비대칭 동공 조명의 보정을 위한 필터 장치 document_id A220623052368

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.