KR20090133137A - 마스크, 리소그래피 장치와 반도체 구성요소 - Google Patents

마스크, 리소그래피 장치와 반도체 구성요소

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KR20090133137A
KR20090133137A KR1020097024038A KR20097024038A KR20090133137A KR 20090133137 A KR20090133137 A KR 20090133137A KR 1020097024038 A KR1020097024038 A KR 1020097024038A KR 20097024038 A KR20097024038 A KR 20097024038A KR 20090133137 A KR20090133137 A KR 20090133137A
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Abstract

본 발명은 반도체 구성 요소를 생산하기 위한 리소그래피 장치에 사용되는 것으로서, 특정한 주기 두께 분포(period thickness distribution)에서 다층 코팅으로 구성된 마스크에 관한 것이다. 투영 광학의 한 가지 문제점은 이미징 결함을 가지는 동공 아포디재이션에 관한 것이다. 본 발명은 최대 반사율에서 이상적인 기간 두께보다 더 나아지도록 마스크 평면에서의 기간 두께가 선택된다. 그 결과 동공 위의 아포디재이션(apodization)이 더욱 대칭이 될 뿐 아니라 강도 변이가 전체적으로 더 작아진다.

Description

마스크, 리소그래피 장치와 반도체 구성요소{MASKS, LITHOGRAPHY DEVICE AND SEMICONDUCTOR COMPONENT}
본 발명은 주기 두께 분포(period thickness distribution) d(x,y,z)를 가지는 다층 코팅된 마스크에 관한 것이다. 그에 더하여 본 발명은 리소그래피 장치와 반도체 구성요소에 관한 것이다.
반도체 구성요소는 일반적으로 리소그래피 기술에 의해 생산된다. 이 때문에 마스크에 의해 지시된 구조는 조명과 투영 시스템에 의해서 기판 위에 설계된다. 일반적으로 UV영역파장의 빛이 이를 위해 사용된다. 반도체 구성요소의 지속적인 소형화 과정에서, 극 자외선(EUV)영역과 소프트 x선(soft x-ray) 영역의 파장이 채택되고 있다. 이 스펙트럼은 1nm에서 20nm 영역의 파장에 일치한다.
이러한 파장들에서 마스크는 더 이상 전달(transmission)에 의해 작동할 수 없는데, 이러한 파장들에 대한 투과성 물질은 없기 때문이다. 하나는 반사에 의해 작동하는 마스크를 사용한다. 반사를 확실하게 하기 위해, 마스크는 다층 코팅을 가진다. 그러한 다층 코팅은 주기적 반복으로 증진되고, 가장 기본적인 경우로서 한 주기가 이중 층을 구성한다. 일반적으로 한 층의 물질은 가장 높은 가능 굴절률과 낮은 흡수율을 가져야 하며, 반면에 또 다른 층의 물질은 가장 낮은 가능 굴절률을 가져야 한다. 높은 굴절률과 낮은 흡수율을 가진 층은 스페이서(spacer)로 알려져 있고, 낮은 굴절률을 가진 층은 또한 흡수제(absorber)로 불린다. EUV 영역에서 굴절률이 1.0인 젬 실리콘(gem silicon)은 스페이서로 사용되고, 굴절률이 0.92인 몰리브덴은 흡수제로 사용된다. 주기 두께와 개별 층의 두께는 작동 파장, 평균 입사각 및 입사 복사의 각 대역폭(angle bandwidth)에 따라 선택되어, 조사된 표면에 통합된 반사율이 작동 파장에서 최대화된다.
다층 코팅은 브래그 반사경으로 작용하여, 입사각에 따른 반사율을 알게 된다. 이것은 예를 들면 투사 광학의 동공에서 균질하지 않은 강도 분포의 형태에서 현저하게 되며, 소위 동공 아포디재이션(pupil apodization)이다. 정확하게 하나의 입사각만을 제공하는 조명 소스(illumination source)와 조명 시스템을 생산하는 것이 기술적으로 가능하지 않기 때문이다. 더욱이, 그러한 소위 간섭성 조명(coherent illumination)은 전체 구조의 이미지화만 가능하기 때문에, 부분적으로 간섭성 또는 비간섭성인 조명 시스템을 가진 더 정교한 구조로 해결할 수 있고 상응하게 표현할 수 있다. 그러한 조명 시스템은 조명 광선이 제한적으로 개방된 원뿔형이다. 동공 아포디재이션은 기판 위에 마스크 구조를 투영할 때 생기는 균질하지 않은 강도, 텔레센트릭 오류(telecentric errers) 및 해상도의 구조 의존적 혹은 필드 의존적 한계(소위 HV 차이 또는 CD 변이)와 같은 이미징 오류를 가져올 수 있다.
EP 1282011 A2는 투영 시스템 측정에 의해 아포디재이션을 최소화하는 방법을 보여준다. EUV 영역으로부터의 전자기 방사에 의해 이미지 평면으로 대상 평면에 배치되는 패턴을 이미지화하기 위해 제안된 투영 대물렌즈(objective)는, 대상 평면과 이미지 평면 사이에서 다층 코팅을 제공하고 투영 대물렌즈의 광축을 한정하는 몇 개의 이미징 거울(imaging mirrors)을 가진다. 거울 중 적어도 하나는 코팅 축에 대하여 회전 대칭으로 변화하는 층 두께를 가지는 점차적 다층 코팅이 되어 있고, 한편 코팅 축은 투영 대물렌즈의 광 축에 편심적으로 배치된다. 이것은 회전 대칭 아포디재이션으로 작동하기 때문에 동공 아포디재이션의 문제, 즉 동공 위의 강도에서 강한 요동이 나타나는 문제를 처리한다. 그 결과, 아포디재이션은 거의 필드(field)에 독립적이다. 이것은 투영 대물렌즈가 중심에 있고 점차적 다층 코팅이 된 두 개의 거울을 가지므로 달성되고, 두 개의 다층 코팅은 서로 적절히 조화롭게 기능 한다.
US 6,333,961 B1은 리소그래픽 이미징 위의 소스 스펙트럼의 대역폭의 영향을 줄이는 것에 관한 것이다. 반사 마스크는 소프트 x선 파장 영역에서 사용되고, 반사는 다층 코팅 위에서 발생한다. 코팅 깊이로 다층 코팅의 주기 두께를 다양화하는 것이 제안된다. 두께 변이 덕분에 반사율 단면이 더 넓어지고, 입사각 또는 파장에 좌우된다. 이것은 리소그래픽 이미지가 입사각과 파장의 변동에 덜 민감하게 되는 효과가 있다. 두께 변이는 연속적이거나 코팅의 깊이에 의해서 단계적으로 생길 수 있다.
본 발명의 목적은 반도체 구성 요소를 생산하기 위한 리소그래피 장치에 있어서, 최대 반사율에서 이상적인 기간 두께보다 더 나아지도록 마스크 평면에서의 기간 두께가 선택되어 동공 위의 아포디재이션(apodization)이 더욱 대칭이 될 뿐 아니라 강도 변이가 전체적으로 더 작아지게 할 수 있는 리소그래피 장치와 반도체 구성요소를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 극 자외선(EUV) 및 소프트 x-선 파장 영역용 리소그래피 장치에 있어서, 조명 시스템(206), 마스크(5) 및 투영 시스템(126)을 포함하고, 상기 조명 시스템(206)은 마스크(5)가 균질하지 않게 천천히 조사되게 디자인되어서 동공 아포디재이션 효과가 적어도 부분적으로 보상되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 구성을 따르면, 상기 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 즉, 반도체 구성 요소를 생산하기 위한 리소그래피 장치에 있어서, 아포디재이션 효과에 기인한 이미징 에러에 대한 수정을 가능하게 하는 수단을 제공한다.
도 1a는 EUV 리소그래피 장치의 기본 배치를 나타낸 것이다.
도 1b는 EUV 리소그래피 장치의 상세도이다.
도 2는 13.5 nm 파장에서의 입사각의 함수로서 반사율을 나타낸 것이다.
도 3은 종래 마스크에 대한 파장 및 입사각의 함수로서 반사율을 나타낸 것이다.
도 4a-e는 5개의 다른 필드 지점에서 종래 마스크의 반사율에 따른 동공 아포디재이션을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 마스크에 대한 파장 및 입사각의 함수로서 반사율을 나타낸 것이다.
도 6a-e는 5개의 다른 필드 지점에서 본 발명의 마스크의 반사율에 따른 동공 아포디재이션을 나타낸 것이다.
본 발명의 과제는 아포디재이션 효과에 기인한 이미징 에러에 대한 수정을 가능하게 하는 수단을 제안하는 것이다.
이 문제는 마스크와 리소크래피 장치, 반도체 구성요소에 의해 해결된다.
놀랍게도, 작동 파장을 위한 마스크의 반사율을 최적화하는 규칙에서 조금 벗어나고 최대 반사율이 작동 파장을 발생시키는 주기 두께 dideal 보다 최소한 한 위치에서 더 넓은 주기 두께 d(x,y,z)를 선택하면, 마스크 상의 반사율 단면은 아포디재이션이 더욱 대칭이 되고, 따라서 텔레센트릭 오류(telecentric errors)가 감소 될 뿐만 아니라, 아포디재이션에 의해 전체적으로 야기된 강도 변화가 감소 되는 범위에서 변경된다.
US 6,333,961 B1의 내용과 반대로, 이를 위해 값비싼 깊이가 점차적인 다층 코팅에 의지할 필요는 없다. 일정한 깊이를 가진 주기 두께 배치 d(x,y)로 성취될 수 있다는 상당히 개선된 내용이 밝혀졌다. 그러나 어떠한 경우이든, 본 발명에 따른 마스크에서 반사 대역폭을 증가시키기 위해서 깊이 증감에 따라 다층 코팅을 부가적으로 디자인할 수 있다.
매우 바람직한 실시 예에서, 주기 두께 d(x,y,z)가 레티클(reticle)의 완전한 표면 위 즉 x-y 평면상의 dideal보다 더 크다. 이것은 특히 넓은 면적의 마스크에 유리함이 입증되었다.
전체 마스크 표면 및 특히 전체 코팅에 대하여 상수 주기 두께 d(x,y,z)를 가지는 것이 특히 가장 바람직하다. 이것은 다층 코팅 디자인뿐만 아니라 마스크의 제작에서 대단한 간이화를 가져온다. 즉, 전체 마스크 표면에 대하여 일정 양으로 주기 두께를 약간 확장하는 것만으로 강도의 변동은 거의 없고 오직 전체 반사율의 면에서만 약간의 손실이 있는 대칭 아포디재이션을 달성할 수 있다는 것을 알게 되었다.
또한 반사율이 주어진 조명 어패쳐(aperture)의 어패쳐 경계의 광선(빛)과 동일하게 되는 주기 두께를 선택할 때 좋은 결과가 달성된다. 말하자면, 만약 α0이 조명 어패쳐 Naillumunator의 주 광선의 입사각이고, Δα=arcsin(Nailluminator)가 조명 어패쳐의 절반 어패쳐 각도와 일치한다면, 본 발명의 주기 두께는 반사율이 다음의 관계식을 만족시키기 위해 선택되어야 하고, 작동 파장에서의 입사각에 의존한다: R(α0+Δα)=R(α0-Δα). 상응하는 주기 두께의 선택은 예를 들면 반복 과정에 의해 이루어질 수 있다. 그러면 간섭성 조명의 극한의 경우(Δα→0)에만 주기 두께 d(x,y,z)=dideal의 통상적인 선택과 합치한다. 적어도 한 위치(x0,y0,z0)에서 d(x,y,z)> dideal 인 경우가 특히 바람직하다.
리소그래피 장치에서 본 발명의 마스크를 사용함으로써 얻어지는 개선점은 만약 조명 시스템의 사출 동공(exit pupil)이 균질하지 않게 천천히 조사되도록 조명시스템이 설계된다면 더욱 강화될 수 있다. 조명 시스템에 대한 이러한 치수 조합 덕분에 마스크뿐만 아니라 동공 아포디재이션도 효과적으로 극소화된다.
조명 체계의 사출 동공이 균질하지 않게 천천히 조사되게 조명 시스템이 설계될 때, UV영역에서의 전달에서 종래의 마스크로 작동하는 리소그래피 장치조차 감소 된 동공 아포디재이션을 제시하여, 아포디재이션 효과, 특히 빔 경로에서 마스크에 의해 야기되는 아포디재이션 효과가 최소한 부분적으로 보상된다.
유리하게도 필드 지점(field point)의 함수(function)로서 균질하지 않은 조명은 필드당 입사각에 대하여 적용된다. 수정 수단은 빔 경로에서 마스크 앞에 배치된 광학 구성요소에 의해 보증될 수 있다.
이를 위해 적어도 하나의 필터를 적용하는 것이 특히 효과적임이 입증되었다. 실제 마스크는 이상적인 반사율에서 벗어난 반사율을 가질 수 있고, 동공 조명에 영향을 주는 회절 구조에 의해 야기된 부가적인 효과를 가질 수 있다. 예를 들면, 구조를 포함하는 마스크에서 대상(object) 구조를 위한 조명 의존성 회절 효율일 수 있다. 이들은 적합한 필터들에 의하여 보상될 수 있다. 예를 들면, 개별 하위동공(subpupil)은 허니콤(honeycomb) 필터에 의한 필드 위치에 따라 영향받을 수 있다. 사용되는 마스크에 따라 필터를 교환할 수 있다. 이를 위해 예를 들면 필터 휠(wheel)을 사용할 수 있다. 적합한 필터의 예는 DE 103 34 722.4에 기술되어 있다.
또, EP 1 282 011 A2에 기술되어 있는 것처럼, 투영 시스템에 더하여 중심이 있고 점차적인 다층 코팅이 된 적어도 하나의 광학적 요소를 제공함으로써 동공 아포디재이션을 위한 뒤따른 대칭(further symmetry)이 달성될 수 있다. 점차적인 다층 코팅은 특히 마스크 상의 반사에 의해 야기되는 동공의 잔여 아포디재이션을 보상하기 위해 바람직하게 최적화될 것이다. 아포디재이션에서 뒤따른 대칭을 위해, 두 개 또는 그 이상의 광학적 요소가 실질적으로 중심이 있고 점차적인 다층 코팅과, 서로 동조되는 개별 광학적 요소의 다층 코팅에 적용된다.
상기한 리소크래피 장치 덕분에, 반도체 구성요소는 기판의 구조화에 의해 제작된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 1은 기판(7)의 구조화에 의한 반도체 구성요소 제작을 위한 EUV 리소그래피 장치(1)를 나타낸 것이다. 광원(light source)(2)으로부터 나온 빔(3)은 조명 시스템(4)을 거쳐서 굴절되고 마스크(5)에 조사된다. 마스크(5)에서 EUV 빔(3)은 반사에 의해 회절되고, 투영 시스템(6)을 통과하여 기판(7) 위에 회절되며 마스크 표면에 존재하는 구조가 기판(7) 위에 투사된다.
도 2는 13.5 nm의 작동 파장에서 입사각의 함수로서 반사율을 보여준다. 중심의 주 광선 각도는 6˚이고 여기에서 약 74.6%의 최대 반사율이 얻어진다. 그러나 EUV 빛은 또한 3.5˚와 8.5˚사이의 한계 광선 각도(marginal ray angle)에서 마스크(5)에 영향을 미친다. 여기에서, 약 74.3%와 73.9%의 반사율이 각각 얻어진다. 그러므로, 반사율은 다른 입사각에서 꽤 실질적으로 변동한다. 더 복잡한 것은 변동이 중심의 주 광선 각도에 대해 대칭적으로 일어나지 않는다는 것이다. 이것은 동공 아포디재이션과 텔레센트릭 오류, CD 변이, 소위 H-V 차이라는 형태의 이미징 에러를 유발한다. 이들은 수평의 이미징 요소와 마스크 상에 동일 폭으로 배치된 수직 구조 사이의 구조 폭에서의 변이이다.
위에 나타난 것처럼, 균질하지 않은 동공 조명 또는 소위 아포디재이션이 마스크(5) 위에서 각도 의존성 반사율에 기인하여 발생한다면, 이것은 특정 필드 지점에서 조명 각도에 관하여 조명 빛의 강도의 분포를 적절하게 예측함으로써 적어도 부분적으로 보상될 수 있다. 이를 위해, 예를 들면 선 추적 백(ray trace-back)이라는 일반적으로 친숙한 방법을 사용하면, 웨이퍼 기판(7) 위에 균질하게 조사되는 동공에서 조명 각도에 대한 강도 분포가 마스크(5)에 의해 반사되고 투영 광학, 즉 바람직한 텔레센트리즘(telecentrism)으로부터 편향이 없이 통과한 후에 발생할 것이다. 더욱이, 반사 마스크(5) 위에 이미징된 구조의 각도-의존성 회절 효율(angle-dependent diffraction efficiencies)에 더하여 각도 의존성 반사율을 고려하는 것을 생각할 수 있다. 최적의 보상을 달성하기 위해, 보상은 호환성이 있는 필터 요소를 사용함으로써 특정의 바람직하거나 우세하게 발생하는 구조 폭과 방향에 적용될 수 있다.
이하에서, 도 1b는 마스크에 의해 유발된 아포디재이션 효과의 필터에 의한 보상을 설명하기 위한 예시로서 사용된다. 이것은 허니콤 집광기(honeycomb condenser)(1000), (1002)를 가지는 조명 시스템(206)이 있는 투영 조명 배치(projection illumination layout)의 예시가 된다.
기본 EUV 투영 조명 배치는 WO 02/00608에서 길이가 설명되고, 그 명세서의 전체 범위는 본 출원에서 구체화된다.
도 1b의 EUV 투영 조명 배치는 회절 스펙트럼 필터(200)(diffractive spectral filter)를 가진 조명 시스템(206)을 포함하고, 예를 들어 격자에 의해 실현된다. 그러므로 광원(301)의 중간 이미지 Z 근처에 있는 조리개(302)와 함께, 본 경우의 바람직한 파장인 13.5nm보다 본질적으로 큰 파장을 가지는 불필요한 방사(radiation)가 조리개(302)에 뒤따르는 조명 시스템의 입구 부분으로부터 방지된다.
조리개(302)는 또한 광원(1)을 가진 공간(space)(304)과 콜렉터(303) 및 격자(200)를 조명 시스템(206)의 다음 요소로부터 분리하는데 기여한다.
중간 초점 Z 근처에 밸브를 설치함으로써, 압력 분리(separation)가 또한 가능하다. 공간이나 압력에 의한 분리는 광원(301)에 기원을 둔 불순물이 조리개(302)를 거쳐 조명 시스템 부분으로 유입되는 것을 방지한다. 여기에 사용되는 콜렉터(303)는 8개의 껍질로 겹쳐져 있다.
조리개(302) 다음에는 첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째, 다섯 번째 광학 적 요소(102), (104), (106), (108), (110)가 배치된다. 첫 번째 광학적 요소(102)는 각각 54mm×2.75mm의 넓이를 가지는 122개의 첫 번째 격자 요소(first grid element)를 포함한다. 두 번째 광학적 요소(104)는 각각 10mm의 지름을 가지는 적어도 122개의 두 번째 격자 요소를 가지며, 첫 번째 격자 요소와 조화롭게 작동한다.
각각의 첫 번째 격자 요소는 대상 평면(114)에 투영되고, 투영된 요소가 거기에 포개져서, 두 번째 격자 요소와 조화롭게 작동한다. 그러므로 첫 번째 격자 요소에서 발생하는 강도는 조화되는 두 번째 격자 요소의 강도와 일치하며, 차례로 대상 평면(114)에서 조명 각도와 일치한다.
첫 번째 격자 요소(102) 앞에 직접 보정 필터(correction filter)(1000)가 배치된다. 예를 들면, 마스크 위에서 다르게 투영된 구조 폭 또는 방향에 적용되는 또 다른 보정 필터(1002)로 교환하기 위해 회전 축(1010) 주위를 돌 수 있는 필터 휠이 위치한다. 활성 구성요소(active component)를 가지는 규격화 된 필터 요소가 또한 생각할 수 있는 구성이다. 필터(1000)는 또한 두 번째 광학 요소(104) 다음에 배치되거나 첫 번째와 두 번째 광학 요소(102), (104) 사이에 배치될 수 있다.
필드 위치의 함수로서 아포디재이션 효과를 수정하기 위한 필터(1000)는 방사 선속(radiation flux)이 일정한 첫 번째 격자 요소들 앞에서 약화하게 고안되는데, 이는 특정 필드 위치에서 일정한 조명 각도에 대하여 일정한 두 번째 격자 요소들과 조화롭게 상응하며, 균질한 스캔-통합 필드 (homogeneous scan-integrated field)와 동공 조명(pupil illumination)이 마스크에 의한 반사 후 전체 조명 각도에 대하여 투영 조명 배치의 이미지 공간이 생성되게 한다.
두 번째 광학 요소(104)의 두 번째 격자 요소는 거울들(106), (108), (110)을 거쳐 6개의 거울들(128.1), (128.2), (128.3), (128.4), (128.5), (128.6)을 가지는 다음 투영 대물렌즈(126)의 입사 동공(entry pupil)에 투영된다. 투영 대물 렌즈(126)는 대상 평면(114)의 고리모양의 필드(annular field)를 웨이퍼 같은 조사되는 대상이 위치하는 이미지 평면(124)의 이미지 필드에 투영한다. 구조-수송 마스크(structure-carrying mask)는 대상 평면(114)에 배치된다.
대물 렌즈(126)의 첫 번째 변이(도시되지 않음)에서, 거울(128.2)은 코팅 축에 대칭이고 점차적이고 분산된 다층 코팅을 가진다. 대물 렌즈(126)의 두 번째 변이(도시되지 않음)에서, 거울(128.4)과 거울(128.5)은 필수적으로 중심이 있고, 점차적 다층 코팅을 가지며, 양 코팅은 서로 동조한다. 본 발명에 따른 마스크를 이용하는 데에 더하여, 이들 투영 대물 렌즈의 변이들은 동공 아포디재이션에서 뒤이은 감소를 가져오는 데, 이하에서 상세하게 설명된다.
조명 시스템(206)의 거울(110)은 대상 평면(114)에 고리 모양의 필드를 형성하는 데 기여하고, 회전 쌍곡면의 횡모드 구획(off-axis segment)을 구성한다. 도 1b에 나타난 시스템은 마스크의 대상 평면(114)에서 조명 어패쳐 NA=0.03125를 가지는 R=130mm의 필드 반경으로 설계된다. 이것은 평면(124)에서 어패쳐 NA=0.25인 다음의 4:1 투영 대물 렌즈의 입사 동공에서 충전 비율 σ=0.5에 상응한다.
반사 EUV 투영 조명 배치에서, 마스크(대상 평면(114) 내에서)에서 입사각은 대개 특정 필드 위치에 의존하는데, 특히 마스크에서 텔레센트릭 빔 경로가 없을 때이다. 만약 이미지 평면(124)의 동공 아포디재이션 및/또는 균질하지 않은 조명이 마스크의 각 의존성 반사율 때문에 존재한다면, 이미지 평면의 아포디재이션이나 비정형 조명에 대한 보상이 가능한데, 예를 들면 허니콤 집광기(honeycomb condenser)의 허니콤 채널(honeycomb channels)의 부분적 가림으로 가능하다. 이를 위해, 상응하는 필드와 동공 위치에서 조명 방향의 강도를 약하게 하는데, 마스크에 의해 더 높은 반사율을 가지고 반사된다. 허니콤 집광기(honeycomb condenser)(도시되디 않음)는 두 번째 광학 소자 104의 두 번째 격자 소자에 의존하는 아포디재이션 효과를 보상하기 원한다면, 이것은 상술한 바와 같이 첫 번째 광학적 요소의 전면에 배열된 필터(100)에 의해 이루어진다.
스캐닝 투영 조명 배치에서 이미징을 위해, 마스크와 조사되는 대상, 예를 들면 웨이퍼가 조명 과정에서 서로 동시에 일치되게 움직이기 때문에, 이미지 필드의 조명과 스캐닝 과정에서 통합된 동공이 대개 균질한 것이 필수적이다. 도 1b에 나타난 배치에서, 웨이퍼 상에 10mrad 이하의 텔레센트릭 에러와 0.5%이하의 강도 변동은 통상적이다.
도 1b에 나타난 투영 조명 배치가 필드 허니콤(field honeycomb)으로도 알려져 있는 첫 번째 광학적 요소(102)의 첫 번째 격자 요소를 직접적으로 대상 평면(114)에 투영하는 동안, 첫 번째 격자 요소가 중간이미지로서 첫 번째로 투영되고 그리고 나서 빔 경로에서 나중에 위치한 렌즈(optics)에 의해 대상 평면(114)에 투영되는 투영 조명 배치가 또한 가능하다. 그러한 조명 시스템이 WO 01/09681에 충분히 기술되어 있는데, 본 출원에 전체 명세서의 내용이 구체화되어 있다.
도 3에서, 2˚에서 10˚까지의 다른 입사각에 따른 반사율이 파장에 대하여 도시되었다. 여기에서 사용된 종래의 마스크는 13.5nm의 작동 파장과 6˚의 주 광선 각도에서 최적화되었다. 이 마스크는 주기 두께 dideal = 6.948을 가진 몰리브덴/실리콘 다층 코팅을 가진다.
도 4a-e는 상관 동공 좌표(relative pupil coordinate)에서 다섯 개의 다른 필드 지점의 결과인 동공 아포디재이션을 보여준다. 정확한 값은 표1에 요약했다. 사출 동공에서의 아포디재이션 경향을 알려주는데, 뚜렷하게 비대칭이다. 더욱이, 반사율은 강한 변이를 가지기 쉽고, 66.42%에서 68.20%와 72.78%의 값을 취한다.
대조적으로, 도 5와 도 6a-e는 본 발명에 따른 마스크의 관련 상황을 보여준다. 본 발명의 마스크는 또한 몰리브덴/실리콘 다층 코팅을 가진다. 그러나 여기에서 주기 두께는 상수 6.976nm가 선택되었다. 입사각 함수로서의 반사율로서, 이것은 반사율이 작동 파장인 13.5nm에서 6˚대신에 약 8˚의 입사각에서 최대가 된다.
사출 동공에서 아포디재이션에 관련된 개선점은 매우 명확한데, 도 4a-e(표 2 참조)와 동일 위치 지점에서의 도 6a-e에 나타난 것과 같다. 우선, 받침대(saddle) 표면은 사출 동공에 형성되어서, 종래의 레티클의 아포디재이션보다 훨씬 더 대칭이다. 게다가 반사율은 이제 사출 동공에 대하여 71.18%에서 70.50%와 72.55%사이에서만 변동한다. 더욱이, 작동 파장 13.5nm에서 반사율이 입사각 2°와 10°에서 실질적으로 동일하다. 그러므로 이 레티클은 특히 조명 어패쳐 각도 4°의 투영 시스템을 가진 리소그래피 장치에서 사용하기에 적합하다. 이 경우에, 입사각은 6°± 4°= 2°에서 10°사이에서 변화한다. 그러므로, 상부와 하부의 동공 한계에서 반사율 낙하(drop)는 실질적으로 대칭적이다. 주 광선 각도 6°의 선택과 조명 어패쳐 각도 4°의 선택은 단지 본 발명의 실시 예로 고려되어 질 수 있으나 본 발명 자체의 사상은 이 실시 예에 한정되지 않고, 특정 리소그래피 렌즈에 쉽게 적용될 수 있다.
더욱이, 본 실시 예에서 아포디재이션에 관하여 만족할 만한 결과가 6.962nm내지 6.990nm 근처의 주기 두께에서 달성될 수 있음이 지적될 수 있다.
리소그래피 장치에서 본 발명의 마스크를 사용함으로써 얻어지는 개선점은 만약 조명 시스템의 사출 동공(exit pupil)이 균질하지 않게 천천히 조사되도록 조명시스템이 설계된다면 더욱 강화될 수 있다. 조명 시스템에 대한 이러한 치수 조합 덕분에 마스크뿐만 아니라 동공 아포디재이션도 효과적으로 극소화된다. 본 발명은 최대 반사율에서 이상적인 기간 두께보다 더 나아지도록 마스크 평면에서의 기간 두께가 선택된다. 그 결과 동공 위의 아포디재이션(apodization)이 더욱 대칭이 될 뿐 아니라 강도 변이가 전체적으로 더 작아진다.
도 4a 도 4b 도 4c 도 4d 도 4e
상관 필드 좌표(x,y) (0.00;0.94) (0.00;0.95) (0.00;0.97) (0.00;0.98) (0.00:1.00)
각 5.8° 5.9° 6.0° 6.1° 6.2°
최소 반사율(%) 68.20 67.81 67.38 66.92 66.42
최대 반사율(%) 72.78 72.78 72.78 72.78 72.78
도 6a 도 6b 도 6c 도 6d 도 6e
상관 필드 좌표(x,y) (0.00;0.94) (0.00;0.95) (0.00;0.97) (0.00;0.98) (0.00:1.00)
각 5.8° 5.9° 6.0° 6.1° 6.2°
최소 반사율(%) 71.18 71.07 70.90 70.71 70.50
최대 반사율(%) 72.55 72.55 72.55 72.55 72.55

Claims (6)

  1. 극 자외선(EUV) 및 소프트 x-선 파장 영역용 리소그래피 장치에 있어서,
    조명 시스템(206),
    마스크(5) 및
    투영 시스템(126)을 포함하고,
    상기 조명 시스템(206)은 마스크(5)가 균질하지 않게 천천히 조사되게 디자인되어서 동공 아포디재이션 효과가 적어도 부분적으로 보상되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 조명 각도에 대한 조명 빛의 강도 분포를 추정함으로써 마스크(5)의 각도 의존성 반사율의 보상이 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 마스크(5)의 각도 의존성 반사율의 보상이 스캔-통합(scan-integrated)되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 각각 다른 광학적 표면의 배열을 가지는 복수의 광학적 요소(102, 104)를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 필터(1000)를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 점차적 다층 코팅이 된 적어도 하나의 광학적 요소를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
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