KR102631210B1 - Euv 투영 리소그래피용 패싯 미러 및 이러한 패싯 미러를 포함하는 조명 광학 유닛 - Google Patents

Euv 투영 리소그래피용 패싯 미러 및 이러한 패싯 미러를 포함하는 조명 광학 유닛 Download PDF

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Abstract

EUV 투영 리소그래피용 패싯 미러는 EUV 조명광을 반사하기 위한 복수의 패싯(25)을 갖는다. 적어도 일부의 패싯(25)은 배향 패싯으로서 제조되며 반사면(32)을 가지며, 이것의 에지 컨투어(33)는 전체 패싯 배열의 2개의 배향 좌표(x, y)를 따라 배향된다. 배향 패싯들(25) 중 적어도 하나의 패싯의 반사면(32)은 2개의 곡률 축(x', y')을 따라 상이한 곡률을 갖는 표면 형상을 갖고, 상기 곡률 축(x', y')은 전체 패싯 배열의 배향 좌표(x, y)에 관하여 단부 축 경사 각도(α, β)에 대하여 경사진다. 패싯 미러가 성취되고, 이것의 EUV 성능은 상기 패싯 미러와 핏팅된 투영 조명 시스템이 더 오래 작동될 때 특히 증대된다.

Description

EUV 투영 리소그래피용 패싯 미러 및 이러한 패싯 미러를 포함하는 조명 광학 유닛
본 특허 출원은 독일 특허 출원 DE 10 2015 208 514.7의 우선권을 주장하며, 그 내용이 본 명세서에 참조로서 통합된다.
본 발명은 EUV 투영 리소그래피용 패싯 미러에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이러한 패싯 미러를 갖는 조명 광학 유닛, 조명 시스템 및 이러한 조명 광학 유닛을 갖는 광학 시스템, 이러한 광학 시스템을 갖는 투영 노광 장치, 이러한 투영 노광 장치에 의해 마이크로구조화된 소자 또는 나노구조화된 소자를 제조하기 위한 방법 및 이러한 방법에 의해 제조되는 마이크로구조화된 소자 및 나노구조화된 소자에 관한 것이다.
도입부에 언급된 타입의 조명 광학 유닛은 US 2011/0001947 A1, WO 2009/132 756 A1, WO 2009/100 856 A1 그리고 US 6 438 199 B1 및 US 6 658 084 B2로부터 알려져 있다. 필드 패싯 미러는 DE 19 931 848 A1, WO 2008/149 178 A1, DE 10 2011 076 145 A1 및 US 6,859,328로부터 알려져 있다.
본 발명의 목적은, 도입부에 언급된 타입의 패싯 미러를 개발하여, 특히, 그에 장착된 투영 노광 장치의 연장 작동의 경우에 그 EUV 처리량(throughput)이 증가하도록 하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 명시된 특징을 갖는 패싯 미러에 의해 본 발명에 따라 성취된다. 명시된 표면 형상은 이하에서 "토릭(toric) 표면"으로도 지칭될 것이다. 이러한 "토릭 표면"의 곡률의 반경은 전체적으로 토러스(torus)를 형성하도록 상이할 필요가 없는, 즉, 2 이상의 팩터만큼 상이할 필요가 없다.
본 발명에 따르면, 패싯의 정렬 좌표에 있어서, 패싯 반사면의 표면 형상의 곡률을 정의하는 곡률 축의 경사(tilt)가 최적화를 목적으로 개별적인 필드 패싯에 의해 정의되는 조명 채널에 의해 조명 광 부분 빔의 가이딩(guiding)을 개선하는 추가 자유도를 제공하는 것이 밝혀졌다. 특히, 패싯 상의, 하류 패싯 미러의 패싯 상에서 패싯 상의 상이한 지점으로부터 생성된 조명 광 서브빔의 필드 의존적 중심 프로파일(centroid profile)이 선택적으로 영향받는 것이 가능하므로, 조명 광 서브빔은 유리하게 그리고 가능할 경우 조명 광학 유닛의 후속 소자에 의해 그리고 특히 하류 패싯 미러의 패싯에 의해 가이드될 경우 필드 의존적으로 컴팩트하게 연장한다. 전체 패싯 배열의 정렬 좌표(x, y)에 대한 곡률 축의 경사는 전체 패싯 배열의 z-좌표에 대하여 이뤄질 수 있다. 토릭 표면의 곡률의 양쪽 축은 동일한 축에 대하여 경사질 수 있다. 곡률의 2개의 축에 대한 토릭 표면의 곡률의 반경은 상이하다. 곡률 반경은 200mm에서 2000mm 사이의 범위, 특히 500mm에서 1500mm사이의 범위 또는 800mm에서 1200mm 사이의 범위, 특히 약 1000mm의 범위일 수 있다. 편심성(eccentricity), 즉 2개의 곡률 반경 간의 차는 10mm에서 100mm사이의 범위, 특히 20mm에서 60mm사이의 범위, 예를 들어 약 40mm의 범위일 수 있다. 개별적인 정렬 패싯의 토릭 반사면의 곡률의 개별적으로 더 작은 반경은 언제든 유한하다(finite). 적어도 하나의 정렬 패싯의 반사면의 곡률의 경사진 축이 서로에 관하여 항상 직교인 반사면의 곡률의 주축일 경우에, 반사면 경사를 명시하기 위해서 정렬 좌표에 관한 곡률 축의 단일 축 경사 각도를 명시하면 충분하다.
본 출원의 의미내에서의 토릭 표면은 곡률의 2개의 상호 수직인 주축이 될 수 있는 곡률의 2개의 축을 따라 상이한 곡률을 갖는 표면 형상을 의미하는 것으로 이해된다. 관련된 곡률은 구면 또는 비구면일 수 있으며, 예를 들어 상호 직교하는 기저 함수(base function)의 확장(expansion)에 의해 기재될 수 있다. 곡률의 적어도 2개의 축을 따라 상이한 곡률을 갖는 타원체(ellipsoid) 표면도 본 의미에서 토릭 표면을 나타낸다.
패싯 미러의 모든 패싯은 정렬 좌표에 대해 경사진 곡률 축을 갖는 정렬 패싯으로 구성되며 각각의 경우에 토릭 표면을 정의할 수 있다.
청구항 2에 있어서, 전체 패싯 배열의 정렬 좌표에 대한 개별 패싯의 토릭 반사면의 곡률 축의 경사는 적어도 2개의 정렬 패싯에 대해 개별적으로 특정된다. 이는 토릭 패싯 반사면에 걸친 EUV 조명 광 부분 빔의 빔 가이던스(guidance)를 최적화하기 위한 추가 자유도를 이끌어 낸다.
청구항 3에 기재된 축 경사(axis tilt) 각도는 최적화에 특히 적합한 것으로 입증되었다. 축 경사 각도는 적어도 2°, 적어도 3°, 적어도 4°, 적어도 5°, 예를 들어 6°일 수 있다. 더 큰 축 경사 각도, 예를 들어, 10°의, 15°의, 또는 더 큰 축 경사 각도도 가능하다.
청구항 4에 기재된 무한한 큰 곡률 반경은 원통형 렌즈 형태의 토릭 반사면을 야기한다. 이 경우, 원통형 렌즈의 형상을 정의하는 하나의 곡률 축이 궁극적으로 존재하는데, 그 이유는 다른 곡률 축의 방향이 무한 곡률로 인해 중요하지 않기 때문이다. 원통형 렌즈의 형태인 적어도 하나의 정렬 패싯의 특별한 설계의 경우에도, 전체 패싯 정렬의 정렬 좌표에 대한 곡률의 실린더 축의 대응하는 경사가 존재한다.
청구항 5에 기재된 2개의 유한 곡률 반경은 2개의 곡률 축을 통해 곡선형이 된 반사면을 이끌어 낸다.
청구항 6에 기재된 같은 조명 광학 유닛의 장점은 패싯 미러를 참조하여 이미 기재된 것에 상응한다.
적어도 하나의 정렬 패싯을 갖는 패싯 미러는 조명 광학 유닛의 필드 패싯 미러일 수 있다.
필드 패싯 및/또는 동공 패싯 중 일부나 모두는 이제 복수의 작은 개별적인 미러로부터 그 부분에 있어서 구성될 수 있다. 특히, 필드 패싯 미러 및/또는 동공 패싯 미러는 MEMS(microelectroMechanical mirror) 어레이의 형태로 구성될 수 있으며, 필드 패싯 각각과 동공 패싯 각각은 다수의 작은 MEMS 미러로부터 구성될 수 있다. 그러한 MEMS 구조의 일 예시는 WO 2009/100 856 A1에 의해 제공된다.
개별적인 조명 채널의 필드 패싯의 하류에 배열되는 전달 광학 유닛은 각각의 경우에 조명 채널내의 하류에 배열되는 동공 패싯에 의해서만 형성될 수 있다. 대안적으로, 전달 광학 유닛은 또한, 추가 소자, 특히 추가 미러를 포함할 수 있으며, 이것은 예컨대 각각의 조명 채널의 동공 패싯의 하류 및 오브젝트 필드의 상류에 배열된다.
청구항 7에 기재된 조명 시스템, 청구항 8에 기재된 광학 시스템, 청구항 9에 기재된 투영 노광 장치, 청구항 10에 기재된 생산 방법 및 청구항 11에 기재된 마이크로구조화된 소자 또는 나노구조화된 소자의 장점은 본 발명에 따른 조명 광학 유닛을 참고하여 상기 이미 기재된 장점에 상응한다.
소자는 매우 높은 구조적 분해능으로 제조할 수 있다. 이런 식으로, 매우 높은 집적도나 저장 밀도를 갖는 반도체 칩을 제작할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 기초로 이하에서 더 상세하게 설명할 것이다.
도 1은 EUV 투영 리소그래피용 투영 노광 장치의 자오 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 3은, 모놀리식 필드 패싯으로 구현할 수 있지만, 각 경우에 복수의 개별 미러로부터 구성되는 필드 패싯을 또한 가질 수 있는 필드 패싯 미러의 배열 변형을 도시한다.
도 4는, 필드 패싯 미러와 함께, 투영 노광 장치의 조명 광학 유닛의 일부분인 동공 패싯 미러의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는, 도 4에 따른 동공 패싯 미러에 사용될 수 있는 동공 패싯의 변형을 도시하며, 여기서, 조명 광 부분 빔의 에지 컨투어가 동공 패싯 상에 도시되고, 동공 패싯은, 조명 채널과 필드 패싯 중 정확히 하나를 통해 충돌하며, 조명 광 부분 빔의 에지 컨투어에 더하여, 조명 광 서브-빔의 필드-의존적 중심 프로파일(field-dependent centroid profile)이 도시되며, 이것은 광원의 이미징 동안 개별적인 필드 패싯 상의 상이한 지점으로부터 생성된다.
도 6은 도 3에 따른 필드 패싯 배열내의 2개의 인접 필드 패싯의 평면도를 도시한다.
도 7은 도 6의 라인(Ⅶ-Ⅶ)을 따라 도 6에 따른 2개의 필드 패싯 중 하나의 단면을 도시한다.
도 8은 도 6의 라인(Ⅷ-Ⅷ)을 따라 필드 패싯의 단면을 도시한다.
도 9는 동공 패싯의 추가 변형의 도면을 도 5와 유사하게 도시한다. 여기서, 광원의 이미징 동안, 필드 패싯 상의 상이한 지점으로부터 생성된 조명 광 서브빔의 필드 의존적 중심 프로파일은 동일한 동공 패싯 위에서 가이드되는 조명 채널에 대하여 도시되고, 이미징은 한편으로 종래의 필드 패싯을 사용하여 다른 한편으로는 본 발명에 따른 토릭 설계를 갖는 경사진 필드 패싯 반사면을 갖고 이뤄진다.
도 10은 조명 광 서브빔의 필드 의존적 중심 프로파일을 도 9와 유사하게 도시한다. 조명 광 서브빔의 필드 의존적 중심 프로파일은 추가 동공 패싯에 걸쳐서 가이드되는 조명 채널에 있어서 필드 패싯 상의 상이한 지점으로부터 생성되고, 이미징은 한편으로 종래의 필드 패싯을 사용하여 다른 한편으로는 본 발명에 따른 토릭 설계를 갖는 경사진 필드 패싯 반사면을 갖고 이뤄진다.
도 1은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치(1)의 자오 단면을 개략적으로 도시한다. 투영 노광 장치(1)의 일부는 광 또는 방사선원(2)이다. 투영 노광 장치(1)의 조명 시스템(3)은 오브젝트 필드(5)와 일치하는 오브젝트 평면(6)의 조명 필드를 노광하기 위한 조명 광학 유닛(4)을 갖는다. 조명 필드는 또한 오브젝트 필드(5)보다 더 클 수 있다. 이러한 경우에, 오브젝트 필드(5)에 의해 배열되고 오브젝트 또는 레티클 홀더(8)에 의해 홀딩되는 레티클(7)의 형태인 오브젝트가 노출된다. 레티클(7)은 리소그래피 마스크로도 지칭된다. 오브젝트 홀더(8)는 오브젝트 변위 드라이브(9)에 의해 오브젝트 변위 방향을 따라 변위가능하다. 상당히 개략적으로 도시되는 투영 광학 유닛(10)은 오브젝트 필드(5)를 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11)로 이미징하기 위한 역할을 한다. 레티클(7) 상의 구조는 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11)의 영역에 배열되는 웨이퍼(13)의 감광성 층상에 이미징된다. 웨이퍼(13)는 웨이퍼 홀더(14)에 의해 유지된다. 웨이퍼 홀더(14)는 웨이퍼 변위 드라이브(15)에 의해 오브젝트 홀더(8)와 함께 오브젝트 변위 방향에 평행하게 변위가능하다.
방사선원(2)은 5nm와 30nm 사이의 범위에서 방출되고 사용된 방사선을 갖는 EUV 방사선원이다. 이러한 방사선원은 예컨대 GDPP(Gas Discharge-Produced Plasma) 소스나 LPP(Laser-Produced Plasma) 소스와 같은 플라즈마 소스일 수 있다. 싱크로트론 또는 자유 전자 레이저(FEL)에 기초한 방사선원이 또한 방사선원(2)으로 사용될 수 있다. 그러한 방사선원에 대한 정보는 예컨대 US 6,859,515 B2로부터 당업자가 알 수 있다. 방사선원(2)으로부터 유래한 EUV 방사선(16), 특히 오브젝트 필드(5)를 조명하는 사용 조명 광은 집광기(17)에 의해 집속된다. 대응하는 집광기가 EP 1 225 481 A로부터 알려져 있다. 집광기(17)의 하류에, EUV 방사선(16)은, 필드 패싯 미러(19)에 입사되기 전 중간 초점 평면(18)을 통과한다. 필드 패싯 미러(19)는 조명 광학 유닛(4)의 제 1 패싯 미러이다. 필드 패싯 미러(19)는, 도 1에 도시하지는 않은 복수의 반사 필드 패싯을 포함한다. 필드 패싯 미러(19)는, 오브젝트 평면(6)에 대해 광학적으로 켤레 관계인 조명 광학 유닛(4)의 필드 평면에 배열된다.
EUV 방사선(16)은 조명 광으로서 또는 이미징 광으로서 이하에서 지칭될 것이다.
필드 패싯 미러(19)의 하류에, EUV 방사선(16)이 동공 패싯 미러(20)에 의해 반사된다. 동공 패싯 미러(20)는 조명 광학 유닛(4)의 제 2 패싯 미러이다. 동공 패싯 미러(20)는 조명 광학 유닛(4)의 동공 평면에 배열되며, 이는 중간 초점 평면(18)에 대해 그리고 조명 광학 유닛(4)의 그리고 투영 광학 유닛(10)의 동공 평면에 대해 광학적으로 켤레 관계이거나 이러한 동공 평면에 일치한다. 동공 패싯 미러(20)는, 도 1에 도시되지 않은 복수의 반사 동공 패싯을 갖는다. 동공 패싯 미러(20) 및 빔 경로 순으로 22, 23 및 24로 표시된 미러를 갖는 전달 광학 유닛(21)의 형태인 후속 이미징 광학 어셈블리의 동공 패싯은 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯을 오브젝트 필드(5)에 이미징하도록 사용되어 서로 중첩된다. 전달 광학 유닛(21)의 마지막 미러(24)는 그레이징 입사 미러이다. 조명 광학 유닛(4)의 구성에 따라, 전체적으로 또는 부분적으로 전달 광학 유닛(21)을 생략하는 것이 또한 가능하다.
오브젝트 필드(5)의 x-치수보다 큰 절대 x-값을 향하여, 예를 들어 오브젝트 평면(6)에서 가이드되는 조명 광(16)은 상응하는 광학 유닛(미도시)을 사용하여, 복수의 에너지 또는 선량(dose) 센서로 가이드될 수 있고, 이들 중 하나의 선량 센서(24a)가 도 1에 개략적으로 도시된다. 선량 센서(24a)는 도시되지 않은 방식으로 중앙 제어 장치(24b)와 신호 연결되어 있다. 선량 센서(24a)는 광원(2) 및/또는 대상물 변위 드라이브(9) 및/또는 웨이퍼 변위 드라이브(15)를 제어하기 위해 입력 신호를 생성한다. 그렇게 함으로써, 먼저, 광원(2)의 출력을 적응시키고 및/또는 다음으로 스캐닝 속도를 적응시킴으로써 이미지 필드(11)의 웨이퍼(13)의 노광의 선량 적응을 성취하는 것이 가능하다.
제어 장치(24b)는 그 중에서도, 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯(25)에 대한 경사 액추에이터와 신호 연결되어 있다.
위치 관계의 기재를 간략히 하기 위해, 도 1은, 오브젝트 평면(6)과 이미지 평면(12) 사이에서 투영 노광 장치(1)의 소자의 위치 관계의 기재를 위한 글로벌 좌표 시스템으로서 직교 xyz-좌표계를 나타낸다. x-축은 도 1에서 도면의 평면 내로 이에 수직으로 연장한다. 도 1에서, y-축은 오브젝트 홀더(8)와 웨이퍼 홀더(14)의 변위 방향에 우측으로 이에 평행하게 연장한다. z-축은 도 1의 아래 방향, 즉 오브젝트 평면(6)과 이미지 평면(12)에 수직으로 연장한다.
오브젝트 필드(5)나 이미지 필드(11)에 대한 x-치수를 또한 필드 높이라고 한다. 오브젝트 변위 방향은 y-축에 평행하게 연장한다.
국부적인 직교 xyz-좌표계를 추가 도면에 나타낸다. 국부적인 좌표계의 x-축은 도 1에 따른 글로벌 좌표계의 x-축에 평행하게 연장한다. 국부적인 좌표계의 xy-평면은 도면에서 각각 제공된 소자의 배열 평면을 표시한다. 국부적인 좌표계의 y- 및 z-축은 그에 따라 특정 각도까지 각 x-축에 대해 경사져 있다.
도 2 및 도 3은 필드 패싯 미러(19)에 대한 상이한 패싯 배열의 예를 도시한다. 여기에 제시된 필드 패싯(25) 각각은, 예컨대 WO 2009/100 856 A1으로부터 알려져 있는 바와 같이, 복수의 개별 미러로부터의 개별 미러 그룹으로서 구성할 수 있다. 개별-미러 그룹 중 각각의 하나는 이때 US 6,438,199 B1 또는 US 6,658,084 B2에 개시한 바와 같은 필드 패싯 미러의 패싯의 기능을 갖는다.
필드 패싯(25)은 액추에이터에 의해 복수의 경사 위치 사이에서 경사질 수 있도록 구성될 수 있다.
도 2에 따른 필드 패싯 미러(19)는 곡선(curved) 실시예의 다수의 필드 패싯(25)을 포함한다. 이들은, 필드 패싯 캐리어(27) 상에서 필드 패싯 블록(26)으로 그룹지어 배열된다. 전체적으로, 도 2에 따른 필드 패싯 미러(19)는 26개의 필드 패싯 블록(26)을 포함하며, 여기서 필드 패싯(25) 중 3개, 5개, 10개가 그룹지어 결합되어 있다.
간극(28)이 필드 패싯 블록(26) 사이에 존재한다.
도 3에 따른 필드 패싯 미러(19)는 직사각형 필드 패싯(25)을 포함하며, 이들 패싯은 필드 패싯 블록(26)들에서 그룹지어 배열되며, 블록들 사이에 공극(28)이 존재한다.
도 4는 동공 패싯 미러(20)의 평면도를 개략적으로 도시한다. 동공 패싯 미러(20)의 동공 패싯(29)이 조명 광학 유닛(4)의 조명 동공의 영역에 배열된다. 실제로, 동공 패싯(29)의 개수는 도 4에 제시된 것보다 훨씬 많다. 동공 패싯(29)의 수는 필드 패싯(25)의 수보다 실제로 훨씬 많으며 필드 패싯(25)의 수의 몇배가 될 수 있다. 동공 패싯(29)은 동공 패싯 미러(20)의 동공 패싯 캐리어 상에 배열된다. 조명 동공 내에서 필드 패싯(25)을 통해 조명 광(16)과 충돌하는 동공 패싯(29)의 분포는, 오브젝트 필드(5)의 실제 조명각 분포를 규정한다.
필드 패싯(25) 각각은 조명 광(16)의 일부, 즉 조명 광 부분 빔(16i)을 광원(2)으로부터 동공 패싯(29) 중 하나를 향해 전달하는 역할을 한다.
아래에서, 조명 광 부분 빔(16i)의 기재에서, 관련 필드 패싯(25)은 각 경우에 최대 한도로, 즉 그 전체 반사면에 대해 조명된다고 가정한다. 이 경우, 조명 광 부분 빔(16i)의 에지 컨투어(edge contour)는 조명 채널의 에지 컨투어과 일치하며, 이런 이유로 아래에서 조명 채널도 16i로 표기한다. 각각의 조명 채널(16i)은, 조명 광학 유닛(4)의 추가 소자를 통해, 관련 필드 패싯(25)을 최대 한도로 조명하는 조명 광 부분 빔(16i)의 가능 광 경로를 나타낸다.
각 조명 채널(16i)의 경우, 전달 광학 유닛(21)은 각각, 조명 광 부분 빔(16i)을 필드 패싯(25)으로부터 오브젝트 필드(5)를 향해 전달하기 위해 동공 패싯(29) 중 하나를 갖는다.
2개의 조명 광 부분 빔(16i)(i=1,...,N; N은 필드 패싯의 수)이 도 1에 개략적으로 제시되어 있으며 그 중 각각의 하나의 조명 광 부분 빔(16i)은 각각 하나의 조명 채널을 통해 필드 패싯(25) 중 정확히 하나와 동공 패싯(29) 중 정확히 하나를 통해 광원(2)과 오브젝트 필드(5) 사이에서 가이드된다.
도 5는, 동공 패싯 미러(20)에 사용할 수 있는 동공 패싯(29) 중 하나를 도시한다. 도 5에 따른 동공 패싯(29)은 도 4에 제시한 것과 같이 원형 에지 컨투어를 갖기 보다는, 오히려 라운디드-오프 코너를 가진 거의 정사각형 에지 컨투어를 갖는다. 그러한 에지 컨투어는, 라운디드-오프 코너가 없이, 즉 정사각형 또는 직사각형 방식으로 설계할 수 도 있어서, 동공 패싯 캐리어(30)에는 동공 패싯(29)이 상대적으로 밀집되게 점유될 수 있다.
조명 광 부분 빔(16i)은 도 2에 따른 필드 패싯 미러(19)의 호형 필드 패싯(25)에 의해 도 5에 따른 동공 패싯(29) 상에 충돌한다.
도 5에 도시된 배열에서, 조명 광 부분 빔(16i)의 전체 횡단면은 동공 패싯(29) 상에 위치되고, 그 결과, 조명 광 부분 빔(16i)은 동공 패싯(29)의 에지에 의해 에지에서 컷오프되지 않는다. 동공 패싯(29) 상의 조명 광 부분 빔(16i)의 횡단면의 에지 컨투어는 대략 호형의, 콩 형상 또는 콩팥 형상의 형태를 가지며, 광원(2)의 둥근 소스 구역(round source area)과의 도 2에 따른 호형 필드 패싯(25)의 컨볼루션(convolution)인 것으로 이해될 수 있다. 이러한 컨볼루션은, 광원(2)의 이미지가 관련된 필드 패싯(25) 상의 상이한 섹션에 있어서, 즉, 필드 의존적 방식으로, 상이한 이미지 위치에서, 그리고 추가로 일반적으로 동공 패싯(29)으로부터 이격된 조명 채널(16i)을 따라, 즉 빔 경로에서 동공 패싯(29)의 상류나 하류에 놓이는 이미지 위치에서 형성된다는 사실로 인해 생성된다.
동공 패싯(29) 상의 조명 광 부분 빔(16i)의 호형 에지 컨투어는 조명 광 부분 빔(16i)의 광 스폿을 표시한다.
이들 서브-빔(16i 1 , 16i 2 및 16i 3)은 동공 패싯(29) 상의 조명 광 부분 빔(16i)의 에지 컨투어에서 점선을 사용하여 나타낸다. 조명 광 부분 빔(16i)은 다수의 그러한 서브-빔(16i j)으로 구성된다. 조명의 광학 파라미터를 알게 되는 한, 개별적인 동공 패싯(29) 상의 조명 광 부분 빔(16i)은, 예컨대 광학 설계 프로그램을 이용하여 계산할 수 있으며 본 명세서에서는 "포인트 확산 펑션"으로도 지칭된다.
이들 서브-빔(16i 1 내지 16i 3)의 조명 광(16)은 관련 필드 패싯(25)의 왼쪽 에지 지점(251)으로부터, 중앙 지점(252)으로부터 그리고 오른쪽 에지 지점(253)으로부터 진행한다. 도 2에서, 이들 초기 지점(251 내지 253)은 필드 패싯(25) 중 하나 상에 예시적인 방식으로 나타낸다.
연관된 필드 패싯(25)으로부터 시작하는 모든 서브 빔(16i j)의 필드-의존 중심 프로파일(31i)은 각각의 동공 패싯(29)상의 각각의 조명-광 부분 빔(16i)의 에지 컨투어의 코어를 나타낸다. 이러한 중심 프로파일(31i)은 각각의 조명 채널(16i)에 있어서 구분되고, 그 중에서도, 관련된 필드 패싯(25)을 통해 광원(2)과 각각의 동공 패싯(29) 사이의 조명 채널(16i)의 기하학적 프로파일에 따른다.
도 5는 이상화된(idealized) 필드 의존적 중심 프로파일(31i)을 도시한다.
조명 광 부분 빔(13i)의 에지 컨투어의 범위 또는 개별적인 필드 의존적 중심 프로파일(31i)의 xy 범위에 영향을 주기 위해, 필드 패싯(25)의 반사면(32)은 토릭 표면의 형태이다. 이는 도 3의 방식으로 직사각형 필드 패싯(25)의 예시를 사용하여 도 6 내지 도 8을 참조하여 이하에서 기재될 것이다.
필드 패싯들(25)의 직사각형 에지 컨투어(33)은 도 3에 예시된 전체 패싯 배열의 2개의 정렬 좌표(x 및 y)를 따라 정렬된다. 따라서, 이러한 정렬된 에지 컨투어(33)의 x-좌표는 전체 패싯 배열의 x-좌표와 일치한다. y-좌표에 대해서도 동일하다.
이러한 정렬이 적용되는 패싯은 또한 이하에서 정렬 패싯(25)으로 지칭된다. 상기 정렬 패싯(25)의 토릭 반사면의 곡률 축(x ', y')은 각각의 경우에 유한한 축 경사 각도만큼 전체 패싯 미러의 정렬 좌표(x, y)에 관하여 경사진다.
곡률 축(x ')은 여기서 정렬 좌표(z)를 기준으로 정렬 좌표(x)에 대해 축 경사 각도(α)만큼 경사진다. 곡률 축(y ')은 정렬 좌표(z)를 기준으로 정렬 좌표(y)에 대하여 축 경사각(β)만큼 경사진다. 곡률 축(x', y')의 좌표 및 정렬 좌표(xyz)는 데카르트 좌표이기 때문에, 2개의 각도(α 및 β)는 이 경우 동일한 크기이다.
곡률 축(x')은 y'z'-평면에서 필드 패싯(25)의 토릭 반사면(32)의 곡률을 한정한다(도 7 참조). 이러한 y'z'-평면에서 반사면(32)의 곡률 반경은 Rx'로 표시된다.
따라서, 곡률 축(y ')은 x'z'-평면에서 반사면(32)의 곡률을 정의한다. x'z '-평면에서 반사면(32)의 곡률 반경은 Ry'로 표시된다.
도 6 및 도 7은 곡률 반경(Rx', Ry')을 매우 개략적으로 도시한다. 다른 곡률 조건도 가능하다. Rx'및 Ry'는 모두 200mm와 2000mm 사이의 범위, 예를 들어 500mm와 1500mm 사이의 범위, 800mm와 1200mm 사이의 범위, 특히 1000mm 범위에 있다. 이하가 항상 적용된다: Rx'≠Ry'. 편심성(eccentricity)
Figure 112017108340952-pct00001
R = Rx'- Ry'는 10mm와 200mm 사이의 범위, 예컨대 15mm와 100mm 사이의 범위, 20mm와 60mm 사이의 범위, 특히 40mm 정도의 범위에 있다.
Figure 112017108340952-pct00002
R/Ry'의 경우, 0.5%와 10% 사이, 특히 1%와 8% 사이, 2%와 6%사이, 예컨대 약 4% 범위의 퍼센트 범위가 적용된다.
또한, 토릭 반사면(32)의 2개의 곡률 반경(Rx', Ry') 중 더 작은 것이 유한하다는 것도 사실이다. 2개의 곡률 반경(Ry', Rx')중 다른 하나는 무한할 수 있으며, 이것은 원통형 반사면(32)을 형성하거나 유한할 수 있고, 이는 2개의 곡률 축을 통해 곡면이 되는 반사면을 갖는 토릭 반사면(32)을 생성한다.
원통형 표면 또는 실린더 표면(cylindrical surface or cylinder surface)은 토릭 표면의 특별한 경우를 나타내며 마찬가지로 본 출원의 의미 내의 토릭 표면이다.
이하에서, 정렬 필드 패싯(25)의 토릭 반사면 설계의 효과가 도 9 및 도 10을 참조하여 기재될 것이다.
도 9 및 도 10은 육각형 에지를 갖는 동공 패싯으로서 구성되는 동공 패싯(29)의 추가 변형을 도시한다.
도 9는 도시된 동공 패싯(29)의 반사면 상에 조명 채널(16i)에 대한 광원 이미징의 필드 의존적 중심 프로파일(31i, 31i')을 도시한다. 이들 2개의 필드 의존적 중심 프로파일(31i, 31i')은 동일한 동공 패싯(29) 상에 존재하며, 먼저 종래의 경사지지 않은 정렬 필드 패싯(25)(중심 프로파일(31i))의 이미징 효과 그리고 다음으로 본 발명에 따라 경사진 정렬 필드 패싯(25)(중심 프로파일(31i'))으로 인해 발생한다. 이러한 2개의 중심 프로파일(31i, 31i')은 개략적인 오버레이로서 도 9에 도시되며, 이는 본 발명에 따라 경사진 정렬 필드 패싯(25) 및 종래의 정렬 필드 패싯(25)의 양쪽 효과로 인해 발생한다.
종래의 정렬 필드 패싯(25)을 통한 이미징에 기초하여, 동공 패싯 미러(29)의 반사면의 중심(Z)으로부터 최대 거리(R1)를 갖는 중심 프로파일(31i)이 얻어진다. 이러한 거리 값(R1)은 도 9에서 중심 프로파일(centroid profile)(31i)이 내접하는(inscribe) 중심(Z) 주위의 외접원(circumcircle)의 반경으로서 기재된다. 경사진 정렬 필드 패싯(25)의 이미징 효과는 동공 패싯(29)의 중심(Z)에 대해 경사지고 동시에 압축되는 필드 의존적 중심 프로파일(31i')을 생성한다. 경사로부터 발생한 정렬 시야 패싯(25)의 변경된 효과에 기초하여, 동공 패싯 미러(29)의 반사면의 중심(Z)으로부터 더 작은 최대 거리(R2)를 갖는 중심 프로파일(31i')이 얻어진다. 종래의 중심 프로파일(31i)과 비교하여 중심 프로파일(31i')의 상기 언급된 압축은, 필드 의존 중심 프로파일(31i')의 최대 거리(R2)가 거리(R1)에 비해 약 25%만큼 감소되는 효과를 갖는다. 결과적으로, 먼저 R2 < R1이고 두 번째로 대략: R2 = 0.75R1이다.
도 10은, 먼저, 종래의 그리고 경사진 필드 패싯(25)에 의해 그리고 다음으로 축 경사 각도(α, β)에 대하여 경사진 토릭 반사면(32)을 갖는 정렬 필드 패싯(25)에 의해 이미징될 때 추가 조명 채널(16j)의 조명 광 빔의 필드 의존 중심 프로파일(31j, 31j')을 도시한다. 그 결과는 필드 의존 중심 프로파일(31j')이다. 종래의 필드 패싯(25)과 관련된 중심 프로파일은 31j로 표시된다. 경사진 정렬 패싯(25)과 관련된 중심 프로파일(31j')은 마찬가지로 관련 동공 패싯(29)의 중심(Z)에 대해 경사지고 동시에 압축된다.
심지어 도 10에 따른 조명 채널(16j)의 경우의 압축의 효과는, 관련 동공 패싯(29)의 중심(Z)으로부터의 필드 의존 중심 프로파일(31j')의 최대 거리(R2)가 거리(R1)에 비해 감소되는 것이다. 다시, R2 <R1. 한번 더, 대략: R2 = 0.75R1.
도 9 및 도 10에 도시된 중심 프로파일의 경사 각도(α, β)는 각 경우에 6°다.
특히, 종래의 필드 패싯을 사용하여 가이드된 조명 광 부분 빔과 비교되는 중심 프로파일(31i', 31j')의 압축은, 동공 패싯(29)상의 조명 광 부분 빔(16i, 16j)의 수축(constriction)을 야기하고, 그 결과, 관련된 동공 패싯(29)에서의 부분 빔(16i, 16j)의 완전한 반사는 원치않는 광 손실 없이 가능해진다. 동공 패싯(29)상의 부분 빔(16i, 16j)의 드리프트는 보다 용이하게 허용될 수 있다. 중심 도형(31i', 31j')의 압축은, 추가적으로, 조명 광 서브 빔(16i n)의 가능한 컷오프 거동(cutting-off behavior)은 덜(less) 필드 의존적이게 되고, 이러한 의존성이 필드 에지에서, 특히 가능한 에너지 또는 선량 센서의 배열 장소에서 필드 에지를 넘어서 감소되는 결과를 갖는다. 따라서 측정된 강도 변화에 대한 반응으로서의 광원(2)의 후속 조정이 단순해진다.
정렬 패싯으로 필드 패싯 미러(19)를 설계할 때, 모든 정렬 패싯(25)의 경사각도(α, β)는 동일하다.
도 6에 개략적으로 도시된 대안적인 구성에서, 한 편에서의 정렬 경사 각도α(및 β) 및 α'(및 그에 대응하여 β')는 서로 상이하다. 도 6에 따른 구성에서, 즉, 도 6의 좌측의 필드 패싯(25)의 가이드 축(x")과 정렬 좌표(x) 사이의 각도는 도 6의 우측의 필드 패싯(25)의 곡률 축(x')과 정렬 좌표(x) 사이의 각도(α)보다 크다.
투영 노광 장치(1)를 이용한 투영 노광 동안, 오브젝트 필드(5)의 레티클(7)의 적어도 일부분은, 예컨대 마이크로칩과 같은 특히 반도체 소자의 마이크로구조화된 또는 나노구조화된 소자의 리소그라피 제조를 위해 이미지 필드(11)의 웨이퍼(13) 상에 감광 층의 영역 상에 이미징된다. 이 경우에, 레티클(7)과 웨이퍼(13)는 연속해서 스캐너 동작에서 y-방향으로 시간적으로 동기화된 방식으로 움직인다.

Claims (11)

  1. EUV 투영 리소그래피용 패싯 미러(19)로서,
    - EUV 조명 광(16)을 반사하기 위한 복수의 패싯(25)을 갖고,
    - 상기 패싯들(25)의 적어도 일부는 정렬 패싯의 형태이고 반사면(32)을 가지며, 상기 반사면의 에지 컨투어(edge contour)(33)는 전체 패싯 배열의 2개의 정렬 좌표(x, y)를 따라 정렬되고,
    - 정렬 패싯들(25) 중 적어도 하나의 정렬 패싯의 반사면(32)은 2개의 곡률 축(x', y')을 따라 상이한 곡률을 보이는 표면 형상을 갖고, 곡률 축(x', y')은 상기 전체 패싯 배열의 정렬 좌표(x, y)에 관하여 유한한 축 경사 각도(α, β)에 대해 경사지는, 패싯 미러.
  2. 청구항 1에 있어서, 적어도 2개의 상기 정렬 패싯(25)의 반사면은 2개의 곡률 축(x', y')을 따라 상이한 곡률을 보이는 표면 형상을 갖고, 이러한 정렬 패싯의 축 경사 각도(α, α')는 상이한 것을 특징으로 하는 패싯 미러.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 축 경사 각도(α, β; α, β, α')는 적어도 1°인 것을 특징으로 하는 패싯 미러.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 반사면(32)의 더 큰 곡률 반경(Rx'; Ry')이 무한한 것을 특징으로 하는 패싯 미러.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 반사면(32)의 곡률 반경(Rx'; Ry') 모두는 유한한 것을 특징으로 하는 패싯 미러.
  6. EUV 조명 광에 의해 이미징될 오브젝트(7)가 배열될 수 있는 오브젝트 필드(5)를 조명 광(16)에 의해 조명하기 위한 조명 광학 유닛(4)으로서,
    - 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 패싯 미러(19)를 갖는, 조명 광학 유닛.
  7. 청구항 6에 기재된 조명 광학 유닛(4)을 갖고 조명 광(16)을 생성하기 위한 광원(2)을 갖는 조명 시스템(3).
  8. 청구항 6에 기재된 조명 광학 유닛(4)을 갖고 상기 오브젝트 필드(5)를 이미지 필드(11)내로 이미징하기 위한 투영 광학 유닛(10)을 갖는 광학 시스템.
  9. 청구항 8에 기재된 광학 시스템 및 조명 광(16)을 생성하기 위한 광원(2)을 갖는 투영 노광 장치(1)로서,
    - 오브젝트 변위 방향(y)을 따라 오브젝트(7)를 변위시키기 위한 오브젝트 변위 드라이브(9)를 갖는 오브젝트 홀더(8)를 갖고,
    - 상기 오브젝트 변위 드라이브(9)와 동기화된 웨이퍼(13)의 변위를 위한 웨이퍼 변위 드라이브(15)를 갖는 웨이퍼 홀더(14)를 갖는, 투영 노광 장치(1).
  10. 마이크로구조화된 소자 또는 나노구조화된 소자을 제조하기 위한 방법으로서,
    - 청구항 9에 기재된 투영 노광 장치(1)를 제공하는 단계;
    - 웨이퍼(13)를 제공하는 단계;
    - 리소그래피 마스크(7)를 제공하는 단계;
    - 상기 투영 노광 장치(1)의 투영 광학 유닛(10)을 사용하여 상기 웨이퍼(13)의 감광성 층의 영역 상에 상기 리소그래피 마스크(7)의 적어도 일부를 투영하는 단계를 갖는, 방법.
  11. 삭제
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