KR20240063118A

KR20240063118A - 특히, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 디바이스에 사용을 위한 광학 구성요소 그룹

Info

Publication number: KR20240063118A
Application number: KR1020247008936A
Authority: KR
Inventors: 미하엘 파트라
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
Priority date: 2021-09-21
Filing date: 2022-08-29
Publication date: 2024-05-09
Also published as: WO2023046421A1; US20240255856A1; DE102021210491A1; JP2024533994A; TW202326298A; CN117980825A

Abstract

본 발명은 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 디바이스에 사용을 위한 광학 구성요소 그룹에 관한 것으로서, 제1 반사층 시스템을 갖는 제1 반사 구성요소, 및 제2 반사층 시스템을 갖는 제2 반사 구성요소를 포함하고; 제1 반사 구성요소와 제2 반사 구성요소는 그 광학적 유효 표면의 기하학 형상의 견지에서 대응하고; 제1 반사층 시스템의 스펙트럼 반사 프로파일은, 입사 전자기 방사선의 주어진 파장 간격 및 주어진 입사각, s-편광의 경우 및 p-편광 방사선의 경우에 반사율의 각각의 파장 의존성을 설명하는 제1 반사층 시스템의 스펙트럼 반사 프로파일에 대해 제2 반사층 시스템의 대응 스펙트럼 반사 프로파일과는 상이하다.

Description

특히, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 디바이스에 사용을 위한 광학 구성요소 그룹

본 출원은 2021년 9월 21일 출원된 독일 특허 출원 DE 10 2021 210 491.6호의 우선권을 주장한다. 본 출원의 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.

발명의 분야

본 발명은 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 디바이스에 사용을 위한 광학 구성요소 그룹에 관한 것이다.

마이크로리소그래피가 예를 들어, 집적 회로 또는 LCD와 같은 마이크로구조화된 구성요소(microstructured component)를 제조하기 위해 사용된다. 마이크로리소그래피 프로세스는 조명 디바이스 및 투영 렌즈를 포함하는 소위 투영 노광 장치에서 수행된다. 조명 디바이스에 의해 조명되는 마스크(= 레티클)의 이미지는 여기서 감광층(포토레지스트)으로 코팅된 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 투영 렌즈에 의해 투영되고, 기판의 감광 코팅 상에 마스크 구조를 전사하기 위해, 투영 렌즈의 이미지 평면 내에 배열된다.

EUV 범위에 대해, 즉 예를 들어 대략 13 nm 또는 대략 7 nm의 파장에서 설계된 투영 렌즈에 있어서, 미러가 적합한 투광 굴절성 재료의 이용 가능성의 결여에 기인하여 이미징 프로세스를 위한 광학 구성요소로서 사용된다.

투영 노광 장치의 동작 중에 이미징 콘트라스트를 최적화하고 또한 투영 노광 장치의 동작 중에 편광 분포의 변화를 수행하는 것을 가능하게 하기 위해 조명 디바이스 내에서 목표화된 방식으로 동공 평면 및/또는 레티클에 특정 편광 분포를 설정할 필요가 있다. 따라서, s-편광 방사선의 사용은 특히 개구수(NA)의 비교적 큰 값의 경우 소위 벡터 효과가 고려될 때 특정 구조를 이미징하기 위한 투영 노광 장치의 경우 최고 가능한 이미지 콘트라스트를 획득하기 위해 유리할 수도 있다.

그러나, 편광 방사선에 의한 동작보다 비편광 방사선의 사용이 유리한 시나리오가 또한 투영 노광 장치의 동작 중에 실제로 발생하는 것이 유리하다. 예로서, 리소그래피 프로세스의 범위 내에서 이미징될 구조가 선형 구조 또는 바람직한 배향을 다른 방식으로 정의하는 구조가 아니라 바람직한 동작이 없는 구조(예를 들어, 접촉 구멍)이면, 이는 높은 개구수(NA)의 값에 대해서도 사실일 수도 있다. 후자의 경우, 선형 편광 방사선의 사용은 장점을 제공하지 못할 뿐만 아니라 유도된 원치 않는 비대칭성의 결과로서 심지어 불리한 것으로 판명될 수도 있다.

추가의 관련 상황은 종래와 같이, 이용된 EUV 소스(예를 들어, 플라즈마 소스)에 의한 비편광 방사선의 초기 생성이 원리적으로 - 특히 각각의 원치 않는 편광 성분의 요구된 출력 결합의 결과로서 - 편광 방사선이 제공될 때 방사속(radiant flux)의 손실을 수반하고, 이는 이어서 투영 노광 장치의 성능을 손상시킨다는 사실에 의해 제공된다.

결과적으로, 전술된 양태가 고려되면, 투영 노광 장치의 동작 시나리오에 따라 - 특히 각각의 경우에 이미징될 구조에 따라, 편광 방사선에 의한 동작 모드와 비편광 방사선에 의한 동작 모드 사이에서 전환하는 것이 가능한 것이 실제로 또한 필요하다.

그러나, 이러한 전환의 구현은, 첫째로, 조명 디바이스 내로의 빔 입구 또는 조명 디바이스로부터의 빔 출구에 대해 적용 가능한 빔 기하학 형상이 실용적인 관점으로부터 유지되어야 하지만, 둘째로, 빔 스플리터와 같은 적합한 투과성 편광 광학 구성요소가 관련 EUV 파장 범위에서 이용 가능하지 않다는 사실에 의해 EUV에서 동작을 위해 설계된 투영 노광 장치에서 더 어렵게 된다. 그러나, EUV 범위에서 이용 가능한 바와 같이, 브루스터 각(Brewster angle) 미만의 반사에 기초하는 편광 조작은 하나 이상의 부가의 빔 편향의 도입을 수반하고 따라서 이어서 불변하는 빔 기하학 형상이 동시에 보장되면 상당한 광 손실을 수반한다.

종래 기술과 관련하여, 순수히 예로서 DE 10 2008 002 749 A1, DE 10 2018 207 410 A1 및 출판물 [M. Y. Tan et al.: "Design of transmission multilayer polarizer for soft X-ray using a merit function", OPTICS EXPRESS Vol. 17, No. 4 (2009), pp. 2586-2599]를 참조한다.

전술된 배경에 대하여, 본 발명의 목적은, 편광된 방사선을 갖는 동작과 비편광 방사선을 갖는 동작 사이의 투과 손실 없이 유연한 전환을 용이하게 하는, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 디바이스에 사용을 위한 광학 구성요소 그룹을 제공하는 것이다.

이 목적은 독립항 1의 특징에 따라 달성된다.

특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 디바이스에 사용을 위한, 본 발명에 따른 광학 구성요소 그룹은,

- 제1 반사층 시스템을 갖는 제1 반사 구성요소; 및

- 제2 반사층 시스템을 갖는 제2 반사 구성요소를 포함하고;

- 제1 반사 구성요소와 제2 반사 구성요소는 그 광학적 유효 표면의 기하학 형상의 견지에서 대응하고;

- 제1 반사층 시스템의 스펙트럼 반사 프로파일은, 입사 전자기 방사선의 주어진 파장 간격 및 주어진 입사각, s-편광의 경우 및 p-편광 방사선의 경우에 반사율의 각각의 파장 의존성을 설명하는 제1 반사층 시스템의 스펙트럼 반사 프로파일에 대해 제2 반사층 시스템의 대응 스펙트럼 반사 프로파일과는 상이하다.

특히, 본 발명은 적용 시나리오에 따라 그리고 각각의 경우에 리소그래피 프로세스에서 이미징될 구조에 따라, EUV 조명 디바이스에서 편광 동작 모드와 비편광 동작 모드 사이의 유연한 전환을 실현하는 개념에 기초하고, 이 전환은 조명 디바이스의 광학 빔 경로에 위치된 반사 구성요소를 동일한 표면 기하학 형상을 갖지만 상이한 반사층 시스템을 갖는 다른 반사 구성요소로 교환함으로써, 부가의 빔 편향을 회피한다.

본 출원의 의미 내에서, 조명 디바이스는 적합하게 재성형되는 실제 또는 가상 광원의 방사선에 의해 정의된 공간 및 각도 분포로 레티클을 조명하는 광학 시스템을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 본 발명에 따른 EUV 조명 디바이스는 집광기를 통해 플라즈마(즉, 실제 광원)의 방사선을 수신할 수 있다. 다른 실시예에서, EUV 조명 디바이스는 또한 중간 초점(즉, 가상 광원)으로부터 방사선을 수신할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이하에 설명된 바와 같이, s-편광 및 p-편광 방사선에 대한 그 스펙트럼 반사 프로파일의 견지에서 상이하지만 그 표면 기하학 형상에 대해 서로 달리 대응하는 2개의 상이한 교환 가능한 반사 구성요소의 제공이, 조명 디바이스 내의 빔 경로의 전체 기하학 형상이 편광 및 비편광 동작 사이의 전환을 위해 구현된 다른 구성요소에 대한 하나의 구성요소의 교환(즉, 편광 및 비편광 조명 디바이스 사이의 변화) 후에도 불변 유지되고 따라서 원치 않는 광 손실을 수반하는 부가의 빔 편향이 요구되지 않는 결과를 갖는다.

이 경우, 본 발명은 특히 s-편광 및 p-편광 방사선에 각각 적용 가능하고 본 발명에 따라 교환되는 반사 구성요소의 각각의 반사층 시스템에 의해 제공되는 스펙트럼 반사 프로파일이 전체 광학 시스템(즉, 특히 빔 경로 내의 조명 디바이스의 후속 광학 구성요소)의 관련 "투과 간격"에 대해 적합한 적응(예를 들어, 반사층 시스템의 층 스택을 형성하는 개별 층의 두께 스케일링)을 통해 목표 방식으로 시프트될 수 있다는 포괄적인 시뮬레이션에 기초하여 본 발명자에 의해 획득된 식견에 기초한다.

s- 및 p-편광 방사선에 적용 가능한 스펙트럼 반사 프로파일의 이러한 목표 조정 또는 시프트는 이어서, 특히, 조명 디바이스 또는 투영 노광 장치의 "편광 동작"에 사용되는 반사 구성요소에 대해, s-편광 방사선에 적용 가능한 스펙트럼 반사 프로파일의 각각의 최대 반사율 값이 광학 시스템의 상기 투과 간격 내에 위치되지만 p-편광 방사선에 적용 가능한 스펙트럼 반사 프로파일의 각각의 최대 반사율 값은 위치되지 않는 이러한 방식으로 구현될 수 있다. 대조적으로, s- 및 p-편광 방사선에 적용 가능한 스펙트럼 반사 프로파일의 목표 조정 또는 시프트는, 양 스펙트럼 반사 프로파일(즉, p-편광 방사선에 대한 스펙트럼 반사 프로파일 및 s-편광 방사선에 대한 스펙트럼 반사 프로파일의 모두)의 최대 반사율 값이 상기 투과 범위 내에 위치되는 이러한 방식으로, 조명 디바이스 또는 투영 노광 장치의 "비편광 동작"에 사용되는 반사 구성요소에 대해 구현될 수 있다.

실시예에 따르면, 제1 반사층이 이하의 조건:

및

또는

을 만족하도록 폭()의 주어진 파장 간격 에 평균 파장으로서 파장()이 존재하고,

제1 반사층 시스템의 반사 프로파일에서 및 은 최단 파장을 나타내고, 및 은 각각의 경우에 s-편광 및 p-편광 방사선이 각각 최대 반사율의 적어도 50%의 반사율로 반사되는 최장 파장을 나타낸다.

실시예에 따르면, 제2 반사층이 이하의 조건:

및

제2 반사층 시스템의 반사 프로파일에서 및 은 최단 파장을 나타내고, 및 은 각각의 경우에 s-편광 및 p-편광 방사선이 각각 최대 반사율의 적어도 50%의 반사율로 반사되는 최장 파장을 나타낸다.

유리하게는, 양 반사층 시스템의 모두는 전술된 부등호 조건이 만족되도록 공통 간격 를 가질 수도 있다.

실시예에 따르면, 따라서 제1 반사층이 이하의 조건:

및

또는

을 만족하고

제2 반사층이 이하의 조건:

및

제1 반사층 시스템의 반사 프로파일 및 제2 반사층 시스템의 반사 프로파일에서, , , 및 은 각각의 최단 파장을 나타내고, , , 및 은 각각의 경우에 s-편광 및 p-편광 방사선이 각각 최대 반사율의 적어도 50%의 반사율로 반사되는 각각의 최장 파장을 나타낸다.

개별 미러의 반사 프로파일의 달성 가능한 폭은 또는 에 의해 제공된다. 이들 2개의 값은 통상적으로 단지 약간만 상이하고, 따라서 평균 값 은 2개의 개별 폭과는 단지 약간만 상이하다. 사용된 영역의 폭() 및 폭()은 전자가 미러링 표면의 다중 반사에 기초하기 때문에 통상적으로 독립적이지 않다. 통상적으로, 이하가 적용된다: . 실시예에 따르면, 파장 간격 에 걸쳐 적분된 s-편광 및 p-편광 방사선에 대한 반사율의 비로서 정의되는 제1 반사층 시스템에 대한 편광 정도는 적어도 1.5배만큼 제2 반사층 시스템에 대한 편광 정도보다 크다.

실시예에 따르면, 광학 구성요소 그룹은, 간격 에서 s-편광 방사선에 대해, EUV 조명 디바이스의 최대 투과율의 적어도 50%의 반사율을 갖고, 여기서 는 와 사이에 있다. 이 기준은 전체 시스템이 통상적으로 예를 들어 4 내지 9의 범위의 반사 횟수를 가질 수도 있고, 투과 범위의 폭은 대략 반사 횟수의 제곱근에 있다는 생각에 기초한다.

본 발명의 실시예에서, 제1 반사 구성요소와 제2 반사 구성요소의 모두는 파셋 미러, 특히 복수의 동공 파셋을 갖는 동공 파셋 미러 또는 복수의 필드 파셋을 갖는 필드 파셋 미러일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 반사 구성요소와 제2 반사 구성요소의 모두는 또한 파셋 미러, 특히 동공 파셋 미러 또는 필드 파셋 미러의 적어도 하나의 미러 파셋을 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 및 제2 반사 구성요소의 모두는 집광기 미러일 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 및 제2 반사 구성요소의 모두는 또한 정반사 반사기의 적어도 하나의 마이크로미러를 포함할 수 있다.

실시예에 따르면, 제1 반사 구성요소와 제2 반사 구성요소는 30 nm 미만, 특히 15 nm 미만의 동작 파장에 대해 설계된다.

본 발명의 다른 개선은 상세한 설명 및 종속 청구항으로부터 얻어질 수 있다.

본 발명은 첨부 도면에 도시되어 있는 예시적인 실시예에 기초하여 이하에 더 상세히 설명된다.

도면에서:
도 1a 내지 도 1d는 반사층 시스템의 층 파라미터를 변경함으로써 획득 가능한 s-편광 및 p-편광에 대한 반사율의 상이한 값을 설명하기 위한 다이어그램을 도시하고 있다.
도 2는 광학 시스템의 예시적인 투과 간격에 대응하는 강도의 통상적인 파장 의존성 프로파일을 도시하고 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각의 경우 s-편광 및 p-편광에 대해, 2개의 상이한 반사층 시스템의 반사율에 대한 파장 의존성 프로파일을 도시하고 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 기본 개념을 설명하기 위한 예시적인 투과 간격을 동시에 강조하면서, 더 큰 파장 범위에 걸쳐 2개의 상이한 반사층 시스템에 대한 반사율의 각각의 파장 의존성 프로파일을 도시하고 있다.
도 5는 본 출원 내에서 사용되는 용어를 설명하기 위한 다이어그램을 도시하고 있다.
도 6a 내지 도 6f는 예시적인 입사각에 대한 주기적인 층 시스템의 층 두께를 도시하고 있는 다이어그램을 도시하고 있고, 여기서 r_s의 전체 범위에 대해, 최소 및 최대 r_p를 갖는 층이 각각의 경우에 표현되어 있다.
도 7a 내지 도 7h는 예시적인 주기적 또는 비주기적인 층 스택에 대해 획득 가능한 r_s-r_p 다이어그램의 영역이 입사각의 함수로 표현되어 있는 다이어그램을 도시하고 있다.
도 8은 원리적으로 가능한 조명 디바이스의 구조의 개략적인 훨씬 단순화한 표현을 도시하고 있다.
도 9는 동공 파셋 미러에서 본 발명의 예시적인 실현을 설명하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 10은 동공 파셋 미러의 세그먼트에서 본 발명의 다른 가능한 실현을 설명하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 11은 동공 파셋 미러의 개별 동공에서 다른 가능한 실현을 설명하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 12a 및 도 12b는 필드 파셋 미러에서 본 발명의 다른 가능한 실현을 설명하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 13은 EUV에서 동작을 위해 설계된 투영 노광 장치의 기본적으로 가능한 구조의 개략도를 도시하고 있다.

이하에 설명된 본 발명의 실시예에 공통적인 것은 주어진 파장 간격에 대해, 2개의 구성요소 중 하나가 편광 동작 모드에 적합하고 2개의 구성요소 중 다른 하나가 비편광 동작 모드에 적합하도록 상이한 스펙트럼 반사 프로파일을 갖는 반사 광학 구성요소를 제공하는 기본 개념이다. 이 경우, 전술된 파장 간격은 특히 본 발명에 따른 반사 광학 구성요소가 예정되어 있고 통상적으로 광학 시스템 내에 존재하는 나머지 광학 구성요소(특히, 광학 빔 경로와 관련된 하류 광학 구성요소)의 반사 프로파일에 의해 결정되는 각각의 광학 시스템(예를 들어, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 디바이스)의 투과 간격일 수 있다.

이하, 각각 편광 및 비편광 동작을 위한 본 발명에 따른 반사 광학 구성요소의 각각의 반사층 시스템의 전술된 목표 조정의 기본 원리가 도 1 내지 도 5의 다이어그램을 참조하여 먼저 설명된다.

원리적으로, 전자기 방사선의 주어진 입사각 및 주어진 파장 스펙트럼에 대한 주어진 반사층 시스템은 s-편광 방사선의 반사율에 대한 특정 값(r_s) 및 p-편광 방사선의 반사율에 대한 특정 값(r_p)을 포함한다. 결과적으로, 도 1a에 따르면, 반사층 시스템은 r_s-r_p 다이어그램에서 단일 점으로서 표현될 수 있다.

반사층 시스템 내의 개별 층의 주어진 재료에 대해, r_s 및 r_p의 값은 이어서, 각각의 층 두께에 의존하고, 따라서 상이한 값 쌍(r_s, r_p)을 갖는 반사층 시스템은 이들 층 두께를 변경함으로써 제공될 수 있다. 그 결과, 상이한 값 쌍(r_s, r_p)을 갖는 다수의 대응 반사층 시스템의 제공은 각각의 경우에, 예를 들어 도 1b에 따른 r_s-r_p 다이어그램에서 특정 영역의 커버리지를 허용한다. r_s-r_p 다이어그램에서 이 "획득 가능한 영역"의 특정 설계는 이어서 반사층 시스템 내의 개별 층의 재료 조합을 변경함으로써 변경될 수 있고, 이를 위해 도 1c는 r_s-r_p 다이어그램에서 획득 가능한 영역의 예시적인 다른 가능한 형상을 도시하고 있다.

이에 따라, 다수의 제공된 반사층 시스템에 걸쳐, 개별 층의 대응하는 상이한 재료 조합이 허용되거나 이 다수에 존재하는 경우, 관련 획득 가능한 영역의 대응 조합이 도 1d에 따라 발생한다.

따라서, 원리적으로, 이어서 고유하게 정의된 층 구조에 대응하는 r_s-r_p 다이어그램에서 정의된 지점의 적합한 선택이 의도된 사용 또는 동작 모드에 따라 이루어질 수 있고, 대응적으로 생성된 반사 광학 구성요소는 필요한 경우 다수의 반사층 시스템 또는 이에 의해 형성된 반사 광학 구성요소의 시뮬레이션 후에 교환될 수 있다. 다시 한 번, 사용 시나리오에 따라, 이 선택은 대안적으로 반사층 시스템에 의해 제공되는 총 반사율을 최대화하거나 특정 편광 정도(s-편광 방사선 및 p-편광 방사선에 대해 각각 획득된 반사율의 비에 대응함)을 제공하기 위해 이루어질 수 있다.

이 맥락에서 관찰되어야 하는 것은 궁극적으로 실무 지향적 또는 바람직한 값 쌍(r_s, r_p)이 예를 들어 도 1b 내지 도 1d에 따라, 획득 가능한 영역의 각각의 에지 상에 위치된다는 것이다. 이들 상황은, 상기 에지에 의해 에워싸인 영역 내에 위치된 r_s-r_p 다이어그램 내의 점이 따라서 일반적으로 바람직하지 않다는 사실에 유래할 수 있는데, 이는 각각의 경우에 동일한 편광 정도에 대해 전체적으로 더 높은 반사율을 갖거나 동일한 반사율에 대해 더 높은 편광 정도를 제공하는 상기 영역의 에지 바로 위에 위치된 점 또는 대응 값 쌍(r_s, r_p)을 쉽게 발견하는 것이 가능하기 때문이다.

본 발명에 따라 사용되는 반사층 시스템은 주기적 및 비주기적 층 시스템의 모두일 수 있다. s-편광 방사선 및 p-편광 방사선의 모두에 대해 상이한 스펙트럼 반사 프로파일을 제공하기 위해, 대응 층 설계가 이제 적절하게 변경되고, 그 결과 관련 투과 간격에서 각각의 반사율(r_s 및 r_p)의 파장 의존성 프로파일은 궁극적으로 편광 또는 비편광 동작에 대한 각각의 적합한 형상을 갖는다.

도 2는 EUV 방사선 소스의 스펙트럼 방사속의 통상적인 형상을 먼저 도시하고 있다. 곡선은 나머지 광학 구성요소의 각각의 스펙트럼 반사 프로파일이 고려될 때 실제로 광학 시스템 또는 조명 디바이스 내의 이미지 평면 또는 웨이퍼 평면에 또한 도달하는 파장 범위 외부에서 차단되었다. 광학 시스템 또는 조명 디바이스의 스펙트럼 전송 프로파일은 통상적으로 단지 점근적으로만 0에 접근하기 때문에, 2개의 차단 파장은 각각의 경우에 대략적으로만 지정될 수 있다.

도 5는 스펙트럼 반사 프로파일 r(λ)의 다이어그램을 도시하고 있다. 여기서, 최대 반사율(r_m)은 파장 λ_m에서 발생한다. 방사선이 최대 반사율의 적어도 50%의 반사율로 반사되는 최단 파장은 λ_l로 표시된다. 방사선이 최대 반사율(r_m/2의 반사율에 대응함)의 적어도 50% 반사율로 반사되는 최장 파장은 λ_r로 표시된다.

도 3a 및 도 3b는 이제 2개의 예시적인 반사층 시스템(이 예에서는 비주기적인 Mo-Si 층 시스템)에 대한 s-편광 및 p-편광에 대한 반사율의 각각의 파장 의존성 곡선을 도시하고 있다. 이 경우, p-편광 방사선에 대해 획득된 반사율(r_p)이 도 3a에 따른 반사층 시스템에 대해 최소이고 도 3b에 따른 반사층 시스템에 대해 최대가 되도록 관련 다중 층 설계가 다수의 시뮬레이션된 층 설계로부터 선택된다. 도 3a와 도 3b의 비교로부터 쉽게 식별 가능한 파장 의존성 반사율의 본질적으로 상이한 곡선은 이제 비교적 큰 파장 범위에 걸친 각각의 고려 중에 도 4a 및 도 4b에 따른 그 실용적 관련성의 견지에서 명백하다.

도 4a 및 도 4b로부터 명백한 바와 같이, s-편광 및 p-편광에 대해 각각 획득된 반사율의 피크는 상이한 폭을 갖고, 예상에 따르면, 반사율의 파장 의존성 프로파일의 피크는 p-편광에 대한 피크와 s-편광 비교에 대해 더 큰 폭을 갖는다. p-편광에 적용 가능한 반사율(r_p)에 대해 2개의 전술된 "극단적인" 층 설계로 그리고 이들 상황을 활용함으로써 이제 달성되는 것은 양 피크(즉, s-편광 및 p-편광에 대해)가 도 4b에 따른 반사층 시스템에 대해 투과 간격 내에 위치되는 것이고, 반면 p-편광에 대해서가 아니라 s-편광에 대한 최대 반사율 값은 도 4a에 따른 반사층 시스템에 대한 투과 간격 내에 위치된다(p-편광에 대해, 반사율 곡선의 대응 피크의 하강 경사는 대신에 도 4a에 따른 투과 간격 내에 위치됨).

그 결과, 도 4a에 따른 반사층 시스템은 도 4b에 따른 반사층 시스템과 비교시에, 입사 전자기 방사선에 대해 실질적으로 더 강한 편광 효과를 갖는다. 달리 표현하면, 도 4a에 따른 반사층 시스템은 편광 방사선에 의한 동작 모드에 적합하고, 도 4b에 따른 반사층 시스템은 비편광 방사선에 의한 동작 모드에 적합하다.

비주기적 다중 층 시스템의 형태의 반사층 시스템에서 본 발명에 따른 전술된 개념의 실현은 이제 층 설계를 변경함으로써 서로 독립적으로 파장 의존성 반사율 프로파일에서 각각의 피크의 폭 및 위치의 2개의 파라미터의 영향을 허용한다. s-편광 및 p-편광에 대한 대응 값은 주어진 층 설계에 대해 상관되고, 따라서 s-편광 및 p-편광에 대한 피크의 폭과 위치는 서로 완전히 독립적으로 선택될 수 없다. 그러나, 도 4a 및 도 4b에 기초하여 이미 설명된 바와 같이, 이는 또한 필수적인 것은 아니다. 대조적으로, 주어진 수의 2개의 상이한 층 재료("이중층")의 교번적인 주기적 시퀀스를 갖는 주기적인 층 시스템의 형태의 반사층 시스템으로 본 발명을 실현할 때, 실질적으로 피크의 위치만이 자유롭게 선택될 수 있고, 반면 피크의 폭은 제한된 범위에서만 영향을 받을 수 있다.

표 1 내지 표 4는 정확하게 말하면 몰리브덴 실리콘(MoSi) 또는 루테늄 실리콘(RuSi)으로 제조된 시스템에 대한 비주기적 층 설계를 예시적인 방식으로 나타낸다. 고정 r_s = 0.7에 대해, 표는 각각의 경우에 각각 최대 및 최소 r_p를 갖는 층 설계를 지정한다.

예시적인 입사각에 대해, 도 6a 내지 도 6h는 주기적인 층 시스템의 층 두께를 도시하고 있다. 이 경우, 최소 및 최대 r_p를 갖는 층이 r_s의 전체 범위에 대해 각각 도시되어 있다. 이 경우, 최소 및 최대 r_p를 갖는 층이 r_s의 전체 범위에 대해 각각 도시되어 있다. 도 6a 및 도 6d는 극단적으로 달성 가능한 r_p의 값을 각각 도시하고 있다. 도 6b 및 도 6e는 개별 층 두께를 각각 도시하고 있는데: 최대 r_p에 대한 실리콘의 두께가 긴 대시에 의해 표현되어 있다. 최대 r_p에 대한 몰리브덴 또는 루테늄의 두께는 짧은 대시로 표현되어 있다. 최소 r_p에 대한 실리콘의 두께는 일점쇄선에 의해 표현되어 있다. 최소 r_p에 대한 몰리브덴 또는 루테늄의 두께는 이점쇄선에 의해 표현되어 있다. 도 6c 및 도 6f는 각각의 주기적 두께, 즉, 2개의 개별 두께의 합(몰리브덴과 실리콘 또는 루테늄과 실리콘)을 도시하고 있다.

도 7a 내지 도 7h는 입사각의 함수로서, 주기적 또는 비주기적 층 스택에 의해 MoSi 또는 RuSi에 대해 달성 가능한 r_s-r_p 다이어그램의 범위를 도시하고 있다. 서로 교환될 수 있는 2개의 구성요소는 재료 조합(MoSi 또는 RuSi)에 대해 및/또는 구조(주기적 또는 비주기적 시퀀스)에 대해 대응할 필요는 없다. 특히, 0°와 충분히 상이한 각도 및 대략 45°의 브루스터 각에 대해, r_s-r_p 다이어그램에서 이용 가능한 선택 범위가 놀라울 정도로 크다.

[표 1]

(RuSi; 60° 입사각; r_s = 0.7; r_p 최소

층 1의 실리콘 층은 기판 바로 위에 위치됨. 층 50의 루테늄 층은 EUV 사용 방사선에 대한 입사 표면을 형성함.)

[표 2]

(RuSi; 60° 입사각; r_s = 0.7; r_p 최대

[표 3]

(MoSi; 25° 입사각; r_s = 0.7; r_p 최소

층 1의 실리콘 층은 기판 바로 위에 위치됨. 층 50의 몰리브덴 층은 EUV 사용 방사선에 대한 입사 표면을 형성함.)

[표 4]

(MoSi; 25° 입사각; r_s = 0.7; r_p 최대

"편광"과 "비편광" 사이에서 동작 모드의 변경을 위해, 그 표면 기하학 형상에 대해 대응하지만 존재하는 반사층 시스템에 대해 상이한 구성요소에 대해 광학 빔 경로에 위치된 적어도 하나의 반사 구성요소를 교환하는 본 발명에 따른 개념은 원리적으로 광학 시스템 또는 조명 디바이스의 상이한 구성요소에 대해 실현될 수 있다.

도 8은 먼저 EUV 파장 범위에서 동작을 위해 설계된 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 디바이스의 가능한 기본 구조의 개략적이고 훨씬 단순화된 표현을 도시하고 있다. 이 경우, EUV 방사선 소스(802)(예를 들어, 플라즈마 소스)에 의해 생성된 EUV 방사선은 집광기 미러(803)에서의 반사 후에 중간 초점(801)을 통해 다수의 독립적으로 조정 가능한 필드 파셋(예를 들어, 상이한 조명 세팅을 설정하기 위해)을 갖는 필드 파셋 미러(810)에 도달한다. 필드 파셋 미러(810)로부터, EUV 방사선은 동공 파셋 미러(820)에 입사되고, 동공 파셋 미러로부터, 광학 빔 경로 미러의 하류에 배치된 투영 렌즈(도 8에는 도시되어 있지 않음)의 대물 평면에 위치되는 레티클(830) 상에 입사된다.

본 발명은 도 8에 도시되어 있는 바와 같은 조명 디바이스의 구조에 제한되지 않는다. 따라서, 예를 들어 하나 이상의 편향 미러의 형태의 하나 이상의 부가의 광학 요소가 또한 다른 실시예에서 빔 경로에 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 "구성요소 교환"의 가능한 구현은 도 9 내지 도 12의 단지 개략도를 참조하여 이하에 설명된다.

도 9를 참조하면, 먼저, 동공 파셋 미러(도 9에서 "920"으로 표시됨)는, "편광"과 "비편광" 사이의 동작 모드를 변경하기 위해 본 발명에 따른 구성요소 교환을 구현하기 위해, 다른 동공 파셋 미러(920')(본 발명에 따른 개념에 따르면 그 표면 기하학 형상의 견지에서가 아니라 그 스펙트럼 반사 프로파일 또는 반사층 시스템의 견지에서 동공 파셋 미러(920)와 상이함)로 전체적으로 교환될 수 있다. 이 구현은 단지 단일 구성요소만이 교환되면 된다는 점에서 유리하다.

도 10에 설명된 다른 실시예에서, 동공 파셋 미러(1020)의 개별 세그먼트(도 10에 "1021" 내지 "1024"로 표시됨)를 다른 세그먼트(도 10에 "1021'" 내지 "1024'"로 표시됨)로 교환하는 것이 또한 가능하고, 각각의 세그먼트는 이어서 복수의 동공 파셋을 포함한다. 이 실시예는 교환 가능하게 실현되는 요소의 수가 비교적 적다는 점에서 유리하다. 도 11에 표시된 바와 같이, 동공 파셋 미러(1120)의 단일 동공 파셋(예를 들어, "1121" 또는 "1122")은 또한 다른 실시예에서 다른 동공 파셋(1121' 또는 1122')으로 교환될 수 있다(이는 본 발명에 따른 개념에 따르면 동일한 표면 기하학 형상을 갖지만 상이한 스펙트럼 반사 프로파일 또는 반사층 시스템으로 설계됨).

전술된 실시예에서 동공 파셋 미러에 대한 참조가 이루어지는 한, 필드 파셋 미러에 대해 유사한 실현이 마찬가지로 있을 수 있다.

도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 구성요소 교환을 위한 추가 구현 옵션을 순수히 개략도로 도시하고 있다. 이 경우, 최대 3개의 필드 파셋(1250, 1250', 1250")은 DE 10 2018 207 410 A1로부터 자체로 공지된 배열에서, 롤러로서 설계된 교환 장치(1260) 상에 배열될 수 있으며, 롤러를 회전시켜 상기 필드 파셋(1250, 1250', 1250") 사이의 "전환"을 허용한다. 회전축을 기울임으로써, 각각의 선택된 필드 파셋(1250, 1250' 또는 1250")은 동공 파셋 미러의 원하는 동공 파셋이 조명되도록 기울어질 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따르면, 공통 롤러 상에 위치된 3개의 필드 파셋(1250, 1250', 1250")은 상이한 반사층 시스템이 제공된다.

다른 변형예에서, 반사층 시스템은 집광기 미러(803)에 부착될 수 있고, 도 8을 다시 참조한다. 그 매우 정확한 교환을 단순화하기 위한 집광기 미러의 유리한 실시예가 DE 10 2013 200 368 A1로부터 공지되어 있다.

도 13은 EUV 내의 동작을 위해 설계되고 본 발명이 실현될 수 있는 예시적인 투영 노광 장치의 개략도를 도시하고 있다. 도 13에 따르면, EUV를 위해 설계된 투영 노광 장치(1375) 내의 조명 디바이스(1380)는 필드 파셋 미러(1381)(파셋(1382)을 가짐) 및 동공 파셋 미러(1383)(파셋(1384)을 가짐)를 포함한다. 플라즈마 광원(1386) 및 집광기 미러(1387)를 포함하는 광원 유닛(1385)으로부터의 광은 필드 파셋 미러(1381)에 지향된다. 제1 신축식 미러(1388) 및 제2 신축식 미러(1389)가 동공 파셋 미러(1383)의 하류에서 광 경로 내에 배열된다. 편향 미러(1390)가 광 경로의 하류에 배열되고, 상기 편향 미러는 그 위에 입사된 방사선을 6개의 미러(M1 내지 M6)를 포함하는 투영 렌즈(1395)의 대물 평면(OP) 내의 대물 필드(1391)로 조향한다. 투영 렌즈(1395)(6개의 미러(M1 내지 M6)를 포함함)의 도움으로 이미지 평면(IP) 내로 이미징되는 반사 구조를 갖는 마스크(M)가 대물 필드(1391)의 위치에 배열된다.

본 발명이 특정 실시예에 기초하여 설명되었지만, 수많은 변형 및 대안 실시예가 예를 들어 개별 실시예의 특징의 조합 및/또는 교환을 통해 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 이에 따라, 이러한 변형 및 대안 실시예는 또한 본 발명에 의해 포함되고, 본 발명의 범주는 단지 첨부된 특허 청구범위 및 이들의 등가물의 범주 내에서만 제한된다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

Claims

특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 디바이스에 사용을 위한 광학 구성요소 그룹이며,
· 제1 반사층 시스템을 갖는 제1 반사 구성요소; 및
· 제2 반사층 시스템을 갖는 제2 반사 구성요소를 포함하고;
· 제1 반사 구성요소와 제2 반사 구성요소는 그 광학적 유효 표면의 기하학 형상의 견지에서 대응하고;
· 제1 반사층 시스템의 스펙트럼 반사 프로파일은, 입사 전자기 방사선의 주어진 파장 간격 및 주어진 입사각, s-편광의 경우 및 p-편광 방사선의 경우에 반사율의 각각의 파장 의존성을 설명하는 제1 반사층 시스템의 스펙트럼 반사 프로파일에 대해 제2 반사층 시스템의 대응 스펙트럼 반사 프로파일과는 상이한, 광학 구성요소 그룹.
제1항에 있어서, 제1 반사층이 이하의 조건:

및
또는
을 만족하도록 폭()의 주어진 파장 간격 에 평균 파장으로서 파장이 존재하고,
제1 반사층 시스템의 반사 프로파일에서 및 은 최단 파장을 나타내고, 및 은 각각의 경우에 s-편광 및 p-편광 방사선이 각각 최대 반사율의 적어도 50%의 반사율로 반사되는 최장 파장을 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 반사층이 이하의 조건:

및

을 만족하도록 폭()의 주어진 파장 간격 에 평균 파장으로서 파장()이 존재하고,
제2 반사층 시스템의 반사 프로파일에서 및 은 최단 파장을 나타내고, 및 은 각각의 경우에 s-편광 및 p-편광 방사선이 각각 최대 반사율의 적어도 50%의 반사율로 반사되는 최장 파장을 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.
제1항에 있어서, 제1 반사층이 이하의 조건:

및
또는
을 만족하고
제2 반사층이 이하의 조건:

및

을 만족하도록 폭()의 주어진 파장 간격 에 평균 파장으로서 파장()이 존재하고,
제1 반사층 시스템의 반사 프로파일 및 제2 반사층 시스템의 반사 프로파일에서, , , 및 은 각각의 최단 파장을 나타내고, , , 및 은 각각의 경우에 s-편광 및 p-편광 방사선이 각각 최대 반사율의 적어도 50%의 반사율로 반사되는 각각의 최장 파장을 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 파장 간격 에 걸쳐 적분된 s-편광 및 p-편광 방사선에 대한 반사율의 비로서 정의되는 제1 반사층 시스템에 대한 편광 정도는 적어도 1.5배만큼 제2 반사층 시스템에 대한 편광 정도보다 큰 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 구성요소 그룹은, 간격()에서 s-편광 방사선에 대해, EUV 조명 디바이스의 최대 투과율의 적어도 50%의 반사율을 갖고, 여기서은 과 사이에 있는 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 반사 구성요소와 제2 반사 구성요소의 모두는 파셋 미러(810), 특히 동공 파셋 미러(820, 920, 1020, 1120) 또는 필드 파셋 미러(810)의 적어도 하나의 미러 파셋을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 반사 구성요소의 모두는 파셋 미러, 특히 복수의 동공 파셋을 갖는 동공 파셋 미러(820, 920, 1020, 1120) 또는 복수의 필드 파셋을 갖는 필드 파셋 미러(810)인 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 반사 구성요소의 모두는 집광기 미러(803)인 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 반사 구성요소의 모두는 정반사 반사기의 마이크로미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 반사 구성요소와 제2 반사 구성요소는 30 nm 미만, 특히 15 nm 미만의 동작 파장에 대해 설계되는 것을 특징으로 하는 광학 구성요소 그룹.