KR20150119190A - 고 탄력성 매니퓰레이터를 갖는 투영 노광 장치 - Google Patents

고 탄력성 매니퓰레이터를 갖는 투영 노광 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)로서, 이미지 수차를 감소시키기 위한 적어도 하나의 매니퓰레이터(10)를 포함하며, 매니퓰레이터(10)는 서로에 대해 위치지정될 수 있는 적어도 두 개의 광학 요소(101 및 102)를 가지며, 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나는 이를 통과하는 광학 파면에 대한 그 효과 면에서 공간적으로 의존적이어서, 광학 시스템에서 전파하는 파면의 국부적 위상 변화가 상기 광학 요소(101 및 102)의 서로에 대한 상대적인 이동의 경우에 발생하는 투영 노광 장치에 관한 것이다. 여기서, 적어도 하나의 광학 요소(101 및 102)의 공간적으로 의존적인 효과는 가역적이며 동적인 방식으로 세팅될 수 있다.

Description

고 탄력성 매니퓰레이터를 갖는 투영 노광 장치{PROJECTION EXPOSURE APPARATUS WITH A HIGHLY FLEXIBLE MANIPULATOR}
본 발명은 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치, 및 그러한 장치를 동작하기 위한 방법에 관한 것이다.
현대의 리소그래피 프로세스는 이중 또는 다중 구조화와 소위 "스페이서링(spacering)"과 같은 해상도-증가 조치를 사용하여 동작한다. 프로세스에서, 미세 구조가 연속 노광 단계로 발생된다. 이들 방법은, 연속 단계로부터의 노광된 구조가 예컨대 반주기만큼 오프셋되는 것과 같이 서로에 대해 매우 정밀한 방식으로 정렬되는 경우에만 효과가 있다.
투영 노광 장치 및 상세하게는 투영 렌즈의 경우에, 상세하게는 측면 구조 위치지정에 대한 정밀도 요건은 단일 구조화에 대해 비례 이상으로 증가한다. 즉, 해상도에 따라 선형적으로만 증가하지는 않는다.
동시에, 0.4 이상의 값에 있을 수 있는 큰 애퍼처가 레지스트에서 종종 사용된다. 그렇게 할 경우에, 개구수와 레지스트 굴절률의 몫을 고려해야 한다. 193nm 노광 파장의 소위 VUV 범위에서, 레지스트 굴절률은 대략 1.7에 있으며; 13.5nm 이하의 파장(예컨대, 7nm)에서의 소위 EUV 범위에서, 굴절률은 1.0에 있다. 레지스트의 큰 빔 각에서, 광 편광은 소위 벡터 효과로서 주목할 만하게 된다: 접선 편광의 경우에, 간섭 차수의 필드 소자가 병렬로만 있으며, 오직 우수한 콘트래스트를 공급한다. 방사 편광의 경우에, 상당한 상대각이 있으며, 이것은 콘트래스트-감소 효과를 가지며 심지어 콘트래스트 반전을 초래할 수 있다.
큰 필드 깊이를 갖는 영역은 동작 파장과 애퍼처의 역수 제곱으로 크기가 평가된다. 필드의 깊이는 0.4를 초과하는 개구수의 EUV 파장의 경우에 또는 1.1을 초과하는 애퍼처와 VUV 파장의 경우에 70nm 미만까지 감소한다. 리소그래픽 이미지의 초점 평면은 포토레지스트의 물리적 표면에 대해 대응하여 정밀한 방식으로 위치지정되어야 한다.
레지스트에 대한 이미지 평면의 정확한 정렬에 대한 추가 동기는 텔레센트리서티 효과에 있다. 시스템에서 텔레센트리서티는 광 방향에 대해 기울어진 크기의 이미지를 초래한다. 광 방향에서 노광점을 변화시키는 것은 측면 이미지 위치 변경으로 바뀌며, 이것은 앞서 요구한 측면 이미지 위치 정밀도에 부정적인 효과를 미친다.
전체적으로, 노광된 반도체 기판의 실제 표면에 초점 위치를 매칭하는 것에 관한 더 큰 요구가 있다. 이것은, 보통 스핀 코팅에 의해 도포되며 도포 프로세스의 결과로서 불균일성을 갖는 포토레지스트에 관련된다. 이것은 결국, 스캐닝 절차 동안 기판 토폴로지의 선행하는 측정 이후 초점을 조정하는 것, 즉 제2 범위의 10분의 1까지 아래로 조정하는 것에 대한 요구를 초래한다. 이를 위해, 고속 매니퓰레이터가 필요하다. 게다가, 초점뿐만 아니라 이 시간 스케일 상의 스케일 및 왜곡을 변경하여, 상세하게는 레티클 가열을 보상할 수 있는 것이 가능해야 한다.
이점에서, 소위 알바레즈(Alvarez) 매니퓰레이터를 고속 매니퓰레이터의 예로서 언급한다; 이것은 실질적으로 두 개의 상호 변위 가능하며 비구면으로 구성되는 광학 요소를 가지며, 이들 둘 모두를 통해, 매니퓰레이트될 광학 방사선의 파면이 연속해서 통과한다. 수반된 광학 요소의 광학 효과가 더해진다는 사실의 결과로서, 광학 요소의 상대적인 이동의 업샷(upshot)이 얻게 되는 파면에 대한 변경되어 공간적으로 분해된 영향에 있게 된다. 예를 들어, 그러한 매니퓰레이터는 국제 특허출원(WO 2008/064859A1)에 기재되어 있다. 그러나 파면에 영향을 미치기 위한 옵션은 매니퓰레이터의 채용된 광학 요소의 기하학적 모양에 의해 제한된다.
그러므로 본 발명의 목적은, 개선되고, 상세하게는 더 고속이며 더 탄력적인 초점 또는 이미지 수차의 정정을 가능하게 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치 및 방법을 명시하는 것이다.
이러한 목적은, 독립 청구항에 게재한 특성의 디바이스 및 방법에 의해 달성한다. 종속 청구항은 본 발명의 유리한 실시예 및 개발에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치는 이미지 수차를 감소시키기 위한 적어도 하나의 매니퓰레이터를 가지며, 여기서 매니퓰레이터는, 서로에 대해 위치지정할 수 있는 적어도 두 개의 광학 요소를 갖는다. 여기서, 광학 요소 중 적어도 하나는 이를 통과하는 광학적 파면에 대한 그 효과 면에서 공간적으로 의존적이어서, 광학 시스템에서 전파하는 파면의 국부적 위상 변화는 서로에 대한 광학 요소의 상대적인 이동의 경우에 발생한다. 적어도 하나의 광학 요소의 공간적으로 의존적인 효과는 가역적일 수 있는, 즉 시변 동적 방식으로 세팅할 수 있다. 이러한 환경에서, 가역적일 수 있는이 의미하는 점은, (적절한 메트릭, 예컨대 평균 파면 "RMS" 편차나 "피크 투 밸리"의 변화를 사용하여 측정된) 이 공간 의존적 효과의 50%, 바람직하게는 80%, 더 바람직하게는 99%가 리소그래픽 투영 노광 장치로부터 광학 소자를 제거하지 않고도 또는 오직 동일한 소자를 매니퓰레이트함으로써 여기서 추가 소자를 통합하지 않고도 무효화될 수 있다는 점이다.
여기서, 이 공간적으로 의존적인 효과는 상세하게는 광학 요소 중 적어도 하나가 비구면 방식으로 구현될 수 있는 적어도 하나의 표면을 갖고, 그러한 표면의 기하학적 모양은 세팅할 수 있다는 사실에 의해 달성할 수 있다.
다시 말해, 본 발명에 따르면, 종래의 알바레즈 매니퓰레이터의 사용 스펙트럼은 매니퓰레이터 효과에 수반되는 표면 중 적어도 하나 또는 광학 요소 중 적어도 하나가 채택될 수 있음에 의해 연장된다. 신속히 실행될 수 있는, 두 개의 광학 요소의 서로에 대한 기계적 변위의 결과로서 매니퓰레이터 효과를 신속하게 세팅할 수 있는 것 외에, 예컨대 이 표면 기하학적 모양을 채택함으로써 수반하는 광학 요소 중 적어도 하나의 공간 의존적 광학 효과를 선택할 수 있는 것으로부터 많은 양의 융통성이 있다. 전체적으로, 얻게 되는 것은, 고속이며, 미리 선택 가능한 정정 속성 면에서, 매우 융통성이 있는 매니퓰레이터이다.
여기서, 광학 요소 중 적어도 하나는 가역적이며 동적으로 세팅 가능한 공간 의존적 방식으로 광학 시스템에서 전파하는 파면에 효과를 미칠 수 있으며, 또한 디폴트 상태 위치에 대해 이동할 수 있도록 설계될 수 있다.
여기서, 하나의 광학 요소의 국부 위상 효과는 1시간 미만, 상세하게는 10분 미만, 더 바람직하게는 20초 미만의 시간 기간 내에서 변경될 수 있어서, 두 개의 광학 요소의 서로에 대한 오프셋의 경우에 매니퓰레이터의 원하는 속성은 큰 융통성의 조치에 의해 이 시간 기간 동안 세팅될 수 있게 된다.
그렇게 할 경우에, 전체 매니퓰레이터의 원하는 위상 효과를 세팅하기 위해서, 광학 요소를 서로에 대해 위치지정할 때, 10%, 바람직하게는 5%, 더 바람직하게는 2%의 정확도가 달성된다면 유리하다. 광학 요소의 서로에 대한 예컨대 적어도 10㎛ 또는 적어도 20초의 호(arc)에 의한 회전만큼의 오프셋을 1초 미만의 시간 기간 내에서 달성할 수 있다.
광학 요소의 상대적인 이동은, 상세하게는 압력 벨로우(bellow), 로렌쯔(Lorentz) 매니퓰레이터 및/또는 압전 요소를 사용하여, 달성할 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 매니퓰레이터는 원하는 속성을 세팅하면서 사용된 빔 경로에서 남아 있을 수 있다; 다시 말해, 필드에서 정정 비구면의 복잡한 교환이 필요 없다.
상세하게도, 적어도 하나의 광학 요소의 공간적으로 의존적인 효과는 국부적으로 분해되는 방식으로 선택할 수 있는 온도 프로파일에 의해 세팅될 수 있다.
여기서, 국부적으로 분해되는 방식으로 선택할 수 있는 온도 프로파일은 먼저 관련 광학 요소의 표면의 표면 변형 및 그에 따른 원하는 비구면을 초래할 수 있다. 추가로 또는 그에 대한 대안으로서, 온도 프로파일은 또한 굴절률의 국부적 변경을 초래할 수 있으며, 그 결과로, 원하는 효과에 대한 추가 영향이 있을 수 있다.
추가로 또는 그에 대한 대안으로서, 수반하는 광학 요소 중 적어도 하나는 마찬가지로 기계적으로 변형될 수 있어서, 통과하는 전자기파에 대한 원하는 기하학적 모양 및 그에 따른 원하는 위상 영향을 야기할 수 있다. 이를 위해, 상세하게는 압전 액추에이터를 이용할 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 온도 프로파일을 세팅하기 위한 저항 가열이 있을 수 있다.
그러한 저항 가열의 예를 국제 특허출원(WO2009/026970A1)에 개시하며, 그 내용은 그 전체가 본 명세서의 개시 내용에 포함된다.
여기서, 원하는 온도 분포가 개별적으로 작동 가능한 가열 존에 의해 광학 요소의 표면 위에 세팅되며, 저항 와이어가 광학 요소의 표면 상에 배치된다. 이 경우에 저항 와이어의 두께 및 간격은, 와이어가 상위 광학 시스템, 언급한 경우에는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치의 전체 기능을 실질적으로 손상시키지 않도록 선택된다. 여기서, 저항 가열은, 표면의 공간적으로 분해된 가열에 대해, 잘 제어/조절될 수 있는 간단한 변형을 이룬다.
가열 및 냉각 파워와, 광학 요소의 크기에 따라, 여기서 기재한 해법은 온도 프로파일이 1시간 미만의 시간 기간 내에서 20초 미만의 시간 기간까지 아래로 세팅되게 할 수 있다.
온도 분포를 발생시키기 위한 추가 옵션은, 해당 오브젝트 상에서의 따뜻한 또는 차가운 유체의 국부적인 블로잉, 에지로부터의 가열, 상세하게는 볼륨으로 흡수되는 방사선에 의한 광학 요소의 에지로부터의 단층 가열(tomographic heating), 및 해당 오브젝트 상에서의 방사선의 기울어진 또는 수직인 방사로 구성되며, 그러한 방사선은 표면 층에 및/또는 볼륨에 흡수된다.
더 나아가, 광학 요소 중 적어도 하나를 통과해 흘러, 온도 프로파일을 세팅하는 유체 흐름을 발생시키기 위한 디바이스가 있을 수 있다.
유체 흐름에 의해 제공된 저항 가열에 의해 도입된 열의 일정한 소산의 결과로, 저항 가열은 본 발명에 따른 배치를 제어/조절하는 능력을 개선한다.
광학 요소의 표면의 서로에 대한 상대적인 이동을 위해 적어도 하나의 로렌쯔 액추에이터, 하나의 압력 벨로우 및/또는 하나의 압전 요소가 있을 수 있다.
상세하게도, 두 개의 광학 요소의 표면의 기하학적 모양은 가역적이며 동적인 방식으로 세팅될 수 있으며, 그 결과로, 추가 정정의 자유도가 나타난다.
광학 요소 중 하나는, 평행 평면 플레이트의 형태를 갖도록 세팅될 수 있다.
상세하게는, 평행 평면 기본 형태를 가지며, 또한 원하는 위상 효과를 국부적으로 줄 수 있는 두 개의 광학 요소를 사용하는 것을 실현할 수 도 있다. 여기서, 평행 평면 플레이트가 서로로부터 25mm 미만, 상세하게는 10mm 미만의 거리로 배치될 수 있다.
매니퓰레이터는 이미징될 마스크로부터 100mm 미만의 거리, 바람직하게는 50mm 미만의 거리에 배치될 수 있다. 필드의 근접성 덕분에, 요소의 공간적으로 분해된 위상 효과는 이미지 위치 위에서 파면의 변형으로 바뀐다. 이를 사용하여, 마스크 상의 신속한 공간 변형에 의해 크기 수차 및 가열 효과를 바람직하게는 보상할 수 있다. 노광될 반도체 기판 상에서의 높은 공간 주파수의 불균일은 바람직하게는 이 위치에서 보상될 수 있다. 상세하게는, 바람직하게도 이 지점에서, 최저 차수의 각 경우에, 예컨대 파면 틸트, 편차 파면 곡률(디포커스) 및 비점수차와 같은 단지 장파의 파면 수차가 각각의 이미지 지점에서 정정된다.
더 나아가, 매니퓰레이터는 동공에 가까운 위치에 있을 수 있다. 파면의 공간적으로 분해된 매니퓰레이션은 기껏해야 느린 필드 변형에 의해 상대적으로 필드-일정 효과를 가질 것이다. 그에 따라, 방사상 및 방위각 차수 모두에서 더 큰 파의 파면 수차가 있을 수 있다. 이들 수차는, 3-파, 4-파 및 더 고차의 파의 파면 변형뿐만 아니라 코마, 구면수차 및 더 고차의 비점수차를 포함한다.
여기서, 소위 근축 서브애퍼처 비(paraxial subaperture ratio)가 시스템에서 매니퓰레이터의 위치에 대한 조치로서 사용될 수 있다.
근축 서브애퍼처 비는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00001
여기서 r은 근축 주변 광선 높이이며, h는 근축 주 광선 높이이고, 사인 함수(sign x)는 x의 부호를 나타내며, 여기서 관례에 따라 sgn0=1이다. 근축 주변 광선 또는 근축 주 광선의 정의는 Michael J. Kidger 저(SPIE PRESS, BELLingham, Washington, USA)의 "기본 광학 설계(Fundamental Optical Design)"에서 주어지며, 이러한 참고문헌은 참고로서 여기에 포함되어 있다.
근축 서브애퍼처 비는 부호가 붙은 변수이며, 이것은 빔 경로에서 평면의 필드에 가까운 또는 동공에 가까운 위치에 대한 조치이다. 정의에 의해, 서브애퍼처 비는 -1과 1 사이의 값으로 정규화되며, 여기서 근축 서브애퍼처 비의 0은 각 필드 평면에 대응하며, 각 동공 평면은 -1에서부터 +1까지 또는 +1에서부터 -1까지의 근축 서브애퍼처 비의 점프가 있는 불연속의 지점에 대응한다. 따라서, 0의 근축 서브애퍼처 비는 본 출원에 대한 필드 평면을 나타내지만, 1의 근축 서브애퍼처 비의 절대값은 동공 평면을 결정한다. 필드에 가까운 평면은 그러므로 0에 가깝게 있는 근축 서브애퍼처 비를 갖지만, 동공에 가까운 평면은, 절대값 면에서 1에 가깝게 있는 근축 서브애퍼처 비를 갖는다. 근축 서브애퍼처 비의 부호는 기준 평면 앞 또는 뒤의 평면의 위치를 나타낸다. 정의에서, 예컨대 관련 평면의 코마 광선의 교차점의 부호를 이용할 수 있다.
빔 경로의 두 개의 평면은, 이들이 유사한, 상세하게는 동일한 근축 서브애퍼처 비를 갖는다면, 켤레 관계에 있다고 한다. 이 경우에, 유사한이 의미하는 점은, 근축 서브애퍼처 비의 상대적인 차이가 20% 미만, 바람직하게는 5% 미만, 더 바람직하게는 1% 미만이라는 점이다. 동공 평면은, 필드 평면에서처럼, 서로 켤레 관계에 있다.
여기서, 매니퓰레이터는, 근축 서브애퍼처 비가, 절대값 면에서, 0.8보다 큰, 바람직하게는 0.9보다 큰 시스템의 지점에 배치될 수 있다. 그러한 위치지정은 본 명세서의 의미 내에서 동공에 가까운 것으로 간주되어야 한다.
두 개의 광학 요소는 유리하게도 투영 노광 장치의 스캐닝 절차 동안 위치 지정될 수 있다.
다시 말해, 후속한 스캐닝 절차에서 노광될 반도체 기판의 토폴로지를 고려한다면, 스캐닝 절차에 의한 광학 요소의 동기 이동 동안, 각 스캐닝 시간에 필요한 이상적인 정정 효과가 사용된 방사선의 파면에 주어지도록, 광학 요소의 표면 중 적어도 하나를 세팅할 수 있다. 광학 요소를 서로에 대해 또는 서로와 회전시키거나 변위시키는 옵션이 있을 수 있으므로, 추가 정정 자유도를 실현할 수 있다. 원칙적으로, 예컨대 광 방향에서의 공통 변위 또는 광 방향에 대한 특정한 각도로, 상세하게는 그에 수직으로와 같이, 수반하는 광학 요소의 다수의 가능한 이동을 실현할 수 있다. 그렇게 할 경우에, 평행 평면 플레이트가 광학 요소로서 상세하게는 유리한 방식으로 사용될 수 있다.
광학 요소 중 적어도 하나는 상세하게는, 적어도 두 개의 광학 요소를 통과한 광파의 결과적인 국부적 위상 변화가, 그러한 광파가 두 개의 광학 요소 중 하나를 통과할 때 발생하는 위상 변화의 20% 미만, 상세하게는 10% 미만이 되는 방식으로 디폴트 상태에서 작동할 수 있다.
따라서, 이 경우에, 수반되는 두 개의 광학 요소의 위상 효과는 두 개의 광학 요소의 초기 상태에서 서로를 매우 보상한다. 그러나 두 개의 광학 요소 중 하나가 그에 따라 실현되는 0 위치로부터 편향된다면, 매니퓰레이터의 상당한 위상 효과를 매우 신속히 달성할 수 있다. 두 개의 광학 요소의 서로에 대한 위치의 변화에 의해 달성할 수 있는 위상 변화는 이 경우에, 특히 개별 광학 요소의 위상 효과의 공간 그레디언트에 의존한다. 여기서, 위상 효과는 두 개의 광학 요소의 오프셋에 선형적으로 의존할 수 있지만, 이것은 의무적인 것은 아니다.
다음의 상세한 설명에서, 본 발명은 도면을 기초로 더욱 상세하게 설명할 것이다.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 개선되고, 상세하게는 더 고속이며 더 탄력적인 초점 또는 이미지 수차의 정정이 가능하게 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치 및 방법을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 투영 노광 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는, 사용된 광학 요소의 상세한 예시를 또한 개략적으로 도시한다.
도 3은, 본 발명의 추가 실시예에 대한 변형을 도시한다.
도 4는, 도 3에 도시한 변형을 사용한 본 발명의 실시예를 도시한다.
도 5는, 도 3 및 도 4에 대한 대안적인 실시예를 도시한다.
도 1은, 본 발명에 따른 투영 노광 장치(1)를 도시한다. 그러한 투영 노광 장치는 감광성 소재로 코팅된 기판 상에 구조를 노광하는 역할을 하며, 그러한 기판은, 예컨대 컴퓨터 칩과 같은 반도체 요소를 생성할 목적으로 일반적으로 주로 실리콘으로 구성되며 웨이퍼(2)로 지칭된다.
여기서, 투영 노광 장치(1)는 실질적으로, 조명 디바이스(3), 구조가 구비되는 마스크를 유지하고 정확히 위치지정하기 위한 디바이스(4), 웨이퍼(2) 상의 후속한 구조를 결정하는 소위 레티클(5), 이 웨이퍼(2)를 유지하고, 이동시키며 정확히 위치지정하기 위한 디바이스(6), 및 마운트(9)에 의해 투영 렌즈(7)의 렌즈 하우징(40)에 유지되는 복수의 광학 요소(8)를 갖는 이미징 디바이스, 즉 투영 렌즈(7)로 구성된다.
여기서, 기본 동작 원리는 웨이퍼(2) 상에 이미징될 레티클(5)에 도입되는 구조를 제공하며; 이미징은 일반적으로 축소시키는 방식으로 실행된다.
조명 디바이스(3)는, 웨이퍼(2) 상에 레티클(5)을 이미징하는데 필요한 투영 빔(11)을 전자기 방사선 형태로 제공한다. 레이저, 플라즈마 소스 등이 이 방사선을 위한 소스로서 사용될 수 있다. 조명 디바이스(3)에서, 방사선은, 투영 빔(11)이 레티클(5) 상에 입사될 때 직경, 편광, 파면의 형태 등의 면에서 원하는 속성을 갖도록 광학 요소에 의해 형성된다.
레티클(5)의 이미지는, 앞서 이미 설명한 바와 같이, 광선(11)에 의해 발생되어 대응하여 축소하는 방식으로 투영 렌즈(7)에 의해 웨이퍼(2) 상에 전사된다. 여기서, 레티클(5) 및 웨이퍼(2)는, 소위 스캐닝 절차 동안 레티클(5)의 영역이 웨이퍼(2)의 대응하는 영역 상에 실제로 연속하게 이미징되도록, 동기 방식으로 변위될 수 있다. 투영 렌즈(7)는, 예컨대 렌즈 요소, 미러, 프리즘, 단부 플레이트 등과 같은 복수의 개별 굴절, 회절 및/또는 반사 광학 요소(8)를 갖는다.
도 1에서, 매니퓰레이터(10)는 식별하기 용이하다: 도시한 예에서, 이것은 광학 요소로서 두 개의 평행 평면 플레이트(101 및 102)를 가지며, 이들 플레이트는 액추에이터(111 및 112)에 의해 서로에 대해 이동할 수 있다. 여기서, 매니퓰레이터(10)가 도 1에 도시한 투영 렌즈(7)의 위치에 배치되어야 하는 것은 아니다; 매니퓰레이터(10)의 필드에 가까운 또는 동공에 가까운 위치나 그 밖에 조명 시스템(3)에서의 매니퓰레이터(10)의 사용도 실현할 수 있다. 투영 노광 장치(1)에서 복수의 매니퓰레이터의 사용 또한 실현할 수 있다.
도 2는, 매니퓰레이터(10)의 두 개의 평행 평면 플레이트(101 및 102)의 상세한 예시를 도시하며, 온도 분포는 적절한 음영에 의해 나타낸다. 여기서, 두 개의 평행 평면 플레이트는 각각 온도 영역(1011 내지 1016 및 1021 내지 1026)으로 세분되며, 이러한 온도 영역은 예컨대 WO2009/026970A1으로부터 알려진 광학 요소의 가열 존을 적절히 작동시킴으로써 발생될 수 있다. 예컨대 1011 및 1021 또는 1014 및 1024와 같이, 빔 방향에서 연속적인 온도 영역의 온도 분포는 서로 상보적이도록 구성됨을 도 2로부터 식별할 수 있다. 이러한 구성의 결과로서, 상호 대응하는 온도 영역의 위상 효과는 주로 서로 오프셋되며, 매니퓰레이터의 전체 효과는 실제로 0이 될 것이다. 그러나, 화살표(1030 및 1040)로 나타낸 바와 같이, 두 개의 광학 요소(101 및 102)의 서로에 대한 측면 오프셋이 세팅되었다면, 대응하는 매니퓰레이터를 통과하는 전자기 방사선에는 즉시 공간적으로 분해된 위상 변화가 있었을 것이다. 이러한 오프셋은 상대적으로 신속히 발생할 수 있으므로, 매니퓰레이터의 원하는 정정 효과는 신속히 또한 달성할 수 있다. 상세하게도, 다수의 상이한 정정 효과는, 순전히 방향 및 편향에 의해 또는 상대적인 이동의 타입(병진, 틸트, 회전 또는 조합)에 의해 매우 짧은 타임스케일로 달성할 수 있다. 여기서, 심지어 타임스케일 상에서 온도 분포를 대략 10초에서부터 대략 10분까지 세팅할 수 있으면, 허용 가능한 시간 양 내에서 추가로 원하는 위상 효과를 달성할 수 있게 된다. 개략적으로 화살표(400)로 나타낸 것은 유체 흐름이며, 이것은 본 발명에 따른 배치의 열 제어나 조절을 위한 능력을 더 개선한다.
도 3은, 사용된 광의 전파와 간섭하지 않고도 국부적으로 분해되는 선택 가능한 온도 프로파일이 매니퓰레이터에 의해 초래될 수 있는 본 발명의 변형을 도시한다. 여기서, 언급한 도면은, 상세하게는 평행 평면 플레이트로서 구성될 수 있는 광학 요소(101')를 평면도로 도시한다. 광학 요소(101')의 주변에는 광원(200)이 배치되며, 광원은, 도시된 예에서는, 조리개(300)에 의해 광학 요소(101')의 측면을 통해 그리고 광학 요소를 통해 광선(600)을 투과시킨다. 다시 말해, 도시한 예에서, 보내진 광학 방사선은 측면으로부터 광학 요소(101') 상에 충돌한다. 상세하게는, 광학 방사선은 대략 1450nm의 영역에서 또는 그 밖에 대략 2200nm의 영역에서의 적외선 방사선일 수 있다. 예를 들어, 이 적외선 방사선은 LED 또는 레이저 다이오드에 의해 방출될 수 있다. 상세하게는, 광선(600)에 의해 형성된 빔의 정렬은 다수의 적응 가능한 개구를 갖는 조리개(300)에 의해 달성할 수 있으며, 그러한 개구는 적절한 개방, 폐쇄 또는 그 밖에 보냄에 의해 광학 요소(101')에 원하는 광 분포를 생성한다. 상세하게, 원하는 광 분포는 또한 LED나 레이저 다이오드의 어레이, 마이크로미러 어레이 또는 그 밖에 대응하여 배치되는 광섬유 번들에 의해 달성할 수 있다. 전체적으로, 광학 요소(101')를 통해 보내진 방사선에 의해 달성될 수 있는 효과는, 세팅될 수 있는 광 세기 프로파일이 광원(200) 사이의 상호작용의 결과로서 광학 요소에 나타난다는 점이다. 광원(200)에 의해 방출된 광의 광학 요소(101')에서의 흡수의 결과로, 이것은 전체적으로 도 2에 기재한 것과 유사하게 세팅될 수 있는 온도 프로파일을 초래한다. 그러나, 도 2에 도시한 경우와 대조적으로, 예컨대 가열 와이어 등을 상위 투영 노광 장치의 광학적으로 사용된 방사선의 경로 내에 도입할 필요는 없으며, 따라서 관련 투영 노광 장치의 이미징 품질은 예컨대 불투명 도체 트랙 - 비록 이들이 매우 좁더라도 - 상의 부유 광의 발생에 의해 악화되지 않는다.
앞서 언급한 예 대신에, 적절히 구성된 굴절 광학 시스템, 즉 상세하게는 렌즈 요소, 마이크로-렌즈 또는 마이크로-렌즈 어레이를 이용하는 것을 대안적으로 이용할 수 도 있다.
도 4는, 도 3으로부터 알려져 있는 광학 요소(101')의 단면(C-C)을 따른 개략적 예시를 도시하며, 여기서 추가 광원(200) 및 조리개(300)를 갖는 추가 광학 요소(102')가 광학 요소(101') 아래에 또한 배치된다. 도 4에 도시한 배치에서, 냉각시키며, 그러므로 전체적으로 조절될 수 있는 온도 프로파일을 세팅하기 위한 유체 흐름(400')이 두 개의 광학 요소(101'와 102') 사이의 공간을 통해 안내됨을 식별하는 것은 용이하다. 화살표(A 및 B)에 의해 나타낸 두 개의 광학 요소(101' 및 102')의 서로에 대한 상대적인 이동성은 또한 도 4에서 식별하기 용이하며, 여기서, 압전 액추에이터 시스템이, 부가적으로 적절한 드라이브와 연계되어, 광학 요소(101' 및 102')의 서로에 대한 필요한 편향에 사용될 수 있으며, 그러한 편향은 보통 200㎛와 1mm 사이의 범위에 있다.
도 5는 광원(200)의 대안적인 실시예를 도시한다. 이 경우에, 광원(200')은 광 도파관(250), 상세하게는 광섬유에 연결되며, 이 도파관은, 광학 요소(101")의 온도 제어에 사용되는 방사선을 섹션으로 도시한 광학 요소(101")의 에지 영역까지 유도한다. 이러한 방식으로, 부가적으로 시스템의 나머지로부터 또한 거리를 두게 되는 단일 중심 광원을 사용할 수 도 있다. 원하는 광 분포는 이때 단지 대응하는 광섬유 도파관(250) 내로의 결합의 세기의 적절한 선택에 의해 달성된다. 이러한 배치에서, 광원(200')과 디바이스의 광학 부분 사이의 공간 거리의 결과로서, 광원(200') 자체의 냉각은 덜 중요하게 간주되며, 이는 광원으로부터 아마도 유래한 열은 상위 시스템의 이미징 속성에 부정적인 효과를 미치지 않기 때문이다.
원칙적으로, 광학 요소(101' 또는 102')에서 빔 프로파일을 세팅하기 위해, 국제 특허출원(WO 2013/044936A1)(Zellner 등), TW201329645A1에서 각각 이미 개시한 옵션이 있으며, 전술한 문헌의 개시 내용은 완전히 본 출원에서 참조로서 병합하고자 한다.

Claims (19)

  1. 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)로서,
    이미지 수차를 감소시키기 위한 적어도 하나의 매니퓰레이터(10)를 포함하며, 상기 매니퓰레이터(10)는 서로에 대해 위치지정될 수 있는 적어도 두 개의 광학 요소(101 및 102)를 가지며, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나는 이를 통과하는 광학 파면에 대한 그 효과 면에서 공간적으로 의존적이어서, 광학 시스템에서 전파하는 파면의 국부적 위상 변화가 상기 광학 요소(101 및 102)의 서로에 대한 상대적인 이동의 경우에 발생하며, 상기 적어도 하나의 광학 요소(101 및 102)의 공간적으로 의존적인 효과는 가역적이며 동적인 방식으로 세팅될 수 있되,
    상기 적어도 두 개의 상기 광학 요소(101 및 102)를 통과하는 광파의 결과적인 국부적 위상 변화가, 상기 광파가 상기 두 개의 광학 요소(101 및 102) 중 하나를 통과할 때 발생하는 위상 변화의 20% 미만, 상세하게는 10% 미만이 되는 방식으로, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나가 디폴트 상태에서 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나가, 비구면 방식으로 구현될 수 있는 적어도 하나의 표면을 가지며, 상기 표면의 기하학적 모양이 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 요소(101 및 102)의 공간적으로 의존적인 효과가, 국부적으로 분해되는 방식으로 선택될 수 있는 온도 프로파일에 의해 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 온도 프로파일을 세팅하기 위한 저항 가열이 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 온도 프로파일을 세팅하기 위해, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나를 통과해 흐르는 유체 흐름(400)을 발생시키기 위한 디바이스가 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소(101 및 102)의 표면의 서로에 대한 상대적인 이동을 위해 적어도 하나의 로렌쯔(Lorentz) 액추에이터, 하나의 압력 벨로우(bellow) 및/또는 하나의 압전 요소가 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 광학 요소(101 및 102)의 표면의 기하학적 모양이 가역적이며 동적인 방식으로 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나가, 평행 평면 플레이트의 형태를 갖는 방식으로 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매니퓰레이터(10)가, 이미징될 마스크(5)로부터 100mm 미만의 거리에, 바람직하게는 50mm 미만의 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매니퓰레이터(10)가 동공에 가까운 위치에 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나가 가역적이며 동적이고 공간적으로 의존적인 방식으로 세팅될 수 있으며 또한 디폴트 상태 위치에 대해 이동할 수 있도록 설계될 수 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치(1).
  12. 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 이미지 수차를 감소시키기 위한 방법으로서, 매니퓰레이터(10)의 적어도 두 개의 광학 요소(101 및 102)가 서로에 대해 위치지정되며, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나가 이를 통과하는 광학 파면에 대한 그 효과 면에서 공간적으로 의존적이어서, 광학 시스템에서 전파하는 파면의 국부적 위상 변화가 상기 광학 요소(101 및 102)의 서로에 대한 상대적인 이동의 경우에 발생하며, 상기 적어도 하나의 광학 요소(101 및 102)의 공간적으로 의존적인 효과는 가역적이며 동적인 방식으로 세팅되되,
    상기 적어도 두 개의 광학 요소(101 및 102)를 통과하는 광파의 결과적인 국부적 위상 변화가, 상기 광파가 상기 두 개의 광학 요소(101 및 102) 중 하나를 통과할 때 발생하는 위상 변화의 20% 미만, 상세하게는 10% 미만이 되는 방식으로, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나가 디폴트 상태에서 작동하는 것을 특징으로 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 이미지 수차 감소 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나가, 비구면 방식으로 구현될 수 있는 적어도 하나의 표면을 가지며, 상기 표면의 기하학적 모양이 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 이미지 수차 감소 방법.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서, 상기 두 개의 광학 요소(101 및 102)가 상기 투영 노광 장치(1)의 스캐닝 절차 동안 위치지정되는 것을 특징으로 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 이미지 수차 감소 방법.
  15. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 하나를 통과하는 파면에 대한 효과가, 상기 광학 요소(101 및 102)에서 국부적으로 분해되는 방식으로 선택될 수 있는 온도 프로파일에 의해 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 이미지 수차 감소 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 저항 가열이 상기 온도 프로파일을 세팅하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 이미지 수차 감소 방법.
  17. 청구항 12 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나를 통과해 흐르는 유체 흐름(400)이 상기 온도 프로파일을 세팅하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 이미지 수차 감소 방법.
  18. 청구항 12 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소(101 및 102)의 표면의 서로에 대한 상대적인 이동이, 적어도 하나의 로렌쯔 액추에이터, 하나의 압력 벨로우 및/또는 하나의 압전 요소에 의해 야기되는 것을 특징으로 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 이미지 수차 감소 방법.
  19. 청구항 12 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소(101 및 102) 중 적어도 하나가 가역적이며 동적이고 공간적으로 의존적인 방식으로 세팅되며 또한 디폴트 상태 위치에 대해 이동하는 것을 특징으로 하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 이미지 수차 감소 방법.
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