KR20030045817A - 8-거울 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈 - Google Patents

8-거울 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈 Download PDF

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KR20030045817A
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만한스-위르겐
울리히빌헬름
자이쯔귄터
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칼-짜이스-스티프퉁 트레이딩 에즈 칼 짜이스
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Abstract

본 발명은 물체 필드를 상 필드에 결상하기 위한 입사동 및 출사동을 가지는 범위 10 내지 30 nm의 파장을 가진 EUV 리소그래피용 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈에 관한 것이다. 본 발명은 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈가 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6, 제 7 및 제 8 거울(51-59)을 포함하하고 물체 평면(100)으로부터 상 평면(102)으로의 비임 경로가 명료한 것을 특징으로 한다.

Description

8-거울 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈{8-Mirror-microlithography projector lens}
파장 < 193 nm를 가진 리소그래피, 특히 λ=11 nm 또는 λ= 13 nm를 가진 EUV-리소그래피는 구조 < 130 nm, 특히 < 100 nm을 결상하기 위한 기술이다. 리소그래피 시스템의 분해도는 하기 식으로 표시된다:
RES = k1ㆍ
상기 식에서, k1은 리소그래피 공정의 고유 파라미터, λ은 입사광의 파장, 및 NA는 시스템의 상 측면 개구수이다.
EUV-범위에서의 결상 시스템에서는 광 소자로서 다층 반사 시스템이 사용된다. 다층 시스템으로는 λ=11 nm에서 Mo/Be-시스템이 그리고 λ=13 nm에서는 Mo/Si-시스템이 사용된다.
사용된 다층의 반사율은 최대 약 70%의 범위에 놓이기 때문에, EUV-마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈에서는 가급적 적은 수의 광 소자로 충분한 광세기를 얻어야 한다.
가급적 높은 분해도를 얻기 위해서는 시스템이 가급적 큰 상 측면 개구수를 가져야 한다.
리소그래피시스템에 있어서, 투사 대물렌즈 내에서 빔 경로가 엄폐(obscuration)가 없다면 유리하다. 특히, 투사 대물렌즈는 투과 지역이 있는 거울이나, 특히 개구가 없어야하는데, 투과지역은 음영(shading)을 야기하기 때문이다. 대물렌즈가 투과지역이 있는 거울이 없다면, 상기 대물렌즈는 엄폐가 없는 빔 경로를 가지게 되고 대물렌즈의 출사동은 음영이 없게 된다. 또한, 상기와 같은 대물렌즈의 개구 조리개는 음영 장치를 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 소위 슈바르쯔쉴트(Schwarzschild) 거울 시스템 같은 음영이 있는 출사동을 갖는 시스템의 불리한 점은 특정 크기의 구조가 제한적으로만 결상될 수 있다는 것이다. 출사동은 개구 조리개와 상평면 사이에서 대물렌즈의 빔 경로에 배열된 광학 요소에 의하여 형성되는 개구 조리개의 상으로 정의된다.
마이크로리소그래피용 4-거울 시스템은 예컨대 US 5,315,629호 또는 EP 0 480 617 B1호에 공지되어 있다. 그러나, 이러한 시스템은 적어도 1.0 mm 스캔 슬릿 폭의 충분한 필드 크기에서 NA = 0.1의 상 측면 개구수만을 허용한다. 10 내지 30 nm의 파장을 가진 X선의 사용 시 분해도 한계는 70 nm의 범위에 놓인다.
마이크로리소그래피용 6-거울 시스템은 간행물 US-A-5 153 898, EP-A-0 252734, EP-A-0 947 882, US-A-5686728, EP 0 779 528, US 5 815 310, WO 99/57606 및 US 6 033 079에 공지되어 있다.
상기 방식의 6-거울 시스템은 상 측면 개구수 < 0.3을 가지며, 이로 인해, 10 내지 30 nm의 파장을 가진 X선의 사용 시 30 nm 범위의 분해도 한계가 얻어진다.
4-거울 시스템 및 6-거울 시스템의 또 다른 단점은 그것이 결상 에러의 낮은 보정 가능성만을 제공한다는 것이다.
8개의 거울을 가진 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈는 US 5,686,728호에 공지되어 있다. 이러한 투사 대물렌즈는 높은 상 측면 개구수 NA = 0.55를 갖는다. 그러나, 미국 특허 US 5,686,728호에 공지된 투사 대물 렌즈는 126 nm 보다 큰 파장에만 적합한데, 그 이유는 대칭축 상에서 물체 필드의 중심에 놓인 필드 점의 주광선의 입사각이 커서, 상기 8 거울 시스템이 10 내지 30 nm의 EUV 파장 범위에서 작동될 수 없기 때문이다. 미국 특허 US 5,686,728호에 따른 시스템의 또 다른 단점은 총 8개의 거울이 비구면으로 형성되며, 물체에 대한 주광선 각이 0.11의 물체 측 개구수에서 13°의 값을 갖는다는 것이다.
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 마이크로리소그래피 대물렌즈, 청구항 제 18항에 따른 투사 노광장치, 및 청구항 제 19항에 따른 칩 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 거울의 유효 범위를 나타낸 개략도.
도 2는 대물렌즈의 물체 평면 또는 상 평면에서 필드를 나타낸 개략도.
도 3은 중간 상을 가진 8-거울을 가진 본 발명에 따른 투사 대물렌즈의 제 1실시예.
도 4a-4h는 제 1 실시예의 거울 S1-S8의 유효 범위를 나타낸 개략도.
도 5는 7개의 비구면 거울 및 하나의 구면 거울 및 2개의 중간 상을 가진 본 발명에 따른 투사 대물 렌즈의 제 2 실시예.
도 6a-6h는 제 2 실시예의 거울 S1-S8의 유효 범위를 나타낸 개략도.
도 7은 상기 방식의 대물 렌즈를 가진 투사 노광 장치의 구성을 나타낸 개략도.
본 발명의 제 1 목적은 10 내지 30 nm 범위의 짧은 EUV-파장을 가진 리소그래피에 적합하고, 지금까지 공지된 EUV-마이크로리소그래피 투사 대물렌즈에 비해 큰 개구수 및 개선된 결상 에러 보정 가능성을 갖는 투사 대물렌즈를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 파장 ≤ 193 nm을 가진 리소그래피에 적합하고 큰 개구수를 가지며 간단히 제조될 수 있는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈를 제공하는 것이다.
상기 제 1 목적은 본 발명에 따라 4개 또는 6개의 거울 대신에 8개의 거울을 포함하는 10 내지 30 nm 범위의 파장을 가진 EUV-리소그래피용 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈에 의해 달성된다.
본 발명의 제 1 목적은 10 내지 30 nm 범위의 짧은 EUV-파장을 가진 리소그래피에 적합하고, 지금까지 공지된 EUV-마이크로리소그래피 투사 대물렌즈에 비해 큰 개구수 및 개선된 결상 에러 보정 가능성을 갖는 투사 대물렌즈를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 파장 ≤ 193 nm을 가진 리소그래피에 적합하고 큰 개구수를 가지며 간단히 제조될 수 있는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈를 제공하는 것이다.
상기 제 1 목적은 본 발명에 따라 4개 또는 6개의 거울 대신에 8개의 거울을 포함하는 10 내지 30 nm 범위의 파장을 가진 EUV-리소그래피용 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈에 의해 달성된다.
발명자는 놀랍게도 상기 방식의 대물렌즈가 충분한 광 세기를 제공하고 충분히 큰 개구수를 갖기 때문에 높은 분해도에 대한 요구를 충족시키고, 충분한 결상 보정 가능성을 갖는다는 것을 알아냈다.
가급적 큰 분해도를 얻기 위해, 바람직한 실시예에서는 투사 대물렌즈의 상 측면 개구수가 0.2 보다 크다.
대칭축 상에 그리고 물체 필드의 중심에 놓인 필드 점의 주광선의 입사각을 작게 하기 위해, 바람직하게는 본 발명에 따른 투사 대물렌즈의 상 측면 개구수가 특히 NA < 0.5로 제한된다.
광선속을 광축(HA)의 방향으로 강제하기 위해 그리고 축에서 멀리 떨어진 유효 범위의 발생을 막기 위해, 특히 바람직한 실시예에서는 투사 대물렌즈의 광로에서 물체 필드와 상 필드 사이에 물체 필드의 적어도 하나의 중간 상이 형성되도록 투사 대물렌즈가 설계된다.
본 출원서에서 거울의 유효 범위는 투사 대물렌즈를 통해 안내되는 광선이 부딪치는 거울의 부분을 의미한다. 본 출원서에서 유효 범위의 거리는 필드 중심점의 주광선의 충돌점과 광축 사이의 거리이다.
본 발명에 따른 투사 대물렌즈의 제 1 거울에 대한 입사각을 작게 하기 위해, 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서는 조리개가 광로에서 제 1 거울과 제 3 거울 사이에, 바람직하게는 제 1 거울 상에 또는 제 1 거울 근처에 또는 제 2 거울 상에 또는 제 2 거울 근처에 배치된다. 본 출원서에서 "근처"는 가장 가까이 놓인 거울과 조리개 사이의 거리가 선행하는 거울과 조리개 근처의 거울과의 거리의 1/10 보다 작은 것을 의미한다.
예컨대, "S2 근처"는
이다. 상기 식에서,는 조리개와 제 2 거울 사이의 거리이고,는 제 1 거울과 제 2 거울 사이의 거리이다. 이러한 배치는 제 1, 제 2 및 제 3 거울에 대한 입사각을 감소시키는 전방 대물렌즈 부품에서 광선속의 최소 분리를 가능하게 한다. 또한, 조리개의 이러한 배치에 의해, 제 3 거울의 유효 범위가 광축의 바로 아래 그리고 제 1 거울(S1)의 유효 범위에 대해 거의 반사 대칭으로 놓인다. 이러한 특성으로 인해, 제 4 및 제 5 거울에 대한 입사각이 감소되는데, 그 이유는제 4 거울과 제 5 거울 사이의 광축과 광선속의 거리가 최소이기 때문이다.
거울에 대한 작은 입사각을 발생시키기 위해, 거울의 유효 범위의 거리가 작게 유지되는 것이 바람직하다. 상기 거리가 상응하는 스케일링에 의해 임의로 변동될 수 있기 때문에, 본 출원서에서 상기 거리는 대물렌즈의 길이에 대한 그 크기 비율에 의해 특성화된다. 하기 식,
유효 범위의 거리 값 < 0.3* 길이
바람직하게는 유효 범위의 거리 값 < 0.25* 길이
가 충족되는 것이 특히 바람직한데, 그 이유는 이로 인해 특히 작은 각이 형성되기 때문이다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 거울의 곡률 반경은 투사 대물렌즈의 길이보다 크게 선택된다. 본 출원서에서 시스템의 길이는 결상될 물체와 그 상 사이의 거리를 의미한다. 상기 조건이 제 2, 제 3 및 제 4 거울의 곡률 반경에 대해 충족됨으로써, 제 1 거울로부터 제 2 거울로의 광선속과 제 3 거울로부터 제 4 거울로의 광선속이 거의 평행하게 놓이는 것이 특히 바람직하다. 이러한 실시예에 의해, 광선속의 최소 분리가 이루어지며 큰 드리프트 구간이 형성된다. 본 출원서에서 드리프트 구간은 광로에 차례로 놓인 2개의 거울 사이의 정점들 사이의 거리를 의미한다. 이것은 거울에 대한 작은 입사각에 기여한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈는 물체에 대한 주광선의 각이 물체 측면 개구수 NA0의 2배 값 보다 작도록 형성된다. 이것이 바람직한 이유는 이로 인해 마스크에서의 그림자 효과가 줄어들기 때문이다.
투사 대물렌즈가 2개의 중간 상을 갖는 것이 특히 바람직하다. 2개의 중간 상을 가진 시스템에서 제 1 중간 상은 바람직하게는 제 2 거울과 제 3 거울 사이에 형성된다. 이것은 제 1 , 제 2, 제 3 및 제 4 거울이 축에 가까운 유효 범위를 갖게 한다. 이것에 이어지는 대물렌즈 부품, 즉 제 5 거울, 제 6 거울, 제 7 거울 및 제 8 거울을 포함하는 대물렌즈 부품에서도 가급적 많은 거울이 축에 가까운 유효 범위를 갖도록 하기 위해, 투사 대물렌즈는 광로에서 제 2 중간 상이 제 6 거울과 제 7 거울 사이에 형성되도록 설계되는 것이 바람직하다. 2개의 중간 상을 가진 시스템에 있어서, 모든 거울에 대한, 대칭축 상에서 물체 필드의 중심에 놓인 필드 점의 주광선의 입사각이 20°미만인 것이 특히 바람직하다.
2개의 중간 상을 가진 본 발명의 실시예에서 8개의 거울 표면 중 적어도 하나가 구면으로 형성된다.
투사 대물렌즈의 광축으로부터 가장 멀리 떨어진 유효 범위를 가진 거울(들)이 구면으로 형성되는 것이 특히 바람직한데, 그 이유는 유효 범위가 광축으로부터 멀리 떨어지면 떨어질수록, 광축 외부에 멀리 놓인 유효 범위를 가진 오프-액시스(off-axis) 비구면의 간섭 측정 테스트가 점점 더 어려워지기 때문이다.
제 2 거울과 제 3 거울 사이에 그리고 제 6 거울과 제 7 거울 사이에 2개의 중간 상을 가진 시스템에서, 제 6 거울이 축으로부터 가장 멀리 떨어진 유효 범위를 가진 거울이다. 이러한 실시예에서는 상기 거울이 용이한 간섭 측정 테스트 가능성 때문에 구면으로 형성된다.
본 발명은 투사 대물렌즈와 더불어 투사 노광 장치를 제공한다. 투사 노광 장치는 본 발명에 따른 투사 대물렌즈 및 링 필드를 조명하기 위한 조명 장치를 포함한다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면에 도시된 실시예를 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 출원서에서 유효 범위 및 상기 유효 범위의 직경이 무엇을 의미하는지를 나타낸다.
도 1은 예컨대 투사 대물렌즈 거울 상에 조명된 필드(1)에 있어 신장형 필드를 도시한다. 이러한 형태는 본 발명에 따른 대물렌즈를 마이크로리소그래피 -투사 노광 장치에 사용하는 경우 유효 범위의 형태이다. 원(2)은 신장 형태를 완전히 둘러싸며 신장 형태의 에지(10)와 2개의 점(6, 8)에서 만난다. 상기 원은 항상 유효 범위를 포함하는 가장 작은 원이다. 상기 유효 범위의 직경(D)은 원(2)의 직경으로부터 주어진다.
도 2에는 투사 대물렌즈의 물체 평면에서 투사 노광 장치의 물체 필드(11)가 도시된다. 상기 물체 필드는 본 발명에 따른 투사 대물렌즈에 의해 감광성 물체, 예컨대 웨이퍼가 배치된 상 평면에 결상된다. 상 필드는 물체 필드와 동일한 형태를 갖는다. 마이크로리소그래피에 종종 사용되는 바와 같은 축소(reduction) 대물렌즈에서는 상 필드가 물체 필드 보다 소정 팩터 만큼 축소된다. 물체 필드(11)는 링 필드의 세그먼트 형상을 갖는다. 상기 세그먼트는 대칭축(12)을 갖는다.
또한, 도 2에는 물체 평면을 정하는 축, 즉 x-축 및 y-축이 도시된다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 링 필드(11)의 대칭축(12)은 y-축의 방향으로 연장된다. 동시에 y-축은 링 필드 스캐너로서 설계된 EUV-투사 노광 장치의 스캔 방향과 일치한다. x-방향은 물체 평면 내부에서 스캔 방향과 수직인 방향이다.
시스템의 광축은 z 방향으로 연장된다.
도 3에는 λ=10 내지 30 nm를 가진 EUV-범위에 사용될 수 있고 모든 거울에 대해 작은 입사각을 갖는 투사 대물렌즈의 제 1실시예가 도시된다.
투사 대물렌즈에 의해 물체가 물체 평면(100)에서 예컨대 웨이퍼가 배치될 수 있는 상 평면(102)으로 결상된다. 본 발명에 따른 투사 대물렌즈는 제 1 거울(S1), 제 2 거울(S2), 제 3 거울(S3), 제 4 거울(S4), 제 5 거울(S5), 제 6 거울(S6), 제 7 거울(S7) 및 제 8 거울(S8)을 포함한다. 도 3에 도시된 실시예에서 전체 거울(S1), (S2), (S3), (S4), (S5), (S6), (S7) 및 (S8)은 비구면 거울로 형성된다. 시스템은 제 5 거울(S5)과 제 6 거울(S6) 사이에 중간 상(Z1)을 포함한다.
시스템은 광축에 대해 센터링되며 상 측면에서, 즉 상 평면(102)에서 텔레센트릭하다. 상 측면의 텔레센트릭은 주광선(CR)이 거의 또는 대략 90°의 각으로 상 평면(102)에 부딪치는 것을 의미한다.
도 3에 x -, y - , z 죄표 시스템으로 나타낸 우측의 y 및 z-방향의 표시가 있다. Z-축은 광축 HA와 평행하고 Z-축의 방향은 물체 평면(100)으로부터 상 평면(102)로 향한다. Y-축은 물체 필드(11)의 대칭축(12)에 평행한다. 물체필드(11)는 도 2에 도시되어 있다. Y-축의 방향은 광축 HA로부터 물체 필드 11로 향한다. 또한, 제 1 거울 전후의 단위벡터N 1 전및N 1 후가 나타나 있는데, 이것은 제 1 거울에 반사 전후의 광로 CR을 나타낸다. 광로는 도 2에 나타낸 물체필드(11)의 대칭축(12)상의 대상 지점으로부터 상필드로 진행한다. 다른 거울들 S2 내지 S8 단위 벡터도 마찬가지 결과를 낳는다.
시스템은 광축 HA로 집중되고, 즉 상평면(102)는 텔레센트릭하다. 텔레센트릭은 광로가 상평면(102)와 거의 90도로 만나는 것을 의미한다. 광로 CR은 그러한 방법으로 제 4 거울(S4)에서 반사되고 Z-축을 따라 간다.
특정 크기 Ci는 각 거울에 대해 하기 식을 따른다. C1> 0, C2< 0, C3>0, C4<0, C5< 0, C6>0, C7<0, C8> 0. 특정 크기는 X-축을 향한 단위 벡터X와 단위 벡터 i번째 거울에 반사 전의 단위벡터N i 전및 i번째 거울에 반사 전의 단위벡터N i 후곱으로 나타낸다.
Ci=X˙(N i 전XN i 후)
크기 C는 광로가 거울에 반사되는 것이 양인지 음인지 즉, 물체 평면 100의 방향으로부터인지 상 평면 102의 방향으로부터인지를 알려주는 것이다. C >o 이면 물체 평면 100 방향으로부터의 광로가 거울을 치게 되고 , y-축의 반대로 반사되며 C <0이 적용되면 물체 평면 100 방향으로부터의 광로가 거울을 치게 되고 , y-축으로 반사된다. C >o 이면 상평면 102 방향으로부터의 광로가 거울을 치게 되고 ,y-축으로 반사되며, C <0이 적용되면 상평면 102 방향으로부터의 광로가 거울을 치게 되고, y-축의 반대방향으로 반사된다.
광 손실 및 거울 시스템 내부에서 코팅 유도된 파면 수차를 가급적 적게 하기 위해, 필드 중심점의 주광선(CR)이 각각의 거울 표면에 부딪치는 각이 도 3에 따른 실시예에서 26°보다 작다. 필드 중심점의 주광선의 입사각이 하기 표 1에 제시된다.
표 1: 도 3에 따른 실시예에 있어서 필드 중심점의 주광선의 입사각
거울 입사각
1 10.5°
2 15.0°
3 14.9°
4 11.0°
5 10.6°
6 25.6°
7 15.7°
8 4.7°
도 3에 도시된 8-거울 투사 대물렌즈는 상 측면 개구수 NA=0.4 및 1 mm의 스캔 슬릿 폭을 갖는다. 개별 거울에 대한 입사각을 최소화하기 위해, 하기 조치가 취해진다. 물체(100)에 대한 주광선 각이 최소화된다. 물체 측면 개구수 NAO=0.1 이다. 이로 인해, 제 1 거울에 대한 입사각이 최소화된다. 물체에 대한 최대 주광선 각은 상측면 개구수 NAO=0.1일 때 단지 6.1°이므로, US 5,686,728 호에 따른 물체에 대한 최대 주광선 각 13°보다 훨씬 더 작다.
물리적 조리개는 제 2 거울에 위치한다. 이것은 S1, S2 및 S3에 대한 입사각을 감소시키는 전방 대물렌즈 부품에서 광선속의 최소 분리를 허용한다. 또한, 이로 인해 US 5,686,728호에 도시된 파장 > 126 nm용 8-거울 대물렌즈와는 달리, S3의 유효 범위가 광축 바로 아래 놓이고 S1의 유효 범위에 대해 거의 반사 대칭으로 놓인다. 이러한 조치로 인해, S4 및 S5에 대한 입사각도 감소되는데, 그 이유는 S4 및 S5 사이의 광축과 광선속의 거리가 최소이기 때문이다. 개별 거울 세그먼트의 유효 범위는 도 4a-4h에 도시된다. 도 4a에는 도 3에 따른 8 거울 대물렌즈 실시예의 거울(S1)에 대한 유효 범위가, 도 4b에는 거울(S2)에 대한 유효 범위가, 도 4c에는 거울(S3)에 대한 유효 범위가, 도 4d에는 거울(S4)에 대한 유효 범위가, 도 4e에는 거울(S5)에 대한 유효 범위가, 도 4f에는 거울(S6)에 대한 유효 범위가, 도 4g에는 거울(S7)에 대한 유효 범위가, 도 4h에는 거울(S8)에 대한 유효 범위가 도시된다.
또한, 거울(S2) 내지 (S4) 중 적어도 하나의 곡률 반경은 크게 선택됨으로써, 바람직하게는 투사 대물렌즈의 길이 보다 크게 선택됨으로써, 가급적 큰 드리프트 구간이 생기고 S1으로부터 S2로의 광선속과 S3으로부터 S4로의 광선속이 거의 평행하게 놓인다. 동일한 것이 S2로부터 S3으로의 광선속과 S4로부터 S5로의 광선속에도 적용된다. 이것으로부터 광선속의 최소 분리가 얻어진다.
파면은 0.030 λ미만의 최대 rms-값을 갖는다. 수차는 스캔 슬릿에 의해 1 nm의 최대값으로 보정되고 3차 다항식이므로, 스캔 과정을 통해 평균화된 다이내믹 수차가 최소화된다. 상 필드 곡률은 펫즈발(Petzval) 조건의 고려에 의해 보정된다.
도 3에 따른 대물렌즈의 정확한 데이터는 표 2에 코드-V-포맷으로 제시된다.
도 5에는 거울(S1), (S2), (S3), (S4), (S5), (S6), (S7) 및 (S8)을 가진 본 발명에 따른 8 거울 대물렌즈의 제 2 실시예가 도시된다. 도 3에서와 동일한 부품은 동일한 도면 부호를 갖는다.
도 3에는 x 축, y 축 및 Z-축으로 정의된 크기가 나타나 있다. 도 3에 정의된 특정 크기 Ci는 다음과 같이 적용된다.
C1> 0, C2< 0, C3<0, C4>0, C5< 0, C6>0, C7>0, C8< 0
가급적 적은 비용으로 8-거울 대물렌즈를 제조하기 위해 그리고 간섭 측정 테스트 가능성을 보장하기 위해, 상기 대물렌즈에서는 축에서 가장 멀리 떨어진 유효 범위를 가진 거울을 구면으로 형성한다.
입사각을 작게 유지하기 위해, 그리고 광선속을 광축의 방향으로 강제함으로써 축에서 멀리 떨어진 유효 범위의 발생을 제한하기 위해, 도 5에 따른 실시예는 2개의 중간 상(Z1), (Z2)을 갖는다.
2개의 중간 상을 가진, 도 5에 도시된 실시예에서, 거울(S1), (S2), (S3), (S4), (S5), (S7) 및 (S8)은 비구면으로 형성되는 한편, 축에서 가장 멀리 떨어진 유효 범위를 가진 거울(S6)은 구면으로 형성된다. 시스템은 상 측면 개구수 NA = 0.4를 갖는다. 도 5에 도시된 실시예에서 (S2)와 (S3) 사이의 제 1 중간 상은 처음 4개의 거울(S1), (S2), (S3), (S4)이 축에 가까운 유효 범위를 갖도록 하기 위해 제공된다. 이것은 후방 고애퍼처 대물렌즈 부품에서 단지 제 2 중간 상(Z2)에의해 이 정도로 보장될 수 없다. 따라서, 제 6 거울(S6)은 축에서 멀리 떨어진 유효범위를 갖는다. 거울(S6)이 비구면으로 형성되면, 그것은 온-액시스(on-axis) 테스트 광학 시스템에 의해서만 어렵게 테스트될 수 있을 것이다. 그래서, 상기 거울(S6)은 본 발명에 따라 구면으로 형성된다. 필드 중심점의 주광선의 입사각은 하기 표 3에 제시된다.
표 3: 도 5에 따른 실시예에 있어서 필드 중심점의 주광선의 입사각
거울 입사각
S1 7.5°
S2 4.4°
S3 4.6°
S4 10.5°
S5 19.4°
S6 4.6°
S7 14.0°
S8 4.2°
개별 거울 세그먼트의 유효범위는 도 6a-6h에 도시된다. 도 6a에는 도 5에 따른 8-거울 대물렌즈 실시예의 거울(S1)에 대한 유효 범위가, 도 6b에는 거울(S2)에 대한 유효 범위가, 도 6c에는 거울(S3)에 대한 유효 범위가, 도 6d에는 거울(S4)에 대한 유효 범위가, 도 6e에는 거울(S5)에 대한 유효 범위가, 도 6f에는 거울(S6)에 대한 유효 범위가, 도 6g에는 거울(S7)에 대한 유효 범위가, 도 6h에는 거울(S8)에 대한 유효 범위가 도시된다.
도 6A-6H에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 거울부터 제 8거울까지의 모든 유효범위가 나타난다. 이것은 광선속의 광로가 물체필드로부터 이미지필드로 진행하는 경로를 명확하게 나타낸다.
도 5에 따른 대물렌즈의 정확한 데이터는 표 4에 코드-V-포맷으로 제시된다.
본 발명의 두 실시예에서, 거울에 대한 작은 입사각을 형성하기 위해 바람직하게는 거울의 유효 범위의 거리들이 작게 유지된다. 상기 거리들은 상응하는 스케일링에 의해 임의로 변동될 수 있기 때문에, 대물렌즈의 길이에 대한 그 크기 비율에 의해 특성화된다. 하기 표 5에는 두 실시예의 모든 거울에 대해 길이로 나눈 유효 범위의 거리가 제시된다.
표 5: 길이에 대한 유효 범위의 거리
거울 도 3에 따른 실시예 도 5에 따른 실시예
1 0.078 0.000
2 0.000 0.040
3 0.062 0.054
4 0.133 0.002
5 0.221 0.046
6 0.129 0.179
7 0.025 0.010
8 0.028 0.016
도 7에는 본 발명에 따른 8 거울-투사 대물렌즈(200)를 가진 마이크로리소그래피용 투사 노광 징치가 도시된다. 조명 장치(202)는 예컨대 유럽 특허 제 99106348.8호의 "특히 EUV-리소그래피용 조명 시스템" 또는 미국 특허 제 09/305,017호의 "특히 EUV-리소그래피용 조명 시스템(Illumination system particularly for EUV-Lithography)과 같이 형성될 수 있다. 상기 특허의 공개 내용을 본 출원서에 참고할 수 있다. 이러한 조명 시스템은 EUV-광원(204)을 포함한다. 상기 EUV-광원의 빛은 콜렉터 거울(206)에 의해 모여진다. 그리드 엘리먼트(소위, 필드 벌집)를 포함하는 제 1 거울(207), 그리드 엘리먼트(소위, 개구 조리개 벌집)를 포함하는 제 2 거울(208), 및 거울(210)에 의해, 레티클(212)이 조명된다. 레티클(212)에 의해 반사된 빛이 본 발명에 따른 투사 대물렌즈에 의해 감광성 층을 포함하는 지지체(214)상에 결상된다.
표 2 : (실시예 도3)
표 4 : (실시예 도5)
본 발명에 의해, λ = 11 내지 30 nm를 가진 EUV-파장 범위에서 사용될 수 있고, 구성 기술 및 제조 기술 면에서 특히 바람직한 콤팩트한 투사 대물렌즈를 형성하는 8-거울을 가진 투사 대물렌즈가 제공된다.
또한, 본 발명에 따른 투사 대물렌즈는 높은 개구수와 엄폐가 없는 빔 경호를 제공한다. 이러한 것은 다시 음영이 없는 출사동을 이룰 수가 있는 것이다.
상기 본 발명의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 여기에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 특허청구범위 내에서 당업자에게 다양한 변형과 응용이 가능함은 물론이다.

Claims (39)

  1. 대물 평면에 있는 물체 필드를 상평면에 있는 상필드에 결상하기 위하여 10 내지 30 nm 범위의 파장을 가진 EUV-리소그래피용 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈에 있어서,
    상기 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈가 제 1 거울(S1), 제 2 거울(S2), 제 3 거울(S3), 제 4 거울(S4), 제 5 거울(S5), 제 6 거울(S6), 제 7 거울(S7) 및 제 8 거울(S8) 및 상기 대물 평면에서부터 상기 상평면으로 향하는 음영이 없는 광로를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    음영이 없는 출사동을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 물체 필드와 상기 상 필드 사이의 광 경로에 있는 조리개(B)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조리개(B)는 링 형상이거나 거의 링 형상인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    조리개(B)가 광로에서 물체 필드와 제 3 거울 사이에, 바람직하게는 제 1 거울(S1)상에 또는 제 1 거울(S1) 근처에 또는 제 2 거울(S2)상에 또는 제 2 거울(S2) 근처에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  6. 물체 필드는 광축에 수직인 대칭축을 갖는, 링 필드의 세그먼트 형상을 갖고,
    물체 필드의 중심에 있는 대칭축으로부터 상필드로 광로가 진행되며
    마이크로리소그래피-리소그래피- 투사사대물렌즈에 대해 x -, y -, z-축을 갖는 좌표 시스템으로 규정할 때,
    Z-축은 광축 HA와 평행하고 Z-축의 방향은 물체 평면으로부터 상 평면(102)로 향하고, Y-축은 물체 필드의 대칭축에 평행하고 Y-축의 방향은 광축 HA로부터 물체 필드로 향하며,
    거울 i(i=1 내지 8)에 대해 특정 크기 Ci는 X-축을 향한 단위 벡터X와 단위 벡터 i번째 거울에 반사 전의 단위벡터N i 전및 i번째 거울에 반사 전의 단위벡터N i 후곱으로 나타내는 하기 식으로 정의되고,
    Ci=X˙(N i 전XN i 후)
    제 1 거울(S1)에는 C1> 0 이 적용되고
    제 2 거울(S2)에는 C2< 0이 적용되고
    제 5 거울(S5)에는 C5<0이 작용되고
    제 6 거울(S6)에는 C6>0이 적용되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 거울(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8)이 광축(HA)에 대해 센터링되어 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중의 어느 한 항에 있어서,
    상 측면 개구수 NA > 0.2 인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상 측면 개구수 NA < 0.5 인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투사 대물렌즈의 광로에서 물체 필드와 상 필드 사이에 물체 필드의 적어도 하나의 중간 상이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상 필드가 링 필드의 세그먼트이고, 상기 세그먼트는 대칭축 및 대칭축에 대해 수직인 연장부를 가지며, 상기 연장부는 적어도 20 mm, 바람직하게는 25 mm인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체 필드에 대한, 대칭축 상에 그리고 물체 필드의 중심에 놓인 필드 점의 주광선의 입사각의 사인(sine)이 물체 측면 개구수 NAO의 2배값 보다 작은 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 거울에 대한, 대칭축 상에 그리고 물체 필드의 중심에 놓인 필드 점의 주광선의 입사각이 < 45°, 바람직하게는 < 26°, 더욱 바람직하게는 < 20°인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 8개의 거울(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8) 각각은 물체로부터 상으로 물체를 통과하는 광선이 부딪치는 유효 범위를 포함하며, 각각의 거울에 대해 상기 유효 범위와 광축 사이의 거리는 길이의 최대 30%, 바람직하게는 최대 25%인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 렌즈가 상 측면에서 텔레센트릭한 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 거울 (S1), 제 3 거울 (S3) 및 제 4 거울 (S4)이 각각 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  17. 제 16 항에 있어서, 제 6 거울 (S6) 및 제 8거울 (S8) 각각 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 거울(S2)이 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 7 거울 (S7)은 볼록렌즈이고 제 8 거울 (S8) 은 오목렌즈 인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 거울(S3)에는 C3> 0 이 적용되고
    제 4 거울(S4)에는 C4< 0이 적용되고
    제 7 거울(S7)에는 C7<0이 작용되고
    제 8 거울(S8)에는 C8>0이 적용되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  21. 제 6 항 내지 20 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제 4 거울(S4)는 광축(HA)을 따라 주광선(CR)을 반사하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 거울에서 곡률 반경의 값이 투사 대물렌즈의 길이 보다 큰 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 2 거울(S2) 및/또는 제 3 거울(S3) 및/또는 제 4 거울(S4)의 곡률 반경의 값이 투사 대물렌즈의 길이 보다 큰 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물렌즈의 2개의 거울 사이에 형성되는 적어도 하나의 드리프트 구간이 투사 대물렌드의 길이의 70% 보다 긴 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  25. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광로에서 대물렌즈의 차례로 연속하는 2개의 거울 사이의 모든 드리프트 구간, 물체 평면으로부터 제 1 거울(S1)의 정점까지의 구간 및 광로에서 마지막 거울(S8)로부터 상 평면까지의 구간의 합이 적어도 투사 대물렌즈 길이의 2.5배인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 5 거울(S5)이 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 6 거울(S6)가 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  28. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 물체 필드와 상 필드 사이에 정확하게 하나의 중간 상이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  29. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 거울(S3)에는 C3< 0 이 적용되고
    제 4 거울(S4)에는 C4> 0이 적용되고
    제 7 거울(S7)에는 C7>0이 작용되고
    제 8 거울(S8)에는 C8<0이 적용되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  30. 제 1 항 내지 제 19 항 또는 제 29 항 중의 어느 한 항에 있어서, 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈는 세개의 하부 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  31. 제 30 항에 있어서, 각 하부 시스템은 둘 이상의 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  32. 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서, 첫 번째 하부시스템은 제 1 및 제 2 거울(S1, S2)을 포함하고, 두 번째 하부시스템은 제 3, 제 4, 제 5 및 제 6 거울(S3, S4, S5, S6)을 포함하고, 세 번째 하부시스템은 제 7 및 제 8 거울(S7, S8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  33. 제 1 항 내지 제 19 항 또는 제 29 항 내지 제 32 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제 6 거울(S6)가 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  34. 제 1 항 내지 제 19 항 또는 제 29 항 내지 제 33 중의 어느 한 항에 있어서, 제 5 거울(S5)가 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  35. 제 1 항 내지 제 34 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 8개의 거울(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8) 중 적어도 하나가 구면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 8개의 거울 중 7개가 비구면이고, 하나의 거울이 구면으로 형성되며, 광축에 대한 가장 긴 거리를 가진 유효범위를 가진 거울이 구면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 제 6 거울(S6)이 구면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈.
  38. EUV 광선을 발생시키기 위한 소오스,
    상기 소오스에 의해 발생된 광선을 부분적으로 모으고 링 필드의 조명을 위해 전달하는 조명 장치,
    지지체 시스템 상에서 링 필드의 평면에 놓인 구조 지지 마스크,
    상기 구조 지지 마스크의 조명된 부분을 상 필드에 결상하는 제 1 항 내지 21 항 중 어느 한 항에 따른 투사 대물렌즈 및
    지지체 시스템 상에서 투사 대물렌즈의 상 필드의 평면에 놓인 감광성 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 노광 장치.
  39. 제 38 항에 따른 투사 노광 장치에 의한 칩 제조 방법.
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