微光刻曝光系统的光学系统技术方案

本发明专利技术提供了一种微光刻投影曝光装置，包括照明系统和投影透镜，其中所述照明系统和/或所述投影透镜包括光学元件，所述光学元件包括嵌入在第二透镜部件(942b)中的第一透镜部件(942a)，其中所述第一透镜部件(942a)由在λ≈193nm处折射率大于1.7的立方晶体材料制成，并且其中所述第二透镜部件(942b)由光学各向同性材料制成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学系统，特别是涉及一种微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜。
技术介绍
微光刻法被用在微结构部件的制作中，所述微结构部件如集成电路、LCD和其他微结构器件。微光刻过程在所谓的微光刻曝光系统中进行，所述微光刻曝光系统包括照明系统和投影透镜。将所述照明系统所照射的掩模(或掩模版(reticle))的像通过所述投影透镜投射到覆盖抗蚀剂的衬底上，所述衬底通常是带有一个或多个光敏层并提供在所述投影透镜的像平面中的硅晶片，以便将电路图案转印到晶片上的光敏层上。为了获得在投影透镜的像平面中所形成的像的良好的干涉相衬(interference contrast)，具有光线的双光束干涉是有利的，所述光线均垂直于入射面而发生偏振。关于这个，优选具有所谓的切向偏振分布，其中在系统光瞳面中的各个线偏振光线的电场矢量的振荡平面具有与源于光轴的半径相垂直的定向。此外，提高微光刻曝光系统的分辨率和光学性能的各种尝试正在导致增大了对于使用由具有相对较高折射率的材料制成的光学部件的需要。在这里，如果折射率的值在所用的波长处超过了 SiA的折射率，那么该折射率被认为是“高”，3102在193nm处的折射率为η 1. 56。这种材料例如是尖晶石(在193nm处，η 1. 87)、蓝宝石(在193nm处， η 1. 93)，或者氧化镁(在193nm处，η 2. 02)。但是，由这些材料表现出单轴双折射(例如蓝宝石，其是光学单轴的，在193nm处具有Δη ^ 0.01)或者固有双折射(“IBR”，例如在193nm处IBR为 52nm/cm的尖晶石或者在193nm处IBR为 70nm/cm的氧化镁，或者具有Ml和M2并且IBR在20nm/cm禾口 80nm/cm之间的范围内的石榴石(Ml) 3 (M2) 7012，Ml例如是Yjc或Lu，M2例如是Al、GaJn或Tl)的效应而产生一些问题，造成扰乱透射光线的偏振分布的延迟。另外的扰动例如由所用的光学部件中的应力双折射、在反射边界处出现的相移等而引起。因此，需要至少部分地补偿这种扰动的反措施(countermeasure)。多个方法在现有技术中是已知的，所给出的下列引用并非穷尽，并且未说明它们与本申请的相关性。US 6252712B1公开了为了提供补偿偏振态的局部扰动而用的一种布置而使用至少一个形状不规则的双折射光学元件(优选主轴相对于彼此旋转的至少两个这种元件)， 所述双折射光学元件的厚度在光束的横截面上不规则地发生变化，从而至少部分地补偿该偏振分布的扰动。WO 2005/001527A1公开了一种用于补偿偏振分布扰动的校正设备，其中所述校正设备包括校正构件，该校正构件包括在厚度方面具有局部不规则性的两个双折射校正元件。该校正元件的排列、厚度和双折射性质选择为如果不考虑厚度方面的局部不规则性那么其双折射效应彼此抵消，以便仅影响在被补偿扰动的那些点处的偏振。此外，WO 2005/059645A2公开了一种微光刻投影透镜，其中在物镜中存在至少两种不同的单轴晶体材料，如石英、蓝宝石、MgF2、LaF3。此外，补偿双折射效应和/或避免偏振态扰动的尝试例如包括透镜的定时(clocking)(例如 US 2004/0105170A1 或 WO 02/093209A2)，通过形成双折射层 (form-birefringent layer)利用对偏振的可变影响，或者插入包括多个双折射瓷砖 (birefringent tile)的镶嵌瓷砖(mosaic tile)结构，每个瓷砖使曝光光束的对应截面沿着特殊方向偏振(例如参见US 6191880)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光学系统，特别是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，其中能够利用简单结构来有效地产生任意所希望的偏振分布，所述简单结构是按照微光刻曝光系统的要求以高精度制造的。更特别的是，本专利技术提供一种光学系统，其中能够有效地补偿偏振态的局部扰动，特别是由于存在一个或多个具有相对较高折射率和相对较强双折射的光学元件(例如由于存在单轴材料或者存在显示出强烈的固有双折射的材料)。作为另一个方面，本专利技术提供一种光学系统，其中将第一(例如圆或线)偏振分布变换为第二(例如切向)偏振分布。根据本专利技术的一个方面，一种光学系统，特别是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，具有光学系统轴以及由三个双折射元件构成的至少一个元件组，每个双折射元件由光学单轴材料制成并具有非球面，其中所述组的第一双折射元件具有其光学晶轴的第一取向；所述组的第二双折射元件具有其光学晶轴的第二取向，其中所述第二取向可以被描述为由所述第一取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转90°或其整数倍的角的旋转；以及所述组的第三双折射元件具有其光学晶轴的第三取向，其中所述第三取向可以被描述为由所述第二取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转90°或其整数倍的角的旋转。在本专利技术的含义中，术语“双折射的”或“双折射元件”应当包括线性双折射和圆双折射(即旋光性，如在例如结晶石英中观察到的旋光性)。根据优选实施例，所述元件组的这三个双折射元件是连续的，其意味着，第二双折射元件是沿着光学系统轴或者在光传播方向上位于第一元件之后的下一个双折射光学元件，第三双折射元件是沿着光学系统轴或者在光传播方向上位于第二元件之后的下一个双折射光学元件。换句话说，该组的这些光学元件沿着光学系统轴一个接一个地或者以相互紧邻的关系排列在光学系统中。此外，并且还要更优选的是，这三个元件彼此直接紧邻，在其中间没有任何(双折射或非双折射的)光学元件。根据本专利技术，将三个双折射元件的组合用于实现所希望的对偏振态的局部扰动的补偿，其中所述元件中的每一个具有非球面，并因此具有由其厚度轮廓引起的双折射效应的可变强度。本专利技术基于以下认识，即利用具有适合的厚度轮廓变化及各自晶轴取向的三个元件的这种组合，主要可以实现任何所希望的延迟分布，可以再将其用于至少部分地补偿由于在光学系统中存在显示出强烈延迟的一个或多个光学元件而引起的现有的延迟分布，所述强烈延迟是例如通过使用单轴介质、双轴介质、具有固有双折射的介质或者具有应力诱发的双折射的介质而引起的。 关于本专利技术潜在的理论考虑，通过庞加莱(PoincaM)球体的旋转可以描述具有下面的通式的不吸收的(=单式的)琼斯(Jones)矩阵 JA Bα0 + αλ α2 + ia3 -a2 +ia^ a0 - iax(1)、B A3且Σα2=1，其中位于庞加莱球体的表面上的点描绘出特定的偏振态。本专利技术的概J=O念是基于可以将庞加莱球体的所述旋转分成几个基本的旋转，这些基本的旋转又对应于特定的琼斯矩阵。三个这种琼斯矩阵的适合的组合用于描绘庞加莱球体的所希望的旋转，即所希望的不吸收的(=单式的)琼斯矩阵。换句话说，任何单式琼斯矩阵可以表示为具有适当选择的“欧拉角(Euler angle) ” α、β和γ的三个矩阵函数的矩阵积J = R1 ( α ) . R2 ( β ) · R3 ( Y ) (2)矩阵函数IMcOj2(Ci)、R3(a)中的每一个从下面的集合中获得ΙΛcos α -sina sin α cos α ,exp(-/a) O 0 exp(/a)cos α - ι s本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种微光刻投影曝光装置，包括照明系统和投影透镜，其中所述照明系统和／或所述投影透镜包括光学元件，所述光学元件包括在第二透镜部件（９４２ｂ）中嵌入的第一透镜部件（９４２ａ），其中所述第一透镜部件（９４２ａ）由在λ≈１９３ｎｍ处折射率大于１．７的立方晶体材料制成，并且其中所述第二透镜部件（９４２ｂ）由光学各向同性材料制成。

【技术特征摘要】
2005.09.14 US 60/717,5761.一种微光刻投影曝光装置，包括照明系统和投影透镜，其中所述照明系统和/或所述投影透镜包括光学元件，所述光学元件包括在第二透镜部件(942b)中嵌入的第一透镜部件(94 )，其中所述第一透镜部件(942a)由在λ 193nm处折射率大于1. 7的立方晶体材料制成，并且其中所述第二透镜部件(942b)由光学各向同性材料制成。2.如权利要求1所述的微光刻投影曝光装置，其中所述第一透镜部件(942a)由尖晶石制成。3.如权利要求2所述的微光刻投影曝光装置，其中所述第一透镜部件(942a)由 (100)-尖晶石制成，并且所述第二透镜部件(942b)由熔凝硅石(SiO2)制成。4.如权利要求1所述的微光刻投影曝光装置，其中所述第一透镜部件(942a)从包括下述的组中选择氟化镁(MgF2)、氟化镧(LaF3)、蓝宝石(Al2O3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·托特泽克，S·贝德，W·克劳斯，H·费尔德曼，D·克拉默，A·多多克，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE