KR101699639B1 - 마이크로리소그래피 투영 노광 장치용 광학 시스템 및 마이크로리소그래피 노광 방법 - Google Patents

마이크로리소그래피 투영 노광 장치용 광학 시스템 및 마이크로리소그래피 노광 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치용 광학 시스템 및 마이크로리소그래피 노광 방법에 관한 것이다. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치용 광학 시스템은 복수의 미러 소자(200a, 200b, 200c, ... , 400a, 400b, 400c, ...)를 갖는 적어도 하나의 미러 장치(200, 400) - 이러한 미러 소자는 상기 미러 장치에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위하여 서로 독립적으로 조절될 수 있음 - ; 및 광 전파 방향으로 상기 미러 장치(200, 400)의 다운스트림에 배열되는 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330)를 포함하고, 상기 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330)는 적어도 2개의 반사로 상기 장치(110, 210, 310, 320, 330) 상에 입사하는 광 빔을 반사하고, 2개의 반사는 상기 미러 장치(200, 400)에 의해 반사되는 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여 공통 평면에서 발생하지 않는다.

Description

마이크로리소그래피 투영 노광 장치용 광학 시스템 및 마이크로리소그래피 노광 방법{OPTICAL SYSTEM FOR A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE APPARATUS AND MICROLITHOGRAPHIC EXPOSURE METHOD}
[관련 출원에 대한 교차 참조]
본 출원은 2012년 9월 28일자로 출원된 독일 특허 출원 DE 10 2012 217 769.8 및 US 61/706,824의 우선권을 주장한다. 이러한 출원의 내용은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치용 광학 시스템 및 마이크로리소그래피 노광 방법에 관한 것이다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 예컨대 집적 회로 또는 LCD와 같은 마이크로구조화된 부품을 제조하는 것에 사용된다. 이러한 투영 노광 장치는 조명 장치 및 투영 렌즈를 포함한다. 마이크로리소그래피 공정에서, 조명 장치에 의해 조명된 마스크(=레티클)의 이미지는, 투영 렌즈에 의해, 감광성 층(포토레지스트)으로 코팅되고 투영 렌즈의 이미지 평면에 배열된 기판(예컨대 실리콘 웨이퍼) 상에 투영되어 마스크 구조를 기판의 감광성 코팅에 전사한다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 동작 동안, 표적화된 방식으로 한정된 조명 세팅, 즉, 조명 장치의 동공 평면에서의 강도 분포를 설정할 필요가 있다. 회절 광학 소자(소위 DOE)의 사용과 동시에, 미러 장치의 사용은 또한 이러한 목적으로, 예컨대, WO 2005/026843 A2로부터 알려져 있다. 이러한 미러 장치는 서로 독립적으로 설정될 수 있는 복수의 마이크로 미러들을 포함한다.
더욱이, 다수의 접근법은 조명 장치에서 표적화된 방식으로 동공 평면 및/또는 레티클에서의 특정 편광 분포를 설정하여, 이미징 콘트라스트를 최적화하도록 알려져 있다.
선행 기술의 측면에서, WO 2005/069081 A2, WO 2005/031467 A2, US 6,191,880 B1, US 2007/0146676 A1, WO 2009/034109 A2, WO 2008/019936 A2, WO 2009/100862 A1, DE 10 2008 009 601 A1, DE 10 2004 011 733 A1 및 EP 1 306 665 A2가 예시적인 방식으로 참조된다.
본 발명의 목적은, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치용 광학 시스템 및 비교적 단순한 방식으로 투영 노광 장치에 설정된 편광 분포의 유연한 변형을 가능하게 하는 마이크로리소그래피 노광 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립항의 특징에 따라 성취된다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치를 위한 본 발명에 따른 광학 시스템은,
- 복수의 미러 소자를 갖는 적어도 하나의 미러 장치 - 이러한 미러 소자는 미러 장치에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위하여 서로 독립적으로 조절될 수 있음 - ; 및
- 광 전파 방향으로 미러 장치의 다운스트림에 배열되는 편광 영향 광학 장치를 포함하고,
- 편광 영향 광학 장치는 적어도 2개의 반사로 장치상에 입사하는 광 빔을 반사하고, 2개의 반사는 미러 장치에 의해 반사되는 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여 공통 평면에서 발생하지 않는다.
특히, 강도 분포를 변경하는 역할을 하기 위하여, 서로 독립적으로 조절될 수 있는 미러 소자를 갖는 미러 장치의 사용으로 인해, 본 발명은, 미러 장치를 뒤따르는 편광 영향 광학 장치에서 발생하고, 공통 평면에 모두 놓이지 않은 복수의 반사에 의해 강도 분포를 설정하는 것 이상으로 상이한 편광 분포를 유연하게 설정하여 그 결과 기하학적 편광 회전을 얻기 위한 옵션을 제공하는 것을 기초로 한다.
이러한 편광 회전은 그 자체로서 알려진 기하학적 효과에까지 거슬러 올라갈 수 있고, "회전-방향 수정 단계" 또는 "베리(berry) 단계"로도 지칭된다. 이 효과는 광학 시스템에서, 주어진 편광 상태를 위한 좌표계가 비스듬한 광 빔, 즉, 자오 단면을 벗어나는 빔에 대해 광학 시스템의 입사 영역으로부터 출사 영역까지 회전된다는 사실에까지 거슬러 올라간다. 좌표계의 이러한 회전의 결과, 시스템에서 광학적 회전자(즉, 특히, 선형 복굴절성 또는 원형 복굴절성 또는 광학 활성 소자)가 존재하지 않고 및 또한 s/p-스플리팅으로 인한 또는 편광자에 의한 편광 회전이 존재하지 않더라도 마찬가지로 편광된 빔은 그 선호되는 편광 방향으로 회전된다.
특히, 본 발명은, 서로 독립적으로 설정될 수 있는 미러 소자를 갖는 미러 장치 상에 입사하는 광 빔이 각각의 경우에 상이한 발생하는 기하학적 편광 회전을 갖는, 편광 영향 광학 배열을 따른 상이한 빔 경로 상의 미러 소자에 의해 개별적으로 설정된 편향 각도를 변경함으로써 광학 시스템의 동공 평면에서의 지점에 보내질 수 있는 사실을 이용한다. 결과적으로, 광학 시스템의 (선형 또는 원형) 복굴절성 광학 소자의 존재 없이도, 편광 분포의 유연한 세팅이 존재할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 편광 영향 광학 장치는 적어도 3개의 반사로 장치상에 입사하는 광 빔을 반사하고, 적어도 3개의 반사는 미러 장치에 의해 반사되는 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여 모두 공통 평면에서 발생하지 않는다.
일 실시예에 있어서, 이러한 반사 중 적어도 하나는 내부 전반사이다. 특히, 모든 이러한 반사는 내부 전반사가 될 수 있다. 이것은, 편광 영향 광학 장치의 영역에서의 광 손실이 최소화되거나 전체적으로 회피되는 것을 허용한다.
일 실시예에 있어서, 편광 영향 광학 장치는 광학 시스템의 작업 파장을 갖는 광에 대하여 투과성인 광학 소자로 구성된다. 이러한 광학 소자는 복굴절성을 갖지 않으므로(특히, 고유 복굴절성 및 또한 응력 복굴절성도 존재하지 않음), 발생한 편광 회전만이, 그리고 우수하게 한정된 방식으로, 상기 기재된 기하학적 편광 회전의 형태가 된다. 이러한 광학 소자는 특히 광학적으로 비정질인 물질, 특히, 용융 실리카(SiO2)로 만들어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 편광 영향 광학 장치는 실질적으로 로드형 기하학적 형태를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 편광 영향 광학 장치는 광 입사 영역, 광 출사 영역 및 복수의 측면 영역을 갖고, 각각의 경우에서의 반사는 이러한 측면 영역들 중 하나에서 일어난다. 여기서, 이러한 측면 영역의 일부는 또한 편광 영향 광학 장치 내의 중공 프로파일을 또한 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 편광 영향 광학 장치는 적어도 2개의 미러를 갖고, 각각의 경우에서의 반사는 이러한 미러 중 하나에서 발생한다.
일 실시예에 있어서, 미러 장치에 의해 반사된 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여, 적어도 하나의 광 빔은 반사 중 마지막 반사 이후 그리고 편광 영향 광학 장치상의 입사 동안 편광 영향 광학 장치를 벗어날 때 동일한 방향을 갖는다.
일 실시예에 있어서, 광 전파 방향에 관하여, 광학 시스템은 개별적으로 미러 장치의 업스트림 및 다운스트림의 하나의 편향 장치를 갖는다. 여기서, 특히, 미러 장치의 업스트림에 배열된 편향 장치는 편향 미러에 의해 형성될 수 있으며 미러 장치의 다운스트림에 배열된 편향 장치는 편광 영향 광학 장치에 의해 형성될 수 있다.
본 발명은, VUV 범위의 작업 파장(250nm 미만의, 특히 200nm 미만의, 더욱 특히 160nm 미만)의 응용에 제한되지 않는다. 원칙적으로, EUV에서의(즉, 30nm미만의, 특히 15nm 미만의 파장에서의) 구현이 가능하다.
본 발명은, 투영 노광 장치의 조명 장치의, 광원에 의해 생성된 광이 투영 렌즈의 오브젝트 평면을 조명하기 위하여 공급되며 오브젝트 평면은 투영 렌즈에 의해 투영 렌즈의 이미지 평면에 이미징되는, 마이크로리소그래피 노광 방법에 관한 것이고,
- 여기서 미러 장치에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위하여 서로 독립적으로 적응될 수 있는 복수의 미러 소자를 갖는 적어도 하나의 미러 장치가 조명 장치에서 사용되고;
- 여기서 미러 장치에 의해 반사된 광 빔이 미러 장치에 의해 반사된 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여, 공통 평면에서 나타나지 않는 적어도 2개의 반사로 반사된다.
본 발명의 추가 실시예는 상세한 설명 및 종속항으로부터 알 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 예시적인 실시예를 기초로 더욱 상세히 기재될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 활용된 편광 영향 광학 장치의 기능적인 원리를 설정하기 위한 개략도를 도시한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 추가 실시예를 설명하기 위한 개략도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 광학 시스템을 갖는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 가능한 설계를 설명하기 위한 개략도를 도시한다.
이하에서, 원칙적으로 가능한 본 발명에 따른 광학 시스템을 갖는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 설계가 도 5를 참조하여 기재된다. 도 5에 따른 투영 노광 장치는 조명 장치(10) 및 투영 렌즈(20)를 갖는다. 조명 장치(10)는 광원 유닛(1)으로부터의 광을 사용하여 구조를 갖는 마스크(레티클)(30)를 조명하는 역할을 하고, 예컨대 이것은 193nm의 동작 파장을 위한 ArF 엑시머 레이저 및 평행한 광선속을 생성하는 빔 성형 광학 유닛을 포함한다. 일반적으로, 조명 장치(10) 및 투영 렌즈(20)는 바람직하게는 250nm 미만의, 특히, 200nm 미만의, 더욱 특히 160nm 미만의 동작 파장에 대해 설계된다. 추가 실시예에서, 투영 노광 장치의 조명 장치 및 투영 렌즈는 또한 EUV에서의, 즉, 30nm미만의, 특히, 15nm 미만의 파장에서의 동작을 위해 설계될 수 있다.
본 발명에 있어서, 도 1 및 그 다음 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, 미러 장치(200) 및 편광 영향 광학 장치(210)는 특히 조명 장치(10)의 구성요소이다. 미러 장치(200)는 - 예컨대 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이 - 미러 장치(200)에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위하여 서로 독립적으로 조절될 수 있는 복수의 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)를 갖는다. 도 5에 따라, 적절한 액추에이터에 의한 이러한 조절을 구동하기 위한 구동 유닛(205)이 제공될 수 있다. 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)는 각각의 경우에 개별적으로, 예컨대, -2°내지 +2°의 , 특히 -5°내지 +5°의, 더욱 특히 -10°내지 +10°의 각도 범위에 대하여 경사질 수 있다. 광 전파 방향의 미러 장치(200)의 업스트림에서, 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)에 대한 표적화된 포커싱 및 미러 소자(200a, 200b, 200c ...) 사이에서의 "데드 영역"의 조명 및 광의 손실을 줄이거나 회피하기 위한 복수의 마이크로렌즈를 갖는 마이크로렌즈 장치(미도시)가 그 중에서 알려진 방식으로 제공된다.
조명 장치(10)는 도시된 예시에서 그 중에서도 편향 미러(12)를 포함하는 광학 유닛(11)을 갖는다. 광 전파 방향 및 빔 경로에서의 광학 유닛(11)의 다운 스트림에서, 예컨대 그 중에서 알려진 방식으로 광 혼합물을 얻는데 적합한 마이크로 광학 소자의 배열을 가질 수 있는 광 혼합 장치(미도시)가 존재하며, 또한, 렌즈 그룹(14)이 존재하고, 이것의 뒤에는, 레티클 마스킹 시스템(REMA)를 갖는 필드 평면이 존재하고, 이것은 광 전파 방향으로 뒤따르는 REMA 렌즈(15)에 의해 추가 필드 평면에 위치되는 구조를 갖는 마스크(레티클)(30) 상에 이미징되고 그 결과 레티클 상의 조명된 영역을 한정한다. 구조를 갖는 마스크(30)는 투영 렌즈(20)에 의해 감광성 층이 제공되는 웨이퍼 또는 기판(40) 상에 이미징된다. 투영 렌즈(20)는 특히 침지 공정을 위해 설계될 수 있다. 더욱이, 0.85를 초과하는, 특히, 1.1를 초과하는 개구수(NA)를 가질 수 있다.
도 1은 먼저 본 발명에 따라 사용되는 편광 영향 광학 장치(110)의 원칙을 설명하는 역할을 한다. 도 1에 따라, 그리고 단순히 예시적인 실시예에서, 편광 영향 광학 장치(110)는 3개의 미러(110a, 110b, 110c)를 갖고, 이것에 의해 그의 업스트림에 위치된 미러 장치(도 1에서 미도시)로부터의 편광 영향 광학 장치(110)에 입사하는 빔(S)은 상기 기재된 바와 같이, 3개의 연속하는 반사를 경험하고, 그것에 의해, 전체적으로 빔(S)의 편광 방향의 기하학적 회전이 성취된다.
도 1에 따라, 빔(S)은 제 1 미러(110a)에서 플로팅된 좌표계에 관하여 음의 y-방향으로(즉, 도면의 평면 내에서 아래로) 먼저 반사되고, 이어서, 제 2 미러(110b)에서, 양의 x-방향으로(즉, 도면의 평면 밖으로 수직으로) 반사되며, 마지막으로, 제 3 미러(110c)에서 양의 z-방향(즉, 도면의 평면에서 우측을 향하여) 반사되고, 그 결과, 빔(S)은 편광 영향 광학 장치(110)를 벗어날 때 기존 전파 방향을 다시 한번 갖는다. 빔(S)의 편광 방향은, 상이한 평면에서 발생하는 반사의 결과로, 입력 편광 방향(즉, 원래 x-편광으로부터, 즉, x-축을 따라 연장하는 전계 벡터의 진동 평면을 갖는 선형 편광으로부터 궁극적으로 얻어지는 y-편광, 즉, y-축을 따라 연장하는 전계 강도 벡터의 진동 평면을 갖는 선형 편광으로의 방향)에 비해 90°씩 기하학적으로 (그리고 선형 또는 원형 복굴절성 없이) 회전된다.
본 발명은 상기 기재된 예시에서 발생하는 3개의 반사에 한정되지 않는다. 특히, 본 발명은 도 1에서 각각의 경우에 플로팅되는, s- 또는 p- 편광의 "고유" 생성에 한정되지 않으므로, 각각의 경우에 상이한 출력 편광을 얻는 기타 비스듬한 반사는 추가 예시적인 실시예에서 또한 발생할 수 있다. 더욱이, 편광 영향 광학 장치 내에서 발생하는 모든 반사가 상이한 평면에서 발생하는 것은 불필요하다(그러므로, 예컨대, 적어도 3개의 반사의 경우에, 제 1 그리고 마지막 반사는 동일한 평면에서 또한 발생할 수 있음). 더욱이, 편광 영향 광학 장치 내에 2개의 반사만이 존재하는 것이 또한 가능하다.
도 1의 예시적인 실시예에서 편광 영향 광학 장치(110)에서의 반사 소자가 독점적으로 사용된 결과, 이러한 실시예는, 원칙적으로, 또한 EUV에서의 동작을 위하여 설계된 광학 시스템에서 실현 가능하다.
추가 실시예에서, 도 2 이하를 참조하여 이하에서 기재되는 바와 같이 편광 영향 광학 장치는 광학 시스템의 개별 작업 파장의 광에 투과성인 광학 소자로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 추가 실시예를 설명하기 위한 개략적인 도면을 도시한다. 도 2에 있어서, 광 전파 방향(플로팅된 좌표계의 z-방향을 따라 연장함)에 관련하여 서로 독립적으로 조절될 수 있는 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)를 갖는 미러 장치(200)의 다운스트림에 배열되는, 편광 영향 광학 장치(210)는 로드(rod)로서 구현되고 동작 파장(예컨대, 대략 193nm)에서 광에 투과성인 용융 실리카(SiO2)와 같은 물질로 만들어지고, 이러한 물질은 더욱이, 가능할 경우, 복굴절성을 가지지 않는다(즉, 특히, 응력 복굴절성 또는 고유 복굴절성을 모두 갖지 않음).
도 2에 표시된 바와 같이, 엔드 영역을 통해 편광 영향 광학 장치(210)를 형성하는 로드로 들어가는 광 빔은 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)에 의해 설정된 편향 각도에 따른 상이한 빔 경로를 따라 로드를 통과할 수 있다. 특정 예시에서, 예컨대, 미러 소자(200c)에서 반사된 빔(S1)이, 동공 평면의 동일한 위치 또는 도 2에서 "A"로 표시된, 직선 빔 경로를 따라(즉, 로드의 측면 영역에서의 반사 없이), 또는 로드의 다수의 측면 영역에서의 반사 이후(예시에서, "상부" 측면 영역(210a) 및 "정면" 측 영역(210b)) 동공 평면에 배열되는 광학 소자(240) 상의 동일한 위치에 도달하는 것이 가능하다. "직선" 빔 경로 "A"를 따르는 편광 방향에 대한 영향이 존재하지 않지만 - 상기 기재된 로드 물질에서의 복굴절성의 부족의 결과임 -, 측면 영역(210a, 210b)에서 발생한 "비스듬한" 반사의 결과로, 상기 예시에서 선택되는, 빔 경로"B"를 따르는 기하학적 편광 영향이 존재한다.
광이 미러 장치(200)의 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)에 의해 설정된 로드로 들어갈 때의 입사 각도는, 바람직하게는, 각각의 경우에 선택되어서, 상기 기재된 반사는 각각의 경우에 내부 전반사이고, 그 결과, 로드에 들어가는 모든 광은 광 손실을 회피하는 동안 발생하는 반사의 경로 동안 이러한 로드 내에서 유지되고, 오직 마지막 반사 이후에만 로드로부터 방출한다. 다시 말해서, 반사 영역에 대하여 법선 방향에 관련한 내부 전반사를 위한 개별적으로 적용가능한 경계 각도는 편광 영향 광학 장치(210)를 형성하는 투과성 광학 소자 내에서 측면 영역 또는 인터페이스상에 입사하는 모든 광 빔(광 출사 영역에서는 예외)에 대하여 얻어지거나 초과되어야 한다.
결과적으로, 미러 장치(200)의 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)에 의해 설정된 편향 각도를 변경함으로써, 도 2의 예시적인 실시예에서 편광 영향 광학 장치(210) 뒤에서, 평면에서 얻어진 편광의 유연한 설정을 야기하는 것 또한 가능하다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 광학 시스템에서 사용될 수 있는 편광 영향 광학 장치의 추가 실시예를 도시한다. 도 2의 예시적인 실시예와 마찬가지로, 편광 영향 광학 장치는 이러한 경우에 광 입사 영역, 광 출사 영역 및 복수의 측면 영역을 갖고, 각각의 경우에 반사는 이러한 측면 영역들 중 하나에서 발생한다. 더욱이, 도 3b의 예시적인 실시예에 있어서, 측면 영역(320a 내지 320f)은 편광 영향 광학 장치(320) 내의 6각형 중공 프로파일(325)을 형성하고, 반면에, 도 3c의 예시적인 실시예를 따르면, 측면 영역(330a 내지 330d)은 편광 영향 광학 장치(330) 내에 4각형 중공 프로파일(335)을 형성한다.
도 3a에서 순수하게 예시적인 방식으로 표시된 빔 프로파일을 기초로 표시된 바와 같이, 광은 개별적으로, 편광 영향 광학 장치를 형성하는 투과성 소자의 (xy-평면에 배열된) 엔드 영역에 들어가고, 광학 시스템의 동작 동안 도면에서 음영처리되고, 미러 장치(200)의 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)(도 3a 내지 도 3c에서 플로팅되지 않되 도 2와 유사한 설계를 가지며 광 전파 방향에 관하여 투과성 소자의 업스트림에 배열됨)는 상이한 입사 각도(즉, 입사 영역에 수직으로 연장하는 z-축에 대한 상이한 경사 각도)를 설정하기 위하여 사용될 수 있다. 결국, 이러한 경사 각도는, 개별적인 투과성 광학 소자의 특정 기하학적 구조에 따라 측면 영역(즉, 개별적으로 둘러싸는 광학적으로 더 얇은 매체에 대한 인터페이스) 상의 상이한 연속하는 반사를 야기하고, 결국, 편광 영향 광학 장치를 형성하는 투과성 광학 소자에 의해 궁극적으로 야기되는 기하학적 편광 회전의 상이한 값을 이끌어낸다.
편광 영향 광학 장치를 갖는 광학 시스템의 동작 동안, 동공 평면에서의 특정 위치상에 입사하는 광의 특정 원하는 출력 편광이 예컨대 시뮬레이션에 의해 기하학적 편광 회전에 의한 이러한 편광을 생성하는데 적합한 일련의 반사를 구축하는 것이 가능하고 결국 이것에 적합한 편향은 이 미러 미러 장치(200)에 의해 야기되어서, 미러 장치(200)의 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)의 구동은 (예컨대 구동 유닛(205)에 의한) 적절한 방식으로 착수될 수 있다.
도 3a의 특정 예시에서, 단부 영역(310a)을 통해 투과성 광학 소자에 들어가는 빔 "S"는 이것이 광 출사 영역을 통해 나오기 전에 측면 영역(310b, 310c, 310d) 상에서 연속하여 반사된다.
도 2를 참조하여 상기 기재된 실시예와 유사하게, 편광 영향 광학 장치를 형성하는 개별적인 투과성 소자에 광이 들어갈 때의 미러 장치(200)의 미러 소자(200a, 200b, 200c ...)에 의해 설정된 입사 각도가 도 3a 내지 도 3c에 있어서 바람직하게 선택되므로, 인터페이스에서 발생한 반사는, 각각의 경우에 내부 전반사이며, 생성된 반사의 경로에 대하여 이러한 소자 내에 남아있는 투과성 소자 내에 모든 광이 들어가도록 유도하면서, 광손실을 회피하며 마지막 반사 이후에만 소자로부터 발산한다. 다시 말해서, 반사 영역에 관하여 법선 방향에 관련된 내부 전반사를 위한 개별적으로 적용가능한 경계는, 또한 도 3a 내지 도 3c에 따라, 편광 영향 광학 장치를 형성하는 관련 투과성 광학 소자내의 측면 영역 또는 인터페이스상에 입사하는 (광 출사 영역을 제외하는) 모든 광 빔에 대하여 얻어지거나 초과되어야 한다.
편광 영향 광학 장치를 형성하는 투과성 소자의 특정 기하학적 형상에 따라(예컨대, 도 3b 및 도 3c에 도시된 기하학적 형상 또는 기타 기하학적 형상에 의해), 미러 장치(200)의 미러 소자(200a, 200b, 200c,...)에 의해 설정되는 개별적인 입사 각도가 개별적으로 둘러싸는 광학적으로 더 얇은 매체에 인터페이스에서의 상이한 연속하는 반사를 제공하므로 상기한 기하학적 편광 회전을 제공하는 것이 가능하다.
추가 실시예에서, 도 3a 내지 도 3c에 따라 발생하고 기하학적 편광 회전을 위해 사용되는 연속하는 반사는 개별적으로 음영처리된 영역에서의 물질 없이 그리고 각각의 경우에 인터페이스를 형성하는 반사 영역 또는 미러(자의적인 미리 결정된 단면을 갖는 중공 튜브를 한정함)를 갖고 구현되는, 도 3a 내지 도 3c로부터 벗어나는, 편광 영향 광학 장치에 의해 실현될 수 있다. 반사 소자를 갖는 실시예의 결과, 이러한 실시예는 원칙적으로 도 2와 유사하게 EUV에서의 동작을 위해 설계된 광학 시스템에서 실현될 수 있다.
마찬가지로, 각각의 경우에 반사 소자를 갖는 상기 기재된 실시예에서의 광 손실을 최소화하기 위하여, 미러 장치(200)의 미러 소자(200a, 200b, 200c,...)에 의해 편광 영향 광학 장치 내로의 입사 각도가 바람직하게 선택되므로, 편광 영향 광학 장치의 반사 영역에서 발생하는 반사는, 가능한 한 완전하게 또는 최소 s/p-스플리트로 발생하고, 이러한 목적으로, 결국, 개별적인 반사 영역 상의 입사 각도는 가능한 작은(즉, 그레이징 입사), 예컨대 반사 영역에 관하여 30°, 특히 20°미만인 값을 가져야 한다.
더욱이, 적절한 코팅은 s/p-스플리팅을 최소화하고 또한 본 발명의 실시예에서 사용된 각도 범위에서 반사를 최대화하기 위해 관련된 반사 영역 상에 제공될 수 있고, 이러한 코팅은, 광학 시스템이 VUV(예컨대, 250nm 미만의, 특히 200nm미의 작업 파장)으로 설계될 때 임의의 알려진 HR 층의 형태로 그리고 루테늄 코팅 또는 EUV에서의 작업 파장을 위한 몰리브덴/실리콘 다층의 형태로 구현될 수 있다.
도 4a는 서로 독립적으로 조절될 수 있는 복수의 미러 소자(400a, 400b, 400c...)를 갖는 미러 장치(400)를 마찬가지로 갖는 조명 장치에서 본 발명의 추가 가능 적용을 설명하기 위한 개략도를 도시한다.
도 4a에 있어서, 편향 장치(401, 402)는 광 전파 방향으로 미러 장치(400)의 업스트림과 다운스트림에서 개별적으로 제공되고, 미러 장치(400)의 업스트림에 배열된 편향 장치(401)는 편향 미러에 의해 형성되고, 미러 장치(400)의 다운스트림에 배열된 편향 장치(402)는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 기재된 실시예와 유사한 편광 영향 광학 장치에 의해 형성된다. 편향 장치(402)로도 역할을 하는 이러한 편광 영향 광학 장치의 예시적인 실시예는 도 4b 및 도 4c에서 개략적으로 도시된다. 도 4b 및 도 4c에 도시된 장치(410, 420)는 한편으로는 도 4a의 빔 경로에 존재하는 편향 장치(402)의 기능을 취하고, 다른 한편으로는, 도 3a 내지 도 3c 또는 도 2의 실시예와 유사한 측면에서 관련 장치(410, 420)에서 발생하는 일련의 반사 동안 기하학적 편광 회전에 의해 원하는 (출력) 편광 상태의 생성을 가정한다. 도 4c에서, 빔 편향 그 자체만이 단순함을 위하여 여기서 표시되고, 기하학적 편광 회전은 도 2의 예시적인 실시예의 상기 기재와 유사하게 발생한다(미러 장치(200)는 도 4c의 좌측에서 플로팅된 편광 영향 광학 장치(420)의 제 1 반사 측면 영역에 의해 교체됨).
도 4a를 다시 참조하여, 미러 장치(400)의 업스트림에 배열된 편향 장치(401)는 반사에 의해 미러 장치(400)를 향한 방향으로 광학 시스템 축(OA)(즉, z-방향)을 따라 먼저 전파하는 조명 광을 편향하고, 미러 장치(400)의 미러 소자(400a, 400b, 400c...)에서의 반사 이후, 제 2 편향 장치(402)에서의 반사에 의해 조명 장치에서 제공된 추가 구성요소(403)에 대한 광학 시스템 축(OA)에 대략적으로 평행한 방향의 편향이 존재한다(또한 결과적으로 도 4b, 4c에 따른 편광 영향 광학 장치(410, 420)에 의한 빔 편향의 결과).
도 3a 내지 도 3c의 실시예와 유사하게, 미러 장치(400)의 미러 소자(400a, 400b, 400c...)는 입사 각도를 변경함으로써 제 2 편향 장치(402)를 형성하는 편광 영향 광학 장치내에서 상이하고 연속적인 편향을 제공하므로 후속하는 평면, 예컨대 동공 평면에서의 상이한 편광 분포를 유연하게 설정하기 위한 옵션을 생성하기 위하여 구동 유닛(405)에 의해 조절될 수 있다.
본 발명이 특정 실시예를 기초로 기재되었으나, 다수의 변형 및 대안적인 실시예, 예컨대 개별적인 실시예의 특징의 결합 및/또는 교환과 같이 당업자에게 자명하다. 따라서, 변형 및 대안적인 실시예는 본 발명에 의해 동시에 포함되고 발명의 범위는 동반하는 특허 청구항의 의미와 그의 등가물에 의해서만 한정되는 것이 당연하다.

Claims (21)

  1. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치용 광학 시스템으로서,
    Figure 112016122806280-pct00001
    복수의 미러 소자(200a, 200b, 200c, ... , 400a, 400b, 400c, ...)를 갖는 적어도 하나의 미러 장치(200, 400) - 이러한 미러 소자는 상기 미러 장치에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위하여 서로 독립적으로 조절될 수 있음 - ; 및
    Figure 112016122806280-pct00002
    광 전파 방향으로 상기 미러 장치(200, 400)의 다운스트림에 배열되는 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330)를 포함하고,
    Figure 112016122806280-pct00003
    상기 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330)는 상기 미러 장치(200, 400)에 의해 반사되는 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여 상기 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330) 상에 입사하는 광 빔을 적어도 2번의 반사로 반사하고, 상기 적어도 2번의 반사에 있어서, 입사하는 광 빔과 반사된 광 빔이 이루는 평면들이 서로 공통되지 않는, 광학 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330)는 상기 미러 장치(200, 400)에 의해 반사되는 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여 상기 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330) 상에 입사하는 광 빔을 적어도 3번의 반사로 반사하고, 상기 적어도 3번의 반사에 있어서, 입사하는 광 빔과 반사된 광 빔이 이루는 평면들이 서로 공통되지 않는, 광학 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 이러한 반사 중 적어도 하나는 내부 전반사인, 광학 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 모든 이러한 반사는 내부 전반사인, 광학 시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 편광 영향 광학 장치(210, 310, 320, 330)는 상기 광학 시스템의 작업 파장을 갖는 광에 대하여 투과성인 광학 소자로 구성되는, 광학 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 이러한 광학 소자는 복굴절성을 갖지 않는, 광학 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서, 이러한 광학 소자는 광학적으로 비정질 물질로 만들어지는, 광학 시스템.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 편광 영향 광학 장치(210)는 로드형 기하학적 형태를 갖는, 광학 시스템.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 편광 영향 광학 장치(210, 310, 320, 330)는 광 입사 영역, 광 출사 영역 및 복수의 측면 영역(210a, 210b, 31Oa-310d, 320a-320f, 330a-330d)을 갖고, 각각의 경우에서의 반사는 이러한 측면 영역들(210a, 210b, 31Oa-310d, 320a-320f, 330a-330d) 중 하나에서 발생하는, 광학 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 이러한 측면 영역들(31Oa-310d, 320a-320f, 330a-330d) 중 적어도 일부는 상기 편광 영향 광학 장치(310, 320, 330) 내의 중공 프로파일을 형성하는, 광학 시스템.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 편광 영향 광학 장치(110)는 적어도 2개의 미러(110a, 110b, 11Oc, ...)를 갖고, 각각의 경우에서의 반사는 이러한 미러(110a, 110b, 11Oc, ...) 중 하나에서 발생하는, 광학 시스템.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 미러 장치(200, 400)에 의해 반사된 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여, 적어도 하나의 광 빔은, 반사들 중 마지막 반사 이후 그리고 상기 편광 영향 광학 장치상에서의 입사 동안처럼 상기 편광 영향 광학 장치를 벗어날 때 동일한 방향을 갖는, 광학 시스템.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 광 전파 방향에 관하여, 개별적으로 상기 미러 장치(400)의 업스트림 및 다운스트림에 하나의 편향 장치(401, 402)를 갖는, 광학 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 미러 장치(400)의 업스트림에 배열된 상기 편향 장치(401)는 편향 미러에 의해 형성되는, 광학 시스템.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 미러 장치(400)의 다운스트림에 배열된 상기 편향 장치(402)는 상기 편광 영향 광학 장치에 의해 형성되는, 광학 시스템.
  16. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 250nm 미만의 작업 파장에 대해 설계되는, 광학 시스템.
  17. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 30nm 미만의 작업 파장에 대해 설계되는, 광학 시스템.
  18. 조명 장치(10) 및 투영 렌즈(20)를 갖는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치로서, 상기 조명 장치(10)는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 광학 시스템을 갖는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
  19. 투영 노광 장치의 조명 장치(10)의, 광원에 의해 생성된 광이 투영 렌즈(20)의 오브젝트 평면을 조명하기 위하여 공급되며 상기 오브젝트 평면은 상기 투영 렌즈(20)에 의해 상기 투영 렌즈(20)의 이미지 평면에 이미징되는, 마이크로리소그래피 노광 방법으로서,
    Figure 112016122806280-pct00004
    미러 장치(200, 400)에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위하여 서로 독립적으로 조절될 수 있는 복수의 미러 소자(200a, 200b, 200c, ... , 400a, 400b, 400c, ...)를 갖는 적어도 하나의 미러 장치(200, 400)가 상기 조명 장치(10)에서 사용되며;
    Figure 112016122806280-pct00005
    상기 미러 장치(200, 400)에 의해 반사된 광 빔은 상기 미러 장치(200, 400)에 의해 반사된 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여, 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330)에 의해 적어도 2번의 반사로 반사되며, 상기 적어도 2번의 반사에 있어서, 입사하는 광 빔과 반사된 광 빔이 이루는 평면들이 서로 공통되지 않는, 마이크로리소그래피 노광 방법.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 미러 장치(200, 400)에 의해 반사된 광의 적어도 하나의 각도 분포에 대하여, 상기 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330)는 적어도 3번의 반사로 상기 편광 영향 광학 장치(110, 210, 310, 320, 330) 상에 입사하는 광 빔을 반사하고, 상기 적어도 3번의 반사에 있어서, 입사하는 광 빔과 반사된 광 빔이 이루는 평면들이 서로 공통되지 않는, 마이크로리소그래피 노광 방법.
  21. 마이크로구조화된 구성요소의 마이크로리소그래피 생산 방법으로서,
    Figure 112015030264016-pct00006
    감광성 물질로 만들어진 층이 적어도 부분적으로 적용되는 기판(40)을 제공하는 단계;
    Figure 112015030264016-pct00007
    이미징될 구조를 갖는 마스크(30)를 제공하는 단계;
    Figure 112015030264016-pct00008
    청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 광학 시스템을 갖는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치를 제공하는 단계; 및
    Figure 112015030264016-pct00009
    상기 투영 노광 장치의 도움으로 상기 층의 영역 상에 상기 마스크(30)의 적어도 부분을 투영하는 단계를 포함하는, 마이크로리소그래피 생산 방법.

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