KR20110056338A - 마이크로리소그래피 투영 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 기부 본체 그리고 복수개의 미러 유닛을 갖는 미러 어레이를 포함하고, 각각의 미러 유닛은 미러 및 고체-상태 관절부를 포함하고, 관절부는 기부 본체에 미러를 연결하는 적어도 1개의 관절 부분을 갖는다. 제어 장치가 기부 본체에 대한 각각의 미러의 정렬을 변경하는 것을 가능케 한다. 미러 및 기부 본체 또는 기부 본체에 연결되는 미러 지지 본체의 상호 대향 표면이 활주 베어링의 대응 활주 표면으로서 설계된다.

Description

마이크로리소그래피 투영 노광 장치{MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 관한 것으로, 특히 기부 본체 그리고 기부 본체 상에 배열되고 기부 본체에 대해 경사질 수 있거나 그렇지 않으면 기부 본체에 대한 그들의 정렬 면에서 변경될 수 있는 복수개의 미러(mirror)를 갖는 미러 어레이(mirror array)를 포함하는 장치의 조사 시스템 또는 투영 대물 렌즈(projection objective)에 관한 것이다.
집적 전기 회로 그리고 다른 미세 구조 구성 요소는 종래로부터 예컨대 실리콘 웨이퍼일 수 있는 적절한 기판 상으로 복수개의 구조 층을 가함으로써 제조된다. 층들을 구조화하기 위해, 층들은 우선 특정 파장 범위의 광 예컨대 원 자외선(DUV: deep ultraviolet) 또는 극 자외선(EUV: extreme ultraviolet) 스펙트럼 범위 내의 광에 민감한 포토리지스트(photoresist)로 덮인다. DUV 시스템을 위한 종래의 광 파장은 기존에 248 ㎚, 193 ㎚ 및 종종 157 ㎚이고; EUV 투영 노광 장치는 기존에 약 13.5 ㎚의 파장을 갖는 X-선 광을 사용한다.
후속적으로, 이러한 방식으로 코팅된 웨이퍼가 투영 노광 장치 내에서 노광된다. 그에 의해, 마스크 상에 배열된 구조의 패턴이 투영 대물 렌즈의 도움으로 포토리지스트 상으로 전사된다. 전사 스케일은 일반적으로 1 미만이고, 이러한 투영 대물 렌즈는 종종 축소 대물 렌즈로서 또한 호칭된다.
포토리지스트가 현상된 후에, 웨이퍼에는 층이 마스크 상의 패턴에 따라 구조화되도록 식각 공정이 적용된다. 그 다음에, 여전히 있는 포토리지스트가 층의 다른 부분으로부터 제거된다. 이러한 공정은 모든 층이 웨이퍼 상으로 가해질 때까지 반복된다.
사용된 투영 노광 장치의 성능은 투영 대물 렌즈의 전사 성질 그리고 또한 마스크를 조사하는 조사 시스템에 의해 결정된다. 따라서, 조사 시스템은 광원 예컨대 펄스형 모드로 동작되는 레이저(DUV) 또는 플라즈마 광원(EUV) 그리고 광원에 의해 발생된 광으로부터 필드 지점(field point)에서 마스크 상에 수렴되는 광 비임(light beam)을 발생시키는 복수개의 광학 요소를 수용한다. 개별의 광 비임은 일반적으로 투영 대물 렌즈 그리고 전사될 마스크에 따라 조정되는 특정 성질을 가져야 한다.
마스크에 충돌되는 광 비임의 성질 또는 마스크 상에 조사되는 영역의 형상을 더 유연하게 변동시킬 수 있기 위해, 조사 시스템 내에 복수개의 조정 가능한 미러를 각각 갖는 1개 이상의 미러 어레이를 사용하는 것이 제안되었다. 이러한 미러의 정렬은 종래로부터 1개 또는 2개의 회전 축(swivel axis)에 대한 회전 운동(swivelling movement)에 의해 수행된다. 그러므로, 이러한 회전 미러는 1개 또는 2개의 이동 자유도를 갖는 현수부(suspension)에 끼워져야 한다. 이것은 예컨대 고체-상태 관절부(solid-state articulation) 또는 범용 현수부로 성취될 수 있다.
복수개의 조정 가능한 미러를 각각 갖는 미러 어레이가 투영 대물 렌즈에서 또한 사용될 수 있다. 예컨대, 투영 대물 렌즈의 동 평면(pupil plane) 내의 어레이가 특정 필드-독립형 전사 에러(field independent imaging error)를 보정하도록 상정될 수 있다.
조정 가능한 미러의 지지부 상으로 가해지는 반사 층 시스템은 DUV 투영 노광 장치 및 EUV 투영 노광 장치에서도 입사 광의 (작더라도) 일부를 흡수하고, 흡수로 인한 손실은 약 30%이다. 미러에 의해 흡수된 광은 미러를 가열하고, 열의 충분한 발산이 보증되지 않으면, 반사 층 시스템 또는 미러 유닛의 다른 부분의 파괴로 이어질 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 과열이 신뢰 가능하게 피해질 수 있도록 미러 내에서 발생된 열이 특히 양호하게 발산되는 미러 어레이를 갖는 투영 노광 장치를 제공하는 것이다.
세분된 고체-상태 관절부
본 발명의 제1 태양에 따르면, 이러한 목적은 기부 본체 그리고 복수개의 미러 유닛을 갖는 미러 어레이를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 의해 달성된다. 각각의 미러 유닛은 미러 및 고체-상태 관절부를 포함하고, 관절부는 기부 본체에 미러를 연결하고 굽힘 평면(plane of bending) 내에서 굽혀질 수 있는 적어도 1개의 관절 부분을 갖는다. 제어 장치가 기부 본체에 대한 각각의 미러의 정렬을 변경하는 것을 가능케 한다. 본 발명의 제1 태양에 따르면, 관절 부분은 관절 부분의 굽힘 강성(flexural stiffness)을 감소시키기 위해 굽힘 평면 내에서 서로로부터 이격되는 복수개의 관절 요소로 세분된다.
관절 요소의 간격은 매우 작을 수 있다. 인접 관절 요소들 사이의 작은 간극이 액체 또는 기체로 충전될 수 있다. 간격은 인접 관절 요소가 서로에 심지어 약간 접촉될 정도로 작을 수 있다. 굽힘 평면은 일반적으로 미러가 회전되게 되는 회전 축에 직각으로 배열된다.
본 발명의 이러한 태양은 고체-상태 관절부가 사용될 때에 열이 열 전도에 의해 미러로부터 발산될 수 있는 구성 요소가 이미 이용 가능하다는 사상을 기초로 한다. 미러로부터 열을 발산시키기 위해 고체-상태 관절부를 이용하는 것은 다른 형태의 관절부와 달리 고체-상태 관절부가 열 전달을 방해할 수 있는 임의의 기체- 또는 액체-충전 간극을 갖지 않기 때문에 유리하다. 그러나, 고체-상태 관절부의 관절 부분은 일반적으로 매우 미세한 세선 세공식 설계(very filigree design)를 가져야 하는데, 이는 그렇지 않다면 요구 굽힘 성질이 성취될 수 없기 때문이다.
복수개의 상호 분리된 더 작은 관절 부분으로의 관절 부분의 본 발명에 따른 세분으로 인해, 굽힘 성질을 상당히 변경하지 않으면서 열 플럭스(heat flux)를 위해 이용 가능한 관절 부분의 총 단면적을 증가시키는 것이 가능하다. 이것은 굽힘 평면 내에서 서로로부터 이격되는 복수개의 얇은 하위-로드로 로드를 세분하는 것으로부터 알려져 있는 효과를 사용한다. 그 다음에, 로드를 세분하는 것은 그 굽힘 강도를 감소시킨다. 굽힘 강도가 세분 후에 일정하게 있도록 의도되면, 총 단면적 그에 따라 전달 가능한 열 플럭스가 증가되도록, 추가의 하위-로드가 추가되어야 한다.
하나의 실시예에서, 관절 요소는 적어도 기본적으로 상호 평행하게 배열된다. 그러나, 종종, 개별의 관절 요소 상에 작용되는 힘이 서로에 대해 더 양호하게 조정될 수 있도록 평행으로부터 이탈되는 것도 편리하다.
또 다른 실시예에서, 관절 요소는 로드(rod)형 또는 판형이다. 로드 및 판은 명확한 굽힘 성질을 갖고 그에 따라 관절 요소로서 특히 적절하다.
고체-상태 관절부를 구성하기 위해, 2개의 관절 부분이 상호 대향되면서 미러 상에 결합될 수 있다. 그러면, 미러가 관절 요소의 결합 지점에 의해 설정되는 회전 축에 대해 양쪽 방향으로 회전될 수 있다.
기부 본체 그리고 복수개의 미러 유닛을 갖는 미러 어레이를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치를 개발하는 방법으로서, 각각의 미러 유닛은, 미러와, 기부 본체에 미러를 연결하는 적어도 1개의 관절 부분을 갖는 고체-상태 관절부와, 기부 본체에 대한 각각의 미러의 정렬이 변경될 수 있게 하는 제어 장치를 포함하는, 본 발명에 따른 방법은,
ⅰ) 관절 부분이 가져야 하는 굽힘 강성을 설정하는 단계와;
ⅱ) 관절 부분이 가져야 하는 열 전도도를 설정하는 단계와;
ⅲ) 단계 ⅱ)에서 설정된 열 전도도를 성취하기 위해 관절 부분이 가져야 하는 총 단면적을 설정하는 단계와;
ⅳ) 전체 세트의 관절 요소가 단계 ⅰ)에서 설정된 굽힘 강성 그리고 단계 ⅲ)에서 설정된 총 단면적을 갖도록 관절 부분을 형성하는 다수개의 상호 분리된 관절 요소를 설정하는 단계를 포함한다.
추가의 열 전도 요소
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 도입부에서 설명된 목적은 기부 본체 그리고 복수개의 미러 유닛을 갖는 미러 어레이를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 의해 달성된다. 각각의 미러 유닛은 미러와, 기부 본체에 대한 각각의 미러의 정렬이 변경될 수 있게 하는 제어 장치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 미러 유닛은 열이 열 전도 요소로부터 기부 본체로 전달될 수 있도록 미러의 지지에 기여하지 않고 미러에 연결되고 기부 본체의 방향으로 연장되는 열 전도 요소를 갖는다.
본 발명의 이러한 태양은 미러로부터 기부 본체로의 열 운반이 관절부의 일부가 아닌 추가의 열 전도 요소의 도움으로 개선될 수 있다는 사상을 기초로 한다.
최대 열 플럭스는 열 전도 요소가 기부 본체에 연결될 때에 성취된다. 이러한 경우에, 열 전도 요소는 상당히 작은 굽힘 강도를 갖고 그에 따라 미러의 회전 운동을 방해하지 않는 가요성 섬유 또는 가요성 밴드로서 설계될 수 있다. 충분히 큰 개수 예컨대 수백 개의 이러한 열 전도 요소로, 열 플럭스의 전체가 통과될 수 있는 상당한 총 단면적을 제공하는 것이 그럼에도 불구하고 가능하다.
그러나, 기부 본체에 도달되기 위해 열이 유체로 충전되거나 유체가 유동되는 바람직하게는 최대로 작은 간극을 통해 또한 이동되어야 하도록 기부 본체에 열 전도 요소를 연결하지 않는 것이 또한 가능하다. 예컨대, 기본적으로 강성의 바(bar)로서 열 전도 요소를 설계하는 것이 상정 가능하다. 그러면, 미러의 정렬의 변경 중에도 단지 간극에 의해 열 전도 요소로부터 분리되는 적어도 기본적으로 강성인 대응-요소(counter-element)가 기부 본체로부터 돌출될 수 있다.
이미 언급된 것과 같이, 간극 폭은 고체가 일반적으로 기체보다 열에 대한 더 높은 전도도를 가지므로 최대한 작아야 한다. 이것은 EUV 투영 노광 장치에 대해 필요한 것과 같이 특히 기체 압력이 매우 낮을 때에 적용된다. 이들 경우에, 간극은 미러의 반사 표면의 최대 치수의 1/10 미만인 간극 폭을 가져야 한다.
또 다른 실시예에서, 바 및 대응-요소는 빗형 방식(comb-like fashion)으로 상호 결합되도록 각각 미러 및 기부 본체 상에 배열된다. 이러한 배열은 전체적으로 열이 바로부터 대응-요소로 전달될 수 있는 큰 표면적을 제공하기 때문에 유리하다.
바 및 대응-요소가 실린더 벽 세그먼트의 형태로 구성되고 동심으로 배열되면, 간극 폭은 미러가 기부 본체에 대해 회전될 때에도 일정하게 있을 수 있다.
구체적으로, 실리콘, 실리콘 화합물, 특히 실리콘 카바이드, 탄소 또는 금속, 특히 구리, 은, 금이 열 전도 요소를 위한 재료로서 상정될 수 있다. 이들 재료는 특히 높은 열 전도도를 갖고, 또한 정밀 기계 적용 분야에서 양호하게 가공될 수 있다.
제어 장치가 바를 정전기적으로 충전시킬 수 있는 전압원을 갖는다면, 바는 정전 구동부를 제공하는 데도 사용될 수 있다.
유체 냉각
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 도입부에서 설명된 목적은 미러 어레이를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 의해 달성된다. 미러 어레이는 기부 본체 그리고 복수개의 미러 유닛을 갖고, 각각의 미러 유닛은 미러와, 기부 본체에 대한 각각의 미러의 정렬이 변경될 수 있게 하는 제어 장치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 미러 유닛은 미러와 기부 본체 사이의 체적 섹션을 밀봉 가능하게 한정하는 가요성 밀봉 수단을 각각 갖는다.
본 발명의 이러한 태양은 특히 EUV 투영 노광 장치에서 기체가 미러를 냉각시키는 데 크게 기여를 할 수 있을 정도로 높은 수준으로 미러를 포위한 기체의 압력을 선택하는 것이 가능하지 않다는 사상을 기초로 한다. 액체 내에 미러를 침지시키는 것은 DUV 투영 노광 장치에서도 문제가 많다.
가요성 밀봉 수단에 의해 밀봉 가능하게 한정되는 미러와 기부 본체 사이에 체적 섹션을 창의적으로 제공함으로써, 이러한 체적 섹션이 기체 또는 액체로 충전될 수 있거나 기체 또는 액체가 체적 섹션을 통해 유동하여 미러를 냉각시키는 데 상당한 기여를 할 수 있다.
가장 단순한 경우에, 체적 섹션은 액체 또는 기체 유체로 1회 또는 긴 시간 간격으로 충전되고, 유체는 그 내에 남아 있다. 그러면, 열 플럭스가 기본적으로 정체 유체 내에서의 열 전도에 의해 제공된다.
열 운반이 주로 대류에 의해 발생되도록, 유체가 체적 섹션 내에서 순환되면, 더욱더 높은 냉각 능력이 성취될 것이다. 이러한 목적으로, 체적 섹션은 입구 및 출구를 가질 수 있다. 예컨대 펌프 및 열 교환기를 수용할 수 있는 순환 장치가 체적 섹션 내에서 유체를 순환시키기 위해 미러 유닛에 할당될 것이다.
밀봉 수단이 서로에 이웃 미러를 연결하는 가요성 밀봉 스트립을 포함하면, 유밀 체적 섹션은 미러 아래의 전체 공간 그리고 밀봉 수단의 잔여부에 걸쳐 연장될 수 있다. 미러가 유체와 접촉되고 그에 의해 열을 발산시킬 수 있는 면적은 그에 대응하여 커질 것이다.
유체가 기체이면, 바람직하게는 밀봉 수단의 타측 상에 존재하는 기체보다 체적 섹션 내에서 더 높은 압력을 가질 것이다. 이것은 기체의 열 전도도가 압력의 증가에 따라 맹렬히 증가된다는 사실을 이용한다. 기체 압력을 증가시키는 것도 대류에 의한 열 운반의 경우에 냉각 능력에 바람직한 영향을 미칠 것이다.
또 다른 실시예에서, 밀봉 수단은 벨로우즈(bellows)이다. 이러한 미러 유닛은 바람직하게는 서로에 대향 배열되는 각각의 자유도를 위한 2개의 벨로우즈를 가질 것이다. 그에 의해, 대칭력 상태가 미러를 회전시킬 때에 제공될 것이다.
벨로우즈가 최소 저항으로의 회전에 대처하도록, 이들은 유체 연통되도록 함께 연결될 수 있다. 이것과 관련하여, 예컨대, 미러를 통해 연장되는 채널에 의해 2개의 벨로우즈를 함께 연결하는 것이 가능할 수 있다.
제어 장치가 벨로우즈에 의해 포위된 유체 체적을 변경하는 장치, 특히 변위 가능한 피스톤 또는 펌프를 가지면, 기부 본체에 대한 미러의 정렬이 변경될 수 있게 하는 작동 수단으로서 벨로우즈를 사용하는 것이 또한 가능하다. 그러면, 추가의 작동기가 제거될 수 있다.
활주 베어링
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 도입부에서 설명된 목적은 미러 어레이를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 의해 달성된다. 미러 어레이는 기부 본체 그리고 복수개의 미러 유닛을 갖는데, 각각의 미러 유닛은 미러와, 기부 본체에 대한 각각의 미러의 정렬이 변경될 수 있게 하는 제어 장치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 미러 및 기부 본체 또는 기부 본체에 연결되는 미러 지지 본체의 상호 대향 표면이 활주 베어링의 대응 활주 표면으로서 설계된다.
본 발명의 이러한 태양은 활주 베어링 내에서 서로 지지되는 표면이 고체-상태 관절부에 비해 비교적 커서, 활주 표면들 사이의 간극을 통한 열 전달이 방해되더라도 성취 가능한 전체 열 플럭스가 충분할 수 있다는 사상을 기초로 한다.
이러한 열 전달은 적어도 1개의 활주 표면에 윤활 및/또는 내마모성 코팅, 특히 금속화부(metallization) 또는 다이아몬드 코팅이 제공되면 증가될 수 있다. 이러한 코팅은 활주 표면들 사이의 접촉 면적을 증가시키고, 그에 따라 열 전달을 개선시킨다.
페이스트(paste) 또는 유체, 특히 액체로 적어도 부분적으로 충전되는 이동 간극(movement gap)이 대응 활주 표면들 사이에 형성되면, 열 플럭스 면에서의 상당한 개선이 성취될 수 있다. 액체 또는 페이스트는 열 플럭스를 제한하는 큰 기체-충전 공동이 이동 간극 내에 형성되는 것을 방지한다.
그러나, 특정 상황 하에서는 열 플럭스 면에서의 증가가 기체-충전 이동 간극으로 또한 성취될 수 있다. 기체가 높은 압력에 있으면, 예컨대, 그 열 전도도가 상당히 증가된다. 여기에서, 높은 압력은 투영 광이 통과되는 투영 노광 장치의 공간 내에서 지배적인 표준 동작 압력의 1.5배 초과의 임의의 압력을 의미한다. 기체 유동이 이동 간극을 통해 공급되면, 대류로 열을 발산시킬 수 있다.
바람직한 실시예에서, 제어 장치는 이동 간극의 폭의 가변 조정을 위해 설계된다. 이러한 방식으로, 예컨대, 최대한 작게 이동 간극을 유지하고 그에 의해 미러가 휴지 상태에 있을 때에 열 플럭스를 증가시키는 것이 가능하다. 미러가 회전되도록 의도되면, 이동 간극의 폭은 더 양호한 활주 성질을 성취하기 위해 직전에 증가될 것이다. 이동 간극 내에 수용된 유체의 종류에 따라, 유사한 효과가 활주 표면들 사이에서 지배적인 인가 압력의 가변 조정에 의해 또한 성취될 수 있다.
기부 본체 또는 미러 지지 본체의 활주 표면이 유체가 이동 간극 내로 유동될 수 있는 유체를 위한 적어도 1개의 배출 개구를 갖는다면, 추가적인 개선이 얻어질 것이다. 이동 간극 내에서 유동되는 유체는 대류에 의한 열의 추가적인 발산을 가능케 한다.
유체를 다시 배출하기 위해, 기부 본체 또는 미러 지지 본체는 이동 간극 내에서 순환되는 유체가 이동 간극의 외부로 유동될 수 있는 유체를 위한 적어도 1개의 진입 개구를 가질 수 있다.
이동 간극 내에서의 유체의 적절한 분배에 의해, 이동 간극 내에서의 유체의 유동 방향을 변경하는 것이 가능하다. 그러면, 이것이 미러 상에 토크를 인가하고 그에 의해 미러를 회전시키는 데 이용될 수 있다.
바람직하게는, 이러한 목적으로, 기부 본체 또는 미러 지지 본체의 활주 표면은 서로에 정반대로 위치되는 유체를 위한 적어도 2개의 배출 개구를 갖는다. 유체가 출현되는 개구에 따라, 회전 운동은 하나의 방향 또는 다른 방향으로 발생될 것이다.
유체가 미러 상에 인가할 수 있는 토크를 증가시키기 위해, 미러의 활주 표면에는 유체와 관련된 항력(drag)을 증가시키는 구조물이 제공될 수 있다. 이러한 구조물은 예컨대 유동 방향에 횡단하여 연장되는 바 또는 홈일 수 있다.
유체가 미러와 미러 지지 본체 사이에 있는 간극으로부터 출현되는 것을 방지하는 밀봉부가 또한 제공될 수 있다.
기부 본체 또는 미러 지지 본체는 미러에 대해 예압될(prestressed) 수 있다.
위에서 언급된 것과 같은 본 발명의 태양은 서로와 실질적으로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 베어링의 형태와 무관하게, 미러로부터 기부 본체로 연장되는 추가의 열 전도 요소가 항상 제공될 수 있다. 또한, 베어링의 형태와 무관하게 가요성 밀봉 수단을 사용함으로써 유체 냉각을 제공하는 것이 가능하다.
위에서 설명된 것과 같은 본 발명의 모든 태양이 바람직하게 채용될 수 있는 추가의 변형예가 아래에서 설명될 것이다.
이와 같이, 제어 장치는 예컨대 미러에 대해 이동 가능하게 배열되는 적어도 1개의 이동 변환기, 특히 압전 또는 초음파 모터를 포함할 수 있다.
이동 변환기는 휴지 상태에서 미러 섹션 상에서 평탄하게 지지될 수 있다. 특히, 미러 및 이동 변환기는 구형 캡 세그먼트의 형태로 된 대응 접촉 표면을 가질 수 있다. 접촉 표면의 구 중심은 미러의 광학 중심(optical centre) 내에 또는 적어도 미러의 광학 중심의 바로 부근에 배열될 수 있다. 용어 광학 중심은 광이 장치의 동작 중에 실제로 충돌되는 미러의 영역을 말한다. 그러므로, 광학 중심은 기하 중심과 반드시 일치될 필요는 없다.
이러한 경우에, 미러는 굽힘 탄성 및 비틀림 강성의 스프링 요소를 통해 본체 기부에 결합될 수 있다. 이러한 경우에, 스프링 요소는 특히 (금속) 벨로우즈로서 설계될 수 있다. 스프링 요소는 미러의 중립 설정(neutral setting) 및 편위 설정(excursion setting)의 양쪽 모두에서 탄성적으로 예압될 수 있고, 유체, 특히 액체로 충전될 수 있다.
미러는 미러의 반사 표면 내에 또는 적어도 대략 미러의 반사 표면 내에 위치되는 회전 축에 대해 회전될 수 있는 것이 또한 바람직하다. 이것은 미러의 섀도우 현상(shadowing)이 미러의 회전 운동의 경우에도 최소인 것을 보증할 것이다.
미러의 정렬을 결정하는 센서 장치가 제어 장치에 할당되어야 하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명은 복사 선원(radiation source)이 25 ㎚보다 짧은 파장, 특히 약 13.5 ㎚의 파장을 갖는 광을 발생시키도록 되어 있을 때에 특히 유리하게 사용될 수 있다. 이들 파장과 관련하여, 광은 단지 매우 낮은 기체 압력을 갖는 체적을 통과할 수 있어야 한다. 기체는 낮은 압력에서 불량하게 열을 전도하므로, 본 발명에 따른 해결책은 미러의 냉각에 대해 특히 바람직한 영향을 미친다.
위에서 설명된 해결책은 복수개의 미러 유닛을 갖는 어레이에서 그리고 또한 복수개의 제어 유닛(작동기)의 도움으로 변형될 수 있는 조정 가능한 미러를 수용하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에서 양호하게 사용될 수 있다. 이러한 조정 가능한 미러는 복수개의 미러 유닛의 어레이로서 간주될 수 있고, 개별의 미러는 반사 재료 스트립에 의해 함께 연결될 수 있다. 그러면, 미러 유닛이 기본적으로 (공통) 미러의 형상이 변경될 수 있게 하는 제어 유닛으로 구성된다. 그러면, 미러 어레이가 기부 본체 그리고 기부 본체에 체결되는 복수개의 제어 유닛을 갖고 미러 상에 결합되고 미러의 형상이 변경될 수 있게 하는 제어 유닛의 어레이에 대응한다.
또한, 또 다른 가능한 적용 분야는 더 크지만 반드시 조정 가능하지는 않은 개별의 미러의 총 정렬이 변경될 수 있는 투영 노광 장치를 포함한다. EUV 투영 대물 렌즈에 대해, 예컨대 자기적으로 장착되고 그에 따라 열 전도에 의한 열의 발산에 기여할 수 있는 임의의 관절부가 없는 미러가 제안되었다. 대부분의 전술된 해결책은 이러한 "부유(floating)" 또는 적어도 부분적으로 물리적으로 지지되지 않는 미러에 대해 또한 양호하게 사용될 수 있다. 그러면, 특허청구범위에서, 미러 어레이가 미러 그리고 기부 본체에 대한 미러의 정렬이 변경될 수 있게 하는 제어 장치로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 투영 노광 장치는 미러 내에서 발생된 열이 특히 양호하게 발산되는 미러 어레이를 구비함으로써 과열을 신뢰성있게 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점이 도면의 도움으로 수행되는 양호한 실시예의 다음의 설명에서 발견될 수 있다.
도1은 복수개의 판 스프링에 의해 형성되고 이동을 위한 1개의 자유도를 갖는 고체-상태 관절부로부터 현수되는 회전 가능한 미러의 사시도이다.
도2는 복수개의 판 스프링에 의해 형성되는 고체-상태 관절부로부터 현수되는 회전 가능한 미러의 제2 실시예를 도시하고 있다.
도3은 금속 필라멘트가 열 전도를 위해 할당되는 회전 가능한 미러의 개략도이다.
도4는 접촉 상태로 위치되는 정전 구동부를 형성하는 바를 갖는 미러의 개략 단면도이다.
도5는 가요성 밀봉 멤브레인에 의해 함께 연결되는 인접하게 배열된 경사 가능한 미러를 도시하고 있다.
도6은 구형 캡의 형태로 된 만입부(indentation) 내로 예압 장치에 의해 예압되는 회전 가능한 미러를 도시하고 있다.
도7은 그 후방측 상에서 기체에 의해 냉각되고 트로프(trough)의 형태로 설계되는 용기 내에 보유되는 미러를 도시하고 있다.
도8은 미러 및 기부 본체 사이에 배치되는 유체-충전 절첩 벨로우즈 배열을 도시하고 있다.
도9는 절첩 벨로우즈에 의해 형성되고 미러 및 기부 본체 사이에 배열되는 유체 제어 장치를 도시하고 있다.
도10은 압전 모터에 의해 보유되는 9개의 상호 독립적으로 경사 가능한 미러를 갖는 미러 어레이를 도시하고 있다.
도11은 도10에 따른 미러 어레이의 단면도이다.
도12는 도10 및 도11에 따른 압전 모터의 사시도이다.
도13은 액체-충전 이동 간극을 갖는 미러 유닛을 통한 축 방향 단면도이다.
도14는 도13에 도시된 미러 유닛의 기부 본체의 평면도이다.
도1은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조사 시스템 내에 수용되는 미러 유닛(10)의 세부 사시도이다. 도시된 세부 사항은 기부 판(12), 그리고 T자형 지지 본체(16) 상에 보유되는 미러(14) 그리고 지지 본체(16) 및 기부 판(12)에 연결되고 높은 열 전도도를 갖는 재료 예컨대 강철, 실리콘, 실리콘 카바이드, 구리, 은 또는 금으로 구성되는 2개의 그룹의 판 스프링(18)을 갖는 미러 유닛을 개시하고 있다. 지지 본체(16)와 함께, 판 스프링(18)은 미러(14)를 위한 고체-상태 관절부를 형성한다.
미러 유닛은 판 스프링(18)과 지지 본체(16)의 더 긴 분지부 사이에 배열되는 2개의 자석 코일(22)을 추가로 갖는다. 물론, 다른 작동기가 또한 자석 코일 대신에 사용될 수 있다. 미러 유닛은 공통 기부 판(12) 상에 배열되는 도1에 도시된 복수개의 미러 유닛 예컨대 수백 개 또는 심지어 수천 개의 미러 유닛을 포함한다. 기부 판(12)은 또한 곡면형일 수 있고, 그에 의해 서로에 인접하게 배열된 미러(14)가 마찬가지로 미러(14)들 사이의 중간 공간에 의해 중단되는 곡면형 공통 미러 표면을 형성한다.
도시된 실시예에서, 지지 본체(16)의 2개의 측면 상에 배열된 판 스프링(18)은 각각 상호 평행하게 정렬된다. 다른 실시예에서, 판 스프링(18)은 판 스프링(18)이 단지 대략 상호 평행하게 연장되는 팬형 배열(fan-like arrangement)을 제공하도록 단일 라인을 따라 지지 본체(16)의 각각의 측면 상에서 결합된다.
지지 본체(16)의 가장 긴 분지부(20)의 길이는 지지 본체(16)가 도시된 것과 같은 미러(14)의 중립 설정 또는 (도시되지 않은) 편위 설정 중 어느 한쪽에서 기부 판(12)에 접촉되지 않도록 판 스프링(18)의 길이(28) 및 각도 정렬에 따라 조정된다. 2개의 자석 코일(22) 중 적어도 1개를 전기 구동시킴으로써, 힘이 영구 자석으로서 구성된 분지부(20) 상에 유도될 수 있고, 그에 의해 이들이 굽혀진다. 판 스프링(18)의 효과로 인해, 힘의 유도는 도시되어 있는 회전 축(24)에 대한 지지 본체(16)의 회전 운동으로 이어진다. 따라서, 지지 본체(16) 및 기부 판(12)으로의 그 연결에 대해 견고하게 고정된 것으로서 간주될 수 있는, 지지 본체(16)의 일측 상에 배열된 판 스프링(18)이 국부 만곡 및 탄성 변형된다. 대향측 상에서, 판 스프링은 단지 약간 탄성 변형되면서 인장으로 예압되는 인장 요소로서 작용한다. (도시되지 않은) 굽힘 평면 내에서 판 스프링(18)에 의해 발생되는 굽힘에 대한 저항 모멘트는 판 스프링(18)의 두께(26)의 치수 설정으로 인해 비교적 작다. 굽힘 평면은 판 스프링(18)이 굽혀질 수 있는 평면으로서 정의된다. 결국, 굽힘 평면은 회전 축(24)에 직각으로 배열된다. 이러한 굽힘 평면 내에서, 판 스프링(18)은 도1에서 명확하게 관찰될 수 있는 것과 같이 서로로부터 이격된다.
판 스프링(18)의 치수 및 개수는 판 스프링(18)의 두께(26), 폭(30) 및 개수의 곱이 판 스프링(18) 대신에 일체형이지만 판 스프링(18)과 동일한 굽힘 강도를 갖는 고체-상태 관절부보다 상당히 큰 총 단면적으로 이어지도록 선택된다. 더 큰 총 단면적으로 인해, 판 스프링(18)은 기부 판(12)의 방향으로 미러(14)로부터 더 많은 열을 발산시킬 수 있고, 그에 의해 미러(14)의 과열에 대응할 수 있다. 복수개의 판 스프링(18)으로의 고체-상태 관절 요소의 기존의 일체형 요소 또는 다른 관절 요소의 세분은 구성 요소가 복수개의 개별 부품으로 세분될 때에 구성 요소의 굽힘 강도가 감소되지만 열 플럭스가 동일하게 유지된다는 사실을 이용한다. 그러므로, 관절 요소의 단면적을 증가시킴으로써, 복수개의 관절 요소로의 세분으로 인해 구성 요소가 운반할 수 있는 열 플럭스를 증가시키지만 일정하게 굽힘 강도를 유지하는 것이 가능하다.
이러한 실시예에서 그리고 또한 아래에서 설명될 실시예에서, 기부 판(12)에는 미러로부터 흡수된 열을 더 양호하게 발산시키기 위해 냉각 핀 또는 냉각 채널 등의 추가의 장치가 제공될 수 있다. 추가예에서 또는 대체예로서, 기부 판은 온도 싱크(temperature sink)에 열 결합될 수 있다.
도2에 따른 미러 유닛(110)의 실시예는 추가 실시예에 대해 대응하여 또한 적용되는 기능적으로 등가인 구성 요소를 위해 100만큼 각각 증가된 도1에서와 같은 도면 부호를 사용한다.
도2에 따른 판 스프링(118)은 도1에 따른 판 스프링(18)에 비해 회전 축(24)의 방향으로 더 작은 폭(130)을 갖는다. 판 스프링(118)에 의해 형성된 고체-상태 관절부의 요구 안정성을 보증하기 위해, 판 스프링(118)의 개수는 도1에 따른 판 스프링(18)의 개수에 비해 상당히 증가된다. 4개의 판 스프링(118)의 각각이 상호 평행하게 정렬되는 5개의 인접하게 배열된 그룹이 회전 축(24)의 각각의 측면 상에서 연장된다. 판 스프링(118)의 총 단면적 및 그에 따라 운반 가능한 열 플럭스는 도1에 도시된 실시예에 비하여 더욱 증가되지만 그에 의해 상당히 굽힘 강도를 변화시키지 않는다.
도3은 기부 판(212), 직육면체 미러(214) 그리고 압전 이동 변환기로서 설계되는 굽힘 요소(flexion element)(232)를 포함하는 미러 유닛(210)을 도시하고 있다. 굽힘 요소(232)의 (도시되지 않은) 전극에 전위를 인가함으로써, 미러(214)의 편위가 (도시되지 않은) 중립 위치로부터 도3에 도시된 편위 위치로 유도될 수 있다. 굽힘 요소(232)가 미러(214)에 대해 충분히 큰 회전 각도를 유도할 수 있도록, 굽힘 요소는 미러(214)의 크기에 비해 상당히 작은 단면적을 갖는다. 이러한 단면적의 결과로서, 미러(214) 내에서의 복사선의 흡수에 의해 방출된 열의 일부만이 기부 본체(212) 내로 발산될 수 있다.
미러(214)의 과열을 피하기 위해, 미러 유닛은 제1 단부가 (바람직하게는 원주부의 부근에서) 미러(214)에 열 전도 가능하게 연결되고 제2 단부가 기부 판(212)에 열 전도 가능하게 연결되는 금속 필라멘트(234)를 갖는다. 금속 필라멘트(234)는 미러(214)로부터 기부 판(212)으로의 열의 발산을 가능케 한다. 금속 필라멘트(234)의 직경은 높은 가요성을 가질 정도로 작고 즉 무시 가능한 탄성을 갖는다. 그러므로, 금속 필라멘트(234)는 굽힘 요소(232)에 의해 용이하게 극복될 수 있는 단지 작은 저항으로 미러(214)의 회전 운동에 대처한다. 미러(213) 및 기부 판(212)으로의 열 결합을 개선시키기 위해, 이러한 실시예에서, 금속 필라멘트(234)는 각각 미러(213) 및 기부 판(212) 상에 평탄하게 끼워지는 금속 스트립(235) 상에 체결된다.
구리, 은 또는 금 등의 금속 대신에, 필라멘트 열 전도 요소로서 실리콘, 실리콘 화합물, 특히 실리콘 카바이드 또는 탄소를 사용하는 것이 또한 가능하다. 열 전도 요소는 또한 충분한 가요성이 보장되기만 하면 밴드의 형태로 되거나 다른 단면을 가질 수 있다.
도4에 따른 미러 유닛(310)에서, 미러(314)는 베어링 블록(338)의 구형 컵형 리세스 내에 보유되는 구형 세그먼트의 형태로 된 베어링 요소(336)를 통해 회전됨으로써 운동될 수 있도록 장착된다. 기부 판(312)에 대해 미러(314)를 제어하는 장치로서, 빗형 방식으로 상호 결합되고 기부 판(312) 및 미러(314) 상에 각각 체결되고 대략 90˚의 각도로 각각 4개의 원 사분면으로 (도시되지 않은 상태로) 분할되는 바(340, 342)가 제공된다. 회전이 단지 1개의 회전 축에 대해 발생될 수 있으면, 바(340, 342)는 도4에 도시된 것과 같은 실린더 벽 세그먼트의 형태로 되어 있을 수 있다. 회전이 약 2개의 직교 축에 대해 발생될 수 있는 경우에, 바(340, 342)는 매우 짧은 경우 또는 회전 축에 대해 곡률이 없는 경우 중 어느 한쪽이어야 한다.
사분면 내에 배열된 바(340, 342)에 상이한 전위를 인가함으로써 정전 구동부가 형성될 수 있도록, 바(340, 342)에는 (도시되지 않은) 전기 절연성 코팅이 구비된다. 인가된 전위를 변경함으로써, 이러한 구동부는 상호 직각으로 정렬되는 2개의 회전 축에 대한 미러(314)의 회전 운동을 가능케 한다. 바(340, 342)는 미러(314)로부터 기부 판(312)으로 복사선의 흡수에 의해 방출된 열을 운반하는 기능을 또한 갖는다.
회전이 단지 1개의 회전 축에 대해 발생될 수 있는 도4에 도시된 실시예에서, 바(340, 342)는 하나의 바(340)로부터 인접한 바(342)로 직접적으로 즉 고체에서의 열 전도를 통해 열을 전달할 수 있도록 미러(314)의 정렬과 무관하게 접촉될 수 있다. 다수개의 비교적 작은 바(340, 342)로 인해, 열 전달을 위해 사용될 수 있는 큰 표면적이 이용 가능하다. 그러나, 일반적으로, 폭이 미러(214)의 반사 표면의 최대 치수의 1/10 미만일 수 있는 좁은 간극이 바(340, 342)들 사이에 있다. 그러면, 간극 내에 수용된 기체 분자를 통해 열 전달이 이루어진다. 충분히 작은 간극 폭이면, EUV 조사 시스템에서의 경우와 같이 기체 압력이 매우 낮을 때에도 큰 열 플럭스가 가능하다. 접촉 없이 서로를 따라 곡선을 이루는 바의 장점은 주로 마찰 손실을 피하고, 이것은 그렇지 않으면 더 높은 제어력 및 그에 따른 더 정교한 구동을 요구할 것이다.
도5에 도시된 것과 같이 2개의 미러(414)를 갖는 미러 유닛(410)은 도3에 도시된 미러 유닛(210)과 유사한 구조를 갖는다. 도3에 따른 미러 유닛(210)과 대조적으로, 미러(414)의 하부 측면의 유체 냉각이 도5에 따른 미러 유닛(410) 내에서 제공된다. 냉매가 미러(414) 위에 위치된 복사 공간 내로 탈출되는 것을 방지하기 위해, 미러(414)의 주변 영역이 이웃 미러(414) 또는 벽 영역(446) 상에 체결되는 가요성 밀봉 요소(444)에 각각 연결된다. 얇은-벽 금속 포일로 제조된 밀봉 요소(444)는 미러(414)의 상호 상대 이동을 가능케 하고, 미러(414) 및 기부 판(412)과 함께 냉매가 유동될 수 있는 폐쇄 체적 섹션(445)을 한정한다. 체적 섹션은 또한 냉매로 1회 충전될 수 있고, 냉매는 영구적으로 또는 긴 기간에 걸쳐 남아 있다.
냉매는 액체 예컨대 수은, 물 또는 갈륨-인듐-주석일 수 있다. 열 전도도를 증가시키기 위해, 금속 입자가 또한 액체에 추가될 수 있다.
그러나, 냉매로서 기체를 사용하는 것이 또한 상정 가능하다. 밀봉 요소(444)는 밀봉 요소(444)의 타측 상의 체적을 충전하는 (EUV 시스템 내의 모두 위에서 매우 낮은 압력에 있는) 보호 기체로부터 체적 섹션(445) 내에 높은 압력으로 놓인 기체 냉매를 고립시킬 것이다. 그러나, 미러(414) 그리고 위의 모든 밀봉 요소(444) 상에서의 힘이 과도하게 크지 않도록, 밀봉 요소(444)에 인접한 2개의 기체들 사이의 압력 차이는 과도하게 크지 않아야 한다. 그러나, 기체의 열 전도도는 낮은 압력에서의 압력에 따라 대략 선형으로 증가되므로, 101 내지 102만큼 압력을 증가시키는 것은 열 전도도를 상당히 증가시킬 정도로 충분하다.
기체 냉매의 사용은 유동 또는 정체 기체가 액체보다 취급하기 더 간단하기 때문이다. 또한, 기체 냉매는 미러(414)를 경사시킬 때에 더 작은 마찰 손실을 생성시킨다. 반면에, 액체 냉매는 대개 더 양호한 열 전도 성질을 갖는다.
도6에 따른 미러 유닛(510)은 상호 평행하게 정렬되고 서로로부터 마주보지 않는 미러(514)의 바형 연장부의 표면 상에서 결합되는 2개의 압력 제어기(550)가 배열되는 트로프의 형태로 설계되는 베어링 요소(548) 그리고 미러(514) 상에 인장력을 인가하도록 제공되는 가요성 금속 벨로우즈(552)를 포함한다. 미러(514)의 하부측 그리고 베어링 요소(548)의 대응 활주 표면은 각각 실린더 세그먼트의 형태로 설계되고, 미러(514)가 도6에 따른 도면의 평면 내에서 회전되게 한다. 회전 운동은 압력 제어기(550)에 전위를 인가함으로써 유도되고, 그 길이 방향 크기는 대응 토크가 미러(514) 상에 인가되도록 인가된 전위에 따라 표시된 화살표의 방향으로 변경될 수 있다.
도시된 것과 같은 미러(514)의 중립 설정에서, 금속 벨로우즈(552)는 축 방향으로 하향으로 예압되므로, 베어링 요소(548) 내로 미러(514)를 견인한다. 금속 벨로우즈(552)의 설계로 인해, 도6에 따른 도면의 표면 내에서 미러(514)의 회전 운동을 공동으로 실행할 수 있고, 그에 의해 바람직하지 못하게 높은 복원력을 생성시키지 않는다. 금속 벨로우즈(552)는 금속 벨로우즈(552)의 예압이 중성화되고 압력이 미러(514) 상에 인가될 수 있도록 (도시되지 않은) 액체 글랜드(liquid gland)를 통해 가압 유체로 충전될 수 있다. 이것은 미러(514)와 베어링 요소(548) 사이에서의 도6에서 명확하게 관찰 가능한 이동 간극(554)으로 이어진다. 이동 간극의 존재 하에서 제어 운동을 수행할 때에, 미러(514)의 실질적으로 마찰-없는 조정이 수행될 수 있다. 제어 운동의 종료 후에, 금속 벨로우즈(552)의 가압은 미러(514)가 열을 전달하는 방식으로 베어링 요소(548) 상의 휴지 위치로 복귀되도록 감소된다.
이동 간극(554)은 바람직하게는 미러(514)와 베어링 요소(548) 사이에서의 열 전달을 개선시키기 위해 액체 또는 (도시되지 않은) 페이스트 예컨대 전기- 또는 자기-유변성 액체, 열 전도성 페이스트, 진공 그리스 또는 오일로 충전된다. 액체는 표면 거칠기 또는 끼움 부정합을 보상하므로, 단지 기체 개재물을 통해 발생될 수 있는 열 전달을 피한다. 동일한 목적을 위해, 미러(514) 및 베어링 요소(548)의 상호 대향 표면은 연질이지만 열 전도성인 재료 예컨대 인듐, 알루미늄 또는 구리로 제조될 수 있거나, 대향 표면에는 이러한 재료로 구성된 인레이(inlay)가 제공될 수 있다. 다이아몬드형 탄소(DLC: diamond-like carbon)를 갖는 코팅이 또한 열의 성취 가능한 발산에 바람직한 영향을 미친다.
도7에 도시된 미러 유닛(610)은 도4에 도시된 미러 유닛(310)과 유사한 구조를 갖는다. 그러나, 구형 슬리브처럼 성형된 바(640, 642)는 단지 미러(614)와 기부 판(612) 사이에서의 열 전달을 위해 사용된다. 정사각형을 형성하도록 배열되는 4개의 굽힘 요소(632)의 어레이가 2개의 상호 직각 공간 방향으로의 미러(614)의 회전 운동을 가능케 하는 제어 장치로서 제공된다. 냉매 예컨대 수소 등의 냉각 기체, 또는 수은, 갈륨-인듐-주석 또는 물 등의 액체가 급송될 수 있는 유체 공간(656)을 기부 판(612) 및 미러(614)와 함께 한정하는 측방 벽 영역(646)이 기부 판(612) 상에 배열된다. 냉매를 공급 및 배출하기 위해, 연결 글랜드(658)가 기부 판(612) 내에 배열된다. 유체 공간(656)으로부터 밀봉 간극(654)을 통해 탈출될 수 있고 미러(614)의 부근에서의 광학적 성질의 저하로 이어질 수 있는 냉매를 흡인하는 것을 가능케 하는 흡인 글랜드(660)가 또한 미러(614) 위의 벽 영역(646) 내에 제공된다.
도8에 따른 미러 유닛(710) 내에, 액체 냉매로 충전되고 그에 따라 미러(714)와 기부 판(712) 사이에서의 열 전달을 개선시키는 2개의 절첩 벨로우즈(762)가 미러(714)와 기부 판(712) 사이에 배열된다. 미러(714)를 회전시키도록 제공되는 굽힘 요소(732)에는 2개의 절첩 벨로우즈(762)들 사이에서의 유체 교환을 가능케 하는 관통-보어(764)가 구비된다.
관통-보어(764) 대신에, 미러(714)를 통해 연장되는 채널(766)이 또한 도8에서 점선에 의해 표시된 것과 같이 유체 교환의 목적을 위해 제공될 수 있다. 다른 변형예에서, 냉매는 열의 훨씬 더 양호한 발산을 가능케 하기 위해 절첩 벨로우즈(762) 내에서 순환된다. 이러한 목적으로, 절첩 벨로우즈(762)에는 (도시되지 않은) 냉매를 위한 입구 및 출구 글랜드가 제공되어야 한다.
각각 할당된 액체 글랜드(866)를 통해 가압 유체가 공급될 수 있는 2개의 별개의 절첩 벨로우즈(862)가 도9에 따른 미러 유닛(810) 내에 제공된다. 각각의 액체 글랜드(866)에는 액체 글랜드(866) 내에 선형으로 이동 가능하게 보유되는 영구 자석(870) 그리고 영구 자석(870)과 동축으로 배열되고 전압이 인가될 수 있는 코일(872)을 포함하는 전자기 선형 모터(868)가 할당된다. 절첩 벨로우즈(862) 그리고 각각 할당된 액체 글랜드(866) 내의 유체 체적은 폐쇄되므로, 영구 자석(870)의 병진 이동이 절첩 벨로우즈(862) 내에서의 반대 체적 변화에 의해 보상되는 액체 글랜드(866) 내에서의 체적 변동으로 이어진다. 절첩 벨로우즈(862) 중 하나 내에서의 체적 변화는 미러(814)의 경사로 이어진다.
도10 내지 도12에 도시된 미러 유닛(910)은 2개의 상호 직각 공간 방향으로의 할당된 미러(914)의 경사를 가능케 하는 총 9개의 경사 구동부(974)가 배열되는 기부 판(912)을 포함한다. 기부 판(912) 아래에, 냉매를 위한 유동 채널(978)을 갖는 높은 열 전도도를 갖는 재료로 제조된 열 싱크(976)가 배열된다. 각각의 경사 구동부(974)는 정사각형 단면을 각각 갖고 이웃 초음파 변환기(980)들 사이에 있는 이동 간극(982)을 제외하면 정사각형 단면을 갖는 어레이를 형성하도록 집합되는 4개의 초음파 변환기(980)를 갖는다.
각각의 초음파 변환기(980)는 압전 굽힘 요소로서 설계된다. 각각의 대향 초음파 변환기(980)는 공통 굽힘 평면(984) 내에서 변경될 수 있고, 이웃 초음파 변환기(980)의 굽힘 평면은 상호 직각으로 정렬된다. 구형 캡 세그먼트의 형태로 된 만입부(986)가 초음파 변환기(980)의 상부측 상에 각각 제공되고; 경사 구동부(974)를 형성하는 4개의 초음파 변환기(980)의 만입부(986)는 실질적으로 반구형의 만입부를 형성하도록 함께 추가된다. 초음파 변환기(980)의 상호 대향 내부 표면 상에, 리세스가 정사각형을 형성하여 원뿔형 세그먼트의 형상으로 자유 공간을 생성시키도록 배열된 초음파 변환기(980) 내에 함께 추가되는 원뿔형 세그먼트의 형태로 각각 제공된다.
미러(914)는 축 대칭 지지 본체(916) 상에 끼워진다. 이러한 지지 본체는 구형 세그먼트의 형태로 된 영역(990)을 갖고, 이러한 영역 바로 옆에는 원뿔형 세그먼트의 형태로 된 영역(992)이 있다. 구형 세그먼트의 형태로 된 영역(990)은 도11에 상세하게 도시된 것과 같이 초음파 변환기(980)의 만입부(986)의 표면 상에 평탄하게 위치된다. 원뿔형 세그먼트의 형태로 된 영역(992)은 지지 본체(916)가 2개의 상호 직각 공간 축에 경사질 수 있도록 초음파 변환기(980)의 리세스(988)에 의해 형성되는 자유 공간 내에 배열된다.
원뿔형 세그먼트의 형태로 된 영역(992)의 단부 상에, 마찬가지로 축 대칭으로 설계되고 지지 본체(916)로부터 대향 단부에서 열 싱크(976) 상에 체결되는 금속 벨로우즈(952)가 배열된다. 금속 벨로우즈(952)의 축 대칭 설계로 인해, 길이 방향 중앙-축(994)에 대한 지지 본체의 회전이 금속 벨로우즈(952)의 비틀림 강성에 의해 방지되면서 지지 본체(916)가 2개의 상호 직각 공간 방향으로 회전되게 하도록 굽힘 탄성 및 비틀림 강성이 된다. 금속으로부터 벨로우즈(952)를 제조하는 것은 미러(914)와 열 싱크(976) 사이에서 높은 열 전도도를 갖는 부품만이 있는 것을 보증한다. 벨로우즈(952)의 특히 높은 열 전도도가 요구되면, 특히 니켈이 금속으로서 상정될 수 있다. 그러나, 최소 강성이 선택 기준으로서 중요시되면, 티타늄이 벨로우즈(952)를 위한 금속으로서 적절할 수 있다.
미러 표면 내에 위치된 회전 축에 대해 미러(914)를 경사시키기 위해, 상호 대향 초음파 변환기(980)의 구동부가 각각 제공된다. 대향으로 배열된 초음파 변환기(980)는 적어도 기본적으로 동기식으로 그리고 동일한 방향으로 굽혀지도록 구동될 것이다. 이것은 지지 본체(916)의 경사 운동을 유도한다. 그러면, 상호 대향 초음파 변환기(980)가 대향 방향으로 약간의 단축 상태로 굽혀지도록 구동될 것이다. 이 때에, 지지 본체(916)와 대응하여 구동되는 초음파 변환기(980)의 접촉이 없다. 후속적으로, 초음파 변환기(980)의 적절한 구동에 의해, 지지 본체(916)와의 새로운 접촉이 설정되고, 상호 대향 초음파 변환기(980)는 전기 에너지를 한번 더 인가함으로써 요구 방향으로 다시 변형될 수 있다. 그러므로, 지지 본체(916) 그리고 그 상에 배열된 미러(914)의 계단식 경사 이동이 전체적으로 발생된다. 지지 본체(916)에 대한 초음파 변환기(980)의 이러한 상대 이동성으로 인해, 미러(914)에 대한 최대 회전 각도는 단지 상호 작용 구성 요소의 설계 기하 형상에 의해 제한된다. 적절한 구성이 +/- 15˚까지의 범위 내에서의 미러(914)의 경사를 가능케 한다.
도11에 도시된 것과 같은 중립 설정에서, 금속 벨로우즈(952)는 지지 본체가 초음파 변환기(980)의 만입부(986) 내에 평탄하게 위치되도록 축 방향으로 예압되고 그에 따라 지지 본체(916) 상에 인장력을 인가한다. 미러(914)로부터 열 싱크(976)의 방향으로의 열 발산을 개선시키기 위해, 유체 바람직하게는 냉각 기체가 금속 벨로우즈(952)의 영역 내에 그리고 지지 본체(916)와 초음파 변환기(980) 사이에 제공된 이동 공간을 통해 유동될 수 있다. 이러한 경우에, 초음파 변환기(980)들 사이의 이동 간극(982)은 유체가 미러(914)의 방향으로 탈출될 수 없는 폐쇄 유체 채널을 생성시키도록 탄성 밀봉 재료에 의해 폐쇄될 수 있다. 유체가 미러(914)와 열 싱크(976) 사이에서의 열 전도를 더욱 증가시키기 위해 금속 벨로우즈(952) 자체를 통해 또한 유동될 수 있다.
도13 및 도14는 미러 어레이(1010)의 미러 지지 본체(1012)의 축 방향 단면도 및 평면도로 다른 실시예에 따른 미러 유닛(1010)을 각각 도시하고 있다. 복수개의 미러 유닛을 보유한 기부 본체에 연결될 수 있거나 그 상에 일체로 형성될 수 있는 미러 지지 본체(1012)는 미러(1014) 상에 체결되거나 그 상에 일체로 형성되는 구형 세그먼트의 형태로 된 베어링 요소(1038)에 대응하는 구형 캡의 형태로 된 리세스(1036)를 갖는다. 미러 지지 본체(1012) 및 베어링 요소(1038)의 상호 대향 만곡 표면들 사이에, (상세하게 도시되어 있지 않은) 액체가 유동되는 이동 간극(1054)이 투영 노광 장치의 동작 중에 남겨져 있다. 이러한 목적으로, 회전이 2개의 회전 축에 대해 발생될 수 있는 도시된 실시예에서, 총 5개의 배출 채널(1066) 그리고 4개의 진입 채널(1067)이 미러 지지 본체(1012) 내에 합체된다. 배출 채널(1066)은 중심 배출 개구(1058a) 및 4개의 중심-이탈 배출 개구(1058b) 내로 리세스(1036)의 영역 내에서 개방된다. 4개의 진입 채널(1067)을 위한 진입 개구(1059)는 이러한 실시예에서 리세스(1036)의 외부측에 위치된다.
도13에서의 화살표는 이동 간극(1054) 내에서의 액체의 유동 방향을 표시한다. 액체는 중심 배출 개구(1058a) 및 중심-이탈 배출 개구(1058b)의 외부로 유동되고, 이동 간극(1054)을 균일하게 충전하고, 최종적으로 진입 개구(1059)를 통해 미러 지지 본체(1012) 내로 재진입되도록 리세스(1036)의 원주 모서리에 대해 유동된다.
이동 간극(1054) 내에 수용된 액체로 인해, 서로 상에서 직접적으로 활주되는 상호 대응 만곡 표면의 경우보다 양호한 미러(1014)로부터 미러 지지 본체(1012)로의 열 전달이 성취된다. 또한, 액체는 미러(1014)로부터 열을 흡수하여 입구 채널(1067)을 통해 (도시되지 않은) 열 싱크로 열을 발산시키는 열 교환 매체로서 기능한다. 액체 및 주변 조건의 적절한 선택에 의해, 액체가 부분적으로 증발되게 하여 그에 의해 미러(1014)를 냉각시키는 것이 또한 가능하다. 증발된 액체는 (도13 및 도14에 도시되지 않은) 추가의 흡인 개구의 도움으로 흡인될 수 있다. 이것은 증발된 액체가 투영 광이 통과되는 영역 내로 진입되어 조사 시스템의 광학적 성질을 저하시키는 것을 방지할 것이다.
이동 간극(1054) 내의 얇은 액체 필름은 미러(1014)가 미러 지지 본체(1012)에 대해 회전 중일 때에 윤활유와 유사한 방식으로 마찰을 더욱 감소시킨다.
이러한 경우에, 미러 지지 본체(1012)에 대해 미러(114)를 예압하는 것이 바람직할 수 있다. 예압은 접촉 없이 예컨대 자력의 영향 하에서 또는 스프링 또는 벨로우즈 등의 탄성 요소의 도움으로 발생될 수 있다.
이러한 벨로우즈는 액체가 미러(1014)와 미러 지지 본체(1012) 사이의 간극으로부터 출현되는 것을 신뢰 가능하게 방지하는 밀봉부로서 또한 사용될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 경우에, 벨로우즈는 액체를 운반하는 모든 영역 즉 이동 간극(1054), 진입 개구(1059) 및 배출 개구(1058a, 1058b)를 밀봉 가능하게 포위한다.
또 다른 실시예에서, 진입 개구(1059)는 리세스(1036)의 내부측에 예컨대 그 원주 모서리 바로 옆에 또한 배열된다. 액체가 리세스(1036)의 상부 모서리에 대해 유동되는 것을 방지하기 위해, 리세스(1036)를 동심으로 포위하는 링형 바가 미러 지지 본체(1012)의 평면 상부측 상에 형성될 수 있다. 바는 액체가 이동 간극(1054)으로부터 탈출하는 것이 용이하지 않도록 이동 간극(1054)의 폭을 국부적으로 감소시킨다.
그러나, 액체가 큰 영역에 걸쳐 배출될 수 있도록 바람직하게는 리세스(1036)에 대해 중심 설정되는 환형 진입 개구를 제공하는 것이 또한 상정 가능하다.
이동 간극(1054) 내에서 유동되는 액체는 미러 지지 본체(1012)에 대한 미러(1014)의 회전 운동을 유도하는 데 또한 사용될 수 있다. 이것은 미러(1014) 상에서의 토크로 이어지는 유동 액체와 베어링 요소(1038) 사이에서의 마찰을 이용할 것이다. 이러한 효과를 보강하기 위해, 베어링 요소(1038)의 표면의 항력을 증가시키는 조치가 착수될 수 있다.
또 다른 변형예에서, 미러 상에 형성된 베어링 요소에는 그 만곡 표면 상에서의 항력을 증가시키는 구조물이 제공된다. 구조물은 예컨대 액체의 유동 방향에 횡단하여 연장되어 증가된 항력을 발생시키는 미세한 리브일 수 있다.
이러한 리브형 구조물의 편리한 배열과 관련하여, 액체가 단지 중심-이탈 진입 개구(1058b) 중 하나의 외부로 유동되면, 출현 액체가 구조물을 휩쓸고 지나가면서 미러 상에서 토크를 발생시키고, 이것은 미러를 회전시킨다. 미러를 또 다시 회전시키기 위해, 액체가 정반대로 각각 위치된 진입 개구(1058b)를 통해 (배타적으로) 이동 간극(1054) 내로 유입될 것이다. 이동 간극(1054) 내에서의 액체의 유동 방향을 변경함으로써, 요구 회전 축에 대한 회전으로 이어지도록 미러(1014) 상에 힘을 인가하는 것이 가능하다.
도12 내지 도14에 도시된 실시예에서 액체 대신에 기체가 또한 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
1010: 미러 유닛
1012: 미러 지지 본체
1014: 미러
1036: 리세스
1038: 베어링 요소
1054: 이동 간극
1058a, 1058b: 배출 개구
1059: 진입 개구
1066: 배출 채널
1067: 진입 채널

Claims (24)

  1. 기부 본체(548; 912) 그리고 복수개의 미러 유닛(510; 610; 910; 1010)을 갖는 미러 어레이를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치로서,
    각각의 미러 유닛이
    - 미러(514; 914; 1014)와,
    - 기부 본체에 대한 각각의 미러의 정렬을 변경하도록 구성되는 제어 장치(550, 552; 980)를 포함하는,
    마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 있어서,
    미러(514; 914; 1014) 및 기부 본체(912) 또는 그에 연결되는 미러 지지 본체(548; 1012)의 상호 대향 표면들이 활주 베어링의 대응 활주 표면으로서 설계되며,
    대응 활주 표면은 대응 곡률을 갖도록 특히 실린더 세그먼트 또는 구형 캡 세그먼트의 형태로 설계되고,
    페이스트 또는 유체, 특히 액체로 적어도 부분적으로 충전되는 이동 간극(554; 1054)은 대응 활주 표면들 사이에 형성되며,
    유체는 이동 간극을 통해 유동하는 기체이고 그리고/또는 투영 광이 통과하는 투영 노광 장치의 공간 내에서 지배적인 표준 동작 압력의 1.5배 초과의 압력에 있는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 1개의 활주 표면에는 윤활 및/또는 내마모성 코팅, 특히 금속화부 또는 다이아몬드 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제어 장치(550, 552)는 이동 간극(554)의 폭의 가변 조정을 위해 설계되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    활주 표면들 사이에서 지배적인 인가 압력이 제어 장치에 의해 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    기부 본체 또는 미러 지지 본체(1012)의 활주 표면은 유체를 위한 적어도 1개의 배출 개구(1058a, 1058b)를 구비하고, 유체는 상기 배출 개구를 통해 이동 간극(1054) 내로 유동될 수 있는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    기부 본체 또는 미러 지지 본체(1012)는 이동 간극(1054) 내에서 순환되는 유체를 위한 적어도 1개의 진입 개구(1059)를 구비하고, 유체는 상기 진입 개구를 통해 이동 간극의 외부로 유동될 수 있는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    이동 간극(1054) 내에서의 유체의 유동 방향이 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    기부 본체 또는 미러 지지 본체의 활주 표면은 유체를 위한 적어도 2개의 배출 개구(1058b)를 가지며, 이들 개구는 서로에 정반대로 위치되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  9. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    미러의 정렬은 이동 간극 내에서 유동되는 유체에 의해 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    미러(1014')의 활주 표면에는 유체와 관련된 항력을 증가시키는 구조물이 제공되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  11. 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    유체가 미러(1014)와 기부 본체 또는 미러 지지 본체(1012) 사이에 있는 간극으로부터 출현되는 것을 방지하는 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    기부 본체 또는 미러 지지 본체(2012)는 미러(1014)에 대해 예압되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 장치는 미러에 대해 이동 가능하게 배열되는 적어도 1개의 이동 변환기(974), 특히 압전 또는 초음파 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    이동 변환기(974)는 휴지 상태에서 미러 섹션(990) 상에서 평탄하게 지지되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    미러(914) 및 이동 변환기(974)는 구형 캡 세그먼트의 형태인 대응 접촉 표면(986, 990)을 갖는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    접촉 표면(986, 990)의 구 중심은 미러(914)의 광학 중심 내에 또는 적어도 미러(914)의 광학 중심의 바로 부근에 배열되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 1개의 이동 변환기(974)가 굽힘 요소로서 설계되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    미러(914)는 굽힘 탄성 및 비틀림 강성의 스프링 요소(952)를 통해 기부 본체(912)에 결합되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    스프링 요소(952)는 특히 금속으로 제조된 벨로우즈로서 설계되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    스프링 요소(952)는 미러(914)의 중립 설정 및 편위 설정에서 탄성적으로 예압되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    스프링 요소(952)는 유체, 특히 액체로 충전되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    미러(14; 214; 314; 414; 514; 614; 714; 814; 914; 1014)는 미러의 반사 표면 내에 또는 적어도 대략적으로 미러의 반사 표면 내에 위치되는 회전 축에 대해 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    미러의 정렬을 결정하는 센서 장치가 제어 장치에 할당되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    25 ㎚보다 짧은 파장, 특히 약 13.5 ㎚의 파장을 갖는 광을 발생시키는 복사 선원을 포함하는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
KR1020117010082A 2008-09-30 2009-09-17 마이크로리소그래피 투영 노광 장치 KR101681336B1 (ko)

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