KR20210059723A - 자기 감쇠 장치를 갖는 반도체 리소그래피용 투영 노광 시스템 - Google Patents

자기 감쇠 장치를 갖는 반도체 리소그래피용 투영 노광 시스템 Download PDF

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KR20210059723A
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필립 마인쿠스
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칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기계적 진동 에너지를 소산시키기 위한 감쇠 장치(32)를 구비하는 적어도 하나의 구성요소를 갖는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)에 관한 것으로서, 감쇠 장치(32)는 자기장이 그 적어도 일부를 통해 통과하는 강자성 요소(35)를 포함하고, 자기 플럭스 밀도는 적어도 몇몇 영역에서 불균질하고, 강자성 요소(35)는 강자성 요소가 자기장의 불균질성의 방향으로 이동 구성요소에 의해 이동될 수 있는 이러한 방식으로 장착된다.

Description

자기 감쇠 장치를 갖는 반도체 리소그래피용 투영 노광 시스템
본 출원은 그 내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 2018년 9월 25일자의 독일 특허 출원 DE 10 2018 216 347.2호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 기계적 진동 에너지를 소산시키기 위한 감쇠 장치(damping arrangement)를 포함하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치에 관한 것이다.
예를 들어 알루미늄 또는 Zerodur과 같은, 매우 낮은 구조적 감쇠를 갖는 재료는 일반적으로 투영 노광 장치에 사용되는 구성요소를 위해 사용된다. 이는 장치에서 발생하는 진동이 사용된 구성요소의 고유 감쇠에 의해 충분히 감쇠되지 않는다는 효과를 갖는데, 이는 특히 장치의 불안정 지점까지 성능 손실을 야기할 수 있다. 더욱이, 예를 들어 운송의 경우, 낮은 감쇠와 연관된 진동의 큰 편향은 마모 또는 몇몇 다른 기계적 효과에 의해 유발되는 손상 또는 다른 원하지 않는 입자 형성을 야기할 수 있다.
종래의 진동 감쇠는 통상적으로 예를 들어 마찰에 의해 또는 진동 흡수기라고도 또한 칭하는 소위 공진 시스템에 의해, 다양한 방식으로 실현된다. 현재, 양 변형예는 일반적으로 예를 들어, 고무와 같은 플라스틱 구성요소로 구현된다. 그러나, EUV 환경에서 사용 중에, 이는 오염, 탈착, 입자 등과 같은 몇몇 단점을 갖는다. 더욱이, 제시된 양 변형예에서, 달성된 감쇠는 주파수 의존성이다. 이는 특정 주파수 범위에서 감쇠가 불충분한 효과를 갖는다. 더욱이, 소위 와전류(eddy current) 감쇠가 또한 채용되고, 전도성 요소는 자기장 내에서 이동된다. 그러나, 이 변형예에서도, 감쇠는 속도 의존성 및 따라서 주파수 의존성이다. 더욱이, 이 경우, 감쇠 효과는 단지 감쇠기의 특정 편향 후에만 시작되는데, 즉, 감쇠될 요소의 원하지 않는 편향을 미리 방지할 수 있는 유지력을 발생하는 것이 가능하지 않다.
더욱이, 공개된 독일 특허 출원 DE 10 2016 202 127 A1호는 자기 형상 기억 합금으로 구성된 감쇠 요소, 특히 흡수기 스프링을 포함하는 투영 노광 장치의 구성요소의 기계적 진동 에너지를 소산하기 위한 감쇠 장치를 개시하고 있다. 이 경우, 감쇠 요소는 자기장에 노출되고, 이에 의해 흡수기 스프링의 탄성 특성이 영향을 받을 수 있다. 여기서, 감쇠 효과는 현저한 기계적 이력 현상(hysteresis)을 갖는 힘-변위 특성 곡선에 기초한다. 이 현저한 이력 현상은, 각각의 이력 현상에 의해 기술되는 수축/팽창 사이클 동안, 높은 비율의 에너지가 소산되는, 즉 일반적으로 열로 변환되는 효과를 갖는다. 그러나, 인용된 문서에 설명된 디바이스의 경우에도, 감쇠 효과는 주파수 의존성이고, 특히 흡수기 스프링의 탄성 특성 및 사용된 흡수기 질량에 의존한다.
본 발명의 목적은 가장 넓은 가능한 주파수 범위에 대해 효과적인 감쇠 디바이스를 포함하는 투영 노광 장치를 명시하는 것이다.
이 목적은 독립 청구항 1의 특징을 갖는 디바이스에 의해 달성된다. 종속 청구항은 본 발명의 유리한 개선예 및 변형예에 관련한다.
반도체 리소그래피용 본 발명에 따른 투영 노광 장치는 기계적 진동 에너지를 소산시키기 위한 감쇠 장치를 구비하는 적어도 하나의 구성요소를 포함하고, 감쇠 장치는 자기장이 그를 통해 적어도 부분적으로 통과하는 강자성 요소를 포함한다. 이 경우, 자기 플럭스 밀도는 적어도 국부적으로 불균질하고, 강자성 요소는 자기장의 불균질성의 방향으로 이동 구성요소와 함께 이동 가능한 이러한 방식으로 장착된다.
이러한 자기 플럭스 밀도의 불균질성은 불균질 자기장에 의해 생성될 수 있다. 이는 특히, 강자성 요소가 다른 균질한 자기장 내에 부분적으로 위치되는 것에 의해 또한 생성될 수 있다. 원하는 감쇠는 자화와 관련하여 현저한 이력 현상을 나타내는 강자성 재료에 의해 달성된다. 자기장의 불균질성의 방향에서 이동 구성요소를 갖는 필드와 강자성 요소 사이의 상대 이동 중에, 강자성 요소 내의 자기 플럭스 밀도가 시간 경과에 따라 변화하고, 이는 궁극적으로 열로의 운동 에너지의 소산을 야기하기 때문에, 강자성 요소는 국부적으로 자화 반전을 경험한다.
본 발명에 따른 감쇠 메커니즘은 특히, 감쇠 효과 - 예를 들어 와전류 브레이크의 경우와는 달리 - 가 감쇠될 이동의 시작시에 미리 시작되고, 따라서, 쿨롱 마찰에 의한 감쇠와 유사하지만 직접적인 기계적 접촉이 없다는 사실을 특색으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 또한 운송 안전 장치로서 뿐만 아니라 지진에 의해 유발된 진동에 대한 보호를 위해 사용될 수 있다. 기계적 접촉의 결여는 더욱이 입자 및 마모로부터 광대한 해방을 야기한다. 더욱이, 본 발명에 따른 장치로 달성되는 감쇠 효과는 사실상 주파수에 독립적이고; 감쇠 효과는 더욱이 자기장의 적응을 통해 능동적으로 설정될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 감쇠는 본체의 변형에 의해서 보다는 - 종래 기술에서 다수의 경우에 설명된 바와 같이 - 순수한 강체 이동에 의해 실행된다. 따라서, 표면의 변형이 유리하게 회피되고, 따라서 특히 수반된 표면의 적합한 구성 및/또는 코팅에 대한 새로운 가능성을 야기한다.
본 발명의 하나의 유리한 변형예에서, 자기장의 불균질성을 생성하기 위한 적어도 하나의 구조화된 연자성 요소가 존재할 수 있다. 이 경우, 구조화된 연자성 요소는 상기 요소의 기하학 형상을 통해 원하는 방식으로 자기장을 조절하는 역할을 한다. 이와 관련하여, 예를 들어, 불균질한 자기장이 연자성 요소에 의해 균질한 자기장으로부터 발생될 수 있다.
이는 특히 구조화된 연자성 요소가 표면 토포그래피를 구비한 플레이트이고; 특히, 플레이트의 표면 토포그래피는 볼록부 및/또는 오목부의 매트릭스형 배열에 의해 형성될 수 있다는 사실에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 볼록부 또는 오목부가 반드시 수반될 필요는 없다. 천공 시트의 방식의 천공부를 갖는 연자성 요소의 실시예는 또한 특정 용례에 적절할 수 있다.
더욱이, 그 사이에 간극이 형성되어 있는 2개의 구조화된 연자성 요소가 존재할 수 있고, 강자성 요소는 간극 내에 적어도 부분적으로 위치된다.
특히, 간극 내의 강자성 요소의 장착 및 이동은 상기 요소가 플레이트의 형태로 구현되는 것에 의해 용이해질 수 있다.
자기장은 영구 자석, 뿐만 아니라 전자석을 사용하여 발생될 수 있다. 혼합된 형태가 또한 고려 가능하다.
특히, 자기장을 발생하기 위한 할바흐(Halbach) 배열의 복수의 자석이 존재할 수 있다. 할바흐 배열은 복수의 자석으로 구성되고, 그 자화 방향은 장치의 종축의 방향에서 각각의 경우에 서로에 대해 90°만큼 경사진다. 이 경우, 할바흐 배열에 의해 달성될 수 있는 것은, 강한 자기장이 자석에 의해 형성된 구조체의 내부 영역에서 발생하지만, 전체 장치는 외부를 향해 단지 약한 자기장만을 발생한다는 것이다. 주위 구성요소의 불리한 영향이 마찬가지로 그 결과로서 효과적으로 감소될 수 있다.
본 발명의 하나의 유리한 변형예에서, 발생된 자기장을 차폐하기 위한 연자성 차폐 구조체가 존재한다. 따라서 달성될 수 있는 것은, 센서 또는 액추에이터와 같은 주위 구성요소가 감쇠 장치에 의해 발생된 자기장에 의해 방해받지 않고; 더욱이, 구조체 내의 자기장은 또한 연자성 차폐 구조체에 의해 증폭될 수 있다는 것이다.
자기장의 불균질성은 대안적으로 또는 부가적으로 또한 복수의 개별 자석을 포함하는 장치에 의해 발생되는 자기장에 의해 달성될 수 있다. 이 경우, 개별 자석 중 적어도 하나는 영구 자석일 수 있고; 전자석은 마찬가지로 적어도 하나의 개별 자석을 실현하기 위해 채용될 수 있다. 극단적인 경우, 불균질 자기장이 이러한 방식으로 발생될 때 구조화된 연자성 요소가 생략될 수 있다.
강자성 요소는 특히 굴곡부에 의해 이동 가능한 방식으로 장착될 수 있다. 굴곡부는 그 작동이 실질적으로 마모 및 따라서 유해한 입자 형성을 발생하지 않는다는 사실을 특색으로 한다.
굴곡부의 스프링 강성과 공동으로, 단부 위치 감쇠기가 또한 이 방식으로 실현될 수 있다. 단부 위치 감쇠기는 구성요소의 허용 가능한 편향의 최종 세그먼트에 대한 그 감쇠 효과를 명백하게 하는 감쇠 요소를 의미하는 것으로 이해된다. 정지부의 강한 타격 및 그와 연관된 잠재적으로 유해한 높은 관성력이 이러한 방식으로 회피될 수 있다.
감쇠 장치를 구비하는 구성요소는 특히 투영 노광 장치의 조명 시스템에 사용되는 필드 파셋 미러의 미러 파셋일 수 있다. 이 경우, 감쇠 장치는 미러 파셋이 그 작동 방향으로 감쇠되지 않는 이러한 방식으로 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 특히 Rx 및 Ry 자유도에서, 즉 연관된 액추에이터 시스템에 의한 미러 파셋의 통상적인 작동의 방향에서의 이동을 허용하고, 몇몇 다른 자유도, 특히 Rz에서 미러 파셋의 이동을 감쇠하는 것이 적절할 수 있다. 이 방향 선택적 감쇠는 액추에이터 시스템이 장치의 통상적인 동작 중에 감쇠 장치의 감쇠 효과에 대해 동작할 필요가 없는 것을 보장한다.
본 발명의 예시적인 실시예 및 변형예가 도면을 참조하여 이하에 더 상세히 설명된다. 도면에서:
도 1은 EUV 투영 노광 장치의 기본 구성을 예로서 도시하고 있다.
도 2는 감쇠될 구조체와 고정된 세계 사이의 본 발명에 따른 감쇠 장치의 배열을 도시하고 있다.
도 3은 제1 예시적인 실시예의 감쇠 장치의 단면도를 도시하고 있다.
도 4는 2개의 공간 방향에서의 감쇠 효과의 도면을 도시하고 있다.
도 5는 예시적인 매트릭스를 도시하고 있다.
도 6, 도 7, 도 8은 본 발명의 다른 변형예를 도시하고 있다.
도 1은 본 발명이 용례를 발견할 수 있는 마이크로리소그래피 EUV 투영 노광 장치(1)의 기본 구성을 예로서 도시하고 있다. 투영 노광 장치(1)의 조명 시스템은 광원(3)에 추가하여, 대물 평면(6) 내의 대물 필드(5)의 조명을 위한 조명 광학 유닛(4)을 갖는다. 광원(3)에 의해 발생된 광학 사용된 방사선의 형태의 EUV 방사선(14)은, 미러 파셋(22)이 메인 본체(21) 상에 배열되어 있는 필드 파셋 미러(2) 상에 입사되기 전에 상기 방사선이 중간 초점 평면(15)의 영역에서 중간 초점을 통과하는 이러한 방식으로, 광원(3) 내에 일체화된 집광기에 의해 정렬된다. 필드 파셋 미러(2)의 하류측에서, EUV 방사선(14)은 동공 파셋 미러(16)에 의해 반사된다. 동공 파셋 미러(16)와, 미러(18, 19, 20)를 갖는 광학 조립체(17)의 보조에 의해, 필드 파셋 미러(2)의 미러 파셋(22)이 대물 필드(5) 내로 이미징된다.
대물 필드(5) 내에 배열되고 개략적으로 도시되어 있는 레티클 홀더(8)에 의해 유지된 레티클(7)이 조명된다. 단지 개략적으로 도시되어 있는 투영 광학 유닛(9)은 대물 필드(5)를 이미지 평면(11) 내의 이미지 필드(10)로 이미징하는 역할을 한다. 레티클(7) 상의 구조는 이미지 평면(11) 내의 이미지 필드(10)의 영역에 배열되고 마찬가지로 부분적으로 표현되어 있는 웨이퍼 홀더(13)에 의해 유지되는 웨이퍼(12)의 감광층 상에 이미징된다. 광원(3)은 특히 5 nm 내지 120 nm의 파장 범위의 사용된 방사선을 방출할 수 있다.
본 발명은 여기에 명시적으로 도시되어 있지 않은 DUV 장치에 마찬가지로 사용될 수 있다. DUV 장치는 원리적으로 전술된 EUV 장치(1)와 같이 셋업되고, 여기서 미러 및 렌즈 요소는 DUV 장치 내의 광학 요소로서 사용될 수 있고, DUV 장치의 광원은 100 nm 내지 300 nm의 파장 범위의 사용된 방사선을 방출한다.
도 2는 감쇠될 구조체, 예를 들어 도 1에 도시되어 있는 필드 파셋 미러(2)의 미러 파셋(22)과 고정된 세계, 즉 도시되어 있는 예에서 필드 파셋 미러(2)의 메인 본체(21) 사이의 본 발명에 따른 감쇠 장치(32)의 배열의 개략도를 도시하고 있다. 마찬가지로 개략적으로 도시되어 있는 탄성 요소(33)에 의해, 메인 본체(21)로의 미러 파셋(22)의 진동 결합이 기계적 등가 회로도의 방식으로 명시된다.
도 3은 이어서 제1 예시적인 실시예의 감쇠 장치(32)의 단면도를 도시하고 있다. 도 3은 이하에서 매트릭스라 칭하는 2개의 구조화된 연자성 요소(34)를 나타낸다. 매트릭스(34)는, 이들이 구조화된 표면 토포그래피를 구비하여, 매트릭스 사이의 공기 간극 내의 외부 자기장(도면에 화살표에 의해 지시되어 있음)의 존재시에, 공기 간극 내에 위치된 강자성 요소가 국소적으로 자화되는 높은 자기 플럭스 밀도의 영역(43)(도면에 점선 방식으로 도시되어 있음)이 형성된다는 사실을 특색으로 한다. 이 경우, 양방향 화살표(36)에 의해 지시된 강자성 요소(35)는 매트릭스(34)에 대해 이동 가능하고 가이드(도시되어 있지 않음)에 의해 선택적으로 안내되도록 실현된다. 강자성 요소(35)가 감쇠될 구조체에 반드시 연결될 필요는 없다는 것은 말할 필요도 없고; 이는 마찬가지로 고정된 세계에 연결될 수 있고, 반면 매트릭스(34)가 감쇠될 구조체에 연결된다.
도 4는 도 3의 단면도에 도시되어 있는 감쇠 장치(32)가 도 4에 교차 방식으로 도시되어 있는 2개의 양방향 화살표에 의해 지시되어 있는 바와 같이, 2개의 공간 방향에서 그 감쇠 효과를 명백화할 수 있다는 사실을 명시한다. 이 경우, 강자성 요소(35) 및 또한 매트릭스(34)는 플레이트의 형태의 요소로서 구현된다.
도 5는 하위도 A 및 B에, 사시도로, 예시적인 매트릭스(34)를 정면도(하위도 A) 및 후면도(하위도 B)로 도시하고 있다.
도 6은 자기장이 플레이트의 형태의 2개의 영구 자석(37)에 의해 발생되고; 게다가, 감쇠 장치(32)는 연자성 차폐 구조체(38)를 포함하고, 이 차폐 구조체에 의해 첫째로, 영구 자석(37)에 의해 발생된 자기장이 외부를 향해 차폐되고, 둘째로 자기 회로가 폐쇄되어 있는 본 발명의 변형예의 단면도를 마찬가지로 도시하고 있다.
도 7은 소위 할바흐 배열의 영구 자석(37, 39, 40)을 채용하는 본 발명의 다른 변형예를 도시하고 있는데; 여기서도, 강한 자기장이 매트릭스(34) 및 강자성 요소(35)의 영역에서 발생되고, 반면 단지 약한 자기장만이 외부 영역에서 측정 가능하다.
도 8은 영구 자석의 사용이 생략될 수 있는 장치를 도시하고 있다. 이 경우, 전자기 장치는 코일 권선(41)과 공동으로 연철 케이싱(42)에 의해 실현되고, 자기장의 조정 가능성으로 인해 감쇠력과 관련하여 먼저 스위칭 가능하고 또한 할당 가능한 것으로 구현되는 장점을 제공한다.
1: EUV 투영 노광 장치 2: 필드 파셋 미러
3: 광원 4: 조명 광학 유닛
5: 대물 필드 6: 대물 평면
7: 레티클 8: 레티클 홀더
9: 투영 광학 유닛 10: 이미지 필드
11: 이미지 평면 12: 웨이퍼
13: 웨이퍼 홀더 14: EUV 방사선
15: 중간 초점 평면 16: 동공 파셋 미러
17: 광학 조립체 18: 미러
19: 미러 20: 미러
21: 메인 본체 22: 감쇠될 구조체, 미러 파셋
32: 감쇠 장치 33: 탄성 요소
34: 매트릭스 35: 강자성 요소
36: 양방향 화살표 37: 영구 자석
38: 차폐 구조체 39: 영구 자석
40: 영구 자석 41: 코일 권선
42: 연철 케이싱 43: 높은 자기 플럭스 밀도의 영역

Claims (13)

  1. 기계적 진동 에너지를 소산시키기 위한 감쇠 장치(32)를 구비하는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(1)이며,
    감쇠 장치(32)는 자기장이 그를 통해 적어도 부분적으로 통과하는 강자성 요소(35)를 포함하고, 자기 플럭스 밀도는 적어도 국부적으로 불균질하고, 강자성 요소(35)는 자기장의 불균질성의 방향으로 이동 구성요소와 함께 이동 가능한 이러한 방식으로 장착되고, 자기장의 불균질성을 생성하기 위한 적어도 하나의 구조화된 연자성 요소(34)가 존재하는, 투영 노광 장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    구조화된 연자성 요소(34)는 표면 토포그래피를 구비한 플레이트인, 투영 노광 장치(1).
  3. 제2항에 있어서,
    플레이트(34)의 표면 토포그래피는 볼록부 및/또는 오목부의 매트릭스형 배열에 의해 형성되는, 투영 노광 장치(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    그 사이에 간극이 형성되어 있는 2개의 구조화된 연자성 요소(34)가 존재하고, 강자성 요소(35)는 간극 내에 적어도 부분적으로 위치되는, 투영 노광 장치(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    강자성 요소(35)는 플레이트의 형태로 구현되는, 투영 노광 장치(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    자기장을 발생하기 위한 적어도 하나의 영구 자석(37)이 존재하는, 투영 노광 장치(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    자기장을 발생하기 위한 적어도 하나의 전자석이 존재하는, 투영 노광 장치(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    자기장을 발생하기 위한 할바흐 배열의 복수의 자석(37, 39, 40)이 존재하는, 투영 노광 장치(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    발생된 자기장을 차폐하기 위한 연자성 차폐 구조체(38)가 존재하는, 투영 노광 장치(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    강자성 요소(35)는 이동 가능한 방식으로 장착되는, 투영 노광 장치(1).
  11. 제10항에 있어서,
    강자성 요소(35)는 적어도 하나의 굴곡부에 의해 장착되는, 투영 노광 장치(1).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    감쇠 장치(32)를 구비한 구성요소는 필드 파셋 미러의 미러 파셋(22)인, 투영 노광 장치(1).
  13. 제12항에 있어서,
    감쇠 장치(32)는 미러 파셋(22)이 그 작동 방향으로 감쇠되지 않는 이러한 방식으로 구현되는, 투영 노광 장치(1).
KR1020217008374A 2018-09-25 2019-09-13 자기 감쇠 장치를 갖는 반도체 리소그래피용 투영 노광 시스템 KR20210059723A (ko)

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