KR101693950B1 - 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈 - Google Patents

마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈 Download PDF

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Abstract

마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈는 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면(46, 48)과 두 광학 표면(46, 48) 사이에서 연장되는 원주 방향 림 표면(50)을 구비하는 굴절 광학 소자(44; 44a, 44b)를 포함하는 파면 보정 장치(42)를 포함한다. 제1 및 제2 광학계(OS1, OS2)가 제1 및 제2 가열 광(HL1, HL2)의 적어도 일부분이 굴절 광학 소자(44; 44a, 44b)에 들어가도록 상기 제1 및 제2 가열 광을 림 표면(50)의 상이한 부분으로 지향시키도록 구성된다. 가열 광(HL1, HL2)의 부분적인 흡수에 의해 유발되는 온도 분포는 파면 오차를 보정하는 굴절률 분포를 굴절 광학 소자(44; 44a, 44b) 내부에 생성한다. 적어도 제1 광학계(OS1)는 초점 영역(56)으로부터 나오는 제1 가열 광이 림 표면(50)에 입사하도록 제1 가열 광을 초점 영역(56)에 집속시키는 집속 광학 소자(55)를 포함한다.

Description

마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈{PROJECTION OBJECTIVE OF A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 일반적으로 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈에 관한 것으로, 특히 투영 광과는 별개의 가열 광이 굴절 광학 소자의 림 표면을 향해 지향되는 파면 보정 장치를 포함하는 그러한 대물 렌즈에 관한 것이다.
마이크로리소그래피(포토리소그래피 또는 간단히 리소그래피로도 불리움)는 집적 회로, 액정 디스플레이 및 다른 미세구조화된 장치의 제조를 위한 기술이다. 마이크로리소그래피 공정은 에칭 공정과 함께 기판, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 상에 형성되어 있는 박막 스택 내에 특징부를 패턴화하기 위해 사용된다. 제조의 각각의 층에서, 웨이퍼가 우선 심자외선(DUV), 진공 자외선(VUV) 또는 극자외선(EUV) 광과 같은 방사선에 민감한 재료인 포토레지스트로 코팅된다. 이어서, 상부에 포토레지스트를 갖춘 웨이퍼가 투영 노광 장치 내에서 마스크를 통해 투영 광에 노광된다. 마스크는 포토레지스트 상에 투영될 회로 패턴을 포함한다. 노광 후, 포토레지스트가 현상되어 마스크 내에 포함된 회로 패턴에 해당하는 이미지를 생성한다. 이어서, 에칭 공정이 회로 패턴을 웨이퍼 상의 박막 스택 내로 전사한다. 마지막으로, 포토레지스트가 제거된다. 상이한 마스크를 갖고서 이러한 공정을 반복함으로써 다층 미세구조화된 구성요소가 생성된다.
투영 노광 장치는 전형적으로 조명 시스템, 마스크를 정렬시키기 위한 마스크 정렬 스테이지, 투영 대물 렌즈, 및 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼를 정렬시키기 위한 웨이퍼 정렬 스테이지를 포함한다. 조명 시스템은 예를 들어 직사각형 슬릿 또는 좁은 링 세그먼트의 형상을 가질 수 있는 마스크 상의 필드를 조명한다.
현재의 투영 노광 장치에서, 2가지 상이한 유형의 장치가 구별될 수 있다. 한가지 유형에서, 웨이퍼 상의 각각의 목표 부분이 전체 마스크 패턴을 모두 함께 목표 부분 상에 노광시킴으로써 조사되며; 그러한 장치는 흔히 웨이퍼 스텝퍼(wafer stepper)로 지칭된다. 흔히 스텝 앤드 스캔(step-and-scan) 장치 또는 간단히 스캐너로 지칭되는 다른 유형의 장치에서, 마스크 패턴을 주어진 기준 방향으로 투영 광 빔 하에서 점진적으로 스캐닝함과 동시에 기판을 이 방향에 평행하거나 역평행하게 스캐닝함으로써 각각의 목표 부분이 조사된다. 웨이퍼의 속도와 마스크의 속도의 비율은 투영 렌즈의 배율 β와 동일하다. 배율에 대한 전형적인 값은 β = ±1/4이다.
용어 "마스크"(또는 레티클)는 패터닝 수단으로 광범위하게 해석되도록 의도되는 것이 이해되어야 한다. 흔히 사용되는 마스크는 투과 또는 반사 패턴을 포함하고, 예를 들어 바이너리(binary), 교번 위상-반전(alternating phase-shift), 감쇠 위상-반전(attenuated phase-shift) 또는 다양한 하이브리드 마스크 타입일 수 있다.
투영 노광 장치의 개발의 한가지 본질적인 목적은 더욱더 작은 치수를 갖는 구조체를 웨이퍼 상에 리소그래피로 생성할 수 있게 하는 것이다. 작은 구조체는 높은 집적 밀도로 이어지며, 이는 일반적으로 그러한 장치의 도움으로 제조되는 미세구조화된 구성요소의 성능에 유리한 영향을 준다. 또한, 단일 웨이퍼 상에 생성될 수 있는 장치가 많아질수록, 장치의 처리량이 많아진다.
생성될 수 있는 구조체의 크기는 사용되는 투영 대물 렌즈의 분해능에 주로 의존한다. 투영 대물 렌즈의 분해능이 투영 광의 파장에 반비례하기 때문에, 분해능을 증가시키는 한가지 방식은 더욱더 짧은 파장을 갖는 투영 광을 사용하는 것이다. 현재 사용되는 최단 파장은 248 nm, 193 nm 또는 157 nm이며, 따라서 심자외선 또는 진공 자외선 스펙트럼 범위 내에 놓인다. 또한, 약 13 nm의 파장을 갖는 EUV 광을 사용하는 장치가 한편으로는 구매가능하다. 미래의 장치는 아마도 6.9 nm만큼 낮은 파장을 갖는 EUV 광을 사용할 것이다.
분해능을 증가시키는 다른 방식은 높은 굴절률을 갖는 침액(immersion liquid)을 투영 대물 렌즈의 이미지 측의 마지막 렌즈와 노광될 포토레지스트 또는 감광성 표면 사이에 남아 있는 액침 인터스페이스(immersion interspace) 내로 도입하는 아이디어에 기초한다. 액침 작동을 위해 설계되는 그리고 따라서 액침 대물 렌즈로도 지칭되는 투영 대물 렌즈가 1 초과의, 예를 들어 1.3 또는 훨씬 더 큰 개구수를 달성할 수 있다.
이미지 오차(즉, 수차)의 보정이 매우 높은 분해능을 갖는 투명 대물 렌즈에 더욱더 중요해지고 있다. 상이한 유형의 이미지 오차는 보통 상이한 보정 조치를 필요로 한다.
회전 대칭 이미지 오차의 보정은 비교적 수월하다. 투영 대물 렌즈의 출사 동공 내의 파면 오차가 회전 대칭인 경우에 이미지 오차가 회전 대칭인 것으로 언급된다. 용어 파면 오차는 이상적인 무수차 파로부터 파의 편차를 지칭한다. 회전 대칭 이미지 오차는 예를 들어 개별 광학 소자를 광축을 따라 이동시킴으로써 적어도 부분적으로 보정될 수 있다.
회전 대칭이 아닌 이미지 오차의 보정은 더욱 어렵다. 그러한 이미지 오차는 예를 들어 렌즈와 다른 광학 소자가 회전 비대칭적으로 가열되기 때문에 발생한다. 이러한 유형의 하나의 이미지 오차가 비점수차이다.
회전 비대칭 이미지 오차의 주된 원인은 전형적으로 스캐너 유형의 투영 노광 장치에서 직면하는 바와 같이, 마스크의 회전 비대칭, 특히 슬릿형 조명이다. 슬릿형 조명된 필드는 필드 평면 부근에 배치되는 광학 소자의 불균일한 가열을 초래한다. 이러한 가열은 광학 소자의 변형을 유발하고, 굴절 유형의 렌즈 및 다른 요소의 경우에 그 굴절률의 변화를 유발한다. 굴절 광학 소자의 재료가 높은 에너지의 투영 광에 반복하여 노광되면, 또한 영구적인 재료 변화가 관찰된다. 예를 들어, 투영 광에 노광된 재료의 압밀(compaction)이 때때로 발생하며, 이러한 압밀은 굴절률의 국소적인 그리고 영구적인 변화를 유발한다. 미러의 경우에, 반사 다층 코팅이 높은 국소 광 세기에 의해 손상될 수 있어, 반사율이 국소적으로 변화된다.
이러한 열 유발 변형, 굴절률 변화 및 코팅 손상은 광학 소자의 광학 특성을 변화시켜 이미지 오차를 초래한다. 열 유발 이미지 오차는 때때로 2중 대칭(twofold symmetry)을 갖는다. 그러나, 다른 대칭, 예를 들어 3중 또는 5중 대칭을 갖는 이미지 오차도 또한 투영 대물 렌즈에서 자주 관찰된다.
회전 비대칭 이미지 오차의 다른 주된 원인은 조명 시스템의 동공 평면이 회전 비대칭 방식으로 조명되는 일정 비대칭 조명 세팅이다. 그러한 세팅에 대한 중요한 예는 단지 2개의 극만이 동공 평면 내에서 조명되는 쌍극자 세팅이다. 그러한 쌍극자 세팅의 경우에, 또한 투영 대물 렌즈 내의 동공 평면이 2개의 강하게 조명된 영역을 포함한다. 그 결과, 그러한 대물 렌즈 동공 평면 내에 또는 그것 부근에 배치되는 렌즈 또는 미러가 회전 비대칭 세기 분포에 노출되어 회전 비대칭 이미지 오차를 초래한다. 또한 4극자 세팅도 쌍극자 세팅보다 적기는 하지만 흔히 회전 비대칭 이미지 오차를 초래한다.
회전 비대칭 이미지 오차를 보정하기 위해, US 6,338,823 B1은 렌즈의 외주를 따라 분포되는 복수의 액추에이터의 도움으로 선택적으로 변형될 수 있는 렌즈를 제시한다. 렌즈의 변형은 열 유발 이미지 오차가 적어도 부분적으로 보정되도록 결정된다. 더욱 복잡한 유형의 그러한 보정 장치가 US 2010/0128367 A1에 개시된다.
US 7,830,611 B2는 유사한 보정 장치를 개시한다. 이 장치에서, 변형가능한 판의 하나의 표면이 굴절률 정합된 액체와 접촉한다. 판이 변형되면, 액체에 인접한 표면의 변형은 사실상 광학 효과를 갖지 않는다. 따라서, 이 장치는 둘이 아닌 단지 하나의 광학 표면의 변형으로부터 보정 기여를 얻는 것을 가능하게 한다. 따라서, 두 표면이 동시에 변형되는 경우에 관찰되는 바와 같은 보정 효과의 부분적인 상쇄(compensation)가 방지된다.
그러나, 액추에이터의 도움에 의한 광학 소자의 변형은 또한 몇몇 단점을 갖는다. 액추에이터가 판 또는 렌즈의 외주에 배치되면, 액추에이터의 도움으로 단지 제한된 변형만을 생성할 수 있다. 이는 액추에이터의 개수와 또한 배열 둘 모두가 고정된다는 사실에 기인한다. 특히, Z10, Z36, Z40 또는 Z64와 같은 고차 제르니케 다항식(Zernike polynomial)에 의해 표현될 수 있는 변형을 생성하는 것이 보통 어렵거나 심지어 불가능하다. 전술된 US 7,830,611 B2는 또한 투명 액추에이터를 광학 소자의 광학 표면상에 직접 적용하는 것을 제시한다. 그러나, 투명 액추에이터에 의해 초래되는 산란 손실을 낮게 유지시키는 것이 어렵다.
US 2010/0201958 A1 및 US 2009/0257032 A1은 액체 층에 서로 분리되는 2개의 투명 광학 소자를 또한 포함하는 보정 장치를 개시한다. 그러나, 전술된 US 7,830,611 B2에 기재된 장치와는 대조적으로, 광학 소자를 통해 전파하는 광의 파면 보정이 광학 소자를 변형시킴으로써가 아니라 그 굴절률을 국소적으로 변화시킴으로써 이루어진다. 이를 위해, 전체 표면에 걸쳐 연장되는 가열 스트립이 하나의 광학 소자에 제공될 수 있다. 액체는 광학 소자의 평균 온도가 일정하게 유지되는 것을 보장한다. 심지어 고차 파면 오차도 매우 양호하게 보정될 수 있긴 하지만, 이 장치는 복잡한 구조를 가지며, 따라서 고가이다.
미공개된 국제 특허 출원 PCT/EP2010/001900은 출구 구멍으로부터 나오는 복수의 유체 유동이 투영 노광 장치의 작동 중 투영 광이 그것을 통해 전파하는 공간으로 들어가는 보정 장치를 개시한다. 온도 컨트롤러가 각각의 유체 유동에 대해 개별적으로 유체 유동의 온도를 설정한다. 온도 분포는 온도 분포에 의해 유발되는 광로 길이 차이가 파면 오차를 보정하도록 결정된다.
열 유발 오차를 처리하기 위한 다른 그리고 때때로 보다 간단한 접근법은 복수의 광학 소자에 생성되어 있는 오차를 보정하는 것이 아니라, 전체적으로 그러한 오차가 발생하는 것을 회피하는 것이다. 이는 보통 그 온도 분포가 적어도 실질적으로 대칭이 되도록 광학 소자의 국소적인 선택적 가열 또는 냉각을 수반한다. 회전 대칭 유형의 임의의 잔류 열 유발 이미지 오차는 이어서 더욱 수월한 조치에 의해, 예를 들어 광학 소자를 광축을 따라 변위시킴으로써 보정될 수 있다.
광학 소자의 추가의 가열 또는 냉각은 예를 들어 US 6,781,668 B2로부터 알려진 바와 같이 고온 또는 저온 가스를 소자를 향해 지향시킴으로써 달성될 수 있다. 그러나, 가스 유동으로 광학 소자의 온도 분포를 정확하게 제어하는 것이 어렵다.
따라서, 광학 소자 상의 또는 그것 내의 적어도 실질적인 회전 대칭 온도 분포를 달성하기 위해 광학 소자의 선택된 부분 상으로 광 빔을 지향시키는 것이 제시되었다. 보통, 광 빔은 투영 광의 파장과는 상이한 파장을 갖는 방사선을 방출하는 별개의 광원에 의해 생성된다. 이러한 추가의 광원의 파장은 보정 광이 포토레지스트의 노광에 기여하지 않지만 여전히 광학 소자 또는 그것 상에 적용된 층에 의해 적어도 부분적으로 흡수되도록 결정된다.
EP 823 662 A2는 투영 광에 의해 조명되는 (보통 슬릿-형성된) 필드를 둘러싸는 마스크의 부분을 조명하는 2개의 추가 광원이 제공되는 이러한 유형의 보정 시스템을 기재한다. 따라서, 필드 평면 부근의 모든 광학 소자는 광학 소자를 거의 회전 대칭 방식으로 가열하는 3개의 상이한 광 빔을 받는다. 다른 실시예에서, 추가의 보정 광이 동공 평면 내에서 또는 그것 부근에서 투영 노광 장치의 조명 시스템 내에 결합된다. 조명 세팅에 따라, 투영 작업 중 동공 평면의 중심이 흔히 조명되지 않기 때문에, 이러한 중심에 결합된 광이 투영 대물 렌즈 내의 동공 평면 내에 또는 그것에 근접하여 배치되는 광학 소자의 더욱 균질한 조명에 기여한다.
US 7,817,249 B2는 가열 광을 2개의 대향 렌즈 표면의 선택된 부분 상으로 동시에 지향시키는 장치를 개시한다. 일 실시예에서, 가열 광원에 의해 생성되는 가열 광이 공간 광 변조기에 의해 8개의 광섬유에 분배된다. 각각의 광섬유와 관련되는 집속 광학계가 광섬유에 의해 방출되는 가열 광을 렌즈 표면의 선택된 부분을 향해 지향시킨다.
US 2005/0018269 A1은 가열될 부분에 걸쳐 스캐닝하는 광선을 사용하여 선택된 광학 소자의 일정 부분을 가열하는 것을 가능하게 하는 유사한 보정 장치를 기재한다. 이 장치는 또한 투영 대물 렌즈 내에 배치될 수 있고, 거의 완전한 회전 대칭 온도 분포가 달성될 수 있도록 온도를 매우 선택적으로 증가시키는 것을 가능하게 한다.
보정 장치가 투영 대물 렌즈 내부에 배치되면 그 광학 소자로의 접근이 흔히 제한되며, 가열 광을 광학 소자 상의 모든 점으로 지향시키는 것이 가능하다 하더라도, 가열 광은 흔히 매우 큰 입사각으로 광학 표면에 입사한다. 그 결과, 광 에너지의 상당 부분이 표면에서 반사되고, 소자의 가열에 기여할 수 없다.
전술된 US 2005/0018269 A1에 기재된 일 실시예에서, 이 문제는 보정 광이 가열되어야 하는 광학 소자에 입사하기 전에 보정 광이 상당히 흡수됨이 없이 복수의 광학 소자를 통과한다는 점에서 해소된다. 이는 한편으로는 보정 광 및 다른 한편으로는 투영 광에 대해 상이한 흡수 계수를 갖는 광학 소자를 위한 재료를 선택함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 광학 표면에 입사하기 전에 복수의 다른 렌즈를 통과하는 스캐닝 광선으로 광학 표면 상의 관심있는 모든 점에 도달하는 것이 여전히 어렵다.
US 2010/0231883 A1은 기준 표면 내에 보정 광의 세기 분포를 생성하는 2차 조명 시스템을 포함하는 보정 장치를 제공함으로써 이 문제를 극복한다. 이 기준 표면은 굴절 광학 소자가 배치되는 평면 상에 투명 대물 렌즈의 적어도 일부분을 사용하여 이미지 형성된다. 보정 광 및 투영 광 둘 모두가 통과하는 모든 렌즈가 굴절 광학 소자의 재료보다 보정 광에 대한 더욱 낮은 흡수 계수를 갖는 렌즈 재료로 제조된다.
US 6,504,597 B2는 가열 광이 선택된 광학 소자 내에 그 주연 림 표면을 통해, 즉 원주 방향으로 결합되는 보정 장치를 제시한다. 단일 광원에 의해 생성되는 가열 광을 광학 소자의 주연부를 따라 분포되는 다양한 위치로 지향시키기 위해 광섬유가 사용될 수 있다. 또한, 이 장치가 광학 소자의 온도 분포를 균질화시키기 위해서뿐만 아니라 다른 광학 소자에 초래되는 파면 오차를 보정하기 위해서도 사용될 수 있는 것이 언급된다. 이 장치가 매우 조밀하게 적층되는 광학 소자도 또한 가열하는 것을 가능하게 하긴 하지만, 그것은 단지 비교적 조대한 온도 분포를 생성할 수 있을 뿐이다. 더욱 복잡한 온도 분포가 획득될 수 없는데, 왜냐하면 단지 매우 적은 수의 강하게 발산하는 가열 광 빔만이 광학 소자 내에 결합될 수 있기 때문이다.
따라서, 고차 파면 오차도 또한 보정할 수 있는, 그러나 그럼에도 불구하고 간단한 구성을 갖는 보정 장치가 필요하다. 또한, 투영 광이 통과하는 영역에 배치되는 요소(예컨대, 액체를 위한 채널, 전기 배선 또는 액추에이터)와 관련되는 산란 및 다른 문제가 회피되어야 한다.
본 발명에 따르면, 이 과제는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서, 투영 광을 사용하여 마스크를 감광 표면상에 이미지 형성하도록 구성되는 투영 대물 렌즈에 의해 달성된다. 투영 대물 렌즈는 마스크가 감광 표면상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면을 구비하는 굴절 광학 소자를 포함하는 파면 보정 장치를 포함한다. 굴절 광학 소자는 또한 두 광학 표면 사이에서 연장되는 원주 방향 림 표면을 구비한다. 보정 장치는 또한 제1 가열 광의 적어도 일부분이 굴절 광학 소자에 들어가도록 제1 가열 광을 림 표면의 제1 부분으로 지향시키도록 구성되는 제1 광학계와, 제2 가열 광의 적어도 일부분이 굴절 광학 소자에 들어가도록 제2 가열 광을 제1 부분과는 별개인, 림 표면의 제2 부분으로 지향시키도록 구성되는 제2 광학계를 포함한다. 제1 및 제2 가열 광의 부분적인 흡수에 의해 유발되는 온도 분포는 파면 오차를 변화시키는, 특히 보정하는 굴절률 분포를 굴절 광학 소자 내부에 생성한다. 적어도 제1 광학계는 초점 영역으로부터 나오는 제1 가열 광이 림 표면의 제1 부분에 입사하도록 제1 가열 광을 초점 영역에 집속시키도록 구성되는 집속 광학 소자를 포함한다.
본 발명이 굴절 광학 소자 내부에 온도 분포를 생성하기 위해 전기 와이어 또는 액체가 아닌 가열 광을 사용하기 때문에, 굴절 광학 소자는 굴절 광학 소자를 통한 투영 광의 전파를 방해할 수 있는 어떠한 요소 없이 유지된다. 가열 광이 굴절 광학 소자의 원주 방향 림 표면을 통해 굴절 광학 소자 내에 결합되기 때문에, 작은 입사각을 달성하는 것과 가열 광의 대부분이 굴절 광학 소자에 들어갈 수 있도록 림 표면에 특수 반사 방지 코팅을 적용하는 것이 가능하다.
복잡한 굴절률 분포도 또한 생성할 수 있게 하기 위해, 그 세기(적어도 시간 평균으로)가 개별적으로 조절될 수 있는 다수의 가열 광 빔을 제공하는 것이 필요하다. 개별 가열 광 빔의 개수가 많아질수록, 굴절 광학 소자 내에서 내부 반사되거나 산란되는 가열 광이 다시 광원으로 되돌아갈 수 있는 가능성이 커진다. 그러나, 방출된 광이 다시 광원으로 반사되면, 많은 적합한 유형의 광원, 예를 들어 레이저, 레이저 다이오드 또는 LED의 작동과 안정성이 상당히 훼손된다. 이는 심지어 손상 또는 그 완전한 고장을 초래할 수 있다.
방출된 가열 광의 상당 부분이 광원으로 반사되는 것을 방지하기 위해, 본 발명에 따른 보정 장치는 굴절 광학 소자에 들어가는 가열 광이 초점 영역으로부터 나오도록 집속 광학 소자를 제공한다. 이는 초점 영역을 통과하는 광만이 다시 광원으로 되돌아가도록 허용되는 것을 보장한다. 산란되거나 내부 반사된 가열 광이 보통 그것이 초점 영역을 통과하도록 굴절 광학 소자를 떠날 수 없기 때문에, 광원이 반사된 가열 광으로부터 매우 효과적으로 보호된다.
초점 영역의 제공은 명확하게 한정된 광학 특성을 갖는 점 또는 선 광원을 효과적으로 생성한다. 이들 효과적인 광원은 보정 장치 및 투영 대물 렌즈에 요구되는 체적이 작게 유지될 수 있도록 굴절 광학 소자에 매우 근접하게 배치될 수 있다. 또한, 그러한 점 또는 선 광원으로부터 나오는 가열 광은 가열 광 빔의 팬(fan)을 생성한다. 2개, 3개 또는 조금 더 많은 그러한 팬이 굴절 광학 소자 내에서 중첩하면, 가열 광 빔에 의한 굴절 광학 소자의 중심 부분의 매우 우수한 포괄성(coverage)이 달성될 수 있다.
원래 발산하는 팬이 실린더형 림 표면에 의해 시준되면, 또는 보다 일반적으로 적어도 림 표면의 제1 부분이 굴절 광학 소자가 배치되는 위치에서 투영 대물 렌즈의 광축에 수직한 평면 내에서 볼록하면, 우수한 포괄성이 또한 달성된다. 심지어 적어도 제1 가열 광이 그것이 굴절 광학 소자에 들어간 후 시준된 광으로서 굴절 광학 소자를 통해 전파되는 것이 달성될 수 있다. 이는 그것이 굴절 광학 소자의 중심 부분에서의 가열 광 빔의 균질한 포괄성을 보장하기 때문에 흔히 유리하다.
반사되거나 산란된 가열 광으로부터 광원의 보호는 적어도 제1 광학계가 초점 영역이 위치되는 구멍을 갖춘 블라인드를 포함하면 더욱 개선될 수 있다. 이때, 그것은 반사되거나 산란된 가열 광을 방해하는 집속 요소(또는 엄밀히 말하면 그 림 또는 마운트)가 아니라 블라인드이다.
적어도 제1 가열 광이 들어가는 림 표면의 제1 부분은 이 부분과 교차하는 그리고 굴절 광학 소자가 배치되는 위치에서 투영 대물 렌즈의 광축을 포함하는 평면 내에서 만곡될 수 있다. 이때, 림 표면은 예를 들어 그 평면 내에서 가열 광을 시준하기 위해 사용될 수 있는 광학적 배율을 그 평면 내에서 갖는다. 특히, 림 표면은 환형(toroidal) 형상을 포함할 수 있으며; 그러한 경우에 굴절 광학 소자는 예를 들어 배럴(barrel)의 형상을 가질 수 있다. 림 표면은 또한 굴절 광학 소자의 직사각형 또는 다각형 단면을 생성하는 복수의 평탄한 표면으로부터 구성될 수 있다.
굴절 광학 소자의 광학 표면은 평면이고 서로 평행할 수 있다. 그러한 경우에, 굴절 광학 소자는 판이다. 굴절 광학 소자가 1개 또는 2개의 만곡된 광학 표면을 구비하면, 그것은 또한 투영 광에 대해서도 광학적 배율을 갖는다.
보정 장치는 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원과 광원에 의해 방출되는 가열 광을 제1 가열 광 및 제2 가열 광으로 분할하는 빔 분할기를 포함할 수 있다. 바꾸어 말하면, 가열 광을 굴절 광학 소자의 림 표면을 향해 지향시키기 위해 사용되는 하나 초과의 광학계에 가열 광을 공급하기 위해 단일 광원이 사용된다. 그러한 실시예에서 광원으로서 레이저가 사용될 수 있다.
제1, 제2 및 임의의 또 다른 광학계에 개별 광원을 제공하는 것도 또한 고려된다. 이때, 제1 광학계는 제1 가열 광을 생성하도록 구성되는 단일 제1 광원을 포함하고, 제2 광학계는 제2 가열 광을 생성하도록 구성되는 단일 제2 광원을 포함한다.
광학계가 그 자체의 광원을 구비하든 공통 광원을 공유하든 관계없이, 적어도 제1 광학계가 공간 광 변조기를 포함하고, 이러한 공간 광 변조기가 그 세기가 공간 광 변조기에 의해 개별적으로 변화될 수 있는 복수의 제1 가열 광 빔을 생성하기 위해 공간 분해 방식으로 제1 가열 광의 세기를 변화시키도록(바람직하게는 연속적으로) 구성되면 유리하다. 제1 가열 광을 복수의 제1 가열 광 빔으로 분할함으로써, 광학계의 개수와 동일한 다수의 광 빔을 생성하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 이러한 개수를 상당히 배가시키는 것도 또한 가능하다. 예를 들어, 공간 광 변조기가 10개 또는 100개 또는 심지어 1000개의 개별 가열 광 빔을 생성하면, 3개의 광학계를 포함하는 보정 장치는 다양한 방향을 따라 굴절 광학 소자를 통과하는 각각 30개, 300개 또는 3000개의 개별 가열 광 빔을 생성할 수 있다. 그렇게 되면, 매우 복잡한 굴절률 분포도 또한 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 공간 광 변조기는 빔 편향 요소의 어레이를 포함하며, 여기에서 각각의 빔 편향 요소는 입사 제1 가열 광을 제어 신호에 응하여 가변적인 편향 각도만큼 편향시키도록 구성된다. 그러한 빔 편향 요소는 경사가능 마이크로미러에 의해 또는 광-음향 효과를 활용하는 투과 요소에 의해 형성될 수 있다.
다른 실시예에서, 공간 광 변조기는 그 크기 및/또는 투과율이 제어 신호에 응하여 개별적으로 변화될 수 있는 복수의 구멍을 갖춘 가변 블라인드를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 공간 광 변조기는 반사 표면과 반사 표면의 공간 배향을 변화시키도록 구성되는 구동 장치를 포함한다. 그러한 경우에, 복수의 제1 가열 광 빔은 동시에 생성되는 것이 아니라, 일종의 스캐닝 배열로 연속적으로 생성된다.
단일 광원 및 공간 광 변조기를 제공하는 대신에, 복수의 제1 광원을 포함하는 제1 광학계를 구비하는 것도 또한 가능하며, 여기에서 각각의 제1 광원은 제1 가열 광 빔을 생성하도록 구성된다.
적어도 하나의 제1 광원은 개별적으로 변화될 수 있는 세기를 갖는 LED일 수 있다.
적어도 하나의 제1 광원은 레이저 다이오드일 수 있다. 이때, 제1 광학계는 제1 광원에 의해 방출되는 제1 가열 광 빔의 세기를 개별적으로 변화시키도록 구성되는 광 변조기를 포함할 수 있다.
적어도 제1 광학계는 제1 가열 광이 반사 광학 소자를 횡단한 후 그것을 반사하는 반사 표면을 포함할 수 있다. 반사 표면은 림 표면에 도포되는 다층 코팅, 굴절 광학 소자로부터 거리를 두고 배치되는 기판에 도포되는 다층 코팅, 또는 프리즘의 표면에 의해 형성될 수 있다. 가열 광을 다시 굴절 광학 소자로 지향시킴으로써, 광 손실을 감소시켜 장치의 효율을 증가시키는 것이 가능하다.
반사 표면에서 반사된 가열 광이 다시 광원으로 되돌아가는 것을 방지하기 위해, 반사 표면은 반사된 광의 방향이 입사광의 방향과 상이하도록 배치될 수 있다. 이는 예를 들어 만곡된 반사 표면 또는 가열 광이 평탄한 반사 표면에 수직하게 입사하지 않도록 약간 경사지는 평탄한 표면을 사용함으로써 달성될 수 있다.
반사된 광의 방향은 입사광의 방향과 매우 작은 각도, 예를 들어 0.05° 내지 5°의 각도만큼 상이할 수 있다.
제1 광학계는 집속 광학 소자가 굴절 광학 소자의 림 표면보다 완전히 위에 또는 그것보다 완전히 아래에 배치되도록 제1 가열 광을 편향시키도록 구성되는 빔 편향 요소를 포함할 수 있다. 이는 가열 광이 광 편향 요소에 들어갈 때 그것이 전파되는 평면이 그것이 굴절 광학 소자를 통해 전파되는 평면에 평행함을 의미할 수 있다. 예를 들어, 빔 편향 요소는 광축에 대해 45°의 각도를 형성하는 경사 표면을 갖춘 프리즘에 의해 형성될 수 있다. 굴절 광학 소자의 림 표면이 45°의 원추각을 갖는 원추형이면, 가열 광의 전파 경로는 내부 전반사를 이용하여 90°만큼 2회 폴딩될 수 있어, 전파 경로의 축방향 변위가 달성된다.
집속 요소 및 굴절 광학 소자 둘 모두는 굴절 광학 소자가 배치되는 위치에서 투영 대물 렌즈의 광축에 수직한 평면 내에서 정렌즈, 특히 실린더형 렌즈의 광학 효과를 가질 수 있다. 따라서, 굴절 광학 소자는 두 광학계, 즉 투영 광이 통과하는 투영 대물 렌즈 및 가열 광이 통과하는 보정 장치의 일부이다.
그러한 경우에, 집속 요소의 체적은 굴절 광학 소자의 체적보다 훨씬 작을 수 있으며, 예를 들어 그것보다 적어도 100배, 바람직하게는 적어도 300배 작을 수 있다.
제1 가열 광은 제1 평면 내에서 전파될 수 있고, 제2 가열 광은 제2 평면 내에서 전파될 수 있으며, 여기에서 제1 평면과 제2 평면은 서로 동일하거나 평행할 수 있다. 이들 평면의 다른 배열, 예를 들어 평면이 교차하거나 교차하지 않을 수 있는 경사 배열도 또한 가능하다.
집속 광학 소자가 초점력(focusing power)을 단지 한 방향으로만 갖는지 두 직교 방향으로 갖는지에 따라, 초점 영역은 각각 초점 또는 초선(focal line)일 것이다. 집속 요소가 단지 한 방향을 따라 초점력을 가지면, 그것은 실린더형 렌즈 또는 실린더형 미러에 의해 형성될 수 있다.
일반적으로, 제1 가열 광과 제2 가열 광은 투영 광보다 굴절 광학 소자 내에 더욱 많이 흡수되어야 한다. 그렇게 되어야만, 에너지의 상당량이 굴절 광학 소자 내에 흡수되어 원하는 온도 분포를 달성할 것이다.
예를 들어, 제1 가열 광과 제2 가열 광은 0.7 ㎛ 내지 3 ㎛의 중심 파장을 가질 수 있고, 투영 광은 150 ㎚ 내지 500 ㎚의 중심 파장을 가질 수 있다. 상당량의 OH 분자를 함유하는 광학 유리가 굴절 광학 소자에 사용되면, 그러한 제1 및 제2 가열 광은 투영 광보다 훨씬 더 많이 흡수될 것이다. 이는 특히 제1 가열 광 및 제2 가열 광이 1.3 ㎛ 내지 1.5 ㎛ 또는 2.0 ㎛ 내지 2.3 ㎛ 또는 2.6 ㎛ 내지 2.8 ㎛의 중심 파장을 갖는 경우에 해당된다. 그러한 경우에, 굴절 광학 소자는 OH 분자를 50 ppm 내지 500 ppm, 바람직하게는 90 ppm 내지 150 ppm의 농도로 함유하는 광학 유리를 포함할 수 있다.
OH 분자의 국소 밀도는 투영 광에 대한, 특히 193 nm 또는 248 nm의 파장을 갖는 광에 대한 광학 유리의 굴절률과 직접 상관된다. OH 분자의 밀도가 충분히 균질하지 않으면, 제1 및 제2 가열 광의 세기가 결정될 때 그것의 변동이 고려될 수 있다.
일반적으로, 제1 가열 광과 제2 가열 광은 상이한 중심 파장을 가질 수 있지만, 흔히 동일한 중심 파장을 갖는 제1 및 제2 가열 광을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
제1 및 제2 가열 광의 부분적인 흡수에 의해 굴절 광학 소자 내부에 생성되는 굴절률 분포는 일반적으로 파면 오차가 적어도 부분적으로 보정되도록 결정될 것이다. 파면 오차의 보정은 보통 파면 오차를 표현하기 위해 사용되는 제르니케 계수(Zernike coefficient)의 라운드 제곱 평균(round square mean: RSM)이 감소됨을 의미한다. 그러나, 몇몇 경우에, RSM을 감소시키는 것이 아니라, 파면 오차가 투영 대물 렌즈 내에 제공되는 다른 조작기 또는 보정 수단에 의해 더욱 쉽게 보정될 수 있도록 파면 오차를 변화시키는 것이 더욱 현명할 수 있다. 그러한 파면 오차의 변화는 때때로 훨씬 더 큰 RSM을 유발할 수 있지만, 그것을 다른 수단에 의해 훨씬 더 감소시킬 수 있는 것을 활용할 수 있다. 예를 들어, 작은 RSM을 유발하는 매우 비대칭인 파면 오차가 보다 큰 RSM을 유발하는 회전 대칭 파면 오차로 변환될 수 있지만, 다른 조작기에 의해 쉽게 보정될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 광학계는 제1 가열 광 빔이 굴절 광학 소자를 떠난 후 그것들의 방사 조도 변화를 측정하도록 구성되는 제1 광 검출기를 포함한다. 유사하게, 제2 광학계는 제2 가열 광 빔이 굴절 광학 소자를 떠난 후 그것들의 방사 조도 변화를 측정하도록 구성되는 제2 광 검출기를 포함한다. 이는 제1 및 제2 가열 광 빔을 생성하는 광원의 올바른 기능을 모니터하는 것을 가능하게 한다.
그러한 경우에, 투영 대물 렌즈는 또한 제1 및 제2 검출기에 의해 측정되는 방사 조도 변화에 따라 제1 광학계 및 제2 광학계를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함할 수 있다. 이는 굴절 광학 소자 내부에 원하는 온도 분포를 더욱 정확하게 생성하는 것을 가능하게 한다.
다른 실시예에서, 적어도 제1 광학계는 투영 대물 렌즈 밖에 배치되는 제1 광원으로부터 제1 가열 광을 집속 광학 소자로 안내하도록 구성되는 광섬유를 포함한다. 이와 같이 제1 광원을 투영 대물 렌즈 밖에 배치하는 것은 그렇게 하면 투영 대물 렌즈를 분해할 필요없이 결함 있는 광원을 교체하는 것이 가능하기 때문에 유리하다.
또 다른 실시예에서, 보정 장치 투영 대물 렌즈는 굴절 광학 소자를 능동 냉각시키도록 구성되는 냉각 시스템을 포함한다. 이는 중립 열 평형을 유지시키는 것과 굴절 광학 소자 내부의 온도 분포를 신속하게 변화시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 대상은 또한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서, 투영 광을 사용하여 마스크를 감광 표면상에 이미지 형성하도록 구성되는 투영 대물 렌즈이다. 투영 대물 렌즈는 마스크가 감광 표면상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면을 구비하는 굴절 광학 소자를 포함하는 파면 보정 장치를 포함한다. 원주 방향 림 표면이 두 광학 표면 사이에서 연장된다. 파면 보정 장치는 또한 가열 광이 림 표면에 입사하도록 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원을 포함한다. 굴절 광학 소자와 광원에 의해 한정되는 체적부는 액체, 고체, 또는 겔 또는 페이스트와 같은 액체와 고체의 혼합물인 광학 매질에 의해 충전된다. 바람직하게는, 광학 매질은 굴절 광학 소자와 유사한 굴절률을 갖는다. 특히, 광학 매질과 굴절 광학 소자의 굴절률 비율은 22 ℃에서 0.80 내지 1.1일 수 있다.
예를 들어 광학 접착제에 의해 형성될 수 있는 그러한 광학 매질을 사용함으로써, 림 표면에서의 굴절이 억제되거나 적어도 상당히 감소된다. 이는 특히 림 표면이 실린더형인 경우에 가열 광을 굴절 광학 소자 내에 결합시키는 것을 간단하게 한다. 예를 들어, 복수의 LED 또는 레이저 다이오드를 포함하는 직선형 바가 평행한 가열 광 빔을 방출할 수 있고, 가열 광 빔이 굴절 광학 소자에 들어간 후 이들 가열 광 빔의 시준된 특성이 유지된다.
본 발명의 대상은 또한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서, 투영 광을 사용하여 마스크를 감광 표면상에 이미지 형성하도록 구성되는 투영 대물 렌즈이다. 투영 대물 렌즈는 마스크가 감광 표면상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면을 구비하는 굴절 광학 소자를 포함하는 파면 보정 장치를 포함한다. 원주 방향 림 표면이 두 광학 표면 사이에서 연장된다. 파면 보정 장치는 또한 가열 광이 림 표면에 입사하도록 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원을 포함한다. 가열 광이 입사하는 림 표면의 부분이 적어도 하나의 방향을 따라 굴절력을 갖는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)로서 형성된다.
이 방안도 또한 가열 광을 굴절 광학 소자 내에 결합시키는 것을 간단하게 한다. 직접 림 표면상에 형성되는 종래의 렌즈와는 대조적으로, 프레넬 렌즈는 상당히 더 강한 광학적 배율을 달성하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 대상은 또한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서, 투영 광을 사용하여 마스크를 감광 표면상에 이미지 형성하도록 구성되는 투영 대물 렌즈이다. 투영 대물 렌즈는 마스크가 감광 표면상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면을 구비하는 굴절 광학 소자를 포함하는 파면 보정 장치를 포함한다. 원주 방향 림 표면이 두 광학 표면 사이에서 연장된다. 파면 보정 장치는 또한 가열 광이 림 표면에 입사하도록 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원을 포함한다. 굴절 광학 소자는 가열 광이 수직하게 굴절 광학 소자에 들어가도록 광원이 내부에 배치되는 보어, 구멍 또는 요홈을 구비한다.
이 접근법은 림 표면에서 최소의 광 손실이 발생하고, 심지어 반사 방지 코팅의 도포가 배제될 수 있는 것을 보장한다. 그것은 또한 적어도 40°의 각도 범위에 걸쳐 가열 광 빔을 방출하도록 구성되는 광원을 사용하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 대상은 또한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서, 투영 광을 사용하여 마스크를 감광 표면상에 이미지 형성하도록 구성되는 투영 대물 렌즈이다. 투영 대물 렌즈는 마스크가 감광 표면상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면을 구비하는 굴절 광학 소자를 포함하는 파면 보정 장치를 포함한다. 원주 방향 림 표면이 두 광학 표면 사이에서 연장된다. 파면 보정 장치는 또한 가열 광이 림 표면에 입사하도록 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원을 포함한다. 보정 장치는 또한 광원에 의해 생성되는 가열 광을 림 표면의 상이한 부분을 향해 지향시키도록 구성되는 공간 광 변조기를 포함한다.
공간 광 변조기의 제공은 LED 또는 레이저 다이오드와 같은 매우 많은 수의 개별 광원을 제공하는 것을 배제할 수 있게 한다. 대신에, 단지 하나의 또는 매우 적은 수의 보다 강한 광원이 사용되고, 이어서 가열 광이 공간 광 변조기의 도움으로 개별 가열 광 빔으로 분할된다. 이는 다양한 가열 광 빔이 공간 광 변조기에 의해 동시에 생성되는 것이 아니라 예를 들어 스캐닝 셋업을 사용하여 연속적으로 생성되는 경우를 포함한다. 그러한 경우에, 공간 광 변조기는 반사 표면과 반사 표면의 공간 배향을 변화시키도록 구성되는 구동 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 대상은 또한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서, 투영 광을 사용하여 마스크를 감광 표면상에 이미지 형성하도록 구성되는 투영 대물 렌즈이다. 투영 대물 렌즈는 마스크가 감광 표면상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면을 구비하는 굴절 광학 소자를 포함하는 파면 보정 장치를 포함한다. 원주 방향 림 표면이 두 광학 표면 사이에서 연장된다. 파면 보정 장치는 또한 가열 광이 림 표면에 입사하도록 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원을 포함한다. 반사 표면이 굴절 광학 소자를 횡단한 가열 광의 적어도 70%를 반사하며, 따라서 그것이 다시 반사 광학 소자를 횡단한다.
이 방식으로, 더욱 많은 가열 광이 굴절 광학 소자에 의해 흡수될 것이어서, 파면 보정 장치의 효율이 증가된다.
반사 표면은 림 표면상에 반사 코팅으로서 형성될 수 있거나, 또는 그것은 굴절 광학 소자 밖에 배치될 수 있다.
정의
용어 "광(light)"은 임의의 전자기 방사선, 특히 가시광, UV, DUV 및 VUV 광을 나타낸다.
용어 "광선(light ray)"은 그 전파 경로가 선에 의해 그려질 수 있는 광을 나타내기 위해 본 명세서에 사용된다.
용어 "광 빔(light beam)"은 복수의 실질적으로 시준된 광선을 나타내기 위해 본 명세서에 사용된다. 광 빔은 보통 그 직경을 가로질러 실질적으로 연속적인 세기 프로파일을 갖는다.
용어 "표면(surface)"은 3차원 공간 내의 임의의 평탄한 또는 만곡된 표면을 나타내기 위해 본 명세서에 사용된다. 표면은 물체의 일부일 수 있거나, 그것으로부터 완전히 분리될 수 있다.
용어 "광학적 공액(optically conjugate)"은 두 점 또는 두 표면 사이의 이미지 형성 관계를 나타내기 위해 본 명세서에 사용된다. 이미지 형성 관계란 한 점으로부터 나오는 광 다발이 광학적 공액점에 수렴하는 것을 의미한다.
용어 "필드 평면(field plane)"은 마스크 평면과 광학적으로 공액인 평면을 나타내기 위해 본 명세서에 사용된다.
용어 "동공 평면(pupil plane)"은 마스크 평면 또는 다른 필드 평면 내의 상이한 점을 통과하는 주변 광선이 교차하는 평면을 나타내기 위해 본 명세서에 사용된다. 당업계에 일반적인 바와 같이, 용어 "동공 평면"은 그것이 실제로는 수학적 의미의 평면이 아니라 약간 만곡되어, 엄밀한 의미로는 그것이 동공 표면으로 지칭되어야 하는 경우에도 또한 사용된다.
용어 "광학적 배율(optical power)"은 광에 발산 또는 수렴 효과를 미치는 광학 소자의 능력을 나타내기 위해 사용된다. 따라서, 양의 광학적 배율을 갖는 광학 소자는 수렴 효과를 갖고, 음의 광학적 배율을 갖는 광학 소자는 발산 광학 효과를 갖는다. 광학적 배율을 갖는 광학 소자는 굴절, 반사 또는 회절 유형일 수 있다.
본 발명의 다양한 특징과 이점이 첨부 도면과 함께 취해지는 하기의 상세한 설명을 참조하여 더욱 쉽게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투영 노광 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치를 통한 개략적인 자오면 단면도(meridional section)이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 장치의 일부인 투영 노광 장치 내에 포함되는 제1 실시예에 따른 보정 장치를 통한 XY 평면 내에서의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 보정 장치를 통한 선 Ⅳ-Ⅳ를 따른 개략적인 단면도이다.
도 5는 가열 광을 다시 굴절 광학 소자 내로 반사하는 미러를 포함하는 제2 실시예에 따른 보정 장치를 통한 XY 평면 내에서의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 보정 장치를 통한 선 Ⅵ-Ⅵ을 따른 개략적인 단면도이다.
도 7은 굴절 광학 소자의 림 부분을 통한 XZ 평면 내에서의 부분 확대 단면도이다.
도 8은 공간 광 변조기로서 미러 어레이를 포함하는 제3 실시예에 따른 보정 장치를 통한 XY 평면 내에서의 개략적인 단면도이다.
도 9는 공간 광 변조기로서 가변 블라인드를 포함하는 제4 실시예에 따른 보정 장치를 통한 XY 평면 내에서의 개략적인 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 보정 장치 내에 포함되는 가변 블라인드의 정면도이다.
도 11은 공간 광 변조기로서 스캐너 셋업을 사용하는 보정 장치의 평면도이다.
도 12는 굴절 광학 소자 및 LED 바가 광학 접착제 내에 침지되는 보정 장치를 통한 개략적인 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 보정 장치를 통한 선 ⅩⅢ-ⅩⅢ을 따른 개략적인 단면도이다.
도 14는 2개의 만곡된 LED 바가 광원으로서 사용되는 보정 장치의 평면도이다.
도 15는 도 14에 도시된 장치와 유사하지만 15개의 LED 바를 포함하는 보정 장치의 평면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 보정 장치를 통한 선 ⅩⅥ-ⅩⅥ을 따른 개략적인 단면도이다.
도 17은 2개의 크게 만곡된 LED 바가 굴절 광학 소자의 림 표면에서 요홈 내에 배치되는 보정 장치의 평면도이다.
도 18은 2개의 크게 만곡된 LED 바가 굴절 광학 소자 내에 제공되는 보어 내에 배치되는 보정 장치의 평면도이다.
도 19는 프레넬 렌즈를 포함하는 굴절 광학 소자의 림 부분의 일부분의 상세도를 도시한다.
도 20은 복수의 레이저 다이오드를 포함하는 바의 개략적인 정면도이다.
도 21은 광섬유가 가열 광을 원격 가열 광원으로부터 굴절 광학 소자로 운반하기 위해 사용되는 다른 실시예에 따른 보정 장치를 통한 XY 평면 내에서의 개략적인 단면도이다.
도 22는 2개의 굴절 광학 소자가 냉각 가스 채널에 의해 분리되는 또 다른 실시예에 따른 보정 장치를 통한 YZ 평면 내에서의 개략적인 단면도이다.
I.
투영 노광 장치의 일반적인 구성
도 1은 본 발명에 따른 투영 노광 장치(10)의 매우 간략화된 사시도이다. 장치(10)는 투영 광을 생성하는 조명 시스템(12)을 포함한다. 투영 광은 미세 특징부(19)의 패턴(18)을 포함하는 마스크(16) 상의 필드(14)를 조명한다. 이 실시예에서, 조명된 필드(14)는 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 조명된 필드(14)의 다른 형상, 예를 들어 링 세그먼트도 또한 고려된다.
광축(OA)을 갖는 그리고 복수의 렌즈(L1 내지 L4)를 포함하는 투영 대물 렌즈(20)가 조명된 필드(14) 내의 패턴(18)을 기판(24)에 의해 지지되는 감광층(22), 예를 들어 포토레지스트 상에 이미지 형성한다. 실리콘 웨이퍼에 의해 형성될 수 있는 기판(24)은 감광층(22)의 상부 표면이 투영 대물 렌즈(20)의 이미지 평면 내에 정확하게 위치되도록 웨이퍼 스테이지(미도시) 상에 배치된다. 마스크(16)는 마스크 스테이지(미도시)에 의해 투영 대물 렌즈(20)의 물체 평면 내에 위치된다. 투영 대물 렌즈가 |β| <　1인 배율 β를 갖기 때문에, 조명된 필드(14) 내의 패턴(18)의 축소된 이미지(18')가 감광층(22) 상에 투영된다.
투영 중, 마스크(16)와 기판(24)은 도 1에 표시된 Y 방향에 해당하는 스캔 방향을 따라 이동한다. 조명된 필드(14)는 이어서 조명된 필드(14)보다 큰 패턴화된 영역이 연속적으로 이미지 형성될 수 있도록 마스크(16)에 걸쳐 스캐닝한다. 기판(24) 및 마스크(16)의 속도 사이의 비율은 투영 대물 렌즈(20)의 배율 β와 동일하다. 투영 대물 렌즈(20)가 이미지를 반전시키지 않으면(β > 0), 마스크(16)와 기판(24)은 도 1에 화살표 A1 및 A2로 표시된 바와 같이 동일한 방향을 따라 이동한다. 그러나, 본 발명은 또한 축외 물체 및 이미지 필드를 갖는 반사 굴절 투영 대물 렌즈(20)와 함께 사용될 수 있고, 또한 마스크의 투영 중 마스크(16)와 기판(24)이 이동하지 않는 스텝퍼 유형의 장치에 사용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 장치(10)를 통한 개략적인 자오면 단면도이다. 이 단면도에, 투영 대물 렌즈(20)의 물체 평면(28) 내에서 마스크(16)를 지지하는 마스크 스테이지(26)와 투영 대물 렌즈(20)의 이미지 평면(30) 내에서 기판(24)을 지지하는 웨이퍼 스테이지(32)도 또한 도시된다.
이 실시예에서, 투영 대물 렌즈(20)는 중간 이미지 평면(34) 및 물체 평면(28)과 중간 이미지 평면(34) 사이에 배치되는 제1 동공 평면(36)을 구비한다. 제2 동공 평면(38)이 투영 대물 렌즈(20)의 중간 이미지 평면(34)과 이미지 평면(30) 사이에 배치된다. 동공 평면(36, 38)에서, 필드 평면, 즉 물체 평면(28), 중간 이미지 평면(34) 및 이미지 평면(30) 중 임의의 것으로부터 동일한 각도로 수렴하거나 발산하는 모든 광선은 도 2에 예시된 바와 같이 동일한 점을 통과한다. 또한, 파선으로 표시된 광선(40)과 같은, 광축(OA)에 평행하게 필드 평면과 교차하는 모든 광선은 동공 평면(36, 38)에서 광축(OA)과 교차한다.
II .
보정 장치
투영 대물 렌즈(20)는 파면 오차를 보정하기 위한 보정 장치(42)를 포함한다. 보정 장치(42)는 제1 동공 평면(36) 내에 배치되고, 일측에 제1 광학 표면(46)을 그리고 대향측에 제2 광학 표면을 구비하는 굴절 광학 소자(44)를 포함하며, 마스크(16)가 감광 표면(22) 상에 이미지 형성될 때 투영 광이 굴절 광학 소자를 통과한다. 굴절 광학 소자(44)는 두 광학 표면(46, 48) 사이에서 연장되는 원주 방향 림 표면(50)을 구비한다. 이 실시예에서, 굴절 광학 소자(44)의 광학 표면(46, 48)은 평탄하고 서로 평행하며, 림 표면(50)은 실린더형이다. 따라서, 굴절 광학 소자(44)는 평탄한 디스크의 형상을 갖는다.
보정 장치(42)는 또한 제1 가열 광(HL1)의 적어도 일부분이 굴절 광학 소자(44)에 들어가도록 제1 가열 광(HL1)을 림 표면(50)의 제1 부분으로 지향시키도록 구성되는 제1 광학계(OS1)를 포함한다. 제2 광학계(OS2)가 또한 제2 가열 광(HL2)의 적어도 일부분이 굴절 광학 소자(44)에 들어가도록 제2 가열 광(HL2)을 림 표면(50)의 상이한 부분으로 지향시키도록 구성된다. 보정 장치(42)는 또한 단지 도 3에 도시된 제1 동공 평면(36) 내에서의 보정 장치(42)의 단면도에 도시되는 제3 광학계(OS3)를 포함한다.
광학계(OS1, OS2, OS3)는 각각 광학계(OS1, OS2, OS3)에 의한 가열 광(HL1, HL2, HL3)의 방출을 제어하는 제어 유닛(52)과 신호 통신한다.
이제 도 3 및 도 4에 도시된 보정 장치(42)를 통한 단면도를 참조하면, 제1 광학계(OS1)가 제어 유닛(52)으로부터 적합한 제어 명령을 제1 광학계(OS1)에 공급함으로써 그 세기가 개별적으로 변할 수 있는 복수의 제1 가열 광 빔(HLB1)을 생성하도록 구성되는 제1 광원(54)을 포함하는 것을 볼 수 있다. 이를 위해, 제1 광원은 각각 하나의 가열 광 빔(HLB1)을 생성하는 복수의 개별 광원을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제1 광원(54)은 단일 발광기 및 발광기에 의해 방출된 광을 개별 가열 광 빔으로 분할하는 분할 수단을 포함할 수 있다. 개별 가열 광 빔(HLB1)은 또한 예를 들어 일종의 스캐닝 셋업을 사용하여 단일 발광기에 의해 연속하여 생성될 수 있다.
제1 광학계(OS1)는 또한 광원(54)과 굴절 광학 소자(44) 사이의 광로 내에 배치되는 실린더형 렌즈(55)를 포함한다. 실린더형 렌즈(55)는 단지 XY 평면 내에서만, 즉 투영 대물 렌즈(20)의 광축(OA)에 수직한 방향으로만 양의 광학적 배율을 갖는다. 제1 가열 광 빔(HLB1)이 광원(54)으로부터 평행 광 빔으로서 방출되기 때문에, 그것들은 실린더형 렌즈(55)의 후초점면(back focal plane) 내에 배치되는 초선(focal line)(56)에 수렴한다.
초선(56)으로부터 나오는 제1 가열 광 빔(HLB1)은 굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)의 일부분에 입사한다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 림 표면(50)은 그것이 굴절 광학 소자(44)의 대칭축과 일치하는 광축(OA)을 포함하는 모든 평면에서 양의 굴절력을 갖도록 만곡된다. 제1 가열 광 빔(HLB1)이 림 표면(50)에 입사할 때 그것들의 반사를 감소시키기 위해 반사 방지 코팅이 림 표면(50) 상에 도포될 수 있다.
림 표면(50)에서, 제1 가열 광 빔(HLB1)은 XY 평면 및 광축(OA)을 포함하는 평면 둘 모두 내에서 굴절된다. 따라서, XY 평면 내에서의 굴절에 관한 한, 굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)은 실린더형 렌즈(55)의 실린더형 표면과 유사한 수렴 효과를 갖는다. 그러나, XY 평면 내에서의 림 표면(50)의 곡률이 실린더형 렌즈(55)의 곡률보다 작기 때문에, 굴절 광학 소자(44)의 양의 굴절력도 또한 실린더형 렌즈(55)의 양의 굴절력보다 작다. 실린더형 렌즈(55)의 위치와 굴절력을 신중하게 선택함으로써, 제1 가열 광 빔(HLB1)이 굴절 광학 소자(44)를 통해 연장되는 각도를 정확하게 한정하는 것이 가능하다.
광축(OA)을 포함하는 평면 내에서 림 표면(50)의 굴절력은 도 4에 도시된 바와 같이 이들 평면 내에서 약간 발산하는 개별 가열 광 빔(HLB1)을 시준하기 위해 사용된다. XY 평면 내에서의 시준은 점선으로 표시된 단일 발산 광선(R)으로 도 3에 표시된 바와 같이, 실린더형 렌즈(55)와 또한 XY 평면 내에서의 림 표면(50)의 곡률에 의해 달성된다.
제1 가열 광(HL1)의 파장은 - 도 4에 도면 부호 PL로 표시된 투영 광과는 대조적으로 - 제1 가열 광(HL1)의 상당 부분이 재료에 의해 흡수되도록 굴절 광학 소자(44)의 광학 재료에 맞추어진다. 흡수된 가열 광(HL1)은 국소 온도 상승을 유발하며, 이는 굴절 광학 소자(44)의 굴절률의 국소 변화를 동반한다. 따라서, 굴절 광학 소자(44)의 가열된 부분을 통과하는 투영 광(PL)은 가열되지 않은 영역을 통과하는 투영 광(PL)에 비해 위상 변화를 겪는다. 이러한 위상 변화는 파면 오차를 보정하기 위해 사용될 수 있다.
제1 가열 광 빔(HLB1) 또는 엄밀히 말하면 굴절 광학 소자(44)에 흡수되지 않은 이들 광 빔의 부분은 대향 림 표면(50)에 입사하고, 다시 굴절된다. 제1 가열 광(HL1)의 이러한 부분은 외부 냉각식 흡수기 판(57)에 의해 흡수될 수 있다. 대안적으로, 제1 가열 광(HL1)의 이러한 부분은 그것이 투영 대물 렌즈(20)(미도시)의 열 평형에 기여하지 않도록 투명 윈도우를 통해 투영 대물 렌즈(20)를 떠날 수 있다.
반사 방지 코팅이 림 표면(50)에 도포되더라도, 후방 림 표면(50)에서 내부 반사되는 제1 가열 광(HL1)의 부분이 항상 존재할 것에 유의하여야 한다. 입사각에 따라, 이러한 부분은 상당할 수 있다. 이러한 내부 반사된 제1 가열 광(HL1)은 또한 그것이 다시 굴절 광학 소자(44)를 통과할 때 점차 흡수될 것이다. 제1 가열 광(HL1)의 내부 반사된 부분은 다시 림 표면(44)의 다른 부분에 입사할 것이고, 거기에서 제1 가열 광(HL1)의 일부가 다시 내부 반사되며, 기타 등등이다. 또한, 림 표면(50)에 있는 재료 불순물 또는 결함부에서의 산란이 제1 가열 광의 작은 부분이 굴절 광학 소자(44)를 통해 다양한 그리고 알려지지 않은 방향을 따라 전파하는 결과를 초래할 수 있다.
그러나, 레이저, 레이저 다이오드 또는 LED와 같은 전형적인 광원(54)은 그 방출 윈도우를 통해 구성요소에 들어가는 광에 관하여 극히 민감하다. 그러한 광의 작은 광 세기도 구성요소의 기능을 심하게 약화시키기에 충분하거나, 심지어 구성요소를 단기 또는 장기적으로 손상시킬 수 있다.
실린더형 렌즈(55) 및 초선(56)의 제공은 내부 반사되거나 산란된 제1 가열 광(HL1)이 광원(54)으로 되돌아갈 수 있는 것을 효과적으로 방지한다. 이는 단지 작은 초선(56)을 통과하는 광선만이 광원(54)에 입사할 수 있기 때문이다.
원칙적으로, 실린더형 렌즈(55)의 치수를 그것이 최대한 작도록 선택하는 것으로 충분할 것이다. 그러나, 그 형상이 초선(56)에 해당하는 개구를 갖춘 실린더형 렌즈(55)의 후초점면 내에 추가의 블라인드(58)를 배치하는 것이 보통 더욱 효과적이다. 이때, 블라인드(58)는 초선(56)을 통과하지 않는 모든 광선을 차단한다. 이 방식으로, 림 표면(50)에서 산란되거나 내부 반사되는 가열 광으로부터 광원(54)의 매우 효과적인 보호가 제공된다.
다른 두 광학계(OS2, OS3)가 동일한 방식으로 구성되며, 즉 그것들 둘 모두가 광원(54), 실린더형 렌즈(55) 및 블라인드(58)를 포함한다. 3개의 광학계(OS1, OS2, OS3)는 그것들이 서로 120°의 각도로 이격되도록 제1 동공 평면(36) 내에 3중 대칭으로 배치된다. 이러한 배열로 인해, 광학계(OS1, OS2, OS3)에 의해 굴절 광학 소자(44) 내에 결합되는 가열 광(HL1, HL2, HL3)의 팬(fan)이 완전히 중첩되는 중심 부분(60)이 굴절 광학 소자(44) 내에 존재할 것이다. 따라서, 이 중심 부분(60)에서, 중심 부분(60)을 통과하는 각각의 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 세기를 개별적으로 제어함으로써 넓은 범위의 상이한 온도 분포를 생성하는 것이 가능하다.
굴절 광학 소자(44)는 복수의 장착점에서 마운트 구조체(미도시)에 의해 지지될 수 있다. 바람직하게는, 장착점은 광학계(OS1, OS2, OS3)와 동일하거나 유사한 대칭으로 배치된다. 특히, 장착점은 도 3에 장착점을 나타내는 작은 원(59)으로 표시된 바와 같이, 광학계(OS1, OS2, OS3)의 광축 상에 또는 그것에 매우 근접하여 위치될 수 있다. 또한, 가열 광(HL1, HL2, HL3)이 굴절 광학 소자(44)를 떠나는 굴절 광학 소자(44) 측에 장착점(59)을 배치하는 것이 바람직할 수 있다.
일반적으로, 굴절 광학 소자(44)는 예를 들어 접착 또는 클램프에 의해 장착점(59)에서 마운트 구조체에 고정될 수 있다. 클램프가 사용되면, 굴절 광학 소자로부터 나오는 가열 광이 다시 반사되어 가열 광이 제어되지 않은 방식으로 다시 굴절 광학 요소에 들어가지 않도록 주의하여야 한다.
보정 장치(42)의 조립 중 전술된 광학 부품의 조절을 용이하게 하기 위해, 광학 부품이 가시 스펙트럼 내에 있는 조절 파장에 대해 무색이도록 광학 부품을 설계하는 것이 편리할 수 있다. 이때, 예를 들어 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)이 굴절 광학 소자(44)를 떠나는 위치에 배치되는 광원에 의해 생성되는 가시광의 도움으로 조절 중 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 경로가 시험될 수 있다.
훨씬 더 간단하지만 덜 편리한 접근법은 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 영향 하에서 그 색을 변화시키는 특수 필름을 조절 공정 중 사용하는 것이다.
III .
보정 장치의 제어
제1 단계에서, 보정 장치(42)의 도움으로 보정될 파면 오차가 시뮬레이션 및/또는 측정에 의해 결정되어야 한다. 측정은 간섭 파면 측정 장치의 도움으로 투영 대물 렌즈(30)의 이미지 평면(30) 내에 형성되는 에어리얼 이미지(aerial image)의 검출을 수반할 수 있다. 이상적인 파면으로부터 측정된 파면의 편차가 보정되도록 의도되는 파면 오차로 간주된다.
보정 장치(42)가 제1 동공 평면(36) 내에 배치되기 때문에, 그것이 상이한 필드점과 관련되는 파면에 동일한 방식으로 영향을 미칠 것이다. 필드 의존적 파면 오차의 보정을 수행하도록 요망되는 경우에, 보정 장치(42)를 동공 평면(36, 38) 밖에 배치하거나, 제2 보정 장치를 필드 평면, 예를 들어 중간 이미지 평면(34) 내에 또는 그것에 매우 근접하게 제공하는 것이 필요하다.
일단 파면 오차와 필요한 보정이 결정되었으면, 개별 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 세기가 확립된 최적화 접근법을 사용하여 계산될 수 있다. 이와 관련하여, 하기의 단계가 수행될 수 있다:
제1 단계에서, 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)이 굴절 광학 소자(44)의 중심 부분(60)을 통과하는 장소가 결정되어야 한다.
제2 단계에서, 제1, 제2 및 제3 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)에 대한 흡수가 결정되어야 한다. 보통, 각각 3개의 광학계(OS1, OS2, OS3)에 의해 생성되는 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)은 동일한 중심 파장을 가질 것이다. 그러한 경우에, 굴절 광학 소자(44)의 재료의 흡수 계수는 모든 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)에 대해 동일할 것이다. 바람직하게는, 흡수 계수는 특정 굴절 광학 소자(44)에 대해 측정되는데, 왜냐하면 동일한 유리 유형의 유리 블랭크도 약간 상이한 조성과 따라서 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)에 대한 약간 상이한 흡수 계수를 가질 수 있기 때문이다. 굴절 소자(44)가 유리로 제조되면, 흡수 계수는 흔히 OH 분자의 농도에 크게 의존한다. OH 분자의 농도가 블랭크 내에서 완전히 균질하지 않을 수 있기 때문에, 심지어 상이한 광선 경로에 대해 흡수 계수를 측정하는 것과 이들 측정값을 그것들이 추후 계산 단계 중에 사용될 수 있도록 저장하는 것이 필요할 수 있다.
다음 단계에서, 픽셀의 어레이, 예를 들어 65×65, 201×201 또는 1001×1001 (정방형) 픽셀에 의해 형성되는 계산 필드가 결정된다. X 및 Y 방향을 따라 홀수의 픽셀이 유리한데, 왜냐하면 그렇게 되면 계산상으로 하나의 픽셀이 굴절 광학 소자(44)의 중심을 통해 연장되는 광축(OA) 상에 위치될 수 있기 때문이다. 픽셀의 개수가 많아질수록, 광학 파면에 미치는 굴절 광학 소자(44)의 영향의 계산이 정확해질 것이다. 그러나, 보다 많은 개수의 픽셀은 계산 시간을 증가시키고, 심지어 노이즈에 대한 증가된 민감성과 같은 안정성 문제를 제기할 수 있다. 따라서, 픽셀 필드 내에서의 픽셀의 개수에 관하여 합리적인 절충안이 마련되어야 한다.
이러한 픽셀 필드 내에 계산상으로 굴절 광학 소자(44)의 원형 원주가 배치된다. 이러한 계산상의 림 표면에서, 개별 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)이 굴절 광학 소자(44)에 들어가는 위치와 굴절 광학 소자(44) 내에서의 전파 방향이 결정된다.
각각의 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)은 이제 굴절 광학 소자(44)의 중심 부분(60)을 통과하는 파면에 영향을 미치는 조작기로 간주된다. 이어서, 명확히 확립된 최적화 접근법이 광학 파면에 미치는 원하는 영향을 얻기 위해 개별 가열 광 빔의 세기를 결정하도록 사용될 수 있다. 이를 위해, 각각의 가열 광 빔에 대해 하기의 절차가 수행될 수 있다:
우선, 기본 세기와 이 세기가 유지되는 기본 시간이 시작점으로서 결정된다. 이어서, 픽셀 필드의 어느 픽셀이 특정 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)에 의해 완전히 또는 부분적으로 영향받는지가 결정된다. 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)에 의해 영향받는 각각의 픽셀에 대해, 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 잔존 세기(residual intensity)가 계산된다. 이러한 잔존 세기는 초기 세기, 굴절 광학 소자(44)의 흡수 계수 및 그것 내에서의 기하학적 경로 길이에 의존한다. 위에 언급된 바와 같이, 흡수 계수는 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)과 관련되는 특정 광선 경로에 의존할 수 있다. 이러한 잔존 세기와 흡수 계수에 기초하여, 특정 픽셀에서 열로서 소산되는 에너지의 양이 계산된다.
이제, 특정 픽셀에서 흡수된 열의 양에 기초하여 특정 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)에 의해 생성되는 온도 프로파일이 계산된다. 굴절 광학 소자(44)가 일정한 평균 온도를 얻기 위해 일정하게 냉각되면, 이러한 냉각 효과도 또한 고려된다. 시간 의존적 효과(특히 굴절 광학 소자(44) 내에서의 열 전도)도 또한 고려된다.
이러한 온도 프로파일로부터, 굴절률 프로파일이 계산되고 특정 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)에 할당될 수 있는데, 왜냐하면 굴절률은 온도의 잘 알려진 함수이기 때문이다. 이러한 굴절률 프로파일에 기초하여, 광학 파면에 미치는 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 영향이 광학 설계 프로그램을 사용하여 계산될 수 있다. 이와 관련하여, 내삽법에 의해 계산상으로 픽셀 필드의 분해능을 증가시키는 것이 유리할 수 있다.
기본 조작기로서 간주될 수 있는 개별 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 영향이 결정된 후, 모든 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)(그리고 가능하게는 투영 대물 렌즈(20) 내에 포함되는 추가의 조작기)의 상호 작용이 파면 오차의 원하는 보정을 달성하도록 최적화 문제가 해소되어야 한다. 그러한 최적화 과정은 당업계에 알려져 있다. 예를 들어, 이와 관련하여 특이값 분해(singular value decomposition: SVD) 또는 티코노프 정규화(Tikhonov regularization)가 사용될 수 있다. 볼록형 계획법(Convex Programming)에 기반하는 다른 접근법이 WO 2010/034674 A1에 기재된다.
가열 광 빔의 세기를 제어하기 위한 변형된 접근법은 특정 굴절률 분포를 생성하는 데 요구되는 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 필요한 세기를 오프라인으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 이들 특정 분포는 예를 들어 파면 오차를 표현하기 위해 흔히 사용되는 일정 제르니케 다항식에 의해 표현될 수 있다. 각각의 그러한 굴절률 분포에 대해, 필요한 세기가 위에 설명된 방식으로, 예를 들어 특이값 분해 또는 티코노프 정규화를 사용하여 결정된다.
투영 노광 장치(10)의 작동 중, 원하는 굴절률 분포가 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 필요한 세기가 오프라인으로 결정되었던 특정 (제르니케) 분포의 선형 중첩으로 분해된다. 이때, 개별 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)에 대한 결과적으로 생성된 세기는 간단히 특정 분포와 관련되는 그러나 중첩 계수에 의해 가중되는 세기의 합이다. 이는 보통 개별 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)에 대한 필요한 세기의 훨씬 더 신속한 결정을 유발한다.
IV .
대안적인 실시예
이하에서는 다양한 대안적인 실시예가 도 5 내지 도 10을 참조하여 기술될 것이다.
도 5 및 도 6은 제2 실시예에 따른 보정 장치(42)를 통한 각각 XZ 및 YZ 평면 내에서의 단면도이다. 동일하거나 상응하는 구성요소를 나타내기 위해 동일한 도면 부호가 사용된다.
이번에도, 보정 장치(42)의 특정 특징이 단지 제1 광학계(OS1)에 관해서만 기술될 것이며; 다른 두 광학계(OS2, OS3)는 동일한 구성을 갖지만, XY 평면 내에 상이한 각도 배향으로 배치된다.
이러한 제2 실시예에서, 광원(54)은 각각 제1 가열 광 빔(HLB1) 중 하나를 생성하도록 구성되는 복수의 제1 광원을 포함한다. 각각의 제1 광원은 LED(62)에 의해 형성되며, 이러한 LED에 LED에 의해 방출되는 광을 시준하는 미소 마이크로렌즈(미도시)가 부착된다. 개별 제1 가열 광 빔(HLB1)의 세기는 제어 유닛(52)에 의해 전자적으로 제어된다.
도 3 및 도 4에 도시된 제1 실시예와는 대조적으로, 제1 광학계(OS1)는 굴절 광학 소자(44)에 들어간 후 평행하게 또는 거의 평행하게 연장되는 제1 가열 광 빔(HLB1)을 생성한다. 이는 굴절 광학 소자(44)의 중심 부분(60)에서의 가열 광 빔(HLB1)의 더욱 규칙적인 배열을 생성하며, 이는 이러한 부분에서의 원하는 온도 분포의 정확한 생성을 용이하게 하고, 가열 광 빔(HLB1)이 굴절 광학 소자(44)를 떠난 후 그것들을 수집하는 것을 더욱 쉽게 만든다. 가열 광 빔(HLB1)의 규칙적인 배열은 주로 실린더형 렌즈(55)의 굴절력과 굴절 광학 소자(44)로부터의 그 거리를 XY 평면 내에서의 림 표면(50)의 곡률에 적합하게 맞춤으로써 달성된다.
마지막으로 역시 중요한 사항으로서, 제1 광학계(OS1)는 제1 가열 광(HL1)이 굴절 광학 소자(44)를 횡단한 후 그것을 반사하는 반사 표면(66)을 갖춘 미러(64)를 포함한다. 바꾸어 말하면, 림 표면(50)에서 내부 반사되지 않은 제1 가열 광 빔(HLB1)의 부분이 이러한 림 표면(50)에서 굴절되고, 실린더형 렌즈(55')의 전초점면(front focal plane) 내에 배치되는 초선(56')에 수렴한다. 따라서, 제1 가열 광 빔(HLB1)은 이번에도 서로 평행하게 반사 표면(66)에 입사한다. 그 결과, 제1 가열 광 빔(HLB1)은 그것들이 반사 표면(66)으로부터 광원(54)을 향해 복귀될 때 동일한 경로를 취한다. 이는 보다 적은 가열 광이 손실되는 이점을 가지며, 이는 보정 장치(42)의 효율에 긍정적인 영향을 미친다.
미러(64)로부터 반사되는 제1 가열 광 빔(HLB1)이 LED(62)에 들어가는 것을 방지하기 위해, 도 5에 화살표(68)로 표시된 바와 같이, 반사 표면(66)을 포함하는 미러(64)가 약간 경사진다. 이러한 경사진 배열로 인해, 제1 가열 광 빔(HLB1)은 다시 광원(54)을 향해 돌아가는 중에 약간 상이한 경로를 취한다. 제1 가열 광 빔 중 하나에 대해, 다시 광원(54)을 향하는 경로가 파선(70)으로 표시된다. 반사된 가열 광 빔(70)이 정확히 초선(56)을 통과하지 않으며, 따라서 블라인드(58)에 의해 흡수되어, 광원(54)의 LED(62) 중 하나에 들어갈 수 없는 것을 볼 수 있다.
몇몇 경우에, 굴절 광학 소자(40)의 림 표면(50)은 그것이 투영 광(PL)의 전파 경로 내에서 굴절 광학 소자를 정밀하게 조절하는 데 요구되는 마운트에 의해 방해되기 때문에 쉽게 접근가능하지 않을 수 있다. 이는 특히 굴절 광학 소자(44)의 광학 표면(46, 48)이 만곡되어 굴절력을 갖는 경우에 해당된다.
도 7은 굴절 광학 소자(44)의 림 부분(50)을 통한 부분 확대 단면도를 도시한다. 여기에서, 적어도 가열 광 빔(HLB1)이 입사하는 림 표면(50)의 부분이 굴절 광학 소자(44)가 배치되는 위치에서 광축(OA)에 대해 45°의 각도를 형성한다(광축(OA)이 투영 대물 렌즈(20)의 다른 부분에서 상이한 배향을 가질 수 있는 것에 유의하여야 함).
마운트 구조체(94)는 굴절 광학 소자(44)의 제2 광학 표면(48)을 지지하는 웨브(96)를 일측에 구비한다. 마운트 구조체(94)의 대향측에, 실린더형 렌즈(55), 블라인드(58), 및 프리즘에 의해 형성되는 광 편향 요소(98)가 배치된다. 빔 편향 요소(98)는 광축(OA)에 대해 경사지는 표면(100)을 구비한다. 광축(OA)에 대한 경사각이 또한 45°이면, 빔 편향 요소(98)에 들어가는 제1 가열 광 빔(HLB1)이 빔 편향 요소(98)의 경사 표면(100)에서 내부 전반사를 겪어, 빔 방향이 90°만큼 편향된다. 제1 가열 광 빔(HLB1)은 이어서 굴절 광학 소자(44)에 들어가고, 그 경사진 림 표면(50)에서 다시 내부 전반사를 겪는다. 이는 90°만큼의 제2 편향을 생성하여, 제1 가열 광 빔(HLB1)이 최종적으로 굴절 광학 소자(44)를 통해 다시 광축(OA)에 수직한 방향으로 전파한다.
따라서, 가열 광 빔(HLB1)이 광 편향 요소(98)에 들어갈 때 그것이 전파하는 평면은 그것이 굴절 광학 소자(44)를 통해 전파하는 평면에 평행하다. 이는 실린더형 렌즈(55)와 또한 블라인드(58)를 모두 굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)보다 위에 또는 모두 그것보다 아래에 배치하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 광학계(OS1, OS2, OS3)의 다양한 구성요소를 광축(OA)을 따라 상이한 Z 위치를 갖는 층 내에 분포시킴으로써 이용가능한 체적에 관한 제약이 완화될 수 있다.
도 8은 제1 동공 평면(36) 내에서의 제3 실시예에 따른 보정 장치(42)를 통한 단면도이다. 동일하거나 상응하는 구성요소를 나타내기 위해 동일한 도면 부호가 사용된다.
제3 실시예의 보정 장치(42)는 가열 광을 방출하도록 구성되는 단일 광원(LS)과, 가열 광을 제1 가열 광(HL1) 및 제2 가열 광(HL2)으로 분할하는 빔 분할기(72)를 포함한다. 광원(LS)은 이 실시예에서 가열 광의 단일 빔을 생성하는 레이저로서 실현된다.
그 세기가 개별적으로 변할 수 있는 복수의 제1 및 제2 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)을 생성할 수 있게 하기 위해, 각각의 광학계(OS1, OS2)는 도시된 실시예에서 경사가능 미러(76)의 어레이로서 실현되는 공간 광 변조기(74)를 포함한다. 여기에서, 각각의 경사가능 미러(76)는 그것이 입사 가열 광을 개별 가열 광 빔(HLB1, HLB2 또는 HLB3)으로서 굴절 광학 소자(44)를 향해 지향시키는 "온" 상태를 갖는다. 미러(76)가 제1 광학계(OS1)의 하나의 미러(76')에 대해 도시된 바와 같이 "오프" 상태에 있으면, 입사 가열 광은 그것이 굴절 광학 소자(44)에 입사하지 않도록 반사된다.
굴절 광학 소자(44)를 떠나는 가열 광 빔(HLB1, HLB2)은 흡수기(78)에 입사한다. 예를 들어 전형적인 광학 유리에서 약 1450 nm의 파장을 갖는 가열 광에 대해 그러한 바와 같이, 수동 광학 소자(44)가 단지 가열 광(HLB1, HLB2)의 작은 부분만을 흡수하면, 흡수기의 능동 또는 수동 냉각이 특히 중요할 수 있다.
가열 광 빔(HLB1, HLB2)의 세기가 단지 최대값과 0 사이에서 변할 수 있기 때문에, 가열 광 빔의 전파 경로를 따라 수동 광학 소자(44)에 의해 흡수될 에너지의 양이 미러(76)가 "온" 상태에 있는 시간과 미러(76)가 "오프" 상태에 있는 시간의 비율에 의해 조절되어야 한다.
도 9는 제4 실시예에 따른 보정 장치(42)를 도 8과 유사한 단면도로 도시한다. 이 실시예에서, 공간 변조기는 미러 어레이에 의해서가 아니라 가변 블라인드(80)에 의해서 형성된다. 블라인드(80) 중 하나에 대한 도 10의 정면도에서 또한 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 블라인드(80)는 그 크기가 제어 유닛(52)에 의해 공급되는 제어 신호에 응하여 변화될 수 있는 복수의 구멍(82)을 구비한다. 각각의 구멍(82)은 가열 광 빔(HLB1, HLB2) 중 하나와 관련된다.
이를 위해, 가변 블라인드(80)는 부분적으로 또는 완전히 구멍(82)과 중첩하도록 액추에이터(미도시)의 도움으로 변위될 수 있는 셔터 요소(84)를 포함한다.
당연히, 다른 유형의 가변 블라인드도 또한 고려된다. 예를 들어, 가열 광에 대해 투명한 "온" 상태와 가열 광에 대해 불투명한 "오프" 상태 사이에서 스위칭될 수 있는 LCD 요소를 포함하는 블라인드가 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 관련 가열 광 빔의 세기는 LCD가 "온" 상태에 있는 시간과 LCD가 "오프" 상태에 있는 시간의 비율을 적합하게 설정함으로써 시간 평균으로 조절될 수 있다.
당연히, 도 8 및 도 9에 도시된 광학계(OS1, OS2)에 더하여 제3 또는 훨씬 더 많은 광학계가 제공될 수 있다.
V.
다른 보정 장치
도 11은 공간 광 변조기가 다면 미러(88)의 일부인 반사 표면(86)을 포함하는 보정 장치(42)의 실시예를 도시한다. 다면 미러(88)는 반사 표면(86)의 공간 배향이 연속적으로 변화될 수 있도록 구동 장치(92)의 도움으로 회전축(90)을 중심으로 회전될 수 있다. 예를 들어 레이저 다이오드에 의해 형성되는 광원(LS)에 의해 방출될 수 있는 제1 가열 광 빔(HLB1)이 반사 표면(86) 상으로 지향되면, 제1 가열 광 빔(HLB1)을 상이한 각도로 굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)의 상이한 부분 상으로 지향시키는 것이 가능하다. 따라서, 이 실시예에서, 복수의 가열 광 빔은 동시에 생성되는 것이 아니라, 일종의 스캐너 셋업을 사용하여 후속하여 생성된다.
이전의 실시예에서와 같이, 다른 두 광학계(OS2, OS3)는 광학계(OS1)와 동일한 구성을 갖는다.
도 12 및 도 13은 제4 실시예에 따른 보정 장치(42)를 각각 평면도와 동공 평면(36) 내에서의 선 ⅩⅢ-ⅩⅢ을 따른 단면도 및 평면도로 개략적으로 도시한다. 이 실시예에서, 제1 광학계(OS1)는 본질적으로 복수의 LED 및 LED에 의해 평행 빔으로서 방출되는 제1 가열 광 빔(HLB1)을 시준하는 관련 마이크로렌즈(미도시)를 포함하는 바(101)로 구성된다. 제2 광학계(OS2)를 형성하는 제2 바(102)가 유사한 구성을 갖지만, 도 13에 도시된 단면도로부터 명확한 바와 같이 상이한 평면 내에 배치된다. 제3 바가 또한 제공되면, 이것은 Z 방향을 따라 다른 두 평면으로부터 거리를 두고 배치되는 제3 평면 내에 배치될 수 있다.
굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)에서의 굴절을 억제하기 위해, 굴절 광학 소자와 바(101, 102)가 굴절 광학 소자(44)와 대략 동일한 굴절률을 갖는 광학 접착제(104) 내에 침지된다. 그러한 광학 접착제(104)는 그것 자체로서 당업계에 알려져 있으며, 예를 들어 UV 광의 영향 하에서 경화될 수 있다. 림 표면(50)에서의 굴절률 단차(refractive index step)가 없으면, 바(101, 102)에 의해 방출되는 가열 광 빔(HLB1, HLB2)이 또한 도 5 및 도 6에 도시된 실시예와 유사하게 굴절 광학 소자(44)를 평행하게 횡단한다. 다른 실시예에서, 광학 접착제(104)는 물과 같은 액체에 의해 대체된다.
도 14는 굴절 광학 소자(44)가 광학 접착제 내에 침지되지 않는 실시예에 따른 보정 장치의 평면도이다. LED를 포함하는 바(101, 102)는 각각 바(101, 102)의 LED에 의해 방출되는 가열 광 빔(HLB1, HLB2)이 굴절 광학 소자(44)의 중심 부분(60)에서 중첩하도록 배치된다. 바(101, 102)는 가열 광 빔(HLB1, HLB2)이 평행하게 방출되는 것이 아니라 부채꼴(fan-like) 방식으로 방출되도록 만곡된다. 팬의 발산은 굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)에 의해 생성되는 수렴 효과에도 불구하고 가열 광 빔(HLB1 또는 HLB2)의 각각의 팬이 중심 부분(60)을 완전히 커버할 정도로 크다. 그럼에도 불구하고, 바(101, 102)는 그것들이 제1 동공 평면(36)에 평행하거나 그것과 동일한 단일 평면 내에 배치될 수 있을 정도로 짧다.
도 15 및 도 16은 또 다른 실시예에 따른 보정 장치(42)를 각각 평면도와 동공 평면(36) 내에서의 선 ⅩⅥ-ⅩⅥ을 따른 단면도 및 평면도로 개략적으로 도시한다. 이 보정 장치(42)에서, 단지 2개가 아니라 15개의 바(101 내지 115)가 동일한 평면 내에서 굴절 광학 소자(44) 주위에 배치된다. 이러한 방식으로 굴절 광학 소자(44)의 중심 부분(60)에서 가열 광 빔의 매우 조밀한 중첩이 달성된다.
또한 Z 방향을 따른 수렴 효과를 달성하기 위해, 이 실시예의 굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)은 광축(OA)을 포함하는 평면 내에서 곡률을 갖는다. 그렇게 되면, 도 16의 단면도에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 바(101 내지 115)의 LED에 의해 방출되는 발산 광이 시준된다.
도 17은 각각 복수의 LED를 포함하는 미소 바(101, 102)가 가열 광 빔의 팬이 굴절 광학 소자(44)의 매우 큰 영역을 커버할 정도로 크게 만곡되는 실시예에 따른 보정 장치(42)의 평면도이다. 바(101, 102)는 굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)에 제공되는 실린더형 요홈(119, 121) 내에 수용된다. 요홈(119, 121)의 직경은 굴절 및 최소한의 반사가 일어나지 않도록 LED에 의해 방출되는 개별 가열 광 빔(HLB1, HLB2)이 굴절 광학 소자(44)에 수직하게 들어가도록 형성된다.
림 표면(50)에 제공되는 요홈(191, 121)은 도 18의 평면도에 도시된 바와 같이, LED의 원형 배열을 수용하는 보어 또는 다른 유형의 구멍에 의해 대체될 수 있다. 보어(120, 122) 내에 배치되는 바(101, 102)는 가열 광 빔의 보다 작은 팬을 생성하지만, 이들 팬은 투영 노광 장치(10)의 작동 중 또한 투영 광이 통과하는 굴절 광학 소자(44)의 중심 부분(60)을 완전히 커버하는 데 여전히 충분하다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 굴절 광학 소자(44)의 상세도를 도시한다. 도 17에 도시된 실시예와 유사하게, 개별 가열 광 빔(HLB1)의 팬을 생성하는 광원(101)이 굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)에 매우 근접하게 배치된다. 여기에서, 림 표면(50)에 형성되는 요홈은 실린더형 형성을 갖는 것이 아니라, YZ 평면 내에서 발산 프레넬 렌즈를 형성한다. 따라서, 광원(101)에 의해 방출되는 가열 광 빔(HLB1)의 원래 팬은 프레넬 렌즈(124)에 의해 훨씬 더 넓은 각도 폭을 갖는 팬으로 확장된다.
도 20은 레이저 다이오드를 포함하는 바(101)의 개략적인 정면도이다. 레이저 다이오드의 사출창(126)(또는 사출창 전방에 배치되는 블라인드)은 평행사변형의 형상을 갖는다. 인접 사출창(126) 사이의 갭(128)은 레이저 다이오드에 의해 방출되는 가열 광이 굴절 광학 소자(44)에 입사하지 않는 원주 방향(도 20에서 X 방향과 일치함)을 따른 좌표가 없도록 치수지어진다. 이는 직사각형 사출창이 역시 직사각형인 갭에 의해 이격되어 나란히 배치된 경우에 비해 굴절 광학 소자(44)의 더욱 균질한 가열을 유발한다.
도 21은 다른 실시예에 따른 보정 장치(42)를 통한 XY 평면 내에서의 개략적인 단면도이다. 이 실시예는 주로 개별 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)을 생성하는 LED(62)가 투명 대물 렌즈(20) 내부에 배치되는 것이 아니라, 투영 대물 렌즈(20) 밖의 어떤 장소에 배치되는 LED 패키지(130)로 조합된다는 점에서 도 5 및 도 6에 도시된 실시예와 상이하다. LED 패키지는 광 출력 섬유(optical output fiber)(131) 및 LED(62)에 의해 방출되는 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)을 광 출력 섬유(131) 내에 결합시키는 결합 광학계(미도시)를 포함한다. 각각의 LED 패키지는 또한 광 출력 섬유(131)의 다발을 광 입력 섬유(134)의 다발에 연결하는 해제가능 다섬유 커넥터(132)를 포함한다. 광 입력 섬유에서, 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)은 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)을 각각의 광학계(OS1, OS2, OS3)의 집속 렌즈(55)로 지향시키는 출력 광학계(136)로 안내된다.
LED 패키지(130)를 투영 대물 렌즈(20) 밖에 배치하는 것은 LED(62)의 교체가 크게 용이해지는 이점을 갖는다. 하나 이상의 LED(62)가 오작동하거나 그 수명의 종료시 완전히 광의 방출을 중단하면, 전체 LED 패키지(130)가 광 입력 섬유(131)의 다발로부터 간단히 분리되고 다섬유 커넥터(132)를 사용하여 새로운 패키지로 교체될 수 있다. LED 패키지(130)가 투영 대물 렌즈(20) 밖에 배치되기 때문에, 이는 투영 대물 렌즈(20)의 어떠한 부품도 분해함이 없이 달성될 수 있다.
다른 이점은 가열 광 빔의 생성과 관련되는 임의의 전력 소비(power dissipation)가 투영 대물 렌즈(20) 밖에서 일어난다는 점이다. 이는 투영 대물 렌즈(20)를 일정한 온도로 유지시키는 데 도움을 준다.
도 21에 도시된 실시예에서, 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)이 굴절 광학 소자(44)를 떠난 후 그것들의 방사 조도 또는 방사 조도 변화가 역시 투영 대물 렌즈(20) 밖에 배치되는 검출기(140)에 의해 측정된다. 이를 위해, 굴절 광학 소자(44)를 떠나고 렌즈(55')를 횡단한 후, 광학계(144)를 광섬유(142) 내에 결합시킴으로써, 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)이 결합된다. 광섬유는 가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)을 검출기(140) 내부에 위치되는 포토다이오드(146) 또는 다른 감광 요소로 개별적으로 안내한다. 검출기(140)도 또한 투영 대물 렌즈 밖에 배치되기 때문에, 포토다이오드(146)에서 소산되는 열도 또한 투영 대물 렌즈(20)의 열 평형에 영향을 미칠 수 없다.
가열 광 빔(HLB1, HLB2, HLB3)의 방사 조도의 측정은 LED(62)의 올바른 기능을 모니터하는 것을 가능하게 한다. 또한, LED 패키지(130) 내부의 LED(62)가 검출기(140)에 의해 측정되는 방사 조도에 따라 제어되는 폐루프 제어를 확립하는 것이 가능하다. 이를 위해, LED 패키지(130)와 검출기(140)가 투영 노광 장치(10)의 전체 기능을 제어하는 전체 시스템 제어 장치(150)에 연결되는 제어 유닛(148)에 전기 신호 라인에 의해 연결된다. 검출기(140)에 의해 검출되는 방사 조도의 임의의 변화는 위에서 섹션 Ⅲ에서 설명되었던 바와 같이, 각각의 가열 광 빔과 관련되는 조작기에 영향을 미칠 것이다. 이는 보통 그 계산 모델에 따라 각각의 가열 광 빔의 방사 조도의 조절을 필요로 할 것이다.
가열 광의 (알려지지 않은) 일부만이 광섬유(142) 내에 결합되어 궁극적으로 포토다이오드(146)에 입사하면, 포토다이오드(146)에 의해 생성되는 전기 신호는 엄밀히 말하면 굴절 광학 소자(44)를 떠날 때의 가열 광 빔의 방사 조도가 아니라, 이러한 방사 조도의 변화만을 나타낸다. 그러나, 이는 LED(62)의 올바른 기능을 모니터하는 데 그리고/또는 그 폐루프 제어를 수행하는 데 충분하다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 보정 장치(42)를 통한 XY 평면 내에서의 개략적인 단면도이다. 이 실시예는 주로 보정 장치(42)가 중립 열 평형을 확립하는 데 도움을 주는 냉각 시스템(160)을 포함한다는 점에서 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 상이하다. 이를 위해, 냉각 시스템(160)은 평행하게 배치되는 그리고 넓은 채널(164) 사이에 한정되는 2개의 평탄한 유리 판(162a, 162b)을 포함한다. 채널(164)의 대향측들에 가스 입구(166) 및 가스 출구(168)가 배치된다.
각각의 판(162a, 162b)은 채널(164)에 대향하는 그 표면(170) 상에서 각각 별도로 제어되는 보정 장치(42a, 42b)를 지지하며, 따라서 보정 장치(42)는 실제로 두 개별 보정 장치(42a, 42b)의 조합이다. 여기에서, 각각의 보정 장치(42a, 42b)가 기본적으로 도 3 및 도 4에 도시된 장치와 같이 설계되는 것으로 가정되지만, 보정 장치의 다른 설계, 특히 이 섹션에서 명시적으로 기술되는 설계도 또한 사용될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 각각 보정 장치(42a, 42b)의 굴절 광학 소자(44a, 44b)는 이 실시예에서 각각 판(162a, 162b)의 표면(170)과 직접 접촉하는 평평한 표면을 갖춘 평철 렌즈에 의해 형성된다. 이는 굴절 광학 소자(44a, 44b)로부터 판(162a, 162b)으로의 우수한 열 전달을 보장한다.
냉각 장치(미도시)로 냉각된 가스가 일정한 가스 유동으로서 가스 입구(166)를 통해 채널(164)에 들어가면, 그것은 판(162a, 162b)을 냉각시킨다. 가스의 온도는 투영 대물 렌즈(20)의 전체 온도(보통 22 ℃)보다 1 K, 5 K 또는 심지어 10 K만큼 낮을 수 있다. 판(162a, 162b)은 굴절 광학 소자(44a, 44b)를 냉각시킨다. 이는 보정 장치(42a, 42b) 내에서 중립 열 평형을 유지시키는 것을 가능하게 한다. 이는 그렇지 않을 경우 예를 들어 지연된 액추에이터 반응을 초래할 수 있는 원하지 않는 열 유발 변형과 접착 연결부 또는 렌즈 코팅의 손상이 발생할 수 있기 때문에 중요하다. 또한, 능동 냉각만이 굴절 광학 소자(44a, 44b) 내부의 온도 분포를 신속하게 그리고/또는 빈번히 변화시키는 것을 가능하게 하는데, 왜냐하면 가열 광의 흡수에 의해 생성된 열이 열 전도, 복사 또는 대류에 의해 소산될 때까지 대기할 필요가 없기 때문이다.
판(162a, 162b)이 굴절 광학 소자(44a, 44b)와 접촉하는 부분 밖에서 판의 온도가 너무 많이 떨어지지 않는 것이 보장되어야 한다. 이를 위해, 이들 부분에서 추가의 전기 가열 와이어 메시(172)가 표면(170)에 적용된다. 광원(54), 렌즈(55) 및 흡수기(57)와 같은 보정 장치(42, 42b)의 나머지 구성요소가 가열 와이어 메시(172) 위에 배치된다. 가열 와이어 메시(172) 내에서 소산되는 열을 적절하게 제어함으로써, 또한 판(168, 168b)의 이들 부분을 냉각 가스의 온도와 관계없이 원하는 일정한 온도로 유지시키는 것이 가능하다.
냉각 시스템(160)의 적합한 설계에 관한 추가의 세부 사항이 WO 2009/026970 A1으로부터 취해질 수 있다.
VI .
본 발명의 중요한 태양의 요약
하기의 기재는 본 발명의 몇몇 다른 중요한 태양을 요약한다:
1. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서,
투영 대물 렌즈(20)는 투영 광을 사용하여 마스크(16)를 감광 표면(22) 상에 이미지 형성하도록 구성되고, 투영 대물 렌즈(20)는,
a) 마스크(16)가 감광 표면(22) 상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면(46, 48)과 두 광학 표면(46, 48) 사이에서 연장되는 원주 방향 림 표면(50)을 구비하는 굴절 광학 소자(44);
b) 가열 광이 림 표면에 입사하도록 상기 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원(101, 102)
을 포함하는 파면 보정 장치(42)를 포함하며,
굴절 광학 소자(44)와 광원(101, 102)에 의해 한정되는 체적부는 액체, 고체 또는 액체 및 고체의 혼합물인 광학 매질(104)에 의해 충전되는 투영 대물 렌즈.
2. 항목 1의 투영 대물 렌즈로서, 광학 매질(104)과 굴절 광학 소자(44)의 굴절률 비율은 22 ℃에서 0.80 내지 1.1인 투영 대물 렌즈.
3. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서,
투영 대물 렌즈(20)는 투영 광을 사용하여 마스크(16)를 감광 표면(22) 상에 이미지 형성하도록 구성되고, 투영 대물 렌즈(20)는,
a) 마스크(16)가 감광 표면(22) 상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면(46, 48)과 두 광학 표면(46, 48) 사이에서 연장되는 원주 방향 림 표면(50)을 구비하는 굴절 광학 소자(44);
b) 가열 광이 림 표면에 입사하도록 상기 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원
을 포함하는 파면 보정 장치(42)를 포함하며,
가열 광이 입사하는 림 표면(50)의 부분이 적어도 하나의 방향을 따라 굴절력을 갖는 프레넬 렌즈(124)로서 형성되는 투영 대물 렌즈.
4. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서,
투영 대물 렌즈(20)는 투영 광을 사용하여 마스크(16)를 감광 표면(22) 상에 이미지 형성하도록 구성되고, 투영 대물 렌즈(20)는,
a) 마스크(16)가 감광 표면(22) 상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면(46, 48)과 두 광학 표면(46, 48) 사이에서 연장되는 원주 방향 림 표면(50)을 구비하는 굴절 광학 소자(44);
b) 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원
을 포함하는 파면 보정 장치(42)를 포함하며,
굴절 광학 소자는 가열 광이 수직하게 굴절 광학 소자에 들어가도록 광원이 내부에 배치되는 보어(120, 122), 구멍 또는 요홈을 구비하는 투영 대물 렌즈.
5. 항목 4의 투영 대물 렌즈로서, 광원(101, 102)은 적어도 40°의 각도 범위에 걸쳐 가열 광 빔을 방출하도록 구성되는 투영 대물 렌즈.
6. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서,
투영 대물 렌즈(20)는 투영 광을 사용하여 마스크(16)를 감광 표면(22) 상에 이미지 형성하도록 구성되고, 투영 대물 렌즈(20)는,
a) 마스크(16)가 감광 표면(22) 상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면(46, 48)과 두 광학 표면(46, 48) 사이에서 연장되는 원주 방향 림 표면(50)을 구비하는 굴절 광학 소자(44);
b) 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원; 및
c) 공간 광 변조기 - 공간 광 변조기(74; 80; 88)는 광원에 의해 생성되는 가열 광을 림 표면의 상이한 부분을 향해 지향시키도록 구성됨 -
을 포함하는 파면 보정 장치(42)를 포함하는 투영 대물 렌즈.
7. 항목 6의 투영 대물 렌즈로서, 공간 광 변조기는 반사 표면(86)과 반사 표면의 공간 배향을 변화시키도록 구성되는 구동 장치(92)를 포함하는 투영 대물 렌즈.
8. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈로서,
투영 대물 렌즈(20)는 투영 광을 사용하여 마스크(16)를 감광 표면(22) 상에 이미지 형성하도록 구성되고, 투영 대물 렌즈(20)는,
a) 마스크(16)가 감광 표면(22) 상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면(46, 48)과 두 광학 표면(46, 48) 사이에서 연장되는 원주 방향 림 표면(50)을 구비하는 굴절 광학 소자(44);
b) 가열 광(HLB1, HLB2, HLB3)을 방출하도록 구성되는 광원(54);
c) 가열 광을 림 표면(50)의 일부분을 향해 지향시키는 광학계(OS1, OS2); 및
d) 굴절 광학 소자(44)를 횡단한 가열 광의 적어도 70%를 그것이 다시 반사 광학 소자(44)를 횡단하도록 반사하는 반사 표면(66)
을 포함하는 파면 보정 장치(42)를 포함하는 투영 대물 렌즈.
9. 항목 8의 투영 대물 렌즈로서, 반사 표면(66)은 굴절 광학 소자 밖에 배치되는 투영 대물 렌즈.

Claims (32)

  1. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈이며,
    투영 대물 렌즈(20)는 투영 광을 사용하여 마스크(16)를 감광 표면(22) 상에 이미지 형성하도록 구성되고, 투영 대물 렌즈(20)는,
    a) 마스크(16)가 감광 표면(22) 상에 이미지 형성될 때 투영 광이 통과하는 2개의 대향 광학 표면(46, 48)과 두 광학 표면(46, 48) 사이에서 연장되는 원주 방향 림 표면(50)을 구비하는 굴절 광학 소자(44; 44a, 44b);
    b) 제1 가열 광(HL1)의 적어도 일부분이 굴절 광학 소자(44; 44a, 44b)에 들어가도록 상기 제1 가열 광을 림 표면(50)의 제1 부분으로 지향시키도록 구성되는 제1 광학계(OS1);
    c) 제2 가열 광(HL2)의 적어도 일부분이 굴절 광학 소자(44; 44a, 44b)에 들어가도록 상기 제2 가열 광을 제1 부분과는 별개인, 림 표면(50)의 제2 부분으로 지향시키도록 구성되는 제2 광학계(OS2)
    를 포함하는 파면 보정 장치(42)를 포함하며,
    제1 및 제2 가열 광(HL1, HL2)의 부분적인 흡수에 의해 유발되는 온도 분포는 파면 오차를 변화시키는 굴절률 분포를 굴절 광학 소자(44; 44a, 44b) 내부에 생성하고,
    제1 광학계(OS1)는 초점 영역(56)으로부터 나오는 제1 가열 광이 림 표면(50)의 제1 부분에 입사하도록 제1 가열 광을 초점 영역(56)에 집속시키도록 구성되는 집속 광학 소자(55)를 포함하고, 제2 광학계(OS2)는 초점 영역으로부터 나오는 제2 가열 광이 림 표면(50)의 제2 부분에 입사하도록 제2 가열 광을 초점 영역에 집속시키도록 구성되는 집속 광학 소자(55)를 포함하고,
    집속 광학 소자(55)는 제1 가열 광(HL1) 및 제2 가열 광(HL2)이 각각의 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)로 들어가는 것을 방지하고,
    제1 가열 광(HL1)과 제2 가열 광(HL2)은 투영 광보다 굴절 광학 소자 내에 더욱 많이 흡수되고,
    제1 가열 광(HL1)과 제2 가열 광(HL2)은 2.0 ㎛ 내지 2.3 ㎛ 또는 2.6 ㎛ 내지 2.8 ㎛의 중심 파장을 갖고, 투영 광은 150 ㎚ 내지 500 ㎚의 중심 파장을 갖는 투영 대물 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 제1 광학계는 초점 영역이 내부에 위치되는 구멍을 구비하는 블라인드(58)를 포함하는 투영 대물 렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 제1 가열 광(HL1)은 그것이 굴절 광학 소자(44; 44a, 44b)에 들어간 후 시준된 광으로서 굴절 광학 소자(44)를 통해 전파되는 투영 대물 렌즈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    림 표면(50)은 실린더형 또는 원추형인 투영 대물 렌즈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 림 표면(50)의 제1 부분은 상기 제1 부분과 교차하는 그리고 굴절 광학 소자(44)가 배치되는 위치에서 투영 대물 렌즈(20)의 광축(OA)을 포함하는 평면 내에서 만곡되는 투영 대물 렌즈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파면 보정 장치(42)는 가열 광을 방출하도록 구성되는 광원(LS)과 광원에 의해 방출되는 가열 광을 제1 가열 광(HL1) 및 제2 가열 광(HL2)으로 분할하는 빔 분할기(72)를 포함하는 투영 대물 렌즈.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 광학계는 제1 가열 광을 생성하도록 구성되는 단일 제1 광원을 포함하고, 제2 광학계는 제2 가열 광을 생성하도록 구성되는 단일 제2 광원을 포함하는 투영 대물 렌즈.
  8. 제6항에 있어서,
    적어도 제1 광학계(OS1)는 공간 광 변조기(74; 80)를 포함하고, 상기 공간 광 변조기는 그 세기가 공간 광 변조기에 의해 개별적으로 변화될 수 있는 복수의 제1 가열 광 빔(HLB1)을 생성하기 위해 공간 분해 방식으로 제1 가열 광(HL1)의 세기를 변화시키도록 구성되는 투영 대물 렌즈.
  9. 제8항에 있어서,
    공간 광 변조기는 빔 편향 요소(76)의 어레이(74)를 포함하고, 각각의 빔 편향 요소는 입사 제1 가열 광(HL1)을 제어 신호에 응하여 가변적인 편향 각도만큼 편향시키도록 구성되는 투영 대물 렌즈.
  10. 제8항에 있어서,
    공간 광 변조기는 그 크기 또는 투과율이 제어 신호에 응하여 개별적으로 변화될 수 있는 복수의 구멍(82)을 구비하는 가변 블라인드(80)를 포함하는 투영 대물 렌즈.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 광학계는 복수의 제1 광원(62)을 포함하고, 각각의 제1 광원은 제1 가열 광 빔(HLB1)을 생성하도록 구성되는 투영 대물 렌즈.
  12. 제11항에 있어서,
    적어도 하나의 제1 광원(62)은 개별적으로 변화될 수 있는 세기를 갖는 LED인 투영 대물 렌즈.
  13. 제11항에 있어서,
    적어도 하나의 제1 광원은 레이저 다이오드이고, 제1 광학계는 제1 가열 광 빔의 세기를 개별적으로 변화시키도록 구성되는 광 변조기를 포함하는 투영 대물 렌즈.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 제1 광학계는 굴절 광학 소자를 횡단한 가열 광의 적어도 70%를 그것이 다시 반사 광학 소자를 횡단하도록 반사하는 반사 표면(66)을 포함하는 투영 대물 렌즈.
  15. 제14항에 있어서,
    반사 표면(66)은 반사된 광의 방향이 입사광의 방향과 상이하도록 배치되는 투영 대물 렌즈.
  16. 제15항에 있어서,
    반사된 광의 방향은 입사광의 방향과 0.05° 내지 5°의 각도만큼 상이한 투영 대물 렌즈.
  17. 제14항에 있어서,
    반사 표면은 림 표면에 도포되는 다층 코팅에 의해 형성되는 투영 대물 렌즈.
  18. 제14항에 있어서,
    반사 표면(66)은 굴절 광학 소자(44)로부터 거리를 두고 배치되는 기판에 도포되는 다층 코팅에 의해 형성되는 투영 대물 렌즈.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 광학계는 집속 광학 소자(55)가 굴절 광학 소자(44)의 림 표면(50)보다 완전히 위에 또는 그것보다 완전히 아래에 배치되도록 제1 가열 광을 편향시키도록 구성되는 빔 편향 요소(98)를 포함하는 투영 대물 렌즈.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    굴절 광학 소자(44)가 배치되는 위치에서 투영 대물 렌즈(20)의 광축(OA)에 수직한 평면 내에서, 집속 요소(55) 및 굴절 광학 소자(44)는 정렌즈의 광학 효과를 갖는 투영 대물 렌즈.
  21. 제20항에 있어서,
    집속 요소(55)의 체적은 굴절 광학 소자(44)의 체적보다 적어도 100배 작은 투영 대물 렌즈.
  22. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 가열 광(HL1)은 제1 평면 내에서 전파되고, 제2 가열 광(HL2)은 제2 평면 내에서 전파되며, 제1 평면과 제2 평면은 서로 동일하거나 평행한 투영 대물 렌즈.
  23. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    초점 영역은 초점 또는 초선(56)인 투영 대물 렌즈.
  24. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    집속 요소(55)는 단지 한 방향을 따라 초점력을 갖는 투영 대물 렌즈.
  25. 제24항에 있어서,
    집속 요소(55)는 실린더형 렌즈인 투영 대물 렌즈.
  26. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    굴절 광학 소자(44; 44a, 44b)는 OH 분자를 50 ppm 내지 500 ppm의 농도로 함유하는 광학 유리를 포함하는 투영 대물 렌즈.
  27. 제26항에 있어서,
    광학 유리는 OH 분자를 90 ppm 내지 150 ppm의 농도로 함유하는 투영 대물 렌즈.
  28. 제26항에 있어서,
    제1 및 제2 가열 광은 동일한 중심 파장을 갖는 투영 대물 렌즈.
  29. 제8항에 있어서,
    제1 광학계(OS1)는 제1 가열 광 빔(HLB1)이 굴절 광학 소자(44)를 떠난 후 그것들의 방사 조도 변화를 측정하도록 구성되는 제1 광 검출기(140)를 포함하고, 제2 광학계(OS2)는 제2 가열 광 빔(HLB2)이 굴절 광학 소자(44)를 떠난 후 그것들의 방사 조도 변화를 측정하도록 구성되는 제2 광 검출기(140)를 포함하는 투영 대물 렌즈.
  30. 제29항에 있어서,
    제1 및 제2 검출기(140)에 의해 측정되는 방사 조도 변화에 따라 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)를 제어하도록 구성되는 제어 유닛(148)을 포함하는 투영 대물 렌즈.
  31. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 제1 광학계(OS1)는 투영 대물 렌즈(20) 밖에 배치되는 제1 광원(130)으로부터 제1 가열 광(HL1)을 집속 광학 소자(55)로 안내하도록 구성되는 광섬유(131, 134)를 포함하는 투영 대물 렌즈.
  32. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파면 보정 장치(42)는 굴절 광학 소자(44a, 44b)를 능동 냉각시키도록 구성되는 냉각 시스템(160)을 포함하는 투영 대물 렌즈.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008116886A1 (de) 2007-03-27 2008-10-02 Carl Zeiss Smt Ag Korrektur optischer elemente mittels flach eingestrahltem korrekturlicht
WO2013113336A1 (en) 2012-02-04 2013-08-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Method of operating a microlithographic projection exposure apparatus and projection objective of such an apparatus
WO2013156041A1 (en) 2012-04-18 2013-10-24 Carl Zeiss Smt Gmbh A microlithographic apparatus and a method of changing an optical wavefront in an objective of such an apparatus
WO2014117791A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Carl Zeiss Smt Gmbh Microlithographic projection exposure apparatus and method of operating same
KR101809343B1 (ko) 2013-03-13 2017-12-14 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하 마이크로리소그래픽 장치
DE102013204572A1 (de) 2013-03-15 2014-09-18 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsbelichtungsanlage mit hochflexiblem Manipulator
KR102047584B1 (ko) 2013-09-09 2019-11-21 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 마이크로리소그래피 투영 노광 장치 및 이러한 장치의 광학적 파면 변형의 교정 방법
JP6147924B2 (ja) 2013-09-14 2017-06-14 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー マイクロリソグラフィ投影装置を作動させる方法
DE102014204171A1 (de) 2014-03-06 2015-09-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches Element und optische Anordnung damit
DE102014216458A1 (de) 2014-08-19 2016-02-25 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches Element mit einer Beschichtung zur Beeinflussung von Heizstrahlung und optische Anordnung
JP6459082B2 (ja) * 2014-12-24 2019-01-30 株式会社ニコン 計測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
JP6568298B2 (ja) 2015-07-13 2019-08-28 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置およびデバイス製造方法
JP6821342B2 (ja) * 2015-07-16 2021-01-27 キヤノン株式会社 画像形成装置
NL2017120A (en) * 2015-07-16 2017-01-17 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method
DE102015219671A1 (de) * 2015-10-12 2017-04-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Optische Baugruppe, Projektionssystem, Metrologiesystem und EUV-Lithographieanlage
DE102016214480A1 (de) 2016-08-04 2017-08-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Optische anordnung für eine lithographieanlage und verfahren zum betreiben einer lithographieanlage
DE102017200934A1 (de) 2017-01-20 2017-03-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Manipulators einer Projektionsbelichtungsanlage
DE102017203571A1 (de) 2017-03-06 2018-09-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Optische anordnung für eine lithographieanlage sowie verfahren zum betreiben einer lithographieanlage
CN109426088B (zh) * 2017-08-25 2021-03-09 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种照明系统、曝光装置和曝光方法
WO2019042656A1 (en) * 2017-09-04 2019-03-07 Asml Netherlands B.V. HEATING SYSTEM FOR AN OPTICAL COMPONENT OF A LITHOGRAPHIC APPARATUS
KR102011262B1 (ko) 2017-09-26 2019-08-16 허철 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터 및 이를 이용한 노광용 광학계
DE102019217185A1 (de) * 2019-11-07 2021-05-12 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie
DE102019219289A1 (de) * 2019-12-11 2021-06-17 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches System, sowie Heizanordnung und Verfahren zum Heizen eines optischen Elements in einem optischen System

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001114528A (ja) 1999-10-18 2001-04-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 光学用石英ガラス
JP2001196305A (ja) * 2000-01-05 2001-07-19 Carl Zeiss:Fa 光学装置
JP2010267966A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Nikon Corp 光学装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1250757B (it) * 1991-08-02 1995-04-21 Savio Spa Metodo perfezionato per l'infilaggio pneumatico in un ritorcitoio con un fuso a doppio perno cavo
EP0823662A2 (en) 1996-08-07 1998-02-11 Nikon Corporation Projection exposure apparatus
DE19825716A1 (de) * 1998-06-09 1999-12-16 Zeiss Carl Fa Baugruppe aus optischem Element und Fassung
JP2000019165A (ja) 1998-06-30 2000-01-21 Shimadzu Corp ガスクロマトグラフ装置
DE19963587B4 (de) 1999-12-29 2007-10-04 Carl Zeiss Smt Ag Projektions-Belichtungsanlage
DE10140208C2 (de) 2001-08-16 2003-11-06 Zeiss Carl Optische Anordnung
EP1670041A4 (en) 2003-08-28 2007-10-17 Nikon Corp METHOD AND APPARATUS FOR EXPOSURE, AND METHOD FOR MANUFACTURING ASSOCIATED DEVICE
US7291805B2 (en) * 2003-10-30 2007-11-06 The Regents Of The University Of California Target isolation system, high power laser and laser peening method and system using same
JP2006319098A (ja) * 2005-05-12 2006-11-24 Pentax Industrial Instruments Co Ltd 描画装置
US20080204682A1 (en) * 2005-06-28 2008-08-28 Nikon Corporation Exposure method and exposure apparatus, and device manufacturing method
WO2007017089A1 (en) 2005-07-25 2007-02-15 Carl Zeiss Smt Ag Projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus
JP2008060560A (ja) * 2006-08-04 2008-03-13 Tokyo Electron Ltd アニール装置およびアニール方法
DE102006045075A1 (de) 2006-09-21 2008-04-03 Carl Zeiss Smt Ag Steuerbares optisches Element
DE102006047666A1 (de) 2006-09-28 2008-04-03 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographieanlage mit verbesserten Abbildungseigenschaften und Verfahren zum Verbessern der Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektives
US7525640B2 (en) * 2006-11-07 2009-04-28 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP5579063B2 (ja) * 2007-08-24 2014-08-27 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 制御可能な光学素子、熱アクチュエータによる光学素子の操作方法および半導体リソグラフィのための投影露光装置
EP2048540A1 (en) 2007-10-09 2009-04-15 Carl Zeiss SMT AG Microlithographic projection exposure apparatus
DE102008042356A1 (de) 2008-09-25 2010-04-08 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsbelichtungsanlage mit optimierter Justagemöglichkeit
JP5478773B2 (ja) 2010-03-26 2014-04-23 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 光学系、露光装置、及び波面補正方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001114528A (ja) 1999-10-18 2001-04-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 光学用石英ガラス
JP2001196305A (ja) * 2000-01-05 2001-07-19 Carl Zeiss:Fa 光学装置
JP2010267966A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Nikon Corp 光学装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法

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