KR20000075427A

KR20000075427A - 투영-마이크로리소그래픽 장치

Info

Publication number: KR20000075427A
Application number: KR1019990054795A
Authority: KR
Inventors: 본뵈나우루돌프; 슐츠요르크; 방글러요하네스
Original assignee: 헨켈 카르스텐; 칼-짜이스-스티프퉁 트레이딩 에즈 칼 짜이스
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2000-12-15
Also published as: EP1008914A2; KR100674174B1; JP2000182953A; DE19856575A1; EP1008914A3; TW498183B

Abstract

투영 마이크로리소그래픽 장치의 조명 장치는, 광원 및 대물렌즈 뿐만 아니라, 특정한 이미지 필드 형태를 발생하는 장치를 구비한다. 상기 이미지 필드 형태는 다음과 같은 조건을 만족시키는 것이 바람직하다. 첫째로, 상기 이미지 필드 형태는, 스캐닝 이동 방향 (y 방향) 으로, 적어도 일부분이 자유 영역에 의해 서로 분리되고 적어도 대략 회전 대칭하는 방식으로 다운스트림 투영 대물렌즈의 원형 이미지 필드 (5) 의 경계 영역내에 위치한 필드 (1 내지 4) 를 포함한다. 둘째로, 스캐닝 방향으로 필드 (1 내지 4) 를 통과하는 광 량의 적분이 상기 스캐닝 방향에 직각인 방향으로 이미지 필드 형태의 전체 양에 대하여 일정해야 한다. 등가의 노출 효과로서, 이러한 이미지 필드 형태 (1 내지 4) 는, 본 발명에 따른 이미지 필드 형태의 경우에서 스캐닝 방향의 폭이 상기한 적분에 상응하는 종래의 직각 스캐너 슬롯 구성을 대체한다. 그러나, 본 발명에 따른 이미지 필드 형태의 설계는 투영 대물렌즈의 대략적인 회전-대칭 조명을 가능하게 하고, 따라서 대물렌즈의 비회전-대칭, 및 방사상 유도된 이미징 에러가 감소된다.

Description

투영-마이크로리소그래픽 장치 {a projection-microlithographic device}

본 발명은 투영-마이크로리소그래픽 장치에 관한 것으로서,

광원, 및 레티클면에서 이미지 필드 형태를 발생하는 장치를 구비한 조명 장치; 레티클 면에서 레티클을 수용하도록 설계되고 스캐닝 방향 (y 방향) 으로 이동가능한 레티클 홀더; 및 상기 레티클 면위에 위치한 상기 레티클의 패턴을 웨이퍼 면위로 투영하는 투영 대물렌즈를 구비한다.

이러한 종류의 투영-마이크로리소그래픽 장치에서, 투영 대물렌즈아래에 배열된 반도체 웨이처위의 개별 칩은, 전체적으로 노출되지 않고, 레티클 홀더 및 웨이퍼 홀더가 스캐닝 방향, 즉 y 축 방향으로 불리는 방향으로 서로 동기하며 일반적으로 등속도로 선형 이동하는 스캐닝 이동에서 노출된다. 가능한 최소 대물렌즈 지름으로 스캐닝 방향에 직각 방향 (x 방향) 으로 투영 이미지의 가능한 최대 면적을 얻기 위해, 직사각형 슬롯 형태인 이미지 필드 형태가 보통 사용된다. 이러한 직사각형의 짧은 변이 스캐닝 방향에서 연장된다.

투영 대물렌즈가 비회전 대칭적 (non-rotationally-symmetrically) 으로 조명되는 직사각형 슬롯 형성으로 인해 렌즈 가열 및/또는 압축으로 야기된 투영 대물렌즈의 비회전 대칭 이미징 에러가 발생한다. 이러한 비회전 대칭 이미지 에러를 제거하고 보상하기위해, 많은 방법이 도입되었고, 그 원리는 항상 동일하다. 투영 대물렌즈의 이미징 특성은 투영 대물렌즈의 비회전 대칭 이미징 에러를 보충하는 유사한 비회전 대칭 측정을 이용하여 대칭적이라는 것이다. 이러한 측정에는 렌즈의 비회전 대칭 가열 또는 냉각, 또는 기계적 변형이 포함된다. 비회전 대칭 이미징 에러의 이후 보상이 항상 최적으로 수행될 수 없으며 다루기 힘든 시간 특성에 의해 종종 달성된다는 사실과는 별도로, 이후 보상에는 장치 및 그에 따른 비용 관점에서 볼때 흔히 상당한 비용이 추가로 필요하게 된다.

추가 수단에 의해 비회전 대칭 이미징 에러를 보상하는 정의된 타입의 투영-마이크로리소그래픽 장치의 예가 EP 0 823 662 A 에 나타나 있다. 여기서, 조명용 광 뿐만 아니라, 다른 광원으로부터의 광이 투영 대물렌즈를 통해 추가로 또한 전송된다. 이러한 추가되는 광으로 인해 대물렌즈의 방사의 전체적 대칭이 발생하지만, 웨이퍼 노출에 대해서 부적절하며 또는 상기 노출에 관여하지 않는다. 확실히, 투영 대물렌즈로 입력되는데 필요한 광학 구성요소 및 추가 광원은 상당한 비용을 필요로 한다. 게다가, 투영 대물렌즈는 불필요한 열적 스트레스를 추가로 받는다.

미국특허번호 제 54 73 410 호는 처음에 언급된 형태의 투영-마이크로리소그래픽 장치를 또한 설명한다. 여기서 도 2a 및 도 2b 는 정육각형의 이미지 필드 형태를 도시한다. 상기 이미지 필드 형태는 다음과 같은 목적을 갖는다. 투영 대물렌즈 지름을 최소화하기 위해, y 방향으로 웨이퍼위의 칩 노출은 단일 스캐닝 공정에서가 아니라 서로 병렬로 행해지는 복수의 스캐닝 공정 (stitch process) 에서 행해진다. 노출 스트립이 발생되는 스캐닝 방향에 평행하게 연장되는 에지에서 불균등한 노출을 피하기위해, 이미지 필드 형태의 경계선은 스캐닝 방향에 평행하게 연장되지 않고 비스듬하게 연장된다. 따라서 인접하는 노출 스트립 간의 접합 지역은 2개의 연속된 스캐닝 공정에서 중첩되어 노출된다. 구체적으로, 상기 목적을 위해 이미지 필드 형태용으로 정육각형의 상기한 형태가 선택된다. 그러나, 미국특허번호 제 54 73 410 호에서 승인되지 않은 이러한 이미지 필드 형태의 부작용은, 투영 대물렌즈의 조명이 대략 회전 대칭적으로 행해지고 이에따라 비회전 대칭 이미징 에러가 시작부터 방지되거나 매우 적은 정도로 발생한다는 것이다. 상기한 이미지 필드 형태는 노출을 중첩하는 "stitch" 용으로만 적절하다.

거울의 빔 셰이딩 때문에 그리고 최고의 이미지 정정 지역에 맞춰, 여분의 축 링 섹터를 이미징하는, 반사굴정광학 또는 반사광학 대물렌즈를 구비한 스캐너가 또한 알려져 있다. 이러한 스캐너에서, 소위 직각 이미지 필드 형태로 동작하는 소위 스테퍼의 경우에서, 여기서 언급된 비대칭 렌즈 가열 문제는 발생하지 않는다.

본 발명의 목적은 처음에 언급된 종류의 투영-마이크로리소그래픽 장치를 개발하는 것이며, 즉, 투영-대물렌즈의 방사 유도된, 비회전-대칭 이미지 에러가 시작부터 실질적으로 방지되며, 웨이퍼위의 각 개별 칩이 상기 종류의 단일 스캐닝 공정에서 노출될 수 있는 상기 장치를 개발하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따른 청구항 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항에 언급된 수단에 의해 달성된다.

본 발명은, 전형적인 직사각형 슬롯 정보에 적용되는 종횡비를 유지하는 한편, 원형의 정정된 이미지 필드의 주변 영역에 보다 정확하게 위치한 이미지 필드 형태를 달성할 수 있고, 따라서 열 방전이 간략화되고 이러한 방식으로 투영 대물렌즈에서 열 유도된 이미징 에러가 감소될 수 있다는 인식에 의거한다.

본 발명의 바람직한 실시예의 특징은, 이미지 필드 형태를 발생하는 장치가 다음과 같은 2가지 조건을 만족하도록 설계되는 것이다.

첫째, 상기 이미지 필드 형태는, y축 방향으로 자유 필드에 의해 서로 분리되고 회전 대칭에 적어도 대략적으로 근접하는 방식으로 투영 대물렌즈의 원형 이미지 필드의 주변 영역에 위치하는 필드를 포함한다.

둘째, 상기 필드를 통한 투광 량의 적분이 상기 이미지 필드 형태의 전체 크기에 대하여 y 방향에 직각인 방향 (x 방향) 에서 일정하다.

본 발명의 실시예는, 이미지 필드 형태가 점착면으로 구성되어야 한다는 널리 공지된 원리에서 벗어난다. 좁은 스캐너 슬롯의 노출 효과는 더이상 직접 연결되지 않고 투영 대물렌즈의 원형의 정정된 이미지 필드 또는 정정가능한 이미지 필드의 주변 영역에 분포되는 복수의 필드에 의해 동일하게 대체될 수 있으며, 상기 복수의 필드는 좁은 직사각형 슬롯보다 더 가깝게 회전 대칭에 근접하는 것이 인식된다. 이후 대물렌즈의 정정에는 미사용 영역이 포함되지 않는다. 이러한 대략적인 회전 대칭은 방사 유도된 비회전-대칭 이미징 에러를 보상 수단없이 처음부터 방지한다. 그러나, 이미지 필드 형태를 갖는 필드에서 y 방향으로 측정된 광 량의 적분이 x 방향으로의 이미지 필드 형태의 전체 양에 대하여 일정하기에, 본 발명에 따라 이미지 필드 형태의 노출 효과는 알려진 좁은 스캐너 슬롯의 효과와 상응하며, 즉, 종래의 슬롯 폭에 상응한다. 본 발명에 따른 이미지 필드 형태의 단점은, 본 발명에 따른 이미지 필드 형태가 종래의 좁은 스캐너 슬롯보다 y 방향으로 보다 넓은 전체 면적을 갖는 것처럼, 레티클 홀더 및 웨이퍼 홀더의 보다 큰 스캐닝 이동 (오버스캔) 이 필요하다는 것이다.

조명이 균등하다면, y 방향으로 광 량의 일정한 적분이 y 방향으로의 필드 면적의 일정 적분에 의해 매우 쉽게 얻어질 수 있다.

청구항 제 5 항 내지 제 11 항은 상기 목적을 달성하며 비교적 단순한 조명 장치를 사용하여 일반적으로 얻어질 수 있는 이미지 필드 형태의 실시예를 나타낸다.

청구항 제 12 항 내지 제 20 항은 기존의 조명 장치와 매우 상응하는 조명 장치의 설계에 관한 것으로서, 기존의 장치를 비교적 적게 수정한 것이다. 본 발명의 장치는 미국특허번호 제 5 473 408 호에 설명된 것과 유사한 방식인 균등기로서 1개 이상의 유리봉을 이용한다. 이것은 비교적 비용 효율이 높고 기존의 장치를 개장하는 가능성을 높인다.

청구항 제 21 항 및 제 22 항에 설명된 장치에도 동일하게 적용되며, 이미지 필드 형태를 발생하는 청구항 제 12 항 내지 제 20 항에 따른 장치에 구성요소로 되는 유리봉에서 실질적으로 손실이 없으며 균등한 조명이 가능하다.

청구항 제 23 항 및 제 24 항은, 개장될 수 있는 저비용의 선택사항인 프리즘 벌집형 집광기를 구비하는 이미지 필드 형태를 발생하는 장치의 설계에 관한 것이다.

도 1 은 투영-노출 장치에서 레티클을 조명하는 제 1 이미지 필드 형태를 개략적으로 도시한 도.

도 2 는 도 1 에 도시된 이미지 필드 형태를 변경한 도.

도 3 은 도 1 및 도 2 에 따른 이미지 필드 형태가 발생될 수 있는 조명 장치를 개략적으로 도시한 도.

도 4 내지 도 6 은 도 3 에 따른 조명 장치에 사용될 수 있는 유리봉의 실시예를 도시한 도.

도 7 은 도 3 에 따른 조명 장치에서 사용되는 회절 광학 소자의 광학적으로 액티브인 구조의 유닛 셀을 도시한 도.

도 8 은 도 4 에 따른 유닛 셀로 구성된 회절 광학 소자의 광학적으로 액티브인 구조를 도시한 도.

도 9 내지 도 12 는 도 1 및 도 2 에 따른 이미지 필드 형태 대신에 사용될 수 있는 이미지 필드 형태의 다른 실시예를 도시한 도.

도 13 은 프리즘-벌집형 집광기를 갖는 조명 장치의 제 2 실시예를 개략적으로 도시한 도.

도 14 및 도 15 는 도 13 에 따른 프리즘-벌집형 집광기에서 사용될 수 있는 2개의 벌집형 필드 배열을 도시한 도.

도 1 에서 음영 필드 (1, 2, 3, 4) 는 투영-마이크로리소그래픽 장치의 레티클을 조명하는데 사용되는 이미지 필드 형태를 나타낸다. 상기 레티클은, 스캐닝 공정에서 전형적으로 도시된 직각 좌표 시스템의 y 축 방향으로 연속적인 속도로 이동된다. 스캐닝 방향에 직각 방향 즉 x 방향에서 이미지 필드 형태의 전체 량은, 한 개 이상 칩의 완전한 구조가 단일 스캐닝 공정에서 노출되고 이에따라 칩 구조를 완전히 노출하기 위해 복수의 병렬 스캐닝 공정이 더이상 필요하지 않다.

필드 (1 내지 4) 를 갖는 전체 이미지 필드 형태는 하향 투영 대물렌즈의 원형의 정정된 이미지 필드에 위치하며, 상기 원형의 정정된 이미지 필드의 경계선은 부호 (5) 로 표시된다.

도 1 에 도시된 이미지 필드 형태의 노출 기능은 종횡비 2:1 을 갖는 종래 슬롯의 기능에 상응한다. 모든 4개 필드 (1, 2, 3 , 4) 는 동일한 종횡비 2:1 을 갖는 직사각형으로 형성된다. 원형의 정정된 이미지 필드의 중심을 향하는 측면에서, 자유로운 사각형의 중심 필드 (6) 를 둘러싸도록 정정된 이미지 필드는 서로 인접한다. 따라서 필드 (1 내지 4) 의 배열은, 도 1 에서 직각으로 연장되는 투영 대물렌즈의 원형의 정정된 이미지 필드의 중심 축에 대하여 4단 회전 대칭이 존재하도록 구성된다. 동시에, y 및 x 축과 평행하게 연장되는 도 1 의 중심선에 대하여 이중 거울-대칭이 존재한다.

도 1 에 도시된 이미지 필드 형태에 관하여, 쉽게 알 수 있듯이, x 방향으로 전체 양에 대하여, y 방향으로 집적된 치수, 즉, y 방향으로의 개별 필드 (1, 2, 3, 4) 의 치수의 합은 일정하다. 도 1 의 밑에서부터 위로 이동하여, 상기 적분된 치수는 y 방향에서 필드 (3) 의 치수와 초기에 상응한다. 이미지 필드 형태의 위로 인접하는 영역에서, 필드 (4 및 2) 가 고려되어야 한다. 각 경우의 y 방향에서 3개 필드의 치수가 필드 (3) 치수의 절반에 각각 상응하기에, 필드 (4 및 2) 영역에서 이미지 필드 형태의 집적된 치수는 필드 (3) 의 영역에서의 치수와 동일하다. 도 1 의 필드 (1) 의 위로 인접하는 영역에서, 필드 (3) 의 최저 영역에서와 같이 동일한 조건이 적용된다.

도 1 은 중앙이 빈 중앙 필드 (6) 내에 위치한 2 대 1 종횡비를 갖는 종래 슬롯의 영역이 바깥쪽으로 대칭하여 접혀진 것으로 해석될 수도 있다. 이것은, 도 1 에 도시된 이미지 필드 형태로, 도 1 에 따른 이미지 필드 형태가 의거한 종래의 직각 슬롯으로 칩에서 동일한 노출 결과를 얻을 수 있다는 사실을 명백히 한다.

도 1 에 따른 직각 슬롯에 대하여 수정함으로써, 이미지 필드 형태는 대칭된다. 전체 회전 대칭이 얻어지지 못하고, 상기한 4단 대칭이 얻어지며, 여전히 발생하는 투영 대물렌즈의 비회전 대칭, 열 유도된 이미징 에러가 직각 슬롯 형태보다 상당히 작다. 또한, 열 방전이 특히 문제가 되는 중앙 필드 (6) 가 방사되지 않기에 상기 열 방전이 간략화된다.

도 1 에 도시된 이미지 필드 형태의 경우에, 필드 (1 내지 4) 는 x 방향에서 인접하는 필드와 x 방향으로 중첩하지 않는다. 필드 (1 내지 4) 가 정밀하게 범위제한되지 않고 x 방향으로 위치되지 않는다면, 필드 (1 내지 4) 를 통해 칩위에 노출된 3개의 병렬로 된 스트립 사이의 조인트에서 비균등성이 발생할 수 있다. 이러한 문제점은 도 2 에 도시된 이미지 필드 형태를 약간 수정함으로써 방지된다.

이러한 제 2 이미지 필드 형태의 기본적인 배열은 도 1 에 도시된 것과 실질적으로 대응한다. 여기서 4개의 필드 (101, 102, 103, 104) 가 제공되며 중심 부분에서 자유 필드 (106) 가 있다. 이미지 필드 형태의 필드 (101 내지 104) 는 더이상 정확한 직사각형이 아니다. 또한 중심 자유 필드 (106) 도 더이상 정확한 정사각형이 아니다. 대신, 도 2 의 파선으로 도시된 바와같이 직사각형 형태를 약간 수정하여 필드 (101 내지 104) 에 다음과 같은 형태가 나타난다.

보다 긴 치수가 x 방향으로 연장되는 필드 (102 및 104) 는 동일한 크기의 사다리꼴 형태를 갖고, 여기서 2개의 평행한 경계선중 짧은 쪽이 중심 필드 (106) 를 향한다. 상기 필드 (102 및 104) 는 y 방향으로 연장되는 쪽에서 작은 삼각형을 절단함으로써 기본적인 직각 형태로부터 형성된다.

y 방향으로 보다 긴 치수가 연장되는 필드 (101 및 103) 는 집모양이며, 즉, 직사각형에 삼각형의 정점이 안쪽으로 향하게 부착된 형태이다. 상기 필드 (101 및 103) 는, 도 2 에서 파선으로 도시된 바와같이, x 방향으로의 치수가 도 1 에 따른 필드 (1 및 3) 에 대하여 삼각형의 보다 짧은 쪽 길이에 의해 연장되는 직사각형으로부터 직각 삼각형을 절단함으로써 형성된 것으로 볼 수 있다. 그러나, 필드 (101 및 103) 는 다음과 같이 형성된 것으로 볼 수도 있다. 측면 필드 (102 및 104) 로부터 절단된 삼각형이 y 축의 양과 음의 방향으로 평행이동에 의해 도 1 에 따른 필드 (1 및 3) 의 직사각형에 부착된 것으로 볼 수 있다. 이러한 것은, 본 발명에 따른 이미지 필드 형태의 기본적인 조건이 y 방향으로의 치수의 선 적분이 x 방향에서 전체 양에 대하여 일정한 도 2 에 따른 실시예에서 충족된다는 사실을 명백히 한다. 이것은 도 1 에 따른 기본적인 형태에 대하여 상기되었다. 도 2 에 따른 기본적인 형태의 수정은, 상기한 바와같이, 도 1 에 따른 이미지 필드 형태의 삼각형을 y 방향으로 배치함으로써 도 2 에 따른 실시예가 얻어졌기에 어떠한 변경도 발생할 수 없다.

도 3 은 도 1 및 도 2 에 따른 이미지 필드 형태가 사용될 수 있는 투영-대물렌즈 장치를 도시한다. 상기 장치에서 조명 장치의 기본적인 구조는 DE 195 20 563 A 에 설명되어 있다. 다음에 따라 본 발명을 설명하는데 필요한 정도로만 도 3 에 대하여 설명한다. 보다 상세한 것은 상기 DE 195 20 563 A 에서 설명된다.

도 3 에 도시된 조명 장치는, 광선이 화살표 (10) 로 도시된, 예를 들어 레이저인 (도시되지 않은) 광원에 의해 시작된다. 광은 제 1 회절 광학 소자 (11) 를 투과한다. 이것은 조명 동공을 형성하며 대물렌즈 (12) 의 대물면에 배열된다. 대물렌즈 (12) 의 일부를 형성할 수 있는 다양한 렌즈에 관한 것 및 제 1 회절 광학 소자 (11) 의 기능과 설계에 대한 상세한 것은 상기 DE 195 20 563 A 에 설명되어 있다.

다음에서 정밀한 기능 및 설계가 설명될 제 2 회절 광학 소자 (13) 는 대물렌즈 (12) 의 출구 동공에 배열된다. 광은 제 2 회절 광학 소자 (13) 를 투과하여 면 편향 거울에 의해 유도되고 입력 커플링 광학 장치 (15) 로 향하게 된다. 이것은 종래 기술에 따라 설계되고 따라서 상세히 설명할 필요가 없다.

입력 커플링 광학 소자 (15) 로부터 출력되는 광은, 우측 엔드 페이스를 통해 유리봉 장치 (16) 로부터 출력되어 유리봉 장치 (16) 의 도 3 에 도시된 좌측 엔드 페이스에 도달하고, 조절가능한 필드 조리개 (17) (레티클-마스킹 시스템) 를 통과하며, 본 발명에 따라 정확한 필드 형태를 한정하는 것이 바람직하다. 평면 편향 거울을 포함하는 다운스트림 대물렌즈 (18) 는 중간 필드 면에 위치한 필드 조리개 (17) 를 레티클 (80) 위로 이미징한다.

레티클 (80) 은 스캐닝 장치 (81) 에 의해 y 방향으로 선형 이동될 수 있다.

이미지를 통해 방사된 레티클 (80) 위의 패턴은 투영 대물렌즈 (82) 를 통해 웨이퍼 (83) 위로 이미징되고, 상기 웨이퍼는 스캐닝 장치에 의해 레티클 (80) 과 동기하여 y 방향으로 선형 이동될 수 있고, 따라서 노출될 수 있다.

유리봉 장치 (16) 는 상이한 방식으로 구성될 수 있다.

도 4 에 도시된 실시예에서, 유리봉 장치 (6) 는 4개의 개별적인 유리봉 (16a 내지 16d) 을 구비며, 그 단면 형태 및 배열은 도 1 에 따른 이미지 필드 형태에서의 필드 (1 내지 4) 의 형태 및 배열과 기하학적으로 유사하다. 따라서 모든 유리봉 (16a 내지 16d) 은, 종횡비 2 대 1 의 직사각형 단면을 갖고 정사각형인 중앙의 자유 공간을 둘러싸도록 에지가 서로 인접한다.

도 5 에서 유리봉 장치 (16) 는 한개의 유리봉 (116) 으로 구성된다. 상기 유리봉의 출구 엔드 페이스에서, 상기 유리봉에는 (도 1 에 따른 이미지 필드 형태에 대한 예에서) 원하는 이미지 필드 형태를 실질적으로 보상하는 반사 코팅 (162) 이 제공된다.

도 6 에 따른 유리봉 장치 (16) 의 실시예에서 이 원리가 또한 적용되었다. 도 5 에 따른 장치처럼, 상기 유리봉은 출구 엔드 페이스에서 반사 코팅 (262) 을 이미 갖는 한개의 유리봉 (216) 으로 구성된다. 반사 코팅 (263) 이 입구 엔드 페이스에 추가로 제공된다. 상기 반상 코팅 (263) 은 광선이 입력되는 유리봉 (216) 의 단면과 실질적으로 상응하는 중심 공간을 갖는다. 이러한 방식으로 광 손실을 줄이는 다중 반사가 대향하여 설치된 반사 코팅 (262 및 263) 간에 발생할 수 있다.

상기 제 2 회절 광학 소자 (13) 의 기능은 유리봉 장치 (16) 의 입구 엔드 페이스를 광으로 채우는 것이다. 유사한 기능이, 단일 유리봉의 단일 직사각형 단면이 채워지는 DE 195 20 563 A 에 따른 제 2 회절 광학 소자에 의해 충족된다. 이것은 도 5 및 도 6 에 따른 유리봉 장치 (16) 를 조명하기위해 실질적으로 변경되지 않고 사용될 수 있다. 여러 개의 유리봉 (16a 내지 16d) 으로 구성된 복잡한 유리봉 장치 (16) 의 입구 엔드 페이스를 광으로 균등하게 채우기 위해서, 도 4 에 따른 실시예의 경우에서 필요하듯이, 제 2 회절 광학 소자위에 배열된 광학적으로 액티브인 구조는 공지된 구조에 관하여 수정되어야 한다.

도 7 은 제 2 회절 광학 소자 (13) 의 광학적 액티브 구조의 유닛 셀을 도시한다. 이 유닛 셀 (20) 은 도 1 에 따른 이미지 필드 형태와 기하학적으로 유사한 4개의 필드 (21, 22, 23, 24) 를 포함하며, 각 필드는 중앙 정사각형 필드 (26) 를 둘러싸도록 서로 인접한 2 대 1 의 종횡비를 갖는 직사각형으로 구성된다. 도 1 에 도시된 이미지 필드 형태의 필드 (1 내지 4) 에 상응하는 유닛 셀 (20) 의 직사각형 필드 (21 내지 24) 에만 광학적 액티브 구조가 제공되었다. 상기 필드는 유닛 셀 (20) 의 중심에 중심점이 있는 동심 원이다. 상세한 구조는, DE 195 20 563 A 에서 상세히 설명된 바와같이, 프레넬 렌즈 또는 이진 회절 위상 프로파일 렌즈의 구조와 상응한다.

도 4 에 도시된 유닛셀 (20) 로부터, 제 2 회절 광학 소자 (13) 위에 배열된 마이크로스코픽 광학적 액티브 구조가 다중 어셈블리에 의해 얻어진다. 이것은 도 5 에 도시된다. 도 5 는 각 필드 (21 내지 24) 의 바깥쪽으로 향하며 좁은 쪽이 서로 연결된 도 4 에 따른 복수의 유닛 셀 (20) 을 어두운 음영으로 도시한다. 이렇게 형성된 유닛 셀 (20) 간에, 유닛셀 (20) 의 중심에 위치한 필드 (26) 과 유사하게 초기에 자유로운 정사각형 필드가 형성된다. 이런 방식으로 체스판 패턴과 유사한 전체적인 배열이 얻어진다. 제 2 공정에서, 제 2 세트의 유닛 셀 (20) 은 상기 체스판과 유사한 패턴위에 겹쳐지고 간섭 공정에서 형성된 상기 유닛 셀의 자유 중심 필드 (26) 가 상기 체스판 패턴의 어두운 필드에 가해진다. 이것은 더이상 자유 필드가 아닌 도 5 에서 도시된 바와같이 제 2 회절 광학 소자 (13) 의 구조를 발생시킨다.

이 구조는 또한 다음과 같이 형성된 것으로 볼 수도 있다. 정사각형의 측면 길이만큼 x 방향으로 변위시킴으로써, 동일한 제 2 패턴이 도 5 의 음영 영역에 상응하는 복수의 유닛 셀 (20) 의 배열위에 겹쳐진다.

도 4 에 도시된 바와같은 유리봉 장치 (16) 의 좌측 엔드 페이스의 실질적으로 손실이 없는 균등한 조명이 이러한 방식으로 설계된 제 2 회절 광학 소자 (13) 에 의해 얻어질 수 있다.

도 2 에 도시된 수정된 이미지 필드 형태를 얻기위해 기본적으로 동일한 조명 장치가 또한 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 도 4 에 도시된 유리봉 장치 (16) 에서 개별적인 유리봉 (16a 내지 16b) 이 약간 수정된다. 상기 유리봉은 도 2 에서 파선에 의해 보충된 부분적으로 직각 형태에 상응하는 직각 단면 형태를 갖고, 여기서 상기한 방식으로 필드 (101, 102, 103, 104) 를 형성하기위해 삼각형이 절단되었다. 따라서 도 2 의 필드 (101 및 103) 에 상응하는 유리봉 장치 (16) 에서 2개의 대향하여 배치된 유리봉은, y 방향으로 도 2 의 필드 (102 및 104) 에 상응하는 2개의 다른 유리봉의 직각 프로파일보다 x 방향으로 더 넓은 직각 프로파일을 갖는다. 4개의 유리봉은 에지에서 더이상 인접하지 않고, x 방향으로 약간 중첩한다. 유리봉 장치 (16) 의 출구면이 없는 추가 조리개는 불필요한 삼각형 섹터를 절단하는 역할을 한다. 이것에는 작지만 전체적으로 허용될 수 있는 광 손실이 관련된다.

도 9 는 도 1 및 도 2 에 따른 이미지 필드 형태 대신에 투영-마이크로리소그래픽 장치에서 사용될 수 있는 제 3 이미지 필드 형태를 도시한다. 이러한 이미지 필드 형태는 서로 직각인 y 축 및 x 축과 평행하게 연장되는 중심선에 대한 거울대칭과 유사하지만, 도 6 의 제도면과 직각으로 연장되는 중심 축에 대하여 2 단 회전 대칭만을 갖는다. 이 다각형 이미지 필드 형태는 다음과 같은 방식으로 6개의 필드로부터 형성된 것으로 볼 수 있다.

제 1 필드 (201) 는, 좁은 쪽이 동일한 노출 효과를 갖는 종래의 직사각형 스캐너 슬롯의 좁은 쪽에 상응하는 길이를 갖는 평행사변형 형태를 갖는다. 제 2 직사각형 필드 (202) 는 도 9 에 파선으로 도시된 필드 (201) 의 가상적인 좁은 쪽에 인접한다. 필드 (202) 는 자신의 아래쪽 가상 경계선을 통해 파선에 의해 y 방향으로 연장되는 대칭 축에 대하여 필드 (201) 에 대칭되어 나타난 평행사변형 형태의 필드 (203) 로 연장된다.

필드 (204, 205, 206) 는 x 축에 평행하게 연장되는 중심선에 대하여 거울 대칭되게 배열되고, 상기 중심선에서 인접하는 필드 (206, 201 및 204, 203) 는 자신의 모에서 서로 접한다.

도 9 에 도시된 이미지 필드 형태는, y 방향으로 치수의 선 적분이 x 방향으로의 전체 량에 대하여 일정해야 하는 본 발명의 기본적인 조건을 충족하는 것을 쉽게 알 수 있다.

도 10 에 따른 이미지 필드 형태는 동일한 상기 기본 조건을 명백히 충족한다. 이것은 어떠한 점에서도 접촉하지 않는 4개의 필드 (301, 302, 303, 304) 를 포함한다. 도 2 에 따른 이미지 필드 형태의 경우 유사하게, 도 10 에서 x 방향으로 서로 제거된 필드 (301 및 303) 는 집모양이며, 따라서 정점이 상기 이미지 필드 형태의 중심을 향하는 직사각형과 삼각형에 의해 형성된다. y 방향으로 필드 (301 및 303) 의 면적은 동일한 노출 효과를 갖는 종래의 직사각형 스캐너 슬롯의 폭과 상응한다.

y 방향으로 서로 제거된 도 10 에 따른 이미지 필드 형태의 필드 (302 및 304) 는 동일한 폭의 사다리꼴 형태를 갖고, 도 2 의 필드 (102 및 104) 에 유사하다. 그러나, 도 2 에 도시된 실시예에서 사다리꼴의 2개의 평행 경계선의 짧은 쪽이 안쪽을 향하는 것과는 달리, 도 10 에서는 그 반대이다. 2개의 평행한 경계선중 짧은 쪽이 바깥쪽으로 향한다. 이것은, 사다리꼴 형태 필드 (302 및 304) 가 원형의 정정된 이미지 필드의 경계 (305) 에 보다 가깝게 근접될 수 있는 장점을 갖는다. 이러한 상이한 배열의 사다리꼴 형태 필드 (302 및 304) 는 y 방향으로 필드 (302 및 304) 의 치수의 선 적분에 어떠한 영향을 주지 않는다.

도 11 에 도시된 이미지 필드 형태는 x 방향으로 연장되는 중심 선에 대하여 거울 대칭이다. 이것은 원형 링 세그먼트의 대략적인 형태인 2개 필드 (401, 402) 를 포함한다. 원형 아크 형태인 경계선은 동심을 갖지 않는다. 대신, 중심점이 y 방향으로 서로 떨어져 있지만, 2개의 원형 아크 형태의 선은 동일한 반경을 갖는다. 이것은, y 방향에서 볼 때, 형태가 원형 링 세그먼트의 형태와 유사한 필드 (401 및 402) 는 x 방향의 동일한 치수를 항상 독립적으로 갖는다. y 방향으로의 이 치수는 동일한 종래의 직사각형 슬롯의 폭의 절반에 상응한다.

도 12 에 도시된 이미지 필드 형태는 형태가 원형 링 세그먼트의 형태와 유사한 오직 한 개의 필드 (501) 를 포함한다. 상기 필드는 2개의 대향하는 쪽에서 동일한 반경을 갖는 원형 아크에 의해 유사하게 범위가 제한되며, 그 중심점이 y 방향으로 서로 떨어져 있다. 이렇게 떨어져 있는 것은 동일한 종래의 직사각형 슬롯의 폭에 상응한다.

도 12 에 도시된 이미지 필드 형태의 실시예가 특히 회전 대칭이 아니지만, 광이 투과되는 영역은 원형의 정정된 이미지 필드 (505) 의 경계에 보다 가깝게 놓여지고 투영 대물렌즈로부터의 열 방전이 간략화되며 이러한 이유때문에 보다 적은 열 유도 이미징 에러가 상기 투영 대물렌즈에서 발생한다.

도 13 은 원하는 이미지 필드 형태를 발생하는 대체가능한 설계를 도시한다. 도 13 에서 광원 (675) 으로부터 방출된 광은 컬렉터 렌즈 (676) 에 의해 병렬화되고 이후 프리즘-벌집형 집광기 (670) 를 투과한다. 이러한 벌집형 집광기의 기본적인 구조는 알려져 있다. 입구쪽에서 상기 벌집형 집광기는 필드 벌집형 장치 (672) 를 구비하고 출구쪽에서 동공 벌집형 장치 (671) 를 구비하며, 평행 입사광으로부터, 개별적인 벌집형 셀은 상이한 방향으로 출력되는 복수의 광을 발생한다. 이후 이러한 광선은 필드 렌즈 (677) 에 의해 레티클 (678) 위에 이미징되고, 적어도 제 1 어림값으로, 도시된 예에서는 분리되어 있는 원하는 이미지 필드 형태가 형성된다.

이 결과가 얻어질 수 있는 필드 벌집형 장치는 도 14 및 도 15 에 도시된다.

상기한 이미지 필드 형태의 이미지 필드 형성이 부분적으로 매우 대략적이지만 회전 대칭에 가깝다는 사실에 의해, 투영 대물렌즈의 광학 구성요소의 비대칭 조명이 알려진 좁은 스캐너 슬롯의 경우보다 훨씬 적은 정도로 발생한다. 그 결과, 투영 대물렌즈에서 비회전 대칭, 열 또는 방사 유도된 이미징 에러 발생이 투영 대물렌즈의 구조 원리를 간섭할 필요없이 또는 조명 장치에서 복잡한 변화에 영향을 주지 않고 실질적으로 억제될 수 있다.

Claims

광원, 및 레티클 면에 이미지 필드 형태를 발생하는 장치를 구비하는 조명 장치;

상기 레티클 면에서 레티클을 수용하도록 설계되고 스캐닝 방향 (y 방향) 으로 이동가능한 레티클 홀더; 및

상기 레티클 면에 위치한 상기 레티클의 패턴을 웨이퍼 면위로 투영하는 투영 대물렌즈를 구비하는 투영-마이크로리소그래픽 장치에 있어서,

상기 이미지 필드 형태를 발생하는 장치 (16; 670) 는, 중심 영역에서 원형의 보정된 이미지 필드가 음영을 갖게 하는 이미지 필드 형태가 발생되도록 설계된 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
광원, 및 레티클 면에 이미지 필드 형태를 발생하는 장치를 구비하는 조명 장치;

상기 레티클 면에서 레티클을 수용하도록 설계되고 스캐닝 방향 (y 방향) 으로 이동가능한 레티클 홀더; 및

상기 레티클 면에 위치한 상기 레티클의 패턴을 웨이퍼 면위로 투영하는 투영 대물렌즈를 구비하는 투영-마이크로리소그래픽 장치에 있어서,

상기 이미지 필드 형태를 발생하는 장치 (16; 670) 는, 광축과 동심을 가지며 각 직사각형보다는 원형 링 형태에 더 가까운 이미지 필드 형태가 발생되도록 설계된 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
광원, 및 레티클 면에 이미지 필드 형태를 발생하는 장치를 구비하는 조명 장치;

상기 레티클 면에서 레티클을 수용하도록 설계되고 스캐닝 방향 (y 방향) 으로 이동가능한 레티클 홀더; 및

상기 레티클 면에 위치한 상기 레티클의 패턴을 웨이퍼 면위로 투영하는 투영 대물렌즈를 구비하는 투영-마이크로리소그래픽 장치에 있어서,

상기 이미지 필드 형태를 발생하는 장치 (16; 670) 는, 표면이 유지되고 직사각형의 긴 변 방향에서 길이가 유지되는 이미징에 의해서, 경계로서 2개 이상의 폐곡선을 갖고 1.5 보다 큰 종횡비로 긴 변과 짧은 변을 갖는 직사각형으로부터 유도되는 이미지 필드 형태가 발생되도록 설계된 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

이미지 필드 형태 (1, 2, 3, 4; 101, 102, 103, 104; 201, 202, 203, 204, 205, 206; 301, 302, 303, 304) 를 발생하는 장치 (16) 는,

상기 이미지 필드 형태 (1, 2, 3, 4; 101, 102, 103, 104; 201, 202, 203, 204, 205, 206; 301, 302, 303, 304) 가, y축 방향으로 자유 필드 (6; 106; 206; 306) 에 의해 적어도 부분적으로 서로 분리되고 회전 대칭에 의해 적어도 대략적으로 근사하는 방식으로 상기 투영 대물렌즈의 원형 이미지 필드 (5; 105; 205; 305) 의 경계 영역에 위치하며, y 방향으로 상기 필드 (1, 2, 3, 4; 101, 102, 103, 104; 201, 202, 203, 204, 205, 206; 301, 302, 303, 304) 를 투과하는 광량의 적분이 상기 이미지 필드 형태의 전체 양에 대하여 상기 y 방향에 직각인 방향 (x 방향) 으로 일정하도록 설계된 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 y 방향으로 상기 필드 (1, 2, 3, 4; 101, 102, 103, 104; 201, 202, 203, 204, 205, 206; 301, 302, 303, 304) 의 치수의 적분은 상기 이미지 필드 형태의 전체 양에 대하여 상기 y 방향에 직각인 방향 (x 방향) 으로 일정한 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 필드 형태 (1, 2, 3, 4; 101, 102, 103, 104; 201, 202, 203, 204, 205, 206; 301, 302, 303, 304) 는 상기 x 방향과 평행하게 연장되는 중심선에 대하여 축 대칭인 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 필드 형태 (1, 2, 3, 4; 101, 102, 103, 104; 201, 202, 203, 204, 205, 206; 301, 302, 303, 304) 는 상기 이미지 필드 형태 면에 대하여 직각으로 연장되는 중심 축에 대하여 2 단 이상의 회전 대칭을 보유한 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 필드 형태는 직사각형의 자유 필드 (6) 를 둘러싸도록 서로 인접한 4개의 직사각형 필드 (1, 2, 3, 4) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 직사각형 자유 필드 (6) 는 적어도 정사각형에 가깝고 상기 4개의 필드 (1, 2, 3, 4) 는 2:1 의 종횡비를 갖는 적어도 직사각형에 가까운 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 필드 형태는 복수의 직사각형 필드 (202, 205), 및/또는 다각형으로 결합된 평행사변형인 필드 (201, 203, 204, 206) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필드 (101, 102, 103, 104; 301, 302, 303, 304) 는, x축 방향으로 연장되는 2개의 평행선에 의해 범위가 정해지고, y축 방향으로 인접하는 또다른 필드 (101, 102, 103, 104; 301, 302, 303, 304) 의 형태로 상기 x축 방향으로 연속되며, 비스듬히 연장되는 경계선을 가지며, 인접하는 상기 필드 (101, 102, 103, 104; 301, 302, 303, 304) 는 상기 비스듬히 연장되는 경계선 영역에서 x 방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 필드 형태는 y 방향으로 중심이 서로 떨어져 있는 동일한 반경의 원형 아크에 의하여 2개의 대향 측의 범위가 정해지고 상기 y 방향으로 평행하게 연장되는 직선에 의해 2개의 대향 측의 범위가 정해지는 원형 세그먼트와 유사한 1 개 이상의 필드 (401, 402; 501) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 12 항에 있어서, 원형 링 세그먼트와 유사한 2개 필드 (401, 402) 는 상기 x 방향에 평행하게 연장되는 중심선에 대하여 거울 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 필드 형태를 발생하는 장치 (16) 는 1 개 이상의 유리봉을 구비하는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 14 항에 있어서, 출구 엔드 페이스에서 유리봉 (161, 261) 은, 반사 코팅 (162, 262) 이 없는 상기 이미지 필드 형태의 상기 유리봉 (161, 261) 의 출구 엔드 페이스가 적어도 기하학적으로 대략 유사하도록 상기 반사 코팅 (162, 262) 을 갖는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 15 항에 있어서, 입구 엔드 페이스에서 상기 유리봉 (261) 은 광선이 투과하는 상기 유리봉 (261) 의 단면만을 제외하고 반사 코팅 (263) 을 갖는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 14 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 필드 형태를 발생하는 장치 (16) 는, 출구 엔드 페이스가 상기 이미지 필드 형태와 기하학적으로 적어도 대략 유사한 패턴을 형성하도록 단면이 선택되어 배열된 복수의 유리봉 (16a, 16b, 16c, 16d) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 14 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 필드 형태를 발생하는 장치 (16, 670) 로부터 출력되는 광량의 공간 분포를 균등하게 하는 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 장치는 그레이 필터인 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 장치는 조절가능한 조리개인 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 14 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 장치는, 상기 유리봉 (16a, 16b, 16c, 16d) 의 상기 입구 엔드 페이스가 손실없이 균등하게 조명되도록 광학적인 액티브 구조가 설계된 회절 또는 굴절 광학 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 회절 또는 굴절 광학 소자의 상기 광학적인 액티브 구조는, 배열 및 형태가 상기 이미지 필드 형태의 필드 (1, 2, 3, 4) 의 배열 및 형태와 적어도 기하학적으로 유사한 광학적 액티브 필드 (21, 22, 23, 24) 를 갖는 유닛 셀 (20) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 필드 형태를 발생하는 장치는, 원하는 이미지 필드 형태와 기하학적으로 적어도 대략 유사한 이미지 필드 형태를 발생하도록 벌집형 셀 (671, 672) 이 설치되어 배열된 프리즘-벌집형 집광기 (670) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.
제 1 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서, 마스크 (17) 는 상기 이미지 필드 형태에 정확한 형태를 제공하는 것을 특징으로 하는 투영-마이크로리소그래픽 장치.