 마운트(11)는 대물렌즈 하우징(12)의 외부 주연의 일부 를 형성한다. 또한, 상기 교체 가능한 광학 요소들은 투영 대물렌즈(7) 내에 제공되며, 이어서 광학 요소(9)는 퓨필 플레인 내에 위치한다.
도2는 교체 가능한 광학 요소(9)의 사시도이다. 광학 요소를 위해 제공된 수용 영역(10')에서 투영 대물렌즈(7) 내에 장착된 광학 요소(9)는 예컨대 소형 지지 기부에 의해 마운트(10)와 연결된다. 마운트(10)는 대물렌즈 하우징(12)의 하우징 마운트(11) 내에 삽입됨으로써 세 개의 고정 요소(13)에 의해 대물렌즈 하우징과 연결된다. 대물렌즈 하우징(12)의 하우징 마운트(11)는 링, 특히 강철 링을 포함하며, 상기 링 내에는 푸시-인 개구(14)가 광학 요소(9)를 갖는 마운트(10)의 삽입을 위해 형성된다. 푸시-인 개구(14)는 광학 요소(9)의 간단한 교체를 보장하기 위해 대물렌즈 하우징(12)의 하우징 마운트(11) 내에 통합되며, 특히 압연된다. 고정 요소(13)는 광학 요소(9)를 갖는 마운트(10)를 대물렌즈 하우징(12)의 하우징 마운트(11) 내에서 정확하게 그리고 중심에 위치하도록 지지하기 위해, 예컨대 조작기와 같은 조정 가능한 고정 요소로서 형성될 수 있다.
광학 요소(9)를 위한 푸시-인 개구(14)의 반대편에 위치하는 영역 내에는 두 개의 기체 유입 장치(15)가 제공되며, 상기 장치는 하나의 고정 요소(13)의 양 측면에 제공된다. 도3에는 두 개의 기체 유입 장치(15) 중 하나가 확대되어 상세히 도시된다. 도2에서 도면 부호 "X"로 표시된 영역은, 각각 하나의 기체 유입 장치(15)가 대물렌즈 하우징(12)의 하우징 마운트(11) 내에 배치된 영역이다. 광학 요소(9)와 함께 마운트(10)가 교체되는 동안에는 마운트(10)와 광학 요소(9)가 대물렌즈 하우징(12)의 하우징 마운트(11)로부터 푸시-인 개구(14)를 통해 제거되는 데, 이때 기체 유동은 적어도 하나의 기체 유입관(16)을 통해 층류 기체 유동을 생성하는 기체 유입 장치(15)에 공급되는데, 도2에는 각각의 기체 유입 장치(15)에 대해 하나의 기체 유입관(16)이 도시된다. 투영 대물렌즈(7)의 외부로부터 기체 유입 장치(15) 내에 유입되는 기체 유동은 기체 공급 장치(23)에 의해 기체 유입관(16)을 통해 기체 유입 장치(15)에 공급된다. 화살표로 도시된 층류 기체 유동은 푸시-인 개구(14) 방향으로 공급되며, 이로써 마운트(10)의 수용 영역(10')이 플러싱되어 마운트(10)의 교체 중 투영 대물렌즈(7)의 내부에 오염물이 방지된다. 수용 영역(10')을 통해 광학 축(24)에 대해 수직으로 그리고 대물렌즈 하우징(12)의 내부를 통해 횡방향으로 흐르고 푸시-인 개구(14)를 통해 배출되는 층류 기체 유동은, 광학 요소(9)를 갖는 마운트(10)가 다시 고정 요소(13)에 의해 유지된 후, 종료되거나 차단될 수 있다.
도3에 도시된 기체 유입 장치(15)는 수용 영역(10')으로의 유입부에 격자 장치(17)를 포함한다. 상기 격자 장치는 층류 기체 유동을 생성하기 위해 앞뒤로 연속되고 서로 옵셋된 복수의 격자(18)를 구비하며, 도면에서는 단지 암시적으로만 도시된다. 층류 기체 유동을 생성하기 위해서는, 예컨대 도3에 원리에 따라 도시된 바와 같이 일반적으로 적어도 두 개의 격자(18)가 제공되어야 한다. 그러나, 적어도 하나의 층류 기체 유동이 보장될 수 있다면, 격자 장치(17) 내에 단지 하나의 격자(18)만 제공되는 것도 가능하다.
또한, 도3에는 화살표(19)로 표시된 기체 유동을 제공하기 위한 기체 유입관(16)이 도시된다. 기체로서 고순도 질소 또는 불활성 기체 또는 예컨대 질소 또 는 불활성 기체와 같은 비활성 기체로 이루어진 기체 혼합물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 이미 투영 대물렌즈(7)의 내부에 플러싱을 위해 사용된 기체와 동일한 기체가 사용되어야 한다. 사용되는 기체 유동의 기압은 층류 기체 유동이 보장되도록 조절되어야 한다. 기체 유입관(16)을 따라 격자 장치(17)에 기체 유동을 공급하기 위해, 대물렌즈 하우징(12)의 하우징 마운트(11) 내에 적어도 하나의 크로스 보어(22)가 제공된다.
대안적으로, 수용 영역(10')으로의 배출구 앞에 하우징 마운트(11) 내에서 보어(22)의 단부에 소정의 플레이트에서 하나 이상의 격자를 갖는 격자 장치(17) 대신에, 도4에 따라 플레이트(20') 내에 배치된 복수의 보어들(21)을 갖는 보어 장치(20)도 제공될 수 있다. 격자 장치(17)가 보어 장치(20)에 의해 대체되고 또한 도3에 도시된 바와 같이 동일한 부품이 제공되기 때문에, 동일한 도면 부호가 사용되었다. 또한, 보어 장치(20)는 앞뒤로 연속되고 서로 옵셋된 복수의 보어들(21)을 포함하며, 이러한 보어들은 서로 이격되어 배치된 플레이트(20') 내에 배치된다.
도5에는 투영 노광기(1)의 다른 실시예로서 대물렌즈 하우징(12')을 갖는 투영 대물렌즈(7')가 매우 단순화된 형태로 도시되어 있다. 래티클(5)을 수용하여 정확하게 위치 설정하기 위한 장치(4) 및 웨이퍼(2)는 파단선으로 암시된다. 래티클(5)로부터 시작하여 방사선 방향으로 투영 대물렌즈(7')는 굴절 부재(31)와, 교체 가능한 편향 프리즘(32)과, 렌즈(34) 및 교체 가능한 오목 편향 거울(35)을 갖는 반사 굴절 부재(33)와, 교체 가능한 차단 요소(37)를 갖는 굴절 부재(36)를 포 함한다. 교체 가능한 광학 요소의 영역, 즉 편향 프리즘(32), 오목 편향 거울(35) 및 차단 요소(37)의 영역에서 기체 공급 장치(23) 및 기체 유입관(16)을 갖는 기체 유입 장치가 하우징 마운트(상세히 도시되지 않음) 내에 배치되며, 이로써, 광학 요소(32, 35, 37)의 교체 중에 이들의 수용 영역이 (도5에는 상세히 도시되지 않음) 플러싱된다.
바람직한 방식으로 대물렌즈 하우징(12)의 내부 공간에서 기체는, 도6에 도시된 바와 같이 교체 중에 푸시-인 개구(14)를 통해 관류되는 방식으로 제공된다. 도시된 실시예에서 교체 가능한 요소(9)는 대물렌즈 하우징(12)의 중앙에서 적어도 두 개의 다른 광학 요소들(9a, 9b) 사이에 위치한다. 대물렌즈 하우징 또는 대물렌즈 모듈의 단부에 기체 유입 장치가 위치하고 다른 단부에 기체 배출 장치가 위치하는 방식과는 반대로, 두 단부에 각각 하나의 기체 유입 장치(41 또는 42)가 제공되고 교체될 요소(9)가 수용되어 있는 수용 영역(10') 내에 기체 배출 장치(43)가 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 기체 유입 및 배출 장치의 배치에 의해, 유입되는 오염물은 대물렌즈 하우징(12)의 내부 공간으로부터 효과적으로 제거된다.
도7에 도시된 다른 바람직한 실시예에는, 교체될 요소(9)가 수용되어 있는 수용 영역(10') 내에 다른 기체 유입 장치(44)가 제공된다. 대물렌즈 하우징(12)에 있어 푸시-인 개구(14)를 향한 측면에 기체 배출 장치가 위치한다. 이러한 실시예에서 특히 바람직하게, 기체 유입 및 배출 장치의 배치로 인해 푸시-인 개구(14) 방향으로 거의 층류 유동이 대물렌즈 하우징(12)의 내부에 형성될 수 있으며, 이에 의해 오염물은 대물렌즈 하우징(12)으로부터 효과적으로 제거될 수 있다.
도8에 도시된 해결 방법은 도6 및 도7에 도시된 두 실시예의 조합에 의해 형성된다. 수용 영역(10') 주위에 기체 유입 장치(44) 이외에 푸시-인 개구를 향한 측면에 또 다른 기체 유입 장치(46)가 제공된다. 이러한 방식으로 수용 영역(10')의 더욱 분명하게 향상된 플러싱이 보장된다.
통상적으로 대물렌즈 하우징(12)의 내부 공간에는 주변에 비해 약간 높은 50 내지 1000 Pa의 과압이 존재한다. 교체 가능한 요소(9)를 교체하기 위해 개구가 생성되면, 단시간에 과도한 량의 기체가 공급되도록 설계되지 않는 한 상기 과압은 거의 완전히 해체된다. 그러나 이는 예컨대 공급관 내의 압력 강하와 같은 의도하지 않은 부작용을 일으킬 수도 있다. 예컨대 100 Pa의 과압에서 5 mm 두께의 하우징 벽 내 100 × 2 mm의 개구를 통해 4500 ℓ/min의 플러싱 기체가 유동한다.
이러한 압력 강하는 교체 가능한 요소(9)의 도입 후 가능한 한 단시간에 다시 보상되어야 한다. 이러한 보상은 다음과 같은 바람직한 방식에 의해 이루어질 수 있다.
도9에 도시된 바와 같이 교체 가능한 광학 요소(9)는, 압력이 주변 압력보다 크지만 대물렌즈 하우징(12) 내의 목표 과압 보다는 더 작거나 동일한 기체 차단실(47) 내에 제공된다. 광학 요소는 차단실의 개구(60)에 의해 기체 차단실(47) 내에 삽입되어 그곳으로부터 푸시-인 개구(14)를 통해 대물렌즈 하우징(12) 내에 삽입된다. 경우에 따라 기체 차단실(47) 내에는 복수의 교체 가능한 요소(9c, 9d, 9e)가 제공될 수 있다. 기체 차단실(47)은 바람직하게 대물렌즈 하우징(12)과 동일한 기체로 플러싱되고 자체의 기체 유입 장치(48) 및 기체 배출 장치(49)를 통해 플러싱된다.
도10 에는 또 다른 실시예가 도시된다. 본 실시예는 기체 유입 장치(41)를 통한 대물렌즈 하우징의 기체 공급에 따른 압력 손실이 추가의 기체 유입 장치(50)에 의해 보충된다는 사상에 기초하며, 상기 추가 기체 유입 장치는 압력 강하를 보상하기 위해 필요한 시간 동안 제어 장치(54)에 의해 작동되는 밸브(51)를 통해 개방된다. 상기 제어는 예컨대 모터에 의해 작동되는 푸시-인 개구(14)의 폐쇄가 제어 장치(54)와 연결된 폐쇄 센서(70)에 의해 검출된 후 스타트를 사용하여 시간에 따라 제어될 수 있거나, 압력 센서(52)를 통해 압력에 따라 제어될 수 있다. 또한, 기체의 공급을 위한 기체 유입 장치로서, 각각 다른 기체 유입 장치가 사용될 수 있으며, 교체 과정 중에 기체 배출 장치가 폐쇄되는 것도 고려해 볼 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 이러한 추가의 기체 유동이 수용 영역(10') 내에 도입되며 푸시-인 개구(14)의 모터에 의한 작동과 관련하여 동시에 또는 일시적으로 대물렌즈 하우징(12) 내에 연결된다. 이로써 수용 영역(10')은 교체 과정 중에 연속해서 교체 개구 방향으로 플러싱된다. 기체 유동이 단지 교체 기간 동안에만 필요하기 때문에, 기체 유동은 통상적으로 대물렌즈 하우징(12)의 플러싱을 위해 사용된 기체 유동의 수 배일 수 있다. 광학 요소의 교체 후, 특히 푸시-인 개구(14)의 폐쇄 후, 대물렌즈 하우징 내에 작동 과압의 95%, 바람직하게는 99%가 5분 이내에, 바람직하게는 30초 이내에 도달되는 경우 유리하다.
도11에는 오염물이 수용 영역(10')으로부터 인접한 기체실(55a, 55b) 내로 분산되는 것이 제한될 수 있는 해결 방안이 도시된다. 인접한 기체실(55a, 55b) 내에 수용 영역(10')보다 높은 압력이 존재하는 경우에도, 오염물은 분산에 의해 기체실 내로 유입될 수 있다.
이러한 분산에 대해 다음 수학식이 적용된다:
Figure 112007052512411-PCT00001
상기식에서,
u는 갭 내에 기체의 유속이며,
L은 유동 방향으로 갭의 길이이며,
D는 기체의 분산 계수이며,
C는 기체실(55a) 내의 농도이며,
C 0 는 수용 영역(10') 내의 농도이다.
본 발명에 따라 인접한 기체실(55a, 55b)의 오염물은, 인접한 기체실(55a, 55b)과 수용 영역(10') 사이의 갭이 적절한 기하 구조로 제공되어 제한된다. 예컨대 광학 요소(9a, 9b)와 대물렌즈 하우징(12)의 내벽 사이에 둘러싸는 기체 밀봉부(56a, 56b)가 구현될 수 있다. 이러한 경우 기체 밀봉 하에 적어도 부분적으로 개방된 밀봉 갭이 형성되며, 이러한 갭 내에 반대 방향의 기체 유동에 의해 주변에 대한 밀봉 효과가 달성된다.
도11에는 플러싱 기체의 바람직한 유동 방향이 화살표(75a, b, c, d)에 의해 도시된다.
바람직하게, 본 실시예에서 오염물로서 H2O 및 플러싱 기체로서 N2에 대해 갭 길이 및 유동 속도의 오염물 억제도와의 조합은 기체실(55a) 내의 기체 농도 나누기 수용 영역(10') 내 기체의 농도이며, 이는 10 보다 크고, 바람직하게는 1000 보다 크다.
언급된 실시예들은 중앙에 존재하는 하나의 광학 요소(9)에 대해 도시되었지만, 교체 가능한 요소(9)가, 예컨대 투영 대물렌즈의 마지막 광학 요소와 같이(도12 비교) 해당 실시예에서 평행한 평면의 플레이트로 도시된 바와 같이 대물렌즈 하우징(12)의 단부에 존재하는 경우에도 사용될 수 있다. 평행한 평면의 플레이트 영역은 기체 밀봉부(57)에 의해 인접한 기체실(58)로부터 분리된다.
제시된 실시예들은 단지 예시적으로 구현된 실시예를 나타낸다. 당연히 본 발명의 다른 변형예, 특히 실시예들의 조합 또는 실시예들의 개별 특징의 조합도 고려될 수 있다.

Claims (34)

  1. 대물렌즈 하우징 내에 교체 가능하게 배치된 적어도 하나의 광학 요소를 갖는 대물렌즈 모듈, 특히 반도체 리소그래피용 투영 대물렌즈에 있어서,
    적어도 하나의 기체 교환 장치(15)는, 교체 가능한 광학 요소(9, 32, 35, 37)를 위한 수용 영역(10')이 광학 요소(9, 32, 35, 37)의 교체 중에 플러싱될 수 있는 방식으로 교체 가능한 광학 요소(9, 32, 35, 37)의 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 기체 교환 장치(15)는 대물렌즈 하우징(12)의 하우징 마운트(11) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 기체 교환 장치(15)는, 층류 기체 유동이 생성되는 방식으로 기체 유입 장치로서 구성되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 적어도 하나의 기체 교환 장치(15)는 광학 요소(9)를 위한 푸시-인 개구(14)의 반대편에 위치하는 하우징 마운트(11) 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 대물렌즈 하우징(12)에 있어 푸시-인 개구(14)의 반대편에 위치하는 측면에 다른 기체 유입 장치(44)가 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 대물렌즈 하우징(12) 내에 푸시-인 개구(14) 측면에 다른 기체 유입 장치(46)가 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징 마운트(11) 내에 기체 유입관(16)과 연결된 적어도 하나의 크로스 보어(22)가 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 기체 유입 장치(15)로서 구성된 적어도 하나의 기체 교환 장치는 적어도 하나의 격자(18)를 갖는 격자 장치(17)를 포함하며, 상기 격자는 수용 영역(10') 내에 배출구 앞 크로스 보어(22)의 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 격자 장치(17)는 층류 기체 유동을 생성하기 위해 적어도 두 개의 격자(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  10. 제7항에 있어서, 기체 유입 장치(15)로서 구성된 적어도 하나의 기체 교환 장치는 적어도 하나의 플레이트(20') 내에 배치된 복수의 보어들(21)을 구비한 보어 장치(20)를 포함하며, 보어 장치(20)는 수용 영역(10') 내 배출구 앞 크로스 보어(22)의 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 보어 장치(20)는, 층류 기체 유동을 생성하기 위해 보어들(21)을 구비하고 앞뒤로 배치된 적어도 두 개의 플레이트(20')를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  12. 제9항 또는 제11항에 있어서, 앞뒤로 배치된 격자(18) 또는 보어들(21)은 서로 옵셋된 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 교체 가능한 광학 요소(9)는 퓨필 플레인 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  14. 제2항 또는 제3항에 있어서, 광학 요소(9)를 위해 푸시-인 개구(14)의 반대편에 위치하는 대물렌즈 하우징(12) 영역 내에 적어도 하나의 기체 배출 장치(43)가 배치되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  15. 대물렌즈 하우징 내에 교체 가능하게 배치된 적어도 하나의 광학 요소를 갖는, 특히 반도체 리소그래피용 투영 대물렌즈인 대물렌즈 모듈에 있어서,
    적어도 하나의 광학 요소(9)를 보존하기 위해, 푸시-인 개구(14)를 통해 대물렌즈 하우징(12)의 내부 공간과 연결되는 기체 차단실(47)이 제공되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  16. 제15항에 있어서, 기체 차단실(47)은 적어도 하나의 기체 유입 장치(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  17. 제15항에 있어서, 기체 차단실(47)는 적어도 하나의 기체 배출 장치(49)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  18. 제15항에 있어서, 대물렌즈 하우징(12)의 내부 공간에 대해 기체 차단실(47) 내에는 저압이 그리고 주변에 대해서는 과압이 존재하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  19. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 기체 유입 장치(50)에는 제어 장치(54)를 통해 제어 가능한 밸브(51)가 제공되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  20. 제19항에 있어서, 제어 장치(54)는 대물렌즈 하우징(12)의 내부 공간 내의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(52)와 연결되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  21. 제19항에 있어서, 제어 장치(54)는 푸시-인 개구(14)와 연결되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  22. 대물렌즈 하우징 내에 교체 가능하게 배치된 적어도 하나의 광학 요소를 갖는, 특히 반도체 리소그래피용 투영 대물렌즈인 대물렌즈 모듈에 있어서,
    대물렌즈 하우징(12)은, 교체 가능한 광학 요소의 영역이 적어도 하나의 기체 밀봉부(56a, 56b)를 통해 대물렌즈 하우징(12)의 나머지 내부 공간과 연결되는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  23. 제22항에 있어서, 오염물로서 H2O 및 플러싱 기체로서 N2에서 갭 길이와 유동 속도의 조합은, 10 보다 큰, 바람직하게는 1000 보다 큰 오염물 억제도가 달성되는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 모듈.
  24. 대물렌즈 하우징 내에 배치된 교체 가능한 광학 요소, 특히 반도체 리소그래피에서의 투영 대물렌즈를 위한 교체 가능한 광학 요소의 수용 영역을 플러싱하기 위한 방법이며, 광학 요소(9, 32, 35, 37)의 교체 중에 수용 영역(10')은 기체로 플러싱되는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 광학 요소(9)의 수용 영역(10')은 층류 기체 유동으로 플러싱되는 것을 특징으로 하는 플러싱 방법.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 수용 영역(10')의 플러싱은, 적어도 하나의 기체 유입 장치(15)로부터 유입되는 기체 유동이 광학 요소(9)를 위한 푸시-인 개구(14)의 반대편에 위치하는 소정의 영역으로부터 수용 영역(10') 내로 유입되는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플러싱 방법.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 기체 유동은 광학 요소(9)의 광학 축(24)에 수직으로 진행되는 것을 특징으로 하는 플러싱 방법.
  28. 제24항에 있어서, 기체 유동은 광학 요소(9)의 교체를 위해 사용되는 푸시-인 개구(14)를 통해 광학 요소(9)의 교체와 시간적으로 일치하여 증가되는 것을 특징으로 하는 플러싱 방법.
  29. 제28항에 있어서, 푸시-인 개구(14)를 통한 기체 유동의 증가는 추가의 기체 유입 장치의 연결에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 플러싱 방법.
  30. 제28항에 있어서, 푸시-인 개구(14)를 통한 기체 유동의 증가는 이미 사용된 기체 유입 장치를 통한 기체 유입의 상승에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 플 러싱 방법.
  31. 제28항에 있어서, 푸시-인 개구(14)를 통한 기체 유동의 증가는 기체 배출 장치를 통한 기체 유동의 감소에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 플러싱 방법.
  32. 제28항에 있어서, 기체 유동의 증가는 광학 요소(9)의 교체 시 대물렌즈 하우징(12)의 내부 공간에서 압력 강하에 의해 개시되는 것을 특징으로 하는 플러싱 방법.
  33. 제28항에 있어서, 기체 유동은 광학 요소(9)의 교체 시 푸시-인 개구(14)의 개구 상태에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 플러싱 방법.
  34. 제28항에 있어서, 광학 요소(9)의 교체 후 대물렌즈 하우징(12) 내에 작동 과압의 95%, 바람직하게는 99%가 5분 이내에, 바람직하게는 30초 이내에 도달되는 것을 특징으로 하는 플러싱 방법.
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