KR20140127836A - 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 동작 방법 및 이러한 장치의 투영 오브젝티브 - Google Patents

마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 동작 방법 및 이러한 장치의 투영 오브젝티브 Download PDF

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Abstract

마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(10)의 투영 오브젝티브는 제 1 굴절 광학 소자(44)와 제 2 굴절 광학 소자(54)를 포함하는 파면 교정 장치(42)를 갖는다. 제 1 굴절 광학 소자는 상기 투영 노광 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 감소하는 굴절률을 갖는 제 1 광학 물질을 포함한다. 제 2 굴절 광학 소자는 상기 투영 노광 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 증가하는 굴절률을 갖는 제 2 광학 물질을 포함한다. 교정 장치(42)의 교정 모드에 있어서, 제 1 가열 장치는(46; 146) 상기 제 1 광학 물질의 불균일하고 변화가능한 제 1 온도 분포를 생성하고, 상기 제 2 가열 장치(56; 156)는 제 2 광학 물질의 불균일하고 변화가능한 제 2 온도 분포를 생성한다.

Description

마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 동작 방법 및 이러한 장치의 투영 오브젝티브{METHOD OF OPERATING A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE APPARATUS AND PROJECTION OBJECTIVE OF SUCH AN APPARATUS}
본 발명은 일반적으로 파면 교정 장치를 포함하는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 투영 오브젝티브 및 이러한 장치의 동작 방법에 관한 것이다.
마이크로리소그래피(또한, 포토리소그래피 또는 간략히 리소그래피로도 지칭됨)는 집적 회로, 액정 디스플레이 및 다른 미세구조의 장치의 제조를 위한 기술이다. 에칭 공정과 함께 마이크로리소그래픽 공정은 예를 들면 실리콘 웨이퍼와 같은 기판상에 형성된 박막 스택 내에 피처를 패터닝하는데 이용된다. 제조의 각 층에서, 웨이퍼는 심자외선(DUV; deep ultraviolet), 진공 자외선(VUV; Vacuum ultraviolet), 또는 극자외선(EUV; Extreme ultraviolet) 광과 같은 방사선에 민감한 재료인 포토레지스트로 먼저 코팅된다. 다음으로, 상부에 포토레지스트를 갖는 웨이퍼가 투영 노광 장치 내의 마스크를 통해 투영광에 노광된다. 마스크는 포토레지스트에 투영될 회로 패턴을 포함한다. 노광 이후에, 포토레지스트는 현상되어 마스크에 포함된 회로 패턴에 대응하는 이미지를 생성한다. 다음으로 에칭 공정이 회로 패턴을 웨이퍼 상의 박막 스택으로 전사한다. 마지막으로, 포토레지스트가 제거된다. 상이한 마스크를 이용한 이 공정의 반복으로 다층의 미세구조 소자가 완성된다.
투영 노광 장치는 일반적으로 조명 시스템, 마스크를 정렬시키기 위한 마스크 정렬 스테이지, 투영 오브젝티브 및 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 스테이지를 포함한다. 조명 시스템은 예를 들면 직사각형 슬릿 또는 좁은 링 세그먼트의 형상을 가질 수 있는 마스크 상의 필드를 조명한다.
현재 투영 노광 장치는 2개의 상이한 종류의 장치로 구분된다. 하나의 종류의 장치에서, 웨이퍼 상의 각각의 목표 부분은 목표 부분 상에 전체 마스크 패턴을 한꺼번에 노광함으로써 조명되고; 이러한 장치는 일반적으로 웨이퍼 스텝퍼(wafer stepper)로 지칭된다. 다른 종류의 장치 - 스텝 및 스캔 장치 또는 단순히 스캐너로서 일반적으로 지칭됨 - 에서, 각각의 목표 부분은 주어진 참조 방향으로 투영 광빔 아래에서 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하고 이러한 방향에 평행하거나 역평행하게 기판을 동시에 스캐닝함으로써 조명된다. 웨이퍼의 속도와 마스크의 속도의 비는 투영 렌즈의 배율(β)과 동일하다. 배율(β)의 통상적인 값은 β=±1/4이다.
"마스크"(또는 레티클)라는 용어는 패터닝 수단으로서 널리 해석되는 것으로 이해되어야 할 것이다. 일반적으로 이용되는 마스크는 불투명한, 투과성인 또는 반사성인 패턴을 포함하며, 예를 들면 바이너리(binary), 교번형 위상 편이(alternating phase-shift), 감쇄형 위상 편이(attenuated phase-shift) 또는 각종 하이브리드 마스크 유형일 수 있다.
투영 노광 장치의 개발에서의 필수적인 목표 중 하나는 웨이퍼 상에서 더욱더 작은 치수를 갖는 구조물을 리소그래픽 방식으로 생산할 수 있도록 하는 것이다. 작은 구조물들은 고집적도를 초래하고, 이러한 장치의 도움으로 생성되는 마이크로구조화된 구성요소의 성능에 있어서 바람직한 효과를 갖는다. 더욱이, 더 많은 장치가 단일 웨이퍼 상에서 생성될수록, 생산 공정의 스루풋(throughput)은 더 높아진다.
생성될 수 있는 구조체의 크기는 사용되는 투영 오브젝티브의 해상도에 주로 의존한다. 투영 오브젝티브의 해상도가 투영광의 파장에 반비례하므로, 해상도를 증가시키는 하나의 방법은 더욱 짧은 파장을 갖는 투영광을 사용하는 것이다. 현재 사용되는 가장 짧은 파장은 248nm, 193nm 또는 157nm이므로 심자외선 또는 진공 자외선 스펙트럼 범위에 놓인다. 또한, 그동안에 약 13nm의 파장을 갖는 EUV 광을 사용하는 장치는 상업적으로 이용가능하다. 미래의 장치는 최소 6.9nm의 파장을 갖는 EUV 광을 사용할 것이다.
수차(즉, 이미지 오류)의 교정은 상당히 높은 해상도를 갖는 투영 오브젝티브에 있어서 더욱 중요해진다. 일반적으로 상이한 형태의 수차는 상이한 교정 수단을 요구한다.
회전 대칭형 수차의 교정은 비교적 간단하다. 투영 오브젝티브의 출사 동공의 파면 변형이 회전 대칭형일 경우, 수차는 회전 대칭형인 것으로 지칭된다. 파면 변형이라는 단어는 이상적인, 수차가 없는 파(ideal aberration-free wave)로부터의 광파의 편차를 의미한다. 회전 대칭형인 수차는 예컨대 광학축을 따라 개별적인 광학 소자를 적어도 부분적으로 이동시킴으로써 교정될 수 있다.
회전 대칭형이 아닌 수차의 교정은 더욱 어렵다. 예컨대, 렌즈 및 기타 광학 소자가 회전 비대칭형으로 가열되므로 이러한 수차가 발생한다. 이러한 형태의 하나의 수차는 비점수차(astigmatism)이다.
스캐너 형의 투영 노광 장치에서 통상적으로 접하는 바와 같이, 회전 비대칭형인 수차의 주요인은 마스크의 회전 비대칭형이고 특히 슬릿형 조명이다. 슬릿형으로 조명된 필드는 필드 평면의 주변에 배열되는 이러한 광학 소자의 불균일 가열을 유도한다. 이러한 가열은 광학 소자의 변형을 초래하고 굴절 형태의 렌즈 및 기타 소자의 경우 그 굴절률의 변화를 초래하며 굴절 광학 소자의 물질이 고에너지 투영광에 반복적으로 노광될 경우에도 영구적인 물질 변화가 관찰된다. 예컨대, 투영광에 노출되는 물질의 압축(compaction)이 발생할 수 있고 이러한 압축은 굴절률의 영구적인 국부 변화를 초래한다. 미러의 경우에, 반사성 다층 코팅은 높은 국부 광 강도에 의해 손상될 수 있으므로 반사가 국부적으로 변경된다.
열 유도 변형, 굴절률 변화 및 코팅 손상은 광학 소자의 광학 특성을 변경시키므로 수차를 유발한다. 간혹 열 유도 수차는 2중 대칭을 갖는다. 그러나, 다른 대칭, 예컨대 3중 또는 5중 대칭을 갖는 수차는 또한 투영 오브젝티브에서 빈번히 관찰된다.
회전 비대칭형인 수차의 또 다른 주요인은 특정 비대칭 조명 세팅이고, 여기서, 조명 시스템의 동공 평면은 회전 비대칭형인 방식으로 조명된다. 이러한 세팅에 대한 중요한 예시는 2중극 세팅이며, 여기서 오직 2개의 극이 동공 평면에서 조명된다. 이러한 2중극 세팅에 의해, 투영 오브젝티브의 동공 평면은 2개의 강하게 조명된 영역을 포함한다. 결과적으로, 이러한 오브젝티브 동공 평면에 또는 이것의 근처에 배열된 렌즈 또는 미러는 회전 비대칭형인 수차를 발생시키는 회전 비대칭형인 강도 분포에 노출된다. 또한, 4중극 세팅은 간혹 2중극 세팅보다는 적게 회전 비대칭형인 수차를 생성한다.
회전 비대칭형인 수차를 교정하기 위하여, US 6,338,823 B1은 렌즈의 원주를 따라 분포되는 복수의 액추에이터에 의해 선택적으로 변형될 수 있는 렌즈를 제안한다. 렌즈의 변형은 열 유도 수차는 적어도 부분적으로 교정되도록 결정된다. 이러한 파면 교정 장치의 더욱 복잡한 형태는 US 2010/0128367 A1에 기재된다.
US 7,830,611 B2는 유사한 파면 교정 장치를 개시한다. 이러한 장치에서, 변형가능한 플레이트의 하나의 표면은 굴절률 정합 유체에 접촉한다. 플레이트가 변형될 경우에 액체에 인접한 표면의 변형은 사실상 광학적 효과를 갖지 않는다. 그러므로, 이러한 장치는 2개가 아닌 오직 하나의 광학적 표면의 변형으로부터의 교정 기여(correcting contribution)를 얻는 것을 가능하게 한다. 그러므로 교정 효과의 부분적인 보상은 2개의 표면이 동시에 변형될 경우 관찰되는 바와 같이 방지된다.
그러나, 또한, 액추에이터의 도움에 의한 광학 소자의 변형은 일부 단점을 갖는다. 액추에이터가 플레이트 또는 렌즈의 원주에 배열될 경우에, 액추에이터의 도움에 의한 한정된 다수의 변형만을 생성하는 것이 가능하다. 이것은 액추에이터의 수 및 또한 배열이 고정되기 때문이다. 특히, 통상적으로 더 높은 차수의 제르니케 다항식, 예컨대 Z10, Z36, Z40 또는 Z64에 의해 기재될 수 있는 변형을 생성하는 것은 힘들거나 심지어 불가능하다.
US 2010/0201958 A1 및 US 2009/0257032 A1은 플레이트로서 형성된 굴절 광학 소자를 포함하는 파면 교정 장치를 개시한다. 상기 언급된 US 7,830,611 B2에 기재된 장치와는 대조적으로, 파면 교정은 플레이트를 변형하는 것이 아닌 그 굴절률을 국부적으로 변경함으로써 생성된다. 이러한 목적으로, 플레이트에는 그 표면 중 하나 위에서 연장하는 얇은 가열선이 제공된다. 가열선의 도움으로, 플레이트의 내부의 온도 분포가 생성될 수 있어서, 온도(T)에 대한 굴절률(n)의 의존성(dn/dT)을 통해 원하는 굴절률 분포를 초래한다.
이러한 알려진 파면 교정 장치의 일 실시예에서, 플레이트는 용융 실리카(즉, 석영 유리, SiO2)로 구성된다. 이러한 소자는 CaF2(플루오라이트)로 구성되는 제 2의 더 두꺼운 굴절 광학 소자에 부착된다. 용융 실리카에서의 굴절률은 온도가 증가함에 따라 증가하는 반면, CaF2에서의 굴절률은 온도가 증가함에 따라 감소하므로, 2개의 물질에 의해 유도되는 위상 변동은 가열 소자에 의해 덮이는 영역 밖에서 서로 보상한다.
더 높은 차수의 파면 변형이 이러한 알려진 파면 교정 장치에 의해 더 우수하게 교정될 수 있으나, 교정 효과를 신속하게 변경하는 것은 어렵다.
WO 2011/116792 A1은 파면 교정 장치를 개시하고, 여기서, 출구 어퍼처로부터 나오는 복수의 유체 흐름은 공간을 통과하여, 이 공간을 통해, 투영광은 투영 광학 장치의 동작 동안 전파한다. 온도 제어기는 각각의 유체 흐름에 개별적으로 유체 흐름의 온도를 설정한다. 온도 분포가 결정되어서 온도 분포에 의해 유도되는 광학 경로 길이 차이가 파면 변형을 교정한다.
공개되지 않은 국제 특허 출원 PCT/EP2011/004859(젤너 외)로부터, 파면 교정 장치가 알려지고, 여기서, 복수의 가열 광빔은 반사성 광학 소자의 원주방향 테두리 표면을 향해 보내진다. 굴절 광학 소자에 들어간 이후에, 가열 광빔은 소자 내에서 부분적으로 흡수된다. 이러한 방식으로, 거의, 임의의 자의적인 온도 분포는, 굴절 광학 소자 내에서 그러나 소규모이면서도 무시할 수 없을 정도로 투영광을 흡수하고, 반사하고, 회절하고 및/또는 산란하는 투영 광 경로에서의 가열선을 배열할 필요가 없이 생성될 수 있다.
US 5,883,704는 투영 오브젝티브를 개시하고, 여기서, CaF2로 구성된 렌즈는 렌즈 표면 중 하나 위에서 흐르는 가스 흐름의 도움으로 가열된다. 또한, 가열된 CaF2 렌즈의 양쪽 측 상에 배열된 용융 실리카로 이루어진 렌즈가 가열되는 것을 방지하기 위하여, 이러한 렌즈는, 인접한 렌즈의 적어도 하나의 표면 위에서 흐르는 일정한 온도 가스의 도움에 의해 일정한 온도로 유지된다.
본 발명의 목적은, 광학 파면 변형을 교정하기 위하여, 상이한 위상 변동 사이에서 신속하게 변화하고 높은 공간 주파수를 갖는 위상 변동을 생성할 수 있는, 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치를 동작하는 방법 및 이러한 장치의 투영 오브젝티브를 제공하는 것이다.
상기 방법에 있어서, 이러한 목적은 이하의 단계를 포함하는 방법에 의해 해결된다:
a) 파면 교정 장치를 갖는 투영 오브젝티브를 포함하는 투영 노광 장치를 제공하는 단계 - 상기 파면 교정 장치는:
- 투영 노광 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 감소하는 굴절률을 갖는 제 1 광학 물질을 포함하는 제 1 굴절 광학 소자 및
- 투영 노광 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 증가하는 굴절률을 갖는 제 2 광학 물질을 포함하는 제 2 굴절 광학 소자를 포함함 - ;
b) 측정 및/또는 시뮬레이션에 의해 상기 투영 오브젝티브의 수차를 결정하는 단계;
c) 단계 b)에서 결정된 수차를 고려함으로써 제 1 위상 변동 및 제 2 위상 변동을 결정하는 단계 - 상기 제 1 위상 변동이 상기 제 1 굴절 광학 소자에 의해 생성되고 상기 제 2 위상 변동이 상기 제 2 굴절 광학 소자에 의해 생성되는 경우에 단계 b)에서 결정된 상기 수차가 변형됨 - ;
d) 제 1 가열 장치를 사용하여 상기 제 1 광학 물질의 온도 분포를 변경함으로써 상기 제 1 위상 변동을 생성하는 단계; 및
e) 상기 제 1 가열 장치와 구분되고 이로부터 독립되는 제 2 가열 장치를 사용하여 상기 제 2 광학 물질의 온도 분포를 변경시킴으로써 상기 제 2 위상 변동을 생성하는 단계.
온도(T)에 대한 굴절률(n)의 반대되는 의존성(dn/dT)을 갖는 2개의 광학 물질의 결합은 높은 공간 주파수를 갖는 위상 변동 사이에서 빠르게 변경하는 것을 가능하게 한다. 빠른 응답 시간, 즉, 하나의 위상 변동 분포로부터 다른 하나로 변화하는 것이 요구되는 시간은 2개의 상이한 측면과 관련된다.
일 측면은, 특히 특정 조명 세팅의 경우에, 투영 광이 종종 투영 오브젝티브에 포함된 렌즈의 아주 작은 부분에 집중된다는 사실에 관련된다. 상당히 낮은 흡수 계수를 갖는 렌즈 물질이 사용되더라도, 이러한 부분은 높은 에너지 투영광의 영구적인 충격으로 인해 상당히 가열된다. 용융 실리카(SiO2)와 같은 일반적인 렌즈 물질은 양의 dn/dT를 갖기 때문에, 국부 온도 증가는 굴절률(n)의 국부 증가와 관련되며 이것은 결국 국부적으로 지연된 파면(locally retarded wavefront)을 야기한다.
제 1 굴절 광학 소자가 음의 dn/dT를 가지기 때문에, 렌즈에 의해 도입된 지연을 보상하기 위해 소자의 동일하게 적은 부분을 가열하는 것이 가능하다. 그러므로, 제 1 굴절 광학 소자의 국부적으로 감소된 굴절률은 렌즈의 국부적으로 증가된 굴절률에 의해 생성되는 효과를 상쇄한다. 굴절 광학 소자의 작은 부분 만을 가열하는 것은 전체적으로 적은 열의 생성을 의미한다. 적은 양의 열은 더 많은 양의 열 보다 더 신속하게 소산되므로, 이것은 반응 시간을 단축시키는 것을 돕는다.
제 2 측면은, 음의 dn/dT를 갖고 투영 노광 장치에서 사용되는데 적절한 이러한 광학 물질의 다수에서 관찰되는 높은 열적 전도성에 관련된다. 투영 노광 장치에서 통상적으로 사용되는 파장, 예컨대, 193nm 및 248nm에 있어서, 플루오라이트(CaF2) 및 바륨 플루오라이드(BaF2), 스트론튬 플루오라이드(SrF2) 및 Ca1 - xBaxF2와 같은 혼합된 결정 물질과 같은 유사 결정 물질은 음의 dn/dT를 갖는다. 이러한 결정 물질은 렌즈를 위한 광학 물질로서 통상적으로 사용되는 용융 실리카보다 상당히 더 큰 열적 전도성을 갖는다. 통상적으로, 열이 빠르게 "흘러가기" 때문에, 큰 열적 전도성을 갖는 물질의 안정적인 온도 분포를 수립하는 것은 더욱 어렵다. 반대로, 큰 열적 전도성의 굴절 광학 소자는, 굴절 광학 소자가 동일한 형태 및 크기를 갖되 더 작은 열적 전도성을 갖는 것에 비해, 열적 분포가 더욱 빠르게 변화할 수 있는 것을 의미한다.
그러므로, 음의 dn/dT를 갖는 제 1 굴절 광학 소자는 위상 변동 분포를 빠르게 변경하는 역할을 주로 수행할 수 있고, 반면에, 양의 dn/dT를 갖는 제 2 굴절 광학 소자는 장치의 동작 동안 빠르게 변화하지 않는 위상 변동 분포를 생성한다. 양의 dn/dT를 갖는 용융 실리카 및 기타 광학 물질은 종종 온도 변화에 상당히 민감하고, 즉, dn/dT의 큰 절대값을 갖기 때문에, 제 2 굴절 광학 소자는, 즉, 교정 수요의 베이스 로드(base load)를 담당하여, 큰 dn/dT로 인한 소량의 추가된 열을 요구한다.
이러한 맥락으로, "수차"라는 용어는 본 발명의 맥락에서 상당히 광범위하게 이해되어야 함이 주목되어야 한다. 수차는 특정 마스크에 있어서 최상의 가능한 이미지를 생성하는 이상적인 광학 파면으로부터 광학적 파면의 편차를 의미한다.
동공 평면의 이상적인 파면이 완벽하게 평면인 경우에, 수차는 비점수차 또는 왜곡 또는 그의 결합과 같은 종래의 이미지 오류이다.
그러나, 투영 오브젝트 및 기타 회절 제한 광학 시스템에서, 동공 평면의 이상적인 파면은 평면이 될 수 없다. 이미지 향상 기술은 회절의 존재하에 최고의 가능 이미지를 생성하는 이상적인 비평면 파면을 이미징될 주어진 오브젝트에 있어서 컴퓨팅하기 위하여 개발된다. 본 발명에서 이해되는 바와 같이 수차는 실제 광학 파면과 이미지 향상 기술에 의해 결정되는 이상적인 비평면 파면 사이의 차이를 기재한다.
또한, 단계 b)의 수차의 결정 역시 광범위하게 이해되어야 한다. 이것은 종래의 이미지 오류의 결정을 포함할 뿐만 아니라 이미지 향상 기술을 사용하여 컴퓨팅되는 이상적인 비평면 파면으로부터 실제 광학 파면의 편차의 결정을 포함한다.
마찬가지로, 수차 또는 광학적 파면의 "교정"은 파면 변형이 감소되거나 심지어 완전히 제거되는 것을 필수적으로 의미하지는 않는다. 종래의 이미지 오류의 경우에도, 종종 동일하게 "강하고" 또는 심지어 "더 강하되" 광학축을 따르는 특정 렌즈의 변위와 같이 다른 수단에 의해 더욱 쉽게 감소될 수 있는 회전 대칭형 파면 변형으로 회전 비대칭형인 파면 변형을 변환시키는 것이 더 바람직하다.
이미지 향상 기법이 사용되어서 이상적인 광학 파면이 비평면일 경우에, 여기서 이해되는 바와 같이 수차의 교정은 평면 광학 파면을 필수적으로 초래하지 않는다.
단계 b) 이후에, 제 1 온도 분포는 제 1 광학 물질에서 얻어질 것이고, 단계 e) 이후에, 제 2 온도 분포는 제 2 광학 물질에서 얻어질 것이다. 일반적으로, 제 1 온도 분포 및 제 2 온도 분포는 불균일하다. 특히, 제 1 온도 분포 및 제 2 온도 분포는 적어도 하나의 항(Zi, i≥5)을 포함하는 제르니케 다항식의 중첩에 의해 모두 기재될 수 있다. 또한, 그러므로, 높은 공간 주파수를 갖는 파면 변형은 성공적으로 대칭화되고, 감소되고 또는 이미지 향상 기술의 경우에, 생성된다.
일반적으로, 제 1 온도 분포는 제 2 온도 분포와 상이하다. 특히, 제 1 온도 분포는 제 2 온도 분포에 적어도 실질적으로 상보적일 수 있다. 이것은, 제 1 및 제 2 광학 물질의 반대되는 dn/dT로 인하여 큰 그라디언트와 높은 진폭을 갖는 위상 변동을 생성하는 것을 가능하게 한다. 제 1 및 제 2 굴절 광학 소자의 상보적인 온도 분포는, 온도가 최대인 제 1 물질에서의 지점을 통과하는 광선은 온도가 최소인 제 2 물질에서의 지점을 통과하며 그 반대의 경우도 성립되는 것을 의미한다.
특정 실시예에서, 제 1 굴절 광학 소자는 제 2 굴절 광학 소자에 바로 인접하게 배열된다. 이러한 경우에, 2개의 굴절 광학 소자를 서로로부터 단열시키는 것이 필수적일 수 있다.
이것은, 적어도 실질적으로 라미너(laminar)인 유체 흐름이 제 1 굴절 광학 소자와 제 2 굴절 광학 소자에 의해 범위가 한정되는 인터스페이스를 통해 가이드될 경우 성취될 수 있다. 라미너인 유체 흐름은 이로써 2개의 굴절 광학 소자를 단열시키고 공통 열 싱크를 형성함으로써 굴절 광학 소자를 냉각시키도록 추가로 사용될 수 있다. 순수(pure water)와 같은 액체 또는 공기 또는 질소와 같은 가스는 그러한 목적으로 유체로서 사용될 수 있다.
제 1 굴절 광학 소자 및 제 2 굴절 광학 소자는 충분한 거리로 이격되며, 이러한 유체 흐름은 생략될 수 있다.
예컨대, 적어도 하나의 렌즈 또는 다른 고체 광학 소자는 제 1 굴절 광학 소자와 제 2 굴절 광학 소자 사이에 배열될 수 있다. 굴절 광학 소자의 공간적으로 분리된 이러한 배열은 소요 면적을 고려했을 때 유리할 수 있으며, 이것으로 인해 2개의 굴절 광학 소자를 서로로부터 단열시킬 필요는 없다. 2개의 굴절 광학 소자에 의해 생성되는 위상 변동이 단순히 결합할 경우에, 제 1 굴절 광학 소자는 제 2 굴절 광학 소자가 배열되는 위치에 적어도 실질적으로 광학적으로 켤레인 위치에서 배열되어야 한다.
이것은, 제 1 굴절 광학 소자가 배열되는 위치에서의 근축 서브-어퍼쳐 비(paraxial sub-aperture ratio)는 제 2 굴절 광학 소자가 배열되는 위치에서의 근축 서브 어퍼쳐 비의 0.8에서 1.2배 사이가 된다. 근축 서브 어퍼쳐 비는 먼저 언급된 US 2009/0257032 A1에서 한정된다.
투영 오브젝티브에 있어서, 파면 교정 장치를 포함하는 투영 오브젝티브에 의해 상기 언급된 문제가 해결되고, 상기 파면 교정 장치는
a) 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 감소하는 굴절률을 갖는 제 1 광학 물질을 포함하는 제 1 굴절 광학 소자,
b) 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 감소하는 굴절률을 갖는 제 2 광학 물질을 포함하는 제 2 굴절 광학 소자,
c) 상기 교정 장치의 교정 모드에서, 상기 제 1 광학 물질의 불균일하고 변화가능한 제 1 온도 분포를 생성하도록 구성되는 제 1 가열 장치, 및
d) 상기 교정 장치의 교정 모드에서, 상기 제 2 광학 물질의 불균일하고 변화가능한 제 2 온도 분포를 생성하도록 구성되는 제 2 가열 장치를 포함한다.
동작 방법을 참조하여 상기 기재된 고려 및 장점은 또한 여기에서 필요한 부분만 약간 수정하여 적용된다.
제 1 가열 장치 및 제 2 가열 장치가 각각 제어 유닛에 의해 개별적으로 제어되도록 구성되는 복수의 가열 소자를 포함할 경우에, 적어도 하나의 가열 장치의 각각의 가열 소자는 적어도 하나의 가열 장치와 관련된 굴절 광학 소자와 접촉할 수 있는 전기 방열 부재를 포함할 수 있다. 이러한 전기 방열 부재는 예컨대 저항선에 의해 형성될 수 있다.
대안으로, 적어도 하나의 가열 장치의 각각의 가열 소자는 가열 광원, 예컨대 LED 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 이러한 가열 장치의 가능한 구성은 먼저 언급된 공개되지 않은 국제 특허 출원 PCT/EP2011/004859(젤너 외)에서 개시된다.
특히, 가열 광원은 적어도 하나의 가열 장치와 관련된 굴절 광학 소자 상에 열 광빔을 보내도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 파면 교정 장치는, 교정 장치를 통과하는 광학 파면에 대한 목표 위상 변동을 결정하도록 구성되는 컴퓨팅 유닛을 포함한다. 표적 위상 변동은 제 1 위상 변동과 제 2 위상 변동의 합이다. 투영광은 제 1 굴절 광학 소자를 통과할 경우 제 1 온도 분포는 제 1 위상 변동을 생성하고 투영광이 제 2 굴절 광학 소자를 통과할 경우에 제 2 온도 분포는 제 2 위상 변동을 생성한다.
일반적으로, 굴절 광학 소자는 임의의 형태를 가질 수 있다. 특히, 소자는 양의 또는 음의 굴절력을 갖는 렌즈에 의해 또는 플레이트에 의해 형성될 수 있으므로 이들은 평평하고 평행한 표면을 갖는다.
또 다른 추가 실시예에서, 제 1 굴절 광학 소자는 균일한 두께(d1)를 갖는 플레이트이고, 제 2 굴절 광학 소자는 균일한 두께(d2)를 갖는 플레이트이다. 제 1 광학 물질의 굴절률(n1)은 장치의 동작 파장 및 20°내지 100°의 온도 범위에 있어서 온도(T)가 증가함에 따라 dn1/dT씩 감소한다. 제 2 광학 물질의 굴절률(n2)은 20°에서 100°사이의 온도 범위에서의 장치의 동작 파장에 있어서 온도(T)가 증가함에 따라 dn2/dT씩 증가한다. (-dn1/dT)/(dn2/dT) = k·d2/d1이고 여기서 0.9 < k < 1.1이며 바람직하게는 k=1일 경우, 양쪽의 플레이트의 동일한 온도 변화(
Figure pct00001
T)는 동일한 위상 변동을, 2개의 플레이트에서 상이한 부호를 갖고 적어도 실질적으로 생성한다. 예컨대, 제 1 굴절 광학 소자는 CaF2로 구성되고 제 2 굴절 과학 소자는 SiO2로 구성될 경우에, 제 1 굴절 광학 소자는 제 2 굴절 광학 소자보다 6.1에서 7.3배 사이로 더 두꺼울 수 있다.
[정의]
"광"이라는 용어는 전자기 방사선, 특히 가시광, UV, DUV 및 VUV 광을 의미한다.
본 명세서에서 "동작 파장"이라는 용어는 파장 또는 정확히 말해서 파장의 좁은 범위의 중심 파장 - 이것에 있어서, 투영 노광 장치가 설계됨 - 을 의미하도록 사용된다.
본 명세서에서 "광선"이라는 용어는 광 - 그 전파 경로가 선으로 기재될 수 있음 - 을 의미하도록 사용된다.
본 명세서에서 "광 빔"이라는 용어는 복수의 광선을 의미하도록 사용된다. 일반적으로 광 빔은 전파 경로를 따라 변할 수 있는 그 직경을 가로지르는 조사 프로파일을 갖는다. 단일 광 빔은 일반적으로 단일 지점 또는 확장된 광원과 관련될 수 있다.
본 명세서에서 "표면"이라는 용어는 3차원 공간의 평평한 표면 또는 곡면을 의미하도록 사용된다. 표면은 바디의 부분이 될 수 있거나 그로부터 완전히 분리될 수 있다.
본 명세서에서 "굴절 광학 소자"라는 표현은 적어도 투영 광에 투명한 광학 소자를 의미하도록 사용된다. 더욱이, 소자는 적어도 하나의 광학 표면 - 투영 광이 이를 통해 소자로 들어감 - 을 갖는다. 일반적으로 투영 광은 이러한 광학 표면에서 굴절될 것이다.
본 명세서에서 "광학적으로 켤레인"이라는 용어는 2개의 지점 또는 2개의 표면 사이의 이미징 관계를 의미하도록 사용된다. 이미징 관계는, 지점으로부터 발산하는 광 선속이 광학적으로 켤레인 지점에서 수렴한다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "필드 평면"이라는 용어는 마스크 평면에 광학적으로 켤레인 평면을 의미하도록 사용된다.
본 명세서에서 "동공 평면"이라는 용어는, 필드 평면에 동일한 각도 하에서 수렴하거나 발산하는 모든 광선이 동일 지점을 통과하는 평면을 의미하도록 사용된다. 일반적으로, 선행기술에서, 실제로 "동공 평면"이라는 용어는 또한 수학적인 개념의 평면이 아니라 엄밀하게는 동공 표면으로 지칭되어야 할 경우 사용된다.
본 발명의 다양한 특성 및 장점은 동반하는 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 참조하여 더욱 정확하게 이해될 수 있다:
도 1은 본 발명에 따른 투영 노광 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치를 통한 개략적인 자오 단면이다.
도 3은, 도 1 및 도 2에 도시된 장치의 부분이 되는 투영 오브젝티브에 포함되는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파면 교정 장치의 상면도이다.
도 4는 선 IV-IV를 따라 도 3에서 도시된 파면 교정 장치를 통한 자오 단면이다.
도 5a 및 도 5b는 2개의 상이한 시점에서 생성된 위상 변동뿐만 아니라 2개의 교정 플레이트에서 예시적으로 스태핑된 온도 분포를 각각 개략적으로 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 2개의 상이한 시점에 생성된 위상 변동뿐만 아니라 2개의 교정 플레이트에서의 예시적인 주기적 온도 분포를 각각 개략적으로 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 2개의 상이한 시점에 생성된 위상 변동뿐만 아니라 2개의 교정 플레이트에서의 예시적인 연속 온도 분포를 각각 개략적으로 도시한다.
도 8a는 제 1 조명 세팅에 대한 동공 평면에서의 조도 분포를 도시한다.
도 8b는 도 8a에 도시된 조명 세팅과 관련된 수차를 교정하기 위한 2개의 교정 플레이트에서의 온도 분포를 도시한다.
도 9a는 제 2 조명 세팅에 대한 동공 평면에서의 조도 분포를 도시한다.
도 9b는 도 9a에 도시된 조명 세팅과 관련된 수차를 교정하기 위한 2개의 교정 플레이트에서의 온도 분포를 도시한다.
도 10은 중요한 방법 단계를 도시하는 흐름도를 도시한다.
도 11은 대안적인 실시예에 따라 도 1에 도시된 장치를 통한 자오 단면의 개략도이며 교정 플레이트가 상이한 광학적으로 켤레인 평면에서 배열된다.
Ⅰ.
투영 노광 장치의 일반적인 구조
도 1은 본 발명에 따른 투영 노광 장치(10)의 매우 간략화된 투사도이다. 장치(10)는, 장치(10)의 동작 파장으로서 이하에서 지칭되는 193nm의 중심 파장을 갖는 투영 광을 생산하는 조명 시스템(12)을 포함한다. 투영 광은 미세한 피쳐(19)의 패턴(18)을 포함하는 마스크(16) 상의 필드(14)를 조명한다. 이 실시예에서, 조명된 필드(14)는 직사각형 형태를 갖는다. 그러나 조명된 필드(14)의 다른 형태, 예컨대, 링 세그먼트, 및 또한 다른 동작 파장, 예컨대 157nm 또는 248nm가 또한 고려된다.
광학축(OA)을 갖고 복수의 렌즈(L1 내지 L4)를 포함하는 투영 오브젝티브(20)는, 기판(24)에 의해 지지되는 감광성 층(22) 예컨대, 포토레지스트 상에 조명된 필드(14) 내의 패턴(18)을 이미징한다. 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있는 기판(24)은 웨이퍼 스테이지(도 1에 미도시) 상에 배열되어서, 감광성 층(22)의 상부 표면은 투영 오브젝티브(20)의 이미지 평면에 정확히 위치된다. 마스크(16)는 투영 오브젝티브(20)의 오브젝트 평면에 마스크 스테이지(도 1에 미도시)에 의해 위치된다. 투영 오브젝티브는 배율(β)을 가지므로(여기서
Figure pct00002
), 조명된 필드(14) 내의 패턴(18)의 축소된 이미지(18')는 감광성 층(22) 상으로 투영된다.
투영 동안, 마스크(16) 및 기판(24)은, 도 1에 표시된 Y 방향에 상응하는 스캔 방향을 따라 움직인다. 그러므로, 조명된 필드(14)가 마스크(16) 위를 스캐닝해서, 조명된 필드(14)보다 큰 패터닝된 영역이 연속적으로 이미징 될 수 있다. 기판(24)과 마스크(16)의 속도 간의 비(ratio)는 투영 오브젝티브(20)의 배율(β)과 동일하다. 투영 오브젝티브(20)가 이미지를 인버트(invert)하지 않는 경우(β<0), 도 1에서 화살(A1 및 A2)로 표시되는 바와 같이, 마스크(16)와 기판(24)은 동일한 방향으로 움직인다. 그러나, 본 발명은, 비축(off-axis) 오브젝트 및 이미지 필드를 갖는 반사 굴절 투영 오브젝티브(20)가 또한 사용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 장치(10)를 통한 개략적인 자오 단면이다. 이러한 단면에서, 또한, 투영 오브젝티브(20)의 오브젝트 평면(28)의 마스크(16)를 지지하고 움직이는 마스크 스테이지(26) 및 투영 오브젝티브(20)의 이미지 평면(30)의 기판(24)을 지지하고 움직이는 웨이퍼 스테이지(32)가 도시된다.
투영 오브젝티브(20) 내에서, 2개의 조작기(M1 및 M2)가 배열되고, 투영 오브젝티브(20)의 광학축(OA)을 따라 각각 렌즈(L1 및 L2)를 개별적으로 변위하도록 구성된다.
이러한 실시예에서, 투영 오브젝티브(20)는 중간 이미지 평면(34)을 갖는다. 중간 이미지 평면에 형성된 피쳐(18)의 이미지는 다양한 수차의 결과로서 실질적으로 흐려지고 및/또는 왜곡될 수 있다. 특히, 중간 이미지 평면(34)은 상당한 곡면이 될 수 있다.
제 1 동공 평면(36)은 오브젝트 평면(28)과 중간 이미지 평면(34) 사이에 위치되고, 제 2 동공 평면(38)은 투영 오브젝티브(20)의 중간 이미지 평면(34)과 이미지 평면(30) 사이에 위치된다. 제 1 및 제 2 동공 평면(36, 38)에서, 필드 평면으로부터, 즉, 오브젝트 평면(28), 중간 이미지 평면(34) 및 이미지 평면(30) 중 임의의 평면으로부터 동일한 각도 하에서 수렴하거나 발산하는 모든 광선은 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 지점을 통과한다. 이것은, 파선으로 표시되는 광선(40)과 같이 광학축(OA)에 평행한 필드 평면을 교차하는 모든 광선이 제 1 및 제 2 동공 평면(36, 38)의 광학축(OA)과 교차하는 것을 의미한다.
제 1 동공 평면(36)에서, 파면 변형을 교정하기 위한 파면 교정 장치(42)가 배열된다. 이러한 장치는 이하에서 더욱 자세하게 기재될 것이다.
Ⅱ.
파면 교정 장치
도 2를 다시 참조하면, 파면 교정 장치(42)는 정사각형 둘레 및 균일한 두께를 갖는 제 1 교정 플레이트(44)에 의해 이러한 실시예에서 형성된 제 1 굴절 광학 소자를 포함한다. 제 1 교정 플레이트(44)는 온도(T)가 증가함에 따라 감소하는 굴절률(n1)을 갖는 제 1 광학 물질로 구성된다. 이러한 실시예에서, 플루오라이트(CaF2)가 제 1 교정 플레이트(44)를 위한 물질로서 사용된다. 193nm의 동작 파장에 있어서, 플루오라이트는 약 -2.9·10-6 K-1인 온도(T)에 대한 굴절률(n1)의 의존성(dn1/dT)을 갖는다.
저항선(46)의 규칙적인 그리드에 의해 형성된 제 1 가열 장치 또는 기타 전기 방열 부재는 투영 오브젝티브(20)의 오브젝트 평면(28)을 가리키는 1 교정 플레이트(44)의 상부 표면(48)에 부착된다. 전압은 제어 유닛(50)에 의해 개별적으로 저항선(46)에 적용될 수 있으므로 광범위한 상이한 온도 분포가 제 1 교정 플레이트(44)에서 생성될 수 있다.
온도(T)에 대한 굴절률(n1)의 dn1/dT의 의존성으로 인하여, 저항선(46)에 의해 생성된 온도 분포는 제 1 교정 플레이트(44) 내의 굴절률 분포와 관련된다. ㅈ제 1 교정 플레이트는, 그러므로, 온도(T)가
Figure pct00003
T 만큼 변할 경우에 제 1 위상 변동(
Figure pct00004
)을 생성하고, s는 투영광이 온도 변화가 발생하는 광학 물질을 통과하는 거리이다. 위상 변동(
Figure pct00005
)은 이하에서 더욱 상세히 기재되는 방식으로 투영광의 광학 파면을 교정하기 위해 또는 더욱 일반적으로 변형하기 위해 사용될 수 있다.
교정 장치(42)는 제 2 교정 플레이트(54)에 의해 형성되는 제 2 굴절 광학 소자를 더 포함한다. 제 2 교정 플레이트(54)는 통상적으로 제 1 교정 플레이트(44)와 동일한 구조를 갖고, 즉, 투영 오브젝티브(20)의 이미지 평면(30)을 지시하는 제 2 교정 플레이트(54)의 하부 표면(58) 상의 저항선(56)의 규칙적인 그리드에 의해 형성된 제 2 가열 장치를 지지한다. 그러나, 제 2 교정 플레이트(54)는 투영 광의 동작 파장에 있어서, 온도(T)가 증가함에 따라 감소하지 않고 증가하는 굴절률(n2)을 갖는 광학 물질을 포함한다. 이러한 실시예에서, 용융 실리카(SiO2)는 제 2 교정 플레이트(54)를 위한 광학 물질로서 사용된다. 193nm의 동작 파장에 있어서, 온도 의존성(dn2/dT)은 대략적으로 19.4·10-6 K-1이다.
그러므로, 제 2 교정 플레이트(54)의 굴절률의 온도 의존성(dn2/dT)은 제 1 교정 플레이트(44)의 온도 의존성(dn1/dT)과 비교하여 반대되는 부호뿐만 아니라, 상이한 절대값을 갖는다. 이러한 실시예에서, 제 1 교정 플레이트(44)의 온도 의존성의 절대값은 제 2 교정 플레이트(54)의 대응값보다 약 6.7배 작다. 따라서, 교정 플레이트(44, 54)의 두께는, 제 1 교정 플레이트(44)는 제 2 교정 플레이트(54)보다 약 6.7배 두껍도록 선택된다. 그러므로, 온도 변화(
Figure pct00006
T)는 양쪽의 교정 플레이트(44, 54)에서, 동일한 절대값을 갖는 위상 변동(
Figure pct00007
,
Figure pct00008
)을 생성하되 반대되는 부호도 생성하며, 즉,
Figure pct00009
이다.
그러므로, 일치하는 온도 변이가 교정 플레이트(44, 54)에 생성되는 경우에, 생성된 위상 변동이 서로를 완전히 보상하므로, 투영광의 파면은 전혀 영향받지 않는다. 이하의 섹션 Ⅲ에 기재되는 바와 같이, 반대되는 부호의 dn/dT를 갖는 2개의 교정 플레이트(44, 54)를 결합하는 것의 이익은, 정교한 제어 기법이 교정 플레이트(44, 54)와 관련된 가열 장치에 적용되는 경우에만 명백해진다.
도 3 및 도 4는 제어 장치(42)의 특정 구조적인 상세를 상면도와 선 Ⅳ-Ⅳ을 따르는 단면도로 각각 개략적으로 도시한다.
도 3의 상면도에서, 제 1 교정 플레이트(44)는 원형 원주(63)를 갖는 지지 프레임(62)에 제공되는 중앙 정사각형 리세스(60)에 수용되는 것을 볼 수 있다. 지지 프레임(62)의 상부 표면은 전기 회로 보드(64)를 지지하고, 이것은, 파선으로 표시되는 가요성 리드(65)를 통해 제 1 교정 플레이트(44)의 상부 표면(48)에 부착되는 저항선(46)에 가변 전압을 적용한다. 상세히 도시되지 않은 방식으로, 직교 저항선(46)의 쌍에 의해 한정되는 각각의 사각형 표면 소자(66) 내에서 전기적으로 열을 생성하는 것이 가능하다. 이를 위하여, 다이오드 회로 및 시간 다중화 제어 기법이 사용될 수 있다. 교정 플레이트(44, 54)에 대한 가열 장치의 레이아웃 및 제어에 관한 상세는 상기 추가로 언급되었던 US 2010/0201958 A1으로부터 얻을 수 있다.
투영광이 제 1 동공 평면(36)을 통과하도록 허용되는 최대 영역은 도 3에서 원형 파선(68)으로 표시된다.
도 4의 단면에 도시되는 바와 같이, 제 2 교정 플레이트(54)는 동일한 방식으로 리세스(60)에 수용된다. 제 2 교정 플레이트(54)의 하부 표면(58)에 부착되는 저항선(56)에 전압을 적용하는 전기 회로 보드(64)는 지지 프레임(62)의 반대되는 표면상에서 지지된다.
2개의 교정 장치(44, 54)는 서로 접촉하지 않되 인터스페이스에 의해 분리된다. 굴절 광학 소자는 이러한 실시예에서 평면 교정 플레이트(44, 54)로서 형성되므로, 인터스페이스는 균일한 두께를 갖는 갭(70)의 형태를 갖는다. 화살표(72)로 표시되는 적어도 실질적으로 라미너인 유체 흐름이 갭(70)을 통해 가이드된다. 이것을 위하여, 유체 공급 유닛(74) 및 콜렉터 유닛(76)은 갭(70)의 반대되는 측 상에 채널(78)을 통해 연결된다. 유체 공급 유닛(74) 및 콜렉터 유닛(76)은 개별적으로 유체 흐름(72)을 생성하고 수집한다. 회수 라인(80)을 통해, 콜렉터 유닛(78)에 의해 수집된 유체는 공급 유닛(76)으로 복귀되어서 유체는 지속적으로 재순환된다.
유체 공급 유닛(76)은 이러한 실시예에서 열 교환기(82), 순환 펌프(84) 및 필터(86)를 포함한다. 유체 공급 유닛(76)에 의해 설정된 온도는, 교정 장치(42)의 순 열 밸런스(total net heat balance)가 일정하게 유지되도록 제어 유닛(50)에 의해 결정된다. 다시 말해서, 교정 플레이트(44, 54) 상의 저항선(46)에 의해 생성된 열의 총 량은 유체 흐름(72)에 의해 교정 플레이트(44, 54)로부터 제거되는 열과 대략적으로 동일하다.
더욱이, 유체 흐름(72)은 제 1 및 제 2 교정 플레이트(44, 54)를 서로로부터 단열시키는 것을 돕는다. 이는, 교정 플레이트(44, 54) 사이의 짧은 거리에도 불구하고 제 1 및 제 2 교정 플레이트(44, 54) 내에서 상이하고 독립적인 온도 분포를 생성하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 제 1 저항선(46)의 도움으로 제 1 교정 플레이트(44)에 생성된 온도 분포는 제 2 교정 플레이트(54)에서 제 2 저항선(56)에 의해 생성된 온도 분포와 실질적으로 독립적이다. 이러한 온도 분포의 독립성은 교정 장치(42)에 중요한데, 이것은, 광학 파면 상의 교정 효과를 성취하는 것을 가능하게 하기 때문이며, 상기 광학 파면에서, 교정 플레이트(44, 54)의 온도 분포에 의해 유도된 반대되는 위상 변동은 서로 상보적이지 않되, 예컨대 더 가파른 그라디언트 및 더 높은 진폭을 갖는 위상 변동을 초래하며 및/또는 선행 기술의 장치보다 더 빠르게 변화할 수 있다. 이것은 섹션 Ⅲ에서의 교정 장치(42)의 기능의 이하의 기재에서 더욱 상세히 기재될 것이다.
도 4에서, 2개의 교정 플레이트(44, 54)는, 둘레를 따라 분포되고 교정 플레이트(44, 54)를 서로 분리시키는 작은 단열 핀(88)에 의해 서로 연결되는 것을 알 수 있다. 종래의 렌즈 또는 기타 광학 소자가 투영 오브젝티브(20)에 장착되는 것과 유사한 방식으로 제 1 교정 플레이트(44) 및 또한 핀(88)을 통해 제 2 교정 플레이트(54)는 원주방향 조절가능한 마운트(90)에 의해 지지 프레임(62)의 리세스(60)에 유지되고 위치된다. 물론, 교정 플레이트(44, 54)는 서로 따로 장착될 수 있으므로 핀(88)은 생략될 수 있다.
Ⅲ.
기능
이하에서, 파면 교정 장치(42)의 기능이 도 5 내지 도 10을 참조하여 기재될 것이다.
도 5a는, 플루오라이트로 구성되고 음의 dn1/dT를 갖는 제 1 교정 플레이트(44)내에서 제 1 시간(t1)에서의 온도 분포를 그 상부에 개략적으로 도시한다. 더 밝은 사선을 갖는 영역(90)은, 저항선(46)에 의해 가열된 적이 없는 제 1 교정 플레이트(44)의 부분을 나타낸다. 그러므로, 가열되지 않은 부분(90)으로서 이하에서 지칭되는 이러한 부분은 투영 오브젝티브(20) 내에서 우세한 상온과 바람직하게는 동일하거나 이보다 낮은 원 온도(original temperature)(T1)를 갖는다.
어두운 사선을 갖는 영역(92)은, 저항선(46)에 의해 가열된 적이 있는 제 1 교정 플레이트(44)의 부분을 나타낸다. 그러므로, 가열된 부분(92)으로 이하에서 지칭될 이러한 부분은 상승된 온도(T2 > T1)를 갖는다.
여기서, 가열된 부분(92)은 제 1 교정 플레이트(44)의 중심 부분이 되고 가열되지 않은 부분(902)은 가열된 부분(92)을 둘러싸는 것으로 가정된다. 물론, 온도 분포의 이러한 도시는 상당히 개략적이고 열 전달 및 열 방사와 같은 효과에 의해 유발되는 실제 온도 분포의 연속하는 성질은 반영하지 않는다.
제 1 교정 플레이트가 음의 dnl/dT을 갖는 플루오라이트로 구성되므로, 양의 온도차(
Figure pct00010
T=T2-T1)는, 용융 실리카에서의 상황과는 달리, 중앙 가열부(92)에서 굴절률(n1)이 주변의 가열되지 않은 부분(90)보다 작은 것을 의미한다. 결과적으로, 위상 변동(
Figure pct00011
Figure pct00012
1)은, 굴절률(n1)이 더 작은 중앙 가열된 부분(92)에서 음이 된다. 이것은 아래에서 제 1 교정 플레이트(44)를 통과하는 광학 파면에서 유도된 위상 변동(
Figure pct00013
Figure pct00014
1)을 도시하는 그래프로 설명된다. 이러한 그래프에서, 그리고 또한 다른 곳에서의 유사한 그래프에서, 가열되지 않은 부분(90)에 의해 생성되는 위상 변동은 제로로 설정된다.
도 5a의 중간부는, 제 2 가열 장치의 저항선(56)의 도움으로 시간(t1)에 제 2 교정 플레이트(54)에서 생성된 온도 분포를 도시한다. 가열되지 않은 부분(90)과 가열된 부분(92)의 분포는 제 1 교정 플레이트(44)에서 생성된 온도 분포에 상보적인 것을 알 수 있다. 이러한 맥락에서 상보적이라는 의미는 제 1 교정 플레이트(44)와 반대로 가열되지 않은 부분(90)은 이제 중앙 부분이며 가열된 부분(92)은 가열되지 않은 부분(90)을 둘러싼다는 것을 뜻한다.
제 2 교정 플레이트(54)가 양의 dn2/dT을 갖는 용융 실리카로 구성되므로, 이러한 온도 분포는, 주변의 가열된 부분이 중앙 가열되지 않은 부분(90)보다 더 높은 굴절률(n2)을 갖는 굴절률(n2)의 분포를 초래한다. 그러므로, 양의 위상 변동(
Figure pct00015
Figure pct00016
2)은 제 2 교정 플레이트(54)의 바로 위에 도시되는 그래프에 도시되는 바와 같이 주변의 가열된 부분(92)에 의해 생성된다. 그러나, 주변의 가열된 부분(92)에 비해, 중앙 가열되지 않은 부분(90)의 위상은 덜 지연되므로, 상대적으로 광학 파면 상의 제 2 교정 플레이트(54)의 전체 효과는 다시 중앙의 가열되지 않은 위치(90)에서의 파면의 지연이다.
그러므로, 모든 교정 플레이트(44, 54)는 그 중심 위치에서 파면을 지연시킨다. 제 1 교정 플레이트(44)가 제 2 교정 플레이트(54)보다 약 6.7배 두꺼울 경우, 그리고 온도 변화(
Figure pct00017
T=T2-T1)가 교정 플레이트(44, 54) 양쪽에서 동일한 것을 고려하면, 또한 중앙 부분의 상대 지연이 일치할 것이다. 그러므로, 교정 플레이트(44, 54)의 결합에 의해 생성된 파면에 대한 총 효과는 각각의 개별 교정 플레이트(44, 54)에 의해 생성된 양의 2배인 양 만큼의 중앙부에서의 지연이 될 것이다. 이것은 총 위상 변동(
Figure pct00018
Figure pct00019
t=
Figure pct00020
Figure pct00021
1+
Figure pct00022
Figure pct00023
2)을 설명하는 도 5a의 하부에 도시된다.
도 5b는 이후 시점에서 우세한 조건(t2 > t1)을 도 5a와 유사하게 도시한다. 여기서, 제 1 교정 플레이트(44)의 부분(92)의 가열이 중단되어서 잠시 후에 원 온도(T1)는 전체 제 1 교정 플레이트(44)에서 우세한 것으로 가정된다. 결과적으로, 제 1 교정 플레이트(42)에 의해 생성된 위상 변동은 0과 동일하다. 총 위상 변동(
Figure pct00024
Figure pct00025
t)은 온도 분포가 유지되는 제 2 교정 플레이트(54)에 의해 생성되는 위상 변동(
Figure pct00026
Figure pct00027
2)에 의해서만 주어진다.
그러므로 도 5a 및 도 5b의 하부에서의 그래프들을 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 제 1 동공 평면(36)의 중앙부의 파면의 지연(retardance)은 그러므로 2의 인수씩 감소한다. 플루오라이트로 구성된 제 1 교정 플레이트(44)는 대략적으로 9.71Wm-1K-1인 열적 전도성을 가지기 때문에, 광학 파면 상의 효과의 이러한 변화가 상당히 빠르게 성취될 수 있는 것에 주목하는 것이 중요하다. 이것은 용융 실리카의 열적 전도성(1.38Wm-1K-1)보다 대략적으로 7배 높다.
상당히 더 큰 열적 전도성으로 인하여, 제 1 교정 플레이트(44)의 저항선(46)에 의해 생성된 열은, 갭(70)을 한정하고 유체 흐름(72)에 의해 냉각되는 제 1 교정 플레이트(44)의 원주면과 하위 표면으로 신속하게 전도된다. 특히 제 1 교정 플레이트(44)의 두께에 따라, 수분 또는 심지어 수초의 기간 동안 제 1 교정 플레이트(44)의 내부에서 온도 분포를 변경하는 것을 가능하게 만든다. 제 1 교정 플레이트(44)는 상대적으로 두꺼울 경우에, 도시된 실시예의 경우와 마찬가지로, 원주면과 주변 열 싱크 사이의 직접적인 접촉을 수립함으로써 제 1 플레이트(44)의 원주면을 통해 열 전달을 개선하는 것이 고려될 수 있다. 예컨대, 원주면은 구리 또는 알루미늄으로부터 구성된 바와 인접할 수 있다.
광학 파면 상의 상이한 교정 효과 사이에서 빠르게 변화하는 교정 장치(42)의 능력은 상당히 유용하며, 이는, 또한 교정 효과에 대한 수요가 종종 상당히 빠르게 변화하기 때문이다. 이러한 빠르게 변화하는 수요의 요인은 구조(19)의 상이한 패턴(18)이 상이한 방향으로 투영광을 회절시키는 것이다. 결과적으로, 또한, 동공 평면에 또는 그에 인접하게 배열된 렌즈 상의 조도 분포는 빠르게 변화한다. 특히 총 조사된 영역이 작을 경우에 이러한 조도 분포는 수차를 발생시킨다.
적어도 제 1 플레이트(44)의 원주면이 제 1 플레이트(44)로부터 벗어난 열 전달에 기여할 경우, 교정 효과의 이러한 빠른 변화는 제 2 교정 플레이트(54)에 의해서만 성취될 수 없으며, 이는, 용융 실리카의 열 전도도가 상대적으로 낮아서 온도 분포가 충분히 빠르게 변하지 않기 때문이다. 이러한 맥락에서, 제 1 교정 플레이트(44)가 생략될 경우에, 제 2 교정 플레이트(54)는 동일한 교정 효과를 얻기 위해서는 2배 두꺼워질 필요가 있는 것이 또한 고려되어야 한다.
도 6a 및 도 6b는 상이한 시간(t1 및 t2)에서의 제 1 및 제 2 교정 플레이트(44, 54)의 다소 더욱 현실적인 연속 온도 분포를 각각 도시한다. 단순함을 위하여, 도시된 방향을 따라 온도 분포가 주기적인 방식으로 변하는 것이 고려된다. 그러므로, 가열되지 않은 부분(90)과 가열된 부분(92)은 도 6a 및 도 6b의 상부 및 중간부에 도시된 바와 같이 주기적으로 그리고 연속적으로 양쪽 교정 플레이트(44, 54)에서 교번한다.
도 6a을 먼저 참조하면, 제 1 및 제 2 교정 플레이트(44, 54)에 생성된 온도 분포는 서로 상보적이므로 제 1 교정 플레이트(44)에서의 지점을 통과하는 광선이 온도가 최소인 제 2 교정 플레이트(54)의 지점을 통과하고 그 역의 관계가 성립한다고 가정된다. 다시 말해서, 교정 플레이트(44, 54)에서 생성된 온도 분포는 기간의 절반만큼 변위된다.
반대되는 의존성(dn/dT)의 결과로, 생성된 위상 변동(
Figure pct00028
Figure pct00029
1,
Figure pct00030
Figure pct00031
2)이 중첩되어서 총 위상 변동(
Figure pct00032
Figure pct00033
t)은 개별적인 위상 변동의 진폭의 2배를 갖는다.
시간(t2)에서, 도 6b의 상부에 도시된 바와 같이, 제 1 교정 플레이트(44)의 온도 분포는 기간의 1/4 만큼 이동하는 것이 가정된다. 그러므로, 제 1 교정 플레이트(42)에 의해 생성된 위상 변동(
Figure pct00034
Figure pct00035
1)의 최소값들은 제 2 교정 플레이트(54)에 의해 생성된 위상 변동(
Figure pct00036
Figure pct00037
2)의 최대값과 일치한다. 이러한 보상으로 인하여, 총 위상 변동(
Figure pct00038
Figure pct00039
t)은 0이 된다.
이것은, 제 1 교정 플레이트(44) 내의 온도 분포를 단순히 이동시킴으로써, 가파른 위상 그라디언트(도 6a의 하부의 그래프를 참조)와 제로 교정 효과(도 6b의 하부 그래프 참조)를 갖는 큰 위상 변동들 사이에서 빠르게 스위칭하는 것이 가능하다. 이러한 스위칭은 제 1 교정 플레이트(44)의 큰 열적 전도성으로 인하여 상당히 빠르게 성취될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 이러한 위상 변동의 공간적 주파수가 증가되고 빠르게 변화할 수 있는 방법을 도 6a 및 도 6b와 유사한 방식으로 도시한다.
여기서, 시간(t1)에서, 제 1 교정 플레이트(44)에서의 온도 분포가 단일 가열된 부분(92)을 포함하고, 이것으로부터 온도는 가열되지 않은 주변 부분(90)으로 연속적으로 감소하는 것이 가정된다. 제 2 교정 플레이트(54)에서의 온도 분포가 선택되어서 이것은 제 1 교정 플레이트(44)의 온도 분포에 상응하되 작은 양만큼 이동된다. 이것은 교정 플레이트(44, 54)에 생성된 온도 분포의 공간 주파수의 2배를 갖는 도 7a 의 하부에 도시된 총 위상 변동(
Figure pct00040
Figure pct00041
t)을 야기한다.
제 1 교정 플레이트(44)의 온도 분포를 약하게 이동시킴으로써, 이것은 제 2 교정 플레이트(54)의 온도 분포와 일치하고, 완전한 보상이 이뤄질 수 있고, 도 7b의 하부에 도시된 바와 같이 0의 총 위상 변동(
Figure pct00042
Figure pct00043
t)을 야기한다. 그러므로, 제 1 교정 플레이트(44) 내의 온도 분포를 작은 양만큼 이동시킴으로써 상당히 높은 공간 주파수(도 7a) 및 제로 교정 효과(도 7b)를 갖는 위상 변동 사이에서 매우 신속하게 변하는 것이 가능하다.
이하에서, 온도 변화에 대한 제 1 및 제 2 교정 플레이트(44, 54)의 상이한 반응이 변화하는 조명 세팅에 교정 장치(42)의 교정 효과를 적응시키기 위하여 어떻게 사용될 수 있는지 도 8 및 도 9를 참조하여 기재된다.
이하에서 기재될 제어 기법은, 용융 실리카로 구성된 느리게 반응하는 제 2 교정 플레이트(54)가 조명 세팅이 변함에도 불구하고 변하지 않는 이러한 위상 변동을 생성하는 개념을 기반으로 한다. 반대로, 플루오라이트로 구성된 빠르게 반응하는 제 1 교정 플레이트(44)는 조명 세팅이 변화할 때마다 매우 빠르게 변할 필요가 있는 이러한 위상 변동만을 생성한다.
시간(t1)에서의 조명 세팅이 도 8a에 도시된 바와 같이 제 1 동공 평면(36)의 조도 분포와 상응하는 것이 가정된다. 제 1 동공 평면(36)에서, 중앙 극(100) 및 2개의 극(102, 104)이 조사되고, 외부 극(102, 104)은 X방향을 따라 정렬되고 동일한 거리로 중앙 극(100)으로부터 이격된다.
도 9a는 제 1 동공 평면(36)의 조도 분포에 상응하는 이후 시간(t2)에서의 조명 설정을 도시하며, 여기서, 중앙 극(100)은 다시 조사되되 2개의 다른 극(102, 104)이 이제 Y 방향을 따라 배열된다. 다시 말해서, 중앙 극(100)은 연속적으로 조사되고, 반면에, 중앙 극(102, 104)은 조명 설정이 변경될 때마다 그 위치를 변화시킨다.
도 8b 및 도 9b는 도 8a, 도 9a에 도시된 조명 설정과 관련된 수차를 교정하기 위하여, 시간(t1, t2)에서, 교정 플레이트(44, 54)에서 생성되는 온도 분포를 각각 개략적으로 도시한다.
시간(t1)에서, 제 1 교정 플레이트(44)는 2개의 가열된 부분(90)을 포함하고, 그 위치는 제 1 동공 평면(36)의 극(102, 104)에 상응한다. 제 1 교정 플레이트(44)의 음의 dn/dT로 인하여, 가열된 부분(90)의 굴절률(n1)은 주변 가열되지 않은 부분(92)에서보다 작다. 이것은 렌즈(L1, L2)에 의해 생성된 지연을 보상한다. 이러한 렌즈는 도 8a에 도시된 바와 같은 유사한 조도 분포에 노출되는데, 이는, 렌즈(L1, L2)가 제 1 동공 평면(36)에 인접하게 배열되기 때문이다.
다른 한편, 중앙 극(100)과 관련된 지연은 제 2 교정 플레이트(54)에 의해서만 보상된다. 이를 위하여, 온도 분포는 제 2 교정 플레이트(54)에서 생성되고, 여기서, 가열된 부분(92)은 중앙 가열되지 않은 부분(90)을 둘러싼다.
조명 세팅이 도 8a에 도시된 X 이중극 세팅으로부터 도 9a에 도시된 Y 이중극 세팅으로 변경될 경우, 중앙극(100)이 그 위치를 변경하지 않으므로 제 2 교정 플레이트(54)의 온도 분포는 교정되지 않고 유지된다. 그러나, 외부 극(102, 104)은 Y 방향을 따라 정렬되고 결과적으로 제 1 교정 플레이트(44) 내의 온도 분포 역시 90°씩 회전되어야 한다. 적어도 제 1 플레이트(44)의 원주면이 제 1 플레이트(44)로부터 멀어지는 열 전달에 상당히 기여할 경우에, 이것은 제 1 교정 플레이트(44)의 큰 열적 전도성으로 인하여 상당히 빠르게 성취될 수 있다.
음의 dn/dT를 갖는 물질로 구성된 제 1 교정 플레이트(44) 및 양의 dn/dT를 갖는 제 2 교정 플레이트(54)의 결합은 교정 장치(42)의 교정 효과를 빠르게 변경하는 것을 가능하게 하며, 이것은, 투영 노광 장치(10)의 동작 동안 조명 세팅이 빠르게 변할 경우 중요하다.
플루오라이트로 구성된 단일 교정 플레이트만이 사용된 접근법에 비해, 반대되는 dn/dT을 갖는 2개의 교정 플레이트(44, 54)의 결합은, 용융 실리카의 굴절률(즉, dn/dT의 더 큰 절대값)의 더 강한 온도 민감도가 심지어 작은 온도 변화 및 얇은 교정 플레이트에 있어서 강한 교정 효과를 생성하는데 사용될 수 있다는 장점을 갖는다. 그러므로, 용융 실리카로 구성된 제 2 교정 플레이트(54)는 기본 부하를 취하는(take over) 반면에 플루오라이트로 구성된 제 1 교정 플레이트(44)는 빠르게 변하는 잔여 교정 효과를 취하는 것으로 볼 수 있다.
더욱이, 큰 열적 전도성뿐만 아니라, 음의 dn/dT는 제 1 교정 플레이트(44) 빠른 반응 시간에 기여한다. 이는, 제 1 교정 플레이트(44)의 상면 상의 오직 2개의 작은 영역만이 광학적 파면 상의 원하는 교정 효과를 생성하기 위하여 저항선(46)에 의해 가열되어야 하기 때문이다. 가열될 적은 양은 빠르게 열을 소멸시키는 것을 가능하게 한다.
반대로, 제 1 교정 플레이트(44)가 용융 실리카로 또한 구성되는 것으로 가정될 경우, 거의, 그 전체 표면은 저항선에 의해 가열될 필요가 있다. 이는, 교정 장치(42)에 의해 생성된 열의 총양을 증가시킬 뿐만 아니라, 제 1 교정 플레이트(44) 내의 온도 분포를 빠르게 변화시키는 것을 더욱 어렵게 한다.
Ⅳ.
교정 방법
이하의 다수의 측면에서, 교정 장치(42)가 파면 변형을 교정하도록 사용될 수 있는 방법이 요약될 것이다.
제 1 단계에서, 투영 오브젝티브(20)의 수차가 결정된다. 이것은 측정 및/또는 시뮬레이션에 의해 행해질 수 있다. 시뮬레이션은 실험적인 데이터를 기초로 수행될 수 있고 투영 노광 장치의 작동은 예컨대 이미지 품질의 측정을 수행하는 것을 방해할 필요가 없다는 장점을 갖는다. 이미지 개선 기술이 적용될 경우 또한 시뮬레이션은 일반적으로 포함될 것이다. 다른 한편, 수차가 가장 높은 가능 정확도에 의해 결정되는 경우에, 측정에 의한 수차의 결정은 필수적일 수 있다. 수차를 측정하기 위하여, 광학 파면 측정 장치(110), 예컨대 피조 간섭계(Fizeau interferometer)는 화살표(112)에 의해 도 2에서 도시된 바와 같이 투영 오브젝티브(20)의 이미지 평면(30)내에 삽입될 수 있다.
또한, 시뮬레이션뿐만 아니라 특정 측정을 사용하는 혼용된 접근법은 수차를 신속하고 정확하게 결정하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 이상적인 비평면 파면은 이미지 개선 기술을 사용하여 컴퓨팅될 수 있고 실제 광학 파면이 측정된다.
다음 단계에서, 원하는 광학 파면을 얻는데 요구되는 교정 효과가 결정되어야 한다. 이러한 단계는 또한, 교정 장치(42)뿐만 아니라 기타 교정 시스템, 예컨대, 광학축(OA)을 따라 렌즈(L1, L2)를 변위시키도록 구성되는 조작기(M1, M2)가 수차를 감소시키기 위해 이용가능하다는 점을 고려할 수 있다. 하나의 접근법은 공통 최적화 공정의 모든 이용가능한 교정 시스템을 고려하는 것이다. 특이값 분해(SVD) 또는 티코노프 규칙화가 이러한 측면에서 사용될 수 있다. 볼록 프로그래밍을 기초로 한 다른 접근법은 WO 2010/034674 A1에 기재된다. 이러한 최적화 공정에서, 제 1 교정 플레이트 및 제 2 교정 플레이트(44, 54)는 독립적인 교정 시스템으로 고려되되 상이한 열적 전도성으로부터 생성되는 상이한 시간 동작이 고려되어야 한다.
최적화 공정은 제 1 교정 플레이트(44)에 의해 생성될 제 1 위상 변동 및 제 2 교정 플레이트(54)에 의해 생성될 제 2 위상 변동을 산출한다. 투영 오브젝티브(20)가 조작기(M1, M2)와 같은 기타 교정 구성요소를 포함할 경우, 제 1 및 제 2 위상 생성은 먼저 결정된 수차를 변형시킬 수 있으므로 기타 교정 구성요소가 추가로 수차를 변형시킬 수 있기 때문에 원하는 광학 파면이 얻어진다. 종래의 이미지 오류의 경우에는, 제 1 및 제 2 위상 변동의 효과가 일반적이되 필수적이지는 않게 광학 파면이 대칭화 되는 것을 포함한다. 이것은, 파면 변형이 적어도 실질적으로 회전 대칭인 것을 의미한다. 이것은 결국 더 높은 차수의 제르니케 다항식의 계수가 적어도 실질적으로 사라지는 것을 의미한다. 이미지 향상 기술이 적용될 경우에, 제 1 및 제 2 위상 변형은 기타 교정 구성요소에 의해 생성된 위상 변형과 선택적으로 함께, 광학 파면을 변형할 것이며 이상적인 비평면 광학 파면이 얻어진다.
그러므로, 알고리즘은 각각 제 1 위상 변동과 제 2 위상 변동을 생성하기 위하여 제 1 및 제 2 교정 플레이트(44, 54)에서 요구되는 온도 분포를 컴퓨팅한다. 다음 단계에서, 전압이 저항선(46, 56)에 적용되어야 하는 것이 결정되어야 한다. 이것은 다시, 최적화 공정을 사용하여 성취될 수 있는데, 이는, 각각의 저항선(46, 56)이 단일 교정 구성요소로서 고려될 수 있기 때문이다. 굴절 광학 소자의 온도 분포의 계산 및 생성에 관한 더 많은 상세는 먼저 언급된 공개되지 않은 특허 출원 PCT/EP2011/004859(젤너 외)에서 기재된다.
마지막으로, 제어 유닛(68)은 전기 회로 보드(64)를 제어하므로 이들은 연성 리드(65)를 통해, 이전에 컴퓨팅된 교정 플레이트(44, 54)에서 온도 분포를 생성할 필요가 있는 저항선(46, 56)에 이러한 전압을 적용한다.
도 10은 본 발명에 따른 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치를 동작하는 방법의 중요한 측면을 요약하는 흐름도이다.
제 1 단계(S1)에서, 파면 교정 장치가 제공되고 이는 반대되는 부호의 dn/dT를 갖는 제 1 및 제 2 굴절 광학 소자를 포함한다.
제 2 단계(S2)에서, 투영 오브젝티브의 수차가 결정된다.
제 3 단계(S3)에서, 제 1 위상 변동과 제 2 위상 변동은 수차를 고려함으로써 결정된다.
제 4 단계(S4)에서, 제 1 위상 변동은 제 1 가열 장치를 사용하여 제 1 굴절 광학 소자의 온도 분포를 변경함으로써 생성된다.
제 5 단계(S5)에서, 제 2 위상 변동은, 제 1 가열 장치와 별개이며 이로부터 분리되는 제 2 가열 장치를 사용하여 제 2 굴절 광학 소자의 온도 분포를 변경시킴으로써 생성된다.
V.
대안적인 실시예
도 11은 도 2와 유사한 자오 단면으로, 투영 노광 장치(10)의 제 2 실시예를 도시하며, 여기서, 2개의 교정 플레이트(44, 54)는 제 1 동공 평면(36) 내에 또는 이에 가깝게 서로에 대해 바로 인접하지 않고 서로에 대해 멀어지게 배열되어서, 복수의 광학 소자, 여기서 렌즈(L2, L3)는 교정 플레이트(44, 54) 사이에 배열된다.
더욱 구체적으로, 플루오라이트로 구성된 제 1 교정 플레이트(44)는 제 1 동공 평면(36)에 여전히 배열된다. 그러나, 용융 실리카로 구성된 제 2 교정 플레이트는 제 1 동공 평면(36)에 광학적으로 켤레인 제 2 동공 평면(38)에 배열된다.
상이하되 광학적으로 켤레인 평면의 교정 플레이트(44, 54)를 배열하는 것은 투영 오브젝티브(20)에서의 소요 면적에 있어서 유리할 수 있다. 더욱이, 2개의 교정 플레이트(44, 54)를 단열시키는 것과 관련된 문제는 상당히 감소된다.
추가적으로, 교정 플레이트(44, 54)는 저항선이 아닌, 그 원주면을 통해 플레이트(44, 54)에 결합되는 가열 광(112)을 방출하는 광원(146, 156) 예컨대 LED 또는 레이저 다이오드에 의해 가열된다. 굴절 광학 소자 내의 온도 분포를 생성하는 이러한 방식에 관련된 추가 상세는 먼저 언급된 공개되지 않은 국제 특허 출원 PCT/EP2011/004859(젤너 외)에 기재된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 그리고 파선으로 표시되는 교정 장치(142)는 투영 오브젝티브(20)의 오브젝트 평면(28)에 근접하게 배열될 수 있다. 이러한 위치에서, 교정 장치(142)는 왜곡 또는 기타 필드 의존 수차를 교정하기 위해 사용될 수 있다. 물론, 오브젝트 평면(28)의 근처에 교정 플레이트(44, 54) 중 단 하나 그리고 예컨대 중간 이미지 평면(34)의 근처에서의 광학적으로 켤레인 위치에 기타 교정 플레이트를 배열하는 것이 가능하다. 중간 축 방향 위치에, 즉, 동공 평면 또는 필드 평면이 아닌 곳에, 이러한 중간 위치가 적어도 하나의 대략적으로 광학적으로 켤레가 되는 한, 플레이트(44, 54) 모두를 배열하는 것 또한 가능하다.
물론, 제 1 및 제 2 교정 플레이트(44, 54)의 시퀀스가 반전될 수 있음이 또한 주목되어야 한다. 더욱이, 또한 교정 장치는 음의 dn/dT를 갖는 하나 이상의 교정 플레이트 및 양의 dn/dT를 갖는 하나 이상의 교정 플레이트를 포함할 수 있다.

Claims (18)

  1. 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(10)의 동작 방법으로서, 상기 방법은:
    a) 파면 교정 장치(42)를 갖는 투영 오브젝티브(20)를 포함하는 투영 노광 장치를 제공하는 단계 - 상기 파면 교정 장치는:
    상기 투영 노광 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 감소하는 굴절률을 갖는 제 1 광학 물질을 포함하는 제 1 굴절 광학 소자(44), 및
    상기 투영 노광 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 증가하는 굴절률을 갖는 제 2 광학 물질을 포함하는 제 2 굴절 광학 소자(54)를 포함함 - ;
    b) 측정 및/또는 시뮬레이션에 의해 상기 투영 오브젝티브(20)의 수차를 결정하는 단계;
    c) 단계 b)에서 결정된 수차를 고려함으로써 제 1 위상 변동(phase variation) 및 제 2 위상 변동을 결정하는 단계 - 상기 제 1 위상 변동이 상기 제 1 굴절 광학 소자(44)에 의해 생성되고 상기 제 2 위상 변동이 상기 제 2 굴절 광학 소자(54)에 의해 생성되는 경우 단계 b)에서 결정된 수차는 수정됨 - ;
    d) 제 1 가열 장치(46; 146)를 사용하여 상기 제 1 광학 물질의 온도 분포를 변경시킴으로써 상기 제 1 위상 변동을 생성하는 단계; 및
    e) 상기 제 1 가열 장치(46; 146)와 별개이며 이로부터 독립되는 제 2 가열장치(56; 156)를 사용하여 상기 제 2 광학 물질의 온도 분포를 변경시킴으로써 상기 제 2 위상 변동을 생성하는 단계를 포함하는, 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 단계 d) 이후에, 제 1 온도 분포는 상기 제 1 광학 물질에서 얻어지고, 단계 e) 이후에, 제 2 온도 분포는 상기 제 2 광학 물질에서 얻어지는, 동작 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 온도 분포와 상기 제 2 온도 분포의 양자는 불균일한, 동작 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 온도 분포와 상기 제 2 온도 분포의 양자는 적어도 하나의 항(Zi, i≥5)을 포함하는 제르니케 다항식의 중첩에 의해 모두 기재될 수 있는, 동작 방법.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 온도 분포는 상기 제 2 온도 분포와 상이한, 동작 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제 1 온도 분포는 상기 제 2 온도 분포와 적어도 실질적으로 상보적인, 동작 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 굴절 광학 소자(44)는 상기 제 2 굴절 광학 소자(54)에 바로 인접하게 배열되는, 동작 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 적어도 하나의 실질적으로 라미너(laminar)인 유체 흐름(72)은, 상기 제 1 굴절 광학 소자(44)와 상기 제 2 굴절 광학 소자(54)에 의해 범위가 한정되는 인터스페이스(70)를 통해 가이드되는, 동작 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 고체 광학 소자(L2, L3)는 상기 제 1 굴절 광학 소자(44)와 상기 제 2 굴절 광학 소자(54) 사이에 배열되는, 동작 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제 1 굴절 광학 소자(44)는, 상기 제 2 굴절 광학 소자(54)가 배열되는 위치에 적어도 실질적으로 광학적으로 켤레인(optically conjugate) 위치에 배열되는, 동작 방법.
  11. 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(10)의 투영 오브젝티브로서, 파면 교정 장치(42)를 포함하고, 상기 파면 교정 장치는
    a) 상기 투영 노광 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 감소하는 굴절률을 갖는 제 1 광학 물질을 포함하는 제 1 굴절 광학 소자(44),
    b) 상기 투영 노광 장치의 동작 파장에 있어서, 온도가 증가함에 따라 증가하는 굴절률을 갖는 제 2 광학 물질을 포함하는 제 2 굴절 광학 소자(54),
    c) 상기 교정 장치(42)의 교정 모드에서, 상기 제 1 광학 물질의 불균일하고 변화가능한 제 1 온도 분포를 생성하도록 구성되는 제 1 가열 장치(46; 146), 및
    d) 상기 교정 장치(42)의 교정 모드에서, 상기 제 2 광학 물질의 불균일하고 변화가능한 제 2 온도 분포를 생성하도록 구성되는 제 2 가열 장치(56; 156)를 포함하는, 투영 오브젝티브.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제 1 가열 장치 및 상기 제 2 가열 장치는 제어 유닛에 의해 개별적으로 제어되도록 구성되는 복수의 가열 소자(46, 56; 146, 156)를 각각 포함하는, 투영 오브젝티브.
  13. 청구항 12에 있어서, 적어도 하나의 가열 장치의 각각의 가열 소자는 전기 방열 부재(46, 56)를 포함하는, 투영 오브젝티브.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서, 적어도 하나의 가열 장치의 각각의 가열 소자는 가열 광원(146, 156)을 포함하는, 투영 오브젝티브.
  15. 청구항 11 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 고체 광학 소자(L2, L3)는 상기 제 1 굴절 광학 소자(44)와 상기 제 2 굴절 광학 소자(54) 사이에 배열되는, 투영 오브젝티브.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 제 1 굴절 광학 소자(44)는, 상기 제 2 굴절 광학 소자(54)가 배열되는 위치에 적어도 실질적으로 광학적으로 켤레인 위치에 배열되는, 투영 오브젝티브.
  17. 청구항 11 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 상기 제 1 굴절 광학 소자(44)는 균일한 두께(d1)를 갖는 플레이트이고,
    b) 상기 제 2 굴절 광학 소자(56)는 균일한 두께(d2)를 갖는 플레이트이고,
    c) 상기 제 1 광학 물질의 굴절률은, 상기 투영 노광 장치의 동작 파장 및 20°에서 100°사이의 온도 범위에 있어서 온도가 증가함에 따라 dn1/dT씩 감소하며,
    d) 상기 제 2 광학 물질의 굴절률은, 상기 투영 노광 장치의 동작 파장 및 20°에서 100°사이의 온도 범위에 있어서 온도가 증가함에 따라 dn2/dT씩 증가하고,
    여기서, (-dn1/dT)/(dn2/dT) = k·d2/d1이고 0.9 < k < 1.1인, 투영 오브젝티브.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 제 1 굴절 광학 소자(44)는 CaF2로 구성되고, 상기 제 2 굴절 과학 소자(54)는 SiO2로 구성되며, 상기 제 1 굴절 광학 소자는 상기 제 2 굴절 광학 소자보다 6.1에서 7.3배 사이로 더 두꺼운, 투영 오브젝티브.
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