KR20100080532A

KR20100080532A - 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈

Info

Publication number: KR20100080532A
Application number: KR20107007804A
Authority: KR
Inventors: 헬뮤트 바이에르; 하이코 펠트만; 죠켄 헤츨러; 마이클 토트젝
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠티 아게
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-07-08
Also published as: US20100201959A1; CN101815969A; JP2010541264A; WO2009043790A3; KR101510493B1; JP2017194697A; JP5498385B2; CN101815969B; WO2009043790A2; JP2014140060A; US8436982B2

Abstract

마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈의 어셈블리(11)는 다수의 광학 소자 및 개구(14)를 포함한다. 이미지 배향된 최종 광학 소자 전의, 어셈블리(11)의 광학 소자는, 볼록면(2b)이 오브젝트를 향해 배향되어 있고, 평평한 면(2a)이 이미지를 향해 배향되어 있는, 평면 볼록 렌즈(12)이다. 렌즈(12)의 평평한 면(2b)과 광학 단말 소자(17)의 평면 플레이트(19) 사이에, 그래서 평면 플레이트의 오브젝트 배향된 면에서, 또한 단말 소자(17)의 평면 플레이트의 이미지 배향된 면에, 각각의 이머전 용액(13b 또는 13a)이 제공된다. 그래서 평면 플레이트는 양 측에서 이머전 용액(13a, 13b)과 접촉한다. 이 구성에 의해, 이미지 배향된 측에 배치된 이머전 용액(13a) 내의 오염물이 평면 볼록 렌즈(12)에 손상을 입히지 않는 것이 확실해 진다. 그러나, 그 이미징 성질이 오염 물질 또는 다른 손상 물질을 통해 불충분해지면 즉시, 단말 소자(17) 또는 단말 소자(17)의 평면 플레이트(19)를 교체하는 것이 쉽게 가능하다.

Description

마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈{PROJECTION OBJECTIVE FOR MICROLITHOGRAPHY}

본 발명은 오브젝트 면과 이미지 면 사이에 배치된 광학 소자를 갖는 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하는 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈에 관한 것으로서, 광학 어셈블리는 이미지 면에 근접하여 배치된 적어도 하나의 광학 단말 소자를 포함하고, 광학 단말 소자의 이미지 배향된 면에 제1 이머전 용액이 배치되고, 광학 단말 소자의 대물렌즈 배향된 면에 제2 이머전 용액이 배치된다. 대물렌즈 배향된 면은 이미징 광이 단말 소자로 입사하는 제1 표면부를 포함하고, 이미지 배향된 표면은 이미징 광이 단말 소자로부터 출사하는 제2 표면부를 포함한다.

마이크로리소그래피용 투사 장치들은 예를 들면, 반도체 소자의 제조 시에 기판 위에 마이크로구조물을 제조하기 위해 사용된다. 그래서, 투사 대물렌즈의 오브젝트 면에 배치된 레티클(reticle)의 구조 또는 투사 대물렌즈의 오브젝트 면에 배치된 마스크의 구조가, 노광되는 기판(예를 들면, 웨이퍼)이 위치하는 이미지 면으로 이미징된다.

투사 대물렌즈의 광학 시스템은 예를 들면 렌즈 또는 미러 등의 복수의 광학 소자를 각각 포함하는 몇몇 광학 어셈블리를 일반적으로 포함한다. 반사굴절의 투사 광학의 예가 문헌 U.S. 2003/0021040 A1에 서술되어 있다. 상기 문헌의 설명이 여기에 참고로 통합되어 있다.

개구 NA > 1.0를 갖는 마이크로리소그래피용 이머전 대물렌즈에서, 웨이퍼의 앞에서 최종 이미지 배향된 광학 소자는 일반적으로, 그 볼록면이 대부분 반구형으로 구성된 평면 볼록 렌즈이다. 그 평면 볼록 렌즈의 볼록한 면은 오브젝트 배향(레티클 배향)되어 배치되고, 평면 볼록 렌즈의 평평한 면은 이미지 배향(웨이퍼 배향)되어 위치한다. 즉, 평면 볼록 렌즈의 평평한 면은 이미지 면을 향하는, 그래서 기판을 향하는 광학 시스템의 최종 전이 면을 형성한다.

반사, 특히 전체 반사를 피하기 위해, 평평한 면에서, 최종 이미지 배향된 광학 소자와 기판 사이에 이머전 용액이 제공된다.

이머전 대물렌즈의 일반적인 구성의 실시예가, 이머전 대물렌즈의 단말 어셈블리(1)를 나타내는 도 1에 도시되어 있으며, 이머전 용액(3)은 평면 볼록 렌즈(2)의 평평한 면(2a)에 인접하고 이미지 배향되어 위치한다. 어셈블리는 개구(4)를 포함한다.

평평한 면(2a)이 필드에 근접하여 배치되는 반면, 볼록한 면(2b)이 퓨필에 근접하는 것으로 고려되도록 광학 시스템의 상기 광학 소자(2)의 위치가 서술될 수 있다. 이 시스템에서, 광학 소자는 웨이퍼에 가장 근접하여 제공되지 않고, 양 면이 퓨필에 근접하지 않는다

도 2 및 3은 웨이퍼에 가장 근접한 평면 볼록 렌즈의 평평한 면만이 필드에 근접한 것으로 고려될 수 있고, 웨이퍼에 가장 근접한 렌즈(2)의 볼록면이 퓨필에 근접한 것으로 고려되어야 하는 것을 강조한다. 도 2는 렌즈(2)의 볼록면(2b)의 각종 필드 포인트의 빔속(5)의 풋프린트를 나타낸다. 빔속은 퓨필에 근접한 면에 대해 기대되는 것같이 강하게 중첩된다. 광축과의 교점은 빔속(5)의 내부에 비교적 중앙에 배치된다.

도 3은 빔속이 렌즈(2)에서 출사될 때, 렌즈(2)의 평평한 면(2a)에 동일한 빔속의 풋프린트(5)를 나타낸다. 도 3으로부터, 광축(6')과의 교점이 빔속(5')의 그룹에 대해 매우 편심되어 배치된 것이 분명하다. 빔속(5')이 중첩되지 않는 필드 포인트가 존재한다는 사실은, 광학 소자(2)의 평평한 면(2a)이 필드에 근접하여 배치된 것을 나타낸다.

광학 시스템의 마지막에 오는 평면 볼록 렌즈를 포함하는 이머전 광학의 현재 기술은, 시간이 지나면서 평면 볼록 렌즈가 이머전 용액에 의해 영향을 받는 단점이 있다. 특히, 예를 들면 기판 표면, 포토 래커 또는 유사물에 의해 생기는 오염물질이 렌즈에 부착되어, 광학 소자의 동작 수명과 이미징 품질을 열화시킨다.

투사 대물렌즈의 수명을 활용하기 위해, 선택적으로 단말 광학 소자를 교체할 수 있다. 그러나, 평면 볼록 렌즈를 교체하는 것은 특히 그것이 고가의 물질로 만들어진 경우에 어렵고 비용이 많이 발생한다. 이 때문에, 웨이퍼에 근접한 광학 단말 소자로서 쉽게 교환가능한 평면 플레이트를 도입하는 것이 제안되며, 이미징의 품질이 열화되었을 때 교체될 수 있다.

종래의 이머전 이소그래피 대물렌즈의 다른 문제는 산란 방사를 통한 이미징 품질의 왜곡이다. 기판 상에 산란 방사의 충격을 실질적으로 방지하기 위해, 각각의 개구는 예를 들면 광학 어셈블리 사이에서 사용된다.

현재 기술의 이머전 이소그래피 대물렌즈와 기술들이 EP 1768171A1 뿐만 아니라 WO 2006/128613 A1, JP 2004/246343 A1, US 2004/0001190 A1, JP 2005/086148 A에 나타나있다.

현재 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 이미징 품질의 지속적인 개선을 용이하게 하는 마이크로리소그래피용 광학 시스템을 제공하는 것이다.

본 목적은 특허 청구항 1, 2, 4 및 21에 따르는 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈를 통해 이루어진다. 바람직한 실시예는 종속의 청구항으로부터 도출될 수 있다.

본 발명에 따르는 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈는 오브젝트 면과 이미지 면 사이에 배치된 광학 소자를 포함하는 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하고, 상기 광학 어셈블리는 이미지 면에 근접하여 배치된 적어도 하나의 광학 단말 소자를 포함한다. 제1 이머전 용액이 상기 광학 단말 소자의 이미지 배향된 면 에 배치되고, 제2 이머전 용액이 상기 광학 단말 소자의 오브젝트 배향된 면에 위치한다. 이머전 용액은 동일하거나 상이한 조성을 포함할 수 있다. 오브젝트 배향된 면은 단말 소자로의 이미징 광의 입사를 위한 제1 표면부를 포함한다. 이미지 배향된 면은 단말 소자로부터의 이미징 광의 출사를 위한 제2 표면부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 광학 단말 소자는 간섭 방사 및/또는 산란 방사의 진행을 방지하는 수단을 포함한다.

투사 대물렌즈는 이머전 마이크로리소그래피용 대물렌즈이다. 투사 대물렌즈는 광학 시스템, 특히 적어도 1.0의 개구를 갖는 반사굴절의 광학 시스템을 포함한다.

광학 단말 소자의 이미지 배향된 면과 기판 사이에, 이머전 용액이 도입되어, 광학 시스템으로부터 이미징 광이 나올 때, 반사, 특히 이미징 광의 전체 반사를 방지하도록 한다. 본 발명에서, 이머전 용액이 단말 소자 앞의 광학 소자(특히 평면 볼록 렌즈)와 단말 소자 사이에 도입된다. 이와 같이, 평면 이미징 방사의 전이가 이미지 면에 가장 근접하여 배치된 광학 시스템(단말 소자)의 광학 소자와 평면 볼록 렌즈 사이에서 문제없이 용이해진다.

광학 시스템에서, 예를 들면, 어셈블리의 사이에서, 평면 볼록 렌즈와 단말 소자 사이에서 일부에 산란 광 개구가 또한 삽입될 수 있다. 이것은 기계적인 구성 부품으로서 삽입될 수 있거나, 광학 구성 부품에 배치된 흡수/반사층으로서 구성될 수 있다. 제1 및 제2 이머전 용액은 동일하거나 상이한 조성을 가질 수 있다.

이 목적은, 오브젝트 면과 이미지 면 사이에 배치된 광학 소자를 포함하는 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하고, 상기 광학 어셈블리는 이미지 면에 근접하여 배치된 적어도 하나의 광학 단말 소자를 포함하고, 제1 이머전 용액이 상기 광학 단말 소자의 이미지 배향된 면에 배치되고, 제2 이머전 용액이 상기 광학 단말 소자의 오브젝트 배향된 면에 배치되고, 오브젝트 배향된 면은 단말 소자로 이미징 광이 입사하는 제1 표면부를 포함하고, 이미지 배향된 면은 단말 소자로부터 이미징 광이 출사하는 제2 표면부를 포함하고, 광학 단말 소자는 복굴절 물질을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈에 의해 이루어진다. 복굴절 물질은 선형 복굴절(예를 들면, 크리스탈라인 수정 결정, 사파이어), 원형 복굴절(예를 들면, 크리스탈라인 수정 결정) 또는 본질적으로 복굴절(예를 들면, 플루오르화 칼슘 CaF2, 루테튬 알루미늄 그라네이트 LuAG)가 가능하다.

복굴절 물질은 광학 어셈블리의 복굴절 효과가 최소화되도록 특히 구성된다. 일반적으로, 단말 소자뿐 아니라 단말 소자의 앞에 배치된 평면 볼록 렌즈는 볼굴절 크리스탈라인 물질로 만들어진다. 상기 소자의 결정축은 복굴절 효과가 감소, 특히 최소화되도록 상대적으로 구성된다.

이 목적은, 오브젝트 면과 이미지 면 사이에 배치된 광학 소자를 포함하는 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하고, 상기 광학 어셈블리는 이미지 면에 근접하여 배치된 적어도 하나의 광학 단말 소자를 포함하고, 제1 이머전 용액이 상기 광학 단말 소자의 이미지 배향된 면에 배치되고, 제2 이머전 용액이 상기 광학 단말 소자의 오브젝트 배향된 면에 배치되고, 오브젝트 배향된 면은 단말 소자로 이미징 광이 입사하는 제1 표면부를 포함하고, 이미지 배향된 면은 단말 소자로부터 이미징 광이 출사하는 제2 표면부를 포함하고, 광학 단말 소자는 복굴절 물질을 포함하고, 투사 대물렌즈는 제1 이머전 용액 및/또는 제2 이머전 용액의 온도 및/또는 압력을 검출 및/또는 제어하는 수단을 포함하는 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈에 의해 이루어진다. 특히, 투사 대물렌즈는 제1 이머전 용액 및/또는 제2 이머전 용액 내의 압력 및/또는 온도를 측정하는 적어도 하나의 측정 장치를 포함한다.

바람직하게, 투사 대물렌즈는 제1 이머전 용액 및/또는 제2 이머전 용액의 온도 및/또는 압력을 바꾸는 수단을 포함한다. 그래서, 제1 및/또는 제2 이머전 용액용 히터 또는 냉각 소자(예를 들면, 저장소에 배치)가 제공될 수 있으며, 이에 의해 이머전 용액의 각각의 온도가 제어될 수 있다. 동일하게 이머전 용액의 압력에도 적용되어, 제어되거나 조절될 수 있다. 이와 같이, 이머전 용액의 조성을 선택, 및/또는 이머전 용액의 온도 및/또는 압력의 제어를 통해서 반사율을 조절 및 변경할 수 있다. 이머전 용액의 반사율을 제어함으로써, 광학 시스템의 변동 또는 변경이 보상될 수 있다. 또한, 이 시스템은 요구 사항 들을 변경시키는데 사용될 수 있다.

특히, 단말 소자의 제1 표면부가 이미징 광의 입사를 위해 구성되고, 이미징 광의 출사를 위해 단말 소자의 제2 표면부가 빔 경로에서 퓨필에 근접하게 배치되지 않는다. 용어 "퓨필에 근접한"에 대해서, 실시예에 보다 상세하게 서술되어 있는 정의가 사용되며, 적어도 2개의 비중첩 빔속이 면에 이미징될 수 없는 것이 아닐 때(대물렌즈의 상이한 필드 포인트의 빔속에 기초하여), 또는 동등한 의미로, 각 쌍의 빔속이 표면에서 반드시 중첩될 때, 표면이 퓨필에 근접한 것을 의미한다. 표면으로 모든 빔속을 이미징하는 것은 본 발명의 문맥에서 각각의 면에서 "풋프린트"로서 표시된다

바람직하게, 단말 소자는 적어도 하나의 평면 플레이트를 포함한다. 평면 플레이트는, 특히, 투사 대물렌즈의 동작 상태에서 그 입사 및 출사 면이 이머전 용액에 배치되거나, 이머전 용액에 의해 덮여지는 평행의 평면 플레이트이다. 이머전 용액을 통해서, 레티클 배향된 인접한 평면 볼록 렌즈(더 구체적으로 그 평평한 면) 및 제1 표면부 사이의 갭과 제2 표면부 및 노광되는 기판 사이의 갭이 연결된다. 평면 플레이트으로서, 절대적으로 평평하고 평행할 뿐 아니라 평평한 소자(반경 무한)가 포함된다. 본 발명의 의미에서 평면 플레이트는 예를 들면 │R│>1000 mm의 큰 지름 또는 │r│=1/│R│<0.001 mm^-1의 작은 곡률을 또한 포함할 수 있다. 또한, 적어도 제1 표면부 및 제2 표면부 전체가 작은 국부 곡률을 포함하면, 평편 판으로서, 구형 또는 비구면 구조를 포함하는 면을 갖는 소자가 포함된다.

양측에 이머전 용액에 있는 평면 플레이트를 제공하는 것은 웨이퍼(단말 소자)에 가장 근접하게 배열된 소자를 교환할 때 물질 절약이 구현될 수 있는 특별한 장점을 갖는다.

투사 대물렌즈의 수명 동안, 세정하거나 또는 실질적으로 동일한 새로운 소자로 교체하도록 단말 소자를 제거할 필요성이 있을 수 있다. 특히 웨이퍼 배향된 측의 소자에 퇴적(이머전 용액 또는 레지스트에 의해 생기는) 또는 광학 물질의 변화, 그래서 이미징 성질의 변화(예를 들면, 컴팩션(compaction))때문에 교환이 필요할 수 있다.

또한, 투사 대물렌즈의 수명 동안, 조성을 변경시키고, 그래서 제1 및/제2 이머전 용액의 굴절률을 변경시킬 필요성이 발생할 수 있다. 그 결과로 생기는 이미징 품질의 왜곡이 단말 소자의 교체에 의해 보상될 수 있다. 그래서, 단말 소자의 두께를 변경된 굴절률로 조절하는 것이 필요할 수 있다.

단말 소자로서의 평면 플레이트는 예를 들면 단말 소자로 일반적으로 사용되는 평면 볼록 렌즈보다 상당히 적은 물질로 생성될 수 있다. 이러한 장점은, 광학 소자, 예를 들면 평면 볼록 렌즈 및/또는 평면 플레이트가 LuAG, 스피넬, 바륨-리튬-플루오르화 혼합 결정 또는 상이한 높은 굴절률의 물질과 같은 비싼 물질로 만들어질 때 관련이 있다. 그래서 본 발명에 따르는 평면 플레이트의 사용은 상당한 비용 절약을 가져 온다.

또한, 평면 볼록 렌즈로부터 분리되는 단말 소자로서 평면 플레이트를 제공함으로써 몇몇 정도의 자유도가 얻어지며, 상기 자유도는 투사 대물렌즈의 광학성에 영향을 주거나 개선시키기 위해 상이한 방식으로 사용될 수 있다.

평면 볼록 렌즈 및 평면 플레이트가 복굴절 크리스탈라인 물질로 만들어질 때, 복굴절의 효과가 최소화되도록(클라킹) 2개의 요소의 결정축의 상대적인 정렬이 선택될 수 있다.

시스템의 이미징 성질에 영향을 줄 또 다른 가능성은 어셈블리 후에 검출되는 이미징 에러를 최소화하도록 하나 또는 양측 비구면에 평면 플레이트를 뒤이어서 만드는 것이다. 이를 위해, 평면 플레이트가 프레임되는데 유용하므로, 큰 복잡성없이 인스톨(install) 및 언인스톨(uninstall)될 수 있다. 조정을 위한 추가적인 방식이 선형 이동 및/또는 회전을 통해 평면 플레이트의 조절가능한 프레임에 의해 제공될 수 있다.

양측에 침투되는 평면 플레이트를 사용하는 다른 장점은 평면 플레이트의 각각의 양측에서 이머전 용액의 온도 및/또는 압력을 제어하는 것이 포함되므로, 이미징 품질이 최적화된다. 특히, 평면 볼록 렌즈의 물질의 굴절률 및/또는 물질의 굴절률 및/또는 제1 및 제2 이머전 용액의 굴절률의 변동이 보상될 수 있다. 이들 굴절률이 변화하는 이유는 대물렌즈 및/또는 온도 효과 사이의 변동에 기인할 수 있다.

바람직하게, 단말 소자는 광학 어셈블리의 광학 소자, 특히 이미지 면에 가장 근접한 전체 투사 대물렌즈이다.

바람직한 실시예에서, 광학 단말 소자는 캐리어에 평면 플레이트를 실장하는 적어도 하나의 캐리어를 포함한다. 캐리어는 예를 들면 외부로부터 평면 플레이트를 세팅하는 홀더/세팅 또는 상측에 평면 플레이트가 실장되는 캐리어 또는 유사물일 수 있다.

특히, 이미징 광의 입사를 위한 제1 표면부와 이미징 광의 출사를 위한 제2 표면부가 이미징 방사의 빔속의 풋프린트에 의해 결정된다.

바람직한 실시예에서, 평면 플레이트는 이미징 광의 입사를 위한 제1 표면부의 크기 및/또는 기하학적 형상을 실질적으로 포함한다.

바람직한 실시예에서, 평면 플레이트는 직사각형 오브젝트 배향된 및/또는 이미지 배향된 표면을 포함한다. 폭 b에 대한 길이 a의 비(a>b)는, 특히 2와 10 사이의 값을 포함한다.

다른 바람직한 실시예에서, 광학 단말 소자는 간섭 또는 산란 방사에 대해 불침투성인 차폐를 적어도 포함하며, 예를 들면, 광학 단말 소자를 통한 산란 광의 진행을 방지하기 위한 적어도 하나의 개구가 단말 소자에 제공될 수 있다. 이 개구는 캐리어 자체에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 개구 또는 블록이 캐리어, 특히 평면 플레이트의 코팅/블랙화에 의해 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 캐리어는 간섭 및/또는 산란 방사를 차폐하는 홀더로서 구성되며, 이것은 제2 표면부의 크기 및/또는 기하학적 형상에 실질적으로 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함한다. 캐리어는 광 침투가능하게 구성될 수 있고, 평면 플레이트의 웨이퍼 배향된 평평한 면의 적어도 10%를 덮을 수 있다.

캐리어는 특히 평면 플레이트의 외부 벽을 설정하거나 프레임하는 홀더일 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 평면 플레이트의 이미지 배향된 면은, 간섭 및/또는 산란 방사에 대해 불침투성이고, 제2 표면부의 외부에서, 간섭 또는 산란 방사의 진행으로부터, 이미지 배향된 표면의 일부를 실질적으로 차폐하는 코팅을 포함한다. 평면 플레이트는 간섭 및/또는 산란 방사에 대해 불침투성이고, 빔의 진행 방향으로 연장되는 평면 플레이트의 측면을 따라서 배치되는 코팅을 포함한다.

본 발명은, 제1 표면부 및/또는 제2 표면부가 투사 렌즈의 광축에 대해서 편심되어 배치될 때, 특히 현저하고 효과적이다. 평면 플레이트는 광축에 대해 대칭적으로 회전인 구성 부품으로서 구성되고 생성되어야 할 필요는 없다. 이것은 직사각형 판으로 생성될 수 있고, 적절한 위치에서 광학 단말 소자에 설치될 수 있다. 특히, 광 불침투성의 물질로 구성된 캐리어는 산란 광 차폐로서 사용될 수 있다.

그래서, 평면 플레이트는 투사 대물렌즈의 광축에 대해 편심될 수 있다.

이 목적은, 오브젝트 면과 이미지 면 사이에 배치된 광학 소자를 포함하는 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하고, 상기 광학 어셈블리는 이미지 면에 근접하여 배치된 적어도 하나의 광학 소자를 포함하고, 제1 이머전 용액이 상기 광학 단말 소자의 이미지 배향된 면에 배치되고, 제2 이머전 용액이 상기 광학 단말 소자의 오브젝트 배향된 면에 배치되고, 오브젝트 배향된 면은 단말 소자로 이미징 광이 들어가는 제1 표면부를 포함하고, 이미지 배향된 면은 단말 소자로부터의 이미징 광의 출사를 위한 제2 표면부를 포함하는 마이크로리소그래피용 대물렌즈에 의해 이루어진다. 특히, 제1 및 제2 이머전 용액은 다른 조성을 포함한다.

이와 같이, 장점을 갖는 이머전 용액이 각각의 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 낮은 흡수는 평면 볼록 렌즈와 평면 플레이트(높은 굴절 용액은 물보다 더 높은 흡수를 포함한다) 사이에 배치된 이머전 층의 중요한 성질을 구성할 수 있다. 그러나, 평면 플레이트와 기판 사이에 배치된 이머전 층에 대해서, 낮은 점성이 유리할 수 있다.

관련된 문제를 갖는 최종 렌즈 요소의 가열을 회피하기 위해, 가능한 한 얇게 대물렌즈 측에 이머전 층을 유지하는 것이 바람직하다. 그래서, 바람직하게는 기껏해야 2mm, 특히 기껏해야 1mm, 특히 기껏해야 바람직한 방식으로 0.5mm의 두께를 갖는 층으로서 제2 이머전 용액이 배치된다.

특히, 단말 소자가 재배치가능하거나 및/또는 착탈가능한 투사 대물렌즈에 배치된다.

상기 개별적으로 리스트된 각각의 특징 및 모든 가능한 조합에 대해 특허 보호가 주장된다.

본 발명의 더 많은 특징 및 장점은 첨부된 도면과 함께 특정 실시예의 설명을 참조하여 보다 분명해진다.
도 1은 현재 기술의 이머전 대물렌즈의 상세를 나타낸다.
도 2는 웨이퍼에 가장 근접한 종래의 렌즈의 볼록면의 풋프린트를 나타낸다.
도 3은 웨이퍼에 가장 근접한 종래의 렌즈의 평평한 면의 풋프린트를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따르는 이머전 대물렌즈의 상세를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따르는 시스템에서 웨이퍼에 가장 근접한 광학 소자의 제1 평평한 면의 풋프린트를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따르는 시스템에서 웨이퍼에 가장 근접한 광학 소자의 제2 평평한 면의 풋프린트를 나타낸다.
도 7은 도 5 및 6으로부터 풋프린트의 중첩을 나타낸다.
도 8은 평면도 및 측단면도에서 본 발명에 따르는 단말 소자의 제1 실시예를 나타낸다.
도 9는 산란 광의 발생을 설명하기 위해 평면 볼록 렌즈를 나타낸다.
도 10은 도 8의 상세를 나타낸다.
도 11은 평면도 및 측단면도에서 본 발명에 따르는 단말 소자의 제2 실시예를 나타낸다.

도 1은 현 기술로부터 알려진 이머전 대물렌즈의 상세를 나타낸다. 도시된 광학 어셈블리(1)는 다수의 렌즈, 개구(4) 및 평면 볼록 렌즈(2)로 구성된 광학 접속 소자를 포함한다. 렌즈(2)의 평평한 면(2a)은 이미지 면의 방향을 향하고 있어서, 기판을 향하여 배향된다. 렌즈(2)의 볼록 면(2b)은 오브젝트 면의 방향을 향하고 있어서, 레티클을 향해 배향된다.

렌즈(2)의 평평한 면(2a)의 부분에 이머전 용액(3)이 직접 제공되어, 경계면에서 노광 방사의 전반사를 방지하기 위해, 노광되는 기판(비도시)과 표면(2a) 사이의 중간 공간을 채운다.

그러나, 이머전 용액(3)이 렌즈(2)의 평면(2a)에 침범해, 이머전 용액(3)에 포함된 오염물을 통해 오염시키므로, 시간에 걸쳐서 이미징 품질이 왜곡된다.

도 2에서, 풋프린트가 광학 어셈블리(1)의 렌즈(2)의 볼록 면(2b) 위에 도시된다. 이미지를 생성하도록 구성된 빔속(5)은 광학 소자(2)로 들어가 강하게 중첩되는 것이 분명해진다. 한편, 각각의 빔속(5)은 이머전 대물렌즈의 광축과의 교점을 포함한다. 그래서, 볼록면(2b)은 퓨필에 근접한 렌즈(2)의 표면으로서 주어진다.

그러나, 도 3에 도시된 웨이퍼에 가장 근접한 렌즈(2)의 평평한 면(2a)의 풋프린트는 적어도 2개의 중첩되지 않은 빔속(5')을 포함한다. 그래서, 렌즈의 평평한 면은 필드에 근접하게 배치된다. 도 3은 통과하여 이미지를 구성하는 모든 빔속(5')에 의해 규정되는, 렌즈(2)의 출사부가 이머전 대물렌즈의 광축(8)에 대해 가장 편심되어 배치되어 있는 것을 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 투사 대물렌즈의 실시예의 상세를 나타낸다. 어셈블리(11)는 다수의 광학 소자와 개구(14)를 포함한다. 이미지를 향해 배향된 최종 소자 전의 소자로서 배치된 어셈블리(11)의 광학 소자는 평면 볼록 렌즈(12)이고, 그 볼록 면(2b)이 오브젝트 배향으로 배치되고, 그 평평한 면(12a)은 이미지 배향으로 배치된다.

어셈블리(11)의 최종 이미지 배향된 광학 소자로서, 평면 플레이트를 포함하는 광학 단말 소자(17)가 제공된다. 렌즈(12)의 평평한 면(12a)과 광학 단말 소자(17)의 평면 플레이트 사이에, 그래서, 평면 플레이트의 오브젝트 배향된 면에서, 또한 단말 소자(17)의 평면 플레이트의 이미지 배향된 면에서, 각각의 이머전 용액(13b 또는 13a)이 제공된다. 그래서, 평면 플레이트는 이머전 용액(13a, 13b)과 접촉하는 양 측에 각각 있다.

이것은 이미지 측의 이머전 용액(13a)의 오염 물질이 평면 볼록 렌즈(12)에 악영향을 주지 않는 구성에 의해 확실해진다. 오염 물질 또는 다른 악영향을 통해 촬상 성질이 불충분하게 되면, 단말 소자(17) 또는 단말 소자(17)의 평면 플레이트(19)의 교체가 쉽게 가능하다.

도 5는 단말 소자(17)의 레티스 배향된 평평한 면에서 시스템을 통해서 진행하는 빔속의 풋프린트(15)를 도시한다. 플레이트는 빔속(15)이 중첩되지 않는 레티클 배향 측에 필드 포인트를 포함하는 것이 분명해진다. 이것은 플레이트(15)의 레티클 배향된 평평한 면이 빔 경로에서 퓨필에 근접하여 배치되지 않음을 의미한다.

도 6은 단말 소자(17)의 평면 플레이트의 웨이퍼 배향된 평평한 면(17a)에서 풋프린트를 나타낸다. 빔속(15')은 중첩되지 않는다. 그래서, 플레이트의 이미지 배향된 평평 면(17a)이 광학 시스템에서 필드에 근접하여 여전히 배치된다. 또한, 빔속(15')은 본 발명에 따르는 투사 대물렌즈의 광축(16')과 단말 소자(17)의 교점에 대해 매우 편심되어 있다.

도 7에서, 도 5 및 6으로부터 풋프린트의 중첩이 도시되어 있다. 시스템의 광축과 교점(16)의 위치에 기초하여, 평평한 평행 단말 소자는 시스템의 광축에 대해 매우 편심되어 있는 방식으로 이미징 광이 침투되는 것이 분명해진다.

면 a와 b(a>b)의 길이를 갖는 상세(18)가 입사 빔속의 경계에 의해 규정된다. 출사 빔속(15')이 또한 제한(18) 내에 위치된다. 본 발명에 따르면, 단말 소자(17)는 평면 플레이트가 구비되며, 실질적으로 표면을 포함하며, 기하학적으로 섹션(18)의 크기를 가지므로, 표면은 측 길이 a와 b를 갖는다. 비율 V=a/b이 2와 10 사이의 범위에 있고, 이것은 평면 플레이트가 직사각형 표면으로 구성되는 것을 의미한다. 평면 플레이트가 광학 시스템에 배치되고 설정되므로, 이미징 광이 통과하는 부분(18)에만 이미징 방사에 대해 침투가능하고, 및/또는 평면 플레이트는 상기 부분(18)위에 연장되어 있다.

그러므로, 광축에 대해 회전 대칭이고 중심이게 평면 플레이트(19)를 구성 및 설정하는 것이 반드시 필요하지 않다. 경계(18)에 의해 에워싸여지는 평면 플레이트의 부분만이 광학 부품으로서 돌출되어야 한다. 이것은 물질 절약을 가져오고, 단말 소자(17)의 더 간단한 제조를 용이하게 한다.

도 8에서, 본 발명에 따르는 단말 소자(17)의 제1 실시예가 평면도 및 측단면도에 도시된다. 단말 소자(17)는 평면 플레이트(19) 및 캐리어(20)를 실질적으로 포함한다. 투사 대물렌즈의 동작 상태에서, 이것은 광학 시스템에 인스톨되는 것을의미하고, 평면 플레이트(19)는 양 측에서 이머전 용액에 의해 젖는다.

광학 소자(17)의 원형의 검은색으로 채워진 부분은 대략 광학 소자(17)의 앞에 배치된 평면 볼록 렌즈(12)의 평평한 면의 자유 지름에 대략 상응한다.

평면 플레이트(19)는 길이 a와 폭 b을 포함한다. 이미지 광 임팩트는 입사 이미징 방사의 풋프린트에 의해 규정된 부분(18)에 대응한다.

캐리어(20)는 광 침투성으로 구성된다. 이것은 테두리(22)에 의해 규정된 직사각형 개구(21)를 포함한다. 테두리(22)는 이미지 배향된 측에서 평면 플레이트(19)로부터 출사하는 빔속(15')의 풋프린트에 의해 규정된다. 부분(18)내에 배치된 직사각형(22)은 평면 플레이트(19)의 웨이퍼 배향된 평평한 면의 일부를 구성하며, 이를 통해 이미징 광이 평면 플레이트(19)에 남겨져, 웨이퍼에 도달한다. 또한, 출사 부분(22)과 입사 부분(18)의 중간 부분은 캐러어(20)에 의해 덮여지고, 그래서 광이 투과하지 못한다. 단말 소자(17)의 상기 구성 및 배열은, 평면 플레이트의 출사 부분(22) 다음에 존재하여, 노광되는 기판에 충격을 주는 광의 간섭광 또는 산란광을 방지한다.

도 9는 도 1 또는 도 4의 평면 볼록 렌즈(2, 12)를 나타내며, 렌즈(2, 12)의 평평한 면(2a, 12a)의 일부에 이머전 용액(3, 13b)이 제공되어 있다. 점선은 이미징광에 의해 침투되는 렌즈의 부분을 규정한다. 광학 경계 표면에서 간섭 반사를 통해, 또는 광학 물질에서 산란을 통해 발생될 수 있는 산란 광 또는 폴스(false) 광이 렌즈(2, 12)내에 화살표를 통해 개략적으로 도시된다. 산란 광 또는 폴스 광은 이미지의 콘트라스트의 손실을 가져오거나 노광되는 부분의 밖에 위치되는 웨이퍼의 부분에 올 수 있어서, 이 위치에서 원하지 않는 효과를 가져온다.

도 10은 도 8의 상세를 나타내며, 화살표로 심볼화된 도 9에 따라서 렌즈(12)로부터 나오는 산란 광을 도시한다. 간섭광이 광학 소자의 구성에 의해 또는 평편 플레이트의 기하학적 구성 및 지지물(20)에 의해 어떻게 억압되는지가 도 10에 도시되어 있다. 그래서, 산란광 또는 간섭광이 한편으로는 지지물(20)에 의해, 다른 한편으로는 예를 들면 광 침투층(18에서)이 설치될 수 있는, 평면 플레이트의 규정 측부(23)에 의해 이미징 광용 출사 개구(21)를 통과하는 것이 방지된다.

광학 단말 소자(17)의 구성의 또 다른 실시예가 도 11에 도시되어 있다. 단말 소자(17)는 측면에서 평면 플레이트(19)를 세트하는 지지물(20)을 포함한다. 평면 플레이트(19)는 (출사부 경계(22)에 의해 규정된)출사부(21)의 외측의 흡수 또는 반사층을 포함하며, 이것은 이미징 방사에 대해 불침투성이고, 산란광 및 간섭광의 통과를 방지하는 층(24)을 의미한다. 그래서, 광은 원하는 출사부(21)를 통해 출사될 수만 있다.

웨이퍼 배향된 광학 소자(19)의 표면은 전체적으로 이미지 배향된 부분에서 실질적으로 평면이고, 그래서 이미지 배향된 면에서 이머전 용액(13a)의 방해되지 않은 흐름을 용이하게 한다.

일반적으로, 평면 볼록 렌즈와 평면 플레이트 사이의 부분에 추가의 산란광 개구를 사용할 수 있다. 이들은 기계적인 구성 부품으로서 및/또는 광학 구성 부품에서 흡수/반사 층으로서 구성될 수 있다.

본 발명에 의해, 마이크로리소그래피 투사형 대물렌즈의 이미징 품질이 실질적으로 개선된다. 웨이퍼에 가장 근접한 소자가 오염되면, 간단한 방식으로 큰 비용없이 교체될 수 있다.

또한, 이미지면에 가장 근접하여 배치된 단말 소자의 구조 및 구성에 의해 기판으로의 산란 방사의 임팩트가 효과적으로 방지된다.

Claims

오브젝트 면과 이미지 면 사이에 배치된 광학 소자를 포함하는 적어도 하나의 광학 어셈블리(11)를 포함하고,
상기 광학 어셈블리(11)는 이미지 면에 근접하여 배치된 적어도 하나의 광학 단말 소자(17)를 포함하고,
제1 이머전 용액(13a)이 상기 광학 단말 소자(17)의 이미지 배향된 면(17a)에 배치되고, 제2 이머전 용액(13b)이 상기 광학 단말 소자(17)의 오브젝트 배향된 면(17b)에 배치되고,
상기 오브젝트 배향된 면(17b)은 상기 단말 소자(17)로의 이미징 광의 입사를 위한 제1 표면부(18)를 포함하고, 상기 이미지 배향된 면(17a)은 상기 단말 소자(17)로부터의 이미징 광의 출사를 위한 제2 표면부(22)를 포함하고,
상기 광학 단말 소자(17)는 상기 단말 소자(17)를 통해 산란 방사 및/또는 간섭 방사가 진행하는 것을 방지하는 수단을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1에 있어서,
상기 광학 단말 소자(17)는 복굴절 물질을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
오브젝트 면과 이미지 면 사이에 배치된 광학 소자를 포함하는 적어도 하나의 광학 어셈블리(11)를 포함하고,
상기 광학 어셈블리(11)는 이미지 면에 근접하여 배치된 적어도 하나의 광학 단말 소자(17)를 포함하고,
제1 이머전 용액(13a)이 상기 광학 단말 소자(17)의 이미지 배향된 면(17a)에 배치되고, 제2 이머전 용액(13b)이 상기 광학 단말 소자(17)의 오브젝트 배향된 면(17b)에 배치되고,
상기 오브젝트 배향된 면(17b)은 상기 단말 소자(17)로의 이미징 광의 입사를 위한 제1 표면부(18)를 포함하고, 상기 이미지 배향된 면(17a)은 상기 단말 소자(17)로부터의 이미징 광의 출사를 위한 제2 표면부(22)를 포함하고,
상기 광학 단말 소자(17)는 복굴절 물질을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 2 또는 3에 있어서,
상기 광학 어셈블리(11)의 복굴절 효과가 최소화되도록 상기 복굴절 물질의 광축이 정렬되어 있는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 이머전 용액(13a) 및/또는 상기 제2 이머전 용액(13b)의 온도 및/또는 압력을 검출 및/또는 제어하는 수단을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
오브젝트 면과 이미지 면 사이에 배치된 광학 소자를 포함하는 적어도 하나의 광학 어셈블리(11)를 포함하고,
상기 광학 어셈블리(11)는 이미지 면에 근접하여 배치된 적어도 하나의 광학 단말 소자(17)를 포함하고,
제1 이머전 용액(13a)이 상기 광학 단말 소자(17)의 이미지 배향된 면(17a)에 배치되고, 제2 이머전 용액(13b)이 상기 광학 단말 소자(17)의 오브젝트 배향된 면(17b)에 배치되고,
상기 오브젝트 배향된 면(17b)은 상기 단말 소자(17)로의 이미징 광의 입사를 위한 제1 표면부(18)를 포함하고, 상기 이미지 배향된 면(17a)은 상기 단말 소자(17)로부터의 이미징 광의 출사를 위한 제2 표면부(22)를 포함하고,
상기 투사 대물렌즈는 상기 제1 이머전 용액(13a) 및/또는 상기 제2 이머전 용액(13b)의 온도 및/또는 압력을 검출 및/또는 제어하는 수단을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 5 또는 6에 있어서, 상기 투사 대물렌즈는,
상기 제1 이머전 용액(13a) 및/또는 상기 제2 이머전 용액(13b) 내의 압력 및/또는 온도를 측정하는 적어도 하나의 측정 장치를 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투사 대물렌즈는,
상기 제1 이머전 용액(13a) 및/또는 상기 제2 이머전 용액(13b)의 온도 및/또는 압력을 변경하는 수단을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
이미징 광의 입사를 위한 단말 소자(17)의 제1 표면부(18)와 이미징 광의 출사를 위한 단말 소자(17)의 제2 표면부(22)가 빔 경로에서 퓨필(pupil)에 근접하여 배치되지 않는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단말 소자(17)는 적어도 하나의 평면 플레이트(19)를 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단말 소자(17)는 상기 광학 어셈블리(11), 특히, 상기 이미지 면과 가장 근접하여 배치된 전체 투사 대물렌즈의 광학 소자인, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 단말 소자(17)는 지지물(20)에서 평면 플레이트(19)를 실장하는 적어도 하나의 지지물(20)을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
이미징 광의 입사를 위한 제1 표면부(18) 및/또는 이미징 광의 출사를 위한 제2 표면부(22)가 상기 단말 소자(17)의 각각의 면에 투사 대물렌즈의 이미징 방사의 빔속의 풋프린트에 의해 각각 규정되는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평면 플레이트(19)는 이미징 광의 입사를 위한 제1 표면부(18)의 크기 및/또는 기하학적 구조를 실질적으로 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평면 플레이트(19)는 실질적으로 직사각형 오브젝트 배향된 면 및/또는 직사각형 이미지 배향된 면을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 단말 소자(17)는 적어도 간섭 방사 또는 산란 방사를 위해 불침투성의 차폐를 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
캐리어(20)는 간섭 및/또는 산란 방사를 차폐하기 위한 홀더로서 구성되고, 상기 홀더는 상기 제2 표면부의 크기 및/또는 기하학적 구조에 실질적으로 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(20)는 상기 평면 플레이트(19)의 외부 테두리를 설정하는 홀더로서 구성되는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평면 플레이트(19)의 이미지 배향된 면은, 간섭 또는 산란 방사의 출사에 대해 제2 표면부(22)의 외측인 이미지 배향된 면의 일부를 실질적으로 차폐하고, 간섭 및/또는 산란 방사에 대해 불침투성인, 코팅(24)을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평면 플레이트(19)는, 시스템의 광축과 평행하게 실질적으로 구성된 평면 플레이트(19)의 측면에 배치되고, 간섭 및/또는 산란 방사에 대해 불침투성인, 적어도 하나의 코팅(23)을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 표면부(18) 및/또는 상기 제2 표면부(22)는 상기 투사 대물렌즈의 광축(16)에 대해 편심되어 배치된, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평면 플레이트(19)는 상기 투사 대물렌즈의 광축(16)에 대해 편심되어 배치된, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 이머전 용액(13a)과 상기 제2 이머전 용액(13b)은 상이한 조성을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
오브젝트 면과 이미지 면 사이에 배치된 광학 소자를 포함하는 적어도 하나의 광학 어셈블리(11)를 포함하고,
상기 광학 어셈블리(11)는 이미지 면에 근접하여 배치된 적어도 하나의 광학 단말 소자(17)를 포함하고,
제1 이머전 용액(13a)이 상기 광학 단말 소자(17)의 이미지 배향된 면(17a)에 배치되고, 제2 이머전 용액(13b)이 상기 광학 단말 소자(17)의 오브젝트 배향된 면(17b)에 배치되고,
상기 오브젝트 배향된 면(17b)은 상기 단말 소자(17)로의 이미징 광의 입사를 위한 제1 표면부(18)를 포함하고, 상기 이미지 배향된 면(17a)은 상기 단말 소자(17)로부터의 이미징 광의 출사를 위한 제2 표면부(22)를 포함하고,
상기 제1 이머전 용액(13a)과 상기 제2 이머전 용액(13b)은 상이한 조성을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 이머전 용액(13b)은 광학 단말 소자(17)에서 최대 2mm, 특히 최대 1mm, 바람직하게 특히 최대 0.5mm의 두께를 갖는 층으로 구성되는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단말 소자(17)는 상기 투사 대물렌즈에 배치되며, 교체가능하고 및/또는 착탈가능한, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.
청구항 1 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
간섭 및/또는 산란 방사의 통과를 방지하는 수단은 차폐물을 포함하는, 마이크로리소그래피용 투사 대물렌즈.