KR100486073B1

KR100486073B1 - 조명계, 투영노광장치 및 디바이스의 제조방법

Info

Publication number: KR100486073B1
Application number: KR10-2002-0044348A
Authority: KR
Inventors: 츠지토시히코
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2005-04-29
Also published as: KR20030010568A; KR20050002699A; CN1400507A; TW594847B; US6919951B2; DE60217771T3; EP1280008B1; CN1199086C; DE60217771D1; DE60217771T2; US20030031017A1; KR100478683B1; EP1280008B2; EP1280008A3; EP1280008A2

Abstract

본 발명은, 균일한 조도로 조명영역을 조명하는 조명계로서, 조명영역위에 충돌하는 광의 광강도무게중심은 광선의 중심과 일치하는 것을 특징으로 하는 조명계를 개시한다. 조명계는, 제 1반사형 인티그레이터와, 제 1반사형 인티그레이터로부터의 광속을 피조명면위에 서로 중첩하는 제 1집광미러계와, 광원과 제 1반사형 인티그레이터사이에 배치된 제 2반사형 인티그레이터와, 제 2반사형 인티그레이터로부터의 광속이 제 1반사형 인티그레이터위에 서로 중첩하는 제 2집광미러계와를 포함한다. 또한, 본 발명은 이러한 조명계를 가진 노광장치와, 그를 이용하는 디바이스의 제조방법을 개시한다.

Description

조명계, 투영노광장치 및 디바이스의 제조방법{ILLUMINATION SYSTEM, PROJECTION EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 일반적으로 조명계에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 파장 200-100nm의 극단자외선(EUV:extreme ultraviolet)영역 또는 X선 영역의 광원을 이용하여, 예를 들면 액정디스플레이(LCD)용 유리기판 또는 반도체웨이퍼용 단결정기판 등의 가공품을 노광하는 조명계, 노광장치 및 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.

미세패턴을 가진 반도체회로소자를 생산하는 방법의 예로서, 파장 13.4nm의 EUV광을 이용하는 축소투영노광법이 있다. 이 방법에 의해, 회로패턴이 형성된 마스크 또는 레티클(본 발명에서 교환가능하게 이용될 수 있음)을 EUV광으로 조명하고, 마스크의 패턴의 상을 웨이퍼면위에 축소투영함으로써,그 표면위의 레지스트를 노광하여, 패턴을 전사한다.

투영노광장치의 해상도 R는 노광광원의 파장 λ과 비례상수 k1에 의거하여 다음의 방정식에 의해 주어진다.

R = k1×(λ/NA) ...(1)

한편, 일정의 결상성능이 유지될 수 있는 초점범위는 초점의 깊이를 칭한다. 초점의 깊이 DOF는 비례상수 k2에 의거하여 다음의 방정식에 의해 주어진다.

DOF = k1×(λ/NA²) ...(2)

도 18은 종래의 EUV축소투영노광장치(1000)의 주요부분의 개략도이다. 도 18에서, (1001)은 EUV광의 발광점을 나타낸다. (1002)는 EUV광속을 나타내고, (1003)은 필터를 나타낸다. (1004)는 제 1회전포물선미러이고, (1005)는 반사형 인티그레이터이다. (1006)은 제 2차회전포물선미러를 나타내고, (1007)은 반사형 마스크를 나타낸다. (1008)은 투영광학계를 구성하는 복수의 미러계를 나타내고, (1009)는 웨이퍼를 나타낸다. (1010)은 마스크스테이지를 나타내고, (1011)은 웨이퍼스테이지를 나타낸다. (1012)는 원호형상 애퍼추어를 나타내고, (1013)은 레이저광원을 나타낸다. (1014)는 레이저집광광학계를 나타내고, (1017)은 진공용기를 나타낸다. 도 19는 마스크(1007)위의 조명영역(1015)과 노광을 행한 원호형상 영역(1016)사이의 관계를 설명하는 평면도이다.

따라서, 노광장치(1000)는 광원부(1013, 1014), 조명광학계(즉, 제 1회전포물선미러(1004), 반사형 인티그레이터(1005), 제 2회전포물선미러(1006)), 반사형 마스크(1007), 투영광학계(1008), 웨이퍼(1009), 마스크를 탑재한 스테이지(1010), 웨이퍼를 탑재한 스테이지(1011), 마스크와 웨이퍼의 정밀정렬을 위한 정렬기구(도시하지 않음), EUV광의 감쇠를 회피하기 위하여 광학계전체를 진공에서 유지시키는 진공용기(1017), 배기장치(도시하지 않음) 등을 포함한다.

조명광학계에서, 발광점(1001)으로부터의 EUV광(1002)은 제 1회전포물선미러(1004)에 의해 집광되고, 반사형 인티그레이터(1005)위에 투영되고, 이에 의해 2차광원이 생성된다. 2차광원으로부터의 EUV광은 제 2회전포물선미러에 의해 서로 집광되어 중첩되고, 이에 의해 마스크(1007)를 균일하게 조명한다.

반사형 마스크(1007)는 전사패턴을 형성하기 위하여 다층막 반사미러위에 EUV흡수체 등으로 이루어진 비반사부를 가진 다층막 반사미러를 포함한다. 반사형 마스크(1007)에 의해 반사되고 회로패턴의 정보를 가진 EUV광은 투영광학계(1008)에 의해 웨이퍼(1009)면위에 결상된다.

투영광학계(1008)는 광축중심의 축외의 좁은 원호형상 영역에서 양호한 결상성능을 도시하기 위하여 설계된다. 그것을 고려하여, 원호형상 개구를 가진 애퍼추어(1012)는 웨이퍼(1009)전에 형성되고, 이 좁은 원호영역만이 노광에 이용되는 것을 보증한다. 직사각형형상을 가진 마스크면 전체위에 패턴이 전사되는 것을 보증하기 위하여, 노광처리는 반사형 마스크(1007)와 웨이퍼(1009)가 동시에 주사되면서 행해진다.

투영광학계(1008)는 복수의 다층막미러에 의해 구성되고, 마스크(1007)의 패턴이 웨이퍼(1009)표면위에 축소투영된 구조이다. 통상적으로, 그것은 상측 텔레센트릭계를 포함한다. 물체측(반사형 마스크측)을 고려함으로써, 통상적으로 마스크(1007)위에 충돌하는 조명광에 의한 물리적 간섭을 회피하기 위하여 비텔레센트릭구조를 가진다.

레이저광원(1013)으로부터 레이저광이 발광점에 배치된 타겟(도시하지 않음)에서 레이저집광광학계(1014)에 의해 집광되고, 이에 의해 고온의 플라즈마광원이 생성된다. 이 플라즈마광원으로부터의 열복사에 의해 방사된 EUV광(1002)은 회전포물선미러(1004)에 의해 반사되고, 이에 의해 평행한 EUV광은 생성된다. 이 평행한 광속은 반사형 인티그레이터(1005)에 의해 반사되고, 이에 의해 다수의 2차광원이 형성된다.

2차광원으로부터의 EUV광은 반사형 마스크(1007)를 조명하기 위하여 제 2회전포물선미러(1006)에 의해 반사된다. 여기서, 2차광원으로부터 제 2회전포물선미러(1006)까지의 거리 및 제 2회전포물선미러(1006)로부터 반사형 마스크(1007)까지의 거리는 제 2회전포물선미러(1006)의 초점거리와 동일하게 설정된다.

제 2회전포물선미러(1006)의 초점은 2차광원의 위치에 배치되므로, 하나의 2차광원으로부터 방출된 EUV광은 평행광으로서 마스크(1007)를 조명한다. 따라서, 코에러조명(Koehler illumination)을 위한 조건이 만족된다. 다시 말하면, 반사형 마스크위에 특정한 단일점을 조명하는 EUV광은 모든 2차광원으로부터 방출된 EUV광선의 중첩에 의해 각각 형성된다.

도 19에 도시한 바와 같이, 마스크면위의 조명영역(1015)은 반사형 인티그레이터(1005)의 구성요소인 볼록 또는 오목미러의 반사면의 평면형상에 유사하다. 미러형상이 직사각형이면, 노광이 실제로 행해진 원호영역(1016)을 포함하는 대략 직사각형 영역이 된다. 투영광학계(1008)는 2차광원의 상이 투영광학계(1008)의 입사동공위에 투영되도록 설계된다.

마스크(1007)위의 원호영역은 불규칙한 조도없이 조명된다. 이에 부가하여, 원호영역위에 충돌하는 광선의 광강도의 무게중심은 광선의 중심과 일치한다. 그러나, 종래의 EUV축소투영노광장치에서, 이들 조건이 항상 만족되지 않는다. 그 결과, 원호영역내의 특정한 점에서, 광선의 무게중심이 그들의 중심과 일치하지 않으면, 그 결과는 소망의 방향으로부터 편향되면서 조명광의 주광선이 투영된 경우와 마찬가지이다. 이것은 마스크패턴의 정확한 노광의 실패를 초래한다.

또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 마스크(1007)면위에, EUV광은 노광이 실제로 행해진 원호영역을 포함하는 직사각형 영역(1015)에 투영된다. 따라서, 노광에 기여하지 않는 EUV광이 소비되고 웨이퍼(1009)전에 원호형상 애퍼추어(1012)에 의해 차단된다. 즉, 종래의 EUV축소투영노광장치에서, 노광광량의 손실은 매우 크고, 이는 노광시간의 연장과 낮은 시스템효율을 초래한다.

또한, 1000으로 도시한 종래의 EUV축소투영노광장치에서, 마스크(1007)로부터 반사광의 광축이 투영광학계(1008)의 광축과 일치하지 않고, 따라서 반사광이 투영광학계(1008)에 의해 소멸되는 다른 문제점이 있다.

또한, 1000으로 도시한 종래의 EUV축소투영노광장치에서, 소망하는 바와 같이, 예를 들면 소망의 해상도 선폭 또는 시스템효율에 의한, 조명광학계의 마스크측 NA(개구수)와 투영광학계의 마스크측 NA사이의 비율에 대응하는 코히어런스팩터(coherence factor)σ 등의 조명조건을 조정하는 것이 어렵다.

또한, 1000으로 도시한 종래의 EUV축소투영노광장치에서, 해상도는 단파장 EUV광에 의해 개선되지만, 디바이스의 소형화의 요구가 여전히 있다.

본 발명의 목적은, 조명계 및/또는 그를 이용한 노광장치를 제공하는 것으로서, 조명영역은 균일한 휘도로 조명될 수 있고, 또한 조명영역에 충돌하는 광선의 광강도 무게중심은 광선의 중심과 일치할 수 있다. 본 발명의 다른 목적은 상기 설명한 바와 같이 노광장치를 이용하는 디바이스의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은, 광량의 손실을 감소시키고, 노광시간을 단축시키고 또한 시스템효율을 증대시킬 수 있는 노광장치 및/또는 그를 이용한 디바이스의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 마스크로부터의 반사광의 광축이 투영광학계의 광축과 일치할 수 있는 조명계, 노광장치 및/또는 그를 이용한 디바이스의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 조명조건이 극단자외선영역 또는 X선 영역의 광원으로부터 출사된 광을 이용함으로써 변경될 수 있는 조명계, 노광장치 및/또는 그를 이용한 디바이스의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 종래의 해상도에 비해 고해상도가 극단자외선영역 또는 X선영역의 광원으로부터 출사된 광을 이용함으로써 달성될 수 있는 조명계, 노광장치 및/또는 그를 이용한 디바이스의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일측면에 의하면, 광원으로부터의 광으로 피조명면을 조명하는 조명계에 있어서, 제 1반사형 인티그레이터와, 상기 제 1반사형 인티그레이터로부터의 광속을 피조명면위에 서로 중첩하는 제 1집광미러계와, 광원과 상기 제 1반사형 인티그레이터 사이에 배치된 제 2반사형 인티그레이터와, 상기 제 2반사형 인티그레이터로부터의 광속을 상기 제 1반사형 인티그레이터위에 서로 중첩하는 제 2집광미러계와를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계를 제공한다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 제 1반사형 인티그레이터는, 피조명면위에 조명영역이 원호형상을 가지도록, 각각 원통면의 일부가 되고 서로 대략 평행하게 배치된 세그먼트에 의해 형성된 반사면을 가진다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 제 2반사형 인티그레이터는, 각각 원통면의 일부가 되고 서로 대략 평행하게 배치된 세그먼트에 의해 형성된 반사면을 가지고, 상기 제 1 및 제 2반사형 인티그레이터에서 원통면의 발생라인은 서로 대략 직교한다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 제 2반사형 인티그레이터는, 각각 원통면의 일부가 되고 2차원적으로 배치된 세그먼트에 의해 형성된 반사면을 가진다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 원통면은 볼록형상, 오목형상 및 볼록과 오목형상의 조합 중의 하나이다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 조명계는, 피조명면이 시상단면(sagittal section)에 대해서는 코에러조명에 의해 조명되는 반면에, 피조명면이 자오선단면에 대해서는 임계조명에 의해 조명되도록 구성된다.

하나의 바람직한 형태에서, (i) 상기 제 1집광미러계와 피조명면사이에 배치되고 피조명면위에 조명영역을 형성하는 애퍼추어를 가진 조리개와, (ii) 상기 애퍼추어를 통과한 광을 사용함으로써 피조명면위에 상기 조리개의 애퍼추어를 결상하는 반사광학계를 부가하여 포함한다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 반사광학계의 적어도 하나의 미러를 편심 및/또는 회전 이동시킴으로써 피조명면위에 충돌하는 광의 입사각을 조정하는 조정기구로 부가하여 포함한다.

하나의 바람직한 형태에서, 피조명면위에 조명영역을 형성하는 애퍼추어를 가진 조리개를 부가하여 포함한다.

하나의 바람직한 형태에서, 조명계는 상기 제 1집광미러계의 적어도 하나의 미러를 편심 및/또는 회전 이동시킴으로써 피조명면에 충돌하는 광의 입사각을 조정하는 조정기구를 부가하여 포함한다.

본 발명에 의한 다른 측면에 의하면, 피조명면을 조명하는 조명계에 있어서, 광원으로부터의 광을 피조명면으로 향하게 하는 미러계와, 상기 미러계의 적어도 하나의 미러를 편심 및/또는 회전 이동시킴으로써 피조명면위에 충돌하는 광의 입사각을 조정하는 조정기구와를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계를 제공한다.

본 발명의 또다른 측면에 의하면, 피조명면을 광원으로부터의 광으로 조명하는 조명계로서, 제 1반사형 인티그레이터와, 상기 제 1반사형 인티그레이터위에 광원으로부터의 광을 투영하는 제 1광학계와, 상기 제 1반사형 인티그레이터로부터의 광속을 피조명면위에 서로 중첩하는 제 2광학계와를 포함하는 조명계에 있어서, 상기 제 1광학계는 상기 제 1반사형 인티그레이터위에 충돌하는 광의 직경 및/또는 형상을 변환시키는 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계를 제공한다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 변환부는, 형태 및/또는 크기에 대하여 서로 상이한 애퍼추어를 가진 복수의 조리개와, 상기 제 1반사형 인티그레이터의 반사면에서 또는 반사면 근처에서 상기 조리개 중 하나를 선택적으로 위치시키는 구동계와를 포함한다.

하나의 바람직한 형태에서, 각 애퍼추어는 상기 제 1반사형 인티그레이터위에 입사되는 광의 입사면을 따르는 방향으로 연장되는 형상을 가진다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 변환부는, (i) 제 2반사형 인티그레이터, 상기 제 2반사형 인티그레이터로부터의 광속을 상기 제 1반사형 인티그레이터위에 서로 중첩하는 집광미러계와, (ii) 가변의 애퍼추어직경을 가지고 상기 제 2반사형 인티그레이터의 반사면에서 또는 반사면 근처에 배치된 조리개를 포함한다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 변환부는, (i) 방출된 광의 방출각에 대하여 서로 상이한 복수의 제 2반사형 인티그레이터와, (ii) 상기 제 2반사형 인티그레이터로부터의 광속을 상기 제 1반사형 인티그레이터위에 서로 중첩하는 집광미러계와, (iii) 광원으로부터의 광의 경로에 상기 제 2반사형 인티그레이터 중의 하나를 선택적으로 위치시키는 구동계를 포함한다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 조명계는, 가변의 애퍼추어를 가지고 상기 제 2반사형 인티그레이터의 반사면에서 또는 반사면 근처에 배치된 조리개를 부가하여 포함한다.

본 발명의 또다른 측면에 의하면, 광원으로부터의 광으로 피조명면을 조명하는 조명계에 있어서, 동공위치에 배치된 반사면을 가진 제 1반사형 인티그레이터와, 상기 제 1반사형 인티그레이터 위에 광원으로부터의 광을 경사지게 투영하는 제 1광학계와, 상기 제 1반사형 인티그레이터로부터의 광속을 피조명면위에 서로 중첩하는 제 2광학계와, 상기 제 1반사형 인티그레이터의 반사면에서 또는 반사면 근처에 배치되고, 상기 제 1반사형 인티그레이터위에 경사지게 입사되는 광의 입사면을 따르는 방향으로 연장되는 형상의 개구를 가진 조리개와를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계를 제공한다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 형상은 피조명면위에 조명영역의 변형된 조명을 행하는데 효과적이다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 형상은 링형상이다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 형상은 사중극형상이다.

하나의 바람직한 형태에서, 상기 광원으로부터의 광은 20nm이하의 파장을 가진다.

본 발명의 또다른 측면에 의하면, 상기 기재된 바와 같은 조명계를 사용하여 레티클 또는 마스크위에 형성된 패턴을 조명하고, 투영광학계를 사용하여 가공품위에 패턴을 투영하는 것을 특징으로 하는 노광장치를 제공한다.

본 발명의 또다른 측면에 의하면, 상기 기재된 바와 같은 노광장치를 사용하여 디바이스패턴으로 가공품을 노광하는 단계와, 상기 노광된 가공품에 소정의 처리를 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법을 제공한다.

클레임에 앞서 설정된 경우에 디바이스의 제조방법은 중간생산품 또는 최종 생산품으로서 디바이스에 연장되는 보호 적용범위를 가진다. 디바이스는, 예를 들면 반도체칩(LSI 또는 VLSI), CCD, LCD, 자기센서 또는 박막자기헤드이어도 된다.

본 발명의 상기 목적, 다른 목적, 기타 특징 및 이점은, 첨부도면과 함께 취한 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 설명으로부터 보다 명백해 질 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 이하 설명한다.

도면을 참조하여, 본 발명의 제 1실시예에 의한 노광장치(10)를 상세하게 설명한다.

본 실시예의 노광장치(10)는 노광을 위한 조명광으로서 EUV광(예를 들면, 파장=13.4nm)을 이용하는 스텝앤드스캔 노광형의 투영노광장치이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 노광장치(10)는, 광원부(100), 조명광학계(200), 마스크(300), 투영광학계(400) 및 노광될 가공품(500)을 포함한다. 또한, 노광장치(10)는, 그 위에 마스크(300)를 수송하는 마스크스테이지(350) 및 그 위에 가공품(500)를 수송하는 웨이퍼스테이지(550)을 포함한다. 마스크스테이지(350)와 웨이퍼스테이지(550)는, 제어부(도시하지 않음)에 접속되어 그들이 구동제어된다. 광원부(100)와 조명광학계(200)는 조명계를 구성한다. 여기서, 도 1은 노광장치의 개략도이다.

EUV광은 대기에 대해 투과율이 낮다. 그것을 고려하여, 노광장치(10)에서, 광원부(100)는 진공용기(12)에 수납되고, 남은 구성요소(200∼550)는 다른 진공용기(14)에 수납된다. 본 발명은 적어도 EUV광을 위한 광로가 진공분위기에서 유지된 경우를 커버하는 것에 유의해야 한다.

노광부(100)에서, EUV광은 플라즈마발광점(120)으로부터 생성된다. 광원부(100)는 플라즈마생성을 위한 타겟을 제공하는 액적을 분사하는 노즐(130), 여기레이저광으로 조사되지 않은 액적을 회수하여 재이용하는 액적회수부(140), 회전타원미러(150) 및 필터(170)를 포함한다.

고출력의 여기펄스레이저광(110)은, 여기레이저광원과 집광광학계를 포함하는 여기레이저부(도시하지 않음)로부터 방사된다. 이 펄스레이저광은 발광점(120)의 위치에서 집광되도록 배치된다. 레이저플라즈마광원의 타겟으로서 액적(예를 들면, Xe)은 노즐(130)로부터 시간간격에서 연속적으로 분사되고, 집광점(120)을 통과한다. 이와 같이 분사된 액적이 120의 위치로 오게 됨으로써, 여기레이저펄스광은 액적을 조사하는 것에 의해 고온의 플라즈마발광점(120)을 생성한다. 플라즈마로부터의 열조사에 의해, EUV광은 방사형상으로 방출된다.

Xe액적이 본 실시예에서 타겟으로서 이용되지만, Xe가스는 노즐로부터 진공으로 타겟으로서 분사되어도 되고, 또한 단열팽창에 의해 생성된 클러스터가 이용되어도 된다. 또는, 금속면에 의해 냉각 및 고체화된 Xe가스가 이용되거나, 또는 Cu 등의 금속을 이용하는 테이프가 선택되어도 된다. 또한, 본 실시예는 EUV광을 생성하기 위하여 레이저플라즈마법을 이용하면서, 언듈레이터(undulator)는 EUV광원으로서 이용되어도 된다. 또한, EUV광의 제조방법에 관하여는, Z핀치법 또는 중공음극트리거된 Z핀치, 캐필러리배출, 플라즈마포커스 등의 분사법이 이용되어도 된다.

플라즈마발광점(120)으로부터 방사된 EUV광은 회전포물선미러(150)에 의해 집광되고, 이에 의해 EUV광속(160)이 생성된다. 회전포물선미러(150)는, 양호한 효율로 반사를 보증하기 위하여 그 위에 형성된 반사 다층막을 가진다. 그것은 고온의 프라즈마(120)로부터 방사에너지의 부분을 흡수하므로, 그 온도는 노광처리동안 높게 된다. 이 이유로, 그를 위한 재료는 양호한 열도전성을 가지도록 금속 등의 재료가 된다. 또한, 적합한 냉각수단(도시하지 않음)은 변함없이 연속적으로 냉각하기 위하여 이용되어도 된다. 필터(170)는 플라즈마 또는 그 둘레의 영역으로부터의 분산입자(파편)를 차단하는 기능을 하고, 또한 필터는 EUV노광을 위해 불필요한 파장을 방해한다. EUV광속은, 용기(12),(14)사이의 계면에서 형성된 윈도우(210)로부터 진공용기(14)내의 조명광학계(200)로 도입된다. 윈도우(210)는 진공을 유지하면서 EUV광(160)을 통과하는 기능을 가진다.

조명광학계(200)는 반사형 축소투영광학계(100)의 원호형상의 시야에 대응하는 원호형상의 EUV광으로 마스크(300)를 균일하게 조명하는 기능을 한다. 그것은, 회전포물선미러(220),(260), 포물선미러(240), 반사형 인티그레이터(230), (250), 마스킹블레이드(270), 중계광학계(282-286)(다르게 특정되지 않으면 280으로 표현됨) 및 조정기구(290)를 포함한다.

회전포물선미러(220)는 평행한 광속(222)을 형성하기 위하여 윈도우(210)를 통하여 도입된 EUV광(160)을 반사시키는 기능을 한다. 이와 같이 생성된 평행한 EUV광(222)은 복수의 볼록형상 원통면(232)을 가진 반사형 볼록형상 원통면 인티그레이터(230)위에 충돌한다. 인티그레이터(230)의 각 원통면(232)은 2차광원을 생성하고, 이들 2차광원으로부터 방사된 EUV광선은 포물선미러(240)에 의해 서로 집광되고 중첩되어, 복수의 볼록형상 원통면(252)을 가진 반사형 인티그레이터(250)는 인티그레이터(250)의 원통면이 배치된 방향에 대하여 대략 균일한 강도분포로 조명될 수 있다.

반사형 인티그레이터(230)는 반사형 인티그레이터(250)를 균일하게 조명(즉, 대체로 이하 설명하는 코에러조명)하기 위하여 회전포물선미러(240)와 함께 기능하는 복수의 원통면을 가진다. 이들 배치에 의하여, 방사방향에 대하여 원호형상 조명영역(이하 설명함)내의 광강도분포는 대략 균일하게 할 수 있다. 동시에, 반사형 인티그레이터에 의해 형성되는 효율적인 광원분포는 균일하게 할 수 있다. 반사형 인티그레이터(230),(250)는, 도 7에 도시한 바와 같이 반복기간을 가진 작은 볼록 또는 오목형상의 면이 2차원형상으로 다수배열된 플라이아이미러(230A)에 의해 대체되어도 된다.

반사형 인티그레이터(250)는 복수의 원통면을 가지고, 마스크면을 균일하게 조명하기 위하여 기능한다. 여기서, 도 2a 내지 도 4b를 참조하여, 인티그레이터(250)에 의한 원호영역의 균일한 조명의 개념을 상세하게 설명한다. 도 2a는, 복수의 반사형 볼록형상 원통면(252)을 가진 인티그레이터(250)에 평행광이 입사된 경우를 설명하는 개략도 및 사시도이다. 광의 입사의 방향은 인티그레이터(250)의 경우를 도시한다. 도 2b는 도 2a의 것과 마찬가지의 효과를 제공하는 복수의 반사형 오목형상 원통면(252A)을 가진 인티그레이터(250A)의 개략도 및 사시도이다. 또한, 인티그레이터(230)는 반사형 볼록형상 원통면(252)을 가진 인티그레이터(250)로서 마찬가지의 구조를 가진다. 인티그레이터(230),(250)의 양자는 도 2b에 도시한 반사형 오목형상 원통면(252A)을 가진 인티그레이터(250A)로 대체되어도 된다. 또는, 그들은 볼록형상 및 오목형상 원통면의 조합에 의해 구성되어도 된다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 복수의 원통면(252)을 가진 반사형 인티그레이터(250)에 대략 평행한 EUV광이 입사되는 경우에, 인티그레이터(250)는 2차 광원을 형성한다. 그것에 부가하여, 이들 2차광원으로부터 방사된 EUV광의 각도분포는 원추형상을 가진다. 다음에, 2차광원위치에 위치한 초점을 가진 반사미러의 사용에 의해 EUV광을 반사시킴으로써, 또한 다음에 마스크(300) 또는 반사된 EUV광을 가진 마스크(300)와 공역인 면을 조명함으로써, 원호형상의 조명이 달성된다.

도 3은 반사형 볼록형상 원통면(252)을 가진 인티그레이터(250)의 부분확대도이다. 도 4a 및 도 4b는 반사형 볼록형상 원통면(252)을 가진 인티그레이터(250)의 원통면(252)에서 EUV광의 반사를 설명하는 각각 사시도 및 벡터도형이다. 도 5는 반사형 볼록형상 원통면(252)을 가진 인티그레이터(250)의 원통면(252)에 의해 반사된 EUV광의 각도분포를 설명하는 개략도이다.

복수의 원통면(252)을 가진 반사형 인티그레이터(250)의 작용을 설명하기 위하여, 단일의 원통반사미러에 평행광이 입사된 경우에 초래되는 반사광의 작용은 도 4a 및 도 4b을 참조하여 우선 설명한다.

지금, 도 4a에 도시한 바와 같이, 단일원통면에 z축(원통면의 중심축)에 수직인 평면(x-y평면)에 대하여 각도 θ로 평행광이 입사된 경우를 고려한다. 입사된 평행광의 광선벡터는 P1이고 원통형상의 반사면의 법선벡터는 n인 경우에, P1과 n은 다음의 벡터방정식에 의해 정의될 수 있다. 여기서, 편의를 위하여, 벡터를 나타내는 P1, n 등에 부착된 화살표는 이하 실제로 첨부된 바와 같은 것을 제외하고는 생략된다.

도 4b를 참조하여, n 내지 -P1의 정사영벡터가 "a"이면, 다음에 "a"는 다음의 방정식에 의해 표현된다.

또한, 반사광 P2의 광선벡터는

로 주어진다.

방정식(3),(4)로부터, P2는

로 주어진다.

x-y평면위에 투영된 바와 같은 반사광 P2의 광선벡터가 Q이면, 다음의 방정식에 의해 정의될 수 있다.

따라서, 도 5에 도시된 위상공간에 플롯된 경우에, Q는 반경 R=cos의 원주위에 -2φ≤2α≤2φ의 범위에서 존재한다. 즉, 반사광 P2는 원추형상의 발산광이고, 원추의 정점의 위치에 2차광원이 있다. 원통면이 오목인 경우에, 2차광원은 반사면의 외부에 실상으로서 존재한다. 볼록이면, 2차광원은 반사면의 내부에 허상으로서 존재한다.

또한, 반사면이 도 3에 도시한 원통면의 일부에 의해서만 제한적으로 형성되고 중심각이 2φ인 경우에, 도 5에 도시한 바와 같이 반사광 P2의 광선벡터는 x-y평면위에 중심각 4φ의 원호형상이다.

다음에, 원통미러의 일부를 포함하는 반사미러위에 평행광이 입사되고, 2차광원의 위치에 배치된 그 초점을 가지고 또한 초점거리 f를 가진 회전 포물선반사미러가 제공된 경우, 다른 한편으로는 피조명면이 이 회전 포물선반사미러로부터 f만큼 간격을 둔 위치에 위치하는 경우가 고려된다. 2차광원으로부터 방출된 광은 원추형상의 발산광이고, 초점거리 f를 가진 반사미러에 의해 반사된 후에, 평행광으로 전환된다. 이 순간에서 반사광은 반경 f×cosθ와 중심각 4φ를 가진 원호단면형상을 가진 시트빔이다. 따라서, 반경 f×cosθ와 중심각 4φ를 가진 원호영역만이 조명될 수 있다.

상기 설명은 단일 원통반사면을 고려하면서, 다음에 도 2a에 도시한 바와 같이, 넓은 인티그레이터(250)가 서로 평행하게 배치된 다수의 원통면(252)을 가지고 두께 D의 평행광이 도시한 바와 같은 방향을 따라서 그 위에 입사된 경우를 고려한다. 회전 포물선반사미러 및 마스크(300)가 상기 실시예와 마찬가지로 배치되면, 서로 평행하게 배치된 다수의 원통면을 가진 반사미러에 의해 반사된 광의 각도분포는 다음의 실시예로부터 변경되지 않는다. 따라서, 마스크(300)위에, 반경 f×cosθ와 중심각 4φ를 가진 원호형상 영역이 조명될 수 있다. 또한, 마스크(300)위의 단일 점위에 충돌하는 광선이 배치된 다수의 원통면을 가진 반사미러위에 조사영역전체로부터 오게 되므로, 그들의 각도팽창은 D/f이다. 개구수 NA는 sinθ로 주어지고, 따라서 조명광학계(200)의 개구수는 D/(2f)이다. 마스크(300)측에서 투영광학계(400)의 개구수가 NAp1이면, 코히런스팩터 σ는 σ=D/(2fNAp1)이다. 따라서, 인티그레이터(250)위에 충돌하는 평행광의 두께에 의하면, 최적 코히런스팩터 σ가 설정될 수 있다.

인티그레이터(230)를 이용하는 것 외에 상기 설명한 인티그레이터(250)의 사용에 의해 원호영역을 조명하는 개념에 의거하여, 본 실시예는 원호형상 영역의 균일한 조명과 보다 효율적인 것을 보증한다. 지금, 도 1의 인티그레이터(230),(250)를 실질적으로 도시하는 도 6을 참조하여, 본 실시예의 구조는 보다 상세하게 설명된다.

도 6에서, 인티그레이터(230)의 복수의 볼록형상 원통반사면(232)의 직선방향(235)(발생라인 방향)은 도면의 시트에 수직이다. 233으로 도면에 나타낸 것은 인티그레이터(230)의 바닥면이다. 또한, 인티그레이터(250)의 복수의 볼록형상 원통반사면(252)의 직선방향(255)은 도면의 시트에 평행이다. 253으로 도면에 도시한 것은 인티그레이터(250)의 상면이다.

상기 설명한 바와 같이, 2개의 인티그레이터(230),(250)의 공간의 배치를 고려하면, 볼록형상 원통반사면(232)의 배열방향 및 볼록형상 반사면(255)의 배열방향은 서로 직교하여 배치된다. 이 배열은 이하 설명하는 균일한 원호형상 조명을 보증한다.

대략 평행한 EUV광속(222)이 도 6에 도시한 바와 같이 인티그레이터(230)의 반사면(231)위에 입사된, 즉 방향(235)에 대하여 수직인 경우에, 2차광원의 허상은 인티그레이터(230)내부에 생성되고, EUV광선은 비교적 작은 소정의 발산각도 θ1에서 각 2차광원으로부터 반사된다. 이러한 발산 EUV광은 포물선미러(240)에 의해 반사되고, 이에 의해 평행광으로서 인티그레이터(250)의 반사면(251)위에 입사된다.

포물선미러(240)는, 그 초점위치가 인티그레이터(230)의 반사면(231)에 대략 일치하고, 반사면(231)위의 각 원통면(232)으로부터의 반사광선이 인티그레이터(250)의 반사면위에 서로 중첩되도록 배치된다. 길이방향(발생라인방향)에 대하여 인티그레이터(250)의 원통반사면(251)위에 광강도분포를 균일하게 하기 위하여 포물선미러(240)가 충분하므로, 미러는 포물선단면을 가지지만 회전포물선미러가 항상 이용될 필요는 없다. 포물선미러(240)는 코에러조명을 대략 만족시키기 위하여 인티그레이터(250)의 반사면(251)에 대하여 배치된다. 이 배치에 의하여, 인티그레이터(250)의 반사면(251)위에, 특히 255의 방향에 대하여, 보다 균일한 강도분포를 달성할 수 있다.

복수의 볼록형상 원통반사면을 가진 인티그레이터(250)에 의해 반사된 EUV광속은 도 2a 내지 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 회전포물선미러(260)에 의해 집광되고, 균일한 원호조명영역은 그의 초점거리 f의 위치에 배치된 마스킹블레이드(270)위에 형성된다.

마스킹블레이드(270)는, 도 6의 부분에 도시된 전면부분에서 나타낸 바와 같이 노광을 위해 가장 적합한, 애퍼추어(274)뿐만 아니라 EUV광을 흡수하는 재료로 이루어진 차광부(272)를 가진다. 마스킹블레이드(270)는, 원호형상 조명에 기여하지 않는 원하지 않은 일탈된 광을 차단하는 기능을 하고, 또한 슬릿폭 변경기구(도시하지 않음)와 합동하여 소망의 슬릿폭을 설정하고 또한 슬릿폭을 지역적으로 변경함으로써 휘도불균일을 보정하는 기능을 가진다.

상기 설명한 구조에 의하면, 원호형상 조명영역에서, 아치(즉, θ방향)을 따르는 각도방향을 고려하면, 인티그레이터(250)의 복수의 원통면(252)으로부터 복수의 광속이 서로 중첩되고, 균일성이 보증된다. 아치에 수직인 방사방향(즉, r방향)을 고려함으로써, 인티그레이터(230)로부터의 광속은 서로 중접되고, 불균일성이 보증된다. 그 결과, 효율성은 종래의 구조보다 높게 되고, 매우 균일한 원호형상 조명이 달성된다.

마스킹블레이드(270)의 원호형상 개구를 통과하는 EUV광은 소망의 크기로 중계광학계(280)에 의해 변환되고, 그 후 마스크스테이지(350)위에 유지된 반사형 마스크(300)위의 원호형상 조명영역을 형성하고, 이에 의해 원호조명을 행한다. 중계광학계(280)는 복수의 미러면을 포함하고, 소정의 크기로 원호형상을 증가시키거나 감소시키는 기능을 가진다.

조정기구(290)는 주광선(광축)조정기구이다. 중계광학계(280)의 미러위치의 회전이동과 미소편심이동을 생성함으로써, 투영광학계(400)의 광입사측 광축에 양호하게 일치하는 반사형 마스크(300)로부터 반사광을 조정하는 기능을 가진다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 마스킹블레이드(270)는 마스크(300) 근처에 배치되어도 되고, 중계광학계(280)는 축소되어도 된다. 도 8은 도 1의 노광장치(10)의 변형예의 주요부분의 개략도이고, 유사한 도면번호는 대응하는 소자를 나타낸다. 도면설명은 생략한다.

마스크(300)를 포함하는 각 미러의 표면은, 큰 굴절률차와 적은 흡수성을 가진 2종류의 재료는 노광파장의 절반에 대응하는 기간에서 교호적이고 반복적으로 적층된 다층막을 그 위에 형성한다. 이것은 수직입사에서 대략 그 위에 투영되는 EUV광에 대하여 높은 반사성을 보증한다. 높은 반사성에 대하여, 일반적으로 Mo 또는 Si가 재료로서 이용된다. 그러나, 그 경우에도, 얻을 수 있는 반사성은 최상으로 대략 60 내지 70%이다.

이 이유로, 조명광학계(200)에서, 반사광강도의 손실을 억제하기 위하여, 사용되는 미러의 개수는 최소로 해야만 한다. 본 발명의 본 실시예에 의하면, 원호형상 개구를 가진 마스킹블레이드는 반사형 마스크(300)의 인접한 반사면에 배치된다. 이것은 도 1에서 중계광학계(282),(284)를 생략할 수 있고, 따라서 조명광학계(200)의 효율은 개선된다. 도 8의 경우에, 도시하지 않은 주광선(광축)조정기구는 미러(288)의 회전이동과 미소편심이동을 생성하기 위하여 사용되어도 되고, 이에 의해 투영광학계(400)의 광입사측 광축과 일치하는 반사형 마스크로부터 반사광을 조정하는 것에 유의해야 한다.

다음에, 도 9를 참조하면, 소망의 조명조건을 설정할 수 있는 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 9는 본 발명의 제 3실시예에 의한 노광장치(10B)의 개략도이다.

도 1에 도시한 노광장치(10)와 비교함으로써, 노광장치(10B)는 그와 관련된 조리개(236),(256)와 조리개구동계(238),(258)뿐만 아니라 소망의 조명조건에 따라 교환가능하게 이용가능한 2개의 반사형 인티그레이터(230),(230B)를 포함한다.

반사형 인티그레이터(230),(230B)의 각각은 복수의 볼록형상 원통면을 가진 반사형 인티그레이터이지만, 그들은 원통면의 곡률반경(파워)에 관하여 서로 상이하다. 인티그레이터(230),(230B)를 교환함으로써, 코히어런스팩터 σ, 즉 조명계의 개구수는 소망의 값으로 조정될 수 있다. 이것은 이하 상세하게 설명한다.

도 10은 복수의 볼록형상 원통면(232)을 가진 인티그레이터(230)의 면의 개략도이고, 도 11은 인티그레이터(230B)의 면의 개략도이다. 본 실시예에서, 인티그레이터(230),(230B)의 원통면(232),(232B)의 곡률반경(r1),(r2)은 관계 r1〈 r2을 만족시키도록 설정된다.

지금, 인티그레이터(230)의 볼록형상 원통반사면위에 상기로부터 평행광속이 투영되고 입사된 경우를 고려한다. 그 경우에, 광은 볼록형상 원통반사면(231)에 의해 발산되지만, 볼록면 내부에 곡률중심 O로부터 거리 r1/2의 위치에서, 허상으로서 존재하는 집광점이 있다. 따라서, 반사광은 다음의 방정식에 의해 주어진 방출각 θ1에서 발산광으로서 반사된다.

...(9)

마찬가지로, 인티그레이터(230B)에서, 볼록형상 원통면(232B)의 곡률중심 O으로부터 거리 r1/2의 위치에, 허상으로서 존재하는 집광점이 있다. 따라서, 반사광은 다음의 방정식으로 주어진 발산각도θ2에서 발산된다.

...(10)

여기서, 관계 r1〈 r2로부터, 관계 θ1〉θ2가 만족된다. 즉, 인티그레이터(230)에 의해 반사된 광의 발산각도(θ1)는 인티그레이터(230B)에 의해 반사된 광의 발산각도(θ2)보다 크다.

도 12 및 도 13은 인티그레이터(230),(230B)를 교환함으로써, 조명광학계(200)의 개구수를 절환하는 처리를 설명하는 개략도이다. 도 12에서, 조리개(236)를 통과한 대략 평행한 EUV광속(222)이 도시한 바와 같이 인티그레이터(230)의 반사면(231)위에 입사된 경우에, 2차광원의 허상은 인티그레이터(230)내부에 생성되고, EUV광은 소정의 발산각(θ1)에서 각 2차광원으로부터 반사된다. 이와 같이 발산된 EUV광속은 초점거리 f1을 가진 포물선미러(240)에 의해 집광된다. 다음에, 조리개(256)를 통하여, 광은 대략 평행한 광으로서 인티그레이터(250)의 반사면(251)위에 투영된다.

복수의 볼록형상 원통반사면(251)을 가진 인티그레이터(250)에 의해 반사된 EUV광속은 회전포물선미러(260)에 의해 집광되고, 따라서 균일한 원호형상 조명영역은 그의 초점거리 f2의 위치에 배치된 마스킹블레이드(270)위에 형성된다. 여기서, 마스킹블레이드(270)에서 조명광학계(200)의 개구수 NA1는 다음의 방정식에 의해 주어진다.

...(11)

개구수 NA1는 반사형 마스크(300)에서 조명광학계(200)의 개구수에 비례하는 양에 대응하고, 발산각도(θ1)에 비례한다.

도 13에 도시한 바와 같이, 인티그레이터(230)가 절환기구(도시하지 않음)에 의해 인티그레이터(230B)에 의해 변경되는 경우, 마찬가지로 마스킹블레이드(270)에서 조명광학계(200)의 개구수 NA3는 다음의 방정식에 의해 정의된다.

...(12)

관계 θ1〉θ2로부터, 인티그레이터(230)가 이용된 경우에, 조명광학계(200)의 큰 개구수는, 인티그레이터(230B)가 이용된 경우와 비교하여 얻을 수 있고, 코히어런스팩터 σ는 크게 되는 것을 볼 수 있다.

2개의 인티그레이터(230),(230B)를 교환가능하게 이용하는 예를 상기 설명하였지만, 코히어런스팩터 σ를 단차적으로 변경하기 위하여, 상이한 발산각도를 가진 2개 이상의 인티그레이터는 예를 들면 터릿을 이용함으로써 교환가능하게 이용되어도 된다. 또는, 입사광속 직경은 인티그레이터(230)의 절환에 응답하여 조리개(256)를 교환함으로써 소망의 크기로 제어할 수 있다. 이것은 σ제어를 위하여 보다 양호한 정밀도를 보증한다.

조리개(236)는 반사형 인티그레이터(230),(230B)의 앞에 형성되고, 차광부(237a)와 개구(237b)를 가진다. 조리개(236)는 조리개구동계(238)에 의해 구동되고, 이에 의해 개구(237a)의 개구직경은 성공적으로 변경될 수 있다. 또한, 조리개(236)는 인티그레이터(230) 또는 (230B)의 면위 또는 면근처에 배치되어도 된다. 이 경우에, 일단 조리개(236)를 통과한 광은 경사지지 않고 조리개(236)를 다시 통과할 수 있다. 개구(237b)의 개구직경은 제어계(도시하지 않음)로부터 조리개구동계(238)에 인가된 신호에 응답하여 조정된다. 조리개구동계(238)는 예를 들면 홍채조리개장치 등의 종래기술에 공지한 바와 같은 구조 중의 어떤 하나를 포함해도 된다.

또한, 인티그레이터위치는 2차광원이 형성된 평면의 위치의 이동을 초래하지 않는 인티그레이터의 절환이 조정되어도 된다. 인티그레이터의 절환에 의거하여 조명되는 면위에 휘도불균일을 발생시키면, 이러한 휘도불균일은 예를 들면 마스킹블레이드의 형상을 조정함으로써 발생되어도 된다.

도면에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 조리개(236)의 개구직경을 변경함으로써, 인티그레이터(250)위에 입사된 광속의 팽창은 도면의 시트에 평행한 방향을 따라서 조정될 수 있다. 즉, 도 9에서 조리개(236)의 개구직경이 커지면, 다음에 도 9에서, 슬릿이 마스킹블레이드(270)위에 조명영역을 형성하는 그의 방사방향에서 원호 슬릿의 폭이 조정될 수 있다. 또한, 인티그레이터(230),(230B)의 절환뿐만 아니라 인티그레이터(250)위에 충돌하는 광속의 두께 D가 조리개(256)의 조정을 통하여 조정되어도 된다. 이 방법에 의하여, 코히어런스팩터 σ는 소망의 레벨로 조정될 수 있고, 또한 휘도불균일은 그에 의해 회수될 수 있다.

조리개(256)는 반사형 인티그레이터(250)의 앞에 형성된다. 그 개구직경을 성공적으로 변경하기 위하여 조리개구동계(258)에 의해 구동하고, 이에 의해 소망의 효과적인 광원분포를 형성할 수 있다. 조리개(256)는 차광부(257a)와 개구(257b)를 가진다. 조리개(256)는 인티그레이터(250)의 면 또는 면근처에 배치되어도 된다. 이 경우에, 조리개(256)를 일단 통과한 광은 경사지게 하지 않고 조리개(256)를 다시 통과할 수 있다.

조리개(256)를 통과하여 복수의 볼록형상 원통반사면을 가진 인티그레이터(250)에 의해 반사된 EUV광속은, 회전포물선미러(260)에 의해 집광되고, 이에 의해 균일한 원호형상 조명영역은 미러의 초점위치에 배치된 마스킹블레이드(270)위에 형성된다.

이하 도 14a 내지 도 14c 및 도 15를 참조하면, 예를 들면 조리개(256)를 절환함으로써 링조명 등의 변형조명을 행하는 방법을 설명한다. 도 14a 내지 도 14c는 조리개(256)에 인가될 수 있는 조리개의 평면도이다. 도 14a는 종래의 조명을 위한 조리개(256A)를 도시한다. 도 14b는 링조명이라 칭하는 것을 위한 조리개(256B)를 도시한다. 도 14c는 사중극 조명이라 칭할 수 있는 것을 위한 조리개(256C)를 도시한다. 조명된 여러개의 패턴은, 예를 들면 도 9의 조리개(256)에서 도시한 바와 같이 터릿의 형태로 제조되고, 소망의 개구형상을 선택적으로 이용하기 위하여 터릿은 제어계(도시하지 않음)로부터 신호에 응답하여 조리개구동계(258)에 의해 회전되어도 된다. 특정한 다른 기계적 방법은, 터릿을 이용하지 않고 예를 들면 복수의 조리개를 순차적으로 교환함으로써 이용될 수 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 조리개(256)는 인티그레이터(250)의 반사면(251)에 인접하여 배치된다. 따라서, 인티그레이터(250)위에 충돌하는 광의 입사각이 θ이면, 인티그레이터(250)의 반사면(251)에서 광속직경은 인티그레이터(250)위의 광의 입사의 면을 따르는 방향(도면의 시트에 평행한 방향)으로 크기 1/cosθ로 연장된다. 그것의 고려시에, 조리개(256)의 애퍼추어(257b)의 형상은 1/cosθ의 크기에서 동일한 방향으로 연장된다. 도 14a에서, 예를 들면 조리개(256A)가 원형상으로 입사광속 직경을 제한하기 위하여 이용되면서, 이 타원의 어스펙트비는 1/cosθ이다. 도면 14b의 조리개(256B)와 도 14c의 조리개(256C)에 마찬가지로 적용된다.

다음에, 예로서 조리개(256B)(링조명모드를 설정하기 위함)를 취하면서 조리개(256)에 의거한 변형조명의 개념을 설명한다. 변형 조명법은 초해상기술, 즉 방정식(1)에서 비율상수 k1의 값의 감소에 의거하는 RET(해상도개선기술)을 위한 방법중의 하나이다.

도 15는 도 9에 도시한 구조로부터 추출된 인티그레이터(250), 회전포물선미러(260) 및 마스킹블레이드(270)를 도시한다. 도 15a(상부절반)는 측면도이고, 도 15b(하부절반)는 투과되는 미러(260)로 본 바와 같이 상부평면도이다. 링조명모드를 형성하는 조리개(256B)는 도 15a에 도시한 바와 같이 배치되지만, 설명의 간략화를 위하여 도 15b에 도시하지 않았다.

반사형 인티그레이터(250)위에 입사된 광속에 관하여, 그의 광축중심부와 그 외측직경에서의 일부는 조리개(256)에 의해 차단되고, 이에 의해 광은 타원형상을 가진 링형상 분포(259)의 형태로 반사된다. 분포(259)의 형상은 조리개(256B)의 애퍼추어의 형상에 대응한다. 이와 같이 생성된 광은 회전 포물선반사미러(260)에 의해 집광되고, 이에 의해 균일한 조명영역은 마스킹블레이드(270)의 위치에 형성되고, 이는 초점거리 f2의 위치에 위치한다. 광의 중심부분이 차단되므로, 집광된 광은 도 15에서 해칭(262)에 의해 나타낸 바와 같이 광속이다. 이것은 도 15b의 경우이고, 형성된 광은 해칭(264)에 의해 나타난 광속이다. 이 방식으로, 반사형 인티그레이터(250)는 마스크(300)(임계조명을 통하여)를 조명하는 기능을 하고, 따라서 원호영역의 각도방향에 대하여, 2차광원은 서로 중첩되고, 반면에 원호영역의 방사방향에 대하여, 모든 광선은 단일점에서 집광된다. 이것은, 주광선과 광축사이의 교차점의 위치에서, 즉 동공평면위치(295)에서, 278에 의해 나타낸 분포, 즉 링형상 조명을 행하는 것을 의미한다.

도 1을 다시 참조하면, 본 실시예에 의한 노광방법을 설명한다. 다음의 마스크(300)의 구조는 도 8 및 도 9에서 동일하다.

반사형 마스크(300)는 EUV흡수체로 이루어진 비반사부가 전사패턴을 형성하기 위하여 형성된 다층막 반사미러를 포함한다. 반사형 마스크(300)는 원호형상으로 조명되고, 그것으로부터 반사된 EUV반사광은 마스크(300)의 회로패턴을 고려하는 정보를 가진다. EUV광은 노광에 적합한 적절한 크기에서 거기에 인가된 감광성재료를 가진 가공품(500)위에 투영광학계(400)에 의해 다음에 투영되고 결상되고, 이에 의해 회로패턴의 노광이 완료된다. 본 실시예의 투영광학계(400)는 6개의 미러를 가진 반사형 투영광학계를 포함하지만, 미러의 개수는 6개에 한정되지 않는다. 예를 들면 4, 5 또는 8 등의 소망의 개수가 이용되어도 된다.

가공품(500)은 웨이퍼스테이지(550)에 의해 고정가능하게 유지된다. 도면의 시트를 따르는 횡방향 및 세로방향으로, 전사이동을 위한 기능을 가진다. 그의 이동은 레이저간섭계(도시하지 않음) 등의 레이저측정소자를 이용함으로써 제어된다. 투영광학계(400)의 크기가 M이면, 예를 들면 반사형 마스크(300)는 도면의 시트에 평행한 방향으로 주사적으로 속도 v로 이동되어도 되고, 이와 동시에, 가공품(500)은 도면의 시트에 평행한 방향으로 속도 v/M으로 이동되어도 된다. 이러한 동기적인 주사를 통하여, 전체면 노광이 행해진다.

본 실시예는 웨이퍼노광을 고려하지만, 가공품(500)은 웨이퍼에 한정되지 않는다. 예를 들면, 액정기판 또는 처리될 다른 어떤 부재이어도 된다. 가공품(500)은 포토레지스트재료로 도포된다. 포토레지스트도포처리는 전공정, 접착촉진제 도포공정, 포토레지스트도포공정 및 프리베이킹공정을 포함한다. 전공정은 세정, 건조 등을 포함해도 된다. 접착촉진제 도포공정은 표면품질(계면활성제를 이용하는 소수성처리)을 개선하는 공정이고, HMDS(헥사메틸-디실라잔) 등의 유기막이 도포 또는 증착되어도 된다. 프리베이킹은 용매를 제거하기 위한 베이킹단계(소결)이지만, 현상공정후에 행해지는 유사한 단계와 비교하여 온화하다.

웨이퍼스테이지(550)는 가공품(500)을 지지한다. 웨이퍼스테이지에 관하여, 이 기술분야에서 잘 알려진 구조가 그것에 적용될 수 있다. 예를 들면, 리니어모터는 X, Y 및 Z방향으로 가공품(500)을 이동시키기 위하여 이용되어도 된다. 마스크(300)와 가공품(500)은 도시하지 않은 제어부에 의해 서로 동기하여 이동된다. 또한, 마스크스테이지(350)와 웨이퍼스테이지(550)의 위치는 예를 들면 레이저간섭계에 의해 감시되고, 이들 스테이지는 일정한 속도비율로 이동된다.

다음에, 도 16 및 도 17을 참조하여, 상기 설명한 노광장치를 이용하는 디바이스의 제조방법의 실시예를 설명한다.

도 16은 반도체칩(예를 들면, IC 또는 LSI), 액정패널, CCD 등의 다양한 마이크로디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다. 반도체칩의 제조는 예로서 이하 설명한다. 단계 1은 반도체디바이스의 회로를 설계하는 설계공정이다. 단계 2는 회로패턴설계에 의거하여 마스크를 제작하는 공정이다. 단계 3은 실리콘 등의 재료를 이용함으로써 웨이퍼를 제조하는 공정이다. 단계 4는 이와 같이 제조된 마스크와 웨이퍼를 이용함으로써 리소그래피에 의해 회로가 웨이퍼위에 실제로 형성된, 전공정이라 칭하는 웨이퍼프로세스이다. 단계 5는 단계 4에서 제조된 웨이퍼가 반도체칩위에 형성된, 후공정이라 칭하는 조립단계이다. 이 단계는 조립(다이싱 및 본딩)공정과 패키징(칩밀봉)공정을 포함한다. 단계 6은 단계 5에 의해 제조된 반도체디바이스에 대하여 동작검사, 내구성검사 등을 행하는 검사단계이다. 이들 공정에 의해, 반도체디바이스를 제조하고, 그들을 출하한다(단계 7).

도 17은 웨이퍼프로세스의 상세를 설명하는 플로우차트이다. 단계 11은 웨이퍼의 표면을 산화하는 산화공정이다. 단계 12는 웨이퍼표면위에 절연막을 형성하는 CVD공정이다. 단계 13은 증착에 의해 웨이퍼위에 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 단계 14는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입공정이다. 단계 15는 웨이퍼에 레지스트(감광재료)를 도포하는 레지스트처리이다. 단계 16은 상기 설명한 노광장치를 개재하여 웨이퍼위에 마스크의 회로패턴을 노광에 의해 프린트하는 노광공정이다. 단계 17은 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상공정이다. 단계 18은 현상된 레지스트상 이외의 부분을 제거하는 에칭공정이다. 단계 19는 에칭공정을 행한 후에 웨이퍼위에 잔류하는 레지스트재료를 박리하는 레지스트박리공정이다. 이들 처리를 반복함으로써, 회로패턴이 웨이퍼위에 중첩적으로 형성된다.

이들 처리에 의해서, 고밀도의 마이크로디바이스를 제조할 수 있다.

본 실시예의 디바이스의 제조방법은 고밀도의 디바이스의 제조를 보증한다. 따라서, 상기 설명한 바와 같으 노광장치(10)를 이용하는 디바이스의 제조방법과 그 방법의 결과로서 제조된 디바이스자체는, 본 발명의 단계로서 포함된다.

본 발명의 조명계 및 노광장치에 의하면, 조명영역은 균일한 휘도로 조명될 수 있고, 조명영역에 충돌하는 광선의 무게중심은 광선의 중심과 일치 할 수 있다. 또한, 본 발명의 노광장치와 디바이스의 제조방법에 의하면, 광량의 손실을 감소시킬 수 있고, 노광시간을 단축시킬 수 있고, 시스템효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 마스크로부터의 반사광의 광축이 투영광학계의 광축과 일치할 수 있고, 조명조건이 극단자외선영역 또는 X선영역의 광원으로부터 출사된 광을 이용함으로써 변경될 수 있고, 종래의 해상도에 비해 고해상도가 극단자외선영역 또는 X선영역의 광원으로부터 출사된 광을 이용함으로써 달성될 수 있는 조명계, 노광장치 및/또는 그를 이용한 디바이스의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 여기에 기재된 구조를 참조하여 설명하였지만, 그것은 앞의 설명에 한정되지 않고, 이 적용은 첨부한 클레임의 개선 또는 범위의 목적내에서 이러한 변형 및 변경을 커버하도록 의도한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 노광장치의 개략도.

도 2a는 도 1에 도시한 노광장치의 반사형 인티그레이터에 적용가능한 볼록형 인티그레이터의 개략도 및 사시도.

도 2b는 도 1에 도시한 노광장치의 반사형 인티그레이터에 적용가능한 볼록형 인티그레이터의 개략도 및 사시도.

도 3은 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이 볼록원통면을 가진 반사형 인티그레이터의 동작을 설명하기 위한 개략도.

도 4a는 도 3에 도시한 바와 같이 반사형 인티그레이터의 원통면에서 광의 반사를 설명하기 위한 사시도.

도 4b는 도 3에 도시한 바와 같이 반사형 인티그레이터의 원통면에서 광의 반사를 설명하기 위한 벡터도형.

도 5는 도 4a의 원통면에 의해 반사된 광의 각도분포를 설명하기 위한 개략도.

도 6은 도 1에 도시한 노광장치의 2개의 인티그레이터에 의해 형성된 원호조명을 설명하기 위한 확대도.

도 7은 도 1에 도시한 광원측 반사형 인티그레이터의 변형예의 개략도 및 사시도.

도 8은 본 발명의 제 2실시예에 의한 노광장치의 개략도.

도 9는 본 발명의 제 3실시예에 의한 노광장치의 개략도.

도 10은 도 9의 노광장치에 형성된 광원측 인티그레이터 중의 하나를 설명하기 위한 개략도.

도 11은 도 9의 노광장치에 형성된 다른 광원측 인티그레이터를 설명하기 위한 개략도.

도 12는 도 9의 노광장치의 광원측 인티그레이터를 교환함으로써 조명광학계의 개구수를 절환하는 방법을 설명하기 위한 개략도.

도 13은 도 12와 마찬가지로, 도 9의 노광장치의 광원측 인티그레이터를 교환함으로써 조명광학계의 개구수를 절환하는 방법을 설명하기 위한 개략도.

도 14a는 도 9에 도시한 노광장치의 마스크측 인티그레이터를 이용한 조리개의 일예의 평면도.

도 14b는 도 9에 도시한 노광장치의 마스크측 인티그레이터를 이용한 조리개의 다른 예의 평면도.

도 14c는 도 9에 도시한 노광장치의 마스크측 인티그레이터를 이용한 조리개의 또다른 예의 평면도.

도 15는 도 9의 노광장치에서 마스크측 인티그레이터, 회전포물선미러 및 마스킹블레이드를 설명하기 위한 개략도.

도 16은 반도체칩(IC 또는 LSI), LCD, CCD 등의 소자를 제조하는 공정을 설명하기 위한 플로우차트.

도 17은 도 16의 단계 4에서 웨이퍼프로세스의 상세를 설명하기 위한 플로우차트.

도 18은 종래의 노광장치의 개략도.

도 19는 마스크위의 조명영역과 노광을 위해 이용되는 영역사이의 관계를 설명하기 위한 평면도.

〈도면의 주요부분에 대한 설명〉

10,10A,10B: 노광장치 100: 광원부

200: 조명광학계 230,230A,230B: 반사형 인티그레이터

231,251: 반사면 232,252: 원통면

236,256: 조리개 240: 포물선미러

250,250A: 반사형 인티그레이터 270: 마스킹블레이드

280: 중계광학계 300: 마스크

400: 투영광학계 500: 가공품

Claims

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광원으로부터의 광으로 피조명면을 조명하는 조명계에 있어서,

상기 조명계는,

제 1반사형 인티그레이터와;

광원으로부터의 광을 상기 제 1반사형 인티그레이터로 향하게 하는 제 1광학계와;

상기 제 1반사형 인티그레이터로부터의 복수의 광속을 피조명면에 서로 중첩시키는 제 2광학계

를 포함하고,

상기 제 1광학계는, 조사된 광의 발산각도가 서로 상이한 복수의 제 2반사형 인티그레이터와, 제 2반사형 인티그레이터의 각각으로부터의 복수의 광속을 상기 제 1반사형 인티그레이터에 서로 중첩시키는 집광 미러를 포함하고,

상기 제 2반사형 인티그레이터의 각각은 광원으로부터의 광원의 광로 위에 선택적으로 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 조명계.
제 25항에 있어서,

가변개구를 가지고 상기 제 2반사형 인티그레이터의 반사면 위에 또는 이 반사면에 인접하여 배치되는 조리개를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계.
레티클이나 마스크 위에 형성된 패턴을 조명하는 제 25항 또는 제 26항에 기재된 조명계와;

조명패턴을 가공품 위에 투영하는 투영광학계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 27항에 기재된 노광장치를 이용하여 기판에 디바이스 패턴을 노광하는 단계와;

노광된 기판에 소정의 처리를 행하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.