KR20060118435A

KR20060118435A - 마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템

Info

Publication number: KR20060118435A
Application number: KR1020067005045A
Authority: KR
Inventors: 제스 쾰러; 요하네스 반글러; 마르쿠스 브롯삭; 볼프강 싱어; 다미안 피올카; 만프레드 마울
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 아게
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-11-23
Also published as: US20070165202A1; WO2005026843A3; KR101159867B1; EP1668421A2; WO2005026843A2; JP4717813B2; US7714983B2; US20100195077A1; JP2007505488A

Abstract

마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템은 주광원(11)으로부터의 광으로 조명 필드를 조명하는 데 사용된다. 조명 시스템은 주광원으로부터 광을 수용하여 이 광으로부터 조명 시스템의 동공성형면(31)에서 가변적으로 세팅될 수 있는 2차원 강도 분포를 생성하는 는 광 분배 장치(25)를 갖는다. 광 분배 장치는 적어도 하나의 광학 변조 장치를 갖는데, 광학 변조 장치는 입사광의 각도 분포를 변화시키기 위하여 개별적으로 제어될 수 있는 개별적인 요소들(21)의 2차원 어레이를 갖는다. 장치는 광학 부품들을 교체하지 않고도 극단적으로 상이한 조명 모드들의 가변적인 세팅을 가능하게 한다.

마이크로리소그래피 투사 노출 장치, 조명 시스템, 광 분배 장치, 광학 변조 장치, 동공성형면

Description

마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템{Illumination system for a microlithography projection exposure installation}

본 발명은 주광원(primary light source)으로부터의 광으로 조명 필드(illumination field)를 조명하기 위한, 마이크로리소그래피 투사 노출 시스템용 조명 시스템에 관한 것이다.

반도체 부품 또는 다른 미세 구조 부품을 마이크로리소그래피법을 이용하여 제조할 시 사용되는 투사 노출 시스템의 효율은 투사 대물렌즈의 이미징 특성(imaging property)에 의하여 실질적으로 결정된다. 더욱이, 그 시스템으로 달성될 수 있는 이미지 품질 및 웨이퍼 처리량 역시 투사 대물렌즈 이전에 배열된 조명 시스템의 특성에 의해 실질적으로 결정된다. 이것은 주광원, 예컨대 레이저로부터의 광을 최상의 가능한 효율로 준비할 수 있어야만 하고, 공정에 있어서 조명 시스템의 조명 필드에서 가능한 최상의 균일한 강도 분포를 만들 수 있어야만 한다. 게다가, 그 조명 시스템의 다양한 조명 모드(세팅)를 세팅할 수 있어야 하는데, 이는 예컨대 이미지화될 개별적인 패턴(예컨대 마스크 상의 패턴, 레티클 상의 패턴)의 구조에 따라 조명을 최적화하기 위함이다. 다양한 결맞음(coherence) 정도와 또한 환형 필드 조명 및 2극 또는 4극 조명을 갖는 상이한 통상적인 세팅들 사이의 가능 한 세팅이 일반적이다. 비축상의 비스듬한 조명을 만들기 위한 통상적이지 않은 조명 세팅이 특히 두 개의 빔의 간섭을 이용하여 초점 깊이를 증가시키고 또한 해상력을 증가시키기 위하여 사용될 수 있다.

EP 0 747 771은 줌-액시콘 대물렌즈(zoom-axicon objective)를 갖는 조명 시스템을 개시하는데, 객체면(object plane)에 제 1 회절 래스터 요소가 2차원 래스터 구조를 가지도록 배열되어 있다. 이 래스터 요소는 입사 레이저 방사(radiation)의 기하학적 광 유도 밸브(또는 익스텐듀(extendue))를 살짝 증가시키고 광 분포의 형태를 예컨대 대략적인 원형 분포, 환영 분포 또는 4극 분포와 같은 방식으로 변화시키는데 사용된다. 이러한 조명 모드들 사이에서 변화시키기 위하여, 제 1 래스터 요소가 교체된다. 대물렌즈의 출사동공(exit pupil)에 배치된 제 2 래스터 요소가 대응하는 광 분포로 조명되어 직사각형 광 분포를 형성하는데, 이 형상은 뒤따르는 로드(rod) 형상의 광 혼합 요소의 입구면(entry surface)에 대응한다. 줌-액시콘을 조정함으로써, 조명의 환형성 및 조명되는 영역의 사이즈가 조정될 수 있다.

EP 1 109 067(US 2001001247에 대응한다)은 조명 시스템의 광 경로에서의 상이한 회절 광학 요소들의 선택적인 교체를 위한 교체 장치가 구비된 조명 시스템을 개시한다. 회절 광학 요소들을 교체함으로써, 다양한 조명 모드가 세팅될 수 있다. 시스템은 줌-액시콘 모듈 없이도 조작될 수 있다.

비축 조명을 달성하기 위한 다른 공지의 가능성이 예컨대 US 5,638,211, EP 500 393 B1(US 5,305,054에 대응한다), US 6,252,647 또는 US 6,211,944에 개시되 어 있다.

상이한 조명 모드들을 세팅하기 위하여 교체가능한 광학 요소들(예컨대 회절 광학 요소들 또는 공간 필터들)로 작동하는 조명 시스템의 경우, 상이한 조명 세팅들의 개수는 상이한 교체가능한 요소들의 개수로 제한된다. 적절한 교체 장치들은 구조적으로 복잡할 수 있다.

DE 199 44 760 A1은 집적 디지털 스크린 이미징 처리(IDSI; integrated digital screen imaging process)에서의 조명 강도의 변조를 허용하는 감광판 인화용 조명 장치를 개시한다. 이 경우, 광원으로부터의 광이 2차원 셀(cell) 어레이를 갖는 디지털 광 변조장치 상에 조사되는데, 이것은 감광 기판 상에 특정한 패턴을 편향시키기 위하여 컴퓨터로 제어되는 시스템을 통해 활성화되고 비활성화될 수 있으며, 광 변조장치에 대해 상대적으로 이동된다. 일 구현예에서, 광 변조장치는 개별적으로 구동될 수 있는 많은 개별적인 거울들을 갖는 마이크로 거울 배열(디지털 거울 장치, DMD(digital mirror device))을 구비한다. 인화 중, 감광 물질의 노출에 사용되지 않는 거울들은 기울어져, 그 거울들 상에 조사되는 광을 감광 물질로부터 멀어지는 방향으로 편향시킨다. 제어 시스템을 이용함으로써, 노출에 사용된 개별적인 거울들의 개수가 따라서 변화될 수 있다. 유사한 시스템이 WO00/36470에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 따라서 단순한 구성을 가지면서도 상이한 조명 모드들을 세팅함에 있어서 광범위한 변화성을 허용하는 마이크로리소그래피 투사 노출 시스템용 조명 시스템을 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 청구항 1의 특징을 갖는 조명 시스템을 제공한다. 종속 청구항들에서 다른 장점을 갖는 사항들이 특정된다. 모든 청구항들의 기재는 본원의 상세한 설명에 참조로서 포함된다.

본 발명에 따른 조명 시스템은 광축과 광 분배 장치를 갖는데, 광 분배 장치는 주광원으로부터 광을 조사받으며, 조명 시스템의 동공성형면(pupil-shaping surface) 내에서 다양하게 세팅될 수 있는 2차원 공간 강도 분포를 만든다. 광 분배 장치는 광 변조 장치에 입사하는 방사의 각도 분포(angular distribution)의 제어가능한 변화를 위한 적어도 하나의 광학 변조 장치를 갖는다. 광 변조 장치는 개별적으로 구동될 수 있는 개별적인 요소들의 어레이를 구비할 수 있는데, 이것들은 그 설치된 위치의 장소에서의 각각의 경우에 있어서 방사의 각도 또는 각도 스펙트럼(angular spectrum)에서의 특정한 변화를 가져올 수 있다. 광학 변조 장치는 또한 국부적으로 가변하는 광학 변조 장치라고도 불리는데, 각도 변화량이 위치의 함수로서 세팅될 수 있기 때문이다. 어레이는 바람직하게는 2차원 어레이이며, 예컨대 개별적인 요소들의 복수개의 행과 열을 가진 2차원 어레이일 수 있다. 이 경우, 모든 조명 모드들에 있어서 광학 변조 장치의 개별적인 요소들에 입사하는 모든 광 강도가 동공성형면의 이용가능한 영역으로 편향되어 따라서 조명 필드의 조명에 기여할 수 있도록 하는 것과 같은 방법으로, 개별적인 요소들이 바람직하게 구동된다. 광학 변조 장치를 이용함으로써, 입사광이 낭비되지 않도록 하면서 광 강도의 위치에 따른 재분포를 얻을 수 있다. 따라서, 손실이 적고, 상이한 조명 모드들의 다양한 세팅이 가능해진다.

광학 변조 장치에 입사한 광의 일부를 동공성형면의 사전설정된 영역으로 특정하게 편향시키는 본 발명에 따른 가능성의 결과로서, 가상적으로 임의의 소망된 조명 강도 분포가 동공성형면에 세팅될 수 있다. 이는, 예컨대 통상적인 조명 세팅들의 경우에 있어서 광축을 중심으로 하는 상이한 반경의 조명 스팟과, 비통상적인 경우 비축상 조명, 환형 조명 및 극성 강도 분포, 예컨대 2극 조명 또는 4극 조명 강도 분포를 포함한다. 그러나 본 발명에 따른 조명 시스템으로 이와 상이한 강도 분포 역시 가능한데, 예컨대 4극 이상의 다극 조명, 예컨대 6극 조명도 가능하다. 조명 분포는 광축에 대하여 어떤 대칭성을 가질 필요는 없다.

마이크로리소그래피 투사 노출 시스템에 구비된 조명 시스템에 있어서, 소망된 강도 분포가 존재하는 조명 시스템의 동공성형면은 후속의 투사 대물렌즈의 동공면(pupil plane)과 광학적으로 결합된 위치에 위치하거나 그 위치에 인접하여 위치할 수 있다. 일반적으로, 동공성형면은 조명 시스템의 동공면에 대응하거나 또는 동공면의 근방에 위치할 수 있다. 만일 삽입된 광학 부품들이 각도를 유지하도록 작동한다면(각도 보존 요소들), 투사 대물렌즈의 동공에서의 공간 광 분포는 따라서 조명 시스템의 동공성형면에서의 공간 광 분포(위치 분포)에 의해 결정된다. 만일 조명 시스템이 예컨대 광 혼합 요소(광 적분기)로서 파리의 눈(fly's eye) 형상 집광장치를 구비한다면, 동공성형면은 그 입구측 근방에 위치하거나 그 입구측과 일치할 수 있다. 내부 반사로 작동하는 하나 이상의 로드 형상의 광 적분기(로드 적분기)를 구비하는 시스템의 경우, 동공성형면은 광 적분기의 입구면에 관한 푸리에 변환된 평면이거나 그 근방에 위치할 수 있다. 전술한 전통적인 광 혼합 요소가 존재하지 않는 시스템도 가능하다. 여기서, 강도 분포 균일화는, 만일 적합하다면, 프리즘과 같은 수단에 의한 부분 빔의 적합한 중첩에 의하여 수행될 수 있다.

본 출원에서 "방사" 및 "광"의 용어는 광범위하게 해석되어야만 하며, 특히 자외선 범위, 예컨대 대략 365nm, 248nm, 193nm, 157nm 또는 126nm의 파장에서의 자외선 범위로부터의 전자기 방사를 포함하는 개념이다. 물론 극자외선 범위(EUV; extreme ultraviolet)로부터의 전자기 방사, 예컨대 20nm 이하의 파장을 갖는 소프트 X선으로부터의 전자기 방사도 포함한다.

일 구현예에서, 광학 변조 장치는 개별적인 거울들의 어레이를 갖는 거울 배열로 형성되는데, 그 거울 배열에 입사하는 방사의 각도 분포를 변화시킬 수 있도록 개별적인 거울들은 개별적으로 제어될 수 있다. 변조 장치의 개별적인 요소들을 형성하는 개별적인 거울들은 1차원 또는 2차원 어레이로 래스터 방식으로 배열될 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 광학 변조 장치는 전기광학(electro-optical) 요소로 형성되는데, 이는 바람직하게는 1차원 또는 2차원의 제어가능한 회절격자 필드 배열(어레이)을 구비하거나 또는 대응하는 음파광학(acousto-optical) 요소들의 어레이를 구비할 수 있다. 래스터의 방식으로 배열되어 따라서 래스터 요소라고 불릴 수도 있는 이 각각의 개별적인 요소들은 래스터 요소의 위치에 방사 출력의 특정한 각도 또는 각도 스펙트럼을 도입하는데, 일반적으로 입사 방사의 빔 편향, 즉 전파 방향에서의 변화가 도입된다. 개별적인 요소들을 전기적으로 구동시킴으로써, 예컨대 방사 출력의 각도 분포가 가변적으로 세팅될 수 있다.

광 변조 장치와 동공성형면 사이의 공간에는 렌즈 또는 다른 이미징 요소와 같은 광학 부품이 존재하지 않을 수 있다. 이 경우, 광 변조 장치와 동공성형면 사이의 거리가 충분히 멀어서 동공성형면이 광 변조 장치의 원거리 필드 영역에 위치하도록 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 조건 하에서, 소망된 공간 강도 분포가 동공성형면에서 자동적으로 확립된다.

일 구현예에서, 입사 각도 분포를 동공성형면에서의 공간 분포(위치 공간에서의 분포)로 변환하기 위한 광학 시스템이 광학 변조 장치와 동공성형면 사이에 제공된다. 이 광학 시스템은 따라서 각도 분포를 동공성형면으로 푸리에 변환하기 위한 것이다. 이 경우, 그것은 개별적인 광학 요소일 수 있는데, 예컨대 고정된 초점거리와 규정된 배율을 가진 렌즈일 수 있다. 푸리에 변환을 위해 사용된 광학 시스템은 바람직하게는 가변적으로 세팅될 수 있는 초점거리를 갖는다. 그것은 줌 대물렌즈로 구성될 수 있다. 그 결과, 주어진 조명 분포에 있어서 이 조명 분포로 조명될 수 있는 동공성형면의 영역의 사이즈가 바람직하게는 연속적으로 세팅될 수 있다. 만일 원추형 표면을 가진 액시콘 시스템이 광학 변조 장치와 동공성형면 사이에 제공된다면, 조명의 소망된 레벨의 환형 필드 특성(환형성)이 액시콘 시스템을 조정함으로써 (만일 적합하다면 연속적으로) 세팅될 수 있다. 일 구현예에서, 예컨대 EP 0 747 772에 개시된 줌 액시콘 대물렌즈의 구성에 대응할 수 있는 구성을 가진 줌 액시콘 대물렌즈가 광학 변조 장치와 동공성형면 사이에 배열될 수 있다. 이 경우, 광학 변조 장치는 거기에 도시된 제 1 회절 래스터 요소의 위치에서 사용될 수 있다. EP 0 747 772의 개시는 본원에 참조로서 포함된다.

광학 변조 장치는 반사적으로 작동할 수 있으며 광축에 대하여 기울어지도록 얼라인될 수 있는데, 예컨대 평균적으로 대략 90°편향(더 작은 또는 더 큰 각도의 편향)을 달성하기 위한 편향 거울과 같은 방식으로 얼라인될 수 있다.

동공성형면 뒤의 조명 시스템의 광학 부품들의 기능을 위하여, 만일 동공성형면에 입사하는 광의 각도가 가능한 한 작을수록 바람직하다. 이를 위하여, 바람직한 구현예에서는, 광학 변조 장치와 동공성형면 사이의 광학적 거리가 충분히 커서 동공성형면 영역에서의 각도 분포의 광 빔과 광축 사이의 각도가 5°이하가 되도록 (특별한 경우는 3°이하가 되도록) 선택되도록 준비될 수 있다. 더 작은 각도가 선택될수록, 조명된 영역과 인접한 조명되지 않은 영역 사이의 밝기 변화가 더욱 커진다.

미세하게 나뉜, 조명될 동공성형면의 영역의 다양한 형상의 특정한 세팅은, 특히 광 혼합 요소들로서 하나 이상의 파리의 눈 집광장치들을 사용하는 시스템에서 더욱 효과적일 수 있다. 그러한 시스템에서, 알려진 바와 같이, 파리 눈 형상 집광장치(벌집형상 집광장치)의 강도 분포 이후 외측의 소망된 암부는, "벌집"에 의해 형성된 개별적인 방사 채널들이 모두 사용되거나 전혀 사용되지 않을 경우에만 달성될 수 있다. 한편, 오직 부분적으로 사용된 방사 채널로부터의 방사는 균일성을 손상시킨다. 이러한 이유로, 통상적인 시스템들은, 예컨대 조명 영역 가장자리에서의 부분적으로 조명된 채널을 막기 위하여, 마스크로 작동한다. 이것은 광 손실을 초래할 수 있다.

적어도 하나의 파리 눈 형상 집광장치를 가지고, 동공성형면이 통상적으로 파리 눈 형상 집광장치의 입구면 영역에 위치하거나 그것과 광학적으로 결합된 면에 위치하는 본 발명의 일 구현예에서, 동공성형면에서의 공간 강도 분포는 오직 모두 조명되거나 모두 조명되지 않은 채널들만이 존재하고 부분적으로 조명된 "벌집"은 피해지는 것과 같은 방식으로 세팅되거나 제어될 수 있다. 따라서 개별적인 채널들을 차단하기 위한 조리개 사용이 필요치 않게 될 수 있다. 따라서, 단순화된 구성으로, 전체적으로 손실이 없는 조명 제어가 가능하게 된다.

이 때문에, 일 구현예에서 광 분배 장치는 광학 변조 장치와 동공성형면 사이에 광학적으로 배열된 적어도 하나의 회절 광학 요소를 갖는데, 이는 광학 변조 장치로부터의 광을 수용하고 회절 광학 요소의 구성에 의해 정해진 효과 함수(effect function)에 따라 각도 분포를 도입함으로써 광을 조절하기 위함이다. 이 구성 때문에, 광학 변조 장치에 의해 생성된 광의 각도 분포는 광학 원거리 필드에서의 회절 광학 요소에 의해 생성된 각도 분포와 광학적으로 겹치게 된다.

효과 함수는 광학 변조 장치의 개별적인 요소로부터의 빔이 회절 광학 요소에 의하여 하나의 광학 채널의 사이즈 및 형상 또는 파리 눈 형상 집광장치의 인접한 광학 채널들의 그룹의 사이즈 및 형상에 맞게 변화되도록 하는 것과 같은 것일 수 있다. 특히, 회절 광학 요소의 회절 구조는 광학 변조 장치의 한 개의 광학 요소로부터의 빔으로부터 직사각형 조명 필드가 생성될 수 있는 것과 같은 것일 수 있다. 직사각형 형상은 파리 눈 형상 집광장치의 한 개의 광학 채널에 맞도록 크기가 변화될 수 있다. 다른 구현예에서, 조명된 영역은 크기가 변화되어 인접한 광학 채널들의 그룹을 덮도록 될 수도 있다.

일 구현예에 따르면, 회절 광학 요소는 회절 광학 요소의 단면을 거쳐 주기적으로 반복되는 회절 구조를 갖는, 컴퓨터로 생성된 홀로그램(CGH; computer generated hologram)이다.

만일 광학 변조 장치의 거울 배열이 사용된다면, 거울 배열의 개별적인 거울에 의해 생성된 조명된 면의 최소 사이즈는 일반적으로 개별적인 거울의 사이즈에 의해 실질적으로 결정되는데, 개별적인 거울은 예컨대 평면 거울일 수 있다. 평면 거울이 아니라 유한한 거울 초점 거리를 가진 곡면 거울인 개별적인 거울에 의해 생성된 광점(light spot)의 최소 양을 감소시키는 것도 가능하다. 개별적인 거울에 입사하는 방사가 실질적으로 집속된 형태로 동공성형면 상에 입사하도록, 초점 거리가 변화될 수 있다. 그 결과, 동공성형면에서의 다양한 공간 강도 분포의 매우 분화된 세팅이 가능해 진다.

거울 배열의 개별적인 거울은 모두 동일한 형상 및 사이즈를 가질 수 있는데, 이는 제조에 있어서 장점이 된다. 개별적인 거울들이 각각 하나 이상의 개별적인 거울들을 갖는 제 1 거울 그룹과 적어도 제 2 거울 그룹을 구비하는 것도 가능하며, 거울 그룹의 개별적인 거울들이 상이한 사이즈 및/또는 상이한 형상 및/또는 상이한 곡률반경을 갖는 것도 가능하다. 예컨대 만일 개별적인 거울들의 사이즈가 변한다면, 이것은 거울 배열의 개별적인 거울들 사이에서 수행하는 일을 분리하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 큰 면적을 가진 개별적인 거울들은 생성된 광점들의 많은 부분을 생성할 수 있으며, 반면 더 작은 개별적인 거울들은 광 분포의 미세 구조를 생성할 것이다.

일반적으로, 개별적인 거울들은 각각의 경우 특정한 기초 광 분포(basic light distribution)의 생성자(producer)로 간주될 수 있는데, 이것들은 결합하여, 생성된 광 분포들이 상호 상대적으로 배치되도록 함으로써 조명 시스템의 동공성형면에서의 소망된 분포를 형성한다. 각도 분포에서의 변화 및 그에 따른 동공성형면에서의 광점들의 변위가, 예컨대 적어도 하나의 기울임 축에 대해 개별적인 거울들을 적절하게 기울임으로써 달성될 수 있다.

공간 광 분포의 생성에서의 더 많은 자유도가, 개별적인 거울로부터 반사된 방사의 분포를 형성하기 위한 필적할만한 효과의 구조 또는 회절 광학 구조를 갖는 적어도 몇몇의 개별적인 거울들에 의해 만들어질 수 있다. 그 결과, 이 개별적인 거울에 의해 생성된 "기초 분포"는 여전히 본질적으로 형상화될 수 있다. 예컨대, 개별적인 거울은 복수개의 광점들로 이루어질 수 있는 기초 분포를 생성하는 방식으로 디자인될 수 있는데, 복수개의 광점들은 인접할 필요는 없다.

거울 배열의 개별적인 거울들은 바람직하게는 상호 직접 이웃하여, 작은 면이 형성된 실질적으로 폐쇄된 연속적인 반사면을 형성한다. 인접한 개별적인 거울들의 상대적인 이동성을 용이하게 하기 위하여, 개별적인 거울들 사이에 작은 거리 또는 갭이 존재하여 좁은 비반사영역을 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 특히 그러한 구현예의 경우, 거울 배열의 정면에 광학 장치에 입사한 광을 거울 배열의 개별적인 거울들 상으로 집중시키기 위한 광학 장치가 배열되는 것이 바람직하다. 그 광학 장치는 광학 요소들의 2차원 래스터 배열일 수도 있고 회절 광학 어레이 발생기일 수도 있다. 이러한 방식으로, 예컨대 래스터로부터의 입사광이 집속된 형태로 개별적인 거울들 상으로 유도될 수 있으며, 이에 의해 거울 배열에서의 반사 손실이 최소로 감소될 수 있다.

2차원 래스터 배열은 예컨대 망원 렌즈 시스템을 갖는 2차원 어레이를 구비할 수 있는데, 이는 바람직하게는 거울 배열에 도달하기 전의 전체적으로 시준(視準)된 빔 경로에 배열된다. 래스터 배열의 광학 요소들과 뒤따르는 개별적인 거울들 사이에는 1:1 관계가 있을 수 있다.

특히, 상이한 형상 및/또는 사이즈의 개별적인 거울들과 관련하여, 유사하게 래스터 배열의 개별적인 광학 요소들을 상이하게 디자인하는 것이 바람직하다. 예컨대 만약 광원으로부터의 확장된 빔의 상이한 사이즈의 영역들이 집속되어 개별적인 거울들을 향해 조사되는 광 빔을 형성한다면, 거울 배열의 개별적인 거울들 상에서의 광 에너지의 변동을 얻을 수 있다. 이렇게 하여, 개별적인 기초 광 분포들을 만족하는 방사 에너지가 변화될 수 있다. 2차원 래스터 배열의 앞 및/또는 뒤의 적합한 투과 필터를 이용하여 유사한 효과를 얻을 수도 있지만, 광 손실이 발생하게 된다.

만일 회절 광학 어레이 생성기가 사용된다면, 단순한 구성을 가진 광학 요소로, 입사광을 어레이 유형의 광학 변조 장치의 개별적인 광학 요소들 상에 집중되는 복수개의 광 빔들로 변환시킬 수 있다. 한 개의 입사광 플럭스로부터 복수개의 분리된 광 플럭스들을 생성하기에 적합한 광학 어레이 생성기들은, 예컨대 N. 스트레이블(N. Streibl)에 의한 "광학 어레이 생성기들을 이용한 빔 형상화"라는 제목의 J. Mod. Optics 35 (1989) 페이지 1559-1573에 기재되어 있다. 일 구현예에서 소위 "대먼(Dammann) 격자"에 따라 디자인된 광학 어레이 생성기가 사용된다. 이 유형의 고효율 다중 상 홀로그램들은 H. 대먼(H. Dammann), K. 고틀러(K. Gortler)에 의한 "다중 상 홀로그램들을 이용한 고효율 인-라인 다중 이미징"이라는 제목의 Optics Commun. 3 (1971) 페이지 312-315에 기재되어 있다. 어레이 유형의 광학 변조 장치의 개별적인 요소들 상에 광을 집중시키기 위하여 회절 광학 어레이 생성기들을 이용하는 것은 저비용 고효율(낮은 광손실)의 효과를 가져온다.

거울 배열의 개별적인 거울들의 구성 및/또는 구동을 위하여, 선행기술로부터의 공지의 개념들이 이용될 수 있으나, 개별적인 조명 시스템에의 적용은 크기를 변경시키는 것과 관련하여 이루어져야만 한다. 종종 디지털 거울 어레이(DMD; digital mirror array)라고도 불리는, 개별적으로 구동될 수 있는 개별적인 거울들을 갖는 거울 배열들은, 예컨대 마스크를 사용하지 않는 리소그래피용 시스템(비교: 예컨대 US 5,523,193, US 5,691,541, US 5,870,176 또는 US 6,060,224)으로부터 알려져 있다.

광학 변조 장치에 의해 생성된 출력 방사를 구성하기 위한 (개별적인 거울들의 예를 사용하여 설명된) 몇몇 수단들은 또한 제어가능한 회절 격자들 또는 음파광학 요소들을 갖는 전자광학 요소에서 동일한 효과를 가질 수 있다. 이것들은 개별적인 요소들을 서로에 대해 기울이는 가능성, 개별적인 요소들의 적합한 구성을 통해 개별적인 요소로부터의 광 출력의 기초 분포에 영향을 줄 가능성, 또는 제어가능한 회절 격자들 또는 음파광학 요소들의 효과적인 이용을 위하여 대응하는 광학 변조 장치에 이르기 전의 개별적인 각도 변경 요소에 입사하는 방사를 집중시키기 위한 광학 요소들을 제공하는 수단을 포함한다.

특히 마이크로리소그래피용 조명 시스템의 구현예에서, 조명 필드에 이루어지는 조명의 높은 균일성을 달성하기 위하여, 조명 시스템에 광 혼합 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 조명 시스템에서는, 파리 눈 형상 집광장치를 갖는 광 혼합 장치들과 하나 이상의 적분기 로드 또는 광 혼합 로드 또는 이들의 조합을 갖는 광 혼합 장치들 모두가 사용될 수 있다. 그러한 광 혼합 장치들은 회절형 디자인(렌즈 요소들을 갖는 파리 눈 형상 집광장치, 투명 재료로 형성된 적분기 로드)으로도 이용가능하고 반사형 디자인(오목 거울들을 갖는 파리 눈 형상 집광장치, 내부 반사를 갖는 속이 빈 로드)으로도 이용가능하다.

본 발명은 또한 주광원으로부터의 광으로 조명 필드를 조명하는 방법에 관한 것인데, 조명 필드는 특히 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈의 객체면에 위치하거나 그것과 결합된 평면에 위치한다. 조명 방법은 광원과 조명 필드 사이의 광 경로에서 조명 필드에 입사하는 광의 각도 분포를 변화시키는 단계를 구비한다. 그 변화는 주광원으로부터의 광이 상호 독립적으로 가변할 수 있으며 상호 적합하게 세팅된 적어도 두 개의 개별적인 요소들을 갖는 광학 변조 장치로 가이딩됨으로써 발생한다. 이 세팅은 예컨대 적어도 하나의 개별적인 요소들을 다른 개별적인 요소에 대해 하나 이상의 기울임 축을 중심으로 기울이거나 회절 요소들의 회절 특성을 변화시키는 것을 구비할 수 있다. 광 변조 장치 이후의 결과는, 광의 각도 분포가 개별적인 요소들의 상대적인 세팅에 의존하며, 후속적인 광학 부품들에 의해 조명 필드에 입사하는 광의 각도 분포로 변환된다는 것이다. 광 변조 장치에 의한 광 출력은 바람직하게는 상호 독립적으로 세팅될 수 있는 두 개 이상의 광 빔들을 갖는데, 예컨대 개별적으로 세팅될 수 있는 적어도 10개, 또는 적어도 50개, 또는 적어도 100개의 광 빔들을 갖는다.

상기와 같은 또는 다른 특징들이 청구의 범위뿐만 아니라 실시예 및 도면들로부터 도출될 것이며, 각각의 특징들이 각각의 경우에 구비될 수도 있고 또는 본 발명의 구현예들의 서브컴비네이션의 형태로 복수개가 구비될 수도 있다.

도 1은 복수개의 개별적인 거울들을 갖는 거울 배열을 구비한 광 변조 장치의 구현예를 갖는, 마이크로리소그래피 투사 노출 시스템용 조명 시스템의 일 구현예를 개략적으로 보여주는 개념도이다.

도 2는 거울 배열의 기능을 설명하기 위하여 개략적으로 도시된 개략도이다.

도 3은 광학 변조 장치의 원거리 필드에서 광학 투사 요소를 사용하지 않고도 소망된 광 분포가 이루어지는 조명 시스템의 단순한 구현예를 도시한다.

도 4는 광학 변조 장치가 제어가능한 회절 격자의 래스터 배열을 구비하고 동공성형면에 배열된 래스터 요소가 광 혼합 장치로서 기능하는, 마이크로리소그래피 투사 노출 시스템용 조명 시스템의 다른 구현예를 개략적으로 도시하는 개념도이다.

도 5는 어레이 유형의 광학 변조 장치로 광을 집중시키고 파리 눈 형상 집광장치의 광학 채널에 적합한 광점들을 형성하기 위한 회절 광학 요소들을 갖는 광 분배 장치를 갖는 마이크로리소그래피 투사 노출 시스템용 조명 시스템의 다른 구 현예를 개략적으로 도시하는 개념도이다.

도 6 내지 도 9는 도 5에 따른 구현예의 파리 눈 형상 집광장치의 입구측 상의 광 분포의 개략적인 다이어그램들이다.

도 10은 편광 빔 스플리터를 포함하는 조명 시스템의 다른 구현예를 도시하는 단면도이다.

도 1은 마이크로리소그래피용 투사 노출 시스템의 조명 시스템(10)의 일 예를 도시하는데, 이는 반도체 부품들 및 다른 미세 구조 부품들의 생산에 사용될 수 있으며, 마이크로미터 이하의 해상도를 달성하기 위하여 원자외선 영역의 광으로 작동한다. 사용된 광원(11)은 대략 157nm 작동 파장을 갖는 F₂ 엑시머 레이저인데, 그 광 빔은 조명 시스템의 광축(12)에 대해 동축으로 얼라인된다. 다른 UV 광원들, 예컨대 193nm 작동 파장을 갖는 ArF 엑시머 레이저, 248nm 작동 파장을 갖는 KrF 엑시머 레이저, 365nm 또는 436nm 작동 파장을 갖는 수은 증기 램프 또는 157nm 이하의 파장을 가진 광원도 마찬가지로 가능하다.

광원(11)으로부터의 광은 먼저 빔 신장기(expander, 13)로 입사하는데, 이는 레이저 빔을 단면적 20mm×15mm 단면적의 본래의 빔 프로파일로부터 신장시켜 80mm×80mm의 단면적을 갖는 신장된 프로파일(14)을 생성한다. 이 프로세스에서, 확산 각도는 대략 4mrad×2mrad로부터 대략 1mrad×0.4mrad로 감소한다.

빔 신장기 이후에는 망원 렌즈 시스템(16)의 2차원 래스터 배열(15)이 뒤따 르는데, 이는 신장된 빔(14)으로부터 규칙적으로 배열된 상호 평행한 빔들(17)의 세트를 생성하는데, 이 평행한 빔들 각각은 상호 측면으로 이격되어 있다.

빔들(17) 또는 부분 빔들(17)로 나뉜 광은, 위치 가변적인 (또는 공간 가변적인) 광학 변조 장치로 기능하는 거울 배열(20)에 부딪히는데, 이는 광축(12)에 대해 거시적으로 대략 45°의 각도로 얼라인되어 있으며, 편향 거울의 방식으로 평균 효과로 광축의 90° 접힘을 가져온다. 다른 각도 위치 및 편향 각도도 물론 가능하다. 작은 각도의 장점은 후속의 줌 시스템의 객체면이 더욱 이익이 되도록 위치하며 따라서 줌 시스템에서의 비용이 절감될 수 있다는 것이다. 거울 배열(20)은 많은 개수의 작은 개별적인 거울들(21)을 구비하는데 이것들은 예컨대 평판거울일 수 있고 매우 작은 틈을 가지고 직접적으로 상호 인접하며 전체적으로 면이 형성된(faceted) 거울 표면을 거울 배열(20)에 부여한다. 각각의 개별적인 거울들(21)은 상호 수직으로 얼라인된 두 개의 기울임 축들을 중심으로, 다른 개별적인 거울들로부터 독립적으로 기울어질 수 있다. 개별적인 거울들의 기울어지는 움직임은 개별적인 구동에 대응하는 전기 신호를 통해 제어 장치(22)에 의해 제어될 수 있다. 거울 배열(20)은 광 분배 장치(25)의 실직적인 구성 부분이며, 특히 국지적으로 해결된 방식으로 거울 배열 상에 입사하는 방사의 각도 분포를 변화시키는 목적으로 사용된다.

거울 배열(20)은 줌-액시콘 대물렌즈(30)의 객체면의 영역에 배열되는데, 줌-액시콘 대물렌즈는 빔 경로에 있어서 거울 배열의 이후에 배열되며 그 출사동공(31)에 회절 광학 래스터 요소(32)가 배열된다. 출사동공(31)은 여기서 또한 조명 시스템의 동공성형면으로 불린다. 광 경로에 있어서 동공성형면에 이르기에 앞서 배열된 구성요소들은 2차원 공간 강도 분포를 세팅하도록 사용되는데, 이는 이 동공성형면에서 가변적으로 세팅될 수 있다.

상세하게는, 이 기초 구조는 예컨대 다음과 같이 구성될 수 있다. 망원 렌즈 어레이(15)에 도달하는 신장된 빔(14)은 망원 어레이의 조각들에 의해 많은 수의 개별적인 빔들로 분리된다. 이 경우 신장된 레이저 빔의 4mm×4mm 부영역은 망원 어레이의 망원 조각(telescope segment)에 의하여 2mm×2mm의 크기를 갖는 빔(17)으로 축소된다. 이와 같이, 20×20=400 개의 빔들(17) 또는 부분 빔들이 생성된다. 이것들이 거울 배열의 관련된 개별적인 거울들(21)에 도달하는데, 각각의 개별적인 거울은 평판거울이고 3mm×3mm의 사이즈를 갖는다. 각각의 개별적인 거울이 4mm×4mm의 정사각형 영역에 위치한다. 이 영역들은 정사각형 격자 상에 상호 옆에 위치하여, 총 20×20=400 개의 개별적인 거울들이 존재한다.

구현예에서, 망원 렌즈 어레이(15)와 거울 배열(20) 사이의 축간 거리는 대략 100mm이다. 회절 광학 격자 요소(31)가 위치하게 되는 동공성형면(31)과 거울 배열 사이의 축간 거리는 1000mm 이상이다. 동공성형면에서 광이 조사되는 영역의 최대 반경은 대략 100mm이다. 이러한 기하학적 구조에 있어서, 대략 2.9°이하의 오직 상대적으로 작은 빔 각도만이 동공성형면(31)에 도달한다. 이는 (도 2 에서) 광축 위쪽에 배치된 개별적인 거울들은 동공성형면(31)의 위쪽 절반에서의 광 분포에만 영향을 주며, 광축 아래쪽에 배치된 개별적인 거울들은 오직 이 조명 영역의 아래쪽 절반에만 영향을 준다는 가정 하에 달성될 수 있다. 부분 빔 또는 개별적인 빔은 일반적으로 대략 1100mm의 광 경로에 있어서 기껏해야 대략 1.1mm정도만 신장된다. 이 값은 개별적인 거울로부터 반사된 개별적인 빔에 의한 동공성형면(31)에 생성된 광점의 최소 사이즈를 한정한다.

동공성형면(31) 이후에 배치된 주입 광학요소(40, 결합 광학요소)는 로드 형상의 광 적분기(45)의 직사각형 입구면(44)으로 강도 분포의 광을 통과시키는데, 광 적분기는 합성 석영 유리(또는 칼슘 플루오라이드)로 제조되며 다중 내부 반사를 이용하여 통과하는 광을 혼합하고 균질화시킨다. 동공성형면(31)은 입구면(44)에 대해 푸리에 변환된 면으로, 평면(31)에서의 공간적 강도 분포가 로드 입구(44)에서의 각도 분포로 변환되도록 한다. 로드(45)의 출구면(46)에는 중간 필드 평면(47)이 있는데, 여기에는 조정가능한 필드 조리개로 이용되는 레티클 마스킹 시스템(50, REMA; reticle masking system)이 배열된다. 그 후의 대물렌즈(55)는 마스킹 시스템(50)을 갖는 중간 필드 평면(47)을 평면(65) 사에 투사하는데, 평면(65)은 또한 여기서 레티클 평면으로 지칭된다. 레티클 평면(65)에는 레티클(66)이 배열된다. 레티클 마스킹 시스템의 평면(47)과 레티클 평면(65)은 조명 시스템의 조명 필드가 위치하는 평면들이다. 레티클 평면(65)은 투사 대물렌즈(67)의 객체면과 일치하는데, 투사 대물렌즈는 레티클 패턴을 그 이미지 평면(68)으로 투사하며, 이미지 평면에는 포토리지스트층으로 코팅된 웨이퍼(69)가 배열된다. 대물렌즈(55)는 제 1 렌즈 그룹(56)과, 필터들 또는 조리개들이 도입될 수 있는 중간 동공 평면(57)과, 제 2 렌즈 그룹(58) 및 제 3 렌즈 그룹(59)과, 그들 사이에 위치하여 큰 조명 장치를 수평으로 만들고 레티클을 수평으로 마운트하는 것을 가능하게 하는 편향 거울(60)을 포함한다.

투사 대물렌즈(67)와 함께, 조명 시스템(10)은, 레티클(66)을 투사 대물렌즈의 객체면(65)에서 지지하는 조정가능한 레티클 홀더와, 전자 부품들 및 광학적 회절 요소들 및 다른 미세구조 부분들을 마이크로리소그래피법으로 제조하기 위한 투사 노출 시스템의 조정가능한 웨이퍼 홀더를 형성한다. 조명 시스템은 웨이퍼 스테퍼와 웨이퍼 스캐너 모두에서 사용될 수 있다.

조명 시스템은, 스테이지의 개수로 완전한 에텐듀(etendue, 기하학적 광 가이드 밸브)를 도입하는 방식으로 만들어진다. 방사의 광대한 평행성과 작은 빔 단면적 때문에, 레이저에 의해 방출된 광 빔은 매우 낮은 에텐듀를 갖는데, 이는 빔 신장에 의해, 그리고 망원 어레이(15)의 도움으로 빔을 분할함에 의해 증가될 수 있다. 개별적인 거울들(21)의 위치와 그 결과 달성될 수 있는 각도 분포에 의존하여, 거울 배열(20)에 의해 에텐듀는 더욱 증가하며, 방사 분포의 형상도 역시 변화된다. 줌-액시콘 시스템(30)은 무한대에서의 투사가 이루어지도록 디자인된다. 줌-액시콘 시스템(30)의 전방 초점면의 영역에 배열된 배열은 줌-액시콘 광학요소와 함게 줌 시스템의 출사동공(31)에 가변적인 사이즈의 2차원 강도 분포를 준비하는데, 출사동공은 동공성형면으로서 작용한다. 여기에 배열된 회절 래스터 요소(32)는 직사각형 방출 특성을 가지며, 에텐듀의 주요 부분을 생성하고, 주입 광학요소(40)를 통해 에텐듀를 필드 사이즈에 적합하게, 즉 로드 적분기(45)의 직사각형 입구면(44)의 형상에 적합하게 한다.

개별적인 거울들(21)의 기울어진 위치들은 적합한 전기적 신호를 통해 제어 장치(22)에 의해 세팅되는데, 개별적 거울들의 소망된 방향들은 두 개의 축들을 중심으로 하는 기울어짐의 가능성 때문에 가능하다. 그러나 기울이는 것은 기계적으로 또는 전자적으로 작은 기울임 각도로 제한되어, 개별적인 거울들의 가능한 각 세팅 중 거울 배열로부터 반사된 모든 방사는 대물렌즈(30)에 도달할 수 있다. 개별적인 거울들(21)을 기울임으로써, 그것으로부터 기인한 빔들이 동공성형면(31, 조명 시스템의 동공면)의 다양한 위치로 반사된다. 이와 같이 생성될 수 있는 2차원 광 분포(35)의 특성은 원칙적으로 개별적인 광점들의 사이즈에 의해서만 제한된다. 생성될 수 있는 광점들의 소망된 사이즈는 예컨대 개별적인 거울들의 적절한 곡률반경에 의해 달성될 수 있다. 개별적인 거울들을 적응형 거울들(adaptive mirrors)로 디자인하는 것도 가능한데, 이 거울면의 형상은 예컨대 압전현상을 이용하는 것과 같은 적합한 액튜에이터를 통해 제한된 범위에서 변할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 적용에 있어서, 동공성형면(31, 조명 시스템의 동공면)에서의 광의 분포가 레티클 평면(65)에서의 마스크(66)의 구조의 함수로서 세팅될 수 있다는 것이 매우 중요하다. 개별적인 거울들의 적합한 컴퓨터로 제어되는 얼라인에 의해, 모든 유사한 2차원 조명 광 분포가 제 1 동공성형면(31)에 세팅될 수 있는데, 예컨대 상이한 직경, 환형 세팅, 4극 또는 2극 세팅을 가진 통상적인 조명이 세팅될 수 있다. 다른 시스템과 다르면서, 동공성형면(31)에 소망된 다른 광 분포를 가변적으로 세팅하는 것도 가능하다. 세팅들 사이의 변화를 위해 어떤 광학 부품들도 대체될 필요가 없다. 무엇보다도, 동공면(31)에서의 광 분포가 필터, 조리개 또는 광 손실을 유발하는 다른 요소들을 필요로 하지 않고도 세팅될 수 있다. 이것은 또한 특히 입구측이 바람직하게는 동공성형면(31)의 영역에 배열되야만 하는 사용된 광 혼합 요소가 파리 눈 형상 집광장치인 다른 구현예들에도 적용될 수 있다. 특히 동공성형면(31)에 임의의 소망된 광 분포들을 가상적으로 세팅할 수 있는 능력은 또한 동공 타원율(ellipticity) 또는 극성 밸런스와 같은 몇몇 동공 특성들에 영향을 주기 위한 목적으로 사용될 수도 있다. 이는 큰 장점이 될 수 있는데, 통상적인 레이저 빔의 강도 분포는 뚜렷한 밝기 변화(sharp light-dark transition)를 가진 소망된 형태를 결코 갖지 않기 때문이다. 구현예에서, 동공면(31)으로 광 빔들이 입사하는 각도는 기껏해야 3°이다. 이것은 로드 적분기(45)를 채우는 것에 긍정적인 영향을 미친다.

조명 시스템의 단순화된 구현예가 도 3을 참조로 하여 설명한다. 조명 시스템(100)에서, 레이저 광원(111)으로부터의 광이, 개별적으로 구동되며 두 개의 기울임 축들에 대해 각각 기울어질 수 있는 복수개의 개별적인 거울들(121)을 가지며 광축(112)에 대해 비스듬하게 얼라인된 거울 배열(120) 상에 대략 25°의 입사각으로 입사한다. 여기서, 조사 방향에 대한 거울 배열의 공격각도가 작을수록 이 구현예에서의 광 손실이 작아지는데, 개별적인 거울들로의 광 집속수단이 없기 때문이다. 거울 배열(120)은 위치 변경 광학 변조 장치로 사용되며 이 시스템의 광 분배 장치(125)를 형성하고, 제어 장치(122)에 의해 구동되며, 소망된 2차원 강도 분포가 존재할 조명 시스템의 동공성형면(131)으로부터 충분히 멀리 이격되어 위치하여 동공성형면(131)은 거울 배열(120)의 원거리 필드의 영역에 위치하게 된다. 이 경우, 거울 배열(120)로부터의 각도 분포 출력이 비교되는 효과를 가진 렌즈 또는 광 학요소를 통해 푸리에 변환에 의해 공간적인 분포로 전환될 필요 없이, 소망된 강도 분포가 자동적으로 동공성형면(131)의 영역에 위치한다. 동공성형면(131)( 이후에 배열된 필드 렌즈(140)는 강도 분포를 뒤따르는 필드 평면(165)으로 변환시키는데, 필드 평면에는 예컨대 조명될 마스크가 위치하여 소망된 방향으로부터 조명된다. 뒤따르는 투사 광학요소(170)는 레티클의 패턴을 투사 대물렌즈(170)의 이미지 평면(180)에의 감광성 물질로 코팅된 웨이퍼 상에 투사한다.

도 4에 도시된 조명 시스템(210)의 구조는 도 1에 도시된 조명 시스템의 구조로부터 변형된 것인데, 따라서 상호 대응하는 특징들 및 구성요소들은 200이 증가된 대응하는 참조번호를 갖는다. 도 1에 따른 시스템과의 차이점은, 첫째로 위치 변경 광학 변조 장치(220)의 구조와, 둘째로 광 혼합의 개념에 있다. 이러한 점에서, 조명 시스템(210)이 특별한 광 혼합 요소 없이 구성되었다는 것, 즉 적분기 로드 또는 파리 눈 형상 집광장치 없이 구성되었다는 것을 주목할 필요가 있다. 도 1에 따른 구현예에서와 같이, 레이저 광원(211)으로부터의 광은 빔 신장기(213) 및 망원 렌즈 시스템의 2차원 래스터 배열(215)을 통과한 후 규칙적으로 배열되고 상호 평행한 빔들(217)의 세트로 존재하는데, 빔들은 각각의 경우 측면으로 상호 이격되어 있다. 부분 빔들 또는 빔들(217)은 각각의 경우 광학 변조 장치(220)의 개별적인 요소들(221)을 향하고 있다. 광학변조 장치는 전자광학 요소로 구성되며 많은 수의 제어가능한 반사 회절 격자들(221)을 갖는데, 이것들은 광학 변조 장치의 개별적인 요소들을 형성하고, 물리적으로 2차원 래스터 또는 격자에 배열되며, 제어 장치(222)에 의해 그것들의 회절 특성에 대하여 상호 독립적으로 세팅되고 변화 될 수 있다. 따라서 전자 신호를 통해, 광학 변조 장치(220)로부터 반사된 방사의 각도 분포를 가변적인 방식으로 줌-액시콘 대물렌즈(230)의 방향으로 세팅하는 것이 가능하다. 다른 구현예에서, 광학 변조 장치의 개별적인 요소들은 음파광학 요소들에 의해 형성된다.

광학 변조 장치(220)는 줌-액시콘 대물렌즈(230)의 객체면의 영역에 구성되는데, 줌-액시콘 대물렌즈의 출사동공(231)은 조명 시스템의 동공성형면이다. 동공성형면(231) 또는 그 근방에는 이 구현예에서 복수개의 기능을 갖는 회절 또는 굴절 광학 요소들의 2차원 배열을 갖는 래스터 요소(232)가 배열된다. 먼저, 래스터 요소(232)에 의하여, 들어오는 방사가, 조명 시스템의 필드 평면(250) 영역의 후속적인 주입 광학요소(240)를 통과한 후 직사각형 조명 필드를 조명하도록 하는 방식으로, 형상이 변화된다. 이 경우 직사각형 방출 특성을 가진 래스터 요소(232)는 에텐듀의 주요 부분을 생성하며 이것을 필드 평면(250)에서의 소망된 필드 사이즈 및 필드 형상으로 적합하게 하는데, 필드 평면은 레티클 평면(265)과 광학적으로 결합하며 필드 평면 내에 레티클-마스크 시스템이 배열된다. 래스터 요소(232)는 프리즘 어레이로 구성될 수 있는데, 여기서 2차원 어레이로 배열된 개별적인 프리즘들은 소망된 대로 필드 평면(250)을 조명하기 위하여 국지적으로 결정된 각도를 도입한다. 주입 광학요소(240)에 의해 수행된 푸리에 변환은 래스터 요소(232)로부터의 배출시의 각각의 특정한 각도가 필드 평면(250)에서의 위치에 대응하는 효과를 갖는데, 래스터 요소의 위치, 즉 광축(212)에 대한 그것의 위치는 필드 평면(250)에서의 조명 각도를 결정한다. 개별적인 래스터 요소들을 떠나는 빔들은 이 경우 필드 평면(250)에서 중첩된다. 래스터 요소 및 그것의 개별적인 요소들의 적절한 디자인에 의하여 필드 평면(250)의 직사각형 필드가 실질적으로 균일하게 조명되도록 하는 것이 가능하다. 따라서, 래스터 요소(232)는 또한 필드 조명을 균질화시켜, 도 1에 따른 구현예의 적분기 로드(45)와 같은 분리된 광 혼합 요소와 같이 분배하는 것이 가능하도록 한다. 동공성형면(231)과 조명 시스템의 출사면(265, 레티클 평면) 사이에 어떤 분리된 광 혼합 요소가 요구되지 않으므로, 이 유형의 조명 시스템은 이 영역에서 특히 콤팩트하게 디자인될 수 있다.

이후에 연결된 푸리에 광학요소와 결합하여 첫째로 필드 사이즈 및 형상을 세팅하고 둘째로 이 필드의 조명을 균질화시키는데 사용되는 래스터 요소(232) 유형의 필드 성형 및 균질화 요소는, 광학 변조 장치로서 거울 배열과 함께 도 1에 따른 구현예에서도 물론 사용될 수 있다. 이 경우, 적분기 로드(45)로 분배하는 것이 가능하다. 둘째로, 도 1에 따른 거울 배열은 또한 제어가능한 회절 격자들 또는 광음향 요소들을 갖는 전자광학 광학 변조 장치로 대체될 수 있다. 도 4에 따른 반사성 회절 격자에 대한 대안으로서, 광학 변조 장치에서의 투과 회절 격자도 또한 가능하다.

도 5는 다른 구현예인 광 혼합 요소로서 파리 눈 형상 집광장치(380)를 이용하는 조명 시스템(310)을 개력적으로 도시한다. 레이저 광원(311)으로부터 유출된 선형으로 편광된 방사는 광 분배 장치(325)에 의해 파리 눈 형상 집광장치(380)의 입구측 근방에 배열된 동공성형면(331)에 가변적으로 선택가능한 2차원 강도 분포들을 형성한다. 광 분배 장치(325)는 빔 신장기(313)와, 제 1 회절 광학 요소(315, DOE1)와, (광축(312)에 대해 거시적으로 대략 45°의 각도로 얼라인되며 두 개의 상호 수직인 기울임 축들에 대해 기울어질 수 있는 복수개의 개별적인 거울들(321)을 갖는) 위치 가변(또는 공간 가변) 광학 변조 장치로서 작용하는 거울 배열(320)과, 거울 배열(320)의 이후에 배열된 제 2 회절 광학 요소(390, DOE2)와, 광학 시스템(330)에 들어오는 방사의 각도 분포를 동공성형면(331)에서의 광의 공간적 분포로 변환시키는 광학 시스템(330, 이것은 선택적이다)을 포함한다.

파리 눈 형상 집광장치(380)는 제 1 실린더형 렌즈의 제 1 래스터 배열(381)과 제 2 실린더형 렌즈(384)를 갖는 제 2 래스터 배열(382)로 이루어진다. 제 1 래스터 배열(381)의 렌즈들(383)은 동일한 굴절력과 직사각형 단면을 갖는데, 실린더형 렌즈(383)의 직사각형 형상은 조명될 조명 필드(351)의 직사각형 형상에 대응한다. 따라서 제 1 렌즈들(383)은 또한 "필드 벌집"이라 불리기도 한다. 실린더형 렌즈들(383)은 (조명 시스템의 동공면인) 동공성형면(331)에 또는 그 인근에 그 영역을 실질적으로 채우는 직사각형 래스터 내에 상호 인접하여 배열된다.

제 1 실린더형 렌즈들(383)은 평면(331) 상에 입사한 광이 조명될 실린더형 렌즈들(383)의 개수에 대응하는 많은 광 빔들로 나뉘도록 하는 효과를 갖는데, 그 광 빔들은 이 실린더형 렌즈들(383)의 초점 평면에 있는 조명 시스템의 필드 평면(332) 상에서 집속된다. 이 필드 평면 또는 그 인근에, 직사각형 단면의 제 2 실린더형 렌즈들(384)을 가지며 동일한 양의 굴절력을 갖는 제 2 래스터 배열(382)이 위치한다. 제 1 래스터 배열(381)의 각각의 실린더형 렌즈(383)는 광원을 제 2 래스터 배열(382)의 각각 관련된 제 2 실린더형 렌즈(384) 상으로 투사하여 많은 수 의 2차 광원들이 생성된다. 제 2 래스터 배열의 실린더형 렌즈들(384)은 때때로 "동공 벌집"으로 불리기도 한다. 제 1 래스터 배열(381)과 제 2 래스터 배열(382)의 상호 관련된 제 1 실린더형 렌즈(383) 및 제 2 실린더형 렌즈(384)의 쌍은 광학 채널을 형성한다. 제 1 래스터 배열(381)과 제 2 래스터 배열(382)은 파리 눈 형상 집광장치(380)를 형성하는데, 이것은 2차원 어레이로 배열된 많은 수의 광학 채널들을 갖는다.

제 2 래스터 배열(382)의 실린더형 렌즈들(384)은 각각의 2차 광원들의 인근에 배열되어 직사각형 제 1 실린더형 렌즈들(383)을 파리 눈 형상 집광장치의 이후에 배열된 필드 렌즈(385)를 통해 조명 시스템의 중간 필드 평면(347) 상에 투사한다. 필드 렌즈(385)는 초점거리를 연속적으로 변화시키도록 디자인된 줌 렌즈이다. 제 1 실린더형 렌즈들(383, 필드 벌집)의 직사각형 이미지들은 이 중간 필드 평면에 중첩된다. 이 중첩은 이 중간 필드 평면에서 광 강도를 균질화시키거나 균일하게하는 효과를 가져, 직사각형 조명 필드(351)의 균질한 조명이 얻어진다.

상술한 구현예에서와 같이, 레티클-마스킹 시스템(350, REMA)이 필드 조리개(field stop)로서 작용하는 중간 필드 평면(347)에 배열된다. 뒤따르는 대물렌즈(355)는 중간 평면(347)을 레티클(마스크 또는 리소그래피 원본)이 위치할 수 있는 조명 표면(365) 상으로 투사한다.

이 구현예의 일 특징은 거울 배열(320) 이전에 광원(311)과 거울 배열(320) 사이에 배열된 제 1 회절 광학 요소(315)이다. 회절 광학 요소(315)가 회절 광학 요소 상에 입사한 방사를 거울 배열의 개별적인 거울들(321) 상으로 집중시키기 위 한 광학 어레이 생성기로 디자인되는데, 이것에 의하여 개별적인 거울들(321)의 사용할 수 있는 거울 표면들 사이의 조명 갭에 의해 유발된 잠정적인 광 손실을 방지할 수 있다. 제 1 회절 광학 요소(315)가 회절 광학 요소에 부딪히는 단일한 평행한 광 빔으로부터 개별적인 거울들(321)의 개수에 대응하는 많은 집속된 광 빔들(317)을 생성하는 회절 산개(fan-out) 요소로 디자인되는데, 광 빔들은 개별적인 거울들(321, 도 5의 (a) 부분 참조)의 광학적으로 활성화된 영역에 집중된다. 개별적인 거울들(321)에 위치하는 많은 회절 차수들을 생성하는 "대먼 격자(Damann grating)" 형태의 산개 요소가 이를 위하여 사용된다. 비록 도 1과 관련하여 설명된 것과 같은 망원 렌즈 어레이가 회절 광학 요소(315) 대신 사용될 수 있지만, 망원 렌즈 어레이에 비교할 시 더 단순한 구조를 갖기 때문에 회절 광학 요소가 바람직하다. 또한 설치 공간 역시 절약할 수 있다.

개별적으로 구동되어 개별적인 요소들 상에 입사한 방사의 각도 스펙트럼 또는 각도를 변화시킬 수 있는 개별적인 요소들의 어레이 구조를 갖는 광학 변조 장치의 개별적인 요소들 상에 광을 집중시키기 위한 하나 이상의 회절 광학 요소를 이용하는 것은, 또한 도 4와 관련하여 설명된 것 또는 음파광학 요소들의 어레이와 관련하여 설명된 것과 같은 복수개의 제어가능한 회절 광학 격자들을 갖는 전자광학 요소와 같은 다른 광학 변조 장치와 관련하여 사용될 수도 있다.

광 분배 장치(325)는 특히 파리 눈 형상 적분기(380)와 관련하여 사용하기에 적합하며 파리 눈 형상 적분기(380)의 입구에서 동공성형면(331)의 조명을 가능하게 하여 파리 눈 형상 집광기의 개별적인 광학 채널들이 완전하게 조사되거나 또는 실질적으로 조사되지 않도록 함으로써 높은 균일도의 광 혼합이 광 손실을 최소로 하면서 달성될 수 있다. 이 효과는 다음과 같이 제어가능한 거울 배열(320)과, 그 이후에 거울 배열과 동공성형면(331) 사이에 배열된 제 2 회절 광학 요소(390)의 결합 작용에 의해 얻어진다. 거울 배열(320)의 개별적인 거울들(321)에 의해 반사된 개별적인 광 빔들(317)은 개별적인 거울들(321)의 방항에 의존하여 광축에 대해 특정한 각도들을 갖는다. 이 각도들은 이하에서 "오프셋 각도(offset-angle)"라 한다. 각각의 오프셋 각도는 거울 배열의 광학 원거리 필드에서의 소정의 위치, 즉 동공성형면(331)에서의 소정의 위치에 대응한다. 제 2 회절 광학 요소(390)는, 광 빔(317)에 의해 조명된 회절 광학 요소의 각각의 위치에 광 빔(317) 주위에 소정의 각도 분포(391)를 생성하여 이 소정의 각도 분포가 동공성형면(331)에서 파리 눈 형상 집광장치의 입구측 래스터 배열(383)의 단일의 렌즈 요소(383)의 사이즈 및 형상에 대응하도록 하는, 컴퓨터로 생성된 홀로그램(CGH; computer generated hologram)으로 디자인된다. 즉, 이 구현예에서 제 2 회절 광학 요소(390)에 의해 생성된 각도 분포(391)는 동공성형면(331)에서의 직사각형 조명 영역에 대응한다. 거울 배열(320)과 제 2 회절 광학 요소의 결합 작용에서, 동공성형면(331)에서의 단일의 광 빔(317)에 대응하는 조명된 영역의 위치는 개별적인 거울들(331)을 소정의 오프셋 각도들로 기울임으로써 제어될 수 있으며, 조명된 영역의 형상 및 사이즈는 필연적으로 회절 광학 요소(390)에 의해 형성된다.

개별적인 거울들의 기울임 방향이 제어 장치(322)에 의하여 개별적으로 제어될 수 있기 때문에, 파리 눈 형상 집광장치(380)의 개별적인 광학 채널들은 광학 채널이 완전하게 조명되거나 완전하게 조명되는 부분 외측에 존재하도록 선택적으로 선택될 수 있다. 이 기능을 증명하기 위하여, 도 6은 개략적으로 파리 눈 형상 적분기(380)의 입구측 상의 광축(312)을 따른 개략도를 도시하는데, 제 1 래스터 배열(381)의 직사각형 렌즈들(383)이 도시되어 있다. 도 6에서, 특정한 광학 채널(383i, 즉 선택된 필드 벌집)이 조명되고 있으며(어둡게 표시된 영역) 다른 모든 광학 채널들(383ni)은 조명되지 않고 있다. 도 7은 개별적인 거울들(321)의 기울임 각도를 제어함으로써 얻어진 환형 세팅의 예를 도시하는데, 본질적으로 링 형상의 조명된 영역(어둡게 표시된 영역)이 파리 눈 형상 집광장치의 입구 표면 상에 형성된다. 다시, 제 1 래스터 배열(381)의 모든 직사각형 실린더형 렌즈들(383)이 완전히 조명되거나(383i, 어둡게 표시된 부분) 완전히 조명되지 않는다(383ni, 밝은 직사각형들). 도 8은 (동공성형면(331)에서의) 파리 눈 형상 집광장치(380)의 입구측 상에 조명된 영역이 본질적으로 원형인 통상적인 세팅의 예를 도시한다. 다시, 거시적으로 원형인 조명된 영역이 파리 눈 형상 집광장치의 단일의 광학 채널들에 대응하는 작은 직사각형들로 나뉘어, 광축 주위의 중심에 위치한 많은 광학 채널들(383i)이 완전히 조명되고 소망된 영역 외측의 광학 채널들(383ni)은 완전히 조명되지 않는다.

제 2 회절 광학 요소(390)에 의해 생성된 각도 분포는 필드 벌집(383)을 구성하는 마이크로렌즈들의 형상으로 변형된다. 이 형상은, 다시, 조명 필드(351)의 직사각형 형상의 축소 형상이다. 스캐너 시스템용으로 사용된 조명 시스템들에 있어서 이 형상은 큰 폭-높이 종횡비를 가져 슬릿 형상의 조명 필드를 얻는다. 직사 각형 조명 필드의 폭과 높이 사이의 통상적인 종횡비는 예컨대 2:1 내지 8:1이다. 한편, 몇몇 조명 세팅들(예컨대 통상적인 세팅들 또는 환형 세팅들)에 있어서, 광축을 중심으로 실질적으로 대칭인 동공성형면(381)에서의 2차원 강도 분포를 얻는 것이 바람직하다. 이 경우, 존재하는 광 빔(391)의 형상이, 파리 눈 형상 집광기(380)의 입구측 상의 조명된 영역이 각각의 개별적인 광 빔(317)에 대해 하나 이상의 "벌집"을 포함하는 것을 가능하게 하는 효과 함수를 갖는 제 2 회절 광학 요소들(390)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 도 9는, 하나의 개별적인 거울(321)로부터의 광 빔이 제 1 래스터(381)의 여섯 개의 인접한 직사각형 렌즈들(383i)의 그룹 또는 블럭을 덮어 1에 가까운 종횡비를 갖는 거의 정사각형 형상의 조명 영역을 얻도록 형성되도록, 제 2 회절 광학 요소(390)가 디자인되는 예를 보여준다.

도 10은 광학 변조 장치로서 작용하는 거울 배열(420)과 거울 배열 이후의 제 2 회절 광학 요소(490)를 포함하는 조명 시스템의 다른 구현예의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 10에 도시된 부분 이전 및 이후의 구성은 도 5에 도시된 조명 시스템과 유사하게 또는 동일하게 구성될 수 있다. 이 구현예는 예컨대 레이저에 의해 제공되는 선형으로 편광된 광에 적합하게 변경되었다. 전술한 구현예들과 다른점은, 개별적인 거울 요소들(421)을 구비하는 반사성 광 변조기(420)가 일반적으로 광축(412)에 수직으로 배열된다는 것이다. 광축은 광축에 대해 45°로 기울어진 편광-선택적인 스플리터 표면(450)에서 굽혀져서 거울 배열(420)과 거울 배열에 평행한 제 2 회절 광학 요소(490) 사이에 기하학적으로 배열된다. λ/4 판(460)으로 형성된 광학 지연 장치는 거울 배열과 편광기(450) 사이의 거울 배열 이후에 배열 된다. 편광기(450)는 박막 편광기일 수 있다. 편광 빔 스플리터 표면은 얇은 투명판 상에 배열되거나 투명한 재료의 블럭 내에 배열될 수 있다.

입사하는 레이저 빔은 편광되어 전기장의 필드 벡터가 평면상의 빔 스플리터 표면(450, s 편광) 상의 입사면에 수직으로 진동하도록 한다. 편광층 구조는 (전기장 벡터는 입사면에 평행하게 진동하면서) s편광의 광은 실질적으로 반사시키고 p편광의 광은 실질적으로 투과시키도록 디자인된다. 빔 스플리터(450)에 입사하는 s편광 빔(417)은 거울 배열(420) 방향으로 반사된다. 선형 편광은, λ/4 판(460)을 통과하면서 원형으로 편광된 광이 거울들(421)에 의해 반사되도록, 원형 편광으로 변환된다. 광축에 대해 소망된 오프셋 각도를 가진 반사된 빔들은 원형 편광을 p편광으로 변환시키는 λ/4 판(460)을 통과한다. p편광 빔들(417)은 그 후 편광기(450)를 통과하여 파리 눈 형상 적분기의 광학 채널들의 사이즈 및 형상에 적합하도록 변환된 각도 스펙트럼을 도입하는 제 2 회절 광학 요소(490) 상에 입사한다. 이 배열에 있어서 모든 개별적인 레이저 빔들(417)은, 조명 시스템의 필드 평면에 또는 그 인근에 배열된 제 2 회절 요소(490)와 광원 사이에서 필연적으로 동일한 광 경로 길이를 갖는다. 따라서, 이 평면은 조명 시스템에서 일어나는 광학 이미징에 관하여 모든 빔들에 있어서 동일하다. 편광 빔 스플리터를 가진 유사한 배열도 전술한 몇몇 구현예들 또는 모든 다른 구현예들에서 사용될 수도 있다.

도 5 및 도 10의 구현예들에서, 거울 배열(320, 420)은 조명 시스템의 제 1 확산 요소로 간주될 수도 있는데, 광의 특정한 각도 분포가 거울 배열의 개별적인 거울들의 구성 및 세팅에 의존하여 생성되기 때문이다. 제 2 회절 광학 요소(390, 490)는 제 2 확산 요소로 간주될 수 있는데, 특정한 각도 분포가 이 요소에 의해 행성되기 때문이다. 거울 배열 이후에 제 2 회절 광학 요소를 배열시킴으로써, 제 1 확산 요소(320, 420)에 의해 생성된 각도 분포는 (동공성형면의) 광학 원거리 필드에서 제 2 확산 요소(390, 490)에 의해 생성된 각도 분포로 광학적으로 접힐 수 있다. 제 1 확산 요소(320, 420)는 실질적으로 시준된(collimated) 레이저 빔으로 조명되며, (조명 시스템의 제 1 필드 평면일 수 있는) 조명 시스템의 필드 평면 인근에 위치된다. 제 2 확산 요소(390, 490)는 제 1 확산 요소가 위치한 필드 평면에 대해 푸리에컨쥬게이트된(fourier-conjugated) 조명 시스템의 동공면과 제 1 필드 평면과 사이에 위치된다. 제 1 확산 요소가, 효과 함수가 제어 장치의 작용에 의해 동적으로 제어될 수 있는 동적 요소라는 것이 특유의 특징이다.

광학 부품들을 교체하지 않고도 극단적으로 상이한 조명 모드들의 가변적인 세팅을 가능하게 함으로써 사용이 용이한 조명 시스템의 제조 및 이용분야에 사용될 수 있다.

Claims

주광원으로부터의 광으로 조명 필드를 조명하기 위한 마이크로리소그래피 투사 노출 시스템용 조명 시스템으로서,

광축(12, 112, 212, 312); 및

주광원으로부터 광을 수용하고, 조명 시스템의 동공성형면(31, 131, 231, 331)에서 가변적으로 세팅될 수 있는 2차원 강도 분포(35)를 생성하기 위한 광 분배 장치(25, 125, 225, 325);를 구비하고,

광 분배 장치는, 입사광의 각도 분포를 제어가능하도록 변화시키기 위한 적어도 하나의 광학 변조 장치(20, 120, 220, 320, 420)를 구비하는 조명 시스템.
제 1 항에 있어서,

광학 변조 장치(20, 120, 220, 320, 420)는, 개별적으로 구동되어 입사된 방사의 각도를 변화시킬 수 있는 개별적인 요소들(21, 121, 221, 321, 421)의 어레이를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

광학 변조 장치에 입사된 실질적으로 모든 광 강도가 동공성형면(31, 131, 231, 331)의 사용가능한 영역으로 편향되도록 하는 방식으로, 광학 변조 장치가 구성되고 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

광학 변조 장치(20, 120, 220, 320)와 동공성형면(31, 231, 331) 사이에 광학 장치(30, 230, 330)가 제공되어 광학 변조 장치에 의해 생성된 각도 분포를 동공성형면(31, 231, 331)에서의 공간 분포로 전환시키는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 4 항에 있어서,

광학 시스템(30, 231)은 가변적으로 세팅될 수 있고 바람직하게는 연속적으로 세팅될 수 있는 초점거리를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

액시콘 시스템이 광학 변조 장치(20, 220)와 동공성형면(31, 231) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

광학 변조 장치(120)와 동공성형면(131) 사이의 공간에는 광학 부품이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 7 항에 있어서,

광학 변조 장치(120)와 동공성형면(131) 사이의 거리는 충분히 커서 동공성형면(131)이 광학 변조 장치(121)의 원거리 필드 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

광학 변조 장치는 반사성 광학 변조 장치(20, 120, 220, 320, 420)이고, 바람직하게는 편향 거울과 같은 방식으로 광축(12, 112, 212, 312)에 대해 비스듬히 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

광학 변조 장치(20, 120, 220)와 동공성형면(31, 131, 231) 사이에, 동공성형면(31, 131, 231)의 영역에서의 각도 분포에 속하는 광 빔들과 광축(12, 112, 212) 사이의 각도들이 5°이하, 바람직하게는 3°이하가 되도록 선택된 광학적 길이가 존재하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

광학 변조 장치는 적어도 하나의 거울 배열(20, 120, 320, 420)을 가지며, 거울 배열은, 입사광의 각도 분포를 변화시키기 위하여 개별적으로 제어될 수 있는 개별적인 거울들(21, 121, 321, 421)의 어레이를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 11 항에 있어서,

적어도 몇몇 개별적인 거울들, 바람직하게는 모든 개별적인 거울들(21)은 평면 거울 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

적어도 몇몇 개별적인 거울들, 바람직하게는 모든 개별적인 거울들은 유한한 초점거리를 가진 곡면 거울로 형성되며, 거울 초점 거리는 바람직하게는 개별적인 거울들에 입사된 방사가 실질적으로 집속된 형태로 동공성형면에 도달하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

거울 배열(20, 120)의 개별적인 거울들은 모두 동일한 형상 및 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

개별적인 거울들은 제 1 거울 그룹과, 각각 하나 이상의 개별적인 거울들을 갖는 적어도 제 2 거울 그룹을 구비하며, 거울 그룹들의 개별적인 거울들은 상이한 사이즈 및/또는 상이한 형상 및/또는 상이한 곡률반경을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

거울 배열의 적어도 몇몇 개별적인 거울들은 개별적인 거울로부터 반사된 방사의 분포를 형성하는 광학 구조, 바람직하게는 회절 광학 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

거울 배열(20, 120, 320, 420)의 개별적인 거울들은 거울 배열의 다른 개별적인 거울들에 대해 상대적으로 기울어질 수 있으며, 바람직하게는 상호 교차하는 두 개의 기울임 축들을 중심으로 기울어질 수 있는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

광학 변조 장치(220)는 개별적인 요소들(221)의 어레이를 갖는 전자광학 요소(220)이고, 개별적인 요소들은 제어가능한 회절 격자 및/또는 음파광학 요소들로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 2 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

광원과 광학 변조 장치 사이에는, 입사된 방사를 광학 변조 장치(20, 220, 320, 420)의 개별적인 요소들(21, 221, 321, 421) 상으로 집중시키기 위한 광학 장 치(15, 215, 315)가 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 19 항에 있어서,

광학 장치(15, 215)는 망원 렌즈 시스템(16)을 갖는 2차원 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 19 항에 있어서,

광학 장치는, 들어오는 빔을 광학 변조 장치의 개별적인 광학 요소들 상에 집중되는 복수개의 광 빔들로 변환시키는 회절 광학 어레이 생성기(315)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 21 항에 있어서,

회절 광학 어레이 생성기(315)는 대먼 격자(Dammann grid)로 디자인되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

동공성형면(31)과 조명 필드의 평면(65) 사이에 강도 분포의 광을 혼합하기 위한 광 혼합 장치(45, 380)가 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 23 항에 있어서,

광 혼합 장치는 입구면(44)을 갖는 적어도 하나의 적분기 로드(45, integrator rod)를 구비하며, 동공성형면(31)은 바람직하게는, 입구면에 대해 푸리에 변환된 평면이고 입구면 이후에 위치하는 평면의 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 23 항에 있어서,

광 혼합 장치는 적어도 하나의 파리 눈 형상 집광장치(380)를 구비하며, 동공성형면은 바람직하게는, 입구면의 영역 또는 입구면에 대해 광학적으로 결합된 면에 위치하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 25 항에 있어서,

파리 눈 형상 집광장치(380)의 개별적인 방사 채널들이 실질적으로 완전히 조사되거나 실질적으로 완전히 조사되지 않도록 하는 방식과 같이 광학 변조 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,

광 분배 장치는, 광학 변조 장치와 동공성형면 사이에 광학적으로 배열된 적어도 하나의 회절 광학 요소(390, 490)를 가지며, 이는 광학 변조 장치로부터의 광을 수용하고, 회절 광학 요소의 구성에 의해 정의되는 효과 함수에 따라 각도 분포를 도입함으로써 광을 수정하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 27 항에 있어서,

회절 광학 요소(390, 490)는, 광학 변조 장치의 개별적인 요소로부터의 빔이 회절 광학 요소에 의하여 형상이 변화되어 하나의 단일의 광학 채널의 형상 및 사이즈에 맞게 되거나 파리 눈 형상 집광장치의 인접한 광학 채널들의 그룹의 형상 및 사이즈에 맞게 되도록 디자인되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,

회절 광학 요소(390, 490)는 컴퓨터로 생성된 홀로그램(CGH; computer generated hologram)인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 25항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,

파리 눈 형상 집광장치(380)에는 지연 채널들을 개별적으로 방지하기 위한 마스크가 제공되지 않는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,

동공성형면(231)과 조명 필드의 평면(265) 사이에는 파리 눈 형상 집광장치 또는 적분기 로드가 배열되지 않는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

동공성형면(231) 또는 그 인근에는 래스터 요소(232)가 배열되며, 래스터 요소는 조명 시스템의 그 이후의 필드 평면(250)에서의 강도 분포의 형상을 변화시키고 균일화시키는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

광학 변조 장치의 개별적인 요소들(21, 121, 221, 321)을 구동하기 위하여 제어 장치(22, 122, 222, 322)가 구비되며, 제어 장치는 개별적인 요소들을 제어하기 위한 제어 신호들이 노출될 마스크(66)의 구조의 함수로서 변화될 수 있는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
반도체 부품들 및 다른 미세 구조 부품들의 제조방법으로서,

입사된 방사의 각도 분포를 변화시키기 위하여 개별적으로 제어될 수 있는 복수개의 개별적인 요소들을 갖는 적어도 하나의 광학 변조 장치를 갖는 조명 시스템으로, 투사 대물렌즈의 객체면(object plane)에 배열된 레티클을 조명하는 단계;

레티클의 이미지를 감광 기판 상에 생성하는 단계;

적어도 두 개의 개별적인 요소들을 서로에 대해 상대적으로 세팅함으로써 레티클 상의 입사광의 각도 분포를 세팅하는 것을 포함하는 레티클 조명 단계;를 갖는 방법.
제 34 항에 있어서,

광학 변조 장치는 개별적으로 제어될 수 있는 복수개의 개별적인 거울들을 갖는 거울 배열을 구비하며, 개별적인 요소들을 상대적으로 세팅하는 것은 하나 이상의 기울임 축을 중심으로 다른 개별적인 거울들에 대해 적어도 하나의 개별적인 거울을 기울이는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 34 항에 있어서,

광학 변조 장치는 개별적으로 제어될 수 있는 복수개의 회절 격자들을 가지며, 상대적으로 세팅하는 것은 적어도 두 개의 회절 격자들의 회절 효과들의 상이한 변화들을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 34 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

조명 시스템은 복수개의 방사 채널들을 갖는 파리 눈 형상의 집광장치를 구비하며, 개별적인 요소들은 방사 채널들이 실질적으로 완전히 조명되거나 실질적으로 완전히 조명되지 않도록 하는 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
조명 필드를 주광원으로부터의 광으로 조명하기 위한 마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템으로서,

광축(12, 112, 212); 및

주광원(11, 111, 211)으로부터 광을 받으며, 조명 시스템의 동공성형면(31, 131, 231)에서 가변적으로 세팅될 수 있는 2차원 강도 분포(35)를 생성하기 위한 광 분배 장치(25, 125, 225);를 구비하고,

광 분배 장치는 광학 변조 장치 상의 입사광의 각도 분포를 제어가능하도록 변화시키기 위한 적어도 하나의 광학 변조 장치(20, 120, 22)를 가지며,

광학 변조 장치(20, 120, 220)와 동공성형면(31, 231) 사이에는 광학 시스템(30, 230)이 제공되어 광학 변조 장치에 의해 생성된 각도 분포를 동공성형면(31, 231)에서의 공간적 분포로 변환시키고,

광학 시스템(30, 231)은 가변적으로 세팅될 수 있는 초점거리를 갖는 조명 시스템.
주광원으로부터의 광으로 조명 필드를 조명하기 위한 마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템으로서,

광축(12, 112, 212); 및

주광원(11, 111, 211)으로부터 광을 받고, 조명 시스템의 동공성형면(31, 131, 231)에서 가변적으로 세팅될 수 있는 2차원 강도 분포(35)를 생성하기 위한 광 분배 장치(25, 125, 225);를 구비하고,

광 분배 장치는 입사광의 각도 분포를 제어가능하게 변화시키기 위한 적어도 하나의 광학 변조 장치(20, 120, 220)를 가지며,

액시콘 시스템이 광학 변조 장치(20, 220)와 동공성형면(31, 231) 사이에 배열되는 조명 시스템.
주광원으로부터의 광으로 조명 필드를 조명하기 위한 마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템으로서,

광축(12, 112, 212); 및

주광원(11, 111, 211)으로부터 광을 받고, 조명 시스템의 동공성형면(31, 131, 231)에서 가변적으로 세팅될 수 있는 2차원 강도 분포(35)를 생성하기 위한 광 분배 장치(25, 125, 225);를 구비하고,

광 분배 장치는 입사광의 각도분포를 제어가능하게 변화시키기 위한 적어도 하나의 광학 변조 장치(20, 120, 220)를 가지며,

광학 변조 장치(120)와 동공성형면(131) 사이의 공간에는 광학 부품들이 존재하지 않는 조명 장치.
주광원으로부터의 광으로 조명 필드를 조명하기 위한 마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템으로서,

광축(12, 112, 212); 및

주광원(11, 111, 211)으로부터 광을 받고, 조명 시스템의 동공성형면(31, 131, 231)에서 가변적으로 세팅될 수 있는 2차원 강도 분포(35)를 생성하기 위한 광 분배 장치(25, 125, 225);를 구비하고,

광 분배 장치는 입사광의 각도분포를 제어가능하게 변화시키기 위한 적어도 하나의 광학 변조 장치(20, 120, 220)를 가지며,

광학 변조 장치는 적어도 하나의 거울 배열(20, 120)을 갖고, 거울 배열은, 입사광의 각도 분포를 변화시키기 위하여 개별적으로 제어될 수 있는 개별적인 거울들(21, 121)의 어레이를 갖는 조명 시스템.
주광원으로부터의 광으로 조명 필드를 조명하기 위한 마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템으로서,

광축(12, 112, 212); 및

주광원(11, 111, 211)으로부터 광을 받고, 조명 시스템의 동공성형면(31, 131, 231)에서 가변적으로 세팅될 수 있는 2차원 강도 분포(35)를 생성하기 위한 광 분배 장치(25, 125, 225);를 구비하고,

광 분배 장치는 입사광의 각도분포를 제어가능하게 변화시키기 위한 적어도 하나의 광학 변조 장치(20, 120, 220)를 가지며,

광학 변조 장치는 적어도 하나의 거울 배열(20, 120)을 갖고, 거울 배열은, 입사광의 각도 분포를 변화시키기 위하여 개별적으로 제어될 수 있는 개별적인 거울들(21, 121)의 어레이를 가지며,

개별적인 거울들은 거울 표면의 형상이 가변할 수 있는 적응형 거울들(adaptive mirrors)인 조명 시스템.
주광원으로부터의 광으로 조명 필드를 조명하기 위한 마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템으로서,

광축(12, 112, 212); 및

주광원(11, 111, 211)으로부터 광을 받고, 조명 시스템의 동공성형면(31, 131, 231)에서 가변적으로 세팅될 수 있는 2차원 강도 분포(35)를 생성하기 위한 광 분배 장치(25, 125, 225);를 구비하고,

광 분배 장치는 입사광의 각도분포를 제어가능하게 변화시키기 위한 적어도 하나의 광학 변조 장치(20, 120, 220)를 가지며,

광 변조 장치(220)는 개별적인 요소들(221)의 어레이를 갖는 전자광학 요소(220)이고, 개별적인 요소들은 제어가능한 회절 격자들 및/또는 음파광학(acousto-optical) 요소들로 형성되는 조명 시스템.
주광원으로부터의 광으로 조명 필드를 조명하기 위한 마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템으로서,

광축(12, 112, 212); 및

주광원(11, 111, 211)으로부터 광을 받고, 조명 시스템의 동공성형면(31, 131, 231)에서 가변적으로 세팅될 수 있는 2차원 강도 분포(35)를 생성하기 위한 광 분배 장치(25, 125, 225);를 구비하고,

광 분배 장치는 입사광의 각도분포를 제어가능하게 변화시키기 위한 적어도 하나의 광학 변조 장치(20, 120, 220)를 가지며,

광학 변조 장치(20, 120, 220, 320, 420)는 개별적으로 구동되어 입사된 방사의 각도를 변화시킬 수 있는 개별적인 요소들(21, 121, 221, 321, 421)의 어레이를 갖고,

광원과 광학 변조 장치 사이에 광학 장치(15, 215, 315)가 배열되어 광학 장치에 입사된 방사를 광학 변조 장치(20, 220, 320)의 개별적인 요소들(21, 221, 321) 상에 집중시키는 조명 시스템.
제 44 항에 있어서,

광학 장치(15, 215)는 망원 렌즈 시스템(16)을 갖는 2차원 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제 44 항에 있어서,

광학 장치는 들어오는 빔을 광학 변조 장치의 개별적인 광학 요소들 상에 집중된 복수개의 광 빔들로 변환시키기 위한 회절 광학 어레이 생성기(315)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.