KR101804651B1 - 파면 조작기를 갖는 투영 렌즈 - Google Patents
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Abstract
투영 렌즈의 오브젝트 평면(OS)에 배열된 패턴을 동작 파장(λ<260nm)을 갖는 전자기 방사선에 의해 투영 렌즈의 이미지 평면 내로 이미징하기 위한 투영 렌즈는, 오브젝트 평면(OS)과 이미지 평면 사이의 투영 빔 경로에 배열된 광학 표면을 갖는 복수의 광학 소자를 갖는다. 오브젝트 평면으로부터 이미지 평면을 향해 통과하는 투영 방사선의 파면에 동적으로 영향을 미치기 위한 파면 조작 시스템이 제공된다. 파면 조작 시스템은 제 1 조작기를 갖고, 이것은 투영 빔 경로에 배열된 제 1 조작기 표면(MS1) 및 제 1 조작기 표면의 표면 형상 및/또는 굴절률 분포를 가역적으로 변경하기 위한 제 1 구동 장치(DR1)를 갖는다. 제 1 조작기는, 유효 직경(DFP)을 갖는 제 1 조작기 표면의 광학적으로 사용된 영역을 가로질러 고유의 기간(PCHAR=DFP/((NMAX+NMIN)/2)에 따라 투영 방사선의 광학 경로 길이 변화의 최대값의 수(NMAX>1) 및 최소값의 수(NMIN>1)를 생성하는 것이 가능한 방식으로 구성된다. 제 1 조작기 표면은, 제 1 조작기 표면에서의 필드 평면의 필드 지점으로부터 나오는 각각의 빔이 서브어퍼쳐 직경(SAD)을 갖는 서브어퍼쳐를 조명하고, 조건(SAD/DFP<0.2)은 제 1 조작기 표면에서 참이 되는 방식으로, 필드 평면에 광학적으로 인접한 투영 렌즈의 최근접 필드 평면(OS)으로부터 유한한 제 1 거리(D1)에 배열된다.
Description
본 발명은 λ<260nm의 동작 파장을 갖는 전자기 방사선에 의해 상기 투영 렌즈의 이미지 평면 내로 투영 렌즈의 오브젝트 평면에 배열되는 패턴을 이미징하기 위한 투영 렌즈 및 상기 투영 렌즈의 도움으로 수행될 수 있는 투영 노광 방법에 관한 것이다.
최근, 대부분의 마이크로리소그래피 투영 노광 방법은 반도체 구성요소 및 예컨대 포토리소그래피 마스크와 같은 기타 미세 구조화된 구성요소를 생산하기 위하여 사용된다. 이것은 마스크(레티클) 또는 이미징될 구조의 패턴, 예컨대 반도체 구성요소의 층의 라인 패턴을 갖거나 형성하는 기타 패터닝 구조를 사용하는 것을 포함한다. 이 패턴은 조명 시스템과 투영 렌즈의 오브젝트 평면의 영역의 투영 렌즈 사이의 투영 노광 장치에 위치되고, 상기 조명 시스템에 의해 제공되는 조명 방사선에 의해 조명된다. 패턴에 의해 변경되는 방사선은 예측 방사선으로서 투영 렌즈를 통해 통과하고, 이것은 노광될 기판상에 감소된 스케일로 패턴을 이미징한다. 기판의 표면은 투영 렌즈의 이미지 평면에 배열되고, 상기 이미지 평면은 오브젝트 평면에 관하여 광학적으로 켤레가 된다. 기판은 통상적으로 감방사선 층(레지스트, 포토레지스트)에 의해 코팅된다.
투영 노광 장치의 개선에 관한 목적 중 하나는 기판상에서 갈수록 작아지는 크기를 갖는 구조를 리소그래픽 방식으로 생산하고자 하는 것이다. 더 작은 구조는 예컨대 반도체 구성요소에서의 더 높은 집적 밀도를 이끌어내고, 이것은 통상적으로 생산되는 마이크로구조화된 구성요소의 성능에 있어서 유리한 효과를 갖는다.
생산될 수 있는 구조의 크기는 사용된 투영 렌즈의 해상 능력에 결정적으로 의존하며 한편으로는 투영을 위해 사용되는 투영 방사선의 파장 길이를 줄임으로써 다른 한편으로는 공정에서 사용된 투영 렌즈의 이미지 측 개구수(NA)를 증가시킴으로써 증가될 수 있다.
최근 고해상도 투영 렌즈는 심자외선 범위(DUV) 또는 극자외선 범위(EUV)에서 260nm 미만의 파장에서 동작한다.
심자외선 범위(DUV)로부터의 파장에서, 수차(예컨대, 색 수차, 이미지 필드 곡률)의 충분한 교정을 보장하기 위하여, 반사 굴절 렌즈가 통상적으로 사용되고, 이것은 굴절력을 갖는 투명 굴절 광학 소자(렌즈 소자) 및 굴절력을 갖는 반사 소자, 즉, 곡면 미러(curved mirror) 모두를 포함한다. 통상적으로, 적어도 하나의 오목 미러가 포함된다. 40nm의 크기를 갖는 구조의 투영을 가능하게 하는 해상 능력은 최근 NA=1.35 및 λ=193nm에서의 침지(immersion) 리소그래피로 성취된다.
집적 회로는 포토리소그래피 패터닝 단계(노광) 및 기판상의 에칭 및 도핑과 같이 후속하는 공정 단계의 시퀀스에 의해 생산된다. 개별적인 노광은 상이한 마스크 또는 상이한 패턴에 의해 수행된다. 완성된 회로가 바람직하게 기능하기 위하여, 개별적인 포토리소그래피 노광 단계는 가능한 한 서로 합동하는 것이 필수적이고, 그 결과, 예컨대 콘택트, 다이오드의 라인 및 구성요소, 트랜지스터 및 기타 전기적으로 기능하는 유닛과 같이 제조된 구조는 계획된 회로 레이아웃의 전형(ideal)에 되도록 가까워진다.
연속하는 노광 단계에 생성된 구조가 충분히 정확하게 서로의 상부에 놓이지 않을 경우, 즉, 중첩 정확도가 충분하지 않을 경우, 제조 결함이 발생할 수 있다. 포토리소그래피 공정의 상이한 제조 단계로부터의 구조의 중첩 정확도는 통상적으로 "오버레이"라는 용어로 지칭된다. 이러한 용어는 예컨대 2개의 연속하는 리소그래피 평면의 중첩 정확도를 나타낸다. 임의의 형태의 정렬 오류가 짧은 회로 또는 소실된 연결과 같은 제조 결함 유발하여 회로의 기능을 제한할 수 있다.
복수의 노광 방법에서, 역시, 연속하는 노광의 중첩 정확도에 대해 엄격한 요건이 만들어진다. 더블 패터닝 방법(또는 더블 노광 방법)에서, 예컨대, 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼는 연속하여 두 번 노광되고, 포토레지스트는 이어서 추가로 처리된다. 제 1 노광 공정에서, 예컨대 적절한 구조 폭을 갖는 법선 구조가 투영된다. 제 2 노광 공정에서, 제 2 마스크는 상이한 마스크 구조를 갖고 사용된다. 제 2 마스크의 주기적 구조는 제 1 마스크의 주기적 구조에 비해 절반의 주기로 변위될 수 있다. 일반적인 경우, 특히 더욱 복잡한 구조에 있어서, 2개의 마스크의 레이아웃 간의 차이는 클 수 있다. 더블 패터닝은 기판상의 주기적 구조의 주기의 감소를 성취하는 것을 가능하게 한다. 이것은, 연속하는 노광의 중첩 정확도가 충분할 경우에만, 즉, 오버레이 오류가 임계값을 초과하지 않을 경우에 성취될 수 있다.
그러므로 부적절한 오버레이는 제조 동안 우수한 부분의 산출을 상당히 감소시킬 수 있고, 그 결과 우수한 제품 당 제조 비용은 증가한다.
본 발명은, 투영 렌즈, 및 상이한 포토리소그래피 공정이 적은 오버레이 오류를 갖고 수행되도록 허용하는 마이크로리소그래피용 투영 노광 방법을 제공하는 것의 문제를 다룬다.
이러한 문제는 청구항 1의 특징을 포함하는 투영 렌즈에 의해 그리고 청구항 13의 특징을 포함하는 투영 노광 방법에 의해 해결된다.
유리한 개선점이 종속항에 명시된다. 모든 청구항의 기재는 상세한 설명의 내용에서 참조로서 통합된다.
투영 렌즈는 투영 렌즈의 오브젝트 평면으로부터 이미지 평면으로 통과하는 투영 방사선의 파면에 동적으로 영향을 미치기 위한 파면 조작 시스템을 갖는다. 투영 빔 경로에 배열되는 파면 조작 시스템의 구성요소의 효과는 제어 장치의 제어 신호에 따라 변화가능한 방식으로 설정될 수 있고, 그 결과, 투영 방사선의 파면은 표적화된 방식으로 변경될 수 있다. 파면 조작 시스템의 광학적 효과는 특정한, 먼저 한정된 원인으로 인해 또는 노광 전 또는 노광 동안 상황 의존적인 방식으로 변화될 수 있다.
파면 조작 시스템은, 투영 빔 경로에 배열된 제 1 조작기 표면을 갖는 제 1 조작기를 갖는다. 제 1 조작기는 제 1 구동 장치를 포함하고, 이것은 제 1 조작기 표면의 표면 형상 및/또는 굴절률 분포가 가역적으로 변경되도록 허용한다. 결과적으로, 제 1 조작기 표면에 의해 영향을 받는 투영 방사선이 파면이 표적화된 방식으로 동적으로 변경될 수 있다.
광학적 효과의 이러한 변경은 제 1 조작기가 다른 조작기로 교환되지 않아도 가능하다.
이러한 경우에, 조작기 표면은 평평한 또는 굴곡진 표면을 의미하는 것으로 이해되고, 이 표면은 (i) 투영 빔 경로에 배열되며, (ii) 이러한 변화의 경우에, 투영 방사선에 관한 그 표면 형상 및/또는 그 배향은 투영 방사선의 파면에서의 변화를 야기한다. 예시로서, 투영 렌즈의 기타 광학 구성요소에 대하여 변위가능한 렌즈 소자의 임의의 굴곡진 표면은 조작기 표면이 된다. 추가 예시는 렌즈 소자 또는 미러의 기계적으로 또는 열적으로 변형 가능한 표면이 된다.
렌즈 소자의 지역적인, 열적 조작의 경우에, 통상적으로 렌즈의 굴절률은 또한 지역적으로 공간적으로 변경될 것이다. 예컨대, 렌즈 소자의 두께로 인하여, 이러한 변형이 투영 방사선의 방향의 구성 요소를 갖지 않는 것으로 가정될 수 있을 경우, 즉, 굴절률이 투영 방사선의 방향에서 오직 직교로 변경될 경우, 이것은 렌즈 소자의 굴절률의 지역적 변형을 조작기 표면에서 발생하는 효과로 여기는 것으로 이해된다. 이것은, 예컨대 얇은 평면 플레이트에 적용된다.
예컨대, 틸팅, 디센터링 및/또는 축방향으로 평행한 변위와 같은 광학 소자의 전역적 변위에 의해 또는 전역적 변형에 의해 파면에 작용하는 상기 언급된 알려진 변위, 변형 또는 열적 조작기와는 대조적으로, 본 발명에 따른 제 1 조작기는, 상기 제 1 조작기의 유효 직경(DFP) 내의 상기 제 1 조작기 표면의 광학적으로 사용된 영역 위에서, 투영 방사선의 광학 경로 길이 변화의 최대값의 수 및 최소값의 수를 생성하는 것이 가능한 방식으로 구성된다. NMAX가 최대값의 수이고 NMIN이 고려중인 방향의 광학 경로 길이 변화의 최소값의 수일 경우에, 이로써, 유효한 직경의 방향의 제 1 조작기의 효과는 고유의 주기(PCHAR=DFP/((NMAX+NMIN)/2)의 도움으로 기재될 수 있다. 이러한 경우에, 투영 방사선의 영향을 받은 단면적에 대해 제 1 조작기에 의해 유도된 광학 경로 길이 변화의 다수의 교번은, 엄격하게 주기적일 필요는 없고, 그 결과, 예컨대, 광학 경로 길이 변화 및/또는 측방향 거리의 최대값 및/또는 최소값의 절대값은 영향을 받은 투영 방사선의 단면적에 대하여 변경될 수 있다. 예컨대, 사인 함수에 의해 기재될 수 있는 엄격하게 주기적인 광학 경로 길이 변화도 마찬가지로 가능하다.
제 1 조작기 표면은 투영 렌즈의 최근접 필드 평면에 "광학적으로 인접하게" 배열된다. 이러한 "근접 필드 배열"은 그 중에서도, 제 1 조작기 표면이 투영 렌즈의 동공 평면보다는 최근접 필드 평면에 상당히 근접하게 배열되는 것을 의미한다. 이러한 경우에, 제 1 조작기 표면의 필드 평면의 필드 지점으로부터 나오는 각각의 빔은 제 1 조작기 표면의 광학적으로 사용된 영역의 최대 직경(DFP) 보다 상당히 작은 서브어퍼쳐 개구(SAD)를 갖는 서브어퍼쳐를 조명하고, 그 결과, 조건(SAD/DFP<0.2)은 참이 된다. 특히 조건(SAD/DFP<0.1)이 참이 되는 것 또한 가능하다.
이러한 경우에, 서브어퍼쳐 직경(SAD)은 개별적인 필드 지점으로부터 나오는 투영 광의 빔의 직경을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 몫(SAD/DFP)은 고려중인 필드 지점의 높이와 일반적으로 관련이 없다.
최근접 필드 평면에 광학적으로 인접한 제 1 조작기 표면의 배열 및 빔 단면 위에서의 광학적 효과의 변화 가능성으로 인하여, 파면 조작기 시스템은 필드 의존식으로 최적화된 방식으로 이미지 필드의 투영 렌즈의 왜곡을 설정하거나 변경할 수 있다. 이것은, 그 중에서도, 상이한 크기를 갖는 왜곡 값이 상이한 필드 지점에 대하여 표적화된 방식으로 설정될 수 있는 것을 의미한다. 제어 신호에 따라 표적화된 방식으로 필드 의존 왜곡을 설정할 수 있는 파면 조작 시스템은 특정 필드 의존 왜곡 교정 또는 왜곡 변경이 각각의 노광 공정 동안 도입되도록 허용한다. 결과적으로, 특히, 선행하는 제 1 노광 동안 생산되는 구조에 제 2 노광 동안의 필드 의존 왜곡이 매칭되는 것이 가능하므로, 연속하는 노광 단계에서 생산되는 구조는 높은 중첩 정확도로 서로 위에 놓인다. 조작기의 활성의 결과로서 중첩 정확도는 활성화된 조작기가 있을 때보다는 더 우수하다. 결과적으로, 오버레이 오류는 충분한 공차가 될 수 있는 정도로 제한될 수 있다.
필드 의존 왜곡의 이러한 영향은 기타 수차가 방해되는 정도로 동시에 생산되지 않고도 얻어져야 한다. 본 명세서에서 동공에서의 적어도 4중극 의존성, 즉, 초점 항 및 수차 항을 방사 방향으로 갖는 파면 분포를 제거하거나 최소화하는 것이 특히 눈에 띈다.
바람직하게, 투영 렌즈는 광학 축 외부에 놓이고(오프-축 필드) 더 긴 측과 더 짧은 측 사이에서 2:1의 종횡비를 갖는 유효한 오브젝트 필드를 갖고, 광학적으로 사용된 영역은 2:1보다 큰 종횡비를 갖는 대략적으로 직사각형 형상을 가지며 제 1 조작기는 더 긴 측에 평행하게 작용한다. 이러한 방향으로, 제 1 조작기는 투영 방사선의 광학 경로 길이 변화의 복수의 최대값 및 복수의 최소값을 생성할 수 있어야 한다. 더 긴 측은 경로 길이 변화를 변경하는데 있어서 특히 단순하게 사용될 수 있다.
실제로 새로운 파면 조작 시스템의 장점을 성취하기 위한 다수의 가능성이 존재한다.
일 실시예에서, 파면 조작 시스템은 필드 평면에 광학적으로 인접한 제 1 조작기만을 가지며, 유한한 제 1 거리는, 제 1 조작기 표면에서 제 1 조작기의 활성화 시에, 조건
0.25*NAM 2<SAD/PCHAR<0.48 (1)이 충족되도록 크기가 정해져서, 여기서 NAM은 제 1 조작기 표면에서의 투영 방사선의 개구수가 된다.
따라서, 여기서 단 하나의 조작기가 제공된다. 결과적으로, 구조적인 설계는 비교적 단순할 수 있으며 구조적인 공간 요건은 작을 수 있다.
단일 조작기만을 사용함으로써 방해되는 정도로 적절하지 않은 잔여 수차를 동시에 생산하지 않는 충분한 강도에 의해 파면 상의 원하는 효과를 얻기 위하여, 제 1 조작기 표면은 상기 최근접 평면에 아주 근접하거나 이로부터 아주 멀지 않게 배열되어야 한다. 유리한 제 1 거리는 상기 조건(1)이 충족될 때 제공된다. 파라미터(SAD)는 제 1 조작기 표면에서의 투영 방사선의 서브어퍼쳐 직경을 의미한다. 이러한 파라미터는, 제 1 조작기에서의 필드의 필드 지점으로부터 나오는 각각의 빔이 서브어퍼쳐 직경(SAD)을 갖는 서브어퍼쳐를 조명하는 것을 감안한다. 서브어퍼쳐 직경은 광학 표면에서의 필드 지점으로부터 나온 단일 빔의 풋프린트의 직경으로서 이해될 수 있다. 다이버전트 빔의 경우에, 이러한 경우, 서브어퍼쳐 직경은 필드로부터의 증가하는 거리에 의해 증가한다.
상기 표시된 조건 (1)로부터, 서브어퍼쳐 직경이 고유의 주기(PCHAR)에 관하여 특정한 관계에 있어야 함이 명백해진다. 이러한 응용에서, 관계(SAD/PCHAR)는 또한 "정규화된 조작기 거리"로 지칭되고 파라미터(DNORM:=SAD/PCHAR)로 표시된다.
고유의 주기에 관한 관계에 있어서 서브어퍼쳐 직경(SAD)이 과하게 높아져서, 상한이 초과될 경우, 이로써 일반적으로 왜곡의 필드 의존성에 대하여 충분히 큰 영향을 성취하는 것이 가능하고, 동시에 통상적으로 원치 않는 수차의 레벨, 특히, 디포커스 및/또는 난시의 레벨은 이미징에 대한 상당히 방해되는 효과를 가질 수 있을 정도로 증가한다. 반대로, 하한에 못 미칠 경우, 난시와 같은 바람직하지 않은 수차의 레벨이 예컨대 낮게 유지될 수 있고 동시에 통상적으로 왜곡이 상당히 크게 필드 의존 방식에서 더는 영향받지 않을 수 있을 경우, 그 결과로, 제 1 조작기의 효과는 비교적 낮은 왜곡 값에 제한된 상태로 유지된다. 더욱이, 디포커스 예산에 대한 바람직하지 않은 기여는 제 1 조작기 표면이 필드 평면에 너무 가깝게 놓일 경우 발생할 수 있다.
특정 실시예에서, 최근접 필드 평면은 투영 렌즈의 오브젝트 평면이다. 굴절력을 갖는 광학 표면이 오브젝트 평면과 제 1 조작기 평면 사이에 배열되지 않을 경우, 그 결과 제 1 조작기 평면에서의 투영 방사선의 개구수(NAM)는 오브젝트측 개구수(MAO)와 동일하다. 이미징될 마스크 패턴의 바로 다운스트림에서, 조작기의 효과는 중간(intervening) 광학 소자의 수차에 의해 방해받을 수 있으므로, 그 결과 제 1 조작기는 특히 표적화된 방식으로 사용될 수 있다. 더욱이, 접근가능한 중간 이미지 평면이 존재할 수 있다.
예컨대, 필드 평면에 관해 요구되는 비교적 짧은 제 1 거리가 구조적 전제조건으로 인한 어려움으로 인해서만 실현될 수 있을 경우, 단일 조작기에 의한 왜곡의 조작이 어려울 수 있다. 더욱이, 사소한 고차수 기여에 대한 요구가 충족될 경우에 개별적인 조작기의 최대 효과는 제한된다. 이러한 이유로, 그 중에서도, 일부 실시예는 제 1 조작기에 더하여 제 2 조작기를 갖는 파면 수차 시스템을 제공하고, 제 2 조작기는 투영 빔 경로에 배열되는 제 2 조작기 표면, 및 제 2 조작기 표면의 표면 형상 및/또는 굴절률 분포를 가역적으로 변경하기 위한 제 2 구동 장치를 갖는다.
2개의 조작기는 바람직하게 서로 독립적으로 설정될 수 있다.
적어도 2개의 조작기의 사용은 인접한 필드 평면에 관한 적절한 거리의 더 큰 범위를 이끌어내고, 이것은 투영 렌즈로의 조작기의 삽입을 간소화한다. 더욱이, 2개 이상의 조작기가 공동으로 동작할 수 있으므로 필드 의존적 왜곡에 관한 그 원하는 효과가 서로 증폭되고, 반면에 수차에 대한 원치않는 효과, 예컨대 디포커스 및/또는 난시는 서로에 대하여 적어도 부분적으로 상호 보상할 수 있다.
바람직하게는, 제 1 조작기 표면 및 제 2 조작기 표면은, 제 1 조작기 표면에서 투영 방사선의 개구수가 제 2 조작기 표면에서 투영 방사선의 개구수와 동일하게 되는 방식으로 배열된다. 이러한 목적으로, 굴절력을 갖는 광학 소자는 조작기 표면 사이에 위치되지 않아야 한다. 그렇게 함으로써 성취될 수 있는 것은, 그 중에서도, (예컨대 고유의 주기에 관한) 조작기의 조절은 특히 단순하게 서로 협동할 수 있는 것이다.
파면 조작 시스템은, 근접장 배열로 위치되며, 그 효과가 서로 조화될 수 있는 2개의 상호 독립적으로 구동가능한 조작기, 예컨대 3개 또는 4개의 조작기를 갖는 것이 가능하다.
투영 렌즈가, 오브젝트 평면과 이미지 평면 사이에서 적어도 하나의 실제 중간 이미지가 중간 이미지 평면의 영역에 생성되도록 구성될 경우에, 이로써 제 1 조작기 표면에 가장 근접한 필드 평면은 또한 상기 중간 이미지 평면이 될 수 있다.
이러한 경우에, 제 1 조작기 표면은 중간 이미지 평면의 업스트림에 또는 방사선 방향의 중간 이미지 평면의 다운스트림에 놓일 수 있다.
이로써, 제 1 조작기 표면의 위치의 개구수는 확대 스케일에 따르고, 이것에 의해, 오브젝트는 상응하는 중간 이미지내로 이미징된다. 오브젝트와 중간 이미지 사이의 이미징을 축소하는 경우에, 중간 이미지의 인근의 개구수는 오브젝트 측 개구수(NAO)보다 크고, 그 결과, 적절한 제 1 거리(D1)는 오브젝트 평면에 인접한 배열의 경우보다 작다. 반대로, 확대하는 이미징이 오브젝트 평면과 중간 이미지 평면 사이에 존재할 경우, 제 1 조작기 표면을 핏팅하기에 적절한 중간 이미지 평면에 관한 거리값이 증가한다. 그러므로, 실제 중간 이미지의 인근의 배열은 예컨대 구조적인 공간의 이유로 유리할 수 있다.
특히, 중간 이미지의 주변에 중간 이미지의 상이한 측 상의 2개의 조작기를 배열하는 것이 유리할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 조작기 표면은 중간 이미지 평면의 업스트림에 배열되고 제 2 조작기 표면은 중간 이미지 평면의 다운스트림에 배열된다. 반대의 배열도 또한 가능하다. 그렇게 하여 성취될 수 있는 것은, 예컨대, 오드(odd) 수차는 서로 증폭시키고, 이븐(even) 수차, 특히 디포커스 및 난시의 경우에, 2개의 조작기의 기여도는 서로 부분적으로 또는 완전히 상호 보상하는 것이다.
중간 이미지의 상이한 측 상의 2개의 조작기의 사용에 의해, 단일 조작기의 사용에 비해 거리 요건을 완화하는 것은 가능하다. 제 1 거리와 제 2 거리는 (제 1 조작기의 활성화 시에) 제 1 조작기 표면에서 및 또한 (제 2 조작기의 활성화 시에) 제 2 조작기 표면에서 각각의 경우에 조건
0.012<SAD/PCHAR<0.85 (2)이 충족되도록 크기가 정해져야 한다. 정규화된 조작기 거리에 대한 허용가능한 범위는 조건(1)에 비해 증가한다. 더욱이, 하한은 조작기 표면에서의 투영 방사선의 개구수에 더는 의존하지 않고, 그 결과 이러한 변형은 투영 빔 경로의 높은 개구 영역에서 특히 유리할 수 있다.
서로 상이한 거리로 필드 평면의 동일한 측 상에 연속하여 2개의 조작기를 배열하는 것은 가능하다. 일 실시예에서, 제 2 조작기 표면은 제 1 조작기 표면의 바로 다운스트림에 배열되고, 여기서 제 1 조작기 표면에서의 투영 방사선의 개구수는 제 2 조작기 표면에서의 투영 방사선의 개구수와 동일하며 제 1 거리는 제 2 거리보다 짧고, 그 결과 서브어퍼쳐 직경은 조작기 표면에서 상이하며, 제 1 조작기 표면에 있어서, 조건
0.25*NAM 2<SAD/PCHAR<0.8(3A)은 참이며, 제 2 조작기 표면에서, 조건
SAD/PCHAR<1.5(3B)는 참이다. 이러한 경우에, 제 1 조작기 표면은 단일 조작기가 사용될 때보다 필드 평면에 근접하게 이동되지 않아야 하지만, 유용 거리 범위는 허용 공차가 될 수 있는 더욱 긴 거리로 증가한다.
본 발명은 예컨대 반사굴절 투영 렌즈 또는 굴절 투영 렌즈의 경우, 또한 적절할 시에 기타 이미징 시스템의 경우에 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 투영 렌즈의 오브젝트 표면의 영역에 배열된 마스크 패턴의 적어도 하나의 이미지에 의해 투영 렌즈의 이미지 표면의 영역에 배열된 감방사선 기판을 노광하기 위한 투영 노광 방법에 관한 것이며, 본 발명에 따른 투영 렌즈가 사용된다.
더욱이, 본 발명은 투영 렌즈의 오브젝트 평면의 영역에 배열된 마스크 패턴의 적어도 하나의 이미지에 의해 투영 렌즈의 이미지 평면의 영역에 배열된 감방사선 기판을 노광하기 위한 투영 노광 장치에 관한 것이고, 상기 투영 노광 장치는: 주 방사선을 방출하기 위한 주 방사선원, 주 방사선원을 수광하고 마스크로 향하는 조명 방사선을 생성하기 위한 조명 시스템; 및 투영 렌즈의 이미지 표면의 영역에 패턴의 적어도 하나의 이미지를 생성하기 위한 투영렌즈를 포함하며, 투영 렌즈는 본 발명에 따라 설계된다.
투영 노광 장치는 바람직하게는 투영 노광 장치의 기능을 제어하기 위한 중앙 제어기를 갖고, 제어 장치에는 파면 조작 시스템(WFM)을 구동하기 위한 제어 모듈이 할당되며 하나의 조작기 또는 복수의 조작기는, 제어 모듈에 의해, 예컨대 투영 노광 장치의 동작 동안 기타 제어 신호와 협동하는 전기 신호에 의해 구동될 수 있다.
상기 특징 및 추가 특징은 청구항뿐만 아니라 상세한 설명 및 도면으로부터 명백하고, 개별적인 특징은 각각의 경우 그 자체로 또는 본 발명의 실시예 및 기타 필드에서 복수의 하위 결합의 형태로 구현될 수 있고 유리한 그리고 본질적으로 보호가능한 실시예가 된다. 본 발명의 예시적인 실시예는 도면에서 도시되고 이하에서 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 마스크 및 바로 다음의 제 1 조작기 소자의 영역의 x-z 평면의 개략적인 길이방향 섹션을 도시한다.
도 3은 광학축에 평행한 도 2의 제 1 조각기 소자의 평면도를 도시한다.
도 4 내지 도 8은 다양한 영향을 미치는 파라미터의 기능으로서 투영 렌즈의 이미지 필드의 파면의 교정 상태에 대한 근접장 배열에 위치된 제 1 조작기 소자의 효과를 도시한다.
도 9는 중간 이미지 평면의 업스트림 및 다운스트림의 조작기 소자를 갖는 파면 조작 시스템의 소자를 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 4 및 도 5의 도시와 유사하게, 중간 이미지 평면의 양측 상의 정규화된 조작기 거리에 대한 상이한 제르니케 계수의 의존성을 도시한다.
도 11은 필드 평면의 다운스트림의 2개의 아주 인접한 조작기 소자를 갖는 파면 조작기 시스템의 소자를 개략적으로 도시한다.
도 12 내지 도 15에 있어서 선택된 수차에 대한 조작의 효과를 설명하기 위한 바 다이어그램을 각각 도시하고, 각각의 경우에 (제르니케 계수에 의해 표시된) 바의 높이는 x-축 상에 표시된 개별적인 수차에 대한 기여도를 표시한다.
도 16 및 도 17은 근접장 조작기 소자가 탑재된 반사 굴절 투영 렌즈의 실시예의 개략적인 자오 렌즈 소자 단면을 개략적으로 도시한다.
도 18 내지 도 21은 파면 조작 시스템의 맥락으로 투영 렌즈 내의 근접장 위치에서 사용될 수 있는 동적으로 조절가능한 조작기의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 마스크 및 바로 다음의 제 1 조작기 소자의 영역의 x-z 평면의 개략적인 길이방향 섹션을 도시한다.
도 3은 광학축에 평행한 도 2의 제 1 조각기 소자의 평면도를 도시한다.
도 4 내지 도 8은 다양한 영향을 미치는 파라미터의 기능으로서 투영 렌즈의 이미지 필드의 파면의 교정 상태에 대한 근접장 배열에 위치된 제 1 조작기 소자의 효과를 도시한다.
도 9는 중간 이미지 평면의 업스트림 및 다운스트림의 조작기 소자를 갖는 파면 조작 시스템의 소자를 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 4 및 도 5의 도시와 유사하게, 중간 이미지 평면의 양측 상의 정규화된 조작기 거리에 대한 상이한 제르니케 계수의 의존성을 도시한다.
도 11은 필드 평면의 다운스트림의 2개의 아주 인접한 조작기 소자를 갖는 파면 조작기 시스템의 소자를 개략적으로 도시한다.
도 12 내지 도 15에 있어서 선택된 수차에 대한 조작의 효과를 설명하기 위한 바 다이어그램을 각각 도시하고, 각각의 경우에 (제르니케 계수에 의해 표시된) 바의 높이는 x-축 상에 표시된 개별적인 수차에 대한 기여도를 표시한다.
도 16 및 도 17은 근접장 조작기 소자가 탑재된 반사 굴절 투영 렌즈의 실시예의 개략적인 자오 렌즈 소자 단면을 개략적으로 도시한다.
도 18 내지 도 21은 파면 조작 시스템의 맥락으로 투영 렌즈 내의 근접장 위치에서 사용될 수 있는 동적으로 조절가능한 조작기의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 1은 반도체 구성요소 및 기타 정교하게 구조화된 구성요소의 생산에서 사용될 수 있고 마이크로미터의 분수까지 감소한 해상도를 성취하기 위하여 심자외선 범위(DUV)로부터의 광 또는 전자기 방사선에 의해 동작하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 예시를 도시한다. 대략 193nm의 동작 파장(λ)을 갖는 ArF 엑시머 레이저는 주 방사선원 또는 광원(LS)으로서 역할을 한다. 기타 UV 레이저 광원, 예컨대 157nm의 동작 파장을 갖는 F2 레이저 또는 248nm의 동작 파장을 갖는 ArF 엑시머가 마찬가지로 가능하다.
광원(LS)의 다운스트림에 배치된 조명 시스템(ILL)은 그 출사 표면(ES)에, 광 경로에 그의 다운스트림에 배열되는 투영렌즈(PO)의 텔레센트리시티 요건에 적응되는 큰, 엄격히 범위가 한정된 그리고 실질적으로 균일하게 조명되는 조명 필드를 생성한다. 조명 시스템(ILL)은 상이한 조명 모드(조명 설정)를 설정하기 위한 장치를 갖고 변화하는 간섭의 정도 및 탈축 조명을 갖는 종래의 온축 조명 사이에서 변경될 수 있다. 탈축 조명 모드는 예컨대 환형 조명 또는 2중극 조명 또는 4중극 조명 또는 일부 기타 다중극 조명을 포함한다. 적절한 조명 시스템의 구성은 그 중에서 알려져 있으므로 이하에서 더욱 상세히 기재될 것이다. 특허 출원 제 US 2007/0165202 A1호(WO 2005/026843 A2에 상응함)은 다수의 실시예의 맥락에서 사용될 수 있는 조명 시스템의 예시를 개시한다.
레이저(LS)로부터 광을 수광하고 레티클(M) 상으로 보내지는 광 조명 방사선으로부터 형성되는 이러한 광학적 구성요소는 투영 노광 장치의 조명 시스템(ILL)에 속한다.
마스크(M)(레티클)를 고정하고 조작하기 위한 장치(RS)가 조명 시스템의 다운스트림에 배열되어서, 레티클 상에 배열된 패턴은 투영 렌즈(PO)의 오브젝트 평면(OS)에 놓이고, 상기 평면은 조명 시스템의 출사 평면(ES)과 일치하며 또한 레티클 평면(OS)으로도 지칭된다. 마스크는 스캔 드라이브의 도움으로 광학 축(OA)(z-방향)에 수직인 스캐닝 방향(y-방향)으로 스캐너 동작에 대하여 이러한 평면에서 이동가능하다.
레티클 평면(OS)의 다운스트림에, 투영 렌즈(PO)가 뒤따르고, 이것은 리듀싱(reducing) 렌즈의 역할을 하고 감소된 크기, 예컨대 
또는 
으로 배열된 마스크(M) 상에 배열된 패턴의 이미지를 포토레지스트 층으로 코팅된 기판(w)상으로 이미징하고, 상기 기판의 감광성 기판 표면(SS)은 투영 렌즈(PO)의 이미지 평면(IS)의 영역에 놓인다.
예시의 경우의 반도체 웨이퍼(w)인, 노광될 기판은 스캐닝 방향(y-방향)으로 광학 축(OA)에 수직인 레티클(M)과 동시에 웨이퍼를 이동시키도록 스캐너 드라이브를 포함하는 장치(WS)에 의해 고정된다. "웨이퍼 스테이지"로도 지정되는 장치(WS) 및 "레티클 스테이지"로도 지정되는 장치(RS)는 스캐닝 제어 장치에 의해 제어되는 스캐너 장치의 부분이며, 이것은 실시예에서 투영 노광 장치의 중앙 제어 장치(CU)로 통합된다.
조명 시스템(ILL)에 의해 생성되는 조명 필드는 투영 노광 동안 사용되는 유효한 오브젝트 필드(OF)를 한정한다. 상기 오브젝트 필드는 예시의 경우에 정사각형이 되고, 스캐닝 방향(y-방향)에 평행하게 측정된 높이(A*) 및 그에 수직으로(x-방향으로) 측정된 폭(B*/A*)을 갖는다. 종횡비(AR=B*/A*)는 통상적으로 2와 10 사이, 특히 3과 6 사이가 된다. 유효한 오브젝트 필드는 광학 축(탈축 필드)과 나란히 있는 y-방향에서의 거리에 놓인다. 이미지 표면(IS)의 유효한 이미지 필드 - 상기 이미지 필드는 유효한 오브젝트 필드에 관하여 광학적으로 켤레가 됨 - 는 유효한 오브젝티브 필드로서 높이(B)와 폭(A) 사이에서 동일한 형상 및 동일한 종횡비를 갖되, 절대 필드 크기는 투영 렌즈의 이미징 스케일(
), 즉 
그리고 
에 의해 감소된다.
투영 렌즈가 침지 렌즈로서 설계되고 동작될 경우, 투영 렌즈의 동작 동안, 방사선은 투영 렌즈의 출사 표면과 이미지 평면(IS) 사이에 위치된 침지 액체의 얇은 단면을 통과한다. 이미지-측 개구수(NA>1)는 침지 동작 동안 가능하다. 드라이 렌즈와 같은 구성 또한 가능하며; 여기서, 이미지 측 개구수는 NA<1의 값에 한정된다. 고해상도 투영 렌즈의 전형이 되는 이러한 조건하에, 비교적 높은 개구수를 갖는, 예컨대, 0.15보다 큰 또는 0.2 보다 큰, 또는 0.3보다 큰 값을 갖는 투영 방사선은 투영 렌즈의 일부 또는 모든 필드 평면(오브젝트 평면, 이미지 평면, 바람직하게는 하나 이상의 죽간 이미지 평면)에 존재한다.
투영 렌즈 또는 투영 노광 장치에는 파면 조작 시스템(WFW)이 탑재되고, 상기 파면 조작 시스템은, 파면 조작 시스템의 광학 효과가 제어 신호에 의해 변화가능한 방식으로 설정될 수 있다는 개념에서 오브젝트 평면(OS)으로부터 이미지 평면(IS)으로 통과하는 투영 방사선의 파면을 동적으로 변경하도록 구성된다. 예시적인 실시예의 파면 조작 시스템은 제 1 조작기 소자(ME1)를 갖는 제 1 조작기(MAN1)를 포함하고, 이것은 투영 빔 경로의 투영 렌즈의 오브젝트 평면에 바로 인접하게 배열되며 제 1 조작기 평면(MS1)을 갖고, 이것은 투영 빔 경로에 배열되고 제 1 구동 장치(DR1)의 도움으로 가역적으로 변경될 수 있는 표면 형상 및/또는 굴절률을 갖는다.
추가 설명에 있어서, 도 2는 마스크(M)의 그리고 직접적으로 이어지는 제 1 조작기 소자(ME1)의 영역에서의 x-z 평면에서의 개략적인 길이방향 단면을 도시한다. 제 1 조작기 소자(ME1)는 예컨대 합성 용융 실리카로 구성된, 투영 방사선에 투명한 물질로 구성된 플레이트 형상 광학 소자가 된다. 오브젝트 평면(OS)을 면하는 광 입사 측은 제 1 조작기 표면(MS1)의 역할을 하고 대향하는 광 출사 표면은 평평한 표면이 된다.
제 1 구동 장치는, 제 1 조작기 표면(MS1)의 표면 형상이 한정된 방식으로 파형이 될 수 있는 방식으로 플레이트형상 조작기 소자(ME1) 상에 작용하는 복수의 상호 독립적으로 구동가능한 액추에이터(미도시)를 포함한다. 이러한 경우에, z-방향에 평행하게 측정되는 파의 "진폭", 즉 z-방향의 조작기 표면의 편향 및 x-방향에서 측정된 인접한 웨이브 피크 사이의 거리, 즉, 웨이브 패턴의 파장 또는 주기 모두 상이한 값으로 설정될 수 있다. 예시의 경우에, x-방향으로, 사인파 형상 프로파일이 설정되고, 이것의 x-방향의 (평균) 파장은 고유의 주기(PCHAR)를 특징으로 할 수 있다.
제 1 조작기 표면은 투영 렌즈의 오브젝트 평면(OS)으로부터 유한한 제 1 거리에 배열되고, 상기 오브젝트 평면은 제 1 조작기 표면에 대한 최근접 필드 평면이 된다. 광학적인 관점으로부터, 제 1 조작기 표면(MS1)은 오브젝트 평면(OS)에 바로 인접하게 즉, "근접장 위치"에 배열된다. 이것은, 그 중에서도 도 3으로부터 알 수 있다. 도 3은 제 1 조작기 표면(MS1) 또는 광학 축(OA)에 평행한(z-방향의) 제 1 조작기 소자(ME1)를 도시한다. 이런 경우에, 원형 모서리를 갖는 직사각형 영역(FP)은 유효한 오브젝트 필드(OF)로부터 나오는 광선에 의해 조명되는 제 1 조작기 표면의 영역을 나타낸다. 이러한 영역은 "풋프린트"로서 지칭된다.
이러한 경우에, 투영 방사선의 풋프린트는 크기 및 형상에 있어서 투영 빔과 영역 사이의 인터섹션 영역(여기서 제 1 조작기 표면(MS1))을 나타내고, 이것을 통해 투영 빔이 통과한다. 오브젝트 평면(OS)에 대한 광학적 인접성은 풋프린트가 실질적으로 오브젝트 필드(OF)의 직사각형 형상을 갖고, 코너 영역이 다소 원형이 된다는 사실로부터 알 수 있다. 더욱이, 오브젝트 필드와 정확히 유사한 풋프린트는 광학 축(OA) 외부에 놓인다. 필드에 광학적으로 인접한 보호 방사선에 의해 사용되는 광학적 영역은 조명된 필드 영역의 형상을 실질적으로 갖는 반면에, 필드 평면에 관하여 푸리에 변형된 동공 평면의 영역에서 조명되고, 그 결과 풋프린트는 동공의 영역에서 적어도 대략적으로 원형을 갖는다.
제 1 조작기 표면(MS1)에서 조명된 영역은 x-방향의 유효 직경(DFP)을 갖는다. 도 2 및 도 3은 이러한 방향의 제 1 조작기의 표면 형상이 복수의 지역적 최대값(도 2에서는 웨이브 피크에 의해 도 3에서는 "+" 심볼로 표시됨) 및 복수의 중간 지역적 최소값(도 3에서 웨이브 벨리에 의해 그리고 "-"에 의해 표시됨)을 갖는다. 결과적으로 이것은 x-방향의 또는 유효한 직경의 방향의 "웨이비니스(waviness)"를 산출한다.
투영 렌즈의 경우에, 빔은 오브젝트 평면의 각각의 필드 지점으로부터 나오고, 상기 빔의 직경은 오브젝트 평면으로부터 증가하는 거리를 갖고 증가한다. 이러한 경우에, 오브젝트 측 개구수(NAO)는 빔의 각각의 어퍼쳐 각도(α)의 사인에 상응한다. 필드 지점으로부터 나오는 각각의 빔은 제 1 조작기 표면(MS1)에서 원형 서브어퍼쳐를 조명하고, 이것의 직경은 서브어퍼쳐 직경(SAD)으로 지칭된다. 도 2로부터, 서브어퍼쳐 직경(SAD)이 제 1 거리(D1)가 증가하고 이미지 측 개구수가 증가하면서 증가하는 것이 명백하다. 제 1 조작기는 x-방향에서의 상호 중첩 없이 서로 나란하게 조명된 영역(FP)에 핏팅되는 복수의 서브어퍼쳐인 오브젝트 평면에 아주 가깝게 배열된다. 바람직하게, 조건(SAD/DFP<0.2)은 충족되어야 하고, 특히 조건(SAD/DFP<0.1)도 충족되어야 한다.
이러한 조건이 충족될 경우, 이로써, 동적 제 1 조작기의 도움으로 위치 의존적 방식으로 투영 렌즈의 이미지 필드의 왜곡에 영향을 주는 것이 가능하므로 필드 의존적 왜곡 교정이 가능해진다. 이것은 제 1 조작기가 상이한 필드 지점으로부터 나오는 빔에 대한 광학 경로 길이에서의 상이한 변화를 도입할 수 있는 것에 의해 성취된다. 광학 경로 길이 변화와 마찬가지로 짧게 지정된 광학 경로 길이의 변화는 파라미터(
OPL)에 의해 여기서 지정될 것이다.
굴절률(n) 및 두께(d)를 갖는 물질로 구성된 투명한 광학 소자를 통과한 직후 광의 광학 경로 길이의 변화의 다양한 원인이 존재하고, 이것을 통해 방사선이 투과된다. (
d)이 광학 소자의 두께(d)의 변화가 되고, 이것을 통해 방사선이 z-방향으로 투과될 경우, 이로써 (
OPL=
d*n-1)은 방사선의 수직 투과의 경우에 참이 된다. 방사선이 투과되는 광학 소자에서 굴절률 변화(
n)가 예컨대 가열 또는 냉각으로 인하여 발생할 경우, 
OPL=
n*d은 참이 된다. 이러한 원인은 대안적으로 또는 점증적으로 효과가 있다. 종종, 하나의 원인이 지배적이다. 양쪽 효과는 본 발명의 맥락에서 사용될 수 있다.
도 2의 예시에서, 제 1 빔은 제 1 필드 지점(FP1)으로부터 나오고, 이러한 빔의 주 광선(파선) - 광학 축에 평행하게 나아감 - 은 "웨이브 벨리"의 영역에서 충돌하고, 즉, 플레이트 두께의 지역적 최소값의 영역에서 충돌한다. 제 1 필드 지점에 관하여 측방향으로 오프셋되는 제 2 필드 지점(FP2)으로부터 나오는, 예시로서 도시되는 제 2 빔의 경우에, 주광선(파선으로 도시됨)은 웨이브 피크의 영역에서, 즉, 플레이트 두께의 지역적 최대값의 영역에서 충돌한다. 이로써, 2개의 필드 지점으로부터 나오는 빔은 광학 경로 길이에서의 상이한 변화를 경험한다.
x-방향의 광학 경로 길이의 지역적 분포는 제 1 조작기의 구동 장치의 구동에 의해 변화가능하므로, 상이한 웨이비니스를 갖는 상이하게 변형된 형상이 설정될 수 있으므로, 파면 교정의 필드 의존성이 또한 설정될 수 있다. 이러한 경우에, 파면 변화의 형태 및 강도는 빔과 관련된 서브어퍼쳐내의 제 1 조작기 표면(MS1)에 의한 광학 경로 길이 변화의 프로파일에 의존한다. 서브어퍼쳐 직경에 대한 광학 경로 길이 변화의 선형 상승 또는 하락은 예컨대 파면의 경사를 야기하고 4중극 프로파일은 초점 및 난시의 영향을 야기한다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 다양한 영향을 주는 파라미터의 함수로서 투영 렌즈의 이미지 필드(IF)의 파면의 교정 상태에 대한 근접장 배열에 위치된 제 1 조작기 소자의 효과에 대해 설명이 제공될 것이다. 기하학적 옵틱의 필드에서, 제르니케 다항식은 광학적인 시스템의 이미징 수차를 기재하는 파면을 나타내는데 통상적으로 사용된다. 이러한 경우에, 개별적인 이미징 수차는 제르니케 다항식의 계수, 즉 그의 제르니케 계수 또는 값(nm)으로 기재될 수 있다. 본 명세서에 선택되는 표시에서, 제르니케 계수(Z2 및 Z3)는 x-방향 및 y-방향의 파면의 경사를 개별적으로 나타내고, 그 결과 왜곡형 수차가 발생한다. 제르니케 계수(Z4)는 파면의 곡률을 기재하고, 그것에 의해 디포커스 오류가 기재될 수 있다. 제르니케 계수(Z5)는 파면의 새들(saddle)형 변형 및 그러므로 파면 변형의 난시 구성요소를 기재한다. 제르니케 계수(Z7 및 Z8)는 콤마를 나타내고, 제르니케 계수(Z9)는 구면 수차를 나타내며 제르니케 계수(Z10 및 Z11)는 세잎 클로버를 나타낸다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 오브젝트 평면에 광학적으로 인접하게 배열되는, 제 1 조작기 표면을 갖는 단일 제 1 조작기만을 갖는 파면 조작 시스템의 예시에 대한 기재가 먼저 주어질 것이다. 도 4 내지 도 7은 이러한 경우에 축방향 위치의 함수로서, 즉, 최근접 필드 평면으로부터의 거리의 함수로서 이러한 조작기의 감도를 도시한다. 이러한 경우에, “감도(sensitivity)”라는 용어는 조작기의 한정된 “편향”의 경우의 파면에 대한 조작기의 효과를 나타내고, “편향”은 예컨대 최대 광학 경로 길이 변화(
OPL=1nm)에 의해 주어질 수 있다.
도 4 내지 도 7에서, 여기서 최근접 필드 평면으로부터의 “정규화된 조작기 거리”는, 즉, 관계(SAD/PCHAR)는 x-축 상에서 표시된다. SAD/PCHAR=0.0의 값은 필드 평면에서 직접적으로 위치를 나타낸다. 양의 값은 방사선의 투과의 방향으로 상기 필드 평면의 다운스트림의 포지셔닝을 나타내고 음의 값은 상기 필드 평면의 업스트림의 위치를 나타낸다. 고려된 필드에 대한 최대값(nm)의 형태인 개별적인 제르니케 계수의 값(ZMAX)은 각각의 경우에 y-축 상에 플로팅된다. 도 4는 NAM=0.3375에 대한 값을 도시하는 반면에, 도 5는 NAM=0.675에 대한 상응하는 값을 도시한다. 그러므로, 도 5의 경우의 제 1 조작기 표면에서의 투영 방사선의 개구수는 도 4의 경우의 개구수의 크기의 두 배가 된다.
왜곡 수차(Z2/3)에 대한 효과는, 필드 평면의 업스트림의 포지셔닝의 경우의 효과와 필드 평면의 다운스트림의 포지셔닝의 경우의 효과가 상이한 사인을 갖는 개념의 오드 함수인 것이 명백하다. Z2/3의 감도 곡선은 필드 평면에서의 변곡 점을 갖는다. 반대로, 디포커스(Z4) 및 난시(Z5)의 감도는 그 프로파일이 필드 평면에 관하여 미러 대칭이 되고 지역적 극점(extremum)(난시의 경우의 최소값, 디포커스의 경우의 최대값) 개념의 이븐 함수가 된다. 더욱이, 난시 항 및 왜곡 항은 필드 평면에서 없어지되, 디포커스 항(Z4)은 필드 평면에서 직접적으로 지역적 최대값을 갖고 필드 평면 외부의 특정 거리에서만 없어진다. (실선은 더 고차수의 수차, 즉, 코마(coma)(Z7/8), 구면 수차(Z9) 및 세잎 클로버(Z10/11)로 나타낸다. 이들은 본 명세서에서 기본적으로 고려되지 않는다) 더 큰 개구수의 경우의 관계(도 5)가 유사하고, 여기서 디포커스 항의 크기는 조작기 표면에서의 증가하는 개구수에 의해 증가하는 것이 명백하다.
예시의 경우에, 제 1 조작기는 필드 의존적 방식으로 왜곡 수차에 영향을 주기 위하여 사용되도록 의도된다. 상기 왜곡 수차는 또한 값(Z3)에 의해 기재되고, 이것은 이로써, 영향받도록 의도된 수차, 즉, “원하는 수차”가 되는 것을 의미한다. 기타 수차, 특히, Z4(디포커스) 및 Z5(난시)는, 생성된 수차는 상당히 작은 차수의 크기가 될 정도로 작은 정도로 영향받거나 영향받지 않는 것이 가능하도록 의도된다.
조작기 표면의 포지셔닝이 한편으로 바람직한 수차(Z2, Z3)에 영향을 주는 방법을 명시하기 위하여, 다른 한편으로 도 4 및 도 5에 상응하는 값인 도 6 및 도 7의 원치 않는 잔여 수차(Z4, Z5 등)가 감도가 y 축 상에서 1nm의 Z3 감도에 관하여 정규화된 값으로서 플로팅되는 방식으로 다시 플로팅된다. 이러한 플로팅은, (원치 않는 잔여 수차에 있어서) 어떤 "가격"이 최대 1nm Z3의 크기의 (원하는) 왜곡 교정을 생성하도록 지불되어야 하는지를 보여준다.
이러한 정규화된 플로팅에 있어서, 필드 평면으로부터의 유한한 거리에 의해, 유한한 폭의 거리 범위(UR; 유용 거리)가 존재하고, 디포커스 항 및 난시 항이 이러한 수차 기여도에 대하여 결정적인 것으로 간주되는 한계치 아래로 유지된다. 예컨대, 최대로 설정될 Z2=1nm의 왜곡 분포의 경우 디포커스 항(Z4)의 절대값이 0.2nm보다 더 크지 않도록 의도되는 것으로 가정된다면, 이로써, 이러한 경우에 제 1 조작기 표면이 정규화된 조작기 거리 값(DNORM=0.03)에서보다 필드 평면에 가까워져서는 안되는 것이 명백하다. 제 1 조작기 표면이 이러한 한계값 아래로 필드 평면에 가까워질 경우, 이로써, 디포커스 기여도에 대한 상당한 증가는 이러한 위치에서의 디포커스 항의 특이점(singularity)으로 인해 야기된다. 더 긴 거리를 향하여, 즉각적으로 유용 거리 범위(UR)는 난시에 대한 기여도에 의해 한정된다. 통상적으로 이러한 응용에서는 0.4nm 미만의 난시 항이 다수의 경우에 허용 공차가 될 수 있되 난시 기여도(Z5)는 이러한 한계값보다 높지 않아야 하는 것이 가정된다. 한계값(Z5=0.4nm)은 정규화된 조작기 거리(DNORM=대략 0.48)와 관련된다.
이러한 한계치는 값(NAM=0.3375)에 대하여 도 6으로부터 생성된다. 제 1 조작기 표면에서의 크기의 두 배인 개구수에 대한 상응하는 플로팅은 도 7에서 플로팅된다. 유용 거리 범위(UR)의 상응하는 평가는 필드 평면에 인접한 디포커스 항에서의 더 큰 상승으로 인하여 충족되어야 하고, 정규화된 조작기 거리의 하한은 DNORM=0.12가 되는 것이 도시된다. 난시 항에 의해 관리되는 하한은 조작기 표면에서의 개구수에 독립된다.
더욱 정확한 분석은, 우수한 근사치로 디포커스 분포에 대한 사전 정의된 상한의 경우의 유용 거리 범위의 하한은 조작기 표면에서의 개구수의 제곱(square)에 의해 크기가 정해지는 것이 도시된다. 이러한 경우에, 도 8은 조작기 표면의 개구수(NAM)를 x-축 상에서 그리고 Z4/Z3=0.2인 디포커스 항의 사전 한정된 한계값에 대한 정규화된 조작기 거리(DNORM)를 y-축 상에 도시하는 다이어그램을 도시한다. 여기서, 점선은 각각의 경우에 이전 도면에 기재된 시뮬레이션의 결과를 도시하고, 실선은 0.25*NAM 2에 의해 주어진다.
결과적으로, 근접장 배열이 위치되는 단일 동적 조작가능 조작기 표면이 사용될 수 있고, 이로써, 원활하게 기능하는 조작기에 대해 정규화된 조작기 거리의 유용 거리 범위는:
0.25*NAM 2<SAD/PCHAR<0.48 (1)의 부등식으로부터 생성된다. 이러한 경우에, 상한은 Z5/Z3=0.4에 의해 결정된다. 상응하는 값(SAD/PCHAR>0.48)은 NAM에 독립된다. NA-의존적 하한은 0.25 NAM 2에 의해 주어진다.
서로 독립되어 작동될 수 있는 복수의 조작기를 갖는 파면 조작 시스템이 예시에 의해 이하에서 기재된다. 설명의 명료함을 위하여, 예시가 기재될 것이며, 여기서, 제 1 조작기에 더하여, 정확히 하나의 제 2 조작기가 제공되고, 이것은 투영 빔 경로에 배열된 제 2 조작기 표면을 갖는 제 2 조작기 소자 및 제 2 조작기 표면의 표면 형상 및/또는 굴절률 분포를 가역적으로 변경하기 위한 제 2 구동 장치를 갖는다. 파면 조작 시스템은 또한 서로 독립적으로 설정될 수 있는 2개 이상의 조작기, 예컨대 3개 또는 4개의 조작기를 포함할 수 있다.
도 9의 예시적인 실시예의 경우에, 투영 렌즈는, 중간 이미지 평면(IMIS)이 오브젝트 평면(OS)과 이미지 평면(IS) 사이에 놓이고, 실제 중간 이미지(IMI)가 상기 중간 이미지 평면에서 생성되도록 구성된다. 이러한 목적으로, 투영 렌즈는 오브젝트 평면(OS)과 중간 이미지 평면(IMIS) 사이에, 투영 렌즈의 제 1 렌즈 부분을 형성하는, 광학 이미징 시스템을 함께 형성하는 복수의 광학 소자를 갖는다. 제 1 렌즈 부분의 설계에 따라, 중간 이미지는 오브젝트 평면(OS)에 위치된 유효 오브젝트 필드에 대하여 확대되거나 축소될 수 있고 또는 상기 오브젝트 필드와 동일한 크기를 가질 수 있다. 중간 이미지는 직접적으로 또는 이미지 평면(IS) 내로 적어도 하나의 추가 중간 이미지를 통해 통상적으로 상당히 감소된 이미징 스케일로 이미징된다.
파면 조작 시스템은, 제 1 조작기 소자(ME1)를 갖는 제 1 조작기(MAN1)를 갖고, 이것의 제 1 조작기 표면(MS1)은 중간 이미지 평면의 다운스트림의 제 1 거리(D1)에, 즉, 후자와 이미지 평면 사이에 배열된다. 제 2 조작기(MAN2)는, 제 2 조작기 표면(MS1)을 갖는 제 2 조작기 소자(ME2)를 갖고, 이것은 중간 이미지 평면의 업스트림의 유한한 제 2 거리(D2)에, 즉, 후자와 오브젝트 평면 사이에 배열된다. 중간 이미지 평면에 관하여 대칭인 동일한 거리(D1=D2)를 갖는 배열은, 원치 않는 이븐 수차가 완전히 보상되지 않을 수 있으므로 유리하다. 각각의 경우에, 플레이트형 조작기 소자는 중간 이미지 평면에 관한 근접장 배열에 위치되고, 조건(SAD/DFP<0.2)은 개별적인 조작기 표면에 대하여 참이 된다.
조작기 소자의 각각은 광학 경로 길이의 변화에 대한 효과의 다수의 교번은 x-방향에서 생성될 수 있도록 구동될 수 있다. 광학 경로 길이 변화(
OPL)를 설정하기 위한 패턴은 서로 역이 된다. 이것은 "+" 및 "-" 심볼로 표시되고, 여기서 "+"은 지역적 최대값을 나타내고 "-"는 광학 경로 길이 변화(
OPL)의 지역적 최소값을 나타낸다. 이로써 성취될 수 있는 것은, 예컨대 디포커스 및 난시와 같은 이븐 난시에 대한 2개의 조작기에 의해 생성된 분포가 서로 상호 보상하여, 그 결과 2개의 조작기의 결합이 실질적으로 디포커스 및 난시에 대한 기여도를 생성하는 것이다.
이러한 측면에서, 도 10은 도 4 및 도 5와 유사하게, SAD/PCHAR=0의 경우의 중간 이미지 평면의 양측 상에 정규화된 조작기 거리(DNORM)에 대한 다양한 제르니케 계수의 의존성을 도시한다. 이러한 값은 NAM=0.3375에 대하여 계산된다.
중간 이미지 평면에 대한 대향하는 구동 및 동일한 거리의 경우의 디포커스 및 난시에 대한 기여도가 서로를 상쇄할 수 있으므로, 단일 조작기의 경우보다 더 큰 유용 거리 범위는 중간 이미지 평면의 업스트림 및 다운스트림에서 발생한다. 개별적인 조작기 표면과 중간 이미지 평면 사이의 특정 최소 거리는 상당한 정도로 조작기를 변형하거나 로딩하지 않고도 조작될 수차에 대해 조작기의 충분히 높은 감도를 얻는 것이 필수적이다(Z2/3). 2nm의 크기의 이러한 수차에 대해 원하는 교정 범위가 가정될 경우 그리고 최대 50nm의 교정 범위가 조작기 표면당 최대 허용가능한 변형으로서 구해질 경우, 이로써, 조건(SAD/PCHAR>0.012)은 정규화된 조작기 거리의 하한에 대한 조건으로서 생성된다. 이러한 의도가 코마 및 세잎 클로버에 대한 과하게 큰 기여도를 회피할 경우, 유용 거리 범위의 상한은 조건(SAD/PCHAR<0.85)에 의해 기재될 수 있다. 결과적으로, 이하는 바람직하게 참이 된다:
0.012<SAD/PCHAR<0.85 (2).
투영 빔 경로에서 서로 별개로 동작될 수 있는 2개의 조작기를 갖는 파면 조작 시스템을 구성하기 위한 추가 가능성도 존재한다. 이러한 측면에서, 도 11은 예시적인 실시예의 개략도를 도시하고, 여기서 파면 조작 시스템은, 투영 렌즈의 필드 평면(본 명세서에서는 오브젝트 평면(OS)) - 상기 필드 평면은 방사선 전송의 방향으로 그의 업스트림에 배열됨 - 으로부터 상이한 거리로 서로 바로 뒤에 배열되는 2개의 조작기(MAN1, MAN2)를 갖는다. 실질적으로 플레이트 형상 설계인 제 1 및 제 2 조작기 소자(ME1, ME2)는 디버전 빔 경로에서 굴절력을 갖는 광학 소자의 인터포지션 없이 서로의 바로 뒤에 배열되므로, 양쪽 조작기 표면(제 1 및 제 2 조작기 표면(MS1, MS2))에서 투영 방사선의 개구수는 동일하다. 제 1 조작기 소자는 최근접 필드 평면(OS)에 인접하고, 그 결과, 제 1 거리(D1)는 제 2 거리(D2)보다 짧다.
빔이 개별적으로 나오는 필드 지점에 관련한 상이한 길이로 인하여, 서브어퍼쳐 직경은 각각의 경우에 제 2 조작기 표면보다 제 1 조작기 표면에서 더 짧다. 이것은 변경될 표적 변수(본 명세서에서 왜곡(Z2/3))에 관한 그리고 남아있는 원치 않는 수차에 관한 상이한 감도를 야기한다. 2개의 조작기의 적절한 구동에 의해 성취될 수 있는 것은 표적 변수와 동일한 효과에 의해 원치않는 수차가 단 하나의 조작기의 경우(도 2를 참조)에 의해 감소된다.
이것은 조작기 소자의 포지셔닝에 대한 더욱 완화된 거리 요건을 이끌어 내고, 여기서, 특히 단일 조작기 소자의 경우에서보다 필드 평면으로부터 조작기 소자를 더 멀게 배열하는 것이 가능하다.
이하에서 더욱 상세히 설명되는 분석은, 필드 평면에 더 가깝게 놓이는 제 1 조작기가 원치 않는 수차에 대한 충분히 높은 감도와 충분히 작은 분포 상의 우수한 보상을 얻기 위하여 단일 조작기의 경우보다 필드 평면에 더 인접하게 놓이지 않아야 함을 도시한다. 이러한 경우에, 정규화된 조작기 거리는, 가능할 경우 0.25*NAM 2 미만이 되어야 한다. 그러나, 단일 조작기의 경우보다 필드 평면으로부터 멀리 제 1 조작기 표면을 배열하는 것이 가능하다. 상응하는 경계 조건하에서, 정규화된 조작기 거리에 대한 0.8의 상한은 실용적인 것으로 보인다. 제 2 조작기 표면은 최근접 필드 평면으로부터 상당히 멀리 놓일 수 있고, 여기서, 정규화된 조작기 거리는 바람직하게는 1.5 미만이 되어야 한다.
수차에 대한 효과를 설명하기 위하여, 도 12 내지 도 15는 각각의 경우에 바 다이어그램(bar diagram)을 도시하고, 여기서 바의 높이는 각각의 경우에 x-축 상에 표시된 개별적인 수차(Zi[nm])에 대한 기여도를 나타낸다. 제 1 예시는 도 12 및 도 13에 도시된다. 더 진한 회색 음영을 갖는, 개별적으로 좌측의 바는 참조 사례를 나타내고, 여기서 단일 조작기는 최근접 필드 평면으로부터 정규화된 조작기 거리(SAD/PCHAR=0.5)에 배열된다. 더 밝은 회색 음영을 갖는 개별적으로 우측의 바는 2개의 직접적으로 연속하는 조작기 소자를 갖는 예시적인 상황을 나타내고, 여기서 필드 평면에 가까운 제 1 조작기 소자는 최근접 필드 평면으로부터의 동일한 정규화된 조작기 거리(0.5)를 갖되, 조작기 소자는 SAD/PCHAR=0.7에 배열된다. 모든 다이어그램의 바 높이는 원하는 수차(Z3)의 1nm의 값으로 정규화된다. 이것은, 조작기가 구동되어서 이것이 파면의 경사에 대한 1nm의 기여도를 산출하는 것을 의미한다.
도 12 및 도 13의 더 진한 바만이 먼저 고려될 것이며, 이것은 단일 조작기에 대한 상황을 도시한다. 1nm Z3의 크기의 왜곡 교정에 대한 바람직한 기여도는 다수의 원치 않는 수차를 야기하고 여기서 디포커스(Z4) 및 난시(Z5)는 주요 잔여 수차가 되는 것이 명백하다. 이것은 도 6과 관련하여 먼저 기재된 상황에 상응한다.
반대로, SAD/PCHAR=0.5에서의 제 1 조작기에 더하여, 제 2 조작기는 SAD/PCHAR=0.7에서 바로 다운스트림에 배치되고, 특히 디포커스(Z4) 및 난시(Z5)의 경우의 잔여 수차는 상당히 감소될 수 있다. 구해진 수차(Z3)에 대한 동일한 감도에 의해, 디포커스에 대한 기여도는 대략 -0.18에서 대략 -0.03으로 감소된다. 난시(Z5)에 있어서, 비교값의 대략 ¼로의 감소는 즉 0.4에서 대략 0.09가 된다. 이로써 서로의 바로 뒤에 배치된 2개의 조작기의 결합은, 최근접 필드 평면으로부터 비교가능한 거리에 배열된 개별적인 조작기의 경우보다 디포커스 및 난시에 대해 더 작은 기여도를 야기한다.
최근접 필드 평면에 관한 거리에 대한 구현가능한 상한을 산정하기 위하여, 도 14 및 도 15는 상응하는 플로팅에서 필드 평면에 더 가깝게 놓인 제 1 조작기 소자가 SAD/PCHAR=0.8에 배열되고 더 멀리 위치된 제 2 조작기 소자가 SAD/PCHAR=1.0에서 배열되는 경우에 대한 수차 기여도를 도시한다. 각각의 경우에 더 어두운 왼쪽 바는 가장 인접하게 위치된 제 1 조작기 소자가 사용될 경우에 대한 수차 분포를 도시한다. 더 밝은 바는, 서로 바로 뒤에 배열되는 2개의 조작기 소자의 역 구동의 경우의 상응하는 결과를 도시한다. 디포커스(Z4)의 경우와 난시(Z5)의 경우 양쪽에서의 원하는 감도(Z3=1nm)의 경우의 개별적인 소자가 기여도를 산출하고, 이 기여도는 본 명세서의 허용 공차가 되는 것으로 가정되는 상한값(Z4=0.2nm 및 Z5=0.4nm)보다 크다. 2개의 조작기의 결합은 디포커스(이제 대략적으로 -0.08) 및 난시(이제 대략적으로 0.2)에 대한 기여도가 본 명세서에서 가정된 상한 값 아래에 놓일 상당히 높은 정도로 이러한 기여도를 감소시킬 수 있고, 그 결과, 이러한 형태의 방해 수차가 더는 생성되지 않는다. 코마(Z8) 및 세잎 클로버(Z11)와 같은 오드 수차는 각각의 경우 대략 0.3nm의 크기의 허용 공차가 될 수 있는 범위에 놓인다. 이러한 예시는, 본 명세서에 표시된 거리 상한이 오드 수차에 대한 기여도가 너무 높아지지 않을 경우 초과되어서는 안되는 것을 도시한다. 전체적으로, 조건(0.25*NAM 2<SAD/PCHAR=0.8)이 제 1 조작기 표면에 대하여 참이 되고 조건 SAD/PCHAR=1.5이 제 2 조작기 표면에 대하여 참이 될 경우 유리한 것으로 고려된다.
본 명세서에서 사용될 수 있는 투영 렌즈 및 조작기 장치의 상이한 결합은 특정한 예시적인 실시예를 기초로 이하에서 설명된다.
도 16은 동작 동안 투영 렌즈를 통과하는 투영 방사선의 이미징 빔 경로를 명시하기 위하여 선택된 빔을 갖는 반사 굴절식 투영 렌즈(1600)의 실시예의 개별적인 자오 렌즈 소자 단면을 도시한다. 투영 렌즈는 축소 효과를 갖는 이미징 시스템으로서 감소된 크기, 예컨대 4:1의 크기에 대하여 그 오브젝트 평면(OS)에 배열되는 마스크 패턴을 오브젝트 평면에 평행하게 배향되는 그 이미지 평면(IS)을 이미징하기 위하여 제공된다. 이러한 경우에, 2개의 실제 중간 이미지(IMI1, IMI2)는 오브젝트 평면과 이미지 평면 사이에 생성된다. 투명 광학 소자에 의해 분명하게 구조화되므로 순수한 굴절식인(디옵트릭) 제 1 렌즈 부분(OP1)이 설계되어서, 오브젝트 평면의 패턴이 크기에 있어서 임의의 변화 없이 실질적으로 제 1 중간 이미지(IMI1) 내로 이미징된다. 제 2 반사굴절 렌즈 부분(OP2)은 제 1 중간 이미지(IMI1)를 임의의 크기 변화없이 실질적으로 제 2 중간 이미지(IMI2)로 이미징한다. 제 3, 순수하게 굴절식인 렌즈 부분(OP3)은 높은 축소율로 이미지 평면(IS)내로 제 2 중간 이미지(IMI2)를 이미징하기 위하여 설계된다.
이미징 시스템의 동공 표면(P1, P2, P3)이 오브젝트 평면과 제 1 중간 이미지 사이에, 제 1 중간이미지와 제 2 중간 이미지 사이에 그리고 또한 제 2 중간 이미지와 이미지 평면 사이에 놓이고, 각각의 경우에, 광학 이미징의 주 광선(CR)이 광학 축(OA)을 가로지른다. 시스템의 어퍼처 스탑(AS)은 제 3 렌즈 파트(OP3)의 동공 표면(P3)의 영역에 핏팅된다. 반사 굴절식 제 2 렌즈 부분(OP2)내의 동공 표면(P2)은 오목 미러(CM)에 바로 인접하게 놓인다.
투영 렌즈는 침지 렌즈로서 설계되고 동작되고, 이어서 투영 렌즈의 동작 동안, 방사선은 투영 렌즈의 출사 표면과 이미지 평면(IS) 사이에 위치된 침지 액체의 얇은 층을 통과한다. 비교가능한 기본 구조를 갖는 침지 렌즈는, 국제 특허 출원 WO 2004/019128 A2에 개시된다. 이미지 측 개구수(NA>1)는 침지 동작 동안 가능하다. 또한, 건식 렌즈로서의 구성이 가능하고; 여기서, 이미지 측 개구수는 값(NA<1)에 제한된다.
도 16에 도시된 예시적인 실시예는 광학적인 구조(조작기 소자를 갖지 않음)에 있어서 US 2008/0046268 A1의 도 6으로부터의 예시적인 실시예에 상응한다. 투영 렌즈의 기본 구조에 관한 상기 문헌의 공개 내용(광학적 상세)은 이러한 기재의 내용에서 참조에 의해 통합된다.
반사굴절 제 2 렌즈 부분(OP2)은 투영 렌즈의 단독 오목 미러(CM)를 포함한다. 2개의 음의 렌즈 소자를 포함하는 음의 그룹(MG)은 오목 미러의 바로 업스트림에 위치된다. 이러한 배열에서, 슈만 무색수차(schupmann achromate)로 종종 지칭되는, 페츠발(petzval) 교정, 즉, 이미지 필드 곡률의 교정은 오목 미러의 곡률 및 그에 인접한 음의 렌즈 소자에 의해 성취되며 채색 교정은 오목 미러의 업스트림의 음의 렌즈 소자의 굴절력 및 오목 미러에 관한 스탑 위치에 의해 성취된다.
반사 편향 장치는, 오브젝트 평면(OS)으로부터 오목 미러(CM)로 또는 후자와 이미지 평면(IS) 사이의 오목 미러에서 반사된 이후에 통과하는 빔 또는 부분 빔 경로로부터 상응하는 빔 경로로부터 빔을 분리하는 역할을 한다. 이러한 목적에서, 편향 장치는 오브젝트 평면에서 오목 미러(CM)로 나오는 방사선을 반사하기 위한 평평한 제 1 편향 미러(FM1) 및 제 1 편향 미러(FM1)에 관하여 양의 각도로 배향되고 이미지 평면(IS)의 방향의 오목 미러에 의해 편향되는 방사선을 편향하는 제 2 편향 미러(FM2)를 갖는다. 광학 축은 편향 미러에서 폴딩되므로 편향 미러는 이러한 출원에서 폴딩 미러로서 지정된다. 편향 미러는 광학 축에 수직으로 제 1 방향(x- 방향)에 평행하게 나아가는 경사축에 대한 투영 렌즈의 광학 축(OA)에 대하여 예컨대 45°로 경사진다. 투영 렌즈가 스캐닝 동작을 위하여 설계되는 경우에, 제 1 방향(x-방향)은 스캐닝 방향(y-방향)에 수직이고 마스크(레티클) 및 기판(웨이퍼)의 움직임의 방향에 수직이다. 이러한 목적으로, 편향 장치는 프리즘에 의해 실현되고, 이 프리즘의 서로 수직으로 배향된 외부로 반사 코팅된 최근접 표면 편향 미러의 역할을 한다.
중간 이미지 (IMI1, IMI2)는 각각의 경우에 개별적으로 폴딩 미러(FM1, FM2)에 광학적으로 근접하게 놓이되, 상기 폴딩 미러로부터 최소 광학적 거리에 있고, 그 결과, 미러 표면상의 가능 결함은 이미지 평면 내로 날카롭게 이미징되지 않되 평면 편향 미러(평면 미러)(FM1, FM2)가 중간 방사선 에너지 밀도의 영역에 놓인다.
(근축의) 중간 이미지의 위치는 오브젝트 평면과 이미지 평면에 관하여 광학적으로 켤레인 시스템의 필드 평면을 한정한다. 그러므로, 편향 미러는 시스템의 필드 평면에 광학적으로 근접하게 놓이고, 이것은 또한 이러한 응용의 맥락에서 "근접장"으로 지칭된다. 이러한 경우에, 제 1 편향 미러는, 제 1 필드 평면에 광학적으로 근접하게 배열되고, 이것은 제 1 중간 이미지(IMI1)와 관련되고 제 2 편향 미러는 제 2 필드 평면에 광학적으로 인접하게 배열되며, 이것은 제 1 필드 평면에 광학적으로 켤레이며 제 2 중간 이미지(IMI2)와 관련된다.
예시로서, 서브어퍼쳐 비(SAR)는 빔 경로의 광학 표면 또는 광학 소자의 위치를 수량화하기 위하여 사용될 수 있다.
설명적인 한정에 있어서, 투영 빔 경로의 광학 소자의 광학 표면의 서브어퍼쳐 비(SAR)는 SAR:=SAD/DCA에 따라 서브어퍼쳐 직경(SAD) 및 광학적으로 자유로운 직경(DCA) 사이의 몫으로서 한정된다. 서브어퍼쳐 직경(SAD)은 주어진 필드 지점으로부터 나오는 빔의 광선에 의해 조명되는 광학 소자의 부분 표면의 최대 직경에 의해 주어진다. 광학적으로 자유로운 직경(DCA)은 광학 소자의 참조 축 주변의 최소 원형의 직경이 되고, 이 원형은 오브젝트로부터 나오는 모든 광선에 의해 조명되는 광학 소자의 표면의 영역을 포함한다.
필드 평면(오브젝트 평면 또는 이미지 평면 또는 중간 이미지 평면)에서, SAR=0은 따라서 참이 된다. 동공 평면에서 SAR=1은 참이 된다. 이로써, "근접장" 표면은 0에 가까운 서브어퍼쳐 비를 갖되 "근접 동공" 표면은 1에 근접한 서브어퍼쳐 비를 갖는다.
이러한 응용에 있어서, 참조 평면, 예컨대 필드 평면 또는 동공 평면에 관한 광학적 표면의 광학적 근접도 또는 광학적 거리는, 소위 서브어퍼쳐 비(SAR)에 의해 기재된다. 광학적 표면의 서브어퍼쳐 비(SAR)는 이러한 응용을 목적으로 이하와 같이 한정된다:
MRH는 주변 광 높이를 표시하고, CRH는 주 광선 높이를 표시하며 부호 함수 사인 x는 x의 사인을 표시하고, 여기서 종래 기술에 따라 사인 0=1은 참이다. 주 광선 높이는 절대값에 있어서 최대 필드 높이를 갖는 오브젝트 필드의 필드 지점의 주 광선의 광선 높이를 의미하는 것으로 이해된다. 광선 높이는 여기서 부호가 정해지는 것으로 이해되어야 한다. 주변 광 높이는 오브젝트 평면을 갖는 광학 축의 인터섹션의 지점으로부터 나아가는 최대 어퍼쳐를 갖는 광선의 광선 높이를 의미하는 것으로 이해된다. 필드 지점은, 특히 오프 축 이미지 필드의 경우에, 오브젝트 평면에 배열된 패턴의 전달에 기여할 필요가 없다.
서브어퍼쳐 비는 빔 경로의 평면의 필드 또는 동공 근접도의 척도가 되는 부호가 정해진 변수가 된다. 서브어퍼쳐 비는 -1과 +1 사이의 값에 대한 정의에 의해 정규화되고, 서브어퍼쳐 비는 각각의 필드 지점에서 0이 되며 서브어퍼쳐 비는 -1에서 +1로 건너뛰거나 그 반대가 된다. 절대값에 있어서의 1의 서브어퍼쳐 비는 동공 평면을 결정한다.
근접장 평면은 그러므로 0에 근접한 서브어퍼쳐 비를 갖고, 근접장 평면은 절대값에 있어서 1에 근접한 서브어퍼쳐 비를 갖는다. 서브어퍼쳐 비의 부호는 참조 평면의 업스트림 또는 다운스트림의 평면의 위치를 표시한다.
파면 조작 시스템의 제 1 조작기 소자(ME1) - 상기 제 1 조작기 소자는 투영 방사선에 투명함 - 는 오브젝트 평면(OS)의 바로 다운스트림의 작은 유한한 거리에서 투영 빔 경로에 배열된다. 조작기 소자는 실질적으로 직사각형 플레이트의 형태를 갖고, 이것의 긴 측은 x-방향으로 나아가고 이것의 더 짧은 측은 y-방향(스캐닝 방향)으로 나아간다. 플레이트는 광학 축에 나란히 떨어져서 광학 축 외부에 완전히 위치된다(탈축 배열). 좌측에 도시된 축방향 평면도에서 식별되는 바와 같이, 조작기 소자의 치수가 정해지고 배열되어서, 투영 방사선의 이러한 영역에서 대부분 직사각형인 풋프린트(FP)는 방사선이 그를 통해 통신될 수 있는 조작기 소자의 영역 상에 놓인다(도 3을 참조). 구동 장치(미도시)의 도움으로, 제 1 조작기 소자에 의해 형성되는 제 1 조작기 표면의 표면 형상 및/또는 굴절률 분포는 투영 방사선의 광학 경로 길이 변화의 복수의 최대값과 인접한 최소값이 광학적으로 사용된 영역에 걸쳐서 x-방향으로 생성될 수 있는 방식으로 가역적으로 변경된다. 최대값과 최소값의 프로파일은 y-방향으로 나아가는 실선에 의해 개략적으로 표시된다.
광학축에 평행하게 측정된, 활성 조작기 표면과 오브젝트 평면 사이의 거리가 상당히 짧아서, 0.1 미만의 서브어퍼쳐 비(SAR)는 조작기 표면의 위치에 존재하고 조건(SAD/DFP<0.1)은 참이 된다.
제 1 조작기 위치(ME1)는 오브젝트 평면(OS)과 투영 렌즈의 제 1 렌즈 소자(L1) 사이에 배열되고, 상기 렌즈 소자는 굴절력을 보이며, 정확하게는, 상기 제 1 조작기 소자는 상기 렌즈 소자보다는 오브젝트 평면에 더 가깝게 배열된다.
이러한 형태의 투영 렌즈에서, 추가 위치가 존재하고, 여기서 근접 오브젝트 조작기 소자에 대한 대안으로서 또는 이에 더하여, 조작기 소자가 투영 빔 경로에서 배열될 수 있다. 이 위치는 폴딩 미러(FM1, FM2)를 갖는 프리즘과 오목 미러(CM) 사이에서, 정확하게 폴딩 미러(FM1, FM2) 근처에서 기하학적으로 위치된다. 제 1 조작기 소자(ME1')의 설명된 위치는, 그의 바로 다운스트림의 제 1 중간 이미지(IMI1)에 바로 광학적으로 근접하게 그리고 더욱이 상기 중간 이미지의 바로 업스트림의 제 2 중간 이미지(IMI2)에 바로 광학적으로 근접하게 위치된다. 서브어퍼쳐 비(SAR)는 각각의 경우에서 0.2 미만이고, 조건(SAD/DFP<0.2)은 각각의 경우에 참이 된다. 제 1 편향 미러(FM1)에서의 반사 이후, 오브젝트 평면으로부터 오목 미러로 나아가는 부분 빔 경로는, 오목 미러로부터 제 2 폴딩 미러(FM2)를 통해 이미지 평면으로 나아가며, 제 2 부분 빔 경로로부터 공간적으로 분리되는 위치가 참조된다. 제 1 풋프린트(FP1)는 제 1 부분 빔 경로의 조작기의 위치에서 발생하되, 제 2 풋프린트(FP2)는 제 2 부분 빔 경로에 위치된다. 풋프린트는 하부 좌측에서의 상세에 의해 도시되는 바와 같이, 광학 축(OA)에 관하여 정반대로 위치된다.
도시된 위치에서, 조작기 소자를 배열하여, 부분 빔 경로들 중 하나, 즉, 제 1 부분 빔 경로에서만(오브젝트 평면과 오목 미러 사이) 또는 제 2 부분 빔 경로에서만 (오목 미러와 이미지 평면사이) 기능하는 것이 가능하다. 또한 조작기 소자를 이러한 위치에서 위치시키는 것이 가능하고, 이 조작기 소자를 통해 방사선은 상이한 방향으로 통과하고 이 조작기 소자는 양쪽의 부분 빔 경로에서 기능한다.
오브젝트 평면의 바로 다운스트림의 위치에서와 유사한 방식으로, x-방향으로 최대값과 최소값 사이에서의 곱을 교번시키는 원하는 파면 변화를 설정하는 것이 가능하고, 그 결과, x-방향의 고유의 주기는 광학 경로 길이 변화에 할당될 수 있다.
도 17은 투영 빔 경로의 근접장 배열에 위치된 제 1 조작기 소자(ME1)가 장착된 투영 렌즈(1700)의 예시적인 실시예를 도시한다. (조작기 소자를 갖지 않는) 투영 렌즈의 광학 구조는 이러한 기재의 맥락에서 참조로서 통합되는 특허 US 7,446,952 B2의 도 13에 상응한다. 투영 렌즈는 제 1 굴절 렌즈 부분(OP1)을 갖고, 이것은 오브젝트 평면(OS)의 오브젝트로부터 제 1 중간 이미지(IMI1)를 생성한다. 상기 제 1 중간 이미지는 반사굴절 제 2 렌즈 부분(OP2)의 도움으로 제 2 중간 이미지(IMI2)로 이미징된다. 제 2 렌즈 부분은 2개의 오목 미러(CM1, CM2)로 구성되고, 이것의 2개의 표면은 서로 면하고 각각의 경우에 근접장 배열(중간 동공 평면으로부터 먼 중간 이미지 근처)에 위치된다. 굴절 제 3 렌즈 부분(OP3)은 제 3 중간 이미지(IMI3)내로 제 2 중간 이미지를 이미징하고, 이것은 결국 이미지 평면(IS)에 최종 이미지를 형성하기 위해 높은 축소율을 갖는 굴절 제 4 렌즈 부분(OP4)에 의해 이미징된다. 모든 렌즈 부분은 공통적인, 직선의(폴딩되지 않은) 광학 축(OA)(인 라인 시스템)을 갖고, 추가 상세는 US 7,446,952 B2로부터 알 수 있으며 그러므로 본 명세서에서 구체적으로 표시되지 않는다.
제 3 중간 이미지(IMI3)가 위치되고, 제 3 중간 이미지가 오브젝트에 대하여 축소되는, 중간 필드 평면은, 오브젝트 측 상의 제 3 렌즈 부분(OP3)의 마지막 오목 렌즈 소자와 오브젝트 측 상의 제 4 렌즈 부분의 제 1 오목 렌즈 소자 사이에서 바로 접근가능한 방식으로 놓인다. 본 명세서에서, 제 1 조작기 소자(ME1)는 기본 구조의 렌즈 소자와의 충돌의 위험 없이 투영 빔 경로내로 삽입될 수 있다. 적절할 경우, 투영 빔 경로의 조작기 소자를 교환하고 교체하기 위한 변경 장치가 제공될 수 있다. 제 1 조작기 소자(ME1)는 x-방향의 긴 측 및 y-방향의 짧은 측을 갖는 - 축방향 개략도에 도시되는 - 정사각형 형상을 가질 수 있고 광학 축(OA) 외부에 배열될 수 있다. 본 명세서에서, 투영 방사선의 점선 방식으로 도시된 풋프린트(FP)는 본 명세서에서 제 1 조작기 소자의 가용 영역에 완전히 놓인다. 적절한 구동 장치는 광학 효과를 설정하는 것을 가능하게 하고 이러한 광학 효과는, x-방향의 최대값과 최소값 사이의 곱을 변경하고 투영 방사선의 변화하는 광학 경로 길이 변화에 상응한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 투영 렌즈는 또한 예컨대 근접장 위치의 오브젝트 평면(OS)의 바로 다운스트림에서 또한 기타 위치에서의 상응하는 조작기 소자를 가질 수 있다. 또한, 도시된 제 1 조작기 소자(ME1) - 방사선의 투과의 방향으로 제 3 중간 이미지의 다운스트림에 위치됨 - 에 더하여, 제 3 중간 이미지 업스트림(도 9를 참조)에 직접적으로 광학적으로 근접하게 위치되는 또 다른 조작기 소자를 핏팅하는 것이 가능할 것이다.
직선 광학 축(인-라인 시스템) 및 복수의(정확히 2개의) 중간 이미지를 갖는 추가 광학 렌즈의 예시적인 실시예가 WO 2005/069055 A2에 개시되고, 이것의 공개 내용은 본 기재의 내용에서 참조에 의해 통합된다. 이들은 또한 본 명세서에 기재된 형태의 파면 조작 시스템의 하나 이상의 근접장 조작기 소자를 탑재할 수 있다. 예시로서, 상기 문서의 도 30 내지 도 32 또는 도 36 내지 도 38의 투영 렌즈들 중 하나에서, 근접장 동적 가변 조작기 소자는 후자와 제 1 렌즈 사이의 오브젝트 평면의 바로 다운스트림에 배열될 수 있고, 여기서 서브어퍼쳐 비(SAR)는 0.2 미만이 되고 및/또는 SAD/DFP<0.2는 참이 된다.
본 명세서에 기재된 형태의 파면 조작 시스템의 조작기 소자는 상이한 원리에 따라 동작될 수 있다. 도 18 내지 도 21은, 대안적으로 또는 본 명세서에(예컨대 도 16 및 도 17) 도시된 형태의 투영 렌즈 내의 결합 또는 파면 조작 시스템의 맥락의 기타 적절한 투영 렌즈에서 사용될 수 있는 조작기를 예시로서 설명한다.
도 18의 조작기(1850)는, 2개의 투명한 플레이트(P1, P2)를 갖고, 이것은 근접장 위치의 투영 렌즈의 광학축(OA)에 각각의 경우에 수직인 그 플레이트 표면과 통합될 수 있으며, 여기서 예컨대 오브젝트 평면(OS)의 바로 다운스트림에서 SAR<0.2이다. 플레이트는 투영 렌즈의 y-방향 보다 x- 방향 - 그에 수직하게 나아감 - 에서 더 큰 곱이 될 수 있는 크기를 작는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 오브젝트 평면(OS)을 면하는 제 1 플레이트(P1)의 출사 측은 평평하다. 동일하게, 이미지 평면을 면하는 제 2 플레이트(P2)의 출사 측은 평평하다. 서로 면하는 플레이트 표면은 각각 웨이비(wavy) 표면 형상을 갖고, 여기서 웨이브 벨리(wave valley) 및 웨이브 피크(wave peak)는 y-방향에 평행하게 나아가고 플레이트 두께(d)는 x-방향으로 규칙적으로 변화한다. 제 1 플레이트(P1)의 출사 측에서의 웨이브 패턴 및 제 2 플레이트(P2)이 입사 측의 웨이브 패턴은 x-방향에서 측정된 고유의 주기에 관하여 그리고 두께 변형의 진폭에 관하여 서로 상보적이다. 플레이트는 x-방향으로 서로에 대하여 변위될 수 있고, 이것은 제 1 플레이트(P1)가 고정된 방식으로 설치되고 제 2 플레이트(P2)가 구동 장치(DR1)의 도움으로 x-방향에 평행하게 이동가능한 것에 의한 예시적인 실시예에서 성취된다. 그러나, 또한 양쪽의 플레이트가 이동가능한 방식으로 구현되는 것이 가능하다.
플레이트(P1, P2)의 각각은 굴절률(n)을 갖는 물질(예컨대, 용융 실리카 또는 칼슘 플루오라이드)로 구성되며 방사선의 수직 전송의 경우에 광학 경로 길이 차(
OPL=
d*n-1)를 야기하고, 여기서, 
d는 방사선이 그를 통해 z-방향으로 전송되는 두께(d)의 변화가 된다.
파면 변화를 생성하기에 효과적인 이러한 조작기의 표면 영역은 2개의 플레이트의 효과 사이의 차이로부터 생성된다. 후자가 중립 위치 - 제 1 플레이트의 "웨이브 피크"가 제 2 플레이트의 "웨이브 벨리"와 정확하게 정렬됨(즉, z-방향에서 서로 뒤에 놓임) - 로 변위될 경우에, 이로써, 2개의 플레이트의 효과는, 평면 플레이트의 전체 효과가 발생하는 방식으로 서로 보상된다. 제로 위치 밖의 방사선의 전송의 방향에 수직인 제 1 플레이트에 관한 제 2 플레이트의 상대 변위는, 최대값과 최소값 사이의 다수의 교번에 의해 x-방향으로 주기적으로 변화하는 파면 변화를 수립한다. 여기서, 생성된 파면 변화의 강도는 변위 거리에 의해 지속적으로 설정될 수 있다(또한, EP 0 851 304 A2 참조). 이러한 경우에, 유효한 조작기 표면 영역은 플레이트 사이에 형성된 인터스페이스의 영역에 놓인다. 방사선의 전송의 방향에 관하여 가로로 곱을 변경하는 원하는 파면 효과가 발생한다.
2개의 플레이트를 갖는 이러한 형태의 단일 조작기의 사용이 특정 경우, 특히, 기본 변형만이 설정되어야 하는 경우에 충분해질 수 있다. 설정될 수 있는 파면 변화의 유연성 및 다양성을 증가시키도록, 서로 뒤에 배치되는 2개 이상의 플레이트 쌍이 파선에 의해 도시되는 제 2 조작기에 의해 표시되는 바와 같이 제공될 수 있다. 서로 뒤에 배치된 복수의 조작기가 설계될 수 있어서, 광학 축에 수직인 상이한 변위 방향, 예컨대 서로 수직인 변위 방향이 가능하다. 그렇게 함으로써, 더욱 유연한 조작기 함수가 구현될 수 있다.
도 19 및 도 20은 조작기 소자(1950)의 상이한 실시예를 통해 개략적으로 단면을 도시하고, 이 소자는 도 19에서 중립 위치(제로 위치)로 도시되며 도 20에서는 발췌로서 광학적으로 활성인 두께 또는 광학 경로 길이 변화의 최소값과 최대값 사이의 복수의 교번이 x-방향으로 설정되는 기능적 위치에서 도시된다. 조작기 소자는 본 출원인의 이름의 특허 US 7,830,611 B2에서 상이한 목적으로 그리고 상이한 설계로 기재된 원리를 사용한다. 상기 문헌의 공개 내용은 본 기재의 내용에 참조로서 통합된다.
조작기 소자(1950)는 다층 구조를 갖는다. 비교적 두꺼운, 유연하되 단단한 투명 평면 플레이트(1955)는 프레임형 마운트(1952)에서 수용되고, 이러한 평면 플레이트의 두께는 예컨대, cm(센치미터) 범위가 될 수 있다. 추가 평면 플레이트(1960)는 상기 플레이트로부터의 거리에 수용되고, 비교적 비틀림 강성 플레이트(1955)보다 상당히 얇다. 두께는 예컨대 1mm 내지 2mm의 범위가 될 수 있다. 평면 평행 인터스페이스는 플레이트(1955, 1960)와 액체(1970) 사이에서 유지되고 투영 방사선에 투명한 액체(1970)는 조작기가 동작 대기중일 때 상기 인터스페이스내로 충전된다. 인터스페이스의 두께는 통상적으로 작고, 예컨대 1mm 미만, 특히 10㎛ 미만이 된다. 플레이트들 사이의 액체 저장소는 압력 장치(1980)에 연결되고, 이것에 의해 인터스페이스의 액체의 액체 압력은 예컨대 일정한 값으로 설정될 수 있다. 액체 및 플레이트의 투과성 물질은 상당히 유사한 굴절률을 갖고, 여기서 플레이트의 굴절률과 액체의 굴절률 사이의 비는 바람직하게 0.99와 1.01 사이가 된다.
전체 배열은 (z-방향에 평행한) 축방향 평면도에서 직사각형이며 방사선은 "풋프린트"의 영역의 조작기의 근접장 배열의 경우에 그를 통해 전송되는 영역보다 다소 크다. 얇은 플레이트(1960)의 측 상에서, 그를 통해 방사선이 조작기의 길이방향 측에서 서로로부터 일정한 간격으로 전송될 수 있는 영역 외부에서 쌍으로 대향하게 위치되는 핏팅된 액추에이터(1990)가 존재한다. 예시로서, 압전 구동 액추에이터가 포함될 수 있다. 이 액추에이터가 설계되어서, 이들은 얇은 플레이트의 플레이트 표면에 실질적으로 수직으로 작용하는 프레스-온 힘으로 얇은 플레이트의 외부 측 상에 작용될 수 있다(도 20 참조). 액추에이터의 적절한 구동은 사전한정가능한 진폭에 의해 얇은 플레이트(1960)의 웨이비 변형을 수립하는 것을 가능하게 하고, "웨이브 벨리"는 y-방향 그리고 웨이비 변형의 고유의 주기 길이(PCHAR)에 평행하게 나아가며, x-방향으로 측정되는 상기 고유의 주기 길이는 개별적으로 구동되는 액추에이터의 선택에 의해 상이한 값으로 설정될 수 있다.
방사선이 z-방향에 평행하게, 즉, 비틀림 강성의 더 두꺼운 플레이트(1955)에 수직으로 이러한 배열에 전송될 경우, 도 19에 도시된 중립 위치의 전체 배열은 평면 평행 플레이트와 같이 작용하고, 그 결과, 동일한 광학 경로 길이 변화(
OPL)는 전체 조명된 단면 위로 도입된다. x-방향으로 주기적으로 변하는 광학 경로 길이 변화가 도입되도록 의도될 경우, 이로써 상응하는 액추에이터가 활성화되고, 그 결과 얇은 평면 플레이트(1960)는 상응하는 위치에서 액체의 방향으로 프레스된다. 방사선이 그를 통해 전송되는 총 두께(d)의 지역적 최소값은 이러한 영역에서 발생하되, 지역적 최대값은 개별적으로 활성화된 액추에이터 사이에서 발생한다. 제 1 근사에 대하여, 그러므로, x-방향으로 추가적으로 변화하는 파장 변화는 도 2 및 도 3과 관련하여 기재된 것과 유사한 방식으로 설정될 수 있다. 액추에이터의 상이한 그룹을 구동함으로써, x-방향으로 상이한 "파장" 또는 상이한 고유의 주기(PCHAR)를 설정하는 것이 가능하다.
필요할 경우, 액추에이터가 방사선이 전송될 수 있는 영역 외부의 에지에서 뿐만아니라, 방사선이 전송될 수 있는 영역 내에 배열될 수 있는 이러한 배열의 변형을 사용하는 것 또한 가능하다(US 7,830,611 B2의 도 10, 11 참조).
도 21의 비스듬한 투시 개략도는, 본 명세서에서 기재된 형태의 파장 조작기 시스템의 맥락에서 사용될 수 있는 조작기(2100)의 추가 예시적인 실시예를 도시한다. 변형가능한 얇은 직사각형 평면 플레이트(2155)의 에지에서, 액추에이터(2190)의 그룹은 평면 플레이트의 대향하는 측 상에서 교번하여 핏팅된다. 그룹에서 적절하게 구동되는 액추에이터에 의해, 웨이비 방식으로 평면 플레이트를 변형하는 것이 가능하고, 웨이브 벨리 및 웨이브 피크는 이로써 y-방향으로 평행하게 나아가며 웨이브 피크 및 개별적으로 벨리는 x-방향으로 서로로부터 간격을 두고 위치하며, 이러한 거리는 상응하는 응용의 경우의 고유의 주기(PCHAR)에 상응한다.
Claims (18)
- 투영 렌즈의 오브젝트 평면(OS)에 배열된 패턴을 동작 파장(λ<260nm)을 갖는 전자기 방사선에 의해 투영 렌즈의 이미지 평면(IS) 내로 이미징하기 위한 투영 렌즈(PO)로서,
상기 오브젝트 평면에 배열된 패턴이 광학 소자에 의해 이미지 평면 내로 이미징될 수 있는 방식으로 상기 오브젝트 평면(OS)과 상기 이미지 평면(IS) 사이의 투영 빔 경로에 배열되는 광학 표면을 갖는 복수의 광학 소자, 및
상기 오브젝트 평면으로부터 상기 이미지 평면을 향해 통과하는 투영 방사선의 파면에 동적으로 영향을 미치기 위한 파면 조작 시스템(WFM)을 포함하되,
상기 파면 조작 시스템은 제 1 조작기(MAN1)를 갖고, 상기 제 1 조작기는 상기 투영 빔 경로에 배열된 제 1 조작기 표면(MS1)과, 상기 제 1 조작기 표면의 표면 형상 및 굴절률 분포 중 적어도 하나를 가역적으로 변경하기 위한 제 1 구동 장치(DR1)를 갖고;
상기 제 1 조작기는, 유효 직경(DFP)을 갖는 상기 제 1 조작기 표면의 광학적으로 사용된 영역을 가로질러 고유의 주기(PCHAR=DFP/((NMAX+NMIN)/2)에 따라 투영 방사선의 광학 경로 길이 변화의 최대값의 수(NMAX>1) 및 최소값의 수(NMIN>1)를 생성하는 것이 가능한 방식으로 구성되며;
상기 제 1 조작기 표면은, 상기 투영 렌즈의 가장 근접한 필드 평면으로부터 유한한 제 1 거리(D1)에 배열되고, 상기 필드 평면에 광학적으로 인접하며, 상기 제 1 조작기 표면에서의 상기 필드 평면의 필드 지점으로부터 나오는 각각의 빔이 서브어퍼쳐 직경(SAD)을 갖는 서브어퍼쳐를 조명하고, 조건(SAD/DFP<0.2)은 상기 제 1 조작기 표면에서 참이며, 상기 서브어퍼쳐 직경(SAD)은 개별적인 필드 지점으로부터 나오는 투영 광의 빔의 직경이 되는, 투영 렌즈. - 청구항 1에 있어서, 상기 파면 조작 시스템은 상기 필드 평면에 광학적으로 인접한 상기 제 1 조작기(MAN1)만을 갖고, 상기 유한한 제 1 거리(D1)는 치수가 정해져서 상기 제 1 조작기 표면에서 상기 제 1 조작기의 활성화 시에 조건
0.25*NAM 2<SAD/PCHAR<0.48
이 충족되고, NAM은 상기 제 1 조작기 표면에서의 상기 투영 방사선의 개구수인, 투영 렌즈. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 최근접 필드 평면은 상기 투영 렌즈(PO)의 상기 오브젝트 평면(OS)인, 투영 렌즈.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 굴절력을 갖는 광학적 표면은 상기 오브젝트 평면(OS)과 상기 제 1 조작기 평면(MS1) 사이에 배열되지 않는, 투영 렌즈.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 파면 조작 시스템은, 상기 제 1 조작기(MAN1)에 더하여, 제 2 조작기(MAN2)를 갖고, 상기 제 2 조작기는 상기 투영 빔 경로에 배열된 제 2 조작기 표면(MS2)과, 상기 제 2 조작기 표면의 표면 형상 및 굴절률 분포 중 적어도 하나를 가역적으로 변경하기 위한 제 2 구동 장치를 갖고;
상기 제 2 조작기는, 유효 직경(DFP)을 갖는 상기 제 2 조작기 표면의 광학적으로 사용된 영역을 가로질러서, 고유의 주기(PCHAR=DFP/((NMAX+NMIN)/2)에 따라 상기 투영 방사선의 광학 경로 길이 변화의 최대값의 수(NMAX>1) 및 최소값의 수(NMIN>1)를 생성하는 것이 가능한 방식으로 구성되며;
상기 제 2 조작기 표면은, 상기 제 2 조작기 표면에서의 상기 필드 평면의 필드 지점으로부터 나오는 각각의 빔이 서브어퍼쳐 직경(SAD)을 갖는 서브어퍼쳐를 조명하고, 조건(SAD/DFP<0.2)은 제 2 조작기 표면에서 참이 되는 방식으로 상기 필드 평면에 광학적으로 인접한 상기 투영 렌즈의 최근접 필드 평면으로부터 유한한 제 2 거리(D2)에 배열되는, 투영 렌즈. - 청구항 5에 있어서, 상기 제 1 조작기 표면(MS1) 및 상기 제 2 조작기 표면(MS2)은, 상기 제 1 조작기 표면에서의 상기 투영 방사선의 개구수가 상기 제 2 조작기 표면에서의 상기 투영 방사선의 개구수와 동일하게 되는 방식으로 배열되는, 투영 렌즈.
- 청구항 5에 있어서, 상기 투영 렌즈는, 상기 오브젝트 평면(OS)과 상기 이미지 평면(IS) 사이에서, 적어도 하나의 실제 중간 이미지(IMI)가 중간 이미지 평면(IMIS)의 영역에서 생성되는 방식으로 구성되고, 상기 최근접 필드 평면은 상기 중간 이미지 평면인, 투영 렌즈.
- 청구항 7에 있어서, 상기 제 1 조작기 표면(MS1)은 상기 중간 이미지 평면(IMIS)의 다운스트림에 배열되고 상기 제 2 조작기 표면(MS2)은 상기 중간 이미지 평면(IMIS)의 업스트림에 배열되는, 투영 렌즈.
- 청구항 5에 있어서, 제 1 거리(D1)는 제 2 거리(D2)와 동일한, 투영 렌즈.
- 청구항 5에 있어서, 상기 제 1 거리(D1) 및 상기 제 2 거리(D2)는 치수가 정해져서, 상기 제 1 조작기 표면에서 상기 제 1 조작기의 활성화 시에 그리고 또한 상기 제 2 조작기 표면에서 상기 제 2 조작기의 활성화 시에, 조건
0.012<SAD/PCHAR<0.85
이 충족되는, 투영 렌즈. - 청구항 5에 있어서, 상기 제 2 조작기 표면(MAN2)은 상기 제 1 조작기 표면(MAN1)의 바로 다운스트림에 배열되고, 상기 제 1 조작기 표면에서의 상기 투영 방사선의 개구수는 상기 제 2 조작기 표면에서의 투영 방사선의 개구수와 동일하며 상기 제 1 거리(D1)는 상기 제 2 거리(D2)보다 짧고, 그 결과, 상기 서브어퍼쳐 직경은 상기 조작기 표면에서 상이하고, 상기 제 1 조작기 표면에 있어서, 조건
0.25*NAM 2<SAD/PCHAR<0.8
은 참이며, 상기 제 2 조작기 표면에 있어서, 조건
SAD/PCHAR<1.5
은 참인, 투영 렌즈. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 투영 렌즈는 광학 축 외부에 놓이고 더 긴 측과 더 짧은 측 사이에서 2:1보다 큰 종횡비를 갖는 유효한 오브젝트 필드를 갖고, 상기 광학적으로 사용된 영역은 2:1보다 큰 종횡비를 갖는 직사각형 형상을 가지며, 상기 제 1 조작기는, 상기 제 1 조작기가 이러한 방향의 상기 투영 방사선의 상기 광학 경로 길이 변화의 복수의 최대값과 복수의 최소값을 생성할 수 있는 방식으로 더 긴 측에 평행하게 작용하는, 투영 렌즈.
- 마스크의 패턴의 적어도 하나의 이미지로 감방사선 기판을 노광하기 위한 투영 노광 방법으로서,
투영 노광 장치의 투영 렌즈 및 조명 시스템 사이에 패턴을 제공하는 단계 - 상기 패턴은 상기 투영 렌즈의 오브젝트 평면의 영역에 배열됨 - ;
상기 기판의 감방사선 표면이 상기 투영 렌즈의 이미지 평면의 영역에 배열되는 방식으로 상기 기판을 유지하는 단계 - 상기 이미지 평면이 상기 오브젝트 평면에 관하여 광학적으로 켤레가 됨 - ;
동작 파장(λ<260nm)을 갖는 조명 방사선으로 상기 마스크의 조명 영역을 조명하는 단계 - 상기 조명 방사선은 상기 조명 시스템에 의해 제공됨 - ;
상기 투영 렌즈의 도움으로 상기 조명 영역에 놓인 상기 패턴의 부분을 상기 기판에서의 이미지 필드 상에 투영하는 단계 - 상기 이미지 필드에서의 이미지 생성에 기여하는 투영 방사선의 모든 광선은 투영 빔 경로를 형성함 - ;
상기 투영 빔 경로에 배열된 제 1 조작기 표면을 갖는 제 1 조작기와, 상기 제 1 조작기 표면의 표면 형상 및 굴절률 분포 중 적어도 하나를 가역적으로 변경하기 위한 제 1 구동 장치를 구동하여 상기 오브젝트 평면으로부터 상기 이미지 평면으로 통과하는 상기 투영 방사선의 파면에 영향을 미치는 단계를 포함하되,
상기 제 1 조작기 표면은, 상기 제 1 조작기 표면에서의 오브젝트 필드의 오브젝트 지점으로부터 나오는 각각의 빔이 서브어퍼쳐 직경(SAD)을 갖는 서브어퍼쳐(SA)를 조명하고, 조건(SAD/DFP<0.2)은 상기 제 1 조작기 표면에서 참이 되는 방식으로 상기 투영 렌즈의 최근접 필드 평면으로부터의 유한한 제 1 거리(D1)에 배열되며;
상기 제 1 조작기는, 유효 직경(DFP)을 갖는 제 1 조작기 표면의 광학적으로 사용된 영역을 가로질러, 고유의 주기(PCHAR=DFP/((NMAX+NMIN)/2)에 따라 투영 방사선의 광학 경로 길이 변화의 최대값의 수(NMAX>1) 및 최소값의 수(NMIN>1)가 생성되는 방식으로 구동되며, 상기 서브어퍼쳐 직경(SAD)은 개별적인 필드 지점으로부터 나오는 투영 광의 빔의 직경인, 투영 노광 방법. - 청구항 13에 있어서, 제 1 노광 및 제 2 노광이 연속하여 수행되고, 상기 제 2 노광 동안의 필드 의존 왜곡은 상기 제 1 조작기의 활성화에 의해 선행하는 상기 제 1 노광 동안 생성되는 구조에 매칭되어, 연속하는 노광에서 생성된 구조는 상기 제 1 조작기의 활성화가 없는 경우보다 높은 중첩 정확도로 서로의 상부에 놓이는, 투영 노광 방법.
- 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서, 상기 파면이 영향을 받아서, 상이한 크기를 갖는 왜곡 값이 상이한 필드 지점에 대하여 설정되는, 투영 노광 방법.
- 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 투영 렌즈가 사용되는, 투영 노광 방법.
- 투영 렌즈의 오브젝트 표면의 영역에 배열된 마스크의 패턴의 적어도 하나의 이미지로 상기 투영 렌즈의 이미지 표면의 영역에 배열된 감방사선 기판을 노광하기 위한 투영 노광 장치로서,
자외선 광을 방출하기 위한 광원(LS),
상기 광원으로부터 광을 수광하고 상기 마스크의 상기 패턴상으로 보내지는 조명 방사선을 정형하기 위한 조명 시스템(ILL); 및
감광성 기판상에 상기 마스크의 구조를 이미징하기 위한 투영 렌즈(PO)를 포함하되,
상기 투영 렌즈는 청구항 1 또는 청구항 2에 따라 설계되는, 투영 노광 장치. - 청구항 17에 있어서, 상기 투영 노광 장치는 상기 투영 노광 장치의 기능을 제어하기 위한 제어 장치를 갖고, 상기 제어 장치에는 파면 조작 시스템(WFM)을 구동하기 위한 제어 모듈이 할당되며, 하나의 조작기 또는 복수의 조작기는 상기 투영 노광 장치의 동작 동안 기타 제어 신호와 협동하여 상기 제어 모듈에 의해 구동될 수 있는, 투영 노광 장치.
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