KR20040050884A - 노광장치와 노광방법 - Google Patents

노광장치와 노광방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 노광방법은, 피노광체의 표면과 상기 피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 표면을 용액내에 침지하고, 투영광학계에 의해 마스크 위에 형성된 반복패턴을 피노광체 위에 투영한다. 상기 노광방법은, 반복패턴의 반복방향에 평행하고 피노광체에 대해 입사각 θ를 가지는 광을, 투영광학계의 광축에 직교하는 축으로부터 방출하는 유효광원을 투영광학계의 동공 위에 형성하고, 상기 광은,
90°- θNA≤θ≤θNA
(여기서, θNA는 입사각 θ의 최대값임)의 관계를 만족하는 입사각 θ의 영역에서 s-편광만을 포함한다.

Description

노광장치와 노광방법{EXPOSURE APPARATUS AND METHOD}
본 발명은, 일반적으로 마이크로공학에 사용되는 미세접촉홀패턴뿐만 아니라, IC, LSI 등의 반도체칩과, 액정패널 등의 표시소자와, 자기헤드 등의 감지소자와, CCD 등의 촬상소자와를 포함하는 다양한 소자를 제조하는데 사용되는 노광방법과 노광장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 피노광체의 표면과 상기 피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 하측면을 용액내에 침지하고 상기 용액에 의해 피노광체를 노광하는 이른바 액침형 노광방법과 노광장치에 관한 것이다.
반도체 메모리와 로직회로와 같은 미세 반도체소자를 포토리소그래피 기법으로 제조함에 있어서, 축소형 투영노광장치는, 종래부터 이용되어 왔고 마스크 위에 형성된 회로패턴을 웨이퍼 등의 위에 투영하여 회로패턴을 전사하는 투영광학계를 사용한다.
투영노광장치에 의해 전사될 수 있는 회로치수는 노광에 사용된 광의 파장에 비례하고, 투영광학계의 개구수("NA")에 반비례한다. 파장이 짧을수록, 해상도는양호해진다. 작은 해상도는 미세 반도체소자에 대한 요구에 의해 요구되어 왔다. 노광광은 짧은 파장으로 이동하는 것을 요구하고, 투영광학계는 더욱 높은 NA를 사용하여 해상도가 향상되기를 기대한다. 노광파장을 변경하는 것이 곤란하므로, 투영광학계는 그 NA의 향상을 가속화하였고, 예를 들면, NA=0.9를 가지는 투영광학계를 개발하였다.
한편, 노광장치의 광원은 KrF 레이저(248nm의 파장)로부터 ArF 레이저(193nm의 파장)로 변화하였다. 현재에는, F2레이저(157nm의 파장)와 EUV(13.5nm의 파 장)이 차세대 광원으로 개발되고 있다.
그러한 상황에서, 일본국 특개평 10-303114호공보에 개시된 바와 같이, ArF 레이저(193nm의 파장)와 F2레이저(157nm의 파장)를 사용하는 방법으로서 액침 노광이 관심을 끌었다. 액침 노광은 웨이퍼측에서 매체로서 용액을 사용한다. 높은 NA를 촉진하기 위하여 투영광학계와 웨이퍼 사이의 공간에 용액을 채운다. 특히, 투영광학계는 n ·sinθ의 개구수("NA")를 가지고, 여기서 "n"은 용액의 굴절률이고, NA는 "n"까지 증가할 수 있다.
광이 웨이퍼에 대해 입사각이 커짐에 따라 결상성능이 편광방향에 따라서 상이하게 되기 때문에, NA가 높아짐에 따라서 결상성능에 대한 편광의 영향은 무시할 수 없어진다.
2광속 결상의 성능은 3광속 결상에 대한 성능보다 편광의 영향을 훨씬 더 받는다. 3광속, 예를 들면, 0차 광속과 ±1차 회절광속 간의 간섭에 의해 화상을 형성하는 3광속 결상에서, 0차 광속과 1차 회절광속 사이와 0차 광속과 -1차 회절광속 사이의 각도는 90°를 이루지 않고, 결상에 대한 기본주파수를 형성하고, 편광의 영향은 두드러지게 나타나지 않는다. 한편, 2광속 결상은 1개의 1차 회절광속 사이의 간섭과 0차 광과 ±1차 회절광속 사이의 간섭을 포함한다. 기본주파수를 형성하는 2개의 광속이 큰 각도를 가지기 때문에 결상성능에 대한 편광의 영향이 중요하다.
또한, 액침의 경우, 2광속 결상은 특정한 편광방향으로 화상을 전혀 형성하지 않는 조건을 만족시키는 문제를 가진다. 이러한 현상은 종래의 비액침형 광학계에서는 일어나지 않았다. 2개의 간섭광속이 도 16a에 도시한 바와 같이 화상을 형성하는 경우, 용지면 위에 편광방향을 가지는 p-편광은 90°의 각도를 형성하므로 서로 간섭하지 않거나 화상에 기여하지 않는다. 2개의 광속이 대칭이고 90°의 각도를 형성하는 경우, 입사각은 45°이고 sin45°= 0.7이다.
한편, 도 16b에 도시한 s-편광은 용지면에 직교하는 편광방향을 가지고, 양호한 콘트라스트를 가진 화상을 형성한다. 이러한 사실은 s-편광성분 또는 s-편광으로서 양호한 콘트라스트를 가지는 화상을 형성하는 편광방향을 지금 규정한다. 설명한 바와 같이, 2개의 광속이 용지면 위에 서로 간섭하는 경우에 s-편광은 용지면에 직교하는 편광방향을 가진다. 상기 편광방향은 패턴을 형성하는 방향과 관련이 있다. 간섭무늬가 2개의 광속에 의해 형성되는 경우, s-편광의 방향은 2개의 광속에 의해 형성된 간섭무늬의 각각의 세로방향과 일치한다. 미세 구조가 X방향으로 연장되는 간섭패턴을 형성함에 있어서 X방향은 s-편광의 방향이다. 미세 구조가 Y방향으로 연장되는 간섭패턴을 형성함에 있어서 Y방향은 s-편광의 방향이다.
레지스트에서 ±θr의 각도를 가지는 2개의 광속 사이의 간섭을 통해 화상을 형성하는 2광속 간섭에서, no는 투영광학계와 웨이퍼 사이의 매체의 굴절률이고, θo는 매체의 각도이고, nr은 레지스트의 굴절률이라고 하면, 하기 식(1):
nr·sinθr= no·sinθo(1)
은 스넬의 법칙으로부터 성립된다.
매체가 대기중에 있는 경우, 하기 식(2):
nr·sinθr= no·sinθo< 1 (2)
은 no= 1과 sinθo< 1로부터 성립된다.
ArF 엑시머 레이저의 경우, 종래의 레지스트는 nr= 1.7의 굴절률을 가지고, 식(2)는 sinθr< 0.59 로 유도된다. 따라서, 매체가 대기일 경우, 레지스트의 각도 θr은 sinθr= 0.7을 나타내지 않는다. 그 결과, 레지스트에서 90°조건의 교차각이 발생하지 않는다.
한편, 매체가 용액인 액침의 경우, 하기 식(3)이 성립된다. 매체가 no= 1.47의 굴절률을 가지는 경우,
nr·sinθr= no·sinθo< 1.47 (3)
이다.
레지스트가 일반적으로 nr= 1.7의 굴절률을 가지므로, sinθr< 0.86 이다. 따라서, 매체가 용액인 경우, θr은 sinθr< 0.7의 조건을 획득할 수 있다.
또한, 매체가 대기인 경우에 sinθr< 0.7의 조건을 만족하지 않지만, 매체가 용액인 경우 sinθr< 0.7의 조건을 만족할 수 있고, 이에 의해 p-편광이 간섭하지 않고 p-편광으로부터의 콘트라스트는 제로(0)가 된다. 조명광이 비편광인 경우, 입사광의 절반인 s-편광이 결상에 관여한다. p-편광은 결상에 관여하지 않아서, 그에 의해 콘트라스트가 반감되어 감소된 콘트라스트 문제가 발생한다.
예를 들면, ArF 엑시머 레이저의 경우, 하기 식(4):
(4)
는 매체가 물이고 no=1.47으로 하면 성립된다.
그 결과, 매체로서의 물은, sinθo= 0.81이면 p-편광이 간섭하지 않는 조건이 된다. 따라서, 매체에서의 입사각이 sinθo= 0.8을 대략 만족할 때 p-편광은 화상을 형성하지 않는다. 액침형 광학계가 1.0보다 훨씬 큰 초고의 NA를 가지는 것이 필요하기 때문에 이러한 문제를 피할 수 없다. 이 경우, 매체의 각도는 sinθo= 0.8을 만족한다. F2엑시머 레이저의 경우에도, 매체가 대략 1.36의 굴절률을 가지고 레지스트가 1.5 이상의 굴절률을 가지기 때문에, sinθo가 대략 0.8인 경우 마찬가지의 관계가 성립된다.
NA가 증가하기 위해서는 레지스트와 용액의 굴절률을 감소시킨다는 것은 공지된 사실이다. 레지스트와 용액은 그들의 물질에 따라서 상이한 굴절률을 가진다. 미국특허 제 4,346,164호공보에 개시된 바와 같이, 레지스트와 용액 사이의 굴절률차가 작은 것이 바람직하지만, 보통의 경우, 레지스트의 sinθr은 매체의 sinθo보다 약간 작다. 본 발명자는, 액침 전용의 레지스트가 개발될 것이라고 기대한 이래로, 노광장치측의 매체내의 sinθo가 레지스트의 sinθr과 거의 등가가 되도록 설정하는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다. 따라서, p-편광이 간섭하지 않는 조건은, sinθo= sinθr= 0.7 로 생각할 수 있다.
설명한 바와 같이, 높은 NA의 투영광학계는 미세패턴이 필요하지만, 높은 NA의 결상광속의 p-편광특성에 의해 결상성능이 열화된다. 어떤 경우는, 편광영향을 생각치 않는 간단한 스칼라 이론에 의해 예상되는 바와 같이 소망한 패턴을 형성할 수 없다.
따라서, 본 발명의 예시적 목적은, 편광의 영향에 의한 결상성능의 열화를 방지하여 소정의 콘트라스트를 유지하고 소망한 패턴을 형성하는 액침형 노광방법 및 노광장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 의한 제 1측면의 노광방법은, 피노광체의 표면과 상기 피노광체에가장 근접한 투영광학계의 표면을 용액내에 침지하고, 투영광학계에 의해 마스크 위에 형성된 반복패턴을 피노광체 위에 투영하는 노광방법으로서, 상기 노광방법은, 미세패턴의 라인방향에 평행하고 피노광체에 대해 입사각 θ를 가지는 광을, 투영광학계의 광축에 직교하는 축으로부터 방출하는 유효광원을 투영광학계의 동공 위에 형성하고, 상기 광은, 90°- θNA≤θ≤θNA의 관계(여기서, θNA는 입사각 θ의 최대값임)를 만족하는 입사각 θ의 영역에서 s-편광만을 포함한다.
본 발명에 의한 다른 측면의 노광방법은, 적어도 일부분이 용액내에 침지되고 no·sinθNA의 개구수(여기서, n0는 용액의 굴절률임)를 가지는 투영광학계에 의해 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광방법으로서, X축이 마스크 위에 형성된 패턴의 한쪽 방향이고 X축에 수직인 방향인 Y축이 다른쪽 방향이며 θ가 투영광학계에 대한 노광광의 입사각이면, 투영광학계의 동공 위에 형성된 유효광원의 영역은, 90°- θNA≤θ≤θNA의 관계를 만족하고 또한 상기 X축 또는 Y축에 수직인 방향으로 일직선의 편광성분을 가지는 입사각 θ에 상당하도록 노광광을 조사한다.
본 발명에 의한 또 다른 측면의 노광방법은, 적어도 일부분이 용액내에 침지된 투영광학계에 의해 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광방법으로서, 상기 노광방법은, 투영광학계의 동공 위에 형성된 유효광원의 영역 위에 s-편광만을 조사하고, 그 영역 위에서 2개의 화상노광빔이 직교상태를 발생시킨다.
상기 영역은, 2개의 원을 교차함으로써 형성된 카누형상(canoe shape), 원의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 형상, 환형 형상의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 형상, 또는 원형 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 의한 또 다른 측면의 노광방법은, 파장 λ과 적어도 일부분이 용액내에 침지되고 no·sinθNA의 개구수(여기서, no는 용액의 굴절률임)를 가지는 투영광학계를 가지는 노광광에 의해 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광방법으로서, 상기 용액은, d ≤3000 ·λ·cosθNA의 관계를 만족하는 투영광학계의 광축방향으로 두께 d를 가진다.
본 발명에 의한 다른 측면의 노광방법은, 적어도 일부분이 용액내에 침지되는 투영광학계에 의해 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광방법으로서, 피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 표면은 용액과 접촉하고 상기 용액으로부터 보호된다.
본 발명에 의한 다른 측면의 노광방법은, 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광장치로서, 상기 노광방법은, 적어도 일부분이 용액내에 침지되고 no·sinθNA의 개구수(여기서, no는 용액의 굴절률임)를 가지는 투영광학계와; 노광광이 투영광학계로부터 사출하는 각도 θ의 범위, 즉 90°- θNA≤θ≤θNA의 관계(여기서, θNA는 입사각 θ의 최대값임)를 만족하는 범위에 상당하는 상기 투영광학계의 동공의 영역 위에 편광을 제어하는 편광제어부와; 를 포함한다.
마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광장치는, 상기 노광장치는, 적어도 일부분이 용액내에 침지된 투영광학계와, 상기 투영광학계의 동공의 영역 위에 편광을 제어하고, 그 영역 위에서 2개의 화상노광빔이 직교상태를 발생시키는 편광제어부를 포함한다. 상기 편광제어부는 s-편광으로만 편광을 설정할 수 있다. 상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면에 대략 공액의 관계로 배치된 편광소자를 포함할 수 있다. 상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함할 수 있고, 상기 개구조리개는 2개의 원을 교차함으로써 형성된 카누형상이다. 상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함할 수 있고, 상기 개구조리개는 원의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 개구형상을 가진다. 상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함할 수 있고, 상기 개구조리개는 환형의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 개구형상을 가진다.
상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함할 수 있고, 상기 개구조리개는 원형의 개구형상을 가진다. 상기 편광제어부는 제어에 의해 대략 0.7의 콘트라스트를 유지할 수 있다.
본 발명에 의한 다른 측면의 노광장치는, 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 투영광학계를 포함하는 노광장치로서, 상기 노광장치는, 피노광체의 표면과 상기 피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 표면을 용액내에 침지하고, d ≤3000 ·λ·cosθo의 관계(여기서, no·sinθo는 투영광학계의 개구수이고, no는 용액의 굴절률이고, λ(nm)는 노광에 사용된 광의 파장이고, d는 투영광학계의 광축방향으로 용액의 두께임)를 만족한다. 노광장치는 스퍼터링한 막을 부가하여 포함할 수 있고, 피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 표면은, 용액과 접촉하고, 불화칼슘기판 위에 배치되고 스퍼터링한 막이 피복된다.
디바이스의 제조방법은, 상기 노광장치를 사용하여 피노광체를 노광하고 노광된 피노광체에 대해 소정의 처리를 행하는 공정을 포함한다. 상기 노광장치의 동작과 마찬가지의 동작을 행하는 디바이스의 제조방법의 청구항은 중간 및 최종 제품으로서의 소자를 포함한다. 그러한 소자는 LSI, VLSI 등의 반도체칩과, CCD와, LCD와, 자기센서와, 박막자기헤드 등을 포함한다.
본 발명의 기타 목적과 그 외의 특징은 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시예의 하기 설명으로부터 자명하게 된다.
도 1은, 본 발명에 의한 일실시예의 노광장치의 개략적인 블록도를 도시한 도면.
도 2는, 도 1에서 도시한 마스크 위에 형성된 소정수의 대표적 패턴을 도시한 평면도.
도 3은, p-편광과 s-편광의 효과를 설명한 개념도.
도 4a와 도 4b는, 도 2a와 도 2b에 도시한 마스크패턴을 노광하기 위해 편광을 규정하는 유효광원분포를 도시한 도면.
도 5는, 도 2c에 도시한 마스크패턴을 노광하기 위해 편광을 규정하는 유효광원분포를 도시한 도면.
도 6은, 유효광원영역과 편광방향 사이의 관계를 설명한 모식도.
도 7은, 유효광원영역과 편광방향 사이의 관계를 설명한 모식도.
도 8은, 마스크가 미세패턴만을 포함하는 경우 도 2a에 도시한 마스크패턴을 사용하기에 적합한 유효광원형상의 일례를 도시한 모식도.
도 9는, 마스크가 미세패턴만을 포함하는 경우 도 2c에 도시한 마스크패턴을 사용하기 위해 유효광원형상의 일례를 도시한 모식도.
도 10은, 다양한 방향으로 연장된 마스크패턴을 사용하기 위해 유효광원형상의 일례를 도시한 모식도.
도 11a와 도 11b는, 도 2c에 도시한 마스크패턴의 피치와 콘트라스트 심도 사이의 관계를 도시한 도면.
도 12a와 도 12b는, 도 2a에 도시한 마스크패턴의 피치와 콘트라스트 심도 사이의 관계를 도시한 도면.
도 13은, 도 1에 도시한 매체(용액)의 변동을 설명하는 개략도.
도 14는, 본 노광장치를 사용한 디바이스의 제조방법의 순서도를 도시한 도면.
도 15는, 도 13에 도시한 제 4공정으로서 웨이퍼처리의 상세한 순서도를 도시한 도면.
도 16a와 도 16b는, 액침형 노광의 화상과 편광 사이의 관계를 도시한 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 노광장치 110: 조명부
112: 레이저 114: 빔정형계
116: 집광광학계 117: 편광제어부
118: 광적분기 120: 개구조리개
121: 액추에이터 122: 집광렌즈
124: 편향미러 126: 마스킹 블레이드
128: 결상렌즈 130: 마스크(레티클)
132: 레티클 스테이지 140: 투영광학계
142: 동공 150: 주제어유닛
152: 모니터와 입력디바이스 170: 웨이퍼
172: 포토레지스트 174: 기판
176: 웨이퍼 스테이지 180 : 용액
본 발명에 의한 일실시예의 노광장치(100)를 도 1을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 1은, 노광장치(100)의 개략적 블록도를 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 노광장치는 조명부(110)와, 마스크 또는 레티클(130)과, 레티클 스테이지(132)와, 투영광학계(140)와, 주제어유닛(150)과, 모니터와 입력디바이스 (152)와, 웨이퍼(170)와, 웨이퍼 스테이지(176)와, 매체로서의 용액(180)을 포함한다. 따라서, 노광장치(100)는, 투영광학계(140)의 하측면과 웨이퍼(170) 사이의 공간을 부분적으로 또는 전체적으로 용액(180)에 침지하여 마스크(130) 위에 형성된 패턴을 용액(180)를 개재하여 웨이퍼(170)에 노광하는 액침형 노광장치이다. 본 실시예의 노광장치(100)가 스텝앤드스캔 방식의 투영노광장치이지만, 본 발명은 스텝앤드리피트 방식 및 기타 노광방법에 적용가능하다.
조명장치(100)는, 전사될 회로패턴이 형성되는 마스크(130)를 조명하고, 광원부와 조명광학계를 포함한다.
광원부는 광원으로서의 레이저(112)와 빔정형계(114)를 포함한다. 상기 레이저(112)는, 대략 193nm의 파장을 가진 ArF 엑시머 레이저와, 대략 248nm의 파장을 가진 KrF 엑시머 레이저와, 대략 157nm의 파장을 가진 F2레이저 등의 레이저를 사용할 수 있다. 레이저의 종류, 레이저 유닛의 개수 및 광원부의 종류를 한정하지 않는다.
빔정형계(114)는, 예를 들면, 복수의 원통형의 렌즈를 가지는 빔확대장치 등을 사용할 수 있고, 레이저(112)로부터의 평행광속 단면형상의 사이즈의 종횡비율을 소망한 값으로 변환하고(예를 들면, 단면형상을 장방형에서 정방형으로 변경함), 그에 의해 광속형상을 소망한 것으로 재형성한다. 빔정형계(114)는, 나중에 설명하는 광적분기(118)를 조명하는데 필요한 크기와 발산각을 가지는 광속을 형성한다.
조명광학계는 마스크(130)를 조명하는 광학계이고, 본 실시예에서는, 집광광학계(116)와, 편광제어부(117)와, 광적분기(118)와, 개구조리개(120)와, 집광렌즈 (122)와, 편향미러(124)와, 마스킹 블레이드(126) 및 결상렌즈(128)를 포함한다.조명광학계(120)는 종래의 조명과, 환형의 조명과, 4중극 조명 등의 다양한 조명모드를 처리할 수 있다.
집광광학계(116)는, 필수광학소자를 포함하고, 소망한 형상을 가진 빔을 광적분기(118)로 효과적으로 유도한다. 어떤 경우, 집광광학계(116)는 광적분기 (118)로의 입사광선의 형상과 각도분포를 제어하기 위한 줌렌즈계를 포함한다.
집광광학계(116)는, 마스크(130)에 대한 조명광의 노광량을 조명마다 변경할 수 있는 노광량 조정부를 또한 포함한다. 노광량 조정부는 주제어유닛(150)에 의해 제어된다. 상기 노광량을 모니터하는 위치를 다른 장소, 예를 들면, 파리눈렌즈(118)와 레티클(130) 사이에 배치할 수 있다.
편광제어부(117)는, 예를 들면, 투영광학계(140)의 동공(142)에 대략 공액의 관계로 배치된 편광소자를 포함한다. 편광제어부(117)는, 나중에 설명하는 바와 같이, 동공(142) 위에 형성된 유효광원의 소정의 영역의 편광을 제어한다. 편광제어부(117)는, 액추에이터(도시하지 않음)에 의해 회전가능한 터릿 위에 설치된 복수형의 편광소자를 포함할 수 있고, 주제어유닛(150)은 상기 액추에이터의 구동을 제어할 수 있다.
광적분기(118)는, 마스크(130)를 조명하는 조명광을 균일하게 하고, 본 실시예에서는 입사광의 각도분포를 위치분포로 변환하여 광을 출사하는 파리눈렌즈로서 구성된다. 파리눈렌즈는, 그 입사면과 출사면이 퓨리에 변환관계에 있도록 유지되고 다수의 로드렌즈(또는 미세렌즈소자)가 구성되어 있다. 그러나, 본 발명이 이용가능한 광적분기(118)는 파리눈렌즈에 한정되지 않고, 광학로드, 회절격자, 각조가 서로 직교하도록 배치된 복수조의 원통형렌즈 어레이판 등을 포함할 수 있다.
광적분기(118)의 출사면의 직후에는, 형상과 직경이 고정된 개구조리개(120)가 설치된다. 개구조리개(120)는, 나중에 설명하는 바와 같이, 투영광학계(140)의 동공(142) 위의 유효광원과 대략 공액의 위치에 배치되고, 개구조리개(120)의 개구형상은 투영광학계(140)의 동공(142)면의 유효광원 형상에 상당한다. 나중에 설명하는 바와 같이, 개구조리개(120)의 개구형상은 유효광원의 형상을 규정한다. 나중에 설명하는 바와 같이, 조명조건에 따라서 조리개교환기구(또는 액추에이터) (121)에 의해 광경로에 배치될 수 있도록 다양한 개구조리개가 전환될 수 있다. 주제어유닛(150)에 의해 제어된 구동제어유닛(151)은 액추에이터(121)의 구동을 제어한다. 개구조리개(120)는 편광제어부(117)에 의해 통합될 수 있다.
집광렌즈(122)는, 광적분기(118)의 사출면 부근의 2차 광원으로부터 사출되고 개구조리개(120)를 관통하는 모든 광속을 집광한다. 상기 광속은 미러(124)에 의해 반사되고, 마스킹 블레이드(126)를 균일하게 조명하거나 퀼러조명한다.
마스킹 블레이드(126)는 복수의 이동가능한 차광판을 포함하고, 투영광학계 (140)의 사용가능한 영역형상에 상당하는 대략 장방형 개구를 가진다. 마스킹 블레이드(126)의 개구를 관통하는 광은, 마스크에 대한 조명광으로서 사용된다. 상기 마스킹 블레이드(126)는, 자동으로 다양한 개구폭을 가지는 조리개이고, 그에 의해 전사영역을 변경가능하게 한다. 노광장치(100)는, 노광을 주사방향으로 변경가능하게 하고 상기 마스킹 블레이드(126)와 마찬가지의 구조를 가지는 주사 블레이드를 또한 포함할 수 있다. 상기 주사 블레이드는 또한 자동으로 다양한 개구폭을 가지는 조리개이고, 마스크(130)의 표면과 광학적으로 대략 공액위치에 위치된다. 따라서, 노광장치는, 노광샷의 치수에 따라서 전사영역의 치수를 설정하는 이들 2개의 다양한 블레이드를 사용할 수 있다.
결상렌즈(128)는, 마스킹 블레이드(126)의 개구형상을 피조명대상인 레티클 (130)위에 전사하고, 레티클(130)의 축소화상을 웨이퍼 척 위에 설치된 웨이퍼 (170) 위에 투영한다.
마스크(130)는, 회로패턴 또는 전사되는 패턴을 가지고, 마스크 스테이지 (132)에 의해 지지되어 구동된다. 마스크(130)로부터 방출된 회절광은, 투영광학계(140)를 통과한 다음, 웨이퍼(170) 위에 투영된다. 웨이퍼(170)는 피노광체이고, 레지스트가 그 위에 피복된다. 마스크(130)와 웨이퍼(170)는 광학적으로 공액관계로 배치된다. 본 실시예에서의 노광장치는, 스텝앤드스캔형 노광장치(즉, "스캐너")이므로, 마스크(130)와 웨이퍼(170)를 주사하여 마스크(130) 위의 패턴을 웨이퍼(170)에 전사한다. 스텝앤드리피트형 노광장치(즉, "스텝퍼")일 경우, 마스크(130)와 웨이퍼(170)는 고정하여 노광한다.
도 2는, 마스크 패턴의 예를 도시한 도면이다. 도 2a는, X축 방향으로 반복방향을 가지고 Y축 방향으로 연장되는 마스크 패턴의 평면도이다. 도 2b는, Y축 방향으로 반복방향을 가지고 X축 방향으로 연장되는 마스크패턴의 평면도이다. 도 2c는, 이들 패턴을 혼합한 마스크 패턴의 평면도이다.
마스크(130)는, 바이너리 마스크에 한정되지 않고 위상시프트 마스크가 될 수 있다. 마스크(130) 위에 형성된 패턴은, 게이트 등의 라인패턴, 콘택트홀 또는 기타 패턴을 포함할 수 있다.
마스크 스테이지(132)는 마스크(130)를 지지하고 전송기구(도시하지 않음)에 접속된다. 마스크 스테이지(132)와 투영광학계(140)는, 예를 들면, 바닥 위에 배치된 베이스프레임에 댐퍼를 개재하여 지지되는 렌즈배럴스툴 위에 설치된다. 마스크 스테이지(132)는 이 기술분야에서 공지되어 있는 어떠한 구성도 이용할 수 있다. 전송기구(도시하지 않음)는 선형모터 등으로 구성되고, X-Y방향으로 마스크 스테이지(132)를 구동하고, 그에 의해 마스크(130)를 이동시킨다. 노광장치(100)는 주제어유닛(150)과 동기된 상태에서 마스크(130)와 웨이퍼(170)를 주사한다.
투영광학계(140)는, 마스크(130) 위에 형성된 패턴에 의해 발생된 회절광을 웨이퍼(170) 위에 결상하는 기능을 한다. 투영광학계(140)는 복수의 렌즈소자만으로 구성된 광학계와, 복수의 렌즈소자와 적어도 개의 오목미러로 구성된 광학계(캐터디옵트릭형 광학계)와, 복수의 렌즈소자와 키노폼 등의 적어도 1개의 회절광학소자로 구성된 광학계와, 전체미러형 광학계 등을 사용할 수 있다. 색수차의 보정이 필요한 경우에도, 상이한 분산값(아베값)을 가지는 유리재로 이루어진 복수의 렌즈유닛을 이용하거나, 렌즈유닛의 방향과 역방향으로 분산되도록 회절광학소자를 배치할 수 있다. 반면에, 색수차의 보정은 레이저의 분광폭의 축소에 의해 행해진다. 최근에는, 라인협소형 MOPA 레이저가 주경향 중의 하나이다.
주제어유닛(150)은, 각각의 구성요소의 구동을 제어하고, 특히 모니터와 입력디바이스(152)의 입력소자로 입력되는 정보와, 조명장치(110)로부터의 정보와, 메모리(도시하지 않음)에 저장된 프로그램에 의거하여 조명기를 제어한다. 더욱상세하게는, 주제어유닛(150)은, 나중에 설명하는 바와 같이, 투영광학계(140)의 동공(142) 위에 형성된 유효광원의 형상 및 편광을 제어한다. 주제어유닛(150)에 대한 제어정보와 기타 정보는 모니터와 입력디바이스(152)의 디스플레이 위에 표시된다.
다른 실시예에서 웨이퍼(170)는 액정판 및 다른 피노광체로 대치된다. 포토레지스트(172)는 기판(174) 위에 피복된다.
웨이퍼(170)는 웨이퍼 스테이지(176)에 의해 지지된다. 상기 스테이지 (176)는 이 기술분야에서 공지되어 있는 어떠한 구성도 사용할 수 있으므로, 그 구성과 동작의 상세한 설명은 생략한다. 예를 들면, 상기 스테이지(176)는 X-Y방향으로 웨이퍼(170)를 이동시키는 선형모터를 사용한다. 마스크(130)와 웨이퍼 (170)는, 예를 들면, 동기하여 주사되고, 마스크 스테이지(132)와 웨이퍼 스테이지 (176)의 위치는, 예를 들면, 레이저간섭계 등에 의해 모니터되고, 양자 모두는 일정한 속도비율로 구동된다. 상기 스테이지(176)는, 예를 들면 덤퍼를 개재하여 바닥 등의 위에 지지된 스테이지 스툴 위에 설치된다.
웨이퍼(170)에 가장 근접한 투영광학계(140)의 하측면은 용액(180)내에 침지된다. 용액(180)는, 노광광의 파장에 대해 양호한 투과율을 가지는 물질을 선택하고, 투영광학계(140)를 오염시키지 않고, 레지스트처리와 부합된다. 투영광학계(140)의 최종 소자의 피복이 소자를 물로부터 보호한다.
주제어유닛(150)에 의한 편광제어를 지금 설명한다. 편광의 효과를 도 3을 참조하여 지금 설명한다. 여기서, 도 3a와 도 3b는, s-편광과 p-편광을 설명하기위한 모식도이다. 도 3a에 도시한 바와 같이, s-편광은, 투영광학계(140)의 단면판(용지면)에 수직인 방향으로 편광하는 광으로 규정하거나, 또는 도 16b에 도시한 바와 같이, 2개의 결상광속을 포함한 평면에 수직인 방향으로 편광하는 광으로 규정한다. p-편광은, 투영광학계(140)의 단면판(용지면)에 평행인 방향으로 편광하는 광으로 규정하거나, 도 16a에 도시한 바와 같이, 2개의 결상광속을 포함한 표면에 평행한 방향으로 편광하는 광으로 규정한다.
즉, 일시적으로 XYZ축을 다음의 규정으로 취하는 경우, s-편광은 Y축방향으로 편광하고, p-편광은 X축방향으로 편광하고, 여기서 X축은 2개의 결상광속을 포함하는 면 또는 용지면에 평행인 방향으로 설정되고, Y축은 2개의 결상광속을 포함하는 면 또는 용지면에 직교하는 방향으로 설정되며, Z축은 광의 전파방향으로 설정된다. 미세패턴의 미세구조는 용지면에 수직으로 연장하고, s-편광으로 된다.
해상도가 높은 결상성능은, 결상의 콘트라스트를 감소시키는 p-편광을 제거하고 s-편광만을 사용하는 것이 요구된다. 즉, 도 2a에 도시한 바와 같이, Y축방향으로 긴 마스크패턴이 결상을 위해 s-편광을 사용해야 하고, s-편광은 화살표가 가리키는 바와 같이 Y축방향으로 편광방향을 가진다.
반면에, 도 2b에 도시한 바와 같이, X축방향으로 긴 마스크패턴은 결상을 위해 s-편광을 사용해야 하고, s-편광은 화살표가 가리키는 바와 같이 X축방향의 편광방향을 가진다.
본 실시예는, 유효광원의 영역에 s-편광만이 되고, 2개의 빔이 sinΦ= 0.7의 각도를 형성하도록 하고, 여기서 Φ(deg)는, 용액(180)내에 패턴을 결상하는 이들2개의 회절광속 사이의 각도의 1/2이다.
이 영역은, 일실시예에서는 0차 광과 1차 광 또는 레벤손형 위상시프트마스크와 같은 ±1차 광 등의 2광속 간섭의 경우, 동공 (142) 위에 형성된 유효광원 위에 90°- θNA≤θ≤θNA의 관계를 만족하는 영역에 상당하고, 여기서 θ는 용액(180)내의 광의 각도이고 θNA는 용액내의 최대각이다. 2개의 광속이 실제로 90°를 형성하는 것을 회피하는 것이 요구되는 것은 레지스트이지만, 용액이 레지스트의 굴절률과 근접한 굴절률을 가지면 θo는 θr과 거의 동일하다고 생각할 수 있으므로, θNA는 용액과 레지스트에 공통적으로 최대각이라고 간주할 수 있다. 다른 실시예에서, 이 영역은, 동공(142) 위에 형성된 유효광원 위에 위치되고, 2개의 결상노광광속이 직교상태를 발생시키도록 한다.
s-편광과 패턴방향 사이의 관계를 설명하였지만, 다음과 같이 유효광원의 동공좌표로 변환할 수 있다. 투영광학계(140)의 동공(142) 위에 조명광의 유효광원에 있어서, s-편광은 동공(142)의 중심으로부터 방사선에 직교하는 접선방향을 따라서 편광방향을 가진다. 실제로, s-편광은 결상되는 패턴의 방향에 의해 결정된다. 실제의 LSI패턴은 종종 X와 Y방향으로의 패턴을 포함하기 때문에, s-편광은 기본적으로 X 또는 Y방향으로의 편광방향을 가진다. X방향으로 편광방향을 가지는 유효광원영역은, 투영광학계(140)의 동공(142)의 Y축을 따라 중심을 가지는 영역에 존재할 수 있다. Y방향으로 편광방향을 가지는 유효광원영역은, 투영광학계의 동공의 X축을 따라 중심을 가지는 대칭영역에 존재할 수 있다. 45°방향을 포함한 경우, 일실시예는 X, Y 및 ±45°의 4개의 방향을 포함한다.
상기 조건을 더욱 연구한 결과로서, 이것은 도 16c에 있어서 각도 θ로 용액(180)로 방출하는 조명광의 성분을 s-편광으로 함으로써 달성할 수 있고, θNA≥45°또는 sinθNA≥0.7의 관계를 만족하는 투영광학계(140)에서 하기 식:
sin(90°- θNA) ≤sinθ≤sinθNA(5)
90°- θNA≤θ≤θNA(6)
(여기서, θNA는 용액내의 최대각임)으로 표현된다.
도 16c를 참조하여, 식(5)와 식(6)의 θ는 레지스트로의 입사각이다. 즉, θ는, 노광광이 기판표면에 수직하는 관계로 형성되는 각도를 의미한다. θNA는 입사각 θ의 최대값으로서 노광광의 최대입사각이다.
굴절률의 고려없이 각도의 관점에서, 유효광원의 최대반경 σMAX은, 동공 (142) 위에 투영된 조명광학계의 광원분포인 유효광원의 반경으로 지금 생각할 수 있다. 동공(142)의 반경은 정상적으로 1로 간주한다. 다음에, 식(6)은, σ를 사용하는 경우, 유효광원영역의 하기 식(7):
σIN= sin(90°- θNA) / sinθNA≤σ≤σMAX(7)
(여기서, σMAX는 설정유효광원분포의 제일 외측에 대응하는 파라미터이고, σMAX·sinθNA는 용액(180)의 조명광의 최대각임)으로 나타내는 범위를 s-편광으로하는 것에 상당한다.
실제의 LSI패턴은 종종 X와 Y방향으로 특정의 방향성을 가지므로, 유효광원형상의 선택을 고려해야 한다. 도 4와 도 5는, 방향성을 고려할 경우 유효광원의 2차원 분포를 도시한 도면이다. 여기서, 도 4a는, 도 2a에 도시한 마스크패턴을 노광하기 위한 편광을 규정하는 유효광원분포를 도시한 도면이다. 도 4b는, 도 2b에 도시한 마스크패턴을 노광하기 위한 편광을 규정하는 유효광원분포를 도시한 도면이다. 도 5는, 도 2c에 도시한 마스크패턴을 노광하기 위한 편광을 규정하는 유효광원분포를 도시한 도면이다.
도 6과 도 7을 참조하여 유효광원의 영역과 편광방향의 관계를 지금 설명한다. Y방향에 평행한 마스크패턴을 도 2a에 도시한 바와 같이 생각할 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 종래의 경우에는, 통상의 유효광원은 정규화된 좌표의 유효광원의 반경 σ내에 광원을 가지고, 편광을 고려하지 않으므로 X와 Y방향으로 혼재된 편광상태를 가진다.
s-편광은 도 2a에 도시한 마스크패턴의 결상에서 화살표가 가리키는 Y방향의 편광방향이다. 도 7은, 투영광학계(140)의 동공(142)을 도시하고, 유효광원영역(≤σMAX)이 백색인 도면이다. 투영광학계(140)로부터 용액(180)으로 θ1의 각도로 방출한 광은, 유효광원의 정규화된 좌표 위에 sinθ1/ singθNA의 위치에 입사한다. 도 2a에 도시한 마스크패턴은 k1인수(= R / (λ/ NA))의 면에서 0.5 이하의 충분히 미세한 패턴이다. 도 7에서 점선에 의해 연결된 2개의 흑색점은 0차와 -1차 광 또는 0차와 +1차 광의 2쌍의 광속간섭을 나타낸다. 2개의 흑색점 사이의 간격은 정규화된 좌표에서 1/(2k1)으로 나타낸다. 회절광속은 각각의 미세패턴이 연장되는 방향에 직교인 방향으로 진행한다.
액침은, 상기 설명한 바와 같이, 1쌍의 광속이 sinφ= 0.7을 대략 만족하는 각도를 형성함으로써, p-편광은 전혀 콘트라스트를 형성하지 않는다. 따라서, 화상콘트라스트는 그러한 1쌍을 발생시키는 영역에서 편광방향을 s-편광으로서 Y방향으로 하는 것에 의해 향상될 수 있다. 사선영역은, 패턴에 따라서 제어되는 편광방향을 가지는 영역을 가리킨다. 사선영역은, 0차 광을 가리키는 2개의 흑색점 중의 하나가 유효광원을 나타내는 백색 부분에 포함되고, 또한 ±1차 광선이 가리키는 다른 하나는 동공 내에 포함되는 조건을 요구한다. 1쌍의 흑색점 사이에 1/(2k1)의 거리를 가지는 선분의 양단이 동공(142)내에 존재하는 조건을 이용하여 사선영역이 발견된다. 이 경우, 2개의 사선영역(도 8a)는 2개의 원의 교차의 결과로서 카누형상(canoe shape)을 가진다. 본 실시예는, X축상의 경계에 대하여, 용액(180)내의 각도 θ가 하기 조건:
sin(90°- θNA) ≤sinθ≤σMAX·sinθNA(8)
(여기서, σMAX는 유효광원의 제일 외측부에 해당하는 파라미터이고, σMAX·sinθNA는 용액내의 조명광의 최대각임)을 만족하는 것을 특징으로 한다.
도 7에서, 영역 외측의 선은 최대유효광원 σMAX의 반경과 X=0에서의 중심을가지는 원이다. 한편, 내측은 1의 반경과 X = -(σIN+ 1)에서의 중심을 가지는 원을 형성하고, 여기서 σIN은 다음의 식으로 나타낸다.
σIN= sin(90°- θNA) / sinθNA(9)
즉, 도 7이 X= -(σIN+ 1)과 1의 반경을 가진 1개의 원만을 도시하고 있지만, s-편광이 되는 영역은, X=0에서의 중심 및 최대유효광원 σMAX의 반경을 가진 원과 X = ±(σIN+ 1)에서의 중심 및 1의 반경을 가지는 원 사이의 교차에 의해 규정된다.
식(8)은 X축 또는 Y축만을 따라서 각도범위를 규정하고 있지만, 조명광속은 축상이 아니라 투영광학계에 사선으로 입사한다. 경사진 광은 α≤θ≤θNA의 각도범위를 가지므로, 최소값 α는 Y의 함수가 된다.
최소각도값 α를 제공하는 좌표는, X = X1또는 X = X2, Y=0에서의 중심을 가진 원 위에 위치한다. X1= +(σIN+ 1)과 X2= -(σIN+ 1)로부터, X = X1에서의 중심을 가진 원은 (X - X1)2+ Y2= 1과를 만족한다. X ≤1일 동안,이다. α= tan-1(Y/X) (0 ≤α≤45°)로부터,이다. 따라서, X축상 이외의 X축에 평행한 XZ면은, 하기 각도범위:
α≤θ≤θNA(0 ≤α≤45°)
(여기서,, X1= +(σIN+ 1)이고 σIN은 식(9)로부터 계산됨)를 가진다.
σIN= sin( 90°- θNA) / sinθNA로부터 σMAX까지의 범위는, X축상에서 Y방향의 s-편광만을 한다.
한편, 액침매체내에 작은 입사각 θ1을 가지고 sinθ1≤sin(90°- θNA)을 만족하는 조명광은, 미세패턴의 결상에 기여하지 않고, 작은 회절각을 가지는 거친패턴의 결상에 기여한다. 이 경우, 편광의 영향이 작아서 편광제어를 고려할 필요가 없다. 이 영역에 비편광 또는 편광의 어느 것도 될 수 있고, 차이가 거의 없다.
따라서, 본 실시예는 유효광원의 사선영역에 입사하는 광에서만 편광을 고려하는 것을 특징으로 한다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 이들 사선영역은, Y축에 대해 대칭이고, s-편광에 대한 Y방향으로 또는 투영광학계(140)의 동공(142)을 규정하는 원에서의 접선방향으로 편광방향을 가진다.
도 4b에 도시한 바와 같이, X방향에 평행한 도 2b에 도시한 마스크패턴은, 90°로 회전한 도 4a에 도시한 형상과 매치되고, 사선영역은, X축에 대해 대칭이고, s-편광으로서 X방향의 편광방향을 가진다. Y축상의 경계는 식(8)에 의해 주어진다. 경계조건은 X축에 대해 계산된 것과 동일하다.
도 2c에 도시한 바와 같이, X축과 Y축에 평행한 마찬가지의 미세마스크패턴의 혼재를 이용할 수 있고, 도 5a에 도시한 바와 같이, 사선영역은 X축과 Y축에 대칭이고, 접선방향으로서 X와 Y방향의 s-편광에 대한 편광방향을 가진다. X축과 Y축상의 경계점은 식(8)을 만족한다. θNA가 증가함에 따라, X방향의 s-편광영역과 Y방향의 s-편광영역 사이에 중첩이 발생한다. 이러한 중첩영역은, 도 5b에 도시한 바와 같이, 비편광영역으로 설정될 수 있거나 제로(0)의 광강도를 가진다. 도 5c에 도시한 바와 같이, 편광은, 경계로서 그 중심을 가로지르는 선에 대해 나눠질 수 있다. 도 5d에 도시한 바와 같이, 유효광원이 편광방향분포를 가지는 경우 마찬가지의 효과가 있다.
도 8a에 도시한 2중극 조명은 도 2a에 도시한 마스크패턴에 적합하다. 상기 패턴은 미세크기에 한정하고 1개의 방향으로 연장한다. 도 8a에 도시한 유효광원은 X축상에서 식(8)을 만족한다. 0차 광이 사선영역에 입사한 경우, 1개의 ±1차 광은 동공을 투과한다. 2중극 조명은, 도 2a와 같은 패턴에 효과적이다. 2중극 조명이 X축상에서 식(8)을 만족하는 경우에만, 원을 선으로 절단하는 도 8b에 도시한 형상과, 환형을 선으로 부분절단하는 도 8d에 도시한 형상과, 도 8c에 도시한 원 등의 다양한 형상이 적용될 수 있다. 도 8에서, 사선부분은 편광이 제어되는 광전송부분이고, 회색부분은 광차단부분이다.
도 5는, 평행방향으로 연장된 미세패턴을 가지고 도 2c에 도시한 마스크패턴에 적합한 대표적 유효광원을 도시한 도면이지만, 도 9에 도시한 환형의 조명을 또한 적용할 수 있다. 도 9a와 도 9b에서, 사선영역의 편광이 제어되고, 회색부분은 광차단영역이다. 도 9a의 백색부분은 광전송부분이다. 환형의 조명영역의 외측과 내측 직경은 X축과 Y축상의 식(8)을 만족하는 영역내에 설정되고, 편광방향은 도시한 접선방향으로 설정된다. ±45°의 부분에 위치하는 편광의 경계부는 비편광이 될 수 잇다. 또한, X와 Y방향의 편광방향은 여기서 서로 대치될 수 있다.
X축과 Y축으로 경사진 45°방향이 혼재된 패턴은, 도 10에 도시한 바와 같이 패턴방향에 따라 식(8)을 만족하는 영역에 s-편광이 될 수 있다. 이 경우, 45°방향의 σ범위는 회전대칭에 따라서 식(8)과 같다.
실제의 광학계에서는 열수차 등의 문제로 인해 편광소자를 투영광학계(140)에 삽입하는데 곤란하다. 따라서, 본 실시예는, 레티클(130)보다 전단의 유효광원의 소정의 영역에서 편광을 제어한다. 예를 들면, 광적분기(118)보다 전단에 배치된 편광제어부(117)는 편광을 제어하는데 사용된다. 광적분기(118)는 투영광학계(140)의 동공(142)에 공액관계인 부분을 포함한다. 광적분기(118)에서 편광상태를 제어하기 위해서는, 광학계를 단순화하는 것이 바람직하다. 개구조리개 (120)는 유효광원의 형상을 조절한다. 개구조리개(120)는 편광을 제어할 수 있다.
투영광학계(140)는, 특수한 구성을 제외하고는 보통 방향성을 가지지 않는다. 따라서, 종래의 비액침계는 비편광상태의 조명광을 처리하였다. 조명광은,유효광원의 반경 σ(σ≤1) 이하에서 p-편광과 s-편광의 특수한 상태를 가지지 않는다. 그러나, 액침의 경우, 결상광의 주파수성분을 고려하는 경우, X 또는 Y방향의 결상패턴에 적합한 편광조건이 존재하는 것으로 이해할 수 있다. 이 조건은 상기 설명한 접선방향의 편광특성 또는 s-편광특성에 상당한다. 편광효과는, p-편광으로부터의 기여에 의해 고저의 주파수패턴에 대한 악화의 정도가 상이하다. 고주파수패턴은 동공의 주변영역만을 이용하고, 편광효과에 매우 민감하다. 한편, 저주파수패턴은 모든 영역을 이용하고 편광에 의해 많이 영향을 받지 않는다.
따라서, 투영광학계(140)의 동공(142) 내측의 저주파수성분의 작은 콘트라스트의 저하로 인한 편광의 영향을 고려할 필요가 없다. 편광상태가 해상도성능에 주는 영향이 작으므로, 거친 패턴을 결상하기 위한 광학계는 편광효과의 고려없이 설계될 수 있다.
따라서, 도 4, 도 5 및 도 8 내지 도 10에 도시한 유효광원형상은 사선영역 외측의 유효광원의 영역에 어떠한 편광도 할 수 있다. 사선영역은 접선편광을 가질 수 있다. 패턴방향의 개수는 s-편광이 되는 영역을 규정하는 방법을 결정하고, 식(8)은 패턴선방향에 직교하는 방향을 가지는 축상의 영역을 결정한다. 결정된 영역은 대칭이어야 한다. 즉, 패턴이 하나의 방향을 가지는 경우, 2개의 영역은 도 4에 도시한 바와 같이 s-편광이 되어야 하고, 패턴이 2개의 방향을 가지는 경우, 4개의 영역은 도 5에 도시한 바와 같이 s-편광이 되어야 하고, 패턴이 3개 또는 4개의 방향을 가지는 경우, 영역은 도 10에 도시한 바와 같이 대략 환형의 형상을 가지는 s-편광이 되어야 한다. 도 8과 도 9에 도시한 유효광원형상은, 큰패턴을 포함하지 않고 미세패턴만을 포함하는 패턴에 대해 미세한 해상력을 향상시키기 위한 것에 적합하다. s-편광이 되는 영역을 선택하는 방법은 도 4 및 도 5와 동일하지만, 중심부가 차광된다는 점이 도 4 및 도 5와 상이하다.
본 실시예는, 도 4, 도 5 및 도 8 내지 도 10에 도시한 유효광원형상을 개구조리개(120)의 개구형상에 의해서 실현한다. 이들 유효광원형상은 개구조리개 (120)의 광투과와 차광부분의 형상으로서 구체화된다. 본 실시예는 이들 복수의 유효광원형상을 가지는 복수 종류의 개구조리개를 터릿 위에 배치하고, 액추에이터 (121)는 그것을 변경할 수 있다. 마찬가지로, 개구조리개의 개구형상에 상당하는 복수 종류의 편광소자는 터릿 위에 배치되고 액추에이터(도시하지 않음)는 그것을 변경할 수 있다. 또한 본 발명의 제 1측면은, 개구조리개(120)와 편광제어소자를 가지는 조명광학계와 노광장치를 포함한다. 노광장치는 유효광원의 형상과 편광 모두를 제어하는 다양한 노광방법을 가진다.
노광동작에서, 레이저(112)로부터 방출된 광속은 빔정형계(114)에 의해 소망한 광속형상으로 재형성된 다음, 조명광학계로 입사한다. 집광광학계(116)는 광적분기(118)로 빔을 효과적으로 유도한다. 그 때, 노광량조절부는 조명광의 노광량을 조절한다.
주제어유닛(150)은, 모니터와 입력디바이스(152)의 입력소자를 개재하여 사용자에 의한 입력 또는 예를 들면 마스크 위에 형성된 바코드의 판독에 응답하여 마스크패턴정보를 인식하고, 개구조리개(120)의 액추에이터와 편광제어부(117)의 액추에이터(도시하지 않음)를 구동함으로써 마스크패턴에 적합한 조명조건으로서개구형상과 편광상태를 선택한다. 예를 들면, 주제어유닛(150)은 도 2a에 도시한 마스크패턴에 대해서 도 4a에 도시한 바와 같은 편광상태를 설정한다.
광적분기(118)는, 조명광을 균일하게 하고, 개구조리개(120)는 소망한 유효광원형상을 설정한다. 그러한 조명광은 편향미러(124), 마스킹 블레이드(126) 및 결상렌즈(128)를 개재하여 최적의 조건 아래에서 마스크(130)를 조명한다.
마스크(130)를 통과한 광속은 투영광학계(140)에 의해 특정한 배율로 판면(400)에 투영한다. 스텝앤드스캔형의 노광장치는 광원(112)과 투영광학계 (140)를 고정시킬 수 있고, 마스크(130)와 웨이퍼(170)를 동기주사한 다음, 전체의 샷을 노광한다. 웨이퍼 스테이지(176)는 다음의 샷으로 한단계 진행하고, 신규한 주사동작을 실시한다. 이 노광주사와 단계적 진행을 반복함으로써, 다수의 샷이 웨이퍼(170)에 노광된다. 스텝앤드리피트형의 노광장치에서, 마스크(130)와 웨이퍼(170)가 정지되어 있는 동안 노광동작을 실시하고, 단계적 진행동작을 행한다.
웨이퍼(170)에 가장 근접한 투영광학계(140)의 하측면이, 대기의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 용액(180)내에 침지되므로, 투영광학계(150)는 높은 NA를 가지고, 미세한 해상도가 달성된다. 또한, 편광제어는 레지스트(172) 위에 높은 콘트라스트를 가지는 화상을 형성한다. 그 결과, 노광장치(100)는 정밀한 패턴전사를 레지스트에 행할 수 있고, 고품질디바이스(반도체소자, LCD소자, 촬상소자(CCD 등), 박막자기헤드 등)를 제공할 수 있다.
(제 1실시예)
액침형 노광장치(100)를 이용하여 본 발명에 의한 제 1실시예를 설명한다.노광장치(100)는, 광원(112)으로서 ArF 엑시머 레이저(193nm의 파장)와 1.32의 개구수를 가지는 투영광학계(140)를 사용함에 있어서, 용액(180)의 최대각θNA는 sinθNA= 0.9를 만족하고, 용액(180)은 1.47의 굴절률을 가지고, 조명계는 σMAX= 0.9를 만족한다. 투영노광장치는 축소투영노광을 한다. 반면에, 대상의 패턴사이즈와 마스크 패턴사이즈는 노광장치의 축소율에 따라서 상이하다. 마스크(130)위의 패턴사이즈를 웨이퍼(170) 위의 사이즈로 변환하는 것을 하기 설명한다.
도 11a와 도 11b는, X와 Y방향으로 연장되고 동일한 임계치수와 간격을 가지는 라인앤드스페이스("L / S") 패턴이 혼재된 도 2c에 도시된 마스크패턴에서, 임계치수와 간격, 또는 피치를 다양화하면서 콘트라스트 심도(㎛)를 도시한 도면이다.
sinθNA= 0.9인 경우, θNA는 64°이었다. sin(90 - θNA) / sinθNA= 0.44 / 0.9 = 0.49이다. 패턴방향에 평행한 축을 따라 s-편광만이 입사되는 영역에 상당하는 σ의 값이 0.44 / 0.9 ≤σ≤σMAX를 만족하므로, s-편광영역이 대략 0.5 ≤σ≤0.9를 만족하는 영역이 되도록 조명계를 설계하여야 한다.
또한 도 11a는, 0.5의 σ를 가지는 비편광 원형 유효광원과 0.5 ≤σ≤0.9 사이에 접선의 편광영역이 실현되는 도 5d에 예시된 조명조건에 대한 초점의 콘트라스트 심도(㎛)를 도시한 도면이고, 도 11a의 조명 "A"에 상당한다. 그것은 도 6에 도시한 σMAX= 0.9를 만족하는 비편광 원형 유효광원과 비교되고, 도 11a의 조명 "B"에 상당한다. 편광제어는 미세한 임계치수에 대한 초점심도를 증가시키고, 큰 치수의 초점심도는 크게 변화하지 않으면서 한계 해상을 확장한다. 따라서, 초점심도가 미세한 임계치수에서 향상될 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 비편광의 감소된 콘트라스트는 미세패턴을 해상하는데 있어서 중요한 문제이지만, 편광을 제어하는 유효광원을 사용함으로써 미세패턴이 해상될 수 있다는 것을 발견할 수 있다.
또한 도 11b는, 0.5 ≤σ≤0.9를 만족하고 도 11b의 조명 "A"에 상당하는 도 9b에 도시한 접선방향으로 편광을 가지며, 또한 내측에 σ=0.5를 차광하는 환형의 조명에 대한 초점의 콘트라스트 심도(㎛)를 도시한 도면이고, 도 6에 도시한 σMAX=0.9를 만족하고 도 11b의 조명 "B"에 상당하는 비편광 원형 유효광원과 비교된다. σ≤0.5의 범위의 차광은, 광학계의 동공의 내측의 저주파수성분을 절단하고, 큰 치수의 심도를 저하하지 않고 한계 해상을 크게 확장함이 없이 미세한 임계치수의 심도를 증가시킨다. 미세패턴을 패턴화하는데 있어서, s-편광의 효과가 자명해진다.
(제 2실시예)
액침형 노광장치를 이용하여 본 발명에 의한 제 2실시예를 설명한다. 제 1실시예와 마찬가지로, 이 노광장치는, 광원(112)으로서 ArF 엑시머 레이저(193nm의 파장)와 1.32의 개구수를 가지는 투영광학계(140)를 사용함에 있어서, 용액(180)의 최대각θNA은 sinθNA= 0.9를 만족하고, 용액(180)은 1.47의 굴절률을 가지고, 조명계는 σMAX= 0.9를 만족한다.
도 12a와 도 12b는, Y방향에 편행하게 연장되고 동일한 임계치수와 간격을 가지는 L / S 패턴을 포함하는 도 2a에 도시된 단일 방향의 마스크패턴에서, 임계치수와 간격, 또는 피치를 다양화하면서 초점의 콘트라스트 심도(㎛)를 도시한 도면이다.
sinθNA= 0.9인 경우, θNA는 64°이었다. sin(90 - θNA) / sinθNA= 0.44 / 0.9 = 0.49이다. 패턴방향에 평행한 축을 따라 s-편광만이 입사되는 영역에 상당하는 σ의 값이 0.44 / 0.9 ≤σ≤σMAX를 만족하므로, s-편광영역이 대략 0.5 ≤σ≤0.9를 만족하는 영역이 되도록 조명계를 설계하여야 한다.
또한 도 12a는, 0.68 ≤σ≤0.9를 만족하고 도 12a의 조명 "A"에 상당하는 도 5d에 도시된 접선방향의 편광에 대한 초점의 콘트라스트 심도(㎛)를 도시한 도면이고, 도 6에 도시한 σMAX= 0.9를 만족하고 도 12a의 조명 "B"에 상당하는 비편광 원형 유효광원과 비교된다. 편광을 통한 제어는 미세한 임계치수에 대한 심도를 증가시키고, 큰 임계치수에 대한 심도가 감소하지 않고 한계 해상을 크게 확장함이 없이 한계 해상을 확장한다. 단일 방향의 패턴의 경우 상당한 효과가 있다. 따라서, 초점심도가 미세한 임계치수에서 향상될 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 비편광의 감소된 콘트라스트는 미세패턴을 해상하는데 있어서 중요한 문제이지만, 편광을 제어하는 유효광원을 사용함으로써 미세패턴이 해상될 수 있다는 것이 명백하다.
0.68 ≤σ≤0.9의 범위 내에서 접선방향의 편광을 포함하는 조명 "A"는 s-편광영역에 대해서 상기 규정한 조건의 일부만을 만족하고, 0.5 ≤σ≤0.9의 범위내의 접선방향의 편광이 요구된다. 대신에, 0.5 ≤σ≤0.9의 범위내에 접선방향에 직교하는 편광을 이용하지 않는다고 할 수 있다. 즉, 0.5 ≤σ≤0.9의 범위내에 접선방향의 편광을 요구하는 조건은 0.5 ≤σ≤0.9의 범위내에 접선방향에 직교하는 편광을 제거하는 조건으로 대치된다.
또한 도 12b는, 동공좌표계(도 12b의 조명 "A"에 상당함)의 0.5 ≤σ≤0.9와 X=0.7에서의 접선중심점과 0.2의 반경을 가지는 도 8c에 도시한 조명의 콘트라스트심도(㎛)를 도시한 도면이고, 도 7에 도시한 σMAX=0.9를 만족하고 도 12b의 조명 "B"에 상당하는 비편광 원형 유효광원과 비교된다. σ≤0.5의 범위의 차광은 광학계의 동공의 내측의 저주파수성분을 절단하고, 큰 임계치수의 심도를 저하하지 않고 한계 해상을 크게 확장함이 없이 미세한 임계치수의 심도를 증가시킨다. 미세패턴만이 존재하는 경우, s-편광을 제외한 광은 문제없이 차광될 수 있다. 2중극 조명이 도 8a, 도 8b 또는 도 8d에 도시한 형상을 가지는 경우에도 거의 동일한 효과가 있고, 그 결과는 생략한다. 비편광의 감소된 콘트라스트는 미세패턴을 해상하는데 있어서 중요한 문제이지만, 편광을 제어하는 유효광원을 사용함으로써 미세패턴이 해상될 수 있다는 것이 명백하다.
제 2실시예는 NA=1.32로 설명하지만, 노광방법의 효과는 NA가 높을수록 패턴이 미세하게 될수록 현저하게 명백해진다. 액침형 광학계는 p-편광에 대한 결상콘트라스크가 0이 되는 지점을 가진다. 이 현상은 종래의 노광계의 초점심도를 현저하게 감소시킨다.
제 2실시예는 액침형 투영광학계의 특유한 편광을 설명하지만, 액침은 용액(180) 자체의 변동에 대한 또 다른 큰 문제를 가진다. 용액(180)가 no의 굴절률을 가지지만, 예를 들면, 도 13에 도시한 바와 같이, 한 무더기는 온도의 변동에 의해 no+△n의 굴절률을 가질 수 있다. 변동이 발생한 경우, 파면수차의 변동의 절대값 △W는 하기 식:
△W = △n ·d / cosθMAX(10)
에 의해 나타낸 최대값을 가진다. 여기서, d는, 액침매체의 두께이고, 하기 식(11)은:
d ≤(30mλ)·cosθMAX/ △n (11)
식(10)으로부터 유도된다.
식(11)에서 △W의 허용가능량을 30mλ, θMAX= 60°, 파장은 193nm, △n = 10ppm이라고 하면, d ≤3000λcosθNA= 0.29nm인 도달가능값의 값을 얻는다. d만 작을 경우, 어떠한 변동의 영향도 감소될 수 있다. 따라서, 액침형 노광계에서 d를 가능한 작게 하는 것이 중요하다.
순수(pure water)는 ArF 엑시머 레이저를 사용하는 액침노광용의 용액(180)에 적합하다. 그러나, 투영광학계(140)의 소자 중에서, 웨이퍼(170)에 가장 근접한 투영광학계(140)의 최종 소자는, 최대의 광에너지를 수광하는 용액(180)와 접촉한다. 따라서, 석영은 압밀구조와 같은 유리재의 내구성으로 인해 이용할 수 없고, 불화칼슘은 이용될 수 있다. 그러나, 불화칼슘이 물에 접촉할 경우 조해성을 가져 손상을 입는다. 종래부터 ArF 영역의 막은 보통 증착방법으로 제조되어 왔지만, 증착된 막은 다공질이어서 불화칼슘이 구멍을 통해 손상을 입는다. 따라서, 본 실시예는 용액(180)이 접촉하는 투영광학계(140)의 하측면에 대해 스퍼터링한 막을 사용하여 불화칼슘기판을 보호하고 반사방지를 달성하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 예를 들면, MgF2를 사용한 스퍼터링한 막은 이 목적에 적합한 물질 중의 하나이다.
도 14와 도 15를 참조하여, 상기 노광장치(100)를 사용하여 디바이스의 제조방법의 실시예를 지금 설명한다. 도 14는, 디바이스(즉, IC, LSI 등의 반도체칩과 LCD와, CCD 등)의 제조를 설명하는 순서도를 도시한 도면이다. 여기서, 일실시예로서 반도체칩의 제조를 설명한다. 공정 1(회로설계)은, 반도체 디바이스회로를 설계한다. 공정 2(마스크 제작)는, 설계된 회로패턴을 가지는 마스크를 형성한다. 공정 3(에이퍼 제조)은, 실리콘과 같은 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다. 전처리로 칭하는 공정 4(웨이퍼처리)는, 마스크와 웨이퍼를 사용하여 포토리소그래피법에 의해 웨이퍼 위에 실제의 회로를 형성한다. 또한, 후처리로도 칭하는 공정 5(조립)는, 공정 4에서 형성된 웨이퍼를 반도체칩으로 형성하고 조립공정(예를 들면, 디싱, 본딩), 패키징 공정(칩밀봉) 등을 포함한다. 공정 6(검사)은, 공정 5에서 형성된 반도체 디바이스에 대해 유효성 테스트와 내구성 테스트 등의 다양한 테스트를 행한다. 이들 공정을 통해, 반도체 디바이스는 완성되어 출하된다(공정 7).
도 15는, 공정 4의 웨이퍼처리의 상세한 순서도를 도시한 도면이다. 공정 11(산화)은, 웨이퍼의 표면을 산화한다. 공정 12(CVD)는, 웨이퍼의 표면 위에 절연막을 형성한다. 공정 13(전극형성)은, 증착 등에 의해 웨이퍼 위에 전극을 형성한다. 공정 14(이온주입)는, 웨이퍼에 이온을 주입한다. 공정 15(레지스트처리)는, 감광제를 웨이퍼에 도포한다. 공정 16(노광)은, 노광장치(100)를 사용하여 마스크 위의 회로패턴을 웨이퍼 위에 노광한다. 공정 17(현상)은, 노광된 웨이퍼를 현상한다. 공정 18(에칭)은, 현상된 레지스트 화상 이외의 부분을 에칭한다. 공정 19(레지스트박리)는, 에칭 후에 사용하지 않는 레지스트를 제거한다. 이들 공정을 반복하고, 다층 회로패턴이 웨이퍼 위에 형성된다. 본 발명의 디바이스의 제조방법은, 종래의 것보다 높은 품질의 디바이스를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 리소그래피법을 사용한 디바이스의 제조방법과, 중간 및 최종 제품으로서 그 결과물인 디바이스는 또한 본 발명의 제 1측면을 구성한다. 그러한 디바이스는 LSI, VLSI 등의 반도체칩과, CCD와, LCD와, 자기센서와, 박막자기헤드 등을 포함한다.
따라서, 본 발명은, 편광의 영향으로 인한 열화된 결상성능을 방지하여 소정의 콘트라스트를 유지하고 소망한 패턴을 형성하는 액침형 노광방법과 노광장치를제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 이들 바람직한 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 정신과 범위로부터의 일탈함없이 다양한 변형과 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (38)

  1. 피노광체의 표면과 상기 피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 표면을 용액내에 침지하고, 투영광학계에 의해 마스크 위에 형성된 반복패턴을 피노광체 위에 투영하는 노광방법으로서,
    상기 노광방법은, 미세패턴의 라인방향에 평행하고 피노광체에 대해 입사각 θ를 가지는 광을, 투영광학계의 광축에 직교하는 축으로부터 방출하는 유효광원을 투영광학계의 동공 위에 형성하고,
    상기 광은,
    90°- θNA≤θ≤θNA
    (여기서, θNA는 입사각 θ의 최대값임)의 관계를 만족하는 입사각 θ의 영역에서 s-편광만을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영역은 2개의 원을 교차함으로써 형성되는 카누형상(canoe shape)을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 영역은 원의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 영역은 환형의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 영역은 원형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  6. 적어도 일부분이 용액내에 침지되고 no·sinθNA의 개구수(여기서, n0는 용액의 굴절률임)를 가지는 투영광학계에 의해 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광방법으로서,
    X축이 마스크 위에 형성된 패턴의 한쪽 방향이고 X축에 수직인 방향인 Y축이 다른쪽 방향이며 θ가 투영광학계에 대한 노광광의 입사각이면, 투영광학계의 동공 위에 형성된 유효광원의 영역은,
    90°- θNA≤θ≤θNA
    의 관계를 만족하고 또한 상기 X축 또는 Y축에 수직인 방향으로 일직선의 편광성분을 가지는 입사각 θ에 상당하도록 노광광을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 영역은 2개의 원을 교차함으로써 형성된 카누형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 영역은 원의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 영역은 환형의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 영역은 원형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  11. 적어도 일부분이 용액내에 침지된 투영광학계에 의해 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광방법으로서,
    상기 노광방법은, 투영광학계의 동공 위에 형성된 유효광원의 영역 위에 s-편광만을 조사하고, 그 영역 위에서 2개의 화상노광빔이 직교상태를 발생시키는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 영역은 2개의 원을 교차함으로써 형성된 카누형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 영역은 원의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 영역은 환형의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 영역은 원형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  16. 파장 λ과 적어도 일부분이 용액내에 침지되고 no·sinθNA의 개구수(여기서, no는 용액의 굴절률임)를 가지는 투영광학계를 가지는 노광광에 의해 마스크 위에형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광방법으로서,
    상기 용액은,
    d ≤3000 ·λ·cosθNA
    의 관계를 만족하는 투영광학계의 광축방향으로 두께 d를 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  17. 적어도 일부분이 용액내에 침지되는 투영광학계에 의해 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광방법으로서,
    피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 표면은 용액과 접촉하고 상기 용액으로부터 보호되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  18. 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광장치로서,
    상기 노광장치는,
    적어도 일부분이 용액내에 침지되고 no·sinθNA의 개구수(여기서, no는 용액의 굴절률임)를 가지는 투영광학계와;
    노광광이 투영광학계로부터 사출하는 각도 θ의 범위, 즉 90°- θNA≤θ≤θNA의 관계(여기서, θNA는 입사각 θ의 최대값임)를 만족하는 범위에 상당하는 상기 투영광학계의 동공의 영역 위에 편광을 제어하는 편광제어부와;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 편광제어부는 s-편광으로만 편광을 설정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면에 대략 공액의 관계로 배치된 편광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함하고, 상기 개구조리개는 2개의 원을 교차함으로써 형성된 카누형상인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함하고, 상기 개구조리개는 원형의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 개구형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함하고, 상기 개구조리개는 환형의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 개구형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  24. 제 18항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함하고, 상기 개구조리개는 원형의 개구형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  25. 제 18항에 있어서,
    상기 편광제어부는 제어에 의해 대략 0.7의 콘트라스트를 유지하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  26. 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 노광장치로서,
    상기 노광장치는,
    적어도 일부분이 용액내에 침지된 투영광학계와;
    상기 투영광학계의 동공의 영역 위에 편광을 제어하고, 그 영역 위에서 2개의 화상노광빔이 직교상태를 발생시키는 편광제어부와;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 편광제어부는 s-편광으로만 편광을 설정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  28. 제 26항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면에 대략 공액의 관계로 배치된 편광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  29. 제 26항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함하고, 상기 개구조리개는 2개의 원을 교차함으로써 형성된 카누형상인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  30. 제 26항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함하고, 상기 개구조리개는 원의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 개구형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  31. 제 26항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를포함하고, 상기 개구조리개는 환형의 하측부분을 일직선으로 절단함으로써 형성된 개구형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  32. 제 26항에 있어서,
    상기 편광제어부는 투영광학계의 동공면 위에 배치된 개구조리개를 포함하고, 상기 개구조리개는 원형의 개구형상을 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  33. 제 26항에 있어서,
    상기 편광제어부는 제어에 의해 대략 0.7의 콘트라스트를 유지하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  34. 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 투영광학계를 포함하는 노광장치로서,
    상기 노광장치는, 피노광체의 표면과 상기 피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 표면을 용액내에 침지하고,
    d ≤3000 ·λ·cosθo
    (여기서, no·sinθo는 투영광학계의 개구수이고, no는 용액의 굴절률이고, λ(nm)는 노광에 사용된 광의 파장이고, d는 투영광학계의 광축방향으로 용액의 두께임)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  35. 제 34항에 있어서,
    피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 표면은, 용액과 접촉하고, 불화칼슘기판 위에 배치되고 스퍼터링한 막이 피복되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  36. 노광장치를 사용하여 피노광체를 노광하는 공정과;
    노광된 피노광체를 현상하는 공정과;
    를 포함하는 디바이스의 제조방법에 있어서,
    상기 노광장치는,
    적어도 일부분이 용액내에 침지되고 no·sinθNA의 개구수(여기서, no는 용액의 굴절률임)를 가지는 투영광학계와;
    노광광이 투영광학계로부터 사출되는 각도 θ의 범위, 즉 90°- θNA≤θ≤θNA의 관계(여기서, θNA는 각도 θ의 최대값임)를 만족하는 범위에 상당하는 상기 투영광학계의 동공의 영역 위에 편광을 제어하는 편광제어부와;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  37. 노광장치를 사용하여 피노광체를 노광하는 공정과;
    노광된 피노광체를 현상하는 공정과;
    를 포함하는 디바이스의 제조방법에 있어서,
    상기 노광장치는,
    적어도 일부분이 용액내에 침지되는 투영광학계와;
    상기 투영광학계의 동공의 영역 위에 편광을 제어하고, 그 영역 위에서 2개의 화상노광빔이 직교상태를 발생시키는 편광제어부와;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  38. 노광장치를 사용하여 피노광체를 노광하는 공정과;
    노광된 피노광체를 현상하는 공정과;
    를 포함하는 디바이스의 제조방법에 있어서,
    상기 노광장치는, 마스크 위에 형성된 패턴을 피노광체 위에 전사하는 투영광학계를 포함하고, 피노광체의 표면과 상기 피노광체에 가장 근접한 투영광학계의 표면을 용액내에 침지하고,
    d ≤3000 ·λ·cosθo
    (여기서, no·sinθo는 투영광학계의 개구수이고, no는 용액의 굴절률이고, λ(nm)는 노광에 사용된 광의 파장이고, d는 투영광학계의 광축방향의 용액의 두께임)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
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