KR100677701B1 - 투영 광학계 - Google Patents

투영 광학계 Download PDF

Info

Publication number
KR100677701B1
KR100677701B1 KR1020040027690A KR20040027690A KR100677701B1 KR 100677701 B1 KR100677701 B1 KR 100677701B1 KR 1020040027690 A KR1020040027690 A KR 1020040027690A KR 20040027690 A KR20040027690 A KR 20040027690A KR 100677701 B1 KR100677701 B1 KR 100677701B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mirror
mask
reflective
optical system
reflecting
Prior art date
Application number
KR1020040027690A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040092451A (ko
Inventor
사사키타카히로
스즈키마사유키
Original Assignee
캐논 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐논 가부시끼가이샤 filed Critical 캐논 가부시끼가이샤
Publication of KR20040092451A publication Critical patent/KR20040092451A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100677701B1 publication Critical patent/KR100677701B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/58—Pipe-line systems
    • A62C35/68—Details, e.g. of pipes or valve systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70233—Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L17/00—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure
    • F16L17/02—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket
    • F16L17/03—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket having annular axial lips
    • F16L17/032—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket having annular axial lips the sealing rings having only one lip
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0647—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors
    • G02B17/0657—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors off-axis or unobscured systems in which all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70275—Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

물체 면에 배치된 마스크의 패턴을 상 면에 배치된 기판 위에 투영하는 투영 광학계가 개시되어 있다. 상기 투영광학계는, 제 3반사면과 제 4반사면 사이에 상기 마스크 위에 형성된 패턴의 중간상을 형성하도록 배치된다. 상기 제 3반사면의 특별한 형상 또는 특별한 배치에 따라서, 전체 시스템의 크기를 확대하지 않고 고정밀도의 투영을 확보할 수 있다.

Description

투영 광학계{PROJECTION OPTICAL SYSTEM}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 투영광학계의 광로를 예시하는 개략도
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 투영광학계의 광로를 예시하는 개략도
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 투영광학계의 광로를 예시하는 개략도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 노광 장치의 일반적인 구조의 개략도
도 5는 반도체 칩(IC 또는 LSI), LCD, CCD 등의 마이크로 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 플로차트
도 6은 도 5의 스텝 4에서 웨이퍼 프로세스의 상세한 내용을 설명하기 위한 플로차트
<도면부호의 간단한 설명>
M1: 제 1반사미러 M2: 제 2반사미러
M3: 제 3반사미러 M4: 제 4반사미러
M5: 제 5반사미러 M6: 제 6반사미러
MS: 마스크(물체면) W: 웨이퍼(상면)
AX: 광축 MI: 중간상
200: 노광 장치 210: 조명 장치
214: 조명 광학계 214a: 집광미러
214b: 광적분기 220: 마스크
230: 투영 광학계 240: 피처리체
250: 얼라이먼트 검출 기구 260: 포커스 위치 검출기구
본 발명은 투영광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선이나 극 자외선(EUV: extreme ultraviolet)광에 의해 예를 들면, 반도체 웨이퍼용의 단결정 기판 또는 액정 디스플레이(LCD)용의 유리 기판 등의 피처리부재를 투영 노광하기에 적합하게 이용가능한, 반사형 투영광학계에 관한 것이다.
전자기기의 소형화 및 박형화를 충족시키기 위하여, 이러한 전자기기에 탑재되는 반도체소자의 소형화가 더욱 더 요구되고 있다. 예를 들면, 마스크 패턴에 대한 디자인 룰로서, 라인-앤드-스페이스(L&S)의 점에서 보면 0.1㎛ 이하의 치수의 상을 광범위하게 형성할 수 있는 것이 요구되고 있다. 향후에는 80nm 이하의 회로 패턴 형성으로 변경될 것이다. 상기 라인-앤드-스페이스(L&S)는, 노광시에 라인과 스페이스가 동일한 폭을 가진 상태로 웨이퍼상에 투영된 상이며, 노광의 해상도를 나타내는 척도이다.
반도체 제조용의 대표적인 노광 장치인 투영 노광장치는, 마스크 또는 레티클(이후 이러한 용어를 교환 가능하게 사용함) 위에 형성된 패턴을 투영노광에 의해 웨이퍼에 전사하는 투영 광학계를 갖추고 있다. 투영 노광장치의 해상도(정확하게 전사할 수 있는 최소치수)(R)는, 광원의 파장(λ)과 투영 광학계의 개구수(NA)의 이용에 의해 다음식과 같이 주어진다.
R= k1 ×λ/NA .......... (1)
파장을 짧게 하거나 또는 NA를 크게 함으로써, 해상도는 향상된다(즉, 해상가능한 선폭이 더 좁아짐). 최근에, 해상도가 보다 작은 값이 요구되므로, NA를 크게 하는 것만으로는 만족시킬 수 없고 단파장화에 의해 해상도를 향상시켜야 한다. 실제로는, 노광 광원은, KrF 엑시머 레이저(excimer laser)(파장 약 248nm) 및 ArF 엑시머 레이저(파장 약 193nm)로부터 F2레이저(파장 약 157nm)로 변경되고, 또한, EUV(extreme ultraviolet)광의 실용화도 진행되고 있다.
그러나, 광의 단파장화가 진행되면 광이 투과하는 유리재료가 한정된다. 따라서, 굴절 소자, 즉, 렌즈를 많이 사용하는 것은 어렵고, 그에 비해서, 투영 광학계에 반사 소자, 즉, 미러를 사용하는 것이 유리하게 된다. 또한, 노광광으로서 EUV 광을 사용하는 경우, 사용 가능한 유리재료가 더 이상 존재하지 않아서, 투영 광학계에 렌즈를 사용하는 것이 불가능하게 된다. 따라서, 투영 광학계를 미러(예를 들면, 다층막 미러)만으로 구성하는 반사형 투영 광학계가 제안되고 있다.
반사형 투영 광학계에서, 반사율을 높이기 위해서, 각 미러는 반사한 광이 서로 강화되도록 다층막이 형성되고 있다. 그러나, 광학계 전체로의 반사율을 높이기 위해서 최소 매수의 미러로 구성하는 것이 바람직하다. 또, 마스크와 웨이퍼 사이의 기계적인 간섭을 방지하기 위해서는 상기 투영광학계를 구성하는 미러의 매수는 짝수인 것이 바람직하다. 또한, NA를 크게 하여 EUV 노광 장치에 요구되는 선폭(해상도)의 감소를 충족시켜야할 필요가 있지만(예를 들면, 파장 13.5nm에 대해 NA는 0.2 이어야함), 종래의 3, 4매를 가진 구성에 의해 파면 수차를 줄이는 것은 어렵다. 이것을 충족시키고, 파면 수차 보정의 자유도를 크게하기 위해서는, 미러의 수를 6매 정도로 해야 한다(이하, 이러한 광학계를 "6매 미러계"라고도 칭함).
이러한 6매 미러계는, 미국 특허 6,033,079호 공보 등에 개시되어 있다.
미국 특허 6,033,079호 공보에는 EUV 광용의 6매의 반사미러로 이루어진 전형적인 투영 광학계의 실시예가 나타나 있다. 이 투영광학계에서, 물체면으로부터의 입사광을 수광함으로써, 제 1반사면으로부터 제 4반사면까지의 4매의 반사미러에 의해 중간상을 형성하고, 다음에 볼록면 형상의 제 5반사면 및 오목면 형상의 제 6반사면에 의해 상을 상면에 재결상시키고 있다. 이 구성은 다음의 이유 때문에 채택된다. 즉, 고 NA를 달성하기 위해서는 제6 반사 면에 광속을 크게 넓혀 입사시켜, 한번에 상면에 집광시켜야 한다. 이 때문에 제 6반사면의 직경이 커진다. 제 6반사면에서 광의 소멸(eclipse)을 회피하면서, 광이 제 4반사면으로부터 제 5반사면에 입사되는 것을 확보하기 위해서는, 제 4반사면의 다음에 중간상을 생성하는 것이 바람직하다. 게다가 수차를 충분히 저감하기 위해 각 반사면은 비구면 형상으로 형성되어 있다.
6면의 반사면을 가진 반사형 투영 광학계의 예로서 일본국 특개평 09-211232호 공보(미국 특허 5,815,310호) 및 일본국 공개특허 2002-196242호 공보(미국특허 6,556,648호) 등이 있다.
그러나, 상술한 미국 특허 6,033,079호 공보에 기재되어 있는 구성에서는, 제 3반사면 위의 광속의 퍼짐이 비교적 커지고, 이 이유 때문에 제 3반사면의 유효직경이 커지게 된다. 이에 의해, 제 3반사면을 여유가 없는 장소에 배치하기 때문에 제 3반사면의 배치를 어렵게 만든다. 또, 제 4반사면상의 광속은 퍼짐도 커지고, 따라서, 상기 제 4반사면의 유효 직경은 700mm로 매우 크게 된다. 이에 의해 상기 면에 대한 가공, 측정이 곤란하게 된다.
또, 상술한 구성에서는, 중간상이 제 5반사면의 직전에 생성되므로 제 5반사면에 강한 발산 광속이 입사하게 된다. 이 결과로서, 제 5반사면의 입사각도의 분포가 크게 된다. 미국 특허 번호 6,033,079호 공보에 개시된 제 1실시예에서, 상측 개구수 0.25, 상측 원호형상 시야의 폭이 1mm인 경우, 제 5반사면에서 입사각도의 최대값은 17.1°, 최소값은 0.4°가 되고, 따라서 입사각도는 16.7°만큼의 분포가 된다. 그 경우, 다층막 미러의 영향을 고려하는 경우, 제 5의 미러에서 입사각도는 분포가 크기 때문에, 반사율의 열화가 현저하게 야기되어 처리량(throughput)의 저하, 결상 특성의 열화를 초래한다.
또, EUV 광은 공기에 의해 흡수되므로, 경통을 진공에 유지시켜야 한다. 상기 구성에서는 물체-상 간 거리가 1500mm로 크고, 진공이 유지되어야 하는, 경통의 용적이 커진다. 실제로는, 고진공으로 유지하는데 심각하게 곤란하게 된다.
본 발명은 물체 면에 배치된 마스크의 패턴을 상면에 배치된 기판위에 투영하는 반사형 투영 광학계에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명의 일 측면에 의한 투영광학계는 제 3반사면과 제 4반사면 사이에 물체측으로부터 순서로 중간상을 형 성하도록 배치된다. 또한, 상기 제 3반사면의 특별한 형상 및/또는 특별한 배치에 따라서, 상기 투영광학계는 전체 시스템의 확장없이 고정밀도의 투영을 확보할 수 있다.
본 발명의 이들 및 기타목적, 특징 및 이점은 첨부하는 도면과 관련하여 취한 본 발명의 다음의 바람직한 실시예에 관하여 한층 더 자명해질 것이다.
<바람직한 실시예의 설명>
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 구체적으로, 본 발명의 일 측면으로서 반사 축소 투영 광학계의 몇개의 예에 대해 이하 설명한다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명의 목적이 달성되는 범위내에서, 여러 구성요소가 대체적으로 치환되어도 된다.
여기서 도 1 내지 도 3은 각각, 보다 상세하게 후술될 본 발명의 제 1실시예, 제 2실시예 및 제 3실시예에 의한 반사형 축소 투영 광학계와 그 광로를 나타낸다. 이들 실시예의 반사축소 투영광학계는, 물체면(MS)(예를 들면, 마스크면) 상의 패턴을 상면(W)(예를 들면, 기판 등의 부재의 면) 상에 축소 투영하는 기능을 하는 반사형 투영 광학계이며, 특히, EUV 광(파장은 10 ~ 15nm, 보다 바람직하게는 13.4 ~ 13.5nm)으로 적합하게 사용가능하다.
이 반사 축소 투영 광학계는, 기본적으로 물체면(MS) 측으로부터 상면(W)까지 광로를 따라서 광을 반사하는 순서로, 제 1반사미러(Ml)(오목미러)와 제 2반사미러(M2)(오목미러)와 제 3반사미러(M3)(볼록미러)와 제 4반사미러(M4)(오목미러)와 제 5반사미러(M5)(불록 미러)와 제 6반사미러(M6)(오목미러)를 포함하는 6매의 반사미러을 가진다. 물체면(MS)으로부터 광은 제 3반사미러로부터 제 4반사미러까지의 광로의 부분에 패턴의 중간상(MI)을 형성한다. 부가적으로, 제 5반사미러와 제6의 반사미러에 의해 상면(W)상에 패턴을 재결상한다.
물체면(MS)으로부터 제 1반사미러(M1)에 입사하는 광선은 비 텔레센트릭(non-telecentric)하며, 반면에 상측의 사출 광선은 텔레센트릭하다. 별도로 구비된 조명 광학계에 의해 물체면(MS)에 배치된 반사형 레티클을 조명하기 위하여, 어느 정도의 입사각을 형성하도록 물체측이 비 텔레센트릭하게 되는 것이 필수적이다. 한편, 상면측에 관해서는 상면에 배치된 웨이퍼(W)가 광축 방향으로 이동하는 경우에도 배율의 변화를 작게 유지하도록, 텔레센트릭해야 하는 것이 바람직하다.
이들 실시예 중의 어느 한 실시예에 의한 반사형 축소 투영광학계는, 기본적으로는 단일의 광축을 중심으로 축대칭인 공축광학계를 포함하고 있어서, 유리한 특징으로서 광축을 중심으로 하나의 좁은 링형상의 영역내에서만 수차를 보정하기에 충분하다. 그러나, 수차 보정 또는 수차 조정에 대해서, 6매의 미러가 항상 완전하게 공축계가 되도록 배치될 필요는 없다. 약간의 편심에 의해 수차 또는 배치의 자유도를 증가시키는 것이 포함되어도 된다. 따라서, 본 명세서에서는, "실질적으로 공축 광학계"에 대한 기준은 완전한 공축구조와 하나의 미러 또는 복수의 미러가 경사지거나 또는 수차 조정을 위하여 약간의 편심에 의해 배치된 구조를 포함한다.
삭제
NA를 크게 하고, 백포커스(back focus)를 유지하면서 결상하기 위해서는, 제 5미러(M5)를 볼록미러에 의해 형성하는 반면에, 제 6미러(M6)를 오목미러에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
게다가, 상술한 중간상이 생성되는 위치에 반사미러가 일치되지 않으므로, 이 구조에서는 먼지가 전사되거나 또는 에너지 집중에 의한 수차가 발생될 가능성이 작다. 또, 물체면(MS)으로부터 상면(W)까지의 공간내에 모든 반사면이 배치 가능하다. 따라서, 레티클 스테이지 또는 웨이퍼 스테이지의 배치가 현저하게 용이하게 되는 유리한 특징이 있다.
각 미러의 곡률 반경을 r1 ~ r6으로 했을 경우, 아래와 같은 식 (2) 및 식(3)으로 기재된 바와 같이 펫츠발항의 합(sum of Petzval terms)이 제로이거나 또는 거의 제로가 되어야 한다.
1/r1 - 1/r2 + 1/r3 - 1/r4 + 1/r5 - 1/r6 = 0 ...........(2)
1/r1 - 1/r2 + 1/r3 - 1/r4 + 1/r5 - 1/r6
Figure 112004016527885-pat00001
0 ..........(3)
이들 실시예중의 어느한 실시예에 의한 반사형 투영 광학계는, 제 3반사미러(M3)와 제 4반사미러(M4)사이에 중간상을 형성하고, 전반부 3매의 반사미러로 이루어진 결상계, 후반부 3매의 반사미러로 이루어진 결상계의 조합에 의해 구성된다. 상기 전반부의 결상계에서는 제 3반사면이 볼록 형상을 가지고, 후반부의 결상계에서는 제 5반사면이 볼록 형상을 가진다. 이 구조에 의해, 각각의 결상계 마다 펫츠발항의 합을 저감하여, 양호한 결상 특성을 얻을 수 있다. 또, 제 3반사미러(M3)가 볼록미러가 아닌 경우에도, 제 3반사미러로부터 제 4반사미러로 입사하는 주광선의 광축과의 이루는 각이, 광축으로부터 멀어지는 방향으로 12˚이상, 보다 바람직하게는 19˚이상이면 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다. 또, 상기 주광선이 이루는 각은 70˚이하가 되어야 바람직하다. 이것은 다음의 이유 때문이다. 미러면의 유효직경의 끝에서 미러면에 대한 법선과 광축과의 이루는 각이 45˚이상의 경우에는, 가공을 완성하기 매우 어렵게 된다. 부가적으로, 상기 면의 법선에 대해서 광선의 입사각도가 25˚이상인 경우에, 다층막에 의한 결상 특성에 악영향이 발생하기 쉽다.
상기의 경우에, 제 4미러(M4)로부터 제 5미러(M5)에 입사하는 광의 소멸(eclispe)을 제 3미러 또는 제 6미러에 의해서 효과적으로 방지할 수 있는 부가적인 특징이 있다.
이들 실시예 중의 어느 한 실시예에 의한 반사형 축소 투영광학계는, 6매의 미러로 구성되고, 그들중의 적어도 1매 이상이 비구면이어도 된다. 그 형상은 아래의 일반적인 식(4)에서 표현될 수 있다. 그러나, 수차 보정의 관점으로부터, 가능한 한 비구면의 매수가 많아야 한다. 6매의 미러 모두 비구면을 가진 것이 바람직하다.
Figure 112006060375775-pat00002
식 (4)에서, Z는 광축 방향의 좌표, c는 곡률(곡률 반경 r의 역수), h는 광축으로부터의 높이, k는 원추 계수, A, B, C, D, E, F, G, H, J,···는 각각, 4차, 6차, 8차, 10차, 12차, 14차, 16차, 18차, 20차···의 비구면 계수이다.
그런데 비구면에 대한 가공 및 측정에 관하여는, 비구면량이 큰 경우나 미러의 유효직경이 큰 경우에 달성하기 어려워진다. 전술한 바와 같이 도 1, 도2 또는 도 3에 도시된 광학계는 제 3미러(M3)와 제 4미러(M4) 사이의 광로 부분에 중간상을 형성한다. 부가적으로, 제 3미러(M3)를 제 6미러(M6)보다 물체면(MS)측에 근접하여 공간적으로 배치한다. 이러한 배치에 의해, 제 3미러(M3)의 유효직경이 비교적 작아질 수 있고, 부가적으로 제 3미러(M3)상에서의 광속의 퍼짐이 작아질 수 있다. 그 결과, 비구면량이 작게 유지될 수 있어서, 비구면 형상의 측정 및 가공이 용이해지고 있다.
또, 제 3미러(M3)상에서의 광속의 퍼짐이 작아질 수 있기 때문에, 많은 광속이 존재하는 공간에 배치되기 쉬운 제 3미러(M3)의 배치를 용이하게 한다. 환언하면, 제 3미러(M3)의 주위에 미러의 유지 기구 또는 구동 기구 등을 수용하는 공간을 확보하면서 제 3미러(M3)를 배치할 수 있다. 또한, 제 4미러(M4)로부터 제5 미러(M5)로 입사하는 광속의 소멸(eclipse)을 제 3미러(M3) 또는 제 6미러(M6)로 효과적으로 방지하는 부가적인 이점이 있다.
볼록 형상을 가진 반사면의 가공 및 측정은, 오목 형상을 가진 반사면 보다 더 어렵다. 도 1, 도 2 또는 도 3에 도시된 광학계에서, 제 3미러(M3) 및 제5 미러(M5)는 볼록 형상을 가진 반사면이다. 제5 미러(M5)의 유효직경은 비교적 작지만, 제 3미러(M3)의 유효직경은 커지는 경향에 있어, 제 3미러(M3)의 가공 및 측정이 어렵게 된다. 이를 고려하여 본 실시예에서는, 중간상을 제 3미러(M3)와 제 4미러(M4) 사이에 형성하고, 제 3미러(M3)상에서의 광속의 퍼짐을 작게 하는 것에 의해 비구면량 및 유효직경을 작게 형성한다. 따라서 가공 및 측정이 용이해진다. 예를 들면 볼록 형상의 제 3미러(M3)가 비구면량 0.01㎛ ~ 8㎛, 바람직하게는 0.01㎛ ~ 5㎛로 형성될 수 있어서 그 경우에 가공 및 측정이 용이해진다.
그런데 상술한 미국 특허 6,033,079호 공보에 개시된 실시예에서는 중간상이 제 4미러(M4)와 제5 미러(M5) 사이에 형성되어 있다. 중간상을 형성하는 위치를 제 3미러(M3)와 제 4미러(M4) 사이로 변경함으로써, 제 3미러(M3)의 유효직경을 작게 하고 배치의 자유도를 크게 한다. 부가적으로, 제 3미러(M3)의 비구면량을 저감할 수 있다. 따라서, 이와 같이 배치된 시스템에서, 가공 및 측정이 용이하게 된다.
각각의 미러는 EUV 광을 반사시키는 다층막이 형성되고 이것에 의해서 광을 강하게 하는 작용을 이용한다. 20nm파장 이하의 EUV 광을 반사하기 위해서 가능한 다층막은, 예를 들면 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)을 교대로 적층한 Mo/Si다층막이나, 몰리브덴(Mo)과 베릴륨(Be)을 교대로 적층한 Mo/Be다층막 등이 될 수 있다. 사용 파장에 의해서 최적인 재료를 선택한다. 여기서 다층막의 상기 재료는 상기 예제로 한정되는 것이 아님에 유의할 필요가 있고, 마찬가지 효과를 가지는 재료는 어느 적용도 가능하다.
그런데 6매 미러를 가진 종래의 EUV 투영 광학계에서는, 중간상이 제 5미러(M5)의 직전에 형성되므로, 제 5미러(M5)상의 입사각도 분포가 너무 크게 된다. 그 결과, 다층막에 의한 결상 특성의 열화가 고려되어야할 문제로 되고 있다. 종래와 비교하여, 본 실시예에 의한 광학계에서는, 중간상으로부터 제 5미러(M5)까지 광로의 부분에 제 4미러(M4)를 배치한다. 이 배치에 의해, 제 5미러(M5)상의 광선 입사각을 제 4미러(M4)에 의해서 조정할 수 있다. 그 결과, 상기의 결상 특성의 열화를 현저하게 저감할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 상기 제 5미러(M5)에 입사하는 광의 입사각도의 최대값과 최소값의 차이가 상호 8°이상 15°이하로 설정된다. 이와 같은 구성에 의해, 상기와 같은 이로운 효과가 구비된다. 보다 바람직하게는 하한값이 10°및 상한값이 14°가 되어도 된다.
다음에, 도 1 내지 도 3에 도시된 제 1실시예 내지 제 3실시예에 의한 각 반사형 투영 광학계를 보다 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1 및 이하의 표 1을 참조하면서 실시예 1에 의한 반사형 투영 광학계(100)를 설명한다.
실시예 1의 반사형 투영 광학계(100)는 6매의 반사미러를 포함하고 있다. 보다 구체적으로는, 기본적으로 물체면(MS)측으로부터 광을 반사하는 순서로, 제 1반사미러(Ml)(오목미러)와 제 2반사미러(M2)(오목미러), 제 3반사미러(M3)(볼록미러), 제 4반사미러(M4)(오목미러), 제 5반사미러(M5)(볼록미러) 및 제 6반사미러(M6)(오목미러)를 포함한다. 제 3미러(M3)로부터 제 4미러(M4)까지의 광로부분에 중간상(MI)을 결상시킨다. 이 중간상(MI)을 나머지의 미러에 의해 상면(W)상에 재결상한다.
(MS)는 물체면 위치에 놓여진 반사형 마스크, (W)는 상면 위치에 놓여진 웨이퍼를 나타내고 있다. 도시되지 않은 조명 광학계에 의해서 조명된 반사형 마스크를 반사형 축소 투영 광학계에 의해서 웨이퍼(상면)에 축소 투영한다.
표 1에, 도 1의 광학계(100)의 상세를 기술한다. 상측의 개구수 NA는 0.26이며, 배율은 1:4, 물체높이는 138 ~ 146mm(상측에서 폭 2mm의 원호형상 시야)이다. 파면 수차의 RMS는 15mλ, 왜곡은 3nm의 범위이다.
이 예에서는, 제 3미러(M3)는 볼록형상이며, 제 3미러(M3)로부터 제 4미러(M4)로 입사하는 주광선과 광축과의 이루는 각은, 광축으로부터 멀어지는 방향으로 32.7°이다. 이 구성에 의해, 제 1미러(M1), 제 2미러(M2) 및 제 3미러(M3)를 포함하는 전반부 결상계의 펫츠발항의 합을 조정하여, 부가적으로 제 4미러(M4)로부터 제 5미러(M5)로 입사하는 광의 소멸을 제 3미러(M3) 및 제 6미러(M6)에 의해 효과적으로 방지한다.
제 3미러(M3)의 비구면량에 관하여는, 상측 개구수 0.25, 상측 원호형상시야의 폭을 1mm로 했을 경우에 1.31㎛로서 비교적 작게 된다. 따라서, 상기 시스템은 가공 및 측정의 이점을 가진다.
또, 중간상이 제 3미러(M3)와 제 4미러(M4) 사이에 형성된 경우에는, 전체 길이가 작게 되는 경향이 있어, 사실상 도 1의 광학계(100)에서 전체 길이가 1,236mm로 비교적 작게 되어 있다.
제 5미러(M5)에서의 입사각도에 관하여는, 상측 개구수 0.25, 상측 원호형상 시야의 폭이 1mm인 경우에는 최소값 7.7°, 최대값 21°이고, 이에 따라, 그 범위는 13.3°이다. 입사각도의 범위가 비교적 작으므로, 다층막에 의한 결상특성의 열화는 양호하게 저감된다.
[표 1]
미러 번호 곡률반경 표면간격
M(마스크) ∞ 339.4777
Ml -2000 -391.3436
M2 872.6187 439.2202
M3 375.1731 -320.8985
M4 580.6132 737.9442
M5 305.1026 -292.1313
M6 375.1247 322.1313
W(웨이퍼) ∞
비구면 계수
Ml K :-116.931826
A :-.670181E-10 B :0.144096E-13 C :-.435492E-18
D :0.145193E-22 E :-.622756E-27 F :0.231827E-31
G :-.421307E-36
M2 K :2.007473
A :-.373122E-09 B :-.136205E-15 C : 0.157375E-18
D :-.744742E-22 E :0.236381E-25 F :-.408634E-29
G :0.292633E-33
M3 K :3.471994
A :-.901676E-08 B :0.289184E-12 C :-.657974E-16
D :0.287681E-2O E :0.255935E-24 F :-.390393E-28
G :0.137163E-32
M4 K :-0.044686
A :0.956942E-1O B :0.736613E-17 C :-.101759E-19
D :0.20751lE-24 E :-.658861E-30 F :-.10850lE-34
G :0.738458E-40
M5 K :2.120289
A :-.610258E-08 B :0.542562E-12 C :0.338684E-16
D :-.158906E-19 E :0.800719E-23 F :-.21741OE-26
G :0.251994E-30
M6 K :0.041759
A :0.106631E-09 B :0.104596E-14 C :0.986450E-20
D :-.873016E-25 E : 0.929688E-29 F :-.246930E-33
G :0.265927E-38
<실시예 2>
도 2 및 이하의 표 2를 참조하면서 실시예 2에 의한 반사형 투영 광학계(100A)를 설명한다.
표 2에, 도 2의 광학계(100A)의 상세를 기술한다. 상측의 개구수 NA는 0.26이며, 배율은 1:4, 물체높이는 140 ~ 144mm(상측에서 폭 2mm의 원호형상 시야)이다. 파면 수차의 RMS는 13.5mλ, 왜곡은 1.4nm의 범위이다.
이 예에서는, 제 3미러(M3)는 볼록 형상이며, 제 3미러(M3)로부터 제 4미러(M4)로 입사하는 주광선과 광축과의 이루는 각은, 광축으로부터 멀어지는 방향으로 26.3°이다. 이 구성에 의해, 제 1미러(M1), 제 2미러(M2) 및 제 3미러(M3)를 포함하는 전반부 결상계의 펫츠발항의 합을 조정하여, 부가적으로 제 4미러(M4)로부터 제 5미러(M5)로 입사하는 광의 소멸을 제 3미러(M3) 및 제 6미러(M6)에 의해 효과적으로 방지한다.
제 3미러(M3)의 비구면량에 관하여는, 상측 개구수 0.25, 상측 원호형상시야의 폭을 1mm로 했을 경우에 1.94㎛로서 비교적 작게 된다. 따라서, 상기 시스템은 가공 및 측정의 이점을 가진다.
또, 중간상이 제 3미러(M3)와 제 4미러(M4) 사이에 형성된 경우에는, 전체 길이가 작게 되는 경향이 있어, 사실상 도 2의 광학계(100A)에서 전체 길이가 1,343mm로 비교적 작게 되어있다.
제 5미러(M5)에서 입사각도에 관하여는, 상측 개구수 0.25, 상측 원호형상 시야의 폭 1mm 의 경우에는 최소값 9.3°, 최대값 21°이고, 그 범위는 11.7°이다. 입사각도의 범위가 비교적 작으므로, 다층막에 의한 결상특성의 열화는 양호하게 저감된다.
[표 2]
미러 번호 곡률반경 표면간격
M(마스크) ∞ 782.9024
Ml -3000 -434.2191
M2 986.3720 605.0807
M3 557.8812 -433.0176
M4 718.6422 783.6680
M5 274.00041 -270.6504
M6 356.0210 313.7101
W(웨이퍼) ∞
비구면 계수
Ml K :-177.180694
A :0.793933E-09 B :-.393306E-14 C :-.139116E-19
D :0.130527E-23 E :-.311665E-28 F :0.443632E-34
G :0.267089E-37
M2 K :0.449622
A :0.229919E-10 B :0.156132E-14 C :-.182568E-18
D :0.963975E-22 E :-.256166E-25 F :0.351754E-29
G :-194839E-33
M3 K :-0.045120
A :0.659822E-09 B :-.557183E-13 C :0.410361E-16
D :-.317182E-20 E :-.237235E-24 F :0.425191E-28
G :-.160620E-32
M4 K :0.002787
A :0.708916E-10 B :-.639861E-15 C :0.839509E-20
D :-.241587E-25 E :-.369797E-30 F :0.384196E-35
G :-.109928E-40
M5 K :0.315310
A :0.138224E-08 B :0.105862E-11 C :0.197184E-16
D :0.895863E-20 E :-.304525E-23 F :0.775932E-27
G :-.877582E-31
M6 K :0.039889
A :0.14701OE-09 B :0.153805E-14 C :0.543962E-20
D :0.129313E-23 E :-.101970E-27 F :0.46480lE-32
G :-.850841E-37
<실시예 3>
도 3 및 이하의 표 3를 참조하면서 실시예 3에 의한 반사형 투영 광학계(100B)를 설명한다.
도 3에 도시된 상기 투영광학계(100B)의 상측의 개구수 NA는 0.25이며, 배율은 1:4, 물체높이는 122 ~ 130mm(상측에서 폭 2mm의 원호형상 시야)이다. 파면 수차의 RMS는 13.5mλ, 왜곡은 2.3nm의 범위이다.
이 예에서는, 제 3미러(M3)는 볼록 형상이며, 제 3미러(M3)로부터 제 4미러(M4)로 입사하는 주광선과 광축과의 이루는 각은, 광축으로부터 멀어질 방향으로 36°이다. 이 구성에 의해, 제 1미러(M1), 제 2미러(M2) 및 제 3미러(M3)를 포함하는 전반부 결상계의 펫츠발항의 합을 조정하여, 부가적으로 제 4미러(M4)로부터 제 5미러(M5)로 입사하는 광의 소멸을 제 3미러(M3) 및 제 6미러(M6)에 의해 효과적으로 방지한다. 또한, 제 1미러(M1)와 제 2미러(M2)사이의 광로부분에 형성된 개구 조리개가 있다.
제 3미러(M3)의 비구면량에 관하여는, 상측 개구수 0.25, 상측 원호형상시의 폭이 1mm로 했을 경우에 0.44㎛로서 비교적 작게 된다. 따라서, 상기 시스템은 가공 및 측정의 이점을 가진다.
또, 중간상이 제 3미러(M3)와 제 4미러(M4) 사이에 형성된 경우에는, 전체 길이가 작게 되는 경향이 있어, 사실상 도 3의 광학계(100B)에서 전체 길이가 1,361mm로 비교적 작게 되어 있다.
제 5미러(M5)에서 입사각도에 관하여는, 상측 개구수 0.25, 상측 원호형상 시야의 폭이 1mm인 경우에는 최소값 5.65°, 최대값 19.1°이고, 따라서, 그 범위는 13.4°이다. 입사각도의 범위가 비교적 작으므로, 다층막에 의한 결상특성의 열화는 양호하게 저감된다.
[표 3]
미러 번호 곡률반경 표면간격
M(마스크) ∞ 768.3742
Ml -1396.8231 -314.9793
조리개 ∞ -291.8614
M2 1368.8180 557.6862
M3 441.4054 -229.5154
M4 582.6684 828.6221
M5 322.1290 -366.0451
M6 452.2826 408.6979
W(웨이퍼) ∞
비구면 계수
M1 K :0.260716
A :0.146445E-08 B :-.164758E-13 C :0.317627E-18
D :-.207116E-22 E :0.17960lE-26 F :-.908835E-31
G :0.191325E-35 H :0.00000OE+00
M2 K :-14.574333
A :0.741726E-09 B :-.275694E-14 C :0.992898E-19
D :-.174216E-22 E :0.200285E-26 F :-.121819E-30
G :0.304220E-35 H :0.00000OE+00
M3 K :0.276803
A :-.131078E-08 B :0.659659E-13 C :-.277262E-17
D :0.256152E-22 E :-.171689E-28 F :0.100339E-30
G :-.342734E-35 H :0.00000OE+00
M4 K :-0.008783
A :0.106495E-08 B :-.233547E-13 C :0.308297E-18
D :-.194328E-2 E :0.153263E-29 F :0.431370E-34
G :-.146560E-39 H :0.00000OE+00
M5 K :-0.233173
A :0.184221E-08 B :0.780441E-12 C :-.272684E-16
D :0.210085E-19 E :-.103583E-22 F :0.269109E-26
G :-.282927E-30 H :0.00000OE+00
M6 K :-0.026937
A :0.129873E-09 B :0.749528E-15 C :0.434370E-20
D :-.363118E-25 E :0.260695E-29 F :-.471061E-34
G :0.992951E-40 H :0.00000OE+00
<노광장치의 실시예 >
다음에, 도 4를 참조하면서 상기 실시예 1 내지 실시예 3에 관하여 기재된 투영 광학계(100, 100A, 100B) 중의 어느 하나를 적용한 노광장치(200)의 예를 설명한다. 도 4는, 본 발명의 일 측면에 의한 노광장치(200)의 예의 일반적인 개략적인 구성도이다.
상기 노광장치(200)는, 노광용의 조명광으로서 EUV 광(예를 들면, 파장 13.4nm)의 이용에 의해, 예를 들면, 스텝-앤드-스캔 방식 또는 스텝-앤드-리피트 방식에 따라서 마스크(220)에 형성된 회로 패턴을 피처리 가공물(240)에 포토리소그래피방식으로(photolithographically) 전사하도록 준비된 투영 노광 장치이다. 이러한 노광 장치는, 서브 미크론이나 쿼터 미크론 이하의 리소그래피의 처리에 특히 적합하다. 이하, 본 실시예에서는 스텝-앤드-스캔 방식의 노광장치("스캐너"라고도 불린다.)에 대해서 설명한다. 여기서, "스텝-앤드-스캔 방식"이란, 마스크에 대해서 웨이퍼를 연속적으로 스캔(주사)하여 마스크 패턴을 웨이퍼에 전사하고 부가적으로, 1쇼트의 노광 종료후 다음의 노광영역이 배치되도록 웨이퍼를 스텝방향으로 이동하는 노광방법이다. 한편, "스텝-앤드-리피트 방식"은, 웨이퍼의 일괄 노광영역 마다 웨이퍼를 스텝방향으로 이동하여 다음의 쇼트의 노광 영역이 배치되도록 이동하는 노광 방법이다.
도 4를 참조하면, 노광장치(200)는, 광원으로부터의 광으로 마스크(220)를 조명하는 조명장치(210)와 마스크(220)를 지지하는 마스크 스테이지(225)와 마스크(220)로부터 광을 피처리체(240)로 향하게 하는 투영 광학계(230)와 피처리체(240)를 지지하는 웨이퍼 스테이지(245)와 얼라이먼트 검출 기구(250)와 포커스 위치 검출 기구(260)을 포함한다. 여기서, 도 4에서는, 마스크에서 반사로부터 피처리체(웨이퍼)에 충돌할 때까지의 반사형 투영 광학계의 반사면(미러)의 매수가 4매이다. 그러나, 이것은 도면을 간략화하기 위한것이다. 실제로, 이 반사형 투영 광학계의 반사면의 매수는, 실시예 1, 2, 3에 대해서 기재되어 있는 바와 같이 6매로 하는 것이 바람직하다. 물론 본 발명의 취지가 변함없는 범위내에서 매수를 변화시켜도, 그것은 여전히 본 발명의 범위내에 있다.
EUV 광은, 대기에 대한 투과율이 낮고, 고분자 유기 가스 등의 잔류 가스 성분과의 반응에 의해 오염을 생성하기 쉬워진다. 이것을 고려하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 EUV 광이 통과하는 광로(즉, 광학계 전체)는 진공 분위기(VC)에 유지된다.
조명장치(210)는, 투영광학계(230)의 원호상의 시야에 상당하는 원호상의 EUV 광(예를 들면, 파장 13. 4nm)에 의해 마스크(220)를 조명한다. 조명장치는 EUV 광원(212)과 조명광학계(214)를 포함한다.
EUV 광원(212)은, 예를 들면, 레이저 플라스마 광원을 포함한다. 이러한 레이저 플라즈마 광원에서, 진공 용기내부의 타겟재에 고강도의 펄스 레이저광을 투사하고, 이에 의해 고온의 플라스마를 발생시킨다. 다음에, 예를 들면, 플라즈마로부터 방출된 파장 13nm정도의 EUV 광을 이용한다. 타겟재에 관하여는, 예를 들면, 금속막, 가스 제트 또는 액적 등을 이용하여도 된다. 방사되는 EUV 광의 평균 강도를 높게 하기 위해서는 펄스 레이저의 반복 주파수는 더 높아야 되고, 레이저는 통상 수 kHz의 반복 주파수로 운전된다.
조명광학계(214)는, 집광미러(214a), 광적분기(optical integrator)(214b) 등을 포함한다. 집광미러(214a)는, 레이저 플라스마로부터 거의 등방적으로 방사되는 EUV 광을 집광하는 기능을 한다. 광적분기(214b)는, 마스크(220)를 균일하게 소정의 개구수로 조명하는 기능을 한다. 또, 조명광학계(214)는, 마스크(220)와 광학적으로 공액인 위치에, 형성되고, 마스크(220)의 조명영역을 원호상으로 한정하기 위한 조리개(aperture)(214c)를 가지고 있다. 조명광학계(214)를 구성하는 광학 부재인 집광미러(214a) 및 광적분기(214b)를 냉각하는 냉각 장치를 구비하여도 된다. 집광미러(214a) 및 광적분기(214b)를 냉각함으로써 열팽창에 의한 변형을 효과적으로 방지가능하여, 뛰어난 결상 성능을 유지할 수 있다.
상기 마스크(220)는 반사형 마스크이고, 그 위에는 피처리체에 전사되어야할 회로 패턴(또는 상)이 형성된다. 상기 마스크(220)는 마스크 스테이지(225) 의해 지지 및 구동된다. 마스크(220)로부터 발생된 회절광은, 실시예 1 내지 실시에 3에 기재한 투영광학계(230)에 의해 반사되어 피처리체(240)상에 투영된다. 마스크(220)와 피처리체(240)는, 광학적으로 공액의 관계에 배치된다. 노광장치(200)는, 스텝-앤드-스캔 방식의 노광장치이므로, 마스크(220)와 피처리체(240)의 주사에 의해 마스크(220)의 패턴을 피처리체(240)상에 축소 투영 한다.
마스크 스테이지(225)는, 마스크(220)를 지지하고 도시하지 않는 이동 기구에 접속되어 있다. 마스크 스테이지(225)에 관하여는, 당업계 주지의 어떠한 구조도 적용할 수 있다. 도시하지 않는 이동 기구는, 리니어 모터 등으로 구성되어도 되고, 적어도 X방향으로 마스크 스테이지(225)를 구동하고 이에 의해 마스크(220)를 이동한다. 노광 장치는, 마스크(220)와 피처리체(240)를 서로 동기시킨 상태로 주사한다.
투영광학계(230)는, 복수의 반사 미러(즉, 다층막미러)(230a)의 이용에 의해, 마스크(220) 면에 형성된 패턴을 피처리체(상면)(240)상에 축소 투영한다. 다수의 미러(230a)의 매수는, 4매 내지 6매 정도(바람직하게는 6매이지만, 예를 들면, 4매또는 8매여도 됨)이다. 적은 매수의 미러로 넓은 노광 영역을 실현하려면, 광축, 으로부터 일정한 거리만큼 떨어진 좁은 원호상의 영역(링 필드)만을 이용하고, 마스크(220)와 피처리체(240)를 동시에 주사하여 넓은 면적을 전사한다. 투영광학계(230)의 개구수(NA)는, 0.2 내지 0.3 정도이다. 이러한 투영광학계(230)를 구성하는 광학 구성요소인 미러(230a)를 냉각장치의 이용에 의해 냉각하여도 된다. 미러(230a)를 냉각함으로써 열팽창에 의한 변형을 효과적으로 방지가능하고, 뛰어난 결상 성능을 유지할 수 있다.
피처리체(240)는, 본 실시예에서는 웨이퍼이다. 그러나, 예를 들면, 액정 기판 등의 다양한 피처리체이어도 된다. 피처리체(240)에는, 포토레지스트가 도포되어 있다.
웨이퍼 스테이지(245)는, 피처리체(240)를 지지하는 웨이퍼 척(245a)이 있다. 웨이퍼 스테이지(245)는, 예를 들면, 리니어 모터의 이용에 의해 XYZ 방향으로 피처리체(240)를 이동하는 기능을 한다. 마스크(220)와 피처리체(240)는 서로 동기해서 주사된다. 또, 마스크 스테이지(225)의 위치와 웨이퍼 스테이지(245)의 위치는, 예를 들면, 레이저 간섭계의 이용에 의해 감시되어 이들 스테이지는 일정한 속도 비율로 구동된다.
얼라이먼트 검출기구(250)는, 마스크(220)의 위치와 투영광학계(230)의 광축사이의 위치관계 및 피처리체(240)의 위치와 투영광학계(230)의 광축사이의 위치관계를 측정하는 기능을 한다. 또, 마스크(220)의 투영상이 피처리체(240)의 소정의 위치에 일치하도록 마스크 스테이지(225) 및 웨이퍼 스테이지(245)의 위치와 각도를 설정한다.
포커스 위치 검출기구(260)는, 피처리체(240)면에서 포커스 위치를 측정하기 위해 작동하여, 웨이퍼 스테이지(245)의 위치 및 각도를 제어함으로써, 노광중에 연속적으로 피처리체(240)면을 투영 광학계(230)에 의해 형성된 결상 위치에서 유지할 수 있다.
노광 작동에서, 조명장치(210)로부터 투영된 EUV 광은 마스크(220)를 조명하고, 마스크(220)면에 형성된 패턴을 피처리체(240) 면에 결상한다. 본 실시예에서는, 상면은 원호상(링상태)의 상면이 되어, 마스크(220)와 피처리체(240)를 축소 배율비에 상당하는 속도비로 스캐닝(주사)함으로써, 마스크(220)의 면 전체를 노광한다.
노광 장치에서는, 광학 성능은 투영 광학계의 광학 구성요소의 형상 변화에 대해서 민감하기 때문에, 냉각장치를 투영광학계의 광학 구성요소(반사면)에 관련하여 이용하여도 되고, 특히, 광량이 많은 마스크측의 광학 구성요소에 이용하여도 된다. 그러나, 냉각장치를 조명 광학계에 이용하여도 된다. 특히, 가장 광원에 가까운 반사 광학부재에 관해서는, 다수의 광학 구성요소 중에서 가장 다량의 광이 상기 광학부재에 충돌하고, 그 결과로써 흡수하는 열량도 커진다. 따라서, 그 흡수한 열에 의한 광학 구성요소의 형상의 변화량도 매우 커진다. 이것을 방지하기 위해서는, 상기와 같은 냉각장치를 사용하여, 다량의 광을 흡수하는 것에 의한 온도 상승을 방지한다. 그 경우에, 광학 구성요소 온도차를 저감 할 수 있어서 광학구성요소의 형상의 변화를 효과적으로 억제할 수 있다.
<디바이스 제조방법의 실시예>
다음에, 도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 노광장치를 이용한 디바이스의 제조방법의 실시예를 설명한다.
도 5는, 예를 들면, 반도체 칩(IC 또는 LSI), LCD 또는 CCD 등의 다양한 마이크로디바이스의 제조방법을 설명하기 위한 플로차트이다. 본 실시예서는, 이후 반도체 칩의 제조에 대해서 설명한다. 스텝 1은 반도체 디바이스를 설계하는 설계공정이다. 스텝 2는 회로 패턴 디자인을 기초로 하여 마스크를 형성하기 위한 공정이다. 스텝 3은 실리콘 등의 재료를 이용함으로써 웨이퍼를 준비하는 공정이다. 스텝 4는 전 공정으로 칭하며 마스크와 웨이퍼를 이용함으로써 리소그래피 기술에 따라서 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 5는, 후 공정으로 칭하며 스텝 4에서 처리된 웨이퍼를 반도체 칩화하는 공정이다. 이 스텝은 조립(다이싱, 본딩)공정과 페키징(칩 밀봉)공정을 포함한다. 스텝 6은 스텝 5에 의해 제조된 반도체 디바이스에 대한 작동 테스트, 내구성 테스트 등을 수행하는 검사 스텝이다. 이 공정에 의해 반도체 디바이스를 제조하고, 그것이 출하(스텝 7)된다.
도 6은, 웨이퍼 프로세스의 상세한 플로차트이다. 스텝 11은 웨이퍼의 표면을 산화시키는 산화 공정이다. 스텝 12는 웨이퍼의 표면에 절연막을 형성하는 CVD 공정이다. 스텝 13은 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해서 형성하는 전극 형성 공정이다. 스텝 14는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온 주입공정이다. 스텝 15는 웨이퍼에 레지스트(감광제)를 도포하는 레지스트 공정이다. 스텝 16은 상기 노광 장치에 의해 마스크의 회로 패턴을 웨이퍼에 노광하는 노광공정이다. 스텝 17은 노광한 웨이퍼를 현상하는 현상공정이다. 스텝 18은 현상한 레지스트상 이외의 부분을 지워내는 에칭공정이다. 스텝 l9는 에칭처리후 잔류하는 레지스트 재료를 분리하는 레지스트 박리공정이다. 이러한 공정을 반복함으로써 웨이퍼상에 중첩하여 회로 패턴이 형성된다.
이러한 공정에 의해, 고품위의 마이크로디바이스를 제조할 수 있다. 이와 같이, 노광 장치(200)를 사용하는 디바이스 제조방법 및 그 제품으로서 디바이스 자체 양자 모두 본 발명의 범주에 포함된다.
지금까지, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 실시예로 한정되지 않는 것은 물론이다. 본 발명의 범주내에서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들면, 본 발명의 냉각장치는, 파장이 200nm 이하인 ArF엑시머 레이져(excimer laser)나 F2레이저 등의 EUV 광 이외의 자외선용의 광학 구성요소에 적용할 수도 있다. 또한, 마스크 또는 웨이퍼에도 적용 가능하다.
본 발명은 여기에 개시된 구성에 대해서 설명하였지만, 기재된 상세한 설명에 한정되지 않고, 본 출원은 다음 청구항의 개선의 목적 또는 범주내에서 이룰 수 있는 수정 또는 변경을 포함되도록 의도된 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 투영광학계는 제 3반사면의 특별한 형상 및/또는 특별한 배치에 따라서, 전체 시스템의 확장없이 고정밀도의 투영을 확보할 수 있다.

Claims (13)

  1. 물체 면에 배치된 마스크의 패턴을 상 면에 배치된 기판 위에 투영하고,
    물체면으로부터 상면까지 광로를 따라 차례로 제 1반사면; 제 2반사면; 볼록 형상의 제 3 반사면; 제 4반사면; 제 5반사면; 및 제 6반사면을 포함하고,
    상기 제 3반사면과 상기 제 4반사면 사이의 광로에 상기 마스크 위에 형성된 패턴의 중간상을 형성하도록 배열된 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1반사면 내지 제 6반사면은 실질적으로 공통광축을 따라서 배치되고, 상기 제 3반사면에 의해 반사된 주광선이 상기 광축에 대해서 12˚이상 70˚이하의 각을 형성하면서 상기 제 3반사면에 의해 반사된 주광선은 상기 광축으로부터 멀어지는 방향으로 반사되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3반사면의 공간적 위치는 상기 제 6반사면 보다 물체면에 더 근접한 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 5반사면은 볼록형상을 가지고, 상기 제 6반사면은 오목형상을 가지는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3반사면은 0.01㎛ 이상 8㎛ 이하의 비구면량을 가진 비구면인 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 6매의 반사면의 공간 위치는, 상기 물체면에 근접한 반사면으로부터 상기 제 2반사면, 상기 제 4반사면, 상기 제 1반사면, 상기 제 3반사면, 상기 제 6반사면 및 상기 제 5반사면의 순서로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 5반사면에 입사하는 광의 입사각도의 최대값과 최소값의 차는 8°이상 15°이하인 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  8. 물체 면에 배치된 마스크의 패턴을 상 면에 배치된 기판 위에 투영하고,
    물체면으로부터 상면까지의 광로를 따라 차례로 제 1반사면; 제 2반사면; 제 3반사면; 제 4반사면; 제 5반사면; 및 제 6반사면을 포함하고,
    상기 제 3반사면과 상기 제 4반사면 사이의 광로에 상기 마스크 위에 형성된 패턴의 중간상을 형성하도록 배열되고,
    상기 제 1반사면 내지 제 6반사면은 실질적으로 공통광축을 따라서 배치되고,
    상기 제 3반사면에 의해 반사된 주광선이 상기 광축에 대해서 12˚이상 70˚이하의 각을 형성하면서 상기 제 3반사면에 의해 반사된 주광선은 상기 광축으로부터 멀어지는 방향으로 반사되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  9. 물체 면 위에 배치된 마스크의 패턴을 상 면에 배치된 기판 위에 투영하고,
    물체면으로부터 상면까지의 광로를 따라 차례로 제 1반사면; 제 2반사면; 제 3반사면; 제 4반사면; 제 5반사면; 및 제 6반사면을 포함하고,
    상기 제 3반사면과 상기 제 4반사면 사이의 광로에 상기 마스크 위에 형성된 패턴의 중간상을 형성하도록 배열되고,
    제 3반사면의 공간적 위치는 상기 제 6반사면보다 물체면에 더 근접한 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  10. 상부에 패턴이 형성되어 있는 마스크를 조명하는 조명 광학계;
    기판 위에 조명됨으로써 마스크의 패턴을 투영하는 제 1항, 제 8항 및 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 투영 광학계;
    상기 마스크를 유지하는 마스크 스테이지; 및
    상기 기판을 유지하는 기판 스테이지
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  11. 기판을 레지스트로 도포하는 공정;
    제 10항에 기재된 노광 장치를 이용해서 상기 레지스트 도포된 기판을 마스크의 패턴에 노광하는 공정; 및
    상기 노광된 기판을 현상하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
  12. 제 1항, 제 8항 및 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 위에 상기 패턴을 축소배율로 투영하도록 배열된 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  13. 삭제
KR1020040027690A 2003-04-23 2004-04-22 투영 광학계 KR100677701B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2003-00118479 2003-04-23
JP2003118479A JP2004325649A (ja) 2003-04-23 2003-04-23 反射型投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040092451A KR20040092451A (ko) 2004-11-03
KR100677701B1 true KR100677701B1 (ko) 2007-02-02

Family

ID=32959631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040027690A KR100677701B1 (ko) 2003-04-23 2004-04-22 투영 광학계

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7268855B2 (ko)
EP (1) EP1471389B1 (ko)
JP (1) JP2004325649A (ko)
KR (1) KR100677701B1 (ko)
DE (1) DE602004014837D1 (ko)
TW (1) TWI245324B (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008533709A (ja) * 2005-03-08 2008-08-21 カール ツァイス エスエムテー アーゲー 取扱い可能な絞り又は開口絞りを備えたマイクロリソグラフィー投影光学系
KR100919366B1 (ko) * 2007-12-28 2009-09-25 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 패턴 형성 방법
DE102008049589A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-08 Carl Zeiss Smt Ag Optische Abbildungseinrichtung und Abbildungsverfahren für die Mikroskopie
DE102008049588B4 (de) * 2008-09-30 2018-04-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Optische Abbildungseinrichtung, Mikroskop und Abbildungsverfahren für die Mikroskopie
DE102015104323A1 (de) 2015-03-23 2016-09-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Zoomsystem mit austauschbaren optischen Elementen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6172825B1 (en) 1998-09-22 2001-01-09 Nikon Corporation Catoptric reduction projection optical system and projection exposure apparatus and method using same
KR100451339B1 (ko) 1995-12-12 2005-04-28 에스브이지 리도그래피 시스템즈, 아이엔씨. 높은개구수의링필드광학축소시스템

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686728A (en) 1996-05-01 1997-11-11 Lucent Technologies Inc Projection lithography system and method using all-reflective optical elements
US6577443B2 (en) * 1998-05-30 2003-06-10 Carl-Zeiss Stiftung Reduction objective for extreme ultraviolet lithography
WO2002048796A2 (en) 2000-12-12 2002-06-20 Carl Zeiss Smt Ag Projection system for euv lithography
EP1035445B1 (de) * 1999-02-15 2007-01-31 Carl Zeiss SMT AG Mikrolithographie-Reduktionsobjektiveinrichtung sowie Projektionsbelichtungsanlage
US6985210B2 (en) * 1999-02-15 2006-01-10 Carl Zeiss Smt Ag Projection system for EUV lithography
US6033079A (en) * 1999-03-15 2000-03-07 Hudyma; Russell High numerical aperture ring field projection system for extreme ultraviolet lithography
DE50208750D1 (de) * 2001-08-01 2007-01-04 Zeiss Carl Smt Ag Reflektives Projektionsobjektiv für EUV-Photolithographie
JP2003233001A (ja) * 2002-02-07 2003-08-22 Canon Inc 反射型投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法
JP2004138926A (ja) * 2002-10-21 2004-05-13 Nikon Corp 投影光学系および該投影光学系を備えた露光装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100451339B1 (ko) 1995-12-12 2005-04-28 에스브이지 리도그래피 시스템즈, 아이엔씨. 높은개구수의링필드광학축소시스템
US6172825B1 (en) 1998-09-22 2001-01-09 Nikon Corporation Catoptric reduction projection optical system and projection exposure apparatus and method using same

Also Published As

Publication number Publication date
TWI245324B (en) 2005-12-11
TW200511386A (en) 2005-03-16
US20040218163A1 (en) 2004-11-04
JP2004325649A (ja) 2004-11-18
EP1471389A2 (en) 2004-10-27
EP1471389A3 (en) 2006-06-07
US7268855B2 (en) 2007-09-11
DE602004014837D1 (de) 2008-08-21
EP1471389B1 (en) 2008-07-09
KR20040092451A (ko) 2004-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100587625B1 (ko) 반사형 투영 광학계, 그것을 사용한 노광장치, 및 디바이스 제조방법
US7224441B2 (en) Projection optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US7486439B2 (en) Projection optical system, exposure apparatus and device fabricating method
US7232233B2 (en) Catoptric reduction projection optical system and exposure apparatus using the same
KR20040075764A (ko) 카톱트릭형 투영광학계와 노광장치
EP1335229A1 (en) Reflection type projection optical system, exposure apparatus and device fabrication method using the same
KR100544784B1 (ko) 투영광학계, 노광 장치 및 디바이스의 제조방법
KR100677701B1 (ko) 투영 광학계
JP2008158211A (ja) 投影光学系及びそれを用いた露光装置
KR100566261B1 (ko) 투영광학계, 노광장치 및 디바이스의 제조방법
JP4387902B2 (ja) 反射型投影光学系、当該投影光学系を有する露光装置、並びに、デバイス製造方法
JP4366151B2 (ja) 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法
KR20080091014A (ko) 반사형 투영광학계, 노광장치, 및 디바이스의 제조방법
JP4438060B2 (ja) 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法
JP4819419B2 (ja) 結像光学系、露光装置及びデバイス製造方法
JP2006243197A (ja) 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法
JP2005228875A (ja) 露光装置、デバイスの製造方法
JP2006245148A (ja) 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法
JP2004158787A (ja) 投影光学系及び露光装置
JP2010152096A (ja) ミラー基板、ミラー、露光装置、デバイス製造方法、およびミラーの製造方法
JP2003303749A (ja) 投影光学系、該投影光学系を有する露光装置及びデバイス製造方法
JP2004252361A (ja) 反射型投影光学系

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121221

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131226

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141226

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee