CN107885040B - 一种离轴照明系统 - Google Patents
一种离轴照明系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107885040B CN107885040B CN201610876579.7A CN201610876579A CN107885040B CN 107885040 B CN107885040 B CN 107885040B CN 201610876579 A CN201610876579 A CN 201610876579A CN 107885040 B CN107885040 B CN 107885040B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wollaston prism
- wave plate
- quarter
- wollaston
- fourier lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
- G03F7/701—Off-axis setting using an aperture
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70141—Illumination system adjustment, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of illumination system
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种离轴照明系统,沿光路依次包括激光光源、四分之一波片和渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜,激光光源、四分之一波片、渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜同轴设置,四分之一波片和渥拉斯顿棱镜还与一控制器连接,控制器带动四分之一波片和渥拉斯顿棱镜在光路中切换或旋转。四分之一波片使线偏振光转换成圆偏振光,渥拉斯顿棱镜则使该圆偏振光转变成两束振动方向垂直的线偏振光,通过设置若干交替排列的四分之一波片和渥拉斯顿棱镜,并通过控制器带动四分之一波片和渥拉斯顿棱镜在光路中切换或旋转,以实现二级、四级等多级光瞳照明模式,有效提升了光刻机投影物镜的焦深,且元件成本低廉、安装调试简单、效果稳定,安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及光刻技术领域,具体涉及一种离轴照明系统。
背景技术
半导体制造中的微光刻技术就是利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影曝光到涂过光刻胶的硅片上。
为了进一步增强曝光系统的分辨能力,提高焦深,增大工艺窗口,离轴照明技术(off-axis illumination,OAI)在扫描曝光系统中得到了广泛应用。传统的离轴照明包括环形照明、二级照明和四极照明等,主要是根据具体的掩膜图形来选择不同的离轴照明光瞳分布。
包括二级和四级照明的离轴照明模式,是一种分辨率增强技术方案,属于光瞳-掩膜优化(Source-Mask Optimization,SMO)技术方案中的一部分,即根据掩膜图形的分布,计算出最优的照明系统光瞳面的能量分布,并通过调制得到该种光瞳分布,以增强系统分辨率并增强焦深。
目前,二级照明或四级照明的技术方案包括以下几种:
一是在光瞳面设置挡板,或者透过率分布变化的玻璃平板,直接改变光瞳面的能量分布。该方案最为简单,而且可以应用在任意的光学系统中,但能量损失过大,降低了产率。
二是使用衍射光学元件(Diffraction Optical Element,DOE),通过选择不同远场分布的DOE,在光瞳面得到相应的能量分布。该方案常用于激光器为光源的曝光系统中,能量利用率有所提高,但DOE的价格昂贵,成本高。
三是使用微反射镜阵列元件(Minute Mirror Array,MMA),改变MMA中任意反射镜的反射角度,在光瞳面得到相应的能量分布。该方案常用于激光器为光源的曝光系统中,能量利用率高,可以形成任意的光瞳分布,但研发制作成本较高,形成相应光瞳能量分布的计算方法非常复杂。
发明内容
本发明提供了一种离轴照明系统,以解决现有技术存在的能量损失大、产率低,以及元件成本和研发成本高问题。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种离轴照明系统,沿光路依次包括激光光源、四分之一波片、渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜,所述激光光源、四分之一波片、渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜同轴设置,所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜还与一控制器连接,所述控制器带动所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜在光路中切换或旋转。进一步的,所述四分之一波片的快轴方向与X轴的夹角为45度,线偏振光进入所述四分之一波片后变成圆偏振光。
进一步的,距离所述激光光源最近的四分之一波片和激光光源之间还设有扩束单元,所述扩束单元与所述傅里叶透镜同轴设置。
进一步的,所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜均包括多个,数量相同,交错设置,且距离所述傅里叶透镜最近的渥拉斯顿棱镜的后表面为散射面。
进一步的,距离所述傅里叶透镜最近的渥拉斯顿棱镜的后表面位于所述傅里叶透镜的物方焦面上。
进一步的,距离所述傅里叶透镜最近的渥拉斯顿棱镜与所述傅里叶透镜之间还设有偏振整形单元,所述偏振整形单元与所述傅里叶透镜同轴设置。
进一步的,所述渥拉斯顿棱镜包括两个相对设置的直角棱镜,两个所述直角棱镜的光轴互相垂直,圆偏振光进入所述渥拉斯顿棱镜后转变成两束振动方向垂直的线偏振光。
进一步的,所述直角棱镜采用方解石或石英材料制成,两个所述直角棱镜之间相对胶合形成渥拉斯顿棱镜。
进一步的,所述渥拉斯顿棱镜的数量m与形成的光瞳级数n的关系为n=2m。
进一步的,相邻两个所述渥拉斯顿棱镜之间的夹角为360/n度。
本发明提供的离轴照明系统,沿光路依次包括激光光源、四分之一波片和渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜,所述激光光源、四分之一波片、渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜同轴设置,所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜还与一控制器连接,所述控制器带动所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜在光路中切换或旋转。四分之一波片使线偏振光转换成圆偏振光,渥拉斯顿棱镜则使该圆偏振光转变成两束振动方向垂直的线偏振光,通过设置若干交替排列的四分之一波片和渥拉斯顿棱镜,并通过控制器带动四分之一波片和渥拉斯顿棱镜在光路中切换或旋转,以实现二级、四级等多级光瞳照明模式,有效提升了光刻机投影物镜的焦深,且元件成本低廉、安装调试简单、效果稳定,安全性高。
附图说明
图1是本发明实施例1中离轴照明系统的结构示意图;
图2是本发明实施例1中渥拉斯顿棱镜的结构示意图;
图3a、3b分别是本发明实施例1中两种二级光瞳的示意图;
图4a、4b分别是本发明实施例1中两种四级光瞳的示意图;
图5是本发明实施例1中八级光瞳的示意图;
图6是本发明实施例2中离轴照明系统的结构示意图。
图中所示:1、激光光源;2、四分之一波片;3、渥拉斯顿棱镜;31a-31b、直角棱镜;4、傅里叶透镜;5、偏振整形单元;6、扩束单元;7、控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述。
实施例1
如图1所示,本发明提供了一种离轴照明系统,沿光路依次包括激光光源1、四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3以及傅里叶透镜4,所述激光光源1、四分之一波片2、渥拉斯顿棱镜3以及傅里叶透镜4同轴设置,所述四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3还与一控制器7(图中未标出)连接,所述控制器7带动所述四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3在光路中切换或旋转。具体的,四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3排列,即一个四分之一波片2对应渥拉斯顿棱镜3,激光光源1发出水平线偏振光,经过四分之一波片2后转换成圆偏振光,该圆偏振光入射渥拉斯顿棱镜3后转变成两束振动方向垂直的线偏振光,因此根据所需的光瞳级数通过控制器7带动四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3在光路中切换,保证所需数量的四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3在光路中即可实现二级、四级等多级光瞳照明模式,有效提升了光刻机投影物镜的焦深,且元件成本低廉、安装调试简单、效果稳定,安全性高。图1中,四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3分别有两个,最终产生四级光瞳。
优选的,所述四分之一波片2的快轴方向与X轴的夹角为45度,线偏振光进入所述四分之一波片2后变成圆偏振光。
优选的,所述四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3均包括多个,数量相同,交错设置,且距离所述傅里叶透镜4最近的渥拉斯顿棱镜3的后表面为散射面,以保证出射的两束线偏振光之间存在一定夹角。
优选的,距离所述傅里叶透镜4最近的渥拉斯顿棱镜3的后表面位于所述傅里叶透镜4的物方焦面上,优选的,距离所述傅里叶透镜4最近的渥拉斯顿棱镜3与所述傅里叶透镜4之间还设有偏振整形单元5,所述偏振整形单元5与所述傅里叶透镜4同轴设置。偏振整形单元5可采用退偏器或四分之一波片,渥拉斯顿棱镜3出射的线偏振光入射到偏振整形单元5后使光束偏振态保持一致,最终入射到傅里叶透镜4,最终在光瞳面形成所需级数的光瞳。
如图2所示,所述渥拉斯顿棱镜3包括两个相对设置的直角棱镜31a、31b,两个所述直角棱镜31a、31b的光轴互相垂直,且平行于各自的表面,圆偏振光进入所述渥拉斯顿棱镜3后转变成两束振动方向垂直的线偏振光。优选的,所述直角棱镜31a、31b采用方解石或石英材料制成,两个所述直角棱镜31a、31b之间相对胶合形成渥拉斯顿棱镜3。具体的,圆偏振光可以矢量分解为两个振动方向垂直,大小恒定的偏振光,分别为o光(光矢量平行于纸面)和e光(光矢量垂直于纸面),圆偏振光进入直角棱镜31a后,o光、e光以不同的速度沿同一方向前进,接着进入直角棱镜31b,由于光轴方向转过了90度,o光和e光发生转化。直角棱镜31a中的o光变成e光,由于折射率no>ne,e光光在通过直角棱镜31a、31b之间的斜面时从光密介质进入到光疏介质,所以偏离斜面法线传播;而直角棱镜31a中的e光在直角棱镜31b中变成o光,因此靠近斜面法线传播。这两束线偏振光在直角棱镜31b出射处时再偏折一次,因此经过渥拉斯顿棱镜3得到的是分开一定角度、振动方向互相垂直的两束线偏振光,其近似夹角为:其中,θ为渥拉斯顿棱镜3的直角棱镜31a中入射面与斜面的夹角。图1中该两束线偏振光再入射到一个四分之一波片2上变成两束圆偏振光,每束圆偏振光再经过一个渥拉斯顿棱镜3变成两束线偏振光,最终出射四束光,且两两相对中心光轴对称,如图1所示。
优选的,渥拉斯顿棱镜3的数量m与形成的光瞳级数n的关系为n=2m,相邻两个所述渥拉斯顿棱镜3之间的夹角为360/n度。因此根据所需的光瞳级数n(n=2、4、8…),通过控制器7带动四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3在光路中切换,保证m个四分之一波片2和m个渥拉斯顿棱镜3在光路中即可。具体的,当n=2时,光路中四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3的数量分别为1个,通过控制器7带动渥拉斯顿棱镜3旋转至与X轴方向平行时,可产生如图3(a)所示的X向二级光瞳,通过控制器7带动渥拉斯顿棱镜3旋转至与Y轴方向平行时,可产生如图3(b)所示的Y向二级光瞳;当n=4时,光路中四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3的数量分别为2个,且两个渥拉斯顿棱镜3相互垂直,此时,若第一个渥拉斯顿棱镜3与X轴方向平行时,可产生如图4(a)所示的四级光瞳,若第一个渥拉斯顿棱镜3与X轴方向呈45度角时,可产生如图4(b)所示的四级光瞳。当n=8时,光路中四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3的数量分别为3个,且相邻两个渥拉斯顿棱镜3之间的夹角为45度,使第一个渥拉斯顿棱镜3与X轴方向水平时,即可产生如图5所示八级光瞳的环形照明模式,以此类推,即可产生所需的多级光瞳。
实施例2
如图6所示,距离所述激光光源1最近的四分之一波片2和激光光源1之间还设有扩束单元6,所述扩束单元6与所述傅里叶透镜4同轴设置。激光器1出射一束水平线偏振光,通过一个可调节光束口径的扩束单元6,实现光束口径的改变,最终改变瞳面上光瞳填充度大小。
综上所述,本发明提供的离轴照明系统,沿光路依次包括激光光源1、四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3以及傅里叶透镜4,所述激光光源1、四分之一波片2、渥拉斯顿棱镜3以及傅里叶透镜4同轴设置,所述四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3还与一控制器7连接,所述控制器7带动所述四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3在光路中切换或旋转。四分之一波片2使线偏振光转换成圆偏振光,渥拉斯顿棱镜3则使该圆偏振光转变成两束振动方向垂直的线偏振光,通过设置若干交替排列的四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3,并通过控制器7带动四分之一波片2和渥拉斯顿棱镜3在光路中切换或旋转,以实现二级、四级等多级光瞳照明模式,有效提升了光刻机投影物镜的焦深,且元件成本低廉、安装调试简单、效果稳定,安全性高。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明,但这些实施方式只是作为提示,不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种离轴照明系统,其特征在于,沿光路依次包括激光光源、四分之一波片、渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜,所述激光光源、四分之一波片、渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜同轴设置,所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜还与一控制器连接,所述控制器带动所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜一起在光路中切换或旋转,所述四分之一波片和所述渥拉斯顿棱镜的数量相同且均为多个,并且所述四分之一波片和所述渥拉斯顿棱镜交错设置,相邻两个所述渥拉斯顿棱镜之间的夹角为360/n度,其中n为光瞳级数;
其中,所述四分之一波片对应渥拉斯顿棱镜,所述激光光源发出水平线偏振光,经过四分之一波片后转换成圆偏振光,该圆偏振光入射渥拉斯顿棱镜后转变成两束振动方向垂直的线偏振光;并通过所述控制器带动多个所述四分之一波片和多个所述渥拉斯顿棱镜在所述光路中切换,并且当第一个所述渥拉斯顿棱镜旋转至与X轴方向平行或者与X轴方向呈一定的角度或者与Y轴方向平行时可以产生不同级数的光瞳。
2.根据权利要求1所述的离轴照明系统,其特征在于,所述四分之一波片的快轴方向与X轴的夹角为45度。
3.根据权利要求1所述的离轴照明系统,其特征在于,距离所述激光光源最近的四分之一波片和激光光源之间还设有扩束单元,所述扩束单元与所述傅里叶透镜同轴设置。
4.根据权利要求1所述的离轴照明系统,其特征在于,距离所述傅里叶透镜最近的渥拉斯顿棱镜的后表面为散射面。
5.根据权利要求4所述的离轴照明系统,其特征在于,距离所述傅里叶透镜最近的渥拉斯顿棱镜的后表面位于所述傅里叶透镜的物方焦面上。
6.根据权利要求4所述的离轴照明系统,其特征在于,距离所述傅里叶透镜最近的渥拉斯顿棱镜与所述傅里叶透镜之间还设有偏振整形单元,所述偏振整形单元与所述傅里叶透镜同轴设置。
7.根据权利要求1所述的离轴照明系统,其特征在于,所述渥拉斯顿棱镜包括两个相对设置的直角棱镜,两个所述直角棱镜的光轴互相垂直。
8.根据权利要求7所述的离轴照明系统,其特征在于,所述直角棱镜采用方解石或石英材料制成,两个所述直角棱镜之间相对胶合形成渥拉斯顿棱镜。
9.根据权利要求1所述的离轴照明系统,其特征在于,所述渥拉斯顿棱镜的数量m与形成的光瞳级数n的关系为n=2m。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610876579.7A CN107885040B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种离轴照明系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610876579.7A CN107885040B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种离轴照明系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107885040A CN107885040A (zh) | 2018-04-06 |
CN107885040B true CN107885040B (zh) | 2020-08-04 |
Family
ID=61769547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610876579.7A Active CN107885040B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种离轴照明系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107885040B (zh) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1455275A (zh) * | 2002-04-29 | 2003-11-12 | 光联通讯技术有限公司 | 光环行器 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0313681A1 (en) * | 1987-10-30 | 1989-05-03 | Ibm Deutschland Gmbh | Phase-sensitive interferometric mask-wafer alignment |
JPH02259448A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-22 | Hitachi Ltd | パターン発生光学装置 |
CN103135369B (zh) * | 2013-03-21 | 2014-11-26 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光刻照明模式产生装置 |
CN103149809B (zh) * | 2013-03-22 | 2014-12-17 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光刻机设备用离轴照明装置 |
-
2016
- 2016-09-30 CN CN201610876579.7A patent/CN107885040B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1455275A (zh) * | 2002-04-29 | 2003-11-12 | 光联通讯技术有限公司 | 光环行器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107885040A (zh) | 2018-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20170351100A1 (en) | Beam transforming optical system, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power having different thickness to rotate linear polarization direction | |
US7137714B2 (en) | Apparatus for optical beam shaping and diffusing and associated methods | |
CN108803244B (zh) | 照明装置及照明方法和一种光刻机 | |
JP6583741B2 (ja) | 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 | |
CN112859534A (zh) | 一种基于边缘光抑制阵列的并行直写装置和方法 | |
CN111999902A (zh) | 一种飞秒激光双光子加工装置 | |
KR20110093663A (ko) | 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학 래스터 소자, 광학 적분기 및 조명 시스템 | |
CN102023386A (zh) | 阵列全环光子筛匀光器及其制作方法 | |
CN107885040B (zh) | 一种离轴照明系统 | |
CN103135363B (zh) | 产生投影光刻照明模式的装置 | |
JP2843308B2 (ja) | レーザー十字スリット発生装置 | |
CN102023387A (zh) | 阵列环带光子筛匀光器及其制作方法 | |
JP6390879B2 (ja) | 照明光学系、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 | |
CN107592919B (zh) | 微光刻投射曝光设备的照明系统 | |
CN105446089B (zh) | 数字微镜设备与多面棱镜结合的多光束干涉光刻方法 | |
CN112445074B (zh) | 一种照明装置、曝光系统及光刻设备 | |
US20240118551A1 (en) | Quantum information processing systems | |
CN112445076B (zh) | 光刻机、曝光系统及实现离轴照明的方法与离轴照明装置 | |
Chang et al. | Using proximity exposure to produce asymmetrical lens for light control films | |
CN103135358B (zh) | 一种多光源的干涉曝光装置 | |
JP2012256742A (ja) | 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 | |
TWM287942U (en) | An optical glass |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |