KR101644213B1 - 낮은 표면 형상 변형을 갖는 광학 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 반사 광학 요소는 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에서 50 ㎚ 미만의 파장 범위 내의 광을 반사하는 고-정밀도 기하 형태의 제1 반사 표면(750)을 갖는 본체를 포함한다. 본체는 제1 및 제2 비-반사 표면(741, 742)을 포함한다. 나아가, 본체는 제1 비-반사 표면 상에 형성되는 단일 연결 영역(730)을 포함하고, 단일 연결 영역은 베어링 요소의 적어도 1개의 베어링 표면에 직접 또는 간접적으로 전체 광학 요소를 고정하는 적어도 1개의 고정 표면을 연결 영역 내부측에 갖는다. 추가로, 제2 비-반사 표면은 제1 비-반사 표면 상에 형성된 단일 연결 영역과 상이하고, 제2 비-반사 표면은 단일 연결 영역을 적어도 부분적으로 포위한다. 나아가, 적어도 1개의 응력 완화 특징부가 본체 내로 형성되고, 응력 완화 특징부(793)는 제2 비-반사 표면으로부터 제1 비-반사 표면을 적어도 부분적으로 분리한다.

Description

낮은 표면 형상 변형을 갖는 광학 요소{OPTICAL ELEMENT WITH LOW SURFACE FIGURE DEFORMATION}
본 발명은 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템(EUV-lithographic projection exposure system)에서 50 ㎚ 미만의 파장 범위 내의 광을 반사하는 데 사용되는 고-정밀도 표면 형태를 갖는 반사 광학 요소에 관한 것이다.
EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템
광학 리소그래피의 기술로써 반도체 회로(예컨대, 집적, 아날로그, 디지털 또는 메모리 회로, 박막 자성 헤드) 등의 마이크로구조 소자의 크기를 감소시키기 위해, 광학 마이크로리소그래픽 투영 노광 시스템의 광학 해상도 한계가 더욱 개선되어야 한다. 회절로 인해, 1차 근사법에서의 해상도 한계는, 구조가 예컨대 투영 빔의 적어도 일부로써의 (기판을 덮는) 감광 리지스트(light sensitive resist)의 노광에 의해 그곳에 마이크로구조 소자를 형성하도록 투영 빔에 의해 마스크(mask)로부터 기판 상으로 투영되는, 마이크로리소그래픽 투영 노광 시스템의 투영 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 반비례한다. 이것으로, 하나의 초점은 투영 렌즈의 개구수를 증가시키는 것이다. 또 다른 초점은 투영 공정을 위한 사용된 파장을 감소시키는 것인데, 광학 해상도 한계가 이러한 파장에 또한 비례하기 때문이다. 이러한 이유로, 광학 리소그래피 시스템의 역사적인 발전은 투영 공정에서 사용되는 광의 파장이 가시 광으로부터 자외 광으로 그리고 이제 반도체 회로의 대량 생산에서 현재 널리 사용되는 딥 자외 광(193 ㎚와 같은 DUV 광이 예컨대 진보된 ArF 엑시머 레이저에 의해 생성됨)으로 줄곧 감소되도록 진행되었다. 오늘날, 고집적 회로의 대량 생산은 대개 언급된 193 ㎚의 파장의 투영 광으로써 마이크로리소그래픽 투영 노광 시스템 상에서 수행되고, 한편 마스크(또는 구조화 오브젝트)로부터 기판 상으로 구조를 투영하는 투영 시스템의 개구수(NA)는 1.0을 훨씬 초과하고 심지어 1.3을 초과한다. 이러한 높은 개구수는 단지 그 원리가 예컨대 제DD 221563 A1호 또는 제US 2006092533 A1호에 이미 기재되어 있는 액침계(immersion system)의 사용에 의해 성취될 수 있다.
마이크로구조 소자의 크기의 지속적인 감소를 위해, 투영 광의 파장의 추가적인 감소가 필요하다. 딥 자외 파장 범위 내에서 거의 모든 광학 재료는 분자 또는 원자 여기로 인해 불투명해지므로; 약 157 ㎚ 아래의 파장을 위한 광학 렌즈를 위한 적절한 재료가 없다. 투영 광을 위해 훨씬 더 짧은 파장을 사용하면, 투영 렌즈는 단지 미러와 같은 반사 광학 요소 또는 회절 광학 요소로써 작용할 수 있다. 지난 수년 동안, 투영 공정을 위한 50 ㎚ 미만의 파장을 갖는 파장 영역 내에서 작용하는 광학 마이크로리소그래픽 투영 노광 시스템을 개별하려는 엄청난 노력이 수행되었다. 10 ㎚ 내지 14 ㎚의 투영 파장으로써 작용하는 시스템이 예컨대 제EP 1533832 A1호 또는 제US 20040179192 A1호에 기재되어 있다. 이러한 짧은 파장의 투영 광을 위해 이용 가능한 광원에 따라, 투영 광을 위한 파장은 심지어 5 ㎚ 이하일 수 있다. 50 ㎚ 또는 심지어 훨씬 더 짧은 이러한 짧은 파장에서, 광학 마이크로리소그래픽 투영 시스템의 투영 렌즈는 단지 미러와 같은 반사 광학 요소 및/또는 반사 회절 구조와 같은 회절 구조를 포함한다. 이러한 극 자외 영역에서 이러한 짧은 투영 파장을 사용하는 투영 시스템은 EUV(Extreme Ultra Violet) 리소그래픽 투영 노광 시스템으로서 알려져 있다.
간략화된 EUV 리소그래픽 투영 노광 시스템(100)이 도1에 개략적으로 도시되어 있다. 시스템은 극 자외 또는 EUV 스펙트럼 영역 내에서 특히 50 ㎚ 미만의 파장 범위 내에서 바람직하게는 5 ㎚ 내지 15 ㎚의 범위 내에서 상당한 에너지 밀도를 갖는 EUV 광을 생성하는 EUV 광원(1)을 포함한다. EUV 광원으로서, 극 자외 광을 발생시키는 예컨대 크세논, 주석 또는 리튬 플라즈마를 이용하는 방전-생성 또는 레이저-생성 플라즈마 광원이 사용된다. 이러한 광원은 약 4 π 입체각 하에서 무편광 광을 방출한다. 다른 광원은 예컨대 싱크로트론 복사 광원(synchrotron radiation source)과 같은 극 자외 광의 공간적으로 더 지향되고 더 편광된 빔을 발생시킨다. EUV 광원(1)에 따라, 특히 EUV 플라즈마 광원이 사용되면, 수집기 미러(2)가 EUV 복사의 에너지 밀도 또는 조도를 상승시켜 조사 빔(3)을 형성하도록 광원(1)의 EUV 광을 수집하는 데 사용될 수 있다. 조사 빔(3)은 조사 시스템(10)을 거쳐 구조화 오브젝트(M)를 조사한다. 구조화 오브젝트(M)는 예컨대 그 상에 적어도 1개의 구조를 형성하도록 반사 및 비-반사 또는 적어도 저-반사 영역을 포함하는 반사 마스크이다. 대체예에서 또는 추가예에서, 구조화 오브젝트는 미러 어레이와 같은 미러 배열체를 형성하도록 적어도 1개의 치수로 대략 나란히 배열되는 복수개의 미러를 포함하거나 그로 구성된다. 유리하게는, 미러 어레이의 미러는 각각의 미러 상으로 입사되는 조사 빔(3)의 입사 각도를 조정하도록 적어도 1개의 축에 대해 조정 가능하다.
용어 반사, 저-반사 및 비-반사는 조사 빔(3)의 EUV 광에 대한 반사도와 관련된다는 것이 이해될 것이다. EUV 광의 매우 짧은 파장으로 인해, 반사 표면은 EUV 광에 대한 입사 각도가 약 45˚ 미만이면 대개 코팅된다. 코팅은 바람직하게는 소정 층 두께를 갖는 소정 층 재료의 다중층을 포함한다. 이러한 미러는 대개 45˚ 미만 또는 그보다 훨씬 작은 각도 내지 약 0˚까지의 입사 각도에 대해 사용된다. 이러한 미러에 대해, 60% 초과의 반사도가 다중층의 개별 층의 다양한 재료 경계에서 부분적으로 반사되는 반사된 EUV 광의 보강 간섭(constructive interference)으로 인해 성취될 수 있다. 이러한 다중층-코팅된 반사 미러 또는 표면의 추가 장점은 EUV 리소그래픽 투영 시스템의 조사 및/또는 투영 빔을 더 단색화하도록 스펙트럼 필터로서 추가로 작용하는 그 성질이다. 이러한 코팅된 미러는 종종 EUV 리소그래픽 투영 노광 시스템에서 직각 입사 미러로서 또한 설계된다.
약 45˚보다 큰 입사 각도에 대해 특히 약 70˚ 이상의 각도와 같은 훨씬 더 큰 입사 각도에 대해, 반사 표면이 루테늄과 같은 금속 또는 금속 층을 포함하거나 반사 표면이 예컨대 루테늄을 포함하는 금속 또는 금속 층을 포함하면 충분하다. 이러한 높은 입사 각도에서, 반사도는 위에서 언급된 것과 같은 다중층의 필요성 없이 최대 60% 이상까지 상승될 수 있다. 일반적으로, 반사도는 입사 각도의 상승에 따라 증가한다. 이러한 미러는 또한 그레이징 입사 미러(grazing incidence mirror)로서 또한 설계된다. EUV 리소그래픽 투영 노광 시스템은 종종 플라즈마 광원을 사용한다. 이러한 경우에, 수집기 미러(2)는 예컨대 제WO 2002/065482 A2호 또는 제US 2004/0130809 A1호에 기재된 것과 같은 그레이징 입사 미러일 수 있다.
구조화 오브젝트(M)는 투영 빔(4)을 형성하는 광 경로 내로 조사 빔(3)의 일부를 반사한다. 이러한 구조화 오브젝트(M)는 구조물 또는 마스크(M)에 따라 그 상에서 반사된 후에 조사 빔(3)을 구조화한다. 이러한 투영 빔(4)은 구조화 오브젝트의 구조의 정보를 운반하고, 적어도 2차의 회절의 구조화 오브젝트(M)의 구조 또는 구조들이 투영 렌즈(20)를 통과하고 기판(W) 상에 구조화 오브젝트(M)의 구조 또는 구조들의 일종의 이미지를 형성하는 방식으로 투영 렌즈(20) 내로 입사된다. 기판(W) 예컨대 실리콘과 같은 반도체 재료를 포함하는 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지로서 또한 불리는 기판 스테이지(WS) 상에 배열된다.
구조화 오브젝트(M)의 구조에 대한 정보에 추가하여, 투영 빔은 구조화 오브젝트(M)가 구조화 오브젝트(M)의 오브젝트 지점(OP)에서 각도, 편광 및 세기(또는 단위 면적당 복사 출력)에 대해 조사되고 이들 파라미터가 구조화 오브젝트(M)의 조사 표면에 걸쳐 분포되는 조사 조건에 대한 정보를 또한 운반한다. 조사의 종류는 용어 "설정(setting)"에 의해 표현된다. 이것은 오브젝트 지점(OP)이 구조화 오브젝트(M) 상에 조사되는 사전-규정된 각도 및/또는 편광 및/또는 세기 분포 그리고 이들 분포가 구조화 오브젝트(M) 상의 공간 위치에 의존하는 방식을 의미한다. 설정은 투영 렌즈(20)에 의해 수행되는 투영 공정의 광학 해상도에 또한 영향을 미친다. 일반적으로, 광학 해상도는 설정이 구조화 오브젝트(M) 상의 구조의 형상에 따라 조정되면 상승될 수 있다. 구조화 오브젝트의 조사를 위한 조정된 설정을 사용하는 진보된 조사 기술이 예컨대 "광학 리소그래피에서의 해상도 향상 기술"[웡(Wong), 알프레드 쿼크-키트(Alfred Kwok-Kit); ISBN 0-8194-3995-9]에 기재되어 있다. 조사의 종류 즉 설정은 복수개의 미러(12, 13, 14, 15, 16)를 포함하는 조사 시스템(10)으로써 조정될 수 있다.
일반성을 잃지 않으면서, 투영 렌즈(20)는 웨이퍼(W) 상에 구조화 오브젝트(M)의 구조의 일종의 이미지를 형성하는 반사 광학 요소로서의 4개의 미러(21, 22, 23, 24)를 개략적으로 도시하고 있다. 이러한 EUV 투영 렌즈(20)는 전형적으로 4개 내지 8개의 미러를 포함한다. 이들 미러는 표면 형상 및 표면 거칠기와 관련된(또는 그 기하 형태와 관련된) 최고 정밀도로 제조된다. 요구된 사양과 관련된 각각의 편차는 기판 또는 웨이퍼(W) 상의 이미지 품질의 저하를 초래한다. 대개, 사양은 예컨대 표면 형상으로부터의 편차가 사용된 투영 파장의 1/10 미만이도록 되어 있다. 사용된 파장에 따라, 미러(21, 22, 23, 24)의 표면 형상은 1 ㎚보다 훨씬 양호한 정밀도로써 제조되어야 하고, 일부 미러에 대해 정밀도 요건은 심지어 5 내지 20 이상의 인자이고, 1개의 원자 층보다 훨씬 작거나 0.1 ㎚보다 양호한 정밀도 범위에 도달한다. 이러한 표면 모양(표면 형상 또는 기하 형태)과 관련된 매우 높은 정밀도는 10 ㎝ 초과의 미러 치수에 걸쳐 유지되어야 한다. 현대의 EUV 투영 렌즈는 표면 형상과 관련된 이러한 높은 요건을 갖는 30 ㎝ 이상의 직경의 미러를 포함한다. 이러한 매우 높은 기계 정밀도는 소정 설정에 따른 양호하게 구성된 조사 빔으로써 오브젝트 지점(OP)을 조사함으로서 구조화 오브젝트(M) 상의 조사된 오브젝트 지점(OP)으로부터 기판(W) 상에 이미지 지점(IP)을 형성하는 데 필요하다. 나아가, 기판(W) 상으로 투영 빔(4)의 적어도 일부로써 투영 렌즈(20)로써 이러한 조사된 오브젝트 지점(OP)을 투영하기 위해, 투영 빔(4)은 조사 빔(3) 그리고 구조화 오브젝트(M)의 회절 성질에 의해 발생된다. 기판(W) 상에 이미지를 형성하는 하나의 필요 조건은 구조화 오브젝트(M) 상의 오브젝트 지점(OP)으로부터 나오는 회절된 파면(wave front)이 기판 또는 웨이퍼(W) 상의 이미지 지점(IP)과 간섭되는 것이다. 양호한 이미지 품질을 얻기 위해, 간섭 파면은 투영 빔 광의 1개의 파장보다 훨씬 짧은 상대 위상 시프트를 가져야 한다. 구조화 오브젝트(M)가 조사 빔(3)에 의해 조사될 수 있는 방식의 다양한 조사 설정으로 인해, 구조화 오브젝트(M) 상의 1개의 오브젝트 지점(OP)을 통과하는 광의 광 경로는 투영 빔(4)의 광 다발이 상이한 크기를 갖는 상이한 표면적에서 투영 렌즈(20)의 미러(21, 22, 23, 24)에 의해 반사되는 방식으로 투영 렌즈(20) 내에서 변화될 수 있다. 이러한 변화는 조사 설정 그리고 투영 렌즈(20) 내에서의 미러(21, 22, 23, 24)의 위치에 의존한다. 이미지 품질이 모든 조사 설정 하에서 성취되는 것을 보증하기 위해, 언급된 표면 형상이 언급된 높은 기계 정밀도로써 성취되는 것이 필요하다.
투영 렌즈(20) 내의 미러(21, 22, 23, 24)의 표면 형상의 높은 기계 정밀도와 별개로, 또한 서로에 대한, 구조화 오브젝트(M)에 대한 그리고 기판(W)에 대한 이들 미러(21, 22, 23, 24)의 위치 및 배향이 동일한 범위의 정확도 내에 있어야 한다. 이것은 이들 오브젝트[미러(21, 22, 23, 24), 구조화 오브젝트(M) 및 기판(W)]의 위치 및 배향이 또한 나노미터 범위 이하 내에서 조정되어야 한다는 것을 의미한다.
추가로, 이러한 정밀한 미러 표면의 제조, EUV 리소그래픽 투영 시스템의 투영 렌즈의 조립 그리고 투영 시스템 내로의 조립된 투영 렌즈의 통합을 가능케 하고 시스템의 동작 중에 시스템의 임의의 현장 감시 및 제어를 가능케 하는 계측이 필요하다.
투영 렌즈(20)의 적어도 1개의 미러(21, 22, 23, 24)의 위치 및 배향을 교정하기 위해, 이러한 미러(21, 22, 23, 24)는 최대 6개의 자유도에서 작동될 수 있다. 이것은 미러(21, 22, 23, 24)의 위치 좌표가 공간 내에서 조정될 수 있다는 것을 의미한다. 미러 위치는 대개 기준 시스템으로서 사용되는 직교 좌표계(Cartesian coordinate system)와 같은 제1 좌표계의 좌표로서 표시된다. 이러한 기준 시스템이 xyz-좌표계로서 도1에 제공되어 있고, 여기에서 y-좌표는 도면 평면에 직각이고, 상부로부터 저부로 지향된다. 미러(21, 22, 23, 24)가 이상적인 강체와 같이 거동하면, 미러의 위치는 예컨대 도2에 도시된 것과 같이 R=(Rx, Ry, Rx)로서 표현되는 기준 xyz-좌표계에서의 그 무게 중심(S)과 같은 미러의 기준 지점의 좌표를 제공함으로써 명확히 규정된다. 도2는 기준 xyz-좌표계에서 입방체 형상의 미러 본체(MB)를 개략적으로 도시하고 있다. 물론, 이상적인 강체의 경우에, 미러 본체(MB)의 위치가 또한 미러 본체(MB)의 코너(A)와 같은 미러의 1개의 임의의 다른 기준 지점이 선택되면 명확하게 규정된다.
투영 렌즈의 미러(들)(21, 22, 23, 24)의 배향은 미러 본체(MB)(또는 일반적으로 강체)에 대해 고정되고 x'y'z'-좌표계로서 지정되는 제2 좌표계의 상대적인 배향을 표시하는 3개의 각도 좌표(α, β, γ)에 의해 대개 표시된다. 예컨대 오일러 각도(Eulerian angle)로서 선택된 이들 각도는 도2에 또한 도시되어 있는 것과 같이 기준 xyz-좌표계의 축에 대한 제2 x'y'z'-좌표계의 좌표 축의 상대적인 위치를 표시한다. 하나의 가능성으로서, 도2에 도시된 것과 같이, 제2 x'y'z'-좌표계의 원점은 미러 본체(MB)의 무게 중심(S) 내에 위치되고, 이러한 제2 좌표계의 축은 입방체 형상의 미러 본체(MB)의 각각의 모서리에 평행하다. 그러나, 고정된 제2 좌표계의 원점은 제2 x'y'z'-좌표계가 미러 본체(MB)에 대해 고정되는 방식으로 공간 내에서 임의의 위치에 있을 수 있다. 또한, 미러 본체(MB)에 대한 제2 x'y'z'-좌표계의 축의 배향은 임의적일 수 있지만, 미러 본체(MB)에 대해 고정된 관계를 가질 수 있다. 도2에 도시된 것과 같이, 예로서, 무게 중심(S) 또는 고정된 x'y'z'-좌표계의 원점은 기준 xyz-좌표계 내에서 위치[R=(Rx, Ry, Rz)]에 있다. 나아가, 미러 본체(MB)의 배향은 각도 좌표(α, β, γ)에 의해 규정된다. 모든 좌표(Rx, Ry, Rz, α, β, γ)는 서로로부터 독립적이고, 이들 좌표의 각각은 이상적인 미러 본체(MB)의 이동을 위한 1개의 자유도를 나타낸다. 미러 본체(MB)의 베어링에 의해 유발되는 임의의 이동 구속 요건에 따라, 본체는 예컨대 무게 중심의 위치[R=(Rx, Ry, Rz)]가 병진 이동에 의해 제1 지점으로부터 제2 지점으로 이동되도록 최대 3개의 독립적인 병진 이동으로 공간 내에서 이동될 수 있다. 추가로, 또한 구속 요소에 따라, 미러 본체(MB)는 시작 정렬 상태로부터 종료 정렬 상태로 공간 내에서 미러 본체(MB)를 정렬시키도록 최대 3개의 독립 회전 축에서 회전될 수 있다. 이러한 종료 정렬 상태는 예컨대 오일러 각도(α, β, γ)에 의해 표현된다. 이들 각도에 따라, 제2 x'y'z'-좌표계 그에 따라 미러 본체(MB)의 종료 정렬 상태는 우선 [미러 본체(MB)의 시작 정렬 상태에서의 축(z')과 동일한] 축(z")에 대해 각도(α)의 회전(r1)에 의해 미러 본체(MB)를 회전시킴으로써 성취되고, [미러 본체(MB)의 시작 정렬 상태에서의 축(y')과 동일한] y" 축을 축(y'")로 이어지게 한다(도2). 이러한 제1 회전 후에, 축(y'")에 대한 제2 회전(r2)이 각도(β)만큼 수행된다. 이러한 제2 회전(r2)은 [미러 본체(MB)의 시작 정렬 상태에서의 축(z')과 동일한] z" 축을 종료 정렬 상태의 z' 축으로 이어지게 한다. 이러한 제2 회전 후에, 종료 정렬 상태에서의 z' 축에 대한 각도(γ)만큼의 제3 회전(r3)이 수행되고, 축(y'")을 종료 정렬 상태(y')로 이어지게 한다. 물론, 미러 본체가 대략 3개 미만의 축을 회전시키면, 언급된 각도들 중 임의의 각도가 0일 수 있다. 도2는 y""-축으로서 지정되는 x"z"y"-좌표계의 x"y"-평면 상으로의 종료 정렬 상태의 y'-축의 투영을 또한 도시하고 있다.
그러나, 실제로, 미러 본체(MB)는 이상적인 강체가 아니므로, 미러 자체의 형상은 예컨대 미러 본체(MB) 상에 작용하는 장기적 효과, 열 효과 또는 힘 및 토크의 영향으로 인해 시간에 따라 변화될 수 있다. 이러한 경우에, 미러 본체(MB)의 형상은 하나의 지점 예컨대 무게 중심(S)에서 미러의 본체에 대해 고정되는 x'y'z'-좌표계에서 표시된다. 이러한 변형은 도3에 개략적으로 도시되어 있고, 여기에서 도시된 변형(Δ)은 미러 본체(MB) 내에서의 온도 구배 그래드[T(x', y', z')]에 의해 주로 유발된다. 도3에서, 동일한 도면 부호가 도2에서와 동일한 요소에 지정된다. 이러한 변형은 미러의 반사 표면을 표면 형상에 대한 공차의 한계로 또는 심지어 이러한 한계 외부로 유도할 수 있다. 이것은 EUV-투영 렌즈(20)의 이미지 품질의 수용 불가능한 저하를 초래한다. EUV-투영 렌즈(20)에서, 이러한 열 변형(Δ)은 미러 본체(MB)가 제로두르®(Zerodur®)[쇼트 아게(Schott AG)의 등록 상표] 또는 ULE®[코닝 인크.(Corning Inc.)의 등록 상표] 등의 유리 세라믹 재료로 제조되더라도 약 1 ㎚의 범위 내에 있다. ULE®은 SiO2 및 TiO2의 유리 혼합물인 티타니아 실리케이트 유리이다. 양쪽 모두의 재료는 ± 몇 ppb/K(parts per billion per Kelvin)의 범위 내에서 매우 낮거나 어떤 좁은 온도 범위에 대해 심지어 0인 선형 열 팽창 계수를 갖는다. 도3에 도시된 미러 본체(MB)의 작은 변형은 투영 빔(4)의 일부의 흡수로 인해 최대 10K일 수 있는 미러 본체 내부측의 온도 구배로부터 주로 기인한다. 약 1 ㎚의 표면 형상의 이러한 작은 변형도 공차의 한계보다 높을 수 있다.
언급된 것과 같이, 미러 본체(MB)의 모양 및 미러(21, 22, 23, 24)의 반사 표면의 표면 형상 또한 시간에 따라 변화되는 재료 성질 및/또는 힘 및/또는 토크 또는 모멘트로 인해 시간에 따라 변화될 수 있다. 표면 형상의 정확도는 ㎚-범위 이하로 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템의 동작 중에 유지되어야 하므로, 미러의 장착 시스템 그리고 미러 본체(MB)를 보유하고 작동시키는 임의의 작동 시스템이 또한 기계 정밀도와 관련된 극한 요구를 수행하여야 한다. 이러한 이유로, 장착 시스템은 미러 본체(MB) 상으로 작용하는 임의의 의도되지 않거나 기생하는 힘 및 모멘트가 피해지거나 최대한 감소되는 방식으로 구성되어야 한다.
EUV-미러의 위치 및 표면 형상과 관련된 위에서-언급된 극한 기계 정밀도 요건은 EUV 리소그래픽 투영 노광 시스템에서 구현되어야 한다. 이러한 기계 정밀도를 성취하기 위해, 기계 진동, 열 효과, 공기 압력 및 중력 영향 그리고 재료 성질 등의 잠재적인 기계적 교란의 모든 인자를 고려하여, 매우 정교한 기계 설계가 필요하다.
다양한 기술 분야의 미러를 위한 장착 기술:
미러 등의 적어도 1개의 동작 광학 표면을 갖는 광학 요소가 단일 장착 장치로써 지지, 부양 또는 위치되는 방식으로 광학 요소를 장착하는 것이 알려져 있다. 종종, 장착 장치는 광학 요소의 동작 광학 표면(예컨대, 반사 또는 회절 표면)의 후방 측면 상에 위치되거나, 동작 광학 표면에 대향되거나 대략 대향되는 측면 상에 위치된다.
제US 6,068,380호는 표면 형상과 관련된 낮은 요건을 갖는 차량 미러를 위한 장착 조립체를 기재하고 있다. 미러는 미러의 반사 측면에 대향되는 미러 측면 상의 돌출 볼 부분(projecting ball portion)에 의해 지지된다. 이러한 볼 부분은 미러 지지부 상에서 미러를 지지한다.
제US 5,035,497호는 어떤 자세로 미러를 지지하는 여러 개의 미러 지지 장치를 포함하는 미러 지지부를 기재하고 있다. 미러 지지부는 중력이 미러 표면의 소정 형상에 영향을 미치지 않도록 구성된다. 미러 지지 장치는 각각의 미러 지지 장치에 의해 지지되는 미러의 일부의 무게 중심에서 미러를 지지한다.
제EP 1 780 569 A1호는 망원경 등의 고-정확도 형상의 반사 미러를 위한 지지 기구를 개시하고 있다. 지지 기구는 미러를 지지하는 2개의 다리를 갖는 양각대형 구조(bipod-like structure)를 포함한다. 중심 축이 그 지지 방향을 따라 2개의 다리의 각각에 연계되고, 반사 미러의 무게 중심의 위치에서 교차 지점을 갖는다.
제US 2005/0248860 A1호에서, 최대 6개의 자유도에서 그 중립 평면 내에서 미러를 작동시키는 미러 작동기 인터페이스(mirror actuator interface)가 개시되어 있다. 나아가, 인터페이스는 작동기 인터페이스 자체로 인해 미러에 적용되는 기생 힘 및 모멘트 또는 토크를 최소화하도록 어떤 개수의 자유도에서 유연하다.
제DE 199 33 248 A1호에서, 미러 망원경은 2차 미러로 입사 광을 유도하는 1차 미러를 포함한다. 1차 미러는 튜브 형상의 장착 돌출부를 포함하는 미러 본체에 의해 지지된다. 장착 돌출부는 1차 미러의 광학 축에 대해 중심 설정되고, 1차 미러의 후방측 상에서 인출된다. 유사한 우주 망원경이 쇠파치 아르민(Schoeppach Armin)의 "실렉스(SILEX) 망원경을 기초로 하여 설명되는 열탄성 분석, 모델 상관도 및 관련 문제"{발행: "우주선 구조, 재료 및 기계 공학, ESA에 의해 개최된 학회의 회보", 누르드비직(Noordwijk)에서의 CNES 및 DARA, 1996년 3월 27일 내지 29일[편집: 더블유.알. 부르케(W.R. Burke). ESASP-386. 파리: 유럽 우주국(ESA: European Space Agency), 1996년, p.627; 문서 목록 코드: 1996ESASP.386.627S]}에 기재되어 있다.
추가의 우주 망원경이 세이버 게오르그(Saver Georg) 등의 "SIR TF 1차 미러 설계, 분석 및 시험"[발행: "SPIE의 회보, Vol. 1340, 극저온 광학 시스템 및 기구 IV, 편집: 알.케이. 메링(R.K. Mehring), 지.알. 프루이트(G.R. Pruitt)(1990년 11월)"에 기재되어 있다. 여기에서, 미러의 후방 측면이 아크 형상인 1차 미러의 미러 조립체가 기재되어 있다. 추가로, 미러의 후방 측면은 미러의 광학 축에 직각인 1개의 평탄 섹션을 포함한다. 미러는 미러의 평탄 섹션이 미러 지지부의 평탄 섹션에 대해 가압되도록 미러 지지부 상으로 장착된다.
제WO 2008/010821 A2호에서, 스캔 미러(scan mirror)가 개시되어 있다. 미러는 반사 표면에 대향되는 미러 측면 상에 배열되는 샤프트(shaft) 상에 피벗식으로 지지된다. 샤프트는 홀더(holder) 상에 피벗되고, 피벗 축을 따라 미러를 지지한다. 피벗 축은 반사 표면으로부터 어떤 거리에서 미러의 중심 영역을 따라 연장된다.
제US 7,073,915 B2호에서, 미러 표면의 형상의 변형이 감소되는 미러 고정 방법 및 미러가 미러 고정 장치와 함께 기재되어 있다. 미러는 하나의 측면 상에 반사 표면을 보유하는 기부 판을 포함한다. 반사 표면에 대향되는 측면 상에서, 베어링 보스(bearing boss) 등의 돌출부가 기부 판에 형성 또는 부착된다. 미러는 베어링 보스로써 고정된다.
EUV-리소그래픽 투영 노광 장치의 투영 렌즈를 위한 미러를 위한 장착 기술:
제US 7,443,619호에서, 미러가 임의의 오차를 감소시키게 변형될 수 있도록 EUV 리소그래픽 투영 노광 장치에 적절한 미러를 보유하는 광학 요소 보유 장치가 개시되어 있다.
도4는 예컨대 제WO 2005/026801 A2호에 기재된 것과 같은 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템(100)에서 사용되는 것과 같은 미러(421)를 갖는 미러 장착 조립체(400)를 개략적으로 도시하고 있다. 추가로, 기준 xyz-좌표계가 배향을 위해 제공된다. 미러(421)는 예컨대 제로두르® 또는 ULE®로 제조되거나 예컨대 재료 제로두르® 또는 ULE® 중 하나를 포함하는 미러 본체(MB)를 포함한다. 미러(421)는 예컨대 투영 빔(4)(도1)의 반사도를 개선시키도록 소정 층 두께를 갖는 소정 층 재료의 다중층을 포함하는 반사 표면(450)을 또한 포함한다. 미러 본체(MB)는 3개의 장착 또는 연결 지점(451, 452, 453)에서 동적 장착부(kinematic mount)에 의해 장착된다. 이들 장착 지점의 각각에서, 미러 본체(MB)는 양각대 구조물(461, 462, 463)과 연결된다. 이들 양각대 구조물 중 적어도 하나가 작동 장치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 작동 장치는 로렌츠 작동기(Lorentz actuator)이고, 이들 작동기는 1차 근사법에서의 작동력이 전류 또는 전류로부터 기인하는 자기장에 비례한다는 의미에서 힘 제어식이기 때문이다. 양각대 구조물(461, 462, 463)은 연결 요소(471, 472, 473)에 의해 3개의 연결 지점(451, 452, 453)에서 미러 본체(MB)에 연결된다. 바람직하게는, 각각의 양각대 구조물(461, 462, 463)은 미러 본체(MB)가 x-, y-, z-좌표 그리고 3개의 오일러 각도에서 최대 6개의 자유도에서 작동될 수 있도록 2개의 로렌츠 작동기를 포함한다. 작동기는 투영 렌즈(20)의 하우징 구조물(481)에서 고정되는 지지 구조물(480)에 대한 기계적인 접촉이 없도록 구성된다. 하우징 구조물은 종종 투영 광학 박스(POB: projection optical box)로서 또한 불린다.
도4 내지 도6과 연계하여 설명된 다음의 문제점의 분석은 본 문헌의 발명자의 연구를 기초로 하고, 이러한 이유로 다음의 설명은 기술적 개선의 일부로서 또는 여기에서 설명되는 발명의 일부로서 또한 취급된다. 특히, 본 발명에 따른 개선된 광학 요소 및 그 다양한 실시예는 이들 문제점을 해결하는 장점을 갖는다.
도4에 도시된 것과 같은 동적 장착부는 중력의 크기 그리고 미러 본체(MB)에 대한 또는 양각대 구조물(461, 462, 463)에 대한 중력의 역선의 방향이 최초 설계 요건에 비해 변화되지 않기만 하면 중력으로 인한 미러 본체(MB)의 그리고 반사 표면(450)의 단지 매우 작은 변형(Δ)(도3)을 유발한다. 미러 본체(MB)의 중력 지지 지점은 개략적으로 도시된 연결 지점(451, 452, 453)이고, 지지 구조물(480) 상에서의 중력 지지는 양각대 구조물(461, 462, 463)의 지지선(454, 455, 456)에 의해 근사된다. 실제로, 연결 지점(451, 452, 453)은 미러 본체(MB)의 두께의 중간 어딘가에 있다. 바람직하게는, 이들은 미러 본체의 중립 축에서 미러 본체(MB)를 지지하도록 배열된다. 대개, 최초 설계 요건은 지지 구조물 상의 지지선 그리고 미러 본체(MB) 상의 그 각각의 연결 지점 또는 지지 지점에 의해 각각의 양각대 구조물에 대해 규정되는 양각대 구조물의 각각의 평면이 중력의 역선의 방향에 평행하도록 되어 있다. 이러한 경우에, 양각대 구조물의 지지력은 양각대 구조물의 각각의 연결 지점 상에 작용하는 미러 본체(MB)의 중력에 또한 평행하다. 이러한 상황을 보여주기 위해, 도5a는 x-축을 따른 또는 도4에 도시된 c-c 선을 따른 xz-평면 내에서의 도4의 미러 장착 조립체(400)의 기본 요소의 측면 또는 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 도5a, 도5b 및 도5c에서, 도4에 도시된 것과 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 지정된다. 도5c는 양각대 구조물(461, 462, 463) 및 연결 지점(451, 452, 453)과 함께 xy-평면에서 도4의 미러 본체(MB)의 평면을 개략적으로 도시하고 있다. 도5a는 양각대 구조물(461, 462, 463)의 각각의 평면이 z-방향으로 배향되는 것으로 가정되는 중력의 역선의 방향에 평행한 이상적인 상태를 도시하고 있다. 이러한 경우에, 중력에 의해 유발되는 xy-평면에서의 힘 성분이 거의 없다. 반사 표면(450)은 적어도 1개의 치수에서 만곡되는 곡면형 형상을 가질 수 있고, 한편, 예로서, 미러 본체(MB)가 이러한 실시예에서 xy-평면에 평행하게 배열되는 평행한 상부 및 저부 표면(457, 458)을 포함한다는 것을 도5a로부터 더 알 수 있다. 도5a, 도5b 및 도5c에서 그리고 다음의 도면에서, 연결 지점은 미러 본체(MB)의 하부 표면 상에 개략적으로 도시되어 있다. 언급된 것과 같이, 이들은 바람직하게는 미러 본체의 중립 축에서 배열된다.
도5b에서, 상황은 양각대 구조물(461', 462', 463')의 평면이 z-방향을 따라 배향되는 중력의 역선의 방향에 더 이상 평행하지 않은 방식으로 도5a에 도시된 이상적인 상황과 상이하다. 이것은 예컨대 지지 구조물(480) 그리고 미러 본체(MB) 중 하나의 열 팽창이 상이하고 온도가 변화되면 일어날 수 있다. 추가로, 지지 구조물 및 미러 본체(MB)의 열 팽창 계수(CTE: coefficient of thermal expansion)가 동일하더라고, 이들 구성 요소가 동일한 온도에 있지 않으면, 이들 구성 요소의 상이한 팽창이 일어날 수 있다. 이것은 미러 본체(MB)가 지지 구조물(480)과 약간 다른 온도에 있도록 미러 본체(MB)의 반사 표면(450)에 의한 투영 빔(4)(도1)의 일부 흡수로 인해 쉽게 일어날 수 있다. 이러한 경우에, 미러 본체(MB)[미러 본체(MB)는 그 질량 분포와 관련하여 각각의 대칭을 갖는 것으로 가정됨]의 중력(G)의 1/3을 각각 지지하는 각각의 연결 지점(451', 452', 453')에서, 적어도 xy-평면에서 또는 xy-평면에 평행한 평면에서 어떤 성분을 갖는 힘이 또한 적용된다. 이것은 도시된 실시예에서 중력 즉 G/3을 보상하고 이들 구조물이 중력(G)에 더 이상 평행하지 않으므로 중력과 상이한 방향을 갖는 양각대 구조물(451', 452', 453') 내의 카운터 힘(counterforce)(Fb)(Fb는 양각대 구조물의 평면 내에 놓임)에 기인하다. 그 양각대 구조물(461')이 [그 지지선(454')과 관련하여] x-축에 직각으로 배향되는 연결 지점(451')에 대해, 힘(Fx)은 도시된 예에서 x-축을 따라 외부측 방향으로 배향된다. 마찬가지로, 2개의 다른 연결 지점(452', 453')에서, 연결 지점(451')에서 힘(Fx)을 보상하도록 힘(F'x, F"x)을 초래한다. 연결 지점(452', 453')에서 양각대 구조물(462', 463')은 [그 각각의 지지선(455', 456')과 관련하여] x-축에 90˚와 상이한 각도 하에서 배열되므로, y-방향으로 힘 성분(F'y , F"y)이 또한 있고, [지지 구조물(480) 상의 각각의 지지선(455', 456') 그리고 그 각각의 연결 지점 또는 지지 지점(452', 453')에 의해 각각 규정되는] 양각대 구조물(462', 463')의 각각의 평면 내에 배향되고 각각의 연결 지점(452', 453')에서 작용하는 합성 힘(F'T, F"T)을 x-방향으로의 각각의 힘(F'x, F"x)과 함께 형성한다. xy-평면 내에 또는 그에 평행한 평면 내에 배향되는 이들 기생 힘은 미러 본체(MB)의 변형 그에 따라 또한 Δ의 크기만큼 최초 표면(450)으로부터 비틀린 표면(450')으로의 반사 표면의 변형을 유발한다. 비교를 위해, 변형된 표면(457', 458')과 함께, 변형되지 않은 상부 및 하부 표면(457, 458)이 도5b에 도시되어 있다.
연결 지점(451', 452', 453')과 양각대 구조물(461', 462', 463') 사이의 연결의 강성에 따라, 그 최초 수직 위치로부터의 양각대의 경사가 또한 추가의 굽힘 모멘트를 유발하고, 이것은 추가로 미러 본체(MB) 또는 반사 표면(450)의 변형을 초래한다. 예로서, 우회전 모멘트(Mb)가 도5b에 도시되어 있다.
도5에 도시된 것과 같은 기생 힘 및 모멘트는 지지 구조물(480) 및 미러 본체(MB)가 상이한 열 팽창 거동을 갖는 미러 조립체의 실시예에서 일어난다. 이러한 경우에, 양각대 구조물 또는 일반적으로 지지 구조물의 평면은 미러 본체(MB)의 중력에 더 이상 평행하지 않다. 물론, 양각대 구조물 이외의 다른 지지 구조물이 사용될 수 있다. 그러나, 이들 구조물이 중력에 평행하지 않은 힘 성분을 갖는 지지력에 의해 미러 본체의 중력(G)을 보상하면, 설명된 기생 힘 및 토크 또는 모멘트가 이러한 다른 지지 구조물에서 또한 나타난다.
나아가, 임의의 지지 구조물이 적절하게 조립되지 않거나 조립 공차가 과도하게 넓으면, 위에서 설명된 기생 힘 및 모멘트가 또한 나타난다. 이러한 경우에, 동일한 상황이 도5b와 연계하여 설명된 것과 같이 일어날 수 있고, 반사 표면(450)의 변형(Δ)을 초래한다.
도4의 미러 장착 조립체(400)가 하우징 구조물(481)에 완벽하게 장착되더라도, 하우징 구조물(481) 자체가 적절한 방식으로 정렬되지 않고 그에 의해 미러 본체의 중력이 위에서 설명된 양각대 구조물 등의 지지 구조물에 의해 유발되는 지지력에 평행하지 않은 결과가 일어날 수 있다. 이러한 상황이 도6에 개략적으로 도시되어 있고, 도6에서 도4 및 도5에서와 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 지정된다.
도6a는 x-축을 따른 또는 도4에 도시된 c-c 선을 따른 xz-평면 내에서의 도4의 미러 장착 조립체(400)의 기본 요소의 측면을 개략적으로 도시하고 있다. 그러나, 이제 미러 본체(MB)는 예컨대 미러 본체의 질량 중심(S)에서 고정되는 제2 x'y'z'-좌표계의 도움으로써 도시된 것과 같이 그리고 도2 및 도3에 도시된 것과 같이 각도(β)만큼 중력(G) 방향에 대해 y-축에 대해 경사져 있다. 도6b는 도4의 미러 장착 조립체(400)가 도6a에서와 같이 경사져 있는 경우에 양각대 구조물(461, 462, 463) 및 연결 지점(451, 452, 453)과 함께 xy-평면 내에서의 도4의 미러 본체(MB)의 평면을 도시하고 있다. 양각대 구조물(461)은 합성 지지력-G/3만큼 중력(G/3)을 보상하는 지지력(Fb, Fx)을 발생시킨다. 다른 2개의 양각대 구조물(462, 463)에 대해, 유사한 힘(F'b, F'x 및 F"b, F"x)이 각각의 연결 지점(452, 453)의 각각에서 중력(G/3)을 보상하도록 반응력(reaction force)으로서 초래된다. 그러나, 양각대가 오직 또는 주로 대개 접선 및 수직 방향으로는 강성이지만 (예컨대 미러 본체의 열 팽창에 대한 일부 탄성을 가능케 하도록) 반경 방향으로는 감소되지 않거나 별로 감소되지 않으므로, 잔여의 힘 성분(Fx)은 양각대(461)에 의해 연결 지점(451)에서 적절한 카운터 힘(counter force)에 의해 완전히 보상될 수 없다. 이것으로, 다른 2개의 양각대(462, 463)의 접선(강성) 방향으로의 반응력(FT', FT ")은 힘(Fx)을 보상하는 데 기본적으로 기여한다. 이와 같이, [미러 본체(MB)에 의해 관찰될 때의] 가해진 힘(Fx) 그리고 반응력(FT', FT")은 단일 지점에서 일치되지 않고 또한 상이한 방향으로 작용하므로, 강체 평형의 평형 조건을 충족시키도록 벡터합(vector summation)에 의해 크기 및 방향 면에서 서로를 보상하지만, 내부 변형 응력이 이들 힘에 의해 미러 본체(MB) 내로 유도된다. 유사한 변형 응력이 y-축에 대한 중력에 대한 경사로 인한 기생 힘(Fx', Fx")에 의해 또한 유도된다.
도4, 도5 및 도6에 도시된 미러 장착 조립체(400)는 양각대 구조물(461, 462, 463 및 461', 462', 463') 내에 작동기를 반드시 포함하지는 않는다. 미러 장착 조립체(400) 내에서 작동기가 사용되지 않으면, 미러 본체(MB)는 양각대 구조물(461, 462, 463 및 461', 462', 463')(또는 임의의 다른 지지 구조물)에 의해 지지 구조물(480) 상으로 수동적으로 장착된다. 일반적으로, 지지 구조물(480)이 기준 구조물로서 사용된다. 대개, 반사 광학 요소가 그 상에 수동적으로 장착되면, 지지 구조물이 기준 구조물로서 사용된다. 이들 양각대 구조물은 미러 본체(MB)와 함께 약 300 ㎐의 그 고유 진동수 스펙트럼(eigenfrequency spectrum)의 더 낮은 스펙트럼 말단에서 제1 고유 진동수를 가져야 한다. 이러한 고유 진동수를 성취하기 위해, 미러 본체(MB)에 그리고 지지 구조물(480)에 양각대 구조물을 결합시키는 결합 요소(471, 472, 473)(도4)는 충분히 강성이어야 한다. 대개, 이들 결합 요소는 바람직하게는 도4 내지 도6의 설명 중에 나타난 것과 같이 기생 힘 및 모멘트를 초래하는 추가의 구속 요건 없이 또는 최소화된 추가의 구속 요건으로써 단지 6개의 자유도에서 고정되어야 하는 미러 본체(MB)의 베어링의 임의의 과잉-규정(over-determinacy)을 방지하는 굴곡 힌지(flexure hinge) 또는 탄성 조인트(elastic joint)이다. 이러한 기생 힘 및 모멘트는 미러 본체 또는 반사 표면의 변형을 초래할 수 있다. 제1 근사법에서의 최저 또는 제1 고유 진동수는 탄성 조인트의 강성의 제곱근에 비례하고(미러 본체는 탄성 조인트보다 훨씬 높은 강성을 가짐) 미러 본체의 질량의 제곱근에 반비례하므로(대개, 미러 본체는 양각대 또는 지지 구조물보다 훨씬 큰 질량을 가짐), 탄성 조인트는 양각대 또는 지지 구조물 및 미러 본체(MB)로 구성된 시스템이 충분히 높은 제1 고유 진동수를 갖도록 어떤 강성을 가져야 한다. 이러한 높은 제1 고유 진동수는 미러 본체(MB)의 임의의 진동 여기를 감소시키는 데 필요한데, 이러한 기계적 여기는 오브젝트 지점(OP)이 이미지 지점(IP) 상으로 투영 빔(4)에 의해 투영되면 투영 공정 중에 이미지 품질의 손실을 초래할 수 있기 때문이다(도1).
지지 또는 양각대 구조물이 예컨대 도4와 연계하여 설명된 것과 같은 임의의 작동 장치를 포함하는 경우에, 미러 본체의 작동된 자유도를 위한 작동기 시스템의 제어 루프의 대역폭이 고려되어야 한다. 이러한 대역폭은 300 ㎐ 이상의 범위 내의 대역폭을 전형적으로 갖는 수동 장착 시스템의 최저 고유 진동수와 적어도 대략 동일하여야 한다. 이러한 경우에, 시스템이 양각대 또는 지지 구조물 및 미러 본체(MB)로 구성되는 능동 제어 하에서의 시스템의 최저 고유 진동수는 미러 본체의 임의의 진동 또는 기계적 여기를 방지하도록 제어 루프의 언급된 대역폭 한계의 상단보다 충분히 위에 있어야 한다. 바람직하게는, 시스템의 최저 고유 진동수는 작동기 시스템의 제어 루프의 대역폭의 상단보다 대략 3 내지 5의 인자만큼 높아야 한다. 로렌츠 작동기가 임의의 자유도의 위치 제어에 사용되면, 위치 설정을 위한 대역폭은 약 300 ㎐의 범위 내에 있다. 이와 같이, 미러 본체(MB)와 함께 (작동기를 포함하는) 양각대 또는 지지 구조물의 제1 고유 진동수는 약 1.5 ㎑ 이상이어야 한다. 이러한 높은 제1 고유 진동수의 요건은 탄성 조인트가 수동적으로 장착된 미러 본체의 경우에서보다 훨씬 강성이어야 한다는 결과를 초래한다. 위에서 언급된 것과 같이, 1차 근사법에서의 고유 진동수는 강성의 제곱근에 비례하고, 이것은 고유 진동수가 약 3 내지 5의 인자만큼 증가되어야 하면 탄성 조인트의 약 10 내지 25만큼 더 높은 강성을 초래한다. 이러한 탄성 조인트에 대한 강성 요건 면에서의 강력한 증가는 미러 본체의 적어도 1개의 자유도에서 힘 및/또는 모멘트의 과잉-규정을 갖는 미러 본체의 비-이상적인 동적 장착부를 초래할 것이고, 도5 및 도6에서 설명된 것과 같이 미러 본체를 변형시킬 수 있는 기생 힘 및 모멘트를 초래한다. 이러한 문제점은 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템의 투영 렌즈(20)의 개구수(NA)의 증가를 의미하는 미러 본체의 질량의 증가에 따라 증가된다. 이러한 경우에, 탄성 조인트의 강성은 미러 본체(MB)의 질량이 증가되는 것과 대략 동일한 비율로 증가되어야 한다. 이것은 더 높은 기생 힘 및 모멘트를 재차 초래한다. 동시에, 반사 표면(450)의 변형에 대한 공차 한계 그리고 이러한 표면의 위치 정확도에 대한 공차 한계는 좁아질 것인데, 개구수(NA)의 증가에 따라 해상도 한계가 더 작아질 것이기 때문이다. 그러나, 이것은 언급된 기계적 공차가 좁아질 경우에 단지 가능하고, 이것은 증가된 강성 및 고유 진동수 요건에 모순된다.
위에서 언급된 것과 같이, 일부 실시예에서, 도4에 도시된 것과 같은 미러 본체(MB)는 미러 테이블(mirror table) 등의 지지 구조물로서 형성된다. 이러한 미러 테이블은 최대 6개의 자유도에서 이동될 수 있고, 미러 또는 미러 본체를 보유할 수 있다. 도4 내지 도6과 연계하여 논의된 문제점의 요약 이러한 미러 테이블에 대해 또한 관련될 수 있다. 미러 테이블의 상세한 구성 그리고 미러 테이블 상에서의 미러 본체의 고정에 따라, 미러 테이블의 임의의 비틀림이 미러 본체 그에 따라 미러의 반사 표면으로 전달될 수 있다. 나아가, 이러한 경우에, 대개, 미러 본체는 이러한 미러 테이블에 어쨌든 고정된다. 이러한 실시예에서, 미러 테이블의 작동은 예컨대 제US 2004/0179192 A1호에 기재된 것과 같이 각각의 좌표(x, y, z)에 대해 그리고 오일러 각도에 대해 전자기 선형 구동부에 의해 또한 수행될 수 있다. 그러나, 위에서 논의된 것과 같은 미러 테이블 또는 미러의 임의의 변형의 임의의 문제점은 어쨌든 미러 본체를 지지하는 지지 구조물 또는 미러 테이블 상에 작용하는 이러한 전자기 선형 구동부의 적용과 연계하여 설명되어 있지 않다.
본 발명의 목적은 언급된 극한 기계 정밀도 요건을 더 양호하게 충족시키도록 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템을 위한 EUV-미러 또는 미러 본체 등의 반사 광학 요소를 위한 대체의 개선된 기계 설계를 제공하는 것이다.
개선된 반사 광학 요소는 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에서 50 ㎚ 미만의 파장 범위 내의 광을 반사하는 고-정밀도 기하 형태의 제1 반사 표면을 갖는 본체를 포함한다. 나아가, 본체는 제1 및 제2 비-반사 표면을 포함하고, 단일 연결 영역이 제1 비-반사 표면 상에 형성되고, 단일 연결 영역은 베어링 요소의 적어도 1개의 베어링 표면으로의 직접 또는 간접 방식으로의 전체 광학 요소의 고정에 사용되는 적어도 1개의 고정 표면을 그 내부측에 갖는다. 추가로, 제2 비-반사 표면은 제1 비-반사 표면 상에 형성된 단일 연결 영역과 상이하고, 제2 비-반사 표면은 단일 연결 영역을 적어도 부분적으로 포위한다. 본체는 본체 안으로 형성되는 반-원형 리세스(semicircular recess)와 같은 리세스 등의 적어도 1개의 응력 완화 특징부(stress relief feature)를 추가로 포함한다. 대체예에서 또는 추가예에서, 응력 완화 특징부는 0.1 ㎜ 내지 10 ㎜의 범위 내의 곡률을 갖는 곡면형 표면일 수 있거나 이러한 곡면형 표면을 포함할 수 있다. 리세스 및/또는 곡면형 표면 등의 응력 완화 특징부는 제2 비-반사 표면으로부터 제1 비-반사 표면을 적어도 부분적으로 분리한다.
본 발명에 따르면, 반사 광학 요소는 그 본체 상에 (예컨대 인코더에서 사용되고 눈금을 포함할 수 있는) 회절 구조물 또는 격자 구조물을 또한 포함할 수 있다. 회절 또는 격자 구조물은 비-반사 표면들 중 적어도 하나 상에 배열될 수 있고, 예컨대 측정 목적에 사용될 수 있다. 추가예에서 또는 대체예에서, 회절 구조물은 예컨대 투영 렌즈를 통해 전달되는 투영 빔의 적어도 일부의 회절을 위해 제1 반사 표면 상에 있을 수 있다. 추가의 대체예로서 또는 추가예에서, 회절 구조물은 광의 어떤 파장을 선택적으로 회절시키는 스펙트럼 필터로서 작용하도록 곡률부 상에 또는 제1 반사 표면 상에 중첩된다.
본 발명에 따른 개선된 반사 광학 요소의 하나의 장점에 따르면, 전체 광학 요소는 단일 또는 유일 연결 영역으로써 베어링 요소에 고정 가능하다. 이상적으로, 이러한 연결 영역은 전체 미러가 지지되거나 베어링 요소에 의해 현수되는 장착 지점으로서의 단지 1개의 지점으로서 간주될 수 있다. 이것은 적어도 광학 요소[예컨대 미러 본체(MB) 및 지지 요소(480)-도4]의 상이한 열적 또는 기계적 팽창과 관련된 문제점이 이상적으로는 광학 요소가 3개의 장착 지점(451 내지 453)에 의해 지지(또는 현수)되고 그에 의해 언급된 상이한 열적 또는 기계적 팽창의 경우에 양각대 구조물의 변위로 인해 설명된 기생 힘 및 토크 또는 모멘트를 초래하는 도4 내지 도6과 연계하여 설명된 것과 같이 설명된 3개의 양각대 구조물을 갖는 장착부 등의 동적 장착부와 연계하여 위에서 설명된 것과 같은 임의의 변형을 초래하지 않을 것이라는 장점을 갖는다. 추가로, 반사 광학 요소와 그 지지 요소(또는 지지 구조물) 사이의 임의의 온도 구배가 또한 도4 내지 도6에 따른 위에서 설명된 동적 장착부가 적용되는 것과 달리 기생 힘 및 모멘트를 유발하지 않는다. 단지 1개 또는 단일 지점 상에서의 전체 광학 요소의 장착은 기술적으로 가능하지 않으므로, 실제로, 개선된 광학 요소를 위해, 단일 연결 영역이 사용된다. 이러한 영역은 1개 또는 단일 지점 장착과 같이 주어진 공차 내에서 거동할 것이다. 그러나, 연결 영역 자체는 베어링 요소의 적어도 1개의 베어링 표면에 연결될 수 있는 1개 초과의 고정 표면을 가질 수 있다. (제1 가정으로 연결 자체의 강성을 고려하지 않고) 연결 영역의 치수 또는 수치를 평가하기 위해, 도4 내지 도6과 관련하여 설명된 것과 같이 3개-지점 동적 장착부로부터 시작될 수 있다. 여기에서, 3개의 장착 지점(451 내지 453)의 (최단) 거리는 수치(Dk)를 제공한다. 이러한 수치(Dk)는 대개 미러의 치수의 약 1/2의 범위 내에 있다. 투영 공정에서 요소의 사용 중에 일어나는 반사 광학 요소(421) 및 지지 구조물(480)의 상이한 열적 또는 기계적 팽창이 있으면, 기생 힘 및 모멘트가 이론적으로 장착 지점의 거리(Dk)를 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 따라서, 이들 기생 효과가 5의 인자만큼 감소되면, 약 Dk/5의 수치까지 거리(Dk)를 감소시킬 필요가 있다. 실제로, 이것은 3개의 양각대 요소에 필요한 설치 공간으로 인해 가능하지 않다. 개선된 광학 요소의 사용에 의해, 약 Dk/5의 치수를 갖는 연결 영역은 대략 동일한 수치로 기생 힘 및 토크를 감소시킬 수 있다. 이러한 이유로, 대체로, 연결 영역은 각각의 방향으로의 광학 요소의 치수보다 약 1/10만큼 선택된 방향으로 작아야 한다. 이러한 규칙은 연결 영역이 광학 요소의 최대 단면적보다 1/100만큼 작아야 한다는 결과를 초래한다. 이러한 규칙으로써, 적어도 상당량만큼 기생 힘 및 모멘트를 감소시킬 양호한 기회가 있다. 이것은 빔의 예에 의해 명확해질 수 있다. 단순한 빔의 굽힘 편향은 세제곱까지 빔의 길이를 배가시킨다. 미러 본체(MB)에 대해 유사한 거동이 있지만, 빔과 달리, 미러 본체의 복잡한 기하 형상이 고려되어야 하고, 그에 의해 미러 치수에 대해 단순한 "세제곱"-관계로부터의 이탈을 초래한다.
개선된 광학 요소의 추가 장점에 따르면, 제1 비-반사 표면 내의 단일 연결 영역은 본체 내로 형성되는 리세스 등의 적어도 1개의 응력 완화 특징부에 의해 제2 비-반사 영역으로부터 적어도 부분적으로 분리된다. 이것은 제1 비-반사 표면으로부터 제2 비-반사 표면으로의 힘 및 모멘트의 추가의 결합 해제를 가능케 한다. 그 결과에 따르면, 힘 및 토크는 제2 비-반사 표면에 의해 덮인 광학 요소 본체의 재료 내로 완전히 전달되지 않는다. 이러한 이유로, 힘 또는 토크가 제1 비-반사 표면 상으로 작용하면 특히 이들 힘 또는 토크가 위에서 언급된 것들과 유사하면, 제2 비-반사 표면이 변형되지 않거나 단지 감소된 방식으로 변형될 것이다. 나아가, 적어도 1개의 응력 완화 리세스는 고정 표면 그리고 베어링 요소의 베어링 표면의 연결의 임의의 시효 효과를 또한 감소시킨다. 특히, 연결이 접착제에 의해 수행되면, 대개 응력 그에 따라 접착제 수축으로 인한 임의의 변형이 시간에 따라 변화된다. 이것으로, 연결 자체로부터 기인하는 임의의 기생 변형이 또한 감소되거나, 기능성 광학 표면의 형태에 직접적인 영향을 미치는 것이 방지된다.
본 발명에 따른 반사 광학 요소는 50 ㎚ 미만의 스펙트럼 범위 내의 바람직하게는 5 ㎚ 내지 50 ㎚의 범위 내의 파장을 갖는 광을 반사하는 반사 표면의 표면 변형이 0.5 ㎚ 내지 1 ㎚, 0.2 ㎚ 내지 0.5 ㎚, 0.1 ㎚ 내지 0.3 ㎚, 0.05 ㎚ 내지 0.25 ㎚, 0.1 ㎚ 내지 0.7 ㎚로 구성되는 공차의 그룹으로부터 선택된 공차 범위들 중 하나 내에 있도록 EUV-리소그래픽 노광 투영 시스템의 투영 렌즈(20) 내에 광학 요소를 고정하는 것을 가능케 한다.
언급된 표면 변형 한계는 개선된 반사 광학 요소 또는 미러의 제1 반사 표면의 직경의 약 20%로부터 최대 그 직경까지 어떤 거리에 걸쳐 성취되어야 한다. 일반적으로, 반사 표면이 회전 대칭이 아니면, 직경은 하나의 방향으로의 미러 치수에 의해 교체된다. 반사 광학 요소가 제어 루프에 의해 작동되면, 적어도 반사 광학 요소의 반사 표면의 위치 및/또는 배향 및/또는 임의의 변형이 이들 매우 엄격한 공차 한계 내에 있어야 하고, 이것은 반사 광학 요소의 반사 표면의 임의의 잘못된 배치가 이들 한계 내에 있어야 한다는 것을 의미한다. 이들 변형 및 위치 한계는 최저 정도의 이미징 오차를 교정하는 데 필요하다. 더 높은 정도의 이미징 오차는 대개 언급된 표면 위치 설정 및 표면 변형으로써 교정될 수 없는데, 이들이 약 10 ㎜로부터 약 100 ㎚까지 평균되는 RMS-수치에 대해 100 pm(피코미터) 미만의 범위 내에 있는 반사 표면의 표면 거칠기의 결과이기 때문이다.
임의의 표면 변형이 이러한 좁은 공차 내에 있는 방식으로의 EUV-미러의 고정은 특히 미러가 더 높은 질량, 또는 오브젝트 지점으로부터 이미지 지점으로 투영하는 데 사용되는 더 큰 유효 또는 사용 가능 반사 표면을 가지면 본 발명의 개선된 반사 광학 요소로써 성취될 수 있다. 이러한 미러는 0.25 초과의 개구수(NA) 또는 0.26 내지 0.40의 범위 내의 또는 0.30 내지 0.50의 범위 내의 그리고 0.4 내지 0.7의 범위 내의 NA를 갖는 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템의 투영 렌즈에서 사용된다. 이러한 고-NA 투영 렌즈에 대해, 적어도 1개의 미러가 적어도 1개의 방향으로 250 ㎜ 초과의 유효 반사 표면의 치수를 가질 필요가 있다. 개구수(NA)가 0.30 위로 증가되면, 투영 렌즈의 적어도 1개의 미러의 유효 표면은 적어도 1개의 방향으로 300 ㎜ 초과의 유효 반사 표면의 치수를 갖는다. 이들 요건과 관련하여, 미러는 점점 더 무거워진다. 본 발명에 따른 개선된 반사 광학 요소는 적어도 1개의 방향으로 800 ㎜의 유효 반사 표면의 치수를 갖는 미러까지 사용될 수 있고, 이것은 개선된 반사 광학 요소가 차세대의 EUV 투영 렌즈에 대해 매우 중요한 이유이다. 그러므로, 본 발명은 이미지 필드 상의 투영 렌즈의 개구수가 0.26 내지 0.70의 범위 내에 있고 투영 렌즈가 500 ㎜ 초과의 유효 반사 표면 치수를 갖는 적어도 1개의 미러를 포함하는 (기판 상의 이미지 필드 상으로 구조화 오브젝트 상의 오브제트 필드를 투영하는) 투영 렌즈를 포함하는 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에 대해 특히 중요하다. 하나의 실시예에서, 반사 표면에 대해 300 ㎜ 내지 800 ㎜의 범위 내의 표면 치수를 갖는 미러가 지지 구조물에 수동적으로 장착된다. 나아가, 이러한 수동적으로(passively) 장착된 미러는 본 발명의 실시예 특히 위에서 설명된 것과 같은 실시예에 따른 개선된 반사 광학 요소의 특징을 포함한다.
개선된 반사 광학 요소의 하나의 실시예에서, 단일 연결 영역은 제1 반사 표면에 대략 대향되는 본체의 측면 상에 배열된다. 이것의 장점에 따르면, 반사 표면 영역은 반사 광학 요소의 본체 상에서 최대화될 수 있다. 추가의 장점에 따르면, 베어링 요소와의 연결에 의해 유발되거나 광학 요소의 임의의 오정렬에 의해 또는 임의의 열 효과에 의해 유발되는 반사 표면의 임의의 표면 변형이 감소되는데, 연결 영역이 반사 표면에 대해 어떤 거리를 갖기 때문이다. 이러한 실시예는 광학 요소가 베어링 요소에 의해 단일 연결 영역에서 지지 또는 현수되면 또한 유리한데, 이러한 배열에서의 베어링 요소가 반사 표면에 대략 대향되기 때문이다. 대개, 베어링 요소를 위한 훨씬 더 큰 설치 공간이 있다. 추가로, 베어링 요소가 제1 반사 광학 표면을 부분적으로 어두워지게 하는 문제점이 없다.
그러나, 마지막 실시예에 대한 대체예에서, 반사 표면을 갖는 본체의 측면 상에 또는 반사 표면을 포함하는 측면 상에 연결 영역을 배열하는 것이 또한 가능하다. 이러한 경우에, 이전에 바로 언급된 장점은 이미지 지점으로 오브젝트 지점을 이미징하도록 투영 렌즈를 통과하는 투영 빔에 대한 반사 광학 요소의 공간 위치에 따라 아마도 대부분 상실 또는 감소되는 것이다.
개선된 반사 광학 요소의 추가 실시예에서, 제2 비-반사 표면은 단일 연결 영역을 포위한다. 이것은 제1 비-반사 영역으로부터 제2 비-반사 영역으로의 응력 완화를 더 효율적으로 만든다. 이러한 응력 완화는 추가 실시예에서 적어도 1개의 응력 완화 리세스가 제2 비-반사 표면으로부터 단일 연결 영역을 분리하면 가장 효율적이다.
양호한 실시예에서, 개선된 반사 광학 요소는 광학 요소의 무게 중심에 영향을 미치는 전체 광학 요소의 중력의 역선이 단일 연결 영역과 교차하거나 그 기하 중심에서 연결 영역과 교차하도록 소정 공간 위치에서 베어링 요소에 고정된다. 이러한 실시예에서, 연결 영역에 걸친 응력 분포는 크게 균일하고 어느 경우에나 축대칭이고, 그에 의해 임의의 기생 힘 및 모멘트를 감소시키고, 또한 그에 따라 반사 광학 요소의 결과적인 변형은 최소치까지 감소된다.
본 발명에서의 기생 힘은 언급된 반응(카운터) 힘인 중력의 방향과 상이한 방향으로의 힘 성분을 갖는 힘이다. 기생 모멘트는 기생 힘에 의해 또는 양각대의 굴곡의 기생 강성에 의해 유발되고 반사 광학 요소의 본체 상으로 작용하는 토크이다. 적어도 1개의 고정 표면 그리고 적어도 1개의 베어링 표면은 전체 광학 요소의 무게 중심에 대해 토크 또는 모멘트를 발생시키지 않는 결과적인 지지력으로써 소정 공간 위치에서 광학 요소를 고정하도록 서로에 적어도 부분적으로 직접 및/또는 간접 접촉된다. 이와 같이, 반사 광학 요소의 임의의 변형이 효율적으로 감소된다. 바람직하지만 반드시 그럴 필요는 없이, 연결 영역은 평면 영역이다. 추가의 양호한 실시예에서, 단일 연결 영역은 투영 렌즈 내의 반사 광학 요소의 작업 위치에서 평면 연결 영역이 ±1 mrad(±10-3 rad)의 정확도 내에서 중력의 역선에 직각이도록 배열된다. 이러한 경우에, 베어링 요소의 베어링 표면이 또한 연결 영역에 평행한 평면이다. 대체 실시예에서, 단일 연결 영역은 곡면형 형상으로 되어 있고, 영역은 적어도 1개의 방향으로 곡면형이고, 연결 영역은 광학 요소가 투영 렌즈 내의 그 작업 위치에 위치되면 중력의 역선에 대해 대칭으로 배열된다. 제한 없이, 이러한 연결 영역은 예컨대 실린더, 구 또는 원뿔의 일부의 외피의 형상을 가질 수 있다. 나아가, 연결 영역은 다면체의 형상을 또한 가질 수 있다. 유리하게는, 다면체는 중력의 역선에 대칭으로 배열되고, 추가로 그 정점 또는 그 코너들 중 하나가 이러한 역선 상에 배열되도록 배열된다. 또한, 이러한 연결 영역의 형상과 관련하여, 기생 힘 및 토크는 전체 반사 광학 요소의 질량 중심 상에 작용하는 중력의 역선에 대한 연결 영역의 대칭으로 인해 상당히 감소된다. 연결 영역의 형상이 평면의 형상과 상이한 마지막 경우에, 베어링 표면의 형상은 유리하게는 연결 영역의 형상의 반대 형상(negative shape)으로 되어 있다. 예로서, 연결 영역이 원뿔 형상의 돌출부이면, 베어링 표면은 돌출부의 적어도 일부가 리세스 내로 끼워지도록 원뿔 형상의 리세스이다. 다른 경우에 연결 영역이 원뿔 형상의 리세스이면, 베어링 표면은 이러한 돌출부의 적어도 일부가 리세스 내로 끼워지도록 원뿔 형상의 돌출부이다.
나아가, 양호한 실시예에서, 본 발명에 따른 반사 광학 요소는 베어링 요소에 견고하게 고정된다. 견고한 고정은 중요한데, 베어링 요소로의 견고한 고정 또는 연결의 강성의 정도가 반사 광학 요소의 최저 고유 진동수 또는 반사 광학 요소 및 베어링 요소로 구성되거나 이들을 포함하는 시스템의 최저 고유 진동수에 영향을 미치기 때문이다. 강성이 과도하게 낮으면, 반사 광학 요소의 최저 고유 진동수는 요소가 낮은 고유 진동수 모드의 활성화 또는 활성화의 시작으로 인해 오조정될 정도로 과도하게 낮다. 고-강성은 매우 높은 바람직하게는 50 ㎬ 초과의 탄성 계수 또는 영률을 갖는 재료의 선택에 의해 및/또는 신장, 비틀림 및 굽힘과 관련하여 강성을 결정하는 각각의 기하 관성 모멘트를 초래하는 연결 영역의 형상에 의해 성취될 수 있다. 이러한 고-탄성 계수의 연결은 예컨대 그 적어도 1개의 고정 표면을 갖는 연결 영역이 예컨대 압착에 의해 베어링 요소의 베어링 표면에 맞닿으면 그리고 반사 광학 요소 및 베어링 요소의 재료가 예컨대 제로두르® 등의 유리 세라믹 또는 예컨대 ULE® 등의 실리케이트 유리이면 성취될 수 있다. 바람직하게는, 압착 연결은 예컨대 제US 2006/0192328 A1호에 기재된 것과 같이 접착제 연결에 의해 확보된다. 본 발명의 대체 실시예에서, 연결은 접착제가 이들 표면 사이에 경계 층을 형성하도록 베어링 표면과 적어도 1개의 고정 표면 사이의 접착제에 의해 수행된다. 사용된 접착제는 전형적으로 약 6 ㎬의 영률 그리고 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위 내의 두께를 갖는다. 이러한 연결에서, 최저 고유 진동수는 그 강성이 접착제 연결부의 영역의 크기 및 형태에 의해 그리고 또한 접착제 층의 두께에 의해 조정될 수 있는 접착제 연결부의 강성에 의해 주로 결정된다.
일반적으로, 베어링 요소에 대한 반사 광학 요소의 견고한 고정은 연결 영역이 베어링 요소의 베어링 표면과 직접 또는 간접 접촉되게 함으로써 점착 결합 또는 금속 연속 결합 및/또는 형상 맞춤 결합에 의해 수행될 수 있다. 강제 폐쇄부(force closure)를 갖는 결합이 또한 가능하지만 덜 선호되는데, 강제 폐쇄부가 개선된 반사 광학 요소의 제1 반사 표면의 변형을 유발할 수 있는 기생 힘 및 모멘트를 발생시킬 위험성을 갖기 때문이다.
본 발명의 추가 실시예에서, 베어링 요소는 적어도 1개의 자유도에서 베어링 요소를 작동시키도록 적어도 1개의 작동 장치를 포함한다. 추가예에서 또는 대체예에서, 베어링 요소는 작동 장치에 의해 변형될 수 있다.
본 발명에 따른 개선된 광학 요소의 추가 실시예에서, 단일 또는 유일 연결 영역은 반사 광학 요소의 본체에 제1 연결 요소로서 일체로 형성된다. 바람직하게는, 제1 연결 요소는 필러(pillar) 또는 스터드(stud) 등의 돌출부를 반사 광학 요소의 본체 상에 형성한다. 그러나, 제1 연결 요소는 또한 본체의 표면 내의 리세스일 수 있다. 돌출부의 경우에, 본체는 평면 베어링 표면 등의 베어링 요소의 평탄 베어링 표면에 용이하게 고정될 수 있다. 나아가, 제1 연결 요소의 일체형 형성으로 인해, 베어링 요소와 본체를 연결하는 데 단지 1개의 연결부가 필요하다. 추가예에서, 미러 본체는 이러한 범위 내에서 고-강성을 초래하는 단일 연결 영역의 범위 내에서 기계적으로 퇴화되지 않는다. 대체예에서, 제1 연결 요소가 본체의 표면 내의 리세스이면, 베어링 요소는 그 표면 상에 돌출부를 포함할 수 있다. 베어링 표면은 이러한 돌출부의 말단 단부 또는 자유 단부에서 배열된다. 베어링 표면을 갖는 이러한 돌출부는 그 다음에 베어링 요소의 돌출부의 적어도 일부가 베어링 표면이 연결 영역에 연결되는 본체의 리세스 내로 삽입되는 방식으로 제1 연결 요소와 연결된다. 본 발명의 추가의 대체 실시예로서, 광학 요소의 본체 그리고 베어링 요소의 양쪽 모두가 돌출부를 포함한다. 고정 표면을 갖는 접촉 영역은 본체의 돌출부의 말단 또는 자유 단부에 있고, 그 역도 또한 같고, 베어링 표면이 또한 베어링 요소의 돌출부의 말단 또는 자유 단부에 있다. 각각의 돌출부의 양쪽 모두의 말단 단부는 반사 광학 요소가 베어링 요소에 고정되도록 연결된다. 마지막 2개의 실시예에서, 베어링 표면은 베어링 표면은 베어링 요소의 일부인 돌출부를 형성하는 제2 연결 요소 상에 배열된다. 지금까지의 실시예에서, 돌출부는 각각의 요소 즉 본체 및/또는 베어링 요소에 일체로 형성된다. 이들 경우에, 반사 광학 요소는 하나의 단일 요소(monolithic element)로서 베어링 요소에 고정된다. 그러나, 다른 실시예에서, 돌출부는 이들 요소에 일체로 형성되지 않는다. 이러한 실시예에서, 볼트, 필러 또는 스터드가 각각의 광학 요소의 본체의 단일 연결 영역에 그 자유 말단 단부들 중 하나와 그리고 베어링 요소의 베어링 표면에 연결되는 다른 자유 말단 단부와 연결된다. 이들 실시예에서, 반사 광학 요소의 본체는 지지 요소에 직접적으로 고정되지 않고 볼트, 필러 또는 스터드에 의해 간접적으로 고정된다. 이러한 연결은 2개의 연결 즉 볼트, 필러 또는 스터드의 각각의 자유 말단 단부에서의 연결을 요구한다.
본 발명의 개선된 반사 광학 요소의 대부분의 실시예에서, 광학 요소의 제1 반사 표면은 적어도 1개의 방향을 따라 만곡되는 곡면형 영역을 포함한다. 곡면형 영역은 오목형 또는 볼록형일 수 있다. 곡면형 영역은 회전 대칭을 또한 가질 수 있다. 그러나, 회전 대칭은 반드시 반사 영역 내에 있을 필요는 없고, 외부측에 심지어 미러 본체의 외부측에 있을 수 있다. 제1 반사 표면의 곡면형 영역은 예컨대 구형, 원통형 또는 비구면형 형태로 되어 있을 수 있다. 나아가, 곡면형 영역은 자유-형태 형상의 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 개선된 반사 광학 요소의 추가 실시예는 본체 또는 제1 연결 요소 상에 제2 반사 표면 및/또는 격자(grating)를 포함한다. 이러한 제2 반사 표면 및/또는 격자는 예컨대 적어도 1개의 자유도에서 광학 요소의 제1 반사 표면의 위치 및/또는 배향을 결정하는 데, 및/또는 본체 및/또는 제1 반사 표면의 임의의 변형을 결정하는 데 예컨대 계측을 위해 사용된다. 대체예에서 또는 추가예에서, 본 발명에 따른 반사 광학 요소는 제3 반사 표면 및/또는 격자를 포함하는 베어링 요소에 고정된다. 제3 반사 표면 및/또는 격자는 지지 요소 또는 제2 연결 요소 상에 배열된다. 이러한 제3 반사 표면 및/또는 이러한 격자는 또한 예컨대 적어도 1개의 자유도에서 지지 요소의 위치 및/또는 배향을 결정하는 데, 및/또는 지지 요소의 임의의 변형을 결정하는 데 예컨대 계측을 위해 사용된다. 추가로, 제1 및/또는 제2 연결 요소의 임의의 변형 또는 반사 광학 요소의 본체 그리고 지지 요소의 상대 위치 면에서의 임의의 변화는 제2 및/또는 제3 반사 광학 표면 및/또는 격자가 적절하게 배열되면 측정될 수 있다. 물론, 반사 광학 요소가 지지 요소에 간접적으로 고정되는 실시예에서도, 볼트, 필러 또는 스터드는 계측 적용을 위한 추가의(제2 또는 제3) 반사 표면 및/또는 격자를 또한 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 특징 및 장점 그리고 추가 개선 사항은 다음의 도면을 참조하여 예시 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 그러나, 예시 실시예에 의한 본 발명의 다음의 설명은 단지 예시이고, 본 발명 및 그 적용 분야를 제한하도록 의도되지 않는다. 위에서 나타낸 것과 같이, 상이한 실시예의 특징들은 본 발명에 따른 반사 광학 요소의 추가 실시예를 얻도록 교환 및/또는 조합될 수 있고, 이것은 다음의 예시 실시예에 또한 포함된다.
도1은 간략화된 EUV 리소그래픽 투영 노광 시스템을 개략적으로 도시하고 있다.
도2는 기준 좌표 시스템에서 그리고 미러 본체에 고정되는 좌표 시스템으로써 미러 본체를 개략적으로 도시하고 있다.
도3은 변형된 반사 표면을 갖는 도2의 미러를 도시하고 있다.
도4는 예컨대 제WO 2005/026801 A2호에 기재된 것과 같이 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에서 사용된 것과 같은 미러를 갖는 미러 장착 조립체를 개략적으로 도시하고 있다.
도5a는 x-축을 따른 또는 도4에 도시된 c-c 선을 따른 xz-평면 내에서의 도4의 미러 장착 조립체의 기본 요소의 측면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도5b는 미러 본체가 양각대의 오정렬로 인해 약간 비틀린 x-축을 따른 또는 도4에 도시된 c-c 선을 따른 xz-평면 내에서의 도4의 미러 장착 조립체의 기본 요소의 측면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도5c는 xy-평면 내에서의 도4의 미러 장착 조립체의 기본 요소의 평면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도6a는 미러 본체(MB)가 각도(β)만큼 중력 방향에 대해 y-축에 대해 경사져 있는 x-축을 따른 또는 도4에 도시된 c-c 선을 따른 xz-평면 내에서의 도4의 미러 장착 조립체의 기본 요소의 측면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도6b는 도6a에 도시된 것과 같은 미러 장착 조립체의 기본 요소의 평면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도7a 및 도7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 EUV-미러 등의 반사 광학 요소의 측면도 및 저면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도7c 내지 도7e는 도7a 및 도7b의 단일 연결 영역의 섹션을 더 상세하게 개략적으로 도시하고 있다.
도8a 내지 도8e는 반사 광학 요소의 반사 표면에 대한 연결 영역의 다양한 배열을 갖는 본 발명의 다양한 실시예를 개략적으로 도시하고 있다.
도9a 내지 도9c는 본 발명에 따른 반사 광학 요소의 연결 영역의 다양한 형상을 개략적으로 도시하고 있다.
도10a 내지 도10c는 본 발명에 따른 다양한 연결 요소와 연결되는 반사 광학 요소 및 베어링 표면의 연결 영역의 다양한 실시예를 개략적으로 도시하고 있다.
도11은 미러 본체 및 베어링 요소가 단편으로 형성되는 본 발명의 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 조합으로 또는 대체예로서 사용될 수 있는 응력 완화 특징부의 다양한 예가 도시되어 있다.
도7a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 EUV-미러 등의 반사 광학 요소의 측면도를 개략적으로 도시하고 있다. 도7b는 반사 표면(750)에 대향되는 후방측으로부터 선 A-A를 따른 단면도로 반사 광학 요소를 도시하고 있다. 도7a 및 도7b에서, 도4 내지 도6에 도시된 것과 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 지정되지만 300의 차이만큼 더해져 있다.
광학 요소는 본체 예컨대 미러 본체(MB) 그리고 이전의 도4 내지 도6과 연계하여 설명된 것과 같은 정밀도 요건을 갖는 적어도 1개의 제1 반사 표면(750)을 포함한다. 반사 표면(750)은 그 기하 형태 또는 표면 형상과 관련하여 및/또는 그 거칠기와 관련하여 높은 기계 정밀도로 되어 있다. 나아가, 반사 표면(750)은 임의의 코팅을 포함할 수 있다. 반사 표면(750)은 예컨대 50 ㎚ 미만의 스펙트럼 범위 내의 파장을 갖는 반사된 광이 50% 초과의 반사도로써 대개 반사되게 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템의 투영 광 빔(4)에 대해 배향되도록 제조된다. 나아가, 미러 본체(MB)는 제1 및 제2 비-반사 표면(741, 742)을 포함한다. 미러 본체(MB)는 제1 비-반사 표면(741) 상에 형성되는 단일 또는 유일 연결 영역(730)을 추가로 포함한다. 연결 영역(730)은 베어링 요소(790)의 적어도 1개의 베어링 표면(791)으로의 반사 광학 요소의 전체 본체(MB)의 직접 또는 간접적인 고정을 위해 연결 영역(730) 내부측에 적어도 1개의 고정 표면(731)을 포함한다. 베어링 요소(790)는 투영 렌즈(20)(도1)의 하우징 구조물(781)에 직접적인 방식으로 기계적으로 연결되거나 도7a에 도시된 것과 같이 추가의 지지 구조물(780)에 의해 하우징 구조물(781)에 간접적인 방식으로 연결되는 미러 테이블 등의 지지 구조물일 수 있다.
반사 광학 요소의 본체(MB)는 본체(MB) 내로 형성되는 적어도 1개의 응력 완화 특징부(793)를 추가로 포함한다. 도시된 실시예에서, 응력 완화 특징부는 리세스이다. 리세스는 반-원형 형상으로 되어 있을 수 있거나 반-원형 리세스를 포함할 수 있다. 대체예에서 또는 추가예에서, 응력 완화 특징부는 도9c에 개략적으로 도시된 것과 같은 0.1 ㎜ 내지 10 ㎜의 범위 내의 곡률을 갖는 곡면형 표면(793)일 수 있거나 이러한 곡면형 표면을 포함할 수 있다. 추가예에서, 응력 완화 특징부(793)는 도7b에서 예로서 관찰될 수 있는 것과 같이 제2 비-반사 표면(742)으로부터 제1 비-반사 표면(741)을 적어도 부분적으로 분리한다.
단일 연결 영역(730)으로 인해, 베어링 요소(790) 그리고 반사 광학 요소의 미러 본체(MB)의 상이한 팽창으로부터 기인하는 임의의 기생 힘 또는 모멘트가 위에서 이미 설명된 것과 같이 상당히 감소된다. 나아가, 베어링 요소(790) 및/또는 미러 본체(MB)의 임의의 변위가 있는 경우에도, 결과적인 기생 힘 및 모멘트는 반사 표면(750)의 임의의 변형에 대한 그 영향과 관련하여 추가로 감소되는데, 응력 완화 리세스(793)로 인해 이들이 단일 연결 영역 및/또는 제1 비-반사 표면의 영역 상에 주로 작용하기 때문이다. 이러한 응력 완화 리세스는 제2 비-반사 표면(742)으로부터 제1 비-반사 표면(741)을 적어도 부분적으로 분리하고, 제2 비-반사 표면은 연결 영역(730)을 포함하는 표면 영역을 제외하면 반사 표면(750)에 대략 대향되는 본체(MB)의 표면을 주로 포함한다. 이와 같이, 임의의 기생 힘 및 모멘트가 기본적으로 제2 비-반사 표면(742)에 비해 대개 작은 제1 비-반사 표면(741)의 영역 내에서 단지 영향을 미칠 수 있다. 이미 언급된 것과 같이, 제1 비-반사 표면 영역은 반사 광학 요소의 최대 단면적의 약 1/100보다 작다. 양호한 근사예에서, 제1 비-반사 영역(741)은 제2 비-반사 영역(742)의 1/100보다 작다. 이것은 미러 본체(MB)의 최대 부분이 기생 힘 및/또는 모멘트에 의해 영향을 받지 않는다는 결과를 초래한다. 그러므로, 미러의 반사 표면(750)에도 비틀림이 거의 없다. 일반성을 잃지 않으면서, 도7a 및 도7b에서, 미러의 본체(MB)는 대략 원통형의 형상 그리고 원형 단면을 갖는다. 나아가, 연결 영역(730) 그리고 제1 비-반사 표면(741)의 대부분은 필러(pillar) 또는 스터드(stud) 등의 돌출형 제1 연결 요소(732)를 형성한다. 추가로, 도시된 실시예에서, 이러한 제1 연결 요소(732)는 미러 본체(MB)와 일체로 형성된다. 응력 완화 리세스(793)는 도시된 예예서 제1 연결 요소(732)를 포위하고, 링-형상의 채널로서 형성된다.
단일 연결 영역(730)은 도7a 및 도7b에 도시된 것과 같이 평면-형상의 표면일 수 있고, 연결 영역(730) 내부측의 적어도 1개의 고정 표면은 미러 본체가 단지 1개의 표면 즉 고정 표면(731)으로써 베어링 요소(790)에 고정되는 방식으로 이러한 영역을 거의 덮을 수 있다. 베어링 요소(790) 상에서의 미러 본체(MB)의 고정을 위해, 접착제가 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 미러 본체(MB)는 고정 표면(731)과 베어링 요소(790)의 베어링 표면(791) 사이의 접착제 층으로 인해 베어링 요소(790)에 간접적으로 고정된다.
대체예에서, 단일 연결 영역(730)은 도7b에서 점선에 의해 도시된 것과 같이 1개 초과의 고정 표면 예컨대 3개의 고정 표면(731a, 731b, 731c)을 포함할 수 있다. 이들 고정 표면은 접착제로써 덮인 표면 영역에 의해 또한 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 전체 연결 영역(730)이 접착제에 의해 덮이지는 않는다.
이미 언급된 것과 같이, 접착제에 의해 덮이고 베어링 요소(790)에서 미러 본체(MB)를 고정하는 영역은 미러 본체(MB), 접착제 및 베어링 요소(790)로 구성되는 시스템의 최저 고유 진동수에 또한 영향을 미친다. 이러한 이유로, 본 발명의 일부 실시예에서, 시스템의 최저 고유 진동수는 접착제에 의해 덮이는 표면적 그리고 접착제 두께 등의 접착제 파라미터로서 조정될 수 있다. 이러한 실시예에서, 연결 영역(730) 내의 1개 초과의 고정 표면(731a, 731b, 731c)이 시스템의 최저 고유 진동수를 조정하도록 유효하게 사용될 수 있다.
도7c는 단일 연결 영역(730)이 구조물을 포함하는 제1 연결 요소(732)를 갖는 도7a 및 도7b의 단일 연결 영역(730)의 섹션 그리고 응력 완화 리세스(793)를 더 상세하게 도시하고 있다. 구조물은 리세스(733)가 배열되는 영역 내에서 베어링 요소(790)의 베어링 표면(791)에 대한 직접적인 접촉이 없도록 단일 연결 영역(730) 내로 적어도 1개의 리세스(733)를 형성한다. 리세스(733)는 접착제(734)로써 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 그러나, 리세스(733) 근처에서, 적어도 1개의 고정 표면(731)이 연결 영역(730) 내에 형성된다. 적어도 1개의 고정 표면(731)은 베어링 표면(791)에 직접적으로 접촉된다. 리세스(733) 내의 접착제(734)는 점착 결합에 의해 베어링 요소(790)의 베어링 표면(791) 그리고 연결 영역(730)을 연결한다. 선택적으로, 고정 표면(731) 및 베어링 표면(791)은 함께 압착될 수 있고, 리세스(733) 내의 접착제(734)는 압착 연결의 임의의 고정 해제의 경우에 양쪽 모두의 요소가 함께 유지되도록 압착 연결을 바로 확보한다. 압착 연결을 갖는 이러한 실시예에서, 반사 광학 요소 및 베어링 요소(790)의 제1 고유 진동수는 접착제 그리고 언급된 접착제 파라미터에 의해 영향을 받지 않는다.
추가예에서 및/또는 대체예에서, 추가 실시예에서, 연결 영역(730) 내의 위에서 설명된 리세스(733)와 유사한 적어도 1개의 리세스(733')가 도7d 및 도7e에 도시된 것과 같이 베어링 요소(790)의 베어링 표면(791) 내로 형성될 수 있다. 리세스(733')는 반사 광학 요소의 연결 영역(730)과 베어링 요소(790) 사이의 접착제 연결을 형성하는 접착제를 또한 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 압착 연결 및/또는 접착제로써의 점착 결합은 납땜 연결 또는 용접 연결 등의 다른 점착 결합에 의해 교체 또는 보충될 수 있다. 바람직하게는, 레이저 용접 또는 레이저 납땜이 각각의 점착 결합을 형성하도록 적용된다.
도7a 내지 도7e에 도시된 것과 같은 실시예에서, 단일 연결 영역(730)은 제1 반사 표면(750)에 대략 대향되는 반사 광학 요소의 본체(MB)의 측면 상에 배열된다. 이것의 장점에 따르면, 반사 표면 영역(750)은 반사 광학 요소의 본체(MB) 상에서 최대화될 수 있다. 추가로, 베어링 요소(790)와의 연결에 의해 유발되거나 광학 요소의 임의의 오정렬에 의해 또는 임의의 열 효과에 의해 유발되는 반사 표면(750)의 임의의 표면 변형이 감소되는데, 연결 영역(730)이 반사 표면(750)에 대해 어떤 거리를 갖기 때문이다. 추가의 장점에 따르면, 광학 요소가 베어링 요소(790)에 의해 단일 연결 영역(730)에서 지지 또는 현수되면, 이들 배열에서의 베어링 요소(790)는 대개 훨씬 더 큰 설치 공간이 베어링 요소(790)를 위해 이용 가능하도록 반사 표면(750)에 대략 대향된다. 추가로, 베어링 요소는 제1 반사 광학 표면을 부분적으로 어두워지게 하지 않을 것이다.
그러나, 도8a 내지 도8c에서, 단일 연결 영역(730)이 제1 반사 영역(750)에 대략 대향으로 배열되지 않는 본 발명의 대체 실시예가 도시되어 있다. 동일한 요소에는 도7a 내지 도7e에서와 동일한 도면 부호가 지정된다. 도8a에서, 단일 연결 영역(730)이 미러 본체(MB)의 측면 상에 배열되는 대체 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 반사 광학 요소는 중력(G)이 반사 광학 요소의 반사 표면(750)의 정점(A)을 통한 접선(T)에 대략 평행하도록 배열된다. 단일 연결 영역(730)은 반사 광학 요소의 질량 중심(S)과 또한 교차되는 중력(G)의 역선(L)에 의해 교차되도록 배열된다.
도8b에서, 단일 연결 영역(730)은 또한 반사 광학 요소의 측면 상에 배열된다. 그러나, 반사 광학 요소의 반사 표면(750)의 정점(A)을 통한 접선(T)은 광학 요소의 질량 중심(S)과 또한 교차되는 중력(G)의 역선(L)과 어떤 각도를 형성한다. 이러한 경우에, 단일 연결 영역(730)은 또한 중력(G)의 역선(L)에 의해 교차되도록 배열된다.
도8c는 단일 연결 영역(730)이 반사 표면(750)이 배열되는 본체(MB)의 측면 상에 배열되는 본 발명의 반사 광학 요소의 추가 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 이전의 실시예에서와 마찬가지로, 단일 연결 영역(730)은 반사 광학 요소의 질량 중심(S)과 또한 교차되는 중력(G)의 역선(L)에 의해 교차되도록 배열된다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 반사 광학 요소는 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에서 50 ㎚ 미만의 파장 범위 내의 광을 반사하는 고-정밀도 기하 형태의 제1 반사 표면(750)을 갖는 본체(MB)를 포함한다. 나아가, 본체(MB)는 제1 비-반사 표면(741) 그리고 제1 비-반사 표면(741) 상에 형성되는 단일 연결 영역(730)을 포함하고, 단일 연결 영역은 (도8c에 도시되지 않은) 베어링 요소(790)의 적어도 1개의 베어링 표면(791)에 직접 또는 간접적으로 전체 광학 요소를 고정하는 적어도 1개의 고정 표면을 연결 영역(730) 내부측에 갖는다. 추가로, 적어도 1개의 응력 완화 리세스(793)가 본체(MB) 내로 형성되고, 응력 완화 리세스는 제1 반사 표면(750)으로부터 제1 비-반사 표면(741)을 적어도 부분적으로 분리한다.
도8d는 미러 본체(MB)가 도7a 내지 도7e에 도시된 것과 같이 제1 반사 표면(750)에 대략 대향되는 연결 영역을 포함하는 본 발명의 추가 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 그러나, 반사 광학 요소의 반사 표면(750)의 정점을 통한 접선(T)은 광학 요소의 질량 중심(S)과 또한 교차하는 중력(G)의 역선(L)과 90˚ 또는 0˚의 상이한 각도를 형성한다. 또한, 이러한 경우에, 단일 연결 영역(730)은 중력(G)의 역선(L)에 의해 교차되도록 배열된다. 평면 연결 영역(730)의 경우에, 연결 영역(730)은 바람직하게는 역선(L)에 대해 90˚의 각도 하에서 배열된다. 도8d에 도시된 것과 같은 예에서, 반사 광학 요소는 이러한 연결 영역이 도시되지 않은 지지부 또는 베어링 요소에 연결되면 연결 영역(730)에 의해 지지된다.
도8e는 도8d에 도시된 것과 유사한 실시예를 개략적으로 도시하고 있지만, 여기에서 반사 광학 요소는 이러한 연결 영역이 중력(G)의 방향으로부터 관찰될 수 있는 (도시되지 않은) 각각의 베어링 요소에 연결되면 연결 영역에 의해 현수되도록 배열된다.
도7 및 도8에 도시되어 있는 본 발명에 따른 반사 광학 요소에서, 반사 광학 요소는 소정 공간 위치에서 베어링 요소(790)에 고정된다. 이러한 위치에서, 광학 요소의 무게 중심(S)에 영향을 미치는 전체 광학 요소의 중력(G)의 역선(L)은 단일 연결 영역(730)과 교차한다. 이와 같이, 반사 광학 요소의 중략에 의해 유발되거나, 베어링 요소에 의해 발생되고 단일 연결 영역(730) 상으로 작용하는 각각의 카운터 힘 및 카운터 모멘트(countermoment)에 의해 유발되는 기생 힘 및 토크 또는 모멘트가 적절하게 감소된다. 바람직하게는, 연결 영역(730)은 도7 및 도8에 도시된 것과 같은 평면 영역이다. 추가로, 단일 연결 영역(730)은 투영 렌즈 내에서의 광학 요소의 동작 위치에서 베어링 요소(790)의 베어링 표면(791)으로의 평면 연결 영역(730)의 연결이 ±1 mrad(±10-3 rad)의 정확도 내에서 중력의 역선(L)에 직각이도록 배열된다.
대체 실시예에서, 도7a의 대체예의 제1 연결 요소(732)의 섹션을 도시하는 도9a에 개략적으로 도시된 것과 같이, 단일 연결 영역(730)은 곡면형 형상 영역을 포함하고, 이러한 영역은 적어도 1개의 방향으로 곡면형이고, 연결 영역(730)은 광학 요소가 투영 렌즈 내의 그 작동 또는 동작 위치에 위치되면 중력(G)의 역선(L)에 대해 대칭으로 배열된다. 제한 없이, 이러한 연결 영역(730)은 예컨대 실린더, 구체 또는 원뿔의 일부의 외피의 형상을 가질 수 있다.
나아가, 연결 영역(730)은 도7a의 이러한 대체예의 제1 연결 요소(732)의 섹션을 도시하는 도9b에 개략적으로 도시된 것과 같은 다면체의 형상을 또한 가질 수 있다. 적절하게는, 다면체는 중력(G)의 역선(L)에 대해 대칭으로 배열되고, 추가로 그 정점 또는 그 코너들 중 하나가 이러한 역선(L) 상에 배열되도록 배열된다.
연결 영역(730) 그리고 각각의 고정 표면(731)의 이러한 대체 형상으로써, 기생 힘 및 토크가 또한 상당히 감소된다. 이것은 투영 렌즈 내에서의 그 작업 위치에서 전체 반사 광학 요소의 질량 중심(S) 상에 작용하는 중력(G)의 역선(L)에 대한 연결 영역(730)의 대칭에 기인한다. 연결 영역의 형상이 평면의 형상과 상이한 마지막 경우에, 베어링 표면(791)의 형상은 적절하게는 도9a 및 도9b에 도시된 것과 같이 연결 영역(730)의 형상의 반대 형상으로 되어 있다. 예로서, 연결 영역(730)이 원뿔 형상의 돌출부이면, 베어링 표면은 돌출부의 적어도 일부가 리세스 내로 끼워지도록 원뿔 형상의 리세스(791)이다. 다른 경우에 연결 영역(730)이 [예컨대 제1 연결 요소(732)에서] 원뿔 형상의 리세스이면, 베어링 표면(791)은 이러한 돌출부의 적어도 일부가 리세스 내로 끼워지도록 원뿔 형상의 돌출부이다. 이것은 도9c에 개략적으로 도시되어 있다. 도9a, 도9b 및 도9c에서, 도7 및 도8에 도시된 것과 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 지정된다.
일반적으로, 도7 내지 도9의 실시예에서 도시된 것과 같은 반사 광학 요소는 점착 결합에 의해 및/또는 금속 연속 결합에 의해 및/또는 형상 맞춤 결합에 의해 베어링 요소(790)에 적어도 부분적으로 고정된다. 여기에서, 점착 결합은 압착 연결을 또한 포함할 수 있다. 적어도 1개의 고정 표면(731) 그리고 적어도 1개의 베어링 표면(791)은 반사 광학 요소의 중력(G)에 거의 평행한 결과적인 지지력으로써 소정 공간 위치에서 고정되도록 서로에 적어도 부분적으로 직접 및/또는 간접적으로 접촉된다. 중력의 역선(L)에 대한 결과적인 지지력의 평행 관계는 반사 광학 요소 상에 작용하는 임의의 기생 힘 및 모멘트를 방지 또는 최소화하도록 ±1 mrad(±10-3 rad)의 정확도 내에 있다.
나아가, 본 발명에 따르면, 베어링 요소(790)는 도7a에 도시된 것과 같이 적어도 1개의 작동 장치(761, 762, 763)를 포함한다. 적어도 1개의 작동 장치는 적어도 1개의 자유도에서 베어링 요소를 작동시킬 수 있고 및/또는 베어링 요소를 변형시킬 수 있다. 도7a에서, 예컨대 도4와 연계하여 설명된 것과 같은 양각대 구조물로서 구성되는 3개의 작동 장치가 도시되어 있다. 이러한 경우에, 베어링 요소(790)는 최대 6개의 자유도에서 작동될 수 있고, 그에 따라 반사 광학 요소가 또한 최대 6개의 자유도에서 공간 내에서 위치된다.
도7 내지 도9와 연계하여 설명된 것과 같은 반사 광학 요소의 실시예에서, 단일 연결 영역(730)은 제1 연결 요소(732) 상에 형성된다. 이러한 제1 연결 요소(732)는 필러 또는 스탠드(stand) 등의 돌출 요소로서 미러 본체(MB) 상으로 일체로 형성된다. 대체예에서 또는 추가예에서, 베어링 요소(790)는 베어링 표면(791)이 배열되는 제2 연결 요소(732')를 형성하는 돌출 요소를 포함할 수 있다. 이러한 실시예가 도10a에 도시되어 있고, 도7 내지 도9에서와 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 지정된다. 양쪽 모두의 돌출 제1 및 제2 요소(732, 732')는 각각의 단일 요소를 형성하도록 광학 요소 및 베어링 요소(790) 상으로 일체로 형성된다.
추가 실시예에서, 도10b에 개략적으로 도시된 것과 같이, 연결 영역(730)은 본체(MB)의 외부로 돌출되지 않는다. 연결 영역은 제2 비-반사 표면과 동일한 평면 내에 형성되거나, 심지어 반사 광학 요소의 본체(MB)의 리세스 내에 형성된다. 이것의 장점에 따르면, 반사 광학 요소는 연결 요소(732)를 위한 돌출부의 부재로 인해 적은 재료로써 형성될 수 있고, 이것은 더 비용 효과적이다. 나아가, 돌출부(732')는 더 값싼 재료로 제조될 수 있는 베어링 요소(790) 상에 형성될 수 있다.
대체예로서, 심지어 베어링 요소(790)는 일체로 형성된 돌출부를 갖지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 필러 또는 스터드의 형태를 갖는 별개 요소(732")가 연결 영역(730) 상에서 베어링 요소(790)에서 그리고 반사 광학 요소에서 배열된다. 이러한 실시예가 도10c에 개략적으로 도시되어 있다. 별개 요소(732")는 예컨대 베어링 요소(790)에 와이어 연결 및/또는 접착제 결합(791")에 의해 연결된다. 추가로, 접착제로써의 점착 결합은 납땜 연결 또는 용접 연결 등의 다른 점착 결합에 의해 교체 또는 보충될 수 있다. 마찬가지로, 별개 요소(932")는 연결부(791')에 의해 고정 표면(731) 상의 연결 영역(730)에서 반사 광학 요소에 연결된다. 연결부(791')로서, 본 발명과 관련하여 설명된 것과 같은 임의의 연결이 사용될 수 있다. 나아가, 도10c에 도시된 것과 같이, 별개 요소(732")는 베어링 요소(790) 내로 형성되는 리세스 내로 삽입될 수 있다. 마찬가지로, 반사 광학 요소는 연결 영역을 포함하고 별개 요소(732")가 삽입되는 리세스를 포함할 수 있다. 추가로, 별개 요소(732")는 반드시 프리즘형 몸체일 필요는 없다. 별개 요소(732")의 단면, 길이 및 재료, 베어링 요소(790)로의 그리고 반사 광학 요소로의 각각의 연결과 관련하여, 반사 광학 요소, 별개 요소(732"), 베어링 요소(790) 그리고 임의의 접착제 또는 점착 연결부로 구성되는 시스템에 대한 최저 고유 진동수가 조정될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 본체(MB) 및/또는 제1 연결 요소(732)는 제2 반사 표면(752) 및/또는 격자를 포함한다. 추가예에서 또는 대체예에서, 베어링 요소(790) 및/또는 제2 연결 요소(732') 및/또는 별개 요소(732")는 제3 반사 표면(753) 및/또는 격자를 포함한다. 도10c에서, 이러한 추가의 제2 및 제3 반사 표면 또는 격자가 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 반사 표면(752, 753) 또는 격자는 추가의 반사 표면(752, 753) 또는 격자로써 각각의 요소의 공간 위치를 결정하는 센서 시스템 또는 측정 시스템과 연계하여 사용될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 반사 광학 요소는 도7a에 개략적으로 도시된 것과 같이 열 차폐부(760)에 의해 열적으로 차폐된다. 바람직하게는, 열 차폐부(760)는 반사 광학 요소의 제2 비-반사 표면(742)과 베어링 요소(790) 사이에 배열된다. 열 차폐부(760)는 바람직하게는 반사 광학 요소와 베어링 요소(790) 사이의 공간 내에 배열되고, 공간은 제1, 제2 또는 개별 연결 요소(732, 732', 732")에 의해 형성된다. 바람직하게는, 연결 요소(732, 732', 732")의 재료는 연결 요소에 의한 열 전도가 무시 가능하도록 되어 있다. 그에 따라, 연결 요소 자체는 그 비교적 작은 단면으로 인해 또한 열 차폐부를 형성한다. 나아가, 열 차폐부(760)는 또한 지지 구조물 내에 배열될 수 있는 임의의 작동기(761, 762, 763)에 의해 발생되는 임의의 열 영향으로부터 반사 광학 요소를 보호한다.
본 발명의 추가의 대체 실시예에서, 이전의 도7 내지 도10에서와 동일한 요소에 동일한 도면 부호가 지정되는 도11에 개략적으로 도시된 것과 같이, 반사 광학 요소는 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에서 50 ㎚ 미만의 파장 범위 내의 광을 반사하는 고-정밀도 기하 형태의 제1 반사 표면(750)을 갖는 본체(MB)를 포함한다. 나아가, 본체(MB)는 제1 및 제2 비-반사 표면(741, 742)을 포함한다. 그러나, 이러한 실시예에서의 제1 비-반사 표면(741)은 본체(MB) 상으로 일체로 형성되어 [본체(MB)의 일부가 되어] 돌출 요소를 형성하고 본체(MB)에 베어링 요소(790)를 연결하는 단일 연결 요소(732'")의 표면에 의해 주로 형성된다. 추가로, 제2 비-반사 표면(742)은 제1 비-반사 표면(741)과 상이하고, 제2 비-반사 표면(742)은 언급된 것과 같이 제1 비-반사 표면(741)을 주로 형성하는 단일 연결 요소(732'")를 적어도 부분적으로 포위한다. 본체(MB)는 적어도 1개의 응력 완화 특징부(793)를 추가로 포함한다. 일반적으로, 응력 완화 특징부(793)는 본 발명의 이전의 실시예와 연계하여 설명된 것과 같이 본체 내로 형성되거나 본체 상으로 형성된다. 도11에서, 응력 완화 특징부(793)는 단일 연결 요소(732'") 상으로 형성되는 곡면형 표면이다. 추가로, 응력 완화 특징부(793)는 제2 비-반사 표면(742)으로부터 제1 비-반사 표면(741)을 적어도 부분적으로 분리한다. 바람직하게는, 연결 요소(732'") 및 베어링 요소(790)를 갖는 본체(MB)는 도11로부터 관찰될 수 있는 것과 같이 단편으로부터 제조된다. 도11에서, 미러 본체(MB)의 일부의 중력(G)이 도시되어 있다. 이러한 예에서의 미러 본체의 일부는 이러한 체적부가 돌출 요소를 갖지 않도록 광학 요소의 체적부를 제한하는 본체로서 규정된다. 이러한 미러 본체의 일부는 단일 연결 요소(732'")가 형성되는 경계 영역(730a)에 의해 제한된다. 나아가, 연결 요소(732'")는 제1 비-반사 표면을 형성하는 그 표면 내로 형성되는 리세스(793') 등의 추가의 응력 완화 특징부를 포함할 수 있다. 나아가, 베어링 요소(790)는 도11에 도시된 것과 같이 리세스 또는 곡면형 표면 등의 응력 완화 특징부(793", 793'")를 또한 포함할 수 있다. 돌출 단일 연결 요소(732")는 반사 광학 요소의 작업 또는 동작 위치에서 미러 본체의 언급된 부분의 중력(G)의 역선이 경계 영역(730a)과 교차하는 형상으로 되어 있다. 바람직하게는, 이러한 역선은 90˚ 하에서 경계 영역(730a)과 교차한다. 나아가, 단일 연결 요소(732'")는 언급된 역선에 대해 대칭으로 배열되는 것이 바람직하다.

Claims (24)

  1. - EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에서 50 ㎚ 미만의 파장 범위 내의 광을 반사하는 고-정밀도 기하 형태의 제1 반사 표면을 갖는 본체를 포함하고,
    상기 본체는,
    - 제1 및 제2 비-반사 표면과;
    - 제1 비-반사 표면 상에 형성되는 단일 연결 영역으로서, 단일 연결 영역은 베어링 요소의 적어도 1개의 베어링 표면에 직접 또는 간접적으로 전체 광학 요소를 고정하는 적어도 1개의 고정 표면을 연결 영역 내부측에 갖는, 단일 연결 영역을 포함하고,
    - 제2 비-반사 표면은 제1 비-반사 표면 상에 형성된 단일 연결 영역과 상이하고, 제2 비-반사 표면은 단일 연결 영역을 적어도 부분적으로 포위하고,
    - 적어도 1개의 응력 완화 특징부가 본체 내로 또는 본체 상으로 형성되고, 응력 완화 특징부는 제2 비-반사 표면으로부터 제1 비-반사 표면을 적어도 부분적으로 분리하고,
    광학 요소의 무게 중심에 영향을 미치는 전체 광학 요소의 중력의 역선은 단일 연결 영역과 교차하는
    반사 광학 요소.
  2. 제1항에 있어서, 응력 완화 특징부는 리세스 또는 곡면형 표면을 포함하는 반사 광학 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단일 연결 영역은 제1 반사 표면에 대향되는 본체의 측면 상에 배열되는 반사 광학 요소.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 비-반사 표면은 단일 연결 영역을 포위하는 반사 광학 요소.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 1개의 응력 완화 특징부는 제2 비-반사 표면으로부터 단일 연결 영역을 분리하는 반사 광학 요소.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반사 광학 요소는 소정 공간 위치에서 베어링 요소에 고정되는 반사 광학 요소.
  7. 제6항에 있어서, 단일 연결 영역은 평면 영역이고, 평면 영역은 역선에 직각으로 배열되는, 반사 광학 요소.
  8. 제6항에 있어서, 단일 연결 영역은 역선에 대해 대칭으로 배열되는 반사 광학 요소.
  9. 제6항에 있어서, 광학 요소는 베어링 요소에 견고하게 고정되는 반사 광학 요소.
  10. 제9항에 있어서, 광학 요소는 점착 결합 또는 금속 연속 결합 또는 형상 맞춤 결합에 의해 베어링 요소에 고정되는 반사 광학 요소.
  11. 제6항에 있어서, 적어도 1개의 고정 표면 그리고 적어도 1개의 베어링 표면은 결과적인 지지력으로써 소정 공간 위치에서 광학 요소를 고정하도록 서로에 대해 적어도 부분적으로 직접 또는 간접 접촉됨으로써, 전체 광학 요소의 무게 중심에 대해 모멘트를 발생시키지 않는, 반사 광학 요소.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 베어링 요소는 적어도 1개의 자유도에서 베어링 요소를 작동시키거나 또는 베어링 요소를 변형시키는 적어도 1개의 작동 장치를 포함하는 반사 광학 요소.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연결 영역은 본체에 제1 연결 요소로서 일체로 형성되는 반사 광학 요소.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 베어링 표면은 베어링 요소의 일부인 제2 연결 요소 상에 배열되는 반사 광학 요소.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광학 요소는 하나의 단일 요소로서 베어링 요소에 고정되는 반사 광학 요소.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 반사 표면은 적어도 1개의 방향을 따라 만곡되는 곡면형 표면을 포함하는 반사 광학 요소.
  17. 제13항에 있어서, 본체 또는 제1 연결 요소는 제2 반사 표면 또는 격자를 포함하는 반사 광학 요소.
  18. 제14항에 있어서, 베어링 요소 또는 제2 연결 요소는 제3 반사 표면 또는 격자를 포함하는 반사 광학 요소.
  19. - EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에서 50 ㎚ 미만의 파장 범위 내의 광을 반사하는 고-정밀도 기하 형태의 제1 반사 표면을 갖는 본체를 포함하고,
    상기 본체는,
    - 제1 비-반사 표면과;
    - 제1 비-반사 표면 상에 형성되는 단일 연결 영역으로서, 단일 연결 영역은 베어링 요소의 적어도 1개의 베어링 표면에 직접 또는 간접적으로 전체 광학 요소를 고정하는 적어도 1개의 고정 표면을 연결 영역 내부측에 갖는, 단일 연결 영역을 포함하고,
    - 적어도 1개의 응력 완화 특징부가 본체 내로 형성되고, 응력 완화 특징부는 제1 반사 표면으로부터 제1 비-반사 표면을 적어도 부분적으로 분리하고,
    광학 요소의 무게 중심에 영향을 미치는 전체 광학 요소의 중력의 역선은 단일 연결 영역과 교차하는
    반사 광학 요소.
  20. EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에 있어서, 기판 상의 이미지 필드 상으로 구조화 오브젝트 상의 오브젝트 필드를 투영하는 투영 렌즈를 포함하고, 이미지 필드측 상의 투영 렌즈의 개구수는 0.26 내지 0.40의 범위 내에 또는 0.30 내지 0.70의 범위 내에 있고, 투영 렌즈는 300 ㎜ 내지 500 ㎜의 범위 내의 또는 300 ㎜ 내지 800 ㎜의 범위 내의 유효 반사 표면 치수를 갖고, 제1항에 따른 반사 광학 요소인 적어도 1개의 미러를 포함하는, EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 300 ㎜ 내지 800 ㎜의 범위 내의 표면 치수를 갖는 미러는 지지 구조물에 수동적으로 장착되는 EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템.
  22. 삭제
  23. - EUV-리소그래픽 투영 노광 시스템에서 50 ㎚ 미만의 파장 범위 내의 광을 반사하는 고-정밀도 기하 형태의 제1 반사 표면을 갖는 본체를 포함하고,
    상기 본체는,
    - 제1 및 제2 비-반사 표면과;
    - 본체 상에 형성되고, 베어링 요소를 연결하고, 제1 비-반사 표면을 형성하는, 단일 연결 요소를 포함하고,
    - 제2 비-반사 표면은 제1 비-반사 표면과 상이하고,
    - 제2 비-반사 표면은 단일 연결 요소를 적어도 부분적으로 포위하고,
    상기 본체는,
    - 본체 내로 또는 본체 상으로 형성되는 적어도 1개의 응력 완화 특징부로서, 응력 완화 특징부는 제2 비-반사 표면으로부터 제1 비-반사 표면을 적어도 부분적으로 분리하는, 적어도 1개의 응력 완화 특징부를 더 포함하고,
    광학 요소의 무게 중심에 영향을 미치는 전체 광학 요소의 중력의 역선은 단일 연결 영역과 교차하는
    반사 광학 요소.
  24. 제23항에 있어서, 본체, 연결 요소 및 베어링 요소는 하나의 단일 편으로부터 제조되는 반사 광학 요소.
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