KR20140107495A - 디바이스, 리소그래피 장치, 방사선을 안내하는 방법, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

디바이스, 리소그래피 장치, 방사선을 안내하는 방법, 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

디바이스는, 도파관을 통과하는 방사선에 대해 투과성을 나타내는 재료의 연속체로 형성되고, 이 연속체가 입력면 및 출력면을 갖는, 도파관과, 입력면 및/또는 출력면을 냉각시키도록 구성된 쿨러를 포함한다. 노광 장치는, 복수의 방사 빔을 제공하도록 구성된, 복수의 방사선 에미터를 포함하는 프로그래머블 패터닝 장치와, 복수의 방사 빔을 패턴에 기초하여 선택되는 타겟 위의 지점 상으로 투영하도록 구성된, 고정부 및 이동부를 포함하는 투영 시스템을 포함하며, 방사선 에미터의 하나 이상이, 비편광 및/또는 원편광 방사선을 포함하는 방사 빔을 출력하도록 구성된 도파관을 포함한다.

Description

디바이스, 리소그래피 장치, 방사선을 안내하는 방법, 및 디바이스 제조 방법{DEVICE, LITHOGRAPHIC APPARATUS, METHOD FOR GUIDING RADIATION AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2012년 2월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/602,491의 이점을 청구하며, 이 특허 출원은 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 통합된다.
발명의 분야
본 발명은 디바이스, 리소그래피 또는 노광 장치, 방사선을 안내하는 방법, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 또는 노광 장치는 기판 또는 기판의 일부분 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 또는 노광 장치는 예컨대 집적회로(IC), 평판 디스플레이, 및 미세한 특징부(feature)를 갖는 기타 디바이스 또는 구조의 제조에 사용될 수 있다. 종래의 리소그래피 또는 노광 장치에서는, 마스크 또는 레티클(reticle)로 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로, 평판 디스플레이, 또는 기타 디바이스의 개별 층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)의 층 위에의 이미징(imaging)을 통해 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼 또는 글래스 플레이트) 상에 또는 기판의 일부분 상에 전사될 수 있다.
회로 패턴 대신, 패터닝 장치는 기타 패턴 예컨대 컬러 필터 패턴 또는 도트의 매트릭스를 생성하기 위해 이용될 수도 있다. 종래의 마스크 대신, 패터닝 장치는 회로 패턴 또는 기타 적용 가능한 패턴을 발생하는 개별 제어 가능한 요소의 어레이를 포함하는 패터닝 어레이를 포함할 수 있다. 종래의 마스크 기반 시스템에 비교되는 이러한 "마스크없는(maskleess)" 시스템의 장점은, 패턴이 보다 신속하고 보다 저렴한 비용으로 제공되거나 및/또는 변경될 수 있다는 점이다.
그러므로, 마스크없는 시스템은 프로그래머블 패터닝 장치(예컨대, 공간 광 변조기, 콘트라스트 디바이스 등)를 포함한다. 프로그래머블 패터닝 장치는 개별 제어 가능한 요소의 어레이를 이용하여 원하는 패턴을 형성하도록 프로그래밍(예컨대, 전자적으로 또는 광학적으로)된다. 프로그래머블 패터닝 장치의 타입은 마이크로-미러 어레이, 액정 디스플레이(LCD) 어레이, 격자 광 밸브 어레이, 자기 발광 콘트라스트 디바이스의 어레이 등을 포함한다. 프로그래머블 패터닝 장치는 또한 타겟(예컨대 기판) 상에 투영되는 방사선의 스팟을 이동시키거나 또는 방사 빔을 타겟(예컨대 기판)으로부터 멀어지도록 예컨대 방사 빔 흡수기에 단속적으로 지향시키도록 구성된 전기 광학 편향기(electro-optical deflector)로 형성될 수 있다. 어느 쪽의 이러한 구성에서도, 방사 빔은 연속적인 것으로 될 수 있다.
마스크 없는 리소그래피 또는 노광 장치는 예컨대 기판의 타겟 부분 상에 패턴을 생성할 수 있는 예컨대 광학 컬럼(optical column)이 제공될 수도 있다. 광학 컬럼은 빔을 방출하도록 구성된 자기 발광 콘트라스트 디바이스 및 빔의 적어도 일부분을 타겟 부분 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템이 제공될 수도 있다. 리소그래피 또는 노광 장치는 광학 컬럼 또는 광학 컬럼의 일부를 타겟에 대하여 이동시키기 위해 액추에이터가 제공될 수도 있다. 이에 의하여, 빔은 타겟에 대하여 이동될 수 있다. 이동 동안 자기 발광 콘트라스트 디바이스를 "온" 또는 "오프"로 스위칭함으로써, 기판 상의 패턴이 생성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 도파관을 통과하는 방사선에 대해 투과성을 나타내는 재료의 연속체로 형성되고, 상기 연속체가 입력면 및 출력면을 갖는, 도파관과, 상기 입력면 및/또는 출력면을 냉각시키도록 구성된 쿨러를 포함하는 디바이스가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따라, 복수의 방사 빔을 제공하도록 구성된, 복수의 방사선 에미터를 포함하는 프로그래머블 패터닝 장치와, 상기 복수의 방사 빔을 패턴에 기초하여 선택되는 타겟 위의 지점 상으로 투영하도록 구성된, 고정부 및 이동부를 포함하는 투영 시스템을 포함하며, 하나 이상의 상기 방사선 에미터가, 비편광(unpolarized) 및/또는 원편광(circularly polarized) 방사선을 포함하는 방사 빔을 출력하도록 구성된 도파관을 포함하는 리소그래피 또는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따라, 방사선에 대해 투과성을 나타내는 재료의 연속체로 형성되고, 상기 연속체가 입력면 및 출력면을 갖는, 도파관을 통해 방사선을 안내하는 단계와, 상기 입력면 및/또는 상기 출력면을 냉각시키는 단계를 포함하는, 방사선을 안내하는 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따라, 프로그래머블 패터닝 장치의 복수의 방사선 에미터로부터 복수의 방사 빔을 제공하는 단계와, 상기 복수의 방사 빔을 패턴에 기초하여 선택되는 타겟 위의 지점 상으로 투영하는 단계를 포함하며, 하나 이상의 상기 방사선 에미터가, 비편광 및/또는 원편광 방사선을 포함하는 방사 빔을 출력하도록 구성된 도파관을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예를 대응하는 도면 부호가 대응하는 부분을 나타내고 있는 첨부의 개략 도면을 참조하여 단지 일례로만 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치 또는 노광 장치의 일부분을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 리소그래피 장치 또는 노광 장치의 일부분에 대한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치 또는 노광 장치의 일부분에 대한 매우 개략적인 투시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 도 3에 따른 리소그래피 장치 또는 노광 장치에 의한 타겟 상에의 투영의 개략 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 일부분을 횡단면도로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디바이스의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디바이스의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디바이스의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 디바이스의 일부분에 대한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 디바이스의 개략도이다.
본 발명의 실시예는 예컨대 자기 발광 콘트라스트 디바이스의 어레이 또는 어레이들로 구성될 수 있는 프로그래머블 패터닝 장치를 포함할 수도 있는 장치에 관한 것이다. 이러한 장치에 관한 더 많은 정보는 PCT 특허 출원 공개 번호 WO 2010/032224 A2, 미국 특허 출원 공개 번호 US 2011-0188016, 미국 특허 출원 번호 US 61/473,636, 및 미국 특허 출원 번호 61/524,190에서 찾아볼 수 있으며, 이들 공개 특허 또는 특허 출원은 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 통합된다. 그러나, 본 발명의 실시예는 예컨대 위에서 설명한 것을 포함한 어떠한 형태의 프로그래머블 패터닝 장치와도 이용될 수 있다.
도 1은 리소그래피 또는 노광 장치의 일부분에 대한 개략 횡단면도를 도시하는 도면이다. 본 실시예에서, 리소그래피 또는 노광 장치는 반드시 그러할 필요는 없지만 아래에 추가로 설명되는 바와 같이 X-Y 평면에서 실질적으로 정지 상태인 개별 제어 가능한 요소를 갖는다. 리소그래피 또는 노광 장치(1)는 기판을 유지하기 위한 기판 테이블(2) 및 기판 테이블(2)을 6까지의 자유도로 이동시키기 위한 위치설정 장치(3)를 포함한다. 기판은 레지스트 코팅된 기판이어도 된다. 일실시예에서, 기판은 웨이퍼이다. 일실시예에서, 기판은 다각형(예컨대, 직사각형) 기판이다. 일실시예에서, 기판은 유리판이다. 일실시예에서, 기판은 플라스틱 기판이다. 일실시예에서, 기판은 호일(foil)이다. 일실시예에서, 본 장치는 롤-투-롤 제조(roll-to-roll manufacturing)에 적합하다.
리소그래피 또는 노광 장치(1)는 또한 복수의 빔을 방출하도록 구성된 개별 제어 가능한 복수의 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)를 포함한다. 일실시예에서, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 방사선 에미터이며, 예컨대 발광 다이오드(LED), 유기 LED(OLED), 폴리머 LED(PLED), 광섬유 레이저, 또는 레이저 다이오드(예컨대, 솔리드 스테이트 레이저 다이오드)와 같은 방사선 방출 다이오드이다. 일실시예에서, 개별 제어 가능한 요소(4)의 각각은 청색-자색(blue-violet) 레이저 다이오드(예컨대, Sanyo 모델 번호 DL-3146-151)이다. 이러한 다이오드는 Sanyo, Nichia, Osram, 및 Nitride와 같은 회사에 의해 공급될 수 있다. 일실시예에서, 다이오드는 예컨대 약 365 nm 또는 약 405 nm의 파장을 갖는 UV 방사선을 방출한다. 일실시예에서, 다이오드는 0.5∼250 mW의 범위에서 선택된 출력 파워 및 필요한 경우 적어도 50 mW의 출력 파워를 제공할 수 있다. 일실시예에서, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)를 포함할 수도 있는 디바이스(60)의 출력 파워는 250 mW보다 크다. 일실시예에서, 레이저 다이오드(네이키드 다이)의 크기는 100∼800 마이크로미터의 범위에서 선택된다. 일실시예에서, 레이저 다이오드는 0.5∼5 ㎛2의 범위에서 선택된 발광 면적을 갖는다. 일실시예에서, 레이저 다이오드는 5∼44 도의 범위에서 선택된 발산각(divergence angle)을 갖는다. 일실시예에서, 다이오드는 약 6.4×108 W/(㎡·sr)보다 크거나 동일한 총 밝기를 제공하기 위한 구성(예컨대, 발광 면적, 발산각, 출력 파워 등)을 갖는다.
자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 프레임(5) 상에 배치되고, Y-방향 및/또는 X-방향을 따라 연장할 수 있다. 하나의 프레임(5)이 도시되어 있지만, 본 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 프레임(5)을 가질 수도 있다. 프레임(5) 상에는 렌즈(12) 또한 배치되어 있다. 프레임(5)과 그에 따라 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4) 및 렌즈(12)는 X-Y 평면에서 실질적으로 정지 상태이다. 프레임(5), 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4) 및 렌즈(12)는 액추에이터(7)에 의해 Z-방향으로 이동될 수 있다. 이와 달리 또는 이에 부가하여, 렌즈(12)는 이 특정 렌즈에 관련된 액추에이터에 의해 Z-방향으로 이동될 수 있다. 필요한 경우, 각각의 렌즈(12)에 액추에이터가 제공될 수도 있다.
자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 빔을 방출하도록 구성될 수 있으며, 투영 시스템(12, 14, 18)은 빔을 예컨대 기판의 타겟 부분 상에 투영하도록 구성될 수 있다. 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4) 및 투영 시스템은 광학 컬럼을 형성한다. 리소그래피 장치 또는 노광 장치(1)는 광학 컬럼 또는 그 일부분을 기판에 대하여 이동시키기 위해 액추에이터(예컨대, 모터)(11)를 포함할 수 있다. 필드 렌즈(14) 및 이미징 렌즈(18)가 배치되어 있는 프레임(8)은 액추에이터로 회전 가능하게 될 수도 있다. 필드 렌즈(14)와 이미징 렌즈(18)의 조합은 이동 가능 광학장치(9)를 형성한다. 사용 시에, 프레임(8)은 예컨대 도 2에 화살표로 나타낸 방향으로 자신의 축(10)을 중심으로 회전한다. 프레임(8)은 액추에이터(예컨대, 모터)(11)를 이용하여 축(10)을 중심으로 회전된다. 또한, 프레임(8)은 이동 가능 광학장치(9)가 기판 테이블(2)에 관련하여 변위될 수 있도록 모터(7)에 의해 Z 방향으로 이동될 수 있다.
애퍼처를 갖는 애퍼처 구조(13)가 렌즈(12)와 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4) 사이에서 렌즈(12) 위에 위치될 수 있다. 애퍼처 구조(13)는 렌즈(12), 연관된 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4), 또는 인접한 렌즈(12) 및 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 회절 작용을 제한할 수 있다.
도시된 장치는 프레임(8)을 회전시키고 이와 동시에 기판 테이블(2) 상의 기판을 광학 컬럼 아래로 이동시킴으로써 이용될 수 있다. 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 렌즈가 서로 실질적으로 정렬되는 때에 렌즈(12, 14, 18)를 통해 빔을 방출할 수 있다. 렌즈(14, 18)를 이동시킴으로써 예컨대 기판 상의 빔의 이미지가 기판의 일부분에 걸쳐 스캐닝된다. 동시에 기판 테이블(2) 상의 기판을 광학 컬럼 아래로 이동시킴으로써, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 이미지를 받게 되는 기판(17)의 부분 또한 이동한다. 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)를 컨트롤러의 제어 하에서 고속으로 "온"과 "오프"(예컨대, "오프"인 때에는 출력을 갖지 않거나 또는 임계치 아래의 출력을 갖고, "온"인 때에는 임계치 위의 출력을 가짐)로 스위칭하고, 광학 컬럼 또는 광학 컬럼의 일부분의 회전을 제어하고, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 세기를 제어하고, 기판의 속도를 제어함으로써, 기판 상의 레지스트층에 원하는 패턴이 이미징될 수 있다.
도 1에 도시된 컨트롤러(50)는 리소그래피 또는 노광 장치의 전체적인 동작을 제어하고, 특히 아래에 추가로 설명되는 최적화 프로세스를 수행한다. 컨트롤러(500)는 중앙 처리 장치 및 휘발성 및 비휘발성 저장 장치를 포함하는 적합하게 프로그래밍된 범용 컴퓨터로서 구현될 수 있다. 필요한 경우, 컨트롤러(500)는 키보드 및 스크린과 같은 하나 이상의 입력 및 출력 디바이스, 하나 이상의 네트워크 접속, 및/또는 리소그래피 또는 노광 장치의 다양한 부분들에 대한 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있다. 컨트롤러와 리소그래피 또는 노광 장치 간의 일대일 관계는 반드시 필요한 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 실시예에서, 하나의 컨트롤러가 복수의 리소그래피 또는 노광 장치를 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 복수의 네트워크 연결된 컴퓨터가 하나의 리소그래피 또는 노광 장치를 제어하도록 사용될 수 있다. 컨트롤러(500)는 또한 리소그래피 또는 노광 장치가 그 일부를 형성하는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터에서의 하나 이상의 관련 프로세스 디바이스 및 기판 핸들링 디바이스를 제어하도록 구성될 수도 있다. 컨트롤러(500)는 또한 리소셀 또는 클러스터의 감독 제어 시스템 및/또는 제조 설비의 전체적인 제어 시스템에 대한 하위 요소가 되도록 구성될 수도 있다.
도 2는 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)를 갖는 도 1의 장치의 개략 평면도를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 장치(1)와 같이, 장치(1)는 기판(17)을 유지하기 위한 기판 테이블(2)과, 기판 테이블(2)을 6까지의 자유도로 이동시키기 위한 위치설정 장치(3)와, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)와 기판(17) 간의 정렬을 판정하고, 기판(17)이 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 투영에 대한 레벨에 있는지를 판정하기 위한 정렬/레벨 센서(19)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 기판(17)은 직사각 형상을 갖지만, 이에 추가하여 또는 이와 달리 둥근 기판이 처리될 수도 있다.
자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 프레임(15) 상에 배치된다. 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 방사선 방출 다이오드, 예컨대 청색-자색 레이저 다이오드와 같은 레이저 다이오드이어도 된다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 X-Y 평면으로 연장하는 어레이(21)로 배치될 수 있다.
어레이(21)는 기다란 라인이어도 된다. 일실시예에서, 어레이(21)는 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 1차원 어레이이어도 된다. 일실시예에서, 어레이(21)는 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 2차원 어레이이어도 된다.
화살표로 나타낸 방향으로 회전할 수도 있는 회전 프레임(8)이 제공될 수 있다. 회전 프레임은 각각의 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 이미지를 제공하기 위해 렌즈(14, 18)(도 1에 도시된)가 제공될 수 있다. 리소그래피 또는 노광 장치는 기판에 대해 프레임(8) 및 렌즈(14, 18)를 포함하는 광학 컬럼을 회전시키기 위해 액추에이터가 제공될 수 있다.
도 3은 회전 프레임(8)의 둘레에 렌즈(14, 18)가 제공된 회전 프레임(8)에 대한 매우 개략적인 투시도이다. 복수의 빔, 이 예에서는 10개의 빔이 렌즈 중의 하나에 입사되고, 기판 테이블(2)에 의해 유지된 예컨대 기판(17)의 타겟 부분 상에 투영된다. 일실시예에서, 복수의 빔은 일직선으로 배열된다. 회전 가능 프레임은 액추에이터(도시하지 않음)를 통해 축(10)을 중심으로 회전할 수 있다. 회전 가능 프레임(8)의 회전의 결과, 빔은 연속 렌즈(14, 18)(필드 렌즈(14) 및 이미징 렌즈(18)) 상에 입사될 것이며, 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 각각의 연속 렌즈에의 입사 시에 기판(17)의 표면의 일부분을 따라 진행하도록 렌즈에 의해 편향될 것이다. 일실시예에서, 각각의 빔은 각각의 소스, 즉 자기 발광 콘트라스트 디바이스, 예컨대 레이저 다이오드(도 3에 도시되지 않음)에 의해 생성된다. 도 3에 도시된 배열에서, 빔은 빔들 사이의 간격을 감소시켜 더 많은 수의 빔이 동일한 렌즈를 통해 투영되도록 하고 아래에 설명되는 해상도 요건(resolution requirement)을 달성할 수 있도록 하기 위해 세그먼트화된 미러(30)에 의해 편향되고 함께 모아진다.
회전 가능 프레임이 회전함에 따라, 빔이 연속 렌즈 상에 입사된다. 렌즈가 빔에 의해 조사(irradiation)될 때마다, 빔이 렌즈의 표면 상에 입사되는 장소가 이동한다. 렌즈 상의 빔의 입사 장소에 따라 빔이 상이하게(예컨대, 상이한 편향으로) 타겟 상에 투영된다. 그러므로, 빔(타겟에 도달할 때의)은 후속 렌즈의 각각의 통과로 스캐닝 이동(scanning movement)을 만들 것이다. 이 원리는 도 4를 참조하여 추가로 설명된다.
도 4는 회전 가능 프레임(8)의 일부분에 대한 매우 개략적인 평면도이다. 제1 세트의 빔은 B1으로 표시되고, 제2 세트의 빔은 B2로 표시되며, 제3 세트의 빔은 B3로 표시된다. 각각의 세트의 빔은 회전 가능 프레임(8)의 각각의 렌즈 세트(14, 18)를 통해 투영된다. 회전 가능 프레임(8)이 회전함에 따라, 빔 B1은 스캐닝 이동으로 기판(17) 상에 투영되며, 이에 의해 영역 A14를 스캐닝한다. 유사하게, 빔 B2는 영역 A24를 스캔하고, 빔 B3는 영역 A34를 스캔한다. 대응하는 액추에이터에 의한 회전 가능 프레임(8)의 회전과 동시에, 기판(17) 및 기판 테이블은 D 방향으로 이동된다. D 방향은 도 2에 도시된 바와 같이 X-축을 따르는 것일 수도 있다. D 방향은 영역 A14, A24, A34에서의 빔의 스캐닝 방향에 실질적으로 수직을 이룰 수도 있다.
제2 액추에이터에 의한 D 방향으로의 이동(예컨대, 대응하는 기판 테이블 모터에 의한 기판 테이블의 이동)의 결과, 회전 가능 프레임(8)의 연속 렌즈에 의해 투영될 때의 빔의 연속 스캔은 실질적으로 서로 연접하도록 투영된다. 이것은 빔 B1의 각각의 연속 스캔에 대해서는 실질적으로 연접하는 영역 A11, A12, A13, A14(영역 A11, A12, A13은 이전에 스캐닝되었고, A14는 도 4에 도시된 바와 같이 현재 스캐닝되고 있음)를 발생하고, 빔 B2에 대해서는 영역 A21, A22, A23, A24(영역 A21, A22, A23은 이전에 스캐닝되었고, A24는 도 4에 도시된 바와 같이 현재 스캐닝되고 있음)를 발생하고, 빔 B3에 대해서는 영역 A31, A32, A33, A34(영역 A31, A32, A33은 이전에 스캐닝되었고, A34는 도 4에 도시된 바와 같이 현재 스캐닝되고 있음)를 발생한다. 이에 의해, 기판 표면의 영역 A1, A2 및 A3는 회전 가능 프레임(8)을 회전시키면서 D 방향으로 기판을 이동시킴으로써 커버될 수 있다.
동일한 렌즈를 통한 복수의 빔의 투영은 더 짭은 기간 내에서(회전 가능 프레임(8)의 동일한 회전 속도에서) 전체 기판의 처리를 가능하게 한다. 이것은 렌즈의 각각의 통과 동안 복수의 빔이 각각의 렌즈로 기판을 스캔하기 때문이다. 이것은 연속 스캔 동안 D 방향으로의 변위(displacement)가 증가되게 한다. 달리 말하면, 주어진 처리 시간에 대해서, 복수의 빔이 동일한 렌즈를 통해 기판 상에 투영될 때에, 회전 가능 프레임의 회전 속도가 감소될 수 있다. 이것은 높은 회전 속도로 인한 회전 가능 프레임의 변형, 마모, 진동, 요동(turbulence) 등과 같은 작용을 감소시키는 것이 가능하다.
일실시예에서, 복수의 빔은 도 4에 도시된 바와 같이 렌즈(14, 18)의 회전의 접선에 대해 각도를 이루며 배열된다. 일실시예에서, 복수의 빔은 각각의 빔이 인접한 빔의 스캐닝 경로에 연접하거나 중첩하도록 배열된다.
복수의 빔을 동일한 렌즈에 의해 한번에 투영하는 특징의 추가의 효과는 공차의 완화에서 찾을 수 있다. 렌즈의 공차(위치설정, 광 투영 등)로 인해, 연속 영역 A11, A12, A13, A14(및/또는 영역 A21, A22, A23, A24 및/또는 영역 A31, A32, A33, A34)의 위치는 서로에 대하여 어느 정도의 위치설정 부정확도를 나타낼 수도 있다. 따라서, 연속 영역 A11, A12, A13, A14들 간의 어느 정도의 중첩이 필요할 수 있다. 하나의 빔의 예컨대 10%가 중첩되는 경우에, 처리 속도는 한번에 하나의 빔이 동일한 렌즈를 통과하는 경우보다 10%의 동일한 비율로 감소될 것이다. 동일한 렌즈를 통해 한번에 5개 이상의 빔이 투영되는 상황에서는, 5개 이상의 투영된 라인마다 10%의 동일한 중첩(위의 예에서 하나의 빔에 대해 언급한 것과 마찬가지로)이 제공될 것이며, 그러므로 전체 중첩이 대략 5 이상의 비율로 2% 또는 그 미만으로 감소됨으로써, 전체적인 처리 속도에 대한 영향이 현저하게 낮아지게 된다. 유사하게, 적어도 10개의 빔을 투영하는 것은 전체 중첩을 대략 10의 비율로 감소시킬 수 있다. 그러므로, 기판의 처리 시간에 미치는 공차의 영향은, 복수의 빔이 동일한 렌즈에 의해 한번에 투영되는 특징에 의해 감소될 수 있다. 이에 추가하여 또는 이와 달리, 복수의 빔을 동일한 렌즈에 의해 한번에 투영하는 경우 처리에 미치는 공차의 영향이 낮아지기 때문에, 중첩이 보다 많이 허용될 수 있다(그러므로, 더 큰 공차 범위가 허용됨).
복수의 빔을 동일한 렌즈를 통해 한번에 투영하는 것에 추가하여 또는 복수의 빔을 동일한 렌즈를 통해 한번에 투영하는 것과는 달리, 인터레이싱 기술이 이용될 수도 있지만, 인터레이싱 기술은 렌즈들 간의 비교적 더욱 엄격한 정합을 요구할 수 있다. 그러므로, 렌즈들 중의 동일한 렌즈를 통해 한번에 기판 상에 투영된 적어도 2개의 빔은 상호 간격(mutual spacing)을 가지며, 본 장치는 빔의 후속 투영이 그 간격으로 투영되도록 광학 컬럼에 대하여 기판을 이동시키기 위해 제2 액추에이터를 작동하도록 배치될 수 있다.
하나의 그룹의 연속 빔들 간의 D 방향에서의 거리를 감소시키기 위해(이에 의해 예컨대 D 방향에서 더 높은 분해능을 달성함), 빔들은 D 방향에 대하여 서로에 대해 대각으로 배열될 수도 있다. 이 간격은 광 경로에 세그먼트화된 미러(30)를 제공함으로써 추가로 감소될 수 있으며, 이때 각각의 세그먼트는 빔들 중의 각각의 빔을 반사시키고, 이러한 세그먼트는 미러 상에 입사될 때의 빔들 사이의 간격에 대하여 미러에 의해 반사될 때의 빔들 사이의 간격을 감소시키도록 배열된다. 이러한 작용은 또한 각각의 빔이 각각의 광섬유 상에 입사되는 복수의 광섬유에 의해 달성될 수도 있는데, 이러한 광섬유는 광 경로를 따라 빔들 사이의 간격을 감소시키도록 배열된다. 그 결과, 광섬유의 하류에서의 빔 간격이 광섬유의 상류에서의 빔 간격보다 줄어들게 된다.
또한, 이러한 작용은 각각의 입력이 각각의 빔을 수신하는 복수의 입력을 갖는 통합된 광 도파관 회로를 이용함으로써 달성될 수도 있다. 통합된 광 도파관 회로는, 광 경로를 따라, 통합된 광 도파관 회로의 상류에서의 빔들 사이의 간격에 대하여, 통합된 광 도파관 회로의 하류에서의 빔들 사이의 간격이 줄어들도록 배치된다.
기판 상에 투영되는 이미지의 초점을 제어하기 위한 시스템이 제공될 수 있다. 전술한 배치에서 광학 컬럼의 일부 또는 전부에 의해 투영된 이미지의 초점을 조정하기 위한 구성이 제공될 수 있다.
일실시예에서, 투영 시스템은 레이저 유기 재료 전사(laser induced material transfer)에 의해 재료(예컨대, 금속)의 드롭플릿(droplet)의 국소적인 침적을 야기하기 위해 디바이스가 위에 형성될 기판(17) 위의 재료의 층으로 형성된 기판 상에 하나 이상의 방사 빔을 투영한다.
도 5를 참조하면, 레이저 유기 재료 전사의 물리적인 메카니즘이 도시되어 있다. 일실시예에서, 방사 빔(200)은 재료(202)의 플라즈마 브레이크다운(plasma breakdown) 아래의 세기에서 실질적으로 투명한 재료(202)(예컨대, 글래스)를 통해 포커싱된다. 재료(202) 위에 가로놓여져 있는 도너 재료층(donor material layer)(204)(예컨대, 금속막)으로 형성된 기판 상에서 표면 열 흡수가 발생한다. 열 흡수는 도너 재료(204)의 용융을 야기한다. 또한, 발열은 도너 재료층(204) 및 그에 따라 도너 구조체(예컨대, 플레이트)(208)로부터 도너 재료 드롭플릿(206)의 전방 가속(forward acceleration)을 야기하는 전방 방향으로의 유기 압력 기울기(induced pressure gradient)를 초래한다. 그러므로, 도너 재료 드롭플릿(206)은 도너 재료층(204)으로부터 릴리즈되고, 디바이스가 형성될 기판(17)을 향해 기판(17) 상으로 이동된다(중력의 도움으로 또는 중력의 도움없이). 빔(200)을 도너 플레이트(208) 상의 적절한 위치로 향하도록 함으로써, 도너 재료 패턴이 기판(17) 상에 침적될 수 있다. 일실시예에서는, 빔은 도너 재료층(204) 상에 포커싱된다.
일실시예에서, 도너 재료의 전달을 야기하기 위해 하나 이상의 단펄스(short pulse)가 이용된다. 일실시예에서, 펄스는 준일차원 전방 가열(quasi one dimensional forward heat) 및 용융된 재료의 물질 이동(mass transfer)을 획득하기 위해 수 피코초(picosecond) 또는 펨토초(femtosecond) 길이로 될 수 있다. 이러한 단펄스는 재료층(204)에서의 측방의 열 흐름을 거의 없게 하거나 전혀 없게 하고, 그에 따라 도너 구조체(208) 상의 열 부하를 거의 없게 하거나 전혀 없게 한다. 단펄스는 재료의 신속한 용융 및 전방 가속을 가능하게 한다(예컨대, 금속과 같은 기화된 재료는 자신의 전방 방향성을 상실하여 스플래터링 침적(splattering deposition)을 야기할 것이다). 단펄스는 재료를 기화 온도 아래이지만 가열 온도 바로 위까지 가열할 수 있다. 예컨대, 알루미늄에 대해, 약 900 내지 1000 ℃의 온도가 바람직하다.
일실시예에서, 레이저 펄스의 사용을 통해, 일정량의 재료(예컨대, 금속)가 100 내지 1000 nm 드롭플릿의 형태로 도너 구조체(208)로부터 기판(17)으로 전달된다. 일실시예에서, 도너 재료는 금속을 포함하거나 근본적으로 금속으로 이루어진다. 일실시예에서, 금속은 알루미늄이다. 일실시예에서, 금속층(204)은 막의 형태로 된다. 일실시예에서, 막은 또 다른 몸체 또는 층에 부착된다. 전술한 바와 같이, 몸체 또는 층은 유리이어도 된다.
도 1은 본 발명의 실시예를 도시한다. 리소그래피 또는 노광 장치(1)는 고정부와 이동부를 포함하는 투영 시스템(50)을 포함한다. 투영 시스템은 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 렌즈(12, 14, 18)를 포함할 수 있다. 투영 시스템은 복수의 방사 빔을 타겟(예컨대, 기판(17)) 위의 지점 상으로 투영하도록 구성된다. 그 지점은 기판(17) 상에 형성될 패턴에 기초하여 선택된다. 일실시예에서, 패턴은 포토레지스트 재료의 층에 형성된다. 일실시예에서, 패턴은 추후에 디바이스층에 대응하는 패턴을 형성하는 도너 재료의 층에 형성된다.
도 6을 참조하면, 일실시예에서, 자기 발광 콘트라스 디바이스(4)는 도파관(61)을 포함하는 디바이스(60)를 포함한다. 일실시예에서, 도파관(61)은 광섬유를 포함한다. 광섬유와 재료의 연속체(continuous body of material)로 형성된 기타 도파관의 수명은 한정되어 있다. 광섬유 또는 기타 도파관의 단부면(즉, 입력면 및/또는 출력면)에서의 커플링 효율의 열화가 있는 것으로 관찰되었다. 도파관은 한정된 기간의 시간 동안 양호하고 안정한 커플링 효율로 기능하고, 그 후에는 도파관의 출력이 대략적으로 선형적인 열화를 따르는 것으로 관찰되었다. 도파관의 커플링 효율은 도파관 내로 전파되는 방사선과 도파관 밖으로 전파되는 방사선의 비율에 관련된다.
광섬유의 수명을 연장하기 위한 한 가지 방법은 광섬유의 일단 또는 양단에 단부 캡(end cap)을 제공하는 것이다. 광섬유의 단부에 단부 캡을 제공하는 공지의 방법의 단점은, 광섬유의 대략 10%에 대해, 단부 캡이 사용되고 있어도 광섬유가 바람직하지 않게 신속하게 열화한다는 것이다. 더욱이, 단부 캡의 장착이 용이하지 않다. 이것은 단부 캡과 광섬유 간의 100% 접촉이 요구되기 때문이다. 접촉이 100% 미만이면, 이것은 전술한 바와 같이 열화를 초래한다.
재료의 연속체로 형성된 도파관을 포함하는 디바이스의 수명을 연장시키는 것이 바람직하다. 위에서 설명한 바와 같은 리소그래피 또는 노광 장치(1)에서는 약 10,000개 정도의 디바이스가 있을 수도 있고, 각각의 디바이스가 리소그래피 또는 노광 장치에 채용된 도파관을 포함한다. 그러므로, 이러한 디바이스 중의 90% 이상의 수명을 신뢰 가능하게 연장하는 것이 특히 바람직하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디바이스(60)를 개략적으로 도시한다. 일실시예에서, 디바이스(60)는 재료의 연속체로 형성된 도파관(61)을 포함한다. 재료의 연속체는 도파관(61)을 통과하는 방사선에 대해 투과성을 나타낸다(transparent to radiation). 연속체는 입력면(62) 및 출력면(63)을 갖는다. 일실시예에서, 도파관은 광섬유와 같은 광도파관이다. 일실시예에서, 광섬유는 단일 모드 광섬유이다. 일실시예에서, 광섬유는 편광 유지 광섬유(polarization maintaining optical fiber)이다.
일실시예에서, 도파관(61)은 기다란 형상을 갖는다. 도파관(61)은 도파관(61)의 축에 대응하는 길이 방향을 가질 수 있다. 그러나, 이것은 반드시 그러할 필요는 없다. 예컨대, 일실시예에서, 도파관은 평면 형상을 갖는다. 이 경우, 도파관(61)은 평면형 도파관의 임의의 에지를 통해 방사선을 수신하고 방사선을 출력할 수 있다. 일실시예에서, 도파관(61)은 공동(hollow)이 아니다. 도파관(61)은 실질적으로 속이 채워져(solid) 있다. 도파관(61)이 기다란 형상을 갖는 경우, 도파관(61)의 입력면(62) 및 출력면(63)은 도파관(61)의 길이방향 단부에 있다.
일실시예에서, 디바이스(60)는 쿨러(70)를 포함한다. 쿨러(70)는 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 냉각시키도록 구성된다.
디바이스(60)가 사용 중인 때에, 입력면(62)에서 수신되는 방사선은 입력면(62)을 가열시킨다. 도파관(61)을 통과하고 도파관(61)의 밖으로 출력되는 방사선은 출력면(63)을 가열시킨다. 디바이스(60)에 쿨러(70)를 제공함으로써, 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에서의 온도는 이러한 쿨러를 갖지 않는 디바이스에 비하여 감소된다.
입력면(62) 및/또는 출력면(63)의 냉각은 디바이스(60)의 수명을 증가시키는 효과를 갖는다. 이것은 변형되고 있는 도파관의 단부면에 기인하여 도파관의 커플링 효율의 열화가 발생하기 때문이다. 단부면의 변형은 적어도 부분적으로는 방사선으로부터의 열에 의해 야기된다. 방사선은 단부면을 부분적으로 용융시키거나 연성화시켜서, 단부면이 변형된다.
본 기술 분야에서, 도파관의 커플링 효율의 열화는 이전에는 도파관의 단부면에 오염물이 쌓이기 때문인 것으로 생각되었었다. 그러므로, 이러한 발견은 종래의 사고와는 동떨어진 것이다. 전자 현미경을 이용하여, 도파관의 단부면 상의 블랙 스팟(black spot)이 오염에 의한 것이 아닌 것으로 관찰되었다. 이 타입의 표면 변형은 레이저 유기 주기적 표면 구조(laser induced periodic surface structure)로 지칭될 수 있다. 이 종류의 변형은 광섬유의 단부면의 현저한 오염이 가능하지 않은 미립자 궁핍 환경(particle deprived environment)에서도 광섬유에서 발생할 수 있다.
입력면(62) 및/또는 출력면(63)에서의 온도를 감소시킴으로써, 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에서의 주기적 표면 구조의 생성이 적어도 느려지고 가능하게는 방지된다.
일실시예에서, 쿨러(70)는 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 냉각시키는 액체(71)를 포함하는 몸체부를 포함한다. 도파관(61)의 단부면 중의 하나 또는 둘 모두가 액체(71)를 포함하는 몸체부에 액침될 수도 있다. 입력면(62) 및/또는 출력면(63)으로부터의 열이 액체(71)를 포함하는 몸체부에 전달된다.
액체(71)를 포함하는 몸체부는 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 냉각시키기 위한 간편한 방법을 제공한다. 그러나, 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 냉각시키도록 구성된 다른 타입의 쿨러(70)가 이용될 수도 있다. 일실시예에서, 액체(71)는 도파관(61)의 측면과 접촉하지 않는다.
일실시예에서, 액체(71)는 도파관(61)을 통과하는 방사선에 대해 투과성을 나타낸다. 방사선에 대해 투과성을 나타내는 액체(71)를 포함하는 몸체부를 제공함으로써, 액체(71)를 포함하는 몸체부를 회피하면서 도파관(61)으로 하여금 방사선을 수신하거나 및/또는 출력하도록 하기 위해 여분의 메카니즘이 요구되지 않아도 된다. 그러므로, 디바이스(60)는 간략한 구성을 가질 수 있다.
액체(71)를 포함하는 몸체부는 방사선을 완벽하게 투과하게 될 필요는 없다. 액체(71)를 포함하는 몸체부는 도파관(61)이 안내하도록 구성되는 방사선의 파장에 대해 높은 레벨의 투과율(transparency)을 갖는 것이 바람직하다. 적어도 80%의 투과율 및 필요한 경우 적어도 90%의 투과율이 바람직하다.
일실시예에서, 액체(71)는 물을 포함한다. 물은 용이하게 이용 가능하고, 저렴하며, 비부식성을 나타낸다. 물을 쿨러(70)의 액체(71)로 이용함으로써, 디바이스(60)는 많은 비용을 들이지 않고 안전하게 제조될 수 있다. 그러나, 다른 타입의 액체(71)가 쿨러(70)에 사용하기에 적합할 수도 있다. 액체(71)의 타입은 특별하게 제한되지 않는다. 예컨대, 액체(71)는 에탄올이어도 된다. 액체(71)는 405 nm 파장 방사선에 대해 높은 투과성을 갖는 어떠한 액체이어도 된다.
일실시예에서, 액체(71)는 도파관(61)의 굴절률과 디바이스(60)에 의해 방출되는 방사선을 받아들이는 매질의 굴절률 사이의 값을 갖는 굴절률을 갖는다. 일실시예에서, 디바이스(60)는 예컨대 방사선을 공기 내로 방출하도록 구성된다. 일실시예에서, 액체(71)의 굴절률은 1보다 크다.
일실시예에서, 액체(71)는 도파관(61)을 형성하는 재료의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는다. 예컨대, 도파관(61)은 약 1.5의 일정한 범위의 굴절률을 갖는 유리 재료로 형성될 수 있다. 일실시예에서, 액체는 약 1에서부터 약 1.5까지의 범위의 굴절률, 보다 바람직하게는 약 1.2에서부터 약 1.4까지의 범위의 굴절률을 갖는다. 일실시예에서, 액체(71)는 도파관(61)을 형성하는 재료의 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는다. 이것의 장점은 표면 변형으로 인한 광학적 영향이 감소된다는 점이다. 일실시예에서, 액체(71)는 도파관(61)을 형성하는 재료의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는다.
일실시예에서, 액체(71)를 포함하는 몸체부는 도파관(61)과 외부 환경 간의 굴절률 고저차(refractive index step)를 감소시킨다. 액체(71)를 포함하는 몸체부는 중간 굴절률 고저차를 제공한다. 이것은 외부 매질(예컨대, 공기 또는 진공)에 대한 도파관(61)의 커플링 효율을 향상시킨다. 이에 부가하여, 액체(71)를 포함하는 몸체부에 의해 제공되는 중간 굴절률 고저차는 도파관(61)으로부터의 출력된 파면(wavefront)의 왜곡을 감소시킬 수 있다. 액체(71)를 포함하는 몸체부는 도파관(61)의 단부면에서 형성될 수 있는 주기적 표면 구조의 악영향을 감소시킨다. 더욱이, 액체(71)를 포함하는 몸체부에 의한 이 굴절률 정합은 바람직하지 않은 표면 구조를 초래하는 도파관(61)의 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에서의 균질하지 않은 에너지 침적(inhomogeneous energy deposition)에 대한 이로운 영향을 갖는다. 굴절률 정합은 도파관(61)의 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에서의 가열을 감소시킨다. 일실시예에서, 도파관(61)의 측면에 반사성 코팅이 제공된다.
일실시예에서, 쿨러(70)는 캡(72)을 포함한다. 캡(72)은 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에서의 액체(71)를 유지하도록 구성된다. 도파관(61)은 액체(71)를 통해 방사선을 수신하거나 및/또는 방사선을 출력한다. 캡(72)은 액체(71)에 영향을 받지 않는 재료로 형성된다. 액체(71)는 캡(72) 내에 담겨진다.
캡(72)을 제공함으로써, 쿨러(70)는 도파관(61)의 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 냉각시키기 위해 간편한 구성을 가질 수 있다. 캡(72)의 부피 용량은 특별히 제한되지 않는다. 일실시예에서, 캡의 부피 용량은 적어도 50 ml 및 필요한 경우 적어도 100 ml이다. 일실시예에서, 캡(72)의 부피 용량은 약 1 ml의 범위에 있다. 일실시예에서, 쿨러(70)는 복수의 도파관(61)에 의해 공유된다. 예컨대, 일실시예에서, 복수의 광섬유는 각각 동일한 캡(72)에 단부면을 갖는다. 캡(72)은 약 1 ml에서부터 약 10 ml까지의 부피를 가질 수 있다. 입력면(62) 및/또는 출력면(63)으로부터의 열은 캡(72) 내의 액체(71)를 포함하는 몸체부에 의해 흡수된다. 액체(71)를 포함하는 몸체부의 부피가 클수록, 방사선의 흡수로 인한 액체(71)를 포함하는 몸체부의 평균 온도 증가는 낮아진다. 이것은 도파관(61)의 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 냉각하는데 도움을 준다.
캡(72)은 도파관(61)을 수용하도록 구성된 포트(73)를 갖는다. 일실시예에서, 포트(73)는 캡(72)과 도파관(61) 사이의 액밀 밀봉(liquid-tight seal)을 형성하도록 구성된 시일을 포함한다. 시일은 적어도 도파관(61)의 외측면 주위의 캡(72)으로부터의 액체 손실을 감소시킨다.
캡(72)의 형상은 특별하게 제한되지 않는다. 일실시예에서, 캡(72)은 기다란 형상을 갖는다. 일실시예에서, 캡(72)의 평균 직경은 도파관(61)의 평균 직경보다 크다. 일실시예에서, 캡(72)은 길이 방향을 갖는다. 일실시예에서, 캡(72)의 길이 방향은 도파관(61)의 길이 방향과 동일하다.
일실시예에서, 캡(72)은 윈도우(74)를 포함한다. 도파관(61)은 액체(71) 및 윈도우(74)를 통해 방사선을 수신하거나 및/또는 방사선을 출력한다. 윈도우(74)는 도파관(61)이 안내하도록 구성되는 방사선에 대해 실질적으로 투과성을 나타내는 재료로 이루어진다. 윈도우(74)는 액체(71)에 영향을 주지 않는다.
윈도우(74)를 제공함으로써, 액체(71)를 유지하는 캡(72)을 형성하는 재료의 나머지는 임의의 광학 특성을 가질 수 있다. 이것은 캡(72)의 요건을 완화시킨다. 예컨대, 윈도우(74)로부터 떨어져 있는 캡(72)의 나머지는 도파관(61)에 의해 안내되는 방사선에 대해 불투명한 것일 수 있다. 그러나, 캡(72)은 반드시 윈도우(74)를 필요로 하지는 않는다. 예컨대, 캡(72)은 도파관(61)에 의해 안내되는 방사선에 대해 투과성을 나타내는 재료로 형성될 수도 있다. 이 경우, 추가의 윈도우가 요구되지 않는다. 더욱이, 일실시예에서, 캡(72)의 윈도우(74)는 디바이스(60)로부터 출력되는 방사 빔의 형상을 만들도록 구성된다. 일실시예에서, 캡(72)의 윈도우(74)는 핀홀 또는 렌즈로서 동작하도록 구성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 쿨러(70)는 도파관(61)의 출력면(63)을 냉각시키도록 구성될 수도 있다. 도 7은 쿨러(70)가 도파관(61)의 입력면(62)을 냉각시키도록 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 디바이스(60)를 개략적으로 도시한다.
도 8은 디바이스(60)가 2개의 쿨러(70)를 포함하는 실시예를 도시한다. 쿨러 중의 하나는 입력면(62)을 냉각시키도록 구성되고, 다른 쿨러(70)는 출력면(63)을 냉각시키도록 구성된다.
일실시예에서, 방사선 에미터가 본 발명의 실시예에 따른 디바이스(60)를 포함한다. 일실시예에서, 광섬유 레이저는 본 발명의 실시예에 따른 디바이스(60)를 포함한다. 예컨대, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 하나 이상은, 본 발명에 따른 디바이스(60)를 포함하는 광섬유 레이저를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일실시예에서, 디바이스(60)는 방사선 소스(65)를 포함한다. 방사선 소스(65)는 도파관(61)에 방사선을 공급하도록 구성된다. 예컨대, 방사선 소스(65)는 레이저 다이오드, 또는 또 다른 광섬유 레이저를 포함할 수 있다. 레이저 다이오드는 반도체 레이저 다이오드이어도 된다. 일실시예에서, 다이오드(60)는 방사선 소스에 의해 펌핑되는 광섬유 레이저의 부분을 포함한다.
일실시예에서, 방사선 소스(65)는 도파관(61)에 비편광(unpolarized) 및/또는 원편광(circularly polarized) 방사선을 공급하도록 구성된다. 일실시예에서, 방사선 소스(65)는 도파관(61)에 완전하게 비편광된 방사선을 공급하도록 구성된다. 일실시예에서, 방사선 소스(65)는 도파관(61)에 전체적으로 원편광된 방사선을 공급하도록 구성된다. 일실시예에서, 방사선 소스(65)는 도파관(61)에 비편광된 방사선과 원편광된 방사선의 혼합물을 공급하도록 구성된다. 일실시예에서, 방사선 소스(65)는 최대 10%, 5% 또는 1%의 선형으로 편광된 방사선을 포함하는 방사선을 공급하도록 구성된다. 그러나, 이것은 반드시 그러할 필요는 없다. 예컨대, 일실시예에서, 디바이스(60)의 방사선 소스(65)는 도파관(61)에 적어도 일부를 및 필요한 경우에는 전체를 선형으로 편광된 방사선으로 공급하도록 구성된다. 디바이스(60)는 임의의 편광의 방사선과 함께 사용될 수 있다. 쿨러(70)의 효과는 디바이스(60)의 수명을 감소시키지 않고서도 선형으로 편광된 방사선이 사용될 수 있도록 바람직하지 않은 표면 구조의 생성을 감소시킬 수 있다.
일실시예에서, 디바이스(60)는 적어도 50 mW의 출력을 갖도록 구성된다. 일실시예에서, 디바이스(60)는 많아야 250 mW의 출력 파워를 갖도록 구성된다. 일실시예에서, 디바이스(60)는 약 405 nm의 파장을 갖는 방사선을 안내하도록 구성된다. 그러나, 도파관(61)에 의해 안내된 방사선의 파장은 특별하게 제한되지 않는다. 디바이스(60)는 예컨대 청색 레이저, 청색-자색 레이저 또는 자색 레이저의 부분을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 파장의 방사선이 이용될 수 있다. 이것은 임의의 파장의 방사선이 도파관(61)의 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 가열시켜, 입력면(62) 및/또는 출력면(63)의 변형을 야기할 수 있는 작용을 가질 수 있기 때문이다. 그러므로, 임의의 파장의 방사선을 안내하기 위해 도파관을 포함하는 디바이스는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 것으로부터 이점을 얻을 수 있다.
일실시예에서, 도파관(61)은 방사선을 쿨러(70)를 통해 출력면(63)으로부터 가스 내로 출력하도록 구성된다. 디바이스(60)가 리소그래피 또는 노광 장치(1)에서 사용된다는 점에서, 디바이스(60)는 방사선을 공기 또는 필요한 경우 진공 내로 출력하도록 구성된 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 일부를 포함할 수 있다. 디바이스(60)의 쿨러(70)는 특히 도파관(61)의 커플링 효율이 어떠한 경우에도 안정하게 되는 일정 기간의 시간 후에 도파관(61)에서부터 가스 또는 진공으로의 커플링 효율을 증가시킨다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 디바이스(60)의 쿨러(70)를 개략적으로 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 일실시예에서, 쿨러(70)는 가압기(80)를 포함한다. 가압기(80)는 압력 하에서 액체(71)를 유지하도록 구성된다. 사용 시에, 액체(71)는 가압기(80)에 의해 가압된다.
사용 시에 액체(71)를 압력 하에 유지하는 장점은 액체(71)의 끓는점이 증가되는 효과가 있다는 점이다. 이것은 디바이스(60)가 사용 중인 때에 액체(71)가 끓게 될 가능성을 감소시킨다. 액체(71)는 사용 시에 도파관(61)의 입력면(62) 및/또는 출력면(63)으로부터 열을 흡수한다. 액체(71)를 끓게 하는 것은 액체(71)의 냉각 효과를 감소시킬 것이기 때문에 바람직하지 않을 것이다. 특히, 액체(71)의 냉각 효과는 기포가 냉각될 표면과 접촉하게 되면 줄어들게 될 것이다. 더욱이, 기포는 도파관(61)의 단부면에서의 커플링을 감소시킬 렌즈로서 작용할 수 있다.
가압기(80)의 타입은 특별하게 제한되지 않는다. 단지 일례로서, 일실시예에서, 가압기(80)는 쿨러(70)의 캡(72) 내에 가스 포켓(81)을 포함할 수 있다. 가스 포켓(81)은 공기와 같은 가스로 채워진다. 가스 포켓(81)은 적어도 부분적으로는 가요성을 갖는 멤브레인(membrane)에 의해 액체를 포함하는 몸체부로부터 분리된다. 가압기(80)는 또한 가스 포켓(81)에서의 가스를 가압하도록 구성된 압축기(82)를 포함한다. 가스 포켓(81)의 가스를 압축함으로써, 쿨러(70) 내의 액체(71)가 가압될 수도 있다.
일실시예에서, 쿨러(70)는 액체(71)가 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 가로질러 흐르도록 순환로(circuit)를 포함한다. 이러한 순환로는 도 9에서 쿨러(70)를 통과하는 액체(71)의 이동을 나타내는 화살표로 도시되어 있다. 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 가로지르는 액체(71)의 흐름을 제공함으로써, 입력면(62) 및/또는 출력면(63)과 접촉하게 되는 액체(71)의 평균 온도가 낮은 레벨로 유지될 수 있다. 이것은 액체(71)가 입력면(62) 및/또는 출력면(63)을 지속적으로 냉각하게 할 수 있다. 액체(71)가 열을 흡수한 후, 이 액체는 쿨러(70)의 캡(72)을 빠져나올 수 있다. 더 낮은 온도의 새로운 액체가 배출 액체(71)를 대체하기 위해 캡(72) 내로 흐르게 된다.
일실시예에서, 쿨러(70)는 액체 공급 개구부(75) 및 액체 배출 개구부(76)를 포함한다. 액체(71)는 액체 공급 개구부(75)를 통해 쿨러(70)의 캡(72) 내로 흐른다. 액체(71)는 액체 배출 개구부(76)를 통해 쿨러(70)의 캡(72) 밖으로 흐른다.
쿨러(70)를 통해 액체(71)의 흐름을 제공하는 장점은 액체(71)의 흐름이 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에 존재하는 오염물을 제거하는데 도움을 줄 수 있다는 점이다. 예컨대, 이러한 오염물은 그렇지 않을 경우에 광집게 효과(optical tweezer effect)로 인해 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에 침적되어, 특히 오염물이 광섬유의 광코어 상에 발생되게 한다. 액체(71)의 흐름은 빔 초점에서 침적이 발생하는 것을 감소시킨다. 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에 직각을 이룰 수도 있는 흐름은 미립자들이 입력면(62) 및/또는 출력면(63)으로 이동되기 전에 광집게 효과로 인해 "포획될(trapped)" 수 있는 미립자를 광빔의 밖으로 이동시킨다. 이에 부가하여, 오염물이 표면에 침적되면, 액체(71)의 흐름은 오염물을 감소시킨다. 그러므로, 액체(71)의 흐름은 도파관(61)의 단부면에 미치는 오염물의 악영향을 감소시키는데 도움을 준다.
일실시예에서, 쿨러(70)는 히터(77)를 포함한다. 히터(77)는 입력면(62) 및/또는 출력면(63)의 온도보다 높은 온도로 가열하도록 구성된다. 히터(77)의 용도는 쿨러(70) 내의 액체(71)를 가스제거(degas)하기 위한 것이다. 이러한 가스제거는 도파관(61)의 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에서의 기포의 형성을 감소시키는데 도움을 준다. 이것은 쿨러(70)의 유효성을 향상시킨다.
히터(77)의 타입은 특별하게 제한되지 않는다. 히터(77)는 가열 요소를 포함한다. 일실시예에서, 히터(77)는 쿨러(70)의 캡(72)의 외측면 또는 내측면에 부착된 얇은 막의 히터를 포함한다. 다른 적합한 타입의 히터(77)가 이용될 수도 있다.
이에 부가하여 또는 이와 달리, 쿨러(70) 내의 액체(71)는 액체의 압력을 감소시킴으로써 적어도 부분적으로 가스제거될 수도 있다. 예컨대, 액체(71)는 디바이스(60)에서의 액체(71)의 사용 전에 액체(71)의 압력을 감소시킴으로써 가스제거될 수도 있다. 이 경우, 디바이스(60)가 사용 중인 때에, 압력은 예컨대 액체(71)의 끓는점을 증가시키기 위해 가압기(80)를 이용하여 증가될 수 있다.
일실시예에서, 리소그래피 또는 노광 장치(1)는 본 발명의 실시예에 따른 디바이스(60)를 포함한다. 일실시예에서, 리소그래피 또는 노광 장치는 복수의 방사 빔을 제공하도록 구성된 복수의 디바이스(60)를 포함하는 프로그래머블 패터닝 디바이스를 포함한다. 일실시예에서, 리소그래피 또는 노광 장치는 고정부 및 이동부를 포함하는 투영 시스템(50)을 포함하며, 이 투영 시스템은 패턴에 기초하여 선택되는 타겟(예컨대, 기판(17)) 상의 지점 상으로 복수의 방사 빔을 투영하도록 구성된다.
일실시예에서, 복수의 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)를 포함하는 프로그래머블 패터닝 장치와, 고정부 및 이동부를 포함하는 투영 시스템(50)을 포함하는 리소그래피 또는 노광 장치(1)가 제공된다. 일실시예에서, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 적어도 하나는 비편광 및/또는 원편광 방사선을 포함하는 방사 빔을 출력하도록 구성된 도파관(61)을 포함한다. 적어도 하나의 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)는 단지 비편광 및/또는 원편광 방사선을 출력하도록 구성된 도파관(61)을 포함한다. 도파관(61)은 선형으로 편광된 방사선을 출력하지 않도록 구성된다.
단지 비편광 및/또는 원편광 방사선만을 이용함으로써, 자기 발광 콘트라스트 디바이스(4)의 수명이 증가될 수 있다. 도파관(61)의 단부면의 열화 및 변형이 감소된다. 이것은 도파관(61)의 입력면(62) 및/또는 출력면(63)에서 발생할 수 있는 주기적 표면 구조가 선형 편광의 방향에 관련하여 형성되는 것으로 관찰되었기 때문이다. 구체적으로, 변형의 리플(ripple)이 방사선의 편광에 대해 수직인 것으로 관찰되었다. 즉, 리플은 선호적인 방향(preferential direction)을 갖는다. 원편광 방사선 또는 비편광 방사선을 이용함으로써, 변형의 리플이 그에 관련하게 생성되게 하는 선형 편광 방향이 없게 된다. 이것은 단부면의 변형을 감소시킨다.
단부면을 물에 액침시킨 광섬유를 이용하여 실험을 수행하였다. 이러한 실험들에 의하여, 광섬유에 의해 출력된 방사 빔의 형상이 실질적으로 왜곡되지 않거나 또는 동적이기는 하지만 비교적 안정하게 유지되는 것으로 나타났다. 더욱이, 실험에 의해, 광섬유의 단부면을 물에 액침시키는 것은 시간이 지남에 따른 광섬유와 외부 매질 간의 커플링 효율의 열화를 감소시키는데 도움을 주는 것으로 나타났다.
도 10은 디바이스(60)가 슬랩 도파관(slab waveguide)(91)을 포함하는 실시예를 도시한다. 슬랩 도파관은 평면형 도파관으로서 지칭될 수도 있다. 슬랩 도파관(91)은 입력면(92) 및 출력면(93)을 갖는다. 쿨러(70)는 슬랩 도파관(91)의 입력면(92) 및/또는 출력면(93)을 냉각시키도록 구성된다.
일실시예에서, 슬랩 도파관은 상이한 유전 상수를 갖는 재료의 적어도 3개의 층을 포함한다. 중간층(95)은 상층(94)과 하층(96) 사이에 있다. 중간층(95)의 상이한 유전체는 상층(94)의 유전 상수 및 하층(96)의 유전 상수와 상이하다. 적어도 3개의 층(94, 95, 96)의 각각은 이들의 계면에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 연장한다.
일실시예에서, 디바이스(60)는 적어도 2개의 도파관을 포함한다. 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 일실시예에서, 디바이스(60)는 슬랩 도파관(91) 및 또 다른 도파관(61)을 포함한다. 일실시예에서, 다른 도파관(61)은 광섬유이다. 일실시예에서, 방사선은 슬랩 도파관(91)의 입력면(92) 및 다른 도파관(61)의 출력면(63)에 대응하는 계면에서 다른 도파관(61)으로부터 슬랩 도파관(91)에 의해 수신된다. 일실시예에서, 방사선은 다른 도파관(61)으로부터 슬랩 도파관(91)의 중간층(95) 내로 주입된다. 일실시예에서, 슬랩 도파관(91)의 입력면(92)은 다른 도파관(61)의 출력면(63)과 접촉하고 있다. 일실시예에서, 슬랩 도파관(91)의 입력면(92)은 다른 도파관(61)의 출력면(63)으로부터 떨어져 있다.
쿨러(70)는, 다른 도파관의 입력면(62), 다른 도파관의 출력면(63), 슬랩 도파관(91)의 입력면(92), 및/또는 슬랩 도파관(91)의 출력면(93)으로부터 선택된 하나 이상의 표면을 냉각시키도록 구성된다. 일실시예에서, 다른 도파관(61)의 입력면(62), 다른 도파관(61)의 출력면(63), 슬랩 도파관(91)의 입력면(92), 및 슬랩 도파관(91)의 출력면(93)의 각각은 쿨러(70)에 의해 냉각된다.
본 발명의 실시예에 따른 디바이스(60)는 리소그래피 또는 노광 장치에서 이용될 수 있다. 그러나, 디바이스(60)는 리소그래피 외의 다수의 응용을 갖는다. 예컨대, 이러한 디바이스(60)는 생명 과학(biosciences)에 이용되거나, 특히 405 nm 레이저에 이용되거나 405 nm 레이저와 함께 이용될 수 있다. 디바이스(60)의 응용의 다른 영역은 예컨대 의료 진단, 환경 모니터링, 마이크로-프로젝터 및 디스플레이, 전화통신 및 기타 전자 장비를 포함한다. 디바이스(60)는 고출력 청색 또는 자색 레이저를 수반하는 응용예에 특별히 사용될 수도 있다.
디바이스 제조 방법에 따라, 디스플레이, 집적회로 또는 임의의 다른 아이템과 같은 디바이스는 패턴이 위에 투영되는 기판으로부터 제조될 수 있다.
본 명세서에서는 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치 또는 노광 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치 또는 노광 장치는 집적된 광 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 부분"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 곳에서, 이러한 기판 처리 장치와 기타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 복수회 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절성, 회절성, 반사성, 자기성, 전자기성, 및 정전성 광 콤포넌트 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 타입의 광 콤포넌트들 중의 어느 하나를 지칭할 수도 있다.
위의 설명은 예시를 위한 것으로 본 발명을 제한하지 않는다. 그러므로, 아래에 정해진 청구항의 범위에서 벗어나지 않고서도 전술한 바와 같은 본 발명에 대하여 수정이 이루어질 수도 있다는 것은 당업자에게는 자명할 것이다.

Claims (15)

  1. 디바이스에 있어서,
    도파관을 통과하는 방사선에 대해 투과성을 나타내는(transparent to radiation) 재료의 연속체로 형성되고, 상기 연속체가 입력면 및 출력면을 갖는, 도파관; 및
    상기 입력면 및/또는 출력면을 냉각시키도록 구성된 쿨러
    를 포함하는, 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도파관은 광섬유를 포함하는, 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 쿨러는 상기 입력면 및/또는 상기 출력면을 냉각시키는 액체를 포함하는 몸체부를 포함하는, 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액체는 상기 도파관을 통과하는 방사선에 대해 투과성을 나타내는, 디바이스.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 액체는 1보다 크고 상기 재료의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 디바이스.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체를 압력 하에 유지하도록 구성된 가압기를 더 포함하는, 디바이스.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쿨러는 상기 액체가 상기 입력면 및/또는 상기 출력면을 가로질러 흐르도록 순환로를 포함하는, 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쿨러는 상기 입력면 및/또는 상기 출력면의 온도보다 높은 온도로 가열하도록 구성된 히터를 포함하는, 디바이스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관에 비편광(unpolarized) 및/또는 원편광(circularly polarized) 방사선을 공급하도록 구성된 방사선 소스를 더 포함하는, 디바이스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 405 nm의 파장을 갖는 방사선을 안내하도록 구성되는, 디바이스.
  11. 임의의 전술한 청구항 1 내지 10의 디바이스를 포함하는 방사선 에미터를 갖는 노광 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    복수의 방사 빔을 패턴에 기초하여 선택되는 타겟 위의 지점 상으로 투영하도록 구성된, 고정부 및 이동부를 포함하는 투영 시스템을 포함하는, 노광 장치.
  13. 노광 장치에 있어서,
    복수의 방사 빔을 제공하도록 구성된, 복수의 방사선 에미터를 포함하는 프로그래머블 패터닝 장치; 및
    상기 복수의 방사 빔을 패턴에 기초하여 선택되는 타겟 위의 지점 상으로 투영하도록 구성된, 고정부 및 이동부를 포함하는 투영 시스템
    을 포함하며,
    하나 이상의 상기 방사선 에미터가, 비편광 및/또는 원편광 방사선을 포함하는 방사 빔을 출력하도록 구성된 도파관을 포함하는,
    노광 장치.
  14. 방사선을 안내하는 방법에 있어서,
    방사선에 대해 투과성을 나타내는 재료의 연속체로 형성되고, 상기 연속체가 입력면 및 출력면을 갖는, 도파관을 통해 방사선을 안내하는 단계; 및
    상기 입력면 및/또는 상기 출력면을 냉각시키는 단계
    를 포함하는, 방사선을 안내하는 방법.
  15. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    프로그래머블 패터닝 장치의 복수의 방사선 에미터로부터 복수의 방사 빔을 제공하는 단계; 및
    상기 복수의 방사 빔을 패턴에 기초하여 선택되는 타겟 위의 지점 상으로 투영하는 단계
    를 포함하며,
    하나 이상의 상기 방사선 에미터가, 비편광 및/또는 원편광 방사선을 포함하는 방사 빔을 출력하도록 구성된 도파관을 포함하는,
    디바이스 제조 방법.
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