KR102579699B1 - 투영 노광 시스템용 조명 광학 유닛 - Google Patents

투영 노광 시스템용 조명 광학 유닛 Download PDF

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칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
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Abstract

투영 노광 시스템(1)을 위한 조명 광학 유닛(17i)은 복수의 방사선 반사 구성요소를 포함하고, 모든 방사선 반사 구성요소는 조명 방사선(5)을 갖는 빔(10i)이 동일한 부호의 편향각을 갖게 여기서 편향된다.

Description

투영 노광 시스템용 조명 광학 유닛{ILLUMINATION OPTICAL UNIT FOR A PROJECTION EXPOSURE SYSTEM}
본 출원은 독일 특허 출원 제 DE 10 2014 221 175.1 호의 우선권을 주장하며, 이것의 내용은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 투영 노광 시스템, 특히 자유 전자 레이저(FEL)가 방사선원의 역할을 하는 투영 노광 시스템을 위한 조명 광학 유닛에 관한 것이다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 이러한 조명 광학 유닛을 포함하는 조명 시스템, 조명 광학 유닛 및 투영 광학 유닛을 포함하는 광학 시스템 및 적어도 하나의 이러한 조명 광학 유닛을 포함하는 투영 노광 시스템에 관한 것이다. 최종적으로, 본 발명은 마이크로구조화된 또는 나노구조화된 구성요소의 제조 방법 및 그러한 방법에 따라 제조된 구성요소에 관한 것이다.
투영 노광 장치에서, 방사선원에 의해 방출되는 조명 방사선은 일반적으로 오브젝트 필드에서 조명될 레이클로의 그 이동(journey) 중에 수차례 편향된다. 이것은 원치 않는 방사선 손실 및/또는 원치 않는 편광 효과를 야기할 수 있다.
본 발명의 목적은 오브젝트 필드에 조명 방사선을 가이드하기 위한 조명 광학 유닛을 개선하는 것이다.
이러한 목적은 복수의 방사선 반사 구성요소를 포함하는 조명 광학 유닛에 의해 성취되고, 모든 복수의 방사선 반사 구성요소는, 조명 방사선을 갖는 빔이 동일한 개념으로 방사선 반사 구성요소에서 편향되는 방식으로 배열된다.
조명 광학 유닛은 특히 중간 초점으로부터 오브젝트 필드로 조명 방사선을 보내는 역할을 한다. 이는 단일 스캐너를 갖는 투영 노광 장치에 적절하다. 특히 유리한 방식으로 복수의 스캐너를 갖는 투영 노광 시스템에서, 특히 복수의 스캐너는 공통 방사선원, 특히 자유 전자 레이저(FEL)로부터 조명 방사선이 제공되는 투영 노광 시스템에서 이용가능하다. 특히, 조명 방사선은 EUV 방사선, 즉 2nm에서 30nm의 범위, 특히, 2nm에서 15nm의 범위, 특히 13.5nm의 파장을 갖는 방사선이 될 수 있다.
본 발명에 따라 확인된 것은, 조명 광학 유닛의 광학적 특성은 특히 조명 방사선으로 유발된 편향 각도에 비추어, 표적화된 방식으로, 선택되는, 특히 최적화되는 방사선 반사 구성요소의 배열에 의해 개선될 수 있는 것이다. 특히, 방사선 손실을 줄이고 및/또는 특정 범위로, 특히, 20% 미만으로 편광도를 유지하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 방사선 반사 구성요소 중 적어도 2개의, 특히 정확하게 2개의 구성요소가 패싯 요소, 특히 패싯 미러로서 구현된다. 특히, 이것은 필드 패싯 미러 및 동공 패싯 미러가 될 수 있다.
더욱이, 방사선 반사 구성요소는 적어도 하나의 추가 미러를 포함한다 특히, 적어도 하나의 추가 미러는 빔 경로에서 제 2 패싯 미러의 다운스트림에 배열된다. 대안적으로, 적어도 하나의 추가 미러는 빔 경로의 제 1 패싯 미러의 업스트림에 배열된다.
본 발명의 추가 측면에 있어서, 방사선 반사 구성요소들은 빔 경로의 방향으로 제 1 패싯 미러, 제 2 패싯 미러 및 정확히 하나의 추가 미러를 포함한다. 추가 미러는 제 2 패싯 미러와 오브젝트 필드 사이의 빔경로에 또는 제 1 패싯 미러의 업스트림에 배열된다.
특히, 조명 광학 유닛은, 정확히 하나의 미러는 제 2 패싯 미러와 오브젝트 필드 사이의 빔 경로에 배열되는 방식으로 구현된다.
특히, 조명 광학 유닛은 정확하게 3개의 미러 요소를 포함한다. 여기서 2개의 패싯 미러는 복수의 방사선 반사 개별 패싯을 포함한다.
특히, 빔 경로의 제 2 패싯 미러의 다운스트림의 또는 제 1 패싯 미러의 업스트림에 배열된 추가 미러는 패싯 처리되지 않은(unfaceted), 즉, 이것은 모놀리식인 실시예를 갖는다.
특히, 이것은 이미징 미러로서, 즉, 이미징 효과를 갖는 미러로서 구현된다. 특히, 이것은 평평하지 않은 반사면을 갖는다.
본 발명의 추가 측면에 있어서, 조명 광학 유닛의 빔 경로의 제 3 미러는 특히 제 2 패싯 미러를, 조명 광학 유닛의 다운스트림에 배열되는 투영 광학 유닛내에서 기계적으로 접근불가능한 평면내로, 특히 투영 광학 유닛의 기계적으로 접근불가능한 동공 평면내로 이미징하는 역할을 한다.
조명 광학 유닛의 이러한 실시예의 결과로서, 조명 광학 유닛 및 그에 할당된 투영 광학 유닛의 설계, 특히, 이러한 광학 시스템을 포함하는 스캐너의 설계가 간소화될 수 있다.
본 발명의 추가 측면에 있어서, 조명 방사선을 갖는 빔은 편향각 만큼 조명 광학 유닛의 방사선 반사 구성요소들 중 각각의 구성요소에서 편향되고, 임의의 2개의 편향각 사이의 비는 1.5 이하이다. 그 편향 방향에 따라 양(positive) 또는 음(negative)으로 측정되는 임의의 2개의 편향 사이의 비는 특히 양이다. 조명 광학 유닛의 방사선 반사 구성요소에서 임의의 2개의 편향각 사이의 비는, 특히 1.3 이하, 특히 1.2이하, 특히 1.1 이하, 특히 1.05 이하, 특히 1.03 이하, 특히 1.01 이하이다. 바람직하게, 모든 편향각은 동일하다.
드러난 것은, 이것이 특별히 높은, 특히 조명 광학 유닛의 최대, 전체 투과율을 야기한다. 이러한 측면에서, 이러한 언급은 사소한 것이 아님(nontrivial)이 주목된다. 특히, 이것은 방사선 반사 구성요소의 반사도의 자의적인 각도 의존도에 적용되지 않는다. 그러나, 이러한 결과는 제공된 방사선 반사 구성요소의 반사도의 알려진 각도 의존도에 대하여 수립되고 확인된다.
더욱이, 확인된 것은, 추가 경계 조건으로 인한, 특히 광학 수차를 이유로 2개의 다른 편향각으로부터 상이할 편향 각도들 중 적어도 하나, 특히 정확하게 하나를 선택하는 것이 유리할 수 있다는 점이다. 이것은 전체 투과율의 손상(detriment)에 가능하며 필요시에 제공될 수 있다.
본 발명의 추가 측면에 있어서, 방사선 반사 구성요소는, 이들이 45°에서 135°로의 범위의 조명 방사선을 갖는 빔의 전체 편향을 야기하는 방식으로 배열된다. 전체 편향은 특히 60°에서 120°의 범위, 특히 80°에서 100°의 범위, 특히 85°에서 95°의 범위, 특히 90°에 있다.
여기서, 전체 편향은 특히 중간 초점의 영역에서 빔 입사 방향으로부터 오브젝트 필드의 영역의 주 광선 방향으로 측정된다.
본 발명에 따라 확인된 것은, 이러한 전체 편향이 수평으로 배열된 레티클을 조명하는데 특히 유리하다는 점이다. 특히, 조명 방사선의 수평 출력 방향을 갖는 방사선원을 사용할 시, 특히 FEL 방사선원에 유리하다.
본 발명의 추가 측면에 있어서, 모든 방사선 반사 구성요소는, 조명 방사선을 갖는 빔이 25° 이하, 특히 22.5° 이하, 특히 20° 이하, 특히 17.5° 이하, 특히 15°이하인 입사각을 개별적으로 갖도록 배열된다.
유리하게, 모든 입사각, 특히 3개의 입사각 동일하다.
그 결과, 이것이 특히 높은 투과율 및/또는 특히 유리한, 특히 충분히 낮은 조명 방사선의 편광도를 야기하는 것이다.
본 발명의 추가 측면에 있어서, 방사선 반사 구성요소들 중 하나는 이것이 다운스트림 투영 광학 유닛의 동공 평면의 방사선 반사 구성요소들 중 추가 구성요소를 이미징하는 방식으로 배열되고 구현된다. 특히, 방사선 반사 구성요소가 다운스트림 투영 광학 유닛의 기계적으로 접근불가능한 동공 평면에서 이미징되는 것이 가능하다. 특히, 제 2 패싯 미러와 오브젝트 필드 사이에 배열된 미러가 제 2 패싯 미러를 투영 광학 유닛의 동공 평면내에 이미징되는 것이 정해진다.
본 발명의 추가 측면에 있어서, 방사선 반사 구성요소들 중 하나는 스위칭가능한 패싯을 갖는다. 특히, 빔 경로의 제 1 방사선-반사 구성요소가 스위칭가능한 패싯을 갖는 패싯 미러로서 구현되는 것이 정해진다.
여기서, 스위칭가능한 패싯은 특히 제 2 패싯 미러의 상이한 패싯에 대한 패싯의 할당에 관한 패싯의 선회 능력(swivelability)을 의미하는 것으로 이해된다. 제 1 패싯 미러의 패싯은 또한 이것이 오브젝트 필드의 조명에 기여하지 않는 위치내로 스위칭가능할 수 있다.
본 발명의 추가 측면에 있어서, 빔 경로의 방사선 반사 구성요소의 2개의 제 1 방사선 반사 구성요소는 서로 거리(d1)에 배열되고, 이것은 빔 경로의 방사선 반사 구성요소의 제 2 구성요소와 제 3 구성요소 사이의 거리(d2)보다 짧다.
이것은 설치 공간 제한의 이유로 유리할 수 있다. 다양한 구성요소를 배열하기 위한 유리한 가능성은 예시적인 실시예로부터 기인한다.
본 발명의 추가 목적은, 광학 시스템, 특히 투영 노광 시스템을 위한 스캐너를 개선하는 것으로 구성된다. 이러한 목적은 조명 광학 유닛 및 투영 광학 유닛을 포함하는 광학 시스템에 의해 성취되고, 조명 광학 유닛은 적어도 2개의 패싯 미러 및 적어도 하나의 추가 미러를 갖고, 추가 미러는, 제 1 패싯 요소의 업스트림의 투영 광학 유닛의 동공 평면내로 조명 광학 유닛의 제 2 패싯 요소를 이미징하도록 조명 광학 유닛의 빔 경로에서 구현되고 및/또는 배열된다.
결과적으로, 광학 시스템의 광학 설계가 상당히 간소화될 수 있다. 특히, 추가 미러는 특히 동공 패싯 미러를 형성하는 투영 광학 유닛의 제 2 패싯 미러를 기계적으로 접근불가능한 동공 평면내로, 특히 기계적으로 접근불가능한 입사 동공내로 이미징하는 것을 가능하게 한다. 조명 광학 유닛의 빔 경로의 제 1 패싯 요소의 업스트림의 추가 미러의 배열은 이용가능한 공간의 패싯 미러의 배열을 더 쉽게 한다. 또한, 이것은 패싯 미러 상의 열적 부하를 감소시킬 수 있다. 이는 제 1 패싯 미러 상의 입사각을 감소시킬 수 있다. 이것은 방사선원의 원거리 필드의 강도 분포를 균질화하는데 또한 사용될 수 있다. 이것에 의해, 조명 광학 유닛의 해상도가 향상될 수 있다. 특히, 제 2 패싯 상의 방사선원의 이미지의 변동이 감소될 수 있다. 또한, 제 1 패싯 요소 상의 패싯의 패킹 밀도가 향상될 수 있다. 마지막으로, 대역 방사선 밖에서, 특히, 13.5nm보다 작은 파장 및/또는 13.5nm에서 100nm 사이의 범위의 파장을 갖는 방사선은 흡수되거나 주요 빔 경로로부터 벗어나도록 보내질 수 있어서, 특히 이러한 방사선은 제 1 패싯 미러 상에 충돌하지 않는다.
특히, 조명 광학 유닛은 상기 기재된 것에 상응한다. 특히, 조명 광학 유닛은, 동일한 모든 방사선 반사 구성요소가 조명 방사선을 갖는 빔이 방사선 반사 구성요소들에서 동일한 부호의 편향각을 갖게 편향되는 방식으로 배열되도록 구현된다.
일 대안에 있어서, 조명 광학 유닛은, 특히, 이것이 제 2 패싯 요소와 오브젝트 필드 사이의 빔 경로에서 정확히 하나의 미러를 갖고 또는 이것이 제 1 패싯 미러의 업스트림의 빔 경로의 정확하게 하나의 미러를 갖는 방식으로 특히 구현된다.
본 발명의 추가 목적은 특히 복수의 스캐너를 포함하는 투영 노광 시스템을 위한 조명 시스템을 개선하는 것이다.
이러한 목적은, 상기 기재에 따른 적어도 하나의 조명 광학 유닛 및 자유 전자 레이저(FEL)의 형태인 방사선원을 포함하는 조명 시스템에 의해 성취된다.
상응하는 조명 광학 유닛은 자유 전자 레이저(FEL) 또는 신크로트론 기반 방사선원으로부터의 조명 방사선을 수평으로 배열된 레티클로 편향하는 데 특히 유리하게 적합하다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 방사선원은, 이것이 수평 방향으로 연장하는 조명 방사선을 갖는 빔을 방출하도록 구현되고 및/또는 배열된다.
특히, 조명 시스템은 45°이하, 특히 30°이하, 특히 15°이하, 특히 10°이하, 특히 5°이하, 특히 3°이하, 특히 1°이하 만큼 오브젝트 필드에 관하여 경사진 빔 입사 방향을 갖는다. 여기서, 오브젝트 필드는 오브젝트 평면에서 배열된다. 특히, 빔 입사 방향은 오브젝트 평면에 평행하게 연장한다.
본 발명의 추가 목적은 투영 노광 시스템을 개선하는 것이다. 이러한 목적은 상기 기재에 따른 적어도 하나의 조명 광학 유닛 및 오브젝트 필드를 이미지 필드로 이미징하기 위한 적어도 하나의 투영 광학 유닛을 포함하는 투영 노광 시스템에 의해 성취된다. 장점은 조명 광학 유닛의 장점으로부터 기인한다.
본 발명의 추가 목적은 마이크로구조화된 또는 나노구조화된 구성요소를 제조하기 위한 방법 및 상기 방법에 따라 제조된 구성요소를 개선하는 방법으로 구성된다. 이러한 목적은 상기 기재에 따른 조명 광학 유닛을 포함하는 투영 노광 시스템의 제공에 의해 성취된다. 장점은 상기 기재된 것으로부터 기인한다.
본 발명의 추가 장점 및 상세는 도면을 기초로 하는 예시적인 실시예의 기재로부터 비롯된다.
도 1은 투영 노광 시스템의 구성요소들 및 하위 시스템들의 상당히 개략적인 도면을 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 투영 노광 시스템의 광학 시스템의 개략도를 도시한다.
도 3a는 층 스택 두께에 최적으로 피트된 후의 절반의 각도 대역폭 및 평균 입사각의 함수로서 p-편광된 EUV 방사선에 따른 방사선 반사 요소의 반사도의 다이어그램을 도시한다.
도 3b는 도 3a에 상응하되 s-편광된 EUV 방사선에 대한 다이어그램을 도시한다.
도 4는 제 1 및 제 2 입사도의 함수로서 3°의 절반의 각도 대역폭과 90°의 전체 편향을 갖는 3개의 방사선 반사 요소에서의 편향의 경우에 EUV 방사선의 전체 투과율의 다이어그램을 도시한다.
도 5는 기존의 편광되지 않은 EUV 빔의 편광도에 대한 상응하는 다이어그램을 도시한다.
도 6은 "NILS >2"로 기재되는, 에어리얼 이미지의 플랭크(flank)의 최소 경사도를 성취하도록 개구수의 함수로서 조명 방사선의 편광도에 대한 요건을 명시하기 위한 개략도를 도시한다.
도 7은 모든 3개의 방사선 반사면 상의 공통 입사의 경우에 발생하는 전체 투과율의 값에 의해 정규화되는, 도 4에 따른 도면을 도시한다.
도 8은 미리 결정된 입사각의 함수로서, 90°의 전체 편향과 3개의 방사선 반사 요소에서의 편향의 경우 상대적 최대 전체 투과율의 다이어그램을 도시한다.
도 9는 편광도에 대하여 도 8에 상응하는 다이어그램을 도시한다.
도 10은 조명 광학 유닛 및 그의 다운스트림에 배열되는 투영 광학 유닛의 기하학적 조건을 도시한다.
도 11은 투영 광학 유닛의 입사 동공으로부터의 레티클의 거리 및 레티클로부터의 조명 광학 유닛의 제 3 빔 편향 미러의 거리의 함수로서 동공 패싯 미러의 최대 직경을 디스플레이하기 위한 다이어그램을 도시한다.
도 12는 도 1에 따른 투영 노광 시스템의 조명 광학 시스템의 대안적인 실시예의 개략도를 도시한다.
이하에서, 투영 노광 시스템(1)의 필수 구성요소들이 도 1을 참조하여 먼저 기재된다.
이하에서 수행되는 투영 노광 시스템(1)의 하위 시스템들로의 세분은 주로 그의 조건들 사이에서 구분하는 역할을 한다. 하위 시스템들은 별도의 구조적 하위 시스템들을 형성할 수 있다. 그러나, 하위 시스템들로의 세분은 꼭 구조적 경계에서 반영될 필요는 없다.
투영 노광 시스템(1)은 방사선원 모듈(2) 및 복수의 스캐너(3i)를 포함한다.
방사선원 모듈(2)은 조명 방사선(5)을 제조하기 위한 방사선원(4)을 포함한다.
방사선원(4)은 특히 자유 전자 레이저(FEL)이다. 또한, 이것은 신크로트론 방사선원 또는 신크로트론 방사선 기반 방사선원이 될 수 있으며, 이것은 상당히 높은 휘도(brilliance)로 간섭 방사선을 생성한다. 이러한 방사선원에 관하여 US 2007/0152171 A1 및 DE 103 58 225 B3이 예시적인 방식으로 참조된다.
예시로서, 방사선원(4)은 1kW에서 30kW의 범위의 평균 전력을 갖는다. 이것은 10MHz에서 1.3 GHz의 범위의 펄스 주파수를 갖는다. 각각의 개별 방사선 펄스는 예컨대 83μJ의 에너지에 기여할 수 있다. 100fs의 방사선 펄스 길이의 경우에, 이는 833MW의 방사선 펄스 전력에 상응한다.
방사선원(4)은 예컨대 100kHz에서의 킬로헤르츠 범위의 또는 예컨대 3MHz에서의 저 메가헤르츠 범위의, 예컨대 30MHz에서의 중간 메가헤르츠 범위의, 예컨대 300MHz에서의 고 메가헤르츠 범위의 또는 예컨대 1.3GHz에서의 기가헤르츠 범위의 반복도(repetition rate)을 가질 수 있다.
특히, 방사선원(4)은 EUV 방사선원이다. 특히, 방사선원(4)은 예컨대 2nm에서 30nm사이의, 특히 2nm에서 15nm 사이의 파장 범위로 EUV 방사선을 방출한다.
방사선원(4)은 원 빔(raw beam)(6)의 형태인 조명 방사선(5)을 방출한다. 원 빔(6)은 매우 작은 다이버전스를 갖는다. 원 빔(6)의 다이버전스는 10mrad 미만, 특히 1mrad 미만, 특히 100μrad 미만, 특히 10μrad 미만이 될 수 있다.
방사선원 모듈(2)은 방사선원(4)의 다운스트림에 배열되는 빔 성형(shaping) 광학 유닛(7)을 더 포함한다. 빔 성형 광학 유닛(7)은 원 빔(6)으로부터 집단(collective) 출력 빔(8)을 생성하는 역할을 한다. 집단 출력 빔(8)은 매우 작은 다이버전스를 갖는다. 집단 출력 빔(8)의 다이버전스는 10mrad 미만, 특히 1mrad 미만, 특히 100μrad 미만, 특히 10μrad 미만이 될 수 있다.
더욱이, 방사선원 모듈(2)은 빔 성형 광학 유닛(7)의 다운스트림에 배열된 출력 결합 광학 유닛(9)을 포함한다. 출력 결합 광학 유닛(9)은 집단 출력 빔(8)으로부터 복수의, 즉, n개의 개별 출력 빔들(10i)(i　=　1 내지 n)을 생성하는 역할을 한다. 각각의 경우에, 개별 출력 빔들(10i)은 오브젝트 필드(11i)를 조명하기 위한 빔들을 형성한다. 빔들은 각각의 경우에 복수의 별도의 부분 빔들(12i)을 포함할 수 있다. 특히, 개별적인 출력 빔들(10i)과 조명 광학 유닛들(17i) 또는 스캐너들(3i) 사이에서 일 대 일 대응이 존재한다.
각각의 경우에, 스캐너들(3i)은 빔 가이딩 광학 유닛(13i) 및 투영 광학 유닛(14i)을 포함한다.
빔 가이딩 광학 유닛(13i)은 개별 스캐너들(3i)의 오브젝트 필드들(11i)에 조명 방사선(5), 특히 각각의 개별적인 출력 빔들(10i)을 가이드하는 역할을 한다.
투영 광학 유닛(14i)은 각각의 경우에 이미지 필드(23i)내로, 특히 이미지 필드(23i)에 배열된 웨이퍼(25i)상으로 오브젝트 필드들(11i) 중 하나에 배열된 레티클(22i)을 이미징하는 역할을 한다.
빔 가이딩 광학 유닛(13i)은 조명 방사선(5)의 빔 경로의 순서로, 각각의 경우에, 편향 광학 유닛(15i), 특히 포커싱 집합(assemblage)의 형태인 입력 결합 광학 유닛(16i), 및 조명 광학 유닛(17i)을 포함할 수 있다. 입력 결합 광학 유닛(16i)은 특히 볼터 타입(Wolter type) Ⅲ 콜렉터로서 구현될 수 있다.
일 변형에 있어서, 편향 광학 유닛(15i)을 생략하는 것이 가능하다. 대안적으로, 편향 광학 유닛(15i)은, 각각의 출력 빔들(10i)은 작은 각도, 특히, 30°미만의 각도, 특히 10°미만의 각도, 특히 5°미만의 각도 및 특히 2°미만의 각도만큼만 편향되는 방식으로 구현될 수 있다.
특히, 입력 결합 광학 유닛(16i)은 조명 방사선(5), 특히 출력 결합 광학 유닛(9)에 의해 생성된 각각의 출력 빔들(10i) 중 하나를 조명 광학 유닛들(17i) 중 각각의 하나와 커플링하는 역할을 한다. 또한, 입력 결합 광학 유닛(16i)을 생략하는 것이 가능하다.
출력 결합 광학 유닛(9) 및 빔 성형 광학 유닛(7)과 함께 빔 가이딩 광학 유닛(13i)은 조명 장치(18)의 부분을 형성한다.
방사선원(4)과 같은 조명 장치(18)는 조명 시스템(19)의 부분이다.
조명 광학 유닛들(17i)의 각각은 투영 광학 유닛들(14i)의 개별적으로 할당된 유닛이다. 서로에게 할당된 투영 광학 유닛(14i) 및 조명 광학 유닛(17i)은 또한 광학 시스템(20i)으로서 지칭된다.
조명 광학 유닛(17i)은 각각의 경우에 오브젝트 평면(21)의 오브젝트 필드(11i)에 배열된 레티클(22i)에 조명 방사선(5)을 전달하는 역할을 한다. 투영 광학 유닛(14i)은 레티클(22i)을 이미징하는, 특히 레티클(22i) 상의 구조들을 이미지 평면(24)의 이미지 필드(23i)에 배열된 웨이퍼(25i) 상으로 이미징하는 역할을 한다.
투영 노광 시스템(1)은 특히 적어도 2개의, 특히 적어도 3개의, 특히 적어도 4개의, 특히 적어도 5개의, 특히 적어도 6개의, 특히 적어도 7개의, 특히 적어도 8개의, 특히 적어도 9개의, 특히 적어도 10개의 스캐너(3i)를 포함한다. 투영 노광 시스템(1)은 최대 20개의 스캐너(3i)를 포함할 수 있다.
스캐너들(3i)에는 공통 방사선원 모듈(2), 특히 공통 방사선원(4)에 의해 조명 방사선(5)이 제공된다.
투영 노광 시스템(1)은 마이크로구조화된 또는 나노구조화된 구성요소들, 특히 전자 반도체 구성요소들을 제조하는 역할을 한다.
조명 방사선(5), 특히 각각의 출력 빔들(10i)은 각각 중간 초점 평면(27)의 중간 초점(26i)을 통과한다. 중간 초점(26i)은 광학 시스템(20i) 또는 스캐너들(3i)의 하우징의 통로 개구의 영역에 각각 배열될 수 있다. 특히, 하우징은 철수가능하다(evacuable).
조명 광학 유닛(17i)은 각각의 경우에, 제 1 패싯 미러(28i) 및 제 2 패싯 미러(29i)를 포함하고, 이것의 기능은 선행 기술에 알려진 것에 각각 상응한다. 제 1 패싯 미러(28i)는 특히 필드 패싯 미러가 될 수 있다. 제 2 패싯 미러(29i) 특히 동공 패싯 미러가 될 수 있다. 그러나, 제 2 패싯 미러(29i)는 또한 조명 광학 유닛(17i)의 동공 평면으로부터 떨어져서 배열될 수 있다. 이것은 일반적인 경우에 또한 스페큘러 반사기(specular reflector)로도 지칭된다.
패싯 미러들(28i, 29i)은 각각의 경우에 복수의 패싯(30, 31)을 포함한다. 투영 노광 시스템(1)의 동작 동안, 제 1 패싯들(30)의 각각은 제 2 패싯들(31) 중 하나에 개별적으로 할당된다. 서로 할당되는 패싯들(11i)은 각각의 경우에 특정 조명각으로 오브젝트 필드들(30, 31)을 조명하기 위한 조명 방사선(5)의 조명 채널을 형성한다.
제 2 패싯들(31)의 제 1 패싯들(30)에 대한 채널별 할당은 원하는 조명, 특히 미리 규정된 조명 세팅에 따라 수행된다. 제 1 패싯 미러(28i)의 패싯(30)은, 이들이 변위가능하고, 특히, 각각의 경우에 경사의 2 자유도를 갖고 경사가능하도록 구현될 수 있다. 제 1 패싯 미러(28i)의 패싯들(30)은 특히 상이한 위치들사이에서 스위칭가능하다. 상이한 스위칭 위치에서, 이들은 서로들 간에 상이한 제 2 패싯(31)에 할당된다. 제 1 패싯들(30)의 적어도 하나의 스위칭 위치는 각각의 경우에 또한 제공될 수 있고, 여기서, 이들에 충돌하는 조명 방사선(5)은 오브젝트 필드(11i)의 조명에 기여하지 않는다. 제 1 패싯 미러(28i)의 패싯들(30)은 실제(virtual) 패싯들(30)로서 구현될 수 있다. 이것은, 이들이 복수의 개별적인 미러, 특히 복수의 마이크로미러의 변화가능한 그룹핑(grouping)에 의해 형성되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 세부 사항에 있어서, 그 부분이 본 명세서에 통합되는 WO　2009/100856 A1가 참조되어야 한다.
제 2 패싯 미러(29i)의 패싯들(31)은 상응하게 실제 패싯들(31)로서 구현될 수 있다. 이들은 또한 상응하게 변위가능한, 특히 경사가능하도록 구현될 수 있다.
제 1 패싯들(30)은 제 2 패싯 미러(29i) 및 추가 미러(37i)에 의해 레티클 평면 또는 오브젝트 평면(21)의 오브젝트 필드(11i)내로 이미징된다.
개별 조명 채널들은 특정 조명 각도에서 오브젝트 필드(11i)의 조명을 야기한다. 조명 채널들의 전체는 따라서 조명 광학 유닛(17i)에 의해 오브젝트 필드(11i)의 조명의 조명각 분포를 야기한다. 조명각 분포는 또한 조명 세팅으로 지칭된다.
조명 방사선(5)에 반사성인 구조들을 갖는 레티클(22i)은 오브젝트 필드(11i)의 영역의 오브젝트 평면(21)에 배열된다. 레티클(22i)은 레티클 홀더에 의해 지지된다(carried). 레티클 홀더는 변위 장치에 의해 구동되는 방식으로 변위가능하다.
투영 광학 유닛(14i)은 각각의 경우에 이미지 평면(24)의 이미지 필드(23i)내로 오브젝트 필드(11i)를 이미징한다. 웨이퍼(25i)는 투영 노광 동안 상기 이미지 평면(24)에 배열된다. 웨이퍼(25i)는 투영 노광 시스템(1)에 의해 투영 노광 동안 노광되는 감광성 코팅을 갖는다. 웨이퍼(25i)는 웨이퍼 홀더에 의해 지지된다. 웨이퍼 홀더는 변위 장치에 의해 제어되는 방식으로 변위된다.
레티클 홀더의 변위 장치 및 웨이퍼 홀더의 변위 장치는 서로 신호 연결될 수 있다. 이들은 특히 동기화된다. 레티클(22i) 및 웨이퍼(25i)는 특히 서로에 관하여 동기화된 방식으로 변위가능하다.
광학 시스템(20i) 또는 조명 시스템(19), 특히 조명 광학 유닛(17i)의 추가 상세는 이하에서 기재된다.
조명 광학 유닛(17i)은 도 2에서 개략적으로 표시되는 하우징(38)에서 배열된다. 특히 하우징(38)은 부압 장치(negative-pressure device)(39)에 의해 철수가능하다.
조명 방사선(5)은 하나 이상의 개별 출력 빔들(10i)의 형태로 조명 광학 유닛(17i)에 들어가서 조명 방사선을 갖는 빔을 형성한다. 조명 광학 유닛(17i) 내로 들어가는 조명 방사선(5)의 중심 광선(centroid ray)은 빔 방향을 규정한다. 조명 방사선은 심지어 조명 광학 유닛(17i) 내에서 각각의 출력 빔(10i)으로 계속하여 지칭될 수 있다.
조명 방사선(5), 특히 개별 출력 빔(10i)은 수평으로 조명 광학 유닛(17i)내로 들어간다. 특히, 조명 방사선(5)은 중간 초점(26i)의 영역에서 조명 광학 유닛(17i)으로 들어간다. 조명 광학 유닛(17i)내로 조명 방사선(5)의 수평 진입 방향이 특히 자유 전자 레이저(FEL)로서 구현되는 방사선원(4)과 관련하여 편리하다(expedient). 특히, 조명 광학 유닛(17i)와 방사선원(4) 사이의 빔 경로에서 방사선 편향 소자들을 생략하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 조명 광학 유닛(17i)의 장점은, 개별 출력 빔(10i)이 정확하지 않지만 대략적으로 수평 방향으로 조명 광학 유닛(17i)으로 들어갈 경우 존재한다. 이것의 결과로, 방사선원(4)과 조명 광학 유닛(17i) 사이의 빔 경로의 빔 편향 요소들의 사용은, 특히, 출력 결합 광학 유닛(9)에 관하여 스캐너들(3i)의 유리한 기하학적 배열들을 성취할 수 있는 것이 지속적으로 가능하다.
레티클(22i)이 배열되는 오브젝트 평면(21)은 수평으로 연장한다.
대안적인 실시예에서, 레티클(22i)이 배열되는 오브젝트 평면(21)은 수평선으로 기운다. 각도는 1°에서 30°사이, 특히 2°에서 8°사이가 될 수 있다. 각각의 출력 빔(10i)은 정확하지 않지만 대략적으로 수평으로 조명 광학 유닛(17i)에 들어갈 수 있다. 수평선으로부터의, 들어가는 개별 출력 빔(10i)의 방향의 편차 및 수평선으로부터, 오브젝트 평면(22)의 방향의 편차는 동일한 개념일 수 있고, 즉, 개별적인 출력 빔(10i)과 오브젝트 평면 사이의 각도는 제 1 절(clause)에 참조되는 3개의 각도보다 작다.
조명 방사선(5), 특히 개별 출력 빔(10i)은 조명 광학 유닛(17i) 내에서 여러 번 편향된다. 개별적인 출력 빔(10i)은 특히 제 1 패싯 미러(28i), 제 2 패싯 미러(29i) 및 추가 미러(37i)에서 편향된다. 특히, 빔 경로(26i)에서 정확히 3번 오브젝트 필드(11i)로 편향된다. 3개의 미러(28i, 29i 및 37i)는, 개별적인 출력 빔(10i)이 모든 3개의 미러(28i, 29i 및 37i)에서 동일한 부호의 편향각을 갖게 편향되는 방식으로 배열된다. 3개의 미러(28i, 29i 및 37i)에서의 입사각은 이하에서 α1, α2 및 α3로 표시된다.
3개의 미러(28i, 29i 및 37i)는, 전체 투과율(overall transmission)이 최소 값에 도달하고 및/또는 조명 방사선의 원하는 편광 정도가 성취되도록 배열된다. 성취될 전체 투과율 및/또는 편광 정도가 경계 조건으로서 미리 결정될 수 있다. 특히, 전체 투과율이 최대화되도록 3개의 미러(28i, 29i 및 37i)를 배열하는 것이 가능하다.
특히, 조명 광학 유닛(17i)은 소위 파리 눈 콘덴서(fly's eye condenser)로 구현될 수 있다. 제 1 패싯 미러(28i)는 필드 패싯 미러를 형성할 수 있다. 제 2 패싯 미러(29i)는 동공 패싯 미러를 형성할 수 있다. 추가 미러(37i)는 투영 광학 유닛(14i)의 입사 동공(40) 내로 제 2 패싯 미러(29i)를 이미징하도록 사용될 수 있다. 이것은, 접근 불가능한 입사 동공(40)을 갖는 투영 광학 유닛(14i)을 사용하는 것을 가능하게 한다. 본 발명에 따라 조명 광학 유닛(17i)을 사용하여, 특히, 접근 불가능한 입사 동공(40)을 갖는 투영 광학 유닛(14i)을 갖고 파리 눈 콘덴서를 사용하는 것이 가능하게 한다. 특히, 이것은, 큰 개구수를 갖는 투영 광학 유닛(14i)을 사용하는 것을 가능하게 한다. 파리 눈 콘덴서를 갖는 조명 광학 유닛(17i)의 실시예는 광학 시스템(20i)의 광학 설계를 간소화한다.
조명 광학 유닛(17i)은 정확히 3개의 방사선 편향 요소: 제 1 패싯 미러(28i), 제 2 패싯 미러(29i) 및 추가 미러(37i)를 포함한다. 추가 미러(37i)는 제 2 패싯 미러(29i)와 레티클(22i) 사이의 빔 경로에 배열된다. 본 발명에 있어서, 추가 미러(37i)는 추가 광학적 기능을 성취하기 위하여 사용될 수 있는 것이 확인된다. 특히, 기계적으로 접근 불가능한 평면에 있더라도, 투영 광학 유닛(14i)의 입사 동공(40)내로 제 2 패싯 미러(29i)를 이미징하기 위하여 추가 미러가 사용될 수 있다.
조명 광학 유닛(17i)의 3개의 미러(28i, 29i 및 37i)는 조명 광학 유닛(17i)의 방사선 입사, 특히 중간 초점(26i)과 조명 광학 유닛(17i)의 오브젝트 평면(11i) 사이에서 90°의 조명 방사선(5)의 전체 편향을 야기한다.
투영 광학 유닛(14i)은 복수의 미러(41i)를 포함한다. 투영 광학 유닛(14i)의 미러들(41i)은 레티클(22i)로부터 비롯된 조명 방사선(5)의 빔 경로에서 그의 시퀀스에 따라 1 내지 n으로 넘버링된다. 미러들(41i)은의 수(n)는 적어도 2이다. 이것은 3, 4, 5, 6, 7, 8 이상이 될 수 있다.
본 발명을 설명하기 위하여, 도 3a 및 도 3b는 절반의 각도 대역폭(wbb)(y-축) 및 입사의 평균 각도(ew)(x-축) 상의 다층을 갖는 개별 미러의 반사도의 의존도를 도시한다. 도 3a는 p-편광된 방사선의 반사도를 도시한다. 도 3b는 s-편광된 방사선의 반사도를 도시한다. 10%에서 60%의 범위의 반사도 값에 대한 컨투어 라인이 도시된다.
입사의 주어진 방향에 있어서, 다층의 반사도는 개별 층들의 반사도에 따른다. 광이 평균 입사각에 대한 특정 각도 대역폭으로 입사할 경우, 층 스택 두께는 전체 반사도를 최적화하도록 절반 각도 대역폭과 평균 입사각의 함수로서 적응되어야 한다.
개별 반사를 위한 값들로부터, 전체 투과율이 복수의 반사도를 갖는 시스템에서, 특히, 3개의 반사, 즉, 3개의 방사선 편향을 갖는 시스템에서 얼마나 높은지 결정하는 것이 가능하다.
조명 광학 유닛(17i)의 본 실시예는 이하의 경계 조건을 고려하며 최적화되었다: 3개의 미러(28i, 29i 및 37i)에서의 전체 편향은 90°이다. 개별 출력 빔(10i)은 3°의 절반의 각도 대역폭, 즉, 52mrad를 갖는다.
일반적으로, 전체 투과율은 3개의 평균 입사각의 함수이다. p-편광된 광 및 s-편광된 광에 대한 개별 반사의 각도 의존적 반사도 값에 의해 표시될 수 있다.
전체 편향이 90°가 되도록 의도되는 것에 따른 경계 조건은, 3개의 입사각의 합이 45°가 되는 것으로 바꾸어 쓸 수 있다(reworded). 이것은 각도들 중 하나를 제거하고 따라서 2개의 남아있는 각도의 함수로서 전체 투과율을 제시하는 것을 가능하게 한다. 상응하는 다이어그램은 도 4에서 재현된다. 컨투어 라인은 각각의 경우에 명시된 투과도를 갖는 전체 투과율에 상응한다.
도 5는 3개의 반사 후의 편광도를 상응하게 도시한다. 최내측 컨투어 라인은 20%의 편광도에, 그리고 최외측 컨투어 라인은 80%의 편광도에 상응한다.
본 발명에 따라 확인되고 고려되는 것은, 편광도는 리졸브가능한(resolvable) 라인 폭에 실질적인 영향을 주는 것이다. 이러한 맥락에서 관련 파라미터는 소위 NILS 값(정규화된 강도 로그 제곱 값; normalized intensity log square value)이고, 이것은 에어리얼 이미지의 플랭크(flank)의 가파름(steepness)에 대한 척도를 나타낸다. 러프한(rough) 표시자로서, 적어도 2의 NILS 값은, 레지스트 확산을 고려하지 않고도 에어리얼 이미지에서 안정적인 리소그래피 공정을 성취할 수 있다고 하는 것이 가능하다.
도 6는 편광도(DOP)와 개구수(NA)의 함수로서 NILS　>　2 및 NILS　<　2를 갖는 영역을 예시적인 방식으로 도시한다. 여기서, 접선 편광은 DOP　>　0로 표시되되 방사상 편광은 DOP　<　0로 표시된다. 접선 및 방사의 의미는, 레티클(22i)의 구조에 따르므로 빔 편향의 위치에서 알 수 없다. 그러므로, 예방책으로서, 최악의 경우 DOP≠0인 경우 가정될 필요가 있다. 도 6으로부터 드러나는 것은, 편광도(DOP)는 안정적인 리소그래피 공정(NILS　>　2)을 보장하도록 0.6의 개구수(NA)의 경우에 기껏 20%가 될 수 있다는 것이다. 이하에서, 20%의 편광도는 최대 허용가능한 값으로 고려된다.
다른 시스템과, 3개의 미러(28i, 29i 및 37i)에서의 반사의 경우 전체 투과율을 비교하기 더 쉽도록, 도 7은 일반적인 입사를 갖는 3개의 반사의 경우에 전체 투과율의 값에 의해 정규화되는, 도 4의 다이어그램을 다시 도시한다. 최대 상대적 전체 투과율은 70% 이상이다.
드러나는 것은, 개별 층의 반사도의 현재 각도 의존도에 있어서, 모든 3개의 각도(α1, α2 및 α3)가 일치하면, 즉, 15°이고, α1 = α2 = α3 = 15°이면 최대 전체 투과율에 도달한다.
특정 환경에서, 3개의 편향 각도 중 하나는 30°미만이 되도록 선택되어야 하고, 즉, 상응하는 입사각은 광학적 수차의 이유로 15°미만이 되도록 선택되어야 한다. 따라서, 다른 2개의 각도가 증가하므로 전체 투과율이 감소된다. 이러한 입사각의 함수로서 3개의 편향에 의해 성취된 90°의 전체 편향을 갖는 시스템의 최대 가능 전체 투과율에 관하여 상대 전체 투과율(Trel)은 도 8에 도시된다. 도 9은 상응하는 편광도(DOP)를 도시한다.
도 10은 광학 시스템(20i)에서, 특히 조명 광학 유닛(17i)에서의 기하학적 환경을 개략적으로 도시한다. 관련 변수(relevant variable)는 서로로부터의 구성요소의 거리(d), 이하에서 f로 표시되는 구성요소의 초점 길이 및 구성요소의 반경(r)이다. 이러한 측면에서, rFF 은 필드 패싯들(30)들 중 개별적인 하나의 반경을 표시하되, rPF 는 전체 동공 패싯 미러(29i)의 반경을 표시하는 사실이 참조된다. dFF,PF는 필드 패싯 미러(28i)와 동공 패싯 미러(29i) 사이의 거리를 표시하고; dPF,N는 동공 패싯 미러(29i)와 추가 미러(37i) 사이의 거리를 표시하고; dN,Ret는 추가 미러(37i)와 레티클(22i) 사이의 거리를 표시하며; dRet,Pup는 레티클(22i)과 동공 평면(40) 사이의 거리를 표시한다.
필드 패싯들(30)은 추가 미러(37i)와 동공 패싯들(31) 중 개별 동공 패싯으로 구성된 2개의 미러 시스템에 의해 정확해지도록 레티클(22i)상으로 이미징된다. 이것은 상응하는 이미징 조건 및 상응하는 백 포커스(back focus) 조건에 의해 표현될 수 있다.
동공 패싯들(31)은 투영 광학 유닛(14i)의 입사 동공(40)내로 이미징된다. 이것은 또한 이미징 조건 및 백 포커스 조건에 의해 설명될 수 있다. 여기서, 레티클의 개구수(NA)는 후자의 이미징 경우의 백 포커스 조건에 포함된다.
필드 패싯 미러(28i), 동공 패싯 미러(29i) 및 추가 미러(37i)의 초점 길이는 최대 가능한 정도로 자유롭게 선택될 수 있으므로 구성가능성(constructibility) 조건에 관련되지 않는다. 다양한 초점 길이(f) 상의 명시적인 의존도가 제거될 경우. 이하의 조건은 이미징 및 백 포커스 조건으로부터 나온다:
dN,RetrPF=dRet,Pup(dPF,NNA-rPF)
rFFrPF=dFF,PFNArRet
dFF,PFdN,RetrRet=dRet,Pup(dPF,NrFF-dFF,PF-rRet).
이러한 조건은 더 줄어들 수 있다:
dPF,NdRet,PupNA=(dRet,Pup+dN,Ret)rPF
dPF,NdRet,PuprFF=dFF,PF(dRet,Pup+dN,Ret)rRet.
본 발명에 있어서, 더 확인되는 것은 기하학적 경계 조건이 이하의 그룹으로 세분될 수 있는 것이다:
동공 패싯 미러(29i), 필드 패싯 미러(28i) 및 추가 미러(37i)는 극도로 크거나 극도로 작아서는 안되고, 즉, rFF 및 rPF 특정 인터벌내에 놓여야 한다. 필드 패싯들의 유리한 치수는 5mm에서 200mm의 반경, 특히, 20mm에서 70mm의 반경을 갖는다. 동공 패싯들의 유리한 치수들은 1mm에서 10mm의, 특히 2mm에서 5mm 사이의 반경을 갖는다. 구성요소들 간의 거리는 특별히 크거나 특별히 작아서는 안되 되 특정 인터벌내에 있어야 한다.
특히, 패싯 미러들(28i, 29i)간의 거리(dFF,PF)는 500mm에서 1500mm의 범위에 있다. 특히, 제 2 패싯 미러(29i)와 추가 미러(37i)사이의 거리(dPF,N)는 650mm에서 1800mm의 범위에 있다. 특히, 추가 미러(37i)와 레티클(22i) 사이의 거리(dN,Ret)는 1000mm에서 3000mm에 놓인다. 차(dPF,N　-　dFF,PF)는 적어도 150mm이다. 특히, 이는 150mm에서 1000mm의 범위에 있다. 특히, 차(dN,Ret　-　dPF,N)는 -100mm보다 크다. 특히, 이는 -100mm에서 150/mm의 범위에 있다.
구성요소들 간의 거리는 설치 공간 충돌을 회피하기 위하여 구성요소들간의 특정 조건을 충족시켜야 한다. 특히, 동공 패싯 미러(29i)는 레티클(22i)을 갖는 오브젝트 필드(21)를 넘어서 놓일 수 없는데, 이는 이것의 부피를 레티클 스테이지가 차지하기 때문이다. 예시로서, 이것은 이하의 조건에 의해 표현될 수 있다:
dN,Ret-dPF,N≥c1 및
dN,Ret-dFF,PF≥c2이며, c1　및 c2는 양의 상수이다.
필드 패싯(30)의 사이즈가 적절하지 않고 오직 동공 패싯 미러(29i)의 반경(rPF)만이 중요할 경우, 이하가 발생한다:
.
분모에서 dN,Ret를 생략하는 것은 이하의 추산을 야기한다:rPF < dPF,N NA.
투영 광학 유닛(14i)의 접근가능한 입사 동공(40)을 갖는 광학 시스템(20i)에서 동공 패싯 미러(29i)와 레티클(22i)사이의 거리가 dPF,N 대신 취해질 경우, 이러한 추산은 동공 패싯 미러(29i)의 반경(rPF)을 정확하게 생성한다.
다른 추산은 상기 기재된 설치 공간 조건으로 인해, 이하를 적용한다: dPF,N<dN,Ret. 이것은 이하의 조건을 이끌어 낸다:
.
이러한 의존도의 그래픽 표현이 도 11에 도시된다.
동공 패싯 미러(29i)는 따라서 이것이 투영 광학 유닛의 접근가능한 입사 동공을 갖고 리소그래피 시스템에 있는 것 보다 상당히 작다. 개별적인 동공 패싯의 사이즈는 제조상의 이유로 이하에서 바운딩될 경우, 이것은 동공 패싯들의 수가 감소되어야 하는 것을 의미한다.
이러한 이유로, 마찬가지로, 방사선원(4)은 자유 전자 레이저(FEL)로서 유리하게 구현된다. FEL에서, 최소 가능 동공 충전을 제공하고자 하는 요구는 방사선원의 에탕뒤(etendue)에 의해 범위가 한정되지 않는다. 따라서, 특정 최소 수의 동공 패싯들(31)을 갖는 요구는 적게 드러난다.
가능한 현재 중간 초점과 필드 패싯 미러(28i) 사이의 거리는 직접적으로 관련이 없다. 이는 단순하게 필드 패싯들(30)의 필수 굴절력에 포함된다.
표 1은 가능한 실현의 특정 값을 예시로서 도시한다. 모든 실현은 52mm의 레티클 반경을 취한다. 모든 길이 상세는 mm단위이다. 알려진 EUV 광학 유닛으로부터의 데이터와 비교를 가능하게 하도록, 표 1은 웨이퍼(25i)에서의 개구수(NA) 및 투영 광학 유닛(14i)의 이미징 스케일(β)을 명시한다.
초점 길이(fPF, fFF 및 fN)는 실현가능성에 있어서 언급에 적절하지 않으므로 표에서 리스팅되지 않는다.
NA β dRet,Pup dFF,PF dPF,N dN,Rnet rFF rPF
0.33 1/4 5000 713 945 1500 51 60
0.33 1/4 5000 727 1261 1500 39 80
0.33 1/4 5000 727 1202 1200 39 80
0.33 1/4 2000 723 1061 1500 62 50
0.33 1/4 2000 700 1272 1500 50 60
0.50 1/4 5000 700 980 1500 65 70
0.50 1/4 5000 700 896 1200 65 70
0.50 1/4 5000 714 1299 2000 40 58
0.65 1/8 5000 700 1120 1500 42 70
0.65 1/8 5000 900 1280 1500 48 80
0.65 1/8 2000 700 1291 1500 49 60
0.65 1/8 2000 700 1182 1200 49 60
0.65 1/8 2000 702 1280 2000 57 52
굴절력 없이, 즉 평평한 방식으로 필드 패싯들(30) 및/또는 동공 패싯들(31)을 구현하는 것이 가능하다. 결과적으로, 비용이 절감될 수 있다. 예시적인 설계는, 이러한 경우에 표 2에서 요약된다.
NA β dRet,Pup dFF,PF dPF,N dN,Rnet rFF rPF
0.33 1/4 5000 847 930 1500 62 60
0.50 1/4 5000 864 936 1500 62 90
0.65 1/8 5000 842 928 1500 62 58
이하에서, 조명 광학 유닛(17i)의 대안적인 실시예는 도 12를 참조하여 기재된다. 이러한 실시예에서, 도 2에 도시된 상기 기재된 실시예에 필수적으로 대응하고, 이것이 여기에 참조된다. 도 2에 도시된 실시예에 비해, 3개의 미러(28i, 29i 및 37i)는 재배치되어(permutedly) 배열된다. 이들은 특히 빔 경로에서 배열되어서 추가 미러(37i)는, 제 1 패싯 미러(28i)의 업스트림에, 즉 그 앞에 위치된다.
이러한 배열에 의해, 패싯 미러들(28i, 29i), 특히, 이용가능한 공간에 제 1 패싯 미러(28i)를 배열하는 것이 더욱 쉽다.
이러한 배열에 의해, 패싯 미러들(28i, 29i)은 다운스트림 투영 광학 유닛(14i)의 동공 평면(40)내로 이미징되지 않는다.
미러(37i)는 비구면 반사면을 가질 수 있다. 이는 특히 원뿔 단면에 상응하는 반사면을 가질 수 있다. 미러(37i)의 반사면은 또한 회전 대칭을 갖지 않을 수 있고, 특히 이것은 소위 자유형(freeform) 표면일 수 있다.
미러(37i)의 표면은 방사선원(4)의 원거리 필드의 강도 분포를 균질화하도록 설계될 수 있다. 이것에 의해, 특히 패싯 미러들(28i, 29i) 상에서의 열적 부하가 감소될 수 있다. 더욱이, 조명 광학 유닛(17i)의 해상도가 향상될 수 있다. 이것은 제 2 패싯 미러(29i)의 패싯들(31) 상의 방사선원(4)의 이미지의 사이즈의 감소된 변형으로 인한 것이다.
특히, 미러(37i)의 반사면은 방사선원 모듈의 콜렉터 미러의 형상으로 인해 중간 초점(26i) 내로의 방사선원(4)의 이미징에 대한 재생 스케일(reproduction scale)의 변경을 교정하도록 설계될 수 있다. 이것에 의해, 제 2 패싯 미러(29i)의 패싯들(31)은 사이즈가 감소될 수 있으며 동공 충전이 감소될 수 있어서 광학 유닛(17i)의 향상된 해상도를 야기한다.
미러(37i)의 반사면은 또한 제 1 패싯 미러(28i) 상의 패싯들(30)을 패킹하는 것의 효율을 향상시키도록 설계될 수 있다. 이러한 목적으로, 미러(37i)의 반사면은 특히 자유형 표면이 될 수 있다. 이것에 의해, 중간 초점(26i)에서 에탕뒤를 변형하는 것이 가능하여 방사선원(4)의 원거리 필드는 직사각형 형상 또는 적어도 하나의 형상을 취하며, 이것은 직사각형 형상에 의해 근사될 수 있다.
연속하여 미분가능한 표면에 의해, 미러의 경계는 원거리 필드의 경계 상에서 맵핑될 것이다. 미러의 경계는 연속하여 미분가능하므로, 마찬가지로 원거리 필드의 경계가 되어야 한다. 그러므로, 원거리 필드 경계의 코너는 실현되지 않을 것이다. 맵핑의 적절한 규정에 의해, 코너는 큰 곡률(예컨대, 큰 n에 대한 xn의 거동)을 갖는 연속하여 미분가능한 곡선으로 근사될 수 있다. 미러는 구역별로 연속하여 미분 가능할 경우, 표면의 킹크(kink)가 존재하는 것을 의미하고, 원거리 필드의 경계는 코너를 가질 수 있다.
중간 초점(26i)의 방사선원(4)의 이미지의 형상은 특히 제 1 패싯 미러(28i)의 패싯들(30)의 형상으로 변형될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 미러(37i)의 반사면은 제 1 패싯 미러(28i)의 패싯들(30) 상의 조명 방사선의 입사각을 감소시키도록 설계될 수 있다. 이런 목적으로, 미러(37i)의 반사면은 회전(revolution)의 포물면(paraboloid)의 형상 및 그의 단면을 가질 수 있다. 이것에 의해, 중간 초점(26i)은 무한대로 이미징될 수 있다. 이것은 제 1 패싯 미러(28i)에서 방사선의 발산하는 빔이 발산되는 것을 허용하여, 패싯들(30)상으로의 조명 방사선(5)의 입사의 각을 감소시킨다. 동시에, 패싯들(30)상으로의 조명 방사선(5)의 입사의 각은 쉐도잉 효과의 감소를 야기하며 감소된다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 대역 방사선 밖에서, 특히, 13.5nm보다 작은 파장 및/또는 13.5에서 100nm사이의 범위의 파장을 갖는 방사선은 미러(37i)에 의해 흡수될 수 있거나 보내질 수 있고, 특히 제 1 패싯 미러(28i)로부터 멀게 반사될 수 있다. 이것에 의해, 제 1 패싯 미러(28i)의 포멀(formal)은 감소될 수 있다. 이것은 미러(37i)가 그 모놀리식 실시예로 인해 쉽게 냉각(cool)되기 때문에 특히 유리하다.
더욱이, 도 12에 따른 미러(37i, 28i 및 29i)의 배열은, 방사선원(4)이 변경될 경우 필수적일 수 있는 교체 미러에 의해 이러한 미러를 교환하는 것이 쉽다는 장점을 갖는다. 일반적으로, 미러(37i)는 제 1 패싯 미러(28i)보다 적은 공간을 요한다. 이러한 미러(37i) 상의 조명 방사선(5)의 입사의 각도의 분포의 변화가 제 1 패싯 미러(28i)의 조명의 변화를 야기할 수 있더라도, 제 2 패싯들(31)의 제 1 패싯들(30)로의 채널 할당에 관하여 불변하는(invariant) 2개의 패싯 미러(28i, 29i)를 포함하는 콘덴서를 벗어나는 것이 가능할 수 있다. 이것은 반사 층을 디튜닝(detuning)함으로써 될 수 있으며 국소적으로 향상된 흡수를 기초로 오직 총(gross) 굴절률이 감소된다.
본 명세서에 기재된 조명 광학 유닛(17i)의 상이한 실시예는. FEL 및 방사선원(4)과 함께 사용될 뿐만 아니라 플라즈마 원과 조합하여, 특히, 방출된 조명 방사선(5)의 수평 또는 대략적으로 수평 빔 경로를 갖는 플라즈마 원과 조합하여 사용되는 장점을 이끌어 낸다.

Claims (15)

  1. 오브젝트 필드(11i)에 조명 방사선(5)을 가이드하기 위한, 투영 노광 시스템(1)용 조명 광학 유닛(17i)으로서,
    1.1. 복수의 방사선 반사 구성요소들을 포함하고,
    1.2. 상기 방사선 반사 구성요소들 모두는, 조명 방사선(5)을 갖는 빔(10i)이 상기 방사선 반사 구성요소들에서 동일한 부호의 편향각을 갖게 편향되도록 배열되며,
    상기 방사선 반사 구성요소들 모두는, 조명 방사선(5)을 갖는 빔(16i)이 각각의 방사선 반사 구성요소에서 25°이하인 입사각(αi)을 개별적으로 갖도록 배열되며,
    조명 방사선(5)을 갖는 빔(10i)은 각각의 방사선 반사 구성요소에서 편향각만큼 편향되고, 임의의 2개의 편향각 간의 비는 1.5 이하이며,
    상기 방사선 반사 구성요소들은 제 1 패싯 미러(28i), 제 2 패싯 미러(29i) 및 적어도 하나의 추가 미러(37i)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가 미러(37i)는 빔 경로에서 상기 제 2 패싯 미러(29i)의 다운스트림 또는 상기 제 1 패싯 미러(28i)의 업스트림에 배열되는,
    조명 광학 유닛.
  2. 오브젝트 필드(11i)에 조명 방사선(5)을 가이드하기 위한, 투영 노광 시스템(1)용 조명 광학 유닛(17i)으로서,
    1.1. 복수의 방사선 반사 구성요소들을 포함하고,
    1.2. 상기 방사선 반사 구성요소들 모두는, 조명 방사선(5)을 갖는 빔(10i)이 상기 방사선 반사 구성요소들에서 동일한 부호의 편향각을 갖게 편향되도록 배열되며,
    상기 방사선 반사 구성요소들 모두는, 조명 방사선(5)을 갖는 빔(16i)이 각각의 방사선 반사 구성요소에서 25°이하인 입사각(αi)을 개별적으로 갖도록 배열되며,
    상기 방사선 반사 구성요소들은 45°부터 135°까지의 범위에서, 조명 방사선(5)을 갖는 빔의 전체 편향을 야기하며,
    상기 방사선 반사 구성요소들은 제 1 패싯 미러(28i), 제 2 패싯 미러(29i) 및 적어도 하나의 추가 미러(37i)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가 미러(37i)는 빔 경로에서 상기 제 2 패싯 미러(29i)의 다운스트림 또는 상기 제 1 패싯 미러(28i)의 업스트림에 배열되는,
    조명 광학 유닛.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방사선 반사 구성요소들은, 상기 빔 경로의 방향으로, 제 1 패싯 미러(28i)와 제 2 패싯 미러(29i) 및 정확하게 하나의 추가 미러(37i)를 포함하고, 추가 미러(37i)는 상기 제 2 패싯 미러(29i)와 상기 오브젝트 필드(11i) 사이의 빔 경로에 또는 제 1 패싯 미러(28i) 앞의 빔 경로에 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 방사선 반사 구성요소들 중 하나는 상기 방사선 반사 구성요소들 중 다른 하나를 다운스트림 투영 광학 유닛(14i)에서의 동공 평면(40) 내로 이미징하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 조명 방사선(5)의 빔 경로의 상기 방사선 반사 구성요소들 중 제 1 방사선 반사 구성요소가, 스위칭가능한 패싯(30)을 갖는 패싯 미러(28i)로서 구현되는 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 빔 경로의 상기 방사선 반사 구성요소들 중 2개의 제 1 방사선 반사 구성요소가 상기 빔 경로의 상기 방사선 반사 구성요소들 중 제 2 방사선 반사 구성요소와 제 3 방사선 반사 구성요소 사이의 거리(d2)보다 짧은 거리(d1)로 서로 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  10. 광학 시스템(20i)으로서,
    10.1. 오브젝트 필드(11i)에 조명 방사선(5)을 가이드하기 위한 조명 광학 유닛(17i)으로서,
    10.1.1. 제 1 패싯 요소(28i),
    10.1.2. 제 2 패싯 요소(29i) 및
    10.1.3. 적어도 하나의 추가 미러(37i)를 포함하는 상기 조명 광학 유닛(17i), 및
    10.2. 이미지 필드(23i)에 상기 오브젝트 필드(11i)를 이미징하기 위한 투영 광학 유닛(14i)을 포함하고,
    10.3. 상기 적어도 하나의 추가 미러(37i)는 상기 조명 광학 유닛(17i)의 빔 경로에서,
    10.3.1. 상기 적어도 하나의 추가 미러(37i)가 상기 투영 광학 유닛(14i)의 동공 평면 내로 제 2 패싯 미러(29i)를 이미징하도록, 또는
    10.3.2. 상기 제 1 패싯 요소(28i)의 업스트림에서,
    구현되거나, 배열되거나, 또는 구현 및 배열되며,
    10.4. 상기 조명 광학 유닛(17i)의 방사선 반사 구성요소들 모두는, 조명 방사선(5)을 갖는 빔(10i)이 상기 방사선 반사 구성요소들에서 동일한 부호의 편향각을 갖게 편향되도록 배열되며,
    상기 방사선 반사 구성요소들 모두는, 조명 방사선(5)을 갖는 빔(16i)이 각각의 방사선 반사 구성요소에서 25°이하인 입사각(αi)을 개별적으로 갖도록 배열되며,
    조명 방사선(5)을 갖는 빔(10i)은 각각의 방사선 반사 구성요소에서 편향각만큼 편향되고, 임의의 2개의 편향각 간의 비는 1.5 이하인,
    광학 시스템.
  11. 조명 시스템(19)으로서,
    11.1. 자유 전자 레이저(FEL)의 형태인 방사선원(4) 및
    11.2. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 적어도 하나의 조명 광학 유닛(17i)을 포함하는, 조명 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 방사선원(4)은, 수평 방향으로 연장하는 조명 방사선(5)을 갖는 빔을 방출하도록 구현되거나, 배열되거나, 또는 구현 및 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  13. 투영 노광 시스템(1)으로서,
    13.1. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 적어도 하나의 조명 광학 유닛(17i) 및
    13.2. 오브젝트 필드(11i)를 이미지 필드(23i) 내로 이미징하기 위한 적어도 하나의 투영 광학 유닛(14i)을 포함하는 투영 노광 시스템.
  14. 마이크로구조화된 구성요소 또는 나노구조화된 구성요소의 제조 방법으로서, 상기 방법은:
    - 감광성 재료로 구성된 층이 적어도 일부에 도포(apply)된 기판을 제공하는 단계,
    - 이미징될 구조를 갖는 레티클(22i)을 제공하는 단계,
    - 청구항 13에 기재된 투영 노광 시스템(1)을 제공하는 단계, 및
    - 상기 투영 노광 시스템(1)에 의해 상기 기판의 감광성 층의 영역 상으로 상기 레티클(22i)의 적어도 일부를 투영하는 단계를 포함하는, 마이크로구조화된 구성요소 또는 나노구조화된 구성요소의 제조 방법.
  15. 삭제
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