KR102085237B1 - 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 제조하는 방법 및 이러한 유형의 소자 - Google Patents
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Abstract
극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자(10)를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 소자는 본체(14)를 갖는 기판(12) 및 기판(12) 상에 배열된 반사층(20)을 가지고, 여기서 기판(12)은 광학적으로 작동하는 미세구조물(16)을 가지며, 다음 단계들을 포함한다: 기판(12)으로 미세구조물(16)을 만드는 단계, 미세구조물(16)이 기판(12)으로 만들어진 후에 기판(12)을 연마하는 단계, 기판(12)에 반사 층(20)을 적용하는 단계. 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자는 대응적으로 반사 층과 미세구조물 사이에서 연마된 표면을 갖는다.
Description
본 발명은 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 소자는 본체(base body)를 갖는 기판 및 기판 상에 배열된 반사 층(reflective layer)을 갖는다.
또한 본 발명은 그러한 반사 광학 소자에 관한 것이다.
반사 광학 소자 및 이를 제조하는 방법은 예를 들어 US 7,129,010 B2로부터 알려져 있다.
전형적인 파장이 13.5nm인, 극자외(EUV)의 파장에서 전형적으로 작동하는 극자외 투영 노광 장치에서, 용도는 거의 전적으로, 형상 정밀도(figure accuracy) 및 조도(roughness)에 대해 극히 엄중한 요건들을 만족시켜야만 하는 반사 표면을 갖는, 거울(mirror)에 있다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어 ULE(아주 낮은 팽창을 갖는 티타늄 실리케이트 유리)또는 제로더(Zerodur)같은 유리 세라믹들(glass ceramics)로 구성되는, 또는 예를 들어 이산화규소(SiO2) 같은 유리로 구성되는 거울 기판들은, 원자간력현미경(AFM, atomic force microscope)을 이용하여 측정된 표면의 미세조도(microroughness)가 전형적으로 0.2 nm rms 보다 작을 때까지 보통 초연마(superpolished)된다.
그러나, 이러한 유형의 기판 물질들은 보통 아주 비싸고, 높은 비용으로만, 예를 들어 연삭(grinding), 탁마(lapping) 및 연마(polishing)에 의해서 처리될 수 있다. 분쇄(milling), 선삭(turning) 또는 침식(eroding), 등등과 같은 종래의 및 낮은 비용의 가공 방법들은 이용될 수 없다.
유리, 유리 세라믹들 및 세라믹들로 구성된 기판 물질들은 추가로, 예를 들어 높은 방사 전력의 입사 때문에 아주 높은 열부하가 광학 소자로의 입력일 때 단지 불충분하게 적합하다는 불리한 점을 갖는다. 이것은 특히 극자외 방사선원을 위한 컬렉터 거울(collector mirror)로서의 반사 광학 소자의 애플리케이션의 경우이다. 대입열(high heat input)을 초래하는 방사 전력은 또한, 극자외선 옆에서, 극자외 방사선원에 의해 방출된 다른 방사선, 예를 들어 적외선으로부터 야기될 수 있다. 상술된 기판 물질들의 경우에, 기판의 열전도율은 보통 너무 낮고, 그럼으로써 거울이 크게 가열되고 반사 층의 열적 열화(thermal degradation) 및 변형에 의해 이것의 기능이 손상된다.
극자외 리소그래피를 위한 알려진 반사 광학 소자들의 경우에, 이러한 유형의 반사 광학 소자들에 광학적으로 작동하는 미세구조물(microstructuring)이 구비되도록 할 때, 추가의 문제가 존재한다. 극자외 리소그래피를 위한 반사 광학 소자들의 경우에 그러한 광학적으로 작동하는 미세구조물을 극자외 거울의 표면 상에 제공하는 것이 종종 바람직한데, 이것은 거울로부터 반사된 극자외선이 마찬가지로 반사된 펌프 방사선(pump radiation), 열 방사선(thermal radiation) 또는 자외선으로부터 구별될 수 있도록 하기 위한 것이고, 또는 상기 미세구조물은 극자외선 그 자체 상에 균질화(homogenizing) 또는 보정 효과를 갖기 위해 제공될 수 있다.
예를 들어, 마이크로리소그래피(microlithography), 다이아몬드 선삭(diamond turning), 홀로그래피(holography) 또는 나노-임프린트(nano-imprint)같은 표면들의 미세구조물을 위한 관습적인 방법들의 애플리케이션 상에서, 구조화된 표면들의 조도는 일반적으로 극자외 거울을 위한 요건들을 더 이상 충족시키지 않는다.
앞부분에서 인용된 문서 US 7,129,010 B2로부터 알려진 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자는, 이러한 소자는 거울 또는 마스크가 될 수 있고, 기판을 갖는데, 이러한 기판은 유리 세라믹 또는 세라믹으로 구성된 몸체를 가지며, 그 위에 이산화 규소로 구성된 커버 층이 적용되어 있다. 커버 층 위에 반사 층이 적용되어 있다. 이러한 알려진 반사 광학 소자의 경우에, 이산화 규소로 구성된 커버 층이 연마되기 때문에, 세라믹 또는 유리 세라믹 그 자체로 구성된 본체의 표면이 거칠(rough) 수 있다는 취지로, 개선이 이미 달성되었다. 마스크로서의 소자의 구성의 경우에, 바깥 층이 구조화된다.
US 7,259,252 B2는 극자외 투영 노광 장치를 위한 거울의 기판을 제조하는 방법을 개시하며, 여기서 낮은 팽창계수(low coefficient of expansion)를 갖는 물질로 구성된 본체가 제공되고, 그것의 표면은 거칠 수 있다. 유리 세라믹, 예를 들어 제로더가 거기서 물질로서 제안된다. 본체가 연마된 후에 반도체 물질로 구성된 커버 층이 본체에 적용된다. 이러한 절차는 상술된 불리한 점들을 갖는다.
US 6,453,005 B2는, 초연마하기에 적합한, 비정질 층(amorphous layer)이 위에 적용되는, 탄화규소(SiC), 다이아몬드 또는 결정질 실리콘(crystalline silicon)으로 구성된 거울 기판을 개시한다.
US 6,469,827 B1은 극자외 투영 노광 장치를 위한 콘덴서(condensor) 시스템을 개시하는데, 여기서 회절 격자(diffraction grating), 즉 광학적으로 작동하는 미세구조물이 콘덴서의 거울로 만들어진다. 반사 다중 층(multilayer), 예를 들어 규소와 몰리브덴(molybdenum) 층들을 교호(alternating)한 것이 격자 상에 적용되기 전에 회절 격자가 기판 상에 제조된다. 회절 격자가 기판 상에 제조되는 방법은 문서에 기술되어 있지 않다.
US 2008/0043321 A1은 극자외 투영 노광 장치를 위한 거울을 제조하는 방법을 개시하는데, 여기서 탄화규소로 구성된 기판의 복수의 원형 부분은 다중 층 코팅(multilayered coating)을 구비한다. 개별 기판 부분들의 조립 후에, 코팅이 연마된다. 다중 층들은 규소, 탄소, Si3N4, B4C, 탄화 규소 또는 크롬(chromium)으로 구성될 수 있다.
US 2009/0159808 A1은 극자외 투영 노광 장치를 위한 거울을 제조하는 방법을 개시한다. 이 방법은 다이아몬드 선삭에 의한 금속성 기판 그 표면에서의 처리를 수반한다. 그 후에, 중간 층이 물리적 증착(physical vapour deposition)에 의해 적용되고, 다중 층 반사 코팅이 그러고나서 적용된다. 기판은 인산니켈(nickel phosphate)로 도금된 알루미늄으로 구성될 수 있다.
US 2009/0289205 A1은 회절 격자 형태의 미세구조물을 구비한 극자외 컬렉터 거울을 개시한다. 이 거울은 기판 부분, 기판 부분의 한쪽 면 상에 배열된 제1 복합 층(composite layer)으로부터 형성된 기반 부분(basis portion), 및 기판 부분으로부터 기반 부분의 다른 면 상에 배열된 제2 복합 층에서 예정된 모양들의 고랑들(furrows) 또는 홈들(grooves)을 형성함으로써 제조된 반사 부분을 갖는다. 그러므로, 이러한 알려진 광학 소자의 경우에, 반사 층이 적용된 후에 광학적으로 작동하는 미세구조물이 반사 층에 만들어진다. 상기 극자외 컬렉터 거울의 기판 부분은 좋은 열전도율을 갖는 니켈 화합물 또는 규소로부터 제조될 수 있다. 반사 층은 규소 및 몰리브덴 층들을 교호하여 구성된다. 반사 층으로 광학적으로 능동적인 미세구조물을 이어서 만드는 것 때문에, 형상 정밀도 및 조도에 대한 엄중한 요건들은 적어도 간단하고 비용효율적인 방식으로는 충족될 수 없다.
형상 정밀도 및 조도에 대한 엄중한 요건들을 충족시키고, 광학적으로 작동하는 미세구조물을 갖는 극자외 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 제공하는 상술된 문제는, 선행기술에서 비용효율적으로 해결되지 않았다.
그러므로 본 발명은, 단순하고 비용효율적이게 제조가능한 방식으로 소자가 바람직한 광학적 특성을 구비할 수 있도록 및, 다른 한편으로는 소자가 형상 정밀도 및 조도에 대한 엄중한 요건들을 충족시키도록 하는 취지로 앞부분에서 언급된 유형의 광학 소자 및 반사 광학 소자를 제조하는 방법을 개발한다는 목표에 기초한다.
극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 제조하기 위한 앞부분에서 언급된 방법에 대해서, 상기 소자는 본체를 갖는 기판 및 기판 상에 배열되는 반사 층을 가지며, 여기서 기판은 광학적으로 작동하는 미세구조물을 가지고, 발명이 기초한 목표가 다음 단계들에 의해 달성된다:
기판 내로 미세구조물을 만드는 단계,
기판 내로 미세구조물을 만든 후에 기판을 연마하는 단계,
기판이 연마된 후에 반사 층을 기판에 적용하는 단계.
발명이 기초한 목표는 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자에 의해 또한 달성되는데, 상기 소자는 본체를 갖는 기판 및 기판 상에 배열되는 반사 층을 포함하며, 여기서 기판은 광학적으로 작동하는 미세구조물을 가지고 여기서 연마된 표면은 반사 표면과 미세구조물 사이에 존재한다.
반사 광학 소자를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 선행기술에서 추구되는 개념, 즉 연마한 후에야 기판 내로 광학적으로 능동적인 미세구조물을 만드는 것 또는 심지어 반사 층 내로 미세구조물을 만드는 것으로부터 벗어난다. 대조적으로, 본 발명에 따른 방법은 미세구조물이 기판 내로 만들어진 후에야 연마 단계가 수행되는 사실에 의해 구별된다. 이러한 것은 기판 내로 먼저 만들어진 미세구조물이 이것의 표면의 미세조도에 대한 요건들을 충족시킬 필요가 없다는 유리한 점을 갖는데, 이는 후에 기판을 연마함으로써 상기 요건들이 달성되기 때문이다. 기판이 연마된 후에, 본 발명에 따른 방법에서, 반사 층이 기판에 적용된다. 미세구조물을 만듦, 연마 및 반사 층을 적용하는 단계들은 반드시 바로 연속적으로 수행될 필요가 없고, 오히려 추가의 단계들이 또한 그것들 사이에 놓여 질 수 있는 것은 말할 것도 없다.
본 발명에 따른 반사 광학 소자는 반사 층과 미세구조물 사이에 존재하는 연마된 표면을 대응하여 갖는다.
본 발명에 따른 광학 소자는 본 발명에 따른 방법에 의해 단순히 및 비용효율적으로 제조될 수 있고 또한 미세조도에 대한 요건들을 충족시키며, 미세구조물 그자체로 상기 요건들을 이미 충족시키는지 확인하기 위해 고려되어야 하는 주의가 필요없다.
본 방법의 하나의 바람직한 구성에서, 미세구조물은 본체 내로 바로 만들어진다.
소자의 대응하는 구성에서, 미세구조물이 본체에 바로 존재한다.
이러한 경우에, 광학적으로 능동적인 미세구조물을 만들기 위해, 즉 도입하기 위해 본체에 적용되어야 하는 하나의 또는 복수의 추가적인 층(additional layers)없이, 기판 전체가 일체화되어 또는 하나의 부분으로, 즉 본체로만 구성되어 구현될 수 있는 점이 유리하다.
전술된 구성과 관련하여, 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 소자에서 본체는 금속들, 금속 합금들, 반도체들, 및 그것의 화합물, 특히 알루미늄, 알루미늄 합금들, 구리, 구리 합금들, 규소, 알루미늄-규소 합금들 또는 니켈로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로부터 제조되는 것으로 바람직하게는 규정된다.
이러한 경우에, 미세구조물 표면들을 위한 종래의 방법에 의해 미세구조물이 제조될 수 있는 점이 유리할 뿐만 아니라, 이러한 물질 선택은 또한 구조화 도구들의 적은 마모를, 예를 들어 다이아몬드 선삭 동안에, 또는 다이아몬드 플라이 커팅(diamond fly cutting) 동안에 제공하는데, 이는 상술된 물질들이 미세구조물을 위한 종래의 방법들에 의해 처리될 수 있기에 충분히 연성(soft)이기 때문이다. 이러한 물질들은 전형적으로 좋은 절삭성을 보인다.
상술된 물질들은 미세구조물을 도입하기에, 즉 만들기에 적절한 충분한 연성에 의해 구별될 뿐만 아니라, 또한, 그것들이 반사 광학 소자의 작동 동안에 열부하 입력(thermal loads input)을 균일하게 분배할 수 있도록 또는 잘 제거할 수 있도록 매우 좋은 열전도 특성들을 갖는다.
상술된 물질들에 대한 대안으로서, 본체는 바람직하게는 PMMA 또는 다른 플라스틱같은 중합체 물질들(polymeric materials)로 구성된 그룹에서 선택된 물질로부터 제조될 수 있다.
전술된 물질들보다 훨씬 더 비용효율적인 이러한 물질들 역시, 종래의 방법에 의해, 예를 들어 구조화된 모양으로 사출성형(injection-moulding), 주조(casting), 성형(moulding), 또는 스탬프(stamp)를 이용한 핫 엠보싱(hot embossing)에 의해 미세구조물을 만들기에 적절하다.
미세구조물이 본체 내로 바로 만들어진다는 상술된 구성에 대한 대안으로서, 미세구조물을 만들기 전에, 바람직하게는 본체의 물질보다 연성인 물질로 구성된 구조화 층(structuring layer)이 본체에 적용되면 마찬가지로 바람직하며, 여기서 미세구조물은 이러한 구조화 층에 만들어진다.
본 발명에 따른 소자의 경우에, 대응적으로 미세구조물은, 바람직하게는 본체의 물질보다 연성인 물질로 구성된 구조화 층에 존재하며, 상기 구조화 층은 본체 상에 배열되어 있다.
이러한 경우에, 그러한 본체는 미세구조물을 도입하기에 덜 적당한, 다시 말해서 경질의(hard) 및/또는 취성(brittle) 물질로부터 제조될 수 있는 점이 유리하다. 이러한 경우에, 본체는 유리 세라믹(ULE, 제로더, 및 유사한 것)으로부터 또는 유리질 물질(vitreous material), 예를 들어 석영으로부터 제조될 수 있다. 일반적으로, 이러한 구성은 어떠한 바람직한 물질로부터 그러한 본체를 제조하는 것을 가능하게 하며, 여기서 미세구조물을 도입하기에 적절한 구조화 층이 본체에 적용되고, 미세구조물이 예를 들어 상술된 종래의 미세구조물 방법들에 의해 구조화 층에 만들어진다.
특히, 이러한 구성에서, 본체는 입력인 화력(thermal power)을 제거하기에 특히 적절한 물질, 예를 들어 금속들 또는 반도체들 또는 그것의 복합 물질들(composite materials), 예를 들어 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 규소, 탄화 규소, SiSiC, AlN, AlSiC, Si3N4, AlSiC 합금들의 그룹에서의 물질로부터 제조될 수 있는데, 이는 그것이 높은 열전도율을 갖기 때문이다.
또한, 이러한 구성에서, 본체는 낮은 열팽창에 의해 특히 구별되는 물질, 예를 들어 제로더, ULE, SiSiC, 탄화 규소, 규소, 석영같은 세라믹 물질들 또는 경질취성(brittle-hard) 유리로부터 제조될 수 있다.
이러한 구성의 경우에, 역시, 금속들, 금속 합금들, 반도체들 및 그것의 화합물(compounds), 특히 알루미늄, 구리, 금, 은, 백금, NiP, 결정질 규소, 비정질 규소 및 다른 연성 금속들 또는 물질들로 구성된 그룹으로부터 선택된 연성 물질이 구조화 층으로서 적용되면 바람직하다.
마찬가지로, 하나의 바람직한 구성에서, 경화 포토레지스트(cured photoresist) 또는 PMMA 같은 중합체 물질들로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질이 구조화 층으로서 적용될 수 있다.
미세구조물을 도입하기 위한 구조화 층의 균질한 처리가 가능하도록, 구조화 층을 적용할 때 구조화 층은 기판의 영역에 전체에 걸쳐 가능한한 균질해야 하는데, 이것은 제조되는 미세구조물의 품질 및 따라서 완성된 반사 광학 소자의 광학적 특성들의 품질을 개선한다.
구조화 층이 미세구조물을 도입하려는 목적을 위해 본체에 적용된다면, 구조화 층을 적용하기 전에 접착 촉진 층(adhesion promoting layer)을 본체에 적용하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 소자의 경우에, 대응적으로 접착 촉진 층이 구조화 층과 본체 사이에 존재할 수 있다.
이러한 조치는, 본체의 물질이 예를 들어 전도율의 부족 때문에 전착(electrodeposition) 같은 방법에 의해 구조화 층을 적용하는데 순조롭게 적절하지 못할 때, 또는 본체의 물질이 스퍼터링(sputtering) 또는 진공 증착(vapour deposition)에 의해 구조화 층을 적용하는데 적절하지 못할 때, 적어도 구조화 층이 본체와 밀접 복합체(intimate composite)를 형성할 수 있는 정도까지 되지 못할 때 특히 유리하다. 이러한 경우에, 접착 촉진 층이 여기서 도움이 될 수 있다.
이러한 방법의 추가의 바람직한 구성에서, 미세구조물을 도입한 후에, 미세구조화된 표면은 바로 연마된다.
본 발명에 따른 소자의 경우에, 대응적으로 바람직하게는 연마된 표면은 미세구조화된 표면 그 자체인 것으로 규정된다.
이러한 조치는, 미세구조물이 만들어진 물질이 그럼에도 불구하고 충분히 경질이라 연마하기에 적절할 때 특히 적절하다. 미세구조물이 만들어진 물질이 연마하기에 또한 적절하다면, 예를 들어 NiP, (비정질 또는 결정질)규소, 석영 또는 구리 물질의 경우에 그러하듯이, 이러한 조치는 그 뒤에 연마되는, 추가의 층을 적용하는 그 뒤에 연마되는, 단계가 제거될 수 있고, 그렇게 함으로써 광학 소자의 제조 동안에 비용 및 시간을 아낄 수 있다는 것에 유리한 점을 갖는다.
그것의 대안으로서, 방법의 하나의 바람직한 구성에서, 연마 전에, 바람직하게는 미세구조화된 표면의 물질보다 더 경질인 물질로 구성되는 연마 층(polishing layer)이 미세구조물에 적용되는 점이 규정되며, 여기서 연마 층은 연마된다.
본 발명에 따른 소자의 경우에, 대응적으로 연마된 표면은, 미세구조화된 표면의 물질보다 바람직하게는 더 경질인 물질을 포함하고 미세구조물 상에 배열된 연마 층의 표면이다.
이러한 경우에, 연마 층은 미세구조물 상에 바로 배열되야만 하는 것은 아니고, 오히려 하나 또는 복수의 다른 층이 미세구조물과 연마 층 사이에 위치하는 것이 또한 가능하다.
이러한 조치의 유리한 점은, 먼저, 미세구조물이 만들어진 구조화 층의 물질 또는 본체의 물질이 미세구조물에 특히 알맞은 연성 물질이 될 수 있다는 것이고, 반면에 연마 층에 대해서는 그러면 연마, 특히 초연마가 특히 잘 될 수 있는 물질이 선택된다. 연마 층의 제공은, 연마 층이 가능한 최적의 방식으로 미세구조물을 얻도록 및 연마 시간을 감소시키도록 대응하여 선택될 수 있다는 유리한 점을 갖는다.
연마 층은 바람직하게는, 비정질 규소, 결정질 규소 또는 석영같은 유리질 물질들, 또는 예를 들어 NiP 또는 구리 같은 금속물질들로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함한다.
이러한 물질들은 충분히 경질이며 고밀도(dense)이고, 그러므로 연마 층을 위한 물질로서 특히 적절하다.
방법의 추가의 바람직한 구성에서, 미세구조물이 예비 구조(structure reserve)와 함께 만들어지는데, 이는 연마에 의한 물질의 제거를 고려한 것이다.
이러한 조치는, 미세구조화된 표면이 전술된 바람직한 구성들 중 하나에 따라 바로 연마된다면 특히 유리하다. 미세구조물은 연마에 의해 바람직하지 않은 방식으로 변할 수 있다. 이러한 것이, 연마에 의해 미세구조물의 예상되는 변화를 고려하여 미세구조물이 예비 구조와 함께 만들어진다는 사실에 의해서 상쇄될 수 있다.
예를 들어, 미세구조물의 깊이는 연마에 의해 작아질 수 있다. 이러한 점은, 연마 후에 구조물들의 깊이가 최적이도록, 처음에 깊었던 미세구조물의 구성에 의해 균형 맞춰질 수 있다. 이러한 절차는, 연마 처리의 국부적인 차이를 균형 맞추기 위해서, 광학 소자 상에서 국부적으로 다른 방법으로 또한 수행될 수 있다.
또한, 격자 구조로서 미세구조물의 구성의 경우에, 구조들의 가장자리의 모양은 불리한 방식으로 연마됨에 따라 바뀔 수 있다; 예를 들어, 미세구조물의 구조들의 가장자리들은 연마에 의해 더 둥글게 될 수 있다. 이러한 점은, 미세구조물을 만들 때, 미세구조물이 반대 둥글기들 또는 굽어짐들(opposite roundnesses or curvatures)과 함께 만들어지는 식으로 예비 구조에 의해 방지될 수 있다. 예를 들어, 볼록하게 굽어진 표면들이 연마의 결과가 되도록 연마가 미세구조물의 가장자리들을 둥글게 깎게 될 경우에, 이러한 것은, 미세구조물을 만들 때, 미세구조물이 오목한 둥글기들 또는 굽어짐들과 함께 만들어지도록 예비 구조에 의해 균형 맞춰질 수 있다.
방법의 추가의 바람직한 구성에서, 최종 층(final layer)으로서 보호 층(protective layer)이 반사 층에 적용되고, 이러한 반사 층은, 방법의 구성에 따라, 연마 층에 또는 미세구조물에 바로 적용된다.
본 발명에 따른 소자의 경우에, 대응적으로 최종 층으로서 보호 층은 반사 층 상에 존재한다.
이러한 조치는 완성된 반사 광학 소자가 특히 기계적 영향들에 대하여 및/또는 보호 층 아래에 위치한 층들을 공격할 수 있는 가스들의 영향에 대하여 보호 층에 의해 보호된다는 유리한 점을 갖는다.
본 발명에 따른 소자의 추가의 바람직한 구성에서, 미세구조물은 파장-선택 필터(wavelength-selective filter)로서, 예를 들어 회절 격자로서 구현된다.
이러한 구성에서, 미세구조물은, 자외선 또는 적외선 같은 극자외선으로부터 바람직하지 않은 스펙트럼 범위를 필터 해내는데 적절하다.
추가의 바람직한 구성에서, 미세구조물은 교호하는 방식의 홈들 및 리브들(ribs)을 갖는 회절 격자로서 구현되며, 여기서 각각의 리브 및 각각의 홈은 소자의 광 입구 표면(light entrance surface)에 실질적으로 평행한 표면을 갖고, 여기서 리브들 및 홈들은 소자의 광축에 실질적으로 평행한 측면들(flanks)을 각각 갖는다.
이진 격자 구조(binary grating structure)로 또한 불릴 수 있는, 미세구조물의 이러한 구성은 광학 소자에 지장을 주는 전자기 방사선의 파장 범위 또는 파장을 억제하기 위한 파장 선택 필터로서 유리하게 적절하다. 미세구조화된 극자외 컬렉터 거울로서 광학 소자의 이용의 경우에, 예를 들어, 극자외선을 생성하는데 이용되는 레이저 방사선(laser radiation)의 파장 범위 또는 파장을 억제하는 것이 바람직하며, 그럼으로써 그 전력이 수 킬로와트이며 근적외선 또는 적외선의 레이저 방사선은 극자외선의 광 경로로부터 신뢰있게 분리(coupled out)될 수 있고 파괴될 수 있다.
소자의 표면이 굽어져 있지 않을 때, 리브들 및 홈들은 소자의 광축에 평행한 평면을 따라서 단면의 사각형 프로파일(profile)을 형성한다. 소자의 표면이 오목하게 또는 볼록하게 굽어져 있으면, 광학 소자의 광 입구 표면을 대면하는 홈들 및 리브들의 표면들은 광학 소자의 굽어짐에 따라 굽어져있다.
홈들의 깊이 h(또는 리브들의 높이 h)는 회절 격자의 적어도 한 부분에서 바람직하게는 및 적어도 근사적으로 아래 조건을 충족한다: h = n·λ/4, 여기서 λ는 회절 격자에 의해 억제되는 전자기 방사선의 파장이며, n은 홀수인 정수이다.
이진 격자로서 구성된 미세구조물이 리브들의 높이 h 또는 홈들의 깊이 h를 가진다면, 이진 격자는 그러면, 방사선 입사가 소자의 표면과 수직일 때 직접 반사(direct reflection), 즉 0차 회절의 4h/n 및 4h의 파장들 λ을 최적으로 억제한다. 이진 격자는 다른 격자 구조 모양들과 비교하여 이러한 특성에 대해 최적의 것이다.
전자기 방사선의 수직적이지 않은 입사에 대해서는, 홈들의 깊이 또는 리브들의 높이 h가 그에 맞춰 더 높게 선택된다.
홈들의 깊이 h 또는 리브들의 높이 h가 회절 격자 전체에 걸쳐 국부적으로 다르다면, 이것 또한 바람직하다.
이러한 경우에, 국부적으로 다른 전자기 방사선의 입사각들이, 입사각이 광학 소자 전체에 걸쳐 다른 방사선을 신뢰있게 억제하기 위해서 회절 격자에 걸친 국부적으로 다른 이진 격자 구조들의 깊이에, 고려될 수 있다면 유리하다.
바람직하게는, 리브들의 리브 폭들 및 홈들의 홈 폭들은 회절 격자의 적어도 한 부분에서 동일하다.
이진 격자로서 미세구조물의 특히 단순한 구성은 억제될 전자기 방사선의 수직적 입사에 적절하다.
그러나, 바람직한 구성은 회절 격자의 격자 상수(grating constant), 즉 이웃하는 홈들 또는 이웃하는 리브들의 거리가 회절 격자 전체에 걸쳐 국부적으로 다르다고 규정한다.
회절 격자의 국부적으로 다른 격자 상수에 의해, 회절되고 억제된 전자기 방사선, 예를 들어 높은 전력의 근적외선 또는 적외선의 충격 부위(impact site)의 신중히 유도된 제어가 실현될 수 있다. 회절되어 나가고 억제되는 전자기 방사선은 극자외 시스템에서 반드시 파괴되어야 하며, 여기서, 이러한 목적을 위해서, 회절되어 나가고 억제되는 전자기 방사선은 냉각체(cooling body)에 유도된다. 매우 높은 전력의 방사선에 의해 냉각체가 녹는 것을 초래할 수 있는, 회절되어 나가고 억제되는 전체 전자기 방사선이 냉각체의 충격 표면의 매우 작은 국부 영역에 충격을 주는 것을 피하기 위해서, 전술한 조치는, 냉각체의 파괴가 적절한 단순한 냉각 조치들에 의해 피해질 수 있도록, 회절되어 나가고 억제되는 전자기 방사선이 냉각체의 충격 표면에 영역으로(arealy) 분포될 수 있다는 유리한 점을 갖는다. 다시 말해서, 회절되어 나가고 억제되는 전자기 방사선은 회절 격자의 국부적으로 다른 격자 상수에 의해 "퍼진다(spread out)".
본 발명에 따른 소자는 바람직하게는 극자외 투영 노광 장치의 컬렉터 거울이다. 이러한 컬렉터 거울은 수직 입사(normal incidence) 또는 경사 입사(oblique incidence), 특히 그레이징(grazing) 입사로 작동될 수 있다.
추가의 유리한 점들 및 특징들은 수반하는 도면 및 다음의 상세한 설명에 의해 분명하다.
아래에서 설명되지 않은 것들 및 상술된 특징들이 각각 명시된 조합에서 뿐만 아니라, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는, 또한 그것들 자체로서 또는 다른 조합들에서도 이용될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 도면에 나타나 있고 그것에 관련하여 아래에 더 자세히 기술되어 있다. 도면들에서:
도 1은 제1 예시적인 실시예에 따른 개략적인 단면도에서 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 반사 광학 소자를 제조하는 방법을 도시한다.
도 3은 추가의 예시적인 실시예에 따른 개략적인 단면도에서 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 도시한다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3의 반사 광학 소자를 제조하는 방법을 도시한다.
도 5a 내지 도 5e는 도 5e에 나타난 반사 광학 소자를 제조하는 방법의 - 도 2a 내지 도 2d 및 도 4a 내지 도 4e의 방법에 대해서 수정된 - 추가의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 6은 추가의 예시적인 실시예에 따른 개략적인 단면도에서 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 도시한다.
도 7은 확대된 크기의 도 6의 소자의 세부 사항을 도시한다.
도 8은 광학 소자의 제조의 중간 단계에서의 및 훨씬 더 확대된 크기의 도 6 및 도 7의 광학 소자의 세부 사항을 도시한다.
도 1은 제1 예시적인 실시예에 따른 개략적인 단면도에서 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 반사 광학 소자를 제조하는 방법을 도시한다.
도 3은 추가의 예시적인 실시예에 따른 개략적인 단면도에서 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 도시한다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3의 반사 광학 소자를 제조하는 방법을 도시한다.
도 5a 내지 도 5e는 도 5e에 나타난 반사 광학 소자를 제조하는 방법의 - 도 2a 내지 도 2d 및 도 4a 내지 도 4e의 방법에 대해서 수정된 - 추가의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 6은 추가의 예시적인 실시예에 따른 개략적인 단면도에서 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 도시한다.
도 7은 확대된 크기의 도 6의 소자의 세부 사항을 도시한다.
도 8은 광학 소자의 제조의 중간 단계에서의 및 훨씬 더 확대된 크기의 도 6 및 도 7의 광학 소자의 세부 사항을 도시한다.
도 1은 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자를 나타내며, 상기 반사 광학 소자에는 일반 참조 기호 10이 제공된다.
반사 광학 소자(10)는 극자외 방사선원에서 이용되는 극자외 컬렉터 거울로서 구현될 수 있다. 그러나, 소자(10)는 또한 투영 노광 장치의 조명 시스템 또는 투영 렌즈에서 극자외 투영 노광 장치에서 이용되는 거울이 될 수 있다. 소자(10)는 거울 배열로서, 특히 미세거울 배열(micromirror array)로서 또한 구현될 수 있다.
일반적으로, 광학 소자(10)는, 광학적으로 작동하는 미세구조물(16)이 만들어지는, 본체(14)를 갖는 기판(12)을 갖는다. 광학적으로 작동되는 미세구조물(16)은 여기서 개략적으로 나타내진 회절 격자의 형태로 구현된다. 그러나, 도 1에서 나타내진 미세구조물(16)은 단지 한 예로서 이해되어야 하고, 광학 소자(10)에 특정 광학적 특성을 주는데 이용될 수 있는 어떠한 다른 광학적으로 작동하는 미세구조물을 대표할 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에서, 광학 소자(10)가 극자외 투영 노광 장치에서 이용되는 경우에, 미세구조물(16)은, 방사선의 특정 파장들을 필터 해내기 위해서 또는 특정 파장을 갖는 방사선만이 투영 노광 장치에 이용되는 광으로서 전파되는 것을 보장하기 위해서, 파장 선택 필터로서 구실을 한다.
미세구조물(16)을 구비하는 본체(14)는 반사층(20)에 접해있다. 광학 소자(10)의 작동 동안에, 반사 층(20)의 표면(22)은 광 또는 방사선이 적용되는 표면을 대표한다.
도 1에 따른 예시적인 실시예에서, 본체(14) 전체는 예를 들어 마이크로리소그래피, 다이아몬드 선삭 또는 분쇄, 홀로그래피 또는 나노-임프린트같은 종래의 방법에 의해 광학적으로 작동하는 미세구조물(16)을 만들기에 적절한 물질로부터 제조된다.
이러한 경우에, 본체(14)는 금속, 금속 합금, 반도체 또는 전술된 물질들의 화합물로부터 전체적으로 제조될 수 있다. 한 예로서, 본체(14)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 규소, 알루미늄-규소 합금으로부터 또는 니켈로부터 제조될 수 있다. 여기서 중요한 점은 본체(14)의 물질이 첫째로 여기서 오목하게 굽어진 표면 모양 및 둘째로 미세구조물(16)을 만드는데 아주 적절하다는 것이다.
미세구조물(16)의 표면(24)은, 전형적으로 0.2 nm rms보다 작아야하는, 미세조도에 대한 요건들을 충족시키는 연마된 표면이다.
반사 층(20)은 극자외 애플리케이션들에서 관례적인 것처럼 예를 들어 몰리브덴/규소 다중 층이다.
또한, 냉각 선들(28, cooling lines)이 본체(14)에 존재하며, 그것을 통해 냉각 선들, 예를 들어 냉각 매체(cooling medium)가 기판(12)을 및 따라서 광학 소자(10)를 냉각시키기 위해서 전도된다.
도 2a 내지 도 2d에 대하여 도 1의 광학 소자(10)를 제조하는 방법이 이제 기술될 것이다.
도 2a는 본체(14)를 제공하는 단계를 도시한다. 이러한 경우에, 본체(14)는, 위에서 명시된 바와 같이, 미세구조물을 도입하는데 적절한 물질로부터 전체적으로 제조된다. 한 예로서, 본체(14)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 규소, 알루미늄-규소 합금으로부터 또는 니켈로부터 제조될 수 있다. 냉각 선들(28)은 본체(14)에 이미 구비되어 있다.
도 2b에 따른 다음 단계에서, 본체(14)의 표면(30)이 그런 후에 도 2b에 따른 표면(30)의 표면 모양을 얻기 위해서 처리된다. 종래의 기계가공 처리 방법들이 이러한 목적을 위해 이용될 수 있다.
도 2c에 따른 다음 단계에서, 미세구조물(16)은 본체(14)의 표면(30) 내로 만들어진다. 미세구조물(16)은 예를 들어 마이크로리소그래피, 다이아몬드 선삭 또는 분쇄, 홀로그래피 또는 나노-임프린트같은 종래의 방법들에 의해 만들어질 수 있다. 이러한 경우에, 미세구조물을 만들기 위해 이미 이용되는 방법에 있어서, 극자외 거울로서 소자(10)의 애플리케이션을 위해 필요한 미세조도를 제조할 필요가 없다.
결과적으로, 미세구조물(16)의 표면(24)은 미세조도에 대한 엄중한 요건들을 아직 충족시키지 못한다.
미세조도에 대한 엄중한 요건들을 충족시키기 위해서, 미세구조물(16)의 표면(24)이 연마, 특히 초연마된다. 표면(24)의 연마 동안에, 미세구조물(16)의 표면 구조는 본체(14)의 물질에서 가능한 잘 유지되어야만 한다.
표면(24)은 예를 들어 종래의 습식 연마 방법(wet polishing method)에 의해 연마된다.
미세구조물(16)의 표면(24)이 연마된 후에, 예를 들어 규소/몰리브덴 다중 층 형태의, 반사 층(20)이 그런 후에 미세구조물(16)의 연마된 표면(24)에 적용된다.
미세구조물(16)이 본체(14)의 물질 내로 만들어지고 미세구조물(16)의 표면(24)이 이어서 연마되는, 광학 소자(10)의 구성은, 본체(14)의 물질이 한편으로는 미세구조물(16)을 도입하기 위해서 충분히 연성이고, 반면 이어서 연마되기 위해 충분히 경질인 것일 때 특히 유리하다. 대응적으로 적절한, 본체(14)를 위한 물질들은 예를 들어 구리, 규소 또는 니켈이다.
도 3은 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자의 추가의 예시적인 실시예를 나타내며, 상기 반사 광학 소자는 일반 참조 기호 10a가 제공된다.
광학 소자(10a)는, 이전의 예시적인 실시예에서 처럼 광학적으로 작동하는 미세구조물(16a)이 만들어지는, 본체(14a)를 갖는 기판(12a)을 갖는다.
이전의 예시적인 실시예와 대조적으로, 미세구조물(16a)의 표면(24a)은 연마된 표면이 아니며, 오히려 미세구조물(16a)을 구비하는 본체(14a)는, 그런 후에 반사 층(20a)과 접하는 연마 층(18a)에 접한다.
추가의 연마 층(18a)을 갖는 광학 소자(10a)의 이러한 구성은, 본체(14a)의 물질의 선택에서 더 높은 유연성이 있을 수 있게 한다. 이러한 것은, 이러한 구성에서 본체(14a)의 물질이, 미세구조물(16a)이 종래의 방법들에 의해 본체(14a)의 물질로 쉽게 도입되는 것이 가능하게 적절하기만 하면 되기 때문이며, 반면에 상기 물질은 요구되는 미세조도를 얻기 위해서 연마, 특히 초연마하기에 또한 적절해야 하는 것은 아니다. 결과적으로, 본체(14a)의 물질에 있어서 특히 연성의 물질들, 예를 들어 알루미늄 또는 구리 또는 심지어 PMMA 및 다른 플라스틱들같은 중합체 물질들을 선택하는 것이 가능하다.
구체적으로, 연마 층(18)은 본체(14a)의 물질보다 더 경질의 물질로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어 석영, 비정질 또는 결정질 규소가 있고, 그러나 다른 비정질, 결정질 또는 다결정질(polycrystalline) 층들 또한 연마 층(18)으로 고려될 수 있다. 구리 같은 금속들 또한 NiP 같은 금속 화합물은 연마 층(18)을 위한 물질들로서 또한 적절하다. 연마 시간은 연마 층(18a)의 물질의 적절한 선택에 의해 감소될 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3의 광학 소자(10a)를 제조하는 방법을 이제 나타낸다.
도 4a에 따르면, 먼저 본체(14a)가 제공된다. 이러한 경우에, 본체(14a)는 도입하기에, 즉 미세구조물을 만들기에 적절한 물질로부터 전체적으로 제조되며, 상기 물질은 대응적으로 연성이다. 한 예로서, 본체(14a)는, 위에서 이미 설명된 바와 같이, 특히 연성의 물질로부터 제조될 수 있다. 냉각 관들(28a)은 본체(14a)에 이미 구비되어 있다.
도 4b에 따른 다음 단계에서, 본체(14a)의 표면(30a)은 그런 후에 도 4b에 따른 표면(30a)의 표면 모양을 얻기 위해서 처리된다.
도 4c에 따른 다음 단계에서, 미세구조물(16a)은 본체(14a)의 표면(30a)에 만들어진다. 물질의 연성 때문에, 미세구조물(16a)을 도입하는 처리가, 위에 기술된 바와 같이, 종래의 방법들에 의해 수행될 수 있다.
도 4d에 따른 다음 단계에서, 연마 층(18a)은 미세구조물(16a)의 표면(24a)에 적용되고, 연마 층(18a)은 연마된 표면(26a)을 얻기 위해서 이어서 연마, 특히 초연마된다.
연마 층(18a)는 박막 두께(thin layer thickness)로 적용된다. 연마 층(18)은 예를 들어 석영 층 또는 비정질 또는 결정질 규소 층이 될 수 있다.
연마 층(18a)은, 미세구조물(16a)의 표면(24a)의 표면 모양이 유지되도록 종래의 습식 연마 방법에 의해 연마되고, 그러나 다른 한편으로는 요구되는 미세조도가 얻어진다. 연마 층(18)은 전형적으로 층(18a)이 사라질 정도까지 연마되지 않고, 오히려 층(18a)은 미세구조물(16a)의 표면(24a) 상에 남아있으며 따라서 도 4e에 따른 반사 층(20a)의 추가의 애플리케이션을 위한 실질적인 기판 표면으로서 구실한다.
연마 층(18a)의 두께는 예를 들어 근사적으로 0.5μm에서 근사적으로 100μm범위 안이다. 연마 층(18a)은 연마 후에 기판(12)의 영역 전체에 걸쳐 연속적으로 존재한다.
광학 소자(10a)의 예시적인 실시예에서, 그러므로, 본체(14a)는 미세구조물(16a)을 만드는 처리에 대해 최적화되어 있고, 반면에 연마 층(18a)은 0.2 nm rms보다 작은 미세조도를 달성하기 위해서, 그것의 연마능력(polishability)에 대해 최적화되어 있다.
도 5a 내지 도 5e는 도 5e에 따른 반사 광학 소자(10b)를 제조하기 위한 - 도 2a 내지 도 2d에 따른 방법 및 도 4a 내지 도 4e에 따른 방법에 대해 수정된 - 방법을 나타낸다.
도 5a에 따라서, 제1 단계는 다시, 본체(14b)로 이미 만들어진 냉각 선들(28b) 및 표면(30b)을 갖는, 본체(14b)를 제공하는 것을 수반한다.
본체(14 또는 14a)에 대조적으로, 본체(14b)는 어떠한 바람직한 물질, 특히 또한 미세구조물(16b)을 만드는데 적절하지 않은 물질로부터도 제조될 수 있다(도 5e를 참조). 결과적으로, 본체(14b)는 또한 경질 및/또는 취성 물질로, 예를 들어 세라믹 또는 유리 세라믹(예를 들어 ULE, 제로더)으로 구성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 하지만, 본체(14b)는 본체(14 또는 14a)를 위한 상술된 물질들 중 하나로부터 또한 제조될 수 있다. 본체(14 또는 14a)를 위한 상술된 물질들에 추가하여, 적합한 물질들은 예를 들어 탄화 규소, SiSiC, 몰리브덴, 텅스텐, AlN, AlSiC, Si3N4, Al-SiC 합금들을 포함한다.
먼저, 도 5b에 따라서, 본체(14b)의 표면(30b)이, 오목하게 다시 한번 여기서 나타내진, 바람직한 표면 모양을 얻기 위해서 처리된다.
본체(14b)의 물질이 미세구조물(16b)을 제조하기에 아마 너무 경질 또는 취성이기 때문에, 상술된 바와 같이, 종래의 방법들에 의해 미세구조물(16b)을 만들기에 적절한 물질로 구성된 구조화 층(32b)이 이어서 표면(30b)에 적용된다. 구조화 층(32b)은 그러므로 바람직하게는 또다시 금속, 금속 합금, 반도체 또는 그것의 화합물, 특히 NiP, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 금속들, 비정질 규소, 또는 석영으로 구성되거나 또는 예를 들어 경화 포토레지스트, PMMA 및 그와 유사한 것같은 중합체로 구성된 층이다.
구조화 층(32b)은 진공 증착 또는 스퍼터링, 도금(plating) 또는 화학 코팅(chemical coating)에 의해 적용될 수 있고, 구조화 층(32b)이 중합체 물질로부터 제조되는 경우에는, 또한 용사(spraying), 스핀-코팅(spin-coating) 또는 레지스트 코팅(resist coating)에 의해 적용될 수 있다.
구조화 층(32b)이 갈바니 전기적으로(galvanically) 적용될 의도이지만, 예를 들어, 본체(14b)의 물질이 전도성이 없거나 또는 충분하지 못할 경우에, 예를 들어 알루미늄, 크롬 또는 그와 유사한 것으로 구성된 접착 촉진 층이 본체(14b)의 표면(30b)에 구조화 층(32b)을 적용하는 처리 전에 적용될 수 있다. 예를 들어, 구조화 층(32b)은 그러면 금속 또는 금속 합금, 금속 화합물, 예를 들어 NiP로 구성될 수 있고, 본체(14b)로 갈바니 전기적으로 적용될 수 있다. 그러나, 구조화 층(32b)이 갈바니 전기적으로 적용될 경우뿐만 아니라, 또한 구조화 층(32b)을 적용하기 위한 다른 방법들의 경우에서, 접착 촉진 층의 이전의 애플리케이션은 이용된 물질들에 따라 유리할 수도 있다.
도 5c에 따라서, 미세구조물(16b)은 도 2c 또는 도 4c를 참조하여 기술된 바와 같이 구조화 층(32b) 내로 그 다음에 만들어진다.
그 후에, 연마 층(18b)은, 도 4d를 참조하여 기술된 바와 같이, 미세구조물(16b)로 적용될 수 있고 연마될 수 있으며, 반사 층(20b)이 이어서 적용된다.
그러나, 그것으로부터 떠나, 구조화 층(32b)의 물질이 이러한 목적에 적절하다면, 광학 소자(10) 및 광학 소자(10)를 제조하는 방법을 참조하여 상술된 것처럼, 연마 층(18b)을 생략하고 대신에 구조화 층(32b)의 표면(24b)을 연마하는 것이 가능하다. 구조화 층(32b)이 예를 들어 NiP 또는 구리 또는 규소로부터 형성된다면, 미세구조물(16b)의 표면(24b)은 또한 바로 연마될 수 있다.
상술된 모든 예시적인 실시예들에서, 최종 보호 층(final protective layer)이 반사 층(20, 20a 또는 20b)에 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2d에 따른 예시적인 실시예에서 및 도 3 및 도 4a 내지 도 4e에 따른 예시적인 실시예에서, 성형가능한 물질, 예를 들어 금속 또는 중합체로부터의 성형 방법으로, 필요하다면 광학적으로 능동적인 미세구조물(16)과 함께, 본체(14 또는 14a)를 성형하는 것이, 또는 사출성형 방법으로 미세구조물(16 또는 16a)과 함께 본체(14 또는 14a)를 제조하는 것이 마찬가지로 가능하다.
상술된 모든 예시적인 실시예들에 공통적인 점은 기판(12, 12a 또는 12b)이 연마되기 전에 기판(12, 12a, 12b) 내로 미세구조물(16, 16a 또는 16b)이 만들어지고, 미세구조물(16, 16a, 또는 16b)이 만들어진 후에 및 기판(12, 12a 또는 12b)이 연마된 후에 반사 층(20, 20a 또는 20b)이 구현된다는 점이다.
도 6 내지 도 8을 참조하여, 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자(10c)의 추가의 예시적인 실시예가 기술될 것이다. 반사 소자(10c)는 소자(10c)의 미세구조물의 구성에 대해 도 1의 광학 소자(10)의 변형이다.
반사 광학 소자(10c)는 광학적으로 작동하는 미세구조물(16c)이 만들어진 본체(14c)를 갖는 기판(12c)을 갖는다. 본체(14c)는 반사 층(20c)과 접하며, 그것의 표면(22c)은, 광학 소자(10c)의 작동 동안에 광 또는 방사선이 적용되는 광학 소자(10c)의 표면을 나타낸다.
광학 소자(10c)의 제조 및 본체(14c)의 물질의 선택에 대해서, 광학 소자(10)의 대응하는 상세한 설명이 참조될 수 있으며, 여기서 단지 광학 소자(10) 및 광학 소자(10c)에 대한 그것의 제조의 차이점들만 다음에서 기술될 것이다.
광학 소자(10c)의 미세구조물(16c)은 교호하는 방식으로 홈들(42) 및 리브들(40)을 갖는 회절 격자의 형태로 구현된다.
도 7은 확대된 크기의 광학 소자(10c)의 세부 사항을 도시한다. 미세구조물(16c)의 리브들(40)은 각각 광학 소자(10c)의 광 입구 표면(22c)에 실질적으로 평행하는 표면(44)을 갖고, 홈들(42)은 각각 광 입구 표면(22c)에 또한 실질적으로 평행하는 표면(46)을 갖는다. "실질적으로 평행"은, 대응하는 굽어짐을 표면들(44 및 46)에 제공함으로써 예시적인 실시예에서 도시된 바와 같이 광학 소자(10c)의 굽어진 표면(22c)에 표면들(44 및 46)이 적합하도록, 여기서 이해되어야 한다. 그러한 광학 소자가 도시된 바와 같이 오목하게 굽어진 대신에 평면으로 구성되어 있다면, 미세구조물(16c)은, 엄밀한 의미로, 사각형 프로파일의 모양을 갖는다.
리브들(40) 및 홈들(42)은 각각 광학 소자(10c)의 광축(52)에 실질적으로 평행한 측면들(48, 50)을 갖는다.
광학 소자(10c)의 미세구조물(16c)은 이진 격자로서 또한 나타내진다.
그러한 이진 격자는, 극자외선을 생성하는데 이용되고 광학 소자(10c)에 지장을 주는 예를 들어 근적외선 또는 적외선 같은, 전자기 방사선을 섭동시키는(perturbing) 파장 범위 또는 파장을 억제하기에 특히 적절하다.
리브들(40)은 리브 폭(w1)을 갖고, 홈들(42)은 홈 폭(w2)을 갖는다. 리브 폭(w1) 및 홈 폭(w2)은 회절 격자 전체에 걸쳐 적어도 부분적으로 같다. 격자 상수(d)는 리브 폭(w1) 및 홈 폭(w2)의 합이다.
홈들(42)의 깊이 또는 리브들(40)의 높이는 도 7에서 h로 표시된다.
리브들(40)의 높이 또는 홈들(42)의 깊이 h는, 각각, 적어도 근사적으로 조건을 충족시킨다: h = n·λ/4, 여기서 λ는 억제되야 할 전자기 방사선의 파장이며, n은 홀수인 정수이다.
억제되어야 할 전자기 방사선의 수직적 입사에 대해서, 깊이 h 또는 높이 h가 조건 h = n·λ/4이 충족되도록 적어도 근사적으로 선택되며, 반면에 이진 격자 구조의 높이 h 또는 깊이 h는 억제되어야 할 전자기 방사선의 비-수직적 입사를 위해서, 그에 맞춰, 더 높게 선택되어야 한다.
이상적으로, 높이 h 또는 깊이 h는, 억제되어야 할 전자기 방사선의 국부적으로 다른 입사각들을 고려하기 위해서 회절 격자 전체에 걸쳐 국부적으로 다를 수 있다.
리브 폭(w1) 및 홈 폭(w2)은 적어도 부분적으로 같을 수 있고, 그러나 또한 국부적으로 다를 수 있다. 바람직하게는, 냉각체 또는 냉각체들의 너무 높은 국부 열부하를 피하기 위해, 억제되고 회절되어 나간 전자기 방사선이 하나 또는 그 이상의 냉각체들(도시되지 않았다)의 다른 충격 부위들로 유도될 수 있도록, 억제되어야 할 전자기 방사선을 다른 방향들로 유도하기 위해서, 특히 격자 상수 d는 국부적으로 다르다.
도 8은, 반사 층(20c)이 적용되기 전에, 훨씬 더 확대된 크기의 광학 소자(10c)의 미세구조물(16c)의 세부 사항을 도시한다.
실선(54)은 연마 처리 후에 존재해야 할 미세구조물(16c)의 이상적인 윤곽을 도시하며, 그럼으로써, 반사 층(20c) 적용 후에, 반사 층(20c)의 표면(22c)은 이러한 윤곽을 역시 따른다.
그러나, 특히 미세구조물(16c)의 표면(24c)이 바로 연마되면, 즉 이전에 연마층을 적용하지 않았다면, 연마 처리는 미세구조물(16c)의 표면의 물질의 제거를 야기한다.
미세구조물(16c)이 실선(54)을 따라 "이상적인" 윤곽으로 이미 만들어지고 그 다음에 연마되었다면, 미세구조물(16c)이 연마 후, 예를 들어 도 8의 파선(56)에 의해 도시된 것 같은 윤곽을 갖는 일이 발생할 것이다. 특히, 이진 격자 구조의 가장자리들은 파선(56)에 의해 표시된 바와 같이 바람직하지 않은 방식으로 둥글게 깎일 수 있다. 물질의 예상된 제거를 고려하기 위해서, 미세구조물(16c)은 그러므로 파선(58)에 의해 도 8의 예시적인 방식으로 나타내진 것처럼 예비 구조와 함께 만들어진다. 선(58)을 따르는 예비 구조는 실질적으로, 미세구조물이 "이상적인" 윤곽(54)으로 이미 만들어진다면 연마 처리 후에 예상되는 윤곽(56)에 대해 반대편이다. 미세구조물(16c)이 윤곽(58)을 따라 예비 구조와 함께 만들어지는 경우에, 미세구조물(16c)은 연마 후에 "이상적인" 윤곽(54)을 갖는다.
파선(58)은 미세구조물(16c)을 만들 때 예비 구조의 하나의 예일 뿐이라는 것이 이해되어야 한다.
예를 들어 예비 구조는, 도 8의 파선(60)에 의해 도시된 바와 같이 더 큰 깊이 또는 높이 h로 홈들(42) 또는 리브들(40)에서 만듦으로써 또한 수행될 수 있다.
마지막으로 임의의 다른 예비 구조들이, 미세구조물(16c)의 연마에 의해 물질의 예상되는 제거를 고려하기 위해서 고려될 수 있다.
광학 소자(10c)에 대해 기술된 미세구조물(16c)은 다른 예시적인 실시예들에 대해 상술된 바와 같이, 즉, 연마 층이 미세구조물에 추가적으로 적용되었는지와 관계없이, 또는 미세구조물이 본체 내로 바로 만들어졌는지 또는 구조화 층으로 만들어졌는지와 관계없이, 광학 소자들(10a 또는 10b)에 또한 적용될 수 있음이 이해되어야 한다.
Claims (36)
- 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자(10, 10a, 10b, 10c)를 제조하는 방법으로서, 상기 반사 광학 소자는 본체(14, 14a, 14b, 14c)를 갖는 기판(12, 12a, 12b, 12c), 및 상기 기판(12, 12a, 12b, 12c) 상에 배열된 반사 층(20, 20a, 20b, 20c)을 갖고, 상기 기판(12, 12a, 12b, 12c)은 광학적으로 작동하는 미세구조물(16, 16a, 16b, 16c)을 가지며,
상기 미세구조물(16, 16a, 16b, 16c)을 상기 기판(12, 12a, 12b, 12c) 내로 만드는 단계,
상기 기판(12, 12a, 12b, 12c) 내로 상기 미세구조물(16, 16a, 16b, 16c)이 만들어진 후에 상기 기판(12, 12a, 12b, 12c)을 연마하는 단계,
상기 기판(12, 12a, 12b, 12c)이 연마된 후에 상기 반사 층(20, 20a, 20b, 20c)을 상기 기판(12, 12a, 12b, 12c)에 적용하는 단계를 포함하는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 미세구조물(16, 16a, 16c)은 상기 본체(14, 14a, 14c) 내로 바로 만들어지는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 2에 있어서, 상기 본체(14, 14a, 14c)는 금속들, 금속 합금들, 반도체들 및 그 화합물, 알루미늄, 알루미늄 합금들, 구리, 구리 합금들, 규소, 알루미늄-규소 합금들 또는 니켈로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로부터 제조되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 2에 있어서, 상기 본체(14, 14a, 14c)는 PMMA 같은 중합체 물질들로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로부터 제조되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 미세구조물(16b)을 만들기 전에, 상기 본체(14b)의 물질보다 연성의 물질로 구성된 구조화 층(32b)이 상기 본체(14b)에 적용되고, 상기 미세구조물(16b)이 상기 구조화 층(32b) 내로 만들어지는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 5에 있어서, 금속들, 금속 합금들, 반도체들 및 그 화합물, 알루미늄, 구리, 금, 은, 백금, NiP, 비정질 또는 결정질 규소로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질이 상기 구조화 층(32b)으로서 적용되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 5에 있어서, PMMA, 경화 포토레지스트 같은 중합체 물질들로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질이 상기 구조화 층(32b)으로서 적용되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 5에 있어서, 상기 구조화 층(32b)을 적용하기 전에, 접착 촉진 층이 상기 본체(14b)에 적용되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세구조물(16, 16b, 16c)을 만든 후에, 상기 미세구조물(16, 16b, 16c)의 표면(24, 24b, 24c)이 바로 연마되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 연마 전에, 상기 미세구조물(16a, 16b)의 표면(24a, 24b)의 물질보다 경질의 물질로 구성되는 연마 층(18a, 18b)이 상기 미세구조물(16a, 16b)에 적용되고, 상기 연마 층(18a, 18b)은 연마되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 10에 있어서, NiP 또는 구리같은 금속 화합물 또는 금속들, 또는 비정질 또는 결정질 규소 또는 석영같은 유리질 물질들로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질이 상기 연마 층(18a, 18b)으로서 적용되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 반사 층(20a, 20b)이 상기 연마 층(18a, 18b)에 적용되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세구조물(16c)은 연마에 의한 물질의 제거를 고려한 예비 구조와 함께 만들어지는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 최종 층으로서 보호 층이 상기 반사 층(20, 20a, 20b, 20c)에 적용되는, 반사 광학 소자를 제조하는 방법.
- 극자외 투영 노광 장치를 위한 반사 광학 소자로서, 상기 반사 광학 소자는, 본체(14, 14a, 14b, 14c)를 갖는 기판(12, 12a, 12b, 12c) 및 상기 기판(12, 12a, 12b, 12c) 상에 배열된 반사 층(20, 20a, 20b, 20c)을 포함하고, 상기 기판(12, 12a, 12b, 12c)은 광학적으로 작동하는 미세구조물(16, 16a, 16b, 16c)을 가지며, 연마된 표면(24, 26a, 24b, 26b, 24c)이 상기 미세구조물(16, 16a, 16b, 16c)과 상기 반사 층(20, 20a, 20b, 20c) 사이에 존재하는, 반사 광학 소자.
- 청구항 15에 있어서, 상기 미세구조물(16, 16a, 16c)은 상기 본체(14, 14a, 14c) 내에 바로 존재하는, 반사 광학 소자.
- 청구항 16에 있어서, 상기 본체(14, 14a, 14c)는 금속들, 금속 합금들, 반도체들 및 그 화합물, 알루미늄, 알루미늄 합금들, 구리, 구리 합금들, 규소, 알루미늄-규소 합금들 또는 니켈로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로부터 제조되는, 반사 광학 소자.
- 청구항 16에 있어서, 상기 본체(14, 14a, 14c)는 PMMA 같은 중합체 물질들로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로부터 제조되는, 반사 광학 소자.
- 청구항 15에 있어서, 상기 미세구조물(16b)은 본체(14b)의 물질보다 연성의 물질로 구성된 구조화 층(32b) 내에 존재하며, 상기 구조화 층은 상기 본체(14b) 상에 배열된, 반사 광학 소자.
- 청구항 19에 있어서, 상기 구조화 층(32b)은 금속들, 금속 합금들, 반도체들 및 그 화합물, 알루미늄, 구리, 금, 은, 백금, NiP, 비정질 규소, 결정질 규소, 또는 석영으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는, 반사 광학 소자.
- 청구항 19에 있어서, 상기 구조화 층(32b)은 PMMA 또는 경화 포토레지스트 같은 중합체 물질들로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는, 반사 광학 소자.
- 청구항 19에 있어서, 상기 본체(14b)는 알루미늄, 알루미늄 합금들, 탄화 규소, SiSiC, 구리, 구리 합금들, 규소, 몰리브덴, 텅스텐, AlN, AlSiC, Si3N4, 알루미늄-규소 합금들, Al-SiC 합금들, 석영, 유리 세라믹들 또는 PMMA로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로부터 제조되는, 반사 광학 소자.
- 청구항 19에 있어서, 접착 촉진 층이 상기 본체(14b)와 상기 구조화 층(32b) 사이에 존재하는, 반사 광학 소자.
- 청구항 15 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마된 표면(24, 24b, 24c)은 상기 미세구조물(16, 16b, 16c)의 표면(24, 24b, 24c)인, 반사 광학 소자.
- 청구항 15 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마된 표면(26, 26b)은, 상기 미세구조물(16a, 16b) 상에 배열되고 상기 미세구조물(16a, 16b)의 표면(24a, 24b)의 물질보다 더 경질의 물질을 포함하는 연마 층(18a, 18b)의 표면인, 반사 광학 소자.
- 청구항 25에 있어서, 상기 연마 층(18a, 18b)은 NiP 또는 구리 같은 금속 화합물 또는 금속들, 또는 석영, 결정질 규소 또는 비정질 규소 같은 유리질 물질들로부터 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는, 반사 광학 소자.
- 청구항 25에 있어서, 상기 반사 층(20a, 20b)은 상기 연마 층(18a, 18b) 상에 배열되는, 반사 광학 소자.
- 청구항 15 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 최종 층으로서 보호 층이 상기 반사 층(20, 20a, 20b, 20c) 상에 존재하는, 반사 광학 소자.
- 청구항 15 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세구조물(16, 16a, 16b)은 파장-선택 필터로서 구현되는, 반사 광학 소자.
- 청구항 15 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세구조물(16c)은 리브들(40) 및 홈들(42)을 교호하는 방식으로 갖는 회절 격자로서 구현되고, 상기 리브들(40) 각각 및 상기 홈들(42) 각각은, 상기 반사 광학 소자(10c)의 광 입구 표면(22c)에 평행인 표면(44, 46)을 갖고, 상기 리브들(40) 및 상기 홈들(42)은, 상기 반사 광학 소자(10c)의 광축(52)에 실질적으로 평행인 측면들(48, 50)을 각각 갖는, 반사 광학 소자.
- 청구항 30에 있어서, 상기 홈들(42)의 깊이(h)는 상기 회절 격자의 적어도 한 부분에서 적어도 다음 조건: h = n·λ/4을 충족시키며, λ는 상기 회절 격자에 의해 억제되야 할 전자기 방사선의 파장이고, n은 홀수인 정수인, 반사 광학 소자.
- 청구항 31에 있어서, 상기 홈들(42)의 상기 깊이(h)는 상기 회절 격자 전체에 걸쳐 국부적으로 다른, 반사 광학 소자.
- 청구항 30에 있어서, 상기 리브들(40)의 리브 폭들(w1) 및 상기 홈들(42)의 홈 폭들(w2)은 상기 회절 격자의 적어도 한 부분에서 동일한, 반사 광학 소자.
- 청구항 30에 있어서, 격자 상수(d)는 상기 회절 격자 전체에 걸쳐 국부적으로 다른, 반사 광학 소자.
- 청구항 15 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 극자외 투영 노광 장치에 사용하기 위한 컬렉터 거울로서 구현되는, 반사 광학 소자.
- 청구항 29에 있어서, 상기 파장-선택 필터는 회절 격자를 포함하는, 반사 광학 소자.
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Also Published As
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