KR20060039876A - 마이크로 인쇄술용 조명 시스템 - Google Patents

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KR20060039876A
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Abstract

본 발명은 조명 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 193nm의 파장에 대한 마이크로 인쇄술, 특히 광원에 의하여 각각의 광 강도를 가지는 다수의 채널로 방사되는 광선을 분기시키는 적어도 하나의 광 인테그레이터에 의하여 플레인 필드의 필드를 조명하기 위한 EUV 인쇄술용 조명 시스템에 있어서,
광원으로 부터 플레인 필드에 이르는 광통로를 제공하는 필터를 구성하되, 적어도 하나의 광 채널의 강도가 필터부재 뒤에 있는 광통로에서 감소되도록 구성된 필터부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
조명 시스템, 플레인 필드, 필터, 반사, 굴절

Description

마이크로 인쇄술용 조명 시스템{An illumination system for microlithography}
본 발명은 마이크로 인쇄술(microlithography), 특히 파장이 193nm 이하인 EUV 마이크로 인쇄술용 조명시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조명시스템은 플레인(plane) 필드를 조명하기 위해 사용되며, 광원으로 부터 조명되는 플레인 필드에 걸쳐 형성된 광 통로에 적어도 하나의 광학 부재와 적어도 하나의 광 인테그레이터(integrator)를 구성하고 있다.
마이크로 인쇄술용 조명 시스템, 특히 193nm 이하의 파장을 구비하며 높은 성능의 인쇄술을 나타내는 조명 시스템은 종래 여러 가지 문헌에 익히 알려져 있다.
특히, 준 미세 지역(submicron region)에 있어서 전기적 구성의 구조적인 폭을 감소시키기 위해서는 마이크로 인쇄술에 사용되는 광원의 파장을 감소시킬 필요가 있다. X-선을 구비한 마이크로 인쇄술, 소위 EUV 인쇄술이라 불리우는 장치에서는 파장이 193nm 이하인 광을 사용하는 것이 가능하며, 그러한 EUV 인쇄술은 미래를 약속하는 첨단기술 중 하나이다.
이러한 EUV 인쇄술에 있어서, 현재 11nm 내지 14nm 범위에 있는 파장이 논의 되고 있으며, 특히 수학적인 조리개 구경 NA가 0.2 내지 0.3인 13.5nm 파장에 대한 것이 더욱 활발히 진행되고 있다.
EUV 인쇄술에서 이미지의 품질은 영사 렌즈와 조명 시스템에 의하여 결정된다. 조명 시스템은 플레인 필드에 대한 조명을 제공하여야 하며, 여기에는 구조 형성 마스크(소위 레티클(reticle)이라 호칭됨)가 가능한 균일하게 형성되어야 한다.
영사 렌즈는 광-감지성 부재가 배열되는 이미지 플레인에서 플레인 필드를 이미지 처리한다.
EUV 인쇄술용 영상 조명 시스템에는 반사성 광 부재가 장착되며, 필드의 형태는 환형의 구조를 이루고 있다. 또한, 영상 시스템은 스캐닝 모드에서 작동하는 것이 일반적이다.
이러한 EUV 영상 조명 시스템은 미국특허 제6452661호와 제6198793호 및 제 6438199호에 잘 나타나 있으며, 이하 본 발명의 설명 과정에 이들 문헌에 게시된 부분이 충분히 인용되어 있다.
전술한 EUV 조명 시스템은 플레인 필드에서 필드의 균일한 조명을 얻기 위하여 허니컴 콘덴서(honeycomb condensers)가 구성되어 있다. 이 허니컴 콘덴서는 파리 눈 인테그레이터(fly's eye integrator)로 익히 알려져 있으며, 적어도 하나의 광학 인테그레이터를 포함하여 구성하고 있다.
전술한 미국특허 제6452661호와 제6198793호 및 제6438199호에 게시된 광 인테그레이터는 다수의 래스터(raster element)를 구비한 면체로 된 광학 부재를 구성하고 있지 않다. 상대적으로 인테그레이터는 디퓨져(diffeser) 또는 인테그레이 터 로드 또는 광 파이프로 되어 있다.
허니컴 콘덴서는 다수의 래스터를 구비한 2면 광학 부재를 구성하는 것이 바람직한 실시예이다.
제6452661호와 제6198793호 및 제 6438199호에 게시된 허니컴 콘덴서는 EUV 인쇄술용으로써 반사가능한 디자인을 게시하고 있다. 이 디자인(예를 들면, 파장이 153nm 또는 193 nm인 마이크로 인쇄술용)에 있는 허니컴 콘덴서는 일반적으로 많은수의 간행물에 알려진 바와 같다.
또한, 그러한 허니컴 콘덴서는 디퓨져로 적용될 수 있으며, 일반적인 형태에 따라 마이크로 인쇄술용 영사 렌즈처럼 이미지 시스템의 동공 플레인에서 방사상의 방사각도를 제공한다.
상기 플레인은 디퓨져 또는 허니컴 콘덴서의 약간 앞측에 형성되며, 그에 따라 조명 시스템의 동공출구에 광학적으로 결합되고, 인접한 영상렌즈의 동공출구와 일치하는 구조를 형성한다.
미국특허 제4936665호와, 제4521087호, 제4444456호, 제4155630호, 제4936665호, 제4155630호 및 제6573978호등 많은 수의 간행물에서 플레인 필드를 가진 균일 조명용 디퓨져가 게시되어 있으며, 이 디퓨져는 조명 시스템의 동공출구에 일치하는 플레인에 인접하거나 그에 포함된 형태를 이루고 있다.
또한, 상기 디퓨져는 미리 설정된 방식에 의하여 플레인 필드에 거의 일정한 조명을 제공하는 방식으로 구성되어 있다. 이 방식에 따라, 소정의 방사 각도가 디퓨져 뒤에 형성되어 결과적으로 디퓨져에는 광학적 효과가 나타난다. 그에 따라서 플에인 필드에는 방사 각도에 따라 조명이 제공된다.
허니컴 콘덴서와 더불어, 플레인에 조명을 제공하기 위한 인테그레이터 로드나 광 파이프와 같은 광 가이드 수단이 존재한다. 미국특허 제3541323호는 균일한 레이져 방사상태로 사용하기 위한 광학적 파장 가이드 및 면체로 된 광학 부재의 조합을 게시하고 있다.
또한, 미국특허 제4918583호에 게시된 종류의 광학적 파장 가이드들은 일반적으로 면체의 광학 부재에 관계되어 있거나, 교환가능하게 구성되어 있다. 그러나, 이들 구성에는 상당한 차이가 존재한다.
또한, 미국특허 제1880414호에는 광학적 파장 가이드 및 인테그레이터 로드가 게시되어 있는바, 여기에는 이미 플레인 필드에 관하여 결합된 배치를 형성하며 출구측에 균일한 조명 플레인이 제공되어 있다.
상기 파장 가이드 EH는 인테그레이터 로드의 단면도는 조명되는 플레인의 형태에 따라서 바람직하게 선택된 것이며, 광학 시스템의 이미지 처리 수단에 의하여 플레인 필드에서 광학 출구 표면이 이미지 처리된다.
상기 로드의 입구측 표면은 실질적으로 상기 입구측의 표면과 같은 형태를 가지나 약간의 크기가 다를 수 있으며, 플리인 필드와 상응하는 구조를 이룬다. 그에 따라, 상기 인테그레이터 로드의 입구측 표면과 출구측 표면은 플레인 필드에 모두 결합되어 상당히 넓은 감도를 가진다.
디퓨져 및 허니컴 콘덴서의 경우에 있어서, 면체로 된 광락 부재는 Kohler 조명 원리에 따라 결합된 동공 플레인에 형성된다. 즉, 허니컴 콘덴서의 출구측 표 면은 조명 시스템의 동공출구측에 보조 광학 부재에 의하여 투사되는 구조를 이루며, 이는 인접한 영사 렌즈의 동공 입구에 상응하는 것이다.
허니컴 콘덴서에 있어서, 공급광선(light bundles)은 제1 래스터를 통하여 제2 래스터에 단일한 비율로 제공된다. 여기서 허니컴 필드와 동공 허니컴은 면체로 된 제1 광학 부재 또는 제2 광학 부재에서 공간적으로 약간 이격된 상태로 설치된다. 이 경우 허니컴 컨덴서의 입구측 플레인은 실질적으로 동공 플레인에 상응하는 구조를 형성한다. 이는 면체로 된 제2 광학 부재가 제1 광학 부재처럼 조명되는 바, 예를 들면 이미 잘 다른 직경의 환형 형태의 조명 또는 이미 잘 알려진 약간 경사진 대칭 형태의 조명으로 제공된다.
전술한 바와 같은, 허니컴 콘덴서는 서로 인접한 광선 또는 상호 복합적으로 작용하는 광선 다발을 다수의 광선으로 분기시키기 위한 광학 수단으로 사용되기도 하며, 면체로 된 광학 부재는 분기된 광선을 다시 통합하거나 겹쳐지게 하는데 선택적으로 사용된다.
예를 들면, 상기 면체로 된 광학 부재는 렌즈 장치로써 다수의 래스터에 설치될 수 있다. 각각의 레스터에서 광학적 효과가 전체적으로 필요하지는 않다. 또한, 각각의 래스터는 프리즘 또는 플레인 미러로 설치될 수도 있다. 일반적으로, 레스터 부재들은 반사나 굴절 및 회절 특성을 제공한다. 하나의 예로써, 미국특허 제5098184호 및 제5594526호에는 굴절성 허니컴 콘덴서가 게시되어 있다.
한편, 미국특허 제2183249호 및 제2186123호는 각각 플레인 필드를 가진 균일 조명용 렌즈 장치로써 설치된 2면체 구조의 허니컴 콘덴서를 제시하고 있다. 허 니컴 콘덴서의 앞에 있는 플레인에 투사되는 방사 또는 허니컴 콘덴서에 투사되는 광선은 각각의 허니컴 콘덴서의 채널에 의하여 다수의 광선 또는 개별적인 광선으로 처리된다.
또한, 동공 플레인으로 익히 알려진 허니컴 콘덴서의 출구측 플레인에서 다수의 제2 광원이 형성된다. 허니컴 컨덴서에 구비된 면제로 된 제1 광학 부재의 제1 래스터 형태는 면체로 된 제2 광학 부재의 제2 래스터에 의하여 플레인 필드에서 조명을 받는 필드측으로 돌출된 구조를 이루며, 다른 광학 부재는 플레인 필드와 허니컴 콘덴서 사이에 구성된다.
조명을 받는 필드에 있어서, 다수의 광선은 다수의 제1 래스터로 부터 시작해서 겹쳐진다. 따라서, 제1 래스터의 형태는 조명을 받는 필드의 형태를 결정한다. 그러므로, 제1 래스터는 필드 허니컴으로 적용될 수 있다.
제2 래스터는 다수의 제2 광원이 형성되는 동공출구에 결합된 동공 플레인 내부나 인접한 상태로 구성된다. 그에 따라서, 제2 래스터는 동공 허니컴으로 알려져 있다.
상기 동공 허니컴의 형태는 제2 광원의 형태에 상응하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 래스터의 형태는 장방형으로 형성하고, 제2 래스터의 형태는 육각형이 선택될 수 있으며, 대체로 원형의 광원에 상응하게 되어 있다.
미국특허 제2183249호는 굴절성 동공 허니컴과 반사성 허니컴 필드를 구성한 허니컴 콘덴서를 제시하고 있다. 독일특허 DE 561573에서 이미 그와 동일한 구조를 제시하고 있다. 또한, 독일 특허 DE 2803277 는 허니컴 콘덴서 시스템에서 반사방식으로 전달하는 방법을 제시하고 있다.
도 6은 독일특허 DE 2803277 에 인용된 굴절 허니컴 콘덴서를 나타낸 것이며, 도 7은 반사 허니컴 콘덴서의 일 실시예를 나타낸 것으로, 각각 플레인 필드의 조명을 균일하게 제공한다. 여기서, 마스크는 반도체 부재를 제조하기 위하여 소정의 기질상에 조명을 제공하기 위하여 설치되는 것이다.
미국특허 제3941475호는 마이크로 인쇄술용 조명을 세팅할 수 있도록 허니컴 콘덴서에 인접하게 설치된 조리개를 구비한 허니컴 콘덴서를 제시하고 있다. 또한 미국특허 제3988066호는 허니컴 콘덴서에 연결된 수단을 더 제공하며, 그에 따라 구조적으로 조명세팅이 다양하게 제공되는 것이다. 또한, 미국특허 제5237367호는 줌 렌즈 시스템을 구비한 허니컴 콘덴서를 제시하고 있다.
미국특허 제4497013호는 광 혼합을 개량하기 위한 목적으로 여러가지 인테그레이터 장치, 예를 들면 2개의 허니컴 콘덴서가 연속적으로 설치된 것을 제시하고 있다.
미국특허 제4683524호는 플레인 필드에서 균일 조명을 제조하기위한 수단으로써 허니컴 콘덴서를 제시하였으며, 이는 허니컴 콘덴서를 적당히 확장하여 각각의 조명각도를 얻은 마스크를 조명하기 위한 동공조명 수단을 구비하고 있다.
여기서, 허니컴 콘덴서의 조명은 허니컴 콘덴서 외측에 형성되며, 그에 따라 동공은 그 에지(가장자리부)에서 상당히 높은 강도로 조명된다.
미국특허 제5335호는 허니컴 콘덴서의 인접하게 설치된 조리개를 구비한 굴 절 허니컴 콘덴서를 제시하고 있는 바, 상기 조리개는 플레인 필드에서 더욱 균일한 조명이 이루어지도록 조명되는 허니컴 필드의 일부를 차단하도록 구성되어 있다.
미국특허 제6049374호는 필드 전반에 걸친 이미지 세팅에 의하여 이상적인 이미지로 부터 필드 의존 편차를 보상할 수 있도록 플레인 필드에 결합된 필터를 구비한 허니컴 콘덴서를 제시하고 있다.
이미 전술한 바와 같이, 허니컴 콘덴서들은 동공상의 이미지를 처리하는 광 이미지 시스템을 요구하고 있다. 제2 광원이 허니컴 콘덴서의 출구측 플레인에 형성되기 때문에, 동공 조명은 면체로 된 제1 광학 부재와 제2 광학 부재사이에서 광 채널을 어떻게 할 것인가, 예를 들면 미국특허 제3941475호 및 제4109304호에 제시된 바와 같은 채널 선택 조리개나 각각 허니컴 콘덴서의 구조화된 조명,에 따라 실질적으로 바람직한 결과를 얻을 수 있다.
미국특허 제4109304호에는 광학 수단에 의해 제조되는 환형 조명을 제시하고 있으나, 이는 필연적으로 광 손실을 수반한다. 그리고, 미국특허 제4241389호에는 Koehler 조명 원리하에 동공조명을 제공하기 위한 줌 시스템을 제시하고 있다.
광 혼합은 종래 기술로 충분하여, 허니컴 콘덴서의 지원에 의해 플레인 필드에서 다수의 광선을 겹쳐 얻어진다. 그에 따라, 플레인 필드에는 실질적으로 균일 조명이 달성되며, 이때 필드 독립적인 동공 조명에 대한 요구는 생략되어 있다.
전술한 바와 같은 종래 기술은 조명되는 필드에 실질적으로 균일한 조명을 제시하지 못하는 단점이 있다.
그러므로, 본 발명은 동공 플레인에서 실질적으로 에러에 자유로운 동공출구의 조명을 제공하며, 더 나아가 필드 전체적으로 균일하게 제공하는데 그 목적이 있다. 이는 고성능 인쇄술 시스템에 부합되는, 예를 들면 필드에 형성되는 간섭 파라메타가 변경되지 않는 조명 시스템을 제공하는 것이다. 또한, 필드 자체가 실질적인 균일한 방식으로 플레인 필드에 조명할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 각각 광 강도를 가지는 광원의 광을 다수의 광 채널으로 분기하는 적어도 하나의 광 인테그레이터를 구성한 조명 시스템을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명은 적어도 하나의 필터 부재를 구비한 조명 시스템을 제공하되, 상기 필터 부재가 적어도 하나의 채널에 대한 광 강도를 감소하도록 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 조명되는 플레인 필드와 허니컴 필드 사이에 광통로가 형성된 광학 부재가 제공되며, 바람직하게는 비구면수차방식(aplanat manner)에 의하여 보정이 충분히 수행된다. 본 발명에 따른 조명 시스템은 적어도 하나의 필터 부재를 구비한 필터를 구성하며, 이 필터는 실질적으로 균일한 조명을 제공한다.
본 발명의 설명에 있어서, 비구면수차방식의 보정 및 싸인 조건의 이행은 단지 설명의 편의를 위하여 정한 용어이며 조건에 따라 상호 호환적으로 작용하는 동의로로 사용된 것으로 이해하여야 한다.
비구면수차의 보정은 하나의 광 시스템이며, 이는 전자현미형 및 전자현미경의 관찰에 관한 구성(Contributions to the Theory of the Micrope and Micropic Observation, M. Schultze's Archiv fur mikroskopische Anatomie, Vol. IX, 413-468(1873)C)에 제시되어 있는 바, 여기서 플레인 필드 및 동공 사이에 있는 렌즈 그룹의 촛점거리 f와 동공 플레인의 광선의 높이 P와 광선의 각도
Figure 112005077955697-PCT00001
사이의 관계는 P=f* sin
Figure 112005077955697-PCT00002
에 의하여 얻을 수 있다.
비구면수차 보정이 반대로 일어나는 경우, 플레인 필드에서 광선의 높이 X, 동공플레인에서 광선의 각도 b 사이에는 관계식 X=f*sin b를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 렌즈 그룹은 광학 부재에 상응하며, 이는 플레인 필드와 허니컴 콘덴서 사이에 설치된다. 직경 2Pmax에 의한 허니컴 콘덴서의 확장은 최대각도의 싸인값
Figure 112005077955697-PCT00003
에 의하여 플레인 필드에서 일정한 환형의 스펙트럼으로 전달된다. 그에 따라, 필드 높이 Xmax 에 이르는 필드 조명은 동공 플레인에서 조리개 구경의 각도 sin bmax의 싸인값, 예를 들면 허니컴 콘덴서 뒤에서, sin bmax = Xmax/f 으로 얻어진다.
여기서, f 는 플레인 필드와 동공 사이에 있는 렌즈 그룹의 촛점거리이다. 이는 도 3에 나타나 있다.
본 발명에 있어서, 비구면수차보정 또는 아베 싸인 조건(Abbe sine condition)이 충분히 수행되며(즉, 광학 부재가 비구면수차방식으로 충분히 보정됨), 방정식
Figure 112005077955697-PCT00004
에 의한 결과는 10% 이상 상승 되는 바, 특히 동공 전체적으로 2% 이상 상승된다. 즉, 동공 플레인에서 포인트 P를 가로지르는 모든 광선은 각각 최대 각도로 형성되는 각각의 굴곡에 대하여 평행하게 플레인 필드 지역으로 확장되며, 그에 따라서 전달각도들에 대한 싸인값들은 10% 이하, 특히 2% 이하 범위에서 변하게 된다.
마찬가지로, 비구면수차방식의 보정도 본 발명에서 충분히 수행되는 바, 광선이 동공 플레인을 통과할 때는 X=f*sin b에 따른다. 이 함수에서 b는 광학 축에 대한 광선의 각도, X는 동공 플레인의 포인트를 나타낸며, 이 결과에 의하면 최대 포인트의 이미지 만곡은 10% 이며, 필드 높이 X에 대해서는 특히 2% 로 나타나는 바람직한 효과를 가진다.
이는 허니컴 콘덴서 뒤에 있는 플레인의 영상투사에 상응하는 것이며, 동공 입구에서 아베 싸인 조건에 따른 굴곡이 10% 이하, 특히 바람직하게는 2% 이하로 나타난다. 즉, 동공 입구에서 허니컴 콘덴서의ㅡ 뒤에 있는 플레인으로 부터 형성되는 영상투사에 대한 이미지 스케일 β는 광학 축에 관하여 허니컴 콘덴서 뒤에 있는 광선의 각도 b 에 걸쳐서 최대 10% 까지 변화할 수 있다.
이는 플레인 필드에서 최대 조리개 구경 각도인
Figure 112005077955697-PCT00005
가 10% 이하, 바람직하게는 2% 이하로 변화하는 것을 의미하며, 소위 σ-변위가 10%, 특히 바람직하게는 2% 이하를 유지하는 것이다.
광학 부재가 아베 싸인 조건에 충분히 적용된다는 것은 광학 부재에 관한 싸인-보정이 매우 좋은 것인 바, 영상 조명 시스템의 영사 렌즈의 동공출구에 일치하는 조명 시스템의 동공 출구에서 제2 광원을 가지는 영상 투사가 실질적으로 에러 발생현상에 대하여 상당히 자유롭게 작동되는 것이다.
또한, 비구면수차보정의 결과는 플레인 필드에서 조명되는 각각의 필드 포인트상에 설치되는 각각의 동공이 항상 동공입구의 플레인에서 거의 동일한 크기로 형성된다. 이에 대하여, 텔레센트릭 시스템(telecentric system)을 참조하여 아래에 상세히 설명한다.
텔레센트릭 시스템에 있어서, 플레인 필드 및 동공 플레인은 상호 푸리에 역함수(Fourier inverse)가 존재한다. 즉, 동공 출구가 래티클(reticle)의 뷰포인트로 부터 무한대로 놓이게 된다. 동공 플레인에 대하여 평행한 광선은 싸인 조건이 수행될 때 커먼 포인트(common point)에 있는 플레인 필드를 가로지르게 된다.
만약, 디퓨져나 허니컴 콘덴서 하방으로 형성된 광 통로에서 소정의 방사 특성이 존재하면 광학 축에 관하여 소정 각도로 기울어진 경사를 가지는 모든 광선은 플레인 필드에 지정되는 하나의 포인트에서 반사 강도를 한정하게 된다. 따라서, 디퓨져나 허니컴 콘덴서가 어떤 지역에서 균일한 반사를 형성할 때는 모든 필드 포인트가 디퓨져 또는 허니컴 콘덴서의 해당 지역으로 부터 반대로 방사를 받게된다.
만약, 래티클로 부터 영향을 받는 디퓨져나 허니컴 콘덴서의 지역이 필드-독립적이 되면, 즉 조명 빔의 동일 각도 스펙트럼이 각각의 필드 포인트에 존재하게 되며, 이는 동공 출구에서 동공 출구에서 디퓨져나 허니컴 콘덴서의 투사에 대한 싸인 조건과 비구면수차보정에 따라 달성된다.
한편, 동공 출구에서 각각의 필드 포인트에 관계된 동공의 균일 조명을 얻기 위해서는 래스터에 의하여 제1 광학 부재에 인접한 광선이 실질적으로 균일할 때 장점이 나타난다. 이때, 래스터를 구비한 제1 광학 부재, 즉 허니컴 필드 플레이트의 균일 조명은 허니컴 필드에 의해 한정되는 제2 광원의 개별적인 광선이 디버젼스 각도(devergence angle)를 구비함에 따라 허니컴 콘덴서의 동공출구에서 제2 광원의 조명을 균일하게 유도하는 것이다.
플레인 필드의 균일한 조명 뿐만 아니라 플레인 필드에 형성된 각각의 필드 포인트에 대한 동공의 균일한 조명을 얻기 위해서는 람버트 방사기와 같이 실질적으로 최대 디버젼스 각도내에서 제2 광원의 반사특성을 보장하는 수단이 필요하다. 즉, 개별적인 각도요소 dΩ에서 소정의 각도α로 방사하는 방사 강도 I(α)(광선에 형성되는 광선은 φe로 함)는 광학 축에 평행하게 방사되는 광선의 방사 강도 I(O)에 관한 방사의 코싸인 각도에 따라 움직인다.
본 발명은 아래표에 설명된 바와 같이 Naumann/Schroder, "Bauelemente der Optik:, Hauser Verag 1992, p. 28-29에 제시된 광 에너지 용어를 사용한다.
Figure 112005077955697-PCT00006
상기 표는 광 에너지 용어를 도시한 것이다.
플레인 필드에서 필드의 균일 조명은 단지 허니컴 콘덴서에서 제조되는 제2 광원과 렌즈 시스템이 람버트 방사기와 유사한 반사 특성을 가질 때 얻어진다. 그러한 반사 특성은 일반적으로 존재하지 않으며, 특히 EUV 인쇄술에 일반적으로 사용되는 조명 시스템에서 더욱 얻을 수 없다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 필터 또는 필터 부재가 조명되는 필드의 균일성을 보정하도록 제공되며 제2 광원의 반사 특성을 보장한다. 이를 달성하기 위한 수단은 필터, 특히 그레이 필터이며, 전달의 위치 의존 변화에 대한 방사를 필터링(즉, 광 채널에 형성된 광 강도의 위치 의존 축소)을 수행한다.
이 방식에서 제2 광원의 반사는 충분히 람버트 처럼 형성된다. 즉, 제1 래스터(예를 들면, 허니컴 필드)로 부터 시작되는 개별적인 광선 다발의 방사 광선의 강도는 위지 의존 방식으로 변화되며, 그에 따라 플레인 필드에서 균일한 조명이 얻어진다.
광 강도의 감소는 광 채널의 방사되는 총 광 강도의 0% 이상 100% 이하의 범위에 존재한다. 즉, 필터의 전달이 광 채널의 총 광 강도의 0% 이상 100% 이하의 범위에 놓이는 것이 바람직하다.
특히, 광 채널의 총 광 강도의 감소가 25% 이상 80% 이하의 범위에, 즉 필터의 전달이 전체 광 채널에 대하여 20% 이상 75% 이하에 놓이는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 필터는 간섭 파라메터 변화에 대한 다른 수단과 결합될 수 있는 바, 만약 그러한 다른 수단을 적용할 필요가 있는 경우, 교환 또는 활성 부재에 의하여 변형될 수 있다.
또한, 만약 영사 세팅이 동공 출구의 환형 조명으로 부터 프리즘이나, 회절 부재, 원추형 부재등과 같은 다른 광학 부재 또는 조리개에 의한 다극(multi-polar) 조명 또는 환형 조명으로 변경될 경우, 본 발명에 따른 보정 필터를 적용하여야 한다.
또한, 본 발명에 따른 필터 보정을 통하여 간섭 파라메타 세팅이 직접 수행될 수 있으며, 이때 필터 휠을 통하여 세팅이 바뀔 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시에 따르면, 조명되는 필드는 방사형 확장 및 방위각을 구비한 링 필드로 구성된다.
상기 링 필드가 필드 형성 광 부재를 통하여 형성될 때는 광학 부재가 플레인 필드에서 조명되는 필드의 방사 방향으로 비구면수차 방식으로 충분히 보정되는 장점이 있다.
다른 방향, 즉, 동공을 형성하는데 따른 다른 방위에에서 필드를 형성하는 렌즈 시스템은 가능하지 않다.
실질적으로 필드에 균일 조명을 제공하는 필터는 광원으로 부터 광 인테그레이터에 인접한 플레인 필드에 형성된 광 통로에 배치될 수 있으며, 분리 구성으로써 광 인테그레이터에 조합될 수도 있다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 필터는 분리 구성과 같이 배치되며, 광 인테그레이터의 인접 또는 앞에서 광원으로 부터 플레인 필드에 이르는 광 통로에 설치될 수 있다.
이러한 설치의 다른 변형으로써, 상기 필터는 광 인테그레이터의 인접 또는 뒤에서 광원으로 부터 플레인 필드에 이르는 광 통로에 설치될 수 있다.
특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 광 인테그레이터는 다수의 래스터를 구비한 면체로 된 제1 광부재를 구성한다. 또한, 상기 광 인테그레이터는 다수의 제2 래스터를 구비한 면체로 된 제2 광부재를 구성한다.
2면체의 광 인테그레이터의 경우, 필터는 상기 제1 광부재와 제2 광부재 사이에서 광원으로 부터 플레인 필드에 이르는 광 통로에 설치될 수 있다.
또한, 각각의 면체에 의하여 광 인테그레이터를 형성하는 허니컴 콘덴서 대신에, 프리 폼 표면(free-form surface)이 설치된 디퓨져에 의하여 조명 시스템에서 더욱 효과적인 허니컴 콘덴서를 이룰 수 있다. 그러한, 프리 폼 표면체는 특히 개별적인 구성은 아니나 표면 전체적으로 연속적인 형태를 이루며, 다수의 양각(elevations) 및 음각(identations)을 구성한 것이 특징이다.
상기 양각 및 응각은 그리드의 각 지점 또는 포인트를 구성한다. 상기 그리드 포인드들 사이에 각각의 표면부는 설치구조상 연속적인 기능, 특히 2접 응차 기능(twofold continously differentiable function), 소위 스플라인이라 호칭됨,으로 설명될 수 있다. 이에 관한 간단한 예로써, 유럽특허 EP 1024408 에 플리 폼 표면을 구비한 디퓨져가 제시되어 있다.
본 발명은 반사 조명 시스템에 한정되지 않고 굴절 조명 시스템을 구성하기 때문에, 필터 또는 필터 부재는 다양한 반사성을 구비한 반사 필터 뿐만 아니라 다양한 전도성을 구비한 전달 필터로 모두 구성될 수 있다.
특히, 전술한 필터는 다양한 그레이 필터로 설치하는 것이 바람직하며, 상기 그레이 필터는 각각의 지점 및 또는 라인을 구비하며, 그에 따라 각각의 지점 및 또는 라인을 통하여 세팅될 수 있다.
조명 세팅을 다르게 하더라도 플레인 필드의 균일 조명을 얻기 위해서 상기 필터는 교환가능하다.
또한, 본 발명에 따른 조명 시스템은 조명 시스템을 구성하는 마이크로 인쇄술용 영사 조명 시스템을 제공할 뿐만 아니라, 그러한 영사 조명 시스템을 사용함에 따라 마이크로 구조의 대상을 제조하기 위한 방법을 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 조명시스템에서 굴절상태를 나타내는 개략도이며,
도 2는 σ-보정이 수행되지 않은 콘덴서렌즈 시스템에 대한 일실시예를 나타낸 도면,
도 3은 σ-보정이 수행된 콘덴서렌즈 시스템에 대한 일실시예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 조명시스템에서 보정요소(체)에 의해 굴절상태를 나타내는 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 조명시스템에서 보정요소(체)에 의해 제2 래스트를 구비한 제2 광학부재 이후에 광원으로 부터 플레인 필드에 이르는 광로의 굴절상태를 나타내는 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 조명시스템에서 보정요소(체)에 의해 제1 래스트를 구비한 광학부재와 제2 래스트를 구비한 제2 광학부재 사이에서 광원으로 부터 플레인 필드에 이르는 광로의 굴절상태를 나타내는 개략도,
도 7는 본 발명에 따른 조명시스템에서 보정요소(체)에 의해 제1 래스트를 구비한 제1 광학부재 이전에 광원으로 부터 플레인 필드에 이르는 광로의 굴절상태를 나타내는 개략도,
도 8A 내지 8B는 플레인 필드에서 조명되는 링 필드를 도시한 개략도,
도 9는 제2 래스터를 구비한 제2 광학부재 이후에 광로를 형성하기 위해서 4개의 필터를 구비한 4개의 광채널용 필터의 일실시예를 나타낸 개략도,
도 10은 LDP 결점을 보정하기 위한 광 채널용 필터의 일실시예를 나타낸 개략도,
도 11은 제1 래스터를 구비한 제1 광학부재 이전에 광원으로부터 플레인 필드로 조명되는 광로를 형성하기 위해서 6개의 필터를 구비한 6개의 광채널용 필터의 일실시예를 나타낸 개략도,
도 12는 미세석판술을 위한 조명투사 시스템의 일실시예를 나타낸 개략도,
도 13은 플레인 필드에 조사되는 영역을 도시한 개략도,
도 14는 허니컴 필드를 나타낸 개략도,
도 15는 도 12에 따른 시스템의 플레인 필드에서 보정(체) 없이 된 스캔의 균일성을 나타낸 도면,
도 16은 도 12에 따른 시스템의 플레인 필드에서 본 발명에 따라 보정(체)된 스캔의 균일성을 나타낸 개략도,
도 17A내지 17B는 링 필드의 다른 지역 포인트와 환형의 조명을 위한 광배출구의 구조를 도시한 개략도,
도 18A내지 18B는 링 필드의 다른 지역 포인트를 위한 2극조명용 동공출구의 구조를 도시한 개략도,
도 19는 다른 지역 포인트에 의해 플레인 필드에 조명되는 링 필드를 나타낸 개략도,
도 20 내지 도 23은 링 필드의 다른 지역 포인트를 위한 4극 조명용 동공출구의 구조를 나타낸 개략도,
도 24는 국제특허출원 WO 02/27401 에 따라 허니컴 필드로 불리는 래스터의 전방측 다이어그램을 나타낸 개략도,
도 25는 본 발명에 따라 래스터를 구비한 제1 광학부재용 다수의 필터를 가지는 필터의 일실시예를 나타낸 개략도이다.
본 발명은 조명시스템에 관한 것으로, 각각의 조명지역에 대한 위치 및 형상에 따라 균일하게 조명하는 동공출구를 제공한다. 또한, 본 발명은 동시성을 가지며 상당히 큰 간섭 파라메터를 가지는 플레인 필드의 조명을 균일하게 제공한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일실시예로서 굴절에 관한 기술적 원리하에 예시한 필터를 도시한 것이며, 이에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
또한, 동 분야의 통상의 지식을 가진 자가 회절이나 홀로그래픽 수단을 사용 하여 다른 조명시스템 또는 하이브리드 시스템으로 변형할 수 있음은 물론이다.
도 1은 굴절을 이루는 조명 시스템의 기본적인 배치를 개략적으로 도시한 것이다.
광원으로 부터 발생된 광선(1)의 집합체로 정의할 수 있는 공급광은 통상 통상 허니컴 콘덴서 또는 디퓨져로 붙리며 광학부재로써 구성되는 광학 회로체(integrator)를 투사한다. 공급광은 상기 디퓨져나 허니컴 콘덴서(3)에 의하여 형성되는 소정의 조리개 각도(b)를 구비하며, 이 조리개 각도는 콘덴서 렌즈 시스템(5)에서 형성되는 일련의 광학적 요소에 따라 선택된다.
여기서, 플레인 필드(9)에는 구조 마스크(structure-bearing mask)가 조사되는 바, 실질적으로 지역(7)안에서 균일하게 이루어지는 방식으로 수행된다.
동시에, 상기 지역(7)에 있는 적어도 실질적인 모든 지점이 조명 세팅에 따라 여러 가지 다른 각도로 부터 균일하게 조사되며, 이 조명 세팅은 디퓨져나 허니컴 콘덴서(3) 앞이나 이와 인접한 광학 렌즈 시스템(ray-forming lens system)에서이루어진다.
도 1은 디퓨져 또는 허니컴 콘덴서(3) 뒤에 있는 조명 시스템에서 조리개의 수치
Figure 112005077955697-PCT00007
를 세팅하기 위한 조리개(40)를 나타낸 것이다. 도시된 실시예에서 상기 디퓨져 또는 허니컴 컨덴서(3)의 후방 플레인(4)은 조명시시템의 동공출구에 접합된 플레인(예를 들면, 눈동자의 동공과 같은 기능을 수행하는 부위)에 부합되며, 광조리개(40)는 상기 후방 플레인(4)의 내부 또는 그에 인접하게 구성된다.
미국특허 제6198793호에 게시된 EUV 조명 시스템에 있어서, 접합된 동공 플레인은 제2 단면체의 동공 허니컴 또는 동공면으로 호칭되는 플레인에 부합된다. 잘 알려진 바와 같이, 동공 허니컴을 구성하고 있는 허니컴 콘덴서의 경우 동공면은 도 1에 도시한 플레인(4)과 같이 허니컴 콘덴서의 동공출구에 위치한다.
조명 시스템의 동공출구와 부합되는 프로젝션 렌즈(21)의 동공입구(15)에서 콘덴서 렌즈 시스템(5)를 거치는 두번째 광원의 이미지는 교정이 매우 잘 이루어진다. 특히, 코마 에러(coma error)가 발생되지 않는다.
이 경우 광학 요소는 아베싸인조건(the Abbe sine condition)에 의해 투사되는 바, 예를 들면 비구면수차지움방식(aplanatic way)으로 교정된다. 만약, 아베싸인조건이 이루어지지 않는 다면, 이미지 범위는 방사 각도에 따라 일정하지 않을 수 있으며, 동공은 조명을 받는 지역(7)의 다른 여러 가지 포인트에 대하여 각각 다르게 나타날 수 있다. 이는σ-변위에 상응하는 것이다.
여기서, σ-변위는 어떤 지역에 걸쳐 형성되는 십자선상에서 조명광선의 발산각도(divergence angle)의 변위이며, 종래 환형의 조명인 경우에는 σ는 일반적으로 광학적인 축에 대하여 조명광선의 최대각도
Figure 112005077955697-PCT00008
의 싸인값과 프로젝션 렌즈(21)의 최대혀용각도
Figure 112005077955697-PCT00009
의 싸인값의 비율을 의미한다. 또한, 프로젝션 렌즈의 최대 조리개 각도는 프로젝션 렌즈의 조리개 입력측의 수학계산
Figure 112005077955697-PCT00010
에 의해 설명된다.
광학축에 관한 조명광선의 최대각도의 사인값은 플레인(4)에 있는 조리개(40)에 의하여 세팅될 수 있는 바, 예를 들면 EUV 시스템에 대한 σ=NAbel/NAEIN로써 σ=0.5-0.8이 적용되며, 여기서 σ는 조리개(40)를 바꾸거나 변위되는 값으로 통상적으로 필드의 약 10%이다.
이미지 필드에서 낮은 변위의 구조 폭이 점진적으로 보다 적은 구조 폭을 이루기 위해서는 σ-변위가 실질적으로 2% 이하의 낮게 유지하는 것이 필요하다. 따라서, σ-변위 10% 보다 높게 개선하기 위해서는 디퓨져 또는 허니컴 콘덴서(3) 뒤에 있는 콘덴서 렌즈시스템(5)에 상당한 싸인 보정이 필요하다.
도 2는 이러한 사항을 개략적으로 도시한 것이다. 콘덴서 렌즈 시스템(5.1)은 일반적으로 싸인 조건이 맞지 않는 다수의 비구면 형상의 렌즈 또는 거울을 구성하고 있다.
광학 축(17)상에서 필드 포인트 7.1을 지나는 조명광선(12.1)은 조리개 각도 a1을 형성하며, 이에 비하여 소정간격 떨어진 필드포인트 7.2를 지나는 조명광선(12.2)의 조리개 각도 a2는 다르게 나타난다.
그에 따라 시그마 변위인 σ1=sin a1/NAEIN과 σ2=sin a2/NAEIN이 달라지며, 필드 전반에 걸쳐서 σ변위가 일어난다. 도면부호 14.1은 조명광선(12.1)의 주요 투사선이며, 도면부호 14.2는 조명광선(12.2)의 주요 투사선이다.
또한, 도 2는 쌍으로 결합된 동공 플레인에 인접하게 위치한 플레인(4)을 나 타내고 있으며, 여기서 필드 플레인(9)의 광선높이 X와 쌍으로 결합된 동공플레인의 광선각도 δ는 X축 방향에서 최대 높이를 가지는 필드 에지와 같이 소정의 축간거리를 구비한다.
도 3은 콘덴서 렌즈 시스템을 나타낸 것이며, 일반적으로 싸인 조건에 맞도록 형성한 다수의 비구면 형상의 렌즈 또는 거울을 구성하고 있다.
결과적으로, 광학축(17)상에서 필드 포인트 7.1을 지나는 조명광선(12.1)은 조리개 각도 a1을 형성하며, 이에 비하여 소정간격 떨어진 필드포인트 7.2를 지나는 조명광선(12.3)의 조리개 각도는 a2=a1으로 동일하게 나타난다. 상기 필드 포인트 7.2는 플레인 필드(9)에서 조명되는 필드 7의 X방향 최대 높이에서 필드 에지포인트로 나타난다.
그러므로, 필드 포인트 7.2를 통과하는 광선은 플레인(4)에서 디퓨져나 허니컴 콘덴서 후방의 광학 축에 관련한 조리개 각도 b를 갖는다.
본 발명의 조명 시스템에 있어서 스캐닝 조사는 전술한 X축-방향에 대하여 수직한 방향으로 스캐닝 하도록 구성되어 있다. 그에 따라, 스캐닝의 방향은 Y축-방향을 따라 진행된다. 이는 도 8에 하나의 예로 도시한 바와 같으며, 플레인(() 필드의 높이 X의 광선이 소정의 축간 간격을 구비한 상태의 필드 포인트를 나타내고 있다.
한편, 플레인 필드에서 균일성은 싸인 보정 렌즈 시스템에 영향을 받는데, 그 이유는 싸인 보정 렌즈 시스템이 제2 광원의 람버트 방사(Lambert's radiation) 특성에 의하여 균일영역의 조사를 수행하기 때문이다.
비록, 독일 특허공개 DE 10138313A1이나 미국특허출원 제10/216547호에 게시된 바와 같이 싸인 보정으로 부터 어떤 굴곡 수단에 의하여 균일 조명을 제어하는 경우 다른 방사특성을 나타낼 가능성이 있지만, 이들은 본 발명에서 충분히 제시하는 바와 같이 본 발명에 따른 균일 조명에 의하여 σ-변위를 따르게 된다.
람버트 방사기에 연결된 콘덴서 랜즈 시스템에서 균일 조명일 일어나는 조건은 반사 및 전달 손실에 따른다. 실제로, 디퓨져 또는 허니컴 콘덴서(3)의 이상적인 반사특성은 이미지 프레인(19)으로 부터 나오는 광성을 역으로 환산하여 산출될 수 있다. 이러한, 수학적 산출은 동 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 디퓨져 또는 허니컴 콘덴서(3)는 소정의 반사 및 전달 손실하에 각각의 부재(3) 뒤에 있는 플레인(4)의 방사 특성이 람버트 방사기 또는 각각의 방사특성에 상응하도록 형성되며, 이 보정 렌즈 시스템에 연결되어 있는 균일 조명은 독립적인 σ-값에서 얻어진다.
허니컴 콘덴서는 비구면체의 표면에 따라서 보정될 수 있으나, 이 제조 과정은 상당히 까다롭다. 이 제조는 각각의 허니컴 콘덴서 부재의 직경이 밀리미터 수준으로 상당히 작은 것에 기인하여 충분한 정밀성을 이루기 곤란하다.
복합 제어 반사를 갖는 디퓨져는 각각의 반복적인 셀이 실질적으로 동일한( 허니컴 콘덴서와 같은) 구성을 이루며 조명한다. 이들 부재들 역시 보정가능하다. 또한, 제조의 곤란성 및 결함에 의하여 조명투사에 필요한 만큼 방사특성을 정확하 게 세팅하는 것은 상당히 어렵다.
플레인(4)에서 필요한 방사 특성을 얻기 위하여 비구면체 또는 각각의 부재와 같은 광학 수단을 통한 조명을 세팅하는 것은 에러에 민감하게 작용하게 때문에 상당히 어렵다. 광학부재가 고정된 경우, 디퓨져나 허니컴 콘덴서(3)에서 발생하는 방사광선(1)의 변화는 플레인 필드(9) 또는 이미지 플레인(19)에 일정한 σ-값으로 요구되는 결과, 예를 들면 균일 조명의 일탈을 초래한다.
그러므로, 본 발명에 따른 디퓨져나 허니컴 콘덴서(3)는 에러를 고려한 단순한 구조를 제공하는 것이 바람직하다. 이들 에러는 자체 제조에러를 선택적으로 각각의 렌즈 시스템으로 교정시킨 여러가지 보정부재에 의하여 보정된다.
제2 광원이 형성되는 한쌍의 동공 플레인에서 람버트 방사기의 환형 분포가 존재하지 않는 다면, 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 필터 부재(23)의 보정부재가 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 필터 부재(23)는 디퓨져나 허니컴 콘덴서(3)의 선단표면 또는 제2 광원이 소정 간격을 이루게 놓여지며, 상기 쌍으로 이루어진 동공 플레인(4)에 정확히 위치되지 않는 것이 바람직하다.
도 5에 도시한 바와 같이, 각각의 광선 27.1 과 27.2 및 제2 레스터로부터 발생된 광선은 서로 겹치지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이에 대하여, 발산 혹은 빗나간 광선이 각각의 제2 래스터에 관하여 영향을 미치거나, 그레이 필터에 의한 제2 광원의 촛점으로 부터 이격된 동공 허니컴 플레이트 3.1의 각각의 동공 허니컴 3.1.1.에 존재하는 것이 가능하며, 이에 따라서 방사의 환형 분포가 얻어진다.
상기 환형 분포는 조명을 어떻게 세팅하느냐에 따라 다르며, 플레인 필드(9)에 조사되는 지역이 가능하면 가장 균일하게 할 수 있도록 집중광(telecentricity)을 어떻게 수행하느냐에 따라 영향을 받는다.
상기 집중광의 설정은 플레인 필드(9)의 조사 지역(7)의 필드 포인트에 관한 각각의 기본 조명광에 대한 설정조건이며, 상기 기본조명광은 각각의 필드포인트를 통과하는 조명광선 전체에 걸쳐 작용하는 수단인 것으로 이해하여야 한다.
일반적으로, 어떤 매질의 플레인에 조사되는 집중광의 통로는 이미지 플레인(19)에서 영상 인쇄술(projection lithography)로 처리하여, 매질에 촛점이 흐려질 때 왜곡에러가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이는 이미지 포인트를 통과하는 광선의 기본광이 이미지 플레인에서 실질적으로 광학 축과 평행하게 연장되어야 하며, 10m 라드(rad)이하의 편차를 가져야 하는 것을 의미한다.
이미지 플레인에서 집중광 형태를 제대로 수행하기 위해서는 프로젝션 렌즈(21)를 통하는 광선의 역광을 용이하게 찾을 수 있는 각각의 각도로 기본 광이 플레인 필드에 세팅되어야 한다. 그러므로, 플레인 필드(9)에서 기본광의 각도 분포는 조명 시스템에 의하여 제조되어야 한다.
또한, 도 1 내지 도3에 도시한 바와 같이 집중광의 분포는 플레인 필드에서 항상 단순한 형태로 나타난다. 이는 원추형의 조명을 이루는 모든 기본광이 광학축에 평행한 필드가 되도록 플레인 필드에 확장되는 것을 의미한다.
광 인테그레이터(optical integrator)의 방사 특성은 필터부재(23)의 영향을 받는다. 광 인테그레이터로써 제1 래스터와 제2 레스터를 구비한 2면 광부재의 허 니컴 콘덴서의 경우, 필터가 제2 레스터를 구비한 제2광부재의 뒤에 배치될 필요가 있다.
또한, 상기 필터는 제1 래스터를 구비한 제1 광부재와 제2 래스터를 구비한 제2 광부재사이 또는 제1 래스터를 구비한 제1 광부재 앞에 배치할 수 있다. 도 6은 광 인테그레이터의 제1 광부재(3.3)와 제2 광부재(3.1)사이에 배치한 것을 나타낸 것이다.
상기 광 인테그레이터는 제1 래스터를 구비한 제1 광부재(3.3), 소위 필드 허니컴(3.3.1)으로 호칭됨, 제2 래스터를 구비한 제2 광부재, 소위 동공 허니컴(3.1.1.)으로 호칭됨,을 구성하고 있다. 상기 각각의 필드 허니컴(3.3.1)으로 부터 발생되는 광선은 도면 부호 29.1과 29.2로 도시한다.
두 개의 광원 30.1과 30.2은 제2 래스터를 구비한 제2 광부재(3.1)이 배치된 플레인에 인접하거나 그 안에 형성된다. 만약, 상기 필터(23)가 제1 광부재(3.3)와 제2 광부재(3.1) 사이에 배치될 경우 필터(23)는 상호 인접하게 구성된다. 도 7은 필드 허니컴이라 할 수 있는 제1 래스터를 구비한 제1 광부재(3.3) 앞에 있는 광원의 광통로에 필터(23)가 배치된 것을 나타낸 것이다.
스캐닝 조명이 프로젝션 조명 시스템에 의하여 형성될 경우, 조명의 균일성이 충분하게 되며, 이때 스캐닝 방향에서 집중되는 강도은 실질적으로 균일하다. 본 발명에 있어서, 실질적인 균일이라 함은 0.5% 이하의 균일 조명으로 부터 이루어지는 굴곡으로 이해하여야 한다.
또한, 필드 허니컴이 스캐닝 방향에서 효과적으로 확장 또는 영향을 주도록 하여, 필드 허니컴의 바로 앞에서 바람직한 강도을 얻도록 한다.
스캐닝 방향에서 균일성을 산출하기 위하여, 링 필드 형태에 있는 플레인 필드의 조명은 시스템의 좌표상 Y-방향에 대하여 평행하게 연장되는 스캐닝 방향을 구비한다. 도 8a은 이러한 링 필드 및 관련 좌표에 대한 것을 도시한 것이다.
스캐닝 방향에 수직한 X-방향에 의하여 스캐닝 에너지(SE)가 산출되며, 그 연결식은 SE(x)=∫E(x,y)dy으로 나타난다. 여기서, E는 X 방향과 Y 방향에 의존하는 X-Y 플레인 필드의 강도분포를 의미한다.
만약, 실질적으로 균일한 조명을 얻을 수 있다면, 스캐닝 에너지가 X 위치에 대하여 실질적으로 독립적으로 작용되는 장첨이 있다. 따라서, 스캐닝 방향의 균일성은 다음과 같이 정의할 수 있다.
균일성(%)=100%*(SEmax-SEmin)/(SEmax+SEmin)
이 경우, SEmax는 조명지역에서 발생하는 스캐닝 에너지의 최대치이며, SEmin은 최소치이다. 도 8b는 스캔의 균일성을 도시한 것으로써, X-방향에서 SEmax와 SEmin이 약간 과장되게 도시한 것이다.
도 5 내지 도 7의 설명에서 설명한 바와 같이, 방사 특성은 동공 허니컴 플레이트(3.1)에 인접하게 나타나는 광이미지들(소위 두개의 광원이라 호칭됨)과 각각의 동공 허니컴(3.1.1)의 광선 27.1과 27.2 들이 겹쳐지기 시작하는 플레인 사이에서 보정된다. 그에 따라, 각각의 방사특성이 상호 영향을 받는다.
필터(25)는 허니컴 콘덴서에서 각각 두개의 광원이 각각의 채널에 배치되고 그에 따라 각각의 제2 래스터 또는 동공 허니컴에 배치되는 다수의 필터부재(23)를 구비하되, 상기 허니컴들의 사이에 있는 제1 광부재 3.3 의 필드 허니컴 앞이나 제2 광부재 3.1의 동공 허니컴에 인접하거나 동공 허니컴의 약간 뒤쪽에 배치된다.
굴절성 허니컴 콘덴서에 있어서, 필터는 필드 허니컴의 앞이나 동공 허니컴의 뒤쪽에 설치하는 것이 바람직하다.
반면에, 반사성 허니컴 콘덴서에 있어서, 필터는 필드 허니컴의 뒤에 광 통로를 형성하도록 설치하는 것이 바람직하며, 그에 따라 상기 광 통로는 2가지 방식, 즉 통토상에서 인접되면서도 반사가능한 광 통로로 작용하는 것이다.
이는 광선 29.1과 29.2 그리고 27.1 및 27.2가 각각의 허니컴 채널에 배치되고, 제1 광부재(3.3)의 필드 허니컴과 제2 광부재(3.1)의 동공 허니컴 사이에 형성되며, 그에 따라 상기 제2 광부재(3.1)의 동공 허니컴이 겹쳐지지 않는 이점을 갖는다. 그에 따라, 방사 특성이 적절하게 제어될 수 있는 것이다.
이미지의 세팅, 예를 들면 이미지의 간섭 σ의 정도가 바뀌는 것은 조명 시스템의 동공출구에서 나타나는 조명이 바뀔 때는 필터를 조정하여 조명을 균일하게 제조할 필요가 있다. 이는 어떤 세팅을 위하여 여러가지 필터가 그러한 변화에 대응하여 적용될 수 있는 장점이 있다.
상기 필터는 각각의 조명 장치에 적용될 수 있는 바, 예를 들면 허니컴 콘덴서의 제조 공차 또는 다층 코팅을 한 역-반사 코팅 장치에 적용될 수 있다. 만약 조명 시스템에 장착한 이후에 플레인 필드의 조명이 산출과정을 거쳐 예상했던 균일성으로 부터 벗어난 것으로 결정될 경우 그에 요구되는 균일성은 해당 필터를 각각 조정하거나 필터에 보정을 가하는 세팅을 수행할 수 있다.
이를 위하여 보정은 측정된 균일성 분포로 부터 시작해서 필드 포인트에 결합된 필터의 포인트들에서 각각 보다 높은 강도의 전달 필터를 결정한다. 또한, 필터의 교환은 기본적으로 직접 다른 세팅값으로 세팅할 수 있다.
도 9는 조명 세팅, 예를 들면 동공 허니컴 뒤에 배치를 위한 여러가지 필터 23.1과 23.2 그리고 23.3 및 23.4를 구비한 종래방식의 세팅을 위한 필터(25)를 상세히 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 허니컴 콘덴서의 4개의 채널에 대하여 각각 4개의 장방형 지역이 각각 대칭적인 전송 분포로 세팅된 상태를 알 수 있다.
상기 전송분포는 래스터의 출력 기술에 따라 여러 가지 두께의 크롬코팅을 변형하는 등 여러 가지 방법으로 구성할 수 있다. 상기 4개의 지역에 대한 각각의 부분은 제1 래스터를 구비한 제1 광부재에 의해 형성된 도 5 내지 도 7에 나타난 두개의 광원으로 부터 발생된 광선 또는 광 채널 또는 허니컴 채널에 정확히 상응하는 것이다.
이때, 필터는 도시된 4개의 허니컴 채널용 필터와 실질적으로 동일하게 구성되어 있다. 이 필터는 각각의 디자인이 원인이 되는 람버트 특성으로 부터 발생된 커다란 굴곡을 보정하기에 적합하다. 디자인 에러는 각각의 허니컴 렌즈 또는 거울이 비구면체나 구면체로 제조되지 않은 것에 기인해서 발생되는 에러이다.
도 10은 위치를 변형하여 하나의 허니컴 채널의 제조 에러를 보정하며, 그에 따라 필드(7)의 균일 조명이 허니컴 채널용 필드 플레인(9)에서 얻어지는 허니컴 채널용 필터를 도시한 것이다. 제조 에러는 필드 허니컴의 기하학적 형상으로 부터 파생된 굴곡이나 표면의 결점, 코팅 에러 및 이들 에러를 조정하는 과정에서 생성 될 수 있다. 필터에는 플레인 필드(9)에서 불균일 에러가 측정되고, 이어서 이미지 플레인(19)과 조명시스템에 연속적으로 에러가 산출된다.이 필터는 디자인 에러를 교정한 전술한 필터에 결합될 수 있는 제조 에러를 연속적으로 보정하며, 이때 단지 하나의 필터만 사용된다.
도 10에 도시한 필터보정 공정은 제조공차의 결과로써 각각의 허니컴 채널에 대하여 얻을 수 있다. 필터에 포함된 광의 전달 및 전달은 프린팅 기술이나 래스터 방식 또는 여러 가지 다양한 두께를 구비한 크롬 코팅을 통하여 형성될 수 있다.
도 11은 허니컴 필드을 구비하며 도 5내지 도7에 도시한 제1 광부재 앞에 배치된 랜덤 셋팅용 필터를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 이 필터는 6개의 허니컴 채널, 예를 들면 스캐닝의 방향이 조래개에 의하여 여러 가지로 확장된 광 인테그레이터에 의해 제조된 6개의 광채널용 필터 6개로 구성할 수 있다. 또한, 각각의 조리개 43.1과 43.2는 허니컴 필드 41.1과 41.2에 대하여 도시한 것이다.
여기서, 본 발명에 따른 필터 및 필터부재 모든 허니컴 필드의 앞에 구성하는 것으로 제한되지 않는다. 일반적으로, 미리 필요한 균일성 에러 보정을 얻는데 소수의 필터만으로 충분하다.
만약, 람버트 특성으로 부터 유래된 굴곡의 결과로써 10%의 균일성 에러가 나타났다면, 방법의 선택에 따라서 허니컴 채널 100개 중 40개를 충분히 막을 수 있으며, 필드 높이 의존 방식의 경우 스캔의 균일성 에러를 0.5% 이하로 얻을 수 있다.
결과적으로 각각의 허니컴 또는 광채널의 필터에 의하여, 광의 강도는 조리 개 43.1과 43.2에 의하여 필터 이후에 감소 된다. 이는 도 11에 명확하게 나타나 있다.
이와 같은 광의 감소는 위치 의존 방식에 의하여 일어난다. 즉, 필터의 표면을 조명하는 광채널의 빛은 각각 다르게 조명되는 각각의 표면지역에서 감소, 예를 들면 조리개가 제공된 지역에서는 완전히 감소되며, 광 채널에 조리개가 제공되지 않은 지역에는 감소되지 않는다. 그러므로, 이 감소는 위치 의존에 따라 작용한다.
도 9 또는 도 10에 도시된 바와 같은 그레이 필터를 전달 필터로 적용한 경우에 전달 및 그에 따른 감소는 위치 의존 방식에 따라 0%에서 100%에 이르는 다양한 범위로 세팅할 수 있다.
전파된 방사상의 광선이 조명지역 7(예를 들면, 도 8a에 도시된 링 필드)의 플레인 필드(9)로 투사된 다음 조리개가 스캐닝 방향, 즉 Y-방향 조명으로 스캔 균일성을 보정하는 대신에, 상기 필터가 설치되어 전달에 대한 조명지역(예를 들면, 플레인 필드 9)의 균일성을 보정한다.
EUV 방식으로 적용된 미러 시스템의 경우에 조리개가 주요한 해결수단이 될 수 있다. 또한, 보다 긴 파장의 경우, 예를 들면 157nm 또는 193nm 경우에는 전달 필터가 바람직한 해결수단이 된다.
도 9와 도10은 전달 필터를 구비한 필터를 도시한 것이다. 반면에, 도11은 조리개를 구성한 필터의 사례를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 조리개를 단지 허니컴 필드의 앞에 설치하여 충분한 스캔 균일 조명을 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이 필터를 구성하는데 따라 본 발명이 제한되지 않으며, 제조 에러를 보정하기 위하여 필터를 변형하여 설치할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, EUV 조명 시스템은 회절 분광 필터(200)을 구비한 조명 시스템(206)을 구성하고 있다. 실질적으로 파장(예를 들면, 13.5nm)보다 높은 파장으로 바람직하지 않게 투사되는 광선은 광원(201)의 이미지(Z)가 인접하게 형성되는 조래개(202)에 의하여 조명시스템으로 투사되는 것이 방지된다.
또한, 상기 조리개(202)가 하방으로 투사되는 조명 시스템(206)의 회절격자(200)와, 집광기(203) 및 공간부(204)에 형성된 광원(1)을 분리하는데 사용될 수 있다.
이미지의 촛점(Z)에 인접한 밸브를 설치하여 양측의 공간을 분리할 때는 압력에 의한 분리가 가능하다. 전술한 공간 및 압력에 의한 분리는 광원의 파편이 조리개(202) 뒤에 설치된 조명 시스템에 도달되는 것을 방지한다.
도 12에 도시된 바와 같은 조명 시스템은 8개의 조각거울을 구비한 집광기(203)를 구성하고 있으며, 제1 광부재(102)는 각각 54mm X 2.75mm 크기의 제1 래스터(122)를 구비한다.
제2 광부재(104)는 적어도 제1 래스터에 상응하는 제2 래스터를 구성하되, 각각 10mm 크기의 직경을 구비한다. 도 5 내지 도 7 및 도 12에 도시된 필터에 상응하는 보정부재는 도면부호 1000과 같이 구성하되, 제1 래스터를 구비한 제1광부재 바로 앞에 배치한다.
다른 이미지 세팅을 위하여 다른 보정부재(1002)를 별도로 필터휠에 설치할 경우 상기 보정부재는 교환가능하다. 상기 필터휠은 회전축 1010에 대하여 회전가 능하다. 이러한 구성에 있어서 필터는 이미 전술한 바와 같이 구성될 수 있음은 물론이다.
도시된 바와 같이 보정부재(1000)은 래스터를 구비한 제1 광부재의 앞에 설치되는 바, 이는 장점을 제공하기 위함이며 필수적인 것은 아니다. 래스터를 구비한 제2 광부재(104)의 뒤나 도 5 또는 도 7에 도시한 제1 또는 2 래스터를 구비한 제 1 및 제2 광부재 사이에 구성하는 것이 가능하다. 도 12에 도시한 바와 같은 바사 시스템에 있어서 필터부재는 광부재(102 또는 104)에 인접하게 설치되는 장점이 있다.
제2 광부재(104)의 제2 래스터는 거울(106, 108, 110)을 통하여 투사되어 6개의 미러(128.1, 128.2, 128.3, 128.4, 128.5, 128.6)을 구비한 하방 영사 렌즈(126)의 동공 E 측으로 공급된다. 상기 하방 영사 렌즈(126)는 이미지를 형성하는 이미지 플레인(124)의 이미지 필드 측으로 플레인(114)의 링 필드를 투사한다.
플레인(114)에서 링필드를 형성하기 위한 조명 시스템의 필드 형성 미러(110)은 순차적인 쌍곡면을 구비한 세그먼트로 구성되어 있다.
도 12에 도시한 시스템은 플레인(114)의 조명 구경 NA=0.03125에서 필드 반경 R=130mm이 되도록 설치된 것이며, 이 시스템은 플레인(124)의 구경 NA=0.25인 하방 4.1 렌즈의 동공 E에서 필터링 비율 σ=0.5에 따른 것이다.
한편, 도 12에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 조명시스템은 제1 광부제의 허니컴 필드과, 제1 래스터 및 광통로상에 설치된 렌즈 시스템에 형성된 플레인 필드등에 의하여 국제특허출원 WO 01/09681에 게시된 기술적 범주에 비하여 충분히 진보된 것으로 이해되어야 한다.
도 13은 도 5 내지 도 7 또는 도 12에 도시된 스캐닝 조명 시스템의 플레인 필드(9)에서 조명되는 필드 7이 나타나 있다. 여기서 스캐닝의 방향은 Y-방향이다.
Y-방향dmfh 밀집되는 강도는 스캔 강도에 상응하며, 이 강도는 SE(x)=∫SE(x,y)dy로 나타난다. 스캐닝 방향은 필드 높이 X1에 대하여 라인 250으로 도시한 것이다.
만약, 필드 높이 X1에 대한 스캐닝 강도를 감소시킬 필요가 있는 경우, 스캐닝 톨로를 따라 허니컴 필드상에 구성된 필터에 의하여 광의 전도에 관한 강도를 감소시키면 원하는 스캐닝 강도 SE(x1)를 얻을 수 있다. 도 14에 도시한 스캐닝 통로는 도 13에서 선택된 필드 높이 X1에 대한 것을 나타낸 것이며, 도 5 내지 도7 또는 도 12에 도시한 플레인 필드(9) 측으로 형성된다.
또한, 상기 스캐닝 강도 SE(x1)는 스캔광의 파워를 감소시키도록 조리개를 설치함으로써 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 균일성 에러가 보정된다.
도 14에 도시된 허니컴 필드에서 스캐닝 방향(260)을 따라 형성된 조리개의 형상은 제1 및 제2 광부재를 구비한 2면 조명 시스템의 채널 27.1 및 29.1에 대한 스캐닝 방향의 플레인 필드의 조명을 결정한다.
만약, 122 채널에 대한 122 허니컴 필드를 구비한 광 시스템이 있다면, 조리개에 대한 허니컴 필드상에 나타나는 스캔 균일성은 최대 약 1% 정도의 보정이 수행될 수 있다. 이를 위해서는 허니컴 필드를 하방으로 고정할 필요가 있다. 그러지만, 이는 조명 세팅에 영향을 줄 수 있다.
그러므로, 스캔 균일성의 보정이 동공출구를 대칭적으로 형성한 많은 허니컴 필드에 걸쳐 분포되는 장점이 있으며, 이때 필터는 이미지 플레인(17)의 광집중 또는 기본 조명광에 별도의 영향을 미치지 않는다.
도 15는 보정부재(1000)를 구성하지 않고 도 12에 도시한 EUV 시스템에 대한 필드 높이 X에 따라 작용하는 스캔 강도 SE(X)를 도시한 것이다. 높이 X=±52mm 까지 조사되는 필드내에서 최소 스캔 강도 SEmin 는 97.7%이며, 최대치 SEmax는 104.6%이다. 이에 대한 균일성 에러는 ㅿSE=(SEmax-SEmin)/SEmax+SEmin)≒3.4% 이다.
도 16은 도 12에 도시된 바와 같이 허니컴 필드 앞에 있는 필터를 구비한 보정부재(1000)을 사용할 때 얻어지는 플레인 필드의 균일성을 나타낸 것이다. 여기서, 균일성 에러는 본 발명에 따른 필터에 의하여 0.5% 보다 많이 보정되며, 광집중 조명 세팅에 별도로 영향을 주지 않는다.
이 실시예에 있어서, 필터는 도 11에 도시된 바와 같은 필터의 형상을 가지며, 도 12에 도시된 EUV 시스템의 허니컴 필드 앞에 설치된 조리개를 갖는 필터를 구비한다. 이를 위하여 이미지 플레인(17 또는 124)에서 조명의 균일성이 먼저 결정되지는 않는다. 이때, 허니컴 필드 122에 관한 28이 선택된다.
이미지 플레이에서 조명하기 위한 조리개 각각의 형상은 전술한 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 구성된다. 조사과정이 상기와 같이 이루어지기 때문에 집광렌즈시스템은 허니컴 플레이트에 인접하게 구성된다.
균일성 에러의 3.4%를 보정하도록 선태된 허니컴 필드(28)중에 필터 표면의 최대 15%가 차단되며, 필터에는 0.5% 이하의 균일성 에러를 얻게 된다. 도 16에 도시된 잔여 에러는 실질적으로 계산의 정확성의 결과에 의한 것이며, 전술한 공정을 계속함에 따라 더 감소될 수 있다.
링 필드에 대하여 형성되는 필드가 만곡 필드 미러(anamorphic field mirror; 예를 들면, 도 12에 관한 실시예에 나타난 바와 같이 필드를 형성하는 미러(110))에 의해 광부재를 통과할 때 발생한다면, 적어도 방사상의 방향에서 싸인조건에 대한 대책이 필요하다. 같은 각도로 회전하는 동공 포인트 전체 예를 들면, 동공 콘덴서에서 이미지를 형성하는 동안 일정하게 회전되어야 하며, 그에 따라 동공의 조사과정에서 불균일이 일어나는 것을 피할 수 있다.
도 17a 내지도 17b는 환형의 조명을 도시한 것이며, 도 18a 및 도 18b는 2극 조명을 도시한 것이다.
만곡을 이루게 되는 투사(예를 들면, 도 12에 관한 실시예에서 적용된 미러 수단에 의한 투사) 대하여 링 필드 형태를 구비한 조명 시스템에는 동공출구에 정확하게 광학적으로 결합되는 플레인이 없다. 이는 광학 부재 예를 들면, 링필드를 형성하도록 필드에 인접하게 구성된 도12에 도시된 바와 같은 미러에 광학적인 만곡 효과가 이루어지기 때문 것이다.
만약, 다른 위치에 있는 필드를 고려할 경우에는 필드에 인접하게 구성된 미러가 조명 시스템의 동공출구측으로 동공의 각면의 미러에 인접하게 반점형태의 제2 광원의 투사(a stigmatic projection)를 수행한다.
동공의 조사가 안정적으로 수행되기 위해서는 사인조건이 방사상의 방향(예 를 들면 동공 플레인의 r-방향)에서 수행되어야 한다. 이때, 동공출구는 여러 필드 포인트에 대한 회전에 의해 얻어진다.
도 17b에 도시된 바와 같이, 동공의 회전각도는 플레인 필드(400)의 필드 포인트(411)의 방위각도와 동일하게 유지하는 것이 바람직하다. 도 17a 및 도 17b에 도시된 동공 조사(405, 415)는 환형의 조사에 대한 세팅에 상응하여 이루어진다.
각각의 각도φ가 다르게 형성되는 필드 포인트(401 및 411)들에 대한 동공은 각도 φ에 관하여 회전되는 형태로 얻어지기 때문에 조명에 대한 세팅은 도 17a및 도 17bdp 도시된 바와 같이 필드-독립적으로 나타난다.
기본광(403 및 413)은 환형의 조명(405 및 415)를 구비한 동공 플레인의 z축과 필드 포인트(401 및 411) 사이에서 확장된다. 도 17a의 필드 포인트(401)은 필드의 중심 포인트(0,0)를 나타내며, 필드 포인트(411)은 도 17b의 축으로 표시되지 않은 필드 포인트를 나타낸다.
싸인 조건이 단지 방사상의 방향(예를 들면, 동공 플레인의 r-방향)에서 수행됨에 따라 플레인 필드의 균일성은 동공 허니컴 플레이트의 반사특성에 의해 결정된다. 만약, 반사특성이 없는 경우에는 이미 전술한 바와 같은 각각의 보정과정이 필요하다.
본 발명은 각각 상이한 조명 세팅을 하는데 간단한 방법을 제공한다.
만약, 도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이, 2극 내지 4극 조명의 환형 조명에 대한 세팅이 필요한 경우, 본 발명에 따른 필터가 보조 동공을 형성하는데 사용되며, 이는 플레인 필드에서 다른 조리개를 필요로 하지 않는다. 상기 보조 동공 은 122 허니컴 채널을 구비한 허니컴 콘덴서의 단일 채널에 의해 형성되는 제2 광 이미지로 이해되어야 한다.
이를 위하여, 보조 동공에 조사되는 각각의 필드 높이 및 각각의 채널에 대한 허니컴 필드상에 소정의 라인을 결정하여야 한다. 따라서, 각각의 동공 허니컴은 제2 광 이미지에 상응하게 구성한다. 각각의 조명을 세팅하기 위하여, 조명되지 않아야 하는 지역은 동공의 회전에 따라 부분적으로 허니컴 필드를 차단하는 조리개에 의하여 차단된다.
도 18a 및 도 18b는 2극 조명의 사례를 도시한 것이다. 2중 조명은 조사상태에 있는 필드의 강도과 깊이를 증가시킨다. 이에 대한 기술적 사항은 H.H. Hopkins의 광 이미지에 관한 회절이론, Proc. Roy. Soc London, A271, 페이지 408-432(1953)의 문헌에 게시되어 있다.
도 18에 도시된 바와 같이 허니컴 필드의 여러가지 채널 및 이에 연결된 지역은 동공출구의 회전 결과에 따라 차단되어야 한다.
또한, 2극 조명 사례를 위한 동공과 중앙 필드 포인트(401)가 도 18a에 나타나 있다. 동공은 도시된 바와 같이 광축에 대하여 상대적을 X-방향으로 이격되는 두개의 지역에서 조사하고 있다. 도면 부호 407로 표시된 지역에서 검은 반점으로 투사된다.
필드 포인트(411)에 대한 동공은 각도 φ에 관한 회전에 의해 얻어진다. 도 18b는 축-오프 필드 포인트(off-axis field point)에 대한 동공을 도시한 것이다.
만약, 각각 상이한 플드 포인트 401과 411에 대한 조사를 비교할 경우, 플레 인 필드를 형성하는 X/Y 시스템에서 포인트(0,0)으로 표현되는 중앙 필드 포인트(401)에 연결된 동공의 조사는 필드 포인트 411에 대한 각도 φ로 순환됨에 따라 나타난다.
필드 포인트 411에 연결된 동공의 지역(417)에서 검게 나타나는 반점은 도 18A에 도시한 도면 부호 407로 표시하였다. 중앙 필드 포인트(401) 및 축-오프 필드 포인트(411)에 대한 동공조명을 위하여 허니컴 필드의 앞에는 조리개가 형성되어 있고, 그에 따라 동공 허니컴 및 허니컴 채널은 지역 409에서 하방으로 내려 올 수 없으며, 지역 407을 투사하는 채널은 반 투명하게 형성된다.
조명(419)에 상응하는 채널들은 필드 포인트 411에 대하여 하방으로 내려 올 수 없으며, 반 투명하게 형성된 채널들은 지역 417에 상응하게 구성된다. 작용과정은 이하 4극 조명 세팅을 참조하여 설명한다.
도 19 내지 도 23은 4극 조명 세팅의 실시예로서, 조리개를 결정하는 방법에 관하여 도시한 것이다. 프로젝션 렌즈에 상응하는 조명 시스템의 동공출구는 도 20 내지 도 23에 도시된 바와 같이 단지 지역 520에서 각각의 필드 포인트에 관하여 조명하여야 한다.
전술한 바와 같이, EUV 시스템에 있어서, 동공 허니컴 플레이트의 이미지는 조명 시스템의 동공출구에서 회전하며, 이때 미러는 동공출구측으로 동공 허니컴 플레이트의 이미지를 처리하는데 사용된다.
링필드(506)는 도 19에 도시된 바와 같이 스캐닝 조명 시스템의 플레인 필드(114)에 조명을 제공한다. 스캐닝 조명 시스템에 대한 것은 전술한 바와 같이 도 12에 나타나 있다.
링 필드에는 총 4개의 필드 포인트 501.1과 502.2 그리고 503.3 및 504.4가 나타난다. 각각 다른 포인트에 속하는 동공출구는 도 20 내지 도 23에 도시하였다.
도 20은 중앙 필드 포인트(501.1)의 동공출구(531.1)을 도시한 것이며, 도 21은 각도 φ에 관하여 회전하는 필드 포인트(501.2)의 동공출구(531.2)를 도시한 것이다.
도 22는 필드의 왼쪽 에지에서 필드 포인트(501.3)의 동공출구(531.3)를 도시한 것이며, 도 23은 필드의 오른쪽 에지에서 필드 포인트(501.4)의 동공출구(531.4)를 도시한 것이다.
또한, 도 19에는 제1 래스터를 구비한 제1 광부재(소위 허니컴 필드 콘덴서로 호칭됨)에 대한 것으로써, 제1 래스터(122)의 외측에 형성되 두개의 제1 래스터 502와 504가 도시되어 있다. 상기 두개의 제1 래스터 502와 504는 첫번째 제1 래스터 502와 두번째 제1 래스터로 구성된 바, 이하 상세하게 설명한다.
각각의 제1 래스터 또는 소위 제2 래스터에 연결된 허니컴 필드 콘덴서로 호징되며, 각각의 필드 포인트에 속한 동공출구의 내측에는 보조 동공과 연결되어 소위 동공 허니컴이라 호칭된다.
상기 첫번째 제1 래스터(512)의 보조 동공은 도면 부호 중 512로 표시되어 있으며, 두번째 제1래스터(504)의 보조 동공은 도면 부호 중 514로 표시되어 있다.
도 20에 도시된 바와 같이, 동공출구를 링 필드(506)의 필드 포인트(501.1)에 구성할 경우, 상기 첫번째 제1 래스터(502)에 형성되는 보조 동공을 동공출구 (531.1)에 투사될 수 있도록 지역 520 내측에 구성시킨다. 또한, 상기 두번째 제1 래스터(504)에 형성되는 보조 동공(514)은 동공출구(531.1)에 투사될 수 있도록 지역 520 외측에 구성하므로서, 전체적으로 중앙 필드 포인트(0,0) 측으로 향하게 한다.
동공출구는 링 필드(506)의 다른 필드 포인트들에 대한 회전을 통하여 형성된다. 이 회전에 의하여, 각각의 동공 허니컴에 연결된 각각의 보조 동공이 회전된다. 이와 같은 방식으로, 보조 동공이 지역 520의 회측으로 이동하여 파른 필드 포인트들에 대한 조명이 이루어진다.
필드 포인트 전체에 대한 4극 조명 세팅을 위하여, 상기 지역들은 각각의 허니컴 필드상(도 19에 도시함)에서 필터 조리개(522, 524) 수단에 의하여 블럭화 될 수 있다. 이때, 이들 허니컴 필드에 형성되는 부분들은 해당 필드 포인트의 동공출구의 조명에 기여하지 않는다.
허니컴 필드가 완전히 블럭화된 지역은 각각의 필드 포인트에서 광선의 방사에 기여하지 않으며, 그 이유는 방사광선이 채널에 대하여 블럭화되기 때문이다. 이에 관하여는 도 18a 내지 도 23에 개략적으로 도시하였다.
결과적으로 하나의 래스터 dkb에 배치된 필터 조리개(522, 524)에 형성되는 쐐기 형상의 구조에 따라서 동공에는 부드러운 경사가 형성된다. 동시에 이 경사는 십자선을 이루는 플레인에서 조명의 균일성이 증가되는 것을 방지한다.
상기 경사는 필드를 통과하는 스캐닝의 방향이 움직일 때, 보조 동공을 급격하게 블럭화시키지 않도록 형성된다. 다만, X-방향으로는 허니컴 채널이 소정 높이 의 범위 안에서 천천히 꺽여지거나 블럭화된다. 이는 조리개가 도 19에 도시된 스캐닝 방향에 상대적인 구배를 구성하여 얻어진다.
도 20은 중앙 필드 포인트에 형성된 동공출구의 채널(107)에 대한 보조 동공을 도시한 것이다. 보조 동공은 허니컴 필드(502, 504)에 형성되며, 도면 부호 512와 514로 표시 되어 있다. 단지 동공출구(531.1)의 경계지역 520에 있는 보조 동공은 4극 조명에 기여할 수 있다. 이는 도 9에 도시된 허니컴 필드에 상응하는 두개의 보조 동공 중 오른쪽의 것이 각각의 허니컴 필드(504) 앞에 배치된 조리개에 의해 블럭화 되기 때문이다.
도 21은 필드 포인트에 대한 동공출구(531.2)를 도시한 것이며, 이는 필드 높이 X에 상응하는 각도 φ에 관하여 회전함에 따라 얻어진다. 각도 φ로 회전함에 따라 전체적인 보조 동공이 형성된다.
따라서, 허니컴 필드(504)에 형성되는 보조 동공(514)은 조명에 기여할 수 있는데, 이는 도 19에 도시된 허니컴 필드(504)의 위치에서 조리개가 멈추거나 블럭킹 되지 않도록 형성되기 때문이다.
한편, 도 19에 도시된 허니컴 필드(502)는 보조 동공(512)에 의하여 단지 부분적인 조명이 제공되며, 그에 따라 필드 포인트(501.2)에 형성된 동공(531.2)의 경계지역(520)에 조명될 수 있도록 부분적인 정지상태로 형성할 필요가 있다.
도 22 및 도 23에는 링 필드(506)의 오른쪽 에지와 왼쪽 에지에서 각각의 필드 포인트(501.3 및 501.4)에 대한 동공출구(531.3 및 531.4)이 도시되어 있다. 특히, 도 22에는 왼쪽 에지포인트(501.3)에 대한 동공출구(531.3)을 나타내고, 도 23 은 오른쪽 에지포인트(501.4)에 대한 동공(531.4)을 나타내고 있다.
각각의 허니컴 필드(502)에 구성된 보조 동공은 도면부호 512와 514로 표시되어 있다.
도 24는 국제특허출원 WO 02/27401에 게시된 바에 따른 허니컴 필드의 앞에 형성된 조리개를 나타낸 것으로써 본 발명은 그 기술적 범주를 이미 충분히 포함하고 있다.
도 24에 따른 실시예에 있어서, 조리개는 허니컴 필드가 플레인 필드측으로 완전히 조명될 수 있도록 형성되어 있는 것이다. 전체적으로, 제1 광부재는 제1 래스터(122)를 포함하여 구성하고 있는 바, 소위 허니컴으로 호칭된다.
전술한 도 24에 반하여, 도 25는 본 발명에 따른 제1 광부재로써 도 12에 도시된 EUV 시스템에 있어서 보정부재로 사용되는 필터(602)를 도시한 것이다. 만약, 이미 균일성 에러가 매우 낮은 경우(예를 들면, 약 2%), 잔여 균일성 에러는 본 발명에 따라 구성된 조리개(604)에 의하여 보정된다.
조리개(604)의 에지에는 제1 래스터(603.1, 603.2, 603.3, 603.4, 603.5, 603.6) 또는 8개의 허니컴 필드에는 블럭화된 지역(606)이 구성되어 있으며, 이는 약 3%의 균일성 에러를 보정하고, 특히 이 보다 약 0.5% 이하 정도인 2%의균일 성에러를 보정한다. 도 15 및 도 16의 실시예로써, 도 12에 도시된 바와 같은 EUV 시스템이 이과 같이 작용된다.
전술한 허니컴 콘덴서 대신에 일반적인 디퓨져를 사용할 경우, 필터는 더욱 단순한 방식으로 투사시킬 수 있다. 허니컴 콘덴서와 마찬가지로, 디퓨져는 래스터 구조를 구비하며, 필드 포인트에 투사되는 광선이 디퓨져상에 다수의 포인트를 형성하도록 구성된다. 방사 광선 및 그에 따른 균일성은 그레이 필터에 의하여 전체적으로 작용한다.
홀로그래픽 디퓨져는 제조 공차에 따라 플레인 필드를 균일하게 투사하지 않고, 구성상에 약간의 차이가 있는 바, 보정 필터가 단지 미러의 변화를 방사광선에 적용한다. 그러므로, 구성상에 렌즈의 민감도가 축소되고, 필터의 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.
디퓨져에 있어서, 만약 쿠르즈등에 의한 디자인 및 J. Opt. Soc Am. 63, p.1080-1092(1973)에 제시된 랜덤 위상 디퓨져를 적용할 경우, 디퓨져의 반사특성은 본 발명에 따른 필터 또는 보정 부재에 의하여 보정될 수 있다.
본 발명은 플레인 필드의 균일한 조명 뿐만 아니라 조명되는 플레인 필드에 소정의 동공 조명을 제공하는 허니컴 콘덴서를 구비한 조명 시스템을 최초로 제공하는 것이다. 본 발명에 의하여 10% 이하의 σ-변위로 표현되는 소정의 동공 조명은 0.5% 이하의 이상적인 균일성을 구비하며 동시에 해당 필드에 일정한 조명을 제공함에 의하여 달성된다. 또한, 본 발명에 따른 필터 및 필터 부재는 반도체 구조물등에 관한 마이크로 인쇄술에서 높은 강도를 갖는 조명 세팅과 텔레센트릭 시스템의 특성을 유지할 수 있다.

Claims (28)

193nm의 파장에 대한 마이크로 인쇄술, 특히 광원에 의하여 각각의 광 강도를 가지는 다수의 채널로 방사되는 광선을 분기시키는 적어도 하나의 광 인테그레이터에 의하여 플레인 필드의 필드를 조명하기 위한 EUV 인쇄술용 조명 시스템에 있어서,
광원으로 부터 플레인 필드에 이르는 광통로를 제공하는 필터를 구성하되, 적어도 하나의 광 채널의 강도가 필터부재 뒤에 있는 광통로에서 감소되도록 구성된 필터부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항에 있어서,
상기 필터 부재 뒤에 있는 적어도 하나의 광 채널의 광 강도의 감소가 필터 부재 앞에 있는 각각의 광 채널의 광 강도 0% 이상 100% 이하 범위에 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제2항에 있어서,
상기 필터 부재 뒤에 있는 적어도 하나의 광 채널의 광 강도의 감소가 필터 부재 앞에 있는 각각의 광 채널의 광 강도 25% 이상 80% 아하 범위에 형성되는 것 을 특징으로 하는 조명 시스템.
제2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 광 채널이 상기 필터 부재의 표면을 조명하고, 상기 필터 부재는 조명된 표면의 각각 다른 지역에서 광 강도의 감도가 다르게 설치된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 광 채널이 상기 필터 부재의 표면을 조명하고, 상기 필터 부재는 조명된 표면의 각각 다른 지역에서 광 강도의 감도가 동일하게 설치된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 부재가 광 채널에 연결된 전달필터를 구성하여, 적어도 하나의 광 채널의 강도가 감소되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 부재가 상기 광 채널에 연결된 반사 광 부재와 상기 감소에 상응하는 반사를 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 채널에 연결된 전달 필터가 그레이 필터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제7항에 있어서,
상기 그레이 필터가 각각의 라인 및 또는 포인트의 강도를 포함하여 구성하며, 상기 필터의 그레이 스케일 값이 상기 라인 또는 포인트의 강도에 의하여 세팅되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광 채널의 광 강도를 감소시키기 위한 필터 부재가 상기 광채널에 연결된 조리개를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
193nm의 파장에 대한 마이크로 인쇄술, 특히 조명되는 플레인 필드와 광 인 테그레이터 사이에 광원으로 부터 플레인 필드에 걸쳐서 형성되는 광 통로와 적어도 하나의 광 인테그레이터를 구비하며, 플레인 필드의 필드를 조명하기 위한 EUV 인쇄술용 조명 시스템에 있어서, 비구면수차방식으로 보정되는 광 부재와 실질적으로 플레인 필드에서 필드의 균일 조명을 얻도록 설치된 필터 부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제11항에 있어서,
상기 광 부재가 플레인 필드에서 10% 이하, 특히 2% 이하의 σ-변위를 갖는 비구면수차방식에 의하여 보정되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필드가 방사상 및 소정 방위로 연장된 링 필드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제13항에 있어서,
상기 광 부재가 적어도 필드를 형성하는 광학 부재를 포함하여 구성되며, 상기 광학 부재는 적어도 동공 이미지가 방사상으로 형성되는 비구면수차방식으로 보정되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 부재가 광원으로 부터 광 인테그레이터에 결합되거나 상기 광 인테그케이터에 인접한 플레인 필드에 이르는 광 통로에 설치된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 부재가 광원으로 부터 상기 광 인테그레이터에 인접한 상태 및 앞에 형성된 플레인 필드에 이르는 광 통로에 설치된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 부재가 광원으로 부터 상기 광 인테그레이터에 인접한 상태 및 뒤에 형성된 플레인 필드에 이르는 광 통로에 설치된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 인테그레이터가 다수의 제1 래스터를 구비한 적어도 하나의 제1 광부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제18항에 있어서,
상기 광 인테그레이터가 다수의 제2 래스터를 구비한 제2 광부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제18항에 있어서,
상기 다수의 필터 부재가 다수의 제1 래스터를 구비한 제1 광부재와 다수의 제2 광 래스터를 구비한 제2 광 부재 사이에 이루어진 광원으로 부터 플레인 필드에 이르는 광 통로에 설치되어 필터를 구성한 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 부재가 여러가지 전도를 구비한 전달 필터 부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 부재가 여러 가지 반사도를 구비한 반사성 필터 부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제21항 내지 제22항에 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 부재가 그레이 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제23항에 있어서,
강기 그레이 필터가 여러 가지 라인 및 또는 포인트의 강도를 구비하며, 상 기 프레이 필터의 그레이 값이 상기 라인 및 또는 포인트의 강도를 통하여 세팅되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 부재가 교환가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
플레인 필드에 배열된 대상을 투사하고 이미지 플레인에서 이미지를 형성하는 영사 렌즈를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
광원을 구비하며 파장이 193nm 이하인 마이크로 인쇄술용 스캐너 타입 노출시스템에 관련되고, 특히 EUV 마이크로 인쇄술용 조명장치에 있어서,
적어도 하나의 광 인테그레이터;
스캐닝 방향으로 연장되며, 상기 스캐닝 방향에 대하여 수직한 투사 강도를 가지고, 광 인테그레이터와 플레인 필드 사이에서 광원으로 부터 상기 플레이 필드에 이르는 광 통로에 설치하되, 구면수차방식으로 보정가능한 적어도 하나의 광 부재;
스캐닝 방향에 수직한 플레인 필드에서 실질적으로 균일한 조명이 얻어지도록 설치되며, 상기 스캐닝 방향에서 통합된 조명 강도를 이루는 스캐닝 에너지에 의하여 상기 플레인 필드에서 스캐닝 에너지의 균일성 에러가 3% 이하, 바람직하게 는 ±1% 이하, 더욱 바람직하게는 0.5% 이하의 범위내에 유지되도록 구성된 다수의 필터 부재;
플레인 필드에 배열된 대상을 투사하고 이미지 플레인에서 이미지를 형성하는 영사 렌즈;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제26항 내지 제27항에 청구된 스캐너 타입 노출 시스템을 사용하여 마이크로 구조물을 제조하는 방법.
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