[发明专利]微光刻投射曝光设备的照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及微光刻投射曝光设备的照明系统。

背景技术

微光刻法用于生产微结构的部件，例如集成电路或LCD。微光刻工艺在被称为投射曝光设备的设备中进行，所述投射曝光设备具有照明系统和投射物镜。在这种情况下，借助照明系统被照明的掩模(＝掩模母版)的图像借助投射物镜被投射到涂敷有光敏层(光刻胶)并布置在投射物镜的像面上的基底(例如硅晶片)上，以便将掩模结构转移到基底上的光敏涂层上。

在用于多种用途的投射曝光设备中，希望所产生的光尽可能地是非偏振的。为此，从例如DE19829612A1中已知来自激光光源的线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统被消偏振。

然而，这种情况下出现一个问题，即照明系统的掩模母版平面中的光可能仍然有残留的偏振。造成这个问题的原因具体而言是照明系统中透镜上的抗反射层(AR层)以及反射镜上的高反射层的作用。

就这一方面，已经发现那些作用会导致残留偏振的不均匀的分布。这种不均匀的分布可基于以下观点来解释：透镜(具体而言是照明系统中使用的轴锥透镜(axicon lens)的圆锥透镜)或那些透镜上的AR层所产生的径向残留偏振分布与反射镜上的AR层所产生的具有恒定优选的偏振方向的线性残留偏振相重叠，那些相互重叠的残留偏振分布根据各自所涉及的方向(例如相对于扫描方向垂直或平行)而彼此增强或减弱。

已知有各种方法用于减小照明系统和/或投射物镜的光路中偏振状态的不希望的变化的作用。从US2005/0094268A1和WO03/077011A1中已知将一光学系统分解为两个子系统，并将用作二分之一波长板的延迟器布置在两个子系统之间，该延迟器在两个子系统之间对两个相互垂直的偏振状态进行变换，使得第二子系统中的相移的总和正好抵消第一子系统中的相移总和。从US2003/0086156A1也已知，在例如投射物镜中使用90°偏振旋转器，以对相对于90°偏振旋转器在先的组以及相对于90°偏振旋转器在后的组中所产生的延迟进行相互补偿。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种微光刻投射曝光设备的照明系统，该照明系统允许根据实施起来简单而有效的一种替代性方法来在所述投射曝光设备的像面中产生没有优选偏振方向的光。

微光刻投射曝光设备的根据本发明的照明系统在所述投射曝光设备的操作中对投射曝光设备的投射物镜的物面进行照明，该照明系统被调整为使得在该照明系统的操作中产生的并仅在所述物面中重叠的、彼此成点对称关系的光分量具有相互正交的偏振状态。

在这一方面，根据本发明，表述“正交的偏振状态”被用来表示用于分别描述偏振状态的琼斯矢量的标量积为零情况下的那些偏振状态。就这个意义上来说，相互正交的状态并不仅仅是具有相互垂直的优选偏振方向的线偏振状态，还包括具有相反手性的圆偏振状态(也就是说左旋圆偏振和右旋圆偏振)。另外，根据本申请，表述“线偏振分布”也被用来表示偏振分布，就其而言，各个光束是线偏振的，其中，各个光束(例如在径向或切向偏振分布情况下)的电场强度矢量的振荡面也可以沿各个方向定向。

本发明基于以下认识，即非偏振光也可以通过彼此成点对称关系的、相互正交的偏振状态的非相干叠加来获得。因此，替代在本说明书开始部分中讨论的已知的方法，即对照明系统的相继的多个部分进行相互的偏振-光学补偿(例如通过在所述部分之间使优选偏振方向旋转90°)，根据本发明，由此可以精确地容许偏振作用在照明系统中被相加。从而，由对应的残留偏振作用得到的分布可以被专门用于产生相互正交的偏振状态，由该相互正交的偏振状态通过非相干叠加又可以首先得到最终所希望的有效非偏振光。在这一方面，由正交的偏振状态的叠加产生有效非偏振光可以基于成像理论如下来解释，即通过正交的入口偏振状态，成像等式中描述偏振化的成像的混合项消失，从而成像等式变成非偏振照明情况下的成像等式。

关于本发明的原理，另一个关键之处在于具有相互正交的偏振的不同区域设置在投射物镜的物面的不远的前方(也就是说，具体地，仍然处于照明系统本身的光瞳面中)，但是不发生那些相互正交偏振的光分量的叠加。换句话说，在掩模母版面的前方，具体地在照明系统的光瞳面中，仍然至少存在偏振分量(例如，残留偏振度为至少1％，特别为至少2％，尤其为至少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(或者几乎完全偏振的，例如达到95％)。仅是由于所述光分量在掩模母版面中的叠加导致有效非偏振光。