KR102559206B1 - 광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소 - Google Patents

광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 시스템, 특히 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 또는 마스크 검사 장치의 광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소에 관한 것으로, 파면 보정 요소는 광학 시스템의 동작 파장을 갖고 광학 시스템의 동작 중에 캐리어 필름 상에 입사하는 전자기 방사선을 적어도 부분적으로 투과하는 캐리어 필름(110, 210, 410)을 포함하고, 캐리어 필름(110, 210, 410)은 복소 굴절률의 실수부가 캐리어 필름(110, 210, 410)의 표면의 유용 영역에 걸쳐 변동하는 이러한 방식으로 구성된다.

Description

광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소
본 출원은 2015년 4월 20일 출원된 독일 특허 출원 DE 10 2015 207 153.7호의 우선권을 주장한다. 이 DE 출원의 내용은 본 출원 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 광학 시스템, 특히 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 또는 마스크 검사 장치의 광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소에 관한 것이다.
마이크로리소그래피가 예를 들어, 집적 회로 또는 LCD와 같은 마이크로구조화된 구성요소(microstructured component)를 제조하기 위해 사용된다. 마이크로리소그래피 프로세스는 조명 디바이스 및 투영 렌즈를 포함하는 소위 투영 노광 장치에서 수행된다. 조명 디바이스를 경유하여 조명되는 마스크(= 레티클)의 화상은 이 경우에 기판의 감광 코팅에 마스크 구조를 전사하기 위해, 감광층(포토레지스트)으로 코팅되고 투영 렌즈의 화상 평면 내에 배열된 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 투영 렌즈를 경유하여 투영된다.
마스크 검사 장치가 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치용 레티클의 검사를 위해 사용된다.
EUV 범위에 대해, 즉 예를 들어 대략 13 nm 또는 대략 7 nm의 파장에서 설계된 투영 렌즈 또는 검사 렌즈에 있어서, 적합한 투광 굴절성 재료의 이용 가능성의 결여에 기인하여, 반사 광학 요소가 이미징 프로세스를 위한 광학 구성요소로서 사용된다.
여기서, 특히 반사 광학 요소 상에 파면 보정층을 제공하는 것이 알려져 있는데, 상기 파면 보정층의 두께 프로파일은 통상적으로 광학 시스템의 동작 중에 발생하는 파면 수차를 보정하기 위해 이후에 설정된다. 더욱이, 부가의 광학 파면 보정 요소로서 투과시에 동작되는 필름 요소의 사용이 또한 알려져 있는데, 상기 필름 요소는 다양한 층 두께 프로파일을 경유하여 원하는 파면 보정을 유발한다.
직전 단락에 전술된 접근법에 의해 실제로 발생하는 문제점은, 다양한 층 두께 프로파일을 생성하기 위해 착수된 필름 요소의 캐리어 재료의 제거 또는 추가는 그 결과로서 기계적 불안정성을 가질 수도 있다는 것이다.
전술된 접근법들에서 발생하는 추가의 문제점은, 필요한 경우에, 실제로 요구되는 보호층(예를 들어, 산화 방지 보호층)이 여전히 이후에 도포되거나 또는 각각의 다양한 층 두께 프로파일을 생성한 후에 도포되고, 그 결과로서, 이어서 광학 시스템에서 파면 보정 요소에 의해 최종적으로 제공되는 파면 개질의 정확도가 손상된다는 것이다.
종래 기술과 관련하여, 단지 예로서 WO 2013/117343 A1호를 참조한다.
본 발명의 목적은 광학 시스템, 특히 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 또는 마스크 검사 장치의 광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소로서, 상기 파면 보정 요소는 전술된 문제점을 적어도 대부분 회피하면서 가능한 한 정확하게 조정가능한 파면 보정 효과의 성취를 용이하게 하는 파면 보정 요소를 제공하는 것이다.
이 목적은 독립 특허 청구항의 특징에 따른 파면 보정 요소를 경유하여 성취된다.
광학 시스템, 특히 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 또는 마스크 검사 장치의 광학 시스템에 사용을 위한 본 발명에 따른 파면 보정 요소는
- 광학 시스템의 동작 파장을 갖고 광학 시스템의 동작 중에 캐리어 필름 상에 충돌하는 전자기 방사선을 적어도 부분적으로 투과하는 캐리어 필름을 포함하고;
- 캐리어 필름은 복소 굴절률의 실수부가 캐리어 필름의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 변동하는 이러한 방식으로 구성된다.
특히, 본 발명은 투과시에 동작되고 복소 굴절률의 실수부의 적합한 편차를 갖고 구성되는 캐리어 필름의 형태의 파면 보정 요소에 의해 원하는 파면 보정을 생성하는 개념에 기초한다. 이 접근법은 파면 보정 요소 또는 캐리어 필름을 통해 통과하는 파면의 위상이 또한 - 가능한 두께 편차에 대안적으로 또는 부가적으로 - 굴절률의 편차를 경유하여, 위상을 위한 주성분을 형성하는 그 실수부에 의해 더 정확하게 영향을 받게 될 수 있다는 사상에 기초한다.
본 발명에 따른 복소 굴절률의 이 실수부의 편차를 이용하기 때문에, 원하는 파면 보정이 가능하게는 이를 성취하는 캐리어 필름의 두께 편차 및 기계적 불안정성의 요구 없이 얻어질 수 있다.
복소 굴절률(n)은 이하와 같이 기입될 수 있는데
Figure 112017113308222-pct00001
(1)
여기서 (1-δ)는 실수부이고, i·β는 복소 굴절률(n)의 허수부이다. 이 표현에서, 무차원 파라미터 δ는 값 1로부터 굴절률의 실수부의 편차를 기술하고, 얻어진 위상 변화에 대한 우세한 항(dominant term)이고, 반면에 무차원 파라미터 β는 흡수 계수를 기술한다. 예로서, 수학적 기술이 [D.T. Attwood: "Soft X-Rays and Extreme Ultraviolet Radiation: Principles and Applications", Cambridge, UK: Cambridge University Press (2000)]에 제공되어 있다.
본 발명에 따른 파면 보정 요소는 특히 두께 편차 없이 구성될 수 있고, 그 결과 본 발명의 실시예에서 실질적으로 평면 평행 기하학 형상을 갖지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서, 두께 편차는 선택적으로 또한 굴절률(또는 그 실수부)의 전술된 편차에 추가하여 존재할 수도 있다. 여기서, 본 발명에 따른 굴절률의 편차는 특히, 증가된 정확성을 갖고, 캐리어 필름의 초기에 제공된 층 두께 편차에 의해 발생된 파면 개질을 광학 시스템에서 보정될 최종적으로 원하는 파면에 적응시키기 위해 미세 보정의 방식으로 마찬가지로 사용될 수 있고 또는 그 반대도 마찬가지이다(즉, 굴절률의 초기에 제공된 편차 후에 층 두께 편차를 통한 미세 보정).
특히, 본 발명은 또한 불순물 원자(즉, 캐리어 필름의 제1 재료와는 상이한 제2 재료의 원자를 가짐)로의 도핑에 의해 캐리어 필름 내의 굴절률의 실수부의 전술된 편차를 생성하는 개념을 또한 포함하고, 여기서 이 도핑은 캐리어 필름의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 변동하는 도핑 인자를 갖는다.
여기서 본 발명에 따라 실행되는 불순물 원자로 캐리어 필름의 재료를 도핑하는 것에 의한 파면 개질의 제공은, 서두에 설명된 바와 같이, 상기 도핑이 최종 제조 단계에서 그리고 특히 상기 불순물 원자가 각각의 산화 방지 보호층 또는 임의의 다른 얇은 보호층(예를 들어, 최대 10 nm의 두께 범위에서)을 통해 문제 없이 공급될 수 있기 때문에 산화 방지 보호층의 사전 도포 후에 실행되는 점에서, 층 두께 편차를 경유하는 종래의 파면 개질에 비해 추가의 장점을 갖는다.
또 다른 장점에 따르면, 전술된 산화 방지 보호층에 의해 원하지 않는 방식으로 발생될 수도 있는 파면 개질은 이후에 본 발명에 따른 도핑의 경우에 보정될 수 있고, 따라서 최종적으로 얻어진 파면 개질 또는 광학 시스템에서 보정될 파면 수차로의 적응의 정확성이 또한 향상될 수 있다.
실시예에서, 캐리어 필름은 위상 효과의 책임이 있거나 파면 또는 아포디제이션(apodization) 보정의 1차 기능을 만족하는 하나 이상의 (기능) 층을 또한 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 본 발명에 따른 파면 보정 요소에서 굴절률의 실수부의 편차는 광학 시스템의 동작 중에, 광학 시스템 내에 존재하는 파면 수차를 적어도 부분적으로 보정하는 파면 개질이 파면 보정 요소를 통해 투과되는 전자기 방사선에 대해 발생하는 이러한 방식으로 구성된다.
실시예에 따르면, 캐리어 필름의 표면의 사용된 영역에 걸친 굴절률의 실수부의 편차는 굴절률의 실수부의 최대값에 관하여 각각 적어도 10%, 특히 적어도 20%, 또한 특히 적어도 30%이다.
실시예에 따르면, 캐리어 필름은 제1 재료로부터 제조되고, 굴절률의 실수부의 편차는 제1 재료와는 상이한 제2 재료의 불순물 원자로의 도핑에 의해 생성된다.
실시예에 따르면, 캐리어 필름의 두께를 따라 적분된 도핑 인자는 캐리어 필름의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 이 도핑에 대해 변동한다. 여기서, 캐리어 필름의 두께를 따라 적분된 도핑 인자는 깊이의 방향에서 또는 빔 통과 방향에서 합산된 도핑 인자를 의미하는 것으로 이해된다. 기초로서 이 적분된 또는 합산된 도핑 인자를 취하는 것은, 전체로서 빔 통과 방향에서 도핑의 적분 효과가 결정적이기 때문에, 상기 광빔이 필름을 통해 또는 파면 보정 요소를 통해 통과할 때 광빔에 대한 동일한 효과가 상이한 도핑 프로파일을 경유하여 얻어질 수 있다는 사실을 고려한다.
본 발명은 또한 광학 시스템, 특히 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 또는 마스크 검사 장치의 광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소로서,
- 제1 재료로 제조된 캐리어 필름으로서, 캐리어 필름은 광학 시스템의 동작 파장을 갖고 광학 시스템의 동작 중에 캐리어 필름 상에 충돌하는 전자기 방사선을 적어도 부분적으로 투과하는, 캐리어 필름; 및
- 이 캐리어 필름 내에 존재하는, 제1 재료와는 상이한 제2 재료의 불순물 원자로의 도핑을 포함하고;
- 캐리어 필름의 두께를 따라 적분된 도핑 인자는 캐리어 필름의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 이 도핑에 대해 변동하는, 파면 보정 요소에 관한 것이다.
실시예에 따르면, 제1 재료는 실리콘(Si), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예에 따르면, 제2 재료는 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 탄소(C), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 여기서, 제2 재료는 바람직하게는 제1 재료로부터의 굴절률 차이(n)가 가능한 한 큰 이러한 방식으로 선택된다.
실시예에 따르면, 캐리어 필름은 제1 재료 및 제2 재료와는 상이한 제3 재료의 불순물 원자로의 추가의 도핑을 더 갖는다.
실시예에 따르면, 이 추가의 도핑은 캐리어 필름의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 파면 보정 요소를 통해 투과된 전자기 방사선의, 제2 재료의 불순물 원자에 의해 유도된, 강도의 편차를 적어도 부분적으로 보상한다.
이는 도핑에 의해 원하는 굴절률의 편차를 생성하기 위해 본 발명에 따른 파면 보정 요소 내로 도입된 불순물 원자가 그 결과로서 원하는 파면 보정 뿐만 아니라 또한 - 이들 분순물 원자에서 발생하는 흡수에 기인하여 - 원하지 않는 강도 프로파일(즉, 표면의 사용된 영역에 걸쳐 파면 보정 요소로부터 나오는 전자기 방사선의 강도 편차)을 갖는다는 사실을 고려한다. 이제, 재료의 적합한 선택의 경우에 본 발명의 전술된 실시예에 의해 성취될 수 있는 것은, 첫째로, 지정된 원하지 않는 강도 편차가 재차 보상되고, 둘째로, 파면 보정 요소의 원하지 않는 파면 보정 효과가 주목할만하게 변경되거나 손상되지 않는다는 것이다.
달리 표현하면, 상기 추가의 도핑을 경유하여 원하는 파면 보정 효과를 동시에 유지하면서 원하지 않는 아포디제이션 효과(즉, 강도 내의 필드 프로파일에 기인하는 효과)를 회피하는 것이 가능하다.
제3 재료는 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 요오드(I), 마그네슘(Mg) 및 갈륨(Ga)을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 여기서, 제3 재료는 바람직하게는 제2 재료로부터의 굴절률 차이(k)가 가능한 한 크도록 선택된다.
실시예에 따르면, 캐리어 필름은 일정한 두께를 갖는다.
실시예에 따르면, 캐리어 필름은 다양한 두께를 갖는 두께 프로파일을 갖는다.
실시예에 따르면, 보호층은 캐리어 필름의 적어도 하나의 측에 제공된다. 이 보호층은 예를 들어 산화 방지 보호층 또는 방사선 또는 기계적 손상에 의해 유발된 손상에 대한 보호를 위한 층일 수 있다. 예로서, 보호층은 이산화실리콘(SiO2) 또는 실리콘 니트라이드(Si3N4)를 가질 수 있다.
실시예에 따르면, 캐리어 필름은 예를 들어, EUV 미러와 같은 반사 광학 요소 상에 제공된다. 여기서, 본 발명에 따른 캐리어 필름은 예를 들어, 관련 반사 광학 요소의 반사층 스택 내의 중간층으로서 구성될 수 있다. 더욱이, EUV 미러의 반사층 스택의 임의의 (기능) 층[예를 들어, 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 층]은 또한 자체로 도핑될 수 있고, 따라서 관련 도핑된 층은 다음에 원하는 파면 보정을 발생한다(본 발명의 의미 내에서 도핑된 캐리어 필름을 구성하는 것에 의해). 반사 광학 요소의 광학 유효면의 방향에서 관련층이 더 높게 배열될수록, 이 층에 의해 얻어진 위상 효과가 더 클 뿐만 아니라 층의 결과로서 발생되는(따라서 허용되는) 반사율의 감소가 더 크다.
실시예에 따르면, 파면 보정 요소는 30 nm 미만, 특히 15 nm 미만의 동작 파장에 대해 설계된다. 더욱이, 동작 파장은 바람직하게는 적어도 2 nm이다(회절 광학 유닛이 2 nm 미만의 파장에서 사용되기 때문에).
또한, 본 발명은 특히 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 또는 마스크 검사 장치의 광학 시스템에 사용을 위한 미러에 관한 것이며, 미러는 미러 기판 및 복수의 층을 갖는 반사층 스택을 갖고, 이들 층들 중 하나는 전술된 특징을 갖는 파면 보정 요소로서 구체화된다.
또한, 본 발명은 광학 시스템, 특히 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 또는 마스크 검사 장치의 광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소의 제조 방법에 관한 것이며, 방법은 이하의 단계:
- 광학 시스템의 동작 파장을 갖고 광학 시스템의 동작 중에 캐리어 필름 상에 충돌하는 전자기 방사선을 적어도 부분적으로 투과하는 캐리어 필름을 제공하는 단계; 및
- 복소 굴절률의 실수부의 편차가 캐리어 필름의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 생성되는 이러한 방식으로 캐리어 필름을 가공하는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 캐리어 필름은 제1 재료로부터 제조되고, 캐리어 필름의 가공 단계는 제1 재료와는 상이한 제2 재료의 불순물 원자로의 도핑 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 보호층(예를 들어, 산화 방지 보호층)은 캐리어 필름의 적어도 하나의 측에 구체화된다.
실시예에 따르면, 제2 재료의 불순물 원자로의 도핑 단계는 보호층을 형성한 후에 실행된다.
실시예에 따르면, 캐리어 필름의 가공 단계는 제1 재료 및 제2 재료와는 상이한 제3 재료의 불순물 원자로의 도핑 단계를 더 포함한다.
방법의 추가의 바람직한 구성 및 장점에 관하여, 본 발명에 따른 파면 보정 요소와 함께 전술된 설명을 참조한다.
본 발명은 또한 전술된 특징을 갖는 적어도 하나의 파면 보정 요소를 갖는, 특히 조명 디바이스 또는 투영 렌즈와 같은 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 광학 시스템, 및 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 구성은 상세한 설명 및 종속 청구항으로부터 얻어질 수 있다.
본 발명은 첨부 도면에 도시되어 있는 예시적인 실시예에 기초하여 이하에 더 상세히 설명된다.
도면에서,
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파면 보정 요소의 구성을 명료하게 하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파면 보정 요소의 구성을 명료하게 하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 3은 등가의 효과를 갖는 빔 방향을 따른 도핑 인자의 분포의 원리를 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파면 보정 요소의 구성을 명료하게 하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 5a 및 도 5b는 복소 굴절률의 값이 파면 보정 요소에 사용될 수 있는 상이한 재료에 대해 플롯팅되어 있는 개략도를 도시하고 있다.
도 6은 EUV 범위에서 동작을 위해 설계된 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 가능한 구성의 개략도를 도시하고 있다.
이하, 본 발명에 따른 파면 보정 요소의 가능한 구성이 도 1에 도시된 개략도를 참조하여 먼저 설명된다.
도 1에 따르면, 파면 보정 요소(100)는 특히, 예시적인 실시예에서 실리콘(Si)으로부터 제조되고 200 nm의 예시적인 두께를 갖는 캐리어 필름(110)을 갖는다. 보호층(예를 들어, 산화 방지 보호층)(130, 140)이 캐리어 필름(110)의 광 입구측 및 광 출구측의 모두에 형성되어 있고, 상기 보호층의 두께는 순전히 예시적인 방식으로, 1 내지 2 nm의 영역 내에 있을 수 있고 예를 들어 실리콘 니트라이드(Si3N4)로부터 제조될 수 있다.
더욱이, 캐리어 필름(110)은 그 표면의 사용된 영역에 걸쳐 굴절률(특히, 복소 굴절률의 실수부)의 편차를 갖고, 이 편차는 제2 재료로 제조된 불순물 원자(120)에 의해 도핑되는 캐리어 필름(110)에 의해 얻어지고, 이 도핑의 도핑 인자는 캐리어 필름의 사용된 영역에 걸쳐 캐리어 필름(110) 내에서 변동한다. 도 1에서, 이 도핑 인자의 가우스 프로파일은 순전히 예시적인 방식으로 지정된다. 도 3을 참조하여 후술되는 바와 같이, 도핑 인자의 더 복잡한 프로파일이 또한 가능하고, 여기서 특히, 전체적으로 빔 통과 방향에서 또는 파면 보정 요소의 두께 또는 깊이를 따른 적분 효과가 결정적이기 때문에, 필름을 통해 또는 파면 보정 요소를 통해 통과하는 광빔에 대해 동일한 효과가 상이한(그러나, "동등하게 작용하는") 도핑 프로파일을 경유하여 얻어질 수 있다.
상기 도핑은 파면 보정 요소(100)의 제조 중에, 그리고 특히, 관련 보호층(130, 140)의 선행 도포 후에 최종 제조 단계에서 수행될 수 있다.
불순물 원자를 갖는 본 발명에 따른 도핑은 바람직하게는 흡수도에 대해 비교적 적은 영향을 갖는, 즉 복소 굴절률의 허수부 또는 값 β(흡수도를 설명함)가 낮은 재료의 불순물 원자를 사용하여 타겟화된 방식으로 실행된다. 대조적으로, 파라미터(δ) 내에 도핑에 의해 도입된 불순물 원자의 재료와 캐리어 재료 사이의 차이는 위상 편이(phase deviation)에 대해 결정적이고, 일반적으로 가능한 한 큰 위상 편이가 바람직하다. 여기서, 일반적으로, 캐리어 필름의 상이한 영역을 통해 통과하는 2개의 광선에 대한 최대 위상차(Δmax)는 실질적으로 이하의 식에 의해 제공되는 관계가 적용되고
Figure 112017113308222-pct00002
(2)
여기서 δ1은 캐리어 필름의 미도핑된 재료에 대한 파라미터(δ)를 나타내고, δ2는 도핑된 재료에 대한 파라미터(δ)를 나타내고, d는 캐리어 필름의 두께를 나타낸다.
예로서, δ1=0.001의 값을 갖는 실리콘(Si)이 캐리어 필름의 제1 재료로서 사용되고, δ2=0.076의 값을 갖는 몰리브덴(Mo)이 도핑에 의해 도입되는 불순물 원자의 제2 재료로서 사용되면, 이는 λ=13.5 nm의 동작 파장의 경우에 π의 최대 획득가능한 위상 편이에 대략 대응하는 100 nm의 캐리어 필름의 예시적인 두께에 대한 최대 획득가능한 위상 편이에 대해 Δmax=(0.076-0.001)*100 nm=7.5 nm의 값을 야기한다. 이 값은 또한 예를 들어, 200 nm의 캐리어 필름의 두께의 경우에 대략 2π로 캐리어 필름의 더 큰 두께를 선택함으로써 적절하게 증가될 수 있다. 최대 위상 편이를 설정하는 것은 여기서 100% 도핑에 대응하는데, 여기서 예를 들어 이 값의 1/4은 25% 도핑의 경우에 이에 따라 얻어진다.
다만 중요한 것은 빔 통과 방향에서 적분 효과이기 때문에, 도핑 인자의 견지에서 더 복잡한 분포가 본 발명의 범주 내에서 가능하다. 정성적 다이어그램에서, 도 3은 빔 통과 방향에서 등가의 효과를 갖는 상이한 도핑 예를 도시하고 있는데, 각각의 경우의 도핑 인자는 파면 보정 요소의 깊이의 함수로서 플롯팅되어 있다. 그래프(301)는 깊이를 따른 균질 도핑을 도시하고 있고, 그래프(303)는 선형적으로 감소하는 프로파일을 도시하고 있고, 그래프(302)는 깊이에 따라 증가하는 도핑 인자를 갖는 더 복잡한 프로파일을 도시하고 있다. 그래프 아래의 적분 면적은 다이어그램에서 각각의 경우에 동일하기 때문에, 필름을 통해 또는 파면 보정 요소를 통해 통과할 때 광빔에 대한 효과가 또한 동일하다. 더욱이, 예를 들어, 도 3에 따른 다양한 프로파일이 또한 캐리어 필름의 또는 파면 보정 요소의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 도핑을 위해 적합한 방법은, 도핑의 정도가 예를 들어 10% 내지 20%의 범위로 설정될 수 있는 이온 주입 기술이다. 이온 주입 기술의 방법에 관하여, 출판물 [H. Ryssel, I. Ruge: "Ion Implantation, J. Wiley & Sons, Chichester 1986, ISBN 0-471-10311-X and "Handbook of ion beam processing technology", edited by J.J. Cuomo, S.M. Rossnagel, HR Kaufman Noyes Publications 1989]를 순전히 예시적인 방식으로 참조한다.
예로서, 불순물 원자의 재료에 따라, 도핑 중에 주입된 불순물 원자의 에너지는 1 keV 내지 100 keV의 범위에 있을 수 있다. 주입 중에 설정된 이온 플럭스는 예를 들어, 수 pA/cm2 내지 수십 ㎂/cm2의 범위에서, 캐리어 필름의 열 용량을 고려하여(그리고 그 파괴를 유도할 수도 있는 과도한 가열을 회피하여) 적합하게 선택될 수 있다.
도 1에 따르면, 캐리어 필름(110) 또는 파면 보정 요소(100)는, 특히 기계적 불안정성을 수반할 수도 있는 캐리어 필름의 재료의 국부적인 제거가 회피되도록 하는 일정한 두께를 갖는다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 캐리어 필름(410)은 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서 다양한 두께를 갖는 두께 프로파일을 또한 갖는다. 부수적으로, 도 4에서, 도 1과 유사하거나 실질적으로 기능적으로 동일한 구성요소는 "300"만큼 증가된 도면 부호에 의해 나타낸다. 그 결과, 캐리어 필름(410)의 다양한 두께 프로파일의 위상 또는 파면 효과는 불순물 원자(420)를 갖는 도핑 때문에 본 발명에 따른 위상 또는 파면 효과와 도 4에 따라서 조합되고, 여기서 특히, 위상 효과 또는 파면 개질의 미세한 설정이 상기 도핑에 의해 실행될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 파면 보정 요소(200)의 다른 실시예를 도시하고 있고, 여기서 유사하거나 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성요소는 도 1에 관련하여 "100"만큼 증가된 도면 부호로 나타낸다.
도 2에 따른 파면 보정 요소(200)는, 캐리어 필름(210)의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 제2 재료의 불순물 원자(220)로의 ("1차") 도핑에 의해 유도되는 원하지 않는 강도 편차를 적어도 부분적으로 보상하는 역할을 하는 제3 재료의 불순물 원자(250)의 추가의("2차") 도핑의 제공이 부가적으로 이루어지는 것에 의해, 도 1에서의 것과는 상이하다.
도 2에 순전히 개략적으로 지시되어 있는 바와 같이, 불순물 원자(250)로의 상기 2차 도핑은, 전체로서 가능한 한 일정한 투과 프로파일이 파면 보정 요소(200)의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 또는 필드에 걸쳐 나타나는 정도로 불순물 원자(220)의 1차 도핑에 대해 역(inverse) 또는 상보적 방식으로 구성된다. 전체로서, 빔 통과 방향에서의 적분 효과가 결정적이기 때문에, 그에 따라 필름을 통해 또는 파면 보정 요소를 통해 통과하는 광빔에 대해 동일한 효과가 빔 통과 방향에서 또는 깊이를 따라 상이한(그러나 "동등하게 작용하는") 도핑 예를 경유하여 얻어질 수 있는 도 3을 참조하여 전술된 원리가 또한 이 2차 도핑에 관하여 적용된다.
더욱이, 2차 도핑에 관하여, 본 발명은 도 2에 기초하여 전술된 1차 도핑에 대해 역 또는 상보적인 도핑에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 다른 실시예에서, 상기 2차 도핑은 또한 1차 도핑이 또한 이미 위치되어 있는 영역에 존재할 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 파면 보정 요소에 사용될 수 있는 추가의 상이한 재료에 대한 복소 굴절률의 값을 플롯팅하고 있는데, 도 5a는 λ=13.5 nm의 동작 파장에서 선택된 재료에 대한 대응 값을 플로팅하고 있고, 도 5b는 λ=6.9 nm의 동작 파장에서 선택된 재료에 대한 대응 값을 플로팅하고 있다. 원리적으로, 비교적 큰 위상 편이를 갖는(비교적 큰 δ 값을 갖는) 재료가 본 발명에 따른 불순물 원자로의 1차 도핑을 위해 적합하고, 여기서 동시에 β 값은 투과 손실을 제한하기 위해(특히, 제한된 소스 파워의 경우에) 대략 0.01 내지 0.02의 임계값을 초과하지 않아야 한다. 이를 위해, 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 탄소(C), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)은 특히, λ=13.5 nm에서 적절한 재료이며, λ=13.5 nm에서 이들 재료에 대한 각각의 δ 값 및 β 값이 표 1에 지정되어 있다.
Figure 112017113308222-pct00003
도 2에 기초하여 설명된 전체 파면의 투과를 보정하기 위한 2차 도핑[불순물 원자(250)를 가짐]에 대한 적합한 재료는, 비교적 큰 흡수도를 갖는 동시에 가능한 한 낮은 위상 편이에 의해 구별되고, δ 값은 실질적으로 0.01 미만이어야 하고 β 값은 실질적으로 0.01 초과이어야 한다. λ=13.5 nm에서 이 2차 도핑을 위한 예시적인 적합한 재료는 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 요오드(I), 마그네슘(Mg) 및 갈륨(Ga)이고, 여기서 λ=13.5 nm에서 이들 재료에 대한 각각의 δ 값 및 β 값은 표 2에 지정되어 있다.
Figure 112017113308222-pct00004
재료의 흡수도 특성은 복소 굴절률의 허수부에 의해 정의되기 때문에, 도 2에 기초하여 설명된 실시예에 의해 성취될 수 있는 것은, 1차 도핑에 대해 "역이거나" 또는 상보적인 도핑 패턴을 갖는 2차 도핑의 경우에, 원하지 않는 방식으로 1차 도핑에 의해 유도된 강도의 필드 프로파일이 단지 보상된다는 것이다.
특히 파면 보정 필름으로서, 본 발명에 따른 파면 보정 요소가 부가적으로 원하는 파면 개질을 얻기 위한 관련 광학 시스템 내로 사실상 "자립형" 방식으로 도입될 수 있더라도, 본 발명은 또한 파면 보정 요소가 반사 광학 요소(특히, EUV 미러) 상에 제공되어 있는 다른 실시예에서의 구성을 포함하는 것으로 고려되어야 하고, 여기서 본 발명에 따른 캐리어 필름은 예를 들어, - 전술된 바와 같이 - 관련 반사 광학 요소의 반사층 스택 내에 중간층으로서 구성될 수 있다. EUV 미러 자체의 반사층 스택의 임의의 (기능) 층[예를 들어, 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 층]의 도핑이 또한 가능하고, 따라서 본 발명에 따라 도핑되는 관련 층은 다음에 원하는 파면 보정을 발생한다. EUV 미러의 광학 유효면의 방향에서 관련층이 더 높게 배열될수록, 이 층에 의해 얻어진 위상 효과가 더 클 뿐만 아니라 층의 결과로서 발생되는(따라서 허용되는) 반사율의 감소가 더 크다.
도 6은 EUV 내의 동작을 위해 설계되고 본 발명에 따른 파면 보정 요소를 포함할 수 있는 예시적인 투영 노광 장치의 개략도를 도시하고 있다.
도 6에 따르면, EUV를 위해 설계된 투영 노광 장치(10) 내의 조명 디바이스는 필드 파셋 미러(3) 및 동공 파셋 미러(4)를 포함한다. 순전히 예로서, 플라즈마 광원(1) 및 집광기 미러(2)를 포함하는 광원 유닛으로부터의 광은 필드 파셋 미러(3) 상에 지향된다. 자유 전자 레이저(FEL)가 예를 들어, 또한 다른 실시예에서 광원으로서 사용될 수 있다. 제1 신축식 미러(5) 및 제2 신축식 미러(6)가 동공 파셋 미러(4)의 하류측에서 광로 내에 배열된다. 편향 미러(7)가 광로 내에서 하류측에 배열되는데, 상기 편향 미러는 그 위에 충돌하는 방사선을 6개의 미러(21 내지 26)를 포함하는 투영 렌즈의 대물 평면 내의 대물 필드 상에 지향한다. 대물 필드의 장소에서, 반사 구조체 지지 마스크(31)가 마스크 스테이지(30) 상에 배열되는데, 상기 마스크는 투영 렌즈의 보조로 화상 평면 내에 이미징되고, 이 화상 평면에는 감광층(포토레지스트)으로 코팅된 기판(41)이 웨이퍼 스테이지(40) 상에 위치되어 있다. 본 발명에 따른 적어도 하나의 파면 보정 요소는, 전술된 실시예에 따르면, 투영 노광 장치 내에 배열될 수도 있고, 여기서 파면 보정 요소의 위치는 특정 조건(예를 들어, 설치 공간 및 요구된 보정의 정도)에 따라 적합한 방식으로 선택될 수 있다. 더욱이, 전술된 바와 같이, 본 발명에 다른 파면 보정 요소는 자립형 파면 보정 요소로서 구성될 수 있고 또는 조명 디바이스 내에 또는 투영 렌즈 내에 존재하는 적어도 하나의 미러 상에 제공될 수 있다.
본 발명이 특정 실시예에 기초하여 설명되었지만, 수많은 변형 및 대안 실시예가 예를 들어 개별 실시예의 특징의 조합 및/또는 교환에 의해 통상의 기술자에게 명백하다. 이에 따라, 이러한 변형 및 대안 실시예는 본 발명에 의해 부수적으로 포함되고, 본 발명의 범주는 단지 첨부된 특허 청구범위 및 이들의 등가물의 의미 내에서만 한정된다는 것이 통상의 기술자에게 자명하다.

Claims (24)

  1. 광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소이며,
    · 상기 광학 시스템의 동작 파장을 갖고 상기 광학 시스템의 동작 중에 캐리어 필름 상에 충돌하는 전자기 방사선을 적어도 부분적으로 투과하는 캐리어 필름(110, 210, 410)을 포함하고;
    · 상기 캐리어 필름(110, 210, 310)은 복소 굴절률의 실수부가 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 변동하는 이러한 방식으로 구성되고,
    · 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)은 제1 재료로부터 제조되고, 상기 굴절률의 실수부의 편차는 제2 재료의 불순물 원자(120, 220, 420)로의 도핑에 의해 생성되고,
    · 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)은 상기 제1 재료 및 상기 제2 재료와는 상이한 제3 재료의 불순물 원자(250)로의 추가의 도핑을 더 갖고,
    · 상기 추가의 도핑은 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 상기 파면 보정 요소(100, 200, 400)를 통해 투과된 전자기 방사선의, 상기 제2 재료의 불순물 원자(120, 220, 420)에 의해 유도된, 강도의 편차를 적어도 부분적으로 보상하는, 파면 보정 요소.
  2. 제1항에 있어서, 상기 굴절률의 실수부의 이 편차는 상기 광학 시스템의 동작 중에, 상기 광학 시스템 내에 존재하는 파면 수차를 적어도 부분적으로 보정하는 파면 개질이 상기 파면 보정 요소(100, 200, 400)를 통해 투과되는 전자기 방사선에 대해 발생하는 이러한 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)의 표면의 사용된 영역에 걸친 굴절률의 실수부의 편차는 상기 굴절률의 실수부의 최대값에 관하여 각각 적어도 10%, 적어도 20%, 또는 적어도 30%인 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)의 두께를 따라 적분된 도핑 인자는 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 이 도핑에 대해 변동하는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 재료는 실리콘(Si), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 재료는 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 탄소(C), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3 재료는 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 요오드(I), 마그네슘(Mg) 및 갈륨(Ga)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어 필름(110, 210)은 일정한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어 필름(410)은 다양한 두께를 갖는 두께 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보호층(130, 140, 230, 240)이 상기 캐리어 필름의 적어도 하나의 측에 제공되는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어 필름은 반사 광학 요소 상에 제공되는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 30 nm 미만 또는 15 nm 미만의 동작 파장에 대해 설계되는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소.
  13. 미러이며, 상기 미러는 미러 기판 및 복수의 층을 갖는 반사층 스택을 갖고, 상기 층들 중 하나는 제1항 또는 제2항에 따른 파면 보정 요소로서 구체화되는, 미러.
  14. 광학 시스템에 사용을 위한 파면 보정 요소의 제조 방법이며,
    · 상기 광학 시스템의 동작 파장을 갖고 상기 광학 시스템의 동작 중에 캐리어 필름(110, 210, 410) 상에 충돌하는 전자기 방사선을 적어도 부분적으로 투과하는 캐리어 필름(110, 210, 410)을 제공하는 단계; 및
    · 복소 굴절률의 실수부의 편차가 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 생성되는 이러한 방식으로 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)을 가공하는 단계를 포함하고,
    · 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)은 제1 재료로부터 제조되고, 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)의 가공 단계는 상기 제1 재료와는 상이한 제2 재료의 불순물 원자(120, 220, 420)로의 도핑 단계를 포함하고,
    · 상기 캐리어 필름(210)의 가공 단계는 상기 제1 재료 및 상기 제2 재료와는 상이한 제3 재료의 불순물 원자(250)로의 도핑 단계를 더 포함하고,
    · 상기 추가의 도핑은 상기 캐리어 필름(110, 210, 410)의 표면의 사용된 영역에 걸쳐 상기 파면 보정 요소(100, 200, 400)를 통해 투과된 전자기 방사선의, 상기 제2 재료의 불순물 원자(120, 220, 420)에 의해 유도된, 강도의 편차를 적어도 부분적으로 보상하는, 파면 보정 요소의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 보호층(130, 140, 230, 240)이 상기 캐리어 필름의 적어도 하나의 측에 구체화되는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 제2 재료의 불순물 원자(120, 220, 420)로의 도핑 단계는 상기 보호층(130, 140, 230, 240)을 형성한 후에 실행되는 것을 특징으로 하는, 파면 보정 요소의 제조 방법.
  17. 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(10)의 광학 시스템이며, 제1항에 따라 구체화되거나 제14항에 따른 방법에 의해 생성되는 적어도 하나의 파면 보정 요소(100, 200, 400)를 포함하는, 광학 시스템.
  18. 조명 디바이스 및 투영 렌즈를 포함하는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(10)에 있어서, 상기 투영 노광 장치(10)는 제1항에 따라 구체화되거나 제14항에 따른 방법에 의해 생성되는 파면 보정 요소(100, 200, 400)를 갖는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치.
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