KR100809329B1 - 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러를 포함하는포토리소그래피 장치 및 수차 보정부를 포함하는 미러 - Google Patents

광학계의 수차를 보정하기 위한 미러를 포함하는포토리소그래피 장치 및 수차 보정부를 포함하는 미러 Download PDF

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Abstract

광학계의 수차를 보정하기 위한 미러를 포함하는 포토리소그래피 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 장치는, 빛을 발생시키기 위한 광원, 광원으로부터 발생된 빛을 전달하기 위한 조사계, 조사계부터 전달된 빛을 받아 광학 패턴 이미지를 형상화하는 포토마스크, 및 포토마스크로부터 형상화된 광학 패턴 이미지를 웨이퍼 면으로 전달하는 투사계를 포함하되, 조사계 또는 투사계가 수차가 보정된 미러를 적어도 하나 이상 포함하는 광학계를 포함한다.
Figure R1020060086919
광학계, 미러, 구면 수차, 응력

Description

광학계의 수차를 보정하기 위한 미러를 포함하는 포토리소그래피 장치 및 수차 보정부를 포함하는 미러{Photolithography apparatus including a mirror for correcting an aberration of optical illumination system and a mirror including a aberration corrected portion}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 장치의 반사형 광학계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 반사형 광학계의 수차를 보정하기 이전의 미러 및 본 발명의 실시예들에 의한 반사형 광학계의 수차를 보정하는 미러들을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 3a 내지 3c는 다른 모양의 반사형 광학계의 수차를 보정하기 이전의 미러 및 본 발명의 다른 실시예들에 의한 반사형 광학계의 수차를 보정하는 미러들을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 4a 및 4b는 반사형 광학계의 복합적인 수차를 보정하기 이전의 미러 및 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반사형 광학계의 수차를 보정하는 미러를 개략적으로 도시한 도면들이고, 도 4c 및 4d는 또 다른 형태의 수차를 가진 미러 및 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 수차가 보정된 미러를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 기술적 사상이 평면 미러에 적용된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 실시예들에 의한 수차가 보정된 포토리소그래피 장치의 투과형 광학계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 수차 보정부들을 미러 기판 내부에 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 수차 보정부들을 형성하기 위한 레이저를 설명하기 위한 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100, 400, 500: 광학계 110, 410, 510: 광원
120, 220, 320, 420, 520, 620: 미러
121, 221, 321, 621: 미러 기판
123, 223, 323, 623: 미러 표면
125, 225, 325, 625: 반사층
130, 430, 530: 포토마스크 140, 440: 퓨필 면
150, 250, 350, 650: 팽창 수차 보정부
160, 260, 360, 660: 수축 수차 보정부
415, 515: 렌즈 550: 빔 스플리터
560: 원형 편향판 605: 레이저 건
본 발명은 반도체 제조에 사용되는 포토리소그래피 장치의 광학계(optical system)의 수차를 보정하는 방법에 관한 것으로서 특히 미러에 수차 보정부를 형성하여 반도체 제조에 사용되는 포토리소그래피 장치의 광학계의 수차를 보정하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자가 고집적화되면서 과거에는 별반 문제시 되지 않았던 현상들이 매우 중요한 변수로 대두되고 있다. 예를 들어, 웨이퍼의 미세한 결함, 포토레지스트나 세정액의 순도, 형성되는 막질이 포함하는 불순물 함유량, 및 보다 정교한 공정 컨트롤 등이 있다. 그러나 이보다 더욱 중요한 것은 포토 리소그래피 분야이다. 포토리소그래피 분야에서는 예를 들어 포토마스크의 광학 패턴의 정확성 같은 것도 있지만, 고집적 반도체 제조에서 심각하게 대두되고 있는 문제들은 포토리소그래피 장치의 광학계의 수차에 관한 에러이다. 이러한 광학계의 수차는 고정적으로 발생하는 것이고, 반도체 소자의 패턴 형성에 미치는 영향이 크다고 할 수 있다.
이러한 광학계의 수차는 고집적 반도체 소자를 제조하는데에는 수 ㎚이하, 심지어는 수 Å 이하로 발생하기도 하므로 매우 정교하게 제어되어야 한다. 또한 처음 제작 시에 수차가 발생하지 않았던 포토리소그래피 장치가 사용되면서, 또는 포토리소그래피 장치에서 사용되는 조명 방법에 따라서도 예상하지 못했던 수차가 발생하기도 한다. 예를 들어 비점 수차(astigmatism)가 더 심해지기도 하고, 퓨필(pupil) 면적의 크기 변화에 따라 광학 이미지가 왜곡되기도 하며, 사입사 조 명(OAI: Off Axis Illumination) 방법을 사용함에 따라 코마(coma) 수차 등이 발생하기도 한다. 그 이외의 수차들도 포토리소그래피 장치를 사용함에 따라 더욱 심화될 수 있다. 이렇게 수차 현상이 발생하거나 심화될 경우, 한 번 설계된 포토리소그래피 장치의 광학계는 수차 보정이 불가능하다. 이런 경우에는 새로운 포토리소그래피 장치를 도입하거나, 광학계를 재구성(re-design)해야 한다. 수차가 발생된 포토리소그래피 장치를 계속 사용하지 못한다는 것은 반도체 제조 공정 상 가장 비생산적인 일이다. 반도체 제조 장비 중 포토리소그래피 장비가 가장 고가이기 때문이다. 본 발명에서는 완성된 포토리소그래피 장치의 광학계의 수차를 보정하여 사용할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포토리소그래피 장치의 광학계의 수차를 보정하는 미러를 포함하는 포토리소그래피 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 포토리소그래피 장치의 광학계의 수차를 보정하거나 자체적인 수차가 보정된 미러를 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 장치는, 빛을 발생시키기 위한 광원, 광원으로부터 발생된 빛을 전달하기 위 한 조사계, 조사계부터 전달된 빛을 받아 광학 패턴 이미지를 형상화하는 포토마스크, 및 포토마스크로부터 형상화된 광학 패턴 이미지를 퓨필 면으로 전달하는 투사계를 포함하는 광학계와, 상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러를 적어도 하나 이상 포함한다.
미러는 조사계에 포함될 수 있다.
수차 보정부는 상기 미러 기판의 중앙면으로부터 반사층이 형성된 면에 더 가깝게 형성될 수 있다.
조사계 및 투사계 중 어느 하나에 적어도 하나의 광학 렌즈가 포함될 수 있다.
광학계는 빛을 받아 위상을 원형으로 이동시키며 투과시키는 광 편향판을 더 포함할 수 있고, 및 제 1 편향의 빛을 전반사하고, 제 2 편향의 빛을 전투과하는 빔 스플리터를 더 포함할 수 있으며, 제 1 편향의 빛과 제 2 편향의 빛은 λ/2만큼 원형 위상 차이를 가질 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 포토리소그래피 장치는, 광원, 광원으로부터 발생된 빛을 전달하기 위한 렌즈들, 및 광원으로부터 발생된 빛의 진행 방향을 변환시키기 위한 복수개의 미러들을 포함하는 광학계를 포함하고, 및 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러를 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 수차가 보정된 미러는, 기판, 기판의 일면에 형성되는 반사층, 및 기판의 내부에 형성된 수차 보정부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 수차는 포토리소그래피 장치의 광학계에서 발생할 수 있는 다양한 수차들을 포괄하여 의미한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 수차가 보정된 포토리소그래피 장치(photolithography apparatus)의 광학계(optical system) 및 광학계의 수차를 보정하는 미러를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 장치의 반사형 광학계(reflective optical system)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 장치의 반사형 광학계(100)는, 광원(light source; 110), 광원(110)으로부터 발생되는 빛을 받아 반사하는 전달하기 위한 조사 미러들(Illumination Mirrors; 120a-120d), 조사 미러들(120a-120d)로부터 반사된 빛을 받아 광학 패턴 영상을 반사하는 포토마스크(130), 및 포토마스크(130)로부터 반사된 광학 패턴 영상을 퓨필 면(140)으로 전달하는 투사 미러들(Projection Mirrors; 120e-120h)을 포함하되, 조사 미러들(120a-120d) 또는 투사 미러들(120e-120h) 중 광학계의 수차를 보정하는 미러를 적어도 하나 이상 포함한다. 본 실시예에서, 광원(110)으로부터 포토마스크(130)의 광 경로에 위치하는 미러들(120a-120d)을 조사 미러들이라 하고, 포토마스크(130)로부터 퓨필 면 (140)의 광 경로에 위치하는 미러들(120e-120h)을 투사 미러들이라 명명한다. 도면에서, 각기 네 개씩 조사 미러들(120a-120d) 및 투사 미러들(120e-120h)이 도시되었지만, 이는 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽게 하기 위하여 예시적으로 도시한 것이다. 실제 포토리소그래피 장치의 반사형 광학계(100)는 더 다양하고 많은 미러들을 포함할 수 있다.
광원(110)은 반사형 광학계(100)에서 사용되는 빛을 발생시키는 부분이다. 본 발명의 실시예에서 광원(110)은 예를 들어, EUV(Extremely Ultra Violet) 빛을 발생시킬 수 있다. EUV 빛은 파장이 13.5㎚ 정도인 극초단파 빛으로서 차세대 반도체 제조에 중요하게 사용될 것으로 기대되고 있다. EUV 빛은 공기를 비롯한 매질에서의 흡수율이 높아 렌즈를 이용한 투과형 광학계를 사용할 수 없고 미러를 이용한 반사형 광학계(100)를 구현하여야 한다.
포토마스크(130)는 퓨필 면(140)에 광학적 패턴 이미지를 전달하기 위한 것이다. 포토마스크(130)의 표면에는 광학 패턴(135)이 형성될 수 있다. 포토마스크(130)의 기판은 석영으로 제조될 수 있으며, 일면에 광학 패턴(135)이 형성된다. 광학 패턴(135)은 빛을 반사하는 반사형이고, 석영 기판에 다수의 단위 반사층들이 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 예시적으로 실리콘층과 몰리브덴층이 교대로 수 십쌍 적층되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서 1 쌍의 단위 반사층은 실리콘층과 몰리브덴층이 EUV 빛의 파장의 길이에 근접한 두께(13.5㎚)의 0.5 배수로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘층이 4 내지 5㎚로 형성되고 몰리브덴층이 2 내지 3㎚로 형성되어 총 두께가 약 6.5 내지 7㎚가 되도록 형성될 수 있다. 각 실리콘층과 몰리브덴층은 원자층 증착 방법(atomic layered deposition method)을 이용하여 형성될 수 있다. 또, 실리콘층, 몰리브덴층 및 보론-카본 화합물층이 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 실리콘층과 몰리브덴층이 교대로 적층된 경우를 예시한다. 반사층 상에는 반사층을 물리적, 화학적 손상으로부터 보호하기 위한 캡핑층이 형성될 수 있으며, 예를 들어 실리콘 산화막이 형성될 수 있다. 광학 패턴(135)의 형상화된 광학 패턴 이미지는 빛을 반사하는 반 사층의 상 또는 하부에 빛을 반사하지 않는 흡광층이 형성되어 형성될 수 있다. 예를 들어 반사층 상에 크롬, 알루미늄, 탄탈룸 등을 포함하는 금속 및 금속 산화막이 형성되어 빛이 반사되지 않도록 하여 광학 패턴 이미지를 형성할 수 있다. 즉, 광학 패턴(135)은 반사층, 캡핑층 및 흡광층을 선택적으로 포함하며 형성될 수 있다. 또는 흡광층이 먼저 형성되고 그 위에 반사층이 형성되어 광학 패턴(135)을 형성할 수도 있다.
퓨필 면(140)은 포토마스크(130)의 광학 패턴(135)으로부터 형성된 광학 패턴 이미지가 형상화되는 면이다.
조사 미러들(120a-120d) 및 투사 미러들(120e-120h)은 빛을 반사한다. 미러들(120a-120h)은 석영 재질이며, 기판의 일면에 빛을 반사하는 반사층(125a-125h)을 포함한다. 반사층(125)은 포토마스크(130)의 광학 패턴(135)의 반사층과 같은 모양(feature)으로 형성될 수 있다. 미러들(120a-120h)은 중앙부가 오목한 접시형이거나 전체적으로 평탄한 평면형일 수 있다. 도면에서는 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 이해하도록 하기 위하여 모두 같은 형태, 예를 들어 접시형인 것으로 예시한다. 미러들(120a-120h)에 대한 더 상세한 설명은 후술된다.
본 실시예의 반사형 광학계(100)는 광학계(100)의 수차를 보정하는 미러를 적어도 하나 이상 포함한다. 광학계(100)의 수차를 보정하는 미러의 구조 및 미러의 수차 보정 방법은 상세하게 후술된다.
반사형 광학계(100)의 수차를 보정하는 미러는 특히 퓨필 면(140) 과 대응되는 컨쥬게이트 면(conjugate plan)에 위치될 수 있다. 반사형 광학계(100)에서, 광 원(110)으로부터 발생된 빛은 다수개의 미러들(120a-120h) 및 포토마스크(130)를 통하여 퓨필 면(140)에 조사된다. 이때, 빛은 각 위치에 따라 다양한 경로를 지나게 된다. 즉, 모든 미러들(120a-120h)이 포토마스크(130) 또는 퓨필 면(140)과 동일한 배율 또는 공간 이미지(aerial image)를 형성하는 경우는 드물다. 포토마스크(130) 또는 퓨필 면(140)과 동일한 배율 또는 공간 이미지는 다수개의 미러들(120a-120h) 중에 어느 하나일 수도 있고, 복수개일 수도 있으며, 심지어는 미러로 존재하지 않고 가상적으로만 존재할 수도 있다. 이러한 면을 컨쥬게이트 면이라 한다. 컨쥬게이트 면은 각 포토리소그래피 장치의 광학계를 설계하는 설계자에 의해 임의로 존재한다. 따라서, 도면에서 특정한 구성 요소를 지칭하는 것은 오히려 본 발명의 기술적 사상을 오해할 수 있으므로 특정한 구성요소를 지칭하지 않는다. 결론적으로, 도면에서 컨쥬게이트 면은 도시된 다양한 미러들(120a-120h) 중 어느 하나일 수도 있고, 복수개일 수도 있다. 그러므로, 도면의 미러들(120a-120h) 중, 어느 하나를 컨쥬게이트 면에 해당되는 미러라고 가정하여 본 발명의 기술적 사상을 이해할 수 있다.
본 실시예에서, 포토리소그래피 장치의 반사형 광학계(100)는 미러들(120a-120h) 중 적어도 하나 이상이 컨쥬게이트 면에 해당되는 것으로 가정한다. 또, 컨쥬게이트 면에 해당하는 미러들(120a-120h)은 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하는 미러들(120a-120h)일 수 있다. 즉, 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하는 미러들(120a-120h)을 반사형 광학계(100)의 컨쥬게이트 면에 위치시킬 수 있다. 본 실시예에서, 컨쥬게이트 면에는 표면이 접시형인 미러들(120a-120h)을 사용하는 것으 로 예시되지만, 평면 형태의 미러를 사용할 수도 있다. 표면이 평면인 미러에 대한 설명은 후술된다.
도 2a 내지 2c는 반사형 광학계의 수차를 보정하기 이전의 미러 및 본 발명의 실시예들에 의한 반사형 광학계의 수차를 보정하는 미러들을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하기 이전의 미러(120')는 미러 기판(121')의 미러 표면(123a')에 반사층(125')이 형성되어 있고, 미러 표면(123a')이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 다른 모양을 하고 있다. 보다 상세하게, 미러 표면(123a')이 자체적으로는 수차가 없는 이상적인 모양일 수 있으나, 반사형 광학계(100)가 수차를 가지고 있어서 미러 표면(123a')이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)으로 변화되어 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하여야 하는 경우로 이해할 수 있다. 특히 미러 표면(123a')의 중앙부는 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치하나 미러 표면(123a')의 외곽부가 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)보다 돌출되어 있는 모양으로 이해할 수 있다.
또는, 미러(120')가 자체적으로 수차를 가지고 있는 것으로 이해할 수도 있다. 미러(120')가 자체적으로 수차를 가지고 있는 경우, 미러 표면(123a')이 수차를 가지고 있어서 수차가 없는 표면(123)으로 보정되어야 하는 것으로 이해할 수 있다. 즉, 도 2a에 도시된 미러(120')는, 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하거나, 자체적인 수차를 보정해야 하는 미러(120')로 이해할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하는 미러(120)는, 도 2a에 도시된 미러(120')와 비교하여, 미러 표면(123a)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 평행하다. 보다 상세하게, 팽창 수차 보정부들(150)이 미러 기판(121)의 내부에 형성되어 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하기 전의 미러 표면(123a')이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(123)과 평행하도록 형성된다. 미러 표면(123a)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 평행하게 된 경우, 미러(120)의 위치를 상하 또는 전후로 조절하여 미러 표면(123a)을 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치하도록 하면 반사형 광학계(100)의 수차가 보정된다. 팽창 수차 보정부들(150)은 국부적으로 미러 기판(121) 내에 형성되어 미러 기판(121)이 국부적으로 팽창하도록 할 수 있다. 팽창 수차 보정부들(150)은 예를 들어, 국부적으로 밀도가 낮아지면서 미러 기판(121)에 대한 팽창 응력을 발생시킬 수 있고, 팽창 응력은 미러 기판(121)의 체적을 국부적으로 팽창시킬 수 있다. 즉, 미러 기판(121)의 체적을 변화시켜 미러 표면(123)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 평행한 모양이 되도록 하여 반사형 광학계(100)의 수차를 보정할 수 있다. 팽창 수차 보정부들(150)은 미러 기판(121) 내부에서 반사층(125)이 형성된 일면과 근접하도록 형성될 수 있다. 팽창 수차 보정부들(150)은 미러 기판(121) 내부에 국부적으로 레이저를 조사하여 형성될 수 있다. 팽창 수차 보정부들(150)을 형성하는 방법은 후술된다.
또는, 미러(120)가 자체적으로 수차가 보정된 것으로도 이해할 수 있다. 자 체적으로 수차를 가지고 있던 미러 표면(123a')이 미러 기판(121) 내부에 팽창 수차 보정부들(150)이 형성되어 수차가 없는 미러 표면(123a)으로 보정된 것으로 이해할 수 있다. 즉, 반사형 광학계(100)의 수차를 보정한 것으로 이해할 수도 있고, 미러(120)가 자체적으로 가지고 있던 수차를 보정한 것으로 이해할 수도 있다.
도 2c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하는 미러(120)는, 도 2a에 도시된 미러(120')와 비교하여, 미러 표면(123a)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치한다. 보다 상세하게, 수축 수차 보정부들(160)이 미러 기판(121)의 내부에 형성되어 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하기 전의 미러 표면(123a')이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(123)과 일치하도록 형성된다. 수축 수차 보정부들(160)은 국부적으로 미러 기판(121) 내에 형성되어 미러 기판(121)이 국부적으로 수축하도록 할 수 있다. 수축 수차 보정부들(160)은 예를 들어, 국부적으로 밀도가 높아지면서 미러 기판(121)에 대한 수축 응력을 발생시킬 수 있고, 수축 응력은 미러 기판(121)의 체적을 국부적으로 수축시킬 수 있다. 즉, 미러 기판(121)의 체적을 변화시켜 미러 표면(123a)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치하도록 하여 반사형 광학계(100)의 수차를 보정할 수 있다. 수축 수차 보정부들(160)은 미러 기판(121) 내부에서 반사층(125)이 형성된 일면과 근접하도록 형성될 수 있다. 수축 수차 보정부들(160)은 미러 기판(121) 내부에 국부적으로 레이저를 조사하여 형성할 수 있다. 수축 수차 보정부들(150)을 형성하는 방법은 후술된다.
또는, 미러(120)가 자체적으로 수차가 보정된 미러(120)인 것으로도 이해할 수 있다. 자체적으로 수차를 가지고 있던 미러 표면(123a')이 미러 기판(121) 내부에 수축 수차 보정부들(160)이 형성되어 수차가 없는 미러 표면(123)으로 보정된 것으로 이해할 수 있다. 즉, 반사형 광학계(100)의 수차를 보정한 것으로 이해할 수도 있고, 미러(120)가 자체적으로 가지고 있던 수차를 보정한 것으로 이해할 수도 있다.
도 2b 및 2c에서, 팽창 수차 보정부들(150)을 형성하여 미러 표면(123a)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 평행하게 보정된 것으로 설명하였으나, 일치하도록 보정된 경우일 수 있고, 수축 수차 보정부들(160)을 형성하여 미러 표면(123a)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치도록 보정된 것으로 설명하였으나 평행하도록 보정된 경우일 수 있다. 즉, 팽창 수차 보정부들(150)과 수축 수차 보정부들(160)은 수차가 발생된 경우에 따라 유연하게 적용될 수 있다.
도 3a 내지 3c는 다른 모양의 반사형 광학계의 수차를 보정하기 이전의 미러 및 본 발명의 다른 실시예들에 의한 반사형 광학계의 수차를 보정하는 미러들을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 3a를 참조하면, 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하기 이전의 미러(120'')는 미러 기판(121'')의 미러 표면(123b'')에 반사층(125'')이 형성되어 있고, 미러 표면(123b'')이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 다른 모양을 하고 있다. 보다 상세하게, 미러 표면(123b'')이 자체적으로는 수차가 없는 이상적인 모양일 수 있으나, 반사형 광학계(100)가 수차를 가지고 있어서 미러 표 면(123b'')이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)으로 변화되어 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하여야 하는 경우로 이해할 수 있다. 특히 미러 표면(123b'')의 외곽부는 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치하나 미러 표면(123b'')의 중앙부가 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)보다 돌출되어 있는 모양으로 이해할 수 있다.
또는, 미러(120'')가 자체적으로 수차를 가지고 있는 것으로 이해할 수도 있다. 미러(120'')가 자체적으로 수차를 가지고 있는 경우, 미러 표면(123b'')이 수차를 가지고 있어서, 수차가 없는 표면(123)으로 보정되어야 하는 것으로 이해할 수 있다. 즉, 도 3a에 도시된 미러(120'')는, 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하거나, 자체적인 수차를 보정해야 하는 미러(120'')로 이해할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하는 미러(120)는, 도 3a에 도시된 미러(120'')와 비교하여, 미러 표면(123b)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 평행하다. 보다 상세하게, 팽창 수차 보정부들(150)이 미러 기판(121)의 내부에 형성되어 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하기 전의 미러 표면(123b)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(123)과 평행하도록 형성된다. 미러 표면(123b)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 평행하게 된 경우, 미러(120b)의 위치를 상하 또는 전후로 조절하여 미러 표면(123b)을 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치하도록 하면 반사형 광학계(100)의 수차가 보정된다. 팽창 수차 보정부들(150)은 국부적으로 미러 기판(121) 내에 형성되어 미러 기판(121)이 국부적 으로 팽창하도록 할 수 있다.
또는, 미러(120)가 자체적으로 수차가 보정된 미러(120)인 것으로도 이해할 수 있다. 자체적으로 수차를 가지고 있던 미러 표면(123b'')이 미러 기판(121) 내부에 팽창 수차 보정부들(150)이 형성되어 수차가 없는 미러 표면(123)으로 보정된 것으로 이해할 수 있다. 즉, 반사형 광학계(100)의 수차를 보정한 것으로 이해할 수도 있고, 미러(120)가 자체적으로 가지고 있던 수차를 보정한 것으로 이해할 수도 있다.
도 3c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하는 미러(120)는, 도 3a에 도시된 미러(120'')와 비교하여, 미러 표면(123b)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치한다. 보다 상세하게, 수축 수차 보정부들(160)이 미러 기판(121)의 내부에 형성되어 반사형 광학계(100)의 수차를 보정하기 전의 미러 표면(123b'')이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(123)과 일치하도록 형성된다. 수축 수차 보정부들(160)은 국부적으로 미러 기판(121) 내에 형성되어 미러 기판(121)이 국부적으로 수축하도록 할 수 있다. 수축 수차 보정부들(160)은 예를 들어, 국부적으로 밀도가 높아지면서 미러 기판(121)에 대한 수축 응력을 발생시킬 수 있고, 수축 응력은 미러 기판(121)의 체적을 국부적으로 수축시킬 수 있다. 즉, 미러 기판(121)의 체적을 변화시켜 미러 표면(123b)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치하도록 하여 반사형 광학계(100)의 수차를 보정할 수 있다.
또는, 미러(120)가 자체적으로 수차가 보정된 미러(120)인 것으로도 이해할 수 있다. 자체적으로 수차를 가지고 있던 미러 표면(123b'')이 미러 기판(121) 내부에 수축 수차 보정부들(160)이 형성되어 수차가 없는 미러 표면(123)으로 보정된 것으로 이해할 수 있다. 즉, 반사형 광학계(100)의 수차를 보정한 것으로 이해할 수도 있고, 미러(120)가 자체적으로 가지고 있던 수차를 보정한 것으로 이해할 수도 있다.
도 3b 및 3c에서, 팽창 수차 보정부들(150)을 형성하여 미러 표면(123b)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 평행하게 보정된 것으로 설명하였으나, 일치하도록 보정된 경우일 수 있고, 수축 수차 보정부들(160)을 형성하여 미러 표면(123b)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(123)과 일치도록 보정된 것으로 설명하였으나 평행하도록 보정된 경우일 수 있다. 즉, 팽창 수차 보정부들(150)과 수축 수차 보정부들(160)은 수차가 발생된 경우에 따라 유연하게 적용될 수 있다.
도 4a 및 4b는 반사형 광학계의 복합적인 수차를 보정하기 이전의 미러 및 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반사형 광학계의 수차를 보정하는 미러를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 4a를 참조하면, 반사형 광학계(100)의 복합적인 수차를 보정하기 이전의 미러(220a')는, 미러 기판(221a')의 미러 표면(223a')에 반사층(225a')이 형성되어 있고, 미러 표면(223a')은 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(223)과 다른 모양을 하고 있다. 상세하게, 미러 표면(223a')은 자체적으로는 수차가 없는 이상적인 모양일 수 있으나, 반사형 광학계(100)가 자체적으로 도 2a 및 3a에 예시된 수차들을 포함하거나 기타 다른 형태의 수차를 포함하고 있을 경우, 미러 표면(223a')이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(223)으로 변화되어 반사형 광학계(100)의 복합적인 수차를 보정해야 하는 경우로 이해할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반사형 광학계(100)의 복합적인 수차를 보정하는 미러(220a)는, 미러 기판(221a) 내부에 팽창 수차 보정부들(250) 및 수축 수차 보정부들(260)이 각기 다양한 위치에 형성되어 미러 표면(223a)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(223)과 일치한다. 다른 방법으로, 미러 표면(223a)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(223)과 평행할 수 있다. 보다 상세하게, 미러 기판(221a) 내부에 형성된 팽창 수차 조절부들(250)은 미러 기판(221a)의 체적을 국부적으로 팽창시켜 미러 표면(223a)을 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(223)과 부합하도록 보정할 수 있고, 수축 수차 조절부들(260)은 미러 기판(221a)의 체적을 국부적으로 수축시켜 미러 표면(223a)을 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(223)과 부합하도록 보정할 수 있다. 도면에는 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(223)과 보정된 미러 표면(223a)이 평행하도록 도시되었으나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 하기 위한 것이다. 실제로는 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(223)과 보정된 미러 표면(223a)이 일치할 수도 있다.
도 4c 및 4d는 또 다른 형태의 수차를 가진 미러 및 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 수차가 보정된 미러를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 4c를 참조하면, 또 다른 형태의 수차를 가진 미러(220b')는, 미러 기 판(221b')과 미러 표면(223b')에 반사층(225b')이 형성되어 있고, 미러 표면(223b')은 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(223)과 다른 모양을 하고 있다. 즉, 수차를 가지고 있다. 수차들은 앞서 설명한 다양한 수차일 수 있으며, 복합적인 수차들을 가지고 있는 것으로 이해할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반사형 광학계(100)의 복합적 수차를 보정하는 미러(220b)는, 미러 기판(221b) 내부에 팽창 수차 보정부들(250) 및 수축 수차 보정부들(260)이 각기 다양한 위치에 형성되어 미러 표면(223b)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(223)과 일치한다. 다른 말로, 미러 표면(223b)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(223)과 평행할 수 있다. 팽창 수차 보정부들(250)은 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 미러 표면(223)에 부합하려면 볼록해져야 하는 부분에 형성될 수 있고, 수축 수차 보정부들(260)은 이상적인 미러 표면(223)에 부합하려면 오목해져야 하는 부분에 형성될 수 있다. 이로써, 수차를 가진 미러 표면(223b′)이 수차가 없는 이상적인 미러 표면(223)과 부합하도록 형성되어 수차가 보정된다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 기술적 사상이 평면 미러에 적용된 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 및 5b는 반사형 광학계의 수차를 보정하기 위한 평면 미러들을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 반사형 광학계(100)의 복합적인 수차를 보정하기 이전의 평면 미러(320a')는, 평면 미러 기판(321a')의 평면 미러 표면(323a')에 반사 층(325a')이 형성되어 있고, 평면 미러 표면(323a')은 자체적으로는 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(323)과 다른 모양을 하고 있다. 보다 상세하게, 평면 미러(320a')의 평면 미러 표면(323a')은 수차가 없는 이상적인 모양일 수 있으나, 반사형 광학계(100)가 다양한 수차들을 가지고 있을 경우, 평면 미러 표면(323a')이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(323)으로 변화되어 반사형 광학계(100)의 복합적인 수차를 보정해야 하는 경우로 이해할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반사형 광학계(100)의 복합적인 수차를 보정하는 평면 미러(320a)는 평면 미러 기판(321a) 내부에 팽창 수차 보정부들(350) 및 수축 수차 보정부들(360)이 각기 다양한 위치에 형성되어 평면 미러 표면(323a)이 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(323)과 일치한다. 보다 상세하게, 평면 미러 기판(321a) 내부에 형성된 팽창 수차 조절부들(350)은 평면 미러 기판(321a)의 체적을 국부적으로 팽창시켜 평면 미러 표면(323a')을 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(323)과 부합하도록 보정할 수 있고, 수축 수차 조절부들(360)은 평면 미러 기판(321a)의 체적을 국부적으로 수축시켜 평면 미러 표면(323a')을 반사형 광학계(100)의 수차가 없는 표면(323)과 부합하도록 보정할 수 있다.
도 5c 및 5d는 특히 자체적인 수차가 보정된 평면 미러를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 5c를 참조하면, 자체적인 수차를 가진 평면 미러(320b')는, 평면 미러 기판(321b')과 평면 미러 표면(323b')에 반사층(325b')이 형성되어 있고, 평면 미러 표면(323b')은 이상적인 평면 미러 표면(223)과 다른 표면 상태를 가지고 있다. 즉, 수차를 가지고 있다. 수차들은 앞서 설명한 다양한 수차일 수 있으며, 복합적인 수차들을 가지고 있는 것으로 이해할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 수차가 보정된 평면 미러(320b)는, 평면 미러 기판(321b) 평면 미러 표면(323b)에 형성된 반사층(325b) 및 평면 미러 기판(321b) 내부에 형성된 다수개의 팽창 수차 보정부들(350) 및 수축 수차 보정부들(360)을 포함한다. 팽창 수차 보정부들(350)은 수차가 없는 이상적인 평면 미러 표면(323)에 부합하려면 볼록해져야 하는 부분에 형성될 수 있고, 수축 수차 보정부들(360)은 오목해져야 하는 부분에 형성될 수 있다. 이로써, 수차를 가진 평면 미러 표면(223b′)이 수차가 없는 이상적인 평면 미러 표면(323)과 부합하도록 형성되어 수차가 보정된다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 실시예들에 의한 수차가 보정된 포토리소그래피 장치의 투과형 광학계(projective illumination system)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 수차가 보정된 포토리소그래피 장치의 투과형 광학계(400)는, 광원(410), 광원(410)으로부터 발생된 빛을 전달하는 다수개의 렌즈들(415a-415g), 및 투과형 광학계(400)의 수차를 보정하는 미러(420a, 420b)를 적어도 하나 이상 포함한다.
광원(415)은 포토리소그래피에 사용되는 다양한 빛을 발생시킨다. 예를 들어, ArF 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저, i-line 또는 g-line 등이다.
투과형 포토마스크(430)가 더 포함될 수 있다. 투과형 포토마스크(430)는 기판이 석영 재질이며 기판의 일면에 빛을 차단하는 차광 패턴을 가지고 있다. 투과형 포토마스크(430)는 빛을 받아 차광 패턴을 제외한 부분이 빛을 투과시킴으로써 광학적 이미지를 형상화한다.
렌즈들(415a-415g)은 빛을 일 방향으로 전달하는 기능을 수행하며 각 기능에 따라 여러 형태가 있을 수 있다. 예를 들어 파리눈 렌즈(fly's eye lens), 전달 렌즈(relay lens), 콘덴서 렌즈(condenser lens), 또는 프로젝션 렌즈(projection lens) 등이다.
미러들(420a, 420b)은 투과형 광학계(400)에 하나 이상 포함되며, 빛의 진행 방향을 바꾸는 기능을 수행할 수 있다. 미러들(420a, 420b)은 도면에 2개만이 도시되었으나 더 많이 포함될 수 있다. 미러들(420a, 420b) 중 적어도 하나가 투과형 광학계(400)의 수차를 보정하는 미러(420a, 420b)이다. 투과형 광학계(400)의 수차를 보정하는 미러(420a, 420b)는 내부에 수차 보정부를 포함한다.
투과형 광학계(400)의 수차를 보정하는 미러(420a, 420b)는 퓨필 면에 광학적으로 대응하는 컨쥬게이트 면에 위치할 수 있다.
투과형 광학계(400)는 빛의 진행 경로 상에 위치하며 광학 패턴 이미지를 형상화하기 위한 투과형 포토마스크(430) 및 광학 패턴 이미지를 전사받아 패턴이 형성되는 퓨필 면(440)을 독립적으로 포함할 수 있다. 도면에는 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 하기 위하여 평면형 미러들(420a, 420b)만을 도시하였으나 표면이 곡면일 수도 있다.
도 6b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 수차가 보정된 포토리소그래피 장치의 투과형 광학계(500)는, 광원(510), 광원(510)으로부터 발생된 빛을 이미지 형상면(540)으로 전달하기 위한 다수개의 렌즈들(515a-515l), 빛의 진행 방향을 바꾸기 위한 미러(520a), 빛의 편향성에 따라 전반사 또는 전투과 기능을 갖는 폴라리제이션 빔 스플리터(550), 빛의 위상을 λ/4만큼 원형으로(circular) 이동시키는 빔 편향판들(560a, 560b), 및 투과형 광학계(500)의 수차를 보정하는 미러(520a)를 포함한다. 광학 패턴을 가진 투과형 포토마스크(530)를 더 포함할 수 있다. 폴라리제이션 빔 스플리터(550)는 빛의 편향성에 따라 전반사를 하거나 전투과를 할 수 있다. 도면에서, 광원(510)으로부터 입사되는 빛은 전반사를 일으켜 제 1 빔 편향판(560a) 방향으로 진행된다. 제 1 빔 편향판(560a)을 통과한 빛은 λ/4만큼 원형으로 위상이 변하여 투과형 광학계(500)의 수차를 보정하는 미러(520a)에 입사 및 반사된다. 투과형 광학계(500)의 수차를 보정하는 미러(520a)로부터 반사된 빛은 다시 제 1 빔 편향반(560a)을 통과하여 λ/2만큼 위상이 원형으로 변하여 폴라리제이션 빔 스플리터(550)로 입사된다. 위상이 변화된 빛은 폴라리제이션 빔 스플리터(550)를 전투과한다. 폴라리제이션 빔 스플리터(550)를 투과한 빛은 렌즈들(515h, 515i)들을 투과하여 투과형 포토마스크(530)로 입사한다. 투과형 포토마스크(530)를 투과하여 생성된 광학 이미지는 렌즈들(515j, 515k, 515l)을 거쳐 광학 이미지 조사면(540)에 조사된다.
본 실시예에서, 투과형 광학계(500)의 수차를 보정하는 미러(520b)는 퓨필 면에 광학적으로 대응하는 컨쥬게이트 면에 해당될 수 있다.
본 실시예에서, 투과형 광학계(500)의 수차를 보정하는 미러(520b)는 다른 위치, 예를 들어 빛의 진행 방향을 바꾸기 위한 곳에 위치할 수 있다. 즉, 빛의 진행 방향을 바꾸기 위한 미러(520a)가 투과형 광학계(500)의 수차를 보정할 수도 있다. 이 경우, 빛의 진행 방향을 바꾸기 위한 미러(520a)가 컨쥬게이트 면에 해당될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 폴라리제이션 빔 스플리터(550)는 다양한 형태로 응용될 수 있다. 예를 들어, 광원(510) 방향으로부터 입사되는 빛이 먼저 폴라리제이션 빔 스플리터(550)를 전투과하고, 이후에 원형으로 위상을 변화시킨 다음 미러로부터 반사되어 폴라리제이션 빔 스플리터(550)에서 전반사되도록 다른 형태로 실시될 수 있다. 즉, 도면에서 광원(510)과 광학 이미지 조사면(540)이 서로 위치가 바뀐 형태로 이해할 수 있다.
폴라리제이션 빔 스플리터(550)를 전투과한 빛의 위상을 더 변화시킬 수 있다. 도면에서, 제 2 빔 편향판(560b)이 더 포함될 수 있다. 제 2 빔 편향판(560b)은 폴라리제이션 빔 스플리터(550)를 전투과한 빛의 위상을 안정적으로 교정할 수도 있다. 즉, 더 많은 빔 편향판들이 포함될 수 있다. 그러나, 투과형 광학계(500)에서는 빛의 경로가 길고 복잡해질수록 빛의 인텐시티가 저하될 수 있기 때문에 되도록 간단하고 최소한의 요소로 구성하는 것이 좋다.
폴라리제이션 빔 스플리터(550) 이후에도 투과형 광학계(500)의 수차를 보정하는 미러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴라리제이션 빔 스플리터(550) 이후에 미러를 사용하여 빛의 진행 방향을 바꾸어 주되, 그 미러를 투과형 광학계(500)의 수차를 보정하는 미러를 적용할 수 있다. 이때, 미러들은 컨쥬게이트 면에 위치해야 하며, 도면에서 빛의 진행이 직선으포 표시된 어느 한 곳에 위치할 수 있다. 도면에서 빛의 진행이 직선으로 표시된 곳들은 기본적으로 컨쥬게이트 면에 해당된다. 만약 한 번의 수차 보정으로 완전하게 수차를 보정할 수 없다면, 다수의 미러들을 사용하여 보다 완전하게 투과형 광학계(500)의 수차를 보정할 수 있다. 이때, 다수의 미러들은 모두 컨쥬게이트 면에 위치하도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 수차 보정부들을 미러 기판 내부에 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 의한 수차 보정부들(650, 660)을 미러 기판(621) 내부에 포함하는 미러(620)는, 일 표면(623)에 반사층(625)을 가진 미러(620)의 기판 내부(621)에 레이저 건(605)으로 레이저를 조사하여 수차 보정부들(650, 660)을 형성하여 제조한다.
수차 보정부들(650, 660)은 반사층(625)이 형성된 미러의 표면(623)에 근접하도록 형성된다. 보다 상세하게, 수차 보정부들(650, 660)은 미러 기판(621)의 내부에서 반사층(625)이 형성된 표면(623)과의 거리가 반대면의 거리보다 가깝다.
레이저는 미러 기판(621)의 열확산 계수보다 짧은 시간으로 조사되며, 펄스 평태로 조사될 수 있다. 본 실시예에서, 미러 기판(621)으로 예시된 석영은 열확산 시간이 1㎛ 당 수 ms 정도이다. 그러므로, 열확산 시간보다 짧은 시간 동안 고에너지의 레이저를 조사하면 주위 영역에 영향을 주지 않고 조사된 부분의 결합 상태를 바꿀 수 있다. 다시 말해, 레이저가 조사된 부분만 팽창 또는 수축 응력을 갖도록 할 수 있다. 레이저에 대한 더 상세한 설명은 후술된다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 수차 보정부들을 형성하기 위한 레이저를 설명하기 위한 도면이다.
X축은 레이저를 조사하는 시간(t)이고 Y축은 레이저의 에너지(E)이며, 레이저는 A의 크기와 D의 펄스 듀레이션, 및 펄스 피치(P)로 조사된다. 즉, 일정한 주파수로 조사된다.
본 발명의 실시예들에 사용된 레이저는 예를 들어 A의 에너지와, D의 펄스 듀레이션 및 F의 주파수로 조사된다. 즉, 조사되는 레이저는 에너지(A), 펄스 듀레이션(D) 및 주파수를 조절하여 다양한 응력 발생부들을 형성할 수 있다. 주파수(F)에 따라 각 펄스의 피치(P)가 결정될 수 있다. 예를 들어, 펄스 듀레이션(D)은 피치의 1/2보다 낮게 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 사용된 레이저는 Ti:Sapphire를 광원으로 하는 레이저일 수 있다. 특히 펨토초(femto second) 레이저 일 수 있다. 펨토초 레이저에 관한 상세한 설명은 알려진 기술이므로 생략한다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 레이저는 펄스당 수 μJ의 에너지(A)와, 수 ps의 펄스 듀레이션(D)과, 100KHz의 주파수로 조사될 수 있다. 이는 본 발명의 기술적 사상을 구현해보이기 위하여 예시적으로 사용한 것이므로 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 실시예에서는 μJ 수준의 펄스 에너지(A)를 사용하였지만 mJ 수준의 고에너지 펄스를 사용할 수도 있고 더 낮은 펄스 에너지의 레이저를 사용할 수도 있다. 또한 펄스 듀레이션(D)을 더욱 작게 하여 펨토초 수준으로 미세하게 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 팽창 수차 보정부들은 수축 수차 보정부에 비해 상대적으로 레이저 에너지(A)를 높게하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 펄스 듀레이션(D)이 약 5-7ps 정도 이고, 레이저 에너지(A)가 약 3-4μJ 정도이며, 주파수는 약 100KHz 정도이고, 레이저 빔의 스팟의 직경은 1㎛ 정도이며, 형성된 팽창 응력 발생부들의 간격이 약 3㎛로 형성될 수 있다. 또한 형성된 응력 발생부들은 수직 방향의 길이가 약 수 내지 수 십㎛ 정도이고 수평 방향의 길이가 약 1㎛ 정도로 형성될 수 있다. 그러나 이러한 실시예들은 다양하게 실시될 수 있으므로, 본 실시예는 예시적인 것이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.
또한 본 발명의 실시예들에서, 수축 수차 보정부들은 예를 들어, 펄스 듀레이션(D)이 약 1ps 이하이고, 레이저 에너지(A)가 약 1.5μJ 정도이며, 레이저의 주파수 및 레이저 빔의 스팟의 직경은 팽창 응력 발생부를 형성할때와 동일하고, 응력 발생부들의 간격이 1.8μm이다. 이때 형성된 수축 수차 보정부들은 팽창 수차 보정부들과 유사하거나 작은 크기이다.
각 조건들에 따라 대응되는 팽창 수차 보정부들은 매우 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 레이저 조사 시간을 고려하면, 펄스 듀레이션(D)이 길수록, 피치(P)가 짧을수록 팽창 응력을 발생하는 경향이 있고 반대로 펄스 듀레이션(D)이 짧을수록, 피치(P)가 길수록 수축 응력을 발생하는 경향이 있다. 레이저 조사 에너지(A)를 조절하면 높은 에너지일수록 팽창 응력을 발생하는 경향이 있고 낮은 에너지가 수축 응력을 발생하는 경향이 있다.
본 발명의 기술적 사상을 실시하고자 하는 자의 환경에 따라 각 공정 변수 중 더욱 민감한 요소가 있고, 덜 민감한 요소가 있을 것이다. 또한 사용하는 장비, 레이저의 종류, 레이저 빔의 밀도, 및 레이저 빔의 프로파일 등에 따라서도 각 응력 발생부들이 다양하게 나타날 것이다. 그러므로, 본 명세서에서 제시한 구체적인 수치들은 모두 예시적인 것들이며 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 이해되어서는 아니된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의한 포토리소그래피 장치 및 미러는 수차를 직접 보정하여 사용할 수 있으므로, 각 공정 특성 또는 환경 특성에 따라 정확한 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있으며, 수차가 발생된 광학계를 보정할 수 있다. 따라서 정교한 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있으며, 포토리소그래피 장치의 수명이 연장되고 결과적으로 생산성이 증대되며 제품의 제조 원가도 낮아진다.

Claims (30)

  1. 빛을 발생시키기 위한 광원,
    상기 광원으로부터 발생된 빛을 전달하기 위한 조사계,
    상기 조사계부터 전달된 빛을 받아 광학 패턴 이미지를 형상화하는 포토마스크, 및
    상기 포토마스크로부터 형상화된 광학 패턴 이미지를 퓨필 면으로 전달하는 투사계를 포함하는 광학계, 및
    상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러를 적어도 하나 이상 포함하고,
    상기 미러는 상기 조사계에 포함되는 포토리소그래피 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에서,
    상기 미러는 퓨필 면과 광학적으로 대응되는 컨쥬게이트 면에 위치하는 포토리소그래피 장치.
  4. 제 1 항에서,
    상기 미러는 내부에 형성된 수차 보정부를 포함하는 포토리소그래피 장치.
  5. 제 4 항에서,
    상기 수차 보정부는 상기 미러의 체적을 팽창시키는 응력을 발생시키는 포토리소그래피 장치.
  6. 제 5 항에서,
    상기 미러의 체적을 팽창시키는 응력은 상기 미러의 밀도가 국부적으로 낮아지며 발생되는 포토리소그래피 장치.
  7. 제 4 항에서,
    상기 수차 보정부는 상기 미러의 체적을 수축시키는 응력을 발생시키는 포토리소그래피 장치.
  8. 제 7 항에서,
    상기 미러의 체적을 수축시키는 응력은 상기 미러의 밀도가 국부적으로 높아지며 발생되는 포토리소그래피 장치.
  9. 제 4 항에서,
    상기 수차 보정부는 상기 미러 기판의 중앙면으로부터 반사층이 형성된 면에 더 가깝게 형성되는 포토리소그래피 장치.
  10. 제 4 항에서,
    상기 수차 보정부는 펄스 형태의 레이저가 조사되어 형성되는 포토리소그래피 장치.
  11. 제 1 항에서,
    상기 광학계의 조사계 또는 투사계 중 어느 하나가 적어도 하나의 광학 렌즈를 포함하는 포토리소그래피 장치.
  12. 제 1 항에서,
    상기 광학계는, 빛을 받아 위상을 원형으로 이동시키며 투과시키는 광 편향판을 더 포함하는 포토리소그래피 장치.
  13. 제 12 항에서,
    상기 광학계는, 제 1 편향의 빛을 전반사하고, 제 2 편향의 빛을 전투과하는 빔 스플리터를 더 포함하는 포토리소그래피 장치.
  14. 제 13 항에서,
    제 1 편향의 빛과 제 2 편향의 빛은 λ/2만큼 원형 위상 차이를 갖는 포토리소그래피 장치.
  15. 광원,
    상기 광원으로부터 발생된 빛을 전달하기 위한 렌즈들, 및
    상기 광원으로부터 발생된 빛의 진행 방향을 변환시키기 위한 복수개의 미러들을 포함하는 광학계를 포함하고, 및
    상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러를 적어도 하나 이상 포함하고,
    상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러는 퓨필 면과 광학적으로 대응되는 컨쥬게이트 면에 위치하는 포토리소그래피 장치.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에서,
    상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러는 상기 미러의 내부에 형성된 수차 보정부를 포함하는 투과형 포토리소그래피 장치.
  18. 제 17 항에서,
    상기 수차 보정부는 상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러의 체적을 팽창 또는 수축시키는 응력을 발생시키는 투과형 포토리소그래피 장치.
  19. 제 18 항에서,
    상기 응력은 상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러의 밀도가 국부적으로 변하면서 발생되는 투과형 포토리소그래피 장치.
  20. 제 19 항에서,
    상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러의 체적을 팽창시키는 응력은 상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러의 밀도가 국부적으로 낮아지며 발생되는 투과형 포토리소그래피 장치.
  21. 제 19 항에서,
    상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러의 체적을 수축시키는 응력은 상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러의 밀도가 국부적으로 높아지며 발생되는 반사형 포토리소그래피 장치.
  22. 제 17 항에서,
    상기 수차 보정부는 상기 광학계의 수차를 보정하기 위한 미러의 중앙면으로부터 반사층이 형성된 면에 더 가깝게 형성되는 투과형 포토리소그래피 장치.
  23. 기판,
    상기 기판의 일면에 형성되는 반사층, 및
    상기 기판의 내부에 형성된 수차 보정부를 포함하고,
    상기 수차 보정부는 상기 기판의 체적이 팽창되거나 수축되는 응력을 발생시키는 미러.
  24. 제 23 항에서,
    상기 기판은 석영이고, 상기 반사층은 복수개의 물질층이 교대로 다수 적층되어 형성된 미러.
  25. 제 24 항에서,
    상기 물질층은 실리콘 및 몰리브덴을 포함하는 미러.
  26. 삭제
  27. 제 23 항에서,
    상기 수차 보정부는 상기 기판의 밀도가 국부적으로 낮아지거나 높아지는 미러.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 제 23 항에서,
    상기 수차 보정부는 상기 기판의 중앙면으로부터 반사층이 형성된 면에 더 가깝게 형성되는 미러.
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