KR20110059721A - 적어도 두 작동 상태를 가지는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 두 개의 동작 상태를 가지는 미세전자 요소를 생성하기 위한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 관한 것이다. 이 경우에서, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 객체 평면에서 반사 마스크를 포함한다. 제 1 동작 상태에서 마스크의 제 1 부분적 지역은, 제 1 부분적 지역의 각 지점에서 제 1 중심 방향 벡터를 가지는 할당된 제 1 중심 방향을 가지는, 제 1 방사에 의해 조사된다. 제 2 동작 상태에서 마스크의 제 2 부분적 지역은, 제 2 부분적 지역의 각 지점에서 제 2 중심 방향 벡터를 가지는 할당된 제 2 중심 방향을 가지는, 제 2 방사에 의해 조사된다. 이 경우에서, 제 1 및 제 2 부분적 지역은 공통적으로 중첩 지역을 가진다. 뿐만아니라, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 중첩 지역의 적어도 하나의 부분적 지역의 각 지점에서 표준 제 1 중심 방향 벡터, 표준 제 2 중심 방향 벡터 및 마스크에 수직한 표준 벡터의 스칼라 삼중적이 0.05 미만인 이러한 방식으로 구성된다.
Description
본 발명은 미세전자 요소들(microelectronic components)의 생성을 위한 적어도 두 작동 상태를 가지는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치 및 리소그래피에 의해 미세전자 요소들을 생성하는 방법에 관한 것이다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치 및 도입부에서 언급한 타입의 방법은 US 6,295,119B1 및 US 6,526,118B2의 예로부터 공지되어 있다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 구조를 포함하는 마스크(structure-bearing mask), 통칭 레티클(reticle),을 조사하기 위한 조명 시스템 및 광원 및 기판(substrate), 즉 웨이퍼 상으로 마스크를 이미징하기 위한 투영 광학 유닛을, 그 중에서도, 포함하는 미세전자 요소들을 생성하기 위해 사용된다. 상기 기판은 노광에 따라 화학적으로 변화하는 감광 레이어(photosensitive layer)를 포함한다. 이것은 또한 리소그래피 단계라고 부른다. 이 경우에서, 레티클은 객체 평면(object plane)에 배열되고 웨이퍼는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 광학 유닛의 이미지 평면(image plane)에 배열된다. 감광 레이어의 노광 및 추가의 화학 프로세스들은 미세전자 요소가 생기게 한다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 통칭 스캐너로 보통 작동한다. 이것은 웨이퍼가 투영 광학 유닛의 이미지 평면에서 상응하여 이동하는 동안, 레티클이 일자형(slotted) 조사 필드를 통과하여 스캐닝 방향을 따라 이동하는 것을 의미한다. 보통 1 미만인, 레티클과 웨이퍼의 속도의 비율은 투영 광학 유닛의 배율과 일치한다.
이 경우에, 조명 시스템 및 투영 광학 유닛의 광학 요소는 각각 굴절 또는 반사 또는 회절 요소일 수 있다. 굴절, 반사 및 회절 요소들의 조합들 또한 가능하다. 레티클 또한 비슷하게 반사형 또는 투과형(transmissive fashion)으로 구현될 수 있다. 이러한 장치들은 그들이 대략 100 nm 미만, 특히 5 nm와 15 nm 사이의 파장을 가지는 방사를 가지면서 동작할 때에 특히 완전히 반사 요소들로 구성될 수 있다.
이러한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 제한된 조사 필드 및 또한 이미징될 수 있는 제한된 필드를 가지고 있다. 그러나 구조를 포함하는 마스크를, 감광 레이어를 포함한 기판이 배열된, 이미지 평면 안으로 이미지하는 것이, 마스크가 너무 커서 완벽히 이미지되지 않을 수 있거나 또는 완벽히 조사되지 않을 수 있다하더라도, 바람직할 수 있다.
만약 마스크가 조사 또는 이미징될 수 있는 지역보다 한 방향만으로 크다면, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 스캐너로 작동할 수 있으며, 웨이퍼가 투영 광학 유닛의 이미지 평면에서 상응하여 이동하는 동안, 마스크가 일자형 조사 필드를 상기 방향으로 통과하여 이동하게 된다. 이것은 적어도 원칙적으로, 상기 방향에서 임의의 사이즈의 마스크가 조사 혹은 이미징될 수 있다는 것을 의미한다.
그러나, 만약 마스크가 이미징 또는 조사될 수 있는 지역보다 양 방향으로 크다면, 이것은 스캐닝에 의해 바로잡아 질 수 없다. 이러한 경우에서, 구조를 포함하는 마스크는 개별적으로 이미징 또는 조사될 적어도 두 부분적 지역으로 나누어진다. 이것은 조건적으로 스캐닝 프로세스에 결합될 수 있다. 이 경우에서, 적어도 두 부분적 지역들의 중점들은 스캐닝 방향에서 수직으로 떨어져 있어, 두 부분적 지역들의 조합이 개별 부분적 지역보다 넓게 된다. 스캐닝 방향에서 이동과 결합하여, 상대적으로 넓은 구조를 포함하는 마스크가 따라서 조사 및 이미징 될 수 있다.
그러나, 감광 레이어에서 마스크 구조의 전체 이미지를 모두 생기게하기 위해서는, 부분적 지역들이 적어도 부분적으로 겹쳐진다면 도움이 될 수 있다. 이것은 뜻하지않게 이미징되지 않거나 또는 조사되지 않는 마스크의 지역들이 없도록 보장하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 이러한 중첩 지역들은 구조를 포함하는 마스크의 구성에서 문제를 야기한다. 특히 마스크가 수직으로 조사되지 않는 경우에서, 마스크의 생성에서 방사의 중심 방향이 투영 노광 장치에서 마스크의 위치에 있는지를 고려하는 것이 필요하다. 이들 효과들은 방사의 중심 방향이 수직 조명에서부터 달라질수록 나빠지게 된다. 만약 제 1 중심 방향 및 적어도 중첩 지역의 하나의 부분적 지역의 각 지점에서 마스크와 수직인 표준 벡터(normalized vector) 사이 각이 3˚ 혹은 더 크거나, 특히 6˚ 혹은 더 크다면 그 문제들을 고려해야한다.
입사 복사의 중심 방향은 입사 복사의 평균 방향을 의미하는 것으로 이해된다. 만약 지점이 빔 원뿔의 모든 방향으로부터 균일하게 조사된다면, 빔 원뿔의 대칭의 축도 그렇다면 중심 방향에 따라 일치할 것이다. 비균일 조명의 경우에, 각 방향은 한 방향으로부터 들어오는 방사의 강도가 치우친, 일반적으로 에너지가 치우친 평균이 형성된다.
마스크의 이미지를 왜곡시키는 그림자 드리움(shadow casting) 및 투영 효과들이 비스듬한 조사 도중에 발생할 수 있기 때문에 중심 방향은 마스크의 생성에서 고려되어야 한다. 그림자 효과는 이러한 구조를 포함하는 마스크가 완벽히 평면이 아니기 때문에 발생할 수 있다. 반사 마스크의 경우에, 이러한 지역들에서 하나 혹은 더 많은 커버링(covering) 레이어들이 하나 혹은 더 많은 반사 기반 레이어들에 적용되었기 때문에 비반사 지역들이 늘어난다. 이러한 마스크의 3차원 구조는 따라서 그림자 효과들을 야기할 수 있다.
그림자 및 투영 효과들은, 그러나, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 이미지 평면에서 생기는 원하는 이미지의 결과와 함께 마스크의 생성에서 고려될 수 있다.
만약 중첩 지역이 조사 및 이미징이 두 번 된다면, 그림자 드리움 및 투영 효과들을 여전히 고려할 수 있도록 하기 위해서, 이것은 제 1 및 제 2 노광들의 방사의 중심 방향에서 만들어진 구체적 요구조건들을 생기게 한다.
본 발명은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치 및 상기 구체적 요구조건들을 충족하는 미세전자 요소를 생성하는 방법을 제공하기 위해 의도되었다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 객체 평면에서 반사 마스크를 포함하는 적어도 두 작동 상태를 가지는 미세전자 요소들을 생성하기 위한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 의해 달성된다. 이 경우에서, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 제 1 동작 상태에서 마스크의 제 1 부분적 지역이, 제 1 부분적 지역의 각 지점에서 제 1 중심 방향 벡터를 가지는 제 1 중심 방향에 할당된, 제 1 방사에 의해 조사되고, 제 2 동작 상태에서 마스크의 제 2 부분적 지역이, 제 2 부분적 지역의 각 지점에서 제 2 중심 방향 벡터를 가지는 제 2 중심 방향에 할당된, 제 2 방사에 의해 조사되도록 구성되며, 여기서 제 1 및 제 2 부분적 지역은 공통적으로 중첩 지역을 가진다. 중첩 지역의 적어도 하나의 부분적 지역의 각 지점에서 표준 제 1 중심 방향 벡터, 표준 제 2 중심 방향 벡터 및 마스크에 수직인 표준 벡터의 스칼라 삼중적(scalar triple product)은 따라서 0.05 미만이며, 바람직하게는 0.03 미만, 특히 바람직하게는 0.01 미만이다. 이것은 제 1 및 제 2 중심 방향 벡터로부터 평균한 중심 방향 벡터가 마스크에 수직해서, 중첩 지역에서 투영 및 그림자 효과를 고려할 필요가 없도록 하거나, 제 1 및 제 2 중심 방향 벡터가 그 방향에서 현저히 달라지지 않아서, 그들이 양 동작 상태에서 동일하기 때문에, 어떠한 문제들 없이 투영 및 그림자 효과들을 고려하는 것이 가능하도록 하는 것을 보장한다. 첫 번째 경우에서, 제 1 및 제 2 중심 방향 벡터들의 외적(cross product)은 실질적으로 마스크 상의 표준 벡터와 수직해서, 스칼라 삼중적이 0.05 미만, 바람직하게는 0.03 미만, 특히 바람직하게는 0.01 미만이다. 두 번째 경우에서, 제 1 및 제 2 중심 방향 벡터는 실질적으로 동일한 방향을 가지고 있어서, 외적의 크기가 이미 작은 반면에, 외적 및 마스크에 수직인 표준 벡터 사이의 스칼라 곱은 그러면 또한 0.05 미만, 바람직하게는 0.03 미만, 특히 바람직하게는 0.01 미만이다.
중첩 지역이 제 1 부분적 지역보다 작고 제 2 부분적 지역보다 작은 이러한 방식이 투영 노광 장치의 구성은 제 1 및 제 2 부분적 지역들의 조합이 제 1 및 제 2 부분적 지역 각각보다 큰 효과를 가진다. 이것은 전체적으로 더 큰 구조를 포함하는 마스크가 조사되고 이미징 될 수 있음을 의미한다.
만약 제 1 동작 상태에서 반사 마스크의 지향이 제 2 동작 상태에서 마스크의 지향과 다르게 객체 평면에 수직인 축선을 따라 180˚ 회전한 이러한 방식의 투영 노광 장치가 추가적으로 구성된다면, 이러한 투영 노광 장치는 특히 간단한 방법으로 구현될 수 있다. 따라서 입사 동공이 객체 평면으로부터 과도하게 멀리 떨어지지 않은 투영 광학 유닛을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 투영 광학 유닛들은, 이러한 회전 대칭이 없는 투영 광학 유닛보다 생성 및 측정이 더 간단한, 회전 대칭 반사(rotationally symmetrical reflective) 요소들과 함께 포함될 수 있다.
본 발명은 뿐만아니라 적어도 두 작동 상태를 가지는 미세전자 요소들을 생성하기 위한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 관한 것이다. 이 경우에서, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 객체 평면에서 반사 마스크를 포함하며, 여기서 제 1 작동 상태에서 반사 마스크의 지향은 제 2 작동 상태에서 마스크의 지향과 객체 평면에 수직인 축선을 따라 180˚ 회전하여 다르다. 이것은 마스크에서 조사 방향이 양 작동 상태에서 동일한 회전에 따라 상이하다는 장점을 가진다. 따라서 반사 마스크들의 이 경우에 비스듬한 조사 때문에 발생하는 영향을 보완하는 것이 얻어진다.
본 발명에 따른 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에서, 특히, 5 nm와 15 nm 사이의 파장을 가지는 방사를 사용하는 것이 가능해진다. 이는 특히 작은 구조들이 이러한 장치의 도움으로 이미징 될 수 있다는 장점을 가진다.
뿐만아니라, 본 발명은, 객체 평면에서 구조를 포함하는 반사 마스크가 이미지 평면에서 기판 상으로 이미징되는, 리소그래피에 의한 미세전자 요소들을 생산하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다 : 제 1 부분적 지역의 각 지점에서 제 1 중심 방향 벡터를 가지는 제 1 중심 방향을 갖는, 제 1 방사에 의한 마스크의 제 1 부분적 지역의 제 1 노광 및 제 2 부분적 지역의 각 지점에서 제 2 중심 방향 벡터를 가지는 제 2 중심 방향을 갖는, 제 2 방사에 의한 마스크의 제 2 부분적 지역의 제 2 노광, 여기서 제 1 및 제 2 부분적 지역은 공통으로 중첩 지역을 가진다. 상기 중첩 지역에서, 각 지점에서 표준 제 1 중심 방향 벡터, 표준 제 2 중심 방향 벡터 및 마스크에 수직인 표준 벡터의 스칼라 삼중적은 0.05 미만, 바람직하게는 0.03 미만, 특히 바람직하게는 0.01 미만이다. 이 방법은, 그 중에서도, 생성하기 간단한 구조를 포함하는 마스크가 사용될 수 있다는 장점을 가진다. 이것은 투영 및 그림자 효과가 제 1의 중심 방향 벡터 및 부분적 지역의 제 2 노광의 구체적 연관성 때문에 간단한 방식에 의해 고려될 수 있다는 사실에 기인한다.
본 발명에 따른 방법에서, 특히, 5 nm와 15 nm 사이의 파장을 가지는 방사를 사용하는 것이 가능하다. 이것은 이러한 방사의 도움으로 특히 작은 구조가 이미징 될 수 있다는 장점을 가진다.
게다가, 본 발명에 따른 방법은 제 1 및 제 2 노광이 마스크가 제 1 노광 동안 제 1 스캐닝 방향을 따라서 그리고 제 2 노광 동안 제 2 스캐닝 방향을 따라서 조사 필드를 통과하는 스캐닝 프로세스의 방법으로 수행되는 이러한 방법으로 또한 구성될 수 있다. 추가적 스캐닝 프로세스에 의해서, 훨씬 큰 구조를 포함하는 마스크가 조사되고 이미징 될 수 있다.
만약 본 발명에 따른 투영 노광 장치가 스캐너로 작동한다면, 인접한 부분적 지역의 노광 동안 스캐닝 방향은 평행하거나 또는 역평행(antiparallel)일 수 있다. 평행한 스캐닝 방향은 마스크가 노광 동안 시작 지점에서 끝 지점까지 항상 이동하기 때문에 모든 노광 단계가 동일하며, 시작 지점으로 귀환 경로 상에 노광을 수행하지 않는다는 장점을 가진다. 이것은 시작 지점으로 귀환 경로가 동일한 정확도로 충족되지 않아도 된다는 것을 의미하고 따라서 투영 노광 장치의 기계적 복잡도에 의한 요구사항도 덜 엄격하다. 반면에, 역평행 스캐닝 방향은 귀환 경로 상에 노광이 수행되어, 빠른 노광 작동이 가능해 질 수 있다는 장점을 가진다.
만약 방법 또는 투영 노광 장치가 추가적으로 두 임의의 제 1 중심 방향 벡터 사이 또는 두 임의의 제 2 중심 방향 벡터 사이 최대각이 1˚ 미만이라는 특징이 있다면, 중첩 지역 내에서 중심 방향 벡터의 작은 변화만이 있다. 이것은 중첩 지역에서 그림자 및 투영 효과의 강도가 또한 작은 폭만으로 달라진다는 장점을 가진다.
만약 방법이 추가적으로 또는 대안적으로 중첩 지역의 각 지점에서 제 1 및 제 2 중심 방향 벡터 사이의 각도가 1˚ 미만인 이러한 방식으로 구성된다면, 제 1 및 제 2 노광 동안 투영 및 그림자 효과가 실질적으로 동일하여서, 상기 효과가 구조를 포함하는 마스크의 생성 동안 상대적으로 간단한 방법으로 보완될 수 있다.
중첩 지역의 각 지점에서 제 1 및 제 2 중심 방향 벡터에 의해 형성되는 평면 및 마스크에 수직한 표준 벡터 사이의 각도가 1˚ 미만인 이러한 방식의 방법의 추가적 구성의 경우에서 이것은 두 노광 위에서 평균 노광 방사의 방향이 실질적으로 마스크에 수직하다는 장점을 제공한다. 이것은 단지 작은 그림자 및 투영 효과가 중첩 지역에서 일어난다는 것을 보장한다.
특히, 본 발명은 또한 구조를 포함하는 마스크의 제 1 및 제 2 노광 사이에 객체 평면에서 180˚ 회전을 포함한다. 이것은 마스크에서 조사 방향이 회전에 따라서 제 1 및 제 2 노광 동안 다르다는 장점을 가진다. 이로 인해 얻어지는 것은 반사 마스크의 경우에서 비스듬한 조사의 결과로 발생하는 효과가 보완될 수 있다는 것이다.
본 발명은 도면을 참조로 하여 더 자세히 설명된다.
도 1 반사적 구성에서 투영 광학 유닛
도 2 구조를 포함하는 마스크에서 부분의 입면도
도 3 각도 α 및 β의 정의와 레티클에서의 빔
도 4a 이미징될 아치형 필드의 평면도
도 4b 종래 기술에서 공지된 투영 노광 장치의 경우에서 중심 방향 벡터의 각도 프로파일들
도 5a 종래 기술에서 공지된 병치된(juxtaposed) 부분적 지역들
도 5b 종래 기술에서 공지된 도 4a에 따른 실시예의 경우에서 중심 방향 벡터들의 각도 프로파일들
도 6a 본 발명의 한 실시예에 따른 병치된 부분적 지역들
도 6b 도 6a에 따른 본 발명에 따른 한 실시예의 경우에서 중심 방향 벡터의 각도 프로파일
도 7a 본 발명의 추가적 실시예에 따른 병치된 부분적 지역들
도 7b 도 7a에 따른 본 발명에 따른 실시예의 경우에서 중심 방향 벡터의 각도 프로파일
도 8 객체 측에서 텔레센트릭(telecentric)인 투영 광학 유닛
도 1 반사적 구성에서 투영 광학 유닛
도 2 구조를 포함하는 마스크에서 부분의 입면도
도 3 각도 α 및 β의 정의와 레티클에서의 빔
도 4a 이미징될 아치형 필드의 평면도
도 4b 종래 기술에서 공지된 투영 노광 장치의 경우에서 중심 방향 벡터의 각도 프로파일들
도 5a 종래 기술에서 공지된 병치된(juxtaposed) 부분적 지역들
도 5b 종래 기술에서 공지된 도 4a에 따른 실시예의 경우에서 중심 방향 벡터들의 각도 프로파일들
도 6a 본 발명의 한 실시예에 따른 병치된 부분적 지역들
도 6b 도 6a에 따른 본 발명에 따른 한 실시예의 경우에서 중심 방향 벡터의 각도 프로파일
도 7a 본 발명의 추가적 실시예에 따른 병치된 부분적 지역들
도 7b 도 7a에 따른 본 발명에 따른 실시예의 경우에서 중심 방향 벡터의 각도 프로파일
도 8 객체 측에서 텔레센트릭(telecentric)인 투영 광학 유닛
참조 부호들은 도 1에서 도시된 물체들이 한자리 혹은 두자리 숫자들로 제공되도록 선택되었다. 추후 도면에서 도시되는 물체들은, 마지막 두 자리는 물체를 지정하고 그 전에 위치한 자리수는 물체가 도시된 도면의 숫자를 지정하는, 세자리 혹은 더 큰 자리수를 포함하는 참조 부호들을 가진다. 따라서, 복수 도면들에서 도시된 동일한 물체들의 참조 번호들은 마지막 두 자리수의 면에서 상응한다. 예를 들자면, 참조 부호 3 및 403은, 도면 1 및 4에서, 이 경우에 객체 필드인, 물체 3으로 동일시한다. 하나의 참조 번호를 가진 물체의 설명은 따라서 상응하는 참조 번호 하에 앞선 도면의 하나에 관련된 설명에서 찾게될 수도 있다.
도 1은 종래 기술에서 공지된 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 반사 투영 광학 유닛(1)의 일러스트레이션을 도시한다. 투영 광학 유닛(1)은, 객체 평면(5)에 배열된, 객체 필드를 이미지 평면(7) 안으로 이미징한다. 구조를 포함하는 마스크(도면에서 도시되지 않음), 통칭 레티클은, 추가적으로 객체 평면(5)에서 객체 필드(3)의 위치에 배열된다. 시스템의 X 축이 도면의 평면 안 쪽을 향하는, 데카르트 좌표(Cartesian coordinates)의 시스템이 추가적으로 도시된다. 이 경우에서, x-y 좌표 평면은 객체 평면(1)에 일치하고 z 축은 객체 평면(1)에 수직하고 밑을 향한다. 투영 광학 유닛은, 객체 필드를 통과하지 않는, 광축(9)을 가진다. 투영 광학 유닛(1)의 거울들(11)은 광축에 대해서 회전 대칭인 광학 면을 가진다. 개구 조리개(aperture diaphragm)(13)는 이 예시 실시예에서 광경로에서 제 2 거울 상에 배열된다. 투영 광학 유닛(1)의 효과는, 객체 필드의 중앙에서의 주광선 15 및 두 개구 주변 광선 17 및 19의, 세 광선의 도움으로 도시된다. 객체 평면에서 수직에 대해 6˚의 각도로 진행하는, 객체 필드의 중앙에서의 주광선(15)은 개구 조리개(13)의 평면에서 광축과 교차한다. 객체 평면(5)에서 보면, 주광선(15)은 입사 동공평면(21)에서 광축과 교차하는 듯하다. 개구 조리개(13)의 허상(virtual image), 입사 동공은, 따라서 입사 동공 평면(21)에 있다. 객체 필드(3)의 중심은 투영 광학 유닛의 반사 구성의 경우에서 발생하는 객체 필드로부터 진행하는 바라지 않는 방사의 비네팅(vignetting)이 없도록 하기 위해서 광축(9)에서부터 거리 R 떨어져 있다.
도 2는 구조를 포함하는 마스크 부분의 입면도를 도식적으로 도시한다. 마스크는 기판(225) 상에 반사 기반 레이어(223) 및 제 1 부분적 지역(229)에서만 적용된 흡수력 있는 커버링 레이어(227)를 포함한다. 커버링 레이어(227)는 보통 대략 100 nm 정도의 두께 h를 가진다. 제 1 부분적 지역(227)은 크기 D를 가진다. 제 1 부분적 지역의 중심은 231로 인식된다. 만약 방사가 그리고나서 마스크에 수직으로 β 각도를 가지는 중심 방향 벡터(235)로 입사되었다면, 커버링 레이어(227)는, 전체 제 2 부분적 지역(232)이 조사되지 않는 결과와 함께, 반사 기반 레이어 상에 그림자를 드리운다. 그러나, 제 2 부분적 지역은 부분적 지역 231보다 넓다. 더욱이, 제 2 부분적 지역의 중점은 제 1 부분적 지역의 중점(231)에 대해 떨어져 있다. 비반사 지역들의 확대 및 이격은 투영 및 그림자 효과들 때문에 따라서 발생한다. 도 3은 데카르트 좌표의 시스템에서 레티클에서의 반사 전의 방사의 중심 방향 벡터(335)를 예시의 방법으로 도시한다. 공간적 지향의 나은 설명을 위해, 도면은 x-z 평면으로의 중심 방향 벡터(335)의 투영(337) 및 y-z 평면으로의 중심 방향 벡터(335)의 투영(339)을 도시한다. 중심 광선 각도 α는 투영(337)과 z 축 사이의 각도를 나타내고 중심 광선 각도 β는 투영(339)과 z 축 사이의 각도를 나타낸다. 표준 중심 방향 벡터는 이 두 각도의 도움으로 분명하게 설명될 수 있다. 만약 반사 전 좌표의 시스템에서 도시된 중심 방향 벡터 
는 다음과 같이 설명된다.
각도는 다음과 같이 설명된다.
도시된 경우에서, 요소 Sx, Sy 및 Sz는 모두 음(negative)의 값이다(벡터(335)는 왼쪽 위를 지향한다). 각도 α 및 β는 따라서 양(positive)의 값이다. 방사가 레티클에서 반사되고 레티클이 x-y 평면에 배열된다는 사실 덕분에, 반사 
후 방사의 중심 방향 벡터의 하기의 사항은 유효하다.
그리고 반사 후의 상응하는 각도들의 하기의 사항은 유효하다.
α'=-α 및 β=-β
중심 방향 벡터 
가 객체 필드의 각 지점에서 입사 동공의 중심으로 가리키도록 지향되기 위해서는, 조명 방사의 중심 방향 벡터 
가 입사 동공의 위치로부터 도출되는 구체적 프로파일을 가져야 한다.
도 4a는 도 1에 도시된 투영 광학 유닛(1)의 경우에서 발생하는 아치형 객체 필드(403)의 평면도, 및 도 1의 그것과 상응하는 축의, 데카르트 좌표계의 시스템을 도시한다. 객체 필드(403)는, 중심은 광축(409)의 교차점의 지점을 통과하는 객체 평면에서의 고리(annulus)로부터 발췌한 것이다. 평균 반경 R은 도시된 경우에서 135 mm이다. y 방향에서 필드의 폭 d는 여기서 8 mm이다. 다른 예로써, 곡선형 객체 필드는 y 방향에 대하여 서로 떨어진 두 원호로 범위가 또한 정해질 수 있다. 도 1 및 2에서 도시된 이러한 투영 광학 유닛의 작동을 위해서, 객체 필드(403)는, 반사 레티클에서 반사 후에, 객체 필드(403)의 지점에서의 방사의 중심 방향이, 실질적으로 객체 필드의 상기 지점과 입사 동공의 중심 사이의 연결선의 방향에서 통과하도록 하는 방법으로 조사된다. 만약 투영 노광 장치가 스캐너로써 동작한다면, 그러면 스캐닝 방향은, 말하자면 y 방향의 방향에서, 객체 필드의 짧은 크기의 방향에서 진행된다.
도 4b는 구체적 예시의 실시예를 위한 중심 광선 각도의 프로파일을 도시한다. 여기서 광축은 객체 필드의 중심에서부터 R=135 mm 떨어진 거리에 있으며 입사 동공은 객체 평면에서부터 1284.4 mm의 거리에 위치한다. 이러한 값들은 중심 방향 
과 객체 평면에 수직 방향으로 6˚ 사이의 반사각을 생성한다. 도 2에 도시된 위쪽 반호(semi-arc) 만이 관련있기 때문에, 각 x 값에 정확히 하나의 양의 값 y가 있어, 반경 R=135 mm를 가진 반원호(semicircle arc)에 지점 (x,y)가 위치하도록 한다. 따라서 지점 (x,y)를 입사 동공의 중심에 연결함으로써 x 좌표의 함수로 각도 α' 및 β'를 계산하는 것이 가능하다. 위 관련성의 도움으로, 부호 변화에 의해 그것으로부터 반사에 앞서 각도 α 및 β가 도출된다. y 방향에서 필드의 폭이 8 mm 인 현재 경우에서도, 각 고정값 x0에 복수의 지점 y0가 있어, 객체 필드 안에 지점 (x0,y0)가 위치하나, 중심 광선 각도는 이러한 지점들에 의해 크게 달라지지 않는다. 뿐만아니라, 본 발명에 따른 투영 노광 장치는 보통 구조를 포함하는 마스크가 객체 필드를 y 방향으로 이동하는 스캐닝 모드에서 동작한다. 그 결과, 좌표 x0를 가지는 마스크의 각 지점은 y0 모든 지점 상에 평균된 중심 광선 각도를 가지는 방사로 조사된다. 이러한 이유로, 하기의 고려는 R=135 mm인 반원호 상에 중심 광선 각도들로 고려하면 충분하다.
-50 mm와 50 mm 사이의 x를 위한 각도 α는 -2.23˚와 2.23˚ 사이에서 달라져야 하고, 반면에 각도 β의 변화폭은 5.57˚와 6˚ 사이가 필수적이라는 것이 도 4b를 참고로 명확해진다. 그러나, 이러한 중심 광선 각도의 변화폭은 구조를 포함하는 마스크의 설계에서 개조를 요구한다. 만약 중심 방향 벡터가 구조를 포함하는 마스크에 수직하지 않다면, 이는 그림자 드리움 및 투영 효과 때문에 구조의 이미지의 변위를 야기할 것이다. 중심 방향 벡터가 마스크의 모든 위치에서 동일한 한, 결과는 실질적으로 전반적인 변위이다. 그러나, 만약 중심 방향 벡터가 구조를 포함하는 마스크 위에서 변화한다면, 전체적으로 마스크의 이미지의 왜곡 및 변위를 야기하는, 위치에 따라 상이한 변위가 발생한다. 중심 광선 각도의 변화폭이 커질수록, 그 결과로 생긴 왜곡 또한 커진다. 현재 경우에서, y 방향에서 왜곡은 각도 β가 대략 0.4˚만 변화하기 때문에 주로 무시될 수 있다. 대조적으로, α의 변화폭은 10 배 정도 크고 따라서 x 방향에서 왜곡을 야기한다. 왜곡 및 변위 양쪽 다 마스크의 설계에서 고려되며, 그 결과로 원하는 이미지가 투영 노광 장치의 이미지 평면에서 생긴다.
도 5a는 마스크의 두 부분적 지역 504a 및 504b를 도시한다. 부분적 지역 504a 및 504b는 도 4a에서 도시된 객체 필드(403)의 각 경우와 상응한다. 객체 필드가 원하는 품질로 조사되고 이미징 될 수 있기 때문에, 부분적 지역은 객체 필드보다 작아야 하거나 또는 적어도 객체 필드의 사이즈와 같아야 한다. 마스크의 가능한 가장 큰 지역이 조사되고 이미징 되는 효과를 가지기 위해서, 부분적 지역은 투영 광학 유닛의 객체 필드와 동일하도록 선택된다. 그러나, 객체 필드의 부분만을 조사하고 이미징 하는 것도 또한 가능하다. 이하에서 부분적 지역은 항상 각 객체 필드에 상응한다.
투영 노광 장치는 제 1 동작 상태에서 좌측 부분적 지역(504a)의 제 1 노광을 수행하고 그 후에 투영 노광 장치의 제 2 동작 상태에서 제 2 노광을 수행하며, 우측 부분적 지역(504b)는 상기 제 2 노광 동안 노광된다. 이 경우에서, 도시된 부분적 지역의 병치는 종래 기술에서 공지된 이것의 실시예에 상응한다. 이러한 객체 필드의 병치는 구조를 포함하는 마스크의 폭이 조사되거나 이미징 될 수 있는 지역들보다 클 때마다 필수적이다. 따라서, 구조를 포함하는 마스크의 제 1 부분적 지역(504a)은 제 1 동작 상태에서 조사되고 상기 마스크의 제 2 부분적 지역(504b)은 제 2 동작 상태에서 조사된다. 두 부분적 지역은 공통적으로 중첩 지역(541)을 가진다. 일러스트레이션에서, 중첩 지역은 여기서 10 mm의 x 방향 폭을 가진다. 그러나, 가능한 가장 큰 지역이 이미징 될 수 있게 도출되도록 겹쳐지는 지역이 가능하면 작으면 작을수록 유리하다. x 방향에서 1-2 mm 또는 그 미만의 폭이 바람직하다. 투영 광학 유닛의 최대 해상도를 향상하기 위해서는 더 고개구로 바꾸는 것이 필수적이다. 그러나 비슷한 혹은 더 나은 이미징 품질이 유지되는 것이 보장되기 위해서, 객체 필드의 크기를 줄이는 것이, 그렇지 않으면 더 심각한 이미지 수차가 발생하기 때문에 종종 필수적이다. 이것은 그리고나서 병치되는 객체 필드의 필수성으로 귀결된다. 두 객체 필드의 중첩되는 지역은 조사 또는 이미징 되지 않는 구조의 부분을 방지하기 위해서 필수적이다. 객체 필드의 정확한 조정이 100 퍼센트 보장될 수 없기 때문에, 부정확한 세팅 때문에, 구조의 부분이 이미징되지 않거나 혹은 조사되지 않는, 상황을 감수하는 것보다, 특정 중첩 지역을 가지는 것이 간편하여, 전체적으로 원하는 지역은 어쨌거나 조사 또는 이미징 되는 곳이 된다. 그러나, 중첩 지역에서 각 지점은 지금 조사 또는 이미징이 두 번 되었기 때문에, 제 1 및 제 2 조사의 중심 광선 각도가 상이함으로 인해 문제가 발생할 수 있다.
도 5b는 각 객체 필드의 양 동작 상태에서 존재하는 반경 R=135 mm의 반원호 상의 지점들에서 두 중심 방향 각도의 프로파일을 도시한다. 중첩 지역(541)에서, 각도 β가 양 동작 상태에서 큰 차이를 가지지 않는 반면에, 각도 α는 두 동작 상태에서 4˚ 이상 차이가 난다. 따라서 중첩 지역에서, 구조를 포함하는 마스크는, 두 동작 상태에서 상이한 방향에서부터 조사된다. 따라서 마스크의 생성에서 투영 및 그림자 효과를 고려하는 것이 상대적으로 힘들다. 이러한 단점들은 본 발명에 따른 개발로 극복된다.
도 6a는 본 발명에 따른 개발로 투영 노광 장치의 두 병치된 부분적 지역 604a 및 604b를 도시한다. 이 경우에서, 좌측 부분적 지역(604a)의 제 1 노광은 투영 노광 장치의 제 1 동작 상태에서 수행되고 그 후에 제 2 부분적 지역(604b)의 제 2 노광이 투영 노광 장치의 제 2 동작 상태에서 수행된다. 두 노광 단계 사이에 구조를 포함하는 마스크는 객체 평면에 수직인 축선을 따라 180˚ 회전한다. 이는 두 아치형 객체 필드가 180˚ 회전함에 의해 상호 지향이 달라지는 효과를 가진다. 다른 예로써, 투영 광학 유닛 및 조명 광학 유닛을 객체 평면에 수직인 축선을 따라 180˚ 회전하는 것 또한 가능하다. 이는 두 동작 상태에서 두 객체 필드를 180˚ 달리하는 것으로 귀결될 것이다.
도시된 객체 필드의 지향의 변화는 중심 광선 각도 또한 변하는 효과를 가진다. 도 6b는 이 예시 실시예의 중심 광선 각도의 프로파일을 도시한다. 각도 α의 프로파일이 변하지 않는 반면에, 마스크 또는 조명 및 투영 광학 유닛의 회전은 각도 β의 부호에서 변화를 야기한다. 따라서 중첩 지역(641)의 지점에서, 각도 α 및 β는 두 동작 상태에서 부호 변화에 의해 근본적으로 달라진다. 이것은, 양 동작 상태에서 평균되어, 마스크가 중첩 지역에서 수직으로 조사되고, 따라서 예를 들어 도 2의 연결에서 설명되었던 그러한 구조의 변위의 발생이 없는, 장점을 가진다.
중첩 지역에 위치한 지점(643)은 예시로써 고려될 수 있다. 이 지점은 x 좌표 xp=50 mm, 및 y 좌표 yp=125.4 mm를 가지고 따라서 반경 135 mm의 원호 상에 위치하고 중첩 지역에 위치한다. 좌측 부분적 지역(604a)는 제 1 동작 상태에서 조사 및 이미징된다. 이 경우에서, 입사 동공은 좌표 xEP=0, yEP=0, zEP=1284.4 mm에 위치한다. 방사의 중심 방향이 반사 후 입사 동공의 방향에서 진행하기 위해, 다음은 제 1 중심 방향 벡터 
에서 유효하여야만 한다.
우측 부분적 지역(604b)은 제 2 동작 상태에서 조사 및 이미징된다. 이 경우에서, 입사 동공은 좌표 xEP=90, yEP=254.56, zEP=1284.4 mm에 위치한다. 이 자리는 부분적 지역(604a)이 x=45mm에, 다시 말해서 중첩 지역의 중심인, 부분적 지역(604a)의 반경이 135 mm인 원호가 부분적 지역(604b)의 상응하는 원호와 교차하는 곳에, 위치한다는 사실에서 도출된다.
중심 방향 벡터 
는 따라서 다음의 값을 가진다.
이 시스템의 좌표에서 다음의 표기를 가지는 마스크에 수직한 표준 벡터는
결과적으로 스칼라 삼중적은 값 S를 가진다.
도 7a는 본 발명에 따른 투영 노광 장치의 다른 개발 형태에서 두 병치된 부분적 지역을 도시한다. 이 경우에서, 좌측 부분적 지역(704a)의 제 1 노광은 투영 노광 장치의 제 1 동작 상태에서 수행되고 그 후에 우측 부분적 지역(704b)의 제 2 노광이 투영 노광 장치의 제 2 동작 상태에서 수행된다.
이 경우에서 투영 광학 유닛의 객체 필드는 직사각형이어서, 부분적 지역 704a 및 704b 또한 직사각형이다. 뿐만 아니라, 투영 노광 장치는 각도 α 및 β가 실질적으로 프로파일을 가지지 않도록 개발된다. 이것은 입사 동공이 객체 평면에서부터 멀리 떨어진 거리에 있는 투영 광학 유닛을 사용함으로써 이루어질 수 있다. 이를 객체 측 상에서 텔레센트릭한 투영 광학 유닛이라고 한다. 이러한 거리는 예를 들어 3 m 보다 클 수 있고, 특히 50 m 보다 클 수 있고, 특히 1000 m 보다 클 수 있다. 현재 경우에서, 거리는 5 m이다. 입사 동공이 객체 평면에서 1000 m의 거리만큼 떨어진 투영 광학 유닛에 관한 자세한 일러스트레이션이 도 8에 관한 설명에서 찾을 수 있다.
도 7b는 이러한 시스템을 위한 각도 α 및 β의 프로파일을 도시한다. 각도 β는 필드 위에서 근본적으로 일정하게 6˚이며, 반면에 각도 α는 거의 0˚이다. 필드 위에서 각도의 변화가 단지 매우 작기 때문에, 제 1 및 제 2 작동 상태 사이의 중첩 지역(741)의 지점에서 방사의 중심 방향 벡터에서의 차이는 단지 극소여서, 투영 및 그림자 효과의 극소의 변화만이 발생한다. 따라서, 제 1 동작 상태에서 중첩 지역에서 방사의 중심방향이 제 2 동작 상태에서 중첩 지역에서 방사의 중심 방향에 비해 심각히 변화하지 않기 때문에 객체 필드의 병치에서 차이점이 발생하지 않는다.
여기서, 또한, 위치(743)에서 스칼라 삼중적의 값은 예시의 방법에 의해 계산될 수 있다. 이 지점은 x 좌표 xp=50 mm 및 y 좌표 yp=0을 가지고 따라서 중첩 지역에 놓인다. 좌측 부분적 지역(704a)는 제 1 동작 상태에서 조사된다. 입사 동공은 좌표 xEP=0, yEP=-525.52mm, zEP=5000 mm에 위치한다. 거리 yp는 객체 필드의 입사의 평균 각이 6˚가 되도록 투영 광학 유닛의 설계에서 선택되었다.
방사의 중심 방향이 반사 후에 입사 동공의 방향으로 진행하기 위해서, 다음은 제 1 중심 방향 벡터 
에서 유효하여야만 한다.
우측 부분적 지역(704b)은 제 2 동작 상태에서 조사된다. 이 경우에서, 입사 동공은 좌표 xEP=90, yEP=525.52 mm, zEP=5000 mm에 위치한다. 이 자리는 객체 필드(803)가 객체 평면에 대해 x 방향으로 90 mm 오프셋(offset)된 것에 기인한다. 중심 방향 벡터 
는 따라서 다음의 값을 가진다.
이 시스템의 좌표에서 다음의 표기를 가지는 마스크에 수직한 표준 벡터는
결과적으로 스칼라 삼중적은 값 S를 가진다.
도 8은 투영 광학 유닛(1)의 하나의 가능한 광학 설계를 도시한다. 일러스트레이션은 도 8에서 다른 것 위에 하나씩 위치한 다섯 객체 필드 지점에서부터 진행하고 y 방향으로 서로 이격되는, 여기서 상기 다섯 객체 필드 지점의 하나와 연계한 두 개별 빔(845)은 다섯 객체 필드 지점을 위한 두 상이한 조사 방향의 각 경우에서 배치된, 두 개별 빔들(845)의 각 경우에서 빔 경로를 도시한다. 이 두 조사 방향은 각 다섯 객체 필드 지점의 상부 코마(coma) 빔과 하부 코마 빔으로 표현된다.
객체 평면(805)에서부터 진행하는, 개별 빔(845)은 첫째로 제 1 거울(M1) 및 이하에 빔 경로에 순서대로 거울 M2, M3, M4, M5 및 M6로 설계되는 추가의 거울에 의해 반사된다. 도 8에 따른 투영 광학 유닛(801)은 따라서 여섯 개의 반사 거울을 가진다. 이 거울은 만약, EUV 같은, 파장 때문에 필수적이라면 방사(833)의 파장에 반사율이 높은 코팅을 포함한다. 서로 크게 차이가 나는 파장을 가지는 방사는 이들 광학 유닛이 실질적으로 색지움(achromatic) 특성을 가지기 때문에, 투영 광학 유닛(801)에서 또한 관리될 수 있다. 따라서 예를 들어, 여기서 동시에 파장이 조사광에 쓰이는 작동 파장에 따라 크게 변하고, 이들 광학 유닛들에서 조정(alignment) 레이저를 관리하는 것 또는 오토포커싱(autofocusing) 시스템을 작동하는 것이 가능하다. 이에 따라 조정 레이저는, 동시에 방사가 5와 15 nm 사이의 범위인 반면, 632.8 nm, 248 nm 또는 193 nm에서 작동할 수 있다.
거울(M3)은 볼록 기본형을 가지고 있으며, 다시 말해서 볼록 최적(best-matched) 면으로 설명될 수 있다. 이하에 설명에서, 이 타입의 거울은 볼록의 간소화된 방식으로 언급되며, 오목 최적 면으로 설명될 수 있는 거울은 오목의 간소화된 방식으로 언급된다. 볼록 거울(M3)은 투영 광학 유닛(801)에서 좋은 페츠벌 보정(Petzval correction)을 제공한다.
도 8에 따른 투영 광학 유닛(801)의 입사 동공 평면은 방사(833)의 빔 경로에서 객체 평면(805) 앞 1000 m에 위치한다. 도 8에 따른 투영 광학 유닛(801)은 구조적인 길이를, 다시 말하면 2000 mm의, 객체 평면(805)과 이미지 평면(807) 사이의 거리를, 가진다.
이격된 객체 필드 지점으로부터 진행하는 이들 개별 빔(845)은 동일한 조사 방향으로 배치되어 따라서 객체 필드(803)와 제 1 거울(M1) 사이를 투영 광학 유닛(801) 안에서 사실상 평행한 방식으로 진행하게 된다. 개별 빔(845)의 주광선은 따라서 객체 평면(805)와 거울(M1) 사이의 방사(833)의 빔 경로에서 서로에 대하여 사실상 0˚의 각도를 형성한다.
다섯 객체 필드 지점의 구체적 조사 방향에 연계된 개별 빔(845)은, 거울(M3)이 배열된 곳에 인접한, 투영 광학 유닛(801)의 동공 평면(847)에서 결합된다. 상기 거울(M3)은 따라서 동공 거울로 또한 언급된다. 조사 광선속(light beam bundle)의 범위를 정하기 위한 개구 조리개는 동공 평면(847)에 배열될 수 있다. 상기 개구 조리개는 기계적 및 교체가능한 조리개 또는 거울(M3) 상에 직접 대응하는 코팅의 형식으로 제공될 수 있다.
거울 M1 내지 M4는 객체 평면(805)을 중간 이미지 평면(849) 안으로 이미징한다. 투영 광학 유닛(801)의 중간 이미지 측 개구수는 대략 0.2이다. 거울 M1 내지 M4는 대략 3.2x의 축소하는 이미징 스케일(scale)의 투영 광학 유닛(801)의 제 1 부분적 이미징 광학 유닛을 형성한다. 후속 거울 M5 및 M6은 대략 2.5x의 축소하는 이미징 스케일의 투영 광학 유닛(801)의 추가적 부분적 이미징 광학 유닛을 형성한다. 거울 M4와 M5 사이의 방사(833)의 빔 경로는 중간 이미지 평면(849)의 상부 및 그것에 인접한, 조사 또는 이미징 방사(833)가 제 4 거울(M4)에서부터 반사되어 제 5 거울(M5)로 통과하는, 개구부(851)를 통과하여, M6에서 형성된다. 방사 선속(855)이 제 6 거울(M6)과 이미지 평면(807) 사이를 지나가는, 제 5 거울(M5)은 결국 개구부(853)를 통과하는 중심을 가진다.
제 6 거울(M6)과 함께 중간 이미지 평면(849)에서의 조사 또는 이미징 방사(833)를 이미지 평면(807) 안으로 이미징하는, 제 5 거울(M5)은, 추가 동공 평면은 제 1 동공 평면(847)에 대하여 공액(conjugate)인, 투영 광학 유닛(801)의 추가적 동공 평면(857) 가까이에 배열된다. 이미징 빛의 광 경로에서 추가 동공 평면(857)은 제 5 거울(M5)에 공간적으로 인접하고 제 5 거울(M5)과 제 6 거울(M6) 광 경로 사이에 위치하여, 물리적으로 접근 가능한(accessible) 조리개 평면이 추가 동공 평면(857)의 위치에 존재하게 한다. 상기 조리개 평면에서, 개구 조리개는, 동공 평면(847)의 지역에서 개구 조리개와 연결로 위에서 설명된 것 처럼, 대체 또는 추가적으로 마찬가지로 배열될 수 있다. 투영 광학 유닛(801)은 하나의 동공 평면(847, 857)의 중심에 배열된 차광(obscuration) 조리개를 가진다. 거울(M6, M5)에서 관통 개구부(851, 853) 중심에 배치된 투영 빔의 부분적 빔도 따라서 차광된다. 따라서, 투영 광학 유닛(801)의 설계를 또한 중심 동공 차광 설계라고 한다.
중심 객체 필드 지점이 투영 광학 유닛(801)의 입사 동공에서 중심으로 조사되는 지점으로 연결되는 특정 개별 빔(845)은 또한 중심 필드 지점의 주광선이라고 한다. 제 6 거울의 반사에서부터 시작되는, 중심 필드 지점의 주광선은 이미지 평면(807)에 대해 대략 직각(right angle)을, 다시 말해서 투영 광학 유닛(801)의 z축에 대략 평행하게 진행하는, 형성한다. 상기 각도는 85˚보다 크다.
이미지 필드(859)는 직사각형이다. 이미지 필드(859)는 x 방향에 평행하게 13 mm의 폭을 가진다. 이미지 필드(859)는 y 방향에 평행하게 1 mm의 폭을 가진다. 종래 기술에서 공지된 이러한 투영 광학 유닛은 보통 x 방향에 평행하게 26 mm 또는 그 이상의 폭의 이미지 필드를 가진다. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 전형적 응용은 따라서 이러한 폭에 쓰인다. 본 발명에 따른 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 동일한 전형적 응용에서 x 방향에 평형하게 더 좁은 폭을 가지는 투영 광학 유닛을 사용하는 것을 가능하게 한다. 이미지 필드(859)는 제 5 거울(M5) 뒤 중심에 위치한다. 관통 개구부(853)의 반경 R은 비네팅이 없는(vignetting-free) 이미징을 위해서 다음의 관계식을 만족해야 한다.
이 경우에서, D는 이미지 필드(859)의 대각선이다. dw는 이미지 평면에서부터 거울(M5)의 자유 작동 거리이다. 상기 자유 작동 거리는 이미지 평면(807)과 투영 광학 유닛(801)의 가장 가까운 거울의, 다시 말하면 도 8에 따른 실시예에서 거울 5의, 반사 이용 면의 그에 따른 가장 가까운 부분 사이의 거리로 정의된다. NA는 이미지 측 개구수이다.
투영 광학 유닛(801)의 모든 여섯 거울 M1 내지 M6은 회전 대칭 기능으로 설명될 수 없는 자유형태 면들을 포함한다. 적어도 거울 M1 내지 M6 중 어느 하나가 이러한 타입의 자유형태 반사 면을 가지는 투영 광학 유닛(801)의 다른 실시예가 또한 가능하다.
이 타입의 자유형태 면은 회전 대칭 참조 면으로부터 생성될 수 있다. 마이크로리소그래피를 위한 투영 노광 장치의 투영 광학 유닛의 거울의 반사 면을 위한 이 타입의 자유형태 면은 US 2007-0058269 A1으로부터 공지되었다.
자유형태 면은 수학적으로 다음 등식에 의해 설명될 수 있다.
여기서 다음은 유효하다.
Z는 x, y (x2 + y2 = r) 지점에서 자유형태 면의 구결점(sagitta)이다.
c는 상응하는 비구면(asphere)의 정점 곡률(vertex curvature)에 상응하는 상수이다. k는 상응하는 비구면의 원뿔(conical) 상수에 상응한다. Cj는 단항식 XmYn의 계수이다. c, k 및 Cj의 값은 투영 광학 유닛(801) 안에서 거울의 원하는 광학 특성의 기초 상에서 일반적으로 결정된다. 단항식의 차수, m + n은, 원하는 바와 같이 달라질 수 있다. 고차 단항식은 더 나은 이미지 수차 보정과 함께 투영 광학 유닛의 설계를 야기할 수 있으나, 계산하기에 더 복잡해진다. m + n은 3과 20 이상 사이의 값으로 추정할 수 있다.
자유형태 면은 또한 광학 설계 프로그램 CODE V®의 메뉴얼에서 예시로 설명된 제르니케 다항식(Zernike polynomials)에 의해 수학적으로 설명될 수 있다. 대안적으로, 자유형태 면은 2차원 스플라인(spline) 면의 도움으로 설명될 수 있다. 그에 따른 예시는 베지어(Bezier) 곡선 또는 NURBS(non-uniform rational basis splines)이다. 2차원 스플라인 면은 xy 평면 및 연계된 z 값의 지점의 네크워크에 의한 또는 이러한 지점 및 그들과 연계된 기울기(gradient)에 의한 예시로 설명될 수 있다. 스플라인 면의 각자의 타입에 따라서, 전체 면은 예를 들어 그들의 연속성 및 미분가능성에 대하여 구체적 특성을 가지는 다항식 또는 함수를 사용하는 네트워크 지점 사이의 보간법(interpolation)에 의해 얻어진다. 예시들은 그에 따른 해석 함수이다.
거울 M1 내지 M6는 부딪치는 EUV 조사 방사(833)를 위한 그들의 반사를 최적화시키기 위해서 다중 반사 레이어를 포함한다. 거울 면 상에 개별 빔(845)의 부딪치는 각도가 수직 입사에 가까워질수록, 반사는 그만큼 더욱더 좋아진다. 투영 광학 유닛(801)은 모든 개별 빔에 대해 전체적으로 작은 반사 각도를 가진다.
투영 광학 유닛(801)의 거울 M1 내지 M6의 반사면의 광학 설계 데이터는 추후의 테이블에서부터 모아질 수 있다. 이들 테이블의 첫번째는, 광학 요소의 광학면에 대해서 그리고 개구 조리개에 대해서, 각 경우에서 상호간 정점 곡률(반경) 및, 객체 평면에서 진행하는, 빔 경로에서 인접한 요소 사이의 z 거리에 상응하는 거리 값(두께)을, 명시한다. 이들 테이블의 두번째는 거울 M1 내지 M6을 위해 위에서 명시한 자유형태 면 등식에서 단항식 XmYn의 계수 Cj를 명시한다. 이 경우에서, N라디우스(Nradius)는 표준화 인자(normalization factor)를 나타낸다. 제 2 테이블 후에, 거울 참조 설계로부터 진행하는, 각자의 거울을 따라 mm의 크기로 분산되고(Y-분산) 회전된 것(X-회전) 또한 명시된다. 이것은 전술된 자유형태 면 설계 방법의 경우에서 기울임 및 평행한 변위에 상응한다. 이 경우에서, 변위는 y 방향에서 영향받고 기울임은 x 축에 대해 영향받는다. 이 경우에서, 회전의 각도는 도(degrees)로 명시된다.
객체 이미지 오프셋, 다시 말하면 이미지 평면(807) 상으로 객체 필드(803)의 중점의 투영과 이미지 필드(859)의 중점 사이의 거리는, 투영 광학 유닛(3)의 경우에서 208 mm이다.
Claims (21)
- 객체 평면(5, 805)에서 반사 마스크를 포함하는 적어도 두 동작 상태를 가지는 미세전자 요소 생성을 위한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에서, 제 1 동작 상태에서 상기 마스크의 제 1 부분적 지역(604a, 704a)은, 상기 제 1 부분적 지역(604a, 704a)의 각 지점에서 제 1 중심 방향 벡터를 가지는 할당된 제 1 중심 방향을 가지는, 제 1 방사에 의해 조사되고, 및 제 2 동작 상태에서 상기 마스크의 제 2 부분적 지역(604b, 704b)은, 상기 제 2 부분적 지역의 각 지점에서 제 2 중심 방향 벡터를 가지는 할당된 제 2 중심 방향을 가지는, 제 2 방사에 의해 조사되고, 및 상기 제 1 및 상기 제 2 부분적 지역(604a, 704a, 604b, 704b)은 공통의 중첩 지역(641, 741)을 가지며, 상기 중첩 지역(641, 741)의 적어도 하나의 부분적 지역의 각 지점에서 표준 제 1 중심 방향 벡터, 표준 제 2 중심 방향 벡터 및 상기 마스크에 수직인 표준 벡터의 스칼라 삼중적(scalar triple product)이 0.05 미만인, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
- 청구항 1에서,
상기 중첩 지역(641, 741)의 적어도 하나의 부분적 지역의 각 지점에서 상기 표준 제 1 중심 방향 벡터, 상기 표준 제 2 중심 방향 벡터 및 상기 마스크에 수직인 상기 표준 벡터의 상기 스칼라 삼중적이 0.03 미만인, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치. - 청구항 1에서,
상기 중첩 지역(641, 741)의 적어도 하나의 부분적 지역의 각 지점에서 상기 표준 제 1 중심 방향 벡터, 상기 표준 제 2 중심 방향 벡터 및 상기 마스크에 수직인 상기 표준 벡터의 상기 스칼라 삼중적이 0.01 미만인, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중첩 지역(641, 741)의 적어도 하나의 부분적 지역의 각 지점에서 상기 제 1 중심 방향과 상기 마스크에 수직한 상기 표준 벡터 사이의 각도가 3˚ 또는 그 이상인, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치. - 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중첩 지역(641, 741)은 상기 제 1 부분적 지역(604a, 704a)보다 작고 상기 제 2 부분적 지역(604b, 704b)보다 작은, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치. - 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 동작 상태에서 상기 반사 마스크의 방향은 상기 제 2 동작 상태에서 상기 마스크의 방향과는 상기 객체 평면(5)에 수직인 축선을 중심으로 180˚ 회전한 만큼 다른, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치. - 객체 평면(5)에서 반사 마스크를 포함하는 적어도 두 동작 상태를 가지는 미세전자 요소 생성을 위한 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에서, 제 1 동작 상태에서 상기 반사 마스크의 방향은 제 2 동작 상태에서 상기 마스크의 방향과는 상기 객체 평면(5)에 수직인 축선을 중심으로 180˚ 회전한 만큼 다른, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
- 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
객체 필드를 이미지 필드 상으로 이미징하기 위한 투영 광학 유닛을 포함하며, 상기 이미지 필드는 13 mm의 최대 크기를 가지는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치. - 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 5 nm과 15 nm 사이의 파장을 가지는 방사로 작동될 수 있는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치. - 객체 평면에서 반사 구조를 포함하는 마스크가 이미지 평면에서 기판 상으로 이미징되는, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법에서, 제 1 부분적 지역(604a, 704a)은, 상기 제 1 부분적 지역의 각 지점에서 제 1 중심 방향 벡터를 가지는 제 1 중심 방향을 가지는, 제 1 방사에 의해 제 1 노광과 관련하여 노광되고, 제 2 노광과 관련하여 상기 마스크의 제 2 부분적 지역(604b, 704b)이, 상기 제 2 부분적 지역의 각 지점에서 제 2 중심 방향 벡터를 가지는 제 2 중심 방향을 가지는, 제 2 방사에 의해 노광되고, 상기 제 1 및 상기 제 2 부분적 지역은 공통의 중첩 지역(641, 741)을 가지며, 상기 중첩 지역(641, 741)의 각 지점에서 표준 제 1 중심 방향 벡터, 표준 제 2 중심 방향 벡터 및 상기 마스크에 수직한 표준 벡터의 스칼라 삼중적은 0.05 미만인, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 중첩 지역(641, 741)의 각 지점에서 상기 표준 제 1 중심 방향 벡터, 상기 표준 제 2 중심 방향 벡터 및 상기 마스크에 수직한 상기 표준 벡터의 상기 스칼라 삼중적은 0.03 미만인, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 중첩 지역(641, 741)의 각 지점에서 상기 표준 제 1 중심 방향 벡터, 상기 표준 제 2 중심 방향 벡터 및 상기 마스크에 수직한 상기 표준 벡터의 상기 스칼라 삼중적은 0.01 미만인, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중첩 지역(641, 741)의 적어도 하나의 부분적 지역의 각 지점에서 상기 제 1 중심 방향과 상기 마스크에 수직한 상기 표준 벡터 사이의 각도가 3˚ 또는 그 이상인, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사는 5 nm와 15 nm 사이의 파장을 가지는, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 10 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 및 제 2 노광은 상기 마스크가 상기 제 1 노광 동안 제 1 스캐닝 방향을 따라서 및 상기 제 2 노광 동안 제 2 스캐닝 방향을 따라서 조사 필드를 통과하는 스캐닝 프로세스에 의해 수행되는, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 15에 있어서,
제 1 및 제 2 스캐닝 방향은 평행 또는 역평행인, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 10 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
두 임의의 제 1 중심 방향 벡터(235, 335) 사이 또는 두 임의의 제 2 중심 방향 벡터(235, 335) 사이의 최대각은 1˚미만인, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 10 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중첩 지역의 각 지점에서 제 1 및 제 2 중심 방향 벡터 사이의 각도는 1˚미만인, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 10 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중첩 지역(641, 741)의 각 지점에서 상기 제 1 및 상기 제 2 중심 방향 벡터에 의해 형성되는 평면과 상기 마스크에 수직인 상기 표준 벡터 사이의 각도는 1˚미만인, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 10 내지 16 또는 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 노광 사이에 상기 객체 평면(5)에서 상기 구조를 포함하는 마스크가 180˚ 회전하는, 리소그래피에 의한 미세전자 요소 생성을 위한 방법. - 청구항 10 내지 20 중 어느 한 항의 방법에 따라 생성된 미세전자 요소.
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Legal Events
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