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KR100894303B1 - 조사 편광 제어부를 구비한 광학 축소 시스템 - Google Patents

조사 편광 제어부를 구비한 광학 축소 시스템 Download PDF

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KR100894303B1
KR100894303B1 KR1020017016532A KR20017016532A KR100894303B1 KR 100894303 B1 KR100894303 B1 KR 100894303B1 KR 1020017016532 A KR1020017016532 A KR 1020017016532A KR 20017016532 A KR20017016532 A KR 20017016532A KR 100894303 B1 KR100894303 B1 KR 100894303B1
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lens
lens group
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wave plate
concave mirror
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크루저저스틴엘.
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에이에스엠엘 유에스, 인크.
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Publication date
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Abstract

본 발명은 긴 공액 단부(long conjugate end) 앞에 레티클 지연(reticle retardation)을 위한 가변 보정부(variable compensation)를 갖는 반도체 디바이스(semiconductor device)의 포토리소그래픽 제조(photolithographic manufacture)에 사용되는 편광 선량에 민감한 출력(polarization dose sensitive output)을 갖는 광학 축소 시스템(optical reduction system)에 관한 것이다. 레티클 앞의 가변 보정 요소는 레티클 또는 그 근방에서 편광 상태의 정확한 조정을 제공한다. 가변 보정 요소는 가변 파장판(variable wave plate), 적층형 파장판(layered wave plate), 대향 거울(opposing mirror), 베렉 보정기(Berek's compensator) 및/또는 솔레일-바비넷 보정기(Soleil-Babinet compensator)일 수 있다. 반사 및 굴절 광학 축소 시스템(catadioptric optical reduction system)은 26㎜×5㎜의 영역에 걸쳐 0.25㎛보다 작은 형상(feature)을 패터닝할 수 있는 0.7의 비교적 높은 개구수(numerical aperture)를 제공한다. 광학 축소 시스템은 이와 같이 반도체 제조에 사용되는 스텝 및 스캔 마이크로리소그래픽 노광 장치(step and scan microlithographic exposure tool)에 매우 적합하다. 여러 다른 실시예는 달성될 수 있는 분광 대역폭(spectral bandwidth)을 넓히도록 상이한 굴절능(refracting power)의 요소들을 조합하고 있다.
Figure R1020017016532
긴 공액 단부, 레티클 지연, 가변 보정부, 반도체 디바이스, 포토리소그래픽 제조, 편광 선량에 민감한 출력, 광학 축소 시스템

Description

조사 편광 제어부를 구비한 광학 축소 시스템{OPTICAL REDUCTION SYSTEM WITH CONTROL OF ILLUMINATION POLARIZATION}
본 발명은 일반적으로 반도체 제조에 사용되는 광학 시스템에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 일반적으로 다양한 포토리소그래픽 기술을 사용하여 제조된다. 반도체 칩에 사용되는 회로는 레티클(reticle)로부터 웨이퍼 상으로 투사된다. 이 투사는 종종 광학 시스템을 사용하여 달성된다. 이들 광학 시스템의 설계는 복잡한 경우도 있고, 반도체 칩 상에 놓인 끊임없이 축소되는 크기의 요소를 재현하는 데 필요한 바람직한 해상도를 얻기 어렵다. 따라서, 0.25㎛보다 작은 매우 미세한 요소의 형상을 재현할 수 있는 광학 축소 시스템을 개발하는 데 많은 노력이 소비되었다. 매우 미세한 요소를 재현할 수 있는 광학 축소 시스템을 개발하고자 하는 필요성은 시스템 성능의 개선을 필요로 한다.
종래의 광학 시스템은 윌리엄슨에게 1996년 7월 16일자로 허여되었으며 발명의 명칭이 "높은 개구수를 갖는 반사 및 굴절 광학 축소 시스템(Catadioptric Optical Reduction System with High Numerical Aperture)"인 미국 특허 제5,537,260호에 개시되어 있다. 이 참조 문헌은 0.35의 개구수를 갖는 광학 축소 시스템을 기재하고 있다. 다른 광학 시스템은 윌리엄슨에게 1990년 9월 4일자로 허여되었으며 발명의 명칭이 "광학 축소 시스템(Optical Reduction System)"인 미국 특허 제4,953,960호에 기재되어 있다. 이 참조 문헌은 248㎚의 범위에서 작동하며 0.45의 개구수를 갖는 광학 시스템을 기재하고 있다.
이들 광학 시스템은 그 의도된 목적에 적절하게 작동되지만, 시스템 성능을 개선시키고자 하는 끊임없이 증가하는 필요성이 존재한다. 본 발명자는 레티클 복굴절(birefringence)의 효과를 최소화시키고자 하는 필요성이 존재하는 것을 확인하였다. 또한, 시스템 성능을 수용할 수 있는 낮은 임계 선폭(선폭 CD: linewidth critical dimension) 제어 에러를 갖는 광학 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
조사 편광을 제어하는 보정부의 도입은 카타 디옵트릭(catadioptric) 투사 광학 장치를 포함하는 편광에 민감한 투사 광학 장치 상에서의 레티클 복굴절의 성능 충격을 제한한다. 레티클 기판이 복굴절을 나타낼 때, 광학 시스템을 통해 투사된 광선에 편광 변화가 발생할 것이다.
이 변화는 전체 시스템의 성능을 변경시킨다. 반사율(reflectivity), 삽입 손실(insertion loss) 및 비임 스플리터 비율(beam splitter ratio) 등의 특성은 편광들에 따라 달라질 것이다. 이는 웨이퍼에서 선량(dose) 에러를 발생시킨다. 선량 에러는 선폭 CD 제어 에러에 기여한다.
또한, 매우 양호한 편광에 대해서도, 선량 에러는 레티클 복굴절로부터 발생될 수 있다. 이 효과는 비교적 작지만, 레티클 기판이 복굴절을 나타내어 입력광이 레티클 기판에서 작은 에러를 가지면, 선량 에러는 훨씬 커질 것이다. 본 발명 은 입력광에 기초한 조사 편광을 매우 작게 변화시켜 조사를 최적화시킴으로써 레티클 복굴절의 효과를 최소화시킨다. 선량 에러는 이와 같이 최소화된다. 이 최소화는 선폭 CD 제어 에러를 감소시킨다.
일 실시예에서, 카타 디옵트릭 광학 축소 시스템은 긴 공액 단부 앞에 레티클 지연을 위한 가변 보정부를 갖는다. 레티클 앞의 가변 보정 요소는 레티클 또는 그 근방에서 조정 가능한 타원 편광을 제공한다. 가변 보정 요소는 가변 파장판, 반사형 또는 투과형 박막 편광자(reflective or transmissive thin film polarizer), 베렉 보정기 및/또는 솔레일-바비넷 보정기일 수 있다.
일부 분야에서, 레티클은 파장보다 훨씬 작은 양의 복굴절을 갖는다. 이러한 분야에서, 복굴절은 레티클에 걸쳐 변동한다. 이 다양한 복굴절은 위치의 함수인 관련된 CD 선폭 변동 및 선량 에러를 발생시키는 바람직한 편광 상태를 변경시킨다.
편광 보정기는 선량 에러를 최소화시키도록 조사 편광 상태의 최적화를 가능하게 한다. 이 작은 변화는 광학 시스템에서 전통적으로 필요로 하는 아주 작은 %의 편광 순도(polarization purity)보다 양호한 수준의 완성도까지 편광 순도를 조정한다.
편광 상태 순도는 실제의 편광 타원율(polarization ellipticity)을 작게 변화시킴으로써 조정된다. 일반적으로, 보정기는 레티클에서 편광 상태를 변화시키도록 조사 시스템 내의 임의의 장소에 위치될 수 있다. 그러나, 임의의 강력한 편광자[예컨대, 편광 검광자(polarization analyzer)]가 있으면, 보정기는 편광자의 레티클측에 위치되어야 한다.
카타 디옵트릭(catadioptric) 광학 축소 시스템은 26㎜×5㎜ 영역에 걸쳐 0.25㎛보다 작은 형상을 패터닝할 수 있는 0.7의 비교적 높은 개구수를 제공한다. 광학 축소 시스템은 이와 같이 반도체 제조에 사용되는 스텝 및 스캔 마이크로리소그래픽 노광 장치 등의 포토리소그래픽 분야 및 장치에 매우 적합하다. 여러 다른 실시예는 달성될 수 있는 분광 대역폭을 넓히도록 상이한 굴절능의 요소들을 조합한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 물체 또는 긴 공액 단부로부터 축소될 상 또는 짧은 공액 단부까지 편광 보정기, 레티클, 제1 렌즈 그룹, 제2 렌즈 그룹, 비임 스플리터 입방체, 동심 오목 거울 및 제3 렌즈 그룹을 갖는 카타 디옵트릭 축소 시스템이다. 오목 거울은 유닛 근방에서 확대를 일으킨다. 이는 거울에 의해 유도되는 스차(aberration)과, 비임 스플리터 입방체 내로 입사하는 광선(radiation)의 직경을 감소시킨다. 오목 거울 앞의 제1 및 제2 렌즈 그룹은 오목 거울이나 또는 오목 거울 근방의 개구 조리개(aperture stop)에 무한 거리의 입사동(entrance pupil at infinity)의 상을 형성하는 데 충분한 굴절능을 제공한다. 오목 거울 뒤의 제3 렌즈 그룹은 무한 거리의 출사동(infinite exit pupil)으로 개구 조리개의 상을 투사할 뿐만 아니라 물체로부터 광학 시스템의 상까지의 축소의 상당 부분을 제공한다. 고차의 수차는 비구면 오목 거울을 사용함으로써 감소된다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 작동뿐만 아니라, 본 발명의 실시예, 특징 및 장점이 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
본원에 포함되어 명세서의 일부분을 형성하는 첨부 도면은 본 발명을 도시하고 있으며, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하여 당업자가 본 발명을 제조 및 사용할 수 있게 하는 역할도 한다.
도1은 종래의 광학 투사 시스템의 개략도이다.
도2a는 레티클의 복굴절 특성을 도시하고 있다.
도2b는 베렉 보정기의 특성을 도시하고 있다.
도2c는 솔레일-바비넷 보정기의 특성을 도시하고 있다.
도3은 베렉 보정기을 사용하는 본 발명의 일 실시예의 개략도이다.
도4는 솔레일-바비넷 보정기을 사용하는 본 발명의 일 실시예의 개략도이다.
도5는 단일 굴절 재료를 사용하는 본 발명의 추가 실시예의 개략도이다.
도6은 2개의 상이한 굴절 재료를 사용하는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도7은 2개를 넘는 상이한 굴절 재료를 사용하는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도8은 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도9는 본 발명의 추가 실시예를 도시하고 있다.
이제는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 도면에서, 동일한 도면 부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 지시한다. 또한, 도면 부호의 가장 좌측의 숫자는 이 도면 부호가 최초로 등장하는 도면을 나타낸다.
Ⅰ. 개관
Ⅱ. 용어
Ⅲ. 종래의 광학 시스템 및 레티클 복굴절
Ⅳ. 편광 보정
Ⅴ. 실시예
A. 레이저 조사 편광의 제어를 구비한 광학 시스템
B. 다른 실시예
C. 추가 실시예
Ⅰ. 개관
본 발명은 레티클 복굴절을 보정한다. 이는 포토리소그래피에서 카타 디옵트릭 축소 시스템의 화질을 개선시킬 수 있다. 본 발명을 설명하기 위해, 용어 섹션이 우선 제공된다. 다음에는 종래의 광학 축소 시스템의 예(도1 참조)와, 본 발명자에 의해 인식된 레티클 복굴절의 문제(도2a 참조)를 설명하는 개관 섹션이 따를 것이다. 본 발명에 따른 편광 보정을 달성하기 위한 편광 보정 및 광학 요소(도2b 및 도2c 참조)가 설명될 것이다. 마지막으로, 화질을 개선시키기 위해 광학 축소 시스템에서 하나 이상의 보정기을 갖는 본 발명의 실시예(도3 내지 도9 참조)가 논의될 것이다.
Ⅱ. 용어
본 발명을 명확하게 서술하기 위해, 명세서 전체에 걸쳐 가능하면 일관되게 다음의 용어 정의를 고수하려고 노력하였다.
용어 "회로(circuitry)"는 반도체 디바이스에 사용하도록 설계된 형상을 말한다.
용어 "선량 에러(dose error)"는 상 또는 웨이퍼 평면 상에 입사하는 광선의 강도 분포(power distribution)의 변동을 말한다.
용어 "형상 배향(feature orientation)"은 투사에 따라 레티클 상에 인쇄된 패턴을 말한다.
용어 "긴 공액 단부(long conjugate end)"는 광학 시스템의 물체 또는 레티클 단부의 평면을 말한다.
용어 "짧은 공액 단부(short conjugate end)"는 광학 시스템의 상 또는 웨이퍼 단부의 평면을 말한다.
용어 "인쇄 바이어스(print bias)"는 광학 시스템의 비대칭성에 의해 발생되는 웨이퍼 상에서의 선폭 변동을 말한다. 비대칭성은 시스템 및 레티클의 다양한 단계에서 회절(diffraction)에 의해 발생된다.
용어 "반도체(semiconductor)"는 전기적으로 변경될 수 있는 고체 상태의 물질을 말한다.
용어 "반도체 칩(semiconductor chip)"은 임의의 개수의 트랜지스터 또는 다른 요소를 갖는 반도체 디바이스를 말한다.
용어 "웨이퍼(wafer)"는 일련의 포토마스킹(photomasking), 에칭(etching) 및/또는 실시 단계를 거치는 반도체 제조에 있어서의 기본 재료를 말한다.
용어 "파장판"은 복굴절을 나타내는 재료로 제조된 지연판(retardation plate) 또는 위상 변환기(phase shifter)를 말한다.
Ⅲ. 종래의 광학 시스템 및 레티클 복굴절
도1은 종래의 광학 축소 시스템을 도시하고 있다. 레티클이 놓인 긴 공액 단부로부터 웨이퍼가 놓인 짧은 단부까지, 광학 축소 시스템은 제1 광학 요소 그룹(120), 비임 스플리터 입방체(150), 제1 1/4 파장판(140), 오목 거울(130), 제2 1/4 파장판(160) 및 제2 광학 요소 그룹(170)을 갖는다. 각각의 이들 요소(120 내지 170)는 윌리엄슨에게 1996년 7월 16일자로 허여되었으며 발명이 명칭이 "높은 개구수를 갖는 카타 디옵트릭(catadioptric) 광학 축소 시스템"인 미국 특허 제5,537,260호에 추가로 기재되어 있다. 임의의 광학 시스템의 특징은 개구수 크기와 분광 요건(spectral radiation requirement)의 상호의존이다. 레티클을 효율적으로 조사하기 위해, 선편광(linearly polarized light)이 바람직할 수도 있다. 일부의 경우에, 다른 조사 편광 상태 예컨대 우측 또는 좌측 원편광(right or left hand circular polarization)이 바람직할 수도 있다. 다음 섹션에서는 위에 소개된 선편광 또는 거의 선형인 편광의 제한을 논의하기로 한다.
본 발명자에 의해 인식된 바와 같이, 거의 모든 레티클은 약한 복굴절성이다. 이와 같이, 레티클은 레티클로부터 웨이퍼로 투사하는 데 사용되는 선편광을 변경시킨다. 파장판이지만 훨씬 작은 정도로, 레티클은 입사 선편광을 타원 편광시킬 수 있다. 이는 레티클 상의 형상 배향에 의해 적어도 부분적으로 확대되는 웨이퍼의 선량 에러를 발생시킨다. 선량 에러는 바람직한 편광에 대해서도 선폭 CD 제어 에러에 기여한다. 선폭 CD 제어 에러는 반도체 디바이스의 성능에 불리하다.
도2a는 레티클(110)의 복굴절 특성을 도시하고 있다. 레티클(110)은 선편광(210)의 경로에 놓인다. 벡터 선도(205)는 선편광 상태를 도시하고 있다. 레티클(110)은 약한 지연기(retarder)이다. 즉, 레티클은 소량의 복굴절을 나타낸다. 레티클(110)을 지난 후, 광선은 광출력부(230)에서 곡선에 의해 도시된 바와 같이 상이하게 편광된다. 벡터 선도(235)는 레티클을 출사하는 광선의 선단부(tip)(237) 및 전개부(spread)(238)를 도시하고 있다.
Ⅳ. 편광 보정
파장판(지연판 또는 위상 변환기)은 복굴절을 나타내는 재료로 제조된다. 내부 또는 외부 응력을 받는 유리질 재료와 결정을 포함하는 복굴절 재료는 일반적으로 이방성(anisotropic)이다. 이는 전자 구름(electron cloud)에서의 원자 결합력이 방향에 따라 상이하기 때문에 그 굴절률(refractive index) 역시 방향에 따라 상이하다는 것을 의미한다.
가장 간단한 종류의 결정은 입방체 대칭(cubic symmetry)을 갖는 결정이다. 입방정에서, 모든 3개의 결정학적 방향 또는 축은 동등하다. 즉, nx = ny = nz 이고, 결정은 광학적으로 등방성이다. 결정에 대한 광선의 편광 방식과 무관하게, 광선은 동일한 굴절률 및 위상 지연(phase delay)을 경험한다. 따라서, 임의의 편광은 일정한 위상 지연을 누적시키는 것을 제외하면 결함이 없는 등방성 결정을 통 과한 후에도 변하지 않고 유지된다. (이는 유리와 같은 비정질 물질에도 적용된다.)
그러나, 다른 종류의 결정은 비대칭성(또는 이방성) 광학 특성을 나타낸다. 이들은 복굴절 결정으로 알려져 있다. 이 복굴절 종류의 결정은 단축인데, 이는 1개의 축이 다른 2개의 축과 상이한, 즉 nz ≠ ny= nx인 것을 의미한다. 광학 특성이 공통인 단축정은 석영(quartz), 방해석(calcite) 및 MgF2이다. 독특한 단축정은 종종 "비정상축(extraordinary axis)"으로 불리고, 이와 관련된 굴절률은 ne로 표시되며, 다른 2개의 축은 "정상축(ordinary axis)"이며, 이는 굴절률은 no로 표시된다.
석영 등의 복굴절 단축정의 경우에, 광축으로 알려진 단일 대칭축(실제로는 방향)은 2개의 개별 주요 굴절률 즉 최대 굴절률(no)[느린 축(slow axis)] 및 최소 굴절률(ne)[빠른 축(fast axis)]을 나타낸다.
단축정의 용어에 따르면, 다음의 표시 즉 빠른 축 및 느린 축이 사용된다. 가장 작은 굴절률을 갖는 축이 빠른 축이다. 석영의 경우와 같이, ne<no이면, 비정상축은 빠르고, 정상축은 느리다. 반대로, 방해석 및 MgF2의 경우와 같이, ne>n o이면, 비정상축은 느리고, 정상축은 빠르다. 정의에 의해, 석영은 양의 단축정(positive uniaxial crystal)으로 불리고, 방해석은 음의 단축정(negative uniaxial crystal)으로 불린다. 이들 2개의 굴절률은 광축에 평행 및 직각인 광영역 진동(light field oscillation)에 대응한다.
결정의 정상축을 따라 선편광된 입력광은 정상 파장으로서 작용하고, 굴절률(no)을 경험할 것이다. 광선이 결정의 비정상축을 따라 선편광되도록 결정을 회전시키는 것은 광선이 굴절률(ne)을 나타내는 비정상 파장으로 작용하게 한다. 이들 2개의 경우에, 위상 지연 또는 광경로 길이는 광선이 동일한 물리적 경로 길이를 이동하더라도 상이할 것이다.
이와 같이, 석영의 경우에, 최대 굴절률은 하나의 광경로를 따라 재료를 통과하는 정상 광선을 발생시킨다. 최소 굴절률은 다른 광경로를 따라 재료를 통과하는 비정상 광선을 발생시킨다. 복굴절 재료를 통한 비정상 및 정상 광선의 속도는 굴절률에 따라 강하게 변한다. 속도차는 2개의 광선이 재조합될 때 위상차를 발생시킨다. 입사 선편광의 경우에, 이는 다음과 같이 주어진다:
Figure 112001034301310-pct00001
여기에서, α는 위상차이고; d는 파장판의 두께이며; ne, no는 각각 비정상 및 정상 광선의 굴절률이고; λ는 파장이다. 이와 같이, 임의의 특정 파장에서, 위상차는 파장판의 두께에 의해 지배된다.
1/4 파장판의 두께는 위상차가 1/4 파장(0차) 또는 1/4 파장의 여러배(다차)가 되도록 형성된다. 입사 선편광의 전기장 벡터와 1/4 파장판의 지연기 주요 평면 사이의 각도가 45°이면, 출사 광선은 원편광된다.
또한, 1/4 파장판이 이중으로 통과될 때, 예컨대 광선이 거울에 반사되기 때 문에 2회에 걸쳐 1/4 파장판을 통과할 때, 1/4 파장판은 1/2 파장판으로서 작용하여 소정 각도까지 편광의 평면을 회전시킨다.
입사광의 1/4 파장을 발생시키는 복굴절 재료의 두께는 1/4 파장판에 의해 의미가 부여된다. 이는 위상 지연이 1/4 파장만큼 상이한 재료의 1/2 + 1/4 파장의 진정수(integral number) 또는 두께의 2배와 대비된다. 입사 변동의 큰 각도의 불리한 효과는 이와 같이 이러한 0차 파장판의 사용에 의한 높은 개구수에서, 그리고 입사 평면 내의 영역 크기를 제한함으로써 최소화된다.
마찬가지로, 1/2 파장판의 두께는 위상차가 1/2 파장(0차) 또는 1/2 파장의 여러 홀수배(다차)가 되도록 형성된다. 1/2 파장판 상에 입사하는 선편광은 선편광으로 출사되지만 광축에 대한 각도가 입사 광선의 광축에 대한 각도의 2배가 되도록 회전된다.
가변 파장판이 여러 방식으로 존재할 수도 있지만, 이들 판의 특성은 상기된 다차의 가변 파장판의 특성과 유사한 불리한 특성을 가질 수도 있다. 그러나, 지연이 연속적으로 조정될 수 있는 0차 파장판을 제조하는 데 이용 가능한 기술이 존재한다. 이 가변 파장판은 편광 보정기으로 불리고, 광범위한 파장에 대해 1/4 파장 및 1/2 파장을 포함하는 임의의 지연을 달성하는 데 사용될 수 있다. 주로, 2개의 종류의 보정기 즉 베렉 보정기 및 솔레일-바비넷 보정기이 있다.
2개의 보정기의 특성은 도2b 및 도2c에 도시되어 있다. 도2b는 베렉 보정기의 특성을 도시하고 있다. 도2c는 솔레일-바비넷 보정기의 특성을 도시하고 있다.
도2b에 도시된 바와 같은 베렉 보정기(250)은 판에 직각인 비정상축으로 절 단된 단일판으로 제조된다. 광선(240)이 판에 직각으로 입사될 때, 광선은 편광과 관계없이 소정의 속도로 전파된다. 광선은 단지 굴절률(no)만을 경험하기 때문에 출력광(245)의 지연은 없다. 광선은 비정상축을 "무시(ignorant)"한다. 그러나, 판(250')에 의해 도시된 바와 같이 판(250)이 광선(240)을 향해 또는 광선으로부터 멀리 경사져 있거나 광선(240)으로부터 멀리 떨어져 있을 때, 입사 평면의 축들 중 하나는 약간 비정상이 된다. 이 축은 이제 다음 공식에 의해 제공되는 유효 굴절률(n'e)을 갖는다:
Figure 112001034301310-pct00002
비정상축은 판에 직각이다. 경사는 복굴절을 발생시켜 출력광(245')의 위상 지연을 발생시킨다. 베렉 보정기의 지연량은 경사도에 좌우되지만, 이는 다른 보정기과 동일한 각 민감도(angular sensitivity)을 갖는다. 베렉 보정기는 단축정의 단일판으로 구성되어 아래에 논의되는 솔레일-바비넷의 다기능성(versatility)을 유지하면서 비용 및 광손실을 감소시키기 때문에 매력적이다.
솔레일-바비넷은 서로 적층된 2개의 단축판으로 효과적으로 구성된다. 도2c는 판(260, 270 및 280, 290)을 도시하고 있다. 2개의 판의 비정상축은 서로에 대해 직각이므로, 정상축 및 비정상축의 역할은 광선이 하나의 판 다음에 다른 판을 통과함에 따라 역전된다. 판(260, 280)에서 누적되는 위상차 또는 지연은 판(270, 290)에 의해 부분적으로 또는 완전히 소거될 수도 있다.
가변 보정기는 웨지 쌍(263, 265 및 283, 285)으로 도시된 2개의 상보적인 웨지로서 판(260, 280)을 설계함으로써 제조된다. 이러한 방식으로, 판(260, 280)의 총 유효 두께는 웨지(265)에 대해 웨지(263)를 활주시킴으로써 조정될 수 있다. 이는 도2c에 도시되어 있다. 판(260, 280)의 두께가 판(270, 290)의 두께와 정확하게 동일할 때, 0의 정미 지연(0 net retardation)이 존재한다.
솔레일-바비넷 보정기의 작동은 용이하게 이해되지만, 이는 3편의 신중하게 제작되어 장착된 단축정을 필요로 하기 때문에 비교적 비쌀 수 있다. 솔레일-바비넷의 다른 결점은 설계에 존재하는 6개의 인터페이스로부터의 반사로 인해 상당한 손실이 있을 수 있다는 점이다.
Ⅴ. 실시예
A. 레이저 조사 편광의 제어를 구비한 광학 시스템
본 발명은 레티클에 걸친 복굴절의 변동에 의해 발생되는 편광에 민감한 투사 광학 시스템에서 선량 에러를 최소화시키기 위해 가변 파장판을 사용한다. 도면에 대해 설명된 바와 같이, 단일의 편광 보정기는 전체 레티클에 대한 단일 교정을 제공한다. 일 실시예에서, 다중 복합 교정기(multiple complex corrector)는 레티클 위치의 함수로서 변하는 교정을 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 보정기 시스템은 국부적인 레티클 복굴절을 보정하기 위해 조사 편광을 오프셋하도록 설계될 수 있다.
일 실시예에서, 선량 제어를 위해, 편광 상태는 노광에 대해 평가될 수 있다. 예컨대, 편광 상태는 레티클에 대해 평균이 계산될 수 있다. 도3은 비대칭성 또는 인쇄 바이어스를 제거한 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 베렉 보정기(305)는 물체 또는 레티클 평면(110) 앞에 도입된다. 베렉 보정기(305)는 레티클 평면에서 바람직한 상태와 더욱 밀접하게 조화를 이루도록 레티클 평면 편광에서 광선을 미세 조정한다. 일 실시예에서, 무손실 광학 조사 시스템이 존재하는, 보정기는 보정기 없는 편광 에러와 동일한 편광에 교정을 도입한다. 교정은 바람직한 상태로부터의 이탈이지만 반대 부호를 갖는다. 투사 광학 장치가 임의의 강력한 편광자 앞에서 예측하지 못한 소량의 복굴절을 가지면, 조사 보정기는 이 복굴절을 보정하도록 추가량만큼 오프셋될 수 있다. 따라서, 레티클 복굴절에 의해 발생되는 선량 에러는 최소화되고, 선폭 CD 제어는 개선된다.
B. 다른 실시예
솔레일-바비넷 보정기(405)가 베렉 보정기(305) 대신에 시스템 내로 레티클(110) 앞에 삽입될 수 있다는 것도 역시 관련 분야의 숙련자에게 분명하다. 위에서 논의된 바와 같이 솔레일-바비넷 보정기(405)이 베렉 보정기(305)과 동일한 기능을 하고 동일한 일반적인 특성 내에서 수행되는 이 실시예는 도4에 도시되어 있다.
C. 추가 실시예
본 발명은 다양한 투사 광학 시스템으로 실시될 수 있다. 예컨대, 본 발명은 굴절 및 반사 시스템뿐만 아니라 본원에 상세하게 기재된 바와 같은 카타 디옵트릭(catadioptric) 시스템으로 실시될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자는 적어도 본원에 제공된 개시 사항에 기초하여 본 발명의 실시예가 다른 축소 시스템에 적용 가능하다는 것을 인식할 것이다. 아래에서는 본 발명의 상세한 실시예를 제공하기 로 한다.
아래에서는 도5 내지 도9를 참조하여 가변 파장판(505, 605, 705, 805, 905)을 갖는 추가 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 가변 파장판(505, 605, 705, 805, 905)은 가변 파장판으로 제한되지 않으며, 일반적으로 적층형 파장판, 대향 거울, 베렉 보정기 및 솔레일-바비넷 보정기을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 종류의 가변 보정기일 수 있다.
도5는 레티클 복굴절을 위한 보정을 제공하도록 조사 시스템 내에 가변 파장판(505)을 포함하는 본 발명에 따른 광학 축소 시스템의 다른 실시예를 도시하고 있다. 긴 공액 단부로부터, 광학 축소 시스템은 가변 파장판(505), 물체 또는 레티클 평면(110), 제1 렌즈 그룹(LG1), 전향 거울(folding mirror)(520), 제2 렌즈 그룹(LG2), 비임 스플리터 입방체(530), 제1 1/4 파장판(532), 오목 거울(534), 제2 1/4 파장판(538) 및 제3 렌즈 그룹(LG3)을 포함한다. 상은 상 또는 웨이퍼 평면(180)에 형성된다. 제1 렌즈 그룹(LG1)은 외피(512)와, 정의 렌즈(positive lens)(514) 및 부의 렌즈(negative lens)(516)를 구비한 이격된 이중 렌즈(doublet)와, 정의 렌즈(518)를 포함한다. 외피(512)는 거의 0이거나 0인 굴절능의 렌즈이다. 제2 렌즈 그룹(LG2)은 정의 렌즈(522)와, 부의 렌즈(524) 및 정의 렌즈(526)를 구비한 이격된 이중 렌즈와, 부의 렌즈(528)를 포함한다. 제3 렌즈 그룹(LG3)은 강하게 볼록한 2개의 정의 렌즈(540, 542) 및 약하게 볼록한 2개의 정의 렌즈(546, 548)를 포함한다. 전향 거울(520)은 본 발명의 작동에 필수적인 것은 아니다. 그러나, 전향 거울은 본 발명의 광학 시스템에서 목적 분야인 스텝 및 스캔 시스템으로 포토리소그래피를 사용하는 반도체 디바이스의 제조에 편리하도록 물체 및 상 평면을 평행하게 한다.
광선은 긴 공액 단부에서 시스템 내로 입사하고, 제1 렌즈 그룹(LG1)을 통과하며, 전향 거울(520)에 의해 반사되고, 제2 렌즈 그룹(LG2)을 통과한다. 광선은 비임 스플리터 입방체(530) 내로 입사하고, 표면(536)으로부터 반사되어 1/4 파장판(532)을 통과하여 오목 거울(534)에 의해 반사된다. 다음에, 광선은 1/4 파장판(532), 비임 스플리터 입방체(530), 1/4 파장판(538)을 재통과하고, 상 또는 웨이퍼 평면(180)에 집속된다.
오목 거울의 상류에 있는 렌즈 그룹(LG1, LG2)은 오목 거울(534) 또는 그 근방의 개구 조리개(531)에 무한 거리의 입사동의 상을 형성하는 데 충분할 정도만의 굴절능을 제공한다. 렌즈 그룹(LG1, LG2)의 조합 굴절능은 약간 음이다. 외피(512)와, 공기로 이격된 이중 렌즈(514, 516)는 비점 수차(astigmatism), 상면 만곡(field curvature), 왜곡 수차(distortion)를 포함하는 수차 교정을 돕는다. 오목 거울(534) 뒤의 제3 렌즈 그룹(LG3)은 무한 거리의 출사동으로 개구 조리개의 상을 투사할 뿐만 아니라 물체로부터 상 크기로의 축소의 대부분을 제공한다. 2개의 강하게 볼록한 렌즈(540, 542)는 상 및 무한 거리의 출사동에서 높은 개구수를 제공한다. 외피(544)는 거의 굴절능이 없다. 2개의 약하게 볼록한 렌즈(546, 548)는 고차의 수차를 교정하는 것을 돕는다. 오목 거울(534)은 총 시스템의 축소비의 1.6 내지 2.7배의 축소비를 제공할 수도 있다.
제2 렌즈 그룹(LG2)의 부의 렌즈(524)는 비임 스플리터 입방체(530) 및 오목 거울(534)에서 안내되는 강하게 발산하는 광선을 제공한다. 강하게 볼록한 렌즈(522)는 측방향 색상 교정을 제공한다. 렌즈(524, 526)를 포함하는 공기로 이격된 이중 렌즈는 구면 수차 및 코마(coma)를 교정하는 것을 돕는다. 오목 거울(534)은 바람직하게는 비구면이므로, 고차의 수차를 추가로 감소시키는 것을 돕는다.
비임 스플리터 입방체(530)에 의해 발생되는 전달 손실(transmission loss)은 선편광으로 물체 또는 레티클을 조사함으로써 그리고 비임 스플리터 입방체(530)와 오목 거울(534) 사이에 1/4 파장판(532)을 구비함으로써 최소화된다. 또한, 오목 거울(534) 및 비임 스플리터 입방체(530) 뒤의 제3 렌즈 그룹(LG3)의 개구수를 증가시킴으로써, 최대 각도 범위는 이들 요소에서 나타나지 않는다.
그러나, 약 0.5보다 큰 개구수의 선편광의 사용은 상 형성에서 작지만 현저한 비대칭을 발생시킨다. 본 발명에서, 이는 비임 스플리터 입방체(530)를 통한 최종 통로 뒤에 다른 1/4 파장판(538)을 도입하여 선편광을 원편광으로 변환시킴으로써 효과적으로 제거될 수 있다. 이 원편광은 상 형성 거동에 있어서 비편광(unpolarized light)과 근본적으로 구별할 수 없다.
도5에 도시된 광학 시스템은 4 대 1의 축소비로 작동하도록 설계되어 있다. 따라서, 상 공간의 개구수는 물체 또는 레티클 평면(110)에서 4의 인자에 의해 0.7로부터 0.175로 감소된다. 즉, 물체 공간 개구수는 0.175이고, 상 공간 개구수는 0.7이다. 제1 렌즈 그룹(LG1)을 출사할 때, 개구수는 0.12로 감소되는데, 이는 오 목 거울(534)에 근접한 시스템의 개구 조리개에 무한 거리의 입사동의 상을 형성하는 데 제1 렌즈 그룹(LG1)에 필요한 양의 굴절능의 결과이다. 제2 렌즈 그룹(LG2)을 출사한 후 비임 스플리터 내로 입사하는 개구수는 0.19이다. 따라서, 제2 렌즈 그룹(LG2)으로부터의 출사 개구수 즉 0.19는 제1 렌즈 그룹(LG1)의 입사 또는 물체 공간 개구수 즉 0.175보다 크다. 즉, 제2 렌즈 그룹(LG2)은 제1 렌즈 그룹(LG1)의 입사 개구수보다 큰 출사 개구수를 갖는다. 이는 제2 렌즈 그룹(LG2)의 전체적인 음의 굴절능으로 인하여, 물체 공간 개구수 즉 0.175와 매우 유사하다. 이는 비임 스플리터 입방체 내로 입사하는 개구수가 일반적으로 0에 근접하거나 거의 평행하게 되는 종래 기술의 시스템과 대비된다. 오목 거울(534)은 거의 동심이고, 이로부터 반사되는 광선의 개구수는 0.19로부터 0.35로 약간만 증가된다. 제3 렌즈 그룹(LG3)은 웨이퍼 또는 상 평면(180)에서 0.7의 최종치까지 효과적으로 개구수의 2배가 된다.
본 발명은 오목한 제2 렌즈 그룹(LG2) 및 강한 볼록인 제3 렌즈 그룹(LG3)에 의해 비임 스플리터 입방체의 모서리에 의한 방해 없이 비교적 높은 개구수를 달성한다. 약 0.45보다 큰 개구수에서 비임 스플리터 입방체가 양호한 성능을 제공하기 때문에, 본 발명에서는 판형 비임 플레이트가 아닌 비임 스플리터 입방체(530)의 사용이 중요하다. 비임 스플리터 내로 입사하는 평행하게 되지 않은 광선에서 경사진 판형 비임 스플리터에 의해 발생되는 수차가 없을 뿐만 아니라 유리의 굴절률에 의해 입방체 내에서 개구수의 감소가 존재한다. 본 발명에 따른 도5에 도시된 렌즈 시스템에 대한 구조 데이터는 아래의 표 1에 제공되어 있다.
표 1
Figure 112001034301310-pct00040
Figure 112001034301310-pct00041




오목 거울(534)은 다음 방정식에 따른 비구면 반사면을 갖는다:
Figure 112001034301310-pct00005
여기에서, 상수들은 다음과 같다:
CURV = -0.00289051
K = 0.000000
A = 6.08975×10-11
B = 2.64378×1014
C = 9.82237×10-19
D = 7.98056×10-23
E = -5.96805×10-27
F = 4.85179×10-31
표 1에 구조에 따른 렌즈는 248.4㎚를 중심으로 한 광선에 대해 최적화된다. 용융된 실리카의 단일 굴절 재료 및 굴절능의 상당 부분은 도5에 도시된 실시예의 분광 대역폭을 약 10pm 내지 0.01㎚로 제한한다. 이 분광 대역폭은 라인이 협소한 크립톤 플루라이드 엑시머 레이저 광원(line narrowed krypton fluoride excimer laser light source)에 적절할 정도로 크다. 도5에 도시된 실시예는 용융된 실리카가 적절하게 전달하는 임의의 파장에 대해 최적화될 수 있다.
넓은 분광 대역폭이 상이한 분광(dispersion)을 갖는 2개의 광학 재료의 사용에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 제2 실시예가 도6에 도시되어 있다. 긴 공액 단부로부터, 본 발명의 제2 실시예의 광학 축소 시스템은 제1 1/4 파장판(608), 물체 또는 레티클 평면(110), 제2 1/4 파장판(611), 렌즈 그룹(LG4), 전향 거울(622), 렌즈 그룹(LG5), 표면(638)을 갖는 비임 스플리터 입방체(632), 제1 1/4 파장판(634), 오목 거울(636), 제2 1/4 파장판(640) 및 렌즈 그룹(LG6)을 포함한다. 상은 상 또는 웨이퍼 평면(180)에 형성된다. 렌즈 그룹(LG4)은 부의 렌즈(612) 및 정의 렌즈(614)를 구비한 이격된 이중 렌즈; 약한 정의 렌즈(616), 정의 렌즈(618) 및 외피(620)를 포함한다. 렌즈 그룹(LG5)은 정의 렌즈(624), 부의 렌즈(626), 정의 렌즈(628) 및 부의 렌즈(630)를 포함한다. 렌즈 그룹(LG6)은 2개의 정의 렌즈(642); 정의 렌즈(644) 및 부의 렌즈(646)를 구비한 접합된 이중 렌즈; 정의 렌즈(648); 및 외피(650) 및 정의 렌즈(652)를 구비한 접합된 이중 렌즈를 포함한다.
이 제2 실시예는 렌즈 그룹(LG4)의 개별 정의 렌즈 중 하나, 렌즈 그룹(LG5)의 부의 렌즈 및 렌즈 그룹(LG6)의 정의 렌즈 중 2개에서 칼슘 플루라이드를 사용한다. 본 발명의 도6에 도시된 제2 실시예의 구조 데이터는 아래의 표 2에 제공되어 있다.
표 2
Figure 112001034301310-pct00006
Figure 112001034301310-pct00007
여기에서, 표 1 뒤의 방정식에서 사용된 비구면 거울(634)에 대한 상수들은 다음과 같다:
CURV = -0.00286744
K = 0.000000
A = -1.92013×10-09
B = -3.50840×10-14
C = 2.95934×10-19
D = -1.10495×10-22
E = 9.03439×10-27
F = -1.39494×10-31
이 제2 실시예는 193.3㎚를 중심으로 한 광선에 대해 최적화되고, 약 200pm 또는 0.2㎚의 분광 대역폭을 갖는다. 약간 협소한 라인의 아르곤 플루라이드 엑시머 레이저(slightly line narrowed argon fluoride excimer laser)가 적절한 광원이다. 또한, 설계는 모든 굴절성 재료가 적절하게 전달하는 임의의 파장에 대해 최적화될 수 있다. 대역폭은 일반적으로 재료 분광이 감소됨에 따라 긴 파장에 대해 증가할 것이다. 예컨대, 약 248.4㎚에서, 이러한 2개의 재료 설계는 적어도 400pm, 바람직하게는 0.4㎚ 대역폭에 걸쳐 작동할 것이다.
360㎚보다 긴 파장에서, 광범위한 광학 유리가 적절한 전달을 제공하기 시작한다. 도7에 도시된 제3 실시예는 이 유리의 넓은 선택 및 추가로 감소된 분광을 이용한다. 긴 공액 단부로부터, 제3 실시예의 광학 축소 시스템은 물체 또는 레티클 평면(110), 렌즈 그룹(LG7), 전향 거울(722), 렌즈 그룹(LG8), 표면(738)을 갖는 비임 스플리터 입방체(732), 제1 1/4 파장판(734), 오목 거울(736), 제2 1/4 파장판(740) 및 렌즈 그룹(LG9)을 포함한다. 상은 상 또는 웨이퍼 평면(180)에 형성된다. 렌즈 그룹(LG7)은 부의 렌즈(712) 및 정의 렌즈(714)를 구비한 이격된 이중 렌즈; 정의 렌즈(716) 및 부의 렌즈(718)를 구비한 이격된 이중 렌즈; 및 정의 렌즈(720)를 포함한다. 렌즈 그룹(LG8)은 정의 렌즈(724), 부의 렌즈(726), 정의 렌즈(728) 및 부의 렌즈(730)를 포함한다. 렌즈 그룹(LG9)은 정의 렌즈(742); 정의 렌즈(744) 및 부의 렌즈(746)를 구비한 접합된 이중 렌즈; 정의 렌즈(748); 및 외피(750) 및 정의 렌즈(752)를 구비한 접합된 이중 렌즈를 포함한다.
도7에 도시된 제3 실시예의 구조 데이터는 아래의 표 3에 제공되어 있다.
표 3
Figure 112001034301310-pct00008
Figure 112001034301310-pct00009
여기에서, 표 1 뒤의 방정식에서 사용된 비구면 거울(736)에 대한 상수들은 다음과 같다:
CURV = -0.00291648
K = 0.000000
A = -1.27285×10-9
B = -1.92865×10-14
C = 6.21813×10-19
D = -6.80975×1023
E = 6.04233×10-27
F = 3.64479×10-32
이 제3 실시예는 365.5㎚를 중심으로 한 8㎚의 분광 대역폭에 걸쳐 작동한다. 이 분광 대역폭의 광선은 I-라인 파장 대역(waveband)에서 여과된 수은 아크 램프(filtered mercury arc lamp)에 의해 제공될 수 있다. 제3 실시예에서 사용되는 용융된 실리카 이외의 광학 유리는 흔히 I-라인 유리로서 알려져 있다. 이들 광학 유리는 수은 I-라인 파장에서 최소 흡수 또는 반전 효과(least absorption or solarization effect)를 갖는다.
도8은 본 발명의 광학 축소 시스템의 제4 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예는 0.63의 개구수를 갖고, 248.4㎚를 중심으로 하여 300pm, 바람직하게는 100pm의 분광 대역폭에서 작동할 수 있다. 긴 공액 단부로부터, 제4 실시예의 광학 축소 시스템은 물체 또는 레티클 평면(110), 제1 렌즈 그룹(LG1), 전향 거울(820), 제2 렌즈 그룹(LG2), 비임 스플리터 입방체(830), 제1 1/4 파장판(832), 오목 거울(834), 제2 1/4 파장판(838) 및 제3 렌즈 그룹(LG3)을 포함한다. 상은 상 또는 웨이퍼 평면(180)에 형성된다.
제1 렌즈 그룹(LG1)은 외피(812); 정의 렌즈(814) 및 부의 렌즈(816)를 구비한 이격된 이중 렌즈; 및 정의 렌즈(818)를 포함한다. 제2 렌즈 그룹(LG2)은 정의 렌즈(822); 부의 렌즈(824) 및 정의 렌즈(826)를 구비한 이격된 이중 렌즈; 및 부의 렌즈(828)를 포함한다. 제3 렌즈 그룹(LG3)은 2개의 정의 렌즈(840, 842), 외피(844) 및 2개의 정의 렌즈(846, 848)를 포함한다. 다시, 도5에 도시된 실시예에서와 같이, 도8의 전향 거울(820)은 본 발명의 작동에 필수적인 것은 아니지만, 포토리소그래피를 사용한 반도체 디바이스의 제조를 편리하게 하도록 물체(110) 및 상 평면(180)을 서로 평행하게 한다.
도8에 도시된 제4 실시예의 구조 데이터는 아래의 표 4에 제공되어 있다.
표 4
Figure 112006028206110-pct00043
Figure 112001034301310-pct00011
표 1 뒤에 위치된 방정식에서 사용된 비구면 거울(834)에 대한 상수들은 다음과 같다:
CURV = -0.00332614
K = 0.000000
A = -4.32261E-10
B = 3.50228E-14
C = 7.13264E-19
D = 2.73587E-22
이 제4 실시예는 248.4㎚를 중심으로 한 광선에 대해 최적화된다. 용융된 실리카의 단일 굴절 재료 및 굴절능의 상당 부분은 도8에 도시된 실시예의 분광 대역폭을 제한한다. 그러나, 제4 실시예는 제1 내지 제3 실시예에서와 같이 0.7이 아닌 0.63의 최대 개구수를 갖기 때문에, 제4 실시예는 300pm, 바람직하게는 100pm의 분광 전체-폭-1/2-최대 대역폭(spectral full-width-half-maximum bandwidth)에 걸쳐 수용 가능한 상 형성을 제공한다. 이와 같이, 전자에서 협소하지 않거나, 후자에서 협소한 엑시머 레이저가 조사 광원을 위해 채용될 수 있다.
제4 실시예는 LG1 및 LG2의 정미 굴절능이 제1 내지 제3 실시예에서와 같이 약한 음이 아니라 약한 양이라는 점에서 제1 내지 제3 실시예와 상이하다. 또한, 이는 LG1 및 LG2의 전체적인 집속력이 양 또는 음 중 하나 일 수 있고, 여전히 오목 거울(834) 또는 그 근방에서 무한 거리의 입사동의 상이 형성되게 한다.
도9는 본 발명의 광학 축소 시스템의 제5 실시예를 도시하고 있다. 바람직하게는, 이 실시예는 0.60의 개구수를 갖고, 248.4㎚를 중심으로 하여 300pm의 분광 대역폭에서 작동한다. 긴 공액 단부로부터, 제5 실시예의 광학 축소 시스템은 조사 시스템 내의 가변 파장판(905), 물체 또는 레티클 평면(110), 제1 렌즈 그룹(LG1), 전향 거울(920), 제2 렌즈 그룹(LG2), 비임 스플리터 입방체(930), 제1 1/4 파장판(932), 오목 거울(934), 제2 1/4 파장판(938) 및 제3 렌즈 그룹(LG3)을 포함한다. 상은 상 또는 웨이퍼 평면(180)에 형성된다.
제1 렌즈 그룹(LG1)은 외피(912); 정의 렌즈(914) 및 부의 렌즈(916)를 구비한 이격된 이중 렌즈; 및 정의 렌즈(918)를 포함한다. 제2 렌즈 그룹(LG2)은 정의 렌즈(922); 부의 렌즈(924) 및 정의 렌즈(926)를 구비한 이격된 이중 렌즈; 및 부의 렌즈(928)를 포함한다. 제3 렌즈 그룹(LG3)은 2개의 정의 렌즈(940, 942), 외피(944) 및 2개의 정의 렌즈(946, 948)를 포함한다. 다시, 도5에 도시된 실시예에서와 같이, 도9의 전향 거울(920)은 본 발명의 작동에 필수적인 것은 아니지만, 포토리소그래피를 사용한 반도체 디바이스의 제조를 편리하게 하도록 물체 및 상 평면을 서로 평행하게 한다.
도9에 도시된 제5 실시예의 구조 데이터는 아래의 표 5에 제공되어 있다.
표 5
Figure 112001034301310-pct00012
Figure 112006028206110-pct00044
표 1 뒤에 위치된 방정식에서 사용된 비구면 거울(934)에 대한 상수들은 다음과 같다:
CURV = -0.00325995
K = 0.000000
A = -6.91799E-10
B = 5.26952E-15
C = 6.10046E-19
D = 1.59429E-22
이 제5 실시예는 248.4㎚를 중심으로 한 광선에 대해 최적화된다. 용융된 실리카의 단일 굴절 재료 및 굴절능의 상당 부분은 도9에 도시된 실시예의 분광 대역폭을 제한한다. 그러나, 제5 실시예는 제1 내지 제3 실시예에서와 같이 0.7이 아닌 0.6의 최대 개구수를 갖기 때문에, 제5 실시예는 300pm의 분광 전체-폭-1/2-최대 대역폭에 걸쳐 수용 가능한 상 형성을 제공한다. 이와 같이, 협소하지 않은 엑시머 레이저가 조사 광원을 위해 채용될 수 있다. 제5 실시예는 LG1 및 LG2의 정미 굴절능이 제1 내지 제3 실시예에서와 같이 약한 음이 아니라 약한 양이라는 점에서 제1 내지 제3 실시예와 상이하다. 또한, 이는 LG1 및 LG2의 전체적인 집속력이 양 또는 음 중 하나 일 수 있고, 여전히 오목 거울(934) 또는 그 근방에서 무한 거리의 입사동의 상이 형성되게 한다.
결 론
본 발명의 특정 실시예들이 위에 기재되었지만, 이들은 제한이 아니라 단지 예를 위해 제시된 것이라는 점을 이해하여야 한다. 첨부된 청구의 범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 기술적 사상 및 범주를 벗어나지 않고 형태 및 상세 사항 면에서 다양한 변화가 이루어질 수도 있다는 점이 본 기술 분야의 숙련자에 의해 이 해될 것이다. 이와 같이, 본 발명의 폭 및 범주는 상기 예시적인 실시예 중 임의의 실시예에 의해 제한되지 말아야 하고, 다음의 청구의 범위 및 그 등가물에 따라서만 한정되어야 한다.

Claims (27)

  1. 포토리소그래픽 장치 내의 광학 시스템으로서,
    광선 빔 소스와 제1 광학 디바이스 사이에서 연장되는 축을 따라 위치되는 레티클; 및
    이미지를 투영하는데 사용되는 광선을 변경하는 가변 파장 편광차를 제공하도록 구성된 편광 보정기
    를 포함하고,
    상기 광선 빔 소스, 편광 보정기, 레티클 및 제1 광학 디바이스 모두는 상기 축을 따라 놓여지고, 상기 편광 보상기는 또한 상기 축을 따라서 상기 레티클 다음 및 상기 제1 광학 디바이스 앞에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    출사 개구수가 물체 공간 개구수보다 큰 음의 굴절능을 갖는 제1 렌즈 그룹과;
    상기 제1 렌즈 그룹으로부터 입사하는 광선을 분리시키는 비임 스플리터와;
    오목 거울과;
    양의 굴절능을 갖는 제2 렌즈 그룹을 추가로 포함하며,
    상기 편광 보정기는 상기 제1 렌즈 그룹에 의해 수용되는 광선의 편광을 변경시키고, 상기 제1 렌즈 그룹의 음의 굴절능은 상기 오목 거울에 있는 또는 상기 오목 거울 근방의 개구 조리개에 무한 거리의 시스템의 입사동의 상을 형성하는 데 충분한 굴절능을 제공하며, 상기 제2 렌즈 그룹의 양의 굴절능은 시스템의 실질적으로 모든 굴절능을 제공하여 무한 지점으로 시스템의 출사동의 상을 형성하는 광학 시스템.
  3. 광학 시스템으로서,
    광선 빔 소스와 제1 렌즈 그룹 - 상기 제1 렌즈 그룹은 소정의 입사 개구수를 갖는 양의 굴절능을 갖음 - 사이에서 연장되는 광선 빔 경로의 축을 따라서 위치되며, 타원 편광(elliptically polarized light)을 제공하는 가변 파장판과;
    상기 가변 파장판에 인접하여 상기 축을 따라 위치되며 선편광(linearly polarized light)을 제공하는 레티클과;
    상기 제1 렌즈 그룹으로부터 분리되고 제1 렌즈 그룹의 입사 개구수보다 큰 출사 개구수를 갖는 음의 굴절능의 제2 렌즈 그룹과;
    비임 스플리터와;
    1/4 파장판과;
    오목 거울과;
    양의 굴절능의 제3 렌즈 그룹을 포함하며,
    상기 광선 빔 소스, 가변 파장판, 레티클 및 제1 렌즈 그룹 모두는 상기 축을 따라 놓여지고, 상기 가변 파장판은 또한 상기 축을 따라서 상기 레티클 다음 및 상기 제1 렌즈 그룹 앞에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 그룹의 양의 굴절능은 오목 거울이나 또는 오목 거울 근방의 개구 조리개에 제2 렌즈 그룹을 통해 무한 거리의 시스템의 입사동의 상을 형성할 정도로 충분한 굴절능을 제공하고, 상기 제2 렌즈 그룹의 음의 굴절능은 오목 거울에 필요한 공액을 제공하며, 상기 제3 렌즈 그룹의 양의 굴절능은 총 시스템 굴절능의 나머지를 제공하여 무한 지점으로 시스템의 출사동의 상을 형성하는 광학 시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제3항에 있어서, 상기 비임 스플리터와 상기 오목 거울 사이에 놓인 제1 1/4 파장판을 추가로 포함하는 광학 시스템.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제6항에 있어서, 상기 비임 스플리터와 상기 제3 렌즈 그룹 사이에 놓인 제2 1/4 파장판을 추가로 포함하는 광학 시스템.
  8. 광학 시스템에 있어서,
    광선 빔 소스와 제1 렌즈 그룹 - 상기 제1 렌즈 그룹은 양의 굴절능을 갖음 - 사이에서 연장되는 광선 빔 경로의 축을 따라서 위치되는 가변 파장판과;
    상기 가변 파장판에 인접하여 상기 축을 따라서 위치된 레티클과;
    음의 굴절능의 제2 렌즈 그룹과;
    비임 스플리터와;
    제1 1/4 파장판과;
    오목 거울과;
    양의 굴절능의 제3 렌즈 그룹을 포함하며,
    상기 제1 렌즈 그룹은,
    적어도 하나의 양의 굴절능의 렌즈와;
    실질적으로 0의 굴절능의 제1 렌즈와;
    실질적으로 0의 굴절능의 제1 렌즈와 함께 비점 수차, 상면 만곡, 왜곡 수차 등의 수차 교정을 돕는 제1 이중 렌즈를 구비하며,
    상기 제2 렌즈 그룹은,
    비임 스플리터 및 오목 거울을 위한 발산 광선을 제공하는 음의 굴절능의 적어도 하나의 렌즈와;
    측방향 색상 교정을 제공하는 정의 렌즈와;
    구면 수차 및 코마의 교정을 돕는 제2 이중 렌즈를 구비하며,
    제1 렌즈 그룹의 양의 굴절능은 오목 거울이나 또는 오목 거울 근방의 개구 조리개에 제2 렌즈 그룹을 통해 무한 거리의 시스템의 입사동의 상을 형성할 정도로 충분한 굴절능을 제공하고, 제2 렌즈 그룹의 음의 굴절능은 오목 거울에 필요한 공액을 제공하며, 제3 렌즈 그룹의 양의 굴절능은 총 시스템 굴절능의 나머지를 제공하여 무한 지점으로 시스템의 출사동의 상을 형성하며,
    상기 광선 빔 소스, 가변 파장판, 레티클 및 제1 렌즈 그룹 모두는 상기 축을 따라 놓여지고, 상기 가변 파장판은 또한 상기 축을 따라서 상기 레티클 다음 및 상기 제1 렌즈 그룹 앞에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 비임 스플리터와 상기 제3 렌즈 그룹 사이에 놓인 제2 1/4 파장판을 추가로 포함하는 광학 시스템.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제9항에 있어서, 다음의 데이터에 따른 구조를 갖는 광학 시스템.
    표 1
    Figure 112008079954758-pct00014
    Figure 112008079954758-pct00015
    Figure 112008079954758-pct00016
  11. 광학 시스템에 있어서,
    광선 빔 소스와 제1 정의 렌즈 사이에서 연장되는 광선 빔 경로의 축을 따라서 위치되는 가변 파장판과;
    상기 가변 파장판에 인접하여 상기 축을 따라서 위치된 물체 평면과;
    제1 이중 렌즈와;
    제2 정의 렌즈와;
    외피와;
    제3 정의 렌즈와;
    제1 부의 렌즈와;
    제4 정의 렌즈와;
    제2 부의 렌즈와;
    비임 스플리터 입방체와;
    제1 1/4 파장판과;
    오목 거울과;
    제2 1/4 파장판과;
    제5 정의 렌즈와,
    제2 이중 렌즈와;
    제6 정의 렌즈와;
    제3 이중 렌즈를 포함하며,
    시스템 내로 입사하는 광선은 가변 파장판, 물체 평면, 제1 이중 렌즈, 제1 정의 렌즈, 제2 정의 렌즈, 외피, 전향 거울, 제3 정의 렌즈, 제1 부의 렌즈, 제2 부의 렌즈, 비임 스플리터 입방체 및 제1 1/4 파장판을 통과하고, 제1 1/4 파장판 및 비임 스플리터 입방체를 통해 오목 거울에 의해 재반사되며, 제2 1/4 파장판, 제5 정의 렌즈, 제2 이중 렌즈, 제6 정의 렌즈 및 제3 이중 렌즈를 통과하도록 배열되며,
    상기 광선 빔 소스, 가변 파장판, 물체 평면 및 제1 정의 렌즈 모두는 상기 축을 따라 놓여지고, 상기 가변 파장판은 또한 상기 축을 따라서 상기 물체 평면 다음 및 상기 제1 정의 렌즈 앞에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 다음의 데이터에 따른 구조를 갖는 광학 시스템.
    표 2
    Figure 112008079954758-pct00017
    Figure 112008079954758-pct00045
    Figure 112008079954758-pct00046
  15. 광학 시스템에 있어서,
    광선 빔 소스와 제1 정의 렌즈 사이에서 연장되는 광선 빔 경로의 축을 따라서 위치되는 가변 파장판과;
    상기 가변 파장판에 인접하여 상기 축을 따라서 위치된 물체 평면과;
    제1 이중 렌즈와;
    제2 이중 렌즈와;
    제2 정의 렌즈와;
    제1 부의 렌즈와;
    제3 정의 렌즈와;
    제2 부의 렌즈와;
    비임 스플리터 입방체와;
    제1 1/4 파장판과;
    오목 거울과;
    제2 1/4 파장판과;
    제4 정의 렌즈와,
    제3 이중 렌즈와;
    제5 정의 렌즈와;
    외피와;
    제6 정의 렌즈를 포함하며,
    시스템 내로 입사하는 광선은 가변 파장판, 물체 평면, 제1 이중 렌즈, 제2 이중 렌즈, 제1 정의 렌즈, 전향 거울, 제2 정의 렌즈, 제1 부의 렌즈, 제3 정의 렌즈, 제2 부의 렌즈, 비임 스플리터 입방체 및 제1 1/4 파장판을 통과하고, 제1 1/4 파장판 및 비임 스플리터 입방체를 통해 오목 거울에 의해 재반사되며, 제2 1/4 파장판, 제4 정의 렌즈, 제3 이중 렌즈, 제5 정의 렌즈, 외피 및 제6 정의 렌즈를 통과하도록 배열되며,
    상기 광선 빔 소스, 가변 파장판, 물체 평면 및 제1 정의 렌즈 모두는 상기 축을 따라 놓여지고, 상기 가변 파장판은 또한 상기 축을 따라서 상기 물체 평면 다음 및 상기 제1 정의 렌즈 앞에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서, 다음의 데이터에 따른 구조를 갖는 광학 시스템.
    표 3
    Figure 112008079954758-pct00047
    Figure 112008079954758-pct00048
  19. 광학 시스템에 있어서,
    물체 평면과;
    상기 물체 평면에 인접하여 위치되는 가변 파장판과;
    양의 굴절능의 제1 렌즈 그룹과;
    음의 굴절능의 제2 렌즈 그룹과;
    비임 스플리터와;
    오목 거울과;
    양의 굴절능의 제3 렌즈 그룹과;
    비임 스플리터와 오목 거울 사이에 놓인 제1 1/4 파장판과;
    비임 스플리터와 제3 렌즈 그룹 사이에 놓인 제2 1/4 파장판을 포함하며,
    가변 파장판의 특성에 의해 시스템 내로 입사하는 선편광이 타원 편광되고, 물체 평면의 특성에 의해 물체 평면을 출사하는 타원 편광이 선평광되며,
    시스템 내로 입사하는 광선은 제1 렌즈 그룹, 제2 렌즈 그룹, 비임 스플리터를 통과하고, 비임 스플리터를 통해 오목 거울에 의해 재반사되며, 제3 렌즈 그룹을 통과하도록 배열되는 광학 시스템.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제3, 11, 15 및 19항 중 어느 한 항에 있어서, 가변 파장판은 베렉 보정기인 광학 시스템.
  21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제3, 11, 15 및 19항 중 어느 한 항에 있어서, 가변 파장판은 솔레일-바비넷 보정기인 광학 시스템.
  22. 광학 축소 시스템에 있어서,
    가변 파장판과;
    상기 가변 파장판에 인접하여 위치된 물체 평면과;
    정미 굴절능을 갖는 양의 굴절능의 제1 렌즈 그룹과;
    정미 굴절능을 갖는 음의 굴절능의 제2 렌즈 그룹과;
    제1 및 제2 렌즈 그룹의 정미 굴절능에 의해 발생되는 제1 및 제2 렌즈 그룹으로부터 평행하게 되지 않은 광선이 입사하는 비임 스플리터와;
    제1 1/4 파장판과;
    오목 거울로서, 제1 및 제2 렌즈 그룹의 정미 굴절능에 의해 개구 조리개에 무한 거리의 시스템의 입사동의 상을 형성하는 데 충분할 정도만의 굴절능을 자신 또는 자신의 근방에 제공하는 오목 거울과;
    제2 1/4 파장판과;
    양의 굴절능의 제3 렌즈 그룹을 포함하며,
    시스템 내로 입사하는 광선은 제1 렌즈 그룹, 제2 렌즈 그룹, 비임 스플리터를 통과하고, 비임 스플리터를 통해 오목 거울에 의해 재반사되며, 제3 렌즈 그룹을 통과하도록 배열되는 광학 축소 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 가변 파장판은 자신의 특성에 의해 선편광이 타원 편광되도록 그리고 물체 평면의 특성에 의해 물체 평면을 출사하는 타원 편광이 선편광되도록 입력광에 대해 배향되는 광학 축소 시스템.
  24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제23항에 있어서, 다음의 데이터에 따른 구조를 갖는 광학 축소 시스템.
    표 4
    Figure 112006028206110-pct00049
    Figure 112006028206110-pct00024
    Figure 112006028206110-pct00025
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제23항에 있어서, 다음의 데이터에 따른 구조를 갖는 광학 축소 시스템.
    표 5
    Figure 112006028206110-pct00026
    Figure 112006028206110-pct00027
    Figure 112006028206110-pct00028
  26. 긴 공액 단부로부터 짧은 공액 단부까지의, 상 공간 개구수 및 물체 공간 개구수를 갖는 광학 축소 시스템으로서,
    레티클과;
    상기 레티클에 인접하여 위치된 편광 보상기와;
    양의 굴절능의 제1 렌즈 그룹과;
    물체 공간 개구수와 실질적으로 유사한 출사 개구수를 갖는 음의 굴절능의 제2 렌즈 그룹과;
    비임 스플리터와;
    오목 거울과;
    양의 굴절능의 제3 렌즈 그룹을 포함하며,
    시스템 내로 입사하는 광선은 제1 렌즈 그룹, 제2 렌즈 그룹 및 비임 스플리터를 통과하고, 비임 스플리터를 통해 오목 거울에 의해 재반사되며, 제3 렌즈 그룹을 통과하도록 배열되는 광학 축소 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 출사 개구수는 물체 공간 개구수보다 큰 광학 축소 시스템.
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