KR20140123047A

KR20140123047A - 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 사용하기 위한 미러 장치

Info

Publication number: KR20140123047A
Application number: KR1020147019741A
Authority: KR
Inventors: 보아즈 프니니-미틀러
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-10-21
Also published as: JP6126627B2; EP2805204B1; JP2015505642A; EP2805204A1; KR102049618B1; DE102012200736A1; US20140293255A1; WO2013107762A1

Abstract

본 발명은 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 사용하기 위한 미러 장치로서, 복수의 개별 미러(101, 102, 103, 104,...) 및 복수의 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)를 포함하고, 각각의 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)가 상기 플렉셔 중 하나에 의해 적어도 하나의 경사축을 중심으로 경사가능하며, 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)가 공통 구성요소 내에 통합되는 미러 장치에 관한 것이다.

Description

특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 사용하기 위한 미러 장치{MIRROR ARRANGEMENT, IN PARTICULAR FOR USE IN A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE APPARATUS}

<관련 출원의 상호 참조>

본 출원은 둘 모두 2012년 1월 19일자로 출원된 독일 특허 출원 제DE 10 2012 200 736.9호 및 미국 제61/588,226호의 우선권을 주장한다. 이들 출원의 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

본 발명은 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 사용하기 위한 미러 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 장치의 면 미러(facet mirror)에 관한 것이다.

예를 들어 집적 회로 또는 LCD와 같은 미세구조화된 구성요소를 제조하기 위해 마이크로리소그래피가 사용된다. 마이크로리소그래피 공정은 조명 장치 및 투영 렌즈를 포함하는 이른바 투영 노광 장치로 수행된다. 이 경우에, 감광 층(포토레지스트)으로 코팅되고 투영 렌즈의 이미지 평면 내에 배치되는 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)의 감광 코팅에, 마스크(= 레티클) 구조를 전사하기 위해, 조명 장치에 의해 조명된 마스크의 이미지가 투영 렌즈에 의해 기판상에 투영된다.

EUV 범위, 즉 예컨대 대략 13 nm 또는 대략 7 nm의 파장을 위해 설계되는 투영 렌즈에서, 적합한 광-투과성 굴절 재료의 입수 가능성의 부재로 인해, 미러가 이미지 형성 공정을 위한 광학 구성요소로서 사용된다.

EUV 내에서 작동하기 위해 설계되는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 장치에서, 빔-안내 구성요소로서 필드 면 미러(field facet mirror) 및 동공 면 미러(pupil facet mirror) 형태의 면 미러의 사용이 예컨대 DE 10 2008 009 600 A1으로부터 알려져 있다. 그러한 면 미러는 조절의 목적을 위해 또는 특정 조명 각도 분포를 실현하기 위해 각각의 경우에 플렉셔(flexure)에 의해 경사가능하도록 설계되는 다수의 개별 미러로부터 구성된다.

이 경우에, 종래에는 특히 해당 플렉셔를 직접 개별 미러 내에 통합시키는 것이 일반적이다. 그러나, 통합된 플렉셔를 갖춘 개별 미러의 그러한 구성은 광학 정밀 구성요소로서 어떤 방식으로도 제조하기에 복잡한 플렉셔가 개별 미러 내에 추가로 통합됨으로 인해, 관련 광학 구성요소의 복잡성과 따라서 또한 장치 전체의 제조 경비 및 비용이 현저히 증가되는 단점을 갖는다. 이는 개별 미러가 예를 들어 구리와 같은 금속성 재료로부터 제조되지 않고 오히려 - 예를 들어 특정 EUV 사양을 따르기 위해 - 세라믹 재료(예컨대, 실리콘)로부터 제조될 때 더욱 그러하며, 이러한 세라믹 재료에서는 전형적으로 취성의 재료 특성으로 인해, 플렉셔의 실현이 특히 어렵고, 실현에 많은 비용이 소요된다.

위의 배경기술과 대조적으로, 본 발명의 목적은 제조 기술 면에서 비교적 적은 경비로 개별 미러의 요구되는 작동성(actuatability) 및 경사성(tiltability)이 실현되는, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 사용하기 위한, 복수의 개별 미러를 포함하는 미러 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 특허청구범위 독립항 제1항의 특징에 의해 달성된다.

특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 사용하기 위한 미러 장치는

- 복수의 개별 미러; 및

- 복수의 플렉셔 - 각각의 개별 미러는 상기 플렉셔 중 하나에 의해 적어도 하나의 경사축을 중심으로 경사가능함 -

를 포함하고,

- 플렉셔는 공통 구성요소 내에 통합된다.

본 발명은 특히 각각 플렉셔(flexure)(솔리드 조인트(solid joint), 힌지)에 의해 경사가능한 복수의 개별 미러를 포함하는 미러 장치의 경우에, 개별 미러와 기계적으로 별도로 구현되는 공통 구성요소(모든 개별 미러 또는 모든 플렉셔에 공통되는) 내에 플렉셔를 통합시키는 개념에 기초한다. 따라서, 본 발명은 특히 미러 장치의 개별 미러가 추가의 기계적 기능 없이 순전히 광학 구성요소로서 구현되는 한 모듈식 구성을 생성하는 반면, 개별 미러의 작동에 필요한 기능은 개별 미러와 별개인 그리고 모든 플렉셔를 통합된 방식으로 포함하는 구성요소에 의해 제공된다. 그 결과, 본 발명에 따른 미러 장치의 복잡성 및 제조 경비가 결과적으로 현저히 감소된다.

위에서 설명된 모듈식 구성으로 인해, 특히 한편으로는 개별 미러와 다른 한편으로는 플렉셔를 갖춘 구성요소가 의도된 용도에 관해 최적인 상이한 재료로 제조될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 플렉셔가 여전히 적합한 금속성 재료로 형성될 수 있는 반면, 개별 미러가 예를 들어 특정 EUV 사양에 따르기 위해 예컨대 실리콘과 같은 세라믹 재료로 제조될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미러 장치에서, 플렉셔를 갖춘 공통 구성요소는 개별 미러에 해제가능하게 연결되며, 여기서 이러한 해제가능한 연결은 특히 아래에서 훨씬 더 상세히 설명되는 바와 같이 클램핑 연결에 의해 실현될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 플렉셔는 리프 스프링 플렉셔로서 구현된다. 이들 리프 스프링 플렉셔는 특히 공통 구성요소를 형성하는 플렉셔 플레이트(또는 힌지 플레이트) 내에 구현될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 공통 구성요소를 형성하는 플렉셔 플레이트가, 리프 스프링 플렉셔가 그 내에 직접 커팅되는(예컨대, 포토-에칭에 의해) 금속 시트로서 제조될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 플렉셔 각각은 특히 기계적 클램핑 연결에 의해 기계적으로 결합되는 각각 할당된 개별 미러의 두 회전 자유도로의 작동을 가능하게 한다. 구체적으로, 개별 미러는 예컨대 광 입사 방향에 수직한 평면(x-y 평면) 내에서 2개의 상호 수직 경사축을 중심으로 경사가능할 수 있다.

또한, 플렉셔는 바람직하게는 그들이 각각 할당된 개별 미러의 (정확히) 하나의 병진 자유도로의 작동을 가능하게 하도록 구현된다. 이 경우에, 특히, 개별 미러 각각은 할당된 플렉셔에 의해 축방향으로, 또는 플렉셔에 의해 미러 평면에 수직한 방향으로 변위가능하거나 이동가능할 수 있으며, 그 결과, 특히, 작동 중 발생하는 열 팽창, 예를 들어 각각 개별 미러의 작동을 위해 그 상에 장착되는 핀 또는 플런저의 선형 팽창이 흡수된다.

일 실시예에 따르면, 플렉셔를 갖춘 공통 구성요소는 예컨대 납접(soldering) 또는 용접(welding) 연결(예를 들어 다수의 용접점을 사용한 확산 또는 레이저 용접에 의해)에 의해 캐리어에 확고하게 면 연결된다. 상기 캐리어는 특히 미러 장치를 냉각시키기 위한 냉각기의 구성요소(예를 들어 상기 냉각기의 상부 냉각기 플레이트)일 수 있다(그러나 본 발명이 이에 제한됨이 없이).

본 발명은 또한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계, 특히 조명 장치에 관한 것이며, 여기서 광학계는 전술된 특징을 포함하는 본 발명에 따른 미러 장치를 포함한다. 또한, 본 발명은 또한 그러한 광학계를 포함하는, 특히 EUV 리소그래피를 위한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 관한 것이다.

본 발명의 추가의 구성이 설명 및 특허청구범위 종속항들로부터 수집될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면에 예시된 예시적인 실시예에 기초하여 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

도면에서,
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명이 실현될 수 있는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 구성의 개략도를 도시한다.

본 발명에 따른 미러 장치의 구성이 도 1 내지 도 3의 개략도에 관한 일 실시예에 기초하여 후술된다. 이 경우에, 도 1은 개략적인 단면도를 도시하고, 도 2는 배열의 발췌 부분(개별 미러 생략)의 사시도를 도시하며, 도 3은 미러 장치의 일부와 특히 그 내에 수용된 플렉셔의 확대 사시도를 도시한다.

도 1 및 도 3으로부터 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 미러 장치는 각각의 경우에 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)에 의해 적어도 하나의 경사 축을 중심으로(본 예시적인 실시예에서 2개의 상호 수직한 경사 축을 중심으로) 경사가능한 복수의 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)를 포함한다. 도 2로부터 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)는 본 예시적인 실시예에서 플렉셔 플레이트(150)로서 구현되는 공통 구성요소 내에 통합되며, 여기서 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)는 플렉셔 플레이트(150) 내의 대응하는 컷아웃의 생성(예를 들어 포토-에칭에 의해)에 의해 리프 스프링 플렉셔로서 통합된다.

본 특정 예시적 실시예에서, 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)는 두 회전 자유도의 작동성(각각 x축 및 y축을 중심으로 하는 회전에 해당함, 즉 자유도 Rx 및 Ry)에 더하여 하나의 병진 자유도의 작동성(z축을 따른 변위성에 해당함)이 제공되도록 구비된다. 도 3에 플렉셔(152)에 대해 예시된 바와 같이, 이 목적을 위해 각각의 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)는 날개형 방식으로 컷아웃되는 그리고 z축에 대해 접선 방향으로 연장되는 3개의 섹션(152a, 152b, 152c)으로 구현되고, 리프 스프링 플렉셔로서 생성된다.

예컨대 조절 목적을 위해 요구되는 개별 미러의 경사성이 자유도 Rx 및 Ry에 의해 보장되는 한편, 도 1에 도시된 그리고 특히 관련 개별 미러(102)를 작동시키는 역할을 하는 핀 또는 플런저(142)의 작동 중 발생하는 열 팽창(예컨대, 선형 팽창)이 z 방향으로의 추가의 병진 자유도에 의해 흡수될 수 있다.

다시 한번 도 1을 참조하면, 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)에 할당된 관련 핀 또는 플런저(이들 중 핀 또는 플런저(142)만을 볼 수 있음)는 각각의 경우에 관형 또는 슬리브형 요소(131, 132, 133,...) 내에 배치되고, 각각 할당된 개별 미러(101, 102, 103,...)의 미러 몸체(각각의 경우에 나사를 구비함) 내에 스크류 체결된다(도 1에 따른 단부 측에 제공된 나사형성된 핀(142a)에 의해).

도 1로부터 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)의 통합을 위한 공통 구성요소를 형성하는 플렉셔 플레이트(150)는 클램핑 연결에 의해 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)에 해제가능하게 연결된다. 구체적으로, 플렉셔 플레이트(150)의 이러한 클램핑은 본 예시적인 실시예에서 한편으로는 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)와 다른 한편으로는 캐리어(110) 사이에서 달성되며, 여기서 상기 캐리어는 본 예시적인 실시예에서 미러 장치를 냉각시키기 위한 냉각기(캐리어(110) 및 또한 추가의 냉각 플레이트(120)로부터 형성됨)의 구성요소를 형성한다. 냉각에 사용되는 냉각 유체는 관형 또는 슬리브형 요소(131, 132, 133,...) 사이의 영역에서 상기 냉각기 내에서 유동하며, 여기서 상기 관형 요소(131, 132, 133,...)는 이미 기술된 바와 같이 각각 그 내부에 각각의 개별 미러(101, 102, 103, 104,...) 내에 스크류 체결되는 핀 중 하나의 핀(예컨대, 도 1의 핀(142))을 수용하며, 여기서 상기 핀은 예컨대 스크류 형태의 고정 요소(171, 172, 173,...)에 의해 고정되며, 상기 고정 요소는 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)의 반대쪽을 향하는 하부 냉각기 플레이트(120) 측에 또는 그의 저면 상에 위치된다.

본 예시적인 실시예에서, 플렉셔 플레이트(150)와 캐리어(110) 사이의 연결은 특히 납접 또는 용접(예컨대, 다수의 용접점을 갖는 확산 또는 레이저 용접)에 의해 면 연결(areal connection)로서 실현된다. 또한, 도 1로부터 볼 수 있는 바와 같이, 플렉셔 플레이트(150)는 각각의 개별 미러의 에지 섹션 아래의 영역에서 각각의 경우에 드릴링된 구멍(drilled-out hole) 형태의 요홈(160)을 구비하며, 이는 이러한 영역에서 플렉셔 플레이트(150)가 조절에 필요한 유극을 갖는 효과를 갖는다. 이는 요홈(160)에 의해 허용되는, 조절 중 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)가 그 일측에서 어느 정도 상향으로 그리고 그 타측에서 어느 정도 하향으로 이동하도록, 각각의 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)의 회전점이 각각의 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)의 요소축 상에 놓이는 상황을 고려한다.

본 발명이 이에 제한됨이 없이, 도 1 내지 도 3에 도시된 배열의 예시적인 치수가 예를 들어 다음과 같이 실현될 수 있다: 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)의 각각의 축 사이의 예시적인 크기가 몇 밀리미터(예컨대, 5 mm)의 자릿수를 갖는 경우에, 플렉셔(151, 152, 153, 154,...)는 예를 들어 10분의 몇 밀리미터(예컨대, 0.3 mm)의 플렉셔 플레이트의 두께가 주어지는 경우에 대략 4 mm의 각각의 리프 스프링 플렉셔의 외경으로 실현될 수 있다. 플렉셔 플레이트(150)의 재료로서, 예컨대 가령 구리 합금과 같은 우수한 열 전도율을 갖는 금속을 사용하는 것이 가능하다(마찬가지로 본 발명이 이에 제한됨이 없이).

본 발명이 예시적인 실시예로서 면 미러(특히 동공 면 미러)에 기초하여 전술되었지만, 본 발명은 그에 제한되지 않는다. 따라서, 또 다른 예시적인 실현 가능성이 또한 상이한 조명 세팅(즉, 조명 장치의 동공 평면 내의 세기 분포)을 생성하기 위해 조명 장치에 사용되는 그리고 마찬가지로 서로 독립적으로 조절가능한 다수의 개별 미러를 구비하는 것과 같은, "MMA"(= "마이크로 미러 어레이")로 지칭되는 마이크로 미러 장치에 있다. 그러한 조명 장치 또는 관련 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 또한 DUV 작동(즉, 예컨대 대략 193 nm 또는 대략 157 nm의 파장에서의 작동)을 위해 설계될 수 있다.

도 4는 EUV 내에서의 작동을 위해 설계되는 그리고 본 발명이 실현될 수 있는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 구성을 단지 개략적으로 도시한다.

도 4에 예시된 마이크로리소그래피 투영 노광 장치(1)는 조명 장치(2) 및 투영 렌즈(3)를 포함하며, 여기서 조명 장치는 투영 렌즈(3)의 물체 평면(OP)을 조명한다. 플라즈마 방사원(4)에 의해 생성된 EUV 조명 광이 집광기 미러(5)를 통해 중간 초점면(IMI) 상으로 이동하고, 거기서부터 필드 면 미러(6)를 통해 전술된 실시예에 따라 구성될 수 있는 동공 면 미러(7) 상으로 이동한다. 동공 면 미러(7)로부터, 조명 광은 미러(8 내지 10)로 구성되는 전달 광학 유닛을 통해 이미지 형성될 구조체를 갖춘 마스크(레티클)가 배치되는 물체 평면(OP) 내로 이동한다. 마스크 구조체는 투영 렌즈(3)를 통해 투영 렌즈(3)의 이미지 평면(IP) 내에 위치되는 기판(웨이퍼)의 감광 코팅에 전사된다.

본 발명이 특정 실시예에 기초하여 기술되었지만, 예컨대 개별 실시예의 특징의 조합 및/또는 교환에 의해 많은 변형 및 대안적인 실시예가 당업자에게 명백하다. 따라서, 그러한 변형 및 대안적인 실시예가 본 발명에 의해 부수적으로 포함되고, 본 발명의 범위가 첨부 특허청구범위 및 그 등가물의 의미 내로만 제한되는 것은 당업자에게 당연하다.

Claims

특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 사용하기 위한 미러 장치이며,
ㆍ 복수의 개별 미러(101, 102, 103, 104,...); 및
ㆍ 복수의 플렉셔(151, 152, 153, 154,...) - 각각의 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)는 상기 플렉셔 중 하나에 의해 적어도 하나의 경사축을 중심으로 경사가능함 -
를 포함하고,
플렉셔(151, 152, 153, 154,...)는 공통 구성요소 내에 통합되는 미러 장치.
제1항에 있어서,
미러 장치는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 장치의 면 미러, 특히 동공 면 미러인 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
개별 미러(101, 102, 103, 104,...)는 공통 구성요소에 해제가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제3항에 있어서,
상기 해제가능한 연결은 클램핑 연결에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
플렉셔(151, 152, 153, 154,...)는 리프 스프링 플렉셔로서 구현되는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제5항에 있어서,
리프 스프링 플렉셔는 공통 구성요소를 형성하는 플렉셔 플레이트(150) 내에 구현되는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
공통 구성요소는 캐리어(110)에 확고하게 면 연결되는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제7항에 있어서,
상기 면 연결은 납접 또는 용접 연결에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,
캐리어(110)는 미러 장치를 냉각시키기 위한 냉각기의 구성요소인 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플렉셔(151, 152, 153, 154,...) 각각은 두 회전 자유도(Rx, Ry)로 각각 할당된 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)의 작동을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플렉셔(151, 152, 153, 154,...) 각각은 하나의 병진 자유도(z)로 각각 할당된 개별 미러(101, 102, 103, 104,...)의 작동을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
개별 미러(101, 102, 103, 104,...)와 공통 구성요소는 상호 상이한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
개별 미러(101, 102, 103, 104,...)는 세라믹 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 미러 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
미러 장치는 조명 장치의 면 미러, 특히 동공 면 미러인 것을 특징으로 하는 미러 장치.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계에 있어서,
광학계는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 미러 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계.
특히 EUV-리소그래피를 위한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 있어서,
마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 제15항에 따른 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.