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KR102291997B1 - Euv 투영 리소그래피용 조명 옵틱스 및 이러한 조명 옵틱스를 갖는 광학 시스템 - Google Patents

Euv 투영 리소그래피용 조명 옵틱스 및 이러한 조명 옵틱스를 갖는 광학 시스템 Download PDF

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KR102291997B1
KR102291997B1 KR1020147028338A KR20147028338A KR102291997B1 KR 102291997 B1 KR102291997 B1 KR 102291997B1 KR 1020147028338 A KR1020147028338 A KR 1020147028338A KR 20147028338 A KR20147028338 A KR 20147028338A KR 102291997 B1 KR102291997 B1 KR 102291997B1
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facet
mirror
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미카엘 파트라
마르쿠스 데귄테르
Original Assignee
칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
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Abstract

EUV 투영 리소그래피용 조명 광학 유닛(26)은 조명 필드(5)에 조명광(16)을 가이드하는 역할을 하고, 여기서 리소그래피 마스크(7)가 배열될 수 있다. 복수의 패싯(25)을 갖는 패싯 미러(19)는 상기 조명 필드(5)에 상기 조명광(1)을 가이드하기 위는 역할을 한다. 조명 광 부분 빔(16i)을 가이드하는 하나의 조명 채널(27i)은 개별적으로 상기 패싯(25)들 중 하나에 의해 미리결정된다. 정확히 하나의 조명 채널(27i)이 상기 패싯(25)들 중 개별적으로 하나 위에서 가이드된다. 상기 조명 광학 유닛(4; 26)은, 상기 조명 광학 유닛(4; 26)이 동작중일 때, 상기 조명 필드(5)에서 동일한 지점에서 동시에 입사하는 상이한 조명 채널(27i) 위에서 가이드되는 임의의 쌍의 조명 광 부분 빔(16i)은 상기 조명 광(16)의 코히어런스 지속기간(τκ)보다 큰 상호 이동 시간차를 갖는 방식으로 구현된다. 조명 광학 유닛이 생성되고 그 조명 필드의 조명의 품질이 개선된다.

Description

EUV 투영 리소그래피용 조명 옵틱스 및 이러한 조명 옵틱스를 갖는 광학 시스템{ILLUMINATION OPTICS FOR EUV PROJECTION LITHOGRAPHY AND OPTICAL SYSTEM HAVING SUCH AN ILLUMINATION OPTICS}
이하의 출원의 내용은 본 출원에서 참조로서 그 전체가 통합된다: DE 10 2012 203 716.0, US 61/608,685, DE 10 2012 218 076.1 및 US 61/709,510.
본 발명은 EUV 투영 리소그래피용 조명 광학 유닛에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 이러한 조명 광학 유닛을 포함하는 광학 시스템, 이러한 광학 시스템을 포함하는 조명 시스템, 이러한 조명 시스템을 포함하는 투영 노광 장치, 이러한 투영 노광 장치의 도움으로 마이크로구조화되거나 나노 구조화된 구성요소, 특히 반도체 칩을 생산하기 위한 투영 노광 방법 및 이러한 방법으로 생산되는 마이크로구조화되거나 나노구조화된 구성요소에 관한 것이다.
투영 리소그래피용 조명 광학 유닛은 EP 1 451 629 B1 및 US 6,069,739로부터 알려져 있다. EP 1 521 111 A1 및 DE 103 45 430은 코히어런스(coherence) 감소기를 갖는 조명 시스템을 개시한다. 조명 시스템은 교차 스텝 미러(crossed stepped mirror)의 배열로 구현되고, 미러 스텝 중 각각의 스텝은 복수의 조명 채널을 가이드한다.
조명 시스템을 갖는 투영 노광 장치는 WO 2009/121 438 A1로부터 알려져 있다. EUV 광원은 DE 103 58 225 B3로부터 알려져 있다. EUV 광원이 알려진 추가 언급은 WO 2009/121 438 A1에서 찾을 수 있다. 더욱이, EUV 조명 광학 유닛은 US 2003/0043359 A1 및 US 5,896,438로부터 알려진다.
더욱이, 투영 리소그래피용 조명 광학 유닛은 US 2007/0295919 A1 및 WO 03/048 839 A1으로부터 알려진다.
본 발명의 목적은 조명 필드의 조명의 품질을 개선하는 방식으로 상기 상술된 형태의 조명 광학 유닛을 발달시키는 것이다.
본 발명에 있어서, 이러한 목적은 청구항 1에서 명시된 특징을 포함하는 조명 광학 유닛에 의해 성취된다.
조명 광학 유닛은 EUV 투영 리소그래피용 조명 광학 유닛이 될 수 있다. 이하에서의 코히어런스 길이로 축약되는 길이방향 코히어런스 길이는 조명 광의 사용된 스펙트럼 대역폭에 따른다. 코히어런스 시간은 코히어런스 길이에 상응하고, 이들 사이의 변환은 광의 속도를 사용하여 수행될 수 있다. 조명 광학 유닛이 조명 광의 스펙트럼 필터링을 수행할 경우, 관련된 대역폭은 광원에서의 스펙트럼 대역폭이 아닌 조명 필드에 도착하는 조명 광의 스펙트럼 대역폭이다. 예시로서, 코히어런스 길이는 10㎛의 영역에 놓일 수 있다. 더 긴 코히어런스 길이 또한 사용된 광원의 형태에 따라 가능하다.
본 발명에 따라 확인되는 것은, 조명 필드에서 중첩되는 조명 광의 부분 빔들 사이에서의 간섭 문제가 조명 광의 적어도 2개의 부분 빔이 언제든 조명 필드의 임의의 지점에 입사할 때에 정확히 발생하고, 이러한 부분 빔 중 적어도 2개의 빔 사이의 광원으로부터 측정된 광학 경로 길이는 조명 광의 코히어런스 길이 이하로 상이하다는 점이다. 청구항 1에 따른 일 실시예는 원치 않는 간섭에 대한 조건이 충족되는 것을 방지하므로 간섭 문제 발생의 가능성을 방지한다. 상이한 조명 채널에 대하여 가이드되는 조명 광 부분 빔의 임의의 쌍의 상호 이동 시간 차가 조명 광의 코히어런스 지속기간보다 크다는 명시된 조건은 조명 필드의 각각의 지점에 적용된다.
이를 위하여, 조명 채널의 각각의 채널은 먼저 각각의 경우에 정확하게 하나의 조명 채널에 대한 패싯의 할당에 의해 정확하게 정의된다. 일반적으로 상이한 조명 채널은 공간 내 어딘가에서 중첩되되 패싯 미러 상에서 공간적으로 분리된다. 그러므로, 동일한 패싯은 정확히 하나의 조명 채널의 조명 광을 가이드한다. 그러므로, 정확히 하나의 조명 채널에 대하여 가이드된 조명 광은 패싯 미러 상의 복수의 패싯에 동시에 입사하지 않는다. 조명 채널은 이러한 특유의 방식으로 정의된다. 조명 광의 부분 빔은 빔 경로의 패싯화된 광학 소자 상의 반사에 의해 생성되고 상응하는 조명 채널 내에서 전파한다.
패싯 미러는 필드 패싯 미러가 될 수 있고, 이것의 필드 패싯은 조명 필드에서 서로 중첩되어 이미징된다. 대안으로 패싯 미러는 스펙트럼 반사기가 또한 될 수 있다. 스펙트럼 반사기는 US 2006/0132747 A1, EP 1 614 008 B1 및 US 6,573,978로부터 알려진다. 조명 광 부분 빔의 조명 채널은 조명 광을 위한 광원으로부터 조명 필드에 조명 광학 유닛을 통해 이어질 수 있다. 고려된 이동 시간 차에 있어서, 이러한 조명 광 부분 빔은 조명 광학 유닛에서 서로로부터 분리되는 조명 채널의 부분에만 관련된다. 광원으로부터의 모든 조명 채널을 고려하는 것 대신에, 예컨대 조명 광학 유닛의 빔 안내의 입력으로부터의 조명 채널을 고려하는 것이 가능하다.
청구항 2에 따른 실시예는 설정될 조명을 미리 결정하기에 특히 적합한 것으로 발견된다. 제 1 패싯 미러는 조명 광학 유닛의 필드 평면의 영역에 배열될 수 있다. 제 2 패싯 미러는 조명 광학 유닛의 동공 평면의 영역에서 배열될 수 있다. 적어도 하나의 패싯 미러의 패싯은 결국 개별적인 미러로 세분화될 수 있다. 예시로서, 이러한 개별 미러 세분화는 US 2011/001 947 A1로부터 알려진다. 이러한 개별 미러 배열의 특정 실현은 또한 마이크로전자기계 시스템(MEMS)으로도 지칭된다.
다양한 조명 부분 빔 사이의 광학 경로 길이가 특히 조명 채널의 기하학적 배열로부터 발생한다. 청구항 3에 따른 일 실시예에서, 조명 채널의 선택 및 배열은 조명 채널을 따르는 경로 길이차가 항상 충분히 길기 때문에 원치 않는 간섭에 대하여 상기 명시된 조건이 충족될 수 없음을 보장한다. 청구항 3에 따른 일 실시예에서, 조명 광의 코히어런스 지속기간보다 긴 지연이 야기되어 조명 광학 유닛 내에서 조명 광 구성요소들, 특히 조명 광 펄스 사이에서 시간에 걸쳐 조명 필드에 도달한다.
이러한 시간 지연은 부분 빔들 사이에서 또는 조명 채널들 사이에서 설정될 광학 경로 길이 차에 상응하며 조명 채널의 기하학적 형상으로부터 발생한다. 부분 빔의 임의의 쌍 사이의 시간 지연은 조명 광의 코히어런스 지속기간보다 길기 때문에, 조명 광의 광원과 조명 필드 사이에서 측정된, 최단 경로 길이를 갖는 조명 채널과 최장 경로 길이를 갖는 조명 채널 사이의 최소 이동 시간 차가 발생하고, 이것은 적어도 광원의 조명 채널 수와 코히어런스 시간의 곱과 동일하다.
종종 이러한 경로 길이 차를 고려할 때 발생하는 조명 필드의 조명의 규칙성(regularity)이 불충분하다. 규칙성은 지점, 조명될 오브젝트 또는 이러한 오브젝트의 이미지를 조명하는데 기여하는 도즈(dose)가 조명 필드 또는 오브젝트 필드 또는 이미지 필드에서의 함수로서 달라지는 방법을 기재한다. 투영 리소그래피의 맥락에서, 규칙성은 또한 균일성으로도 지칭된다. 규칙성은 2개의 대안적인 방식, 즉, 조명 도즈의 최대 편차에 의해 또는 변동에 의해 특히 필드 위치의 함수로서의 조명 도즈의 상대 변동에 의해 정량화될 수 있다.
청구항 3에 따른 조명 광학 유닛에서, 조명 광 부분 빔들 사이의 이동 시간차는, 조명 광학 유닛이 동작중일 때 조명 필드에서의 임의의 시간 및 임의의 지점에서 상이한 조명 채널에 대하여 가이드되는 조명 광 부분 빔의 임의의 쌍이 조명 광의 코히어런스 길이보다 긴, 서로로부터의 광학 경로 길이 차를 적어도 갖는 방식으로 미리결정된다.
상기 명시된 시간 차 또는 경로 길이 차 조건을 고려할 때 발생하는 조명 필드의 조명의 규칙성은 조명 채널의 다른 기하학적 형상에서 필수적인 개입없이 청구항 4에 따른 광학 지연 구성요소의 도움으로 추가적으로 개선된다. 지연 구성요소는 입사하는 광 빔으로부터 부분 빔 또는 빔 구성요소로도 지칭되는, 서로에 대하여 지연되는 복수의 광 빔을 생성한다. 빔 경로의 패싯화된 광학 소자의 반사에 의해 생성되는 조명 광 부분 빔은 광학 지연 구성요소에 의한 그 이동 시간의 측면에서 서로에 관하여 지연될 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로 광학 지연 구성요소의 도움으로 패싯 반사에 의해 생성된 부분 빔이 스스로 부분 빔 구성요소로 분리되는 것이 가능하고, 이 부분 빔 구성요소는 결국 서로에 대한 쌍별 이동 시간차를 갖는다. 이러한 지연된 광 빔의 각각의 빔은 조명 필드의 조명의 규칙성을 개선한다. 청구항 4에 따른 실시예는 원치 않는 간섭이 발생할 수 없는 것을 보장한다.
광학 지연 구성요소는, 적어도 하나의 조명 광 부분 빔의 부분 빔 구성요소의 모든 쌍별 이동 시간 차는 조명 광 부분 빔으로의 그 분할 이전에 조명 광의 빔 경로의 위치와 조명 필드 사이에서 측정되는 2개의 조명 광 부분 빔의 최대 이동 시간 차보다 긴 방식으로 구성될 수 있다. 광학 지연 소자는 적어도 하나의 조명 광 부분 빔의 부분 빔 구성요소의 모든 쌍별 이동 시간 차는 조명 광 부분 빔으로의 그 분할 이전에 조명 광의 빔 경로의 위치와 조명 필드 사이에서 측정된, 2개의 상이한 조명 광 부분 빔 사이에서의 최소 이동 시간 차보다 짧은 방식으로 구성될 수 있다. 조명 광학 유닛의 이러한 변형은 조명 광의 조명 채널 부분 광 펄스의 상이한 일시적 믹싱을 가능하게 하고 청구항 4에 따른 지연 구성요소에 의해 임프레싱된 이동 시간 차에 관하여 상이하다. 특별히 유리한 변형은 특별히 작은 스텝 높이 또는 특별히 큰 스텝 높이를 갖되 평균 스텝 높이는 유리하지 않는 경향이 있다. 스텝 높이를 위한 길이 스케일은 조명 광의 코히어런스 길이에 의해 영향받는다. 이러한 경우에, 특별히 작은 스텝 높이는 50㎛ 미만이고, 특히 20㎛ 미만이고, 특히 10㎛ 미만이고, 특히 5㎛ 미만이고, 특히 2㎛ 미만이며 특히 1㎛ 미만이다. 특히 큰 스텝 높이는 250㎛를 초과하고, 특히 1mm를 초과하고, 특히 5mm를 초과하며 특히 20mm를 초과한다.
광학 지연 구성요소는 적어도 하나의 조명 광 부분 빔을 복수의 부분 빔 구성요소로 나누기 위한 반사 스텝화된 미러로 구현될 수 있고, 이러한 반사 스텝화된 미러는 입사하는 적어도 하나의 조명 광 부분 빔을 쌍별 이동 시간 차를 갖는 반사하는 부분 빔 구성요소로 편향시키고, 여기서 구성요소는 스텝화된 미러의 상이한 스텝에 의해 미리결정된다. 이러한 반사 스텝화된 미러는 충분한 정확도로 생산될 수 있는 광학 지연 구성요소이다. 특히, 조명 광은 입사의 적은 각도를 갖는 광학 지연 구성요소 상에, 즉, 수직 입사의 영역에서 충돌할 수 있고, 이러한 입사의 각도는 30°미만이고, 25°미만이고, 20°미만이고, 15°미만이고 또는 10° 미만이므로 높은 정도의 반사가 EUV 광의 반사의 경우에도 얻어진다. 일반적으로, 광학 지연 구성요소는 또한 그레이징 입사 하에서 동작하는 반사된 스텝화된 미러로 구현될 수 있고, 즉, 이러한 입사 각도는 60°을 초과하고, 65°을 초과하고, 70°을 초과하고, 75°을 초과하며 또한 80°을 초과한다. 광학 지연 구성요소는 반사될 EUV 파장에 대한 반사도를 최적화하기 위한 다층 코팅을 포함할 수 있다.
부분 빔 구성요소의 이동 시간 차는 스텝 미러의 스텝 높이에 의해 미리 결정될 수 있다. 스텝 미러의 스텝에 의해 임프레싱되는 통상적인 지연 경로는 수 ㎛의 영역, 예컨대 1㎛, 2㎛, 5㎛, 10㎛의 영역에 놓인다. 수십 ㎛, 예컨대 25㎛, 50㎛, 75㎛의 영역에서, 100㎛, 250㎛, 500㎛의 영역에서, 또는 밀리미터 범위에서, 예컨대, 1mm, 2mm, 5mm의 영역에서의 상대적으로 큰 경로차, 또는 심지어 더욱 더 긴 경로차가 또한 가능하다 지연 경로는 조명 광을 제공하는 광원의 코히어런스 길이로 조정될 수 있다.
광학 지연 구성요소는 제 1 또는 제 2 패싯 미러의 위치에서 형성될 수 있다. 광학 지연 구성요소의 이러한 실시예는 추가 반사를 회피할 수 있다. 특히, 지연 구성요소는 제 2 패싯 미러의 위치에서 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 패싯 그 자체는 광학 지연 구성요소로서 구현된다. 일반적으로 광학 지연 구성요소는 조명 광학 유닛의 동공 평면의 영역에서 배열될 수 있다. 이러한 경우에, 광학 지연 구성요소에 의한 조명 광에서 임프레싱되는 지연 이동 시간 차는 전체 조명 필드에 대하여 작용한다. 대안적으로, 광학 지연 구성요소는 또한 조명 광학 유닛의 필드 평면의 영역에서 배열될 수 있다.
조명 채널을 따르는 광원과 조명 필드 사이의 광학 경로 길이는 고려된 조명 필드 지점에 체계적으로 의존한다. 그러므로, 2개의 특정 조명 채널이 고려될 경우에, 제 1 조명 필드 지점에 대한 이러한 2개의 조명 채널 사이의 광학 경로 길이 차는 일반적으로 그로부터의 길이에서의 조명 필드 지점에 대한 조명 채널에 대한 것과 상이하다. 확인된 것은, 이러한 의존성은 조명 채널의 기하학적 배열을 찾는 것을 더욱 어렵게 한다는 것이고, 여기서, 원치않는 간섭에 대한 조건은 조명 필드 상의 어디서든 충족되지 않는다. 2개의 조명 채널이 조명 필드 지점 상의 광학 경로 길이의 상이한 의존성을 가질 경우에, 종종 규모의 측면에서의 2개의 광학 경로 길이의 차에 있어서, 최대 조명 필드 지점이 대략 조명 광의 코히어런스 길이보다 크므로, 이러한 2개의 조명 채널에 대한 광학 경로 길이의 규모의 측면에 있어서 최소 차를 갖는 조명 필드 지점에서의 조명 광의 적어도 코히어런스 길이의 차를 성취할 수 있는 것이 필수적이다. 이러한 큰 경로 길이 차에 대한 기하학적 구현 옵션은 단점을 제공하고, 그러므로 상응하게 큰 경로 길이 차는 각각의 조명 필드 지점에 대한 조명 광의 적어도 코히어런스 길이의 광학 경로 길이 차를 성취하기 위하여 실현될 필요가 없는 조명 광학 유닛의 구성이 유리하다.
청구항 5에 따른 동공 패싯 미러를 기울이는 것은, 조명 필드 지점 상의 광학 경로 길이의 이러한 시스템적인 의존성을 고려하는 것을 쉽게 한다. 원치 않는 간섭에 대하여 상기 명시된 조건이 하나의 조명 필드 지점에 있어서 충족되지 않은 직후, 전체 조명 필드의 더 큰 부분에 대해서도 충족되지 않는다.
청구항 5에 따른 이러한 동공 패싯 미러의 경사가 존재하므로, 동공 패싯의 임의의 쌍과 개별적으로 고려된 조명 필드 지점 사이에서의 광 경로는 동일한 길이를 갖지 않는다. 조명 필드의 조명 광의 방해 간섭은 회피된다. 조명 필드의 각각의 필드 지점에 대하여 보장되는 것은, 상이한 조명 채널을 통해 광원에 의해 조명될 경우 상이한 광 경로 길이를 통해 조명된다는 것이다.
동공 패싯 미러의 주요 미러 표면상의 법선은 필드 패싯 미러의 주요 미러 표면상의 조명 광 부분 빔의 입사의 평면에 대하여 적어도 2°의 경사를 갖고 배열될 수 있다. 이러한 경사 각도는 방해 간섭을 회피하기에 적절한 것으로 발견된다. 경사 각도는 3°, 4°, 5°, 7°또는 10°이 될 수 있다. 필드 패싯 미러의 메인 미러 표면상의 조명 광 부분 빔의 입사 평면은 필드 패싯 미러의 메인 미러 표면상, 즉, 필드 패싯 미러의 패싯이 배열되는 평면상의 조명 광의 센트로이드 광선(centroid ray)의 입사의 평면에 의해 한정된다.
청구항 6에 따른 대안적인 또는 추가적인 가능 배열 변경에서, 조명 이미지의 방해 간섭을 회피하는 다양한 조명 채널 길이 사이의 경로 길이 차가 마찬가지로 성취된다. 여기서, 조명 채널을 따르는 광학 경로 길이의 시스템적인 의존성의 적어도 일부분은 동공 패싯 미러의 적절한 형태에 의해 보상된다.
동공 패싯 미러의 메인 미러 표면이 파라볼릭하게 곡선을 이룰 수 있다. 동공 패싯 미러의 메인 미러 표면의 이러한 파라볼릭 곡선은 생산 기술적인 관점으로부터 비교적 적은 복합도로 실현될 수 있다.
청구항 7에 따른 실시예는, 방해 간섭을 위한 조건이 언제든지 조명 필드의 각각의 지점이 최대 하나의 조명 채널을 따라 조명 광에 의해서만 충돌되는 것을 보장하므로 2개의 조명 광 부분 빔을 간섭할 수 있는 것을 보장하는 스캐닝 장치에 의해 충족될 수 없음을 보장한다. 이것은 언제든지 스캐닝 장치에 의해 조명되는 제 1 패싯 미러의 작은 영역에 의해서만 성취된다. 식별된 것은, 이것이 필드 패싯의 영역보다 충분히 작은 제 1 패싯 미러 상에서 조명된 영역의 전체 영역을 한 시점에서 요구하는 것이며, 그러나, 여기서, 조명된 영역은 빔 단면의 전체 영역이 충분히 작은 한 복수의 필드 패싯을 커버할 수 있는 것이다.
패싯 미러 상에 충돌할 때, 청구항 7에 따른 조명 빔의 빔 단면은 필드 패싯 중 하나의 조명 표면의 1/5보다 큰 치수를 갖고, 그러므로 이것은, 최대한 한 자릿수 이하에 의해 필드 패싯들 중 하나의 반사 표면 보다 작다. 이러한 비율은 필드 패싯 미러의 모든 필드 패싯에 적용될 수 있다. 조명 시스템은, 조명 빔의 전체 빔 단면dl 패싯 미러 상에 충돌할 때 필드 패싯들 중 하나의 반사 표면의 30%을 초과하고, 33%을 초과하고, 35%을 초과하고, 40%을 초과하고, 50%을 초과하고, 60%을 초과하고, 75%을 초과하고 또는 80%을 초과하는 방식으로 구현된다. 패싯 미러 상에 충돌하는 빔 단면의 이러한 규모는 주어진 시간에 조명되는 상당히 작은 조명 필드의 영역을 회피한다. 이것은 안정적인 조명 시스템을 야기한다.
패싯 미러는 조명 필드의 배열 평면에 광학적으로 켤레인 평면에 배열되는 필드 패싯 평면이 될 수 있다.
스캐닝 장치는 각각의 경우에 적어도 하나의 연속하는 스캐닝 영역이 순차적으로 패싯 미러 상에 스캐닝되고 이것의 스캐닝 영역의 면적은 패싯들 중 하나의 영역에 최소 상응하는 방식으로 구현될 수 있다. 이러한 실시예에서, 필드 패싯 미러 그 자체는 개별적으로 스캐닝될 수 있거나 인접 패싯들 사이의 연속하는 스캐닝 영역을 스캐닝하는 것이 가능하고, 이러한 스캐닝 영역의 스캐닝 영역은 패싯들 중 하나의 영역에 상응한다. 패싯 미러의 순차적인 스캐닝 동안 스캐닝 영역이 후자에 대하여 스캐닝되는 개별적인 스캐닝 영역의 바운딩 형상은 정확히 패싯 미러의 개별 패싯의 바운딩 형상이 될 수 있다. 대안적으로 바운딩 형상은 또한 패싯 미러의 개별적인 패싯의 바운딩 형상 내에 기록될 수 있다. 스캐닝 장치는, 순차적으로 스캐닝되는 개별 스캐닝 영역은 결국 스캐닝에 대해 조명되는 방식으로 구현될 수 있다. 대안적으로, 스캐닝 장치는, 스캐닝 영역이 상응하게 확장된 조명 광 빔에 의해 적어도 부분적으로 또는 동시에 완전히 조명되는 방식으로 구현될 수 있다. 적어도 하나의 연속하는 스캐닝 영역의 순차적인 스캐닝은, 스캐닝 영역은, 완전한 스캐닝 공정의 완료 이후에 전체 패싯 미러가 조명된 스캐닝 장치에 의한 패싯 미러에 대하여 변위된다. 여기서, 적어도 하나의 스캐닝 영역은 패싯 미러 상에서 연속하여 또는 패싯 미러 상에서 비연속적으로 변위될 수 있다. 스캐닝 영역의 면적 또는 복수의 스캐닝 영역이 동시에 스캐닝될 경우, 모든 스캐닝 영역의 전체 영역은 패싯들 중 하나의 영역의 적어도 1/3의 치수를 가질 수 있다.
스캐닝 영역의 면적은 먼저 패싯 상의 조명 필드의 오브젝트 지점의 최대 기본 이미지 변위 및 다음으로 그에 평행하는 패싯 크기의 적어도 비율에 의해 패싯들 중 하나의 영역보다 작을 수 있다. 이러한 조명 광학 유닛의 경우에 보장되는 것은, 조명 필드로의 패싯 미러의 다양한 패싯의 이미징의 차는 조명 광의 부분 빔 사이의 방해 간섭이 이러한 차의 결과로서 발생하는 이러한 효과를 갖지 않는 것이다. 이러한 오브젝트는 투영 노광 동안 조명 필드를 통해 변위되는 오브젝트 변위 방향을 따르는 스캐닝 영역의 면적의 크기가 그에 평행한 패싯의 크기보다 작을 수 있다.
스캐닝 영역의 면적의 바운딩 형상은 개별적인 패싯의 바운딩 형상에 상응할 수 있다. 이러한 실시예에서 각각의 경우에 패싯 미러의 패싯들 중 하나는 조명 필드의 필드 지점을 조명하는 조건이 쉽게 충족될 수 있다. 스캐닝 영역의 바운딩 형상은 개별적인 패싯의 바운딩 형상보다 다소 작아지도록 구현될 수 있으므로 스캐닝 영역은 패싯 상의 사용된 반사 표면보다 다소 작다. 이것은 조명 필드의 개별적으로 하나의 필드가 패싯들 중 최대 하나에 의해 각각의 경우에 조명되는 확실성(certainty)을 증가시킨다.
청구항 8에 따른 대안적인 실시예는 스캐닝 동작을 단순화한다.
복수의 패싯에 대하여 연장하는 스캐닝 영역은 연속하는 영역이 될 수 있다. 이러한 구성은 스캐닝 장치의 연속하는 동작을 인에이블하고, 그동안, 패싯 미러를 스캐닝할 때 비연속적인 영역 사이에서 점프할 필요는 없다.
패싯 미러의 패싯은 칼럼(colume)별로 배열될 수 있다. 스캐닝 영역은 패싯 칼럼에 대하여 비스듬하게 연장하는 스트립이 될 수 있다. 스캐닝 영역의 이러한 구성은 특히 적절한 것으로 밝혀진다.
복수의 스캐닝 영역은 동시에 스캐닝될 수 있다. 이러한 실시예는 상당히 높은 개별 패싯에 대한 연속하는 부하를 회피한다.
칼럼별로 인접한 2개의 패싯 사이의 스캐닝 영역의 오프셋은 오프셋의 방향으로 스캐닝 영역의 크기보다 적어도 하나의 최대 원래 이미지 변위에 의해 더 커질 수 있다. 이러한 오프셋은 마찬가지로 이미지에 의해 유도되는 서브 빔 또는 부분 빔 간섭을 방해하는 위험을 회피한다.
청구항 9에 따른 실시예에서, 먼저 논의된 것의 의미 내에서 광학 지연 구성요소로 동시에 역할을 하는 패싯 미러로 사용될 수 있다. 패싯 미러는, 조명 채널을 통해 상이한 패싯 칼럼에 가이드되는 조명 광 부분 빔이 충분히 큰 패싯 길이 차가 존재함으로 인한 방해 간섭을 가지지 않는 방식으로 서로에 대하여 오프셋으로 배열되는 복수의 패싯 칼럼으로 세분화될 수 있다.
청구항 10에 따른 조명 광학 유닛의 일 실시예에서, 간섭은 조명 채널 및 이러한 조명 채널에 대하여 가이드되는 조명 광 부분 빔의 이러한 구성요소 - 오브젝트 필드 지점에서의 방해 간섭에 기여할 수 있음 - 는 가압될 수 있으므로 이들은 조명 필드를 조명하는데 기여하지 않는 것에 의해 회피된다. 이러한 가압은 개별적인 조명 채널에 대하여 가이드된 인터레스트의 조명 채널의 단면 영역에서 블로킹되는 조명 광 부분 빔에 의해 야기될 수 있다. 이것을 위하여, 개별적인 조명 채널을 한정하는 패싯들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 상응하게 배열되는 블로킹 영역을 갖는 반사 표면을 포함할 수 있다. 간섭을 회피하기 위하여, 개별적으로 하나의 패싯 상에 다수 또는 복수의 블로킹 영역이 제공될 수 있다. 예시로서, 개별적인 블로킹 영역이 흡수제 또는 산란 코팅(scattering coating)에 의해 또는 스탑에 의해 구현될 수 있다. 블로킹 영역에서 조명 광에 대하여 상당히 반사하는 코팅을 생략하는 것이 단순히 가능하다. 놀랍게도, 비교적 큰 수의 패싯이 사용될 때 발생하는 조명 채널의 복수의 가능한 쌍이지만 조명 채널의 단면 영역의 비교적 작은 부분만이 방해하는 부분 빔 간섭을 회피하도록 가압될 필요가 있는 것을 알게 된다. 이러한 단면 영역을 블로킹하는 결과로서 발생하는 조명 광의 손실은 10% 미만이 될 수 있고, 5% 미만이 될 수 있으며 3% 미만이 될 수 있다. 하나의 조명 채널의 단면 또는 이러한 조명 채널의 쌍의 다른 조명 채널이 조명 채널 쌍의 부분 빔들 사이의 방해 부분 빔 간섭의 경우에 가압되는지의 여부의 차가 존재하지 않으므로, 광 손실을 추가로 감소시키는 더 낮은 정수 조명 광 강도를 갖는 단면 영역을 선택하는 것이 가능하다.
다수의 또는 복수의 개별적인 미러 또는 마이크로미러로부터 적어도 하나의 패싯 미러가 구현될 경우, 간섭을 회피하기 위하여 원하는 단면 영역의 조명 채널을 통해 조명을 가압하는 적절한 구성요소가 조명 광이 상응하는 마이크로미러에 의해 디밍(dimming)되는, 즉, 조명 필드를 조명하는데 기여하지 않는 방식으로 경사지는 마이크로미러에 의해 구현되는 것 또한 가능하다. 이것은, 특히 적어도 하나의 패싯 미러의 MEMS(마이크로 전자기계적 시스템)의 경우에 유리하다.
청구항 11에 따른 광학 시스템 및 조명 광학 유닛에 더하여 조명 필드에 배열된 오브젝트 필드를 이미지 필드로 이미징하기 위한 투영 광학 유닛이 제공되는 광학 시스템의 장점은 본 발명에 따른 조명 광학 유닛을 참조하여 상기 기재되는 장점에 상응한다. EUV 광원은 짧은 코히어런스 시간을 가지므로, 본 발명에 따른 조명 광학 유닛은 컴팩트한 방식으로 구현될 수 있다. 자유 전자 레이저(FEL)는 EUV 광원으로 사용될 수 있다. 원치않는 간섭이 존재할 경우, 간섭은 광원이 소수의 모드를 포함할 경우에 더욱 강하게 발달될 수 있다. 적은 모드 수의 FEL의 결과로, 방해 부분 빔 간섭을 회피하는 것의 장점이 특히 드러난다.
EUV 광원은 10개 미만의 횡방향 모드를 갖는 자유 전자 레이저가 될 수 있다. 횡방향 모드의 수에 대한 상위 한계는 에텐듀로부터 유래될 수 있다. 특히, 광원의 에텐듀는 1×0-3mm2 미만, 1×0-4mm2미만, 1×0-5mm2미만 또는 1×0-6mm2미만이 될 수 있다. 에텐듀의 정의 및 계산에 관하여, EP 1 072 957 A2가 참조된다. 조명 필드의 조명의 규칙성을 야기하기 위하여 본 발명에 따르는 수단은 이러한 광원에 특히 적절하다. 특히, 스펙클(speckle)의 감소를 성취할 수 있다. EUV 광원의 기타 형태가 사용될 수 있다. 광학 지연 구성요소는 개별적인 광원의 코히어런스 지속기간에 따라 구현될 수 있다. 여기서 적용되는 것은, 긴 코히어런스 지속기간 동안 광원에 대하여 구현된 조명 광 부분 빔들 사이의 이동 시간 차를 갖는 조명 광학 유닛이 더 짧은 코히어런스 지속기간을 갖는 광원을 위하여 사용될 수 있다는 것이다.
중간 초점은 광원과 제 1 패싯 미러 사이에서 배열될 수 있다. 상기 언급된 광학 지연 구성요소는 중간 초점의 위치에서 형성될 수 있다. 광학 시스템의 중간 초점의 위치에서의 광학 지연 구성요소의 이러한 배열은 광학 지연 구성요소에 의해 추가적인 지연 이동 시간 차의 임프레션을 가능하게 하고, 이것은 전체 조명 필드에 대하여 동일한 방식으로 작용한다. 이것은 또한 이러한 배열 위치가 조명 광학 유닛의 동공 평면의 영역에 존재할 경우, 광학 지연 구성요소의 다른 배열 위치에 적용한다.
청구항 12에 따른 투영 노광 장치, 청구항 13에 따른 생산 방법 및 청구항 14에 따른 구성요소의 장점은, 본 발명에 따른 조명 광학 유닛과 본 발명에 따른 광학 시스템을 참조하여 상기 먼저 기재된 장점에 해당한다. 마이크로구조화된 구성요소 및 나노구조화된 구성요소는 상당히 높은 구조 해상도를 갖고 생산될 수 있다. 이러한 방식으로 예컨대 극도로 높은 통합 또는 저장 밀도를 갖는 반도체 칩을 생성하는 것이 가능하다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 기초로 이하에서 더욱 상세히 기재될 것이다.
도 1은 EUV 투영 리소그래피용 투영 노광 장치를 통한 자오 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2는 조명 필드를 조명하기 위한 조명 광 부분 빔에 대한 총 6개의 조명 채널의 빔 경로를 상당히 개략적으로 도시하며, 여기서 리소그래피 마스크는 투영 노광 장치의 추가 실시예에서 배열될 수 있다.
도 3은 리소그래피 마스크 상의 조명 광 부분 빔의 충돌 시간대의 시간에서의 시퀀스를 도시한다.
도 4는 도 2에 따른 투영 노광 장치의 조명 광학 유닛에서 사용되는 광학 지연 구성요소를 통한 단면을 도시한다.
도 5는 도 4에 따른 광학 지연 구성요소를 사용할 때 리소그래피 마스크 상의 조명 광 부분 빔의 충돌 시대의 시간에서의 시퀀스를 도시한다.
도 6은 리소그래피 마스크 상의 조명 광 부분 빔의 충돌의 시점들 중 시간의 시퀀스를 도 3과 유사하게 도시한다.
도 7은 광학 지연 구성요소의 추가 실시예를 도 4와 유사하게 도시한다.
도 8은 도 7에 따른 광학 지연 구성요소를 사용할 때 리소그래피 마스크 상의 조명 광 부분 빔의 충돌 시간대의 시간에서의 시퀀스를 도시한다.
도 9는 EUV 투영 리소그래피용 투영 노광 장치의 추가 실시예를 자오 단면으로 개략적으로 조명 광학 유닛에 관련하여 도시한다.
도 10은 EUV 광원의 EUV 출력 빔을 편향시키기 위한 스캐닝 장치를 평면도로 도 9에 따른 투영 노광 장치의 조명 시스템의 일부 구성요소를 개략적으로 그리고 필드 패싯 미러에 관련하여 도시한다.
도 11은 EUV 광원으로부터 EUV 출력 빔을 편향하기 위한 스캐닝 장치의 추가 실시예를 단면으로 마찬가지로 개략적으로 그리고 필드 패싯 미러에 관련하여 도시한다.
도 12는 필드 패싯 미러 및 조명 필드의 추가 실시예의 평면도를 도시하고, 여기서, 하나의 필드 지점이 조명 필드에서 강조되고, 필드 패싯 미러의 패싯 상의, 강조된 조명 필드 지점 상에서 이미징되는 이러한 관련 지점이 또한 강조된다.
도 13은 도 12에 따른 필드 패싯 미러 및 조명 필드의 평면도를 도 12에 유사한 도시로 도시하고, 여기서, 도 12에서와 마찬가지로 이미징 지점 할당은 필드 패싯들 중 정확하게 하나와 조명 필드에 대하여 명시되고, 추가적으로, 개별적으로 하나의 패싯 영역은 모든 다른 필드 패싯 상에서 명시되며, 이러한 패싯 영역의 상호 중첩된 이미지는 마찬가지로 조명 필드에서 도시된다.
도 14 및 도 15는 필드 패싯 미러 상에서의 각각의 연속하는 스캐닝 영역의 순차적인 스캐닝의 2개의 예시를 도시하고, 여기서, 이러한 스캐닝 영역의 스캐닝 영역의 면적은 패싯들 중 하나의 영역보다 각각의 경우에 다소 더 작다.
도 16 및 도 17은 복수의 필드 패싯에 대하여 연장하는 필드 패싯에 대한 스캐닝 영역의 면적의 변형을 도시한다.
도 18은 자오 단면으로 EUV 투영 리소그래피용 투영 노광 장치의 추가 실시예를 개략적으로 그리고 조명 광학 유닛에 관련하여 도시한다.
도 19는 도 18에 따른 투영 노광 장치의 조명 시스템의 주요 구성요소를 개략적으로 도시한다.
도 20은 조명 광학 유닛 내의 조명 채널의 광학 경로 길이 차를 강조하기 위한 도 18 및 도 19에 따른 투영 노광 장치의 조명 광학 유닛의 조명 광학 유닛의 동공 패싯 미러의 3개의 선택된 동공 패싯 및 레티클을 도 19의 시야 방향 XX에 대략적으로 상응하는 개략도로 도시한다.
도 21은 레티클의 필드 좌표(X)에 대하여 도 20에 따른 동공 평면들 사이에서 광학 경로 길이의 필드 프로필을 다이어그램으로 도시한다.
도 22는 하나의 배열 변형에서 2개의 선택된 동공 패싯 및 레티클을 도 20과 유사한 도시로 도시하고, 여기서, 동공 패싯 미러는, 동공 패싯 미러의 메인 미러 표면 상의 법선이 필드 패싯 미러의 메인 미러 표면 상의 조명 광 부분 빔의 입사의 평면에 대하여 경사지게 배열되는 방식으로 경사진다.
도 23 내지 도 26 광학 경로 길이의 필드 프로필은 동공 패싯 미러의 다수의 필드 각도에 대하여 도 22에 따른 레티클에 관련된 동공 패싯 미러의 배열에서의 다양한 동공 패싯과 레티클 사이에서 플로팅되는 다이어그램을 도 21의 방식으로 도시한다.
도 27은 파라볼릭 동공 패싯 미러 레티클 길이 함수를 야기하는 동공 패싯 미러의 메인 필드 표면의 곡률을 도시하고, 여기서 이러한 길이 함수는 2개의 상이한 스케일로 도시된다.
도 28은 도 21 및 도 23 내지 도 26과 유사한 다이어그램으로, 레티클에 대하여 도 27에 따라 곡선 미러 표면을 갖는 동공 패싯 미러의 다양한 동공 패싯들 사이의 광학 경로 길이의 필드 프로파일을 도시한다.
도 29 내지 도 31은 투영 노광 장치의 조명 광학 유닛의 실시예들 중 하나에서 사용될 수 있는 필드 패싯 미러의 필드 패싯의 상이한 실시예를 도시하고, 여기서, 필드 패싯의 반사 표면상의 라인형 영역은 조명 광 블로킹 코팅을 갖고, 도 29는 "y-2중극" 조명 세팅에 대하여 최적화된 블로킹 코팅 영역의 구성을 도시하고, 도 30은 "x-2중극" 조명 세팅에 대하여 최적화된 상응하는 구성을 도시하며, 도 31은 최종적으로 복수의 상이한 조명 세팅에 최적화된 상응하는 구성을 도시하며, 이러한 필드 패싯은 조명 광의 가이던스를 반영하기 위하여 사용될 수 있다.
도 32는 필드 패싯 미러의 추가 실시예에 대한 연속하는 스캐닝 영역의 순차적인 스캐닝에 대한 추가 예시를 도 14 내지 도 17과 유사하게 도시한다.
도 33은 도 32의 XXXⅡ에 대한 시야 방향으로부터 보여지는 바와 같이 도 32에 따른 필드 패싯 미러의 필드 패싯의 반사 표면의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 34는 도 32에 따른 필드 패싯 미러와 관련된 동공 패싯 미러에 대한 배열 영역을 개략적인 평면도로 도시하고, 4개의 조명 채널은 예시적인 방식으로 강조된다.
도 1은 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(1)의 자오 단면을 개략적으로 도시한다. 투영 노광 장치(1)는 광원 또는 방사선원(2)을 갖는다. 투영 노광 장치(1)의 조명 시스템(3)이 오브젝트 필드(5)와 일치하는 조명 필드를 오브젝트 평면(6)에서 노광하기 위한 조명 광학 유닛(4)을 포함한다. 또한, 조명 필드는 특히 오브젝트 홀더(8)의 변위 방향에 횡방향으로 오브젝트 필드(5)보다 더 클 수 있다. 조명 필드는 또한 특히 오브젝트 홀더(8)의 변위 방향을 따라 오브젝트 필드(5)보다 더 작을 수 있다. 여기서, 오브젝트 필드(5)에 배열된 레티클(7)의 형태인 오브젝트가 노광되고, 이러한 레티클은 오브젝트 또는 레티클 홀더(8)에 의해 홀딩된다. 레티클(7)은 또한 리소그래피 마스크로도 지칭된다. 오브젝트 홀더(8)는 오브젝트 변위 드라이브(9)에 의해 변위 방향을 따라 변위될 수 있다. 투영 광학 유닛(10)은 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11)에 오브젝트 필드(5)를 이미징하는 역할을 한다. 레티클(7) 상의 구조는 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11)의 영역에 배열되는 웨이퍼(13)의 감광성 층 상에 이미징된다. 웨이퍼(13)는 웨이퍼 홀더(14)에 의해 홀딩된다(마찬가지로 미도시). 웨이퍼 홀더(14)는 마찬가지로 웨이퍼 변위 드라이브(15)에 의해 오브젝트 홀더(8)와 동기화되어 변위방향을 따라 변위될 수 있다.
방사선원(2)은 5nm에서 30nm사이의 범위에서 방사되고 사용된 방사선을 갖는 EUV 방사선원이다. 여기서, 이것은 싱크로트론(synchrotron) 또는 자유 전자 레이저(FEL)를 기초로 하는 방사선원이 될 수 있다. 플라즈마원, 예컨대, GDPP(가스 방전 생성 플라즈마)원 또는 LPP(레이저 생성 플라즈마)원은 또한 방사선원(2)으로서 사용될 수 있다. 당업자는 예컨대 US 6,859,515 B2에서 이러한 방사선원에 관련한 정보를 알 수 있다. 광원(2)은 펄스 방식으로 동작하고, 즉, 광 또는 방사선 펄스의 시간에서의 시퀀스를 방사한다. 시간적으로 인접한 2개의 광 펄스 사이의 일시적인 거리(T)는 1 내지 100kHz의 범위인, 예컨대 50kHz인 광원(2)의 반복 속도에 역으로 관련된다. 광 펄스의 지속 기간은 시간적으로 인접한 2개의 광 펄스 사이의 거리(T)보다 훨씬 짧고, 즉, EUV 방사선이 방사되지 않는 동안의 포즈(pause)는 EUV 방사선이 방사되는 동안의 시간 지속기간보다 훨씬 길다. 코히어런스 시간 또는 코히어런스 지속기간이 EUV 방사선의 사용된 스펙트럼 대역폭으로부터 발생하고, 결국, 광 펄스의 지속기간보다 훨씬 짧다. 사용된 스펙트럼 대역폭은 특히 광원(2)의 위치에서 존재하는 스펙트럼 대역폭보다 작을 수 있다.
방사선원(2)으로부터 발산되는 EUV 방사선(16)은 콜렉터(17)에 의해 집속되고 상응하는 콜렉터는 EP 1 225 481 A로부터 알려진다. 콜렉터(17) 다음에, EUV 방사선(16)은 필드 패싯 미러(19)에 충돌하기 전에 중간 초점 평면(18)을 통해 전파된다. 필드 패싯 미러(19)는 조명 광학 유닛(4)의 제 1 패싯 미러이다. 필드 패싯 미러(19)는 도 1에 도시되지 않는 복수의 필드 패싯을 갖는다. 결국 필드 패싯은 마찬가지로 도면에 도시되지 않는 복수의 개별적인 미러로 각각 세분화될 수 있다. 필드 패싯 미러(19)는 오브젝트 평면(6)에 광학적으로 켤레인 조명 광학 유닛(4)의 평면에 배열된다.
이하의 내용에서, EUV 방사선(16)은 또한 조명 광 또는 이미징 광으로도 지칭된다.
필드 패싯 미러(19) 다음에, EUV 방사선(16)은 동공 패싯 미러(20)에 의해 반사된다. 동공 패싯 미러(20)는 조명 광학 유닛(4)의 제 2 패싯 미러가 된다. 동공 패싯 미러(20)는 투영 광학 유닛의 중간 초점 평면(18)과 초점 평면에 광학적으로 켤레이거나 이러한 동공 평면과 일치하는 조명 광학 유닛(4)의 동공 평면에 배열된다. 동공 패싯 미러(20)는 도 1에 도시되지 않는 복수의 동공 패싯을 포함한다. 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯(25)은 동공 패싯 미러(20)의 동공 패싯의 도움으로 오브젝트 필드(5)에 그리고 빔 경로의 시퀀스로 22, 23 및 24로 표시되는 미러를 포함하는, 투과 광학 유닛(21)의 형태인 후속하는 이미징 광학 어셈블리에 이미징된다. 투과 광학 유닛(21)의 마지막 미러(24)는 그레이징 입사 미러이다. 조명 광(16)의 부분 빔을 가이드하는 개별적으로 하나의 조명 채널은 제 1 패싯, 즉, 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯들 중 하나에 의해 그리고 관련된 제 2 패싯, 즉 동공 패싯 미러(20)의 동공 패싯들 중 하나에 의해 미리결정된다.
위치 관계의 기재를 간소화하기 위하여, 도 1은 오브젝트 평면(6)과 이미지 평면(12) 사이의 투영 노광 장치(1)의 구성요소의 위치 관계의 기재를 위한 전역 좌표계로서 직교 xyz-좌표계를 나타낸다. x-축은 도면의 평면에 그리고 도 1의 뒤쪽으로 수직으로 연장한다. 도 1에서 y-축은 우측으로 그리고 오브젝트 홀더(8) 및 웨이퍼 홀더(14)의 변위 방향에 평행하게 연장한다. 도 1에서, z-축은 아래로 즉, 오브젝트 평면(6)과 이미지 평면(12)에 수직으로 연장한다.
오브젝트 필드(5) 또는 이미지 필드(11)에 대한 x-치수는 필드 높이로도 지칭된다.
도 2는 조명 광학 유닛(4) 대신에 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는 조명 광학 유닛(26)의 변형을 도시한다. 도 1을 참조하여 상기 먼저 기재된 구성요소에 상응하는 구성요소는 동일한 참조 번호로 표시되고 다시 상세하게 기재되지 않을 것이다. 먼저, 이하의 기재는 아래에서 이제 더 상세히 기재될 광학 지연 구성요소의 영향을 갖지 않는 조명 광(16)의 가이던스(guidance)에 관한 것이다.
도 2는 6개의 조명 채널(271, 272, 273, 274, 275 및 276)의 빔경로를 도시하고, 이것에 의해 조명 광(16)의 부분 빔(16k(k=1, ... 6))이 가이드된다. 도시된 것은 광원(2)과 레티클(7) 사이의 빔 경로이고, 여기서, 빔 경로는 광원(2)과 중간 초점 평면(18) 사이에서 단순히 개략적으로 도시된다. 광원(2)과 중간 초점 평면(18) 사이의 광학 경로는 조명 광(16)에 대하여 대략적으로 일정하다. 필드 패싯 미러(15)는 조명 채널(271 내지 276)을 따라 가이드되는 부분 빔으로 조명 광(16)을 분해한다. 조명 채널(271)의 조명 광 부분 빔이 반사되는 필드 패싯(25)은 아래에서 필드 패싯(251)으로 표시되고, 여기서, 추가 조명 채널(272 내지 276)에 있어서, 상응하는 인덱싱은 필드 패싯(25)과 동공 패싯(28)에 대하여 수행된다. 예시로서, 필드 패싯(253)과 동공 패싯(283)은 조명 채널(273)에 속한다. 조명 광(16)의 부분 빔(16k)은 아래에서 올바르게 인덱싱되며 예컨대 조명 광 부분 빔(163)은 조명 채널(273)에 속한다.
빔 경로의 경로 길이의 차에 따라, 상이한 이동 시간은 조명 채널(271 내지 276)에 대하여 가이드되는 조명 광 부분 빔(16k)으로부터 발생한다. 각각의 조명 광 부분 빔(16k)은 자체적으로 불규칙적이되 스펙클(speckle)로도 지칭되는 쿼지 랜덤 강도 변경을 포함하는 조명 필드(5)의 조명을 생성한다. 광원의 횡방향 모드(transverse mode)의 수가 감소하면, 스펙클 콘트라스트가 증가한다. 모든 모드가 동일한 강도를 가질 경우, 상대적인 스펙클 콘트라스트는 모드 수의 역제곱근과 동일하다. 스펙클에 대한 더 많은 정보는 Joseph W. Goodman의 옵틱스의 스펙클 현상(Speckle Phenomena in Optics, Roberts & Company 2010)에서 찾을 수 있다.
2개의 조명 채널(27) 사이의 경로 길이 차가 조명 광(16)의 코히어런스 길이보다 짧고, 여기서 코히어런스 길이는 조명 광의 코히어런스 시간을 광의 속도만큼 곱한 것으로부터 발생할 경우, 관련된 조명 광 부분 빔(16k)은 서로 방해할 수 있다. 가장 최선의 경우에, 2개 이상의 조명 광 부분 빔(16k)에 의해 조명 필드(5)의 결합된 조명의 잔여 콘트라스트는 오직 하나의 부분 빔에 의한 조명의 경우에 생성되는 것과 동일하다. 오직 소수의 모드를 갖는 광원(2)의 경우에 특히, 단일 조명 광 부분 빔(16)의 경우보다 더 강한 콘트라스트를 야기할 수 있는 조명 필드(5) 상의 조명에서 시스템적인 간섭 구조가 추가적으로 존재할 수 있다. 이것의 예시는 주기적인 완전한 변조를 야기하는, 작은 각도에서의 2개의 부분 빔(16)의 중첩에 의하여 형성된다.
2개의 조명 채널(27) 사이의 이동 시간 차가 조명 광(16)의 코히어런스 길이보다 클 경우에, 2개의 조명 채널의 2개의 독립적인 스펙클 패턴이 중첩하여 조명 필드(5)의 조명의 규칙성의 개선을 야기한다. 2개의 조명 채널(27) 사이의 이동 시간 차가 조명 광(16)의 코히어런스 길이보다 클 경우, 그러므로 조명 필드(5)의 중첩은 유리한 거동을 야기하는 반면에, 코히어런스 길이보다 짧은 이동 시간차는 개선 또는 심지어 규칙성의 불리한 변형조차 야기하지 않는다.
그러므로, 조명 채널(271 내지 276)을 따르는 조명 광 부분 빔(16)의 이동 시간 사이의 차이는 도 2에 도시된 유리한 실시예에서 각각의 경우에 조명 채널(27K, 271)의 모든 쌍을 따르는 이동 시간이 조명 광의 코히어런스 시간에 비해 더욱 상이한 방식으로 선택된다. 이것이 의미하는 것은, 조명 광(16)의 광원(2)과 조명 필드(5) 사이에서 측정된 최단 경로 길이를 갖는 조명 채널(27)과 최장 경로 길이를 갖는 조명 채널 사이의 최소 이동 시간 차는 조명 광의 조명 채널 수와 코히어런스 시간의 곱과 적어도 동일하다는 것이다. 조명 채널(271 내지 276)을 따르는 이동 시간 차가 조명 필드(5)의 입사의 위치에 따르고 상기 언급된 조건은 입사의 각각의 위치에 대하여 홀드되어야 하므로, 최단 경로 길이를 갖는 조명 채널과 최장 경로 길이를 갖는 조명 채널 사이의 최소 이동 시간 차는 적어도 일부 필드 위치, 특히 또한 적어도 모든 필드 위치에 대한 조명 광(16)의 조명 채널 수와 코히어런스 시간의 곱보다 실질적으로 더 클 수 있다.
도 3은 조명 광학 유닛(4) 또는 조명 광학 유닛(26)의 이러한 구성의 효과를 명시한다. 조명 채널(271 내지 276)을 따라 가이드되고 동시에 광원(2)을 떠나는 조명 광 구성요소(161 내지 166)의 레티클(7) 상의 입사 시간은 시간 축(t)을 따라 도시된다. 그러므로, 도시된 시간 축(t) 상의 절대적인 시간의 스펙은 의미가 없으며 오직 시간 차가 관련된다. 플로팅된 바(plotted bar)의 폭은 조명 광(16)의 코히어런스 시간 또는 코히어런스 지속기간(τκ)을 나타낸다. 조명 채널 부분 광 펄스(16k)의 전체 펄스 지속기간은 도 3에 플로팅된 바보다 상당히 더 길다. 조명 채널 부분 광 펄스(16k)의 전체 펄스 지속기간은 간섭의 이하의 고려에서 역할을 하지 않는다.
조명 광학 유닛(4 및 26)은 부분 광 펄스(16k)의 코히어런스 지속기간 바가 중첩되지 않는 방식으로 구성된다.
그러므로, 각각의 사용된 조명 채널(27k)이 규칙성의 개선을 야기하므로, 조명 필드의 조명의 규칙성은 조명 광학 유닛의 이러한 실시예에 의해 최적화된다.
기재된 예시적인 실시예에 따른 조명 광학 유닛의 구성은 코히어런스 길이보다 큰 이동 시간차가 조명 채널(27K, 271)의 모든 쌍에 대하여 얻어지는 것을 보장할 수 있다. 이것은 필드 조명의 규칙성의 상응하는 개선을 야기한다. 기재된 실시예의 이러한 장점은 10개 미만의 횡방향 모드를 포함하고 상응하게 큰 횡방향 코히어런스 길이를 갖는 조명 광원의 경우에 특히 중요하다. 횡방향 코히어런스 길이는 광의 속도만큼 조명 광(16)의 코히어런스 시간을 곱하여 발생하는 코히어런스 길이와 구분되어야 한다. 더욱이, 기재된 실시예의 장점은 광대역 광원의 경우 특히 중요하다. 마지막으로, 기재된 실시예의 장점은 수백개 미만의 조명 채널, 특히 100개 미만의 조명 채널을 포함하는 조명 광학 유닛에서 중요해진다.
기재된 실시예들에 의해 회피될 수 있는 것은, 조명 광학 유닛 내에서 최단 이동 시간 또는 경로 길이를 갖는 조명 채널과 조명 광학 유닛 내에서 최장 경로 길이를 갖는 조명 채널 사이에서의 아주 짧은 이동 시간 차이므로, 특히 방해 스펙클 생성은 이러한 경우에 막을 수 없다. 최단 경로 길이를 갖는 조명 채널과 최장 경로 길이를 갖는 조명 채널 사이의 이러한 아주 짧은 이동 시간차 - 기재된 실시예에 의해 회피됨 - 는 조명 채널의 수와 코히어런스 길이의 곱으로서 발생한다.
도 2는 광학 지연 구성요소(29)를 사용하여 조명 광학 유닛(26)의 구성을 도시한다. 광학 지연 구성요소(29)는 오브젝트 필드(5)에서 공간적으로 중첩되는 상이한 지연의 복수의 부분으로 입사 조명 광(16)을 나눈다. 이러한 경우에, 조명 채널(271 내지 276)을 따르는 조명 광 부분 빔의 이동 시간들 간의 이동 시간차는 조명 채널(271 내지 276)의 상이한 빔 경로로부터 나오는 이동 시간 차 및 광학 지연 구성요소(29)의 효과로 인해 조명 광 부분 빔이 경험하는 추가적인 지연 이동 시간 차로부터 구성된다. 그러므로, 조명 채널(27k)을 따르는 조명 광 부분 빔(16k)은 각각 그 자체 이동 시간을 갖는 복수의 구성요소(16k 1)로 구성되고, 여기서, 인덱스 k는 조명 채널을 표시하고 인덱스 l은 광학 지연 구성요소(29)에 의한 지연을 표시한다.
도 2에 따른 실시예에서, 광학 지연 구성요소(29)는 중간 초점 평면(18), 즉, 광원(2)과 필드 패싯 미러(19) 사이의 중간 초점의 위치에서 배열되는 반사 스텝 미러로서 구현된다. 도 2에 따른 조명 광학 유닛(26)에서, 중간 초점은 광원(2) 뒤의 조명 광(16)의 빔 경로에서 콜렉터(도 2에서 미도시)에 의해 생성된다.
도 4는 광학 지연 구성요소(29)를 더욱 상세히 도시한다. 광학 지연 구성요소(29)의 반사 표면(30)은 도 4에 따른 실시예에서 총 4개의 미러 스텝(311, 312, 313 및 314)를 포함한다. 이웃하는 미러 스텝(31)은 반사 표면(30) 상의 법선(N)을 따라 서로로부터
Figure 112014095993576-pct00001
1/2의 거리에 있다. 광학 지연 구성요소(29) 상의 조명 광(16)의 입사 각(α)이 작기 때문에,
Figure 112014095993576-pct00002
1의 광학 경로 길이에 상응하는 지연 이동 시간 차는 인접한 미러 스텝(311, 312, 313 및 314)에서 반사되는 조명 광(16)의 구성요소들 사이에서의 최적 근사치에 적용한다. 4개의 미러 스텝(311, 312, 313 및 314)에 대한 가능 방사선 경로와 6개의 조명 채널(271 내지 276)의 결합은 24개의 조명 광 부분 빔(161 1 내지 166 4)을 야기한다. 여기서, 인덱싱(16K 1)은 도 2와 관련하여 상기 기재되었다.
Figure 112014095993576-pct00003
1'는 경로 길이 차(
Figure 112014095993576-pct00004
1), 즉, 이동 시간차와 유사한 시간이다.
도 3과 유사한 도시에서, 도 5는 광학 지연 구성요소(29)의 효과를 명시한다. 주어진 시간에서 개별적으로 방사선원을 떠나는, 레티클(7) 상의 조명 광 구성요소(16K 1)의 입사의 시간은 시간 축(t)을 따라 플로팅된다. 먼저 조명 채널(27)의 상이한 경로 및 다음 지연 구성요소(29)로 인한 추가적인 지연 이동 시간의 결합된 효과의 결과로서, 전체 이동 시간 차는, 도시된 6개의 조명 채널 부분 광 펄스(161 내지 166)에 대하여 발생하고, 이것은 광원(2)으로부터의 조명 광(16)의 코히어런스 지속기간보다 항상 더 큰, 레티클(7) 상에서 시간적으로 인접하여 입사하는 2개의 조명 채널 부분 광 펄스(16k)의 입사의 시간들 간의 시간 간격(
Figure 112014095993576-pct00005
t)을 야기한다. 입사의 시간은 도 5에 도시된 바의 좌측 에지에 해당하고, 도 3과 유사하게 바의 폭은 조명 광(16)의 코히어런스 지속기간과 동일하다. 그러므로,
Figure 112014095993576-pct00006
t>τκ이 적용되고, 여기서, τκ는 광원(2)의 코히어런스 지속기간이다. 상응하는 스펙트럼 대역폭을 갖는 광원(2)으로서의 자유 전자 레이저(FEL)의 경우에, 코히어런스 지속기간(τκ)에 해당하는 코히어런스 길이는 예컨대 1.35㎛이다. 이것은 13.5nm의 중앙 파장 및 100의 대역폭(λ/Δλ)에 적용된다.
그러므로, 비교적 큰 지연은 광학 지연 구성요소(29)에 의해 임프레싱된다. 광학 지연 구성요소(29)에 의한 지연은 대략(the order of magnitude) 2개의 인접한 미러 스텝(311 내지 314) 사이의 지연 스텝이다. 이러한 스텝 치수는 광학 지연 구성요소의 경우에 적어도 Δ1/2이고, Δl > τκ’가 적용된다. 여기서, Δ1는 최단 경로 길이를 갖는 조명 채널(27)과 최장 경로 길이를 갖는 조명 채널 사이의 최대 경로 길이 차가 된다. τκ'는 코히어런스 지속기간(τκ)에 유사한 경로 길이이다.
도 5에 따른 조명의 경우에, 광원(2)으로부터의 극 시간 해상도(extreme time resolution) 및 초단 광 펄스(extremely short light pulse)를 가정하면, 레티클은 연달아 조명 광 채널(271, 272, 275, 274, 276 및 273)의 방향으로부터의 조명 구성요소(16)를 "본다(see)". 상이한 방향으로부터의 이러한 광 샤워링(light showering)은 광학 지연 구성요소(29)의 사용된 스텝당 정확히 한번이 되도록 연달아 여러번 반복한다.
도 3과 유사하게, 도 6은 주어진 시간에서 레티클(7) 상에서 조명 채널(271 내지 276)을 따라 가이드되고 광원(2)을 떠난 조명 광 구성요소(161 내지 166)의 입사의 시간을 시간 축(t)를 따라 도시한다. 도 3과 도 6 사이의 주요 차이는, 조명 광학 유닛(4 또는 26)을 기초로 하고, 여기서, 조명 광 채널(271 내지 276) 사이의 경로 길이 차는 도 3에 따른 실시예에서 보다 더 크다.
도 7은 광학 지연 구성요소(33)의 추가 실시예를 도시한다. 이것은 이하에서 광학 지연 구성요소(29)와 상이한 곳을 기재한다. 광학 지연 구성요소(29)로부터의 주요 차는 대략 2개의 인접한 미러 스텝(311 내지 314) 사이의 지연 스텝에 놓인다. 광학 지연 구성요소(33)에서, 이러한 스텝 치수는 δl/2이고, 여기서, τκ’ < δl < ΔL / M가 적용된다. 여기서, ΔL는 2개의 조명 광 채널(271 내지 276)을 따른 최소 경로 길이 차며, M은 지연 구성요소(33)의 스텝의 수이다.
그러므로, 비교적 작은 지연은 광학 지연 구성요소(33)에 의해 임프레싱되고, 주어진 시간에 방사선원(2)을 떠나고 특정 조명 광 채널(27i)을 통하여 지연 구성요소(33)의 상이한 스텝에 부딪히는 조명 광(16)의 모든 구성요소(16j 1)는 상이한 조명 채널(27j) 위를 통과했던 조명 광(16)의 구성요소(16j 1)가 레티클(7)에 도달하기 전에 레티클(7)에 도달한다. 이것은 도 5와 유사한 표현으로 도 8에서 도시된다.
도 8에 따른 시간적인 입사의 시퀀스에서, 광원(2)으로부터의 극 시간 해상도 및 극도로 짧은 광 펄스를 가정하면, 레티클(7)은 제 1 조명 방향으로부터의 조명 채널 부분 광 펄스의 구성요소 - 시간적으로 서로 상응함 - 의 시퀀스를 "보고", 제 2 조명 방향으로부터의 조명 채널 부분 광 펄스의 구성요소 - 시간적으로 서로 상응함 - 의 시퀀스를 "보며", 기타 이런식으로 구성된다.
레티클(7) 상의 조명 채널 부분 광 펄스(16j 1)의 구성요소 - 시간적으로 서로 상응함 - 의 입사의 시간 사이의 최소 시간 간격(Δt)은 이러한 경우에 광원(2)의 코히어런스 지속기간(τκ)보다 또한 크다. δl'는 경로 길이 차(δl), 즉, 이동 시간 차와 유사한 시간이다. 여기서, δl'=Δt이 적용된다.
광학 지연 구성요소(33)는 동공 패싯 미러(22)의 동공 패싯들의 위치에서 배열될 수 있다. 이것은 추가적인 반사 및 그에 관련된 광 손실을 회피한다. 작은 스텝 높이의 결과로, 예컨대 패싯 미러와 같은 다른 광학 구성요소로의 통합은 더 큰 스텝 높이가 존재하는 경우보다 더욱 수월하게 가능하다.
광학 지연 구성요소(29)는 중간 초점의 위치에서 배열될 수 있다. 큰 스텝 높이는 생산하기에 약간 더 복잡하고 오직 단일의 이러한 요소는 중간 초점의 위치에서의 배치의 경우에 요구된다.
투영 노광 장치(1)의 도움에 의한 투영 노광의 경우에, 오브젝트 필드(5)의 레티클(7)의 적어도 일부분은 마이크로구조화된 구성요소 또는 나노구조화된 구성요소, 특히, 반도체 구성요소, 예컨대 마이크로칩의 리소그래피 생산을 위한 이미지 필드(11)의 웨이퍼(13) 상의 감광성 층의 영역 상에서 이미징된다. 여기서, 레티클(7) 및 웨이퍼(13)는 스캐닝 동작 동안 y-방향으로 시간적으로 동기화되고 연속으로 변위된다.
이하의 맥락에서, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 추가 실시예가 기재될 것이다. 상기 기재된 구성요소 및 기능은 동일한 참조 번호로 표시되고 오직 이하에서 설명될 것이며, 이하에서는, 이탈 구성요소 또는 기능의 이해가 필수적이다.
도 9에 따른 마이크로리소그래피 투영 노광 장치(1)는 마이크로구조화된 또는 나노구조화된 전자 반도체 구성요소를 생성하는 역할을 한다. 광원 또는 방사선원(2)은 예컨대 5nm와 30nm 사이의 파장 범위로 EUV 방사선을 방사한다. 도 9의 실시예에서, 광원(2)은 자유 전자 레이저(FEL)로서 구현된다. 여기서, 이것은 초고광도로 코히어런트 방사선을 생성하는 싱크로트론 방사선원이다. 이러한 FEL이 기재되는 선행 기술의 공개는 WO 2009/121 438 A1에서 명시된다. 예컨대 도 9에 기재된 실시예에서 사용될 수 있는 광원(2)은 Uwe Schindler의 "전기적으로 스위칭가능한 헬리시티를 갖는 초전도 언듈레이터(Research Center Karlsruhe in the Helmholtz Association, Scientific Reports, FZKA 6997, August 2004) 및 DE 103 58 225 B3에 기재되어 있다.
EUV 광원(2)은 전자 빔(2b)을 생성하기 위한 전자 빔 공급 장치(2a)은 EUV 생성 장치(2c)를 갖는다. 후자에는 전자 빔 공급 장치(2a)에 의해 전자 빔(2b)이 공급된다. EUV 생성 장치(2c)는 언듈레이터로서 구현된다.
광원(2)은 2.5kW의 평균 전력을 갖는다. 광원(2)의 펄스 주파수는 30MHz이다. 각각의 개별적인 방사선 펄스는 이어서 83μJ의 에너지를 갖는다. 100fs의 방사선 펄스 길이의 경우에, 이것은 833MW의 방사선 펄스 전력에 해당한다.
출력 빔으로도 지칭된 사용된 방사선 빔은 투영 노광 장치(1)내에서 조명하고 이미징하려는 목적으로 조명하거나 이미징하는 광(16)으로서 사용된다. 사용된 방사선 빔(16)은 투영 노광 장치(1)의 조명 광학 유닛(4)에 매칭되는 어퍼쳐 각도(35)내에서 스캐닝 장치(36) - 이하에서 기재됨 - 의 도움으로 조명된다. 광원(2)으로부터 발산하는, 사용된 방사선 빔(16)은 5mrad 미만인 다이버전스를 갖는다. 스캐닝 장치(36)은 조명 광학 유닛(4)의 중간 초점 평면(18)에 배열된다. 스캐닝 장치(36) 다음에, 사용된 방사선 빔(16)은 필드 패싯 미러(19) 상에 먼저 입사한다. 스캐닝 장치(36)에 관한 상세는 도 10 및 도 11를 기초로 이하에서 더욱 상세히 기재될 것이다.
특히, 사용된 방사선 빔(16)은 2mrad 미만 그리고 바람직하게는 1mrad 미만인 다이버전스를 갖는다. 필드 패싯 미러(19) 상의 사용된 방사선 빔의 스팟 사이즈는 대략 4mm이다.
예시적인 방식으로, 도 10은 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯(25)의 필드 배열, 필드 패싯 어레이를 도시한다. 필드 패싯 미러(19)는 투영 노광 장치(1)의 조명 시스템의 패싯 미러를 나타낸다. 실제로 존재하는 필드 패싯(25)의 일부만이 3개의 칼럼과 15개의 로우(row)로 예시적인 방식으로 도시된다. 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯 어레이는 총 6개의 칼럼과 75개의 로우를 갖는다. 필드 패싯(25)은 직사각형 형상을 갖는다. 필드 패싯(25)의 기타 형상은 또한 예컨대 아치형 형상 - 도 12 내지 도 17과 관련하여 이하에서 도시됨 - 또는 링 형이나 부분 링 형의 기하학적 형상이 가능하다. 그러므로, 전반적으로, 필드 패싯 미러(19)는 하나의 가능 변형에서 450개의 필드 패싯(25)을 갖는다. 각각의 필드 패싯(25)은 도 10에서 수평 방향으로 50mm의 크기 그리고 도 10의 수직 방향으로 4mm의 크기를 갖는다. 따라서, 전체 필드 패싯 어레이는 300mm×300mm의 크기를 갖는다. 필드 패싯(25)은 도 10에서 일정 비율에 대응하게 도시되지는 않는다.
필드 패싯 미러(19) 상의 반사 다음에, 개별 필드 패싯(25)에 할당되는 광선의 광속(pencil of ray) 또는 조명 광 부분 빔으로 나뉘는 사용된 방사선 빔(16)이 동공 패싯 미러(20) 상에 입사한다. 도 9에서 하나의 동공 패싯(28)으로 단순하게 도시되는 동공 패싯 미러(20)의 동공 패싯(28)은 원형이다. 필드 패싯(25)들 중 하나로부터 반사되는 사용된 방사선 빔(16)의 각각의 광속은 이러한 동공 패싯(28)들 중 하나에 할당되고, 필드 패싯(25)들 중 하나와 동공 패싯(28)들 중 하나를 갖는 개별적으로 하나의 충돌된 패싯 쌍은 사용된 방사선 빔(16)의 관련된 광속에 대한 조명 채널 또는 빔 가이던스 채널(27)을 미리결정한다. 필드 패싯(25)에 대한 동공 패싯(28)의 채널별 할당은 투영 노광 장치(1)에 의해 원하는 조명에 의존하여 야기된다. 그러므로, 출력 빔(16)은 개별적인 조명 각도를 미리 결정하기 위하여, 필드 패싯(25)들 중 개별적으로 하나 그리고 동공 패싯(28)들 중 개별적으로 하나의 쌍에 대하여 순차적으로, 조명 채널을 따라 가이드된다. 또한, 복수의 필드 패싯(25) 및 그러므로 복수의 조명 채널(27)을 동시에 조명하는 것이 가능하다. 임의의 주어진 시간에서, 조명 광(16)은 정확히 하나의 쌍 또는 복수의 쌍이되 일반적으로 개별적으로 하나의 필드 패싯(25) 및 개별적으로 하나의 동공 패싯(28)으로 만들어진 소수의 쌍에 대하여 가이드될 수 있다. 필드 패싯(25)은 각각의 경우에 미리결정된 동공 패싯(28)을 개별적으로 구동하기 위하여 개별적으로 경사진다.
필드 패싯(25)은 동공 패싯 미러(20) 및 3개의 EUV 미러(22, 23, 24)로 구성된 후속하는 투과 광학 유닛(21)에 의해 투영 노광 장치(1)의 투영 노광 유닛(10)의 레티클 또는 오브젝트 평면(6)에서 조명 또는 오브젝트 필드(5)에 이미징된다. EUV 미러(24)는 그레이징 입사 미러로서 구현된다.
조명 광학 유닛(4)에 의한 오브젝트 필드(5)의 조명의 조명 각 분포는, 스캐닝 장치(36)의 도움으로 필드 패싯 미러(19)의 패싯(25)의 스캐닝 조명에 의해 야기되는, 모든 조명 채널의 스캐닝 통합에 의한 개별적인 패싯 쌍(25, 28)의 조명 채널에 의해 미리 결정된 개별적인 조명 각도의 시퀀스로부터 발생한다.
조명 광학 유닛(4; 미도시)의 일 실시예의 경우, 특히, 투영 광학 유닛(10)의 엔트리 동공의 적절한 위치의 경우에, 또한, 미러(22, 23 및 24)를 생략하는 것이 가능하여, 사용된 방사선 빔(16)에 대한 투영 노광 장치의 상응하는 투과 증가를 야기한다.
49.2J의 전체 도즈는 필드 패싯 미러(19)의 각각의 완전한 스캔으로 전체 오브젝트 필드(5)에 도착한다. 이미지 필드(11)에서 전체 도즈를 얻기 위하여, 이러한 전체 도즈는 먼저 조명 광학 유닛(4) 및 다음으로 조명 광학 유닛(10)의 전체 투과에 의해 곱해질 필요가 있다. 이러한 예시적인 상세는, 전체 필드 패싯 미러(19)의 완전한 스캐닝이 웨이퍼(13) 상의 지점이 이미지 필드(11)를 통과하는데 요구되는 시간의 기간 동안 수행될 수 있음을 가정한다. 원칙적으로, 필드 패싯 미러(19)에 대한 조명 광(16)의 더 빠른 스캐닝이 가능하다. 스캐닝 노광의 경우에 웨이퍼(13) 상의 지점이 이미지 필드(11)를 통과하도록 요구되는 시간의 지속기간이 조명 광(16)으로 전체 필드 패싯 미러(19)를 스캐닝하는데 요구되는 시간의 지속기간의 정수배가 될 수 있다.
사용된 방사선 빔(16)을 반사하는 레티클(7)은 오브젝트 필드(5)의 영역의 오브젝트 평면(6)에 배열된다. 레티클(7)은, 레티클 변위 드라이브(9)에 의해 구동된 방식으로 변위될 수 있는 레티클 홀더(8)에 의해 지지된다.
투영 광학 유닛(10)은 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11)에 오브젝트 필드(5)를 이미징한다. 투영 노광 동안, 감광성 층을 갖는 웨이퍼(13)는 이러한 이미지 평면(12)에서 배열되고, 이 감광성 층은 투영 노광 동안 투영 노광 장치(1)에 의해 노광된다. 웨이퍼(13)는 웨이퍼 홀더(14)에 의해 지지되고, 이것은 결국 웨이퍼 변위 드라이브(15)에 의해 제어되는 방식으로 변위될 수 있다.
위치 관계의 표시를 간소화하기 위하여, xyz-좌표계를 이하에서 사용한다. x-축은 도 9의 도면의 평면에 수직으로 연장되며 뒤를 가리킨다. 도 9에서 y-축은 우측으로 연장한다. 도 9에서, z-축은 아래로 연장한다.
투영 노광 동안, 레티클(7) 및 웨이퍼(13)는 모두 레티클 변위 드라이브(9)와 웨이퍼 변위 드라이브(15)의 적절한 구동에 의해 도 9에서 y-방향으로 동기화된 방식으로 스캐닝된다. 웨이퍼는 투영 노광 동안 통상적으로 600mm/s의 스캐닝 속도로 y-방향으로 스캐닝된다. 2개의 변위 드라이브(9, 15)의 동기화된 스캐닝은 스캐닝 장치(36)의 스캐닝 동작과 별개로 수행될 수 있다.
필드 패싯(25)의 긴 측면은 스캐닝 방향(y)에 수직이다. 필드 패싯(25)의 x/y 종횡비는 마찬가지로 직사각형 또는 아치형으로 구현될 수 있는 슬릿 형상 오브젝트 필드(5)의 종횡비에 해당한다.
도 10 및 도 11은 사용된 방사선 빔(16)에 대한 스캐닝 장치(36)의 실시예를 상세히 도시한다. 위치 관계의 표시를 간소화하기 위하여, x'y'-좌표계는 도 10에서 스캐닝 장치를 위하여 사용된다. x-축에 평행하는 x'축은 도 10의 도면의 평면내로 연장한다. yz 평면에 놓인 y'축은 도 10에서 상면 우측을 향하여 비스듬하게 연장한다.
필드 패싯 미러(19)에 관한 위치 관계를 나타내기 위하여, xFFyFF-좌표계를 알맞게 사용한다. xFF-축은 x-축에 평행하게, 즉, 직사각형 필드 패싯(25)의 더 긴 측의 방향으로 연장한다. yFF-축은 직사각형 필드 패싯(25)의 더 짧은 측의 방향으로 xFF에 수직으로연장한다. xFF-방향으로, 필드 패싯(25)은 XFF의 크기를 갖는다. yFF-방향으로, 필드 패싯(25)은 YFF의 크기를 갖는다. XFF/YFF은 필드 패싯(25)의 x/y-종횡비이다.
도 10에 따른 실시예에서, 스캐닝 장치(36)는 그레이징 방식으로 사용된 방사선 빔(16)을 반사하는 스캐닝 미러이고, 이러한 스캐닝 미러는 y'-축과 일치하는 라인 스캐닝 축(37)에 대하여 경사질 수 있으며, x'-축에 평행하는 라인 피드 축(38)에 경사질 수 있다. 양쪽 축(37, 38)은 스캐닝 장치(36)의 반사 미러 표면(39)에 놓인다.
도 11에서, 필드 패싯 미러(19)는 각각 4개의 필드 패싯(25)을 갖는 4개의 수평 로우의 4×4 어레이로서 개략적으로 도시된다. 이하의 주파수 및 시간 데이터는 6×75 어레이를 갖는, 도 10에 관련하여 상기 기재된 필드 패싯 미러(19)의 조명에 관한 것이다. 개시된 실시예에서, xFF-방향을 따라 필드 패싯 라인을 스캐닝하기 위한 라인 스캔 축(37)에 대한 경사는 7.5kHz의 라인 주파수를 갖고 발생한다. 여기서, 미러 표면(39)은 ±4.5°로 경사지게 되고, ±9°의 사용된 방사선 빔(16)에 대한 편향 각도를 야기한다. 따라서, 필드 패싯 미러(19)의 개별적으로 하나의 라인(yFF=const) 상의 사용된 방사선 빔(16)의 휴지 기간은 133.3μs이다. yFF-방향의 라인 피드는 라인 피드 축(38)에 대하여 동기화된 경사에 의해 야기되므로, 75개의 라인은 정확한 라인 거리로 스캐닝되며, 여기서, 라인 피드 축(38)에 대한 경사는 또한 마지막 스캐닝된 필드 패싯(25z)으로부터 스캐닝될 제 1 피드 패싯(25a)으로의 사용된 방사선 빔(16)의 복귀를 보장한다. 그러므로, 미러 표면(39)은 100Hz의 주파수로 라인 피드 축(38)에 대하여 추가적으로 경사진다. 개별적인 필드 패싯(25) 당 휴지 시간은 22.2μs이다. 그러므로, 660개의 EUV 방사선 펄스는 필드 패싯(25)들 중 하나 상의 휴지 시간 동안 필드 패싯(25) 상에 입사한다.
필드 패싯 미러(19)를 스캐닝할 때, 필드 패싯 미러(19) 상의 조명은 y-방향으로 연속하여 이동될 수 있다. 이러한 스캐닝 동작은 기계적으로 비교적 단순하고 내구성있는 구성요소에 의해 성취될 수 있다.
7.5kHz의 상기 기재된 라인 주파수보다 더 높은 라인 주파수 또한 가능하고, 예컨대 10kHz, 15kHz, 20kHz의 라인 주파수 또는 더 높은 라인 주파수가 가능하다.
미러 표면(39)과 필드 패싯 미러(19) 사이의 거리는 대략 1m이다.
라인 스캔 축(37)에 대한 경사 대신에, 라인 스캔은 또한 다각형 스캐너(40)의 도움으로 생성될 수 있고, 이러한 스캐너는 라인 스캔 축(37) 주위에서 회전한다. 이러한 구성은 도 11에서 개략적으로 도시되며, 이 도면은 필드 패싯 미러(19)의 평면도를 도시한다. xFF-축은 도 11의 우측으로 연장하고 yFF-축은 도 11에서 관찰자를 향하여 도면의 평면에 수직으로 연장한다.
라인 스캔에 있어서, 다각형 스캐너는 총 6개의 다각형 패싯을 갖는 다각형 미러(41)를 갖고, 즉, 이것은 그 회전 축(37) 주변에서 원주방향 방향으로 정육각형으로 구현된다. 스캐닝 장치(36)가 다각형 미러(41)로 구현될 때, 경사 미러는 그 업스트림이나 다운스트림에 배열되고, 상기 기재된 바와 같이 이러한 경사 미러는 라인 피드 축(38)에 대하여 경사질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광원(2)으로부터의 조명 방사선은 도 11에 도시되지 않는 광학 유닛에 의해 y-방향으로 확장될 수 있다. 명시된 빔 직경은 오직 x-크기에 관련한다.
다각형 미러(41)의 총 6개의 미러 표면(39)들 중 하나 상에 입사할 때, 사용된 방사선 빔(16)은 대략 5mm의 직경을 갖는다.
광원(2)과 다각형 미러(41) 사이의 거리는 대략적으로 1m이다.
필드 패싯 미러(19) 상에 입사할 때, 즉 다각형 미러(41) 상의 반사 이후에, 사용된 방사선 빔(16)은 대략 10mm의 직경을 갖는다.
이미지 필드(11)는 2mm의 스캐닝 방향에 평행한 슬릿 폭 및 26mm의 스캐닝 방향, 즉, x-방향에 수직인 슬릿 폭을 갖는다. 감광성 층 반응, 레티클(7)의 600mm/s의 스캐닝 속도 및 26mm의 이미지 필드 폭을 보장하는 웨이퍼(13) 상의 30mJ/cm2의 가정된 도즈의 경우에, 출력 빔(16)은 5W의 전력을 갖고 웨이퍼(13) 상에 도달해야 한다.
스캐닝 장치(36)의 개별적인 실시예는, 각각의 경우에 연속하는 스캐닝 영역이 순차적으로 필드 패싯 미러(19) 상에서 스캐닝되고, 이러한 스캐닝 영역은 필드 패싯(25)들의 면적에 적어도 상응하는 스캐닝 영역 면적을 갖는다. 이러한 구성은, 도 12 이하를 기초로 이하에서 더욱 상세히 기재된다. 상기 먼저 기재된 도면을 참조하여 개별적으로 기재되는 구성요소 및 기능에 해당하는 것은 동일한 참조 번호로 표시되고 다시 상세히 논의되지 않는다.
좌측 상에서, 도 12는 아치형 필드 패싯(25)을 갖는 필드 패싯 미러(19)의 변형의 상면도를 개략적으로 도시한다. 필드 패싯(25)의 3개의 칼럼과 총 20개의 필드 패싯(25)이 도시된다. 자연스럽게, 도 12에 따른 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯(25)의 수는 상기 기재된 바와 같이 실제로는 더 크다.
우측 상에서, 도 12는 조명 필드(5)를 도시하고, 여기서 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯(25)은 서로 중첩하는 방식으로 이미징된다.
도 12에 따른 조명 필드(5)에서, 하나의 필드 지점(42)이 강조된다. 도 12에서, 투과 광학 유닛(21)에 의한 필드 지점(42) 상에서 정확하게 이미징되는 이러한 패싯 지점(43)(필드 지점(42)의 원래 이미지)이 또한 강조된다. 필드 지점(42) 상의 패싯 지점(43)의 이미지의 공간적 관계의 결과로, 필드 패싯(25)의 개별적인 컨투어 내의 패싯 지점(43)은 정확하게 동일한 상대 위치에 모두 놓이지 않고, xFF-방향 및 yFF-방향 양쪽으로 서로에 대하여 약간 변위될 수 있다. 도 12에 따른 필드 패싯 미러(19)의 좌측 칼럼의 2개의 가장 위에 있는 필드 패싯(25)의 변위(ΔxFF)가 예시적인 방식으로 도시되는 이러한 변위는 xFF-방향 및 yFF-방향의 필드 패싯(25)의 치수에 비해 작다. 변위(ΔxFF)와 유사하게, yFF-방향을 따르는 변위(ΔyFF)가 또한 존재할 수 있다. 이것은 우측 칼럼의 2개의 가장 위에 있는 필드 패싯(25)의 패싯 지점(43)을 기초로 도 12에서 도시된다. yFF-방향으로, 이러한 패싯 지점(43)은 서로로부터 YFF + ΔyFF의 길이를 갖고, 즉, 양(ΔyFF) 만큼 YFF 방향으로 필드 패싯(25)의 크기(YFF)보다 서로로부터 더욱 이격된다. 필드 지점(42) 및 특정 필드 패싯(25)의 개별적으로 관련된 패싯 지점(43)의 선택에 따라, ΔyFF에 대한 특정 값은 필드 패싯(25)들 중 각각의 하나에 대하여 발생한다. 필드 지점(42) 및 필드 패싯(25)의 패싯 지점(43)이 모든 가능한 결합을 고려할 때, ΔyFF이 취하는 최대 값(ΔyFF,max)이 발생한다. 이러한 치수(ΔyFF,max)는 또한 패싯 미러(25) 상의 필드 지점(42)의 최대 원래 이미지 변위로도 지칭된다.
도 12와 유사한 도시에서, 도 13은 이제 필드 패싯 미러(19) 및 조명 필드(5)를 도시한다. 필드 지점(42)에 있어서, 투과 광학 유닛(21)에 의해 필드 지점(42) 상에 이미징되는 패싯 지점(43)이 필드 패싯(25)들 중 하나, 즉, 필드 패싯 미러(19)의 중앙 칼럼에서 아래에서 세번째인 필드 패싯(25)에 대하여 명시된다.
기타 필드 패싯(25)에 있어서, 도 13은 각각의 경우에 패싯 영역(44)을 명시하고, 이러한 영역은, 각각의 개별적인 필드 패싯(25)의 xFF-좌표 및 yFF-좌표를 참조하여 각각의 필드 패싯(25)의 반사 표면상에서 정확히 동일한 위치에 놓인다.
이러한 패싯 영역(44)의 패싯 영역 이미지(45)는 일치하지 않되, 투과 광학 유닛(21)을 사용하여 이미징할 때의 상기 언급된 기하학적 편차 및 또한 그로부터 발생된 이러한 이미지의 다소 상이한 이미지 스케일로 인하여 조명 필드(5) 상에서 서로 중첩된다.
패싯 영역(44)의 패싯 영역 이미지(45)는 도 13의 우측 상의 조명 필드(5) 상에 도시되고 이러한 패싯 영역 이미지는 투과 광학 유닛(21)에 의해 조명 필드(5) 상에서 생성된다. 필드 지점(42)은 모든 패싯 영역 이미지(45)에 놓인다. 스캐닝 장치(36)는 패싯 영역(44)이 주어진 시간에서 조명되지 않는 방식으로 구동될 경우, 필드 지점(42)은 다른 패싯(25)에 의해 이러한 필드 지점(42)의 조명의 결과로 방해 간섭을 야기하지 않고도 상기 시간에서 패싯 지점(43)에 의해 조명될 수 있다.
도 13의 우측의 필드 지점(42)은 패싯(25)들 중 하나에 의해, 즉 도 13의 좌측의 필드 패싯 미러(19)의 중앙 칼럼의 아래에서부터 세번째의 패싯(25)에 의해서만 조명된다.
도 14는 마찬가지로 필드 패싯 미러(19)의 상면도를 도시한다. 도 14는 스캐닝 장치(36)의 구동의 변형을 도시하고, 여기서, 필드 패싯 미러(19) 상의 연속하는 스캐닝 영역(46)은 순차적으로 스캐닝되고, 이러한 연속하는 스캐닝 영역의 스캐닝 영역의 면적은 필드 패싯(25)들 중 하나의 반사 표면보다 작다. 도 14에 따른 구동 변형에서, 스캐닝 영역(46)은 필드 패싯(25)과 같이 아치형이다. xFF-방향으로, 스캐닝 영역(46)은 필드 패싯(25)과 동일한 크기를 갖는다. yFF-방향으로, 스캐닝 영역(46)의 크기는 필드 패싯(25)의 크기보다 다소 작다. 필드 패싯(25)의 yFF 크기는 비교의 목적으로 도 14에서 2개의 점선 한계선(47)에 의해 표시된다. 스캐닝 영역(46)의 바운딩 형상은 필드 패싯(25)의 바운딩 형상과 일치한다.
스캐닝 영역(46)의 스캐닝 영역의 면적(S)은 첫째 필드 지점(42), 즉, 필드 패싯 미러(19) 상의 조명 필드(5)의 오브젝트 지점의 최대 원래 이미지 변위(ΔyFF,max)와 둘째 그에 평행한 패싯 크기(YFF)의 적어도 비만큼 필드 패싯(25)들 중 하나의 면적(F=XFF×YFF)보다 작다. 그러므로, 이하가 적용된다:
S=F×(1-(ΔyFF,max/YFF)).
도 14에 따른 변형에서, 스캐닝 장치(36)는, 연속하는 스캐닝 영역(46)이 필드 패싯 미러(19) 상에서 항상 스캐닝되는 방식으로 구동되고, 이러한 연속하는 스캐닝 영역(46)은 이어서 스캐닝 장치(36)의 구동의 시간 프로파일에 따라 필드 패싯 미러(19)에 대하여 yFF-방향으로 칼럼별로 변위된다.
그러므로, 2개의 스캐닝 스텝은 스캐닝 장치(36)를 구동할 때 중첩된다. 먼저, 스캐닝 영역(46)에 해당하는 면적은 항상 스캐닝되고 이러한 스캐닝 영역은 다음으로 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯(25)에 대하여 칼럼별로 스캐닝된다. 필드 패싯 미러(19)의 칼럼들 중 하나의 칼럼의 단부에서, 스캐닝이 인접한 칼럼에서 계속된다.
스캐닝 영역(46)의 선택된 크기는 2개의 상이한 필드 패싯(25)에 의해 동시에 조명되는 조명 필드(5) 상에서의 필드 지점을 야기하지 않는다. 그러므로, 조명 필드 지점 상의 조명 광의 방해 간섭이 불가능해진다.
스캐닝 영역(46)이 패싯 미러(19) 위에서 이동하는 동안, 2개의 인접한 필드 패싯(25)은 때때로 도 14에 따른 스냅샷에 도시된 바와 같이 조명 광(16)에 의해 동시에 충돌된다. 그러나, 조명 필드(5)의 상이한 영역이 조명 광(16)에 의해 충돌되도록 유발하는 2개의 인접한 필드 패싯(25)의 일부분만이 충돌되므로, 조명 필드(5)에서의 조명 광 간섭은 존재하지 않는다.
도 15는 전체 필드 패싯 미러(19)의 순차적인 조명을 위한 스캐닝 장치(36)의 작동의 추가 변형을 도시한다. 기타 도면을 참조하여 상기 이미 기재된 구성요소 및 기능에 상응하는 것들은 동일한 참조 번호로 표시되며 다시 상세하게 논의되지 않는다.
도 15에 따른 실시예에서, 스캐닝 영역(46)은 직사각형이다. 스캐닝 영역(46)의 면적은 필드 패싯(25)들 중 하나의 면적보다 작다. 도 15에 따른 스캐닝 영역(46)의 yFF-크기는 도 14에 관련하여 상기 기재된 바와 같이 다시 한번 필드 패싯(25)의 yFF-크기보다 다소 작다. 그러므로, 스캐닝 영역(46)의 바운딩 형태는 도 15에 따른 실시예에서 필드 패싯(25)의 바운딩 형태에 상응하지 않는다.
스캐닝 영역(46)은 필드 패싯(25)들 중 하나에 필수적으로 기재될 수 없다.
스캐닝 영역 구성의 2개의 추가 예시가 도 16 및 도 17을 기초로 기재되고, 이것에 의해 조명 필드(5)의 개별적으로 하나의 필드 지점은 이러한 경우에 필드 패싯 미러(19)의 패싯(25)들 중 최대 하나의 패싯에 의해서만 조명된다. 기타 도면을 참조하여 상기 먼저 기재된 구성요소 및 기능에 상응하는 것들은 동일한 참조 번호로 표시되고 다시 상세히 논의되지 않을 것이다.
도 16 및 도 17에 따른 실시예에서, 필드 패싯 미러(19)를 조명하기 위한 스캐닝 장치(36)는 스캐닝 영역(48)이 복수의 패싯(25)에 대하여 연장하는 방식으로 구현된다.
도 16에 따른 변형에서, 스캐닝 영역(48)은 3개의 패싯 칼럼에 대하여 연장하는 스캐닝 범위 스트립의 형태로 연속하여 구현된다. 이러한 스캐닝 영역 스트립은 도 16에 따른 실시예의 모든 3개의 패싯 칼럼에 대하여 비스듬하게 연장한다. 이러한 비스듬한 프로파일의 그라디언트가 상당히 커서 인접하고 조명된 패싯 칼럼들 사이의 yFF-오프셋이 스캐닝 영역(48)의 yFF-크기보다 커야 한다. 오프셋은 도 16의 점선(49)에 의해 표시되고 스캐닝 영역(48)의 yFF-크기는 도 16의 추가 점선(50)에 의해 표시된다. 스캐닝 영역(48)의 오프셋(49)과 yFF-크기(50) 사이의 yFF-방향의 차(Δy)는 도 12와 관련하여 상기 먼저 언급된 최대 원래 이미지 변위(ΔyFF,max)보다 크다. 동시에, 도 16에 따른 스캐닝 영역(48)의 프로파일은, 스캐닝 영역(48)의 전체 yFF-크기(A)가 개별 필드 패싯(25)의 yFF-크기(YFF)만큼 크도록 되어야 한다. 여기서, yFF-크기(A) 및 YFF 사이의 차이는 적어도 결국 최대 원래 이미지 변위(ΔyFF,max)만큼 크다. 이러한 경계 조건을 관찰함으로써 보장되는 것은, 이러한 경우에 도 16에 따른 스캐닝 영역(48)을 초래하는 동작의 경우에도 조명 필드(5)의 개별적으로 하나의 필드 지점이 필드 패싯들(25) 중 최대 하나에 의해서만 조명된다는 것이다.
필드 패싯 미러(19)를 조명할 때, 스캐닝 영역(48)은 필드 패싯(25)들 중 각각의 하나가 하나의 스캐닝 기간 내에 조명되는 방식으로 필드 패싯 미러(19)에 대하여 yFF-방향으로 스캐닝된다.
도 17에 따른 구동 변형에서, 하나의 필드 패싯 칼럼 폭에 각각 개별적으로 상응하는 xFF-크기를 갖는 복수의 스캐닝 영역(48a, 48b, 48c)은 필드 패싯 미러(19)의 다양한 칼럼 위에서 y-방향으로 스캐닝된다. yFF-방향으로, 스캐닝 영역(48a, 48b 및 48c)은 0보다 큰 서로로부터의 yFF-오프셋을 개별적으로 갖는다. 스캐닝 영역들(48a, 48b 및 48c) 사이의 y-오프셋은 최대 원래 이미지 변위(ΔyFF,max)를 더한, 개별적인 스캐닝 영역(48a, 48b 및 48c)의 y-크기보다 클 수 있다. 다시, 도 17에 따라 부분(48a 내지 48c)으로 형성된 스캐닝 영역(48)의 전체 크기는 최대로 개별 필드 패싯(25)의 yFF-크기이다. 여기서, 다시, 전체 크기(A)와 개별적인 필드 패싯(25)의 yFF-크기 사이의 차는 대략 최대 원래 이미지 변위(ΔyFF , max)에 놓일 수 있다.
2개의 칼럼별 인접한 필드 패싯들(25) 사이의 스캐닝 영역(48)의 오프셋은 도 12와 관련되어 상기 먼저 기재된 스캐닝 영역(48)의 yFF-크기와 최대 원래 이미지 변위(ΔyFF , max)의 적어도 합이 된다.
스캐닝 영역(46, 48)의 면적이 작을 경우에, 조명 필드(5)의 동시에 조명된 영역의 면적 또한 작다. 웨이퍼(13)의 지점이 사용된 광(16)에 의해 충돌되는 전체 지속기간은, 또한, 웨이퍼 변위 드라이브(15)에 의해 제어되는 웨이퍼의 스캐닝 속도 및 이미지 필드(11)의 크기에 더하여, 조명 필드의 동시에 조명된 영역의 크기와 조명 필드(5)의 전체 크기의 비에 의존한다. 이러한 전체 지속기간의 길이가 증가하면, 공간적으로 그리고 일시적으로 로컬화된 방해가 가질 수 있는 효과는 더 작아진다.
그러나 스캐닝 영역(46, 48)의 면적은 공정 중에 스캐닝 영역의 실시예에 대한 먼저 기재된 조건을 어기지 않고 가능한 클 수 있다. 스캐닝 영역(46 또는 48)은 그 면적이 필드 패싯들 중 하나의 패싯의 반사 표면의 20%보다 큰 방식으로 선택될 수 있다. 스캐닝 영역(46 또는 48)의 면적은 필드 패싯(25)들 중 하나의 패싯의 면적의 1/3보다 클 수 있고, 필드 패싯(25)들 중 하나의 패싯의 면적의 1/2보다 클 수 있으며, 필드 패싯(25)들 중 하나의 패싯의 면적의 75%보다 클 수 있고 또는 필드 패싯(25)들 중 하나의 패싯의 면적의 90%보다 클 수 있다.
도면에 도시되지 않은, 투영 노광 장치의 일 실시예에서, 필드 패싯 미러(19)의 동일한 로우 내의 필드 패싯(25)에 속하는 조명 채널(27i)의 쌍을 따르는 모든 이동 시간차는 조명 광(16)의 코히어런스 시간보다 길다. 그러나, 필드 패싯 미러(19)의 상이한 로우 내에서 필드 패싯(25)에 속하는 조명 채널(27i)의 쌍을 따르는 이동 시간차는 조명 광(16)의 코히어런스 시간보다 더 짧을 수 있다. 스캐닝 영역(46)은 도 14 및 도 15와 관련되어 기재되는 바와 같은 y-크기를 갖는다. x-크기는 전체 필드 패싯 미러를 포함하고 그러므로 이제 스캐닝 영역(46)의 면적은 하나의 필드 패싯(25)의 면적보다 크다.
아래의 맥락에서, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 추가 실시예가 기재된다. 상기 먼저 기재된 구성요소 및 기능은 동일한 참조 번호로 표시되고 이것에서 벗어나는 구성요소 또는 기능의 이해가 요구되는 이하의 맥락에서만 오직 언급된다.
도 18에 따른 추가 실시예에서, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치(1)는 마찬가지로 마이크로구조화된 또는 나노구조화된 전자 반도체 구성요소를 생산하기 위한 역할을 한다.
사용된 방사선 빔(16)은 이제 아래에서 기재될 빔 성형 장치(51)의 도움으로 투영 노광 장치(1)의 조명 광학 유닛(4)에 적응되고, 어퍼쳐 각도(35)내에서 조명된다. 빔 성형 장치(51)는 타원형 미러로 구현된다. 광원(2)으로부터 발산하여, 사용된 방사선 빔(16)은 1mrad 미만의 다이버전스를 갖는다. 빔 성형 장치(51)는 조명 광학 유닛(4)의 중간 초점 평면(18)에 배열된다. 빔 성형 장치(51)의 다운스트림에서, 사용된 방사선 빔(16)은 필드 패싯 미러(19) 상에서 기본적으로 입사한다.
도 18에 따른 실시예에서, 사용되는 방사선 빔(16)은 더 상세하게는 500μrad 미만 그리고 바람직하게는 150μrad 미만인 다이버전스를 갖는다. 빔 성형 장치(51) 상의 사용된 방사선 빔(16)의 직경은 대략적으로 5mm이다. 광원(2)으로부터 발산할 때, 사용된 방사선 빔(16)은 1mm 미만이 될 수 있고 500㎛ 미만이 될 수 있거나 250㎛ 미만이 될 수 있는 거의 사라지는 직경을 갖는다.
필드 패싯 미러(19)는 필드 패싯 어레이(여기서 더는 도시되지 않음)를 갖는다. 예시적인 방식으로 도 18에서 도시되는 모든 것은 실제 존재하는 필드 패싯(25)의 일부에 불과하다. 필드 패싯(25)은 필드 패싯 미러(19)의 메인 미러 표면 상에 배열된다.
동공 패싯(28)은 동공 패싯 미러(20)의 메인 미러 표면상에 배열된다.
동공 패싯 미러(20)는 투영 광학 유닛(10)의 입사 동공의 위치의 영역에 배열된다. 개별적인 조명 광 부분 빔에 대한 조명 채널은 필드 패싯(25)으로부터 조명 필드(5)로 이어진다.
조명 광학 유닛(4)에 의해 유발된 오브젝트 필드(5)의 조명의 조명 각 분포는 빔 성형 장치(51)의 도움에 의해 필드 패싯 미러(19)의 패싯(25)의 조명에 의해 유발되는 모든 조명 채널의 통합에 의하여 각각의 패싯 쌍(25, 28)에 대하여 미리 결정되는 개별적인 조명 각으로부터 발생한다.
투영 광학 유닛(10)의 입사 동공은 미러(22, 23 및 24)의 일부 또는 모두에 의해 아마도 이미징된 이후에 동공 패싯 미러(20)의 근처에 위치될 수도 있다.
투영 노광 장치(1)의 개별적인 구성요소가 기재된 정도로, 이러한 구성요소의 메인 반사 표면 또는 메인 미러 표면에 걸쳐져 있는 국부적 xy-좌표계가 사용된다. 전역 좌표계 및 국부적 좌표계의 x-방향은 일반적으로 서로 일치하거나 평행한다.
빔 성형 장치(51)는 타원형으로 성형된 미러이고, 이 미러 상에서, 사용된 방사선 빔(16)은 그레이징 방식으로 입사한다. 광원(2)과 빔 성형 장치(51) 사이의 거리는 예컨대 25m, 50m 또는 100m이다. 특히, 이 거리는 광원(2)의 다이버전스에 따를 수 있다. 이 결과, 예컨대 5mm의 치수를 갖는 스팟은 빔 성형 유닛(51) 상에서 발생한다.
빔 성형 유닛(51)의 타원형으로 성형된 미러는, 빔 가이던스 이미지 평면에서 도면에서 더욱 상세히 도시되지 않는 빔 가이던스 오브젝트 평면의 이미징을 야기한다. 빔 가이던스 이미지 평면은 필드 패싯 미러(19)에 실질적으로 상응한다. 광원(2)으로부터의 사용된 방사선 빔(16)의 작은 다이버전스의 결과로, 빔 가이던스 오브젝트 평면의 정확한 위치는 무관하며, 빔 가이던스 오브젝트 평면에서, 사용된 광(16)은 빔 성형 유닛(51) 상에서 스팟 치수로부터 크지 않게 벗어나는 치수를 갖는 스팟을 형성한다. 빔 성형 장치(51)로부터의 타원형으로 성형된 미러는 이미징 스케일(|β| = 60)을 갖는 광학 이미징을 초래하므로, 사용된 방사선 빔(16)은 전체 필드 패싯 미러(19)를 조명한다.
빔 성형 유닛(51)과 필드 패싯 미러(19) 사이의 거리는 대략 2m이다.
도 19는 투영 노광 장치(1)의 주요 구성요소를 개략적으로 도시한다. 먼저, 광원(2)은 콜렉터(17)에 의해 중간 초점 평면(18)에서 이미징되고 이러한 콜렉터는 도 18에 도시되지 않는다. 작은 에텐듀를 갖는 광원(2)의 경우, 특히, 예컨대 FEL 레이저와 같은 전자 빔 기반 광원(2)의 경우에, 콜렉터(17)를 생략하는 것이 가능하다. 동공 패싯(28)을 갖는 동공 패싯 미러(20)는 광원(2)의 이미지가 동공 패싯(28)의 위치에 멈추는 방식으로 배열된다. 그러므로, 광원(2)의 이미지는 각각의 조명된 동공 패싯(28)의 영역에 놓인다. 투과 광학 유닛(21)의 추가 구성요소(도 18 참조)와 같이 동공 패싯 미러(20)는 서로 중첩되는 방식으로 조명 필드 또는 오브젝트 필드(5)에 필드 패싯 미러(19)의 필드 패싯(25)을 이미징한다. 특정 동공 패싯(28) 상에 입사하는 조명 광(16)의 모든 광선의 광학 경로 길이는 이러한 동공 패싯(28)의 위치에서 일정하고, 즉, 광학 경로 길이는 이러한 동공 패싯(28)에 도달하는 조명 광(16)의 어떤 광선이 고려되는 지에 의존하지 않는다.
이하의 맥락에서, 동공 패싯 미러(20)의 동공 패싯(28)과 레티클(7) 사이의 광학 경로 길이(opd)의 필드 프로파일은 도 20 및 도 21을 기초로 논의된다. 이를 위하여, 동일한 xz-평면에 모두 놓인, 동공 패싯 미러(20)의 3개의 동공 패싯(281 내지 283)은 예시적인 방식으로 선정된다. 이러한 3개의 동공 패싯(281 내지 283)의 인접한 패싯은 서로로부터 125mm의 거리를 갖는다. z-방향으로, 동공 패싯 미러(20)는 레티클(7)로부터 1500mm의 거리이다. 도 20에서 고려되는 레티클(7)의 일부는 x-방향으로 104mm의 크기를 갖는다. 3개의 고려된 동공 패싯들 중 중앙의 패싯, 즉, 동공 패싯(282)은 x-방향으로 레티클(7)(x=0)의 중심과 같은 레벨에 놓인다.
도 21에 따른 다이어그램은 레티클(7)의 x-좌표 상의 동공 패싯들(281 내지 283) 사이의 광학 경로 길이의 의존성을 강조한다. 도 20의 우측 상에서 완전히 도시되는 동공 패싯(283)은 레티클(7)의 좌측 에지로부터의 최대 거리(x=-52mm)를 갖고, 이러한 거리는 레티클(7)의 우측 에지를 향하여 연속하여 감소한다(x=+52mm). 이것은 도 21에서 경로 길이 곡선(52)에 의해 도시된다. 상응하게 미러링된 경로 길이 곡선(53)은 도 20에서 좌측에 도시된 동공 패싯(281)에 대하여 발생한다. 레티클(7)에 대하여 중앙으로 배열된 제 3 동공 패싯(282)에 있어서, 경로 길이 커브(54)가 발생하고 이것은 레티클(7)의 중심에 대한 최소 거리(x=0)를 갖고, 상기 거리는 레티클(7)의 2개의 에지에 대하여 연속하여 증가한다(x = +/-52 mm).
2개의 외부 동공 패싯(281 및 283)은 레티클(7)의 중심(x=0)으로부터 정확히 동일한 거리를 갖는다. 거기서, 2개의 경로 길이 곡선(52, 53)이 교차한다. 광원(2)으로부터 나아가서, 동공 패싯(281 및 283)으로 향하는 개별적인 조명 광 부분 빔에 대한 조명 채널은 광원(2)으로부터의 동공 패싯(281 및 283)에 대하여 동일한 길이를 갖는 정도로, 방해 간섭은 x=0에 대하여 이하의 경로 길이 균등으로부터 뒤따르며, 이러한 균등은 이하에서 기재되는 바와 같이 동공 패싯 미러(20)의 적절한 배열에 의해 회피된다.
도 20과 유사한 방법으로, 도 22는 이제 경사지게 배열되는 동공 패싯 미러(20)를 도시하고, 이러한 경사로, 동공 패싯 미러(20)의 메인 미러 표면(55)에 대하여 그의 법선(N)은 yz-평면에 관하여, 즉 필드 패싯 미러(19)의 메인 미러 표면(56) 상의 조명 광 부분 빔의 입사의 평면에 관하여 경사각(α = 10°) 만큼 경사진다. 이러한 경사는 이러한 부분 빔들이 경사 각도에 따른 yz-평면의 밖으로 후속적으로 편향하는 동공 패싯 미러(20)까지 yz-평면에서 연장하는 것을 유도한다.
도 26은, 2개의 동공 패싯(281 및 283) 그리고 이러한 2개의 동공 패싯(281 및 283) 사이에서 등거리로 배열되는 14개의 추가 동공 패싯(28)에 대한 동공 패싯 미러(20)의 10°의 이러한 경사 각도에 대하여, 도 21에 상응하는 표현으로 레티클(7)에 관련한 경로 길이의 필드 프로파일을 도시한다. 동공 패싯(281)은 도 26에서 가장 높은 경로 길이 곡선(57)에 의해 도시되는 레티클(7)로부터 최대 거리를 항상 갖는다. 동공 패싯(283)은 도 26에서 최하위 경로 길이 곡선(58)으로 도시된, 그의 전체 x-치수에 대하여 레티클(7)로부터의 최소 거리를 갖는다. 그 사이에 14개의 동공 패싯(28)은 경로 길이 곡선(57, 58) 사이에 놓인 경로 길이 곡선(59)에 의해 도시되는 필드 프로파일을 갖는다. 경사 각도(α = 10°)의 경우에, 이러한 경로 길이 곡선(57 내지 59)은 레티클(7)의 전체 x-치수에 대하여 교차하지 않는다. 그러므로, 도 21에 관련하여 상기 기재된 바와 같이 원치 않는 간섭을 가능하게 하는 상황은 발생하지 않는다. 그러므로, 도 22에 따른 동공 패싯 미러(20)를 경사지게 하는 것은, 다양한 조명 채널을 야기하며, 다양한 조명 채널에 의해, 조명 필드(5)의 필드 지점의 각각은 조명 광(16)의 부분 빔에 의해 충돌될 수 있고, 각각의 경우에, 레티클이 투영 노광을 위해 배열될 때, 광원(2)과 필드 지점들 중 개별적인 하나의 지점, 즉, 레티클(7) 상의 지점들 중 개별적인 하나의 지점 사이에서 상이한 채널 길이를 갖는다.
도 26에 따르면, 도 23 내지 도 25는 레티클(7)의 x-치수에 대하여 도 22 및 도 26에 관련하여 상기 기재된 16개의 동공 패싯에 대한 경로 길이 의존성을 도시한다. 경사 각도(α = 7°)의 경우에, 마찬가지로, 경로 길이 곡선(57 내지 59)은 교차하지 않으므로, 방해 간섭을 회피하는 동공 패싯 미러(20)의 배열이 또한 여기서 제시된다. 4°의 경사 각(α)의 경우에, 경로 길이 곡선(58 및 59)은 도 20 및 도 22에서 우측 외부에 도시되는 동공 패싯(283)의 영역에서 이러한 동공 패싯(28)에 대하여 교차한다. 도 23은 도 20 및 도 21에 따른 상황에 해당하는 비경사 동공 패싯 미러(20)의 경우의 상황(α = 0°)을 도시한다.
조명 광 부분 빔에 대한 조명 채널의 원치않는 동일한(identical) 광학 경로 길이(opd)가 존재하지 않는 방식으로 동공 패싯 미러(20)를 배열하는, 대안으로 또는 추가적으로 사용될 수 있는, 추가 수단은, 동공 패싯 미러(20)의 메인 미러 표면(55)의 한정된 곡률의 제공에 있다. 이러한 수단은 도 19, 도 27 및 도 28을 기초로 이하에서 기재된다. 이러한 변형에서, 곡선형 메인 미러 표면(55')이 존재하고, 도 19에서 점선으로 표시된다. 도 27은, xz-평면의 동공 패싯 미러(20)의 주요 미러 표면(55')의 곡률 프로파일(60)을 확대된 스케일로 도시한다(y=상수). 여기서, 도 27의 다이어그램의 좌측 스케일이 적용된다. 동시에, 도 27의 다이어그램은 수평(x) 및 수직(z) 축에 동일한 스케일을 갖는 곡선형 메인 미러 표면(55')의 곡률 프로파일(61)을 도시한다. 이러한 경우에, 도 27의 다이어그램의 우측 스케일이 적용된다.
메인 미러 표면(55')은 파라볼릭 곡률 프로파일을 갖는다.
도 28은 메인 미러 표면(55')의 도 20에 따른 배열의 동공 패싯(281 및 283)의 위치들 사이에서 등거리로 정렬되고, 메인 미러 표면(55')의 이러한 곡선형 프로파일, 즉, 이러한 15개의 동공 패싯(28)의 광학 경로 길이의 필드 프로파일(프로파일 곡선; 62)로부터 발생하는 15개의 동공 패싯(28)에 대한 광학 경로 길이(opd)의 의존성을 도시한다.
메인 미러 표면(55')은 15개의 동공 패싯(28)이 레티클(7)의 좌측 에지(x=-52mm)로부터 동일한 거리를 실질적으로 갖는 이러한 곡률을 갖는다. 도면에서 식별될 수 있기에는 너무 짧은 거리의 작은 차이가 또한 존재하고 레티클(7)의 좌측 에지에 대한 광학 경로 길이의 균등(equality)을 방해하는 것을 방지한다. 프로파일 곡선(62)은 x=-52 및 x=+52 사이에서 즉, 레티클(7)의 전체 사용된 영역에 대하여 교차하지 않는다. 그러므로, 여기서 발생하는 것은, 다양한 동공 패싯(28)으로부터 레티클(7) 상의 특정 지점에 광학 경로 길이의 균등성을 방해하는 것이 다시 한번 회피 되는 상황이다.
그러므로, 동공 패싯 미러(20)의 메인 미러 표면(55')은, 조명 필드(5)의 각각의 필드 지점이 조명 광(16)의 부분 빔에 의해 충돌할 수 있게 하는 다수의 조명 채널이 각각의 경우에 광원(2)과 조명 필드(5)의 필드 지점들 중 개별적인 하나의 지점 사이의 상이한 채널 길이를 갖는 방식으로 평평한 표면(기준 표면(5))으로부터 벗어난다.
다수의 조명 채널을 통해 조명 필드(11)로 가이드되는 조명 광 부분 빔들 사이의 방해 간섭을 회피하기 위한 추가 실시예는 도 29 내지 도 31를 기초로 이하에서 기재된다. 이들은, 이번에는 아치형 또는 부분 링 형상 실시예로 필드 패싯들(25) 중 하나를 상당히 확대하여 도시한다. 상이한 스케일은 도면에서 수평 축 및 수직 축에 대하여 사용된다. 필드 패싯(25)의 y-크기는 그의 x-크기의 1/10이다.
도 29에 따른 필드 패싯(25)은 "y-2중극" 구성을 갖는 조명 세팅 즉, 오브젝트 필드 지점이 조명되는 조명 각의 분포를 갖는 투영 노광 장치(1)의 동작에 최적화된다. 이러한 "y-2중극" 조명 세팅에서, 조명 또는 오브젝트 필드(5)는 y-방향으로 서로로부터 이격된 2개의 조명 광 극의 방향으로부터 조명된다. 이러한 조명 세팅에서, y-방향으로 서로로부터 이격된 2개의 강도 극의 형태인 조명 광학 유닛(4 또는 26)의 동공 평면의 강도 분포가 존재한다. 이러한 그리고 추가의 조명 세팅의 예시는 DE 10 2008 021 833 B4에서 논의된다.
도 29에 따른 필드 패싯(25)은 그의 반사 표면(64) 상에 블로킹 영역(63)을 갖는다. 블로킹 영역(63)은 선 성형 방식으로 구현된다. 블로킹 영역(63)은, 상기 조명 광이 조명 필드(5)의 조명에 기여하지 않는 방식으로 필드 패싯(25)의 반사 표면(64) 상에 입사하는 조명 광(16)을 블로킹한다.
그의 길이방향 크기에 수직인 블로킹 영역(63)은 예컨대 100㎛ 이하 영역의 아주 작은 크기를 갖는다. 블로킹 영역(63)은, 이러한 필드 패싯(25)이 속하는 조명 채널을 통해 가이드되는 조명 광이 필드 패싯(25)을 통해 특정 오브젝트 필드 지점에 대하여, 상이한 필드 패싯(25)이 속하는 추가 조명 채널로부터의 조명 광과의 방해 간섭을 갖는 필드 패싯(25)에 적용된다. 블로킹 영역(63)의 개별적인 길이방향 크기에 수직으로, 이들은 최대 1mm인 그리고 상당히 더 작은, 예컨대, 800㎛, 700㎛, 600㎛, 500㎛, 400㎛이거나 그보다 더욱 작을 수 있는 크기를 갖는다. 1mm보다 큰 그의 크기의 방향에 수직인 블로킹 영역(63)의 크기가 또한 가능하다. 그러므로, 필드 패싯(25)의 모든 블로킹 영역(63)은 이러한 필드 패싯(25)의 전체 반사 표면(64)의 10% 미만을 함께 블로킹한다.
블로킹 영역(63)은 필드 패싯(25) 상에 입사하는 조명 광 부분 빔(16i)의 단면의 상응하는 부분을 블로킹한다.
그러므로, 블로킹 영역(63)이 야기한 것은, 조명 채널 쌍의 조명 채널의 적어도 하나의 채널의 단면 영역이, 블로킹 영역(63)으로 인하여, 조명 광학 유닛(4 또는 26)의 동작 동안 조명 채널 쌍의 조명 채널을 통해 가이드되는 조명 광 부분 빔(16)의 상응하는 쌍이 조명 필드(5)의 임의의 개별적으로 고려된 지점에서 조명 광(16)의 코히어런스 지속기간(τκ)보다 짧은 시간에 소스로부터 계산된 바와 같이 이동 시간 차를 갖는 조명 채널 쌍의 경우에 조명 필드(5)에 기여하지 않는 것이다. 그러므로, 방해 간섭 구성요소가 블로킹 영역(63)에 의해 억제된다.
전체 필드 패싯 미러(19)의, 이러한 블로킹 영역(63)을 적절하게 탑재하는 필드 패싯(25)의 경우에, 블로킹 영역(63)의 개별적인 패턴은, 필드 패싯 미러(19) 상의 그의 배열에 따라, 조명 광학 유닛(4)의 기하학적 형상에 따라 그리고 조명 세팅에 따라 필드 패싯(25)의 각각에 대한 반사 표면(64) 상에서 발생한다. 예시로서, 개별적인 패턴은 광선 추적 프로그램에 의해 계산될 수 있다. 이러한 계산의 결과에 따라, 패턴은 예컨대 적절한 코팅에 의해 필드 패싯(25)의 반사 표면(64)에 적용될 수 있다.
블로킹 영역(63)으로 인한 필수 광 손실, 즉, 조명 광(16)에 대한 스루풋 손실은 10% 미만이고 2%의 영역에 놓일 수 있다.
원칙적으로, 필드 패싯 미러(25)는 복수의 개별적인 마이크로미러(65)로부터 만들어질 수 있다. 이러한 마이크로미러(65)의 상응하는 로우별 그리고 칼럼별 어레이 구조는 섹션별로 도 29에서 표시된다. 이러한 대안적인 마이크로미러 구성에서, 그에 충돌하는 조명 광(16)이 오브젝트 필드(5)의 조명에 기여하지 않는 방식으로 경사지는 마이크로미러(65)는 블로킹 영역(63) 대신 존재한다.
마이크로미러(65)는 MEMS 어레이 배열의 구성요소이다. 예시로서, 상응하는 MEMS 어레이 배열은 예컨대, WO 2009/100 856 A1로부터 당업자에게 알려진다. 마이크로미러(65)는 적어도 2개의 자유 경사도에 의해 서로 독립되어 경사질 수 있으므로 이러한 마이크로미러 필드 패싯(25) 상에 입사하는 조명 광 부분 빔(16)의 반사 가이드가 마이크로미러(65)의 경사 위치에 의해 미리한정될 수 있다.
도 30은 도 29와 유사한 도면으로 추가 필드 패싯(25)을 도시한다. 도 30에 따른 필드 패싯(25)은 마찬가지로 블로킹 영역(63)을 갖는다. 도 30에 따른 필드 패싯(25)에서 블로킹 영역(63)의 배열은 "x-2중극" 조명 세팅에 대하여 최적화된다. 블로킹 영역(63)의 이러한 배열은 도 29에 따른 배열과 질적으로 그리고 양적으로 상이하다.
도 31은 도 29 및 도 30에 따른 도면에 상이한 도면으로 다시 한번 필드 패싯(25)의 추가 실시예를 도시한다.
도 31에 따른 필드 패싯(25)의 경우에, 블로킹 영역(63)은 투영 노광 장치(1)에서 사용될 수 있는 복수의 상이한 조명 세팅에 대하여 적용된다. 이들은 "y-2중극" 및 "x-2중극" 조명 세팅을 포함하고 그러므로 도 29 및 도 30의 블로킹 영역(63)은 도 31에 따른 필드 패싯(25)에 또한 존재한다.
필드 패싯(25)의 마이크로미러 실시예의 경우에, 도 29 내지 도 31에 따른 다양한 블로킹 영역 구성은 마이크로미러(65)의 적절한 경사 구동에 의해 설정될 수 있다.
오브젝트 필드(5)에서 조명 광 부분 빔(16i)의 방해 간섭을 회피하기 위한 조명 광학 유닛(4)의 추가 실시예는 도 32 내지 도 34를 기초로 기재된다. 도 1 내지 도 31을 참조하여 상기 먼저 기재된 구성요소 및 기능에 상응하는 것들은 동일한 참조 번호로 표시되고 다시 상세히 논의되지 않을 것이다.
도 32 내지 도 34에 따른 필드 패싯 미러(19)는 다시 한번 4개의 칼럼(25Ⅰ, 25Ⅱ, 25Ⅲ 및 25Ⅳ)에서 서로 옆에 배열되는 아치형 필드 패싯(25)을 갖는다.
필드 패싯 미러(19)는 동시에 조명 광학 유닛(4)의 광학 지연 구성요소(29 또는 33)이 된다.
패싯 칼럼(25Ⅰ 내지 25Ⅳ)은 필드 패싯 미러의 메인 반사 평면(66)에 대하여 z-방향으로 즉, 메인 반사 평면(66)에 수직으로 서로에 대하여 오프셋되어 배열된다. 여기서, 도 33에 표시된 바와 같이, 인접한 패싯 칼럼(25Ⅰ 내지 25Ⅳ)의 오프셋은 Δl/2이다. 즉, 적어도 코히어런스 지속기간(τκ)의 절반이다. 도 4에 따라 특히 실시예와 관련하여 상기 먼저 기재된 것은 이러한 경로 길이 차에 적용된다. 대안으로, 필드 패싯 칼럼(25Ⅰ 내지 25Ⅳ) 사이의 스텝 거리는 또한 δl/2이 될 수 있다. 이러한 경우에, 도 7에 따른 실시예에 관련하여 상기 먼저 기재된 것이 이곳에 적용된다.
필드 패싯 미러는 예컨대 도 14 내지 도 17에 따른 실시예의 스캐닝 영역(46 및 48)와 관련하여 상기 기재된 바와 같이 스캐닝 영역(67)에 의해 EUV 광원(2)으로부터 조명 광(16)에 의해 동시에 조명된다. x-방향으로, 스캐닝 영역(67)은 전체 필드 패싯 미러(19)의 x-크기에 상응하는 크기를 갖는다. y-방향으로, 스캐닝 영역(67)은 필드 패싯들(25) 중 개별적으로 하나의 y-크기에 상응하는 크기를 갖는다.
패싯 칼럼(25Ⅰ 내지 25Ⅳ)의 스텝 배열이 보장하는 것은 상이한 필드 패싯 칼럼(25Ⅰ 내지 25Ⅳ)에 가이드되는 조명 광 부분 빔(16i)이 방해 간섭을 갖지 않는 것이다.
도 34는 예시적인 방식으로, 4개의 패싯 칼럼(25Ⅰ 내지 25Ⅳ)의 필드 패싯(25), 도 34의 개별적으로 가장 꼭대기의 패싯에 대한 4개의 조명 채널(27)의 할당을 도시한다. 도 34에 따른 상당히 개략적인 도시에서, 필드 패싯 미러(19)와 동공 패싯 미러(29)는 상면도가 개별적으로 도시된다. 도 34는 예시적인 방식으로 도시되는 4개의 조명 채널(27)에 속한 동공 패싯 미러(20)의 이러한 동공 패싯(28)만을 도시한다. 이러한 4개의 조명 채널(27)에 대하여 할당된 필드 패싯의 경사각은, 동공 패싯(28)의 지점 대칭 배열이 동공 패싯 미러(20)의 배열 평면의 영역에서 조명되게 된다. 필드 패싯(25)에 대한 이러한 동공 패싯(28)의 할당이 존재하므로, 개별적인 조명 채널(27)을 통해 필드 패싯 칼럼(25Ⅰ 내지 25Ⅳ)들 중 하나의 필드 패싯(25)에 할당되는 동공 패싯(28)은 개별적으로 원하는 조명 세팅에 따라 동공 패싯 미러(20)의 배열 평면에서 대칭적으로 배열되고 균일하게 분포된다. 필드 패싯 칼럼(25Ⅰ 내지 25Ⅳ)의 z-오프셋으로 인하여, 조명 파라미터의, 특히 조명의 텔레센트리시티 및 엘렙시티시에 관한 원치않는 부정적인 영향이 감소되거나 완전히 회피될 수 있다. 이러한 텔레센트리시티 및 엘립티시티 조명 파라미터의 정의는 US 8,174,677에서 찾을 수 있다.
도 34에 따른 조명 채널(27)의 배열 예시는 환형 조명 세팅 또는 4중극 조명 세팅에 속한다.
도 14 내지 도 17에 따른 실시예에 비해 더 큰 스캐닝 영역(67)으로 인하여, 이것은 조명 광학 유닛(4)의 더 큰 스루풋을 야기한다. 더욱이, 조명 변수에 대한 광원 변형의 효과가 감소될 수 있다.

Claims (14)

  1. 리소그래피 마스크(7)가 배열될 수 있는 조명 필드(5)에 조명광(16)을 가이드하기 위한, EUV 투영 리소그래피용 조명 광학 유닛(4; 26)으로서,
    - 상기 조명 필드(5)에 상기 조명광(16)을 가이드하기 위한 복수의 패싯(25)을 갖는 패싯 미러(19)를 포함하고,
    - 조명 광 부분 빔(16i)을 가이드하는 개별적으로 하나의 조명 채널(27i)이 상기 패싯(25)들 중 하나에 의해 미리결정되고, 복수의 조명 채널들(27i)을 초래하며,
    - 정확히 하나의 조명 채널(27i)이 상기 패싯(25)들 중 개별적으로 하나위로 가이드되며,
    - 상기 조명 광학 유닛(4; 26)은, 상기 조명 광학 유닛(4; 26)이 동작중일 때, 상기 조명 필드(5)의 동일한 지점에 동시에 입사하는 상이한 조명 채널(27i)을 통해 가이드되는 쌍의 조명 광 부분 빔(16i)이 상기 조명 광(16)의 코히어런스(coherence) 지속기간(τκ)보다 큰 상호 이동 시간차(mutual travel time difference)를 갖는 방식으로 구현되고,
    - 상기 조명 필드(5)에 상기 조명광(16)을 가이드하기 위한, 복수의 제 1 패싯(25)을 갖는 제 1 패싯 미러(19)를 포함하고,
    - 상기 조명광(16)의 빔 경로의 상기 제 1 패싯 미러(19)의 다운스트림에 배열되고 복수의 제 2 패싯(28)을 포함하는 제 2 패싯 미러(20)를 포함하며, 상기 제 1 패싯 및 제 2 패싯(25, 28)은, 조명 광 부분 빔(16i)을 가이드하는 개별적으로 하나의 조명 채널(27i)이 제 1 패싯(25) 및 관련된 제 2 패싯(28)에 의해 미리결정되는 방식으로 배열되고, 정확히 하나의 조명 채널(27i)은 상기 패싯(25, 28) 중 개별적으로 하나의 패싯위로 가이드되고,
    제 1 패싯 미러는 필드 패싯 미러(19)로 구현되고 제 2 패싯 미러는 동공 패싯 미러(20)로 구현되며, 상기 조명 광학 유닛은,
    - 상기 조명 필드(5)에 필드 패싯(25)의 이미징을 중첩하기 위한 투과 광학 유닛(21)을 포함하고, 상기 투과 광학 유닛은, 상기 조명 광(16)의 상기 부분 빔들 중 개별적으로 하나의 빔을 반사하기 위한 복수의 동공 패싯(28)을 포함하고 상기 필드 패싯 미러(19)의 다운스트림에 배열되는 상기 동공 패싯 미러(20)를 포함하고,
    - 상기 조명 광학 유닛은, 조명 광원(2)의 이미지가 상기 동공 패싯 미러(20)의 동공 패싯(28)의 위치에서 멈추어지도록, 배열될 수 있으며,
    - 상기 동공 패싯 미러(20)의 메인 미러 표면(55')은, 상기 조명 필드(5)의 필드 지점 중 각각의 지점이 상기 조명 광(16)의 부분 빔에 의해 충돌할 수 있게 하는 상기 다수의 조명 채널이 상기 광원(2)과 상기 조명 필드(5)의 필드 지점 중 각각의 지점 사이에 상이한 조명 채널 길이를 각각 갖도록 평면 기준 표면(55)으로부터 벗어나는, 조명 광학 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서, 이동 시간차가 조명 채널들(27i)의 빔 경로의 경로 길이의 차에 따라 조명 광 부분 빔(16i)들 사이에서 발생하고,
    - 상기 조명 광 부분 빔(16i)으로의 그 분할(division) 이전에 상기 조명 광(16)의 빔 경로의 위치(18)와 상기 조명 필드(5) 사이에서 측정된 2개의 상이한 조명 광 부분 빔(16i)의 이동 시간간의 각각의 차(Δt)는 상기 조명 필드(5)의 각각의 위치에 대한 상기 조명 광(16)의 코히어런스 지속기간(τκ)보다 항상 큰 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    - 적어도 하나의 조명 광 부분 빔(16k)을 복수의 부분 빔 구성요소(16k 1)로 분할하기 위한 광학 지연 구성요소(29; 33) - 상기 부분 빔 구성요소(16k 1)는 그들 사이의 쌍별(pairwise) 이동 시간차를 가지므로, 상기 조명 광 부분 빔(16i)으로의 그 분할의 업스트림과 상기 지연 구성요소의 업스트림의 양자에 놓이는 조명 광(16)의 빔 경로의 위치(18)와 상기 조명 필드(5) 사이에서 측정되는 임의의 조명 광 부분 빔(16k)의 부분 빔 구성요소(16k 1)의 이동 시간간의 각각의 차(Δt)가 여전히 조명 광(16)의 코히어런스 지속기간(τκ)보다 큼 - 를 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  4. 청구항 1에 있어서, 제 1 패싯 미러는 필드 패싯 미러(19)로 구현되고 제 2 패싯 미러는 동공 패싯 미러(20)로 구현되며, 상기 조명 광학 유닛은
    - 상기 조명 필드(5)에 필드 패싯(25)의 이미징을 중첩하기 위한 투과 광학 유닛(21)을 포함하고, 상기 투과 광학 유닛은, 상기 조명 광(16)의 상기 부분 빔 중 개별적으로 하나의 빔을 반사하기 위한 복수의 동공 패싯(28)을 포함하고, 상기 필드 패싯 미러(19)의 다운스트림에 배열되는 상기 동공 패싯 미러(20)를 포함하고,
    - 상기 조명 광학 유닛은, 조명 광원(2)의 이미지가 상기 동공 패싯 미러(20)의 동공 패싯(28)의 위치에서 멈추는(come to rest) 방식으로 배열될 수 있으며,
    - 상기 동공 패싯 미러(20)는, 상기 조명 필드(5)의 필드 지점들 중 각각의 지점이 상기 조명 광(16)의 부분 빔에 의해 충돌할 수 있게 하는 다양한 상기 조명 채널이 상기 광원(2)과 상기 조명 필드(5)의 필드 지점들 중 개별적인 지점 사이에 상이한 조명 채널 길이를 개별적으로 갖도록 경사지게 배열되는, 조명 광학 유닛.
  5. 청구항 1에 있어서,
    - 스캐닝 장치(36)를 포함하고, 상기 스캐닝 장치는 조명 빔(16)을 스캐닝하고, 조명빔의 전체 빔 단면은, 상기 패싯 미러(19) 상에 입사할 때 상기 조명 광(16)이 상기 조명 필드(5)를 조명하도록 상기 패싯 미러(19)의 상기 패싯(25)에 비해서 상기 패싯(25) 중 하나의 반사 표면의 20% 보다 크며,
    - 상기 스캐닝 장치(36)는 언제든지 상기 조명 필드(5)의 개별적으로 하나의 필드 지점(42)이 이러한 경우에 상기 패싯(25) 중 최대 하나에 의해서만 조명되는 방식으로 구현되는, 조명 광학 유닛.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 스캐닝 장치(36)는 복수의 패싯(25)위로 연장하는 스캐닝 영역(48; 67)이 상기 패싯 미러(19) 상에서 스캐닝되는 방식으로 구현되는, 조명 광학 유닛.
  7. 청구항 1에 있어서,
    - 스캐닝 장치(36)를 포함하고, 상기 스캐닝 장치는 조명 빔(16)을 스캐닝하고, 조명 빔의 전체 빔 단면은, 상기 패싯 미러(19) 상에 입사할 때 상기 조명 광(16)이 상기 조명 필드(5)를 조명하도록 상기 패싯 미러(19)의 상기 패싯(25)에 비해서 상기 패싯(25) 중 하나의 반사 표면의 200% 보다 크며,
    - 상기 스캐닝 장치(36)는 언제든지 상기 조명 필드(5)의 개별적으로 하나의 필드 지점(42)이 광학 경로 길이 차가 적어도 하나의 코히어런스 길이 만큼 개별적으로 상이한 패싯(25)에 의해서만 조명되는 방식으로 구현되는, 조명 광학 유닛.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 상호 이동 시간차가 상기 조명 광(16)의 코히어런스 지속기간(τκ)보다 짧은 방식으로, 조명 채널 쌍(27i, 27j)을 따라 가이드되는 조명 광이 상기 조명 필드(5)의 적어도 하나의 지점에 입사하는 이들 조명 채널 쌍(27i, 27j)의 경우, 이들 조명 채널 쌍(27i, 27j)의 조명 채널들 중 적어도 하나의 조명 채널(27i)의 단면 영역이 상기 조명 필드(5)를 조명하는데 기여하지 않는, 조명 광학 유닛.
  9. 청구항 1에 기재된 조명 광학 유닛을 포함하고 EUV 광원(2)을 포함하는, 광학 시스템.
  10. 청구항 9에 기재된 광학 시스템을 포함하고 상기 조명 필드(5)에 배열된 오브젝트 필드를 이미지 필드(11)에 이미징하기 위한 투영 광학 유닛(10)을 포함하는, 투영 노광 장치(1).
  11. 투영 노광 방법으로서,
    - 청구항 10에 기재된 투영 노광 장치(1)를 제공하는 단계,
    - 웨이퍼(13)를 제공하는 단계,
    - 리소그래피 마스크(7)를 제공하는 단계,
    - 상기 투영 노광 장치(1)의 투영 광학 유닛(10)의 도움으로 상기 웨이퍼(13)의 감광성 층의 영역상에 상기 리소그래피 마스크(7)의 적어도 일부분을 투영하는 단계를 포함하는, 투영 노광 방법.
  12. 청구항 11에 기재된 방법에 의해 생산되는 마이크로구조화되거나 나노구조화된 반도체 칩.
  13. 삭제
  14. 삭제
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