KR20100077148A - 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템 - Google Patents

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KR20100077148A
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다미안 피올카
다니엘 발도르프
잉고 섕거
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칼 짜이스 에스엠티 아게
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Abstract

본 발명은, 복수의 미러 유닛(141, 142, 143, 341, 342, 343, 541, 542, 543)을 갖는 미러 배열(21, 43, 45, 52, 63, 84, 93, 140, 250, 340, 540, 940)로서, 상기 미러 유닛들은 상기 미러 배열(21, 43, 45, 52, 63, 84, 93, 140, 250, 340, 540, 940)에 의해 반사되는 광의 각도 분포를 변화시키기 위해 서로 독립적으로 변위될 수 있는, 미러 배열, 및 상이한 미러 유닛들상의 또는 동일 미러 유닛의 상이한 미러 요소들상의 편광 입사의 적어도 2개의 상이한 상태들을 생성하기 위한, 광 전파 방향으로 상기 미러 배열(21, 43, 45, 52, 63, 84, 93, 140, 250, 340, 540, 940)의 전방에 배열되는 적어도 하나의 복굴절 요소(20, 42a, 44, 51, 62, 64, 71, 81, 91, 130, 200, 260, 330, 530, 930)를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템에 관련한다.

Description

마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템 {ILLUMINATION SYSTEM OF A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치(microlithographic projection exposure apparatus)의 조명 시스템에 관한 것이다.
마이크로리소그래피(microlithography)는, 예컨대, 집적 회로 또는 LCD와 같은 마이크로구조의 부품(microstructured component)의 제조를 위해 사용된다. 마이크로리소그래피 처리는, 조명 시스템 및 투영 대물 렌즈(projection objective)를 갖는 투영 노광 장치로서 칭해지는 것에서 행해진다. 조명 시스템에 의해 조명되는 마스크의 이미지(= 레티클(reticle))는, 마스크 구조를 기판상의 감광 코팅상으로 옮기기 위해, 투영 대물렌즈의 이미지면(image plane)에 배열되고 감광층(포토레지스트(photoresist))으로 코팅되는 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)상으로, 그 사례에 있어서, 투영 대물 렌즈에 의해, 투영된다.
조명 시스템에 있어서, 규정된 조명 설정의 특정한 그리고 목표화된 조정, 즉, 조명 시스템의 동공면(pupil plane)에서의 강도 분포(intensity distribution)를 위해서, 회절 광학 요소(DOE로 칭해짐)의 사용 외에도, 예컨대, WO 2005/026843 A2에서 기술된 바와 같이, 미러 배열(mirror arrangement)을 사용하는 것이 또한 알려져 있다. 상기 미러 배열은, 서로 독립적으로 조정 가능하고, 일반적으로 -10°와 +10°의 사이의 각도 범위로 각각이 개별적으로 틸트(tilt)될 수 있는 다수의 마이크로미러(micromirror)를 포함한다. 미러들에 대한 소정의 틸팅 배열(tilting arrangement)은, 각기 요구되는 조명 설정에 따라, 적절한 방향으로 편향되는 사전에 균질화되고 시준된 레이저 광에 의해, 동공면내에서 요구되는 광 분포(예컨대, 쌍극자 설정, 4극자 설정, 또는 환상의(annular)의 조명 설정)를 형성하는 것을 가능하게 한다. 대응 구조가, 레이저 빔(10)의 빔 경로내에서, 편향 미러(11), 굴절 광학 요소(ROE)(12), 렌즈(13)(예시로서만 도시됨), 마이크로렌즈 배열(14), 미러 배열(15), 확산기(diffuser)(16), 렌즈(17) 및 동공면(PP)을 연속적으로 포함하는, 조명 시스템의 부분적인 영역을 예시하는 도 22에 개략적으로 도시되어 있다. 미러 배열(15)은 다수의 마이크로미러를 포함하며 마이크로렌즈 배열(14)은 그 마이크로미러들상으로의 특정한 포커싱(focusing)을 위한 다수의 마이크로렌즈를 갖는다.
하지만, DOE를 사용시에는, 전체의 동공면이 DOE의 회절 구조체들에서의 회절에 의해 레이저 빔 프로파일(profile)의 각각의 포인트로부터 “확산(spread out)”되고, 따라서 동공면의 실질적으로 균일한 조명이 레이저 빔 프로파일의 강도 분포에 관계없이 달성되며, 미러 배열을 사용시에는, 예컨대, 서로 상이한 편광 상태들이, 레이저 빔 프로파일의 상이한 영역들을 활용하는, 쌍극자 조명 설정의 개개의 극(pole)들에서 설정되면, 페이저 빔 프로파일에서의 변화가 동공면에서의 에너지 변동을 이끌 수 있다.
따라서, 미러 배열을 이용시에는, 규정된 조명 설정의 특정의 목표화된 조정을 위해, 레이저 빔 프로파일에서의 변경이 동공면의 비-균질 조명을 바람직하지 않게 초래할 수 있다.
본 발명의 목적은, 규정된 조명 설정의 유연성 있는 조정을 가능케 하면서, 레이저 빔 프로파일에서의 비-균질성의 간섭 영향을 감소시키는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템을 제공하는 것이다.
그 목적은 독립 청구항 1의 특징들에 따라서 달성된다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템은:
- 복수의 미러 유닛(mirror unit)을 갖는 미러 배열로서, 상기 미러 유닛들은 상기 미러 배열에 의해 반사되는 광의 각도 분포를 변화시키기 위해 서로 독립적으로 변위될 수 있는, 미러 배열; 및
- 상이한 미러 유닛들상의 편광 입사(polarization incident)의 적어도 2개의 상이한 상태들을 생성하기 위한, 광 전파 방향으로 상기 미러 배열의 전방에 배열되는 적어도 하나의 요소를 포함한다.
적어도 2개의 상이한 편광 상태를 생성하기 위한 적어도 하나의 요소와 미러 배열의 조합으로 인해, 본 발명에 따라서, 예컨대, 상호 인접한 미러 유닛들 또는 상이한 편광 상태를 갖는 미러 배열의 요소들을 상이하게 조명하는 것 그리고, 예컨대, 상호 교번하는 편광 배향의 밀집한 연속(dense succession)을 획득하는 것이 가능하다. 상이한 (예컨대, 2개의 상호 수직한) 편광 방향들 중 하나를 가진 광이 개개의 미러 유닛들 또는 요소들의 적합한 설정에 의해 레이저 빔 프로파일의 각각의 위치로부터 동공면내로 편향될 수 있음에 따라, 그 결과로서 동공면의 상이한 위치들이 빔 프로파일내의 상이한 위치들로부터 각각 요구되는 편광 상태의 광에 의해 조명될 수 있다. 특히, 기본적으로, 예컨대, 2개의 상호 수직한 편광 방향들이 전체 빔 프로파일의 임의의 포인트로부터 동공면의 임의의 포인트에서 편향될 수 있음에 따라, 높은 빔 균질도가 소정의 편광 분포를 가진 요구되는 조명 설정에 대해 달성될 수 있다.
일 실시예에 따르면 적어도 하나의 요소가 복굴절 요소이다. 이러한 개념에 있어서, 상이한 편광 상태들을 가진 미러 배열의 상호 인접한 미러 유닛들 또는 요소들을 조명하고 상호 교번하는 편광 배향들의 밀집한 연속을 달성할 수 있도록, 상광선(常光線; ordinary ray)과 이상광선(異常光線; extraordinary ray) 사이의 공간적인 분리에 관하여, 복굴절 재료의 알려진 특성을 사용할 수 있다.
따라서, 그 결과로서, 본 발명에 따른 해결책은, 빔 프로파일에 걸치어 비교적 밀집한 편광 분포를 달성할 수 있게 하며, 특히, 상이한 편광 상태들이 각각 인접한 미러 유닛들 사이에서 설정될 수 있다. 따라서, 편광 분포는, 상대적으로 높은 레벨의 위치적인 해상도로, 전체 빔 프로파일에 걸치어 조정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복굴절 요소가, 광 빔(light beam)의 분열에 의해 생성되는 상광선 및 동일한 광 빔을 분열시키는 것에 의해 생성되는 이상광선이 미러 배열에 의해 상이한 방향들로 편향될 수 있도록, 미러 배열에 적합된다.
일 실시예에 따르면, 미러 배열의 적어도 일부의 미러 유닛들이 내부 미러 요소 및 그 주위의 외부 미러 요소로 이루어진다. 그에 관하여, 바람직하게 적어도 하나의 미러 요소 및 외부 미러 요소는, 상기 내부 미러 요소가 서로 독립적으로 변위될 수 있음에 따라, 동일 미러 유닛에 속한다. 그와 같이, 요구되는 조명 설정을 달성하기 위해서는, 당해의 개개의 미러 유닛들이 내부 미러 요소 및 외부 미러 요소의 관련 설정에 관하여 상이하게 조정될 수 있다. 그에 관하여, 특히, 복굴절 요소가, 광 빔을 분열시키는 것에 의해 생성되는 상광선 및 동일한 광 빔을 분열시키는 것에 의해 생성되는 이상광선이, 상이한 미러 유닛들 또는 상이한 미러 요소들에 입사되도록, 미러 배열에 적합될 수 있다. 추가적으로, 복굴절 요소가, 광 빔을 분열시키는 것에 의해 생성되는 상광선 및 동일한 광 빔을 분열 시키는 것에 의해 생성되는 이상광선이, 상호 인접한 미러 유닛들 또는 동일 미러 유닛의 미러 요소들에 입사되도록, 미러 배열에 적합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 미러 배열은 제1 미러 유닛들 및 제2 미러 유닛들을 갖고, 상기 제1 미러 유닛들은 제1 편광 방향에 대해서 최적화되고, 상기 제2 미러 유닛들은 상기 제1 편광 방향에 수직한 제2 편광 방향에 대해서 최적화된다. 그 목적을 위해, 제1 미러 유닛들 및 제2 미러 유닛들은 특히 상호 상이한 코팅들을 갖는다.
일 실시예에 따르면. 조명 디바이스는, 복수의 마이크로렌즈를 가진 마이크로렌즈 배열을 더 갖고, 상기 요소는 상기 마이크로렌즈 배열과 미러 배열의 사이에 배열된다.
일 실시예에 따르면, 편광 상태의 회전을 위한 회전자(ratator) 요소(특히, 람다/2-판(lambda/2-plate))가 광 전파 방향으로 상기 요소의 상류(upstream)에 배열된다. 또한, 람다/2-판은 조명 시스템의 광학축에 대해서 회전 가능하게 바람직하게 배열된다. 람다/2-판의 회전은 복굴절 요소의 상류에 그 편광 방향을 제공하며, 따라서, 복굴절 요소에 의해 본 발명에 따라 생성되는 광선 부분들(즉, 상광선 및 이상광선 부분들)의 강도 관계가 적절하게 조정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 요소는, 광학 단축결정 재료, 특히 마그네슘 플루오르화물(MgF2)로부터 만들어진다. 일 실시예에 따르면, 복굴절 요소가 제조되는 재료는 광학적으로 활성적이지 않은 재료이다.
일 실시예에 따르면, 상기 요소는 조명 시스템의 광학축과 평행 관계로 배향되지 않는 광학 결정축을 갖는다. 특히, 광학 단축결정 재료의 광학 결정축 및 조명 시스템의 광학축의 배향들이 적어도 ±3°만큼 서로 바람직하게 상이하다.
일 실시예에 따르면, 편광 상태의 회전을 위한 회전자 요소(특히, 람다/2-판)가 광 전파 방향으로 상기 요소의 하류(downstream)에 배열된다. 람다/2-판에 의해, 복굴절 요소에 의해 생성되는 상광선 및 이상광선의 상호 수직한 편광 방향들의 요구되는 배향의 유효한 설정이 가능하다.
일 실시예에 따르면, 미러 배열의 각각의 상이한 영역들과 관련되는 적어도 2개의 채널들의 배열을 갖고, 그 채널들에 대해서, 각각의 채널로부터 방사되고 미러 배열에 입사되는 광의 편광 상태가 서로 독립적으로 조정 가능하다. 그와 같이 각각의 설정 편광 방향들이 개개의 채널들에서 상이하게 선택될 수 있고 본 발명에 따라 배열의 유연성 또는 자유도수(the number of the degrees of freedom)가 더 향상될 수 있다. 채널들은, 특히, 적어도 하나의 각각의 람다/2-판을 각기 갖고, 상이한 채널들의 람다/2-판들은 서로 독립적으로 조정 가능하다. 바람직하게, 람다/2-판들 중 적어도 하나는 조명 시스템의 광학축에 대해서 회전 가능하게 배열된다.
일 실시예에 따르면, 람다/4-판이 상기 요소와 상기 미러 배열의 사이에 배열된다. 바람직하게, 람다/4-판은 조명 시스템의 광학축에 대해서 회전 가능하게 배열된다. 그와 같이 좌측 및 우측 원편광된(circularly polarized) 광, 또는 타원편광된(elliptically polarized) 광도, 인접한 미러 유닛들 또는 내부 미러 유닛들, 특히 원형 미러들에서 생성될 수 있으며, 예컨대, 조명 시스템의 다른 곳에서 발생하는, 타원형의 편광 상태가 광 손실 없이 그 후에 보상되거나 보존될 수 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 상기 요소는 평행평면 기하학적 구조(plane-parallel geometry)를 포함한다. 추가적인 실시예에 따르면, 상기 요소는 또한 프리즘의 형태일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 조명 시스템은 편광 상태를 리프레시(refresh)하기 위한 편광자(polarizer)를 갖는다. 그러한 편광자에 의해, 본 발명에 따른 배열의 상류에, 결합되는 원치 않는 편광 상태를 수반하는 광성분들과 더불어서, 잘-규정된 편광 상태를 설정하는 것이 가능하고, 예컨대, 빔 공급 유닛에서 발생하는 그리고 레이저 광의 불완전한 편광을 이끄는 효과들이 고려될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 요소는, 적어도 하나의 지연제(retarder)로서, 그곳을 통과하는 광에 대해서, 조명 시스템의 동작 파장의 2분의 1보다 더 적은 유효 지연(effective retardation)을 생성하는 적어도 하나의 지연제를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 상기 진보적인 개념이, 조명 시스템의 광학 구성 요소들(특히, 렌즈들 또는 미러들)에 의해 생성되는 그리고 일반적으로 동공면 또는 필드(filed)(또는 레티클(reticle)) 면을 가로질러서 변화하는 지연들에 대해서 각각 보상하기 위해, 및/또는 레티클(마스크)에 의해 시스템내에서 안내되는 복굴절의 보상을 위해, 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 지연제의 위치는 광 전파 방향에 수직한 평면내에서 변화될 수 있다. 그에 의해 획득되는 지연제의 위치에 관한 유연성에 의해, 유연성 있는 방식으로 적어도 하나의 지연제에 의해 “커버되는(covered)” 그 미러 유닛들의 위치 및 개수를 조정할 수 있고, 그에 의해 동공면에서 획득되는 편광 분포를 조정 또는 수정할 수 있다. 또한, 편광 성능조차도, 조명 시스템의 동작 동안에 또는 스캐닝 프로세스(scanning process) 동안에, 각각, 동적으로 수정될 수 있다.
상기 요소는, 특히, 적어도 2개의 지연제로서, 그곳을 통과하는 광에 대해서, 상기 조명 시스템의 동작 파장의 2분의 1보다 더 적은 유효 지연을 생성하는 적어도 2개의 지연제를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이들 지연제는, 그곳을 통과하는 광에 대해서, 반대 부호(opposite sign)의 유효 지연을 생성한다. 반대 부호의 지연을 갖는 2개의 지연제 또는 지연판의 사용은, 제1 또는 제2 지연판을 통과한 후의 적절한 지연을 갖는 광이 동공면의 적절한 영역에 지향될 필요가 있기 때문에, 그것이, 동공면에서의 반대 지연의 영역이 조명 시스템의 광학 구성 요소에 의해 생성되는, 조명 시스템에서의 유효 보상을 가능케 하는 한, 유리하다.
추가적인 양태에 따르면 본 발명은 다음을 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템에 관련한다:
- 복수의 미러 유닛을 갖는 미러 배열로서, 상기 미러 유닛들은 상기 미러 배열에 의해 반사되는 광의 각도 분포를 변화시키기 위해 서로 독립적으로 변위될 수 있는, 미러 배열; 및
- 광 전파 방향으로 상기 미러 배열의 전방에 배열되는 적어도 하나의 복굴절 요소.
추가적인 양태에 따르면 본 발명은, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템으로서, 상기 조명 시스템은, 서로로부터 상호 분리된 적어도 2개의 영역들이 상기 조명 시스템의 동공면내에서 생성되는, 적어도 하나의 조명 설정이, 상기 조명 시스템내에서 설정될 수 있도록 구성되며, 상기 영역들 사이의 면적비는 적어도 3, 보다 특정적으로 적어도 4, 보다 더 특정적으로 적어도 5의 값을 갖는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템에 관련한다.
이러한 양태에 있어서 본 발명은, 조명 설정이 주지의 쌍극자- 또는 4극자-설정과 같은 일반적인 설정과는 실질적으로 상이한 것이 요구되는 동작 조건들이 있다라는 고려에 기초한 것이다. 상기 동작 조건들은, 레티클 또는 마스크의 설계가 웨이퍼상에 생성될 요구되는 구조에 완벽히 대응하여 만들어지지 않았지만, 조명 시스템 또는 투영 대물렌즈의 조명- 또는 이미징-특성을 고려하여 고의로 그리고 설계에 의해 수정되는 경우에, 특히 존재할 수 있다. 그러한 접근법은, “제조를 위한 설계(design for manufacturing; “DFM”)”로도 칭해지며, 요구되는 이미징 결과가, 광학 시스템내에서 일어나는, 예컨대, 회절 효과 등을 고려하여 웨이퍼상에서 획득되도록, 선택되는 추가적인 또는 수정된 구조를 가진 마스크를 구비시키는 것을 포함한다. 그러한 상황에 있어서 마스크의 수정된 설계만이 아니고, 최대 인접 영역들보다 현저히 더 작은 크기 또는 면적을 갖는 조명되는 영역들을 특히 포함할 수 있는, 수정 또는 적합된 조명 설정도 요구되기 때문에, 본 발명의 상기한 양태에 따른 조명 설정은 그러한 상황들에서 유리할 수 있고 마이크로리소그래피 처리의 향상된 결과를 이끌 수 있다,
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 2개의 영역들의 각각은, 영역들의 각 쌍의 영역들이 동공 중심(pupil center)에 관하여 점대칭(point symmetrical) 관계로 배열되는, 영역들의 쌍에 속한다.
일 실시예에 따르면, 영역들의 적어도 하나의 쌍의 영역들에서, 편광 상태들은 서로에 대해 일치하거나 직교한다.
또한, 미러 배열을 이용하는 동공에서의 강도 및/또는 편광 분포를, 특히 스캔 프로세스 동안에, 수정할 수 있다. 특히, 기술된 조명 설정에 대해서, 동공에서 또는 상기한 영역들의 쌍들에서, 각각, 스캔 방향을 따라, 편광이 변화 또는 수정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 영역들의 적어도 한 쌍의 영역들이 비-원형 형태를 갖는다.
추가적인 양태에 따르면, 본 발명은, 다음을 포함하는, 특히 상술한 청구항들 중 하나에서 언급되는 바와 같은 조명 시스템에서 사용하기 위한, 미러 배열에 관련한다.
- 복수의 미러 유닛으로서, 상기 미러 유닛들은, 상기 미러 배열에 의해 반사되는 광의 각도 분포를 변화시키기 위해 서로 독립적으로 변위될 수 있는, 복수의 미러 유닛,
- 상기 미러 배열의 적어도 일부의 미러 유닛들은 내부 미러 요소 및 그 주위의 외부 미러 요소로 이루어진다.
본 발명은, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치, 마이크로구조의 구성 요소들 및 마이크로구조의 구성 요소의 마이크로리소그래피 제조를 위한 프로세스에 더 관련한다.
본 발명의 추가적인 구성들은 상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서 발견된다.
본 발명은 첨부 도면들에서 예시되는 예에 의한 실시예들에 의해 이후 매우 상세히 기술된다.
본 발명은, 규정된 조명 설정의 유연성 있는 조정을 가능케 하면서, 레이저 빔 프로파일에서의 비-균질성의 간섭 영향을 감소시키는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일반 개념을 기술하기 위한 개략도를 도시한다.
도 2a~b는 도 1의 본 발명에 따른 배열에 구비되는 복굴절 요소의 작용을 기술하기 위한 확대된 스케일의 개략도들을 도시한다.
도 3a는 제1 실시예에서의 본 발명에 따른 배열을 기술하기 위한 개략도를 도시한다.
도 3b는 도 3a의 배열에 구비되는 미러 유닛의 확대된 스케일의 도면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 빔을 산개(fanning out) 또는 분해(resolving)하기 위한 미러 배열의 개략도를 도시한다.
도 5 내지 12는 본 발명의 추가적인 실시예들의 개략도들을 도시한다.
도 13은 본 발명의 추가적인 양태에 따라 실현되는 조명 설정의 실시예들을 설명하기 위한 개략적인 예시도를 도시한다.
도 14 내지 17은 본 발명의 추가적인 실시예들의 효과를 설명하기 위한 개략적인 예시도들을 도시한다.
도 18~19는 서로에 대해 이동 가능한 상이한 서브-요소들을 포함하는 본 발명의 추가적인 실시예들을 도시한다.
도 20~21은 본 발명의 추가적인 실시예들의 개략도들을 도시한다.
도 22는 기술 수준에 따른 미러 배열을 가진 조명 시스템의 일부의 개략도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 일반 개념을 기술하기 위한 배열을 도시하는 개략도이다. 이러한 배열에 있어서, 직선 편광된 레이저 빔(105)은 편광 조작 유닛(110), 마이크로렌즈 배열(120) 및 복굴절 요소(130)를 연속적으로 통과한다. 광 전파 방향으로 복굴절 요소(130)의 하류에 배치된 것은, 광 전파 방향에 대해 경사지게 상호 인접하여 짝지어진 관계로 배열된, 다수의 미러 유닛들(141, 142, 143, ...)을 포함하는 미러 배열(140)이다.
편광 조작기 유닛(110)은 요구되는 (글로벌(global)) 편광 방향을 설정하는데 도움이 되며, 예컨대, 적절한 복굴절 재료, 예컨대, 마그네슘 플루오르화물(MgF2)으로부터 제조될 수 있는 람다/2-판(lambda/2-plate)의 형태일 수 있다.
마이크로렌즈 배열(120)은 미러 유닛(140)의 미러 요소들(141, 142, 143, ...)에 대한 특정의 목표화된 포커싱(focusing)을 획득하는데 그리고 “데드 영역(dead area)”의 조명을 회피 또는 감소시키는데 도움이 된다. 추가적으로, 마이크로렌즈 배열(120)이 또한 레이저 빔(105)의 균질화를 위해 제공될 수 있음으로써, 더 적은 수의 미러 요소들(141, 142, 143, ...)을 가지고서도, 가능성 있는 비-균질화 레이저 빔 프로파일(profile)의 곤란한 영향을 감소시킬 수 있다.
복굴절 요소(130)는 광학적으로 활성적이지 않은 광학 단축결정 재료로부터 바람직하게 만들어진다. 적절한 재료는, 예컨대, 마그네슘 플루오르화물(MgF2)이다. 사용될 수 있는 추가적인 광학 단축결정 재료는, 예컨대, 사파이어(Al2O3) 또는 란탄 플로오르화물(lanthanum fluoride)(LaF3)이다. 그에 관하여, 도 2a에 도시된 바와 같이, 광학 결정축(optical crystal axis) ca의 방향은 레이저 빔(105)의 입사 방향에 대해 실질적으로 45°(예컨대, 45°± 3°)의 각도에서 연장한다. 추가적인 실시예들에 따라, 광학 결정축 ca와 레이저 빔(105)의 입사 방향 사이에서 다른 각도들을 설정하는 것이 또한 가능하다. 상광선과 이상광선 사이의 요구되는 공간적인 분리는 45°의 각도에서 예시되는 배향(orientation)에 대해 최대에 있지만, 0°와 90° 사이의 모든 각도들이 또한 가능하다. 도 2a에서의 배열에 있어서, 그 공간적인 분리는, 광학 결정축이 레이저 빔(105)의 입사 방향에 수직 또는 평행하거나, 복굴절 요소(130)의 입사면에 평행 또는 수직하게 연장하면, 사라진다.
도 2a 및 2b에서 확대된 스케일의 도면들로부터 최상으로 보여질 수 있는 바와 같이, 레이저 빔(105)의 부분적인 광선은, 복굴절 요소(130)의 하류에, 상호 평행 관계로 편광되는 2개의 부분적인 광선(135a 및 135b)으로 분열하는 것을 수반하며, 도 2a에서 부분적인 광선(135a)이 x-방향으로 편광되고 부분적인 광선(135b)이 그에 수직한 y-방향으로 편광된다.
도 2b로부터 최상으로 보여질 수 있는 바와 같이, 복굴절 요소(130)의 회전시에, 상이한 쌍들의 상호 수직한 편광 방향들을 조정할 수 있다. 부분적인 상광선(ordinary partial ray)(135a)이 복굴절 요소(130)의 회전시에 공간적으로 고정된 채로 남아 있고 그 자신의 편광 방향에 대해서만 회전되고, 부분적인 이상광선(extraordinary partial ray)(135b)은 복굴절 요소(130)의 회전시에 부분적인 상광선(135a)의 주위에 연장하는 원형 경로상에서 이동하며, 그 사례에 있어서 부분적인 이상광선(135b)의 편광 방향은 항상 부분적인 상광선(135a)의 편광 방향에 수직하게, 즉, 앞서 언급된 원형 경로에 대해 접선 방향으로, 연장한다.
복굴절 요소(130)의 두께는, 레이저 빔을 분열시키는 것에 의해 생성되는 상광선 및 동일한 레이저 빔을 분열시키는 것에 의해 생성되는 이상광선이 미러 배열(140)에 의해 상이한 방향들로 편향될 수 있도록, 미러 배열(140)의 주기성(periodicity)에 바람직하게 적합된다. 그 사례에 있어서 하기의 관계가 바람직하게 적용된다:
α * d = P (1)
여기서, α는 상광선과 이상광선 사이의 (재료-종속적) 분열 각도를 나타내고, d는 광 전파 방향에서의 복굴절 요소(130)의 두께를 나타내며, P는 미러 배열(140)의 주기 길이(period length)를 나타낸다.
단지 예시로서, 총 수 4,000의 미러 유닛들 또는 요소들은 50*50 mm2의 정사각형의 면적에 분포될 수 있고, 그래서 이것은 P
Figure pct00001
0.8mm의 주기(여기서는 2개의 인접한 미러 유닛들의 간격에 대응됨)로 다수의 약 63개의 인접한 미러 유닛들을 부여한다. 만약, 마그네슘 플로오르화물(MgF2)의 복굴절 요소(130)의 제조시에, 상광선과 이상광선 사이의 각도 α가, 그 자릿수가 약 10 mrad가 되는 단위로 가정되면, d
Figure pct00002
(0.8mm/0.01 rad) = 80 mm의 복굴절 요소(130)의 두께 d는 앞서의 식 (1)을 따른다. 복굴절 요소(130)의 일반적인 두께 d는 따라서 대략적으로 0과 100 mm 사이의 범위이다. 그에 관하여, 그것은 대체로, 더 큰 것이 복굴절 요소(130)의 복굴절이고, 대응하여 더 적은 것이 복굴절 요소(130)에 대한 선택된 두께 d인, 식 (1)을 따른다.
미러 배열의 바람직한 구성은 이하에서 도 3a 및 3b를 참조하여 기술된다.
다시 말해, 도 3a는 미러 배열(340)의 분리된 미러 유닛들(341, 342, 343, ...)의 조명과 더불어 복굴절 요소(330)에 의해 생성되는 빔 분열 효과를 도시하는 개략도이다. 여기서, 각각의 미러 유닛들(341, 342, 343, ...)은, 내부 원형 미러(341a, 342a, 343a, ...) 및 내부 원형 미러(341a, 342a, 343a, ...)를 에워싸는 외부 링 미러(341b, 342b, 343b, ...)를 각각 가지며, 그것들은, x-방향 및 또한 y-방향의 양쪽으로, 각각의 미러 유닛의 공통 중심에 대한 틸팅(tilting)에 의해 서로 독립적으로 변위될 수 있다. 요구되는 조명 설정을 생성하기 위해, 개개의 미러 유닛들(341, 342, 343, ...)은 따라서, x-방향 및 또한 y-방향의 양쪽으로, 내부 원형 미러(341a, 342a, 343a, ...)와 외부 링 미러(341b, 342b, 343b, ...)의 관련 설정에 대해 상이하게 설정될 수 있다.
일반적인 조건들에 있어서, 각각의 미러 유닛들은 내부 미러 요소 및 그 주위의 외부 미러 요소로 만들어질 수 있으며, 내부 미러 요소 및/또는 외부 미러 요소는 원형 또는 링 형태와는 상이한 형태들(예컨대, 정사각형 또는 직사각형)일 수도 있다.
그에 관하여, 도 3의 실시예에 있어서, 복굴절 요소(330)의 면과 미러 배열(340)의 면은 실제적으로 상호 평행 관계이고 (그리고 또한 x-y-면에 나란하며) z-방향으로 연장하는 광 전파 방향에 수직하게 배열된다. 도 3a의 좌측 하부 영역의 복굴절 요소(330)의 예시는 오로지, 분리된 미러 유닛들의 분열 효과 및 조명을 더 잘 도시하기 위해서 여기에서 선택되었다. 도 3a에 도시된 그리고 복굴절 요소(330)에 입사되는 2개의 광선은 상이한 마이크로렌즈들로부터 도 1에 유사하게 배향되며, 그 사례에 있어서 도 3a의 실시예에서는, 도 3a에 도시되지 않았지만 도 1에 유사하게 제공된 마이크로렌즈의 마이크로렌즈가 미러 배열(340)의 각각의 미러 유닛(341, 342, 343, ...)과 관련된다. 마이크로렌즈 배열 및 미러 배열(340)은, 복굴절 요소의 존재 없이, 개개의 미러 유닛들(341, 342, 343, ...)의 내부 원형 미러들(341a, 342a, 343a,)만이 조명되도록, 배향된다. 복굴절 요소(330)의 빔-분열 작용은, 추가적인 부분적인 광선들(부분적인 이상광선들)에 의해 외부 링 미러들(341b, 342b, 343b, ...)의 추가적인 조명이 생기도록, 부분적인 광선들의 개수를 배증(doubling)하는 것을 가능케 한다.
도 2a~b의 앞서의 설명과 유사하게, 임의의 상호 수직한 편향 방향들은, 적절한 위치로의 복굴절 요소(330)의 회전에 의해서, 미러 배열(340)에 의해 반사되는 빔들에 관하여 설정될 수 있다. 상광선은 복굴절 요소(330)의 회전시에 내부 원형 미러(341a, 342a, 343a, ...)에 남고 복굴절 요소(330)의 회전시에 그 자신의 편광 방향에 관하여 회전되며, 이상광선은 복굴절 요소(330)의 회전시에 각각의 외부 링 미러(341b, 342b, 343b, ...)상에서 이동하며, 그 경우에, 그 자신의 편광 방향이 항상 상광선의 편광 방향에 수직하게, 즉, 항상 원형 경로에 대해 접선 방향으로, 연장한다.
선택적으로, 도 3의 실시예 및 또한 이하의 실시예들의 양쪽에 있어서, 곤란한 중첩 효과(superpositioning effect)를 방지하기 위해, 동공면에서의 동일한 각각의 위치상으로 미러 배열에 의해 반사되는 그 광선들 사이의 고정상 관계(fixed phase relationship)를 회피하는 것이 적절할 수 있다. 그것은, 이전에 설명된 바와 같이 편광 상태가 명백히 조정된, 하지만 미러 배열의 상이한 미러 유닛들로부터 오며 초과되는 레이저 광의 공간적인 코히어런스(coherence) 조건 때문에 인코히어런트(incoherent)인, 그 각각의 광선들을, 동공면내의 동일한 위치상으로 편향시키는 것에 의해 달성될 수 있다.
도 4는 빔 발산을 안내하지 않고 레이저 빔의 빔 분해를 생성하고 레이저 빔을 산개시키는 것을 가능케 하기 위해 광 전파 방향으로 복굴절 요소(130)의 상류에 선택적으로 사용될 수 있는 미러 배열(400)을 개략적으로 도시한다. 미러 배열(400)은 복수의 제1 미러들(411~414) 및 광학축에 대해 90°의 각도를 통해 제1 미러들(411~414)에 의해 편향되는 광 빔들을 그 다음으로 광학축에 나란한 원래의 방향으로 반사하는 관련 제2 미러들(415~418)을 갖는다. 빔 분해는 y-방향으로만, x-방향으로만 또는 x-방향 및 y-방향으로 작용될 수 있으며, 그 경우에 부분적인 광선들의 각각의 분해 래스터(raster)가 생성되며, 광이 있는 영역들과 광이 없는 영역들이, 광 전도 값(light conductance value)을 변화시키지 않고, 빔 프로파일에 걸쳐 생성된다.
이제 다시 도 2a 및 2b를 참조하여 보면, 복굴절 요소(130)에 의해 본 발명에 따라 생성된 부분적인 광선들(135a, 135b)의 강도비(intensity ratio)는 복굴절 요소(130)내로 입사하는 빔에서의 상호 수직한 편광 성분들의 비율에 종속된다. 빔의 그 성분들은, 복굴절 요소(130)내로 통과하기 전에, 도 2a에서 각각 105a 및 105b에 의해 식별된다. 복굴절 요소(130)의 하류에서 2개의 부분적인 광선들(135a, 135b)의 강도비는, 편광 상태의 회전에 대한 광 전파 방향으로 복굴절 요소(130)의 상류에 배열된 추가적인 회전자 요소에 의해 그 결과로서 양적으로 조절될 수 있다. 그 회전자 요소가, 예컨대, 원래의 편광된 (즉, 회전자 요소의 상류의) 광을 편광 방향에 대해 45°를 통해 y-방향으로 직선 회전시키면, 동등한 강도의 편광된 성분들이, 복굴절 요소(130)내로 통과하기 전에, x-방향 그리고 또한 y-방향의 양쪽으로 회전자 요소의 하류에 존재함으로써, 2개의 부분적인 광선들(135a, 135b)의 강도의 레벨이 복굴절 요소(130)의 하류에서 동등하다.
도 5는 본 발명에 따른 배열에 의해 제공되는 광 성분들의 강도비가, 상호 수직한 편광 방향들로, 양적으로 조절될 수 있는 방식을 나타낸다. 이러한 사례에 있어서, 도 5b는, 광이 2개의 제1, 상호 동등한 폴(pole)들(551)에서 동일한 편광 방향을 수반하는 반면, 광이 제1 폴들(551)과 비교하여 더 작은 2개의 제2 폴들(552)에서 그곳에 수직한 편광 방향을 수반하는, 예로서의 조명 설정(550)을 도시한다. 폴들(551, 552)에 제공되는 광선들이 각각 동일한 강도인 상황에 대해서, 폴들(551, 552)이 동일한 각각의 개수의 미러 요소들에 의해 조명됨에 따라, 제2 폴들(552)에 대한 강도는 제1 폴들(551)에 대해서보다 더 높을 것이다. 그것을 방지하기 위해 그리고 제1 폴들(551) 및 제2 폴들(552)의 동등한 조명을 제공하기 위해, 각각의 편광 방향에서의 광의 에너지는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 추가적인 요소(525)에 의해 양적으로 조절될 수 있으며, 추가적인 요소(525)에 의해, 나중에 조명될 광 성분들이, 폴들(551, 552)의 면적들에 따라, 그들의 강도에 대해서 복굴절 요소(530)의 상류에서 이미 조정된다. 요소(525)는 특히 람다/2-판의 형태(예컨대, 마그네슘 플루오르화물(MgF2))일 수 있다. 람다/2-판의 회전에 의해, 편광 방향이 복굴절 요소(530)의 상류에서, 적절하게 조정될 수 있다. 추가적인 실시예에 따르면, 광 전파 방향 또는 광학계 축에 수직한 광학 결정축의 배향의 결과로서, 람다/2-판으로서 결정 수정(crystalline quartz)(SiO2)으로부터 또한 만들어질 수 있는 요소(525)는, 결정 수정에 관하여 기본적으로 존재하는 광학 활성이 교란 영향을 갖지 않도록 배향된다.
특히, 상호 수직한 편광 방향들을 수반하는 내부 원형 미러와 외부 링 미러의 각각의 쌍의 강도비는, 상이한 크기의 폴들의 면적비에 대응하도록, 동공면에서의 상이한 크기의 폴들의 균질 조명의 목적을 위해 요소(525)에 의해 조정될 수 있다. 도 5a는, 도 5b에 도시된 더 작은 폴들(552)을 제공하는데 도움이 되며, 따라서 폴들(551, 552)의 균질 조명을 위해 상광선들보다 더 낮은 레벨의 강도이어야 하는 복굴절 요소(530)로부터의 이상광선들이 구멍들의 패턴에 의해 예시되는 경우의, 그 원리의 구현을 개략적으로 도시한다.
추가적으로, 극단적인 사례에 있어서, 조정은 또한, 상광선만이 또는 또한 이상광선만이 요소(525)에 의해 생성되도록, 실행될 수 있다. 도 6a는, 상광선만이 복굴절 요소(530)에 의해 생성되는, 따라서 미러 배열(540)의 내부 원형 미러들(541a, 542a, 543a, ...)만이 조명됨으로써, 도 6b에 도시된 조명 설정이 생성되는, 특정 사례를 도시한다.
도 6a의 실시예의 변형에서, 미러 배열(540)의 내부 원형 미러들(541a, 542a, 543a, ...)에 바로 조명하지 않도록 그리고 따라서 미러 배열(540)의 외부 링 미러들(541b, 542b, 543b, ...)을 사용되지 않게 남겨두도록 하기 위해서, 예컨대, 광 전파 방향에 있어서 복굴절 요소(530)의 하류에, 각각의 미러 유닛에 대해서, 내부 원형 미러 및 외부 링 미러가 동일한 편광 상태의 광에 의해 각각 조명되는 것을 조건으로 하여, 예컨대, 빔 스플리터(beam splitter)의 배열을 포함할 수 있고 편광-유지(polarization-maintaining)인, 빔을 산개시키는 것을 가능케 하는 추가적인 요소(도시되지 않음)를 배치하는 것이 또한 가능하다. 그 목적을 위한 적절한 배열이, 실질적으로 완전히 반사하는 제2 미러들(662)과 관련되고 광 전파 방향에 대해 45°에서 각각 배열되는 반투명 제1 미러들(661)의, 도 6c에 개략적으로 도시된, 쌍들을 포함하고 빔들의 수를 편광 관리에 의해 배증하는 미러 배열이며, 상기 제2 미러들(662)은, 광학축에 대해 90°의 각도를 통해 편향되고 제1 미러들(661)에서 반사되는, 광 빔들을 광학축에 나란한 원래의 방향으로 되 반사한다.
도 7a 및 7b를 참조하여 보면, 요소(525)의 적절한 조정에 의해서, 상광선 및 이상광선의 강도의 레벨이 동등하게 설정되는 것이 또한 가능하고, 추가적으로 상호 직교적인 편광 상태들의 인코히어런트 중첩(incoherent superpositioning)에 의해 동공면의 영역(701)에서의 편광되지 않은 광이 있는 설정(700)을 생성하기 위해, 동공면에서의 동일한 영역(701)이 미러 배열(510)의 내부 원형 미러들(541a, 542a, 543a, ...)과 외부 링 미러들(541b, 542b, 543b,)에 의해 조명될 수 있다.
또한, 편광 방향들의 적절한 양적인 조절에 의해, 높은 정도의 편광의 영역들 및 낮은 정도의 편광의 영역들이 있는 조명 설정을 설정하는 것이 또한 가능하다. 이것에 관한 일예가, 그 편광되지 않은 광이 동공면의 중앙 영역(801)에 설정되고 동공면의 외부 영역들(802, 803, 804, 805)에 설정된 xy-편광(또한 유사-접선 편광 분포)으로 칭해지는 것에 관한 조명 설정의 형태로 도 8에 도시되었다.
도 9에 도시된 추가적인 실시예에 있어서, 복굴절 요소(930)의 위치는 고정된 채로 남고 (따라서, 복굴절 요소(930)는 여기서 상호 수직한 편광 방향들의 배향에 있어서의 변화시에 회전되지 않음), 회전 가능한 람다/2-판(935)은 광 전파 방향에 있어서 복굴절 요소(930)의 하류에 배치된다. 이전에 기술된 바와 같이, 광 전파 방향에 있어서 복굴절 요소(930)의 상류에 배치된 제1 람다/2-판(925)은 부분적인 광선들에 대해서 요구되는 에너지 조절을 제공하며, 추가적인 람다/2-판(935)은 복굴절 요소(903)에 의해 생성되는 상광선 및 이상광선의 상호 수직한 편광 방향들에 관하여 요구되는 배향을 설정을 가능케 한다. 이러한 구성에 있어서, 상광선과 또한 이상광선의 양쪽은 각각 동일한 각각의 위치에 남음에 따라, 사용되는 미러 배열(940)은, 내부 원형 미러 및 외부 링 미러로 이루어지는 미러 유닛들의 상기한 배열의 대신에, 단순한 원형 미러들(941, 942, 943, ...)의 배열이다. 이러한 구성에 있어서 상기한 실시예들에서와 같이, 제1 미러 유닛들은 또한 제1 편광 방향에 대해 최적화될 수 있고 제2 미러 유닛들은 제1 편광 방향에 대해 수직한 제2 편광 방향에 대해 최적화될 수 있다. 그 목적을 위해, 제1 미러 유닛들 및 제2 미러 유닛들은 특히 상호 상이한 코팅들을 가질 수 있다. 그러면, 배열은, 예컨대, 제1 미러 유닛들이 각각 상광선들을 반사하고 제2 미러 유닛들이 각각 이상광선들을 반사하도록, 선택될 수 있다.
도 10을 참조하여 기술되는 추가적인 실시예에 따르면, 예컨대, 각각의 채널(950)이, 도 9를 참조하여 기술되는 구조에 유사하게, 광 전파 방향으로 연속하여 그리고 미러 배열(940)의 상류에, 람다/2-판(925), 복굴절 요소(930) 및 람다/2판(935)을 각각 갖는, 채널들(950)의 매트릭스 형태의 배열이 또한 있을 수 있다. 하나 및 동일한 복굴절 요소(930)가 일부의 또는 전체의 채널들(950)에 대해서 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 람다/2판(925 및 935)의 설정은 개별적인 채널들(950)에서 서로 독립적으로 변화될 수 있고, 따라서 각각의 설정 편광 방향들이 상이하도록 선택될 수 있다. 2개의 인접한 채널들의 예로서, 하나의 채널(950)이 도 9에 도시된 바와 같이 설정될 수 있고 다른 채널이 도 10에 도시된 바와 같이 설정될 수 있다. 그러한 식으로, 본 발명에 따른 배열의 유연성 또는 자유도의 정도의 수가 더 증가될 수 있다. 따라서, 예로서, 도 9 및 10에 유사하게 상이하게 설정된 편광 방향들이 있는 8 채널들의 배열을 이용하면, 동공면에서 유사-접선 분포를 가능케 할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이 추가적인 실시예에 있어서, 도 10의 변형에서, 회전 가능한 람다/4-판(936)이 람다/2-판(935)와 미러 배열(940)의 사이에 배치될 수 있다. 그러한 식으로, 좌측 또는 우측 원편광된 광이, 또는 임의의 타원편광된 광도, 인접한 미러 유닛들(941, 942, 943, ...)에서 생성될 수 있다. 특히, 시스템의 다른 곳에서(예컨대, 빔 공급 유닛에서의 미러 배열(940)의 상류에, 또는 미러 배열(940)의 하류에서도) 일어나는 타원의 편광 상태는, 광 손실 없이, 그 후에 보상되거나 보존될 수 있다.
추가적인 구성에 따르면, 전체의 상기한 실시예들은, 빔 공급 유닛 후에, 특히 미러 배열의 상류에 배치되는, 편광 상태를 리프레시하기 위한 추가적인 편광자를 포함할 수 있다. 그러한 편광자에 의해, 그 투과 방향은 광원에 의해 생성되고 도 11에서 개략적으로만 도시된 레이저 광의 바람직한 편광 방향과, 예컨대, 부합할 수 있고, 결합되는 원치 않는 편광 상태를 수반하는 광성분들과 더불어서, 잘-규정된 편광 상태를 설정하는 것이 가능하고, 예컨대, 빔 공급 유닛에서 일어나는 그리고 레이저 광의 불완전한 편광을 이끄는 효과들이 고려될 수 있다.
본 발명은, 평행평면 판의 형태로, 상광선 및 이상광선으로의 빔 분열을 구현하는 복굴절 요소의 구성에 한정되지 않는다. 추가적인 실시예에 따르면, 복굴절 요소는 또한, 도 12a 및 12b를 참조하여 이후 기술되는 바와 같이, 프리즘의 형태일 수도 있다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 복굴절 요소(20)는 직각 프리즘의 형태이며 광학 단축결정 재료(예컨대, 마그네슘 플루오르화물, MgF2)를 포함하는데, 프리즘의 광 입사면은 입사광의 광 전파 방향에 수직하게 배향된 “ca”에 의해 식별되는 개략적으로 예시된 광학 결정축의 방향과 또한 같다. 마그네슘 플루오르화물(MgF2) 대신에, 프리즘은 또한, 다른 적절한 광학 단축결정 재료, 예컨대, 사파이어(Al2O3) 또는 란탄 플로오루화물(LaF3)로부터 만들어질 수 있다.
프리즘의 총 반사 후에, 상광선 및 이상광선으로의 분열은, 프리즘을 통과하는 개개의 부분적인 광선들에 대해서, 상기한 실시예들과 유사하게, 도 12a에 도시된 바와 같이 일어난다. 하지만, 도 12a에 도시된 바와 같은 이전의 실시예들과는 달리, 상광선 및 이상광선은 평행 관계로 프리즘으로부터 발행되지 않고 서로에 대해 각도를 가지고(일반적으로 약 10 mrad의 자릿수 임) 발행됨으로써, 각각의 경우에 있어서 상광선과 이상광선 사이의 공간적인 거리가 프리즘으로부터의 증가하는 거리에 따라 증가한다. 도 12a에 사용되는 프리즘의 치수는 포함되는 각각의 특정 인자들에 따라 적절히 선택되어지는 것이며, 그에 관해 프리즘의 광 입사면의 치수는, 단지 예로서, (20*20) mm2과 (40*40) mm2 사이의 범위의 자릿수일 수 있다.
도 12b는 광 전파 방향에 있어서 복굴절 요소(20)의 하류에, 상광선 및 이상광선의 구성이 다시 한번 개략적인 표시되는, 미러 배열(21)을 도시한다. 복굴절 요소(20)로부터의 거리의 증가에 의한 상광선과 이상광선 사이의 공간적인 거리에서의 증가의 결과로서, 미러 배열(21)의 주기에 대한 적합은 이제, 복굴절 요소(20)와 미러 배열(21) 사이의 거리의 적절한 선택에 의해 유효해질 수 있다.
도 12a 및 12b로부터 볼 수 있는 바와 같이, 복굴절 요소(20)의 프리즘-형태의 구성의 덕택으로 달성되는 추가적인 작용은, (예컨대, 90°의 각도를 통해) 일어난 총 반사의 결과로서의, 광이 편향되거나 조명 시스템의 광학축의 대응하는 폴딩(folding)이 달성된다는 것이다.
도 12a 및 12b에서의 프리즘 형태의 복굴절 요소(20)는, 도 9, 도 10 또는 도 11의 구조에서, 복굴절 요소(20)에 의해 생성되는 상광선 및 이상광선의 상호 수직한 편광 방향들의 요구되는 배향을 설정하는 것을 각각 가능하게 하는, 도 9 내지 11을 참조하여 기술되었던 바와 같이, 람다/2-판(935)이 구비되는, 복굴절 요소(930) 대신에 사용될 수 있다.
도 12a 및 12b에 도시된 본 발명의 변형은 직각 프리즘 형태의 복굴절 요소(20)의 구성에 한정되지 않음으로써, 복굴절 요소(20)의 설계 구성에 대해, 직각 형태로부터 벗어나는 웨지(wedge) 형태 또는 직각이 아닌 프리즘 형태를 채용하는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 추가적인 양태에 따르면, 상이한 미러 유닛들에 입사하는 편광의 상이한 상태들을 생성하기 위해 사용되는 진보적인 요소와 조합하여 미러 배열에 의해 안내되는 유연성이, 특정 동작 조건들에서 유리한, 도 13을 참조하여 하기에서 설명되는 종류의 조명 설정들을 생성하기 위해 유리하게 사용된다. 상세한 설명의 상부에서 이미 설명된 바와 같이, 그러한 상황들은, 예컨대, “제조용 설계”(DFM)로 칭해지는 접근법에 있어서, 요구되는 이미징 결과가, 예컨대, 광학 시스템에서 발생하는 회절 효과 등을 고려하여 웨이퍼 상에서 획득되도록 선택되는 추가적인 또는 수정된 구조가 마스크에 제공됨으로써, 수정되거나 적합된 조명 설정이 또한 요구되면, 일어날 수 있다.
도 13은 본 발명의 추가적인 양태에서 본 발명에 따른 조명 시스템에서 생성되는 조명 설정을 설명하기 위한 개략도를 도시한다. 도 13에 있어서, 조명 설정(30)은, 각각의 쌍의 영역들이 동공면에 관한 포인트 대칭 관계로 배열되고, 최소의 영역들(도 13에서: 34a~b)의 크기 또는 면적과 최대 영역들(도 13에서: 31a~b)의 크기 또는 면적 사이에서 큰 차이가 있는, 몇 쌍의 영역들(31a~b, 32a~b, 33a~b, 34a~b)을 포함한다. 또한, 도 13의 실시예에 있어서, 영역들의 각쌍의 영역들에서의 편광 상태들이 동일하다. 추가적인 실시예에 따르면, 편광 상태들은, 각 쌍의 영역들에 대해서, 서로 직교할 수도 있다. 도 13에 있어서, 이들 편광 상태들은 다음과 같다: 영역들 31a~b = x-방향에서의 직선 편광, 32a~b = 편광되지 않음, 33a~b = x- 또는 y-방향에 대해 45°를 따르는 직선 편광, 및 34a~b = 원편광. 물론, 이러한 양태에 따른 본 발명은 도 13의 조명 설정에서의 몇몇 영역들의 특정 형태, 개수 또는 크기에 한정되지 않으며, 조명 설정의 매우 많은 실시예들이 앞서 설명된 바와 같은 특성들과 장점들을 나타내는 것이 가능하다.
하기에서, 상이한 미러 유닛들의 편광 입사의 상이한 상태들을 생성하기 위해 사용되는 요소가 도 2 내지 11을 참조하여 이전에 설명되었던 실시예들과 상이한, 본 발명의 추가적인 실시예들이 도 14 내지 16을 참조하여 설명된다.
도 14a는, 광 전파 방향(z-방향)을 따라, 마이크로렌즈 배열(41), 소위 한레-탈분극기(Hanle-Depolarisator)(42)(광학 결정축이 2개의 요소(42a 및 42b)에 대해 서로에 관하여 45°하에서 그리고 x-y-평면내에서 배향되는, 복굴절 재료의 2개의 웨지-형 요소(42a 및 42b)를 포함) 및 이미 전에 기술된 바와 같은 다수-미러 배열(43)을 도시한다. 도 14a는 또한, 한레-탈분극기(41)에 입사하는 광의 편광 상태(P41)과 더불어, 한레-탈분극기(41)의 바로 하류에서의 편광 상태(P42)를 개략적으로 예시한다. 기본적으로 알려진 바와 같이, 한레-탈분극기는, 웨지 방향을 따라, 상이한 편광 상태들(P42)을 생성한다. 보다 상세하게는, 편광 상태는 웨지 방향을 따라, (회전되는 편광 방향으로) 직선 편광으로부터 타원 편광을 통해 원편광으로 그리고 다시 직선 편광으로 변화된다. 미러 배열(43)에서의 상이한 미러들이, 한레-탈분극기(42) 때문에, 앞서 이미 설명된 바와 같은 미러 배열(43)의 개개의 미러들을 이용하여 동공면에서의 상이한 위치들에 다시 보내어질 수 있는, 상이한 편광 상태들의 광-부분들로 조명되는 것을 도 14a로부터 쉽게 알 수 있다. 또한, 도 14a~b에 도시된 배열은 그것이 상대적으로 단순한 구조 및 제조를 갖는 한 유리하다.
도 14a의 실시예에서의 웨지(42a)가 스텝 함수(step function)에 따라 구성되는 광 출사면을 포함하도록 변형된, 추가적인 실시예가 도 14b에 도시된다. 본 실시예의 장점은, 요소(44)를 떠난 광의 편광 상태가 각 스텝(step)을 따라, 그리고 다수-미러 배열(45)의 각각의 개별적인 미러를 따르는, 다수-미러 배열(45)에서의 미러들과 요소(44)에서의 스텝들의 치수들 사이에 적절한 대응에 대해서, 일정하다는 것이다.
도 15a에 개략적으로 예시된 추가적인 실시예에 따르면, 상이한 편광 상태들을 생성하기 위한 요소는, 광학 활성 재료, 예컨대, 광 전파 방향(z-방향을)에 나란한 결정축을 갖는 결정 수정 재료로 이루어질 수도 있다. 도 15a는, 다시금 도면에 도시된 좌표계의 x-방향을 따르는 웨지 방향으로 웨지-형 기하하적 구조를 갖는, 그러한 요소(51)를 도시한다. 따라서, z-방향을 따르는 요소(51)의 내부에 전파하는 광은, 평행 직선 편광된 광선들의 편광 방향들이, 광선이 요소(51)를 가로지르는, 위치에 따라 변화하는 각도만큼 회전되는 효과를 갖는, 원형 복굴절을 겪는다. 이러한 효과의 조합으로, 개개의 미러 유닛들(52a, 52b, 52c, ...)은, 요소(51)에 의해 생성되는 각각의 편광 상태에 대해서, 동공면의 적절히 조명되는 영역 또는 적절한 반사 각도를 각각 선택하기 위해, 서로 독립적으로 변위될 수 있다.
도 15b는, 도 15a에 관하여 앞서 설명된 개념을 이용하여 현실화될 수 있는 (적어도 대략) 접선 방향의 편광 분포를, 예로서, 도시한다. 웨지 각도, 즉 x-방향에 대한 웨지의 배향 또는 레이저 빔의 프로파일을 변경시키는 것에 의해, 광의 혼합 또는 광 강도의 균질성이 각각 향상될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 본 발명은 다수-미러 배열과의 조합에 의해 제공되는 유연성을 또한 유리하게 이용하고, 상대적으로 용이한 제조 및 더 적은(또는 더 용이하게 보정될) 파면 오차(wavefront error)의 생성에 관하여 또한 유리하다.
상기 실시예에 따른 본 발명이 상이한 편광 상태들을 생성하기 위해 사용되는 요소의 웨지-형에 한정되지 않는다는 것과, 광 전파 방향으로 측정되는 가지각색의 두께 프로파일을 갖는 요소들의 다른 실시예들이 가능하다는 것이 주목되어 진다. 도 16a~c는, 이전에 설명된 실시예들과 조화하여 마이크로렌즈 배열(61)과 미러 배열(63) 사이에 배치된, 요소(62) 또는 요소(64)가, 각각, 적어도 일부의 블록들이 광 전파 방향으로 측정되는 상이한 두께를 갖는, 복수의 평행평면 섹션들 또는 블록들을 포함하는 실시예들을 도시한다. 도 16b에서 요소(64)에 대해 도시된 바와 같이, 이러한 요소(64)는, 예컨대, 에칭-처리 등에 의해, 원피스(one piece)로부터 바람직하게 만들어짐으로써, 도 16b에 예시된 바와 같은 모놀리식(monolithic) 구조가 획득된다.
요소(62)는 다시금, 광학 결정축이 광 전파 방향(z-방향)에 나란한, 수정과 같은, 광학 활성 재료로 만들어진다. 따라서, 요소(62)를 통과하는 광의 전계 벡터의 진동면이 요소(62)의 내부에서 광에 의해 이동되는 거리에, 즉 블록들(62a, 62b, ...)의 두께에 비례하는 각도만큼 회전된다.
도 17에 개략적으로 도시된 추가적인 실시예에 따르면, 각기 도 16a~b를 참조하여 앞서 설명된 바와 같은 구조를 갖고, 광 전파 방향, 예컨대, x-방향에 수직한 평면에서 서로에 대해 이동될 수 있는, (동일하거나 상이할 수 있는) 2개의 요소들(71, 72)을 조합하는 것이 또한 가능하다. 때문에, 요소들(71, 72)의 각각에서 광에 의해 이동되는 거리를 변화시키는 것이 가능하고, 그에 의해 편광 분포의 달성된 변경을 조종하는 것이 가능하다.
도 18a~b는, 광 전파 방향, 예컨대, x-방향에 수직한 평면내에서 서로에 대해 이동될 수 있는 적어도 2개의 웨지-형 요소(81, 82)를 이용하면서, 제어 디바이스(83)를 이용하는 이러한 개념의 실현을 도시한다. 2개의 웨지-형 요소(81, 82)는 직선 복굴절(linear birefringence) 또는 원복굴절(circular birefringence)을 나타낼 수 있고(즉, 광학 활성), 후자의 경우에 있어서, 2개의 웨지-형 요소(81, 82)는 동일 또는 반대 부호의 광학 회전을 가질 수 있다. 또한, 도 18b에 따라, 복수의 그러한 쌍들이 배열될 수 있음으로써, 미러 배열(84)에서의 각각의 로우(row)(84a, 84b, 84c, ...)의 미러 유닛들이 한 쌍의 웨지-형 요소(81, 82)에 배분된다. 따라서, 도 18a~b의 배열을 이용하여, 이들 편광 상태들의 개수가 미러 배열(84)에서의 미러 유닛들의 로우(84a, 84b, 84c, ...)의 개수에 대응하는, 복수의 상이한 편광 상태들을 동적으로 생성하는 것이 가능하다.
도 17 및 도 18의 양쪽의 실시예들에 대해서, 리소그래피 시스템의 사용 동안에, 특정 “온라인(online)”에서 그리고 제어된 방식으로 실현될 수도 있는, 미러 배열의 미러 유닛들을 따라 편광 상태들을 “시프트(shift)”하는 것이 가능해진다.
도 19는, 2개의 평행평면 요소들(91, 92)이 광 전파 방향에 수직한 평면내에서 서로에 대해 이동될 수 있고, 각 요소(91, 92)가 x- 및 y-방향으로 독립적으로 이동될 수 있는 추가적인 실시예를 도시한다. 때문에, 다시금, 요소들(91, 92)의 각각에서 광에 의해 이동되는 거리가 변화될 수 있고, 그에 의해 미러 배열(93)의 전방에서의 편광 분포의 획득된 변경을 조종할 수 있다. 만약, 예로서, 요소(91)가 90°만큼 편광 방향의 회전을 초래하고 요소(92)가 45°만큼 편광 방향의 회전을 초래하면, 요소(91)와 요소(92)의 가지각색의 겹침이 (0°, 45°, 90° 또는 135°의 회전에 의한) 4개의 상이한 편광 상태들을 실현시키는데 사용될 수 있고, 동공면에서 획득되는 총 강도에 대한 그것들의 관련 공헌들에 있어서 수정되거나 도스(dosed)될 수 있다.
본 발명은, 상이한 미러 유닛들에 입사하는 편광의 적어도 2개의 상이한 상태들을 생성하기 위한 요소가 복굴절인, 실시예들에 한정되지 않는다. 편광 상태를 수정하기 위한 비-복굴절 요소들 또는 배열들을 이용하는 것도 가능하다. 도 20은, 편광-빔-스플리터 배열(200)이 사용되는, 본 발명의 그러한 실시예를 개략적으로 도시한다. 배열(200)은 그곳을 투과하는 광의 편광 상태와 더불어 반사광의 편광 상태를 변경하는 반투명 층들(211~214)과 더불어, 원래의 전파 방향을 따라 미러들(211~214)에 의해 반사되었던 광선들을 반사하기 위한 고-반사성 미러들(215~218)을 포함한다. 만약, 예로서, 반투명 층들(211~214)에 입사하는 광(220)이 원편광되면, 이러한 광은, 층들(221~214)에서 반사될 때, x-축을 따르는 편광 방향을 갖는 직선 편광된 광(즉, s-편광된 광)으로 수정된다. 층들을 통해 투과되는 광선들은, 층들(211~214)을 떠날 때, y-z-평면내에서의 편광 방향을 갖는 직선 편광된 광(즉, p-편광된 광)이다. 또한, 층들(211~214) 사이의 배열을 (즉, 그 사이의 공간을 통해서) 통과하는 광선들은, 배열(200)의 하류에서 여전히 원편광된다. 본 발명의 다른 실시예들에 관해 이미 기술되었던 바와 같이, 배열(200)의 하류에서 광(230)내에 존재하는 이들 상이한 편광 상태들은 상이한 미러 유닛들에 의해 반사될 수 있고 그에 의해 동공면의 상이한 위치들에 지향될 수 있다.
추가적인 실시예들에 있어서, 진보적인 개념은 조명 시스템의 광학 구성 요소들(특히 렌즈들 또는 미러들)에 의해 생성되는 그리고 동공면 또는 필드(또는 레티클)면을 가로질러 일반적으로 각각 변화하는 지연에 대해 보상하기 위해 및/또는 레티클(마스크)에 의해 시스템내에서 안내되는 복굴절의 보상을 위해 또한 사용될 수 있다. 그러한 지연의 결과로서 소위 IPS 값이 일반적으로 감소되기 때문에, 이들 효과들의 보상이 이상적이다. IPS 값은 편광의 요구되는 상태가 특정 위치에서 실현되는 정도를 기술하기 위해 사용된다(스캔 방향에 걸친 그 평균이 “스캔된 IPS 값”으로 불린다). 약어 IPS는 “바람직한 상태에서의 강도(Intensity in Preferred State)”를 뜻하며, IPS 값은 (예컨대, 투과 방향이 의도된 방향으로 설정되는 이상적인 편광자에 의해 측정될 수 있는) 의도된 편광 방향에서의 광의 강도와 총 강도 사이의 에너지 비율을 나타낸다.
도 21은, 미러 유닛들의 미러 배열(250)이 광학 지연 판들(260, 270)에 의해 부분적으로 “커버되는” - 그것은 지연 판들(260, 270)이 미러 배열(250)의 일부 또는 부분의 바로 전방(즉, 상류)에 위치되는 것을 나타내는 - 그러한 실시예의 개략도를 도시한다. 대안적인 실시예에 따르면, 미러 배열(250)과 지연 판들(260, 270) 사이의 거리가, 개개의 광선들이 미러 배열로부터 지연 판들까지의 거리를 통과할 때 큰 편향을 겪지 않도록 또는 아직 서로 혼합되지 않도록, 선택되면, 지연 판들(260, 270)이 미러 배열(250)의 바로 하류에 배치될 수도 있다.
도 21의 실시예에 있어서, 지연 판(260)이 그곳을 통과하는 광에 대해 +5nm의 포지티브(positive) 지연을 초래하는데 반해, 지연 판(270)은 그곳을 통과하는 광에 대해 -5nm의 네거티브(negative) 지연을 생성한다. 물론, 이러한 양태에 따른 본 발명은, 예로서만 부여되는 그리고 2개의 판들(260, 270)에 대해 서로 상이할 수도 있는, 지연판들에 의해 생성되는 이들 특정 지연 값들에 한정되지 않는다. 지연 판들에 의해 제공되는 지연 값들은 동작 파장의 2분의 1보다 현저히 더 작다(예컨대, 193nm의 동작 파장이 사용되면, << 96.5nm).
지연 판들이 제조될 수 있는, 적합한 재료는, 예컨대, (굴절률 no와 굴절률 ne 사이의 차이가 193nm의 작동 파장에서 대략 0.013465인) 결정 수정이다. 결정 수정이 사용되면, 본 실시예에 따른 지연 판은 0.4㎛ + m*14.3㎛(m= 1, 2, 3, ...)의 두께를 가질 수 있는 +5nm의 지연을 생성하며, 여기서 1 이상의 m의 값은 향상된 기계적인 안정성을 수확하는 “고차(higher order)” 지연 판들에 대응한다. 물론, 다른 적절한(특히 광학 단축의) 재료들이 또한 지연 판들, 예컨대 마그네슘-플루오르화물(MgF2)에서 사용될 수 있다.
반대 부호의 지연을 갖는 2개의 지연 판들의 사용이 필수는 아닐지라도(그래서 동일한 부호의 2개의 판들 또는 오직 하나의 단일 지연 판이 또한 사용될 수 있음), 제1 또는 제2 지연 판들을 통과한 후에 적절한 지연을 갖는 광이 동공면내의 적절한 영역에 꼭 지향될 필요가 있기 때문에, 동공면내의 반대 지연의 영역들이 조명 시스템의 광학적 구성 요소들에 의해 생성되는 조명 시스템들내에서 유효한 보상을 가능케 하는 한, 이것은 유리하다.
앞서 기술된 바와 같이 지연 판들(260, 270)의 각각의 위치들을 적절히 조정하는 것에 의해, “IPS 조율”로서 명명될 수 있는, IPS 값의 분포의 조정이 실현될 수 있다. 상기 개념으로 수정되거나 최적화될 수 있는 파라미터들은, IPS (절대) 값만을 포함하지 않으며, 예컨대, 필드에서 획득되는 최소 IPS 값, IPS 값의 필드 변화, 소위 IPS 폴 밸런스(pole balance) 또는 IPS 타원율도 포함한다. 또한, 상기 개념은, 소위 “도구 대 도구 매칭(tool-to-tool matching)” 즉, 조명 시스템, 레티클(마스크) 및 투영 대물렌즈가 이들 2개의 시스템들 사이의 변화의 경우에 있어서 리소그래피 처리의 동일한 결과를 이상적으로 가져오도록 2개의 마이크로리소그래피 노광 시스템 중 적어도 하나의 변형을 위해 사용될 수 있다.
이전에 기술된 일부의 실시예들에서와 같이, 지연 판들(260, 270)은, 바람직한 실시예에 따라, 서로에 대해 그리고 미러 배열(250)에 대해 이동 가능함으로써(도 21에서 양방향 화살표 참조), 예컨대, 시스템내에서 보상될 불균형 지연 효과들을 책임질 수도 있는, 편광 성능의 조종에 관하여 추가적인 자유도가 획득된다. 특히, 지연 판들(260, 270)은 x- 및 y-방향으로 변위될 수 있도록 각기 배열될 수 있다. 그에 의해 획득되는 지연 판들(260, 270)의 위치에 관한 유연성에 의해, 1개 또는 2개의 지연 판들(260, 270)에 의해 “커버되는” 그 미러 유닛들의 위치 및 개수를 유연성 있는 방식으로 조정할 수 있고 그에 의해 동공면에서 획득되는 편광 분포를 조정 또는 수정할 수 있다. 또한, 편광 성능은 조명 시스템의 동작 동안에 또는 스캐닝 처리 동안에 조차도 각각 동적으로 수정될 수 있다. 게다가, 동공면에서의 상기한 지연 효과들의 보상에 더하여, 필드 의존 편광 효과들의 적어도 부분적인 교정을 실현할 수도 있다.
미러 배열에서의 개개의 미러 유닛들의 적절한 조정을 하는 것에 의해, 동공면에서의 개개의 영역들이, 앞서 언급된 보상 개념을 실현하기에 적절한 지연(즉, 2개의 직교적인, 또는 상호 수직한 광학 경로들에서의, 편광 상태들의 차이)을 지니는 광으로 조명될 수 있다.
상기한 개념은 특정 조명 설정 또는 편광 분포에 한정되지 않고, 도 15b에서 이미 도시된 바와 같은 접선 방향의 또는 유사-접선 방향의 편광 분포를 포함하는, 임의의 설정 또는 임의의 편광 분포로 실현될 수 있다. 예로서, (미러 배열과 조합되는 1개 또는 2개의 이동 가능한 지연 판들의) 상기 개념은, WO 2005/069081 A1에서 개시된 바와 같은 편광-변조 광학 요소의 사용과 조합될 수 있다. 그러한 요소는, 광학축의 방향에서 측정되는 바대로, 가지각색이고, 예컨대, 정직선 편광 분포(constant linear polarization distribution)를 접선 방향의 편광 분포로 변환하는데 사용될 수 있는 두께 프로파일 및 광학축을 가진 광학 활성 결정을 포함한다.
또한, 상기한 개념은 평행평면 지연 판들의 사용에 한정되지 않고, 그래서, 예컨대, 웨지-형 요소, 또는 원복굴절(즉, 광학 활성)을 나타내는 요소들과 같은 상이한 기하하적 구조의 지연 요소들이, 예컨대, 도 14ff에 관하여 이전에 기술된 바와 같은 배열들에서의 지연 판들과, 조합하여 또는 대신하여 또한 사용될 수 있다.
비록 본 발명이 특정 실시예들에 의해 기술되었을지라도, 수많은 변형들 그리고 대안적인 실시예들이, 예컨대, 개개의 실시예들의 피쳐(feature)들의 교환 및/또는 조합에 의해 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 그러한 변형들 그리고 대안적인 실시예들이 본 발명에 의해 또한 포함되며 본 발명의 권리 범위는 첨부되는 청구 범위 및 그 등가의 의미에서만 한정된다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (47)

  1. · 복수의 미러 유닛(mirror unit)(141, 142, 143, 341, 342, 343, 541, 542, 543)을 갖는 미러 배열(mirror arrangement)(21, 43, 45, 52, 63, 84, 93, 140, 250, 340, 540, 940)로서, 상기 미러 유닛들은 상기 미러 배열(21, 43, 45, 52, 63, 84, 93, 140, 250, 340, 540, 940)에 의해 반사되는 광의 각도 분포를 변화시키기 위해 서로 독립적으로 변위될 수 있는, 미러 배열; 및
    · 상이한 미러 유닛들상의 편광 입사(polarization incident)의 적어도 2개의 상이한 상태들을 생성하기 위한, 광 전파 방향으로 상기 미러(21, 43, 45, 52, 63, 84, 93, 140, 250, 340, 540, 940)의 전방에 배열되는 적어도 하나의 요소(20, 42a, 44, 51, 62, 64, 71, 81, 91, 130, 200, 260, 330, 530, 930)를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 요소(20, 130, 330, 530, 930)는 복굴절 요소인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복굴절 요소(20, 130, 330, 530, 930)는, 적어도 상기 복굴절 요소에 입사되는 광 빔(light beam)에 대해서, 상광선(常光線; ordinary ray) 및 이상광선(異常光線; extraordinary ray)으로의 분열을 생성하며, 상기 상광선 및 상기 이상광선은 상호 수직한 편광 방향들을 수반하는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상광선 및 상기 이상광선은 서로 공간적으로 분리되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 복굴절 요소(20, 130, 330, 530, 930)는, 광 빔의 분열에 의해 생성되는 상광선 및 동일한 광 빔을 분열시키는 것에 의해 생성되는 이상광선이 상기 미러 배열(21, 140, 340, 540, 940)에 의해 상이한 방향들로 편향될 수 있도록, 상기 미러 배열(21, 140, 340, 540, 940)에 적합되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 배열(21, 140, 340, 540, 940)의 적어도 일부의 미러 유닛들(341, 342, 343, 541, 542, 543)은, 내부 미러 요소 및 그 주위의 외부 미러 요소로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  7. 청구항 3 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    광 빔을 분열시키는 것에 의해 생성되는 상광선 및 동일한 광 빔을 분열 시키는 것에 의해 생성되는 이상광선은, 상이한 미러 유닛들 또는 상이한 미러 요소들에 입사되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  8. 청구항 3 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    광 빔을 분열시키는 것에 의해 생성되는 상광선 및 동일한 광 빔을 분열 시키는 것에 의해 생성되는 이상광선은, 상호 인접한 미러 유닛들 또는 동일 미러 유닛의 미러 요소들에 입사되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  9. 청구항 6 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 내부 미러 요소는 원형 미러(341a, 342a, 343a, 541a, 542a, 543a)인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  10. 청구항 6 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 외부 미러 요소는 링 미러(341b, 342b, 343b, 541b, 542b, 543b)인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  11. 청구항 6 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 내부 미러 요소 및 외부 미러 요소는, 상기 내부 미러 요소가 서로 독립적으로 변위될 수 있음에 따라, 동일 미러 유닛에 속하는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 배열(21, 140, 340, 540, 940)이 제1 미러 유닛들 및 제2 미러 유닛들을 갖고, 상기 제1 미러 유닛들은 제1 편광 방향에 대해서 최적화되고, 상기 제2 미러 유닛들은 상기 제1 편광 방향에 수직한 제2 편광 방향에 대해서 최적화되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 마이크로렌즈를 가진 마이크로렌즈 배열(120)을 더 갖고, 상기 요소(130)는 상기 마이크로렌즈 배열(120)과 상기 미러 배열(140) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    편광 상태의 회전을 위한 회전자(rotator) 요소(525, 925)가 광 전파 방향으로 상기 요소(530, 930)의 상류(upstream)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 회전자 요소(525)는 람다/2-판(lambda/2-plate)인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 조명 시스템은 광학축(OA)을 갖고, 상기 람다/2-판은 상기 광학축(OA)에 대해서 회전 가능하게 배열된 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  17. 청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요소(20, 130, 330, 530, 930)는 광학 단축결정 재료로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요소(20, 130, 330, 530, 930)는 광학 활성 재료로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  19. 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항 있어서,
    상기 조명 시스템은 광학축(OA)을 갖고, 상기 요소(20, 130, 330, 530, 930)는 상기 광학축(OA)과 평행 관계로 배향되지 않는 광학 결정축(ca)을 갖는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  20. 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    편광 상태의 회전을 위한 회전자 요소(935)가 광 전파 방향으로 상기 요소(20, 930)의 하류(downstream)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 회전자 요소(935)는 람다/2-판인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  22. 청구항 1 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 배열(940)의 상이한 영역들과 각각 관련되는 적어도 2개의 채널들(950)의 배열을 갖고, 그 채널들에 대해서, 각각의 채널(950)로부터 방사되고 상기 미러 배열(940)에 입사되는 광의 편광 상태가 서로 독립적으로 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 채널들(950)은 각기 적어도 하나의 각각의 람다/2-판(925, 935)을 갖고, 상이한 채널들(950)의 람다/2-판들(925, 935)은 서로 독립적으로 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 조명 시스템은 광학축(OA)을 갖고, 상기 람다/2-판들(925, 935) 중 적어도 하나는 광학축(OA)에 대해서 회전 가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  25. 청구항 1 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
    람다/4-판이 상기 요소(20, 130, 330, 530, 930)와 상기 미러 배열(21, 140, 340, 540, 940)의 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 조명 시스템은 광학축(OA)을 갖고, 상기 람다/4-판은 상기 광학축(OA)에 대해서 회전 가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  27. 청구항 1 내지 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 요소(130, 330, 530, 930)는 평행평면 기하학적 구조(plane-parallel geometry)를 수반하는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  28. 청구항 1 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요소는 가지각색의 두께 프로파일(profile)을 갖고, 상기 두께는 상기 광 전파 방향으로 측정되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  29. 청구항 1 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요소(20)는 프리즘인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  30. 청구항 1 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요소(20)는 적어도 실질적으로 웨지(wedge)-형의 기하학적 구조를 수 반하는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  31. 청구항 1 내지 30 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요소(20)는, 적어도 하나의 지연제(retarder)로서, 그곳을 통과하는 광에 대해서, 상기 조명 시스템의 동작 파장의 2분의 1보다 더 적은 유효 지연(effective retardation)을 생성하는 적어도 하나의 지연제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  32. 청구항 31에 있어서,
    이러한 상기 지연제의 위치는, 광 전파 방향에 수직한 평면내에서 가변적인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  33. 청구항 31 또는 32에 있어서,
    상기 요소는 이들 지연제들 중 적어도 2개를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  34. 청구항 31 내지 33 중 어느 한 항에 있어서,
    이들 지연제들은, 그곳을 통과하는 광에 대해서, 반대 부호(opposite sign)의 유효 지연을 생성하는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  35. 청구항 1 내지 34 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요소(20)는 적어도 2개의 서브-요소들을 포함하고, 이들 서브-요소들의 서로에 관한 상대 위치는 가변적인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  36. 청구항 1 내지 35 중 어느 한 항에 있어서,
    편광 상태를 리프레시(refresh)하기 위한 편광자(polarizer)(915)를 갖는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  37. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템으로서,
    · 복수의 미러 유닛(141, 142, 143, 341, 342, 343, 541, 542, 543)을 갖는 미러 배열(21, 43, 45, 52, 63, 84, 93, 140, 250, 340, 540, 940)로서, 상기 미러 유닛들은 상기 미러 배열(21, 43, 45, 52, 63, 84, 93, 140, 250, 340, 540, 940)에 의해 반사되는 광의 각도 분포를 변화시키기 위해 서로 독립적으로 변위될 수 있는, 미러 배열; 및
    · 상기 조명 시스템을 통과하는 적어도 2개의 광선들에서의 편광 상태를 상이하게 수정하기 위한 적어도 하나의 요소(20, 42a, 44, 51, 62, 64, 71, 81, 91, 130, 200, 260, 330, 530, 930)(21, 43, 45, 52, 63, 84, 93, 140, 250, 340, 540, 940)를 포함하며;
    · 이들 광선들은 상기 미러 배열의 상이한 미러 유닛들에 의해 반사되는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  38. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템으로서,
    상기 조명 시스템은, 서로로부터 상호 분리된 적어도 2개의 영역들이 상기 조명 시스템의 동공면(pupil plane)내에서 생성되는, 적어도 하나의 조명 설정이, 상기 조명 시스템내에서 설정될 수 있도록 구성되며, 상기 영역들 사이의 면적비는 적어도 3, 보다 특정적으로 적어도 4, 보다 더 특정적으로 적어도 5의 값을 갖는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 적어도 2개의 영역들의 각각은 한 쌍의 영역들에 속하고, 영역들의 각 쌍의 영역들은 동공 중심(pupil center)에 관하여 점대칭(point symmetrical) 관계로 배열되는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  40. 청구항 39에 있어서,
    영역들의 적어도 하나의 쌍의 영역들에서, 편광 상태는 서로에 대해 일치하거나 직교하는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  41. 청구항 38 내지 40 중 어느 한 항에 있어서,
    영역들의 적어도 하나의 쌍의 영역들은 비-원형(non-circular) 형태를 갖는, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템.
  42. 청구항 1 내지 41 중 어느 한 항에 기재된 조명 시스템에서 특정적으로 사용하기 위한, 미러 배열로서,
    · 복수의 미러 유닛(141, 142, 143, 341, 342, 343, 541, 542, 543)으로서, 상기 미러 유닛들은, 상기 미러 배열(21, 140, 340, 540, 940)에 의해 반사되는 광의 각도 분포를 변화시키기 위해 서로 독립적으로 변위될 수 있는, 복수의 미러 유닛을 포함하며;
    · 상기 미러 배열(140, 340, 540, 940)의 적어도 일부의 미러 유닛들(341, 342, 343, 541, 542, 543)은 내부 미러 요소 및 그 주위의 외부 미러 요소로 이루어진, 미러 배열.
  43. 청구항 42에 있어서,
    상기 내부 미러 요소는 원형 미러(341a, 342a, 343a, 541a, 542a, 543a)인 것을 특징으로 하는, 미러 배열.
  44. 청구항 42 또는 43에 있어서,
    상기 외부 미러 요소는 링 미러(341b, 342b, 343b, 541b, 542b, 543b)인 것을 특징으로 하는, 미러 배열.
  45. 청구항 1 내지 41 중 어느 한 항에 기재된 바와 같이 설계된 조명 시스템을 특징으로 하는 투영 대물 렌즈(projection objective) 및 조명 시스템을 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
  46. · 감광 재료의 층이 적어도 부분적으로 적용되는 기판을 구비시키는 단계;
    · 그 화상들이 생성될, 구조체들을 갖는 마스크를 구비시키는 단계;
    · 청구항 45에 기재된 투영 노광 장치를 구비시키는 단계; 및
    · 상기 투영 노광 장치에 의해 상기 층의 영역상으로 상기 마스크의 적어도 일부를 투영시키는 단계를 포함하는 마이크로구조의 부품의 마이크로리소그래피 제조 공정.
  47. 청구항 46에 기재된 공정에 의해 제조되는 마이크로구조의 부품.
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