[發(fā)明專利]可變偏振照明系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210103992.1
• 申請(qǐng)日: 2012-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN103365104A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹昌智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;G02F1/09
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及光刻機(jī)中的可變偏振照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光刻機(jī)的照明系統(tǒng)通常會(huì)出射偏振光或非偏振光作為光刻機(jī)的光源，這些光在硅片面上會(huì)產(chǎn)生不同的效果。中國(guó)專利CN1645258A中記載了垂直于入射面的線偏振光比平行于入射面的線偏振光，在硅片面上所得到的對(duì)比度更高。

由上式可見S偏振光（垂直于入射面線偏振光）比P偏振光（平行于入射面線偏振光）有更高的光強(qiáng)對(duì)數(shù)斜率值。這一點(diǎn)也可以從圖1所示的P偏振光和S偏振光的成像效果中看出。圖2所示為成像對(duì)比度與NA的關(guān)系曲線，P偏振光成像時(shí)，隨著數(shù)值孔徑的增加，對(duì)比度下降很顯著；S偏振成像時(shí)對(duì)比度明顯比前者高，而且隨著數(shù)值孔徑的增加而有所提高；由于傳統(tǒng)的非偏振光照明成像中，光強(qiáng)對(duì)數(shù)斜率是S偏振光和P偏振光的光強(qiáng)對(duì)數(shù)斜率的平均，其對(duì)比度在兩者之間。

美國(guó)專利US20090128796中公開了一種可校準(zhǔn)偏振態(tài)的照明系統(tǒng)。在數(shù)值孔徑一定的情況下，偏振光照明能較非偏振光照明獲得更好的像面的分辨率。此專利提供了一種偏振校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，能在激光偏振態(tài)不佳的時(shí)候（從線偏振變?yōu)闄E圓偏振）將其校準(zhǔn)為線偏振光，同時(shí)還能通過棱鏡的旋轉(zhuǎn)根據(jù)曝光需要選擇出射S偏振光、P偏振光或是非偏振光。該機(jī)構(gòu)包括了1/4波片5、偏振棱鏡4和消除偏振棱鏡6。圖3-5分別示出了出射光分別為S偏振光、P偏振光和非偏振光時(shí)該機(jī)構(gòu)中各部件的調(diào)整狀態(tài)。

但是該機(jī)構(gòu)還存在下述缺點(diǎn)：

1、可動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)很多，調(diào)節(jié)和運(yùn)行都很復(fù)雜；

2、對(duì)棱鏡的夾持很困難并且還要旋轉(zhuǎn)，而且對(duì)旋轉(zhuǎn)的精度要求很高，一旦這三個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中一個(gè)沒有旋轉(zhuǎn)到位，會(huì)對(duì)出射的光強(qiáng)造成很大的損失并且反而會(huì)出射光的偏振態(tài)改變，降低分辨率；

3、無法阻擋從照明光路中返回的雜散光進(jìn)入光源干擾激光出射；

4、成本高且不易維護(hù)容易損壞。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種可變偏振照明系統(tǒng)，包括激光光源、偏振片、法拉第旋光裝置、勻光模塊、掩膜和高數(shù)值孔徑物鏡，其中線偏振光的旋轉(zhuǎn)角度滿足以下公式：

其中是維爾德常數(shù)，為磁感強(qiáng)度，為光通過的介質(zhì)的厚度，n為法拉第旋光裝置的線圈匝數(shù)，為真空磁導(dǎo)率，I為電流強(qiáng)度；

通過調(diào)整施加到所述法拉第旋光裝置中線圈上的電流強(qiáng)度調(diào)整線偏振光的偏振角度。

其中，所述掩膜設(shè)置有線條，穿過所述法拉第旋光裝置的線偏振光的偏振角度平行于所述掩膜上的線條。

其中，在所述激光光源和法拉第旋光裝置之間設(shè)置有偏振片，偏振片的偏振方向與所述激光光源發(fā)出的光的偏振方向相同。

其中，從所述激光光源出射的是S偏振光，所述偏振片為S方向偏振片。

其中，所述法拉第旋光裝置的材料的維爾德系數(shù)較大。

其中，所述材料為稀土玻璃。

其中，所述法拉第旋光裝置被放置于光束測(cè)量調(diào)節(jié)模塊BEAST中。

其中，所述激光光源為準(zhǔn)分子激光器。

本發(fā)明利用法拉第磁光效應(yīng)來進(jìn)行旋光，能簡(jiǎn)單而有效的提供任何角度的線偏振光以提高各種角度線條的分辨率，對(duì)照明系統(tǒng)中的雜散光影響有很好的消除作用，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單沒有任何機(jī)械可動(dòng)機(jī)構(gòu)，成本低廉。

附圖說明

關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。

圖1-5為現(xiàn)有技術(shù)的照明系統(tǒng)的示意圖；

圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7和8所示為本發(fā)明的照明系統(tǒng)的偏振態(tài)調(diào)整示意圖；

圖9和10所示為根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11所示為具有根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的光刻設(shè)備進(jìn)行光刻的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。

圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該照明系統(tǒng)包括準(zhǔn)分子激光器6、偏振片2、法拉第旋光盒3、勻光模塊7、掩膜8及高NA物鏡9。此系統(tǒng)使用線偏振光照明能在不增加NA的前提下提高硅片面上的線條對(duì)比度。

圖7所示為本發(fā)明的照明系統(tǒng)的偏振態(tài)調(diào)整示意圖，從準(zhǔn)分子激光器6出射的S偏振光1經(jīng)過S方向偏振片2無損失地進(jìn)入法拉第線圈3。根據(jù)法拉第磁致旋光效應(yīng)入射的偏振光旋轉(zhuǎn)量與磁感強(qiáng)度B有關(guān)，旋轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)，線偏振光旋轉(zhuǎn)角度滿足以下公式：