KR102648040B1 - 이미지 필드내에 오브젝트 필드를 이미징하기 위한 이미징 광학 유닛 및 이러한 이미징 광학 유닛을 포함하는 투영 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오브젝트 필드(4)로부터 이미지 필드(8)로 이미징 광(3)을 가이드하기 위한 복수의 미러(M-8)를 포함하는 투영 리소그래피용 이미징 옵틱(7)에 관한 것이다. 오브젝트 필드(4)는 2개의 오브젝트 필드 좌표(x, y)에 걸쳐 있으며 그 위에서 수직 좌표(z)는 수직으로 위치한다. 이미징 광(3)은 이미징 옵틱(7)의 적어도 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18)를 통해 제 1 이미징 광 평면(xzHR)으로 나아간다. 제 2 이미징 광 평면(yz)에서, 이미징 광은 이미징 옵틱(7)의 적어도 하나의 제 2 평면 중간 이미지(19, 20)를 통해 나아간다. 제 1 평면 중간 이미지(18)의 수와 제 2 평면 중간 이미지의 수(19, 20)는 서로 상이하다. 감소된 생산 비용의 이미징 옵틱이 제조된다.

Description

이미지 필드내에 오브젝트 필드를 이미징하기 위한 이미징 광학 유닛 및 이러한 이미징 광학 유닛을 포함하는 투영 노광 장치
본 특허 출원은 독일 특허 출원 DE 10 2015 206 635.5 및 DE 10 2015 226 531.5의 우선권을 주장하고, 이것의 내용은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
본 발명은 이미지 필드내에 오브젝트 필드를 이미징하기 위한 이미징 광학 유닛 또는 투영 광학 유닛에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 투영 광학 유닛을 포함하는 광학 시스템, 이러한 광학 시스템을 포함하는 투영 노광 장치, 이러한 투영 노광 장치를 사용하여 마이크로구조화된 소자 및 나노구조화된 소자를 제조하는 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 마이크로구조화된 소자 또는 나노구조화된 소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 이미징 광학 유닛의 구성요소로서의 미러에 관한 것이다.
상기 상술된 타입의 투영 광학 유닛은 JP 2002/048977 A, "근접 타입" 투영 노광 장치를 기재하는 US 5,891,806로부터 그리고 WO 2008/141 686 A1 및 WO 2015/014 753 A1로부터 알려져 있다.
본 발명의 목적은 상기 상술된 타입의 이미징 광학 유닛을 개발하여 그 제조 비용을 줄이는 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 목적은 청구항 1에 명시된 특징을 포함하는 이미징 광학 유닛에 의해 성취된다.
이미징 광학 유닛은 투영 리소그래피, 특히, EUV 투영 리소그래피용으로 설계된다.
이미징 광학 유닛은 2개의 이미징 광 평면에 상이한 수의 중간 이미지를 갖는 choristikonal 타입의 광학 유닛으로서 구현된다. 이러한 수의 차이는 정확히 1일 수 있되, 예컨대 2 또는 그 이상일 수 있다.
제 1 이미징 광 평면(xzHR)은 개별적인 이미징 광 주 전파 방향(zHR)과 제 1 데카르트 오브젝트 필드 좌표(x)에 걸쳐 있다. 이미징 광 주 전파 방향(zHR)은, 기본적으로 z-방향으로 연장하는 현재 전파 좌표(zHR)가 이미징 광 주 전파 방향의 방향으로 연장할 때 까지 제 2 데카르트 오브젝트 필드 좌표(x) 및 기준 좌표(z)에 걸쳐 있는 평면에서 기준 좌표(z)를 경사지게 함으로써 생성된다. 따라서, 제 1 이미징 광 평면의 위치는 이미징 광 주 전파 방향의 각 방향 변화에 의해 변화한다.
2개의 이미징 광 평면에서의 상이한 수의 중간 이미지는, 예컨대 그 범위가 너무 크지 않도록 보장하기 위해 그레이징 입사를 위한 미러의 영역에서 및/또는 설치 공간의 이유로 필수인 수축(constriction)의 영역에서, 빔 가이딩에 요구되는, 전체 이미징 광 빔을 좁히기 위하여 추가 설계 자유도로서 사용될 수 있다. 특히, 1과 명확히 다른 종횡비를 갖는 오브젝트 필드가 이미징되는 경우, 2개의 단면 치수의 이미징 광의 범위에 대한 요건은 2개의 이미징 광 평면에서 모든면에서 상이하므로 이러한 요건은 choristikonal-타입 설계에 의해 고려될 수 있는 것이 인지되었다. 2개의 이미징 광 평면 중 하나의 평면의 더 많은 수의 중간 이미지는 2, 3일 수 있거나 더 클 수 있다. 2개의 이미징 광 평면의 중간 이미지의 수의 더 작은 수는 0, 1, 2일 수 있고 또는 더 클 수 있다. 미러의 수는 6, 7, 8, 9 또는 10일 수 있다. 미러의 수는 더 작거나 더 클 수도 있다.
중간 이미지의 위치는 원칙적으로 이미징 광 주 전파 방향을 따라 오브젝트 필드와 이미지 필드 사이의 임의의 위치에 있을 수 있다. 개별적인 제 1 평면 중간 이미지 또는 제 2 평면 중간 이미지는 하나의 미러에서 반사의 위치에서 또는 2개의 미러 사이에 있을 수 있다. 각 경우에, 적어도 하나의 미러는 중간 이미지들 중 하나와 필드 평면 사이에 있을 수 있다.
이미징 광학 유닛의 모든 미러는 NI 미러 즉, 45°미만의 입사의 각과 이미징 광이 충돌하는 미러로서 구현될 수 있다. 이것은 컴팩트한 방식으로 이미징 광학 유닛을 구연하는 옵션을 이끌어 낸다. 또한, 모든 미러 상의 입사의 작은 각은 이미징 광학 유닛의 높은 전체 투과도, 즉, 높은 사용된 광 처리량을 가능하게 한다.
이미징 광학 유닛의 이미지 평면에 평행한 평면에서 측정된 오브젝트-이미지 오프셋은 1000mm보다 작을 수 있고, 800mm보다 작을 수 있고, 600mm보다 작을 수 있고, 400mm보다 작을 수 있고, 300mm보다 작을 수 있고, 200mm보다 작을 수 있고, 180mm보다 작을 수 있고, 특히 177.89mm일 수 있다.
오브젝트 평면은 유한한 각도로 이미지 평면에 관하여 경사질 수 있다.
이미징 광학 유닛은 이미징 광학 유닛의 미러들 중 2개의 미러 사이에서 이미징 광 빔 경로에 배치된 어퍼쳐 조리개를 가질 수 있고, 여기서, 어퍼쳐 조리개는 이미징 광의 빔의 전체 외부 단면의 범위를 정한다. 어퍼쳐 조리개는 모든 측으로부터의 외부로부터 접근가능하게 설계될 수 있다. 이러한 어퍼쳐 조리개의 도움으로, 이미징 광학 유닛의 동공 형태의 정의된 규정(prescription)을 제공하는 것이 가능하다.
어퍼쳐 조리개는 미러들 중 2개의 미러 사이의 이미징 광의 부분 빔 경로에 놓일 수 있고, 어퍼쳐 조리개는 미러들 중 2개의 미러 사이의 이미징 광의 추가 부분 빔 경로에 배치되는 제 2 평면 중간 빔들 중 하나에 공간적으로 인접하게 놓일 수 있다. 어퍼쳐 조리개의 이러한 배치는 심지어 어퍼쳐 조리개의 영역에서도 작은 폴딩 각도로 이미징 광학 유닛을 구현하는 옵션을 이끌어 낸다.
이미징 광학 유닛의 동공 차폐(pupil obscuration)는 최대 15%일 수 있다. 불투명한 동공 표면의 표면 부분, 즉 전체 동공 표면에 관하여 이미징을 위해 사용될 수 없는 동공 표면으로 정의되는 이러한 동공 차폐는 이미징에 거의 영향을 미치지 않는다. 동공 차폐는 15%보다 작을 수 있고, 12%보다 작을 수 있고, 10%보다 작을 수 있으며, 예를 들어 9%일 수 있다.
이미징 광학 유닛의 모든 미러들 상의 이미징 광의 최대 입사 각도는 25°보다 작을 수 있다. 이미징 광의 이러한 최대 입사 각도는 EUV 광이 사용된 광으로서 사용되지만 높은 반사도를 갖는 미러의 구성을 가능하게 한다. 최대 입사 각도는 22°보다 작을 수 있다.
오브젝트 필드의 하류의 이미징 광 빔 경로의 이미징 광학 유닛의 처음 4개의 미러 상에서의 이미징 광의 최대 입사 각도는 20°보다 작을 수 있다. 처음 4개의 미러 상의 이미징 광의 이러한 최대 입사 각도는 상응하는 장점을 갖는다. 최대 입사 각도는 19°보다 작을 수 있고, 18°보다 작을 수 있고, 최대 17.5°일 수 있으며, 최대 16.6°일 수도 있다.
이미징 광학 유닛의 오브젝트 평면은 0°보다 큰 각도만큼 이미지 평면에 대하여 경사질 수 있다. 이미지 평면에 대한 오브젝트 평면의 이러한 경사는 특히 모든 미러 상의 작은 최대 경사 각도를 성취하는데 있어서 적절한 것으로 알려져 있다. 경사 각도는 1°보다 클 수 있고, 2°보다 클 수 있고, 4°보다 클 수 있고, 5°보다 클 수 있고, 7°보다 클 수 있고, 8°보다 클 수 있으며, 예를 들어 10°이 될 수 있다.
이미징 광학 유닛의 제 1 평면 중간 이미지들 중 하나 및 제 2 평면 중간 이미지들 중 하나는 이미징 광의 통과를 위한 이미징 광학 유닛의 미러들 중 하나의 통로 개구의 영역에 놓일 수 있다. 이러한 중간 이미지 배치는 전체 이미징 광 빔의 양쪽 단면 치수의 유리한 수축을 야기한다.
그레이징 입사를 위한 적어도 하나의 미러(GI 미러; 45°보다 더 큰 입사 각도)를 갖는 청구항 2에 기재된 바와 같은 이미징 광학 유닛의 구성에서, choristikonal-타입 실시예의 장점은 특히 유리하다.
청구항 3에 기재된 GI 미러에 대한 종횡비 조건은 관리가능하게 큰 GI 미러를 야기하고, 이것의 생산 비용이 따라서 정당화된다. 종횡비를 계산할 때, GI 미러의 최대 크기의 반사면이 먼저 측정되고 이어서 관련된 치수 값이 크기의 이러한 방향에 수직인 반사면의 범위로 나뉜다. GI 미러의 사용된 반사면의 종횡비는 최대 2.5, 최대 2, 최대 1.95, 최대 1.9, 최대 1.75, 최대 1.5, 최대 1.25, 최대 1.2, 최대 1.1, 최대 1.05일 수 있다.
청구항 4에 기재된 중간 이미지의 수 분포는 GI 미러 폴딩 평면에서의, 즉, 유리하게 수축될 수 있는 GI 미러 상의 중심 필드 지점의 주 광선의 입사 평면에서의 이미징 광 빔을 야기한다.
청구항 5 및 청구항 6에 기재된 중간 이미지의 분포는 GI 미러의 컴팩트한 설계에 특히 유리하다. 또한, 동일한 이미징 광학 유닛내에서 그 사이에 놓인 중간 이미지를 갖는 복수의 GI 미러 쌍이 존재할 수 있다.
청구항 7에 기재된 중간 이미지 배치는 미러 통로 개구의 영역에서의 이미징 광 빔의 유리한 수축을 야기한다. 중간 이미지는 1보다 큰 종횡비를 갖는 오브젝트 필드의 경우에 더 큰 오브젝트 필드 치수를 따르는 걸쳐있는(spanning) 좌표를 갖는 이미징 광 평면에 놓일 수 있다. 이러한 중간 이미지는 전체 광 빔이 더 큰 필드 치수로 인하여 빔이 더 큰 직경을 갖는 경향이 있는 좌표를 따라 더 강하게 수축되는 것을 보장한다. 이어서, 중간 이미지는 통로 개구와 이미지 필드 사이의 거리가 통로 개구와 중간 이미지 사이의 거리보다 3배 더 길 경우 통로 개구의 영역에 있다. 이 거리 사이의 비는 3.5보다 클 수 있고, 4보다 클 수 있고, 5보다 클 수 있고, 7보다 클 수 있고, 10보다 클 수 있으며, 더 클 수 있다. 통로 개구는 그의 영역에 놓인 제 1 평면 중간 이미지들 중 하나의 이미지와 제 2 평면 중간 이미지들 중 하나의 이미지 모두를 갖는 통로 개구가 될 수 있다.
이미징 광학 유닛의 choristikonal-타입 설계는 적어도 하나의 NI 미러(수직 입사에 가까운 입사 각도; 45°보다 작은 입사 각도를 갖는 미러)를 갖는 청구항 8에 기재된 실시예의 경우에 유리한 것으로 알려진다. 여기서, 다양한 이미징 광 평면들 간의 중간 이미지의 상응하는 분포는 예컨대 필드 조리개 또는 필드 측 보조 장치를 간소화할 수 있다. 이로써, 또한, 어퍼쳐 조리개에 대한 위치 규정을 간소화하는 것이 가능하다. 적어도 하나의 GI 미러 및 적어도 하나의 NI 미러를 갖는 이미징 광학 유닛의 혼합된 실시예가 가능하다. 대안적으로 이미징 광학 유닛은 NI 미러만을 가질 수 있다.
청구항 9에 기재된 이미징 광학 유닛의 경우에, 정확히 1인 2개의 이미징 광 평면의 중간 이미지의 수의 차는 홀수의 미러로 인해 유발된 이미지 플립(image flip)의 보상을 야기할 수 있다.
이미징 광학 유닛의 미러들 중 적어도 하나는 자유 곡면으로서 구현되는 반사면을 가질 수 있다. 이러한 자유 곡면의 예시는 이하에서 또한 기재될 것이다.
청구항 10에 기재된 광학 시스템은 다양한 이미징 광 평면의 상이한 수의 중간 평면에 대한 설계 자유도의 옵션을 활용한다. 보조 장치는 UNICOM식의 세기(intensity) 규정 장치 또는 필드 조리개이 될 수 있다.
청구항 11에 기재된 광학 시스템의 장점은 보조 장치를 갖는 광학 시스템 및 이미징 광학 유닛에 관하여 상기 이미 기재된 것에 상응한다. 청구항 11에 기재된 광학 시스템은 또한 이러한 보조 장치를 가질 수 있다.
광원은 EUV 광원일 수 있다. 대안적으로, DUV 광원, 즉, 193nm의 파장을 갖는 광원이 또한 사용될 수 있다.
청구항 12에 기재된 투영 노광 장치, 청구항 13에 기재된 제조 방법 및 청구항 14에 기재된 마이크로구조화된 소자 또는 나노구조화된 소자의 장점은 이미징 광학 유닛 및 광학 시스템에 관하여 상기 기재된 장점에 상응한다. 특히, 반도체 소자, 예컨대 메모리 칩은 투영 노광 장치를 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명의 추가 목적은, 이미징 광 빔 경로를 따라 오브젝트 평면의 오브젝트 필드로부터 이미지 평면의 이미지 필드내로 이미징 광을 가이드하기 위하여 이미징 광학 유닛의 소자로서 정당한(justifiable) 아웃레이를 갖고 제조될 수 있는 미러를 개발하는 것이다.
본 발명에 있어서, 이러한 목적은 청구항 15에 명시된 특징을 포함하는 미러에 의해 성취된다.
본 발명에 있어서, 전체 이미징 광 빔의 경계 윤곽는 볼록한 프로파일을 가질 필요는 없는 것이 인지되었다. 본 발명에 따라 적어도 2개의 윤곽 벌지를 포함하는 미러의 반사면 경계 윤곽은 전체 이미징 광 빔의, 상응하는 벌지와 함께 형성되는 경계 윤곽이 반사될 수 있는 것을 보장한다. 더욱이, 이러한 반사 오브젝트를 위한 미러는 불필요하게 큰 설계를 갖지 않으므로 그의 제조 비용을 줄인다.
특히, 미러는 상기 명시된 특징을 포함하는 이미징 광학 유닛에서 사용될 수 있다. 미러는 EUV 미러로서 구현될 수 있으며 상응하게 높은 반사 코팅을 가질 수 있다. 이러한 코팅은 다층(multi-ply) 코팅으로서 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 미러는 상의어 "이미징 광학 유닛", "광학 시스템", "투영 노광 장치" 소자에 관한 특징과 결합될 수 있다.
이미징 광학 유닛은 윤곽 벌지를 갖는 복수의 이러한 미러를 가질 수 있다. 윤곽 벌지를 갖는 미러는 특히 이미징 광학 유닛의 중간 이미지의 영역에 배치될 수 있다. 윤곽 벌지를 갖는 미러는 GI(그레이징 입사) 미러 또는 NI(수직 입사) 미러일 수 있다.
미러는 곡선형 기본 형태 또는 직사각형 기본 형태를 갖는 반사면을 가질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 이하에서 더 상세히 기재된다.
도 1은 EUV 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 2개의 선택된 필드 지점의 상부 코마 광선과 하부 코마 광선에 대한 그리고 주 광선에 대한 이미징 빔 경로가 도시되는, 도 1에 따른 투영 노광 장치의 투영 렌즈에서 사용될 수 있는 이미징 광학 유닛의 일 실시예를 자오 단면으로 도시한다.
도 3은 도 2의 보기 방향(viewing direction)(Ⅲ)으로부터 보여지는 바와 같이 도 2에 따른 이미징 광학 유닛의 도면을 도시한다.
도 4는 도 2 및 도 3에 따른 이미징 광학 유닛의 미러의 광학적으로 사용된 영역의 경계 윤곽의 평면도를 도시한다.
도 5는 도 2와 유사하게, 도 1에 따른 투영 노광 장치의 투영 렌즈로서 사용될 수 있는 이미징 광학 유닛의 추가 실시예를 도시한다.
도 6은 도 5의 보기 방향(Ⅵ)으로부터 도시되는, 도 5에 따른 이미징 광학 유닛의 도면을 도시한다.
도 7은 도 5 및 도 6에 따른 이미징 광학 유닛의 미러의 광학적으로 사용된 영역의 경계 윤곽의 평면도를 도시한다.
도 8 내지 도 31은 도 5 내지 도 7과 유사하게, 도 1에 따른 투영 노광 장치의 투영 렌즈로서 사용될 수 있는 이미징 광학 유닛의 추가 실시예를 도시한다.
도 32는, 2개의 선택된 필드 지점의 상부 코마 광선과 하부 코마 광선에 대한 그리고 주광선에 대한 이미징 빔 경로가 도시되는, 도 1에 따른 투영 광학 장치의 투영 렌즈로서 사용될 수 있는 이미징 광학 유닛의 실시예를 자오 단면으로 도시한다.
도 33은 도 1에 따른 투영 노광 장치에서 투영 렌즈로 사용될 수 있는 이미징 광학 유닛의 추가 실시예를 도 32와 유사하게 도시한다.
도 34는 도 32의 보기 방향(XXXIV)으로부터의 도면을 도시한다.
도 35는 도 33의 보기 방향(XXXV)으로부터의 도면을 도시한다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치(1)는 조명 광 또는 이미징 광(3)을 위한 광원(2)을 갖는다. 광원(2)은, 예컨대 5nm와 30nm 사이, 구체적으로 5nm와 15nm 사이의 파장 범위에서 광을 발생시키는 EUV 광원이다. 광원(2)은 플라즈마 기반 광원(레이저 생성 플라즈마(LPP), 가스 방전 생성 플라즈마(GDP)) 또는 신크로트론 기반 광원, 예컨대 자유 전자 레이저(FEL)가 될 수 있다. 구체적으로, 광원(2)은 13.5nm의 파장을 갖는 광원이거나 6.9nm의 파장을 갖는 광원일 수 있다. 다른 EUV 파장도 가능하다. 일반적으로, 예컨대 가시 파장 또는, 마이크로리소그래피(예컨대, DUV, 심자외선)에 사용되게 될 수 있으며 적절한 레이저 광원 및/또는 LED 광원이 이용 가능한 기타 파장(예컨대, 365nm, 248nm, 193nm, 157nm, 129nm 및 109nm)과 같은 투영 노광 장치(1)에서 가이드되는 조명 광(3)에 대해 심지어 임의의 파장도 가능하다. 조명 광(3)의 빔 경로는 도 1에서 매우 개략적으로 도시한다.
조명 광학 유닛(6)이 조명 광(3)을 광원(2)으로부터 오브젝트 평면(5)의 오브젝트 필드(4)로 안내하는 역할을 한다. 조명 광학 유닛 또는 이미징 광학 유닛(7)을 사용하여, 오브젝트 필드(4)는 미리 결정된 축소 스케일로 이미지 평면(9)의 이미지 필드(8)에 이미징된다.
투영 노광 장치(1) 및 투영 광학 유닛(7)의 여러 실시예의 기재를 용이하게 하기 위해, 데카르트 xyz-좌표계를 도면에 나타내며, 이러한 좌표계로부터, 도면에 예시하는 구성요소의 위치 관계는 자명하게 된다. 도 1에서, x-방향은 도면의 평면에 수직으로 이 평면 내로 진행한다. y-방향은 왼쪽을 향해 진행하며, z-방향은 위로 진행한다. 오브젝트 평면(5)은 xy-평면에 평행하게 연장한다.
투영 광학 유닛(7)에서, 오브젝트 필드(4) 및 이미지 필드(8)는 벤트(bend) 또는 곡선 실시예 및 구체적으로 부분 고리형상인 실시예를 갖는다. 이러한 필드 곡률의 곡률의 반경은 이미지 측 상에서 81mm일 수 있다. 오브젝트 필드(4) 또는 이미지 필드(8)의 경계 윤곽의 기본 형태는 상응하는 밴드를 갖는다. 대안적으로, 직사각형 형상으로 오브젝트 필드(4)와 이미지 필드(8)를 구현하는 것이 가능하다. 오브젝트 필드(4)와 이미지 필드(8)는 1보다 큰 x/y-종횡비를 갖는다. 그러므로, 오브젝트 필드(4)는 x-방향으로 더 긴 오브젝트 필드 치수와 y-방향으로 더 짧은 오브젝트 필드 치수를 갖는다. 이들 오브젝트 필드 치수는 필드 좌표(x 및 y)를 따라 연장한다.
따라서, 오브젝트 필드(4)는 제 1 데카르트 오브젝트 필드 좌표(x) 및 제 2 데카르트 오브젝트 필드 좌표(y)에 걸쳐 있다. 2개의 오브젝트 필드 좌표(x 및 y)에 수직인 제 3 데카르트 좌표(z)는 또한 수직 좌표로 이하에서 지칭된다.
도 2 이하에서 도시한 예시적인 실시예 중 하나는 투영 광학 유닛(7)에 사용될 수 있다. 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)은 자오 평면(yz)에서 8의 팩터만큼 감소하며, 사지탈 평면(xz)에서 4의 팩터만큼 감소한다. 투영 광학 유닛(7)은 왜상 투영 광학 유닛이다. 2개의 이미징 광 평면(xz, yz)의 기타 감소 스케일, 예컨대 3x, 5x, 6x 또는 8x보다 더 큰 감소 스케일이 가능하다. 대안적으로, 투영 광학 유닛(7)은 예컨대 8의 팩터만큼의 축소와 같이, 1개의 이미징 광 평면(xz, yz)에서의 개별적인 동일한 감소 스케일을 가질 수 있다. 이어서, 기타 감소 스케일은 또한 예컨대 4x, 5x이 가능하며 또는 심지어 8x보다 큰 감소 스케일이 가능하다. 개별적인 감소 스케일은 이미지 플립을 동반하거나 동반하지 않을 수 있고, 이것은 이후에 감소 스케일의 적절한 부호 규격에 의해 설명된다.
도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)의 실시예에서, 이미지 평면(9)은 오브젝트 평면(5)에 평행하게 배치된다. 이 경우에 이미징되는 것은 레티클로도 지칭되며 오브젝트 필드(4)와 일치하는 반사 마스크(10)의 섹션이다. 레티클(10)은 레티클 홀더(10a)에 의해 운반된다. 레티클 홀더(10a)는 레티클 변위 드라이브(10b)에 의해 변위된다.
투영 광학 유닛(7)에 의한 이미징은, 기판 홀더(12)에 의해 운반되는 웨이퍼 형태의 기판(11)의 표면 상에서 구현된다. 기판 홀더(12)는 웨이퍼 또는 기판 변위 드라이브(12a)에 의해 변위된다.
도 1은, 레티클(10)과 투영 광학 유닛(7) 사이에서 이 투영 광학 유닛에 입사하는 조명 광(3)의 광선 빔(13)과, 투영 광학 유닛(7)과 기판(11) 사이에서 투영 광학 유닛(7)으로부터 출사되는 조명 광(3)의 광선 빔(14)을 개략적으로 예시한다. 투영 광학 유닛(7)의 이미지 필드-측 개구수(NA)는 도 1에서 축척대로 재현되지는 않는다.
투영 노광 장치(1)는 스캐너 타입이다. 레티클(10)과 기판(11) 모두는 투영 노광 장치(1)의 동작 동안 y-방향으로 스캐닝된다. y-방향으로의 레티클(10)과 기판(11)의 단계적 변위가 기판(11)의 개별 노광 사이에서 수행되는 스테퍼 타입의 투영 노광 장치(1)도 가능하다. 이들 변위는, 변위 드라이브(10b 및 12a)의 적절한 작동에 의해 서로에게 동기적으로 수행된다.
도 2 및 도 3은 투영 광학 유닛(7)의 제 1 실시예의 광학 설계를 도시한다. 도 2는 자오 단면으로 투영 광학 유닛(7), 즉, yz 평면의 이미징 광(3)의 빔 경로를 도시한다. 자오 평면(yz)은 제 2 이미징 광 평면으로도 지칭된다. 도 3은 사지탈 평면(sagittal plane)(xz)의 투영 광학 유닛(7)의 이미징 빔 경로를 도시한다. 제 1 이미징 광 평면(xzHR)은 현재 이미징 광 주 전파 방향(zHR) 및 제 1 데카르트 오브젝트 필드 좌표(x)에 의해 이미징 광(3)의 빔 경로의 개별적인 위치에 걸쳐있는 평면이다. 이미징 광 주 전파 방향(zHR)은 중심 필드 지점의 주 광선(16)의 빔 방향이다. 원칙적으로, 이러한 이미징 광 주 전파 방향(zHR)은 미러(M1 내지 M8)에서 각각의 미러 반사에서 변한다. 이러한 변화는 개별적으로 고려된 미러(M1 내지 M8)에서 중심 필드 지점의 이러한 주 광선(16)의 편향 각도와 동일한 경사 각도에 대한 제 1 데카르트 오브젝트 필드 좌표(x)에 대한 현재 이미징 광 주 전파 방향(zHR)의 경사로서 기재될 수 있다. 후속하여, 제 1 이미징 광 평면(xzHR)은 또한 간소화를 목적으로 제 1 이미징 광 평면(xz)으로 지칭된다.
마찬가지로, 제 2 이미징 광 평면(yz)은 이미징 광 주 전파 방향(zHR)을 포함하며 제 1 이미징 광 평면(xzHR)에 수직이다.
투영 광학 유닛(7)이 자오 평면(yz)에서만 폴딩되므로, 제 2 이미징 광 평면(yz)은 자오 평면과 일치한다.
도 2는, 도 2에서 y-방향으로 서로로부터 이격되는 3개의 오브젝트 필드 지점으로부터 출사하는 3개의 개별 광선(15)의 각 경우의 빔 경로를 도시한다. 여기서 도시하는 것은 주 광선(16), 즉 투영 광학 유닛(7)의 동공 평면의 동공의 중심을 통과하는 개별 광선(15)과, 각 경우에 이들 2개의 오브젝트 필드 지점의 상부 및 하부 코마 광선이다. 오브젝트 필드(4)로부터 진행하여, 주 광선(16)은 오브젝트 평면(5)의 법선과 5.1°의 각도(CRA)를 포함한다.
오브젝트 평면(5)은 이미지 평면(9)에 평행하게 놓인다.
투영 광학 유닛(7)은 0.55의 이미지-측 개구수를 갖는다.
도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)은 총 8개의 미러를 가지며, 이들 미러는, 오브젝트 필드(4)로부터 진행하여, 개별 광선(15)의 빔 경로의 순서로 M1 내지 M8로 번호가 매겨진다.
도 2 내지 도 4는 미러(M1 내지 M8)의 계산된 반사면의 단면을 도시한다. 이러한 계산된 반사면의 일부가 사용된다. 돌출부(overhang)를 더하고, 반사면의 이러한 실제로 사용된 영역만이 실제 미러(M1 내지 M8)에 실질적으로 존재한다. 이러한 사용된 반사면은 미러 바디에 의해 알려진 방식으로 수행된다.
도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에서, 미러(M1, M4, M7 및 M8)는 수직 입사를 위한 미러로서, 즉 이미징 광(3)이 45°보다 작은 입사각으로 충돌하는 미러로서 구성된다. 그에 따라, 전체적으로, 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)은 수직 입사를 위해 4개의 미러(M1, M4, M7 및 M8)를 갖는다. 수직 입사를 위한 이러한 미러는 NI(수직 입사) 미러로서 지칭된다.
미러(M2, M3, M5 및 M6)는 조명 광(3)의 그레이징 입사를 위한 미러, 즉 조명 광(3)이 45°보다 큰 그리고 구체적으로 60°보다 큰 입사각으로 충돌하는 미러이다. 그레이징 입사를 위한 미러(M2, M3 및 M5, M6) 상의 이미징 광(3)의 개별 광선(15)의 통상의 입사각은 80°의 영역에 있다. 전체적으로, 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)은 그레이징 입사를 위한 정확히 4개의 미러(M2, M3, M5 및 M6)를 갖는다. 그레이징 입사를 위한 미러는 GI(그레이징 입사) 미러로도 지칭된다.
미러(M2 및 M3)는 이미징 광(3)의 빔 경로에서 바로 잇달아 바로 배치되는 미러 쌍을 형성한다. 미러(M5 및 M6)는 이미징 광(3)의 빔 경로에서 바로 잇달아 배치되는 미러 쌍을 또한 형성한다.
미러 쌍(한편으론 M2, M3 및 다른 한편으론 M5, M6)은, 개별 광선(15)의 반사각이 이들 2개의 미러 쌍의 각각의 미러(M2, M3 및 M5, M6)에서 더해지도록 이미징 광(3)을 반사한다. 그에 따라, 각각의 미러 쌍(M2, M3 및 M5, M6)의 각각의 제2 미러(M3 및 M6)는, 각각의 제1 미러(M2, M5)가 각각의 개별 광선(15)에 가하는 편향 효과를 더한다. 미러 쌍(M2, M3 및 M5, M6)의 미러의 이러한 배치는 조명 광학 유닛을 위해 DE 10 2009 045 096A1에 기재한 것과 대응한다.
그레이징 입사를 위한 미러(M2, M3, M5 및 M6)는 각각 반경이 매우 큰 절대값을 가지며, 즉 이들 미러는 평면 표면으로부터 상대적으로 작은 편차를 갖는다. 그레이징 입사를 위한 이들 미러(M2, M3, M5 및 M6)는 비교적 약한 굴절력, 즉, 오목 또는 볼록 미러인 미러보다 낮은 빔 형성 효과를 각각 갖는다. 미러(M2, M3, M5 및 M6)는 특정한 이미징 수차 정정 및 구체적으로 국부적 수차 정정에 기여한다.
편향 방향은 투영 광학 유닛(7)의 미러의 편향 효과를 특징화하기 위한 목적으로 개별적으로 도시된 자오 단면을 기초로 이하에서 정의된다. 자오 단면의 개별적인 입사 빔 방향에 도시되는 바와 같이, 예컨대 도 2에 있어서, 시계 방향의 개별 미러의 편향 효과, 즉, 우측으로의 편향은 약어 "R"로 표시된다. 예시로서, 투영 노광 장치(7)의 미러(M2)는 이러한 편향 효과 "R"을 갖는다. 반시계 방향으로, 즉, 이러한 미러 상에 개별적으로 입사한 빔 방향에서 볼 때 좌측을 향한 미러의 편향 효과는 약어 "L"로 표시된다. 투영 광학 유닛(7)의 미러(M1 및 M5)는 "L" 편향 효과의 예시이다. -1°<f <1 °인 폴딩 각도(f)를 갖는 미러의, 약한 편향 효과 또는 전혀 편항하지 않는 효과는 약어 "0"로 표시된다. 투영 광학 유닛(7)의 미러(M7)는 "0" 편향 효과에 대한 예시이다. 전체적으로, 미러(M1 내지 M8)에 있어서 투영 광학 유닛(7)은 이하의 편향 효과의 순서를 갖는다: LRRRLL0R.
원칙적으로, 투영 광학 유닛의 모든 기재된 예시적인 실시예는 공정에서 이러한 변화하는 기본 이미징 특성 없이 xz-평면에 평행하게 연장하는 평면에 대하여 미러링될(mirrored) 수 있다. 그러나, 이것은 편향 효과의 순서를 자연스럽게 변경하고, 이는, 투영 광학 유닛(7)으로부터의 적절한 미러링에 의해 발생하는 투영 광학 유닛의 경우의 이하의 순서를 갖는다: RLLLRR0L.
편향 효과의 선택, 즉, 예컨대 미러(M4) 상의 개별적인 입사 빔의 방향의 선택 및 미러 쌍(M2, M3 및 M5, M6)의 편향 방향의 선택은, 투영 광학 유닛(7)에 이용가능한 설치 공간이 효율적으로 사용되는 방식으로 개별적으로 선택된다.
미러(M1 내지 M8)는 이미징 광(3)에 대한 미러(M1 내지 M8)의 반사도를 최적화하는 코팅을 지닌다. 여기서, 이것은 루테늄 코팅, 예컨대 루테늄으로 구성된 최상위 층을 가진 다층일 수 있다. 그레이징 입사를 위한 미러(M2, M3, M5 및 M6)에서, 예컨대, 1겹(ply)의 몰리브덴 또는 루테늄과 같은 것을 갖는 코팅을 사용할 수 있다. 구체적으로 수직 입사를 위한 미러(M1, M4, M7 및 M8)의 이들 고 반사 층은 다수 겹의 층으로서 구성될 수 있으며, 연속적인 층은 상이한 소재로 제조할 수 있다. 교대되는 소재 층을 사용할 수 도 있다. 통상의 다수 겹 층은, 각각 몰리브덴의 층과 실리콘 층으로 이루어진 50개의 이중 층을 가질 수 있다. 이들은 예를 들어, C(탄소), B4C(탄화 붕소)로 구성된 추가 보호 층을 포함할 수 있으며 진공에 대한 보호 층 또는 보호 층 시스템으로 끝낼 수 있다.
투영 광학 유닛(7)의 전체 반사도는 계산할 목적으로, 시스템 투과도는 이하와 같이 계산된다: 미러 반사도는 가이드 광선, 즉, 중심 오브젝트 필드 지점의 주 광선의 입사각에 따른 각 미러 표면에서 결정되며 시스템 투과도를 형성하기 위한 곱셈에 의해 결합된다.
반사도 계산에 관한 상세는 WO 2015/014 753 A1에 기재된다.
GI 미러(그레이징 입사를 위한 미러)에서의 반사에 관한 추가 정보는 WO 2012/126 867 A에 기재된다. NI 미러(수직 입사 미러)의 반사도에 관한 추가 정보는 DE 101 55 711 A에 기재된다.
투영 광학 유닛(7)의 모든 미러(M1 내지 M8)의 반사도의 몫으로 생성되는 투영 광학 유닛(7)의 전체 반사도 또는 시그템 투과도는 R=8.02%이다.
미러(M8), 즉 이미징 빔 경로에서 이미지 필드(8) 상류의 마지막 미러는, 마지막에서 세 번째 미러(M6)로부터 마지막에서 두 번째 미러(M7)를 향해 반사되는 이미징 광(3)의 통과를 위한 통과 개구(17)를 갖는다. 미러(M8)는 통과 개구(17) 주위에 반사 방식으로 사용한다. 모든 다른 미러(M1 내지 M7)는 통과 개구를 갖지 않으며, 간격이 없는 방식으로 연결되는 영역에서 반사 방식으로 사용한다.
제 1 이미징 광 평면(xz)에서, 투영 광학 유닛(7)은 미러들(M6 및 M7) 사이의 이미징 광 경로에 정확히 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18)를 갖는다. 이러한 제 1 평면 중간 이미지(18)는 통로 개구(17)의 영역에 놓인다. 통로 개구(17)와 이미지 필드(8) 사이의 거리는 통로 개구(17)와 제 1 평면 중간 이미지(18) 사이의 거리보다 4배 이상 크다.
제 1 이미징 광 평면(xz)에 수직인 제 2 이미징 광 평면(yz)에서(도 2 참조), 이미징 광(3)은 정확히 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19, 20)를 통과한다. 이들 처음 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19)는 이미징 광 빔 경로에서 미러들(M2 및 M3) 사이에 놓인다. 2개의 제 2 평면 중간 이미지(20) 중 다른 하나는 미러(M6)에서의 이미징 광(3)의 반사 영역에 놓인다.
제 1 평면 중간 이미지들의 수, 즉 투영 광학 유닛(7)의 정확하게 하나의 제 1 평면 중간 이미지 그리고 제 2 평면 중간 이미지들의 수, 즉 투영 광학 유닛(7)의 정확히 2개의 제 2 평면 중간 이미지는 투영 광학 유닛(7)에서 서로 상이하다. 투영 광학 유닛(7)에서, 중간 이미지의 이러한 수는 정확히 1만큼 상이하다.
다수의 중간 이미지, 즉 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19, 20)가 존재하는 제 2 이미징 광 평면(yz)은 GI 미러(M2, M3 및 M5, M6)의 폴딩 평면(yz)과 일치한다. 이러한 폴딩면은 각각의 GI 미러에서의 반사시 중심 필드 지점의 주 광선(16)의 입사면이다. 제 2 평면 중간 이미지는 원칙적으로 이미징 광 주 전파 방향(zHR)을 정의하는 중심 필드 지점의 주 광선(16)에 수직이 아니다. 중간 이미지 경사 각도, 즉, 이러한 수직 배치로부터의 편차는 원칙적으로 임의적인(arbitrary) 것이며 0°와 ±89°사이에 놓일 수 있다.
보조 장치(18a, 19a, 20a)는 중간 이미지(18, 19, 20)의 영역에 배치될 수 있다. 이러한 보조 장치(18a 내지 20a)는 이미징 광 빔의 경계를 적어도 부분적으로 정의하기 위한 필드 조리개가 될 수 있다. UNICOM식의, 특히 x-방향으로 엇갈린(staggered) 핑거 조리개(fingers)을 갖는 필드 세기 규정 장치는 중간 이미지(18 내지 20)의 중간 이미지 평면 중 하나에 배치될 수 있다.
미러(M1 내지 M8)는 회전 대칭 함수에 의해 기재할 수 없는 자유 곡면으로서 구현된다. 미러(M1 내지 M8) 중 적어도 하나가 회전 대칭 비구면으로서 구현되는 투영 광학 유닛(7)의 다른 실시예도 가능하다. 이러한 회전 대칭 비구면에 대한 비구면 수학식은 DE 10 2010 029 050 A1로부터 알려져 있다. 또한, 모든 미러(M1 내지 M8)도 비구면으로 구현될 수 있다.
자유 곡면은 다음의 자유 곡면 수학식(수학식 1)에 의해 기재할 수 있다:
(1)
다음이 이 수학식(1)의 파라미터에 적용된다:
Z는 지점(x, y)에서의 자유 곡면의 새그(sag)이며 x2 + y2 = r2이다. 여기서, r은 자유 곡면 수학식의 기준 축으로부터의 거리이다(x=0; y=0).
자유 곡면 수학식(1)에서, C1, C2, C3...는 x 및 y의 거듭제곱에서의 자유 곡면 급수 전개의 계수를 나타낸다.
원뿔 베이스 구역의 경우에, cx, cy는 대응하는 비구면의 정점 곡률에 대응하는 상수이다. 따라서 cx = 1/Rx 및 cy = 1/Ry가 적용된다. 여기서, kx 및 ky는 각각 대응하는 비구면의 원뿔 상수에 대응한다. 그에 따라 수학식(1)은 이중-원뿔 자유 곡면을 기재한다.
대안적인 가능한 자유 곡면은 회전 대칭 기준 표면으로부터 생성할 수 있다. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 광학 유닛의 미러의 반사면에 대한 그러한 자유 곡면은 US2007-0058269A1으로부터 알려져 있다.
대안적으로, 자유 곡면은 2차원 스플라인 표면을 사용하여 기재할 수 도 있다. 이에 대한 예가 Bezier 곡선 또는 비균일 합리적 기준 스플라인(NURBS)이다. 예를 들어, 2차원 스플라인 표면은 xy-평면에서 지점의 격자 및 관련 z-값에 의해 또는 이들 지점 및 이와 관련된 그레디언트에 의해 기재할 수 있다. 스플라인 표면의 각 타입에 따라, 전체 표면은, 예컨대 그 연속성 및 미분 가능성 면에서 특정 속성을 갖는 다항식 또는 함수를 사용한 격자 지점 사이의 보간에 의해 얻는다. 이것에 대한 예시는 해석 함수다.
도 4는 투영 광학 유닛(7)의 미러(M1 내지 M8) 상에 이미징 광(3)에 의해 충돌되는 각각의 반사면 경계 윤곽, 즉 미러(M1 내지 M8)의 소위 풋프린트(footprint)를 도시한다. 이러한 경계 윤곽은 각각의 미러(M1 내지 M8)의 로컬 x 및 y 좌표에 대응하는 x/y- 다이어그램으로 각각 도시된다. 도해는 밀리미터 단위의 실 축척에 따른다. 또한, 통로 개구(17)의 형태는 미러(M8)에 관한 도해로 도시된다.
이하의 표는 미러(M1 내지 M8)에 대한 파라미터 "최대 입사 각도", "x-방향에서의 반사면의 범위", "y-방향에서의 반사면의 범위" 및 "최대 미러 직경"을 요약한다:
GI 미러(M2, M3, M5 및 M6)의 영역의 제 2 평면 중간 이미지(19 및 20)로 인하여, 이러한 GI 미러는, 마찬가지로 y-방향에서의 극단 규모(extreme extent)는 갖지 않는다. 이러한 GI 미러(M2, M3, M6 및 M7)의 반사면의 상응하는 표면 치수의 y/x-종횡비는 미러(M2)에 있어서 오직 1보다 크며 대략 1.05이다. GI 미러 중 어느 것도 1.05보다 큰 y/x-종횡비를 갖지 않는다. y/x-종횡비는 투영 노광 장치(7)의 미러들(M1 내지 M8) 중 미러(M4)에서 1의 값에서 가장 강하게 이탈하며 거기서 이는 대략 1:5.6의 값을 갖는다. 모든 다른 미러에서, y/x-종횡비는 3:1와 1:3사이의 범위에 있다.
이미지 측 개구수를 미리 결정하는 미러(M8)는 1004mm의 직경을 갖는 최대 미러 직경을 갖는다. 다른 미러(M1 내지 M7) 중 어느것도 미러(M8)의 최대 미러 직경의 80% 이상인 최대 직경을 갖지 않는다.
동공 정의 어퍼쳐 조리개(AS)은 투영 광학 유닛(7)에서 미러들(M1 및 M2) 사이의 이미징 광 빔 경로에 배치된다. 어퍼쳐 조리개(AS)의 영역에서, 전체 이미징 광 빔은 그 전체 둘레에 걸쳐서 접근가능하다.
투영 광학 유닛(7)의 미러(M6)(도 4 참조)는 경계 윤곽(RK)을 갖는, 반사를 위하여 사용될 수 있는 반사면을 갖는다. 이러한 경계 윤곽(RK)은 도 4의 미러(M6)와 관련하여 점선으로 표시되는 기본 형태(GF)를 갖는다. 이 기본 포맷(GF)은 오브젝트 필드(4)의 곡선 기본 형태에 대응한다. 미러(M6)의 기본 형태(GF)는 오브젝트 필드(4)의 기본 형태에 대응하고, 즉 마찬가지로 곡선이다.
2개의 윤곽 벌지(KA)는 도 4의 상부에 놓인 미러(M6)의 경계 윤곽(RK)의 측면 에지를 따라 배치된다.
미러(M6)의 경계 윤곽(RK)은 미러(M6)에서의 반사시 전체 이미징 광의 경계 윤곽을 따른다. 전체 이미징 광 빔의 이러한 경계 윤곽은 제 2 평면 중간 이미지(20)에 의한 중간 이미징에 기인하는 대응 윤곽 벌지를 갖는다.
2개의 추가 윤곽 벌지(KA)는 도 4의 하단에 도시되는 경계 윤곽(RK)의 대향하는 측면 에지 상에 배치된다.
윤곽 벌지(KA)는 기본 형태(GF)의 2개의 긴 측면을 따라 개별적으로 배치된다.
투영 광학 유닛(7)의 미러(M1 내지 M8)의 반사면의 광학 설계 데이터는 다음의 표로부터 수집될 수 있다. 이들 광학 설계 데이터는 각각의 경우에 이미지 평면(9)으로부터 진행하며, 즉 이미지 평면(9)과 오브젝트 평면(5) 사이의 이미지 광(3)의 역 전파 방향으로 각각의 투영 광학 유닛을 기재한다.
이러한 표들 중 첫번째 표는 투영 광학 유닛(7)의 설계 데이터의 개관을 제공하고, 개구수(NA), 이미징 광에 대한 계산된 설계 파장, 2개의 이미징 광 평면(xz 및 yz)에서의 축소 팩터(βx 및 βy), x- 방향 및 y- 방향의 이미지 필드의 치수, 이미지 필드 곡률 및 이미지 수차 값(rms) 및 조리개 위치를 요약한다. 이 곡률은 필드의 역 곡률 반경으로 정의된다. 이미지 수차 값은 mλ(ml)로 명시되고, 즉, 이는 설계 파장에 따른다. 여기서, 이것은 파면 수차의 rms 값이다.
이러한 표들 중 표 2는 광학 부품의 광학 표면에 대한 정점 반경(Radius_x = Rx, Radius_y = Ry)과 굴절력 값(Power_x, Power_y)을 제공한다. 고려된 평면(xz, yz)을 갖는 각 표면의 섹션에서 입사 조명 광(3)을 향해 오목한 반경 평균 곡선의 음의 값은 각 곡률 방향을 갖는 정점(x, y)에서 표면 법선에 의해 걸쳐진다. 2개의 반경(반경_x, 반경_y)은 명시적으로 상이한 부호를 가질 수 있다.
각각의 광학 표면에서의 정점은 대칭의 평면 x = 0을 따라, 즉, 도 2의 도면의 평면(자오 평면)을 따라 오브젝트 필드 중심으로부터 이미지 필드(8)로 이동하는 가이드 광선의 입사의 지점으로서 정의된다.
정점에서의 굴절력(Power_x(Px), Power_y(Py))은 이하와 같이 정의된다:
여기서, AOI는 표면 법선에 대한 가이드 광선의 입사각을 나타낸다.
표 3는, 미러(M1 내지 M8)(mm 단위)에 대한 원뿔 상수(kx 및 ky), 정점 반경(Rx)(= Radius_x) 및 자유 곡면 계수(Cn)를 명시한다. 표에 나열되지 않는 계수(Cn)의 값은 0이다.
표 4는 또한 기준 표면으로부터 진행함에 따라 각 미러가 y-방향으로 디센터링된(DCY) 그리고 z-방향으로 변위된(DCZ) 그리고 경사진(TLA, TLC) 크기를 명시한다. 이것은, 자유 곡면 설계 방법을 수행할 때의 평행 변위 및 경사도에 대응한다. 여기서, 변위는 mm 단위로 y-방향과 z-방향으로 수행되며, 경사짐은 x-축 주위 및 z-축 주위로 수행된다. 여기서, 경사각은 도로 명시한다. 디센터링을 먼저 수행한 후, 그 다음에 경사지게 한다. 디센터링 동안 기준 표면은 각 경우에 명시한 광학 설계 데이터의 제 1 표면이다. y-방향 및 z-방향으로의 디센터링은 또한 오브젝트 필드(4)에 대해 명시된다. 개별적인 미러에 할당된 표면에 더하여, 표 4는 또한 제 1 표면으로서 이미지 평면을, 마지막 표면으로서 오브젝트 평면을 그리고 선택적으로 조리개 표면("조리개" 라벨을 가짐)을 나열한다.
표 5는 또한 미러(M8 내지 M1)의 투과 데이터, 즉 각 미러 상에 중심이 입사한 조명 광선의 입사각에 대한 그 반사도를 명시한다. 전체 투과도는, 투영 광학 유닛에서의 모든 미러에서 반사 후 입사 세기로부터 남아 있는 비율 팩터로서 명시한다.
표 6은 로컬 좌표(xyz)의 꺾은선(polygonal line)으로서 조리개(AS)의 에지를 명시한다. 상기 기재된 바와 같이, 조리개(AS)는 디센터링되며 경사진다.
투영 광학 유닛(7)의 전체 반사도는 8.02%이다.
미러의 기준축은 일반적으로 이미지 평면(9)의 법선에 대해 경사져있으며, 이는 표의 경사도 값에 의해 분명하게 된다.
미러(M1, M4 및 M8)는 반경이 음의 값을 갖고, 즉, 원칙적으로 오목 미러이다. 미러(M7)는 반경이 양의 값을 갖고, 즉, 원칙적으로 볼록 미러이다. 미러(M2, M3, M5 및 M6)는 상이한 부호를 갖는 반경 값을 갖고, 즉 이들은 토릭 또는 새들(toric or saddle) 미러이다.
이미지 필드(8)는 13mm의 x-범위와 1mm의 y-범위를 갖는다. 투영 광학 유닛(7)은 13.5nm의 조명 광(3)의 동작 파장에 최적화된다.
조리개의 조리개 표면의 에지(도 2에 대한 표 6 참조)는 조명 광(3)의 모든 광선의 조리개 표면 상의 교차 지점으로부터 나오며, 이는, 이미지 측 상에서, 전체 이미지-측 텔레센트릭 애퍼쳐를 갖는 조리개 표면의 방향으로 필드 중심 지점에서 전파한다. 조리개가 애퍼쳐 조리개로서 구현될 때, 에지는 내부 에지이다.
조리개(AS)는 일 평면에 놓일 수 있거나 3차원 실시예를 가질 수 있다. 조리개(AS)의 범위는 크로스 스캔 방향(x)에서 보다는 스캔 방향(y)에서 더 작을 수 있다.
투영 광학 유닛(7)의 z-방향으로의 설치 길이, 즉 오브젝트 평면(5)과 이미지 평면(9) 사이의 거리는 대략 2080mm이다.
투영 광학 유닛(7)에서, 동공 차폐는 입사 동공의 전체 어퍼쳐의 15%이다. 따라서, 개구수의 15% 미만이 통로 개구(17)의 결과로서 불명확해진다. 차폐 에지는 조리개(18)와 관련하여 상기 기재된 조리개 에지의 구성과 유사한 방식으로 구성된다. 차폐 조리개로서의 실시예에서, 에지는 조리개의 외부 에지다. 투영 광학 유닛(7)의 시스템 동공에서, 차폐로 인하여 조명될 수 없는 표면은 전체 시스템 동공의 표면의 0.152 미만이다. 시스템 동공내의 조명되지 않은 표면은 y-방향보다 x-방향에서 상이한 범위를 가질 수 있다. 시스템 동공의 조명되지 않은 표면은 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형일 수 있다. 또한, 조명될 수 없는, 시스템 동공의 이러한 표면은, 시스템 동공의 중심에 대해서 x-방향 및/또는 y-방향으로 편심될 수 있다.
오브젝트 필드 중심 점과 이미지 필드 중심 점 사이의 y 거리 dOIS는 대략 1350mm이다. 미러(M7)와 이미지 필드(9) 사이의 작동 거리는 77mm이다.
투영 광학 유닛(7)의 미러는 1004 mm x 2021 mm x 1534 mm의 xyz 에지 길이를 갖는 직육면체(cuboid)에 하우징될 수 있다.
투영 광학 유닛(7)은 이미지 측에서 대략 텔레센트릭(telecentric)이다.
차폐 에지는 조리개(18)와 관련하여 상기 기재된 조리개 에지가 구성되는 것과 유사하게 구성된다. 차폐 에지로서 구현될 때, 에지는 조리개의 외측면 에지이다. 투영 광학 유닛(7)의 시스템 동공에서, 차폐로 인해 조명될 수 없는 면은 전체 시스템 동공의 표면의 0.152 미만이다. 시스템 동공내의 조명되지 않은 면은 y 방향보다 x 방향에서 상이한 범위를 가질 수 있다. 시스템 동공의 조명되지 않은 면은 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형일 수 있거나 꺾은 선의 형태를 가질 수 있다. 또한, 조명될 수 없는, 시스템 동공의 이러한 면은, 시스템 동공의 중심에 대해서 x 방향 및/또는 y 방향으로 편심될 수 있다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(21)을 도 5 내지 도 7에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 4와 관련하여 상기 이미 설명한 구성요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
미러(M1 내지 M8)는 상기 지정된 자유 곡면 수학식(1)이 적용되는 자유 곡면 미러로서 재구현된다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(21)의 미러(M1 내지 M8)의 미러 파라미터를 도시한다.
GI 미러(M2, M3, M5 및 M6) 중 어느 것도 1보다 큰 반사면의 y/x-종횡비를 갖지 않는다. NI 미러(M4)는 대략 1:6.4의 가장 큰 y/x-종횡비를 갖는다.
마찬가지로, 미러(M8)는 950mm 미만으로 측정되는 최대 미러 직경을 갖는다.
투영 광학 유닛(21)의 광학 설계 데이터는, 설계의 측면에서, 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표에 대응하는 다음의 표로부터 구할 수 있다.
투영 광학 유닛(21)의 전체 반사도는 9.11%이다.
투영 광학 유닛(21)은 0.50의 이미지-측 개구수를 갖는다. 제 1 이미징 광 평면(xz)에서, 투영 광학 유닛(21)은 4.00의 축소 팩터(βx)를 갖는다. 제 2 이미징 광 평면(yz)에서, 투영 광학 유닛(21)은 8.00의 축소 팩터(βy)를 갖는다. 오브젝트측 주 광선 각도는 6.0°이다. 동공 차폐는 17%이다. 오브젝트 이미지 오프셋 dOIS은 대략 1520mm이다. 투영 광학 유닛(21)의 미러는 930 mm x 2625 mm x 1570 mm의 xyz-에지 길이를 갖는 입방체에 하우징될 수 있다.
레티클(10) 및 따라서 오브젝트 평면(5)은 x-축에 대하여 1.4°의 각도(T)로 경사진다. 이러한 경사 각도(T)는 도 5에 표시된다.
이미지 평면(9)과 웨이퍼에 가장 가까운 미러(M7) 사이의 작동 거리는 80mm이다.
도 7은 투영 광학 유닛(21)의 미러(M1 내지 M8)의 반사면 상의 둘레 윤곽을 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(22)을 도 8 내지 도 10에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 7과 관련하여 상기 이미 설명한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
투영 광학 유닛(22)은 오브젝트 필드(4)와 이미지 필드(8) 사이에서 이미징 광(3)의 빔 경로에서 총 6개의 미러(M1 내지 M6)를 갖는다. 모든 6개의 미러(M1 내지 M6)는 NI 미러로서 구현된다. 다시, 상기 명시된 자유 곡면 수학식(1)은 미러(M1 내지 M6)에 적용된다.
미러(M1 내지 M6)에 대한 투영 광학 유닛(22)은 다음 순서의 편향 효과를 갖는다: RLRL0L.
이하의 표는 투영 광학 유닛(22)의 미러(M1 내지 M6)의 미러 파라미터를 다시 도시한다.
한번 더, 이미징 빔 경로(M6)의 마지막 미러는 900mm 미만의 경우 최대 미러 직경을 갖는다. 6개의 미러 중 4개는 500mm 미만의 최대 미러 직경을 갖는다. 6개의 미러 중 3개는 400mm 미만의 최대 미러 직경을 갖는다.
투영 광학 유닛(22)은 마찬가지로 정확히 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18) 및 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19, 20)를 갖는다. 제 1 평면 중간 이미지(18)는 미러(M6)의 통로 개구(17)의 영역에서 미러들(M4 및 M5) 사이에서 이미징 광(3)의 빔 경로에 놓인다.
2개의 제 2 평면 중간 이미지(19) 중 첫번째 이미지는 이미징 광 빔 경로의 미러들(M1 및 M2) 사이에 있다. 제 1 및 제 2 평면 중간 이미지(19)의 영역에서, 전체 이미징 광 빔은 외부로부터 접근가능하다.
2개의 제 2 평면 중간 이미지(20) 중 제 2 이미지는 미러(M4)에서의 반사 인근의 이미징 광 빔 경로의 미러들(M3 및 M4) 사이에 놓인다.
도 10은 투영 광학 유닛(22)의 미러(M1 내지 M6)의 반사면의 경계 윤곽을 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(22)으로부터의 광학 데이터는 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표와 그 설계에 있어서 상응하는 이하의 표로부터 얻을 수 있다.
투영 광학 유닛(22)의 전체 반사도는 7.82%이다.
투영 광학 유닛(22)은 0.50의 개구수를 갖는다. 축소 팩터는 제 1 이미징 광 평면(xz)에서 4.00(βx)이며 제 2 이미징 광 평면(yz)에서 8.00(βy)이다. 오브젝트 필드(4)의 법선에 대한 주 광선 각도는 5.0°이다. 최대 동공 차폐는 15%이다. 오브젝트 이미지 오프셋 dOIS은 대략 415mm이다. 투영 광학 유닛(22)의 미러는 889 mm x 860 mm x 1602 mm의 xyz-에지 길이를 갖는 입방체에 하우징될 수 있다.
오브젝트 평면(5) 및 이미지 평면(9)은 서로 평행하게 연장한다.
웨이퍼와 가장 가까운 미러(M5)와 이미지 평면(9) 사이의 작동 거리는 129mm이다. 평균 파면 수차 rms는 30.4mλ이다.
어퍼쳐 조리개(AS)는 투영 광학 유닛(22)의 미러들(M1 및 M2) 사이의 이미징 광 빔 경로의 첫번째 제 2 평면 중간 이미지(19)의 상류에 배치된다. 전체 이미징 광 빔은 어퍼쳐 조리개(AS)의 위치에서 완전히 접근가능하다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(23)을 도 11 내지 도 13에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 10과 관련하여 상기 이미 설명한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
투영 광학 유닛(23)의 기본 설계, 특히 NI 미러 및 GI 미러의 순서는 한번 더 투영 광학 유닛(7 및 21)의 설계와 유사하다.
미러(M1 내지 M8)는 상기 명시된 자유 곡면 수학식(1)이 적용되는 자유 곡면으로서 다시 한번 구현된다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(23)의 미러(M1 내지 M8)의 미러 파라미터를 한번 더 도시한다.
모든 미러(M1 내지 M8) 그리고 특히 GI 미러(M2, M3, M5 및 M6)는 1보다 작은 y/x 종횡비를 갖는다. 한번 더, 이미징 빔 경로의 마지막 미러인, 미러(M8)는 거의 950mm로 측정되는 최대 미러 직경을 갖는다. 8개의 미러 중 6개는 570mm 미만의 직경을 갖는다. 8개의 미러 중 5개는 500mm 미만의 직경을 갖는다. 8개의 미러 중 3개는 400mm 미만의 직경을 갖는다.
투영 광학 유닛(23)은 이미징 광 빔 경로의 마지막인 미러(M8)의 통로 개구(17)의 영역에서 한번 더 정확히 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18)를 갖는다. 또한, 투영 광학 유닛(23)은 총 3개의 제 2 평면 중간 이미지(19, 24 및 25)를 갖는다. 투영 광학 유닛(23)의, 이미징 광 빔 경로의 첫번째인 제 2 평면 중간 이미지(24)는 이미징 광 빔 경로의 미러들(M1 및 M2) 사이에 있으며 완전히 접근가능하다. 이미징 광 빔 경로에서 두 번째인 제 2 평면 중간 이미지(19)는 이미징 광 빔 경로의 미러들(M2 및 M3) 사이에 놓인다. 이미징 광 빔 경로에서 세 번째인 제 2 평면 중간 이미지(25)는 이미징 광 빔 경로의 미러들(M3 및 M4) 사이에 놓인다.
미러(M2)와 관련하여, 제 2 평면 중간 이미지들 중 하나, 즉 중간 이미지(24)는 빔 경로에서 상기 미러의 바로 상류에 있는 NI 미러(M1) 및 이러한 GI 미러(M2)의 상류에 위치하며, 다음 제 2 평면 중간 이미지(19)는 빔 경로에서 상기 미러의 바로 하류에 있는 GI 미러(M3)의 상류에 그리고 미러(M2)의 하류에 위치한다. 이런 식으로, GI 미러(M3)는 마찬가지로 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19 및 25) 사이에 놓인다. 이 경우 두 개의 제 2 평면 중간 이미지(24 및 19 및 19 및 25) 사이의 2개의 GI 미러(M2 및 M3)의 이러한 배치는 이들 2개의 GI 미러(M2 및 M3)에 대한 큰 입사각에도 불구하고 이들 미러들(M2 및 M3)의 범위가 y-방향으로 너무 크게되지 않게 한다.
투영 광학 유닛(23)에서, 제 1 평면 중간 이미지의 숫자는 제 2 평면 중간 이미지의 수와 2만큼 상이하다.
도 13은 미러(M1 내지 M8)의 반사면의 경계 윤곽를 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(23)으로부터의 광학 설계 데이터는 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표에 그 설계에 있어서 상응하는 이하의 표로부터 얻어질 수 있다.
투영 광학 유닛(23)은 8.32%의 전체 투과를 갖는다.
투영 광학 유닛(23)은 0.55의 이미지 측 개구수를 갖는다.
제 1 이미징 광 평면(xz)에서, 축소 팩터(βx)는 4.50이다. 제 2 이미징 광 평면(yz)에서, 축소 팩터(βy)는 8.00이다. 오브젝트측 주 광선 각도는 5.0°이다. 최대 동공 차폐는 12%이다. 오브젝트 이미지 오프셋 dOIS은 대략 1080mm이다. 투영 광학 유닛(23)의 미러는 946 mm x 1860 mm x 1675 mm의 xyz-에지 길이를 갖는 입방체에 하우징될 수 있다.
투영 광학 유닛(23)에서, 오브젝트 평면(5) 및 이미지 평면(9)은 서로 평행하게 연장한다. 웨이퍼와 가장 가까운 미러(M7)와 이미지 평면(9) 사이의 작동 거리는 94mm이다. 평균 파면 수차 rms는 대략 24 mλ이다.
어퍼쳐 조리개(AS)는 미러들(M1 및 M2) 사이의 이미징 광 빔 경로의 첫번째, 제 2 평면 중간 이미지(24)의 상류에 배치된다. 전체 이미징 광 빔은 어퍼쳐 조리개(AS)의 위치에서 완전히 접근가능하다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(26)을 도 14 내지 도 16에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 13과 관련하여 상기 이미 설명한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
미러(M1, M6 및 M7)는 NI 미러로서 구현되며 미러(M2 내지 M5)는 GI 미러로서 구현된다. GI 미러(M2 내지 M5)는 동일 방향에서의 편향 효과를 갖는다. 전체적으로, 이하의 표는 투영 광학 유닛(26)의 미러(M1 내지 M7)의 편향 효과의 순서에 적용된다: RLLLL0R.
미러(M1 내지 M7)는 상기 명시된 자유 곡면 수학식(1)이 적용되는 자유 곡면으로서 다시 한번 구현된다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(26)의 미러(M1 내지 M7)의 미러 파라미터를 한번 더 도시한다.
미러(M5)만이 1보다 큰 y/x-종횡비를 갖는다. 미러(M5)의 y/x-종횡비는 1.5 미만이다.
마지막 미러(M7)는 대략 820mm로 측정되는 최대 미러 직경을 갖는다. 다른 미러들(M1 내지 M6) 중 어느 것도 525mm 보다 큰 직경을 갖지 않는다. 7개의 미러 중 5개는 450mm 미만의 최대 직경을 갖는다.
투영 광학 유닛(26)은 한번 더 정확히 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18) 및 제 2 평면 중간 이미지(19, 20)를 갖는다. 제 1 평면 중간 이미지(18)는 통로 개구(17)를 통해 이미징 광의 통로와 정확히 수평으로 배치된다. 이것은 통로 개구(17)의 상당히 작은 x-범위를 야기한다. 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19, 29)는 먼저, GI 미러들(M3 및 M4) 사이의 이미징 광 빔 경로에서 먼저 그리고 다음으로 GI 미러들(M4 및 M5) 사이의 이미징 광 빔 경로에 배치된다. 따라서, GI 미러(M4)는, 한번 더, 도 11 내지 도 13에 따른 실시예와 관련하여 상기 기재된 바와 같이 2개의 제 2 평면 중간 이미지 사이의 GI 미러이다.
투영 광학 유닛(26)은 먼저 홀수의 미러를 갖고 이어서 정확히 1의 제 1 평면 중간 이미지 및 제 2 평면 중간 이미지의 수의 차를 갖는다. 이것은 오브젝트 위치에 비해 올바른(right way round) 이미지 위치를 성취한다; 즉, "이미지 플립"이 보상된다.
도 16은 한번 더, 미러(M1 내지 M7)의 반사면의 경계 윤곽을 도시한다.
투영 광학 유닛(26)으로부터의 광학 설계 데이터는 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표에 그 설계에 있어서 상응하는 이하의 표로부터 얻을 수 있다.
투영 광학 유닛(26)은 x-방향으로 2배(two times) 13.0mm 및 y-방향으로의 1.2mm의 이미지 필드 치수를 갖는다. 선행하는 실시예와 달리, 오브젝트 필드(4) 및 이미지 필드(8)는 투영 광학 유닛(26)에서 직사각형이다. 따라서, 필드 곡률은 0이다.
투영 광학 유닛(26)에서, 이미지측 개구수는 0.45이다. 축소 팩터는 제 1 이미징 광 평면(xz)에서 4.00(βx)이며 제 2 이미징 광 평면(yz)에서 8.00(βy)이다. 오브젝트측 주 광선 각도(CRA)는 4.2°이다. 동공 차폐는 최대 13%이다.
투영 광학 유닛(26)은 9.29%의 전체 투과도를 갖는다.
오브젝트 이미지 오프셋 dOIS은 투영 광학 유닛(26)에서 대략 2170mm이다. 투영 광학 유닛(26)의 미러는 822 mm x 2551 mm x 1449 mm의 xyz-에지 길이를 갖는 입방체에 하우징될 수 있다.
투영 광학 유닛(26)에서, 오브젝트 평면(5)은 x-축에 대하여 이미지 평면에 대해 9.1°만큼 경사진다.
웨이퍼와 가장 가까운 미러(M6)와 이미지 평면 사이의 작동 거리는 80mm이다. 평균 파면 수차 rms는 대략 35mλ이다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(27)을 도 17 내지 도 19에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 16과 관련하여 상기 이미 설명한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
투영 광학 유닛(27)은 총 9개의 미러(M1 내지 M9)를 갖는다. 미러(M1, M2, M3, M5, M6, M7)는 GI 미러로서 구현된다. 나머지 미러(M4, M8 및 M9)는 NI 미러로서 구현된다. 상기 기재된 모든 투영 광학 유닛과 같이, 이미징 광 빔 경로의 마지막 미러(M9)는 마찬가지로 투영 광학 유닛(27)의 이미징 광(3)을 위한 광학 개구(17)와 함께 구현된다. 투영 광학 유닛(27)에서, 이미징 광 빔 경로는 교차 지점을 갖는다. 여기서, 먼저, 미러들(M2 및 M3) 사이의 그리고 다음으로 미러들(M6 및 M7) 사이의 이미징 광 부분 빔이 교차 영역(28)에서 교차한다.
투영 광학 유닛(27)에서, 미러(M9)의 통로 개구(17) 및 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19, 20) 근처에 제 1 평면 중간 이미지(18)가 있다. 투영 광학 유닛(27)에서, 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19) 중 제 1 이미지는 미러(M5)에서의 반사 부근에서 이미징 광 빔 경로의 미러들(M4 및 M5) 사이에 놓인다. 2개의 제 2 평면 중간 이미지들 중 제 2 이미지는 미러(M7)에서의 반사 부근에서 이미징 광 빔 경로 내의 미러들(M7 및 M8) 사이에 놓인다.
어퍼쳐 조리개(AS)는 미러들(M2 및 M3) 사이의 이미징 광 빔 경로와 교차점(28)의 하류에 위치한다. 이미징 광 빔은 어퍼쳐 조리개(AS)의 영역에서 완전히 접근 가능하다.
미러(M1 내지 M9)는 상기 지정된 자유 곡면 수학식(1)이 적용되는 자유 곡면 미러로서 재구현된다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(27)의 미러(M1 내지 M9)의 미러 파라미터를 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(27)에서, 미러(M1 및 M2)는 1 보다 큰 y/x- 종횡비를 갖는다. 미러(M1 내지 M9) 중 어느 것도 2보다 큰 y/x- 종횡비를 갖지 않는다. 미러(M1) 1.9의 영역에서 가장 큰 y/x- 종횡비를 갖는다.
투영 광학 유닛(27)에서, 미러(M4)는 753.3mm를 측정하는 최대 직경을 갖는다. 이러한 직경은 751.8mm의 직경을 갖는 마지막 미러(M9)의 직경보다 약간 크다. 9개의 미러(M1 내지 M9) 중 5개는 450mm 미만의 직경을 갖는다. 9개의 미러(M1 내지 M9) 중 4개는 400mm 미만의 직경을 갖는다.
도 19는 미러(M1 내지 M9)의 반사면의 경계 윤곽을 도시한다.
투영 광학 유닛(27)으로부터의 광학 설계 데이터는 그 설계에 있어서 도 2 내지 도 4에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표에 상응하는 다음의 표로부터 얻을 수 있다.
투영 광학 유닛(27)은 7.2%의 전체 투과도를 갖는다.
투영 광학 유닛(27)은 0.50의 이미지측 개구수를 갖는다.
제 1 이미징 광 평면(xz)에서의 축소 팩터는 4(βx)이다. 제 2 이미징 광 평면(xy)에서의 축소 팩터는 8(βy)이다. 오브젝트측 주 광선 각도 CRA는 5.5°이다. 최대 동공 차폐는 15%이다.
투영 광학 유닛(27)의 오브젝트 이미지 오프셋 dOIS은 대략 530mm이다. 투영 광학 유닛(27)의 미러는 753 mm x 1869 mm x 1860 mm의 xyz-에지 길이를 갖는 입방체에 하우징될 수 있다.
투영 광학 유닛(27)에서, 오브젝트 평면(5)은 x-축에 평행하는 축에 대하여 15.5%만큼 이미지 평면(9)에 대하여 경사진다.
이미지 평면(9)과 웨이퍼에 가장 가까운 미러(M8) 사이의 작동 거리는 83mm이다. 평균 파면 수차 rms는 10.4mλ이다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(29)을 도 20 내지 도 22에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 19과 관련하여 상기 이미 설명한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
도 20는 자오 단면으로 투영 광학 유닛(29)을 도시한다. 도 21은 투영 광학 유닛(29)의 사지탈 평면을 도시한다. 도 22는 투영 광학 유닛(29)의 미러(M1 내지 M9)의 반사면의 경계 윤곽을 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(29)은 3개의 NI 미러 즉, 미러들(M1, M8 및 M9)을 갖는다. 투영 광학 유닛(29)은 6개의 GI 미러, 즉 미러들(M2 내지 M7)을 갖는다.
미러(M2 내지 M7)는 모두 미러 편향 효과에 관하여 동일한 방향을 갖는다. 이에 관하여, 투영 광학 유닛(29)은 도 14 내지 도 16에 따른 투영 광학 유닛(26)과 유사하다.
미러(M1 내지 M9)는 상기 명시된 자유 곡면 수학식(1)이 적용되는 자유 곡면으로서 다시 한번 구현된다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(29)의 미러(M1 내지 M9)의 미러 파라미터를 한번 더 도시한다.
미러(M7)를 제외하고, 투영 광학 유닛(29)의 미러들 중 어느 것도 1 이상의 y/x 종횡비를 갖지 않는다. 미러(M7)의 y/x 종횡비는 대략 1.6이다.
이미징 빔 경로의 마지막 미러(M9)는 930.3mm를 측정하는 최대 직경을 갖는다. 모든 다른 미러(M1 내지 M8)의 최대 직경은 800mm 미만이다. 9개의 미러(M1 내지 M9) 중 4개는 600mm 미만의 최대 직경을 갖는다
투영 광학 유닛(29)은 한번 더 미러(M9)의 통로 개구(17)의 영역의 정확히 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18) 및 제 2 평면 중간 이미지(19, 20)를 갖는다. 2개의 제 2 평면 중간 이미지의 제 1 이미지(19)는 이미징 광 빔 경로의 GI 미러들(M4 및 M5) 사이에 배치된다. 2개의 제 2 평면 중간 이미지 중 제 2 이미지(20)는 이미징 광 빔 경로의 2개의 GI 미러(M6 및 M7) 사이에 놓인다.
투영 광학 유닛(29)으로부터의 광학 설계 데이터는 그 설계에 있어서 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표에 대응하는 다음의 표로부터 수집될 수 있다.
투영 광학 유닛(29)은 9.67%의 전체 투과도를 갖는다.
투영 광학 유닛(29)의 이미지측 개구수는 0.50이다. 제 1 이미징 광 평면(xz)의 축소 팩터(βx)는 4.00이다. 제 1 이미징 광 평면(yz)의 축소 팩터(βy)는 8이다. 여기서, 마찬가지로 2개의 이미징 광 평면의 상이한 수의 중간 이미지는 홀수의 미러로 인해 이미지 플립의 정정을 야기한다.
오브젝트측 주 광선 각도 CRA는 5.0°이다. 입사 동공의 최대 차폐는 12%이다. 오브젝트 이미지 오프셋 dOIS은 대략 2150mm이다. 투영 광학 유닛(29)의 미러는 930 mm x 2542 mm x 1713 mm의 xyz-에지 길이를 갖는 입방체에 하우징될 수 있다.
오브젝트 평면(5)은 0.2°의 각도(T)만큼 x-축에 대해 이미지 평면(9)에 대하여 경사진다.
이미지 평면(9)과 웨이퍼에 가장 가까운 미러(M8) 사이의 작동 거리는 80mm이다. 평균 파면 수차 rms는 11.4mλ이다.
어퍼쳐 조리개(AS)는 투영 광학 유닛(29)의 미러들(M1 및 M2) 사이의 이미징 광 빔 경로에 위치한다. 이미징 광 빔은 어퍼쳐 조리개(AS)의 영역에서 완전히 접근 가능하다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(30)을 도 23 내지 도 25에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 22과 관련하여 상기 이미 설명한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
도 23은 자오 단면으로 투영 광학 유닛(30)을 도시한다. 도 24는 투영 광학 유닛(30)의 사지탈 평면을 도시한다. 도 25는 투영 광학 유닛(30)의 미러(M1 내지 M10)의 반사면의 경계 윤곽을 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(30)은 3개의 NI 미러 즉, 미러들(M1, M9 및 M10)을 갖는다. 투영 광학 유닛(30)은 7개의 GI 미러, 즉 미러들(M2 내지 M8)을 갖는다.
미러(M2 내지 M8)는 모두 미러 편향 효과에 관하여 동일한 방향을 갖는다. 이에 관하여, 투영 광학 유닛(30)은 도 14 내지 도 16 및 도 29 및 도 20 내지 22에 따른 투영 광학 유닛(26)과 유사하다.
미러(M1 내지 M10)는 상기 명시된 자유 곡면 수학식(1)이 적용되는 자유 곡면으로서 다시 한번 구현된다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(30)의 미러(M1 내지 M10)의 미러 파라미터를 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(30)의 모든 미러(M1 내지 M10)는 1 미만의 y/x- 종횡비를 갖는다.
마지막 미러(M10)는 1008.9mm를 측정하는 최대 직경을 갖는다. 모든 다른 미러들(M1 내지 M9)의 최대 직경은 750mm 미만이다. 10개의 미러 중 7개는 700mm 미만의 최대 직경을 갖는다. 10개의 미러 중 4개는 600mm 미만의 최대 직경을 갖는다.
한번 더, 투영 광학 유닛(30)은 미러(M10)의 통로 개구(17)의 영역의 정확히 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18) 및 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19, 20)를 갖는다. 제 1 평면 중간 이미지(18)와 통로 개구(17) 사이의 거리는 마지막 미러(M10)와 이미지 필드(8) 사이의 거리의 1/3보다 짧다.
투영 광학 유닛(30)에서, 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19) 중 제 1 이미지는 GI 미러(M4)의 이미징 광(3)의 반사의 영역에 놓인다. 2개의 제 2 평면 중간 이미지 중 제 2 이미지(20)는 GI 미러(M6)에서의 반사의 영역의 이미징 광 빔 경로에 놓인다.
투영 광학 유닛(30)으로부터의 광학 설계 데이터는 그 설계에 있어서 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표에 대응하는 다음의 표로부터 수집될 수 있다.
투영 광학 유닛(30)은 9.88%의 전체 투과도를 갖는다.
투영 광학 유닛(30)의 이미지측 개구수는 0.55이다. 제 1 이미징 광 평면(xz)의 축소 팩터(βx)는 4이다. 제 2 이미징 광 평면(yz)의 축소 팩터(βy)는 8이다.
오브젝트측 주 광선 각도 CRA는 5.0°이다. 입사 동공의 최대 차폐는 20%이다. 오브젝트 이미지 오프셋 dOIS은 대략 2080mm이다. 투영 광학 유닛(30)의 미러는 1008 mm x 3091 mm x 2029 mm의 xyz-에지 길이를 갖는 입방체에 하우징될 수 있다.
오브젝트 평면(5)은 17°의 각도(T)만큼 x-축에 대해 이미지 평면(9)에 대하여 경사진다.
이미지 평면(9)과 웨이퍼에 가장 가까운 미러(M10) 사이의 작동 거리는 87mm이다. 평균 파면 수차 rms는 10.60mλ이다.
어퍼쳐 조리개(AS)는 투영 광학 유닛(30)의 미러들(M1 및 M2) 사이의 이미징 광 빔 경로에 위치한다. 이미징 광 빔은 어퍼쳐 조리개(AS)의 영역에서 완전히 접근 가능하다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(31)을 도 26 내지 도 28에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 25과 관련하여 상기 이미 설명한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
도 26는 자오 단면으로 투영 광학 유닛(31)을 도시한다. 도 27은 투영 광학 유닛(31)의 사지탈 평면을 도시한다. 도 28는 투영 광학 유닛(31)의 미러(M1 내지 M10)의 반사면의 경계 윤곽을 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(31)은 3개의 NI 미러 즉, 미러들(M1, M9 및 M10)을 갖는다. 투영 광학 유닛(31)은 7개의 GI 미러, 즉 미러들(M2 내지 M8)을 갖는다.
미러(M2 내지 M8)는 모두 미러 편향 효과에 관하여 동일한 방향을 갖는다. 이에 관하여, 투영 광학 유닛(31)은 도 23 내지 도 25에 따른 투영 광학 유닛(30)과 유사하다.
미러(M1 내지 M10)는 상기 명시된 자유 곡면 수학식(1)이 적용되는 자유 곡면으로서 다시 한번 구현된다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(31)의 미러(M1 내지 M10)의 미러 파라미터를 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(31)의 모든 미러(M1 내지 M10)는 1보다 작은 y/x- 종횡비를 갖는다.
이미징 빔 경로의 마지막 미러(M10)는 892.0mm로 측정되는 최대 직경을 갖는다. 모든 다른 미러(M1 내지 M9)의 최대 직경은 550mm미만이다. 10개의 미러 중 8개의 미러는 500mm 미만의 최대 직경을 갖는다. 10개의 미러 중 6개의 미러는 400mm 미만의 최대 직경을 갖는다.
다시 한번, 투영 광학 유닛(31)은 미러(M10) 내의 통로 개구(17)의 영역에서 정확하게 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18)와 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19, 20)를 갖는다. 두 개의 제 2 평면 중간 이미지(19) 중 제 1 이미지는 GI 미러(M4)에서의 반사의 영역에서 이미징 빔 경로에 있다. 두 개의 제 2 평면 중간 이미지들(20) 중 제 2 이미지는 GI 미러(M7)에서의 반사의 영역에서 이미징 빔 경로에 놓여있다.
미러(M7)(도 28 참조)는 기본 형태(GF)를 갖는 반사면 경계 윤곽(RK)을 갖고, 이것은 한번 더 투영 광학 유닛(31)의 오브젝트 필드(4) 또는 이미지 필드(8)의 곡선 기본 형태에 상응한다. 2개의 윤곽 벌지(KA)는 이러한 경계 윤곽(RK)의 측면 에지를 따라 배치되며, 이것은 도 28의 상부에 도시되며 기본 형태(GF)에 관하여 긴 측면 에지이다. 이러한 윤곽 벌지(KA)의 기능은 도 2 내지 도 4에 따른 실시예의 투영 광학 유닛(7)의 미러(M6)에 관하여 이미 기재된 것에 상응한다.
투영 광학 유닛(31)로부터의 광학 설계 데이터는 그 설계에 있어서 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표에 대응하는 다음의 표로부터 수집될 수 있다.
투영 광학 유닛(31)은 8.72%의 전체 투과도를 갖는다.
투영 광학 유닛(31)의 이미지측 개구수는 0.55이다. 제 1 이미징 광 평면(xz)의 축소 팩터(βx)는 4이다. 제 2 이미징 광 평면(yz)의 축소 팩터(βy)는 7.5이다.
오브젝트측 주 광선 각도 CRA는 5.0°이다. 입사 동공의 최대 차폐는 16%이다. 오브젝트 이미지 오프셋 dOIS은 대략 3230mm이다. 투영 광학 유닛(31)의 미러는 891 mm x 2395 mm x 1615 mm의 xyz-에지 길이를 갖는 입방체에 하우징될 수 있다.
투영 광학 유닛(31)에서, 오브젝트 평면(5)은 이미지 평면(9)에 평행하게 연장한다.
이미지 평면(9)과 웨이퍼에 가장 가까운 미러(M10) 사이의 작동 거리는 65mm이다. 평균 파면 수차 rms는 7.65mλ이다.
어퍼쳐 조리개(AS)는 투영 광학 유닛(31)의 미러들(M1 및 M2) 사이의 이미징 광 빔 경로에 위치한다. 이미징 광 빔은 어퍼쳐 조리개(AS)의 영역에서 완전히 접근 가능하다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(32)을 도 29 내지 도 31에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 28과 관련하여 상기 이미 설명한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
도 29는 자오 단면으로 투영 광학 유닛(32)을 도시한다. 도 30은 투영 광학 유닛(32)의 사지탈 평면을 도시한다. 도 31는 투영 광학 유닛(32)의 미러(M1 내지 M7)의 반사면의 경계 윤곽을 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(32)은 3개의 NI 미러 즉, 미러들(M1, M6 및 M7)을 갖는다. 투영 광학 유닛(32)은 4개의 GI 미러, 즉 미러들(M2 내지 M5)을 갖는다.
미러(M2 내지 M5)는 모두 미러 편향 효과에 관하여 동일한 방향을 갖는다. 이에 관하여, 투영 광학 유닛(32)은 도 14 내지 도 16에 따른 투영 광학 유닛(26)과 유사하다.
미러(M1 내지 M7)는 상기 명시된 자유 곡면 수학식(1)이 적용되는 자유 곡면으로서 다시 한번 구현된다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(32)의 미러(M1 내지 M7)의 미러 파라미터를 한번 더 도시한다.
투영 광학 유닛(32)의 모든 미러(M1 내지 M7)는 1 보다 작은 y/x- 종횡비를 갖는다. 미러(M5)의 y/x- 종횡비는 1.6미만이다.
이미징 빔 경로의 마지막 미러(M7)는 903.2mm를 측정하는 최대 직경을 갖는다. 모든 다른 미러들(M1 내지 M6)의 최대 직경은 600mm 미만이다. 7개의 미러 중 5개는 500mm 미만의 최대 직경을 갖는다.
다시 한번, 투영 광학 유닛(32)은 미러(M7) 내의 통로 개구(17)의 영역에서 정확하게 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18)와 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19,20)를 갖는다. 2개의 제 2 평면 중간 이미지 중 제 1 이미지(19)는 이미징 빔 경로에서 미러들(M3 및 M4) 사이에 있다. 2개의 제 2 평면 중간 이미지 중 제 2 이미지(20)는 이미징 빔 경로에서 미러들(M4 및 M5) 사이에 있다.
투영 광학 유닛(32)의 이미지측 개구수는 0.45이다. 제 1 이미징 광 평면(xz)의 축소 팩터(βx)는 4이다. 제 2 이미징 광 평면(yz)의 축소 팩터(βy)는 8이다.
오브젝트측 주 광선 각도 CRA는 5.2°이다. 오브젝트 이미지 오프셋 dOIS은 대략 2470mm이다.
이미지 평면(9)과 웨이퍼에 가장 가까운 미러(M7) 사이의 작동 거리는 87mm이다. 평균 파면 수차 rms는 30.60mλ이다.
어퍼쳐 조리개(AS)는 투영 광학 유닛(32)의 미러들(M1 및 M2) 사이의 이미징 광 빔 경로에 위치한다. 이미징 광 빔은 어퍼쳐 조리개(AS)의 영역에서 완전히 접근 가능하다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(33)을 도 32 내지 도 34에 기초하여 다음에 설명한다. 도 1 내지 도 31과 관련하여 상기 이미 설명한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
도 32 및 도 34에 따른 투영 광학 유닛(33)은 사지탈 평면(xz)에서 4의 팩터만큼 축소하고 자오 평면(yz)에서 8의 팩터만큼 축소한다.
도 32는 자오 단면으로 투영 광학 유닛(33)을, 즉, yz 평면의 이미징 광(3)의 빔 경로(도 2의 개별 광선(15) 참조)를 도시한다. 도 34는 개별 광선(15)이 xz 평면상에 투영되는 도면, 즉, 사지털 도면으로 투영 광학 유닛(33)을 도시한다. 자오 평면(yz)은 또한 제 2 이미징 광 평면으로 지칭된다. 제 1 이미징 광 평면(xzHR)은 제 1 데카르트 오브젝트 필드 좌표(x) 및 현재 이미징 광 주 전파 방향(zHR)에 의해 이미징 광(3)의 빔 경로의 각각의 위치에 걸쳐있는 평면이다. 이미징 광 주 전파 방향(zHR)은 중심 필드 지점의 주 광선(16)의 빔 방향이다. 원칙적으로, 이러한 이미징 광 주 전파 방향(zHR)은 미러(M1 내지 M6)에서 각각의 반사에서 변화한다. 이러한 변화는, 개별적으로 고려된 미러(M1 내지 M6)에서 중심 필드 지점의 이러한 주 광선(16)의 편향 각과 동일한 경사 각에 대하여 제 1 데카르트 오브젝트 필드 좌표(x)를 기준으로 현재 이미징 광 주 전파 방향(zHR)의 경사로서 기재될 수 있다. 개별적인 제 1 이미징 광 평면(xzHR)은 도 32에서 점선으로 표시되며 각각의 경우에 도면의 평면(yz 평면)에 수직이다.
후속하여, 제 1 이미징 광 평면(xzHR)은 또한 간소화를 목적으로 제 1 이미징 광 평면(xz)으로도 지칭된다.
제 2 이미징 광 평면(yz)은 마찬가지로 이미징 광 주 전파 방향(zHR)을 포함하며 제 1 이미징 광 평면(xzHR)에 수직이다.
투영 광학 유닛(33)은 오직 자오 평면(yz)에서만 폴딩되므로, 제 2 이미징 광 평면(yz)은 자오 평면과 일치한다.
도 32는 도 32에서 y-방향으로 서로 이격되는 3개의 오브젝트 필드 지점으로부터 발산하는 3개의 개별 광선(15)의 빔 경로를 도시한다. 주 광선(16), 즉, 투영 광학 유닛(33)의 동공 평면의 동공의 중심을 통과하는 개별 광선(15) 그리고 각각의 경우에 2개의 오브젝트 필드 지점의 상부 코마 광선과 하부 코마 광선이 도시된다. 오브젝트 필드(4)로부터 진행하여, 주 광선(16)은 오브젝트 평면(5)의 법선과의 5.2°의 각도(CRA)를 포함한다.
오브젝트 평면(5)은 이미지 평면(9)에 평행하게 놓인다.
투영 광학 유닛(33)은 0.55의 이미지측 개구수를 갖는다.
도 32에 따른 투영 광학 유닛(33)은 개별 광선(15)의 빔 경로의 순서로 M1 내지 M6으로 넘버링되는, 오브젝트 필드(4)로부터 진행하는 총 6개의 미러를 갖는다.
도 32는 미러(M1 내지 M6)의 계산된 반사면의 섹션을 도시한다. 이러한 계산된 반사면의 일부가 사용된다. 돌출부를 더하고, 반사면의 이러한 실제로 사용된 영역만이 실제 미러(M1 내지 M6)에 실질적으로 존재한다. 이러한 사용된 반사면은 미러 바디에 의해 알려진 방식으로 운반된다(carried).
도 32에 따른 투영 광학 유닛(33)에서, 모든 미러(M1 내지 M6)는 수직 입사를 위한 미러로서, 즉 이미징 광(3)이 45°보다 작은 입사각으로 충돌하는 미러로서 구성된다. 그에 따라, 전체적으로, 도 32에 따른 투영 광학 유닛(7)은 수직 입사를 위해 6개의 미러(M1 내지 M6)를 갖는다. 수직 입사를 위한 이러한 미러는 NI(수직 입사) 미러로서 지칭된다.
투영 광학 유닛(7)은 그레이징 입사를 위한 미러(GI 미러, 그레이징 입사 미러)를 갖지 않는다.
원칙적으로, 투영 광학 유닛의 모든 기재된 예시적인 실시예는 공정에서 이러한 변화하는 기본 이미징 특성 없이 xz-평면에 평행하게 연장하는 평면에 대하여 미러링될 수 있다.
미러(M1 내지 M6)는 이미징 광(3)에 대한 미러(M1 내지 M6)의 반사도를 최적화하는 코팅을 갖는다. 이러한 고 반사층은 다수 겹의 층으로서 구현될 수 있고, 연속하는 층은 상이한 재료로부터 제조될 수 있다. 교번하는 재료 층이 또한 사용될 수 있다. 종래의 다수 겹의 층은 개별적으로 몰리브덴의 층 및 실리콘의 층으로 구성된 50개의 이중층을 가질 수 있다. 이들은 예컨대 C(탄소), B4C(탄화 붕소)로 구성된 추가 분리 층을 포함할 수 있으며, 보호층 또는 진공에 대한 보호층으로 마무리될 수 있다.
NI 미러(수직 입사 미러)의 반사도에 관한 추가 정보는 DE 101 55 711 A에서 찾을 수 있다.
투영 광학 유닛(33)의 모든 미러(M1 내지 M8)의 반사도의 곱(product)으로서 발생하는 투영 광학 유닛(33)의 전체 반사도 또는 시스템 투과도는 대략 R=7.0%이다.
미러(M6), 즉, 이미징 빔 경로의 이미지 필드(8)의 상류의 마지막 미러는 끝에서 세번째 미러(M4)로부터 끝에서 두번째 미러(M5)를 향해 반사되는 이미징 광(3)의 통과를 위한 통로 개구(17)를 갖는다. 미러(M6)는 통로 개구(17) 주변에서 반사식으로 사용된다. 기타 미러(M1 내지 M5) 중 어느것도 통로 개구를 갖지 않으며, 상기 미러들은 갭 없이 연속하는 지역에서 반사식으로 사용된다.
제 1 이미징 광 평면(xz)에서, 투영 광학 유닛(33)은 미러들(M4 및 M5) 사이에서 이미징 광 빔 경로의 정확히 하나의 제 1 평면 중간 이미지(18)를 갖는다. 이러한 제 1 평면 중간 이미지(18)는 통로 개구(17)의 영역에 놓인다. 통로 개구(17)와 이미지 필드(8) 사이의 거리는 통로 개구(17)와 제 1 평면 중간 이미지(18) 사이의 거리보다 4배 더 크다.
제 1 이미징 광 평면(xz)에 수직인 제 2 이미징 광 평면(yz)에서, 이미징 광(3)은 정확히 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19 및 20)를 통과한다. 이러한 2개의 제 2 평면 중간 이미지 중 제 1 이미지(19)는 이미징 광 빔 경로의 미러들(M1 및 M2) 사이에 놓인다. 2개의 제 2 평면 중간 이미지 중 다른 하나의 이미지(20)는 제 1 평면 중간 이미지(18)의 영역에서 이미징 광 빔 경로의 미러들(M4, M5) 사이에 놓인다. 따라서, 제 1 평면 중간 이미지(18) 및 제 2 평면 중간 이미지(20) 모두는 미러(M6)의 통로 개구(17)의 영역에 놓인다. 이미징 광(3)의 전체 빔은 통과 개구(17)의 위치에서 작은 직경을 갖는다. 따라서, 미러들(M4 및 M5) 사이의 부분 빔 경로에서 이미징 광(3)을 줄이지 않으면서 통과 개구(17)의 직경이 작게 선택될 수 있다.
투영 광학 유닛(33)에서의 제 1 평면 중간 이미지들의 수, 즉 정확하게 하나의 제 1 평면 중간 이미지 및 투영 광학 유닛(33)에서의 제 2 평면 중간 이미지들의 수, 즉 정확하게 2개의 제 2 평면 중간 이미지는, 투영 광학 유닛(33)에서 서로 상이하다. 투영 광학 유닛(33)에서, 중간 이미지의 이러한 수는 정확히 1만큼 상이하다.
다수의 중간 이미지, 즉 2개의 제 2 평면 중간 이미지(19, 20)가 존재하는 제 2 이미징 광 평면(yz)은 미러(M1 내지 M6)의 폴딩 평면(yz)과 일치한다. 이러한 폴딩 평면은 각각의 미러(M1 내지 M6)에서의 반사시 중심 필드 지점의 주 광선(16)의 입사면이다. 제 2 평면 중간 이미지는 원칙적으로 이미징 광 주 전파 방향(zHR)을 정의하는 중심 필드 지점의 주 광선(16)에 수직이 아니다. 중간 이미지 경사 각도, 즉, 이러한 수직 배치로부터의 편차는 원칙적으로 임의적인(arbitrary) 것이며 0°와 ± 89° 사이에 놓일 수 있다.
보조 장치(18a, 19a, 20a)는 중간 이미지(18, 19, 20)의 영역에 배치될 수 있다. 이러한 보조 장치(18a 내지 20a)는 이미징 광 빔의 경계를 적어도 부분적으로 정의하기 위한 필드 조리개가 될 수 있다. UNICOM식의, 특히 x-방향으로 엇갈린(staggered) 핑거 조리개(finger stop)를 갖는 필드 세기 규정 장치는 중간 이미지(18 내지 20)의 중간 이미지 평면 중 하나에 배치될 수 있다.
미러(M1 내지 M6)는 회전 대칭 함수에 의해 기재할 수 없는 자유 곡면으로서 구현된다. 미러(M1 내지 M6) 중 적어도 하나가 회전 대칭 비구면으로서 구현되는 투영 광학 유닛(33)의 다른 실시예도 가능하다. 이러한 회전 대칭 비구면에 대한 비구면 수학식은 DE 10 2010 029 050 A1로부터 알려져 있다. 또한, 모든 미러(M1 내지 M6)도 비구면으로 구현될 수 있다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(33)의 미러(M1 내지 M6)에 대한 파라미터 "최대 입사 각도", "x-방향에서의 반사면의 범위", "y-방향에서의 반사면의 범위" 및 "최대 미러 직경"을 요약한다:
모든 미러(M1 내지 M6)의 이미징 광의 최대 입사 각도는 25°미만이다. 이러한 최대 입사 각도는 미러(M5) 상에 존재하며 22.0°이다.
오브젝트 필드(4)의 하류의 이미징 광 빔 경로의 먼저 4개의 미러(M1 내지 M4)의 이미징 광(3)의 최대 입사 각도는 20°이다. 먼저 4개의 미러(M1 내지 M4) 상의 이러한 가장 큰 각도는 미러(M3) 상에 존재하며 17.5°이다.
y/x-종횡비는 투영 노광 장치(33)의 미러들(M1 내지 M6) 중 미러(M4)에서 1의 값으로부터 가장 강하게 이탈하며 거기서 이는 대략 1:2.6의 값을 갖는다. 모든 다른 미러에서, y/x-종횡비는 1:1와 1:2.5사이의 범위에 있다. 미러들(M1 내지 M4)의 x/y-종횡비는 각각의 경우에 2:1보다 크다.
미러(M4)는 913mm의 직경을 갖는 가장 큰 최대 미러 직경을 갖는다. 다른 미러(M1 내지 M3, M5, M6) 중 어느것도 800mm보다 큰 최대 미러 직경을 갖지 않는다.
동공 정의 어퍼쳐 조리개(AS)는 투영 광학 유닛(33)에서 미러들(M2 및 M3) 사이의 이미징 광 빔 경로에 배치된다. 어퍼쳐 조리개(AS)의 영역에서, 전체 이미징 광 빔은 그 전체 둘레에 걸쳐서 접근가능하다. 어퍼쳐 조리개(AS)는 전체 이미징 광 빔의 전체 외부 단면을 제한한다. 어퍼쳐 조리개(AS)는 제 2 평면 중간 이미지(19)에 공간적으로 인접하여 배치된다. 이러한 배치는 미러(M2, M3) 사이의 이미징 광 부분 빔과 관련하여 미러(M1, M2)들 상에 이미징 광 부분 빔(3)을 폴딩하는 것이 가능하게 하여, 미러(M2) 상의 이미징 광(3)의 입사 광선의 입사의 상응하게 낮은 최대 각도를 야기한다.
투영 광학 유닛(33)으로부터의 미러들(M1 내지 M6)의 반사면으로부터의 광학 설계 데이터는 그 설계에 있어서 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표에 대응하는 다음의 표로부터 수집될 수 있다.
투영 광학 유닛(33)의 전체 반사도는 대략 7.85%이다.
미러의 기준축은 일반적으로 이미지 평면(9)의 법선에 대해 경사져있으며, 이는 표의 경사도 값에 의해 분명하게 된다.
이미지 필드(8)는 2배 13mm의 x-범위와 1mm의 y-범위를 갖는다. 투영 광학 유닛(33)은 13.5nm의 조명 광(3)의 동작 파장에 최적화된다.
조리개의 조리개 표면의 에지(도 32에 대한 표 6 또한 참조)는 조명 광(3)의 모든 광선의 조리개 표면 상의 교차 지점으로부터 나오며, 이는, 이미지 측 상에서, 완전한 이미지-측 텔레센트릭 애퍼쳐를 갖는 조리개 표면의 방향으로 필드 중심 지점에서 전파한다. 조리개가 애퍼쳐 조리개로서 구현될 때, 에지는 내부 에지이다.
조리개(AS)는 일 평면에 놓일 수 있거나 3차원 실시예를 가질 수 있다. 조리개(AS)의 범위는 크로스 스캔 방향(x)에서 보다는 스캔 방향(y)에서 더 작을 수 있다.
투영 광학 유닛(33)의 z-방향으로의 설치 길이, 즉 오브젝트 평면(5)과 이미지 평면(9) 사이의 거리는 대략 2500mm이다.
투영 광학 유닛(33)에서, 동공 차폐는 입사 동공의 전체 어퍼쳐의 15%이다. 따라서, 개구수의 15% 미만이 통로 개구(17)의 결과로서 불명확해진다. 차폐 에지는 조리개(18)와 관련하여 상기 기재된 조리개 에지의 구성과 유사한 방식으로 구성된다. 차폐 조리개로서의 실시예에서, 에지는 조리개의 외부 에지다. 투영 광학 유닛(33)의 시스템 동공에서, 차폐로 인하여 조명될 수 없는 표면은 전체 시스템 동공의 표면의 0.152 미만이다. 시스템 동공내의 조명되지 않은 표면은 y-방향보다 x-방향에서 상이한 범위를 가질 수 있다. 시스템 동공의 조명되지 않은 표면은 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형일 수 있다. 또한, 조명될 수 없는, 시스템 동공의 이러한 표면은, 시스템 동공의 중심에 관하여 x-방향 및/또는 y-방향으로 편심될 수 있다.
오브젝트 필드 중심 점과 이미지 필드 중심 점 사이의 y 거리 dOIS(오브젝트 이미지 오프셋)는 대략 1100mm이다. 미러(M5)와 이미지 필드(9) 사이의 작동 거리는 90mm이다.
투영 광학 유닛(33)의 미러는 913 mm x 1418 mm x 1984 mm의 xyz 에지 길이를 갖는 직육면체에 하우징될 수 있다.
투영 광학 유닛(33)은 이미지 측에서 대략 텔레센트릭이다.
투영 광학 유닛(7) 대신에, 도 1에 따른 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는, 또 다른 실시 형태의 투영 광학 유닛(34)을 도 33 내지 도 35에 기초하여 다음에 설명한다. 도 33은 한번 더 자오 단면을 도시하며 도 35는 투영 광학 유닛(34)의 사지털 도면을 도시한다. 도 1 내지 도 32 및 도 34와 관련하여 상기 이미 설명한 구성요소 및 기능은 동일한 참조 부호로 적절히 표시되어 있으므로, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
미러(M1 내지 M6)는 상기 지정된 자유 곡면 수학식(1)이 적용되는 자유 곡면 미러로서 재구현된다.
이하의 표는 투영 광학 유닛(34)의 미러(M1 내지 M6)의 미러 파라미터를 도시한다.
미러(M1 내지 M6) 중 어느 것도 1 보다 큰 반사면의 y/x-종횡비를 갖지 않는다. 미러(M2)는 대략 1:3.4의 가장 작은 y/x-종횡비를 갖는다.
여기서, 미러(M6)는 950.9mm 미만으로 측정되는 최대 미러 직경을 갖는다.
투영 광학 유닛(34)으로부터의 광학 설계 데이터는 그 설계에 있어서 도 2에 따른 투영 광학 유닛(7)에 대한 표에 대응하는 다음의 표로부터 수집될 수 있다.
투영 광학 유닛(34)의 전체 투과도는 대략 8.02%이다.
투영 광학 유닛(34)의 이미지측 개구수는 0.55이다. 제 1 이미징 광 평면(xz)에서, 투영 광학 유닛(34)은 4.00의 축소 팩터(βx)를 갖는다. 제 2 이미징 광 평면(yz)에서, 투영 광학 유닛(21)은 -8.00의 축소 팩터(βy)를 갖는다. 오브젝트측 주 광선 각도는 5.2°이다. 투영 광학 유닛(34)의 설치 길이는 대략 3000mm이다. 동공 차폐는 9%이다. 오브젝트-이미지 오프셋 dOIS은 177.89mm이며 따라서 도 32에 따른 투영 광학 유닛(7)의 오브젝트-이미지 오프셋 dOIS보다 훨씬 더 작다.
투영 광학 유닛(34)의 미러는 951 mm x 1047 mm x 2380 mm의 xyz-에지 길이를 갖는 직육면체에 하우징될 수 있다.
레티클(10) 및 따라서 오브젝트 평면(5)은 x-축에 대하여 10°의 각도(T)로 이미지 평면(9)에 대해 경사진다. 이러한 경사 각도(T)는 도 33에 표시된다.
이미지 평면(9)과 웨이퍼에 가장 가까운 미러(M5) 사이의 작동 거리는 대략 126mm이다.
상기 기재된 투영 광학 유닛의 일부 데이터는 이하의 표I 및 표 Ⅱ에서 다시 요약된다. 개별적인 제 1 칼럼은 개별적인 예시적인 실시예에 데이터를 할당하는 역할을 한다.
이하의 표 I는 개구수(NA), x-방향의 이미지 필드 범위(필드사이즈 X), y-방향의 이미지 필드 범위(필드사이즈 Y), 이미지 필드 곡률(필드 곡률) 및 전체 반사도 또는 시스템 투과도(투과도)의 광학적 파라미터를 요약한다.
이하의 표 Ⅱ는 파라미터 "미러 타입의 순서"(미러 타입 순서), "미러 편향 효과의 순서"(미러 회전 순서), "xz-평면의 굴절력 순서"(x 굴절력 순서) 및 "yz-평면의 굴절력 순서"(y 굴절력 순서)를 명시한다. 이러한 순서는 빔 경로의 마지막 미러에 의해 시작되며, 즉, 빔의 역방향을 따른다. 예시로서, 순서 "R0LLRRRL"는 도 2에 따른 실시예에서 순서(M8 내지 M1)의 편향 효과에 관한 것이다.
미러 타입에서, 명세(specification) "N"은 수직 입사(NI) 미러와 관련이 있으며 "G"는 그레이징 입사(GI) 미러와 관련된다. 굴절력 순서에서, "+"는 오목 미러면을 나타내고, "-"는 볼록 미러면을 나타낸다. x 및 y의 굴절력 순서를 비교할 때, 예를 들어 도 5에 따른 실시예를 제외하고 모든 예시적인 실시예는 x 및 y에서 상이한 굴절력 순서를 갖는 것을 알 수 있다. x 및 y의 굴절력의 상이한 부호를 갖는 이들 미러는 새들 또는 토릭 표면을 나타낸다. GI 미러가 예시적인 실시예 중 하나에서 발생하는 정도로, 이들 각각은 표 Ⅱ의 미러 유형 순서로부터 알수 있는 바와 같이 적어도 쌍으로 발생한다.
마이크로 구조 또는 나노 구조의 구성요소를 제조하기 위해, 투영 노광 장치(1)는 다음과 같이 사용된다: 첫째, 반사 마스크(10) 또는 레티클 및 기판 또는 웨이퍼(11)가 제공된다. 후속하여, 레티클(10) 상의 구조가 투영 노광 장치(1)를 사용하여 웨이퍼(11)의 감광성 층 상에 투영된다. 그 후, 웨이퍼(11) 및 그에 따른 마이크로 구조의 구성요소 상의 마이크로 구조나 나노 구조는 감광성 층을 현상함으로써 제조한다.

Claims (17)

  1. 투영 리소그래피용 이미징 광학 유닛(7; 21; 22; 23; 26; 27; 29)으로서,
    - 이미징 광 빔 경로를 따라 오브젝트 평면(5)의 오브젝트 필드(4)로부터 이미지 평면(9)의 이미지 필드(8)내로 이미징 광(3)을 가이드하기 위한 복수의 미러(M1 내지 M8; M1 내지 M6; M1 내지 M7; M1 내지 M9; M1 내지 M10)를 포함하고,
    - 상기 오브젝트 필드(4)는
    -- 제 1 데카르트 오브젝트 필드 좌표(x) 및
    -- 제 2 데카르트 오브젝트 필드 좌표(y)에 걸쳐 있고,
    - 제 3 데카르트 기준 좌표(normal coordinate)(z)는 양쪽 오브젝트 필드 좌표(x, y)에 수직이고,
    - 상기 이미징 광학 유닛(7; 21; 22; 23; 26; 27; 29)은,
    -- 상기 이미징 광(3)이, 이미징 광 주 전파 방향(zHR)이 놓이는 제 1 이미징 광 평면(xzHR)으로 전파하고,
    -- 상기 이미징 광(3)이, 상기 이미징 광 주 전파 방향(zHR)이 놓이고 상기 제 1 이미징 광 평면(xzHR)에 수직인 제 2 이미징 광 평면(yz)으로 전파하도록 구현되고,
    - 상기 제 1 이미징 광 평면(xzHR)으로 전파하는 상기 이미징 광(3)의 제 1 평면 중간 이미지(18)의 수와 상기 제 2 이미징 광 평면(yz)으로 전파하는 이미징 광(3)의 제 2 평면 중간 이미지(19, 20; 24, 19, 25)의 수는 서로 상이한, 이미징 광학 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 미러들 중 적어도 하나의 미러(M2, M3, M5, M6; M2, M3, M4, M5; M1, M2, M3, M5, M6, M7; M2, M3, M4, M5, M6, M7; M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8)이 GI 미러로서 구현되는 것을 특징으로 하는 이미징 광학 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 GI 미러(M2, M3, M5, M6; M2, M3, M4, M5; M1, M2, M3, M5, M6, M7; M2, M3, M4, M5, M6, M7; M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8)의 사용된 반사면이 최대 3의 표면 치수의 종횡비(y/x)를 갖는 것을 특징으로 하는 이미징 광학 유닛.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 더 많은 수의 중간 이미지(19, 20; 24, 19, 25)가 존재하는 상기 제 2 이미징 광 평면(yz)이 적어도 하나의 상기 GI 미러(M2, M3, M5, M6; M2, M3, M4, M5; M1, M2, M3, M5, M6, M7; M2, M3, M4, M5, M6, M7; M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8)의 폴딩 평면(yz)과 일치하는 것을 특징으로 하는 이미징 광학 유닛.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 중간 이미지 중 하나(19; 24)가, GI 미러(M2; M3; M4)와 상기 빔 경로의 상기 GI 미러(M2; M3; M4)의 바로 상류에 배치된 미러 사이에서 상기 GI 미러(M2; M3; M4)의 상류의 빔 경로의 폴딩 평면과 일치하는 상기 제 2 이미징 광 평면(yz)에서 구현되며 상기 중간 이미지 중 다른 하나(20; 19; 25)가 상기 GI 미러(M2; M3; M4)와 상기 빔 경로의 상기 GI 미러(M2; M3; M4)의 바로 하류에 배치된 미러 사이에서 상기 GI 미러(M2; M3; M4)의 하류의 빔 경로의 폴딩 평면과 일치하는 상기 제 2 이미징 광 평면(yz)에서 구현되는 것을 특징으로 하는 이미징 광학 유닛.
  6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 이미징 광(3)의 빔 경로에서 서로를 따르는 적어도 2개의 미러가 동일한 폴딩 평면(yz)을 갖는 GI 미러(M2, M3, M5, M6; M2, M3, M4, M5; M1, M2, M3, M5, M6, M7; M2, M3, M4, M5, M6, M7; M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8)로서 구현되고, 상기 폴딩 평면과 일치하는 상기 제 2 이미징 광 평면(yz)의 중간 이미지(19, 20)가 이러한 2개의 GI 미러(M2, M3; M3, M4; M4, M5; M6, M7) 사이의 빔 경로에서 구현되는 것을 특징으로 하는 이미징 광학 유닛.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 미러(M8; M6; M7; M9; M10)가 상기 이미징 광(3)의 통과를 위한 통로 개구(17)를 갖고, 상기 적어도 하나의 미러가 상기 이미징 광(3)을 반사하기 위해 상기 통로 개구(17) 주변에서 구현되며, 상기 적어도 하나의 중간 이미지(18)가 상기 통로 개구(17)의 영역에 놓이는 것을 특징으로 하는 이미징 광학 유닛.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 미러(M1, M4, M7, M8; M1 to M6; M1, M6, M7; M4, M8, M9; M1, M8, M9; M1, M9, M10)가 NI 미러로서 구현되는 것을 특징으로 하는 이미징 광학 유닛.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오브젝트 필드(4)와 상기 이미지 필드(8) 사이의 이미징 빔 경로의 홀수의 미러(M1 내지 M7; M1 내지 M9)를 특징으로 하는 이미징 광학 유닛.
  10. 광학 시스템으로서,
    - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 이미징 광학 유닛을 포함하고,
    - 상기 중간 이미지(18; 19, 20; 24, 19, 25) 중 하나의 중간 이미지 평면에 배치되는 보조 장치(19a, 20a)를 포함하는, 광학 시스템.
  11. 광학 시스템으로서,
    - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 이미징 광학 유닛을 포함하고,
    - 광원(2)으로부터의 조명 광(3)으로 상기 오브젝트 필드(4)를 조명하기 위한 조명 광학 유닛(6)을 포함하는, 광학 시스템.
  12. 청구항 10에 기재된 광학 시스템을 포함하고 조명 광(3)을 생성하기 위한 광원(2)을 포함하는 투영 노광 장치.
  13. 구조화된 소자를 제조하기 위한 방법으로서,
    - 레티클(10) 및 웨이퍼(11)를 제공하는 단계,
    - 청구항 12에 기재된 투영 노광 장치에 의해 상기 웨이퍼(11)의 감광성 층 상에 상기 레티클(10) 상의 구조를 투영하는 단계,
    - 상기 웨이퍼(11) 상에 마이크로구조 또는 나노구조를 생성시키는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 청구항 13에 기재된 방법에 따라 제조되는 구조화된 소자.
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  16. 삭제
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