KR100334147B1 - 레티클-마스킹시스템을갖는광학시스템용조명장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 광학시스템 특히 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용의 조명장치에 관한 것으로서, 광통합을 위한 유리봉(5)을 구비하고, 레티클마스킹시스템(REMA)(51)을 상기 유리봉(5)의 출구단에 설치하였다.
Description
본 발명은 광학시스템용 조명장치, 륵히 레티클-마스킹시스템을 갖는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용의 조명장치에 관한 것이다.
하나의 프로젝션-노광설비를 사용하여 다양한 마이크로칩들을 제조할 수 있으며, 이 경우 레티클에 대한 마스크들의 포맷이 달라질 수 있다. 그래서, 레티클에 대한 조명위치의 정확한 가변적 한계를 예정해야 하며, 그렇지 않을 경우 조명오류가 발생할 수 있다. 레티클에 가능한한 인접한 장치들은 그 조작을 금하고, 조리개 작용의 엣지 샤프니스(edge sharpness)에 대해 고분해능의 구조물로 되게 하는 요건을 충족시키지 못한다. 그래서, 조명비임경로내에 부가의 중간필드평면을 마련하고 그 중간필드평면내에 레티클마스킹시스템이 정확히 위치설정되도록 하는 것이 공지되어 있다. 따라서 소요되는 부가의 렌즈들은, 이미지필드, 개구, 동질성 및 색수차제거와 관련한 주어진 조건 때문에 상당한 노력 및 추가격인 장비를 위한 공간을 필요로 한다.
EP 0 297 161 A1는, 조명비임경로내에 광도체-유리봉을 구비하는 프로젝션-노광설비에 대해, 유리봉 다음에 통과필터가 설치될 수 있도록 하는 것을 개시하고 있다. 이것은 명백히 동질성을 발전시키기 위한 것이지 차광을 위한 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 목적은 더 많은 장점을 가지는 동시에 그 추가비용이 적은 레티클마스킹시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 특허청구의 범위 제 1항의 특징을 갖는 전제부에 따른 조명장치에 있어서, 집광을 위한 유리봉을 마련하고, 레티클마스킹시스템을 상기 유리봉의 출구단에 설치함으로써 달성된다. 전제부에 따른 조명장치의 경우 광분배의 균일화를 위한 벌집형콘덴서는 일반적이다. 혹은 유리봉이 그 기능을 떠맡을 수 있다. 그의 출구단에 레티클마스킹에 이용되는 중간필드평면이 존재한다는 사실이 이용되게 된다. 중간필드평면의 발생을 위한 부가적 조치도 역시 필요하지 아니하다.
바람직한 실시예들은 종속항들에 개시되어 있다. 제 2, 3 및 13 내지 19항의 내용에 대해서는 동일자, 동일 출원인 및 발명자에 의한 특허출원 DE 44 21 053.1호 "조명장치"에도 설명되어 있다.
제 4 내지 12항의 내용은 우선권주장의 기초가 된 1993년 12월 13일자 특허출원 DE 43 42 424에도 설명되어 있다. 이들 두 출원의 개시내용은 본 출원의 일부이기도 하다.
제 1도는 전기한 동일자 특허출원에도 첨부되고 설명되어 있다.
제 1도는 예를 들어 집적회로의 제조를 위한 본 발명에 따른 1㎛이하의 분해능을 갖는 프로젝션-리토그래피용의 조명장치의 일 실시예를 나타낸 것이다.
365nm 파장의 i-라인용 수은 단(短)-아크램프인 램프(1)는 타원형거울(12)의 촛점에 배치되어 있고, 이 타원형거울(12)은 방출된 광선을 제 2촛점(121)에 모은다.
통상과 달리 셔터(13)는 촛점(121)의 외부에 설치되어 있고, 타원형거울(12)의 정점에 대한 거리는 촛점(121)의 정점에 대한 거리보다 약 5 내지 20% 바람직하게는 10% 더 크다. 이에 의하여, 그곳에 형성되는 2차광원이 더욱 동질성을 갖게 되고 광학적 상형성에 대한 조명의 부분적 가간섭효과가 개선된다. 그리하여 이를 위한 특별한 혼합장치를 절감할 수 있게 된다. 이 조치는 통상의 조명장치의 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
광원으로서는 UV레이저를 사용하여도 좋다.
이어지는 대물렌즈(2)는, 제 1렌즈그룹(21), 오목한 제 1악시콘(22), 볼록한 제 2악시콘(23) 및 제 2렌즈그룹(24)으로 구성되어 있다. 조절수단(231) 및 (241)은 악시콘(23) 및 제 2렌즈그룹(24)의 요소의 축방향이동을 가능하게 한다. 이에 의해 악시콘(22, 23)의 상호간격이 조절되어 환상개구특성이 변동될 수 있을 뿐만아니라, 조명된 동공직경 및 가간섭도(σ)의 변동을 위한 줌효과도 얻어질 수 있다.
동공중간평면(3) 다음에는 제 2대물렌즈(4)가 이어지고, 이 대물렌즈(4)에 의해 광선은 약 0.5m길이의 유리봉(5)내로 포집되게 된다. 유리봉(5)의 출구는 중간필드평면이며, 이 중간필드평면내에 마스킹시스템(51)이 배치되어있고, 이 마스킹시스템(51)은 종래의 REMA(레티클마스킹)시스템 대신에 설치된 것이다. 그리하여 값비싼 렌즈그룹을 갖는 REMA시스템을 위한 종래의 부가적인 중간필드평면을 마련하지 않아도 된다.
그외 레티클마스킹시스템(51)의 형성은 종래의 정밀기계공학적 구성에 해당한다. 그러나 한계선이 평면내에서 정확히 진행한다는 점에 유의하여야 한다. 광학적 축선에 대칭적으로 경사진 예리한 조리개를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 이것은 그들 표면들로부터의 반사광들이 조명장치의 비임경로로부터 효과적으로 벗어날 수 있기 때문이다.
이어지는 대물렌즈(6)는, 레티클(7)(마스크, 리토그래피형판)상에 마스킹시스템(51)을 갖춘 중간필드평면을 영사하고, 제 1렌즈그룹(61), 필터 혹은 조리개가 들어있을 수 있는 동공중간평면(62), 제 2 및 제 3렌즈그릅(63 및 65)과 그들 사이의 전환반사경(64)을 구비하며, 이 전환반사경(64)에 의해 대형의 조명장치(약 3m길이)를 수평으로 구성하고 레티클(7)을 수직으로 지지할 수 있다.
제 2a도 및 제 2b 도에는 광원(1')으로서 수은 단-아크램프가 도시되에 있고, 그로부터의 광속(光束)을 네개의 콜렉터(21'-24')가 각각 큰 공간각도 범위에서 포집하므로, 광선의 대부분이 네개의 광도체(31'-34')로 공급되게 된다. 광도체(31'-34')는 단면변환기로서 구성되어 있고 그 출구면은 환형상세그먼트으로 되어 있다. 출구면에 걸친 광강도를 더욱 동질화하기 위하여 광도체(31'-34')는 예를 들어 통계적으로 혼합된 개별섬유들로 조합되어 있다. 또한 그 입구단면을 광분배에 적합하도록 할 수 있다.
그러지 아니하고, 광도체(31'-34')의 조명은 광선확장 광학기구와 기하학적 광선분리기인 피라미드반사경을 갖는 레이저에 의하여서도 실현될 수 있다. 이 경우 레이저는 예를 들어 UV를 방출하는 엑시머레이저이다.
4개의 광도체(31'-34')의 출구면 각각에는 릴레이광학기구(41'-44')로 구성된 장치, 제 1전환반사경(511'-514') 및 제 2전환반사경(521'-524')으로 이루어진 유니트가 각각 접속되어 있다. 이들 유니트는 가요성있게 만들어진 광도체(31'-34')의 연결단부를 포함하여 조절기구(541'-544')에 의해 방사상 및 방위각상으로 각각 조절 혹은 스캐닝가능하다. 제어부(100')는 조절기구(541'-544')를 제어한다.
포집경(6')을 거쳐 네개의 전환반사경(521'-524')으로부터 유리봉(7')의 입구면(71')에 도달한 광선은 상형성을 하게 된다. 이 입구면(71')은 조명장치의 동공평면(P)내에 존재하고, 네개의 각 유니트는 조절기구(541'-544')의 조절에 따라입구면들의 사분면의 각 부분을 조명할 수 있다. 콜렉터(21'-24')에 의해 포집된 네개의 비임은 여기서도 기하학적으로 조합되어 유효한 2차광원을 형성한다.
유리봉(7')의 출구면(72')에는 필드평면(F)이 존재하고, 이 필드평면내에는 본 발명에 따라 레티클마스킹시스템(8') 및 조절가능한 조리개가 배치되어 있다. 조절수단(81')에 의해 레티클마스킹시스템(REMA)이 필요에 따라 조절되게 된다.
이 위치의 레티클마스킹시스템(8')은 공지된 방법에 비해 레티클마스킹시스템만을 위한 부가적 필드평면을 마련하는 데 소요되는 비용을 절감한다.
이어지는 중간상형성시스템(9')은 동공평면 P(93')과, 그 이전의 인터마스킹시스템(91')(Inter-Masking-Sygtem) 및 그 이후의 평면경으로 이루어지고 기호로 도시된 비임전환부(92')를 갖는 대물렌즈이며, 평면경은 공지된 바와 같이 전체적으로 더욱 컴팩트한 조립을 가능하게 한다. 그 다음에는 조명될 레티클(10)이 필드평면(F)내에 존재한다.
특허출원 DE-P 43 42 424에 제 2a도 및 제 2b도가 포함되어 설명되어 있다.
그 이후에 이어지는 프로젝션대물렌즈 및 조명될 웨이퍼는 공지되어 있므로 도시되어 있지 아니하다.
제 1도는 줌악시콘(Zoom-Axicon)을 갖는 일 실시예의 개략도,
제 2a도는 조명형태의 선택을 위한 조절가능한 반사경기구를 갖는 실시예의 개략적 측면도,
제 2b도는 제 2a도의 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 수은 단(短)-아크 램프 2: 대물렌즈
3: 동공중간평면 5: 유리봉
13: 셔터 22, 23: 악시콘
31, 32, 33, 34: 광도체 51: 레티클마스킹시스템
100: 제어부
Claims (20)
- 레티클-마스킹시스템(51)을 갖는 광학시스템 특히 마이크로 리소그래피 프로젝션-노광설비용의 조명장치에 있어서,집광을 위한 유리봉(5)을 마련하고, 상기 레티클마스킹시스템(51)을 상기 유리봉(5)의 출구단에 설치한 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용의 조명장치.
- 제 1항에 었어서, 광원(1)과 유리봉(5)사이메 악시콘(24)을 구비한 대물렌즈(2)가 배치되어 었는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 2항에 있어서, 두개의 악시콘(22, 23)을 구비하며, 상기 두 개의 악시콘(22, 23)의 간격을 조절함으로써 통상의 조명 및 다양한 기하학적 형태의 환형상개구조명 혹은 다극조명이 설정가능한 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 1항에 있어서, 광원(1')과 유리봉(7')사이에, 가간섭계수(σ)의 조절이 가능한 통상의 조명, 환형상개구조명 및 2개 혹은 네개의 방향으로 이루어진 대칭적 경사조명을 포함한 다양한 조명방식을 선택적으로 처리하는 장치가 마련되어 있고, 상기 장치는, 상기 광원(1')으로부터 방출된 비임들을 둘 혹은 네개의 입체각영역으로부러 분리포집하는 수단(21'-24')과, 상기 포집된 비임들의 형성 혹은 차광을 위한 수단(31'-34')과, 상형성될 레티클(10')용의 레티클평면으로 변환되는 동공평면(93')의 섹터들에 대한 비임들의 상형성을 위한 반사경기구(511'-514', 521'-524', 531', 533'; 6')와, 상기 비임들의 이미지가 상기 동공평면(93')내에서 방사상 및 방위각상으로 이동될 수 있도록 하는 조절수단(541'-544')을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 포집수단(21'-24') 혹은 상기 포집된 광속의 형성 또는 차광수단은 광도체(31'-34')를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 5항에 있어서, 상기 조절수단(541'-544')은 상기 광도체(31'-34')의 출구들의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 4항에 었어서, 상기 조절수단(541'-544')은 상기 반사경기구(511'-533')의 부재들을 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명 장치.
- 제 4항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 동공평면(93')내의 상기 비임들의 이미지는, 대칭적 경사조명이나 통상의 조명에 적합하도록 치수결정되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명 장치.
- 제 4항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 비임들의 이미지크기의 변경수단이 상기 동공평면내에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 4항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 비임들의 이미지형상의 변경수단이 마련되어 었는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 4항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 비임들은 환상세그먼트형상으로 나타나는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 레이저인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 1항, 제 2항, 또는 제 3항에 있어서,두 개의 악시콘(22, 23)을 구비하며, 상기 두 개의 악시콘(22, 23)은 비임경로내에서 상호 직접 연속하여 있고 그들의 간격의 조절이 가능하며, 한 악시콘(22)은 오목형이고 제 2악시콘(23)은 볼록형이며, 상기 두 개의 악시콘(22, 23)의 첨부는 동일방향인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 13항에 있어서, 상기 악시콘(22, 23)들은 제조기술적으로 만들 수 있고 기능적으로 유용한 동일한 첨각(α)을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 13항에 있어서, 상기 악시콘(22, 23)들의 간격은 접촉할 때까지 감소될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 13항에 있어서, 상기 악시콘(22, 23)들은 원추형인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 13항에 있어서, 상기 악시콘(22, 23)들은 피라미드형인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 줌기능을 갖는 대물렌즈(2)를포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
- 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 램프반사경의 촛점내에 있는 광원(1)을 구비하며,제 2광원을 형성하는 셔터(13)가 상기 램프반사경(12)의 촛점(121)의 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명 장치.
- 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 레티클마스킹시스템(51)은 경사지게 설치된 조리개판을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 프로젝션-노광설비용 조명장치.
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