KR20180118757A - 전자 조사에 의해 광학 소자의 표면 형상을 변화시키기 위한 디바이스 - Google Patents

전자 조사에 의해 광학 소자의 표면 형상을 변화시키기 위한 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전자 조사에 의해 광학 소자(14)의 표면(12)의 형상을 변화시키기 위한 디바이스(10)에 관한 것이다. 디바이스(10)는, 광학 소자(14)에서 국부적인 소재 치밀화를 발생시킬 목적으로 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(36)로 전자를 표면(12) 상에 조사하기 위한 전자 조사 유닛(16)을 포함한다. 더 나아가, 디바이스(10)는, 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화와 실제 변화 사이의 차이가 최소화되도록, 메리트 함수(merit function)(50)의 최소화에 의한 최적화에 의해 광학 소자(14)의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화(34)로부터 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포에 대한 사전 규정을, 결정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하며, 실제 변화는 결정된 사전 규정으로 인해 야기된다. 메리트 함수(50)는, 표면(12)의 영역에서의 소재 치밀화를 나타내는 국부적인 압축을 표면(12)의 형상의 결과적인 변화로 변환하기 위한 변환 텀(conversion term)(42)을 포함한다. 이 경우에, 변환 텀(42)은, 국부적인 압축에 의해 초래되는 표면 함몰(20)과, 표면(12)의 변형 모두를 고려하며, 이러한 변형은 표면(12)에 평행하게 작용하는 힘으로 인해 초래된다. 더 나아가, 본 발명은 대응하는 방법 및 마이크로리소그라피용 투영 렌즈에 관한 것이다.

Description

전자 조사에 의해 광학 소자의 표면 형상을 변화시키기 위한 디바이스
본 출원은 2016년 3월 4일에 출원된 독일 특허출원 10 2016 203 591.6을 우선권으로 청구한다. 이 특허출원의 전체 개시가 본 출원에 참조로서 인용된다.
본 발명은, 전자 조사에 의해 광학 소자의 표면 형상을 변화시키기 위한 디바이스 및 방법에 관한 것이다. 더 나아가, 본 발명은, 마이크로리소그라피용 투영 렌즈와, 또한, 예컨대 레티클 검사 유닛 또는 웨이퍼 검사 유닛 - 각 경우에 앞서 기재한 방법에 의해 제조되는 광학 소자를 포함함 - 과 같이 마이크로리소그라피용 기판을 검사하기 위한 검사 유닛에 관한 것이다.
전자의 조사 결과로서 무정형 소재의 경우에 소재 치밀화(densification)가 일어날 수 있음이 종래기술로부터 알려져 있다. 이러한 점에서, 표면 근처의 전자 본드가 전자 빔의 에너지 입력의 결과로서 재분포되는 방법이 존재하며, 그 결과로서, 소재의 압축이 일어난다. 이러한 효과는 광학 소자 처리에 사용할 수 있다.
예를 들어, WO　2011/020　655　A1은, 전자의 조사에 의해, 반사성 코팅이 이미 제공된 기판 또는 미러용 기판의 전체 표면의 균일한 압축을 기재한다. 표면 근처에서의 균일한 치밀화는, 광학 표면 형상의 상당한 변화 없이도 표면의 균일한 리세스를 야기한다. 이 조치로 인해, 예컨대, EUV 조사(극자외선 파장 범위의 조사)에 의한 마이크로리소그라피용 투영 렌즈에서 사용 동안 고에너지 방사선에 의한 미러의 부분 영역의 추가 압축을 방지할 수 있다.
DE　10　2012　212　199　A1은, 전자 조사에 의한, 유리나 세라믹으로 구성되는 마이크로 또는 나노구조의 구성요소의 표면 구조화를 또한 개시한다. 그를 위해, 제조될 최소 구조의 영역에서 직경을 갖는 전자 빔이, 원한 표면 구조화에 대응하는 표면의 국부적 치밀화 및 그에 따른 국부적 함몰을 달성하기 위해 표면의 선택된 부분 영역 상에 보내질 수 있다. 더 나아가, 전자 빔에 의한 마이크로리소그라피용 투영 노광 장치의 광학 소자 처리를 기재한다. 노화 효과에 의해 초래되는 이 투영 노광 장치의 이미징 수차는, 광학 소자의 광학 표면의 적절하게 구현되는 치밀화 및 이 광학 표면 형상의 수반되는 변화에 의해 보상될 수 있다.
전자 조사를 제어하기 위해, 조사에 의해 광학 소자에 도입되며 그에 따라 야기되는 소재 치밀화로 인해 광학 소자의 표면 형상의 원하는 정정을 야기하는데 적절한 에너지 도즈 분포(energy dose distribution)를 먼저 결정하는 것이 종래의 실무이다. 종래기술에 따라, 에너지 도즈 분포는, 표면 형상의 변화에 대한 입사 에너지 도즈 분포의 영향의 시뮬레이션에 의해 결정된다. 그러한 시뮬레이션은, 전자 조사에 의해 야기되는 국부적인 압축과, 그에 의해 야기되는 광학 소자의 표면 리세스 사이의 가정되는 선형 관계를 기초로 한다.
전자 조사에 의한 광학 소자 표면 처리 동안의 한 가지 문제점은, 표면의 실제로 달성된 형상 정정이 원하는 형상 정정에서 벗어나 있다는 점 - 예컨대, 도입되는 소재 스트레스로 인한 광학 소자의 변형에 의해 야기됨 - 이다. 이러한 차이는, 특히, EUV 리소그라피용 투영 노광 장치의 미러 소자의 정정 동안 좁은 공차 사전 규정(predefinitions)으로 인해 문제를 일으킨다.
본 발명의 목적은 앞서 언급한 문제점을 해결하며, 특히 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는(predefined) 원하는 변화가 전자 조사에 의해 고 정밀도로 실현될 수 있는 디바이스 및 방법을 제공하는 것이다.
앞서 언급한 목적은, 예컨대, 전자 조사에 의해 광학 소자의 표면 형상을 변화시키기 위한 디바이스에 의해 본 발명에 따라 달성될 수 있으며, 이 디바이스는: 광학 소자에 국부적 소재 치밀화를 발생시킬 목적으로 국부적으로 리졸브된(resolved) 에너지 도즈 분포로 전자를 표면 상에 조사하도록 구성되는 전자 조사 유닛과, 메리트(merit) 함수가 최소값을 갖는 변수나 인수를 구하는 것을 수반하는 메리트 함수의 최소화에 의한 최적화에 의해 전자 조사 유닛을 제어하기 위해 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포에 대한 사전 규정을, 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화로부터, 결정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다. 이 경우, 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포에 대한 사전 규정은, 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화와 실제 변화 사이의 차이가 최소화되도록 결정되며, 이 실제 변화는 결정된 사전 규정으로 인해 야기된다. 메리트 함수는, 표면의 면적 요소(area element)의 영역에서의 소재 치밀화를 나타내는 국부적인 압축을 광학 소자의 표면의 형상의 결과적인 변화로 변환하기 위한 변환 텀(conversion term)을 포함한다. 이 경우, 변환 텀은, 면적 요소의 영역에서의 국부적인 압축에 의해 초래되는 표면 함몰(depression)과, 면적 요소의 면적의 배수인 면적을 갖는 표면의 적어도 한 섹션의 변형 모두를 고려하도록 구성되며, 이러한 변형은 표면에 평행하게 작용하는 힘으로 인한 국부적인 압축에 의해 초래된다.
본 발명은, 광학 소자의 소재의 국부적인 압축의 경우에, 국부적 표면 함몰 외에, 스트레스가 광학 소자의 본체에 또한 유발되며, 이러한 스트레스는 압축의 국부적 영역을 훨씬 초과하여 표면의 변형을 초래할 수 있다는 통찰을 기초로 한다. 표면에 평행하게 작용하는 힘으로 인해 초래되는 광학 소자의 변형을 고려한 최적화 계산에 의해 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포에 대한 사전 규정의 본 발명에 따른 결정으로 인해, 상당히 개선된 정확도로 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화를 실현할 수 있다.
다시 말해, 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포의 결정은 최적화 문제를 해결함으로써 실행된다. 이 경우, 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈에 의존하는 표면 변화는 계산되어 사전 규정되는 원하는 변화에 적응된다. 최적화는 입력으로서 원하는 변화를 사용하며, 결과로서 원하는 변화를 달성하기 위해 최적의 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포를 출력한다. 이 경우에, 타겟 함수로도 칭해지는 메리트 함수의 값은 메리트 함수의 변수나 인수를 변경함으로써 최대화된다.
에너지 도즈는, 전자 조사에 의해 광학 소자에 도입되는 면적당 에너지를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 에너지 도즈를 위한 적절한 단위는 예컨대 J/mm2이다. 언급된 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포는, 광학 소자의 표면의 표면 좌표(x, y)의 함수로서 도입된 면적당 에너지의 분포(e(x, y))를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
면적 요소는 예컨대, 전자 조사 유닛에 의한 조사 동안 균일한 에너지 도즈에 의해 충돌되는 광학 소자의 표면의 면적 섹션일 수 있다. 이런 점에서, 면적 요소는 예컨대, 전자 조사 유닛에 의해 표면에 방사되는 전자 빔의 단면적의 범위를 가질 수 도 있다.
언급한 바와 같이, 변환 텀은, 국부적인 압축에 의해 야기되며 압축 영역에서 직접적으로 발생하는 광학 소자의 표면의 함몰뿐만 아니라, 직접적인 함몰에 의해 영향을 받은 영역과 비교하여 배수만큼 더 넓은 표면의 적어도 하나의 섹션의 변형, 특히 광학 소자의 전체 표면의 변형을 고려한다. 이러한 변형은, 전자 조사에 의해 개시되는 압축이 모든 공간 방향으로의 소재 치밀화를 나타낸다는 점 때문이다. 표면에 평행하게 연장하는 방향으로의 소재 치밀화는 광학 소자에 스트레스를 생성하며, 이러한 스트레스는 그에 따라 언급한 변형을 초래한다.
변환 텀은 특히 이후에 압축 감도 연산자로도 지칭되는 선형 연산자(A)일 수 있다. 이 경우, 전체 표면의 결과적인 형상 변화(h(x,y))와 국부적으로 리졸브된 압축(g(x,y)) 사이에 다음의 선형 관계를 가정한다:
Figure pct00001
이 관계 및 표면 형상의 원하는 변화(b)에 의해, 예컨대 다음의 수학식을 메리트 함수로서 사용할 수 있다:
Figure pct00002
최적화 문제는 예를 들면 결국 다음과 같이 된다:
Figure pct00003
제어 유닛에 의해 결정되는 에너지 도즈 분포의 사전 규정(e(x,y))을 기초로 하여, 표면의 개별 위치에 전자 조사 유닛에 의해 광학 소자의 표면 상에 방사되는 전자 빔의 예컨대 각각의 체류 시간(residence time)을 결정할 수 있다. 대안적으로, 표면의 개별 위치에 대한 세기-제어된 전자 빔의 세기를 결정할 수 도 있다. 이 세기는 단위 시간당 면적 요소에 입사되는 전자의 개수를 나타낸다.
본 발명에 따른 일 실시예에 따라, 국부적인 압축은 에너지 도즈 분포의 함수로서 메리트 함수에 나타내어지며, 제어 유닛은 메리트 함수의 최적화를 목적으로 에너지 도즈 분포를 변경하도록 구성된다. 결국, 이 경우에, 에너지 도즈 분포는, 최적화가 기초로 하는 메리트 함수의 변수이다. 이 경우, 일 예시적인 실시예에 따라, 압축(g(x,y))은 다음과 같이 에너지 도즈 분포(e(x,y))의 함수로서 메리트 함수에서 나타내어진다:
Figure pct00004
이 경우, 파라미터(ccp 및 α)는 전자 에너지, 광학 소자의 층 조성 및 층 두께에 의존하는 상수이다. 압축(g(x,y))과 에너지 도즈 분포(e(x,y)) 사이의 이러한 관계는 간단한 방식으로 컴퓨터에 의해 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 추가 실시예에 따라, 국부적인 압축은, 에너지 도즈 분포가 적어도 2개의 상이한 멱에서 기저 시스템으로서 기능하는 멱급수 전개에 의해 메리트 함수에서 나타내어진다. 국부적인 압축(g(x,y))은 또한 에너지 도즈 분포(e(x,y))의 함수로서 전개 계수(ai)로 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00005
특히, 일 바람직한 실시예에서, 국부적인 압축(g(x,y))은 다음과 같이 나타내어 진다:
Figure pct00006
여기서 e는 에너지 도즈 분포이며, a1 및 a2는 멱급수 전개의 전개 계수이다. 멱급수 전개나 다항식의 사용으로, 사용된 멱수에 따라, 에너지 도즈 분포(e(x,y))에 의한 국부적인 압축(g(x,y))의 나타냄의 필요한 정확도를 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 제어 유닛은 메리트 함수의 값의 최적화를 목적으로 국부적인 압축을 변경하도록 구성된다. 국부적인 압축은 그에 따라 최적화의 기초가 되는 메리트 함수의 변수이다. 이 경우, 국부적인 압축은 예컨대 앞서 언급한 국부적으로 리졸브된 압축(g(x,y))의 형태로 나타내어질 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에 따라, 변환 텀은 정수 연산자이다. 앞서 추가로 이미 나타낸 선형 관계(Ag=h)는 결과적인 형상 변화(h(x,y))와 국부적으로 리졸브된 압축(g(x,y)) 사이에 가정될 수 있다. 다음은 이 예시적인 실시예에서 사실이다:
Figure pct00007
여기서, A(x, y, x', y')는 선형 연산자(A)와 연관된 정수 커넬(kernel)이며,
Figure pct00008
은 조사된 면적이다.
일 실시예에 따라, 제어 유닛은, 유한 요소 방법에 의해 변환 텀을 결정하도록 구성되는 결정 유닛을 포함한다. 유한 요소 방법(FEM: Finite Elements Method)은, 당업자에게 알려져 있는 부분 미분 수학식의 해를 구하기 위한 수치 방법이다. FEM은 에너지 입력의 결과로서 변형을 계산하기 위해 고체의 경우에 사용될 수 있다. 전체 표면의 형상에서의 표면의 상이한 위치에서의 다수의 국부적인 압축의 효과 및 그에 따른 대응하는 변환 텀은 또한 FEM에 의해 결정될 수 있다.
추가 실시예에서, 결정 유닛은, 광학 배치에서 광학 소자의 사용의 위치 및/또는 광학 소자의 기하학적 모양을 고려하여 변환 텀을 결정하도록 구성된다. 기하학적 모양, 사용 위치 또는 두 변수는 그에 따라 결정 유닛을 위한 입력 변수이다. 특히, 광학 소자의 광학적으로 유효한 면적의 형상, 광학적으로 유효한 면적 주위의 에지의 형상 또는 그 밖에 전체 3-차원 형상을 고려할 수 있다. 더 나아가, 각 경우에 사용 위치에 의존하는 광학 소자의 강체 자유도가 변환 텀의 결정에 영향을 미칠 수 있다. 그 사용 위치가 고려되는 광학적 배치는 예컨대 리소그라피용 투영 노광 장치의 광학 시스템, 특히 그러한 노광 장치의 투영 렌즈일 수 있다.
더 나아가, 본 발명에 따른 일 실시예에서, 결정 유닛은, 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 압축을 나타내는 압축 분포를 기초로 변환 텀의 결정을 실행하도록 구성된다. 이 경우, 압축 분포는 다항식 기저(polynomial basis)에 의해 표현된다. 특히, 체비셰프 다항식이 압축 분포를 표현하기 위한 기저 시스템으로서 역할을 할 수 있다. 체비셰프 다항식으로 이뤄지는 기저 함수 시스템은 특히 대략적으로 직사각형 표면에 적절하다. 대안적으로, 압축 분포를 표현하기 위한 기저 함수로서 B 스플라인(기저 스플라인)을 사용하는 것도 가능하다.
추가 실시예에 따라, 이 디바이스는, 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 압축을 나타내는 압축 분포를 기초로 광학 소자의 표면의 형상의 결과적인 변화를 확인함으로써 - 이러한 압축 분포는 다항식 기저에 의해 표현됨 - 그리고 결과적인 형상 변화로부터 변환 텀으로서 선형 연산자를 확인함으로써 변환 텀을 결정하도록 구성되는 결정 유닛을 포함한다. 결과적인 형상 변화는 결과적인 총 변화(h(x,y))로서 본 단락에서 이하에서 지칭되는 변수일 수 있으며, 압축 분포는 변수(g(x, y))일 수 있으며, 다항식 기저는 체비셰프 다항식(Tnm(x,y)) 또는 체비셰프 다항식(Tnm(x,y))과 차단 함수(Ψ)를 포함하는 조합(ΨTnm)일 수 있으며, 선형 연산자는 변수(A)일 수 있다.
앞서 언급한 목적은 또한 전자 조사에 의해 광학 소자의 표면의 형상을 변화시키기 위한 방법에 의해 예컨대 달성될 수 있다. 이 방법은, 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화와 실제 변화의 차이는 최소화되도록, 메리트 함수의 최소화에 의한 최적화에 의해 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화로부터 전자 조사를 위한 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포에 대한 사전 규정을 결정하는 단계를 포함하며, 실제 변화는 결정된 사전 규정으로 인해 야기된다. 메리트 함수는, 국부적인 압축을 광학 소자의 표면의 형상의 결과적인 변화로 변환하기 위한 변환 텀을 포함하며, 국부적인 압축은 표면의 면적 요소의 영역에서 전자 조사에 의해 발생되는 소재 치밀화를 나타낸다. 이 경우, 변환 텀은, 면적 요소의 영역에서의 국부적인 압축에 의해 초래되는 표면 함몰과, 면적 요소의 면적의 배수인 면적을 갖는 표면의 적어도 한 섹션의 변형 모두를 고려하도록 구성되며, 이러한 변형은 표면에 평행하게 작용하는 힘으로 인한 국부적인 압축에 의해 초래된다. 더 나아가, 이 방법은, 광학 소자에 국부적인 압축을 발생시킬 목적으로, 결정된 사전 규정에 대응하는 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포로 광학 소자의 표면 상에 전자를 조사하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 디바이스와 유사하게, 메리트 함수에서의 변환 텀은 국부적인 압축에 의해 초래되는 국부적 표면 함몰뿐만 아니라 표면의 부분 섹션 또는 전체 표면의 변형을 고려하며, 그러한 변형은 스트레스에 의해 야기된다. 이러한 조치에 의해, 전자 조사에 의한 표면의 정밀한 변화가 가능하게 하는 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포가 메리트 함수에 의한 최적화로 결정된다.
본 발명에 따른 일 실시예에 따라, 국부적인 압축은 에너지 도즈 분포의 함수로서 메리트 함수에서 나타내어지며, 에너지 도즈 분포는 메리트 함수에 의한 최적화 동안 변한다.
추가 실시예에 따라, 국부적인 압축은 메리트 함수에 의한 최적화 동안 변한다. 본 발명에 따른 추가 실시예에서, 변환 텀은 유한 요소 방법에 의해 결정된다.
일 실시예에 따라, 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 압축을 표현하는 압축 분포가 다항식 기저에 의해 표현되며, 변환 텀은 다항식 기저에 의해 표현되는 압축 분포를 기초로 하여 결정된다. 예를 들어, 체비셰프 다항식 또는 B 스플라인(기저 스플라인)으로 구성되는 기저 함수 시스템이 압축 분포나 국부적으로 리졸브된 국부적인 압축을 표현하기 위한 다항식 기저로서 사용될 수 있다.
추가적인 실시예에 따라, 변환 텀은 다음과 같이 결정된다: 다항식 기저에 의해, 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 압축을 나타내는 압축 분포를 표현하고, 다항식 기저에 의해 표현되는 압축 분포를 기초로 광학 소자의 표면의 결과적인 형상 변화를 확인하며, 결과적인 형상 변화로부터 변환 텀으로서 선형 연산자를 확인함.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 광학 소자는 마이크로리소그라피용 투영 렌즈의 일부이다. 특히, 광학 소자는 렌즈 소자로서나 미러로서 설계될 수 있다. 추가 실시예에서, 광학 소자는 마이크로리소그라피용 투영 노광 장치의 조명 시스템의 일부이다. 더 나아가, 광학 소자는 또한 회절 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 따라, 광학 소자는 극자외 방사선을 반사하기 위한 미러이다. 이 미러는 그에 따라 100nm 미만의 파장, 특히 대략 13.5nm 또는 대략 6.7nm의 파장을 갖는 전자기 방사선을 반사하도록 설계된다. 이를 위해, 미러는 대응하여 구성되는 반사성 코팅이 제공된다. 이 실시예에 따라, 표면 형상의 변화는 완성된 미러 상에 또는 전도성 코팅이 일시적으로 제공되는 기판 상에서 모두 실행될 수 있어서, EUV 범위에 충분한 정밀도로 표면 형상을 변화시킬 수 있다.
더 나아가, 마이크로피소그라피용 투영 렌즈는 본 발명에 따라 제공된다. 이 투영 렌즈는, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 디바이스의 앞서 기재한 예시적인 실시예 중 하나에 의해 제조된 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다. 특히, 적어도 하나의 광학 소자는 극자외 방사선을 반사하기 위한 미러일 수 있다. 이 투명 렌즈는 그에 따라 EUV 마이크로리소그라피에 사용하도록 설계될 수 있다. 마찬가지로, 마이크로리소그라피용 투영 노광 장치용 조명 시스템이 또한 제공될 수 있다. 이 경우에, 이 조명 시스템은, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 디바이스의 앞서 기재한 예시적인 실시예 중 하나에 의해 제조된 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다.
더 나아가, 마이크로리소그라피용 기판을 검사하기 위한 검사 유닛이 본 발명에 따라 제공된다. 기판은 레티클이나 웨이퍼일 수 있다. 그에 따라, 이 검사 유닛은 레티클 검사 유닛으로서 또는 웨이퍼 검사 유닛으로서 구성될 수 있다. 검사 유닛은, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 디바이스의 앞서 기재한 예시적인 실시예에 의해 제조된 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다. 이런 식으로 제조된 광학 소자는, 특히 검사 유닛의 이미징 렌즈의 일부일 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스의 앞서 언급한 실시예, 예시적인 실시예 또는 실시예 변형 등에 관해 명시되는 특성은 본 발명에 따른 방법에 대응하여 적용될 수 있으며, 그 역의 관계도 성립한다. 본 발명에 따른 실시예의 이들 및 기타 특성은 도면의 설명 및 청구범위에서 설명되어 있다. 개별 특성은, 본 발명의 실시예로서 별도로 또는 조합하는 것 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 더 나아가, 이들 특성은, 본 출원이 계류중인 동안 또는 그 후에만 적절하다면 청구되는 보호 및 독립적으로 보호 가능한 유리한 실시예를 기재할 수 있다.
본 발명의 앞선 및 추가 유리한 특성은, 수반하는 개략적인 도면을 참조하여 본 발명에 따른 예시적인 실시예에 대한 다음의 상세한 설명에서 예시되어 있다.
도 1은, 전자 조사에 의해 광학 소자의 표면 형상을 변화시키기 위한 본 발명에 따른 디바이스의 일 예시적인 실시예를 개략적으로 예시하여 도시한 도면이다.
도 2는, 도 1에 따른 디바이스의 제어 유닛의 구조 및 기능을 예시하는 도면이다.
도 3은, 도 1에 따른 디바이스에 의해 제조되는 광학 소자를 포함하는 투영 렌즈를 포함하는 마이크로리소그라피용 투영 노광 장치를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 디바이스에 의해 제조되는 광학 소자를 포함하는 마이크로리소그라피용 기판을 검사하기 위한 검사 유닛을 도시하는 도면이다.
이하에서 기재되는 예시적인 실시예 또는 실시예 또는 실시예 변형에서, 서로 기능적으로나 구조적으로 유사한 요소는 가능한 동일하거나 유사한 참조부호로 제공된다. 그러므로, 특정 예시적인 실시예의 개별 요소의 특성을 이해하기 위해서는, 본 발명의 일반적인 기재 또는 다른 예시적인 실시예의 기재를 참조해야 한다.
그러한 기재를 용이하게 하기 위해, 데카르트 xyz-좌표계를 도면에 표시하며, 이 좌표계로부터, 도면에서 예시한 구성요소의 각각의 위치 관계가 자명해 진다. 도 1에서, y-방향은 도면의 평면에 수직으로 이 평면 내로 연장하며, x-방향은 오른쪽을 향해 연장하며, z-방향은 상방으로 연장한다.
본 발명에 따른 디바이스의 예시적인 실시예의 구성요소 및 기능은, 본 발명에 따른 방법의 대응한 예시적인 실시예와 함께, 후술될 것이다.
도 1은, 전자 조사에 의해 광학 소자(14)의 표면(12)의 형상을 변화시키기 위한 디바이스(10)의 일 예시적인 실시예를 개략적으로 예시한다. 예를 들어, EUV 파장 범위용, 즉 100m 미만의 파장, 특히 대략 13.5nm 또는 대략 6.7nm의 파장을 갖는 전자기 방사선용 미러가 광학 소자(14)로서 제공된다. 이것은, 도 3을 참조하여 이하에서 예시되는 바와 같이, 투영 렌즈용 또는 EUV 마이크로리소그라피용 투영 노광 장치의 마스크 조명 시스템용 미러일 수 있다. 그러나 디바이스(10)는 또한, 예컨대 다른 파장 범위용 미러, 렌즈 소자 또는 회절 구조를 갖는 광학 소자와 같은 다른 광학 소자를 위해 매우 정밀한 표면 형상 제조 또는 표면 형상 변화에 적절하다.
디바이스(10)는, 표면(12)의 선택 가능한 위치로 보내져 그에 집속되는 전자 빔(18)을 생성하기 위한 전자 조사 유닛(16)을 포함한다. 전자 빔(18)은 특히 표면(12) 인근에서 광학 소자(14)의 소재의 어느 정도 매우 두드러진 국부적인 압축이 에너지 도즈에 따라 야기되도록 활동적으로 구성된다. 에너지 도즈는, 전자 빔(18)에 의해 광학 소자(14) 내에 도입되는 면적당 에너지를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 에너지 도즈는 그에 따라 특히 선택된 위치에서의 전자 빔의 체류 지속기간과 이 전자 빔의 세기에 의존한다.
국부적인 압축은 면적 요소(21)의 영역에서의 국부적인 표면 함몰(20)을 야기한다. 표면 함몰(20)은 예시를 목적으로 도 1에서는 매우 과장되게 도시되어 있다. 특히 무정형 소재에서 전자 본드의 재분배 결과로 압축이 일어난다. 이 경우에, 국부적인 압축은 모든 공간 방향으로 실현된다. 즉, 음의 z-방향으로의 면적 요소(21)의 영역에서의 국부적인 표면 함몰(20)뿐만 아니라 표면에 평행한, 즉 대략 x/y 방향을 따른 압축도 발생한다. 이 경우에, 표면(12)에 평행하게 작용하는 힘(25)이 생겨서, 그 결과로, 스트레스가 광학 소자(14)에 유도된다. 이 스트레스는, 국부적인 압축에 의해 영향을 받는 면적 요소(21)보다 상당히 더 큰 표면 섹션(23)의 변형을 야기할 수 있다. 표면 섹션(23)은 표면(12)의 일부나 그렇지 않으면 전체 표면(12)을 포함할 수 있다.
전자 빔(18)을 생성하기 위해, 전자 조사 유닛(16)은 전자 소스(22)와 가속 유닛(24)을 포함한다. 예를 들어, 백열 캐소드, 수정 캐소드 또는 필드 방출 캐소드가 전자 소스(22)로서 사용될 수 있다. 가속 유닛(24)은 전자 소스(22)에 의해 방출되는 전자를 가속하여 집속한다. 이를 위해, 가속 유닛(24)은, 전자 소스(22)에 대해 높은 양의 정전 포텐셜을 가지며 가속된 전자를 위한 소형 배출 개구를 갖는 애노드를 가질 수 있다. 전자 빔(18)을 집속하며, 그 세기를 설정하기 위해, 가속 유닛(24)은 예컨대 웨넬트 실린더(Wehnelt cylinder)와 같은 제어 전극을 포함한다. 세기 또는 빔 전류는, 단위 시간당 전자 빔에 수직인 가상의 면적을 통과하는 전자의 개수를 표시한다.
가속 유닛(24)으로부터 출사된 전자 빔(18)을 집속하기 위해, 전자 조사 유닛(16)은 적절하게 구성된 전기 또는 자기 구성요소를 갖는 집속 유닛(26)을 더 포함한다.
전자 빔(18)은 전자 조사 유닛(16)의 편향 유닛(28)에 의해 x-방향 및 y-방향 모두로 편향될 수 있다. 이를 위해, 편향 유닛(28)은 마찬가지로 적절히 구성되는 전기 또는 자기 구성요소를 포함한다. 편향 유닛(28)의 설정에 따라, 전자 빔(18)이 특정 위치(x,y)에서 광학 소자(14)의 표면(12) 상에 충돌한다. 이런 식으로, 표면(12)의 다수의 상이한 위치에 연속적으로 조사될 수 있으며, 표면(12) 위의 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈가 그에 따라 달성될 수 있다. 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포는, 광학 소자(14)의 표면(12)의 표면 좌표(x,y)의 함수로서 면적당 도입된 에너지(e(x,y))의 분포를 의미하는 것으로 여기서 이해되어야 한다. 이 경우에, 조사는 전체 표면 위에서 예컨대 래스터-형 방식으로 또는 그밖에 연속적으로 실행될 수 있다. 게다가, 예컨대 선, 원, 타원 등과 같이, 조사될 상이한 위치의 비정기적 또는 정기적 배치가 가능하다.
전자 빔(18)의 전자의 공기에 의한 흡수를 회피하기 위해, 전자 조사 유닛(16)은 진공 챔버(30)를 더 가지며, 챔버 내에서, 전자 소스(22), 가속 유닛(24), 집속 유닛(26), 편향 유닛(28) 및 광학 소자(14) 또는 광학 소자(14)의 적어도 표면(12)이 배치된다.
디바이스(10)는 전자 조사 유닛(16)을 제어하기 위한 제어 유닛(32)을 더 포함한다. 제어 유닛(32)은, 광학 소자(14)의 표면(12)을 위한 사전 규정되는 원하는 변화(34)로부터, 전자 빔(18)에 의한 표면(12)의 조사를 위한 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(36)를 특히 결정하도록 구성되며, 이러한 도즈 분포에 의해, 원하는 변화(34)는 매우 정밀하게 달성된다.
이를 위해, 제어 유닛(32)은 메리트 함수의 값을 최적화하기 위한 최적화 모듈(38)을 포함한다. 더 나아가, 디바이스(10)는 변환 텀(42)을 결정하기 위한 결정 유닛(40)을 포함한다. 변환 텀(42)은, 국부적인 압축을, 국부적인 표면 함몰(20)과 또한 표면(12)의 변형을 고려한 표면(12)의 형상의 결과적인 변화로 변환하기 위해 메리트 함수에서 사용되며, 이러한 변형은 표면(12)에 평행하게 작용하는 힘(25)에 의해 초래된다. 최적화 모듈(38)과 결정 유닛(40)의 구조 및 기능은 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.
더 나아가, 제어 유닛(32)은 변환 모듈(44)을 포함한다. 이 예시적인 실시예에서, 변환 모듈(44)은 결정된 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(36)를 특정 표면 좌표(x,y)에 대한 전자 빔(18)의 국부적으로 리졸브된 체류 지속기간(46)으로 변환한다. 위치 의존적 체류 지속기간(46)은 후속하여 편향 유닛(28)을 대응하여 설정하는데 사용된다. 표면(12) 상의 결정된 에너지 도즈 분포(36)와, 그에 따라 대응하여, 광학 소자(14)의 표면(12)의 형상의 매우 정밀한 변화는 이런 식으로 달성된다.
대안적인 예시적인 실시예에서, 변환 모듈(44)은, 체류 지속기간 대신에 또는 그에 추가하여, 결정된 위치 의존적 에너지 도즈 분포(36)로부터 전자 빔(18)의 국부적으로 리졸브된 세기를 생성한다. 게다가, 추가로 또는 대안적으로, 집속 유닛(26)에 의한 집속 또는 가속 유닛(24)에 의한 가속 또는 그에 의한 전자 운동 에너지의 위치 의존적 설정이 실현될 수 있다.
도 2는, 최적화 모듈(38)을 갖는 제어 유닛(32)의 구조 및 기능을 더 상세하게 예시한다. 표면(12)의 사전 규정되는 원하는 변화(34) - 이러한 원하는 변화는 b(x,y)로 나타냄 - 에 대해, e(x,y)로 나타내어지는 적절한 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(36)를 확인하기 위해, 최적화 알고리즘(48)을 갖는 최적화 모듈(38)이 타겟 함수로도 불리는 메리트 함수(50)에 의해 최적화를 실행한다. 이 예시적인 실시예에서, 위치 의존적 압축(g(x,y))과 그에 따라 간접적으로 위치-의존적인 에너지 도즈 분포(e(x,y))가 구해져, 메리트 함수(50)는 최소값을 발생시킨다. 이 경우, 국부적인 압축의 결과로서 표면(12)의 비-국부적인 스트레스 변형이, 특히 변환 텀(42)을 이용하여, 또한 고려된다.
메리트 함수(50)의 여러 실시예를 후술할 것이다. 국부적인 압축이 표면(12)의 길이 스케일보다 상당히 더 작은 길이 스케일로 발생하므로, 표면(12)의 압축(g(x,y))과 결과적인 총 변화(h(x,y)) 사이에 선형 관계가 가정될 수 있다.
Figure pct00009
(1)
이 경우, 변환 텀(42)은 선형 연산자(A)로서 표기된다. 이 예시적인 실시예에서, 선형 연산자(A)는 정수 연산자이다:
Figure pct00010
(2)
여기서, A(x,y,x',y')는 선형 연산자(A)와 연관된 정수 커넬이며,
Figure pct00011
는 조사된 면적이다. 가장자리 트레일-오프(trail-off)로 인해, 조사된 면적(
Figure pct00012
)은 표면(12)의 풋프린트 또는 기본 면적(Ω)보다 다소 넓다. 대안적인 예시적인 실시예에서, 비선형 연산자(A)도 사용될 수 있다.
수학식 (1) 및 표면(12)의 형상의 원하는 변화(b(x,y))를 사용하여, 메리트 함수(50)의 일 실시예는 다음이 된다:
Figure pct00013
(3)
놈으로서, 표면(12)의 기본 면적(Ω)에 대한 제곱-적분 가능 함수에 대한 L2 놈이 사용된다:
Figure pct00014
(4)
원하는 표면 변화 또는 그 밖에 이 표면 변화에 대응하는 파면 변화가 사전 규정되는 원하는 변화(b(x,y))로서 사용될 수 있다. 최적화 문제로서, 그러므로 항상 양인 압축(g(x,y)≥0)이 사전 규정되는 원하는 변화(b(x,y))에 대해 구해져, 다음이 된다:
Figure pct00015
(5)
메리트 함수(50)의 추가 실시예가, 압축이 항상 양이며, 양의 디포커스가 항상 유도되는 상황을 고려한다. 표면 변형의 이 바람직한 방향을 보상하기 위해, 광학 소자(14)의 조절 가능한 강체 자유도가 최적화에서 고려된다. 이 강체 자유도는 보통 광학 소자(14)의 기하학적 모양과, 예컨대 투영 렌즈와 같은 광학 시스템 내에서의 그 사용 위치에 의존한다.
이 강체 자유도를 고려하기 위해, 기저로 취해야 할 것이 스칼라 적을 가진 파면 변화의 힐버트 공간(
Figure pct00016
)이다:
Figure pct00017
(6)
강체 자유도의 사용에 의해 제거될 수 있는 조절 가능한 파면 변화 또는 에러가
Figure pct00018
의 하위공간(
Figure pct00019
)을 형성한다. 하위공간(
Figure pct00020
) 상으로의 프로젝터(PB)로, 메리트 함수(50)에서 강체 자유도를 고려할 수 있다. 최적화 문제로서, 압축(g(x,y)≥0)이 이후 파면 변화의 형태로 사전 규정되는 원하는 표면 변화(b(x,y))에 대해 구해져,
Figure pct00021
(7)
가 되며, (1-PB)는, 강체 자유도에 의해 제거될 수 없는 파면 변화 또는 에러의 하위공간 상으로의 PB에 상보적인 프로젝터이다. 적절한 기저를 사용하며 광학 소자(14)의 사용 위치와 기하학적 모양을 고려한
Figure pct00022
의 계산은 예컨대 결정 유닛(40)에 의해 실행된다 이것은 이하에서 더 상세하게 설명된다.
최적화 문제의 일 구성에서, 강체 자유도에 대한 트래블 제한을 또한 구속(52)에 의해 고려한다. 트래블(v)은 벡터 공간(V)의 요소이다. 파면 변화의 공간에서의 트래블(v)의 효과가 민감도 행렬(M)에 의해 나타내어진다. 결국, 이것은, 시스템의 적어도 하나의 해에 대해
Figure pct00023
(8)
vmin<v<vmax가 사실이라는 구속으로서 사실이며, 여기서 vmin과 vmax는 트래블 제한을 표현한다.
최적화 문제의 추가 구성에서, 최대 압축 및 그 그레디언트(gradient)는 구속(54)에 의해 제한된다:
Figure pct00024
(9)
일 예시적인 실시예에 따라, 그러므로, 최적화 문제로서, 파면 변화의 형태로 원하는 표면 변화(b(x,y))에 대해 압축(g(x,y)≥0)이 구해져,
Figure pct00025
(10)
이 되며, 조작자 트래블은 시스템의 적어도 하나의 해에 대해 vmin<v<vmax를 표현하며,
Figure pct00026
(11)
(g(x,y))의 최대 놈과 그 도함수가 다음과 같이 제한된다:
Figure pct00027
(12)
앞서 기재한 예시적인 실시예에서, 국부적으로 리졸브된 압축(g(x,y))이 메리트 함수(50)의 값을 최적화하기 위해 변한다. 최적의 국부적으로 리졸브된 압축(g(x,y))은 그에 따라 결과료서 존재한다. 예를 들어, 수학식,
Figure pct00028
(13)
을 사용하여, 결정된 압축(g,y)으로부터, 연관된 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(e(x,y))를 결정할 수 있다. 이 경우에, 파라미터(ccp 및 α)가 전자 에너지, 광학 소자의 층 조성 및 층 두께에 의존하는 상수이다. 압축(g(x,y))과 에너지 도즈 분포(e(x,y)) 사이의 이러한 관계가 복잡하지 않은 방식으로 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다.
대안적으로, 국부적인 압축(g(x,y))으로부터 에너지 도즈 분포(e(x,y))를 결정하기 위해, 에너지 도즈 분포를 기초로 하여 멱급수 전개나 다항식을 사용할 수 도 있다:
Figure pct00029
(14)
ai는 전개 계수이다. 바람직하게도, 에너지 도즈 분포의 적어도 2개의 상이한 멱이 이 경우에 사용된다. 특히, 일 바람직한 예시적인 실시예에서, 최적화를 간소화하기 위해, 국부적인 압축(g(x,y))이 다음과 같이 에너지 도즈 분포(e(x,y))의 함수로서 나타내어진다:
Figure pct00030
(15)
다른 예시적인 실시예에서, 메리트 함수(50)에서의 국부적인 압축(g(x,y))은 에너지 도즈 분포(e(x,y))로 교체된다. 예를 들어, 수학식 (13), (14) 또는 (15) 중 하나가 이를 위해 사용될 수 있다. 일 최적화에서, 에너지 도즈 분포(e(x,y))는 압축(g(x,y)) 대신 변한다. 구속(52 및 54)의 대응하는 적응이 이를 위해 실행된다.
압축(g(x,y))과 에너지 도즈 분포(e(x,y)) 사이의 앞서 기재한 결정적인 기능 관계 대신에, 확률론적 접근도 가능하다. 그에 따라 기능적 관계는 또한 임의 변동(random fluctuation)을 갖는다. 최적화는 예컨대 메리트 함수의 예상 값 및 분산에 대해 실행될 수 있다.
변환 텀(42) 또는 선형 연산자(A)를 결정하기 위해, 일 실시예는 국부적인 압축(g(x,y)) 및 사전 규정되는 파면 변화 또는 원하는 변화(b(x,y))에 대한 적절한 기저 함수 시스템을 결정하는 단계를 먼저 수반한다. 이후 압축 분포로도 불리는 국부적으로 리졸브된 압축(g(x,y))에 대한 기저 함수 시스템에 의한 적절한 함수 공간의 선택은 예컨대 광학 소자(14)의 기하학적 모양을 고려하여 결정 유닛(40)에 의해 실행될 수 있다. 이런 점에서, 예컨대 대략적으로 직사각형인 공간(12)의 경우, 체비셰프 다항식으로 이루어지는 함수 세트가 기저로서 선택될 수 있다:
Figure pct00031
(16)
함수(Tnm)를 위한 한정 적용범위는 여기서 조사된 면적(
Figure pct00032
)을 포함하도록 연장된다. 게다가, 각각의 기저 함수(Tnm)는 차단 함수(Ψ)에 의해 곱해지며, 이 차단 함수는 표면(12) 상에서 값 1을 가지며 조사된 면적(
Figure pct00033
)의 가장자리에서 0을 향하는 경향이 있다. 이런 식으로 달성되는 점은, 기저 시스템에 의해 표현될 수 있는 압축이 또한 가장자리에서 사라진다는 점이다. 압축 분포(g(x,y))는 그 후 함수의 선형 조합(ΨTnm)으로서 표현될 수 있다. 추가 대안적인 함수 세트는 예컨대 B 스플라인일 수 도 있다.
예를 들어, 제르니케 다항식의 선형 조합으로부터 구성되는 정규 직교계가 힐버트 공간(
Figure pct00034
)에서의 파면 변화의 형상에서 사전 규정되는 원하는 표면 변화(b(x,y))에 대한 기저로서 선택된다.
압축 분포(g(x,y)) 및 사전 규정되는 파면 변화(b(x,y))에 대한 기저 시스템의 도움으로, 변환 텀(42) 또는 선형 연산자(A)가 행렬로 나타낼 수 있다. 이를 위해, 결정 유닛(40)은 먼저 압축 분포(g(x,h))의 기저 함수(ΨTnm)에 대한 유한 요소 계산에 의해 표면(12)의 결과적인 총 변화(h(x,y))를 각 경우에 결정한다. 유한 요소 계산의 결과로, 결정 유닛(40)은, 강체 자유도, 광학 소자(14)의 기하학적 모양 및 사용 위치를 고려한 변환 텀(42)을 결정한다. 이 경우, 먼저 프로젝터(PB)가 확인될 수 있다. 결정된 변환 텀(42)은 후속하여 제어 유닛(32)의 최적화 모듈(38)에 전송되어 메리트 함수(50)에서의 최적화 동안 사용된다.
표면(12)의 형상을 변화시키기 위해, 먼저 원하는 표면 변화(b(x,y))(34)의 형태의 파면 변화가 제어 유닛(32)에 전송된다. 이 경우, 앞서 기재한 바와 같이, 원하는 표면 변화는 제르니케 다항식의 선형 조합으로서 표현될 수 있다. 원하는 표면 변화(34)는 표면(12)의 측정에 의해 미리 확인되었을 수 도 있다. 예를 들어, 위상 시프트 방법 또는 당업자에게 알려져 있는 일부 다른 방법이 이를 위해 이용될 수 있다.
원하는 표면 변화(34)를 입력으로서 하여, 최적화 모듈(38)은 최적화 알고리즘(48)을 구현한다. 이 경우, 메리트 함수(50)는, 구속(52 및 54)을 고려하여, 이미 미리 확인되었던 변환 텀(42)으로 최소화된다. 원하는 변화를 위한 적절한 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(36)가 최적화의 결과 또는 출력으로서 결정된다. 결정된 에너지 도즈 분포(36)는 후속하여, 변환 모듈(44)에 의해, 표면(12)의 상이한 위치에 대해 전자 빔(18)의 위치-의존적 체류 지속기간(46)으로 변환된다. 위치-의존적 체류 지속기간(46)은 전자 조사 유닛(16)을 제어하기 위해 최종적으로 제어 유닛(32)에 의해 사용된다. 대안적으로, 전자 빔(18)의 위치-의존적 세기가 또한 사전 규정될 수 있다.
이런 식으로 실행되는 표면(12)의 전자 조사는 압축 분포를 야기하며, 이 압축 분포는 국부적인 표면 함몰(20) 및 표면(12)에 평행한 스트레스 힘에 의한 표면의 변형에 의해 원했던 원하는 변화(34)를 매우 정밀하게 달성한다. 최적화 모듈(38)에 의한 실제 최적화 동안, 국부적인 압축으로부터의 결과적인 총 변화를 확인하기 위해 FEM이 실행되지 않으므로, 형상 변화는 다수의 광학 소자에 대해서도 신속하게 실행될 수 있다. 디바이스(10)는, EUV 마이크로리소그라피에서 투영 렌즈 또는 다른 광학 시스템용의 미러의 매우 정밀한 처리에 특히 적절하다.
도 3은, 미러(14-1, 14-2 및 14-3)의 형태로 적어도 하나의 광학 소자(14)를 포함하는 투영 렌즈(110)를 포함하는 마이크로리소그라피용 투영 노광 장치(100)의 개략적인 단면도를 도시하며, 이 광학 소자는, 앞선 실시예 중 하나에서 표면 형상을 변화시키기 위한 본 발명에 따른 디바이스(10)를 사용하여 제조되었다.
투영 노광 장치(10)는, 100nm 미만의 파장, 특히 대략 13.5nm 또는 대략 6.8nm의 파장을 갖는 EUV 방사선(극자외 방사선)의 형태로 노광 방사선(104)을 발생시키기 위한 조명 시스템(102)을 포함한다. (도면에 예시하지 않은) 다른 변형으로, 노광 방사선(104)은 DUV 방사선으로 알려진 것, 즉 예컨대 248nm 또는 193nm의 파장을 갖는 심(deep) UV 파장 범위에서의 방사선일 수 있다.
노광 방사선(104)은, 이미징될 마스크 구조가 그 위에 배치되는 리소그라피 마스크(106) 상에 입사된다. 여기서, 노광 방사선(104)은, 도 10에 도시된 바와 같이, EUV 방사선을 사용하는 경우에 종종 있는 바와 같이, 리소그라피 마스크(106)에서 반사될 수 도 있다. 대안적으로, 리소그라피 마스크(106)는 투과 마스크로서 구성될 수 도 있다. 이 경우, 노광 방사선(104)은 마스크(106)를 통과한다.
마스크 구조를 이미지 평면(116)에 배치되는 웨이퍼(114) 상에 이미징하는 것은 투영 렌즈(110)를 사용하여 실현되며, 이러한 렌즈는, 다수의 미러를 포함하며, 그 중 도 3은 예를 들어 3개의 미러, 구체적으로 미러(14-1, 14-2 및 14-3)를 예시한다.
도 4는 마이크로리소그라피용 기판을 검사하기 위한 검사 유닛(200)의 개략 단면도를 도시한다. 검사될 기판은 리소그라피 레티클이나 웨이퍼일 수 도 있다. 제1 경우에, 검사 유닛(200)은 레티클 검사 유닛이며, 제2 경우에, 웨이퍼 검사 유닛이다.
검사 유닛(200)은 미러(214-1, 214-2 및 214-3)의 형태로 적어도 하나의 광학 소자(14)를 포함하는 이미징 렌즈(210)를 포함하며, 이 광학 소자는, 앞선 실시예 중 하나에서 표면 형상을 변화시키기 위한 본 발명에 따른 디바이스(10)를 사용하여 제조되었다.
검사 유닛(200)은, 100nm 미만의 파장, 특히 대략 13.5nm 또는 대략 6.8nm의 파장을 갖는 EUV 방사선(극자외 방사선)의 형태로 검사 방사선(204)을 발생시키기 위한 조명 시스템(202)을 포함한다. (도면에 예시하지 않은) 다른 변형으로, 검사 방사선(204)은 DUV 방사선으로 알려진 것, 즉 예컨대 248nm 또는 193nm의 파장을 갖는 심 UV 파장 범위에서의 방사선 또는 가시광 파장 범위에서의 방사선일 수 있다. 검사 유닛(200)이 레티클 검사 유닛으로서 구현되는 경우에, 검사 방사선(204)의 파장은, 검사될 레티클이 투영 노광 장치에 사용하기 위해 구성될 파장에 대응한다.
검사 방사선(204)은 검사될 테스트 기판(206) 상에 입사되며, 이 기판은, 앞서 언급한 바와 같이, 검사 유닛(200)의 실시예에 따라, 이미징될 마스크 구조가 그 위에 배치되는 리소그라피 레티클 또는 웨이퍼일 수 있다. 여기서, 검사 방사선(204)은, 도 4에 도시된 바와 같이, EUV 방사선을 사용하는 경우에 종종 있는 바와 같이, 테스트 기판(206)에서 반사될 수 도 있다. 대안적으로, 레티클 검사 유닛의 경우에, 방사선은 레티클 형태의 테스트 기판(26)을 통해 투과될 수 있다.
검사 동안, 시간적으로 각각의 지점에서, 검사 방사선(204)에 의해 조사되는 테스트 기판(206)의 섹션은, 이미징 렌즈(210)에 의해, 이미징 렌즈(210)의 이미지 평면(216)에 배치되는 검출기(220) 상에 이미징된다. 테스트 기판(206)의 전체 표면을 검사할 목적으로, 테스트 기판은 이미징 렌즈(210)의 광학 축에 대해 횡방향으로 단계적으로 변위된다. 이미징 렌즈(210)은 다수의 미러를 포함하며, 그 중 도 4는 예를 들어 3개의 미러, 즉 미러(214-1, 214-2 및 214-3)를 예시한다.
예시한 실시예에 대한 상기 기재는 예를 든 것으로 이해될 것이다. 그에 따라 실현되는 개시는 먼저 당업자가 본 발명 및 이와 연관되는 장점을 이해하게 할 수 있으며, 둘째 당업자의 이해가 또한 자명한 기재한 구조 및 방법의 수정 및 변경을 포함한다. 그러므로, 모든 그러한 수정 및 변경은, 이들이 수반하는 청구범위에서의 한정에 따라 본 발명 및 그 등가물의 범위 내에 속하는 한, 청구범위의 보호에 의해 커버되고자 한다.
본 발명은 다음의 조항(clause)에 기재된 양상을 포함한다. 이들 조항은 상세한 설명의 일부를 형성하며 청구범위는 아니다.
조항 1: 전자 조사에 의해 광학 소자(14)의 표면(12)의 형상을 변화시키기 위한 디바이스(10)로서,
- 광학 소자(14)에 국부적 소재 치밀화를 발생시킬 목적으로 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(36)로 전자를 표면(12) 상에 조사하도록 구성되는 전자 조사 유닛(16)과,
- 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화와 실제 변화 사이의 차이가 최소화되도록, 메리트 함수(50)의 최소화에 의한 최적화에 의해 전자 조사 유닛(16)을 제어하기 위해 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(36)에 대한 사전 규정을, 광학 소자(14)의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화(34)로부터, 결정하도록 구성되는 제어 유닛(32)을 포함하며, 이 실제 변화는 결정된 사전 규정으로 인해 야기되고,
메리트 함수(50)는, 표면(12)의 면적 요소(21)의 영역에서의 소재 치밀화를 나타내는 국부적인 압축을 광학 소자(14)의 표면(12)의 형상의 결과적인 변화로 변환하기 위한 변환 텀(42)을 포함하며,
변환 텀(42)은, 면적 요소의 영역에서의 국부적인 압축에 의해 초래되는 표면 함몰(20)과, 면적 요소(21)의 면적의 배수인 면적을 갖는 표면(12)의 적어도 한 섹션(23)의 변형 모두를 고려하도록 구성되며, 이러한 변형은 표면(12)에 평행하게 작용하는 힘으로 인한 국부적인 압축에 의해 초래되는, 디바이스.
조항 2: 조항 1에 있어서,
국부적인 압축은 에너지 도즈 분포(36)의 함수로서 메모리 함수(50)에서 나타내어지며, 제어 유닛(32)은, 메리트 함수(50)에 의한 최적화를 목적으로 에너지 도즈 분포(36)를 변경하도록 구성되는, 디바이스.
조항 3: 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서,
국부적인 압축은 멱급수 전개에 의해 메리트 함수(50)에서 나타내어지며, 이러한 멱 급수 전개에서, 에너지 도즈 분포(36)는 적어도 2개의 상이한 멱에서 기저 시스템으로서 기능하는, 디바이스.
조항 4: 조항 1에 있어서,
제어 유닛(32)은 메리트 함수(50)에 의한 최적화를 목적으로 국부적인 압축을 변경하도록 구성되는, 디바이스.
조항 5: 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서,
변환 텀(42)은 정수 연산자인, 디바이스.
조항 6: 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서,
유한 요소 방법에 의해 변환 텀(42)을 결정하도록 구성되는 결정 유닛(40)을 더 포함하는, 디바이스.
조항 7: 조항 6에 있어서,
결정 유닛(40)은, 광학 배치에서 광학 소자(14)의 기하학적 모양 및/또는 광학 소자(14)의 사용 위치를 고려하여 변환 텀(42)을 결정하도록 구성되는, 디바이스.
조항 8: 조항 6 또는 조항 7에 있어서,
결정 유닛(40)은, 광학 소자(14)의 표면(12) 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 압축을 나타내는 압축 분포를 기초로 변환 텀(42)의 결정을 실행하도록 구성되며, 압축 분포는 다항식 기저에 의해 표현되는, 디바이스.
조항 9: 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서,
- 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 압축을 나타내는 압축 분포를 기초로 광학 소자의 표면 형상의 결과적인 변화를 확인함으로써 - 이러한 압축 분포는 다항식 기저에 의해 표현됨 - 그리고
- 형상의 결과적인 변화로부터 변환 텀으로서 선형 연산자를 확인함으로써 변환 텀(42)을 결정하도록 구성되는 결정 유닛(40)을 더 포함하는, 디바이스.
조항 10: 전자 조사에 의해 광학 소자(14)의 표면(12)의 형상을 변화시키기 위한 방법으로서, 다음의 단계:
- 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화와 실제 변화의 차이가 최소화되도록, 메리트 함수(50)의 최소화에 의한 최적화에 의해 광학 소자(14)의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화(34)로부터 전자 조사를 위한 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(36)에 대한 사전 규정을 결정하는 단계로서, 실제 변화는 결정된 사전 규정으로 인해 야기되며
메리트 함수(50)는, 국부적인 압축을 광학 소자(14)의 표면(12)의 형상의 결과적인 변화로 변환하기 위한 변환 텀(42)을 포함하며, 국부적인 압축은 표면(12)의 면적 요소(21)의 영역에서 전자 조사에 의해 발생되는 소재 치밀화를 나타내고,
변환 텀(42)은, 면적 요소의 영역에서의 국부적인 압축에 의해 초래되는 표면 함몰(20)과, 면적 요소(21)의 면적의 배수인 면적을 갖는 표면(12)의 적어도 한 섹션(23)의 변형 모두를 고려하도록 구성되며, 이러한 변형은 표면(12)에 평행하게 작용하는 힘으로 인한 국부적인 압축에 의해 초래되는, 사전 규정 결정 단계와,
- 광학 소자(14)에 국부적인 압축을 발생시킬 목적으로, 결정된 사전 규정에 대응하는 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포(36)로 광학 소자(14)의 표면(12) 상에 전자를 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 11: 조항 10에 있어서,
국부적인 압축은 에너지 도즈 분포(36)의 함수로서 메리트 함수(50)에서 나타내어지며, 에너지 도즈 분포(36)는 메리트 함수(50)에 의한 최적화 동안 변하는, 방법.
조항 12: 조항 10에 있어서,
국부적인 압축은 메리트 함수(50)에 의한 최적화 동안 변하는, 방법.
조항 13: 조항 10 내지 조항 12 중 어느 한 조항에 있어서,
변환 텀(42)은 유한 요소 방법에 의해 결정되는, 방법.
조항 14: 조항 13에 있어서,
광학 소자의 표면(12) 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 압축을 표현하는 압축 분포가 다항식 기저에 의해 표현되며, 변환 텀(42)은 다항식 기저에 의해 표현되는 압축 분포를 기초로 결정되는, 방법.
조항 15: 조항 10 내지 조항 13 중 어느 한 조항에 있어서,
변환 텀은:
- 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 압축을 나타내는 압축 분포를, 다항식 기저에 의해, 표현하고,
- 다항식 기저에 의해 표현되는 압축 분포를 기초로 광학 소자의 표면의 형상의 결과적인 변화를 확인하며,
- 형상의 결과적인 변화로부터 변환 텀으로서 선형 연산자를 확인함으로써 결정되는, 방법.
조항 16: 조항 10 내지 조항 15 중 어느 한 조항에 있어서,
광학 소자(14)는 마이크로리소그라피용 투영 렌즈의 일부인, 방법.
조항 17: 조항 16에 있어서,
광학 소자(14)는 극자외 방사선을 반사하기 위한 미러인, 방법.
조항 18: 조항 10 내지 조항 17 중 어느 한 조항에 기재된 방법에 의해 제조되는 광학 소자(14-1, 14-2, 14-3)를 포함하는 마이크로리소그라피용 투영 렌즈(110).
조항 19: 조항 10 내지 조항 17 중 어느 한 조항에 기재된 방법에 의해 제조되는 광학 소자(214-1, 214-2, 214-3)를 포함하는, 마이크로리소그라피용 기판을 검사하기 위한 검사 유닛(200).
10: 표면 형상을 변화시키기 위한 디바이스 12: 표면
14: 광학 소자 14-1, 14-2, 14-3: 미러
16: 전자 조사 유닛 18: 전자 빔
20: 국부적인 표면 함몰 21: 면적 요소
22: 전자 소스 23: 표면 섹션
24: 가속 유닛
25: 표면에 평행하게 작용하는 힘 26: 집속 유닛
28: 편향 유닛 30: 진공 챔버
32: 제어 유닛 34: 원하는 표면 변화
36: 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포 38: 최적화 모듈
40: 결정 유닛 42: 변환 텀
44: 변환 모듈
46: 국부적으로 리졸브된 체류 시간 48: 최적화 알고리즘
50: 메리트 함수 52: 제1 구속
54: 제2 구속 100: 투영 노광 장치
102: 조명 시스템 104: 노광 방사선
106: 리소그라피 마스크 110: 투영 렌즈
114: 웨이퍼 116: 이미지 평면
200: 검사 유닛 202: 노광 시스템
204: 검사 방사선 206: 테스트 기판
210: 이미징 렌즈 214-1, 214-2, 214-3: 미러
216: 이미지 평면 220: 검출기

Claims (19)

  1. 전자 조사에 의해 광학 소자의 표면의 형상을 변화시키기 위한 디바이스로서,
    - 상기 광학 소자에 국부적 소재 치밀화를 발생시킬 목적으로 국부적으로 리졸브된(resolved) 에너지 도즈 분포로 전자들을 상기 표면 상에 조사하도록 구성되는 전자 조사 유닛과,
    - 상기 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화와 실제 변화 사이의 차이가 최소화되도록, 메리트 함수(merit function)의 최소화에 의한 최적화에 의해 상기 전자 조사 유닛을 제어하기 위해 국부적으로 리졸브된 상기 에너지 도즈 분포에 대한 사전 규정을, 상기 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화로부터, 결정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하며, 상기 실제 변화는 결정된 상기 사전 규정(predefinition)으로 인해 야기되고,
    상기 메리트 함수는, 상기 표면의 면적 요소(area element)의 영역에서의 소재 치밀화를 나타내는 국부적인 압축을 상기 광학 소자의 표면의 형상의 결과적인 변화로 변환하기 위한 변환 텀(conversion term)을 포함하며,
    상기 변환 텀은, 상기 면적 요소의 영역에서의 국부적인 압축에 의해 초래되는 표면 함몰과, 상기 면적 요소의 면적의 배수인 면적을 갖는 표면의 적어도 한 섹션의 변형 모두를 고려하도록 구성되며, 상기 변형은 상기 표면에 평행하게 작용하는 힘으로 인한 상기 국부적인 압축에 의해 초래되는, 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 국부적인 압축은 상기 에너지 도즈 분포의 함수로서 상기 메리트 함수에서 나타내어지며, 상기 제어 유닛은, 상기 메리트 함수에 의한 최적화를 목적으로 상기 에너지 도즈 분포를 변경하도록 구성되는, 디바이스.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 국부적인 압축은 멱급수 전개에 의해 상기 메리트 함수에서 나타내어지며, 상기 멱급수 전개에서, 상기 에너지 도즈 분포는 적어도 2개의 상이한 멱(power)에서 기저 시스템(basis system)으로서 기능하는, 디바이스.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 메리트 함수에 의한 최적화를 목적으로 상기 국부적인 압축을 변경하도록 구성되는, 디바이스.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 변환 텀은 정수 연산자인, 디바이스.
  6. 청구항 5에 있어서,
    유한 요소 방법(finite elements method)에 의해 상기 변환 텀을 결정하도록 구성되는 결정 유닛을 더 포함하는, 디바이스.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 결정 유닛은, 광학 배치에서 상기 광학 소자의 기하학적 모양 및/또는 상기 광학 소자의 사용 위치를 고려하여 상기 변환 텀을 결정하도록 구성되는, 디바이스.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 결정 유닛은, 상기 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 상기 압축을 나타내는 압축 분포를 기초로 상기 변환 텀의 결정을 실행하도록 구성되며, 상기 압축 분포는 다항식 기저(polynomial basis)에 의해 표현되는, 디바이스.
  9. 청구항 1 또는 청구항 8에 있어서,
    - 상기 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 상기 압축을 나타내는 압축 분포를 기초로 상기 광학 소자의 표면 형상의 결과적인 변화를 확인함으로써, 그리고
    - 상기 형상의 결과적인 변화로부터 상기 변환 텀으로서 선형 연산자를 확인함으로써,
    상기 변환 텀을 결정하도록 구성되는 결정 유닛을 더 포함하며, 상기 압축 분포는 다항식 기저에 의해 표현되는, 디바이스.
  10. 전자 조사에 의해 광학 소자의 표면의 형상을 변화시키기 위한 방법으로서, 다음의 단계:
    - 상기 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화와 실제 변화의 차이가 최소화되도록, 메리트 함수의 최소화에 의한 최적화에 의해 상기 광학 소자의 표면 형상의 사전 규정되는 원하는 변화로부터 전자 조사를 위한 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포에 대한 사전 규정을 결정하는 단계로서, 상기 실제 변화는 결정된 상기 사전 규정으로 인해 야기되고,
    상기 메리트 함수는, 국부적인 압축을 상기 광학 소자의 표면의 형상의 결과적인 변화로 변환하기 위한 변환 텀을 포함하며, 상기 국부적인 압축은 상기 표면의 면적 요소의 영역에서 전자 조사에 의해 발생되는 소재 치밀화를 나타내고,
    상기 변환 텀은, 상기 면적 요소의 영역에서의 상기 국부적인 압축에 의해 초래되는 표면 함몰과, 상기 면적 요소의 면적의 배수인 면적을 갖는 상기 표면의 적어도 한 섹션의 변형 모두를 고려하도록 구성되며, 상기 변형은 상기 표면에 평행하게 작용하는 힘으로 인한 상기 국부적인 압축에 의해 초래되는, 상기 사전 규정 결정 단계와,
    - 상기 광학 소자에 상기 국부적인 압축을 발생시킬 목적으로, 결정된 상기 사전 규정에 대응하는 국부적으로 리졸브된 에너지 도즈 분포로 상기 광학 소자의 표면 상에 전자들을 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 국부적인 압축은 상기 에너지 도즈 분포의 함수로서 상기 메리트 함수에서 나타내어지며, 상기 에너지 도즈 분포는 상기 메리트 함수에 의한 최적화 동안 변하는, 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 국부적인 압축은 상기 메리트 함수에 의한 최적화 동안 변하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 변환 텀은 유한 요소 방법에 의해 결정되는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 상기 압축을 표현하는 압축 분포가 다항식 기저에 의해 표현되며, 상기 변환 텀은 상기 다항식 기저에 의해 표현되는 상기 압축 분포를 기초로 결정되는, 방법.
  15. 청구항 10 또는 청구항 14에 있어서,
    상기 변환 텀은:
    - 상기 광학 소자의 표면 위에서 국부적으로 리졸브된 방식으로 상기 압축을 나타내는 압축 분포를, 다항식 기저에 의해, 표현하고,
    - 상기 다항식 기저에 의해 표현되는 상기 압축 분포를 기초로 상기 광학 소자의 표면의 형상의 결과적인 변화를 확인하며,
    - 상기 형상의 결과적인 변화로부터 상기 변환 텀으로서 선형 연산자를 확인함으로써, 결정되는, 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 광학 소자는 마이크로리소그라피용 투영 렌즈의 일부인, 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 광학 소자는 극자외 방사선을 반사하기 위한 미러인, 방법.
  18. 청구항 10 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조되는 광학 소자를 포함하는 마이크로리소그라피용 투영 렌즈.
  19. 청구항 10 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조되는 광학 소자를 포함하는, 마이크로리소그라피용 기판을 검사하기 위한 검사 유닛.
KR1020187028497A 2016-03-04 2017-02-23 전자 조사에 의해 광학 소자의 표면 형상을 변화시키기 위한 디바이스 KR102581225B1 (ko)

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