Polarization 편광의 영향성

Polarization 편광은 전자기파가 진행할 때 파를 구성하는 전기장이나 자기장이 특정한 방향으로 진동하는 현상을 말합니다. 일반적인 의미의 전자기파는 모든 방향으로 진동하는 빛이 혼합된 상태를 말하지만, 특정한 광물질이나 광학필터를 사용해 편광 된 상태의 빛을 얻을 수 있습니다.

노광 설비에서 NA가 커질수록 image에 미치는 편광 효과가 커지게 됩니다. 이 편광 효과로 인해서 patterning quality가 달라질 수 있습니다. TE mode는 pattern의 방향과 입사하는 빛의 편광 방향이 평행한 방향으로 입사한 빛의 전기장의 방향이 일치하기 때문에 pattern fideltiy가 좋아집니다. 

TE 편광은 전기장의 진동 방향이 pattern과 같은 방향인 편광, TM 편광은 전기장 방향이 pattern의 수직인 방향인 편광

그러나, TM mode의 경우 pattern의 방향과 입사하는 빛의 방향이 수직이기 때문에 입사하는 빛의 전기장의 방향일 경우에는 서로 수직이기 때문에 간섭이 불가능하여 patterning이 안 좋게 됩니다.

TE mode는 화면 방향으로 전기장 방향이 같아서 간섭을 이루지만, TM mode는 E1, E2가 서로 수직하여 간섭을 이루지 않는다.

Horizotal line (수평 pattern)에는 X polarization이 도움이 되고, Verical line(수직 pattern)은 Y polarization이 도움이 됩니다. 둘다 존재하는 pattern에는 Azimuthal이라는 원형 편광을 사용하면 모든 pattern에 도움이 됩니다. Diagonal pattern(사선 모양)만 존재할 경우엔 Radial polarization을 사용하면 좋습니다. 

아래와 같이 in line SEM ADI image를 보시면 vertical line에서 TE의 경우엔 50nm Line and Space까지 pattern이 되는 걸 알 수 있습니다. contrast도 좋고 pattern fideltiy도 우수합니다. TE와 TM의 빛이 동시에 들어오는 경우엔 간섭되는 빛이 적기 때문에 TE만 존재하는 경우보다 image fidelity가 안 좋습니다. contrast도 0.5 수준으로 낮습니다. TM mode의 경우엔 pattern에 도움을 주는 image를 생성하는 간섭광 TE가 없기 때문에 pattern fidelity가 매우 불량합니다.