KR20130139839A - 접착 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링 및 그 제조방법 - Google Patents

접착 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링 및 그 제조 방법이 개시된다. 예를 들어, 페이로드를 지지하기 위한 공기 베어링이 개시된다. 공기 베어링은 접합 층을 이용하여 기판에 체결되는 폴리이미드 막을 갖는 베어링 표면을 가진다. 폴리이미드 막은 폴리-옥시디페닐렌-파이로멜리티미드를 포함하고, 접합 층은 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르, 1,4-부탄다이올 디글리시딜 에테르, 및 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌-1,6-디아민을 포함할 수 있다.

Description

접착 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링 및 그 제조방법{PNEUMATIC BEARING WITH BONDED POLYMER FILM WEAR SURFACE AND PRODUCTION METHOD THEREOF}
관련 출원들에 대한 원용
본 출원은 2010년 6월 23일에 출원되었으며, 본 명세서에서 인용 참조되는 미국 가출원 61/357,771의 우선권을 청원한다.
본 발명은 일반적으로는 리소그래피에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 공기 베어링(pneumatic bearing)에 관한 것이다.
리소그래피는 집적회로(IC) 및 다른 디바이스들 및/또는 구조체들의 제조에 있어 핵심 공정으로서 널리 인식된다. 리소그래피 장치는 리소그래피 동안 이용되며, 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치를 이용한 IC의 제조 동안, 패터닝 디바이스(대안적으로, 마스크 또는 레티클로도 지칭됨)는 IC의 개별 층에 형성될 회로 패턴을 생성한다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. IC의 상이한 층들의 제조는 흔히 상이한 레티클들을 갖는 상이한 층들 상의 상이한 패턴들의 이미징을 필요로 한다. 따라서, 레티클들 및 기판들은 리소그래피 공정 동안 변화되어야 한다. 레티클 핸들링을 원활히 하기 위해, 레티클들을 지지하는 스테이지들에는 공기 베어링들이 제공된다.
베어링은 이동하는 부분들 간의 마찰을 저감시키고, 및/또는 이동하는 하중들을 지지하는 장치이다. 2 가지 주요한 타입의 베어링들이 존재한다. 감마 베어링(anti-friction bearing)은 롤러 베어링 또는 볼 베어링 같은 장치들을 이용하여 마찰을 최소화시킨다. 마찰 베어링은 활성 윤활제(active lubrication) 또는 이동하는 부분들 간의 움직임을 원활히 하기 위한 다른 수단을 이용하여 마찰을 최소화시킨다. 또한, 마찰 베어링은 슬라이딩 베어링으로도 알려져 있다. 많은 베어링 조립체들은, 예를 들어 윤활 볼 베어링 조립체(lubricated ball bearing assembly)는 두 원리 모두의 장점을 취한다.
공기 베어링은 마찰 또는 슬라이딩 베어링의 일 예이다. 이는, 베어링 표면이 놓이고 이동하는 일관 가스 막(consistent gas film)을 생성하기 위해 압축 공기를 이용한다. 상기 가스 막은 공기 베어링 표면들 간의 원활한 움직임을 촉진하기 위해 사실상 마찰이 없는 윤활제로서 작용한다. 윤활 가스 막이 생성되는 베어링 표면은 "활성 표면(active surface)"이라 칭한다. 통상적으로, 공기 베어링은 윤활 가스 막을 유지하기 위해 적어도 압축 공기의 안정적 소스(steady source)를 필요로 한다.
상술된 바와 같이, 공기 베어링을 위한 예시적 환경으로 반도체 리소그래피 분야가 있다. 그곳에서, 공기 베어링들은 많은 장점들을 제공한다. 공기 베어링들은 사실상 마찰이 없으며, 따라서 그들이 작동할 때 입자의 마모 물질들을 생성하지 않는다. 이러한 입자 물질은 초-청정 반도체 제조 환경에서 문제가 된다. 추가적으로, 볼 또는 롤러 베어링 내에 존재하는 윤활제는 탈기체 오염 분자들(outgas contaminant molecules)일 수 있으며, 이 또한 반도체 제조 환경에 유해하다. 또한, 공기 베어링들은 상대적으로 적은 유지보수 또는 정기적 수리를 필요로 한다.
이러한 모든 장점들에도 불구하고, 공기 베어링 표면들 간의 "건식(dry)" 접촉은 이용시 통상적 공기 베어링 표면들에 흠집을 내고(scratch) 그들의 성능을 저하시킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 통상적 베어링들은 폴리싱된 화강암(polished granite) 또는 크롬-도포 강(chrome-plated steel)의 가이드웨이(guideway) 상에 놓이는 한편, 베어링들 자체는 케이스-경화 스테인리스 강(case-hardened stainless steel)으로 제조된다. 케이스-경화 공정은 강의 표면층을 경화시킴으로써 내마모성, 내식성(corrosion resistance), 및 내마손성(resistance to galling)을 제공한다. 강의 벌크(bulk)는 경화되지 않고 유지되며, 따라서 경화는 표면에서 최대이며, 표면으로부터의 거리의 직접적인 함수로서 급속하고 연속적으로 저감된다. 불행히도, 케이스-경화 공정은 베어링을 약간 변형시켜 베어링이 재연마되도록 할 필요가 있는데, 이는 경화된 층을 부분적으로 다소 불균일하게 제거한다. 최종 제품은 기능적(functional) 플랫 베어링이지만, 경화된 표면 층의 두께는 베어링 표면에 걸쳐 균일하지 않으며, 또한 평탄성을 되찾는 데 필요한 연마 깊이에 따라 베어링 간에도 변화된다. 상식적으로, 베어링의 경도는 케이스-경화 공정으로는 타이트하게 제어될 수 없다.
경화된 표면 층의 불균일성은 스테이지 베어링들보다 10 배(an order of magnitude) 더 크고 얇은 강판으로 만들어지는 리소그래피 레티클 핸들러 모듈들에서 이용되는 상이한 시일 베어링들의 경우에 악화된다. 얇은 강판들은 케이스-경화 공정을 포함하는 부품 가열에 필요한 여하한의 처리에 의해 영구적으로 변형되려는 경향이 있다. 진공 환경에서, 케이스-경화 강은 양호한 내마손성을 제공하고, 과도한 양의 입자들을 발생시키지 않으며, 상대적으로 저렴하다. 그러므로, 케이스-경화 강이 표면 처리에 통상적으로 선택되었다.
공기 베어링 디자인의 개선이 지속적으로 필요하다. 이는, 특히 제조 공구들에 대해 보다 정밀한 공차들과 보다 빠른 속도들이 지속적으로 요구되는 반도체 리소그래피 툴 기술에 적용된다.
상술된 바와 같이, 진공-병립적(vacuum-compatible)이며, 건식 슬라이딩을 포함하는 베어링에 가스 입력이 존재하지 않는 경우에도 윤활제 없이 작동할 수 있는 공기 베어링 표면을 형성하는 방법이 요구된다. 또한, 진공 챔버의 오염을 피하기 위해 이러한 조건들 하에서 입자들을 발생시킨다 할지라도 아주 적은 입자들만을 발생시키는 공기 베어링 표면들이 요구된다. 개선된 공기 베어링은 또한 저가이어야만 한다. 이러한 요구들을 충족시키기 위해, 본 발명의 실시예들은 접합된 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링 및 그 제조방법에 관한 것이다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예는 기판, 상기 기판 상에 배치되는 접합층, 및 상기 접합층 상에 배치되는 폴리이미드 막을 포함하는 베어링 표면을 갖는 공기 베어링을 제공한다. 기판은 세라믹 재료일 수 있으며, 접합층은 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol A), 1,4-부탄다이올 디글리시딜 에테르(1,4-butanediol diglycidyl ether), 및 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌-1,6-디아민(2,2,4-trimetylhexametylen-l,6-diamin)을 포함할 수 있다. 폴리이미드 막은 폴리-옥시디페닐렌-파이로멜리티미드(poly-oxydiphenylene-pyromellitimide)를 포함하고, 대략 7 내지 100 미크론의 범위 내에 있을 수 있으며, 적어도 25 미크론의 두께인 것이 바람직하다. 공기 베어링은 리소그래피 장치에서 이용될 수 있다.
추가 예시에서, 본 발명의 일 실시예는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 진공 척의 편평한 표면에 폴리이미드 막을 배치하는 단계, 상기 폴리이미드 막에 진공을 적용하는 단계, 및 상기 폴리이미드 막의 표면에 액체 에폭시를 배치시키는 단계를 포함할 수 있다. 기판은 폴리이미드 막과 기판의 접촉 없이 액체 에폭시 상에 배치될 수 있다. 기판은 액체 에폭시 상으로 해제되고, 웨이트(weight)가 기판 상에 배치된다. 액체 에폭시는 경화되고, 웨이트는 제거된다. 폴리이미드 막은 진공 척으로부터 해제된다. 폴리이미드 막은 기판의 윤곽과 정합되도록 다듬어질(trim) 수 있다.
본 발명의 추가 특징들 및 장점들과, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동은 첨부 도면들을 참조하여 보다 상세히 후술될 것이다. 본 발명은 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예들로만 제한되지 않는다는 데 유의하여야 한다. 이러한 실시예들은 본 명세서에서 예시에 지나지 않는다. 본 명세서에 포함된 개시내용을 토대로 당업자(들)은 추가적인 실시예들에 대해서도 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에 포함되어 그 일부를 형성하는 첨부 도면들은 본 발명을 예시한다. 나아가, 도면들은 설명부와 함께 본 발명의 원리들을 설명하고, 당업자들이 본 발명을 제조하고 이용할 수 있게 하는 역할을 한다.
도 1a 및 1b는 반사형 및 투과형 리소그래피 장치를 각각 나타낸 도,
도 2는 예시적 EUV 리소그래피 장치를 나타낸 도,
도 3은 본 발명에 따른 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 예시적 공기 베어링을 나타낸 도,
도 4는 본 발명에 따른 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링을 제조하는 예시적 방법의 플로우차트,
도 5a 내지 5g는 본 발명에 따른 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링을 제조하는 예시적 방법을 나타낸 도,
도 6은 본 발명에 따른 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링을 제조하는 다른 예시적 방법의 플로우차트이다.
본 명세서 내의 도면들은 스케일에 꼭 맞게 그려진 것은 아니다. 본 발명의 특징들 및 장점들은 후술되는 상세한 설명부와, 같은 참조 부호들이 전체적으로 대응되는 요소들을 나타내는 도면들을 연계할 경우 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다. 도면에서, 같은 참조 부호들은 일반적으로 동일하고, 기능적으로 유사하고, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 어떤 요소가 처음 나타나는 도면은 대응되는 참조 부호의 가장 좌측 숫자(들)에 의해 표현된다.
Ⅰ. 개관
본 발명은 접합 폴리머 막 피복 표면 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 명세서는 본 발명의 특징들을 포함하는 1 이상의 실시예들을 개시하고 있다. 개시된 실시예(들)은 본 발명을 예시하려는 것에 불과하다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로만 제한되지 않는다. 본 발명은 후속 청구범위에 의하여 정의된다.
본 설명부는 반도체 리소그래피 기술의 배경에서 제공된다. 이 환경은 본 발명의 소정의 특징들을 가장 잘 예시하도록 선택되었다. 하지만, 상기 환경은 후속 청구범위에서 언급되는 특징들을 벗어나 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 물론, 당업자는 반도체 리소그래피 툴 배경에서 벗어난, 본 명세서에서 설명되는 특징들을 갖는 공기 베어링에 대한 다양한 용법들을 구상해 볼 수 있다.
기술된 실시예(들) 및 "하나의 실시예", "실시예", "예시적 실시예" 등에 대한 명세서에서의 언급들은 기술된 실시예(들)이 구체적 특징, 구조 또는 특성을 포함하지만 모든 실시예들이 반드시 구체적 특징, 구조 또는 특성을 포함하는 것은 아님을 나타낸다. 또한, 이러한 구문들은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 나아가, 구체적 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 연계하여 설명되는 경우, 이는 명확히 설명되었든 그렇지 않든 당업자의 지식 내에서 다른 실시예들과 연계된 이러한 특징, 구조 또는 특성을 실행할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링 및 그 제조방법들이 개시된다. 예를 들어, 페이로드(payload)를 지지하는 공기 베어링이 개시된다. 공기 베어링은 접합층으로 기판에 체결되는 폴리이미드 막을 갖는 베어링 표면을 가진다. 일 실시예에서, 폴리이미드 막은 옥시디페닐렌-파이로멜리티미드를 포함하며, 접합 층은 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르, 1,4-부탄다이올 디글리시딜 에테르, 및 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌-1,6-디아민을 포함한다. 베어링 표면은 진공 병립적이며, 건식 슬라이딩을 포함하는 베어링에 가스 입력이 존재하지 않을 경우 윤활제 없이 작동할 수 있다. 또한, 베어링 표면은 건식 슬라이딩 조건 하에서 아주 적은 입자들만을 발생시켜 챔버의 오염을 피한다. 또한, 이 해법은 종래의 에어 베어링과 비교하였을 때 저-비용으로 이루어진다.
본 발명의 실시예들은 저렴한 재료와 단순한 공정을 이용하여 유용한 고 평탄 툴링 표면의 복제를 가능하게 한다. 고 성능, 강건성, 및 내구성이 달성되는 한편, 고가의 정밀 연마 및 열처리 단계가 생략된다. 추가적인 장점으로서, 진공 환경에서의 금속-대-금속 마손이 제거된다.
하지만, 이들 실시예 및 다른 실시예들을 설명하기 전에 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적 환경을 제시하고자 한다.
Ⅱ. 예시적 리소그래피 환경
A. 예시적 반사형 및 투과형 리소그래피 시스템
도 1a 및 1b는 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100') 각각은, 방사선 빔(B)(예를 들어, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크, 레티클, 또는 동적 패터닝 디바이스)(MA)를 지지하도록 구성되고, 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 및 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT)을 포함한다. 또한, 리소그래피 장치들(100 및 100')은 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(PS)을 갖는다. 리소그래피 장치(100)에서 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 반사형이며, 리소그래피 장치(100')에서 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 투과형이다.
조명 시스템(IL)은 방사선(B)을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 그들의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)의 방위, 리소그래피 장치(100 및 100')의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지시킨다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다.
"패터닝 디바이스"(MA)라는 용어는, 기판(W)의 타겟부(C)에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔(B)의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부(C)에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당될 수 있다.
패터닝 디바이스(MA)는 [도 1b의 리소그래피 장치(100')에서와 같이] 투과형 또는 [도 1a의 리소그래피 장치(100)에서와 같이] 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)의 예로는 레티클, 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들이 포함된다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔(B)에 패턴을 부여한다.
"투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 그들의 여하한의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포괄할 수 있다. 여타의 가스들은 너무 많은 방사선 또는 전자들을 흡수할 수 있으므로, EUV 또는 전자 빔 방사선에 대해 진공 환경이 이용될 수 있다. 그러므로, 진공 벽 및 진공 펌프들의 도움으로 전체 빔 경로에 진공 환경이 제공될 수 있다.
리소그래피 장치(100) 및/또는 리소그래피 장치(100')는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 타입으로 이루어질 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는, 추가 기판 테이블(WT)이 병용되거나, 1 이상의 기판 테이블(WT)이 노광에 이용되고 있는 동안, 1 이상의 다른 테이블들에서는 준비 단계가 수행될 수 있다. 리소그래피 장치(100)에서, 장치의 1 이상의 이동가능한 부분에는 공기(예를 들어, 에어) 베어링이 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판 테이블(WT), 마스크 테이블(MT), 및 레티클 핸들링 장치와 같은 장치들은 공기 베어링으로 지지될 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스(SO)가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스(SO) 및 리소그래피 장치(100, 100')는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스(SO)는 리소그래피 장치(100, 100')의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔(B)은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)(도 1b)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 전달된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 상기 소스(SO)는 리소그래피 장치(100, 100')의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)(도 1b)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들(도 1b)을 포함할 수도 있다. 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 단면이 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖도록 하기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에서 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 패터닝된다. 리소그래피 장치(100)에서, 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된 후에, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 상기 투영 시스템은 방사선 빔(B)을 기판(W)의 타겟부(C) 상에 포커싱한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치시키기 위해 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 다른 위치 센서(IF1)가 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 이용될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체[예를 들어, 마스크 테이블(MT)]에서 유지되는 패터닝 디바이스[예를 들어, 마스크(MA)]에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로지른 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 투영 시스템은 상기 빔을 기판(W)의 타겟부(C) 상에 포커싱한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치시키기 위해 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1b에 명확히 도시 안됨)가 예를 들어, 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후 또는 스캔이 진행되는 동안 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 데 이용될 수 있다.
일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서는, 마스크 정렬 마크들이 다이들 사이에 위치될 수 있다.
리소그래피 장치들(100 및 100')은 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔(B)에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)(SO)가 채택될 수 있으며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 본 명세서에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에 기술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해하여야 한다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 적용하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
추가 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 EUV 리소그래피를 위한 EUV 방사선의 빔을 발생시키도록 구성되는 극 자외선(EUV) 소스를 포함한다. 일반적으로, EUV 소스는 방사선 시스템 내에 구성되며(이하 참조), 대응되는 조명 시스템이 EUV 소스의 EUV 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된다.
B. 예시적 EUV 리소그래피 장치
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 EUV 리소그래피 장치(200)를 개략적으로 나타내고 있다. 도 2에서, 리소그래피 장치(200)는 방사선 시스템(42), 조명 광학 유닛(44), 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 방사선 시스템(42)은 방사선 빔이 방전 플라즈마에 의해 형성될 수 있는 방사선 소스(SO)를 포함한다. 일 실시예에서, EUV 방사선은 전자기 스펙트럼의 EUV 범위 내의 방사선을 방출하기 위한 초 고온 플라즈마가 생성되는 가스 또는 증기, 예를 들어 크세논(Xe) 가스, 주석(Sn) 증기 또는 리튬(Li) 증기에 의하여 생성될 수 있다. 초 고온 플라즈마는, 예를 들어 전기적 방전에 의해 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 발생시킴으로써 생성될 수 있다. 방사선의 효율적인 생성을 위해서는 예를 들어, 부분압이 10 Pa인 Xe, Li, Sn 증기 또는 여타 적합한 가스나 증기를 필요로 할 수 있다. 방사선 소스(SO)에 의하여 방출되는 방사선은 소스 챔버(47) 내의 개구부 안 또는 뒤에 위치되는 가스 방벽 또는 오염물 트랩(49)을 통해 소스 챔버(49)로부터 컬렉터 챔버(48) 내로 전달된다. 일 실시예에서, 가스 방벽(49)은 채널 구조를 포함할 수 있다.
컬렉터 챔버(48)는 그레이징 입사 컬렉터(grazing incidence collector)로부터 형성될 수 있는 방사선 컬렉터(50)[소위 컬렉터 거울 또는 컬렉터로도 지칭됨] 일 수 있음]를 포함한다. 방사선 컬렉터(50)는 상류 방사선 컬렉터 측(50a) 및 하류 방사선 컬렉터 측(50b)을 가지며, 컬렉터(CO)를 지나가는 방사선은 격자 스펙트럼 필터(51)에 의해 반사되어 컬렉터 챔버의 어퍼처에 있는 가상의 소스 포인트(52)에서 포커스될 수 있다. 방사선 컬렉터들(50)은 당업자들에게 알려져 있다.
컬렉터 챔버(48)로부터, 방사선 빔(56)은 수직 입사 리플렉터들(53 및 54)을 통해 조명 광학 유닛(44)에서 반사되며 레티클 또는 마스크 테이블(MT) 상에 위치되는 레티클 또는 마스크(도시 안됨) 상으로 반사된다. 패터닝된 빔(57)이 형성되며, 이는 투영 시스템(PS)에서 반사 요소들(58 및 59)을 통해 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT) 상에서 지지되는 기판(도시 안됨) 상으로 이미징된다. 다양한 실시예들에서, 조명 광학 유닛(44) 및 투영 시스템(PS)은 도 2에 도시된 것보다 많은(또는 적은) 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치의 타입에 따라 격자 스펙트럼 필터(51)가 선택적으로 존재할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 조명 광학 유닛(44) 및 투영 시스템(PS)은 도 2에 도시된 것보다 많은 거울들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템(PS)은 반사 요소들(58 및 59) 이외에 1 내지 4 개의 반사 요소들을 포함할 수 있다. 도 2에서, 참조 부호 180은 2 개의 리플렉터들 사이의 공간, 예를 들어 리플렉터 142와 143 사이의 공간을 나타낸다.
일 실시예에서, 컬렉터 거울(50)은 또한 그레이징 입사 거울 이외에 또는 그를 대신하여 수직 입사 컬렉터를 포함할 수도 있다. 또한, 컬렉터 거울(50)은 리플렉터들(142, 143, 및 146)을 갖는 네스티드(nested) 컬렉터를 기준으로 설명되었으나 일 컬렉터의 예시로서 이용될 수도 있다.
또한, 도 2에 도시된 격자(51)를 대신하여, 투과 광학 필터가 적용될 수도 있다. EUV에 대해 투과적인 광학 필터와, 아울러 UV 방사선에 대해 덜 투과적이거나 또는 심지어 UV 방사선을 실질적으로 흡수하는 광학 필터들이 당업자들에게 알려져 있다. 따라서, 본 명세서에서 "격자 스펙트럼 정화 필터"라는 용어의 사용은 격자 또는 투과형 필터들을 포함하는 "스펙트럼 정화 필터"로서 상호교환가능하게 표현된다. 도 2에는 도시되지 않았지만, EUV 투과 광학 필터는 추가 광학 요소들로서 포함될 수 있는데, 예를 들어 조명 유닛(44) 및/또는 투영 시스템(PS)에서 광학 EUV 투과 필터들 또는 컬렉터 거울(50)의 상류에 구성될 수 있다.
광학 요소들에 대한 "상류" 및 "하류"라는 용어들은 1 이상의 추가 광학 요소들 각각의 "광학적 상류" 및 "광학적 하류"의 1 이상의 광학 요소들의 위치들을 나타낸다. 방사선 빔이 리소그래피 장치(200)를 통과하는 광 경로를 따라, 제 2 광학 요소보다 소스(SO) 더 가까이에 있는 제 1 광학 요소들이 제 2 광학 요소의 상류에 구성되며, 제 2 광학 요소는 제 1 광학 요소의 하류에 구성된다. 예를 들어, 컬렉터 거울(50)은 스펙트럼 필터(51) 상류에 구성되는 반면, 광학 요소(53)는 스펙트럼 필터(51)의 하류에 구성된다.
도 2에 도시된 모든 광학 요소들(및 본 실시예의 개략적 도면에는 도시되지 않은 추가 광학 요소들)은 소스(SO)에 의해 발생되는 오염물들, 예를 들어 Sn의 퇴적에 취약할 수 있다. 이는 방사선 컬렉터(50), 그리고 존재할 경우 스펙트럼 퓨리티 필터(51)의 경우에 해당될 수 있다. 따라서, 이러한 광학 요소들 중 1 이상을 세정하기 위하여 세정 장치가 채용될 수 있고, 아울러 세정 방법들이 상기 광학 요소들에 적용될 수 있으며, 또한 수직 입사 리플렉터들(53 및 54) 반사 요소들(58 및 59), 또는 다른 광학 요소들, 예를 들어 추가 거울, 격자 등에도 적용될 수 있다.
방사선 컬렉터(50)는 그레이징 입사 컬렉터일 수 있으며, 이러한 실시예에서 컬렉터(50)는 광학 축(O)을 따라 정렬된다. 또한, 소스(SO), 또는 그것의 이미지가 광학 축(O)을 따라 배치될 수도 있다. 방사선 컬렉터(50)는 ["쉘" 또는 수 개의 볼터-타입(Wolter-type) 리플렉터들을 포함하는 볼터-타입 리플렉터로도 알려진] 리플렉터들(142, 143, 및 146)을 포함할 수 있다. 리플렉터들(142, 143, 및 146)은 집단구성될(nested) 수 있으며, 광학 축(O)에 대해 회전 대칭이다. 도 2에서, 내측 리플렉터는 참조 부호 142로 표시되고, 중간 리플렉터는 참조 부호 143으로 표시되며, 외측 리플렉터는 참조 부호 146으로 표시된다. 방사선 컬렉터(50)는 특정 볼륨, 즉 외측 리플렉터(들)(146) 내의 볼륨을 둘러싼다. 통상적으로, 외측 리플렉터(들)(146) 내의 볼륨은 작은 개구부들이 존재할 수는 있으나 둘레방향으로 폐쇄된다.
리플렉터들(142, 143, 및 146)은 각각 적어도 일부분이 반사 층 또는 다수의 반사 층들을 나타내는 표면을 포함할 수 있다. 따라서, 리플렉터들(142, 143, 및 146)(또는 3 개 이상의 리플렉터들 또는 쉘들을 갖는 방사선 컬렉터들의 실시예에서의 추가 리플렉터들)은 적어도 부분적으로 소스(SO)로부터의 EUV 방사선을 반사시키고 수집하도록 설계되며, 리플렉터들(142, 143, 및 146)의 적어도 일부는 EUV 방사선을 반사시키고 수집하도록 설계되지 않을 수 있다. 리플렉터들의 후방 측의 적어도 일부는 EUV 방사선을 반사시키고 수집하도록 설계되지 않을 수 있다. 이들 반사 층들의 표면에는, 반사 층들의 표면의 적어도 일부에 제공되는 광학 필터로서 또는 보호용으로 캡 층(cap layer)이 추가적으로 존재할 수 있다.
방사선 컬렉터(50)는 소스(SO) 또는 소스(SO)의 이미지 부근에 배치될 수 있다. 각각의 리플렉터(142, 143, 및 146)는 적어도 2 개의 인접한 반사면들을 포함할 수 있으며, 상기 소스(SO)로부터 더 먼곳에 있는 반사면들은 상기 소스(SO)에 더 가깝게 자리한 반사면보다 광학 축(O)에 대해 더 작은 각들로 배치된다. 이러한 방식으로, 그레이징 입사 컬렉터(50)는 광학 축(O)을 따라 전파되는 (E)UV 방사선 빔을 생성하도록 구성된다. 적어도 2 개의 리플렉터들이 실질적으로 동축으로 배치될 수 있으며 광학 축(O)에 대해 실질적으로 회전 대칭으로 연장된다. 방사선 컬렉터(50)는 외측 리플렉터(146) 외부 표면 상의 추가 특징부들, 또는 외측 리플렉터(146) 주위의 추가 특징부들, 예를 들어 보호 홀더, 히터 등을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서에 기술된 실시예들에서, "렌즈" 및 "렌즈 요소"라는 용어는 배경이 허여하는 범위에서 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그들의 조합을 지칭할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔들 또는 전자 빔들과 같은 입자 빔들뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의, 예컨대 13.5 nm의 파장을 갖는) 극자외(EUV 또는 연질 X-레이) 방사선 또는 5 nm 보다 작은 파장에서 작용하는 경질 X-레이를 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다. 일반적으로, 대략 780 내지 3000 nm(또는 그 이상)의 파장을 갖는 방사선은 IR 방사선이라 간주된다. UV는 대략 100 내지 400 nm의 파장들을 갖는 방사선을 지칭한다. 리소그래피 내에서, 이는 통상적으로 수은 방전 램프에 의해 생성될 수 있는 파장들: 즉, G-라인 436 nm; H-라인 405 nm; 및/또는 I-라인 365 nm에도 적용된다. 진공 UV, 또는 VUV(즉, 에어에 의해 흡수되는 UV)는 대략 100 내지 200 nm의 파장을 갖는 방사선을 갖는 방사선을 지칭한다. 일반적으로, DUV(deep UV)는 126 nm 내지 428 nm 범위의 파장들을 갖는 방사선을 지칭하며, 일 실시예에서 엑시머 레이저는 리소그래피 장치 내에서 이용되는 DUV 방사선을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는 방사선은 적어도 일부가 5 내지 20 nm 범위 내에 있는 특정 방사선 대역을 갖는 방사선과 관련되어 있다는 것을 이해하여야 한다.
Ⅲ. 개선된 공기 베어링
A. 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 플랫 공기 베어링
도 3은 본 발명에 따른 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 예시적 공기 베어링(300)을 나타내고 있다. 공기 베어링(300)의 일부로서, 폴리이미드 막(302)은 접합제(bonding agent; 306)에 의해 기판(304)에 영구적으로 접합된다. 공기 에어 베어링(300)은 상술된 리소그래피 장치(100, 100')와 같은 리소그래피 툴에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 기판(304)은 상술된 리소그래피 장치(100, 100')의 일부인 레티클 핸들링 장치의 일부로서 페이로드를 지지할 수 있다.
폴리이미드 막(302)은 강하고 내구성있는 폴리머 막이다. 바람직한 폴리이미드 막(302)은 듀폰(DuPont)에 의해 막 포맷으로 제조되며 Kapton®이라는 상표명으로 판매되는 폴리-옥시디페닐렌-파이로멜리티미드이다. 일 예에서, 폴리이미드 막(302)은 대략 7 내지 100 미크론의 범위 내에 있으며, 적어도 25 미크론이 바람직하다.
바람직한 접합제(306)는 낮은 점도이고, 2-부분(2-part)의 실온-경화 에폭시, 예컨대 Epo-tek® 301-2 epoxy라는 상표명으로 판매되는 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌-1,6-디아민, 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르, 및 1,4-부탄다이올 디글리시딜 에테르이다.
기판(304)은 비-경화 표면을 가지며, 따라서 강하고 내구성 있는 폴리머 막이 비-경화 기판에 접합되어 베어링 표면을 형성한다. 따라서, 맞은편 베어링 표면은 그것의 자연적이고 낮은-변형률의 비-경화 조건으로 남겨질 수 있다. 기판(304)은 금속, 예를 들어 스테인리스 강일 수 있으며, 맞은편 표면은 그와 유사하거나 유사하지 않은 재료, 예를 들어 스테인리스 강일 수 있다. 또한, 당업자라면 이해할 수 있듯이, 기판(304)을 위한 선택 재료에는 고도의 평탄도를 달성하기 좋은 다른 재료, 예를 들어 유리 및 세라믹이 포함된다. 비-제한적 예시에서, 기판(304)은 대략 10 밀리미터의 두께 및 대략 300 밀리미터의 직경으로 이루어지며, 기판(304)의 유용 표면에 걸쳐 대략 3 내지 대략 6 미크론의 피크-대-밸리(peak-to-valley)의 표면 평탄도를 갖는다.
B. 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 플랫 공기 베어링을 제조하는 방법들
도 4는 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링, 예컨대 공기 베어링(300)을 제조하는 예시적 방법(400)의 플로우차트이다. 또한, 도 5a 내지 5g는 도 4에 예시된 예시적 제조 방법의 상이한 상황들을 나타내고 있다. 특히, 도 5a 내지 5g는 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 예시적 환형 공기 베어링의 제조를 단면도로 나타내고 있다. 기술된 방법(400)은 정사각형, 직사각형, 환형, 또는 여타 유용한 형상의 접합 폴리이미드 막(302) 피복 표면을 갖는 공기 베어링(300)을 제조하는 데 이용될 수 있다. 이 방법(400)에 따르면, 폴리이미드 막(302)의 표면 평탄도는 기판(304)의 평탄도보다 양호하며, 에어 베어링으로서 유용하도록 충분히 편평하게 이루어질 수 있다. 이는 기판(304)이 덜 정밀한 기계가공을 필요로 하기 때문에 상대적 저비용으로 유용하고 편평한 막 표면의 생산을 가능하게 한다. 추가적 장점으로서, 유용한 평탄도를 달성하기 위해 폴리이미드 막(302) 후-접합의 표면의 후-기계가공이 필요하지 않다. 상기 방법(400)은 기판(306)의 표면을 데브리로 오염시킬 가능성을 저감시키기 위해 청정실 내에서 수행될 수 있다.
단계 402에서는, 도 5a에 도시된 바와 같이 매우 편평하고 잘-폴리싱된 표면을 갖는 진공 척(vacuum chuck; 502)이 제공된다. 진공 척(502)의 편평한 표면의 평탄도는 제조 공정의 마무리시 폴리이미드 막(302)의 표면 평탄도를 결정한다. 평탄도가 높을수록 건식 슬라이딩이 발생될 가능성은 줄며, 베어링 작동 동안 베어링 표면들과 가이드웨이들 사이의 가스 압력의 균일도가 증가된다. 진공 척(502)은 대략 2 미크론 피크-대-밸리의 전체 유용 표면에 걸친 평탄도를 가질 수 있다.
진공 척(502)의 편평한 표면은 단계 408 내지 414에서 기판(304)이 폴리이미드 막(302)에 대해 슬라이딩하지 않도록 중력에 대해 수직하게[예를 들어, 수평하게(level)] 위치된다. 그 다음, 폴리이미드 막(302)은 진공 척(502)의 편평한 표면 상에 배치된다.
도 5b에 도시된 단계 404에서, 예를 들어 원형 홈일 수 있는 진공 포트(504)를 통해 폴리이미드 막(302)에 진공이 적용된다. 이는 폴리이미드 막(302)이 진공 척(502)의 편평한 표면에 실질적으로 맞게 이루어지도록 한다. 이 기술은 완성된 베어링에, 폴리이미드 막(302)의 표면 마무리를 필요로 하지 않는 유용하고 편평한 베어링 표면을 제공한다.
도 5c에 도시된 단계 406에서, 예혼합되고 기체가 제거된 액체 에폭시(306)가, 예를 들어 단일한 연속 곡선의 형상으로 폴리이미드 막(302) 상에 부어지거나, 그렇지 않으면 상기 폴리이미드 막에 배치되거나 적용된다. 적용된 에폭시(306)는 4 내지 5 mm의 두께를 가질 수 있다. 환형 기판에 대해, 상기 곡선을 폐쇄된다. 직사각형 기판에 대해, 에폭시(306)는 점의 형상으로 적용될 수 있다. 후속 단계들에서 기판(304)과 폴리이미드 막(302) 사이에 공기가 갇히는 것을 피하기 위해 적용된 에폭시(306)의 형상은 기판(304)의 형상에 따라 선택된다. 도 5d 내지 5g는 기판(304) 형상의 일 예로서 링-형상의 기판(304)을 도시하고 있다. 폴리이미드 막(302)에 대한 에폭시(306)의 적용 뒤에, 이 조립체는 중력이 폴리이미드 막(302) 상의 에폭시(306)를 편평하게 분포되도록 하는 시간 동안 정지되어 유지될 수 있다. 이 시간 동안, 에폭시 내에 갇힌 가스들도 배기될 수 있다.
도 5d에 도시된 단계 408에서, 기판(304)은 에폭시(306) 상에 배치된다(예를 들어, 하강한다). 일 예에서, 기판(304)은 느린 하강 운동 전반에 걸쳐 중력에 대해 (외부 수단에 의하여) 항상 수평하게 유지된다. 이는 에폭시(306)가 기판(304)과 폴리이미드 막(302) 사이에서 불균일하게 분포되는 것을 방지한다. 당업자라면 이해할 수 있듯이, 중력을 이용하는 것보다는 복잡한, 기판(304)을 에폭시(306) 상에 배치시키기 위한 다른 방식들이 채용될 수 있다.
단계 410에서, 기판은 제어된 방식으로 해제되며 폴리이미드 막(302)과 에폭시(306) 모두 상에 자리하게 된다. 일 예에서, 기판(304)은 폴리이미드 막(302)과 기판(304) 간의 거리가 에폭시(306) 표면으로부터 대략 0 내지 1 mm, 바람직하게는 대략 0.5 mm일 때 해제된다.
도 5e에 도시된 단계 412에서, 잉여의 에폭시(306)를 짜내도록 기판(304)에 힘(예를 들어, 중력)을 가하기 위해 기판(304)의 최상부에 웨이트(506)가 배치될(예를 들어, 자리할) 수 있다. 단계 414에서, 에폭시(306)는 에폭시 제조자의 결정에 따라 경화된다.
도 5f에 도시된 단계 416에서, 웨이트(506)가 제거된다. 단계 418에서, 부분적으로 완성된 베어링(508)이 진공 척(502)으로부터 해제된다. 선택적으로, 제거를 원활히 하기 위해 진공 포트(504)를 통해 압축 가스가 주입될 수 있다.
도 5g에 도시된 단계 420에서, 폴리이미드 막(302)의 에지가 기판(304)의 윤곽과 정합되도록 다듬어진다. 다듬질(trimming)은 당업자들이 이해할 수 있는 여러 기술들에 의해 달성될 수 있다. 폴리이미드 막(302)은 그것의 표면 평탄도를 개선시키기 위한 표면 연마, 및 그것의 경도를 높이기 위한 열 처리를 필요로 하지 않는다.
도 6은 접합 폴리머 막 피복 표면을 갖는 공기 베어링, 예컨대 공기 베어링(300)을 제조하는 예시적 방법(600)의 플로우차트이다. 기술된 방법(600)은 정사각형, 직사각형, 환형, 또는 여타 유용한 형상의 접합 폴리이미드 막(302) 피복 표면을 갖는 공기 베어링(300)을 제조하는 데 이용될 수 있다. 이 방법(600)에 따르면, 폴리이미드 막(302)의 표면 평탄도는 기판(304)의 평탄도보다 양호하고 에어 베어링으로서 유용하도록 충분히 편평하게 이루어질 수 있다. 이는 기판(304)이 덜 정밀한 기계가공을 필요로 하기 때문에 상대적으로 저 비용으로 유용하고 편평한 막 표면의 생산을 가능하게 한다. 추가적인 장점으로서, 유용한 평탄도를 얻기 위해 폴리이미드 막(302) 후-접합의 표면의 후-기계가공이 필요하지 않다. 상기 방법(600)은 기판(304)의 표면이 데브리로 오염될 가능성을 줄이기 위해 온도-제어되는 청정실 내에서 수행될 수 있다.
단계 602에서, 기판(304)은 액체 에폭시(306)로 코팅된다. 상기 코팅은 적어도 100 미크론 두께인 실질적으로 균일한 층의 에폭시(306)를 제공할 수 있다.
단계 604에서, 에폭시(306)가 환기되어 중력이 허용되도록 함으로써, 기판(304) 상에서 에폭시(306)가 편평하게 분포되게 하고 에폭시(306)로부터 갇혀 있던 가스가 방출되게 한다. 비-제한적 예시로서, 환기(airing out)에는 대략 10분이 소요된다.
단계 606에서, 폴리이미드 막(302)이 에폭시(306)로부터 펼쳐진다(unroll). 에폭시(306)의 표면 장력은 폴리이미드 막(302)을 기판(304)으로 천천히 당긴다. 폴리이미드 막(302)과 에폭시(306)를 접촉시키기 위해 외부의 힘이 가해질 필요는 없다.
단계 608에서, 폴리이미드 막(302)과 기판(304) 사이에 가스 포켓들 및 입자들이 갇혀 있는지에 대해 폴리이미드 막(302)이 검사된다. 갇혀 있는 가스들은 에폭시(306)를 통해 대기에 노출된 에폭시(306)의 부분을 향하여 유도되어, 순차적으로 상기 에폭시(306)로부터 방출된다.
단계 610에서, 기판/막 조립체는 뒤집힌다. 기판(304)이 환형의 형상을 갖는다면, 폴리이미드 막(302)의 중심에 벤트(vent)가 커팅된다. 순차적으로, 이 벤트는 제조 공정 동안 폴리이미드 막(302)을 가로질러 가스를 전달하는 데 이용된다.
단계 612에서, 기판/막 조립체는 진공 척(502)과 같은 광학적으로 편평한 표면 상에 배치된다. 배치 동안, 기판/막 조립체의 기울어짐이 최소화된다. 배치 후, 폴리이미드 막(302)은 광학적으로 편평한 표면과 접촉된다.
단계 614에서, 잉여의 에폭시(306)를 짜내기 위해 기판(304)에 힘이 가해진다. 상기 힘을 제공하기 위해 기판(304)에 웨이트가 적용될 수 있다. 단계 610에서 형성된 벤트는 폴리이미드 막(302)과 광학적으로 편평한 표면 사이에 갇힌 가스를 방출한다. 힘이 가해지는 동안, 폴리이미드 막(302)과 기판(304)이 에폭시(306) 상에서 서로에 대해 슬라이딩되는 것을 방지하기 위해, 폴리이미드 막(302)과 기판(304)은 광학적으로 편평한 표면과 공면으로 구속될 수 있다.
단계 616에서, 에폭시(306)가 경화된다. 비-제한적 예시에서, 경화 시간은 대략 48시간이다.
단계 618에서, 폴리이미드 막(302)은 광학적으로 편평한 표면으로부터 분리된다. 폴리이미드 막(302)과 광학적으로 편평한 표면 간의 표면 장력을 깨기 위해 단계 610에서 제공된 벤트 내로 압축 공기가 주입될 수 있다.
단계 620에서, 잉여의 폴리이미드 막(302)이 기판으로부터 다듬질된다. 단계 622에서, 잉여의 에폭시(306)가 기판으로부터 다듬질된다. 다듬질은 당업자들이 이해할 수 있는 여러 기술들에 의하여 달성될 수 있다. 폴리이미드 막(302)은 그것의 표면 평탄도를 개선시키기 위한 표면 연마, 및 그것의 경도를 높이기 위한 열 처리를 필요로 하지 않는다.
단계 624에서, 에폭시(306)는 기판/막 조립체를 베이킹(baking)함으로써 더욱 경화된다. 비-제한적 예시에서, 기판/막 조립체는 섭씨 120 도에서 12 시간 동안 베이킹된다. 상기 베이킹은 진공 챔버 내에서 수행될 수 있다.
Ⅳ. 결론
요약 및 초록 부분(Summary and Abstract sectons)이 아닌, 발명의 상세한 설명 부분(Detailed Description section)이 청구범위를 해석하는 데 사용되도록 의도되어 있다는 것을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분은 1 이상의 실시예를 설명할 수 있지만, 발명자(들)에 의해 의도(contemplate)된 본 발명의 모든 실시예를 설명하지는 않으므로, 어떠한 방식으로도 본 발명 및 후속 청구범위를 제한하지는 않는다.
본 발명은 구체적 기능들의 구현 및 그와의 관련사항들을 정리 예시한 기능적 빌딩 블록들(functional building blocks)의 도움으로 상술되었다. 기능적 빌딩 블록들의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서는 임의로 정의되었다. 구체적 기능들과 그와의 관련사항들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.
구체적 실시예들의 상술된 설명은 다른 이들이 당업계 기술 내의 지식을 적용함으로써 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고, 과도한 실험 없이 다양한 응용들을 위해 이러한 구체적 실시예들을 쉽게 수정하거나 및/또는 최적화시킬 수 있도록 본 발명의 일반적인 특성을 충실히 드러내고 있다. 그러므로, 이러한 맞춤구성들(adaptations) 및 수정들은 본 명세서에 제시된 개시내용 및 안내를 토대로 개시된 실시예들의 등가적 사상의 의미 및 범위 내에서 이루어지도록 되어 있다. 본 명세서에서의 어법 및 전문용어는 설명이 그 목적으로서, 제한하려는 것이 아니므로, 본 명세서의 전문용어 또는 어법은 개시내용 및 안내의 견지에서 당업자들에 의해 해석될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 폭과 범위는 상술된 실시예들 중 어떠한 실시예에 의해서도 제한되지 않고, 후속 청구범위 및 그들의 등가적 사상에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (34)

  1. 베어링 표면을 포함하는 공기 베어링(pneumatic bearing)에 있어서,
    상기 베어링 표면은,
    기판,
    상기 기판 상에 배치되는 접합 층, 및
    상기 접합 층 상에 배치되는 폴리이미드 막을 포함하는 공기 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 금속들, 유리, 및 세라믹들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료로 만들어지는 공기 베어링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합 층은, 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol A), 1,4-부탄다이올 디글리시딜 에테르(1,4-butanediol diglycidyl ether), 및 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌-1,6-디아민(2,2,4-trimetylhexametylen-l,6-diamin)을 포함하는 공기 베어링.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 막은 폴리-옥시디페닐렌-파이로멜리티미드(poly-oxydiphenylene-pyromellitimide)를 포함하는 공기 베어링.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 막은 적어도 25 미크론의 두께로 이루어지는 공기 베어링.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 막은 7 미크론 내지 100 미크론의 두께로 이루어지는 공기 베어링.
  7. 제 1 항의 공기 베어링을 포함하는 리소그래피 장치.
  8. 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법에 있어서,
    진공 척의 편평한 표면 상에 폴리이미드 막을 배치시키는 단계,
    상기 폴리이미드 막에 진공을 적용하는 단계,
    상기 폴리이미드 막의 표면 상에 액체 에폭시를 배치시키는 단계,
    상기 폴리이미드 막과 상기 기판의 접촉 없이 상기 액체 에폭시 상에 기판을 배치시키는 단계,
    상기 기판을 상기 액체 에폭시 상으로 해제시키는(release) 단계,
    상기 기판 상에 웨이트(weight)를 배치시키는 단계,
    상기 액체 에폭시를 경화시키는 단계,
    상기 웨이트를 제거하는 단계, 및
    상기 폴리이미드 막을 상기 진공 척으로부터 해제시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판의 윤곽(contour)과 정합되도록 상기 폴리이미드 막을 다듬질(trimming)하는 단계를 더 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 배치시키는 단계 이전에 상기 진공 척을 중력에 대해 실질적으로 수직하게 위치시키는 단계를 더 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 적용하는 단계는 상기 폴리이미드 막이 상기 진공 척의 편평한 표면에 맞게 이루어지록 당기는(draw) 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 배치시키는 단계 이전에 상기 에폭시를 예혼합하고 기체를 제거하는 단계를 더 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 액체 에폭시를 배치시키는 단계는 상기 기판의 형상에 따라 상기 에폭시의 형상을 배치시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판이 정사각형인 경우, 상기 액체 에폭시를 배치시키는 단계는 상기 에폭시를 실질적으로 점의 형상으로 배치시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판이 환형인 경우, 상기 액체 에폭시를 배치시키는 단계는 상기 에폭시를 실질적으로 폐쇄된 곡선의 형상으로 배치시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판이 직사각형인 경우, 상기 액체 에폭시를 배치시키는 단계는 상기 에폭시를 실질적으로 선의 형상으로 배치시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  17. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판을 배치시키는 단계는 상기 기판을 중력과 실질적으로 수직하게 유지시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  18. 제 8 항에 있어서,
    상기 웨이트를 배치시키는 단계는 상기 기판이 상기 폴리이미드 막을 향하도록 하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 폴리이미드 막의 표면으로부터 대략 0 내지 1 밀리미터의 범위 내에 있는 경우, 상기 기판이 해제되는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  20. 제 8 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 막의 표면으로부터 대략 0.5 밀리미터에 있는 경우, 상기 기판이 해제되는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  21. 제 8 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 막을 해제시키는 단계는 상기 진공 척으로부터 상기 폴리이미드 막을 유도하기 위해 상기 진공 척에 에어를 주입하는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  22. 제 8 항의 방법에 따라 생산되는 공기 베어링.
  23. 제 22 항의 공기 베어링을 포함하는 리소그래피 장치.
  24. 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법에 있어서,
    기판을 에폭시로 코팅하는 단계,
    상기 에폭시 상에 폴리이미드 막을 펼치는(unrolling) 단계,
    상기 에폭시에 의해 상기 기판에 고정되는 상기 폴리이미드 막을 광학적으로 편평한 표면(optically flat surface) 상에 배치시키는 단계,
    잉여의 에폭시를 짜내기 위해 상기 기판에 힘을 가하는 단계, 및
    상기 폴리이미드 막을 상기 광학적으로 편평한 표면으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 기판의 윤곽과 정합되도록 상기 폴리이미드 막을 다듬질하는 단계를 더 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 코팅하는 단계 이전에 상기 에폭시를 예혼합하고 기체를 배출하는 단계를 더 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 코팅하는 단계는 상기 기판의 형상에 따라 상기 에폭시를 배치시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 기판이 정사각형인 경우, 상기 코팅하는 단계는 실질적으로 점의 형상으로 상기 에폭시를 배치시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 기판이 환형인 경우, 상기 코팅하는 단계는 실질적으로 폐쇄된 곡선의 형상으로 상기 에폭시를 배치시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 기판이 직사각형인 경우, 상기 코팅하는 단계는 실질적으로 선의 형상으로 상기 에폭시를 배치시키는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법
  31. 제 24 항에 있어서,
    상기 힘을 가하는 단계는 상기 기판이 상기 폴리이미드 막을 향하도록 하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법
  32. 제 24 항에 있어서,
    상기 폴리이미드 막을 분리시키는 단계는 상기 폴리이미드 막을 상기 광학적으로 편평한 표면으로부터 유도하기 위해 상기 폴리이미드 막과 상기 광학적으로 편평한 표면 사이에 공기를 주입하는 단계를 포함하는 공기 베어링의 베어링 표면을 제조하는 방법
  33. 제 24 항의 방법에 따라 생산되는 공기 베어링.
  34. 제 24 항의 공기 베어링을 포함하는 리소그래피 장치.
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