KR20160054585A - Euv 투영 리소그래피를 위한 조명 광학 유닛 - Google Patents

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Abstract

EUV 투영 리소그래피를 위한 조명 광학 유닛은 광원(2)으로부터 나오는 조명 광으로 조명 필드(4)를 조명하는 기능을 한다. 조명 광학 유닛의 제1 패싯 미러는 EUV 조명 광(12)의 빔의 부분 빔(23)들을 반사하여 가이드하는 복수의 제1 패싯(21)을 구비한다. 상기 제1 패싯 미러의 다운스트림에는, 상기 부분 빔(23)들을 반사하여 더 가이드하는 복수의 제2 패싯(26)을 구비하는 제2 패싯 미러가 배치된다. 그 결과, 2개의 패싯(21, 26)이 빔을 반사하고 가이드하는 것에 의해 전체 오브젝트 필드(4)가 각 경우에 조명 광에 의해 조명가능하고 각 경우에 정확히 하나의 제1 패싯(21)과 정확히 하나의 제2 패싯(26)이 할당되는 오브젝트 필드 조명 채널(22)이 미리 결정된다. 상기 제1 패싯 미러는 오브젝트 필드 조명 채널(22)의 개수에 대응하는, 광원의 복수의 이미지(14)들 중 하나의 이미지를 생성하는 이미징 광학 유닛의 일부이다. 상기 제1 패싯(21)들은 상기 제2 패싯(26)들을 통해 서로 중첩되는 방식으로 상기 오브젝트 필드(4)로 이미징된다. 상기 조명 광학 유닛은 상기 제2 패싯(26)들이 연관된 오브젝트 필드 조명 채널(22)을 따라 상기 광원(2)의 연관된 이미지(14)로부터 일정 거리에 배열되는 방식으로 구성된다. 상기 조명 광학 유닛(3)은 상기 제2 패싯(26)들이 연관된 오브젝트 필드 조명 채널(22)을 따라 상기 광원(2)의 연관된 이미지(14)로부터 일정 거리에 배열되는 방식으로 구성된다. 상기 제2 패싯(26)에서 반사 손실이 이러한 조명 광학 유닛에서 최소화된다.

Description

EUV 투영 리소그래피를 위한 조명 광학 유닛{ILLUMINATION OPTICAL UNIT FOR EUV MICROLITHOGRAPHY}
독일 특허 출원 10 2013 218 130.2의 내용이 본 명세서에 병합된다.
본 발명은 EUV 투영 리소그래피를 위한 조명 광학 유닛에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 이러한 조명 광학 유닛의 일부인 패싯 미러(facet mirror), 이러한 조명 광학 유닛을 갖는 광학 시스템, 이러한 조명 광학 유닛을 갖는 조명 시스템, 이러한 조명 시스템을 갖는 투영 노광 장치, 이러한 투영 노광 장치를 사용하여 마이크로구조의 또는 나노구조의 부품을 제조하는 방법, 및 이러한 방법으로 제조된 부품에 관한 것이다.
EUV 투영 리소그래피를 위한 조명 광학 유닛은 US 6,507,440, EP 0 955 641 A1 및 DE 10 2008 009 600 A에 알려져 있다. 추가적인 조명 광학 유닛은 DE 10 2012 210 073 A1에 알려져 있다.
본 발명의 목적은 제2 패싯(facet)에서 반사 손실이 최소화되는 방식으로 전술된 유형의 조명 광학 유닛을 생성하는 것이다.
본 발명에 따라, 본 목적은 청구항 1에 제시된 특징을 포함하는 조명 광학 유닛에 의해 달성된다.
본 발명에 따라 확인된 것은, 종래 기술에 비해, 광원의 이미지로부터 제2 패싯들을 이격시키면 상기 제2 패싯들의 각 공간적 구역에 조명 광이 입사하는 입사 각도의 각도 대역폭이 감소된다는 것이다. 상기 광원의 이미지로부터 제2 패싯들이 이격되어 있다는 것은 상기 광원의 이미지가 동공 패싯(pupil facet)에 인접하여 생성되지 않는다는 것을 의미한다. 오브젝트 필드 조명 채널(object field illumination channel)을 따라 상기 제2 패싯으로부터 상기 광원의 이미지의 거리는 50 mm의 구역에 놓일 수 있다. 20 mm 내지 80 mm 범위, 특히 30 mm 내지 70 mm 범위 또는 40 mm 내지 60 mm 범위의 상이한 거리가 또한 가능하다. 상기 광원의 이미지들은 조명 광학 유닛의 동공면(pupil plane)과 일치하는 하나의 동일한 이미지면(image plane)에 모두 놓일 수 있다. 제1 패싯 미러는 상기 오브젝트 필드와 공액인(conjugate) 상기 조명 광학 유닛의 필드면(field plane)에 배열된다. 상기 광원의 이미지로부터 제2 패싯들이 이격된 것에 따라, 제2 패싯 미러는 동공면에 배열되지 않고, 이로부터 일정 거리에 배열된다.
청구항 2에 청구한 바와 같이, 각도 대역폭은 제2 패싯에 조명 광의 부분 빔이 입사하는 입사 각도의 전체 각도 대역폭의 절반이다. 상기 각도 대역폭은 2° 미만일 수 있다. 그리하여, 상기 각도 대역폭은 각 조명 부분 빔에서 도심(centroid) 또는 중심 광선(central ray)으로부터 측정된다.
청구항 3에 청구된 바와 같이, 고반사성 코팅은 상기 제2 패싯에서 반사 손실을 최소화한다. 고반사성 코팅은 다수 겹의 코팅(multi-ply coating)일 수 있다. 상기 다수 겹의 코팅은, 2개의 층 물질, 예를 들어 몰리브덴과 실리콘으로 만들어진 교대하는 층 시퀀스가 생성되도록, 다수의 2겹(bi-ply)을 구비할 수 있다. 수 십 개의 이러한 2겹이 다수 겹의 코팅을 형성할 수 있다.
청구항 4에 청구된 바와 같이, 고반사성 코팅은 상기 제2 패싯의 상이한 공간적 구역에 입사하는 각 입사 각도와 매칭되어, 상기 동공 패싯에서 반사 손실을 더 감소시킬 수 있다.
청구항 5와 청구항 6에 청구된 바와 같이, 상기 조명 광학 유닛의 개선은 구조적 조건(condition)에 따라 그리고 투영 광학 유닛의 요구조건에 따라 적절한 것으로 발견되었다.
청구항 7에 청구된 바와 같이, 패싯 미러는 특히 짧은 파장 EUV 조명 광의 손실을 특히 저하시킨다. 상기 패싯의 반사율은 40% 초과, 50% 초과, 60% 초과할 수 있고, 또한 이를 훨씬 초과할 수 있다.
청구항 8에 청구된 바와 같이, 광학 시스템의 잇점은 본 발명에 따른 조명 광학 유닛을 참조하여 이미 설명된 것에 대응한다. 상기 조명 광학 유닛은 청구항 7에 청구된 패싯 미러를 구비할 수 있다.
청구항 9에 청구된 바와 같이, 상기 투영 광학 유닛의 진입 동공(entry pupil)의 배열은 조명 및 이미징 광을 특히 효과적으로 가이드할 수 있다.
청구항 10에 청구된 조명 시스템, 청구항 11에 청구된 투영 노광 장치, 청구항 12에 청구된 제조 방법, 및 청구항 13에 청구된 부품의 잇점은 본 발명에 따른 조명 광학 유닛, 본 발명에 따른 패싯 미러, 및 본 발명에 따른 광학 시스템에 대하여 이미 설명된 것에 대응한다. 상기 광원은 EUV 광원일 수 있다. 상기 EUV 광원은 5 nm 내지 30 nm의 파장 범위의 광을 생성할 수 있다. 상기 EUV 광원은 10 nm보다 더 짧은 파장 범위의 광을 생성할 수 있다. 상기 EUV 광원은 특히 자유 전자 레이저(free electron laser: FEL)일 수 있다. 상기 제조된 부품은 특히 반도체 부품, 예를 들어, 반도체 칩, 특히 메모리 칩일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 제1차 광원, 조명 광학 유닛, 및 투영 광학 유닛을 구비하는 EUV 투영 리소그래피를 위한 투영 노광 장치를 개략적으로 도시한다;
도 2는, 조명 및 이미징 광의 일부 부분 빔을 위한 빔 경로를 상세히 나타내는, 도 1에 따른 투영 노광 장치를 통한 자오선 단면(meridional section)을 개략적으로 도시한다;
도 3은 투영 노광 장치의 필드 패싯 미러의 필드 패싯과 투영 노광 장치의 오브젝트 필드 사이에 빔 경로의 상면도(top view)를 개략적으로 도시하는데, 여기서 투영 노광 장치의 동공 패싯 미러의 동공 패싯과 오브젝트 필드 사이의 전송 광학 유닛(transfer optical unit)은 생략되어 있고, 각 경우에 2개의 오브젝트 필드 점에 속하는 4개의 개별 광선의 빔 경로들이 긴 오브젝트 필드 크기(x)를 따라 기껏 서로 이격되어 있는 것으로 도시되어 있고, 이것은 종래 기술에 따른 빔 경로이다;
도 4는, 도 3과 유사한 도면으로서, 이 경우에 4개의 오브젝트 필드 점에 속하는 빔 경로가 필드 패싯과 오브젝트 필드 사이에 도시되어 있는, 종래 기술에 따른 조명 빔 경로를 도시한다;
도 5는, 도 3과 유사한 도면으로서, 동공 패싯 미러의 동공 패싯과 오브젝트 필드 사이의 빔 경로에 진입 동공이 존재하는, 본 발명에 따른 조명 광학 유닛에서 필드 패싯 미러의 필드 패싯과 오브젝트 필드 사이에 본 발명에 따른 빔 경로를 도시한다;
도 6은, 도 4와 유사한 도면으로서, 도 5에 따라 본 발명에 따른 조명 광학 유닛에서 빔 경로를 도시한다;
도 7은, 도 6과 유사한 도면으로서, 필드 패싯과 동공 패싯 사이의 빔 경로에 진입 동공이 존재하는, 본 발명에 따른 조명 광학 유닛의 추가적인 배열에 4개의 오브젝트 필드 점에 할당된 조명 광 빔 경로를 도시한다; 그리고
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 동공 패싯에 대한 다수 겹의 반사 층의 개별 겹의 층 두께의 공간적 의존성을 나타내는 예를 도시한다.
도 1은 투영 리소그래피 투영 노광 장치(1)의 개략도를 도시한다. 투영 노광 장치(1)는, 특히, 광원 유닛(2)과 조명 광학 유닛(3)을 포함하고, 이 조명 광학 유닛은, 레티클(reticle)이라고도 언급되는 구조를-갖는 마스크(structure-bearing mask)(6)가 배열되어 있는, 오브젝트면(object plane)(5)에 있는 오브젝트 필드(4)를 조명한다. 이 레티클(6)은 레티클 홀더(7)에 의해 홀딩된다.
위치 관계의 설명을 간단하게 하기 위해, 도 1은 투영 노광 장치(1)의 전체 좌표 시스템으로서 직교 xyz-좌표 시스템을 도시한다. x-축은 도 1의 도면의 평면에 대해 수직에서 이 평면 안으로 연장된다. y-축은 우측으로 연장된다. z-축은 아래쪽으로 연장된다.
레티클(6)은 오브젝트 변위 디바이스(object displacement device)(7a)를 구비하는 레티클 홀더(7)의 도움으로 y-방향으로 오브젝트면(5)에서 변위가능하다.
투영 노광 장치(1)의 추가적인 부품은, 기판(9), 소위 웨이퍼 위에 구조를-갖는 마스크(6)를 이미징하는 투영 렌즈(8)이다. 이 기판(9)은 노광 하에서 화학적으로 변성되는 감광성 층을 포함한다. 이것은 리소그래픽 단계로 언급된다. 여기서, 구조를-갖는 마스크(6)는 오브젝트면(5)에 배열되고, 기판(9)은 투영 렌즈(8)의 이미지면(10)에 배열된다. 노광 동안, 웨이퍼(9)는, 기판 홀더(7)의 변위와 정확히 동기적인 방식으로 웨이퍼 변위 장치(11a)를 구비하는 웨이퍼 홀더(11)에 의해 y-방향을 따라 변위된다. 노광 동안, 오브젝트 필드(4)는 이미지면(10)에 있는 이미지 필드(10a)에 이미징된다. 광원 유닛(2)과 웨이퍼(9) 사이에 조명 및 이미징 광(12)의 빔 경로가 도 1에서 매우 개략적으로 도시되어 있다.
조명 광학 유닛(3)과 투영 렌즈(8)는 복수의 광학 소자를 포함한다. 여기서, 광학 소자는 굴절과 반사 방식으로 설계될 수 있다. 조명 광학 유닛(3) 또는 투영 렌즈(8) 내에 굴절 광학 소자와 반사 광학 소자를 조합하는 것이 또한 가능하다. 구조를-갖는 마스크(6)는 동일하게 반사 또는 투과 설계를 구비할 수 있다. 이러한 투영 노광 장치는 특히 <193 nm 또는 <157 nm의 파장, 특히 5 내지 15 nm의 극자외선 범위(EUV)의 파장을 갖는 복사선에서 동작될 때 반사 부품으로 완전히 구성된다. 투영 노광 장치(1)는 종종 소위 스캐너로 동작된다. 이것은, 구조를-갖는 마스크(6)가 스캐닝 방향(y)을 따라 오브젝트 필드(4)와 일치하는 슬릿-형상의 조명 필드(illumination field)를 통해 이동되는 동안, 기판(9)은 투영 렌즈(8)의 이미지면(10)에서 이와 동기적으로 이동되는 것을 의미한다. 구조를-갖는 마스크(6)와 기판(9)의 속력의 비율은 이 경우에 투영 렌즈(8)의 배율에 대응하고, 이 배율은 통상 1 미만, 예를 들어, 1/4이다.
도 2는 조명 광학 유닛(3)과 투영 렌즈(8)를 구비하는 투영 노광 장치(1)의 일 실시예를 보다 상세히 도시한다. 여기서, 조명 광학 유닛(3)은 광원 유닛(2)의 소스 플라즈마(15)의 형태의 제1차 광원을 이미징하는 것에 의해 제2차 광원(14)을 생성하는 이미징 광학 유닛의 형태의 제1 전송 부분 광학 유닛(13)을 포함한다. 제1 전송 부분 광학 유닛(13)은, 5 nm 내지 15 nm의 파장 범위의 소스 플라즈마의 EUV 복사선을 수집하는 일체형이거나 또는 다수의 부분으로 된 콜렉터 미러(16)와, 필드 패싯 미러(17)의 형태의 제1 패싯 미러를 포함한다.
광원 유닛(2)은 여러 실시예로 구성될 수 있다. 레이저 플라즈마 소스(laser plasma source)(LPP)가 도시되어 있다. 이 소스 유형에서, 작은 물질 액적이 액적 생성기(18)에 의해 제조되어 미리 결정된 위치로 이동되는 것에 의해 엄격히 제한된(restricted) 소스 플라즈마(15)가 생성된다. 거기서, 물질 액적은 고에너지 레이저(19)에 의해 조사되어 이 물질은 플라즈마 상태로 변환되고 파장 범위 5 내지 15 nm의 복사선을 방출한다. 여기서, 레이저 복사선이 물질 액적에 도달하기 전에 콜렉터 미러(16) 내 개구(20)를 통과하는 방식으로 레이저(19)가 배열된다. 예로서, 10 μm의 파장을 갖는 적외선 레이저, 특히 CO2 레이저가 레이저(19)로 사용된다. 대안적으로, 광원 유닛(2)은 방전의 도움으로 소스 플라즈마(15)를 생성하는 방전 소스로 설계될 수 있다. EUV 광원 유닛(2)의 추가적인 변형은 자유 전자 레이저(FEL)이다.
제1 패싯 미러(17)는 조명 광(12)의 부분 빔(23)을 반사시켜 조명 필드(4)로 가이드하는 오브젝트 필드 조명 채널(22)을 제공하는 필드 패싯(21)들을 구비한다. 전체 오브젝트 필드(4)는 각 경우에 필드 패싯(21)에 의해 각각 반사되는 오브젝트 필드 조명 채널(22)에 의해 조명 광(12)으로 조명가능하다. 필드 패싯 미러(17)는, 오브젝트 필드 조명 채널(22)의 수와, 그리하여 필드 패싯(21)의 수에 대응하는, 복수의 제2차 광원(14), 즉 광원의 복수의 이미지를 생성하는 전송 부분 광학 유닛(13)의 일부이다.
조명 광학 유닛(3)은 필드 패싯(21)들의 이미지를 중첩시켜 오브젝트 또는 조명 필드(4)로 이미징하는 추가적인 전송 부분 광학 유닛(24)을 포함한다. 제2 전송 부분 광학 유닛(24)은 조명 광(12)의 빔 경로에서 제1 패싯 미러(17)의 다운스트림에 배열된 동공 패싯 미러의 형태의 제2 패싯 미러(25)를 구비한다. 동공 패싯 미러(25)는 제2 패싯으로도 언급되는 복수의 동공 패싯(26)을 구비한다.
조명 광(12)은 수렴하는 빔 경로로 필드 패싯 미러(17)에 도달한다. 제1 텔레스코픽 미러(27)와 제2 텔레스코픽 미러(28)가 동공 패싯 미러(25)의 다운스트림의 광 경로에 배열되고, 두 텔레스코픽 미러는 수직 입사 구역에서 동작되고, 즉 조명 광(12)은 0° 내지 45°의 입사 각도로 2개의 미러(27, 28)에 도달한다. 여기서, 입사 각도는 입사하는 복사선과 반사성 광학 표면의 법선 사이의 각도를 의미하는 것으로 이해된다. 빔 경로에서 이것의 다운스트림에 편향 미러(29)가 배열되고, 이 편향 미러는 입사하는 복사선을 오브젝트면(5)에 있는 오브젝트 필드(4)로 가이드한다. 편향 미러(29)는 그레이징 입사(grazing incidence) 하에서 동작되고, 즉 조명 광(12)은 45° 내지 90°의 입사 각도로 미러에 도달한다. 투영 렌즈(8)의 도움으로 이미지면(10)에서 이미지 필드(10a)에 이미징된 반사성 구조를-갖는 마스크(6)는 오브젝트 필드(4)의 위치에 배열된다. 투영 렌즈(8)는 이미징 광(3)의 빔 경로의 시퀀스로 넘버링된 6개의 미러(M1, M2, M3, M4, M5 및 M6)를 포함한다. 투영 렌즈(8)의 모두 6개의 미러(M1 내지 M6) 각각은 광학축(oA)에 대해 회전 대칭인 표면을 따라 연장되는 반사 광학 표면을 구비한다. 미러(M1 내지 M6)의 비-회전 대칭인 표면 설계, 예를 들어, 적어도 하나의 미러 또는 모든 미러(M1 내지 M6)에 자유 형태 표면 설계가 또한 가능하다.
본 발명을 설명하기 위하여, 대응하는 오브젝트 필드 조명 채널(22)의 조명 광의 부분 빔(23)의 종래 기술에 알려진 빔 경로는 이후 도 3 및 도 4를 사용하여 필드패싯(21)들 중 정확히 하나와 오브젝트 필드(4)에 있는 레티클(6) 사이에 개략적으로 설명된다.
도 3ff는 국부 xyz-좌표 시스템인 좌표 시스템을 도시한다. 이 각 국부 좌표 시스템의 x-방향은 각 경우에 전체 투영 노광 장치(1)에 관한 도 1 및 도 2에 따른 전체 xyz-좌표 시스템의 x-방향과 평행하게 연장된다. 각 국부 좌표 시스템의 z-방향은 조명 광(12)의 주 광선 방향을 따라 연장된다. 도 3ff는 각 경우에 xz-평면과 평행한 시야를 도시한다. x-방향은 각 경우에 우측을 향해 이어지고, z-방향은 각 경우에 위쪽을 향해 이어진다. 따라서, y-방향은 도면의 평면에 대해 수직에서 이 평면 안으로 이어진다.
도 3 및 도 4에서, 필드 패싯(21)들과 오브젝트 필드 조명 채널(22)을 통해 조명 광의 부분 빔(23)이 도달되는 동공 패싯(26)과 오브젝트 필드(4) 사이의 미러(27 내지 29)는 생략되었다.
도 3은 x-축을 따라 최대 가능한 간격으로 이격되어 있는 2개의 오브젝트 필드점(41 및 44)에 속하는 개별 광선(30)들의 빔 경로들을 도시한다. 4개의 개별 광선(30)들은 각 오브젝트 필드 점(41, 44)으로부터 나온다.
종래 기술에 알려진 도 3 및 도 4에 따른 배열에서, 동공 패싯(26)은 광원(2)의 이미지(14)의 위치에, 즉 제2차 광원의 위치에 배열된다.
각 오브젝트 필드 점(41, 44)들에 할당된 4개의 개별 광선들은 실선 라인 (full line), 대시 라인(dashed line), 대시-점선 라인(dash-doted line), 및 점선 라인으로 도시되고, 제2차 광원(14)의 동일한 이미지 점(141, 142, 143, 144)을 통과하는 각 개별 광선은 실선 라인 또는 대시 라인과 동일한 방식으로 도시된다.
도 4는 필드 패싯(21)과 오브젝트 필드(4) 사이에 총 4개의 오브젝트 필드 점(41, 42, 43 및 44)에 할당된 개별 광선(30)의 코스를 다시 한번 도시한다. 도 4에서, 개별 광선(30)의 대시 인코딩(dashed encoding)은 동일한 오브젝트 필드 점(41 내지 44)에 속하는 모든 개별 광선(30)들이 동일한 대시 표현으로 도시되도록 이루어진다.
도 3에 따른 도시에서, 오브젝트 필드 점(4n)들 각각은 제2차 광원(14)의 전체 x-크기로부터, 즉 동공 패싯(26)의 전체 조명된 구역으로부터 광을 수신하는 것이 표면적으로 명백하다.
도 4로부터 대시 인코딩으로부터, 각 광원 이미지 점(14n)은 조명 광의 부분 빔(23)의 조명 광을 모든 오브젝트 필드 점(4n)의 방향으로 가이드하는 것이 명백하다. 동공 패싯(26)에 조명 광의 부분 빔(23)의 조명 광이 입사하는 입사 각도의 각도 대역폭(β)은 한편으로 종래 기술에 따른 동공 패싯 조명의 경우에 오브젝트 필드(4)의 x-크기에 의해 그리고 다른 한편으로 예를 들어 동공 패싯(26)으로부터 오브젝트 필드(4)의 거리에 의해 미리 결정된다. 도 3 및 도 4에 따른 개략도에서, 대략 23°의 입사 각도 대역폭(β)은 종래 기술에 따라 동공 패싯에 도달하는 경우에 나온다.
도 3 및 도 4는 오브젝트 필드(4)에 필드 패싯(21)들을 이미징하는 것을 명확히 도시한다. 도 3 및 도 4에서, 동공 패싯(26)은 개략적으로 평면 패싯인 것으로 도시된다; 그러나, 이것은 당연히 이미징 배율(imaging power)을 구비하기 위하여 실제 오목한 형상을 구비한다. 예를 들어 미러(27 내지 29)(도 2 참조)를 갖는 후속 광학 유닛을 사용하는 한, 이 경우에 후속 광학 유닛이 필드 패싯(21)들을 오브젝트 필드(4)에 이미징하는 것을 초래할 수 있으므로, 동공 패싯(26)은 이미징 효과를 반드시 구비해야 하는 것은 아니다.
필드 패싯(21)들 중 하나의 필드 패싯과 오브젝트 필드(4) 사이에서 조명 광의 부분 빔(23)으로 조명 광(12)의 빔을 본 발명에 따라 가이드하는 것은 도 5ff에 기초하여 도시된다. 도 1 내지 도 4, 및 특히 도 3 및 도 4에 대하여 이미 앞서 설명된 것에 대응하는 부품은 동일한 참조 부호로 표시하고 상세히 다시 설명되지는 않는다.
종래 기술에 따른 빔 가이드와는 달리, 광원(2), 즉 오브젝트 필드 조명 채널(22)에서 제2차 광원의 이미지(14)는 동공 패싯(26)에서 반사 후에만 생성된다. 다시 말해, 제2차 광원(14)이 배열되어 있는 동공면(31)은 동공 패싯(26)의 배열면(arrangement plane)(32)으로부터 일정 거리에 있다. 이 동공면(31)은 투영 광학 유닛(8)의 진입 동공면과 일치한다.
제2차 광원(14), 즉 광원(2)의 이미지(14)가 동공 패싯(26)을 조명하는 것이 아니라, 각 오브젝트 필드 조명 채널(22)의 빔 경로의 업스트림 또는 다운스트림을 조명하는 경우, 동공 패싯(26)은 광원(2)의 이미지(14)의 크기를 고려하여 필요할 수 있는 것보다 더 큰 설계를 구비하여야 한다. 동공 패싯(26)의 배열면(32)과 동공면(31) 사이의 거리(A)는 배열면(32)과 오브젝트면(5) 사이의 거리(B)를, 동공 패싯(26)의 추가적인 직경과 오브젝트 필드(4)의 크기 사이의 비율을 승산(multiplied)한 것으로 대략 주어진다.
동공면(31)과 배열면(32) 사이의 거리(A)는 배열면(32)과 오브젝트면(5) 사이의 거리(B)의 5%를 초과할 수 있다. 이 거리(A)는 거리(B)보다 10%를 초과할 수 있다. 거리(A 및 B)는 순수한 공간적 거리가 아니라, 조명 광(12) 또는 개별 광선(30)의 빔 경로를 따른 광 경로이므로, 그리하여 예를 들어 개별 광선(30)의 중복된(folded) 빔 경로는 거리 값(A 및 B)을 결정하기 위해 중복되지 않은 방식으로 표시되어야 하는 것이 명백하다.
동일한 오브젝트 필드 점(41 내지 44)에 속하는 개별 광선(30)들이 다시 한번 도 4에서와 동일한 대시 외관을 구비하는 도 6은 동공 패싯(26)에 있는 공간적 구역이 각 경우에 조명 광(12)을 모든 오브젝트 필드 점(4n)으로 더 이상 반사하지 않는 것을 명확히 한다. 도 6은 조명 광의 부분 빔(23)의 조명 광(12)을 4개의 오브젝트 필드 점(41 내지 44)으로 반사하는 4개의 공간적 구역(261 내지 264)을 도시한다. 각 공간적 구역(26n)은, 조명 광(12)이 도달하는 동공 패싯(26)의 전체 x-크기의 1/4를 약간 초과하는 만큼 각각 커버한다.
공간적 구역(261 및 262)들 사이의 전이에서, 개별 광선(30)들은 α1과 α2 사이의 범위에서 입사하는 각도로 동공 패싯(26)에 도달한다. 도 6에 따른 개략도에서, α1은 대략 18°이다. α2는 수직 입사에 근접한다. 이 입사 각도 대역폭 내에서 중심에 입사하는 개별 광선(30)의 입사 각도에 대응하는 입사 각도 대역폭의 절반은 동공 패싯 미러(26)에서 공간적 구역(261 및 262)들 사이의 전이에서 대략 9°이다. 그리하여, 각도 대역폭(α0)은 이후 α0 = 1/2(α1 - α2)이고, 평균 입사 각도는 1/2(α1 + α2)이다. 이 각도 대역폭은 종래 기술에 따라 조명 광이 도달시 도 4에 따른 23°의 각도 대역폭(β)보다 매우 훨씬 더 작다. 평균 입사 각도는 대략 9°이다.
도 6에 따른 동공 패싯(26)에 도달하는 조명 광의 중심에, 즉 동공 패싯 구역(262 및 263)들 사이의 전이시에, 광은 대략 12°의 각도 대역폭(α3)으로 도달하고, 이것은 종래 기술로부터 각도 대역폭(β)보다 매우 훨씬 더 작다. 따라서, 각도 대역폭(α0)은 이 경우에 α0 = α3이다. 이 각도 대역폭에서 중심에 놓여 있는 개별 광선(30)은 수직 입사로 동공 패싯(26)에 도달하고; 즉, 평균 입사 각도는 이 경우에 대략 0°이다.
오브젝트 필드 점(4n)들 중 하나의 오브젝트 필드 점에 각각 할당된 개별 광선(30)들의 도심 광선(23n)은 오브젝트 필드 점(41)에 따라 동공 패싯(26)의 상이한 동공 패싯 구역(26n)에 있는 동공 패싯(26)에 도달한다.
다시 말해, 레티클(6)의 각 점은 조명-광 조명에 의해 동공 패싯(26)의 상이한 구역을 본다.
동공 패싯 미러(26)에 도심 광선(23n)이 입사하는 입사 각도의 전체 각도 대역폭은 종래 기술에 비해, 도 6 및 도 7에 따른 본 발명에 따른 빔 가이드에서 상당히 감소된다. 이것은 특히, 광원(2)이 작은 에텐듀(etendue)와, 이에 대응하여, 작은 사이즈의 제2차 광원(14)을 구비하는 경우, 종래 기술에 따른 조명의 경우에는 에지-측 도심 광선(23n)이 입사하는 입사 각도가 모든 다른 도심 광선과 같이 동공 패싯(26)의 중심에 도달하는데 반해, 도 6 및 도 7에 따르는 본 발명에 따른 조명에서는 상기 에지-측 도심 광선(23n)이 동공 패싯(26)의 에지에 도달한다는 것에서 명백하다.
도 7은, 도 6과 유사한 도면으로서, 필드 패싯(21)들 중 하나의 필드 패싯과 오브젝트 필드(4) 사이에 조명 광의 부분 빔(23)이 본 발명에 따라 조명 광 가이드를 하는 것의 일 변형을 도시한다. 도 7에 따른 조명 광 가이드는 도 5 및 도 6에 따른 조명 광 가이드의 역으로 고려될 수 있다. 조명 광의 부분 빔(23)을 따라 제2차 광원(14)은 동공 패싯(26)들이 반사하는 곳의 업스트림에서 조명 광의 부분 빔(23)의 빔 경로에, 즉 필드 패싯(21)과 동공 패싯(26) 사이의 조명 광의 광 경로에 생성된다. 도 6에 대해 이미 앞서 설명된 것은 다시 한번 거리 비율 A/B에 적용된다.
도 7에 따라 조명 광이 도달하는 경우, 여러 동공 패싯 구역(26n)들에서의 각도 대역폭은 도 6에 따른 것과 동일하다.
조명 광학 유닛(3)의 부품들과 오브젝트 필드(4) 사이의 거리 비율이 상이한 경우에 그리고 오브젝트 필드(4)의 실제 사이즈의 경우에, 각도 대역폭(α0)은 상당히 더 작고, 이 각도 대역폭은 10° 미만일 수 있고, 이 각도 대역폭은 7° 미만일 수 있고, 이 각도 대역폭은 5° 미만일 수 있고, 이 각도 대역폭은 3° 미만일 수 있고, 이 각도 대역폭은 2° 미만일 수 있고, 이 각도 대역폭은 이보다 훨씬 더 작을 수 있다. 따라서, 각 동공 패싯 구역(26n)과 보다 정확히 매칭된 평균 입사 각도와 정확히 매칭된 고반사성 코팅, 특히 다수 겹의 코팅을 제공할 수 있다. 고반사성 코팅, 특히 다수 겹의 코팅이 각도 대역폭(α0)과 매칭될 수 있다.
동공 패싯(26)들 중 하나 위에 고반사성 다수 겹의 코팅 층에서 한 겹의 크기의 예는 도 8 및 도 10에 기초하여 설명된다.
도 8은, 동공 패싯(26)의 x-크기에 걸쳐 보았을 때, 더 큰 값(d1)으로부터 더 작은 값(d2)으로 선형으로 강하하는 겹 강도(d)를 갖는 층(33)의 겹을 도시한다. 여기서, 이것은, 조명 광(12)의 진입 광선(30)의 평균 입사 각도가 동공 패싯(26)의 좌측 에지(작은 x-값)로부터 동공 패싯(26)의 우측 에지(큰 x-값)로 선형으로 변하는 것을 설명할 수 있다.
도 9는 층(34)의 겹의 추가적인 실시예의 층 두께 프로파일을 도시하고, 그 층 두께(d)는 동공 패싯(26)의 중심에서 최소 값(dmin)을 가지고, 여기서 층 두께(d)는 동공 패싯(26)의 외부 에지로 가면서 예를 들어 포물선으로 증가한다. 따라서, 도 9는 층(34)의 겹의 오목한 층 두께 프로파일을 도시한다.
도 10은 층(35)의 겹의 층 두께(d)의 역 프로파일을 도시한다. 여기서, 층 두께(d)는 동공 패싯 미러(26)의 중심에서 최대 값(dmax)을 구비하고, 그 층 두께(d)는 동공 패싯(26)의 에지 쪽으로 가면서 예를 들어 포물선으로 강하한다. 따라서, 도 10은 층(35)의 겹의 볼록한 층 두께 프로파일을 도시한다.
도 9 및 도 10에 따른 오목한 또는 볼록한 층 두께 프로파일은 동공 패싯(26)의 동공 패싯 구역(26n)들에 대한 입사 각도의 대응하는 의존성을 고려한다.
각 동공 패싯(26)의 y-좌표에 대한 층 겹의 두께(d)의 대응하는 의존성이 또한 가능하다.
동공 패싯 미러(26)의 층 겹의 위치에 대한 층 두께(d)의 상이한 x- 및/또는 y-의존성은, 각 동공 패싯(26) 위 위치에 대한, 즉 동공 패싯 구역(26n)들에 대한 평균 입사 각도의 프로파일에 따라 또한 존재할 수 있다.
도 8 내지 도 10에 도시되지 않은 다른 층 겹은 x-좌표에 대한 층 두께(d)의 대응하는 의존성을 구비할 수 있다.
x-좌표 및/또는 y-좌표에 대한 층 두께(d)의 의존성에 대해, 동공 패싯(26) 각각은 다수 겹의 코팅의 층 겹의 개별적으로 매칭된 층 두께 분포를 구비할 수 있다. 대안적으로, 그룹마다 동일한 다수 겹의 코팅을 동공 패싯(26)에 제공할 수 있다.
층 겹(33 내지 35)을 갖는 다수 겹의 코팅은 각 공간적 구역(26n)들에서 각 동공 패싯(26)에 도달하는 입사 각도(α)와 매칭되는 방식으로 구현된다. 도 6에 따라 도달되는 경우, 다수 겹의 코팅은 그리하여 공간적 구역(261 및 262)들의 전이에서 1/2(α1 + α2)의 입사 각도와 매칭된다. 다수 겹의 코팅은 공간적 구역(262 및 263)들의 전이에서 0°의 입사 각도와 매칭된다.
그 결과 30%를 초과하는 반사로 조명 광(12)을 반사하는 동공 패싯(26)을 갖는 동공 패싯 미러(25)가 생성된다. 훨씬 더 높은 반사도도 또한 가능하고, 예를 들어 40%를 초과하는 반사도 가능하고, 50%를 초과하는 반사도 가능하고, 또는 심지어 60%를 초과하는 반사도 가능하다.
마이크로구조의 또는 나노구조의 부품을 제조하는 동안, 감광성 물질로 만들어진 층이 적어도 부분적으로 상부에 적용된 웨이퍼(9)가 초기에 제공된다. 나아가, 이미징될 구조를 구비하는 레티클(6)이 제공된다. 나아가, 투영 노광 장치(1)가 제공된다. 그 위에, 조명 설정이 미리 결정되는데, 즉 조명되도록 의도된 동공 패싯 미러(25)의 동공 패싯(26)이, 레티클(6)이 배열된 오브젝트 필드(4)를 조명하는 동안, 미리 결정된 조명 각도 분포가 형성되도록, 선택된다. 패싯 미러(17)의 필드 패싯(21)의 틸트(tilt) 위치가 이 규정에 따라 미리 결정된다. 이후, 레티클(6)의 적어도 일부가 투영 노광 장치의 투영 광학 유닛(8)의 도움으로 감광층의 구역 위에 투영된다.

Claims (13)

  1. 광원(2)으로부터 나오는 조명 광(12)으로, 다운스트림 이미징 광학 유닛(8)의 오브젝트 필드(object field)(3)가 배열된 조명 필드(illumination field)(4)를 조명하는 EUV 투영 리소그래피(projection lithography)를 위한 조명 광학 유닛(3)으로서, 상기 오브젝트 필드에는 결국 오브젝트 변위 방향(y)으로 변위가능한 오브젝트(6)가 배열될 수 있고,
    - 상기 EUV 조명 광(12)의 빔의 부분 빔(23)의 반사성 가이드를 위한 복수의 제1 패싯(facet)(21)을 포함하는 제1 패싯 미러(facet mirror)(17), 및
    - 상기 제1 패싯 미러(17)의 다운스트림에 배치된 제2 패싯 미러(25)를 포함하고, 상기 제2 패싯 미러는 상기 제1 패싯(21)들에 의해 반사된 부분 빔(23)들의 반사성 가이드를 위한 복수의 제2 패싯(26)을 포함함으로써, 상기 반사성 빔 가이드에 의해 할당된 상기 제1 패싯(21)들과 상기 제2 패싯(26)들에 의해 오브젝트 필드 조명 채널(22)이 미리 결정되고, 상기 오브젝트 필드 조명 채널에 의해 전체 오브젝트 필드(4)가 각 경우에 상기 조명 광(12)으로 조명가능하고, 상기 오브젝트 필드 조명 채널에는 각 경우에 정확히 하나의 제1 패싯(21)과 정확히 하나의 제2 패싯(26)이 할당되고,
    - 상기 제1 패싯 미러(17)는, 오브젝트 필드 조명 채널(22)의 개수에 대응하는, 상기 광원(2)의 복수의 이미지(14) 중 하나의 이미지를 생성하는 이미징 광학 유닛(13)의 일부이고,
    - 상기 제1 패싯(21)들은 상기 제2 패싯(26)들을 통해 서로 중첩되는 방식으로 상기 오브젝트 필드(4)에 이미징되고,
    - 상기 제2 패싯(26)들이 상기 오브젝트 필드 조명 채널(22)을 따라 상기 광원(2)의 이미지(14)로부터 일정 거리에 배열되는 방식으로 상기 조명 광학 유닛(3)이 구성되고,
    - 상기 광원(2)의 모든 이미지(14)는 상기 오브젝트 필드 조명 채널(22)의 빔 경로에서 상기 제2 패싯(26)의 업스트림에 놓이거나, 또는 상기 광원(2)의 모든 이미지(14)는 상기 오브젝트 필드 조명 채널(22)의 빔 경로에서 상기 제2 패싯(26)의 다운스트림에 놓이는 조명 광학 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 각 제2 패싯(26)에 상기 조명 광의 부분 빔(23)이 입사하는 입사 각도(α)의 각도 대역폭(α0)은 5°미만인 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제2 패싯(26)들은 상기 조명 광(12)에 대한 고반사성 코팅(33; 34; 35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제2 패싯(26)들 중 적어도 하나의 패싯에 있는 상기 고반사성 코팅(33; 34; 35)은,
    - 제1 입사 각도 하에서 상기 제2 패싯(26)에 입사하는 상기 조명 광(12)이 최대로 반사하도록 상기 제2 패싯(26)의 제1 공간적 구역(26n)에 매칭되고,
    - 제2 입사 각도 하에서 상기 제2 패싯(26)에 입사하는 상기 조명 광(12)이 최대 반사하도록 상기 제2 패싯(26)의 제2 공간적 구역(26m)에 매칭되고,
    - 상기 제1 공간적 구역(26n)과 상기 제2 공간적 구역(26m)은 오버랩하지 않고,
    - 상기 제1 입사 각도는 상기 제2 입사 각도와 상이한 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(2)의 이미지(14)는 상기 제2 패싯 미러(25)와 상기 오브젝트 필드(4) 사이 상기 조명 광 빔 경로에 놓이는 구현을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(2)의 이미지(14)는 상기 제1 패싯 미러(17)와 상기 제2 패싯 미러(25) 사이 상기 조명 광 빔 경로에 놓이는 구현을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  7. 광원(2)으로부터 나오는 조명 광(12)으로, 다운스트림 이미징 광학 유닛(8)의 오브젝트 필드(4)가 배열가능한 조명 필드(4)를 조명하는 EUV 투영 리소그래피를 위한 조명 광학 유닛(3)의 일부인 패싯 미러(25)로서,
    - 최대 10 nm의 파장을 갖는 EUV 조명 광(12)의 빔의 부분 빔(23)들의 반사성 가이드를 위한 복수의 패싯(26)을 구비하고,
    - 상기 패싯(26)들은 30%를 초과하는 반사로 각 조명 광의 부분 빔(23)들을 반사하는 패싯 미러.
  8. 광학 시스템으로서,
    - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한항에 기재된 조명 광학 유닛(3)을 구비하고,
    - 이미징될 오브젝트(6)는 상기 오브젝트 필드(4)에 배열가능하고,
    - 상기 오브젝트 필드(4)를, 기판(9)이 배열가능한 이미지 필드(10a)로 이미징하는 투영 광학 유닛(8)을 구비하는 광학 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 투영 광학 유닛(8)의 동공면(pupil plane)(31)은 상기 조명 광학 유닛(3)의 상기 이미징 광학 유닛(13)에 의해 생성된 상기 광원(2)의 이미지(14)의 면과 일치하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  10. 조명 시스템으로서,
    - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한항에 기재된 조명 광학 유닛(3)을 구비하고,
    - 상기 조명 광(12)을 생성하는 광원(2)을 구비하는 조명 시스템.
  11. 투영 노광 장치(1)로서,
    - 조명 광(12)을 생성하는 광원(2)을 구비하고,
    - 청구항 8 또는 청구항 9에 기재된 광학 시스템을 구비하는 투영 노광 장치.
  12. 마이크로구조의 또는 나노구조의 부품을 제조하는 방법으로서, 다음 방법 단계:
    - 감광성 물질로 만들어진 층이 적어도 부분적으로 적용된 웨이퍼(9)를 제공하는 단계,
    - 이미징될 구조를 갖는 레티클(6)을 제공하는 단계,
    - 청구항 11에 기재된 투영 노광 장치(1)를 제공하는 단계,
    - 상기 투영 노광 장치(1)의 이미징 광학 유닛(8)의 도움으로 상기 레티클(6)의 적어도 일 부분을 상기 웨이퍼(9)의 층의 구역으로 투영하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  13. 청구항 12에 기재된 방법으로 제조된 부품.
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