KR100842426B1 - 조명이 가변 세팅되는 조명 시스템 - Google Patents

조명이 가변 세팅되는 조명 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원, 물체 평면, 출사동, 상기 광원에 의해 조명되며 상기 광원으로부터 입사되는 광선속을 광 채널로 분할하는, 래스터 부재들을 가진 제 1 광학 부재, 및 래스터 부재들을 가진 제 2 광학 부재들을 포함하고, 상기 제 1 광학 부재의 래스터 부재에 의해 형성된 각각의 광 채널에는 제 2 광학 부재의 래스터 부재가 할당되며, 상기 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 래스터 부재들이 각각 광 채널에 할당되고, 상기 래스터 부재는 각각의 광 채널에 대해 광원으로부터 물체 평면까지 통과하는 광선이 주어지도록 형성 또는 배치되는 파장 ≤193 nm, 특히 EUV-리소그래피용 조명 시스템에 있어서, 상기 할당은 제 1 및 제 2 광학 부재의 래스터 부재의 할당에 의해 조명 시스템의 출사동에 예정된 조명이 세팅되도록 조작될 수 있는 것을 특징으로 한다.
광원, 출사동, 래스터 부재, 광학 부재, 파싯 거울, 콜렉터 유닛

Description

조명이 가변 세팅되는 조명 시스템 {ILLUMINATION SYSTEM WITH VARIABLE SETTING ILLUMINATION}
도 1은 래스터 부재를 가진 2개의 광학 부재를 포함하는 시스템의 광로를 나타낸 개략도.
도 2a 및 2b는 중앙 허니콤 쌍의 필드 및 개구 조리개 결상을 나타낸 개략도.
도 3은 콜렉터 유닛 및 래스터 부재를 가진 2개의 거울을 포함하는 시스템의 광로를 나타낸 개략도.
도 4a 및 4b는 2개의 상이한 조명을 얻기 위해, 제 1 렌즈 상에 제 1 배치 및 제 2 배치로 배치된 래스터 부재들을 가진 2개의 렌즈를 포함하는 굴절 시스템의 광로를 나타낸 개략도.
도 5a 및 5b는 제 1 거울 상에 제 1 배치 및 제 2 배치로 배치된 래스터 부재들을 가진 2개의 거울을 포함하는 굴절 시스템의 광로를 나타낸 개략도.
도 6a는 72 필드 허니콤을 가진 필드 허니콤 플레이트의 평면도.
도 6b1은 원형 조명 시 200 개구 조리개 허니콤을 가진 본 발명에 따른 개구 조리개 허니콤 플레이트의 평면도.
도 6b2는 링형 조명 시 200 개구 조리개 허니콤을 가진 본 발명에 따른 개구 조리개 허니콤 플레이트의 평면도.
도 6b3은 4중극 조명 시 200 개구 조리개 허니콤을 가진 본 발명에 따른 개구 조리개 허니콤 플레이트의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 시스템의 출사동의 원형 조명.
도 8은 본 발명에 따른 시스템의 출사동의 링형 조명.
도 9는 본 발명에 따른 시스템의 출사동의 4중극 조명.
도 10은 본 발명에 따른 조명 시스템을 구비한 EUV-투사 시스템의 구성을 나타낸 개략도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 광원 3: 콜렉터 렌즈
4: 제 1 광학 부재
4.1: 제 1 배치의 래스터 부재들을 가진 제 1 거울
4.2: 제 2 배치의 래스터 부재들을 가진 제 2 거울
5: 필드 허니콤 7: 제 1 허니콤 플레이트
8: 제 2 광학 부재 9: 개구 조리개 허니콤
10: 제 2 허니콤 플레이트 11: 2차 광원
12: 필드 렌즈
12.1, 12.3: 수직 입사 필드 거울
12.2: 스쳐가는 입사 필드 거울
14: 레티클 평면 24: 조명 시스템의 출사동
26: 조명 시스템 33: 분산 부재
35: 2차 광원의 평면 39: 2차 광원의 상
50: 레티클 지지체
60.1, 60.2...: 필드 허니콤 플레이트의 행
100: 대물렌즈의 입사동 102: 투사 대물렌즈
104: 부가의 지지체 시스템 106: 6-거울 투사 대물렌즈
108: 노광될 물체 110: 물체용 지지체 시스템
112.1, 112.2, 112.3, 112.4, 112.5, 112.6: 투사 대물렌즈의 거울
HA: 투사 대물렌즈의 광축
x-방향: 상이한 필드 허니콤 플레이트의 지지체 시스템의 이동 방향
y-방향: 레티클의 스캐닝 방향
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 조명 시스템, 조명 시스템의 출사동에 조명을 세팅하기 위한 방법 및 상기 방식의 조명 시스템을 구비한 투사 노광 장치에 관한 것이다.
특히 서브 마이크론 범위의 전자 부품의 폭을 더욱 줄이기 위해, 마이크로 리소그래피에 사용되는 빛의 파장이 감소되어야 한다. 193 nm 미만의 파장에서는 예컨대 약한 X선에 의한 리소그래피, 소위 EUV-리소그래피가 가능하다.
EUV-리소그래피에 적합한 조명 시스템은 가급적 적은 반사로 EUV-리소그래피에 주어진 필드, 특히 대물 렌즈의 링 필드를 균일하게 조명해야 하고, 대물렌즈의 개구 조리개가 필드와 무관하게 일정한 충전률 σ까지 조명되어야 하며, 조명 시스템의 출사동이 대물렌즈의 입사동 내에 놓여야 한다.
미국 특허 제 5,339,346 호에는 EUV-광을 사용하는 리소그래피 장치용 조명 시스템이 공지되어 있다. 레티클 평면에서 균일한 조명을 위해 그리고 개구 조리개의 충전을 위해, 미국 특허 제 5,339,346 호는 콜렉터 렌즈로 형성되고, 대칭으로 배치된 적어도 4쌍의 거울 파싯을 포함하는 콘덴서를 제시한다. 광원으로는 플라즈마 광원이 사용된다.
미국 특허 제 5,737,137 호에서는 플라즈마 광원을 갖춘 조명 시스템이 콘덴서 거울을 포함하고, 구면 거울에 의해 조명될 마스크 또는 레티클의 조명이 이루어진다.
미국 특허 제 5,361,292 호에는 플라즈마 광원을 구비한 조명시스템이 공지되어 있으며, 이 조명 시스템에서는 점 형상 플라즈마 광원이 편심에 배치된 5개의 비구면 거울을 포함하는 콘덴서에 의해 링형으로 조명되는 표면에 결상된다. 특별하게 직렬 배치된 일련의 스쳐가는 입사(grazing-incidence) 거울에 의해 링형으로 조명으로 되는 표면이 입사동에 결상된다.
미국 특허 제 5,581,605 호에는 광자 방사기가 허니콤 콘덴서에 의해 다수의 2차 광원으로 분할되는 조명 시스템이 공지되어 있다. 따라서, 레티클 평면에서 균일한 조명이 이루어진다. 레티클을 노광될 웨이퍼 상에 결상하는 것은 종래의 축소 광학 수단에 의해 이루어진다. 조명 광로에는 동일하게 휘어진 부재들을 가진 정확히 하나의 래스터 거울이 제공된다.
유럽 특허 제 0 939 341 호에는 파장 < 200 nm용, 특히 EUV-범위용 쾰러 조명 시스템이 공지되어 있다. 상기 시스템은 다수의 제 1 래스터 부재를 구비한 제 1 광학 적분기, 및 다수의 제 2 래스터 부재를 구비한 제 2 광학 적분기를 포함한다. 출사동에서 조명 분포의 제어는 조리개 휠에 의해 이루어진다. 이것은 현저한 광 손실을 수반한다. 이것에 대한 대안으로서, 4중극-조명 분포를 위해, 광빔을 소오스 후 그리고 제 1 광학 적분기 전에서 4개의 광빔으로 분할하는 것이 제시된다. 유럽 특허 0 939 341 호에 따라 상이하게 적용 가능한 조명이 조리개의 사용 없이 예컨대 교체 가능한 광학 수단에 의해 구현될 수 있다. 이러한 방식의 조명 변동은 한편으로는 매우 복잡하며, 다른 한편으로는 조명의 특정한 형태, 즉 환상 또는 4중극에 국한된다.
독일 특허 제 199 03 807 A1 호에는 래스터 부재를 가진 2개의 거울 또는 렌즈를 포함하는 EUV-조명 시스템이 공지되어 있다. 이러한 방식의 시스템은 2중으로 파싯되는 EUV-조명 시스템이라고도 한다. 상기 출원의 공개 내용을 본 출원에 참고할 수 있다.
독일 특허 제 199 03 807 A1 호에는 2중으로 파싯되는 EUV-조명 시스템의 구성이 도시된다. 독일 특허 제 199 03 807 호에 따른 조명 시스템의 출사동에서의 조명은 제 2 거울 상에 래스터 부재의 배치에 의해 결정된다. 출사동에서 조명의 가변 제어 또는 예정된 조명 분포의 세팅은 독일 특허 제 199 03 807 호에 따라 간단한 조치에 의해 이루어지지 않는다.
본 발명의 목적은 가급적 광 손실 없이 출사동에서 임의의 조명 분포를 가변적으로 세팅할 수 있는, 가급적 간단히 구성된 2중 파싯 조명 시스템, 및 상기 방식의 조명 시스템에서 조명 분포를 세팅하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 예컨대 독일 특허 제 199 03 807 A1 호에 공지된 조명 시스템에 있어서, 광원으로부터 출사동에 이르는 광 채널의 충돌점 변동에 의해 출사동에서 예정된 조명이 세팅됨으로써 달성된다. 출사동에서 이러한 방식의 광 분포 세팅에 의해 임의의 분포가 이루어질 수 있고, 예컨대 조리개를 가진 해결책에서 발생되는 바와 같은 광 손실을 피할 수 있다.
EUV-범위의 파장의 시스템은 순수하게 반사되는, 즉 거울 부품으로만 설계되는 한편, 193 nm 또는 157 nm 시스템은 렌즈 또는 렌즈 어레이와 같은 굴절 부품을 소위 광학 적분기로서 포함한다.
따라서, 본 발명은 193 nm 또는 157 nm 범위에서도 출사동의 조명을 간단한 방식으로 세팅하고 변동시킬 수 있는 조명 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 조명 시스템에 의해 레티클 평면 내의 필드가 균일하게 그리고 부분적으로 충전된 애퍼처로 그리고 조명 시스템의 출사동이 가변적으로 조명된다.
이하, 본 발명에 의해 얻어질 수 있는 출사동의 몇 가지 광 분포를 설명한다.
원형 조명에서, 본 출원에서 대물렌즈 개구 조리개와 일치하는 출사동에서의 광 분포 또는 조명 세팅은 충전 팩터 σ에 의해 정의된다.
충전 팩터:
Figure 112001027680121-pat00001
상기 식에서, r조명은 조명의 반경이고, R대물렌즈애퍼처는 대물렌즈 애퍼처의 반경이다.
정의에 따라 σ= 1.0 이면 대물 렌즈 개구 조리개가 완전히 충전되고, 예컨대 σ= 0.6 이면 부족하게 충전된다.
환상 광 분포에서는 대물렌즈 개구 조리개가 링형으로 조명된다. 그것을 표시하기 위해, σout/σin의 하기 정의를 사용할 수 있다:
Figure 112001027680121-pat00002
다른 광 분포는 예컨대 "맨해튼-구조"의 결상을 위한 소위 4중극 조명이다.
본 발명에 따라 2중으로 파싯되는 조명 시스템에서는 전술한 모든 세팅이 동시에 구현될 수 있다. 본 발명의 제 1 실시예에서는 이하 개구 조리개 허니콤이라 하는 래스터 부재들을 가진 제 2 광학 부재 상에 출사동에서의 모든 조명이 주어진다.
이하 필드 허니콤이라 하는 래스터 부재를 가진 제 1 광학 부재 또는 렌즈의 교체에 의해 또는 제 1 광학 부재의 플레이트 상에서 래스터 부재의 기울어짐 변동에 의해, 특정한 세팅의 또는 4중극 세팅의 개구 조리개 허니콤만이 의도한 바대로 조명될 수 있다. 이것을 위해, 개구 조리개 허니콤이 광원에 따른 필드 허니콤의 조명에 매칭된다. 필드 허니콤과 개구 조리개 허니콤 사이에서 상응하는 기울어짐 각에 의해 또는 래스터 부재들의 프리즘 작용에 의해 필드 허니콤 상에서 입사광 분포가 개구 조리개 허니콤 상의, 그리고 그에 따라 리소그래피 대물렌즈의 입사동 내의 출사광 분포로 분류된다.
본 발명의 다른 실시예에서는 제 2 광학 부재 상에서 모든 세팅이 주어지지 않는다. 이 경우, 조명은 예컨대 제 1 광학 부재와 제 2 광학 부재의 교체에 의해 세팅된다. 상기 교체에 의해, 제 2 광학 부재의 래스터 부재에 대한 제 1 광학 부재의 래스터 부재의 할당에 의해 결정되는 출사동에서의 광 채널의 충돌점 및 그에 따라 출사동에서의 광 분포가 세팅된다.
물론, 다른 실시예에서는 출사동에서의 조명이 제 2 광학 부재의 래스터 부재의 이동 및/또는 기울어짐에 의해 그리고 제 1 광학 부재의 래스터 부재의 기울어짐에 의해 얻어질 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 거울 시스템에 의해 구체적으로 설명하지만, 이로 인해 본 발명이 반사 시스템에만 국한되는 것은 아니다. 반사 시스 템에서, 래스터 부재를 가진 제 1 및 제 2 광학 부재는 파싯된 거울이다. 당업자는 예시된 조치를 굴절 시스템에도 적용할 수 있으므로, 여기서는 구체적으로 설명하지 않는다.
래스터 부재를 가진 2개의 광학 부재를 포함하는 본 발명에 따른 시스템에서, 개구 조리개 허니콤의 형상은 2차 광원의 형상에 매칭되므로 제 1 필드 허니콤의 형상과는 다르다. 광원이 둥글게 형성되면, 개구 조리개 허니콤이 타원형이거나 둥근 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 필드 허니콤 및 개구 조리개 허니콤은 프리즘 작용을 한다. 즉, 이것들은 각각의 개별 허니콤에 의해 주광선을 주어진 각에 따라 편향시킨다.
필드 허니콤은 부가로 등방성 광학 작용을 하고 조명될 필드와 동일한 애스팩트 비를 갖거나 또는 조명될 필드 보다 작은 애스팩트 비를 가지고 이방성 작용을 할 수 있다.
개별 광선속이 필드에서 필드 허니콤과 중첩되게 하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 개구 조리개 허니콤이 개구 조리개 허니콤 플레이트에 대해 기울어질 수 있다.
시스템이 필드 허니콤 플레이트 뒤에 광원의 실제 중간 상을 가진 시스템으로서 구성되면, 개구 조리개 허니콤이 동시에 리소그래피 대물렌즈의 입사동에 광원을 결상하기 위한 필드 렌즈로 사용될 수 있다.
제 1 거울의 래스터 부재, 즉 필드 허니콤, 및 제 2 거울의 래스터 부재, 즉 개구 조리개 허니콤을 통과하는 광선속을 본 출원서에서는 채널이라 한다. 채널의 수 N은 조명된 필드 허니콤의 수에 의해 결정된다.
본 발명의 제 1 실시예에서, 개구 조리개 허니콤 플레이트의 개구 조리개 허니콤의 수 M은 항상 N 보다 큰데, 그 이유는 개구 조리개 허니콤 플레이트 상에 출사동에서 세팅 가능한 모든 조명이 주어지기 때문이다. 이것을 위해, 필드 허니콤 플레이트의 채널의 수로부터 요구되는 것 보다 많은 개구 조리개가 동시에 구현되어야 한다. 이것은 채널 보다 많은 개구 조리개 허니콤이 주어지고, N 채널을 가진 특정 필드 허니콤에 의한 셋팅 시 개구 조리개 허니콤의 일부만이 조명된다는 것을 의미한다. 이로 인해, 개구 조리개의 구획된 또는 분할된 조명이 이루어진다. 이것에 대한 필수 전제 조건은 광원의 도파율 또는 에텐듀(etendue)가 리소그래피 대물렌즈의 그것 보다 작아야 하는 것인데, 그 이유는 그렇지 않으면 출사동의 분할된 조명이 주어지지 않기 때문이다. 따라서, 채널 보다 많은 허니콤을 개구 조리개 평면에 제공하는 것이 불가능하거나 또는 채널을 통한 누화에 의해 광 손실 및 산란 광이 나타날 것이다. 최근에는, EUV-소오스, 예컨대 싱크로트론- 또는 플라즈마-소오스의 도파율이 리소그래피 대물렌즈의 도파율 보다 작다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 거울-파싯을 가진 제 2 광학 부재가 거울-파싯을 가진 제 1 광학 부재 뒤에 형성된 2차 광원의 평면으로부터 빛의 방향으로 또는 빛과 반대 방향으로 약간 밀려짐으로써, 제 2 광학 부재의 거울 파싯 상에서 균일한 조명이 이루어지고 그에 따라 국부적 열 부하가 감소된다. 디포커싱의 값은 2차 광원의 폭이 개구 조리개 허니콤의 크기 보다 작도록 설정된다. 조명되지 않 는 에지 영역의 폭은 개구 조리개 허니콤의 최소 직경의 10% 보다 작다. 세기가 2차 광원의 최대 세기의 10% 미만이면, 조명되지 않는 영역이 생긴다.
바람직한 실시예에서는 래스터 부재를 가진 거울 다음에 광학 부재, 예컨대 필드 거울이 배치되고, 상기 거울은 개구 조리개 평면을 투사 대물렌즈의 입사동과 일치하는 조명 시스템의 출사동에 결상시키고 링형 필드를 형성하기 위해 사용된다.
상기 광학 부재가 입사각 ≤15°를 가진 스쳐가는 입사 거울을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 각각의 반사와 연관된 광 손실을 최소화하기 위해, 필드 거울의 수가 적은 것이 바람직하다. 3개 이하의 필드 거울을 가진 실시예가 특히 바람직하다.
EUV-광선용 광원으로는 레이저-플라즈마, 플라즈마 또는 핀치-플라즈마 소오스 및 다른 EUV-광원이 사용될 수 있다.
다른 EUV-광원은 예컨대 싱크로트론 광선 소오스이다. 자기장에서 상대론적 전자가 편향되면, 싱크로트론 광선이 방출된다. 싱크로트론 광선은 전자 궤도에 대해 접선으로 방출된다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1에는 2개의 파싯된 광학 부재를 가진 시스템의 광로가 굴절도로 도시된다. 광원(1)의 광은 콜렉터 렌즈(3)에 의해 모여져서 평행 또는 수렴 광선속으로 변환된다. 제 1 광학 부재의 래스터 부재들은 이하 필드 허니콤(5)이라 하며 제 1 허니콤 플레이트(7)상에 배치된다. 상기 제 1 광학 부재의 래스터 부재들는 광선 속을 분할하여, 플레이트(10)상에 배치된 래스터 부재(9)들을 가진 제 2 광학 부재(8)의 래스터 부재(9)의 장소에 2차 광원(11)을 발생시킨다. 제 2 광학 부재(8)의 래스터 부재(9)들은 이하 개구 조리개 허니콤이라 한다. 필드 렌즈(12)는 2차 광원을 조명 시스템의 출사동(24) 또는 도시되지 않은 후속 대물렌즈의 입사동(100)에 결상시킨다. 대물렌즈의 입사동(100)은 조명 시스템의 출사동(24)과 일치한다. 이러한 장치는 광원(1)으로부터 대물렌즈의 입사동(100)까지의 필드 및 개구 조리개 평면의 인터레이싱된 광로를 특징으로 한다. 이것에는 예컨대 Lexikon der Optik, Leipzig, 1990, 페이지 183에 나타나는 바와 같이 "쾰러 조명" 이라는 용어가 사용된다.
필드 허니콤(5) 및 개구 조리개 허니콤(9)은 도시된 실시예에서 모여서 형성되고 프리즘 작용을 한다. 2가지 특성은 도 1에 분리되어 도시된다.
이하의 설명에서는 도 1에 따른 조명 시스템이 고려된다. 인터페이스가 필드 허니콤 평면에서의 광 및 애퍼처 분포이기 때문에, 상기 고려는 소오스 종류 및 콜렉터 거울과 무관하게 이루어진다.
도 2a 및 2b에는 중앙 허니콤 쌍(5), (9)에 대해 필드- 및 개구 조리개-결상이 도시된다. 개구 조리개 허니콤(9) 및 필드 렌즈(12)에 의해 필드 허니콤(5)이 레티클(14) 또는 결상될 마스크에 결상된다. 필드 허니콤(5)의 폭은 레티클 평면(14)에서 조명될 필드의 형상을 결정한다. 등방성 광학 작용을 하는 필드 허니콤(5)이 주어지고 필드 허니콤(5)의 형상이 직사각형이면, 필드 허니콤(5)의 애스팩트 비는 아크 길이 대 물체- 또는 레티클 평면(14)에서 요구되는 링 필드의 링 폭의 비에 상응한다. 상기 링 필드는 도 5a-5b에 도시된 바와 같이 필드 렌즈에 의해 형성된다. 필드 렌즈가 없으면, 도 3에 도시된 바와 같이 레티클 평면(14)에 직사각형 필드가 주어진다.
결상 척도는 개구 조리개 허니콤(9)-레티클 평면(14) 간격 대 필드 허니콤(5)-개구 조리개 허니콤(9) 간격의 비에 의해 대략 주어진다. 필드 허니콤(5)의 광학 작용은 개구 조리개 허니콤(9)의 장소에서 광원(1)의 상이 생기도록 설계된다. 상기 광원(1)은 이하 2차 광원(11)이라고도 한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 필드 렌즈(12)의 과제는 2차 광원(11)을 여기서는 대물 렌즈의 입사동과 일치하는 조명 시스템(26)의 출사동(24)으로 결상하는 것이다. 광 경로에 필드 렌즈(12)를 삽입하면, 필드 결상은 링 필드를 왜곡의 제어에 의해 형성하도록 조절된다. 따라서, 필드 허니콤 결상의 척도는 변동되지 않는다.
EUV-파장 범위의 조명 시스템에서 모든 부품은 반사되도록 형성되어야 한다.
λ=10 nm - 14 nm에서 높은 반사 손실로 인해, 반사의 수가 가급적 적게 유지되는 것이 바람직하다.
반사 시스템의 구성 시, 광선의 상호 구경식(vignetting)이 고려되어야 한다. 이것은 지그재그 광 경로로 시스템을 구성함으로써 이루어지거나 또는 차광된 작업에 의해 이루어진다.
레티클 평면(14)에 링 필드를 형성하기 위해, 반사 시스템에서 스쳐가는 입사(grazing-incidence) 필드 거울이 사용될 수 있다.
도 3에는 광원(1)으로서 플라즈마 광원이 사용되는 본 발명의 실시예가 도시된다. 이 시스템은 순수하게 반사적으로 구성되고 필드 거울을 갖지 않는다.
본 실시예에서 조명 시스템은 광원으로서 핀치-플라즈마 광원(1), EUV-컬렉터로서 컬렉터 거울(3), 개구 조리개 허니콤 플레이트(11) 및 레티클 평면(14)내의 레티클을 포함한다. 상기 콜렉터 거울(3)은 광을 모아서 필드 허니콤 플레이트(7)로 반사시킨다. 필드 허니콤(5)에서의 반사에 의해, 광이 개구 조리개 허니콤 플레이트(11)의 각각의 개구 조리개 허니콤(9)으로 향하고 거기서 레티클 평면(14)으로 향한다. 핀치-플라즈마-소오스는 대략 Ω=0.3sr의 비교적 작은 입체각 범위의 방향성 광선을 가진 연장된 광원(약 1mm)이다. 조명 시스템의 출사동은 도 3에 도시되지 않는다.
도 4a 및 4b도에는 본 발명에 따른 시스템이 굴절도로 도시된다.
전술한 도면에 도시된 부품과 동일한 부품은 동일한 도면 부호를 갖는다. 여기서는 광원으로서 제한 없이 강력한 방향성 광원이 사용된다. 이러한 광원은 EUV-범위에서 싱크로트론-광원이다. 강력한 방향성 광선이 예컨대 10 mrad 보다 작은 발산으로 퍼지기 위해, 시스템은 분산 부재(33)를 갖는다.
싱크로트론 광선 소오스를 가진 2중으로 파싯되는 조명 시스템의 디자인에 관한 것은 WO 99/57732호에 공지되어 있으며, 그 공개 내용을 본 출원서에 참고할 수 있다. 예컨대 레이저 플라즈마 소오스와 같은 다른 광원에서는 상기 방식의 광선 퍼짐이 생략될 수 잇다.
광원에서 나온 광선은 콜렉터 렌즈(3)를 통해 래스터 부재를 가진 제 1 렌즈 어레이(4)로 향한다. 도시된 굴절 실시예에서, 래스터 부재들을 가진 제 1 렌즈 어레이(4)는 허니콤 플레이트(7)를 포함한다. 상기 허니콤 플레이트(7)상에는 다수의 필드 허니콤(5)이 배치된다. 개별 필드 허니콤(5)은 프리즘 작용을 하므로 평면(35)에서 다수의 2차 광원(11)을 형성한다. 평면(35)에는 래스터 부재들을 가진 제 2 렌즈 어레이(8)가 배치된다. 상기 제 2 렌즈 어레이(8)도 허니콤 플레이트(10)를 포함한다. 제 2 허니콤 플레이트 상에 배치된 래스터 부재들은 개구 조리개 허니콤(9)이다. 제 1 렌즈 어레이(4)의 래스터 부재(5)들의 프리즘 작용은 2차 광원(11)이 래스터 부재들을 가진 제 2 렌즈 어레이(8)상의 특정 개구 조리개 허니콤(9)과 일치하도록 선택된다. 이러한 배치에 의해 각각의 필드 허니콤(5)에는 각각의 세팅의 개구 조리개 허니콤(9)이 할당된다. 필드 허니콤(5) 및 특정 개구 조리개 허니콤(9)을 통과하는 광선속은 본 출원서에서 채널이라 한다. 가능한 채널의 수 N는 필드 허니콤 플레이트(7)상에 조명된 필드 허니콤(5)의 수에 의해 미리 정해진다. 도시된 실시예에서는 개구 조리개 허니콤 플레이트(10)내에서 출사동(24)에서 세팅 가능한 모든 조명이 주어지기 때문에, 개구 조리개 허니콤 플레이트(10)상에서 개구 조리개 허니콤(9)의 수는 항상 채널의 수 보다 크다. 개구 조리개 허니콤 플레이트(10)상에서 특정한 개구 조리개 허니콤(9)의 조명은 출사동(24)에서 구획된 또는 분할된 조명을 야기한다.
선택된 개구 조리개 허니콤(9)을 통과하는 광은 필드 렌즈에 의해 형성되고, 상기 필드 렌즈는 물체- 또는 레티클 평면(14) 근처에 놓인다. 레티클 평면(14)에서는 필드 허니콤(5)의 상들이 중첩된다. 2차 광원(11)의 상(39)들은 도시되지 않 은 대물 렌즈의 입사동에 일치하는 조명 시스템의 출사동(24)을 분할된 방식으로 채운다.
출사동(24)에서 2차 광원(39)의 상들의 분할은 평면(35)에서의 조명된 개구 조리개 허니콤(9)의 직접 거울 상이므로 필드 허니콤(5)에 의한 그것의 선택의 직접 거울 상이다.
도 4a의 필드 허니콤 플레이트(7)가 도 4a에 따른 필드 허니콤 플레이트(7) 상의 필드 허니콤과는 다른 프리즘 작용을 하는 필드 허니콤이 배치된, 도 4b에 도시된 필드 허니콤 플레이트로 교체되면, 다른 개구 조리개 허니콤(9)이 개구 조리개 허니콤 플레이트(10) 상에 조명된다. 따라서, 2차 광원(39)의 상들은 출사동(24)에서 도 4a에 따른 2차 광원의 상들과는 다른 위치를 갖는다.
도 5a 및 5b에는 본 발명의 반사 실시예가 도시된다. 도 4a 내지 4b에 도시된 굴절 실시예에서와 동일한 부품은 동일한 도면 부호를 갖는다. 반사 실시예에서는 래스터 부재들을 가진 제 1 및 제 2 광학 부재(4), (8)용 렌즈 어레이 대신에 래스터 부재(5),(9)을 가진 거울이 사용된다. 래스터 부재 또는 파싯(5), (9)은 일정한 경사각으로 허니콤 플레이트(7), (10)상에 배치된다. 필드 허니콤 플레이트(7)상의 개별 필드 허니콤(5)의 경사각 및 그에 따라 필드 허니콤(5)의 프리즘 작용이 변동되면, 개구 조리개 허니콤 플레이트 상에서 개구 조리개 허니콤(9)에 대한 필드 허니콤(5)의 할당 및 그에 따라 도 4a 및 4b에 도시된 굴절 시스템과 유사하게 출사동(24)에서의 조명이 변동될 수 있다.
허니콤 플레이트(7) 상에서 상이하게 기울어진 필드 허니콤(5)을 가진 래스 터 부재들을 가진 예시적으로 도시된 제 1 거울은 4.1 및 4.2로 표시된다. 필드 허니콤의 경사각의 변동은 액추에이터에 의해 필드 허니콤 플레이트 상에 직접 야기되거나 또는 거울(4.1)을, 거울의 필드 허니콤 플레이트 상에 상이한 경사각으로 배치된 필드 허니콤에 의해 구별되는 거울(4.2)로 교체함으로써 야기된다. 반사 시스템에서는 필드 렌즈 대신에 필드 결상 및 필드 형성 그룹으로서 수직 입사 필드 거울(12.1) 및 스쳐가는 입사 필드 거울(12.2)이 사용된다.
스캐닝 EUV-시스템에서 레티클은 레티클 지지체(50)상에 y-방향으로 이동 가능하게 배치된다.
도 4a 내지 4b 및 5a 내지 5b는 필드 허니콤 플레이트(7)의 간단한 교체 및 개구 조리개 허니콤 플레이트(10)상에서 조명된 개구 조리개 허니콤(9)의 선택에 의해 조명 시스템의 출사동(24)에서의 조명이 조절될 수 있다는 것을 명확히 나타낸다.
반사 시스템에서 필드 허니콤(5)은 모으는 작용을 하는 거울 부재일 수 있다. 이것에 대한 대안으로서, 모으는 작용은 완전히 콜렉터 거울에 의해 수행되고 필드 허니콤은 평면 파싯으로 형성될 수 있다.
래스터 부재들을 가진 상이한 거울의 필드 허니콤 플레이트의 필드 허니콤이 상이한 프리즘 작용을 하면, 도 5a-5b에 도시된 바와 같이 래스터 부재들을 가진 하나의 거울을 래스터 부재들을 가진 다른 거울로 교체함으로써 출사동(24)에서 상이한 조명이 구현될 수 있다. 이것에 대한 대안으로서 거울의 개별 필드 허니콤의 프리즘 작용이 경사각의 변동에 의해 또는 래스터 부재들을 가진 거울의 필드 허니 콤 플레이트 상의 각각의 필드 허니콤의 액추에이터에 의해 얻어질 수 있다.
레티클 평면(14)과 일치하는 필드 평면에서의 광선들이 중첩되게 하기 위해, 개구 조리개 허니콤이 마찬가지로 프리즘 작용을 하거나 또는 반사 시스템에서 개구 조리개 허니콤 플레이트(11)상의 개구 조리개 허니콤의 경사각이 상응하게 세팅된다.
필드 허니콤(5)은 등방성 광학 작용을 하고 필드 평면(14)에서 조명될 필드와 동일한 애스팩트 비를 가지거나, 이방성 작용을 하고 상기 필드의 애스팩트 비와는 다른 애스팩트 비, 일반적으로 상기 필드의 애스팩트 비 보다 작은 애스팩트 비를 갖는다.
도 6a는 행 60.1, 60.2...로 서로 이동되어 배치된 총 72개의 래스터 부재들을 가진 필드 허니콤 플레이트(7)의 예에 대한 평면도이다.
도 6b1 - 6b3은 개구 조리개 허니콤 플레이트의 평면도이다. 각각의 상이한 조명 세팅에 대해, 즉 원형 세팅, 링형 세팅 및 4중극 세팅에 대해, 필드 허니콤 플레이트의 72 채널이 제공된다. 종래의 조명에서는, 총 72개의 채널이 모든 필드 허니콤에 걸쳐 균일하게 분포되어야 한다. 이상적으로는 개구 조리개 허니콤이 모두 동일한 크기이거나 또는 적어도 그것들이 2차 광원의 상에 의해 완전히 조명되지 않을 정도의 크기이다.
도 6b1에는 원형 세팅에서 조명되는 개구 조리개 허니콤(9.1)(어둡게 표시됨)이 도시된다. 도 6b2에는 링형 세팅에서 조명되는 개구 조리개 허니콤(9.2)이 어둡게 도시되며 도 6b3에는 4중극 세팅에서 조명되는 개구 조리개 허니콤이 도면 부호 9.3으로 도시된다.
도 7 내지 9에는 출사동에서의 상이한 조명에 대한 2차 광원(39)의 상의 분포가 도시된다.
도 7은 개구 조리개 허니콤 플레이트의 원형 조명에서 σ= 0.4를 가진 원형 세팅을 도시한다.
도 8은 개구 조리개의 링형 조명에서
Figure 112001027680121-pat00003
를 가진 링형 세팅을 나타낸다.
도 9는 조명으로서 4개의 링 세그먼트를 가진 4중극 세팅을 도시한다.
출사동에서 조명 분포의 상이한 세팅은 본 발명에 따라 필드 허니콤 플레이트의 교체 또는 필드 허니콤 플레이트 상의 개별 필드 허니콤의 경사각의 변동에 의해 이루어질 수 있다.
도 10에는 완전한 EUV-조명 시스템이 도시된다. 즉, 대물 렌즈(102)의 입사동(100)과 일치하는 조명 시스템(26)의 출사동(24)에서 조명을 세팅하기 위한 본 발명에 따른 시스템이 도시된다. 상기 시스템은 광원(1), 상기 광원(1)의 빛을 모으기 위한 콜렉터 거울(3), 래스터 부재(5)들을 가진 제 1 광학 부재(4), 래스터 부재(9)들을 가진 제 2 광학 부재(8) 및 3개의 필드 형성 거울(12.1),(12.2), (12.3)을 포함한다. 상기 필드 형성 거울들은 래스터 부재(9)들을 가진 제 2 광학 부재(8) 다음에 배치되고, 레티클 평면(14)에 필드를 형성하기 위해 사용된다. 레 티클 평면(14)내의 레티클은 여기에서 반사 마스크이다. 상기 레티클은 스캐닝 시스템으로 설계된 EUV-시스템에서 y-방향으로 이동 가능하다.
세팅을 위한 상이한 제 1 광학 부재를 조명 시스템의 광로 내에 제공하기 위해, 상이한 프리즘 작용을 가진 다수의 필드 허니콤 플레이트(7)가 부가의 지지체 시스템(104)상에 배치된다. 상기 부가의 지지체 시스템(104)은 y-방향에 대해 수직인 레티클 평면에 대해 평행하게, 즉 본 실시예에서는 x-방향으로 이동 가능하다. 이로 인해, 상이한 필드 허니콤 플레이트가 광로에 제공되므로, 래스터 부재들을 가진 제 1 광학 부재와 래스터 부재들을 가진 제 2 광학 부재 사이의 상이한 광 채널 및 그에 따라 후속하는 대물렌즈(102)의 입사동(100)과 일치하는 조명 시스템의 출사동의 상이한 조명이 구현될 수 있다.
후속하는 투사 대물렌즈는 예컨대 미국-특허 09/503,640호 제시된 바와 같은 6-거울-투사 대물렌즈(106)이며, 상기 특허 출원의 공개 내용은 본 발명에 참고가 된다. 노광될 물체(108)는 이동될 수 있는 지지체 시스템(110)상에 배치된다. 투사 대물렌즈의 거울(112.1, 112.2, 112.3, 112.4, 112.5. 112.6)은 공통 광축(HA)에 대해 센터링된다. 레티클 평면(14)에서 링형 필드는 축 외부에 배치된다. 레티클과 투사 대물렌즈의 제 1 거울 사이의 광선은 투사 대물렌즈의 광축에 대해 수렴한다. 레티클 법선에 대한 주광선 각은 바람직하게는 5°내지 7°이다.
도 10에 나타나는 바와 같이, 조명 시스템은 투사 대물렌즈와 명확히 분리된다.
본 발명에 의해 조명 시스템의 출사동에서 상이한 세팅을 가능하게 하는, 간단히 구성된 장치가 제공된다.

Claims (26)

  1. 광원(1),
    물체 평면(14),
    출사동(24),
    상기 광원(1)에 의해 조명되며 상기 광원(1)으로부터 입사되는 광선속을 광 채널로 분할하는, 반사 래스터 부재(5)들을 가진 제 1 광학 부재, 및
    반사 래스터 부재(9)들을 가진 제 2 광학 부재들을 포함하고, 상기 제 1 광학 부재의 반사 래스터 부재(5)에 의해 형성된 각각의 광 채널에는 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재(9)가 할당되며,
    상기 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재(5, 9)들이 각각 광 채널에 할당되고, 상기 반사 래스터 부재(5, 9)는 각각의 광 채널에 대해 광원(1)으로부터 물체 평면(14)까지 통과하는 광선이 주어지도록 형성 또는 배치되는 EUV-리소그래피용 조명 시스템으로서,
    상기 할당은 제 1 및 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재의 할당에 의해 조명 시스템의 출사동에 예정된 조명이 세팅되도록 조작될 수 있고,
    상기 제 2 광학 부재는, 제 2 광학 부재가 교체될 필요 없이 적어도 2개의 예정된 조명이 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재에 대한 제 1 광학 부재의 반사 래스터 부재의 할당 변동에 의해 세팅될 수 있을 정도의 수의 반사 래스터 부재를 포함하고,
    상기 반사 래스터 부재들을 가진 제 1 광학 부재가 교체될 수 있고, 상기 제 1 광학 부재의 교체에 의해 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재에 대한 제 1 광학 부재의 반사 래스터 부재의 다른 할당 및 그에 따라 출사동에서의 다른 조명이 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 시스템이 이동 테이블을 가진 이동 장치를 포함하고, 상기 이동 테이블 상에 다수의 제 1 광학 부재가 배치됨으로써, 이동 테이블의 이동에 의해 제 1 광학 부재가 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재(9)의 수 M이 제 1 광학 부재의 반사 래스터 부재(5)의 수 N 보다 큰 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 부재의 반사 래스터 부재가 물체 평면에 결상되고 광 채널들이 물체 평면(14)에서 중첩되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 부재의 반사 래스터 부재(5)들이 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재에 또는 그 근처에 2차 광원을 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조명 시스템이 반사 래스터 부재를 가진 제 1 거울 앞에 콜렉터 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시스템이 반사 래스터 부재를 가진 제 2 광학 부재 다음에 배치된 적어도 하나의 거울 또는 렌즈(12)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 거울 또는 렌즈는 제 2 광학 부재에 또는 그 근처에 배치된 평면을 출사동에 결상하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재, 및 반사 래스터 부재들을 가진 제 2 광학 부재 다음에 배치된 적어도 하나의 거울 또는 렌즈가 제 1 래스터 부재를 물체 평면에 결상하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 래스터 부재들을 가진 제 1 광학 부재와 반사 래스터 부재들을 가진 제 2 광학 부재 사이의 광 채널은 출사동에서의 조명이 원형이도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 래스터 부재들을 가진 제 1 광학 부재와 반사 래스터 부재들을 가진 제 2 광학 부재 사이의 광 채널은 출사동에서의 조명이 링형이도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 래스터 부재들을 가진 제 1 광학 부재와 반사 래스터 부재들을 가진 제 2 광학 부재 사이의 광 채널은 출사동에서 서로 명확히 분리되는 다수의 세그먼트가 조명되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 세그먼트의 수가 짝수인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 세그먼트의 수가 2 또는 4인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 조명 시스템을 가진 EUV-리소그래피용 조명 시스템의 출사동에서 조명 분포를 세팅하기 위한 방법에 있어서,
    상기 출사동에서 예정된 광 분포가 반사 래스터 부재들을 가진 제 1 또는 제 2 부재의 교체에 의해 또는 프리즘 작용의 변동 및 제 1 또는 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재의 배치의 변동에 의해 세팅되고, 상기 출사동에서 예정된 광 분포에 따라 제 1 및 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재들 사이의 광 채널이 세팅되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 출사동에서 조명 분포를 세팅하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반사 래스터 부재의 배치의 변동은 반사 래스터 부재의 기울어짐 또는 이동의 변동인 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 출사동에서 조명 분포를 세팅하기 위한 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 조명 시스템을 가진 EUV-리소그래피용 조명 시스템의 출사동에서 조명 분포를 세팅하기 위한 방법에 있어서,
    상기 출사동에서 예정된 광 분포가 반사 래스터 부재들을 가진 제 1 및 제 2 부재의 교체에 의해 또는 프리즘 작용의 변동 및 제 1 및 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재의 배치의 변동에 의해 세팅되고, 상기 출사동에서 예정된 광 분포에 따라 제 1 및 제 2 광학 부재의 반사 래스터 부재들 사이의 광 채널이 세팅되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 출사동에서 조명 분포를 세팅하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 반사 래스터 부재의 배치의 변동은 반사 래스터 부재의 기울어짐 또는 이동의 변동인 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 출사동에서 조명 분포를 세팅하기 위한 방법.
  18. EUV-광선을 발생시키기 위한 소오스,
    소오스에 의해 발생된 광선을 부분적으로 모아서 링 필드의 조명을 위해 전달하는, 출사동을 가진 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 따른 조명 시스템,
    지지체 시스템 상에서 링 필드의 평면에 놓인 구조물 지지 마스크,
    상기 조명 시스템의 출사동과 일치하는 입사동을 가진 투사 장치, 및
    지지체 시스템 상에서 투사 장치의 상 필드의 평면에 놓인 감광성 기판을 포함하는 마이크로 리소그래피용 EUV-투사 노광 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 투사 장치는 투사 대물렌즈이며, 상기 투사 대물렌즈는 구조물 지지 마스크의 조명된 부분을 상 필드에 결상시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 리소그래피용 EUV-투사 노광 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 투사 노광 장치가 스캐닝 시스템이고, 상기 구조물 지지 마스크용 지지체 시스템은 링 필드 평면에서 제 1 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 EUV-투사 노광 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 투사 노광 장치가 다수의 제 1 또는 제 2 광학 부재를 수용하기 위한 하나 또는 다수의 부가의 지지체 시스템을 포함하고, 상기 부가의 지지체 시스템은 제 2 방향으로 이동 가능하며 상기 제 1 방향은 제 2 방향에 대해 수직으로 놓이는 것을 특징으로 하는 EUV-투사 노광 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 투사 노광 장치가 다수의 제 1 및 제 2 광학 부재를 수용하기 위한 하나 또는 다수의 부가의 지지체 시스템을 포함하고, 상기 부가의 지지체 시스템은 제 2 방향으로 이동 가능하며 상기 제 1 방향은 제 2 방향에 대해 수직으로 놓이는 것을 특징으로 하는 EUV-투사 노광 장치.
  23. 제 20 항에 따른 EUV-투사 노광 장치를 가지고 반도체 칩을 제조하는 반도체 칩 제조 방법.
  24. 제 22 항에 따른 EUV-투사 노광 장치를 가지고 반도체 칩을 제조하는 반도체 칩 제조 방법.
  25. 삭제
  26. 삭제
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