KR101213950B1

KR101213950B1 - 편광을 이용한 마이크로리소그래피 노광장치 및 제1 및 제2오목거울을 구비한 마이크로리소그래피 투영시스템

Info

Publication number: KR101213950B1
Application number: KR1020077026380A
Authority: KR
Inventors: 한스-쥐르겐 만
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2012-12-18
Also published as: CN101171547A; WO2006117122A1; US20090213345A1; KR20080005418A; JP4750183B2; CN102033436B; CN102033436A; JP2008541418A; EP1877868A1

Abstract

본 발명은 뚜렷한 편광상태의 빛을 사용하여 물체평면에서의 필드를 조명하는 조명시스템과 물체평면으로부터 이미지평면까지 대물렌즈를 통과하는 편광을 이용하여 물체평면의 필드를 이미지평면에 투영하는 대물렌즈를 구비한 100mm이하 파장용, 특히 ＜50nm, 바람직하게는 ＜20nm인 파장을 이용한 EUV 리소그래피용 마이크로리소그래피 투영 노광장치에 관한 것이다.

마이크로리소그래피 투영 노광장치, EUV, 편광, 개구수(NA)

Description

편광을 이용한 마이크로리소그래피 노광장치 및 제1 및 제2 오목거울을 구비한 마이크로리소그래피 투영시스템{Microlithography exposure apparatus using polarized light and microlithography projection system having concave primary and secondary mirrors}

본 발명은 100nm이하의 파장에서 작동하는 투영노광장치 또는 설비, 특히 20nm이하의 파장을 이용한 EUV 리소그래피용 투영노광장치 및 물체평면의 물체를 이미지평면의 이미지로 투영하기 위한 마이크로리소그래피 투영시스템에 관한 것이다.

100nm이하 파장을 이용한 리소그래피, 특히 1nm에서 20nm 범위의 파장을 이용한 EUV 리소그래피는 130nm 미만의, 특히 바람직하게는 100nm 미만의 투영구조를 위한 가능한 기술로서 논의되어왔다. 리소그래피 시스템의 분해능(resolution)은 다음의 식에 의해 설명된다:

상기에서, k1은 리소그래피 프로세스의 특정 매개변수를 의미하고, λ는 입사광의 파장을 의미하고, NA는 시스템의 이미지측 개구수(numerical aperture)를 의미한다.

최상의 분해능을 가능하도록 하기 위하여, 상기 시스템은 가능한 넓은 이미지측 개구수 NA를 구비하는 것이 요구된다.

4개 거울, 6개 거울 및 심지어 8개 이상의 거울을 구비한 마이크로리소그래피 투영시스템은 100nm보다 작은, 특히 20nm보다 작은 단파장을 이용한 마이크로리소그래피용 투영시스템으로써 논의되고 있다.

마이크로리소그래피용 4-거울 투영 시스템은 예컨대, US 2003/0147130, US 2003/017149, US 6,213,610 또는 US 6,302,548로부터 개시된다.

마이크로리소그래피용 6-거울 투영 시스템은 US 6,353,470, US 6,255,661 및 US 2003/0147131에 개시된다.

상기 언급된 4-거울 투영시스템 및 6-거울 투영시스템에 비하여 더 많은 보정가능성을 구비하고 그리하여 파면을 리소그래픽 목적용으로 충분한 정밀성을 갖는 보다 큰 개구수로 보정할 여지가 있는 8-거울 투영시스템은 US 2004/0189968 뿐 만 아니라 US6,710,917, US6,556,648 및 US6,781,671로부터 개시되어 왔다.

US 2004/0189968에 따른 8-거울 투영시스템은 물체평면으로부터 이미지평면에 결상되어질 필드의 중심 필드포인트의 주광선각이 물체평면에서 10°보다 큰 불이익을 갖는다. 만일 물체평면에서 반사 EUV 마스크가 사용된다면, 큰 주광선각은 마스크에 적용된 흡수체에 따른 그리고 그리하여 필드를 넘는 증가된 CD 변화에 따른 증가된 새도윙(shadowing)에 귀착한다. 즉, 다른 방향(예컨대, 수평 및 수직 구조)의 선형 구조들은 다른 품질로 결상되거나 또는 다른 분해능(resolution limit)을 갖는다.

US 2004/0189968에 따른 8-거울 투영시스템에서 EUV 마스크 상에 이러한 큰 주광선각의 이유는 물체평면으로부터 이미지평면까지 광경로에서 제1 거울의 볼록표면과 상기 광경로에서 투영시스템의 제2 거울의 오목표면 때문이다.

8-거울 투영시스템 또는 US6,556,648 및 US6,781,671로부터 개시된 소위 8-거울 투영대물렌즈에서, 상기 광경로에서 제1 거울은 오목거울이고 상기 광경로에서 제2 거울은 볼록거울이다.

이러한 타입의 실시예는 상기 광경로에서 제2 거울상에 큰 입사각을 이루게하고 그것에 의해 증가된 수차(aberration), 즉, 이미지 에러에 이르게 한다. 게다 가, 거울의 반사율(reflectity)은 감소된다.

US6,781,671 및 US 2004/0189968에 따른 8-거울 투영시스템의 더한 문제점은 제1 거울의 반경의 상대적으로 큰 절대치이다. 이러한 타입의 반경을 구비한 거울들은 단지 상당히 어렵게 제조되고 측정될 여지가 있다. 예를 들면, 매우 긴 공동을 갖는 반경 측정 장치들은 이러한 타입의 거울들을 측정하는데 요구된다. 측정과정동안의 대기 간섭(atmospheric interference)(압력 및 온도가 변함)은 간섭계의 표면 테스팅의 측정결과를 변조할 수 있을 것이다.. 일반적으로, 대기 간섭은 긴 공동보다 짧은 공동에 대하여 적다.

매우 큰 이미지측 개구수 NA를 갖는 모든 마이크로리소그래피 투영시스템에서의 문제는 마이크로리소그래피 투영 대물렌즈를 관통하여 물체평면으로부터 이미지평면까지의 광경로 상에서 통과하는 광선다발의 광선들의 매우 큰 입사각이 물체평면으로부터 이미지평면까지의 광경로에서 거울의 일부 거울표면상에 생기는 것이다. NA＞0.3인 이미지측 개구수를 구비한 대물렌즈에 대하여, 이러한 입사각은 일부 거울상에서 20°보다 크다.

이러한 큰 입사각을 구비함에 따라, 반사율과 또한 반사에 의해 생긴 위상천이(phase shift) 양자 모두 다른 편광상태(polarization state)들, 즉 s-편광(polarization)과 p-편광으로 다르기 때문에, 물체측 구조를 이미지측 구조에의 투영을 위해 사용되는 광(光)의 편광성(polarization properties)은 효력을 나타낸다.

관련 기술의 불리를 극복하기 위하여, 본 발명의 첫째 양상에 따라, 100nm이하 파장을 사용한, 특히 20nm이하 파장을 사용한 EUV 리소그래피의 범위에서의, 마이크로리소그래피 투영노광장치는 뚜렷한(defined) 편광상태의 빛을 사용하여 물체평면에서 필드를 비추는 조명시스템을 포함한다. 물체평면에서 반사된 편광은 투영시스템에 도달하고 물체평면에서 조명된 필드와 물체평면에 위치된 물체, 예를 들면 레티클 또는 마스크를 이미지평면상으로 투영시킨다. 편광은 투영시스템을 관통하여 물체평면에서부터 이미지평면까지의 광경로 상에서 통과한다.

투영시스템은 바람직하게는 NA≥0.3; 바람직하게는 NA≥0.35; 더바람직하게는 NA≥0.4; 가장 바람직하게는 NA≥0.45; 더 바람직하게는 NA≥0.5인 이미지측 개구수를 구비한다.

편광상태는 바람직하게는 투영시스템의 전달(transmission)이 최대화되는 방식으로 선택된다.

본 발명의 대안적 실시예에 있어서, 뚜렷한(defined) 편광상태는 본질적으로 s-편광이 물체평면에서 필드의 중심필드포인트로부터 생긴 주광선(CR)의 최대 입사각을 갖는 투영시스템의 하나의 거울상에 제공되고 그 거울 상에 입사되는 방식으로 선택된다. 거울에 관하여 본 출원에서 본질적으로 s-편광은 거울의 거울표면상에 입사하는 광선의 적어도 90％가 s-편광된 것을 의미한다. 거울표면상에 입사하는 광선의 나머지는 p-편광되거나 편광되지 않는다.

바람직한 실시예에 있어서, 거울표면상에 입사하는 광선의 대략 95％ 또는 그 이상이 s-편광되고 그리고 가장 바람직한 실시예에서 거울표면상에 입사하는 광선의 98％ 또는 그 이상이 s-편광된다.

큰 이미지측 개구수 NA, 특히 이미지측 개구수 NA≥0.3, 특히 바람직하게는 ≥0.4, 특히 바람직하게는 ≥0.4, 특히 바람직하게는 ≥0.45, 특히 바람직하게는 ≥0.5를 구비한 및/또는 투영시스템을 관통하여 물체평면으로부터 이미지평면까지 통과하는 광선다발의 광선들이 큰 입사각으로 입사하는 거울들을 구비한 투영시스템에서 투영성(projecting properties)을 개선하기 위하여, 뚜렷한(defined) 편광상태는 예를 들면, 본질적으로 s-편광이 이미지평면에 제공되는 것 같이 선택된다.

웨이퍼같은 광감성기판이 위치되는 이미지평면에 본질적으로 s-편광을 제공함으로써, 높은 품질의 투영이 심지어 큰 입사각에서도 보증된다. s-편광은 특정 평면에서, 예를 들면 이미지 평면에서 벗어나게 편광되는 빛으로써 이해된다.

본 발명의 첫 번째 실시예에 있어서, 조명시스템은 싱크로트론 광원과 같은 특정 편광상태의 광원을 구비한다. s-편광은 바람직한 편광으로써 사용된다.

대안적 실시예에 있어서, 광원의 빛은 편광되지 않은 빛을 복사하는 것 또한 가능하다. 이런 타입의 광원의 경우에 있어서, 편광-광학요소는 조명시스템에 설치되고, 그리하여 뚜렷한(defined) 편광상태를 갖는 빛은 물체평면의 물체를 조명하고 반사에 의해 투영시스템에 도달한다.

뚜렷한(defined) 편광상태는 편광자의 도움으로 조절될 수 있을 것이다.. 예를 들면, 편광자의 도움으로, 편광상태는 입사평면에서 빛이 본질적으로 전체 투영시스템에서 주광선의 가장 큰 입사각을 갖는 거울상에 s-편광되는 방식으로 조절될 수 있을 것이다. 편광은 거울표면상에 각 반사에 대해 순환되기 때문에, 다른 편광상태는 다른 거울표면들상에 존재할 수 있을 것이다. 본 출원에서 본질적으로 s-편광은 거울표면상으로 입사하는 빛의 적어도 90%가 s-편광되는 것을 의미한다. 거울표면으로 입사하는 빛의 나머지는 p-편광되거나 편광되지 않을 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 거울 표면상으로 입사하는 빛의 대략 95% 또는 그 이상이 s-편광되며 그리고 가장 바람직한 실시예에서 거울표면상으로 입사하는 빛의 대략 98% 또는 그 이상이 s-편광된다.

뚜렷한(defined) 편광상태의 빛을 제공하는 것과 관련하여 본 출원에서 충분히 포함되는 개시 내용이 US2004/0184019에서 언급된다.

더 바람직한 실시예에 있어서, 물체평면에서 편광상태는 대물렌즈 또는 투영시스템의 전달(transmission)이 최대화되도록 선택될 수 있을 것이다. 이것은 예를 들면 투영시스템에 의한 전달이 최대화되기까지, 즉, 최고의 빛 세기가 투영시스템의 이미지평면에 존재하기까지 물체평면에서 편광상태를 변화시키는 알고리즘의 도움으로 수행될 수 있을 것이다.

본 발명의 두 번째 양상에 따르면, 마리크로리소그래피 투영시스템은 큰 유효구경(어퍼쳐, aperture)에 의해 특징지워지고 관련분야의 불리를 극복하도록 제공된다.

이 두 번째 양상은 마이크로리소그래피 시스템에서 물체평면으로부터 이미지평면까지의 광경로에서 제1 거울과 또한 광경로에서 제2 거울이 아래의 표면들중의 하나를 구비하고 있는 적어도 바람직하게는 8 거울들을 구비한 마이크로리소그래피 투영시스템을 위해 달성된다:

- 제1 거울은 오목표면을 구비하고 제2 거울은 평면표면을 구비하며, 또는

- 제1 거울은 평면표면을 구비하고 제2 거울은 오목표면을 구비하며, 또는

- 제1 거울과 제2 거울 양자는 오목표면을 구비한다.

게다가, 마이크로리소그래피 투영 대물렌즈의 모든 비편광 거울들은 5000mm보다 적은 절대값을 갖는 거울반경을 갖는다.

오목거울로써 물체평면으로부터 이미지평면까지의 광경로 상의 제1 거울의 물체측 유효구경 NAO=0.125로의 실행에 의해, 작은 주광선각은 물체평면의 물체에서 생기고, 이것은 바람직하게는 7.5°보다 적다. 7.5°보다 적은 주광선각으로 그림자(shadows)없이 물체평면의 물체를 조명하고 또한 반사하는 물체, 특히 반사하는 EUV 마스크의 쉐도잉(shadowing) 효과를 최소화하는 것이 가능하다.

특히 제2 거울상에 작은 입사각은 제2 거울표면이 오목거울인 경우에 달성된다. 제2 거울상의 작은 입사각에 의해, 코팅에 의해 생기는 위상 및 진폭 에러는 최소화된다.

마이크로리소그래피 투영시스템의 모든 거울에 대하여 5000mm보다 작은 절대값을 갖는 거울반경에 의해, 거울들의 제조는 특히 반경 측정에 관련하여 상당히 단순화된다.

물체평면으로부터 이미지평면까지의 투영시스템의 광경로에서 첫 번째 두개의 거울상의 광학능(optical power)은 균일하게 배분된다. 두 개의 거울상의 광학능의 배분의 척도(measure of the distribution)는 거울반경의 비율

에 의해 주어진다.

물체평면으로부터 이미지평면까지의 광경로에서 제1 거울과 물체평면으로부터 이미지평면까지의 광경로에서 제2 거울 사이의 광학능의 균일한 배분은 본 출원에서 특정된 바와 같이

의 조건이 실현될 때 바람직하게는 제공된다.

상기 광경로 상에서 제2 거울은 바람직하게는 제1 거울보다 큰 반경을 갖는다.

이것은 개구수가 비네팅(흐림처리) 효과를 피하기 위하여 감소되거나 또는 조리개를 조를 때, 본 실시예에서 바람직하게는 제2 거울에 또는 제2 거울 근처에 놓이게 되는, 어퍼쳐 스톱(조리개, aperture stop)이 반드시 상기 거울로 이동되어야 하는 것은 아니라는 이점을 갖는다.

만일 거울들이 충분한 두께를 가지고 그에 따라 안정을 갖도록 하기 위하여 마이크로리소그래피 투영 대물렌즈의 개별적인 거울들의 각 사용된 영역(the used areas)이 상기 사용된 영역에서 거울 전방으로부터 측정된, 충분히 큰 깊이를 갖는, 또한 소위 후미 설치공간인, 볼륨 클레임(volume claim)을 갖는다면 특히 바람직하다. 게다가 상기 볼륨 클레임은 상기 거울들이 대물렌즈의 외부로부터 쉽게 접근할 수 있고 마운트(mounts)에 쉽게 설치될 수 있는 것과 같다. 거울의 사용된 영역은 본 발명에서 물체측으로부터 이미지측까지 대물렌즈를 통과하는 광선다발의 광선들이 부딪히는 거울표면의 영역으로서 이해된다.

본 사용된 영역내에서 거울 전방으로부터 측정된, 광축에 평행한, 또한 후미 설치공간으로 표시되는, 상기 볼륨 클레임의 깊이는 바람직하게는 특정 거울의 직경 값의 1/3보다 크다. 대안적으로, 바람직한 실시예에서 볼륨 클레임의 깊이는 적어도 50mm이다.

본 발명의 더 바람직한 실시예에서, 적어도 8개 거울을 갖는 마이크로리소그래피 투영시스템이 제공되고, 여기에서 상기 투영시스템은 흐리게 처리되지 않은 뚜렷한 출사동(exit pupil)을 구비하고 각 거울은 볼륨 클레임을 포함한다. 각 거울의 볼륨 클레임은 서로 침입하지 않으며 그리고 모든 볼륨 클레임들은 투영 광학시스템에서 광경로 또는 투영시스템의 다른 어떤 거울의 볼륨 클레임을 가로지르지 않고 투영 광학시스템의 대칭축에 평행한 적어도 하나의 방향에서 확장될 수 있다.

투영 광학시스템의 대칭축은 예를 들면 본 출원의 도 2에 도시된 바와 같이 예를 들면 물체평면에서 조명된 물체필드의 대칭축이다. 바람직하게는 물체평면에서 조명된 물체필드의 대칭축은 상기 필드의 y-방향 또는 스캐닝(주사) 방향에 평행하다. 만일 상기 대칭축이 상기에 언급된 바와 같이 물체필드의 대칭축이라면 그때 볼륨 클레임은 본 발명에 따라 y-방향에 평행한 방향에서 확장될 수 있다.

그런 볼륨 클레임의 배열을 갖는 적어도 8개의 거울을 포함하는 투영 광학시스템의 이점은 거울들이 적어도 일측으로부터 쉽게 접근할 수 있다는 것이다. 이러한 치수에 의해 각 거울의 사용된 영역은 쉽게 설치될 수 있다. 게다가 각 거울들은 예를 들면 더러워진 경우에 쉽게 교체될 수 있다. 더욱이 만일 예를 들면 거울들이 냉각 라인들(cooling lines)에 의해 냉각되어야 한다면 라인들은 쉽게 각 거울에 설치될 수 있을 것이다.

비록 예를 들면 US6,867,913으로부터 6 거울 시스템에 대해 설계가 개시되었지만, 적어도 8개의 거울을 구비한 투영 광학시스템에서 투영시스템을 통과하여 진행하는 빛의 광경로는 물체평면으로부터 이미지평면을 향하는 방향으로 뿐만아니라 적당한 트랙 길이를 갖는 시스템을 제공하기 위하여 후방과 전방으로도 진행되어야 하기 때문에, 설계하는 것은 어렵고 사소하지 않고, 여기에서 광경로는 거울들의 볼륨 클레임에 의해 가로질러지지 않는다. 게다가 적어도 8개의 거울을 포함하는 투영 광학시스템에 있어서 예를 들면 US6,867,913으로부터 알려진 것과 같은 6 거울 시스템과 비교하여 두 개의 추가 거울들 사이에 2 이상의 광경로가 제공되어야 한다. 본 투영 대물렌즈내에서 두 개의 추가 거울들의 위치는 상기 2 이상의 광경로가 흐리게 처리되고 나아가 이들 광경로가 어떤 볼륨 클레임도 가로지르지 않도록 선택되어야 한다. 비록 설계가 예를 들면 6 거울 시스템으로부터 개시되었지만, 이것은 적어도 8개 거울을 구비한 투영 시스템에 대한 설계를 할 때 극복되어야 할 덧붙여진 문제이다.

본 발명에 따른 마이크로리소그래피 투영시스템들은 바람직하게는 적어도 8개 거울을 구비하는 마이크로리소그래피 투영시스템들이다. 바람직하게는 이들 투영시스템은 NA > 0.30, 바람직하게는 NA >0.35, 바람직하게는 NA > 0.4 인 이미지측 유효구경(aperture)을 구비한다. 필드 폭, 즉 스캐닝 슬릿 길이는 이미지측에서 바람직하게는 1mm이상, 바람직하게는 1.5mm이상 그리고 2mm 이상이고 그리고 매우 특히 바람직하게는 2mm이상이다.

도 1은 거울의 사용된 영역 또는 소위 사용될 영역의 정의를 나타낸다.

도 2는 본 투영시스템의 물체평면에서 필드의 형상을 나타낸다.

도 3a-b는 다른 입사각에서 다른 편광상태의 반사 거동을 나타낸다.

도 4a-c는 8개 사용된 영역과 이미지측 개구수 NA=0.4 그리고 2×26㎟의 이 미지측 링필드(ring field) 크기를 구비한 본 발명에 따른 투영시스템의 첫 번째 대표적인 실시예를 나타낸다.

도 5a-b는 이미지측 개구수 NA=0.5 및 1×26㎟의 이미지측 링필드 크기를 갖는 마이크로리소그래피 투영시스템의 두 번째 대표적인 실시예를 나타낸다.

도 6a-b는 이미지측 개구수 NA=0.5 및 2×26㎟의 이미지측 링필드 크기를 갖는 본 발명에 따른, 바람직하게는 EUV 마이크로리소그래피용, 마이크로리소그래피 투영시스템의 세 번째 대표적인 실시예를 나타낸다.

도 7은 조명시스템과 마이크로리소그래피 투영시스템을 포함하는 투영 노광장치를 나타내고, 상기 투영 노광장치는 바람직하게는 편광을 복사하는 광원을 포함한다.

도 8은 편광되지 않은 빛 및 편광상태를 되게 하는 요소를 복사하는 광원을 구비한, 특히 본 발명에 따른, 마이크로리소그래피 시스템과 조명시스템을 포함하는 투영 노광장치를 나타낸다.

본 발명은 거기에 한정됨이 없이 구체적인 실시예들과 도면들을 기초로하여 아래에서 이제 일반적으로 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에서 사용된 영역 및 사용된 영역의 직경의 조건하에 이해되어야 할 것을 나타낸다.

도 1은 투영 대물렌즈의 거울의 거울표면상에 조명된 영역(1)의 예로써, 신장(콩팥)형상을 갖는 필드를 나타낸다. 이 타입의 형상은 본 발명에 따른 투영시스템이 마이크로리소그래피 투영노광장치에서 이용될 때 일부 사용된 영역으로 예측된다. 둘러싸는 원(2)은 신장형상을 완전히 에워싸고 두 지점(6, 8)에서 신장형상의 테두리(10)와 마주친다. 상기 둘러싸는 원은 항상 상기 사용된 영역을 포위하는 가장 작은 원이다. 상기 사용된 영역의 직경(D)은 그때 둘러싸는 원(2)의 직경으로부터 유래된다. 하나의 거울 상에 조명된 영역은 다른 형상을 가질 수 있고 그때 예컨대 제2 거울상에 신장형상, 예컨대 원형상이 또한 가능하다.

도 2는 예를 들면, 이미지평면에서 본 발명에 따른 투영시스템의 도움으로 결상되는, 투영 대물렌즈의 물체평면에서 EUV 투영 노광장치의 물체필드(11)를 나타내고, 여기에 웨이퍼같은 광감광 물체가 위치된다. 이미지필드의 형상은 물체필드의 형상에 상응한다. 마이크로리소그래피에서 자주 사용되는 것과 같은 축소 투영시스템에 대해서, 이미지필드는 물체필드에 관하여 미리 예정된 인자에 의해, 예를 들면 4:1-투영시스템에 관한 인자(계수) 4 또는 5:1-투영시스템에 관한 인자(계수) 5에 의해 축소된다. EUV 리소그래피 시스템에 관하여, 물체필드(11)는 링필드의 세그멘트의 형상을 갖는다.

링필드(11)의 세그멘트는 대칭축(12)을 구비한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서 각 거울의 볼륨 클레임은 예컨대 도 4b에 도시된 바와 같이 물체필드의 대칭축(12)에 평행한 방향으로 확장될 수 있다.

게다가, 물체평면과 이미지평면을 걸치는 중심필드포인트(15)에서 x-, y-, z-좌표시스템의 x- 및 y-축은 도 2에 도시된다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 링필드(11)의 대칭축(12)은 y-축에 평행한 방향으로 뻗는다. 동시에 y-축은 링필드 스캐너로서 레이아웃되는 EUV 투영노광장치의 스캐닝(주사)방향과 일치한다. y-방향은 그때 링필드 스캐너의 스캐닝방향과 일치한다. x-방향은 물체평면내에서 스캐닝방향에 수직한 방향이다.

도 2에서, F 는 또한 스캐닝 슬릿 폭으로서 언급되는 필드의 폭을 말하고, S 는 호길이를 말하고, R 은 필드반경을 말한다. 물체필드에 대한 형상으로 상응하는 이미지필드는 바람직하게는 ≥1mm, 가장 바람직하게는 ≥2mm인 이미지평면의 필드의 폭 F를 구비한다. 이미지평면에서 호길이 S는 바람직하게는 ≥10mm, 가장 바람직하게는 ≥26mm이다.

도 3a 및 3b에서 Mo-Si 다층 시스템의 반사율이 도시된다. 그러한 다층 시스템은 다른 입사각을 위한 본 발명의 거울들 상에 반사코팅으로써 사용된다.

도면번호 100은 편광되지 않은 빛의 반사율을 나타내고, 도면번호 110은 s-편광의 반사율을 나타내고, 그리고 도면번호 120은 p-편광의 반사율을 나타낸다. 보여지는 바와 같이, 예를 들면 EUV 리소그래피에 흔히 사용되는 13.5nm의 사용된 파장에서 반사율은 반사표면상에 10°의 입사각으로 단지 약간 다르다.

도 3b는 도 3a에 유사한 층 구조의, 그러나 30°의 입사각에 대해 최적화된 반사율을 나타낸다. 편광되지 않은 빛에 대한 반사율은 200으로 표현된다. s-편광에 대한 반사율은 210으로 표현되고 p-편광에 대한 반사율은 220으로 표현된다. 도3b로부터 알 수 있는 바와 같이, p-편광에 대한 반사율은 단지 13.5nm의 사용된 파장에서 대략 0.45이고, 반면에 s-편광에 대한 반사율은 단지 약간 떨어지고 심지어 반사표면상으로의 30°입사각에서 0.7에 해당하는 대략 70%이다.

이로부터 알 수 있는 바와 같이, 만일 본질적으로 편광, 특히 본질적으로 s-편광은 투영시스템에 의해 이미지평면으로 물체평면에 놓인 레티클의 투영을 위해 사용된다면 유리하다.

13.5nm의 사용된 또는 작동 파장을 갖는 빛은, 예를 들면, 조명시스템의 의해 제공된다. 본질적으로 s-편광은 상기 조명시스템에서 대체로 두가지 방법으로 발생될 수 있을 것이다. 본 발명의 첫 번째 실시예에서, 상기 조명시스템은 싱크로트론 복사원같은 s-편광을 이미 복사하는 광원을 포함한다. 대안의 실시예에서, 상기 조명시스템은 편광되지 않은 빛을 복사하는 광원을 포함한다. 빛은 편광기의 도움으로 상기 조명시스템에서 편광되고, 그리하여 물체평면의 레티클은 예를 들면 s-편광으로 본질적으로 조명된다.

다음의 도 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 6a, 6b에서, 본 발명에 따른 마이크로리소그래피 투영시스템의 세 개의 대표적인 실시예들이 도시된다. 실시예들은 8개 거울을 포함하고 뚜렷한 출사동을 구비하고 있다. 도 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 6a, 6b에서 도시된 실시예에 있어서 물체평면으로부터 이미지평면까지 광경로에서 제1 거울 및 제2 거울은 오목거울들이고 모든 거울의 반경은 5000mm보다 작은 절대값을 갖는다.

도 4a 내지 6b에 도시된 세 개의 대표적인 실시예들의 데이터가 아래의 표 1에 요약된다:

표 1 :

	대표적인 실시예 1	대표적인 실시예 2	대표적인 실시예 3
파장(nm)	13.5	13.5	13.5
이미지측에서 NA	0.4	0.5	0.5
이미지측에서 필드	2×26㎟	1×26㎟	2×26㎟
이미지측에서 최대 필드반경	39.5mm	59.5mm	60.5mm
파면에러(오차)(rms)	6.1mλ	9.4mλ	15.4mλ
왜곡(상의 뒤틀림)	< 0.2nm	< 0.1nm	< 0.7nm
물체에서 주광선각	7.5°	7.5°	7.5°

대표적인 실시예 1은 도 4a, 4b 및 4c에서 도시된 8-거울 대물렌즈의 실시예를 나타내고, 대표적인 실시예 2는 도 5a 및 5b에 도시된 실시예를 나타내고, 그리고 대표적인 실시예 3은 도 6a 및 6b에 도시된 실시예를 나타낸다.

이미지 평면에서 파장과 개구수, 이미지평면에서 필드의 크기, 이미지 평면에서 최대 필드반경, 파면 에러, 뒤틀림 및 중심필드포인트에서 물체, 즉 레티클에서 주광선각은 표 1에 상술된다.

첫 번째 대표적인 실시예는 도 4a, 4b에 도시된 바와 같이, 물체평면(300)을 포함한다. 물체평면(300)에서 물체는 이미지평면(400)에서 본 발명에 따른 투영시스템의 도움으로 결상된다. 물체로부터 진행하면서, 광선다발은 물체평면(300)으로부터 이미지평면(400)으로 마이크로리소그래피 투영시스템을 통과한다. 물체에서 주광선각은 y 로 표시된다. 광경로에서 제1 거울은 S1에 의해 나타내어지고, 광경로에서 제2 거울은 S2에 의해 나타내어지고, 광경로에서 제3 거울은 S3에 의해, 광경로에서 제4 거울은 S4에 의해, 광경로에서 제5 거울은 S5에 의해, 광경로에서 제6 거울은 S6에 의해, 광경로에서 제7 거울은 S7에 의해 그리고 광경로에서 제8 거울은 S8에 의해 나타내어진다. 도시된 실시예에서, 중간 이미지 Z 는 제6 거울(S6)과 제7 거울(S7) 사이의 광경로에 제공된다.

도 4a은 이미지 평면(400)뿐만 아니라 또한 8개의 거울(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7 및 S8)의 사용된 영역들, 광경로(10000), 광축(HA)을 나타내는 x-, y-, z- 직각좌표계의 y- 및 z- 방향을 따라 걸쳐진 자오 단면(meridional section)이다. 도 4b는 각 거울 또는 사용된 영역에 관련된 볼륨 클레임(B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8)을 또한 나타내는 것을 제외하고는 또한 도 4a에 일치하는 자오 단면(meridional section)이다.

도 4a로부터 알 수 있는 바와 같이, 광경로에서 제1 거울(S1)은 오목거울이고 광경로에서 제2 거울(S2) 또한 오목거울이다. 조리개(B)는 제2 거울(S2)상에 또는 근처에 위치된다. 이미지측 개구수는 0.4이다. 개별 거울의 전체 거울 표면은 도 4a에 도시되지 않으나, 오히려 물체평면으로부터 이미지평면까지 대물렌즈 또는 투영시스템을 통과하는 빛이 투사하는 그것의 사용된 영역들이다. 도 4a에서, 물체평면(300)에서 조명될 필드의 중심 필드포인트에서 x-, y-, z- 직각좌표계의 y- 및 z- 방향이 도시된다. 도 4a은 y-방향과 z-방향에 의해 정의되는 자오평면(meridional plane)에서 투영시스템을 나타낸다. 자오평면은 광축(HA)을 포함한다. 도 4a로부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 거울들(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7 및 S8)의 사용된 영역들 또는 개별 거울 세그멘트들은 y-축 그리고 요컨대 투영시스템의 대칭축에 평행한 방향에서 상부로부터 또는 바닥으로부터 각각 용이하게 접근할 수 있다. 그러므로 거울 세그멘트들에 마운트(장착)하기 위하여 물체평면(300)으로부터 이미지평면(400)까지 대물렌즈를 통과하는 광경로에 맞물리게 하 는 것이 필요하지 않는다. 개별 거울 표면들이 회전 대칭되는 투영 대물렌즈의 광축은 HA로 식별된다.

게다가, 개별 거울 세그멘트들은 충분한 볼륨 클레임 또는 후미 설치공간을 구비한다. 이는 도 4b에 도시된다. 도 4b는 이미지평면뿐만 아니라 8개의 거울, 광경로, 광축(HA)을 나타낸다. 도 4b는 또한 개별 거울들(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7 및 S8)에 대하여 B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 및 B8에 의해 식별되는 사용된 영역 또는 각 거울에 관련된 볼륨 클레임을 나타내는 것을 제외하고는 또한 도 4a에 일치하는 자오단면이다. 본 발명에 따라, 볼륨 클레임의 깊이(T)는 광축(HA)을 따라 거울의 사용된 영역의 중심 포인트로부터 볼륨 클레임의 확장(extension)으로 언급된다. 사용된 영역의 중심 포인트는 도 2에서 도시된 바와 같이 물체평면에서 물체필드의 중심 필드포인트에 관련된 주광선(CR)의 개별 거울의 사용된 영역 상으로의 입사점(AUF)이다. 이것은 도 4b에서 특히 S8, S4 및 S1 거울에 대해 도시된다. 게다가, 다른 거울들의 볼륨 클레임 또는 설치공간은 서로의 공간을 침투하지 않는다는 것이 본 대표 실시예에서 도시되어질 것이다.

도 4a 및 4b에서 도시된 실시예에 있어서, 가장 큰 입사각은 제3 거울(S3) 및 제6 거울(S6) 상에서 생긴다. 충분한 투영 질(projecting quality)을 담보하기 위하여, 물체평면(300)에서 물체는 편광, 바람직하게는 s-편광의 도움으로 도 4a 및 4b에 도시된 마이크로리소그래피 투영시스템에 의해 이미지평면(400)의 이미지 로 유리하게 투영된다.

도 4c는 도 4a 및 4b에서 도시된 바와 같은 대표 실시예 1에 대해 (스캔장향에서) 필드에 대한 주광선의 뒤틀림(distortion)을 나타낸다. 그로부터 알 수 있는 바와 같이, 주광선 뒤틀림은 필드 높이(field height)의 함수로서 ±0.2nm의 범위에 있다. 뒤틀림 곡선은 3보다 큰 차수의 다항식의 형태를 갖고 그러므로 필드에 대해 훨씬 더 잘 보정된다.

도 4a-4b(대표 실시예 1)에 도시된 마이크로리소그래피 투영 대물렌즈의 코드V-포맷에서 광학 데이터는 표 2에 상술된다.

다음의 식별기호가 사용된다:

물체(Object) : 물체평면

거울 1(Mirror 1) : 거울 S1

조리개(Stop) : 조리개

거울 2(Mirror 2) : 거울 S2

거울 3(Mirror 3) : 거울 S3

거울 4(Mirror 4) : 거울 S4

거울 5(Mirror 5) : 거울 S5

거울 6(Mirror 6) : 거울 S6

거울 7(Mirror 7) : 거울 S7

거울 8(Mirror 8) : 거울 S8

반경(Radius) : 개별 거울 표면의 곡률 반경

이미지(Image) : 이미지평면

표 2 :

(Surface : 표면, INFINITY : 무한대, Thickness : 두께, REFL : 반사)

개별 거울들에 대한 원추상수(원뿔상수)(K)와 비구면계수들(A, B, C, D, E, F, G)은 표 2의 아래 부분에서 얻어질 것이다.

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 거울들의 곡률 반경은 1800mm보다 작다.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 두 번째 대표적인 실시예를 나타낸다. 도 5a는 본 발명에 따른 8-거울 투영시스템의 더 나은 실시예의 개별 사용된 영역들의 배치를 나타낸다. 도 5a는 물체평면에서 x-, y-, z- 직각좌표계의 y- 및 z- 방향에 의해 정의되는 자오 평면에서의 단면이다.

도 4a 및 4b에서와 같은 식별요소들이 동일한 참조번호로 제공된다. 도 5a에 도시된 시스템은 0.5의 높은 이미지측 개구수를 구비한다. 1mm의 필드높이에서, 도 5b에 도시된 바와 같이 필드에 대한 주광선의 뒤틀림이 생긴다. 도 4a 및 4b에서 도시된 시스템에서와 같이 도 5a에 도시된 시스템에서 8개 거울의 각 사용된 영역들은 대칭축에 평행한 방향, 즉 y-방향에 평행한 방향에서 적어도 상부 또는 바닥으로부터 용이하게 접근할 수 있다. 도 5a에서 도시된 시스템의 코드 V-포맷에서 광학 데이터는 표 3에서 얻어질 수 있다.

다음의 식별기호가 사용된다:

물체(Object) : 물체평면

거울 1(Mirror 1) : 거울 S1

조리개(Stop) : 조리개

거울 2(Mirror 2) : 거울 S2

거울 3(Mirror 3) : 거울 S3

거울 4(Mirror 4) : 거울 S4

거울 5(Mirror 5) : 거울 S5

거울 6(Mirror 6) : 거울 S6

거울 7(Mirror 7) : 거울 S7

거울 8(Mirror 8) : 거울 S8

반경(Radius) : 개별 거울 표면의 곡률 반경

이미지(Image) : 이미지평면

표 3:

(Surface : 표면, INFINITY : 무한대, Thickness : 두께, REFL : 반사)

도 4a, 4b 및 4c에 도시된 대표적인 실시예에서 보다 도 5a 및 5b에 도시된 대표적인 실시예에서 보다 큰 이미지측 개구수 때문에, 높은 분해능이 얻어진다. 표 3의 아래 부분으로부터 비구면계수들(A, B, C, D, E, F, G)뿐만 아니라 원추상수(원뿔상수)(K)가 얻어질 수 있다.

본 발명의 대표적인 실시예 3은 도 6a 및 6b에 도시된다. 도 6a는 물체평면에서 정의되는 x-, y-, z-직각좌표계의 y- 및 z-방향을 포함하는 자오평면에서 투영시스템의 단면을 나타내고 도 6b는 스캔방향에서 필드에 대한 주광선의 뒤틀림(왜곡)을 나타낸다. 본 대표적인 실시예는 본질적으로 대표적인 실시예 2에 상응하나, 본 대표적인 실시예 3에서 스캐닝 슬릿 폭은 대표적인 실시예 2에 대하여 1mm씩 총 2mm까지 증가된다. 도즈 콘트롤(선량(線量)제어, dose control)은 스캐닝 슬릿의 보다 큰 길이에 의해 개선되어질 것이다. 즉, 광원의 파동 동작(pulsed operation)때문에 이미지평면에서 피할 수 없는 도즈 오실레이션(선량 진동, dose oscillation)들이 보다 큰 스캐닝 슬릿에 의해 감소된다.

도 4a, 4b, 4c, 5a 및 5b에서와 같은 식별요소들이 도 6a 및 6b에서 동일한 참조번호로 제공된다.

다음 표 4는 도 6a 및 6b에서 도시된 시스템에 대한 코드 V-포맷의 광학 데이터를 제공한다.

다음의 식별기호들이 사용된다:

물체(Object) : 물체평면

거울 1(Mirror 1) : 거울 S1

조리개(Stop) : 조리개

거울 2(Mirror 2) : 거울 S2

거울 3(Mirror 3) : 거울 S3

거울 4(Mirror 4) : 거울 S4

거울 5(Mirror 5) : 거울 S5

거울 6(Mirror 6) : 거울 S6

거울 7(Mirror 7) : 거울 S7

거울 8(Mirror 8) : 거울 S8

반경(Radius) : 개별 거울 표면의 곡률 반경

이미지(Image) : 이미지평면

표 4 :

(Surface : 표면, INFINITY : 무한대, Thickness : 두께, REFL : 반사)

표 4의 아래 부분은 원추상수(K)와 비구면계수들(A, B, C, D, E, F, G)을 상술하고 있다.

도 7은 도 4a-4c에 도시된 바와 같은 8개의 사용된 영역들 또는 거울들을 구비한 본 발명에 따른 투영 대물렌즈(1200)를 구비한 마이크로리소그래피용 투영 노광장치를 나타낸다.

도 7에 도시된 실시예에서, 투영 노광장치(1000)는 광원으로서, 편광을 복사하는 편광 복사광원(1204.1)을 포함한다.

편광 복사광원(1204.1)의 빛은 조명시스템(1202)의 도움으로 투영 노광장치의 투영시스템의 물체평면으로 안내되고 편광을 이용한 투영시스템의 물체평면(1203)에서 필드를 조명한다. 물체평면(1203)에서 필드는 도 2에 도시된 것과 같은 형상을 갖는다.

조명시스템(1202)은 예를 들면, "특히 EUV 리소그래피용 조명 시스템"(illumination system, in particular for EUV lithography) 명칭의 WO 2005/015314에 기재된 바와 같이 실시될 것이다.

본 발명에 따라, 조명시스템은 바람직하게는 편광을 사용하여 투영 대물렌즈 또는 투영시스템의 물체평면에서 필드를 조명한다.

콜렉터(1206)는 예를 들면, WO 02/065482A2로부터 잘 알려진 것과 같은 그레이징-입사(스침-입사, grazing-incidence) 콜렉터이다. 광경로에서 콜렉터(1206) 다음에, 그리드 분광 필터(grid spectral filter)(1207)가 위치되고, 광원(1204.1)의 중간 이미지(ZL) 근처의 조리개(stop)(1209)와 함께, 예를 들면, 13.5nm의 사용된 파장과 동일하지 않은 파장을 구비한 바람직하지 않은 복사(radiation)를 걸러내기 위한 그리고 조리개 뒤의 조명시스템으로 들어가는 것을 방지하기 위한 목적으로 사용된다.

제 1 래스터 요소들(122)을 구비한 제1 광학 래스터 요소(1210)은 예를 들면 조리개 뒤에 위치된다. 제 1 래스터 요소들은 평면(1230)에 제2 광원을 제공한다. 제2 래스터 요소들을 구비한 제2 광학요소(1212)는, 광경로에서 제2 래스터 요소 다음의 광학요소들(1232, 1233 및 1234)과 함께, 투영 대물렌즈(1200)의 물체평면(1203)과 일치하는 필드평면으로 필드를 결상시킨다. 제2 래스터 요소들을 구비한 제2 광학요소는 평면(1230) 내에 또는 근처에 위치되고, 여기로 제2 광원은 제공된다. 예를 들면, 구조화된 마스크(structured mask)(1205), 래티클은 투영시스템의 물체평면(1203)에 위치되고, 편광을 사용하는 투영시스템(1200)의 도움으로 투영시스템(1200)의 이미지평면(1214)으로 결상된다. 광 감광층(1242)을 구비한 기판은 이미지평면(1214)에 위치된다. 광감광층을 구비한 기판은 예를 들면, 다중 전기회로를 구비한 웨이퍼와 같은 마이크로전자 소자로 귀결되는, 다음의 노출과 현상과정을 통하여 구조화될 것이다. 필드평면에서 중심 필드포인트에서 원점을 갖는 x-, y-, z- 직각좌표계의 y- 및 z- 방향이 도시된다.

도 7 및 8로부터 보여지는 바와 같이, 100nm보다 작은 파장, 특히, 예를 들면 EUV 리소그래피용 13.5nm의 파장을 구비한 리소그래피를 위하여 투영시스템은 반사광학시스템일뿐만 아니라 조명시스템 또한 반사광학시스템이다. 반사광학시스템에서 예를 들면 거울들과 같은 반사광학소자들(reflective optical components)은 예들 들면, 물체평면으로부터 이미지평면까지 빛을 안내한다. 반사조명시스템에서 조명시스템의 광학소자들(optical components)은 반사적이다. 광학요소들(1232, 1233, 1234)은 거울들인 그런 시스템에서, 제1 래스터 요소들을 구비한 제1 광학요소(1210)는 제1 래스터 요소들로써 다수의 제1 거울 패싯(facet)들을 구비한 제1 광학요소이고 제2 래스터 요소들을 구비한 제2 광학요소(1212)는 제2 거울 패싯들을 구비한 제2 광학요소이다.

상기 마이크로리소그래피 투영시스템(1200)은 바람직하게는 본 발명에 따른 투영시스템, 가장 바람직하게는 8개 거울들을 구비한 반사 투영시스템이고, 여기에서 물체평면으로부터 이미지평면까지 광경로에서 제1 거울은 오목거울이고 제2 거울은 오목거울이다.

게다가 마이크로리소그래피 투영시스템은 바람직하게는 어둡게 되지 않는(뚜렷한) 출사동을 구비한다. 도 7에 도시된 투영시스템(1200)은 그러므로 도 4a-4c에 도시된 바와 같이 실시된다. 즉, 그것은 제1 거울(S1), 제2 거울(S2), 제3 거울(S3), 제4 거울(S4), 제5 거울(S5), 제6 거울(S6), 제7 거울(S7) 및 제8 거울(S8), 전체 8 거울을 포함한다. 투영시스템의 물체평면(1203)으로부터 이미지평면(1214)가지 광경로에서 제1 거울(S1)과 제2 거울(S2)은 오목거울들로써 실시된다. 투영시스템과 정확한 광학 데이터에 관하여 도 4a-4c를 참조한다.

본 발명의 대안의 실시예에서, 광원(1204.2)은 예를 들면 1-20nm의 EUV 범위의 파장을 갖는 편광되지 않은 빛을 복사한다. 이러한 타입의 광원을 구비한 투영 노광장치(2000)는 도 8에서 설명되고 있다. 조명시스템(2200)은 본 사례에서 수직-입사(정상-입사, normal-incidence) 콜렉터로서 실시되는 콜렉터(2206)를 포함한다. 수직입사(정상입사) 콜렉터(2206)는 광원(1204.2)의 편광되지 않은 빛을 모으고 제1 래스터 요소들을 구비한 제1 광학요소(2210)로 안내한다. 제1 광학요소의 제1 래스터 요소들은 평면(2230)에서 제2 광원을 형성한다. 제2 광학 래스터 요소들을 구비한 제2 광학 요소(2212)는 이 평면(2230) 내에 또는 근처에 위치된다. 광경로에서 제2 래스터 요소들을 구비한 제2 광학요소(2212) 다음의 거울들(2232, 2233, 2234)과 함께, 투영 대물렌즈(2200)의 물체평면(2203)에서의 필드는 결상된다.

편광이 투영시스템(2200)에 도달하기 위하여, 투영시스템에서 광원으로부터 제1 거울(S1)까지의 광경로에 요소가 제공되고 편광상태를 조절한다. 조명시스템에 서 편광상태를 조절하는 요소는 바람직하게는 조명시스템에 여전히 위치된다. 조명시스템(2202)에서 편광상태를 조절하는 요소를 사용함으로써, 편광을 발생시키지 않는 광원들(예를 들면, 레이저-플라즈마 광원들 또는 방전 광원들(discharge sources))을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 오히려 그런 요소를 통하여 편광상태를 리소그래픽 요건에 맞게 변경시킬 수 있다. 도 7에서와 같이, 조명시스템은 거울들과 같은 반사 광학소자들을 포함하는 반사 조명시스템이다.

그레이징-입사 거울(2234)은 도 8에 도시된 투영 노광장치의 대표적인 실시예에서 편광상태를 조절하기 위해 제공된다. 그레이징-입사 거울(2234)은 그러므로 또한 편광자 또는 편광요소(polarizing element)로서 표시된다. 대안적으로, 그레이징-입사 거울(2234) 대신에, 와이어 그리드(wire grid)(도시되지 않음)가 편광상태를 조절하기 위한 요소로 사용될 수 있을 것이다. 편광상태를 조절하기 위한 요소로서 와이어 그리드를 가지고, s-편광은, 마스크(2205)의 래티클이 위치되는, 물체평면(2203)의 방향에서 상기 요소 상에 반사되고, p-편광은 상기 요소를 통과한다. 래티클(2205)로부터 반사된 편광은 본 발명에 따른 투영시스템(2200)을 사용하여, 광감광층을 포함하는 기판이 위치되는, 투영시스템의 이미지평면(2214)으로 결상된다. 상기 투영 대물렌즈는 도 4a-4c에서 도시된 것과 같은 투영 대물렌즈이다. 도 4a-4c의 도시로부터 모든 광학 데이터가 얻어질 수 있을 것이다. 게다가, 참조번호는 도 4a-4c에서의 번호와 동일하다.

물론, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자는 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이, 즉 EUV 영역의 파장을 가지고 리소그래피용 투영 노광장치에서 편광을 사용하는, 도 7 및 8에서 도시된, 도 4a-4c에 따른 특별한 투영 대물렌즈를 대체할 수 있을 것이다.

특히, 본 출원의 도 5a 및 6a에 따른 투영시스템들은 또한 사용될 수 있을 것이다.

다른 투영시스템들은 예컨대 US 6,710,917에 개시된 것 같은 8-거울 투영시스템들, 예컨대 US 6,660,552에 개시된 것 같은 6-거울 투영시스템, 또는 예컨대 US 6,577,443에 개시된 것 같은 4-거울 투영시스템과 같이, EUV 영역에서의 파장을 구비한 편광을 가지고 리소그래피용으로 또한 생각할 수 있다.

앞서 언급된 미국 특허의 개시내용은 본 출원에서 그들 전체로 포함된다.

본 발명은 개별 거울들의 반경이 5000mm 보다 작은 절대값을 갖는 마이크로리소그래피 투영시스템을 처음으로 상술한다. 게다가, 본 발명에 따른 마이크로리소그래피 투영시스템들은 광학능이 물체평면으로부터 이미지평면까지 광경로에서 맨처음 두 개의 오목거울들에 균일하게 분포되는 점에서 특징 지워진다.

게다가, 본 발명은 당해 기술분야에서 알려진 투영 노광장치에 비하여 투영 대물렌즈의 고(high) 유효구경(apertures)에서 매우 작은 이미지 에러들에 의해 특징 지워지는, EUV 범위, 특히 1nm와 20nm 사이의 파장용 마이크로리소그래피 투영 노광장치를 처음으로 상술한다. 이것은 그 중에서도 특히 뚜렷한 편광상태의 편광이 EUV-파장-범위에서의 조명시스템에 의해 처음으로 제공된다는 사실에 기인한다.

더군다나, 투영 노광장치를 이용한 마이크로전자 소자들을 제조하기 위한 방법이 명세서에 기재된다. 이러한 방법에 있어서, 구조화된 마스크(래티클)은 투영 노광장치의 물체평면에 위치되고 그리고 투영시스템의 도움으로 투영시스템의 이미지평면에 위치된 광감광층에 결상된다. 노출된 광감광층은 현상되어, 마이크로전자 소자의 부품으로 또는 마이크로전자 소자 그 자체로 제조되게 된다. 투영 노광 설비를 이용한 마이크로전자 소자의 제조는 당해 분야에서 통상의 지식을 지닌 자들에게 잘 알려져 있다.

본 발명은 100nm이하의 파장에서 작동하는 투영노광장치 또는 설비, 특히 20nm이하의 파장을 이용한 EUV 리소그래피용 투영노광장치 및 물체평면의 물체를 이미지평면의 이미지로 투영하기 위한 마이크로리소그래피 투영시스템에 유용하다. 또한 상기의 투영 노광장치를 이용한 마이크로전자 소자 제조에 유용하다.

Claims

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물체평면의 물체를 이미지평면의 이미지로 투영하기 위한 마이크로리소그래피 투영시스템에 있어서,

상기 물체평면으로부터 상기 이미지평면까지의 광경로에 위치되는 제1 거울(S1), 제2 거울(S2), 제3 거울(S3), 제4 거울(S4), 제5 거울(S5), 제6 거울(S6), 제7 거울(S7) 및 제8 거울(S8)을 포함하고,

상기 투영시스템은 비네팅이 없는(not vignetted) 출사동(exit pupil)을 구비하며,

상기에서 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 및 제8 거울(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8)은 볼륨 클레임(volume claim)(B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8)을 각각 구비하고 그리고 상기에서 모든 볼륨 클레임들(B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8)은 상기 투영시스템의 다른 거울들의 어떠한 볼륨 클레임도 가로지르지 않고 및 상기 물체평면으로부터 상기 이미지평면까지 상기 투영시스템 내에서 전달되는 빛의 광경로를 가로지르지 않고, 상기 투영시스템의 대칭축(12)에 평행한 방향으로 확장될 수 있는, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 36에 있어서,

적어도 상기 제1 거울 또는 적어도 상기 제2 거울은 평면거울인, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 36에 있어서,

적어도 상기 제1 거울(S1)이 오목거울이고 상기 제2 거울(S2)은 평면거울이거나 혹은 상기 제1 거울(S1)이 평면거울이고 적어도 상기 제2 거울(S2)은 오목거울인, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 36에 있어서,

상기 물체평면으로부터 상기 이미지평면까지 광경로에서 상기 제1 거울(S1)은 제1 반경(R1)을 구비하고, 상기 물체평면으로부터 상기 이미지평면까지 광경로에서 상기 제2 거울(S2)은 제2 반경(R2)을 구비하고, 상기 제2 반경에 대한 상기 제1 반경의 비는
범위 내에 있는, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 36에 있어서,

이미지측 개구수 NA는 ≥0.3인, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 36에 있어서,

상기 투영시스템의 적어도 제1 거울(S1), 제2 거울(S2), 제3 거울(S3), 제4 거울(S4), 제5 거울(S5) 및 제6 거울(S6)은 광축(HA)에 대해 집중된 배열로 위치되고;

상기 거울들(S1, S2, S3, S4, S5, S6) 각각은 상기 투영시스템을 통해 광경로(10000)로 안내되는 광선들이 입사하는 사용된 영역을 구비하고;

그리고 상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 거울들(S1, S2, S3, S4, S5, S6)은 상기 각각의 거울의 사용된 영역의 중심 포인트(AUF)로부터 시작하는 광축(HA)에 평행하게 측정되고 상기 거울의 직경값의 1/3보다 큰 깊이(T)를 갖는 볼륨 클레임(B1, B2, B3, B4, B5, B6)을 각각 구비하고, 그리고 다른 거울들의 상기 볼륨 클레임은 서로 침투하지 않는, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 41에 있어서,

상기 제7 거울(S7)은 상기 광축(HA)에 집중되게 위치되고, 상기 제7 거울(S7)은, 상기 각각의 거울의 사용된 영역의 중심 포인트(AUF)로부터 시작하는 상기 광축에 평행하게 측정된, 상기 제7 거울(S7)의 직경값의 1/3보다 큰 깊이(T)를 갖는 볼륨 클레임(B7)을 구비하는, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 41 또는 42에 있어서,

상기 제8 거울(S8)은 상기 광축(HA)에 집중되게 위치되고, 상기 제8 거울(S8)은, 상기 각각의 거울의 사용된 영역의 중심 포인트(AUF)로부터 시작하는 상기 광축에 평행하게 측정된, 상기 제8 거울(S8)의 직경값의 1/3보다 큰 깊이(T)를 갖는 볼륨 클레임(B8)을 구비하는, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 36에 있어서,

상기 투영시스템의 적어도 제1 거울(S1), 제2 거울(S2), 제3 거울(S3), 제4 거울(S4), 제5 거울(S5) 및 제6 거울(S6)은 광축(HA)에 대해 집중된 배열로 위치되고;

상기 거울들(S1, S2, S3, S4, S5, S6) 각각은 상기 투영시스템을 통해 광경로(10000)로 안내되는 광선들이 입사하는 사용된 영역을 구비하고;

그리고 상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 거울(S1, S2, S3, S4, S5, S6)은, 상기 각각의 거울의 사용된 영역의 중심 포인트(AUF)로부터 시작하는 광축(HA)에 평행하게 측정된, 50mm보다 큰 깊이(T)를 갖는 볼륨 클레임(volume claim)(B1, B2, B3, B4, B5, B6)을 각각 구비하는, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 44에 있어서,

상기 제7 거울(S7)은 상기 광축(HA)에 집중되게 위치되고, 상기 제7 거울(S7)은, 사용된 영역의 중심 포인트(AUF)로부터 시작하는 상기 광축에 평행하게 측정된, 50mm보다 큰 깊이(T)를 갖는 볼륨 클레임(B7)을 구비하는, 마이크로리소그래피 투영시스템.
청구항 44 또는 45에 있어서,

상기 제8 거울(S8)은 상기 광축(HA)에 집중되게 위치되고, 상기 제8 거울(S8)은, 사용된 영역의 중심 포인트(AUF)로부터 시작하는 상기 광축에 평행하게 측정된, 50mm보다 큰 깊이(T)를 갖는 볼륨 클레임(B8)을 구비하는, 마이크로리소그래피 투영시스템.