KR20010006764A

KR20010006764A - 원자외선 방사용 조명시스템 및 전사투영장치에의 그 적용

Info

Publication number: KR20010006764A
Application number: KR1020000011730A
Authority: KR
Inventors: 크루이진가보거트; 에스쿠데로산츠이사벨
Original assignee: 에이에스엠 리소그라피 비.브이.
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2001-01-26
Also published as: JP2000269130A; JP3771414B2; TWI243287B; US6498351B1; KR100536631B1

Abstract

전사투영장치에 있어서, 예를 들어 13nm 파장의 원자외선이 전자 저장 링의 파동기(10)에 의해 발생된다. 이 방사선은 제 1릴레이미러(13)에 의해 집속되고, 소스 웨이스트의 화상은 중간 평면에 형성된다. 중간 평면에서는, 제 1분산미러(14)가 적어도 하나의 평면에 방사빔의 발산을 증가시키도록 제공된다. 제 2릴레이미러(15)는 전사장치의 투영 시스템의 입구 동공(18)상으로 제 1분산미러를 결상한다. 제 2분산미러(16)는 투영빔을 마스크(17)상으로 접고 방사빔의 발산을 더욱 증가시킨다.

제 2분산미러는 제 2릴레이미러와 결합될 수 있다.

Description

원자외선 방사용 조명시스템 및 전사투영장치에의 그 적용{ILLUMINATION SYSTEM FOR EXTREME ULTRAVIOLET RADIATION AND ITS APPLICATION IN LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS}

본 발명은 예를 들어 원자외선 방사용 조명시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 방사투영빔을 공급하도록 구성 및 정렬된 조명 시스템; 마스크를 고정하도록 구성된 마스크 홀더가 제공된 제 1대물테이블; 기판을 고정하도록 구성된 기판 홀더가 제공된 제 2대물테이블; 및 기판의 목표부상으로 마스크의 조사된 부분을 결상하도록 구성 및 정렬된 투영시스템을 포함하여 이루어지는 전사투영장치에 이러한 장치의 적용에 관한 것이다.

설명을 간단하게 하기 위해, 이하의 설명에 있어 투영 시스템을 단지 "렌즈"로 지칭하나; 이 용어는 예를 들어, 굴절 광학요소 (refractive optics), 반사 광학요소(reflective optics), 반사굴절 시스템 (catadioptric systems), 및 하전입자 광학요소(charged particle optics)를 포함하는 다양한 형태의 투영 시스템을 모두 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 아울러, 제 1 및 제 2 대물테이블은 "마스크테이블" 및 "기판테이블"로 각각 지칭될 수 있다.

또한, 이 전사장치는 2개 이상의 마스크 테이블 및/또는 2개 이상의 기판테이블을 갖는 형태일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 장치에서는, 부가적인 테이블은 병행하여 사용될 수 있고, 또는 하나 이상의 스테이지가 노출을 위하여 사용되고 있는 동안 하나 이상의 다른 스테이지에서는 예비적 단계가 수행될 수 있다. 트윈 스테이지 전자장치가 예를 들어 국제특허출원 WO 98/28665 및 WO 98/40791에 개시되어 있다.

상기 형태의 전사 투영장치는, 예를 들면, 집적회로의 제작에 사용될 수 있다. 집적회로의 제작에 사용되는 경우, 마스크(레티클)는 집적회로의 각 층에 대응하는 회로패턴을 포함하고, 이 패턴은 감광물질(레지스트)층이 도포된 기판(실리콘 웨이퍼) 상의 목표 영역(다이)에 결상될 수 있다. 대개, 단일 웨이퍼는 레티클을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사되는 인접한 다이들의 전체 연결망을 갖는다. 일 형태의 전사투영장치에서는, 각 다이가 전체 레티클 패턴을 다이 위에 한번에 노광함으로써 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼스테퍼(wafer stepper)라 칭한다. 이와 달리, 통상 스텝-앤-스캔장치(step-and-scan apparatus)로 불리는 장치에서는, 투영빔 하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하면서 상기 스캐닝 방향에 평행 또는 평행하지 않게 웨이퍼테이블을 동시에 스캐닝함으로써 각 다이가 방사된다; 일반적으로, 투영 시스템은 배율인자(magnification factor :Ｍ)(대개＜1)를 가지므로 웨이퍼테이블이 스캐닝되는 속도(v)는 레티클테이블이 스캐닝되는 속도의 Ｍ배가 된다. 여기에서 설명되는 전사 디바이스에 관한 상세한 정보는 국제특허출원 WO 97/33205 에서 찾을 수 있다.

전사장치에서 웨이퍼상에 결상될 수 있는 형상의 크기는 투영방사선의 파장에 의해 제한되어 있다. 높은 소자밀도를 갖고 따라서 높은 동작속도를 갖는 집적회로를 생산하기 위하여는 더 작은 형상을 결상할 수 있는 것이 바람직하다. 대부분의 현행 전사투영장치는 수은등 또는 엑사이머 레이저(excimer lasers)에 의해 발생된 자외선 광을 사용하는 반면, 13nm 가량의 더 짧은 파장의 방사를 사용하는 것이 제안되었다. 이러한 방사선은 원자외선(EUV) 또는 소프트 X-선이라고 명명되고, 가능한 소스는 레이저 플라즈마 소스 또는 전자 저장링으로부터의 싱크로트론 방사를 포함한다. 싱크로트론 방사를 사용하는 전사투영장치의 개략설계는 "Synchrotron radiation sources and condensers for projection x-ray lithography", JB Murphy et al, Applied Optics Vol. 32 No. 24 pp 6920-6929(1993)에 기술되어 있다. 비록 저장링에 의해 방출된 싱크로트론 방사는 순환전자빔을 포함하는 평면에 잘 한정되어 있더라도 이 평면에서 모든 방향으로 방출되고, 충분히 강한 투영빔을 발생시키기 위하여 넓은 각도 범위로부터 싱크로트론 방사를 집광하는 것이 필요하다. 이것은 바람직하지 않게 큰 장치를 초래하고 특히 큰 집광미러(collection mirrors)의 제공을 필요로 한다.

소위 "파동기(undulators)" 및 "위글러(wigglers)"가 원자외선의 대안적인 소스로서 제안되었다. 이들 장치에서, 예를 들어 저장링에서 높은, 통상적으로 상대론적인, 속도로 이동하는 전자빔은 이 빔 속도에 수직인 자계가 설정된 일련의 영역을 가로지르게 된다. 인접한 영역의 자계의 방향은 서로 반대이어서, 전자들은 파동 경로를 따른다. 파동경로를 따르는 전자의 횡단 가속도는 이 가속도의 방향에 수직으로, 즉 편향되지 않은 경로의 방향으로 맥스웰 방사의 방출을 초래한다. 이러한 방사원은 일반적으로 예를 들어 큰 에땅뒤(etendue)를 갖는 레이저 플라즈마 소스와 비교하여 중간 또는 작은 에땅뒤를 갖는다.

'에땅뒤'라는 용어는 소스의 크기와 솔리드 방사각과의 곱을 지칭한다.

본 발명의 목적은 방사원, 특히 원자외선으로부터 방사된 방사를 전사투영장치용 아치 또는 링형상 투영빔으로 성형하는데 사용될 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전사투영장치를 도시한 도면,

도 2는 제 1실시예의 조명 광학계의 관련 구성요소의 다이어그램,

도 3은 도 2의 조명 광학계내의 제 1분산미러의 스케치,

도 4는 도 2의 조명 광학계내의 제 1분산미러에 대한 3개의 대안적인 단면도를 도시하는 도면,

도 5는 제 1분산미러의 효과를 설명하는데 참조되는 도면,

도 6은 본 발명의 제 2실시예의 조명 광학계의 관련 구성요소를 도시하는 도면,

도 7은 본 발명의 제 3실시예의 조명 광학계의 관련 구성요소를 도시하는 도면,

도 8은 본 발명의 제 4실시예의 조명 광학계의 관련 구성요소를 도시하는 도면이다.

본 발명에 따르면, 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 결상시키는 전사투영장치로서, 방사투영빔을 공급하도록 구성 및 정렬된 조명 시스템; 마스크를 고정하도록 구성된 마스크 홀더가 제공된 제 1대물테이블; 기판을 고정하도록 구성된 기판 홀더가 제공된 제 2대물테이블; 및 기판의 목표부상으로 마스크의 조사된 부분을 결상하도록 구성 및 정렬된 투영시스템을 포함하여 이루어지고, 상기 조명시스템은, 상기 투영빔의 발산을 제어하도록 구성 및 정렬되고, 각각 만곡된 표면에 부합하여 좁고 시준된 입사빔을 만곡된 팬내로 반사하도록 하는 만곡된 반사요소의 일차원적 어레이를 포함하는 분산수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전사투영장치가 제공된다.

따라서, 본 발명은 레티클용 아치 또는 링 필드 조명 및 투영시스템의 입구 동공의 양호한 충전을 제공하기 위하여 전사장치에서 사용될 수 있는 조명시스템을 제공한다. 또한, 본 발명은 이 시스템 내의 필드 마스크(REMA) 및 (충전 요소의 제어용)동공 마스크의 위치에 대한 대책을 마련할 수 있다.

레티클에서의 조명의 아치 형상은 예를 들어 환형, 원통형 또는 원추형 미러의 일차원(적어도) 배열인 분산미러에 기인한다. 큰 에땅뒤의 광원에 대하여, 분산미러는 바람직하게는 각각 환형, 원통형 또는 원추형 미러의 일차원 배열인 미러들의 매트릭스이다. 이 매트릭스의 개개의 미러는 방사선을 투영빔으로 집중시키도록 개별적으로 배향될 수 있다. 작은 에땅뒤를 갖는 광원에 대하여는, 제 2분산미러가 동공 충전을 제어 및 개선하기 위하여 시스템으로 도입될 수 있다. 제 2분산미러는 비구면미러의 2차원 배열일 수 있다.

본 발명의 여러 실시예에서는, 릴레이(또는 결상)미러(relay mirror)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 1분산미러 앞의 릴레이미러 또는 콜렉터미러는 소스로부터의 빛을 집광하여 이것을 적당한 입사각으로 제 1분산미러로 향하게 제공될 수 있다. 제 1 분산미러 뒤의 릴레이미러는 동공 마스킹 및 필드에 대한 콘주게이트 평면(conjugate plane)을 생성하고, 광을 레티클 및 입구 동공을 향하게 하고, 및 제 1분산미러에 의해 반사된 아치형상으로된 빔의 형상을 보존하여 레티클에서의 조명이 링 필드(ring field)의 형상을 갖도록 제공될 수 있다.

제공된다면, 제 2분산미러는 릴레이미러와 단일 요소로 결합될 수 있다. 이러한 결합된 요소는 촛점화기능을 수행하는 데 효과적인 만곡된 표면상에 씌워져서 분산기능을 행하는 데 효과적인 구면 또는 비구면미러의 2차원 배열을 포함할 것이다. 더 적은 요소의 사용이 반사손실을 감소하는데 이롭다.

투영빔을 제공하는 방사원은 작은 발산각을 갖는 빔내의 좁은 파장영역의 방사선을 방출하는 파동기 또는 위글러, 또는 넓은 영역으로 방사선을 방출하는 레이저 플라즈마 소스일 수 있다. 본 발명의 간단한 집속 광학계는 전사 투영장치용의 강력하고 잘 성형된 투영빔의 제공을 가능하게 한다.

본 발명은, 에너지 감지 재료층으로 적어도 부분적으로 도포된 기판을 제공하는 단계; 패턴을 포함하는 마스크를 제공하는 단계; 및 에너지 감지 재료층의 목표영역상으로 마스크 패턴의 적어도 일부의 화상을 투영하기 위하여 방사 투영빔을 사용하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 투영빔의 발산은, 각각 만곡된 표면에 일치하여 좁고 시준된 입사빔을 만곡된 팬으로 반사하도록 하는 만곡된 반사요소들의 일차원 배열을 포함하는 분산수단을 사용하는 전사장치의 조명시스템에서 제어되는 것을 특징으로 하는 전사장치를 사용하는 디바이스제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 전사 투영장치를 사용하는 제조 프로세스에서, 적어도 부분적으로 에너지 감지 재료(레지스트)의 층으로 도포된 기판 위로 마스크의 패턴이 결상된다. 결상단계에 앞서, 기판은 준비작업(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크(soft bake)와 같은 다양한 프로세스를 거치게 된다. 노광 후에 기판은 노광후 베이크(post-exposure bake : PEB), 현상(development), 하드 베이크(hard bake) 및 결상된 형상의 측정/검사와 같은 나머지 프로세스를 거친다. 이러한 일련의 프로세스는, 예를 들어 집적회로와 같은 디바이스의 개개의 층을 패턴화 하는 기초로서 사용된다. 이러한 패턴화된 층은 개개의 층을 마무리하기 위한 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화(oxidation), 화학기계적 연마 등과 같은 다양한 공정을 거칠 수 있다. 여러 층이 요구되는 경우에는, 전체 공정 (또는 이들 공정의 변형)이 새로운 각 층마다 반복되어야 한다. 결과적으로, 디바이스의 배열이 기판(웨이퍼) 위에 나타나게 된다. 이들 디바이스는 다이싱(dicing) 또는 소잉(sawing)과 같은 방법으로 서로 분리되고, 따라서 개개의 디바이스는 이송장치(carrier) 상에 장착된 후, 핀등으로 접속된다. 이러한 공정에 관한 상세한 정보는 예를 들면, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, 저자 Peter van Zant, 맥그로힐출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)" 으로부터 입수할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 사용에 대해 여기서는 집적회로의 제조에 대해서만 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 곳에 적용될 수도 있음은 명백히 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기영역 메모리용의 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막 자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 전술한 기타 응용분야들을 고려할 때, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 "마스크", "기판" 및 "목표위치" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 각각 대체될 수 있음이 이해될 것이다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명에 따른 전사투영장치(1)를 개략적으로 도시한 도면이다. 이 장치는,

EUV 방사의 투영빔(PB)을 공급하는 방사 시스템(LA, IL);

마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 고정하는 마스크 홀더가 제공되고, 부품(PL)에 대해 이 마스크를 정확히 위치선정시키는 제 1위치결정수단(PM)에 연결된 제 1대물테이블(마스크 테이블)(MT);

기판(W)(예를 들어, 레지스트 도포된 실리콘 웨이퍼)을 고정하는 기판 홀더가 제공되고, 부품(PL)에 대해 이 기판을 정확히 위치선정시키는 제 2위치결정수단(PW)에 연결된 제 2대물테이블(기판 테이블)(WT);

마스크(MA)의 조사된 부분을 기판(W)의 목표위치(C)(다이)상으로 결상시키는 투영 시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절 또는 반사굴절(catadioptric) 시스템 또는 반사 시스템)을 포함하여 이루어진다.

이 방사 시스템은 방사빔을 생성하는 소스(LA)(예를 들어, 저장 링 또는 싱크로트론내의 전자빔의 경로 주위에 제공된 파동기 또는 위글러)를 포함한다. 이 빔은 조명 시스템("렌즈")(IL)(여기서 조명 광학계로 지칭됨)에 포함된 다양한 광학적 구성요소를 따라 통과되어 결과로서 생기는 빔(PB)이 마스크와 투영 시스템의 입구 동공에서 소정의 형상 및 강도 분포를 갖는 조명을 제공하도록 하는 방식으로 집광된다.

빔(PB)은 마스크 테이블(MT)상의 마스크 홀더에 고정된 마스크(MA)상에 연속적으로 충돌한다. 마스크(MA)에 의해 선택적으로 반사되면서, 빔(PB)은 이 빔(PB)을 기판(W)의 목표영역(C)상으로 촛점화되는 렌즈(PL)를 통과한다. 간섭 변위 측정수단(IF) 및 위치선정수단(PW)를 사용하여, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 빔(PB)의 경로내의 여러가지 목표 영역(C)을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 위치선정수단(PM) 및 간섭변위 측정수단(IF)은, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)의 기계적 회수후에, 빔(PB)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 통상적으로, 대물 테이블(MT, WT)의 이동은 도 1에서 명확히 도시되어 있지 않은 긴 스트로크 모듈(정식 위치선정) 및 짧은 스트로크 모듈(미세 위치선정)을 통하여 실현될 수 있다.

도시된 장치는 2가지 다른 모드에서 사용될 수 있다.

스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 반드시 고정된 상태로 유지되고, 전체 마스크 화상은 목표 영역(C)상으로 한번에(즉, 단일 "플래시") 투영된다. 그후, 기판 테이블(WT)은 x 및/또는 y 방향으로 이동되어 여러가지 목표 영역(C)이 빔(PB)에 의해 조사될 수 있다.

스캔 모드에서는, 소정의 목표영역(C)이 단일 "플래시"에 노출되지 않는다는 것을 제외하고 동일한 시나리오가 적용된다. 대신에, 마스크 테이블(MT)은 속도(v)로 소정의 방향(소위 "스캔 방향", 예를 들어, x 방향)으로 이동가능하여 투영 빔(PB)이 마스크 화상위에 스캔하도록 한다; 동시에, 기판 테이블(WT)는 속도 V=Mv로 동일 또는 반대 방향으로 동시에 이동되며, 여기서 M은 렌즈(PL)의 배율(통상적으로, M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 상대적으로 큰 목표 영역(C)이 해상도를 양보할 필요없이 노광될 수 있다.

도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 조명 시스템(IL)은 저장 링 또는 싱크로트론(도시되지 않음)에서 순환하는 전자 빔(11)의 경로 주위에 배치된 방사원인 파동기 또는 위글러(10)로부터의 방사를 수용한다. 이 파동기 또는 위글러(10)는 전자빔이 파동경로를 따르게 하는 교번 방향을 갖는 자계영역을 발생시키는 일련의 자석(예를 들어, 전자석)을 포함하여 맥스웰 방사를 발생시킨다. 전자빔의 크기 및 속도 뿐아니라 영역의 수 및 배치, 자계강도는 소정의 방사 강도 및 파장을 발생시키는데 적절하게 선택될 수 있다.

조명 시스템(IL)은 소스로부터의 광을 집속하여 그것을 마스크에서 반사 후에 투영 시스템(PL)으로 향하게 한다. 이 마스크는 투영시스템의 대물평면에 위치된다. 마스크의 조명된 영역은 링 필드의 형상을 갖는다. 조명 시스템의 결상특성은 분산미러가 영 전력(zero power)를 갖는 제한된 경우에, 조명 광학계가 투영 시스템의 입구 동공에서 소스의 화상을 생성하도록 한다. 따라서, 마스크는 콘덴서의 구경 스톱(aperture stop) 및 투영시스템의 필드스톱(field stop)이다. 조명 시스템(2)은 투영 빔(12)의 광 경로를 따라 다음 구성요소를 포함한다:

빔 웨이스트(beam waist)(12a)를 제 1분산미러(14)상으로 결상하는 제 1릴레이미러(13);

만곡된 팬 형상으로 빛을 분산시키는 제 1분산미러(14);

제 1분산미러(14)를 투영 시스템(PL)의 입구 동공(18)상으로 결상하는 제 2릴레이미러(15);

투영시스템의 입구동공을, 예를 들어 균일하게 소정의 빔 형상 및 단면으로 채우도록 광을 분산시키는 제 2분산미러(16).

이 시스템에서, 제 1 및 제 2릴레이미러는 투영시스템의 입구동공에서 및 제 1분산미러에서의 소스의 양호한 결상을 제공하도록 최적화된다.

도 2는 투영빔(12)을 투영시스템(PL)의 입구동공(18)으로 선택적으로 반사하는 마스크(17)를 도시한다.

제 1릴레이미러(13)는 형상이 환형이며, 투영 빔은 그레이징 입사 반사기인 제 1분산미러(14)쪽으로 그레이징 각으로 반사된다. 제 1분산미러(14)는 도 3에서 확대되어 도시되고 환형 미러요소(14a)의 일차원 배열을 포함하고; 도 3에는 4개가 도시되나 이 미러는 실제로는 더 많은, 예를 들어 6개 또는 12개를 포함한다. (여기서, 용어 '환형'은 미러의 반사면이 환형 표면의 단지 일부에 해당하는 것을 가리킨다.) 각 배열요소의 형상과 배열요소사이의 간격은 마스크에서의 조명의 크기 및 균일성을 제어한다. 제 1분산미러(14)의 3개의 대안적인 단면이 도 4에 도시된다. 도시된 바와 같이, 제 1분산미러(14)는 모두 볼록요소(14a); 모두 오목요소(14b); 또는 교번하는 볼록 및 오목요소(14c)를 포함한다. 원한다면 다른 조합이 사용될 수 있다. 이 분산미러상의 입사각은 마스크에서의 링 필드의 만곡의 반경을 결정하는 인자이다. 몇몇의 실시예에서, 제 1분산미러의 요소는 환형이기 보다는 원통형 또는 원추형일 수 있다. (마찬가지로, 용어 '원통형' 및 '원추형'은 반사표면이 원통형 또는 원추형 표면의 단지 일부와 일치한다는 것을 나타낸다.)

제 1분산미러(14)의 효과가 도 5에 도시된다. 명확히 하기 위하여, 미러(14)는 이 도면에서 평면인 것으로 나타나며 요소의 만곡을 표시하기 위한 어떠한 시도도 하지 않았다. 그러나, 이 미러는 실제로는 상술된 바와 같이 구성된다. 이 미러의 효과는 미러 평면상으로의 그것의 투영(i')이 환형 요소(14a)이 축에 평행이도록 하는 방향으로 입사하는 좁은 시준된 빔(i)을 고려함으로써 가장 잘 평가될 수 있다. 또한, 법선(n)으로부터 빔(i)으로의 입사각은 크다. 도 5에 도시된 바와 같이, 반사된 빔(r)은 요소(14a)의 표면 프로파일에 대응하는 아치형상의 단면(c)과 투영빔의 입사각을 갖는 만곡된 팬이다.

제 2릴레이미러(15)는 타원형이고 비교적 마스크(17)에 근접해 있다. 다른 실시예에서, 타원체형 미러가 사용될 수 있다. 제 1분산미러(14)를 입구동공(18)상으로 결상할 뿐아니라, 이것은 마스크를 편리하게 배향되게 하도록 투영빔(12)을 접는 거의 수직의 입사미러이다. 제 2분산미러(16)는 유사하게 제 2릴레이미러(15) 및 마스크(17)에 근접해 있고 평편한 기판상에 볼록 또는 오목한 구면, 비구면 또는 환형 미러의 2차원 사각형 또는 육각형 배열을 포함한다. 각 구성요소의 형상 및 만곡의 반경, 간격, 분포(직사각형 또는 육각형 배열)는 입구동공에서의 균일성, 충전인자 및 조명 형상을 제어한다. 따라서, 이들 인자는 본 발명의 특정 실시예에 대한 소정의 효과를 갖도록 선택될 수 있다. 제 2분산미러(16)는 투영시스템의 입구 동공(8)이 적절히 채워지는 것과 마스크상의 투영 방사선의 입사각이 적당한 것을 보장한다. 그것은 바람직하게는 수직입사로부터 작은 각도이어야 하며, 본 실시예에서는 약 5.49°이다. 제 2릴레이미러 및 제 2분산미러는 모두 거의 수직 입사 반사기이다.

제 2분산미러(16)는 입구 동공(18)의 조명의 형상 및 충전 인자를 제어하는 다른 형상의 미러와 교환가능할 수 있다.

본 발명에서 요구되는 미러표면은 복잡하지만, 공지의 기법을 사용하여 제조될 수 있다. 미러의 소정의 표면 불규칙성이 허용될 수 있으며, 이것은 통상적으로 화질의 감소 보다는 전력의 손실을 초래하기 때문이다.

상술된 제 1 및 제 2분산미러(14, 16)는 유리 또는 금속 기판을 연마함으로써 제조될 수 있다. 대안적으로, 이들은 광레지스트의 직접 전자빔 노출 또는 x-선 전사에 의해 형성된 미세 구성요소의 표면 홀로그램 또는 어레이에 의해 형성될 수 있다.

상술된 광학 시스템의 파라미터와 치수는 토탈 시스템의 특정 기계적 포장재, 링 필드 형상 및 크기, 및 입구동공 직경 및 충전 인자등의 설계 표준에 대하여 설계되고 선택된다. 최적의 치수 및 파라미터는 설계 표준의 임의의 변경에 부합하도록 변경되거나 축척될 것이다.

이 실시예에서, 필드 마스크는 제 2분산미러 및 제 2릴레이미러 사이의 동공 마스크 및 제 2분산미러 근처에 제공될 수 있다. 이들 구성요소는 명확성을 위하여 도 2로부터 생략된다.

(실시예 2)

도 6에 도시된 본 발명의 제 2실시예에서, 조명 시스템(3)은 단지 3개의 요소만을 갖는 것을 제외하고는 제 1실시예의 조명 시스템과 기능적으로 동일하다. 제 2릴레이미러(15) 및 제 2분산미러(16)는 제 1분산미러를 입구동공(18)상으로 촛점화하는데 효과적인 만곡된 기판상에 주기적인 분산 구조를 중첩함으로써 단일의 제 3 미러(19)로 결합된다. 기판의 만곡의 반경, 즉 분산구조의 중첩 이전의 제 2릴레이미러 표면이 크기 때문에, 이것은 비교적 용이하게 행해질 수 있다.

제 2실시예에 있어서, 도 2 및 도 6의 비교로부터 알수 있는 바와 같이, 장치 구성은 제 1실시예에 비해 약간 변경된다.

(실시예 3)

본 발명의 제 3실시예에 있어서, 조명 시스템(4)은 제 2실시예의 조명 시스템(3)과 유사하지만, 부가적인 제 3릴레이미러(20)를 포함하고, 소정의 다른 구성요소의 구성이 조정된다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 입사빔은 도 6을 참조로 상술된 바와 같은 제 2실시예에서와 같은 방식으로 제 1릴레이미러(13) 및 제 1분산미러(14)에 의해 그레이징 각으로 반사된다. 그러나, 제 3실시예에 있어서, 빔(12)은 거의 수직인 입사각으로 제 2분산미러(16)상으로 향하게 되도록 거의 수직인 각으로 제 2릴레이미러(15)상에 입사한다. 그후, 제 3릴레이미러(20)는 형상화 된 빔을 소정의 각도로 마스크(17)상으로 가져와서 반사된 (패턴을 지닌) 빛이 바람직하게 투영 시스템(PL)의 입구 동공(18)으로 들어오도록 제공된다.

제 3릴레이미러는 타원형이고 제 2릴레이미러(15)에 의해 생성된 제 1분산미러(13)의 중간 화상을 투영 시스템(PL)의 입구 동공(18)상으로 결상한다. 제 2 및 제 3릴레이 미러의 배율은 제 2분산 미러(16)가 마스크(17)의 콘주게이트 평면 근처에 있도록 선택된다. 제 3릴레이 미러(20)는 입구동공(18) 및 마스크(17)의 시스템 콘주게이트 평면내로 도입되고, 여기서 동공 및 필드 마스크는 원하는대로 놓여질 수 있다.

(실시예 4)

본 발명의 제 4실시예가 도 8에 개략적으로 도시되어 있다. 이것은 더 큰 에땅뒤를 갖는 광원(레이저 플라즈마 및 다른 소스등)과 함께 사용되기에 더 적합한 조명 시스템을 포함한다. 도 8에서, 소스(21)는 큰 방출각을 갖는 작은 소스로서 도시된다. 조명광학계는 소스로부터의 광을 집속하여 그것을 마스크(또는 레티클)에서의 반사 후에 투영시스템으로 향햐게한다. 이 마스크는 투영시스템의 대물 평면에 위치된다. 이 마스크의 조명은 균일하고 아치(링 필드) 형상을 갖는다. 이전의 실시예에서와 같이, 레티클은 투영 시스템의 필드 스톱 및 조명 시스템의 구경 스톱이다. 조명시스템내에는, 필드 및 동공 마스크를 위치선정하기에 적당한 투영 시스템의 입구동공 및 레티클의 콘주게이트 평면이 있다. 소스로부터 레티클로이 광 경로를 따라, 조명 시스템은 다음의 구성요소를 포함한다:

소스로부터의 광을 분산 미러(14')상으로 집속하는 집광 미러(13');

만곡된 팬내에 빛을 분산시키고, 이것을 분산 미러(14')에 의해 발생된 여러가지 빔이 아치 형상 영역에 균일하게 충돌 및 조명하는 가상 평면(22)으로 향하게 하는 분산 미러(14');

분산 미러(14')를 투영시스템의 입구동공의 콘주게이트 평면(23)상으로 결상하는 제 1릴레이 미러(15);

광을 레티클(17)쪽으로 향하게 하고 분산 미러(14')를 투영시스템의 입구동공으로 결상하는 제 2릴레이 미러(20).

집광 미러(13')는 비구형(예를 들어, 타원형)이고 소스로부터 가능한한 많은 빛을 집속하도록 최적화되어야 한다. 큰 에땅뒤를 갖는 광원에 대하여 이 미러는 거의 수직의 입사 미러일 필요가 있다.

분산 미러(14')는 그레이징 입사에서 사용된다. 이것은 각각이 비구면 미러(예를 들어, 원통형 또는 환형)의 일차원 배열인 미러들의 매트릭스이다. 각각의 미러는 만곡된 빔을 반사한다. 매트릭스내의 이 미러들은 경사 및/또는 회전되어 그 반사빔이 가상 평면(22)에서 소정거리에서 일치하고 이 평면의 아치 형상 영역(링 필드)을 균일하게 조명하도록 한다. 아치의 형상 및 치수는 일차원 배열의 원통형 또는 환형 구성요소의 입사각, 형상 및 간격에 의존한다.

반사된 빔이 만나는 가상평면(22)은 분산 미러(14')를 뒤따르는 2개의 릴레이 미러 중 하나 또는 두개(도 8에서와 같이)에 의한 레티클의 콘주게이트 평면이다. 도 8에서, 평면(22)은 제 1릴레이 미러 앞에 도시되어 있지만, 뒤에 있을 수도 있다. 임의의 필드 마스크가 이 평면(22)에 또는 이 평면(22) 근처에 위치될 수 있다. 작은 에땅뒤를 갖는 광원에 대하여, 제 2분산 미러는 동공 충전을 제어하는 것이 요구될 수 있고, 이 미러는 이표면 근처에 배치되어야 한다. 이 경우, 제 4실시예는 제 3실시예와 매우 유사할 것이다.

2개의 릴레이 미러(15, 20)는 거의 수직의 입사로 사용된 비구면미러이다. 제 1릴레이 미러는 투영시스템의 입구 동공의 콘주게이트 평면인 가상 평면(23)에서 분산 미러의 화상을 생성한다. 필요로 하는 임의의 동공 마스크는 이 평면(23)에 또는 이 평면 근처에 위치될 수 있다. 결국, 제 2릴레이 미러는 중간 콘주게이트 평면(23)의 화상을 투영시스템의 입구동공상으로 생성한다. 동시에, 이 릴레이 미러는 평면(22)의 양호한 화상을 레티클상으로 생성하고 조명된 영역의 만곡된 형상을 보존하여 레티클의 조명이 링필드의 형상을 갖도록 한다. 이 시스템에서, 릴레이 미러의 형상은 분산 미러와 투영시스템의 입구동공 사이에 및 레티클과 그 콘주게이트 평면(평면(23)) 사이에 양호한 결상을 제공하도록 최적화된다. 예를 들어, 이들은 타원형 미러일 수 있다.

본 발명의 특정의 실시예가 상술되었지만, 본 발명은 상술된 것과는 달리 실시될 수 있다는 것은 명백하다. 본 상세한 설명은 본 발명을 제한하지 않는다.

본 발명에 따른 집속광학계는 전사투영장치용의 강력하고 잘 성형된 투영빔의 제공을 가능하게 한다.

Claims

마스크내의 마스크 패턴을 기판상으로 결상하는 전사투영장치에 있어서,

방사투영빔을 공급하도록 구성 및 정렬된 조명 시스템;

마스크를 고정하도록 구성된 마스크 홀더가 제공된 제 1대물테이블;

기판을 고정하도록 구성된 기판 홀더가 제공된 제 2대물테이블; 및

기판의 목표부상으로 마스크의 조사된 부분을 결상하도록 구성 및 정렬된 투영시스템을 포함하여 이루어지고,

상기 조명시스템은, 상기 투영빔의 발산을 제어하도록 구성 및 정렬되고, 각각 만곡된 표면에 일치하여 좁고 시준된 입사빔을 만곡된 팬으로 반사하도록 하는 만곡된 반사요소의 일차원 배열을 포함하는 분산수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 1항에 있어서,

상기 만곡된 표면은 수직방향에서보다 상기 배열의 방향에서 실질적으로 더 큰 만곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 만곡된 표면은 실린더, 토로이드, 콘 등의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분산수단은, 각각 만곡된 반사요소의 일차원 배열을 포함하는 반사기의 2차원 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 만곡된 반사요소의 중심점 모두는 평편하거나 단조로운 만곡표면상에 있는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명시스템은 상기 투영빔에 의한 상기 투영시스템의 입구동공의 충전을 제어하도록 구성 및 배치된 다른 분산수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 6항에 있어서,

상기 다른 분산 미러는 비구면 반사요소의 2차원 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 7항에 있어서,

상기 2차원 배열은 육각형배열 또는 사각형 배열인 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명시스템은 상기 투영빔을 형성하기 위하여 방사원으로부터 방사된 방사선을 상기 분산수단으로 향하게 하도록 구성 및 배치되는 릴레이수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 9항에 있어서,

상기 릴레이수단은 상기 분산수단에 또는 상기 분산수단 근처에 상기 방사원의 화상을 발생시키도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 릴레이수단은 환형 그레이징 입사미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명시스템은 분산수단 뒤에 구성 및 배치되어 상기 투영수단을 마스크상으로 향하게 하는 제 2릴레이수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 12항에 있어서,

상기 제 2릴레이 수단은 상기 분산수단의 화상을 상기 투영시스템의 입구 동공상에 발생시키도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,

제 7항 또는 제 8항에 종속할 때,

상기 제 2릴레이수단 및 상기 제 2분산수단은 만곡된 기판상에 배치된 비구면 반사요소의 2차원 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,

상기 제 2릴레이수단은 타원형의 거의 수직 입사 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

하전입자빔의 경로 주위에 제공된 파동기 또는 위글러, 또는 레이저 플라즈마 소스를 포함하는 방사원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 투영빔은 예를 들어 8 내지 20 nm, 특히 9 내지 16 nm 범위의 파장을 갖는 원자외선을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
전사장치를 사용한 디바이스제조방법에 있어서,

에너지 감지 재료층으로 적어도 부분적으로 도포된 기판을 제공하는 단계;

패턴을 포함하는 마스크를 제공하는 단계; 및

에너지 감지 재료층의 목표영역상으로 마스크 패턴의 적어도 일부의 화상을 투영하기 위하여 방사 투영빔을 사용하는 단계를 포함하여 이루어지고,

상기 투영빔의 발산은, 각각 만곡된 표면에 일치하여 좁고 시준된 입사빔을 만곡된 팬으로 반사하도록 하는 만곡된 반사요소들의 일차원 배열을 포함하는 분산수단을 사용하는 전사장치의 조명시스템에서 제어되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
제 18항의 방법에 따라 제조된 디바이스.