KR101985331B1

KR101985331B1 - 노광 장치 및 노광 장치를 위한 조정 방법

Info

Publication number: KR101985331B1
Application number: KR1020177014355A
Authority: KR
Inventors: 징루 선
Original assignee: 상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트(그룹) 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2019-06-03
Also published as: CN105549327B; WO2016066076A1; CN105549327A; KR20170077190A; JP2017534918A; US20170322493A1; TW201627775A; JP6649951B2; US10197919B2; TWI584081B

Abstract

한 쌍의 평행하는 평면인 광 입사면(341, 381, 171)과 광 출사면(312, 352, 132)를 구비한 광학 시스템인 조정 장치를 제공하며, 상기 조정 장치는 노광 장치에 배치된다. 상기 조정 장치(3)는 적어도 하나의 쐐기 렌즈(34, 38, 17, 13)와 복수 개의 광학 렌즈들(31, 32, 33, 35, 36, 37, 14, 15, 16)을 포함하고, 적어도 한 쌍의 인접 렌즈들의 상대적인 위치 조정을 통해, 적어도 하나의 초점면을 조정하고 노광 장치의 해당 시야의 전력과 위치를 승산하기 위해 사용된다. 또한, 상기 조정 장치에 해당하는 조정 방법을 제공하고, 상기 조정 방법은 상기 초점면을 조정하고 노광 장치의 해당 시야의 전력과 위치를 승산하기 위해 사용된다.

Description

노광 장치 및 노광 장치를 위한 조정 방법{ADJUSTING DEVICE AND ADJUSTING METHOD FOR EXPOSURE DEVICE}

본 발명은 노광 장치와 방법에 관한 것으로, 구체적으로 노광 장치를 조정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

평판 디스플레이 기술이 빠르게 진화하여 크기가 증가한 평판 디스플레이가 생산되고 있다. 시야(FoV)가 큰 대물렌즈를 이용한 노광을 통해 생산 수율을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 그러나, 대물 광학 시스템을 위해 시야를 확대하면 설계, 생산, 및 그 외 다른 측면의 어려움이 증가된다. 대안으로서, 소정 방식으로 배열된 몇 개의 적절한 대물렌즈의 동일 크기의 시야들을 합하여 요구되는 큰 시야는 얻을 수 있다. 사용되는 대물렌즈의 수는 요구되는 시야의 크기에 의해 결정된다. 이러한 방법은 광학적 처리와 생산상의 어려움을 경감하고 높은 호환성과 유연성을 제공하면서, 큰 시야에 대한 수요를 충족시킬 수 있다.

그러나, 상기 방법에 따르면, 개별 대물렌즈의 성능과 조립 공차 때문에 개별 대물렌즈의 이미지 위치가 의도한 위치에서 벗어난다. 또한, 크기가 큰 마스크는 중력에 의해 변형됨으로써, 광 감성 기판의 표면에 편차가 생길 수 있다. 이런 이유 때문에, 상기 총 시야의 질을 높이기 위해, 사용하는 대물렌즈 각각에 의도한 위치에 맞게 시야를 조정하기 위한 별도의 조정 장치를 구비한다.

스캐닝 방향으로 소정의 변위량만큼 앞쪽에 투사 영역들을 발생하되, 상호 인접하는 투사 영역의 단부들은 스캐닝 방향에 직각인 방향으로 서로 중복되는 다중 투사 광학 시스템들을 구비한 스캐닝 노광 장치를 다중 렌즈 스캐닝 노광 장치라 부른다. 이와 같은 다중 렌즈 스캐닝 노광 장치를 이용하여, 마스크를 다중 조명 슬릿을 통해 비추고, 상기 마스크를 광 감광 기판과 함께 상기 조명 슬릿의 배열 방향에 직각인 방향으로 스캔함으로써, 각각의 조명 슬릿에 해당하는 다중 투사 광학 시스템은 마스크 상의 패턴을 상기 광 감광 기판으로 노광한다.

특허 출원 공보 제 JP2005331694A호는 직각 반사기들이나 일군의 쐐기형 판들을 이동하여 초점면을 조정할 수 있는 노광 장치를 개시한다. 직각 반사기들을 이동하여 초점면을 조정하면, 이미지 면과 객체 면의 최적 위치가 변화되고 따라서 초점 깊이가 감소한다. 초점면 조정을 위해 쐐기형 판들을 수직으로 이동하는 상기 방법에 따르면, 두 개의 쐐기형 판들간 거리가 변화하여, Y 방향으로 이미지 면의 병진 변위가 발생한다. 평행하는 판들을 회전하여, 이러한 변환을 상쇄시킬 필요가 있다. 상기 평행한 두 개의 판들을 각각 X 방향과 Y 방향으로 회전하면 상기 이미지는 수평 방향으로 이동할 수 있다. 무초점 광학 시스템을 구성하는 세 개의 하프 렌즈 중 어느 하나를 이동하여 배율을 조정할 수 있지만, 동시에 상기 초점면을 변화시키게 되어 상기 무초점 광학 시스템을 이용하여 초점면 변화를 상쇄할 필요가 있다.

특허 출원 공보 제 US20020005940호는 두 개의 렌즈를 구비하는 무초점 광학 시스템의 축 이동을 통해 배율을 조정하고, 세 개의 렌즈를 구비하는 무초점 광학 시스템을 이동하여 초점면을 조정할 수 있는 노광 장치를 개시한다. 두 개의 렌즈를 구비하는 상기 무초점 광학 시스템의 축 이동을 통한 배율 조정은 초점면을 변화시키고, 세 개의 렌즈를 구비하는 상기 무초점 광학 시스템을 이동을 토한 초점면 조정은 배율의 변화를 유발한다. 따라서 초점면 조정과 배율 조정 어느 하나를 실시하려면 이들 작업을 실시하는 상기 두 개의 장치가 관여된다.

따라서, 현재 초점면 조정과 배율 조정은 별개의 조정 장치들을 이용하여 실시되고, 바람직하지 못한 크로스 토크를 발생하여 이 크로스 토크를 다른 장치를 이용하여 상쇄할 필요가 있게 된다. 결국, 조정 절차가 복잡해진다.

본 발명의 목적은 별다른 변화를 유발하지 않고도, 초점면, 배율, 위치 조정을 개별적으로 또는 동시에 실행할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 입사면과 상기 입사면에 평행인 광 출사면을 가지는 광학 시스템인 조정 장치를 제공한다. 상기 광학 시스템은 노광 장치에 배치된다. 상기 조정 장치는 적어도 하나의 쐐기 렌즈 및 복수 개의 광학 렌즈를 구비하되, 상기 렌즈들 중 적어도 한 쌍의 인접 렌즈들의 상대적인 위치를 변화시켜, 상기 노광 장치에 해당하는 시야(FoV)에 대한 초점면, 배율, 및 위치 중 적어도 하나를 조정 가능하다.

또한, 상기 조정 장치는 광원, 마스크, 투사 광학 시스템, 및 감광 기판을 구비할 수 있고, 상기 조정 장치는 마스크와 투사 광학 시스템 사이, 또는 투사 광학 시스템과 감광 기판 사이, 또는 투사 광학 시스템 내부에 위치하며, 상기 광원은 마스크 상의 패턴을 조사하여, 상기 패턴의 이미지를 형성하고 이후 상기 패턴의 이미지는 상기 조정 장치에 의해 광 경로 조정을 받게 되어 상기 감광 기판 상으로 투사 및 노광된다.

또한, 상기 투사 광학 시스템은 적어도 하나의 다이슨 광학 시스템을 구비하고, 상기 다이슨 광학 시스템은 직각 반사기, 렌즈, 오목 반사기를 구비할 수 있다.

또한, 상기 조정 장치는 상기 적어도 하나의 다이슨 광학 시스템 중 인접하는 다이슨 광학 시스템들 사이, 또는 상기 다이슨 광학 시스템 중 하나에서 직각 반사기와 렌즈 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 조정 장치는, 제1 베벨과 제1 쐐기 각을 가지는 제1 쐐기 렌즈; 제2 베벨 및 상기 제2 베벨에 대향하는 제1 곡면을 가지며, 상기 제2 베벨은 제1 베벨에 인접하고 평행하며, 상기 제2 베벨은 상기 제1 쐐기 각을 가지며, 상기 제1 곡면은 제1 곡률 반경을 가지는, 제1 광학 렌즈; 제2 곡면 및 상기 제2 곡면에 대향하는 제3 곡면을 가지며, 상기 제2 곡면은 제1 곡면에 인접하고 제1 곡률 반경과 동일하거나 유사한 제2 곡률 반경을 가지며, 상기 제3 곡면은 제3 곡률 반경을 가지는, 제2 광학 렌즈; 및 상기 제3 곡면에 인접한 제4 곡면을 가지며, 상기 제4 곡면은 제3 곡률 반경과 동일하거나 유사한 제4 곡률 반경을 가지는, 제3 광학 렌즈를 구비할 수 있다.

또한, 상기 조정 장치의 제1 쐐기 각은 0.5° 내지 10° 범위에 있을 수 있다.

또한, 상기 제1 곡률 반경, 제2 곡률 반경, 제3 곡률 반경, 및 제4 곡률 반경 각각은 200 내지 2000mm 범위에 있을 수 있다.

또한, 상기 조정 장치는, 제1 베벨 및 제1 쐐기 각을 가지는 제1 쐐기 렌즈; 제2 베벨 및 상기 제2 베벨에 대향하는 제1 곡면을 가지며, 상기 제2 베벨은 제1 베벨에 인접하고 평행하며, 상기 제2 베벨은 상기 제1 쐐기 각을 가지며, 상기 제1 곡면은 제1 곡률 반경을 가지는, 제1 광학 렌즈; 제2 곡면 및 상기 제2 곡면에 대향하는 제3 곡면을 가지며, 상기 제2 곡면은 제1 곡면에 인접하고 제1 곡률 반경과 동일하거나 유사한 제2 곡률 반경을 가지며, 상기 제3 곡면은 제3 곡률 반경을 가지는, 제2 광학 렌즈; 제4 곡면 및 상기 제4 곡면에 대향하는 제3 베벨을 가지며, 상기 제4 곡면은 상기 제3 곡면에 인접하고 제3 곡률 반경과 동일하거나 유사한 제4 곡률 반경을 가지며, 상기 제3 베벨은 제1 베벨에 평행하고 제2 쐐기 각을 가지는, 제3 광학 렌즈; 및 제4 베벨과 상기 제2 쐐기 각을 가지며, 상기 제4 베벨은 상기 제3 베벨에 인접하고 상기 제1 베벨에 평행한, 제2 쐐기 렌즈를 구비할 수 있다.

본 발명은 또한 조정 장치에 사용될 조정 방법을 제공하며, 상기 조정 방법은 조정 장치를 노광 장치에 배치하는 단계를 포함한다. 상기 조정 장치는 입사면과 상기 입사면에 평행인 광 출사면을 가지는 광학 시스템이고, 적어도 하나의 쐐기 렌즈 및 복수 개의 광학 렌즈를 구비한다. 상기 조정 방법은 상기 렌즈들 중 적어도 한 쌍의 인접 렌즈들의 상대적인 위치를 변화시켜, 상기 노광 장치에 해당하는 시야의 초점면, 배율, 및 위치 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 조정 장치는 제1 쐐기 렌즈, 제1 광학 렌즈, 제2 광학 렌즈, 및 제3 광학 렌즈를 구비할 수 있고, 상기 제1 쐐기 렌즈는 제1 베벨과 제1 쐐기 각을 가질 수 있다.

또한, 상기 초점면은 상기 제1 쐐기 렌즈를 상기 제1 베벨의 방향으로 이동함으로써 조정된다.

또한, 상기 배율은 제1 광학 렌즈, 제2 광학 렌즈, 및 제3 광학 렌즈 중 하나 또는 그 이상을 광 축을 따라 이동함으로써 조정된다.

또한, 상기 배율은 제1 광학 렌즈, 제2 광학 렌즈, 및 제3 광학 렌즈 중 하나 또는 그 이상을 광 축을 따라 이동하고, 배율 조정시 초점면의 변화가 없도록 상기 제1 쐐기 렌즈를 상기 제1 베벨의 방향으로 이동함으로써 조정된다.

또한, 상기 위치는, 상기 조정 장치를 전체적으로 기울이거나 상기 제1 쐐기 렌즈를 광 축에 대해 회전함을 통해 감광 기판상에 노광된 이미지를 병진 조정 또는 회전 조정함으로써 조정된다.

또한, 상기 조정 장치는 제4 베벨과 제2 쐐기 각을 가지는 제2 쐐기 렌즈를 더 구비할 수 있고, 상기 제4 베벨은 상기 제1 베벨에 평행하다.

또한, 상기 초점면은, 상기 제1 쐐기 렌즈 또는 상기 제2 쐐기 렌즈를 상기 제1 베벨의 방향으로 서로에 대해 이동함으로써 조정될 수 있다.

또한, 상기 배율은 제1 광학 렌즈, 제2 광학 렌즈, 및 제3 광학 렌즈 중 하나 또는 그 이상을 광 축을 따라 이동함으로써 조정될 수 있다.

또한, 상기 배율은 제1 광학 렌즈, 제2 광학 렌즈, 및 제3 광학 렌즈 중 하나 또는 그 이상을 광 축을 따라 이동하고, 배율 조정시 초점면의 변화가 없도록 상기 제1 쐐기 렌즈 및 상기 제2 쐐기 렌즈 중 하나 또는 그 이상을 상기 제1 베벨의 방향으로 이동함으로써 조정될 수 있다.

또한, 상기 위치는, 상기 조정 장치를 전체적으로 기울이거나 상기 제1 쐐기 렌즈 및/또는 상기 제2 쐐기 렌즈를 노광 광 축에 대해 회전함을 통해 감광 기판상에 노광된 이미지를 병진 조정 또는 회전 조정함으로써 조정될 수 있다.

본 발명은 또한 광원, 마스크, 감광 기판, 및 상기에서 정의된 조정 장치를 구비하는 노광 장치를 제공한다. 상기 광원은 상기 마스크 상의 패턴을 조사하여 상기 패턴의 이미지를 형성하고, 상기 패턴의 이미지는 이후 조정 장치에 의해 광 경로 조정을 받고 감광 기판상에 투사 및 노광된다.

종래 기술에 비해, 본 발명은 조정시 다른 변화를 일으키지 않고 초점면 조정, 배율 조정, 및 지속적인 병진 조정을 개별적으로 또는 동시에 실시할 수 있는, 고유하게 구성된 일련의 조정 장치들을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따라 구성된 노광 장치의 광학 시스템의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조정 장치의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조정 장치의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조정 장치의 초점면 조정을 개략적으로 도시한다.
도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조정 장치의 초점면 조정을 개략적으로 도시한다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조정 장치의 배율 조정을 개략적으로 도시한다.
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조정 장치의 배율 조정을 개략적으로 도시한다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조정 장치의 병진 조정을 개략적으로 도시한다.
도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조정 장치의 병진 조정을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조정 장치의 구조를 개략적으로 도시한다.

본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명할 것이다. 본 발명의 특징과 장점은 첨부된 청구 범위뿐만 아니라 하기 상세한 설명으로부터 보다 더 명확해질 것이다. 오로지 상기 실시예를 보다 용이하고 명확하게 설명하기 위해, 도면은 반드시 일정 비율로 제시된 게 아니라 간단한 형태로 제시됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 노광 장치의 광학 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 노광 장치는 광원(1), 마스크(2), 노광 장치(3), 다이슨 광학 시스템(10), 다이슨 광학 시스템(11), 및 감광 기판(12)을 포함한다. 상기 다이슨 광학 시스템(10)은 직각 반사기(4), 렌즈(5), 및 오목 반사기(6)를 포함한다. 상기 다이슨 광학 시스템(11)은 직각 반사기(7), 렌즈(8), 및 오목 반사기(9)를 포함한다. 마스크(2)와 직각 반사기(4) 사이에 위치한 상기 조정 장치(3)는, 대체로, 서로 평행한 두 개의 단부면(즉, 입사면과 광 출사면)을 구비한 무초점 광학 시스템이다. 즉, 상기 시스템은 광 초점이 없으므로, 상기 시스템을 통과하는 광을 수렴하는 효과가 없다. 상기 조정 장치(3)는 도 1에서 참조번호 없이 점선으로 도시된 몇몇 다른 위치에 구비될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 조정 장치(3)는 이미지 필드 조정이 허용되는 임의의 광 경로상에 배열될 수 있다. 상기 광원(1)은 마스크(2) 상의 패턴을 조사함으로써, 상기 패턴의 이미지를 형성하고 이후 조정 장치와 다이슨 광학 시스템들(10, 11)을 통해 상기 패턴 이미지는 감광 기판(12)상에 노광된다.

상기 노광 장치는 적어도 한 개의 다이슨 광학 시스템을 구비할 수 있다. 도 1에서는 상기 노광 장치가 두 개의 다이슨 광학 시스템들, 즉 다이슨 광학 시스템들(10, 11)을 가지는 것으로 도시되어 있지만, 이는 단지 노광 장치를 용이하게 설명하기 위함이고 다이슨 광학 시스템의 수는 2개로 한정되지는 않는다. 또한, 실질적인 필요에 따라, 상기 다이슨 광학 시스템(들)을 다른 광학 시스템(들)로 대체할 수도 있다.

실시예 1

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조정 장치(3)를 도시하며, 상기 조정 장치(3)의 두께는 H1이고 서로 평행하는 입사면(341)과 광 출사면(312)을 포함한다. 상기 조정 장치는, 제1 베벨(342) 및 제1 쐐기 각(θ1)을 가지는 제1 쐐기 렌즈(34); 제2 베벨(331) 및 상기 제2 베벨(331)에 대향하는 제1 곡면(332)을 가지며, 상기 제2 베벨(331)은 제1 베벨(342)에 인접하고 평행하며, 상기 제2 베벨(331)은 상기 제1 쐐기 각(θ1)을 가지며, 상기 제1 곡면(332)은 제1 곡률 반경(R1)을 가지는, 제1 광학 렌즈(33); 제2 곡면(321) 및 상기 제2 곡면(321)에 대향하는 제3 곡면(322)을 가지며, 상기 제2 곡면(321)은 제1 곡면(322)에 인접하고 평행하며 제1 곡률 반경(R1)과 동일하거나 유사한 제2 곡률 반경(R2)을 가지며, 상기 제3 곡면(322)은 제3 곡률 반경(R3)을 가지는 제2 광학 렌즈(32); 및 상기 제3 곡면(322)에 인접한 제4 곡면(311)을 가지며, 상기 제4 곡면(311)은 제3 곡률 반경(R3)과 동일하거나 유사한 제4 곡률 반경(R4)을 가지는 제3 광학 렌즈(31)를 구비한다.

상기 조정 장치(3)에서, 제1 곡률 반경(R1), 제2 곡률 반경(R2), 제3 곡률 반경(R3), 및 제4 곡률 반경(R4) 각각은 200 내지 2000mm 범위 내에 있다. 상기 조정 장치(3)의 렌즈 구성요소들은 자외선 고투과 물질로 형성된다. 조정 장치(3)의 제1 쐐기 각(θ1)은 0.5° 내지 10° 범위에 있다.

상기 광학 렌즈들(31, 32, 33) 각각은 전체적으로 혹은 부분적으로 원형이고, 이들 광학 렌즈의 표면 곡률 방향은 도 2a에 도시된 방향에 한정되지 않는다. 상기 조정 장치(3)의 광 경로에서, 상기 렌즈들(31 내지 34)은 렌즈(31)에서 렌즈(34) 순서로 또는 렌즈(34)에서 렌즈(31) 순서로 정렬될 수 있다. 상기 광학 렌즈들(31, 33)은 평면-볼록 렌즈이거나 평면-오목 렌즈 일 수 있다. 상기 광학 렌즈(32)는 양볼록렌즈, 양오목렌즈, 또는 메니스커스 렌즈일 수 있다. 상기 조정 장치(3)의 쐐기면들은 도 2a에 도시된 바와 같은 지향성을 가질 수 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 쐐기 렌즈(34)는 자신의 베벨에 평행한 방향으로 이동 가능하기 때문에, 상기 광 경로에서 쐐기 렌즈(34)의 두께가 변화될 수 있다. 이로써, 조정 장치(3)에서 광이 진행하는 길이가 변화하고 따라서 초점면에 변화를 초래한다. 또한, 상기 쐐기 렌즈(34)가 자신의 베벨에 평행한 방향으로 이동하는 동안, 광학 렌즈(33)와 쐐기 렌즈(34)간의 기중 이격 거리가 동일하게 유지됨으로써, 초점면 조정이 이미지의 수평 이동을 초래하지는 않는다.

사용자는 실질적인 필요에 따라 조정 장치(3)의 위치를 선택할 수 있다. 상기 조정 장치(3)를 마스크(2)와 직각 반사기(4) 사이에 구비하면, 상기 반사기에 대한 최적 위치를 변경할 수 있고, 상기 조정 장치(3)를 감광 기판과 직각 반사기(7) 사이에 구비하면, 상기 감광 기판에 대한 최적 위치를 변경할 수 있다.

초점면 조정의 감도는, 쐐기 렌즈(34)를 형성하는 소재의 굴절률과 제1 베벨(342)의 제1 쐐기 각(θ1)에 비례한다. 상기 소재와 제1 쐐기 각(θ1)을 적절히 선정함으로써, 조정 범위 및 조정 정확성에 대해 상기 노광 장치의 광학 시스템이 갖춰야 하는 요건에 따라 적절한 초점면 조정 감도를 제공할 수 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 광학 렌즈들(31, 32)간의 기중 이격 거리와 광학 렌즈들(32, 33)간의 기중 이격 거리, 둘 다 또는 어느 하나를 변화시킴으로써, 상기 광학 시스템의 배율을 변경할 수 있다. 또한, 상기 쐐기 렌즈(34)를 자신의 베벨에 평행한 방향으로 이동하게 되면, 상기 기중 이격 거리(들)를 변경함으로써 유발되는 초점면의 변화를 제거할 수 있고, 따라서 다른 결과를 초래하지 않고도 배율 조정을 할 수 있다.

배율 조정의 감도는 상기 기중 이격 거리(들)의 수정 값(들)과 관련되고, 상기 두 개의 기중 이격 거리들 어느 하나에 의해 결정되는 감도는 이 기중 이격 거리를 정의하는 두 개의 광학 렌즈들의 소재와 곡률 반경에 관련된다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 광학 렌즈들(31, 32)간의 기중 이격 거리에 의해 결정되는 감도는 광학 렌즈(31)의 소재, 광학 렌즈(31)의 곡률 반경(R4), 광학 렌즈(32)의 소재, 및 광학 렌즈(32)의 곡률 반경(R3)에 관련된다. 광학 렌즈들(32, 33)간의 기중 이격 거리에 의해 결정되는 감도 역시 마찬가지이다. 상기 노광 장치의 광학 시스템의 설계시, 조정 범위와 조정 정확성에 대한 요건에 따라 소재와 곡률 반경 조합을 적절히 선택하여, 상기 광학 시스템의 역학, 제어 등의 감도를 최적화할 수 있다. 제조되는 조정 장치(3)에 대해, 서로 다른 기중 이격 거리를 선택하여 서로 다른 감도를 얻을 수 있다. 설계시, 상기 두 개의 기중 이격 거리가 서로 다른 감도를 가지도록 곡률 반경과 소재를 선택할 수 있다. 이와 같이, 고감도 이격 거리 및 저감도 이격 거리, 둘 다 또는 어느 하나를 조정함으로써, 서로 다른 시나리오에 적합한 서로 다른 조정 감도를 얻을 수 있다.

도 5a 및 5B는 상기 조정 장치(3)의 병진 조정을 나타내는 개략도이다.

조정 장치(3)는 전체적으로 병렬 판과 같은 기능을 하기 때문에, 조정 장치(3)를 X축에 대해 회전하면 이미지 면이 Y축 방향으로 이동하게 되고, 조정 장치(3)를 Y축에 대해 회전하면 X축 방향으로 이미지의 병진 변이가 발생할 수 있다. 도 5a와 도 5b는 상기 조정 장치(3)의 Y축에 대한 회전으로 인한 이미지 면의 X 방향 이동 및 상기 조정 장치(3)의 X축에 대한 회전으로 인한 이미지 면의 Y 방향 이동을 도시한다. 여기서 상기 X축과 Y축 방향 이동량은 각각 ΔX 및 ΔY로 나타낸다.

병진 조정의 감도는 상기 네 개의 렌즈(31, 32, 33, 34)의 총 두께(H1)와 이들 소재의 총 굴절률에 비례한다. 유사하게, 서로 다른 감도는 서로 다른 소재와 렌즈 두께를 선정함으로써 얻을 수 있다.

또한, 상기 조정 장치(3)는 회전 조정을 실시할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 노광 광 경로 축에 대해 상기 제1 쐐기 렌즈를 회전시키면 감광 기판상의 패턴 이미지를 회전시킬 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같은 조정 장치(3)의 구체적인 실시예의 상세한 데이터는 하기 표 1에 요약되어 있다. 조정 장치(3)의 네 개의 렌즈는 모두 자외선의 고투과를 허용하는 일반적인 용융 실리카를 이용하여 제조된다. 광학 렌즈(31)는 800mm의 곡률 반경을 가지는 평면-오목 렌즈이다. 상기 광학 렌즈(32)는 상기 광학 렌즈(31)에 인접하는 면에서는 800mm의 곡률 반경을 가지고, 상기 광학 렌즈(33)에 인접하는 면에서는 900mm의 곡률 반경을 가지는 양볼록 렌즈이다. 상기 광학 렌즈(33)는 900mm의 곡률 반경을 가진다. 상기 쐐기 렌즈(34)는 쐐기 각이 5°이고, 상기 광학 렌즈(33)는 쐐기 렌즈(34)에 인접한 측에 5°의 쐐기 각을 가진다. 조정 장치(3)에서 상기 네 개의 렌즈들의 중심 두께는 각각 15mm, 15mm, 15mm, 및 10mm이다. 광학 렌즈들(31, 32)간의 기중 이격 거리는 1.5 mm이고, 광학 렌즈들(33, 34)간의 기중 이격 거리는 0.5 mm이다. 또한, 표 1에 나타난 바와 같이, "무한대"라 기재된 곡률 반경들은 해당 렌즈 면들이 평평함을 나타내고, 네 개의 렌즈들 사이의 공간은 공기로 채워져 있으며, 상기 곡률 반경들과 중심 두께들은 모두 측정 단위가 mm이다.

렌즈 번호	곡률 반경	소재	쐐기 각	중심 두께	기중 이격 거리
31	무한대	용융 실리카	없음	15	1.6
31	800	공기	없음	15
32	800	용융 실리카	없음	15
32	-900	공기	없음	15	1.5
33	-900	용융 실리카	없음	15	1.5
33	무한대	공기	5°	15	0.5
34	무한대	용융 실리카	5°	10
34	무한대	공기	없음	10

상기 조정 장치(3)는 초점면 조정, 배율 조정, 및 병진 조정을 실시할 수 있다. 쐐기 렌즈(34)를 자신의 베벨과 평행한 방향으로 이동시키고, 광 경로에서 쐐기 렌즈(34)의 두께 증가나 감소를 통해 조정 장치(3)에서 진행하는 빛의 진행 길이를 변경함으로써, 초점면을 조정할 수 있다. 광학 렌즈들(31, 32)간의 기중 이격 거리와 광학 렌즈들(32, 33)간의 기중 이격 거리, 둘 다 혹은 어느 하나를 변경하여 광학 시스템의 배율을 바꿀 수 있다. 또한, 쐐기 렌즈(34)를 자신의 베벨에 평행한 방향으로 이동시키면, 상기 기중 이격 거리(들)의 변경으로 인한 초점면의 변화를 제거할 수 있고, 이로써 다른 결과를 초래하지 않고도 배율 조정을 할 수 있다. 또한, 병렬 판과 같이 기능하는 조정 장치(3) 전체를 X축에 대해 회전하면, 이미지 면을 Y축으로 이동시킬 수 있고, 조정 장치(3) 전체를 Y축에 대해 회전하면, 이미지를 X축으로 병진 변위시킬 수 있다.

표 1에서 제시된 상세 데이터에 따라 구성된 조정 장치(3)에 대한 초점면 조정 감도는 28.125 nm/㎛이다. 즉, 쐐기 렌즈를 각이 5°인 자신의 베벨에 평행한 방향으로 사선으로 위로 1㎛ 이동하면, 상기 초점면은 28.125 nm 만큼 짧아질 것이다. 이러한 감도는 상대적으로 낮은 수치라서, 기계적, 제어적 요구사항이 엄격하지 않다. 따라서, 정확한 초점면 조절이 용이하다.

광학 렌즈들(31, 32)간의 기중 이격 거리에 대한 배율 조정 감도는 0.57 ppm/㎛이다. 즉, 상기 기중 이격 거리를 10㎛ 증가하면 배율을 5.7 ppm 만큼 증가시킬 수 있다. 광학 렌즈들(32, 33)간의 기중 이격 거리에 대한 배율 조정 감도는 -0.53 ppm/㎛이다. 즉, 상기 기중 이격 거리를 10㎛ 증가하면 시스템 배율은 5.3 ppm 만큼 감소하게 될 것이다. 상기 두 개의 기중 이격 거리들의 절대적 감도 수치가 상호 비슷해지는 것은 동일한 소재와 유사한 곡률 반경을 사용하기 때문이다. (광학 렌즈(31)의 축 방향 이동을 통해) 광학 렌즈들(31, 32)간의 기중 이격 거리를 변경하게 되면, 미세 배율 조정을 할 수 있다. (광학 렌즈(32)의 축 방향 이동을 통해) 상기 두 개의 기중 이격 거리를 반대 방향으로 동시에 변경하면, 11ppm/10㎛ 같이 높은 감도를 얻을 수 있다. 상기 배율 조정으로 인하여 초점면에 약간의 변화가 일어나지만, 쐐기 렌즈(34)를 사용하여 초점면 보상 조정을 실시하면 이러한 변화를 상쇄시킬 수 있다.

표 1의 데이터에 따라 구성된 조정 장치(3)에 의한 이미지 면 이동의 감도는 17.6 nm/μrad이다. 즉, 조정 장치(3) 전체를 X축에 대해 1μrad 만큼 회전하면, 이미지 면이 Y축 방향으로 17.6nm 이동하게 되고, 유사하게, 조정 장치(3) 전체를 Y축에 대해 1μrad 만큼 회전하면, 이미지 면이 X축 방향으로 17.6nm 이동할 것이다.

실시예 2

실시예 1과는 달리, 도 2b에 도시된 바와 같이, 두께가 H2이고, 서로 평행인 입사면(381)과 광 출사면(352)을 가지는, 실시예 2에 따른 조정 장치(3)는 제1 베벨(382) 및 제1 쐐기 각(θ1)을 가지는 제1 쐐기 렌즈(38); 제2 베벨(371) 및 상기 제2 베벨(371)에 대향하는 제1 곡면(372)을 가지며, 상기 제2 베벨(372)은 제1 베벨(382)에 인접하고 평행하며, 상기 제2 베벨(372)은 상기 제1 쐐기 각(θ1)을 가지며, 상기 제1 곡면(372)은 제1 곡률 반경(R1)을 가지는, 제1 광학 렌즈(37); 제2 곡면(361) 및 상기 제2 곡면(361)에 대향하는 제3 곡면(362)을 가지며, 상기 제2 곡면(361)은 제1 곡면(372)에 인접하고 제1 곡률 반경(R1)과 동일하거나 유사한 제2 곡률 반경(R2)을 가지며, 상기 제3 곡면(362)은 제3 곡률 반경(R3)을 가지는, 제2 광학 렌즈(36); 및 상기 제3 곡면(362)에 인접한 제4 곡면(351)을 가지며, 상기 제4 곡면(351)은 제3 곡률 반경(R3)과 동일하거나 유사한 제4 곡률 반경(R4)을 가지는, 제3 광학 렌즈(35)를 구비한다.

상기 조정 장치(3)에서, 제1 곡률 반경(R1), 제2 곡률 반경(R2), 제3 곡률 반경(R3), 및 제4 곡률 반경(R4) 각각은 200 내지 2000mm 범위 내에 있다. 상기 조정 장치(3)의 렌즈들은 자외선 고투과 물질로 형성된다. 조정 장치(3)의 제1 쐐기 각(θ1)은 0.5° 내지 10° 범위에 있다.

본 실시예의 나머지 구조적 특징은 실시예 1과 동일하다. 상기 광학 렌즈들(35, 36, 37) 각각은 전체적으로 혹은 부분적으로 원형이고, 이들의 표면 곡률 방향은 도 2b에 도시된 방향에 한정되지 않는다. 상기 조정 장치(3)의 광 경로에서, 상기 렌즈들(35 내지 38)은 렌즈(35)에서 렌즈(38) 순서로 또는 렌즈(38)에서 렌즈(35) 순서로 정렬될 수 있다. 상기 광학 렌즈들(32, 37)은 평면-볼록 렌즈 또는 평면-오목 렌즈일 수 있다. 상기 광학 렌즈(36)는 양볼록 렌즈, 양오목 렌즈, 또는 메니스커스 렌즈일 수 있다. 상기 조정 장치(3)의 쐐기면들은 도 2b에 도시된 바와 같은 지향성을 가질 수 있다.

도 3b에 도시된 조정 장치(3)에 의한 초점면 조정은 도 3a에 도시된 바와 같은 방식으로 실행되고, 도 4b에 도시된 조정 장치(3)에 의한 배율 조정은 도 4a에 도시된 바와 같은 방식으로 실행되므로, 이에 따른 세부 사항은 도3A 및 도 4a를 참조할 수 있고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 5a 및 도 5b는 실시예 1에 따른 조정 장치(3)에 의한 병진 조정과 실시예 2에 따른 조정 장치(3)에 의한 병진 조정을 도시한다.

병진 조정의 감도는 상기 네 개의 렌즈(35, 36, 37, 38)의 총 두께 H2와 이들 소재의 총 굴절률에 비례한다. 유사하게, 서로 다른 소재와 렌즈 두께를 선정함으로써 서로 다른 감도를 얻을 수 있다.

또한, 상기 조정 장치(3)는 회전 조정을 실시할 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 노광 광 경로 축에 대해 상기 제1 쐐기 렌즈를 회전시키면 감광 기판상의 패턴 이미지를 회전시킬 수 있다.

실시예 3

실시예 1과 실시예 2와는 달리, 도 6에 도시된 바와 같이, 두께가 H3이고, 서로 평행인 입사면(171)과 광 출사면(132)을 가지는, 실시예 3에 따른 조정 장치(3)는 제1 베벨(172) 및 제1 쐐기 각(θ1)을 가지는 제1 쐐기 렌즈(17); 제2 베벨(161) 및 상기 제2 베벨(161)에 대향하는 제1 곡면(162)을 가지며, 상기 제2 베벨(161)은 제1 베벨(172)에 인접하고 평행하며, 상기 제2 베벨(161)은 상기 제1 쐐기 각(θ1)을 가지며, 상기 제1 곡면(162)은 제1 곡률 반경(R1)을 가지는, 제1 광학 렌즈(16); 제2 곡면(151) 및 상기 제2 곡면(151)에 대향하는 제3 곡면(152)을 가지며, 상기 제2 곡면(152)은 제1 곡면(162)에 인접하고 제1 곡률 반경(R1)과 동일하거나 유사한 제2 곡률 반경(R2)를 가지며, 상기 제3 곡면(152)은 제3 곡률 반경(R3)를 가지는, 제2 광학 렌즈(15); 제4 곡면(141)과 상기 제4 곡면(141)에 대향하는 제3 베벨(142)을 가지며, 상기 제4 곡면(141)은 상기 제3 곡면(152)에 인접하고 제3 곡률 반경(R3)과 동일하거나 유사한 제4 곡률 반경(R4)를 가지며, 상기 제3 베벨(142)은 상기 제1 베벨(172)에 평행하고 제2 쐐기 각(θ2)을 가지는, 제3 광학 렌즈(14); 및 제4 베벨(131)과 제2 쐐기 각(θ2)을 가지며, 상기 제4 베벨(131)은 상기 제3 베벨(142)에 인접하고 상기 제1 베벨(172)에 평행한, 제2 쐐기 렌즈(13)을 구비한다.

본 실시예에 따른 조정 장치(3)에서는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 초점면 조정, 배율 조정, 그리고 병진 조정에 더하여, 제1 쐐기 렌즈(17)와 제2 쐐기 렌즈(13) 중 어느 하나는 초점면 조정을 실시하는데 사용될 수 있고, 나머지 하나는 광 축에 대한 회전을 함으로써 이미지 면을 수평 회전시킬 수 있다.

본 실시예의 나머지 구조적 특징은 실시예 1또는 실시예2와 동일하며 여기서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 실시예 1, 실시예 2, 그리고 실시예 3 각각에 따른 초점면 조정, 배율 조정, 및 병진 조정은 함께 또는 따로 이용할 수 있다.

요약하면, 본 발명은, 조정시 다른 변화, 예를 들면, 초점면 조정시 이미지 면의 이동이나 배율 조정시 초점면의 변화를 일으키지 않고 초점면 조정, 배율 조정, 및 지속적인 병진 조정을 개별적으로 또는 동시에 실시할 수 있는, 고유하게 구성된 일련의 조정 장치들을 제공한다.

상기 설명은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명일 뿐, 발명의 범위가 이에 제한되지 않는다. 관련 기술 분야의 당업자들이 본 발명의 범위 내에서 개시된 본 발명의 주제 및 이에 대한 특징에 대해 실시한 모든 등가의 치환이나 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

1: 광원 2: 마스크
3: 조정 장치 4: 직각 반사기
5: 렌즈 6: 오목 반사기
7: 직각 반사기 8: 렌즈
9: 오목 반사기 10: 다이슨 광학 시스템
11: 다이슨 광학 시스템 12: 감광 기판
31: 광학 렌즈 32: 광학 렌즈
33: 광학 렌즈 34: 쐐기 렌즈
35: 광학 렌즈 36: 광학 렌즈
37: 광학 렌즈 38: 쐐기 렌즈
ΔX: X 방향 이동량 ΔY: Y 방향 이동량
13: 쐐기 렌즈 14: 광학 렌즈
15: 광학 렌즈 16: 광학 렌즈
17: 쐐기 렌즈

Claims

입사면과 상기 입사면에 평행인 광 출사면을 가지며 노광 장치에 배치되는 광학 시스템인 조정 장치에 있어서,
적어도 하나의 쐐기 렌즈; 및
복수 개의 광학 렌즈를 구비하고,
상기 렌즈들 중 적어도 한 쌍의 인접 렌즈들의 상대적인 위치를 변화시켜, 상기 노광 장치에 해당하는 시야에 대한 초점면, 배율, 및 위치 중 적어도 하나를 조정가능하며,
상기 조정 장치는
제1 베벨 및 제1 쐐기 각을 가지는 제1 쐐기 렌즈;
제2 베벨 및 상기 제2 베벨에 대향하는 제1 곡면을 가지며, 상기 제2 베벨은 제1 베벨에 인접하고 평행하며, 상기 제2 베벨은 상기 제1 쐐기 각을 가지며, 상기 제1 곡면은 제1 곡률 반경을 가지는, 제1 광학 렌즈;
제2 곡면 및 상기 제2 곡면에 대향하는 제3 곡면을 가지며, 상기 제2 곡면은 제1 곡면에 인접하고 제1 곡률 반경과 동일한 제2 곡률 반경을 가지며, 상기 제3 곡면은 제3 곡률 반경을 가지는, 제2 광학 렌즈;
제4 곡면 및 상기 제4 곡면에 대향하는 제3 베벨을 가지며, 상기 제4 곡면은 상기 제3 곡면에 인접하고 제3 곡률 반경과 동일한 제4 곡률 반경을 가지며, 상기 제3 베벨은 제1 베벨에 평행하고 제2 쐐기 각을 가지는, 제3 광학 렌즈; 및
제4 베벨과 상기 제2 쐐기 각을 가지며, 상기 제4 베벨은 상기 제3 베벨에 인접하고 상기 제1 베벨에 평행한, 제2 쐐기 렌즈를 구비함을 특징으로 하는 조정 장치.
제1항에 있어서,
상기 조정 장치는 광원, 마스크, 투사 광학 시스템, 및 감광 기판을 구비하고,
상기 조정 장치는 마스크와 투사 광학 시스템 사이, 또는 투사 광학 시스템과 감광 기판 사이, 또는 투사 광학 시스템 내부에 위치하며,
상기 광원은 마스크 상의 패턴을 조사하여, 상기 패턴의 이미지를 형성하고 이후 상기 패턴의 이미지는 상기 조정 장치에 의해 광 경로 조정을 받게 되어 상기 감광 기판 상으로 투사 및 노광됨을 특징으로 하는 조정 장치.
제2항에 있어서,
상기 투사 광학 시스템은 적어도 하나의 다이슨 광학 시스템을 구비하고, 상기 다이슨 광학 시스템은 직각 반사기, 렌즈, 오목 반사기를 구비함을 특징으로 하는 조정 장치.
제3항에 있어서,
상기 조정 장치는 상기 적어도 하나의 다이슨 광학 시스템 중 인접하는 다이슨 광학 시스템들 사이, 또는 상기 다이슨 광학 시스템 중 하나에서 직각 반사기와 렌즈 사이에 배치됨을 특징으로 하는 조정 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 쐐기 각은 0.5° 내지 10° 범위에 있음을 특징으로 하는 조정 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 곡률 반경, 제2 곡률 반경, 제3 곡률 반경, 및 제4 곡률 반경 각각은 200 내지 2000mm 범위에 있음을 특징으로 하는 조정 장치.
삭제
삭제
삭제
조정 방법에 있어서, 조정 장치를 노광 장치에 배치하는 단계를 포함하되,
상기 조정 장치는 입사면과 상기 입사면에 평행인 광 출사면을 가지는 광학 시스템이고, 적어도 하나의 쐐기 렌즈 및 복수 개의 광학 렌즈를 구비하며,
상기 조정 장치는 제1 쐐기 렌즈, 제1 광학 렌즈, 제2 광학 렌즈, 및 제3 광학 렌즈를 구비하되, 상기 제1 쐐기 렌즈는 제1 베벨과 제1 쐐기 각을 가지고,
상기 제1 광학 렌즈는 제2 베벨 및 상기 제2 베벨에 대향하는 제1 곡면을 가지며, 상기 제2 베벨은 제1 베벨에 인접하고 평행하며, 상기 제2 베벨은 상기 제1 쐐기 각을 가지며, 상기 제1 곡면은 제1 곡률 반경을 가지고,
상기 제2 광학 렌즈는 제2 곡면 및 상기 제2 곡면에 대향하는 제3 곡면을 가지며, 상기 제2 곡면은 제1 곡면에 인접하고 제1 곡률 반경과 동일한 제2 곡률 반경을 가지며, 상기 제3 곡면은 제3 곡률 반경을 가지고,
상기 제3 광학 렌즈는 제4 곡면 및 상기 제4 곡면에 대향하는 제3 베벨을 가지며, 상기 제4 곡면은 상기 제3 곡면에 인접하고 제3 곡률 반경과 동일한 제4 곡률 반경을 가지며, 상기 제3 베벨은 제1 베벨에 평행하고 제2 쐐기 각을 가지며,
제4 베벨과 상기 제2 쐐기 각을 가지며, 상기 제4 베벨은 상기 제3 베벨에 인접하고 상기 제1 베벨에 평행한, 제2 쐐기 렌즈를 더 포함하고,
상기 조정 방법은 렌즈들 중 적어도 한 쌍의 인접 렌즈들의 상대적인 위치를 변화시켜, 상기 노광 장치에 해당하는 시야의 초점면, 배율, 및 위치 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 조정 방법.
삭제
제11항에 있어서,
상기 초점면은 상기 제1 쐐기 렌즈를 상기 제1 베벨의 방향으로 이동함으로써 조정됨을 특징으로 하는 조정 방법.
제11항에 있어서,
상기 배율은 제1 광학 렌즈, 제2 광학 렌즈, 및 제3 광학 렌즈 중 하나 또는 그 이상을 광 축을 따라 이동함으로써 조정됨을 특징으로 하는 조정 방법.
제11항에 있어서,
상기 배율은 제1 광학 렌즈, 제2 광학 렌즈, 및 제3 광학 렌즈 중 하나 또는 그 이상을 광 축을 따라 이동하고, 배율 조정시 초점면의 변화가 없도록 상기 제1 쐐기 렌즈를 상기 제1 베벨의 방향으로 이동함으로써 조정됨을 특징으로 하는 조정 방법.
제11항에 있어서,
상기 위치는, 상기 조정 장치를 전체적으로 기울이거나 상기 제1 쐐기 렌즈를 광 축에 대해 회전함을 통해 감광 기판상에 노광된 이미지를 병진 조정 또는 회전 조정함으로써 조정됨을 특징으로 하는 조정 방법.
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노광 장치에 있어서,
광원, 마스크, 감광 기판 및 제6항 또는 제7항 중 어느 한항에 따라 정의되는 조정 장치를 구비하되,
상기 광원은 상기 마스크 상의 패턴을 조사하여 상기 패턴의 이미지를 형성하고, 상기 패턴의 이미지는 이후 조정 장치에 의해 광 경로 조정을 받고 감광 기판상에 투사 및 노광됨을 특징으로 하는 노광 장치.