[發(fā)明專利]偏振照明裝置及偏振照明方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210525295.5
• 申請(qǐng)日: 2012-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN103869625A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬明英;段立峰
• 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;G02B27/28;G02B27/09
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及一種偏振照明裝置及偏振照明方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體集成電路集成度的提高，對(duì)光刻分辨率的要求越來越高。為了得到更高的光刻分辨率，人們不斷降低曝光波長(zhǎng)，提高投影物鏡的數(shù)值孔徑，并且采用離軸照明、相移掩模等多種技術(shù)降低工藝因子(簡(jiǎn)稱K1)。隨著光刻設(shè)備采用浸液技術(shù)，物鏡數(shù)值孔徑（簡(jiǎn)稱NA）被帶入大于1時(shí)代。在物鏡數(shù)值孔徑大于1的情況下，出現(xiàn)了偏振照明分辨率增強(qiáng)技術(shù)。該技術(shù)通過使用特定的偏振照明方式來獲取較好的分辨率與工藝窗口。

目前偏振照明方式一般采用在光刻機(jī)照明系統(tǒng)中直接加入一個(gè)偏振分光棱鏡來實(shí)現(xiàn)，利用偏振分光棱鏡的分光特性來獲取切向或徑向偏振照明方式。但該方法存在損失較大光能的缺點(diǎn)。

因此，如何提供一種可以降低光能損失的偏振照明裝置及偏振照明方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種偏振照明裝置及偏振照明方法，能夠降低光能損失。

為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種偏振照明裝置，包括沿光軸方向依次設(shè)置的光路傳輸單元、偏振控制單元以及光束整形單元，所述偏振控制單元能夠?qū)碜运龉饴穫鬏攩卧墓馐械膬煞N偏振光變成所需的同種偏振光并將所述同種偏振光匯集后傳輸至所述光束整形單元，所述光束整形單元將來自所述偏振控制單元的光束寬度調(diào)整為與所述偏振控制單元的入射光束寬度一致。

優(yōu)選的，所述偏振控制單元包括第一圓錐形偏振棱鏡、第二偏振棱鏡以及用于改變光束偏振方向的環(huán)形旋光晶體，所述第二偏振棱鏡內(nèi)部具有一縱截面為梯形的圓臺(tái)孔，所述第一圓錐形偏振棱鏡、圓臺(tái)孔以及環(huán)形旋光晶體三者的軸心線與所述光軸的軸心線重合，所述第一圓錐形偏振棱鏡位于所述圓臺(tái)孔內(nèi)部，且第一圓錐形偏振棱鏡的底面和圓臺(tái)孔的底面位于同一平面內(nèi)，第一圓錐形偏振棱鏡的高度和圓臺(tái)孔的高度相等，第一圓錐形偏振棱鏡的底部直徑大于或者等于所述圓臺(tái)孔的頂部直徑且小于所述圓臺(tái)孔的底部直徑，所述環(huán)形旋光晶體位于所述圓臺(tái)孔的底部下方。

優(yōu)選的，所述環(huán)形旋光晶體的內(nèi)徑等于所述第一圓錐形偏振棱鏡的底部直徑，所述環(huán)形旋光晶體的外徑大于或者等于所述圓臺(tái)孔的底部直徑。

優(yōu)選的，所述第一圓錐形偏振棱鏡的外錐面、所述第二偏振棱鏡的孔壁與所述光軸的夾角均為45度。

優(yōu)選的，所述兩種偏振光包括S偏振光和P偏振光，來自光路傳輸單元的光束中的S偏振光經(jīng)所述第一圓錐形偏振棱鏡的外錐面透射后穿經(jīng)所述環(huán)形旋光晶體的內(nèi)孔后沿光軸行進(jìn)，來自光路傳輸單元的光束中的P偏振光依次經(jīng)所述第一圓錐形偏振棱鏡的外錐面以及所述第二偏振棱鏡的孔壁反射后，經(jīng)所述環(huán)形旋光晶體改變偏振方向后成為另一S偏振光，所述光束整形單元將所述另一S偏振光折向所述光軸。

優(yōu)選的，所述光束整形單元包括第一透鏡和第二透鏡，由所述偏振控制單元射出的光束經(jīng)過所述第一透鏡與所述第二透鏡后使得所述光束的寬度調(diào)整為與所述偏振控制單元的入射光束寬度一致。

優(yōu)選的，在上述的偏振照明裝置中，還包括勻光單元和聚焦鏡組單元。

本發(fā)明還公開了一種偏振照明方法，包括如下步驟：

步驟1，光路傳輸單元將光束輸入至偏振控制單元；

步驟2，所述偏振控制單元將來自所述光路傳輸單元的光束中的兩種偏振光變成所需的同種偏振光并將所述同種偏振光后匯集后傳輸至光束整形單元；

步驟3，所述光束整形單元將來自所述偏振控制單元的光束寬度調(diào)整為與所述偏振控制單元的入射光束寬度一致的光束。

優(yōu)選的，在上述的偏振照明方法中，還包括步驟4，所述寬度一致的光束先經(jīng)勻光單元進(jìn)行勻光處理后再傳輸至聚焦鏡組單元，所述聚焦鏡組單元將接收的光束在所需的位置形成大小滿足要求的照明視場(chǎng)。

優(yōu)選的，所述偏振控制單元包括第一圓錐形偏振棱鏡、第二偏振棱鏡以及用于改變光束偏振方向的環(huán)形旋光晶體，所述第二偏振棱鏡內(nèi)部具有一縱截面為梯形的圓臺(tái)孔，所述第一圓錐形偏振棱鏡、圓臺(tái)孔以及環(huán)形旋光晶體三者的軸心線與所述光軸的軸心線重合，所述第一圓錐形偏振棱鏡位于所述圓臺(tái)孔內(nèi)部，且第一圓錐形偏振棱鏡的底面和圓臺(tái)孔的底面位于同一平面內(nèi)，第一圓錐形偏振棱鏡的高度和圓臺(tái)孔的高度相等，第一圓錐形偏振棱鏡的底部直徑大于或者等于所述圓臺(tái)孔的頂部直徑且小于所述圓臺(tái)孔的底部直徑，所述環(huán)形環(huán)形旋光晶體位于所述圓臺(tái)孔的底部下方。