KR101074995B1 - 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계 - Google Patents

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Abstract

(마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계)
본 발명은, 광학계 축 및 편광-영향 광학 배열(250, 650)을 포함하는, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계에 관한 것이며, 상기 배열은, 광학 결정 축을 갖는 그리고 광학 결정 축의 방향으로 변화하는 두께 프로파일의 광학적 활성 재료를 포함하는 편광-영향 광학 요소(200); 및 편광-영향 광학 요소의 위치의 조작을 위한 위치 조작기(210)를 갖고, 편광 조작기(210)는 회전축에 대한 편광-영향 광학 요소(200)의 회전을 발생시키도록 되어 있으며, 회전축은 광학계 축 OA에 관하여 90°± 5°의 각도로 배열되어 있다.

Description

마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계 {OPTICAL SYSTEM, IN PARTICULAR OF A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE APPARATUS}
(관련 출원에 대한 교차 참조)
본 출원은, 독일 특허 출원 제10 2009 055 184.0호(2009년 12월 22일 출원)와 함께 미국 특허 가출원 제61/297,923호(2010년 1월 25일 출원)의 우선권을 청구한다. 이 출원들의 내용은 이 명세서에 참조로 통합되어 있다.
(본 발명의 기술 분야)
본 발명은, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치(microlithographic projection exposure apparatus)의, 광학계(optical system)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 투영 대물렌즈 또는 조명계(illumination system)에서 사용하는데 적합하고, 혼합된 접선-방사(tangential-radial)의 편광 분포(polarisation distribution)를 포함하는 상이한 편광 분포의 유연성 있는 조정을 가능케 하는 편광-영향 광학 배열(polarisation-influencing optical arrangement)을 갖는 광학계에 관한 것이다.
마이크로리소그래피는, 예컨대, 집적 회로 또는 LCD와 같은 마이크로구조의 부품(microstructured component)의 제조를 위해 사용된다. 마이크로리소그래피 공정은, 조명계 및 투영 대물렌즈를 갖는 투영 노광 장치로 칭해지는 것에서 실행된다. 그 경우에 있어서, 조명계에 의해 조명되는 마스크(mask)(=레티클(reticle))의 이미지는, 감광층(포토레지스트)으로 코팅되고 투영 대물렌즈의 이미지 면(image plane)에 배열되는 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)쪽으로 투영 대물렌즈에 의해 투영되어, 마스크 구조가 기판상의 감광 코팅쪽으로 전사된다.
조명계에서 그리고 또한 투영 대물렌즈에서 모두, 높은 콘트라스트 이미징(high-contrast imaging)을 위해 특히 접선의 편광 분포를 설정하는 것이 알려져 있다. ‘접선 편광(tangential polarisation)’(또는 ‘TE 편광’)이라는 표현은, 개개의 직선 편광된 광 빔의 전계 강도 벡터의 진동면이, 광학계 축(optical system axis) 쪽으로 지향되는 반경에 대략 수직하게 배향되는(oriented) 편광 분포를 나타내는데 사용된다. 대조적으로, ‘방사 편광(radial polarisation)’(또는 ‘TM 편광’)이라는 표현은, 개개의 직선 편광된 광 빔의 전계 강도 벡터의 진동면이, 광학계 축에 대해 대략 방사상으로 배향되는 편광 분포를 나타내는데 사용된다.
국제 특허 공개 WO 2005/069081 A2는 그 중에서도, 광학적 활성 결정(optically active crystal)을 포함하고 광학 결정 축의 방향으로 변화하는 두께 프로파일(thickness profile)의 것인 편광-영향 광학 요소를 개시한다. 그 경우에, 그 중에서도 본 출원의 도 2a에 도시된 요소(200)는, 일정한 우선 편광 방향을 가진 직선 편광 분포의 접선 편광 분포로의 변환에 대해 개시되어 있다. 그 요소(200)는, 도 2b에 도시된 바와 같이 기준 축(reference axis) RA에 관련된 방위각 θ에만 좌우되는 두께 프로파일의 것이며, 기준 축 RA은 수직 관계에 있는 요소 축(element axis) EA을 가로지른다. 그 경우에 요소(200)의 두께는 반경 방향으로 일정한 채로 남는다. 제조 공학 기술의 이유 때문에, 요소(200)의 중앙에는, 즉, 작은 반경의 영역에서는, 편광이 변경되지 않은 채 남아 있는 구멍(11)이 있다.
또한, 조명계의 동공(pupil)에 걸쳐 변화하는 추가적인 편광 분포를 설정할 필요도 있다.
미국 특허 출원 US 2006/0055909 A1로부터는 그 중에서도, 편광-유발된 복굴절을 회피하기 위해 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명계내에서 제1 및 제2 편광 조작기(manipulator)를 사용하는 것이 알려져 있으며, 여기서, 예컨대, 직교 편광 상태들 사이에서 직교 편광 상태로 전환하기 위해 그리고 직교 편광 상태로부터 전환하기 위해, 그 편광 조작기들 사이에 배열된 광학 요소들이 시간에 관하여 변화하는 편광 방향의 광으로 제1 편광 조작기를 통해 조명되며, 여기서, 시간에 관하여 일정한 편광 방향은 제2 편광 조작기에 의해 설정된다.
본 발명의 목적은, 혼합된 접선-방사의 편광 분포를 포함하는 상이한 편광 분포의 유연성 있는 설정을 가능케 하는, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계를 제공하는 것이다.
광학계 축 및 편광-영향 광학 배열을 포함하는, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계는:
- 광학 결정 축을 갖는 그리고 상기 광학 결정 축의 방향으로 변화하는 두께 프로파일의 광학적 활성 재료를 포함하는 적어도 하나의 편광-영향 광학 요소; 및
- 상기 편광-영향 광학 요소의 위치의 조작을 위한 위치 조작기를 가지며, 편광 조작기는 회전축에 대한 상기 편광-영향 광학 요소의 회전을 발생시키도록 되어 있으며, 상기 회전축은 광학계 축에 관하여 90°± 5°의 각도로 배열된다.
광학계 축에 실질적으로 수직하게 배열되는 회전축에 대한 편광-영향 광학 요소의 본 발명에 따라 주어진 회전성(rotatability)은, 각각 동일한 편광 분포(예컨대, 광 빔 단면에 걸쳐 일정한 우선 편광 방향(preferred polarisation direction)을 가진 직선 편광 분포)로부터 시작하여, 편광-영향 광학 요소의 개개의 회전 위치에 따른 상이한 개시 편광 분포들 사이를 유연성 있게 변경시키는 것이 가능한 점을 제공한다.
그에 관하여, 투영 노광 장치에서 그러한 방식으로 가능한, 상이한 조명 설정들의 유연성 있는 조정은 추가적인 광학 요소들(예컨대, 람다(lambda)/2 판과 같은)을 사용하지 않고 성취될 수 있고, 그것은 구조적 지출 및 예컨대 리소그래피 공정에 대한 비용에서의 현저한 감소를 이끈다. 본 발명의 추가적인 장점은, 추가적인 광학 요소들의 사용에 수반되는 트랜스미션 손실(transmission loss)을 회피할 수 있다는 것이다.
일 실시예에 있어서, 편광-영향 광학 요소는, 상기 편광-영향 광학 요소의 적어도 하나의 위치에서, 상기 편광-영향 광학 요소를 통과하는 광 빔의 광 빔 단면에 걸쳐 일정한 우선 편광 방향을 가진 직선 편광 분포를 적어도 대략적으로 접선의 편광 분포로 변환하도록 되어 있다. 그 경우에 있어서, 편광-영향 광학 요소의 개개의 회전 위치에 따라 또는 편광-영향 광학 배열에 의해서 혼합된 접선-방사의 편광 분포의 생성과 접선 개시 편광 분포(tangential starting polarisation distribution)의 생성 사이를 전환하는 것이 가능하다.
여기서 그리고 이하에서는, (TE/TM 편광 분포 또는 TM/TE 편광 분포로도 칭해질 수 있는) ‘혼합된 접선-방사의 편광 분포’라는 표현은, 접선의 편광 분포와 방사의 편광 분포 사이에서의 연속적인 천이를 갖는 편광 분포를 나타내는데 사용된다. 환언하면, 개개의 직선 편광된 광 빔의 전계 강도 벡터의 진동면이 광학계 축 쪽으로 지향되는 반경에 관하여 대략적으로 수직하게 배향되는 위치와, 개개의 직선 편광된 광 빔의 전계 강도 벡터의 진동면이 광학계 축 쪽으로 지향되는 반경에 관하여 대략적으로 나란히 배향되는 위치 사이의 천이에서, 그러한 편광 분포는, 진동면이 그 2개의 “극단의” 위치들 사이에 있고 접선의 배향으로부터 방사의 배향으로 동공에 걸쳐 연속적으로 변화하는 위치들을 갖는다.
추가적인 접근법에 따르면, 본 발명은,
- 광학 결정 축을 갖는 그리고 상기 광학 결정 축의 방향으로 변화하는 두께 프로파일의 광학적 활성 재료를 포함하는 편광-영향 광학 요소를 포함하며,
- 상기 편광-영향 광학 요소가, 상기 편광-영향 광학 요소를 통과하는 광 빔의 광 빔 단면에 걸쳐 일정한 우선 편광 방향을 가진 직선 편광 분포를 혼합된 접선-방사의 분포로 변환하도록 광학계내에 배열되어 있는, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계에 관련된다.
일 실시예에 있어서, 광학적 활성 재료는 결정 석영(crystalline quartz)이다.
일 실시예에 있어서, 편광-영향 광학 요소는 요소 축을 갖고, 상기 두께 프로파일은 방위각에만 좌우되며, 상기 방위각은 상기 요소 축에 수직하고 상기 요소 축을 가로지르는 기준 축에 관련된다.
일 실시예에 있어서, 광학계는 90° 회전자(rotator)를 더 갖는다. 그것은, 상기한 (TE/TM 및 TM/TE) 편광 분포 대신에, 우선 편광 방향의 회전의 결과로서, 상기한 예에서의 방사 편광이 있었던 위치들에서 접선으로 연장하는 우선 편광 방향을 엄밀하게 가진 - 반대로도 동일한 -, 90° 회전자에 의해 유발되는, 접선의 편광 분포와 방사의 편광 분포 사이에 연속적인 천이가 다시 한번 있는 편광 분포를 생성할 수 있다.
본 발명은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치 및 마이크로구조의 부품의 마이크로리소그래피 제조를 위한 공정에 또한 관련된다.
본 발명의 추가적인 구성은 상세한 설명 및 첨부된 청구 범위에서 발견되어진다.
본 발명은 첨부 도면에 예시된 예에 의한 실시예들에 의해 이하에서 매우 상세하게 설명된다.
본 발명은, 혼합된 접선-방사의 편광 분포를 포함하는 상이한 편광 분포의 유연성 있는 설정을 가능케 하는, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광-영향 광학 배열을 가진 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 구조를 예시하는 개략도를 나타낸다.
도 2a 내지 2b는 도 1의 편광-영향 광학 배열에 존재하는 편광-영향 광학 요소의 두께 프로파일(도 2b) 및 개략적인 사시도(도 2a)를 나타낸다.
도 2c는 추가적인 실시예에 따른 편광-영향 광학 배열의 부품 파트로서 편광-영향 광학 요소의 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 2d는 광학적 활성의 편광-영향 광학 요소의 동작 모드를 원리적으로 예시하는 사시도를 나타낸다.
도 3a 내지 3b는 도 1의 편광-영향 광학 배열에 존재하는 위치 조작기의 가능성 있는 실시예들을 예시하는 개략도를 나타낸다.
도 4 내지 6은 도 1의 본 발명에 따른 편광-영향 광학 배열에 의한 상이한 개시 편광 분포들의 생성을 예시하는 개략도를 나타낸다.
도 7a 내지 7b는 본 발명에 따른 편광-영향 광학 요소의 추가적인 실시예를 예시하는 두께 프로파일(도 7b) 및 사시도(도 7a)를 나타낸다.
도 1은 광원 유닛(101), 조명계(110), 이미징될 구조를 갖는 마스크(125), 투영 대물렌즈(130) 및 노광될 기판(140)을 갖는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치(100)의 개략도를 나타낸다. 광원 유닛(101)은, 광원으로서, DUV 또는 VUV 레이저 예컨대, 193 nm용 ArF 레이저, 157 nm용 F2 레이저, 126 nm용 Ar2 레이저, 또는 109 nm용 Ne2 레이저, 및 평행 광속(parallel pencil of light)을 생성하는 광학계를 형성하는 빔을 포함한다. 광속의 광선은 직선 편광 분포를 가지며, 개별적인 광선들의 전계 벡터의 진동면은 단일 방향으로 연장된다.
평행 광속은 발산-증가(divergence-increasing) 광학 요소(111)에 입사된다. 발산-증가 광학 요소(111)는, 예컨대, 회절 또는 굴절 래스터(raster) 요소의 래스터 판일 수 있다. 각각의 래스터 요소는 광속을 생성하며, 그 각도 분포는 래스터 요소의 연장 및 초점 길이에 의해 결정된다. 래스터 판은 다음의 대물렌즈(112)의 오브젝트 면(object plane) 또는 그 부근에 배치된다. 대물렌즈(112)는, 다양한 직경의 평행 광속을 생성하는 줌 대물렌즈(zoom objective)이다. 평행 광속은, 편향 거울(113)을 통해 액시콘(axicon)(115)을 포함하는 광학 유닛(114)쪽으로 지향된다. 상이한 조명 구성이, 액시콘 요소의 위치 및 개개의 줌 위치에 따라 동공 면(pupil plane)(116)내에 액시콘(115)과 함께 줌 대물렌즈(112)에 의해 생성된다.
동공 면(116)에 또는 그 바로 이웃의 부근에 배치되어 있는 것은, 예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이 편광-영향 광학 요소(200)이다. 광 전파 방향에서 편광-영향 광학 요소(200) 후에 배치되어 있는 것은 보정 판(compensation plate)(117)이며, 그것의 두께 프로파일은, 편광-영향 광학 요소(200)에 의해 유발되는, 그곳을 통과하는 방사(radiation)에 관하여 각도 일탈을 보정하도록 된 것이다. 광학 유닛(114)의 다음에는, 구조를 지닌 마스크(structure-bearing mask)(레티클)(125)쪽으로 REMA 대물렌즈(119)에 의해 이미징되고 그에 의해 레티클(125)의 조명 영역을 제한하는 레티클 마스킹 시스템(reticle masking system)(REMA)(118)이 있다. 구조를 지닌 마스크(125)는 투영 대물렌즈(130)로 감광 기판(140)쪽으로 이미징된다. 공기와는 상이한 굴절률을 가진 침액(immersion liquid)(136)은 투영 대물렌즈(130)의 최종 광학 요소(135)와 감광 기판(140) 사이에 배치된다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광-영향 광학 배열의 부품 파트로서 편광-영향 광학 요소(200)를 나타내는 사시도이다.
편광-영향 광학 요소(200)는 광학적 활성 재료, 특히, 석영으로부터 만들어지고, 접선의 편광 분포를 생성하기 위해 특히 적합하며, 베이스 면(303) 및 그에 대향되는 면(305)을 가진 원통형 형상이다. 베이스 면(303)은 원형 평면의 형태이다. 요소 축 EA는 평면에 수직한 원형의 중앙을 통해 연장한다. 대향 면(305)은 미리 정해진 두께 프로파일에 따른 요소 축 EA에 관한 구성이다. 광학적 활성 결정의 광학 결정 축은 요소 축 EA에 나란하게 배향된다. 베이스 면의 평면에서의 요소 축 EA에 나란한 연장은, 요소 축을 가로지르는 기준 축 RA이고 방위각 θ에 대한 기준 축으로서 역할을 한다.
도 2에 도시된 실시예에 있어서, 편광-영향 광학 배열(200)은 요소 축 EA에 수직한 반경 R을 따라 일정한 두께이며 기준 축 RA과 각도 θ를 형성한다. 도 2b에 도시된 두께 구성은 따라서 방위각 θ에만 좌우된다.
도 2a, 2b에서의 실시예에 있어서, 방위각 10° < θ < 170°(특히, 0° < θ < 180°)에 대해서 그리고 방위각 190° < θ < 350°(특히, 180° < θ < 360°)에 대해서 그리고 요소 축으로부터의 일정한 간격 r에 대해서 두께 프로파일 d(r, θ)를 통하는 방위각의 섹션(azimuthal section) d(r = 상수, θ)는 방위각 θ의 직선 함수이고, 상기 직선 함수는 적어도 대략적으로 기울기
Figure 112010084371211-pat00001
를 갖고, 상기 α는 광학적 활성 결정의 특정 회전 능력(specific rotational capability)이다.
편광-영향 광학 요소(200)의 중앙에 배치된 것은, 공정 공학 기술의 이유 때문에, 중앙 보어(bore)(11)이다. 이러한 경우에, 그 보어의 직경은 일반적으로 편광-영향 광학 요소(200)의 전체 직경의 약 10~15%이며, 그 전체 직경은 일반적으로 100 mm와 150 mm 사이의 범위에 있다.
편광-영향 광학 요소(200)는 따라서, 광학적 활성 결정의 광학 결정 축의 방향으로 변화하는 두께 프로파일을 갖는다. 편광-영향 광학 요소 및 광학적 활성 결정의 동작의 일반적인 모드는 도 2d에 예시된 그러한 결정으로부터 만들어진다.
광학적 활성 결정은 결정 구조에 의해 주어지는 적어도 하나의 광학 결정 축 CA를 갖는다. 직선 편광된 광이 그 광학 결정 축 CA를 따라 전파될 때, 전계 벡터(281)의 진동면이 결정(280)으로 커버되는 거리 d에 비례하는 회전 각도 β를 통해 회전된다. 대응하는 비례 인자(proportionality factor)는 특정 회전 능력 α이며 방사되는 파장에 따른 재료-특정 파라미터(material-specific parameter)를 나타낸다. 특정 회전 능력은, 예컨대, 180 nm의 파장에서의 석영에 대해 (325.2 ± 0.5)°/mm로서 결정되었다. 특히, 결정(280)에서의 광학 결정 축 CA를 따라 전파되는 광은 임의의 직선 복굴절을 체험하지 않는다. 직선 편광된 광의 편광 상태는 따라서, 광학 결정 축 CA를 따라 광학적 활성 결정(280)을 통과할 때 변경되지 않으며, 결정(280)으로 커버되는 거리 d의 길이에 좌우되는 전계 벡터(281)의 진동면의 변화된 공간적인 배향만을 갖는다.
본 발명에 따라 구현되는 편광-영향 광학 요소(200)의 위치 조작 또는 회전은 도 3을 참조하여 이하에서 설명된다. 이러한 경우에, x-방향은 예시된 좌표계에서 조명계의 광학계 축 OA의 방향(즉, 광 전파 방향)인 것으로 가정되며, 여기서, 편광-영향 광학 요소(200)는 y-z-평면에서 개시 위치에 배열되어 있다.
그 경우에, 편광-영향 광학 요소(200)는, 도 4에 표시된 바와 같이, y-방향으로 연장되는 우선 편광 방향을 가진 일정한 직선 입력 편광 분포(410)로부터의 접선의 개시 편광 분포(tangential starting polarisation distribution)(420)를 생성한다.
도 5는 이제, 편광-영향 광학 요소(200)가 상기한 개시 위치로부터 180°를 통해 광학계 축 OA(즉, x-축)에 수직한 축에 대해 회전되는, 상황에 대해서, 동일의 일정한 직선 입력 편광 분포(510)에 대해서, 편광-영향 광학 요소에 의해 생성되는 개시 편광 분포(520)를 표시한다. 그 회전은 y-축에 대해 또는 z-축에 대해서도 대안적으로 초래될 수 있고, 각각의 경우에 동일한 개시 편광 분포(520)를 이끈다.
도 5에 도시된 바와 같이, 그 개시 편광 분포(520)에 있어서, 우선 편광 방향 또는 전계 강도 벡터의 진동 방향은, “12시”, “3시”, “6시” 및 “9시”에서의 위치들에서 접선으로, 그리고 x-축 또는 광학계 축 OA에 대해 45°를 통해 그 위치들에 관하여 회전되는 위치들에서 방사상으로 연장된다. 사이에 있어서, 진동 방향이 동공에 걸쳐 연속적으로 접선 배향으로부터 방사 배향으로 나아가는 한, 그 ‘극단들’ 사이에는 연속적인 천이가 있다. 그 편광 분포는 따라서, 접선의 편광 분포와 방사의 편광 분포 사이에 연속적인 천이를 갖고, 따라서, ‘혼합된 접선-방사의 편광 분포’를 나타낸다. 도 5에 도시된 편광 분포(520)는 TE/TM 편광 분포 또는 TM/TE 편광 분포로도 칭해질 수 있다.
일정한 직선 입력 편광 분포(410)의 생성으로부터, 편광-영향 광학 요소(200)의 앞서 나타낸 회전과 관련을 갖는 상기한 혼합된 접선-방사 편광 분포(520)의 생성으로의 천이는 다음과 같이 설명될 수 있다:
편광-영향 광학 요소(200)가, 그것이 입력 편광 분포(410)로부터 개시 편광 분포(420)를 생성하는, 도 4를 참조하여 기술되는 그것의 개시 위치로부터, y-축에 대해 180°의 각도를 통해 회전되면(도 3a 참조), y-축상에 있는 요소(200)의 영역들을 (즉, ‘12시’ 및 ‘6시’에서) 통과하는 광에 대해서, 끝 위치에서의 전계 강도 벡터의 진동 방향에 대한 광학 활성의 결과로서 획득되는 회전 작용이, 회전축상의 영역들이 y-축에 대한 회전시에 정지된 채로 남아있음에 따라, 개시 위치에 관련하여 변경되지 않은 채 남는다(즉, 180° 회전 전의 설정).
또한, 광학 활성의 결과로서, 전계 강도 벡터의 진동 방향에 관하여, 광학 활성의 결과로서 획득되는 회전 작용은, 그 축을 따라 상호 대향 관계에 있는 요소(200)의 영역들(즉, 각각 ‘3시’ 및 ‘9시’)이 동일한 두께를 가짐에 따라 z-축상에 있는 요소(280)의 영역들을 통과하는 광에 대해서 또한 변경되지 않은 채 남고, 광학 활성의 결과로서 획득되는 우선 편광 방향의 회전에 대해서는, 광학 요소가 대향 방향으로(즉, ‘전방으로부터 후방으로’ 또는 ‘후방으로부터 전방으로’) 천이되든 아니든 미미하다.
대조적으로, z-축 또는 y-축에 있지 않고 광이 통과하는 편광-영향 광학 요소(200)의 다른 영역들은, 세그먼트(segment)(210, 220)의 두께에서의 상승 및 하강의 결과로서, 상기한 요소(200)의 회전 전에 그리고 후에 상이한 두께이다. 따라서, 상기한 요소(200)의 회전 후에, 상대적으로 큰 두께의 요소 부분은, 회전 전에 상대적으로 작은 두께의 요소 부분이 있었던 위치에 배치되며, 그 반대로도 동일하다. 따라서, (사전에 생성된 접선의 개시 편광 분포에 관한) 회전 전의 상황과 비교하여, 전계 강도 벡터의 방향은 “지나치게 많이” 또는 “지나치게 적게” 회전되며, 그것은 성과로서 도 5에서의 혼합된 접선-방사의 편광 분포를 이끈다.
회전 구성의 덕택으로, 편광-영향 광학 요소(200)는, 그 목적을 위해 요구되는 빔 경로내로의 추가적인 광학 부품들의 도입 없이, 요구되는 바와 같이, (접선의 개시 편광 분포(420)를 생성하도록) 도 4에 도시되어 있는 위치 밖에서 (혼합된 접선-방사의 편광 분포(520)를 생성하도록) 도 5의 위치로 유연성 있게 회전될 수 있으며 그 반대로도 동일하다.
편광-영향 광학 요소(200)의 요구되는 회전을 구현하기 위해, 조명계(110)는, 도 1에 대략적으로 표시된 바와 같이, 특히 요소(200)의 상기한 회전(도 3a 참조)을 유발할 수 있는 그리고 그 목적을 위해 적절한 회전 메커니즘 및 어쩌면 통합된 모터를 구비하고 있는 위치 조작기(250)를 갖는다. 그 목적을 위해, 요소(200)는 빔 경로(도 3a 참조) 밖으로 일시적으로 끌어내어질 수 있으며, 그 목적을 위해 위치 조작기(250)는 광학 빔 경로 밖으로의 그 홀더(holder)와 함께 편광-영향 광학 요소(200)의 변위를 위한 적절한 액츄에이터(‘리트랙터(retractor)’)를 가질 수 있다.
본 발명은, 편광-영향 광학 요소에 관하여, 도 2a에 도시된 그리고 방위각과 더불어 연속적으로 서브요소들내에서 변화하는 두께 프로파일에 한정되지 않는다. 평면도가 도 2c에 도시되어 있는 추가적인 실시예에 따르면, 편광-영향 광학 요소(230)의 세그먼트들은 또한 단이 있는 프로파일(stepped profile)일 수 있고 또는 원의 섹터들(sectors)의 형태의 개별적인 각각의 평면-평행 요소들(231)로 이루어질 수 있다.
도 1에서의 위치 조작기(250)와 편광-영향 광학 요소(200)를 포함하는 편광-영향 광학 배열은, 도 6에서의 예를 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 추가적인 편광 분포들의 유연성 있는 설정을 위해 사용될 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 편광-영향 광학 요소(200)에 추가하여 빔 경로내에 배열되어 있는 것은, 도 5에서의 혼합된 접선-방사 편광 분포(520) 대신에, 개시 편광 분포(620)가 생성되는 결과를 갖는, 우선 편광 방향 또는 전계 강도 벡터의 진동의 방향이 ‘12시’, ‘3시’, ‘6시’, 및 ‘9시’에서의 위치들에서 방사상이며, x-축에 대해서 또는 광학계 축 OA에 대해서 45°를 통하는 그 위치들에 관하여 회전되는 위치들에서 접선인, 90° 회전자(rotator)(605)이다. 그 개시 편광 분포(620)는 접선의 편광 분포와 방사의 편광 분포 사이에서의 연속적인 천이를 또한 가지며, 혼합된 접선-방사상의 편광 분포를 또한 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 90° 회전자(605)는 편광-영향 광학 요소(200)에 관하여 광 전파 방향에서의 하류에 배열되어 있고, 각각의 개별적인 직선 편광된 빔의 광선의 전계 강도 벡터의 진동면이 90°를 통해 회전되는 것을 제공한다. 대안적인 실시예에 있어서(도시되지 않음), 90° 회전자(605)는 편광-영향 광학 요소(200)에 관하여 광 전파 방향에서 상류에 배열될 수도 있다.
90° 회전자(605)의 가능성 있는 구성은, 빔 경로내에 광학적 활성 결정을 포함하는 평면-평행 판의 설비를 수반하며, 그 두께는 약 90°/αp이고, αp는 광학적 활성 결정의 특정 회전 능력을 지정한다. 편광-영향 광학 요소(200)의 경우에서와 같이, 평면-평행 판의 광학 결정 축은 또한, 그 요소 축에 나란히 연장된다. 추가적인 실시예에 있어서, 90° 회전자는 복굴절 결정의 2개의 람다(lambda)/2 판으로 이루어질 수 있다. 그것들은 각각, 낮은 굴절률의 방향으로 연장하는 느린 축 및 그에 수직하고 높은 굴절률의 방향으로 연장하는 빠른 축을 가진다. 그 경우에 있어서, 2개의 람다/2 판은, 각각의 경우에, 그것들의 느린 축들과 그것들의 빠른 축들이 45°의 각도를 형성하도록 서로에 대해 회전된다.
상기의 혼합된 접선-방사의 개시 편광 분포를 생성하기 위한 추가적인 실시예가 도 7a~7b를 참조하여 설명된다. 그 목적을 위해, 예시된 실시예에 따라, 각각 결정 석영으로부터 만들어지는 4개의 서브요소들(710~740)로 이루어지며, 원형 세그먼트 형태의 기하학적 구조를 갖고 요소 축 EA에 관하여 중앙에 배열되는, 편광-영향 광학 요소(700)가 사용된다. 도 7b는 대응하는 두께 프로파일을 나타낸다. 이러한 경우에 있어서, 다시 한번, 4개의 서브요소들(710~740)에 있어서, 개개의 광학 결정 축 CA가 요소 축 EA에 나란하고, 4개의 서브요소들(710~740)의 각각이, 기준 축 RA에 관하여 방위각 θ에만 좌우되는 도 7b에 도시된 두께 프로파일이다 - 기준 축 RA는 수직 관계로 요소 축 EA를 가로지름 -. 서브요소들(710~740)의 각각의 두께는 따라서 다시금, 방사 방향으로 일정한 채로 남는다.
도 7 배열에 있어서, 서브요소들(710~740)의 각각은, 개개의 대칭의 방사 축에 대해 180°를 통해 도 2a, 2b의 높이 프로파일(height profile)에 관하여 회전되도록 배열되며, 그 경우에 있어서, 상기의 혼합된 접선-방사의 개시 편광 분포는 또한, 일정한 우선 편광 방향과 더불어 직선 입력 편광 분포로부터 생산된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 방위각 10° < θ < 80°(특히, 0° < θ < 90°)에 대해서, 방위각 100° < θ < 260°(특히, 90° < θ < 270°)에 대해서 그리고 방위각 280° < θ < 350°(특히, 270° < θ < 360°)에 대해서 그리고 각각의 경우에 요소 축으로부터의 일정한 간격 r에 대해서 두께 프로파일 d(r, θ)를 통하는 방위각의 섹션 d(r = 상수, θ)는 방위각 θ의 직선 함수이고, 상기 직선 함수는 적어도 대략적으로 기울기
Figure 112010084371211-pat00002
를 갖고, 상기 α는 광학적 활성 결정의 특정 회전 능력이다. 또한, 방위각 θ = 90° 및 θ = 270°에 대한 방위각의 섹션 d(r = 상수, θ)는
Figure 112010084371211-pat00003
를 통하는 대략적인 가파른 상승을 각각 포함한다.
추가적인 실시예(도시되지 않음)에 있어서, 도 2에 도시된 편광-영향 광학 요소(200)는, 그 경우에 있어서, 상기의 혼합된 접선-방사의 개시 편광 분포가 또한 직선 입력 편광 분포로부터 생성되는 좌선성(levorotatory)의 (우선성(dextrorotatory) 대신에) 석영으로부터 또한 만들어질 수 있다.
본 발명이 특정 실시예들에 의해 설명되었을지라도, 많은 변형들과 대안적인 실시예들이, 예컨대, 개개의 실시예들의 특징들의 조합 및/또는 교환에 의해, 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 당업자는, 그러한 변형들과 대안적인 실시예들도 본 발명에 의해 포함되고 본 발명의 권리 범위는 첨부되는 청구범위 및 그 등가의 것들의 관점에서만 한정된다는 것을 즉시 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 광학계 축(OA) 및 편광-영향(polarisation-influencing) 광학 배열(250, 650)을 포함하는 광학계로서, 상기 편광-영향 광학 배열(250, 650)은,
    - 광학 결정 축을 갖는 광학적 활성 재료를 포함하고 상기 광학 결정 축의 방향으로 변화하는 두께 프로파일(thickness profile)을 가지는 적어도 하나의 편광-영향 광학 요소(200); 및
    - 상기 편광-영향 광학 요소(200)의 위치의 조작을 위한 위치 조작기(position manipulator)(210)를 갖고, 상기 위치 조작기(210)는 회전축에 대한 상기 편광-영향 광학 요소(200)의 회전을 발생시키도록 되어 있으며, 상기 회전축은 광학계 축(OA)에 관하여 90°± 5°의 각도로 배열되어 있는 광학계.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 편광-영향 광학 요소(200)는, 상기 편광-영향 광학 요소(200)의 적어도 하나의 위치에서, 상기 편광-영향 광학 요소를 통과하는 광 빔의 광 빔 단면에 걸쳐 일정한 우선 편광 방향(preferred polarisation direction)을 가진 직선 편광 분포를 접선의(tangential) 편광 분포로 변환하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학계.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광학적 활성 재료는 결정 석영(crystalline quartz)인 것을 특징으로 하는, 광학계.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 편광-영향 광학 요소(200)는 요소 축(element axis)(EA)을 갖고, 상기 두께 프로파일은 방위각(θ)에만 좌우되며, 상기 방위각은 상기 요소 축(EA)에 수직하고 상기 요소 축을 가로지르는 기준 축(reference axis)(RA)에 관련되는 것을 특징으로 하는, 광학계.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    90° 회전자(rotator)(605)를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 광학계.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 편광-영향 광학 요소(200, 700)는, 방위각(θ)에만 좌우되는 두께 프로파일을 각각 갖는 적어도 2개의 서브요소(subelement)(210, 220; 710~740)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광학계.
  7. 청구항 4에 있어서,
    방위각 10° < θ < 170°에 대해서 그리고 방위각 190° < θ < 350°에 대해서 그리고 상기 요소 축으로부터의 일정한 간격 r에 대해서 두께 프로파일 d(r, θ)를 통하는 방위각의 섹션(azimuthal section) d(r = 상수, θ)는 방위각 θ의 직선 함수이고, 상기 직선 함수는 기울기
    Figure 112011043425701-pat00004
    를 갖고, 상기 α는 광학적 활성 결정의 특정 회전 능력(specific rotational capability)인 것을 특징으로 하는, 광학계.
  8. 청구항 7에 있어서,
    방위각 θ = 0° 및 θ = 180°에 대한 방위각의 섹션 d(r = 상수, θ)는
    Figure 112011043425701-pat00005
    에 의한 가파른 상승을 각각 갖는 것을 특징으로 하는, 광학계.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 편광-영향 광학 요소(700)는 방위각(θ)에만 좌우되는 두께 프로파일을 각각 갖는 4개의 서브요소(710~740)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광학계.
  10. 청구항 4에 있어서,
    방위각 10° < θ < 80°에 대해서, 방위각 100° < θ < 260°에 대해서 그리고 방위각 280° < θ < 350°에 대해서 그리고 상기 요소 축(EA)로부터의 일정한 간격 r에 대해서 두께 프로파일 d(r, θ)를 통하는 방위각의 섹션 d(r = 상수, θ)는 방위각 θ의 직선 함수이고, 상기 직선 함수는 기울기
    Figure 112011043425701-pat00006
    를 갖고, 상기 α는 광학적 활성 결정의 특정 회전 능력인 것을 특징으로 하는, 광학계.
  11. 청구항 10에 있어서,
    방위각 θ = 90° 및 θ = 270°에 대한 방위각의 섹션 d(r = 상수, θ)는
    Figure 112011043425701-pat00007
    에 의한 가파른 상승을 각각 갖는 것을 특징으로 하는, 광학계.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학계인 것을 특징으로 하는, 광학계.
  13. 조명계 및 투영 대물렌즈를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치로서,
    상기 조명계(110) 및/또는 상기 투영 대물렌즈(130)는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 광학계를 갖는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
  14. 마이크로리소그래피 투영 노광 공정으로서, 투영 대물렌즈(130)의 오브젝트 면(object plane)이 조명계(110)에 의해 조명되고, 상기 오브젝트 면이 상기 투영 대물렌즈(130)에 의해 상기 투영 대물렌즈(130)의 이미지 면(image plane)에 이미징되며;
    - 적어도 2개의 상이한 조명 설정이 상기 조명계(110)에 의해 설정되고; 그리고
    - 상기 조명 설정들 사이에서, 광학 결정 축을 가진 광학적 활성 재료로부터 만들어지며 그리고 상기 광학 결정 축의 방향으로 변화하는 두께 프로파일을 가지는 편광-영향 광학 요소(200)가 회전축에 대해 회전되고, 상기 회전축은 광학계 축(OA)에 관하여 90°±5°의 각도로 배열되어 있는 마이크로리소그래피 투영 노광 공정.
  15. 마이크로구조의 부품의 마이크로리소그래피 제조용 공정으로서,
    - 감광 재료의 층이 적어도 부분적으로 적용되는 기판(140)을 구비시키는 단계;
    - 이미징될 구조를 갖는 마스크(mask)(125)를 구비시키는 단계;
    - 청구항 13에 기재된 마이크로리소그래피 투영 노광 장치(100)를 구비시키는 단계; 및
    - 상기 마스크(125)의 적어도 일부를 상기 투영 노광 장치(100)에 의해 상기 층의 영역으로 투영시키는 단계를 포함하는 마이크로구조의 부품의 마이크로리소그래피 제조용 공정.
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