KR20110094121A - 비대칭 동공 조명의 보정을 위한 필터 장치 - Google Patents

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칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
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Abstract

본 발명은 광원 및 상기 광원으로부터 대물면으로 진행하며, 빔 경로를 따라 조명 시스템을 통해 진행하는 필터 장치에 조사되는 조명 광선들의 광속을 포함하는 조명된 동공의 조명 보정용 조명 시스템을 위한 필터 장치에 있어서, 상기 조명 광선들의 광속(5)의 상기 빔 경로로 유도될 수 있고 엑추에이팅 장치를 포함하며, 상기 엑추에이팅 장치의 보조를 이용하여 상기 조명 광선들의 광속 내에서 상이한 위치들에 배치될 수 있는 적어도 하나의 필터 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 장치에 관한 것이다.

Description

비대칭 동공 조명의 보정을 위한 필터 장치{FILTER DEVICE FOR THE COMPENSATION OF AN ASYMMETRIC PUPIL ILLUMINATION}
본 발명은 조명 시스템, 특히 리소그래픽 시스템(lithographic system)과 결합하는 조명 시스템의 비대칭 동공 조명의 보상을 위한 필터 장치에 관한 것이다.
마이크로 전자공학적 또는 마이크로 기계공학적 성분을 제작하기 위한 리소그래픽 시스템을 위한 조명 시스템들이 많이 요구되고 있다. 이것은 웨이퍼 스텝퍼 (wafer stepper) 또는 웨이퍼 스캐너(wafer scanner)로 작동하는 시스템들과 관련이 있다. 그러한 조명 시스템은 동일한 방법으로 상기 조명 시스템의 시야 평면(field plane)에 있는 물체, 전형적으로는 마스크를 조명해야만 한다. 이러한 조건에 더하여, 일부가 상기 조명 시스템의 출사 동공(exit pupil)의 조명과 결합하는 상기 시야 평면에서의 조명의 각 산포(angular distribution)에 대한 요구 또한 있다. 리소그래픽 시스템에 있어, 상기 조명 시스템의 출사 동공은 하류 투영 대물렌즈의 입사 동공(entrance pupil)과 일치한다. 이것은 상기 투영 대물렌즈 안으로 가능한 많은 양의 광을 유도하기 위해, 상기 투영 시스템의 상평면(image plane)에서의 텔레센트리시티(telecentricity)를 요구하는 것을 만족시키기 위해, 그리고 상기 마스크 구조들의 가능한 가장 평탄한 이미지화를 얻기 위해 상기 출사 동공의 조명 특성들을 소정의 방법으로 배열하는 것이 필요한 이유이다.
상기 시야 평면(field plane)의 조명을 균일하게 산포(evening)시키기 위해, 조명 시스템들에는 막대 모양(rod-like) 광학 인테그레이터(integrator)가 사용된다고 알려져 있다. 동작하는 파장에 의존하여, 상기 막대 모양의 광학 인테그레이터로 쓰이는 재료가 조절된다. 예를 들어, 상기 광학 인테그레이터는 석영 유리 (quartz glass) 또는 플루오르화 칼슘(calcium floride)과 같은 결정체로 된 재료들을 포함할 수 있다. 상기와 같은 막대 모양의 광학 인테그레이터는 미국등록특허 제5,675,401호, 제6,236,449호, 미국공개특허 제2004/012766호, 유럽특허 제0867772호 또는 제0747772호에 기재되어 있다. 막대 모양의 광학 인테그레이터와 결합하는(coupled) 조명광의 복수 개의 전반사들(total reflections)의 결과, 상기 조명광의 완전한 혼합(mixture)이 외부 표면에서 얻어진다. 상기 전반사에는 막대 피복(rod jacket)의 표면의 잔류 거칠기(residual roughness)로 인한 손실이 없이 없는 것은 아니다.
막대 모양의 광학 인테그레이터가 사용될 때, 단면이 직사각형 모양이기 때문에 스캐너들 내에서 출사 동공의 조명들의 바람직하지 않은 비대칭 현상이 발생한다. 주로 좁은 면과 평행하게 진행하는 광선들은 더 자주 반사되고, 따라서, 더 강하게 감쇠된다. 이러한 비대칭에 의해 타원 동공 프로파일(elliptic pupil profile)이 유력하게 생성되고, 이하에서는 이를 타원율(ellipticity)라고 부른다. 상기 조명의 비대칭을 피하기 위해, 상기 미국등록특허 제6,733,165호에는 막대 모양의 광학 인테그레이터가, 반사수(reflecton number) 및 이에 따른 측면들에서의 전체 반사 손실이 유리 막대의 출력 표면상의 각 공간(angular space)에서 발생하는 발광 에너지를 적절히 산포시킬 수 있도록 하는 너비와 높이 사이의 종횡비(aspect ratio)를 갖는다고 알려져 있다. 상기 미국등록특허 제 6,733,165호에 따르면, 이 해법의 불리한 점은 단지 타원 모양의 비대칭들에 대해서만 보정이 가능하다는 것이다.
더 나아가, 조절 가능한 대칭 동공 필터들이 알려져 있다. 미국등록특허 제 6,535,274호에는, 예를 들어, 적어도 두 개의 대칭 필터 요소(element)들이 서로 대향하여 회전하고, 조절 가능하지만 대칭인 동공 조명을 필터링하기 위한 세기 필터(intensity filter)가 구현된 필터 배열이 기재되어 있다. 미국등록특허 제6,535,274호에 개시된 동공 필터들은 투영 노출 시스템의 조명 시스템의 동공 평면의 영역에 각각의 투과(transmission)를 설정하는 것에 의해, 대물면에서의 조명각의 타원형 산포를 보정하거나 생산할 수 있다. 하지만, 복잡한 비대칭의 보정은 가능하지 않다.
미국등록특허 제6,636,367호는 동공 평면의 영역에 배치된 동공 필터의 제어된 이동을 통해 상기 조명각의 산포에 변화가 발생할 수 있는 조명 시스템을 보여준다. 동공 필터는 회전축에 대해 비회전 대칭인 투과 산포를 갖는 회전 가능한 요소(element)로서 배치된다. 그러므로, 타원율은 인테그레이터로서의 막대와 조합하여 설정될 수 있다.
미국공개특허 제2003/0076679호로부터 알려진 조명 시스템은 광원으로부터 구조 베어링(structure-bearing) 마스크가 배치되는 평면에 이르는 광 경로 안에 적어도 하나의 회절격자(diffraction grating)를 포함한다. 상기 회절격자는 광학축에 대해 다른 각들로 빛을 반사하기 위해 사용된다.
조명 시스템들은 예를 들어, 미국등록특허 제5,731,577호, 제5,461,456호, 제6,333,777호 또는 유럽특허 제0849637호에 나타난 것과 같이, 광원으로부터 구조 베어링 마스크가 배치되는 평면에 이르는 상기 광 경로에 광학 인테그레이터를 더 구비할 수 있다.
상기 미국등록특허 제5,731,577호, 제5,461,456호, 제6,333,777호 또는 유럽특허 제0849637호에 따른 상기 광학 인테그레이터들은 다면의(facetted) 요소(element)들을 포함한다.
시야 필터들은 상기 시야 평면에서의 시야 조명의 균일도를 향상시키기 위한 것, 즉 조명 시스템의 동공 평면보다 시야 평면에 더 가까이 위치한 필터 장치들로 알려져 있다. 유럽특허 제1 291 721호에는, 실질적으로 얇은 판 모양(lamellae-like) 요소들의 방향이 실질적으로 상기 시야 평면의 주변 환경에서 설정될 수 있고 이에 따라 국부적인 봉쇄 효과(local blockade effect)가 빔 경로에서 이루어질 수 있는 시야 필터가 기재되어 있다. 그러나 상기 필터는 시야 평면의 조명의 각 스펙트럼을 보정할 수 없고, 이에 따라 조명 시스템의 출사 동공의 조명의 세기에 대해 비대칭을 보정할 수 없다.
종래 기술에서 알려진 모든 필터 요소들의 단점은 상기 동공의 특정 비대칭 또는 비대칭 수차들의 보정, 예를 들어 타원형 비대칭들의 보정에 한정된다는 것이다. 알려진 동공 필터들은 상기 동공 조명의 복잡한 비대칭들 또는 비대칭 수차들을 보정하는데 적합하지 않다.
본 발명의 일 목적은 종래 기술의 단점을 극복할 수 있고, 특히 출사 동공의 조명의 비대칭을 보정하거나 출사 동공과 켤레를 이루는 동공의 비대칭을 보정하는 것이 가능한 동공 필터를 제공하는 것이다. 이것은 특히 타원형 부분 외의 구성 요소를 포함하는 출사 동공의 조명에서 발생하는 비대칭들의 조명 시스템들과 관련이 있다.
본 발명에 따르면, 출사 동공과 결합하는 필터 장치는 복수 개의 필터 요소들을 포함하고, 상기 필터 요소들 각각은 광원으로부터 십자선(reticle)과 같은 구조 베어링 마스크가 배치되어 그림자 효과(shadow effect)를 발생시키는 평면에까지 조명 시스템을 통해 진행하는 투영 광선들의 광속 빔 경로 안으로 실질적으로 방사 방향(radial direction)으로 투영된다. 봉쇄 효과의 정도 즉, 상기 광 경로 내에서의 차단(shading)은 각각의 필터 요소들에 대해 개별적으로 설정될 수 있다.
필터 요소들은 왕관 모양(crown-like)의 배치가 바람직하다. 이것은 상기 필터 요소들이 빔 경로의 외부 원주로부터 상기 빔 경로의 중심 방향으로 유도된다는 것을 의미한다. 그림자 효과는 방사 방향으로 삽입 깊이를 설정하거나 상기 빔 경로에서 비대칭적으로 형성된 필터 요소들의 방향에 의해 생성될 수 있다.
필터 장치는 동공의 사이즈에 영향을 주지 않고 이에 따라 상기 출사 동공의 조명의 σ-값에 영향을 주지 않는 것이 또한 바람직하다. 이것은 상기 필터 요소들이, 상기 각각의 필터 요소의 최대 그림자 너비가 빔 경로의 외부 원주 영역에 있는 두 개의 필터 요소들 사이의 거리의 단지 1 내지 5%가 되도록 하는 치수(dimension) 및 배치 밀도에 의해 선택되는 것으로 달성된다. 이로부터 상기 필터 요소들이 막대 모양의 배열로 제공됨을 알 수 있다. 즉 상기 필터 요소들의 측면 치수는 전형적으로 방사 방향 즉 빔 경로로 삽입되는 방향의 치수보다 작다. 한편, 상기 필터 요소들의 바람직한 치수들은 각각의 필터 요소가 특정한 국부 영역 안의 동공 조명에 영향을 주는 방식으로 선택되어야만 한다. 상기 국부 영역은 동공 표면의 일정 부분으로 이해될 것이다. 조명 시스템의 출사 동공의 비대칭을 가장 적절히 보정하기 위해, 바람직하게는 20개 이상의 필터 요소들을 갖는 필터 장치가 사용된다.
이미 설명한 대로, 상기 빔 경로 안으로 방사 방향의 삽입 깊이를 설정하여 필터 요소의 국부적인 그림자 효과를 결정하는 가능성에 덧붙여, 예를 들어, 얇은 판 모양(lamella)의 비대칭적 방법으로 필터 요소를 배열하고 입사각, 즉 상기 빔 경로 안의 상기 필터 요소의 방향을 조절하는 부가적인 혹은 택일적인 가능성이 있다. 보다 바람직한 실시예로, 상기 필터 요소들은 삼각형의 얇은 패들(paddle) 형상을 가질 수 있다. 상기 삼각형의 얇은 패들들은 양단으로 편향될 수 있다. 한편, 상기 빔 경로의 빔은 상기 삼각 패들의 좁은 면을 향하여 단지 진행할 것이다. 이 경우, 상기 봉쇄 효과 및 이에 따른 그림자 드리움(shadow casting) 또한 상기 필터 요소들에 의해 최소화 된다. 반면, 상기 패들 또한 상기 빔 경로 안으로 완전히 선회할 수 있고, 이로 인해 상기 그림자 드리움은 최대가 된다. 예각으로 점점 가늘어지는 바람직한 삼각형 형상은 상기 빔 경로의 중심 방향에 있는 상기 필터 요소에 의한 봉쇄 효과를 지속적으로 줄이는데 사용된다. 상기 필터 요소의 방향을 통한 상기 그림자 드리움의 설정은 또한 상기 방사 방향의 삽입 깊이를 설정하는 것과 결합될 수 있다.
외곽 형상에 배열에 있어서, 적어도 일부 영역에서는 투명한 필터 요소를 제공하거나 혹은 지지되지 않는 망(unsupported net) 구조와 같은 필터 요소를 제공할 수 있다. 기하학적인 배열에 있어서, 상기 방사 방향의 삽입 깊이와 방향을 설정하여 상기 국부적인 그림자 효과를 가능한 한 개별적으로 조절할 수 있도록 필터 요소를 배열하는 것은 자유롭게 할 수 있다. 상기 바람직한 설정과 방향을 얻기 위한 액추에이팅 요소들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 선택될 수 있다. 예를 들어, 이것은 스테퍼 모터들, 압전 소자들 또는 계산자(slip-stick) 구동 장치들에 의해 달성될 수 있다. 덧붙여, 상기 전체 장치는 엑추에이팅 요소들의 제한된 수에 의해 발생하는 불연속 위치 효과(location-discrete effect)를 보정하기 위해, 상기 전체 장치의 중심에 대해 회전 가능한 배열을 갖도록 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 필터 장치는 출사 동공의 주변 환경에 배치되거나 또는 동공 평면 안에 있는 필터 요소들의 그림자 드리움의 적어도 일부가 상기 그림자 일부에 영향을 주는 조명 시스템 내의 상기 출사 동공과 켤레를 이루는 동공의 주변 환경에 배치된다. 상기 동공 조명의 비대칭적 특성들에게 미치는 바람직한 영향은 가능한 가장 자세한 방법으로 그리고 사이즈와 같은 다른 동공 파라미터들에 미치는 부작용 없이 얻어질 수 있다. 상기 필터 장치로부터 상기 동공 평면에 이르는 가장 긴 거리는 상기 필터 요소의 일부 그림자가 이웃하는 필터 요소들의 일부 그림자의 중앙에서 가장 가까운 빔 경로의 원주 영역에 도달하는 방법으로 선택된다. 이로 인해 상기 최장 거리는 상기 동공 조명내의 소정의 각 분포에 의해 영향을 받는다.
이 문턱(threshold)을 넘어서서 선택되는 거리가 길어질수록 개별적인 필터 요소와 결합할 수 있는 일부 그림자 영역들이 바로 인접하는 필터 요소를 제외한 하나의 필터 요소의 일부 그림자 영역에 도달하게 된다. 그리하여 상기 비대칭 보정을 개별적으로 조절하는 것은 더 어려워진다. 본 실시예에 있어서, 상기 광 방향에서 Δz 영역은 상기 개별 필터 요소들의 일부 그림자들이 빔 경로의 원주 영역에서 기껏해야 반 정도가 겹치는 조건을 만족하도록 하는 동공들에 가까운 것으로 이해된다. 상기 필터 요소는 상기 Δz 영역 내에 놓일 때 상기 동공에 가깝게 배치된다.
상기 Δz 영역의 한계는 상기 동공 평면 그 자체로 정해지고, 한편으로는 최대 거리 Δzmax에 의해 정해진다. 상기 최대 거리 Δzmax는 바로 인접하는 필터 요소들을 제외한 각각의 필터의 일부 그림자들이 빔 경로의 원주 영역에서 서로 접촉하는 상기 동공 평면으로부터의 거리이다.
개별 필터 요소들의 일부 그림자들은 그림자 드리움에 의해 생성된다. 본 발명에서 그림자 드리움은 상기 동공 필터 뒤에 직접 배치되는 평면에서 발생하는 그늘로서 이해된다.
본 발명의 다른 목적은, 서로 다른 위치들에서 조명 시스템의 조명 빔 경로로 유도될 수 있는 적어도 하나의 필터 요소를 포함하고, 상기 필터 요소는 세기 값들을 결정하는 센서를 포함하는 조명 시스템용 필터 장치를 제공하는 것이다. 상기 센서들은 위치 분해(position-resolved) 방법으로 상기 필터 요소들을 따라 상기 조명 빔 경로에서 세기 값들의 측정을 허용한다. 상기 조명 특성들(즉 상기 조명 시스템의 시야 평면에서의 조명)에서 상기 필터 요소의 영향은 상기 필터 요소의 측정된 세기 값들로부터 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 필터 요소의 도움을 통해 상기 조명의 조명 특성들에 따른 조명의 타원율, 직진성향 및 투과성을 측정하는 것이 가능하다.
상기 측정된 세기 값들은 제어 장치로 읽어 들일 수 있고 예를 들어, 상기 시야 평면 또는 동공 평면에서 얻어지는 조명의 세트 포인트(set point) 값들과 비교될 수 있다. 이 세트 포인트들은 상기 필터 요소가 상기 시야 평면 및/또는 동공 평면 내에서 조명을 얻도록 세트 포인트 위치들을 결정한다. 상기 필터 요소들을 갖는 필터 장치가 동공 필터로써 사용될 경우, 상기 필터 요소에 대한 포괄적인 교정(comprehensive calibration)은 보다 발전된 실시예들에 의해 회피될 수 있다. 상기 필터 장치의 배열은 상기 조명 모드, 특히 상기 시야 평면 및/또는 동공 평면에 있는 특정 조명을 얻기 위해 상기 필터 요소들의 위치에 강하게 의존하기 때문에 교정이 필요하다. 조명 타입은 상기 조명 모드, 예를 들어 고리 모양(annular)의 조명 또는 4개의 극을 갖는(quadropolar) 조명 모드로 선정된다. 게다가, 상기 조명 시스템에 관한 필터 장치의 정밀한 조절은, 인도 시에 측정된 상기 엑추에이팅 위치들이 보정 시스템 설치 후 또는 사용자의 위치에서 교환될 때 여전히 유효함을 확인할 수 있기 위해서 더 이상 필수적인 것이 아니다.
상기 세기 값들을 결정하기 위한 센서들은 포토다이오드 센서와 같은 출력 센서로 배열되는 것이 바람직하다. 상기 센서들은 바람직하게 막대 형상의 필터 요소의 일단에 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 센서들은 신호들이 전기적인 선을 통해 교환되거나 상기 센서들과 제어 장치사이의 라디오 링크를 통해 교환되는 방식을 갖는 상기 제어 장치와 연결된다.
상기 센서가 상기 설명한 것과 같이 막대 모양의 필터 요소의 일단에 배치된다면, 상기 막대 모양의 필터 요소의 삽입에 의해 상기 조명 빔 경로로 흡수되는 빛의 세기는 광선 모양의 필터 요소가 상기 조명되는 영역의 특정 위치로부터 같은 곳을 향해 준-연속적인 방식(quasi continuous way)으로 움직일 때 결정되는 상기 측정값들을 집적(integration)하는 것에 의해 결정되고 상기 세기는 상기 센서의 위치에 의존하여 측정된다.
두 번째로, 막대 모양의 필터 요소의 보다 발전된 실시예는 예를 들어, 포토다이오드 센서 혹은 전하 결합 장치(CCD)와 같은 준 점상형(quasi punctiform) 에너지 센서들로 완전히 커버될 수 있다. 이 실시예는 상기 막대 모양의 필터 요소의 위치에 의존하는 상기 흡수된 세기의 측정이 상기 필터 요소가 상기 조명 빔 경로로 이동할 때 발생할 수 있다는 장점이 있다.
막대 모양의 요소 일단에 부착된 단지 하나의 센서를 갖는 막대 모양의 필터 요소에서 후속 삽입은 필요하지 않다.
에너지 센서들은 필터 요소의 정확한 위치를 결정하기 위해서만 필요하기 때문에, 다른 바람직한 실시예에서는 동일한 조명 모드에 의한 영구적인 복사로부터 상기 센서들을 보호하기 위해 상기 수행된 측정 후 상기 필터 요소를 180° 회전시켜 필터 요소의 그림자 안에 상기 센서들을 배치하기 위해 상기 필터 요소가 자신의 축에 대해 회전 가능하도록 제공된다. 따라서 손상으로부터 상기 센서를 보호할 수 있다.
필터 요소, 특히 상기 바람직한 실시예에서 설명한바와 같이 막대 모양의 필터 요소가 센서들과 함께 제공된다면, 자유롭게 선택되나 상기 필터 요소를 따라 배치되는 고정된 좌표 시스템에 대해서 위치 분해 방식으로 상기 필터 요소에 의해 흡수되는 광의 공유를 측정하는 것이 가능하다. 이러한 정보에 기초하여, 그리하여 상기 시야 평면 및/또는 동공 평면의 바람직한 보정들을 획득하기 위해 세트 조명 모드를 위한 상기 필터 요소의 세트 위치의 계산을 수행하는 것이 가능하다. 시야 보정의 경우, 개별적인 필터 요소들은 주사 집적 강도(scan-integrated intensity)를 보정하기 위한 평면에서 광 산포 안으로 이동한다.
센서들을 상기 필터 요소에 부착하는 것에 의해, 상기 동공의 가장자리를 결정하는 것 또한 가능하다. 상기 가장자리는 상기 센서가 상기 조명되는 영역으로 전이하는 방식으로 측정된다.
상기 조명시스템에 대하여 상기 보정 단위의 매우 정밀한 조절이 가능하다
도 1은 투영 노출 시스템의 개략을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동공 필터의 방사상으로 대체 가능(radially displaceable)한 필터 요소들의 배치를 도시한다.
도 3은 도 2와 다르게 배치된 필터 요소들을 갖는 동공 필터를 도시한다.
도 4는 하나의 필터 요소를 도시한다.
도 5는 종축에 대해 회전 가능한 방사방향으로 편향된 필터 요소들를 갖는 필터 장치의 배열을 도시한다.
도 6은 회전 가능한 필터 요소의 3차원도이다.
도 7은 투명한 영역을 갖는 필터 장치의 3차원도이다.
도 8a는 투영 노출 시스템에 관련된 광학 구성 성분들을 도시한다.
도 8b는 도 8a에 따른 투영 노출 시스템에서 음영(shading)을 자세히 도시한다.
도 8c는 필터 장치가 배치되는 평면에서의 조명과 동공 필터의 단면도이다.
도 8d는 동공 평면에서 조명의 단면도이다.
도 9a 및 9b는 쌍극 조명에 대해 도 8a에 도시된 것처럼 투영 노출 시스템의 출사 동공의 보정된 조명 및 보정되지 않은 조명을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 개별적인 막대 모양의 요소들에 적용되는 준 점상형(quasi punctiform) 센서들을 갖는 필터 장치를 도시한다.
도 1의 참조 번호 1은 마이크로 리소그래피를 위한 투영 노출 시스템을 보여준다. 상기 투영 노출 시스템은 십자선(reticle)(2) 상의 구조물을 웨이퍼(3)의 표면으로 전사하기 위해 사용된다. 투영 노출 시스템(1)을 위한 광원은 UV 레이저(4), 예를 들어 193.3㎚의 파장을 갖는 ArF 엑시머 레이저이다. 상기 광원에 의해 방출되는 조명 광선들의 광속은 먼저 조명 광학계(6)와 만난다. 조명 광선들의 광속(5)의 빔 경로는 상기 도면을 명확하게 하기 위해서, UV 레이저(4)와 조명 광학계(6) 사이에서만 도시된다. 도 1에 도시된 조명 광학계(6)는 단지 개념적인 블록의 형태로 구성되어 있으며 줌 대물렌즈, 회절 광학 요소들 또는 조명 광선들의 광속(5)을 균일화하기 위한 광학 인테그레이터와 같은 광학 모듈들을 포함할 수 있다.
조명 광학계(6)를 통해 진행할 때, 조명 광선들의 광속(5)은 동공 평면(13) 안에 배치되거나 근접하여 배치되는 필터 장치를 통해 진행하며, 상기 필터 장치는 아래에서는 동공 필터(7)로 표시된다. 상기 동공 필터는 본 발명에 따라 배열되며 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다. 본 실시예에서, 동공 필터(7)는 동공 평면(13) 전에 배치된다. 동공 필터(7)의 위치는 아래에서 필터 평면으로 표시된다. 조명 광선들의 광속(5)은 십자선(2)을 조명한다. 십자선(2)의 상기 구조물들은 웨이퍼(3)의 표면상으로 투영 광학계(8)의 도움으로 투영된다. 투영 광학계(8)는 복수 개의 렌즈들 및/또는 거울들로 구성될 수 있다.
도 1의 참조 번호 9는, 십자선(2) 위의 중앙 물체점(object point)을 통과하고 투영 광학계(8)에 의해 유도되는 투영 광의 선택된 광속을 나타내며, 상기 투영 광들의 경로를 명확하게 하기 위해 반대 방향, 즉 조명 광학계(6)를 향해 안으로 진행하는 방향으로 다소 연장되어 도시되어 있다. 십자선(2)은 도 1에서 파선(broken line)으로 도시된 투영 광학계(8)의 대물면(10)에 놓여 있다. 웨이퍼(3)는 파선으로 도시된 투영 광학계(8)의 상평면(image plane)에 놓여 있다. 투영 광학계(8)의 동공 평면(12) 역시 도 1에 개략적으로 나타나있다. 동공 평면(12)은 동공 평면(13)과 관련하여 조명 광학계(6)에서 켤레를 이룬다. 동공 평면(12)은 또한 투영 광학계(8)의 입사 동공으로 지정된다.
투영 노출 시스템(1)의 광학축 역시 도 1에 도시되어 있으며, 참조 번호 14의 파선으로 표시된다. 부분적으로 투명한 광학판(40)은 도시된 투영 노출 시스템의 실시예에서, UV 레이저(4)와 조명 광학계(8) 사이의 빔 경로에 배치된다. 상기 판은 조명 광선들의 광속(5)의 일부분을 반사하고 이 광속들의 대부분(99% 이상)을 전송한다. 광학판(40)을 통과하는 상기 조명 광선들의 광속(5)의 빔 경로는 더 이상 관심이 없기 때문에 조금만 표시되어 있다.
파선으로 도시된 광학판(40) 이후에 조명 광선들의 광속(5)의 반사된 부분은 투영 광학계(15)를 이용하여 2차원 전하 결합 소자(CCD) 어레이(16)로 투영된다. CCD 어레이(16)는 점선(dot-dash line)으로 도시된 신호선(17)을 통해 제어 장치(18)와 연결된다. 제어 장치(18)는 역시 점선으로 도시된 신호선(19)을 통해 구동 장치(20)를 제어한다. 제어 장치(20)는 역시 점선으로 도시된 구동 연결(21)을 통해 비대칭을 보정하기 위해 동공 필터(7) 또는 상기 동공 필터의 개별 요소들을 구동시킬 수 있다.
대물면(10)에 있는 투영 광속(9)의 조명각과 조명 세기의 산포를 측정하기 위해, 택일적으로 사용되거나 혹은 CCD 어레이(16)에 부가해서 사용되는 검출 장치(30)가 도 1의 상기 투영 광선들의 경로 외곽의 비활성 위치에 도시되어 있다. 십자선(2)을 제거한 후에, 보통 상기 십자선을 조명하는 투영 광속(예를 들어 투영 광속(9))이 검사 장치(30)의 내부로 들어갈 수 있도록 하는 입사 개구(32)가 대물면(10)에 놓이는 방식으로, 검사 장치(30)가 광학축(14)(양화살표로 도시된 참조 번호 31)에 수직인 구동 장치(도시되지 않음)를 이용하여 상기 광학계의 빔 경로 안으로 이동될 수 있다.
검사 장치(30)는, 점선으로 도시된 신호 라인(35)에 의해 제어 장치(18)와 일부가 연결된 제어 장치(34)와 유연한(flexible) 신호 라인(33)을 통하여 연결된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼 역시 배치되어 있는 투영 광학계(8)의 상평면(11)에서의 조명 세기를 측정하기 위해 검사 장치(34)가 제공될 수 있다.
도 2 내지 도 7은 비대칭의 보정을 위해 동공 필터(7)로 사용될 수 있는 필터 장치의 실시예들의 배열을 아래에 도시한다.
도 2는 동공 필터(100)의 필터 장치의 제1 실시예를 나타낸다. 상기 필터 장치는 개별적으로 조절 가능한 필터 요소들을 포함한다. 상기 필터 장치는 바람직하게는 상기 출사 동공 또는 상기 출사 동공과 켤레를 이루는 동공의 근처에 배치된다. 상기 개별 필터 요소들은 바람직하게는 외부로부터 상기 빔 경로 내로 개재된다. 각각의 필터 요소(103)들은 본 실시예에서 막대 모양으로 제공된다. 방사 방향과 수직한 방위각 방향 내의 상기 필터 요소의 치수는 필터 요소들(103)의 방사 방향으로 연장된 것보다 확실히 작다.
도 2에 도시된 동공 필터(100)에서는, 방사 방향(R)과 방위각 방향(φ)이 도입된다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 필터 요소들(103)은 비대칭의 필요한 보정에 따라 필터 장치(100)의 외부 원주(104)로부터 빔 경로의 광학축(HA)방향을 향해 삽입된다. 그러나 도시된 바와 같이, 필터 요소들(10)의 삽입 방향은 방사 방향(R)과 일치한다. 게다가, 필터 요소들(103)의 치수들(d)은 바람직하게는 방위각(azimuthal) 방향(φ)에서 두 개의 인접하는 단일 필터 요소들 (103.1, 103.2) 사이의 거리(D)보다 더 작도록 선택된다. 필터 장치(100)의 외부 원주(104)의 영역에서의 거리는 두 필터 요소들(103.1, 103.2)의 거리(D)로 간주된다. 각각의 필터 요소들 사이의 거리(D)의 1 내지 5%의 측면 연장(d)이 바람직하며, 즉 제1 필터 요소(103.1)와 인접한 제2 필터 요소(103.2)의 거리(D)가 100㎜일 때, 개별 필터 요소들(103.1, 103.2)의 너비(d)는 1㎜에서 5㎜가 바람직하다. 전술한 치수들이 선택될 때, 상기 동공 조명의 비대칭 보정을 위해 바람직한 국부적인 세기 조절은 그 자체로 상기 동공의 사이즈에 영향을 미치는 것 없이 상기 필터 장치의 필터 요소들(103.1, 103.2)을 개별적으로 설정하는 것에 의해 조절될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 상기 동공 조명은 모든 단일 필터 요소(103)가 상기 필터 장치를 향해 방사 방향(R)으로 서로 다른 길이로 연장되도록 삽입되는 방식으로 보정되거나 설정된다. 상기 삽입 깊이를 개별적으로 상기 방사 방향으로 설정하는 것을 가능하게 하기 위해, 각각의 필터 요소(103)는 엑추에이팅 요소(actuating element)(113)와 결합한다. 엑추에이팅 요소(113)는 방사 방향(R)에서 각 필터 요소를 상기 빔 경로 내로 삽입하는 삽입 깊이(T)를 개별적으로 설정하는데 사용될 수 있다. 도 4는 선형 이동, 즉 필터 요소(100)의 방사 방향(R)으로의 대체 이동(displacing movement)을 위한 구동 장치를 포함하는 엑추에이팅 요소(113)와 결합하는 개별적인 막대 모양의 필터 요소(103)를 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예들에서, 상기 필터 요소들의 일부분만이 상기 방사 방향으로의 변위를 위해 엑추에이팅 요소를 포함하고, 나머지 부분은 고정된 배열을 갖도록 제공된다는 것이 이해될 것이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 최대 깊이(Tmax)는 본 실시예에 나타난 빔 경로의 광학축(HA)에 거의 도달하는 방식으로 선택된다. 개별 필터들(103)은 필터 장치(100) 안으로 최대 깊이(Tmax)까지 대체될 때 서로 겹치거나 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 최대로 설정될 수 있는 그림자들(shadings)은 최대 깊이(Tmax)에 의해 각각의 필터 요소들(103)에 대해 미리 결정된다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 필터 장치에 대한 설정 가능한 개략도이다. 도 2에 나타난 것과 같은 구성 요소에 대해서는 같은 참조 번호를 사용한다. 개별 필터 요소들(103)이 필터 장치가 배치되는 평면에서 조명 광선들의 광속의 단면(106) 내로 서로 다른 정도로 연장되어 투영되는 것이 도시되어 있다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 광원으로부터 구조 베어링 마스크(예를 들어 십자선)가 배치되는 평면에 이르는 조명 시스템을 통하여 조명 광선들의 광속은 진행한다. 이 경우, 상기 조명 광선들의 광속은 원형의 단면(106)을 갖지만, 이에 제한되지는 않는다. 상기 원형의 단면은 원형의 주변 가장자리(107)를 갖는다.
도 3에서 조명 광선들의 광속의 단면(106)은 등고선(contour line)(109)으로 도시된다. 등고선(109)의 밀도는 상기 광속의 단면에서 광의 세기의 변화를 측정하기 위한 것이다. 일반적으로 도시된 도면에서 광의 세기의 폭이 좁을 수록, 광의 세기가 빨리 감소한다.
포물선 윤곽은 원형의 조명(φ)의 경우에 상기 방사 방향(R) 내에서 얻어진다.
막대 모양의 필터 요소들을 상기 조명 안으로 유도하는 것에 의해 상기 조명은 원호(circular arc) 방향으로 더 강하게 차단되고 따라서 회전 대칭(rotation-symmetric) 조명이 얻어진다. 도 3의 빔 경로의 단면(106)의 원형은 단지 도시된 방법만으로 간주되는 것은 아니며 또한 이에 제한되지 않는다. 다른 모양들 역시 리소그래피 시스템들에서 사용될 수 있기 때문이다.
도 5는 본 발명의 보다 향상된 실시예에 따른 필터 장치(200)이다. 이 경우, 조명 광선들의 광속의 빔 경로안의 음영들은 도 2 내지 4에 도시된 필터 장치에 따른 방사 방향으로 상기 필터 요소를 대체하는 것에 의해 얻어지지 않는다. 대신에 조명 광선들의 광속의 빔 경로 안의 상기 필터 요소들의 방향을 제어하는 것에 의해 음영이 얻어진다. 이러한 목적으로, 필터 장치(100)의 필터 요소들(203.1, 203.2, 203.3)은 비대칭 배열로 제공된다. 비대칭 배열은 상기 빔 경로 안으로 투영되는 필터 요소(203.1, 203.2, 203.3)의 일부가, 제1 방향(202.1)과 수직인 제2 방향(202.2)과 비교하여 방사 방향(R)과 수직인 제1 방향(202.1)으로 상이하게 연장되는 방식으로 이해될 것이다. 이것은 필터 요소(203.3)로 도시된다. 필터 요소(203.3)는 제1 방향(202.1)과 제2 방향(202.2) 모두를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 필터 요소는 얇은 판 모양(lamella)으로 배치될 수 있다. 상기 얇은 판은 예각을 갖는 삼각형 및 테이퍼(taper) 모양을 갖는 것이 바람직하다. 도 5에 도시된 개별적인 필터 요소들(203.1, 203.2, 203.3)의 설정은, 각각의 필터 요소가 필터 장치(200)의 중심점(M)을 향하는 방사 방향(R)으로 연장되는 회전축(RA.1, RA.2, RA.3)에 대해 필터 요소가 회전함으로써 이루어진다. 도 5에 도시된 상이한 필터 요소들(203.1, 203.2, 203.2)은 상이한 방향을 갖는다. 제1 필터 요소(203.1)에 최소의 그림자 드리움(shadow casting)이 나타나며, 이는 상기 투영 노출 광속이 제1 필터 요소 (203.1)의 좁은 면과 접촉함을 의미한다. 제2 필터 요소(203.2)는 제1 필터 요소(203.1)와 비교할 때 축(RA.2)에 대해 45° 회전한 것이다. 그 결과, 상기 동공 필터 뒤에 배치되는 평면 내에서, 필터 요소(203.2)의 그림자 드리움이 필터 요소(203.1)의 그림자 드리움보다 증가한다. 이 출원의 용어들에서 그림자 드리움은 상기 동공 필터 뒤에 직접 배치되는 평면에서 일어난다고 이해될 것이다. 제3 필터 요소(203.3)는 상기 빔 경로에서 90°의 완전 회전을 보여준다. 즉 상기 필터 요소의 최대 치수는 상기 복사를 차단하고, 최대로 가능한 그림자가 얻어진다.
도 6은 도 5에 도시된 개별 필터(203)의 3차원도이다.
도 5에 도시된 필터 요소들(203)은 너비(B)와 두께(D)보다 훨씬 긴 길이(L)를 갖는 삼각형 형상이다. 본 발명에 따르면, 이 경우 X방향으로 지정되는 제1 방향으로의 연장은 Y방향으로 지정되는 제2 방향으로의 연장보다 실질적으로 크다.
도 6은 국부적인 회전축(RA)을 도시한다. 필터 요소(203)는 상기 동공 필터 뒤의 평면에 상이한 그림자들을 드리우기 위해 상기 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 도 6은 동공 필터의 중심(M)과 회전축(RA)에 대해 필터 요소(203)를 이동하기 위한, 여기서는 전기 모터(231)로 주어지는 엑추에이팅 요소를 더 도시한다.
방사 방향으로 상기 빔 경로 내로 삽입될 수 있고 상기 동일한 빔 경로 내로 편향될 수 있는 필터 요소들의 상이한 구성 조합이 가능하다. 즉 도 2 내지 도 4 그리고 도 5 내지 도 6과 같은 실시예들의 조합이 가능하다. 또한 도 6에 도시된 것과 같은 고체 몸체로써 상기 필터 요소를 배치하는 것이 가능할 뿐 아니라 완전히 같은 구성을 갖거나 일부가 투명한 방법으로 특정 영역을 구성하는 것도 가능하다.
도 7에 그러한 필터 요소가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 필터 요소와 동일한 구성들에 대해 100씩 증가된 참조 번호를 이용하여 표시하였다. 제1 영역(305.2)은 고체 몸체 구성이고, 제2 영역(305.1)은 막대들(307)을 갖는 부분적으로 투명한 몸체이다.
특히 바람직하게는, 부분적으로 투명한 몸체는 충분히 미세한 격자(fine grating)에 의해 제조된다. 자체 지지 격자들은 도 7에 따른 실시예에서 부가적인 경계에 의해 일부분만 투명한 효과를 제거하는 것을 피하기 위해 특히 바람직하다.
도 8a는 본 발명에 따른 동공 조명의 비대칭 보정을 위한 동공 필터(52)를 갖는 조명 시스템을 도시한다. 도 1과 비교하여 도 8에 도시된 조명 시스템은 개별 광학 구성들이 더욱 자세하게 도시되어 있지만, 상기 조명 시스템은 여전히 크게 단순화되어 도시된다.
참조 번호 510으로 지정된 조명 장치는 단색광 및 예를 들어 193㎚ 또는 157㎚의 자외선 범위의 파장을 갖는 강한(그러나 완전하지는 않은) 시준광(collimated light)을 발생하는 엑시머 레이저로 구성된 광원(512)을 포함한다. 상기 광원은 편광된 광을 방출할 수 있다.
광원(512)에 의해 발생하는 광은 빛살 확대기(beam expander)(514)로 연장되어 직사각형 및 실질적으로 평행한 광선들의 광속이 된다. 빛살 확대기(514)는 예를 들어, 조절 가능한 거울 배열과 관련될 수 있다. 상기 확대된 광은 예를 들어 유럽특허 0747772 A1호에 설명된 이차원 래스터(raster)를 갖는 회절 광학 요소와 관련있는 제1 광학 래스터를 통해 진행한다. 상기 제1 광학 요소는 인텐듀(entendue) 혹은 소위 광전도도값을 상기 시스템으로 유도하기 위해 사용된다. 상기 레이저 빔은 예를 들어 -3° 와 3° 사이의 특정한 각도 안에서 상기 회절 광학 요소의 각각의 위치로 회절된다. 상기 회절 광학 요소의 각 복사 특성들은 상기 회절 광학 요소상의 회절 표면 구조의 디자인에 의해 결정되고, 쌍극 또는 4극성 산포와 같은 각각의 세기 산포가 줌 엑시콘(zoom-axicon) 대물렌즈의 동공 평면(550)에 제공된다. 광원(512)으로부터 발생하는 광은 발산 산포(divergence distribution)를 설정하기 위한 제1 광학 래스터 요소(516)를 이용하여 원형, 고리 모양 도는 4극성의 상기 발산 산포로 변환된다. 편광된 레이저와 같은 편광된 광원이 존재하는 가운데 조명이 필요하면, 편광 제거기(depolarizer)가 상기 레이저광을 비편광 시키기 위해 사용될 수 있다. 그러한 편광 제거기는 예를 들어, 이중 굴절(double-refracting) 물질로 만들어지는 제1 카메라 웨지(wedge)와 상기 제1 카메라 웨지에 의해 유도된 각을 보상하고 이중 굴절 물질 또는 비이중 굴절(non-double refracting) 물질로 만들어지는 제2 카메라 웨지로 이루어진다.
제1 광학 래스터 요소(516)는, 조명각의 산포가 변화할 수 있고 이에 따라 상기 동공 안에 조명이 형성될 수 있는 줌 액시콘 대물렌즈(520)의 대물면(518)에 배치된다. 이러한 목적으로, 줌 액시콘 대물렌즈(520)는 한 쌍을 형성하고 서로 대체할 수 있는 두 개의 엑시콘 렌즈(522, 524)들을 포함한다.
엑시콘 렌즈들(522, 524)은 두 개의 원추(conical) 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 두 개의 원추 렌즈들 사이에 공기 분리를 설정하는 것에 의해, 광 에너지를 외부 영역들로 편이(shifting) 시키는 것이 가능하다. 광 없는 홀 또는 영역은 상기 동공 평면 내 조명에서의 광학축의 가운데(소위 고리 모양의 부분)에 생성된다.
도 8a에 도시된 조명 시스템은 엑시콘 렌즈들(522, 524)과 줌 엑시콘 대물 렌즈 사이에 동공 평면(550)을 포함한다. 엑시콘 렌즈(522, 524)의 동공 평면은 동공 평면(530)과 결합하고 조명 시스템(510)의 출사 동공(560)과 결합한다. 본 발명에 따른 동공 필터(552)는 비대칭 또는 비대칭 수차를 보정하기 위해 동공 평면(550) 내에 배치되거나 가깝게 배치된다. 이 경우에, 동공 필터(552)는 동공 평면(550)까지 거리(Z)를 갖는다. 거리(Z)는 영역(△z) 내에 놓이며, 영역(△z)은 동공 평면(550)을 하나의 한계로, 또 거리(△zmax)를 또 하나의 한계로 하여 정의된다. 거리(△zmax)는 상기 개별 필터 요소들의 일부 그림자들이 상기 빔 경로의 원주 영역에서 최대로 잡아도 반 정도 겹치는 거리이다.
도 8b는 보다 자세한 도면이다. 도 8a와 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조 번호를 지정한다. 광원(도시되지 않음)으로부터 출발하고 제1 광학 래스터 요소(516)와 만나는 조명 광선들의 광속(513)은 명확하게 인식될 수 있다. 대물면(518)과 동공 평면(550)이 도시된다. 도 8b에 주어진 구성에서, 상기 필터 요소(예를 들어, 도 3에서 하나의 예로서 참조 번호 100으로 표시된 본 발명에 따른 동공 필터(552))는 동공 평면 앞의 거리(△z)가 Zmax인 평면(553) 내에 배치된다. 필터 장치(552)가 동공 평면(550)으로부터 이격되어 배치될 수 있는 거리(Zmax)는 필터 장치들(552)의 각각의 필터 요소(103.1, 103.2, 도 3)의 일부 그림자들(580.1, 580.2)이 동공 평면(550) 내에 최대한 많아도 반 정도 겹치도록 주어진다. 광속들(582.1 및 582.2)의 변두리 광선들(marginal rays)은 참조 번호 582.1.1, 582.1.2, 582.2.1 및 582.2.2로 지정된다.
도 8c는 도 8a와 도 8b에 도시된 필터 장치(550)와 동일한 필터 장치(100)를 평면(553)의 위에서 본 평면도이다. 도 3과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 지정한다. 개별 필터 요소들(103.1, 103.2)이 도시된다. 상기 도면은 또한 조명(106.2)의 단면도를 도시한다. 도 8c에 도시된 평면(553) 내의 조명(106.2)은 고리 모양이고 가장자리들(107.1, 107.2)에 의해 한정된다.
평면(553)이 동공 평면(550)에 대해 거리(△z)가 Zmax를 만족하도록 배치될 때, 도 8d에 도시된 조명(106.3)은 도 8c에 도시된 조명을 사용할 때 동공 평면(550)의 단면도에서 얻어진다. 필터 요소들(199.1, 199.2)의 수에 대응하는 최소수(198.1, 198.2) 및 최대수(199.1, 199.2)를 갖는 동공 평면에는 조명(106.3) 세기 산포에 있어서 상기 조명을 평평하게 하도록 하는 일부 그림자들의 효과가 명확하게 나타난다. 도 8c와 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호가 지정된다. 상기 필터 장치의 각각의 필터 요소들의 일부 그림자들로 지정되는 Zmax는 상기 동공 평면에서 최대로 잡아서 반이 겹친다.
제2 대물렌즈(528)는 줌 액시콘 대물렌즈(520) 뒤에, 도 8a에 도시된 조명 시스템의 빔 경로 안에 배치된다. 상기 제2 대물렌즈는 제1 동공 평면(550)을 제2 동공 평면(530)상으로 투영한다. 제2 광학 래스터 요소(532)는 마이크로 렌즈 어레이 또는 벌집 모양(honeycomb)의 콘덴서와 같은 광학 요소와 관련 있을 수 있는 제2 동공 평면(530) 내에 배치된다. 제2 광학 래스터 요소(532)는 방향에 의존하는 어떤 특정한 목적을 갖는 방식으로, 예를 들어 시야 평면(536)의 직사각형 조명을 얻기 위해, 제2 대물렌즈(528)로부터 나오는 광의 발산을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 필터 요소는 바람직하게 모든 시야 점들에서 가장 균등한 효과를 얻기 위해 이 시야 발생 래스터 요소들 앞에 배치된다.
동공 평면(550)에 근접하거나 동공 평면(550) 내에 배치되는 것에 대한 대안으로써, 본 발명에 따른 필터 장치(552)는 또한 제2 동공 평면 내에 혹은 근접하도록, 예를 들어, 제2 대물렌즈(528)와 제2 동공 평면(530)사이에 배치될 수도 있다.
도 8a에서, 래스터 요소(532)는 인텐듀(entendue), 소위 광 전도도 값을 변화시키는 조명 장치(510)에 속하는 마지막 광학 요소이다. 그러므로 조명 장치(510)에 의해 최대로 얻어질 수 있는 상기 인텐듀는 래스터 요소(532)의 뒤에 놓인다. 상기 인텐듀는 제1 광학 래스터 요소(516)와 제2 광학 래스터 요소(532)사이에 배치되고, 제2 광학 래스터 요소(532) 뒤에서 얻어질 수 있는 인텐듀의 단지 약 1% 내지 10%이다. 이것은 제2 대물렌즈(528)를 통과하는 광은 상대적으로 여전히 강하게 시준광(collimated)된다는 것을 의미한다. 제2 대물렌즈(528)는 그러므로 매우 단순하고 적은 비용으로 구성될 수 있다.
제2 광학 레스터 요소(532) 뒤에 광 진행의 방향에서, 제3 대물렌즈(534)는 상기 제3 대물렌즈의 시야 평면(536)이 조절 가능한 칼날들(adjustable knife edge)을 갖는 종래의 마스크 장치(538)의 시야 평면(536) 내에 배치되도록 배치된다. 상기 마스크 장치(538)는 투영 광에 의해 십자선(540) 상을 관통하는 영역의 모양들을 결정한다. 제4 대물렌즈(542)는 마스크 평면(540) 내로 상기 칼날들에 의해 한정되는 영역을 투영하기 위해 사용된다.
선택적으로, 빔 균일화(homogenization)를 위한 유리 막대(도시되지 않음)가 상기 제3 대물렌즈(534)와 상기 마스크 장치(538)사이에 삽입될 수 있다.
전체 조명 시스템(510)의 출사 동공은 도 8에서 참조 번호 560으로 도시된다. 상기 조명 시스템의 모든 동공 평면(530, 550)들은 출사 동공(560)에 결합된 평면들이다. 상기 조명의 출사 동공(560)은 십자선(540)을 대물면(562)내의 감광 물체(light-sensitive object)(564) 상으로 투영하는 투영 대물렌즈(570)의 입사 동공과 일치한다.
감광 물체(564)는 감광층으로 코팅된 반도체 웨이퍼 일 수 있다.
상기 독일공개출원 10151309호에 설명된 대물렌즈는 투영 렌즈로 사용된다. 이 출원의 개시 범위는 본 출원에 완전히 포함된다.
도 9a 및 도 9b는 동공 평면(550)과 결합하는 출사 동공(560) 내의 도 8a에 도시된 조명 시스템에서 쌍극 모양(dipole-like)의 동공 조명의 예시도이다. 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 필터 요소에 의해 아직 보정되지 않은 출사 동공(560)내의 비대칭 동공 조명을 도시한다. 도 9b는 빔 경로 안으로 삽입된 필터 요소의 위치를 도시한다. 상기 빔 경로에는 필터 요소들이 본 발명에 따른 동공 평면의 정면에서 일정한 거리를 두고 이격되어 있다. 따라서 단지 일부 그림자만을 야기한다. 게다가 그로 인해 생성되는 광 세기의 국부적인 감소를 도시한다. 그것의 일부는 출사 동공(560) 안의 동공 조명의 대칭을 생성한다. 도 2 내지 도 7에서 도시된 것처럼, 필터 장치들은 바람직하게 본 발명에서, 개별적으로 제어 가능한 10개, 바람직하게는 20 내지 그보다 많은 필터 요소들을 포함하기 때문에, 이것은 매우 단순화된 예시에 불과하다는 것을 알아야만 한다.
특히 필터 장치는 동공 평면 내부가 아니라, 동공 평면의 외부에 위치하는 것이 바람직하다. 즉 상기 필터 장치는 상기 동공 평면에 거리(Δz)로 가까운 것이 바람직하다. 이 경우 부분 그림자 효과들이 발생한다. 단지 동공 평면에만 가까운 배열의 결과, 동공 모양에 매우 적은 영향만을 준다. 반면, 상기 동공들의 비대칭 보정을 위해 밝기 보정이 필요하다. 그러므로 본 발명에 따른 동공 평면에 가까운 필터 장치의 배열은 바람직하다. 필터 장치의 모든 필터 요소들을 한 평면에 제공하지 않는 것 또한 가능하다. 이것은 개별적인 필터 요소들이 빔이 진행하는 방향으로 서로 비례하는 거리를 가질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 측정에 따라서, 선택된 필터 요소들은 소정의 일부 그림자 영역과 결합 할 수 있다. 본 발명의 더 나은 개선점에 따르면, 상기 필터 요소들은 각각의 필터 요소들에게 상기 일부 그림자를 개별적으로 조절하는 것에 대한 다양한 가능성을 갖도록 상기 빔의 방향으로 개별적으로 대체될 수 있다.
도 10은 막대 모양의 필터 요소들(1003.1, 1003.2, 1003.3, 1003.4, 1003.5, 1003.6, 1003.7, 1003.8) 상에 배치된 센서들을 갖는 본 발명의 실시예이다.
상기 막대 모양의 필터 요소(1003.1, 1003.2, 1003.3, 1003.4, 1003.5, 1003.6, 1003.7, 1003.8)들에 있어서, 상기 센서는 일단(1004.1, 1004.2, 1004.3, 1004.4, 1004.5, 1004.6, 1004.7, 1004.8)에 각각 배열된다. 막대 모양의 필터 요소(1003.3)에서, 전체 막대 모양의 필터 요소에는 센서들(1005.3.1, 1005.3.2, 1005.3.3, 1005.3.4, 1005.3.5, 1005.3.6, 1005.3.7, 1005.3.8)이 제공된다.
상기 센서들(1005.1, 1005.2, 1005.3.1, 1005.3.2, 1005.3.3, 1005.3.4, 1005.3.5, 1005.3.6, 1005.3.7, 1005.3.8, 1005.5, 1005.6, 1005.7, 1005.8)은 위치 분해 방식(location-resolved manner)으로 필터 요소를 따라 조명 빔 경로에서 세기 값들의 측정을 허용한다. 상기 필터 요소의 측정된 세기의 값들은 타원율, 직진성향(telecentricity) 및 투과율의 조명 특성들에 영향을 주는 필터 요소의 영향에 대해 결론들을 내리는 것을 허용한다.
도 10은 개인 컴퓨터로서 구성되고, 도시된 케이스 안에서 리드들(1012.1, 1012.2)에 의해 센서들(1005.1, 1005.8)과 연결된 제어 장치(1010)를 더 도시한다.
상기 센서들(1005.1, 1005.8)에 의해 측정된 세기 값들은 제어 장치(1010)안으로 읽어 들일 수 있고, 동공 평면 또는 시야 평면에서 얻어지는 조명의 세트 포인트 값들과 비교될 수 있다. 그 다음, 이 세트 포인트 값들은 필터 요소가 시야 평면 및/또는 동공 평면에서 조명을 얻도록 세트 포인트 위치들을 이끌어 낸다. 그 다음, 막대 모양의 필터요소들은 이 측정의 결과로 액추에이팅 요소들(도 10에 도시되지 않음)에 의해 각각 세트 포인트 위치로 옮겨질 수 있다.
바람직하게, 상기 센서들(1005.1, 1005.2, 1005.3.1, 1005.3.2, 1005.3.3, 1005.3.4, 1005.3.5, 1005.3.6, 1005.3.7, 1005.3.8, 1005.5, 1005.6, 1005.7, 1005.8)은 세기 값들을 결정하는 출력 센서들 예를 들어, 광다이오드 센서들로서 배치된다.
제2 막대 모양 필터 요소(1005.3)에서, 상기 막대 모양 필터 요소는 준점상형(quasi punctiform) 출력 센서들로 완전하게 커버된다. 상기 센서들(1005.3.1, 1005.3.2, 1005.3.3, 1005.3.4, 1005.3.5, 1005.3.6, 1005.3.7, 1005.3.8)은 광다이오드 센서들 또는 전하 결합 소자(charge coupled device)(CCD)의 선으로서 배치된다. 상기 배치는 상기 막대 모양 필터 요소의 위치에 의존하는 흡수된 세기의 측정이 조명 빔 경로 안으로 대체되는 필터 요소 안에서 발생할 수 있다는 장점을 갖는다.
상기 출력 센서들은 필터 요소의 정확한 위치를 결정하기 위해서만 요구되기 때문에, 상기 필터 요소를 180° 회전시키는 것에 의해 수행되는 측정 후에, 상기 필터 요소의 그림자 내에 상기 센서들을 위치시키기 위해 상기 필터 요소를 필터 요소 자신의 축으로 회전시킬 수 있는 동일한 조명 모드에 의한 영구적인 복사로부터 상기 센서들을 보호하기 위한 더 개선된 실시예가 제공된다. 그리하여 상기 센서들을 손상으로부터 보호한다.
출력 센서들을 구비한 막대 모양의 필터 요소들이 배치된 도시된 도 10에 따른 필터 장치는 상기 설명한 것처럼, 동공 평면의 조명을 위한 필터 요소로서 사용될 수 있다. 시야 평면 내의 조명이 본 발명에 따른 동공 필터 요소에 의해 보정되는 방식으로 상기 필터 요소가 배치되는 것 또한 가능하다.
광다이오드 센서들을 센서들로서 사용할 때, 다이오드의 동력(dynamics) 범위의 오버 드라이브를 피하기 위해, 광원, 예를 들어 레이저 광원 뒤에 그리고 조명 광학계 앞에, 가변 감쇠기(variable attenuator)가 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 제공될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며 본 출원은 또한 청구항으로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시된 변형 및 변화를 포함한다.

Claims (21)

  1. 제 1 필터 요소를 포함하는 복수의 필터 요소를 포함하는 필터 장치;
    사용 중에 상기 제 1 필터 요소가 조명 시스템을 통과하는 조사광선속의 빔 경로에서 상이한 위치들에 배치되도록 구성되는 엑추에이팅 장치,
    여기서 상기 필터 장치는 상기 조명 시스템의 동공면에 대해 간격 △Z으로 배열되고;
    상기 간격의 제 1 경계는 상기 동공면에 의해 주어지고;
    상기 간격의 제 2 경계는 △ZMAX에 의해 주어지고; △ZMAX은 상기 동공면에 또는 상기 동공면에 인접하여, 상기 필터 요소의 부분 그림자가 최대로 상기 빔의 원주의 영역에서 반을 가리는 것으로 정의되는 것을 포함하는 조명 시스템.
  2. 청구항 1에서,
    모든 상기 필터 요소는 상기 필터 장치의 방사상의 방향으로 상이한 폭으로 상기 필터 장치에 삽입되도록 구성되는 조명 시스템.
  3. 청구항 1에서,
    필터 요소는 막대모양인 조명 시스템.
  4. 청구항 1에서,
    상기 필터 요소는 투명한 영역을 가지는 조명 시스템.
  5. 청구항 1에서,
    상기 필터 요소는 지지되지 않는 망 구조를 포함하는 영역을 가지는 조명 시스템.
  6. 청구항 1에서,
    상기 필터 장치는 외곽 원주를 가지고, 상기 복수의 필터 요소는 실질적으로 상기 필터 장치의 상기 외곽 원주에 대해서 방사 방향으로 배열된 조명 시스템.
  7. 청구항 6에서,
    상기 필터 장치는 방사 방향으로 이동가능한 조명 시스템.
  8. 청구항 6에서,
    상기 필터 장치는 실질적으로 방사 방향으로 향하는 축 주위를 회전할 수 있도록 구성되거나 및/또는 상기 필터 요소는 상기 축 방향에서 축을 따라 축 방향으로 변위될 수 있는 방식으로 배열되는 조명 시스템.
  9. 청구항 1에서,
    상기 필터 장치는 10개를 초과하는 필터 요소를 포함하는 조명 시스템.
  10. 청구항 1에서,
    상기 필터 장치는 상기 조명 시스템의 동공면에 또는 가까이에 배열되는 조명 시스템.
  11. 청구항 1에서,
    상기 필터 요소의 치수는 두 인접한 필터 요소간의 거리보다 방위각 방향에서 더 짧은 조명 시스템.
  12. 청구항 1에서,
    각각의 필터 요소의 최대 그림자 너비는 상기 빔 경로의 외부 원주의 영역의 두 필터 요소 사이 거리의 1% 내지 5%인 조명 시스템.
  13. 청구항 11에서,
    상기 필터 요소의 측면 연장은 서로에 대해서 상기 필터 요소의 거리의 1% 내지 5%인 조명 시스템.
  14. 청구항 1에서,
    상기 조명 시스템에 배열되어 사용 중에 상기 광학 래스터 요소를 광원으로부터 객체 평면에 이르는 광 경로 내에 있도록하는 제 1 광학 래스터 요소를 더 포함하고, 상기 필터 장치는 상기 광 경로에서 상기 제 1 광학 래스터 요소 뒤에 배열되는 조명 시스템.
  15. 청구항 14에서,
    줌 대물렌즈 및 줌-액시콘 대물렌즈로 구성된 그룹으로부터 선택된 대물렌즈 요소를 더 포함하고, 상기 필터 장치는 상기 대물렌즈 요소에 배열되는 조명 시스템.
  16. 청구항 14에서,
    상기 광 경로를 따라 상기 제 1 광학 래스터 요소의 하류에 제 2 광학 래스터 요소를 더 포함하는 조명 시스템.
  17. 청구항 16에서,
    상기 필터 장치는 상기 제 2 광학 래스터 요소 전의 상기 광 경로에 배열되는 조명 시스템.
  18. 청구항 14에서,
    상기 광 경로에 배열되는 가변 감쇠기를 더 포함하는 조명 시스템.
  19. 청구항 18에서,
    조사 광학부를 더 포함하고, 상기 가변 감쇠기는 상기 조사 광학부 전의 상기 광 경로에 배열되는 조명 시스템.
  20. 청구항 1의 조명 시스템을 포함하는 시스템으로서, 상기 시스템은 리소그래피 시스템인 시스템.
  21. 마이크로 전자공학적 또는 마이크로 기계공학적 부품을 제조하는 방법에서, 리소그래피 시스템을 사용하며, 상기 리소그래피 시스템은 청구항 1의 조명 시스템을 포함하는 방법.


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