專利名稱：微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
微光刻法用于生產(chǎn)微結(jié)構(gòu)的部件，例如集成電路或LCD。微光刻工藝在被稱為投射 曝光設(shè)備的設(shè)備中進(jìn)行，所述投射曝光設(shè)備具有照明系統(tǒng)和投射物鏡。在這種情況下，借助 照明系統(tǒng)被照明的掩模(=掩模母版)的圖像借助投射物鏡被投射到涂敷有光敏層(光刻 膠)并布置在投射物鏡的像面上的基底(例如硅晶片)上，以便將掩模結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到基底上 的光敏涂層上。在用于多種用途的投射曝光設(shè)備中，希望所產(chǎn)生的光盡可能地是非偏振的。為此， 從例如DE19829612A1中已知來(lái)自激光光源的線偏振光可以借助布置在激光光源下游的 Hanle消偏振器和光混合系統(tǒng)被消偏振。然而，這種情況下出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，即照明系統(tǒng)的掩模母版平面中的光可能仍然有 殘留的偏振。造成這個(gè)問(wèn)題的原因具體而言是照明系統(tǒng)中透鏡上的抗反射層(AR層)以及 反射鏡上的高反射層的作用。就這一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)那些作用會(huì)導(dǎo)致殘留偏振的不均勻的分布。這種不均勻 的分布可基于以下觀點(diǎn)來(lái)解釋透鏡(具體而言是照明系統(tǒng)中使用的軸錐透鏡(axicon lens)的圓錐透鏡)或那些透鏡上的AR層所產(chǎn)生的徑向殘留偏振分布與反射鏡上的AR層 所產(chǎn)生的具有恒定優(yōu)選的偏振方向的線性殘留偏振相重疊，那些相互重疊的殘留偏振分布 根據(jù)各自所涉及的方向(例如相對(duì)于掃描方向垂直或平行)而彼此增強(qiáng)或減弱。已知有各種方法用于減小照明系統(tǒng)和/或投射物鏡的光路中偏振狀態(tài)的不希望 的變化的作用。從US2005/0094268A1和W003/077011A1中已知將一光學(xué)系統(tǒng)分解為兩個(gè) 子系統(tǒng)，并將用作二分之一波長(zhǎng)板的延遲器布置在兩個(gè)子系統(tǒng)之間，該延遲器在兩個(gè)子系 統(tǒng)之間對(duì)兩個(gè)相互垂直的偏振狀態(tài)進(jìn)行變換，使得第二子系統(tǒng)中的相移的總和正好抵消第 一子系統(tǒng)中的相移總和。從US2003/0086156A1也已知，在例如投射物鏡中使用90°偏振旋 轉(zhuǎn)器，以對(duì)相對(duì)于90°偏振旋轉(zhuǎn)器在先的組以及相對(duì)于90°偏振旋轉(zhuǎn)器在后的組中所產(chǎn) 生的延遲進(jìn)行相互補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)允許 根據(jù)實(shí)施起來(lái)簡(jiǎn)單而有效的一種替代性方法來(lái)在所述投射曝光設(shè)備的像面中產(chǎn)生沒(méi)有優(yōu) 選偏振方向的光。微光刻投射曝光設(shè)備的根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)在所述投射曝光設(shè)備的操作中對(duì) 投射曝光設(shè)備的投射物鏡的物面進(jìn)行照明，該照明系統(tǒng)被調(diào)整為使得在該照明系統(tǒng)的操 作中產(chǎn)生的并僅在所述物面中重疊的、彼此成點(diǎn)對(duì)稱關(guān)系的光分量具有相互正交的偏振狀 態(tài)。
在這一方面，根據(jù)本發(fā)明，表述“正交的偏振狀態(tài)”被用來(lái)表示用于分別描述偏振狀態(tài)的瓊斯矢量的標(biāo)量積為零情況下的那些偏振狀態(tài)。就這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，相互正交的狀 態(tài)并不僅僅是具有相互垂直的優(yōu)選偏振方向的線偏振狀態(tài)，還包括具有相反手性的圓偏振 狀態(tài)(也就是說(shuō)左旋圓偏振和右旋圓偏振)。另外，根據(jù)本申請(qǐng)，表述“線偏振分布”也被用 來(lái)表示偏振分布，就其而言，各個(gè)光束是線偏振的，其中，各個(gè)光束(例如在徑向或切向偏 振分布情況下)的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的振蕩面也可以沿各個(gè)方向定向。本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)，S卩非偏振光也可以通過(guò)彼此成點(diǎn)對(duì)稱關(guān)系的、相互正交的 偏振狀態(tài)的非相干疊加來(lái)獲得。因此，替代在本說(shuō)明書開始部分中討論的已知的方法，即對(duì) 照明系統(tǒng)的相繼的多個(gè)部分進(jìn)行相互的偏振-光學(xué)補(bǔ)償(例如通過(guò)在所述部分之間使優(yōu)選 偏振方向旋轉(zhuǎn)90° )，根據(jù)本發(fā)明，由此可以精確地容許偏振作用在照明系統(tǒng)中被相加。從 而，由對(duì)應(yīng)的殘留偏振作用得到的分布可以被專門用于產(chǎn)生相互正交的偏振狀態(tài)，由該相 互正交的偏振狀態(tài)通過(guò)非相干疊加又可以首先得到最終所希望的有效非偏振光。在這一方 面，由正交的偏振狀態(tài)的疊加產(chǎn)生有效非偏振光可以基于成像理論如下來(lái)解釋，即通過(guò)正 交的入口偏振狀態(tài)，成像等式中描述偏振化的成像的混合項(xiàng)消失，從而成像等式變成非偏 振照明情況下的成像等式。關(guān)于本發(fā)明的原理，另一個(gè)關(guān)鍵之處在于具有相互正交的偏振的不同區(qū)域設(shè)置在 投射物鏡的物面的不遠(yuǎn)的前方(也就是說(shuō)，具體地，仍然處于照明系統(tǒng)本身的光瞳面中)， 但是不發(fā)生那些相互正交偏振的光分量的疊加。換句話說(shuō)，在掩模母版面的前方，具體地在 照明系統(tǒng)的光瞳面中，仍然至少存在偏振分量(例如，殘留偏振度為至少1%，特別為至少 2%，尤其為至少5%)。另外，甚至可以在光瞳面中的任何被照明位置上光仍然是完全偏振 的(或者幾乎完全偏振的，例如達(dá)到95%)。僅是由于所述光分量在掩模母版面中的疊加 導(dǎo)致有效非偏振光。本發(fā)明還涉及微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)在投射曝光 設(shè)備的操作中對(duì)投射曝光設(shè)備的投射物鏡的物面進(jìn)行照明，所述照明系統(tǒng)被調(diào)整為使得在 照明系統(tǒng)的操作中產(chǎn)生并僅在所述物面中重疊的光分量具有相互正交的偏振狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有相互正交的偏振狀態(tài)的光分量分別通過(guò)照明系統(tǒng)的光 瞳面的不同區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，在掩模母版面之前以及在光瞳面之前分別還存在相互正交的偏振區(qū) 域，而這些偏振區(qū)域僅在掩模母版面中重疊以提供非偏振光，這一事實(shí)意味著根據(jù)本發(fā)明 的構(gòu)思不同于特別是在本說(shuō)明書開始部分中提到的Hanle消偏振器，Hanle消偏振器通過(guò) 混合具有不同偏振狀態(tài)的光分量在照明系統(tǒng)的光瞳面中就已經(jīng)產(chǎn)生了非偏振光，這發(fā)生在 所述光瞳面之前或光瞳中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，產(chǎn)生具有相互正交的偏振狀態(tài)的光分量的區(qū)域相對(duì)于 光瞳中心(也就是說(shuō)相對(duì)于光瞳面中的光束橫截面的中心位置)彼此成點(diǎn)對(duì)稱關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的正交偏振狀態(tài)的產(chǎn)生可以通過(guò)一程序以簡(jiǎn)單的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)所 述程序，在照明系統(tǒng)中合適位置上，將由上述殘留偏振作用導(dǎo)致的分布適當(dāng)?shù)胤纸?，以獲得 所希望的正交偏振狀態(tài)。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)還在于，避免了在對(duì)照明系統(tǒng)的相 繼多個(gè)部分進(jìn)行相互偏振-光學(xué)補(bǔ)償涉及(例如當(dāng)選擇或適當(dāng)?shù)亟⑺鱿嗷パa(bǔ)償?shù)牟糠?時(shí))的復(fù)雜情況和花費(fèi)。
為此，根據(jù)一種優(yōu)選的配置，可以使用偏振影響光學(xué)裝置，對(duì)于通過(guò)該裝置的線偏 振光，該偏振影響光學(xué)裝置在光束橫截面的第一局部區(qū)域上保持偏振狀態(tài)不改變，而在光 束橫截面的第二局部區(qū)域上使優(yōu)選偏振方向旋轉(zhuǎn)90°或其奇數(shù)倍。所述偏振影響光學(xué)裝置可以具有例如至少一個(gè)光學(xué)旋轉(zhuǎn)器元件，該光學(xué)裝置元件 在投射曝光設(shè)備的操作中僅覆蓋光束橫截面的一部分，并且對(duì)于從其通過(guò)的線偏振光，使 得優(yōu)選偏振方向旋轉(zhuǎn)90°或其奇數(shù)倍。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，偏振影響光學(xué)裝置還可以被設(shè)計(jì)成，該裝置將在光束橫截 面的第一局部區(qū)域上通過(guò)該裝置的線偏振光分量變換成左旋圓偏振光，而將在光束橫截面 的第二局部區(qū)域上通過(guò)該裝置的線偏振光分量變換成右旋圓偏振光。如下文中更加詳細(xì)地 描述的，這可以通過(guò)光學(xué)晶軸被分別適當(dāng)?shù)囟ㄏ虻乃姆种徊ㄩL(zhǎng)板的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，偏振影響光學(xué)裝置還可以設(shè)計(jì)成，對(duì)于通過(guò)該裝置的圓偏 振光分量，該裝置在光束橫截面的第一局部區(qū)域上保持偏振狀態(tài)不改變，而在光束橫截面 的第二局部區(qū)域上，其反轉(zhuǎn)圓偏振光的手性。如下文中更加詳細(xì)地描述的，這可以通過(guò)二分 之一波長(zhǎng)板來(lái)實(shí)現(xiàn)。最近描述的涉及圓偏振光的產(chǎn)生的這種配置具有以下優(yōu)點(diǎn)，即在所述情況下，所產(chǎn) 生的具有相互正交的偏振狀態(tài)的光分量，即一方面的左旋圓偏振光和另一方面的右旋圓偏振 光，在傳輸通過(guò)照明系統(tǒng)或投射物鏡時(shí)其表現(xiàn)是相同的，原因是不同的手性與傳輸沒(méi)有關(guān)系。相反，在上述所產(chǎn)生的相互正交的偏振狀態(tài)為具有相互垂直的偏振方向的線偏振 狀態(tài)形式的情況下，所出現(xiàn)的表現(xiàn)總體上這樣的，即當(dāng)通過(guò)投射曝光裝置的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，所 述相互正交的偏振狀態(tài)的傳輸特性是不同的。這種傳輸表現(xiàn)上的差異可以通過(guò)適當(dāng)?shù)膶?shí)現(xiàn) 方式在能量分布方面進(jìn)行補(bǔ)償。與強(qiáng)度被減弱(例如通過(guò)灰色濾波器)而具有最小強(qiáng)度的 部分光束相比，這樣的補(bǔ)償可以例如通過(guò)具有更高水平的強(qiáng)度的部分光束來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體地， 一個(gè)或多個(gè)這樣的灰色濾波器可以與偏振-光學(xué)元件(如根據(jù)本發(fā)明的偏振影響裝置)結(jié) 合，并裝配在光學(xué)系統(tǒng)的相同位置。根據(jù)一種優(yōu)選配置，偏振影響光學(xué)裝置布置在REMA物鏡中，所述REMA物鏡在投射 曝光設(shè)備的操作中在物面中，優(yōu)選地在所述REMA物鏡的光瞳面中，產(chǎn)生中間場(chǎng)平面的像。 在這樣的位置上，根據(jù)本發(fā)明利用的殘留偏振尤其突出，從而產(chǎn)生相互正交的偏振狀態(tài)也 是尤其有效的。本發(fā)明還涉及操作微光刻投射曝光設(shè)備的方法，所述投射曝光設(shè)備具有照明系統(tǒng) 和投射物鏡，其中照明系統(tǒng)對(duì)投射物鏡的物面進(jìn)行照明，并且在該照明系統(tǒng)中，具有相互正 交的偏振狀態(tài)并彼此成點(diǎn)對(duì)稱關(guān)系的光分量被產(chǎn)生，以使得所述光分量?jī)H在所述物面中重疊。本發(fā)明還涉及微光刻投射曝光設(shè)備和用于微結(jié)構(gòu)部件的微光刻生產(chǎn)的工藝以及 微結(jié)構(gòu)部件。在說(shuō)明書和所附權(quán)利要求中將會(huì)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其它配置。下文中通過(guò)附圖中所示 的例子以實(shí)施例方式更加詳細(xì)地描述了本發(fā)明。


附圖中
圖1示出示意圖，用于示出本發(fā)明中用以在投射曝光設(shè)備的像面中產(chǎn)生不具有優(yōu) 選偏振方向的光的基本原理；圖2示出簡(jiǎn)化示意圖，用于說(shuō)明在投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)中的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方 式；圖3-6示出示意圖，用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明使用在照明系統(tǒng)中的偏振影響 (polarization-influencing)光學(xué)裝置對(duì)偏振分布的影響；以及圖7示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的照明系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將首先參照?qǐng)D1描述本發(fā)明所基于的原理，該原理被用于在投射曝光設(shè)備的 像面中產(chǎn)生沒(méi)有優(yōu)選偏振方向的光。在這一方面，圖1是被極大地簡(jiǎn)化了的示意圖，示出具有要被投射的結(jié)構(gòu)的掩模 母版(或掩模)30,該掩模母版被設(shè)置在投射物鏡40 (僅象征性地用兩個(gè)透鏡k和L2表示) 的物面0P中。提供有光敏層的基底(或晶片)50被設(shè)置在投射物鏡40的像面IP中。圖1還示出兩個(gè)光束10和20，這兩個(gè)光束來(lái)自照明系統(tǒng)(圖1中未示出)，并在 投射物鏡40的物面0P中相遇，光束10、20在掩模母版30上的結(jié)構(gòu)被衍射。在這一方面， 假設(shè)所述結(jié)構(gòu)30 (至少尤其)包括一圖案，該圖案包括在掃描方向上延伸的線，其中所述掃 描方向平行于圖1所示坐標(biāo)系中的y軸(垂直于紙面定向)延伸，使得上述衍射相對(duì)于掃 描方向(或y軸)以垂直關(guān)系發(fā)生在結(jié)構(gòu)的那些線處。對(duì)于光束10、20中的每一個(gè)，圖1分別示出了衍射中的三個(gè)衍射級(jí)次11-13和 21-23，這些衍射級(jí)次中，相應(yīng)的衍射級(jí)次(即分別為衍射級(jí)次11和21)沒(méi)有通過(guò)投射物鏡 40，而其它兩個(gè)衍射級(jí)次12、13和22、23分別通過(guò)投射物鏡40，并在布置在像面IP中的晶 片50上再次相遇。現(xiàn)在，本發(fā)明所基于的原理的關(guān)鍵在于在布置在投射物鏡40的像面IP中的晶片 50上產(chǎn)生有效消偏振的光(也就是說(shuō)沒(méi)有優(yōu)選偏振方向的光)，而為該目的而沒(méi)有要求來(lái) 自照明系統(tǒng)的兩個(gè)光束10和20本身是非偏振的。確切地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，照明系統(tǒng)的適當(dāng) 構(gòu)造提供了，光束10和20具有相互正交的偏振狀態(tài)。如以下更為詳細(xì)地描述的，那些正交 的偏振狀態(tài)可以涉及具有相互垂直的優(yōu)選偏振方向的兩個(gè)線偏振狀態(tài)，也可以涉及具有相 互相反手性的圓偏振狀態(tài)(也就是說(shuō)左旋圓偏振光和右旋圓偏振光)。在這一方面，本發(fā)明利用了以下的效應(yīng)，當(dāng)產(chǎn)生要被成像的結(jié)構(gòu)的圖像時(shí)，一方 面，第一光束10的通過(guò)投射物鏡40的兩個(gè)衍射級(jí)次12、13，另一方面，第二光束20的通過(guò) 投射物鏡40的兩個(gè)衍射級(jí)次22、23也在像面IP中在晶片50上相遇，其具有相互正交的偏 振狀態(tài)，并在這種情況下，其相互重疊以有效地提供非偏正的光。圖2示出微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)200的示意圖。照明系統(tǒng)200用于對(duì)布 置在投射物鏡(圖2中未示出)的物面0P中的掩模母版(掩模)201進(jìn)行照明，這在下文 中參照?qǐng)D1做了描述。光從光源單元202照射到照明系統(tǒng)200上，光源單元202例如可以包括工作波長(zhǎng) 為193nm的ArF激光器或工作波長(zhǎng)為157nm的F2激光器，并帶有用于產(chǎn)生平行光束的光束 成形光學(xué)裝置。在所示實(shí)施例中，平行光束首先入射在衍射光學(xué)元件(DOE) 203上，衍射光學(xué)元件203與布置在光傳播方向上的下游位置的變焦軸錐透鏡(zoom axiCOn)204結(jié)合， 根據(jù)軸錐元件的相應(yīng)的變焦設(shè)置和位置，在位于偏轉(zhuǎn)反射鏡205的下游的光瞳面中提供不 同的照明配置。光路中設(shè)置在DOE 203下游的是消偏振器206(例如，用于與設(shè)置在下游 的光混合系統(tǒng)207結(jié)合將光源202的線偏振光轉(zhuǎn)變成非偏振光的Hanle消偏振器)。在 所示實(shí)施例中，光混合系統(tǒng)207是本身布置已知的微光學(xué)元件的形式。不過(guò)，作為替代， 也可以使用蜂窩式聚光器或條狀積分器(barintegrator)作為已知方式的光混合系統(tǒng)。 在光混合系統(tǒng)207之后位于光學(xué)成像裝置208下游的中間場(chǎng)平面通過(guò)REMA物鏡(REMA objective) 209 (僅概略地示出)被投射到承載所述結(jié)構(gòu)的掩模母版201上，所述結(jié)構(gòu)的圖 像將被產(chǎn)生。承載結(jié)構(gòu)的掩模母版201通過(guò)投射物鏡(圖2中未示出)被投射到光敏基底 上，與圖1類似。REMA物鏡209內(nèi)位于用“P”標(biāo)識(shí)的光瞳面中的是偏振影響光學(xué)裝置210，關(guān)于該 偏振影響光學(xué)裝置210的實(shí)現(xiàn)方式，下文中參照?qǐng)D3至6描述了不同的實(shí)施例。圖3-5所示偏振影響光學(xué)裝置的實(shí)施例的一個(gè)共同特征是，該裝置由入射在該裝 置上的具有線性殘留偏振的光產(chǎn)生具有相互正交的偏振狀態(tài)的光分量，這些光分量相對(duì)于 光瞳面P中的光束橫截面的中心位置對(duì)稱地布置。在這一方面，上述入射在偏振影響光學(xué)裝置上的光的線性殘留偏振具體而言是由 不均勻殘留偏振分布導(dǎo)致的，而該不均勻殘留偏振分布是由于照明系統(tǒng)中HR層和AR層的 作用的疊加而出現(xiàn)的。如在該說(shuō)明書的開始部分中討論的，殘留偏振部分是透鏡上(具體 而言是變焦軸錐透鏡204的圓錐透鏡上)的AR層所產(chǎn)生的徑向殘留偏振分布與HR層所產(chǎn) 生的具有恒定優(yōu)選偏振方向的線性殘留偏振相重疊的結(jié)果，其中那些相互重疊的殘留偏振 分布根據(jù)相關(guān)的方向(相對(duì)于掃描方向垂直或平行)而彼此增強(qiáng)或減弱。以下將參照?qǐng)D3a和3b描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的偏振影響光學(xué)裝置300。圖3a首先概略地示出出現(xiàn)在REMA物鏡209的光瞳面P中的偏振分布的一個(gè) 例子，其中純粹作為示例，所采用的基礎(chǔ)被稱為偶極子-X-照明設(shè)置，其中光在光瞳面P中 限制于沿x方向(也就是說(shuō)垂直于沿y方向的掃描方向)延伸的偶極子的多個(gè)極。如圖 3a中用分別象征電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的振蕩方向的雙箭頭所表示的，由于上述討論的殘留偏振作 用，在那些極的區(qū)域中出現(xiàn)至少大致徑向的殘留偏振分布。圖3b現(xiàn)在示出例如根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的偏振影響光學(xué)裝置300。在所示實(shí)施 例中，裝置300包括光學(xué)旋轉(zhuǎn)器元件，對(duì)于從其通過(guò)的線偏振光，該光學(xué)旋轉(zhuǎn)器元件使得優(yōu) 選偏振方向旋轉(zhuǎn)90°或其奇數(shù)倍。當(dāng)利用合成的、旋光的晶體石英，且該晶體石英在193nm 波長(zhǎng)下和21. 6°C的溫度下具有大約323. 1°每毫米的特定旋轉(zhuǎn)能力時(shí)，上述條件對(duì)應(yīng)于偏 振影響光學(xué)元件的厚度為278. 5iim+N*557iim(N = 0、l、2 ")或其奇數(shù)倍。在這一方面，裝 置300或偏振影響光學(xué)元件覆蓋光束橫截面的僅一部分，更具體地，覆蓋上述偶極子-X-照 明設(shè)置的兩個(gè)極中的一個(gè)極的區(qū)域。圖3b中雙箭頭標(biāo)識(shí)由于裝置300的影響而出現(xiàn)的偏振分布。如圖3b中所示，在 圖3b的右側(cè)的極中，通過(guò)裝置300的作用，由原始的徑向偏振分布產(chǎn)生切向偏振分布，對(duì)于 該切向偏振分布，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的振蕩方向已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了 90°，并且現(xiàn)在定向成與指向光軸 (沿z方向延伸)的半徑成垂直關(guān)系。在圖4a和4b所示的實(shí)施例中，除了覆蓋光束橫截面的一半并具有類似于圖3b中
8的偏振影響元件的配置的光學(xué)旋轉(zhuǎn)器元件420以外，用于變換圖4a所示的偏振分布P3(其 對(duì)應(yīng)于圖3所示偏振分布PD的偏振影響光學(xué)裝置400包括不影響偏振分布的補(bǔ)償板410， 補(bǔ)償板410包括非雙折射的(也就是說(shuō)既非線性雙折射的也非圓雙折射的)材料，例如光 學(xué)上非晶態(tài)的石英玻璃。該補(bǔ)償板410用于補(bǔ)償兩個(gè)區(qū)域P4,a和P4,b中的光路和光傳輸。在圖5中概略地示出的另一實(shí)施例中，用于變換圖5a中所示的偏振分布P5(其再 次對(duì)應(yīng)于圖3a和圖4a中分別示出的偏振分布Pi和P3)的偏振影響光學(xué)裝置500包括兩個(gè) 四分之一波長(zhǎng)板510和520，第一四分之一波長(zhǎng)板510中的光學(xué)晶軸線相對(duì)于x軸成+45° 的角度定向，而第二四分之一波長(zhǎng)板520中的光學(xué)晶軸線相對(duì)于x軸成-45°的角度定向。 四分之一波長(zhǎng)板510和520可以由任何適當(dāng)?shù)碾p折射材料形成，例如對(duì)于193nm的工作波 長(zhǎng)，由氟化錳(MgF2)或晶體石英(Si02)形成。如圖5b中所示，裝置500的作用在于區(qū)域P6,a中的線偏振分布被變換成左旋圓偏 振光，而區(qū)域P6,b中的線性入口偏振分布&被變換成右旋圓偏振光。因此，如上述實(shí)施例 中，偏振影響光學(xué)裝置500還由入射在裝置上并具有線性殘留偏振的光產(chǎn)生具有相互正交 的偏振狀態(tài)的光分量，那些光分量相對(duì)于光束橫截面的中心位置對(duì)稱地布置。在圖6示意地示出的另一實(shí)施例中，用于變換圖6a中所示的偏振分布P7(不同 于圖3至5，其現(xiàn)在是均勻的圓偏振分布，在所示例子中為左旋圓偏振光)的偏振影響光學(xué) 裝置600包括二分之一波長(zhǎng)板600，該波長(zhǎng)板可以由任何適合的雙折射材料制成，例如對(duì)于 193nm的工作波長(zhǎng)，由氟化錳(MgF2)或晶體石英(Si02)制成。這種情況下，類似于圖3的 實(shí)施例，裝置600或二分之一波長(zhǎng)板僅覆蓋光束橫截面的一部分，更具體地，再次基本上覆 蓋上述偶極子-X-照明設(shè)置的兩個(gè)極中的一個(gè)的區(qū)域。由于二分之一波長(zhǎng)板反轉(zhuǎn)從其通過(guò) 的圓偏振光的手性，其在偶極子-X-分布的右極的區(qū)域中產(chǎn)生右旋圓偏振光。也可以使用 入射在裝置600上的右旋圓偏振光，這種情況下，二分之一波長(zhǎng)板產(chǎn)生左旋圓偏振光，與光 束橫截面的被二分之一波長(zhǎng)板覆蓋的區(qū)域中的類似。因此，相應(yīng)地，偏振影響光學(xué)裝置600再次由入射在裝置600上并呈圓偏振分布的 光，產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明所需的具有相互正交的偏振狀態(tài)的光分量，其中那些光分量又相對(duì)于 光束橫截面的中心位置對(duì)稱地布置。應(yīng)該理解，在上文中參照?qǐng)D3至6描述的實(shí)施例中，各個(gè)偏振影響光學(xué)元件也可以 由兩個(gè)或更多板部分構(gòu)成，而這對(duì)于所使用的各個(gè)晶體材料的有限可獲得性而言是有優(yōu)勢(shì) 的。此外，應(yīng)該理解，類似于圖4所示實(shí)施例，還可以在所有實(shí)施例中提供補(bǔ)償板。圖7再次以簡(jiǎn)化形式示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的照明系統(tǒng)700的結(jié)構(gòu)。這種情 況下，與圖2相比，對(duì)應(yīng)的元件或具有基本上相同功能的元件用增大500的對(duì)應(yīng)附圖標(biāo)記標(biāo)志
圖7的照明系統(tǒng)700與圖2中的照明系統(tǒng)的不同之處在于附加的光學(xué)旋轉(zhuǎn)器元件 711，該附加的光學(xué)旋轉(zhuǎn)器元件711布置在變焦軸錐透鏡704的下游的光瞳面中，并對(duì)于從 其通過(guò)的線偏振光，使優(yōu)選偏振方向在整個(gè)光束橫截面上旋轉(zhuǎn)90°。當(dāng)使用合成的、旋光的 晶體石英時(shí)，上述條件又對(duì)應(yīng)于大約278.511111+淋55711111^ = 0，1，2丨)的厚度。通過(guò)該光 學(xué)90°旋轉(zhuǎn)器，可以以基本上已知的方式，在分別布置在旋轉(zhuǎn)器元件的上游和下游的子系 統(tǒng)之間提供相互垂直的偏振狀態(tài)的有效互換，并從而至少部分地抵消子系統(tǒng)中所累積的相 移。
在圖7的實(shí)施例中，該補(bǔ)償原理與由REMA物鏡709的光瞳面中殘留的殘留偏振產(chǎn) 生的正交偏振狀態(tài)相結(jié)合，而后者是本發(fā)明的特征。盡管以上已經(jīng)參照特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了說(shuō)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而 言，很多變型和替代性的實(shí)施例是顯而易見的，例如通過(guò)組合和/或交換各個(gè)實(shí)施例中的 特征。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這樣的變型和替代性實(shí)施例也包括在本發(fā)明中，而 本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求及其等同技術(shù)方案限定。
權(quán)利要求
一種微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)，其中，在所述投射曝光設(shè)備的操作中，照明系統(tǒng)(200、700)對(duì)所述投射曝光設(shè)備的投射物鏡(40)的物面(OP)進(jìn)行照明；并且所述照明系統(tǒng)(200、700)被調(diào)整成使得在所述照明系統(tǒng)的操作中產(chǎn)生并且僅在所述物面(OP)中重疊的彼此成點(diǎn)對(duì)稱關(guān)系的光分量(10、20)具有相互正交的偏振狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述具有相互正交的偏振狀態(tài)的光分 量分別通過(guò)所述照明系統(tǒng)(200、700)的光瞳面(P)的不同區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)域相對(duì)于所述光瞳面(P)中的光 束橫截面的中心位置彼此成點(diǎn)對(duì)稱關(guān)系布置。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，在所述投射曝光裝置的操作中， 所述光分量(10、20)在物面(0P)中的結(jié)構(gòu)處衍射之后在所述投射物鏡的像面(IP)中相互 重疊，以提供有效非偏振的光。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述相互正交的偏振狀態(tài)是具 有相互垂直的優(yōu)選偏振方向的線偏振狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1-4之一所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述相互正交的偏振狀態(tài)是具 有彼此相反的手性的圓偏振狀態(tài)。
7.如前述權(quán)利要求之一所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述照明系統(tǒng)具有產(chǎn)生具有相 互正交的偏振狀態(tài)的偏振影響光學(xué)裝置(210、300、400、500、600)。
8.如權(quán)利要求7所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振影響光學(xué)裝置(210、300、400) 對(duì)于通過(guò)該裝置的線偏振光分量，在所述光束橫截面的第一局部區(qū)域上保持偏振狀態(tài)不改 變，而在所述光束橫截面的第二局部區(qū)域上使得優(yōu)選偏振方向旋轉(zhuǎn)90°或其奇數(shù)倍。
9.如權(quán)利要求7或8所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振影響光學(xué)裝置(210、300、 400)具有至少一個(gè)光學(xué)旋轉(zhuǎn)器元件，所述至少一個(gè)光學(xué)旋轉(zhuǎn)器元件在所述投射曝光設(shè)備的 操作中僅覆蓋所述光束橫截面的一部分，并且對(duì)于從其通過(guò)的線偏振光，使得優(yōu)選偏振方 向旋轉(zhuǎn)90°或其奇數(shù)倍。
10.如權(quán)利要求7所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振影響光學(xué)裝置(210、500)將 在光束橫截面的第一局部區(qū)域上從該裝置通過(guò)的線偏振光分量變換成左旋圓偏振光，將在 光束橫截面的第二局部區(qū)域上從該裝置通過(guò)的線偏振光分量變換成右旋圓偏振光。
11.如權(quán)利要求7所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振影響光學(xué)裝置(600)對(duì)于從 該裝置通過(guò)的圓偏振光分量，在光束橫截面的第一局部區(qū)域上保持偏振狀態(tài)不改變，并在 光束橫截面的第二局部區(qū)域上，反轉(zhuǎn)所述圓偏振光的手性。
12.如權(quán)利要求7-11之一所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振影響光學(xué)裝置布置 在REMA物鏡(209、609)中，所述REMA物鏡在所述投射曝光設(shè)備的操作中，在所述物面中， 優(yōu)選在所述REMA物鏡(209、609)的光瞳面中，產(chǎn)生中間場(chǎng)平面的像。
13.—種微光刻投射曝光設(shè)備，包括照明系統(tǒng)和投射物鏡，其特征在于，所述照明系統(tǒng) 設(shè)計(jì)成如前述權(quán)利要求之一所述。
14.一種操作具有照明系統(tǒng)和投射物鏡的微光刻投射曝光設(shè)備的方法，其中，所述照明 系統(tǒng)對(duì)所述投射物鏡(40)的物面(0P)進(jìn)行照明，并且其中在所述照明系統(tǒng)中，彼此成點(diǎn) 對(duì)稱關(guān)系并具有相互正交的偏振狀態(tài)的光分量被產(chǎn)生，使得所述光分量?jī)H在所述物面(0P)中重疊。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述光分量在所述物面中的結(jié)構(gòu)衍射之 后在所述投射物鏡的像面中重疊，以提供有效非偏振的光。
16.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述具有相互正交的偏振狀態(tài)的光 分量(10、20)分別通過(guò)所述照明系統(tǒng)的光瞳面(P)的不同區(qū)域。
17.一種用于微結(jié)構(gòu)部件的微光刻生產(chǎn)的工藝，包括以下步驟 提供基底，對(duì)于該基底至少部分地施加一層光敏材料；提供具有要被再現(xiàn)的結(jié)構(gòu)的掩模；提供如權(quán)利要求13所述的微光刻投射曝光設(shè)備；以及借助于所述投射曝光設(shè)備將所述掩模的至少一部分投射到所述層的區(qū)域上。
18.通過(guò)如權(quán)利要求17所述的工藝生產(chǎn)的微結(jié)構(gòu)部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)(200、700)在所述投射曝光設(shè)備的操作中對(duì)投射曝光設(shè)備的投射物鏡(40)的物面(OP)進(jìn)行照明，并且所述照明系統(tǒng)(200、700)被調(diào)整為使得在所述照明系統(tǒng)的操作中產(chǎn)生的并僅在所述物面(OP)中重疊的彼此成點(diǎn)對(duì)稱關(guān)系的光分量(10、20)具有相互正交的偏振狀態(tài)。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101861548SQ200880116467
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者弗拉丹·布拉尼克, 達(dá)米安·菲奧爾卡 申請(qǐng)人:卡爾蔡司Smt股份公司