소수성 코팅을 갖는 액침 리소그래피용 광학 장치 및 이를 포함하는 투영 노광 장치 document_id A220623073033

일반적으로, 광학적 구성 요소를 액체 특히 물로 습윤시키는 것은 그 광학적 특성에 부정적인 영향을 미친다. 예컨대, 습윤은 그 표면에 염과 같은 오염 물질의 형성을 초래할 수 있다. 광학 요소가 물로 습윤되는 것을 방지하기 위하여, 또는 상기 광학 요소로부터 물을 신속히 제거하기 위하여, 광학 요소에 소수성 코팅을 제공하는 것이 공지되어 있다. 본원의 문맥상, 용어 "소수성 코팅"은 일반적인 경우와 마찬가지로 그 표면이 물과 90°이상의 접촉각을 포함하는 코팅을 의미한다. JP 2003-161806 A는 유리 기판의 비-코팅된 영역에 발수성(water-repellent) 층이 형성된 반사 방지 코팅을 갖는 광학 요소에 대하여 기재하고 있다. 상기 장치에서, 발수성 코팅은 반사 방지 코팅에 인접하여 또는 유리 기판의 측면 모서리에 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 요소와 이와 관련된 지지 구조 사이의 공간에 습기를 방지할 수 있다. US 5,494,712는 폴리머 층을 기판에 도포하여 물에 의한 습윤을 감소시키는 방법에 대하여 기재하고 있다. 상기 층은 바람직하게 하나 또는 수개의 오르가노-실리콘 화합물, 예컨대 실란 또는 실록산을 포함하고, 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)에 의하여 적용된다. 습윤의 문제는 마이크로리소그래피 특히 액침 리소그래피에 있어서도 중요하다. 마이크로리소그래피에서, 반도체 구성 요소를 제조하기 위하여, 마스크 위의 구조가 투영 렌즈에 의하여 축소된 규모로 감광성 기판 위로 영상화된다. 이와 같은 적용에 요구되는 고해상도를 달성하기 위하여, 자외선 파장 범위, 전형적으로 250 nm 이하에서 조명 방사가 사용된다. 해상도 및 시야의 깊이를 더욱 증가시키기 위하여, 액침 리소그래피에서, 액침액, 대개 증류수를 투영 렌즈의 마지막 광학 요소와 감광성 기판 사이에 배치하여 굴절율을 증가시키도록 한다. 이러한 장치에서, 상기 투영 렌즈의 마지막 광학 요소는 물에 의하여 적어도 부분적으로 습윤되므로, 액침 리소그래피에서 발수성 및 내수성 코팅이 빈번하게 사용된다. JP 2005-268759 A로부터 액침 리소그래피용 투영 노광 장치 내에 배치되고 그 적어도 하나의 표면에서 조명 방사선에 노출되는 광학적 구성 요소가 공지되었다. 상기 표면은 이산화실리콘(SiO2), 불화마그네슘(MgF2) 또는 불화칼슘(CaF2)으로 이루어지는 결합층을 포함하고, 상기 표면 위로 무정형 불소폴리머를 포함하는 발수성 층이 적용된다. JP11-149812는 바람직하게 플루오로카본 폴리머를 포함하는 발수성 보호층이 반사-증가 또는 반사-감소 다층 시스템에 적용되어, 대기로부터 습기의 침입에 대한 보호를 제공하는 광학 요소에 대하여 기재하고 있다. 상기 보호층의 두께는 250 nm 미만의 파장에서 플루오로카본 폴리머에 의한 방사선의 과도한 흡수를 방지하도록 1 nm 내지 10 nm이다. EP 0895113 A2는 지지 기구 및 자외선 분광 범위에서 방사선을 전달하는 점착제가 도포되는 구성 요소를 포함하는 어셈블리에 대하여 기재하고 있다. 상기 점착제는 자외선 경화성이며, 상기 점착제 영역 내에서 투명한 구성 요소와 점착제 사이에, 상기 점착제를 경화시키기에 적합한 분광 범위 내에서 광을 전달하고 상기 투명한 구성 요소에 의하여 전달된 상기 분광 범위 내의 유용한 분광 범위로부터 높은 정도의 자외선을 반사 또는 흡수하는 얇은 층이 적용되어, 그 결과 점착제는 이러한 파장 범위 내에서 자외 방사선에 대하여 보호된다. 인쇄된 간행물 US 2006/0240365로부터, 감수성 렌즈 요소를 보호하기 위한 방법이 공지되었다. 상기 방법에서, 렌즈 표면의 모서리 영역에 자외 방사선을 흡수하며 금속 산화물로 이루어지는 얇은 자외선 저항성 층을 생성한다. 추가적인 보호층을 상기 금속 산화물 층에 적용하며, 상기 추가적인 층은 예컨대 폴리우레탄층일 수 있다. 상기 두 층은 예컨대 감수성 불화칼슘으로 이루어지는 것일 수 있는 렌즈 요소가 액침액에 의하여 용해되는 것을 보호하기 위한 것이다. 그러나, 상기한 바와 같이 광학적 표면의 습윤을 방지할 목적으로만 소수성 코팅이 사용되지는 않는다. 대신, 소수성 코팅은 예컨대 실질적으로 메니스커스 형상의 물 컬럼을 생성하기 위하여 물에 의한 습윤이 불가피한 구성 요소 상의 위치에 적용될 수도 있다. 이와 같은 코팅의 적용은 예컨대 마이크로리소그래피용 투영 렌즈의 상기 렌즈 사용 이전에 광학적 영상화 특성 및 영상화 오류에 대한 간섭(interferometric) 측정의 경우에 유리할 수 있다. 이러한 측정을 위하여, 상기 투영 렌즈는 상응하는 측정 장치 위에 배치되고, 액침액이 상기 측정 장치와 투영 렌즈 사이에 배치되어 실제 적용에서의 조건에서 측정을 행할 수 있다. 대부분의 경우에, 초순수가 액침액으로서 사용되고, 상기 측정 장치의 광학적 구성 요소 주위의 링이 상기 초순수가 흘러나오는 것을 방지한다. 상기 링은 볼록한 따라서 위쪽을 향하여 곡선 모양인 물 메니스커스를 형성하기 위하여 소수성 표면을 가져야 한다. 상기 측정 장치에 대향하는 렌즈의 마지막 광학적 구성 요소에의 완전한 접촉이 항상 신뢰할 수 있을 정도로 보증되는 것이 중요하다. 액침 시스템에서 소수성 코팅의 사용에 대한 일반적인 문제점은 투영 렌즈의 작동 중에 상기 코팅에 작용하는 자외 방사선에 의하여 상기 코팅이 손상 또는 파괴될 가능성이다. 나아가, 자외선 방사의 결과, 상기 코팅의 소수성 특성이 열화되어 극단적인 경우 상기 코팅이 친수성 특성을 나타낼 수 있다. 특히, 실제 적용에 있어서, 소수성 표면을 갖는 링의 제조에 지금까지 사용된 재료는 그 표면 특성에 관한 한 단시간 후에 이미 변화된 것으로 나타났는바, 이는 방사 지속 기간이 증가되면 소수성 특성이 감소함을 나타낸다. 이는 특히 점점 더 짧은 파장, 예컨대 193 nm 이하의 파장을 사용하는 레이저를 이용하는 방사와 관련된다. 이는 짧은 작동 기간 후에 안정한 볼록한 물 메니스커스를 더 이상 제공할 수 없으며, 그 결과, 렌즈와 측정 장치 사이의 액침 컬럼이 파손되어 측정이 중단되어야 함을 의미한다.