KR102601220B1 - 방사선 시스템 - Google Patents
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Abstract
방사선 시스템으로서, 메인 방사선 빔을 수광하고 상기 메인 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치; 및 입력 방사선 빔을 수광하고 수정된 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 방사선 변경 소자로서, 상기 방사선 변경 소자는, 수광된 입력 방사선 빔과 비교할 때 증가된 에탕듀(etendue)를 가지는 수정된 방사선 빔의 출력을 제공하도록 구성되는, 방사선 변경 소자를 포함하고, 상기 방사선 변경 소자는, 상기 방사선 변경 소자에 의해 수광되는 입력 방사선 빔이 메인 방사선 빔이 되도록 배치되고, 상기 방사선 변경 소자는 수정된 메인 방사선 빔을 상기 빔 분할 장치로 제공하도록 구성되며; 또는 상기 방사선 변경 소자는, 상기 방사선 변경 소자에 의해 수광되는 입력 방사선 빔이 상기 빔 분할 장치로부터 출력된 브랜치 방사선 빔이 되도록 배치되는, 방사선 시스템.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2015 년 3 월 2 일에 출원된 EP 15157192.4, 2015 년 5 월 22 일에 출원된 EP 15168832.2 및 2015 년 10 월 14 일에 출원된 EP 15189676.8 에 대한 우선권을 주장하는데, 이들은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.
본 발명은 방사선 시스템에 관한 것이다. 특히, 방사선 시스템은 적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 시스템의 일부를 형성할 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판에 적용하도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크)로부터의 투영 패턴을 기판 위에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층에 투영시킬 수 있다.
기판 위에 패턴을 투영시키기 위하여 방사선 리소그래피 장치에 의하여 사용되는 방사선의 파장이 해당 기판 위에 형성될 수 있는 피쳐의 최소 크기를 결정한다. 4 - 20 nm의 범위에 속하는 파장을 가지는 전자기 방사선인 EUV 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 종래의 리소그래피 장치(예를 들어 193 nm의 파장을 가지는 전자기 방사선을 사용할 수 있음)보다 더 작은 피쳐를 전자기 위에 형성하기 위해 사용될 수 있다.
리소그래피 장치에는 방사선 시스템으로부터의 EUV 방사선이 제공될 수 있다. 본 발명의 목적은 종래 기술의 적어도 하나의 문제점을 없애거나 완화시키는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 방사선 시스템으로서, 메인 방사선 빔을 수광하고 상기 메인 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치; 및 입력 방사선 빔을 수광하고 수정된 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 방사선 변경 소자로서, 상기 방사선 변경 소자는, 수광된 입력 방사선 빔과 비교할 때 증가된 에탕듀(etendue)를 가지는 수정된 방사선 빔의 출력을 제공하도록 구성되는, 방사선 변경 소자를 포함하고, 상기 방사선 변경 소자는, 상기 방사선 변경 소자에 의해 수광되는 입력 방사선 빔이 메인 방사선 빔이 되도록 배치되고, 상기 방사선 변경 소자는 수정된 메인 방사선 빔을 상기 빔 분할 장치로 제공하도록 구성되며; 또는 상기 방사선 변경 소자는, 상기 방사선 변경 소자에 의해 수광되는 입력 방사선 빔이 상기 빔 분할 장치로부터 출력된 브랜치 방사선 빔이 되도록 배치되는, 방사선 시스템이 제공된다.
방사선 변경 소자는 광 확산기로서의 역할을 할 수 있고 입력 방사선 빔을 확산시킬 수 있다. 방사선 변경 소자는 빔 분할 장치의 업스트림 또는 다운스트림에 위치될 수 있다. 즉, 방사선 변경 소자는 메인 방사선 빔을 빔 분할 장치로 제공하기 전에 방사선 빔을 수정할 수 있고, 또는 방사선 변경 소자는 빔 분할 장치에서 형성되는 브랜치 방사선 빔을 수정할 수 있다. 일부 실시예는 두 개 이상의 방사선 변경 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 방사선 변경 소자는 방사선 빔을 빔 분할 장치로 제공하기 전에 방사선 빔을 수정하도록 구현될 수 있고, 제 2 방사선 변경 소자는 빔 분할 장치에서 형성되는 브랜치 방사선 빔을 수정하도록 구현될 수 있다. 일부 실시예는 각각의 브랜치 방사선 빔에 대한 방사선 변경 소자를 포함할 수 있다.
방사선 변경 소자는, 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 방사선 빔이 방사선 변경 소자에 의해 수광되는 입력 방사선 빔의 에탕듀보다 적어도 10 배 더 큰 에탕듀를 가지도록, 방사선 빔의 에탕듀를 증가시키도록 구성될 수 있다.
방사선 변경 소자는, 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 방사선 빔이 방사선 변경 소자에 의해 수광되는 입력 방사선 빔의 에탕듀보다 적어도 1x104 배 더 큰 에탕듀를 가지도록, EUV 방사선 빔의 에탕듀를 증가시키도록 구성될 수 있다.
빔 분할 장치는 복수 개의 반사성 패싯(facet)을 포함할 수 있고, 각각의 반사성 패싯은 상기 메인 방사선 빔의 부분을 수광하고, 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 상기 메인 방사선 빔의 부분을 반사하도록 배치된다.
방사선 변경 소자는, 입력된 수광된 방사선 빔과 비교할 때, 출력된 수정된 방사선 빔의 세기 프로파일의 공간적 균질성을 증가시키도록 구성될 수 있다.
방사선 시스템은, 출력된 수정된 방사선 빔의 이미지를 원거리장 평면에서 형성하도록 구성되는 하나 이상의 포커싱 광학기를 더 포함할 수 있다.
방사선 변경 소자는, 방사선 변경 소자에 의해 수광되는 입력 방사선 빔이 상기 빔 분할 장치로부터 출력된 브랜치 방사선 빔이 되도록 배치될 수 있고, 상기 하나 이상의 포커싱 광학기는 출력된 수정된 메인 방사선 빔의 이미지를 리소그래피 장치 내에 위치된 원거리장 평면 내에 형성하도록 구성된다.
방사선 변경 소자는, 상기 방사선 변경 소자에 의해 수광되는 입력 방사선 빔이 메인 방사선 빔이 되도록 배치될 수 있고, 상기 방사선 변경 소자는 수정된 메인 방사선 빔을 상기 빔 분할 장치로 제공하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 포커싱 광학기는 출력된 수정된 메인 방사선 빔의 이미지를 상기 빔 분할 장치에 또는 그에 가깝게 위치되는 원거리장 평면 내에 형성하도록 구성된다.
방사선 변경 소자는 입력 방사선 빔을 수광하도록 배치되는 제 1 개구 및 수정된 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 제 2 개구를 가지는 튜브를 포함할 수 있고, 상기 튜브는 실질적으로 반사성인 내면에 의해 형성되며, 상기 내면은 상기 제 1 개구를 통해 튜브에 진입하는 방사선 빔이 상기 내면에서 다수의 연속적인 반사를 겪게 하여, 이를 통하여 상기 수정된 방사선 빔이 제 2 개구를 통해 튜브를 빠져나가기 전에 상기 방사선 빔을 수정하도록 배치된다.
방사선 변경 소자는, 복수 개의 반사성 패싯으로부터 반사된 복수 개의 서브-빔을 형성하도록, 상기 입력 방사선 빔의 부분을 수광하고 반사하도록 각각 배치되는 상기 복수 개의 반사성 패싯을 포함할 수 있고, 상기 복수 개의 반사성 패싯은 상기 출력된 수정된 방사선 빔을 형성하도록 상기 서브-빔을 디렉팅하도록 배치된다.
방사선 변경 소자는, 제 1 조면 반사면(roughened reflective surface)을 포함하는 제 1 확산 요소, 제 2 조면 반사면을 포함하는 제 2 확산 요소, 및 상기 제 1 및/또는 제 2 조면 반사면의 이동을 초래하도록, 상기 제 1 및/또는 제 2 확산 요소를 이동시키도록 구성되는 하나 이상의 액츄에이터를 포함할 수 있고, 상기 제 1 조면 반사면은, 입력 방사선 빔을 수광하고 상기 제 2 조면 반사면에 입사하도록 상기 방사선 빔을 반사하도록 구성되고, 상기 제 2 조면 반사면은, 출력된 수정된 방사선 빔을 형성하도록 상기 제 1 조면 반사면으로부터 수광된 방사선 빔을 반사하도록 배치된다.
상기 방사선 변경 소자는, 상기 입력 방사선 빔을 수광하고 반사하도록 배치되는 연속 물결형 반사면을 포함할 수 있고, 연속 물결형 반사면의 형상은 실질적으로 주기적 패턴을 따른다.
방사선 시스템은, EUV 방사선을 방출하도록 구성되는 방사원을 더 포함할 수 있고, 상기 메인 방사선 빔은 상기 방사원에 의해 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함한다.
방사원은 적어도 하나의 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
방사선 시스템은, 상기 메인 방사선 빔을 빔 분할 장치로 제공하기 이전에, 상기 메인 방사선 빔의 단면을 확장시키도록 구성되는 빔 확장 광학기를 더 포함할 수 있다.
방사선 시스템은, 상기 브랜치 방사선 빔 중 적어도 하나를 각각의 리소그래피 장치로 디렉팅하도록 구성되는 디렉팅 광학기를 더 포함할 수 있다.
방사선 시스템은 복수 개의 방사선 변경 소자를 포함할 수 있고, 복수 개의 방사선 변경 소자 각각은, 상기 방사선 변경 소자 각각에 의해 수광되는 입력 방사선 빔이 상기 빔 분할 장치로부터 출력된 브랜치 방사선 빔 중 하나이다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 방사선 시스템으로서, EUV 방사선을 방출하도록 구성되는 방사원, 및 EUV 방사선 빔을 수광하도록 배치되는 제 1 개구 및 상기 EUV 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 제 2 개구를 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자로서, 상기 방사선 변경 소자에 진입하는 EUV 방사선 빔은 상기 방사원에 의해 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함하는, 방사선 변경 소자를 포함하고, 상기 튜브는 상기 EUV 방사선에 대해 실질적으로 반사성인 내면에 의해 형성되고, 상기 내면은 상기 제 1 개구를 통해 튜브에 진입하는 EUV 방사선 빔이 상기 내면에서 다수의 연속적인 반사를 겪게 하여, 이를 통하여 상기 EUV 방사선 빔이 제 2 개구를 통해 튜브를 빠져나가기 전에 상기 EUV 방사선 빔을 수정하도록 배치되는, 방사선 시스템이 제공된다.
방사선 변경 소자는 EUV 방사선 빔을 바람직하게 수정한다. 방사선 변경 소자로부터 출력되는 EUV 방사선 빔은, 예를 들어 리소그래피 장치로 제공될 수 있다. 방사선 변경 소자는, 방사선 변경 소자로부터 출력된 방사선 빔이 리소그래피 장치로 제공될 경우 유리한 효과를 제공하도록 EUV 방사선 빔을 수정할 수 있다. 또는, 방사선 변경 소자로부터 출력된 EUV 방사선 빔은 EUV 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치로 제공될 수 있다.
튜브는 벤드(bend)를 포함할 수 있다.
벤드는 EUV 방사선이 튜브의 내면에 입사하는 그레이징 각도의 범위를 유리하게 증가시킨다. 벤드는 단차 벤드일 수 있고, 또는 튜브가 구부러지도록 연속 벤드일 수 있다.
튜브 내의 벤드의 벤드각은 약 5 도 미만일 수 있다.
내면에서의 EUV 방사선의 반사 시에 흡수되는 방사선의 양은, EUV 방사선이 내면에 입사하는 그레이징 각도가 증가함에 따라 증가될 수 있다. 벤드각을 약 5 도 미만으로 제한하면 EUV 방사선이 내면에 입사하는 그레이징 각도를 유리하게 제한할 수 있고, 따라서 내면에서의 EUV 방사선의 반사 시에 흡수되는 방사선의 양을 제한할 수 있다.
튜브 내의 벤드는, 상기 방사선 변경 소자를 통과하는 직접적 가시선이 존재하지 않도록 구성될 수 있다.
튜브의 내면의 단면 형상은 다각형일 수 있다.
튜브의 내면의 단면 형상은 사각형일 수 있다.
튜브의 내면의 단면 형상은 정방형일 수 있다.
튜브의 내면의 단면 형상은 육각형일 수 있다.
튜브는 제 1 섹션 및 상기 제 1 섹션으로부터 EUV 방사선을 수광하도록 배치되는 제 2 섹션을 포함할 수 있고, 상기 제 1 섹션과 제 2 섹션은, 가스가 통과하여 상기 튜브를 출입할 수 있는 상기 제 1 섹션과 제 2 섹션 사이의 갭을 형성하도록 배치된다.
튜브에 출입하는 가스는 바람직하게는 튜브의 내면으로부터의 오염을 세정하는 역할을 할 수 있다.
제 1 섹션과 제 2 섹션은, 상기 제 1 개구를 통해 튜브에 진입하는 EUV 방사선이 상기 갭을 통해 상기 튜브에서 빠져나가지 않도록 배치될 수 있다.
방사선이 갭을 통해 튜브에서 빠져나가지 못하게 하면, EUV 방사선 빔으로부터의 방사선이 갭을 통해 손실되는 것을 막는다.
방사선 시스템은 가스를 상기 갭을 통해 튜브 내로 주입하도록 구성되는 가스 서플라이를 더 포함할 수 있다.
가스 서플라이는 수소를 갭을 통해 튜브 내로 주입하도록 구성될 수 있다.
방사선 시스템은, 상기 튜브가 진동 모션을 겪게끔 상기 튜브를 작동시키도록 동작가능한 액츄에이터를 더 포함할 수 있다.
튜브가 진동 모션을 겪게 하면, 바람직하게는 방사선 변경 소자로부터 출력되는 방사선의 시간적 스크램블링이 생긴다.
액츄에이터는, 상기 튜브가 약 1 kHz보다 더 큰 주파수를 가지는 진동 모션을 겪게끔 상기 튜브를 작동시키도록 동작가능할 수 있다.
방사선 시스템은, 상기 방사원으로부터 방출된 EUV 방사선을 수광하고, 상기 방사원에 의해 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부로 이루어진 상기 EUV 방사선 빔이 상기 방사선 변경 소자의 제 1 개구를 통해 상기 방사선 변경 소자에 진입하게끔 디렉팅하도록 배치되는 하나 이상의 광학 요소를 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 광학 요소는, 상기 방사선 변경 소자에 진입하는 EUV 방사선 빔이 비-제로 발산도를 가지도록, 상기 EUV 방사선 빔의 발산도를 변경하도록 구성되는 적어도 하나의 포커싱 광학기를 포함할 수 있다.
EUV 방사선 빔이 비-제로 발산을 가지고 방사선 변경 소자에 진입하게 하도록 EUV 방사선 빔의 발산도를 변경하면, EUV 방사선의 적어도 일부가 방사선 변경 소자의 내면에 입사하고 내면에서 반사를 겪도록 보장한다. EUV 방사선 빔은 EUV 방사선이 내면을 향해 발산하도록 양의 발산도를 가지고 방사선 변경 소자에 진입할 수 있다. 또는, EUV 방사선 빔은, 방사선 빔이 방사선 변경 소자 내에 위치된 초점으로 포커싱되도록 음의 발산도를 가지고 방사선 변경 소자에 진입할 수 있다. 그러면, EUV 방사선 빔은 초점 이후에 양의 발산도를 가져서 EUV 방사선이 내면을 향해 발산되게 할 수 있다.
방사선 변경 소자는 제 1 개구와 제 2 개구 사이에 길이 L을 가질 수 있고, 제 2 개구는 직경 D를 가질 수 있으며, 적어도 하나의 포커싱 광학기는 EUV 방사선 빔이 하프 발산도 θ를 가지고 방사선 변경 소자에 제공되도록 EUV 방사선 빔의 발산도를 변경하도록 구성될 수 있다. 방사선 변경 소자 및 적어도 하나의 포커싱 광학기는 θL/D가 약 10 이상이도록 구성될 수 있다.
θL/D가 약 10 이상이 되도록 방사선 변경 소자 및 적어도 하나의 포커싱 광학기를 구성하면, EUV 방사선 빔의 공간적 세기 프로파일의 균질성이 수정된 EUV 방사선 빔을 리소그래피 장치 내에서 사용하기에 적절한 양만큼 증가되도록 유리하게 보장한다.
EUV 방사선 빔의 하프 발산도는 약 100 밀리라디안 미만일 수 있다.
EUV 방사선 빔의 하프 발산도는 약 10 밀리라디안 미만일 수 있다.
적어도 하나의 포커싱 광학기는, 상기 EUV 방사선 빔이 양의 발산을 가지고 상기 방사선 변경 소자에 제공되도록, 상기 EUV 방사선 빔을 초점으로 포커싱하도록 구성될 수 있다.
튜브는 튜브의 단면 중심과 나란히 연장되고 제 1 개구와 제 2 개구를 통해 상기 튜브 안팎으로 연장되는 광축을 규정할 수 있다. 적어도 하나의 포커싱 광학기는 EUV 방사선 빔을 광축에 놓여 있지 않은 초점으로 포커싱하도록 구성될 수 있다.
EUV 방사선 빔을 광축에 놓여 있지 않은 초점으로 포커싱하면, EUV 방사선 빔이 내면에 입사하는 그레이징 각도의 범위를 유리하게 증가시킬 수 있다.
초점으로부터, 광축이 제 1 개구를 통과하는 광축 상의 위치로 연장되는 라인은 광축과 오프-축 각도를 형성할 수 있다. 오프-축 각도는 대략적으로 EUV 방사선 빔의 하프-발산도 이상일 수 있다.
방사선 변경 소자는, 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구를 통해 상기 방사선 변경 소자를 빠져나가는 상기 EUV 방사선 빔이 상기 방사선 변경 소자의 제 1 개구에 진입하는 EUV 방사선 빔의 에탕듀보다 더 큰 에탕듀를 가지도록, 상기 EUV 방사선 빔의 에탕듀를 증가시키도록 구성될 수 있다.
방사선 변경 소자는, 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구를 통해 상기 방사선 변경 소자를 빠져나가는 상기 EUV 방사선 빔이 상기 방사선 변경 소자의 제 1 개구에 진입하는 EUV 방사선 빔의 에탕듀보다 적어도 10 배 더 큰 에탕듀를 가지도록, 상기 EUV 방사선 빔의 에탕듀를 증가시키도록 구성될 수 있다.
방사선 변경 소자는, 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구를 통해 상기 방사선 변경 소자를 빠져나가는 상기 EUV 방사선 빔이 상기 방사선 변경 소자의 제 1 개구에 진입하는 EUV 방사선 빔의 에탕듀보다 적어도 1x104배 더 큰 에탕듀를 가지도록, 상기 EUV 방사선 빔의 에탕듀를 증가시키도록 구성될 수 있다.
방사선 변경 소자는, 상기 방사선 변경 소자의 제 1 개구의 다운스트림에 위치된 제 1 평면으로부터 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구의 업스트림에 위치된 제 2 평면까지의 EUV 방사선 빔을 형성하는 광선의 매핑을 제공하도록 구성될 수 있고, 상기 매핑은 상기 제 1 평면과 제 2 평면 사이의 광선의 단면 위치를 실질적으로 스크램블링하는 역할을 한다.
방사선 변경 소자는 EUV 방사선 빔의 공간적 코히어런스를 감소시키도록 구성될 수 있다.
EUV 방사선 빔의 공간적 코히어런스를 감소시키면, 간섭 패턴(예를 들어 스페클 패턴)이 EUV 방사선 빔 내에 형성되는 것을 유리하게 방지할 수 있다.
적어도 하나의 포커싱 광학기 및 방사선 변경 소자는, 상기 EUV 방사선 빔의 상이한 부분이 상이한 경로 길이를 가지는 상기 방사선 변경 소자의 광로들을 따라 전파되도록 구성될 수 있고, 상기 EUV 방사선 빔의 상이한 부분들이 나란히 전파되는 범위는 상기 EUV 방사선 빔의 코히어런스 길이보다 더 크다.
방사선 변경 소자는, 상기 제 2 개구를 통해 상기 방사선 변경 소자를 빠져나가는 EUV 방사선 빔이 상기 방사선 변경 소자의 제 1 개구에 진입하는 상기 EUV 방사선 빔의 공간적 세기 프로파일보다 더 균질한 공간적 세기 분포를 가지도록, 상기 EUV 방사선 빔의 세기 프로파일의 공간적 균질성을 증가시키도록 구성될 수 있다.
방사선 시스템은, 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구를 빠져나가는 EUV 방사선 빔을 수광하고 상기 EUV 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치를 더 포함할 수 있다.
빔 분할 장치는, 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구에 진입하는 상기 EUV 방사선 빔의 단면의 상이한 부분들을 수광하고, 상기 단면의 상이한 부분들을 상이한 방향으로 반사하도록 배치되는 복수 개의 반사성 패싯을 포함할 수 있다.
방사선 시스템은, 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구를 빠져나가는 상기 방사선 빔을 상기 빔 분할 장치 상에 확대하도록 구성되는 적어도 하나의 포커싱 광학기를 더 포함할 수 있고, 상기 확대는, 상기 빔 분할 장치에 입사하는 방사선 빔의 발산이 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구로부터 출력되는 방사선 빔의 발산도보다 더 적도록 한다.
방사원은 EUV 방사선을 방출하도록 작동가능한 적어도 하나의 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
방사원은, 제 1 자유 전자 레이저, 제 2 자유 전자 레이저 및 상기 제 1 자유 전자 레이저로부터 방출된 EUV 방사선을 제 2 자유 전자 레이저로부터 방출된 방사선과 결합하여 결합 방사선 빔을 형성하도록 구성되는 빔 결합 장치를 포함할 수 있고, 상기 결합 방사선 빔은 상기 제 1 자유 전자 레이저로부터 방출된 방사선으로부터 형성된 제 1 부분 및 상기 제 2 자유 전자 레이저로부터 방출된 방사선으로부터 형성된 제 2 부분을 포함하는 단면을 가진다.
방사선 변경 소자는, 상기 결합 방사선 빔을 수광하고 결합 방사선 빔을 공간적으로 스크램블링하여 스크램블된 결합 방사선 빔을 형성하도록 구성될 수 있고, 상기 공간적 스크램블링은, 상기 공간적으로 스크램블된 결합 방사선 빔이 상기 제 1 자유 전자 레이저로부터 방출된 방사선과 상기 제 2 자유 전자 레이저로부터 방출된 방사선 사이의 중첩을 포함하도록 한다.
공간적 스크램블링은, 상기 제 1 자유 전자 레이저와 제 2 자유 전자 레이저 중 하나 이상에 의해 방출된 방사선의 파워의 변동이, 상기 방사선 변경 소자를 빠져나가는 스크램블된 결합 방사선 빔 내의 파워의 공간적 분포에 큰 변동을 초래하지 않게 하는 것일 수 있다.
방사선 시스템은, 메인 방사선 빔을 수광하도록 구성되는 빔 분할 장치를 더 포함할 수 있고, 상기 메인 방사선 빔은 상기 방사원으로부터 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함하며, 상기 빔 분할 장치는, 복수 개의 브랜치 방사선 빔을 형성하도록, 상기 메인 방사선 빔의 단면의 상이한 부분을 수광하고 상기 단면의 상이한 부분을 상이한 방향으로 반사하도록 배치되는 복수 개의 반사성 패싯을 포함한다. 방사선 변경 소자는 브랜치 방사선 빔들 중 하나를 방사선 변경 소자의 제 1 개구를 통해 수광하도록 배치될 수 있다.
반사성 패싯은, 상기 메인 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록, 상기 메인 방사선 빔의 단면의 상이한 섹터들을 수광하고, 상이한 섹터들을 상이한 방향으로 반사하도록 배치될 수 있다.
방사선 시스템은, 상기 방사선 변경 소자를 빠져나가는 EUV 방사선 빔을 중간 초점으로 포커싱하도록 구성되는 적어도 하나의 포커싱 광학기를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 포커싱 광학기는, 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구의 이미지를 상기 중간 초점의 다운스트림에 배치된 원거리장 평면 상에 형성하도록, 상기 EUV 방사선 빔을 포커싱하도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 포커싱 광학기는, 상기 방사선 변경 소자의 제 2 개구의 이미지를 이미지 평면에 형성하도록 구성되는 제 1 포커싱 광학기, 및 상기 이미지 평면의 이미지를 상기 원거리장 평면 상에 형성하도록 구성되는 제 2 포커싱 광학기를 포함할 수 있다.
제 1 포커싱 광학기는 양의 포커싱 파워를 가질 수 있다.
제 2 포커싱 광학기는 양의 포커싱 파워를 가질 수 있다.
제 1 포커싱 광학기 및/또는 제 2 포커싱 광학기는 제 1 반사 요소 및 제 2 반사 요소를 포함할 수 있다.
제 1 포커싱 광학기 및/또는 제 2 포커싱 광학기는 월터 망원경을 포함할 수 있다.
월터 망원경은 타입-III 월터 망원경을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면 방사선 시스템으로서, EUV 방사선을 방출하도록 구성되는 방사원, 및 상기 방사원에 의해 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함하는 EUV 방사선 빔을 수광하도록 배치되는 방사선 변경 소자를 포함하고, 상기 방사선 변경 소자는, 복수 개의 반사성 패싯으로부터 반사된 복수 개의 서브-빔을 형성하도록, 상기 EUV 방사선 빔의 일부를 수광하고 반사하도록 각각 배치되는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하며, 상기 복수 개의 반사성 패싯은 상기 서브-빔을 디렉팅하여 수정된 EUV 방사선 빔을 형성하도록 배치되고, 상기 방사선 변경 소자는 수정된 방사선 빔을 적어도 하나의 리소그래피 장치로 제공하도록 구성되는, 방사선 시스템이 제공된다.
방사선 변경 소자는 EUV 방사선 빔을 바람직하게 수정한다. 방사선 변경 소자로부터 출력되는 EUV 방사선 빔은, 예를 들어 리소그래피 장치로 제공될 수 있다. 방사선 변경 소자는, 방사선 변경 소자로부터 출력된 방사선 빔이 리소그래피 장치로 제공될 경우 유리한 효과를 제공하도록 EUV 방사선 빔을 수정할 수 있다. 또는, 방사선 변경 소자로부터 출력된 EUV 방사선 빔은 EUV 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치로 제공될 수 있다.
방사선 변경에 의해 형성된 수정된 EUV 방사선 빔은 복수 개의 포인트 소스로부터 방출된 방사선과 같을 수 있다. 원거리장 위치에서 보면, 수정된 EUV 방사선 빔은 평면형 고-에탕듀 광원으로부터 방출된 방사선과 같을 수 있다. 수정된 EUV 방사선 빔은 방사선 변경 소자에 입사하는 EUV 방사선 빔의 에탕듀보다 더 높은 에탕듀를 가지는 것이 바람직하다. 방사선 변경 소자는 EUV 방사선 빔의 공간적 세기 프로파일의 균질성을 증가시키는 역할도 수행한다. 즉, 원거리장 위치에 있는 수정된 EUV 방사선 빔의 공간적 세기 프로파일은 방사선 변경 소자에 입사하는 EUV 방사선 빔의 공간적 세기 프로파일보다 더 균질하다.
반사성 패싯은 서브-빔을 포커싱하도록 구성될 수 있다.
반사성 패싯은 오목 반사면을 포함할 수 있다.
복수 개의 반사성 패싯은 서브-빔을 복수 개의 초점에 포커싱하도록 배치될 수 있다.
복수 개의 초점은 초점면에 놓여 있을 수 있다.
복수 개의 반사성 패싯은 일반적으로 평면에 놓여 있을 수 있고, 초점면은 반사성 패싯이 일반적으로 놓여 있는 평면과 실질적으로 평행할 수 있다.
각각의 서브-빔은 광축을 가질 수 있고, 초점면은 상기 서브-빔의 광축에 실질적으로 수직일 수 있다.
초점은 초점면에서 실질적으로 균일하게 이격될 수 있다.
반사성 패싯들 각각은 상기 방사선 변경 소자의 길이보다 더 큰 초점 길이를 가질 수 있다.
반사성 패싯들 각각은 개략적으로 사각형단면을 가질 수도 있다.
반사성 패싯들 각각은 개략적으로 육각형단면을 가질 수도 있다.
반사성 패싯들은 벌집 격자로 배치될 수 있다.
반사성 패싯들은, 서브-빔들이 원거리장 평면에서 서로 중첩하도록, 상기 서브-빔을 디렉팅하도록 구성될 수 있다.
반사성 패싯들은, 서브-빔들이 상기 원거리장 평면 내의 실질적으로 동일한 영역을 조명하도록 상기 서브-빔들을 디렉팅하도록 구성될 수 있다.
반사성 패싯은 오목 형상을 가질 수 있다.
반사성 패싯은 볼록 형상을 가질 수 있다.
방사선 변경 소자는 16 개 이상의 반사성 패싯을 포함할 수 있다.
방사선 변경 소자는 64 개 이상의 반사성 패싯을 포함할 수 있다.
방사선 시스템은, 상기 방사선 변경 소자의 상기 EUV 방사선 빔을 수광하고 상기 EUV 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치를 더 포함할 수 있다.
빔 분할 장치는 상기 방사원으로부터 방출된 EUV 방사선을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성될 수 있고, 상기 방사선 변경 소자는 브랜치 방사선 빔을 수광하고 수정하도록 구성될 수 있다.
방사선 변경 소자는 상기 방사원로부터 방출된 방사선을 수광하고 수정하며, 수정된 EUV 방사선 빔을 상기 빔 분할 장치로 제공하도록 배치될 수 있다.
방사선 시스템은 상기 방사원으로부터 상기 EUV 방사선 빔을 수광하고, 상기 방사선 빔의 단면을 확장하며, 확장된 방사선 빔을 상기 방사선 변경 소자로 제공하도록 구성되는 빔 확장 광학기를 더 포함할 수 있다.
방사선 시스템은 디렉팅 광학기를 더 포함할 수 있고, 상기 디렉팅 광학기는 상기 빔 분할 장치로부터 브랜치 방사선 빔을 수광하고 상기 브랜치 방사선 빔을 리소그래피 장치로 디렉팅하도록 구성된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 방사선 변경 소자로서, 제 1 조면 반사면(roughened reflective surface)을 포함하는 제 1 확산 요소, 제 2 조면 반사면을 포함하는 제 2 확산 요소, 및 상기 제 1 및/또는 제 2 조면 반사면의 이동을 초래하도록, 상기 제 1 및/또는 제 2 확산 요소를 이동시키도록 구성되는 하나 이상의 액츄에이터를 포함하고, 상기 제 1 조면 반사면은, 방사선 빔을 수광하고 상기 제 2 조면 반사면에 입사하도록 상기 방사선 빔을 반사하도록 구성되고, 상기 제 2 조면 반사면은, 수정된 방사선 빔을 형성하도록 상기 제 1 조면 반사면으로부터 수광된 방사선 빔을 반사하도록 배치되는, 방사선 변경 소자가 제공된다.
하나 이상의 액츄에이터는, 상기 제 1 및/또는 제 2 조면 반사면이 회전되게 하도록, 상기 제 1 및/또는 제 2 확산 요소를 회전시키도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 액츄에이터는 상기 제 1 및/또는 제 2 조면 반사면이 초당 약 1 미터 이상의 속도로 이동하게 하도록 구성될 수 있다.
제 2 조면 반사면은 제 1 조면 반사면에 거의 수직으로 배치될 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 조면 반사면은 약 5 도 이하의 그레이징 입사각에서 방사선을 수광하도록 배치될 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 조면 반사면은 상기 조면 반사면이 평평면으로부터 개구를 빠져나가는나게 하는 요면(indentation)을 포함할 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 조면 반사면이 상기 평평면과 형성하는 최대 각도는 약 10 밀리라디안 이하일 수 있다.
제 1 및 제 2 조면 반사면은 각각 방사선 빔에 각도 펼침을 도입하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 제 5 양태에 따르면, 연속 물결형 반사면을 포함하는 방사선 변경 소자로서, 상기 연속 물결형 반사면의 형상은 실질적으로 주기적 패턴을 따르는, 방사선 변경 소자가 제공된다.
연속 물결형 반사면의 형상은 두 개의 서로 수직하는 방향에서 실질적으로 주기적 패턴을 따를 수 있다.
주기적 물결형 반사면의 유닛 셀은, 실질적으로 볼록 형상을 가지는 제 1 부분, 실질적으로 오목 형상을 가지는 제 2 부분, 실질적으로 새들 형상을 가지는 제 3 부분, 및 실질적으로 새들 형상을 가지는 제 4 부분을 포함할 수 있다.
유닛 셀은, 제 1 방향으로 한 주기의 상기 주기적 패턴과 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 한 주기의 상기 주기적 패턴을 포함할 수 있다.
반사면은 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 중 적어도 하나 내에서, 상기 반사면의 곡률은 각각의 부분 전체에서 실질적으로 동일하게 되는 형상을 갖게 될 수 있다.
반사면은 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 중 적어도 하나 내에서, 상기 반사면의 곡률이 각각의 부분 내의 상이한 위치들에서 상이하게 되는 형상을 갖게 될 수 있다.
반사면은, 수정된 방사선 빔을 형성하도록 방사선 빔을 수광하고 상기 방사선 빔을 반사하도록 구성될 수 있고, 상기 반사면은, 상기 수정된 방사선 빔이 원거리장 평면 내에서 세기 분포를 가지게 되는 형상을 갖고, 상기 세기 분포는 세기 최대치를 포함하고, 상기 세기 분포는 방사상 거리가 증가함에 따라 상기 세기 최대치로부터 감소한다.
본 발명의 제 6 양태에 따르면, 방사선 시스템으로서, EUV 방사선을 방출하도록 구성되는 방사원, 및 상기 방사원에 의해 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함하는 방사선 빔을 수광하도록 구성되는, 제 5 양태 또는 제 6 양태에 따른 방사선 변경 소자를 포함하는, 방사선 시스템이 제공된다.
본 발명의 제 7 양태에 따르면, 방사선 시스템으로서, EUV 방사선을 방출하도록 구성되는 방사원;
메인 방사선 빔을 수광하고 수정된 메인 방사선 빔을 출력하도록 구성되는 제 1 방사선 변경 소자로서, 상기 메인 방사선 빔은 상기 방사원으로부터 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함하는, 제 1 방사선 변경 소자, 복수 개의 브랜치 방사선 빔을 형성하도록, 상기 메인 방사선 빔의 단면의 상이한 부분들을 수광하고 상기 단면의 상이한 부분들을 상이한 방향으로 반사하도록 배치되는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 빔 분할 장치, 및 브랜치 방사선 빔을 수광하고 수정된 브랜치 방사선 빔을 출력하도록 구성되는 제 2 방사선 변경 소자를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 방사선 변경 소자 각각은, EUV 방사선을 수광하도록 배치되는 제 1 개구 및 EUV 방사선을 출력하도록 배치되는 제 2 개구를 포함하는 튜브로서, 상기 튜브는 EUV 방사선에 대해 실질적으로 반사성인 내면에 의해 형성되고, 상기 내면은 상기 제 1 개구를 통해 튜브에 진입하는 EUV 방사선이 상기 내면에서 다수의 연속적인 반사를 겪게 하도록 배치되어, 상기 EUV 방사선이 제 2 개구를 통해 튜브를 빠져나가기 전에 EUV 방사선을 수정하는, 튜브, 또는 복수 개의 반사성 패싯으로부터 반사된 복수 개의 서브-빔을 형성하도록, 상기 EUV 방사선의 부분을 수광하고 반사하도록 각각 배치되는 상기 복수 개의 반사성 패싯으로서, 상기 복수 개의 반사성 패싯은 수정된 EUV 방사선을 형성하도록 상기 서브-빔을 디렉팅하도록 배치되는, 복수 개의 반사성 패싯, 또는 제 1 조면 반사면을 포함하는 제 1 확산 요소, 제 2 조면 반사면을 포함하는 제 2 확산 요소 및 상기 제 1 및/또는 제 2 조면 반사면의 이동을 초래하도록 상기 제 1 및/또는 제 2 확산 요소를 이동시키도록 구성되는 하나 이상의 액츄에이터를 포함하고, 상기 제 1 조면 반사면은, EUV 방사선 빔을 수광하고 상기 제 2 조면 반사면에 입사하도록 상기 EUV 방사선 빔을 반사하도록 구성되고, 상기 제 2 조면 반사면은, 수정된 방사선 빔을 형성하도록, 상기 제 1 조면 반사면으로부터 수광된 EUV 방사선 빔을 반사하도록 배치되는, 방사선 시스템이 제공된다.
제 1 및/또는 제 2 방사선 변경 소자는 임의의 다른 양태에 따른 방사선 변경 소자의 임의의 피쳐를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 8 양태에 따르면, 리소그래피 시스템으로서, 제 1 양태 내지 제 3 양태 또는 제 6 양태 또는 제 7 양태에 따른 방사선 시스템, 및 방사선 변경 소자에서 빠져나가는 EUV 방사선 빔의 적어도 일부를 수광하도록 배치되는 리소그래피 장치를 포함하는, 방사선 시스템이 제공된다.
리소그래피 장치는 방사선 변경 소자에서 빠져나가는 EUV 방사선 빔의 적어도 일부를 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템을 포함할 수 있고, 조명 시스템은 패싯 미러를 포함한다. 방사선 시스템은, 방사선 변경 소자로부터 패싯 미러 상으로 출력되는 방사선 빔의 이미지를 형성하도록, 리소그래피 장치로 제공되는 EUV 방사선 빔을 포커싱하도록 구성되는 적어도 하나의 포커싱 광학기를 포함할 수 있고, 여기에서 패싯 미러는 복수 개의 반사성 패싯을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 9 양태에 따르면, 제 1 내지 제 3 양태 또는 제 5 또는 제 6 양태에 따른 방사선 시스템 또는 제 8 양태에 따른 리소그래피 시스템에서 사용되기에 적합한 방사선 변경 소자가 제공된다.
본 발명의 제 10 양태에 따르면, 메인 방사선 빔을 수광하기에 적합한 빔 분할 장치로서, 상기 빔 분할 장치는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하고, 상기 반사성 패싯은, 상기 메인 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록, 상기 메인 방사선 빔의 단면의 상이한 섹터들을 수광하고, 상기 상이한 섹터들을 상이한 방향으로 반사하도록 배치되는, 빔 분할 장치가 제공된다.
빔 분할 장치는, 결합 브랜치 방사선 빔을 형성하도록, 상기 메인 방사선 빔의 방사상으로 반대 섹터들에 대응하는 브랜치 방사선 빔들을 결합하도록 구성되는 하나 이상의 광학 요소를 더 포함할 수 있다.
빔 분할 장치는, 상기 메인 방사선 빔을 수광하고 상기 메인 방사선 빔을 확장시켜 방사선의 환형 링을 형성하도록 구성되는 하나 이상의 포커싱 광학기를 더 포함할 수 있고, 상기 반사성 패싯들은 상기 방사선의 환형 링의 상이한 섹터들을 수광하도록 배치된다.
본 발명의 제 11 양태에 따르면, 메인 방사선 빔을 수광하기에 적합한 빔 분할 장치로서, 상기 빔 분할 장치는 반사성 패싯들의 복수 개의 그룹을 포함하고, 반사성 패싯들의 각각의 그룹은 메인 방사선 빔의 상이한 부분들을 수광하고 수광된 상이한 부분들을 반사하여, 상이한 반사된 부분들의 조합을 포함하는 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 배치되며, 상기 반사성 패싯들의 복수 개의 그룹은 이를 통하여 각각 상이한 브랜치 방사선 빔을 형성하는, 빔 분할 장치가 제공된다.
빔 분할 장치는 실질적으로 빔 축을 따라 전파되는 메인 방사선 빔을 수광하도록 구성될 수 있고, 반사성 패싯들의 그룹을 형성하는 상기 반사성 패싯은 상기 빔 축을 따라 실질적으로 동일한 위치에 위치된다.
반사성 패싯들의 그룹은 빔 축을 따라 실질적으로 동일한 위치에 위치될 수 있다.
반사성 패싯들의 상이한 그룹으로부터의 반사성 패싯들은 서로 인접하게 배치될 수 있다.
인접한 반사성 패싯들은 서로 접촉할 수 있다.
빔 분할 장치는 실질적으로 빔 축을 따라 전파되는 메인 방사선 빔을 수광하도록 구성될 수 있고, 반사성 패싯들의 그룹을 형성하는 복수 개의 반사성 패싯은 상기 빔 축에 실질적으로 수직인 방향에서 서로 분리된다.
반사성 패싯들의 그룹으로부터의 각각의 반사성 패싯은 실질적으로 동일한 배향을 가지는 반사면을 포함할 수 있다.
반사성 패싯들의 복수 개의 그룹은 반사성 패싯들의 제 1 그룹 및 반사성 패싯들의 제 2 그룹을 포함할 수 있고, 상기 반사성 패싯들의 제 2 그룹의 구성은 상기 반사성 패싯들의 제 1 그룹의 회전과 실질적으로 동일하다.
반사성 패싯들의 각각의 그룹은, 반사성 패싯들의 그룹 중 다른 것을 형성하는 반사성 패싯들의 구성의 회전과 실질적으로 동일한, 반사성 패싯들의 구성을 포함할 수 있다.
빔 분할 장치는 실질적으로 빔 축을 따라 전파되는 메인 방사선 빔을 수광하도록 구성될 수 있고, 상기 회전은 실질적으로 상기 빔 축 중심의 회전이다.
본 발명의 제 12 양태에 따르면, 광학 시스템으로서, 제 7 양태에 따른 빔 분할 장치, 및 상기 빔 분할 장치에 의해 형성되는 브랜치 방사선 빔을 수광하도록 구성되는 방사선 변경 소자를 포함하고, 상기 방사선 변경 소자는, 브랜치 방사선 빔을 수광하도록 배치되는 제 1 개구 및 브랜치 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 제 2 개구를 포함하는 튜브로서, 상기 튜브는 실질적으로 반사성인 내면에 의해 형성되고, 상기 내면은 상기 제 1 개구를 통해 튜브에 진입하는 브랜치 방사선 빔이 상기 내면에서 다수의 연속적인 반사를 겪게 하도록 배치되어, 상기 브랜치 방사선 빔이 제 2 개구를 통해 튜브를 빠져나가기 전에 브랜치 방사선 빔을 수정하는, 튜브, 또는 복수 개의 반사성 패싯으로부터 반사된 복수 개의 서브-빔을 형성하도록, 상기 브랜치 방사선 빔의 부분을 수광하고 반사하도록 각각 배치되는 상기 복수 개의 반사성 패싯으로서, 상기 복수 개의 반사성 패싯은 수정된 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 상기 서브-빔을 디렉팅하도록 배치되는, 복수 개의 반사성 패싯, 또는 제 1 조면 반사면을 포함하는 제 1 확산 요소, 제 2 조면 반사면을 포함하는 제 2 확산 요소 및 상기 제 1 및/또는 제 2 조면 반사면의 이동을 초래하도록 상기 제 1 및/또는 제 2 확산 요소를 이동시키도록 구성되는 하나 이상의 액츄에이터를 포함하고, 상기 제 1 조면 반사면은, EUV 방사선 빔을 수광하고 상기 제 2 조면 반사면에 입사하도록 상기 EUV 방사선 빔을 반사하도록 구성되고, 상기 제 2 조면 반사면은, 수정된 방사선 빔을 형성하도록, 상기 제 1 조면 반사면으로부터 수광된 EUV 방사선 빔을 반사하도록 배치되는, 광학 시스템이 제공된다.
본 발명의 제 13 양태에 따르면, EUV 방사선 빔을 수정하는 방법으로서, 방사원으로부터 EUV 방사선을 방출하는 단계, 상기 방사원에 의해 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함하는 EUV 방사선 빔을 형성하는 단계, EUV 방사선 빔을 수광하도록 배치되는 제 1 개구 및 상기 EUV 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 제 2 개구를 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자에 진입하도록 상기 EUV 방사선 빔을 디렉팅하는 단계를 포함하고, 상기 튜브는 EUV 방사선에 실질적으로 반사성인 내면에 의해 형성되며, 상기 내면은 상기 제 1 개구를 통해 튜브에 진입하는 EUV 방사선 빔이 상기 내면에서 다수의 연속적인 반사를 겪게 하여, 이를 통하여 상기 EUV 방사선 빔이 제 2 개구를 통해 튜브를 빠져나가기 전에 상기 EUV 방사선 빔을 수정하도록 배치되는, EUV 방사선 빔 수정 방법이 제공된다.
본 발명의 제 14 양태에 따르면, EUV 방사선 빔을 수정하는 방법으로서, 방사원으로부터 EUV 방사선을 방출하는 단계, 상기 방사원에 의해 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함하는 EUV 방사선 빔을 형성하는 단계, 복수 개의 반사성 패싯으로부터 반사된 복수 개의 서브-빔을 형성하도록, 상기 EUV 방사선 빔의 일부를 수광하고 반사하도록 각각 배치되는 상기 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자에 입사하도록 상기 EUV 방사선 빔을 디렉팅하는 단계로서, 상기 복수 개의 반사성 패싯은 상기 서브-빔을 디렉팅하여 수정된 EUV 방사선 빔을 형성하도록 배치되는, 단계, 및 수정된 EUV 방사선 빔을 리소그래피 장치에 제공하는 단계를 포함하는, EUV 방사선 빔 수정 방법이 제공된다.
본 발명의 제 15 양태에 따르면, 방사선 빔을 수정하는 방법으로서, 제 1 조면 반사면을 포함하는 제 1 확산 요소에서 상기 방사선 빔을 반사하는 단계, 상기 제 1 확산 요소에서 반사된 방사선 빔을 제 2 조면 반사면을 포함하는 제 2 확산 요소에서 반사하는 단계, 및 상기 제 1 및/또는 제 2 조면 반사면의 이동을 초래하도록, 상기 제 1 및/또는 제 2 확산 요소를 이동시키는 단계를 포함하는, 방사선 빔 수정 방법이 제공된다.
본 발명의 제 16 양태에 따르면, 조면 반사면을 형성하는 방법으로서, 기판의 표면 내에 요면을 형성하는 단계로서, 상기 요면은 기판의 표면이 평평면으로부터 변경되게 하는, 단계, 및 상기 기판의 표면 상에 반사 코팅을 배치하는 단계를 포함하는, 조면 반사면 형성 방법이 제공된다.
기판의 표면 내에 요면을 형성하는 단계는, 상기 기판의 표면의 연마재 블래스팅(abrasive blasting)을 포함할 수 있다.
이러한 방법은, 상기 기판의 표면에 반사 코팅을 배치하기 이전에 상기 기판의 표면을 전해연마하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 방법은 전해연마 반사 코팅을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제 17 양태에 따르면, 조면 반사면을 형성하는 방법으로서, 패터닝된 기판을 형성하는 단계, 상기 패터닝된 기판을 사용하여 금속 시트를 변형시키는 단계, 상기 금속 시트를 맨드럴(mandrel)로서 사용하여 기판의 표면을 변형시키는 단계, 및 상기 기판의 변형된 표면 상에 반사 코팅을 배치하는 단계를 포함하는, 조면 반사면 형성 방법이 제공된다.
패터닝된 기판은, 복수 개의 돌출부가 없었으면 실질적으로 평평한 표면으로부터 연장되는, 상기 복수 개의 돌출부를 포함할 수 있다.
패터닝된 기판을 사용하여 금속 시트를 변형하는 단계는, 유압식 포밍 프로세스를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
금속 시트를 맨드럴로서 사용하여 기판의 표면을 변형시키는 단계는, 전기성형 프로세스를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
기판은 금속으로 형성될 수 있다.
금속은 니켈, 구리 및 알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
반사 코팅은 루테늄 및 몰리브덴 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전술되거나 후술되는 본 발명의 다양한 양태 및 특징은 당업자에게 용이하게 명백히 이해되는 바와 같이 본 발명의 다른 양태 및/또는 특징과 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 이제 예시하는 방식으로만 설명될 것이다:
- 도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자유 전자 레이저를 포함하는 리소그래피 시스템의 개략도이다;
- 도 2 는 도 1 의 리소그래피 시스템의 일부를 형성하는 리소그래피 장치의 개략도이다;
- 도 3 은 도 1 의 리소그래피 시스템의 일부를 형성하는 자유 전자 레이저의 개략도이다;
- 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템의 일부의 개략도이다;
- 도 5 는 방사선 변경 소자의 일 실시예의 개략도이다;
- 도 6 은 도 5 의 방사선 변경 소자로 입력될 수 있는 방사선의 개략적인 표현이다;
- 도 7 은 도 5 의 방사선 변경 소자로부터 출력될 수 있는 방사선의 개략적인 표현이다;
- 도 8a 내지 도 8c 는 방사선 변경 소자의 다른 실시예 및 방사선 변경 소자가 방사선 변경 소자를 통과하는 방사선에 미치는 영향의 개략도이다;
- 도 9 는 방사선 변경 소자에 진입하기 전에 오프-축 위치에 포커싱되는 방사선 빔의 개략도이다;
- 도 10 은 가스 서플라이를 포함하는 방사선 변경 소자의 다른 실시예의 개략도이다;
- 도 11 은 방사선 디바이스가 진동 모션을 겪게 하도록 구성되는 액츄에이터를 포함하는 방사선 변경 소자의 다른 실시예의 개략도이다;
- 도 12a 내지 도 12e 는 방사선 변경 소자로부터 출력되는 방사선을 포커싱하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 방식의 개략도이다;
- 도 13 은 빔 분할 장치의 업스트림에 제공된 방사선 변경 소자의 개략도이다;
- 도 14a 및 도 14b 는 방사선 변경 소자와 함께 사용될 수 있는 빔 분할 장치의 실시예의 개략도이다;
- 도 15 는 빔 분할 장치에서 방사선 변경 소자로부터 출력되는 방사선의 이미지를 형성하도록 구성되는, 방사선 변경 소자, 빔 분할 장치 및 포커싱 광학기의 개략도이다;
- 도 16 은 결합 방사선 빔을 형성하도록 배치되는 자유 전자 레이저의 구조의 개략도이다;
- 도 17 은 방사선 변경 소자로의 입력에서 도 16 의 자유 전자 레이저의 구성에 의해 형성되는 결합 방사선 빔의 단면의 개략도이다;
- 도 18 은 빔 분할 장치의 일 실시예의 제 1 부분의 개략도이다;
- 도 19 는 빔 분할 장치의 제 2 부분과 조합된 도 18 의 빔 분할 장치의 제 1 부분의 개략도이다;
- 도 20a 및 도 20b 는 도 19 의 빔 분할 장치에 입사하는 방사선 빔의 개략도이다;
- 도 21 은 빔 분할 장치에 의해 형성된 브랜치 방사선 빔들을 결합시키기 위하여 사용될 수 있는 미러들의 배치의 개략도이다;
- 도 22a 및 도 22b 는 빔 분할 장치로 제공될 방사선의 환형 링 및 빔 분할 장치에 입사하는 방사선의 환형 링을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 렌즈들의 배치의 개략도이다;
- 도 23 은 방사선의 환형 링을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하는 빔 분할 장치의 개략도이다;
- 도 24 는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 일 실시예의 개략도이다;
- 도 25 는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 사시도의 개략도이다;
- 도 26 은 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 다른 실시예의 사시도의 개략도이다;
- 도 27 은 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 또 다른 실시예의 개략도이다;
- 도 28 은 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 일 실시예의 위에서 내려다 본 개략도이다;
- 도 29 는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 다른 실시예의 개략도이다;
- 도 30 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 리소그래피 시스템의 개략도이다;
- 도 31 은 도 30 의 리소그래피 시스템의 빔 분할 광학기의 개략도이다;
- 도 32 는 도 30 의 리소그래피 시스템의 디렉팅 광학기의 일 실시예를 형성하는 광학 요소의 개략도이다;
- 도 33 은 도 30 의 리소그래피 시스템의 빔 분할 장치의 일부의 개략도이다;
- 도 34 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 변경 소자의 개략도이다;
- 도 35 는 도 34 의 방사선 변경 소자의 일부를 형성하는 조면 반사면의 개략도이다;
- 도 36 은 도 34 의 방사선 변경 소자의 일부를 형성하는 확산 요소의 개략도이다;
- 도 37a 내지 도 37e 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 조면 반사면을 형성하는 방법의 단계들의 개략도이다;
- 도 38a 및 도 38b 는 방사선 변경 소자로부터 원거리장 평면 상으로 출력되는 수정된 방사선 빔의 각도 세기 프로파일을 이미징하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 방식의 개략적인 표현이다;
- 도 39 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 변경 소자의 개략도이다;
- 도 40 은 도 39 의 방사선 변경 소자의 유닛 셀의 개략도이다;
- 도 41a 및 도 41b 는 도 39 의 방사선 변경 소자의 표면을 규정할 수 있는 함수들의 개략적인 표현이다;
- 도 42 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 변경 소자의 개략도이다;
- 도 43 은 도 42 의 방사선 변경 소자에 의해 형성될 수 있는 세기 프로파일의 개략적인 표현이다;
- 도 44a 및 도 44b 는 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 방사선 빔을 이미징하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 방식의 개략적인 표현이다;
- 도 45 는 리소그래피 장치의 다른 실시예의 개략적인 표현이다;
- 도 46 은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 분할 장치의 개략도이다;
- 도 47a 내지 도 47c 는 본 발명에 따른 빔 분할 장치의 다른 실시예의 개략도이다; 그리고
도 48 은 본 발명에 따른 빔 분할 장치의 또 다른 실시예의 개략도이다.
- 도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자유 전자 레이저를 포함하는 리소그래피 시스템의 개략도이다;
- 도 2 는 도 1 의 리소그래피 시스템의 일부를 형성하는 리소그래피 장치의 개략도이다;
- 도 3 은 도 1 의 리소그래피 시스템의 일부를 형성하는 자유 전자 레이저의 개략도이다;
- 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템의 일부의 개략도이다;
- 도 5 는 방사선 변경 소자의 일 실시예의 개략도이다;
- 도 6 은 도 5 의 방사선 변경 소자로 입력될 수 있는 방사선의 개략적인 표현이다;
- 도 7 은 도 5 의 방사선 변경 소자로부터 출력될 수 있는 방사선의 개략적인 표현이다;
- 도 8a 내지 도 8c 는 방사선 변경 소자의 다른 실시예 및 방사선 변경 소자가 방사선 변경 소자를 통과하는 방사선에 미치는 영향의 개략도이다;
- 도 9 는 방사선 변경 소자에 진입하기 전에 오프-축 위치에 포커싱되는 방사선 빔의 개략도이다;
- 도 10 은 가스 서플라이를 포함하는 방사선 변경 소자의 다른 실시예의 개략도이다;
- 도 11 은 방사선 디바이스가 진동 모션을 겪게 하도록 구성되는 액츄에이터를 포함하는 방사선 변경 소자의 다른 실시예의 개략도이다;
- 도 12a 내지 도 12e 는 방사선 변경 소자로부터 출력되는 방사선을 포커싱하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 방식의 개략도이다;
- 도 13 은 빔 분할 장치의 업스트림에 제공된 방사선 변경 소자의 개략도이다;
- 도 14a 및 도 14b 는 방사선 변경 소자와 함께 사용될 수 있는 빔 분할 장치의 실시예의 개략도이다;
- 도 15 는 빔 분할 장치에서 방사선 변경 소자로부터 출력되는 방사선의 이미지를 형성하도록 구성되는, 방사선 변경 소자, 빔 분할 장치 및 포커싱 광학기의 개략도이다;
- 도 16 은 결합 방사선 빔을 형성하도록 배치되는 자유 전자 레이저의 구조의 개략도이다;
- 도 17 은 방사선 변경 소자로의 입력에서 도 16 의 자유 전자 레이저의 구성에 의해 형성되는 결합 방사선 빔의 단면의 개략도이다;
- 도 18 은 빔 분할 장치의 일 실시예의 제 1 부분의 개략도이다;
- 도 19 는 빔 분할 장치의 제 2 부분과 조합된 도 18 의 빔 분할 장치의 제 1 부분의 개략도이다;
- 도 20a 및 도 20b 는 도 19 의 빔 분할 장치에 입사하는 방사선 빔의 개략도이다;
- 도 21 은 빔 분할 장치에 의해 형성된 브랜치 방사선 빔들을 결합시키기 위하여 사용될 수 있는 미러들의 배치의 개략도이다;
- 도 22a 및 도 22b 는 빔 분할 장치로 제공될 방사선의 환형 링 및 빔 분할 장치에 입사하는 방사선의 환형 링을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 렌즈들의 배치의 개략도이다;
- 도 23 은 방사선의 환형 링을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하는 빔 분할 장치의 개략도이다;
- 도 24 는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 일 실시예의 개략도이다;
- 도 25 는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 사시도의 개략도이다;
- 도 26 은 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 다른 실시예의 사시도의 개략도이다;
- 도 27 은 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 또 다른 실시예의 개략도이다;
- 도 28 은 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 일 실시예의 위에서 내려다 본 개략도이다;
- 도 29 는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 다른 실시예의 개략도이다;
- 도 30 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 리소그래피 시스템의 개략도이다;
- 도 31 은 도 30 의 리소그래피 시스템의 빔 분할 광학기의 개략도이다;
- 도 32 는 도 30 의 리소그래피 시스템의 디렉팅 광학기의 일 실시예를 형성하는 광학 요소의 개략도이다;
- 도 33 은 도 30 의 리소그래피 시스템의 빔 분할 장치의 일부의 개략도이다;
- 도 34 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 변경 소자의 개략도이다;
- 도 35 는 도 34 의 방사선 변경 소자의 일부를 형성하는 조면 반사면의 개략도이다;
- 도 36 은 도 34 의 방사선 변경 소자의 일부를 형성하는 확산 요소의 개략도이다;
- 도 37a 내지 도 37e 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 조면 반사면을 형성하는 방법의 단계들의 개략도이다;
- 도 38a 및 도 38b 는 방사선 변경 소자로부터 원거리장 평면 상으로 출력되는 수정된 방사선 빔의 각도 세기 프로파일을 이미징하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 방식의 개략적인 표현이다;
- 도 39 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 변경 소자의 개략도이다;
- 도 40 은 도 39 의 방사선 변경 소자의 유닛 셀의 개략도이다;
- 도 41a 및 도 41b 는 도 39 의 방사선 변경 소자의 표면을 규정할 수 있는 함수들의 개략적인 표현이다;
- 도 42 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 변경 소자의 개략도이다;
- 도 43 은 도 42 의 방사선 변경 소자에 의해 형성될 수 있는 세기 프로파일의 개략적인 표현이다;
- 도 44a 및 도 44b 는 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 방사선 빔을 이미징하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 방식의 개략적인 표현이다;
- 도 45 는 리소그래피 장치의 다른 실시예의 개략적인 표현이다;
- 도 46 은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 분할 장치의 개략도이다;
- 도 47a 내지 도 47c 는 본 발명에 따른 빔 분할 장치의 다른 실시예의 개략도이다; 그리고
도 48 은 본 발명에 따른 빔 분할 장치의 또 다른 실시예의 개략도이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템(LS)을 도시한다. 리소그래피 시스템(LS)은 방사원(SO), 빔 전달 시스템(BDS) 및 복수 개의 리소그래피 장치(LAa-LAn)(예를 들어 8 개의 리소그래피 장치)를 포함한다. 방사원(SO)은 극자외선(EUV)을 생성하도록 구성되는 방사선 빔(B)(메인 빔이라고 불릴 수 있음)을 생성하도록 구성된다. 방사원(SO) 및 빔 전달 시스템(BDS) 함께 방사선 시스템을 형성한다고 간주될 수 있고, 방사선 시스템은 방사선을 하나 이상의 리소그래피 장치(LAa-LAn)로 제공한다.
빔 전달 시스템(BDS)은 빔 분할 광학기를 포함하고, 선택적으로 빔 확장 광학기 및/또는 빔 성형 광학기를 더 포함할 수 있다. 메인 방사선 빔(B)은 복수 개의 방사선 빔(Ba-Bn)(브랜치 빔이라고 불릴 수 있음)으로 분할되는데, 빔 전달 시스템(BDS)에 의하여 이들 각각은 다른 리소그래피 장치(LAa-LAn) 중 하나로 디렉팅된다.
일 실시예에서, 브랜치 방사선 빔(Ba-Bn)은 각각 개별 감쇠기(도 1 에는 미도시)를 통과하여 디렉팅된다. 각각의 감쇠기는 브랜치 방사선 빔(Ba-Bn)이 자신의 대응하는 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내로 들어가기 이전에 각각의 브랜치 방사선 빔(Ba-Bn)의 세기를 조절하도록 배치될 수 있다.
방사원(SO), 빔 전달 시스템(BDS), 및 리소그래피 장치(LAa-LAn)는 모두 이들이 외부 환경으로부터 고립될 수 있게 구성되고 구현될 수도 있다. EUV 방사선의 흡수를 감소시키기 위하여, 방사원(SO), 빔 전달 시스템(BDS) 및 리소그래피 장치(LAa-LAn)의 적어도 일부에 진공이 제공될 수도 있다. 다른 리소그래피 시스템(LS)의 일부에는 다른 압력에서 진공이 제공될 수 있다(즉 대기압보다 낮은 압력에서 유지됨).
도 2 를 참조하면, 리소그래피 장치(LAa)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어 마스크)를 지지하도록 구성되는 지지 구조(MT), 투영 시스템(PS) 및 기판(W)을 지지하도록 구성되는 기판 테이블(WT)을 포함한다. 조명 시스템(IL)은 패터닝 디바이스(MA)에 입사하기 이전에 해당 리소그래피 장치(LAa)에 의하여 수광되는 분기 방사선 빔(Ba)을 컨디셔닝하도록 구성된다. 투영 시스템(PS)은 방사선 빔(Ba')(이제 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 패터닝됨)을 기판(W)에 투영시키도록 구성된다. 기판(W)은 이전에 형성된 패턴을 포함할 수도 있다. 이러한 경우에, 리소그래피 장치는 패터닝된 방사선 빔(Ba')을 이전에 기판(W)에 형성된 패턴과 정렬한다.
리소그래피 장치(LAa)에 의하여 수광되는 브랜치 방사선 빔(Ba)은 조명 시스템(IL)의 밀폐 구조 내의 개구(8)를 통해 빔 전달 시스템(BDS)으로부터 조명 시스템(IL) 내로 전달된다. 선택적으로, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 개구(8)에서 또는 그 근처에 중간 초점을 형성하도록 포커싱될 수도 있다.
조명 시스템(IL)은 필드 다면형(facetted) 미러(10) 및 퓨필 다면형 미러(11)를 포함할 수 있다. 필드 다면형 미러 디바이스(10) 및 퓨필 다면형 미러 디바이스(11)는 함께 원하는 단면 형상 및 원하는 각도 분포를 가지는 방사선 빔(Ba)을 제공한다. 방사선 빔(Ba)은 조명 시스템(IL)으로부터 전달되고 지지 구조(MT)에 의하여 홀딩되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사한다. 패터닝 디바이스(MA)는 방사선 빔을 반사하고 패터닝하여 패터닝된 빔(Ba')을 형성한다. 조명 시스템(IL)은 필드 다면형 미러(10) 및 퓨필 다면형 미러(11)에 더하여 또는 그 대신에 다른 미러 또는 디바이스를 포함할 수 있다. 조명 시스템(IL)은, 예를 들어 독립적으로 이동가능한 미러들의 어레이를 포함할 수 있다. 독립적으로 이동가능한 미러는, 예를 들어 1 mm 폭 미만으로 측정될 수 있다. 독립적으로 이동가능한 미러는, 예를 들어 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 디바이스일 수도 있다.
패터닝 디바이스(MA)로부터의 리디렉팅(예를 들어 반사)에 후속하여, 패터닝된 방사선 빔(Ba')이 투영 시스템(PS)에 진입한다. 투영 시스템(PS)은 방사선 빔(Ba')을 기판 테이블(WT)에 의하여 홀딩되는 기판(W) 상에 투영하도록 구성되는 복수 개의 미러(13, 14)를 포함한다. 투영 시스템(PS)은 감소 인자를 방사선 빔에 적용하여, 패터닝 디바이스(MA) 상의 대응하는 피쳐보다 더 작은 피쳐가 있는 이미지를 형성한다. 예를 들어, 4 의 감소 인자가 적용될 수도 있다. 비록 투영 시스템(PS)이 도 2 에서 두 개의 미러를 가지지만, 투영 시스템은 임의의 개수의 미러(예를 들어 6 개의 미러)를 포함할 수도 있다.
리소그래피 장치(LAa)는 방사선 빔(Ba)의 단면에 패턴을 부여하고, 패터닝된 방사선 빔을 타겟 기판에 투영시킴으로써 기판의 타겟부를 패터닝된 방사선에 노출시킨다. 리소그래피 장치(LAa)는, 예를 들어 스캔 모드에서 사용될 수도 있고, 방사선 빔(Ba')에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안(즉, 동적 노광) 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 동기적으로 스캐닝된다. 지지 구조체(MT)에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 축소율 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다.
다시 도 1 을 참조하면, 방사원(SO)은 각각의 리소그래피 장치(LAa-LAn)에 공급하기에 충분한 파워를 가진 EUV 방사선 빔(B)을 생성하도록 구성된다. 위에서 언급된 바와 같이, 방사원(SO)은 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
도 3 은 주입기(21), 선형 가속기(22), 다발 압축기(23), 언듈레이터(24), 전자 감속기(26) 및 빔 덤프(100)를 포함하는 자유 전자 레이저(FEL)의 개략도이다.
인젝터(21)는 다발형 전자 빔(E)을 생성하도록 구성되고, 전자 소스(예를 들어, 열이온(thermionic) 음극 또는 광음극) 및 가속 전기장을 포함한다. 전자 빔(E) 내의 전자는 선형 가속기(22)에 의하여 더욱 가속된다. 일 예에서, 선형 가속기(22)는 공통 축을 따라 축상 이격되는 복수 개의 무선 주파수 캐비티, 및 하나 이상의 무선 주파수 파워 소스를 포함하는데, 이것은 각각의 전자 다발을 가속하기 위하여 전자 다발이 파워 소스 사이를 통과할 때 공통 축을 따라 전자기장을 제어하도록 동작가능하다. 캐비티는 초전도 무선 주파수 캐비티일 수도 있다. 바람직하게는, 이것은: 상대적으로 큰 전자기장이 높은 듀티 사이클로 인가되도록; 더 큰 빔 개구부가 형성되어 웨이크필드(wakefields)에 기인한 손실이 적어지도록; 그리고 빔으로 투과되는(공동 벽을 통해 소산되는 것과 반대로) 무선 주파수 에너지의 부분이 증가되도록 한다. 대안적으로는, 캐비티는 통상적으로 도전형이고(즉 초전도형이 아님), 예를 들어 구리로 제조될 수 있다. 예를 들어, 레이저 웨이크-필드 가속기 또는 역 자유 전자 레이저 가속기와 같은 다른 타입의 선형 가속기가 사용될 수도 있다.
또는, 전자 빔(E)은 선형 가속기(22)와 언듈레이터(24) 사이에 배치된 다발 압축기(23)를 통과해서 지나간다. 다발 압축기(23)는 전자 빔(E) 내의 현존 전자 다발을 공간적으로 압축하도록 구성된다. 다발 압축기(23)의 하나의 타입은 전자 빔(E)에 횡단하도록 지향되는 방사선 필드를 포함한다. 전자 빔(E) 내의 전자는 방사선과 상호작용하고 인접한 다른 전자들과 다발을 이룬다. 다른 타입의 다발 압축기(23)는 자기적 다발압축기(chicane)인데, 전자가 다발압축기를 통과할 때에 전자가 따라가는 경로 길이는 전자의 에너지에 의존한다. 이러한 타입의 다발 압축기는, 복수 개의 주파수 공동에 의하여 선형 가속기(22) 내에서 가속된 전자의 다발을 압축하기 위하여 사용될 수도 있다.
그러면 전자 빔(E)은 언듈레이터(24)를 통과한다. 일반적으로, 언듈레이터(24)는 복수 개의 모듈(미도시)을 포함한다. 각각의 모듈은 주기적 자석 구조를 포함하는데, 이것은 주기적 자기장을 생성하도록 동작가능하고, 인젝터(21) 및 선형 가속기(22)에 의하여 생성된 상대론적 전자 빔(E)을 해당 모듈 내의 주기적 경로를 따라서 유도하도록 구현된다. 각각의 언듈레이터 모듈에 의해 생성되는 주기적인 자기장이, 전자가 중심축 중심의 진동 경로를 따라가게 한다. 결과적으로, 각각의 언듈레이터 모듈 내에서, 전자는 일반적으로 해당 언듈레이터 모듈의 중심 축의 방향에서 전자기 방사선을 방출한다.
전자가 따라가는 경로는 정현 및 평면일 수 있고, 전자는 중앙 축을 주기적으로 횡단한다. 또는, 경로는 전자가 중앙 축 중심으로 회전하는 나선형일 수 있다. 진동 경로의 타입이 자유 전자 레이저에 의하여 방출되는 방사선의 편광에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 전자가 나선형 경로를 따라 전파하게 하는 자유 전자 레이저는 편광된 방사선을 타원형으로 방출할 수도 있다.
전자가 각각의 언듈레이터 모듈을 통과하여 이동할 때에, 이들은 방사선의 전기장과 상호작용하여, 방사선과 에너지를 교환한다. 일반적으로, 전자와 방사선 사이에서 교환된 에너지량은 조건들이 공진 조건에 가깝지 않는 한 신속하게 진동할 것이다. 공진 조건에서는, 전자와 방사선 사이의 이러한 상호작용이, 언듈레이터 내에서 방사선의 파장에서 변조되며 전자들이 미세다발로 서로 다발을 이루게 하고, 중심축에 따른 방사선의 코히어런트 방출이 자극된다. 공진 조건은 다음과 같이 주어질 수 있다:
여기에서 λ em 은 방사선의 파장이고, λ u 는 전자들이 통과하여 전파하는 언듈레이터 모듈에 대한 언듈레이터 주기이며, γ 는 전자의 로렌츠 인자이고 K는 언듈레이터 파라미터이다. A는 언듈레이터(24)의 기하학적 구조에 의존한다: 원편광된 방사선을 생성하는 나선형 언듈레이터에 대해서 A=1 이고, 평면형 언듈레이터에 대하여 A=2 이며, 타원형으로 편광된 방사선(즉 원편광되거나 선편광되지 않는 방사선)을 생성하는 나선형 언듈레이터에 대해서는 1<A<2 이다. 비록 에너지의 확산이 가능한 한 최소화될 수도 있지만(낮은 이미턴스(emittance)를 가지는 전자 빔(E)을 생성함으로써), 실무상, 각각의 전자 다발은 에너지 확산을 가질 것이다. 언듈레이터 파라미터 K는 통상적으로 약 1 이고 다음과 같이 주어진다:
여기에서 q 및 m은 각각 전자의 전하 및 질량이고, B 0 는 주기적 자기장의 진폭이며, c는 광속이다.
공진 파장 λ em 은 각각의 언듈레이터 모듈을 통과하여 이동하는 전자들에 의하여 자발적으로 방출된 제 1 고조파 파장과 동일하다. 자유 전자 레이저(FEL)는 자기-증폭된 자발적 방출(self-amplified spontaneous emission; SASE) 모드에서 동작할 수도 있다. SASE 모드에서의 동작은, 전자빔이 각각의 언듈레이터 모듈에 진입하기 이전에 전자 빔(E) 내의 전자 다발의 낮은 에너지 확산을 요구할 수 있다. 또는, 자유 전자 레이저(FEL)는 시드 방사원을 포함할 수 있는데, 이것은 언듈레이터(24) 내의 자극된 방출에 의하여 증폭될 수 있다. 자유 전자 레이저(FEL)는 재순환 증폭기 자유 전자 레이저(recirculating amplifier free electron laser; RAFEL)로서 동작할 수도 있는데, 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 생성되는 방사선의 일부는 방사선을 더 생성하는 것을 초래하기 위한 시드(seed)로서 사용된다.
언듈레이터(24)를 통과하여 이동하는 전자는 방사선의 진폭이 증가하도록 할 수도 있고, 즉, 자유 전자 레이저(FEL)는 비-제로 이득을 가질 수도 있다. 최대 이득은 공진 조건이 만족될 때 획득될 수도 있거나 이러한 조건이 공진에 가깝지만 다소 어긋날 경우에 만족된다.
언듈레이터(24)에 진입할 때 공진 조건을 만족하는 전자는, 방사선을 방출(또는 흡수)할 때에 에너지를 상실(획득)할 것이고, 따라서 공진 조건이 더 이상 만족되지 않는다. 그러므로, 일부 실시예들에서, 언듈레이터(24)는 테이퍼링될 수도 있다. 즉, 주기적 자기장의 진폭 및/또는 언듈레이터 주기 λ u 는, 전자 다발이 언듈레이터(24)를 통과하여 유도될 때에 전자 다발을 공진에 또는 이에 가깝게 유지시키기 위하여, 언듈레이터(24)의 길이에 따라 변동할 수도 있다. 테이퍼링 동작은 각각의 언듈레이터 모듈 내의 및/또는 모듈마다의 주기적 자기장의 진폭 및/또는 언듈레이터 주기 λ u 를 변경함으로써 수행될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 테이퍼링 동작은 각각의 언듈레이터 모듈 내의 및/또는 모듈마다의 언듈레이터(24)의 헬리시티(helicity)를 변경함으로써(이를 통하여 파라미터 A를 변경함으로써) 수행될 수 있다.
언듈레이터(24) 내에서 생성된 방사선은 방사선 빔(BFEL)으로서 출력된다.
언듈레이터(24)를 떠난 이후에, 전자 빔(E)은 덤프(100)에 의하여 흡수된다. 덤프(100)는 전자 빔(E)을 흡수할 충분한 양의 재료를 포함할 수도 있다. 재료는 방사능의 유도를 위한 임계 에너지를 가질 수도 있다. 임계 에너지 미만의 에너지로 덤프(100)에 진입하는 전자들은 감마선 샤워(shower)만을 생성할 수도 있고 임의의 상당한 레벨의 방사능을 유도하지 못할 것이다. 재료는 전자 충격에 의하여 방사능을 유도하기 위한 높은 임계 에너지를 가질 수도 있다. 예를 들어, 빔 덤프는 약 17 MeV의 임계 에너지를 가지는 알루미늄(Al)을 포함할 수도 있다. 전자가 덤프(100)에 진입하기 이전에 전자 빔(E) 내의 전자의 에너지를 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 이것은, 방사능 폐기물을 덤프(100)로부터 제거하고 처리할 필요성을 없애거나 감소시킨다. 방사능 폐기물을 제거하려면 자유 전자 레이저(FEL)를 주기적으로 꺼야하고, 방사능 폐기물을 처리하는 것이 고비용일 수 있고 심각한 환경적 문제를 야기할 수 있기 때문에, 위와 같은 특징은 유리하다.
전자 빔(E) 내의 전자의 에너지는, 전자 빔(E)을 언듈레이터(24)와 빔 덤프(100) 사이에 배치되는 감속기(26)를 통해서 지향함으로써 전자가 덤프(100)에 진입하기 이전에 감소될 수도 있다.
일 실시예에서, 언듈레이터(24)를 빠져나가는 전자 빔(E)은 주입기(21)에 의해 생성되는 전자빔에 대해 180 도의 위상차로 전자를 다시 선형 가속기(22)로 통과시킴으로써 감속될 수 있다. 그러므로 선형 가속기 내의 RF 필드는 언듈레이터(24)로부터 출력되는 전자를 감속하고 주입기(21)로부터 출력된 전자를 가속하는 역할을 한다. 전자가 선형 가속기(22) 내에서 감속될 때, 그들의 에너지의 일부는 선형 가속기(22) 내의 RF 필드로 전달된다. 그러므로 감속하는 전자로부터의 에너지는 선형 가속기(22)에 의하여 복구되고, 인젝터(21)로부터 출력되는 전자 빔(E)을 가속하기 위하여 사용될 수도 있다. 이러한 장치는 에너지 복구 선형 가속기(energy recovering linear accelerator; ERL)라고 알려진다.
리소그래피 시스템(LS)의 일부 실시예에서, 방사원(SO)은 단일 자유 전자 레이저(FEL)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 방사원(SO)으로부터 출력된 메인 빔(B)은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 레이저(BFEL) 일 수 있다. 다른 실시예들에서, 리소그래피 시스템(LS)은 복수 개의 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다. 자유 전자 레이저로부터 방출된 복수 개의 레이저 빔(BFEL)은 결합되어 복수 개의 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선을 포함하는 단일 메인 빔(B)을 형성할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템(LS)의 일부의 개략도이다. 도 4 에 도시되는 리소그래피 시스템(LS)의 부분은 브랜치 방사선 빔(Ba)을 리소그래피 장치(LAa)로 디렉팅하도록 구성되는 복수 개의 광학 요소를 포함한다. 복수 개의 광학 요소는 제 1 미러(103), 제 1 가변 감쇠 미러(105a), 제 2 가변 감쇠 미러(105b), 제 1 포커싱 광학기(107), 방사선 변경 소자(101), 제 2 포커싱 광학기(109) 및 제 3 포커싱 광학기(111)를 포함한다. 도 4 에 도시되는 복수 개의 광학 요소는 도 1 에 개략적으로 도시되는 빔 전달 시스템(BDS)의 일부를 형성할 수 있다. 그러나, 빔 전달 시스템(BDS)은 도 4 에 도시되는 것보다 더 많은 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 빔 전달 시스템(BDS)은 빔 분할 광학기를 더 포함할 수 있고, 선택적으로 도 4 에는 도시되지 않는 빔 확장 광학기 및/또는 빔 성형 광학기를 더 포함할 수 있다.
제 1 미러(103)는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하고, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 제 1 감쇠 미러(105a)로 디렉팅하며, 이것은 이제 브랜치 방사선 빔(Ba)을 제 2 감쇠 미러(105b)에 입사하도록 디렉팅한다. 제 1 및 제 2 감쇠 미러(105a, 105b)의 배향은, 브랜치 방사선 빔(Ba)이 제 1 및 제 2 가변 감쇠 미러(105a, 105b)에 입사하는 입사각을 변경하도록 조절가능하다. 가변 감쇠 미러(105a, 105b)의 반사도는 가변 감쇠 미러(105a, 105b) 상에서의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 입사각의 함수이다. 그러므로, 브랜치 방사선 빔(Ba)이 가변 감쇠 미러(105a, 105b)에 입사하는 각도를 변경하면 가변 감쇠 미러에서 반사되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 비율이 변한다. 그러므로 가변 감쇠 미러(105a, 105b)의 배향은 가변 감쇠 미러에서 반사되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 비율을 제어하도록 제어될 수 있고, 이를 통하여 리소그래피 장치(LAa)에 제공되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 세기를 제어할 수 있다. 가변 감쇠 미러의 배향은 하나 이상의 액츄에이터(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 하나 이상의 액츄에이터는, 예를 들어 소망하는 세기를 가지는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 제공하도록 동작가능한 피드백 시스템을 형성하도록, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 세기의 측정치에 응답하여 제어될 수 있다.
제 2 가변 감쇠 미러(105b)로부터 반사된 브랜치 방사선 빔(Ba)은 제 1 포커싱 광학기(107)에 입사한다. 제 1 포커싱 광학기(107)는 브랜치 방사선 빔(Ba)을, 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자(101)에 진입하기 전에 초점(108)으로 포커싱하도록 구성된다. 브랜치 방사선 빔(Ba)을 브랜치 방사선 빔(108)이 방사선 변경 소자(101)에 진입하기 전에 초점(108)으로 포커싱하면, 방사선 변경 소자(101)에 진입할 때 양의 발산도를 가지는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 얻어진다.
다른 실시예들에서, 초점(108)은 방사선 변경 소자(101) 내에 위치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 음의 발산도를 가지고 방사선 변경 소자에 진입할 수 있다. 그러나, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도는 초점(108)을 지나면 양의 값이 되어서, 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자 내에서 양의 발산도를 가지게 할 수 있다.
방사선 변경 소자(101)는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 하나 이상의 특성을 수정하도록 구성되고, 상세히 후술될 것이다. 방사선 변경 소자(101)로부터 출력된 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)은 브랜치 방사선 빔(Ba)이 리소그래피 장치(LAa)에 제공되기 전에 제 2 포커싱 광학기(109) 및 제 3 포커싱 광학기(111)에 입사한다. 제 2 및 제 3 포커싱 광학기(109, 111)는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 중간 초점(IF)에 포커싱하도록 구성된다. 중간 초점(IF)은 리소그래피 장치(LAa)의 밀폐 구조체 내의 개구(8)에 위치된다. 도 2 에서 설명된 바와 같이, 리소그래피 장치(LAa)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어 마스크)를 지지하도록 구성되는 지지 구조(MT), 투영 시스템(PS) 및 기판(W)을 지지하도록 구성되는 기판 테이블(WT)을 포함한다.
전술된 바와 같이, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 방사원(SO)의 일부를 형성하는 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함한다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 출력되는 방사선 빔은, 상대적으로 작은 에탕듀를 가지는 통상적으로 간섭성(coherent)인 양호하게 시준된 방사선 빔이다. 일부 실시예들에서, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔의 에탕듀는 충분히 작기 때문에, 방사선 빔은 회절 제한된다고 간주될 수 있다.
광학 시스템 내의 무한소 표면 요소 dS에서의 자유 공간(즉 1 의 굴절률을 가지는 매질) 내에서의 방사선 빔의 에탕듀는, 표면적 dS, 표면 요소를 지나는(또는 표면 요소에 의하여 방출된) 방사선이 이루는 입체각 dΩ, 및 표면 요소의 법선과 해당 포인트를 지나는 방사선의 방향 사이의 각도의 코사인의 곱에 의해 주어진다. 일반적으로, 표면 S에서의 방사선 빔의 에탕듀는 각각의 표면 요소를 통과하는(또는 그로부터 방출되는) 방사선이 이루는 고체각에 대하여 적분하고(빛이 일정 범위의 각도에서 표면 상의 각각의 포인트를 지날 수 있다는 사실을 고려함) 및 표면에 대해서 적분하여(이러한 표면 요소들 모두로부터의 기여분을 합산함) 주어진다. 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 것처럼 양호하게 시준된 방사선 빔을 생성하도록 동작가능한 광원의 경우, 광원의 에탕듀는 광원의 면적과 광이 방출되는 입체각(solid angle)의 곱에 의해서 추정될 수 있다. 더 나아가, 이러한 광원의 경우, 광이 방출되는 입체각은(소각도 근사화를 사용하여) πθ2에 의해 주어지고, 여기에서 θ는 광원의 하프 발산도이다. 그러므로 이러한 광원의 에탕듀는 G=πAθ2으로 주어지고, 여기에서 A는 광원의 면적이다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔은, 예를 들어 약 500 μrad보다 적은 발산도를 가질 수 있고(일부 실시예들에서, 발산도는 약 100 μrad보다 적을 수 있음), 언듈레이터(24)를 떠날 때 자신의 빔 웨이스트에서 약 50 μm 내지 100 μm의 직경을 가질 수 있다. 빔 웨이스트 직경이 50 μm이고 빔 발산도가 100 μrad인 실시예에서, 방사선 빔의 에탕듀는 약 1.5x10-11 mm2이다.
일부 실시예들에서, 자유 전자 레이저(FEL)는 가우시안-유사 세기 프로파일을 가지는 방사선 빔을 방출할 수 있다. 가우시안 세기 프로파일을 가지는 방사선 빔의 에탕듀는 방사선 빔의 파장의 제곱과 거의 같다. 일부 실시예들에서, 자유 전자 레이저(FEL)는 약 13.5 nm의 파장 및 가우시안 세기 프로파일을 가지는 EUV 방사선 빔을 방출할 수 있다. 이러한 실시예에서, 방사선 빔의 에탕듀는 약 1.8x10-16 m2이다. 실무상, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔의 세기 프로파일은 완벽한 가우시안이 아닐 수도 있다. 결과적으로, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔의 에탕듀는 실제로는 방사선 빔의 파장의 제곱보다 약 2 배 또는 3 배 더 클 수 있다.
방사선 빔의 에탕듀는 광학 시스템을 통해 전파될 때에 감소될 수 없다. 방사선 빔의 에탕듀는 자유 공간에서 광학 시스템을 통해 전파되고, 반사 및 굴절을 겪는 동안 상수로 유지될 수 있다. 그러나, 방사선 빔이, 예를 들어 산란 및/또는 회절에 의해 방사선을 확산시키는 광학 시스템을 통해 전파되기 때문에, 그 에탕듀는 증가할 것이다. 광학 시스템 내의 광학 요소(예를 들어 미러 및 렌즈)의 품질이 좋을수록, 에탕듀의 증가는 적어질 것이다.
자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LAa)까지의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 광로를 형성하는 광학 요소는 통상적으로 고품질이어서, 에탕듀는 상대적으로 적게 증가한다. 브랜치 방사선 빔(Ba)이 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀를 크게 증가시키지 않는 광학 요소만을 통과한다면, 중간 초점(IF)에 포커싱되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀는 상대적으로 작아질 것이고, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 중간 초점(IF)에 있는 작은 포인트에 포커싱될 것이다. 전술된 바와 같이, 도 2 를 참조하면, 중간 초점(IF)에서 포커싱되는 브랜치 방사선 빔(Ba)은 리소그래피 장치(LAa)의 조명 시스템(IL)에 진입하고 필드 패싯 미러(10) 및 퓨필 패싯 미러(11)에 입사한다. 필드 패싯 미러(10) 및 퓨필 패싯 미러(11)는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 일부를 각각 반사하는 복수 개의 반사성 패싯을 각각 포함한다. 필드 패싯 및 퓨필 패싯에서 반사되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 일부는 서브-빔이라고 불릴 수 있다.
필드 패싯 미러(10)를 형성하는 필드 패싯은 필드 패싯에 의해 수광되는 서브-빔을 퓨필 패싯 미러(11)를 형성하는 퓨필 패싯 상에 포커싱할 수 있다. 퓨필 패싯 미러(11)의 퓨필 패싯에 입사하는 각각의 서브-빔의 스폿 크기는 부분적으로 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀에 따라 달라진다. 작은 에탕듀를 가지는 브랜치 방사선 빔(Ba)은 퓨필 패싯에 입사하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 서브-빔의 스폿 크기가 상대적으로 작아지게 할 수 있다. 퓨필 패싯 상의 스폿 크기가 상대적으로 작아지면, 서브-빔이 상대적으로 높은 조도로 퓨필 패싯에 입사하게 된다. 퓨필 패싯 상의 조도가 높으면 퓨필 패싯을 손상시킬 수 있다.
그러므로, 퓨필 패싯 상의 조도를 감소시키고, 퓨필 패싯에 의한 손상 가능성을 줄이기 위해, 퓨필 패싯에 입사하는 서브-빔의 스폿 크기를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 전술된 바와 같이, 퓨필 패싯 상에 입사하는 서브-빔의 스폿 크기는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 상세히 후술되는 바와 같이, 방사선 변경 소자(101)는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀를 증가시키고, 이를 통하여 퓨필 패싯 상에서의 서브-빔의 스폿 크기가 증가되도록 구성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔은 통상적으로 간섭성 방사선 빔이다. 공간적으로 간섭성인 방사선 빔이, 예를 들어 도 4 에 도시되는 복수 개의 광학 요소 중 하나 이상에서 반사되면, 작은 경로 길이차가 방사선 빔의 상이한 부분들 사이에 도입되어, 방사선 빔의 상이한 부분들 사이에 위상차가 생기게 할 수 있다. 방사선 빔의 상이한 부분들 사이의 위상차는 방사선 빔의 상이한 부분들이 서로 간섭을 일으켜서, 간섭 패턴을 형성하게 할 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔의 상이한 부분들 사이의 간섭은 소위 스페클 패턴이 생기게 할 수 있다. 리소그래피 장치에서, 스페클 패턴을 나타내는 방사선 빔은 불리하게도 기판(W)의 상이한 부분들이 방사선의 상이한 선량에 노출되게 할 수 있다. 그러므로, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 상이한 부분들 사이의 간섭으로부터 초래되는 임의의 불리한 효과를 감소시키기 위해서, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 코히어런스를 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 상세히 후술되는 바와 같이, 방사선 변경 소자(101)는 스페클 패턴이 브랜치 방사선 빔(Ba)에 발생하는 것을 막기 위하여, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 코히어런스를 감소시키도록 구성될 수 있다.
도 5 는 방사선 변경 소자(101)의 일 실시예의 개략도이다. 방사선 변경 소자(101)는 제 1 개구(121) 및 제 2 개구(122)를 가지는 튜브(125)를 포함한다. 제 1 개구(121)는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하도록 배치되고, 제 2 개구(122)는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 출력하도록 배치된다. 튜브(125)는 방사선 변경 소자(101)의 내면(123)에 의해 규정된다. 내면(123)은 EUV 방사선에 대해 실질적으로 반사성이고, 제 1 개구(121)를 통해서 튜브(125)에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 내면(123)에서 다수의 연속적인 반사를 겪게 하도록 배치된다. 다수의 연속적인 반사는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 제 2 개구(122)를 통해 튜브(125)를 빠져나가기 전에 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수정하는 역할을 한다.
방사선 변경 소자(101)를 통과하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 경로는 도 5 에서 방사선 변경 소자(101)를 통과하여 전파되는 것으로 도시되는 일련의 광선(127)으로 표현된다. 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자(101)에 진입하기 전에 초점(108)으로 포커싱되기 때문에, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선(127)은 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자(101)에 진입할 때에 서로 발산되고 있다. 즉, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 방사선 변경 소자(101)에 진입할 때 양의 발산도를 가진다. 브랜치 방사선 빔(Ba)의 양의 발산도란, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 광선(127)이 상이한 위치들에서 방사선 변경 소자의 내면(123)에 입사한 후 상이한 경로를 따라 후속하여 반사된다는 것을 의미한다. 그러므로, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선(127)은 방사선 변경 소자(101)를 통해 실질적으로 상이한 경로를 따라 전파되어, 광선(127)이 방사선 변경 소자(101)에 의해 공간적으로 스크램블링되게 한다.
도 5 에 도시되는 실시예에서, 튜브(125)는 벤드(124)를 포함한다. 벤드(124)는 벤드각 α를 가진다. 벤드각 α는 튜브(125)의 단면 중심과 나란히 연장되는 축(133)에 대해서 측정된다. 벤드각 α는 축(133)이 벤드(124)에서 어긋나는 각도이다. 도 5 에 도시되는 실시예에서, 축(133)이 연장되는 방향은 튜브(125)의 벤드(124)에서 스텝 변화를 겪는다. 다른 실시예들에서, 튜브(125)는 축(133)이 연장되는 방향이 벤드 내에서 연속 천이를 겪어서 튜브(125)가 곡선을 포함하게 하는 방향에서 연속 벤드를 포함할 수 있다. 방사선 변경 소자의 일부 실시예는 두 개 이상의 벤드를 포함할 수 있다. 방사선 변경 소자의 다른 실시예는 벤드를 포함하지 않을 수도 있다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(101)는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 광선(127)이 공간적으로 스크램블되게 한다. 방사선 변경 소자(101)는, 방사선 변경 소자(101)의 제 1 개구(121)와 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122) 사이에서 브랜치 방사선 빔을 형성하는 광선(127)의 매핑을 제공하는 것으로 간주될 수 있다.
도 6 은 방사선 변경 소자(101)의 제 1 개구(121)에서 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선(127)의 서브세트(127')의 단면 위치의 개략도이다. 방사선 변경 소자에 의해 초래되는 광선(127)의 공간적 스크램블링을 예시하기 위해서, 광선의 오직 하나의 서브세트(127')가 도 6 에 도시된다. 광선의 서브세트(127')는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선(127)의 하프 세그먼트를 나타낸다. 실무에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 도 6 에 도시되는 광선(127)에 의해 표시되는 약 두 배 면적에 걸쳐서 연장될 수 있다. 방사선 변경 소자(101)의 제 1 개구(121)에서의 브랜치 방사선 빔의 단면의 전체 범위는 도 6 에서 파선 원(131a)으로 표시된다.
도 7 은 방사선 변경 소자(101)의 제 2 개구(122)에서의 도 6 의 광선의 서브세트(127')의 단면 위치의 개략도이다. 방사선 변경 소자(101)의 제 2 개구(122)에서의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 단면의 전체 범위는 도 7 에서 파선 원(131a)으로 표시된다. 도 7 은 제 1 개구(121)와 제 2 개구(122) 사이에서의 광선의 매핑을 나타낸다. 제 1 개구(121)에서 브랜치 방사선 빔(Ba)의 하프 세그먼트를 형성하는 광선의 서브세트(127')는 제 2 개구(122)에서의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 단면의 전체 범위에 걸쳐 재분포된다는 것을 도 7 로부터 알 수 있다. 즉, 광선의 서브세트(127')의 단면 위치는 방사선 변경 소자(101)에 의해 공간적으로 스크램블된다.
도 6 및 도 7 에 도시되는 제 1 개구(121)와 제 2 개구(122) 사이의 광선의 매핑(127)은 단지 방사선 변경 소자에 의해 야기될 수 있는 광선의 매핑의 예시적인 예로서만 제공된다. 도 6 및 도 7 에 도시되는 예시적인 매핑은, 예를 들어 도 5 에 도시되는 방사선 변경 소자(101)의 실시예로부터 얻어지는 매핑과 정확하게 대응하지 않을 수도 있다. 방사선 변경 소자의 그 외의 실시예들은 그 외의 매핑과 다른 정도의 공간적 스크램블링을 가져올 것이다.
브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선을 공간적으로 스크램블링하면, 공간적 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일을 유리하게 증가시킨다. 즉, 방사선 변경 소자(101)의 제 2 개구(122)를 통해 방사선 변경 소자(101)에서 빠져나가는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 세기 프로파일은, 제 1 개구(121)를 통해 방사선 변경 소자(101)에서 빠져나가는 브랜치 방사선(Ba)의 공간적의 공간적 세기 프로파일보다 더 균질하다.
일반적으로, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 세기는 브랜치 방사선 빔(Ba)에 걸쳐서 단면 내의 상이한 위치들에서 달라질 수 있다. 예를 들어, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 실질적으로 가우시안-유사 공간적 세기 프로파일을 가질 수 있다. 그러므로, 방사선 변경 소자(101) 이전의 브랜치 방사선 빔의 공간적 세기 프로파일은, 일반적으로 비-균질하다고 간주될 수 있다. 전술된 바와 같이, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 리소그래피 장치(LAa)에 진입하고 조명 시스템(IL) 내의 필드 패싯 미러(10) 및 퓨필 패싯 미러(11)에 입사한다.
필드 패싯 미러(10) 및 퓨필 패싯 미러(11)는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 패터닝 디바이스(MA)에 입사하기 전에 이것을 컨디셔닝하는 역할을 함께 수행한다. 특히, 필드 패싯 미러(10) 및 퓨필 패싯 미러(11)는 소망하는 각도 및 공간적 세기 프로파일을 가지는 방사선 빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 필드 패싯 미러(10)를 형성하는 필드 패싯 및 퓨필 패싯 미러(11)를 형성하는 퓨필 패싯은 브랜치 방사선 빔(Ba)의 세기 프로파일의 상이한 부분을 상이한 방향으로 디렉팅하여, 소망하는 각도 및 공간적 세기 프로파일을 가지는 방사선 빔을 형성하도록 지향된다. 필드 패싯 및 퓨필 패싯의 배향은 필드 패싯 미러(10)에서 공지된 공간적 세기 프로파일을 가지는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하는 것에 기초한다. 예를 들어, 각각의 패싯은 해당 패싯에 입사할 방사선의 공지된 세기에 따라서 배향될 수 있다.
리소그래피 장치(LAa)로 제공되는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 필드 패싯 미러(10)에서 비-균질 공간적 세기 프로파일을 가진다면(예를 들어 리소그래피 장치(LAa) 이전에 방사선 변경 소자(101)가 없다면), 필드 패싯 미러(11)의 각각의 필드 패싯에 입사하는 방사선의 세기는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 포인팅 방향의 변화에 민감해진다. 예를 들어, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 포인팅 방향에 변화가 생기면, 각각의 필드 패싯에 입사하는 세기 프로파일의 부분에 변화가 생길 것이다. 필드 패싯 미러(10)에 입사하는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 비-균질 세기 프로파일을 가진다면, 각각의 필드 패싯에 입사하는 공간적 세기 프로파일의 부분에 변화가 생긴다면 각각의 필드 패싯에 입사하는 방사선의 세기가 변할 것이다. 각각의 필드 패싯에 입사하는 방사선의 세기 변화는, 또한 패터닝 디바이스(MA)에 입사하는 방사선 빔의 각도 및 공간적 세기 프로파일에 변화를 초래할 것이다. 특히, 패터닝 디바이스(MA)에 입사하는 방사선 빔의 각도 및 공간적 세기 프로파일은 소망하는 각도 및 공간적 세기 프로파일로부터 벗어날 수 있다.
도 4 에 도시되는 실시예에서, 리소그래피 장치(LAa)로 제공되는 브랜치 방사선 빔(Ba)은 방사선 변경 소자(101)를 통과했다. 전술된 바와 같이, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선(127)을 공간적으로 스크램블링함으로써, 방사선 변경 소자는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일의 균질성을 증가시키는 역할을 한다. 결과적으로, 리소그래피 장치에 제공되고 필드 패싯 미러(10)에 입사하는 브랜치 방사선 빔(Ba)은 상대적으로 균질한 공간적 세기 프로파일을 가질 수 있다.
필드 패싯 미러(10)에 입사하는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 상대적으로 균질한 공간적 세기 프로파일을 가지는 실시예들에서, 필드 패싯 미러(10)의 필드 패싯들 각각에 입사하는 세기 프로파일의 상이한 부분은 유사한 세기를 가진다. 따라서, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 포인팅 방향에 변화가 생기면(이것은 각각의 필드 패싯에 입사되는 방사선 빔의 단면의 부분이 바뀌게 함), 이것은 각각의 필드 패싯에 입사하는 방사선의 세기에 작은 변화만이 생기게 할 것이다. 결과적으로, 필드 패싯 미러(10)에 입사하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일이 상대적으로 균질한 실시예에서, 패터닝 디바이스(MA)에 입사하는 방사선 빔의 각도 및 공간적 세기 프로파일은 브랜치 방사선 빔(Ba)의 포인팅 방향에 덜 민감하게 된다(공간적 세기 프로파일이 상대적으로 균질한 실시예들과 비교할 때).
리소그래피 장치(LAa)에 제공되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 포인팅 방향은 자유 전자 레이저(FEL)(which 폼 방사원(SO))의 부분)에 의해 방출되는 방사선 빔의 포인팅 방향 및 브랜치 방사선 빔(Ba)이 자신의 광로에서 리소그래피 장치(LAa)로 반사되는, 광학 요소의 위치 및 배향의 함수이다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔의 포인팅 방향과 브랜치 방사선 빔(Ba)이 반사되는 광학 요소의 배향 양자 모두는 시간이 지남에 따라서 변동할 수 있다. 예를 들어, 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 방출되는 방사선 빔의 포인팅 방향은 언듈레이터(23) 내의 주기적 자기장에 의하여 전자 빔(E)이 나란히 유도되는 언듈레이터(23)를 통과하는 주기적 경로에 따라 달라진다. 언듈레이터(23) 내의 주기적 자기장은 시간이 지남에 따라서 변화시킬 수 있고(예를 들어 주기적 자기장을 생성하는 하나 이상의 자석의 자력의 변화 때문에), 이를 통하여 언듈레이터(23)를 통과하는 전자 빔(E)의 경로의 변화 및 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 방출된 방사선 빔의 포인팅 방향의 대응하는 변화를 야기한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 브랜치 방사선 빔(Ba)이 그 광로에서 리소그래피 장치(LAa)로 반사되는 광학 요소의 위치 및/또는 배향은 시간이 지남에 따라서 변동할 수 있고, 이를 통하여 브랜치 방사선 빔(Ba)의 빔 포인팅에 변화를 초래한다. 그러므로, 리소그래피 장치(LAa) 내의 패터닝 디바이스(MA)에 입사하는 방사선 빔 세기 프로파일의, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 포인팅 방향의 변동에 대한 민감도를 감소시키는 것이 바람직하다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(101)를 브랜치 방사선 빔(Ba)의 광로에 제공하면, 필드 패싯 미러에 입사하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일의 균질성이 유리하게 증가된다. 그러므로, 방사선 변경 소자(101)를 제공하면, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 포인팅 방향의 변동에 대한, 필드 패싯 미러(10)에 입사하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일의 민감도가 감소된다. 따라서, 패터닝 디바이스(MA)에 입사하는 방사선 빔의 공간적 및 각도 세기 프로파일의 민감도가 유리하게 감소된다.
브랜치 방사선 빔(Ba)의 균질성을 충분히 증가시키려면, 양 θL/D가 약 10 이상이 되도록 방사선 변경 소자를 구성하는 것이 바람직할 수 있는데, 여기에서 L은 방사선 변경 소자의 길이(즉 제 1 개구와 제 2 개구 사이의 길이)이고, θ는 방사선 변경 소자에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 하프-발산도(라디안 단위)이며, D는 방사선 변경 소자의 제 2 개구의 직경이다. 양 θL/D가 약 10 이상이 되도록 방사선 변경 소자를 구성하면, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선(127)이 방사선 변경 소자의 내면에서 충분한 수의 반사를 겪어서, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 균질성이 유리하게 증가되도록 보장할 수 있다.
방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일은 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)에서 상대적으로 균질할 수 있지만, 방사선 변경 소자로부터 더욱 다운스트림인 일부 위치에서는 덜 균질할 수 있다(다운스트림 방향은 브랜치 방사선 빔(Ba)의 일반적 전파 방향에 대응하고, 업스트림 방향은 다운스트림 방향의 반대에 대응함). 필드 패싯 미러(10)에 입사하는 방사선 빔의 균질성을 증가시키기 위하여, 제 2 및 제 3 포커싱 광학기(109, 111)는 필드 패싯 미러(10)에서 방사선 변경 소자(101)의 제 2 개구(122)의 이미지를 형성하도록 구성될 수 있다. 필드 패싯 미러(10)에서 이미지를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 방식의 실시예는 12A 및 도 12b 를 참조하여 상세히 후술된다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(101)의 제 1 개구(121)를 통해 방사선 변경 소자(101)로 입력되는 상이한 광선(127)이 방사선 변경 소자(101)를 통과하는 상이한 경로에 따라 전파된다. 방사선 변경 소자(101)를 통과하는 상이한 경로는 상이한 길이를 가질 수 있고, 결과적으로 경로 길이차가 방사선 변경 소자(101)의 제 2 개구(122)로부터 출력되는 상이한 광선들(127) 사이에 도입된다. 전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)은 간섭성 방사선 빔일 수 있다. 브랜치 방사선 빔(Ba)의 상이한 광선(127)들 사이에 경로 길이차가 도입되면, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 코히어런스가 감소될 수 있다. 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 코히어런스를 감소시키면, 브랜치 방사선 빔(B)의 상이한 부분들 사이의 간섭의 우도(likelihood)가 유리하게 감소될 수 있고, 결과적으로 스페클 패턴과 같은 간섭 패턴이 형성된다. 그러므로, 방사선 변경 소자(101)는 리소그래피 장치(LAa) 내에서의 스페클 패턴 형성의 가능성을 감소시킬 수 있다((방사선 변경 소자가 제공되지 않는 리소그래피 시스템과 비교할 경우).
브랜치 방사선 빔(Ba)의 상이한 광선(127)이 나란히 전파되는 상이한 경로 길이들의 범위가 브랜치 방사선 빔(Ba)의 코히어런스 길이보다 더 크다면, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 코히어런스는 간섭 패턴(예를 들어 스페클 패턴)이 형성되는 것을 막는 정도까지 감소될 수 있다. 브랜치 방사선 빔(Ba)(EUV 방사선을 포함함)의 코히어런스 길이는 대략적으로 약 1 μm일 수 있다. 브랜치 방사선 빔(Ba)의 상이한 광선(127)이 나란히 전파되는 상이한 경로 길이의 범위는 근사적으로 Lθ2일 수 있는데 L은 방사선 변경 소자의 길이이고 θ는 방사선 변경 소자에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 하프-발산도(라디안 단위)이다. 그러므로 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도를 결정하는 방사선 변경 소자 및/또는 하나 이상의 포커싱 요소를, Lθ2이 브랜치 방사선 빔(Ba)의 코히어런스 길이보다 훨씬 더 크도록 구성하는 것이 바람직할 수 있다.
브랜치 방사선 빔의 상이한 광선(127)이 방사선 변경 소자(101)를 통과해서 전파되는 상이한 경로는, 추가적으로 브랜치 방사선 빔(Ba)의 편광 상태를 스크램블링하는 역할을 할 수 있다. 일반적으로, 리소그래피 장치 내의 기판(W)을 우선(preferential) 편광 방향을 가지지 않는 방사선에 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판(W)은 원편광되거나 편광되지 않은 방사선에 노출될 수 있다. 그러나, 기판(W)을 선편광되거나 타원편광된 방사선에 노출시키는 것은 바람직하지 않을 수 있는데, 그 이유는 선형 또는 타원형 편광 상태는 우선 편광 방향을 가지기 때문이다.
자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔은 통상적으로 편광된 방사선 빔이다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔은, 방사선 빔이 방출되는 언듈레이터(23)의 구성에 따라 선형으로, 타원으로 또는 원형으로 편광될 수 있다. 예를 들어, 전자가 나선형 경로를 따라 전파하게 하는 언듈레이터를 가지는 자유 전자 레이저(FEL)는 원편광된 방사선을 방출할 수 있고, 전자가 평면 경로를 따라 전파하게 하는 언듈레이터를 가지는 자유 전자 레이저(FEL)는 선편광된 방사선을 방출할 수 있다.
전술된 바와 같이, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LAa)까지의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 광로는 다양한 상이한 광학 요소에서의 다수의 반사를 포함할 수 있다. 브랜치 방사선 빔(Ba)이 겪는 반사들 중 하나 이상은 브랜치 방사선 빔(Ba)의 편광 상태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 반사는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 직교편광된 컴포넌트들 사이에 위상 지연이 생기게 할 수 있다. 원편광된 방사선 빔 또는 선편광된 방사선 빔에 위상 지연이 도입되면, 통상적으로 원형 또는 선형 편광 상태가 타원으로 편광된 상태로 변환된다. 결과적으로, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 브랜치 방사선 빔(Ba)은 통상적으로 자신의 광로를 따라 리소그래피 장치(LAa)로 전파될 때 타원으로 편광된다. 방사선 변경 소자(101)가 없으면, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 우선 편광 방향을 가지는 타원형 편광 상태를 가지고 리소그래피 장치(LAa)로 제공될 수 있다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(101)는 상이한 광선(127)이 방사선 변경 소자(101)를 통과하는 상이한 경로를 겪도록, 그리고 방사선 변경 소자(101) 내에서 상이한 그레이징 각도로 반사를 겪도록 한다. 결과적으로, 방사선 변경 소자(101)로부터 출력되는 광선(127)은 상이한 편광 상태를 가진다. 그러므로, 방사선 변경 소자(101)로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 전체적으로 보면, 이것은 우선 편광 방향을 가지지 않는다. 바람직하게는, 이것은 리소그래피 장치(LAa) 내의 기판(W)이 우선 편광 방향을 가지지 않는 방사선에 노출되게 한다.
방사선 변경 소자(101)에 의해 초래되는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선(127)을 공간적으로 스크램블링하는 것에 추가하여, 방사선 변경 소자는 또한 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀를 크게 증가시키는 역할을 한다. 즉, 방사선 변경 소자(101)를 제 2 개구(122)를 통해 빠져나가는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀는 방사선 변경 소자(101)를 제 1 개구(121)를 통해 빠져나가는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀보다 더 크다.
방사선 변경 소자(101)에 의해 초래되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀의 증가를 이해하는 것을 돕기 위해서, 간단한 방사선 변경 소자가 가지는 효과에 대한 설명이 후술된다. 도 8a 는 사시도로 도시된 방사선 변경 소자(1011)의 일 실시예의 개략도이다. 도 8a 에는 첨부 도면 전체에서 일관적으로 사용되는 직교 좌표 시스템도 도시된다. 방사선 변경 소자(1011)는, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하도록 배치되는 제 1 개구(1211) 및 방사선 빔(Ba)을 방사선 변경 소자(1011)에 의한 변경 이후에 출력하도록 배치되는 제 2 개구(1221)를 가지는 튜브(1251)를 포함한다. 튜브(1251)는 EUV 방사선에 대해 실질적으로 반사성인 내면(1231)에 의해 규정된다. 도 8a 에 도시되는 예에서, 튜브(1251)의 내면(1231)의 단면 형상은 정방형이다. 방사선 변경 소자(1011)는 튜브(1251)의 단면 중심을 통해 그리고 도 8a 에 표시된 z-방향으로 연장되는 광축(1331)을 가진다. 쉽게 예를 들고 설명하기 위해서, 도 8a 에 도시되는 방사선 변경 소자(1011)의 실시예는 벤드를 포함하지 않는다. 그러나, 방사선 변경 소자의 다른 실시예는 벤드를 포함할 수 있다(예를 들어 도 5 에 도시된 것과 같음).
방사선 변경 소자(1011)는 도 8a 에서 초점(1081)으로부터 연장되는 일련의 광선(127)으로 표현되는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광한다. 브랜치 방사선 빔(Ba)은 브랜치 방사선 빔(Ba)이 하나 이상의 포커싱 광학기(예를 들어 도 4 에 도시된 것과 같음)에 의해 방사선 변경 소자에 진입하기 전에 초점(1081)으로 포커싱될 수 있다. 초점(1081)은 제 1 개구(1211)의 업스트림에 그리고 광축(1331) 상에 위치된다. 그러므로 도 8a 에 도시되는 광선(127)은 방사선 변경 소자(1211)에 진입할 때 서로 발산하며, 각각의 광선은 광축(1331)과 각도를 형성한다. 도 8a 에는 도시되지 않지만, 광선(127)은 제 1 개구(1211)를 통해 튜브(1251)에 진입하고 내면(1231)에서 다수의 연속적인 반사를 겪는다. 튜브(1251)의 내면(1231)이 정사각형인 도 8a 에 도시되는 예에서, 각각의 광선이 광축(1331)과 형성하는 각도는 광선이 튜브(1251)를 따라 전파되고 내면(1231)에서 반사하는 동안 보존된다.
이제 내면(1231)에서 광선(127)이 여러 번 반사되는 것이 방사선 변경 소자(1011)가 y-z 평면에 표시되는 도 8b 를 참조하여 설명될 것이다. 방사선 변경 소자(1251)의 제 2 개구(1221)로부터 출력되고 방사선 변경 소자(1011)의 다운스트림에 위치된 평면(1291)에 입사하는 방사선은, 각각 전체 방사선 변경 소자(1011)의 제 2 개구(1221)를 조명하는 복수 개의 가상 포인트 소스(1351)로부터 방출되는 방사선과 균등하다. 일 예로서, 5 개의 가상 포인트 소스(1351)가 도 8b 에 도시되며, 이들 각각은 방사선 변경 소자(1011)의 제 2 개구(1221)의 전체 범위를 조명한다. 가상 포인트 소스(1351)에 의한 제 2 개구(1221)의 조명은 도 8b 에서, 각각의 가상 포인트 소스(1351)로부터 방사되는 방사선의 외부 범위를 표시하는 일련의 파선, 점선 및 파선-점선으로 표시된다. 실무에서, 방사선 변경 소자(1011)의 제 2 개구로부터 출력되고 방사선 변경 소자(1011)의 다운스트림에 위치된 평면(1291)에 입사되는 방사선은, 6 개 이상의 가상 포인트 소스(1351)로부터 방출된 방사선과 균등할 수 있는데, 하지만 쉽게 예를 들기 위하여, 5 개의 가상 포인트 소스(1351)만이 도 8b 에 도시된다.
상이한 포인트 소스(1351)로부터 방사되는 방사선이 서로 중첩되어, 방사선 변경 소자의 다운스트림에 방사선 변경 소자(1011)의 제 2 개구(1221)의 면적의 피상 소스 크기를 가지는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성(예를 들어, 도 8b 에 도시되는 평면(1291)에) 하는 것을 도 8b 로부터 알 수 있다.
전술된 바와 같이, 방사선 빔의 에탕듀 G는 G=πAθ2으로 추정될 수 있는데, 여기에서 θ는 방사선 빔의 하프 발산도이고, A는 방사선이 방출되는 광원의 면적이다(또는 등가적으로 방사선 빔의 피상 소스 크기임). 제 1 개구(1211) 방사를 통해 방사선 변경 소자(1011)에 진입하는 방사선 빔은 주어진 발산도를 가지는 회절 제한 초점(diffraction limited focal point; 1081)으로부터 방사된다. 그러므로 방사선 변경 소자(1011)에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 피상 소스 크기 A는 초점(1081)의 크기와 균등하다. 전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(1011)의 제 2 개구(1221)로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)은 방사선 변경 소자(1221)의 제 2 개구(1221)의 면적에 대응하는 피상 소스 크기 A를 가진다. 제 2 개구(1221)의 면적은 회절 제한 초점(1081)의 크기보다 훨씬 더 크고, 따라서 방사선 변경 소자(1221)는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 피상 소스 크기를 크게 증가시킨다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(1011)에 진입하는 각각의 광선(127)이 광축(1331)과 형성하는 각도는 방사선 변경 소자(1011)의 내면(1231)에서 광선(127)이 반사되는 동안 보존된다. 각각의 광선(127)이 광축(1331)과 형성하는 각도가 보존된다는 것은, 광선(127)이 방사선 변경 소자(1011)의 제 2 개구(1221)로부터 출력되는 최대 각도(광축에 대한)가 광선(127)이 방사선 변경 소자(1011)에 진입하는 최대 각도와 동일하다는 것을 의미한다. 결과적으로, 제 2 개구(1221)로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도는 제 1 개구(1211)를 통해 방사선 변경 소자(1011)에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도와 거의 같다.
그러므로, 브랜치 방사선 빔(Ba) 상에 방사선 변경 소자(1221)가 있는 효과는, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도를 거의 변경하지 않거나 아예 변경하지 않으면서 브랜치 방사선 빔(Ba)의 피상 소스 크기를 증가시키는 것이다. 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀가 브랜치 방사선 빔(Ba)의 하프 발산도 θ의 제곱과 브랜치 방사선 빔(Ba)의 피상 소스 크기 A의 곱에 거의 비례하기 때문에, 방사선 변경 소자(1221)는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀가 유리하도록 크게 증가하게 한다.
일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자(101)를 빠져나가는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀는 방사선 변경 소자(101)에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀보다 적어도 10 배 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자(101)에서 빠져나가는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀는 방사선 변경 소자(101)에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀보다 서너 자릿수만큼 더 클 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자에서 빠져나가는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀는 방사선 변경 소자(101)에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀의 적어도 1x104, 1x106 또는 1x108 배일 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자(101)는, 방사선 변경 소자로부터 출력되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀가 약 1x10-8 m2보다 더 큰 에탕듀를 가지도록, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀를 증가시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자(101)는, 방사선 변경 소자(101)로부터 출력되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀가 약 3x10-8 또는 5x10-8 m2이 되도록 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀를 증가시키도록 구성될 수 있다.
방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀는 수정된 방사선 빔(Ba)이, 예를 들어 중간 초점(IF)에 포커싱될 수 있는 최소 스폿 크기를 제약할 수 있다. 수정된 방사선 빔(Ba)이 중간 초점(IF)에 포커싱되는 스폿 크기는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀 및 수정된 방사선 빔(Ba)을 포커싱하는 포커싱 광학기의 초점 길이에 따라 달라진다. 일부 실시예들에서, 소망하는 발산도를 가지는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)이 있는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 약 0.2 라디안인 하프 발산도 θ를 가지는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)이 있는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 브랜치 방사선 빔(Ba)을 중간 초점(IF)에 포커싱하는 포커싱 광학기의 초점 길이는, 리소그래피 장치(LAa)에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)(중간 초점(IF)을 통과함)의 발산도가 소망하는 발산도에 가까워지도록 구성될 수 있다. 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)이 중간 초점(IF)에 포커싱될 때, 중간 초점(IF)에서의 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 스폿 크기가 중간 초점(IF)에서의 소망하는 스폿 크기보다 더 길지 않도록, 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀를 제한하는 것이 바람직할 수 있다.
비록 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀가 증가하는 것이 정방형 단면을 가지고 벤드를 포함하지 않는 방사선 변경 소자(1011)의 특정 실시예에 대해서 전술되었지만, 도 8a 에 도시되는 실시예와 다르게 구성된 방사선 변경 소자의 다른 실시예(예를 들어 상이한 단면 형상을 가지고 및/또는 하나 이상의 벤드를 포함함)도 역시 도 8a 및 도 8b 를 참조하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀가 증가되게 할 수 있다.
전술된 바와 같이, 도 8b 를 참조하면, 방사선 변경 소자(1011)의 제 2 개구(1221)로부터 출력되는 방사선은, 방사선 변경 소자(1011)의 전체 제 2 개구(1221)를 각각 조명하는 복수 개의 가상 포인트 소스(1351)로부터 방사되는 방사선과 균등하다. 도 8c 는 방사선 변경 소자(1011)의 다운스트림에 놓여 있고 z-방향에 수직인 평면(1291)으로부터 바라본, 가상 포인트 소스(1351)의 개략도이다. 제 2 개구(1221)로부터 출력되는 방사선이, x 및 y-방향에서 방사선 변경 소자(1011) 주위로 연장되는 가상 포인트 소스(1351)의 정방형으로 성형된 균일한 그리드로부터 방사되는 방사선과 균등하다는 것을 도 8c 로부터 알 수 있다.
전술된 바와 같이, 각각의 가상 포인트 소스(1351)는 방사선 변경 소자(1011)의 전체 제 2 개구(1221)를 조명한다. 방사선 변경 소자(1011)로부터 출력되는 방사선의 형상 및 범위를 예시하기 위하여, 가상 포인트 소스(1351)의 그리드의 코너가 되는 4 개의 가상 포인트 소스(1351a, 1351b, 1351c 및 1351d)로부터 방사되는 방사선은 도 8c 에서 라인(1371a, 1371b, 1371c 및 1371d)으로 도시된다. 평면(1291)에서 코너 가상 포인트 소스(1351a, 1351b, 1351c 및 1351d) 각각으로부터 방사되는 방사선의 단면 범위는 도 8c 에서 파선 박스(1391a, 1391b, 1391c 및 1391d)로 묘사된다. 코너 가상 포인트 소스(1351a, 1351b, 1351c 및 1351d)로부터 방사되는 방사선은 방사선 변경 소자(1011)의 제 2 개구(1221)의 다운스트림에 있는 평면(1291)에서 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 범위의 코너를 형성한다. 평면(1291) 내의 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 범위는 도 8c 에서 파선 박스(1399)로 표시된다. 평면(1291) 내의 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)이 정방형인 단면 형상을 가진다는 것을 도 8c 로부터 알 수 있다.
일반적으로, 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 단면 형상은 방사선 변경 소자의 단면 형상에 대응한다. 다른 실시예들에서, 방사선 변경 소자는 정방형이 아닌 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자의 일부 실시예는 타원형 또는 원형 단면 형상(예를 들어 도 5 에 도시된 바와 같음)을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 방사선 변경 소자는 다각형인 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자의 단면 형상은 삼각형, 정방형, 오각형, 육각형 또는 다른 다각형 형상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자의 단면 형상은 그 길이에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자의 단면 면적은 그 길이를 따라 증가할 수 있다.
방사선 변경 소자의 단면 형상은 가상 소스 포인트(1351)의 분포 및 방사선 변경 소자(1011)로부터 출력되는 수정된 브랜치-방사선 빔(Ba)의 단면 형상 양자 모두를 결정한다. 그러므로, 방사선 변경 소자의 단면 형상은 소망하는 단면 형상을 가지는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 제공하기 위하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자의 단면 형상은 중간 초점(IF)을 지난 후에 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)이 입사하는 필드 패싯 미러(10)의 단면 형상과 매칭하도록 선택될 수 있다.
일부 실시예들에서, 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)이 입사하는 필드 패싯 미러(10)는 개략적으로 원형인 형상을 가진다. 이러한 실시예에서, 개략적으로 원형인 단면 형상을 가지는 방사선 변경 소자가 사용되어, 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 형상이 필드 패싯 미러(10)의 형상에 대응하게 할 수 있다. 필드 패싯 미러(10)의 단면 형상에 대응하는 단면 형상을 가지는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 제공하면, 필드 패싯 미러(10)를 형성하는 필드 패싯 모두가, 필드 패싯에 입사하지 않으며 따라서 퓨필 패싯 미러(11)로 디렉팅되지 않아서 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 임의의 범위를 감소시키면서, 브랜치 방사선 빔(Ba)으로써 조명될 수 있게 된다.
그러나, 일부 애플리케이션에서, 다각형인 단면 형상을 가지는 방사선 변경 소자를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 다각형 단면 형상을 가지는 방사선 변경 소자는, 그 각도 및 공간적 세기 프로파일이 원형 또는 타원형 단면 형상을 가지는 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선(Ba)의 각도 및 공간적 세기 프로파일보다 더 균질한(동일한 입력 브랜치 방사선 빔(Ba)을 가정함) 수정된 브랜치 방사선(Ba)을 출력할 수 있다. 균질한 각도 및 공간적 세기 프로파일을 가지는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 제공하는 것이 소망되는 실시예들에서, 따라서 다각형 단면 형상을 가지는 방사선 변경 소자를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 실시예에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 단면 형상 및 필드 패싯 미러(10)의 단면 형상 사이의 차이 때문에 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되는 방사선을 감소시키기 위해서, 필드 패싯 미러(10)의 단면 형상과 상대적으로 유사한 다각형 형상이 사용될 수 있다. 예를 들어, 필드 패싯 미러(10)가 개략적으로 원형인 형상을 가지는 실시예에서, 육각형의 단면을 가지는 방사선 변경 소자가 사용될 수 있다. 육각형의 단면을 가지는 방사선 변경 소자를 사용하면, 예를 들어 정방형 단면을 가지는 방사선 변경 소자를 사용하는 경우에 비교할 때, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 단면 형상과 필드 패싯 미러(10)의 단면 형상 사이의 차이 때문에 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되는 방사선의 양이 감소될 수 있다.
다른 실시예들에서, 필드 패싯 미러(10)는 개략적으로 원형인 형상과 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 필드 패싯 미러(10)는 개략적으로 직사각형 형상을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 필드 패싯 미러(10)의 단면 형상과 유사한 단면 형상을 가지는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 제공하기 위해서 직사각형 단면을 가지는 방사선 변경 소자가 사용될 수 있다.
방사선 변경 소자의 단면 형상이 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 단면 형상에 미치는 영향에 추가하여, 방사선 변경 소자의 형상 및 치수는 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 다른 특성에도 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자의 형상 및 치수는 방사선 변경 소자에 의해 초래된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선(127)의 공간적 스크램블링의 정도에 영향을 줄 수 있다.
전술된 바와 같이, 도 5 를 참조하면, 방사선 변경 소자의 일부 실시예는 적어도 하나의 벤드를 포함할 수 있다. 방사선 변경 소자 내에 벤드가 포함되면, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선들의 각도 펼침에 변화가 생길 수 있다. 광선이 방사선 디바이스 내의 벤드를 따라 지나갈 때, 광선이 방사선 변경 소자의 단면 중심과 나란히 연장되는 광축과 형성하는 각도는 변할 수 있고, 따라서 각각의 광선이 광축과 형성하는 각도는 광선이 방사선 변경 소자를 따라 전파될 때 더 이상 보존되지 않는다. 결과적으로, 광선이 방사선 변경 소자의 제 2 개구에서 광축과 형성하는 각도의 범위는 방사선 변경 소자 내에 벤드가 존재함으로써 증가될 수 있다. 예를 들어, 광선이 광축과 형성하는 최대 각도는 방사선 변경 소자 내의 벤드의 벤드각 α와 거의 같은 양만큼 증가될 수 있다. 광선이 광축과 형성하는 각도의 범위가 증가하면 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도가 증가될 수 있고, 따라서 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀가 더욱 증가될 수 있다.
광선이 방사선 변경 소자의 광축과 형성하는 각도의 범위가 증가되면, 각각의 광선이 방사선 변경 소자의 내면에 입사하는 그레이징 각도의 범위도 역시 증가된다. 각각의 광선이 방사선 변경 소자의 내면에 입사하는 그레이징 각도의 범위가 증가되면, 광선이 방사선 변경 소자를 통해 전파되는 상이한 경로의 다양성도 증가될 수 있고, 따라서 방사선 변경 소자에 의해 초래되는 광선의 공간적 스크램블링도 증가될 수 있다. 그러므로, 방사선 변경 소자 내에 하나 이상의 벤드를 포함시키면, 방사선 변경 소자에 의해 초래되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 광선의 공간적 스크램블링이 증가될 수 있다.
전술되고 도면에 표시되는 실시예에서, 브랜치 방사선 빔은 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자에 진입하기 전에 방사선 변경 소자의 광축에 놓여 있는 초점으로 포커싱된다. 예를 들어, 도 8a 에 도시되는 실시예에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 방사선 변경 소자(1011)의 광축(1331)에 놓여 있는 초점(1081)으로 포커싱된다. 그러나 일부 실시예들에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 방사선 변경 소자의 광축에 놓여 있지 않는 초점으로 포커싱될 수도 있다.
도 9 는 방사선 변경 소자(1011)에 입사하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 개략도이고, 여기에서 브랜치 방사선 빔(Ba)의 초점(1081)은 방사선 변경 소자(1011)의 광축(1331)에 놓여 있지 않다. 방사선 변경 소자(1011)의 광축(1331)은 튜브(1251)의 단면 중심과 나란히 연장된다. 광축(1331)은 제 1 개구(1211) 및 제 2 개구(1221)를 통해 튜브(1251) 안팎으로 연장된다. 도 9 에 도시되는 바와 같이, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 광축(1331)에 놓여 있지 않는 초점(1081)으로 포커싱된다. 초점(1081)이 광축(1331)으로부터 변위되는 정도는 오프-축 각도 β로 정량화될 수 있다. 오프-축 각도 β는 광축(1331)과, 초점(1081)과 광축(1331)이 제 1 개구(1211)를 통과하는 광축(1331) 상의 위치(1312) 사이에서 연장되는 라인(1311) 사이에서 형성되는 각도이다. 일부 실시예들에서, 오프-축 각도 β는 방사선 변경 소자(1011)에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 하프 발산도 θ와 거의 같거나 그보다 더 클 수 있다.
브랜치 방사선 빔(Ba)을 방사선 변경 소자의 광축(1331)에 놓여 있지 않는 초점으로 포커싱하면(도 9 에 도시되는 바와 같음), 광선(127)이 광축과 형성하는 각도의 범위가 증가될 수 있고, 광선이 방사선 변경 소자의 내면에 입사하는 그레이징 각도의 범위가 증가될 수 있다. 그러므로, 브랜치 방사선 빔을 방사선 변경 소자에 놓여 있지 않는 초점으로 포커싱하면, 방사선 변경 소자의 광축으로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도가 증가될 수 있고, 방사선 변경 소자에 의해 초래되는 광선의 공간적 스크램블링이 증가될 수 있다. 특히, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 광축에 놓여 있지 않고 방사선 변경 소자에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 하프 발산도 θ와 거의 같거나 그보다 더 큰 오프-축 각도 β를 가지는 초점으로 포함하면, 방사선 변경 소자(1011) 내에 바람직한 양의 공간적 스크램블링이 발생하게 할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 광선이 광축과 형성하는 각도의 범위 및 광선이 방사선 변경 소자의 내면에 입사하는 그레이징 각도의 범위는 방사선 변경 소자의 제 1 개구에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 예를 들어, 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자에 진입하기 전에 브랜치 방사선 빔(Ba)을 포커싱하도록 구성되는 하나 이상의 포커싱 광학기(예를 들어 도 4 에 도시되는 제 1 포커싱 광학기(107))의 초점 길이는 감소되어 방사선 변경 소자에 진입하는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도를 증가시킬 수 있다.
브랜치 방사선 빔(Ba)의 광선(127)이 방사선 변경 소자의 내면에 입사하는 그레이징 각도의 범위가 증가될 수 있는 실시예들이 위에서 기술되었다. 그러나, 방사선 변경 소자의 내면의 반사도는 방사선이 내면에 입사하는 그레이징 각도에 따라 크게 달라지는 함수이다. 특히, 방사선 변경 소자의 내면의 반사도는 그레이징 각도가 증가함에 따라 감소될 수 있다. 그러므로, 방사선이 방사선 변경 소자의 내면에 입사하는 그레이징 각도가 증가하면, 방사선 변경 소자의 내면에서 반사되는 방사선의 양이 감소될 수 있고, 또한 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자를 따라 전파될 때 그로부터 손실되는 방사선의 양이 증가될 수 있다.
일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자의 내면은 반사 코팅이 배치되는 기판(예를 들어 실리콘 기판)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 루테늄 코팅의 부드러운 코팅이 기판에 배치되어 방사선 변경 소자의 내면을 형성할 수 있다. 반사되는 동안 루테늄 코팅으로부터 흡수되어 손실되는 EUV 방사선의 양은 EUV 방사선이 루테늄 코팅에 입사하는 그레이징 각도에 거의 비례할 수 있다. 예를 들어, EUV 방사선의 약 0.06%가 그레이징 각도의 밀리라디안 당 루테늄 코팅으로부터 반사되는 동안 흡수되어 손실될 수 있다.
일부 실시예들에서, 루테늄이 아닌 코팅이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 몰리브덴을 포함하는 코팅이 사용될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 제 1 및 제 2 재료의 교번 층들을 포함하는 다중층 코팅이 사용될 수 있다. 제 1 재료는, 예를 들어 몰리브덴일 수 있다. 제 2 재료는, 예를 들어 실리콘일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 3 재료의 하나 이상의 층이 제 1 및 제 2 재료와 함께 산재될 수 있다. 예를 들어, 제 3 재료의 층은 제 1 및 제 2 재료의 각각의 층 사이에 위치될 수 있다. 제 3 재료는, 예를 들어 B4C일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 재료는 Mo2C일 수 있고 제 2 재료는 실리콘일 수 있다. 다중층 코팅을 포함하는 방사선 변경 소자는, 예를 들어 약 200 밀리라디안보다 큰 그레이징 입사각에서 EUV 방사선을 수광하고 반사하기에 적합할 수 있다.
일부 실시예들에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자에 진입할 때의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도, 방사선 변경 소자 내의 벤드의 벤드각 α 및/또는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 초점이 방사선 변경 소자의 광축으로부터 벗어나서 위치되는 범위는, 광선(127)이 방사선 변경 소자의 내면에 입사하는 최대 그레이징 각도를 한정하도록 제한될 수 있다. 내면에서 반사되는 동안 흡수되는 방사선의 양이 그레이징 각도가 증가함에 따라 증가하기 때문에, 최대 그레이징 각도를 제한하면 흡수에 의하여 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되는 방사선의 양을 제한할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자 내의 벤드의 벤드각 α는 약 5 도 미만일 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자 내의 벤드의 벤드각 α는 약 2 도 미만일 수 있다.
일부 실시예들에서, 벤드각 α는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자에 진입할 때의 그 하프 발산도 θ와 거의 같거나 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 벤드각 α는 충분히 커서 직접적 가시선(line of sight)이 방사선 변경 소자를 통해 제공되지 않을 수 있다. 이러한 실시예에서, 방사선이 방사선 변경 소자의 내면에서의 반사를 겪지 않고 방사선 변경 소자를 통화하여 전파될 수 있는 광로가 존재하지 않는다.
방사선 변경 소자의 일 실시예는 약 1 m의 길이 및 약 1 mm의 직경을 가지는 튜브를 포함할 수 있다. 튜브는 약 10 밀리라디안의 벤드각을 가질 수 있다. 방사선 변경 소자는 부드러운 루테늄 코팅을 가지는 내면을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)이 약 10 밀리라디안의 하프 발산도 θ를 가지고 방사선 변경 소자에 진입하도록 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자의 광축에 위치된 초점으로 포커싱되면, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 약 5%가 내면에서 흡수되어 손실될 수 있다.
방사선 변경 소자의 다른 실시예는 약 1 m의 길이 및 약 4 mm의 직경을 가지는 튜브를 포함할 수 있다. 튜브는 약 20 밀리라디안의 벤드각을 가질 수 있다. 방사선 변경 소자는 부드러운 루테늄 코팅을 가지는 내면을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)은, 오프-축 각도 β가 약 20 밀리라디안이 되도록 방사선 변경 소자의 광축에 위치되지 않는 초점으로 포커싱될 수 있다. 브랜치 방사선 빔(Ba)은 약 20 밀리라디안의 하프 발산도 θ를 가지고 방사선 변경 소자에 진입할 수 있다. 이러한 실시예에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도는, 방사선 변경 소자로부터 출력되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 하프 발산도가 약 60 밀리라디안이 되도록, 방사선 변경 소자에 의해 증가될 수 있다. 방사선 변경 소자는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀를 증가시켜서, 방사선 변경 소자로부터 출력되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀가 방사선 변경 소자로 입력되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 에탕듀보다 약 1x108 배 더 크도록 할 수 있다. 방사선 변경 소자의 이러한 실시예는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 파워의 약 15%가 내면에서 흡수되어 손실되게 할 수 있다.
다른 실시예들에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 대략 20 밀리라디안이 아닌 하프 발산도 θ를 가지고 방사선 변경 소자에 진입할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하프 발산도 θ는, 예를 들어 약 10 밀리라디안보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 하프 발산도 θ는, 예를 들어 약 100 밀리라디안보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자는 벤드를 포함하지 않을 수 있고, 방사선 변경 소자에서 빠져나가는 방사선의 발산도는 방사선 변경 소자에 진입하는 방사선의 발산도와 실질적으로 동일할 수 있다.
내면에서 흡수되어 손실되는 방사선의 양은, 예를 들어 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자에 진입할 때의 그 발산도를 감소시켜서, 방사선 변경 소자 내의 벤드의 벤드각을 감소시키고 및/또는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 각각의 광선이 내면에서 겪는 반사의 횟수를 감소시키도록 방사선 변경 소자의 치수를 변경함으로써 감소될 수 있다. 그러나 전술된 바와 같이, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도가 증가되고, 방사선 변경 소자 내의 벤드의 벤드각 α가 증가되며 및/또는 각각의 광선이 내면에서 겪는 반사의 횟수가 증가되면, 다른 유리한 효과가 생길 수도 있다. 그러므로, 방사선 변경 소자의 치수와 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자로 입력되기 전에 브랜치 방사선 빔(Ba)을 포커싱하는 것은, 방사선 변경 소자의 내면에서의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 흡수에 의해 초래되는 방사선의 손실을 감소시키면서 브랜치 방사선 빔(Ba)이 유리하게 수정되게 하도록 선택될 수 있다.
전술된 내용으로부터, 방사선 변경 소자가, 방사선 변경 소자에 의해 초래되는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 수정에 각각 영향을 주는 다양한 상이한 형상 및 치수를 가지고 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 방사선 변경 소자의 형상 및 치수는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 소망하는 수정을 제공하도록 특정한 애플리케이션에 맞게 조절될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자의 내면에서의 방사선의 흡수를 통해 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되는 방사선의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터의 방사선의 손실은 방사선 변경 소자의 내면이 오염되면 증가될 수 있다. 예를 들어, 사용 시에, 입자 및/또는 분자가 방사선 변경 소자의 내면에 증착될 수 있다. 예를 들어, 탄소 분자는 방사선 변경 소자의 내면에 증착되어, 내면에 탄소 층이 성장하게 할 수 있다. 방사선 변경 소자의 내면에 증착된 오염은 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터의 방사선을 흡수 및/또는 산란할 수 있어서, 방사선이 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되게 한다. 방사선 변경 소자의 오염을 감소시키기 위해서, 내면의 내면을 세정하는 것이 바람직할 수 있다.
도 10 은 방사선 변경 소자(1012)의 내면(1232)의 세정을 제공하는 방사선 변경 소자(1012)의 일 실시예의 개략도이다. 방사선 변경 소자(1012)는 제 1 섹션(1252a) 및 제 2 섹션(1252b)을 가지는 튜브(1252)를 포함한다. 튜브의 제 1 섹션과 제 2 섹션(1252a, 1252b)은 EUV 방사선에 대해 실질적으로 반사성인 튜브의 내면(1232)을 규정한다. 튜브의 제 1 섹션(1252a)은 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하도록 배치되는 제 1 개구(1212)를 포함한다. 튜브의 제 2 섹션(1252b)은 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 출력하도록 구성되는 제 2 개구를 포함한다. 튜브의 제 2 섹션(1252b)은 튜브의 제 1 섹션(1252a)으로부터 방사선을 수광하도록 배치된다. 튜브의 제 1 섹션과 제 2 섹션(1252a, 1252b)은 가스가 통과하여 튜브(1252)를 출입할 수 있는 갭(1412)을 제 1 섹션과 제 2 섹션(1252a, 1252b) 사이에 형성하도록 배치된다. 방사선 변경 소자(1012)는 가스(1452)를 갭(1412)을 통해서 튜브(1252) 내로 주입하도록 구성되는 가스 서플라이(1432)를 더 포함한다.
가스(1452)는, 예를 들어 수소를 포함할 수 있다. 튜브(1252) 내로 주입되는 수소 가스는 수소 라디칼이 형성되게 할 수 있는 브랜치 방사선 빔(Ba)으로 조사된다. 수소 라디칼은 고반응성이고, 내면(1232)에 증착될 수 있는 오염과 접촉하면 수소 라디칼은 오염과 반응하여 가스상 화합물이 형성되게 할 수 있다. 수소 라디칼과 오염 사이의 반응으로부터 형성된 가스상 화합물은, 예를 들어 제 1 개구(1212) 또는 제 2 개구(1222)를 통해서 튜브(1252) 밖으로 흘러나올 수 있고, 이를 통하여 튜브(1252)로부터 오염을 제거한다. 그러므로, 수소 가스를 튜브 내로 주입하는 것은 튜브(1252)의 내면(1232)을 세정하는 역할을 한다.
튜브(1252)의 제 1 섹션과 제 2 섹션(1252a, 1252b)은, 제 1 개구(1212)를 통해 튜브(1252)에 진입하는 방사선이 갭(1412)을 통해 튜브(1252)에서 빠져나가지 않게 하도록 서로에 대해 배치된다. 도 10 에 도시되는 바와 같이, 일련의 발산 광선(127)을 포함하는 브랜치 방사선 빔(Ba)은 제 1 개구(1212)를 통해 튜브(1252)에 진입한다. 광선(127)은, 광선들이 제 2 섹션(1252b)의 내면(1232)에 입사되고 갭(1412)에는 입사되지 않도록 하는 방향에서 전파되면서 광선(127)이 튜브(1252)의 제 1 섹션(1252a)에서 빠져나가게 하도록, 내면(1232)에서 반사를 겪는다(도 10 에는 미도시). 그러므로, 제 1 섹션과 제 2 섹션(1252a, 1252b)은 방사선이 갭(1412)을 통해 손실되지 않게 하도록 서로에 대해 배치된다.
도 10 에 도시되는 실시예에서, 튜브의 제 2 섹션(1252b)은 튜브 내에 벤드(1252)를 형성하도록 튜브의 제 1 섹션(1252a)에 대해 소정 각도를 가지고 배치된다. 그러나 다른 실시예들에서, 제 2 섹션(1252b)은 제 1 섹션과 제 2 섹션이 벤드를 형성하지 않도록 튜브의 제 1 섹션(1252a)과 실질적으로 동일한 방향으로 연장될 수도 있다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 광선(127)이 방사선 변경 소자에 의해 공간적으로 스크램블되게 하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)에 시간적 변동을 추가적으로 도입하는 것이 바람직할 수 있다.
도 11 은 방사선 변경 소자(1013)로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)에 시간적 변동을 도입하도록 구성되는 방사선 변경 소자(1013)의 일 실시예의 개략도이다. 방사선 변경 소자(1012)는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하도록 배치되는 제 1 개구 및 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 출력하도록 배치되는 제 2 개구(1223)를 가지는 튜브(1253)를 포함한다. 튜브(1253)는 EUV 방사선에 대해 실질적으로 반사성인 내면(1233)에 의해 규정된다. 방사선 변경 소자는 튜브(1253)가 진동 모션을 겪도록 튜브(1253)를 작동시키도록 동작가능한 액츄에이터(1453)를 더 포함한다. 예를 들어, 튜브(1253)는 제 1 위치(도 11 에서 실선으로 표시됨)와 제 2 위치(도 11 에서 쇄선으로 표시됨) 사이에서 반복적으로 이동될 수 있다. 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서의 이동은, 예를 들어 튜브(1253)를 피벗 포인트(1473) 중심으로 피벗시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 액츄에이터(1453)는 튜브(1253)가 원형 모션을 겪도록 튜브(1253)를 작동시키도록 동작가능할 수 있다. 예를 들어, 튜브(1253)의 제 1 개구(1213)는 x-y 평면에서 원형 모션을 겪을 수 있다.
튜브(1253)가 이동하면 브랜치 방사선 빔(Ba)의 광선(127)이 방사선 변경 소자(1253)의 제 2 개구(1223)로부터 출력되는 위치가 변할 수 있고 및/또는 광선(127)이 제 2 개구(1223)로부터 출력될 때에 전파되는 방향이 변할 수 있다. 그러므로, 튜브(1253)가 이동되면 전술된 바와 같은 광선(127)의 공간적 스크램블링에 추가하여 광선(127)의 시간적 스크램블링이 생긴다. 결과적으로, 필드 패싯 미러(10)에 입사하는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 각도 및 공간적 세기 프로파일이 시간에 따라 진동할 수 있다.
리소그래피 장치(LAa)내에서의 기판(W)의 노광 시에, 타겟 기판(W)의 각각의 부분은 주어진 노광 시간 동안 방사선에 노출된다. 일반적으로, 기판(W)의 타겟부를 노광 시간 기간 동안 방사선의 소망하는 선량에 노출시키는 것이 바람직하다. 그러므로, 타겟부가 노광 시간 기간 동안 노출되는 방사선의 세기의 적분이 노광 시간 기간 동안의 방사선의 세기의 임의의 변동의 성질보다 더 중요하다. 타겟 기판(W)의 각각의 부분이 방사선의 거의 동일한 선량에 노출되도록 보장하기 위해서, 튜브(1253)의 진동 모션의 시간 주기가 기판(W)의 타겟부의 노광 시간보다 더 적은 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서, 기판(W)의 타겟부의 노광 시간은 약 1 ms일 수 있다. 이러한 실시예에서, 튜브(1253)의 진동 모션의 주파수는 약 1 kHz보다 더 커서, 진동 모션의 시간 주기가 노광 시간보다 적게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 진동 모션의 주파수는 약 5 kHz일 수 있고 또는 약 5 kHz보다 클 수 있다.
방사선 변경 소자(1013)로부터 출력되는 광선(127)의 시간적 스크램블링을 도입하는 것은 광선(127)의 공간적 스크램블링과 관련하여 전술된 것과 동일한 이유로 유익할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광선(127)의 시간적 스크램블링을 도입하면, 방사선 변경 소자의 치수가 방사선 변경 소자의 내면에서의 흡수 때문에 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 방사선이 손실되는 것을 감소시키기 위해서 조절될 수 있게 된다.
방사선 변경 소자에 의해 초래되는 광선(127)의 공간적 스크램블링의 정도는 광선(127)이 방사선 변경 소자의 내면에서 겪는 반사 횟수와 함께 증가한다. 광선(127)이 겪는 반사 횟수는 θL/D에 근사적으로 비례할 수 있는데, 여기에서 θ는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 방사선 변경 소자에 진입하는 하프 발산도이고, L은 방사선 변경 소자의 길이이며, D는 방사선 변경 소자를 형성하는 튜브의 직경이다. 그러므로 공간적 스크램블링의 정도는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도를 증가시키고, 방사선 변경 소자의 길이 L을 증가시키며 및/또는 방사선 변경 소자의 직경을 감소시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나, 방사선 변경 소자의 내면에서의 흡수에 기인하여 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되는 방사선의 양은 θ2L/D에 근사적으로 비례할 수 있다. 그러므로, 광선(127)의 공간적 스크램블링의 정도를 증가시키기 위해서 방사선 변경 소자의 치수 및/또는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도를 변경하면, 흡수 때문에 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되는 방사선의 양이 증가되게 될 수 있다.
방사선 변경 소자(1013)로부터 출력되는 광선(127)의 시간적 스크램블링을 도입하면, 광선(127)을 스크램블링하는 것과 연관된 유리한 효과를 여전히 얻어내면서 방사선 변경 소자(1013)에 의해 초래되는 공간적 스크램블링의 정도가 감소되게 할 수 있다. 그러므로, 광선(127)의 시간적 스크램블링을 도입하면 방사선 변경 소자(1013)의 길이 L이 감소되게 하고, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도가 감소되게 하며, 및/또는 튜브(1253)의 직경 D가 증가되게 할 수 있고, 이를 통하여 광선(127)을 스크램블링하는 것과 연관된 유리한 효과를 여전히 얻으면서 흡수에 의해 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되는 방사선의 양을 유리하게 감소시킬 수 있다.
광선(127)의 시간적 스크램블링을 도입하기 위하여 튜브(1253)의 진동 모션이 전술되었지만, 일부 실시예들에서, 시간적 스크램블링을 도입하기 위해서 하나 이상의 다른 광학 컴포넌트가 진동 모션을 겪도록 강제될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 액츄에이터는 제 2 포커싱 광학기(109) 및/또는 제 3 포커싱 광학기(111) 중 하나 이상이 진동 모션을 겪어서 광선(127)에 시간적 스크램블링을 도입하게 하도록 구성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자로부터 출력되는, 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)은 리소그래피 장치(LAa)의 밀폐 구조체에 있는 개구(8)에 위치된 중간 초점(IF)으로 포커싱된다(예를 들어 도 4 에 도시되는 제 2 포커싱 광학기(109) 및 제 3 포커싱 광학기(111)에 의하여). 도 12a 및 도 12b 는 방사선 변경 소자로부터 출력된 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 중간 초점(IF)으로 포커싱하여 필드 패싯 미러(10)를 조명하도록 사용될 수 있는 두 개의 대안적 포커싱 방식의 개략도이다.
쉽게 예를 들고 설명하기 위해서, 제 2 포커싱 광학기(109) 및 제 3 포커싱 광학기(111)는 투과성 포커싱 광학기로서 도 12a 및 도 12b 에 도시된다. 그러나 실무에서, 도 12a 및 도 12b 에 예시된 포커싱 방식은 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 반사성 포커싱 광학기를 사용해서 구현될 수도 있다. 도 12a 및 도 12b 에 도시되는 두 개의 포커싱 방식은 다양한 컴포넌트들 사이의 거리가 다르다는 점에서 서로 다르다. 도 12a 및 도 12b 의 각각에서, 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)이 출력되는 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)와 제 2 포커싱 요소(109) 사이의 거리는 L1이라고 명명된다. 제 2 포커싱 요소(109)와 제 3 포커싱 요소(111) 사이의 거리는 L2라고 명명되고 제 2 포커싱 요소(111)와 중간 초점(IF) 사이의 거리는 L3로 명명된다. 제 2 포커싱 광학기(109)는 제로보다 적은 초점 길이 f2를 가진다. 제 3 포커싱 광학기(111)는 제로보다 큰 초점 길이 f3 를 가진다. 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)로부터 필드 패싯 미러(10)가 놓여 있는 원거리장 평면까지의 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 경로는 도 12a 및 도 12b 에서, 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 형성하는 상이한 광선(127)을 나타내는 실선 및 점선(127)으로 도시된다.
도 12a 에 도시되는 포커싱 기법에서, 제 2 포커싱 광학기(109) 및 제 3 포커싱 광학기(111)는 그로부터 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)이 출력되는 제 2 개구(122)의 이미지를 필드 패싯 미러(10) 상에 형성하도록 구성된다. 제 2 개구(122)의 이미지는, 제 2 개구(122) 및 제 2 포커싱 광학기(109) 사이의 거리 L1이 충분히 작아서 수정된 방사선 빔(Ba)이 광선(127)이 서로 실질적으로 중첩되기 전에 제 2 포커싱 광학기(109)에 도달하도록 보장함으로써 필드 패싯 미러(10) 상에 형성된다. 이것은, 제 2 개구(122)와 제 2 포커싱 광학기(109) 사이의 거리 L1이 제 2 개구(122)의 직경을 제 2 개구에서의 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도로 나눈 값보다 훨씬 적을 경우에 달성될 수 있다. 도 12a 에 도시되는 포커싱 기법이 제 2 개구(122)의 이미지를 필드 패싯 미러(10) 상에 형성하기 때문에, 필드 패싯 미러(10)에 입사하는 방사선의 공간적 세기 프로파일은 제 2 개구(122)에서의 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일에 따라 달라진다.
비록, 위에서 도 12a 에 도시되는 포커싱 기법이 제 2 개구(122)의 이미지를 필드 패싯 미러(10)상에 형성하도록 구성되는 것으로 진술되었지만, 제 2 개구(122)의인-초점 상태(in focus) 이미지는, 실무에서, 중간 초점과 필드 패싯 미러(10) 사이에 높여 있는 평면 내에 형성될 수 있다. 그러므로 필드 패싯 미러(10) 상에 형성되는 이미지는 초점이 맞지 않는다. 그러나, 필드 패싯 미러(10) 상에 형성된 이미지의 초점이 맞지 않음에도 불구하고, 필드 패싯 미러(10) 상에 입사하는 방사선은 여전히 제 2 개구(122)에서의 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일에 크게 의존할 것이다.
도 12a 에 도시되는 포커싱 기법과 대조적으로, 도 12b 에 도시되는 포커싱 기법에서, 제 2 개구(122)와 제 2 포커싱 광학기(109) 사이의 거리 L1은 도 12a 에 도시되는 포커싱 기법에서보다 훨씬 더 길다. 결과적으로, 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)이 출력되는 제 2 개구(122)의 이미지는 더 이상 필드 패싯 미러(10)에 형성되지 않고 그 대신에 중간 초점(IF)에 가깝게 형성된다. 2 개구(122)의 이미지가 중간 초점(IF)에 가깝게 형성되기 때문에, 필드 패싯 미러(10)에 입사하는 방사선은 제 2 개구(122)에서의 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)의 각도 세기 프로파일에 의존한다.
통상적으로, 제 2 개구(122)에서의 브랜치 방사선 빔(Ba)은 제 2 개구(122)에서의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일보다 더 균질하다. 결과적으로, 도 12a 에 도시되는 포커싱 기법은 바람직하게는, 도 12b 에 도시되는 포커싱 기법 때문에 필드 패싯 미러(10)에 형성되는 공간적 세기 프로파일보다 더 균질한 공간적 세기 프로파일이 필드 패싯 미러(10)에서 생기게 한다.
전술된 바와 같이, 도 12a 및 도 12b 에 도시되는 실시예에서, 제 2 포커싱 광학기(109)는 음의 포커싱 파워(제로보다 적은 초점 길이)를 가지고 제 3 포커싱 광학기(111)는 양의 포커싱 파워(제로보다 큰 초점 길이)를 가진다. 도 12c 는 필드 패싯 미러(10)를 조명하기 위해, 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)을 포커싱하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 기법의 또 다른 실시예의 개략도이다. 도 12c 에 도시되는 포커싱 기법은 양자 모두 양의 포커싱 파워(제로보다 큰 초점 길이)를 가지는 제 2 포커싱 광학기(109') 및 제 3 포커싱 광학기(111')를 포함한다. 제 2 포커싱 광학기(109')는 이미지 평면(110')에서 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)의 확대된 이미지를 형성하도록 구성된다. 제 3 포커싱 광학기(111')는 이미지 평면(110')에서 형성된 이미지를 필드 패싯 미러(10) 상으로 포커싱하도록 구성된다. 그러므로, 도 12c 에 도시되는 포커싱 기법은 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)의 이미지를 필드 패싯 미러(10) 상에 포커싱한다.
전술된 바와 같이, 제 2 개구(122)에서의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 공간적 세기 프로파일은 브랜치 방사선 빔(Ba)의 각도 세기 프로파일보다 통상적으로 더 균질하다. 그러므로, 필드 패싯 미러(10) 상에 제 2 개구(122)의 이미지를 형성하면 바람직하게도 상대적으로 균질한 공간적 세기 프로파일이 필드 패싯 미러(10)에서 생성되게 할 수 있다. 도 12c 에 도시되고 양자 모두 양의 포커싱 파워를 가지는 두 개의 포커싱 광학기를 포함하는 포커싱 장치는, 필드 패싯 미러(10)에서 형성되는 제 2 개구(122)의 이미지가 필드 패싯 미러(10)에서 실질적으로인-초점 상태가 되게 하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 도 12c 의 포커싱 기법은 바람직하게도, 제 2 개구(122)의 이미지가 필드 패싯 미러(10)가 놓여 있는 평면과 실질적으로 일치하는 초점면 내에 형성되게 할 수 있다. 이것은, 제 2 개구(122)의 초점면의 이미지가 중간 초점(IF) 또는 그 근처에 있거나(도 12b) 중간 초점(IF)과 필드 패싯 미러(10) 사이에 있는(도 12a) 도 12a 및 도 12b 의 포커싱 방식과는 대조된다. 전술된 바와 같이, 제 2 개구(122)의인-초점 이미지를 실질적으로 필드 패싯 미러(10)에서 형성하면, 바람직하게는 필드 패싯 미러에 입사하는 방사선의 공간적 균질성이 증가될 수 있다(그 초점면이 필드 패싯 미러(10) 앞에 놓여 있는 이미지를 형성하는 것과 비교할 때). 그러므로, 일부 실시예들에서, 도 12c 에 도시되는 포커싱 기법은, 도 12a 및 도 12b 에 도시되는 포커싱 방식에 의해 필드 패싯 미러(10)에 제공되는 공간적 세기 분포보다 더 균질한 공간적 세기 분포를 필드 패싯 미러(10)에 제공할 수 있다.
도 12c 에 도시되는 바와 같이, 제 2(109') 및 제 3 포커싱 광학기(111')는 광선(127) 모두가 실질적으로 중간 초점(IF)을 지나가도록 브랜치 방사선 빔(Ba)의 광선(127)을 포커싱하도록 구성된다. 비록 도 12c 에 도시되는 중간 초점(IF)이 초점이라고 불리지만, 도 12c 의 실시예에서 광선(127)은 단일 초점으로 포커싱되지 않고 브랜치 방사선 빔(Ba)은 중간 초점(IF)에서인-초점 상태가 아니다. 그러므로, 도 12c 의 실시예에서, 중간 초점(IF)은 초점이 아니고, 단지 모든 광선(127)이 통과하는 지역을 나타낸다. 광선(127)이 통과하는 지역은, 예를 들어 리소그래피 장치(LA)의 밀폐 구조체에 있는 개구(8)와 일치할 수 있다.
"중간 초점"이라는 용어는 본 명세서 전체에 걸쳐 방사선 빔(예를 들어 브랜치 방사선 빔(Ba))의 광선(127)이 통과하도록 디렉팅되는 지역을 가리키도록 사용된다. 일부 실시예들에서, 중간 초점(IF)은 초점일 수 있다. 다른 실시예들에서, 중간 초점(IF)은 비-제로 면적을 가지는 지역일 수 있다. 중간 초점(IF)은 리소그래피 장치(LA)의 밀폐 구조체에 있는 개구(8)와 일치하여, 중간 초점(IF)을 통과하는 광선(127)이 애퍼쳐(8)도 통과하여 리소그래피 장치(LA) 내로 가도록 할 수 있다.
도 12c 에 도시되는 타입의 포커싱 기법은 여러 상이한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제 2(109') 및 제 3(111') 포커싱 광학기의 초점 길이와 제 2 개구(122), 포커싱 광학기(109', 111'), 중간 초점(IF) 및 필드 패싯 미러(10) 사이의 거리는 상이한 실시예에서 다르게 구성될 수 있다.
단지 예로서만 제공되는 실시예에서, 약 4 mm의 직경을 가지는 방사선 변경 소자(122)의 제 2 개구(122)는 타입 도 12c 에 도시되는 포커싱 기법을 사용하여 필드 패싯 미러(10)에 이미징될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 2 개구(122)와 제 2 포커싱 광학기(109') 사이의 거리 L1은 약 109 mm일 수 있다. 제 2 포커싱 광학기(109')의 초점 길이 f2 는 약 104 mm일 수 있다. 제 2 포커싱 광학기(109')와 제 3 포커싱 광학기(111') 사이의 거리 L2는 약 2.5 m일 수 있다. 제 3 포커싱 광학기(111')의 초점 길이 f3 는 약 190 mm일 수 있다. 제 3 포커싱 광학기(111')와 중간 초점(IF) 사이의 거리 L3는 약 209 mm일 수 있다. 중간 초점(IF)과 필드 패싯 미러(10) 사이의 거리 L4는 약 1 m일 수 있다.
쉽게 예를 들기 위하여, 도 12c 에서 도시되는 포커싱 기법의 표현예(representation)에서, 제 2 포커싱 광학기(109') 및 제 3 포커싱 광학기(111')는 투과성 포커싱 광학기로서 표현된다. 그러나, 도 12c 에 도시되는 포커싱 기법이 반사성 광학기를 사용하여 구현될 수도 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 예를 들어, 제 2 포커싱 광학기(109') 및/또는 제 3 포커싱 광학기(111')는 미러일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 포커싱 광학기(109') 및/또는 제 3 포커싱 광학기(111')는 그레이징-입사 미러로서 구현될 수 있다. 제 2 포커싱 광학기(109') 및/또는 제 3 포커싱 광학기(111')는 실질적으로 타원형 형상을 가지는 반사면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 포커싱 광학기(109') 및/또는 제 3 포커싱 광학기(111')는 실질적으로 타원형이 아닌 최적화된 프리-폼 형상을 가지는 반사면을 가질 수 있다.
도 12a 내지 도 12c 에 도시되는 실시예 각각은 두 개의 포커싱 광학기를 포함한다. 다른 실시예들에서, 적합한 포커싱 기법은 단일 포커싱 광학기만을 사용하여 구현될 수 있다. 도 12a 내지 도 12c 의 실시예에서, 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)는 상대적으로 큰 확대율로 이미지 평면에 이미징될 수 있다. 단일 포커싱 광학기를 사용하여 이러한 확대율을 얻기 위해서, 단일 포커싱 광학기는 제 2 개구(122)에 매우 가깝게 위치될 필요가 있을 수 있다. 이러한 구현형태는 그레이징 입사각에서 방사선을 수광하는 반사성 포커싱 요소를 사용하는 경우에는 비실용적일 수 있다. 복수 개의 포커싱 광학기를 사용하면, 바람직하게는 포커싱 광학기가 제 2 개구(122)로부터 더 멀리 떨어져서 위치될 수 있게 된다. 그러면 그레이징 입사 반사성 광학기가 사용될 수 있게 할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)가 이미지 평면에 이미징되는 확대율은 도 12a 내지 도 12c 에 도시되는 것보다 더 작을 수 있다. 그러면 단일 포커싱 광학기를 사용하여 포커싱 방식의 실용적 구현이 가능해질 수 있다.
도 12d 는, 제 2(109') 및 제 3(111') 포커싱 광학기가 각각 실질적으로 타원형 반사면을 가지는 그레이징-입사 미러로서 구현되는 도 12c 의 포커싱 기법의 일 실시예의 개략도이다. 브랜치 방사선 빔(Ba)은 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)로부터 출력되고 제 2 반사성 포커싱 광학기(109')에 입사한다. 제 2 반사성 포커싱 광학기(109')는 제 1 초점(1091) 및 제 2 초점(1092)을 가진다. 제 1 초점(1091)은 실질적으로 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)에 의해 규정되는 평면에 놓여 있다. 제 2 초점(1092)은 제 2 개구(122)의 이미지가 그 안에 형성되는 이미지 평면(110')에 놓여 있다.
제 3 반사성 포커싱 광학기(111')는 제 1 초점(1111) 및 제 2 초점(1112)을 가진다. 제 3 포커싱 광학기(111')의 제 1 초점(1111)은 제 2 포커싱 광학기(111')의 제 2 초점(1092)과 실질적으로 일치한다. 제 3 포커싱 광학기(111')의 제 2 초점(1112)은 실질적으로 필드 패싯 미러(10)에 의해 규정되는 평면에 놓여 있다. 그러므로, 제 2 포커싱 광학기(111')는 이미지 평면(110')의 이미지를 필드 패싯 미러(10)에 형성한다. 제 2 포커싱 광학기(111')는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 중간 초점(IF)을 통해 디렉팅하는 역할도 하는데, 이것은 도 12d 의 실시예에서 브랜치 방사선 빔(Ba)의 모든 광선이 디렉팅되는 지역을 포커싱한다. 중간 초점(IF)은, 예를 들어 리소그래피 장치(LA)의 밀폐 구조체에 있는 개구(8)와 일치할 수 있다.
도 12d 의 실시예의 반사성 포커싱 광학기(109', 111') 각각은 실질적으로 타원형 형상을 가지는 반사면을 포함한다. 타원형 반사면은 방사선을 제 1 초점으로부터 제 2 초점으로 이미징하도록 구성된다. 예를 들어, 제 2 포커싱 광학기(109')는 방사선을 자신의 제 1 초점(1091)으로부터 자신의 제 2 초점(1092)으로 이미징한다. 그러나, 도 12d 의 실시예에서, 타원형 반사면이 포인트와 반대로 평면을 이미징하도록 배치된다. 예를 들어, 제 2 포커싱 광학기(109')는 이미지 평면(110')에 있는 제 2 개구(122)에 의해 규정되는 평면의 이미지를 형성하도록 배치된다. 타원형 반사면으로 평면의 이미지를 형성한 결과, 이미지 평면(110')에 형성된 이미지는, 예를 들어 코마 수차(comatic aberration) 및/또는 다른 더 높은 차수의 수차에 의해 블러링될 것이다. 이와 유사하게, 필드 패싯 미러(10)에 형성되는 이미지도 블러링될 것이다.
필드 패싯 미러에 블러링된 이미지를 형성하는 것은, 일부 실시예들에서 받아들여질 수 있는 것이고 임의의 실질적으로 불리한 효과를 초래하지 않을 수 있다. 그러나 다른 실시예들에서, 수차(예를 들어 코마 수차)는 불리한 효과를 초래할 수 있다. 예를 들어, 수차는 일부 방사선이 중간 초점(IF)을 통과하지 않게 하고, 이것이 방사선이 중간 초점(IF)에서 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 수차는 필드 패싯 미러(10)에서의 브랜치 방사선 빔(Ba)의 단면 형상이 필드 패싯 미러(10)의 단면 형상과 달라지게 할 수 있다. 브랜치 방사선 빔(Ba)과 필드 패싯 미러(10)의 단면 형상들 사이의 불일치가 방사선이 필드 패싯 미러(112)에서 브랜치 방사선 빔(Ba)으로부터 손실되게 할 수 있다.
필드 패싯 미러(10)에 형성된 이미지에 존재하는 수차는 일반적으로 월터 망원경(Wolter telescope)의 형태로 구성되는 반사 요소를 사용하여 감소될 수 있다. 월터 망원경은 이미지 평면에서 소스 평면의 이미지를 형성하도록 구성되는 그레이징 입사 미러의 장치이다. 월터 망원경에 의해 이미징되는 소스 평면은 월터 망원경(무한 거리에 있다고 간주될 수 있음)으로부터 더 먼 거리에 위치될 수 있고, 소스 평면이 그 위에 이미징되는 이미지 평면은 상대적으로 월터 망원경에 가깝게 위치될 수 있다. 또는, 월터 망원경에 의해 이미징되는 소스 평면은 상대적으로 월터 망원경에 가깝게 위치될 수 있고, 소스 평면이 그 위에 이미징되는 이미지는 월터 망원경(무한 거리에 있다고 간주될 수 있음)으로부터 더 먼 거리에 위치될 수 있다.
통상적으로, "월터 망원경"이라는 용어는 타원형 형상을 가지는 반사 요소 및 포물선 형상을 가지는 반사 요소를 포함하는 장치를 지칭하기 위하여 사용된다. 반사 요소는 인접한 평면을 무한대에 있는 평면에 이미징하거나 무한대에 있는 평면을 인접한 평면에 이미징하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 월터 망원경은, 큰 공액 평면(무한대에 있지 않음)을 인접한 평면 상에 이미징하거나 그 반대를 하도록 구성된다는 점에서 종래의 월터 망원경과는 다를 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 월터 망원경은, 예를 들어 타원형 형상을 가지는 제 1 반사 요소 및 포물선에 가까운 타원형 형상을 가지는 제 2 반사 요소를 포함할 수 있다.
도 12e 는 방사선 변경 소자의 제 2 개구(122)의 이미지가 월터 망원경의 형태로 배치된 광학기들을 사용하여 필드 패싯 미러(112) 상에 이미징되는 실시예의 개략도이다. 도 12e 에 도시되는 실시예에서, 제 2(109') 및 제 3(111') 포커싱 광학기는 각각 두 개의 반사 요소를 포함하는 월터 망원경을 포함한다. 제 2 포커싱 광학기(109')를 형성하는 월터 망원경은 제 1 반사 요소(109a') 및 제 2 반사 요소(109b')를 포함한다. 제 3 포커싱 광학기(111')를 형성하는 월터 망원경은 제 3 반사 요소(111a') 및 제 4 반사 요소(111b')를 포함한다.
제 1(109a') 및 제 2(109b') 반사 요소는, 상대적으로 월터 망원경에 가까이 위치된 평면을 월터 망원경로부터 무한 거리에 위치된 평면 상에 이미징하도록 구성되는 월터 망원경을 함께 형성한다. 이미지 평면(110')은 제 2 포커싱 광학기(109')를 형성하는 월터 망원경으로부터 무한 거리에 있지 않다. 결과적으로, 제 2 개구(122)는 이미지 평면(110') 상으로 완벽하게 이미징되지 않을 것이다. 그러나, 제 2 개구(122)와 제 2 포커싱 광학기(109') 사이의 거리 및 제 2 포커싱 광학기(109')와 이미지 평면(110') 사이의 거리의 비율은 충분히 작아서, 제 2 개구(122)의 이미지가 상대적으로 적은 수차를 가지고 이미지 평면(110')에 형성되게 할 수 있다. 예를 들어, 이미지 평면(110')에 제 2 개구(122)의 이미지를 형성하기 위해 월터 망원경을 사용하면(도 12e 에 도시된 바와 같이), 이미지를 형성하기 위해서 타원형 미러를 사용하는 것(도 12d 에 도시된 바와 같이)과 비교할 때, 이미지에 존재하는 임의의 수차(예를 들어 코마 수차)를 감소시킬 수 있다.
제 1(109a') 및 제 2(109b') 반사 요소로부터 형성된 월터 망원경과 유사하게, 제 3(111a') 및 제 4(111b') 반사 요소는, 상대적으로 월터 망원경에 가까이 위치된 평면을 월터 망원경로부터 무한 거리에 위치된 평면 상에 이미징하도록 구성되는 월터 망원경을 함께 형성한다. 이미지 평면(110')과 제 3 포커싱 광학기(111') 사이의 거리 및 이미지 평면(111a')과 필드 패싯 미러(10) 사이의 거리의 비율은 충분히 작아서, 이미지 평면(110')의 이미지가 상대적으로 적은 수차를 가지고 필드 패싯 미러(10)에 형성되게 할 수 있다. 예를 들어, 필드 패싯 미러에서 형성된 이미지에 존재하는 수차는, 이미지를 형성하기 위하여 타원형 미러를 사용하는 것(도 12d 에 도시된 바와 같이)과 비교할 때, 이미지를 형성하기 위해서 월터 망원경을 사용하면(도 12e 에 도시되는 것과 같이) 감소될 수 있다.
도 12e 에 도시되는 실시예와 관련하여 전술된 바와 같이, 하나 이상의 월터 망원경의 형태로 배치된 광학 요소들은 바람직하게 필드 패싯 미러(10)에서 형성된 제 2 개구(122)의 이미지에 있는 수차를 감소시킬 수 있다. 도 12e 에 도시되는 실시예에서, 제 2(109') 및 제 3(111') 포커싱 광학기를 형성하는 월터 망원경은 양자 모두 타입-III 월터 망원경의 형태이다. 다른 실시예들에서, (회전 대칭인) 타입-I 및/또는 타입-II 월터 망원경이 필드 패싯 미러(10)에서 제 2 개구(122)의 이미지를 형성하기 위하여 사용될 수 있다.
방사선 변경 소자의 실시예들은 브랜치 방사선 빔(Ba)이 리소그래피 장치(LAa)로 제공되기 전에 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하도록 배치되는 방사선 변경 소자의 콘텍스트에서 설명되어 왔다. 그러나, 방사선 변경 소자의 실시예들은 추가적으로 또는 대안적으로, 전술된 바와 다른 목적을 위해 그리고 리소그래피 시스템 내의 상이한 위치들에서 유리하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1 을 참조하여 전술된 바와 같이, 리소그래피 시스템(LS)은 메인 방사선 빔(B)을 복수 개의 브랜치 방사선 빔(Ba-Bn)으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 광학기를 포함하는 빔 전달 시스템(BDS)을 포함할 수 있다. 상세히 후술되는 바와 같이, 추가적으로 또는 대안적으로, 방사선 변경 소자는 메인 방사선 빔(B)이 빔 분할 광학기에 제공되기 전에 메인 방사선 빔(B)을 수정하기 위하여 사용되는 것이 바람직할 수 있다.
도 13 은 방사선 변경 소자(1014)의 일 실시예의 다운스트림에 배치된 빔 분할 장치(2001)의 개략도이다. 방사선 변경 소자(1014)는 메인 방사선 빔(B)을 수광하도록 배치된다. 메인 방사선 빔(B)은, 예를 들어 적어도 하나의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함하는 방사원(SO)으로부터 출력될 수 있다. 메인 방사선 빔(B)은 방사선 변경 소자(1014)로 제공되기 전에 제 4 포커싱 광학기(2003) 및 제 5 포커싱 광학기(2004)에 입사한다. 쉽게 예를 들기 위하여, 제 4 포커싱 광학기(2003) 및 제 5 포커싱 광학기(2004)는 투과성 광학기로서 도 13 에 도시되지만, 실무에서, 제 4 포커싱 광학기(2003) 및 제 5 포커싱 광학기(2004)는 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 반사성 광학기로도 구현될 수 있다.
제 4 포커싱 광학기(2003) 및 제 5 포커싱 광학기(2004)는 함께 메인 방사선 빔(B)을 확장하도록 구성된다. 제 4 포커싱 광학기(2003)는 메인 방사선 빔(B)의 단면을 확장할 수 있도록 메인 방사선 빔(B)에 발산을 도입하도록 구성된다. 예를 들어, 제 4 포커싱 광학기(2003)는 메인 방사선 빔(B)의 단면을 확장시키도록 구성되어, 메인 방사선 빔(B)의 단면이 방사선 변경 소자(1014)의 제 1 개구(1214)의 단면과 거의 유사해 지도록 할 수 있다. 도 13 에 도시되는 예에서, 방사선 변경 소자(1014)는 x-방향 길이가 y-방향보다 더 긴 직사각형 단면을 가진다. 그러므로, 제 4 포커싱 광학기(2003)는 x-방향에서보다 y-방향에서 더 큰 발산도를 도입하도록 구성되어, 메인 방사선 빔(B)이 방사선 변경 소자(1014)의 직사각형 단면과 거의 매칭되도록 확장시킬 수 있다.
도 13 에 도시되는 예에서, 제 5 포커싱 광학기(2004)는 메인 방사선 빔(B)이 제 1 개구(1214)를 통해 방사선 변경 소자(1014)에 진입하기 전에 메인 방사선 빔(B)의 발산도를 감소시키도록 구성된다. 제 5 포커싱 광학기(2004)는, 예를 들어 메인 방사선 빔(B)의 발산도를 감소시켜 방사선이 방사선 변경 소자의 내면에 입사하는 그레이징 각도를 감소시키도록 구성될 수 있다. 전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자의 다른 실시예를 참조하면, 방사선 변경 소자의 내면에서의 흡수를 통해 방사선 빔으로부터 손실되는 방사선의 양은 방사선이 내면에 입사하는 그레이징 각도가 증가함에 따라 증가된다. 그러므로, 제 5 포커싱 광학기(2004)는 메인 방사선 빔(B)의 발산도를 감소시켜서, 방사선 변경 소자(1014)의 내면에서의 흡수 때문에 메인 방사선 빔(B)으로부터 손실되는 방사선의 양을 감소시킬 수 있다.
제 4 포커싱 광학기(2003) 및 제 5 포커싱 광학기(2004)는 메인 방사선 빔이 방사선 변경 소자(1014)에 진입하기 전에 메인 방사선 빔(B)을 적응시키기 위해 사용될 수 있는 포커싱 광학기의 예들로서만 제공된다. 다른 실시예들에서, 도 13 에 도시되는 것보다 더 많거나 적은 포커싱 광학기가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 포커싱 광학기는 구성 도 13 에 도시되는 포커싱 광학기과는 다르게 구성될 수 있다. 일반적으로, 메인 방사선 빔(B)이 방사선 변경 소자(1014)에 진입할 때 하나 이상의 소망하는 특성을 가지게 되도록, 메인 방사선 빔(B)을 적응시키기 위해서 임의의 하나 이상의 포커싱 광학기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 포커싱 광학기는 메인 방사선 빔의 단면을 확장시키도록 구성되어, 메인 방사선 빔(B)의 단면 크기가 방사선 변경 소자(1014)의 제 1 개구(1214)의 단면 크기와 거의 같아지게 하도록 구성될 수 있고, 메인 방사선 빔(B)이 방사선 변경 소자에 진입할 때 발산하도록 하여, 메인 방사선 빔(B)이 방사선 변경 소자(1014)의 내면에서 반사를 겪도록 구성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하도록 배치되는 방사선 변경 소자의 다른 실시예를 참조하면, 방사선 변경 소자(1014)의 제 1 개구(1214)에 진입하는 방사선은 방사선 변경 소자의 반사성 내면에서 다수의 반사를 겪게 된다. 방사선 변경 소자(1014)는 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)에서 수정된 메인 방사선 빔(B)을 출력하도록 구성된다.
앞서 제공된 방사선 변경 소자에 대한 논의로부터 이해될 수 있는 것처럼, 방사선 변경 소자(1014)는 메인 방사선 빔(B)을 형성하는 광선이 공간적으로 스크램블링되게 한다. 메인 방사선 빔(B)을 형성하는 광선이 공간적으로 스크램블링되면, 메인 방사선 빔(B)의 세기 프로파일의 균질성이 증가되어, 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)이 제 1 개구(1214)를 통해 방사선 변경 소자(1014)에 진입하는 메인 방사선 빔의 세기 프로파일보다 더 균질한 세기 프로파일을 가지도록 할 수 있다. 더욱이, 방사선 변경 소자의 제 2 개구(1224)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔(B)은 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)의 단면 형상에 대응하는 단면 형상을 가진다.
방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)은 빔 분할 장치(2001)에 입사한다. 빔 분할 장치(2001)는 제 1 반사성 패싯(2007a), 제 2 반사성 패싯(2007b) 및 제 3 반사성 패싯(2007c)을 포함한다. 반사성 패싯(2007a 내지 2007c)은 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔(B)의 단면의 상이한 부분을 수광하고, 상이한 부분을 상이한 방향으로 반사하도록 각각 배치된다. 도 13 에 도시되는 바와 같이, 수정된 방사선 빔(B)의 상이한 부분을 상이한 방향으로 반사시키면, 별개의 브랜치 방사선 빔(Ba, Bb 및 Bc)이 형성된다. 브랜치 방사선 빔(Ba, Bb, Bc)은 각각의 상이한 리소그래피 장치로 디렉팅될 수 있다. 리소그래피 장치에 실질적으로 유사한 특성을 가지는 브랜치 방사선 빔이 제공되도록, 메인 방사선 빔(B)을 거의 같은 단면과 파워를 가지는 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 분할하는 것이 바람직할 수 있다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(1014)로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)의 단면 형상은 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)의 단면 형상과 균등하다. 도 13 에 도시되는 실시예에서, 방사선 변경 소자(1014)에는 거의 타원형 단면을 가지는 메인 방사선 빔(B)이 제공된다(포커싱 광학기(2003, 2004)에 의해 확장된 이후). 방사선 변경 소자(1014)는, 방사선 변경 소자(1014)의 직사각형 제 2 개구(1224)로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)도 역시 직사각형 단면을 가지도록 직사각형 단면을 가진다. 그러므로, 방사선 변경 소자(1224)는 메인 방사선 빔(B)의 단면 형상을 실질적 타원에서 실질적 직사각형으로 변환하는 역할을 한다. 직사각형 단면을 가진 메인 방사선 빔(B)을 실질적으로 유사한 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 분할하는 작업은, 타원형 단면을 가지는 메인 방사선 빔(B)을 실질적으로 유사한 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 분할하는 것보다 훨씬 쉽다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 방사선 변경 소자(1014)로부터 출력되는 수정된 직사각형 메인 방사선 빔(B)은 실질적으로 직사각형인 반사성 패싯(2007a 내지 2007c)을 수정된 메인 방사선 빔(B)의 경로에 제공함으로써, 복수 개의 실질적으로 동등한 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 간단하게 분할될 수 있다.
메인 방사선 빔(B)을 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 분할하기 전에 메인 방사선 빔(B)을 방사선 변경 소자로 수정하는 것은 또한, 유리하게도 메인 방사선 빔(B)이 실질적으로 동일한 파워를 각각 가지는 브랜치 방사선 빔으로 분할될 수 있게 할 수 있다. 전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(1014)는 메인 방사선 빔(B)의 균질성을 증가시켜서, 방사선 변경 소자(1014)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔의 공간적 세기 프로파일이 실질적으로 균질할 수 있도록 하는 역할을 한다. 방사선 변경 소자(1014)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔의 공간적 세기 프로파일이 균질하다면, 근사적으로 동등한 파워를 가지는 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)은 메인 방사선 빔(B)을 거의 동등한 단면을 가지는 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 분할함으로써 간단하게 제공될 수 있다.
빔 분할 장치(2001) 이전에 방사선 변경 소자(1014)를 제공하는 것은, 방사선 변경 소자(1014)가 메인 빔 포인팅 방향의 변화에 대한 메인 방사선 빔(B)의 공간적 세기 프로파일의 민감도가 감소되기 때문에 더욱 유리하다(도 4 에서 도시된 실시예에서 전술된 바와 같음). 그러므로, 메인 방사선 빔(B)의 포인팅 방향의 변화에 대한 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc) 각각의 파워의 민감도는 방사선 변경 소자(1014)를 빔 분할 장치(2001)의 업스트림에 제공함으로써 바람직하게 감소된다.
일부 리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 다른 빔 분할 장치는 메인 방사선 빔(B)을 브랜치 방사선 빔을 형성하는 복수 개의 회절 차수로 분할하도록 구성되는 회절 격자를 포함한다. 회절 격자를 포함하는 빔 분할 장치에 의해 형성되는 브랜치 방사선 빔들 각각의 파워 및 위치는 메인 방사선 빔(B)의 포인팅 방향의 변화 및 메인 방사선 빔(B)의 파장의 변화에 고도로 민감할 수 있다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔은 포인팅 방향 및 파장 양자 모두의 변동을 경험할 수 있고, 따라서 회절 격자를 포함하는 빔 분할 장치에 의하여 형성된 브랜치 방사선 빔은 파워 및 위치 양자 모두에서 큰 변동을 겪을 수 있다. 비교에 의하여, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 방사선 변경 소자로부터 출력된 방사선을 수광하는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 빔 분할 장치에 의해 형성되는 브랜치 방사선 빔은, 바람직하게도 메인 방사선 빔(B)의 파장 및 포인팅 방향 양자 모두에 대해서 상대적으로 민감하지 않다.
비록 메인 방사선 빔(B)을 3 개의 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 분할하는 3 개의 반사성 패싯(2007a 내지 2007c)을 포함하는 빔 분할 장치(2001)의 특정한 예가 도 13 에 도시되지만, 3 개의 반사성 패싯(2007a 내지 2007c)보다 많거나 적은 패싯을 포함하는 빔 분할 장치(2001)의 다른 구성이 그 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자(1014)로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)을 수광하도록 배치될 수 있는 빔 분할 장치의 다른 구성이 도 14a 및 도 14b 에 도시된다.
도 14a 는 3 개의 반사성 패싯(2007a, 2007b 및 2007c)을 포함하는 빔 분할 장치(2001a)의 일 실시예의 개략도이다. 반사성 패싯(2007a, 2007b 및 2007c)은, 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)의 상이한 부분을 수광하고 상이한 부분을 상이한 방향으로 반사하여 메인 방사선 빔(B)을 별개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 각각 배치된다.
도 14b 는 4 개의 반사성 패싯(2007a, 2007b, 2007c 및 2007d)을 포함하는 빔 분할 장치(2001b)의 일 실시예의 개략도이다. 반사성 패싯(2007a, 2007b, 2007c 및 2007d)은, 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)의 상이한 부분을 수광하고 상이한 부분을 상이한 방향으로 반사하여 메인 방사선 빔(B)을 별개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 각각 배치된다.
방사선 변경 소자(1014)의 특정한 실시예가 수정된 메인 방사선 빔을 빔 분할 장치(2001)에 제공하기 전에 메인 방사선 빔(B)을 수정하는 것에 대하여 설명되었지만, 방사선 변경 소자의 다른 실시예는 그 대신에 메인 방사선 빔(B)을 수정하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 벤드를 포함하는 방사선 변경 소자가 수정된 메인 방사선 빔을 빔 분할 장치(2001)로 제공하기 전에 메인 방사선 빔(B)을 수정시키기 위하여 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 도 13 에 도시되는 방사선 변경 소자(1014)의 단면 형상과 상이한 단면 형상을 가지는 방사선 변경 소자가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 정방형 단면을 가지는 방사선 변경 소자가 사용될 수 있다. 일반적으로, 방사선 변경 소자의 단면 형상은 소망하는 단면을 가지는 수정된 메인 방사선 빔(B)을 제공하기 위하여 구성될 수 있다. 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)의 소망하는 단면은 수정된 메인 방사선 빔(B)을 수광하도록 배치되는 빔 분할 장치(2001)를 형성하는 반사성 패싯들의 배치에 따라 달라질 수 있다.
일부 실시예들에서, 수정된 메인 방사선 빔(B)을 상대적으로 다수의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 메인 방사선 빔(B)을 거의 열 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되어, 브랜치 방사선 빔을 가진 열 개의 상이한 리소그래피 장치를 제공하도록 구성되는 빔 분할 장치가 제공될 수도 있다.
전술된 바와 같이, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하도록 구성되는 방사선 변경 소자의 다른 실시예를 참조하면, 방사선 변경 소자에 의해 초래되는 방사선 빔의 스크램블링의 정도는 방사선이 방사선 변경 소자의 내면에서 겪는 반사 횟수에 따라 달라진다. 방사선이 방사선 변경 소자의 내면에서 겪는 반사 횟수는 θL/D에 근사적으로 비례할 수 있는데, 여기에서 θ는 방사선 빔이 방사선 변경 소자에 진입하는 하프 발산도이고, L은 방사선 변경 소자의 길이이며, D는 방사선 변경 소자를 형성하는 튜브의 직경이다. 소망하는 정도의 공간적 스크램블링을 얻기 위하여, 메인 방사선 빔(B)을 수광하는 방사선 변경 소자는 상대적으로 작은 직경을 가질 수 있다.
방사선 변경 소자의 일 실시예는, 예를 들어 실질적으로 직사각형 단면을 가질 수 있고, y-방향에서 약 3 mm의 치수 및 x-방향에서 약 10 mm의 치수를 가지는, 수정된 메인 방사선 빔(B)이 출력되는 제 2 개구를 가질 수 있다(x 및 y-방향은 메인 방사선 빔이 전파되는 z-방향에 대해 수직임). 방사선 변경 소자에 입사되는 메인 방사선 빔(B)의 발산도는, 방사선 변경 소자의 제 2 개구로부터 출력되는 방사선이 x-방향에서 약 3 밀리라디안의 하프 발산도 및 y-방향에서 약 10 밀리라디안의 하프 발산도를 가지게 할 수 있다.
빔 분할 장치에서의 흡수 때문에 메인 방사선 빔(B)으로부터 손실되는 방사선의 양을 감소시키기 위하여, 빔 분할 장치의 반사성 패싯이, 방사선이 반사성 패싯에 입사하고 상대적으로 작은 그레이징 각도로 반사성 패싯으로부터 반사되도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 빔 분할 장치의 반사성 패싯은, 방사선이 약 1 도의 그레이징 각도로 반사성 패싯에 입사하도록 배치될 수 있다. 브랜치 방사선 빔이 반사되는 그레이징 각도가 상대적으로 작기 때문에, 브랜치 방사선 빔들 사이의 각도 분리도 역시 상대적으로 작아질 것이다. 이들 사이에서 상대적으로 작은 각도 분리를 가지고 발산하는 빔인 브랜치 방사선 빔들은 그들이 빔 분할 장치로부터 발산할 때에 서로 중첩될 수 있고, 따라서 별개의 브랜치 방사선 빔으로 처리될 수 없다.
브랜치 방사선 빔이 빔 분할 장치로부터 전파될 때 이들이 서로 중첩되는 것을 막기 위해서, 방사선 변경 소자로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)이 빔 분할 장치에서의 그의 발산도를 감소시키도록 확대 인자를 가지고 빔 분할 장치 상에 이미징될 수 있다.
도 15 는 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)이 빔 분할 장치(2001) 상에 포커싱되는 구성의 개략도이다. 방사선 변경 소자(1014)로부터 출력되는 수정된 메인 방사선 빔(B)은 포커싱 광학기(2015)에 입사한다.
포커싱 광학기(2015)는 오브젝트 평면(2011)(방사선 변경 소자의 제 2 개구(1224)가 놓여 있음)의 이미지를 이미지 평면(2013)에 형성하도록 구성된다. 이미지 평면(2013)에서 형성되는 이미지는 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)의 확대된 이미지이다. 즉, 이미지 평면(2013)에 있는 메인 방사선 빔(B)의 단면 크기는 오브젝트 평면(2011)에 있는(즉 방사선 변경 소자(1014)의 제 2 개구(1224)에 있는) 메인 방사선 빔(B)의 단면 크기보다 더 크다. 메인 방사선 빔(B)을 오브젝트 평면(2011)으로부터 이미지 평면(2013)으로 확장한다는 것은, 이미지 평면(2013)에서의 메인 방사선 빔(B)의 발산도가 오브젝트 평면(2011)에서의 메인 방사선 빔(B)의 발산도보다 적다(오브젝트 평면(2011)과 이미지 평면(2013) 사이에서의 메인 방사선 빔(B)의 에탕듀 때문임)는 것을 의미한다. 메인 방사선 빔의 발산도는 오브젝트 평면(2011)이 이미지 평면(2013)에서 확대되는 확대 인자만큼 감소된다. 그러므로, 포커싱 광학기(2015)는 방사선 변경 소자(2011)의 제 2 개구에서의 메인 방사선 빔의 발산도와 비교할 때, 이미지 평면(2011)에서의 메인 방사선 빔(B)의 발산도를 감소시키는 역할을 한다.
복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 빔 분할 장치(2001)는 이미지 평면(2013)의 다운스트림에 위치되어, 이미지 평면(2013)을 통과하는 확대된 메인 방사선 빔이 빔 분할 장치(2001)에 입사하게 한다. 포커싱 광학기(2015)가 메인 방사선 빔(B)의 발산도를 감소시키는 역할을 하기 때문에, 빔 분할 장치(2001)에 입사하는 메인 방사선 빔(B)은 방사선 변경 소자로부터 출력되는 메인 방사선 빔(B)의 발산도보다 작은 발산도를 가진다. 빔 분할 장치에서 메인 방사선 빔(B)의 발산도가 감소된다는 것은, 빔 분할 장치(2001)에서 형성되는 브랜치 방사선 빔이 발산도를 가진다는 것을 의미한다. 브랜치 방사선 빔의 발산도가 작아지면, 브랜치 방사선 빔이 빔 분할 장치(2001)로부터 발산할 때에 서로 중첩하는 것을 막을 수 있다. 그러므로 메인 방사선 빔(B)을 오브젝트 평면(2011)으로부터 이미지 평면(2013)으로 확대하는 것은 빔 분할 장치(2001)에서 생성된 브랜치 방사선 빔이 서로 중첩하는 것을 방지하여, 각각의 브랜치 방사선 빔이 별개의 방사선 빔으로서 처리될 수 있고 별개의 리소그래피 장치로 제공될 수 있게 하기 위하여 사용될 수 있다.
방사선 변경 소자의 제 2 개구로부터 출력되는 방사선을 확대 인자를 가지고 빔 분할 장치 상에 이미징하는 것의 다른 장점은, 빔 분할 장치에서의 방사선 빔의 단면 크기가 방사선 변경 소자의 제 2 개구에서의 방사선 빔의 단면 크기보다 크다는 것이다. 빔 분할 장치에 입사하는 방사선 빔의 단면 크기를 증가시키면, 빔 분할 장치의 반사성 패싯 각각의 크기가 증가되게 할 수 있다. 상대적으로 작은 치수를 가지는 반사성 패싯은 제조하기가 어려울 수 있고, 따라서 반사성 패싯의 크기가 유리하게 증가되게 하면 반사성 패싯을 제조하는게 더 쉬워진다.
쉽게 예를 들기 위하여, 포커싱 광학기(2015)는 도 15 에서 투과성 포커싱 광학기로서 도시된다. 그러나 실무에서, 포커싱 광학기(2015)는 당업자가 잘 이해할 수 있는 바와 같이 반사성 광학 요소로서 구현될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 메인 방사선 빔(B)을 오브젝트 평면으로부터 이미지 평면으로 확대시키는 것은 복수 개의 광학 요소를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 메인 방사선 빔(B)은 월터 망원경에 있는 미러의 구성과 유사하게 배치되는 두 개의 미러를 사용하여, 오브젝트 평면으로부터 이미지 평면까지 확대될 수 있다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(1014)로부터 출력된 메인 방사선 빔(B)을 수광하는 빔 분할 장치(2001)에 의해 형성되는 브랜치 방사선 빔은 양의 발산도를 가진다. 각각의 브랜치 방사선 빔은 각각의 리소그래피 장치로 디렉팅된다. 일부 실시예들에서, 빔 분할 장치(2001)와 리소그래피 장치 사이의 거리는 상대적으로 길어서, 각각의 브랜치 방사선 빔이 리소그래피 장치에 제공되기 전에 상대적으로 긴 광로를 따라 전파되게 할 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 장치와 리소그래피 장치 사이에서의 브랜치 방사선 빔의 광로는 수 십 미터 길이일 수 있다.
빔 분할 장치(2001)와 리소그래피 장치(LAa) 사이에서 브랜치 방사선 빔(Ba)의 단면이 크게 증가하는 것을 막기 위해서, 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도는 빔 분할 장치(2001)의 다운스트림인 위치에서 감소될 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 장치(2001)로부터 출력되는 브랜치 방사선 빔(Ba)은 브랜치 방사선 빔(Ba)의 발산도를 감소시키도록 구성될 수 있는 하나 이상의 포커싱 광학기에 입사하도록 디렉팅될 수 있다. 하나 이상의 포커싱 광학기는, 예를 들어 브랜치 방사선 빔(Ba)이 시준된 방사선 빔에 가까워지도록 브랜치 방사선 빔(Ba)을 포커싱할 수 있다. 메인 방사선 빔(B)의 에탕듀가 방사선 변경 소자(1014)에 의하여 증가되기 때문에, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 하나 이상의 포커싱 광학기에 의해서 완벽하게 시준될 수 없지만, 하나 이상의 포커싱 광학기는 시준되는 것에 가까워지도록 브랜치 방사선 빔(Ba)을 포커싱할 수 있다.
예를 들어 도 4 를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 리소그래피 장치(LAa)에 제공되기 전에, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 포커싱 광학기(107)에 의하여, 소망하는 발산도를 가지고 방사선 변경 소자(101)에 진입하도록 포커싱될 수 있다. 방사선 변경 소자(101)는 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수정하고, 수정된 브랜치 방사선 빔(Ba)은 리소그래피 장치(LAa)에 제공되기 전에 중간 초점(IF)으로 포커싱된다(예를 들어 제 2 포커싱 광학기(109) 및 제 3 포커싱 광학기(111)를 사용함).
리소그래피 시스템(LS)의 일부 실시예들에서, 빔 분할 장치로 제공되는 메인 방사선 빔(B)은 복수 개의 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔들의 조합을 포함할 수 있다. 도 16 은 복수 개의 자유 전자 레이저로부터 방출된 방사선이 결합되어 복수 개의 메인 방사선 빔을 형성하는 구성의 개략도이다. 제 1 자유 전자 레이저(FEL1)는 제 1 자유 전자 레이저 빔(BFEL1)을 방출하고, 제 2 자유 전자 레이저(FEL2)는 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL2)을 방출한다. 제 1 미러(5003)는 제 1 자유 전자 레이저 빔(BFEL1)의 광로의 일부에 배치되어, 제 1 자유 전자 레이저 빔(BFEL1)의 단면의 거의 절반이 제 2 미러(5005)에 입사하도록 디렉팅되게 한다. 제 3 미러(5007)는 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL2)의 광로의 일부에 배치되어, 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL2)의 단면의 거의 절반이 제 4 미러(5009)에 입사하도록 디렉팅되게 한다. 제 2 미러(5005)는 제 3 미러(5007)에 입사하지 않는 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL2)의 부분에 인접하게 위치되고, 제 1 미러(5003)에 입사하는 제 1 자유 전자 레이저 빔(BFEL1)의 부분을 제 3 미러(5007)에 입사하지 않는 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL2)의 부분과 결합하여 제 1 결합 방사선 빔(B21)을 형성하도록 배향된다. 제 4 미러(5009)는 제 1 미러(5003)에 입사하지 않는 제 1 자유 전자 레이저 빔(BFEL1)의 부분에 인접하게 위치되고, 제 3 미러(5007)에 입사하는 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL2)의 부분을 제 1 미러(5003)에 입사하지 않는 제 1 자유 전자 레이저 빔(BFEL1)의 부분과 결합하여 제 2 결합 방사선 빔(B12)을 형성하도록 배향된다. 그러므로, 미러(5003, 5005, 5007, 5009)는, 제 1 자유 전자 레이저(FEL1)로부터 방출된 EUV 방사선을 제 2 자유 전자 레이저(FEL2)로부터 방출된 방사선과 결합하여 이러한 결합 방사선 빔들을 형성하도록 구성되는 빔 결합 장치를 형성한다.
제 1 결합 방사선 빔(B12) 및 제 2 결합 방사선 빔(B21)은 제 1 자유 전자 레이저(FEL1)로부터 방출된 방사선과 제 2 자유 전자 레이저(FEL2)로부터 방출된 방사선의 조합을 각각 포함한다. 제 1 및 제 2 결합 방사선 빔은 각각, 결합 방사선 빔을 브랜치 방사선 빔으로 분할하는 각각의 제 1 및 제 2 빔 분할 장치(5001, 5002)로 제공되는 메인 방사선 빔으로서 사용될 수 있다. 브랜치 방사선 빔은 복수 개의 리소그래피 장치에 제공될 수 있다.
복수 개의 자유 전자 레이저로부터 방출된 방사선의 조합으로부터 메인 방사선 빔을 형성하면, 바람직하게 리던던시를 제공하여, 자유 전자 레이저 중 하나에 고장이 생기거나 오프라인이 되더라도(예를 들어 유지보수를 위해), 각각의 리소그래피 장치는 하나 이상의 다른 자유 전자 레이저로부터 방출된 방사선을 계속 수광하게 된다. 도 16 에 도시되는 미러의 구성에 의해, 결과적으로 각각 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2) 중 하나로부터 방출된 방사선으로부터 형성되는 제 1 하프 및 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2) 중 다른 하나로부터 방출된 방사선으로부터 형성되는 제 2 하프를 포함하는 제 1 결합형 자유 전자 레이저 빔(B21) 및 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B12)이 생성된다. 자유 전자(FEL1, FEL2) 중 하나가 방사선을 방출하는 것을 중단하는 경우, 따라서 제 1 및 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B21, B12)각각의 단면은 반으로 나누어질 것이다. 제 1 및 제 2 결합된 자유 전자 레이저 빔(B21, B12)이 빔 분할 장치로 직접적으로(즉 방사선 변경 소자를 통과하지 않고) 디렉팅되어야 하는 경우, 제 1 및 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B21, B12)의 단면이 반으로 나누어지면 빔 분할 장치를 형성하는 반사성 패싯 중 일부는 방사선을 수광하지 않게 될 수 있다. 결과적으로, 브랜치 방사선 빔 중 일부는 형성되지 않을 수 있고, 일부 리소그래피 장치에는 더 이상 방사선이 제공되지 않을 수 있다.
방사선을 방출하지 않게 되는 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2)의 영향을 줄이기 위하여, 제 1 및 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B21, B12) 각각은 각각 제 1 및 제 2 방사선 변경 소자(5011, 5012) 내로 디렉팅된다. 제 1 및 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B21, B12)이 양의 발산도를 가지는 그들의 각각의 방사선 변경 소자(5011, 5012)에 진입하도록 보장하기 위하여, 포커싱 광학기(5013, 5014)는, 제 1 및 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B21, B12)을 수광하고 빔들이 양의 발산도를 가지도록 이들을 포커싱하도록 배치된다. 쉽게 예를 들기 위하여, 포커싱 광학기(5013, 5014)는 투과성 포커싱 광학기인 것으로 도 16 에 도시된다. 그러나 실무에서, 포커싱 광학기(5013, 5014)는 당업자가 잘 이해할 수 있는 바와 같이 반사성 광학기로서 구현될 수도 있다.
도 17 은 포커싱 광학기(5013)로부터 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B12)을 수광하는 방사선 변경 소자의 제 1 개구에 있는 방사선 변경 소자(5011)의 단면의 개략도이다. 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B12)은 제 1 자유 전자 레이저(FEL1)로부터 방출된 방사선으로 형성된 제 1 부분(5021) 및 제 2 자유 전자 레이저(FEL2)로부터 방출된 방사선으로 형성된 제 2 부분을 포함한다. 전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자의 다른 실시예를 참조하면, 방사선 변경 소자(5011)는 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B21)을 공간적으로 스크램블링하여 스크램블된 결합 방사선 빔을 형성하도록 구성된다. 방사선 변경 소자(5011)에 의해 초래되는 공간적 스크램블링은, 공간적으로 스크램블된 결합 방사선 빔이, 제 1 자유 전자 레이저(FEL1)로부터 방출된 방사선과 제 2 자유 전자 레이저(FEL2)로부터 방출된 방사선 사이에 중첩을 포함하게 한다.
방사선 변경 소자(5011, 5012)로부터 방출된 방사선 빔은 빔 분할 장치(5001, 5002)로 제공되고, 이것은 방사선 빔을 브랜치 방사선 빔(Ba-Bf)으로 분할한다. 방사선 변경 소자(5011, 5012) 각각으로부터 출력되는 방사선 빔이 제 1 자유 전자 레이저(FEL1)로부터 방출된 방사선 및 제 2 자유 전자 레이저(FEL2)로부터 방출된 방사선의 스크램블된 조합을 포함하기 때문에, 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2) 중 하나가 방사선을 방출하는 것을 중단하는 경우, 빔 분할 장치(5001, 5002)로 제공되는 방사선 빔의 단면은 상대적으로 변경되지 않고 남을 수 있다. 결과적으로, 빔 분할 장치(5001, 5002)를 형성하는 반사성 패싯 각각은 계속하여 방사선을 수광하고, 따라서, 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh) 각각은 계속하여 빔 분할 장치(5001, 5002)에 의해 형성된다. 방사선 변경 소자(5011, 5012)의 각각으로부터 출력되는 방사선 빔 각각의 파워는, 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2) 중 하나가 방사선을 방출하는 것을 중단하는 감소될 것이기 때문에, 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)의 각각의 파워가 감소될 것이다. 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2) 중 하나가 방사선을 방출하는 것을 중단하는 경우 방사선 변경 소자(5011, 5012) 각각으로부터 출력되는 방사선 빔 각각의 파워가 감소될 것인 반면, 방사선 변경 소자(5011, 5012)에 의해 초래되는 공간적 스크램블링은, 방사선 변경 소자(5011, 5012)로부터 출력되는 방사선 빔 내의 파워의 공간적 분포가 상대적으로 변경되지 않은 상태로 남을 것이라고 보장할 수 있다. 즉, 제 1 자유 전자 레이저와 제 2 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2) 중 하나 이상에 의해 방출되는 방사선의 파워가 변하면, 방사선 변경 소자(5011, 5012)로부터 출력되는 방사선의 총 파워가 변경되게 될 수 있지만, 방사선 변경 소자(5011, 5012)에서 빠져나가는 방사선 빔 내의 파워의 공간적 분포는 크게 변하게 하지 않을 수 있다. 그러므로, 빔 분할 장치(5001, 5002)로부터 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)을 수광하는 리소그래피 장치는 방사선을 계속 수광할 것이고, 따라서 계속 동작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 및 제 2 결합형 자유 전자 레이저 빔(B21, B12)을 형성하도록 배치되는 미러(5003, 5005, 5007 및 5009)는, 제 1 자유 전자 레이저와 제 2 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2)의 정상 동작 시에는 제 1 자유 전자 레이저와 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL1, BFEL2) 광로에서 벗어나게 이동될 수 있다. 즉, 제 1 자유 전자 레이저와 제 2 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2) 양자 모두가 방사선을 방출하고 있는 경우, 제 1 자유 전자 레이저 빔(BFEL1)이 제 1 방사선 변경 소자(5011) 및 제 1 빔 분할 장치(5001)로 제공될 수 있고, 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL2)은 제 2 방사선 변경 소자(5012) 및 제 2 빔 분할 장치(5002)로 제공될 수 있다. 자유 전자 레이저(FEL1, FEL2) 중 하나가 오프라인이 되거나 방사선을 방출하는 것을 중단하는 경우, 그러면 미러(5003, 5005, 5007 및 5009)는 도 16 에 도시되는 것과 같이 제 1 자유 전자 레이저와 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL1, BFEL2)의 광로 내로 이동될 수 있다. 미러(5003, 5005, 5007 및 5009)를 제 1 자유 전자 레이저와 제 2 자유 전자 레이저 빔(BFEL1, BFEL2)의 광로 안으로 이동시키면, 각각의 방사선 변경 소자(5011, 5012) 그리고 따라서 각각의 빔 분할 장치(5001, 5002)가 방사선을 계속하여 수광하는 것이 보장된다.
전술된 바와 같이, 일부 실시예들에서(예를 들어 도 13, 도 14a, 도 14b, 도 15 및 도 16 에 도시된 실시예에서), 방사선 변경 소자는 빔 분할 장치의 업스트림에 위치되어, 수정된 메인 방사선 빔(B)이 있는 빔 분할 장치를 제공할 수 있다. 빔 분할 장치는 수정된 메인 방사선 빔(B)을, 각각 별개의 리소그래피 장치로 제공되는 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할할 수 있다. 일부 실시예들에서, 추가적인 방사선 변경 소자가, 브랜치 방사선 빔이 리소그래피 장치에 제공되기 전에(예를 들어 도 4 에 도시된 바와 같이), 각각의 브랜치 방사선 빔을 수정하도록 배치되고 구성된다. 이러한 실시예에서, 따라서 각각의 브랜치 방사선 빔은 리소그래피 장치에 제공되기 전에 두 개의 방사선 변경 소자를 통해 지나갈 수 있다.
다른 실시예들에서, 브랜치 방사선 빔은 리소그래피 장치에 제공되기 전에 오직 하나의 방사선 변경 소자만을 통과할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 메인 방사선 빔(B)은 빔 분할 장치에 입사되기 전에는 방사선 변경 소자에 의하여 수정되지 않을 수 있고, 방사선 변경 소자는 각각의 브랜치 방사선 빔의 경로에만 제공될 수 있다. 또는, 방사선 변경 소자는 메인 방사선 빔(B)이 빔 분할 장치에 입사하기 전에 메인 방사선 빔(B)을 수정하도록 배치될 수 있지만, 방사선 변경 소자는 브랜치 방사선 빔의 경로에 제공되지 않을 수 있다. 그러나, 브랜치 방사선 빔의 경로에 방사선 변경 소자를 제공하면, 유리하게도, 브랜치 방사선 빔의 단면 형상이 브랜치 방사선 빔이 리소그래피 장치에 제공되기 전에 수정될 수 있게 된다. 예를 들어, 브랜치 방사선 빔의 단면 형상은, 브랜치 방사선 빔의 단면 형상이 브랜치 방사선 빔이 입사하는 필드 패싯 미러(10)의 형상에 거의 매칭하도록, 방사선 변경 소자에 의하여 수정될 수 있다.
방사선 변경 소자가 브랜치 방사선 빔의 단면 형상을 브랜치 방사선 빔이 리소그래피 장치에 제공되기 전에 수정할 수 있는 능력 때문에, 새로운 구성의 빔 분할 장치가 사용될 수 있게 될 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자를 사용하지 않으면, 빔 분할 장치는 리소그래피 장치로 제공되기에 적합한 단면 형상을 가지는 브랜치 방사선 빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 그러나, 브랜치 방사선 빔의 단면 형상이 방사선 변경 소자를 사용하여 수정되는 실시예들에서, 빔 분할 장치는 임의의 단면 형상을 가지는 브랜치 방사선 빔을 제공할 수 있다. 그러면, 브랜치 방사선 빔의 단면 형상은 각각의 리소그래피 장치에게 소망하는 단면 형상을 가지는 브랜치 방사선 빔을 제공하도록 방사선 변경 소자에 의하여 수정될 수 있다.
도 18 은 메인 방사선 빔(B)을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치의 일 실시예의 제 1 부분(3001a)의 개략도인데, 여기에서 각각의 브랜치 방사선 빔은 메인 방사선 빔(B)의 단면의 섹터로부터 형성된다. 제 1 부분(3001a)은 다이아몬드 형상으로 배치되는 4 개의 반사성 패싯(3007a 내지 3007d)을 포함한다. 반사성 패싯(3007a 내지 3007d)은 메인 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록, 메인 방사선 빔(B)의 단면의 상이한 섹터들을 수광하고, 상이한 섹터들을 상이한 방향으로 반사하도록 구성된다.
도 19 는 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a) 및 빔 분할 장치의 제 2 부분(3001b)의 구성의 개략도인데, 제 1 및 제 2 부분 양자 모두는 메인 방사선 빔(B)의 경로에 배치된다. 메인 방사선 빔(B)의 단면이 빔 분할 장치의 업스트림에 위치된 제 1 평면(3011)에 표시된다. 제 1 평면(3011)에서, 메인 방사선 빔(B)은 실질적으로 원형 단면을 가진다. 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a)은 원형 메인 방사선 빔(B)의 단면의 거의 절반이 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a)의 반사성 패싯(3007a 내지 3007b)에 입사하도록 배치된다. 그러므로, 빔 분할 장치의 제 1 부분은 메인 방사선 빔(B)의 단면의 절반을 4 개의 별개의 브랜치 방사선 빔(Ba-Bd)으로 분할한다. 브랜치 방사선 빔(Ba-Bd)은 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a)의 다운스트림에 위치된 제 2 평면(3013)에 있는 것으로 도 19 에 도시된다. 또한, 제 2 평면(3013)에는 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a)에 입사하지 않는 메인 방사선 빔(B)의 잔여 절반(3017)도 표시된다.
빔 분할 장치의 제 2 부분(3001b)은 제 2 평면(3013)의 다운스트림에 그리고 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a)의 다운스트림에 위치된다. 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a)과 유사하게, 제 2 부분(3001b)은 다이아몬드 형상으로 배치되는 4 개의 반사성 패싯을 포함한다. 빔 분할 장치의 제 2 부분(3001b)의 반사성 패싯은, 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a)에 의해 브랜치 방사선 빔(Ba-Bd)으로 분할되지 않았던 메인 방사선 빔(B)의 잔여 절반(3017)을 수광하도록 배치된다. 빔 분할 장치의 제 2 부분(3001b)의 반사성 패싯은 메인 방사선 빔(B)을 4 개의 브랜치 방사선 빔(Be-Bh)으로 분할한다. 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a)에 의해 형성되는 브랜치 방사선 빔(Ba-Bd) 및 빔 분할 장치의 제 2 부분(3001b)에 의해 형성되는 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)은 빔 분할 장치의 제 2 부분(3001b)의 다운스트림에 위치된 제 3 평면(3015)에 표시된다. 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)이 메인 방사선 빔(B)의 단면의 상이한 세그먼트에 대응한다는 것을 도 19 로부터 알 수 있다.
도 20a 는 메인 방사선 빔(B)의 전파 방향과 나란하게 바라본, 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a) 및 제 2 부분(3001b)을 형성하는 반사성 패싯(3007a 내지 3007h)의 개략도이다. 반사성 패싯(3007a 내지 3007h) 상에서의 메인 방사선 빔(B)의 위치는 도 20a 에서 파선 원으로 표시된다. 도 20a 에 도시되는 예에서, 메인 빔(B)의 중심은 반사성 패싯(3007a 내지 3007h)의 인터섹션(3019)과 정렬된다. 그러므로, 반사성 패싯(3007a 내지 3007h)은 메인 빔(B)을, 메인 방사선 빔(B)의 단면의 동일 크기 섹터에 대응하는 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)으로 분할한다.
메인 방사선 빔(B)의 단면 세기 프로파일은 균질하지 않을 수도 있고, 예를 들어 원형 대칭적일 수도 있다. 예를 들어, 메인 방사선 빔(B)의 단면 세기 프로파일은 2-차원의 가우시안 분포일 수 있다. 메인 방사선 빔(B)의 단면 세기 프로파일이 원형 대칭이고 메인 빔(B)의 중심이 반사성 패싯(3007a 내지 3007h)의 인터섹션(3019)과 정렬된다면, 메인 방사선 빔(B)의 단면의 섹터에 대응하는 각각의 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)은 거의 같은 파워를 가질 것이다.
도 20b 는 메인 방사선(B)의 중심이 반사성 패싯(3007a 내지 3007h)의 인터섹션(3019)과 정렬되지 않는 경우의 반사성 패싯(3007a 내지 3007h) 및 메인 방사선 빔(B)의 개략도이다. 도 20b 로부터, 메인 빔(B)의 중심이 반사성 패싯(3007a 내지 3007h)의 인터섹션(3019)과 정렬되지 않으면, 각각의 패싯은 메인 방사선 빔(B)의 상이한 크기의 부분을 수광한다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)은 메인 방사선 빔(B)의 상이한 크기의 부분에 대응하고, 그러므로 상이한 파워를 가질 수 있다. 그러므로, 이러한 구성에서, 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)의 파워는 메인 방사선 빔(B)의 포인팅 방향의 변화에 민감하게 되고, 이것이 반사성 패싯(3007a 내지 3007h)에 대한 메인 방사선 빔(B)의 정렬에 변동을 일으키게 될 것이다.
메인 방사선 빔(B)의 포인팅 방향의 변동에 대한 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)의 파워의 민감도를 감소시키기 위하여, 브랜치 방사선 빔은 방사상으로 반대인 반사성 패싯들에 의해서 반사된 방사선을 결합시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사성 패싯(3007a)으로부터 반사된 방사선은 반사성 패싯(3007e)으로부터 반사된 방사선과 결합하여 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성할 수 있고, 반사성 패싯(3007b)으로부터 반사된 방사선은 반사성 패싯(3007f)으로부터 반사된 방사선과 결합하여 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)을 형성할 수 있으며, 반사성 패싯(3007c)으로부터 반사된 방사선은 반사성 패싯(3007g)으로부터 반사된 방사선과 결합하여 제 3 브랜치 방사선 빔(B3)을 형성할 수 있고, 반사성 패싯(3007d)으로부터 반사된 방사선은 반사성 패싯(3007h)으로부터 반사된 방사선과 결합되어 제 4 브랜치 방사선 빔(B4)을 형성할 수 있다. 그러므로, 반사성 패싯의 각각으로부터 반사된 방사선이 그들의 각각의 브랜치 방사선 빔에 미치는 기여분(contribution)은 메인 방사선 빔(B)의 포인팅 방향의 함수로서 변할 것이지만, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 브랜치 방사선 빔 각각의 파워는 바람직하게도 메인 방사선 빔(B)의 포인팅 방향의 변화에 민감하지 않을 것이다.
도 21 은 상이한 반사성 패싯들로부터 반사되는 방사선을 결합시켜 단일 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 미러들의 구성의 개략도이다. 도 21 에 도시되는 예에서, 메인 방사선 빔(B)의 부분(B')은 제 1 반사성 패싯(3007a)으로부터 반사되고 메인 방사선 빔(B)의 제 2 부분(B")은 제 2 반사성 패싯(3007e)으로부터 반사된다. 제 1 반사성 패싯(3007a) 및 제 2 반사성 패싯(3007e)은 메인 방사선 빔(B)의 단면의 방사상으로 반대인 섹터들을 수광하고 반사하도록 배치될 수 있다. 제 1 미러(3021)는 제 1 부분(B')이 제 2 미러(3025)에 입사하게 반사하도록 배치된다. 제 3 미러(3023)는, 제 2 미러(3025)로부터 반사된 제 1 부분(B') 및 제 3 미러(3023)로부터 반사된 제 2 부분(B")이 실질적으로 동일한 방향으로 그리고 서로 인접하게 전파되어 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성하도록, 제 2 부분(B")을 반사하도록 배치된다. 미러들의 추가적인 유사 구성이, 다른 반사성 패싯으로부터 반사된 메인 방사선 빔(B)의 다른 부분들을 결합하여 추가적인 브랜치 방사선 빔을 형성하게 하도록 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 18 및 도 19 에 도시되는 빔 분할 장치의 실시예에서, 빔 분할 장치의 제 1 부분(3001a)의 반사성 패싯 각각은 단일 인터섹션 포인트(3019)에서 교차한다. 이와 유사하게, 빔 분할 장치의 제 2 부분(3001b)의 반사성 패싯도 단일 인터섹션 포인트에서 교차한다. 그러므로, 각각의 반사성 패싯은, 인터섹션 포인트에서 첨예한 팁을 가지는데, 이것은 제조하기가 어려울 수 있다.
도 22a 는 빔 분할 장치가 첨예한 팁을 가지지 않는 반사성 패싯으로부터 형성되게 하는 빔 분할 장치의 다른 구성의 개략도이다. 메인 방사선 빔(B)은 제 1 원추형 렌즈(3031) 및 제 2 원추형 렌즈(3032)에 입사한다. 제 1 원추형 렌즈(3031) 및 제 2 원추형 렌즈(3032)는 메인 방사선 빔(B)을 디렉팅하여 방사선(Br)의 환형 링을 형성하도록 구성된다. 방사선 빔(Br)의 환형 링은 편리하게도 첨예한 끝을 가지지 않는 반사성 패싯에 의해 브랜치 방사선 빔으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 반사성 패싯(3007a 및 3007e)은 도 22a 에서 방사선(Br)의 환형 링을 각각 브랜치 방사선 빔(Ba 및 Be)으로 분할하는 것으로 도시된다. 쉽게 예를 들기 위하여, 원추형 렌즈(3031, 3032)는 투과성 포커싱 광학기인 것으로 도 22a 에 도시된다. 그러나 실무에서, 원추형 렌즈(3031, 3032)는 당업자가 잘 이해할 수 있는 바와 같이 반사성 광학기로도 구현될 수 있다.
도 22b 는 방사선(Br)의 환형 링의 전파 방향의 방향과 나란히 바라볼 때, 방사선(Br)의 환형 링을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 배치되는 반사성 패싯(3007a 내지 3007h)의 개략도이다. 도 22b 로부터, 방사선(Br)의 환형 링은 첨예한 팁을 가지지 않는 반사성 패싯(3007a 내지 3007h)으로써 브랜치 방사선 빔으로 분할될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있다.
메인 방사선 빔(B)을 방사선(Br)의 환형 링으로 확장하기 위해서 원추형 렌즈를 사용하면, 빔 분할 장치의 다른 구성이 유리하게 사용될 수 있게 할 수 있다. 도 23 은 방사선(Br)의 환형 링을 복수 개의 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치(4001)의 다른 실시예의 개략도이다. 빔 분할 장치(4001)의 업스트림에 위치된 제 1 평면에 표시되는 방사선(Br)의 환형 링은, 예를 들어 하나 이상의 원추형 렌즈(예를 들어 도 22a 에 도시되는 제 1 및 제 2 원추형 렌즈)에 의해 메인 방사선 빔(B)으로부터 형성될 수 있다. 빔 분할 디바이스(4001)는 복수 개의 반사성 패싯을 형성하는 외면이 있는 개략적으로 원추형 형상을 가진다. 반사성 패싯들 중 하나가 도 23 에서 4007a로 명명된다. 반사성 패싯은 각각 방사선(Br)의 환형 링의 섹터를 반사하여 복수 개의 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)을 형성하도록 구성된다. 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)이 도 23 에서 빔 분할 장치(4001) 다운스트림에 위치된 제 2 평면(4011)에 표시된다.
도 23 에 도시되는 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh) 중 하나 이상이 서로 결합되어 결합형 브랜치 방사선 빔을 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 21 에 도시되는 미러와 유사한 미러들의 구성이, 방사상으로 반대인 반사성 패싯들로부터 반사된 방사선을 결합하여 그 파워가 메인 방사선 빔(B)의 포인팅 방향의 변화에 상대적으로 무감한 브랜치 방사선 빔을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
도 23 에 도시되는 빔 분할 장치(4001)의 실시예가 방사선(Br)의 환형 링을 브랜치 방사선 빔으로 분할하는 것과 관련하여 설명되었지만, 도 23 의 빔 분할 장치(4001)가, 메인 방사선 빔(B)을 우선 방사선(Br)의 환형 링으로 확장시키지 않고서 메인 방사선 빔(B)을 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)으로 분할하기에 적합하도록 적응될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도 23 에 도시되는 빔 분할 장치를 형성하는 반사성 패싯 각각은 반사성 패싯들이 한 포인트에서 교차하도록 도 23 의 제 1 평면(4009)을 향해 연장될 수 있다. 이러한 빔 분할 장치는 메인 방사선 빔(B)을 우선 방사선(Br)의 환형 링으로 확장시키지 않고, 메인 방사선 빔(B)을 브랜치 방사선 빔(Ba-Bh)으로 분할하기에 적절할 수 있다.
빔 분할 장치의 여러 실시예가 도 18 내지 도 23 을 참조하여 설명되었고, 여기에서 메인 방사선 빔(B)은 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할되고 각각의 브랜치 방사선 빔은 메인 방사선 빔(B)의 단면의 하나 이상의 섹터에 대응한다. 이러한 빔 분할 장치에 의해 형성되는 브랜치 방사선 빔이, 브랜치 방사선 빔이 입사하도록 그 위로 디렉팅되는 필드 패싯 미러(10)의 단면 형상과 매칭되지 않을 수 있는 단면 형상을 가진다는 것이 이해될 것이다. 그러므로, 각각의 브랜치 방사선 빔은 하나 이상의 방사선 변경 소자에 의해 수정될 수 있고, 이들은 브랜치 방사선 빔의 단면 형상을, 브랜치 방사선 빔의 단면 형상이 브랜치 방사선 빔이 그 위에 입사하는 필드 패싯 미러의 단면 형상에 거의 대응하도록, 수정할 수 있다.
빔 분할 장치의 여러 실시예가 도 18 내지 도 23 을 참조하여 설명되었고, 여기에서 메인 방사선 빔(B)은 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할되고 각각의 브랜치 방사선 빔은 메인 방사선 빔(B)의 단면의 하나 이상의 섹터에 대응한다. "섹터"라는 용어는 양자 모두 단일 포인트로부터 연장되는 두 개의 방사상 라인에 의해 경계가 지어지는 메인 방사선 빔의 단면의 일부를 의미하려는 것이다. 방사선 빔의 단면의 섹터는, 예를 들어 예를 들어 도 20a 에 도시된 원형 단면의 섹터에 대응할 수 있다. 또는, 방사선 빔의 단면의 섹터는 도 22b 에 도시되는 바와 같은 방사선의 환형 링의 섹터에 대응할 수 있다.
도 18 내지 도 23 에 도시된 빔 분할 장치의 실시예들이 방사선 변경 소자를 통과하지 않은 메인 방사선 빔(B)에 대하여 설명되었지만, 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자는 도 18 내지 도 23 에 도시되는 빔 분할 장치의 업스트림에 위치될 수 있어서, 빔 분할 장치가 방사선 변경 소자를 통과한 수정된 메인 방사선 빔(B)을 수광하게 할 수도 있다.
방사선 변경 소자가 반사성 내면을 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자의 다양한 실시예들이 설명되었다. 다른 실시예들에서, 방사선 변경 소자는 복수 개의 반사성 패싯을 포함할 수 있다. 도 24 는 복수 개의 반사성 패싯(6103a 내지 6103d)을 포함하는 방사선 변경 소자(6101)의 개략도이다. 방사선 변경 소자(6101)는 방사선 빔(620)을 수광한다. 방사선 빔(620)은, 예를 들어 빔 분할 장치로부터 수광된 브랜치 방사선 빔(Ba)일 수 있다. 또는, 방사선 빔(620)은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 메인 방사선 빔(B)일 수도 있다.
반사성 패싯(6103a 내지 6103d) 각각은 방사선 빔(620)의 부분을 수광하고 복수 개의 서브-빔(620a 내지 620d)을 형성하도록 수광된 부분을 반사한다. 예를 들어, 제 1 반사성 패싯(6103a)은 방사선 빔(620)의 부분을 반사하여 제 1 서브-빔(620a)을 형성한다. 반사성 패싯(6103a 내지 6103d) 각각은 오목 반사면을 포함하고, 서브-빔을 각각의 초점(621a 내지 621d)에 포커싱하도록 구성된다. 초점(621a 내지 621d) 각각은 초점면(6210)에 놓여 있다. 일부 실시예들에서, 초점(621a 내지 621d)은 초점면(6210)에서 서로 실질적으로 균일하게 이격될 수 있다. 도 24 에 도시되는 실시예에서, 초점면(6210)은 반사성 패싯(6103a 내지 6103d)이 일반적으로 놓여 있는 평면(6310)과 거의 평행하다. 도 24 에 도시되는 바와 같이, 반사성 패싯(6103a 내지 6103d) 각각은 곡면 반사면을 포함한다. 그러므로, 패싯(6103a 내지 6103d)의 반사면은 평면(6310)에 정확하게 놓여 있지 않다. 평면(6310)은 단지 반사성 패싯(6103a 내지 6103d)이 일반적으로 놓여 있는 평면을 나타낼 뿐이다.
다른 실시예에 대하여 전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자에 입사하는 방사선 빔(620)은 상대적으로 낮은 에탕듀를 가질 수 있다. 방사선 변경 소자(6101)의 반사성 패싯(6103a 내지 6103d)은, 서브-빔(620a 내지 620d)이 원거리장 위치에서 중첩되어 수정된 방사선 빔을 형성하도록, 서브-빔(620a 내지 620d)을 포커싱하고 디렉팅하도록 구성된다. 원거리장 위치에서 바라볼 때, 복수 개의 초점(621a 내지 621d)은 평면형 고-에탕듀 광원으로서의 역할을 한다. 그러므로, 수정된 방사선 빔은 방사선 변경 소자(6101)에 입사하는 방사선 빔(620)보다 훨씬 더 큰 에탕듀를 가진다. 수정된 방사선 빔은 또한, 방사선 변경 소자(6101)에 입사하는 공간적 방사선 빔(620)의 공간적 세기 프로파일보다 훨씬 더 균질한 공간적 세기 프로파일을 원거리장에서 가질 수 있다. 반사성 패싯(6103a 내지 6103d)은, 예를 들어 방사선 변경 소자(6101)에 입사하는 방사선 빔(620)의 공간적 세기 프로파일의 상이한 부분을 원거리장 평면에 있는 상이한 위치로 디렉팅하여, 실질적으로 균질한 공간적 세기 프로파일을 가지는 수정된 방사선 빔을 제공하도록 구성된다.
도 24 에 도시되는 실시예에서, 4 개의 반사성 패싯(6103a 내지 6103d)이 도시된다. 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자(6101)는 5 개 이상의 반사성 패싯을 포함할 수 있다. 도 25 는 16 개의 반사성 패싯(6103a 내지 6103p)을 포함하는 방사선 변경 소자(6101)의 개략도이다. 도 25 에 도시되는 16 개의 반사성 패싯(6103a 내지 6103p)은 방사선 변경 소자(6103)의 반사성 패싯 전부를 포함할 수 있거나 또는 방사선 변경 소자(6103)의 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자(6103)는 도 25 에 도시되는 16 개의 반사성 패싯(6103a 내지 6103p)보다 많은 패싯을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 방사선 변경 소자(6103)는 예를 들어 약 44 개의 반사성 패싯을 포함할 수 있다.
반사성 패싯(6103a 내지 6103p)은 방사선 변경 소자(6101)에 의해 형성된 수정된 방사선 빔이 하나 이상의 소망하는 특성을 가지게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 반사성 패싯(6103a 내지 6103p)은 방사선 변경 소자(6101)에 입사하는 방사선 빔(620)과 비교할 때, 수정된 방사선 빔의 에탕듀가 소망하는 만큼 증가하게 하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 방사선 변경 소자(6101)에 입사하는 방사선 빔(620)은 약 30 mm의 빔 직경을 가질 수 있다. 방사선 빔(620)은 약 8.5° 의 그레이징 각도(6311)(도 24 에서 명명된 바와 같음)에서 방사선 변경 소자에 입사할 수 있다. 방사선 변경 소자(6101)는 44 개의 반사성 패싯을 포함하여 44 개의 서브-빔을 형성할 수 있다. 방사선 변경 소자에 입사하는 각각의 서브-빔은 방사선 빔(620)의 단면의 부분과 균등할 수 있다. 방사선 변경 소자(6101)에서 서브-빔을 형성하는 단면의 방사선 빔(620)의 각각의 부분은 방사선 빔(620)의 전파 방향과 수직인 평면에서 실질적으로 정방형 단면 형상을 가질 수 있다. 각각의 서브-빔의 정사각형 단면은 약 4 mm 바이 4 mm의의 치수를 가질 수 있다. 서브-빔은 반사성 패싯에 의하여 복수 개의 초점으로 포커싱된다. 서브-빔은, 그 초점의 다운스트림에 있는 각각의 서브-빔의 하프 발산도가 약 7 밀리라디안이 되도록 포커싱될 수 있다. 반사성 패싯의 초점 길이는 약 285 mm일 수 있다. 방사선 변경 소자(6101)의 길이(6312)(도 24 에서 명명된 바와 같음)는 약 200 mm일 수 있다. 반사성 패싯의 초점 길이가 초점면의 길이(즉 초점면(6210)의 길이)보다 더 긴 것이 바람직할 수 있다. 초점면의 길이는 방사선 변경 소자의 길이(6312)와 거의 같다.
서브-빔은 원거리장 위치에서 서로 중첩되어 수정된 방사선 빔을 형성한다. 전술된 실시예에서, 수정된 방사선 빔은 약 7 밀리라디안의 하프 발산도(각각의 서브-빔의 하프 발산도에 대응함)를 가지고 피상 소스 크기는 약 30 mm의의 직경을 가진다(방사선 변경 소자에 입사하는 방사선 빔(620)의 직경에 대응함). 수정된 방사선 빔의 에탕듀는 대략 피상 소스 크기의 직경과 수정된 방사선 빔의 하프 발산도의 곱의 제곱이다. 전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(6101)에 의해 형성되는 수정된 방사선 빔은 방사선 변경 소자(6101)에 입사하는 방사선 빔(620)보다 훨씬 더 높은 에탕듀를 가진다.
원거리장 위치에 있는 방사선 변경 소자에 의해 형성되는 수정된 방사선 빔의 단면 형상은 적어도 부분적으로 반사성 패싯의 단면 형상에 따라 달라진다. 예를 들어, 반사성 패싯(도 25 에 도시되는 6103a 내지 6103p) 각각은 거의 직사각형 단면을 가진다. 원거리장 위치에 있는 반사성 패싯(6103a 내지 6103p)에 의해 형성되는 수정된 방사선 빔은 거의 정방형 단면 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사성 패싯(6103a 내지 6103p)에 의해 형성되는 수정된 방사선 빔은 거의 직사각형 단면 형상을 가질 수 있다.
수정된 방사선 빔을 수광하는 광학 요소의 형상에 거의 매칭되는 단면 형상을 가지는 수정된 방사선 빔을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 수정된 방사선 빔은 리소그래피 장치로 제공될 수 있고 리소그래피 장치 내의 필드 패싯 미러에 입사할 수 있다. 이러한 실시예에서, 수정된 방사선 빔과 필드 패싯 미러의 단면 형상들이 불일치하면, 필드 패싯 미러에서 방사선이 수정된 방사선 빔으로부터 손실되는 것을 초래할 수 있다. 그러므로, 필드 패싯 미러의 단면 형상에 거의 매칭되는 단면 형상을 가지는 수정된 방사선 빔을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자를 형성하는 반사성 패싯은 소망하는 단면 형상을 가지는 수정된 방사선 빔을 형성하도록 구성되는 단면 형상을 가질 수 있다. 도 26 은 복수 개의 반사성 패싯(6103'a-6103'm)을 포함하는 방사선 변경 소자(6101')의 일 실시예의 개략도이다. 반사성 패싯(6103'a-6103'm) 각각은 거의 육각형의 단면을 가지고, 허니콤 격자의 형태로 배치된다. 반사성 패싯(6103'a-6103'm)은 원거리장 위치에서 거의 육각형의 단면 형상을 가지는 수정된 방사선 빔을 형성하도록 구성될 수 있다. 도 26 에 도시되는 허니콤 격자는 각각 신장된 육각형의 형상을 가지는 복수 개의 반사성 패싯(6103'a-6103'm)을 포함하여, 단일 패싯(6103'a-6103'm)에 입사하는 방사선 빔의 부분의 단면 형상이 거의 정육각형이 되게 한다.
일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자(6101')에 의해 형성되는 수정된 방사선 빔은 거의 원형 단면 형상을 가지는 필드 패싯 미러에 입사할 수 있다. 방사선 변경 소자(6101')에 의해 형성되는 수정된 방사선 빔의 육각형의 단면은 필드 패싯 미러의 원형 형상과 거의 매칭되어, 필드 패싯 미러에서의 수정된 방사선 빔으로부터의 임의의 방사선의 손실을 감소시킬 수 있다.
도 24 에 도시되는 방사선 변경 소자(6101)의 실시예에서, 반사성 패싯(6103a-6103d)은 서브-빔(620a 내지 620d)을, 반사성 패싯(6103a 내지 6103d)이 일반적으로 놓여 있는 평면(6310)과 거의 평행인 초점면(6210)에 놓여 있는 초점(621a 내지 621d)으로 포커싱하도록 배치된다. 다른 실시예들에서, 초점면(6210)은 반사성 패싯(6103a 내지 6103d)이 일반적으로 놓여 있는 평면(6310)과 평행하지 않을 수도 있다.
도 27 은 방사선 변경 소자(7101)의 일 실시예의 개략도이다. 방사선 변경 소자(7101)는 일반적으로 평면(7310)에 놓여 있는 반사성 패싯(7103a 내지 7103c)을 포함한다. 방사선 빔(720)은 방사선 변경 소자(7101)에 입사하고 반사성 패싯(7103a 내지 7103c)에 의해 복수 개의 서브-빔(720a 내지 720c)으로 포커싱된다. 서브-빔(720a 내지 720c)은, 각각 초점면(7210)에 놓여 있는 복수 개의 초점(721a 내지 721c)에 포커싱된다. 도 27 의 실시예에서, 반사성 패싯(7103a 내지 7103c)은 초점면(7210)이 반사 요소(7103a 내지 7103c)가 일반적으로 놓여 있는 평면(7310)과 평행하지 않도록 배치된다.
서브-빔(720a 내지 720c) 각각은 중심 광축(723a 내지 723c)을 가진다. 도 27 의 실시예에서, 반사성 패싯(7103a 내지 7130c)은 초점면(7210)이 서브-빔(720a 내지 720c)의 광축(723a 내지 723c)에 대해 실질적으로 수직이 되도록 배치된다.
초점면(7210)이 반사성 패싯(7103a 내지 7103c)이 일반적으로 놓여 있는 평면(7310)과 평행하지 않은 실시예들에서(예를 들어 도 27 에서 도시된 것처럼), 반사성 패싯의 크기 및/또는 형상은 상이한 반사성 패싯마다 다를 수 있다. 도 28 은 방사선 변경 소자(7101')의 일 실시예의 위에서 바라본 개략도이다. 방사선 변경 소자(7101')는 복수 개의 서브-빔을 초점면에 놓여 있는 초점으로 포커싱하도록 배치되는 복수 개의 반사성 패싯(7103')을 포함하는데, 여기에서 초점면은 서브-빔의 광축에 실질적으로 수직이다(예를 들어 도 27 에서 도시된 바와 같음). 도 28 에서 알 수 있는 바와 같이, 반사성 패싯(7103')은 상이한 크기 및 형상을 가진다.
반사성 패싯이 상이한 크기를 가지면, 결과적으로 서브-빔(720a 내지 720c)을 형성하는 방사선 빔(720)의 상이한 부분의 단면 크기가 서로 달라지게 된다. 결과적으로, 상이한 서브-빔들은 상이한 파워를 가질 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 큰 단면을 가지는 반사성 패싯은 상대적으로 작은 단면을 가지는 반사성 패싯보다 더 많은 방사선을 수광하고 서브-빔으로 포커싱할 수 있다. 결과적으로, 상대적으로 큰 단면을 가지는 반사성 패싯으로부터 반사된 서브-빔은 상대적으로 작은 단면을 가지는 반사성 패싯으로부터 반사된 서브-빔보다 더 높은 파워를 가질 수 있다. 반사성 패싯이 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 다른 결과는, 균일하게 이격되지 않는 초점(721a 내지 721c)이다(도 27 로부터 알 수 있는 바와 같음).
도 29 는 복수 개의 반사성 패싯(6153a-6153p)을 포함하는 방사선 변경 소자(6151)의 다른 실시예의 개략도이다. 방사선 변경 소자(6151)는, 방사선 빔(6120)이 방사선 변경 소자(6151)의 적어도 일 부분(6155)을 조명하도록 방사선 빔(6120)을 수광하도록 배치된다. 각각의 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)은 방사선 빔(6120)의 부분을 수광하고 반사하여 복수 개의 서브-빔을 형성한다(도 29 에는 미도시). 도 29 에 도시되는 실시예에서, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)은 실질적으로 평평해서 이들이 아무런 포커싱 파워를 가지지 않는다. 다른 실시예들에서, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)은 오목 형상을 가지고 양의 포커싱 파워를 가질 수 있다. 또는, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)은 볼록 형상을 가지고 음의 포커싱 파워를 가질 수 있다.
반사성 패싯(6153a 내지 6153p)은, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)에서 형성되는 서브-빔이 원거리장 평면에서 서로 중첩되어 원거리장 평면에서 수정된 방사선 빔을 형성하도록 구성된다. 반사성 패싯은, 예를 들어 서브-빔의 적어도 일부가 원거리장 평면에서 실질적으로 동일한 영역을 조명하도록 구성될 수 있다. 즉, 서브-빔의 적어도 일부는 원거리장 평면에서 서로 완전히 중첩될 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사성 패싯의 각각에서 형성된 서브-빔들 전부가 원거리장 평면에서 서로 중첩되는 것은 아닐 것이다. 일반적으로, 반사성 패싯은, 각각의 반사성 패싯이 방사선으로써 완전히 조명된다면, 각각의 서브-빔이 원거리장 평면에서 적어도 하나의 다른 서브-빔과 적어도 부분적으로 중첩하게 되도록 배치된다.
일 실시예에서, 방사선 변경 소자(6151)는 수정된 방사선 빔을 리소그래피 장치로 공급할 수 있다. 이러한 실시예에서, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)에서 형성되는 서브-빔은, 예를 들어 리소그래피 장치의 필드 패싯 미러가 위치되는 평면에서 서로 중첩할 수 있다. 이러한 실시예에서, 하나 이상의 포커싱 광학기가 방사선 변경 소자와 리소그래피 장치 사이에 위치될 수 있다. 예를 들어, 포커싱 광학기는, 수정된 방사선 빔이 리소그래피 장치로 제공되기 전에 이것을 중간 초점에 포커싱하도록 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 방사선 변경 소자(6151)에서 형성된 수정된 방사선 빔은 빔 분할 장치(예컨대, 예를 들어 도 13, 도 14a, 도 14b, 도 18, 도 19, 도 21, 도 22a, 또는 도 23 중 임의의 것에 도시된 형태의 빔 분할 장치)로 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)에서 형성된 서브-빔은 빔 분할 장치에 근접한 평면에서 서로 중첩할 수 있다.
전술된 바와 같이, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)은, 원거리장 평면의 지역이 두 개 이상의 중첩 서브-빔으로써 조명되도록 구성된다. 그러므로, 원거리장 평면의 특정 위치에 입사하는 방사선의 세기는 반사성 패싯(6153a 내지 6153p) 중 두 개 이상으로부터 반사된 방사선의 세기에 따라 달라진다. 결과적으로, 원거리장 평면에서의 단면 세기 프로파일의 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)에서의 단면 세기 프로파일에 대한 의존성이 감소된다. 이러한 방식으로, 방사선 변경 소자(6151)는 수정된 방사선 빔의 단면 세기 프로파일의 균질성을 증가시키는 역할을 한다. 일부 실시예들에서, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p) 모두가 완전히 조명된다면, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)은 원거리장 평면에서 실질적으로 완전히 서로 중첩하는 서브-빔을 형성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 원거리장 평면에서의 세기 프로파일은 실질적으로 균질할 수 있고, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)에 입사하는 방사선 빔(6120)의 세기 프로파일에 크게 의존하지 않을 수 있다.
전술된 것처럼 원거리장 평면에서 중첩하는 서브-빔으로부터 수정된 방사선 빔을 형성함으로써, 수정된 방사선 빔의 포인팅 방향 및/또는 세기 프로파일은 방사선 변경 소자(6151)에 입사하는 방사선 빔의(6120)의 포인팅 방향의 변화에 상대적으로 민감하지 않을 수 있다. 전술된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 반사성 패싯(6153a 내지 6165p)은, 반사성 패싯 모두가 완전히 조명된다면 된 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)이 원거리장 평면에서 실질적으로 서로 완전히 중첩하는 서브-빔을 형성하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 도 29 에 도시된 바와 같이, 실무에서, 방사선 빔(6120)은 반사성 패싯(6153a 내지 6153p) 모두를 완전히 조명할 수 없을 수도 있다. 이러한 실시예에서, 방사선 빔(6120)의 포인팅 방향의 변화는 더 많은 방사선이 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)의 일부에 입사하고 더 적은 방사선이 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)의 나머지에 입사하게 할 수 있다. 반사성 패싯에서 형성된 서브-빔이 원거리장 평면에서 중첩하는 일 실시예에서, 상이한 반사성 패싯으로의 방사선의 천이는, 원거리장 평면에서 수정된 방사선 빔의 포인팅 방향 및/또는 세기 프로파일이 조금 변하거나 아예 변하지 않게 할 수 있다. 그러므로, 방사선 변경 소자(6151)는 바람직하게도 원거리장 평면에서의 수정된 방사선 빔의 포인팅 방향 및/또는 세기 프로파일이 방사선 변경 소자(6151)에 입사하는 방사선 빔(6120)의 포인팅 방향에 의존하는 정도를 감소시킨다.
도 29 에 도시되는 실시예에서, 방사선 변경 소자(6151)는 총 16 개의 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 도 29 에 도시되는 타입의 방사선 변경 소자(6151)는 16보다 많거나 적은 반사성 패싯을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자는 8 행 및 8 열의 반사성 패싯(도 29 에 도시되는 4 행 및 4 열과 대조됨)을 포함하여, 총 64 개의 반사성 패싯이 제공되게 할 수 있다. 방사선 변경 소자의 다른 실시예들에서, 반사성 패싯의 행의 개수는 반사성 패싯의 열의 개수와 다를 수 있다.
방사선 변경 소자가 형성되는 반사성 패싯의 개수를 증가시키면, 바람직하게도 원거리장 평면에서의 수정된 방사선 빔의 세기 프로파일의 균질성이 증가될 수 있다. 전술된 바와 같이, 반사성 패싯이 원거리장 평면에서 중첩하는 서브-빔을 형성하도록 반사성 패싯을 배치하면, 상이한 반사성 패싯에 입사하는 방사선의 세기 사이의 임의의 차분에 대한 원거리장 평면에서의 세기 프로파일의 의존성이 감소된다. 그러나, 원거리장 평면에서의 세기 프로파일은 여전히 단일 반사성 패싯에 입사하는 방사선의 세기 프로파일에 있는 임의의 불균질성에 대해 민감할 수 있다. 예를 들어, 단일 반사성 패싯에 입사하는 방사선의 세기가 공간적 불균질성을 가진다면, 이러한 공간적 불균질성은 원거리장 평면에 있는 세기 프로파일에도 존재할 수 있다.
방사선 변경 소자가 형성되는 반사성 패싯의 개수를 증가시키면, 보통은 각각의 반사성 패싯의 크기가 감소될 것이다. 반사성 패싯의 크기를 감소시키면 단일 반사성 패싯에 입사하는 방사선 빔(6120)의 부분의 단면이 감소될 것이다. 단일 반사성 패싯에 입사하는 방사선 빔(6120)의 부분의 단면을 감소시키면 통상적으로 단일 반사성 패싯에 입사하는 방사선의 세기 프로파일에 존재하는 임의의 공간적 불균질성의 크기가 감소될 것이다. 결과적으로, 원거리장 평면에서의 공간적 세기 프로파일에 존재하는 임의의 불균질성이 감소될 수 있다.
방사선 변경 소자가 형성되는 반사성 패싯의 개수를 증가시키면, 추가적으로 또는 대안적으로, 방사선 변경 소자(6151)에 입사하는 방사선 빔(6120)의 포인팅 방향에 대한 원거리장 평면에서의 방사선의 의존성이 감소될 수 있다.
그러나, 방사선 변경 소자가 형성되는 반사성 패싯의 개수를 증가시키면, 방사선 변경 소자를 제조하는데 수반되는 복잡성 및/또는 비용이 증가될 수 있다. 방사선 변경 소자가 형성되는 반사성 패싯의 개수 및 반사성 패싯의 크기는, 제조 비용 및 복잡성과 방사선 변경 소자의 성능 사이에 균형을 찾도록 선택될 수 있다.
반사성 패싯(6153a 내지 6153p)의 단면 형상 및 반사성 패싯의 포커싱 파워는, 적어도 부분적으로, 원거리장 평면에서의 수정된 방사선 빔의 단면의 크기 및 형상을 결정할 수 있다. 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)의 단면 형상은, 원거리장 평면에서의 수정된 방사선 빔의 단면이, 원거리장 평면에 위치되거나 그에 가깝게 위치되는 하나 이상의 광학 요소에 거의 맞춤되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 원거리장 평면(하나 이상의 포커싱 광학기 이후에 위치될 수 있음)에서의 수정된 방사선 빔의 단면은 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 필드 패싯 미러의 단면에 거의 매칭될 수 있다. 또는, 원거리장 평면에서의 수정된 방사선 빔의 단면은, 수정된 방사선 빔이 입사하는 빔 분할 장치의 단면에 거의 매칭될 수 있다.
도 29 에 도시되는 실시예에서, 반사성 패싯(6153a 내지 6153p)은 거의 직사각형 단면 형상을 각각 가진다. 도 29 에 도시된 바와 같이, 방사선 빔(6120)은 그레이징 입사각에서 방사선 변경 소자(6151)에 입사하여, 반사성 패싯이 방사선 빔(6120)의 거의 정방형-성형된 단면 부분을 수광하게 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 반사성 패싯은 도 29 에 도시되는 형상과 다른 단면 형상을 가질 수 있고, 및/또는 반사성 패싯은 도 29 에 도시되는 구성과 다르게 배치될 수도 있다.
도 29 에 도시되는 방사선 변경 소자(6151)는 도 24 내지 도 28 에 도시되는 방사선 변경 소자와 다르다. 특히, 도 24 내지 도 28 에 도시되는 방사선 변경 소자는 복수 개의 서브-빔을 초점면에 놓여 있는 복수 개의 초점에 디렉팅하고 포커싱하도록 구성되는 복수 개의 반사성 패싯을 각각 포함한다. 전술된 바와 같이, 도 24 를 참조하면, 원거리장 평면에서 바라볼 때, 복수 개의 초점은 평면형 고-에탕듀 광원으로서의 역할을 한다. 도 29 에 도시되는 실시예에서, 복수 개의 반사성 패싯은 서브-빔을 초점면에 놓여 있는 복수 개의 초점에 포커싱하도록 구성되지 않고, 그 대신에 원거리장 평면에서 서로 중첩하는 서브-빔을 형성하도록 배치된다. 방사선 변경 소자의 이들 양자 모두의 형태는 방사선 변경 소자에 입사하는 방사선 빔의 에탕듀보다 더 큰 에탕듀를 가지는 수정된 방사선 빔을 제공하는 역할을 한다. 방사선 변경 소자의 양자 모두의 형태는 또한, 그 단면 세기 프로파일이 방사선 변경 소자에 입사하는 방사선 빔의 단면 세기 프로파일보다 더 균질한 수정된 방사선 빔을 제공하는 역할을 한다. 방사선 변경 소자의 양자 모두의 형태는 리소그래피 장치 및/또는 빔 분할 장치로 제공하기에 적합한 수정된 방사선 빔을 원거리장 평면에 제공할 수 있다.
도 29 에 도시되는 타입의 방사선 변경 소자는, 방사선 변경 소자에 상대적으로 가깝게 놓여 있는 원거리장 평면에서, 리소그래피 장치 및/또는 빔 분할 장치로 제공하기에 적합한 수정된 방사선 빔을 제공할 수 있다. 도 24 내지 도 28 에 도시되는 타입의 방사선 변경 소자는, 방사선 변경 소자로부터 상대적으로 멀리 놓여 있는 원거리장 평면에서, 리소그래피 장치 및/또는 빔 분할 장치로 제공하기에 적합한 수정된 방사선 빔을 제공할 수 있다. 방사선 변경 소자의 양자의 폼이 하나 이상의 포커싱 광학기 내에 공동으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자에 의해 제공된 수정된 방사선 빔은 하나 이상의 포커싱 광학기에 의해 원거리장 평면에 포커싱될 수 있다.
도 30 은 도 29 에 도시되는 타입의 방사선 변경 소자를 포함하는 리소그래피 시스템(LS)의 부분의 개략도이다. 리소그래피 시스템(LS)은 방사선 빔(B)을 제공하는 방사원(SO)을 포함한다. 방사원(SO)은, 예를 들어 하나 이상의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함할 수 있다. 방사선 빔(B)은 최초로 빔 확장 광학기(7001)에 입사한다. 빔 확장 광학기(7001)는 방사선 빔(B)을 확장시키고 이것이 이제 방사선 변경 소자(7100)에 입사한다. 방사선 변경 소자(7100)는 빔 분할 장치(7005)에 입사하는 수정된 방사선 빔(7003)을 제공한다. 빔 분할 장치(7005)는 수정된 방사선 빔(7003)을 복수 개의 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 분할한다. 도 30 에 도시되는 예에서, 빔 분할 장치(7005)는 수정된 방사선 빔(7003)을 3 개의 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 분할한다. 일부 실시예들에서, 빔 분할 장치(7005)는 수정된 방사선 빔(7003)을 3 개보다 많거나 더 적은 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)으로 분할할 수도 있다.
제 1 브랜치 방사선 빔(Ba)은 디렉팅 광학기(7006)에 입사한다. 디렉팅 광학기(7006)는 제 1 포커싱 광학기(7007a) 및 제 2 포커싱 광학기(7007b)에 제 1 브랜치 방사선 빔(Ba)을 제공한다. 제 1 및 제 2 포커싱 광학기(7007a, 7007b)는 수정된 방사선 빔을 중간 초점(IF)으로 함께 포커싱한다. 중간 초점(IF)은 실질적으로 리소그래피 장치(LAa)의 밀폐 구조체에 있는 개구에 위치된다. 수정된 방사선 빔은 밀폐 구조체에 있는 개구를 통과하고 리소그래피 장치(LAa)를 형성하는 광학 컴포넌트(미도시)에 입사한다. 예를 들어, 수정된 방사선 빔은 처음에 리소그래피 장치(LAa)의 부분을 형성하는 필드 패싯 미러(미도시)에 입사한다.
제 2 브랜치 방사선 빔(Bb) 및 제 3 브랜치 방사선 빔(Bc)도 각각의 디렉팅 광학기(미도시) 및 포커싱 광학기(미도시)를 통해 각각의 리소그래피 장치(미도시)로 제공할 수 있다. 쉽게 예를 들기 위하여, 제 2 브랜치 방사선 빔(Bb) 및 제 3 브랜치 방사선 빔(Bc)의 광로는 도 30 에서 생략된다.
쉽게 예를 들기 위하여, 빔 확장 광학기(7001) 및 방사선 변경 소자(7100)는 투과성 광학 컴포넌트로 형성되는 것으로 도 30 에 도시된다. 그러나, 실무에서, 빔 확장 광학기(7001) 및 방사선 변경 소자(7100)는 반사성 광학기로 형성될 수도 있다.
도 31 은 빔 확장 광학기(7001)의 일 실시예의 개략도이다. 도 31 에 도시되는 예에서, 빔 확장 광학기(7001)는 제 1 반사 요소(7001a) 및 제 2 반사 요소(7001b)를 포함한다. 제 1 반사 요소(7001a)는 방사선 빔(B)을 수광하고 반사하는 볼록 반사면을 포함한다. 제 2 반사면은 방사선 빔(B)을 수광하고 반사하는 오목 반사면을 포함한다. 제 1 및 제 2 반사 요소(7001a, 7001b)는 함께 방사선 빔(B)의 단면을 확장시키는 역할을 한다. 방사선 빔(B)의 단면은, 예를 들어 방사선 빔(B)이 방사선 변경 소자(7100)의 대부분을 조명하도록 확장될 수 있다.
다른 실시예들에서, 빔 확장 광학기는 방사선 빔(B)의 단면을 확장하는 역할을 하는 임의의 광학 컴포넌트 또는 광학 컴포넌트들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔 확장 광학기는 세 개 이상의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 확장 광학기는 4 개 이상의 반사 요소를 포함할 수 있다. 반사 요소는, 예를 들어 그 형상이 압출된 포물선에 대응하는 반사면을 포함할 수 있다.
방사선 변경 소자(7100)는 각각 확장된 방사선 빔(B)의 부분을 수광하는 복수 개의 반사성 패싯을 포함한다. 각각의 반사성 패싯은 확장된 방사선 빔(B)의 수광된 부분을 반사하여 서브-빔을 형성한다. 반사성 패싯은, 서브-빔이 원거리장 평면에서 서로 중첩되도록 구성된다. 원거리장 평면은 빔 분할 장치(7005)에 또는 이것에 가깝게 놓여 있다. 방사선 변경 소자(7100)는, 예를 들어 도 29 를 참조하여 전술된 형태일 수 있다.
빔 분할 장치(7005)는 방사선 변경 소자(7100)에 의해 형성되는 수정된 방사선 빔의 부분을 수광하도록 각각 배치되는 복수 개의 반사성 패싯을 포함할 수 있다. 반사성 패싯은 수정된 방사선 빔의 각각의 부분을 상이한 방향으로 반사하여 브랜치 방사선 빔(Ba-Bc)을 형성하도록 배치될 수 있다. 빔 분할 장치(7005)는 도 13, 도 4a, 도 14b, 도 18, 도 19, 도 21, 도 22a, 또는 도 23 중 임의의 것에 도시된 형태일 수 있고, 또는 임의의 다른 형태를 가질 수도 있다.
디렉팅 광학기(7006)는 빔 분할 장치(7005)로부터 제 1 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하고, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 포커싱 광학기(7007a, 7007b)로 디렉팅한다. 도 32 는 디렉팅 광학기(7006)의 일 실시예를 형성하는 광학 요소의 개략도이다. 도 32 에 도시되는 실시예에서, 디렉팅 광학기는 4 개의 광학 요소(7006a 내지 7006d)로 형성된다. 각각의 광학 요소는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 이미지를 형성한다. 도 32 에 도시되는 도면에서, 광학 요소는 투과성 광학기로서 도시된다. 투과성 광학기는 y 및 z-방향으로 연장되는 스케일에 도시된다. y-방향 치수는 밀리미터 단위로 주어지고 z-방향의 치수는 미터로 주어진다. 각각의 광학 요소(7006a 내지 7006d)는 자기 자신의 초점 길이 f를 가진다. 광학 요소(7006a 내지 7006d) 각각의 초점 길이 f가 도 32 에서 표시된다.
도 32 에 도시되는 광학 요소(7006a 내지 7006d)는 도 32 에서가 투과성 광학기로 도시되었지만, 실무에서, 각각의 광학 요소(7006a 내지 7006d)는 하나 이상의 반사 요소로 형성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 광학 요소(7006a 내지 7006d)는 복수 개의 그레이징 입사 미러를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 요소 중 하나 이상은 백투백 월터 망원경을 포함할 수 있다.
도 32 에 도시되는 예에서, 브랜치 방사선 빔은 약 4 밀리라디안의 하프 발산도 θ를 가진다. 브랜치 방사선 빔은 처음에 약 10 mm의 빔 직경을 가질 수 있다. 광학 요소(7006a 내지 7006d)는 브랜치 방사선 빔(Ba)의 직경이 약 40 mm를 초과하지 않도록 구성된다.
도 32 에 도시되는 것과 같은 전달 광학기를 사용하여 주어진 거리에 걸쳐 방사선 빔을 전달하는 것은, 방사선 빔의 에탕듀가 감소된다면 단순화될 수 있다. 도 30 에 도시되는 실시예에서, 브랜치 방사선 빔의 에탕듀는 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자(7100)에 의해 증가된다. 다른 실시예들에서, 브랜치 방사선 빔의 에탕듀는 반사성 내면(예를 들어 도 13 에 도시된 바와 같음)을 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자에 의하여 증가될 수 있다. 반사성 내면을 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자는 통상적으로 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 균등한 방사선 변경 소자보다 방사선 빔의 에탕듀를 더 큰 범위로 증가시킬 수 있다. 그러므로, 방사선 빔을 빔 분할 장치(도 30 에 도시된 바와 같음)에 제공하기 전에 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자를 사용하면, 브랜치 방사선 빔(Ba)을 리소그래피 장치에 디렉팅하기 위해 사용되는 디렉팅 광학기(7006)를 단순화할 수 있다(반사성 내면을 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자와 비교할 때).
전술된 바와 같이, 수정된 방사선 빔의 에탕듀는 대략 피상 소스 크기의 직경과 수정된 방사선 빔의 하프 발산도의 곱의 제곱이다. 도 32 에 도시되는 예에서, 디렉팅 광학기로 제공되는 브랜치 방사선 빔의 피상 소스 크기의 직경은 약 10 mm일 수 있고, 하프 발산도는 약 4 밀리라디안일 수 있다. 그러므로 피상 소스 크기와 직경과 하프 발산도의 곱은 약 40 mm 밀리라디안이다. 방사선 변경 소자가 반사성 내면을 가지는 튜브를 포함하는 다른 실시예에서, 브랜치 방사선 빔의 피상 소스 크기의 등가 직경은 약 5 mm일 수 있고 등가 하프 발산도는 약 20 밀리라디안일 수 있다. 그러므로 피상 소스 크기와 직경과 하프 발산도의 곱은 약 100 mm 밀리라디안이다. 그러므로, 브랜치 방사선 빔의 에탕듀는, 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자가 빔 분할 장치 이전에 사용되는 경우에는 훨씬 더 작아질 수 있다(반사성 내면을 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자와 비교할 때). 전술된 바와 같이, 그러면 브랜치 방사선 빔(Ba)을 리소그래피 장치로 디렉팅하는 디렉팅 광학기의 디자인이 단순화될 수 있다.
도 33 은 빔 분할 장치(7005)의 부분의 개략도이다. 전술된 바와 같이, 빔 분할 장치(7005)는, 예를 들어 도 13, 도 4a, 도 14b, 도 18, 도 19, 도 21, 도 22a, 또는 도 23 중 임의의 것에 도시된 형태일 수 있고, 또는 임의의 다른 형태를 가질 수도 있다. 도 33 은 빔 분할 장치(7005)의 부분을 형성하는 단일 반사성 패싯(7005a)을 도시한다. 반사성 패싯(7005a)은 높이 H를 가진다. 반사성 패싯(7005a)은 또한 도 33 의 지면 안으로 연장되는 폭 W(도 33 에는 미도시)를 가진다. 수정된 방사선 빔은 전파 방향의 각도 범위 2θ를 가지고 반사성 패싯(7005a)에 입사한다. 즉, 전파 방향의 각도 범위는 수정된 방사선 빔의 하프-발산도 θ의 두 배이다. 수정된 방사선 빔이 반사성 패싯(7005a)에 입사하는 평균 그레이징 입사각은 도 33 에서 φ로 명명된다.
전술된 바와 같이, 도 30 을 참조하면, 빔 분할 장치는 방사선 변경 소자(7100)에 형성된 서브-빔이 서로 중첩하는 원거리장 평면에 또는 그에 가깝게 위치된다. 특히, 빔 분할 장치의 반사성 패싯의 전체 표면이 서브-빔이 중첩하는 원거리장 평면에 가까이 있는 것이 바람직할 수 있다. 전체 빔 분할 장치는 다음 부등식이 만족된다면 원거리장 평면에 가깝다고 간주될 수 있다.
여기에서 D o 는 방사선 변경 소자(7100)에 입사하는 방사선 빔의 직경이고 N은 빔 분할 장치의 반사성 패싯의 개수이며, 따라서 형성될 브랜치 방사선 빔의 개수이다.
수정된 방사선 빔을 형성하는 방사선의 실질적으로 모든 광선이 빔 분할 장치를 형성하는 반사성 패싯 중 하나에 입사하는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 이것은 다음 부등식이 만족된다면 달성될 수 있다.
여기에서 L은 방사선 변경 소자(7100)와 빔 분할 장치(7005) 사이의 거리이다.
빔 분할 장치의 패싯이 충분히 커서 브랜치 방사선 빔이 각도 펼침 2θ보다 큰 각도만큼 분리되는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 이것은 다음 부등식이 만족된다면 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 위에 언급된 변수는 거의 다음 값 L=4m, D0=20 mm, W=100 mm, H=10mm, N=10, φ=50 밀리라디안을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 수학식 3 내지 수학식 5 에서 주어진 부등식은 모두 만족된다.
도 34 는 제 1 확산 요소(8003a) 및 제 2 확산 요소(8003b)를 포함하는 방사선 변경 소자(8001)의 다른 실시예의 개략도이다. 제 1 확산 요소(8003a)는 제 1 조면 반사면(8005a)을 포함하고 제 2 확산 요소(8003b)는 제 2 조면 반사면(8005b)을 포함한다. 도 34 에 도시되는 실시예에서, 제 1 및 제 2 확산 요소(8003a, 8003b) 양자 모두는 조면 반사면(8005a, 8005b)을 포함하는 디스크형 구조체를 포함한다.
방사선 빔(8020)은 제 1 조면 반사면(8005a)에 입사하고 제 1 조면 반사면(8005a)으로부터 반사되어 제 2 조면 반사면(8005b)에 입사한다. 방사선 빔은 제 2 조면 반사면(8005b)으로부터 반사되어 수정된 방사선 빔(8007)을 출력한다.
도 35 는 제 1 조면 반사면(8005a)의 부분의 개략도이다. 조면 반사면(8005a)은 반사면(8005a)이 참고를 위해 도 35 에 도시되는 평평면(8010)으로부터 벗어나게 하는 요면(indentation; 8009)을 포함한다. 도 35 에는 방사선 빔(8020)의 부분을 나타내고 조면 반사면(8005a)에 입사하는 방사선(8012)의 광선도 도시된다. 방사선 빔(8020) 및 광선(8012)은, 조면 반사면(8005a)이 벗어나는 평평면(8010)에 대해 그레이징 입사각 φ에서 조면 반사면(8005a)에 입사한다.
평평면(8010)으로부터의 조면화된 표면(8005a)의 편차 때문에, 방사선(8012)의 상이한 광선은 조면 반사면(8005a)에 대해 상이한 그레이징 입사각에서 반사면(8005a)에 입사할 것이다. 결과적으로, 방사선(8012)의 상이한 광선은 조면 반사면으로부터 상이한 방향으로 반사될 것이다. 그러므로, 조면 반사면(8005a)은, 방사선 빔(8012)을 형성하는 방사선(8012)의 광선이 전파되는 각도의 범위를 증가시키는 역할을 한다. 즉, 조면 반사면(8005a)은 방사선 빔(8012)에 각도 펼침을 도입한다.
방사선 빔(8020)에 도입되는 대부분의 각도 펼침은 조면 반사면(8005a)에서의 입사면에 거의 평행한 방향이다. 제 2 확산 요소(8003b)의 제 2 조면 반사면(8005b)은 도 35 에 도시되는 제 1 조면 반사면(8005a)과 유사할 수 있다. 그러므로, 제 2 조면 반사면(8005b)도 역시 방사선 빔(8020)에 각도 펼침을 도입할 수 있다. 제 2 조면 반사면(8005b)은, 이것이 제 1 조면 반사면(8005a)에 거의 수직이 되도록 배치될 수 있다. 그러므로, 제 2 조면 반사면(8005b)에서의 입사면은 제 1 조면 반사면(8005a)의 입사면에 거의 수직일 수 있다. 그러므로, 제 2 조면화된 표면(8005b)에 도입되는 각도 펼침은 대략적으로, 각도 펼침이 제 2 조면화된 표면(8005b)에서 도입되는 일반적 방향에 거의 수직인 방향일 수 있다. 그러므로, 방사선 변경 소자(8001)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔(8007)은 모든 방향에서 각도 펼침을 포함할 수 있다. 이것이 상이한 방향의 범위에서 전파되는 방사선(8012)의 광선에 의해 도 34 에 도시된다.
방사선 변경 소자(8001)에 의해 도입된 방사선의 각도 펼침은, 제 1 확산 요소(8003a)에 입사하는 방사선 빔(8200)과 비교할 때, 수정된 방사선 빔의 에탕듀를 증가시키는 역할을 한다. 조면 반사면(8005a)의 울퉁불퉁한 성질 때문에, 방사선 빔(8001)의 주어진 광선이 방사선 변경 소자(8001)로부터 수정된 방사선 빔(8007)의 부분으로서 출력되는 방향은 확률 분포에 의해 기술될 수 있다. 확률 분포는 방사선 변경 소자(8001)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔(8007)의 각도 세기 프로파일도 연속 함수가 되도록 연속 함수일 수 있다. 원거리장 평면에서의 공간적 세기 프로파일이 연속 함수가 되도록, 각도 수정된 방사선 빔(8007)의 세기 프로파일을 원거리장 평면 상에 이미징하는 것이 바람직할 수 있다.
확산 요소(8003a, 8003b)에 입사하는 방사선 빔(8020)은 거의 간섭성 방사선 빔일 수 있다. 전술된 바와 같이, 간섭성 방사선 빔(8020)을 형성하는 방사선(8012)의 상이한 광선들은 상이한 방향으로 반사될 수 있다. 그러면 간섭이 상이한 광선들(8020) 사이에서 발생되게 될 수 있다. 상이한 광선들(8020) 사이의 간섭은 스페클 패턴이 수정된 방사선 빔(8012)에 발생하게 할 수 있다. 수정된 방사선 빔(8012)에서 스페클이 발생하는 것을 감소시키거나 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 제 1 및/또는 제 2 확산 요소(8003a, 8003b)를 회전시킴으로써 달성될 수 있다. 확산 요소(8003a, 8003b)의 회전은 도 34 에서 화살표로 표시된다. 확산 요소(8003a, 8003b)는, 예를 들어 확산 요소(8003a, 8003b)의 중앙 축들 중심으로 회전될 수 있다.
확산 요소(8003a, 8003b)가 회전되면, 바람직하게도 수정된 방사선 빔(8012)에서 스페클이 발생되는 것이 감소될 수 있다. 예를 들어, 확산 요소(8003a, 8003b)를 회전시키면, 간섭 효과의 결과로서 수정된 방사선 빔(8012)에서 로컬 세기 요동이 발생하는 주파수를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 확산 요소(8003a, 8003b)를 회전시키면 로컬 세기 요동이 약 10 kHz보다 높은 주파수에서만 발생하도록 보장할 수 있다. 약 10 kHz보다 큰 주파수에서 발생되는 로컬 세기 요동은 수정된 방사선 빔의 전부 또는 일부가 리소그래피 노광 프로세스에서 사용될 경우 큰 문제를 일으키지 않을 수 있다. 그러므로 약 10 kHz보다 높은 주파수에서 발생되는 로컬 세기 요동은 수락가능할 수 있다.
로컬 세기 요동이 주어진 주파수 위에서만 발생하도록 보장하기 위해서 조면 반사면(8005a, 8005b)이 이동해야 하는 속도는, 조면 반사면(8005a, 8005b)의 조도 피쳐(roughness feature)의 크기(예를 들어 요면(8009)의 직경 d)에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 조면 반사면(8005a, 8005b) 상의 조도 피쳐는 약 0.1 mm의 근사 크기를 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 확산 요소(8003a, 8003b)의 회전 속도는 충분히 커서, 조면 반사면(8005a, 8005b)이 초당 약 1 미터가 넘는 속도로 이동하게 할 수 있다. 그러면, 간섭 효과에 기인한 로컬 세기 요동이 약 10 kHz보다 높은 주파수에서 발생하도록 보장할 수 있다.
확산 요소(8003a, 8003b)는, 예를 들어 하나 이상의 액츄에이터(도 34 에는 미도시)에 의해서 회전하도록 강제될 수 있다. 확산 요소(8003a, 8003b)의 회전이 전술되지 않았지만, 다른 실시예들에서, 확산 요소(8003a, 8003b)는 회전 이외의 이동 형태를 겪을 수도 있다. 예를 들어, 확산 요소(8003a, 8003b)는 조면 반사면(8003a, 8003b)이 거의 동일한 평면에 남아 있게 하는 방향에서의 주기적 선형 모션을 겪을 수 있다. 일반적으로, 확산 요소(8003a, 8003b)는, 조면 반사면(8005a, 8005b)이 수정된 방사선 빔(8007) 내의 스페클 효과를 감소시키기에 충분한 속도로 이동하도록 보장하는 임의의 형태의 모션을 겪도록 강제될 수 있다.
다시 도 35 를 참조하면, 조면 반사면(8005a)에 있는 요면(8009)은 근사 직경 d를 가진다. 조면 반사면(8005a)이 평평면(8010)과 이루는 최대 각도가 도 35 에 도시되고 ε으로 명명된다. 방사선 빔(8020)을 형성하는 방사선(8012)의 광선이 조면 반사면(8005a)으로부터 두 번 이상 반사되지 않는 것이 바람직하다. 방사선(8012)의 광선이 한 번만 반사되도록 보장하기 위하여, 최대 각도 ε의 크기는 그레이징 입사각 φ의 약 삼분의 일보다 더 적은 것이 바람직하다. 즉, 부등식 를 만족하는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서, 최대 각도 ε이 이것보다 작은 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 부등식 를 만족하는 것이 바람직할 수 있다. 그러면 평평면(8010)으로부터의 반사에 대해서 상향 또는 하향으로 편향되는 광선들(8012) 사이의 비대칭이 감소되도록 작용할 수 있다.
일 실시예에서, 수정된 방사선 빔(8007) 내에서 약 20 밀리라디안의 각도 펼침을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은, 예를 들어 약 10 밀리라디안의 최대 각도 ε로써 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 수정된 방사선 빔(8007)이 약 10 밀리라디안의 최대 각도 ε을 가지고 획득되었을 것보다 더 작은 에탕듀를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 실시예에서, 최대 각도 ε은 10 밀리라디안보다 작을 수 있다. 예를 들어, 최대 각도 ε은 약 1 밀리라디안일 수 있다.
일 실시예에서, 그레이징 입사각 φ는 약 70 밀리라디안일 수 있고, 최대 각도 ε은 약 10 밀리라디안이며, 요면(8009)의 직경 d는 약 0.1 mm일 수 있다. 요면(8009)은 약 250 nm의 깊이 및 거의 5 mm와 같은 곡률 반경(radiation of curvature)을 가질 수 있다. 요면이 구의 부분에 의해 근사화될 수 있으면, 요면의 깊이는 약 이 될 것이고, 요면의 곡률 반경은 약 가 될 것이다.
일부 실시예들에서, 그레이징 입사각 φ는 약 5°보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그레이징 입사각 φ는 약 2°보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그레이징 입사각 φ는 약 1°보다 작을 수 있다. 방사선을 그레이징 입사각(예를 들어 약 5°이하의 그레이징 입사각)에서 수광하는 조면 반사면을 사용하면, 바람직하게도 조면 반사면에 대한 표면 거칠기 요구 사항(requirements)이 완화된다. 예를 들어, 조면 반사면이 방사선을 수직 입사에 가까운 입사각에서 수광해야 한다면, 방사선을 주어진 효율을 가지고 조면 반사면으로부터 반사시키기 위해서는, 표면은 주어진 임계치보다 적은 표면 거칠기 파라미터를 가져야 할 수 있다. 방사선을 그레이징 입사각에서 수광하는 등가 표면의 경우, 등가 표면 거칠기 파라미터 임계치는 완화될 수 있다. 예를 들어, 등가 표면 거칠기 파라미터 임계치는 대략적으로 그레이징 입사각에서의 반사보다 한 자릿 수만큼 더 클 수 있다. 그러므로, 방사선을 수직 입사에 가까운 입사각에서 수광하기 위한 유사한 표면을 제조하는 것보다, 방사선을 그레이징 입사각에서 수광하도록 구성되는 적합한 조면 반사면을 제조하는 것이 더 쉬워질 수 있다.
최대 각도 ε에 대한 전술된 제한이, 요면(8009)의 직경 d보다 작은 크기를 가질 수 있는 표면내의 작은 편차에 대해서도 역시 유지되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 최대 각도 ε에 대한 제한이 방사선 빔(8020)의 파장과 같거나 그보다 큰 깊이를 가지는 임의의 편차에 대해서도 역시 유지되는 것이 바람직할 수 있다. 반사면은 최대 각도 ε보다 큰 각도를 형성하는 소규모 조도 피쳐(예를 들어, 나노미터 스케일)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 모든 반사면은 어느 정도의 조도 피쳐를 포함한다. 예를 들어, 모든 반사면은 반사되고 있는 방사선의 파장과 같거나 그보다 작은 소규모의 조도 피쳐를 포함한다. 본 명세서에서 "조면 반사면"이라고 언급하는 것은, 반사되고 있는 방사선의 파장보다 더 크고, 방사선 빔에 각도 펼침을 도입하는 조도 피쳐를 가지는 반사면을 의미하려는 의도이다.
일반적으로, 최대 각도 ε가 조면 반사면에 의해 도입되는 소망하는 각도 펼침의 절반보다 적은 것이 바람직하다. 이것(예를 들어, 나노미터 스케일의 소규모 조도 피쳐)보다 더 급한 경사를 가지는 임의의 조도 피쳐가 약 5-10 나노미터보다 적은 높이를 가지는 것이 바람직하다.
조도 피쳐, 예컨대 도 35 에 도시된 바와 같이 직경 d를 가지는 요면(8009)은 대략 인 회절 각도가 생기게 할 것인데, 여기에서 는 반사될 방사선의 파장이다. 회절 각도가 조면 반사면에 의해 도입될 소망하는 각도 펼침과 비교할 때 작은 것이 바람직하다. 그렇게 되려면 다음 부등식이 만족될 수 있다 일반적으로, 본 명세서에서 조면 반사면이라고 하면 그 치수가 보다 큰 조도 피쳐를 가지는 반사면을 가리키는 것으로 해석될 수 있다. 반사될 방사선의 파장 가 약 13 nm인 일 실시예에서, 최대 각도 ε은 약 0.01 라디안이고, 및 그레이징 입사각 φ는 약 0.07 라디안이며, 그러면 조도 피쳐 크기 d는 약 20 마이크론보다 더 클 수 있다.
일반적으로, 조면 반사면은 약 10 마이크론보다 더 큰 조도 피쳐를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 조도 피쳐는 약 20 마이크론보다 더 크거나, 약 30 마이크론보다 더 크거나, 약 50 마이크론보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 조도 피쳐는 약 100 마이크론일 수 있다.
조면 반사면(8005a, 8005b)은, 예를 들어 반사 코팅이 추가되는 기판을 조면화함으로써 형성될 수 있다. 도 36 은 제 1 확산 요소(8003a)의 일 실시예의 단면의 개략도이다. 제 1 확산 요소(8003a)는 기판(8017) 및 반사 코팅(8019)을 포함한다. 기판(8017)은 평평면에 상대적인 요면을 포함하도록 조면화되는 상부 표면(8017a)을 포함한다. 반사 코팅(8019)이 기판(8017) 상에 배치된다. 상부 표면(8017a)에 있는 요면이 반사 코팅(8019)도 요면을 포함하게 한다. 결과적으로, 조면 반사면(8005a)이 제공된다.
기판(8017)의 상부 표면(8017a)에 있는 요면은, 예를 들어 상부 표면(8017a)의 연마재 블래스팅에 의해 형성될 수 있다. 기판(8017)은, 예를 들어 금속성이어서 블래스팅 입자로부터의 충격 시에 유연하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 기판은 니켈, 구리 및/또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 요면을 형성하는 다른 방법도 역시 사용될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(8017a)은 유리 또는 강철 비드와 같은 부드러운 물체로 충격받을 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 표면(8017a)에 요면을 형성하기 위해서 텀블링(tumbling)이 사용될 수 있다.
상부 표면(8017a)이 블래스팅되거나 텀블링되면 상부 표면(8017a)이 소망하는 거시적 거칠기를 가지게 될 수 있다. 그러나, 상부 표면(8017a)은 방사선(예를 들어 EUV 방사선)을 효율적으로 반사하기 위해서 나노미터 길이 스케일에서는 충분히 평활하지 않을 수도 있다. 그러므로, 방사선(예를 들어 EUV 방사선)을 효율적으로 반사하도록 나노미터 길이 스케일에서 소망하는 평활도(smoothness)를 가지는 반사면(8005a)을 제공하기 위해서, 기판 상에는 반사 코팅(8019)이 배치된다. 반사 코팅(8019)은, 예를 들어 루테늄으로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 반사 코팅(8019)은 예를 들어 몰리브덴으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 조면 반사면(8005a)의 소-스케일 평활도를 증가시키기 위해서 추가 프로세스가 수행될 수 있다. 예를 들어, 조면 반사면(8005a)을 평활화하기 위해 전해연마 프로세스가 수행될 수 있다. 기판 및 반사 코팅을 형성하기 위해서 사용되는 재료에 따라서, 반사 코팅(8019)이 아니라 기판(8017)에 전해연마 프로세스를 수행하는 것이 더 용이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 따라서 기판(8017)의 상부 표면(8017a)은 기판 상에 반사층(8019)을 배치하기 이전에 전해연마 프로세스를 겪을 수 있다.
다른 실시예에서, 소망하는 표면 특성을 가지는 맨드럴이 최초에 형성될 수 있다. 맨드럴은, 예를 들어 맨드럴의 표면의 연마재 블래스팅 이후에 표면의 전해연마에 의해서 형성될 수 있다. 맨드럴은, 기판의 상부 표면(예를 들어 니켈 기판)을 성형하기 위해서 전기성형 프로세스에서 사용될 수 있다. 그러면, 반사 코팅은 조면 반사면(8005a)을 형성하기 위해서 기판의 상부 표면에 배치될 수 있다.
도 37a 내지 도 37e 는 확산 요소를 형성하기 위한 대안적 방법의 단계들의 개략도이다. 도 37a 는 패터닝된 기판(8050) 및 금속 시트(8053)를 도시한다. 패터닝된 기판(8050)은 그렇지 않으면 평평할 기판의 표면으로부터 외향적으로 연장되는 돌출부(8051)를 포함한다. 돌출부(8051)는, 예를 들어 밀링 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 또는, 돌출부는 기판(8050) 상에 코팅 재료를 증착함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 코팅 재료는 잉크-젯 프린터를 사용하여 기판 상에 증착될 수 있다. 돌출부(8051)는 정규 패턴으로 배치될 수 있다. 또는, 돌출부(8051)는 기판의 표면(8050)에 걸쳐서 무작위로 분산될 수도 있다. 돌출부(8051) 각각의 형상 및/또는 크기는 거의 같을 수 있다. 또는, 돌출부(8051)의 형상 및/또는 크기는 상이한 돌출부(8051)에 대해서는 상이할 수도 있다.
도 37b 는 금속 시트(8053)를 변형하기 위해서 사용되는 패터닝된 기판(8050)을 도시한다. 예를 들어, 금속 시트(8053)는 패터닝된 기판(8050) 및 금속 시트(8053)를 유압식 포밍 프로세스를 사용하여 함께 압축함으로써 변형될 수 있다.
변형된 금속 시트(8053)는 기판(8055)의 표면을 성형하기 위한 맨드럴로서 사용될 수 있다. 도 37c 는 변형된 금속 시트(8053)를 사용하여 성형되는 상부 표면(8057)을 포함하는 기판(8055)을 도시한다. 기판(8055)의 상부 표면(8057)은, 예를 들어 전기성형 프로세스를 사용하여 성형될 수 있다.
도 37d 는 변형된 금속 시트(8053)로부터 분리된 후의 성형된 기판(8055)을 도시한다. 기판의 상부 표면(8057)은 요면(8059)을 포함한다. 도 37e 에 도시되는 바와 같이, 반사 코팅(8061)이 후속하여 기판(8055)의 상부 표면(8057)에 추가되어 조면 반사면(8063)을 형성한다. 반사 코팅(8061)은 예를 들어 루테늄으로 형성될 수 있다. 또는, 반사 코팅(8061)은 몰리브덴으로 형성될 수 있다.
확산 요소의 부분을 형성할 수 있는 조면 반사면을 형성하기 위해서 다양한 방법이 전술되었지만, 다른 실시예들에서, 조면 반사면은 임의의 적합한 방법을 사용하여 형성할 수도 있다.
도 34 에 도시되는 타입의 방사선 변경 소자(8001)가 리소그래피 시스템의 부분으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 34 에 도시되는 타입의 방사선 변경 소자(8001)는 방사선 빔이 빔 분할 장치에 제공되기 전에 방사선 빔을 수정시키기 위하여 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 방사선 변경 소자(8001)는 브랜치 방사선 빔이 리소그래피 장치에 제공되기 전에 브랜치 방사선 빔을 수정시키기 위하여 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(8001)는 연속 각도 세기 프로파일을 가지는 수정된 방사선 빔(8007)을 형성할 수 있다. 각도 세기 프로파일을 수정된 방사선 빔이 수광되는 평면에 있거나 그에 가까운 원거리장 평면 상에 이미징하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 각도 세기 프로파일을 빔 분할 장치가 위치되는 위치에 있거나 그에 가까운 평면 상에 이미징함으로써, 빔 분할 장치가 연속 공간적 세기 프로파일을 가지는 방사선 빔을 수광하도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 각도 세기 프로파일을 리소그래피 장치의 광학 요소(예를 들어 필드 패싯 미러)가 위치되는 위치에 있거나 그에 가까운 평면 상에 이미징함으로써, 광학 요소가 연속 공간적 세기 프로파일을 가지는 방사선 빔을 수광하도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
도 38a 는 방사선 변경 소자(8001)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔(8007)의 각도 세기 프로파일을 대략적으로 원거리장 평면(8034) 상에 이미징하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 기법의 개략도이다. 수정된 방사선 빔(8007)은 포커싱 광학기(8031)에 의해 수광된다. 포커싱 광학기(8031)는 중간 초점(IF)을 통과하도록 수정된 방사선 빔을 포커싱한다. 중간 초점(IF)은, 예를 들어 리소그래피 장치의 밀폐 구조체에 있는 개구에 또는 그에 가깝게 위치될 수 있다. 포커싱 광학기(8031)는 또한, 수정된 방사선 빔을 원거리장 평면(8034) 상에 이미징하는 역할을 한다. 원거리장 평면(8034)은, 예를 들어 리소그래피 장치의 필드 패싯 미러가 위치되는 평면일 수 있다.
도 38a 에 도시되는 포커싱 기법이 투과성 광학기로 형성되는 것으로 표현되지만, 실무에서, 포커싱 기법은 반사성 광학기를 사용하여 구현될 수도 있다. 방사선 변경 소자(8001)는, 예를 들어 도 34 에 도시되는 형태일 수 있다. 포커싱 광학기(8031)는, 예를 들어 복수 개의 반사성 쉘(shell)로 형성되는 월터 망원경을 포함할 수 있다.
도 38a 에 도시되는 실시예에서, 원거리장 평면(8034)에 입사하는 방사선의 직경은 방사선 변경 소자(8001)에 의해 수광되는 방사선 빔(8020)의 빔 직경에 약하게 의존할 수 있다. 원거리장 평면(8034)에 입사하는 방사선의 직경의 방사선 변경 소자(8001)에 의해 수광되는 방사선 빔(8020)의 직경에 대한 민감도는, 예를 들어 하나 이상의 추가적 광학 요소를 도입함으로써 감소될 수 있다.
도 38b 는 방사선 변경 소자(8001)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔(8007)의 각도 세기 프로파일을 대략적으로 원거리장 평면(8034) 상에 이미징하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 기법의 다른 실시예의 개략도이다. 도 38b 에 도시되는 포커싱 기법은, 이것이 수정된 방사선 빔(8007)을 포커싱 광학기(8031) 상에 포커싱하는 제 2 포커싱 광학기(8033)를 포함한다는 것을 제외하고는 도 38a 에 도시되는 포커싱 기법과 유사하다. 제 2 포커싱 광학기(8033)는 원거리장 평면(8034)에 입사하는 방사선의 직경의 방사선 변경 소자(8001)에 의해 수광되는 방사선 빔(8020)의 직경에 대한 민감도를 감소시키는 역할을 할 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 원거리장 평면(8034)에 입사하는 방사선의 직경의 방사선 변경 소자(8001)에 의해 수광되는 방사선 빔(8020)의 직경에 대한 민감도는, 방사선 변경 소자(8001)와 원거리장 평면(8034) 사이의 거리를 연장함으로써 감소될 수 있다(예를 들어, 도 38a 에 도시되는 거리와 비교할 때). 이러한 실시예에서, 포커싱 광학기(8031)의 크기는 증가될 수 있다(예를 들어, 도 38a 에 도시되는 포커싱 광학기(8031)의 크기와 비교할 때).
도 38b 에 도시되는 포커싱 기법이 투과성 광학기로 형성되는 것으로 표현되지만, 실무에서, 포커싱 기법은 반사성 광학기를 사용하여 구현될 수도 있다. 방사선 변경 소자(8001)는, 예를 들어 도 34 에 도시되는 형태일 수 있다. 포커싱 광학기(8031)는, 예를 들어 복수 개의 반사성 쉘(shell)로 형성되는 월터 망원경을 포함할 수 있다.
도 39 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 변경 소자(9001)의 다른 실시예의 개략도이다. 방사선 변경 소자(9001)는 연속 물결형 반사면(9003)을 포함한다. 방사선 변경 소자(9001)는 방사선 빔으로 조명된다. 방사선 빔(9002)은 도 39 에서 방사선 빔의 주된 광선(9002)에 의해 표현된다. 도 39 에서 사용되는 좌표계에서, 주된 광선(9002)은 x-축과 실질적으로 평행하다. 방사선 빔은 그레이징 입사각 φ에서 방사선 변경 소자(9001)에 입사한다. 표면(9003)의 물결형 성질 때문에, 방사선 빔의 상이한 단면 부분들이 상이한 그레이징 입사각에서 표면(9003)에 입사할 것이다. 더 나아가, 방사선 빔은 해당 방사선 빔을 형성하는 상이한 광선들이 상이한 그레이징 입사각에서 표면(9003)에 입사하게 하는 어느 정도의 발산도를 가질 수 있다. 도 39 에 도시되는 그레이징 입사각 φ는 방사선 빔의 광선이 표면(9003)과 형성하는 광선들의 평균 그레이징 입사각을 가리키려는 의도이다.
연속 물결형 반사면의 형상(9003)은 도 39 에 표시된 x 및 y-방향 양자 모두에서 실질적으로 주기적인 패턴을 따른다. 연속 물결형 반사면(9003)은 복수 개의 반사부(9005)를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 도 39 에 도시된 바와 같은 연속 물결형 반사면의 반사부(9005)는, 예를 들어 도 25 에 도시되는 반사성 패싯(6103a 내지 6103p) 또는 도 26 에 도시되는 반사성 패싯(6103'a-6103'm)과는 다르다.
도 25 에 도시되는 반사성 패싯(6103a 내지 6103p) 및 도 26 에 도시되는 반사성 패싯(6103'a-6103'm)은 불연속성을 가지는 반사면을 형성한다. 실무에서, 패싯들은, 예를 들어 별개로 제조되고 서로 인접하게 배치되는 별개의 요소들로 형성될 수 있다. 패싯의 경계는 패싯들의 조합에 의해 제공되는 반사면에 불연속성을 형성하는 첨예한 에지에 의해 규정된다. 이에 반해, 도 5 에 도시되는 반사부(9005)의 조합에 의해 제공되는 반사면(9003)은 임의의 실질적 불연속성을 포함하지 않는다. 그러므로 반사면(9003)은 인접한 반사부들(9005) 사이에 임의의 첨예한 경계를 포함하지 않는다.
도 39 에 도시되는 방사선 변경 소자는 방사선 빔을 전술되는 방사선 변경 소자의 다른 실시예와 유사한 방식으로 수정할 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자(9001)는 방사선 빔의 에탕듀를 증가시키는 역할을 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 방사선 변경 소자(9001)는 방사선 빔의 세기 프로파일의 균질성을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 방사선 변경 소자(9001)는, 특히 방사선 빔을 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자와 유사한 방식으로 수정할 수 있다.
도 39 에 도시되는 표현예에서, 인접한 반사부들 사이의 경계는 표면 상의 변곡점(point of inflection)과 만난다. 즉, z-방향에서의 반사면(9003)의 범위가 x 및 y 위치의 연속 수학 함수로서 기술되면, x 및 y-방향에서의 연속 함수의 변곡점은 인접한 부분들(9005) 사이의 경계를 규정한다. 각각의 부분(9005)은 실질적으로 x-방향의 주기적 패턴의 단일 주기의 절반인 x 방향의 길이를 가진다. 각각의 부분(9005)은 실질적으로 y-방향의 주기적 패턴의 단일 주기의 절반인 y 방향의 길이를 가진다.
도 39 에 도시되는 반사부(9005)는 3 개의 상이한 클래스의 반사부로 분할될 수 있다. 제 1 클래스의 반사부(9005a)는 볼록부(9005a)라고 불릴 수 있다. 볼록부(9005a)는 x 및 y-방향 양자 모두에서 양의 곡률을 가진다. 즉, 표면(9003)을 x 및 y의 함수로서 기술하는 연속 함수의 x 및 y에 대한 이차 도함수는 볼록부(9005a) 전체에서 양의 값을 유지한다. 제 2 클래스의 반사부(9005b)는 새들부(saddle portion; 9005b)라고 불릴 수 있다. 새들부(9005b)는 x 및 y-방향 중 하나에서 양의 곡률을 가지고 x 및 y-방향 중 다른 것에서 음의 곡률을 가진다. 제 3 클래스의 부분(9005c)은 오목부(9005c)라고 불릴 수 있다. 오목부(9005c)는 x 및 y-방향 양자 모두에서 음의 곡률을 가진다.
부분(9005)은, 각각의 부분(9005)이 실질적으로 정방형인 방사선 빔의 단면 부분을 수광하도록 구성될 수 있다. 방사선 빔이 x-축에 실질적으로 평행하게 전파되고, 상대적으로 작은 그레이징 입사각 φ에서 방사선 변경 소자(9001)에 입사하기 때문에, x-방향에서의 부분(9005)의 범위는 y-방향에서의 해당 부분의 범위보다 더 크다. 다른 실시예들에서, 각각의 부분(9005)에 입사하는 방사선 빔의 단면 부분은 정방형이 아닌 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 단면 형상은 실질적으로 직사각형일 수 있다.
전술된 바와 같이, 도 39 에 도시되는 반사부(9005)는 단일 반사면(9003)으로 형성될 수 있다. 이러한 표면은, 별개의 요소로 형성된 복수 개의 반사부, 예컨대 예를 들어 도 25 에 도시되는 반사부(6103a 내지 6103p) 및 도 26 에 도시되는 반사부(6103'a-6103'm)보다 제조하기가 더 용이할 수 있다. 서로 별개로 제조되고 서로 인접하게 위치되는 반사부들은, 방사선이 이러한 부분들 사이의 경계에서 손실되지 않도록 포지셔닝하기가 어려울 수 있다. 예를 들어, 인접한 부분들 사이에 갭이 존재할 수 있고, 이것이 갭에서 방사선의 손실이 일어나게 할 수 있다. 도 39 에 도시되는 연속 물결형 반사면(9003)은 인접한 부분들 사이에 갭이 없이 제조되어, 이러한 부분들 사이의 갭에서 방사선이 손실되지 않게 할 수 있다.
도 40 은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 변경 소자(9001)의 부분을 형성할 수 있는 연속 물결형 표면(9003)의 유닛 셀의 개략도이다. 유닛 셀(9007)은 물결형 표면(9003)의 x-방향에서의 단일 주기 Px 및 물결형 표면(9003)의 y-방향에서의 단일 주기 Py를 포함한다. 유닛 셀(9007)은 볼록부(9005a), 오목부(9005c) 및 두 개의 새들부(9005b)를 포함한다.
부분들의 종횡비 는, 각각의 부분(9005)이 입사 방사선 빔의 근사적으로 정방형인 단면 부분을 수광하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 종횡비는 거의 일 수 있는데, 여기에서 φ는 방사선이 반사면(9003)에 입사하는 평균 그레이징 입사각이다.
z-방향에서의 표면(9003)의 범위(표면의 높이라고 불릴 수 있음)는 x 및 y의 연속 수학 함수로서 표현될 수 있다. 이러한 함수는 다음과 같이 표현될 수 있다:
여기에서 는 주기 Px를 가지는 x의 주기 함수이고 는 주기 Py를 가지는 y의 주기 함수이다.
도 40 에 도시되는 표현예에서, x 및 y-축들의 원점(즉 x=0 및 y=0 인 곳)은 부분(9005)(이러한 경우에는 볼록부(9005a))의 기하학적 중심(x 및 y-축들에서의 중심)과 일치하도록 선택된다. x 및 y-축의 원점이 어느 부분의 중심과 일치하면, 반사면의 중심은 다음 대칭 관련식을 만족시킬 수 있다:
일부 실시예들에서, 표면(9003)은 각각의 부분(9005) 내에서 z(x, y)가 x 및 y 양자 모두의 이차 함수가 되도록 규정될 수 있다. 즉, 표면(9003)의 곡률은 각각의 부분(9005) 내에서 x 및 y-방향 양자 모두에서 실질적으로 상수일 수 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 부분이 방사선으로 조명되면, 이것은 원거리장 위치의 거의 직사각형 부분을 조명하기 위해서 입사 방사선을 반사할 것이다. 어떤 부분이 실질적으로 균질한 공간적 세기 프로파일을 가지는 방사선으로 조명되면, 부분(9005)으로부터 반사된 방사선에 의해 조명되는 원거리장 위치의 거의 직사각형 부분도 실질적으로 균질한 공간적 세기 프로파일을 가질 것이다. 부분(9005)은, 부분(9005)의 크기가 방사선 변경 소자(9001)에 입사하는 방사선 빔의 세기 프로파일에 있는 임의의 공간적 변동과 비교할 때 작다면, 예를 들어 실질적으로 균질한 공간적 세기 프로파일을 가지는 방사선으로 조명될 수 있다.
다른 실시예들에서, 표면(9003)은 표면(9003)의 곡률이 해당 부분 내의 상이한 위치들에서 상이하도록 규정될 수 있다. 표면(9003)으로부터 반사된 방사선의 단면 형상 및 공간적 세기 프로파일은, 예를 들어 해당 부분(9005) 내의 표면(9003)의 곡률을 제어함으로써 제어될 수 있다.
각각의 부분(9005)이 폭 및 높이 a인 실질적으로 정방형 형상을 가지는 방사선 빔의 단면의 부분을 수광하도록 배치되는 일부 실시예들에서, 수학식 6 의 표현식 f(x) 및 g(x)는 다음 수학식으로 주어질 수 있다:
여기에서 Z는 수학식 11 및 수학식 12 의 괄호 내의 항의 무차원 항이고, φ는 방사선 빔이 표면(9003)에 입사하는 평균 그레이징 입사각이며, σ m 은 방사선이 반사면(9003)에 의해 편향되는 최대 각도이다. 각도 φ및 σ m 은 라디안 단위이다. 수학식 11 및 수학식 12 의 괄호 안의 항은 무차원이고 단일 부분(9005)의 범위에 걸쳐서 -1 과 1 사이에서 변동한다.
도 41a 는 X의 함수로서의 함수 Z의 일 실시예의 개략도인데, X는 수학식 11 의 괄호 안의 항이다. 또한, x의 함수인 수학식 11 에 의해 주어지는 결과적으로 얻어지는 함수 f(x)가 도 41a 에 도시된다. 도 41b 는 도 41a 에 도시되는 함수의 일차 도함수의 개략도이다. 유사한 형태의 함수 Z가 수학식 12 의 g(y)를 규정하기 위하여 사용될 수 있다.
도 41a 및 도 41b 에 도시되는 함수 Z의 형태는 단순히 예시적인 하나의 실시예이다. 도 41a 및 도 41b 에 도시되는 예에서, 반사면(9003)으로부터 반사된 방사선은 거의 가우시안 각도 세기 프로파일을 가질 것이다. 도시된 예에서, 가우시안 분포는 거의 ±2.5 표준 편차에서 컷오프된다. 다른 실시예들에서, 다른 컷-오프 포인트가 선택될 수 있다.
다른 실시예들에서, 반사면(9003)의 형상은 다른 형태의 각도 세기 프로파일을 생성하기 위해서 규정될 수 있다. 예를 들어, 원거리장 위치에서의 소망하는 세기 프로파일 및 형상이 선택될 수 있고, 소망하는 세기 프로파일 및 형상을 획득하는 반사면(9003)의 적합한 형상이 결정되고 제조될 수 있다. 일반적으로, 더 넓은 각도 분포를 선택하면 특히 y-방향에서 표면(9003) 상의 곡률이 더 작아질 것이고, 결과적으로 g(y)의 이차 도함수의 값이 상대적으로 커질 수 있다. 일반적으로, 반사면에서의 EUV 방사선의 손실이 감소될 것이기 때문에 상대적으로 작은 값의 그레이징 입사각 φ를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 최대 각도 편향 σ m 은 그레이징 입사각 φ보다 더 작다. 그러므로, 그레이징 입사각 φ는 소망하는 최대 각도 편향 σ m 을 얻기 위해서 충분히 커지게 선택될 수 있다.
도 42 는 도 39 내지 도 41 을 참조하여 전술된 타입의 방사선 변경 소자(9001)의 개략도이다. 방사선 빔의 주된 광선(9002)은 그레이징 입사각 φ에서 방사선 변경 소자(9001)에 입사하는 것으로 도시된다. 도 42 에서는 보이지 않지만, 방사선 변경 소자(9001)는 도 41a 및 도 41b 를 참조하여 위에서 기술된 형태의 연속 물결형 반사면(9003)을 가진다. 원거리장 평면(9009)에서의 반사된 방사선 빔의 결과적인 형상도 도 42 에 도시된다.
도 42 는 도 42 에 도시되는 원거리장 평면(9009)에서의 정규화된 각도 세기 분포의 개략도이다. 도 43 에 도시되는 윤곽선은 0 그리고 1 에서 0.1 의 단계인 정규화된 세기 값을 표시한다. 최고 세기 값은 도면의 중심에 있으며 세기는 중심으로부터의 거리가 증가함에 따라 감소된다. 도 43 에 도시되는 예에서, 그레이징 입사각 φ는 약 70 밀리라디안(mrad)으로 선택되었고, 최대 각도 편향 σ m 은 약 45 밀리라디안이 되도록 선택되었다. 도시된 예에서 그러므로 비율 φ/σ m 는 약 0.64 이다. 다른 실시예들에서, 비율 φ/σ m 는 0.64 보다 크게 또는 작게 선택될 수 있다.
도 43 에 도시되는 각도 세기 프로파일은 단순히 물결형 반사면(9003)을 포함하는 방사선 변경 소자(9001)에 의해서 형성될 수 있는 각도 세기 프로파일의 일 예일 뿐이다. 일부 실시예들에서, 세기가 프로파일의 중심에서 최대이고 중심으로부터의 방사상 거리가 증가함에 따라 감소되는, 도 43 에 도시되는 타입의 각도 세기 프로파일을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 다른 실시예들에서, 상이한 타입의 각도 세기 프로파일을 형성하는 것이 바람직할 수도 있다. 반사면(9003)의 형상(예를 들어 표면(9003)의 곡률)은 표면(9003)으로부터 반사되는 방사선에 의해서 형성되는 각도 세기 프로파일을 변경하기 위해 변경될 수 있다. 소망하는 각도 세기 프로파일은 방사선 변경 소자(9001)에 의해 수정된 방사선 빔을 수광하도록 배치되는 리소그래피 장치(LA)의 구성에 따라 달라질 수 있다.
도 43 에 도시되는 실시예에서, 각도 세기 프로파일의 전체 범위가 리소그래피 장치(LA)에 의해 사용되지 않을 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치는 디스크형 세기 프로파일을 수신하도록 배치될 수도 있다. 디스크형 세기 프로파일은 세기 프로파일의 코너를 버림으로써(예를 들어, 세기 프로파일의 코너의 전파를 차단함으로써) 쉽게 얻어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
방사선 변경 소자의 다른 실시예에 대하여 전술된 바와 같이, 결과적으로 얻어지는 각도 세기 프로파일이 방사선 변경 소자에 입사하는 방사선 빔의 위치 및/또는 직경의 변화에 상대적으로 민감하지 않게 되도록 방사선 변경 소자(9001)를 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 방사선 변경 소자(9001)를 형성하는 부분(9005)의 크기가 줄어들면, 일반적으로 방사선 변경 소자(9001)에 입사하는 방사선 빔의 위치 및/또는 직경의 변화에 대한 반사된 세기 프로파일의 민감도가 감소될 것이다.
전술된 바와 같이, 리소그래피 장치는 방사선 변경 소자(9001)에 의하여 제공되는 각도 세기 프로파일의 디스크형 부분을 캡쳐하고 사용하도록 구성될 수 있다. 리소그래피 장치에 의하여 캡쳐되는 방사선의 파워는 방사선 변경 소자(9001)에 입사하는 방사선 빔의 위치 및/또는 직경의 변동에 따라 달라질 수 있다. 더욱이, 리소그래피 장치(LA)에 의하여 캡쳐되는 세기 분포의 도심도 변동할 수 있다. 일반적으로, 반사부(9005)의 크기를 감소시키고, 따라서 방사선 변경 소자(9001)를 형성하는 반사 부분(9005)의 개수를 증가시키면, 캡쳐된 파워 및/또는 세기 분포의 도심의 위치의 변동이 감소될 수 있다. 부분(9005)의 개수 및 부분(9005)의 크기는, 캡쳐된 파워 및/또는 도심 위치의 소망하는 레벨의 안정성을 제공하도록 선택될 수 있다.
일부 실시예들에서, 방사선 변경 소자(9001)에 입사하는 방사선 빔은 거의 가우시안 분포를 따라가는 세기 프로파일을 가질 수 있다. 방사선 빔의 직경은 가우시안 분포의 4 개의 표준 편차의 직경인 것으로 간주될 수 있다. 이러한 직경은 D4σ로 표시될 수 있다. y-방향에서 부분 주기 Py에 대한 직경 D4σ의 비율이 M= D4σ/Py로 표시될 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력 세기 분포의 도심(centroid)의 위치의 천이가 리소그래피 장치에 의해 캡쳐되는 디스크의 반경의 약 10%보다 적은 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이것은 예를 들어 M이 약 1.3보다 더 크다면 달성될 수 있다. 도심의 천이는 M이 약 2보다 더 크다면 디스크의 반경의 약 1%보다 적을 수 있다. 도심의 천이는 M이 약 7보다 더 크다면 디스크의 반경의 약 0.1%보다 적을 수 있다. 전술된 관련성은 일부 실시예들에서, 부분(9005)의 크기를 선택하기 위하여 사용될 수 있다. 전술된 관련성은 수학적으로 완벽한 표면에 적용될 수 있다. 제조 공차에 노출되는 실수 표면의 경우, M의 값은 소망하는 결과를 달성하기 위해서 증가될 수 있다.
방사선 변경 소자의 다른 실시예에 대하여 전술된 바와 같이, 방사선 변경 소자(9001)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔은 하나 이상의 포커싱 광학기에 의해 이미징될 수 있다. 도 44a 는 방사선 변경 소자(9001)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔을 대략적으로 원거리장 평면(9034) 상에 이미징하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 기법의 개략도이다. 도 44a 에 도시되는 그래프는 도 12, 도 32 및 도 38 에 도시된 근축(paraxial) 표현예와 유사한 근축 표현예이다.
방사선 변경 소자(9001)는 수정된 방사선 빔(9011)을 출력한다. 수정된 방사선 빔(9011)은 포커싱 광학기(9013)에 의해 수광된다. 포커싱 광학기(9013)는 중간 초점(IF)을 통과하도록 수정된 방사선 빔을 포커싱한다. 중간 초점(IF)은, 예를 들어 리소그래피 장치의 밀폐 구조체에 있는 개구에 또는 그에 가깝게 위치될 수 있다. 포커싱 광학기(9013)는 또한, 수정된 방사선 빔(9011)을 원거리장 평면(9034) 상에 이미징하는 역할을 한다. 원거리장 평면(9034)은, 예를 들어 리소그래피 장치의 필드 패싯 미러가 위치되는 평면일 수 있다.
도 44a 에 도시되는 포커싱 기법이 투과성 광학기로 형성되는 것으로 표현되지만, 실무에서, 포커싱 기법은 반사성 광학기를 사용하여 구현될 수도 있다. 방사선 변경 소자(9001)는, 예를 들어 도 39 에 도시되는 형태일 수 있다. 포커싱 광학기(9013)는, 예를 들어 복수 개의 반사성 쉘(shell)로 형성되는 월터 망원경을 포함한다. 또는, 포커싱 광학기(9013)는 거의 타원 형상인 반사면을 포함할 수 있다. 또는, 포커싱 광학기(9013)는 복수 개의 반사 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포커싱 광학기(9013)는 두 개의 반사 요소로 형성된 월터 망원경을 포함할 수 있다.
도 44a 에 도시되는 실시예에서, 원거리장 평면(9034)에 입사하는 방사선의 직경은 방사선 변경 소자(9001)에 의해 수광되는 방사선 빔의 빔 직경에 약하게 의존할 수 있다. 원거리장 평면(9034)에 입사하는 방사선의 직경의 방사선 변경 소자(8001)에 의해 수광되는 방사선 빔(8020)의 직경에 대한 민감도는, 예를 들어 하나 이상의 추가적 광학 요소를 도입함으로써 감소될 수 있다.
도 44a 의 실시예에서, 방사선 변경 소자(9001)에 입사하는 방사선 빔의 위치의 천이는, 원거리장 평면(9034)에 입사하는 방사선의 위치에 천이가 생기게 할 것이다.
도 44b 는 방사선 변경 소자(9001)로부터 출력되는 수정된 방사선 빔(9011)의 각도 세기 프로파일을 대략적으로 원거리장 평면(9034) 상에 이미징하기 위하여 사용될 수 있는 포커싱 기법의 다른 실시예의 개략도이다. 도 44b 에 도시되는 포커싱 기법은 제 1 포커싱 광학기(9013a) 및 제 2 포커싱 광학기(9013b)를 포함한다. 제 1 포커싱 광학기(9013a)는 수정된 방사선 빔(9011)의 각도 세기 프로파일을 이미지 평면(9015) 상에 포커싱하도록 배치된다. 제 2 포커싱 광학기(9013b)는 이미지 평면(9015)을 중간 초점(IF)을 통해 원거리장 평면(9034) 상에 포커싱하도록 배치된다. 이미지 평면(9015)이 원거리장 평면(9034) 상에 이미징되기 때문에, 포커싱 기법은 방사선 변경 소자(9001)로부터 출력된 수정된 방사선 빔(9011)의 각도 프로파일을 원거리장 평면(9034) 상에 이미징하는 역할을 한다. 중간 초점(IF)은, 예를 들어 리소그래피 장치의 밀폐 구조체에 있는 개구에 또는 그에 가깝게 위치될 수 있다. 원거리장 평면(9034)은, 예를 들어 리소그래피 장치의 필드 패싯 미러가 위치되는 평면일 수 있다.
도 44b 에 도시되는 실시예에서, 이미지 평면(9015)은 제 1 포커싱 광학기(9013a)와 제 2 포커싱 광학기(9013b) 사이에 위치된다. 다른 실시예들에서, 이미지 평면(9015)은 가상 이미지 평면일 수 있고, 예를 들어 제 2 포커싱 광학기(9015)와 원거리장 평면(9034) 사이에 위치될 수 있다. 도 44b 에 도시되는 그래프에서, 이미지 평면(9015)에 있는 방사선은 제 1 포커싱 광학기(9013a)에 입사하는 방사선과 거의 동일한 직경을 가진다. 그러나, 다른 실시예들에서, 이미지 평면(9015)에 있는 방사선의 직경은 제 1 포커싱 광학기(9013a)에 입사하는 방사선의 직경보다 더 크거나 작을 수 있다.
도 38b 에 도시되는 포커싱 기법이 투과성 광학기로 형성되는 것으로 표현되지만, 실무에서, 포커싱 기법은 반사성 광학기를 사용하여 구현될 수도 있다. 제 1 및/또는 제 2 포커싱 광학기(9013a, 9013b)는, 예를 들어 복수 개의 반사성 쉘로 형성되는 월터 망원경을 포함할 수 있다. 또는, 제 1 및/또는 제 2 포커싱 광학기(9013a, 9013b)는 거의 타원 형상을 가지는 반사면을 포함할 수 있다. 또는, 제 1 및/또는 제 2 포커싱 광학기(9013a, 9013b)는 복수 개의 반사 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및/또는 제 2 포커싱 광학기(9013a, 9013b)는 두 개의 반사 요소로 형성된 월터 망원경을 포함할 수 있다.
도 44a 및 도 44b 에 도시되는 포커싱 방식은 본 명세서에서 설명되는 방사선 변경 소자의 임의의 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 설명되는 포커싱 방식의 다른 실시예 중 임의의 것은 도 39 내지 도 43 을 참조하여 설명된 타입의 방사선 변경 소자와 함께 사용될 수 있다.
수정된 브랜치 방사선 빔이 중간 초점(IF)을 통해서 원거리장 평면 상에 이미징되는 실시예들이 본 명세서에 걸쳐 설명되었다. 중간 초점(IF)은 리소그래피 장치(LA)의 밀폐 구조체에 있는 개구(8)에 위치되거나 가깝게 위치될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 브랜치 방사선 빔은 중간 초점(IF)을 통해 포커싱되지 않을 수도 있다. 도 45 는 밀폐 구조체에 상대적으로 큰 개구(8)를 포함하는 리소그래피 장치(LAa')의 다른 실시예의 개략도이다. 도 45 에 도시되는 리소그래피 장치(LAa')는 도 2 에 도시된 리소그래피 장치(LAa)와 유사하다. 도 2 및 도 45 에 있는 유사한 피쳐에는 유사한 참조 번호가 제공되고, 대응하는 피쳐는 도 45 에 대해서는 다시 상세히 설명되지 않을 것이다.
도 45 에 도시되는 리소그래피 장치(LAa')는 도 2 에 도시되는 대응하는 개구(8)보다 큰 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수락하기 위한 개구(8)를 포함한다. 결과적으로, 도 45 의 실시예에서, 브랜치 방사선 빔(Ba)은 브랜치 방사선 빔(Ba)이 리소그래피 장치(LAa') 내로 들어갈 수 있게 하기 위해서 중간 초점(IF)에 포커싱되지 않아도 된다. 그러므로, 수정된 브랜치 방사선 빔을 이미징하기 위하여 사용되는 포커싱 기법은 브랜치 방사선 빔(Ba)을 중간 초점(IF)을 통해서 포커싱할 필요가 없다.
중간 초점(IF)을 통해서 포커싱되지 않은 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수락하도록 구성되는 리소그래피 장치(LAa')는, 중간 초점(IF)을 통해서 포커싱되지 않은 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수락하도록 구성되는 리소그래피 장치의 필드 패싯 미러(10)와 비교할 때 수정되는 필드 패싯 미러(10')를 포함할 수 있다(예를 들어 도 2 의 리소그래피 장치의 필드 패싯 미러(10)). 예를 들어, 수정된 필드 패싯 미러(10')는 도 2 의 리소그래피 장치(LAa)의 필드 패싯 미러(10)와 비교할 때 상이한 초점 길이를 가지는 반사성 패싯을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 반사성 패싯의 배향은 수정된 필드 패싯 미러(10')에서 다를 수 있다.
예를 들어 도 13 내지 도 29 를 참조하여 전술된 바와 같이, 방사선 시스템은 메인 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치를 포함할 수 있다. 도 46 은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 분할 장치(9050)의 개략도이다. 빔 분할 장치는 메인 방사선 빔을 수광하고 메인 방사선 빔을 복수 개의 브랜치 방사선 빔으로 분할하도록 구성된다. 빔 분할 장치는 빔 축(9051)을 따라 메인 방사선 빔을 수광하도록 구성될 수 있다. 빔 축은 도 46 의 지면 안으로 연장된다. 빔 분할 장치는 복수 개의 반사성 패싯(9053)을 포함한다. 복수 개의 빔 분할 장치(9050)에 입사하는 방사선 빔은 복수 개의 반사성 패싯(9053)을 조명하고, 예를 들어 도 46 에 도시되는 반사성 패싯(9053)의 실질적으로 전부를 조명할 수 있다.
반사성 패싯(9053)은 반사성 패싯(9053)의 복수 개의 그룹(9055)을 형성한다. 예를 들어, 대각 라인으로 채워진 블록을 가진 제 1 그룹의 반사성 패싯(9055a)이 도 46 에 도시된다. 교차-해칭으로 채워진 블록을 가진 반사성 패싯(9053)의 제 2 그룹(9005b)이 도 46 에 도시된다. 백색 배경 위의 블랙 도트로 채워진 블록을 가진 반사성 패싯(9053)의 제 3 그룹(9005c)이 도 46 에 도시된다. 흑색 배경 위의 백색 도트로 채워진 블록을 가진 반사성 패싯(9053)의 제 4 그룹(9005d)이 도 46 에 도시된다. 빔 분할 장치(9050)를 형성하는 다른 반사성 패싯(9053)이 반사성 패싯의 추가적인 그룹을 형성한다. 그러나, 쉽게 예를 들기 위하여, 반사성 패싯의 추가적인 그룹은 도 46 에서 구체적으로 표시되지 않는다.
반사성 패싯(9055)의 각각의 그룹은 방사선 빔의 상이한 부분을 수광하도록 배치되는 복수 개의 반사성 패싯(9053)을 포함한다. 반사성 패싯(9053)의 단일 그룹(9055)을 형성하는 반사성 패싯(9053)은 그룹(9055) 내의 상이한 패싯(9053)에 의하여 수광된 상이한 부분들을 반사하도록 배치되어, 상이한 반사된 부분들의 조합을 포함하는 브랜치 방사선 빔을 형성한다. 즉, 반사성 패싯의 각각의 그룹(9055)은 해당 그룹(9055)을 형성하는 패싯(9053)으로부터 반사된 방사선으로부터 단일 브랜치 방사선 빔을 형성한다. 예를 들어, 반사성 패싯(9055a)의 제 1 그룹은 방사선 빔의 부분을 반사하여 제 1 브랜치 방사선 빔을 형성한다(도 46 에는 미도시). 브랜치 방사선 빔은, 패싯(9055a)의 제 1 그룹을 이루는 패싯(9053)으로부터 반사된 방사선 빔의 부분들의 조합을 포함한다.
패싯(9055)의 그룹을 형성하는 반사성 패싯(9053)은 모두 실질적으로 동일한 배향을 가질 수 있다. 결과적으로, 패싯(9055)의 그룹을 형성하는 패싯으로부터 반사된 방사선은, 단일 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 실질적으로 동일한 방향으로 전파된다. 패싯(9055)의 상이한 그룹은 상이하게 배향되어, 패싯(9055)의 상이한 그룹이 방사선을 상이한 방향으로 반사시켜서 상이한 브랜치 방사선 빔을 형성하게 할 수 있다.
도 46 에서 알 수 있는 바와 같이, 반사성 패싯(9055)의 그룹을 형성하는 상이한 반사성 패싯(9053)이 방사선 빔의 단면의 상이한 위치에 위치된다. 즉, 패싯(9055)의 그룹을 형성하는 복수 개의 반사성 패싯(9053)은 빔 축(9051)에 실질적으로 수직인 방향에서 서로 분리된다. 그러므로, 반사성 패싯의 그룹을 형성하는 반사성 패싯으로부터의 반사로부터 형성되는 브랜치 방사선 빔은 빔 분할 장치(9050)에 입사하는 방사선 빔의 단면의 상이한 부분을 포함할 것이다.
빔 분할 장치(9050)에 의하여 형성되는 각각의 브랜치 방사선 빔이 실질적으로 동일한 파워를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 각각의 브랜치 방사선 빔이 상이한 리소그래피 장치로 공급될 수 있고, 실질적으로 동일한 파워의 방사선이 있는 각각의 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 반사성 패싯(9053)을 반사성 패싯의 그룹으로 분할하는 것은, 반사성 패싯의 각각의 그룹에 입사하는 방사선의 총 파워가 실질적으로 동일하게 되도록 선택될 수 있다. 결과적으로, 각각의 결과적인 브랜치 방사선 빔은 실질적으로 동일한 파워를 가질 수 있다.
빔 분할 장치(9050)에 입사하는 방사선 빔은 빔 축(9051) 중심으로 원형 대칭인 단면 세기 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔의 단면 세기 프로파일은 2-차원의 가우시안에 의해 근사화될 수 있다. 즉, 방사선 빔의 단면 중심(빔 축(9051)과 일치할 수 있음)은 최고 세기의 방사선을 가질 수 있다. 방사선의 세기는 단면 중심으로부터의 방사상 거리가 증가함에 따라서 감소될 수 있다. 방사상 거리가 증가함에 따라 세기가 감소하는 것은 실질적으로 가우시안 분포를 따를 수 있다.
도 46 에 도시되는 바와 같이, 패싯(9055b)의 제 2 그룹을 형성하는 반사성 패싯(9053)(빔 축(9051)에 수직인 지면의 평면에 있음)의 구성은 반사성 패싯의 제 1 그룹(9055a)을 형성하는 반사성 패싯(9053)의 구성의 회전(빔 축(9051) 중심)과 실질적으로 같다. 따라서, 반사성 패싯(9055b)의 제 2 그룹에 의하여 반사되고 제 2 브랜치 방사선 빔을 형성하는 방사선 빔의 단면 부분은, 반사성 패싯(9055a)의 제 1 그룹에 의하여 반사되고 제 1 브랜치 방사선 빔을 형성하는 방사선 빔의 단면 부분의 회전(빔 축(9051) 중심)이다. 빔 분할 장치(9050)에 입사하는 방사선 빔의 단면 세기 프로파일이 실질적으로 원형 대칭이면(빔 축(9051) 중심), 패싯의 제 1 그룹(9055a)에 입사하는 방사선의 총 파워는 패싯의 제 2 그룹(9055b)에 입사하는 방사선의 총 파워와 실질적으로 같을 것이다. 그러므로, 제 1 브랜치 방사선 빔의 파워는 제 2 브랜치 방사선 빔의 파워와 실질적으로 동일할 것이다.
도 46 의 실시예에서, 반사성 패싯(9055)의 각각의 그룹은, 반사성 패싯(9055)의 다른 그룹을 형성하는 반사성 패싯(9053)의 구성의 회전과 실질적으로 같은 반사성 패싯(9053)의 구성을 포함한다. 더욱이, 반사성 패싯(9055)의 각각의 그룹은, 반사성 패싯(9055)의 모든 다른 그룹을 형성하는 반사성 패싯(9053)의 구성의 상이한 회전과 실질적으로 같은 반사성 패싯(9053)의 구성을 포함한다. 회전은 빔 축(9051) 중심의 회전이다. 빔 분할 장치(9050)에 입사하는 방사선 빔의 단면 세기 프로파일이 실질적으로 원형 대칭이면(빔 축(9051) 중심), 패싯의 각각의 그룹에 입사하는 방사선의 총 파워는 실질적으로 같을 것이다. 그러므로 각각의 브랜치 방사선 빔의 파워는 실질적으로 동일할 것이다.
본 명세서에서 반사성 패싯(9055)의 그룹을 형성하는 반사성 패싯(9053)의 구성이라는 표현은, 반사성 패싯을 방사선 빔의 경로에 포지셔닝하는 것을 가리키는 의도이다. 예를 들어, 반사성 패싯(9055)의 그룹을 형성하는 반사성 패싯(9053)의 구성이라는 표현은, 반사성 패싯을 방사선 빔의 단면에 포지셔닝하는 것을 가리킬 수 있다. 패싯의 구성이 패싯의 다른 구성의 회전과 실질적으로 같다는 표현은, 단지 패싯의 포지셔닝을 가리키려는 것일 뿐이고 패싯의 배향을 가리키려는 것이 아니다. 즉, 패싯의 제 1 그룹을 회전한 결과 패싯의 제 2 그룹과 상이한 배향을 가지는 패싯이 생길 수 있어서, 패싯의 제 1 그룹의 회전이 방사선을 패싯의 제 2 그룹과 다른 방향으로 반사하게 할 수 있다. 그러나, 패싯의 제 1 그룹을 회전한 결과 패싯의 제 2 그룹과 실질적으로 동일한 위치에 있는 패싯이 생긴다면, 패싯의 제 2 그룹의 구성은 여전히 패싯의 제 1 그룹의 구성의 회전과 실질적으로 동일하다고 간주될 수 있다.
반사성 패싯(9055)의 그룹을 형성하는 패싯(9053)이 빔 축(9051)을 따라 실질적으로 동일한 위치에 위치될 수 있다. 더욱이, 반사성 패싯(9055)의 상이한 그룹이 빔 축(9051)을 따라 실질적으로 동일한 위치에 위치될 수도 있다. 본 명세서에서 패싯이 빔 축(9051)을 따라 실질적으로 동일한 위치에 위치된다는 것은, 패싯(9053)의 각각이 동일한 평면에 위치된다는 것을 의미하려는 것이 아니고, 오히려 빔 축(9051)을 따라서 패싯들 사이에 큰 이격이 없다는 것을 의미하는 것 뿐이다.
도 46 에서 알 수 있는 바와 같이, 반사성 패싯(9055)의 상이한 그룹으로부터의 반사성 패싯(9053) 중 일부는 서로 인접하게 위치된다. 반사성 패싯(9055)의 상이한 그룹으로부터의 반사성 패싯(9053)의 일부는 서로 접촉할 수 있다. 빔 분할 장치(9050)를 형성하는 패싯(9053)은, 예를 들어 장치의 단일 부분을 형성할 수 있다. 이것은 빔 분할 장치를 제조하는 것을 보조할 수 있고, 반사성 패싯(9053)을 방사선 빔에 대해 정렬 및 배향하는 것을 보조할 수 있다. 예를 들어, 반사성 패싯(9053)의 정렬 및 배향은 빔 분할 장치의 정렬 및 배향을 전체로서 제어함으로써 제어될 수 있다.
일부 실시예들에서, 빔 분할 장치를 형성하는 패싯들(9053)의 상대 포지셔닝 및 배향은 고정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 빔 분할 장치(9050)를 형성하는 패싯(9053)의 상대 배향은 조절될 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 장치는 패싯(9053) 중 하나 이상의 배향을 변경하도록 작동가능한 하나 이상의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
도 46 에 도시되는 실시예에서, 반사성 패싯(9055)의 각각의 그룹은 6 개의 상이한 패싯으로 형성된다. 빔 분할 장치(9050)는 반사성 패싯(9055)의 8 개의 상이한 그룹을 포함하고, 따라서 결과적으로 8 개의 상이한 브랜치 방사선 빔이 생길 것이다. 다른 실시예들에서, 빔 분할 장치는 8 개보다 많거나 적은 반사성 패싯의 그룹으로 형성될 수 있다. 반사성 패싯의 각각의 그룹은 6 개보다 많거나 적은 상이한 패싯을 포함할 수 있다.
도 46 에 도시되는 각각의 패싯의 상이한 그룹을 형성하는 반사성 패싯의 구성은 가능한 구성의 일 예일 뿐이다. 전술된 바와 같은 패싯의 그룹을 형성하는 패싯의 다른 구성이 대신 사용될 수도 있고, 결과적으로 도 46 의 실시예와 연계하여 전술된 것과 동일하거나 유사한 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 47a 내지 도 47c 는 빔 분할 장치(9050)의 다른 실시예의 개략도이다. 각각의 빔 분할 장치(9050)는 반사성 패싯(9055)의 그룹으로 조직화되는 복수 개의 반사성 패싯(9053)을 포함한다. 반사성 패싯(9055)의 그룹은 도 46 을 참조하여 전술된 것과 동일한 특성을 가지지만, 빔 분할 장치(9050) 주위에서 다르게 분포된다. 도 47a 내지 도 47c 에 도시되는 도면에서, 패싯(9055)의 동일한 그룹에 속하는 패싯(9053)에는 동일한 음영이 제공된다. 쉽게 예를 들기 위하여, 도 47a 내지 도 47c 의 반사성 패싯의 상이한 그룹들 모두가 명명되는 것은 아니다.
도 48 은 전술된 바와 같은 복수 개의 반사성 패싯(9053)의 그룹을 포함하는 빔 분할 장치(9050)를 형성할 수 있는 반사성 패싯(9053)의 추가적인 7 개의 가능한 레이아웃의 개략도이다. 도 48 에 도시되는 실시예에서, 패싯(9053)을 패싯(9055)의 그룹으로 정렬하는 것은 보여지지 않는다. 그러나, 도 48 에 도시되는 실시예들 중 임의의 것을 형성하는 패싯(9053)은 도 48 을 참조하여 전술된 바와 같은 패싯의 그룹을 형성하도록 배치될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 46 내지 도 48 을 참조하여 전술된 형태의 빔 분할 장치(9050)는 본 명세서에서 설명되는 방사선 변경 소자와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 장치(9050)에 의하여 제공되는 브랜치 방사선 빔 중 하나 이상이 방사선 변경 소자로 수정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 메인 방사선 빔은 메인 방사선 빔이 빔 분할 장치(9050)에 입사하기 전에 방사선 변경 소자로 수정될 수 있다.
복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자의 다양한 실시예가 위에서 설명되었다. 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자는 제 1 개구와 제 2 개구를 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자(도 1 내지 도 23 을 참조하여 전술된 바와 같음)와 비슷하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자는 브랜치 방사선 빔(Ba)이 리소그래피 장치(LA)에 제공되기 전에 브랜치 방사선 빔(Ba)을 수광하고 수정하도록 배치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자는 방사선 빔(B)이 빔 분할 장치로 제공되기 전에 방사원(SO)으로부터 메인 방사선 빔(B)을 수광하도록 배치될 수 있다.
복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자는, 일부 애플리케이션에서 반사성 내면을 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자와 비교할 때 하나 이상의 장점을 제공한다. 예를 들어, 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자보다 더 적은 공간을 차지할 수 있다. 그러면, 방사선 변경 소자가 복수 개의 브랜치 방사선 빔의 각각을 수정하도록 제공되는 리소그래피 시스템의 구성을 특히 단순화할 수 있는데, 그 이유는 방사선 변경 소자가 차지하는 총 공간이 크게 감소될 수 있기 때문이다.
추가적으로 또는 대안적으로, 복수 개의 반사성 패싯을 포함하는 방사선 변경 소자는 반사성 내면을 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자보다 제작 및/또는 세정하기에 더 쉽고 및/또는 저렴할 수 있다. 예를 들어, 방사선 변경 소자를 형성하는 반사성 패싯의 총 표면적은 방사선 변경 소자를 형성하는 반사성 내면의 총 표면적보다 적을 수 있다. 결과적으로, 반사성 내면을 가지는 튜브를 포함하는 방사선 변경 소자보다 제작 및/또는 세정하기에 더 쉽고 및/또는 저렴할 수 있다.
방사선 변경 소자를 형성하는 반사성 패싯은, 예를 들어 별개로 제작되고 단일 요소로 통합될 수 있다. 반사성 패싯은 전기성형 반사성 재료에 의해 기판 상에 제작될 수 있다. 예를 들어, 반사성 패싯은 니켈을 기판 상에 전기성형함으로써 제작될 수 있다.
방사원(SO)의 실시예가 자유 전자 레이저(FEL)를 포함하는 것으로 설명되고 도시되었지만, 방사원(SO)은 자유 전자 레이저(FEL)가 아닌 방사선의 소스를 포함할 수 있다.
자유 전자 레이저(FEL)를 포함하는 방사원이 임의의 개수의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 방사원은 두 개 이상의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 두 개의 자유 전자 레이저가 EUV 방사선을 복수 개의 리소그래피 장치로 제공하도록 배치될 수도 있다. 이것은 어느 정도의 리던던시를 허용하기 위한 것이다. 이것은 하나의 자유 전자 레이저가, 다른 자유 전자 레이저가 보수되는 중이거나 유지보수되는 경우에 사용되게 할 수도 있다.
리소그래피 시스템(LS)은 임의의 개수의 리소그래피 장치를 포함할 수 있다. 리소그래피 시스템(LS)을 형성하는 리소그래피 장치의 개수는, 예를 들어 방사선 소스(SO)로부터 출력되는 방사선의 양 및 빔 전달 시스템(BDS)에서 손실되는 방사선의 양에 의존할 수도 있다. 리소그래피 시스템(LS)을 형성하는 리소그래피 장치의 개수는 추가적으로 또는 대안적으로 리소그래피 시스템(LS)의 레이아웃 및/또는 복수 개의 리소그래피 시스템(LS)의 레이아웃에 의존할 수도 있다.
리소그래피 시스템(LS)의 실시예 하나 이상의 마스크 검사 장치(MIA) 및/또는 하나 이상의 에리얼(Aerial) 검사 측정 시스템(AIMS)을 더 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 리소그래피 시스템(LS)은 어느 정도의 리던던시를 허용하기 위한 복수 개의 마스크 검사 장치를 포함할 수도 있다. 이것은 하나의 마스크 검사 장치가, 다른 마스크 검사 장치가 보수되는 중이거나 유지보수되는 경우에 사용되게 할 수도 있다. 따라서, 하나의 마스크 검사 장치는 언제나 이용가능하다. 마스크 검사 장치는 리소그래피 장치보다 더 낮은 파워의 방사선 빔을 사용할 수도 있다. 더 나아가, 본 명세서에서 설명되는 타입의 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 생성되는 방사선이 리소그래피 또는 리소그래피 관련 적용예가 아닌 적용예에 대하여 사용될 수도 있다는 것이 인정될 것이다.
전술된 바와 같이 언듈레이터를 포함하는 자유 전자 레이저가 리소그래피를 비한정적으로 포함하는 여러 용도를 위해 사용될 수 있다는 것이 역시 이해될 것이다.
"EUV 방사선"이라는 용어는 4-20 nm의 범위 내의, 예를 들어 13-14 nm의 범위 내의 파장을 가지는 전자기 방사선을 망라하는 것을 간주될 수 있다. EUV 방사선은 10 nm 미만의, 예를 들어 4-10 nm의 범위 내의, 예컨대 6.7 nm 또는 6.8 nm의 파장을 가질 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 IC의 제조에 사용될 수도 있다. 대안적으로는, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 장치는 다른 적용예를 가질 수도 있다. 가능한 다른 적용예는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 가이드 및 검출 패턴(guidance and detection pattern), 평판 디스플레이, LCD(Liquid Crystal Display), 박막 자기 헤드 등의 제조를 포함한다.
다른 실시예는 서로 조합될 수도 있다. 실시예들의 피쳐는 다른 실시예의 피쳐와 조합될 수도 있다.
비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 의도로 제공된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.
Claims (131)
- 연속 물결형 반사면(continuously undulating reflective surface)을 포함하는 방사선 변경 소자로서,
상기 연속 물결형 반사면은 첨예한 경계가 없으며 8.5° 이하의 평균 그레이징 각도로 EUV 방사선 빔을 수광하도록 배치되어,
상기 연속 물결형 반사면의 형상은 제 1 방향 및 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 실질적으로 주기적 패턴을 따르되, 제 1 방향으로의 주기적 패턴의 주기는 제 2 방향으로의 주기적 패턴의 주기보다 큰, 방사선 변경 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 EUV 방사선 빔은 제1 방향에 실질적으로 평행하게 전파되는, 방사선 변경 소자. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
주기적 물결형 반사면의 유닛 셀은,
실질적으로 볼록 형상을 가지는 제 1 부분;
실질적으로 오목 형상을 가지는 제 2 부분;
실질적으로 새들(saddle) 형상을 가지는 제 3 부분; 및
실질적으로 새들 형상을 가지는 제 4 부분을 포함하는, 방사선 변경 소자. - 제 3 항에 있어서,
상기 유닛 셀은, 제 1 방향으로 한 주기의 상기 주기적 패턴과 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 한 주기의 상기 주기적 패턴을 포함하는, 방사선 변경 소자. - 제 3 항에 있어서,
상기 반사면은, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 중 적어도 하나 내에서, 상기 반사면의 곡률이 각각의 부분 전체에서 실질적으로 동일하게 되는 형상을 갖는, 방사선 변경 소자. - 제 3 항에 있어서,
상기 반사면은, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 중 적어도 하나 내에서, 상기 반사면의 곡률이 각각의 부분 내의 상이한 위치들에서 상이하게 되는 형상을 갖는, 방사선 변경 소자. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 반사면은, 수정된 방사선 빔을 형성하도록, EUV 방사선 빔을 수광하여 상기 EUV 방사선 빔을 반사하도록 구성되고,
상기 반사면은, 상기 수정된 방사선 빔이 원거리장 평면 내에서 세기 분포를 가지게 되는 형상을 갖고, 상기 세기 분포는 세기 최대치를 포함하고,
상기 세기 분포는 방사상 거리가 증가함에 따라 상기 세기 최대치로부터 감소하는, 방사선 변경 소자. - 방사선 시스템으로서,
EUV 방사선을 방출하도록 구성되는 방사원;
상기 방사원에 의해 방출된 EUV 방사선의 적어도 일부를 포함하는 방사선 빔을 수광하도록 구성되는, 제 1 항 또는 제 2 항의 방사선 변경 소자를 포함하는, 방사선 시스템. - 리소그래피 시스템으로서,
제 8 항에 따른 방사선 시스템; 및
방사선 변경 소자에서 빠져나가는 EUV 방사선 빔의 적어도 일부를 수광하도록 배치되는 리소그래피 장치를 포함하는, 리소그래피 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 리소그래피 장치는, 상기 방사선 변경 소자에서 빠져나가는 상기 EUV 방사선 빔의 적어도 일부를 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템을 포함하고, 상기 조명 시스템은 패싯 미러(facet mirror)를 포함하며,
상기 방사선 시스템은, 상기 방사선 변경 소자로부터 출력된 방사선 빔의 이미지를 상기 패싯 미러 상에 형성하도록, 상기 리소그래피 장치로 제공되는 EUV 방사선 빔을 포커싱하도록 구성되는 적어도 하나의 포커싱 광학기를 포함하고,
상기 패싯 미러는 복수 개의 반사성 패싯(reflective facet)을 포함하는, 리소그래피 시스템. - 제 8 항에 의해 규정되는 방사선 시스템 내에서 사용되도록 구성되는 방사선 변경 소자.
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