KR102097746B1 - 반사 광학 요소 - Google Patents
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Abstract
특히 DUV 또는 VUV 파장 범위의 동작 파장을 위한, 특히 리소그래피 또는 현미경법을 위한 반사 광학 요소가 제안되고, 이 반사 광학 요소는 기판, 유전층 시스템 및 기판과 유전층 시스템 사이의 금속 코팅을 포함하고, 유전층 시스템(26)은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층(L), 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층(H) 및 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층(M)을 포함하고, 여기서 n1<n3<n2이고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 층(M)은 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층(L)으로부터 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층(H)으로의 또는 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층(H)으로부터 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층(L)으로의 적어도 하나의 전이부에 배열되고, 유전층 시스템(26)은 (LMHM)m 또는 (HMLM)m의 4층 시퀀스를 갖고, 여기서 m은 유전층 시스템에서 4층 시퀀스의 수이다.
Description
본 발명은 특히 DUV 또는 VUV 파장 범위의 동작 파장을 위한 반사 광학 요소이며, 기판, 유전층 시스템 및 기판과 유전층 시스템 사이의 금속 코팅을 포함하고, 유전층 시스템은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 하나의 층, 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 하나의 층 및 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 하나의 층을 적어도 각각 포함하고, 여기서 n1<n3<n2이고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 층은 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로부터 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로의 그리고/또는 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로부터 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로의 적어도 하나의 전이부에 배열되는, 반사 광학 요소에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 이러한 반사 광학 요소를 포함하는 광학 시스템, 리소그래피 디바이스 및 현미경 디바이스에 관한 것이다.
특히, 심자외선 방사선(deep ultraviolet radiation: DUV 방사선), 또는 진공 자외선 방사선(vacuum ultraviolet radiation: VUV 방사선)을 사용하는 마이크로리소그래피에서, 특히 150 nm 내지 300 nm의 파장에서, 광학 시스템에서 렌즈 요소 이외에 유전 미러가 또한 사용된다. 이 경우에, 상기 파장 범위에서 방출하는 엑시머 레이저가 종종 방사선 소스로서 역할을 한다. 특히, 193 nm에서 또는 248 nm에서 방출하는 엑시머 레이저가 특히 널리 보급되어 있다. US 5,850,309호는 기판, 유전층 시스템 및 기판과 유전층 시스템 사이의 금속 코팅을 포함하는 반사 광학 요소를 개시하고 있다. 금속 코팅은 주로 광대역 반사를 위한 역할을 한다. 유전층 시스템은 반사 광학 요소의 특성을 향상시키는 역할을 한다. 이들 특성은 예를 들어, 동작 파장에서 반사율, 반사 방사선의 편광의 정도 또는 그렇지 않으면 DUV 방사선에 대한 금속 코팅의 저항 및 다른 환경적 영향을 포함한다. US 5,850,309호에 설명된 유전층 시스템은 높은 굴절률 재료 및 낮은 굴절률 재료로부터 교대로 구성된다. 이 유전층 시스템은 서브 블록으로 분할될 수 있고, 여기서 상이한 재료가 상이한 서브 블록에서 각각 낮은 및 높은 굴절률층으로서 사용된다. 그 결과, 금속층을 포함하고 유전층 시스템을 갖지 않는 반사 광학 요소와 비교하여, 동작 파장, 즉 각각의 반사 광학 요소가 최적화되는 방사선 소스의 파장에서의 증가된 반사율이 증가된 레이저 저항과 함께 성취된다.
US 2011/0206859 A1호는 실리콘 이산화물 또는 도핑된 실리콘 이산화물로 구성된 비정질층이 유동성 높은 및 낮은 굴절률층의 적어도 2개의 주기 사이에 제공되어 있는 일반적인 유형의 반사 광학 요소를 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 공지의 반사 광학 요소를 더 개발하는 것이다.
이 목적은 특히 DUV 또는 VUV 파장 범위의 동작 파장을 위한 반사 광학 요소에 의해 성취되고, 이 반사 광학 요소는 기판, 유전층 시스템 및 기판과 유전층 시스템 사이의 금속 코팅을 포함하고, 유전층 시스템은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층, 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층 및 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층을 각각 포함하고, 여기서 n1<n3<n2이고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 층은 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로부터 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로의 그리고/또는 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로부터 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로의 적어도 하나의 전이부에 배열되고, 유전층 시스템(26)은 (LMHM)m 또는 (HMLM)m의 4층 시퀀스를 포함하고, 여기서 L은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층이고, H는 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층이고, M은 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층이고, 여기서 n1<n3<n2이고, m은 유전층 시스템에서 4층 시퀀스의 수이다.
동작 파장에서 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 적어도 하나의 층을 제공하는 것은 유전층 시스템의 개별층의 총 수가 상응하는 특성과 함께 이미 공지된 반사 광학 요소와 비교하여 감소되게 한다는 것이 판명되었다. 그 결과, 응력 또는 층간박리 발생의 확률이 감소되고, 이는 기계적 안정성을 증가시키기 때문에, 제조 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 반사 광학 요소의 수명을 연장하는 것이 가능하다. 더욱이, 더 높은 광대역 특성이 얻어질 수 있다.
더 낮은 굴절률(n1) 및 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 각각의 하나 초과의 층이 유전층 시스템에 제공되는 경우에, 이들 층은 특히 바람직하게는 교대로 배열된다는 것이 지적되어야 한다. 더욱이, 더 높은, 더 낮은 또는 중간 굴절률을 갖는 재료로 구성된 하나 초과의 층의 경우에, 조건 n1<n3<n2가 각각의 인접하게 배열된 층에 대해 만족되면, 이들 층은 각각의 상이한 재료로 구성될 수 있다는 것이 지적되어야 한다. 제조 비용을 낮게 유지하기 위해, 바람직하게는 단지 하나의 재료만이 심지어 각각의 경우에 사용된다.
제안된 반사 광학 요소의 경우에, 특히 금속 코팅의 광학 특성은 타겟화된 방식으로 긍정적으로 영향을 받을 수 있다. 더욱이, 감소된 수의 층과 함께 환경적 영향 및 방사선 손상에 관하여 상기 반사 광학 요소의 안정성을 증가시키는 것이 또한 가능하다.
바람직하게는, 기판으로부터 가장 멀리 이격되어 있는 유전층 시스템의 층은 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층이고, 그 결과 동작 파장에서의 반사 광학 요소의 반사율이 부가적으로 증가될 수 있다. 더욱이, 그 결과, 방사선 반사의 경우에 형성되는 정재파의 전기장이 최소화될 수 있어, 반사 광학 요소의 수명에 악영향을 미칠 수 있는 더 적은 2차 전자가 방출되게 된다.
바람직하게는, 유전층 시스템은 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 적어도 2개의 층을 포함한다. 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 단지 2개의 층은 층의 상당히 감소된 수와 함께 반사 광학 요소의 광학 및 다른 특성, 예를 들어 광대역 특성의 충분한 영향을 성취하는 것을 가능하게 한다. 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 3개, 4개, 5개 또는 그 초과의 층이 주어지면, 다소 더 적은 정도로 감소된 층의 수와 함께 반사 광학 요소의 광학 및 다른 특성의 더 큰 영향을 성취하는 것이 가능하다.
유리하게는, 기판에 두번째로 가까운 유전층 시스템의 층은, 특히 유전층 시스템이 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 적어도 2개의 층을 포함하면, 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성되고, 그리고/또는 기판으로부터 가장 멀리 이격되어 있는 유전층 시스템의 층은 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층이다. 금속 코팅의 방사선 저항 및 또한 반사율이 그 결과 증가될 수 있다.
바람직하게는, 기판은 석영, 티타늄-도핑된 석영 글래스, 칼슘 플루오라이드 또는 글래스 세라믹으로 구성된다.
유리하게는, 금속 코팅은 알루미늄, 알루미늄-실리콘 합금, 알루미늄-망간 합금, 알루미늄-실리콘-망간 합금, 로듐 또는 이들의 조합을 포함한다. 이러한 금속층은 특히 광대역 반사 또는 광대역 특성에도 불구하고 높은 반사를 유도할 수 있다.
바람직하게는, 240 nm 내지 300 nm의 범위의 동작 파장을 위한 반사 광학 요소의 경우에, 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층은 그룹 알루미늄 플루오라이드, 크리올라이트, 치올라이트, 리튬 플루오라이드 및 망간 플루오라이드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층은 그룹 이트륨 산화물, 하프늄 산화물, 스칸듐 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 질화물 및 합성 다이아몬드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층은 그룹 바륨 플루오라이드, 가돌리늄 플루오라이드, 란탄 플루오라이드, 네오디뮴 플루오라이드, 디스프로슘 플루오라이드, 알루미늄 산화물, 이트륨 플루오라이드, 이터븀 플루오라이드 및 실리콘 이산화물 중 하나 이상의 재료로 구성된다.
150 nm 내지 240 nm의 범위의 동작 파장을 위한 반사 광학 요소의 경우에, 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층은 그룹 알루미늄 플루오라이드, 크리올라이트, 치올라이트, 리튬 플루오라이드 및 망간 플루오라이드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층은 그룹 네오디뮴 플루오라이드, 가돌리늄 플루오라이드, 디스프로슘 플루오라이드, 란탄 플루오라이드 및 알루미늄 산화물 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층은 그룹 마그네슘 플루오라이드, 이트륨 플루오라이드 및 실리콘 이산화물 중 하나 이상의 재료로 구성된다.
유전층 시스템을 위한 층 재료는 특히, 중간 굴절률(n3)이 더 높은 굴절률(n1)과 그리고 더 낮은 굴절률(n2)과 적어도 2%만큼 상이한 이러한 방식으로 반사 광학 요소의 반사율을 증가시키는 것과 관련하여 선택된다.
다른 양태에서, 상기 목적은 리소그래피 디바이스 또는 현미경 디바이스용 광학 시스템에 의해, 그리고 설명된 바와 같은 반사 광학 요소를 포함하는 DUV 또는 VUV 파장 범위의 동작 파장을 위한 리소그래피 디바이스 또는 현미경 디바이스에 의해 성취된다. 현미경 디바이스는 예를 들어, 웨이퍼 또는 마스크 검사 시스템일 수 있다.
본 발명은 하나의 바람직한 예시적인 실시예를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다. 이와 관련하여, 도면에서:
도 1은 DUV 또는 VUV 파장 범위를 위한 리소그래피 디바이스의 개략 기본도를 도시하고 있다.
도 2는 DUV 또는 VUV 파장 범위를 위한 현미경 디바이스의 개략 기본도를 도시하고 있다.
도 3은 DUV 또는 VUV 방사선을 사용하는 리소그래피에 사용을 위해 적합한 반사 광학 요소의 구조를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 제안된 반사 광학 요소의 제1 실시예를 개략적으로 도시하고 있다.
도 5는 제안된 반사 광학 요소의 제2 실시예를 개략적으로 도시하고 있다.
도 6 내지 도 9는 다른 반사 광학 요소의 유전층 시스템 내의 다양한 층 시퀀스를 개략적으로 도시하고 있다.
도 1은 DUV 또는 VUV 파장 범위를 위한 리소그래피 디바이스의 개략 기본도를 도시하고 있다.
도 2는 DUV 또는 VUV 파장 범위를 위한 현미경 디바이스의 개략 기본도를 도시하고 있다.
도 3은 DUV 또는 VUV 방사선을 사용하는 리소그래피에 사용을 위해 적합한 반사 광학 요소의 구조를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 제안된 반사 광학 요소의 제1 실시예를 개략적으로 도시하고 있다.
도 5는 제안된 반사 광학 요소의 제2 실시예를 개략적으로 도시하고 있다.
도 6 내지 도 9는 다른 반사 광학 요소의 유전층 시스템 내의 다양한 층 시퀀스를 개략적으로 도시하고 있다.
도 1은 DUV 또는 VUV 파장 범위를 위한 리소그래피 디바이스(1)의 개략 기본도를 도시하고 있다. 리소그래피 디바이스(1)는 필수 구성요소로서, 특히 2개의 광학 시스템(12, 14), 조명 시스템(12) 및 투영 시스템(14)을 포함하고, 조명 시스템과 투영 시스템의 모두는 본 예에서 반사굴절 시스템으로서 실시된다. 리소그래피를 수행하는 것은, 예를 들어 308 nm, 248 nm, 193 nm 또는 157 nm에서 방출하고 리소그래피 디바이스(1)의 일체형 부분일 수 있는 방사선 소스(10), 특히 바람직하게는 엑시머 레이저를 필요로 한다. 방사선 소스(10)에 의해 방출되는 방사선(11)은, 레티클이라 또한 칭하는 마스크(13)가 그와 함께 조명될 수 있도록 조명 시스템(12)의 보조에 의해 조절된다. 이를 위해, 투영 시스템(12)은 적어도 하나의 투과 광학 요소 및 하나의 반사 광학 요소를 포함한다. 예를 들어 방사선(11)을 집속하는 렌즈 요소(120), 및 2개의 미러(121, 122)가 여기서 표현적인 방식으로 도시되어 있다. 공지의 방식으로, 조명 시스템(12)에서, 광범위한 투과, 반사 및 다른 광학 요소가 임의적인(arbitrary), 심지어 더 복잡한 방식으로 서로 조합될 수 있다.
마스크(13)는 그 표면 상에 구조를 갖고, 상기 구조는 투영 시스템(14)의 보조에 의해, 노광될 요소(15), 예를 들어 반도체 구성요소의 제조의 맥락에서 웨이퍼에 전사된다. 변형예에서, 마스크(13)는 또한 반사 광학 요소로서 실시될 수 있다.
투영 시스템(14)은 적어도 하나의 투과 광학 요소 및 하나의 반사 광학 요소를 또한 포함한다. 여기에 예시된 예에서, 2개의 미러(140, 141) 및 2개의 투과 광학 요소(142, 143)는 표현적인 방식으로 도시되어 있고, 예를 들어 특히 웨이퍼(15)의 노광을 위해 요구되는 크기로 마스크(13) 상의 구조를 축소하는 역할을 한다. 노광 시스템(12)의 경우에서와 같이, 투영 시스템(14)의 경우에, 광범위한 광학 요소가 공지의 방식으로 서로 임의적으로 조합될 수 있다.
도 2는 DUV 또는 VUV 파장 범위를 위한 현미경 디바이스(2)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 본 예에서, 상기 현미경 디바이스는 웨이퍼검사 시스템으로서 실시되고, 조명 시스템(16) 및 이미징 시스템(18)을 포함하는데, 이들 조명 시스템 및 이미징 시스템은 본 예에서 더 양호한 명료화를 위해 서로 옆에 도시되어 있고 모두 반사굴절 시스템으로서 실시된다.
웨이퍼 검사를 수행하는 것은, 예를 들어 308 nm, 248 nm, 193 nm 또는 157 nm에서 방출하고 현미경 디바이스(2)의 일체형 부분일 수 있는 방사선 소스(163), 특히 바람직하게는 엑시머 레이저를 필요로 한다. 방사선 소스(163)에 의해 방출되는 방사선(13)은, 웨이퍼(17)가 그와 함께 조명될 수 있도록 조명 시스템(16)의 보조에 의해 조절된다. 이를 위해, 투영 시스템(12)은 적어도 하나의 투과 광학 요소 및 하나의 반사 광학 요소를 포함한다. 예를 들어 방사선(13)을 집속하는 렌즈 요소(160), 및 2개의 미러(161, 162)가 여기서 표현적인 방식으로 도시되어 있다. 공지의 방식으로, 조명 시스템(16)에서, 광범위한 투과, 반사 및 다른 광학 요소가 임의적인, 심지어 더 복잡한 방식으로 서로 조합될 수 있다.
검사될 웨이퍼의 표면에서 반사된 방사선(13')(도 2에 평행 방식으로 배치된 것으로 도시되어 있음)은, 예로서 CCD(charge-coupled device: 하전 결합 소자) 센서에 기초하여, 웨이퍼(17)의 표면 상의 구조가 검출기, 예를 들어 공간 분해능 표면 검출기 상에 충돌시에 확대된 방식으로 표현되는 이러한 방식으로 검출기(184) 상에 이미징 시스템(18)을 통해 안내된다.
이미징 시스템(18)은 적어도 하나의 투과 광학 요소 및 하나의 반사 광학 요소를 또한 포함한다. 여기에 예시된 예에서, 예를 들어 특히 웨이퍼(17) 상의 구조를 확대하는 역할을 하는 2개의 투과 광학 요소(180, 181), 및 2개의 미러(182, 183)는 표현적인 방식으로 도시되어 있다. 조명 시스템(16)의 경우에서와 같이, 이미징 시스템(18)의 경우에, 광범위한 광학 요소가 공지의 방식으로 서로 임의적으로 조합될 수 있다.
도 1로부터의 미러(121, 122, 140, 141) 및 마스크(13) 그리고 또한 도 2로부터의 미러(161, 162, 182, 183) 모두는 특히 150 nm 내지 300 nm의 범위의 동작 파장을 위한 반사 광학 요소일 수 있고, 이 반사 광학 요소는 기판, 유전층 시스템 및 기판과 유전층 시스템 사이의 금속 코팅을 포함하고, 유전층 시스템은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층, 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층 및 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층을 포함하고, 여기서 n1<n3<n2이고, 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층 및 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층은 각각 그 하나 초과가 제공되면 교대로 배열되고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 층은 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로부터 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로의 그리고/또는 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로부터 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로의 적어도 하나의 전이부에 배열된다.
도 3은 DUV 또는 VUV 방사선을 사용하는 리소그래피에 사용을 위해 적합한 반사 광학 요소(20)의 구조를 개략적으로 도시하고 있다. 금속 코팅(24)이 기판(22) 상에 배열된다. 기판(22)은 예를 들어, 석영, 티타늄-도핑된 석영 글래스, 칼슘 플루오라이드 또는 글래스 세라믹으로 구성될 수 있다. 금속 코팅(24)은 예를 들어, 알루미늄, 알루미늄-실리콘 합금, 알루미늄-망간 합금, 알루미늄-실리콘-망간 합금, 로듐 또는 이들의 조합을 포함하고, 주로 광대역 미러로서 역할을 한다. 첫째로 금속 코팅(24)을 보호하고 둘째로 반사 광학 요소(20)에서 반사된 방사선의 특성에 영향을 미치기 위해, 유전층 시스템(26)이 진공에 관한 밀봉부로서, 기판(22)으로부터 이격하여 지향하는 금속 코팅(24)의 측에 제공된다.
도 4에 개략적으로 도시된 일 예시적인 실시예에서, 유전층 시스템(26)은 (HMLM)m의 4층 시퀀스를 포함하고, 여기서 L은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층이고, H는 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층이고, M은 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층이고, 여기서 n1<n3<n2이고, m은 유전층 시스템에서 4층 시퀀스의 정수의 수이다. 여기에 예시된 예에서, m=1이다. 수 m은 특히 반사 광학 요소의 원하는 특성에 따라 임의적으로 선택될 수 있다.
바람직하게는, 기판(22)으로부터 가장 멀리 이격되어 있는 층(27) 또는 기판(22)에 두번째로 가까운 층(25)은 중간 굴절률(n3)을 갖는 층(M)이다. 도 4에 도시된 예에서, 두번째로 가까운 층(25)과 가장 멀리 이격되어 있는 층(27) 모두는 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된다. 여기에 제안된 반사 광학 요소(20)의 실시예는, 도 4에 예로서 도시되어 있는 바와 같이, 따라서 더 높은 및 더 낮은 굴절률(n1, n2)을 각각 갖는 공지의 층(H, L)에 추가하여, 중간 굴절률(n3)을 갖는 2개의 층(M)을 그 유전층 시스템에 포함한다.
도 5에 개략적으로 도시되어 있는 변형예에서, 유전층 시스템(26)은 복수의 (LMHM)m의 4층 시퀀스(28)를 또한 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 예에서도 또한, 기판(22)으로부터 가장 멀리 이격되어 있는 층(27) 및 기판(22)에 두번째로 가까운 층(25)은 중간 굴절률(n3)을 갖는 층(M)이다. 유전층 시스템(26)은 2*m개의 층(M)을 포함한다. 다른 변형예에서, 도 4 또는 도 5와 관련하여 언급된 4층 시퀀스(28) 중 적어도 하나는 금속 코팅(24) 상에 직접 그리고/또는 진공에 관하여 밀봉을 제공하거나 또는 기판(22)으로부터 가장 멀리 이격되어 있는 유전층 시스템(26)의 블록으로서 배열될 수 있고, 유전층 시스템의 나머지 층은 바람직하게는 교대로 배열된 H 및 L 및/또는 L 및 H층이다. 하나 또는 복수의 4층 시퀀스(28)가 또한 유전층 시퀀스 내의 다른 위치에 배열될 수 있다. L 및 H층을 위한 재료는 항상 각각 하나의 재료일 수 있고 또는 그렇지 않으면, US 5,850,309호에 설명된 바와 같이, 블록 내의 상이한 재료일 수 있다. M층을 위한 재료는, 반사 광학 요소가 최적화되는 동작 파장에서 n1<n3<n2가 성립하는 것을 조건으로, 인접한 방식으로 각각 배열된 H 및 L층의 재료에 따라 선택된다.
다른 반사 광학 요소의 실시예에서, 예를 들어, 현미경 디바이스에 대해 또는 현미경 디바이스용 광학 시스템에 대해, 4층 시퀀스(28) 대신에, 3층 시퀀스 (HLM)m, (HML)m, (LMH)m 또는 (LHM)m이 유전층 시스템(26) 내에 또한 배열될 수 있고, 여기서 m은 3층 시퀀스(29)의 수이고, 마찬가지로 n1<n3<n2가 성립한다. 상기 3층 시퀀스는 도 6 내지 도 9에 개략적으로 도시되어 있다. 더욱이, 3층 시퀀스(29) 및 4층 시퀀스의 모두는 유전층 시스템(26) 내에 제공될 수 있다. 기판(22)으로부터 이격하여 지향하는 그 측에서 금속 코팅(24)에 직접 인접하는 배열에서, 도 7 및 도 8에 도시된 3층 시퀀스(29) (HML)m 및 (LMH)m이 바람직하다. 기판(22)으로부터 또는 금속 코팅(24)으로부터 가장 멀리 이격되어 있는 배열에서, 도 6 및 도 9에 도시된 3층 시퀀스(29) (HLM)m 및 (LHM)m이 바람직하다.
바람직하게는, 240 nm 내지 300 nm의 범위의 동작 파장을 위한 반사 광학 요소의 경우에, 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층(L)은 그룹 알루미늄 플루오라이드, 크리올라이트, 치올라이트, 리튬 플루오라이드 및 망간 플루오라이드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층(H)은 그룹 이트륨 산화물, 하프늄 산화물, 스칸듐 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 질화물 및 합성 다이아몬드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층(M)은 그룹 바륨 플루오라이드, 가돌리늄 플루오라이드, 란탄 플루오라이드, 네오디뮴 플루오라이드, 디스프로슘 플루오라이드, 알루미늄 산화물, 이트륨 플루오라이드, 이터븀 플루오라이드 및 실리콘 이산화물 중 하나 이상의 재료로 구성된다.
150 nm 내지 240 nm의 범위의 동작 파장을 위한 반사 광학 요소의 경우에, 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층(L)은 그룹 알루미늄 플루오라이드, 크리올라이트, 치올라이트, 리튬 플루오라이드 및 망간 플루오라이드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층(H)은 그룹 네오디뮴 플루오라이드, 가돌리늄 플루오라이드, 디스프로슘 플루오라이드, 란탄 플루오라이드 및 알루미늄 산화물 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층(M)은 그룹 마그네슘 플루오라이드, 이트륨 플루오라이드 및 실리콘 이산화물 중 하나 이상의 재료로 구성된다.
유전층 시스템을 위한 층 재료는 특히, 중간 굴절률(n3)이 더 높은 굴절률(n1)과 그리고 더 낮은 굴절률(n2)과 적어도 2%만큼 상이한 이러한 방식으로 반사 광학 요소의 반사율을 증가시키는 것과 관련하여 선택된다.
예
알루미늄으로 구성된 금속 코팅을 갖는 석영 기판으로 구성된 반사 광학 요소가 5개의 타입 LMHM의 4층 시퀀스, 즉 20개의 개별층을 갖는 유전층 시스템을 포함한다. 이는 193 nm에서 방출하는 엑시머 레이저와 함께 사용을 위해 설계된다.
150 nm 내지 240 nm의 범위의 동작 파장에 대해 적합한 것으로서 전술되어 있는 높은, 중간 및 낮은 굴절률 재료의 대응 조합을 갖는 이 반사 광학 요소의 반사율은, 표면 법선에 관하여 10°의 입사각 및 비편광 방사선이 주어지면, 190 nm 내지 215 nm의 파장에 대해 95% 초과이고, 이어서 250 nm에 대해 95% 내지 90%의 값으로 강하한다. 250 nm 내지 300 nm에서, 반사율은 여전히 대략 88% 내지 거의 90%의 범위에 있다. 상응하는 반사율 및 상응하는 특성을 갖지만, 중간 굴절률층을 갖지 않는 반사 광학 요소는 상당히 더 많은 수의 개별층을 갖는 유전층 시스템을 포함한다.
더욱이, 알루미늄으로 구성된 금속 코팅을 갖는 석영 기판으로 구성된 다른 반사 광학 요소가 연구되었고, 상기 다른 반사 광학 요소는 타입 HML의 제1의 3층 시퀀스, 진공에 관하여 밀봉을 제공하는 타입 HLH의 중간 블록, 타입 LHM의 제2의 3층 시퀀스를 갖는, 즉 총 9개의 개별층을 갖는 유전층 시스템을 포함한다. 이는 193 nm에서 방출하는 엑시머 레이저와 함께 사용을 위해 설계된다.
150 nm 내지 240 nm의 범위의 동작 파장에 대해 적합한 것으로서 전술되어 있는 높은, 중간 및 낮은 굴절률 재료의 대응 조합을 갖는 이 다른 반사 광학 요소의 반사율은, 표면 법선에 관하여 20°의 입사각 및 비편광 방사선이 주어지면, 대략 186 nm의 파장으로부터 시작하여 90% 초과의 반사율로 상승하고, 대략 196 nm 내지 대략 212 nm의 파장에 대해 95% 초과이고, 이어서 대략 275 nm까지 95% 내지 90%의 값으로 강하한다. 300 nm까지, 반사율은 대략 82%로 감소한다. 상응하는 반사율 및 상응하는 특성을 갖지만, 중간 굴절률층을 갖지 않는 반사 광학 요소는 상당히 더 많은 수의 개별층을 갖는 유전층 시스템을 포함한다.
실질적으로 단지 동일한 방식으로 구성되었지만, 그 유전층 시스템에서 중간 굴절률 재료로 구성된 2개의 층이 비교 목적으로 생략되어 있는 반사 광학 요소는, 마찬가지로 비편광 방사선이 주어지면 그리고 표면 법선에 관하여 20°의 입사각이 주어지면, 상당히 더 낮은 광대역 특성 및 더 낮은 최대 반사율을 갖는다: 반사율은 대략 184 nm의 파장으로부터 시작하여 90% 초과의 반사율로 상승하고, 대략 202 nm에서 대략 94.8%의 최대값을 얻고, 대략 230 nm에서 재차 90% 미만으로 강하한다. 대략 244 nm에서, 87.2%의 국부 최소값이 얻어진다. 대략 268 nm 내지 300 nm의 파장 범위에서, 반사율은 대략 90% 내지 91.2%의 범위에서 변동한다.
알루미늄 대신에, 알루미늄-실리콘 합금, 알루미늄-망간 합금, 알루미늄-실리콘-망간 합금, 로듐 또는 이들의 조합으로 구성된 또는 알루미늄을 갖는 금속 코팅을 포함하는 변형예에서, 상응하는 결과가 얻어졌다. 이는 또한, 특히 240 nm 내지 300 nm의 동작 파장을 위해 적합한 재료를 갖는, 다른 파장에서 방출하는 엑시머 레이저에 대해 최적화된 변형예에 적용된다.
여기에 제안된 반사 광학 요소는, 심지어 입사 방사선의 고정된 파장이 제공되는 경우에도, 그러나 다중 10°의 연장된 입사각 범위에 걸쳐 90% 초과의 반사율을 가질 수 있다는 것이 지적되어야 한다.
Claims (10)
- DUV 또는 VUV 파장 범위의 동작 파장을 위한 반사 광학 요소이며, 기판(22), 유전층 시스템(26) 및 상기 기판(22)과 상기 유전층 시스템(26) 사이의 금속 코팅(24)을 포함하고, 상기 유전층 시스템(26)은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 하나의 층, 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 하나의 층 및 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 하나의 층을 적어도 각각 포함하고, 여기서 n1<n3<n2이고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 층은 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로부터 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로의 그리고/또는 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로부터 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로의 적어도 하나의 전이부에 배열되는, 반사 광학 요소에 있어서,
상기 유전층 시스템(26)은 기판(22) 측으로부터 순서대로 (LMHM)m 또는 (HMLM)m의 4층 시퀀스를 포함하고, 여기서 L은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층이고, H는 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층이고, M은 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층이고, 여기서 n1<n3<n2이고, m은 유전층 시스템(26)에서 4층 시퀀스의 수이고,
상기 반사 광학 요소는 240 nm 내지 300 nm의 범위의 동작 파장을 위해 설계되고,
더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층(L)은 그룹 치올라이트 및 리튬 플루오라이드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층(H)은 그룹 이트륨 산화물, 하프늄 산화물, 스칸듐 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 질화물 및 합성 다이아몬드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층(M)은 그룹 바륨 플루오라이드, 가돌리늄 플루오라이드, 란탄 플루오라이드, 네오디뮴 플루오라이드, 디스프로슘 플루오라이드, 알루미늄 산화물, 이트륨 플루오라이드, 이터븀 플루오라이드 및 실리콘 이산화물 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 또는
더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층(L)은 그룹 알루미늄 플루오라이드, 크리올라이트, 치올라이트, 리튬 플루오라이드 및 망간 플루오라이드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층(H)은 그룹 알루미늄 질화물 및 합성 다이아몬드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층(M)은 그룹 바륨 플루오라이드, 가돌리늄 플루오라이드, 란탄 플루오라이드, 네오디뮴 플루오라이드, 디스프로슘 플루오라이드, 알루미늄 산화물, 이트륨 플루오라이드, 이터븀 플루오라이드 및 실리콘 이산화물 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 또는
더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층(L)은 그룹 알루미늄 플루오라이드, 크리올라이트, 치올라이트, 리튬 플루오라이드 및 망간 플루오라이드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층(H)은 그룹 이트륨 산화물, 하프늄 산화물, 스칸듐 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 질화물 및 합성 다이아몬드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층(M)은 이터븀 플루오라이드로 구성되는 것을 특징으로 하는, 반사 광학 요소. - DUV 또는 VUV 파장 범위의 동작 파장을 위한 반사 광학 요소이며, 기판(22), 유전층 시스템(26) 및 상기 기판(22)과 상기 유전층 시스템(26) 사이의 금속 코팅(24)을 포함하고, 상기 유전층 시스템(26)은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 하나의 층, 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 하나의 층 및 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 하나의 층을 적어도 각각 포함하고, 여기서 n1<n3<n2이고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 층은 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로부터 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로의 그리고/또는 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 층으로부터 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 층으로의 적어도 하나의 전이부에 배열되는, 반사 광학 요소에 있어서,
상기 유전층 시스템(26)은 기판(22) 측으로부터 순서대로 (LMHM)m 또는 (HMLM)m의 4층 시퀀스를 포함하고, 여기서 L은 동작 파장에서 더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층이고, H는 동작 파장에서 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층이고, M은 동작 파장에서 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층이고, 여기서 n1<n3<n2이고, m은 유전층 시스템(26)에서 4층 시퀀스의 수이고,
상기 반사 광학 요소는 150 nm 내지 240 nm의 범위의 동작 파장을 위해 설계되고,
더 낮은 굴절률(n1)을 갖는 재료로 구성된 층(L)은 그룹 치올라이트 및 리튬 플루오라이드 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 재료로 구성된 층(H)은 그룹 네오디뮴 플루오라이드, 가돌리늄 플루오라이드, 디스프로슘 플루오라이드, 란탄 플루오라이드 및 알루미늄 산화물 중 하나 이상의 재료로 구성되고, 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층(M)은 그룹 마그네슘 플루오라이드, 이트륨 플루오라이드 및 실리콘 이산화물 중 하나 이상의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는, 반사 광학 요소. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판(22)으로부터 가장 멀리 이격되어 있는 상기 유전층 시스템(26)의 층(27)은 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 층(M)인 것을 특징으로 하는, 반사 광학 요소.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유전층 시스템(26)은 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료로 구성된 적어도 2개의 층(M)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 반사 광학 요소.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판(22)에 두번째로 가까운 상기 유전층 시스템(26)의 층(25)은 중간 굴절률(n3)을 갖는 재료(M)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 반사 광학 요소.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 코팅(24)은 알루미늄, 알루미늄-실리콘 합금, 알루미늄-망간 합금, 알루미늄-실리콘-망간 합금, 로듐 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는, 반사 광학 요소.
- 제1항 또는 제2항에 따른 반사 광학 요소를 포함하는 리소그래피 디바이스 또는 현미경 디바이스용인, 광학 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 따른 반사 광학 요소를 포함하는 DUV 또는 VUV 파장 범위의 동작 파장을 위한 리소그래피 디바이스.
- 제1항 또는 제2항에 따른 반사 광학 요소를 포함하는 DUV 또는 VUV 파장 범위의 동작 파장을 위한 현미경 디바이스.
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