KR940000696B1 - 엑스레이 석판인쇄 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

엑스레이 석판인쇄 장치
본 발명의 한 실시예를 다음 도면에 따라 설명한다.
제1도는 본 발명의 엑스레이 석판인쇄장치의 부분절개 사시도.
제2도는 본 발명의 엑스레이 석판인쇄장치의 엑스레이의 엑스레이 원의 일부분과 웨이퍼 처리공정의 정면도.
제3도는 본 발명의 장치의 부분 단면을 포함한 엑스레이 원의 상세 측면도.
제4도는 본 발명의 부분단면을 포함한 엑스레이 원의 상세 정면도.
제5도 및 5a도는 본 발명의 엑스레이 방사쳄버와 웨이퍼 사이의 인터페이스(inter face)의 한 타입을 표시한 도면.
제6도는 제5도 및 제5a도에 도시한 것들의 동작을 설명하는 도면.
제7도 및 7a도는 엑스레이 발생 쳄버와 웨이퍼의 인터페이스의 다른 실시예를 표시하는 도면.
제8도는 엑스레이 방사 프라즈마를 발생시키는데 사용하는 표적과 이와 연관된 표적 이동 기구의 다이아그램.
제9도는 본 발명의 진공쳄버와 표적의 인터페이스에 사용되는 표적 이동기구의 저면도.
제10도는 엑스레이 방사 프라즈마를 발생시키는데 사용하는 레이저 장치 및 레이저빔 경로의 설명도.
제11도는 본 발명의 레이저 장치를 표시하는 간략도.
제12도는 제11도에 도시한 것과 같은 레이저 빔이 증폭기를 여러 가지로 통과하는 동안의 증폭기 유리 평판 내에서의 레이저빔의 모양과 위치를 표시하는 도면.
제13도는 제11도에 도시한 레이저 장치의 구성 요소들의 3차원적 배치도.
제14a, 14b 및 14c도는 제13도에 도시한 도면의 상면, 정면 및 측면도.
제15도는 본 발명의 전기 제어장치의 전체 블럭도.
제16a도는 16b 및 16c도의 결합 상태도.
제16b도 및 16c도는 본 발명의 더 상세한 전기 장치 배선도.
제17a도 및 17b도는 생산에 있어서 본 발명을 사용하기 전의 가동 절차의 공정도.
제18도는 본 발명의 대체 작동 공정도.
제19도는 본 발명의 컴퓨터내에 데이터를 입력하는 순서도.
제20도는 본 발명의 기계속에 표적을 장착하는 순서도.
제21도는 본 발명의 기계속에 마스크를 장착하는 상대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 레이저장치 16 : 엑스레이 발생장치
20 : 제어 장치 22 : 진공쳄버
28 : 로봇트 30 : 플래트폼
38 : 화강암슬랩 48,66 : 거울
52 : 초점렌즈 74 : 촛점
82 : 스테퍼 모터 94 : 마스크
98 및 100 : 검출기 유닛트 160 : 지지부
172 : 발진기 180 및 206 : 공간필터
188 : 증폭기 192 : 플래쉬램프
216 : 포켈즈셀 232 및 252 : 빔 확대기
296 : 빔 분할기
본 발명은 엑스레이 석판인쇄장치에 관한 것으로 특히 엑스레이 방출 프라즈마를 만들어 내기에 충분한 힘으로 표적을 타격하는 레이저빔에 의하여 엑스레이가 발생하는 장치에 관한 것이다.
반도체 칩은 다년간 석판인쇄술이라는 제법에 의하여 제조 되었다.
전형 적으로, 어떤 에너지원을 사용하여 자외선을 발생시켜 마스크(mask)를 통과시키므로서 이 마스크의 패턴(pattern)이 리지스트코팅(resist ccat)된 실리콘 웨이퍼 상에 나타나도록 한다.
마스크로 가려지지 않은 광선은 웨이퍼 위의 리지스트를 노출하고 노출된 것이나 또는 안된 것을 부식시켜 없앨 수 있어서 웨이퍼 상에 일정한 패턴을 만들고 이것을 공지의 기술로 더 가공할 수 있다.
점점 더 집적된 반도체 칩의 수요가 발생함에 따라 자외선의 사용에 한계가 있는 것을 알게 되었다. 이 한계는 다른 이유도 있지만, 자외선의 파장 및 충분한 해상력을 갖는 광학장치를 만들어 낼 수 있는 능력때문이다. 이 이유들은 칩(chip)상에 조성될 수 있는 1.0∼1.5미크론 대의 미세한 선의 굵기 때문이다.
수년간 자외선 사진 석판인쇄술 제법의 밀도 장벽을 타개하기 위하여 다른 에너지원을 사용하여야 한다고 알려져 있었다.
널리 제안된 에너지 원의 한 타입은 엑스레이이었고, 이것은 자외선 보다 짧은 파장을 갖으며 복잡한 광학적 장치를 필요로 하지 않는다.
엑스레이 석판인쇄술은 제일 먼저 스미스 등에 의하여 미합중국 특허 제3,743,842호의 연 엑스레이 석판인쇄 장치 및 제법이란 제목으로 제안되었다. 그후 네이겔 둥이 미합중국 특허 제4,184,078호에서 엑스레이를 발생하는데 프라즈마 방사 엑스레이 원을 사용하는 것이 제안되었다.
여기서 특히 주목할 것은 네이겔 등의 발명인데 금속 표적에 레이저의 초점을 맞춰서 프라즈마가 발생하도록 하는 것이다.
네이겔의 기본 기술의 개량은 그 양수자에 의해서 만들어져서 미합중국 특허출원 제669,440,669,441 및 669,442로 출원되었는데 엑스레이 발생 원 수단의 개량에 관한 것이다.
이 발명의 한 관점에 의하면, 한쌍의 고 에너지 레이저 빔을 발생하는 수단과 한족 끝에 첫째 개구부, 다른쪽 끝에 둘째 개구부 즉, 양측벽에 한쌍의 밀봉 창이 있으며 진공상태로 만드는 쳄버가 있다. 이 장치에는 또 첫째 개구부에 있는 촛점에 창을 통하여 한쌍의 레이저빔이 촛점을 맞추고 향하게 하는 수단과, 첫째 개구부 주위를 진공 밀봉시켜 놓은동안 표적을 촛점으로 이동시키는 표적을 잡고 있고, 위치 정하고 이동시키는 수단과 웨이퍼를 잡고 이동시키는 동안 둘째 개구부에 진공 밀봉을 형성하고 리지스트로덮인 웨이퍼를 잡고 이동시키는 수단이 있다.
마지막으로, 이 장치는 레이저빔의 발생과, 쳄버의 진공화 및 표적을 잡고 있고, 위치를 정하고 이동시키는 수단과 웨이퍼를 잡고 있고 이동시키는 수단을 제어하는 제어수단을 포함한다.
제1도는 엑스레이 석판인쇄장치(XRL)(10)를 표시한다. 이 장치(10)는 레이저장치(12), 재료조작장치(14), 엑스레이 발생장치(16), 웨이퍼조작장치(18) 및 제어장치(20)를 포함한다. 레이저장치(12)는 엑스레이 발생장치(16)속으로 조사하기 위한 한쌍의 강력한 레이저 빔을 생성하기 위한 고 출력이며 높은 반복율의 레이저 발진 및 증폭 수단과 다수의 필터, 셔터, 거울들을 포함한다.
레이저장치(12)의 상세한 것은 이후에 제11도 내지 제14도의 관한 설명에서 더 상술한다.
엑스레이 발생장치(16)는 레이저장치(12)로부터 발생한 한쌍의 레이저빔(24 및 24A)의 촛점이 맞춰진 진공쳄버(22)을 포함한다.
빔들(24 및 24A)은 진공쳄버(22)와 인터페이스된 표적(26)을 조사하여 타격하며, 결과로서 프라즈마가 발생한다.
어떤 프라즈마에서와 같이 엑스레이가 방출되어 진공쳄버(22)을 통과하여, 진공쳄버내에 위치한 마스크의 엑스레이 통과 가능 부분을 통과하여 웨이퍼 조작 장치(18)위의 실리콘웨이퍼로 향한다.
마스크와 원하는 웨이퍼의 부분은 재료조작장치(14)에 의하여 적절한 위치 및 정열 상태로 장착되고 그 상태를 유지시킨다.
각 장치들(12, 14, 16 및 18)은 제어장치(20)에 의하여 제어된다.
제1a도에, 재료 조작장치(14)가 도시되어 있으며, 여기에는 플래트폼(30) 및 팔이 달린 로봇트(28)가 있다. 로봇트(28)는 웨이퍼, 표적 또는 마스크와 같은 부재(32)를 집어서 이동 시키도록 플래트폼(30) 및 로봇트 팔을 제어한다. 이동시키려고 쌓아놓은 부재(32)는 SMIF 콘테이너(container)(34)를 사용하여 XRL장치(10)속에 장착 되는데, 이 SMIF 콘테이너(34)는 부재(32)를 이동시키고 장착하는 동안의 오염을 피하기 위하여 그 속은 청정공기 분위기가 유지되도록 설계되어 있다. XRL장치(10)는 SMIF 콘테이너(34)를 받는 두개의 저장소(receptacle)가 있는데 하나는 제1도와 같이 앞쪽에 있고 다른 하나는 옆쪽에(도시되지 않음) 있다.
로봇트(28)는 콘테이너(34)를 사용하여 장치(10)속에 삽입된 부패(32)를 빼내어 여러가지 위치(36)에 쌓아 놓도록 제어될 수 있다.
로봇트(28)는 그후에 각 부재(32)를 이 위치(36)로부터 후에 상세히 설명하는 적절한 위치에 이동시킨다.
웨이퍼가 완전히 가공된 후에는 콘테이너(34) 속에 다시 넣어두며 큰테이너가 찼을 경우에는 장치(10)에서 꺼내어 다음 공정으로 넘긴다. 마찬가지로 미 사용 마스크나 다 사용한 표적도 로보트(28)를 사용하여 치울 수 있다.
제2도는 XRL장치(10)의 정면도로서 외판을 제거하여 웨이퍼 조작장치(18) 및 엑스레이 발생장치(16)의 일부가 보이도록 하였다. 제2도에서, 레이저장치(12)는 화강암 판(38) 위에 놓인다. 화강암 판(38)은 다시 둘째 화강암 판(42) 위에 놓인 플래트롬(40) 위에 놓인다.
제2도에서는 보이지 않으나, 화강암 판(42)은 제어장치(20) 위에 지지장치로 고정된다.
두개의 화강암 판(38),(42)은 모두 상부 표면이 아주 평활하고 고르게 되어 있다. 이것은 특히 지지장치(42)의 경우에 웨이퍼 조작장치(18)가 적절히 작동하고 가공 중인 웨이퍼가 적절한 정렬 상태로 위치하도록 하기 위하여 필요하다.
또, 화강암 판(38),(42)은 극히 무거워서 장치(10)의 적절한 운전에 영향을 미치는 어떠한 진동도 방지한다.
화강암 판(38)에는 그 내부를 통과하여 뚫려 있는 한쌍의 수직공(44)(46)이 있어서 레이저 장치(12)로부터 엑스레이 발생장치(16)를 향하여 조사되는 두개이 레이저빔(24),(24A)이 이 수직공(44)(46)을 지나갈수 있게 해 놓았다.
두개의 수직공(44),(46)은 각각 거울(48)(50)과 정열된다. 거울(46)(50)은 또 각각 레이저빔(24)(24A)을 촛점렌즈(52)(54)쪽으로 각각 반사하여, 표적(26)상의 작은 점으로 레이저빔을 촛점 맞춘다.
이 구조의 상세한 것은 앞으로 제4도에 따라 설명한다.
레이저빔(24)(24A)을 표적(26) 위에 촛점 맞춘뒤에, 표적(26)에서 생성되는 프라즈마는 쳄버(22) 전체에서 엑스레이(56)를 발생하고, 그중 일부분이 웨이퍼에(58)에 조사된다.
쳄버(22)내의 프라즈마와 웨이퍼 사이에 위치하는 마스크는 일정 패턴(pattern)의 엑스레이가 웨이퍼(58)을 타격하게 한다.
이 패턴이 웨이퍼(58)을 피복하고 있는 레지스트층을 노출시켜 웨이퍼(58)을 더 가공할 수 있도록 한다.
웨이퍼(58)는 웨이퍼 조작장치(18)에 의하여 다 단계로 이동한다.
웨이퍼 조작장치(18)는 X, Y, Z및 씨터(theta)방향으로 움직일 수 있어서 쳄버(23)로부터 오는 엑스레이(56)의 패턴과 정렬된 상태로 원하는 자리에 웨이퍼(58)를 적절하게 위치잡도록 하는 척크(60)를 포함한다. 웨이퍼(58)는 십분의 수 미크론 내로 매우 정확하게 위치를 맞출 필요가 있는데 이것은 웨이퍼(56)를 가공하는 각종 단계에서 그와 같은 정확도의 정렬이 필요하기 때문이다 웨이퍼 조작장치(18)는 미합중국 특허제4,444,492호 마틴 이.리의 “반도체 웨이퍼의 다이 위에 일련의 영상을 투영하는 장치”에 상세히 기술되어 있는 울트라 스텝 1000 석판 인쇄장치에서 사용된 것과 같은 종래의 웨이퍼 스텝퍼 장치이어도 된다.
제3도 및 제4도를 보면, 엑스레이 발생장치(16)가 더 상세히 도시된다. 특히 제3도는 측면도로서, 쳄버(22)의 상세한 내부를 표시하고, 제4도는 정면도로서 쳄버(22)의 상세한 내부를 표시한다. 개구부(44)(46)를 통하며 레이저방치(12)에 사용된 레이저 빔(24)(24A)은 거울(48)(50)에 의하여 촛점렌즈(52)(54)를 통과하도록 방향조절된다. 제4도에서, 촛점렌즈(54)는 절단면이 표시되어 있고 다수의 렌즈(62)‥‥(64)로 성립 되어 있다.
레이저 빔(24)(24A)은 촛점렌즈(52) 및 촛점렌즈(54)를 통과하여 각각 거울(66)(68)에 의하여 반사되고, 쳄버(22)의 밖에 위치하여 창(70)(72)을 통하여 각각 표적(26)쪽으로 비친다.
촛점렌즈(52)(54)와 거울(66)(68)은 레이저빔(24)(24A)이 렌즈(52)(54)에 의하여 촛점 맞춰지고 거울(66)(68)에 의하여 발사될때의 위치로되고, 하나의 작은 점(74)에 충돌하고, 그 점은 직경이 50 내지 100미크론인 표적(26)상에 있다.
이렇게 렌즈(52)(54)로부터 각각 거울(66)(68)로 반사된 점(74)까지의 중심거리는 렌즈(52)(54)의 촛점거리와 같다.
쳄버(22)는 수 Torr 이하의 압력을 갖는 진공 쳄버일 것이 바람직하다. 쳄버(22) 내에 잔류하는 깨스는 될수록 헬리움과 같은 불활성 깨스인 것이 좋다. 진공을 유지하기 위하여 레이저빔(24)(24A)이 쳄버(22)에 들어갈때 창문(70)(72)은 쳄버(22)의 측면에 밀봉된다. 표적(26)은 앞으로 제8도 및 제9도에서 설명하듯이 이동되고 진공 밀봉될 수 있도록 쳄버(22)의 정상에 위치한다.
쳄버(22)의 바닥 또한 유압으로 밀봉되고 제5도, 5a도, 7도 및 7a도에서 설명하듯이 웨이퍼(38)를 가로 질러서 움직일 수 있다.
레이저빔(24)(24A)은 렌즈(52)(54)에 의하여 수렴되고 거울(66)(68)에 의하여 촛점(74)쪽으로 방사되어, 표적(26)의 온도는 섭씨 일백만도 이상으로 올라간다.
표적 (26)은 스테인리스스틸과 같은 임의의 보통 금속이며, 레이저빔(24) (24A)이 촛점(74)에 수렴되면, 진공쳄버(22) 내부 전체에 걸쳐 X-선을 방출하는 프리즈마가 발생한다.
프라즈마가 방출되는 한 가지 형태는 미합중국 특허 출원번호 제669,441호로 제임스포사이즈에 의해 출원되고 양수인에게 양도된 특허출원에 상세히 기술되어 있다. 프라즈마가 발생하면, X-레이에 더하여 두가지 형태의 오염물질이 방출되다. 오염물질은 증발 금속에서 유래하는 먼지들과 대전체들이다.
제3도의 도시한 바와 같이 자석의 자극을 쳄버(22) 외주나 쳄버(22)내에 석판 인쇄 가공이 일어나고 있는 민감한 구역으로부터 대전체들이 멀어지도록 배치한다.
자석(76)의 위치는 레이저빔(24)(24A)의 통로 밖이어야 하며 따라서 쳄버 (22)의 밖이 되는것이 좋다. 먼지의 대부분은 석판 인쇄가공에 예민한 엑스레이(56)의 통로 밖인 유리창(70)(72)을 지지하는 구조물상에 무해하게 떨어질 것이다.
엑스레이 (56) 통로 내의 먼지들은 엑스레이 투과성 박막(77)에 걸린다
박막(77)은 통상적인 지지물로 지지된 실리콘 박막일 수 있는데, 그위에 쌓인 먼지를 제거하기 위하여 지지물과 함께 박막(77)을 엑스레이 경로로부터 빼내거나 넣을 수 있는 수단을 마련할 수 있다.
XRL장치(10)를 유용하게 생산에 사용하기 위하여는 표적(26)이 4 내지 8시간 이상의 수명을 갖는 것이 바람직하다.
표적의 수명을 연장하는 한가지 기술은 전술한 미합중국 특허 출원번호 제669,440호로 제임스 엠.포사이즈가 출원하고 양수인에게 양도한 특허 출원에 기술되어 있다. 그 특허 출원에서, 금속 띠가 카세트에 감겨 있는 형태의 또는 금속 원통형의 형상을 한 표적이 쳄버(22)의 진공 부분 내에 전체가 들어있는 것이 보인다.
XRL장치 (10)에서는 판 또는 원판상의 것이 표적(26)으로 사용된다. 레이저빔(24)(24A)은 복수의 상이한 트랙을 따라 원판형태의 표적(26)상의 별개의 서로 떨어진 점으로 수렴된다. 또, 표적(26) 위의 미리정해 놓은 공동(cavity) 영역내로 다수의 상이한 레이저 펄스를 발사함으로서 원판재료의 이용율을 증가시키는 것이 바람직하며, 이는 미합중국 특허 출원 제669,440호에 기술된 바와 같다. 또는 매 노출시 마다 다수의 레이저 펄스를 표적 영역으로 발사할 수도 있다.
표적(26)은 진공 척크(78)에 의하여 지지될 수 있는데 이것은 쳄버(22)의 상부로부터 연장되어 있는 판(80) 상을 종방향 및 원주방향으로 다같이 움질일 수 있도록 설계된 것이다.
척크(78) 및 이에 지지된 표적(26)의 움직임은 스테퍼 모터(82) 및 직선 이동장치(84)의 제어하에 있다.
직선이동장치(84)는 제4도에 표시된 것과같이 스테퍼 모터(82)를 좌로부터 우로 이동시키는 회전나사가 있다.
스테퍼 모터(82)에는 제어장치(20)로부터의 명령에 따라서 미세한 량을 회전할 수 있는 측이 연장되어 있어서 척크(78) 및 이에 지지된 표적(26)의 여러가지 진로로 회전시킬 수 있다.
어떤 특정한 진로에 대한 완전한 일회전이 끝나자마자, 직선 이동장치(84)가 스테퍼모터(82)를 움직여 또 다른 진로를 회전하도록 한다. 표적(26)의 모든 진로를 사용한 후에는 표적(26)은 새 금속판으로 대체된다.
스테퍼모터(82)로부터의 축은 고정부분과 회전부분이 있는 페로플루이딕 카플러(ferrofluidic coupler)(86)에 결합된다. 고정부분을 공기압 및 진공 라인이 결합되고 이것은 대신 카플러(86)의 회전부분에 결합 된다. 공기압 및 진공통로는 축(88)을 통하여 연결되어 페로 프루이딕 카플러(86)를 통하여 공기를 가하느냐 빼느냐에 따라 척크(78)를 오르내리게 하는데 사용하는 플무장치(bellows device)(90)나, 표적을 제자리에 고정하는데 사용하는 다수의 진공 개구의 두가지를 제어한다.
표적(26)을 교체하려면, 풀무장치(96)를 올려서 척크(78)를 올려 로보트(28)의 팔 및 플래트폼(30)이 다사용한 표적(26)을 집어내고 새 표적을 제자리에 놓게한다.
충분한 강도의 엑스레이를 발생시키려면, 생성된 프리즈마는 부분 진공의 쳄버(22)속에 있어야 한다. 이렇게 최소한 레이저빔(24)(24A)이 타격하는 표적(28)의 표면은 부분 진공속에 있어야 한다.
척크(78)가 쳄버(22)속에서 부분 진공을 유지하기 위하여 진공 밀봉을 형성하고 또 표적(28)의 이동을 허용하기 위하여 에어베어링을 형성하고, 표적(26)이 제 위치에 위치 잡도록 하므로서 레이저빔(24)(24A)이 일점(74)에 집중될 수 있도록 하는 구조는 차후 제8도 및 제9도에서 기술한다.
쳄버(22)의 바닥에는 개구부(92)는 있고 그속에 마스크(94)가 위치한다. 마스크(94)는 금과같은 중금속을 입힌 패턴을 갖는 실리콘 박막과 같은 임의의 종래의 엑스레이 마스크 일 수 있다.
마스크(94)상의 패턴 부분은 쳄버(22) 바닥의 개구부(92)와 정렬되어야 한다 마스크(94)의 잔여 부분은 실리콘 박막의 지지부와 밀봉을 유지하고, 에어 베어링을 마련하고 웨이퍼(58)에 대하여 마스크를 제자리에 위치 시키기 위하여 진공 및 압력 통로에 연결되는 입구 및 출구이다.
밀봉, 에어베어링 및 위치잡기를 하는 정확한 방법은 차후 제 5도 5a,6,7 및 7a도에서 기술한다.
일반적으로 쳄버(22)의 밑쪽, 마스크(94)위에 위치한 것이 웨이퍼 정렬기구(96)이다. 정렬기구(96)는 전술한 미합중국 특허 제4,444,492호에 기술한 울트라스텝 1000 스테퍼에서 사용한 것과 같은 종래의 사진 석판인쇄 기술에서 웨이퍼의 위치잡기 및 정렬에 사용된 정렬기구와 개념상 유사한 것일 수 있다. 그러나, 엑스레이 석판 인쇄장치(10)의 정렬기구와 선행기술 사이에는 특정한 차이가 있는데 이것은 부분적으로 정렬기술이 마스크(94)위의 마크를 이용해서 하며 마스크(94)는 쳄버(22)의 진공 부분내에 있어야 한다는 필요성 때문이다.
정렬기구는 제3도에서 가장 잘 볼 수 있는데 한쌍의 발광기와 검출유닛트(98)(100)가 있다.
광선은 한쌍의 이동쳄버(102)(104)를 통하여 각 발광기와 검출기 유니트(98)(100)로부터 발생하여 반사된 광선은 되돌려진다.
각 쳄버(102)(104)는 제3도에서 닫친 상태로 표시되어 있는데, 이것은 웨이퍼(58)가 웨이퍼 조작장치(18)에 의하여 이동될때 발생한다. 발광기의 발광부 및 검출기 유닛트(98)(100)내의 수온 아크등으로부터 나오는 광선(106)(108)은 현미경으로서 기능하는 쳄버(102)(104)를 통하여 이동하여 거울(110)(112)에 의하여 웨이퍼(58)쪽으로 반사된다.
미리 정해진 광학적 정렬 마크가 광선(106)(108)으로부터 오는 광선의 통로에 있지않는 이상, 광선은 같은 통로를 따라서 거울(110)(112)로 다시 반사된다. 발광기의 검출부 및 검출기 유닛트(98)(100)에 광섬유 케이블에 의하여 결합된 거울(110)(112)속의 작은 구멍은 반사광이 검출되는 통로를 제공한다.
웨이퍼(58)상에 나타나는 정렬 마커(marker)가 광선(106)(108)의 통로내로 이동할때마다, 광선은 원래 통로로부터 분산되며 분산된 광선은 검출유니트(98)(100)에 검출되어 웨이퍼가 어떤 정렬위치로 이동한 것을 표시한다.
웨이퍼(58)가 발광기 및 검출기 유닛트(98)(100)에 의하여 제자리를 잡으면, 잡자마자, 전기 신호가 제어장치(20)에 제공되고 그것은 또 웨이퍼 조작장치(18)로 하여금 웨이퍼(58)의 이동을 정지하도록 하다. 동시에, 신호가 제공되어 이동 쳄버(102)(104)가 개구부(92)를 통하여 일점(74)으로부터 엑스레이 통로 밖으로 이동하도록 한다. 두개의 이동 쳄버(102)(104)는 쳄버(102)(104)의 위치와는 상관없이 쳄버(22)내의 부분 진공이 유지되도록 풀무장치 접속기(114)(116)로 각각 쳄버(22)에 결합된다. 광선(106)(108)은 쳄버(102)(104)의 끝에 있는 밀봉된 창(118)(120)을 통하여 가해진다. 이동 쳄버(102)(104)가 엑스레이(54)의 통로 밖으로 이동됐을때는, 레이저 빔(24)(24a)을 발생시켜 일점(74)에 집중시키므로서 엑스레이를 발생시켜 진공쳄버(20) 내부를 통하여 마스크(94)에 가함으로서 웨이퍼(58)에 이 마스크(94)의 엑스레이 패턴이 조사되게 한다.
그런다음, 풀무장치 접속기(114)(116)는 제3도에 도시한 위치로 쳄버가 되돌아 가도록 제어되나 웨이퍼(58)는 전술한 방법으로 다음 위치로 이동하여 정렬된다.
제5, 5a, 6, 7 및 7a도에서, 웨이퍼(58)의 레지스트 층 표면과 마스크(94)의 저면 사이의 간극 감시 기구에의 엔어베어링, 씰 및 마스크를 설명한다.
이 구조의 한 실시예는 제5도 및 5a도에 도시되며 그 저면측에 부착된 실리콘 박막(124)을 갖는 마스크지지링(22) 이 있다.
마스크(94) 위의 패턴(125)은 지지링(122)의 개구부(126)너머로 연장된 실리콘 박막의 일부분 위에 조립된다. 제4도에 도시하고 여기에 더 상세히 기술한 것과 같이, 지지링(122)은 깨스를 빼내거나 집어넣는 일정의 출구 및 입구의 통로와 정렬된 상태로 쳄버(22)의 저부에 삽입될 수 있다.
쳄버(22)로부터의 출구 및 입구 통로는 마스크 지지링(122)속으로 연장되고 제5도 및 제5a도의 도시와 같이, 지지링(122)의 중심으로부터의 두개의 내부통로인 진공통로(128)(130)와 헬륨 압력통로(132) 및 공기, 또는 질소 압력 통로(134)를 포함한다. 통로들(128)(130) 또는 통로들(130)(132) 사이 보다 통로들(132)(134) 사이가 횔씬 더 긴거리이다.
진공 펌프를 쳄버(122)의 바닥 가까이의 출구측 통로(128)(130)의 부착하여 헬륨은 통로(132)를 통하여, 공기 또는 질소는 통로(134)를 통하여 입구로부터 쳄버(22)의 저부 가까이의 그 통로로 뽑아낸다.
마스크 지지링(122)의 저부와 실리콘박막(124)은 그속에 다수의 링들(138),(140),(142),(144)이 있다.
링(138)은 통로(128)에 결합되고 링(140)은 통로(130)에 결합된다.
이렇게, 링(138)(140)의 영역내의 어떤 깨스든지 통로(128)(130)를 통해서 배기된다. 같은 방법으로 링(142)은 통로(132)에 결합되고 다른 링들(136),(138),(140) 보다 상당히 넓은 링(144)은 통로(134)에 결합된다.
세개의 사전정렬 놋치(notch)(146)는 마스크 지지링(122)의 측면에 위치하여, 상응하는 솔레노이드(147)와 함께, 쳄버(22)의 저면 지역내에서 마스크 지지링(122)의 사전정렬에 사용된다.
이것은 제1a도에 도시된 것과 같이 로보트(28)가 마스크 지지링(122)과 실리콘박막(124)을 포함하는 마스크(94)를 쌓여있는 마스크로부터 제4도에 도시된 위치로 움직이는 시간 동안에 이루어진다.
일단 마스크(94)가 놋치(146)속으로 연장된 솔레노이드(149)의 팔에 의하여 위치잡히면, 마스크(94)는 진공통로(149)에 의하여 그 위치에 지지된다.
제6도에서, 마스크 지지링(122) 및 실리콘박막(124)이 웨이퍼 수직 간극 포지셔너(positioner)에 대한 진공밀봉, 에어베어링 및 마스크를 마련하는 기능을 설명한다. 그러나 먼저 쳄버(22)의 내부는 예를들어 수 Torr 이하의 상대압력인 반면 쳄버(22)의 밖은 약 760 Torr의 정상 대기압인 것을 알아둘 필요가 있다. 또, 박막(124)의 패턴부분(125)과 웨이퍼(58)의 정상간의 거리는 약 30미크론이 되도록 정밀하게 조절되어야 한다. 또 웨이퍼(58)는 쳄버(22)의 내부진공 부분내에서 압력을 깨지않고 지지링(122)과 실리콘 박막(124)에 대하여 향상 움직일 수 있어야 한다.
통로(128)(130)에 진공펌프 연결장치를 구비하고 통로(136)로 쳄버(22)내로 통로(128)를 연결함으로써, 제6도에서 선(148)(150)로 표시 한 바와 같이, 쳄버(22)내의 저압 진공을 유지한다.
통로(128)(130)와 같이 두개 이상의 통로를 사용함으로서 쳄버(22)속의 압력을 상대적으로 낮게 Torr 이하로 유지할 수 있게 한다.
이런 진공 밀봉은 전자 빔 쳄버내에 진공을 유지하기 위하여 배어리언 마이크로씰(Varian Microseal)시스템 웨이퍼 수송 및 조작 기구에서 전에 사용된 바 있다. 그러나, 이 구조를 밀봉의 양쪽에서 상대적인 이동을 할 수 있는 동시에 웨이퍼(58)의 상면과 박막(124) 사이의 거리를 추가적으로 정밀하게 유지하는데 사용할 수 있다면, 추가적인 다른 구조는 제거될 수 있을 것이다.
이 추가된 특징을 획득하기 위해, 통로(132)(134)가 사용된다.
통로(132)를 통하여 헬리움이, 통로(134)를 통하여 공기나 질소가 가해진다. 통로(132)(134)를 통한 렐륨 및 공기 또는 질소의 압력을 조정하여, 제6도의 도시와 같이 지점(152)에서 고압이 생성될 수 있다.
노출이 행해지고 있는 민감한 지역인 박막(124) 밑의 지점(154)과 같은 다른 부분에서의 상대적인 저압진공과 관련하여 지점(152)에서의 이러한 고압이 박막(124)과 웨이퍼(58)의 상면간의 거리를 정밀하게 유지한다.
이 거리는 통로(132)(134)를 통과하는 공기 및 헬륨의 압력을 변화시킴으로써 변화시킬 수 있다.
또, 지점(152)에서의 고압은 박막(124)과 웨이퍼(58) 사이의 마찰없는 이동을 허용하는 공기 베어링과 같은 작용을 한다.
이런 움직임에도 불구하고, 개구부(128)(130)에서의 배기는 쳄버(22)속 및 박막(124)의 양쪽에서의 진공을 그대로 유지시킨다.
또 박막(124)의 양쪽에서의 일정한 진공은 박막(124)의 뒤틀림 발생을 방지한다.
제7도 및 7a도에, 제5도 및 제5a도와 제6도에서 기술한 개넘의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 예시에서, 제5도의 링(144)은 박막(124)을 통한 일련의 소공(158)에 의하여 대치된다. 또, 세개의 간극센서(158)가 박막(124)과 웨이퍼(58) 사이의 간극을 감지하기 위하여 포함된다. 이런 간극센서들은 박막(124)과 웨이퍼(58) 사이의 평행한 정열을 이루기 위한 각 센서의 동일한 배압을 구하기 위하여 울트라스텝 1000 포토리도그래피에서 사용한 형들이어도 된다.
제8도 및 제9도에서, 쳄버(22)의 상부에 있는 판(80)과 표적(26)을 지지하는 척크(78) 사이의 공기베어링과 진공밀봉이 도시된다. 표적(26)은 다수의 진공 지지부(160)에 의하여 척크(78)의 함입된 중심에 견고하게 지지되는데, 각 진공 지지부(160)에는 진공펌프(도시되지 않음)에 연결된 척크 중심부의 배기 개구(162)가 있다.
표적(26)을 모터(82)와 또는 직선이동장치(84)로 이동시키고자 할 때는 척크(78)의 함입되지 않은 주변단부가 판(80)위로 미끄러지게 된다. 제6도에 관하여 설명한 것과 유사한 척크(78)의 주변 단부에서의 에어베어링 및 밀봉은, 쳄버(22)속으로 부터의 진공의 손실을 방지하고 판(80)에 대하여 척크(78)가 마찰없이 이동하도륵 한다. 그러나, 이 때에, 단 하나의 진공통로(164)와 단 하나의 공기통로(166)만이 사용된다. 각통로(164)(166)는 척크(78) 저부의 링(168)(170)에 연결된다. 통로(166)속으로의 공기압력 및 통로(164)로 부터의 진공이 제6도에서 설명한 공기베어링 및 밀봉을 발생시킨다.
실제로는 제6도에 도시한 것과 같이 진공을 만들고 더 정확한 방식으로 거리를 조정하기 위하여, 다수의 진공통로(164) 및 링(168)과 다수의 압력통로(166) 및 링(170)을 사용하는 것이 바람직하다.
제10, 11, 12, 13 및 14도 내지 14c도에서, 레이저 시스템(12)이 기술된다 제10도는 단일 레이러빔(24)이 레이저 시스템(12)에 의하여 발생되는 모양을 도시하는데 이 빔(24)은 뒤이어 빔 분할기를 통과하여 두 개의 빔(24)(24A)을 형성하고 두개의 구멍(44)(46)을 통과하여, 촛점렌즈(52)(54)를 통과하여 두개의 거울(48)(50)에 의하여 반사되고 다시 쳄버(22)속으로 두개의 거울(28)(60)에 의하여 반사된다. 두개의 빔(24)(24A)이 사용되는 이유는 프라즈마를 발생시키기 위한 레이저의 소요 출력이 너무 크기 때문에 통상적인 거울 및 촛점장비로 빔을 취급하는 것은 특수 절연체 코팅으로서도 부품 수명이 짧을 수 밖에 없기 때문이다.
쳄버(22)속으로 가해지는 두개의 레이저빔(24)(24A)으로 약 50퍼센트만큼 밀도를 감축시키므로서, 통상의 부품 재질도 그 재질의 정상 사용 수명만큼 사용될 수 있다.
이것은 특히 중요하다. 왜냐하면 레이저빔이 통과하는 어떤 부품의 재질은 교체하기에 너부 고가이기 때문이다.
제11도는 두개의 레이저빔(24)(24A)이 발생하는 방법을 도시하고 제12도는 레이저빔(24)(24A)이 레이저 증폭기를 3회 통과하는 동안 매회의 레이저빔(24)(24A)이 위치 및 모양을 도시한다.
제13도는 제11도에서 기술된 각 주요 부품의 놓인 상태를 3차원적으로 표시한 것이며, 제14a도,14b도 및 14c도는 각각 제13도에서 도시한 3차원 구조의 상면, 정면 및 측면도를 보인다.
제11도를 참조하고, 필요시에는 제12도도 참조하여 개개의 부품을 이후에서 상세히 기술한다. 부품의 참조번호가 제13도 및 14a도 내지 14c도에 추가되었으나 특별한 설명이 주어지지는 않는다.
제11도에서, 통상적인 레이저 발진기(172)는 각극(174)을 통하여 좁은 레이저빔(24)(24A)을 제공한다. 빔(24)은 약 두배로 빔(24)의 싸이즈를 증가시키는 공간필터(180)를 통하여 거울(176)(718)에 의하여 반사된다. 제11도에서 주요 부품들은 제13도 및 제14a, l4b 및 14c도에서의 참조번호로 표시된 것이다. 그러나, 거울(176)(178)과 간극(184)같은 작은 부품들은 이들 도면의 간결성을 증가시키기 위하여 제13, 14a, 14b 및 14c도에서 제거되었다.
공간필터(180)로 부터의 레이저빔(24)은 다시 거울(182)(184)(186)에 의하여 반사되고 레이저빔 증폭기(188)를 통과한다.
증폭기(188)는 한쌍의 플래쉬램프소자(flash lamp element)(192)(194)에 둘러 싸인 네오디뮴(neodymium)으로 도포된 유리 평판으로 구성된다. 레이저 증폭기(188)는 미합중국 특허번호 제3,633,126호의 월리엄 에스 마틴등의 “다중 내 반사면 펌프 레이저”에 기술된 형과 같다. 일반적으로, 레이저 증폭기(188)에 입사되는 레이저 빔(24)은 플래쉬램프(192)(194)를 점등한 결과 유리속에 저장된 에너지를 받는다.
이렇게 하여, 레이저 증폭기(188)를 나오는 레이저빔(24)은 입사되는 레이저빔(24)보다 현저히 더 강력하다.
다음에, 레이저빔(24)은 거울(196)(198)에 의해 방사되어 먼저의 통로를 따라 다시 레이저 증폭기(188)로 되돌아 간다.
레이저빔(24)이 증폭기(188)의 제2도 통로 상에서 나올 때는 제12도의 빔A로 도시된 모양 및 위치가 된다.
다음에, 레이저빔(24)은 거울(200)(202)(204)에 의하여 공간필터(206)에 들어가게 되고, 이 공간필터(206)는 빔(24)의 크기를 모든 방향으로 약1.6배 확대한다. 그 다음, 레이저빔(24)은 거울(208)(210)에 의하여 반사되어 셧터어셈블리(shutter assembly)(212)를 통과한다. 셧터어셈블리(212)는 직선 편광기(linear polarizer)(214), 포켈즈 셀(Pockels cell)(216) 및 제2직선 편광기(218)로 구성되며, 이 제2직선 편광기는 제1편광기(214)에 대하여 90도 각도만큼 회전한 것이다.
포켈즈 셀(216)은 제어장치(20)로 부터의 신호에 의하여 제어되고, 공지된 것과 같이 인가되었을 때는 90도만큼 입사된 빔의 편광을 바꾼다 이렇게, 포켈즈 셀(216)이 인가되면, 빔(24)은 셧터(212)를 계속하여 통과하고 포켈즈 셀(216)이 인가되지 않으면 레이저빔(24)은 편광기(218)에 의하여 막힌다. 셧터(212)는 양방향으로 똑같이 작용하여 어떤 반사된 빔도 발진기(172)에서 시발한 빔의 포켈즈 셀(216)이 인가되지 않았을 때 막힌 것과 꼭같이 막힌다. 이렇게, 제어장치(20)로 부터의 포켈즈 셀(216)용 인가 신호는 아주 짧은 펄스이어야 하며, 발진기(172)에 의하여 발생된 일차빔(24)의 펄스 또는 펄스들의 통과만을 허용하고 그밖의 어떤 반산된 빔들도 막도록 시간 조절되어야 한다.
다음에, 거울(220)(222)(224)은 레이저빔(24)을 두번째로 증폭기(188)을 통과시키고 거울(226)(228)은 이증폭된 빔(24)을 동일한 경로를 따라서 다시 증폭기(188)를 통과시킨다.
두번째로 증폭기(188)를 나올 때는 레이저빔(24)은 제12도에 도시된 빔 B와 같은 모양 및 위치가 된가 공간필터(206)에 의한 증식으로 빔 A의 크기보다 약 1.6배로 빔 B가 더 커진 것에 주의하여야 한다. 또, 거울(222)(224)이 두번째로 레이저빔(24)을 증폭기(188)를 통과시킬 때는 첫번째 통과 때와는 다른 통로를 따라 유리판(190)을 통과하도록 한다.
증폭기(188)로 부터의 출력은 프리즘(230)에 의하여 외곡빔확대기(anamorphic beam expander) (232)속으로 제조사된다. 외곡빔확대기(232)는 세개의 프리즘으로 구성되는데, 한면은 삼각형이고 먼저 언급한 면에 직각인 제2면은 직사각형이다. 세개의 각 프리즘은 빔을 단지 한쪽 방향으로만 확대하도록 작용한다. 이 경우에는 빔확대기(232)의 세개의 프리즘(234)(236)(238)은 레이저빔을 X 방향으로만 확대시킨다.
그런다음 빔확대기(232)로 부터의 빔(24)은 거울(240)에 의해서 빔(24)의 크기를 변화시키지 않는 공간필터(242)를 통과시킨다.
다음에 빔(24)은 거울(244)(246)에 의하여 제2셧터(248)를 통과하며 이 제2셧터는 편광기(250), 포켈즈셀(252) 및 편광기(254)를 포함한다.
셧터(248)는 셧터(212)에 대하여 앞서 기술한 것과 같은 방법으로 작동한다. 모든 반사된 빔들을 정지시키기 위하여는, 장치속의 한쌍의 셧터를 사용하는 것이 바람직한데, 왜냐하면 약간의 빛이 셧터를 통하여 누설되기 때문이다.
다음에 레이저빔(24)은 거울(256)(258)(260)에 의하여 제2외곡빔 확대기(262)를 통과하는데, 이 제2외곡빔 확대기는 프리즘(264)(266)(268)을 포함한다. 확대기(262)는 다시 빔(24)을 방향으로만 확대한다. 빔확대기(262)로 부터 오는 레이저빔(24) 은 증폭기(188)를 다시 통과한다.
이 제3차 통과중에 레이저빔(24)은 제12도에서 빔 C로 표시되어 있는데, 그것은 X 방향으로 크게 확대 되었으나, Y 방향으로는 대체적으로 빔 B의 것과 같은 크기 그대로이다.
또, 거울들은 빔 C가 유리판자(190)를 지날 때 다른 경로를 지나게 하므로서 빔이 그 통로에서의 판자(190)속의 에너지를 모을 수 있도록 한다.
공간필터(180)(206)(242), 외곡빔 확대기(232)(262) 및 유리판자(190)의 단면 크기는 모두 레이저빔(24)이 유리판자(190)의 Y 방향으로는 Y 치수보다 더 크지 않게 하는 반면, X 방향으로는 Y 치수보다 훨씬 더 크게 확대되도록 선정하여야 한다는 것을 명심하여야 한다. 이런 형태의 확대는 레이저빔(24)이 유리판자(190)에 저장된 에너지를 될 수 있는데 까지 많이 흡수하도록 한다.
레이저 빔(24)은 증폭기(188)를 제3차 통과후에 떠나면서 프리즘(278)에 의해 3차 외곡빔 확대기(280)를 통과하는데, 그것은 프리즘(282)(284)(286)으로 구성되어서 빔(24)을 Y 방향으로 확대시키므로써 다시 대체적으로 원형 단면이 되도록 한다.
확대기(280)로 부터 나온 빔(24)은 분리기(isolator)(288)를 통과하여 거울(290)(292)(294)에 의하여 빔분할기(splitter)(296)로 향한다. 빔 분할기(296)는 입사된 레이저빔(24)을 두개의 분리되고 대체적으로 동일 강도의 빔(24)(24A)으로 분할한다. 빔 분할기(296)로 부터의 빔(24)중 하나는 거울(298)(300)에 의하여 조사되어 통공(44)을 통과하여 렌즈(52)로 표적(26)위에 전술한 바와같이 조사된다.
빔 분할기(296)로 부터의 제2의 빔(24A)은 거울(302)(304)(306)에 의하여 렌즈(54)를 통과하여 화강암평판(38)속의 통공(46)을 이용하여 표적 26쪽으로 조사된다.
레이저장치(12)의 작동은 다음 고려점들에 따라 설계된다.
적당한 표적 상에 고첨두치출력(highh peak power) 펄스를 집중시키므로서 강도 높은 펄스의 연질 엑스레이 생산은 연질 엑스레이 석판인쇄 분야에서 중요하게 상업적으로 응용된다. 전술한 미합중국 특허 제4,184,078호에서 기술됐듯이, 네오디뮴레이저펄스는 이 분야에서 사용하기 적합하다. 네오디뮴레이저가 이런 분야의 이용을 위하여 충분한 강도의 펄스를 발생하도록 구성될 때, 하나 이상의 증폭단계가 펄스된, 전형적으로 Q-스윗치된(Q-switched), 네오디뮴 발진기와 관련하며 보통 채용된다. 집약된 장치로도 쉽게 발생 시킬 수 있는 그런 펄스의 증폭도는 영구적인 손상을 입지 않고 레이저펄스의 강도를 건뎌낼 수 있는 증폭장치 뒤에 설치하는 광학적 표면의 성능에 의하여 전형적으로 제한된다. 이것은 레이저 빔 운송의 효율을 개선하기 위하여 다층 절연(dielectric) 광학코팅이 채용될 때 특히 그러하다. 손상을 고려하여 증폭도를 제한하므로써 증폭기 매체는 이런 통과한 레이저 펄스보다 훨씬 더 증폭할 수 있는 가능성을 전형적으로 가지고 있다. 이 잔여증폭은 네오디뮴 내에서 여기된 레이저 상태의 방사붕괴로 인하여 짧은 시간후에 잃어버리는 미사용 레이저 펌프 에너지를 뜻한다. 환언하면, 이 미사용의 이용 가능 에너지는 장치의 효율감소에 해당한다.
이 문제를 최소화하기 위한 한가지 방법은 증폭 직후의 레이저빔의 단면적을 렌즈 및/또는 프리즘으로 확대하는 것이다.
그런 방법은 논바시스템(NOVA system)에터 사용하는데, 그것은 캘리포니아의 리버모어에 있는 로렌스 리버모어 국립연구소에 설치된 것으로서 단일 레이저펄스의 통과로 증폭기에 저장된 에너지의 최고 가능 부분까지의 추출을 가능하게 하는 대형의 펄스된 네오디뮴 장치이다.
이런 방법은 레이저 장치의 광학부품을 집어 넣는데 사용되는 공간에 큰 부담을 안기는데 즉, 출력부품들이 증폭기의 단면보다 모두 상당히 크다는 것이다. 전형적으로, 레이저에 사용되는 광학부품의 생산 비용은 단면적의 증가에 비해 더 급속히 증가하므로 이 방법에 의하면 공간 및 부품의 비용이 다같이 급속히 증가한다.
연질 엑스레이 석판 인쇄의 응용에 있어서, 적당한 포토레지스트 위에 마스크 패턴을 노출시키는데 필요한 모든 엑스레이가 단 일회 펄스로만 포토레지스트에 공급되어야 할 필요는 없다. 네이겔 등은 반복적으로 펄스된 Nd : YAG 레이저(1984년 1428호 응용광학 23)를 사용하는 다중펄스 엑스레이 석판인쇄 노출법을 발표한 적이 있다.
이 작업에서 사용된 레이저 장치는 강도가 낮은 레이저 펄스를 사용한 결과로 10Hz의 펄스 반복율로서도 PBS 포토레지스트에 20분 동안의 노출시간이 소요되었다. 각 레이저 펄스는 증폭기 속의 에너지 저장 시간에 비하여 긴 시간 간격으로 분리되어 있는 것이었다.
이렇게 그 장치는 비효율적이었다.
현대의 광학 스텝반복(step and repeat) 석판인쇄 기계에서는, 만족스러운 포토리지스트 노출을 달성하기 위한 자외선 조사에 필요한 시간은 전형적으로 수백밀리초 대이다 그러므로 엑스레이 스텝반복 석판인쇄 기계는 총 노출 시간이 수백밀리초 또는 그 이하의 상태인 한, 정밀한 선을 제조하는 석판인쇄술을 사용하는데 매력이 있을 것이다. 이렇게, 레이저 장치(12)의 작동에 있어서, 일련의 레이저 펄스는 최고의 석판인쇄장치 효율을 달성할 목적으로 수백밀리초 이내의 시간내로 발진기(172)에 의하여 생산되어야 한다.
엑스레이 생산 및 레이저 장치 효율의 두 가지의 최적화를 위해서 몇가지 요소를 고려할 필요가 있다. 다단의 펄스된 레이저 증폭장치로부터 획득한 에너지의 대부분을 높은 강도로 집중시키는 것을 확실히 하기 위하여, 하나 이상의 공간 필터를 전형적으로 레이저 장치에 포함한다. 공간 필터는 전형적으로 각 촛점거리의 합만큼 거리가 떨어진 한쌍의 블록렌즈로 구성되고, 공통 촛점에 작은 핀홀(pinhole)이 위치한다. (예를들어 응용광학 1978년 2053의 17헌트등 참조). 엑스레이 발생을 위하여 설계된 고첨두치출력 장치에 있어서, 통상 공동 촛점 부근의 레이저 강도가 너무 높아서 공기를 분해시켜 필터를 통한 전송을 불가능하게 한다. 이런 때문에 이런데 사용하는 공간 필터는 전형적으로 진공으로 만든다. 그럼에도 불구하고, 레이저 에너지의 일부분은 핀홀의 측부를 타격하여 프라즈마를 발생시켜 핀홀로 퍼지게 한다.
이런 프라즈마 형성은 플라즈마가 흐뜨러질 때까지 핀홀을 불투명하게 한다.
이 소산 시간은 후속되는 펄스가 일련의 레이저 증폭기를 통하여 전파되는 율을 제한한다. 핀홀벽으로 부터의 고온 물질이 평균속도 50,000cm/sec(약 1.000도 K상당)이면, 직경 200미크론의 전형적인 핀홀이 맑아지는 데는 최소한 200∼400nsec가 필요하게 된다. 이것이 펄스간 간격의 하한선이 된다.
이 하한선은 레이저 표적의 표면에 형성된 엑스레이 방출 플라즈마가 흐뜨러져서 후속의 레이저 펄스에 의한 새로운 엑스레이 방출 프라즈마의 형성을 방해하지 않도록 하는데 소요되는 시간과 일치한다. 고체 표면상에 촛점 맞춰진 레이저 펄스에 의한 고온 플라즈마의 형성은 전형적으로 고체 물질에 작은 분화구의 발생을 수반한다. 이런 분화구속에 촛점 맞춰진 후속 레이저 펄스는 1984. 11. 11에 미합중국 특허출원번호 제669,440호에 기술된 것과 같이 엑스레이 생성 효율이 증가되는 것을 보여준다. 펄스로 펌프되고 플래쉬램프로 구동되는 네오디뮴과 같은 레이저 장치에 있어서, 출력공급원인 전기적 에너지가 저장된 레이저 에너지로 종합적으로 최적 변환되는 것은 플래쉬램프 전류 펄스가 증폭 매체 특유의 레이저 에너지 저장 시간과 거의 동일한 시간 간격을 갖을 때 발생한다. 이것이 최상의 효율을 내기 위한 펄스간 간격의 상한선이 된다.
제15도 및 제16b도와 제16c도를 연결한 것과 같은 제16도에서, 본 발명의 제어시스템(20)을 기술한다.
제어시스템(20)의 심장부는 중앙처리장치(CPU)(308)(310)이다.
CPU(308)는 캘리포니아의 팔로알로에 있는 휴렛 패커드사제의 미니 컴퓨터 HP 300일 수 있고 보통 웨어퍼 조작장치(18)를 제어하기 위하여 사용된다. CPU(310)는 젠덱스제의 8088형 마이크로프로세서 또는 그와 동등한 것으로서 보통 그외의 기계장치를 제어하며 또 장치내의 시간을 제어한다. CPU(308)는 한쌍의 버스(bus)(312)(314)에 연결된다. 버스(312)는 CPU(308)를 웨이퍼 조작장치(18)의 여러 부분 즉, 스테퍼 모터(316), 레이저 인터페로미터(interferometer)(318), 간극조정기구(320) 및 단계작동 기구(stagemotion mechanism)(322)와 같은 부분과 상호 연결시킨다. 버스(314)는 CPU(308) 및 CPU(310)를 연결시키므로서 서로 통신할 수 있도록 한다.
또 프린터(324), 포토멀티플라이어튜브(photo multiplier tube)(PMT)(326) 및 정렬기구(328)가 버스(314)에 연결된다.
CPU(310)는 또 버스(330)에 연결되어 다수의 여러가지 부품들이 CPU(310)로 부터 지시를 받거나 또는 정보를 제공한다.
이들에는 슬래브레이저(slab laser)(332), 시설물(utilities)(334), 발진기(336), 로더(loader)(338), 표적(340), 진단기(diagnostics)(342), 파편 제어기(debris control)(344), 디스플레이(346) 및 키보드(348)가 포함된다.
제16b도 및 제16c도에서, 제15도의 제어장치(20)의 더 상세한 배선도를 도시한다 제16b도 및 제16c도는 제16a도에 도시한 방법으로 놓여야함을 주목하여야 한다. 제16a도에서 제15도의 버스(312) (314)는 버스(312)가 나오는 단일버스(314)로 결합되었다.
CPU(308)는 버스(314)에 결합되어 여러가지 신호를 CPU(310) 및 버스(314)의 좌측의 여러가지 볼록(block)들에 제공한다.
이 블록들은 레이저 인터페로미터 (318)를 포함하고, 그것은 웨이퍼위치 및 에러 (error) 신호를 버스(314)로 제공한다.
정렬회로(328)는 X등작 정렬장치 (328A) 및 Y동작 정렬장치 (328B)로서 도시되고, 그들 각각은 목적지 및 공차 신호를 받고 현재 위치신호를 제공한다 마지막으로 PMT 장치는 버스(314)를 지나 CPU(308)로부터 오는 셋트 이득 및 셋트 발단신호에 응답한다.
버스(312)는 버스(314)를 32비트 인터페이스 회로(350)에 결합시키는데, 그것은 타이밍 신호를 팁틸트(320C)로 도시된 간극 조정회로, 크로스마스크(320A) 및 옵젝트 포지쇼너(320B)에 제공한다.
또, 타이밍 신호는 스테퍼모터(316), 셧터(322A) 및 웨어퍼로드(load) (322B)에 제공되며, 후자의 둘은 제15도에 도시한 단계 동작 장치의 일부를 형성한다.
CPU(310)는 CPU(308)로 부터의 신호에 응답하고 동시에 버스(314)를 지나 신호를 그쪽으로 제공하기도 한다.
또, CPU(310)는 ‘사격준비’신호를 발진기 (336)에 제공하고 발진기 (336)로부터의 ‘사격완료’신호에 응답한다.
발진기 (336)는 레이저 발진기 (172)와 결합된 전자회로이다.
또, CPU(310)는 ‘마스크 장착 및 마스크 제거’신호를 마스크 장착회로(338)에 제공하고 회로(338)로 부터의 ‘마스크준비’신호에 응답한다.
끝으로, CPU(310)는 ‘마스크 장착회로’(338)로부터의 ‘카세트로가라’ 및 ‘Exp Pos로 가라’신호에 응답한다
CPU(310)는 장치 초기화 신호를 장치 (20)내의 여러가지 회로를
(336),(338),(332A),(344),(332B),(342),(334B),(334E),(340A),(340B), (340C),(334A),(334D),(334B), (334C)에 각각 제공한다.
장치 초기화 신호가 발생하면 각 회로는 지정된 기능을 수행하기 위하여 초기화된다.
장치 초기화 신호는 제17a도 및 제17b도에 관하여 이후에 설명하는 장치 (10)의 초기화 동안에 제공된다.
오실레이터(336)는 CPU(310)로 부터의 발사준비 신호와, 증류수회로(334A)로 부터의 증류수 온도 상태신호, 헬름회로(334D)로 부터의 헬름상태신호 및 포커스회로(Focus circuit) (340B)로 부터의 표적상태신호(Target status signal)와 같은 각종 상태 신호들에 응답한다.
모든 상태 신호들이 적합하면, 발진기회로(336)는 발사준비 신호에 따라 레이저 펄스열 (train)을, 앞에서 설명한 바와같이. 공급시키고 CPU(310)에 발사완료신호(Shot Complete signal)를 출력한다.
또한, 발사완료 신호는 파편 제어회로(334), 표적위치로(Target Position circuit) (340) 및 표적장착회로 (Target Load circuit) (340A)에 공급된다.
레이저 펄스 빔 (24) (24A)의 공급을 제어하기 위하여, 발진기회로(336)는 장치 내의 복수개의 신호에 응답하고 복수개의 신호를 공급한다.
발진기회로(336)에 의해 공급되는 신호들은 Q-스위치 개/폐 신호, 인터록 릴레이신호(Interlock Relay Signal), 시작신호, Q 스위치전압설정, PFN 전압설정(Set PFN voltage), 시머 트리거 신호(Simmer Trigger signal), 파이어 Q 스위치 전압신호(Fire Q Switch Voltage Signal), 트리거 램프신호(Trigger Lamps signal), 트리거 포켈스 셀 신호(Trigger「 Pockels Cell signal) 및 증폭기 충전시작 신호(Start Amplifier charge signal)을 포함한다. 발진기(336)는 주전력 연동신호(Main Power or Interlock signal), 도어 연동신호(Door Interlock signal), 열 연동신호(Thermal Interlock signal), 유동연동신호(Flow Interlock signal), Q-스위치 전압 모니터 신호(Q-Switch Voltage Monitor signal), 시머 모니터 신호(Simmer Monitor signal), Q-스위치 모니터 1 및 Q-스위치모니터 2 신호와 PFM 전압 모니터 신호(PFM Voltage Monitor signal)에 응답한다.
제16c도에 있어서, 슬랩증폭기 (slab amplifier) 회로(332A)는 글리콜 및 물 유동상태 신호와 글리콜 및 물 온도 상태 신호뿐만 아니가 진공장치 상태신호, 증류수 유동 상태신호 및 증류수 온도 상태 신호 그리고 포켈즈 셀 회로(322B)로 부터의 포켈즈 셀 상태 신호에 응답한다. 더우기, 슬랩 증폭기회로(332A)는 외부 트리거신호(External Trigger signal), 및 외부제어기 전압신호(External Controller Voltage signal)를 포함하는 외부신호에 응답한다. 슬랩증폭기 회로(332A)에 의해 공급된 다른 정보는 AT 볼트신호, HV 다운 확인신호(HV Down Confirmation signal) 램프 불발신호(Lamp Misfire signal), 도어연동 신호를 포함한다. 슬랩증폭기 (332A)는 램프 업 및 램프 다운신호(Ramp up and Ramp down signals), 트리거 억제 신호(Trigger Inhibit signal)와 레이저 에너지 오프 신호(Laser Energy Off signal), 뿐만 아니라 제11도에 보인 증폭기(188)의 프래쉬램프를 켜는 제어신호들을 공급한다. 또한, 슬랩증폭기 회로(332A)는 HV은 HV 오프신호(HV On and HV Off signal)를 공급한다.
포켈즈 셀 회로(332B)는 CPU(310)로 부터의 시스템 초기치 설정 신호에 응답하며 발진기회로(336)에서 그곳에 공급된 트리거 포켈즈 셀 신호에 답하여 슬랩 증폭기회로(332A)에 포켈즈 셀 상태 신호를 공급한다. 또한, 포켈즈 셀 회로(332B)는 제11도에 보인 바와같이, 포켈즈 셀(216)(252)과 결합된 회로로부터 포켈즈 셀 전압 다운 및 포켈즈 셀 오케이 신호(Pockels Cell Voltage down and Pockels Cell CK signals)를 수신한다.
진단회로(342)는 시스템 초기치 설정신호, 레이저 출력 다이오드, 엑스레이 출력 다이오드, 발진기 출력다이오드, 및 트리거 PC 신호들에 응답하며, 웨이브 플레이트 조절신호(Adjust Wave Plate signal)을 공급한다.
진공제어회로(334E)는 시스템 초기치 설정신호, 노출 탱크 압력신호, 공간필터 압력신호, 펌프 봉입 연동(Pump Enclosure Interlock) 신호 및 도어 연동신호에 응답하며 진공장치 상태 신호를 슬랩 증폭기회로(332A)에 공급하다. 또한, 진공제어회로(334E)는 밸브 개/폐 신호와 펌프 온/오프 신호를 공급한다.
표적장치회로(340A)는 발진기(336)로 부터의 발사 완료신호와 시스템 초기치 설정신호에 응답한다. 또한 표적 장착회로(340A)는 표적존재감지신호 메거진 다운 로우더 감지신호(Sense Magazine Down Loader signal), 메거진 인 업 위치 감지신호(Sense Magazine In Up Position signal)에 응답하며 새 표적장착신호, 헌표적교체 신호(Unload Used Target signal), 표적 메거진 장착신호(Load Target magazine signal) 및 표적 매거진 교체신호(Unload Target Magazine signal)를 공급한다.
포커스 회로(340B)는 콤퓨터(310)로 부터의 시스템 초기치 설정 신호와 표적 위치회로(340C)로 부터의 표적 준비 신호에 응답한다. 또한 포커스 회로(340B)는 Z 위치 표적 감지신호(Sense Z Position Target signal)에 응답하며 표적의 Z 위치감지회로(Sense Z Position of Target signal) 및 표적상태 신호를 공급한다.
표적 위치회로(340C)는 장치 초기치 설정 신호와 발사완료 신호에 응답하여 X 위치증분 신호(Increment X position signal) 및 Y 위치 증분 신호를 표적 기구에 공급한다.
증류수 회로(334A)는 시스템 초기치 설정기호, 발진기 온도감지신호, 발진기 유동 감지기 신호(Oscillator Flow Sensor signal), 슬랩증폭기 온도 감지기 신호 및 슬랩증폭기 유통감지기 신호게 응답한다. 증류수 제어회로(334A)는 전술한 증류수 온도 상태 신호와 증류수 유동 상태신호를 공급한다.
헬름 제어회로(334D)는 시스템 초기치 설정 신호와 입구 밸브 감지 신호 및 헬름 출구 압력감지 시노에 응답한다.
헬름 제어회로(334D)는 발진기 (336)에 헬름 장치 상태 신호를 공급하며 헬름압력을 제어하기 위하여 입구 밸브 개/폐 신호와 헬륨 펌핑 시스템 온/오프 신호(Helium Pumping System On/off signals)를 공급한다.
공기연동 제어회로(Air Interlock control circuit)(334C)는 시스템 초기치 설정신호, 마스크 카세트 아웃신호(Mask Cassette Out signal) 및 마스크 카세트 인 신호(Mask Cassette In signal), 마스크 인 플레이스(Mask In Place)신호 및 외부 도어 폐/개 상태 신호(Outer Door Closed/open Status signal)에 응답한다.
공기 연동제어회로(334C)는 언로우드 스텝퍼 출력 제어신호, 로우드 스텝퍼 출력제어신호, 언로우드 스텝퍼 입력 제어신호 및 로우드 스텝퍼 입력 제어신호를 공급하며 또한, 내부 도어 폐/개 제어신호, 외부도어 폐/개 제어신호, 펌프 아웃 엔트리 제어신호(Pump Out Entry control signal) 및 여압 엔트리 제어신호(pressurized Entry control signal)를 공급한다.
글리콜 및 물 제어회로(334B)는 CPU(310)로 부터의 시스템 초기치 설정신호와 누설검출 1, 누설검출 2, 한쌍의 발진기 유동 감지 신호 및 한쌍의 슬랩 증폭기 유동 감지 신호에 응답하며 글리콜 및 물 온도 상태신호와 글리콜 및 물 유동 상태 신호를 슬랩 증폭기 제어회로(332A)에 공급한다.
파편 제어회로(334)는 장치 초기치 설정 신호와 발사 완료 신호뿐만 아니라 먼지 입자 파편을 차단하기 위하여 박막차페(77)를 표적 위로 이동시키기 위한 전진 차폐신호(Advanced Shield signal)를 공급하기 위한 포켈즈 셀 트리거 신호와 파편 차폐 감지신호에 응답한다.
마스크 장착 제어회로(338B)는 CPU(310)로 부터의 시스템 초기치 설정신호와 마스크 제거 및 마스크 장착 신호들에 응답한다.
또한, 마스크 장착 제어회로(338B)는 카세트 다운 플레이스 1 신호(Cassette Down Place 1 signal)와 마스크 이동 기구에서 공급된 마스크 감지 신호에 응답한다.
마스크 장착 제어회로(338B)는 고 투 카세트 신호 및 고 투 엑스포 위치 신호를 CPU(310)에 공급하며 또한, 전자기 온/오프 신호(Electromagnet On/off signal)를 고 투 마스트 슬롯 신호(Go to Mask Slot signal), 기브 마스크 투 척크 신호(Give Mask to Chuck signal)와 겟 마스크 프럼 척크 신호(Get Mask From Chuck signal)에 공급한다.
제16b 및 16a도를 함께 보면 알 수 있는 바와같이 시스템의 제어는 콤퓨터 (310)와 그 안에 있는 프로그램에 의해 이루어지며 상기 프로그램은 일정한 일을 발생시키기 위하여 일정 시간에 일정 신호를 제공한다.
다른 일들은 일단 시작이 되면, 장치(10) 전체에 걸쳐서 서로간에 또는 일정 변환기(transducer)와 교통 하면서 각양 각색의 제어회로의 각각에 근거를 두고 순서적으로 자동적으로 발생한다.
전체 장치에서 CPU(310)에 의해 일어나는 프로그램 제어의 예들이 제17a, 17b, 18, 19, 20 및 21도에 도시 되어 있다.
제17a 및 17b도를 참조하여 초기치 설정 프로그램이 설명된다.
이 프로그램은 전력이 시스템에 처음 인가될 때마다 수행된다.
첫째, 블록 360에 따라, 모든 전력이 공급되어 있는 지의 여부를 판단한다.
그 답이 ‘아니오’ 이면, 블록 362에 따라, 전력이 공급되어 있지 않음을 지시하는 에러 메세지가 인쇄되며 프로그램 이 포기된다.
블록 360에서, 전력이 공급된 것으로 판단되면 블록 364에 따라, 웨어퍼 조작장치(18)의 척크(60)인 XY 스테이지 (stage)의 위치가 숫자로 나타난다.
다음에, 블록 366에 따라, 모든 스텝퍼 전동기들이 원위치로 복귀되며, 블록 368에 지시된 바와같이, 어떤 전동기 에러가 존재하는지의 여부를 판단한다.
만약 에러가 있으면 에러 메시지가 인쇄되고 프로그램이 포기된다.
전동기 에러가 없으면, 블록 372에 따라, 레이저 안전 연동이 숫자로 나타나고, 블록 374에 따라, 숫자로 나타난 레이저 연동이 정확한지의 여부를 판단한다.
만약 정확하지 않으면, 블록 376에 따라, 프린터가 에러 메시지를 인쇄하며 취급자의 조처를 권고한다.
다음에, 블록 378에 따라, 취급자가 포기를 명했는지의 여부를 판단한다.
만약 그렇게 했으면, 블록 380에 따라 포기 조처를 한다.
블록 378에 취급자가 권고된 보정조처를 취했으면, 블록 372로 되돌아가서 레이저 연동을 다시 숫자로 나타내어 블록 374에 지시된 대로 재검토한다.
블록 374에서 그 연동이 보정된 것으로 판단되면 블록 382에 따라, 증류수를 틀며 메시지가 인쇄되어 이를 취급자에게 알린다.
다음에, 블록 384에 따라, 증류수 중단이 이루어지며 블록 386에 다라, 레이저 니트로겐(laser nitrogen)이 작동되며 메시지가 인쇄되어 취급자에게 그런 조처를 통지한다.
다음에 블록 388에 따라, 레이저 니트로겐 중단이 이루어진다.
다음에, 블록 390에 따라, 글리콜 냉각이 동작되며 메시지를 보내어 이를 취급자에게 통지한다.
그 다음, 블록 392에 따라, 글리콜 중단이 이루어지며 블록 394에 따라 모든 셔터가 닫힌다.
그런뒤에, 블록 396에 지시된 바와같이, 모든 셔터의 폐쇄 여부를 판단한다.
만약 폐쇄되지 않았으며, 블록 398에 따라 에러메시지가 인쇄되며 포기한다.
블록 396에서 모든 셔터가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되었으면, 블록 400에 나타낸 바와같이, 레이저 발진기가 1/2의 전력으로 작동되며 블록 402에 따라 이를 알리는 메시지가 취급자에게 보내진다.
다음에, 블록 404에 따라, 슬랩 증폭기가 1/2의 전력으로 작동되며, 블록 406에 따라, 이를 알리는 메시지가 취급자에게 보내진다.
다음에, 블록 408에 따라, 프로그아암(frog arm)이 동작한다.
“프로그아암”이란 제1a도에 보인 재료조작장치(14), 로보트(28) 및 아암(30)에 부여된 이름이다.
상술한 바와같이, 로보트(28)의 아암(30)은 장치(10)내에시 마스크, 표적 및 웨이퍼를 이동시킨다.
다음에, 블록 410에 따라, 어떤 프로그아암 에러가 있는지의 여부를 판단하고 만약 있으면 에러 메시지를 인쇄하며 포기한다.
블록 410의 판단에서, 프로그아암이 적절히 동작하면, 그 다음에 블록 414에 따라, 2개의 SMIF 포트 엘리베이터(SMIF port elevator)가 상승한다.
SMIF 포트는, 제1도에 보인 용기가 삽입되어 있으며 포트에 있는 물건들을 프로그아암상에 적재시킬 위치로 이동시키기 위한 엘리베이터를 그안에 포함하는 포트이다.
이어서 제17b도에 있는 블록 416에서 SMIF엘리베이터가 상부 위치에 있는지의 여부가 판단된다.
만약 상부 위치에 있지 않으면, 블록 418에 따라, 에러 메시지가 인쇄되며 블록 420에 따라, 취급자는 계속할 것인지 또는 포기할 것인지를 촉구받는다.
블록 422에서 취급자가 포기한 것으로 판단되면, 블록 424로 포기를 지시한다.
블록 422에서 취급자가 계속하길 바라는 것으로 판단되면, 블록 426에 따라 각 SMIF 포트들의 상태가 기억되고 블록 428에서 계속한다.
블록 428에서 표적 메거진 상태가 점검되고 다음에 블록 430에서 표적들이 있는지의 여부를 판단한다.
만약 블록 430에서 표적들이 있지 않으면, 블록 432에 따라, 취급자는 표적들을 1개의 SMIF 포트에 적재할 것을 촉구받는다.
다음에, 블록 434에서, 표적들이 장착될 준비가 되어 있는지의 여부를 판단한다. 만약 준비가 되어 있지않으면, 표적들이 장착될 준비가 된걸로 판단될 때까지 블록 434의 시작으로 되돌아간다.
일단 표적들이 장착될 준비가 되면, 블록 436이 따라, 프로그아암은 표적을 SMIF 포트로부터 저장용기에 장착하고 블록 430으로 되돌아간다.
이 시점에서 표적이 존재하는 것으로 판단한다.
계속해서 블록 438에서 마스크 매거진 상태가 점검되고 블록 430에서, 마스크의 존재여부가 판단된다.
만약 마스크가 존재하지 않으면 블록 442에 따라 취급자로 하여금 마스크를 SMIF 포트에 적재토록 촉구한다. 또한, 메시지는 얼마나 많은 마스크를 적재시킬 것인지를 취급자에게 알린다. 그런뒤, 블록 444에서, 마스크가 장치에 장착될 준비가 되었는지의 여부를 판단한다.
장착 준비가 될 때까지 절차는 블록 444에 머문다.
일단, 마스크가 장치에 장착될 준비가 완료되면, 블록 446에 따라, 프로그아암은 SMIF 포트로 부터 최상단 마스크를 취하라는 지령을 받는다.
다음에 복록 448에 따라 마스크 ID가 용기(tray)로 부터 판독되고, 블록 450에 따라, 프로그아암은 저장용기에 마스크를 저장하고 판독된 ID에 따라 위치를 기록한다.
다음에, 블록 452에 따라, 최후 마스크가 저장되었는지의 여부를 판단한다.
만약 저장되어 있지 않으면 블록 446으로 되돌아가며, 블록 446,448,450,452가, 최후 마스크가 저장용기에 저장되고 마스크 ID 번호에 따라 그 위치가 기록될 때까지 반복된다. 일단, 최후 마스크가 저장되었으면 블록 440으로 복귀한다.
일단, 블록 440에서 마스크가 존재함이 판단되면, 블록 452에 따라, 취급자에게 장치에 초기치가 설정되어 있다는 메시지를 보낸다. 그리고 블록 456에 따라, 메인 메뉴가 표시된다.
그런뒤 초기치 설정 프로그램은 제18도에 보인 바와 같이 주 작동 프로그램으로서 A지점에서 계속된다.
제18도에서, 주 장치 작동 흐름도가 설명된다.
이 흐름도는 표시된 메인 메뉴와 연결되어 사용되어 여기서는 편의상 프로그램 A로 명명된다.
일반적으로, 프로그램 A 즉 장치 작동 프로그램은 취급자가 메인 메뉴에서 선택할 때까지 연속적으로 반복되며, 선택이 이루어졌을 경우에 다른 프로그램 B∼L중의 하나로 분기된다.
그 선택된 프로그램이 실행완료되면, 프로그램 A로 복귀되며 프로그램은 다음의 취급자 명령을 기다린다.
첫째, 블록 458에 따라, 사용자 인터페이스(interface)가 개시된다.
그리고 블록 460에 따라, 스크린이 지워진다.
다음에, 블록 462에 따라, 사용자 메뉴가 표시된다. 다음에, 블록 464에 따라, 사용자 메뉴에 따른 기능 요구가 넣어져 있는지의 여부를 판단한다.
그렇지 못하면 블록 466에 따라, 모든 에러 조건들을 점검하고, 블록 468에서의 판단에 따라, 만약 에러가 통보되어 있으면, 에러 조건을 인쇄하고 포기가 발생한다.
블록 468에서의 판단에 따른 아무런 에러도 통보되지 않으면 블록 464로 복귀한다. 그리고 어떤 기능요구나 에러 보고를 기다린다.
일단 블록 464에서 기능요구가 발견되면, 블록 472∼492(짝수만)에 이어진다.
블록 472∼492(짝수만)의 각각은 각각 요청될 수 있는 다양한 기능을 나타낸다. 기능들중의 하나가 블록472∼492(짝수만)중의 하나에서 발견된 것으로 판단될 때마다 각 프로그램 B~L로 분기한다.
다음의 기능들은 블록 472∼492(짝수만)에 따라 선택될 수 있는 다음의 프로그램과 일치한다.
Figure kpo00002
기계 데이타 장착, 표적 장착 및 기계에 마스크 장착 프로그램을 각각 나타내는 프로그램 B,C및 D의 예가 이후 제19,20 및 21도에 주어 진다.
나머지 프로그램은 제19,20및 21도에 도시된 선과 거기에 첨가된 설명에 따라 프로그램 E∼L을 만들어 낼 수 있다.
제19도에 기록데이타 장착 프로그램 B가 도시되어 있다.
첫째, 블록 494에 따라, 기계데이타를 파일로부터 컴퓨터 (310)와 연결되어 있는 디스크에 싣는다.
다음에, 블록 496에 따라 기계 변수들은 에러 및 상대 점검시에 판단된 정보에 의거하여 수정한다.
최종적으로, 블록 498에 따라, 현재의 기치 작동 변수들이 표시되고 취급자를 위해 인쇄된다.
다음에, 제18도에 도시된 프로그램 A로의 복귀가 행해진다.
제20도에 있어서, 프로그램 C 즉 표적의 장착에 관한 프로그램이 도시되어 있다. 첫째, 블록 500에 따라 표적 저장 공간의 존재 여부를 판단한다.
존재하지 않으면 “표적만적”(“Target storage Full”)이란 메시지가 표시되고 주 프로그램 A로 복귀한다.
블록 500에서 표적 저장 공간이 존재하는 것으로 판단되면, 다음에 블록 504에 따라 전방 SMIF 포트에 표적이 존재하는지의 여부가 판단된다.
존재하지 않으면, 블록 506에서 측면 SMIF 포트에 표적이 존재하는지의 여부를 판단한다.
블록 504와 506에서의 판단이 “없음”(NO)이면, 다음에 블록 508에 따라 취급자는 1개의 SMIF 포트에 표적을 적재할 것을 촉구받고, 블록 510에 따라, 표적이 준비 완료되었는지의 여부를 판단한다.
준비 완료되지 않았으면, 준비 완료 상태가 존재하는 것이 판단될 때까지 블록 510이 지속된다.
그점에서, 클리어(clear) 신호가 발해지고 블록 504로의 복귀가 일어난다. 블록 506에서 표적이 측면 SMIF 포트에 있는 것으로 판단되면, 블록 512에 따라 측면 SMIF 포트가 입력포트로 정의된다.
블록 504에서, 표적이 전방 SMIF 포트에 존재하는 것으로 판단되면 블록 514에 따라, 전방 SMIF 포트는 입력포트로 정의 된다.
이들 두 경우에 있어서, 블록 516에 이어지며 프로그아암은 Z 즉 수직 방향으로 SMIF 판 높이까지 이동 할 것을 명받는다. 다음에 블록 518에서, 프로그아암은 블록 512 또는 514에서 지정된 입력포트로 회전할 것을 명받는다. 그런뒤, 블록 520에서, 프로그아암은 지정된 입력포트에서 SMIF 판에 닿도록 연장된다. 그리고 블록 522에서, 프로그아암은 승강기를 내린다. 다음에, 블록 524에서 프로그아암은 수축(retract)되고 블록 526에서 승강기가 하강했는지의 여부를 판단한다. 만약 아니면, 블록 528에 지시된 바와 같이 에러메시지가 인쇄되고, 블록 530에 지시된 바와같이 포기가 발생한다.
블록 526에서 승강기가 하강되어 있는 것으로 판단되었으면, 다음에 블록 532에 따라 최상단 표적의 위치가 결정된다.
다음에 블록 534에 따라, 프로그아암이 이 표적을 사용 장소로 이동시키기 위하여 필요한 Z 거리를 계산하고 블록 536에 따라 프로그아암이 소량의 여유량을 뺀 계산된 높이만큼 이동한다. 다음에, 블록 538에 따라 프로그아암이 표적용기까지 연장되어 블록 540에서, 프로그아암은 여유량 만큼 위로 이동된다.
다음에, 블록 542에 따라, 진공장치가 열려서 프로그아암이 하강하여서 표적을 취할 수 있으며, 블록 544에 따라, 프로그아암이 중심부로 수축된다. 그런뒤, 블록 546에서 프로그아암은 저장영역으로 회전되며, 블록 548에서 프로그아암은 저장용기까지 연장된다 그런뒤 블록 550에서 진공 척크가 닫혀서 표적이 저장될수 있으며 블록 552에서 프로그아암은 하강하여 표적을 놓아준다. 그리고 블록 554에서 프로그아암은 길을 비켜주기 위해 중심부로 되 수축된다.
다음에, 블록 556에서 더 이상의 표적이 존재하는지의 여부를 판단한다. 만약 없으면, 표적 적재가 완료 되었다는 메시지를 표시하고 주 프로그램 A로 복귀한다. 만약 블록 556에서 적재될 표적이 더 있는 것으로 판단되면 블록 560에서 표적 공간이 있는지의 여부를 판단한다.
만약 없으면, 블록 562에 따라, “표적만적”이란 메시지가 표시되고 주 프로그램 A로 복귀된다.
만약 블록 560에서 추가의 저장 공간이 있는 것으로 판단되면, 블록 564에서 프로그아암이 입력포트로 다시 회전하여 돌아가 블록 536으로 복귀한다. 그리고 블록 536으로 시작되는 동일한 공정이 블록 558 또는 블록 562 다음에 주 프로그램으로 복귀하는 때가 올때까지 반복된다.
제21도에는 마스크를 기계에 적재하는 것에 관한 프로그램 D가 도시되어 있다.
프로그램 D는 표적 대신 마스크에 대해 동작한다는 점과 블록 544와 블록 546 사이에 블록 566,568,570,572가 추가된다는 점을 제외하고는 프로그램 C와 동일하다. 블록 566은 블록 544에서 중심부로 수축된 프로그아암이 바아코드 판독기로 회전함을 나타내며, 블록 568에 따라 프로그아암이 바아코드 판독기까지 연장된다 그 다음에, 블록 570에서 마스크 ID가 바아코드 판독기에 판독되고 블록 572에서 그 ID가 저장 위치에 연관해서 기억된다. 그런뒤 프로그램은 상술한 바와같이 블록 546에 이어지며 블록 546에서 프로그아암이 저장영역으로 회전되어 마스크가 저장된다.

Claims (19)

  1. 원하는 출력빔에 비하여 좁고 낮은 에너지의 레이저빔을 마련하기 위한 레이저빔 발진기와 ; 한쪽 방향으로 제 1거리 및 직각 방향으로 전기한 제 1거리보다 훨씬 긴 제 2거리의 레이저빔 에너지의 증폭용 통로(190)를 갖는 표면 펌프(face pumped) 레이저 증폭기(188)와 ; 전기통로(190)의 일부분(제 2도의 좌측부분)을 따라 전기한 증폭기(188)를 통하여 전기 발진기(172)에 의해서 발생되는 전기 레이저빔을 방향조절해 주기 위한 제1레이저빔 방향조절수단(174 내지 186, 196 내지 230)을 포함하는 고에너지 레니저빔 발생기(12)에 있어서, 빔(24)의 크기를 전기빔(24)의 한개의 축에 연하여 전기한 제1거리보다 더 크지 않고 또 다른 축에 연하여서는 전기한 제1 및 제2거리 사이 까지 확장하는 빔 확장수단(232 및 262)과 또 전기한 통로(190)의 전기한 제1부분(제12도의 좌측)과 교차하지 않는 전기통로(190)의 제 2부분(제12도의 우측)을 따라 전기한 확장된 레이저빔(24)이 전기한 증폭기(188)를 통과하도록 하는 방향재조절 수단(240,244,246,256,258,260,270,272)을 포함하는 제2레이저빔 방향조절수단(232내지 306)을 특징으로 하는 고에너지 레이저빔 발생기.
  2. 제1항에 있어서, 빔 확장기수단(232 및 262)은 외곡 빔 확장기 (anamorphic beam expander)(234,235 및 238 및 264,266 및 268)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고에너지 레이저빔 발생기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2방향조절수단(232 내지 306)은 전기한 다른 축을 따라 확장된 것과 같은 크기로 전기한 제1축을 따라서 전기한 증폭기(188) 통로(190)를 나오는 전기한 빔(24)을 확장하는 제2빔 확장기수단(280)을 또 포함하는 것을 특징으로 하는 고에너지 레이저빔 발생기.
  4. 제1항에 있어서, 제1빔 확장기수단(232 및 262) 및 제2빔 확장기수단(280)은 각각 외곡 빔 확장기(234,236 및 238,264,266 및 268 및 282,284 및 286)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고에너지 레이저빔 발생기.
  5. 제1항에 있어서, 제1빔 확장기수단(232 및 262) 및 제2빔 확장기수단(280)은 각각 다수의 삼각형 프리즘(234,236 및 238;264,266 및 268 및 282,284 및 286)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고에너지 레이저빔 발생기.
  6. 최초 레이저빔(24)을 마련하는 레이저 발진기(172)와, 광 에너지가 펌프되며 일정한 높이로 서로 거리가 떨어져 있고 전기한 일정한 높이보다 더 크며 직각인 일정 폭으로 된 단면을 갖는 두개의 주표면(main face)이 있는 유리판자(190)와 ; 제1증폭 레이저빔(A 및 B)을 얻기 위하여 전기한 판자(190)의 주표면들 사이의 제1통로(제12도의 좌측부분)을 통하도록 전기한 발진기(172)에서 마련된 전기한 레이저빔(24)을 방향조절하는 제1방향조절수단(174 내지 186, 196 내지 230)을 포함하는 고출력 레이저빔(24)을 발생하기 위한 레이저빔 발생기에 있어서, 확장된 레이저빔(C)을 얻기 위하여 전기한 높이보다 작은 칫수로 전기한 높이 방향으로 또 전기한 높이보다 더 크나 전기한 폭보다는 더 작은 칫수로 전기한 폭 방향으로 전기한 제1증폭 레이저빔(A 및 B)을 확장하는 수단(232 및 262)과 ; 전기한 고출력 레이저빔(24,24A)을 얻기 위하여 전기한 판자(190)의 주표면들 사이의 전기한 제1통로(12도의 좌측부분)로 부터 멀리 떨어진 제2통로(12도의 우측부분)를 통하도록 전기한 확장된 레이저빔을 방향조절하는 제2방향조절수단(270 내지 276)을 특징으로 하는 고출력 레이저빔(24)을 발생하기 위한 레이저빔 발생기.
  7. 제6항에 있어서, 제1방향조절수단(174 내지 186, 196 내지 230)은 셧터수단(shutter means)(212)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 발생기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 제2방향조절수단(270 내지 276)이 셧터수단(252)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 발생기.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 고출력 레이저빔(24,24A)을 얻기 위하여 전기한 높이보다 더 큰 칫수로 전기한 높이 방향으로 확장된 레이저빔(C)을 확장하기 위한 제2수단(280)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 발생기.
  10. 제9항에 있어서, 제1확장수단(232 내지 262)과 전기한 제 2확장수단(280)은 각각 외곡 빔 확장기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 발생기.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서, 확장수단(232 내지 262)은 외곡 빔 확장기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 발생기.
  12. 제6항 또는 제7항에 있어서, 제1방향조절수단(174 내지 186, 196 내지 230)은 대체적으로 대칭적인 형태로 가해진 레이저빔을 확장하기 위한 제1 및 제2빔 확장수단(180)(206)과 ; 전기한 높이보다 작은 칫수의 제1확장 레이저빔을 얻기 위하여 전기한 제1확장수단(180)에 전기한 발진기 (172)가 제공한 레이저빔(24)을 제공하기 위한 수단(174,176,178)과; 최초 증폭된 레이저빔(A)을 얻기 위하여 전기한 제1통로 (제12도의 좌측)의 제1부분에 연하여 전기한 판자(190)를 통하도록 전기한 제1확장 레이저빔 (A)을 방향 조절하는 수단(182, 184, 186, 196, 198)과 ; 전기한 높이와 대체적으로 동일한 치수의 제2확장 레이저를 얻기 위하여 전기한 제2빔 확장수단(206)을 통하도록 전기한 최초 증폭 레이저빔(A)을 마련하는 수단(200 내지 204)과 ; 전기한 제1증폭 레이저빔(B)을 얻기 위하여 전기한 제1통로(제12도의 좌측)의 전기한 제1부분과 다른 제2부분에 연하여 전기한 판자(190)를 통하도록 전기한 제2확장 레이저빔을 방향조절하는 수단(208,210,222 내지 228)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 발생기.
  13. 제12항에 있어서, 제1 및 제2 빔 확장수단(180 내지 206)은 공간 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 발생기.
  14. 제12항에 있어서, 제1통로(제12도의 좌측)의 전기한 제1 및 제2부분은 서로 인접하며 전기한 판자(190)의 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 레이저빔 발생기.
  15. 광 에너지가 펌프되며 두개의 사이는 일정한 높이로 서로 거리가 떨어져 있고 전기한 일정한 높이에 직각이며 더 큰 일정폭으로 된 단면을 갖는 두개의 주표면이 있는 유리판자(190)를 포함하는 표면 펌프되는 레이저빔 증폭기(188)를 사용하여 고출력 레이저빔(24,24A)을 발생시키기 위한 방법에 있어서, 전기한 방법은 최초 레이저빔을 발생하는 단계와 ; 증폭 레이저빔(B)을 얻기 위하여 전기한 판자(190)의 주표면 사이의 제1통로(제12도의 좌측)를 통하도록 전기한 최초 발생 레이저빔을 방향조절하는 단계를 포함하는데, 확장 레이저빔(C)을 얻기 위하여 전기한 폭보다는 작고 전기한 높이보다는 큰 칫수로 전기한 폭 방향으로 그리고 전기한 높이보다 작은 칫수로 전기한 높이 방향으로 전기한 증폭 레이저빔을 확장하는 단계와; 전기한 고출력 레이저빔(24,24A)을 얻기 위하여 전기한 판자(190)의 주표면 사이에 전기한 제1통로(제12도의 좌측)로 부터 먼 제2통로(제2도의 우측)를 통하도록 전기한 확장 레이저빔(C)을 방향조절하는 단계를 특징으로 하는 표면 펌프된 레이저빔 증폭기(188)를 사용하여 고출력 레이저빔 (24,24A)을 발생시키기 위한 방법.
  16. 제15항에 있어서, 최초 발생 레이저빔을 방향조절하는 전기한 단계는 최초 레이저빔을 대칭적으로 확장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 레이저빔을 발생시키기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서, 최초 레이저빔을 대칭적으로 확장하는 전기한 단계는 전기한 판자(190)의 주표면들 사이의 전기한 제1 및 제2통로(제12도의 빔 B 및 C의 통로들)와 다른 제3통로(제12도의 빔 A의 통로)를 통하도록 전기한 대칭적으로 확장된 레이저빔을 방향조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 레이저빔을 발생시키기 위한 방법.
  18. 제17항에 있어서, 제3통로를 통하도록 전기한 레이저빔을 방향조절하는 전기한 단계는 전기한 높이와 대체적으로 동일한 칫수로 전기한 빔을 대칭적으로 확장하기 위한 공간 필터(180)(206)를 통하도록 전기한 레이저빔을 방향조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 레이저빔을 발생시키기 위한 방법.
  19. 제15항 내지 제18항중의 어느 한 항에 있어서, 확장 레이저빔(C)을 방향조절하는 전기한 단계는 전기한 폭과 연관된 방향쪽으로의 칫수와 대체적으로 같도록 전기한 높이 방향으로 전기한 판자(190)로부터 획득한 전기한 레이저빔을 확장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 레이저빔을 발생시키기 위한 방법.
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