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KR20000058210A - 균일한 스캐닝 에너지를 발생하는 필드 거울을 갖는조사장치 - Google Patents

균일한 스캐닝 에너지를 발생하는 필드 거울을 갖는조사장치 Download PDF

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KR20000058210A
KR20000058210A KR1020000009616A KR20000009616A KR20000058210A KR 20000058210 A KR20000058210 A KR 20000058210A KR 1020000009616 A KR1020000009616 A KR 1020000009616A KR 20000009616 A KR20000009616 A KR 20000009616A KR 20000058210 A KR20000058210 A KR 20000058210A
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KR
South Korea
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field
mirror
irradiation
plane
irradiation apparatus
Prior art date
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Abandoned
Application number
KR1020000009616A
Other languages
English (en)
Inventor
외르그슐츠
Original Assignee
헨켈 카르스텐
칼-짜이스-스티프퉁 트레이딩 에즈 칼 짜이스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 헨켈 카르스텐, 칼-짜이스-스티프퉁 트레이딩 에즈 칼 짜이스 filed Critical 헨켈 카르스텐
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Abstract

본 발명은 193㎚ 이하의 파장을 갖는 스캐닝 리소그래피, 특히 EUV 리소그래피를 위한 슬릿 조사용 조사장치에 관한 것으로서, 상기 조사장치는, 광원 및 하나 이상의 필드 거울 또는 하나의 필드 렌즈를 구비하며, 상기 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 은 조사된 필드가 스캐닝 방향과 수직인 레티클면에서 수차되도록 성형되는 것을 특징으로 한다.

Description

균일한 스캐닝 에너지를 발생하는 필드 거울을 갖는 조사장치{ILLUMINATION SYSTEM WITH FIELD MIRRORS FOR PRODUCING UNIFORM SCANNING ENERGY}
본 발명은 조사 시스템에 관한 것으로, 특히, 193㎚ 에서 EUV (Extreme Ultra Violet) 까지의 파장을 갖는, 광원, 하나 이상의 필드 거울 또는 하나의 필드 렌즈 및 EUV 투영 노광 시스템으로 이루어진 리소그래피용 조사 시스템, 및 EUV 투영 노광 시스템에서 스캐닝 에너지를 정정하는 방법에 관한 것이다.
특히 서브미크론의 범위로 전자 성분에 대한 구조적인 폭을 줄일 수 있도록 하기 위해, 미크로리소그래피에 사용된 광 파장을 줄이는 것이 필요하다. 예를 들어, 투과력이 약한 x-선을 갖는 리소그래피가 193㎚ 보다 작은 파장으로써 생각할 수 있다. US-A 5,339,346 호는 그러한 복사를 갖는 웨이퍼를 노광하는 배열을 개시하고 있다. 소위 EUV 복사인 투과력이 약한 x-선용 조사 시스템이, 노광되는 마스크 또는 레티클의 조사이 3 개의 구면 거울을 사용하여 발생되는, US-A 5,737,137 호에 보여진다.
리소그래피 시스템내 웨이퍼에서 노광 빔 발생의 양호한 균일성을 나타내는 필드 거울이 US 5142561 에 기술되어져 있다. 물론, 그곳에 기재된 노광 시스템은 800 내지 1800eV 의 높은 에너지의 x-선을 갖는 마스크를 통해 웨이퍼의 접촉 노광과 관련이 있으며, 그 조사 시스템은 본 발명과는 상이하다.
EUV 소오스용 EUV 조사 시스템이 EP 99 106 348.8(US 시리즈 번호 09/305017) 또는 PCT/EP99/02999 에 개시되어져 있다.
청구항 1 의 포괄적인 특징을 갖는 조사 시스템이 특유의 방식으로 이러한 필수조건을 만족하는 조사 시스템으로서 알려져 있다.
스캐닝 균일성은 조사 슬릿, 특히 커브된 슬릿에서 상술한 스캐닝 노광 시스템의 문제이다. 예를 들어, 레티클 또는 위이퍼 평면내 스캔 경로를 따라 조도 분포의 선 적분으로서 얻어진 스캐닝 에너지가 커브된 슬릿에 대한 필드 에지부에서 더 긴 스캔 경로 때문에 동종의 조사 조도에도 불구하고 필드 에지부쪽으로 증가될 수 있다. 그러나, 스캐닝 에너지 및 그를 갖는 스캐닝 균일성이 다른 영향에 의해 또한 영향을 받을 수 있는데, 예를 들어 코팅 또는 비네팅 효과가 가능하다. 커브된 슬릿은 호 형상의 필드라 불리는 링 필드의 부분을 전형적으로 의미한다. 호 형상의 필드는 폭 Δr, 평균 반경 R0및 각의 범위 2·α로 표시될 수 있다. 예를 들어, 평균 반경 R=100㎜ 이고 각의 범위 2·α=60。인 전형적 호 형상의 필드에 대한 스캐닝 에너지의 상승은 15% 이다.
따라서, 본 발명의 목적은 스캐닝 에너지가 균일하거나, 소정의 커브를 적합하게 하도록 제어될 수 있는 투영 노광 시스템용 조사 시스템을 설명하는 것이다.
본 발명에 따르면, 문제점은 포괄적인 타입의 조사 시스템내에 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 을 형상함으로써, 조사된 필드가 스캐닝 방향에 수직인 조사 시스템의 화상 평면내에 수차되게 하여 해결된다. 이 평면에서, 투영 노광 시스템의 마스크 또는 레티클이 위치된다.
조사 시스템의 화상 평면에 인접한 광학 성분은 필드 거울(들) 및 필드 렌즈(들) 를 의미한다. 아래의 설명부에서, 일반적인 단어 "필드 렌즈" 는 필드 거울(들) 및 필드 렌즈(들) 를 설명한 것이다. 파장 λ가 100㎚ 보다 높게 하기 위해, 필드 렌즈는 굴절 필드 렌즈(들) 로 이루어지고, EUV 영역 (10㎚ 〈 λ〈 20㎚) 내 파장을 위해서, 필드 렌즈는 굴절 필드 거울(들) 로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 소정의 조도 분포를 얻기 위해서 수차가 결정되는 것이 가능하다.
스캐닝 시스템을 위해서, 웨이퍼 평면내에 스캐닝 에너지의 균일한 분포를 얻기 위해 스캐닝 방향에 수직인 조도 분포를 수정하기 위한 가능성을 가지는 것이 유리하다. 스캐닝 에너지는 스캐닝 경로의 길이를 변화함으로써 또는 조사 조도의 분포를 수정함으로써 영향을 받을 수 있다. 이 발명은 조사 조도의 분포 정정에 관한 것이다. 2차원 조도 분포가 정정되는 스텝퍼(stepper) 시스템과 대비하여, 스캐너 시스템용으로, 스캐닝 에너지의 분포를 단지 정정하는 것이 충분하다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 증가하는 수차에 의해 필드의 중심으로부터 필드 에지부까지 감소하는 조사 조도를 제공하는 것이다. 조도는 필드 중심(α=0。)에서 최대이고 필드 에지부 (α=±α0)에서 최소이다. 필드 에지부쪽으로 조사 조도가 감소함으로, 스캔 경로의 증가가 보상될 수 있다.
감소하는 수차에 의해 필드의 중심에서부터 필드 에지부까지 증가하는 조사 조도를 또한 제공하는 것이다. 만약 영향을 주는 다른 유사한 층 또는 비네팅 효과가 필드 에지부쪽으로 스캐닝 에너지를 감소하도록 한다면, 이러한 정정은 필요하다.
±7%, 바람직하게는 ±5% 및 매우 바람직하게는 ±3% 의 범위에서 스캐닝 에너지의 균일성이 조사 시스템의 화상 평면에서 이루어지도록, 필드 렌즈를 설계하는 것이 특히 바람직하다.
필드 렌즈는, 조사 시스템의 개구 조리개 평면이 조사 시스템의 주어진 출구 동공으로 화상되도록 성형된다. 따라서 필드 렌즈는 조도 정정에 더하여 정정 동공 화상화를 이룬다. 조사 시스템의 출구 동공은 투영물의 입구 동공에 의해 전형적으로 주어진다. 공심 (homocentric) 의 입구 동공을 갖는 투영물을 위해서, 입구 동공의 위치는 필드 종속변수이다. 이는 조사 시스템의 출구 동공의 위치가 역시 이 경우에 필드 종속변수가 된다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 조사된 필드의 형상은 직사각형이거나 링 필드의 부분이다. 본 발명의 유리한 실시예에서, 조사된 필드의 주어진 형상이 이루어지도록 필드 렌즈가 성형된다. 만약 조사된 필드가 링 필드의 세그먼트와 경계된다면, 필드 렌즈의 설계는 링 필드의 평균 반경 (R0) 을 경정한다.
왜상(歪像) 파워를 갖는 필드 렌즈를 사용하는 것이 유리하다. 이는 토로이달 거울 또는 렌즈로써 실현될 수 있다. 그래서, x- 및 y-방향의 화상화가 별개로 영향을 받을 수 있다.
특히 유리한 실시예에서, 필드 거울(들) 은 그레이징 입사 거울(들) 이다. EUV 시스템에서, 정상 입사 거울에 대한 반사 손실은 그레이징 입사 거울에 대해서보다 훨씬 높다. 그래서 그레이징 입사 거울이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서, 조사 시스템은 보조 광원으로 광원을 전달하기 위해 광학 성분으로 이루어진다. 이러한 광학 성분은 단일 거울 구성요소로 분리되는 제 1 거울이 될 수 있다. 거울 구성요소는 하나의 보조 광원을 발생한다. 거울 구성요소는 평면, 구, 원통형, 토로이달 또는 비구면 표면으로 제공될 수 있다. 이러한 단일 거울 구성요소는 필드면이라 불린다. 그들은 조사의 화상 평면에 화상되며, 필드면의 화상은 적어도 부분적으로 2중 인화된다.
광원을 연장하거나 다른 목적을 위해서, 몇 개의 단일 거울 구성요소로 나누어지는 제 2 거울을 첨가하는 것이 유리하다. 각 거울 구성요소는 보조 광원에 위치된다. 이러한 거울 구성요소는 동공면이라 불린다. 동공면은 전형적으로 양성의 광학 파워를 가지고 대응 필드면을 화상 평면으로 화상한다.
필드면의 화상 평면으로의 화상화는 반경방향의 화상 형성 및 방위각 화상 형성으로 나누어질 수 있다. 필드면의 y 방향이 반경 방향에 화상될 수 있고, 호 형상의 필드의 방위각 방향에 x 방향이 화상될 수 있다. 스캐닝 방향에 수직인 조사 조도를 유도하기 위해, 방위각 화상 형성이 수차될 것이다.
필드 렌즈로써, 필드면의 화상화가 유도될 수 있다. 그래서, 필드 렌즈의 표면 파라미터를 변경하여 방위각 수차를 변화시키는 것이 유리하다.
필드 렌즈는, 필드면에 의해 발생된 보조 광원이 조사 시스템의 주어진 출구 동공으로 화상되도록 성형된다.
필드 렌즈의 정적인 설계로써, 조사 조도의 주어진 분포, 조사된 필드의 형상 및 동공 화상화가 실현될 수 있다. 설계 단계에서 공지된 효과는 필드 렌즈의 설계로 고려될 수 있다. 그러나, 효과는 예측 불가능하다. 코팅은 시스템끼리는 미세하게 다르다. 이는 상이한 밀착(coherence) 에 기인하여 조사 조도의 변동과 시간 종속변수 효과, 즉 세팅 종속변수 효과이다. 그래서, 이 발명의 매우 유용한 실시예에서 필드 거울(들) 상의 액츄에이터가 굴절 표면을 제어하는데 제공된다.
수차 및 그에 의한 조사 조도가 액츄에이터를 사용하여 조정될 수 있다. 표면 변화가 동공 화상화에 영향을 끼치지 때문에, 조도 정정 및 동공 화상화는 동시에 간주될 수 있다. 표면 변화는, 화상 평면내 중심선의 방향이 5mard 미만, 바람직하게는 2mrad 미만, 더욱 바람직하게는 1mrad 미만으로 변화된다는 사실에 제한된다.
제어되는 표면 파라미터의 수를 줄이는 것이 유리하다. 조사 조도 및 스캐닝 조도를 유도하기 위해서, 단지 이러한 표면 파라미터가 스캐닝 방향에 수직인 거울 표면(들) 의 형상을 유도하도록 조정될 수 있다. 만약 스캐닝 방향이 y 방향이라면, 이들은 x 파라미터이다.
필드 거울 표면을 제어하는 액츄에이터가 스캔 방향 또는 필드 거울의 y 축에 평행하게 라인 또는 빔 액츄에이터의 형태로 놓여질 때, 특히 간단한 배열이 얻어진다.
조사 시스템을 제외하고, 본 발명은 그러한 조사 시스템을 갖는 미크로리소그래피용 투영 노광 시스템을 이용할 수 있다. 마스크 또는 레티클이 조사 시스템의 화상 평면에 배열되 것이며, 상기 화상 평면은 조사과 투영 시스템 사이 계면이다. 마스크는 투영물을 사용하여 웨이퍼 평면으로 화상될 것이다.
웨이퍼의 조사은 전형적으로 전송중심이다. 이는, 웨이퍼 평면에 관한 주요 선의 각이 ±5mrad 보다 작다는 것을 의미한다. 레티클 평면내 주요 선의 각 분포는 투영물의 렌즈 설계에 의해 주어진다. 조사의 중심선 방향은 연속적인 선 전파를 얻기 위해 투영 시스템의 주요 선의 방향에 잘 적합하여야 한다. 중심선과 주요 선간의 각 차이가 레티클의 평면에서 주어진 각도, 예를 들어 ±10.0mrad, 바람직하게는 ±4.0mrad, 매우 바람직하게는 1.0mrad 를 초과하지 않을 때, 전송 중심 필수조건은 이 발명에서 이행된다.
스캐닝 리소그래피용으로, 웨이퍼 평면내 스캐닝 에너지가 균일하다는 것이 매우 중요하다. 상술한 조사 시스템으로써, ±7%, 바람직하게는 ±5% 및 더욱 바람직하게는 ±3% 의 범위로 웨이퍼 평면내 스캐닝 에너지의 균일성 값을 달성하는 것이 가능하다.
필드면의 방위각 화상화에 대한 배율 (βs) 을 스캐닝 에너지의 소정의 분포를 위해 계산 할 수 있는 방법을 알수 있다. 공지 방위각 배율 (βs) 로써, 필드 렌즈의 설계가 만들어질 수 있다.
만약 웨이퍼 평면내 스캐닝 에너지의 예보 분포가 얻어지지 않는다면, 스캐닝 에너지가 필드 거울(들) 의 액츄에이터를 사용하여 정정될 수 있다. 예측되고 측정된 스캐닝 에너지의 분포간의 차이로부터, 필드면의 방위각 화상화에 대한 배율 및 필요한 표면 정정이 계산될 수 있다.
본 발명은 이하 설명된 상세한 설명과 본 발명을 제한하는 것으로 고려되지 않는 수반한 도면으로부터 완전히 이해될 것이다. 본 발명의 더 넓은 범위의 적용이 이하 주어진 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다. 그러나, 본 발명의 소정의 실시예를 지시하는 상세한 설명과 특정의 일례가, 본 발명의 정신 범위내에서의 변경 및 변화가 이 상세한 설명으로부터 기술 분야의 기술자들에게 분명하게 되기 때문에, 단지 도해의 방식으로 주어졌다.
도 1 은 EUV 조사 시스템용 전형적인 호 형상의 필드를 도시한 도면.
도 2 는 전형적인 EUV 조사 시스템의 측면도.
도 3 은 동공면과 필드 렌즈를 사용하여 레티클의 평면에 중심면의 화상을 도시한 도면.
도 4 는 호 형상의 필드에서 직사각형 필드의 변환을 도시한 도면.
도 5 는 중심 필드면을 고려하여 레티클의 평면에서 전체 스캐닝 에너지의 계산된 커브를 도시한 도면.
도 6 은 모든 필드면으로써 가장된 레티클의 평면에서 전체 스캐닝 에너지의 가장된 커브를 도시한 도면.
도 7 은 Rx, Ry, Kx, Ky의 변수로써 수차 정정없이 또한 수차 정정으로써 제 1 필드 거울상의 화살자리의 차이를 도시한 도면.
도 8 은 Rx, Ry, Kx, Ky의 변수로써 수차 정정없이 또한 수차 정정으로써 제 2 필드 거울상의 화살자리의 차이를 도시한 도면.
도 9 는 단지 코닉 상수 Kx의 변수로써 수차 정정없이 또한 수차 정정으로써 제 1 필드 거울상의 화살자리의 차이를 도시한 도면.
도 10 은 단지 코닉 상수 Kx의 변수로써 수차 정정없이 또한 수차 정정으로써 제 2 필드 거울상의 화살자리의 차이를 도시한 도면.
도 11 은 제 2 필드 거울의 표면 형성의 동적 제어를 위해 평면도 및 측면도로 액츄에이터의 배열을 도시한 도면.
도 12 는 전형적인 EUV 투영 노광 시스템의 측면도.
아래에 설명된 본 발명에 따른 조사 시스템은 도 1 에 도시된 하나와 같이 링 필드의 세그먼트를 분명히 하였다. 레티클 평면내 호 형상의 필드 (11) 는 투영물에 의해 웨이퍼 평면으로 화상된 물체이다.
도 1 에 따르면, 호 형상의 필드 (11) 의 폭은 Δr 이고 평균 반경은 R0이다. 호 형상의 필드는 2·α0의 각 범위와 2·s0의 호를 넘어 연장한다.
각 α0는 y 측으로부터 필드 에지부까지 한정되고, 호의 길이 s0는 필드의 중심에서부터 평균 반경 R0에서 호를 따른 필드 에지부까지 한정된다.
x 에서 스캐닝 에너지 (SE(x)) 가 이 실시예의 y 축 방향인 스캔 방향을 따라 조도 (E(x,y)) 를 라인 적분한 것임을 알아내었다. 즉,
SE(x) =이며, E(x,y) 는 x-y 평면에서의 조도 분포이다.
레티클 또는 웨이퍼상의 각 점은 그의 x 좌표에 대응하는 스캐닝 에너지 (SE(x)) 를 포함한다. 만약 균일한 노광이 바람직하다면, 스캐닝 에너지가 x 의 독립변수가 되는 것이 유리하다. 균일한 스캐닝 에너지 분포는 웨이퍼 평면에서 전형적으로 강한 필수조건이다.
스캐닝 에너지가 어떻게 필드 렌즈의 설계에 의해 제어되는가는 후술할 것이다.
일례로서, EUV 조사 시스템이 도 2 에 도시되었다. 이 실시예에서, 레이저 발생 플라즈마 소오스 (200) 이 λ=13㎚ 에서 광자를 발생할 수 있다. 광원은 타원형 거울 (21) 로써 집진되고 몇 개의 거울 요소로 이루어진 제 1 거울 (22) 로 향해진다. 단일 거울 요소는, 그들이 조사 시스템의 화상 평면 (26) 내에 화상된다는 사실때문에, 필드면으로 불린다. 이 실시예에서, 필드면은 평면 거울 요소이며, 각 필드면은 큰 차이로 경사졌다. 타원형의 거울 (21) 이 개구 조리개 평면 (23) 내에 광원 (200) 을 화상하도록 설계되었다. 경사진 필드면에 기인하여, 광원의 화상이 몇 개의 보조 광원 (201) 으로 분할된다. 보조 광원 (201) 의 수는 경사진 필드면의 수에 의존한다. 보조 광원 (201) 은 필드 거울 (24 및 25) 을 사용하여 조사 시스템의 출구 동공 (27) 내에 화상된다. 출구 동공 (27) 의 위치는 도 2 에 도시되지 않은 투영물의 설계에 의존한다. 필드 거울 (24 및 25) 은 이 실시예에서 토로이달 형상을 갖는 그레이징(grazing) 입사 거울이다. 화상 평면 (26) 내 필드면의 화상화는 필드 거울 (24 및 25) 에 의해 영향받는다. 그들은 직사각형 필드면의 호 형상의 화상을 형성하고 레티클 평면 (26) 에서 조사 조도를 제어하기 위해 수차를 도입한다. 이는 아래에 더욱 잘 설명될 것이다. 필드면의 경사각은 화상 평면 (26) 내 적어도 부분적으로 필드면의 호 형상의 화상을 오버레이하도록 선택된다.
도 2 의 실시예는 단지 일례이다. 소오스는 레이저 발생 플라즈마 소오스에 제한되는 것이 아니다. 193㎚ 이하의 파장용 레이저, 10 내지 20㎚ 의 파장용 광파기, 핀치 플라즈마 소오스, 싱크로트론, 또는 위그러가 또한 가능한 광원이다. 콜렉터 유닛은 다른 광원의 각 및 공간 특성에 적합하게 된다. 조사 시스템은 순수한 완전하게 투영되지 않는다.
도 3 은 화상 평면 (35) 에 하나의 필드면 (31) 의 화상화를 도시한 3차원 공간의 개략도이다. 광학 축상에 위치한 이러한 중심 필드면 (31) 의 빔 경로는 모든 다른 필드면을 대표한다. 들어오는 빔 (300) 은 필드면 (31) 을 사용하여 보조 광원 (301) 에 초점이 맞추어진다. 필드면 (31) 은 이 경우에 오목 거울이다. 만약 포인트 소오스가 사용된다면, 보조 광원 (301) 은 스폿 (spot) 과 같다. 빔은 보조광원(301) 에서 다시 분기한다. 필드 거울 (33 및 34) 없이, 직사각형 필드면 (31) 의 화상이 직사각형일 수 있다. 필드면 (31) 의 화상은 호 형상의 필드 (302) 를 얻기 위해 수차된다. 2 개의 거울이 호의 오른쪽 방향을 얻기 위해 필요하다. 반사된 빔 (303) 은 필드 거울 (33 및 34) 을 사용하여 조사 시스템의 출구 동공에서 집중된다. 출구 동공은 도 3 에 도시되지 않았다. 필드 거울 (33 및 34) 은 출구 동공으로 보조 광원 (301) 을 화상한다.
실제 소오스를 위해, 보조 광원 (301) 이 연장된다. 필드면 (31) 의 날카로운 화상을 얻기 위해서, 필드면 (31) 을 다른 거울 (32) 을 사용하여 화상 평면 (35) 으로 화상하는 것이 유리하다. 보조 광원 (301) 에서 위치된 거울 932) 은 동공면 (32) 이라 불리고 오목면을 가진다. 단일 거울로 이루어진 제 2 거울은 광원을 연장하는데 필요하다. 동공면을 갖는 거울은 보조 광원의 평면에 위치되어야 한다. 도 2 에서, 레이저 발생 플라즈마 소오스 (200) 의 소오스 직경은 단지 50㎛ 이여서, 동공면이 빠뜨려지게 된다. 더 큰 소오스 직경을 위해, 동공면을 갖는 거울은 개구 조리갸 평면 (23) 에서 추가되어야 한다. 어떠한 비네트 광을 얻지 않도록, 필드면을 갖는 거울 (22) 의 경사각이 증가되어야 한다.
도 2 및 도 3 에 도시된 실시예에서의 필드 렌즈 (24, 25, 33, 34) 는 호 형상의 필드 (302) 를 형성하고, 조사 시스템의 출구 동공 평면 (27) 내에 개구 조리개 (23) 의 평면을 화상하며, 또한 조사된 필드 (302) 내에서 조사 분포를 제어한다.
도 3 에 도시된 중심 필드면 (31) 의 화상화는 필드 거울 (33 및 34) 의 설계를 최적화한다. 다른 필드면의 화상의 형태는 중심 필드면 (31) 에 관해서 거의 동일한 방식으로 필드 렌즈에 의해 결정된다. 따라서, 스캐닝 에너지를 교대로 제어하는 필드 렌즈의 설계는 중심 필드면 (31) 의 화상화를 통해 최적화될 수 있다. 이 면은 동종의 복사면으로 간주될 수 있다. 모든 필드면을 갖는 실제 시스템에서, 동차성은 모든 필드면의 2중 인화로부터 야기한다.
도 4 는 조사 시스템의 화상 평면에서 호 형상의 필드 (42) 상에 직사각형 필드 (41) 의 화상화를 개략적으로 도시한 도면이다. 직사각형 필드 (41) 는 레티클 평면에 접합된 평면에서 실제 또는 가상면을 동종으로 복사할 수 있다. 도 2 의 실시예에서, 직사각형 필드 (41) 는 모든 필드면을 대표하는 것으로 간주될 수 있는 중심 필드면이다.
직사각형 필드 (41) 에서 길이 (xw) 는 호 형상의 필드 (42) 에서 호 길이 (s) 및 반경방향의 치수 (r) 상의 길이 (yw) 에 화상된다. 좌표 시스템의 기원은 필드의 직사각형 필드 (41) 중심 및 호 형상의 필드 (42) 광학축이다.
필드 렌즈가 왜상 파워를 갖는 거울(들) 또는 렌즈(들), 예를 들어 토로이달 거울 또는 렌즈로 이루어질 때, 화상 형성은 2개의 성분 βs및 βr로 나누어질 수 있다:
βs: xw→s
βr:yw→r
여기에서, βr;r 상에 yw의 반경 화상, βs; s 상에 xw의 방위각 화상, (xw, yw); 직사각형 필드 (41) 상의 필드점의 수평 및 수직 좌표이고, 또한, (s, r) ; 호 형상의 필드 (42) 상의 필드점의 반경 및 방위각 좌표를 의미한다.
동종의 조도 분포 Ew(x,y)=Ew 0를 가정하면, 직사각형 필드의 x-y 평면에서, 조도 분포 Er(s,r) 가 호 형상의 필드 (42) 의 평면에서 필드 렌즈의 영향에 의해 얻어진다. 지수 w 는 직사각형 필드의 평면의 아래를 의미하고, 지수 r 은 호 형상의 필드의 평면 아래를 의미한다. 만약 방위각 화상 형성 (βs) 이 수차가 없다면, 레티클의 평면에서의 조도 분포는 또한 균일하다.
Er(x,y) = Er 0
스캔 경로가 필드의 에지부쪽으로 증가되기 때문에, 레티클의 평면에서의 스캐닝 에너지 SE(xr) 은 xr의 함수로서,
SE(xr)=
다음의 방정식이 적용된다:
SE(xr)=
Δr〈R0xr〈R0를 위해, 이 방정식은 제 1 명령 후 불연속적인 테일러의 시리즈에서 팽창될 수 있다:
다음의 파라미터는 호 형상의 필드 (42) 용으로 추정될 수 있다.:
R0=100.0㎜
Δr=6.0㎜; -3.0㎜≤r≤3.0㎜
α0=30。
균일한 조도 분포 Er 0로써, 스캐닝 에너지 SE(xr) 가 xr=50.0㎜의 에지부에서 SE(xr=50.0㎜) = 1.15 SE(xr=0.0) = SEmax로 증가한다.
균일성 에러가 발생한다.
최대 스캐닝 에너지 SEmax는 필드 에지부 (xr=50.0㎜) 에서 얻어지며, 최소 스캐닝 에너지 SEmin는 필드 (xr=0.0) 에서 얻어진다.
R0=200.0㎜
Δr=6.0㎜; -3.0㎜≤r≤3.0㎜
α0=14.5。 로써, 우리는 SE(xr=50.0㎜) = 1.03 SE(xr=0.0) 을 얻는다.
발생된 균일성 에러는 다음과 같다.
필드의 에지부쪽으로의 스캐닝 에너지의 상승은 호 형상의 필드 (42) 의 반경 R0보다 크고 호각 α0보다 작기 위해 보다 상당히 작다.
레티클의 평면에서의 화상 형성이 방위각으로 수차되도록 필드 렌즈가 설계된다면, 즉 위치 종속 변수 배율가 도입된다면, 균일성은 본 발명에 따라 실질적으로 향상될 수 있다.
조사 (E) 의 조도가 복사 플럭스에 의해 산출된 면적 (dA) 으로 복사 플럭스 (dΦ) 를 나눈 몫으로 정의된다. 즉
이다.
호 형상의 필드의 경우 단면적은 다음과 같다.
A = ds·dr
여기에서, ds 는 호의 증분이고, dr 은 반경 방향의 증분이다.
만약 방위각 화상 형성이 수차된다면, 레티클 평면에서의 수차된 조도는 수차되지 않은 호의 증분 dsv=0로 수차된 호의 증분 dsv를 나눈 몫의 반비례로서 행동한다.
수차되지 않은 화상 형성으로써 호의 증분 (dsv=0) 가 직사각형 필드 (41)에서 x-증분에 비례하기 때문에, 즉 dsv=0∝dxw이기 때문에, 조도는 다음과 같다.
레티클의 평면에서의 조도는몫을 바꿈으로써 제어될 수 있다.
스캐닝 에너지 (SE(xr)) 와 방위각 화상 배율 (βs) 간의 관계는 다음과 같이 유추된다:
조도 (E(xn,yr) 는 함수 g(r) 및 f(s) 의 곱으로 기록된다. 함수 (g(r) 은 단지 반경 방향 r 에 종속하고, 함수 (f(s) 는 방위각 범위에 단지 의존한다:
E(xn,yr)= g(r)·f(s).
Δr〈R0xr〈R0를 위해, g(r) 은 레티클의 평면에서 x-위치 (xr) 의 독립변수이고 f(s) 는 레티클의 평면에서 y-위치 (yr) 의 독립변수이다.
로부터 s 및 xr이 상호 직접적으로 쌍을 이루기 때문에, SE(xr) 은 s 의 함수로서 다음과 같이 또한 기록될 수 있다.
f(s) 가 yr의 독립변수이기 때문에,
또한,이기 때문에,
이다. 수차된 조도의 유도는 함수 f(s) 에 대하여 비례한다는 것을 보여준다:
즉,이다.
가 s 의 독립변수이기 때문에,
이다.
s 및 xr의 결합을 고려하면,이다.
값으로부터, 스캐닝 에너지는, 호 형상의 필드 (42) 상의 필드점의 x 성분인 xr및 직사각형 필드 (41) 상의 필드점의 x 성분인 xw로써, 직접적으로 세트될 수 있다.
레티클의 평면내 스캐닝 에너지 (SE(xr) 및 SE(s)) 의 주어진 커브로부터, 방위각 화상화 배율 (βs) 이 이러한 공식으로 계산될 수 있다.
에서 직사각형 필드 (41) 의 에지부가에서 호 형상의 필드의 에지부상에 이미지화되는 경계 조건으로부터 상수 c' 가 얻어진다.
s(xw) 및 그에 따른 화상화 배율 (βs(xw)) 이 xw의 함수로서 결과적으로 공지되었다. 즉,
방위각 배율 βs에 대한 상술한 방정식은 레티클의 평면에서의 일정한 스캐닝 에너지 (SE(xr)) 에 대한 일례로써 풀어진다.
레티클의 평면내 일정한 스캐닝 에너지(SE0) 용으로, 방위각 화상화 배율이 다음과 같이 유도된다:
또한, 따라서
이다.
조사 시스템은 아래와 같이 고려될 것이다:
레티클의 평면에 접합한 평면내 직사각형 필드 (41) :
-8.75㎜≤xw≤8.75㎜
-0.5㎜≤yw≤0.5㎜
레티클의 평면내 호 형상의 필드 (42) :
-52.5㎜≤s ≤52.5㎜
-3.0㎜≤r ≤3.9㎜
s(xw=-8.75)=52.5㎜ 의 경계 조건으로써, 상수 c" 는 다음과 같이 얻어진다: c" = 954.983, 또한 따라서,이다.
만약 필드 렌즈의 설계가 방위각 화상화 배율의 커브를 발생한다면, 일정한 스캐닝 에너지가 일례에 의해 정의된 시스템용 레티클의 평면내에 얻어진다.
방위각 배율 (βs) 을 변경함으로써, 필드 형성에 더하여 필드 렌즈가 제 2 의 광원의 화상 또는 개구 조리개 평면을 투영물의 입사 동공으로 결정된다는 사실을 고려하기 위해 리소그래픽 시스템에서 사용하는 것이 필요하다. 이는 기하학적 경계 조건과 마찬가지로 임의의 큰 수차 정정을 허용하지 않는다.
상술한 균일성 정정은 일례로서 설명된 평면 거울을 갖는 조사 시스템에 제한되는 것이 아니라, 일반적으로 사용될 수 있다. 스캐닝 방향에 수직으로 레티클 평면에서 화상을 수차함으로써, 조도 분포 및 그에 따른 스캐닝 에너지 분포가 제어될 수 있다.
전형적으로, 조사 시스템은 제 2 의 광원을 갖는 실제 또는 가상의 평면을 포함한다. 퀘러(Kheler) 조사 시스템을 갖는 경우에는 항상 이러한 평면을 갖는다. 상술한 실제 또는 가상의 평면은 필드 렌즈를 사용하여 물체의 입사 동공내에 화상되고, 호 형상의 필드가 이 화상의 동공 평면내에 발생된다. 이 경우 동공 화상화의 동공 평면은 레티클의 평면이다.
스캐닝 에너지의 분포가 필드 렌즈의 설계에 의해 제어되어지는 조사 시스템의 실시예의 어떠한 일례가 이하 설명된다. 조사 시스템의 일반적인 배치가 도 2 에 도시되었다. 조사의 광학 데이터가 표 1 에 요약되었다.
도 2 에서의 Ref. No. 표면 파라미터(반경R,코니칼상수 K) 광학축을따른 두께d[㎜] 광학축의굽힘각 αx[。]
소오스 200 ∞ 100.000 0.0
콜렉터 거울 12 R=183.277㎜K=0.6935 881.119 0.0
필드면을 갖는거울 22 ∞ 200.000 7.3
개구 조리개평면 23 ∞ 1710.194 0.0
제 1 필드거울 24 Ry=-7347.291㎜Rx=-275.237Ky=-384.814Kx=-3.813 200.000 -80.0
제 2 필드거울 25 Ry=14032.711㎜Rx=1067.988Ky=-25452.699Kx=-667.201 250.000 80.0
레티클 26 ∞ 1927.420 2.97
출구 동공 27 ∞
도 2 및 표 1 의 조사 시스템은 50㎛의 소오스 직경으로써, λ=13 에서 레이저 발생 플라즈마 소오스 (200) 용으로 최적화된다. 집진된 복사의 입체각 (Ω) 은 약 2π이다.
필드면을 갖는 거울 (22) 은 70.0㎜ 의 직경을 가지며, 평면 필드면은 x-y 치수가 17.5㎜×1.0㎜ 인 직사각형 형상을 가진다. 거울 (22) 은 필드면 (220) 으로 이루어진다. 각 면은 화상 평면 (26) 에서 적어도 부분적으로 필드면의 화상을 오버레이하도록 x- 및 y- 축에 대하여 경사져있다. 거울 (22) 의 에지부에서 필드면은 약 6。 로 가장 큰 경사각을 가진다. 거울 (22) 은 14.6。 로 광학축을 굽히기 위해 각 αx=7.3。 까지 경사졌다.
개구 조리개 평면 (23) 은 이 일례에서는 수용가능하지 않다.
제 1 및 제 2 필드 거울 (24 및 25) 은 편평한 투사 거울이다. 그들의 각각은 광학 축을 160。까지 굽힌다. 필드 거울 (24) 은 오목 거울이고, 거울 (25) 는 볼록 거울이다. 그들은 조사 조도, 필드 형상 및 동공 화상을 제어하는데 최적으로 활용된다. 아래의 실시예에서는, 단지 이러한 2개의 거울이 교환될 수 있다. 그들의 위치 및 경사각은 항상 동일하다. 표면 형상을 변경함으로써, 동공 화상 및 필드 형상이 오차 허용도내로 유지되는 동안 조도 분포를 바꾸는 것이 가능하다는 것을 알수 있을 것이다.
레티클 (26) 의 평면내 호 형상의 필드는 다음과 같이 서술될 수 있다.
R0= 100.0㎜
Δr = 6.0㎜; -3.0㎜≤r≤3.0㎜
α0= 30。
레티클 (26) 은 광학 축에 대하여 αx=2.97。 까지 경사진다.
조사 시스템의 출구 동공 (27) 의 위치는 투영 물체의 주어진 디자인으로 정의된다.
본 발명의 특정 태양은 한편으로는 스캐닝 에너지의 양호한 균일성, 및 다른 한편으로는 양호한 전송중심(telecentricity) 을 제공하는 거울 표면의 비구면 을 설명하는 것으로 이루어진다. 거울 표면의 비구면은 변화될 수 있는 반면에, 거울의 경사각 및 스페이싱은 일정하게 유지된다.
실시예의 목록화된 일례가 아래의 파마니터를 참조로 하여 나타나고 비교될 것이다.
SEmax: 조사된 필드에서의 최대 스캐닝 에너지.
SEmin: 조사된 필드에서의 최소 스캐닝 에너지.
레티클 평면에서 조사된 필드 전체의 최대 전송중심 에러 Δimax:
Δimax= [iact-iref]max, 단위 :[mrad]
iact: 필드점에서 레티클의 평면과 관련한 중심 광선각.
iref: 필드점에서 레티클의 평면과 관련한 투영물의 주요 광선각.
최대 전송중심 에러 (Δimax) 는 조사된 필드내 각 필드점에 대하여 계산될 것이다. 레티클의 평면내 투영물의 주요 광선의 방향은 투영물의 디자인에 단지 의존한다. 전형적으로 주요 광선은 웨이퍼 평면을 전송중심적으로 때린다.
웨이퍼 평면에서 전송 중심 에러를 얻기 위해서, 레티클 평면에서의 전송 중심 에러는 투영물의 배율에 의해 분할된다. 전형적으로, 투영물은 β=0.25 의 배율을 갖는 축소물이다. 웨치퍼 평면내 전송 중심 에러는 레티클 평면내 전송 중심 에러의 4배이다.
- 제 1 필드 거울의 기하학적 파라미터 : Rx,RyKx,Ky
- 제 2 필드 거울의 기하학적 파라미터 : Rx,RyKx,Ky
양 필드 거울은 x- 및 y- 방향으로 정의된 표면 파라미터를 갖는 토로이달 거울이다. R 은 반경을, K 는 코니칼 상수이다. 이는 또한 비구면 상수보다 높게 변화할 수 있다. 그러나, 실시예의 일례에서는, 단지 반경 및 코니칼 상수가 변화될 것이다.
제 1 실시예
순수한 구면 x 및 y 단면을 갖는 필드 렌즈에 대하여, 다음의 특징이 얻어진다.
- 균일성 = 10.7%
- Δimax= 0.24 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -290.18, Ry= -8391.89, Kx= 0.0, Ky= 0.0
- 필드 거울 2 : Rx= -1494.60, Ry= -24635.09, Kx= 0.0, Ky= 0.0
레티클의 평면내 x 방향에서의 스캐닝 에너지의 곡선이 실선 (51) 로서 도 5 에 플롯되었다. 시스템이 y 축에 대칭적이라는 이유 때문에, 곡선의 양극부만 단지 도시되었다. 스캐닝 에너지는 필드의 중심에서 100% 정상화된다. 스캐닝 에너지는 124% 로 필드의 에지부쪽으로 상승한다. 계산은 하나의 대표적인 필드 면, 이 경우에는 균일한 복사면이 된다고 가정되는 중심 필드 면의 단지 화상으로 고려된다.
그러나, 이 관계는 도 6 의 전체 필드 면에 대한 결과로써 도시된 바와 같이 전체 시스템에 대해 또한 유지될 수 있다. 도 6 의 커브는 도 2 에 따른 전체 조사 시스템 및 레이저 발생 플라즈마 소오스 (200) 을 갖는 시뮬레이션의 결과이다. 실선 (61) 은 코니칼 상수없이 제 1 실시예의 토로이달 필드 거울에대한 스캐닝 에너지를 의미한다.
커브를 비교함으로써, 도 5 및 도 6 의 결과가 대조적이라는 것을 분명히 알 수 있으며, 다음의 근사값은 여러 가지를 고려한 결과이다.
- 직사각형 면의 화상으로 되는 문제점의 감소, 이 경우는 중심 필드 면.
- Δr〈R : 제 1 명령 후 테일러의 시리즈의 불연속.
코닉 상수가 변화되고 필드 거울이 그들의 경사각과 위치가 보유되면서 포스트 최적화되는 토로이달 필드 거울을 포함하는 시스템이 이하 설명될 것이다.
제 2 실시예
- 균일성 = 2.7%
- Δimax= 1.77 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -275.24, Ry= -7347.29, Kx= -3.813, Ky= -385.81
- 필드 거울 2 : Rx= 1067.99, Ry= 14032.72, Kx= -667.20, Ky=-25452.70
도 5 의 점선 커브 (52) 는 중심 필드 면에 대한 설계로부터 기대되는 스캐닝 에너지의 커브를 도시한 것이며; 모든 필드 면의 전체 시스템으로써 얻어진 커브 스캐닝 에너지가 도 6 의 점선 62 로 도시되었다. 스캐닝 균일성의 향상은 필드 거울의 설계에서 코니칼 상수를 사용하여 명확해진다.
2개의 필드 거울 (24 및 25) 상의 필요한 표면 정정이 도 7 및 도 8 에 등고선으로 도시되었다. 거울은 거울상의 도시된 영역에 따라 경계되어진다. 경계선은 71 및 72 로 표시되었다. 등고선은 밀리미터로 제 1 및 제 2 실시예의 표면의 화살자리 차이를 도시하고 있다.
제 1 필드 거울 (24) 에 대하여, 최대 화살자리 차이는 도 7 에서 0.4㎜ 의 등급의 순서이다. 이는 또한 화살자리 차이의 신호 반전이다.
제 2 필드 거울 (25) 에 대하여, 최대 화살자리 차이는 도 8 에서 0.1㎜ 의 등급 순서이다.
제 2 실시예는 전송 중심 에러를 수용하는 스캐닝 균일성의 최적의 향상을 얻기 위해 최대로 활용된다. 제 2 실시예의 레티클 평면내 1.77mrad 의 전송 중심 방해가 리소그래픽 시스템에 대한 문제이다.
아래의 일례는, 레티클의 평면내 최대 전송 중심 방해가 1.0mrad 이하 이도록 선택된다.
다음 일례에서 필드 거울의 설계에 대한 출발점은 실시예 1 의 일례의 설계이다. 각 일례에서, 표면 파라미터의 다른 설정이 자유롭게 설정된다.
제 3 실시예
자유 파라미터들 Rx 제1거울,Ry 제1거울,Kx 제1거울,Ky 제1거울,Rx 제2거울,Ry 제2거울,Kx 제2거울,Ky 제2거울.
- 균일성 = 4.6%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -282.72, Ry= -7691.08, Kx= -2.754, Ky= -474.838
- 필드 거울 2 : Rx= 1253.83, Ry= 16826.99, Kx= -572.635, Ky= -32783.857
제 4 실시예
자유 파라미터들 Rx 제1거울,Kx 제1거울,Ky 제1거울,Rx 제2거울,Kx 제2거울,Ky 제2거울.
- 균일성 = 5.1%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -285.23, Ry= -8391.89, Kx= -2.426, Ky= -385.801
- 필드 거울 2 : Rx= 1324.42, Ry= 24635.09, Kx= -568.266, Ky= -31621.360
제 5 실시예
자유 파라미터들 Rx 제1거울,Kx 제1거울,Rx 제2거울,Kx 제2거울.
- 균일성 = 5.1%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -280.08, Ry= -8391.89, Kx= -2.350, Ky= 0.0
- 필드 거울 2 : Rx= 1181.53, Ry= 24635.09, Kx= -475.26, Ky=0.0
제 6 실시예
자유 파라미터들 Kx 제1거울,Ky 제1거울,Kx 제2거울,Ky 제2거울.
- 균일성 = 6.0%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -290.18, Ry= -8391.89, Kx= -2.069, Ky= -290.182
- 필드 거울 2 : Rx= 1494.60, Ry= 24635.09, Kx= -503.171, Ky= -1494.602
제 7 실시예
자유 파라미터들 Kx 제1거울,Kx 제2거울.
- 균일성 = 7.0%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -290.18, Ry= -8391.89, Kx= -1.137, Ky= 0.0
- 필드 거울 2 : Rx= 1494.60, Ry= 24635.09, Kx= -305.384, Ky= 0.0
제 8 실시예
자유 파라미터들 Rx 제1거울,Ry 제1거울,Kx 제1거울,Ky 제1거울.
- 균일성 = 7.8%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -288.65, Ry= -8466.58, Kx= -0.566, Ky= 139.337
- 필드 거울 2 : Rx= 1494.60, Ry= 24635.09, Kx= 0.0, Ky= 0.0
제 9 실시예
자유 파라미터들 Rx 제1거울,Kx 제1거울,Ky 제1거울.
- 균일성 = 7.8%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -288.59, Ry= -8391.89, Kx= -0.580, Ky= 111.346
- 필드 거울 2 : Rx= 1494.60, Ry= 24635.09, Kx= 0.0, Ky= 0.0
제 10 실시예
자유 파라미터들 Rx 제1거울,Kx 제1거울.
- 균일성 = 8.1%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -288.45, Ry= -8391.89, Kx= -0.574, Ky= 0.0
- 필드 거울 2 : Rx= 1494.60, Ry= 24635.09, Kx= 0.0, Ky= 0.0
제 11 실시예
자유 파라미터들 Kx 제1거울,Ky 제1거울.
- 균일성 = 8.5%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -290.18, Ry= -8391.89, Kx= -0.304, Ky= -290.182
- 필드 거울 2 : Rx= 1494.60, Ry= 24635.09, Kx= 0.0, Ky= 0.0
제 12 실시예
자유 파라미터들 Kx 제1거울.
- 균일성 = 8.6%
- Δimax= 1.00 mrad
- 필드 거울 1 : Rx= -290.18, Ry= -8391.89, Kx= -0.367, Ky= 0.0
- 필드 거울 2 : Rx= 1494.60, Ry= 24635.09, Kx= 0.0, Ky= 0.0
실시예의 다양한 일례가, 자유 파라미터가 가로로 표시된 표 2 에 요약될 것이다.
Rx 제1거울 Ry 제1거울 Kx 제1거울 Ky 제1거울 Rx 제2거울 Ry 제2거울 Kx 제2거울 Ky 제2거울 균일성[%] 레티클 평면내 전송 중심 에러Δimax[mrad]
코닉 상수없음 10.7 0.24
변화, 필드 거울 1
× 8.6 1.0
× × 8.5 1.0
× × 8.1 1.0
× × × 7.8 1.0
× × × × 7.8 1.0
변화, 필드 거울 1+2
× × 7.0 1.0
× × × × 6.0 1.0
× × × × 5.1 1.0
× × × × × × 5.1 1.0
× × × × × × × × 4.6 1.0
표 2 는, 필드 거울 1 및 필드 거울 2 가 방위각 배율 스케일 (β8) 을 궁극적으로 결정하는 x 파라미터에 의해 행해진 기본 분율로써 거의 동일한 범위로 스캐닝 균일성을 향상한다는 것을 보여준다.
균일성의 단지 정적 정정이 지금까지 본질적으로 단지 표면이 "비뚤어진" 실시예의 일례로써 조사되었지만, 본 발명의 활성 변형 (active variant) 이 이하 설명될 것이다. 이 경우에서 액츄에이션은 기계적인 액츄에이터에 의해 발생가능하다. 가능한 액츄에이터는 전압을 피에조-소자로 변경하므로써 거울의 형상을 변화시키기 위해 필드 거울의 후면에서 피에조-소자일 수 있다. 상술한 바와 같이, 큰 균일성의 향상이, 단지 x 면 파라미터가 변경될 때조차도 발생될 수 있다. 만약 x 방향에서 코닉 상수가 변화한다면, 화살자리 차이는 전체 표면에 걸쳐서 표면 조작에 유리한 동일한 대수 신호를 가진다. 도 9 및 도 10 은 실시예 6 과 실시예 1 사이의 화살자리 차이를 도시한 것이다. x 방향에서의 코닉 상수는 필드 거울 1 및 2 를 위해 변화된다. 최대 화살자리 차이는 제 1 필드 거울 (24) 에 대해서는 250㎛ 이고 제 2 필드 거울 (25) 에 대해서는 100㎛ 이다. 균일성은 레티클 표면에서 1.0mard 의 추가 전송 중심 방해로써 10.7% 내지 7.0% 까지 향상된다. 이러한 전송 중심 방해는, 만약 투영물이 β=-0.25 의 배율을 가진다면, 웨이퍼의 평면에서는 4.0mard 에 대응한다. 따라서, 스캐닝 에너지의 균일성은 필드 렌즈의 활성 배율에 의해 ±3.7% 까지 정정될 수 있다.
x 방향에서 코닉 상수가 변화될 때, 화살자리는 단지 x 에 따라 바뀐다. 동일한 화살자리 차이를 갖는 라인은 스캐닝 방향내인 y 축에 거의 평행하다.
필드 거울의 참고 표면 (제 1 실시예) 의 화살자리 분포 (pfhref) 는 다음과 같이 설명될 수 있다.
x 및 y 는 거울 표면의 국부 좌표 시스템내 거울 좌표이다. Rx및 Ry는 코로이달 거울의 반경이다.
필드 거울의 조작 표면의 화살자리 분포 (pfhact) 는 다음과 같다.
Kx및 Ky는 코니칼 상수이다. 이는 화살자리 차이 Δpfh 용으로 주어진다.
Δpfh(x,y)=pfhact(x,y)-pfhref(x,y)
실시예 1 에서:
필드 거울 1 : Rx= -290.18, Ry= -8391.89, Kx= 0.0, Ky= 0.0
필드 거울 2 : Rx= -1494.60, Ry= 24635.09, Kx= 0.0, Ky= 0.0
실시예 6 에서:
필드 거울 1 : Rx= -290.18, Ry= -8391.89, Kx= -1.137, Ky= 0.0
필드 거울 2 : Rx= 1494.60, Ry= 24635.09, Kx= -305.384, Ky= 0.0
액츄에이터 또는 기계적 레귤레이터가 등전위 라인 (92, 102)(동일한 화살자리 차이의 위치) 상에 놓이는 것이 본질적으로 바람직하다. 동일한 액츄에이터의 이러한 열은 지금까지 설명된 실시예 6 에서의 y 축에 거의 평행하게 작동한다. 따라서, 액츄에이터의 2차원의 필드를 제어하는데 그러한 실시예가 불필요하지만, 다른 액츄에이터 뱅크의 열을 단지 제어하는데는 충분하다.
예를 들어, 제 2 필드 거울상에서, 액츄에이터 열의 배열이 도 11 에 도시된 바와 같이 제안될 수 있다. 제 2 필드 거울은 도 11 의 바닥부에서 정면도 및 측면도(x-z-도) 로 평면도(x-y-도) 내에 도시되었다. 평면도에서, 액츄에이터 빔 (5',4',3',2',1',0,1,2,3,4,5) 이 등전위 라인을 따라 배열된다. y 축에 대하여 대칭이기 때문에, 대응 액츄에이터 빔 (5 및 5', 또는 4 및 4', 또는 3 및 3', 또는 2 및 2', 또는 1 및 1') 이 동일한 신호로써 활성화될 수 있다. 평면도에서의 액츄에이터는 라인으로 나타내고, 측면도에서는 화설표로 나타내었다.
산업상 도구가 액츄에이터 빔 (5',4',3',2',1',0,1,2,3,4,5) 으로서 액츄에이터의 전체 열을 설계되도록 한다. 빔이 액츄에이트될 때, 액츄에이터의 전체 열은 상승되거나 낮아진다.
액츄에이터 빔간의 거리는 화살자리 차이의 그레이디언트에 의존하여 선택될 수 있다. 그레이디언트의 높은 값을 위해서, 액츄에이터 빔의 밀집 배열이 필요하고, 그레이디언트의 낮은 값을 위해서는 거리가 증가되어야 한다. 도 10 의 일례에서, 화살자리의 그레이디언트는 조사 필드의 에지부에서 높은데, 그 이유는, 액츄에이터 빔이 도 11 에 도시된 바와 같이 중심에서보다 필드의 에지부에서 더욱 많기 때문이다.
균일성의 활성 정정은 상술한 액츄에이터를 사용하여 다음과 같이 수행될 수 있다.
레티클의 평면내 스캐닝 에너지 SEstandard(Xr) 가 필드 렌즈의 기하학적 설계를 기초로 확립되었다.
웨이퍼의 평면내 스캐닝 에너지 SEw(Xw) 가 코팅, 흡수, 및 비네팅 효과를 포함하여 측정된다.
리소그래픽 공정을 위해서, SEw(Xw) 가 웨이퍼의 평면내 x-위치 (xw) 로부터 독립적으로 되어야 한다. 만약 이렇지 않다면, xw-종속 오프셋은 조사 시스템에 의해 어드레스되어야 한다.
웨이퍼 평면에 레티클 평면의 화상이 거의 이상 화상이기 때문에, SEw(Xw) 는 투영물의 주어진 배율을 사용하여 레티클 평면 (SEw(Xr)) 으로 직접 변환될 수 있다.
만약 설계 레퍼런스 SEstandard(Xr) 및 측정된 분포 (SEw(Xr)) 가 xr=0.0 에 대하여 100% dpj 정상화된다면, 필드 거울의 필요한 정정은 차이() 로부터 계산될 수 있다.
= SEw(xr)-SEstandard(xr)
() 는 방위각 배율 (βδ) 를 결정한다.
만약, 예를들어 이것이 시간 종속변수 또는 조사 세팅 종속변수 효과에 기인하여 타겟 (SEstandard(xr)) 및 실제값 (SEw(xr)) 사이의 차 () 라면, 스캐닝 에너지의 균일성은 특정 한도내로 상술한 액츄에이터에 의해 정정될 수 있다. ±2.5% 균일성까지는 하나의 조작 가능한 필드 거울로써 정정될 수 있으며, 또한 ±5.0% 까지는 2개의 조작 가능한 필드 거울로써 정정될 수 있다.
정전 편차의 경우에, 예를 들어 코팅 효과, 설계상에서 공지된 흡수 효과 등으로부터의 편차의 경우에, 이러한 효과는 변형된 필드 렌즈 설계로 고려되며, 또한 액츄에이터로써의 정정은 그 후 불필요하다.
스캐닝 에너지의 조도 비손실 제어는 본 발명에 의해 첫 번째 시간동안 이루어지며, 필드 종속변수 스캔 경로, 코팅, 흡수, 및 비네팅이, 만약 필드 렌즈의 정적인 설계로 간주된다면, 달성된다. 또한, 본 발명은 시간 종속 변수 또는 조사 세팅 종속변수 효과용으로 활성 필드 거울로써의 다이나믹 제어를 제안하고 있다. 만약 ±4.0mrad 의 전송 중심 에러가 웨이퍼의 평면내에 허용된다면, 균일성 정정은 ±5% 까지될 수 있다.
도 12 에서, 광원 (120) 으로서 레이저 발생 플라즈마 소오스과, 본 발명에 대응하는 조사 시스템 (121) 과, 레티클이라 불리는 마스크 (122) 와, 위치 시스템 (123) 과, 투영물 (124) 및 웨이퍼 (125) 로 이루어진 투영 노광 시스템이 위치 테이블 (126) 상에 노광되도록 도시되었다. EUV 리소그래피용 투영물 (124) 은 투영물 (124) 의 다른 면상에 웨이퍼 및 레티클을 가지도록 짝수 거울을 갖는 거울 시스템이다.
레티클 평면 (128) 및 웨이퍼 평면 (129) 내에서의 탐지 유닛이 조사 필드 내부의 조도 분포를 측정하기 위해 제공된다. 측정 데이터는 계수 유닛 (127)으로 전송된다. 측정 데이터로써 스캐닝 에너지 및 스캐닝 균일성이 평가될 수 있다. 만약 미리 결정된 조도 분포와 측정값간에 차이가 있다면, 표면 정정이 계산된다. 하나의 필드 거울에서 액츄에이트 드라이브 (130) 가 거울 표면을 조작하기 위해 제동된다.
본 발명은 레이저 발생 플라즈마 소오스을 갖는 조사 시스템에 제한되지 않는다. 싱크로트론용 조사 시스템, 위글러(wiggler), 광파기 (undulator) 또는 핀치-플라즈마 소오스이 특허 출원 데 99106348.8 (미국 시리즈 번호 09/305017) 또는 PCT/데99/02999 호로부터 공지되었다. 이 출원서에 도시된 조사 시스템은 상술한 바와 같은 필드 거울을 포함한다. 스캐닝 방향에 수직 수차를 도입함으로써 균일성을 정정하는 아이디어가 이러한 조사 시스템에 직접적으로 적용될 수 있다.
본 발명은 193㎚ 이하의 파장을 갖는 스캐닝 리소그래피, 특히 EUV 리소그래피를 위한 슬릿 조사용 조사장치에 관한 것으로서, 조사장치내에 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 를 성형하여, 조사된 필드가 스캐닝 방향과 수직인 레티클면에서 수차하는 효과가 있다.

Claims (30)

193㎚ 이하의 파장을 갖는 스캐닝 리소그래피, 특히 EUV 리소그래피를 위한 슬릿 조사용 조사장치로서,
광원,
하나 이상의 필드 거울 또는 하나의 필드 렌즈, 및
화상면을 구비하며, 상기 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 은 조사된 필드가 스캐닝 방향과 수직인 화상면에서 수차되도록 성형되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 은 조사된 필드의 일정한 조도 분포가 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 을 사용하여 이루어지도록 성형되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조사된 필드 내의 조도는 스캐닝 방향에 수직인 방향을 따라 변하는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 3 항에 있어서, 상기 조도는 상기 필드의 중심에서부터 필드 에지부까지 감소되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 3 항에 있어서, 상기 조사 조도는 필드의 중심에서부터 필드 에지부까지 증가하는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 화상면에서의 스캐닝 에너지의 균일성은 ±7%, 바람직하게는 ±5%, 및 매우 바람직하게는 ±3% 범위인 것을 특징으로 하는 조사장치
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조사장치는 개구 조리개면을 포함하며, 상기 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 은 상기 개구 조리개면이 조사장치의 일정한 출구 동공내에 이미지화되도록 성형되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 은 조사된 필드의 일정한 형상이 상기 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 을 사용하여 이루어지도록 성형되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조사된 필드는 직사각형 또는 링 필드의 세그먼트인 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필드 렌즈(들) 또는 필드 거울(들) 은 토로이달 (toroidal) 구조인 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필드 거울(들) 은 그레이징 (grazing) 입사 거울(들) 인 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 구성요소가 광원을 보조 광원으로 전환하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 12 항에 있어서, 상기 전환용 광학 구성요소는 몇 개의 단일 거울 구성요소로 나누어지는 제 1 거울을 구비하는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 13 항에 있어서, 상기 제 1 거울의 거울 구성요소는 필드면들로서, 상기 필드면들은 화상면으로 이미지화되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조사장치는 몇 개의 단일 거울 구성요소로 나누어지는 제 2 거울을 가지며, 상기 거울 구성요소는 보조 광원에 위치되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 15 항에 있어서, 상기 제 2 거울의 거울 구성요소는 동공면이고 상기 필드면이 동공면 및 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 을 사용하여 화상면으로 이미지화되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화상면으로의 필드면의 이미지화는 반경 방향의 화상화 및 방위각의 화상화로 나누어질 수 있으며, 상기 방위각의 화상화는 수차되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 17 항에 있어서, 상기 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 은 필드면의 화상 형성의 일정한 방위각 수차가 상기 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 을 사용하여 이루어지도록 성형되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 는 보조 광원이 조사장치의 일정한 출구 동공에 이미지화되도록 성형되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 필드 거울(들) 은 거울 표면(들) 의 능동 제어용 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 20 항에 있어서, 상기 수차 및 그에 따른 조도 분포가 액츄에이터를 사용하여 조사된 필드내에 조정되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 만약 거울 표면(들) 이 조정된다면, 상기 화상면내 중심선의 방향이 5mrad 미만, 바람직하게는 2mrad 미만, 더욱 바람직하게는 1mrad 미만으로 변경되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 수차의 변화는 스캐닝 방향에 수직인 표면(들) 의 형상에 영향을 주는 필드 거울(들) 의 단지 이러한 표면 파라미터를 조정함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 조사장치.
제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 스캐닝 방향에 평행한 행으로 배치되는 것을 특징으로 하는 조사장치.
지지 시스템상의 마스크,
상기 마스크를 화상면에 이미지화하기 위한 투영물, 및
상기 투영물의 화상면 내의 지지 시스템상의 감광성 물체를 갖는 스캐닝-미크로리소그래피용 투영 노광장치로서, 상기 투영 노광장치는 청구항 제 1 항 내지 24 항 중 어느 한 항에 따른 조사장치로 이루어지고, 상기 마스크는 조사장치의 화상면에 위치되는 것을 특징으로 하는 투영 노광장치.
제 25 항에 있어서, 상기 마스크면에서 투영물의 주요 선과 중심선 방향간의 최대 편차는 ±10.0mrad, 바람직하게는 ±4.0mrad, 더욱 바람직하게는 ±1.0mrad 인 것을 특징으로 하는 투영 노광장치.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 투영물의 화상면내 스캐닝 에너지의 균일성은 ±7%, 바람직하게는 ±5%, 및 더욱 바람직하게는 ±3% 의 범위인 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 따른 투영 노광장치에서의 스캐닝 에너지의 정적 보정 방법으로서,
소정 분포의 스캐닝 에너지를 조사될 슬릿에 제공하는 단계,
방위각의 배율 (βs) 의 커브를 계산하여, 스캐닝 에너지의 소정의 분포를 달성하는 단계, 및
필드 거울(들) 또는 필드 렌즈(들) 의 형상을 결정하여, 방위각 배율 (βS)의 계산된 커브를 달성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 방법.
제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 따른 투영 장치에서의 스캐닝 에너지의 동적 보정 방법으로서,
웨이퍼면에서 스캐닝 에너지의 분포 (SEw(Xw)) 를 측정하는 단계,
측정된 스캐닝 에너지의 측정된 커브 (SEw(Xw)) 를 소정의 스캐닝 에너지 분포 (SESTANDARD(Xw)) 와 비교하는 단계, 및
만약 차이가 날 경우, 측정된 스캐닝 에너지의 분포 (SEw(Xw)) 가 소정의 스캐닝 에너지 분포 (SESTANDARD(Xw)) 에 대응할 때까지 필드 거울(들) 의 적절한 액츄에이터가 액츄에이트되어, 소정의 균일성이 달성되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 따른 투영 노광장치를 이용한 리소그래피법에 의해 미세구조로 된 소자들을 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.
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