KR101119796B1 - 마이크로 리소그래피 투영 노광 - Google Patents

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마르쿠스 슈밥
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칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
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Abstract

투영 대물렌즈(6)의 이미지 평면(7)의 영역에 배치되는 기판을 노광시키는 노광방법과, 이러한 방법을 실행하는 투영 노광 시스템에서, 상기 기판에서 배향되며, 출력 편광 상태를 가지는 출력 발광이 발생된다. 적어도 하나의 편광 조작 장치(40, 50, 60, 70, 80)의 도움을 받아 출력 편광 상태를 가변식 조절함으로써, 출력 편광 상태는 공칭 출력 편광 상태에 접근하도록 형성될 수 있다. 상기 편광 조작은 편광-광학 측정 데이타에 기초한 제어 루프에서 행해진다.

Description

마이크로 리소그래피 투영 노광{Microlithographic projection exposure}
본 발명은 투영 대물렌즈의 물체 평면의 영역에 배치된 마스크의 패턴의 적어도 하나의 이미지에 의해 투영 대물렌즈의 이미지 평면의 영역에 배치된 기판을 조명하는 방법에 관한 것이며, 이러한 방법을 수행하는 투영 조명 시스템에 관한 것이다.
마이크로 리소그래픽 조명 방법 및 투영 조명 시스템은 반도체 구성요소의 제조 및 다른 정밀한 구조체의 제조에 사용된다. 그들은 매우 높은 해상도와 낮은 스케일로, 광경화성 수지로 코팅된, 예를 들어, 반도체 웨이퍼상에서 발광 민감성 레이어로 코팅된 기판상에 마스크 또는 레티클로서 아래의 사항에 따른 일반적은 형상으로 언급되는 광마스크 또는 눈금이 새겨진 레티클(reticle)의 패턴을 투영하는데 사용된다.
마이크로리소그래피를 위한 투영 조명 시스템은 상기 마스크를 따르며 투영 대물렌즈(projection objective)의 이미지 평면의 상기 마스크의 패턴을 이미지화하는데 사용되는 투영 대물렌즈 뿐만 아니라 조명 발광(illumination radiation)으로써 상기 마스크의 조명을 위한 조명 시스템을 포함한다. 이 경우, 기판에서 배향되며 그 특징이 이미지 제품의 품질을 결정하는 출력 발광(output radiation)을 형성하는, 상기 투영 대물렌즈를 통하여 상기 마스크에 의해 변화된 발광이 통과한다. 이 경우, 상기 출력 편광 상태, 즉, 투영 대물렌즈로부터 나타나며 상기 기판상에서 배향되는 출력 발광의 편광 상태는 파장을 감소시키고 수치 간극을 증가시킨다는 점에서 중요한 역할을 한다.
높지 않은 이미지측 개구수(NA)을 가지며, 물체가 순수하게 굴절(디옵터) 형상이며, 248nm 이상의 편광 파장을 사용하여 작동되는 일반적인 석판 물체를 사용할 때, 상기 출력 편광 상태는 대부분의 경우 임계적이지 않다. 예를 들어 편광성을 가진 반사 굴절의 투영 대물렌즈, 물리적 비임 스플리터(beam splitter)(비임 스플리터 큐브 : BSC)와 같이 편광으로써 작동되는 시스템에 대하여, 출력 편광 상태는 대비하여 임계적인 인자이다.
합성 수정 유리의 복굴절(birefringence)은 약 193nm의 작동파장에서도 중요하다. 예를 들어 색오차를 보정 및/또는 압축화하기 위하여 사용되는 플루오르화 칼슘과같은 플루오르화 크리스탈 물질을 사용할 때, 이러한 물질들은 편광 광학적 효과가 있다는 것을 명심해야 한다. 응력 유도된 그리고/또는 본질적인 복굴절성으로 인하여, 그것들은 그들을 통과하는 빛상에 극성 변화 효과를 일으킬 수 있다.
이 순간, 약 157nm 이하의 파장에서 작동하는 렌즈 재료를 위한 요구되는 품질과 양으로 오로지 플루오르화 칼슘이 유용하다. 이러한 짧은 작동 파장에서, 본질적인 복굴절의 영향은 193nm 파장에서보다 몇배 더 강하다. 응력 복굴절(stress birefringence)은 교란하는 수준으로 종종 관찰된다.
투영 조명 시스템에서 사용되는 다양한 광학 시스템에 대하여 편향 거울이 사용될 수 있으며, 경사진 발광 입사각으로 작동되며, 따라서 편광 효과를 나타내게 된다. 예를 들어, 하나 이상의 편향 거울이 조명 유닛의 물리적인 길이를 감소시키도록 조명 비임 경로, 즉 광원과 조명 시스템의 출력 사이에 제공된다. 광원으로부터 나오는 발광의 s-편광장 및 p-편광장에 대한 서로 다른 반사 수준으로 인하여, 예를 들어, 부분적으로 편광을 띠게된 조명 발광이 원래부터 편광을 띠지 않은 발광으로부터 발생될 수 있게 된다. 만약 선형 편광 레이저 광이 사용되면, 상기 선형 편광의 방향은 변화되거나, 타원 편광 상태가 적절한 상 효과를 이용하여 발생될 수 있다. 반사 굴절 시스템에서, 경사지게 조명된 편향 거울은 투영 대물렌즈의 영역에 종종 제공되어 편광-변화 효과를 가지게 되고 따라서 출력 편광 상태에 영향을 주게 된다.
예를 들어, NA = 0.85 또는 그 이상의 높은 개구수에 있어서, 이미지를 형성하는 전기장의 벡터 특성은 자체적으로 현저하게 증가하게 된다. 예를 들어, 상기 전기장의 s-편광 요소, 즉 입사 방향에 의해 뻗어 있는 입사 평면에 수직하게 진동하며, 기판의 표면에 수직한 요소는 그것에 수직하게 진동하는 p-편광 요소보다 더 간섭을 일으키며, 더 대비성을 나타낸다. 이와 대비하여, p-편광성 빛은 광경화성으로 보다 더 연결된다. 따라서, 예를 들어 높은 개구수를 사용하는 것에 따라 법선 방향 편광 또는 반경방향 편광과 같은 특정 편광 출력 발광으로서 작동하는 제안이 이루어졌다. 간혹, 심지어는 원형-편광 또는 비편광 출력 발광도 바람직하다.
바람직하지 않은 편광 상태는 그 방향으로 이미지된 구조체의 폭의 변화를 일으킨다. 상기 이미지의 바람직한 방향 독립성을 가진 간섭은 종종 HV 차이 또는 임계 치수 변화(CD 변수)로서 언급된다. 상기 전기장을 가로지르는 이미지 구조체의 폭의 변화가 관찰된다. 또한, 이미지가 형성되는 상기 구조체의 크기와 이미지 구조체의 크기 사이에 바람직하지 않은 비선형 관계가 발생할 수도 있다. 추가하여, 바람직하지 않은 편광 상태는 텔레센트리시티(telecentricity) 오차를 유도하여, 서로 다른 조절 평면 사이에 바람직하지 않은 변형을 일으킨다. 편광으로 작동하며 예를 들어 편광 요소상에서 누설 전도에 기인하여 발생하는 기생 편광 발광(radiation of parasitic polarization)의 시스템에서 콘트라스트 감소 효과가 가장 작은 것은 아니다.
유럽 특허 출원 EP 0 937 999 A1은 라이트 비임의 크로스 영역을 가로지르는 편광 분포의 교란을 일으키는 하나 이상의 광학 요소를 가지는 마이크로 리소그래피 투영 대물렌즈를 설명한다. 상기 편광 분포의 교란은 그 단면상에서 불규칙적으로 변화하는 두께를 가진 적어도 하나의 복굴절 광학 요소를 포함하는 편광 보상기(compensator)에 의해 적어도 부분적으로 보상된다. 상기 편광 보상기는 소정의 고정된 공간 변화 효과 기능을 가지며, 완전히 조립되고 조절된 시스템상에서 기록된 편광 특정 데이터에 기초하여 "편광 고글(polarization goggles)"의 형태로 개별적으로 제조되며, 제조자에 의해 상기 시스템에 영구적으로 장착된다.
EP 964 282 A2는 굴절 거울을 가진 반사 굴절 투영 시스템을 통하여 빛이 통과하여 상기 굴절 거울에서 2이상의 코팅을 가지며 서로 다른 수준의 s-편광 및 p-편광된 빛의 굴절성을 가지게 될 때 유도되는 바람직한 편광 방향의 문제를 다루고 있다. 그 결과, 레티클 평면에서 여전히 편광되지 않은 빛은 이미지 평면에서 부분적으로 편광되어 이미지 특성의 방향 의존성을 유도한다. 이러한 효과는 편광된 빛이 출력으로 나오도록 투영 광학체에 의해 보상되는, 편광 우선성을 형성하기 위하여 소정의 잔류 편광 수준으로써 조명 시스템에서 부분적으로 편광된 빛을 생성함으로써 대응하여 작동된다.
EP 0 602 923 B1 (US-A-5,715,084에 대응)는 입사된 선형 편광 빛을 원형 편광된 빛(편광되지 않은 빛의 등가물)으로 변환하기 위하여, 비임 스플리터 큐브와 이미지 평면 사이에 빛이 통과하는 편광 상태를 변화시키는 장치가 제공된 편광 비임 스플리터를 가지며 선형 편광의 빛으로 작동되는 반사 굴절 투영 대물렌즈를 설명하고 있다. 이것은 상기 구조 방향에 독립적인 이미지 콘크라스트를 보장하도록 의도된다. 대응하는 제안이 EP 0 608 572 (US-A- 5,537,260에 대응)에서 이루어졌다.
상기 US 5,673,103 특허는 적어도 2개의 서로 다른 구조 방향을 가진 레티클 구조체에 대한 투영 조명 방법이 설명되는데 이는 평광된 빛을 사용하여 바람직한 변광 방향으로 이미지가 생기는 것을 의도한 것이다. 회전가능한 편광 제어 장치는 구조체 방향에 대하여 최적 상태로 회전하여 각각의 구조 방향에 대한 조명 발광의 바람직한 편광 방향을 정렬하는데 사용된다.
상기 US 5,922,513 특허는 타원으로 평광된 빛으로 작동하는 투영 조명 방법을 설명하고 있다. 이론적인 고려사항에 기초하여, 이러한 문서들은 최적의 콘트라스트를 형성하도록 타원률의 정도와 타원 각이 상기 레티클 구조체의 함수로서 설정되는 것을 제안한다.
이러한 발명은 마이크로 리소그래픽 조명 방법을 제공하고, 이러한 방법을 수행하기에 적합하며 약 193nm 이하의 짧은 작동 파장에서 양호한 이미지 성능을 나타내는 투영 조명 시스템에 기초한 것이다. 특징적인 하나의 목적은 상기 투영 조면 시스템의 전체 사용기간동안 편광-의존적 이미지 오차를 최소화하는 것이다. 추가적인 목적은 투영 조명 시스템의 조절을 간단하게 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 청구범위 제1항의 특징을 가진 조명 방법을 제공하며, 제17항의 특징을 가진 투영 조명 시스템을 제공한다.
바람직한 발전적 내용들은 그 종속항에 특정되어 있다. 모든 청구항의 표현들은 참고적으로 상세한 설명의 내용에 포함되어 있다.
전술한 타입의 본 발명에 따른 조명 방법에서, 상기 마스크의 패턴은 조명 시스템으로부터 조명 발광으로써 조명되고 따라서 상기 패턴에 의해 변화되어 나타나는 발광을 일으키게 된다. 이러한 발광은 상기 투영 대물렌즈를 통하여 이루어지며 상기 기판에서 배향되는 출력 발광을 형성하며 출력 편광 상태를 가지게 된다. 적어도 하나의 편광 조작 장치의 도움으로 상기 출력 편광 상태를 다양하게 조절함으로 인하여, 실제 출력 편광 상태는 편광-감지 이미지 오차에 대한 조명 과정에서 특정되는 바와 같이, 오차에 대응하는 수전으로 대응하는 조명으로 의도된 공칭의 출력 편광 상태에 부합(match)하게 된다.
본 발명으로 인하여 편광 수차, 즉 전기장의 벡터 특성에 관련된 효과를 효과적으로 보정하는 것이 가능하다. 본 발명의 주요한 하나의 장점은 상기 출력 편광 상태의 다양한 가변식 조절로 인하여 예를 들어 반도체 요소의 제조자들의 예상에서 투영 조명 시스템의 작동시에만 발생하는 이러한 이미지 오차를 제어하고 최소화할 수 있다는 것이다. 왜냐하면, 리소그래피 물체의 광학 요소의 잔류 흡수는 가열을 일으켜서 대응하여 허용가능한 재료에서 복굴절 효과의 형성이나 변화를 변갈아 유도하는 기계적 응력을 일으키게 된다. 이 경우, 가열의 공간적 패턴은 일반적으로 장치에 특정하며, 따라서 투영 조명 시스템의 최적화된 설계에 의해 항상 고려되는 것은 아니다. 또한, 투영 조명 시스템의 내구 기간동안의 편광 효과이 추가적 변화는 발광-유도되고 오염-유도된 레이어 격하, 응력 관련성, 또는 예를 들어 전위 또는 기울임에 의해 편광성을 나타내는 요소를 위치 변화시켜서 나타나게 된다. 본 발명에 따른 투영 조명 시스템의 겨우 적절한 편광 조작에 의해 상기 출력 편광 상태를 가변적으로 설정할 수 있기 때문에, 소정의 명세 사항 전체 내에서 이미지 성능을 유지하기 위하여 이러한 편광 변화에 짧은 주목으로 반응하는 것이 가능하게 된다.
특히, 상기 조명 시스템 및/또는 투영 대물렌즈는 비임의 단면 전체에서 편광 분포를 교란을 일으키는 적어도 하나의 광학 요소를 가지는 것이 가능하게 되며, 상기 출력 편광 상태는 이러한 교란 또는 간섭을 적어도 부분적으로 보상하기 위하여 조절될 수 있게 된다. 따라서 이러한 목적으로 사용되는 적어도 하나의 편광 조작 장치가 구조화되어 이러한 교란의 완전한 보상이나 부분적인 보상에 대한 보상기로서 구조화된다.
본 발명에 따른 출력 편광 상태의 조절은 특수한 지점에 사용시에 상기 투영 조명 시스템을 작동하는 동안 바람직하게 변화되어 수행된다.
조절 과정은 예를 들어 제조자의 예상, 예를 들어 유지 작동하는 동안 또는 초기 사용 이전의 조절 작동과 같은 사용 시점과는 분리되어 수행된다. 조절과 유지를 위한 상당한 시간과 비용적인 면에서의 장점이 본 발명에 의해 달성된다.
이러한 장치의 목적으로서, "편광 조작 장치"는 편광 효과를 나타내며 소정의 방식으로 예정되는 방식으로 입사 발광의 편광 상태를 변화시킬 수 있으며 하기에서 "편광 요소"로 선택적으로 언급되는 하나 이상의 요소를 가진 장치이다. 이러한 것은 2이상의 부품으로 형성되거나 일체로 형성된다. 이 경우, 편광 조작 장치는 편광 조작기로 불리워지거나 다양한 편광 효과 기능에 대응하는 적어도 2이상의 다른 구조를 가진다.
가능한 편광 상태 변화는 발광 비임의 단면상의 편강 상태의 의도된 위치-의존적 수정사항을 포함한다. 상기 위치에 의존하는 효과를 가진 편광 요소는 하기에서 "위치-가변적이다" 또는 "공간-가변적이다"로 지칭된다. 또한, 편광 요소는 상기 발광의 입사각에 의존하는 효과로써 가능하다. 이러한 것들은 하기에서 "각도-가변적이다"로 표현된다. 편광 효과를 가진 구성요소 또는 편광 요소는 입사각과 위치에 의존하는 효과를 가져서, 이 경우, 그 의존성 중 하나가 지배적인 인자가 된다. 각도-의존적 편광 효과는 예를 들어 본질적으로 복굴절 및 등방성 레이어의 레이어 전달 또는 반사로써 발생하게 된다. 위치 의존적인 효과에 있어서, 측면으로 구성되는 요소들, 즉, 그 단면상에 구성되는 요소들은 예를 들어 사용될 수 있으며, 이것은 예를 들어 회절성 또는 크리스탈 광학 기초상에 이루어질 수 있다. 위치-의존적인 효과는 유사하게 이방성 레이어상의 전달 또는 반사에 의해 달성된다. 최종적으로, 위치-의존적 효과는 응력 광학 효과를 가지는 재료상의 기계적인 응력의 위치 분포에 의해 달성되는데, 위치 분포는 의도적으로 설정되고 가변적일 수 있다.
편광 요소의 2가지 타입의 편광 효과는 각각의 광학 시스템의 설치 위치에 의존한다. 주변 또는 동공 평면(pupil plane)상에 위치되면, 위치-가변적 요소들은 상기 동공(pupil)에서 작동하며 각도-가변적 요소는 상기 전기장에서 작동한다. 상기 전기장에 인접하게 위치되면, 즉, 전기장 평면 이나 그 주변에 위치되면, 이것은 정확하게 역전된다. 이 경우, 위치-가변적 요소는 상기 전기장에서 작용하며, 각도-가변적 요소는 상기 동공에서 작용한다. 상기 전기장 및 동공상의 편광 상태는 따라서 설치 위치의 선택과 가능한 적절한 결합체에 의해 적어도 거의 분리되어 영향을 받는다.
일실시예에서, 상기 출력 편광 상태의 조절은, 필요시에 행해지는, 상기 조명 시스템과 관련된 광원과 상기 투영 대물렌즈의 이미지 평면 사이의 비임 경로의 소정의 설치 위치에서 위치-가변적 및/또는 각도-가변적인 효과 기능로써, 편광 효과를 가지는 적어도 하나의 구성요소의 삽입을 포함한다. 상기 출력 편광 상태는 이러한 비임 경로와 같은 편광 요소의 삽입 또는 상기 비임 경로로부터 그것을 제거함으로써 가변될 수 있다.
편광 효과를 구비하고 적어도 제 2 요소와 교체될 수 있는 제 1 효과 기능을 가지며, 상기 제 1 의 것과 동일하지 않은 제 2 효과 기능을 가지며 편광 효과를 구비하여, 설치 위치의 지점에서 편광 요소를 제거하여 결합되는 제 1 구성요소가 특히 가능하며, 상기 편광 상태에 영향을 주기 위한 2, 3 또는 그 이상의 서로 다른 선택사항중에서 선택하거나 스위칭하는 것도 가능하다.
선택적으로, 또는 추가적으로, 단계적 방법에 의해 또는 편광 효과를 가진 적어도 하나의 조절가능한 요소의 효과 기능의 연속적인 가변성에 의해 출력 편광 상태를 조절할 수 있다. 이러한 것은 상기 시스템에 영구적으로 설치될 수 있지만, 조절식 편광 요소와 그것을 교환할 수도 있다.
편광 조작 장치가 상기 조명 시스템에 제공된다면, 마스크에 떨어지는 조명 발광의 편광 상태는 예를 들어 가상적으로 또는 완전히 비편광되거나 원형 편광된 빛 또는 상기 마스크 평면에서 크게 선형적으로 편광된 빛을 제공하기 위하여 신중하게 조절될 수 있다. 조명 발광의 임의적인 조작은 출력 편광 상태에 영향을 미치며, 대응하는 방식으로 최적화될 수 있다.
이러한 이미지 형성 방식은 물체 평면과 상기 투영 대물렌즈의 이미지 평면 사이에 하나 이상의 편광 조작 장치를 사용함으로써 영향을 받게 된다. 이 경우, 편광 조작 장치는 투영 대물렌즈의 외측, 즉 물체 평면과 대물렌즈 입구 사이, 또는 대물렌즈 출구와 이미지 평면 사이에 배치될 수 있다. 이러한 것은 그것이 투영 대물렌즈에서 임계적인 간섭을 피할 수 있게 한다는 점에서 유리하다. 다른 실시에에서, 적어도 하나의 편광 조작 장치는 투영 대물렌즈상에 또는 그 내부에 제공된다.
상기 편광 조작 장치는 적절한 편광 요소가 조명 비임 경로 또는 이미지 비임 경로에 삽입되거나 그로부터 제거되거나, 서로 다른 편광 변화 효과를 가진 편광 요소와 교환될 수 있는 교환가능한 장치이다. 교환하지 않고서 상기 비임 경로에 위치되는 조절식 편광 요소의 효과 기능의 단계적 또는 연속적인 변화를 위한 장치도 가능하다. 예를 들어, 지연 장치상의 국부적인 서로 다른 지연 효과의 위치-분해(position-resolving)(공간 분해) 조절부는 예를 들어 미리 정해질 수 있는 위치 분포에 기초하여 적절한 액추에이터에 의해 응력-복굴절 재료로 구성된 요소의 응력 상태를 조절함으로써 편광 요소의 단면 위에 편광 효과의 국부적인 분포를 변화시키는데 사용된다. 하나 이상의 편광 요소의 효과 기능은 예를 들어 하나 이상의 복굴절 요소를 회전, 분산, 경사지게함으로써 그 위치를 변화시켜서 가변될 수 있다.
많은 경우에 있어서, 측정된 편광 인자에서 행해지는 편광 조작을 위하여 그것이 특히 효과적인 것이 발견되었다. 따라서, 일실시예에서, 출력 편광 상태는 현재의 실제 출력 편광 상태를 나타내는 적어도 하나의 실제 신호를 생성하기 위하여, 적어도 하나의 편광 측정 장치의 도움으로 측정된다. 최적화를 위해 요구되는 보정은 실체 출력 편광 상태를 원하는 공칭 출력 편광 상태와 비교하여 결정될 수 있다. 실제 신호에 따라서, 적어도 하나의 조절 신호가 생성되어, 이것이 접근이 공칭 출력 편광 상태에 접근하게 하기 위하여 적어도 하나의 편광 조작 장치에 의해 출력 편광 상태의 조절을 위해 사용된다.
상기 실제 신호는 예를 들어 투영 대물렌즈의 이미지 평면의 영역에서 필드 평면의 영역의 편광 상태를 각도-분해 및/또는 위치-분해된 측정에 의해 형성된다. 동공 평면의 영역에 있는 편광 상태의 위치-분해된 측정도 가능하다.
이로 인하여 출력 편광 상태를 실시간을 제어하는 제어 루프를 제공할 수 있게 된다. 편광 제어를 행하는데 필요한 광학 및/또는 전자적 요소는 웨이퍼 스테퍼 또는 웨이퍼 스캐너의 일부이어서, 편광 제어는 투영 조명 시스템의 작동시에 사용될 수 있다. 예를 들어, 측정이 행해지고 투영 대물렌즈 및/또는 조명 시스템이 개별 조명 단계사이에 제조과정를 쉬는 동안 적절한 편광 조작에 의해 최적화될 수 있다.
미리, 예를 들어 세팅 테이블과 같은 것에 제공된 사전 설정 함수에 기초하여 편광 조작 장치에 대한 하나 이상의 조절 신호를 생성하는 것이 가능하다. 이것은 예를 들어 처리방식-특정에 기반한 특정 유형의 조명 단계에 대한 출력 편광 상태를 최적화하기 위한 투영 조명 시스템의 전방 보정을 허용한다. 사전 설정 함수의 데이터는 이론적으로 모델 계산 및/또는 실험치에 기초하여 결정될 수 있다.
전술한 사항 및 추가적인 특징들은 청구항뿐만 아니라 도면과 상세한 설명으로부터 명백하며, 각각의 경우의 개별 특징은 본 발명 또는 다른 분야의 실시예에 대한 하위 결합의 형태로 2개 이상이 결합되거나 그 자체의 권리에 담겨져 있으며, 그 자체의 권리면에서 특허성이 있는 실시예뿐만 아니라 다양한 바람직한 실시예가 표시된다.
고정된 소정의 위치-분해 및/또는 각도-분해, 편광-변화 효과를 구비한 여기서 설명된 모든 편광 요소는 교환가능한 편광 요소로서 사용되어, 이러한 요소들은 상기 비임 경로에 삽입되거나, 정해진 방식으로 투영 조명 시스템의 출력 편광 상태를 설정하기 위하여 적절한 교환 장치의 도움으로 선택적으로, 그로부터 제거될 수 있다.
전술한 편광 요소들은 본 발명에 따른 편광 조작 장치의 내용에서 사용된다. 각도-변수 및/또는 위치-변수 효과를 구비한 본원에 설명된 모든 편광 요소 및 편광 변화 광학 요소는 마이크로 리소그래피 투영 조명 시스템에 대한 투영 광학부 또는 조명 시스템 또는 다른 분야, 예를 들어, 현미경 검사의 분야나 다른 투영 시스템의 분야에서 그것을 교환하는데 독립적으로 사용될 수 있다. 이러한 것은 예를 들어, 도 2 내지 도 4와 관련하여 설명된 조절가능한 지연 시스템에 대한 가변식 조절가능한 편광 변화 효과를 가진 설명된 편광 요소에 적용된다.
투영 조명 시스템의 전체 사용기간동안 편광-의존적 이미지 오차를 최소화하며, 투영 조명 시스템의 조절을 간단하게 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 투영 조명 시스템의 일실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 반사 또는 굴절 투영 대물렌즈의 개략도이다.
도 3은 그 지연 효과가 위치 분해에 기초하여 가변적으로 조절될 수 있는 지연 플레이트를 가진 편광 조작 장치의 일싱시예의 개략도이다.
도 4는 상기 지연 요소의 단면위의 불균일한 지연을 설명하기 위한 개략적인 다이아그램이다.
도 5는 각도-가변적 편광 요소의 다양한 실시예를 도시한다.
도 6은 우수한 위치-가변적 편광 요소의 다양한 실시예를 도시한다.
도 7은 서브-파장 격자에서 구조-유도된 복굴절의 형성을 설명하는 개략도이다.
도 8은 서로 다르게 구조화된 서브-파장 격자를 가진 편광 요소의 실시예를 도시한다.
도 9는 시리즈로 연결된 λ/4 및 λ/2 지연 장치로써 가진 임의의 원하는 편광 상태로 원하는 편광 상태를 위치-분해 변환하기 위한 편광 요소의 변형례를 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 유형의 편광 요소의 다양한 실시예를 도시한다.
도 11은 선형 편광 빛으로부터 임의의 원하는 타원 편광 빛으로 변화시키거나 그 반대로 변화시키는 편광 요소(λ/x 지연부(retarder))의 실시예를 도시한다.
도 1은 집적 회로의 마이크로 리소그래피 제조와 1 마이크로미터의 수준으로 해상도를 낮춘 다른 세밀하게 구조화된 요소를 위한 투영 조명 시스템(1)의 실시예를 도시한다. 상기 설치부(1)는 보다 작은 스케일로 투영 대물렌즈의 이미지 평면(7)상에 그 물체 평면(4)에 배열된 포토마스크의 패턴을 이미지하는 투영 대물렌즈(6)뿐만 아니라 조명 시스템의 출구 또는 이미지 평면(4)에 배열된 포토마스크(5)의 조명을 위한 조명 시스템(2)을 포함한다. 광감성 레이어로 코팅된 반도체 웨이퍼는 예를 들어 상기 이미지 평면(7)상에 배치된다.
레이저(8)는 상기 조명 시스템(2)용 광원인데, 예를 들어 깊은 자외선 밴드(DUV)에 사용되는 엑시머 레이저이며, 그 작동 파장은 248nm, 193nm 또는 157nm이다. 발광되는 라이트 비임의 빛은 크게 선형으로 편광된다. 하류 광학 장치(9)는 광원의 빛을 형성하여, 하류 광 혼합 장치(10)에 그것을 전달한다. 도시된 실시예에서, 상기 광학 장치(9)는 상기 레이저(8)의 하류에 배치되며 일관성 감소를 위하여 사용되며 하나 이상의 측면 길이의 종횡비(x/y)로된 사각형의 비임 단면을 형성하는 비임을 위하여 사용되는 비임 신장기(expander)를 포함한다. 상기 비임 신장기로부터 하류로 향하는 제 1 회절 광학 래스터(raster) 요소는 그 동공 평면에서 제 2 광학 래스터 요소가 제공되는 하류 줌 액시콘(axicon) 대물렌즈의 물체 평면상에 배치된다. 이러한 장치들은 서로 다른 조명 모드 사이에서 예를 들어 가변적인 일관성을 가진 일반적인 조명과 양극 또는 4극 조명간에 스위칭되는 조명 시스템을 허용한다. 상기 빛은 빛을 빛 혼합 장치의 입구 표면(11)에 전송하는 입력 광학부로 들어간다. 상기 빛은 빛 혼합 장치(10) 내에서 다중 내부 반사에 의해 혼합되고 균질화되며, 많이 균질화된 빛 혼합 장치의 출구(12)에서 나오게 된다. 빛 혼합 장치가 출구에 바로 인접하여, 중간 필드 평면이 있어서, 레티클 마스크 시스템(REMA:13)에서 조절가능한 필드 구멍이 배열된다. REMA 대물렌즈로 지칭되는 하류 대물렌즈(14)는 2이상의 렌즈 그룹, 동공 평면(15) 및 굴절 거울(16)을 포함함, 레티클 또는 포토마스크(5)상에 상기 레티클 마스크 시스템의 중간 필드 평면을 이미지화 한다.
상기 구조체 및 이러한 것에 대한 조명 시스템의 작동 방법에 관한 추가적인 사항은 예를 들어 EP 0 747 772 A1에 설명되어 있는데, 그 내용은 본원의 내용에 편입된다. 빛 혼합 장치가 없는 실시예도 가능하다.
웨이퍼 스테퍼의 경우, 일반적으로 높이와 폭의 원하는 종횡비가 1:1 내지 1:2인 사각형인 칩에 대응하는 전체 구조 표면은 가능한한 균일하게 조사되며, 그 모서리는 레티클(5)상에서 가능한한 날카롭게 형성된다. 전술한 타입의 웨이퍼 스캐너의 경우, 협폭의 스트립, 예를 들어, 1:2 내지 1:8의 종횡비의 사각형은 상기 레티클(5)상에서 조사되며, 칩의 전체 구조화된 필드는 조명 시스템의 y 방향에 대응하는 방향으로 스캔함으로써 연속적인 형상으로 조사된다. 이 경우, 상기 조명은 매우 균일하고 상기 스캐닝 방향, 즉 x 방향에 적어도 수직하게 날카로운 모서리를 제공하도록 설계된다.
예외적인 경우로서, 포토마스크(5)상의 조명 표면의 다른 형상도 가능하다. 상기 레티클 마스크 시스템(13)의 개구와 빛 혼합 장치(10)의 빛 출구(12)의 단면 형상은 필요한 필드 형상에 정확하게 부합한다. 예를 들어, x 방향의 폭은 y 방향(스캔 방향)의 전체 높이의 2배 이상이다.
상기 마스크(5)를 지지하고 조작하는 장치(20)는 상기 조명 시스템 뒤에 배치되어, 상기 마스크는 투영 대물렌즈의 물체 평면(4)에 배치되며, 출발 방향(y 방향)에서 스캔 작업을 위한 이러한 평면에서 스캔 구동에 의해 이동될 수 있다.
상기 투영 대물렌즈(6)는 상기 마스크 평면(4) 뒤를 따르며, 축소 대물렌즈로서 작용하며,예를 들어 1:4 또는 1:5의 축소된 비율로 패턴의 이미지를 이미지로 표현하여, 감광성 레이어로 커버되고 축소된 대물렌즈의 이미지 평면(7)상에 배열된 웨이퍼 상에서 마스크에 배치된 패턴의 이미지를 구현한다. 다른 축소된 스케일로서, 예를 들어, 1:20 또는 1:200까지 축소시키는 것도 가능하다. 상기 웨이퍼(21)는 상기 레티클(5)에 동조되어 이에 나란한 웨이퍼를 이동시키도록 스캐너 드라이브를 포함하는 장치(22)에 의해 지지된다.
편광 측정 장치(30)는 상기 웨이퍼 평면(7) 뒤에서 비임 방향으로 배열되며, 투영 조명 시스템의 출력 편광 상태, 즉 측정되어질 웨이퍼에서 배향된 출력 발광의 편광 상태를 허용한다. 예시적인 시스템에서, 상기 웨이퍼 평면(7)의 필드의 위치-분해 및 각도-분해 측정도 가능하며, 다른 실시예는 투영 대물렌즈의 출구에서 각을 이루는 해상도에 대응하는 투영 대물렌즈(6)의 출구 동공(16)의 위치-분해 측정을 위하여 설계된다. 편광 측정 장치로부터의 측정 신호는 그것에 연결되어 있는 제어 장치(31)에 의해 처리되며 상기 투영 조명 시스템의 비임 경로의 선택된 설치 위치에 배치된 하나 이상의 편광 조작 장치(40, 50, 60, 70, 80)를 위한 제어 신호를 형성하는 편광 측정치를 사용한다.
도시된 실시예에서, 편광 조작 장치(40)는 대물렌즈(14)의 입구의 로드 인테그레이터(rod integrater)의 출구의 중간 필드 평면의 주변의 필드에 인접한 설치 위치에 제공되며, 편광 조작 장치(50)는 레티클 평면(4)상에 입사되는 조명 발광의 편광 상태의 조절을 허용하기 위하여, 대물렌즈(14)의 동공 평면(15)의 영역에 제공된다. 상기 필드에 인접하며 상기 대물렌즈의 입구에 있는 편광 조작 장치(60), 상기 이미지 필드에 인접한 투영 대물렌즈의 동공(16)에 있으며 동공에 인접한 편광 조작 장치(70), 및 상기 이미지 평면의 바로 주변, 즉 상기 필드에 인접하게 있으며 필드에 인접한 추가적인 편광 조작 장치(80)는 투영 대물렌즈(6)에 제공된다. 대부분의 실시예에서, 이러한 편광 조작 장치의 단지 일부만이 제공되어, 예를 들어 레티클 평면(4)의 앞뒤 또는 웨이퍼 평면(7)의 바로 위에서 광학 시스템 외측에 위치된 필드 평면의 주변에 또는 투영 대물렌즈 또는 조명 시스템의 다른 장착 위치에 배치될 수 있다.
도 2는 편광 선택, 물리적 비임 스플리팅을 구비한 반사 또는 굴절 투영 대물렌즈의 형태인 투영 대물렌즈(106)의 일실시예를 도시한다. 이것은 그 물체 평면(마스크 평면(104)) 및 그 이미지 평면(웨이퍼 평면(107)) 사이의 대물렌즈 부분(125)과 그 뒤의 순수 광굴절성 대물렌즈 부분(126)을 구비한다. 상기 반사 굴절 대물렌즈 부분은 오목 거울(127) 및 비임 굴절 장치(128)를 포함하며, 상기 비임 스플리터(129)의 영역에 배치되거나 그로부터 이격되어 배치되는 실제 중간 이미지를 형성한다. 상기 비임 굴절 장치는 물체 평면에 수직한 광학축(131)의 일부에 대하여 경사진 편광-선택 비임 스플리터 레이어(130)를 구비한 물리적인 비임 스플리터(129)를 포함한다. 상기 비임 굴절 장치는 상기 비임 스플리터 바로 뒤의 빛 경로에 배치된 굴절 거울(132)를 포함하며, 상기 비임 스플리터 레이어상의 반사와 관련하여, 물체 평면과 이미지 평명이 나란하게 배치되는 것을 허용하여 스캐너 작업을 간단하게 한다. 하나 그리고 단지 하나의 실제 중간 이미지가 형성되기 때문에, 2개의 상호 연관된 광학 동공 평면은 상기 물체 평면과 이미지 평면 사이, 즉 상기 이미지에 인접한 공동 평면(136) 및 오목 거울의 인접한 동공 평면(135) 및 광선 굴절 대물렌지 부분의 동공 평면에 위치된다. 상기 동공 평면은 일반적으로 정확하게 평평한 것은 아니며, 동공 표면으로 지칭될 수도 있다.
예를 들어, 상기 조명 시스템은 선형 편광된 조명광을 발광하도록 설계된다. 구조체-방향 독립적 이미지를 단순화하기 위하여, 상기 레티클은 원형-편광된 빛으로 조사된다. 이를 달성하기 위하여, 예를 들어 λ/4 플레이트(140)의 형상인 장치는, 선형 편광된 빛을 원형 편광된 빛으로 변환하기 위하여, 조명 시스템의 출구와 레티클 평면 사이에 배치된다. 투영 대물렌즈 자체는 원형 편광된 빛과 작동하도록 설계되며, 예를 들어, 원형 편광된 빛을 상기 비임 스플리터 레이어(130)에 대하여 s-편광하고 따라서 반사가 잘되는 빛으로 변환하기 위하여, 상기 물체 평면과 비임 스플리터 사이에서 λ/4 플레이트(141)의 형태인 장치를 구비한다. 편광 회전 장치(142)는 상기 비임 스플리터 레이어(130) 및 오목 거울(127) 사이에 배치되며, λ/4 플레이트로서 작용하며, 따라서 그 결과 바람직한 편강 방향은 빛이 그것을 두 번 통과할 때 90도 회전하여, 상기 오목 거울로부터 복귀 경로상의 비임 스플리터 레이어에 도달한 빛은 이것에 대하여 p-편광되고, 따라서, 전달되게 된다. 회절 대물렌즈 부분에서, λ/4 플레이트로서 작용하는 추가적 지연 장치(143)는 굴절 거울(132)과 이미지 평면 사이의 동공 평면(136)의 주변에 제공되며, 입사한 선형 편광 빛을 편광되지 않은 빛에 등가한 원형 편광 빛으로 변환하게 된다.
p-편광된 빛의 잔류 요소의 누설 전달이 상기 비임 스플리터 레이어에서 발생하면 이러한 빛은 빛 트랩(145)에 잡히게 된다.
상기 필드의 세기 이종물(intensity inhomogeneities)은 위치-분해 기처상에 설정된 상기 필드에 인접하게 배치된 상기 지연 장치(140, 141)의 지연 효과에 의해 본 실시예에서 수정되어, 이러한 지연 효과는 공칭값 λ/4와 국부적으로 다르다. 상기 지연 장치(141) 위의 빛은 이러한 공간상 한정된 위치에서 타원으로 편광되어, 상기 빛은 상기 비임 스플리터 레이어(130)상에서 모두 반사되는 것은 아니며, 그 일부는 빛 트랩(145)으로 통과하게 된다. 공칭 λ/4 값은 보정되어야 하는 간섭이 크게 보상되도록 선택되어야 한다.
동공에서의 세기 이종물은 공칭 λ/4 값과 국부적으로 다른 지연 장치(142)의 지연 효과에 의해 유사하게 교정된다. 이러한 지점에서, 상기 지연 장치(142) 뒤의 광경로의 빛은 순수하게 p-편광되지는 않지만, 타원-편광되어, 상기 빛은 상기 비임 스플리터 레이어에 전부 전달되는 것은 아니며, 그 일부는 반사된다. 상기 공칭 λ/4 값으로부터의 불일치는 교정되어야 하는 간섭이 크게 보상되도록 다시 선택되어야 한다.
각각의 상기 지연 장치(140, 141, 142, 143)는 웨이퍼측 출력 편광 상태가 가변식으로 조절되는 것에 의해 조절가능한 편광 조작기로서 사용될 수 있다. 가능한 설계 구조는 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
도 3은 지연 장치상의 국부적으로 다른 지연 효과의 위치-분해 조절을 허용하며, 편광 요소의 효과 기능의 위치-분해 변수가 편광 요소의 단면상에서 편광 광학 지연 효과의 공간적 분포 또는 국부적 분포의 변화에 의해 가능하도록 가변식으로 조절될 수 있는 편광 조작 장치(150)의 일실시예를 설명하기 위하여 참고적으로 사용된다. 상기 편광 조작 장치(150)는 결정학적 <100> 축이 상기 플레이트의 평면에 수직하게 정렬되며, 그 설치상태에서 광학 축에 필수적으로 나란하게 배치되는 것으로 의도된 플루오르화 칼슘으로 구성된 평면-나란한 플레이트(151)를 포함한다. 개별적으로 전기적 작동될 수 있는 액추에이터(152)의 열은 각각의 경우 사가형 플레이트의 원주상의 상호 대향하는 길이방향측상에서 결합되며, 예를 들어 측정된 압전 요소, 모터 구동 마이크로미터 스크류 또는 스텝 다운 스테퍼 모터의 형태일 수 있다. 플루오르화 크리스탈 재료의 응력-복굴절 특징에 의하여, 기계적인 예비하중은 상기 플레이트(151)상에서 형성되어, 적절한 두께의 플로오르화 칼슘 플레이트는 그 전체 단면상에서 균일하게 λ/4 플레이트의 효과를 가진다. 응력을 받은 플루오르화 칼슘으로 이루어진 소정의 균일한 지연 효과를 가진 지연 요소를 설계하는 것과 관련한 사항들은 US 6,324,003 B1에 설명되어 있다. 석영 유리로 구성된 응력-복굴절 평면 플레이트에 대한 실시예는 예를 들어 출원인의 US 6,141,148 (EP 0 942 300에 대응)에 설명되어 있다. 이러한 실시예의 설명은 본 설명에서 참고적으로 편입된다.
일반적인 장치와 대비하여, 본 발명의 편광 조작 장치의 경우 즉석 시스템 상태에 각각 부합될 수 있는 위치-분해 교정을 허용하기 위하여, 지연 플레이트(151)상의 압력-형성 액추에이터(152)의 신중한 작동에 의해 미리 결정될 수 있는 지연 형상에 따라 국부적으로 다른 지연 효과를 형성하는 것이 가능하다. 시간-가변 교정 기능은 지연 효과의 서로 다른 공간 분포들 간의 연속적인 변수를 수행하게 하기 위하여, 구동되는 액추에이터를 경유하여 설정될 수 있다. 이경우, 위치 해상도는 다수의 액추에이터(152), 필드(153)의 형상, 대응하는 편광 조작 장치와 인접 필드 평면간의 거리에 의해 조절될 수 있으며 플레이트 재료의 재료적 특성에 의존적이다.
전술한 유형의 웨이퍼 스캐너를 사용할 때, 주요 인자는 상기 스캐너 슬릿위에서의 평균화된 지연이다. 이러한 사항은 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우, 실선은 x 위치의 함수로서 스캐닝 방향(y 방향)으로의 평균적 지연(Vm)의 필드 형상을 나타낸다. 이러한 것은 상기 액추에이터(152)에 의해 형성된 플레이트상의 응력 힘을 조절함으로써 위치-분해 기초상에서 설정되어, 평균치인 세기 형상(Im)은 상기 필드(파선으로 표시)상에서 시뮬레이션되며, 전술한 대응방식으로 교정된다. 이로 인하여, 상기 필드위에 세기 이질물에 대한 부분적이거나 가상적으로 완전히 보상하는 것이 가능하게 된다. 상기 동공 여역에서의 대응하는 위치-분해 교정은 동공의 주변의 이러한 편광 조작 장치의 적절한 배치에 의해 가능하게 된다.
λ/4 플레이트 또는 비교할 수 있는 지연 장치가 제공된 전술한 유형의 투영 대물렌즈의 경우, 기존의 지연 요소가 본 발명에 따른 편광 조작 장치과 교체될 수 있기 때문에, 편광 조작의 이러한 변화는 추가적인 광학 부품없이 수행될 수 있다. 극단적인 교정 범위는 지연에 의존하기 때문에 가능하게 되며, 상기 교정은 0 내지 100%의 임의의 수치를 가정하며, 상기 위치 함수는 원하는 일반적으로 대칭적인 형상을 가진다.
각각의 지연 장치(140, 141, 142, 143)는, 1 또는 2개의 적절하게 위치된 조작기가 충분한 편광 조작기와 유사한 방식으로 설계된다. 도시된 타입의 편광 조작기는 기하학적인 비임 스플리팅을 가진 반사 굴적 투영 대물렌즈에서, 순수 회절 투영 대물렌즈에서, 또는 조명 시스템 내에 장착된다. 예를 들어 λ/2 플레이트인 서로 다른 지연 효과는 위치-분해, 특정 지연 효과의 가변 설정에 대하여 유사한 방식으로 사용된다.
편광 상태를 신뢰할 수 있는 수준으로 제어하기 위하여, 환산되어진 압력을 유도하는 요소 및/또는 그들이 유도하는 압력 및/또는 모니터링되는 그 위치에 대한 몇가지 실시예가 준비된다. 선택적으로 또는 추가적으로, 선택된 편광 상태에 대한 측정 단계가 이러한 목적으로 제공되어 상기 지연 요소의 신중한 트리밍을 허용하게 된다. 특히, 응력을 받은 사각 플레이트의 경우, 서로 다른 장치에 대한 가변식 복굴절 축 위치를 제공하기 위하여, 회전되어질 이러한 것을 설계할 가치가 있다.
사각형 플레이트에 대한 선택적인 사항으로서, 특정 방사상 또는 접선방향 복굴절 형상을 신중하게 제조하기 위하여, 그 원주면에서 2이상의 방사상 작용 엑추에이터가 배치된 라운드된 응력-복굴절 디스크를 제공하는 것도 가능하다.
신중하게 조절될 수 있으며 필요시에는 장칙 상태에서 가변될 수 있는 편광 효과를 가진 편광 조작기를 제공하는 추가적인 다양한 가능한 방법이 있다. 예를 들어, 특히 광학 축에 대하여 회전을 허용하기 위하여, 지연 장치(지연기)는 회전가능하게 장착된다. 이러한 경우의 평면-나란한 플레이트의 회전은 스칼라 광학 효과에서의 어떠한 변화도 발생시키지 않는다. 그러나 응력이 등위상면(wave front)의 변형을 유도할 지라도, 그것은 플레이트 두께가 충분하게 작게 제공되어 유지되거나 그 효과가 스칼라 수단에 의해 교정될 수 있다. 또한, 동종의 것으로 이루어지지 않게 응력이 작용된 평면-나란한 플레이트의 축방향 전위는 편광 상태에서만 현저하지만, 스칼라 등위상면에서는 그렇지 않다. 이론적으로 어떠한 스칼라 광학 효과 없이 회전될 수 있는 응력 또는 응력이 작용된 렌즈에 의해 유도될 수 있는 편광 레이어가 가능하다. 또한, 회전 및/또는 적어도 하나는 복굴절 재료로 구성된 웨지의 축방향 전위도 가능하다. 예를 들어, 응력이 작용된 플루오르화 칼슘 또는 예를 들어 플루오르화 마그네슘이 이러한 목적으로 사용될 수 있는데, 필요하다면, 이들은 플루오르화 칼슘 기판상에 압착(wring)될 수 있거나 다른 방식으로 고정될 수 있다. 회전식 회절 서브-파장 격자도 가능하다. 이러한 요소의 작동 원리는 아래에서 더 상세하게 설명된다. 광학축에 대한 회전 및 이에 대하여 횡방향으로의 분산에 대하여 선택적으로, 또는 추가적으로, 편광 조작에 대한 적절한 편광 요소를 경사자게하는 것도 가능하다.
상기 투영 조명 시스템의 편광 특징을 변화시킴으로써 출력 편광 상태의 조절은, 고정된 소정의 편광 광학 효과가 요구된 대로 삽입되거나 비임 경로에서 제거되거나 적절한 교환 장치의 도움으로 다른 효과 기능을 가진 편광 요소와 교체되는 편광 요소에 의해 달성될 수 있다. 이러한 사항은 원하는 요구수준의 수치에 근접한 출력 편광 상태를 위하여, 편광 측정 데이터의 함수로서 행해지는 것이 바람직하다.
각도-변수 편광 요소의 예는 도 5를 참조하여 설명될 것이지만, 도 6은 (주도적인) 위치-가변적 (공간-가변적) 편광 요소의 일례를 도시한다. 도 5(a)에 도시되어 있으며 응력이 작용된 플로오르화 칼슘으로 구성된 평평 플레이트(201)는 각도-가변적 편광 요소(200)를 형성하며 입사각에 의존하는 지연 효과를 가지게 된다. 이 경우, 입사 비임(202)이 광학축에 나란하다면, 광학 경로 길이차(OPD1)는 볼굴절의 정도 그리고 적절한 방향으로 비임이 통과하는 재료의 두께에 의존하여 전기장 벡터의 상호 수직 요소들 사이에서 발생하게 된다. 광학축에 각을 이루어 나아가는 비임(203)의 경우, 비임이 통과하는 광학 재료의 길이는 더 크지게 되고, 복굴절의 정도는 비임이 축방향으로 통과할 때와 다르다. 전체적으로, 그 결과 상기 필드 요소에 대한 광학 경로가(OPD2)는 OPD1과 동일하지 않게 된다 . 그 결과 지연 효과는 입사각에 의존하게 된다. 도 5(b)의 각도-가변적 편광 요소(210)는 그 입구측에서 등방성 복굴절 효과를 가진 유전성 다중 레이어 시스템(212)이 가해진 추명 기판(211)을 포함한다. 복굴절 플레이트에 유사하게, 지연 효과는 입사각에 의존하게 되며, 상기 레이어 시스템 내에서 서로 다른 광학 경로 길이차(OPD1, OPD2)가 나타나게 된다.
특히, 이와 같은 레이어 시스템은 2이상의 개별 레이어가 조명 발광의 작동 파장에 비하여 작은 광학 레이어 두께를 가지는 이러한 다수의 개별 레이어를 가진 다중 레이어 시스템이다. 그 결과, 소위 형상 복굴절(form birefringence)이 나타나게 된다.
도 6a 내지 6c는 대칭적인, 예를 들어 방사상 대칭 또는 회전 대칭 공간 효과 기능을 가지거나 비대칭 공간 효과 기능을 가지는 주도적인 위치-가변적 편광 요소의 일례를 도시한다. 상기 편광 요소(220)는 평면-나란한 플레이트(221)을 구비하는데, 그 입구측에서 위치-의존적 복굴절 분포를 신중하게 형성하기 위하여, 회절 구조체(222)가 가해진다. 이와 같은 구조체는 구조 유도된 복굴절(구조 복굴절)을 형성하여, 구조 복굴절은 트기 구조체의 주기적 길이가 사용된(서브-파장 또는 서브-λ 구조체) 작동 파장에 비교하여 작을 때 결정된다. 서브 λ 구조체의 경우, 어떠한 간섭성의 높은 회절 배열(order)도 발생되지 않는다. 몇몇 경우에서, 이와 같은 레이어들은 동시에 안티-반사효과를 가진다. 예시적인 시스템에서, 다른 격자 상수(g1, g2)와 구조체폭(b1, b2)를 가진 격자는 서로를 따라 배치되어 입사 위치에 의존적인 광학 경로 길이차(OPD1, OPD2)를 발생시킨다.
서브-λ 격자의 작동 방법은 선형 서브-λ 격자의 고유한 편광을 개략적으로 도시하는 도 7과 관련하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 작은 격자 상부에 대하여, 격자 홈에 각각 나란하며 수직한 고유 편광(
Figure 112011031391395-pat00001
및
Figure 112011031391395-pat00002
)들은 아래의 유효 매체 모델에 따라 계산된다.
Figure 112011031391395-pat00003
이 경우, F는 격자 상수(g) 및 구조체 폭(b)로부터 아래의 식
Figure 112011031391395-pat00004
에서 얻어진 충진 인자이다.
n은 상기 매체의 굴절율이며 n0는 주변 환경의 굴절율이다. 예를 들어, n= 1.58 이고 n0= 1이면, 0 내지 0.13 사이의 크기의 광학 경로 길이차 및 복굴절 (OPD = nTM-nTE)는 상기 충진 인자에 따라서 이루어지며, 예를 들어, 10nm/0.1272 = 78.6nm의 격자 깊이는 10nm의 복굴절을 얻기 위하여 F = 0.5에 대하여 필요하게 된다. 예시적으로 설명된 선형 복굴절 분포에 추가하여, 방사상 또는 접선방향 복굴절 분포는 적절한 원형 서브-λ 격자에 의해 가능하며, 보다 일반적인 복굴절 분포, 가능하게는 비대칭적인 복굴절 분포는 보다 일반적인 격자에 의해 가능하다.
달성되어질 수 있는 광학 경로 길이차는 몇몇 nm의 차원인 것이 일반적이기 때문에, 서브-λ 구조체는 빛의 비임의 단면 상에서 작은 광학 경로 길이차에 보상에 대하여 우선적으로 적절하다. 그렇지 않으면, 제공된 서브-격자에 대한 필요한 종횡비는 다소 크게 될 것이다. 이러한 것은 예를 들어 상호간에 뒤에 배치되는 2이상의 요소의 복합체를 사용하여 극복될 수 있다. 부피 복굴절(응력 복굴절 및 본질적 복굴절)의 복합체도 가능한데, 예를 들어, 복굴절 크리스탈의 잔류 편광 오차에 대한 보상을 위하여 회절 구조체를 사용하는 것도 가능하다. 큰 격자 주기는 이미 언급되었지만, 그 효과는 유효 매체 이론에 기초하여 더 이상 계산되어지지 않았다. 최종적으로, 회절 구조체는 높은 굴절율의 기판 또는 높은 굴절율의 코팅에 편입될 수 있다. 이로 인하여, 낮은 종횡비에서 높은 복굴절(광학 경로 길이차)가 가능하게 된다. 서로 뒤에 배치되는 형식의 2이상의 서브-파장 구조체를 가진 편광 요소는 도 8과 관련하여 보다 상세하게 설명된다.
도 6a 및 c는 주도적인 위치-변수 편광 요소에 대한 다른 가능성을 도시한다. 이 경우, 도 6b의 편광 요소(320)는 서로다른 두께의 그 입구측 지연 플레이트(322, 323)상에서, 평면-나란한 투명 기판(321)을 가져서, 서로 다른 복굴절(OPD1, OPD2)로써 각각 서로를 따라 가해진다. 이로 인하여, 편광 요소(도 11 참조)의 단면상의 복골절 효과의 원하는 위치 분포가 나타나게 된다. 대응하는 효과도 또한 도 6c에 도시된 유형의 이방성 코팅에 의해 나타나게 된다. 이러한 목적을 위하여, 이방성 코팅(342)은 투명한 기판(341: 웨지 또는 렌즈 형상이거나 평면-나란한 평상임)에 가해지게 되며, 복굴절 효과의 원하는 위치 분포를 얻기 위하여, 서로를 따라 각각 서로 다른 복굴절(OPD1, OPD2)의 영역(343, 344)을 가지게 된다.
마지막으로 설명된 편광 요소는 그 단면상에서 고정된 소정의 각도-가변적 및/또는 위치-가변적 효과를 가진다. 이러한 것은 광학 시스템의 비임 경로에 필요한 바와 같이 하나 이상의 이러한 요소들을 삽입하거나 상기 비임 경로로부터 그들을 제거함으로써 원하는 편광 상태를 설정하는데 사용된다. 이러한 목적으로, 편광 조작기는 도 1에 도시된 조작기(40, 50, 60, 70, 80)와 동일한 방식으로 교환 장치로서 설계될 수 있다. 일반적으로, 이러한 교환가능한 편광 요소는 광학 시스템의 임의의 지점에 장착될 수 있다. 특히, 이 경우, 동공 주변 또는 필드 주변이 설계 목적을 위하여 자유롭게 선택될 수 있다. 이 경우, 상기 구멍의 주변부의 위치(예를 들어 도 1의 동공(16)의 영역)가 특히 유용하다. 다른 한편으로, 외부로부터 자유롭게 접근할 수 있는 위치도 또한 관심의 대상이다. 그 결과, 교환성의 하드웨어 복잡성이 최소화된다. 순수 굴절 투영 대물렌즈의 경우, 예를 들어 대물렌즈의 단부, 즉, 레티클이나 웨이퍼(도 1의 요소(60, 80) 참조)에 근접하게 위치된 요소들을 들수 있다. 도 1의 편광 요소(80)는 예를 들어 도 5 및 6에 도시된 편광 요소의 형태인 교환식 마개 플레이트일 수 있다. 오목 거울의 영역은 반사 굴절 시스템(도 2의 편광 요소(142) 참조)의 이러한 것에 추가된다. 주변에 인접한, 광삭 시스템의 최종적인 경계 표면은 예를 들어 서브-λ 구조체에 제공되고 그리고/또는 코팅될 수 있다.
교환가능성과 관련하여, 상기 마스크와 웨이퍼는 편광 요소에 대한 위치로서 그 자체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 편광 필터는 상기 레티클에 인접한 소위 "경질의 펠리클(hard pellicle)"상에 결합된다. 상기 마스크(레티클)을 코팅하거나, 배향되고 마이크로 규모로 구조화된 면을 가진 래스터로써 그것을 커버하는 것이 가능하여, 각각의 레티클 구조체에 부합하여 바람직한 편광이 달성된다. 예를 들어, 도 5a 또는 6c에 도시된 유형의 편광 필터는 광감성 레이어(상부-안티-반사 코팅)상의 적절한 코팅에 의해 웨이퍼상에 제공될 수 있다. 일반적으로, 상기 레티클 또는 웨이퍼상의 편광 요소는 광학 시스템내의 요소보다 짧은 엄격한 수명에 대한 요구사항을 만족해야하는 장점을 가진다.
추가하여, 상기 조명 시스템에서의 편광 효과는 편광 요소의 위치에 의존한다. 반면에, 원론적으로, 상기 조명 광학부에서의 모든 위치는 교환 가능한 편광 요소에 대하여 가용가능하며, 투영 대물렌즈(예를 들어 도 1의 편광 조작기 (40))의 단부 또는 입력 그룹(9)의 단부는 이미지를 형성하는 대물렌즈(14)(도 1의 편광 조작기(50))의 동공(15)의 영역에 추가하여 이러한 요소에 적합하다. 또한, 레티클 후방면도 유용하다.
구조-유도된 복굴절성이 있는 회절 요소는 다수의 편광 변환을 발생시키는데 사용된다. 원하는 임의의 타원율을 가진 입력 발광을 원형 편광 빛으로 변환하는 것은 리소그래피 광학기 분야에서 기술절으로 특히 중요하다. 이러한 것은 "회절 유사-탈편광장치(diffractive pseudo-depolarizer" 에 의해 달성될 수 있다. 이 경우, 이것은 아래의 식에 따라,
Figure 112011031391395-pat00005
0 보다 큰 타원율을 가진 편광 발광을 원형-편광 발광으로 변환할 수 있는, 존스 매트릭스(
Figure 112011031391395-pat00006
)을 구비한 회절 요소를 의미한다.
각도(
Figure 112011031391395-pat00007
)에서의 선형 복굴절 구조체에 대하여, 상기 존스 매트릭스는 아래와 같이 된다.
Figure 112011031391395-pat00008
소정의 입력 편광 상태에 대한 적절한 편광 요소를 찾기 위하여, 전술한 존스 매트릭스는 전술한 등식으로 치환될 수 있으며, 상기 각도(
Figure 112011031391395-pat00009
또는
Figure 112011031391395-pat00010
)에 대한 해결안이 구해진다.
선형-편광 입력 발광에 대하여, 상기 해결안은 적절하게 회전된 λ/4 지연제이다. 상기 입력 발광이 더욱 타원성을 지니게 되면, 요구되는 지연은 더 짧아지며, 각도의 배향을 따라서 최소치는 넓어지게 된다. 이 경우, 상기 입력 편광을 설명하는 2개의 가변 파라미터(a 및 α)는 복굴절 요소의 2개의 미지의
Figure 112011031391395-pat00011
(각도 배향) 및
Figure 112011031391395-pat00012
(지연)에 반대가 된다.
더 일반적인 편광 변환은 제 1 지연 효과를 가지는 제 1 지연 장치를 가진 적어도 지연 그룹과, 상기 제 1 의 경우와 동일하지 않은 제 2 지연 효과를 가진 적어도 하나의 제 2 지연 장치를 포함한다. 예를 들어, 도 8a는 빛의 전달 방향으로 서로 뒤에 배치되며 서로 다른 방향의 서로 다른 치수의 서브-파장 구조체(403, 404) 및/또는 구조체 파라미터(격자 상부, 구조체 폭)이 가해지는 2개의 지연 플레이트(401, 402)를 포함하는 편광 조작기(400)를 도시한다. 지연시키기 위하여 회절 구조체를 사용할 때, 도 9b에 도시된 바와 같이, 2이상의 서로 다르게 배향되고 그리고/또는 치수가 설정된 회절 구조체(452, 453)가 공통 기판(451)상에 수용되는 편광 조작기(450)를 제공하는 것이 가능하다.
다른 효과를 지니는 적어도 2개의 지연 장치(지연부)를 가지는 지연 그룹의 경우, 상기 존스 매트릭스의 공지의 분류(break down)를 "기본 매트릭스"의 제품으로 사용한다. 따라서, 상호 회전하는 2개의 제품인 λ/4 지연부 및 λ/2 지연부(V. Bagini R. Borghi, F. Gori, F. Frezza, G. Schettini, G.S: Spagnolo, "The Simon Mukunda Polarization gadget", Eur J. Phys. 17 (1996) pages 279-284 참조)로서 임의의 원하는 존스 매트릭스를 나타내는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 범위내에서, λ/4 지연 효과를 지닌 제 1 지연 장치, λ/2 지연 효과를 지닌 제 2 지연 장치 및 λ/4 지연 효과를 지닌 제 3 지연 장치가 이러한 순서로 제공되는 지연 그룹을 편광 조작 장치로서 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 개별 지연 장치는 서브-파장 구조체, 코팅된 기판 또는 다른 적절한 지연부, 예를 들어 적절한 두께의 복굴절 재료로 구성된 플레이트에 의해 전술한 바와 같이 제공된다.
이 경우의 지연 장치는 상기 전체 가용 단면상에 동일한 지연 효과를 가진다. 또한 그 단면상의 다수의 개별 지연 요소를 포함하며 래스터 배열에 배치되어 특히 상기 영역을 종대로 진행시키는 지연 장치를 사용하는 것도 가능하다. 개별 지연 요소는 이 경우 지연 효과의 절대치(λ/x)과 관련하여 그리고/또는 그 축뱅향 배향(복굴절 재료의 결정학적 주요축의 배향)과 관련하여 다르다. 이러한 유형의 지연 그룹을 가진 편광 조작 장치의 다양한 실시예는 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명된다.
도 9는 입사 발광의 원하는 편광 상태가 위치-분해 기초상에서 출력 발광의 원하는 편광 상태로 변환될 수 있는 것에 의해 개략적으로 편광 요소(500)를 도시한다. 상기 편광 요소는 빛 전파방향에서 서로간에 뒤에 배치되며 플레이트 형상이며, 그 조명된 단면상에서 다수의 개별적인 육각형 지연 요소(510, 511, 520, 521, 530, 531)를 포함하는 3개의 지연 장치(501, 502, 503)을 구비한 지연 그룹인데, 각각의 지연 장치는 서로 바로 인접하게 배치되며, 필연적으로 상기 표면을 종대로 진행시킨다. 상기 빛 전파 방향에서 서로 간에 뒤에 배치되는 지연 요소(511, 521, 531, 또는 510, 520, 530) 각각은 복굴절 재료의 (이중 화살표로 표시된) 광학 축의 서로 다른 배향을 가지며, 전체적으로 정의된 편광-변화 효과를 각각 가지는 다수의 광학 채널을 형성한다. λ/4 지연 효과를 구비한 제 1 지연 요소(510, 511), λ/2 지연 효과를 가진 제 2 지연 요소, 및 λ/4 지연 효과를 구비한 제 3 지연 요소(530, 531)는 각 광학 채널에서 순서대로 배열된다. 도 8과 관련하여 이미 설명한 바와 같이, λ/4 - λ/2 - λ/4의 순서로 이러한 2개의 λ/4 지연부와 하나의 λ/2 지연부의 결합은 임의의 원하는 출력 편광 상태, 심지어 완전히 편광된 출력 편광 상태의 원하는 편광 상태로써 입력 발광으로부터 달성된다. 충분히 정밀한 위치 해상도를 달성하기 위하여, 래스터 배열체 및/또는 세그먼트 또는 4이상, 10이상 또는 50 개의 개별 지연 요소를 구비한 면 배열체는 각각의 경우 양호한 실시예에서 제공될 수 있으며, 그 결정학적 축은 서로에 대하여 원하는 대로 회전될 수 있다. 플레이트의 형상인 개별 지연 장치의 구조적 형상의 가능한 방법은 예를 들어 본 발명에 편입되어 설명되는 EP 0 764 858 에서 알려져 있다. 상기 개별 지연 요소는 서브-파장 구조체를 구비한 기판 및/또는 코팅된 기판에 의해 형성된다.
이러한 지연 그룹을 이행하는 2개의 바람직한 가능한 방법은 도 10을 참조하여 설명될 것이다. 하나의 가능성(도 10a)은 상기 표면을 충진하도록 상기 기판의 일측면상에 개별 지연 요소(610, 611, 612)를 압착(wring)하고 다른 방법으로는 광학 중립적인 방식으로 그들을 고정하는, 각각의 래스터 지연 장치에 대하여, 예를 들어 평면-나란한 플레이트의 형상으로 분리된 투명한 기판(601, 602, 603)을 사용하는 것이다. 도 10b에 도시된 편광 요소(650)는 동일한 형상이지만 그 결정학적 축의 다른 배향을 가진 3개의 지연 요소(651, 652, 653)가 각각의 광학 채널에 대하여 서로 바로 압착하는 것이 가능하여, 이러한 샌드위치 구조는 투명한 기판(660)상에서 압착되어 나온다.
편광 요소(700)의 일실시예는, 그중에서도 출력 빛의 원하는 타원 편광 상태로 입사된 빛의 선형 편광 상태가 변환되거나 그 반대로 되는 것을 허용하는 도 11을 참조하여 설명된다. 이러한 래스터된 편광 요소에서, 예를 들어 육각형상을 가진 대수의 개별 복굴절 지연 요소(702)는 평면-나란한 투명한 기판(701)상에 배열되어 상기 표면을 종대로 진행시킨다. 개별 광학 채널을 각각 형성하는 인접한 지연 요소(702, 703)는 이 경우 결정학적 축의 배향에 관련하여 그리고 달성되는 지연의 절대치와 관련하여 다르다. 입사와 관련하여, 선형 편광된 빛, 각 채널에서의 타원 편광된 출력의 타원 배향은 이 경우 지연부 축의 배향에 의해 결정되며, 타원율의 정도는 지연의 정도 또는 그 절대치에 의해 결정된다. 지연의 정도, 즉, 형성된 광학 경로 길이차는 이 경우 λ/x의 파라미터에 의해 설명되는데, 여기서 x는 1보다 큰 것이 바람직하며 특히 2 이상인 것이 바람직하다.
도 11은 기판상에 압축되는 서로 다른 두께로 되고 분리되어 제조된 지연 요소(702, 703)을 구비한 λ/x지연부를 도시한다. 선택적으로, 재료를 제거함으로써 예를 들어 에칭에 의해 일체의 초기 재료로부터 서로 다른 강도의 지연을 가지는 "셀(cell)"을 형성하는 것이 가능하다. 도 6a에 유사한 회절 구조체를 사용하는 것도 가능하다.
도 9 - 11에 도시된 우형의 편광-변화 광학 요소는 예를 들어 시스템 요소에 의해 야기된 광원으로부터의 빛의 편광 상태에서 바람직하지 않은 변화를 소급적으로 보상하거나 앞서기 위하여 투영 조명 시스템의 조명 시스템에 사용된다. 특히, 선형-편광된 광원을 구비한 시스템의 빛 혼합 로드(10)의 편광 효과를 교정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 9 또는 도 10에 도시된 유형의 위치-분해 지연부는 선형 입력 편광을 타원의 출력 편광으로 변환하여 선형 편광 상태가 다시 조명 시스템의 동공 평면(15)상에 나타나도록 광원(8)과 로드 입구(11) 사이의 동공 평면의 영역에 사용될 수 있다. 상기 조명 시스템의 요소의 편광 효과를 소급적으로 교정하는 경우, 이와 같은 위치-분해 편광 요소는 동공 평면의 영역의 타원 편광 상태를 다시 조명 시스템의 출력에서의 선형 편광 상태로 변환하기 위하여 동공 평면(15)에서 사용될 수 있다.

Claims (41)

  1. 투영 대물렌즈의 물체 평면의 영역에 배치된 마스크의 패턴의 적어도 하나의 이미지에 의해 투영 노광 시스템의 투영 대물렌즈의 이미지 평면의 영역에 배치된 기판을 노광시키는 노광방법으로서, 상기 노광방법은,
    상기 패턴에 의해 변화되는 발광(radiation)을 형성하기 위한 조명 시스템으로부터 조명 발광(illumination radiation)으로 패턴을 조명하는 단계와;
    상기 기판에서 배향되고 출력 편광 상태를 가지는 출력 발광(output radiation)을 형성하기 위하여 상기 투영 대물렌즈를 통하여 패턴에 의해 변화되는 발광을 통과시키는 단계와;
    현재의 편광 상태를 입사각의 함수로서 필드 평면에 나타내는 실제 신호의 발생을 위하여 적어도 하나의 각도-분해 편광 측정 장치를 이용하여 상기 투영 대물렌즈의 필드 평면의 영역에 상기 편광 상태를 각도-분해 측정하는 단계와;
    노광을 위하여 의도된 공칭의 출력 편광 상태에 출력 편광 상태가 접근하도록 하기 위하여, 적어도 하나의 편광 조작 장치를 이용하여 출력 편광 상태를 상기 실제 신호로부터 도출되는 조절 신호의 함수로서 가변적으로 조절하는 단계와;
    상기 투영 대물렌즈 또는 필드 평면의 영역에서 위치-분해 측정하는 단계를 포함하는, 노광 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필드 평면은 상기 투영 대물렌즈의 이미지 평면이고 그리고 상기 출력 편광 상태는 상기 각도-분해 측정하는 단계에서 측정되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  3. 삭제
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 필드 평면은 상기 투영 대물렌즈의 상기 이미지 평면이며 그리고 상기 출력 편광 상태는 상기 위치-분해 측정하는 단계에서 측정되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 편광 상태는 상기 투영 노광 시스템의 사용 현장에서 투영 노광 시스템을 작동하는 동안 조절되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 편광 조작 장치는 광학 시스템의 동공 평면 또는 그 주변에 배치된 설치 위치에 배열된 적어도 하나의 편광 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 편광 조작 장치는 광학 시스템의 필드 평면에 또는 그 주변의 설치 위치에 배치된 적어도 하나의 편광 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조명 시스템 및 투영 대물렌즈 중 적어도 하나는 발광 비임의 단면상에서 편광 분포에 교란을 일으키는 적어도 하나의 광학 요소를 구비하며, 상기 출력 편광 상태는 교란이 적어도 부분적으로 보상되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  9. 제1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 편광 상태를 조절하는 단계는 상기 조명 시스템과 관련된 광원과 투영 대물렌즈의 이미지 평면 사이의 비임 경로에서 소정의 설치 위치에 소정의 효과 기능을 가진 적어도 하나의 편광 요소를 선택적으로 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 편광 상태를 조절하는 단계는, 제 1 효과 기능을 구비한 제 1 편광 요소와, 이러한 제 1 효과 기능과 다른 제 2 효과 기능을 구비한 적어도 하나의 제 2 편광 요소를 교환하는 단계를 포함하는 노광방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 편광 상태를 조절하는 단계는, 비임 경로에 배치된 적어도 하나의 조절가능한 편광 요소의 효과 기능을 단계적 또는 연속적으로 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 효과 기능을 변화시키는 단계는 지연 장치(retardation device)상의 국부적으로 다른 지연 효과(retardation effect)를 위치-분해하여 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    사전 설정 함수에 기초하여 적어도 하나의 편광 조작 장치에 대한 적어도 하나의 조절 신호를 발생시키는 단계와;
    상기 조절 신호의 함수로서 상기 출력 편광상태를 조절하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 투영 노광 시스템의 편광 상태는 상기 필드상에서 그리고 동공상에서 필수적으로 서로 독립적으로 영향을 받는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조명 시스템의 출력의 편광 상태는 상기 마스크상에서 조명된 필드를 가로지르는 상기 편광 상태의 변화가 최소화되도록 최적화되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 조명 시스템의 출력의 편광 상태는, 마스크가 배치되는 필드 평면의 각각의 2개의 필드 지점 사이에서 편광 선형성의 차이의 절대치(PLIN)가 10%를 넘지 않도록 최적화되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  17. 투영 대물렌즈의 물체 평면의 영역에 배치된 마스크의 패턴의 적어도 하나의 이미지를 구비한 투영 대물렌즈의 이미지 평면의 영역에 배치된 기판의 노광을 위한 투영 노광 시스템으로서, 상기 투영 노광 시스템은,
    조명 발광을 하는 패턴의 조명을 위한 조명 시스템과;
    상기 기판에서 배향되며 출력 편광 상태를 구비하는 출력 발광을 이용하여 이미지 평면의 영역의 패턴의 이미지를 생성하는 투영 대물렌즈와;
    상기 출력 편광 상태의 가변식 조절을 위한 적어도 하나의 편광 조작 장치와;
    상기 투영 대물렌즈의 필드 평면에서 상기 편광 상태의 각도-분해 측정을 위한 적어도 하나의 각도-분해 편광 측정 장치와;
    상기 편광 측정 장치로부터의 측정 신호의 함수로서 적어도 하나의 편광 조작 장치를 제어하는 제어장치를 구비하며,
    상기 편광 측정 장치는 상기 투영 대물렌즈의 필드 평면의 영역에서 편광 상태의 위치-분해 측정을 위해 설계된 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 출력 편광 상태의 실시간 제어를 위하여 제어 루프가 제공되며, 상기 제어 루프는
    적어도 하나의 편광 측정 장치와;
    상기 편광 측정 장치에 연결된 제어 유니트와;
    상기 제어 유니트에 연결된 적어도 하나의 편광 조작 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  19. 삭제
  20. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 상기 투영 노광 시스템의 필드 평면 또는 필드 평면의 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  21. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 상기 투영 노광 시스템의 동공 평면 또는 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  22. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 조명 시스템 및 투영 대물렌즈 중 적어도 하나는 비임의 단면상의 편광 분포에 교란을 일으키는 적어도 하나의 광학 요소를 구비하며, 상기 편광 조작 장치는 교란에 대한 적어도 부분적인 보상을 위한 보상기로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  23. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 하나 이상의 편광 요소가 조명 비임 경로 또는 이미지 비임 경로에 선택적으로 삽입되거나 그로부터 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  24. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 서로 다른 효과 기능을 구비한 적어도 2개의 편광 요소와 관련된 교환 장치의 형태이며, 상기 교환 장치는 서로 다른 기능을 구비한 편광 요소를 교환하기 위한 교환 장치인 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  25. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 상기 투영 조명 시스템의 비임 경로에 배치된 조절가능한 편광 요소의 효과 기능을 단계적으로 또는 연속적으로 변화시키는 장치의 형태인 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 조절가능한 편광 요소는 미리 결정될 수 있는 위치 분포에 따라 사전에 결정될 수 있는 응력 상태를 가변적으로 조절하는 관련된 액추에이터를 구비한, 응력-복굴절 재료로 구성된 적어도 하나의 지연 요소를 구비한 관련된 지연 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 지연 장치는 가변적인 방식으로 조절될 수 있어서, 상기 편광 요소의 효과 기능에 대한 위치-분해 변화는 상기 지연 장치의 단면상의 지연 효과의 위치 분포의 변화에 따라 행해질 수 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  28. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 이동가능하게 장착되는 적어도 하나의 지연 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  29. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 회전 가능하게 장착되는 적어도 하나의 지연 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  30. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 광학 축에 대하여 횡방향으로 적어도 분산되거나 경사지게 되는 적어도 하나의 편광 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  31. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 복굴절 재료를 포함하는 적어도 하나의 등방성 또는 이방성 코팅이 가해지는 기판을 포함하는 편광 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 편광 요소는 상기 코팅을 포함하는 편광 요소를 기계적으로 변형하는 관련된 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 코팅은 다수의 개별 레이어를 가지는 형상 복굴절 다중 레이어 시스템을 구비하며, 2개 이상 또는 모든 개별 레이어는 상기 조명 발광의 작동 파장에 비교하여 작은 광학 레이어 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  34. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 구조-유도된 복굴절을 발생시키기 위한 적어도 하나의 복굴절 서브-파장 구조체를 구비한 적어도 하나의 회절 편광 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 적어도 하나의 편광 요소를 구비하며, 서로 다른 서브-파장 구조체를 구비한 다양한 영역은 편광 요소에 대한 위치-변화 효과 기능의 발생을 위하여 서로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  36. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 제 1 지연 효과가 있는 적어도 하나의 제 1 지연 장치를 가지며, 상기 제 1 지연 효과와 다른 적어도 하나의 제 2 지연 장치를 가지는 적어도 하나의 지연 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 지연 그룹의 적어도 하나의 지연 장치는 유용한 전체 단면상에 동일한 지연 효과를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 지연 그룹의 적어도 하나의 지연 장치는 상기 지연 장치의 단면상에 분포되고 래스터(raster) 배열로 배열되어 표면 영역을 충족시키는 다수의 개별 지연 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서,
    래스터 배열의 상기 지연 요소는 결정학적 축의 배향 및 지연 효과의 절대치(λ/x) 중 적어도 어느 하나와 관련하여 다른 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 지연 그룹은, 순서대로, λ/4 지연 효과를 가진 제 1 지연 장치, λ/2 지연 효과를 가진 제 2 지연 장치 및 λ/4 지연 효과를 가진 제 3 지연 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
  41. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 편광 조작 장치는 적어도 하나의 편광 요소를 포함하며, 서로 다른 지연 효과(λ/x)를 가진 서로 다른 개별 지연 요소가 서로 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템.
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