KR20080008370A - 낮은 입사각을 갖는 육-미러 ｅｕｖ 프로젝션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 193㎚ 이하의 파장을 갖는 광을 물체 평면에서 영상 평면으로 가이드하는 프로젝션 시스템에 관한 것으로서, 프로젝션 시스템은 광축 주변에 중심이 맞추어지고 광축을 따라 배열된 제1 미러(M1), 제2 미러(M2), 제3 미러(M3), 제4 미러(M4), 제5 미러(M5) 및 제6 미러(M6) 중 적어도 하나를 포함하고, 광은 물체 평면에서 제1 미러로, 다음에 제1 미러(M1)에서 제2 미러(M2)로, 다음에 제2 미러(M2)에서 제3 미러(M3)로, 다음에 제3 미러(M3)에서 제4 미러(M4)로, 다음에 제4 미러(M4)에서 제5 미러(M5)로, 그리고 다음에 제5 미러(M5)에서 제6 미러(M6)로 진행하며, 제1 미러(M1)는 광축(HA)을 따라 기하학적으로 제5 미러(M5) 및 미러(M6) 사이에 배열되고, 제3 미러(M3)는 볼록 미러인 것을 특징으로 한다.

Description

낮은 입사각을 갖는 육-미러 ＥＵＶ 프로젝션 시스템{A SIX-MIRROR EUV PROJECTION SYSTEM WITH LOW INCIDENCE ANGLES}

본 발명은 광축을 따라 배열된 적어도 여섯 개의 미러(mirror)를 구비한 193㎚ 이하의 파장을 위한 프로젝션 대물렌즈(projection objective)에 관한 것이다.

EUV(극자외선) 리소그래피 시스템의 설계에 있어서 중요한 문제 중의 하나가 프로젝션 시스템 뿐 아니라 조명 영역에서의 상기 시스템의 투과도(transmission)이다. 상기 투과는 두 가지 요인에 의해 결정된다. 그 중 하나는, 예컨대, 수직-입사 및 스침-입사(grazing-incidence) 미러들, 필터 등과 같은 광학 부재들의 수이고, 다른 하나는 상기 광학 부재들의 반사도이다. 상기 투과를 최적화하기 위해서는 광학 부재들의 수를 최소화하면서 모든 단일 광학 부재의 반사도를 최대화할 필요가 있다. 이러한 최적화는 되도록이면 각각의 경계 조건들, 특히, 이미징 파워(imaging power)와 관련된 시스템 명세 사항들, 그리고 구성 및 생산과 관련된 관점에서의 조건들을 고려하여 이루어진다.

광학 부재들의 수를 감소시키는 방안의 하나는 프로젝션 렌즈 시스템의 입사 동공(entrance pupil)의 교차 거리(intersection distance) 또는 차단 거리(intercept distance)가 음수가 되도록 선택하는 것이다. 이는 WO 2004/010224 A2에 설명되어 있다. WO 2004/010224 A2에 의해 알려진 조명 시스템의 경우에는, 상기 조명 시스템 내의 수직-입사 미러들을 제거하여, 양(positive)의 교차 거리 또는 차단 거리를 갖는 조명 시스템에 비해 시스템의 투과도가 두 배가 되었다. 그러나, 상기 출원에 개시된 제1 프로젝션 시스템은 물체 측에서 매우 작은 작용 거리(working distance)를 나타내므로, 조명 빔과 결합하는 것이 매우 어렵거나 불가능하다. 비록 WO 2004/010224 A2에 개시된 다른 시스템은 물체 측에서 거의 400mm 정도의 큰 작용 거리를 갖지만, 처음 세 개의 미러들에 대한 입사각이 너무 커서 이 미러들의 반사도가 비교적 작다.

WO 2004/010224 A2에 개시된 음의 교차 거리 또는 차단 거리를 갖는 프로젝션 시스템에서 작은 입사각을 갖는 실시예들은 전체 길이 1500mm에서 레티클(reticle)과 제2 미러(M2) 사이의 최대 거리가 대략 226mm정도 된다. 이는 프로젝션 시스템 전체 길이의 약 15%를 차지하는 여유 작용 거리(free working distance) 값에 해당한다. 큰 입사각을 갖는 실시예는 레티클과 미러 사이의 거리가 400mm이다.

음의 교차 거리를 갖는 시스템은 미국등록특허 제6,781,671 B2호의 명세서에도 개시되어 있다. 이 경우 역시 입사 동공이 음의 교차 거리를 갖는다. 특히 미러들(M22, M24, M25)에 대한 입사각이 매우 커서 이 미러들에 대한 반사 손실이 매우 크다. 미국등록특허 제6,781,671 B2호에 나타난 육-미러 프로젝션 대물렌즈는 698mm의 전체 길이 중에 물체 측에서 대략 29mm의 작용 거리, 즉, 대물렌즈 전체 길이의 4.2%에 불과한 작용 거리를 가지며, 20°를 초과하는 매우 큰 입사각을 갖 는다. 상기 미국등록특허 제6,781,671 B2호의 육-미러 시스템의 경우 레티클과 제2 미러 사이의 거리가 55mm로서, 이는 전체 길이의 7.9%에 해당한다.

미국등록특허 제6,033,079호에는, 입사각을 최소화하고 개별 미러들을 코팅하여 각각의 반사도를 조정는 방법으로 프로젝션 렌즈 시스템의 투과도를 최대화한 프로젝션 시스템이 개시되어 있다. 하지만, 미국등록특허 제6,033,079호에 의해 알려진 시스템은 입사 동공의 교차 거리가 양의 값을 가지며, 이러한 양의 교차 거리 때문에 조명 시스템의 손실이 매우 크다.

본 발명의 목적은 본 기술 분야의 현 상태의 단점들을 극복하기 위한 것이다. 특히, 작은 입사각과 입사 동공의 음의 교차 거리 또는 차단 거리의 유리한 특성을 조합할 수 있는 프로젝션 시스템이 제공된다. 게다가, 조명과 쉽게 결합하는 것이 가능할 수 있다.

이러한 목적은 본 발명에 따른 청구항 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항의 특징을 갖는 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템에 의해 달성된다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 적어도 여섯 개의 미러들을 갖는 프로젝션 시스템이 제공된다. 상기 여섯 개의 미러들은 광축(HA)을 따라 배열된다. 상기 여섯 개의 미러들은 각각 상기 광축 주변에 중심이 맞추어지고 각 미러는 프로젝션 시스템의 물체 평면(object plane)으로부터 영상 평면(image plane)으로 진행하는 광이 입사하는 미러 표면을 갖는다. 각 미러는 상기 광축과 교차하는 각 미러 표면의 교차점에 의해 정의되는 정점(vertex)을 갖는다. 상기 여섯 개의 미러들은 물체 평면에서 영상 평면으로 진행하는 광의 경로에 배열되어, 상기 영상 평면으로부터의 광은 제1 미러에 입사되고 제1 미러 표면에 의해 반사되어 상기 제1 미러로부터 제2 미러로 진행하며, 제2 미러 표면에 의해 반사되어 상기 제2 미러로부터 제3 미러로 진행하고, 제3 미러 표면에 의해 반사되어 상기 제3 미러로부터 제4 미러로 진행하며, 제4 미러 표면에 의해 반사되어 상기 제4 미러로부터 제5 미러로 진행하고, 제5 미러 표면에 의해 반사되어 상기 제5 미러로부터 제6 미러로 진행하며, 제6 미러 표면에 의해 반사되어 상기 제6 미러로부터 첫 번째 경우에는 직접 영상 평면으로 진행하거나 두 번째 경우에는 또 다른 미러들과 같은 광학 부재들을 통해서 상기 영상 평면으로 진행한다.

본 출원에서, 미러들 사이의 거리 또는 미러들 및 물체 평면과 같은 평면들 사이의 거리는 두 미러들의 정점 사이의 거리 또는 미러의 정점과 광축에 따른 평면 사이의 거리이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 미러는 기하학적으로 상기 광축을 따라 상기 제4 미러 및 제6 미러 사이에 위치한다. 또한, 상기 제3 미러는 볼록 미러이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 미러, 제4 미러 및 제6 미러는 상기 광축(HA)을 따라 공간적 또는 기하학적으로 상기 제1 미러 및 제2 미러 사이에 배열된다.

적어도 여섯 개의 미러들을 갖는 프로젝션 시스템을 갖는 상기 실시예들에 따르면, 물체 평면과 상기 물체 평면에 공간적으로 가장 근접한 미러 사이의 거리가 크다. 이러한 큰 거리는 상기 프로젝션 시스템의 물체 측에 큰 활용 공간을 제공한다. 상기 제3, 제4 및 제6 미러가 광축을 따라 상기 제1 및 제2 미러 사이에 배열되면 제1 미러(M1) 및 제2 미러(M2) 사이에 큰 공간 거리를 제공하여, 제1 및 제2 미러에 작은 입사각을 제공한다.

또한, 상기 물체 평면과 상기 물체 평면에 공간적으로 가장 근접한 미러 사이의 큰 공간 거리는 위에 언급된 실시예들에 의해서 획득될 수 있다. 이는, 예를 들어, 광의 빔을 결합시키는 스침-입사 미러를 상기 물체 평면 정면에 배열하기 위해 필요한 충분한 공간을 마련해 준다.

상기 물체 측의 여유 작용 거리는 대물렌즈 전체 길이의 8% 이상이 바람직하며, 더 바람직하게는 16% 이상, 더욱 더 바람직하게는 20% 이상, 가장 바람직하게는 대물렌즈 전체 길이의 25% 이상이 되는 것이 바람직하다. 상기 물체 측의 작용 거리는 물체 평면과, 레티클이 위치하는 상기 물체 평면에 가장 가까운 미러 사이의 축상 거리(axial distance)로 이해될 수 있다. 상기 물체 평면에 가장 가까운 미러는 제2 미러 또는 제4 미러인 것이 바람직하다.

물체 평면과 상기 물체 평면에 이웃하는 미러, 예를 들어, 미러(M2) 또는 미러(M4) 사이의 거리의 절대값은 160nm 이상, 바람직하게는 360nm 이상, 가장 바람직하게는 520nm 이상이다.

바람직하게는, 필드 중심점(central field point)을 향하는 주 광선(chief ray)의 법선에 대한 입사각은 제1 미러(M1)에서 4° 미만, 제2 미러(M2)에서 14° 미만, 그리고 제3 미러(M3)에서 18° 미만이다.

위에서 정의한 조건에 따라 레티클이 위치하는 물체 평면에 가장 근접한 미러가 제4 미러(M4)인 경우에는, 조명 빔에 결합하기 위해서 상기 물체 평면과 제2 미러 사이의 거리가 중요하다.

바람직하게는, 빔 경로에서 상기 제2 미러로부터 위와 같은 경우와 같이 레티클이 위치하는 물체 평면까지 거리는 대물렌즈 전체 길이의 16% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 가장 바람직하게는 25% 이상이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 물체 평면에 배열된 물체에서 반사되는 전자기 방사선의 주 광선(CR)은 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템으로 입사하여 상기 광학축으로부터 영상 평면에 위치하는 영상(image) 방향으로 출사하며, 상기 물체 평면으로부터 제2 미러(M2)까지 거리는 상기 대물렌즈 전체 길이의 16% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 가장 바람직하게는 25% 이상이며, 상기 대물렌즈의 전체 길이는 광축을 따라 상기 물체 평면부터 상기 영상 평면까지의 거리이다. 바람직하게는, 필드 중심점을 향하는 주 광선(CR)은 주 광선(CR)이 입사하는 미러 표면상의 점에서 미러 표면에 대한 법선에 대하여 25° 미만, 바람직하게는 20° 미만, 더욱 바람직하게는 18° 미만의 입사각을 가지고 각 미러에 입사된다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 물체 평면에 배열된 물체에서 반사되는 전자기 방사선의 주 광선(CR)은 프로젝션 대물렌즈로 입사하여 상기 광학축으로부터 영상 평면의 영상 방향으로 출사하며, 상기 물체 평면으로부터 (마이크로리소그래픽 시스템의 레티클로 알려진) 물체에 가장 근접한 미러까지의 거리가 상기 대물렌즈 전체 길이의 8% 이상, 바람직하게는 15% 이상, 더욱 바람직하게는 20% 이상이고, 상기 대물렌즈의 전체 길이는 상기 물체 평면으로부터 상기 영상 평면까지의 거리이며, 필드 중심점에 연관된 주 광선(CR)은 상기 주 광선(CR)이 입사하는 미러 표면상의 점에서 미러 표면에 대한 법선에 대하여 25° 미만, 바람직하게는 20° 미만, 더욱 바람직하게는 18° 미만의 입사각을 가지고 각 미러에 입사된다.

바람직하게는, 영상 측(image side)의 프로젝션 대물렌즈의 개구수(NA)는 0.2 이상, 바람직하게는 0.3 이상, 가장 바람직하게는 0.35 이상이다. 상기 프로젝션 대물렌즈의 조리개는 제2 미러 및 제3 미러 사이에 놓이는 것이 바람직하다.

상기 조리개는 입수하기 쉬운(accessible) 조리개인 것이 바람직하고, 바람직하게는 아이리스 조리개(iris stop)이다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 미러는 평면 미러 또는 볼록 미러 또는 오목 미러이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제3 미러는 볼록 미러이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제4 미러는 오목 미러이다.

프로젝션 대물렌즈에는 제5 미러가 볼록 미러로 제공되는 것이 바람직하다.

상기 프로젝션 대물렌즈의 다른 실시예에서, 상기 제6 미러는 오목 미러이다.

또 다른 실시예에서, 상기 제6 미러는 오목 미러이다.

바람직하게는, 상기 프로젝션 시스템은 축소 시스템인데, 여기서 축소 시스템이란 물체 평면의 물체 필드가 물체 필드에 대해 소정의 비율만큼 축소되어 이미지 필드에 투영되는 것을 의미한다. 예를 들어, 비율 4는 4:1 프로젝션 시스템을 의미하고, 비율 5는 5:1 프로젝션 시스템을 의미한다.

상기 프로젝션 대물렌즈 외에도, 본 발명은 193㎚ 이하의 파장을 사용하는 마이크로리소그래피를 위한 프로젝션 노광 시스템을 제공하는데, 상기 프로젝션 노광 시스템은 광원 및 조명 시스템을 포함하며, 상기 조명 시스템은 다수의 필드 점들로 이루어진 필드가 형성되고 조명을 받는 필드 평면을 갖는다. 필드의 각 필드 포인트로부터 주 광선이 방사한다. 상기 마이크로리소그래피 프로젝션 노광 시스템은 본 발명에 따른 프로젝션 대물렌즈를 더 포함한다. 상기 필드 평면상의 물체는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에 의해 프로젝션 시스템의 영상 평면에 영상으로 투영된다. 상기 물체는 바람직하게는 구조화된 마스크이며, 특히 레티클일 수 있다. 본 발명에 따른 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템은 광축을 포함하고, 상기 물체 평면상의 필드의 각 필드 점과 연관된 주 광선들(CR)은 상기 광축에 관한 광 진행 방향으로 프로젝션 대물렌즈에 발산 방식으로 진행하는 것을 특징으로 한다. 스캐너 타입의 프로젝션 노광 시스템에서 필드 평면상의 필드는, 예를 들어, WO 2004/010224의 도 1에 도시된 바와 같이 당업자에게 잘 알려진 대칭 축 및 필드 중심점을 갖는 고리형 필드로 제공된다. WO 2004/010224에 개시된 내용은 참조로서 본원에 병합된다.

마이크로 전자 소자 또는 이의 부품이 상기 프로젝션 노광 시스템에 의해 제조될 수 있다. 구조화된 마스크(structured mask)가 상기 프로젝션 노광 시스템에 의해 프로젝션 대물렌즈의 영상 평면에 위치하는 감광성 층상에 투영되고, 상기 구조화된 마스크를 현상하면 마이크로 전자 소자의 부품 또는 마이크로 전자 소자 자체가 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 제1 실시예를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 제2 실시예를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 제3 실시예를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 제4 실시예를 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 제5 실시예를 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 제6 실시예를 나타낸다.

도 7은 프로젝션 노광 시스템을 나타낸다.

도 8은 고리형 필드(ring field)를 나타낸다.

도 1의 제1 실시예는 NA가 0.25인 영상 측(image-side) 개구를 가지고 영상 측 필드(field) 크기가 2 x 26mm²인 육-미러 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템을 나타낸다. 이때, 상기 영상 측의 슬릿 길이는 2mm이다. 상기 필드는 호(arc)-모양 필드 또는 당업자에게 알려진 바와 같은 이른바 고리형 필드(ring field)이다. 상기 호-모양 필드는, 예를 들어, WO 2004/010224의 도 1 및 그것의 설명에 의해 당업자에게 알려진 바와 같이, 물체 평면에서의 x-, y-, z- 좌표 시스템의 원점인 필드 중심점(central field point)을 갖는다. 또한, 본 출원의 도 8의 실시예에 서도 고리형 필드가 도시된다. 상기 프로젝션 시스템의 입사 동공은 도 1에서 물체 평면의 좌측에 놓여있으며, 이에 따라, 상기 프로젝션 시스템은 음의 교차 거리를 가지므로 물체 평면의 필드에서 출사하는 주 광선(chief ray)은 발산(divergent) 형태로 상기 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템으로 진행한다. 도 1에서, 참조 번호 1은 물체 평면을 지시하고, 3은 영상 평면을, M1은 제1 미러를, M2는 제2 미러를, M3는 제3 미러를, M4는 제4 미러를, M5는 제5 미러를, M6는 제6 미러를, HA는 광축(optical axis)을, 그리고 CR은 물체 평면에서 상기 고리형 필드의 필드 중심점으로 향하는 주 광선을 나타낸다. 가운데 상(Z)은 상기 제4 미러 및 제5 미러 사이에 제공된다.

도 1 내지 도 6에 도시된 모든 실시예에는 물체 평면에 대하여 x-, y-, z- 좌표 시스템의 y-방향 및 z-방향이 도시된다. 도 1 내지 도 6에는 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템의 자오 단면(meridional section)이 도시된다. 고리형 필드 스캐너에서 상기 y-방향은 스캐닝 방향과 일치한다. 또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 실시예에는 미러들의 사용 영역(used area)만 묘사되어 있다. 상기 미러들의 사용 영역이란, 물체 측에서 프로젝션 시스템의 영상(image) 측으로 진행하는 광이 미러의 표면에 입사하는 영역을 말한다. 그리고, 각 미러에 대한 미러 표면들(MS1, MS2, MS3, MS4, MS5, MS6)은, 예를 들어, Code V와 같은 프로그램으로 계산하여 나타낸다. 각각의 미러 표면들(MS1, MS2, MS3, MS4, MS5, MS6)은 광축과 교차하여 각 미러들(M1, M2, M3, M4, M5, M6)의 정점(V1, V2, V3, V4, V5, V6)을 정의한다. 예를 들어, 미러 M2와 물체 평면(1) 사이의 거리는 광축(HA)을 따라 정점(V2)에서 물 체 평면(1)까지의 거리로 정의된다. 물체 평면(1)과 상기 물체 평면에 가장 가까운 미러, 여기서는 미러 M2 사이의 거리가 약 360mm 이상으로 규정되므로 도 7에 도시된 스침-입사 미러(3060)를 통한 조명 빔과의 결합을 가능하게 한다. 스침-입사 미러(3060)는 레티클이 위치하는 물체 평면의 바로 정면에 배열된다. 상기 시스템의 파면 오차(wavefront error)는 0.015λ(r.m.s.)보다 작고, 정적 왜곡(static distortion)은 3nm 미만으로 보정될 수 있다. 각각의 미러들에 입사하는 필드 중심점에서의 주 광선(CR)의 입사각을 비구면도(asphericity) 및 비구면 구배(aspheric gradient)와 함께 다음의 표 1에 나타낸다.

[표 1] 도 1에 도시된 실시예의 비구면도, 비구면 구배 및 입사각

시스템의 구경 조리개(aperture stop)(B)는 제2 미러(M2) 및 제3 미러(M3) 사이의 빔 경로에 위치한다. 광다발(bundle of light)이 쉽게 통과되므로, 조리개가 미러 바로 앞에 위치하는 시스템에서 발생하는 것으로 알려진 비네팅 효과(vignetting effect)가 발생되지 않는다. 상기 조리개의 상부 및 하부의 공간을 활용하여, 구경 조리개(B)는 홍채 조리개(iris stop)처럼 구성될 수도 있다. 제1 실시예(도 1)에 따른 시스템의 코드-V-포맷의 광학 데이터를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

도 2는 제2 실시예를 나타낸다. 도 2는 실시예 1과 유사한 시스템을 나타내지만, 물체 평면(1)과 상기 물체 평면에 가장 가까운 미러 사이의 전체 공간을 한층 더 확대한 것이다. 물체 평면(1)과 제2 미러(M2)의 반사면 사이의 거리는 526mm이다. 이 정도의 거리는 조명 시스템에 스침-입사 미러를 장착할 수 있게 해줄 뿐만 아니라, 예를 들어, Unicom이라고 불리는 것과 같은 물체 평면에서의 필드 균일 도를 향상시키는 광학 부재를 장착할 수 있게 해준다. 도 1과 유사한 구성 요소들에는 동일한 참조 번호가 사용된다. 도 2는 본 출원의 도 1 내지 도 7에서 묘사되는 모든 실시예에 대하여 필드 중심점에 입사하는 주 광선(CR)의 입사각이 어떻게 정의되는지에 대한 예를 보여준다. 특히 미러(M1)에 대한 예를 보여준다. 주 광선(CR)은 미러(M1)의 미러 표면(MS1)의 점(IMP)에 주사된다. 점(IMP)에서 미러 표면(MS1)에 대한 법선(N)이 정의된다. 법선(N)에 대하여 상기 필드 중심점으로 입사하는 주 광선(CR)의 입사각은 α로 표시된다.

본 실시예에 대해서도 역시 입사각, 비구면도 및 비구면 구배에 관한 테이터를 다음의 표 3에 나타내었다.

[표 3] 도 2에 도시된 실시예의 비구면도, 비구면 구배 및 입사각

본 실시예에서도 최대 비구면 구배값은 2.0μm/mm에 제한된다.

제2 실시예(도 2)에 대한 코드-V-포맷의 광학 데이터를 표 4에 나타낸다.

[표 4]

도 3에 도시된 제3 실시예는 이전 두 예와 비교되는 시스템을 나타낸다. 본 시스템에서는 잔여 파면 오차가 0.006λ로 보정되고, 왜곡이 0.1nm 미만으로 보정된다. 입사각 역시 현저하게 감소되었다. 도 1 및 도 2에 도시된 것과 동일한 구성요소들은 동일한 참조 번호로 표시된다.

다른 두 시스템과 비교할 때, 다음의 표 5에 명백히 나타나는 바와 같이 더 큰 비구면 구배가 필요하였다.

[표 5] 도 3에 도시된 실시예의 비구면도, 비구면 구배 및 입사각

상기 세 가지 실시예들을 비교하면, 예를 들어, 잔여 파면 오차 및 왜곡 등으로 측정되는 프로젝션의 품질에 제3 미러(M3)의 비구면 구배가 주요한 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

도 3에 따른 시스템에 대한 코드-V-포멧의 광학 데이터가 표 6에 요약되어 있다.

[표 6]

제 4 실시예는 입사 동공의 교차 거리가 음수이고 영상 측(image side)의 개구수(numerical aperture)(NA)가 0.30인 육-미러 프로젝션 대물렌즈를 나타낸다. 파면의 잔여 오차는 0.017λ(r.m.s.)이고 왜곡은 최대치가 1nm가 되도록 보정된다. 이러한 시스템이 도 4에 도시된다. 이전 도면에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호가 사용된다.

본 실시예에 대한 입사각, 비구면도 및 비구면 구배 역시 다음의 표 7에 나 타내었다.

[표 7] 도 4에 도시된 실시예의 비구면도, 비구면 구배 및 입사각

도 4에 도시된 실시예의 특징을 덧붙이면, 빔 경로에서 제2 미러(M2)에 근축 평판 구조(paraxial flat configuration), 즉, 미러의 기본 곡률이 영이 되는 구조가 제공된다는 것이다. 이러한 미러는 "비축 슈미트 미러(off-axis used Schmidt mirror)"라고도 불린다. 이에 따라, 생산 공정이 현저하게 단순화된다. 도 4에 도시된 실시예의 코드-V-포맷 광학 데이터를 다음의 표 8에 나타낸다.

[표 8]

제 5 실시예는 영상 측에서 NA가 0.35인 높은 개구수를 가지고 영상 측 스캔 슬릿의 길이가 1mm인 육-미러 프로젝션 시스템을 나타낸다. 파면의 잔여 오차는 대략 0.040λ(r.m.s.)이고 왜곡은 최대치가 2nm가 되도록 보정된다. 이러한 시스템이 도 5에 도시된다.

이에 대한 입사각, 비구면도 및 비구면 구배 역시 다음의 표 9에 나타내었다.

[표 9] 도 5에 도시된 실시예의 비구면도, 비구면 구배 및 입사각

도 5에 도시된 실시예의 코드-V-포멧 광학 데이터를 다음의 표 10에 나타낸다.

[표 10]

도 6에 도시된 제6 실시예는 영상 측의 개구수(NA)가 0.25이고 영상 측 스캔 슬릿의 길이가 2mm인 육-미러 프로젝션 대물렌즈를 나타낸다. 상기 시스템은 파면의 잔여 오차가 단지 0.006λ에 불과하고 주 광선 왜곡의 최대치가 0.4nm이다.

본 실시예의 경우 물체 평면과 레티클에 가장 가까운 미러(본 경우에는 제4 미러(M4)) 사이의 거리가 단지 160mm에 불과하지만, 스침-입사 미러에 의해 조명 시스템이 결합되는 것과 관련이 있는 물체 평면 및 미러(M2) 사이의 거리는 충분히 크다. 제4 미러(M4) 및 물체 평면(1) 사이의 거리는 제4 미러(M4)의 정점(V4) 및 물체 평면(1) 사이의 거리이다. 이러한 특성을 조합하면, 상기 시스템은 매우 작은 입사각을 갖는다. 이는 미러들(M2, M3, M6)이 공간적으로 미러들(M1, M4) 사이에 배열되고 조리개(B)가 두 미러들(M2, M3) 사이의 물체 평면(1)에서 영상 평면(3)까지의 광 경로(10000)에 배열되는 방식에 의해 이루어진다.

이에 대한 입사각, 비구면도 및 비구면 구배 역시 다음의 표 11에 나타내었다.

[표 11] 도 6에 도시된 실시예의 비구면도, 비구면 구배 및 입사각

도 6에 도시된 실시예는 특히 낮은 입사각, 비구면도 및 비구면 구배를 가지고 수차(aberrations)의 보정도 매우 적절한 특성을 갖는다.

다음 표 12는 도 6의 실시예에 대한 코드-V-포맷 광학 데이터를 나타낸다.

[표 12]

도 1 내지 도 6에 도시된 모든 실시예들에 대하여 파장(λ)은 13.5nm이다.

도 7은 음의 교차 거리 또는 차단 거리를 갖는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 프로젝션 노광 시스템의 구성을 나타낸다.

육-미러 프로젝션 대물렌즈는 참조 번호 2000으로 표시되고 조명 시스템은 참조 번호 3000으로 표시된다. 상기 육-미러 프로젝션 시스템은 바람직하게는 도 1 내지 도 6에 따른 대물렌즈이다. 도 7은 도 1에 따른 프로젝션 시스템에 대한 실시 예를 나타낸다. 이는 하나의 예에 불과하며 이 방식에 제한되는 것은 아니다. 도 2 내지 도 6 중의 하나에 따르는 대물렌즈를 가지고 실질적으로 동일한 구성을 갖는 시스템이 제공될 수 있으며 이는 당업자가 다른 창작적 작업 없이도 수행할 수 있다.

조명 시스템(3000)은 예를 들어 EP 1225481에 묘사된 바와 같이 광원(3010) 및 스침-입사 집광기(grazing-incidence collector)(3012)를 포함한다. 회절 스펙트럼 필터로 작용할 수 있는 스팩트럼 필터 부재(3020)가 뒤따라 포함된다. 이는 광원의 가운데 상(ZQ) 근처에 위치하는 조리개(3030)와 조합되어 원하는 파장보다 큰 파장을 갖는 원하지 않는 광이 조리개(3030) 뒤에 위치하는 조명 시스템의 구성 요소에 입사되지 않도록 한다. EUV-파장 영역의 시스템, 예를 들어, 파장(λ)이 13.5nm인 시스템을 위한 일명 필드 미러 면(field mirror facet)이라고 불리는 제1 래스터(raster) 부재들을 갖는 제1 래스터 미러(3040)가 회절 스팩트럼 필터(3020) 다음에 위치한다. 상기 필드 면들은 상기 스펙트럼 필터로부터 입사한 빔 다발(3050)을 각 이차 광원과 연관된 다수의 개별적인 빔 다발들로 분할한다. 이차 광원들(3052)은 제2 래스터 미러의 개별적인 래스터 부재들과 인접하게 배치된다. EUV-파장 영역, 바람직하게는, 1nm 내지 20nm 사이의 파장을 위해 설계된 시스템의 경우, 제2 래스터 미러(3042)의 래스터 부재들은 동공 미러 면(pupil mirror facet)으로 설계된다.

이중-면(double-faceted) 조명 시스템은 미국등록특허 제6,195,201호에 의해 알려졌는데, 여기에는 이른바 필드 래스터 부재들 또는 필드 면들이 물체 평면에서 조명될 필드의 모양을 갖게 하여 상기 물체 평면의 필드 모양을 결정하는 방식이 개시되어 있다. 물체 평면에서의 필드가 원형 호 모양인 경우에는, 상기 필드 면들 역시 호-모양 형태로 제공된다.

이와 달리, 상기 필드 래스터 부재들은 사각형일 수 있다. 이러한 조명 시스템은 미국등록특허 제6,198,793호에 개시된다. 이러한 조명 시스템에서 필드의 모양은 필드 형성 미러의 도움으로 만들어진다.

물체 평면(3100)에서의 필드는 프로젝션 대물렌즈의 물체 평면과 일치하도록 형성된다. 이에 의해 상기 물체 평면에서의 필드는 영상 평면(3200)에서의 필드로 투영된다. 상기 프로젝션 시스템은 도 1의 실시예에 따른 프로젝션 시스템과 관련되어 있다. 따라서, 미러들에 대해 도 1의 실시예에서 사용된 참조 번호와 동일한 참조 번호가 사용되며, 광 경로 상에서 첫 번째로 위치하는 미러는 참조 번호 M1으로 표시된다.

감광성 층을 갖는 기판, 예를 들어, 웨이퍼는 프로젝션 시스템의 영상 평면(3200)에 배열될 수 있다.

도 7에 도시된 프로젝션 노광 시스템은 주 광선이 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템의 입사 동공에 발산 방식으로 입사하는 특성을 갖는다. 이러한 시스템에서는 프로젝션 시스템의 입사 동공은 조명 시스템의 출사 동공과 일치한다. 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템에 발산 방식으로 입사하는 주 광선을 갖는 시스템은 음의 교차 거리를 가지고, 상기 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템의 입사 동공(도시하지 않음)은 물체 평면(3100)에서 반사되며, 상기 반사된 입사 동공은 광원에서 물체 평면(3100)까지의 광 경로 상의 물체 평면(3100) 정면에 배열된다.

음의 교차 거리를 갖는 프로젝션 시스템과 관련하여, WO 2004/010224를 참조하였고, 여기에 개시된 발명의 범위는 모두 본 발명에 포함되어 있다.

가장 가까운 다음번 미러(이 경우 미러(M2)로 나타낸 미러)에서 물체 평면까지의 거리가 크기 때문에, 조명 시스템의 광을 상기 프로젝션 대물렌즈 또는 프로젝션 시스템까지 가이드하는 결합 미러(coupling mirror)(3060)가 위치할 충분한 공간이 마련된다. 이 경우, 결합 미러(3060)는 스침-입사 미러로서 배열된다. 상기 미러(3060)는 필드 형성을 위해 제공될 수 있으나, 반드시 그럴 필요는 없다.

도 8에는 프로젝션 시스템의 물체 평면에서의 프로젝션 노광 장치의 물체 필드(11100)가 도시되어 있다. 상기 영상 평면에서의 영상 필드(image field)는 물체 평면에서의 물체 필드와 동일한 모양을 갖지만, 프로젝션 시스템의 축소비만큼 감소된 크기를 갖는다. 상기 물체 또는 영상 필드(11100)는 고리형 필드의 단편 형태를 가지며, 상기 프로젝션 노광 장치가 고리형 필드 스캐너인 경우에는 상기 고리형 필드는 대칭축(11200)을 갖는다.

또한, 고리형 필드(11000)의 필드 중심점(11500)에 대한 x-, y-, z- 좌표 시스템의 x-축 및 y-축이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 고리형 필드의 대칭축(11200)은 y-축 방향으로 놓여 있다. 상기 y-축은 고리형 필드 스캐너로 설계된 프로젝션 노광 장치의 스캐닝 방향과 일치한다. 이에 따라, 상기 x-축은 물체 평면 내에서 스캔 방향에 수직한 방향이다. 상기 고리형 필드는, 상기 프로젝 션 시스템의 광축(HA)으로부터 물체 필드의 필드 중심점(11500)까지의 거리로 정의되는 이른바 고리형 필드 반경(R)을 갖는다. 물체 평면뿐만 아니라 영상 평면에서의 상기 호-모양 필드는 스캐닝 또는 y-축 방향으로 필드가 연장된 스캔-슬릿 길이(scan-slit length)라고 불리는 필드 너비(W) 및 시컨트 길이(secant length)(S)를 갖는다. 상기 필드는 다수의 필드 점들로 분할될 수 있다. 도 8에는 상기 다수의 필드 점들을 대표하여 필드 중심점(11500)만 도시되어 있다. 각 필드 점들로부터 주 광선(도시하지 않음)을 갖는 광-다발이 출사된다.

본 발명에 따른 프로젝션 노광 시스템은 하나 혹은 그 이상의 감광성 층에 대한 연속적인 노광 및 후속하는 현상(development)을 통하여 마이크로 전자 소자를 생산하는 데 사용될 수 있다.

Claims (18)

193㎚ 이하의 파장을 갖는 광을 물체 평면(1)에서 영상 평면(3)으로 가이드하는 프로젝션 시스템에 있어서,

광축(HA) 주변에 중심이 맞추어지고 상기 광축(HA)을 따라 배열된 제1 미러(M1), 제2 미러(M2), 제3 미러(M3), 제4 미러(M4), 제5 미러(M5) 및 제6 미러(M6)중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 광은 상기 물체 평면(1)에서 상기 제1 미러(M1)로, 다음에 상기 제1 미러(M1)에서 상기 제2 미러(M2)로, 다음에 상기 제2 미러(M2)에서 상기 제3 미러(M3)로, 다음에 상기 제3 미러(M3)에서 상기 제4 미러(M4)로, 다음에 상기 제4 미러(M4)에서 상기 제5 미러(M5)로, 그리고 다음에 상기 제5 미러(M5)에서 상기 제6 미러(M6)로 진행하며,

상기 제1 미러(M1)는 상기 광축(HA)을 따라 기하학적으로 상기 제5 미러(M5) 및 제6 미러(M6) 사이에 배열되고, 상기 제3 미러(M3)는 볼록 미러인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

193㎚ 이하의 파장을 갖는 광을 물체 평면(1)에서 영상 평면(3)으로 가이드하는 프로젝션 시스템에 있어서,

광축(HA) 주변에 중심이 맞추어지고 상기 광축(HA)을 따라 배열된 제1 미러(M1), 제2 미러(M2), 제3 미러(M3), 제4 미러(M4), 제5 미러(M5) 및 제6 미러(M6) 중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 광은 상기 물체 평면(1)에서 상기 제 1 미러(M1)로, 다음에 상기 제1 미러(M1)에서 상기 제2 미러(M2)로, 다음에 상기 제2 미러(M2)에서 상기 제3 미러(M3)로, 다음에 상기 제3 미러(M3)에서 상기 제4 미러(M4)로, 다음에 상기 제4 미러(M4)에서 상기 제5 미러(M5)로, 그리고 다음에 상기 제5 미러(M5)에서 상기 제6 미러(M6)로 진행하며,

상기 제3 미러(M3), 제4 미러(M4) 및 제6 미러(M6)는 상기 광축(HA)을 따라 기하학적으로 상기 제1 미러(M1) 및 제2 미러(M2) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

193㎚ 이하의 파장을 갖는 광을 물체 평면(1)에서 영상 평면(3)으로 가이드하는 프로젝션 시스템에 있어서,

광축(HA) 주변에 중심이 맞추어지고 상기 광축(HA)을 따라 배열된 제1 미러(M1), 제2 미러(M2), 제3 미러(M3), 제4 미러(M4), 제5 미러(M5) 및 제6 미러(M6) 중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 광은 상기 물체 평면(1)에서 상기 제1 미러(M1)로, 다음에 상기 제1 미러(M1)에서 상기 제2 미러(M2)로, 다음에 상기 제2 미러(M2)에서 상기 제3 미러(M3)로, 다음에 상기 제3 미러(M3)에서 상기 제4 미러(M4)로, 다음에 상기 제4 미러(M4)에서 상기 제5 미러(M5)로, 그리고 다음에 상기 제5 미러(M5)에서 상기 제6 미러(M6)로 진행하며,

상기 물체 평면에 배열된 물체에서 반사되어 필드 중심점(11500)을 향하는 전자기 방사선(electromagnetic radiation)의 주 광선(CR)은 상기 프로젝션 시스템으로 입사하여 상기 광학축(HA)으로부터 상기 영상 평면(3)의 영상(image) 방향으 로 출사하며,

상기 물체 평면으로부터 상기 제2 미러(M2)의 정점(V2)까지의 거리는 대물렌즈(objective)의 전체 길이의 16% 이상, 바람직하게는 20% 이상이고, 상기 대물렌즈의 전체 길이는 상기 물체 평면(1) 및 상기 영상 평면(3) 사이의 거리이며,

상기 필드 중심점(11500)을 향하는 주 광선(CR)은 각 미러의 미러 표면의 법선(N)에 대하여 25° 미만, 바람직하게는 20° 미만, 더욱 바람직하게는 18° 미만의 입사각을 가지고 각 미러에 입사하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

193㎚ 이하의 파장을 갖는 광을 물체 평면(1)에서 영상 평면(3)으로 가이드하는 프로젝션 시스템에 있어서,

광축(HA) 주변에 중심이 맞추어지고 상기 광축(HA)을 따라 배열된 제1 미러(M1), 제2 미러(M2), 제3 미러(M3), 제4 미러(M4), 제5 미러(M5) 및 제6 미러(M6) 중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 광은 상기 물체 평면(1)에서 상기 제1 미러(M1)로, 다음에 상기 제1 미러(M1)에서 상기 제2 미러(M2)로, 다음에 상기 제2 미러(M2)에서 상기 제3 미러(M3)로, 다음에 상기 제3 미러(M3)에서 상기 제4 미러(M4)로, 다음에 상기 제4 미러(M4)에서 상기 제5 미러(M5)로, 그리고 다음에 상기 제5 미러(M5)에서 상기 제6 미러(M6)로 진행하며,

상기 물체 평면에 배열된 물체에서 반사되어 필드 중심점(11500)을 향하는 전자기 방사선의 주 광선(CR)은 상기 프로젝션 시스템으로 입사하여 상기 광학축으로부터 상기 영상 평면의 영상(image) 방향으로 출사하며, 상기 물체 평면으로부터 상기 물체에 가장 근접하여 배열된 미러의 정점까지의 거리는 상기 프로젝션 시스템의 전체 길이의 8% 이상, 바람직하게는 15% 이상, 보다 바람직하게는 20% 이상이고, 상기 프로젝션 시스템의 전체 길이는 상기 물체 평면에서 상기 영상 평면까지의 거리이며, 상기 주 광선(CR)은 각 미러의 미러 표면의 법선(N)에 대하여 25° 미만, 바람직하게는 20° 미만, 더욱 바람직하게는 18° 미만의 입사각을 가지고 각 미러에 입사하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 필드 중심점(11500)을 향하는 주 광선(CR)은 상기 제1 미러의 미러 표면의 법선(N)에 대하여 4° 미만의 입사각을 가지고 상기 제1 미러(M1)에 입사하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 필드 중심점(11500)을 향하는 주 광선(CR)은 상기 제2 미러의 미러 표면의 법선(N)에 대하여 14° 미만의 입사각을 가지고 상기 제2 미러(M2)에 입사하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 필드 중심점(11500)을 향하는 주 광선(CR)은 상기 제3 미러의 미러 표면의 법선(N)에 대하여 18° 미만의 입사각을 가지고 상기 제3 미러(M3)에 입사하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 0.2 초과, 바람직하게는 0.25 초 과, 바람직하게는 0.28 초과, 바람직하게는 0.3 초과, 바람직하게는 0.32초과, 가장 바람직하게는 0.35 이상인 영상 측(image side) 개구수(NA)를 갖는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 조리개(stop)가 상기 제2 미러(M2) 및 제 3 미러(M3) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제9항에 있어서, 상기 조리개(stop)는 입수하기 쉬운(accessible) 조리개, 바람직하게는 홍채 조리개(iris stop)인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 미러(M2)는 평면 미러 또는 볼록 미러 또는 오목 미러인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 미러(M3)는 볼록 미러인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4 미러(M4)는 오목 미러인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제5 미러(M5)는 볼록 미러 인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제6 미러(M6)는 오목 미러인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 미러(M1)는 오목 미러인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

193㎚ 이하의 파장을 사용하는 마이크로리소그래피를 위한 프로젝션 노광 시스템에 있어서,

물체 평면 내의 물체를 조명하기 위한 조명 시스템 및

상기 물체 평면의 물체를 영상 평면의 영상(image)으로 투영하기 위한 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 프로젝션 대물렌즈를 포함하는 프로젝션 노광 시스템.

제17항에 따른 프로젝션 노광 시스템을 이용하여 프로젝션 대물렌즈의 영상 평면에 위치하는 감광성 층에 구조화된 마스크(structured mask)를 투영하는 단계;

상기 구조화된 마스크를 현상하여, 마이크로 전자 소자의 부품 또는 마이크로 전자 소자 자체를 생산하는 단계를 포함하는 마이크로 전자 소자 생산 방법.

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