KR20060118517A - 마이크로리소그라피 투사 조명 장치용 광학적 효과의 편광지연 시스템 - Google Patents

마이크로리소그라피 투사 조명 장치용 광학적 효과의 편광지연 시스템 Download PDF

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KR20060118517A
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미카엘 토트제크
비르기트 엥키쉬
칼-하인즈 쉿쳐
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칼 짜이스 에스엠테 아게
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Abstract

본 발명은 지연 시스템의 입력 측으로부터 입사하는 입력 빔 클라스터를, 지연 시스템에 의해 영향을 받을 수 있는 횡단면에 걸쳐 편광 상태의 공간 분포를 갖는 출력 빔 클라스터로 전환하는 지연 장치(50)에 관한 것으로, 상기 분포는 입력 빔 클러스터의 편광 상태의 공간 분포와 다르다. 본 지연 시스템은 반사 지연 시스템으로 구성될 수 있다. 지연 시스템의 유효 횡단면은 상이한 지연 효과의 복수 개의 지연 면적을 갖는다. 위치에 종속적으로 변하는 지연 효과를 갖는 이 형태의 거울 시스템은 입력 빔 클러스터의 횡단면에 걸친 바람직하지 않은 편광 상태의 편차를 보상하는 데 사용될 수 있고/있거나 초기값을 조정하는데 사용될 수 있다.
리타데이션(retardation)장치, 투사 노출 장비,

Description

마이크로리소그라피 투사 조명 장치용 광학적 효과의 편광 지연 시스템{Polarization optically effective delay system for microlithographic projection illumination device}
본 발명은 리타데이션 장치(retardation arrangement)의 입력 측으로부터 입사하는 입력 방사 광선을, 횡단면에 걸쳐서 리타데이션 장치에 의해 영향을 받을 수 있는 편광 상태의 공간 분포를 가지며, 입력 방사 광선의 편광 상태의 공간 분포와 상이한 출력 방사 광선으로 전환하는 리타데이션 장치와, 최소 하나의 그러한 리타데이션 장치를 갖는 마이크로리소그라피 투사 노출 장비(microlithography projection exposure machine)에 관한 것이다.
마이크로리소그라피용 투사 노출 장치의 결상(imaging) 파워를 증가시키기 위해, 조명 시스템 내부 및/또는 투사 대물 렌즈의 경우에 있어서 목적된 방식으로 편광 상태를 셋팅하는 것이 흔히 권장된다. 예컨대, 주 광원 방사에 의해 제공되는 편광 상태가 투사 노출 장치를 통과하는 동안 제어하기 어려운 바람직하지 않는 방식으로 변할 수 있다. 이것에 대한 요인은 예컨대, 원자외선 영역(DUV)에서 투명 광학 요소용으로 사용될 수 있는 플루오르화칼슘(CaF2) 및 다른 물질에 있어서 기계적 변형에 의해 야기된 변형 복굴절(SDB) 또는 고유의 복굴절(IDB)일 수 있 다. 마찬가지로 반사 방지 코팅과 반사 코팅(거울 코팅)은 바람직하지 않게 방사의 편광 상태를 변경할 수 있어, 예컨대, 조명 시스템의 입력부에서의 선형 편광 상태가 투사 대물 렌즈의 출구에서의 불확정의 타원형 편광 상태로 전환된다. 구성요소가 광학적으로 편광하는 효과는 일반적으로는 전체적으로 동일하지 않기 때문에, 출력 편광 상태 역시 방사 광선의 횡단면에 걸쳐서 일반적으로 일정하지 않다. 일반적인 리타데이션 장치는 그러한 효과의 보상에 기여할 수 있다.
이미지 생성을 위해 사용되는 방사의 편광 상태는 이미지 품질(imaging quality)을 향상시키기 위하여 목표된 방식 또한 영향을 흔히 받는다. 이러한 목적을 위하여 조명 시스템 및/또는 투사 대물 렌즈에서 일반적인 리타데이션 장치가 사용될 수 있다.
(EP 0 764 858 B1에 대응하는)DE 195 35 392는, 원자외선(DUV) 영역에서 투사 노출 장비의 조명 시스템에 사용을 위해 제공되고, 전체 횡단면에 걸쳐 방사 방향으로 실질적으로 편광된 방사를 포함하는 출력 방사 광선을 생성하는 일반적인 리타데이션 장치를 개시하고 있다. 방사의 편광은 대략 0.5 ≤ NA ≤ 0.7 의 통상적인 이미지 측 개구수(NA, numerical aperture)를 가진 대물 렌즈에 적합하며, 또한 리지스트 물질에의 결합 효율을 최적화하기 위하여 반사 방지 코팅 없는 포토리지스트에 적합하다. 국부적인 바람직한 편향 방향이 실질적으로 광선의 방사 방향에 수직한 접선 편광은 매우 큰 개구수(NA)의 경우에 있어서의 두 개의 광선의 간섭을 최적화하기 위해 흔히 바람직하며, 마찬가지로 적절한 리타데이션 장치에 의하여 셋팅 될수 있다.
선형으로 편광된 입력 방사를 방사상으로 편광된 출력 방사로 전환하기 위한, 전사에 있어 효과적인 하나의 구현예는, 복굴절 재료로 형성된 복수 개의 육각형의 반 파장 판들을 갖는데, 그 판들은 표면을 채우는 방식으로 배열되며, 주 결정축들은 입사 방사의 입사 방향에 수직이 되도록 정렬되어 각 반 파장 판이 국지적으로 입사된 방사의 편광 방향을, 반 파장 판과 교차하며 리타데이션 장치의 광 축으로 향하는 방사상의 방향으로 편향시킨다.
(US 2002/0176166 A1에 대응하는)DE 101 24 803은 유사한 목적을 위해, 제공되는 리타데이션 장치가 전사에 있어 효과적이고, 각각의 경우 격자의 형식으로 또는 굴절 구조의 편향 구조를 가진 작은 영역이 있는 입구 측 및 출구 측 상에 복굴절 물질로 만들어진 투명 평판의 하나의 구체화를 개시하고 있다. 복굴절 기판 물질의 주 결정축은 리타데이션 장치의 광 축과 평행하게 정렬되어 있고, 입력 방사 광선의 방사 방향에 실질적으로 평행하다. 편향 구조는 평판 물질을 통한 방사의 비스듬한 통과를 일으킨다. 원통형으로 대칭적인 편광 분포(접선의 또는 방사상의)를 가진 출력 방사 광선이, 예컨대 들어오는 원으로 또는 선형으로 편광된 빛으로부터, 적절한 경사 방향 및 평판 두께뿐만 아니라 통과 방향과 주 반사 굴절 축 사이의 적절한 각의 설정을 국부적으로 변화시킴으로써 생성될 수 있다.
본 출원인의 아직 출판되지 않은 독일 특허 출원 DE 103 24 468.9은 유효 횡단면에 걸쳐 국부적으로 배열이 변화하는 복굴절 격자 구조를 가진 투명한 리타데이션 요소가, 방사의 원하는 편광 상태를 설정하기 위하여 사용될 수 있는 마이크로리소그라피 투사 노출 장비를 기술하고 있다.
본 발명의 목적은 처음에 기술한 형태의 리타데이션 장치를 제공하는 것으로, 리타데이션 장치의 사용이 이를 구비한 광학 시스템의 바람직한 디자인을 허용한다. 본 발명의 또 다른 목적은 극자외선(EUV)용 리소그라피 시스템에 사용할 수 있는 리타데이션 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적 및 다른 목적을 달성하기 위하여, 하나의 공식에 따라, 본 발명은 리타데이션 장치의 입력 측으로부터 입사하는 입력 방사 광선을, 유효 부분에 걸쳐 리타데이션 장치에 의해 영향을 받을 수 있는 편광 상태의 공간 분포를 가지며 입력 방사 광선의 편향 상태의 공간 분포와 다른 출력 방사 광선으로 전환하는 리타데이션 장치를 제공하고, 리타데이션 장치는 반사 리타데이션 장치로서 고안되고, 리타데이션 장치의 유효 횡단면은 상이한 리타데이션 효과를 갖는 다수의 리타데이션 영역들을 갖는다.
위치의 함수로서 변화하는 리타데이션 효과를 갖는 그러한 거울 장치가, 예컨대, 유효 횡단면에 걸쳐서 매우 균일한 편광을 가지는 출력 방사 광선을 생성하기 위하여, 입력 방사 광선의 유효 횡단 부분에 걸친 편광 상태에 있어서 원하지 않는 변동을 보상하는데 사용될 수 있다. 그것은 예컨대, 방사상 편향(radial polarization)과 접선상의 편향(tangential polarization)을 갖는 출력 방사의 조합을 생성하기 위하여, 개개의 리타데이션 영역에서 국부적으로 상이한 편광 상태를 설정하는 목적을 위해 또한 사용될 수 있다. 또한, 편광 보상 및 위치의 함수로서 변화하는 출력 방사의 편광 상태를 목표된 방식으로 셋팅 가능하다.
반사 리타데이션 장치로서의 구성 덕분에, 방사의 편광 상태에 있어서의 간섭이 접힌 영역에서 수행되는 경우에 있어서, 접히는 광선 경로를 갖는 광학 시스템을 구성하는 것이 가능하다. 또한, 입력 방사의 방향이 출력 광선의 방향에 실질적으로 평행하지 않게 진행하는 경우에 있어서, 실질적으로 수직인 방사의 입사에 대한 구현예들이 가능하고, 예시들은 입력 광선 및 출력 광선이 리타데이션 장치의 광축에 관하여 서로에 하나의 각에서 비스듬히 진행하는 경우에 있어서 비(非)수직 입사에 대한 리타데이션 장치들이다.
반사 리타데이션 장치들은 예컨대, 거울을 편향하는 방식으로 설치 공간에 대한 문제의 해결에 공헌할 수 있고, 대체적인 생산 방법도 허용한다. 반사 굴절 투사 대물 렌즈 또는 다른 이미징 시스템에 대하여 공간적으로 분해하는 패션에서 변화하는 리타데이션 효과를 갖는 오목 거울 장치가 마찬가지로 가능하다.
하나의 발전에 따라, 리타데이션 장치는, 전사 요소를 통한 첫 번째 통과 후, 입력 방사가 전사 요소를 통한 두 번째 통과에 대하여 되반사되는 그러한 방식으로, 최소 하나의 투명한 복굴절 전사 요소 및 리타데이션 장치의 입구 측의 반대편에 놓인 전사 요소의 측에 배열된 반사 표면을 갖는 거울을 구비한다. 복굴절 전사 요소는 이에 의해 두 번 접힌(two-fold) 통과에 사용될 수 있고, 하나의 통과와 비교하여 보다 긴 리타데이션, 다시 말해, 서로 수직하게 편광된 필드 요소들 사이에 보다 큰 경로차를 달성하는 것이 가능하다.
반사 표면은, 리타데이션 장치가 후방 표면 거울의 방식으로 구성될 수 있도록 리타데이션 장치의 입구 측의 반대편에 위치한 전사 요소의 출구 측에 직접 배열될 수 있다. 또한 구현예들이 전사 요소의 출구 표면 및 반사 표면의 사이에 존재하는 간격의 경우에 있다. 전사 요소와 반사 표면 사이의 공간은 물질로부터 자유롭거나, 예컨대, 입사각을 줄이기 위하여 및/또는 위상 에러를 보상하기 위하여, 최소한 부분적으로 투명 물질로 차례로 채워질 수 있다. 반사 표면 및/또는 전사 요소는 편평하거나 굴곡된, 예컨대, 오목하게 굴곡 될 수 있다.
리타데이션 장치의 변화하는 편광 특성이 복굴절 전사 요소의 특성에 의하여 크게 또는 배타적으로 결정되는 것을 확보하기 위하여, 반사 표면의 반사 특성들은 입사 평면에 수직하거나 평행하게 편광된 방사에 대하여 반사성 및 위상-지체 효과가 실질적으로 동등하도록 디자인되어야 한다. 만약 거울 자체가 반사하는 방사 상에 리타데이션 효과를 실행할 수 있으면, 복굴절 전사 요소를 디자인할 때, 위치의 함수로서 변화하는 전반적인 바람직한 리타데이션 효과를 달성하기 위하여, 리타데이션 특성이 거울의 리타데이션 효과에 적용되어야 한다.
본 발명의 범위 내에서, 복굴절 전사 요소를 실행하기 위한 다양한 가능성들이 존재한다. 특히, 고유의 복굴절(IDB) 및/또는 위상 리타데이션을 생성하기 위하여, 기계적 변형에 의해 유도된 변형된 복굴절(SDB)을 사용하는 일축성(one-axis) 및 이축성(two-axis) 결정의 복굴절과 같은 볼륨(volume) 편광 효과를 사용하는 것이 가능하다.
일 구현예에서, 복굴절 전사 요소는 서로 인접하고 투명한 복굴절 물질로 만들어진 다수의 리타데이션 요소를 구비하고, 각 리타데이션 요소는 축 두께(리타데이션 장치의 광축에 평행하게 측정되는) 및 통과방사 방향에 기울어진 특별한 각에 위치한 주 결정축 가지고, 축 두께 및 경사각은 리타데이션 요소를 통한 두 번 접힌 통과의 경우에 있어서 방사의 필드 구성요소 사이의 전술한 경로 차를 발생시키기 위하여 디자인되고, 서로 수직하게 정렬된다.
하나의 변형예는 리타데이션 요소의 주 결정 축이 리타데이션 장치의 광축에 수직한 다른 방향으로 정렬된다는 것에서 구별된다. 실질적으로 수직한 방사의 입사(리타데이션 장치의 광축에 실질적으로 평행한 방사의 입사)를 위하여 고안된 구현예에 대하여, 복굴절 전사 요소는 DE 195 35 292에 나타난 바와 같이 실질적으로 구성될 수 있다. DE 195 35 292의 개시 내용은 본 발명의 내용의 인용으로 포함된다. 그러나, 투명한 복굴절 물질을 통한 방사의 두 번 접힌 통과가 여기 기술된 형태의 반사 리타데이션 장치의 경우에 있어서 발생하기 때문에, 거기에 나타난 구현예와 비교하여 리타데이션 요소의 축 두께는 감축될 수 있고, 예컨대, 반으로 될 수 있다. (예컨대, 한 작용 파장 이상의 위상 리타데이션을 갖는) 리타데이션 장치의 차수가 높아질수록 이에 대응하여 두께도 보다 두꺼워질 수 있다.
다른 구현예에 있어서, 주 결정 축 및 축 두께를 갖는 최소한 하나의 복굴절 전사 요소가 제공되고, 리타데이션 장치의 유효 횡단면, 다시 말해 조명받는 횡단 면은 다수의 리타데이션 영역으로 분할된다. 통과 방향이 주 결정 축으로 0˚이상 90˚이하의 경사각을 둘러싸는 방식에 있어서, 리타데이션 영역에 있는 복굴절 전사 요소를 통한 방사의 통과 방향이 리타데이션 영역의 주 결정 축의 방향에 비스듬히 진행하도록 최소 하나의 리타데이션 영역이 고안된다. 통과 방향 및 주 결정 축의 방향은 통과 평면을 정의한다. 축 두께 및 경사각은 최소 하나의 리타데이션 영역에 대하여 서로 적용된다. 리타데이션 요소를 통한 두 번 접힌 통과 후, 리타데이션 영역에서의 필드 성분의 광학적 경로 길이 차는 전술한 경로 차에 대응되고, 통과 평면의 방향은 각 리타데이션 영역이 리타데이션 영역에 대하여 국부적으로 원하는 바람직한 편광 방향을 산출하기 위하여 설정된다. 각 리타데이션 영역은 이러한 방식으로 바람직하게 고안되었다.
비스듬하게 통과 방사되는 각 리타데이션 영역에서, 리타데이션 장치는 리타데이션 평면처럼 작용하고, 하나의 통과에 있어서, 경로차 G는 통과 방향으로 횡단하는, 입구와 출구 사이의 경로 길이 W 및 두 필드 성분(상광선(ordinary ray) 및 이상광선(extraordinary ray))에 대한 반사 지수들 n0 와 na0 사이의 크기의 차의 곱으로부터 나오는 G = W x│na0 - n0│에 따라 산출된다. 따라서 이러한 차이는 반사 지수 타원의 방향의 함수이다. 여기서, 경로 차를 결정하는 필드 성분의 반사 지수에 있어서의 차이는 경사각 NW 및 복굴절 물질의 형태의 함수이고, 입사각의 선택에 의해 설정될 수 있다. 광선이 되반사될 때, 실질적으로 이중의 경로 차이가 이중의 통과에서 산출된다.
만약, 예컨대 작은 경사각이 주 결정 축에 설정되면, 주 결정축의 방향에서 사라지는 반사 지수에서의 차이는 상대적으로 작고, 따라서 축 두께는 바람직한 경로 차를 달성하기 위하여 적절히 크게 선택될 수 있다. 이것은 생산 및 본 발명에 따른 리타데이션 장치를 조절하는 것을 촉진하고, 리타데이션 장치는 셀프-서포팅(self-supporting) 요소로서 선택적으로 디자인될 수 있다. 축 두께를 선택함으로써 리타데이션 장치의 작용 모드를 입사 방사의 편광 상태에 적용하는 것과 바람직한 편광 분포를 출력 방사에 적용하는 것이 가능하다. 만약, 예컨대,(두 번 접힌 통과에 있어서의)광 파장의 사분의 일(또는 그것의 홀수 배)의 경로 차가 설정되었다면, 각 리타데이션 영역을 통하여 들어오는 원으로 편광된 방사가, 나가는 선형으로 편광된 방사로 전환될 수 있다. 경사의 방향은, 각 리타데이션 영역에 대하여 리타데이션 장치의 입구 측 상에 놓여 있는 출구 평면에서 바람직한 편향 방향, 예컨대 리타데이션 장치의 광 축에 접선상의 또는 방사상의 방향으로의 정렬을 설정하기 위하여 사용될 수 있다. 두 번 접힌 통과 후, 반 파장의 경로 차(또는 이의 홀수 배)를 설정한 경우에 있어서, 입사하는 선형 편광된 방사가 출사하는 선형 편광된 방사로의 국부적 회전이 가능하다. 이것은 리타데이션 영역들, 예컨대 각 리타데이션 영역에 있어 경사 방향의 적절한 국부적 설정에 의하여, 광축에 방사상으로 또는 접선상으로 정렬될 수 있다. 전체 유효 횡단면에 걸쳐 실질적으로 균일한 패션 내에 정렬된 선형 편광이 또한 가능하다. 각과 리타데이션 효과 사이에 일반적으로 함수 관계가 있는 경우에 있어 알려져 있다.
복굴절 전사 요소에 리타데이션 장치의 광 축에 실질적으로 평행한 주 반사 굴절 축이 제공되고, 복굴절 전사 요소가 각 리타데이션 영역에 대하여 입사하는 방사를 편향시키는 최소 하나의 편향 구조가 배정되어, 후자는 경사각과 리타데이션 영역에 제공된 경사의 방향을 가진 리타데이션 영역을 관통하는 하나의 유리한 개량이 두드러진다. 특히 생산하기 쉬운 간단한 디자인의 리타데이션 장치가 하나의 리타데이션 장치의 횡단면을 채우는 복굴절 전사 요소의 도움으로 가능하다.
방사 출구를 방사 입구에 평행하게 하기 위하여, 입사 방사를 비스듬한 통과 방향으로 편향시키기 위한 편향 구조들이 복굴절 전사 요소의 입력 측 상에 제공되고, 편향을 소거하기 위하여 할당된 편향 구조들이 출구 측 상에 제공되는 것이 바람직하다. 예컨대, 복굴절 전사 요소는 구조화된 표면 영역에 대응하는 형상으로 제조된 편향 구조의 입구 측 상 및/또는 출력 측 상에, 마그네슘 플로라이드 또는 석영 결정으로 만들어진 면-평행 평판으로 형성될 수 있다. 이것은 광학적으로 작용하는 하나의 전사 요소의 도움으로 구성되고, 얇은 평판의 형상을 갖는 리타데이션 장치를 가능하게 하고, 따라서 투사 노출 장비의 적절한 위치 내부에, 예컨대 퓨필 평면 가까운 또는 그 안의 작은 광선 각의 영역에 제한된 설치 공간에도 설치될 수 있다.
각 리타데이션 영역의 편향 구조들은 리타데이션 영역에 입사하는 방사를 리타데이션 영역에 제공되는 통과 방향으로 편향시키는 목적 또는 이 편향을 소거하는 목적을 충족시킨다. 여기서, 이 구조는 예컨대 선형 격자, 굴절 구조 형태, 예컨대 프레넬(Fresnel) 구조 형태의 회절 구조, 또는 광학적 회절과 굴절이 모두 편향에 기여하는 경우에 있어서 예컨대, 블래이즈드(blazed) 격자의 형태의 구조일 수 있다. 홀로그래픽 구조도 또한 가능하다.
할당된 반사 층은 전사 요소의 출구 측 뒤에 좀 떨어져서 예컨대, 분리 거울에 배열될 수 있다. 또한 전사 요소의 출구 측에 바로, 예컨대 얇은 반사 코팅의 형상으로 위치할 수 있다.
조사되는 유효 횡단면을 일정한 편향의 작은 필드 또는 영역들로 예컨대, 리타데이션 장치의 조사되는 횡단 부분을 조금의 간격 없이 채우는 작은 육각형의 영역들로, 바람직하게 다각형 형상의 영역, 예컨대 사각형 또는 삼각형의 다른 것도 또한 가능하다. 리타데이션 영역은 둥근 테 또는 둥근 테의 부분 또는 원의 부분의 형상으로 만들어질 수 있다. 이러한 영역들 또는 필드의 수는 바람직하게는 10 또는 100 또는 그 이상의 크기의 치수이고, 영역들은 10% 이하의 특히, 유효 횡단면의 전체 면적의 10%와 1% 사이에서 통상적인 평균의 횡단 부분의 면적을 바람직하게 갖게 된다. 여기서, 영역들의 크기는 국부적으로 원하는 바람직한 편향 방향의, 응용예에 허용가능한 방향의 톨러런스에 적용될 수 있다. 바람직한 구현예의 경우에 있어서, 이것은 ±2% 또는 그 이하의 범위에 있다. 원하는 지역의 방사상의 또는 접선상의 편광은 보다 작은 범위의 크기의 도움으로 실제로 연속적으로 분포될 수 있다. 범위의 제한 없이 구조들의 연속적인 통과가 또한 가능하다. 거기서 작용하는 리타데이션 영역들 사이에, 특히 리타데이션 장치가 조명 시스템에 사용될 때 견딜 수 있는 작은 갭(gap)을 유지하는 것도 마찬가지로 가능하다.
방사의 비스듬한 입사에 제공되는 본 발명에 따른 리타데이션 장치의 구현예의 경우에 있어서, 복굴절 전사 요소의 축 두께 및 리타데이션 영역의 측면 길이는, 리타데이션 영역으로 들어오는 방사의 우세한 부분은 또한 동일 리타데이션 영역으로부터 출사하고, 이웃하는 리타데이션 영역을 통과 방사하지 않는 방식으로 입사 방사의 입사각에 적용된다는 것을 명심해야 한다. 이에 의해 비스듬히 입사하는 경우에 있어서, 이웃하는 리타데이션 영역에 경계 지역에서의 교란를 줄이거나 피하는 것이 가능하다. 이 목적을 위하여 리타데이션 요소의 측면 길이가 복굴절 전사 요소의 축 두께와 비교하여 큰 것이 바람직하다. 측면 길이와 리타데이션 요소의 축 두께 사이의 비율은 예컨대, 50이상 또는 100이상 또는 1,000이상 또는 10,000이상 일 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 리타데이션 장치의 또 다른 부류는, 복수 개의 복굴절 전사 요소가 바람직하게는 리타데이션 장치의 횡단면에 있는 표면-필링(filling)방식으로 배열되고, 복굴절 전사 요소들 각각에 대하여, 주 결정 축이 리타데이션 장치의 광 축에 비스듬히 기울어져 원하는 입사각 및 경사 방향의 범위에 대하여 결과로서 일어나는 것이 구별된다. 따라서, 이들은 여러 부분으로 나뉜 디자인인 조각난 리타데이션 장치이고, 디자인은, 여기서 고려된 리타데이션 장치에 대하여, 리타데이션 영역의 주 결정 축이 리타데이션 장치의 광 축 및 평판의 평면에 비스듬하게 정렬된다는 점의 차이와 함께, DE 195 35 392의 도 1에 도시된 구현예의 디자인을 닮을 수 있다.
또 다른 구현예의 경우에 있어서, 리타데이션 장치는 기판(캐리어) 및 기판 상의 반사 코팅을 가지고, 반사 코팅은 상이한 리타데이션 효과의 리타데이션 영역을 형성하는 목적을 위하여, 국부적으로 변화하는, 편광 변화하는 반사 효과를 갖는다. 그러한 위치의 함수로서 변하는 반사 코팅은 예컨대, 직접 리타데이션 장치의 입구 측을 마주하는, 기판(정면 표면 거울)의 정면 측에 적용될 수 있다.
일 구현예에 있어, 반사 코팅은 반사 코팅의 이방성에 있어 공간의 편차를 갖는 이방성 반사 코팅으로 구성된다. 이방성에 있어서의 편차는 방향 및/또는 입사하는 방사의, 코팅에 의해 발생되는 위상 분열의 절대적인 크기에 영향을 미칠 수 있다.
이방성의 반사 코팅은 유전적으로 강화된 금속 거울의 방식으로 구성될 수 있다. 일 구현예에서, 하나 또는 그 이상의 개개의 층들을 가지는 최소 하나의 투명한 유전 물질로 만들어진 이방성의 유전 층이 적용된 금속층이 캐리어에 적용된다. 금속이 없는 이방성의 유전 다층 반사 코팅도 또한 가능하다.
리타데이션 효과의 공간 분포는, 리타데이션 장치의 광축에 관하여 실질적으로 회전상 대칭적인 복굴절(리타데이션 분포)의 효과적인 분포를 만들기 위하여 고안될 수 있다. 방사상의 방향으로 증가하거나 감소하는 복굴절을 갖는 효과적인 복굴절 분포를 설정하는 것 또한 가능하다. 몇몇 경우에 있어, 예컨대 플로라이즈 결정의 고유의 복굴절에 의해 발생되는 편광 효과를 보상하는 목적을 위하여, 복굴절 분포가 회전상 대칭적이지 않으면 유리할 수 있다. 예컨대, 리타데이션 장치의 광축에 관하여 다수의 대칭, 특히 두 번 접힌(2-fold), 세 번 접힌(3-fold), 네 번 접힌(4-fold) 또는 여섯 번 접힌(6-fold) 대칭을 바람직하게 나타내는 복굴절의 세기의 방위각의 조절을 제공하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 리타데이션 영역은 대응하는 각 크기의 원형 부분의 방식으로 구성될 수 있다. 리타데이션 영역은 사이에 끼인 갭으로 또는 표면을 채우는 방식으로 다각형 형상(예컨대, 육각형, 삼각형, 사각형)의 셀을 이웃하는 방식으로 서로 인접하여 배열될 수 있다.
이방성의 유전 층을 만들기 위하여, 코팅 물질은 최소 하나의 기판 표면의 영역에 큰 적용 각으로 예컨대, 40˚ 또는 그 이상의 큰 진공 층착 각에서 진공 증착에 의해 적용될 수 있다. 비네팅 스톱(vignetting stop)을 채용한 마스킹 기술이 적절히 치수화되고 형상화된 리타데이션 영역을 만들기 위하여 코팅 때 사용될 수 있다.
본 발명이 적용되는 바람직한 분야는 자외선 영역으로부터 특히, 260nm 이하의 파장(예컨대 248nm, 193nm 또는 157nm)의 전자기적인 방사로 만들어진 마이크로리소그라피용 투사 노출 장비이다. 투명한 물질이 복굴절 전사 요소를 생산하고 유전 간섭층을 생산하는 데 모두 이용가능하기 때문에, 전술한 구현예들은 특히 이런 파장에 적절하다. 그러나 본 발명은 이러한 파장에만 한정되지 않으며, 순수하게 반사된 마이크로리소그라피용 투사 시스템에서 대략 13nm의 파장을 갖는 방사로 만들어진 극 자외선 영역(EUV)으로부터의 방사로 사용될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 리타데이션 장치는 기판 및 기판에 적용된 반사 코팅을 가질 수 있고, 극 자외선(EUV) 영역으로부터의 방사에 효과적이며, 상이한 리타데이션 효과를 갖는 리타데이션 영역을 형성하기 위하여 국부적으로 상이한 편광-변화 반사 효과를 가질 수 있다. 반사 코팅은 다른 하나 위에 하나가 놓이는, 적절한 물질의(예컨대 모리브덴과 실리콘), 다층의 반사 코팅으로서 고안될 수 있다.
다층의 반사 코팅는 전통적인 EUV 다층 거울과 같은 거울 기판의 근처에 만들어질 수 있다. 편광-종속적인 위상 전이를 발생시키기 위하여 이러한 층 배열 상에, 본질적으로 다층의 방식으로 마찬가지로 구성되는 간격에 서로 인접하여 진행하는 좁은 구조의 격자 장치를 제공하는 것이 가능하고, 그 이하에 위치하는 거울의 연속 층을 계속하는 것이 가능하다. 최소한 몇몇 영역에 있어, 격자 구조는 방사 파장의 크기 차수의 주기 길이로 주기적 일 수 있으나, 바람직하게는 방사 파장보다 짧다(서브-λ 구조). 이에 의해 투명한 광학적 성분으로부터 알려진 구조-유도된 복굴절과 유사한 복굴절 효과를 발생시키는 것이 가능하다(형상 복굴절). 회절 구조적인 요소의 배열 즉, 특히 그들의 정렬, 그들의 주기성 간격 및/또는 구조의 깊이는 상이한 리타데이션 효과의 리타데이션 영역을 만들기 위하여 국부적으로 변할 수 있다.
이 경우에 사용된 형상 복굴절은, 회절 구조에 있어서 비균질의 물질 분포로부터 실질적으로 생기는, 특히 구조적인 요소의 간격이 입사하는 방사의 파장보다 작을 때마다 강하게 발생하는 특성이다. 예컨대 전파에 충분한 0 번째 회절 차수에서도 충분히 작은 격자 구조가 주어진다(제로 차수 격자). 구조적인 요소의 간격은 바람직하게는 작용 파장의 90% 또는 80% 또는 70% 이하이다.
본 발명에 따른 반사 리타데이션 장치는 많은 광학 시스템에 유용하게 사용될 수 있다. 조명 시스템 및/또는 마이크로리소그라피 투사 노출 장비의 투사 대물 렌즈에의 적용이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 기하학적 광선 분할의 반사 굴절 투사 대물 렌즈를 구비한 웨이퍼 스텝퍼로서 고안된 마이크로리소그라피 투사 노출 장비의 개략적인 예시도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 투사 대물 렌즈의 반사 굴절 투사 대물 렌즈 부분의 개략적인 상세도이다.
도 3은 반사 지체 장치의 일 구현예의 개략적인 상세도이다.
도 4는 도 3의 지체 장치의 작동 모드를 설명하기 위한 도형이다.
도 5는 반사 지체 장치의 또 다른 구현예의 개략적인 상세도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 물리적 광선 분할(편광 광선 분할)을 가진 반사 굴절 투사 대물 렌즈의 개략적인 예시도이다.
도 7은 도 7의 투사 대물 렌즈의 , 지체 장치로서 작용하는 편향 거울의 개략적인 상세도이다.
도 8은 도 7에 따른 지체 장치의 개략적인 평면도이다.
도 9는 이방성 반사 코팅을 가지는 전면 거울의 일 구현예의 개략적인 예시도이다.
도 10은 이방성 반사 코팅을 갖는 전면 거울의 또 다른 구현예의 개략적인 예시도이다.
도 11은 반사 지체 장치의 일 구현예를 갖는 심도자외선(DUV) 마이크로리소그라피 투사 노출 장비의 조명 시스템의 일 구현예의 개략적인 예시도이다.
도 12는 반사 지체 장치를 갖는 극자외선(EUV) 투사 대물 렌즈의 일 구현예의 개략적인 예시도이다.
도 13은 극자외선(EUV) 방사용으로 고안된 반사 지체 장치의 개략적인 예시도이다.
라지-스케일(large scale) 집적의 반도체 구성요소의 생산에 제공되는 웨이퍼 스텝퍼(1)의 형상으로 마이크로리소그라피 투사 노출 장비가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 투사 노출 장비는 광원으로 157nm의 작용 파장 λ를 갖는 자외선 을 방출하고, 다른 구현예의 경우에 있어서, 그 이상, 예컨대 193nm 또는 248nm, 또는 그 이하에 놓일 수 있는 액시머 레이져(2)를 구비하고 있다. 다운스트림(downstream) 조명 시스템(4)은 크고, 예리하게 정해지고 균일하게 조사되며, 다운스트림 투사 대물 렌즈(5)의 원중심(telecentricity) 요건에 적합한 이미지 필드를 생성한다. 조명 시스템은 조명 모드를 선택하는 장치를 가지며, 예컨대, 응집성의 정도가 가변적인 각(angular) 필드 조명을 가진 종래의 조명과 이중극자 또는 사중극자 조명 간에 전환될 수 있다.
마스크(7)를 홀딩하고 조작하는 장치(6)가 마스크가 투사 대물 렌즈의 물체 평면(8) 내에 놓이고, 스캐너의 작동을 위해 횡단 방향(y-방향)(9)에 있는 이 평면 내에서 스캔 드라이브에 의해 움직일 수 있도록 조명 시스템 뒤에 정렬되어 있다.
마스크 평면(8) 뒤를 따라 축소 대물 렌즈로서 작용하고, 축소 스케일로, 예컨대 1:4 또는 1:5로 마스크 상에 배열된 패턴의 이미지를, 포토리지스트로 코팅되고 축소 대물 렌즈의 이미지 평면(11) 내에 배열된 웨이퍼(10) 상에 이미지화하는 투사 대물 렌즈(5)가 있다. 다른 축소 스케일, 예컨대 1:20 또는 1:200 까지 내려간 보다 강한 축척도 가능하다.
웨이퍼(10)는, 레티클(7)에 평행하면서 레티클과 함께 웨이퍼를 동시에 움직이기 위하여 스캐너 드라이버를 구비한 장치(12)에 의해 홀딩되어 있다. 모든 시스템은 제어부(13)에 의해 제어된다.
투사 대물 렌즈(5)는 기하학적 광선 분할로 작용하고, 그 대물 렌즈 평면(마스크 평면(8))과 이미지 평면(웨이퍼 평면(11)) 사이에 제1 편향 거울(16)과 오목 거울(17)을 구비한 반사 굴절 대물 렌즈 부분(15)을 구비하고, 평면 편향 거울(16)은 대물 렌즈 평면으로부터 들어오는 방사광이 편향 거울(16)에 의해 오목 거울(17) 방향으로 편향되는 방식으로 투사 대물 렌즈의 광 축(18)으로 기울어져 있다. 투사 대물 렌즈가 기능 하는데 요구되는 편향 거울(16)뿐만 아니라, 오목 거울(17)에 의해 반사된 방사가 이미지 평면(11)의 방향에 있는 편향 거울(19)에 의해 다운스트림 렌즈, 굴절 광학 대물 렌즈 부분(20)으로 편향하는 방식으로 광 축에 기울어진 제2의 평면 편향 거울(19)이 제공된다. 서로 직교하는 평면 거울 표면(16)(19)은 반사 프리즘으로 고안된 광선 편향 장치(21)(도 2) 상에 제공되고, 광 축(18)에 직교하는 평행한 경사축들을 가진다. 이 거울들(16)(19)은 서로 물리적으로 분리된 거울로서 디자인될 수 있다.
구면으로 굴곡된 오목 거울(17)은 기울어져 위치한 측면 암(arm) 부(25)의 단부에 배열되어 있다. 암 부의 기울어진 위치는 특히, 대물 렌즈의 전체 너비 위로 적절한 작업 거리를 확보한다. 평면이 서로 직교하는 편향 거울(16)(19)의 각의 설정은 광축(18)에 관하여 45˚로부터 몇 도씩 벗어나게 할 수 있다.
예에 도시된 바와 같이, 반사 굴절 대물 렌즈 부분은 제2 편향 거울(19)의 영역 내에서, 바람직하게는 거울 평면과 일치하지 않으나 오목 거울(17)의 방향에서 그것의 뒤 또는 그것의 앞에 놓일 수 있는 중간 이미지를 만들어 내도록 고안되었다. 따라서, 투사 대물 렌즈(5)는 두 개의 동공면(pupil plane)을 가지는데, 하나의 동공면(35)은 오목 거울(17)의 인접한 부근에 놓여 있고, 하나의 동공면(40)은 굴절 대물 렌즈 부분(20) 내에 놓여 있다.
대물 렌즈 디자인의 특별한 특징은, 오목 거울(17)과 결합 되어 그 유효 횡단면 위로 공간적으로 변하는 리타데이션 작용을 하는 반사 리타데이션 장치(50)를 형성하는 복굴절 전사 요소(30)가, 광선 편향 장치(21)와 오목 거울(17)에 인접한 정면에서 기울어져 위치한 측면 암 부(25) 내의 오목 거울(17) 사이에, 빛에 의해 두 번 횡단되는 영역에 배열되어 있다는 점에 있다. 한편, 리타데이션 장치(50)는 각각의 제1 및 제2 편향 거울(16)(19) 사이의 빛의 경로에서, 대략 90°로 빛의 바람직한 편광 방향의 전체적인 회전에 영향을 주는 편향-회전 장치로서 기능 한다. 또한, 리타데이션 장치는 공간적으로 변하는 리타데이션 효과에 의해 방사 광선의 횡단면 위로 편향 상태의 위치-종속적인 설정에 영향을 주는 보상 장치로서 작용한다. 암(arm) 부는 이하에서 보다 상세히 설명한다.
편향 거울(16)(19)들의 반사 표면들은 높은 반사 계수를 달성하기 위하여 높게 반사하는 코팅들(23)(24)로 도포되어 있다(도 2). 이들은 유전 물질로 이루어진 하나 또는 그 이상의 층을 구비하고, 이들의 반사 계수와 층 두께는 입사각으로 사용되는 범위 내에서 반사 배율을 만들기 위해 선택된다.
이러한 층들은 입사각과, 서로 수직하게 정렬되고 반사 광선의 전기적 필드 벡터의 필드 성분(s-편향 및 p-편향 각각) 간의 편향에 종속적인 위상 차이를 일으킨다. 이것은 s-편향 및 p-편향 층들이 입사각에 종속적인 입사 광선의 각의 함수로서 다른 광 경로를 구성하기 때문이다. 또한, 종래의 다중 층들은 s-편향 및 p-편향에 대하여 상이한 반사 계수를 가지며, 입사각에 종속적이다. 종래의 반사층들에 있어서, s-편향에 대한 반사 계수는 p-편향에 대한 전체 각 범위에 걸쳐서 종종 더 크고, 특히 반사성에 있어서의 큰 차이가 대략 45°에 존재하는 브루스터(Brewster) 각의 영역에서 일어날 가능성이 있다.
한편, 이러한 배율과 위상의 효과는 전기장의 p-성분이 대물 렌즈를 통과하는 동안 s-성분보다 훨씬 강하게 약화 되어, 예컨대 입구 측의 경우에 있어서 전기장의 p-성분은 편향되지 않거나 원으로 편향된 빛이며, 이미지 평면을 비추는 빛은 보다 강한 s-성분을 갖는 사실을 야기할 수 있다. 다른 한편, 변화하는 편광 상태가 광선 횡단면 위로 일어날 수 있다. 구조적 방향에 종속적인 해상도의 차이가 함께 발생할 수 있다.
이러한 문제들은 반사 거울(16)(19) 사이에 있는 반사 리타데이션 장치(50)의 도움에 의해, 빛의 편광이 전체적으로 대략 90°회전되는 사실에 의해 나타나는 본 구현예의 경우에 있어서 피할 수 있으며, 또한 편광 상태의 위치 종속적인 보정은 퓨필 평면(35)의 영역에서 도입된다.
제1 편향 거울(16)을 비추는 입력 광선(27)이 원 편광되고, 화살의 길이로 상징되는 s-편광과 p-편광의 진폭이 실질적으로 동일한 예시가 도 2에 설명으로 도시되어 있다. 비스듬히 위치한 거울(16)에서의 반사 후, 입사 평면에 평행한 진동인 전기장의 성분은 보다 강하게 약화 된다. 이 빛은 복굴절 전사 요소(30)를 횡단하는데, 전사 요소(30)는 수정된 λ/4 평판으로 디자인되고, 전체 유효 횡단 부분 에 걸친 한 번의 통과(passage)의 경우에 있어서 서로에 관하여 사분의 일 파장만큼 필드 성분의 위상을 리타데이션시키고, 또한 위치 함수로서 훨씬 작은 위상 리타데이션(<<λ/4)을 일으킨다. 오목 거울(17)에서의 반사 후, 편광 상태가 실질적 으로 달라지지 않고 유지되는 경우에 있어서, 반사된 빛은 전사 요소(30)를 통하여 다시 통과하는데, 그것에 의해 두 번 횡단 하게 되고, 가능한 작은 위치 종속적인 양의 또는 음의 리타데이션 공헌뿐 아니라, 대략 λ/4만큼 또 하나의 위상 리타데이션이 일어난다. 평판을 통한 이중 통과는 전체적으로 90˚만큼의 바람직한 편향 방향의 회전 및 횡단 부분에 걸쳐서 변하는 또 하나의 리타데이션에 따른 λ/2의 리타데이션을 일으키며, 크기의 관점에서, 일반적으로 주 리타데이션과 비교하여 작고(예컨대 λ/4의 10-20% 이하), 그 위에 겹쳐진다. 그 변화는 반사 구조에 의해 제공되는 통과 방향의 기울기의 상이한 효과 및/또는 기울기의 방향에 의해 설정될 수 있다.
이 결과로서, 한편 제2 편향 거울(19)에 관하여 s-편향된 빛은, 제1 편향 거울의 p-편향된 다운스트림인 성분의 (더 약한) 진폭을 가지고, 반면 이제 p-성분은 더 큰 진폭을 가진다. 상술한 차이에 기초하여, 반사성에 있어서, 이러한 p-성분은 이제 (더 약한) s-성분보다 보다 강하게 약화 되고, s-편향 및 p-편향에 대해 진폭의 조화가 일어난다. 다중층들(23)(24)은 s-편향 및 p-편향의 실질적으로 동일한 진폭이 제2 편향 거울(16)의 다운스트림을 발생시키기에 유리하게 디자인되었다. 구조의 방향에 종속적인 대조적인 차이 없는 이미징은 이 빛의 도움으로 가능하다.
또한 위치 종속적인 편향 수정은 퓨필 평면(35)의 영역에서 도입되고, 필드 근처에서 일어날 수 있는 입사각에 종속적인 편광에 있어서 어떤 편차를 보상하는 것을 가능하게 한다.
도 3은 리타데이션 장치(50)의 개략적인 상세도를 도시하고 있다. 그것은 실 질적으로 복굴절 전사 요소(30) 및 그 뒤에 인접하여 배열된 오목 거울(17)을 구비하고 있으며, 출력 측(54) 뒤로 짧은 거리를 두고 위치한 거울 표면(51)의 다중 반사 코팅(52)이 평판(30)의 리타데이션 장치의 입구 측(53)의 반대편에 놓여 있다. 투명하며 복굴절 하는 면 평행 평판(30)은, 하나의 광축을 가지고 주 반사 굴절의 축(55)은 면-평행 평판의 표면(53)(54)에 실질적으로 수직하고, 리타데이션 장치(50)의 광축(56)에 평행한 하나의 이방성 결정으로 구성된다. 평판의 재료는 제공되는 작용 파장의 빛에 투과되는데, 대략 260nm 이하의 파장을 갖는 자외선 영역에 있는 작용 파장이 바람직하다. 예컨대, 부분으로 나누어 지지 않는 평판(30)은 157nm 파장의 빛을 내는 마그네슘 플로라이드(magesium fluoride), 및 마그네슘 플로라이드 또는 석영(실리콘 디옥사이드, silicon dioxide), 또는 193nm 파장의 빛을 내는 기계적으로 변형된 마그네슘 플로라이드 또는 석영으로 구성될 수 있다. 평판(30)은, 주 반사 굴절 축(55)이 투사 대물 렌즈의 광축(18)에 평행하거나, 평판의 얼굴(53)(54)이 투사 대물 렌즈의 광축(18)에 수직한 방식으로 방사의 광선 경로 내에 설치되어 영향을 받는다. 변형된 평판의 경우에 있어서, 주 반사 굴절 축의 기능은 변형에 의해 유도된 주축에 의하여 대체된다. 평판의 축 두께 D는 통상적으로 밀리미터의 몇십 분의 일의 크기의 차수이며, 적절하게는 평판이 셀프-서포팅(self-supproting) 방식으로 설치될 수 있을 정도(예컨대 약 0.5mm - 10mm)로 클 수 있다. 평판을 지지하는 목적을 위해 평판이 지탱하는 것에 반하여 이방성 투명 물질(예컨대, 실리카 글래스(silica glass) 또는 칼슘 플로라이드(calcium fluoride))로 만들어진 캐리어를 제공하는 것이 가능하다. 기판의 입구 측(53) 및 출구 측(54) 상에 상호 정렬되어 구성된 편향 구조들(60)(61) 서로 동등한 편향 특성을 갖는다. 본 예의 경우에 있어서, 편향 구조들은 표면을 채우는 방식으로 전체 입구 측(53)과 출구측(54)을 덮는 같은 크기의 육각형의 형상으로 존재한다. 블래이즈드(blazed) 격자의 방식으로 작용하는 편향 구조들이 각 육각 면에 제공되고, 평행한 격자 구조들의 정렬은 일반적으로 이웃하는 리타데이션 영역(65)(66) 사이에 약간의 각도만큼 차이가 난다. 편향 구조들은 직접 이웃하고 상이한 리타데이션 효과를 갖는 리타데이션 영역을 한정한다. 리타데시션 영역들 사이의 영역 경계는 대시(dash)선에 의해 나타난다.
전사 요소(30)의 작용 모드는, 상호 측면으로 약간 오프셋(off-set)되어 상호 배열된 (입력 측(53) 상의) 회절 구조(60)및 (출력측(53) 상의) 회절 구조(61)에 의해 이제 보다 상세히 설명될 것이다. 시스템의 광축에 평행하게 입사하는 빛(입력 방사 광선(70)) 입력 측(53) 상의 편향 구조를 비춘다. 이 전사 격자는, 결정 평판(30) 내부에서 회절의 첫 번째 순서의 통과 방향(71)이 주 반사 굴절 축(55)에 관해 비스듬히 진행하도록, 회절에 의해 방사를 편향시킨다. 여기서, "비스듬한"은 주 반사 굴절 축(55)에 평행하지도 수직하지도 않은 임의의 통과 방향을 나타낸다. 그러한 통과 방향은 0˚이상 90˚이하의 NW 경사각에 의해 특정된다. 입력 구조(60)와 동일한 격자 상수에 기초하여, 출력 측(54) 상의 회절 구조(61)는 이 편향을 다시 제거하고, 그래서, 방출 빛(67)은 입사 광에 대응하여 평행하게 오프셋 방식으로 시스템의 광축에 평행하게 나온다. 이러한 관계가 도 3의 그림에 강조되어 있다. 주 반사 굴절 축(55) 및 통과 방향(71)은 통과 면을 회전한다. 통과 면은 기울기의 방향을 한정하고 평판의 입력 측(53)과 통과 면의 교차면(72)은 편향 격자 구조(60)의 선에 수직하게 진행한다. 통과 방향(71)에 있는 결정 내부 빛에 의해 덮이는 경로 길이 W가 평판 두께 D와 경사각 NW 상의 W = D/cos(NW) 에 따라 결정된다.
평판 물질의 복굴절 특성에 기초하여, 빛의 파장은 두 개의 수직 방향의 진동을 갖는 평판(30) 내부를 전파하는데, 즉 다시 말하면, 편향되고 서로 수직한 필드 성분의 형식으로, 한 성분의 진동(75) 방향은 통과 평면을 진행하고, 다른 성분의 진동(76) 방향은 통과 평면에 수직하게 진행한다. 이러한 적용의 목적을 위하여, 통과 평면에 있는 진동 성분(75)은 상광선(ordinary ray)(지수 0)으로 나타나고, 수직한 진동 성분(76)은 이상광선(extraordinary ray)(지수 a0)으로 나타난다. 복굴절 물질의 경우에 있어서, 상광선에 대한 n0 및 이상광선에 대한 na0 의 상이한 반사 지수는 일반적으로 이러한 두 성분에 대해 통과 방향의 함수로서 유지된다. 그 비율은 음의 복굴절 결정의 경우에 대해 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 굴절 지수 n0 는 모든 방향에서 동일하고, 반면 굴절 지수 na0는 주 반사 굴절 축(55)에 NW 각의 함수로서 변한다. 이 분할(na0 = na)은 주 반사 굴절 축(55)의 방향에서 사라지나, 반면 크기 Δn = │na0 - n0│에 있어서의 차이는 주 반사 굴절 축(55)에 수직한 방향에서 최대(Δnmax)이다. 리타데이션 평판의 이론으로 알려진 바와 같이, 서로 수직 편향된 두 개의 필드 성분은 방향에 있어 차이가 없이 굴절 물질을 통과하지만, G = W·x│na0 - n0│에 따른 경로 G를 갖는다.
평판(30)을 통한 첫 번째 통과 후,방출 빛(67)은 오목 거울(17)의 반사 표면(51)을 비추고, 평판(30)의 방향에서 후자에 의해서 실질적으로 반대 방향으로 되반사된다. 출구 측(54)에 있는 편향 구조(61)는, 통과 방향(71)에 실질적으로 평행하고 따라서 주 반사 굴절 축(55)에 관하여 비스듬한 방식으로 평판을 다시 통과하도록 방사를 편향시킨다(상호성 법칙). 평판의 입구 측(53)으로부터의 방출의 경우에, 편향 구조(60)는, 방출 빛(출력 광선(80))이 광선 편향 장치(21)의 방향으로 들어오는 빛(70)에 실질적으로 평행한 방식으로 거꾸로 진행하는 것을 확보한다. 복굴절 전사 평판(30)을 통과한 두 번째 통과의 경우에 있어, 전체적으로 만들어진 리타데이션이 실질적으로 경로 차 G의 두 배에 대응하도록 수직 필드 성분의 경로 차 G가 다시 만들어질 수 있다.
그러한 장치는 필터링(filtering)에 의해서가 아니라, 입력 방사에 대한 리타데이션 효과만으로 국부적으로 상이한 편광 상태의 바람직한 분포를 만든다. 이에 의해 높은 전사 효과가 달성된다.
리타데이션 장치의 특별한 특징은 경사각 NW가 편향 구조의 치수나 디자인에 의해 어떤 제한 내에 설치될 수 있다는 점에 있고, 경사각은 선형 격자 구조가 보다 작은 격자 상수(선들의 경로에 직교하는 이웃하는 격자 선들 간의 간격)를 보이는 경우에 있어서 증가한다. 작은 경사각의 범위에 있어서, 즉 통과 방향(71)이 주 반사 굴절 축(55)에 매우 예리한 각인 경우, 빛의 전파 방향(71)과 주 반사 굴절 축(55) 사이에 직각으로 주어져 일어나는 반사 지수 Δnmax에 있어서, 그 최대 차 이의 단지 일부분인 최대 반사 지수 Δn에서의 차이가 매우 작은 값을 취할 수 있다는 것을 도 4로부터 볼 수 있다. 본 발명에 의한 (주어진 평판 물질에 대한)반사 지수에 있어 매우 작은 차이를 설정하는 것의 가능성은, 평판(30)의 출력에서 편향 성분 내의 바람직한 경로 차G에 대해 요구되는 평판 두께 D가, 입사광의 방향이 주 반사 굴절 축(55)에 직교하는 종래의 리타데이션 평판의 경우보다 집중적인 리타데이션 장치의 경우에 배로 높을 수 있다는 사실에 도달한다. 결과적으로 복굴절 평판의 불편하게 작은 두께를 본 발명에 의해 피할 수 있고, 이것은 특히 큰 횡단 구역의 사용에 관하여 유리한 효과를 가진다. 경사 방향은 편향 구조에 의해 목표된 양식으로도 설정될 수 있다.
도 3에 도시된 구현예에 있어서, 첫 번째 통과 동안, 대략 입사하는 빛의 사분의 일 파장의 경로 차 G가 통과하는 빛의 필드 성분(75)(76) 사이의 경로 W를 따르도록 평판 두께 D 및 경사각 NW가 (편향 격자들의 적절한 격자 상수에 의해) 선택된다. 그 결과 사분의 일 파장 평판과 유사하게, 입사하는 원 편광된 빛이 방출하는 선형 편광 빛으로 전환된다. 원 편광된 빛은 오목 거울(17)에 의해 되반사되고, 복귀 경로 상에서 다시 λ/4 리타데이션을 거치고, 즉 평판(30)을 통한 두 번째 통과에서 각 리타데이션 영역(65)(66) 내에 있는 실질적으로 원 편광된 방식으로 리타데이션 장치를 떠난다.
리타데이션 장치로부터 거울 측 출구의 각 영역 스트림다운의 바람직한 편향 방향의 방위는 편향 구조의 방위에 의해 각 영역에 대해 영향을 받을 수 있다. 그들의 방위는 각 영역에 대해, 다시 말해 국부적으로, 통과 평면의 방위를 정의하 고, 따라서 필드 성분의 진동의 방향(75)(76)의 방위는 서로 직교하며 편광된다. 이러한 방향들(75)(76)은 또한 유도된 결정축으로서 표시되어 진다.
따라서, 반사 리타데이션 장치(50)는 λ/2 위상 리타데이션에 있어서 입사 방사 광선(70)과 출력 광선의 빛(80) 사이의 첫 번째 근접을 야기한다. 그러나, 유효 횡단 부분에 걸친 리타데이션 효과에서의 국부적 편차가 횡단 부분에 걸쳐 분산된 리타데이션 영역(65)(66)에 의해 추가로 설정될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 각 육각형의 셀(cell)에 있는 편향 구조들(65)(66)은, 작은 편차들이 기술된 전반적인 λ/2 리타데이션에 국부적으로 일어나도록 설정될 수 있다. 이러한 공간적으로 분해되고 영향을 주는 편향 상태가 투사 대물 렌즈의 퓨필 평면(35)의 근처에서 일어나기 때문에, 투사 대물 렌즈의 필드 평면의 영역에 있는 광선 각의 기능으로 일어나는 편향 비균질을 보상하는 것이 가능하다(도 6에 관한 설명과 비교하라).
또한 보상 수단으로서 배타적으로 기능하는 구현예가 있다. 이에 의해 유효 횡단 부분에 걸쳐 변하는 리타데이션 작용이 λ/4와 비교하여 절대값에 있어서 압도적으로 또는 매우 작게 될 수 있다. 예컨대 전사 요소의 적절히 작은 평판 두께를 통하여 및/또는 보다 작은 경사각을 설정함으로써 이것이 가능하다.
기술된 형태의 리타데이션 장치는 효과적인 비용과 고 품질로 제공될 수 있다. 복굴절 평판을 생산하기 위해 실리콘 디옥사이드 또는 마그네슘 플로라이드로 이루어진 출발 결정(starting crystal)이 주 반사 굴절 축에 요구되는 방위에 있어서 그리고 특히 실리콘 디옥사이드에 대하여 예컨대 20 또는 30cm 직경에 이르는 큰 치수에 바로 이용가능하다. 리타데이션 장치를 생산하는 데 필요한 전부는, 통 상적인 두께가 밀리미터의 몇십 분의 일이기 때문에 상대적으로 반응하지 않고 처리하는 동안 효율적으로 조작될 수 있는 평판을 처리하는 것이다. 평향을 만들어 내는 것, 다시 말해 평판의 표면상의 회절의 및/또는 굴절의 구조는 적절한 리소그라피 공정의 도움으로 수행될 수 있고, 그래서 많은 개수에 관련하여 준비의 비용이 낮게 유지될 수 있다. 또한 구조들의 기계적 생산이 원리적으로 가능하다.
반사 리타데이션 장치(150)의 또 다른 구현예가 도 5에 개략적으로 도시되어 있다. 본 고안은 대응되는 특징에 대해 100 씩 증가된 대응되는 참조 번호가 선택되었기 때문에 도 3의 리타데이션 장치(50)와 유사성을 보여준다. 리타데이션 장치는, 주 반사 굴절 축(155)이 평판의 평면에 수직이거나 리타데이션 장치의 광축(156)에 평행한 복굴절 물질로 만들어진,부분으로 나누어지지 않는 면-평행 전사 평면(130)을 구비한다. 상기 기술한 형태의 편향 구조를 가진 육각형 셀은 입구 측(153) 상에 형성된다. 다중 반사 코팅(152)이 입구 측(153)의 반대편에 있는 평판 표면(154)에 직접 적용된다. 도 3에 따른 구현예의 경우와 유사한 방식으로, 편향 구조들(161)이 반사 표면(151)을 마주하는 평판(130) 측(153) 상에 제공된다.
리타데이션 장치의 광축에 실질적으로 평행한 방식으로 입사하는 입력 광선(170)이 리타데이션 영역(166)의 입구 측 편향 구조들(160)에서 축(155)에 관하여 비스듬히 진행하는 통과 방향으로 편향되고, 그 결과는 상기 설명대로, 평판 두께 D 및 경사각 NW의 함수로서 반사 표면(154)에까지의 첫 번째 통과에 있어서의 위상 리타데이션이다. 방사는 반사 표면(154)에서 반사되고, 편향 구조들(161)은 방사가 자신에게 되반사되는 것을 보장한다. 두 번째 통과에 있어, 되반사된 방사 는, 입구 측 상에 제공되며, 되반사 광선을 입력 방향에 실질적으로 평행하게 진행하는 출발 방향을 갖는 출력광선(180)으로 편향시키는 편향 구조들(160)을 비출 때까지 반사 굴절 축(155)에 실질적으로 동일한 경사각으로 평판(130)을 횡단한다.
공간적으로 분해하는 방식으로 변하는 리타데이션 효과를 갖는 반사 리타데이션 장치(150)는, 예컨대 반사 굴절의 투사 대물 렌즈 내에서 횡단 부분에 걸쳐 변화하며, 반사된 방사 상에 리타데이션 효과를 동시에 갖는 오목 거울로서 기능하기 위해 굴곡된 형상을 가질 수 있다. 도 6에 의해 응용예가 보다 상세히 설명된다.
도 6은 편광 광선 분해기를 구비한 반사 굴절의 투사 대물 렌즈(200) 디자인의 도형을 도시한다. 그것은 정확히 하나의 실재의 중간 이미지(미도시)를 생산하는 동안, 물체 평면(201)에 배열된 레티클 등의 패턴을 축소된 스케일, 예컨대 4:1의 비율로 이미지 평면(202)으로 이미징(imaging)하는 목적으로 기능 한다. λ=157nm의 작용 파장에 대해 고안된 투사 대물 렌즈는 물체 평면과 이미지 평면 사이에, 제1 반사 굴절 대물 렌즈 부분(203)과 그것의 다운스트림, 제2 순수 이방성 대물 렌즈 부분(204)을 구비한다. 반사 굴절 투사 대물 렌즈 부분은 광축에 관하여 비스듬히 정렬되어 있는, 편평한 편향 광선 분해기 표면(207)을 가진 물리적 광선 분해기(205)를 구비하고 있고, 뿐만 아니라 이미징 오목 거울 또는 공간적으로 변하는 굴절의 지체자(retarder)로서(다시 말해, 국부적으로 변하는 리타데이션 효과를 갖는 리타데이션 장치로서) 동시에 기능하는 동공 거울(hollow mirror)(250)로 된 거울 그룹(group)을 구비하고 있다.
감소시키는 작용을 하는 제2 대물 렌즈 부분(204), 광축에 기울어지고 광선 분해기 표면(207)에서의 반사에 따라, 물체 평면 내에 배열되어 있는 마스크가 이미지 평면(202) 예컨대, 포토리지스트 층으로 도포된 반도체 웨이퍼, 내에 배열된 감광 기판과 평행하게 정렬되도록 하는 편평한 편향 거울(210)을 구비한다. 이것은 마스크와 웨이퍼의 스캐너 작용을 촉진한다. 편향 거울이 없는 구현예들 또는 하나 이상의 편향 거울을 갖는 변형례들 또한 가능하다.
이러한 형태의 투사 대물 렌즈의 특징은 편광된 자외선(각각의 대물 렌즈 영역에서 선형으로 또는 원형으로 편광된)과의 작용이고, 편광 상태는 광선 분해기 층(207)의 특성에 적합하게 되어있다. 편광 선택적 광선 분해기 층은 본질적으로 하나의 편광 방향은 통과시키고 다른 것은 막도록 되어있다. 편광 성분(각 입사 평면에 각각 수직하고 평행한 전기장 벡터의 성분)역할은 광선 분해기 층(207)이 전사에, 또는 반사에 사용되었는가에 의존하는 이 경우에 있어서 상호 바뀐다.
대물 렌즈의 전사를 향상시키기 위하여, 다층 유전 반사방지 간섭 층 시스템(AR layers, antireflection layer)이 렌즈 및 편광 광선 분해기의 모든 입구 표면과 출구 표면 상에 도포 되어 있다. 거울들(250)(210)의 반사 표면들은 높게 반사하는 유전 반사간섭 층 시스템(HR layers, highly reflection layer)(252)(212)이 도포되어 있다.
오목 거울 장치(250)는 본 시스템이 특별한 특징이다. 그것은 반사 코팅(252)에 직접 적용된 구면상으로 굴곡된 복굴절 전사 요소(230)뿐만 아니라, 오목한 층에 적용된 다층 반사 코팅(252)을 갖는 구곡면상으로 굴된 거울 기판(260) 을 구비한다. 그것의 전체 유효 횡단 부분에 걸쳐, 전사 요소(230)는 대략 λ/4 평판의 리타데이션 작용을 가지고, 공간적으로 분해하는 방식으로 변하하며 다양한 각 리타데이션 영역들(270)(271)(272)에서 λ/4와 비교하여 작은 또 하나의 리타데이션 효과가 이러한 전체 리타데이션 효과 위에 포개어진다. 이를 위하여, 도 5의 리타데이션 장치와 유사하게 오목 거울 장치(250)가 고안되었다. 따라서, 광선 분해기를 마주하는 입구 표면에서 그것은 각 리타데이션 영역들(270)(271)(272)에 대하여 각 경우에 입사 방사를, 전사 평판(230)의 주 결정학적 축(255)에 관하여 비스듬한 방향으로 국부적으로 편향시키는 편향 구조들을 가진다. 또한, 반사 광선을 자신에게로의 되반사에 영향을 미치는 편향 구조들은 전사 요소(230)의 거울 측 출구에 형성되어 있다.
투사 대물 렌즈(200)는 물체 평면(201) 위로 배열된 조명 시스템에 의해 제공되는 원으로 편광된 입력 광으로 작용하기 위하여 고안되었다. 물체 평면에 배열된 마스크와 그것의 다운스트림 배열된 λ/4 평판의 통과 후, 빛은 광선 분해기 층(207)에 관하여 s-편광되고 후자에 의하여 오목 거울 장치(250)의 방향으로 반사된다. 하나 또는 그 이상의 도면에 도시된 렌즈들(225)의 통과 후, 입력 방사 광선(280)은 복굴절 전사 요소(230)를 비춘다. 전사 요소를 통한 첫 번째 통과 동안, λ/4의 위상 리타데이션이 필드 성분 사이의 전체 유효 횡단 부분에 걸쳐서 본질적으로 일어나고, 그래서 방사는 크게 원으로 편광된 방식으로 반사 코팅(252)을 비추고, 그것으로 광선 편향 장치의 방향으로 되반사된다. 또 하나의 λ/4 리타데이션이 전사 요소(230)를 지나는 두 번째 통과에서 도입되고, 오목 거울 장치(250)으 로부터 광선 분해기(205)로 진행하는 출력 방사 광선은 전사 요소(230)을 통한 두 번재 통과 후 광선 분해기 층(207)에 관하여 p-편향된다. p-편향된 빛은 이제 광선 분해기 층(207)에 의해 전사되어 편향 거울(210)을 비추고, 편향 거울에 의해 이미지 평면(202)의 방향으로 편향된다. 이 거울(210)의 특별한 특징은 도 7과 함께 이하 보다 상세히 설명되어 있다.
기술된 편향 구별(차별)은 이상적으로 완벽한 원이고, 개개의 광 성분을 비추고 그 후자를 통과하는 빛은 각각 바람직한 편광 상태를 갖는다. 그러나, 사용된 입사각에 걸쳐 확장된 간섭 층 시스템의 편광-종속적인 효과 때문에, 투명한 광학 요소의 변형-유도된 및/또는 고유의 복굴절 때문에, 및/또는 기하학적 효과 때문에, 편광 상태에 원하지 않는 편차가 방사 광선의 횡단 부분에 걸쳐서 발생할 수 있다.
전통적인 시스템에 있어 이것은 예컨대, 광선 분해기의 방향에서 오목 거울에 의해 되반사된 빛이 완벽히 p-편향되지 않고, 또한 광선 횡단 부분의 하부 영역에서 다른 편광 성분을 가지는 효과를 가질 수 있다. 광선 분해기 층은 이러한 다른 편광 성분에 대하여 완벽히 전사되지 않으며, 그래서 한편, 마스크의 방향에서 되반사된 빛의 파편(단편)이 광선 분해기 층에서 발생할 수 있고, 다른 한편 편향 거울에 전사된 방사는 횡단 부분에 걸쳐 불균일하게 편향된다.
본 구현예에 있어, 횡단 부분에 걸쳐 변화하는 리타데이션 효과를 갖는, 동시에 반사 리타데이션 장치로서 오목 거울 장치(250)를 고안함으로써 이러한 문제들을 피할 수 있다. 여기서, 예의 경우에 있어서, 각 리타데이션 영역 들(270)(271)(272)의 리타데이션 효과는, 오목 거울에 대한 입력 방사(280)가 횡단 부분에 걸친 편광 상태에 있어서 편차를 가지더라도, 거울 장치(250)로부터 광선 분해기에 도달한 방사가 전체 횡단 부분에 걸쳐서 사실상 완벽히 p-편광 되도록 시스템의 나머지에 적용된다. 이에 의해 최적의 전사 효율을 갖는 광선 분해기(205)를 사용하는 것이 가능하다.
예시적인 설명을 위하여, 광선 경로의 대응 위치에서 광선 유효 부분에 걸친 편광 상태의 국부적 분포가 도 6에 도시된 6-1, 6-2 및 6-4에 개략적으로 도시되어 있다. 도 6에 도시된 6-2의, 바람직한 편광 방향의 "비틀어진" 공간 분포(다시 말해, 오목 거울의 업스트림(upstream))를 오목 거울의 균일한 편광 다운스트림(도 6에 도시된 6-4)으로 바꾸기 위하여, 도 6에 도시된 6-3은 유효 횡단 부분에 걸친 리타데이션 장치(250)의 리타데이션 효과에 있어서의 국부적인 편차를 개략적으로 보여준다. 광선 분해기(205)로의 입장 전에, 방사는 전체 방사 광선 횡단 부분에 걸쳐, 특히 입사 평면에 관하여 s-편향되어 불균일하게 선형 편광되어 있다(도 6에 도시된 6-1). 광선 분해기 표면이 입사 각에 의존하는 편광 효과를 가하기 때문에, 상기 표면에 반사 후, 위치에 의존하는 편광의 바람직한 팡향에서 편차가 일어나다(도 6에 도시된 6-2). 이러한 비틀어짐을 보상하기 위해, 그리고 횡단 부분에 걸쳐 균일한 편광에 되돌아가기 위하여, 리타데이션 효과(도 6에 도시된 6-3에서의 빗금)에 대하여 효과적인 결정학적 축의 방향이, 리타데이션 장치(250)의 리타데이션 영역들(270)(271)(272)내부에서, 국부적으로 입사하는 편광 방향으로 각 경우에 있어 45˚에 국부적으로 정렬된다. 이것은 노출된 입구 표면 및 전사 요소(230)의 반사 코팅(252)를 마주하는 출구 표면의 회절 구조의 적절한 디자인에 의해 달성된다. 이들은 출력 방사 광선(290)이 도 6에 도시된 6-2에 대응하여 편향의 공간에 수직하게 편광되는 방식으로, 그 횡단 부분에 걸쳐 변하는 방식으로 고안된다(도 6에 도시된 6-4). 이에 의해, 편광 거울(210)의 방향에 있는 방사 광선이 위치에 의존하는 방사의 손실 없이, 광선 횡단 부분에 걸쳐 균일하고 실제로 완전한 전사를 달성하는 것이 가능하다.
비록 편향 거울(210)이, 편향 거울(210)의 구현예의 경우에 있어서, 높게 반사하는 반사 코팅을 가진 "보통의" 편향 거울로서 고안될 수 있지만, 편향 경로에 있어서, 반사 표면에 관하여 p-편광된 입력 방사 광선(290)으로부터 크게 손실을 방지하는 방식으로, 실린더형으로 대칭적인 분포의 편광 상태(방사상의 또는 접선의)를 가지는 출력 방사 광선(291)을 형성하기 위하여, 편향 거울(210)은 마찬가지로 유효 횡단 부분에 걸쳐 공간적으로 변하는 리타데이션 효과를 갖는 반사 리타데이션 장치로서 고안되었다. 디자인과 기능은 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
공간적으로 분해하는 방식으로 변화하는 리타데이션 효과를 갖는 반사 리타데이션 장치로서 고안된 편향 거울(210)은 입력 방사의 반대편에 있고, 높게 반사하는 다층 반사 층 시스템(212)이 적용되는 뒷면 측(231) 상에 면-평행 평판의 형식으로 복굴절 전사 요소(230)를 구비한다.
그 전체는 기계적으로 열적으로 안정적인 거울 기판(211)에 적용된다. 전사 요소(230)는 표면-필링(filling) 패션 내에 배열되고, 주 반사 굴절 축(234)(235) 이 리타데이션 장치의 광축(236)에 수직으로 또는 편평한 평판 표면에 팽행하게 진행하는 복굴절 물질로 만들어진 다수의 육각형의 평판(232)(233)을 가진다.
셀 또는 리타데이션 영역(232)(233)의 주 축들(234)(235)은 동등한 선형 방식으로 입사하는 방사의 편광 방향 P와 각 셀의 중앙을 통과하여 광축(236)으로 향하는 각각의 반경 사이이 각의 이등분선의 방향에 각각 정렬된다(도 8). 평판(230)의 두께는 비스듬한 통과 방과와 두 번 접힌(two-fold) 통과의 경우에 있어서 λ/2 리타데이션이 전체적으로 만들어지도록 치수화된다. 또한, 반사 층에 의해 가능한 리타데이션이 복굴절 셀들의 디자인에 통합되는 특별한 특징이 있다. 결과적으로, 두 번 접힌 통과에서 각 셀은 편광 방향의 회전을 상기 반경의 방향으로 만든다. 따라서 반사된 출력 방사(291)는 방사상으로 편향된다.
이러한 효과는 도 6에 도시된 6-5에 개략적으로 도시되어 있다. 부분적인 방사 광선이 국부적으로 존재하는 바람직한 편광 방향을 나타내는 방사사으로 진행하는 빗금이 방사 광선의 둥근 횡단 부분에 보여진다. 도 6에 도시된 6-6은 접선의 출력 편광에 대한 관계를 도시한다.
육각형 셀을 가진 격자 배치는 단지 하나의 구현예에 불과하다. 특히, 셀의 부채꼴 타입(fan-type)의 영역 부분을 포함하는 다른 격자 구조들이 또한 합리적인 가능성이 있다.
복굴절 셀들의 주 결정 축들이 표면에 평행하게 놓일 때, 반사의 리타데이션 효과 업스트림 및 다운스트림은 거울(212)과 같다. 다시 말해, 입사하는 존스 벡터(Jones vector) Ei에 대한 편광의 효과는 아래 식으로서 거울의 아이겐시스 템(Eigen system)(sp system)에서 산출된다.
Figure 112006037419082-PCT00001
아래의 거울의 존스 행렬식 및
Figure 112006037419082-PCT00002
아래의 셀(리타데이션 영역)의 존스 매트릭스를 가진다.
Figure 112006037419082-PCT00003
물론, 거울의 가능한 편광 효과(s-편향과 p-편향의 반사성의 차이)는 복굴절 셀에 의해 보상될 수 있다. 후자는 단지 위상에 대하여 작용한다.
입사하는 선형 x-편광에 대한 방정식(1)-(3)의 계산은 임의의 원하는 출력 편광 상태는 적절한 매계 변수의 조합(φ,α,β)으로 생성될 수 있다는 것을 보여준다. 여기서, β는 거울의 리타데이션을, α는 전사 평판의 리타데이션을, φ는 평면에서의 주 결정 축의 방위를 나타낸다.
비스듬한 입사의 경우에 있어 셀 경계를 통한 교란을 피하기 위하여, 복굴절 층은 가능한 얇아야 한다(예컨대 수 ㎛). 만약 복굴절 셀이 Δn =0.009의 MgF2로 만들어지면, 45˚에서 λ =193 nm를 갖는 λ/4 평판을 실현하기 위해 요구되는 두 께는 대략 10㎛이다.
공간적으로 분해하는 방식으로 변화하는 리타데이션 효과를 갖는 반사 리타데이션 장치(300)의 또 다른 구현예가 도 9에 의하여 설명되어 있다. 리타데이션 장치(300)은 예컨대, 상표명 ZERODUR®로 잘 알려진 글라스 세라믹과 같은 낮은 열 팽창 계수의 물질 또는 또 다른 낮은 열 팽창 계수의 물질로 이루어진 거울 기판(301)을 구비하고 있다. 높게 반사하는, 다층의 유전 반사 코팅 시스템(310)이 증착에 의해 편평한 기판 표면(302)에 적용된다. 반사 코팅(310)은 서로 다른 반사 지수를 갖는 대략 λ/2 층들로서 디자인된 개개의 유전 단층의 경우에 있어서 이방성 코팅이다. 비스듬한 증착 때문에(40°또는 그 이상의 통상적인 증기 입사 각), 각 층들의 물질은 구조적으로 유도된 편광-종속의 반사 지수를 갖는다. 반사 코팅 내의 이방성의 편차는 코팅 공정에 의해 위치 함수로서 생산되었고, 그래서 광학적으로 상이한 편광 효과로 된 나란히 놓인 영역들(360)(361)(362)이 존재한다. 이것은 리타데이션 장치(300)의 유효 횡단 부분에 걸쳐서, 반사 방사 광선의 횡단 부분에 걸친 바람직한 편광 상태의 분포를 설정하기 위해 사용될 수 있는 리타데이션 효과에 있어서 국부적 편차를 일으킨다.
도 10에 도시된 구현예에 있어, 반사 리타데이션 장치(400)는 유전적으로 강화된 금속 거울로서 고안되었다. 후자는 수 100nm의 얇은 알루미늄 층이 증착, 스퍼터링 또는 다른 방법으로 기판 표면(402)에 적용된 거울 기판(401)을 구비한다. 금속층(405)의 광대역의 반사 효과를 강화하기 위하여, 금속층(405)과 함께 반사 코팅을 형성하는 (410)다층의 유전 시스템(401)이 이 적용된다. 다층의 유전 시스 템(408)은 도 9에 도시된 구현예와 유사하게, 상이한 리타데이션 효과를 가진 나란히 놓인 리타데이션 영역(460)(461)(462)을 가지는 이방성 코팅 및 코팅의 이방성의 차이에 의해 여기에 발생하는 광학적 효과로서 고안되었다.
위치의 함수로서 변화하는 리타데이션 효과를 갖는 도 9 및 도 10에 도시된 형태의 거울은, 예컨대, 투사 대물 렌즈 또는 마이크로리소그파피 투사 노출 장비의 조명 시스템 내의 편평한 편향 거울로서, 예컨대, 접힌 광선 경로를 가진 조명 시스템(4) 내부의 90°반사 거울(28)로서(도 1) 사용될 수 있다.
도 1에 따른 장비 내에서 사용될 수 있는 DUV 조명 시스템이 보다 상세한 설명을 위하여 도 11에 개략적으로 도시되어 있다. 조명 시스템은, 방사의 원하는 이차원 강도 분포가 퓨필 형상부 표면(503)에 존재하는 방식으로, 레이져(502)로부터 나오는 빛을 수용하고 광선 각 및 형상의 분포를 재형상시키는 퓨필 형상부(pupil-shaping unit)를 구비하고 있다. 퓨필 형상부(503) 내부에 광학적 구성요소의 적절하고, 컴퓨터로 제어된 설정에 의하여, 조명 빛의 모든 흐르는 이차원의 분포가 퓨필 형상부 표면(503)에, 예컨대 전통적인 상이한 직경의 조명, 고리모양의 셋팅, 또는 이중극자 또는 사중극자와 가능ㄴ 극 셋팅설정될 수 있다.
퓨필 형상부 표면(503)은 조명 시스템의 퓨필 표면이다. 퓨필 형상부 표면(503)의 근처 또는 내부에 배열되어 있다. 전체적으로 직사각형의 방출 특징을 가진 반사 격자 요소의 이차원 격자 장치(lattice arrangement)가 조명 시스템의 광전도성의 주요 부분을 만들어내고, 다운스트림 결합 광학 시스템(505)을 통한 광전도성을 조명 시스템ㅇ의 다운스트림 필드 평면(506) 내에 원하는 필드 범위에 적 용한다. 퓨필 형상부 표면(503)은 다운스트림 필드 평면(506)에 관하여 퓨리어-변환된(Fourier-transformed) 평면이고, 따라서, 퓨필 형상부 표면에서의 공간 세기 분포는 필드 표면(506)에서 각 분포로 변환된다.
합성 실리카 글라스 또는 칼슘 플로라이드로부터 만들어지고, 다수의 내부 반사에 의해 통과하는 빛을 혼합하고, 매우 균일한 세기 분포와 적분기의 입구 표면에서 각 분포에 대응하는 막대 적분기의 각 분포가 막대 전분기의 출구 표면에 존재하는 방식의 공정에서 빛을 균질화 시키는, 막대 형상의 광 적분기(510)의 직사각형의 입구 표면이 필드 평면(506) 내에 놓여있다. 조정가능한 필드 스톱(stop)으로서 기능하는 기본적인 마스킹 시스템(REMA)이 배열되어 있는 중간 필드 평면(520)이 막대 적분기의 출구 표면에 바로 놓여 있다. 다운스트림 이미징 대물렌즈(530)는 마스킹 시스템(521)을 가진 중간 필드 평면(520)을 레티클 평면(마스크 평면)에 상을 그린다. 대물 렌즈(530)는 제1 렌즈 그룹(531), 필터 또는 스톱이 도입될 수 있는 퓨필 중간 평면(532), 제2 및 제3 렌즈 그룹(533)(534), 및 이들 사이에 놓여 있는 편평한 편향 거울(550)을 포함하고, 편향 거울(550)은 퓨필 표면(532)의 근처에 있는 매우 평행한 방사의 영역에 배열될 수 있으며, 큰 조명 장치가 수평으로 설치되고 렉티클이 수평으로 지지되는 것을 허용한다.
도 11에 도시된 바와 같은 또 다른 구현예의 경우에 있어서, 조명 시스템은 분리되어있는 광-혼합(light-mixing) 요소, 즉 적분기 막대 또는 벌집 모양의 집광 렌즈 없이 구성될 수 있다. 이 경우, 커플링 광학 시스템(505) 뒤의 필드 평면(506)은 렉티클 마스킹 시스템(521)의 평면에 일치하거나 적절한 중계 광학에 의 해 중개된다. 본 구현예에 있어서, 격자 요소(504)의 형태의 적절히 고안된 격자 요소는 필드 평면(506)에 충분히 균일화된 방사 세기가 존재하도록 수정될 수 있다.
레이져원(502)과 대물 렌즈(530)의 물체 평면(520) 사이의 조명 시스템의 광학 구성요소는, 대물 렌즈(530)로 들어가는 방사가 전체 횡단 부분에 걸쳐 실질적으로 선형 편광되도록 편광이 잘 유지되는 방식으로 작용할 수 있다(도 11에 도시된 11-1). 그러한 편광은 레티클을 조명하는데 불리하고, 구조적 방향에 종속적인 이미징 특성을 도입할 수 있기 때문에, 편향 거울(550)은 선형 편광된 입력 광선을 접선으로 편광된 출력 광선으로 전환하기 위하여(도 11에 도시된 11-2), 위치의 함수로서 변화하는 리타데이션 효과를 갖는 반사 리타데이션 장치로서 고안되었다. 편향 거울(550)의 디자인은 도 6에 따른 편향 거울(210)의 디자인에 대응될 수 있기 때문에, 거기의 기재를 참조한다.
편향 거울의 광학적 경로 업스트림에 놓여 있는 광학 구성요소들은, 편향 거울 상에 입사하는 방사가 방사 광선의 횡단 부분에 걸쳐 균일한 편광을 갖지 않도록 전체적으로 편광 변화 효과를 가지고, 편향 거울(550)은 또한 편광에서의 이러한 편차가 횡단 부분에 걸쳐 보상되도록 디자인된다.
본 발명이 극 자외선 영역(EUV)으로부터의 방사에 의해 작용하는 투사 노출 장비에 또한 유용할 수 있음이 도 12 및 도 13에 의해 설명될 수 있다. 도 12는 그 디자인이 본 출원인의 특허 출원 US 2003/0099034 A1에 기재되어 있는 투사 시스템(600)을 예시로써 이점에 관하여 도시하고 있다. 이 특허 출원에 개시된 내용은 본 명세서의 내용에 참조로서 포함된다. 투사 대물 렌즈는 물체 평면(602)에 배열된, 반사 레티클의 패턴을 물체 평면에 평행하게 정렬된 이미지 평면(603)에 축소 배율, 예컨대 4:1의 비율로 투사하는 목적을 수행한다. 작용 파장은 대략 13.4nm이다. 굴곡된 반사 표면이 제공되고 그에 의해 투사되는 전체 여섯 개의 거울들(604에서 609까지)이 물체 평면과 이미지 평면 사이에, 이미지 평면과 물체 평면에 수직하는 공통 광축(610)을 정의하는 방식으로 서로 동축으로 배열되어 있다. 거울 기판은 대칭축이 공통의 기계적 축(10)과 일치하는 회전적으로 대칭적인 비구면의 형상을 가지고 있다. 이미징하는 동안, 투사 대물 렌즈가, 하나는 거울(605)의 근처에 놓여 있고 두 번째는 거울(609)의 근처에 놓여 있는 두 개의 퓨필 표면을 가지도록, 실재의 중간 이미지(511)가 만들어진다. 모든 거울의 반사 표면들(604부터 609까지)은 실리콘 및 몰리브덴으로 만들어진 교번하는 층들의 복수 쌍을 구비하는 다층의 반사 코팅들로 도포 되어 있다.
오목 거울(609)이 유효 횡단 부분에 걸쳐 국부적으로 변화하는 리타데이션 효과를 갖는 반사 리타데이션 장치로서 고안되었다. 그것은 갭(gap) 없이 반사 표면을 덮는 상호 접경하는 작은 리타데이션 영역으로 나누어진다. 리타데이션 영역은 예컨대, 육각형 또는 원의 단편의 형상을 가질 수 있다.
오목 거울(609)을 통한 개략적인 부분이 13에 도시되어 있다. 거울 기판을 연속적으로 덮는 교번하는 개개의 몰리브덴과 실리콘층들로 구성된 다층 반사 코팅 시스템(621)이 실리콘으로 만들어진 거울 기판(620)에 적용되어 있다. 반사 층 시스템(621)은 상대적으로 얇고, 구조화된 다층 거울(622)로 도포되어 있다. 회절 구 조로 작용하는 구조화된 영역(622)은 서로 평행하게 배열되고 각 경우에 있어서 몰리브덴-실리콘 교번층 조합으로서 구조화된 다수개의 웹(web)(623)(624)을 구비한다. 웹들은 본 구현예의 경우 13nm이고, 따라서 자외선 방사의 작용 파장(13.5nm)보다 약간 아래인 주기 길이(625)를 갖는 주기적인 격자 구조를 형성한다. 본 구현예의 경우에 있어서, 격자(622)의 구조는 전체적으로 개개의 층들을 가지고, 한편 반사 층(621)은 전체적으로 84층들을 구비한다. 기하학적 층 두께는 몰리브덴 개개의 층에 대하여 대략 2.478nm이고, 실리콘 개개의 층에 대하여 4.4.6nm이다(주기 13nm).
회절 구조(622)의 영역에서 비균질적인 물질 분포 때문에, 웹에 의해 형성된 제로-차수 격자는 편광-종속적인 위상 전사를 갖는다. 그 결과, 반사된 빛의 위상은 편광의 함수이고, 거울은 각 리타데이션 영역에서 지체자(retarder)와 같이 작용한다. 수직 입사 광의 경우에 있어서, 격자 구조에 평행하게 편광된 전기장(TE) 및 수직하게 편광된 전기장(TM)에 대한 위상 차의 시뮬레이션은, TE 편광에 대한 -0.024λ 및 TM 편광에 대한 -0.034λ의 위상의 절대값의 경우에 있어서 λ/100의 위상차를 나타낸다. 대조적으로, 두 편광 방향에 대한 반사성은 실질적으로 동일하다(TE 편광에 대해 73.7%, TM 편광에 대해 73.6%).
구조화된 표면(622) 내부의 복굴절 효과에 있어서 국부적 편차가 다양한 방법으로 이행될 수 있다. 예컨대, 회절 구조들이, 국부적으로 필링 계수(filling factor)를 변화시키지만 표면 내부의 일정한 구조의 깊이(웹들(623)(624)(625)의 높이)를 갖는 것이 가능하다. 필링 계수는 주기(625)를 일정하게 유지하는 한편 구 조의 너비(웹들(623)(624)의 너비)를 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 구조의 깊이는 변화시키나,구조화된 표면 내부에 일정한 필링 계수를 제공하는 것이 또한 가능하다. 국부적 복굴절 효과는 입력 방사의 편향 분포에 적용되어 이미지 평면(603) 상에 입사하는 방사는 실질적으로 균일한 방식으로 편향된다.
본 발명은 리타데이션 장치(retardation arrangement)의 입력 측으로부터 입사하는 입력 방사 광선을, 횡단면에 걸쳐서 리타데이션 장치에 의해 영향을 받을 수 있는 편광 상태의 공간 분포를 가지며, 입력 방사 광선의 편광 상태의 공간 분포와 상이한 출력 방사 광선으로 전환하는 리타데이션 장치와, 최소 하나의 그러한 리타데이션 장치를 갖는 마이크로리소그라피 투사 노출 장비(microlithography projection exposure machine)에 관한 것으로, 리타데이션 장치의 구비한 광학 시스템의 바람직한 디자인에 이용될 수 있으며, 극자외선(EUV)용 리소그라피 시스템에 사용될 수 있다.

Claims (48)

  1. 리타데이션 장치의 입력 측으로부터 입사되는 입력 방사 광선을, 횡단면에 걸쳐 리타데이션 장치에 의해 영향받을 수 있는 편광 상태의 공간 분포를 가지며 입력 광선의 편광 상태의 공간 분포와 다른 출력 방사 광선으로 전환하는 리타데이션 장치에 있어서,
    리타데이션 장치는 반사 리타데이션 장치로서 고안되고, 리타데이션 장치의 유효 횡단면은 상이한 리타데이션 효과를 갖는 다수의 리타데이션 영역을 갖는 리타데이션 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    최소 하나의 투명한 복굴절 전사 요소 및
    전사 요소를 통한 첫 번째 통과 후 입력 방사가 전사 요소를 통하여 두 번째 통과로 되반사되는 방식으로 전사 요소 측에 배열된 반사 표면을 갖는 거울을 구비하는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    반사 표면이 지체 장치의 입구 측 반대편에 위치한 전사 요소의 출구 측에 직접 배열되는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    전사 요소의 출구 표면과 반사 표면 사이에 간격이 존재하는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    거울은 오목 거울인 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    전사 요소는 오목 거울에 적합한 곡선 형상을 가진 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    입사 평면에 수직하고 평행하게 편향된 방사에 대하여 반사성 및/또는 위상-지체 현상이 실질적으로 동동하도록 반사 표면의 반사 특성이 고안된 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    위치 함수로서 변화하는 원하는 리타데이션 효과를 전체적으로 획득 가능하게 하는 방식으로 거울의 리타데이션 효과가 전사 요소의 리타데이션 특성에 적합한 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    복굴절 전사 요소는 서로 이웃하여 배열되며, 투명한 복굴절 물질로 만들어진 다수의 리타데이션 영역과, 통과 방사 방향으로 기울어진 특수 각에 위치한 축 두께 및 주 결정 축을 갖는 각각의 리타데이션 영역과, 지체 요소를 통한 두 번 접힌 통과의 경우에 있어서 방사의, 서로 수직하게 정렬된 필드 구성요소 사이의 소정의 경로 차를 발생시키도록 고안된 축 두께 및 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    리타데이션 영역의 주 결정 축이 리타데이션 장치의 광 축에 수직인 상이한 방향으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    주 결정 축과 축 두께를 갖는 최소 하나의 전사 요소가 제공되고,
    리타데이션 장치의 유효 횡단면은, 주 결정 축을 가진 통과 방향이 0˚이상 90˚이하의 경사 각을 포함하고, 통과 방향 및 주 결정 축의 방향에 의해 정해지는 통과 평면에 놓이는 방식으로, 리타데이션 영역에서 복굴절 전사 요소를 통한 방사의 통과 방향이 리타데이션 영역의 주 반사 굴절 축의 방향에 비스듬하게 진행하는 다수의 리타데이션 영역으로 나누어지고,
    소정의 경로 차에 대응한 리타데이션 요소를 통한 두 번 접힌 통과 후, 리타데이션 영역에서 필드 성분의 광학적 경로 길이 차 및 통과 평면의 방위가 리타데이션 영역에 대하여 국부적으로 원하는 바람직한 편광 방향을 만들기 위하여 각 리타데이션 영역에 설정되는 방식으로, 축 두께와 경사각이 최소 하나의 리타데이션 영역에 대하여 서로 적합한 리타데이션 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    복굴절 전사 요소는 지체 장치의 광축에 실질적으로 평행한 주 결정 축이 제공되고,
    입력 방사가 리타데이션 영역에 대해 제공된 경사각과 경사 방향을 가진 리타데이션 영역을 관통하도록 입력 방사를 편향시키는 최소 하나의 편향 구조에 각 리타데이션 영역에 대하여 복굴절 전사 요소가 배정되는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    입사 방사를 비스듬한 통과 방향으로 편향시키는 편향 구조가 복굴절 전사 요소의 입력 측 상에 제공되고, 편향을 제거하는 편향 구조는 복굴절 전사 요소의 출력 면 상에 배정되는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    복굴절 전사 요소는 복굴절 물질로 만들어진 평판으로 형성되고
    편향 구조는 평판의 입구 측 및/또는 출구 측 상에 직접 형성되는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    최소 하나의 편향 구조가 회절 구조인 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    최소 하나의 편향 구조가 굴절 구조인 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    최소 하나의 편향 구조가 회절 및 굴절 구조인 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    리타데이션 장치의 유효 횡단면이 일정한 편향 및/또는 동등한 경사각을 갖는, 실질적으로 갭 없는 리타데이션 장치의 유효 횡단면을 채우는 다수의 리타데이션 영역으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    복수의 복굴절 전사 요소는 유용한 횡단면에 배열되고, 각 전사 요소는 리타데이션 영역을 형성하고 축 두께를 가지며,
    주 결정 축과 통과 방향이 통과 면을 스핀하는 방식으로, 각 복굴절 전사 요소에 대하여 주 결정 축은 방사의 통과 방향에 비스듬히 기울어지고,
    최소 두 개의 전사 요소의 주 결정 축이 다르게 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    리타데이션 장치는 입사하며 실질적으로 원으로 편향된 방사를, 출사하며 부분적으로 선형 편향된 방사로 전환하도록 고안된 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    리타데이션 장치는 출력 방사 광선이 실질적으로 접선상으로 또는 방사상으로 편향되는 방식으로 고안된 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  22. 제 11항에 있어서,
    두 번 접힌 통과에서 사전 결정된 경로 차가 입사하는 광선의 사분의 일 파장에 실질적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    전체 횡단 부분에 걸쳐 한 방향으로 선형 편광되어 입사하는 방사를, 접선상으로 또는 방사상으로 편향된 부분적으로 선형 편광되어 출사하는 방사로 전환하는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  24. 제11항에 있어서,
    두 번 접힌 통과에서 사전 결정된 경로 차는 입사 방사의 반 파장에 실질적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  25. 제2항에 있어서,
    전사 요소는 100㎛ 이상의 축 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  26. 제1항에 있어서,
    리타데이션 영역은 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  27. 제1항에 있어서,
    유용 횡단 부분이 동일한 크기 및/또는 형상의 작은 리타데이션 영역으로 분할되는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  28. 제1항에 있어서,
    다수의 리타데이션 영역이 10 또는 100 이상의 크기의 차수인 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  29. 제1항에 있어서,
    리타데이션 장치는 기판 및 기판 상에 배열된 반사 코팅을 갖고,
    반사 코팅은 상이한 리타데이션 효과를 갖는 리타데이션 영역을 형성하는 목적을 위해 국부적으로 변화하며, 편향 변화의 반사 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    반사 코팅은 반사 코팅의 이방성에서 공간 편차를 갖는 이방성 반사 코팅으로 구성되는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  31. 제1항에 있어서,
    리타데이션 장치의 광축에 대하여 실질적으로 회전 대칭되어 유효 리타데이션 분포가 일어나도록 리타데이션 효과의 공간 분포가 고안된 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  32. 제1항에 있어서,
    리타데이션 장치의 방사상 방향에서 증가하거나 감소하여 유효 리타데이션 분포가 일어나도록 리타데이션 효과의 공간 분포가 고안된 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  33. 제1항에 있어서,
    비 회전 대칭으로 유효 리타데이션 분포가 일어나도록 리타데이션 효과의 공간 분포가 고안된 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    비 회전 대칭의 리타데이션 분포는 리타데이션 장치의 광축에 대하여 복수의 대칭을 갖는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  35. 제1항에 있어서,
    리타데이션 장치는 기판 및
    그 기판에 적용되며, 극대 자외선(EUV) 영역으로부터 방사에 대해 효과적이며, 상이한 리타데이션 효과를 갖는 리타데이션 영역을 형성하기 위해 국부적으로 상이한 편광 변화 반사 효과를 갖는 반사 코팅을 갖는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    반사 코팅은 교번하며 층을 갖는 다중 반사 층으로서 높은 지수와 낮은 지수 물질이 교대로 된, 다층의 반사 코팅으로서 고안되고, 간격에서 서로 인접하여 진행하는 구조의 회절 구조의 요소가 제공되고, 간격은 방사 파장보다 작고, 상이한 지체 효과를 갖는 리타데이션 영역을 형성하는 구조의 배열 국부적으로 변하는 것을 특징으로 하는 리타데이션 장치.
  37. 마이크로리소그라피 투사 노출 장비는 마스크를 조명하기 위한 방사원을 포함한 조명 장치 및 마스크에 의해 제공된 패턴을 투사 대물 렌즈의 이미지 평면에 투사하기 위한 조명 장치의 하부에 배열된 투사 대물 렌즈를 갖고,
    투사 노출 장비는 리타데이션 장치의 입력 측으로부터 입사하는 입력 방사 광선을, 횡단면에 걸쳐 리타데이션 영역에 의해 영향을 받을 수 있고, 입력 방사의 편광 상태의 공간 분포와 다른 편향 상태의 공간 분포를 갖는 출력 방사 광선으로 전환하기 위한 최소 하나의 리타데이션 장치를 갖고,
    리타데이션 장치는 반사 리타데이션 장치로 고안되고, 리타데이션 장치의 유효 횡단면은 상이한 리타데이션 효과를 가진 복수의 리타데이션 영역을 갖는 마이크로리소그라피 투사 노출 장비.
  38. 제37항에 있어서,
    리타데이션 장치는 편향 거울로 고안되고, 조명 장치의 마스크와 방사원 사 이에 배열되는 것을 특징으로 하는 투사 노출 장비.
  39. 제37항에 있어서,
    리타데이션 장치는 방사 흐름 방향의 마지막 편광 광학 요소의 뒤에 배열되는 것을 특징으로 하는 투사 노출 장비.
  40. 제37항에 있어서,
    오목 거울 및 광선 반사 장치를 가진 최소 하나의 반사 굴절 대물 렌즈부가 물체 평면과 이미지 평면 사이에 배열된 투사 대물 렌즈는 반사 굴절 대물 렌즈이고, 오목 거울은 반사 리타데이션 장치로서 고안되고 오목 거울의 유효 횡단면은 상이한 리타데이션 효과를 갖는 복수의 리타데이션 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 노출 장비.
  41. 제40항에 있어서,
    리타데이션 장치는 전사 요소의 첫 번째 통과 후, 입력 방사 광선이 전사 요소를 통하여 두 번째 통과에 대해 되반사하는 방식으로, 리타데이션 장치의 입구 측의 반대편에 위치한 전사 요소의 측에 반사 표면을 가진 거울 및 최소 하나의 투명 복굴절 전사 요소를 구비하고,
    복굴절 전사 요소는 서로 인접하여 배열되며 투명 복굴절 물질로 만들어진 복수의 리타데이션 영역을 가지고, 각 리타데이션 영역은 통과 방사 방향에 경사진 특수 각에 위치한 축 두께 및 주 결정 축을 가지고, 축 두께 및 경사각은 리타데이션 장치를 통한 두 번 접힌 경과에 있어서, 축 두께 및 경사각이 서로 수직으로 정렬된, 방사의 필드 성분 사이에 소정의 경로 차를 만들도록 고안된 것을 특징으로 하는 투사 노출 장비.
  42. 제41항에 있어서,
    리타데이션 영역의 주 결정 축이 리타데이션 장치의 광축에 수직인 상이한 방향으로 정렬된 것을 특징으로 하는 투사 노출 장비.
  43. 제41항에 있어서,
    최소 하나의 복굴절 전사 요소가 제공되고, 주 결정 축 및 축 두께를 갖고, 통과 방향이 주 결정축과 0˚이상 90˚이하의 경사각을 포함하고, 주 결정 축의 방향과 통과 방향에 의해 정의된 통과 평면에 놓이는 방식으로, 리타데이션 영역에서 복굴절 전사 요소를 통과한 방사의 통과 방향이 리타데이션 영역의 주 결정 축의 방향에 비스듬히 진행하도록 리타데이션 장치의 유효 횡단면이 복수의 리타데이션 영역으로 분할되고, 리타데이션 영역에 대하여 국부적으로 원하는 바람직한 편광 방향을 만들기 위하여, 소정의 경로 차에 대응한 리타데이션 요소를 통한 두 번 접힌 통과 후, 리타데이션 영역에서 필드 성분의 광 경로 길이 차 및 통과 평면이 갈 리타데이션 영역에 대하여 셋팅되는 방식으로, 축 두께와 경사각이 최소 하나의 리타데이션 영역에 대하여 서로 적합한 것을 특징으로 하는 투사 노출 장비.
  44. 제41항에 있어서,
    복굴절 전사 요소에 리타데이션 장치의 광축에 실질적으로 평행한 주 결정 축이 제공되고, 복굴절 전사 요소에 각 리타데이션 영역에 대하여 입력 방사가 리타데이션 영역에 대하여 제공된 경사 방향과 경사 각을 가진 리타데이션 영역을 관통하도록 입사 방사를 편향시키는 최소 하나의 편향 구조가 배정되는 것을 특징으로 하는 투사 노출 장비.
  45. 제37항에 있어서,
    최소 하나의 평판 편향 거울이 물체 평면과 이미지 평면 사이에 배열되고, 편향 거울은 반사 리타데이션 장치로 고안되고, 편향 거울의 유효 횡단면은 상이한 리타데이션 효과를 갖는 복수의 리타데이션 영역을 가지는 경우에 있어서, 투사 대물 렌즈는 반사 굴절 투사 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 투사 노출 장치.
  46. 투사 노출 장비는 반사 마스크를 조명하기 위하여 극 자외선(EUV)방사에 대한 방사원을 구비한 조명 장치 및 마스크에 의해 제공된 패턴을 투사 대물 렌즈의 이미지 평면에 투사하기 위하여 조명 장치의 하류부분에 배열된 투사 대물 렌즈를 갖고,
    투사 노출 장비는 리타데이션 장치의 입력 측으로부터 입사하는 입력 방사 광선을, 횡단면에 걸쳐 리타데이션 영역에 의해 영향을 받을 수 있고, 입력 방사의 편광 상태의 공간 분포와 다른 편향 상태의 공간 분포를 갖는 출력 방사 광선으로 전환하기 위한 최소 하나의 리타데이션 장치를 갖고,
    리타데이션 장치는 반사 리타데이션 장치로 고안되고, 리타데이션 장치의 유효 횡단면은 상이한 리타데이션 효과를 가진 복수의 리타데이션 영역을 갖는 투사 노출 장비.
  47. 제47항에 있어서,
    리타데이션 장치가 극 자외선(EUV) 영역의 방사에 대하여 효과적이고, 상이한 리타데이션 효과를 갖는 리타데이션 영역을 형성하기 위하여 국부적으로 상이한 편광 변화 반사 효과를 갖는 기판 및 기판에 적용된 반사 코팅을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 노출 장비.
  48. 제47항에 있어서,
    반사 코팅은 높은 지수와 낮은 지수의 물질이 교번하여 놓인 층을 갖는 다층 반사 코팅으로 고안되고, 구조절의 회절 구조 요소는 제공된 간격에서 서로 인접하여 진행하고, 간격은 방사 파장보다 작고, 상이한 리타데이션 효과를 갖는 리타데이션 영역을 형성하기 위한 구조들이 국부적으로 변하는 장치인 것을 특징으로 하는 투사 노출 장비.
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