KR20200006572A - 광빔 확산기 시스템 및 방법 - Google Patents

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아드리너스 조한네스 페트러스 마리아 버머
미카일 유리이비츠 록테브
더크 안드레 코트
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쿠릭케 ＆ 소파 라이테큐 비.브이.
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Abstract

광빔(L1,L2)을 광학적으로 확산시키기 위한 확산기 시스템(100) 및 방법. 적어도 2개의 투광형 확산기 윈도우(11,21)가 제공된다. 상기 확산기 윈도우(11,21)는 이를 투과하는 상기 광빔(L1,L2)을 순차적으로 확산시키기 위해 배치된다. 상기 확산기 시스템(100)은 각 속도(ω1,ω2)에서 상기 확산기 윈도우(11,21)를 연속적으로 회전시켜 상기 투과된 광빔(L1,L2)의 확산 패턴을 균일화하도록 구성된다. 상기 확산기 윈도우(11,21)는 별개의 회전축(C1,C2) 주위를 회전하도록 구성된다. 상기 별개의 회전축(C1,C2)은 평행하고 반경방향 중심 거리(d12)만큼 서로 옵셋되어 있다. 상기 제1 확산기 윈도우(11)의 회전하는 소영역은 상기 제2 회전 확산기 윈도우(12)의 회전하는 소영역과 일부 중첩된다. 상기 일부 중첩되어 회전하는 소영역들은 상기 투과된 광빔(L1,L2)을 균일화 및 확산시키기 위한 빔 윈도우(W12)를 한정한다.

Description

광빔 확산기 시스템 및 방법
본 개시내용은 광빔을 확산시키기 위한 광 확산기 시스템 및 방법에 관한 것이다.
광 확산기는 예를 들어 리소그래피에서 사용되는 것과 같은 광학 시스템에서 광빔을 확산시켜 상기 광을 균일화하는데 사용될 수 있다. 예를 들어 미국특허 7,148,952는 투사 방사빔을 제공하기 위한 조명 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 기술하고 있다. 상기 조명 시스템은 투사 방사빔이 중앙 위치 근처로 이동될 수 있도록 적어도 하나의 이동 가능한 광학 엘리먼트를 포함한다. 상기 종래기술에 따르면, 이는 투사 빔 내 강도 분포의 비균일성이 확실히 없어지도록(smeared out) 할 것이고 이에 따라 웨이퍼 또는 그 외 다른 기판과 같이 상기 시스템에 의해 비추어질 표면의 향상된 노출 균일성을 제공한다. 상기 광학 엘리먼트는 전동 미러, 프리즘, 필터, 렌즈, 엑시콘(axicon), 확산기, 굴절 광학 어레이, 광학 적분기 등을 포함할 수 있다.
US 2007/0274075 Al은 광 확산 조건을 변화시킬 수 있는 적어도 하나의 광 확산 수단과 광 분기를 억제하기 위한 적어도 하나의 광 억제 수단을 포함하는 레이저 조명기로서, 상기 광 확산 수단과 광 억제 수단은 레이저 광원으로부터 방사되는 레이저 빔의 광로를 따라 배치되고 상기 레이저 빔은 상기 광 확산 수단과 상기 광 억제 수단을 통과함으로써 확산된 비-분기 광빔으로 변환되어 대상을 조명하거나 여기시킨다.
상기 광학 엘리먼트는 비균일성을 충분히 없애기 위해서 최소 속도로 움직여야 한다. 그러나 투광형 확산기와 같은 회전 엘리먼트는 가장자리에 비해 그의 회전 중심에서 더 낮은 속도를 가질 수 있다. 따라서 상기 확산기의 유효 가용 표면은 낮을 수 있고 빔의 서로 다른 부분에 대해 일관성 없는 퍼짐(smearing)을 제공할 수 있다. 공지의 확산기 시스템과 방법을 더욱 개량하여 이들 및 그외 다른 문제점들을 해소할 필요가 있다.
일 양태에 있어서, 본 개시내용은 광빔을 광학적으로 확산시키기 위한 확산기 시스템 또는 방법을 제공한다. 적어도 2개의 투광형 확산기 윈도우가 제공된다. 상기 확산기 윈도우는 이를 투과하는 상기 광빔을 순차적으로 확산시키기 위해 배치된다. 상기 확산기 시스템은 각 속도에서 상기 확산기 윈도우를 연속적으로 회전시켜 상기 투과된 광빔의 확산 패턴을 균일화하도록 구성된다. 상기 확산기 윈도우는 별개의 회전축 주위를 회전하도록 구성되는 것이 유리하다. 상기 별개의 회전축은 평행하고 반경방향 중심 거리만큼 서로 옵셋(offset)되어 있다. 따라서 상기 제1 확산기 윈도우의 회전하는 소영역(subarea)은 상기 제2 확산기 윈도우의 회전하는 소영역과 일부 중첩된다. 이로 인해 상기 일부 중첩되어 회전하는 소영역들은 상기 투과된 광빔을 균일화 및 확산시키기 위한 빔 윈도우를 한정한다.
아래의 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하겠지만, 한 쌍의 일부 중첩되어 회전하는 확산기 윈도우를 통해 순차적으로 광빔을 투과시키면 확산기 표면의 좀 더 일관성 있는 상대 이동을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 확산기의 중심으로부터 멀리 떨어져 있고 상기 제2 확산기의 중심에 더 가까운 영역에서는 상기 제1 확산기의 표면이 상대적으로 빠르게 이동할 수 있는 반면에 상기 제2 확산기는 상대적으로 느리게 이동한다. 상기 제1 확산기의 중심으로부터 더 가깝고 상기 제2 확산기의 중심으로부터 멀리 떨어져 있는 반대의 경우에도 동일하게 준용된다. 이에 따라 상기 제1 확산기의 상대적으로 빠르거나 느리게 움직이는 표면은 각각 상기 제2 확산기의 상대적으로 느리거나 빠르게 움직이는 표면을 적어도 일부 보정할 수 있다. 따라서 상기 확산기 윈도우의 중첩 영역에서는 좀 더 일관성 있는 퍼짐을 얻을 수 있다. 더 나아가 예를 들어 하나의 확산기의 중심 주변의 영역은 다른 확산기의 이동 표면에 의해 가려질 수 있다. 따라서 유효 가용 영역이 향상되고/또는 재료가 절감될 수 있다.
이들 본 개시내용의 장치, 시스템 및 방법의 특징들과 그외 다른 특징들, 양태들 그리고 장점들은 이하 상세한 설명, 첨부된 청구범위와 첨부 도면으로부터 더 잘 이해될 것이다:
도 1a와 1b는 확산기 시스템의 일 구현예의 원리를 개략적으로 도시하고 있고;
도 2a와 2b는 하나의 회전 윈도우를 구비한 확산기 시스템을 2개의 회전 윈도우를 구비한 확산기 시스템과 개략적으로 비교하고 있고;
도 3은 확산기 시스템의 일 구현예의 측단면도를 개략적으로 도시하고 있고;
도 4는 상기 구현예의 정면도를 개략적으로 도시하고 있고;
도 5는 상기 확산기 시스템을 포함하고 있는 리소그래피 시스템용 일 구현예의 측면도를 개략적으로 도시하고 있다.
특정 구현예를 기술하기 위해 사용되는 용어들은 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용하고 있는 단수 형태인 "하나", "하나의" 및 "상기"는 문맥상 명시적으로 다르게 지시하지 않는 한 복수 형태도 포함하고자 하는 것이다. 또한 용어 "및/또는"은 관련된 열거 항목들 중 하나 이상의 임의 및 모든 조합들을 포함한다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 명시된 특징들의 존재를 구체화하는 것이지만 하나 이상의 다른 특징들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해될 것이다. 어느 한 방법의 특정 단계가 또 다른 단계의 후속으로서 언급될 때에는 달리 특정하지 않는 한 상기 다른 단계를 바로 뒤따르거나 상기 특정 단계를 실시하기 전에 하나 이상의 중간 단계를 실시할 수 있는 것으로 또한 이해될 것이다. 마찬가지로 구조체 또는 부품 간 연결이 기재되어 있을 때에는 달리 특정하지 않는 한 이러한 연결은 직접적으로 또는 중간 구조체 또는 부품을 통해 이루어질 수 있는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 구현예들을 도시하고 있는 첨부 도면을 참고로 본 발명을 더 완전하게 후술하기로 한다. 도면에서, 시스템, 부품, 층 및 영역의 절대 및 상대적 크기는 명료성을 위해 과장될 수 있다. 본 발명의 이상화될 수 있는 구현예들과 중간 구조들의 개략도 및/또는 단면도를 참고하여 구현예들을 기재할 수 있다. 상세한 설명과 도면에서 전체에 걸쳐 동일 번호는 동일 구성요소를 지칭한다. 상대적인 용어 뿐 아니라 이들의 파생어는 그 다음에 기재되어 있거나 해당 도면에 도시되어 있는 방향을 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 이들 상대적인 용어는 설명의 편의를 위한 것으로 달리 명시하지 않는 한 상기 시스템이 특정 방향으로 구성되거나 작동됨을 요구하는 것은 아니다.
도 1a 및 1b는 광빔 확산기 시스템(100)의 일 구현예의 원리를 개략적으로 도시하고 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 시스템은 적어도 2개의 투광형 확산기 윈도우(11,21)를 갖고 있다. 상기 확산기 윈도우(11,21)는 투과된 광빔(L1,L2)을 순차적으로 확산시키기 위해 배치되어 있다. 다시 말해, 상기 광빔은 상기 제2 확산기 윈도우(12)를 투과하기 전에 상기 제1 확산기 윈도우(11)를 먼저 투과한다. 일 구현예에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 각 속도(ω1,ω2)에서 연속적으로 회전하여 상기 투과된 광빔(L1,L2)의 확산 패턴을 균일화하도록 구성되어 있다. 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같이, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 별개의 회전축(C1,C2) 주위를 회전하도록 구성되어 있다. 상기 별개의 회전축(C1,C2)은 바람직하게는 평행하고 반경방향 중심 거리(d12)만큼 서로 옵셋되어 있다. 이러한 방식으로 상기 제1 확산기 윈도우(11)의 회전하는 소영역은 상기 제2 확산기 윈도우(12)의 회전하는 소영역과 일부 중첩된다. 상기 일부 중첩되어 회전하는 소영역들은 상기 투과된 광빔(L1,L2)을 균일화 및/또는 확산시키기 위한 빔 윈도우(W12)를 한정한다.
바람직한 구현예에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 동일 또는 거의 동일한 각 속도, 즉 ω1=ω2 또는 예를 들어 0.9*ω1<ω2<1.1*ω1로 회전하도록 구성된다. 도 1a에 도시되어 있는 바와 같이, 이는 표면 속도(V1 및 V2)에 대한 속도 프로파일(velocity profile) 보정을 제공할 수 있다. 몇몇 구현예들에 있어서, 각 속도의 작은 차이는 상기 확산기들이 1회전 후 정확하게 동일한 상대적 위치에 도달하지 못하게 의도된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 차이는 1회전 후 하나의 확산기 표면이 다른 확산기의 표면에 대해 적어도 상관 거리(Lc)만큼, 예를 들어 10 마이크로미터가 넘는 거리만큼 이동되도록 한다. 이는 조명에 있어서 원치 않는 반복 패턴의 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라 상기 각 속도(ω1,ω2)는 동일하거나 서로 비슷한 것이 바람직하지만, 이는 본 명세서에 기재되어 있는 보정 효과들 중 적어도 일부를 달성하기 위해 항상 필요한 것은 아닐 수 있다. 예를 들어 상기 속도가 서로 다르더라도 하나의 확산기의 (예를 들어 중심에서) 더 낮은 속도는 다른 확산기에 의해 적어도 일부 보정될 수 있다.
바람직한 구현예에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 동일한 각 방향, 다시 말해 2개 모두 시계방향 또는 2개 모두 시계반대방향(예를 들어 도시된 확산기 시스템의 정면도에서)으로 회전하도록 구성된다. 동일 방향으로 회전함으로써, V12 = |V1-V2|에 의해 결정된 상대 표면 속도(V12)의 벡터 길이는 일정할 수 있고 이때 상기 표면들은 중첩 영역에서 반대 방향으로 이동한다. 이에 따라 상기 각 방향들은 동일한 것이 바람직하지만 이는 보정 효과들 중 적어도 일부를 달성하기 위해 항상 필요한 것은 아닐 수 있다. 예를 들어 상기 표면들이 반대 방향으로 회전(ω1=-ω2)하더라도 상기 표면들은 2개 모두 여전히 상기 투과 빔에 대해 상대 이동하여 예를 들어 간섭 스페클(coherent speckle)의 일부를 없앰으로써 적어도 약간의 균일화 효과를 제공할 수 있다.
바람직한 구현예들에 있어서, 이에 따라 상기 확산기 윈도우의 표면은 상기 빔 윈도우(W12)에 걸쳐 일정한 상대 표면 속도(V12)로 이동한다. 예를 들어, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 각각의 작동 또는 회전 수단(여기서는 도시되어 있지 않음)을 포함하거나 상기 수단에 결합한다. 다른 또는 추가 구현예들에 있어서, 상기 회전 수단은 사용시 바람직하게는 동일한 각 속도 및/또는 동일한 방향으로 상기 확산기 윈도우(11,21)를 회전하게 한다.
바람직한 구현예들에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 동일한 직경(D1=D2)　또는 반경(R1=R2)을 갖는다. 이는 확산기 재료의 가장 효과적인 사용을 제공할 수 있다. 대표적인 용도의 경우에, 예를 들어 리소그래프에 있어서, 바람직하게 상기 확산기 윈도우(11,21) 각각은 10 내지 200 밀리미터, 보다 바람직하게는 50 내지 100 밀리미터, 예를 들어 약 60 또는 80 밀리미터의 직경(D1,D2)을 갖는다. 상기 확산기 윈도우가 클수록 표면적당 빔 강도는 더 작다. 더 큰 확산기 윈도우는 소정의 각 속도(ω1,ω2)에 대해 더 높은 반경방향 또는 표면 속도(V1,V2)를 제공할 수도 있다. 한편, 확산기 윈도우가 작을수록 덜 비싼 재료를 필요로 하며 시스템 공간을 절감할 수 있다.
도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 빔 윈도우(W12)의 직경은 상기 확산기 윈도우(11,21)의 직경(D1,D2)에 비례할 수 있고 반경방향 중심 거리(d12)에 반비례할 수 있다. 예를 들어, W12 = D - d12(여기서 D=D1=D2)로 나타낼 수 있다.
상기 반경방향 중심 거리(d12)에 대한 더 낮은 값에서는 상기 빔 윈도우(W12)는 더 클 수 있지만 상기 확산기 윈도우(11,21)의 상대 표면 속도(V12)는 더 낮다. 상기 반경방향 중심 거리(d12)가 상기 확산기 윈도우(11,21)의 반경(R1,R2)보다 작거나 직경(D1,D2)의 절반보다 작을 때 상기 표면들 간 상대 표면 속도(V12)는 상기 확산기 윈도우(11,21)의 가장자리에서의 최대 속도(V1,V2)보다 작을 수 있지만 상기 상대 표면 속도(V12)가 실제로 빔 윈도우(W12)에 걸쳐 일정할 수 있기 때문에 이렇게 일정한 상대 표면 속도(V12)는 예를 들어 일반적으로 표면 이동이 없는 이들 각각의 중심점(C1,C2)에서의 상기 확산기 윈도우(11,21) 각각의 표면 속도보다 여전히 더 클 수 있다. 상기 확산기 윈도우(11,21)의 반경(R1,R2)보다 작거나 직경(D1,D2)의 절반보다 작은 반경방향 중심 거리(d12)를 제공함으로써 상기 빔 윈도우(W12)는 상대적으로 클 수 있는데, 예를 들어 상기 확산기 윈도우(11,21) 중 하나의 반경(R1,R2)보다 크거나 직경(D1,D2)의 절반보다 클 수 있는 것으로 이해될 것이다. 상대적으로 큰 빔 윈도우(W12)는 상대적으로 고가인 확산기 재료에 대한 재료비를 절감하고자 하는 것일 수 있다.
상기 반경방향 중심 거리(d12)에 대한 더 높은 값에서는 상기 확산기 윈도우(11,21)의 상대 표면 속도(V12)가 더 높을 수 있지만 빔 윈도우(W12)는 더 작다. 상기 반경방향 중심 거리(d12)가 상기 확산기 윈도우(11,21)의 반경(R1,R2)보다 크거나 직경(D1,D2)의 절반보다 클 때 상기 표면들 간 상대 표면 속도(V12)는 실제로 상기 확산기 윈도우(11,21)의 가장자리에서의 최대 속도(V1,V2)보다 더 클 수 있다. 따라서 상기 확산기 윈도우(11,21)의 개개의 각 속도(ω1,ω2)는 원하는 확산을 여전히 달성하면서도 원칙적으로 낮아질 수 있다. 이는 예를 들어 상대적으로 저렴한 확산기 재료로 진동을 줄이고자 하는 것일 수 있다.
전형적으로, 원 최적화(maximum circle fitting)에 의하면 상기 빔 윈도우(W12)는 상기 각각의 확산기 윈도우(11,21)의 직경(D1,D2)보다 작은, 예를 들어 10 내지 90 퍼센트, 바람직하게는 20 내지 80 퍼센트, 보다 바람직하게는 30 내지 70 퍼센트의 직경을 갖는다. 예를 들어 상기 빔 윈도우(W12)는 10 내지 100 밀리미터, 보다 바람직하게는 40 내지 60 밀리미터, 예를 들어 전형적인 (확대된) 빔 크기는 55 밀리미터 직경을 가질 수 있다. 더 큰 빔 크기는 표면적당 강도를 낮출 수 있지만 부피가 더 큰 광학계(optics)를 필요로 한다.
도 2a 및 2b는 하나의 더 큰 윈도우를 사용할 때(도 2a)에 비해 2개의 더 작은 윈도우를 사용할 때(도 2b) 고가의 확산기 재료를 실제로 얼마나 절감할 수 있는지 개략적으로 도시하고 있다. 도 2a를 참조하면, 확산 패턴의 원하는 퍼짐을 제공하기에는 작은 반경방향 거리(R)에서 표면 속도(V=ωR)가 너무 낮을 수 있기 때문에 단일 회전 확산기 상의 빔 윈도우(W)는 중심 회전축(C)과 중첩하지 않아야 한다는 점에 유의한다. 도 2b를 참조하면, 상기 빔 윈도우(W12)는 좀 더 일관성 있는 상대 표면 속도(V12)를 제공하기도 하면서 중심 회전축(C1,C2)과 실제로 겹칠 수 있는 것으로 이해될 것이다. 2개의 더 작은 확산기 윈도우(Π·R1 2 + Π·R2 2)의 전체 표면이 하나의 더 큰 윈도우(Π·R2)의 표면 미만인 몇몇 구현예들에서는 재료비를 절감할 수 있다. 선택적으로 또는 추가로, 상기 상대 표면 속도는 특히 상기 회전축(C1,C2) 간 반경방향 중심 거리가 증가할 때 동일 또는 더 낮은 각 속도에서 더 일관성이 있거나 심지어 상대적으로 더 높을 수 있다.
도 3은 확산기 시스템(100)의 일 구현예의 측단면도를 개략적으로 도시하고 있다.
바람직한 구현예에 있어서, 확산기 윈도우(11,21)는 면내(in plane), 즉 흔들거림(wobbling) 없이 회전한다. 다시 말해, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 바람직하게는 이들의 광학 표면이 입사 광빔(L1,L2)에 횡방향에 있도록 배치된다. 전형적으로, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 상기 확산기 윈도우(11,21) 각각의 각 산란을 한정하는 확산기 각 및/또는 표시된 바와 같은 복합 산란각(θs)을 갖는다. 바람직하게는 상기 복합 산란각(θs)은 5도 미만의 평면각, 바람직하게는 2도 미만, 1도 미만 또는 더 나아가 0.5도 미만, 예를 들어 0.1-0.25도이다. 작을수록 예를 들어 낭비되는 광이 더 적게 되므로 더 좋다.
바람직한 구현예에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 이들의 표면이 축 방향 거리(Z12)에서 서로 평행하도록 배치된다. 예를 들어, 상기 축방향 거리(Z12)는 100 밀리미터 미만, 바람직하게는 50 밀리미터 미만, 20 밀리미터 미만 또는 더 나아가 10 밀리미터 미만, 예를 들어 1 내지 5 밀리미터 표면 대 표면 거리이다. 가까울수록 예를 들어 복합 산란 효과를 감소시키므로 더 좋다.
전형적으로, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 관통하는 광빔(L1,L2)에 대해 상기 확산기 윈도우(11,21)의 표면을 상대 이동시켜 관통하는 광빔(L1,L2)에서 간섭 또는 상관 스페클(Lis)을 균일화하기 위한 최소 거리를 정의하는 소위 상관 길이(Lc)를 갖는다. 바람직하게는, 상기 상관 길이는 100 밀리미터 미만, 50 밀리미터 미만 또는 더 나아가 10 밀리미터 미만, 예를 들어 1 내지 5 밀리미터이다. 상기 상관 길이가 작을수록 예를 들어 간섭 스페클 패턴을 해소하거나 없애기 위한 상기 표면의 이동을 더 적게 필요로 하므로 더 좋다.
몇몇 구현예들에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 상기 투과 광빔(L1,L2)을 확산시키기 위한, 예를 들어 표면 조도 또는 주름을 가진 광학 표면에서 산란이 발생하는 표면 구조를 포함한다. 추가 구현예들에 있어서, 상기 표면 구조는 상관 길이(Lc)를 좌우한다. 예를 들어, 상기 표면 구조는 일정하고 예측 가능한 상관 길이(Lc)를 제공하기 위해 가공된 표면 구조이다. 다른 또는 추가 구현예들에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 예를 들어 광이 재료를 관통하는 동안 산란되는 확산 투과성 재료를 포함한다. 추가 구현예들에 있어서, 상기 투과성 재료는 상관 길이(Lc)를 좌우한다. 이들 및 그 외 다른 산란 효과들의 조합들도 가능하다.
도시되어 있는 상기 구현예에서 상기 확산기 윈도우(11,21)는 (이들의 주변 테두리에서) 각각의 회전성 링(12,22)에 의해 고정되어 있다. 상기 회전성 링(12,22)은 각각의 베어링 구조(13,23) 내에서 회전한다. 이는 예를 들어 중심축에 의해 상기 확산기를 고정하는 것에 비해 상기 확산기 윈도우 표면을 완전하게 이용할 수 있도록 하고 상기 반경방향 중심 거리(d12)가 상기 확산기 윈도우(11,21)의 반경(R1,R2)보다 작거나 직경(D1,D2)의 절반보다 작을 때 특별한 이점을 가질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 바람직한 구현예에 있어서, 상기 회전성 링(12,22) 및/또는 상기 베어링 구조(13,23)에는 원활한 및/또는 저마찰 회전을 위한 에어 베어링(air bearing)이 구비되어 있다. 바람직한 구현예에 있어서, 상기 회전성 링(12,22) 및/또는 상기 베어링 구조(13,23)에는 상기 확산기 윈도우(11,21)의 회전을 구동하는 자기 트랜스미션(magnetic transmission)이 구비되어 있다. 예를 들어 상기 베어링 구조(13,23)는 신호 라인(14,24)을 통한 전기 신호에 의해 제공되어 상기 회전성 링(12,22) 내 각각의 자석을 구동시키는 전자석을 포함하고 있다.
도시되어 있는 상기 구현예에서 상기 2개의 베어링 구조(13,23)는 공통 프레임(31)에 고정되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 상기 베어링 구조(13,23)는 상기 확산기 윈도우(11,21)간 반경방향 중심 거리(d12)에 따라 반경방향으로 옵셋되어 있을 수 있다. 더 나아가 상기 베어링 구조(13,23)는 상기 확산기 윈도우(11,21)간 축방향 거리(Zl2)에 따라 축 방향으로 옵셋되어 있을 수 있다. 바람직한 구현예에 있어서, 상기 공통 프레임(31)은 탄성 수단(32a, 32b), 예를 들어 스프링에 의해 현가된다. 예를 들어 상기 확산기 윈도우(11,21)용 상기 공통 프레임(31)은 외부 프레임(33)에 현가된다. 상기 외부 프레임(33)은 상기 광학 시스템의 나머지에 직간접으로 연결될 수 있다.
도 4는 도 3에 따른 상기 확산기 시스템(100)의 구현예의 정면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도시되어 있는 상기 구현예에서 상기 공통 프레임(31)은 공명 또는 고유 주파수(Fn)를 갖고 현가되어 있다. 바람직한 구현예에 있어서, 상기 고유 주파수(Fn)는 상기 확산기 윈도우(11,21)의 회전 주파수보다 낮다. 상기 확산기 윈도우의 회전 주파수(f=ω/2Π)가 상기 현가에 의해 좌우되는 고유 주파수보다 더 높을 때, 상기 회전에 의해 일어나는 진동은 상기 외부 프레임(33)에 덜 효과적으로 결합될 수 있다. 바람직하게는 상기 고유 주파수(Fn)는 상기 확산기 윈도우(11,21)의 회전 주파수보다 적어도 10배 더 낮고, 더 바람직하게는 적어도 20배 이상 더 낮다. 예를 들어, 상기 공통 프레임(31) 내 부품의 질량과 탄성 수단(32a-32d)의 스프링 상수는 상대적으로 낮은 원하는 고유 주파수(Fn)를 결정하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 명세서에 기재되어 있는 상기 확산기 시스템(100)을 포함하는 리소그래피 시스템(1000)에 대한 일 구현예의 측면도를 개략적으로 도시하고 있다.
전형적으로, 상기 리소그래피 시스템(1000)은 광빔을 발생시키도록 구성된 광원(101)을 포함하거나 상기 광원에 결합한다. 예를 들어, 상기 광빔은 리소그래피를 수행하기 위한 활성선을 포함한다. 몇몇 구현예들에 있어서, 상기 리소그래피 시스템(1000)은 빔을 확대하기 위한 빔 확대기(102)를 포함하거나 상기 빔 확대기에 결합한다. 도시되어 있는 상기 구현예에서 상기 빔 확대기(102)는 한 쌍의 렌즈를 포함한다. 바람직하게는 상기 확산기 시스템(100)은 광 강도가 작은 상기 빔 확대기(102) 후방의 광로 내 확대된 빔에 위치된다. 몇몇 구현예들에 있어서, 상기 리소그래피 시스템(1000)은 예를 들어 플랫 탑 프로파일(flat top profile)로서 가우시안 빔 프로파일을 재분배하기 위한 렌즈 어레이(103)를 포함한다. 경우에 따라서 상기 렌즈 어레이(103)는 빔 프로파일을 원하는대로 더욱 형상화하기 위한 아포디제이션 마스크(apodization mask)를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 확산기 시스템(100)은 렌즈 어레이(103) 전방의 광로 내, 예를 들어 가장자리 효과(edge effects)를 덜 거칠 수 있는 가우시안 빔 프로파일로 위치된다. 도시되어 있는 상기 구현예에서 상기 리소그래피 시스템(1000)은 균일한 광빔을 마스크 패턴(M)에 투사하기 위한 푸리에 렌즈(104)를 포함한다. 블록으로 개략적으로 나타낸 바와 같이, 상기 리소그래피 시스템(1000)은 전형적으로 상기 마스크 패턴을 예를 들어 기판 테이블(106)에 의해 고정되어 있는 웨이퍼 또는 기판(S)에 투사하도록 구성된 투사 시스템(105)을 포함하고 있다.
전형적으로 상기 광원(101)은 소정의 광 펄스 간격(T), 즉 펄스 주파수의 역인 펄스 사이의 시간을 제공하도록 구성된다. 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같이, 상대 표면 속도(V12, 예를 들어 도 1a 및 도 1b에 도시됨)가 상기 광 펄스 간격(T)으로 나눈 상관 길이(Lc, 예를 들어 도 3에 도시됨)와 적어도 같은 것이 바람직할 수 있다. 더 높은 속도 인자를 사용할 수도 있다. 상기 속도 인자는 예를 들어 상기 확산기 윈도우의 별개의 위치를 후속 광 펄스에 의한 노출을 위해 샘플링하고 그래서 이들의 스페클 패턴이 비상관인지 여부를 결정할 수 있다. 더 높은 속도가 바람직할 수 있지만, 실제 적용에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어 광 펄스 간격(T) 5 μs(200 kHz) 안에 10 ㎛의 상관 길이(Lc)를 가진 확산기의 별개의 표면부들을 샘플링하기 위해서 상대 표면 속도(V12)는 바람직하게는 적어도 lO ㎛/5 μs = 2 m/s이다. 이는 예를 들어 반경방향 중심 거리(d12)가 20 mm이고 각 속도(ω) 100 rad/s(=955 분당 회전수) 및 (V12= ω·d12 = 100·20 mm = 2 m/s)로 회전하는 한 쌍의 확산기에 의해 달성될 수 있다.
몇몇 양태들에 따르면, 본 개시내용은 또한 광빔을 확산시키기 위한 적합한 방법에 관한 것이다. 몇몇 구현예들에 있어서, 상기 방법은 적어도 2개의 투광형 확산기 윈도우를 제공하는 것을 포함하되, 예를 들면 상기 확산기 윈도우는 투과된 광빔을 순차적으로 확산시키도록 배치되고, 상기 확산기 윈도우는 각 속도에서 연속적으로 회전하여 상기 투과된 광빔의 확산 패턴을 균일화하고, 상기 확산기 윈도우는 별개의 회전 축 주위를 회전하고, 상기 별개의 회전 축은 평행하고 반경방향 중심 거리만큼 서로 옵셋되어 있고, 상기 제1 확산기 윈도우의 회전하는 소영역은 상기 제2 확산기 윈도우의 회전하는 소영역과 일부 중첩되고, 상기 일부 중첩되어 회전하는 회전 소영역들은 상기 투과된 광빔을 균일화 및 확산시키기 위한 빔 윈도우를 한정한다. 바람직한 구현예들에 있어서, 상기 확산기 윈도우는 상관 길이(Lc)를 갖고 상기 광원은 광 펄스 간격(T)을 제공하는데, 이때 상기 각 속도(ω)와 반경방향 중심 거리(d12)의 곱은 적어도 광 펄스 간격(T)으로 나눈(또는 광 펄스 주파수를 곱한) 상관 길이(Lc)와 같다.
명료성과 간결한 기재를 위해서 동일 또는 별개의 구현예들의 일부로서 특징들이 본 명세서에 기재되어 있지만 본 발명의 범위가 기재된 특징들 모두 또는 일부의 조합을 가진 구현예들을 포함할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어 투과형 확산기에 대한 구현예들이 제시되었지만 본 개시내용의 장점이 있는 이와 다른 방법들도 당업자들이라면 유사한 기능과 결과를 달성하기 위해 예상할 수 있다. 예를 들어, 광학 엘리먼트들은 하나 이상의 다른 부품들로 조합 또는 분리될 수 있다. 논의되고 도시된 구현예들의 다양한 엘리먼트들은 빔 균일성을 향상시키는 것과 같은 확실한 장점을 제공한다. 물론, 상기 구현예 및 공정 중 어느 하나를 하나 이상의 다른 구현예 및 공정과 조합하여 디자인과 이점을 찾고 적절히 구성하는데 있어 더욱 더 많은 개선을 제공할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 본 개시내용은 리소그래피 시스템에 특장점을 제공하고 일반적으로 빔 균일화의 모든 용도에 적용될 수 있는 것으로 이해된다.
첨부된 청구범위를 해석함에 있어서, 단어 "포함하는"은 주어진 청구항에 열거된 다른 엘리먼트들 또는 작용들의 존재를 배제하는 것은 아니며; 엘리먼트 앞의 단어 "하나" 또는 "하나의"는 이러한 엘리먼트가 복수 개로 존재하는 것을 배제하는 것은 아니고; 청구항 내 참조부호는 이들의 범위를 한정하는 것은 아니며; 몇몇 "수단"은 동일하거나 서로 다른 물품(들) 또는 구현된 구조 또는 기능에 의하여 표현될 수 있고; 개시된 장치 또는 이들의 일부 중 어느 것이라도 달리 구체적으로 명시되지 않는 한 서로 조합되거나 다른 부분들로 분리될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 하나의 청구항이 또 다른 청구항을 인용하는 경우에, 이는 이들 각각의 특징의 조합에 의해 상승적인 이점이 달성됨을 의미할 수 있다. 그러나 소정의 형태가 서로 다른 청구항들에 인용되는 단순한 사실은 이들 형태의 조합이 또한 유리하게 사용될 수 없음을 의미하지 않는다. 이에 따라 본 구현예들은 청구항들의 모든 실시 조합을 포함하는바, 각각의 청구항은 원칙적으로 문맥에 의해 명확히 배제되지 않는 한 어느 선행 청구항이라도 인용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 광빔(L1,L2)을 광학적으로 확산시키기 위한 확산기 시스템(100)으로서, 상기 확산기 시스템(100)이 적어도 2개의 투광형 확산기 윈도우(11,21)를 포함하되 상기 확산기 윈도우(11,21)는 이를 투과하는 상기 광빔(L1,L2)을 순차적으로 확산시키기 위해 배치되어 있고, 상기 확산기 시스템(100)은 각 속도(ω1,ω2)에서 상기 확산기 윈도우(11,21)를 연속적으로 회전시켜 상기 투과된 광빔(L1,L2)의 확산 패턴을 균일화하도록 구성되어 있으며, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 별개의 회전축(C1,C2) 주위를 회전하도록 구성되어 있고, 상기 별개의 회전축(C1,C2)은 평행하고 반경방향 중심 거리(d12)만큼 서로 옵셋되어 있으며, 상기 제1 확산기 윈도우(11)의 회전하는 소영역은 상기 제2 회전 확산기 윈도우(12)의 회전하는 소영역과 일부 중첩되고, 상기 일부 중첩되어 회전하는 소영역들은 상기 투과된 광빔(L1,L2)을 균일화 및 확산시키기 위한 빔 윈도우(W12)를 한정하며, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 각각의 회전성 링(12,22)에 의해 고정되어 있고, 상기 회전성 링(12,22)은 각각의 베어링 구조(13,23) 내에서 회전하도록 구성되어 있으며, 상기 반경방향 중심 거리(d12)는 상기 확산기 윈도우(11,21)의 반경(R1,R2)보다 작거나 직경(D1,D2)의 절반보다 작은 확산기 시스템(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 2개의 확산기 윈도우(11,21)의 상기 베어링 구조(13,23)는 공통 프레임(31)에 고정되어 있는 확산기 시스템(100).
  3. 제2항에 있어서, 상기 공통 프레임(31)은 공명 또는 고유 주파수(Fn)를 갖고 현가되어 있고, 상기 고유 주파수(Fn)는 상기 확산기 윈도우(11,21)의 회전 주파수보다 낮은 확산기 시스템(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 윈도우(W12)가 상기 확산기 윈도우(11,21)의 반경(R1,R2)보다 크거나 직경(D1,D2)의 절반보다 큰 확산기 시스템(100).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)를 동일한 각 속도(ω1=ω2)로 회전시키도록 구성된 회전 수단을 포함하는 확산기 시스템(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)를 동일한 각 방향으로 회전시키도록 구성된 회전 수단을 포함하는 확산기 시스템(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)의 표면은 상기 빔 윈도우(W12)에 걸쳐 일정한 상대 표면 속도(V12)로 이동하도록 구성되어 있는 확산기 시스템(100).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 동일한 직경(D1=D2) 또는 반경(R1=R2)을 갖는 확산기 시스템(100).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 윈도우(W12)는 상기 각각의 확산기 윈도우(11,21)의 직경(D1,D2)보다 작은 직경을 갖는 확산기 시스템(100).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 면내(in plane) 회전하는 확산기 시스템(100).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 이들의 표면이 축 방향 거리(Z12)에서 서로 평행하도록 배치되고, 상기 축 방향 거리(Z12)는 50 밀리미터 미만인 확산기 시스템(100).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 상기 투과된 광빔(L1,L2)을 확산시키기 위한 표면 구조를 포함하는 확산기 시스템(100).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 확산기 시스템(100)을 포함하는 리소그래피 시스템(1000).
  14. 제13항에 있어서, 상기 확산기 윈도우(11,21)의 표면은 상기 각 속도(ω)와 반경방향 중심 거리(d12)의 곱과 동일한 상기 빔 윈도우(W12)에 걸쳐 일정한 상대 표면 속도(V12)로 이동하도록 구성되어 있고, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 관통하는 광빔(L1,L2)에 대해 상기 확산기 윈도우(11,21)의 표면을 상대 이동시켜 관통하는 광빔(L1,L2)에서 간섭 또는 상관 스페클(Lis)을 균일화하기 위한 최소 거리를 정의하는 상관 길이(Lc)를 갖고, 상기 리소그래피 시스템(1000)은 광빔을 발생시키도록 구성된 광원(101)을 포함하며, 상기 광원(101)은 소정의 광 펄스 간격(T)을 제공하도록 구성되어 있고, 상기 상대 표면 속도(V12)는 상기 광 펄스 간격(T)으로 나눈 상기 상관 길이(Lc)와 적어도 같은 리소그래피 시스템(1000).
  15. 광빔(L1,L2)을 확산시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은 적어도 2개의 투광형 확산기 윈도우(11,21)를 제공하는 것을 포함하되, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 투과된 광빔(L1,L2)을 순차적으로 확산시키도록 배치되고, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 각 속도(ω1,ω2)에서 연속적으로 회전하여 상기 투과된 광빔(L1,L2)의 확산 패턴을 균일화하고, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 별개의 회전 축(C1,C2) 주위를 회전하고, 상기 별개의 회전 축(C1,C2)은 평행하고 반경방향 중심 거리(d12)만큼 서로 옵셋되어 있고, 상기 제1 확산기 윈도우(11)의 회전하는 소영역은 상기 제2 회전 확산기 윈도우(12)의 회전하는 소영역과 일부 중첩되고, 상기 일부 중첩되어 회전하는 소영역들은 상기 투과된 광빔(L1,L2)을 균일화 및 확산시키기 위한 빔 윈도우(W12)를 한정하며, 상기 확산기 윈도우(11,21)는 각각의 회전성 링(12,22)에 의해 고정되어 있고, 상기 회전성 링(12,22)은 각각의 베어링 구조(13,23) 내에서 회전하며, 상기 반경방향 중심 거리(d12)는 상기 확산기 윈도우(11,21)의 반경(R1,R2) 보다 작거나 직경(D1,D2)의 절반보다 작은 방법.
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