KR20010049723A

KR20010049723A - 조명장치의 하니콤-애스팩트비를 감소시키기 위해서왜상작용을 하는 구성요소

Info

Publication number: KR20010049723A
Application number: KR1020000038498A
Authority: KR
Inventors: 슐쯔외르크
Original assignee: 헨켈 카르스텐; 칼-짜이스-스티프퉁 트레이딩 에즈 칼 짜이스
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2001-06-15
Also published as: JP2001051199A; US6507440B1; EP1067437A2; EP1067437B1; DE50014128D1; DE19931848A1; EP1067437A3

Abstract

본 발명은 광원, 적어도 하나의 필드 미러 또는 필드 렌즈를 갖는 한 그룹의 필드 렌즈, 상기 광원을 다수의 2차 광원으로 변형하기 위한 광학 소자, 그리고 초평면 및 사출동을 포함하며, 상기 2차 광원을 탄젠셜 및 새져털 2차 광원으로 분할하기 위해 상기 광학 소자가 왜상(歪像) 작용을 하도록 구성된, 애스팩트비가 1:1이 아닌 비율로 필드를 조명하고 파장 ≤193nm인, 리소그래피용 조명 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 상기 광학 소자들이 적어도 하나의 제 1미러 또는 제 1렌즈를 포함하고, 상기 미러 또는 렌즈가 다수의 격자 소자들로 나누어지며, 상기 격자 소자들이 2차원적으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

Description

조명 장치의 하니콤-애스팩트비를 감소시키기 위해서 왜상 작용을 하는 구성 요소{COMPONENTS WITH ANAMORPHOTIC ACTION TO REDUCE THE HONEYCOMB-ASPECT RATIO IN ILLUMINATION SYSTEM}

본 발명은, 1:1이 아닌 애스팩트비를 갖는 필드를 조명하고, 특히 파장이 193nm 보다 작거나 같은 리소그래피, 즉 VUV 및 EUV-리소그래피용 조명 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 조명 장치는 적어도 하나의 광원, 필드 미러 또는 필드 렌즈 및 광원을 다수의 2차 광원으로 변형시키기 위한 광학 소자를 포함한다.

전자 부품의 구조적인 폭을 특히 초미세-범위로 더욱 감소시킬 수 있기 위해서는 특히, 마이크로 리소그래피용으로 사용된 광의 파장을 감소시키는 것이 필요하다.

파장이 193nm 보다 더 작은 경우에는 예를 들어 US 5339346호에 공지된 바와 같이 약한 뢴트겐 광선을 갖는 리소그래피를 생각할 수 있다.

적어도 4쌍으로 소스에 대칭으로 배치된 미러면을 필요로 하는 US 5339346호에 따른 조명 장치 외에, 예를 들어 반사 방식 하니콤 (honeycomb) 플레이트의 도움으로 조사 대물렌즈의 링형 필드를 균일하게 조명하기 위해 동작하는 조명 장치가 제공될 수 있다. 상기 방식의 장치는, 가급적 반사가 적은 대물렌즈의 필드가 균일하게 조명되고, 또한 필드와 무관하게 이루어지는 퓨필의 조명이 소정 충전율까지 보장된다는 장점을 갖는다.

EUV-조명 장치용의 반사 방식 하니콤 플레이트는 US 5581605호에 공지되어 있다.

전술한 간행물 US 5 339 346호 및 US 5 581 605호의 공개 내용은 본 출원서에 포함되어 함께 기록되어 있다.

현재 EUV-조명 장치용 광원으로서는 레이저-플라즈마-소스, 핀치-플라즈마-소스, 싱크로트론-광원이 논의되고 있다.

레이저-플라즈마-소스에서는 강한 레이저 광선이 타겟(고체, 가스젯, 액체방울)상에 포커싱된다. 상기 타겟은 플라즈마가 형성될 정도로 강하게 자극(excite)에 의해서 가열된다. 상기 플라즈마가 EUV-광선을 방사한다.

통상의 레이저-플라즈마-소스는 방사각 범위가 4π이고 직경이 50㎛ - 200㎛인 볼형태로 방사한다.

핀치-플라즈마-소스에서는 플라즈마가 전기적 자극을 통해 형성된다.

핀치-플라즈마-소스는 4π로 방사되는 체적 방사기(ø= 1.00mm)로서 기술될 수 있으며, 상기 방사 특성은 소스 구조에 의해서 얻어진다.

싱크로트론 방사 소스는 현재 3가지 종류의 소스로 구분된다.

- 벤딩-마그네트

- 진동기(wiggler)

- 파동기(undulator)

벤딩-마그네트-소스에서는 전자가 벤딩-마그네트에 의해 편향되어 광자(photon)를 방출한다.

진동기-소스는 전자 또는 전자 광선을 편향시키기 위해 소위 진동기를 포함하는데, 상기 진동기는 나란히 옆으로 배열되고 교대로 극성을 갖는 다수의 마그네트 쌍을 포함한다. 전자가 진동기를 통과하면, 상기 전자는 주기적인 수직 자기장에 노출된다. 전자는 그에 상응하게 수평면에서 진동된다. 진동기는 또한 코히어런스 효과가 나타나지 않는다는 특징이 있다. 진동기에 의해 형성된 싱크로트론 광선은 벤딩-마그네트의 광선과 유사하고 수평 상반각(dihedral)으로 방사된다. 상기 싱크로트론 광선은 벤딩-마그네트와 반대로 진동기의 극의 개수만큼 강화된 흐름을 갖는다.

진동기-소스로부터 파동기-소스로의 전이는 유동적이다.

파동기-소스에서는 파동기내에 있는 전자가 진동기에서의 주기보다 더 짧고 편향극의 자기장이 더 적은 자기장에 노출됨으로써, 결과적으로 싱크로트론 광선의 간섭-효과(interference-effect)가 나타나게 된다. 싱크로트론 광선은 상기 간섭-효과 때문에 불연속적인 스펙트럼을 가지게 되며, 수평으로 뿐만 아니라 수직으로도 작은 상반각 소자 내부로 방사된다. 즉 광선이 강하게 조절된다.

리소그래피-투영-조명 장치의 레티클 (reticle) 평면의 필드 및 구경을 채우거나 조명하기 위해서는 현재 논의되고 있는 EUV-광원의 확장 및 각도 스펙트럼이 충분하지 않기 때문에, 현재 논의되고 있는 조명 장치는, 조리개 평면에 균일하게 분포되어 있는 다수의 2차 광원을 형성하기 위한 격자 소자를 갖는 적어도 하나의 미러 또는 렌즈를 포함한다. 제 1미러 또는 제 1렌즈의 격자 소자의 구조적 확장이 레티클 평면에서 조명된 필드의 형태를 결정하기 때문에, 조명될 필드가 직사각형이거나 또는 링형 필드의 하나의 세그먼트인 경우에는, 스캔-슬롯이 링형인 경우 제 1미러 또는 제 1렌즈의 격자 소자가 바람직하게 직사각형으로 형성된다. 하기에서 필드 하니콤으로도 표기되는 제 1미러 또는 제 1렌즈의 격자 소자의 광학 작용은, 조리개 평면에 소위 2차 광원의 상(image)이 형성되도록 설계된다. 실린더형 미러가 2개의 1차원적 어레이로 서로 수직으로 배치됨으로써 하나의 평면에 다수의 2차 광원이 형성되는 EUV-조명 장치는 예를 들어 US 5 677 939호에 공지되어 있다. 상기 장치의 단점은, 애스팩트비가 큰 필드 및 조명 장치의 사출동 (exit pupil) 을 조명하기 위해서는 실린더형 미러의 2개의 어레이가 필수적이라는 점이다.

US 5 677 939호의 제 2실시예는, 실린더형 미러가 하나의 1차원적 어레이로 배열됨으로써 임계-쾰러 방식 조명이 실현되는 장치를 보여준다. 상기 장치에서의 단점은, 조명 장치의 사출동이 선 형태로 및 그에 의해 불균일하게 조명된다는 점이다.

광원의 확장이 예를 들어 거의 점 형태로 적은 경우에는 2차 광원의 확장도 또한 적고, 모든 광선이 거의 한 점을 통과하게 된다. 그 다음에 조리개 평면 뒤에 있는 모든 평면에서 필드 하니콤의 상이 형성되며, 이 때 투영 척도는 필드 하니콤-조리개에 대한 조리개-레티클의 간격 비율에 의해서 주어진다. 이 경우 필드 하니콤은, 상기 상이 레티클 평면에서 필드 하니콤에 적어도 부분적으로 중첩되도록 기울어져 있다.

에지폭, 즉 필드 하니콤의 상의 강도가 0%인 점과 100%인 점의 간격이 점 형태의 소스에서는 거의 0이다. 즉, 강도가 100%의 이상적인 투영에서 직접 0%로 떨어진다.

광원이 확장된 경우에는 2차 광원도 역시 확장되기 때문에, 결과적으로 레티클 평면에 있는 필드 하니콤의 상은 날카롭지 않다. 필드 하니콤의 상의 에지폭은 증가된다.

조명될 필드의 예정된 폭이 과도하게 조명되는 것을 피하고자 한다면, 이와 같은 현상은 필드 하니콤의 높이가 감소됨으로써 달성될 수 있다.

이와 같이 형성된 필드 하니콤은 높은 애스팩트비를 갖는다.

애스팩트비가 높은 필드 하니콤은, 조명될 필드가 큰 애스팩트비, 예컨대 17.5:1의 x-y-가로세로비를 가짐으로써도 얻어진다.

그러나 애스팩트비가 높은 필드 하니콤은 필드 하니콤 플레이트상에 다만 바람직하지 않게만 분배될 수 있고 제조 기술적으로도 비용이 많이 소요된다.

본 발명의 목적은, 간단한 구성을 가지는 동시에 선행 기술의 단점을 피할 수 있는 EUV-리소그래피용 조명 장치를 제공하는 것으로, 상기 조명 장치에서는 조명될 필드의 애스팩트비가 1:1이 아니다.

도 1은 구조면에서 조명될 표면에 상응하게 평탄하게 형성된 필드 하니콤의 광선의 진행을 보여주는 개략도.

도 2는 왜곡 작용하는 실린더형 하니콤의 광선을 도시한 개략도.

도 3은 탄젠셜 광원이 레티클 평면에 있는 y-방향으로의 임계 조명의 한계 경우를 설명하는, 왜상 작용하는 실린더형 하니콤의 광원을 도시한 개략도.

도 4는 광원, 콜렉터 미러, 실린더형 하니콤 플레이트를 갖춘 장치의 y-단면도.

도 5는 광원, 콜렉터 미러, 실린더형 하니콤 플레이트를 갖춘 도 4에 따른 장치의 x-단면도.

도 6은 탄젠셜 광원이 레티클 평면에 있는 y-방향으로의 임계 조명의 한계 경우를 설명하는, 광원, 콜렉터 미러, 실린더형 하니콤 플레이트를 갖춘 장치의 y-단면도.

도 7은 도 6에 따른 장치의 x-단면도.

도 8은 광원, 콜렉터 미러, 중앙의 정방형 실린더 하니콤을 갖춘 장치의 새져털 광다발을 도시한 도면.

도 9는 도 8에 따른 장치의 탄젠셜 광다발을 도시한 도면.

도 10, 11은 도 8에 따른 장치가 임시 초평면내에 직사각형 필드를 조명하는 방식을 도시한 개략도.

도 12는 도 8에 따른 장치가 필드 중앙에 퓨필을 조명하는 방식을 도시한 개략도.

도 13은 소스, 콜렉터 미러, 가로세로비가 4:1인 중앙 실린더 하니콤을 갖춘 장치의 새져털 광다발을 도시한 도면.

도 14는 도 13에 따른 장치의 탄젠셜 광다발을 도시한 도면.

도 15, 16은 도 13에 따른 장치가 직사각형 필드를 조명하는 방식을 도시한 개략도.

도 17은 도 13에 따른 장치가 필드 중앙에 퓨필을 조명하는 방식을 도시한 개략도.

도 18은 역계산된 장치의 애스팩트비가 4:1인 실시예의 NA = 0.025인 에지 광선의 진행을 보여주는 개략도.

도 19는 도 18에 따른 본 발명의 실시예에서 하니콤 평면에 있는 역계산된 광선 격자의 광선 통과점을 도시한 개략도.

도 20은 필드 하니콤이 균일하게 분배된 장치의 퓨필 조명을 도시한 개략도.

도 21은 필드 하니콤이 불균일하게 분배된 장치의 퓨필 조명을 도시한 개략도.

도 22는 도 21에 따른 퓨필 조명을 야기하는 필드 하니콤 플레이트상에서의 4:1 하니콤의 분배를 보여주는 개략도.

도 23은 레티클으로부터 광원, 콜렉터, 실린더형 하니콤 플레이트, 필드 렌즈, 투영 대물렌즈의 입사동을 갖춘 장치의 입사동까지의 에지 광선의 진행을 보여주는 개략도.

도 24는 도 23에 따른 장치에 대한 새져털 광선의 진행도.

도 25는 도 23에 따른 장치에 대한 탄젠셜 광선의 진행도.

도 26은 도 23에 따른 조명 장치로 레티클을 조명하는 방식을 도시한 개략도.

도 27은 도 23에 따른 50㎛-소스용 장치의 y-축에 평행한 강도 단면을 보여주는 개략도.

도 28은 도 20에 따른 장치의 적분 스캔 에너지를 도시한 개략도.

도 29는 100㎛-광원을 포함하고 쾰러식으로 조명되는 도 23에 따른 장치의 y-축에 평행한 강도 단면 및 애스팩트비가 17.5:1인 필드 하니콤으로서의 평탄면을 도시한 개략도.

도 30은 100㎛-광원을 포함하고 임계-쾰러식으로 조명되는 도 23에 따른 장치의 y-축에 평행한 강도 단면 및 애스팩트비가 17.5:1인 필드 하니콤으로서의 실린더형 하니콤을 도시한 개략도.

도 31은 도 30에 따른 장치의 퓨필 조명 방식을 도시한 개략도.

도 32는 100㎛-광원을 포함하고 임계-쾰러식으로 조명되는 도 23에 따른 장치의 y-축에 평행한 강도 단면 및 애스팩트비가 4:1인 필드 하니콤으로서의 실린더형 하니콤을 도시한 개략도.

도 33은 도 32에 따른 장치의 퓨필 조명 방식을 도시한 개략도.

도 34, 35는 비점 수차의(astigmatic) 콜렉터 미러 및 평탄면-하니콤 집광기 또는 평탄면-하니콤 플레이트를 갖춘 장치의 임시 초평면내에서 직사각형 필드를 조명하는 방식을 도시한 개략도.

도 36은 도 34 내지 도 35에 따른 장치가 필드 중앙을 퓨필 조명하는 방식을 도시한 개략도.

상기 목적은 본 발명에 따라, 조명 장치의 광학 소자의 일부분이 왜상 작용을 함으로써 달성된다. 이와 같은 해결책에 의해서는, 2차 광원이 탄젠셜 (tangential) 2차 광원 및 새져털 (sagittal) 2차 광원으로 분할된다.

탄젠셜 2차 광원은 y-z-평면에서 진행하는 광다발을 통해 형성되며, 새져털 2차 광원은 x-z-평면에서 진행하는 광다발을 통해 형성된다. 하기 명세서에서 조명될 필드의 확장이 더 큰 방향은 x-방향으로서, 조명될 필드의 확장이 더 적은 방향은 y-방향으로서 그리고 x-방향뿐만 아니라 y-방향에 대해서도 수직인 방향은 z-방향으로서 표기된다. 본 경우의 스캔-리소그래피 장치에서는 y-방향이 또한 스캔-방향이고, x-방향은 스캔-방향에 수직인 방향이다.

광원을 2차 광원으로 변형시키기 위한 광학 소자들은 적어도 하나의 미러 또는 렌즈를 포함하고, 상기 미러 또는 렌즈는 다수의 격자 소자로 나누어지며, 이 경우 상기 격자 소자는 2차원적으로 배열된다. 그럼으로써, 사출동의 매우 균일한 조명이 이루어질 수 있다.

미러 또는 플레이트를 격자 소자로 조명하기 위해서, 개별 소스에 매칭되는 콜렉터 유닛이 사용된다.

제 1미러 또는 렌즈상에 2차원적으로 배치된 격자 소자는 바람직하게 소수의 행으로 세분되며, 이 때 각각의 행은 옆으로 나란히 배치된 다수의 격자 소자를 포함한다. 상기 소수의 행은 재차 서로 대항하여 이동되며, 이것은 사출동의 보다 균일한 조명을 유도한다.

본 발명의 제 1실시예에서는, 예를 들어 제 1미러의 격자 소자가 실린더 형태로 혹은 토로이드(toroid) 형태로 형성되어 각각의 격자 소자가 왜상 작용을 하는 방식으로, 상기 미러 또는 렌즈의 격자 소자가 새져털 2차 광원 및 탄젠셜 2차 광원을 형성하도록 형성된다.

본 발명의 특이한 실시예에서는, 콜렉터 유닛이 왜상 작용을 담당하고 그와 더불어 새져털 광원 및 탄젠셜 광원으로 분할되는 2차 광원 내부로 광원을 투영시킨다.

조명될 필드로서 직사각형 필드 또는 링형 세그먼트가 사용되는 경우에는, 격자 소자가 바람직하게 직사각형으로 형성된다. 격자 소자가 필드 평면 내부로 투영되기 때문에, 상기 필드 평면은 필드 하니콤으로서도 표기된다.

예컨대 x-y-가로세로비가 17.5:1, 13:1 또는 2:1인 것과 같이 조명될 필드의 애스팩트비가 매우 큰 실시예에서는 바람직하게, 실린더형 필드 하니콤 또는 환상면체 필드 하니콤의 애스팩트비가 더 작다. 조명될 필드의 x-y-가로세로비가 17.5:1 또는 13:1인 경우에는 필드 하니콤의 애스팩트비가 예를 들어 4:1일 수 있으며, 조명될 필드의 x-y-가로세로비가 2:1인 경우에는 필드 하니콤의 애스팩트비가 예를 들어 1.5:1일 수 있다.

바람직하게는, 하기에서 "부분 퓨필"로 표기되고 필드 렌즈의 필드 미러에 의해서 형성되는 2차 광원의 상이 조명 장치의 사출동내에 균일하게 분배되는 방식으로, 조명 장치에 사용된 필드 미러 또는 필드 렌즈에 의존하여 필드 하니콤을 제 1미러 또는 렌즈상에 배치하는 방식이 제안된다.

상기 배치 방식을 실현하기 위해서는 먼저 조명 장치의 사출동내에서 부분 퓨필의 격자화가 실행된다. 그 다음에, 필드 렌즈를 관통하여 필드 하니콤 플레이트로 규정된 평면까지 이르는 부분 퓨필의 중광선을 예측함으로써, 필드 하니콤 플레이트상에서의 필드 하니콤의 위치가 결정된다. 중광선의 방향은, 상기 중광선이 레티클 평면의 중앙을 절단하도록 예정되어 있다. 필드 하니콤 플레이트상에 있는 중광선의 관통점이 필드 하니콤의 위치를 결정한다. 필드 하니콤의 위치를 상기 방식으로 결정하는 경우에는, 필드 하니콤이 서로 중첩되지 않도록 미리 제공된 격자내에서의 부분 퓨필의 간격이 선택되어야 한다는 2차 조건이 지켜져야 한다.

예컨대 왜곡과 같은 필드 렌즈 투영의 광학적 투영 에러로 인해, 필드 하니콤은 필드 하니콤 플레이트상에 비대칭으로 배치된다.

하니콤의 비대칭 배치에 의해 야기되는 퓨필 조명시의 강도-기울기를 보상하기 위해서는 하니콤의 반사율을 매칭시키는 것이 바람직하다.

콜렉터 유닛을 상응하게 매칭시키는 것도 또한 가능하다.

확장된 광원을 갖는 장치의 경우, 레티클 평면에서 필드 하니콤의 날카로운 상을 유지하기 위해서는 바람직하게 격자 소자를 갖는 렌즈 또는 제 2미러가 제공될 수 있다. 즉, 소위 이중면이 제공될 수 있으며, 이 경우 제 2미러 또는 제 2렌즈의 격자 소자, 소위 퓨필 하니콤은 2차 광원의 소정 장소에 배치되어 있다.

격자 소자를 갖는 2개의 미러를 갖춘 장치에서 제 2미러, 즉 퓨필 하니콤의 격자 소자의 형태는 바람직하게 2차 광원의 형태에는 매칭되고, 제 1격자 소자, 즉 필드 하니콤의 형태와는 상이하다. 광원이 둥글게 형성된 경우에도 예를 들어 퓨필 하니콤은 둥글게 형성될 수 있다. 퓨필 하니콤이 필요한지의 여부는 필드 하니콤의 설계 그리고 광원의 확장 및 각도 스펙트럼에 의존한다. 확장 및 각도 스펙트럼의 형성 또는 필드 및 구경의 형성은 광 가이드값으로 표기된다.

탄젠셜 광 가이드값은 y-z-평면에서 진행하는 광선만을 고려한다. 2차원적인 광 가이드값은 모든 광선을 고려한다.

광원의 종류에 따라 하기의 경우들이 구별된다.

1. 소스의 탄젠셜 광 가이드값 〈〈 조명될 필드의 탄젠셜 광 가이드값, 즉 에지폭 〈〈 y-필드 확장. 퓨필 하니콤 없는 조명 장치는 가능하다.

2. 소스의 탄젠셜 광 가이드값 = 조명될 필드의 탄젠셜 광 가이드값, 즉 에지폭 = y-필드 확장. 왜상 작용을 하는 소자가 사용되는 경우에는 퓨필 하니콤 없는 디자인이 가능하다. 조명이 y-방향에서는 임계적이고, x-방향에서는 쾰러식이다. x-방향을 에지 날카롭게 형성하기 위해, 추가로 형성된 실시예에서는 새져털 광원의 소정 장소에 실린더형 또는 환상면체 형태의 격자 소자가 퓨필 하니콤으로 사용될 수 있다.

3. 소스의 2차원적 광 가이드값 ≤ 조명될 필드의 2차원적 광 가이드값 및 소스의 탄젠셜 광 가이드값 ≤ 필드의 탄젠셜 광 가이드값. 이 경우에는 필드의 정확한 조명을 위해서 퓨필 하니콤을 제공할 필요가 있다.

상기 조명 장치를 스캔-리소그래피 장치에 사용하기 위해서, 반드시 필드 하니콤의 폭이 좁은 측면, 즉 y-방향을 에지 날카롭게 투영할 필요가 필요는 없다. 중요한 것은, 조명되는 필드가 후속하는 투영 대물렌즈에 의해 규정된 링형 필드 내부에 배치되는 것이다.

광원이 확장된 경우 상기 목적이 필드 하니콤 폭의 감소에 의해서 또는 (폭이 좁은 필드 측면을 임계적으로 조명할 때까지) 왜상 작용하는 필드 하니콤을 사용함으로써 달성될 수 있는 한, y-방향을 위해서 반드시 퓨필 하니콤을 제공할 필요는 없다.

심지어 임계 조명시에 필드 조명이 최대 가능한 필드 폭을 y-방향으로 초과하게 되면, 상기 y-방향을 위해서 퓨필 하니콤이 필요하다.

조명된 필드는 스캔 방향에 수직으로, 즉 x-방향으로 날카롭게 에징 처리되어야 하는데, 그 이유는 그렇지 않으면 조명된 필드가 추가 마스킹 장치에 의해서 스캔 방향에 수직으로, 즉 x-방향으로 제한될 수밖에 없으며, 결과적으로 이러한 제한은 조명된 필드의 감시로 인해 광손실을 야기하기 때문이다. 따라서, 광원이 확장된 경우에는 바람직하게 x-방향을 위해서 퓨필 하니콤이 제공된다.

어떤 종류의 퓨필 하니콤이 사용되는지는, 필드 조명에 어떤 요구 조건들이 제기되는지에 의존한다.

조명된 필드가 x-방향으로 날카롭게 에징되어야 한다면, 즉 필드 하니콤이 x-방향으로 날카롭게 레티클 평면 내부로 투영되어야 한다면, 새져털 2차 광원의 소정 장소에는 실린더형 퓨필 하니콤이 사용된다. 이 경우 실린더는 선 형태의 새져털 2차 광원의 방향으로 방향 설정되어 길이가 긴 필드 하니콤 측면을 레티클 평면 내부로 투영시킨다.

또한 y-방향으로의 투영이 영향을 받아야 한다면, 환상면체 형태의 퓨필 하니콤이 사용된다. 환상면체 형태의 퓨필 하니콤은 길이가 긴 필드 하니콤 측면을 레티클 평면 내부로 투영시키고, y-방향으로 이루어지는 조명을 허용 영역으로 제한시킨다. 상기 퓨필 하니콤은 새져털 2차 광원의 소정 장소에 또는 새져털 광원과 탄젠셜 광원 사이에 배치된다. 새져털 광원과 탄젠셜 광원 사이에 배치된 경우에는 x-방향으로의 필드 하니콤의 투영 및 하니콤의 치수가 상응하게 매칭되어야 한다.

필드 하니콤 및 퓨필 하니콤은, 각각 하나의 필드 하니콤과 퓨필 하니콤 사이에 광경로가 형성되도록 배치되고 정렬된다. 상(image)은 레티클 평면에서 필드 하니콤에 중첩되고, 부분 퓨필은 조명 장치의 사출동내에서 전반적으로 균일하게 분배된다. 필드 하니콤 및 퓨필 하니콤을 배치하기 위한 방법과 관련하여서는, "EUV-리소그래피용 조명 장치"라는 명칭으로 1999년 5월 4일에 출원된 관련 출원서 US-일련번호 09/305, 107호가 인용되며, 출원인은 상기 출원서의 공개 내용이 본 출원서에 충분히 함께 기록되어 있다고 언급하고 있다.

본 발명에 따른 조명 장치의 필드 미러 또는 필드 렌즈는 바람직하게 조리개 평면이 조명 장치의 사출동 내부로 투영되도록 형성된다.

2차 광원을 본 발명에 따라 탄젠셜 2차 광원 및 새져털 2차 광원으로 분할함으로써 하기의 장점이 달성된다. 물론 조합에 의해서도 달성된다.

1. 왜곡 작용하는 광학 소자에 의한 하니콤 애스팩트비의 감소.

점 형태의 광원에서는, 심지어 필드 하니콤의 애스팩트비가 필드 애스팩트비에 비해 감소된 경우에도 필드 하니콤이 최소 에지폭으로 초평면 (focal plane) 내부로 투영되며, 이 경우 왜상 작용은 상응하게 설계되어야 한다.

2. 광원이 확장된 경우에 필드의 조명.

광원이 확장된 경우에 퓨필 하니콤 없이 형성되는 에지폭은, 탄젠셜 광원이 점 형태의 광원에 비해 초평면 방향으로 이동되는 방식으로 고려된다. 이것은 왜상 작용하는 필드 하니콤의 y-굴절력의 감소를 통해서 가능하다. 그럼으로써, 필드 하니콤의 상의 y-폭이 감소된다. 탄젠셜 광원이 레티클 평면에 배치되는 y-방향으로의 임계 조명이 한계의 경우이다. 말하자면 상기 소스는 y-방향으로 초평면 내부로 투영된다. 이 경우 광원의 상의 y-확장은 조명된 필드의 y-폭을 초과하지 않는다. 그렇지 않은 경우에는 조명된 필드가 마스킹되거나 또는 퓨필 하니콤이 사용되어야 한다.

본 발명은 도면을 참조하여 하기에서 실시예로서 기술된다.

도 1에는, 하니콤의 형태가 필드 확장에 상응하는 필드 하니콤(1)으로부터 본 경우에 레티클과 일치하는 초평면까지의 광의 흐름이 도시되어 있다. 필드 하니콤은 수용된 광다발을 조리개 평면(B)내로 포커싱하고, 2차 광원(5)을 형성한다. 이 때 2차 광원(5)의 소정 구역에서의 애퍼처(aperture)의 분배는 필드 조명에 상응하게 이루어진다. 요구되는 수렴성을 갖는 광선이 필드 하니콤(1)상에 적중되는 경우에는, 필드 하니콤(1)이 평탄하게 실현될 수 있다. 그 외의 경우에는 2차 광원(5)을 형성하기 위해서 필드 하니콤이 수집 작용을 갖는다.

필드 하니콤과 필드 사이의 투영 척도는 2차 광원(5)-레티클(3) 및 필드 하니콤(1)-2차 광원(5)의 간격 비율에 의해서 주어진다.

도 2는, 왜상 작용을 하고 본 발명에 따라 형성된 필드 하니콤(6)으로부터 출발하여 레티클(3)까지 이르는 광의 흐름을 보여준다.

왜상 작용을 하는 필드 하니콤(6)에 의해서는, 탄젠셜 투영(y-방향) 및 새져털 투영(x-방향)을 위해서 상이한 투영 척도가 설정될 수 있다. 그럼으로써 2차 광원은 탄젠셜 라인 소스(7) 및 새져털 라인 소스(9)로 분할된다.

그럼으로써, 조명될 필드의 애스팩트비에 대한 필드 하니콤의 애스팩트비가 현저하게 감소될 수 있다. 요구되는 수렴성을 갖는 새져털 광선 또는 탄젠셜 광선이 필드 하니콤(6)상에 적중되는 경우에는, 필드 하니콤이 실린더 형태로 형성될 수 있다.

도 3에는, 탄젠셜 광원(7)이 레티클 평면(3)내에 있는 임계 조명 작용의 한계 상태가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 조명 장치는 하기의 개별 구성 요소를 가질 수 있다.

- 예컨대 레이저-플라즈마-소스용의 콜렉터 유닛, 즉 예를 들어 레이저-플라즈마-소스로부터 방사된 광을 수집하고 상기 소스를 2차 광원상에 투영하는 타원형 미러,

- 예를 들어 시준(視準)된 광다발을 부분 다발로 분리하여 상기 부분 다발을 레티클 평면내에서 중첩시키는 다수의 개별 미러로 구성된 필드 하니콤 플레이트. 필드 하니콤이 본 발명의 한가지 실시예에서는 실린더형 하니콤으로 설계되는데, 상기 실린더형 하니콤은 x-단면에서는 평탄하게 형성되고 y-단면에서는 분산 작용을 갖는다. 상기 실시예에서는 콜렉터 미러의 2차 광원의 소정 장소에 새져털 2차 라인 소스가 있는데, 그 이유는 필드 하니콤이 x-단면에서 평탄하게 형성됨에 따라 광학 작용을 갖지 않기 때문이다. y-방향으로의 분산 작용에 의해, 상기 탄젠셜 2차 라인 소스는 새져털 2차 광원과 초평면 또는 레티클 평면 사이에 놓이게 된다. 이 경우 하니콤은, 상기 하니콤의 이미지가 레티클 평면에서 중첩되도록 정렬된다. "특히 EUV-리소그래피용 조명 장치"라는 명칭으로 1999년 5월 4일에 출원된 US-일련번호 09/305,017과 관련하여 출원인은, 상기 출원서의 공개 내용이 본 출원서에 충분히 함께 기록되어 있음을 언급하고 있다.

전술한 구성 요소들 외에 본 발명에 따른 조명 장치는 하나 또는 다수의 필드 미러를 갖는 한 그룹의 필드 렌즈를 포함한다. 본 경우에 상기 필드 렌즈 그룹은 그레이징 입사(grazing incidence) 방식의 2개의 토로이드 미러로 형성되며, 상기 미러는 링형 필드를 형성하고, 스캔-에너지의 통일성을 설정하며, 본 발명에 따른 조명 장치의 사출동을 대물렌즈의 입사동 내부에 배치한다. 상기 스캔-에너지에 의해서, 강도를 통해 스캔-방향으로 이루어지는 라인 적분이 이해될 수 있다.

도 4 내지 도 7에는 하기의 장치 파생어로 사용되는 축약어들이 표기되어 있다. 개관을 명확하게 하기 위해 상기 장치는 선형으로 나타나있다. 도 4 및 도 5는 x-방향 및 y-방향으로의 쾰러 조명 방식으로 왜상 작용을 하는 필드 하니콤을 갖는 장치를 보여준다. 도 6 및 도 7은 왜상 방식 필드 하니콤 및 x-방향으로의 쾰러 조명 방식 그리고 y-방향으로의 임계 조명 방식으로 구성된 장치를 보여준다.

도 4 내지 도 7에서는 하기의 도면들에서와 동일한 도면 부호들이 사용되었다. 즉, (20)은 광원, (22)는 콜렉터 미러, (23)은 하니콤 플레이트, (24)는 하니콤 플레이트(23)의 필드 하니콤을 나타낸다.

파생어들은 하기의 크기로 실행된다.

- 제 1, 제 2 및 제 4실시예에서 링형 필드의 반지름 R = 200 mm, 세그먼트 = 30°, 그리고 제 3실시예에서 R = 100 mm, 세그먼트 = 60°, 필드 높이는 ± 3.0 mm. 이것은 105 mm x 6 mm의 직사각형 필드에 상응한다,

- 레티클에서의 애퍼처: NA_Ret= 0.025,

- 소스에서의 애퍼처: NA_Quelle= 0.999,

- d₁= 100.0 mm,

- 전체 길이 L = d₃+ d₄= 1400 mm,

- x-행에 위치하는 하니콤의 개수: anz_x, 이 경우 상기 개수는 2차 광원의 수 및 퓨필 채움의 동질성에 대한 수치이다.

- 제 1, 제 2 및 제 4실시예에서 anz_x= 6

- 제 3실시예에서 anz_x= 4

- 제 1실시예에서,

하니콤(x/y)의 애스팩트비 = 1

제 2 및 제 4실시예에서,

하니콤(x/y)의 애스팩트비 = 4.0

제 3실시예에서,

하니콤(x/y)의 애스팩트비 = 17.5

- DU_BL: 필드 하니콤 퓨필의 지름

- x_하니콤: x-방향으로의 필드 하니콤의 크기

- y_하니콤: y-방향으로의 필드하니콤의 크기

- x_필드: x-방향으로 조명될 필드의 크기

- y_필드: y-방향으로 조명될 필드의 크기

- β^X _하니콤: x-방향으로의 투영 척도

- β^Y _하니콤: y-방향으로의 투영 척도

- R^X _하니콤: x-방향으로의 필드 하니콤의 곡률 반지름

- R^Y _하니콤: y-방향으로의 필드 하니콤의 곡률 반지름

- NA': 콜렉터 미러 다음의 반지름

- R : 콜렉터 미러의 반지름

- E_x: 콜렉터 미러의 편심율

도 4 내지 도 7에 기입된 크기들은 하기의 수학식과 서로 관련된다.

R^X _하니콤= 0 mm일 때 새져털 투영에 대해서는 하기 수학식이 적용된다.

탄젠셜 투영에 대해서는 하기 수학식이 적용된다.

임계-쾰러 조명 방식의 경우에는 특별히 탄젠셜 투영에 대한 수학식이 적용된다.

앞서 주어진 수치들이 전술한 일반식에서 디자인 규정으로 사용되면, 모든 장치 파라미터들은 필드 렌즈 또는 필드 미러 없이 얻어진다. 다음의 전체 산술예들을 위해 하기에서는 동일한 콜렉터부 및 x-단면이 사용된다.

하기에는, 왜상 작용 그리고 x-방향 및 y-방향으로의 쾰러 조명 방식을 갖는 필드 하니콤, 및 도 4, 5에 따라 행당 6개의 필드 하니콤을 갖춘 장치에 대한 계산이 기술되어 있다.

실시예 1 및 2

정방형 및 4:1 하니콤에 대한 새져털 투영:

정방형 하니콤에 대한 탄젠셜 투영(실시예 1):

4:1 하니콤에 대한 탄젠셜 투영(실시예 2):

하기의 실시예 3 및 4의 계산은 17.5:1 및 4:1-하니콤에 대한 임계-쾰러 조명 방식을 갖는 장치를 보여준다.

실시예 3

행당 17.5:1 및 4 하니콤의 애스팩트비를 갖는 필드 하니콤

17.5:1 하니콤에 대한 새져털 투영:

17.5:1 하니콤에 대한 탄젠셜 투영:

실시예 4

행당 4:1 및 6 하니콤의 애스팩트비를 갖는 필드 하니콤

4:1 하니콤에 대한 새져털 투영:

4:1 하니콤에 대한 탄젠셜 투영:

도 8 내지 도 12를 참조하여 하기에서 자세하게 기술된 실시예 1에서는 쾰러 조명 방식 및 정방형 필드 하니콤(애스팩트비가 1:1인 필드 하니콤)을 갖는 장치가 관찰된다.

도 8 내지 도 12는 소스(20), 콜렉터 미러(22), 정방형 필드 하니콤(24)을 갖는 하니콤 플레이트(23)를 갖춘 구성을 위해 이루어지는 광선 흐름 및 조명을 보여준다. 도 1 내지 도 4에서와 동일한 부품에는 동일한 도면 부호가 제공되었다. 하기의 실시예에서 관찰된 광원은 이에 대한 제한 없이 레이저-플라즈마-광원이다. 예를 들어 핀치-플라즈마-소스 또는 싱크로트론-광선 소스와 같은 다른 광원도 생각할 수 있다. 특히 레이저-플라즈마-광원의 경우에는 콜렉터 유닛이 수집 콜렉터 미러(22)로서 형성된다. 다른 광원의 경우에는 각각의 소스에 매칭되는 콜렉터 유닛이 제공된다.

도 8은 하니콤 플레이트(23)의 중앙에서 실린더형 하니콤을 조명하는 새져털 광다발(26)을 보여준다. 새져털 단면에서의 수집 작용은 다만 콜렉터 미러(22)에 의해서만 이루어진다. 필드 하니콤(24)의 x-단면은 평탄하다. 새져털 2차 광원(9)은 필드 하니콤(24) 옆에 가까이 있다.

도 9는 하니콤 플레이트의 중앙에서 필드 하니콤(24)을 조명하는 탄젠셜 광다발(28)을 보여준다. 필드 하니콤의 y-단면이 분산 작용함으로써, 결과적으로 탄젠셜 2차 광원(7)은 필드 또는 레티클(3)까지 이동된다. 그럼으로써 하니콤 투영 척도가 줄어든다.

도 10 내지 도 11은 미리 작성된 디자인 데이터들을 사용하는 경우에 임시적인 초평면에서의 직사각형 필드(105.5mm x 6.0mm)(30)의 조명 방식을 보여준다. 도 10은 등고선을 도시한 도면이다. 도 11은 강도의 분배를 도시한 투시도이다. 도 10 내지 도 11에서는 임시적인 초평면이 인용되는데, 그 이유는 관찰이 먼저 필드 미러 또는 필드 렌즈 없이 이루어지기 때문이다. 도 12는 필드 중앙에 있는 하나의 점을 위한 퓨필 조명을 보여준다. 한 점에 대한 퓨필 조명은, 각도로 제공된 어느 방향에서 관련 점이 광을 보게 되는지를 지시해준다. 방사 각도는 중(重)광선과 관련이 있다. 정방형 격자상에서의 필드 하니콤의 배치에 상응하게 부분 퓨필(32)의 정방형 격자가 얻어진다. 상기 부분 퓨필(32)은 y-방향으로 길이가 뻗는데, 그 이유는 광원이 새져털 및 탄젠셜 초평면으로 상이한 크기로 투영되기 때문이다.

하기에서는 4:1 하니콤 및 쾰러 조명 방식을 갖는 실시예가 도 13 내지 도 17을 참조하여 자세하게 기술된다. 앞선 도면들에서와 동일한 부품들에는 동일한 도면 부호가 제공되었다.

도 13 내지 도 17은 소스(20), 집광기(22), 4:1 실린더형 하니콤(34)(애스팩트비가 4:1인 하니콤)을 갖는 하니콤 플레이트(23)를 갖춘 구성을 위해 이루어지는 광선 흐름 및 조명을 보여준다.

도 13은 새져털 광다발(26)을 보여준다. 도 8에 따른 정방형 필드 하니콤에서와 동일한 형태가 얻어진다.

도 14는 탄젠셜 광다발(28)을 보여준다. 실시예 1에 따른 정방형 하니콤과 비교할 때 필드 하니콤의 분산 작용은 더 작다.

도 15 내지 도 16에는 임시적인 초평면에서의 직사각형 필드(30)(106mm x 6mm)의 조명이 도시되어 있다. 도 17은 필드 중앙에 있는 한 점을 위한 퓨필 조명(32)을 보여준다. 방사 각도는 중광선과 관련이 있다. 필드 하니콤의 배치에서는, 애스팩트비가 4:1인 경우에 전체 격자가 2개의 직사각형-격자에 의해서 형성되고, 상기 격자가 x-방향으로는 측면 길이의 절반 정도만큼 그리고 y-방향으로는 전체 측면 길이만큼 이동되는 것이 바람직하다. 상기 조치는 필드 하니콤이 행/열로 배치된 순수한 직사각형 격자상에 배치된 경우와 비교할 때 부분 퓨필(32)이 균일하게 분배되도록 해준다. 하니콤 플레이트상에서의 하니콤의 분배에 상응하게, 측면 길이의 절반만큼 이동된 부분 퓨필(32)의 2개의 격자가 얻어진다. 상기 부분 퓨필(32)은 y-방향으로 약간 타원형인데, 그 이유는 광원이 새져털 및 탄젠셜 초평면 내부로 상이한 크기로 투영되기 때문이다.

하나 또는 다수의 필드 렌즈 또는 필드 미러를 포함하는 필드 렌즈 그룹(50)의 영향 및 사출동내에서의 부분 퓨필의 분배가 예정된 경우 필드 하니콤 플레이트 또는 실린더형 하니콤 플레이트상에서의 필드 하니콤의 위치를 결정하기 위한 역계산 방법은 하기의 도 18 내지 도 22를 참조하여 자세히 기술된다.

적어도 하나의 필드 렌즈 또는 필드 미러를 포함하는 필드 렌즈 그룹은 EUV-조명 장치에서 특히 하기의 과제를 충족시킨다.

- 직사각형 필드의 링형 필드로의 변환.

- 텔레센트릭-조건의 설정, 즉 조명 장치의 사출동을 대물렌즈의 입사동과 매칭시킴.

- 스캔-에너지의 통일성의 보정.

새져털 2차 광원을 갖는 평면 및 탄젠셜 2차 광원을 갖는 평면으로 분할하는 경우 필드 렌즈 또는 필드 미러(50)를 갖는 필드 렌즈 그룹은, 상기 새져털 2차 광원뿐만 아니라 탄젠셜 2차 광원이 예정된 사출동 내부로 투영되도록 설계된다. 초평면이 새져털 2차 광원의 소정 장소에, 탄젠셜 2차 광원의 소정 장소에 또는 그 사이에 배치되고 예정된 사출동 내부로 투영되는 것도 생각할 수 있다. 임계-쾰러식 조명을 위해서는 초평면이 새져털 2차 광원의 소정 장소에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 초평면에는 마스킹 장치 또는 개구 조리개가 배치될 수 있다. 필드 미러가 그레이징 입사 방식 미러로 형성된 경우에는, 상기 미러는 환상면체-기본 형태를 가질 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 필드 렌즈 또는 필드 미러(50)는 2차 광원(7, 9)을 형성하거나 또는 초평면을 조명 장치의 사출동 내부로, 즉 본 경우에는 하기의 투영 대물렌즈의 입사동과 일치하는 사출동 내부로 투영시킨다.

도 18은 광방향과 반대로 제공된 조명 장치의 일부분을 보여준다. 레티클(3), 2개의 필드 미러(50)를 갖는 한 그룹의 필드 렌즈, 탄젠셜 2차 광원(7), 하니콤 플레이트(23).

EUV-조명 장치의 디자인을 본 발명에 따라 설계하는 경우에는 먼저, 예정된 링형 필드가 얻어지고 탄젠셜 및 새져털 2차 광원의 상이 중앙 필드 하니콤에 의해 형성되어 사출동의 중앙에 배치되는 방식으로 중앙 필드 하니콤이 투영됨으로써, 필드 렌즈 또는 필드 미러의 디자인이 전방 방향으로 결정된다. 상기 중앙 필드 하니콤은 필드 하니콤 미러의 중앙에 있다. 상기 중앙 필드 하니콤의 중점을 광학축이 통과한다. 상기 방식으로 구성된 필드 미러(50)를 갖는 장치에서 중앙 광선(54) 및 2개의 에지 광선들(52)이 광학축상에 있는 하나의 점으로부터 출발하여 레티클 평면(3)으로부터 광방향과 반대로 관통한다고 가정된 경우에는, 하니콤 플레이트상에 있는 중앙 광선의 임팩트 점이 에지 광선들의 임팩트 점 사이의 중앙에 배치되어 있지 않다는 사실을 얻게 된다.

상기 방식으로 구성된 필드 미러(50)를 갖는 장치에서 NA = 0.025인 정방형 격자상에 광선이 있는 광선 격자를 레티클 평면으로부터 출발하여 역계산 하면, 관통점은 휘어진 라인(57)상에 놓이게 되고 또한 상기 라인들의 간격이 왜곡되어 있다는 사실을 도 19를 통해서 알게 된다.

만약에 우리가 규칙적인 필드 하니콤 정렬로부터 생각한다면, 상기와 같은 왜곡이 거꾸로 되어있음을 알 수 있다.

중앙 광선들이 광학축상에 있는 레티클 평면을 절단하는 방식으로 필드 하니콤이 서로 대항하여 이동된 균일한 2개의 직사각형 격자상에 배치되어 하니콤의 경사각을 설정하면, - 도 20에서 보여지는 바와 같이 - 상기 방식의 배열을 위해서 격자 평면의 중앙에 있는 한 점에 대한 퓨필 조명이 이루어진다. 부분 퓨필의 위치가 y-방향으로의 필드 미러의 퓨필 편차 때문에 왜곡되어 있다는 사실을 분명하게 알 수 있다. 상기 부분 퓨필은 양의 y-방향으로는 집중되고 음의 방향으로는 분산된다.

부분 퓨필들을 조명 장치의 사출동 내부에 균일하게 분배하기 위해서는, 본 경우에 대물렌즈의 입사동과 일치하는 조명 장치의 사출동내에서의 부분 퓨필들의 균일한 분배를 사전 설정하고 역계산을 실행한다.

전술된 바와 같이, 제일 먼저 본 경우에 2차 광원의 상인 부분 퓨필들의 격자화가 조명 장치의 사출동 내부에서 사전 설정된다. 그 다음에 필드 하니콤 플레이트 또는 실린더형 하니콤 플레이트상에서의 필드 하니콤의 위치를 결정하기 위해서 필드 렌즈를 관통하여 하니콤 평면에 이르는, 즉 필드 하니콤 플레이트까지 이르는 상기 부분 퓨필들의 중광선이 계산되며, 이 때 상기 평면과 중광선의 관통점이 필드 하니콤의 위치를 결정한다. 역계산된 중광선의 방향은 부분 퓨필의 장소에 의해서 및 상기 중광선이 격자 평면의 중앙을 통과함으로써 설정된다.

도 21에 도시된 바와 같이, 필드 중심을 위한 퓨필 조명을 기초로 하면, 도 22에 도시된 바와 같은 4:1-필드 하니콤(34)의 분배가 얻어진다. 필드 하니콤(34)이 y-방향으로 하니콤 플레이트의 하부에 조밀하게 묶여져 있는 동안에는, 필드 하니콤의 간격이 위로 증가한다. 그럼으로써 η60 %의 효율을 야기하는 갭이 필드 하니콤 사이에 y-방향으로 형성된다. 콜렉터 미러의 회전 대칭 조명은 등고선 프로필로서 하니콤의 배열에 중첩된다. 필드 하니콤을 y-방향으로 비대칭으로 배열함으로써, 퓨필 조명의 강도-기울기를 예상할 수 있다. 상기 강도-기울기는 하니콤의 반사율들이 상응하게 매칭됨으로써 보상될 수 있다. 하니콤의 배열이 변형되었음에도 불구하고 퓨필 조명이 대칭으로 이루어지도록 소스 및 콜렉터 유닛을 형성하는 것도 또한 가능하다.

도 22는 또한 휘어져 진행하는 행(35.1, 35.2, 35.3 등)으로 배열된 필드 하니콤(34)을 보여준다. 각각의 필드 하니콤 행(35.1, 35.2, 35.3 등)은 하나 이상의 필드 하니콤(34)을 포함한다. 위·아래로 연속하는 2개 행, 예컨대 35.1행 및 35.2행의 필드 하니콤(34)의 중심점(37)은 퓨필을 x-방향으로 좀 더 균일하게 채우기 위해서 서로 대항하여 이동된다. 본 경우 상기 이동 길이는 x-방향으로의 하니콤 길이의 1/2이다. 또한 도 22에서 잘 알 수 있는 바와 같이 개별 행의 필드 하니콤(34)이 최하부 행에서 간격없이 직접 인접하여 배치될 때까지, 개별 행(35.1, 35.2, 35.3 등)의 간격은 음의 y-방향으로 감소된다.

하기의 도 23 내지 도 28에는 전체 장치, 즉 전술한 바와 같이 설계된 레이저-플라즈마-소스(20), 콜렉터(22), 필드 하니콤 플레이트(100), 필드 렌즈 그룹(50), 레티클 및 사출동으로 구성된 장치에 대한 광선 흐름 및 강도가 도시되어 있다.

필드 하니콤 플레이트(100)는 전술한 바와 같이 4:1 필드 하니콤으로 왜곡 배열된다.

도 23에는 전체 장치의 에지 광선들(104, 106)이 레티클(3)상에 명중되어 대물렌즈(102)의 입사동까지 이르는 과정이 도시되어 있다. 상기 에지 광선들은 필드 렌즈 그룹(50) 다음에 비로소 대칭으로 중앙 광선(108)까지 진행된다. 그럼으로써 콜렉터(22)가 광학축에 대해 비대칭으로 조명된다. 소스의 "방사 곤봉"은 보상을 위해서 상응하게 정렬되어야 한다.

도 24에는, 필드 하니콤 플레이트의 중앙 실린더-하니콤(0,0)(34)에 명중되는 한 다발의 새져털-광선이 도시되어 있다. 상기 광선은 정확하게 방향 설정되어 격자상에 있는 링을 조명하고 대물렌즈(102)의 입사동 내부에 명중된다.

도 25는 중앙 실린더형 하니콤(34)에 명중되는 한 다발의 탄젠셜-광선을 보여준다. 상기 광선은 y-축을 따라 링을 조명하고 대물렌즈(102)의 입사동 내부에 명중된다.

도 26에는 링형 필드(30)(R = 100mm, 세그먼트 = 60°, 필드 높이 ± 3.0mm)로 레티클을 조명하는 방식이 도시되어 있다.

도 27은 x = 0.0mm, 15.0mm, 30.0mm 및 45.0mm인 경우에 y-축에 평행한 강도 단면을 보여준다. 최대 강도는 필드 에지까지 약간 감소되는데, 본 경우에는 100%에서 92%까지 감소된다. 강도 분배의 y-폭은 링의 구조 때문에 필드 에지까지 15%만큼 증가한다.

도 28에는 리소그래피-프로세스에 결정적인 적분 스캔 에너지, 즉 스캔 경로를 따라 이루어지는 강도의 적분이 도시되어 있다. 적분 스캔 에너지는 95%와 105% 사이에서 변동된다. 통일성은 ± 5.0%에 달한다. 통일성의 손실은 부분적으로는 링의 구조에 의해서 야기되는데, 그 이유는 스캔 경로가 15% 만큼 증가하기 때문이다. 필드 렌즈 그룹의 디자인으로 인해 상기 상승의 일부분은 이미 필드 에지까지의 절대 강도의 하강에 의해서 보상될 수 있다.

개별 하니콤의 반사율을 상응하게 설정함으로써도, 스캔-통일성의 균일한 진행이 교대로 혹은 동시에 달성될 수 있다. 이 경우 각각의 하니콤상에서의 반사율은 적어도 x-방향을 따라 변동된다.

도 8 내지 도 28에 도시된 본 발명의 실시예 1 및 2는 소스 직경이 50㎛인 플라즈마-광원을 광원으로서 포함한다. 상기와 같이 확장이 적은 광원에서는 조명이 쾰러 방식으로 이루어지고, 퓨필 하니콤은 없어도 된다. 하니콤 투영은 호울 카메라에서와 유사하게 이루어진다. 직경이 더 큰 소스에서는 필드 하니콤이 퓨필 하니콤의 도움으로 필드상에 투영될 수 있다. 퓨필 하니콤이 없으면, 에지 확대 및 레티클 조명의 윤활화가 야기된다. 퓨필 하니콤으로서는 실린더형 하니콤 또는 환상면체 하니콤이 사용될 수 있다. 특히 폭이 좁은 필드 측면의 조명은 임계적이다. 탄젠셜 퓨필 평면에 있는 실린더형 하니콤에 의해 필드 하니콤 상의 에지폭은 y-방향으로 감소될 수 있다.

하기에서는 소스 직경이 100㎛인 소스의 실시예 3 및 4를 관찰할 수 있다.

소스로서는, 상반각 2π로 투사되는, 확장이 100㎛인 소스가 사용된다.

필드 하니콤의 애스팩트비는 실시예 3에 따라 17.5:1이다. 필드 하니콤 플레이트상에는 행당 4개의 하니콤이 배치되어 있다.

조명될 필드의 크기는 105mm x 6mm에 달한다(기본 반경이 200mm인 경우에 30°세그먼트).

도 29는, x-방향 및 y-방향으로 쾰러 방식으로 조명이 이루어지는 장치의 상이한 x-값에 대한 강도 섹션을 y-방향(스캔-방향)을 따라 보여준다.

100㎛-소스는 7.2mm의 에지폭을 야기한다.

도 29에 도시된 쾰러 조명 방식에서는 상기 에지폭에 의해서 강도 고지에 도달되지 않게 되는데, 그 이유는 에지폭이 이미 조명될 필드보다 더 넓기 때문이다. 강도를 분배하는 베이스의 폭은 13.2mm이다.

도 30은, 실시예 3에 따라 임계-쾰러 방식으로 조명이 이루어지는 장치의 상이한 x-값에 대한 강도 섹션을 y-방향을 따라 보여준다.

임계-쾰러 방식 조명에서도 또한 - 도 30 - 소스의 크기는 100㎛이다. 크기가 100㎛인 소스는 직경이 7.2mm인 소스의 상 위에 투영되기 때문에, 상기 경우 베이스는 7.2mm의 폭을 갖게 된다.

도 31은 필드 중심을 향하는 도 30에 따른 퓨필 조명의 배열을 보여준다. 부분 퓨필들은 필드 하니콤의 배열에 상응하게 분포되어 있다. 필드 하니콤의 행들은 각각 하니콤 길이의 1/4 만큼 대항하여 이동된다. 하니콤 행의 이동이 없으면, 예를 들어 US 5 677 939호에 공지된 바와 같이 분포된 퓨필내에 실선이 나타나게 된다.

도 32는 임계-쾰러 방식 조명의 상이한 x-값에 대한 강도 섹션을 y-방향을 따라 보여주며, 이 경우 필드 하니콤은 실시예 4에 따라 4:1의 애스팩트비를 갖는다. 실시예 4에서 필드 렌즈 그룹은 기본 반경이 100mm인 경우에 60。-세그먼트용으로 설계되었다. 상기 필드 렌즈 그룹에 의해서 필드 에지쪽으로의 강도 단면의 y-오프셋 및 스캔 경로의 구조적인 확대는 실시예 3에서보다 더 크다.

x = 0mm인 경우 도 32에 따른 강도 단면은 100㎛ 소스에서 17.5:1 하니콤의 경우에서와 동일한 7.2mm의 폭을 나타내는데, 그 이유는 소스의 투영 척도가 하니콤 애스팩트비와 무관하고 원칙상으로는 다만 소스측 및 레티클측 구경에만 의존하기 때문이다.

도 33에 도시된, 애스팩트비가 4:1인 하니콤용 필드 중심을 향한 퓨필 조명은 임계-쾰러 방식 조명 장치에서 전형적인 선 형태의 부분 퓨필을 특징으로 한다. 필드 하니콤의 행들이 각각 하니콤의 절반 길이만큼 이동됨으로써 상기 선들이 상응하게 변위 배치된다.

실시예 4에 따른 조명 장치의 사출동 내부에 부분 퓨필들을 매우 균일하게 배열하는 것은 필드 하니콤의 왜곡 배열에 의해서 달성된다.

본 발명의 가능한 추가 실시예는, 왜상 작용을 필드 하니콤 플레이트의 개별 필드 하니콤으로부터 콜렉터 미러로 전달하는 것이다. 이러한 실시예는, 애스팩트비가 동시에 감소된 경우 평탄면을 만드는 것을 가능하게 해준다. 콜렉터 미러의 x-단면은 새져털 포커스 내부로 소스를 투영시키고, y-단면은 탄젠셜 포커스 내부로 소스를 투영시킨다.

도 34 및 35는, 왜곡 작용을 하는 콜렉터 미러가 배치된 임시 초평면내에서의 직사각형 필드(106mm x 6mm)의 조명을 보여준다. 상기 실시예에서는 정방형 격자상에 정방형 필드 하니콤이 사용되었다.

도 36에는 필드 중앙에서의 퓨필 조명이 도시되어 있다. 광선의 각도는 중광선과 관련이 있다. 하니콤의 분배에 상응하게 2차 광원의 정방형 격자가 형성된다.

본 발명에 의해서는 우선, 왜상 작용을 하는 구성 요소의 도움으로 필드 하니콤의 하니콤-애스팩트비가 감소될 수 있는 EUV-조명 장치가 제공된다. 특히 본 발명에 의해서는 먼저, 1:1 보다 더 큰 애스팩트비를 갖는 필드가 상기 필드 애스팩트비보다 더 작은 애스팩트비를 갖는 하니콤과 함께 조명될 수 있다. 이것은 결과적으로 하니콤 플레이트의 제조를 현저하게 단순화시킨다. 본 발명의 추가 장점으로서는, 개별 필드 하니콤의 애스팩트비가 예를 들어 4:1 또는 1:1로서 더 적음으로 인해 개별 필드 하니콤이 필드 하니콤 플레이트상에 더 간단하게 채워질 수 있다는 점과, 그와 더불어 하니콤의 애스팩트비가 예를 들어 17.5:1로서 큰 경우에는 순수한 열-행-배열에 비해서 부분 퓨필들이 더 균일하게 분배될 수 있다는 점이다.

Claims

광원(20),

적어도 하나의 필드 미러 또는 필드 렌즈(50)를 갖는 한 그룹의 필드 렌즈,

상기 광원을 다수의 2차 광원으로 변형하기 위한 광학 소자들을 포함하며,

상기 2차 광원을 탄젠셜 및 새져털 2차 광원으로 분할하기 위해

상기 광학 소자들이 왜상 작용을 가지며,

초평면(3) 및 사출동을 포함하도록 구성된, 애스팩트비가 1:1이 아닌 비율로 필드를 조명하고 파장 ≤193nm인 리소그래피용 조명 장치에 있어서,

상기 광학 소자들이 적어도 하나의 제 1미러 또는 제 1렌즈를 포함하고, 상기 미러 또는 렌즈가 다수의 격자 소자들로 나누어지며, 상기 격자 소자들이 2차원적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항에 있어서,

탄젠셜 2차 광원(7, 9)이 새져털 2차 광원과 초평면(3) 사이에 배치되는 방식으로 왜상 작용이 선택되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항에 있어서,

탄젠셜 2차 광원(7, 9)이 초평면(3)에 배치되는 방식으로 왜상 작용이 선택되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

2차원적으로 배열된 격자 소자를 갖는 상기 미러 또는 렌즈가 다수의 행으로 나누어지며, 상기 다수의 행이 다수의 격자 소자를 포함하고 서로 대항하여 이동되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광학 소자들이 콜렉터 유닛을 하나씩 포함하며, 상기 콜렉터 유닛이 적어도 하나의 콜렉터 미러 또는 콜렉터 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 5항에 있어서,

상기 콜렉터 유닛이 왜상 작용을 하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 콜렉터 유닛이 광원을 탄젠셜 2차 광원 및 새져털 2차 광원으로 분할되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1미러 또는 제 1렌즈의 격자 소자(24)가 평탄하게 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1미러의 격자 소자가 왜상 작용을 형성하기 위해 실린더 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1미러 또는 제 1렌즈의 격자 소자(34)가 왜상 작용을 형성하기 위해 환상면체 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

왜상 작용을 하는 상기 격자 소자(34)가 광원을 탄젠셜 2차 광원 및 새져털 2차 광원으로 분할되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1미러 또는 제 1렌즈의 격자 소자(34)가 직사각형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

조명될 필드의 애스팩트비가 2:1, 특히 13:1, 바람직하게는 17.5:1 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 13항에 있어서,

상기 제 1미러 또는 렌즈의 격자 소자(34)가 상기 필드의 애스팩트비보다 더 작은 애스팩트비를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 13항 또는 제 14항에 있어서,

상기 격자 소자(34)의 곡률은 길이로 뻗은 필드 측면의 방향에서보다는 폭이 좁은 필드 측면의 방향에서 항상 더 큰 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

개별 필드 소자들의 간격이 폭이 좁은 필드 측면의 방향에서는 균일하지 않고 항상 축소되거나 혹은 확대되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,

다수의 격자 소자들로 나누어진 격자 소자(34)의 제 1미러상에서의 위치는, 조명 장치의 예정된 사출동내에서 2차 광원 또는 부분 퓨필의 상이 예정된 대로 분배됨으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 17항에 있어서,

사출동내에 2차 광원을 예정대로 분배하는 것이 균일한 격자 또는 서로 대항하여 이동된 다수의 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 개별 격자 소자(34)의 반사율이 상이한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 19항에 있어서,

개별 격자 소자의 반사율은, 스캔-에너지의 통일성을 위해 균일한 곡선이 형성되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 19항 또는 제 20항에 있어서,

개별 격자 소자의 반사율은, 개별 부분 퓨필의 강도가 사출동내에서 예정대로 분배되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명 장치가 다수의 격자 소자로 나누어지는 제 2미러 또는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 22항에 있어서,

상기 제 2미러 또는 렌즈의 격자 소자가 실린더 형태 혹은 환상면체 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 23항에 있어서,

제 2미러 또는 제 2렌즈의 격자 소자가 새져털 2차 광원 및 탄젠셜 2차 광원의 소정 장소에 혹은 새져털 2차 광원과 탄젠셜 2차 광원 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 23항에 있어서,

제 2미러 또는 제 2렌즈의 격자 소자가 실린더 형태로 형성되고, 새져털 2차 광원의 소정 장소에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 22항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,

제 1미러 또는 렌즈의 각각의 격자 소자에 제 2미러 또는 렌즈의 격자 소자가 하나씩 할당되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 26항에 있어서,

제 2미러 또는 렌즈의 격자 소자가 적어도 제 1미러 또는 렌즈의 격자 소자의 초평면(3) 내부로의 확장 또는 방향을 투영하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서,

필드 렌즈 그룹의 필드 미러 또는 필드 렌즈(50)가 왜상 작용을 하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 필드 렌즈 그룹의 필드 렌즈 또는 필드 미러(50)가 탄젠셜 2차 광원 및 새져털 2차 광원을 예정된 사출동 내부로 투영시키는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 29항 중 어느 한 항에 있어서,

하나의 조리개 평면(B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 30항에 있어서,

상기 조리개 평면(B)이 조명 장치의 예정된 사출동 내부로 투영되도록, 필드 미러 또는 필드 렌즈가 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 30항 또는 제 31항에 있어서,

상기 조리개 평면(B)이 새져털 2차 광원의 소정 장소에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 30항 또는 제 31항에 있어서,

상기 조리개 평면(B)이 탄젠셜 광원의 소정 장소에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 30항 또는 제 31항에 있어서,

상기 조리개 평면(B)이 새져털 광원의 장소와 탄젠셜 광원의 장소 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1항 내지 제 34항 중 어느 한 항에 따른 조명 장치를 갖춘 마이크로 리소그래피용 EUV-투영 조명 장치에 있어서,

마스크, 투영 대물렌즈 및 광감지 물체, 특히 웨이퍼를 지지 장치상에 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV-투영 조명 장치.
제 35항에 있어서,

스캐닝-장치로 실시되는 것을 특징으로 하는 EUV-투영 조명 장치.
제 35항 또는 제 36항에 따른 EUV-투영 조명 장치를 갖춘 마이크로 전자 소자, 특히 반도체 칩을 제조하기 위한 방법.