KR20230150277A

KR20230150277A - 특히 euv 리소그래피용 광학 시스템

Info

Publication number: KR20230150277A
Application number: KR1020237028097A
Authority: KR
Inventors: 토마스 시케탄츠; 토랄프 그루너; 마르쿠스 슈바프; 호아킴 하르톄스
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2023-10-30
Also published as: WO2022179766A1; CN116868130A; TW202248761A; DE102021201690A1

Abstract

본 발명은 특히 EUV 리소그래피용 광학 시스템에 관한 것으로, 광학 시스템은, 조명 방사선으로 조명 표면을 조명하기 위한 조명 소스, 조명 방사선의 공간적으로 분해된 검출을 위한 검출 표면(36)을 갖는 검출기(35), 조명 표면을 검출 표면(36) 상에 이미징하도록 구성된 투영 시스템, 및 또한 검출 표면(36)에서 조명 방사선의 강도(I)에 기초하여 조명 표면과 검출 표면(36) 사이의 빔 경로(29)에서 광학 요소(M6) 상의 오염물을 추론하도록 구성된 평가 디바이스(37)를 포함한다. 광학 시스템은 조명 표면으로부터 검출 표면(36)으로 통과하는 조명 방사선의 상이한 각도 분포를 설정하도록 구성되고, 평가 디바이스(37)는, 다양한 각도 분포에 대한 검출 표면(36) 상의 조명 방사선의 강도(I)에 기초하여, 광학 요소(M6) 상의 오염물, 특히 광학 요소(M6) 상의 오염물의 위치를 추론하도록 구성된다.

Description

특히 EUV 리소그래피용 광학 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 2월 23일자로 출원된 독일 특허 출원 제102021201690.1호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 개시는 본 출원의 개시의 일부로 고려되고 참조로 포함된다.

본 발명은 특히 EUV 리소그래피용 광학 시스템에 관한 것으로, 광학 시스템은, 조명 방사선으로 조명 표면을 조명하기 위한 조명 소스, 조명 방사선의 공간적으로 분해된 검출을 위한 검출 표면을 갖는 검출기, 조명 표면을 검출 표면 상에 이미징하도록 구성된 투영 시스템, 및 또한 검출 표면에서 조명 방사선의 강도에 기초하여 조명 표면과 검출 표면 사이의 빔 경로에서 광학 요소 상의 오염물을 검출하도록 구성된 평가 디바이스를 포함한다.

광학 시스템은, 예를 들어 반도체 기판(웨이퍼)의 노광을 위한 투영 노광 장치 형태의 리소그래피 시스템일 수 있다. 이러한 투영 노광 장치는 마스크(레티클) 상의 구조를 반도체 기판 상에 이미징하기 위한 투영 시스템을 포함한다. 이러한 리소그래피 시스템에서 특히 리소그래피 광학 유닛의 고해상도를 달성하기 위해, 몇 년 동안 365 nm, 248 nm 또는 193 nm의 통상적인 작동 파장을 갖는 이전 모델 시스템과 비교하여 13.5 nm의 파장을 갖는 EUV 광이 사용되었다. EUV 범위로의 전환은 이 파장에서 더 이상 의미 있게 사용될 수 없는 굴절 매체를 제거하고, 사실상 수직 입사 또는 스침각 입사(grazing incidence)로 작동하는 순수한 거울 시스템으로 천이하는 것을 의미한다.

DUV 시스템에서, 시스템을 통한 가스 유동은 흔히, 예를 들어 질소 또는 공기를 취입하고 배출함으로써 구현된다. 상기 가스 유동은 광의 흡수에 의해 가열된 광학 요소의 냉각, 및 공장 영향 또는 가스 방출의 결과로서 광학 시스템에 달리 축적될 수 있는 유해 물질의 배출을 초래한다. EUV 파장에서, 원론적으로 진공이 채용되지만, 다시 한 번 광세정에 기여하고 때로는 제한된 냉각 효과를 실현하기 위해, 바람직하게는 수소의 낮은 가스 압력이 우세하다.

반도체 기판 근방에서, 먼저 반도체 기판 방향으로의 제1 부분 유동이 레지스트의 가스 방출 또는 다른 오염 소스의 결과를 감소시키도록 가스가 도입되는데, 이는 이 물질이 이 방식으로 더 큰 어려움을 갖고 투영 시스템 방향으로만 이동하기 때문이다. 동시에, 투영 시스템 방향으로의 제2 가스 유동이 발생하며, 이는 광세정 및 냉각의 역할을 하고 추가로 투영 시스템 방향으로부터 반도체 기판의 오염을 가능성 없게 만든다.

특히, 가시 범위 또는 가시 범위 근방에서 노광과 열 교란 파장을 필터링하기 위해 투영 시스템과 반도체 기판 사이에 얇은 멤브레인을 배열하는 것이 제안되었다. EUV 사용 광에 대한 허용 가능한 투과율이 유지되도록 하기 위해, 상기 멤브레인은 결정적으로 얇아야 하며 통상적으로 100 nm 크기 정도의 두께를 갖는다. 그러나, 결과적으로, 얇은 멤브레인은 동시에 특히 멤브레인 상에 퇴적된 입자에서 국소로 높을 수 있는 압력차 또는 열 부하에 민감해진다. 멤브레인은 파열될 수 있고, 이하 파편으로도 지칭되는 상기 멤브레인의 구성 성분의 분리를 배제할 수 없다.

소형 입자는 약한 가스 유동에서 멀리 진행되지 않는데, 이는 통상적인 기하형상에서 소형 입자는 중력에 맞서 싸우고 손실되기 때문이며, 얇은 멤브레인 부분의 상황은 상이하다. 여기서, 멤브레인의 파편은 표면적이 크고 질량이 거의 없어(얇기 때문에) 가스 유동에서 진행할 수 있다.

오염 물질의 형성은 멤브레인이 파열될 때 뿐만 아니라 교란의 다른 경우에도 발생할 수 있으며, 광학 시스템에서 상기 물질의 확산은 바람직하지 않다. 구체적으로, 예를 들어 입자 형태의 오염 물질이 광학 요소에 도달하면, 광학 요소에서 일반적으로 반사광, 굴절광 또는 회절광에 방해가 되는 방식으로 영향을 미친다. 거울 형태의 광학 요소의 경우, 오염 물질은 흔히 반사율을 감소시키고 및/또는 충돌 및 반사광의 위상각을 변경한다. 이는 국소로 발생하므로, 세정 없이는 교정이 어렵다. 예를 들어, 구성요소가 진공 상태에서 작동되고 매우 정확하게 정렬되어야 하는 경우, 세정은 차례로 복잡할 수 있으며, 예를 들어 이러한 구성요소의 층 또는 코팅이 손상될 위험도 수반한다.

광량의 국소 감소 또는 위상각의 변화의 결과로서, 이미지에서 이러한 기여의 간섭이 영향을 받으며, 이는 흔히 투영 시스템에 의해 이미징되는 마스크 구조의 크기에 원하지 않는 변화를 야기한다. 이는 반도체 구성요소의 기능성을 제한하는 리소그래피 시스템의 도움으로 제조된 반도체 구성요소의 전기적 특성에서 단락, 중단 또는 편차를 초래할 수 있다.

따라서, 광학 요소가 광학 시스템의 하우징에 설치되고 광학 시스템이 최종 고객의 구내에서 작동하는 경우에도, 예를 들어 오염 물질 또는 입자 형태의 오염물과 관련하여 광학 요소의 청정도가 중요한 영역의 감독 또는 모니터링을 수행하는 것이 유리하다. 이러한 감독은 광학 시스템에 광학 요소를 설치하는 동안 광학 요소의 광학적으로 사용된 표면에 오염물이 퇴적되지 않는 것을 보장한다. 그러나, 설치된 상태에서 광학 요소의 접근성은, 예를 들어 광학 시스템의 하우징 등에 의해 방해를 받아, 오염물을 직접적으로 검출할 수 없다.

광학 요소의 광학적으로 사용된 표면에 보다 정확하게 놓기 위해 광학 요소 상의 오염물을 검출하기 위한 한 가지 접근법은 조명 표면을 부분적으로 조명하기 위해 자체 발광 조명 소스, 예를 들어 LED를 사용하는 것을 제공한다. 광학 요소의 오염물은 조명 표면을 검출 표면 상에 이미징하는 동안 균일성의 위치 의존 차이가 발생한다는 점에서 특히 오염이 발생하는 위치에 따라 영향을 미친다. 성공적인 측정을 위해, 예를 들어 오염물과 관련이 없는 광학 요소의 층의 결과로서, 조명 소스의 조명 변동과 또한 설계 관련 강도 변동을 계산적으로 제거하기 위해 교정이 유용하다.

EP 2 064 597 B1호에는 투영 노광 장치용 조명 시스템이 개시되어 있으며, 상기 조명 시스템은 출사 동공(exit pupil) 평면을 조명하기 위한 광원 및 또한 출사 동공 평면의 조명을 변경하기 위한 패싯 요소를 포함한다. 패싯 요소는 출사 동공 평면의 적어도 하나의 제1 조명을 출사 동공 평면의 제2 조명으로 변경하는 것을 가능하게 한다. 조명 시스템은 교정 테이블에서 출사 동공 평면의 상이한 조명에 대한 다수의 교정 값을 저장하는 저장 유닛을 포함할 수 있다. 조명 시스템은 어떤 조명이 출사 동공 평면에 설정되었는 지에 따라 제어 신호를 이용할 수 있게 하는 검출기를 포함하며, 상기 제어 신호는 투영 노광 장치의 스캔 속도가 설정될 수 있게 한다. 검출기는 투영 노광 장치의 물체 평면 또는 이미지 평면에 또는 그 근방에 배열될 수 있다.

본 발명의 목적은 광학 요소의 설치된 상태에서 광학 요소 상의 오염물의 검출, 특히 오염물의 위치를 개선하는 광학 시스템을 제공하는 것이다.

이 목적은, 조명 표면으로부터 검출 표면으로 통과하는 조명 방사선의 상이한 각도 분포를 설정하도록 구성되고, 평가 디바이스가, 다양한 각도 분포에 대한 검출 표면 상의 조명 방사선의 강도에 기초하여, 광학 요소 상의 오염물, 특히 광학 요소 상의 오염물의 위치를 추론하도록 구성되는 광학 시스템에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 광학 시스템에서, 조명 표면으로부터 검출 표면으로 조명 방사선이 통과하는 각도 분포가 변경된다. 주어진 방향 또는 주어진 방출 각도를 갖는 조명 표면 상의 각각의 방출 지점은 광학 요소 상의 개별 표면 통과 지점이 있는 광학 시스템을 통과하는 조명 빔에 대응한다. 이러한 조명 빔이 오염물에 충돌하면, 조명 빔이 흡수 및/또는 편향되고 원래 이미지 지점 상에 감소된 강도로 충돌한다. 각도 분포 또는 조명 방향이 이에 따라 변경되면, 조명 표면의 특정 물체 지점과 - 이미징으로 인해 - 광학 시스템 또는 투영 시스템을 통해 관련된 이미지 지점 사이를 통과하는 조명 빔이 변경된다. 그에 따라, 상기 조명 빔에 의해 조사되는 광학 요소에서의 위치도 또한 변경된다.

일정한 각도 분포 또는 조명으로 오염물을 등록하는 경우, 상이한 필드 지점 사이의 비교만이 강도 차이를 나타낼 수 있다. 따라서, 조명 표면을 조명하는 조명 소스의 일정하거나 완전히 교정된 영역 밝기가 요구된다. 각도 분포의 변동은 복수의 조명 또는 각도 분포를 사용하는 측정의 경우에 이러한 요건을 완화하거나 임의로 완전히 생략하는 것을 가능하게 한다.

더욱이, 하나 또는 복수의 알려진 조명과 대응 방출 각도 분포에 대해 강도 손실이 발생한다는 점은, 이하의 예에 의해 예시되는 바와 같이, 결함의 원인 또는 조명 표면과 검출 표면 사이의 빔 경로에서 오염이 발생하는 위치/장소의 표시를 초래한다.

단순화를 위해 조명 표면은 단일 조명 방향(가간섭성 제한의 경우)에서만 방출하고 조명 표면의 조명은, 예를 들어 조명 표면에서 10개의 상이한 조명 방향에 대응하는 10개의 상이한 조명 사이에서 변경된다고 가정한다.

이어서, 검출 표면 상의 개별 고정 이미지 지점에서 광의 강도에 집중할 것이다. 본 명세서에 설명된 예에서, 조명 빔은 조명 1 내지 9와 관련하여 조명 표면과 검출 표면 사이의 빔 경로에서 어떠한 오염물도 보지 않는다. 이 경우, 조명 방사선의 강도는 독점적으로 조명 표면 상의 소스 위치의 밝기 또는 강도에 의해서 결정되고(조명 표면의 지점과 검출 표면 상의 지점 사이의 일대일 할당이 우세하여, 검출 표면의 주어진 지점은 조명 표면의 단일 지점에 의해서만 조명됨) 또한 시스템 투과율의 설계 관련 변동에 의해서 결정되는데 광학 요소 상의 (반사) 층이 상이한 각도로 조명되고 따라서 다양한 반사율 또는 투과율을 갖기 때문이다. 광학 시스템 투과율의 이러한 변동은 매우 작은 것으로 판명되거나 적어도 광학 설계 및 또한 광학 요소 상의 (대체로 반사) 층의 층 설계에 기초하여 알려져 있으므로, 교정 계산에 의해 제거될 수 있다.

조명 소스에 대해, 반드시 전체 영역에 걸쳐서가 아니라 특정 지점에서 밝기의 충분한 시간적 일관성을 요구한다. 이를 위해, 조명 소스는, 예를 들어 임의로 산란 요소에 의해 보충되는 하나 또는 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이 경우, 조명 1 내지 9에 대해 검출 표면 상의 이미지 지점에서 동일한 조명 강도가 예상되어야 한다(전술한 교정 후 적절한 경우). 이 예에서, 조명 10은 오염물에 충돌하는 조명 빔을 생성한다. 결과적으로, 조명(10)의 경우 조명 빔은 밝기를 상실하여, 검출 표면에서 검출된 강도가 감소된다. 본 명세서에 설명된 예에서, 결함 또는 오염물은 조명 10의 조명 빔에 의해 보이는 빔 경로에서 광학 요소의 광학적으로 사용된 표면 상의 부분 영역에서 발생해야 하여, 이는 광학 요소 각각의 영역을 완전한 서브어퍼쳐로부터 사실상 특정 지점으로 한정한다. 이 경우, 서브어퍼쳐는 조명 표면의 관련 필드 지점에 의해 조명되는 광학 요소의 광학적으로 사용된 표면의 부분 영역에 의해 제공된다. 특히, 근동공 광학 요소의 경우, 서브어퍼쳐는 광학적으로 사용된 표면의 대부분을 포함한다.

평가 디바이스가 조명 표면 상의 필드 위치에 따른 강도 감소에 관한 정보를 조명 방사선의 각각 설정된 각도 분포의 알려진 특성과 조합하는 경우, 오염물은 흔히 빔 경로에서 개별 광학 요소의 광학적으로 사용된 표면의 작은 부분 영역에 직접 할당될 수 있고, 즉, 광학 요소 상의 오염물의 위치가 추론될 수 있다. 다른 방법은 이러한 목적을 위해 이전에 계산된 민감도 테이블, 단층 촬영 방법을 사용하거나 그렇지 않으면 방향 및 필드의 함수로서 소위 밝기 감소의 이동 속도를 고려한다.

필드 위치와 조명에 따른 강도 감소에 관한 정보에 기초하여 오염물의 위치를 추론하는 것은 다음 예에 기초하여 예시된다: 검출 표면 상의 필드 중심 좌측에 위치된 필드 지점에 대해 주어진 오염물(결함)이 동공 중심의 우측 방향으로부터 조명 빔에 의해 충돌된다고 가정하면, 상기 결함 또는 상기 오염물은 동공 중심의 필드 중심에 직접 놓이고 그 우측의 필드 위치에서 좌측 동공 절반으로 이동한다. 예를 들어 좌측 동공 절반의 극이 제1 조명을 형성하고 동공 중심의 원형 구역이 제2 조명을 형성하며 우측 동공 절반의 극이 제3 조명을 형성하면, 좌측에 위치된 필드 지점에서 조명 3은 조명 1 및 2에 비교하여 강도가 감소된 강도를 초래한다. 이와 달리, 필드 중심에서는, 조명 2가 조명 1 및 3에 비교하여 감소되는 반면, 우측에 위치된 필드 지점에서는 조명 2와 3이 조명 1보다 높은 강도를 초래한다.

추가로 위에서 설명된 예에서 광학 시스템이 "우측"과 "좌측"을 분할하는 축에서 회전 대칭성 또는 적어도 거울 대칭성을 갖는다고 가정하면, 전술한 결함 또는 오염물은, 필드 평면, 예를 들어 물체 평면과 제1 동공 평면 사이에 놓이거나 그렇지 않으면 다른 필드 평면, 예를 들어 중간 이미지 평면과 가장 가까운 동공 평면 사이에 놓인 광학 요소의 중심에 놓인다. 상기 광학 요소 상에서, 오염물이 광학 요소의 좌측 부분 영역에 위치된 경우, 좌측 필드 지점에 대한 조명 2와 필드 중심에 대한 조명 1의 강도를 감소시키는 것이 가능하고 서브어퍼쳐가 이 결함 또는 이 오염물과 중첩되지 않기 때문에 우측 필드 지점의 조명 의존 변동이 없다.

추가 조명 또는 조명 설정을 측정하여 오염물의 위치를 추론할 때 더 미세한 세분화를 달성하는 것이 흔히 가능하다. 이 경우, 필드 변화에 대한 동공 변화의 비율 형태의 변수가 결정될 수 있는데, 이는 예를 들어 원인 광학 요소(근거리, 중간 또는 근접 동공)의 위치에 의존하며, 이 광학 요소 또는 고려 중인 작은 광학 요소 그룹의 특성이다. 동시에, 원인 또는 오염물이 있는 각각의 광학 요소를 한정할 수 있다.

영역 조명의 상이한 각도 분포 또는 상이한 조명을 설정할 수 있는 다양한 가능성이 있다.

일 실시예에서, 광학 시스템은 조명 표면에서 조명 방사선의 각도 분포를 변경하도록 구성된 조명 시스템을 포함한다. 이 실시예에서, 조명 시스템은 조명 표면 상에 다양한 각도 분포를 생성하는 상이한 조명 설정을 설정하는 것을 가능하게 한다. 조명 표면에 보완적인 동공 평면에서, 예를 들어 동공 중심 외부에 2개 이상의 극이 있는 쌍극자 조명, 동공 평면의 환형 영역을 조명하는 것을 수반하는 환형 필드 조명, 균일한 조명 등을 실현할 수 있다. 상이한 조명 설정 또는 각도 분포를 설정하는 것을 가능하게 하는 조명 시스템은 종래 기술로부터 알려져 있고 마이크로리소그래피 투영 노광 장치 형태의 광학 시스템에서 흔히 사용된다. 특히, 사실상 임의의 원하는 가요성을 갖는 가변 조명을 제공하고 이러한 방식으로 광학 시스템의 미세한 측정을 가능하게 하는 조명 시스템이 알려져 있다. 다양한 정도의 일관성으로 조명 설정을 설정하기 위해, 예를 들어 EP 2064597B1호에 설명된 바와 같이 정지부를 사용할 수 있다. 상이한 조명 설정을 설정하기 위해, 예를 들어 US 2002136351A1호에 설명된 바와 같이 이중 패싯 조명 시스템에서 광 채널의 할당을 변경하는 것도 가능하다.

그러나, 투영 시스템에서 광학 요소를 장착한 후 측정하는 이벤트에서, 조명 시스템이 아직 광학 시스템에 일체화되지 않았거나, 또는 오염물의 측정 또는 추론이 작동 파장에서 발생하도록 의도되지 않아, 최악의 시나리오에서, 이 측정을 위해 특별히 전용 조명 시스템이 제공되어야 하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경비는 본 명세서에 설명된 해결책의 매력을 감소시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 광학 시스템은 입사각에 의존하는 투과율을 갖는 적어도 하나의 투과 광학 요소를 더 포함하고, 투과 광학 요소는 조명 표면과 검출 표면 사이의 빔 경로에 또는 조명 표면과 검출 표면 사이의 빔 경로 외부에 위치 설정 가능하다.

조명 시스템의 도움으로 각도 분포를 설정하는 것의 대안으로서 또는 그에 추가하여, 하나 또는 복수의 투과 광학 요소의 도움으로 각도 분포를 설정할 수 있으며, 그 투과율은 투과 광학 요소에 대한 조명 방사선의 입사각에 따라 좌우된다. 이러한 투과 광학 요소의 도움으로, 투과 광학 요소가 빔 경로에 배열되는 지의 여부에 따라, 2개의 상이한 각도 분포가 설정될 수 있다. 설정 가능한 각도 분포의 수를 증가시키기 위해, 광학 시스템은 바람직하게는 2개 이상의 투과 광학 요소를 포함한다. 설정 가능한 각도 분포의 수를 증가시키기 위해 임의로 투과 광학 요소 중 하나가 빔 경로에 배열되도록 상기 투과 광학 요소는 상호 교환 가능할 수 있다.

이 실시예의 한 개선에서, 적어도 2개의 투과 광학 요소는 조명 표면과 검출 표면 사이의 빔 경로에 또는 조명 표면과 검출 표면 사이의 빔 경로 외부에 공동으로 위치 설정 가능하다. 추가로 또는 개별 투과 광학 요소를 교환할 수 있는 가능성에 대한 대안으로, 이 경우에, 2개 이상의 투과 광학 요소를 빔 경로에 공동으로 - 상이한 지점에 - 배열할 수 있다.

이 실시예의 추가 개선에서, 적어도 2개의 투과 광학 요소 사이의 거리가 설정 가능하다. 상이한 각도 분포의 설정을 위해, 이 경우에, 투과 광학 요소 사이의 거리가 설정되거나 변경된다. 이는 측정 중에 투과 광학 요소를 교환하거나 도입하고 제거하는 절차가 과도하게 높은 경비를 수반하거나 이동 가능한 부품으로 인해 큰 오염 위험을 수반하는 경우에 유리하다. 이 실시예에서, 투과 광학 요소는 - 통상적으로 측정 전에 - 빔 경로에 공동으로 도입된다. 투과 광학 요소 사이의 거리는 측정 중에 변경되며 투과 광학 요소는 측정 후 빔 경로로부터 다시 제거된다. 투과 광학 요소(들)를 도입 및 제거하기 위해, 광학 시스템은 구동 장치의 도움으로 이동될 수 있는 운반 디바이스를 포함할 수 있다.

추가 개선에서, 적어도 하나의 투과 광학 요소는 판형이고 바람직하게는 10 mm 미만, 특히 1 mm 미만의 두께를 갖는다. 판형 광학 요소는 얇고 일반적으로 코팅된 판 또는 멤브레인일 수 있다. 판형 광학 요소의 두께는, 투과 광학 요소가 도입될 때 조명 표면과 검출 표면 사이의 빔 경로가 크게 변화되는 것을 방지하도록 너무 두껍지 않게 선택되어야 한다.

다른 실시예에서, 판형 투과 광학 요소는 적어도 일 면에 파장 의존 투과율을 갖는 코팅을 갖는다. 코팅은, 예를 들어 은으로 형성될 수 있다. 코팅, 즉, 하나 또는 복수의 층은 통상적으로 간섭 필터 형태의 파장 필터를 형성한다. 상기 필터의 효과는 대략 단색광의 경우에 각도 필터링에 대응한다. 그 이유는 얇은 층의 경우에 위상 조건 때문이다. 반사의 보강 간섭, 즉, 낮은 투과율의 경우, 예를 들어 대략적으로 층 두께(D)에 대해 다음이 참이다:

여기서 λ는 파장이고, n은 굴절률이며 α는 입사각이다.

따라서, 가 일정하면 위의 조건이 항상 충족된다. 따라서, 고정된 각도를 갖는 파장 필터링과 고정된 파장을 갖는 각도 필터링 사이에는 관계가 있다.

예로서, 은 또는 일부 다른 적절한 재료로 구성된 코팅은 파장 필터 또는 간섭 필터의 역할을 할 수 있다. 그러나, 코팅은 또한 파장 필터로서 작용하는 상이한 재료로 구성된 복수의 층을 포함할 수 있다.

하나의 개선에서, 빔 경로에 위치 설정된 판형 광학 요소는 회전축을 중심으로 변형 가능, 틸트 가능 및/또는 회전 가능하도록 장착된다. 판형 광학 요소의 변형 또는 틸트의 결과로서, 판형 광학 요소에 대한 조명 방사선의 입사각이 변경되어(임의로 국소로), 입사각에 의존하는 투과율의 변화, 따라서 조명 방사선의 각도 스펙트럼의 변화를 초래한다.

다른 실시예에서, 적어도 하나의 투과 광학 요소는, 투과 광학 요소 상의 입사각 스펙트럼이 적어도 15°, 바람직하게는 적어도 20°, 특히 바람직하게는 적어도 25°를 초과하는 빔 경로의 영역에 위치 설정 가능하다. 각도 필터링을 위한 파장 또는 간섭 필터의 효과는 특히 높은 입사각의 경우 또는 비교적 큰 입사각 스펙트럼의 경우에 효과적이고, 그에 따라 투과 광학 요소는 바람직하게는 빔 경로에서 큰 입사각 스펙트럼을 갖는 영역에 위치 설정된다. 상이한 각도 분포의 설정 동안, 검출 표면에 충돌하는 조명 방사선 강도의 최대 변동을 생성하기 위해서는 큰 입사각 스펙트럼이 유리하다. 리소그래피 시스템 형태의 광학 시스템의 경우, 빔 경로의 이러한 영역은 통상적으로 투영 시스템의 마지막 광학 요소와 노광 작동 중에 웨이퍼가 배열되는 이미지 평면 사이에 존재한다. 따라서, 이 영역에서 투과 광학 요소(들)의 배열은 유리한 것으로 입증되었다.

다른 실시예에서, 광학 시스템은 적어도 하나의 각도에 대해 상이한 각도 분포의 설정에서 적어도 5%, 바람직하게는 적어도 20%, 특히 바람직하게는 적어도 50%만큼 검출 표면에 충돌하는 조명 방사선의 강도를 변경시키도록 구성된다. 강도의 변동은 최대 강도와 최대 강도에 대한 최소 강도 사이의 차이를 의미하는 것으로 이해된다. 위에서 특정된 값 범위에서 조명 방사선의 강도 변동은 검출 표면 상의 적어도 하나의 위치에 대해 가능하고; 그러나, 특히 이러한 강도 변동은 검출 표면 상의 모든 위치에서 일어날 수도 있다. 코팅으로 생성된 각도 의존은 코팅이 균질한 경우, 즉, 코팅이 위치-독립적인 일정한 두께와 일정한 굴절률을 갖는 경우 전체 검출 표면에 적용된다.

위에서 추가로 설명된 예는 측정 설정 시에 또는 측정 동안에 특성 신호가 오염물의 위치 및 구성에 따라 초래되도록 조명을 변동하거나 변경하는 가능성을 나타낸다.

다른 실시예에서, 조명 표면은 투영 시스템의 제1 필드 평면에 형성되고, 검출 표면은 투영 시스템의 제2 필드 평면에 형성되며, 제1 필드 평면은 바람직하게는 투영 시스템의 물체 평면을 형성하며, 제2 필드 평면은 바람직하게는 투영 시스템의 이미지 평면을 형성하거나 그 반대도 마찬가지이다. 조명 표면은 바람직하게는 투영 시스템의 물체 평면 또는 이미지 평면에 형성된다. 이에 따라, 검출 표면은 조명 방사선에 의한 조명이 이미지 평면으로부터 실행되는 경우 투영 시스템의 이미지 평면에 또는 투영 시스템의 물체 평면에 형성된다. 그러나, 원론적으로, 다른 필드 평면, 예를 들어 중간 이미지 평면에 조명 표면 및/또는 검출 표면을 형성하는 것도 가능하다.

하나의 개선에서, 조명 표면은 제1 필드 평면에서 투영 시스템의 빔 경로를 덮고, 검출 표면은 제2 필드 평면에서 투영 시스템의 빔 경로를 덮는다. 조명 표면 및/또는 검출 표면(들)이 전체 빔 경로 또는 전체 광학적으로 사용된 영역을 덮는 경우에 유리하다. 조명 표면이 투영 시스템의 물체 평면을 형성하는 경우, 이 경우에 조명 표면은 전체 물체 필드를 덮는다. 검출 표면이 투영 시스템의 이미지 평면을 형성하는 경우, 이 경우에 검출 표면은 투영 시스템의 전체 이미지 필드를 덮는다. 그러나, 원론적으로, 조명 표면 및/또는 검출 표면이 각각의 제1 및/또는 제2 필드 평면에서 빔 경로의 부분 영역만을 덮는 것도 가능하다.

위에서 추가로 설명된 절차에 추가하여 또는 그 대안으로서, 하우징에 수용되거나 기계적 케이싱에 의해 보호되는 광학 시스템의 광학 요소는 내시경 방식으로 설계될 수 있는 카메라 또는 검출기의 도움으로 오염물 또는 청결 결함을 체크할 수 있다. 이를 위해, 전용 조명이 상기 광학 요소로 지향될 수 있거나 광학 요소가 사용된 빔 경로의 광(작동 파장에서 또는 그 파장에서 벗어나는)에 의해 조명될 수 있으며 카메라 또는 검출기는 사용된 빔 경로 외부에 위치 설정될 수 있고, 그에 따라 카메라 또는 검출기는 오염물에서 생성된 산란광에 의해서만 조명된다.

카메라 또는 검출기의 도움으로 오염물에 대해 검사되는 광학 요소 중 적어도 하나는 바람직하게는 주어진 크기의 오염물에 대한 이미지 균일성의 민감도 순위에서 3개의 가장 중요한 광학 요소에 속한다. 가스 유동은 오염물과 관련하여 검사 중인 광학 요소 상에 또는 그 위로 지향될 수 있고, 상기 가스 유동은, 예를 들어 사용된 광 방향과 반대 방향으로 그리고 사용된 빔 경로에서 얇은 멤브레인의 방향으로부터 지향된다.

EUV 리소그래피용 광학 시스템이 관련된 경우에, 언급된 조치는 특히 또한 시스템의 물체 평면 또는 이미지 평면과 관련 광학 시스템의 가장 큰 광학적으로 사용된 요소의 광학적으로 사용된 영역의 최대 50%, 바람직하게는 최대 20%를 갖는 광학 요소 사이에 놓이는 영역에서 구현될 수 있다.

광학 시스템이 EUV 리소그래피 장치인 경우에, 사용된 빔 경로는 통상적으로 광학 요소 영역에서 진공을 유지하기 위해 인클로저에 의해 거의 완전히 둘러싸여 있다. 이 경우, 내시경 카메라는 진공 결과에 대해 눈에 띄는 교란이 초래되지 않는 방식으로 인클로저에 존재하는 소수의 개구 중 하나를 통해 사용된 빔 경로에 도입될 수 있다. 대안적으로, 광학 요소에 오염물이 있는 지 체크하기 위해 유지 보수 일시 중지를 사용할 수 있다. 이는 광학 시스템의 개구가, 예를 들어 유지 보수 일시 중지 동안 영구적으로 또는 일시적으로 제공될 수 있다는 점을 사용하게 하며, 이 개구를 통해 내시경 광학 유닛이 안내될 수 있으며, 광학적으로 사용된 관심 영역 또는 관심 광학 요소의 이미지를 기록한다. 이 경우, 카메라와 동일한 개구를 통해 또는 추가 개구를 통해, 조명 소스, 예를 들어 LED가 상기 광학적으로 사용된 영역으로 지향될 수 있다. 그러나, 동시에, EUV 리소그래피 장치의 투영 시스템의 물체 평면(레티클) 또는 이미지 평면(기판)으로부터 광원이 직접 발광되게 할 가능성도 있다. 검출기 또는 카메라를 설계 또는 사용된 빔 경로 외부에 위치 설정하여, 이에 따라 광학적으로 사용된 영역에서의 정반사에 대해 차단되도록 하는 것도 가능하다. 설계 측면에서 완벽한 광학적으로 사용된 영역은 검출기 방향으로 광을 투영하지 않고 제공된 사용된 빔 경로를 따라 광을 안내한다. 이와 달리, 광학적으로 사용된 영역의 입자 또는 오염물은 흔히 불규칙한 표면을 갖거나 어쨌든 예상치 못한 산란 각도가 조명되도록 구체화된 표면을 갖는다. 후자만이 오염물 검출 광학 유닛에 의해 보여지고, 그에 따라 그 관점에서 오염물이 적절하게 점등된다.

완전히 일반적으로 사용된 광이 측정 모드에서 사용되기 때문에 광학 시스템의 작동 파장이 EUV 파장 범위에 있는 경우, 검출기 또는 카메라는, 예를 들어 발광에 의해 EUV 광을 상이한 파장으로 변환하도록 구성할 수 있거나, 광다이오드를 사용할 수 있으므로 EUV 조사 중에 전자 유동이 초래된다.

광학 요소의 광학적으로 사용된 영역의 현장 관찰을 위한 공지된 방법에서, 간섭계 설정 또는 스트라이프 투영 없이 본 명세서에 설명된 바람직하게는 내시경 관찰이 부적합하도록 형상 변화 검출이 통상적으로 수행된다. 본 명세서에서 제안되는 해결책은 콘트라스트(어둠에 대한 산란광)가 높기 때문에 작은 교란도 측정할 수 있지만, 표면 형상을 높은 정확도로 검출하지 못한다는 점에서 기존의 많은 방법과 상이하다. 후자는 많은 알려진 방법의 강도의 소스이지만, 제한된 분해능만을 갖고, 예를 들어 크기가 10 mm 만, 바람직하게는 1 mm, 더 바람직하게는 0.1 mm 미만인 구조를 신뢰성 있게 분해할 수 없다.

이와 달리, 본 명세서에 설명된 절차의 도움으로, 광학 요소에서 또는 광학 시스템의 광학적으로 사용된 영역에서 최대 10 mm, 바람직하게는 최대 1 mm, 더 바람직하게는 최대 0.1 mm의 최대 크기를 갖는 청결 결함 또는 오염물을 측정하는 것이 가능하다.

본 발명의 추가 피처 및 이점은, 본 발명에 필수적인 세부 사항을 도시하고 있는 도면을 참조하는, 본 발명의 예시적인 실시예에 대한 아래의 설명, 및 청구범위로부터 명백하다. 개별 피처는 각각 그 자체로 개별적으로 또는 본 발명의 하나의 변형에서 임의의 원하는 조합으로 복수로서 실현될 수 있다.

예시적인 실시예는 개략도에 예시되어 있고 다음 설명에서 설명된다. 도면에서:
도 1은 EUV 리소그래피용 투영 노광 장치의 자오선 단면을 개략적으로 도시하고,
도 2a 내지 도 2c는 이러한 광학 시스템의 이미지 평면 영역에 있는 멤브레인과 가스 유동에 혼입되는 멤브레인 파편의 개략도를 도시하며,
도 3은 인클로저의 개구를 통해 반사 광학 요소로 지향되는 내시경 카메라의 개략도를 도시하고,
도 4a 및 도 4b는 물체 필드로부터 투영 시스템의 이미지 필드로 통과하는 조명 방사선의 상이한 각도 분포를 설정하기 위해 투영 시스템의 빔 경로에 배열된 각각 하나 및 2개의 판형 광학 요소의 개략도를 도시하며,
도 5a 및 도 5b는 3개의 상이한 거리에 대한 입사각의 함수로서 도 4b의 2개의 판형 광학 요소의 투과율의 개략도를 도시한다.
도면의 다음 설명에서, 동일한 참조 부호는 동일하거나 기능적으로 동일한 구성요소에 대해 사용된다.

마이크로리소그래피 투영 노광 장치(1)의 형태인 EUV 리소그래피용 광학 시스템의 필수 구성요소는 도 1을 참조하여 예로서 아래에서 설명된다. 투영 노광 장치(1)의 기본 설정 및 그 구성요소의 설명은 이 경우 제한적인 것으로 이해되어서는 안 된다.

투영 노광 장치(1)의 조명 시스템(2)은, 조명 소스(3) 이외에, 물체 평면(6)에서 조명 표면(5)을 형성하는, 물체 필드를 조명하기 위한 조명 광학 유닛(4)을 갖는다. 이 경우, 물체 필드에 배열된 레티클(7)이 조명된다. 레티클(7)은 레티클 홀더(8)에 의해 유지된다. 레티클 홀더(8)는 레티클 변위 구동 장치(9)에 의해 특히 스캐닝 방향으로 변위될 수 있다.

설명을 위해, 데카르트 xyz 좌표계가 도 1에 도시되어 있다. x 방향은 도면의 평면에 직교하여 도면 속으로 연장된다. y 방향은 수평으로 연장되고 z 방향은 수직으로 연장된다. 스캐닝 방향은 도 1에서 y 방향을 따라 연장된다. z 방향은 물체 평면(6)에 직교하여 연장된다.

투영 노광 장치(1)는 투영 시스템(10)을 포함한다. 투영 시스템(10)은 물체 필드 또는 조명 표면(5)을 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11)로 이미징하는 역할을 한다. 레티클(7) 상의 구조는 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11)의 영역에 배열된 웨이퍼(13)의 감광층 상에 이미징된다. 웨이퍼(13)는 웨이퍼 홀더(14)에 의해 유지된다. 웨이퍼 홀더(14)는 특히 y 방향을 따라 웨이퍼 변위 구동 장치(15)에 의해 변위될 수 있다. 한편으로는 레티클 변위 구동 장치(9)에 의한 레티클(7)의 변위 및 다른 한편으로 웨이퍼 변위 구동 장치(15)에 의한 웨이퍼(13)의 변위는 서로 동기화되는 방식으로 발생할 수 있다.

조명 소스(3)는 EUV 방사선 소스이다. 조명 소스(3)는, 특히 아래에서 사용된 방사선 또는 조명 방사선으로도 지칭되는 EUV 방사선(16)을 방출한다. 특히, 사용된 방사선은 5 nm 내지 30 nm 범위의 파장을 갖는다. 조명 소스(3)는 플라즈마 소스, 예를 들어 LPP("laser produced plasma") 소스 또는 GDPP("gas discharged produced plasma") 소스일 수 있다. 조명 소스는 또한 싱크로트론 기반 조명 소스일 수 있다. 조명 소스(3)는 자유 전자 레이저(free electron laser)(FEL)일 수 있다.

조명 소스(3)로부터 나오는 조명 방사선(16)은 콜렉터 거울(17)에 의해 포커싱된다. 콜렉터 거울(17)은 하나 이상의 타원형 및/또는 쌍곡면 반사 표면을 갖는 콜렉터 거울일 수 있다. 콜렉터 거울(17)의 적어도 하나의 반사 표면은 스침각 입사(grazing incidence)(GI)로, 즉, 45°보다 큰 입사각으로, 또는 수직 입사(normal incidence)(NI)로, 즉, 45°미만의 입사각으로 조명 방사선(16)에 의해 충돌될 수 있다. 콜렉터 거울(17)은 첫째로 사용된 방사선에 대한 반사율을 최적화하고, 둘째로 외부 광을 억제하기 위해 구조화 및/또는 코팅될 수 있다.

조명 방사선(16)은 콜렉터 거울(17)의 하류에 있는 중간 초점면(18)의 중간 초점을 통해 전파된다. 중간 초점면(18)은 조명 소스(3)와 콜렉터 거울(17)을 갖는 방사선 소스 모듈과 조명 광학 유닛(4) 사이의 분리를 나타낼 수 있다.

조명 광학 유닛(4)은 편향 거울(19), 및 빔 경로에서 그 하류에 배열된 제1 패싯 거울(20)을 포함한다. 제1 패싯 거울(20)은 아래에서 필드 패싯으로도 지칭되는 다수의 개별 제1 패싯(21)을 포함한다. 도 1은 예로서 상기 패싯(21)의 일부만을 예시한다. 조명 광학 유닛(4)의 빔 경로에서, 제2 패싯 거울(22)은 제1 패싯 거울(20)의 하류에 배열된다. 제2 패싯 거울(22)은 복수의 제2 패싯(23)을 포함한다.

조명 광학 유닛(4)은 결과적으로 이중 패싯 시스템을 형성한다. 이 기본 원리는 파리의 눈 적분기라고도 지칭된다. 개별 제1 패싯(21)은 제2 패싯 거울(22)의 도움으로 물체 필드로 이미징된다. 제2 패싯 거울(22)은 마지막 빔 성형 거울이거나, 사실상 물체 필드의 빔 경로 상류에서 조명 방사선(16)에 대한 마지막 거울이다.

투영 시스템(10)은 투영 노광 장치(1)의 빔 경로에서의 배열에 따라 연속적으로 번호가 매겨진 복수의 거울(Mi)을 포함한다.

도 1에 예시된 예에서, 투영 시스템(10)은 6개의 거울(M1 내지 M6)을 포함한다. 4개, 8개, 10개, 12개 또는 임의의 다른 개수의 거울(Mi)을 갖는 대안이 마찬가지로 가능하다. 끝에서 두 번째 거울(M5)과 마지막 거울(M6)은 각각 조명 방사선(16)을 위한 관통 개구를 갖는다. 투영 시스템(10)은 이중으로 가려진 광학 유닛이다. 투영 광학 유닛(10)은 0.4 또는 0.5보다 크고 또한 0.6보다 클 수 있고, 예를 들어 0.7 또는 0.75일 수 있는 이미지측 개구수를 갖는다.

조명 광학 유닛(4)의 거울과 마찬가지로, 거울(Mi)은 조명 방사선(16)에 대한 고반사 코팅을 가질 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는, 본질적으로 투영 시스템(10)이 이중으로 가려진 광학 유닛이 아니라 단독으로 가려진 광학 유닛이라는 점에서 도 1에 도시된 투영 노광 장치(1)와 상이한 투영 노광 장치(1)에서 반도체 기판 또는 웨이퍼(13)를 갖는 이미지 평면(12)의 영역을 도시한다. 따라서, 끝에서 두 번째 거울(M5)이 아닌 마지막 거울(M6)만이 사용된 방사선을 위한 관통 개구를 갖고, 이는 도 2a 내지 도 2c에 도식적으로 예시되어 있지 않다. 이 경우, 사용된 방사선은 먼저 마지막 거울(M6)의 개구로부터 끝에서 두 번째 거울(M5)로 나아가고 끝에서 두 번째 거울로부터 마지막 거울(M6)의 오목하게 만곡된 거울 표면 상으로 다시 반사된다. 마지막 거울(M6)은 이미지 평면(12) 근방에 배열된 멤브레인(25)을 통해 패턴화될 웨이퍼(13) 상으로 조명 방사선을 반사한다.

투영 시스템(10)과 웨이퍼(13) 사이에 배열된 멤브레인(25)은 특히 가시 범위 또는 가시 범위 근방에서 노광 및 열 교란 파장을 필터링하는 역할을 한다. EUV 사용된 광에 대한 허용 가능한 투과율이 유지되도록 하기 위해, 멤브레인(25)은 약 100 nm의 두께를 갖는다. 멤브레인(25)은 EUV 방사선 이외의 광 성분을 상당한 정도로 흡수하기 때문에 가열된다. 이는 멤브레인(25)이 찢어지는 결과를 초래할 수 있는 응력을 야기할 수 있다. 이 경우, 도 2b 및 도 2c에 개략적으로 예시된 바와 같이, 이후 파편으로도 명명되는 멤브레인(25)의 일부가 분리될 수 있다.

파편은 광세정 및 냉각을 위한 역할을 하고 추가로 투영 시스템(10)의 방향으로부터 웨이퍼(13)의 오염을 가능성이 없게 만드는 가스 유동(27)에 혼입되는 오염 물질(26)을 구성한다. 투영 시스템(10)의 방향으로의 상기 가스 유동(27)의 유동 라인은 도 2a 내지 도 2c에 개략적으로 단순화된 방식으로 예시되어 있다. 가스 유동(27)이 멤브레인(25)을 통해 유동하지 않고 오히려 멤브레인(25) 둘레에서 유동하거나 멤브레인(25) 위에서 도입된다는 것은 말할 필요도 없다. 가스 유동(27)은 수소 가스 유동, 즉, 분자 수소(H₂)의 유동이다. 가스 유동(27)은 도 2a 내지 도 2c에 도시되고 유동 라인이 도시된 체적 영역(28)으로 제한되지 않는다; 오히려, 가스 유동(27)이 통과하는 체적 영역(28)은 도 2a 내지 도 2c에서 화살표로 나타낸 바와 같이 투영 시스템(10)으로 연장된다.

소형 입자는 약한 가스 유동(27)에서 멀리 진행되지 않는데, 이는 통상적인 기하형상에서 중력에 맞서 싸우고 손실되기 때문이며, 이는 얇은 멤브레인(25)의 파편(26)에 대해 상이하다: 여기서, 멤브레인 파편(26)에 대한 상향 지향 힘이 가스 유동(27)의 중력을 초과하기 때문에, 멤브레인(25)의 파편(26)은 표면적이 크고 질량이 거의 없어(얇기 때문에) 중력 방향의 반대인 가스 유동(27)에서 진행할 수 있다. 도 2c에 예시된 바와 같이, 대응하는 파편(26)이 가스 유동(27)에 혼입되어 투영 시스템(10)의 방향으로 진행할 수 있다.

추가 파편(26)은 끝에서 두 번째 거울(M5)의 방향으로 가스 유동(27)으로부터 측방향으로 편향되어 그 광학적으로 사용된 표면에 도달할 수 있다. 끝에서 두 번째 거울(M5)은 자유롭게 유지되는 광량으로 인해 간단한 방식으로 충분히 차폐될 수 없다. 파편(26)이 광학적으로 사용된 표면 상에 안착되면, 반사율은 그곳에서 국소로 감소하거나 변화하고, 예를 들어 균일성 수차(광량의 국소 변동) 또는 위상 수차와 같은 바람직하지 않은 이미징 효과를 생성하여, 이미징의 간섭을 방해하고 예를 들어 웨이퍼(13)의 노광 동안 구조 크기 편차를 초래한다.

도 3은 투영 시스템(10)의 제4 거울(M4)의 광학적으로 사용된 영역(30) 상에 퇴적된 파편 또는 입자 형태의 오염물(26)을 도시한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 조명 방사선(16)은 제4 거울(M4)의 광학적으로 사용된 영역(30)에서 정반사되고 제3 거울(M3)로부터 와서 제5 거울(M5)로 이어지는 빔 경로(29)를 형성한다. 광학적으로 사용된 영역(30)에서 산란된 방사선(31)은 내시경 광학 유닛(일체형 카메라를 가짐) 형태의 검출기(32)에 의해 검출된다. 검출기(32)는 빔 경로(29) 외부에 배열되고 따라서 정반사된 방사선(16)에 대해 차단된다. 불규칙한 표면을 갖는 입자 형태의 오염물(26)에서 산란된 방사선(31)만이 검출기(32)에 의해 도시되어 있다. 이러한 방식으로, 오염물(26)을 검출하는 동안 밝기 콘트라스트가 증가되어, 심지어 작은 교란도 식별될 수 있다. 이러한 방식으로, 최대 10 mm, 바람직하게는 최대 1 mm, 특히 최대 0.1 mm의 최대 크기를 갖는 오염물(26)도 검출 가능하다.

내시경 카메라 형태의 검출기(32)는 진공 하우징 형태의 인클로저(34)의 개구(33)를 통해 안내된다. 실질적으로 광학 시스템(1)의 전체 빔 경로는, 예를 들어 WO 2008/034582 A2(전문이 본 출원의 내용에 참조로 포함됨)에 설명된 바와 같이 인클로저(34)에 캡슐화된다. 인클로저(34)는 광학 요소, 예를 들어 거울(M1 내지 M6) 근방에서 진공을 유지하는 역할을 한다.

대안적으로, 오염물(26)을 검출하기 위해, 제4 거울(M4)은 조명 소스, 예를 들어 LED에 의해 조명될 수 있으며, 이는 동일한 개구(33)를 통해 또는 인클로저(34)의 상이한 개구를 통해 안내된다. EUV 방사선을 생성하는 광학 시스템(1)의 조명 소스(3)가 사용되는 경우, 검출기(32)가 예를 들어 발광에 의해 파장을 상이한 파장 범위로 전환시키면 유리할 수 있다. 대안적으로, EUV 조사 동안 전자 유동을 생성하는 검출기(32)로서 광다이오드를 사용하는 것이 가능하다.

도 4a 및 도 4b는 투영 시스템(10)의 거울(M1 내지 M6)의 광학적으로 사용된 표면 상의 오염물(26)을 검출하거나 오염물(26)의 존재 및 위치를 추론하기 위한 대안적인 가능성을 도시한다. 이를 가능하게 하기 위해, 도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 도시된 웨이퍼(13) 대신에, 검출기(35)가 이미지 평면(12)에 배열되고, 상기 검출기는, 공간적으로 분해된 방식으로, 조명 시스템(2)의 도움으로 조명되는 투영 시스템(10)의 물체 필드로부터 나오는 조명 방사선(16)을 검출하도록 검출 표면(36)을 갖는다. 물체 필드는 물체 평면(6)에서 투영 시스템(10)의 전체 빔 경로(29)를 덮는 조명 표면(5)을 형성한다. 이에 따라, 검출 표면(36)은 또한 이미지 평면(12)에서 투영 시스템(10)의 전체 빔 경로(29)를 덮는다. 검출 표면(36)은 투영 시스템(10)의 빔 경로(29)에 배열된 (아마도 더 큰) 검출기 표면의 부분 영역을 의미하는 것으로 이해된다.

조명 표면(5)은 투영 시스템(10)에 의해 검출 표면(36) 상에 이미징되며, 즉, 조명 표면(5) 상의 지점과 검출 표면(36) 상의 지점 사이에 일대일 할당이 있다. 조명 표면(5)으로부터 검출 표면(36)으로 나아가는 조명 방사선(16)의 강도(I)는 공간적으로 분해된 방식으로 검출되고 평가 디바이스(37)로 전달된다. 평가 디바이스(37)는 컴퓨터 또는 일부 다른 프로그래밍 가능한 하드웨어 및/또는 소프트웨어일 수 있다. 평가 디바이스(37)는 검출 표면(36)에서 조명 방사선(16)의 강도(I) - 공간적으로 분해된 방식으로 검출됨 - 에 기초하여 조명 표면(5)과 검출 표면(36) 사이의 투영 시스템(10)의 빔 경로(29)에서 거울(M1 내지 M6) 상의 오염물(26)을 추론하는 것을 가능하게 한다.

오염물(26)과 관련하여 투영 시스템(10)을 체크하기 위해, 조명 시스템(2)과 EUV 방사선 소스(3)를 미리 정해진 강도 분포 - 예를 들어 가능한 한 균질하게 - 로 조명 표면(5)을 조명하는 자체 발광 조명 소스, 예를 들어 LED로 교환하는 것이 가능하지만, 반드시 필요한 것은 아니다. 이 경우, 오염물(26)은 특히 검출 표면(36) 상의 강도(I)의 위치 의존 차이가 발생한다는 점에 의해 오염물이 발생하는 위치에 따라 영향을 미친다. 성공적인 측정을 위해, 조명 소스(3)의 조명 변동 및 또한, 예를 들어 오염물(26)에 기인하지 않는 거울(M1 내지 M6) 상의 반사층에 대한 상이한 입사각 등의 결과로서 발생하는 설계 관련 강도 변동을 계산적으로 추출하기 위해 교정이 편리하다.

평가 디바이스(37)의 도움으로 오염물(26)을 검출하는 동안 정확도는, 광학 시스템(1)이 조명 표면(5)으로부터 검출 표면(36)으로 나아가는 조명 방사선(16)의 각도 분포를 설정하거나 변경하도록 구성되는 경우 증가될 수 있다. 각도 분포를 변경하기 위한 다양한 가능성이 있다.

예로서, 조명 시스템(2)은 조명 표면(5)에서 다양한 각도 분포(W1, W2, …)를 생성하도록 구성될 수 있다. EUV 리소그래피를 위한 투영 노광 장치 형태의 광학 시스템(1)의 경우, 조명 시스템(2)의 도움으로 조명 표면(5)에서 생성될 수 있도록 각도 분포("설정")를 변경하는 것이 일반적이다. 예로서, 균일한 조명, 쌍극자 조명, 사중극 조명, 환형 조명 또는 - 조명 시스템(2)의 유형에 따라 - 조명 표면(5)에서 다수의 다른 유형의 각도 분포를 설정할 수 있다.

주어진 방출 방향을 갖는 조명 표면(5) 상의 각각의 방출 지점은 거울(M1 내지 M6)의 광학적으로 사용된 영역 상의 개별 표면 통과 지점을 갖는 투영 시스템(10)을 통과하는 빔에 대응한다. 이러한 빔이 오염물(26)에 충돌하면, 빔은 흡수 및/또는 편향되고 따라서 검출 표면(36) 상의 관련된 이미지 지점에서 감소된 강도(I)로 충돌한다. 조명 표면(5) 상의 각도 분포(W1, W2, …)가 변경되면, 조명 표면(5) 상의 각각의 물체 지점과 검출 표면(36) 상의 각각의 이미지 지점 사이를 투영 시스템(10)을 통해 통과하는 빔도 역시 변경된다. 따라서, 오염과 관련하여 각각의 빔에 의해 조사되는 거울(M1 내지 M6)의 광학적으로 사용된 표면 상의 위치도 역시 변경된다.

평가 디바이스(37)는 검출 표면(36) 상의 각각의 지점에서의 강도(I)의 감소에 관한 정보를 각각의 (알려진) 조명 설정 또는 각도 설정에 관한 정보와 조합한다. 이러한 방식으로, 오염물(26)이 존재하는 지를 결정하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 투영 시스템(10)에서 오염물의 장소 또는 위치를 식별하는 것도 흔히 가능하다. 이 경우, 오염물(26)이 거울(M1 내지 M6) 중 어느 것에서 발생하는 지를 결정하는 것이 흔히 가능할 뿐만 아니라, 오염물(26)의 위치를 6개의 거울(M1 내지 M6) 중 하나의 각각의 광학적으로 사용된 영역의 부분 영역으로 한정하는 것도 가능하다. 따라서, 흔히 평가 디바이스(37)가 거울(M1 내지 M6) 상에 오염물(26)이 존재하는 지의 여부를 결정하는 것이 가능하지 않다; 많은 경우에, 각도 분포(W1, W2, …)의 변동에 기초하여 거울(M1 내지 M6) 상의 오염물(26)의 위치를 결정하는 것도 가능하다.

조명 표면(5) 상의 각도 분포(W1, W2, …)의 변동은 이러한 기능을 제공하는 조명 시스템(2)을 필요로 한다. 그러나, 투영 시스템(10)의 장착 직후에, 조명 시스템(2)이 아직 이용 가능하지 않거나 투영 노광 장치(1)에 아직 일체화되지 않은 경우가 있을 수 있다. 더욱이, 오염물(26)에 대한 투영 시스템(10)의 체크가 EUV 파장 범위의 작동 파장에서 발생하도록 의도되지 않아, 최악의 시나리오에서 이 체크를 위해 전용 조명 시스템이 특별히 요구되는 것이 가능하다.

가변 조명 또는 각도 분포를 설정하기 위해, 대안적으로 또는 추가로, 하나 이상의 투과 광학 요소(38, 38a, 38b)가 도 4a 및 도 4b를 참조하여 아래에서 설명되는 바와 같이 조명 표면(5)과 검출기 표면(36) 사이의 빔 경로(29)에 배열될 수 있다.

도 4a 및 도 4b와 관련하여 설명된 예에서, 조명 표면(5)은 위에서 추가로 설명된 EUV 방사선 소스 형태의 조명 소스(3)가 아니라, 일부 다른 조명 소스에 의해, 예를 들어 LED에 의해 가능한 한 균질하게 조명된다. 이 경우에, 조명 소스(3)는 투영 시스템(10)의 물체 평면(6) 근방의 레티클(7) 영역에 배열된다. 조명 소스(3)는 조명 표면(5)을 가능한 한 균질하게 조명하는 역할을 하고 사용된 방사선의 파장으로부터 벗어난 파장, 예를 들어 가시 파장 범위, 예를 들어 약 500 nm의 파장을 생성할 수 있다.

도 4a에 도시된 예에서, 투영 노광 장치(1)는, 임의로 조명 표면(5)과 검출 표면(36) 사이에서 투영 시스템(10)의 빔 경로(29)로 임의로 도입되거나 빔 경로(29)로부터 제거될 수 있는 하나의 투과 광학 요소(38)를 포함한다. 이를 위해, 투영 노광 장치(1)는, 투과 광학 요소(38)를 변위시키고 이러한 방식으로 빔 경로(29) 밖으로 또는 빔 경로 내로 운반하기 위해, 예를 들어 선형 모터 등을 포함할 수 있는 운반 디바이스(41)를 포함한다.

투과 광학 요소(38)는 오염물(26)과 관련하여 투영 시스템(10)의 측정을 위해 투영 시스템(10)의 빔 경로(29)로 이동된다. 이와 달리, 노광 작동 동안, 투과 광학 요소(38)는 빔 경로(29) 외부에 배열된다. 도 4a에서 알 수 있는 바와 같이, 투과 광학 요소(38)는 판형 방식으로 구체화되고, 측정 중에 빔 경로(29)를 눈에 띄게 변경하지 않기 위해 10 mm 미만, 임의로 1 mm 미만의 두께(D)를 갖는다. 본 출원의 의미 내에서, 판형 투과 광학 요소(38)는 또한 멤브레인을 의미하는 것으로 이해된다.

투과 광학 요소(38)는 입사각(α)에 의존하는 투과율(T)을 갖고, 일반적으로 통상적인 입사각(α)은 판형 광학 요소(38)의 법선 방향에 대해 측정된다. 도 4a에 도시된 예에서, 입사각(α)에 의존하는 투과율(T)은 판형 투과 광학 요소(38)의 제1 면에 적용된 코팅(39)에 의해 생성된다. 대응하는 코팅(39)이 또한 반대쪽 제2 면에도 적용될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 코팅(39)은 파장 필터의 역할을 하고 파장(λ)에 의존하는 투과율(T(λ))을 갖는다. 실질적으로 단색 조명 방사선(16)을 생성하는 조명 소스(3)를 사용하는 경우, 파장 선택 코팅(39)의 효과는 각도 필터링, 즉, 특정 입사각(α)의 투과율 감쇠에 대응한다. 도시된 예에서, 파장 선택 코팅(39)은 은이지만, 파장 선택 효과를 생성하는 일부 다른 재료 또는 복수의 재료 또는 복수의 플라이 또는 층의 조합을 사용하는 것도 가능하다.

입사각(α)은 통상적으로 판형 광학 요소(38)의 표면을 따라 변경된다. 이하의 고려를 위해, 입사각(α)은 판형 광학 요소(38)의 표면 중심에서의 위치와 관련된다.

도 4a에서 알 수 있는 바와 같이, 투영 노광 장치(1)는 복수의 추가 판형 투과 광학 요소(38')가 저장되는 매거진(42)을 포함한다. 운반 디바이스(41)는 빔 경로(29)에 배열된 투과 광학 요소(38)를 매거진(42)에 저장된 추가 판형 투과 광학 요소(38') 중 하나로 교환하도록 구성된다. 각각의 경우에 입사각(α)에 따라 상이한 투과율(T)을 갖는 투과 광학 요소(38, 38')를 교환함으로써, 조명 표면(5)으로부터 검출 표면(36)으로 나아가는 조명 방사선(16)의 다양한 각도 분포(W1, W2, …)를 설정할 수 있다.

판형 투과 광학 요소(38)의 교환의 대안으로서 또는 그에 추가하여, 다양한 각도 분포(W1, W2, …)를 설정하기 위해, 판형 투과 광학 요소(38)는 도식적으로 예시되지 않은 적절한 구성요소의 도움으로 변형되거나 틸트될 수 있다. 판형 투과 광학 요소(38)가 회전축(40)을 중심으로 회전 가능하도록 장착되는 것도 마찬가지로 가능하고, 회전축(40)은 도 4a에 나타낸 바와 같이 판형 투과 광학 요소(38)의 위치에서 투영 시스템(10)의 빔 경로(29)에서 실질적으로 중심 광 방향을 따라 배향된다.

도 4b에 도시된 예에서, 2개의 투과 판형 광학 요소(38a, 38b)는 조명 표면(5)과 검출 표면(36) 사이의 빔 경로(29)에 또는 빔 경로(29) 외부에 공동으로 위치 설정가능하다. 도 4b에 도시된 예에서도, 투영 노광 장치(1)는 판형 광학 요소(38a, 38b)를 공동으로 운반하기 위한 운반 디바이스(41)를 포함한다.

그러나, 다양한 각도 분포(W1, W2, …)를 설정하는 데 유리한 것으로 입증된 것은, 도 4b에 예시된 바와 같이 평행하게 정렬된 2개의 판형 광학 요소(38a, 38b) 사이의 거리(d)를 변경하는 것이다. 도시된 예에서, 거리(d)의 변경은 이러한 목적을 위한 적절한 구동 장치(모터)를 포함하는 운반 디바이스(41)의 도움으로 수행된다. 도 4b에 도시된 예에서, 2개의 판형 광학 요소(38a, 38b) 사이의 거리(d)의 변동은 마이크로미터 범위의 비교적 작은 간격, 특히 d = 0.9 ㎛와 d = 1.1 ㎛ 사이에서만 가능하다. 그러나, 임의로 2개의 판형 광학 요소(38a, 38b) 사이의 거리(d)의 심지어 더 큰 변동이 설정 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

도 5a 및 도 5b는 3개의 상이한 거리, 즉 d = 0.9 ㎛, d = 1.0 ㎛, 및 d = 1.1 ㎛에 대한 입사각(α)의 함수로서 약 500 nm의 조명 방사선(16)의 파장(λ)에서 2개의 판형 광학 요소(38a, 38b)의 (조합된) 투과율(T)을 도시한다.

도 5a에 도시된 예에서, 판형 광학 요소(38a, 38b)는 코팅되지 않았으며, 그 이유 때문에 2개의 거리(d = 0.9 ㎛ 및 d = 1.1 ㎛) 사이의 투과율 차이 또는 스윙은 최대 25%(약 32°의 입사각(α)이 주어진 경우)로 제한된 상태로 유지된다. 도 5b에 도시된 예에서, 2개의 판형 광학 요소(38a, 38b)는 각각 (얇은) 은 코팅을 갖는다. 도 5b에 도시된 예에서, 2개의 거리(d = 0.9 ㎛ 및 d = 1.1 ㎛)에 대한 투과율(T) 사이의 최대 차이 또는 스윙은 따라서 더 큰 것으로 판명되었고 약 60-70%이며 약 15°의 입사각(α)에 대해 달성된다. 코팅의 추가적인 최적화 또는 코팅을 위한 추가의 또는 다른 재료의 사용은 판형 광학 요소(38a, 38b)의 최대 거리(d)와 최소 거리(d) 사이의 투과율(T)의 더 높은 차이를 예상할 수 있는 이유를 제공한다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 수직선은 - 예시적인 - 투영 노광 장치(1)의 물체 평면(6)에서의 최대 입사각(α)을 나타낸다. 도 5a에 도시된 예에서, 물체 평면(6)에 또는 물체 평면 근방에 판형 광학 요소(38)의 배열은 바람직하지 않다; 판형 광학 요소(38)는 오히려 입사각 스펙트럼 또는 최대 입사각(α_MAX)이 더 큰 위치에 위치 설정되어야 한다. 통상적인 투영 시스템(10)의 개구수는 에텐듀(etendue) 유지로 인해 물체 평면(6)으로부터 진행하면서 증가하기 때문에, 도 5a에 예시된 판형 광학 요소(38)를 감소된 중간 이미지에 또는 그 근방에, 특히 도 5a에 예시된 바와 같이 더 큰 입사각 스펙트럼이 우세한 이미지 평면(12) 근방에 위치 설정하는 것이 유리하다.

이와 달리, 도 5b에 도시된 예에서, 판형 광학 요소(38a, 38b)는 입사각 변동이 적어도 15°인 위치에 배열될 수 있거나 배열되어야 한다. 도 5b에 도시된 예에서, 예를 들어 15°의 입사각(α)의 경우, 판형 광학 요소(38a, b)의 공동 투과율(T) - 및 따라서 조명 표면(5)으로부터 검출 표면(36)에 충돌하는 조명 방사선(16)의 강도(I) - 은 적어도 5% 또는 적어도 20%가 아니라 적어도 50%만큼 변경될 수 있다.

위에서의 추가 설명과 달리, 조명 표면(5)은 반드시 물체 평면(6)에 배열될 필요는 없으며 검출 표면(36)은 반드시 이미지 평면(12)에 배열될 필요는 없다. 물체 평면(6)과 이미지 평면(12)의 역할은 교환될 수 있다. 또한, 투영 시스템(10)의 상이한 필드 평면, 예를 들어 중간 이미지 평면 등에 검출 표면(36) 또는 조명 표면(5)을 형성하는 것이 가능하다.

Claims

특히 EUV 리소그래피용 광학 시스템(1)이며,
조명 방사선(16)으로 조명 표면(5)을 조명하기 위한 조명 소스(3),
조명 방사선(16)의 공간적으로 분해된 검출을 위한 검출 표면(36)을 갖는 검출기(35),
조명 표면(5)을 검출 표면(36) 상에 이미징하도록 구성된 투영 시스템(10), 및
검출 표면(36)에서 조명 방사선(16)의 강도(I)에 기초하여 조명 표면(5)과 검출 표면(36) 사이의 빔 경로(29)에서 광학 요소(M1 내지 M6) 상의 오염물(26)을 추론하도록 구성된 평가 디바이스(37)를 포함하는, 광학 시스템에 있어서,
광학 시스템(1)은 조명 표면(5)으로부터 검출 표면(36)으로 통과하는 조명 방사선(16)의 상이한 각도 분포(W1, W2, …)를 설정하도록 구성되고,
평가 디바이스(37)는, 다양한 각도 분포(W1, W2, …)에 대한 검출 표면(36) 상의 조명 방사선(16)의 강도(I)에 기초하여, 광학 요소(M1 내지 M6) 상의 오염물(26), 특히 광학 요소(M1 내지 M6) 상의 오염물(26)의 위치를 추론하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
제1항에 있어서, 조명 표면(5)에서 조명 방사선(16)의 각도 분포(W1, W2, …)를 변경하도록 구성된 조명 시스템(2)을 더 포함하는, 광학 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
입사각(α)에 의존하는 투과율(T)을 갖는 적어도 하나의 투과 광학 요소(38, 38a, 38b)를 더 포함하고, 투과 광학 요소(38)는 조명 표면(5)과 검출 표면(36) 사이의 빔 경로(29)에 또는 조명 표면(5)과 검출 표면(36) 사이의 빔 경로(29) 외부에 위치 설정 가능한, 광학 시스템.
제3항에 있어서, 적어도 2개의 투과 광학 요소(38a, 38b)는 조명 표면(5)과 검출 표면(36) 사이의 빔 경로(29)에 또는 조명 표면(5)과 검출 표면(36) 사이의 빔 경로(29) 외부에 공동으로 위치 설정 가능한, 광학 시스템.
제4항에 있어서, 적어도 2개의 투과 광학 요소(38a, 38b) 사이의 거리(d)는 설정 가능한, 광학 시스템.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 투과 광학 요소(38, 38a, 38b)는 판형이고 바람직하게는 10 mm 미만, 특히 1 mm 미만의 두께(D)를 갖는, 광학 시스템.
제6항에 있어서, 판형 투과 광학 요소(38, 38a, 38b)는 적어도 일 면에 파장 의존 투과율(T(λ))을 갖는 코팅(39)을 갖는, 광학 시스템.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 빔 경로(29)에 위치 설정된 판형 광학 요소(38, 38a, 38b)는 회전축(40)을 중심으로 변형 가능, 틸트 가능 및/또는 회전 가능하도록 장착되는, 광학 시스템.
제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 투과 광학 요소(38, 38a, 38b)는, 투과 광학 요소(38, 38a, 38b) 상의 입사각 스펙트럼(α_MIN, α_MAX)이 적어도 15°, 바람직하게는 적어도 20°, 특히 바람직하게는 적어도 25°를 초과하는 빔 경로(29)의 영역에 위치 설정 가능한, 광학 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 각도(α)에 대해 상이한 각도 분포(W1, W2, …)의 설정에서 적어도 5%, 바람직하게는 적어도 20%, 특히 바람직하게는 적어도 50%만큼 조명 표면(5)으로부터 검출 표면(36)에 충돌하는 조명 방사선(16)의 강도(I)를 변경시키도록 구성되는, 광학 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 조명 표면(5)은 투영 시스템(10)의 제1 필드 평면(6)에 형성되고, 검출 표면(36)은 투영 시스템(10)의 제2 필드 평면(12)에 형성되며, 제1 필드 평면(6)은 바람직하게는 투영 시스템(10)의 물체 평면을 형성하고, 제2 필드 평면(12)은 바람직하게는 투영 시스템(10)의 이미지 평면을 형성하거나 그 반대도 마찬가지인, 광학 시스템.
제11항에 있어서, 조명 표면(5)은 제1 필드 평면(6)에서 투영 시스템(10)의 빔 경로(29)를 덮고, 검출 표면(36)은 제2 필드 평면(12)에서 투영 시스템(10)의 빔 경로(29)를 덮는, 광학 시스템.