KR101235492B1 - 리소그래피 투사 대물렌즈 교정/수리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리소그래피 투사 노광 장치(10)의 투사 대물렌즈를 교정/수리하기 위한 방법으로서, 상기 투사 대물렌즈는 물체 평면(12)과 화상 평면(16) 사이에 복수 개의 광학 요소를 포함하고, 복수 개의 상기 광학 요소는 굴절력을 갖는 적어도 하나의 제1 광학 요소를 포함하며, 상기 방법은, 모든 광학 요소를 교체할 필요 없이, 현장에서 투사 대물렌즈로부터 적어도 하나의 제1 광학 요소를 제거하는 단계, 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 투사 대물렌즈에, 적어도 하나의 제1 광학 요소의 위치에 삽입하는 단계, 및 투사 대물렌즈의 화상 품질을 요구되는 품질로 조절하는 단계를 포함한다.

Description

리소그래피 투사 대물렌즈 교정/수리 방법{METHOD FOR REVISING/REPAIRING A LITHOGRAPHIC PROJECTION OBJECTIVE}
본 발명은 대체로 마이크로리소그래피 과정에서 사용되는 리소그래피 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 리소그래피 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈를 교정/수리하는 방법에 관한 것이다.
투사 대물렌즈는 감광성 재료로 코팅된 기판, 예컨대 웨이퍼, 플레이트 등에 정밀 회로 패턴을 인쇄하기 위한 리소그래피 투사 노광 장치에서 사용된다. 인쇄 대상 회로 패턴은 레티클(reticle)이라 불리는 물체에 의해 마련되며, 레티클은 투사 대물렌즈에 의해 기판에 투영된다. 이러한 용례를 위한 투사 대물렌즈는 매우 뛰어난 광학 성능을 필요로 한다.
리소그래피 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈는 일반적으로 물체 평면과 화상 평면 사이에 있는 복수 개의 광학 요소를 포함한다. 이때, "사이에 있는"이라는 용어는 물체 평면으로부터 들어와 화상 평면에 도달하는 투사광이 적어도 한 번은 각각의 광학 요소를 통과하는 방식으로 복수 개의 광학 요소가 배치됨을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 동일한 방식으로, "이전" 및 "이후"와 같은 용어는 투사 광이 진행하는 순서에 따른 것임을 이해해야 한다. 다양한 유형의 투사 대물렌즈, 즉 굴절 투사 대물렌즈, 반사 투사 대물렌즈, 및 반사굴절 투사 대물렌즈가 존재한다. 굴절 투사 대물렌즈는 단지 굴절식 광학 요소만을 포함한다. 반사 투사 대물렌즈는 단지 반사식 광학 요소만을 포함한다. 반사굴절 투사 대물렌즈는 반사식 광학 요소뿐만 아니라 굴절식 광학 요소를 포함한다. 굴절 투사 대물렌즈 및 반사굴절 투사 대물렌즈와 관련하여 본 명세서에서 본 발명을 설명하며, 이들 대물렌즈의 복수 개의 광학 요소는 적어도 하나의 굴절식 광학 요소를 포함한다. 화상 평면과 투사 대물렌즈의 마지막 광학 요소 사이에 침지액이 존재하는 경우에, 투사 대물렌즈는 침지형이라고 부른다. 이러한 침지액 자체는 광학 요소로 간주하지 않는다. 2개의 침지액이 존재하고 투사 대물렌즈의 마지막 광학 요소가 이들 침지액 사이에 위치하는 경우에, 투사 대물렌즈는 이중 침지형이라고 부른다. 따라서, 이중 침지형인 임의의 투사 대물렌즈는 역시 침지형 투사 대물렌즈이다.
리소그래피 과정에서 투사 대물렌즈를 어느 정도의 시간 동안 사용한 이후에, 하나 이상의 광학 요소는 열화를 나타낼 수 있으며, 이러한 열화는 다양한 원인에 의한 것일 수 있다. 예를 들면, 침지 리소그래피에서 사용되는 투사 대물렌즈에서는, 화상 평면에 이웃한 마지막 광학 요소가 마지막 광학 요소의 코팅을 열화시킬 수 있는 침지액과 접촉한다. 또한, 마지막 광학 요소를 플루오르화 칼슘으로 제작하고 순수(pure water)를 침지액으로 사용하는 경우, 마지막 광학 요소의 재료 자체는 침지액에 의해 열화되는데, 이는 순수가 플루오르화 칼슘에 대해 매우 반응성이 뛰어나기 때문이다. 이중 침지의 경우, 마지막 광학 요소 및 마지막에서 두 번째 광학 요소는 침지액에 의해 열화될 수 있다.
광학 요소 상에 집중되는 광도 분포는, 광학 요소가 굴절식인 경우에 굴절율의 변화뿐만 아니라 광학 요소의 형상 변형을 초래할 수 있는 가능한 또 다른 열화의 원인이다. 이러한 분포는 슬릿형 레티클, 비회전 대칭 조명 세팅, 예컨대 쌍극자 또는 4극자 세팅, 및 물체의 종류, 예컨대 단일방향성인 회로 패턴에 의해 영향을 받는다.
수명에 따라 유발되는 광학 요소의 다른 열화로는 굴절율의 변화, 광학 요소의 재료에서의 응력 등이 있을 수 있다. 따라서, 어느 정도의 수명 이후에, 즉 투사 대물렌즈가 초정밀 광학 특성에 영향을 주는 열화를 나타낼 때, 투사 대물렌즈를 수리하거나 또는 교정해야만 한다.
통상의 수리 방법에서는, 리소그래피 노출에서 투사 대물렌즈를 사용하는 고객으로부터 제작자에게로 전체 투사 대물렌즈가 발송되며, 이때 투사 대물렌즈의 모든 광학 요소를 다소간 교체함으로써 열화된 투사 대물렌즈를 수리하였다. 이러한 수리 방법은 매우 시간 소모적이며 고객에게는 바람직하지 않은 오랜 가동중단시간의 원인이 된다. 또한, 복수 개의 모든 광학 요소를 교체하는 것은 비용이 매우 많이 소요되며, 투사 대물렌즈의 엄청난 비용을 감안할 때 이러한 수리 방법은 또한 고객에게도 받아들여질 수 없다.
따라서, 현장, 즉 고객이 투사 대물렌즈를 사용하는 장소에서 행할 수 있고 투사 대물렌즈의 모든 광학 요소를 교체할 필요가 없는 투사 대물렌즈의 수리 방법에 대한 요구가 존재한다.
대부분의 경우에 있어서, 리소그래피 과정에서 투사 대물렌즈를 사용하는 고객은 투사 대물렌즈의 소위 핑거프린트(fingerprint)의 변경을 가능한 최소화하면서 열화된 투사 대물렌즈를 수리하거나 교정하기를 원한다. 하나의 투사 대물렌즈의 핑거프린트는 상기 하나의 투사 대물렌즈의 특징적인 화상 결함의 세트로서 또는 하나의 전체 투사 노광 시스템의 구체적인 특징의 세트로서 각각 이해되어야 한다.
반면에, 일부 경우에 있어서, 고객은 투사 대물렌즈에 의해 기판에 투사되는 특정 레티클에 대해 및/또는 리소그래피 과정에서 사용되는 특정 조명 세팅에 대해 화상 결함 세목(image defect budget)을 적합하게 하고자 한다. 일부 경우에 있어서, 화상에 코마(coma)와 같은 소정 화상 결함을 도입하는 것이 바람직하다.
EP-A-0 724 199는, 투사 대물렌즈의 왜곡 성분을 측정하는 단계, 화상의 왜곡을 보상하기 위해 광학 요소를 보정하기 위한 표면 형상을 산출하는 단계, 투사 대물렌즈로부터 보정 광학 요소를 제거하는 단계, 보정 광학 요소를 요구되는 표면 형상으로 기계가공하는 단계, 및 보정 광학 요소를 제거하기에 앞서 보정 광학 요소가 배치되어 있던 위치에 보정 광학 요소를 재배치하는 단계를 포함하는 투사 대물렌즈 조절 방법을 개시하고 있다. 이 문헌은 투사 대물렌즈의 수리 방법은 다루지 않는다.
문헌 US 6,333,776 B1은 보정 플레이트가 배치되는 투사 대물렌즈를 개시하며, 보정 플레이트는 장치를 바꿈으로써 선택적으로 삽입될 수 있고 인출될 수 있다. 보정 플레이트는 필요에 따라 저장 유닛에 저장된 또 다른 보정 플레이트에 대해 교체 가능하다. 보정 플레이트는 다듬어져 있어서 무작위적인 왜곡을 보정할 수 있다. 본 명세서에서 "무작위적인 왜곡"이라는 용어는 상기 투사 대물렌즈의 생산 도중에 생산 파라메타의 무작위적인 변동에 의해 발생되며 고려하는 투사 대물렌즈의 왜곡으로 이해되어야 한다. 이 문헌은 역시 투사 대물렌즈의 수리 방법은 다루지 않는다.
US 5,392,119는 투사 대물렌즈에 배치된 2개의 보정 플레이트를 사용함으로써 투사 대물렌즈를 보정하는 방법을 개시하고 있다. 제1의 보정 플레이트는 비임 편향을 발생시키도록 최적화되며, 제2 보정 플레이트는 이전에 측정된 수차를 보정하기 위해 최적화된다. 기존의 투사 대물렌즈를 변경하여, 예컨대 광학 해상도를 개선하기 위해 개시된 방법을 사용할 수 있다.
WO 2005/069055 A2는 마지막 광학 요소로서 굴절력을 갖는 광학 요소를 구비하는 침지형 투사 대물렌즈를 개시하고 있다.
WO 2006/121009 및 WO 2006/126522는 마지막 광학 요소로서 평행한 평면의 플레이트를 구비한 이중 침지형 투사 대물렌즈를 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 리소그래피 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈의 교정/수리방법으로서, 현장에서 행해질 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 리소그래피 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈의 교정/수리를 위한 방법으로서, 거래처에서 투사 대물렌즈 사용에 있어서 가동중단시간을 줄여주는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 리소그래피 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈의 교정/수리를 위한 방법으로서, 시간이 덜 소요되고/소요되거나 비용이 보다 저렴한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 리소그래피 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈의 교정/수리를 위한 방법으로서, 고객의 필요에 따라 투사 대물렌즈의 화상 품질을 조절할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리소그래피 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈의 교정/수리를 위한 방법이 제공되며, 이때 투사 대물렌즈는 물체 평면과 화상 평면 사이에 복수 개의 광학 요소를 포함하고, 복수 개의 광학 요소는 굴절력을 갖는 적어도 하나의 제1 광학 요소를 포함한다. 상기 방법은 모든 광학 요소를 교체하지 않고도 거래처에서 투사 대물렌즈로부터 적어도 하나의 제1 광학 요소를 제거하는 단계, 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 투사 대물렌즈에, 적어도 하나의 제1 광학 요소의 위치에 삽입하는 단계, 및 고객이 요구하는 품질이 되도록 투사 대물렌즈의 화상 품질을 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은, 모든 광학 요소를 교체하지 않고도 하나의 광학 요소를 교체함으로써 열화된 광학 요소의 악영향만을 보상한다는 개념에 기초하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 덜 시간 소모적이며, 거래처에서의 가동중단시간을 상당히 줄여준다. 상기 방법은 현장에서, 즉 거래처에서 행해질 수 있으며, 수리/교정대상인 투사 대물렌즈를 투사 대물렌즈의 제작자에게 운송할 필요가 없다. 또한, 상기 방법은 고객이 요구하는 품질이 되도록 투사 대물렌즈의 화상 품질을 조절하는 것을 포함하므로, 투사 대물렌즈의 원래 상태의 화상 품질을 유지할 뿐만 아니라, 투사 대물렌즈의 원래 상태의 화상 품질과 비교할 때 교정/수리 과정에 의해 화상 품질을 바꾸게 된다.
적어도 하나의 제1 예비 광학 요소는 적어도 대략적으로 제1 광학 요소의 형상에 맞춰진 광학 요소이다.
적어도 하나의 제1 예비 광학 요소가 단독으로 열화를 감당할 필요는 없다. 그러나, 광학 시스템의 광학 요소로부터 적절하게 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 선택하여 광학 시스템의 열화 효과를 보상한다. 고객이 사용하는 화상 세팅에 따라서는, 광학 시스템의 동공 평면(pupil plane)에 근접한 위치, 피사계 평면에 근접한 위치, 및 필요한 평면들 사이의 위치가 특히 유리하다. 마스크 및 조명 세팅에 따라, 화상 세팅은 고객마다 상이할 수 있으며 특정의 상이한 열화 효과를 초래할 수 있다. 적어도 제1 예비 광학 요소는 이에 따라 광학 시스템마다 상이할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 방법은 투사 대물렌즈에 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 삽입하기 이전에 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 가공하는 단계를 더 포함한다.
제1 예비 광학 요소의 특성이 가공, 예컨대 또 다른 바람직한 실시예에 제시된 바와 같은 기계가공을 허용하는 경우, 특히 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소의 적어도 하나의 표면이 또 다른 바람직한 실시예에서 제시된 바와 같이 비구면이거나 또는 심지어 비회전 대칭 표면 형상인 경우, 이러한 조치는, 예컨대 제1 예비 광학 요소로 교체되는 제1 광학 요소에 대한 제1 예비 광학 요소의 광학 효과의 차이를 보상하기 위해, 제1 예비 광학 요소에 의해 화상 품질의 원하는 보정을 행할 수 있다는 장점을 갖는다. 제1 예비 광학 요소의 가공은 또한 원래 상태에서의 투사 대물렌즈의 화상 품질과 비교하여 투사 대물렌즈의 화상 품질을 바꾸기 위해 사용될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소는 투사 대물렌즈로부터 제거한 이후에 가공한 제1 광학 요소이다.
이러한 조치는 투사 대물렌즈의 수리 비용을 더 낮추는 장점이 있다. 투사 대물렌즈의 광학 요소가 제작의 관점에서 매우 고가라는 점을 고려하면, 예컨대 광학 요소로부터의 재료 결함을 제거하거나 또는 코팅을 제거하기 위해 투사 대물렌즈로부터 제거한 이후에 가공한 제1 광학 요소의 재사용은, 투사 대물렌즈의 수리 비용 절감에 크게 기여할 수 있다.
가동중단시간을 줄이기 위해, 예컨대 제1 광학 요소를 재가공한 후에 제1 예비 광학 요소로서 재사용하는 경우에, 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 제1 광학 요소들의 보관서(pool)로부터 선택하는 것이 더욱 바람직한데, 이들 제1 광학 요소는 다른 투사 대물렌즈로부터 제거한 것이고 전술한 가공 과정 중 하나 이상에 따라 가공된 것이다. 예를 들면, 복수 개의 투사 대물렌즈로부터 제거된 복수 개의 제1 광학 요소는 재가공될 수 있고 재고품으로 유지될 수 있으며 투사 대물렌즈의 하위 세트로 교체될 수 있다.
적어도 하나의 제1 광학 요소의 가공에 의해, 적어도 하나의 제1 광학 요소의 두께는 원래 상태에서의 적어도 하나의 제1 광학 요소의 두께에 비해 줄어들 수 있다.
재가공된 제1 광학 요소의 두께가 감소하면, 제1 광학 요소의 원래 상태에 비해 투사 대물렌즈에 재삽입될 때 제1 광학 요소의 광학 효과가 상당히 변할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 이러한 차이는, 적어도 하나의 제1 광학 요소를 제1 예비 광학 요소로서 투사 대물렌즈에 삽입하기에 앞서, 예컨대 이러한 차이를 보정하기에 적절한 비구면 또는 심지어 비회전 대칭 표면 형상을 적어도 하나의 제1 광학 요소에 마련함으로써, 및/또는 광학 요소 중 일부 또는 전체를 재배치("셋업")함으로써 보상될 수 있다.
제1 예비 광학 요소는, 해당 투사 대물렌즈 또는 다른 투사 대물렌즈로부터 제거한 후에 이를 재가공한 열화된 제1 광학 요소일 수 있다는 것을 앞서 설명하였지만, 또한 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소는 원래 상태의 제거된 제1 광학 요소와 동일한 유형으로서 실질적으로 동일한 광학 요소이다.
추가적인 바람직한 실시예에 있어서, 화상 품질을 조절하는 단계는 화상 품질을 측정하는 단계 및 적어도 하나의 추가적인 광학 요소의 이동 및/또는 변형을 통해 화상 품질을 조절하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 추가적인 이러한 광학 요소는 예비 광학 요소 자체일 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예에 있어서, 상기 방법은 복수 개의 광학 요소로부터 적어도 하나의 제2 광학 요소를 선택하는 단계, 투사 대물렌즈로부터 적어도 하나의 제2 광학 요소를 제거하는 단계, 및 투사 대물렌즈에 제2 광학 요소의 위치에 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 삽입하는 단계를 더 포함하며, 측정에 의해 얻어진 실제 화상 품질과 요구되는 화상 품질 사이의 차이에 따라 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하고/가공하거나 선택한다.
적어도 하나의 제2 예비 광학 요소는, 제1 예비 광학 요소로 제1 광학 요소를 교체한 이후에 투사 대물렌즈의 화상 품질이 요구되는 화상 품질로 완벽하게 조절될 수 없는 반면, 제2 예비 광학 요소가 투사 대물렌즈의 보정의 추가적인 자유도를 제공할 수 있는 경우에 유리하다. 또한, 예컨대 요구되는 화상 품질로 조절하기 위해 비구면 또는 심지어는 비회전 대칭 보정 표면이 마련되는 제1 예비 광학 요소를 가공하고/가공하거나 선택하거나, 혹은 제2 예비 광학 요소가 굴절형인 경우에 요구되는 굴절률 분포를 갖도록 제1 예비 광학 요소를 선택하는 것은 앞서 설명하였지만, 제1 예비 광학 요소에 있어서 전술한 가공 과정이 허용되지 않고/않거나 전술한 가공 과정이 요구되는 화상 품질을 얻도록 배치되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들면, 제1 예비 광학 요소에는 상기 화상 품질로부터의 편차를 유발하는 재료의 불균일 오차가 나타날 수 있다. 이러한 경우에는, 그 표면을 기계가공할 수 있도록 제2 예비 광학 요소를 구성할 수 있고/있거나 요구되는 굴절률 분포를 갖도록 보다 용이하게 제2 예비 광학 요소를 선택할 수 있으며, 요구되는 화상 품질로 조절하기 위한 보정 요소로서 제2 예비 광학 요소를 사용할 수 있다. 제1 예비 광학 요소가, 예컨대 침지형 투사 대물렌즈에 있어서 화상 평면에 이웃한 마지막 광학 요소이거나 또는 이중 침지형 투사 대물렌즈에 있어서 마지막에서 두 번째 광학 요소인 경우에는, 이러한 실시예가 특히 유리하다.
이러한 맥락에서, 투사 대물렌즈에 제2 예비 광학 요소를 삽입하기에 앞서 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하는 것이 더욱 바람직하다.
바람직하게는, 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하는 단계는 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소의 재료 두께를 변경하는 단계를 포함한다.
적어도 하나의 제2 예비 광학 요소의 재료 두께를 변경하는 단계는, 제1 예비 광학 요소의 두께가 원래 상태의 제1 광학 요소에 비해 작은 경우에 적절한 보정 메커니즘이 될 수 있음이 입증된 바 있다.
또한, 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하는 단계는 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소의 적어도 하나의 표면에 비구면 또는 심지어 비회전 대칭 표면 형상을 마련하는 단계를 포함하는 것도 역시 바람직하다.
적어도 하나의 제2 예비 광학 요소에 비구면 또는 심지어 비회전 대칭 표면 형상을 마련함으로써, 개선된 보정 능력을 얻을 수 있으므로 요구하는 바와 같은 화상 품질로 조절할 수 있게 된다.
추가적인 바람직한 실시예에 있어서, 이미 제거된 적어도 하나의 제2 광학 요소는 상기 광학 요소를 가공한 이후에 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소가 된다. 제1 예비 광학 요소와 관련하여 유사한 실시예를 전술한 바 있다.
추가적인 바람직한 실시예에 있어서, 상기 방법은, 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 삽입한 후 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하기에 앞서, 현장에서 투사 대물렌즈의 화상 품질을 측정하는 단계, 측정된 화상 품질에 따라 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소에 대한 보정 프로파일을 산출하는 단계, 및 산출된 보정 프로파일에 따라 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하는 단계를 더 포함한다.
제1 예비 광학 요소가 투사 대물렌즈에 삽입될 때 변형에 민감한 경우, 이러한 "2단계" 공정은 특히 유리하다. 제1 예비 광학 요소를 투사 대물렌즈에 삽입함으로써, 제1 예비 광학 요소를 삽입하기에 앞서 사전에 시뮬레이션될 수 없는 제1 예비 광학 요소의 변형이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 우선 투사 대물렌즈에 제1 예비 광학 요소를 삽입하고, 투사 대물렌즈의 화상 품질을 측정한 후에 제2 예비 광학 요소에 요구되는 보정 프로파일을 산출하여 요구되는 화상 품질을 얻도록 하는 것이 유리하다. 따라서, 제2 예비 광학 요소에 대한 보정 프로파일을 산출할 때 제1 예비 광학 요소의 삽입 과정에 의해 야기되는 화상 결함을 고려하게 된다. 이에 따라 제2 예비 광학 요소를 가공한 후에, 투사 대물렌즈에 제2 예비 광학 요소를 삽입하게 된다.
변형례에 있어서, 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소는 제1 예비 광학 요소의 광학 효과에 대한 시뮬레이션에 기초하여 요구되는 화상 품질에 따라 가공되며, 그 이후에 투사 대물렌즈에 제1 예비 광학 요소 및 제2 예비 광학 요소를 삽입한다.
"1단계" 과정은 시간 소모를 줄인다는 측면에서 유리하며, 구체적으로는 투사 대물렌즈에 삽입될 때 제1 예비 광학 요소가 변형에 대해 전혀 민감하지 않거나 또는 덜 민감한 경우에 사용될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 화상 품질을 조절하는 단계는 광학 시스템의 열화 이전의 화상 품질을 적어도 근사적으로 유지하는 단계를 포함한다.
이러한 조치의 장점은, 투사 대물렌즈의 핑거프린트가 교정/수리 과정에 의해 적어도 대체적으로 변경되지 않는다는 것이다.
또한, 예컨대 투사 대물렌즈의 사용에 있어서의 작동 요구조건에 따른 적어도 하나의 특정 화상 결함을 증가시킴으로써 그리고 감소시킴으로써, 광학 시스템의 열화 이전의 화상 품질에 비해 화상 품질을 변화시키는 단계가 화상 품질을 조절하는 단계에 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
서두에 이미 언급한 바와 같이, 특정 상황의 고객이라면 특정 리소그래피 노출 과정에 대해 코마와 같은 화상 결함을 증가시키는 것을 요구할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 실질적으로 동일한 광학 성능을 갖는 여러 개의 리소그래피 장치를 마련하기 위해 여러 가지 예비 부품에 개별적인 보정 표면이 마련될 수 있다.
이러한 작동 요구조건은 투사 노광 장치 및/또는 투사 대물렌즈에 의해 투영되는 물체의 조명 세팅을 포함할 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예에 있어서, 화상 품질을 조절하는 단계는 복수 개의 광학 요소의 광학 요소들 중 적어도 하나의 위치 및/또는 형상을 조절하는 단계를 포함한다.
광학 요소들 중 적어도 하나의 위치를 조절하는 단계는 적절한 엑츄에이터 또는 조절장치에 의한 x방향, y방향 및/또는 z방향 평행이동 및/또는 회전 이동을 포함할 수 있으며, 적절한 엑츄에이터 또는 조절장치에 의해 변형 가능한 액티브 렌즈 요소의 경우에는 이러한 조절 단계가 전술한 광학 요소의 형상을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 액티브 렌즈 요소의 조절장치는 광학 요소가 굴절형인 경우에 광학 요소의 굴절률 분포를 변화시킬 수 있다. 이는 굴절 요소의 가열 및/또는 냉각, 압착, 또는 굽힘에 의해 구현될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 제1 광학 요소는 침지액을 광학 요소로서 고려하지 않는 침지형 투사 대물렌즈의 경우에 화상 평면에 이웃한 마지막 렌즈 요소가 된다.
추가적인 바람직한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 제1 광학 요소는 이중 침지형 투사 대물렌즈에서 마지막에서 두 번째 렌즈 요소가 된다.
이미 전술한 바와 같이, 특히 침지형 투사 대물렌즈의 마지막 렌즈 요소는, 예컨대 침지액과 렌즈 요소의 접촉에 의해 또는 코팅이 긁힘에 따라 종종 열화를 겪게 된다. 마지막 광학 요소는 입사측에서 곡률이 크고 바람직하게는 화상 평면에 이웃한 평평한 표면을 갖는 비교적 두꺼운 렌즈일 수 있다. 이러한 렌즈는 또한 화상에 근접한 큰 출력 집중에 의해 열화를 겪을 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 이중 침지형 투사 대물렌즈의 경우에 적어도 하나의 제2 광학 요소가 2개의 침지액 사이에 위치하는 평행한 평면의 플레이트라면, 적어도 하나의 제2 광학 요소는 굴절력이 없는 요소, 구체적으로는 평행한 평면의 플레이트이다.
보정 요소로 선택될 제2 광학 요소로서 평행한 평면의 플레이트를 사용하면, 오목한 표면 및/또는 볼록한 표면을 갖는 광학 요소에 비해 보정 표면을 갖는 전술한 요소를 제공한다는 측면에서 보다 양호한 커맨더빌리티(commandability)를 갖는 장점이 있다.
적어도 하나의 제2 광학 요소는 바람직하게는 피사계 평면(field plane) 또는 투사 대물렌즈의 동공 평면 부근의 위치에 배치된다. 피사계 평면 부근의 위치에 있는 평행한 평면의 플레이트는 특히 피사계에 따른 화상 결함에 민감하며, 이에 따라 상기 화상 결함을 보정할 수 있고, 동공 평면 부근에 배치되는 평행한 평면의 플레이트는 특히 피사계에 걸쳐 적어도 근사적으로 일정한 화상 결함을 보정할 수 있다.
본 발명의 범위 내에서, 보정 요소로서 선택될 수 있는 2개의 제2 광학 요소가 있다면 제2 광학 요소들 중 하나는 피사계 평면 부근에 배치되고 다른 하나는 투사 대물렌즈의 동공 평면 부근에 배치되는 것이 특히 바람직하다.
본 발명은 전술한 방법의 하나 이상의 실시예에 따라 교정/수리된 투사 대물렌즈를 또한 제공한다.
이후의 설명 및 첨부 도면으로부터 추가적인 장점 및 특징이 명확해질 것이다.
전술한 특징 및 이후에 설명할 특징들은, 제시된 조합으로 응용 가능할 뿐만 아니라, 다른 조합으로 또는 단독으로도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 응용 가능한 것은 물론이다.
예시적인 실시예는 도면에 도시되어 있으며 이후에는 이를 참고하여 설명할 것이다.
도 1은 투사 대물렌즈를 포함하는 리소그래피 노광 장치를 개략적으로 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 투사 대물렌즈의 교정/수리를 위한 방법의 제1 실시예의 순서도이다.
도 3은 도 1의 투사 대물렌즈의 교정/수리를 위한 방법의 제2 실시예의 순서도이다.
도 4는 투사 대물렌즈 내의 광학 요소 교체 이후에 상이한 보정 과정의 효과를 설명하는 도면이다.
도 5는 침지형 반사굴절 투사 대물렌즈의 구성을 도시하고 있다.
도 6은 침지형 반사굴절 투사 대물렌즈의 또 다른 구성을 도시하고 있다.
도 7은 이중 침지형 반사굴절 투사 대물렌즈를 도시하고 있다.
도 1은 전체적으로 도면부호 10으로 표시된 리소그래피 투사 노광 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 투사 노광 장치(10)는, 예컨대 반도체 장치 제조의 마이크로리소그래피 공정에서 사용된다.
투사 노광 장치(10)는, 투사 대물렌즈(11)의 물체 평면(12)에 배치된 물체(레티클; 14)를 투사 대물렌즈(11)의 화상 평면(16)에 배치된 기판(웨이퍼; 18) 상에 투영하는 투사 대물렌즈(11)를 포함한다. 기판(16) 위로 물체(14)를 투영하기 위한 광(光)은 광원(20)(예컨대, 레이저)에 의해 생성되며, 조명 광학계(22)에 의해 물체(14)를 향하게 되고, 상기 광은 조명 광학계로부터 투사 대물렌즈(11)로 입사한다.
기판(18) 위로 물체(14)를 투영하는 것은 소위 스캔 공정에 의해 행해지며, 이때 조명 광학계(22)로부터의 광은 스캔용 슬롯(24)을 통해 안내되고, 스캔용 슬롯의 폭은 기판 상의 물체(14)의 치수보다 작다. 물체(14)를 스캔 방향(26)으로 이동시켜 기판(18) 위로 전체 물체(14)를 점진적으로 투사하는 반면, 스테이지(28) 상에 배치된 기판(18)은 스캔 방향(26)에 대해 반대되는 소정 방향(30)으로 이동된다.
투사 대물렌즈(11)는, 투사 대물렌즈(11)를 통해 광이 전파되는 방향(z방향)으로 배치되는 복수 개의 광학 요소를 포함한다. 도시된 실시예에 있어서, 투사 대물렌즈(11)는 6개의 광학 요소를 포함하며, 이들 광학 요소 중 4개, 즉 광학 요소(32, 34, 36 및 38)는 굴절력을 갖는다. 나머지 2개의 광학 요소(40 및 42)는 굴절력이 없는 광학 요소이며 도시된 실시예에서는 평행한 평면의 플레이트이다.
광학 요소의 개수는 6개보다 많거나 또는 적을 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 광학 요소의 형상은 도시된 형상으로 한정되지 않는다. 보통 6개가 넘는 렌즈 및 적어도 하나의 미러가 침지식 리소그래피에 사용된다. 광학 요소의 개수 및 형상은 투영 성능의 요구조건에 의해 결정된다. 보통, 대체적으로 248 nm 또는 193 nm의 파장 및 0.9를 초과하여 1.3 정도의 NA까지인 개구수(numerical apeature)에서 10 × 30 mm의 투영 피사계에 걸쳐 1 nm rms 미만의 파면 수차가 요구되며, 이는 물과 같은 침지액에 의해 가능하다.
광학 요소(32 내지 42)는 마운트(32a 내지 42a)에 유지되어 마운트(32a 내지 42a)를 통해 위치조절 가능할 수 있다.
광학 요소(32 내지 42) 중 일부, 본 실시예에서는 모든 광학 요소(32 내지 42)에는 각각의 광학 요소(32 내지 42)의 위치를 조절하기 위해 엑츄에이터 또는 조절장치(32b 내지 42b)가 할당된다. 엑츄에이터 또는 조절장치는 도 1에 도시된 좌표계에 따라 x방향, y방향 및/또는 z방향으로 광학 요소(32 내지 42)의 위치를 설정할 수 있다. 병진 이동이 가능할 뿐만 아니라 x축, y축 및/또는 z축을 중심으로 회전 이동도 가능함을 이해할 것이다. 또한, 광학 요소(32 내지 42) 중 일부는 능동적으로 변형 가능한 요소로서 구성될 수 있고 그리고/또는 이들 광학 요소는 굴절형인 경우에 그 굴절률 분포를 변화시킬 수 있으며, 엑츄에이터(32b 내지 42b) 중 일부는 대응하는 광학 요소(32 내지 42)를 변형시킬 수 있도록 구성될 수 있고 그리고/또는 이들 광학 요소가 굴절형인 경우에 이들 광학 요소의 굴절률 분포를 변화시킬 수 있다.
투사 대물렌즈(11)의 소정의 수명 이후에, 광학 요소(32 내지 42) 중 하나 이상, 특히 굴절력을 갖는 광학 요소(32 내지 38)가 열화될 수 있다.
예를 들면, 투사 대물렌즈(11)가 침지식 리소그래피에 사용되는 경우, 마지막 광학 요소(38)는 광학 요소(38)의 코팅 및 전체 재료에 대해 해를 끼칠 수 있는 침지액(도시 생략)과 접촉하게 된다. 특정 수명 이후에, 광학 요소(38)는 투사 대물렌즈(11)를 수리해야만 할 정도로 열화될 수 있다.
도 2를 참고하여, 투사 대물렌즈(11)를 수리하는 방법의 실시예를 설명한다. 이후의 설명에 있어서, 광학 요소(38)를 제1 광학 요소라고 부른다.
이후에 설명할 방법은 현장에서, 즉 고객의 위치에서 실시 가능하며, 모든 광학 요소(32 내지 42)를 교체할 필요 없이 단지 광학 요소(32 내지 42) 중 2개만을 교체하면 된다. 이 광학 요소는 열화된 제1 광학 요소(38) 및 이후에 제2 광학 요소라 부르는 광학 요소(40 및 42) 중 하나이다.
투사 대물렌즈(11)를 수리하는 방법은, 50a에서, 제1 광학 요소(38)의 교체용으로 사용될 수 있는 적어도 하나, 바람직하게는 복수 개의 제1 예비 광학 요소를 제공하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 제1 예비 광학 요소는 열화 이후에 교체될 제1 광학 요소(38)에 따라 구성되고 제조된다. 52a에서, 제1 예비 광학 요소에 의한 제1 광학 요소(38)의 교체와 관련된 모든 데이터가 측정되고 저장된다.
50b 및 52b에서는, 적어도 하나, 바람직하게는 복수 개의 제2 예비 광학 요소가 마련되며, 교체 과정과 관련된 제2 예비 광학 요소의 데이터가 측정되고 저장된다. 이후의 설명에 있어서는, 제2 광학 요소(40)의 교체용으로서 제2 예비 광학 요소를 사용한다고 가정한다.
54에서, 모든 제1 예비 광학 요소 및 제2 예비 광학 요소는 보관소에 수집되어 현장에서 실제 수리 과정을 수행할 때 응답 시간을 단축시킨다.
수리가 필요한 경우, 도면부호 56으로 표시된 바와 같이 보관소로부터 제1 예비 광학 요소 및 제2 예비 광학 요소를 취한다.
다음으로 58에서, 투사 대물렌즈(11)의 원래 상태에서의 제1 광학 요소(38)와 비교하여 제1 예비 광학 요소의 광학 효과의 차이를 시뮬레이션한다. 심지어 제1 예비 광학 요소가 교체 대상인 제1 광학 요소(38)에 따라 구성되고 제작되었다고 하더라도 원래 상태의 제1 광학 요소(38)의 특성과 완전히 동일한 특성을 갖는 제1 예비 광학 요소를 제공할 수는 없다는 점에 주목해야 한다. 따라서, 제1 예비 광학 요소와 원래 상태의 제1 광학 요소 사이에는 광학 효과에 있어서 어느 정도 차이가 있게 된다.
58에서의 시뮬레이션 단계의 결과에 기초하여, 제1 광학 요소(38)에 대한 제1 예비 광학 요소의 광학 효과 차이를 보정하거나 또는 보상하기 위해 제2 예비 광학 요소에 마련될 보정 표면 형상이 산출된다.
보정 표면 형상은 보통 비구면 또는 심지어 비회전 대칭 형상이다.
62에서, 제2 예비 광학 요소를 가공하고, 예컨대 제2 예비 광학 요소가 단계 60에서 산출된 바와 같은 보정 표면 형상을 갖도록 기계가공한다.
제1 예비 광학 요소가 전술한 가공, 특히 제1 예비 광학 요소의 기계가공을 허용하는 경우, 보정 표면은 또한 제1 예비 광학 요소 상에도 마련될 수 있음을 주목해야 한다. 그러나, 일부 경우에 있어서, 가공하기가 어려운 재료, 구체적으로는 플루오르화 칼슘에 대한 경우와 같이 기계가공이 어려운 재료로 특히 제1 예비 광학 요소를 제작하는 경우, 이러한 가공 과정은 불가능하거나, 적어도 제1 예비 광학 요소와 교체 대상인 제1 광학 요소(38) 사이의 광학 효과의 차이에 의해 유발되는 화상 결함을 보정하기 위해 필요한 정도로 가공할 수 없다.
다음으로, 제1 예비 광학 요소 및 제2 예비 광학 요소는 고객에게 전달된다.
64에서, 제1 광학 요소(38) 및 제2 광학 요소(40)를 투사 대물렌즈(11)로부 터 제거한다.
66에서, 제1 예비 광학 요소 및 제2 예비 광학 요소를 투사 대물렌즈에, 투사 대물렌즈(11)로부터 각각의 광학 요소를 제거하기 이전에 각각의 광학 요소가 배치되어 있던 위치에 삽입한다.
68에서, 구체적으로는 요구되는 화상 품질로 조절하기 위해 엑츄에이터 또는 조절장치(32b 내지 42b)를 사용하여, 투사 대물렌즈(11)의 화상 품질을 조절한다.
70에서, 실제 화상 품질을 측정하고, 이후에 또 다른 조절 단계가 이어질 수 있다. 단지 광학 요소(32 내지 42)의 일부 또는 전부를 배치하고/배치하거나 변형하는 것만으로는 요구되는 화상 품질로 조절할 수 없는 경우, 이후에 제2 예비 광학 요소의 또 다른 보정을 행할 수 있으며, 이때 이전에 삽입된 제2 예비 광학 요소를 다시 투사 대물렌즈(11)로부터 제거할 수 있고 제2 예비 광학 요소를 보정하거나 또는 실제 제2 예비 광학 요소에 대한 교체용으로서 요구되는 화상 품질에 따라 사전에 가공된 또 다른 제2 예비 광학 요소를 제공할 수 있다.
이전에 설명한 투사 대물렌즈(11)의 수리 방법은 "1단계" 과정으로 되어 있다.
도 3을 참고하여, 이후에서는 "2단계" 수리 과정을 설명할 것이다.
단계들(50a, 50b, 52a, 52b, 54 및 56)은 이전에 설명한 방법의 대응하는 단계와 동일하다. 도 2에서의 단계 58은 도 3에서는 생략되어 있지만, 단계 58은 또한 도 3에 따른 방법에서 사용될 수 있다.
도 3에 따른 방법과 도 2에 따른 방법의 차이는, 제2 예비 광학 요소에 의해 이루어지는 보정이 투사 대물렌즈(11)에 대한 제1 예비 광학 요소의 삽입 이전이 아니라 삽입 이후에 산출된다는 점이다.
따라서, 74에서, 열화된 제1 광학 요소[광학 요소(38)]는 투사 대물렌즈(11)로부터 제거된다. 76에서, 제1 예비 광학 요소를 투사 대물렌즈(11)에, 제1 광학 요소[광학 요소(38)]가 원래 상태에서 배치되었던 위치에 삽입한다.
다음으로, 제1 예비 광학 요소는 소정 위치에서 조절되며(단계 78), 화상 품질을 측정한다(단계 80).
82에서, 제2 예비 광학 요소에 의해 구현되도록 요구되는 보정은 이전의 측정 단계의 결과에 기초하여 산출된다.
이러한 과정의 장점은, 투사 대물렌즈(11)에 삽입될 때 제1 예비 광학 요소가 변형된 경우, 제2 예비 광학 요소에 의해 구현되도록 요구되는 보정을 산출함에 있어서 투사 대물렌즈(11)의 화상 결함에 영향을 주는 이러한 변형이 포함된다는 점이다. 또한, 도 2에 따른 방법에서의 산출 단계(60)는 단지 제1 예비 광학 요소와 교체될 제1 광학 요소의 광학 효과의 차이에 대한 시뮬레이션에 기초하고 있지만, 산출 단계(82)는 또한 전체 투사 대물렌즈(11)의 광학 성능, 즉 모든 광학 요소(32 내지 42)의 광학 효과를 포함한다. 특히, 제1 예비 광학 요소의 굴절률 분포에 있어서의 차이는 혼란을 줄 수 있으므로, 제1 예비 광학 요소를 갖춘 광학 시스템의 광학 성능의 시뮬레이션을 요구되는 정확도로 행할 수 없다. 따라서, 제1 예비 광학 요소를 삽입한 후에 우선적으로 광학 성능을 측정하고 다음으로 제2 예비 광학 요소의 보정 표면을 산출하는 것이 유리할 수 있다.
84에서, 산출 단계 82에 기초하여 제2 예비 광학 요소를 가공하며, 구체적으로는 기계가공하고, 이에 따라 보통 비구면 또는 심지어는 비회전 대칭 표면 형상인 보정 표면 형상이 제2 예비 광학 요소에 마련된다.
86에서, 제2 예비 광학 요소는 투사 대물렌즈(11)에 삽입되며, 투사 대물렌즈(11)를 조절하고(단계 88), 다시 90에서 화상 품질을 측정한다. 보통, 도 3에 따른 방법은 제2 예비 광학 요소의 보정을 반복할 필요가 없는데, 이는 투사 대물렌즈(11)에 제1 예비 광학 요소를 삽입한 후에 산출 단계 82를 수행하기 때문이다.
투사 대물렌즈(11)의 화상 품질을 조절하는 단계는, 광학 요소(32 내지 42) 중 하나 이상의 열화 이전의 투사 대물렌즈(11)의 화상 품질을 유지하려는 목적과 관련될 수 있을 뿐만 아니라, 화상 품질을 변경하려는 것과도 관련될 수 있다는 점을 주목해야 한다. 투사 대물렌즈(11)의 사용에 있어서의 작동 요구조건에 따라, 고객이 특정 화상 결함을 증가시키고/증가시키거나 감소시키는 것, 예컨대 코마를 도입하거나 또는 증가시키는 것이 요구될 수 있으며, 이는 투사 대물렌즈(11)에 의해 투영될 특정 물체(레티클) 또는 특정 조명 세팅을 위해 유용할 수 있다.
다음에서는, 도 2 및 도 3에 따른 방법의 변형을 설명한다.
도 2 및 도 3과 관련하여 이미 설명한 바와 마찬가지로, 도 2 및 도 3에 도면부호 54로 도시된 바와 같이 복수 개의 제1 예비 광학 요소 및 제2 예비 광학 요소를 보관소에 비축해두는 것은 바람직하다. 또한, 보관소에 재고로 비축해 둔 제1 예비 광학 요소 및 제2 예비 광학 요소는 새로 제작된 요소임은 앞서 설명한 바 있다. 그러나, 기존의 투사 대물렌즈로부터 제거되어 해당 투사 대물렌즈에서의 재사용을 위해 재가공되었거나 또는 다른 투사 대물렌즈로 제거된 광학 요소들로부터 적어도 제1 예비 광학 요소의 보관소를 마련하는 것을 또한 고려할 수 있다.
보다 엄밀하게는, 수리 과정의 다음 실시예를 적용할 수 있다.
도 1에서의 투사 대물렌즈(11)로부터 시작하여, 열화된 제1 광학 요소(38)를 투사 대물렌즈(11)로부터 제거한다.
다음으로, 제1 광학 요소(38)를 재가공하여 광학 요소로부터 코팅 및/또는 재료 결함을 제거하게 된다. 이러한 재가공은 제1 광학 요소(38)를 투사 대물렌즈(11)로부터 제거한 후 기계가공함으로써 이루어질 수 있다.
보통, 제1 광학 요소(38)의 이러한 가공 또는 재가공에 의해 두께가, 특히 제1 광학 요소의 중앙에서 상당히 줄어들게 된다. 실험을 통해, 재료 결함을 제거할 때 이러한 재가공 과정에서 수 ㎛ 내지 100 ㎛를 넘는 범위의 두께 감소가 발생할 수 있음을 확인하였다.
동일한 투사 대물렌즈(11)에서 또는 해당 투사 대물렌즈(11)와 동일한 유형의 또 다른 투사 대물렌즈에서 제1 예비 광학 요소로서 재사용될 때, 재가공된 제1 광학 요소(38)의 두께가 상당히 감소하면, 투사 대물렌즈의 화상 품질의 상당한 변화를 초래하게 된다.
따라서, 해당 투사 대물렌즈(11) 또는 또 다른 투사 대물렌즈에서 재가공된 제1 광학 요소를 제1 예비 광학 요소로서 사용할 때, 이러한 재료 두께의 상당한 감소에 따라 유발되는 화상 결함을 보정하기 위한 조치가 요구된다.
다음의 보정 과정들 및 이들의 조합을 행할 수 있다.
보정 과정 중 하나는, 광학 요소(32 내지 42)의 위치를 재조정하기 위해 엑츄에이터 또는 조절장치(32b 내지 42b)를 사용하는 단계로 이루어지며, 바람직하게는 병진 이동 및 회전 이동의 자유도를 비롯한 광학 요소(32 내지 42)의 이동에 관한 모든 자유도 및 가능하다면 변형을 이용하는 단계로 이루어진다.
또 다른 보정 과정은, 두께가 줄어든 재가공된 제1 광학 요소를 가공하여 비구면 표면 형상을 마련하는 단계로 이루어진다.
또 다른 보정 과정은, 복수 개의 광학 요소(32 내지 42), 예컨대 광학 요소(40) 및/또는 광학 요소(42) 중에서 제2 광학 요소를 선택하는 단계 및 이러한 광학 요소에 비구면 또는 심지어 비회전 대칭 보정 표면을 마련하는 단계로 이루어진다.
이전의 보정 과정에 대한 대안으로, 또는 상기 과정에 추가하여, 비구면 또는 심지어 비회전 대칭 보정 표면이 마련된 제2 광학 요소, 또는 복수 개의 광학 요소(32 내지 42) 중 또 다른 광학 요소를 가공하여 제1 광학 요소(38)의 두께 감소에 의해 유발되는 화상 결함을 보상하도록 광학 요소의 두께를 변화시키며, 예컨대 두께를 감소시킨다.
바람직하게는, 전술한 보정 과정의 조합을 동시에 또는 단계적으로 수행한다.
도 4는, 적용된 보정 과정에 따른 잔류 화상 결함을 기둥으로 나타낸 도면을 도시하고 있다. 제1 광학 요소(38)는 가공되어 있으며, 이에 따라 제1 광학 요소 의 두께는 약 30 ㎛만큼 감소되어 있다. 이러한 두께 감소를 보상하기 위한 어떠한 보정도 없는 경우, 피사계에 걸친 RMS Z5의 최대값은 110 nm를 초과하였다.
도 4에서의 첫번째 기둥은 광학 요소(32 내지 42)의 재배치를 사용하는 전술한 제1 보정 과정을 이용한 후의 잔류 RMS Z5를 도시하고 있다. 이에 따르면, RMS Z5는 크기가 한 자리수만큼 감소하였다.
두번째 기둥은 첫번째 기둥에서 사용된 보정 과정을 이용하고 추가적으로 제2 광학 요소의 두께 변동을 이용한 이후의 잔류 RMS Z5를 나타내고 있다.
세번째 기둥은 소정 셋업(첫번째 기둥)을 이용하고 제1 광학 요소(38) 자체에 비구면 보정 평면을 추가적으로 이용하는 보정 과정 이후의 잔류 RMS Z5를 나타내고 있다.
네번째 기둥은 소정 셋업(첫번째 기둥)을 이용하고 제2 광학 요소 상에 비구면 보정 평면을 추가적으로 이용하는 보정 과정 이후의 잔류 RMS Z5를 나타내고 있다.
마지막으로, 다섯번째 기둥은 기둥 1 내지 기둥 4에 따른 보정 과정 모두를 조합하여 사용한 경우의 잔류 RMS Z5를 나타내고 있다. 최종적인 파면 오차(Z5)는 허용 가능한 한계인 0.3 nm RMS 미만이다.
도 4는 투사 대물렌즈(11)에서 2개가 넘는 광학 요소를 교체할 필요 없이, 재가공되고 재삽입된 제1 광학 요소의 상당한 두께 감소에 의해 유발되는 화상 결함을 보상할 수 있음을 나타내고 있다.
또한, 전술한 실시예와 관련하여, 굴절력을 갖는 광학 요소(32 내지 38) 중 소정 광학 요소의 교체 이후에 보정 요소로서 선택될 수 있는 2개의 제2 광학 요소를 투사 대물렌즈(11)에 마련할 수 있음을 주목해야 한다.
구체적으로, 제2 광학 요소(40, 42) 중 하나는 피사계 평면 부근의 위치에 배치될 수 있으며, 제2 광학 요소(40, 42) 중 다른 하나는 투사 대물렌즈(11)의 동공 표면 부근의 소정 위치에 배치되며, 이에 따라 피사계 전체에 걸쳐 실질적으로 일정한 화상 결함을 보정할 뿐만 아니라 피사계에 따라 변하는 화상 결함을 보상할 수 있다.
도 5는 광학 요소(101)를 제1 광학 요소로 하는 침지형 반사굴절 투사 대물렌즈(100)의 구조를 도시하고 있다. 특히, 광학 요소(101)는 CaF2, BaF2, LiF, LUAG, BaLiF3 또는 첨정석으로 제작되거나, 또는 이들의 결정과 혼합된다. 점으로 표시된 렌즈 및/또는 미러는 비구면인 렌즈 및/또는 미러이다.
도 6은 광학 요소(201)를 제1 광학 요소로 하고 제2 광학 요소에 해당하는 광학 요소(202)는 평행한 평면의 플레이트인 침지형 반사굴절 투사 대물렌즈(200)의 또 다른 구성을 도시하고 있다. 제2 광학 요소는 투사 대물렌즈의 동공 표면에 위치한다. 점으로 표시된 렌즈 및/또는 미러는 비구면인 렌즈 및/또는 미러이다.
도 7은 광학 요소(301)를 제1 광학 요소로 하고 제2 광학 요소인 광학 요소(302)는 평행한 평면의 플레이트인 이중 침지형 투사 대물렌즈(300)를 도시하고 있다. 제2 광학 요소는 투사 대물렌즈의 피사계 표면 부근에 위치한다. 2개의 침지액은 303 및 304이다. 심지어 마지막 2개의 도면에서와 같은 점(dot)이 없지만, 본 예의 투사 대물렌즈에도 또한 비구면 렌즈 및/또는 미러가 존재할 수 있다.

Claims (28)

  1. 리소그래피 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈를 교정 또는 수리하기 위한 방법으로서, 상기 투사 대물렌즈는 물체 평면과 화상 평면 사이에 복수 개의 광학 요소를 포함하고, 복수 개의 상기 광학 요소는 굴절력을 갖는 적어도 하나의 제1 광학 요소를 포함하는, 투사 대물렌즈를 교정 또는 수리하기 위한 방법이며,
    모든 광학 요소를 교체할 필요 없이, 현장에서 투사 대물렌즈로부터 적어도 하나의 제1 광학 요소를 제거하는 단계,
    적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 투사 대물렌즈의 적어도 하나의 제1 광학 요소의 위치로 삽입하는 단계,
    투사 대물렌즈의 화상 품질을 요구되는 품질로 조절하는 단계,
    복수 개의 광학 요소로부터 피사계 평면(field plane) 또는 동공 평면(pupil plane) 부근에 배치된 적어도 하나의 제2 광학 요소를 선택하는 단계,
    투사 대물렌즈로부터 상기 적어도 하나의 제2 광학 요소를 제거하는 단계, 및
    투사 대물렌즈에 제2 광학 요소의 위치로 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 삽입하는 단계를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소는 실제 화상 품질과 요구되는 화상 품질 사이의 차이에 따라 구성되는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 투사 대물렌즈에 삽입하기에 앞서 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 가공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가공하는 단계는 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 기계가공하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 가공하는 단계는 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소의 적어도 하나의 표면에 비구면 또는 비회전 대칭 표면 형상을 마련하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소는 투사 대물렌즈로부터의 제거 및 후속 가공 이후의 제1 광학 요소인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 광학 요소의 가공으로 인해 적어도 하나의 제1 광학 요소의 두께가 원래 상태의 적어도 하나의 제1 광학 요소의 두께에 비해 줄어드는 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 예비 광학 요소는 원래 상태에서 제거된 제1 광학 요소와 동일한 유형의 실질적으로 동일한 광학 요소인 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 화상 품질을 조절하는 단계는, 화상 품질을 측정하는 단계 및 적어도 하나의 추가적인 광학 요소의 이동 및 변형 중 하나 또는 모두에 의해 화상 품질을 조절하는 단계 및 상기 추가적인 광학 요소가 굴절형인 경우에 상기 추가적인 광학 요소의 굴절률 분포를 변화시키는 단계 중 하나 또는 모두를 포함하는 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 투사 대물렌즈는 침지형 또는 이중 침지형인 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 광학 요소는 BaF2, LiF, BaLiF3, LUAG 또는 첨정석 중 하나인 방법.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 투사 대물렌즈에 제2 예비 광학 요소를 삽입하기에 앞서 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하는 단계는, 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소의 재료 두께를 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제2 예비 광학 요소를 가공하는 단계는, 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소의 적어도 하나의 표면에 비구면 또는 비회전 대칭 표면 형상을 마련하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 사전에 제거된 적어도 하나의 제2 광학 요소가 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소인 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 제1 예비 광학 요소를 삽입한 후 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하기에 앞서, 현장에서 투사 대물렌즈의 화상 품질을 측정하는 단계,
    측정된 화상 품질에 따라 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소에 대한 보정 프로파일을 산출하는 단계, 및
    산출된 보정 프로파일에 따라 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소를 가공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 제2 예비 광학 요소는 제1 예비 광학 요소의 광학 효과에 대한 시뮬레이션에 기초하여 요구되는 화상 품질에 따라 가공되며, 그 이후에 제1 예비 광학 요소 및 제2 예비 광학 요소는 투사 대물렌즈에 삽입되는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 광학 요소는 BaF2, LiF, BaLiF3, LUAG 또는 첨정석 중 하나로 이루어진 방법.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 화상 품질을 조절하는 단계는 광학 시스템의 열화 이전의 화상 품질을 적어도 근사적으로 유지하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 화상 품질을 조절하는 단계는 광학 시스템의 열화 이전의 화상 품질에 비해 화상 품질을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 화상 품질을 변화시키는 단계는 투사 대물렌즈의 사용에 있어서의 작동 요구조건에 따라 적어도 하나의 특정 화상 결함을 증가시키는 것과 감소시키는 것 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 작동 요구조건은 투사 노광 장치의 조명 세팅 및 투사 대물렌즈에 의해 투영되는 물체의 유형 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  23. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 화상 품질을 조절하는 단계는 복수 개의 광학 요소 중 적어도 하나의 광학 요소의 위치 및 형상 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  24. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 광학 요소는 화상 평면에 가장 가까운 렌즈 요소인 방법.
  25. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 광학 요소는 화상 평면에 가장 가까운 렌즈 요소인 방법.
  26. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 광학 요소는 굴절력이 없는 요소인 방법.
  27. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항의 방법에 따라 교정 또는 수리된 투사 노광 장치의 투사 대물렌즈.
  28. 제26항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 광학 요소는 평행한 평면의 플레이트인 방법.
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