KR20130041833A - 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 용 광학 시스템 및 마이크로리소그래픽 노광 방법 - Google Patents

마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 용 광학 시스템 및 마이크로리소그래픽 노광 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치용 광학 시스템 및 마이크로리소그래픽 노광 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서, 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치용 광학 시스템은 미러 배열(200, 720, 730, 920)에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 이동가능한 복수의 미러 소자(200a, 200b, 200c, 721, 722, 733, 731, 732, 733, ...)를 갖는 적어도 하나의 미러 배열(200, 720, 730, 920), 및 상기 광학 시스템의 동작에서 조작기(manipulator; 300, 600, 720, 910)에 입사하는 광이 입사 위치에 따라 그것의 강도 및/또는 그것의 편광 상태에 상이하게 영향받는 식으로, 상기 미러 배열(200, 720, 730, 920)의 다운스트림에 광 전파 방향으로 배열되고 조작기 소자(301, 302, ..., 600, 721, 722, 723, ...)의 래스터 배열을 갖는 적어도 하나의 조작기(300, 600, 720, 910)를 포함하고, 적어도 2개의 상호 상이한 조명 세팅(420, 520)은 상기 미러 배열(200)에 의해 반사된 광의 각도 분포에서의 변형에 의해 조정가능하며, 상기 조명 세팅(420, 520)은, 조명 시스템(10)의 동공 평면의 동일 지역들이 상이한 편광 상태의 광으로 조명된다는 점에 있어서 서로 상이하다.

Description

마이크로리소그래픽 투영 장치용 광학 시스템{OPTICAL SYSTEM FOR A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS}
[관련 출원에 대한 교차 참조]
본 출원은 2010년 5월 27일자로 출원된 독일 특허 출원 DE 10 2010 029339.3 및 US 61/348,798의 우선권을 주장한다. 상기 출원들의 내용은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
[발명의 분야]
본 발명은 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치용 광학 시스템 및 마이크로리소그래픽 노광 방법에 관한 것이다.
마이크로리소그래피 투영 노광 장치는 예컨대 집적 회로 또는 LCD와 같은 마이크로구조의 부품을 제조하는 것에 이용된다. 이러한 투영 노광 장치는 조명 시스템 및 투영 대물렌즈를 갖는다. 마이크로리소그래피 공정에서, 조명 시스템에 의해 조명된 마스크(=레티클(reticle))의 이미지는, 투영 대물 렌즈에 의해, 감광층(포토레지스트)으로 코팅되고 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에 배치된 기판(예컨대 실리콘 웨이퍼) 상에 투영되어, 마스크 구조를 기판의 감광성 코팅으로 전사한다.
마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 동작에 있어서, 한정된 조명 세팅(illumination settings), 즉 조명 시스템의 동공 평면의 강도 분포를 특별히 표적화된 방식으로 설정할 필요가 있다. 이러한 목적으로, 회절성 광학 소자(소위 DOE들:Diffractive Optical Elements)의 사용뿐만 아니라, 미러 배열(mirror arrangement)의 사용 또한 예컨대 WO 2005/026843 A2에서 알려져 있다. 이러한 미러 배열들은 서로 독립되게 조정가능한 복수의 마이크로미러를 포함한다.
이미징 콘트라스트를 최적화하기 위해 조명 시스템에서의 레티클 및/또는 동공 평면의 주어진 편광 분포를 특별히 표적화된 방식으로 설정하는 다양한 접근법 또한 알려져 있다. 종래 기술에 관하여, 예컨대 WO 2005/069081 A2, WO 2005/031467 A2, US 6 191 880 B1, US 2007/0146676 A1, WO 2009/034109 A2, WO 2008/019936 A2, WO 2009/100862 A1, DE 10 2008 009 601 A1 및 DE 10 2004 011 733 A1에 관심을 갖고 있다.
본 발명의 목적은 투영 노광 장치에서 설정될 수 있는 편광 분포 및/또는 강도에 대한 향상된 융통성(flexibility)을 허용하는, 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치용 광학 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치용 광학 시스템은:
- 미러 배열에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 이동가능한 복수의 미러 소자를 갖는 적어도 하나의 미러 배열; 및
- 광학 시스템의 동작에서 조작기(manipulator)에 입사하는 광이, 입사 위치에 따라 그것의 강도 및/또는 그것의 편광 상태에 있어서 상이하게 영향받는 방식으로 광 전파 방향에서 상기 미러 배열의 다운스트림에 배열되고 조작기 소자의 래스터 배열을 갖는 적어도 하나의 조작기를 포함하고,
- 적어도 2개의 상호 상이한 조명 세팅은 미러 배열에 의해 반사된 광의 각도 분포에서의 변형으로 조정가능하고, 상기 조명 세팅은, 조명 시스템의 동공 평면의 동일 지역이 상이한 편광 상태의 광으로 조명된다는 점에 있어서 서로 상이하다.
본 발명에 따라, 조작기 소자의 '래스터 배열'이라는 표현은 적어도 4개의 조작기 소자로 만들어진 배열을 나타내기 위해 사용되고, 상기 조작기 소자들 중 적어도 2개는 상기 배열의 평면 내에서 각각의 2개의 상호 수직인 공간 방향으로 상호 인접하게 개별적으로 배열된다. 이러한 측면에서, 본 발명에 따른 '래스터 배열'은 주기적(periodic) 또는 등거리형(equidistant) 배열에 한정되지 않으며, 즉, 각각의 2개의 공간 방향(예컨대, x-방향 및 y-방향)으로 서로를 뒤따르는 조작기 소자는 원칙적으로 조작기 소자의 최대 크기에 대한 임의의 원하는 구성(즉, 비주기적) 또한 될 수 있다. 게다가, 개별 조작기 소자들은 그들의 광학적으로 사용된 유효한 표면에 있어서 정사각형의, 직사각형의 또는 임의의 다른 적합한 기하학적 형태가 될 수 있다. 반대로, 조작기 소자는 상호 수직인 공간 방향들 중 적어도 하나에서 그 크기에 있어 주기적으로(부분적 또는 전체적으로) 배열될 수도 있다. 추가로(본 발명이 그것에 한정되지 않고), 미러 배열의 조작기 소자는 동일한 치수 및 동일한 단면적을 각각 수반할 수 있다.
앞서서, 래스터 배열의 최소 4개의 조작기 소자가 명시되었으나, 본 발명은 거기에 한정되지 않고, 일반적으로, 래스터 배열은 실질적으로 더 많은 조작기 소자를 가진다. 특히, 본 발명의 실시예에서, 조작기의 조작기 소자의 숫자는 적어도 10, 더욱 상세하게는 적어도 30 및 더욱 상세하게는 적어도 100이 될 수 있다.
조작기는 광 전파 방향에서 미러 배열의 다운스트림에 배열된다는 사실은 미러 소자가 특별히 표적화된 방식으로 조작기의 개별 영역 또는 편광기 소자로 향할(directed) 수 있다는 것을 의미한다.
이하에서 더욱 상세히 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 래스터 배열의 조작기 소자들은 그것들의 편광 영향 효과에서 전환가능하도록 및/또는 그것들의 위치에서 이동가능하도록 적응될 수도 있다.
본 발명에 따라, 한편으로 조작기 소자들의 배열을 포함하는 조작기와 다른 한편으로는 복수의 상호 독립되게 조정가능한 미러 소자들을 포함하는 미러 배열과의 결합의 결과로서, 이 결과는 조명 광의 개별 빔 부분들이 그것들의 편광 상태나 그것들의 강도 상의 개별적으로 상이한 변형을 겪게 할 가능성을 제공하고 동시에 편광 상태 및/또는 강도의 상기 변화와 일치하는, 미러 소자들의 조정을 이행하는데, 이것은 광이 개별적으로 '적절한' 방향, 또는 개별적으로 원하는 (선택적으로 편광된) 조명 세팅을 생성하기에 적합한 방향, 전형적으로 후속 동공 평면의 주어진 영역들 내로 미러 배열에 의해 편향되는 형식으로 이행된다.
특히, 예컨대 투영 노광 장치의 조명 시스템에서의 사용시, 조작기의 상이한 서브영역의 조명에 의해 상이한 조명 세팅을 조정하는 것의, 가능성이 존재한다.
추가 측면에 따라, 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치를 위한 본 발명에 따른 광학 시스템은:
- 미러 배열에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 이동가능한 복수의 미러 소자를 갖는 적어도 하나의 미러 배열; 및
- 광학 시스템의 동작에서 조작기(manipulator)에 입사하는 광이, 입사 위치에 따라 그것의 강도 및/또는 그것의 편광 상태에 상이하게 영향받는 방식으로, 광 전파 방향에서 상기 미러 배열의 다운스트림에 배열되고 조작기 소자의 래스터 배열을 갖는 적어도 하나의 조작기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 조작기 소자 중 적어도 하나는 커 셀(Kerr cell) 또는 포켈 셀(Pockels cell)이다. 이러한 점에서, 본 발명은 광 전파 방향에서 미러 배열의 조작기 다운스트림의 배열에 한정되지 않는다. 오히려, 대안으로서, 조작기는 또한 광 전파 방향에서 미러 배열의 업스트림에 배열될 수 있거나 조작기는 빔 경로에서 미러 배열의 업스트림에 제공될 수 있으며 추가 조작기가 미러 배열의 다운스트림에 제공될 수 있다.
추가 측면에 따라, 본 발명은 또한 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치를 위한 광학 시스템에 관한 것이며:
- 미러 배열에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 이동가능한 복수의 미러 소자를 갖는 적어도 하나의 미러 배열; 및
- 광학 시스템의 동작에서 조작기에 입사하는 광이 입사 위치에 따라 그것의 편광 상태에 있어서 상이하게 영향받는 방식으로, 조작기 소자의 래스터 배열을 갖는 적어도 하나의 조작기를 포함하며,
- 상기 조작기 소자들 중 적어도 하나는 커 셀(Kerr cell) 또는 포켈 셀(Pockels cell)이다.
미러 소자 및 아마도 또한 조작기의 이동가능성의 결과, 발명의 실시예에서, 또한, 편광 소자 또는 강도-영향 소자의 교환이 광학 시스템에서 그러한 목적에 요구되지 않고, 상이한 조명 세팅들 사이에서 신속한 전환(switch over)을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 개념의 가능한 적용은, 미러 배열로 주어진 조명 세팅을 조정하는 것의 적용 및 (편광 조작기 형태의)조작기에 의해 미러 배열의 미러 소자들 중 일부분에 대한 원치 않는 편광 영향을 보상하는 것의 적용이므로, 이러한 경우에, 조작기와 미러 배열의 결합의 일부분에 대한 전체 편광 중립 작용(polarisation-neutral action)을 성취하는 것을 목적으로 '교정 플레이트'로서 조작기가 사용된다.
본 발명에 따른 개념의 추가적인 적용은 주어진 편광 및/또는 강도 분포의 구체적으로 타겟화된 구현을 수반한다(즉, 편광 및/또는 강도 분포에 있어서 전체가 아주 작지 않은 분포를 성취하는 것). 이러한 방식으로, 한편으로 시스템의 다른 곳에 존재하는 문제들을 보상하는 것이 가능하다. 게다가, 프로세스 창은 또한 특별히 타겟화된 편광 분포에 의해, 이미징 콘트라스트에 기여하는 유용한 광의 비율을 최적화함으로써 주어진 노광 단계에 있어서 더욱 확장될 수 있다.
편광기 소자들의 조명 또는 미러 소자들의 구동은, 미리 결정된 타겟 상태로 근사를 성취하기 위해 필드 또는 동공 평면에서 먼저 수행되는 편광 분포 및/또한 강도 분포의 측정에 따라 영향을 받을 수 있다.
이상적인 경우 웨이퍼 평면상 조명 장치, 레티클 및 투영 대물렌즈의 결합이 2개의 시스템 간의 변화에 따른 동일한 이미징 결과('매칭'으로 지칭됨)를 제공하도록, 예컨대 2개의 상이한 투영 노광 장치 중 적어도 하나가 변형되는 절차에 의해, 본 발명의 개념의 추가 적용은 상이한 시스템의 이미징 특성을 서로 적응시키는 것을 수반한다.
본 발명의 선호되는 실시예에서, 미러 배열 및 조작기는, 근축 서브어퍼쳐(paraxial subaperture) 비가 최대 0.15, 바람직하게, 최대 0.10으로 서로 상이한 위치에 배치된다. 이러한 경우에, 근축 서브어퍼쳐 비(S)는:
Figure pct00001
로 정의되고, r은 근축 주변 광선 높이(marginal ray heigth)를 나타내고, h는 근축 주 광선 높이(principal ray height)를 나타낸다. 소위 부호 함수는 sgn(x)에 의해 표시되고, 정의에 의해 sgn(0)=1로 설정하는 것이 가능하다. 근축 주변 광선과 근축 주 광선의 정의는 '기초 광학 설계(마이클 j 키드거, SPIE PRESS, 미국, 워싱턴, 벨링햄)'에서 발견될 것이다.
주 광선이라는 용어는, 오브젝트 평면에서 광학 축에 대해 가장 먼 간격(spacing)에 있으며 동공 평면의 광학 축과 교차하는 오브젝트 포인트로부터의 광선을 표시하기 위해 사용된다. 주변 광선이라는 용어는 광학 축과 오브젝트 필드 평면의 교차점으로부터의 광선을 표시하기 위해 사용되고, 이 광선은 최대 어퍼쳐 개구에서 어퍼쳐 조리개(aperture stop)의 주변부를 통과한다. 탈축 오브젝트 필드의 경우, 이것은 이미지 공간에서 오브젝트의 이미징에 기여하지 않는 개념적인 광선(notional ray)을 포함한다.
근축 서브어퍼쳐 비 S는 광학 시스템의 평면의 필드 또는 동공 근접에 대한 측정인 부호가 붙여진 파라미터를 나타낸다. 이러한 관점에서, 정의에 의해, 서브어퍼쳐 비는 -1과 +1 사이의 값으로 표준화되며, 근축 서브어퍼쳐 비의 0은 각 필드 평면에 해당하고, -1로부터 +1까지 또는 +1로부터 -1까지의 근축 서브어퍼쳐 비의 점프를 갖는 불연속 위치는 각 동공 평면에 해당한다. 따라서, 적어도 0.8의 근축 서브어퍼쳐 비를 갖는 평면은 동공 근처의 평면을 나타내고, 반면에, 최대 0.2의 근축 서브어퍼쳐 비를 갖는 평면은 필드 근처의 평면을 나타낸다. 이러한 관점에서, 근축 서브어퍼쳐 비의 부호는 기준 평면의 앞이나 뒤의 평면의 장치를 규정한다. 예컨대, 해당 평면에서 코마(coma) 광선의 관통 포인트(penetration point)의 부호는 정의의 목적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 미러 배열 및/또는 조작기가, 근축 서브어퍼쳐 비가 0.8보다 큰, 바람직하게 0.9보다 큰 위치, 즉, '동공 근처'의 위치에 배열된다.
본 발명의 일 실시예에서, 미러 배열 및/또는 조작기가, 근축 서브어퍼쳐 비가 0.3보다 작은, 바람직하게 0.2보다 작은 위치, 즉, '필드 근처'의 위치에 배열된다.
본 발명의 일 실시예에서, 광학 시스템은 2개의 미러 배열을 가지며, 각각은 미러 배열에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 각기 이동가능한 복수의 미러 소자를 갖는다. 이 점에 있어서, 특히 바람직하게 이러한 미러 배열들 중 하나는 광 전파 방향에 있어서 조작기의 앞에 배열되고 미러 배열들 중 다른 것은 광 전파 방향에 있어서 조작기의 다운스트림에 배열된다.
2개의 미러 배열을 갖는 이 장치는 업스트림 미러 배열에 의해 조작기의 개별적으로 선택된 조작기 소자에 특별히 표적화된 방식으로 각각의 개별 광 빔을 가이드하고, 이어서, 먼저 이 조작기 소자의 동작에 따라 그 강도 및/또는 그 편광 상태에 대하여 이것에 영향을 줄 가능성을 제공한다. 이어서, 원하는 편광 상태 및/또는 원하는 강도가 이미 임포징된, 해당 광선은 제 2 미러 배열에 의해 원하는 방향으로 편향(deflect)될 수 있다. 따라서, 그러므로, 각각의 개별 광선에 있어서, 편광 또는 강도 양쪽 및 동공 평면에서 이 광선에 의해 조명될 위치는 또한, 서로 독립되게 미리 정해질 수 있으며, 이로써, 투영 노광 장치에서 조정가능한 편광 분포 또는 강도에 대한 융통성을 더욱 증가시킨다.
이 점에 있어서, 본 발명은 조작기의 래스터 구성(상기 한정된 개념의 구성)에 한정되지 않는다. 오히려, 본 상기 기재된 구조에서 2개의 미러 배열을 갖는 본 발명의 실시예에서, 조작기는 또한 상이한 방식으로 설계될 수 있어서, 조작기에 입사하는 광은 입사 위치에 따른 그 강도 및/또는 그 편광 상태에서 상이하게 영향받는다. 예컨대, 조작기는 광 전파 방향으로 변화하는(연속 또는 비연속) 두께 프로파일(예컨대 웨지 형상)을 가질 수 있고 복굴절 또는 또한 광학적으로 활성인 물질(예컨대 결정형 석영)로 만들어질 수 있어서 편광 상태는 또한 광이 통과하는 개별 위치나 이 물질에서 커버되는(covered) 거리에 따라 상이하게 영향받는다. 이 점에 있어서, 이러한 변화하는 두께 프로파일에 의해 야기된 광선 이동을 보상하기 위하여, 추가 광학 소자(알맞은 상보성 기하학적 형상 즉, 웨지 형상인 경우에 대응하는, 상대편 웨지)가 사용될 수 있으며, 이것 자체는 더는 편광 상태를 변경하지 않는다(그리고 예컨대 비결정 석영 유리로 생성된다).
이로써, 본 발명의 추가 측면은 또한 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치를 위한 광학 시스템에 관한 것이며,
- 광학 시스템의 동작에서 조작기 상에 입사하는 광이 입사 위치에 따라 그 강도 및/또는 그 편광 상태에서 상이하게 영향을 맞는 조작기;
- 및 각각이 개별 미러 배열에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 각기 이동가능한 2개의 미러 소자를 갖고, 상기 미러 배열들 중 하나는 광 전파 방향에서 조작기의 업스트림에 배열되고 상기 미러 배열들 중 다른 것은 광 전파 방향에서 조작기의 다운스트림에 배열되는, 2개의 미러 배열을 포함한다.
일 추가 실시예에서, 적어도 하나의 조작기 소자, 특히 모든 조작기 소자들의 위치를 변경하기 위한 적어도 하나의 위치 조작기가 제공된다. 특히, 위치 조작기는 하나, 복수 또는 모든 조작기 소자를 이동 및/또는 교환하도록 적응될 수 있다. 설계 구성은 조작기 소자의 상이한 분포가 개별 적용에 따라 구성될 수 있고 상이한 편광 및/또는 강도 분포가 또한 위치 조작기에 의해 이미 설정될 수 있다는 장점을 갖는다.
일 실시예에서, 2개의 상호 수직인 공간 방향 중 적어도 하나에서의 조작기 소자의 최대 크기는, 상기 공간 방향에서의 조작기의 광학적으로 사용가능한 영역의 최대 크기의 최대 1/10, 바람직하게는 최대 1/15, 더욱 바람직하게는 최대 1/20의 크기이다. 그것은 래스터 배열에 대한 상이한 조작기 소자의 가능한 균일한 분포에 있어서 유리하므로, 광 전파 방향을 따르는 조작기의 배열과 관련하여, 개별 미러 소자들의 각각은 그 위치의 상당한 편향 없이 선택적으로 상이한 편광 조작 및/또는 강도 조작 효과를 갖는 조작기 소자를 향하게 될 수 있고, 개별 미러 소자에 대한 적절한 조작기 소자는 그러므로 최적 미러 위치와 가깝게, 소위 '도달할'(reached) 수 있다. 또한, 그것은 미러 소자들의 부분 상의 가능성 있는 원치않는 편광 동작이 미러 소자들의 각도 이동에 수반되는 것에 한해서 유리하다.
일 실시예에서, 조작기 소자들의 배열은, 조작기의 모든 광학적으로 사용 가능한 표면이 조명되면 조작기 소자들이 편광 상태에 대한 그들의 영향을 서로 제거(cancel)하도록 구성된다. 이러한 구성은, 아마도 상호 상이한 편광 분포를 갖는 상이한 조명 폴(예컨대, 양극(dipole) 또는 사중극(quadrupole) 조명 장치)에 대해 조명 세팅을 조정하는 것에 있어서 일반적으로 요구되는 균일한 강도 분포에 있어서 유리하다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 상호 상이한 조명 세팅은 미러 배열에 의해 반사된 광의 각도 분포의 변화에 의해 조정될 수 있다. 이런 경우에, 동공 평면의 동일한 영역이 상이한 편광 상태를 수반하는 광으로 또는 상이한 광 강도를 수반하는 광으로 조명되는 이러한 조명 세팅들과, 또한 상이한 편광 상태의 광이 동공 평면의 상호 상이한 영역으로 편향되는 조명 세팅들은 그들의 편광 상태에서 서로 상이한 것으로 간주된다.
일 실시예에서, 미러 배열의 미러 소자들의 이동의 작동을 위한 작동 유닛이 제공된다.
일 실시예에서, 조작기 소자는 그레이 필터(gray filter)로서 동작한다. 이러한 방식 - 편광 조작기의 형태가 되는 조작기에 대안적으로 또는 추가적으로 - 특정 강도 구성(또는 복수의 상이한 강도 구성)을 설정하는 것이 가능하다. 원칙적으로 이러한 효과는 (동공 평면에서 주어진 위치를 향하는 하나 이상의 미러 요소에 의해) 본 발명에 따라 사용되는 미러 배열의 사용에 의해 먼저 성취될 수 있지만, 예컨대, 미러 배열과 그레이 필터들의 장치 간의 이러한 결합은 상이한 조정가능한 강도 분포의 원하는 범위가 미러 배열의 가변성에 의해 단독으로 더는 커버 될 수 없을 때 의미가 있다.
조작기 소자들은 특히 광 빔 단면적(예컨대 웨지-형상 또는 리니어) 위에서 위치에 따라 변화하는 반사도 또는 투과 특성을 가질 수 있다.
본 발명은 또한 조명 시스템의 광원에 의해 생성된 광이 투영 대물렌즈의 오브젝트 평면을 조명하기 위해 투영 노광 장치로 공급되고 오브젝트 평면이 그러한 장치 의해 투영 대물렌즈의 이미지 평면으로 이미징되는, 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치, 및 마이크로리소그래픽 노광 방법에 관한 것이며, 여기서 조작기 소자의 래스터 배열을 갖는 조작기는 조명 시스템에서 사용되고 적어도 2개의 상호 상이한 조명 세팅은 조작기의 상이한 서브지역의 조명에 의해 조정될 수 있다.
본 발명의 추가적인 구성은 상세한 설명과 청구범위에서 발견될 것이다.
본 발명은 동반하는 도면들에 도시된 예시로서, 실시예에 의해 이하에서 더욱 상세히 기재된다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 시스템을 갖는 투영 노광 장치의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 조명 시스템에서 사용된 미러 배열의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 광학 시스템에서 사용된 실시예에 따른 편광 조작기의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 상이한 조명 세팅의 조정을 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따라 광학 시스템에서 사용되는, 일 실시예에 따른 강도 조작기의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 추가적인 실시예를 도시하기 위한 개략도이다.
먼저, 본 발명에 따른 광학 시스템을 갖는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 원리의 구조가 도 1을 참조하여 이후에서 기재된다. 투영 노광 장치는 조명 시스템(10) 및 투영 대물렌즈(20)를 갖는다. 조명 시스템(10)은 광원 유닛(1)- 예컨대, 193nm의 작업 파장을 위한 ArF-엑시머 레이저 및 평행한 광 빔을 생성하는 빔 정형(beam-shaping) 광학 장치를 포함 - 으로 부터의 광으로 구조를 지닌 마스크(레티클)(30)를 조명하는 역할을 한다. 일반적으로, 조명 시스템(10) 및 투영 대물렌즈(20)는 바람직하게 400nm 미만, 상세하게는 250nm 미만의, 더욱 상세하게는 200nm 미만의 동작 파장을 위해 설계된다.
본 발명에 따르면, 조명 시스템(10)의 부품 부분은 도 2를 참조하여 이하에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이 상세하게는 미러 배열(200)이다. 광 전파 방향에서 미러 배열(200)의 다운스트림에 배열된 것은 도 3 내지 도 6을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 기재되는 조작기(300)이며, 조작기(300)는 도 1에 도시된 바와 같이 동공 평면 또는 적어도 그것에 바로 근접하게 배치된다. 이로써, 조작기(300)는 상기 정의된 근축 서브어퍼쳐 비가 0.8보다, 바람직하게는 0.9보다 큰 위치에 배치된다.
도 1은 또한 조작기(300) 대신에 사용할 수 있으며 도 7 이후의 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 기재되는 조작기(910)의 위치를 개략적으로 표시한다.
조명 시스템(10)은 도시된 예시 중에서도 편향 미러(12)를 포함하는 광학 유닛(11)을 갖는다. 광 전파 방향에 있어서 광학 유닛(11)의 다운스트림에는, 빔 경로 내에 렌즈 그룹(14)에 더하여 예컨대 그 자체가 잘 알려진 방식으로 광 혼합을 성취하기에 적합한 마이크로 광학 소자의 배열을 가질 수 있는 광 혼합 장치(미도시)가 배치되어 있으며, 렌즈 그룹(14)의 다운스트림에는, 광 전파 방향의 다운스트림에 배치된 REMA 대물렌즈(15)를 통해, 추가적인 필드 평면에 배열된 구조를 지닌 마스크(레티클)(30) 상에 이미징되는, 레티클 마스킹 시스템(REMA)을 갖는 필드 평면이 배치되어 있고, 그에 의해 레티클 상의 조명되는 영역을 정한다(delimit). 구조를 지닌 마스크(30)는, 투영 대물렌즈(20)로, 감광층이 구비되어 있는 웨이퍼 또는 기판(40) 상으로 이미징된다. 투영 대물렌즈(20)는 동작의 이머전 모드(immersion mode)를 위해 특히 설계될 수 있다. 게다가, 이것은 0.85보다 큰, 상세하게는 1.1 보다 큰 개구수(NA)를 가질 수 있다.
도 2에서 개략적으로 도시된 구조에서, 미러 배열(200)은 복수의 미러 소자(200a, 200b, 200c, ...)를 갖는다. 미러 소자(200a, 200b, 200c)는 미러 배열(200)에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 이동가능하며, 여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, (예컨대, 적절한 액추에이터에 의해서) 이러한 이동을 구현하기 위한 작동 유닛(105)이 존재할 수 있다.
조명 장치(10)에서 본 발명에 따라 사용된 미러 배열(200)의 구조 및 기능을 도시하기 위해, 도 2는, 레이저 빔(210)의 빔 경로에서 편광 미러(211), 굴절 광학 소자(ROE; 212), 렌즈(213; 예시로만 도시됨), 마이크로렌즈 장치(214), 본 발명에 따른 미러 배열(200), 디퓨저(215), 렌즈(216) 및 동공 평면(PP)을 연속하여 포함하는 조명 시스템(10)의 서브영역(subregion)의 예시적인 구조를 도시한다. 미러 배열(200)은 복수의 마이크로미러(200a, 200b, 200c,...)를 포함하고, 마이크로렌즈 장치(214)는 이러한 마이크로미러에 대한 타겟화된 포커싱(targeted focusing) 및 '데드 영역(dead area)'의 조명을 줄이거나 피하기 위한 복수의 마이크로렌즈를 갖는다. 마이크로미러(200a, 200b, 200c)는 예컨대 -2°와 +2°사이, 상세하게는, -5°와 +5°사이, 더욱 상세하게는 -10°와 +10°사이의 각도 범위에서 개별적으로 각각 틸팅될 수 있다. 마이크로미러(200a, 200b, 200c)에 의해 원하는 조명 설정에 따라 먼저 균일화되고 시준된(homogenised and collimated) 레이저 광이 원하는 방향으로 각각 편향되는한, 원하는 광 분포, 예컨대 환형 조명 셋팅이나 또한 양극 세팅 또는 사중극 세팅이 미러 배열(200) 내 마이크로미러(200a, 200b, 200c)의 적절하게 경사진 장치에 의해 동공 평면(PP)에서 생성될 수 있다.
도 3에 있어서, 편광 조작기(300)는 개별 조작기 소자들을 포함하는 래스터(또는 분절되거나 패싯 형상) 배열을 갖는다. 배열은, 인접 조작기 소자들(예컨대, 조작기 소자(301, 302))이 개별 조작기 소자들에 입사하는 광의 편광 상태에 상이하게 영향을 주도록 구성된다.
편광 조작기(300)의 구성은 예컨대 US 6 191 880 B1에서 기재된 개념의 라인을 따를 수 있으며, 래스터는 복굴절 물질을 포함하는 반파 플레이트(half-wave plate)로부터 형성된다. 그러므로, 이런 경우에, 조작기 소자들은 사용된 동작 파장(예컨대, 193nm)에서 적절한 투과 특성을 갖는 복굴절 물질로부터 각각 만들어진다. 적합한 복굴절 물질은 예컨대 마그네슘플루오라이드(magnesium fluoride; MgF2)이다. 이 점에 있어서, 도 3 실시예의 양방향 화살표는 편광 방향을 기호로 나타낸다. 이 점에 있어서, 단일 조작기 소자의 영역에 대한 편광 방향의 변화는 그 폭이 전형적으로 예컨대 10mm와 20mm 사이일 수 있으며 일정하다. 이 점에 있어서, 기본적으로, 성취된 편광 회전은 조작기 소자의 방위각 배향(azimuthal orientation)에 민감하며, (소위 90˚ 회전자(rotator)를 생성하기 위해) 각각의 조작기 소자는 입사 광의 편광 방향에 대하여 ±45˚에서 배향된 2개의 λ/2 플레이트로 만들어질 수 있다.
게다가, 편광 조작기(300)의 구성은 또한 조작기 소자들에 의한 광학적 동작을 이용할 때 구현될 수 있으며, 각 조작기 소자는 광학적으로 활성인 물질, 특히 광 전파 방향 또는 광학 시스템 축과 평행 관계에서 배향된 광학 결정축을 갖는 결정형 석영으로부터 만들어진다. 이 점에 있어서, 광학적으로 활성인 물질은 편광 방향의 회전을 생성하고, 이것은 광학적으로 활성인 물질 내에서 개별적으로 커버되는 거리에 비례하여, 개별 조작기 소자의 두께는 편광 회전을 결정한다. 상기 기재된 실시예(선형 복굴절 활용)와 달리, 광학적 활동(즉, 원형 복굴절)을 활용할 때, 조작기 소자의 방위각 배향은 개별적으로 성취된 편광 회전에 관련이 없다.
편광 조작기(300)의 구성은, 또한, 광학 시스템 축에 평행인 결정 축을 갖는 복굴절 물질의 플레이트 상에 제공되는 적어도 하나의 편향 구조(deflecting structure)에 대한 US 2002/0176166 A1에서 기재된 개념에 따를 수 있으며, 상기 구조는 예컨대 선형 격자(linear grating)의 형태의 회절 구조(diffractive structure)의 형태로, 프레넬 표면의 방식인 굴절 구조(refractive structure) 또는 홀로그램의 성질인 편향 구조의 형태로 제공될 수 있다. 더욱이, 편광 조작기(300)의 구성은, 또한, 상이한 지연 효과를 갖는 복수의 지연 영역(retardation zone)을 갖는 굴절 지연 장치가 사용되는 US 2004/0184019에서 기재되는 개념에 따를 수 있다.
일반적으로, 압축 응력 또는 인장 응력 하의 입방체적 결정화 물질(예컨대, CaF2, BaF2, LiBaF3, Lu3Al5O12, Y3Al5O12 또는 MgAl2O4)을 사용함으로써, 또는 압축 응력 또는 인장 응력 하의 비결정 결정형 물질(예컨대 석영 유리; SiO2)을 사용함으로써, 조작기 소자들의 복굴절은, 마그네슘플루오라이드(magnesium fluoride; MgF2)외 다른 광학적으로 단축방향인 결정화 물질, 예컨대 광 전파 방향에 평행이 아닌 결정 축을 갖는 란사늄 플루라이드 (LaF3), 사파이어(Al2O3) 또는 결정형 석영(crystalline quartz; SiO2)을 사용하여 이행될 수 있다. 또한, (예컨대, 조작기 소자를 서로 일치시키기 위해) 압축 강도 또는 인장 강도의 변화는 편광 조작을 위해 적어도 부분적으로 그 자체가 사용될 수 있다.
조작기 소자들은 도 3에 도시된 래스터 배열에 고정되고 또한 그들의 위치에서 개별적으로 변화 가능하도록 적응될 수 있다. 후자의 경우, 조작기 소자들은 특히 이하의 자유도(degree of freedom)에 대하여 변화 가능하도록 적응될 수 있다: 광학 축에 수직인 방향으로의 이동, 광학 축을 따르는 이동, 광학 축에 평행인 축에 대한 회전 - 이러한 경우, 축은 광학 축과 일치하고 또한 그것으로부터 상이할 수 있음 - 및 광학 축에 평행하지 않고 소자의 중앙을 통해 연장할 수 있는 (그러나 그럴 필요는 없는) 축에 대한 회전 - 그러한 중앙이 구별된다면 - .
본 발명의 추가적인 실시예는 도 8 이후를 참조하여 이하에서 도시되는 바와 같이 특히 커(Kerr) 또는 포켈(Pockel) 셀을 사용하여 조작기의 전환가능한 구성에 관한 것이다.
이후에서, 일반성(generality)에 대한 제한 없이, 이제, 편광 조작기(300) 상에 입사하는 레이저 광은 원래 y-방향에서 선형으로 편광되고, 편광 방향은 편광 조작기(300)의 영역(301)에서 불변인 채로 남고, 반면에 이것은 영역(302)에서 90˚로 회전된다(λ/2 플레이트로서 이러한 영역들의 부분 상에서의 동작에 해당)고 가정된다. 그러므로 빔 부분이 미러 배열(200)의 미러들 중 하나 상에 입사할 경우, 편광 조작기(300)는 이로써 그 빔 부분의 편광 방향을 불변인채로 남기거나 그 미러에 대해 현재 설정된 경사 각도에 따라 90˚의 각도까지 방향을 회전시킨다.
도 4a에 따라, 미러 배열(200)의 미러 소자들(200a, 200b, 300c, ...)은 특히 전체 조명 광이 편광 조작기(300)의 조작기 소자(340)들 상에 편향되도록 설정될 수 있다. 점이 찍히지 않은 영역은 동공 평면의 영역에 해당하고, 이것은 조명되지 않으나 조명된 지역(점이 찍힌 지역으로 도시됨) 옆에서 역시 조명될 수 있다. 편광 조작기(300)의 조작기 요소들(340) 상으로 편향된 빔 부분 역시 편광 조작기(300)에서 나올 때 y-방향으로 편광 방향을 갖는다. 이런 식으로 설정된 조명 세팅(420)은 도 4b에 도시된 바에 따른 성질을 가져서 동공 평면 PP에 있어서, 도시된 좌표 시스템의 x-방향으로(즉, 수평으로) 상호 대향한 관계에 있으며 조명 극으로도 지칭될 수 있는 영역들(421, 422)만이 조명되고, 광은 이러한 영역에서 y-방향으로 편광된다. 이러한 조명 세팅(420)은 또한 '준 접선의 편광 H-양극 조명 세팅'으로도 불린다.
게다가, 도 5a에 도시된 바에 따르면, 미러 배열의 미러 소자들(200a, 200b, 200c, ...)은, 또한, 모든 조명 광이 편광 조작기(300)의 조작기 소자들(350)로 편향되는 방식으로 설정될 수 있다. 점이 찍히지 않은 지역은 다시 동공 평면의 영역에 해당하고, 이것은 조명되지 않으나 조명된 영역(점이 찍힌 지역으로 도시됨) 옆에서 역시 조명될 수 있다. 편광 조작기(300)의 조작기 소자들(350) 상으로 편향되는 빔 부분은 편광 조작기(300)로부터 나올 때 x-방향의 편광 방향을 갖는다. 이런 식으로 설정된 조명 세팅(520)은 도 5b에 도시된 바에 따른 성질을 가져서 동공 평면 PP에 있어서, 도시된 좌표 시스템의 x-방향으로(즉, 수평으로) 상호 대향한 관계의 영역들(521, 522)만이 또한 조명되되, 도 4b와 달리 이러한 영역의 광은 x-방향으로 편광된다. 이러한 조명 세팅(520)은 또한 '준 방사방향의 편광 H-양극 조명 세팅'으로도 불린다.
이 점에 있어서, '접선 편광 분포'라는 표현은, 전계 강도 벡터의 진동 방향이 광 시스템 축을 향하는 반경에 수직으로 연장하는 편광 분포를 표시하기 위해 일반적으로 사용된다. 따라서, 영역(421, 422)에 대한 도 4a의 예시와 같이, 상기 조건이 대략적으로 충족되거나 해당 평면(예컨대, 동공 평면)에서 개별 영역에 대해 충족될 때, '준 접선 편광 분포'을 참조한다. 따라서, '방사 편광 분포'라는 표현은, 전계 강도 벡터의 진동 방향이 광 시스템 축을 향하는 반경에 평행하게 연장하는 편광 분포를 표시하기 위해 일반적으로 사용된다. 따라서, 영역(521, 522)에 대한 도 5a의 예시와 같이, 상기 조건이 대략적으로 충족되거나 해당 평면에서 개별 영역에 대해 충족될 때, '준 방사 편광 분포'를 참조한다.
이제, 특히 조명 세팅들(420, 520) 사이의 융통성 있고 빠른 전환이 작동 유닛(105)에 의한 미러 소자들(200a, 200b, 200c, ...)의 적절한 이동에 의해 성취될 수 있으며, 이러한 이동은 편광 조작기(300)의 조작기 소자들의 래스터 배열과 일치된다.
게다가, 도 4 및 도 5의 예시와 유사하게, 미러 배열(200)의 미러 소자들(200a, 200b, 200c, ...)은, 이것들이 y-방향으로 상호 대항하는 관계의 영역으로만 동공 평면(PP)내로 모든 광을 편향하는 방식으로 예컨대 준 접선 또는 준 방사 편광 V-양극 조명 세팅을 설정하기 위해 조정될 수 있으며, 이런 경우에, 미러 배열(200)의 미러 소자들(200a, 200b, 200c, ...)의 해당 이동에 의한 이러한 조명 세팅들 사이의 전환을 제공하는 것이 가능하다.
미러 배열(200)의 작동은, 개별적으로 조정가능한 미러 위치에 대한 시스템 효과가 계산이나 교정 측정에 의해 사용된 개별 조작기에 대해 확보되는 방식으로 수행될 수 있고, 그 감도 정보(sensitivity information)는 결국 시스템 측정으로부터 생성될 수 있거나 현재 사용 시나리오에 관련한 정보의 아이템으로부터 기인하는 하나 이상의 타겟 세팅과 공동으로, 미러들의 제어 알고리즘을 위한 입력으로서 사용된다. 사용된 알고리즘은 종래 기술에서 충분히 알려진 임의의 최적화 공정(예컨대, 그래디언트 공정, 시뮬레이션된 냉각, 유전자(genetic) 알고리즘 또는 이것들의 결합)이 될 수 있다. 미러 소자들의 선택적인 작동은, 또한, 하나 이상의 조작기 소자들의 위치의 조작을 위해 임의의 위치 조작기들(존재할 경우)에 결합될 수 있다.
추가 실시예에 따라, 미러 배열(200)은, 또한, 다른 알려진 조명 세팅, 예컨대, 사중극 조명 세팅이 생성되는 방식으로 편광 조작기(300)와 협력할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 구조의 조작기로서 사용될 수 있는 본 발명의 추가 실시예에 따른 강도 조작기(600)의 개략도를 도시한다. 강도 조작기(600)는 본 발명의 실시예에 따라 각각 웨지-형상 또는 선형 투과 특성을 수반하는 조작기 소자들의 래스터 배열을 갖는다. 이러한 목적으로, 조작기 소자들은 층들로 커버될 수 있으며, 이것의 투과 또는 반사 능력은 측면에서 변화한다. 추가 실시예에서, 조작기 소자들은 다양한 밀도의 흡수 입자들(예컨대, 크롬 점)으로 커버될 수 있다. 미러 배열(200)의 미러 소자들(200a, 200b, 200c, ...)의 세팅에 따라, 조명될 특정 위치는 이제 그 래스터 배열에서 특별히 표적화된 방식으로 선택될 수 있어서 조작기(600)는 가변 그레이 필터를 형성한다.
상기 기재된 실시와 유사하게, 조작기(600)는 동공 근처에 배열될 수 있고, 이것은 특히 균일성을 개선하는데 유리하며, 또한 필드 근처에 배열될 수 있는데, 이것은 특히 아포다이제이션(apodisation) 특성을 최적화하는데 유리하다. 더욱이, 본 발명에 따른 개념은 또한 도 6의 종류의 강도 조작기가 도 3의 종류의 위치 조작기와 결합되는 식으로 확장될 수 있다.
도 7a는, 복수의 상호 독립되게 조정가능한 미러 소자들(721, 722, 723, ... 및 731, 732, 733, ...)을 각각 갖는 2개의 미러 배열(720, 730)이 개별적으로 제공되는 추가 실시예를 도시하기 위한 개략도를 도시한다. 게다가, 상기 실시예와 유사한 구조의 조작기(710) - 조작기 소자들(711, 712, 713)의 장치들을 가짐 - 가 존재하며, 미러 배열(720)은 광 전파 방향에 대해 조작기(710)의 다운스트림에 배열되고 미러 배열(730)은 광 전파 방향에 대해 조작기(710)의 업스트림에 배열된다.
미러 배열(730)의 미러 소자들(731, 732)의 기능은 개별 광선을 선택된 조작기 소자들(711, 712, ...) 상에 특별히 표적화된 방식으로 편향하는 것이므로, 원하는 편광 상태나 원하는 강도는 해당 조작기 소자의 개별 구성에 따라 이러한 광선들에 '부과된다(imposed)'. 이로써, 제 2 장치(720)는, 동공 평면 내에서 자유롭게 선택되어서 이 동공 평면 내의 광 분포를 이행할 수 있는 위치로, 개별적으로 원하는 편광 상태 및/또는 원하는 강도를 갖는 해당 광선들을 편향시키는 기능을 수행한다. 그러므로 이러한 구성에서, 편광 상태 또는 강도 및 동공 평면 내 조명될 위치는 서로에게 독립되고 자유로운 광선들의 각각에 대해 선택될 수 있어서, 이것은 원하는 조명 세팅을 설정하는데 있어서 높은 수준의 유연성을 성취한다.
예시의 형태인 다른 실시예와 관련된 상기 언급은 조작기 소자들(711, 712, ...)의 구성에 관해 상응하게 적용한다. 특히, 조작기 소자들은 개별 입사 광의 편광 상태 및/또는 강도에 상이하게 영향을 주는 영역들의 주기적으로 교번하는 배열을 제공하도록 조립될 수 있다. 편광 영향 효과는 필터링(예컨대, 브루스터 프리즘)이나 편광 상태의 변경 또는 회전(지연 요소나 광학 활동 활용으로)에 의해 성취될 수 있다.
도 7b에 따르면, 제 2 미러 배열(720)의 미러 소자들 상에 제 1 미러 배열의 미러 소자들을 이미징하는 릴레이 광학 장치(710)나 광학 이미징 장치가 조작기 소자들(711, 712, 713, ...)의 장치를 갖는 조작기(710)와 제 2 미러 배열(720) 사이에 배열된다. 제 1 미러 배열의 미러 소자의 수(N)는 제 2 미러 배열(720)의 미러 소자의 수(M) 보다 작도록 선택될 수 있고 또한 실질적으로 작을 수 있다(즉, N≤M, 아마도, N＜＜M). 이런 경우에, 제 1 미러 배열(730)의 미러 소자들의 수(N)는, 조명 동공에서 동시에 생산될 수 있는 상이한 편광 상태가 몇 개 인지를 결정한다. M에 비해 더 큰 값의 N은 또한 본 발명에 따라 가능하다. 도 8 이후를 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 기재되는 바와 같이 조명 세팅사이에서 변하는 편광 상태의 동적 세팅에 대해 조작기 소자들(711, 712, 713, ...)의 장치를 갖는 조작기(710)는 전환 가능하도록 적응될 수 있다. 이러한 동적 구성에 대해 기재되는 장점들 외에도, 도 7a 내지 도 7b의 장치는, 조작기에 대한 전환불가능한 설계 구성의 경우보다 실질적으로 비교할만한 융통성을 성취하기 위해 미러 소자들의 더 작은 소가 요구된다는 추가 장점을 누린다. 조작기에 대한 전환불가능한 설계 구성의 마지막으로 언급된 경우에서, 제 1 미러 배열(730)의 미러 소자들의 수(N)는 이로써 조명 시스템이나 조명 동공의 동공 평면에서 전체적으로 일어날 수 있는 모든 편광 상태의 수를 결정한다.
광학 이미징 장치(또는 릴레이 광학 장치)(710)는 제 2 미러 배열(720)의 m개의 관련 미러 소자들 상에 제 1 미러 배열(730)의 개별 미러 소자의 이미지를 생성하고, 이러한 경우에, 바람직하게는, 관계식 m*N = M이 충족된다(여기서, m은 자연수이거나 0보다 큰 정수). 제 1 미러 배열(730)의 미러의 이미지는 제 2 미러 배열의 많은 (정)수의 미러들에 일치한다는 고려를 기반으로 한다. 이 점에 있어서, 또한, 바람직하게는, 제 1 미러 배열의 2개의 미러들의 이미지들 사이의 전이(또는 '에지') - 제 1 미러 배열에 의해 생성됨 - 는 제 2 미러 배열(720)의 미러에 놓이지 않아야만 한다. 이것은, 제 2 미러 배열의 각 미러는 한정된 편광 상태에 따라 동작되되, 예컨대 2개 이상의 상호 상이한 편광 상태에 따라 동작되지 않는다는 것을 규정한다(provide).
도 7b에 있어서, 제 1 미러 배열(730)의 동일한 미러 소자는, 조작기의 어느 채널이 수반되는지(도 7b에서 이것은 한편으로는 빔 경로 A와 C, 다른 한편으로는 빔 경로 B와 D로 보일 수 있다)에 따라 제 2 미러 배열(720)의 동일한 미러 소자(들) 상에 광학적 이미징 장치(710)에 의해 항상 이미징된다. 다시 말해서, 제 1 미러 배열과 제 2 미러 배열(730, 720)의 미러 소자들 간의 연관 관계(association)는 광학적 이미징 장치(710)에 의해 고정적으로 미리 결정된다. 광학적 이미징 장치(710) 그 자체는 투영 대물렌즈를 나타내며, 이것의 하나의 렌즈가 간소함을 위해 개략적으로 도시되며, 이것은 기본적으로 임의의 이미징 스케일이며, 이 경우에, 이 이미징 스케일은 제 1 및 제 2 미러 배열들 및 그것에 배치된 미러 소자들의 상이한 크기에 적절하게 적응된다(즉, 이미징 스케일은 전형적으로 매그니튜드(magnitude)에 있어서, 이것이 제 1 및 제 2 미러 배열(730, 720)의 크기의 비에 해당하도록 선택된다).
제 1 미러 배열(730)의 개별 경사 각도의 세팅은 조작기(710)의 어느'채널'(즉, 패싯된(faceted) 편광 광학 소자)이 수반될지 설정한다. 이로써, 편광은, 원하는 강도 분포에 따라 제 2 미러 배열(720)의 개별 경사 각도의 세팅에 의해 조명 동공의 해당 좌표로 편향된다.
이 점에 있어서, (빔 경로 A, B에 의해 도 7b에 표시된 바와 같이) 제 1 미러 배열(730)의 상이한 영역들은 동일 조작기 소자(711, 712, 713, ...)와 연관될 수 있고(즉, 동일한 채널 사용), 빔 경로 'A'와 'B'를 참조하여 도 7b에 도시된 바와 같이, 이 점에 있어서, 특히, 또한, 제 1 미러 배열(730)의 모든 개별 미러들은 동일한 채널을 사용할 수 있다. 반대로, 빔 경로 'C'와 'D'를 참조하여 도 7b에 도시된 바와 같이 제 1 미러 배열(730)의 상이한 영역은 상이한 조작기 소자들(711, 712, 713, ...)과 연관될 수 있다(즉, 상이한 채널들을 사용).
본 발명의 추가 실시예는 도 8 내지 도 10을 참조하여 이하에서 기재된다. 이러한 실시예에서, 편광의 채널 조정은, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 미러 소자들을 갖는 미러 배열(920)에 더하여, 편광의 융통성 있는 동적 전환을 허용하고 도시된 실시예에서 커 셀의 형태인 레스터-타입 또는 매트릭스-타입의 셀 배열을 갖는 조작기가 존재하는 사실에 의해 가능해진다. 도 9에서, 조작기(910)는 광 전파 방향에서 미러 배열(920)의 다운스트림에 배열되고 특히 미러 배열(920)에 대해 광 전파 방향에서 그 다음에 오는 다음 광학 소자를 나타낸다.
조작기(910)의 커 셀들의 각각은 외부로부터 적용된 전계의 변화에 의해 그 자체가 알려진 방식으로 관통하는 광의 편광의 조절가능한 변조를 허용한다. 추가 실시예에서, 셀들은, 동작 파장에서 적절한 투과도를 갖는 적절한 결정 물질(예컨대, KDP=인산이수소칼륨, KH2P4) 외부로부터 적용된 전계에 대한 결정 물질의 복굴절의 선형 비례를 기반으로 편광 조절을 허용하는, 포켈 셀들의 형태가 될 수도 있다.
복수의 커 셀(또는 포켈 셀)을 갖는 조작기(910)의 구성은 주기적 또는 또한 비주기적 배열이 될 수 있으며, 특히 조작기(910) 내 개별 포켈 셀의 치수는 조작기(910)의 광학적으로 사용된 영역에 걸쳐 변할 수 있다. 더욱이, 개별 포켈 셀들은 정사각형, 직사각형 또는 그것들의 광학적으로 유효한 영역에 있어서 다른 적합한 기하학적 형태가 될 수도 있다. 바람직하게는, 조작기(910)의 커 셀들의 기하학적 배열이 미러 배열(920)에 일치하여, 섀도잉 효과가 최소화되거나 최적 투과가 조작기(910) 및 미러 배열(920)로부터 형성된 광학적 어셈블리에 의해 성취된다.
원칙적으로 미러 배열(920)의 각각의 개별 미러 소자는 그것과 관련된 조작기(910) 내에 독자적으로 연관된 커 셀(또는 포켈 셀)을 가지지만, 발명의 실시예들은, 복수의 미러 소자들이 조작기(910) 내에서 동일한 커 셀(또는 포켈 셀)로 클러스터 식으로 연관되어서 동일한 클러스터의 미러 소자들에 의해 반사된 광은 개별적으로 동일한 편광의 광에 따라 작동하는 것을 규정할 수 있다. 단순 예시로서 기본적인 시작 지점이 미러 배열의 총 4000개의 미러 소자들인 경우, 예컨대(본 발명은 이것으로 제한되지 않음) 대략 50개의 미러 소자들을 갖는 개별 클러스터는 동일한 커 셀이나 포켈 셀과 연관될 수 있어서 미러 소자들에서의 반사 후 광은 동일한 편광 상테에 따라 구동되고, 개별 커 셀이나 포켈셀의 개별 작동에 따라 인접 클러스터들의 미러 소자들은 상이한 편광 상태에 따라 구동될 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 실시예의 실질적인 장점은, 편광 상태의 동적 전환 - 커 셀 또는 포켈 셀의 가변적인 작동으로 인해 가능함 - 에 있어서, 성취될 수 있는 전환 시간이 매우 짧아서 (이러한 시간은 특히 1초 미만일 수 있음) 강도 분포 또는 조명 세팅에 있어서의 변화 - 미러 배열(920)에 의해 이행될 수 있음 - 를 위해 적응될 수 있다는 것이다. 그러므로 본 발명에 따라, 한편으로는 조작기(910) 그리고 다른 한편으로는 미러 배열(920)의 상호 일치되거나 조정된(co-ordinated) 작동에 의해 고속으로 연속하여 강도 분포 및/또는 편광 분포에서 서로에 대해 상이한, 상이한 조명 세팅들 사이의 동적 전환의 가능성이 존재한다.
도 8은 이 점에 있어서 예시로서 가능하고 광이 조작기(910)를 관통한 직후 성취되며 광이 미러 배열(920)의 개별 미러 소자들(또는 미러 소자 클러스터)에서의 반사 후에 작동될 수 있는, 편광 분포를 도시하는 개략도를 도시한다. 한편으로 조작기(910) 그리고 다른 한편으로는 미러 배열(920)의 적합한 상호 일치된 구동에 의해, 예컨대 도 10에 도시된 바에 따라 상기 언급된 전환 시간으로 상이한 조명 세팅들(930, 940, 950, ...) 사이에서 전환을 하는 것이 가능하다.
상기 기재된 실시예의 적용의 추가 예시는, 한편으로는 조작기(910)에서의 다른 한편으로는 미러 배열(920)에서의 커 셀 또는 포켈 셀의 적합한 작동에 의해, 적어도 동공 평면의 개별 영역에서 다양한 편광 상태의 간섭 중첩이 가능하며, 결과적으로 이것은 이러한 영역에서 비편광 광을 야기한다는 것을 규정한다. 이러한 목적으로, 레이저 광원에 의해 생성된 광 선속의 셀들 또는 개별 지역들은 - 상이한 '간섭 셀'과 연관되어서 더는 서로에 대해 간섭하지 않음 - 동공 평면 내 동일 영역상으로 미러 배열(920)에 의해 편향되고 비간섭 중첩을 생성하기 위해 조작기(910)의 적절한 작동에 의한 상이한 편광 상태에 따라 작동된다. 동시에, 한정된 우선 편광 방향은 동공 평면의 영역들이나 조명 극들에서 조작기(910) 내의 다른 커 셀들 또는 포켈 셀들 및 미러 배열(920) 내의 미러 소자들에 의해 추가로 생성될 수 있으므로 이런 식으로 혼합된 편광/비편광 조명 세팅이 생성될 수 있다.
도 11a에 도시된 이 실시예에서, 조명 세팅(970)은 준-방사 편광 분포를 갖는 (x-방향으로 상호 마주보는 관계인 조명 극들(971, 973)에서의) 양극 세팅과 (동공 평면의 중심에서 원형 영역이나 조명 극(972)을 가지며 또 비편광 광으로 조명되는 '낮은 시그마 세팅'으로도 불리는) 비편광 조명 세팅의 결합을 포함한다.
본 발명은 특히 독립된 비편광기가 이러한 목적으로 요구되지 않고 적어도 영역별로 비편광되는 조명 세팅의 (아마도 또한 동적으로 전환가능한)세팅을 허용한다.
도 11b에 도시된 본 발명에 따른 조정가능한 조명 세팅의 추가 예시에서, 조명 세팅(980)은 y-방향으로 상호 마주보는 관계에서 배치된 2개의 조명 극(981, 982)을 갖는 양극 세팅의 형태로 생성되고, 우선 편광 방향은 개별 조명 극들(981, 982)에 따라 개별적으로 달라진다(도시된 실시예에서는, 전계 강도 벡터의 진동 방향이 x-방향에서 영역별 방식으로 및 또한 y-방향에서 영역별 방식으로 동일한 조명 극 내에서 연장하고, 즉, 상호 수직인 우선 편광 방향이 동일한 극에서 생성된다).
본 발명이 특정 실시예를 기반으로 기재되었으나, 수많은 변형 및 대안적 실시예가 예컨대 개별 실시예의 특징의 결합 및/또는 교환에 의해 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 당업자에게 이와 같은 변형 및 대안적 실시예가 또한 본 발명에 의해 포함되고, 본 발명의 권리 범위는 첨부하는 특허 청구범위 및 그것의 등가의 의미내로만 제한된다는 것은 자명하다.

Claims (28)

  1. 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치용 광학 시스템으로서:
    - 미러 배열(200, 720, 730, 920)에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 이동가능한 복수의 미러 소자(200a, 200b, 200c, ..., 721, 722, 733, ..., 731, 732, 733, ...)를 갖는 적어도 하나의 미러 배열(200, 720, 730, 920); 및
    - 상기 광학 시스템의 동작에서 조작기(manipulator; 300, 600, 720, 910)에 입사하는 광이, 입사 위치에 따라 그 강도 및/또는 그 편광 상태에서 상이하게 영향받는 식으로, 광 전파 방향에서 상기 미러 배열(200, 720, 730, 920)의 다운스트림에 배열되고 조작기 소자(301, 302, ..., 600, 721, 722, 723, ...)의 래스터 배열을 갖는 적어도 하나의 조작기(300, 720, 910)를 포함하고,
    - 적어도 2개의 상호 상이한 조명 세팅(420, 520)은 상기 미러 배열(200)에 의해 반사된 광의 각도 분포에서의 변형에 의해 조정가능하고, 상기 조명 세팅(420, 520)은, 조명 시스템(10)의 동공 평면의 동일 영역이 상이한 편광 상태의 광으로 조명된다는 점에 있어서 서로 상이한, 광학 시스템.
  2. 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치용 광학 시스템으로서,
    - 미러 배열(200, 720, 730, 920)에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 이동가능한 복수의 미러 소자(200a, 200b, 200c, ..., 721, 722, 733, ..., 731, 732, 733, ...)를 갖는 적어도 하나의 미러 배열(200, 720, 730, 920); 및
    - 상기 광학 시스템의 동작에서 조작기(720)에 입사하는 광이 상기 입사 위치에 따라 그 편광 상태에 상이하게 영향받는 식으로, 조작기 소자들(721, 722, 723, ...)의 래스터 배열을 갖는 적어도 하나의 조작기(720, 910)를 포함하며,
    - 상기 조작기 소자들 중 적어도 하나는 커 셀(Kerr cell) 또는 포켈 셀(Pockels cell)인, 광학 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 조작기 소자의 래스터 배열은 상기 개별 조작기 소자들에 입사하는 광의 편광상태 및/또는 강도에 상이하게 영향을 미치는 영역들의 배열을 제공하고, 상기 배열은 2개의 상호 수직 공간 방향 중 적어도 하나에서 주기적으로 교번하는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 해당 상기 공간 방향의 주기적으로 교번하는 배열의 기간 길이는 상기 공간 방향의 상기 미러 배열(200, 720, 730, 920)의 기간 길이 또는 상기 기간 길이의 정수배에 해당하는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 상호 수직 공간 방향 중 적어도 하나의 상기 조작기 소자들의 최대 크기는, 상기 공간 방향의 조작기의 광학적으로 사용가능한 영역의 최대 크기의 최대 1/10, 바람직하게는 최대 1/15, 더욱 바람직하게는 최대 1/20인 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작기 소자들 중 적어도 하나, 특히, 모든 조작기 소자들의 위치를 변경하기 위한 위치 조작기가 또한 제공되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러 배열(200) 및 조작기(300)는 근축 서브어퍼쳐(paraxial subaperture) 비가 최대 0.15, 바람직하게 최대 0.10으로 서로 상이한 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러 배열(200) 및/또는 조작기(300)는 상기 근축 서브어퍼쳐 비가 0.8보다 큰, 바람직하게 0.9보다 큰 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러 배열(200) 및/또는 조작기(300)는 상기 근축 서브어퍼쳐 비가 0.3보다 작은, 바람직하게 0.2보다 작은 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시스템은 2개의 미러 배열(720, 730)을 가지며 이들 배열 각각은 상기 개별 미러 배열에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 이동가능한 복수의 미러 소자를 갖고, 상기 미러 배열들 중 하나(730)는 광 전파 방향에서 상기 조작기(720)의 업스트림에 배열되고, 상기 미러 배열들 중 다른 것(720)은 광 전파 방향에서 조작기(710)의 다운스트림에 배열되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  11. 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치용 광학 시스템으로서,
    - 상기 광학 시스템의 동작에서 조작기(300, 600, 720, 910) 상에 입사하는 광이 입사 위치에 따라 그 강도 및/또는 편광 상태에서 상이하게 영향을 받는 구성의 조작기(300, 720, 910); 및
    - 개별 미러 배열에 의해 반사된 광의 각도 분포를 변경하기 위해 서로 독립되게 이동가능한 복수의 미러 소자를 각각 갖는 2개의 미러 배열(720, 730)을 포함하며, 상기 미러 배열들 중 하나(730)는 광 전파 방향에서 상기 조작기(720)의 업스트림에 배열되고 상기 미러 배열들 중 다른 것(720)은 광 전파 방향에서 조작기(710)의 다운스트림에 배열되는, 광학 시스템.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작기(300, 710)의 상호 인접한 조작기 소자들은 상기 광학 시스템의 동작에서 상기 조작기 상에 입사하는 광에 대한 상호 직교 편광 상태를 생성하는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작기 소자들의 배열은, 상기 조작기(300)의 광학적으로 사용 가능한 전체 표면이 조명되면, 상기 조작기 소자들이 편광 상태에 대한 그들의 영향을 서로 상괘(mutually cancel)하는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  14. 청구항 2 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 상호 상이한 조명 세팅(420, 520)이 상기 미러 배열(200)에 의해 반사된 광의 각도 분포의 변화에 의해 조정가능한 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 조명 세팅들(420, 520)은, 상기 조명 시스템(10)의 동공 평면의 동일 영역이 상이한 편광 상태의 광으로 조명된다는 점에 있어서 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서, 상기 조명 세팅들은, 상기 조명 시스템(10)의 동공 평면의 동일 영역이 상이한 강도의 광으로 조명된다는 점에 있어서 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  17. 청구항 14 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 세팅들 중 적어도 하나는 양극(dipole) 조명 세팅, 사중극(quadrupole) 조명 세팅, 환형 조명 세팅 및 종래의 조명 세팅을 포함하는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 그룹의 모든 조명 세팅들이 조정가능한 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러 배열(200)의 미러 소자들(200a, 200b, 200c, ...)의 이동의 작동을 위한 작동 유닛(105)이 더 제공되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  20. 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 상이한 양극 조명 세팅(420, 520)이 상호 직교 편광 상태로 조정가능한 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  21. 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 조명 세팅(420, 520)이 적어도 대략 접선방향인 편광 분포 또는 적어도 대략 방사형인 편광 분포로 조정가능한 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  22. 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작기 소자들은 그레이 필터(gray filter)로서 동작하는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  23. 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작기 소자는 상기 광 빔 단면적 상의 위치에 따라 변화하는 반사도(reflectivity) 또는 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  24. 조명 시스템(10) 및 투영 대물렌즈(20)를 포함하는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치로서, 상기 조명 시스템(10)은 청구항 1 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 기재된 광학 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
  25. 조명 시스템(10)의 광원에 의해 생성된 광이 투영 대물렌즈(20)의 오브젝트 평면을 조명하기 위해 투영 노광 장치에 공급되고 상기 오브젝트 평면이 상기 투영 대물렌즈(20)에 의해 상기 투영 대물렌즈(20)의 이미지 평면 내로 이미징되는, 마이크로리소그래픽 노광 방법으로서,
    - 조작기 소자의 래스터 배열을 갖는 조작기(300)가 상기 조명 시스템에서 사용되고,
    - 적어도 2개의 상호 상이한 조명 세팅은 상기 조작기(300)의 상이한 서브영역들의 조명에 의해 조정되는, 마이크로리소그래픽 노광 방법.
  26. 청구항 25에 있어서, 광의 적어도 2개의 빔 부분은 상기 조작기(300)를 통과한 후 서로 상이한 편광 상태인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래픽 노광 방법.
  27. 청구항 26에 있어서, 상기 2개의 빔 부분은 미러 배열(200)의 미러 소자들(200a, 200b, 200c, ...)에 의해 상이한 방향으로 편향되는 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래픽 노광 방법.
  28. 마이크로구조의 부품의 마이크로리소그래픽 생산을 위한 방법으로서, 이하의 단계:
    - 감광성 물질의 층이 적어도 부분적으로 적용되는 기판(40)을 제공하는 단계;
    - 이미징될 구조들을 갖는 마스크(30)를 제공하는 단계;
    - 청구항 1 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 기재된 광학 시스템을 갖는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치를 제공하는 단계; 및
    - 상기 투영 노광 장치에 의해 상기 층의 영역상으로 상기 마스크의 적어도 일부를 투영하는 단계를 포함하는, 마이크로구조의 부품의 마이크로리소그래픽 생산을 위한 방법.

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