KR20090009128A

KR20090009128A - 마이크로리소그래피 투영 노광 장치

Info

Publication number: KR20090009128A
Application number: KR1020080069592A
Authority: KR
Inventors: 다미안 피올카; 미카엘 토트쩨크; 알렉산드라 파찌디스; 미카엘 리커
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 아게
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2009-01-22
Also published as: JP2009027162A; DE102008040058A1; US20110007293A1; US7817250B2; JP5237708B2; DE102008040058B9; US20090021719A1; US8395753B2; KR101472137B1; DE102008040058B4

Abstract

본 발명은 조명 시스템(10) 및 투영 대물렌즈(20)를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 관한 것으로, 투영 노광 장치의 동작시에 상기 조명 시스템(10)은 투영 대물렌즈(20)의 물체 평면을 조명하고 상기 투영 대물렌즈(20)는 물체 평면의 이미지를 이미지 평면에 제공한다. 한 유형에 따르면, 물체 평면에 입사하는 광에 있어서 적어도 하나의 편광 분포에 대해, 물체 평면에서 균질하지 않은 강도 분포가 얻어지도록 상기 조명 시스템(10)에서 편광-의존적인 투과가 형성되며, 여기서 상기 균질하지 않은 강도 분포는 투영 대물렌즈(20)의 편광-의존적인 투과 특성들에 의해 이미지 평면에서 균질한 강도 분포를 가져온다.

Description

마이크로리소그래피 투영 노광 장치{Microlithographic projection exposure apparatus}

본 발명은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 관한 것이다.

마이크로리소그래피는 예컨대 집적회로 또는 LCD와 같은 미세 구조화된 소자들의 제조에 사용된다. 마이크로리소그래피 공정은 조명 시스템 및 투영 대물렌즈를 구비하는 투영 노광 장치라고 불리는 것에서 수행된다. 그 경우에, 조명 시스템에 의해 조명되는 마스크(=레티클)의 이미지는, 기판의 감광층 위로 마스크 구조를 전사하기 위하여, 감광층(포토레지스트)으로 코팅되어 있으며 투영 대물렌즈의 이미지 평면에 배치되어 있는 기판(예컨대 실리콘 웨이퍼) 위로 투영 대물렌즈에 의해 투영된다.

결상 콘트라스트를 최적화 하기 위하여, 주어진 편광 분포들이 조명 시스템 내의 레티클 평면에서 세밀하게 조절되는 것이 알려져 있다. 그러나, 이 경우에 발생하는 문제점은, 조명 시스템에서 설정되는, 즉 투영 대물렌즈의 물체 평면에서 얻어지는 편광 분포에 따라, 웨이퍼 평면에서 발생하는 강도 분포가 원하지 않은 방식으로 변화한다는 것이다. 이에 대한 책임은, 투영 대물렌즈의 투과 특성이 편 광-의존적이라는 사실에 있다. 편광-의존적인 투과의 알려진 효과는 투과 분리(transmission separation) 또는 '디어테뉴에션(diattenuation)'라고도 불린다. 이 효과는, 렌즈들에 제공된 반사방지층(AR-층)들 및 투영 대물렌즈에 있는 몇몇 미러들에 제공된 고반사층(HR-층)들의 편광-의존적인 투과에 의해 초래된다. 따라서 AR-층에 대해 알려진 바와 같이, Tp는 Ts보다 큰데, 여기서 Tp는 입사 평면에 평행한 전기장 세기 벡터의 진동 방향을 갖는 p-성분에 대한 투과도이고 Ts는 입사 평면에 수직한 전기장 세기 벡터의 진동 방향을 갖는 s-성분에 대한 투과도를 나타낸다.

상기 문제점을 보이기 위하여, 도 15a-c는, 투영 대물렌즈(5)의 레티클 평면 또는 물체 평면에서 설정된 편광 분포에 의존하여, 투영 대물렌즈(5)의 웨이퍼 평면에서 각각 얻은 스캐닝된 강도의 위치-의존적인 구성(곡선 A₂, B₂ 및 C₂)을 개략적으로 보이고 있다. 여기서, 세 가지 경우 모두는 레티클 평면에서의 균질한 강도 분포(곡선 A₁, B₁ 및 C₁)에 대한 가정을 기초로 하지만, 각각의 경우에 도 15a에 도시된 바와 같이 편광되지 않은 광이 레티클 평면에서 설정되고, 도 15b에 도시된 바와 같이 반경 방향의 편광 분포를 갖는 편광된 광이 레티클 평면에서 설정되며, 도 15c에 도시된 바와 같이 접선 방향의 편광 분포가 레티클 평면에서 설정된다.

상기 용어 '접선 방향의 편광'은, 개별적인 선편광된 광빔들의 전기장 세기 벡터들의 진동 평면들이 광축 위로 안내된 반경에 대략적으로 수직하게 배항되어 있는 편광 분포를 나타내는데 사용된다. 반면에 용어 '반경 방향의 편광'은, 개별 적인 선편광된 광빔들의 전기장 세기 벡터들의 진동 평면들이 광축에 대해 대략적으로 반경 방향으로 배향되어 있는 편광 분포를 나타내는데 사용된다.

도 15a, 도 15b 및 도 15c에 있는 곡선 A₂, B₂ 및 C₂에 대한 비교는, 레티클 평면에서 각각 존재하는 균질한 강도 분포에도 불구하고, 도 15a의 편광되지 않은 조명 모드에 대해서만 웨이퍼 평면에 균질한 강도 분포가 생기는 반면, 도 15b 및 도 15c에 도시된 바와 같이, 투영 대물렌즈(5)의 편광-의존적인 투과는 웨이퍼 평면에서 각각 국소적으로 변화하며 서로 상이한 강도 분포들을 초래한다는 것을 보여준다.

강도 분포 또는 편광 상태에 영향을 주거나 또는 존재하는 교란들을 보상하기 위한, 조명 시스템 및 투영 대물렌즈 모두에 대한 다양한 접근법들이 알려져 있다.

WO 2005/031467 A2는, 투영 노광 장치에서, 빔 경로 내에 개재될 수 있는 편광-영향 광학 요소들의 형태일 수 있으며 다수의 위치에 배치될 수도 있는 하나 또는 그 이상의 편광 조작 소자들을 이용하여 편광 분포에 영향을 주는 것을 개시하고 있는데, 여기서 이러한 편광-영향 요소들의 작용은 그 위치를 변경함으로써, 예컨대, 상기 요소들의 회전, 디센터링 또는 틸팅에 의해 변화될 수 있으며, 그 방식으로, 예컨대, 빔속 단면에 걸쳐 조명 시스템 또는 투영 대물렌즈에서의 편광 분포의 교란을 보상하거나 또는 규정된 방식으로 조명 시스템의 초기 편광 분포를 또한 조절한다.

조명 시스템에서 사용되는 반경 방향의 편광자와 투영 대물렌즈에서 사용되는 광학적 회전자(rotator)를 조합하는 것이 특히 US 6 774 984 B2로부터 알려져 있는데, 여기서 상기 회전자는 반경 방향으로 편광된 광을 접선 방향으로 편광된 광으로 변환한다.

다른 광학 요소들에 대해 발생하는 편광 의존성을 보상하기 위하여 편광 상태에 대한 영향이 최소화되거나 또는 최대화되도록, 조명 시스템 내에 하나 또는 그 이상의 반사면들을 대략적으로 배치하는 것이 특히 US 2005/0152046 A1로부터 알려져 있다.

조명 시스템으로부터 나올 때, 투영 대물렌즈에서 요구되는 편광 분포에 적합화된, 규정된 편광 분포를 설정하기 위하여 조명 시스템 내에 편광 변환 소자를 배치하는 것이 특히 WO 2005/050325 A1으로부터 알려져 있다.

조명 시스템의 동공 평면(pupil plane) 또는 그 부근에 편광 상태의 변환을 위한 광학 요소를 배치하는 것이 특히 WO 2006/077849 A1로부터 알려져 있는데, 상기 광학 요소는, 편광 상태를 회전시키고 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 두 개의 편향 프리즘으로 각각 형성되며, 입사하는 선편광된 광의 편광 방향을 다양하게 조절 가능한 회전각으로 회전시킬 수 있는 복수의 가변 광학적 회전자 요소들을 구비한다. 이들 회전자 요소들에 의해 제공되는 가변 회전각 또는 편광 상태는 또한, 예컨대 두 개의 시스템을 서로 매칭시키기 위하여, 예컨대 편광 상태를 측정하는 소자에 의해 제공된 측정 결과에 따라 조절된다.

편향 미러의 편광-의존적인 반사를 보상하기 위한 보상 유닛으로서, 예컨대 조명 시스템의 REMA 대물렌즈에서, 광축에 대해 기울어진 위치로 배치된 적절하게 코팅된 투과판을 배치하는 것이 특히 US 7 027 235 B2로부터 알려져 있다.

투영 노광 장치에서, 웨이퍼 위에 형성될 레티클 패턴의 실질적으로 편광되지 않은 이미지를 허용하기 위하여 부분적으로 편광된 광으로 레티클 패턴을 조명하는 것이 특히 US 6 466 303 B1으로부터 알려져 있다.

본 발명의 목적은, 웨이퍼 평면에서 성취되는 강도 분포의 원하지 않는 변화가 조명 시스템에서 설정된 편광 분포에 따라 최소화되는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치를 제공하는 것이다.

마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 조명 시스템 및 투영 대물렌즈를 포함하며,

- 상기 조명 시스템은 상기 투영 노광 장치의 동작시에 투영 대물렌즈의 물체 평면을 조명하고 상기 투영 대물렌즈는 상기 물체 평면의 이미지를 이미지 평면 위에 생성하며;

- 물체 평면에 입사하는 광에 대한 적어도 하나의 편광 분포에 있어서, 물체 평면에서 균질하지 않은 강도 분포가 얻어지도록, 상기 조명 시스템에 편광-의존적인 투과가 제공되거나 형성되며, 상기 균질하지 않은 강도 분포는 투영 대물렌즈의 편광-의존적인 투과 특성에 의해 이미지 평면에서 균질한 강도 분포가 된다.

본 출원에 따르면, 이미지 평면에서의 강도 분포는, 이미지 평면에서 스캐닝된 강도에 있어서 PV-값('peak-to-valley' 값)으로 불리는 값이 4% 이하로 주어지면 균질한 것으로 인정된다. 바람직하게는, 상기 PV-값이 2% 이하, 더욱 바람직하게는 0.5% 이하이다. 강도 분포의 PV-값은 최대 강도와 최소 강도 사이의 차(PV = Imax - Imin)로서 정의된다. PV = 4%의 PV-값은 U = 2%의 '균일도'의 값에 대응하 는데, 여기서 균일도 U는 U = (Imax - Imin)/(Imax + Imin)로서 정의되며, 표준화 후의 강도 최대와 강도 최소가 값 1(또는 100%)에 대해 대칭적인 것으로 미리 가정된다.

이미지 평면에서의 균질한 강도 분포의 본 발명에 따른 조절 그리고 또한 이미지 평면에서 설정되는 강도 분포의 균질성을 특징짓는 PV-값 또는 균일도의 상술한 값들의 본 발명에 따른 조절은, 각각의 경우에, 투영 노광 장치에 설치된 레티클 없이 투영 노광 장치의 동작에 관련된다.

다른 유형에 따르면, 본 발명은 조명 시스템 및 투영 대물렌즈를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 관련되며,

- 여기서 상기 조명 시스템은 투영 노광 장치의 동작시에 투영 대물렌즈의 물체 평면을 조명하고 투영 대물렌즈는 상기 물체 평면의 이미지를 이미지 평면 위에 생성하며;

- 편광-민감(polarization-sensitive) 투과 특성을 가지며 편광-의존적인 투과를 생성하거나 또는 제공하는 적어도 하나의 보정 요소가 제공되어, 물체 평면에 입사하는 광의 적어도 하나의 편광 분포에 대하여, 이미지 평면에서 얻은 강도 분포에서 상기 보정 요소 없이 존재하는 교란이 적어도 부분적으로 보정되도록 한다.

본 발명은, 투영 노광 장치에서, 포토레지스트에서 얻은 결상 결과에 대한 편광 특성에 존재하는 원하지 않은 특성 또는 교란, 즉 편광-유발된 강도 결함의 존재를, 규정된 강도 구성(defined intensity configuration)을 차례로 설정하는 특히 하나 또는 그 이상의 보정 요소들에 의해 설정될 수 있는 적절한 기구에 의해 보정한다는 개념을 기초로 한다. 특히, 본 발명에 따르면, 이미지 평면(즉, 포토레지스트 코팅된 웨이퍼)에서의 균질한 강도 분포를 얻기 위하여 레티클 평면에서의 강도 분포가 고의적으로 '불균일 처리(detuning)'될 수 있다.

본 발명은 특히, 각각 존재하는 편광-민감 광학 요소들 및 그에 의해 초래되는 디어테뉴에이션에 있어서 상기 조명 시스템과 투영 대물렌즈를 서로 분리하지 않고 서로 함께 하나의 유닛을 형성하는 것으로서 고려하는 개념과 관련된다. 그러므로, 예컨대 결상 시스템에서 편광-의존적인 투과 특성('디어테뉴에이션')의 개별적인 또는 독립적인 보상을 수행하고 주어진 조명 세팅 또는 주어진 편광 분포에 대해 레티클 평면에서의 균질한 강도 분포를 설정하는 대신에, 조명 시스템의 편광-민감 광학 요소들의 전체에 의해 상세하게 그리고 의도적으로 투영 대물렌즈의 이미지 평면에서 균질하지 않은 강도 분포가 형성된다. 그러한 균질하지 않은 강도 분포는 그런 후, 투영 대물렌즈에서 추가적으로 발생하는 디어테뉴에이션에 의해서만, 투영 대물렌즈의 이미지 평면에서 - 극히 상대적인 - 균질한 강도 분포가 된다. 이러한 점에서, 강도에 있어서의 최적화는 최대 투과가 아니라 상술한 편광-의존적인 투과 특성에 대해 영향을 받는 것이므로, 어느 정도의 손실은 감수될 수도 있다.

편광 상태에 민감한 또는 적합화된 하나 또는 그 이상의 요소들의 존재로 인하여(또는 강도 분포의 편광-의존적인 교란을 보정하기 위한 보정 요소들로 인하여), 강도의 필드 변동을 변화시키는 소자에 의해 제공되는 잔여 보정이 감소되기 때문에, 더욱 짧은 반응 시간 또는 스위칭 시간을 실현하는 것도 역시 가능하다. 그러므로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 조명 시스템과 투영 대물렌즈는 각각 편광-의존적인 투과 및/또는 반사 특성을 갖는 적어도 하나의 편광-민감 광학 요소를 구비하며, 조명 시스템의 편광-민감 광학 요소들 전체와 투영 대물렌즈의 편광-민감 광학 요소들의 전체가 서로 정반대의 디어테뉴에이션을 갖는다.

그러므로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 조명 시스템과 투영 대물렌즈는 각각 편광-의존적인 투과 및/또는 반사 특성을 갖는 적어도 하나의 편광-민감 광학 요소를 구비하며, 조명 시스템의 편광-민감 광학 요소들 전체와 투영 대물렌즈의 편광-민감 광학 요소들의 전체가 서로 일치하는 디어테뉴에이션을 갖는다. 이러한 점에서, 바람직하게는 상기 조명 시스템과 투영 대물렌즈 사이에 광학 요소가 배치되며, 상기 요소는 그들 통과하는 선편광된 광에 대해 바람직한 편광 방향의 유효 회전을 90°±3°정도 초래한다.

본 발명에 따른 개념의 실질적인 이점은, 조명 시스템과 투영 대물렌즈의 서로에 대한 매칭이 수행된 후에, 조명 시스템에서의 조명 설정 또는 편광 분포에 대한 후속하는 변경(예컨대, 반경 방향의 편광으로부터 접선 방향으로의 편광으로)이 있고, 디어테뉴에이션에 있어서, 한편으로는 조명 시스템의 편광-민감 광학 요소들의 전체와 다른 한편으로는 투영 대물렌즈의 편광-민감 광학 요소들의 전체의 대립성(oppositeness)이 계속 유지되기 때문에, 웨이퍼 평면에서의 소망하는 균질한 강도 분포가 추가적인 조작 동작이나 측정을 수행할 필요 없이 자동적으로 유지된다는 점이다.

일 실시예에 따르면, 상기 조명 시스템은 광축 및 상기 광축에 대해 경사져 배치된 적어도 하나의 평면판(plane plate)을 갖는 보정 요소를 구비한다. 바람직하게는, 상기 평면판은 그를 통과하는 방사광의 편광 상태 및 입사각에 의존하는 투과 특성을 갖는다.

일 실시예에 따르면, 투영 노광 장치의 동작시에, 이미지 평면에 배치된 기판이 투영 대물렌즈에 대하여 소정의 스캐닝 방향으로 이동 가능하며, 회전 축(이 회전 축을 중심으로 상기 적어도 하나의 평면판이 광축에 대해 경사져 있다)은 상기 스캐닝 방향에 평행하게 연장된다.

그러한 방식으로 경사져 있는 평면판을 이용하여, 조명 시스템에서 편광된 조명 설정을 사용할 때 특히 발생하는 것과 같은, 웨이퍼 평면에서의 편광-유발된, 선형적으로 위치 의존적인 강도 구성을 보정하는 것이 가능하다.

일 실시예에 따르면, 상기 평면판은 유전체 코팅을 구비하며, 평면판을 통과하는 광의 편광 및 입사각에 대한 평면판의 투과 특성의 소망하는 의존성을 유지하는 동안, 상기 유전체 코팅을 이용하여 s- 및 p-편광된 광에 대한 투과 특성을 적절하게 설정함으로써 유효 투과 손실이 최소화될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 보정 요소는 다수의 평면판들을 구비한다. 바람직하게는, 상기 평면판들은 광축에 대한 그들의 경사각에 있어서 서로 독립적으로 조절 가능하다. 그러한 배치는, 개별적인 평면판들의 콤팩트한 성질 때문에, 광 진행 방향으로 또는 광축을 따라 보정 요소에 대한 상기 목적에 요구되는 큰 구조 공간 없이도 상대적으로 큰 설치 각도들이 설정될 수 있으므로, 일반적으로 제한된 구조적 공간 때문에 특히 유리하다.

일 실시예에 따르면, 한편으로는 조명 시스템과 다른 한편으로는 투영 대물렌즈의 편광-민감 광학 요소들의 매칭이, 투영 대물렌즈의 이미지 평면에 배치된 기판에 코팅되어 있는 감광층(즉, 포토레지스트)을 포함하여 수행된다. 상기 포토레지스트가 단지 오프셋만을 도입하며, 균질한 편광 분포의 경우에 이미 균질하게 설정된 강도 분포에 대해 필드 의존성을 도입하지 않는다는 것은 명백하다. 그러나, 포토레지스트에 입사하는 광에 있어서 국소적으로 변화하는 편광 분포의 경우에, 프레넬(Fresnel) 공식에 따른 편광-의존성인 포토레지스트의 반사 특성은 포토레지스트의 투과 분포에 대한 필드-의존적인 기여를 만들 수 있고 따라서 상기 포토레지스트에서 광에 의해 초래된 작용에 있어서의 국소적인 변화를 만들 수 있다.

이러한 점에서, 예컨대 웨이퍼 평면에서의 강도 분포의 균질성을 결정하는데 사용되며 '점 센서(spot sensor)'로서 불릴 수 있고 광 입사 개구(=핀홀)을 갖는 센서, UV 광을 가시광으로 변환하는 UV 변환기 및 가시광을 수광하는 포토다이오드가, 예를 들어, 상기 센서, 예컨대 포토다이오드에 또는 UV 변환기의 유리판에 제공된 유전체 요소들의 적절한 설계에 의해 구현될 수 있는 포토레지스트의 편광-의존적인 투과('디어테뉴에이션')를 시뮬레이팅하도록, 처음부터 이미 설계되도록 하여 상기 포토레지스트의 상술한 작용이 고려될 수 있다. 따라서 포토레지스트를 시뮬레이팅하는 그러한 점 센서로부터의 신호에 따라 강도 분포를 설정할 때, 상기 포토레지스트에서 발생하는 효과가 포함되면, 결상 작용에 기여하는 광은 균질한 강도 분포를 갖는다.

일 실시예에 따르면, 상기 조명 시스템은 HR-층이 제공된 적어도 하나의 편 향 미러를 구비한다. 바람직하게는, 상기 편향 미러는 동공 평면의 적어도 직근방에 배치된다. 이 경우에, 편향 미러 상에서의 상이한 각도들이 필드 평면, 즉 특히 레티클 평면에서의 상이한 위치들에 대응한다. 편향 미러의 반사도에 대한 각도 의존성은 따라서 투영 대물렌즈의 필드 의존성에 대한 적절한 허용을 제공하기 위하여 소망하는 필드 의존성으로 변환될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 조명 시스템은 광축을 구비하며 투영 대물렌즈의 물체 평면에 있는 직사각형의 레티클 필드를 조명하고, 여기서 상기 직사각형의 레티클 필드의 종축(longitudinal axis)은 회전 축에 대해 수직하게 배치되는데, 이 회전 축을 중심으로 상기 편향 미러가 광축에 대해 경사져 있다. 그러한 배치는 편향 미러에 의해 반사된 광의 입사각에 있어서 더 큰 변화의 결과로 인해 투영 대물렌즈의 투과 특성에 대한 더 큰 매칭성(matchability)의 이점을 가지며, 편향 미러의 HR-층에 대해 선택된 층 설계도 또한 상대적으로 낮은 복잡도를 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 조명 시스템 및/또는 투영 대물렌즈에 있는 적어도 하나의 렌즈에 Ts가 Tp보다 큰 반사방지 코팅(AR-층)이 제공되며, 여기서 Tp는 상기 코팅에 입사하는 광의 p-성분에 대한 투과도를 나타내고 Ts는 s-성분에 대한 투과도를 나타낸다. 만약, 예컨대 조명 시스템에서, 문제의 렌즈에 AR-층의 통상적인 작용과 다른 디어테뉴에이션이 제공된다면, 상기 방식으로 예컨대 투영 대물렌즈에 제공된 렌즈의 디어테뉴에이션의 보상을 성취하는 것이 가능한데, 이는 통상적인 디어테뉴에이션과 연관된(즉, Tp보다 작은 Ts를 갖는) AR-층으로 성취되며, 그 역도 가능하다.

본 발명의 추가적인 구성들은 상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서 설명된다.

본 발명은 첨부된 도면들에 도시된 예시적인 방식으로 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명된다.

이하, 도 1a-c에 있는 개략적인 도면을 참조하여 본 발명에 따른 개념이 먼저 설명된다.

마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템(10)과 투영 대물렌즈(20)가 각각 개략적으로 표시되어 있는 도 1a-c는, 투영 대물렌즈(20)의 레티클 평면과 물체 평면에서의 각각의 위치 의존적인 강도 구성(곡선 D₁, E₁ 및 F₁)과 스캐닝된 강도에 대한 투영 대물렌즈(20)의 웨이퍼 평면과 이미지 평면에서의 각각의 위치 의존적인 구성(곡선 D₂, E₂ 및 F₂)을 개략적으로 보이고 있다. 여기서, 도 1a-c는 특히 레티클 평면에서의 편광 분포가 우선 상이한데, 도 1a에 도시된 바와 같이 편광되지 않은 광이 레티클 평면에 있으며, 도 1b에 도시된 바와 같이 반경 방향으로 편광된 광이 레티클 평면에 있고, 도 1c에 도시된 바와 같이 접선 방향으로 편광된 광이 레티클 평면에 있다.

또한, 도 1a, 도 1b 및 도 1c에서 레티클 평면에서의 강도 분포들이 각각 다르게 설정되어 있는데, 더욱 상세하게는, 편광되지 않은 조명(도 1a)의 경우에 대해서만 균질한 강도 분포가 레티클 평면에 설정되어 있다(곡선 D₁). 반면에, 상기 조명 시스템(10)은, 레티클 평면에 걸친 위치에 따라 변화하는 강도 구성들(곡선 E₁ 및 F₁)이 편광되지 않은 상태와 다른 편광 분포들에 대해 레티클 평면에 형성되도록 설계된다. 강도 분포에 있어서의 그러한 국소적인 변화는 조명 시스템(10)에 있는 편광-민감 광학 요소(polarisation-sensitive optical element)들의 전체, 즉 특히 렌즈들 상의 AR-층들과 미러들 상의 HR-층들에 의해 초래된다.

투영 대물렌즈(20)도 역시 투영 대물렌즈(20)의 웨이퍼 평면에서 발생하는 위치 의존적인 강도 구성을 결정하는 AR-층 및/또는 HR-층들의 형태로 편광-민감 광학 요소들을 포함한다.

도 1b 및 도 1c의 각각으로부터 알 수 있듯이, 웨이퍼 평면에서 얻은 강도 분포는 각각의 경우에 균질하다(각각 곡선 E₂ 및 F₂). 이는, 한편으로는 조명 시스템 및 다른 한편으로는 투영 대물렌즈 각각에 대해 레티클 평면 또는 웨이퍼 평면에서의 강도의 국소적인 변화에 있어서, 편광-의존적인 투과 특성들이 정확하게 상반되는 관계에 있고 따라서 서로 상쇄된다는 사실에 의해 성취된다. 본 발명에 따르면, 조명 시스템에 있는 편광-민감 광학 요소들(특히 각각 AR-층 및 HR-층들)을, 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 투영 대물렌즈에 있는 편광-민감 광학 요소들의 전체와 적절하게 매칭함으로써 이를 성취한다.

도 2는 - 조명 시스템의 공지된 구조에 대한 단순화된 도면으로서 - 광원(210), 줌 액시콘 시스템(zoom axicon system)(220) 및 광 인티그레이터 막대(light integrator bar)(230)를 도시하며, 광 진행 방향을 따라 배치된 REMA 대 물렌즈(240)에 의해, 레티클 평면에 배치된 마스크(레티클)(250) 위에 이미지가 형성되는 레티클 마스킹 시스템(REMA)(도시되지 않음)을 갖는 필드 평면이 상기 광 인티크레이터 막대 뒤에 있다. REMA 대물렌즈(240)의 구성 부분은 특히 편광-민감 HR-층이 제공된 편향 미러(245)이다.

도 2에 도식적으로 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서, 직사각형의 레티클 필드(F)의 종축(x-방향)은, 조명 시스템의 광축에 대한 편향 미러(245)의 경사 또는 회전의 중심이 되는 회전 축에 평행하게 연장된다. 여기서 스캐닝 방향은 상기 직사각형의 레티클 필드(F)의 종축에 수직하게, 즉 y-방향으로 연장된다. 이 경우에, 편향 미러(245)의 전방 및 후방에 있는 렌즈들은, 고려되어야 할 레티클 필드(F)에 대한 편향 미러(245)의 상대적인 위치만을 여기서 보이기 위하여 단순화의 목적을 위해 도 4에서 생략되었다.

x-방향으로의 입사각 α의 함수로서 상기 편향 미러(245)에서 발생하는 반사도의 예시적인 구성이 도 3에 도시되어 있다. 여기서 Rs는 s-편광된 광에 대한 반사도를 나타내며 Rp는 p-편광된 광에 대한 반사도를 나타낸다. Rs와 Rp는, 일정한 오프셋을 제외하고는, 입사각에 의존하는 상보적인(complementary) 구성이다.

본 발명의 한 유형에 따르면, 편향 미러(245) 상의 HR-층은, 조명 시스템의 편광-의존적인 투과 특성을 투영 대물렌즈의 편광-의존적인 투과 특성과 매칭시켜, 레티클 평면에 걸친 조명 시스템의 편광-의존적인 투과 곡선과 웨이퍼 평면에 걸친 투영 대물렌즈의 편광-의존적인 투과 곡선이 서로에 대해 상반 또는 상보적인 관계에 있고 따라서 서로 상쇄되어 그 결과로서 균질한 강도 분포가 웨이퍼 평면에서 발생하도록, 설계된다. 편향 미러(245)가 조명 시스템의 동공 평면의 적어도 직근방에 배치되기 때문에, 상기 편향 미러(245) 상의 상이한 각도들은 필드 평면, 즉 특히 레티클 평면에서의 상이한 위치들에 대응한다. 본 발명에 따르면 이는, 편향 미러(245)의 반사도에 대한 각도 의존성이 투영 대물렌즈(20)의 필드 의존성에 대한 적절한 허용을 제공하는 필드 의존성으로 변환되는데 활용된다.

편향 미러(245) 상의 HR-층의 선택이 조명 시스템의 편광-의존적인 투과 곡선을 의도적으로 매칭시키는 특히 적절한 가능한 방법이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일반적으로, 조명 시스템의 편광-의존적인 투과 특성을 매칭시킬 때, AR-층(AR-코팅)들이 각각 제공된 렌즈들의 직렬 연결 및 선택적으로 HR-층(HR-코팅)들이 제공된 미러들이 기본적인 기초를 형성하도록 처리가 이루어질 수 있으며, 여기서 각각의 렌즈면 또는 미러면은 자유도를 형성한다. 이러한 설계는, 조명 시스템의 투과 특성에 대한 소망하는 구성이 이루어지도록 적합화될 수 있다. 이러한 점에서, 최적화는 최대 투과가 아니라 상술한 편광-의존적인 투과 특성과 관련되어 있기 때문에 강도에 있어서의 손실은 허용될 수도 있다.

이러한 점에서, 예컨대 (반경 방향의 편광 분포의 경우에) p-편광된 광에 대하여 투영 대물렌즈에 상보적인 편광-의존적인 투과 특성과 관련하여, 예컨대 - 투영 대물렌즈에서 처럼 - 조명 시스템에서 (접선 방향의 편광 분포와 관련된) s-편광된 광으로 전환할 때, 도 3에 도시된 바와 같이 일정한 오프셋을 제외하고 반사도 Rs와 Rp의 입사각에 대한 의존성에 있어서의 상보적인 구성이 자동적으로 이루어지기 때문에, 일반적으로 최적화가 수행되기에 충분하다.

조명 시스템과 투영 대물렌즈를 서로에 대해 매칭시키는 것은, 조명 시스템에서 발생하는 균질하지 않은 디어테뉴에이션(diattenuation)이 투영 대물렌즈에서 보상되거나 또는 보정되도록 하는 방식으로도 수행될 수 있다. 이러한 점에서, 조명 시스템에서의 상술한 디어테뉴에이션은, AR-층들이 디어테뉴에이션에 있어서 실질적으로 회전 대칭적인 구성을 제공하는 반면, (예컨대 줌 액시콘 시스템의 편향 미러 상에 있는 또는 REMA 대물렌즈의 동공 평면에 있는 편향 머리 상에 있는) HR-층들이 디어테뉴에이션에 있어서 일정한, 비회전 대칭적인 구성을 제공한다는 사실에 기인하며 또한 종종 관찰될 수 있는 효과를 특히 포함할 수 있으며, 그 결과 두 기여분들의 중첩이 동공 평면의 어떤 (예컨대 수평) 영역에서는 디어테뉴에이션의 증가를 이끌고 및 동공 평면의 다른 (예컨대 수직) 영역에서는 디어테뉴에이션의 감소를 이끈다. 예컨대 4중극(quadrupole) 조명 설정에 대하여, 상기 효과는 조명 시스템의 레티클 평면에 도입되는 광의 비균질한 강도 분포를 유도한다.

조명 시스템에서의 디어테뉴에이션이 상술한 비균질한 분포는 이제 투영 대물렌즈에서의 보정 허용의 주제가 될 수 있다. 이는, 예컨대 마스크에서의 보정 허용이 요구되지 않는다는 이점을 갖는다.

한편으로는 반사굴절식(catadioptric) 투영 대물렌즈에 존재하는 미러들이 그러한 목적에 적합하다. 그러나 상술한 개념은, 보다 세밀한 보정 허용이 투영 대물렌즈의 렌즈들의 AR-층들에서 수행되는 한, 기본적으로 순수 굴절식 투영 대물렌즈에서도 구현될 수 있다. 이러한 점에서, 특히 조명 시스템에서 얻은 상술한 균질하지 않은 강도 분포와 관련하여 보정 허용을 구현하는데 있어서, 동공에 가까운 렌즈가 상대적으로 큰 부개구(subaperture)를 가지며 디어테뉴에이션에 관하여 실질적으로 회전 대칭적인 구성을 제공하는 반면, 필드에 가까운 렌즈는 - 상대적으로 작은 조명 요소이기 때문에 - 상대적으로 작은 부개구를 가지며 동공에 가까운 렌즈들의 상술한 회전 대칭적인 구성과 중첩되는 디어테뉴에이션에 관한 실질적으로 일정한 구성을 제공한다는 사실을 이용하게 하는 것이 가능하다. 따라서, 동공과 필드에 각각 가까운 렌즈들 또는 그 위에 제공된 AR-층들의 적절한 매칭은, 조명 시스템에 대하여 디어테뉴에이션에 있어서 상반되는 특성을 설정하는 것을 가능하게 한다.

더욱이 일반적으로, 투영 대물렌즈에 있는 동공에 가까운 렌즈들에는 조명 시스템에 있는 동공에 가까운 렌즈들에 대해 상반되는 디어테뉴에이션이 제공될 수도 있다. 반면, 투영 대물렌즈에 있는 필드에 가까운 렌즈들에는 조명 시스템에 있는 필드에 가까운 렌즈들에 대해 또는 조명 시스템에 있는 미러들(이 경우에 상대적으로 높고, 일정한 디어테뉴에이션의 성분의 상술한 미러들은 필드에 가까운 렌즈의 작용과 유사하다)에 대해 상반되는 디어테뉴에이션이 제공될 수도 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여 설명되는 추가적인 실시예에 따르면, 도 2를 참조하여 앞서 설명된 배치에 비하여 레티클 필드(F)가 90° 회전되어 있으며, 따라서 도 6에 도식적으로 도시된 배치를 준다. 편향 미러(245)의 전방 및 후방에 있는 렌즈들은 고려되어야 할 레티클 필드(F)에 대한 편향 미러(245)의 상대적인 위치만을 여기서 보이기 위하여 단순화의 목적을 위해 도 6에서 생략되었다. 이러한 점에서, 직사각형의 레티클 필드(F)의 종축(x-방향)은 편향 미러(245)의 경사 또는 회전의 중심이 되는 회전 축에 수직하게 연장된다. 즉, 도 6에서, 직사각형의 레티클 필드(F)의 종방향(x-방향)은 편향 미러(245)가 경사져 있는 평면과 동일면에서 연장되며, 이 경우에 상기 편향 미러(245)는, 도 5에 도시된 바와 같이, x-방향으로의 입사각에 대한 반사도의 의존성을 갖는 구성을 포함한다.

도 5 및 도 6을 참조하여 설명되는 배치는, 편향 미러(245)의 45°의 경사 덕분에 x-방향을 따른 각도가 도 3의 배치에 비하여 실질적으로 더 크게 변화하여, 투영 대물렌즈의 투과 특성에 대한 더 큰 매칭성(matchability)을 주도록 한다는 이점을 갖는다. 입사각에 있어서의 더 큰 변화의 결과로, 편향 미러(245)의 HR-층에 적합화된 층 설계는 도 4의 배치에 비하여 상대적으로 복잡도가 낮을 수 있다.

도 7을 참조하여 본 발명에 따른 추가적인 유형에 대해 설명한다. 이 경우에, 도 7은 도 2의 조명 시스템과 유사한 구조를 보이며, 여기서 서로 대응하거나 또는 기능적으로 동일한 요소들은 참조번호가 500만큼씩 증가되어 있다.

도 2의 배치와 비교하여 차이점으로서, 도 7에는 광의 진행 방향에 대하여 마스크(레티클)(750)의 바로 앞에 추가적인 광학 요소(760)가 배치되어 있다. 상기 광학 요소(760)는 그를 통과하는 선편광된 광의 양호한 편광 방향을 90°만큼 유효 회전시킨다. 대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, 상기 광학 요소는 광 진행 방향에 대하여 마스크(750)의 바로 뒤에 배치될 수도 있다. 일반적으로, 조명 시스템과 투영 대물렌즈 사이에 배치되는 것은, 선편광된 투과광의 양호한 편광 방향을 90°± 3°만큼 유효 회전시키는 추가적인 광학 요소이다.

상기 광학 요소(760)는 사용된 작동 파장(예컨대 193nm)에서 충분히 투명한 광학적으로 단축성인(uniaxial) 재료(예컨대, 불화마그네슘, MgF₂)로 된 예컨대 λ/2 판일 수 있다. 또한, 상기 광학 요소(760)는, 조명 시스템의 광축에 평행하게 배향되어 있는 광학적 결정축을 갖는 광학적으로 활성인 재료(예컨대 결정 수정)의 (광학적 회전자(rotator)라고 불리는) 평면판일 수도 있으며, 그 두께는 그를 통과하는 선편광된 광의 양호한 편광 방향을 원복굴절(circular birefringence) 효과에 의해 90°만큼(즉, 일반적으로 90°+ N*180°이며, 여기서 N은 0과 같거나 그보다 큰 정수) 유효 회전시키도록 선택된다. 193nm의 파장과 21.6°의 온도에서 밀리미터 당 약 323.1°의 특정 회전 능력을 갖는 합성의, 광학적으로 활성인 결정 재료를 사용할 때, 상기 조건은 약 d~(278.5+N*557)㎛의 상기 문제의 평면판의 두께에 대응한다.

알려진 바와 같이, 상기 추가적인 광학 요소(760)에 의해 초래된 90°의 양호한 편광 방향의 유효 회전의 결과는, 조명 시스템 또는 투영 대물렌즈의 시스템과 관련하여, 전기장 세기 벡터의 수직한 성분(즉 s-성분)이 상기 광학 요소(760)를 통과하는 광에 의해 전기장 세기 벡터의 평행한 성분(즉 p-성분)으로 변한다는 것이다.

도 7에 도시된 추가적인 광학 요소(760)를 사용한 결과는 먼저, 마스크(750)를 갖는 레티클 평면에서 요구되는 조명 시스템에서의 편광 분포 대신에, 그에 반대되는 또는 직교하는 편광 방향이 설정되어야 한다는 것이다. 그러므로 예컨대 접선 방향의 편광 분포가 레티클 평면에서 요구된다면, 조명 시스템을 통과하는 광은 상기 추가적인 광학 요소(760) 앞에서 반경 방향의 편광 분포를 가져야 하며, 그 결과 광학 요소(760)의 작용의 결과로서 양호한 편광 방향의 90°의 유효 회전 후에 소망하는 접선 방향의 편광 분포가 된다.

또한, 도 2의 구조를 갖는 경우와는 달리, 도 7에 적용된 구조를 이용하여, 조명 시스템의 편광-의존적인 투과 특성을 투영 대물렌즈의 편광-의존적인 투과 특성에 매칭시키는 것은, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 편광-의존적인 투과 특성들이 적어도 실질적으로 동일하도록 한다(그리고 따라서 상반되거나 상보적인 관계에 있지 않다). 그러면, 결과적으로, 도 2의 구조에서와 마찬가지로 도 7의 구조에서 상기 추가적인 광학 요소(760)의 작용 때문에, 웨이퍼 평면에서 균질한 강도 분포가 성취된다.

일반적으로, 본 발명에 따르면, 포토레지스트에서 얻은 결상 결과에 대한, 투영 노광 장치에 존재하는 원하지 않는 특성의 영향 또는 편광 특성에 있어서의 교란, 즉 편광-유발된 강도 결함은, 규정된 강도 구성을 차례로 설정하는 하나 또는 그 이상의 보정 요소들에 의해 보정된다. 상세하게는, 본 발명에 따르면, 이미지 평면(즉, 포토레지스트-코팅된 웨이퍼)에서 균질한 강도 분포를 얻기 위하여 레티클 상에서의 강도 분포가 의도적으로 '불균일 처리(detuning)'된다는 것이다.

본 발명에 따른 개념의 추가적인 바람직한 응용예가 이하에서 설명된다. 이는 웨이퍼 평면에서 편광-유발된, 선형적으로 비균질한 강도의 구성을 보상하는 것을 포함한다. 그러한 위치 의존적인 구성의 선형적인 성분은 또한 '경사(tilt)'라고도 불리며 조명 시스템에서 편광된 조명 설정들을 사용할 때 특히 발생한다.

도 16a-c는 그러한 문제를 설명하기 위한 것으로, 도 16a는 먼저, 레티클 필드에 걸쳐 편광되지 않은 광을 설정한 경우에 대해, x-방향으로 일정한(y-방향으로도 마찬가지) IPS 분포(곡선 G₁)와 또한 일정한 강도 분포(곡선 G₂)를 도시하고 있다. 투영 대물렌즈(5)를 통과한 후에, 여전히 일정한 강도 분포(곡선 G₃)가 존재한다. 편광 효과가 발생하는 한, 이들은 필드 구성을 갖지 않거나 또는 적어도 웨이퍼 평면에서 필드 중심에 대해 점대칭인 필드 구성을 갖는다.

도 16b는 x-방향으로의 양호한 편광 방향('x-편광')을 갖는 선편광 분포 및 일정한 강도 분포를 설정하는 것에 기초한다. 도 16b에 도시된 바와 같이, 광자들은 레티클 평면에 걸쳐 x-방향으로 상이한 편광을 포함하며, 이는 IPS 분포에 있어서 x-방향으로의 국소적인 변화에 선형적인 기여(곡선 H₁)를 주게 한다.

웨이퍼 또는 포토레지스트 상에 있는 감광층과 함께 투영 대물렌즈(5)는 약한 편광자와 같은 역할을 하며 따라서 예컨대 p-편광된 광보다 s-편광된 광에 대해 더 낮은 투과도를 갖는다. 이 점에서, s-편광된 광 성분이라는 표현은 입사 평면에 대해 수직한 전기장 세기 벡터의 배향을 갖는 광 성분을 나타내는데 사용되는 반면, p-편광된 광 성분이라는 표현은 입사 평면에 평행한 전기장 세기 벡터의 배향을 갖는 광 성분을 나타낸다는 점을 유의한다. 예로서, y-편광을 갖는 이중극-X-설정으로 불리는 것(즉, x-방향으로 상호 반대의 관계에 있으며, 양호한 편광 방향이 y-방향으로 연장되는 조명 극들을 갖는 이중극 조명 설정)의 경우에, 투영 대물렌즈의 표면들에 대해 거의 s-편광된 광만이 존재한다.

레티클 평면에서의 편광 분포는, 웨이퍼 평면에서 얻어지며 따라서 x-방향으로 선형적으로 변화하는 강도 분포(곡선 H₃)로 변환되고, 이는 (y-방향으로 가정되는) 스캐닝 방향에 수직한 스캐닝된 강도에 있어서의 원하지 않는 선형 성분을 가져온다. 도 16c에 도시된 바와 같이, y-편광으로의 변화시에 그에 대응하는 반전된 작용(곡선 J₃)을 준다. 그러한 선형적인 변화의 결과, 노광 장치의 동작은 이미지 필드에 걸친 결상 콘트라스트에 있어서 원하지 않는 변화를 포함한다.

앞서 설명한 바와 같이, 조명 시스템이 레티클 평면에서 일정한 강도 분포를 갖는 IPS 구성에 있어 선형적으로 국소적인 변화를 만드는 경우, 투영 대물렌즈(5)를 통과한 후에, 웨이퍼 평면에서의 강도 분포에 있어 편광-유발된, 선형적인 국소 변화가 존재하게 된다. 본 발명에 따르면, 상기 편광-유발된 국소 변화의 작용이 조명 시스템에서, 더욱 상세하게는 레티클 평면에서의 강도 분포를 의도적으로 '불균일 처리'하여 상술한 편광-유발된 변화를 상쇄하고 따라서 적어도 부분적으로 이를 보상함으로써 보정된다.

균질한 분포로부터의 이탈(즉, 강도 분포의 '불균일 처리')로서 레티클 평면에서의 강도 분포의 설정은, 조명 시스템 내에, 바람직하게는 REMA 대물렌즈의 동공 평면 내에 적절한 투과 특성을 갖는 적절한 재료(예컨대 수정 유리, SiO₂)의 유전체 평면판을 배치하고 조명 시스템이 광축(OA)에 대해 규정된 각도로 이를 경사지게 함으로써 성취된다. 그러한 평면판(810)의 효과는 도 8-9를 참조하여 경사지지 않은 배치에 대해 그리고 도 10-11을 참조하여 경사진 배치에 대해 설명된다.

(단지 하나의 렌즈(820)만이 도시되어 있는) REMA 대물렌즈의 동공 평면에서 평면판(801)의 경사지지 않은 배치를 도시하고 있는 도 8을 참조하면, REMA 대물렌즈의 동공 평면으로부터 동일한 각도로 방출되는 모든 빔들(예컨대, 빔들(1,1',1") 또는 빔들(2,2',2"))은 레티클 평면(830) 내의 동일한 필드점(field point)에서 만난다. 예컨대 빔들(2 및 3)이 동일한 입사각으로 평면판(810)에서 만나서 상기 빔들(2 및 3)이 레티클 평면(830) 내의 입사점에서 동일한 강도 기여를 제공하는, 동공 평면에서의 대칭적인 배치의 결과로서, 도 9a-b에 도시된 바와 같이, 레티클 평면(830) 내의 필드 중심에 대해 대칭적인 강도 구성을 준다.

도 10에 도시된 바와 같이 평면판(810)이 경사져 있는 경우, 예컨대 빔들(2 및 3)의 입사각은 서로 달라지게 된다. 평면판(810)에 대한 투과는 프레넬 공식에 따라 빔들의 편광 상태 및 입사각에 의존한다. 예컨대, 상기 레티클 평면(830) 내의 점(P20)에 입사하는 빔들에 대한 투과는 레티클 평면(830) 내의 점(P30)에 입사하는 빔들에 대한 투과와 다르기 때문에, 상기 평면판(810)의 작용으로 인해, 도 11a-b에 도시된 바와 같이, 강도 구성에 있어서의 선형적인 국소 변화가 레티클 평면(830)에서 발생한다.

평면판(810)은 적절한 유전체 재료, 예컨대 수정 유리(SiO₂)로 이루어진다. 상기 평면판(810)의 두께는 통상적으로는 1mm보다 작으며, 바람직하게는 0.5mm보다 작다. 투과하는 광의 입사각 및 편광에 대한 투과 특성의 소망하는 의존성을 유지하면서, s- 및 p-편광된 광에 대한 투과 특성을 조절함으로써 평면판(810)에서의 유효 투과 손실을 최소화하기 위하여, 상기 평면판(810)은 바람직하게는 유전체 코팅을 구비한다. 예로서, 평면판(810) 상의 유전체 코팅으로서 적절한 층 시스템이 표 1에 상세하게 표시되어 있는데, 여기서 개별적인 층들의 두께는 각각 광학적 두께로서 표시된다(FWOT 유닛에서: FWOT = 'full wave optical thickness').

광학적 두께	층 재료
0.54	Chiolith
0.22	LaF₃
0.15	Chiolith
0.15	LaF₃
0.15	Chiolith
0.22	LaF₃
0.66	Chiolith
0.04	LaF₃

도 12는, 단일한 평면판의 형태가 아니라 홀더(905) 내에 배치된 다수의(예컨대 4개의) 평면판들(911-914)로 구성된 보정 요소(910)의 상세한 실시예를 예로서 도시하고 있다. 이는, 평면판들(911-914)의 콤팩트한 성질의 결과로서 z-방향으로의 큰 구조적 공간 없이도 상대적으로 큰 설정 각도들이 구현될 수 있기 때문에, z-방향으로의 제한된 구조적 공간을 고려하는 것을 가능하게 한다. 도 12에 도시된 보정 요소(910)의 구성은 또한, 웨이퍼 평면에서 얻은 강도 분포에 있어서의 편광-유발된 선형적인 국소 변화의, 도 16을 참조하여 앞서 설명된 효과가 이중극 조명 설정의 외곽 영역들에서 주로 발생한다는 점에서 유리하다. 도 12에 도시된 보정 요소(910)로, 이중극-X-설명과 이중극-Y-설정에 대해 서로 독립적으로 고려하는 것이 가능하다.

이러한 점에서, 적절한 경사 각도(예컨대 -20°와 +20° 사이)는, 조명 시스템 내에 보정 요소(910)를 설치하기 전에 상기 보정 요소(910)의 개별적인 평면판들(911-914)에 대해 서로 독립적으로 설정될 수 있다. 필요하다면, 보정 요소(910)는 조명 시스템으로부터 제거되거나 또는 전체적으로 대체될 수 있다. 개별적인 평면판들(911-914)은 각각 두께가 통상적으로 0.5mm이고, 반경이 (통상적으로 200mm인 보정 요소(910)의 전체적인 직경의 1/4에 대응하는) 50mm 정도이며, 약 60°의 극폭(pole width)을 갖는다. 재료들 및 평면판들(911-914) 상의 어떠한 코팅들에 대해서도, 도 10-11의 실시예와 관련하여 상술한 설명이 그와 대응하여 적용된다.

도 14는 조명 시스템 내에 있는 보정 요소(810)(또는 도 12에 도시된 바와 같은 보정 요소(910))의 예시적인 배치를 보여주는 도식적으로 간략화된 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 조명 시스템(950)은 줌 액시콘 시스템(951), 광학적 결합 그룹(952), 광 혼합 소자(953)(여기서는 예로서 인티그레이터 막대의 형태로만 되어 있지만, 예컨대 허니콤 콘덴서(honeycomb condenser)와 같은 다른 형태로 설계될 수도 있다), 및 REMA 대물렌즈(954)를 구비하며, 상기 보정 요소(810)는 REMA 대물렌즈(954) 내의 동공 평면에 배치되어 있다.

도 13은 강도의 필드 변화를 변형하기 위한 배치(930)(이 역시 보정 요소를 형성한다)의 추가적인 실시예를 도시한다. 필드 변화의 이러한 변형은 (통상적인 그레이 필터(gray filter)와는 달리) 편광-의존적이다. 즉, 강도 분포 변화에 대한 상기 배치(930)의 효과가 편광에 의존한다. 본 실시예에 따르면, 상기 배치(930)는 예컨대 용융 실리카(fused silica)(SiO₂)로 이루어진 두 개의 판(931,932)을 포함하며, 각각의 판에는 크기가 동작 파장의 범위 내에 있는 비대칭적인 구조물들(931a 또는 932a)이 각각 코팅되거나 제공된다. 예시적인 실시예에서, 이들 비대칭적인 구조물들(931a,932a)은, 적어도 부분적으로 흡수성이거나 또는 적어도 부분적으로 반사성이며 바람직하게는 크롬(Cr)과 같은 금속성 재료의 타원형 영역들 또는 지역들이며, 여기서 예컨대 알루미늄(Al) 이나 실리콘(Si)도 역시 적절한 재료이다. 본 실시예에 따르면, 상기 판들(931,932)은 판(932)에 대해서 서로에 대해(예컨대, 이중 화살표들의 방향으로, 즉 좌표계에서 x-방향 및/또는 y-방향으로의 판(931)의 변위에 의해) 이동 가능하다.

만약 전기장의 벡터가 구조물의 장축(즉, 타원의 더 큰 축)에 평행하게 진동한다면, 각각의 구조물(931a,932a)과 전자기 방사광 사이에 더 강한 상관 또는 상호작용을 가져올 것이다. 그러나, 전기장의 벡터가 구조물의 장축(즉, 타원의 더 큰 축)에 수직하게 진동한다면, 각각의 구조물(931a,932a)과 전자기 방사광 사이에 더 약한 상관 또는 상호작용을 가져올 것이다. 도 13에 도시된 타원 영역들의 예시적인(그러나 한정적이지 않은) 크기는 타원의 단축 길이가 50nm이고 타원의 장축 길이가 200nm이다. 상기 판들 상의 구조물들에 대한 커버의 정도는, 편광되지 않은 광에 대해 얻어야 하는 소망하는 흡수 효과 및 위치에 따라 선택된다. 추가적인 실시예에 따르면, 상기 커버 또는 코팅은 격자 편광자(grid polarizer)로서 구현될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 배치(930)는, 필드 내에서의 편광 효과들에 의해 초래되는 강도 분포를 보정하기 위하여, 필드 평면의 적어도 직근방에 위치한다.

본 발명이 특정한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 예컨대 개개의 실시예들의 특징들을 조합 및/또는 교환함으로써 다양한 변형 및 대안적인 실시예들이 본 기술분야의 당업자에게 명백할 것이다. 따라서 본 기술분야의 당업자는, 그러한 변형들 및 대안적인 실시예들도 역시 본 발명에 의해 포함되며 본 발명의 범위는 첨부한 청구범위 및 그 등가물에 의해서만 제한된다는 점을 인정할 것이다.

도 1a-1c는 본 발명의 일반적인 개념을 설명하기 위하여, 상이한 편광 분포들에 대해 웨이퍼 평면에서 각각 얻은 또는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 레티클에서 설정된 국소적인 강도 구성들을 보이는 개략적인 도면이다.

도 2는 조명 시스템의 개략적인 구조를 보이는 도면이다.

도 3은 도 2의 조명 시스템에 있는 편향 미러의 반사도의, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 설정된 통상적인 입사각 의존성을 나타내는 그래프이다.

도 4는 제 1 실시예에 따른 도 2의 조명 시스템에 있는 편향 미러와 레티클 필드의 상대적인 배치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 5는 추가적인 바람직한 실시예에 대해 도 2의 조명 시스템에 있는 편향 미러의 반사도의 통상적인 입사각 의존성을 나타내는 그래프이다.

도 6은 도 5의 실시예에 따른 편향 미러와 레티클 필드의 상대적인 배치를 개략적으로 보이는 도면이다.

도 7은 본 발명을 구현하기 위한 추가적인 유형을 설명하기 위하여 조명 시스템의 개략적인 구조를 보이는 도면이다.

도 8-11은 강도 분포에 있어서 편광-유발된, 원하지 않은 변화의 보정을 위하여 조명 시스템에서 본 발명의 추가적인 유형에 따라 사용되는 보정 요소의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 12a-12b는 추가적인 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 보정 요소를 보이는 개략적인 도면이다.

도 13은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 강도의 필드 변화를 변형하기 위한 배치를 보인다.

도 14는 조명 시스템에 있는 본 발명에 따른 보정 요소에 대한 예시적인 배치를 보인다.

도 15a-15c 및 도 16a-16c는 종래의 기술에 따른, 상이한 편광 분포들에 대한, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 레티클 평면 또는 웨이퍼 평면에서 위치-의존적인 강도 구성들을 개략적으로 보이는 도면이다.

Claims

조명 시스템(10) 및 투영 대물렌즈(20)를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 있어서,

- 상기 조명 시스템(10)은 투영 노광 장치의 동작시에 투영 대물렌즈(20)의 물체 평면을 조명하고 상기 투영 대물렌즈(20)는 상기 물체 평면의 이미지를 이미지 평면 위에 생성하며;

- 물체 평면에 입사하는 광에 대한 적어도 하나의 편광 분포에 있어서, 물체 평면에서 균질하지 않은 강도 분포가 얻어지도록, 상기 조명 시스템(10)에서 편광-의존적인 투과가 형성되고, 상기 균질하지 않은 강도 분포는 투영 대물렌즈(20)의 편광-의존적인 투과 특성에 의해 이미지 평면에서 균질한 강도 분포가 되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
조명 시스템(10) 및 투영 대물렌즈(20)를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에 있어서,

- 상기 조명 시스템(10)은 투영 노광 장치의 동작시에 투영 대물렌즈(20)의 물체 평면을 조명하고 상기 투영 대물렌즈(20)는 상기 물체 평면의 이미지를 이미지 평면 위에 생성하며;

- 편광-민감 투과 특성을 가지며 편광-의존적인 투과를 생성하는 적어도 하나의 보정 요소(810,910,930)가 제공되어, 물체 평면에 입사하는 광의 적어도 하나 의 편광 분포에 대하여, 이미지 평면에서 얻은 강도 분포에서 보정 요소 없이 존재하는 교란이 적어도 부분적으로 보정되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

이미지 평면에서의 균질한 강도 분포 또는 이미지 평면에서 얻은 강도 분포에서 보정 요소 없이 존재하는 교란의 적어도 부분적인 보정은 각각, 투영 대물렌즈(20)의 물체 평면에 레티클이 배치되어 있지 않은 투영 노광 장치의 상태를 나타내는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명 시스템은 광축(OA) 및 상기 광축(OA)에 대해 경사지게 배치된 적어도 하나의 평면판을 갖는 보정 요소(810,910)를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 평면판은 그들 통과하는 방사광의 입사각 및 편광 상태에 의존하는 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 투영 노광 장치의 동작시에, 이미지 평면에 배치된 기판이 투영 대물렌즈(20)에 대하여 미리 정해진 스캐닝 방향(S)으로 이동 가능하며, 상기 적어도 하나의 평면판의 광축(OA)에 대한 경사의 중심이 되는 회전 축이 상기 스캐닝 방향(S)에 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 평면판은 유전체 코팅을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명 시스템은 적어도 하나의 평면판(931,932)을 갖는 적어도 하나의 보정 요소를 포함하며, 상기 평면판(931,932)은 적어도 부분적인 흡수성 및/또는 적어도 부분적인 반사성 재료가 적어도 부분적으로 도포되어 있는 적어도 하나의 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 적어도 부분적인 흡수성 및/또는 적어도 부분적인 반사성 재료는 상기 평면판(931,932) 위에 비대칭적인 구조물(931a,932a)을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 비대칭적인 구조물(931a,932a)은 각각, 상기 투영 노광 장치의 동작 파장의 1.5배 이하이며 바람직하게는 50nm 내지 200nm의 범위에 있는 최대 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보정 요소는 적어도 두 개의 평면판(911-914,931,932)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 평면판(931,932)은 서로에 대해 이동 가능하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 판(911-914)은 광축(OA)에 대한 경사각에 있어서 서로 독립적으로 조절 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명 시스템(10)과 투영 대물렌즈(20)는 각각 편광-의존적인 투과 및/ 또는 반사 특성을 갖는 적어도 하나의 편광-민감 광학 요소를 구비하며, 상기 조명 시스템의 편광-민감 광학 요소들 전체와 상기 투영 대물렌즈(20)의 편광-민감 광학 요소들 전체가 상호 반대되는 디어테뉴에이션을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명 시스템(10)과 투영 대물렌즈(20)는 각각 편광-의존적인 투과 및/또는 반사 특성을 갖는 적어도 하나의 편광-민감 광학 요소를 구비하며, 상기 조명 시스템의 편광-민감 광학 요소들 전체와 상기 투영 대물렌즈(20)의 편광-민감 광학 요소들 전체가 상호 일치하는 디어테뉴에이션을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 15 항에 있어서,

선편광된 투과광의 양호한 편광 방향을 90°± 3°만큼 유효 회전시키는 추가적인 광학 요소(760)가 상기 조명 시스템(10)과 투영 대물렌즈(20) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 편광-민감 광학 요소는 AR-층이 제공된 렌즈 또는 HR-층이 제공된 미러인 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 2 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보정 요소는 동공 평면의 적어도 직근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 2 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보정 요소(930)는 필드 평면의 적어도 직근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명 시스템(10)은 적어도 하나의 편향 미러(245,745)를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 편향 미러(245,745)는 동공 평면의 적어도 직근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,

상기 조명 시스템(10)은 광축(OA)을 가지며 상기 투영 대물렌즈(20)의 물체 평면에 있는 직사각형의 레티클 필드(F)를 조명하고, 상기 직사각형의 레티클 필 드(F)의 종축은 상기 편향 미러(245)의 광축(OA)에 대한 경사의 중심이 되는 회전 축에 대해 90°± 3°의 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명 시스템(10) 및/또는 투영 대물렌즈(20)에 있는 적어도 하나의 렌즈에 Ts가 Tp보다 큰 반사방지 코팅이 제공되며, 여기서 Tp는 상기 코팅에 입사하는 광의 p-성분에 대한 투과도를 나타내고 Ts는 s-성분에 대한 투과도를 나타내는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
- 감광성 재료의 층이 적어도 부분적으로 도포되어 있는 기판을 제공하는 단계;

- 재생될 구조를 갖는 마스크(250,750)를 제공하는 단계;

- 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 마이크로리소그래피 투영 노광 장치를 제공하는 단계; 및

- 상기 투영 노광 장치를 이용하여 상기 층의 한 영역 위에 마스크(250,750)의 적어도 일부를 투영하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 구조화된 소자의 마이크로리소그래피 제조 방법.
제 24 항에 따른 방법으로 제조된 미세 구조화된 소자.