KR20180094032A - 리소그래피 장치용 광학 디바이스 및 리소그래피 장치 - Google Patents

리소그래피 장치용 광학 디바이스 및 리소그래피 장치 Download PDF

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KR20180094032A
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KR1020187019768A
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임-분 패트릭 콴
야스퍼 베셀링
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칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 방향(δ)에서 변형될 때 양의 강성(kp)을 갖는 광학 요소(204), 적어도 하나의 방향(δ)에서 광학 요소(204)를 변형하기 위한 액추에이터(306), 및 광학 요소의 양의 강성(kp)을 적어도 부분적으로 보상하는 적어도 하나의 방향(δ)에서 음의 강성(kn)을 갖는 보상 유닛(310)을 포함하는 리소그래피 장치(100A, 100B)용 광학 디바이스(200)를 개시한다.

Description

리소그래피 장치용 광학 디바이스 및 리소그래피 장치
본 발명은 리소그래피 장치용 광학 디바이스 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.
본 출원은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 독일 특허 출원 DE 10 2015 225 263.9호(2015년 12월 15일 출원)의 우선권을 주장한다.
마이크로리소그래피는 기판의 벌크의 박막의 부분을 패터닝하기 위해 마이크로제조에 사용되는 프로세스이다. 특히, 마이크로리소그래피는 집적 회로의 제조에 사용된다. 리소그래피 프로세스는 조명 시스템 및 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 사용하여 수행된다. 기하학적 패턴이 레티클로부터 기판 상의 포토레지스트로서 공지된 감광성 화학층에 광을 사용하여 전사된다. 레티클은 조명 시스템에 의해 조명된다. 투영 시스템은 투영 시스템의 이미지 평면에 위치된 기판 상에 기하학적 패턴을 투영한다.
특히 집적 회로의 제조에 있어서 무어의 법칙(Moore's law) 및 더욱 더 소형의 구조체의 추구에 의해 촉구되어, 5 nm 내지 30 nm의 범위, 특히 13.5 nm의 파장을 갖는 광을 사용하는 EUV 리소그래피 장치가 현재 개발중이다. "EUV"라는 것은 "극자외선(Extreme Ultraviolet)"을 의미한다. 대부분의 재료가 이 파장에서 광의 높은 흡수를 나타내는 결과로서, 이러한 EUV 리소그래피 장치에서, - 종래와 같이 - 굴절 광학 요소, 즉 렌즈 대신에, 반사 광학 요소, 즉 미러를 사용할 필요가 있다.
EUV 리소그래피 장치 내의 미러는 예를 들어, 소위 힘 프레임(force frame)에 체결될 수도 있다. 각각의 미러는 최대 6 자유도로 조작될 수도 있다. 이는 미러가 예를 들어, pm 범위에서, 서로에 대해 고도로 정확하게 위치설정되게 할 수 있다. 이 방식으로, 예를 들어 열적 영향의 결과로서 광학 특성의 변화가 리소그래피 장치의 동작 중에 보상될 수도 있다.
더 최근에, 더 진보된 광학 에러 보정이 리소그래피 장치의 동작 중에, 즉 실시간으로, 미러와 같은 광학 요소를 변형함으로써 얻어질 수도 있는 것이 판명되었다.
예를 들어, DE 10151919 A1호는 - 이 문헌의 도 1 및 도 2 참조 - 4개의 기둥(2)을 포함하는 미러(1)를 기술하고 있다. 액추에이터(4)가 대향하는 기둥(2)을 미러(1)의 광축(3)을 향해 견인하거나, 대향하는 기둥(2)을 광축(3)으로부터 이격하여 압박한다. 그 결과, 광학 요소(1)는 변형된다.
JP 2013-106014 A호는 도 2에 변형가능한 미러(22)를 개시하고 있다. 다수의 미러 기둥(24)이 미러(22)의 후면(22e) 상에 배열된다. 부하 공급 시스템(58)이 미러(22)의 후면(22e) 내로 부하를 유도하고 따라서 미러(22)의 반사면(22d)을 변형하기 위해 각각의 미러 기둥(24)의 팁을 변위하도록 구성된다.
본 발명의 목적은 개량된 리소그래피 장치용 광학 디바이스를 제공하는 것이다.
이 목적은 광학 요소, 액추에이터 및 보상 유닛을 포함하는 리소그래피 장치용 광학 디바이스에 의해 성취된다. 광학 요소는 적어도 하나의 방향에서 변형될 때 양의 강성을 갖는다. 액추에이터는 적어도 하나의 방향에서 광학 요소를 변형하기 위해 구성된다. 보상 유닛은 광학 요소의 양의 강성을 적어도 부분적으로 보상하는 적어도 하나의 방향에서 음의 강성을 갖는다.
"음의 강성"은 적어도 하나의 방향에서 광학 요소를 변형하는 경향이 있고 적어도 하나의 방향에서 광학 요소의 변형의 증가에 따라 증가하는(또는 일정하게 유지함) 힘 또는 모멘트를 생성하는 강성으로서 정의된다. 음의 강성은 따라서 양의 강성을 상쇄하고, 따라서 광학 요소를 변형하도록 요구된 힘을 감소시킨다(또는 심지어 제거함). 음의 강성의 다른 특성은, 이것이 바람직하게는 임의의 외부 에너지원을 요구하지 않는다는 것이다. 오히려, 음의 강성은 기계적 시스템 또는 자기장 내에 저장된 에너지에 의존하고, 임의의 외부 에너지원에 독립적이다.
본 발명이 기초로 하는 일 개념은 광학 요소를 변형하기 위해 요구되는 힘을 2개의 성분, 즉 준정적력 및 동적력으로 분할하는 것으로 이루어진다. 준정적력은 광학 요소 자체를 변형하도록 요구된다. "광학 요소를 변형하는 것"은 전체 광학 요소가 변형되거나 또는 그 하나 또는 다수의 부분이 변형되는 것을 말한다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 준정적력은 광학 요소의 (양의) 강성에 주로 좌우된다. 강성은 광학 요소가 제조되는 재료, 예를 들어 유리 또는 세라믹의 E-계수, 뿐만 아니라 광학 요소의 기하학적 형상에 의해 결정된다. 동적력은 광학 요소의 질량을 가속하도록 요구된다. 이 힘은 광학 요소의 밀도, 기하학적 변형 프로파일, 및 시간의 함수로서의 변형 궤도에 주로 의존한다.
광학 보정을 위해 요구되는 광학 요소의 이동량은 작고, 통상적으로 수 마이크로미터 이내의 범위이고, 동시에 광학 보정을 위한 타임 윈도우는 매우 크고, 예를 들어 30분의 1초이기 때문에, 요구된 동적력은 작다. 다른 한편으로, 광학 요소의 강성은 비교적 크고, 따라서 동적력보다 훨씬 더 큰 광학 요소를 변형하기 위한 준정적력을 필요로 한다.
여기서 제공된 바와 같은 (거의) 0의 강성 구성에 의해, 액추에이터는 이제 단지 동적 에너지 및 임의의 마찰 손실을 보상하도록 요구된 에너지를 전달하기만 하면 된다. 예를 들어, 10 ms 이동 시간에 1 ㎛에 걸쳐 1 kg의 미러 질량을 이동시키기 위해, 10 mm/s2의 가속도를 필요로 한다. 따라서, 10 mN의 힘이 요구되고, 이는 예를 들어, 1 mW 전력 손실을 갖는 로렌츠 액추에이터(또한 보이스 코일 액추에이터로서 공지되어 있음)에 의해 용이하게 전달될 수 있다.
광학 요소의 양의 강성을 보상하기 위한 요구된 음의 강성은 통상적으로 105 내지 106 N/m의 정도일 것이다. 1 ㎛ 편위(excursion)에 대해, 이는 따라서 1 N의 힘을 요구할 것이다. 본 예에서, 이는 요구된 동적력의 100배에 대응하고, 따라서 훨씬 더 크다.
이 디자인의 결과로서, 본 발명에 따른 액추에이터는 단지 동적력, 적어도 작은 준정적력을 제공하기만 하면 된다. 따라서, 액추에이터에 의해 제공된 총 힘은 공지의 해결책에 비교하여 상당히 더 작다.
일반적으로 말하면, 모든 유형의 액추에이터는 냉각수 진동과 같은 교란을 추가하지 않고 추출될 수 없는 상당한 열을 생성한다. 또한, 본 발명의 해결책에 따라 요구된 힘은 훨씬 감소되기 때문에, 실질적으로 부가의 열 제거가 요구되지 않는다.
본 발명의 액추에이터는 바람직하게는 로렌츠 액추에이터이다. 그러나, 압전 액추에이터 또는 공압 액추에이터와 같은 다른 유형의 액추에이터가 또한 몇몇 용례에서 실현가능할 수도 있다.
로렌츠 액추에이터의 다른 장점은 이들의 작은 응답 시간인데, 이는 예를 들어, 이들 액추에이터를 "다이 대 다이(die to die)" 또는 심지어 "다이간(intra-die)"의 실시간 광학 에러 보정을 위해 특히 적합하게 한다. "다이 대 다이"라는 것은 단일의 웨이퍼 상의 2개의 연속적인 다이의 노광 사이의 타임 윈도우에서 광학 요소를 변형하는 것을 칭한다. "다이간"이라는 것은 단일의 다이의 스캔 중에 타임 윈도우에서 광학 보정을 위해 광학 요소를 변형하는 것을 칭한다.
예를 들어, 압전 액추에이터에 비교된 로렌츠 액추에이터의 또 다른 장점은, 이들 액추에이터가 이력, 드리프트 또는 다른 부정확성을 거의 또는 전혀 나타내지 않기 때문에, 이들 액추에이터가 개루프 제어 시스템에서 동작될 수도 있다는 것이다.
일 실시예에 따르면, 보상 유닛은 적어도 하나의 방향에서 광학 요소 상에 제1 최대력을 생성하도록 구성되고, 액추에이터는 적어도 하나의 방향에서 광학 요소 상에 제2 최대력을 생성하도록 구성되고, 제1 최대력은 제2 최대력보다 N배 더 크고, N은 >5, 바람직하게는 >10, 더 바람직하게는 >50이다.
"최대력"이라는 것은 광학 디바이스를 사용하여 단일의 다이 또는 완전한 웨이퍼를 제조하는 사이클에 걸쳐 발견된 최대력을 칭한다. N>5, 바람직하게는 >10 및 더 바람직하게는 >50은 작은 충분한 액추에이터 힘, 및 동시에 용이한 개루프 제어를 위한 양호한 시스템 안정성을 제공하는 것으로 판명되었다.
다른 실시예에 따르면, 보상 유닛은 적어도 하나의 방향에서 광학 요소 상에 제1 힘을 생성하도록 구성되고, 액추에이터는 적어도 하나의 방향에서 광학 요소 상에 제2 힘을 생성하도록 구성되고, 제1 힘은 제1 최대 시간 도함수를 갖고, 제2 힘은 제2 최대 시간 도함수를 갖고, 제2 최대 시간 도함수는 제1 최대 시간 도함수보다 M배 더 크고, M은 >10, 바람직하게는 >100이다.
"최대 시간 도함수"라는 것은 광학 디바이스를 사용하여 단일의 다이 또는 완전한 웨이퍼를 제조하는 사이클에 걸쳐 발견된 최대 시간 도함수를 칭한다. M의 주어진 값은 고도로 동적 변형을 제공하면서 동시에 보상 유닛을 간단하게 유지하는 것으로 판명되었다.
다른 실시예에 따르면, 보상 유닛의 음의 강성은 광학 요소의 양의 강성의 0.9 내지 0.99배이다.
양의 강성에 대한 음의 강성의 이 비는 작은 액추에이터 힘, 동시에 양호한 동적 안정성을 제공하는 것으로 판명되었다. 이상적으로, 음 대 양의 강성의 비가 1이 되도록 100% 보상을 갖기를 원할 수 있다. 이러한 경우에, 광학 요소의 탄성에 기인하는 양의 강성은 보상 유닛의 음의 강성에 의해 완전히 보상된다. 그러나, 이는 또한 미러가 임의의 변형된 상태에서 힘 평형 상태에 있고, 이러한 변형된 상태에서 잔류할 것이라는 것을 의미한다. 이는 오기능의 경우에, 특정 원래 형상으로 복귀된 미러를 갖기를 원할 수 있기 때문에, 바람직하지 않을 수도 있다. 따라서, 100% 약간 미만, 예를 들어, 90% 내지 99%가 되도록 음의 강성 보상을 갖는 것이 바람직하다.
다른 실시예에 따르면, 광학 요소의 양의 강성과 보상 유닛의 음의 강성 사이의 차이는 0 초과이다.
따라서, 중립 상태에서, 즉 액추에이터가 스위칭 오프될 때(전력 없음) 또는 오기능할 때 그리고 이 이유로 힘을 제공하지 않을 때, 광학 요소의 상태, 특히 그 변형도는 항상 규정된다. 광학 요소는 항상 그 원래 형상으로 복귀할 것이다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 방향에서 광학 요소의 변형은 광학 요소의 평면외 굽힘에 의해 얻어진다.
"평면외 굽힘"이라는 것은 여기서 광학 요소의 광축에 수직인 축에 대한 굽힘을 칭한다.
다른 실시예에 따르면, 보상 유닛은 자석, 특히 영구 자석, 또는 적어도 하나의 스프링을 포함한다.
이러한 구성요소는 음의 강성을 얻기 위해 양호하게 적합된다. 스프링은 판 또는 나선형 스프링과 같은 기계적 스프링일 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 보상 유닛, 특히 적어도 하나의 스프링은 광학 요소를 평면내 예비부하 인가하도록 구성된다.
"평면내"라는 것은 보상 유닛에 의해 발생된 힘이 광학 요소의 연장 평면에 평행한 방향에서 작용하는 것을 말한다. 따라서, 음의 강성이 좌굴 효과를 사용하여 얻어진다.
다른 실시예에 따르면, 광학 디바이스는 기부를 포함하고, 자석은 광학 요소에 체결된 제1 자석 및 기부에 체결된 제2 및 제3 자석으로 각각 구성되고, 제1 자석은 제2 및 제3 자석 사이에서 이동가능하다.
이 구성은 0의 오프셋력을 갖는 음의 강성을 얻기 위해 양호하게 적합된다. 제2 및 제3 자석은 고정형이지만, 제1 자석은 광학 요소의 요구된 변형을 얻기 위해 광학 요소의 부분과 함께 이동한다.
다른 실시예에 따르면, 광학 디바이스는 기부를 포함하고, 자석은 광학 요소에 체결된 제1 자석 및 기부에 체결된 제2 자석으로 구성되고, 제1 자석 또는 제2 자석은 링 자석으로서 형성되고, 다른 자석은 링 자석의 중심축을 따라 이동가능하다.
본 실시예는 0의 오프셋력을 갖는 음의 강성을 얻기 위한 자석의 다른 구성을 설명한다. 재차, 제2 자석은 고정형이고, 제1 자석은 광학 요소가 변형됨에 따라 광학 요소의 부분과 함께 이동한다.
다른 실시예에 따르면, 광학 디바이스는 보상 유닛의 음의 강성을 조정하기 위한 조정 유닛을 포함한다.
감소된 시스템의 강성에 기인하여, 광학 디바이스의 공진 모드가 열화할 수도 있다. 이는 액추에이터가 스위칭 오프되거나 오기능에 기인하여 적합한 힘을 제공하지 않을 때 허용불가능한 동적 성능을 유도할 수도 있다. 그러나, 이는 음의 강성을 턴온 또는 오프할 수 있는 스위칭 기구를 포함함으로써 상쇄될 수 있다. 이는 또한 예를 들어 광학 디바이스 또는 이러한 디바이스를 포함하는 리소그래피 장치의 운송 중에 유리하다. 통상적으로 운송 중에, 공진 주파수는 광학 디바이스에 손상을 입힐 수 있다. 이제 조정 유닛을 포함함으로써 광학 요소가 그 (정상) 양의 강성 또는 적어도 실질적인 양의 강성을 갖게 하는데, 이는 운송 등 중에 광학 요소로의 손상을 방지할 것이다. 다른 한편으로, 조정 유닛은 심지어 광학 디바이스의 동작 중에 요구된 액추에이터력을 최소로 유지하기 위해 실시간으로 음의 강성을 조정할 수도 있다. 조정 유닛은 음의 강성을 연속적으로 조정하도록 구성될 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 조정 유닛은 적어도 하나의 스프링에 예비부하 인가하고, 제1, 제2 및/또는 제3 자석의 상대 위치를 조정하고, 제1, 제2 및/또는 제3 자석 사이의 자기장 커플링을 조정하고, 또는 적어도 하나의 전자 영구 자석을 사용하여 제1, 제2 및/또는 제3 자석의 자기장을 조정하기 위해 구성된다.
음의 강성이 얻어지는 메커니즘에 따라, 음의 강성을 조정하는 상이한 방식이 적합한 것으로 보여진다. 스프링이 음의 강성의 소스로서 사용될 때, 스프링 상에 작용하는 예비부하는 음의 강성을 조정하기 위해 변화될 수도 있다. 예비부하는 예를 들어, 공압 실린더를 사용함으로써 수행될 수도 있다.
음의 강성을 얻기 위해 자석을 사용할 때, 자석 사이의 척력 및 인력 및 이에 의해 음의 강성은 이들의 상대 위치를 조정함으로써 변화될 수도 있다. 이를 위해, 예를 들어, 세트 스크류 등이 사용될 수도 있다.
또한, 음의 강성을 얻기 위해 자석을 사용할 때, 자석 사이의 자기장 커플링은 예를 들어, 단락으로서 이동 철을 사용하여 변화될 수 있다. 예를 들어, 말발굽형 이동 철이 사용될 수도 있다.
또한, 음의 강성을 얻기 위해 자석을 사용할 때, 자석 사이의 인력 및 척력은 각각의 자석의 자기장을 조정함으로써 변화될 수도 있다. 이를 위해, 전자 영구 자석이 사용될 수도 있다. "전자 영구 자석"은 여기서 적어도 조정가능한 영구 자화를 갖는 제1 자석 및 적어도 하나의 자석의 영구 자화를 조정하기 위한 수단을 포함하는 자기 유닛으로서 정의된다.
적어도 하나의 자석은 예를 들어 강자성 또는 준자성 재료로 제조될 수 있다.
"영구 자화"라는 것은, 영구 자화를 조정하기 위한 수단이 자기장을 생성하지 않을 때, 적어도 하나의 자석이 연간 5% 초과, 바람직하게는 2% 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.5% 이하만큼 그 자화(예를 들어, A/m으로서 표현됨)를 손실하지 않는 것을 말한다.
영구 자화는 조정가능하다. 이는 예를 들어, 적어도 하나의 자석의 영구 자화를 위한 수단이 2개의 자화 상태 사이에서 스위칭가능한 것을 말한다. 이들 2개의 상태는 예를 들어, 하나의 소자(자화가 0임) 및 하나의 자화 상태를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 이는 영구 자화를 위한 수단이 2개 초과, 바람직하게는 10개 초과의 자화 상태 사이에서 스위칭가능한 것을 말한다. 스위칭은 또한 연속적으로 수행될 수도 있다. 영구 자화를 위한 수단은 코일로서 형성될 수도 있다. 코일 내의 전류를 조정함으로써, 적어도 하나의 자석을 자화하기 위한 외부장이 조정될 수도 있다.
일 예에서, 적어도 하나의 자석은 중간 항자기성 장(medium coercivity field) 강도를 갖는다. "항자기성 장 강도"라는 것은 상기 재료의 자석 포화 후에 적어도 하나의 자석의 자기 재료를 완전히 소자하는데 요구되는 장 강도를 칭한다. 중간 항자기성 재료가 관련 기술분야에 공지되어 있고, 예를 들어 철, 알루미늄, 코발트, 구리 및/또는 니켈을 포함한다. 중간 항자기성 장 강도는 10 내지 300 kA/m, 바람직하게는 40 내지 200 kA/m, 더 바람직하게는 50 내지 160 kA/m의 장 강도에 대응한다. 특히, 중간 항자기성 재료는 AlNiCo이다. AlNiCo는 철, 알루미늄, 니켈, 구리 및 코발트의 합금을 칭한다.
또한, 자기 유닛은 그 영구 자화가 영구 자화를 변화시키기 위한 수단에 의해 변화되지 않을 수도 있는 다른 자석을 포함할 수도 있다. 이 특성은 다른 자석(제2 자석)을 위한 고 항자기성 재료를 사용함으로써 얻어질 수도 있다. 제1 및 제2 자석은 요구된 음의 강성을 함께 생성할 수도 있다. 다른 실시예에서, 제1 자석만이 요구된 음의 강성을 생성한다.
제1 자석의 영구 자화를 조정하기 위한 수단을 제어함으로써, 음의 강성은 적절하게 조정될 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 광학 요소는 제1 방향에서 변형될 때 제1 양의 강성 및 제2 방향에서 변형될 때 제2 양의 강성을 갖고, 액추에이터는 제1 및 제2 방향에서 광학 요소를 변형하기 위해 구성되고, 보상 유닛은 제1 방향에서 광학 요소의 양의 강성을 적어도 부분적으로 보상하는 제1 방향에서의 제1 음의 강성 및 제2 방향에서 광학 요소의 양의 강성을 적어도 부분적으로 보상하는 제2 방향에서의 제2 음의 강성을 갖는다.
이 방식으로, 본 발명의 기본 원리는 다중축을 갖는 시스템에 적용될 수 있다. 이러한 시스템의 응답은 비대각항이 축 사이의 커플링을 기술하는 강성 행렬을 사용하여 설명될 수도 있다. 시스템이 상당히 커플링되면, 이전의 단락에서 설명된 바와 같은 국부 음의 강성은 더 이상 모든 강성력을 보상하기에 충분하지 않을 것이고, 등가의 음의 강성 행렬이 양의 강성 행렬을 보상하기 위해 구성될 필요가 있다. 즉, 대각 (국부) 강성 뿐만 아니라, 또한 이웃하는 액추에이터 사이의 누화가 보상될 필요가 있다. 기하학적 형상에 따라, 최종 기계적 시스템은 일반적으로 다소 밴드형 강성 행렬이고, 여기서 함께 근접한 액추에이터는 몇몇 커플링 강성을 가질 것이고, 멀리 이격된 액추에이터는 (거의) 0의 커플링 강성을 가질 것이다. 통상의 음의 강성 행렬이 이하의 식 1에 제공되고, 여기서 kp는 국부 액추에이터 음의 강성이고, kc는 자유도 사이의 커플링 강성이고, δ1...δi는 각각의 방향에서의 변형을 제공하고, F1...Fi는 각각의 액추에이터에 의해 생성된 음의 강성력을 제공한다.
Figure pct00001
[식 1]
예를 들어, 식 1에 설명된 바와 같은 특성을 갖는 음의 강성 행렬은 자석의 적절한 토폴로지를 사용함으로써 얻어질 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 액추에이터는 광학 보정을 위해 광학 요소를 변형하기 위해 구성된다.
일반적으로 말하면, 광학 보정은 특히 오버레이 및/또는 초점 보정에서와 같은, 임의의 유형의 이미지 에러 보정을 포함할 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 광학 요소는 미러, 렌즈, 격자 또는 람다 플레이트이다.
람다 플레이트는 또한 파장판 또는 지연기, 즉 그를 통해 진행하는 광파의 편광 상태를 변경하는 광학 디바이스로서 알려져 있다.
미러는 평면형 또는 곡선형일 수도 있다. 또한, 미러는 다수의 파셋을 포함하는 미러의 파셋일 수도 있다.
또한, 전술된 광학 디바이스를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
리소그래피 장치는 EUV 또는 DUV 리소그래피 장치일 수도 있다. EUV라는 것은 "극자외선"을 의미하고 0.1 내지 30 nm의 노광광의 파장을 칭한다. DUV라는 것은 "심자외선"을 의미하고 30 내지 250 nm의 노광광의 파장을 칭한다.
광학 디바이스는 리소그래피 장치의 대물 렌즈 내로 일체화될 수도 있다. 대물 렌즈는 적어도 웨이퍼의 노광 중에 유체 내에 침지될 수도 있다(침지 리소그래피).
다른 예시적인 실시예가 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1a는 EUV 리소그래피 장치의 개략도를 도시하고 있다.
도 1b는 DUV 리소그래피 장치의 개략도를 도시하고 있다.
도 2는 예를 들어, 도 1a 또는 도 1b의 리소그래피 장치 내로 일체화된 광학 디바이스의 사시도를 도시하고 있다.
도 3은 도 2로부터의 섹션 III-III을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3a는 도 3에 속하는 힘 선도를 도시하고 있다.
도 4a는 제1 실시예에 따른 도 3의 광학 디바이스에 대한 힘 대 변위 선도를 도시하고 있는 도면을 도시하고 있다.
도 4b는 제2 실시예에 따른 도 3의 광학 디바이스에 대한 힘 대 변위 선도를 도시하고 있다.
도 5a 내지 도 5c는 음의 강성을 얻기 위해 기계적 보상 시스템을 사용하는 광학 디바이스를 각각 개략 측면도로 도시하고 있다.
도 6a는 음의 강성을 얻기 위해 자기 보상 시스템을 사용하는 광학 디바이스를 개략 측면도로 도시하고 있다.
도 6b는 도 6a의 실시예의 변형예를 도시하고 있다.
도 7a 내지 도 7d는 조정가능한 음의 강성을 갖는 광학 디바이스를 얻기 위한 상이한 실시예를 도시하고 있다.
도 8은 다중축을 따른 음의 강성 보상을 포함하는 광학 디바이스를 개략 측면도로 도시하고 있다.
도면에서, 유사한 도면 부호는 달리 지시되지 않는 한, 유사한 또는 기능적으로 등가의 요소를 나타낸다.
도 1a는 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)(또한 "POB"라 칭함)을 포함하는 EUV 리소그래피 장치(100A)의 개략도를 도시하고 있다. EUC는 "극자외선(Extreme Ultraviolet)"을 나타내고, 0.1 내지 30 nm의 노광광의 파장을 표시한다. 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)은 진공배기 디바이스(도시 생략)에 의해 진공배기된 진공 하우징 내로 일체화된다. 진공 하우징은 기계실(도시 생략)에 의해 에워싸인다. 기계실은 광학 요소를 위치설정하기 위한 디바이스를 포함한다. 또한, 기계실은 제어 디바이스 및 다른 전기 장비를 포함할 수도 있다.
EUV 리소그래피 장치(100A)는 EUV 광원(106A)을 포함한다. EUV 광원(106A)은 EUV 범위의 광(108A), 예를 들어 0.1 nm 내지 30 nm의 파장에서의 광을 방출하는 플라즈마 소스 또는 싱크로트론으로서 형성될 수도 있다. EUV 광(108A)은 조명 시스템(102) 내부에 다발화되고, 원하는 동작 파장이 필터링된다. EUV 광(108A)은 공기중에서 낮은 투과율을 갖는데, 이는 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)이 진공배기되는 이유이다.
도 1a에 도시된 조명 시스템(102)은 예를 들어, 5개의 미러(110, 112, 114, 116, 118)를 갖는다. 조명 시스템(102)을 통과한 후에, EUV 광(108A)은 레티클(120) 상에 안내된다. 레티클(120)은 또한 반사 광학 요소로서 구성되고, 시스템(102, 104) 외부에 배열될 수도 있다. 또한, EUV 광(108A)은 시스템(102, 104) 중 어느 하나의 외부에 미러(126)를 사용하여 레티클(120)을 향해 지향될 수도 있다. 레티클(120)은 그 훨씬 더 작은 이미지가 투영 시스템(104)에 의해 웨이퍼(122) 등 상에 투영되는 구조를 포함한다.
투영 시스템(104)은 예를 들어, 웨이퍼(122) 상에 구조를 투영하기 위한 6개의 미러(M1 내지 M6)를 포함할 수도 있다. 투영 시스템(104)의 미러(M1 내지 M6)의 일부는 투영 시스템(104)의 광축(124)에 대해 대칭으로 배열될 수도 있다. EUV 리소그래피 장치(100A)의 미러의 수는 물론, 도 1a에 도시된 수에 한정되는 것은 아니다. 또한, 미러는 상이한 형상을 가질 수도 있는데, 예를 들어 몇몇 미러는 곡선형 미러로서 형성될 수도 있고, 반면에 다른 미러는 파셋 미러로서 형성될 수도 있다.
도 1b는 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)을 또한 포함하는 DUV 리소그래피 장치(100B)의 개략도를 도시하고 있다. DUV라는 것은 "심자외선(Deep Ultraviolet)"을 칭하고 30 내지 250 nm의 노광광의 파장을 나타낸다. 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)은 - 도 1a를 참조하여 설명된 바와 같이 - 진공 하우징 및/또는 기계실 내에 배열될 수도 있다.
DUV 리소그래피 장치(100B)는 DUV 광원(108B)을 포함한다. DUV 광원(108B)은 예를 들어, 193 nm 파장에서, 광(108b)을 방출하는 ArF 엑시머 레이저로서 구성될 수도 있다.
조명 시스템(102)은 레티클(120) 상에 DUV 광(108B)을 안내한다. 레티클(120)은 투과 광학 요소로서 구성되고, 시스템(102, 104) 외부에 각각 배열될 수도 있다. 재차, 레티클(120)은 그 훨씬 더 작은 이미지가 투영 시스템(104)에 의해 웨이퍼(122) 등 상에 투영되는 구조를 갖는다.
투영 시스템(104)은 웨이퍼(122) 상에 포토마스크(120)의 구조를 투영하기 위한 다수의 렌즈(132) 및/또는 미러(134)를 포함할 수도 있다. 렌즈(132) 및/또는 미러(134)는 투영 시스템(104)의 광축(124)에 대해 대칭으로 배열될 수도 있다. 재차, DUV 리소그래피 장치(100B)의 렌즈 또는 미러의 수는 도 1b에 도시된 렌즈 및 미러의 수에 한정되는 것은 아니다.
최종 렌즈(132)와 웨이퍼(122) 사이의 공기 간극은 1 초과의 굴절률을 갖는 액체 매체(136)로 대체될 수도 있다. 액체 매체로서, 예를 들어, 고도로 정화된 물이 사용될 수도 있다. 이 셋업은 향상된 포토리소그래픽 분해능에 의해 특징화되는 침지 리소그래피(immersion lithography)라 칭한다.
도 2는 예를 들어, 미러로서 형성될 수도 있는 광학 요소(204)를 지지하는 기부(202)를 포함하는 광학 디바이스(200)를 사시도로 도시하고 있다.
광학 디바이스(200)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 리소그래피 장치 중 하나 내로 일체화될 수도 있다. 광학 요소(204)는 예를 들어 미러(M1 내지 M6)(도 1a) 중 하나 또는 렌즈 또는 미러(132, 134)(도 1b) 중 하나에 대응할 수도 있다. 다른 실시예(도시 생략)에서, 광학 요소(204)는 광학 그리드 또는 람다 플레이트로서 구성된다.
기부(202)는 리소그래피 장치(100A, 100B)가 고정 구조체에, 예를 들어 힘 프레임(도시 생략)에 체결될 수도 있다. 이를 위해, 기부(202)는 체결 구멍(206) 등을 구비할 수도 있다. 기부(202)는 직사각형 또는 임의의 다른 적합한 형상을 포함할 수도 있다.
미러(204)(이해를 용이하게 하기 위해 이하의 미러를 참조함 - 이는 단지 미러로의 한정으로서 해석되어서는 안되고, 임의의 다른 적합한 광학 요소가 사용될 수도 있음)는 입사광(108A, 108B)을 반사한다. 미러(204)의 대응 광축은 도면 부호 208로 나타낸다. 적어도 광(108A, 108B)이 반사되는 정면(210), 또는 전체 미러(204)는 곡선형(도시된 바와 같이) 또는 직선형일 수도 있다.
도 3은 도 2로부터의 섹션 III-III을 개략적으로 도시하고 있다. 미러(204)는 미변형 상태(실선)에서 그리고 변형 상태(점쇄선)에서 도시되어 있다. 미러(204)는 그 미변형 상태에서 평면형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 또한, 미러(204)는 그 미변형 상태에서 임의의 형상 - 예를 들어, 곡선 형상 - 을 가질 수도 있다.
미러(204)는 예를 들어, 지지부(300, 302)에 의해, 예를 들어 2개의 장소에서 지지될 수도 있다. 지지부(300, 302)는 그 후면(304)에서 미러(204) 또는 그 부분을 지지할 수도 있다. 이 간단하게 지지된 구성에서, 지지부(300)는 미러(204)의 상대 회전을 허용하기 위해 구성될 수도 있고, 또한 광축(208)에 수직인 방향에서 기부(202)에 미러(204)를 고정적으로 연결한다. 다른 한편으로, 지지부(302)는 미러(204)의 상대 회전을 허용하고, 광축(208)에 대해 수직으로 미러(204)의 이동을 허용한다. "수직"이라는 것은 본 명세서에 사용될 때, 최대 10°, 바람직하게는 최대 5°, 더 바람직하게는 최대 1°의 정확히 수직으로부터의 편차를 포함할 수도 있다.
그러나, 미러(204) 또는 그 부분의 임의의 다른 유형의 지지가 실현가능하다. 예를 들어, 미러(204)는 2개 초과의 장소, 예를 들어 5개, 10개 또는 20개 또는 그 초과의 장소에서 지지될 수도 있다. 또한, 지지부는 이들이 미러(204)에 연결되는 장소에서 힘 또는 모멘트 또는 양자 모두를 생성하기 위해 구성될 수도 있다.
또한, 광학 디바이스(200)는 액추에이터(306)를 포함한다. 액추에이터(306)는 도 3에 도시된 2개의 상태 사이에서 광학 요소(204)(또는 그 부분)를 변형하도록 구성된다. 액추에이터(306)는 한편으로는 미러(204)에 체결되고, 다른 한편으로는 기부(202) 또는 임의의 다른 적합한 기준에 체결된다. 액추에이터(306)는 예를 들어, 로렌츠형 액추에이터, 즉 미러를 변형하기 위해 미러(204) 상에 합력(Fr)(도 3에 속하는 힘 선도를 도시하고 있는 도 3a 참조)을 생성하기 위한 보이스 코일(도시 생략) 및 자석(도시 생략)을 포함하는 것으로서 구성될 수도 있다. 힘(Fr)이 반응하는 방향은 δ로 나타내고 있다.
로렌츠 액추에이터 대신에, 원리적으로, 임의의 다른 액추에이터, 예를 들어, 압전 액추에이터 또는 공압 액추에이터가 사용될 수도 있다. 또한, 로렌츠 액추에이터를 사용하는 것은, 특히 개루프 제어 시스템에 사용될 때, 비용 효과적일 수도 있는 저복잡성의 시스템을 제공할 수도 있다.
로렌츠 액추에이터가 사용될 때, 자석은 미러(204)에, 특히 그 후면(304)에 체결될 수도 있고, 보이스 코일은 기부(202)에 체결될 수도 있다. 보이스 코일(306)이 미러(204)에 체결되고 자석이 기부(202)에 체결되는 다른 구성이 또한 고려될 수 있다.
액추에이터(306)는 제어기(308)에 의해 제어될 수도 있다. 제어기(308)는 광학 보정을 제공하게 미러(204)를 변형하기 위해 액추에이터(306)를 제어하도록 구성될 수도 있다. 즉, 미러(204)를 변형함으로써, 광(108A, 108B)의 입사각이 변화된다. 광학 보정은 오버레이 또는 초점 보정에서와 같은, 이미지 에러 보정을 포함할 수도 있다. "이미지"는 웨이퍼(122)(도 1a 및 도 1b 참조) 상에 투영된 이미지를 칭한다.
제어기(308)는 실시간, 예를 들어, 웨이퍼(122) 상의 노광하는 2개의 상이한 다이 사이의 타임 윈도우 내에서 또는 심지어 다이간, 즉 웨이퍼(122) 상의 단일 다이의 스캔 중에 미러(204)를 변형하도록 구성될 수도 있다. 웨이퍼(122) 상의 각각의 다이의 스캐닝은 예를 들어 30 Hz에서 발생할 수도 있다. 따라서, 미러(204)의 변형을 변화시키기 위한 타임 윈도우는 30분의 1초보다 작을 수도 있다.
도 3의 예에서, 방향(δ)에서의 미러(204)의 변형은 미러(204)의 평면외 굽힘에 의해 얻어진다. 이는 광축(208)에 평행한 방향(δ)에서 2개의 지지부(300, 302) 사이의 장소에서 액추에이터(306)가 미러(204)에 작용하는 결과이다. "평행"이라는 것은 최대 10°, 바람직하게는 최대 5°, 더 바람직하게는 최대 1°의 정확히 평행으로부터의 편차를 포함할 수도 있다.
미러(204)가 방향(δ)에서 작용하는 힘에 의해 변형될 때, 이 힘은 일반적으로 말하면, 최대 2개의 성분으로 구성될 것이다. 첫째로, 준정적력(FQ)(도 3a 참조)이 미러(204) 자체를 변형하기 위해 요구된다. 이 준정적력은 미러(204)의 재료의 E-계수 뿐만 아니라 그 기하학 형상의 함수이고, 따라서 미러(204)의 (양의) 강성에 대응한다. 다른 한편으로, 힘은 미러(204)의 질량을 가속하도록 요구되는 동적력(FD)으로 구성될 것이다. 이 동적력은 미러(204)의 밀도, 기하학적 변형 프로파일, 및 변형 궤도(시간의 함수로서)에 의존한다. 미러(204)를 변형하기 위해 액추에이터(306)에 의해 소비되도록 요구되는 합력(Fr)을 감소시키기 위해, 미러의 양의 강성이 대응 음의 강성과 페어링된다. 이를 위해, 광학 디바이스(200)는 미러(204)의 양의 강성을 적어도 부분적으로 보상하는 방향(δ)에서의 음의 강성을 갖는 보상 유닛(310)을 포함한다.
도 3a는 액추에이터(306) 및 보상 유닛(310)의 장소에서 미러(204) 상에 작용하는 힘의 개략도를 도시하고 있다. 미러의 양의 강성(kp)은 미러(204)가 방향(δ)에서 변형될 때 양의 힘(Fp)을 야기한다. 이는 힘(F) 대 변형(δ)의 선도를 도시하고 있는 도 4a에 또한 도시되어 있다. 다른 한편으로, 보상 유닛(310)의 음의 강성은 미러가 방향(δ)에서 변형될 때, 힘(Fp)에 대향하는 힘(Fn)을 야기한다. 합력은 방향(δ)에서 미러(204)를 변형하도록 요구되는 준정적력인 힘(FQ)이다. 준정적력(FQ)에 추가하여, 액추에이터(306)는 미러를 가속하기 위해 미러(204) 상에 동적력(FD)을 인가할 필요가 있다. 힘(FQ, FD)의 합은 액추에이터(306)에 의해 인가된 합력(Fr)에 동일하다. Fn 및 Fp는 FQ, FD 및 Fr보다 훨씬더 크기 때문에, 이들은 점선으로 각각 지시되어 있는 도 3a에 실제 축척대로 도시되어 있지는 않다.
방향(δ)에서의 미러(204)의 변형의 양은, 예를 들어 마이크로미터 범위 내에서, 통상적으로 작고, 동시에 변형을 위한 타임 윈도우는 예를 들어 30분의 1초로 매우 크기 때문에(상기 스캐닝 궤적에 관한 설명 참조), 요구된 동적력(FD)은 준정적력(FQ)에 비교하여 작다. 또한, 합력 Fr(=FQ + FD)은 적절한 시스템 디자인을 거쳐 보상 유닛에 의해 생성된 힘(Fn)보다 훨씬 더 작도록 제공된다. 명백하게, 힘(Fp, Fn, FD)은 다이 또는 웨이퍼가 제조될 때 시간 경과에 따라 변동할 수도 있다. 또한, 힘은 통상적으로 단일의 다이 또는 전체 웨이퍼의 제조에 걸쳐 순환적인 것으로 나타날 것이다. 시스템은, 단일의 사이클을 볼 때 음의 강성력(Fn)이 액추에이터(306)에 의해 생성될 필요가 있는 최대 합력(Fr)보다 N배 더 큰 최대값을 갖도록 설계될 수 있는 것으로 판명되었는데, 여기서 N은 바람직하게는 >5, 더 바람직하게는 >10, 더욱 더 바람직하게는 >50이다.
이 종류의 시스템 디자인은 저에너지 소비를 갖는 액추에이터(306)를 제공한다. 이는 이어서 대응 열손실을 작게 하고, 따라서 열팽창 문제점 및 대응 냉각 문제를 회피한다.
시스템 디자인을 더욱 더 개량하기 위해, "큰" 힘(Fp, Fn)이 "작은" 동적력(FD)에 비교하여 적게 변화하도록 설계될 수도 있다. 이를 위해, 하나의 사이클에 걸쳐 동적력(FD)의 최대 시간 도함수(상기 설명 참조)는 음의 강성력(Fn)의 최대 시간 도함수보다 M배 더 클 수도 있고, 여기서 M은 바람직하게는 1 초과, 더 바람직하게는 2 초과, 더욱 더 바람직하게는 10 초과이다.
시스템의 에너지 효율을 더욱 더 향상시키기 위해, 액추에이터(306)는 미러(204) 내의 동적 에너지를 복원하기 위해 설계될 수도 있다. 달리 말하면, 미러(204)가 감속될 필요가 있을 때, 액추에이터(306) 상에 미러(204)에 의해 행해진 일은 전기 에너지로 변환되고, 이는 전기 에너지 저장 장치로 복귀된다. 따라서, 액추에이터(306)의 열 손실은 더욱 더 감소될 수 있다.
이제 도 4a로 복귀하면, 양의 강성력(Fp), 음의 강성력(Fn) 및 합력(Fr)은 각각 강성(kp)(양의 강성), kn(음의 강성), kr(합 강성) 및 변형(δ)에 의존한다. 바람직하게는, 합 강성(kr) 및 대응 합력(Fr)은 양의 값이고 0이 아니도록 설계된다. 예를 들어, 음의 강성(kn)은 양의 강성(kp)의 0.9 내지 0.99배에 동일할 수도 있다. 이는, 액추에이터(306)가 힘을 생성하지 않을 때, 예를 들어 액추에이터(306)가 예로서 광학 디바이스(200) 또는 리소그래피 장치(100A, 100B)의 운송 중에 스위칭 오프될 때(전력 없음), 또는 액추에이터(306)의 예측되지 않은 고장이 존재할 때, 방향(δ)에서의 미러(204)의 변형이 규정될 것이라는 것을 보장할 것이다. 합 강성(kr)을 양의 값으로 선택함으로써, 미러(204)는 액추에이터(306)의 작용 없이[액추에이터(306) 스위칭 오프 또는 오기능] 그 미변형 상태로 복귀할 것이다.
도 4b는 광학 디바이스(200)의 다른 실시예에 따른 힘 대 변형 선도를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 음의 강성력(Fn)은 이하에 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 더 상세히 설명되는 바와 같이, 스위칭 온 또는 오프될 수도 있다. 따라서, 음의 강성(kn)이 스위칭 오프될 때, 합 강성은 예를 들어 진동 또는 다른 운동에 기인하여 운송 중에 미러(204)로의 손상을 방지하기에 충분히 큰 양의 강성(kp)에 대응할 것이다. 그 결과, 광학 디바이스(200)의 정상 동작 중에, 즉 웨이퍼의 제조 중에 합 강성(kr)은 도 4a에 설명된 실시예에서보다 더욱 더 작도록(또는 0에 동일함) 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 4b의 실시예에서, 음의 강성(kn)은 양의 강성(kp)의 0.99 내지 0.999배가 되도록 설계될 수도 있다.
예: 미러 질량이 10 ms 이동 시간에 1 ㎛에 걸쳐 이동되는 1 kg인 것으로 가정되면, 이는 10 mm/s2의 가속도를 요구한다. 대응 동적력(FD)은 따라서 1 mW 전력 손실 하에서 로렌츠 액추에이터에 의해 전달될 수 있는 10 mN에 동일하다.
미러의 양의 강성(kp)을 보상하기 위한 요구된 음의 강성(kn)은 105 내지 106 N/m의 정도일 것이다. 1 ㎛ 편위에 대해, 이는 따라서 1 N의 음의 강성력(Fn)을 요구할 것이다. 이는 동적력(FD)의 100배에 대응한다. 동적력(FD)의 동일한 정도의 크기를 얻기 위해, 음의 강성력(Fn)은 매우 정확할 필요가 있다. 바람직하게는, 음의 강성력은 실시간으로, 즉 광학 디바이스(200)의 동작 중에 동적으로 조정될 수 있다. 음의 강성을 조정하는 방법은 이하에 도 7a 내지 도 7d와 관련하여 설명될 것이다.
이제, 원하는 음의 강성(kn)을 얻기 위해 기계적 보상을 사용하는 광학 디바이스(200)의 실시예가 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명될 것이다.
도 5a의 보상 유닛(310)은 예를 들어, 기계적 스프링(500), 예를 들어 판 또는 나선형 스프링, 및 스프링(500)을 예비부하 인가하도록 구성된 예비부하 유닛(502), 예를 들어 공압 실린더를 포함한다. 예를 들어, 미러(204)의 측면(504) 상에 작용하는 스프링(500)은 바람직하게는 매우 길도록 구성된다. 이 변형은 또한 측방향으로, 즉 광축(208)에 수직인 방향으로 미러(204)를 이동하게 할 것이기 때문에, 기다란 스프링(500)은 미러(204)가 변형될 때 다소 일정한 예비부하력(Fc)을 보장한다. 공압 실린더(502)를 사용하는 대신에, 스프링(500)은 그 압축 상태에서 힘(Fc)을 생성하기 위해 기부(202)에 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 힘(Fc)은 공압 실린더에 의해 또는 예를 들어 자석을 사용하여 직접 인가될 수도 있다(기계적 스프링을 사용하지 않고).
도 5a의 미러(204)는 보상력(Fc)으로, 평면에서, 즉 광축(208)에 대해 직각으로 예비부하 인가된다. 힘(Fc)은 미러(204)를 좌굴하고, 따라서 미러를 평면외로 굽히는 경향이 있다. 이 힘(Fc)은 예를 들어, 기계적 스프링(500)에 의해 인가될 수도 있다.
미러(204)는 대칭이기 때문에, 미러(204)의 반부는 도 5b에 도시된 바와 같이 그 단부에서 힘을 받게 되는 간단한 외팔보로서 고려될 수 있다.
편향은 이하의 식에 의해 제공되고,
Figure pct00002
[식 2]
여기서 L은 도 5a에 도시된 바와 같이 지지부(300, 302) 사이의 미러(204)의 폭에 대응하고, Fp는 미러의 양의 강성(204)을 극복하도록 요구된 양의 강성력에 대응하고, E는 미러(204)의 재료(예를 들어, 유리 또는 세라믹)의 E-계수에 대응하고, I는 관성 모멘트[미러(204)의 단면의 기하학적 형상에 의존함]에 대응한다.
따라서, 미러(204)의 양의 강성(kp)은 이하의 식에 의해 제공된다.
Figure pct00003
[식 3]
편향(δ)에서 외팔보(도 5b 및 도 5c)에 인가된 압축력(Fc)(예비부하)은 Fc·δ의 크기를 갖는 굽힘 모멘트를 야기한다. 이 모멘트는
Figure pct00004
[식 4]
가 되도록 편향(δ')을 생성한다.
δ = δ'일 때[0의 강성에 대응함, 즉 양의 강성(kp)이 음의 강성(kn)에 동일함], 요구된 압축력(Fc)은 이하의 식에 의해 제공된다.
Figure pct00005
[식 5]
따라서, 일정한 예비부하력(Fc)이 미러(204)의 양의 강성을 보상할 것인 음의 또는 거의 음의 강성을 제공하기 위해 적합하다는 것이 상기에 개시되었다. 예를 들어, 거의 일정한 보상력(Fc)은 예비부하 인가된 기다란 스프링(500)에 의해 제공될 수도 있다.
도 6a 및 도 6b는 자석을 포함하는 보상 유닛(310)의 제1 및 제2 실시예를 도시하고 있다.
도 6a의 보상 유닛(310)은 음의 강성력(Fn)을 생성하기 위해 미러(204)에 체결된 제1 자석(600)을 포함한다. 제1 자석(600)과 미러(204) 사이의 연결부는 602에 지시되어 있다. 자석(600)은 고정형인 제2 및 제3 자석(604, 606) 사이에 배열된다. 이를 위해, 제2 및 제3 자석(604, 606)은 기부(202)에 체결될 수도 있다. 제1 자석(600)은 방향(δ)에서 기계적으로 안내될 수도 있다. 자석(600, 604, 606)은 블록 자석으로서 구성될 수도 있고, 방향(δ)에 대해 동일한 극성(북극에 대해 "N", 남극에 대해 "S"로 지시되어 있음)을 가질 수도 있다. 따라서, 제1 자석(600)이 제2 및 제3 자석(604, 606) 사이의 절반부에 위치될 때, 제1 자석(600)은 미러(204) 상에 0의 오프셋력을 생성한다. 또한, 미러(204)의 변형이 방향(δ)에서 증가함에 따라, 힘(Fn)은 이에 따라 증가한다. 따라서, 음의 강성(kn)이 생성된다.
도 6b의 예에서, 보상 유닛(310)은 연결부(602)에 의해 미러(204)에 연결된 제1 자석(600)을 포함한다. 또한, 보상 유닛(310)은 링 자석으로서 구성된 제2 자석(604)을 포함한다. 링 자석(604)은 중심축(608)을 갖는다. 제1 자석(600)은 예를 들어, 미러(204)가 방향(δ)에서 변형될 때 중심축(608)을 따라 이동하도록 기계적으로 안내된다. 제1 자석(600) 및 제2 자석(604)은 축(608)을 따라 대향 극성을 갖는다. 제1 자석(600)이 축(608)을 따라 제2 자석(604)의 대칭축(610) 상에 배열될 때, 제1 자석(600)은 미러(204) 상에 0의 오프셋력을 생성한다. 미러(204)의 변형이 방향(δ)에서 증가함에 따라, 제1 자석(600)이 대칭축(610)에서 그 위치로부터 변위할 때, 제1 자석(600)에 의해 생성된 음의 강성력(Fn)도 증가한다.
도 7a 내지 도 7d는 조정 유닛(700)의 4개의 상이한 실시예를 도시하고 있다.
도 7a의 예에서, 조정 유닛은 스위칭 온 또는 오프되도록 구성된 공압 실린더(700)를 갖는다. "오프" 상태에서, 공압 실린더(700)는 스프링(500) 상에 예비부하력(Fc)을 생성하지 않는다. 다른 한편으로, 제어기(702)가 제어기(702)로의 입력에 기초하여 예비부하력(Fc)을 제어하도록(심지어 연속적으로) 구성되어 제공될 수도 있다. 예를 들어, 센서(704)가 제공될 수도 있어, 보정을 필요로 하는 광학 에러를 감지한다. 제어기(702)는 센서(704)로부터 대응 입력 신호를 수신하고 공압 실린더(700)를 제어하여 적절한 광학 보정을 유도하는 미러(204)의 변형을 야기할 것인 예비부하력(Fc)을 생성할 수도 있다.
제어기(702)에 의해 원하는 예비부하력(Fc)의 설정은 예를 들어, 저속 변형 이동 중에 (로렌츠) 액추에이터(306)의 전류를 측정함으로써 수행될 수도 있다. 이는 저속이기 때문에, 무시할만한 가속력이 존재하고, 로렌츠힘은 단지 잔류 강성(kr)에 기인한다. Fr 및 δ의 모두가 측정되면, kr이 결정될 수 있고, Fc는 원하는 kr 값이 도달될 때까지 이에 따라 조정될 수 있다.
도 7b 내지 도 7d의 실시예는 또한 제어기(702), 및 경우에 따라, 또한 센서(704)를 포함할 수도 있다. 이들은 단지 음의 강성력(Fn)이 조정되는 방식에 있어서만 상이하다.
도 7b의 실시예에서, 조정 유닛(700)은 초기 위치(P1)로부터 제1 자석(600)이 미러(204) 상에 초기 오프셋력을 생성하는 위치(P2)로 중심축(608)을 따라 제2 자석(604)을 이동시키기 위한 기계적 수단, 예를 들어 세트 스크류를 포함할 수도 있다. 세트 스크류 등 대신에, 또한 전자기 수단이 예를 들어 제2 자석(604)의 위치를 조정하는데 사용될 수도 있다.
도 7c의 실시예에서, 조정 유닛(700)은 제1 자석(600)과 제2 자석(604) 사이의 자기장 커플링을 조정하도록 구성된다. 이를 위해, 조정 유닛(700)은 자석(600), 604) 사이의 장 커플링을 변화하기 위해 중심축(608)에 수직으로 이동되는 예를 들어, U형 무버 자석을 포함할 수도 있다. 위치(P1)에서, 자석(600, 604)은 무버 자석(700) 내부에 배열된다. 따라서, 자석(600, 604) 사이에 최대 장 커플링이 존재한다. 위치(P2)에서, 무버 자석(700)은 자석(600, 604)이 무버 자석(700) 외부에 배열되어 있는 위치로 이동된다. 따라서, 자석(600, 604) 사이에 어떠한 (부가의) 장 커플링도 존재하지 않는다. 이는 미러(204)가 변형될 때 자석(600)이 중심축(608)을 따라 이동될 때 제1 및 제2 자석(600, 604) 사이에 동작하는 힘을 변화시킨다.
도 7d의 예에서, 조정 유닛(700)은 전자기 자석(706)을 포함한다. 전자기 자석(706)은 적어도 중간 항자기성 재료로 제조된 제1 자석(708) 및 예를 들어 제어기(702)(도 7a 참조)로부터 수신된 입력 신호에 따라 자석(708)의 자화를 변화하도록 구성된 코일(710)로 구성된다. 또한, 조정 유닛(700)은 고 항자기성 재료의 제2 자석(712) 및 부가적으로 또는 대안적으로, 전체 장 강도를 증가시키기 위한 철심(714)을 포함할 수도 있다. 자석(708) 및 제공되면, 자석(712)은 도 6b에 설명된 제2 자석(604)을 형성한다. 제1 자석(708)의 자화를 조정함으로써, 제2 자석(604)에 의해 생성된 자기장, 및 따라서 음의 강성(Fn)은 조정될 수도 있다.
도 8은 변형이 그를 따라 발생할 수도 있는 다중축(51, 52, 53)을 갖는 광학 디바이스(200)를 도시하고 있다. 미러(204)는 예를 들어, 3개의 커넥터(602a, 602b, 602c)를 통해 제1 자석(600a, 600b, 600c)에 각각 연결된다. 제1 자석(600a, 600b, 600c)은 제1 및 제2 자석(604a, 604b, 604c 및 606a, 606b, 606c) 사이에 각각 배열된다. 각각의 커넥터(602a, 602b, 602c)와 연계된 각각의 제1, 제2 및 제3 자석(604a...606c)은 보상 서브 유닛(310a, 310b, 310c)을 형성한다. 이와 함께, 보상 서브 유닛(310a, 310b, 310c)은 보상 유닛(310)을 형성한다.
도 8의 보상 유닛(310)의 음의 강성은 이하에 제공된 음의 강성 행렬에 의해 설명된다.
Figure pct00006
강성 행렬은 요구된 대각 (국부) 강성을 생성하도록 구성될 뿐만 아니라, 또한 이웃하는 자석(604a...606c) 사이에 적절한 음의 누화를 발생함으로써 미러(204)의 누화항을 보상할 필요가 있다.
본 발명이 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 수많은 수정 및 변형이 가능하고, 여전히 결과는 본 발명의 범주 내에 있을 것이다. 본 명세서에 개시된 특정 실시예에 대한 어떠한 한정도 의도되거나 암시되지 않아야 한다.
100A: EUV 리소그래피 장치 100B: DUV 리소그래피 장치
102: 조명 시스템 104: 투영 시스템
106A: EUV 광원 106B: DUV 광원
108A: EUV 광 108B: DUV 광
110: 미러 112: 미러
114: 미러 116: 미러
118: 미러 120: 레티클
122: 웨이퍼 124: 광축
126: 미러 132: 렌즈
134: 미러 136:유체
200: 광학 디바이스 202: 기부
204: 미러 206: 구멍
208: 광축 210: 정면
300: 지지부 302: 지지부
304: 후면 306: 액추에이터
308: 제어기 310: 보상 유닛
310a 내지 310b: 보상 서브 유닛 500: 스프링
502: 공압 실린더 504: 측면
600: 제1 자석 600a 내지 600c: 제1 자석
602: 연결부 602a 내지 602c: 연결부
604: 제2 자석 604a 내지 604c: 제2 자석
606: 제3 자석 606a 내지 606c: 제3 자석
608: 중심축 610: 대칭축
700: 조정 유닛 702: 제어기
704: 센서 706: 전자 영구 자석
708: 제1 영구 자석 710: 코일
712: 제2 영구 자석 714: 철심
F, F1, F2, F3: 힘
Fc: 예비부하력 FD: 동적력
Fn: 음의 강성력 Fp: 양의 강성력
FQ: 준정적력 Fr:합력
kr: 합 강성 kn: 음의 강성
kp: 양의 강성 M1 내지 M6: 미러
δ, δ1, δ2, δ3: 변위/방향

Claims (15)

  1. 리소그래피 장치(100A, 100B)용 광학 디바이스(200)이며,
    적어도 하나의 방향(δ)에서 변형될 때 양의 강성(kp)을 갖는 광학 요소(204),
    적어도 하나의 방향(δ)에서 상기 광학 요소(204)를 변형하기 위한 액추에이터(306), 및
    상기 광학 요소의 양의 강성(kp)을 적어도 부분적으로 보상하는 적어도 하나의 방향(δ)에서 음의 강성(kn)을 갖는 보상 유닛(310)을 포함하는, 광학 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보상 유닛(310)은 적어도 하나의 방향(δ)에서 상기 광학 요소(204) 상에 제1 최대력(Fn)을 생성하도록 구성되고, 상기 액추에이터(306)는 적어도 하나의 방향(δ)에서 상기 광학 요소(204) 상에 제2 최대력(Fr)을 생성하도록 구성되고, 상기 제1 최대력(Fn)은 상기 제2 최대력(Fr)보다 N배 더 크고, N은 >5, 바람직하게는 >10, 더 바람직하게는 >50인, 광학 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보상 유닛(310)은 적어도 하나의 방향(δ)에서 상기 광학 요소(204) 상에 제1 힘(Fn)을 생성하도록 구성되고, 상기 액추에이터(306)는 적어도 하나의 방향(δ)에서 상기 광학 요소(204) 상에 제2 힘(Fr)을 생성하도록 구성되고, 상기 제1 힘(Fn)은 제1 최대 시간 도함수를 갖고, 상기 제2 힘(Fr)은 제2 최대 시간 도함수를 갖고, 상기 제2 최대 시간 도함수는 상기 제1 최대 시간 도함수보다 M배 더 크고, M은 >10, 바람직하게는 >100인, 광학 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 유닛의 음의 강성(kn)은 상기 광학 요소의 양의 강성(kp)의 0.9 내지 0.99배인, 광학 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소의 양의 강성(kp)과 상기 보상 유닛의 음의 강성(kn) 사이의 차이는 0 초과인, 광학 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 방향(δ)에서 상기 광학 요소(204)의 변형은 상기 광학 요소(204)의 평면외 굽힘에 의해 얻어지는, 광학 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 유닛(310)은 자석(600, 604, 606), 특히 영구 자석, 또는 적어도 하나의 스프링(500)을 포함하는, 광학 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 유닛(310), 특히 적어도 하나의 스프링(500)은 상기 광학 요소(204)를 평면내 예비부하 인가하도록 구성되는, 광학 디바이스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 기부(202)를 더 포함하고, 상기 자석은 상기 광학 요소(204)에 체결된 제1 자석(600) 및 상기 기부(202)에 체결된 제2 및 제3 자석(604, 606)으로 각각 구성되고, 상기 제1 자석(600)은 상기 제2 및 제3 자석(604, 606) 사이에서 이동가능한, 광학 디바이스.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 기부(202)를 더 포함하고, 상기 자석은 상기 광학 요소(204)에 체결된 제1 자석(600) 및 상기 기부(202)에 체결된 제2 자석(604)으로 구성되고, 상기 제1 자석(600) 또는 제2 자석(604)은 링 자석으로서 형성되고, 다른 자석은 상기 링 자석의 중심축(608)을 따라 이동가능한, 광학 디바이스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 유닛(310)의 음의 강성(kn)을 조정하기 위한 조정 유닛(700)을 더 포함하는, 광학 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 조정 유닛(700)은 적어도 하나의 스프링(500)의 예비부하(Fc)를 변화시키고, 상기 제1, 제2 및/또는 제3 자석(600, 604, 606)의 상대 위치를 조정하고, 상기 제1, 제2 및/또는 제3 자석(600, 604, 606) 사이의 자기장 커플링을 조정하고, 또는 적어도 하나의 전자 영구 자석(706)을 사용하여 상기 제1, 제2 및/또는 제3 자석(600, 604, 606)의 자기장을 조정하기 위해 구성되는, 광학 디바이스.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소(204)는 제1 방향(δ1)에서 변형될 때 제1 양의 강성(kp) 및 제2 방향(δ1)에서 변형될 때 제2 강성(kp)을 갖고,
    상기 액추에이터(306)는 제1 및 제2 방향(δ1, δ2)에서 상기 광학 요소(204)를 변형하기 위해 구성되고,
    상기 보상 유닛(310)은 제1 방향(δ1)에서 상기 광학 요소의 양의 강성(kp)을 적어도 부분적으로 보상하는 제1 방향(δ1)에서의 제1 음의 강성(kn) 및 제2 방향(δ2)에서 상기 광학 요소의 양의 강성(kp)을 적어도 부분적으로 보상하는 제2 방향(δ2)에서의 제2 음의 강성(kn)을 갖는, 광학 디바이스.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터(306)는 특히 오버레이 및/또는 초점 보정에서 광학 보정을 위해 상기 광학 요소(204)를 변형시키기 위해 구성되고 그리고/또는 상기 광학 요소(204)는 미러, 렌즈, 그리드 또는 람다 플레이트인, 광학 디바이스.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 광학 디바이스(200)를 포함하는, 리소그래피 장치(100A, 100B).
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