CN110554571B - 一种照明系统、曝光系统及光刻设备 - Google Patents

一种照明系统、曝光系统及光刻设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110554571B
CN110554571B CN201810550300.5A CN201810550300A CN110554571B CN 110554571 B CN110554571 B CN 110554571B CN 201810550300 A CN201810550300 A CN 201810550300A CN 110554571 B CN110554571 B CN 110554571B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
illumination
pupil
illumination system
lens group
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
Application number
CN201810550300.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110554571A (zh
Inventor
尉佩
田毅强
徐建旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd filed Critical Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority to CN201810550300.5A priority Critical patent/CN110554571B/zh
Priority to TW108119047A priority patent/TWI704427B/zh
Priority to PCT/CN2019/089645 priority patent/WO2019228529A1/zh
Publication of CN110554571A publication Critical patent/CN110554571A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110554571B publication Critical patent/CN110554571B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • 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
    • G03F7/70066—Size and form of the illuminated area in the mask plane, e.g. reticle masking blades or blinds
    • 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
    • G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
    • 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)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

本发明公开了一种照明系统、曝光系统及光刻设备，其中，照明系统包括：光源，位于光源出光侧的光束调整模块以及设置在光源与光束调整模块之间的偏振态调节模块，光束调整模块包括锥镜组，锥镜组上镀有光学膜层，光学膜层对s光和p光的透过率不同；偏振态调节模块包括波片，波片与垂直照明光束光轴的平面具有第一夹角，用于将照明光束的偏振态由线偏振改变为部分偏振，使所述光瞳在水平和竖直方向均具有能量分布，从而改变所述光瞳的椭圆度。本发明实施例提供的照明系统、曝光系统及光刻设备，通过调节波片与垂直照明光束光轴的平面的夹角实现对光瞳椭圆度进行调节，提供了一种结构简单、成本低廉的光瞳椭圆度调节方案。

Description

一种照明系统、曝光系统及光刻设备
技术领域
本发明实施例涉及半导体技术，尤其涉及一种照明系统、曝光系统及光刻设备。
背景技术
随着半导体技术的高速发展，光刻特征尺寸不断减小，对光刻机的套刻精度与特征尺寸均匀性(Critical dimension uniformity，CDU)的要求不断提高，其中，CDU是指基底上实际曝光线宽与期望线宽的标准偏差，影响CDU的重要因素为曝光图形内水平线条与垂直线条的平均宽度之差(Horizontal Vertical bias，HV bias)。而在光刻机曝光系统中，照明系统的光瞳面内竖直方向上的能量和∑E(y)和水平方向上能量和∑E(x)的比值即光瞳的椭圆度是影响HV bias的最主要因素，光瞳椭圆度可表示为
Figure BDA0001681033880000011
现有的通过调整照明系统的光瞳，减小曝光图形中的HV bias，进而改善曝光系统CDU的方案中，多是在照明系统的光瞳面直接放置挡板或者透过率变化分布的玻璃平板，通过改变光瞳面上光束的能量分布，对光瞳进行调整，以提高曝光系统CDU。然而上述方案中，曝光系统需要额外增加挡板和透过率变化分布的玻璃平板等额外的装置组件，挡板和玻璃平板改变能量分布也存在一定的控制难度。除此之外，挡板或玻璃平板的设计精度要求较高，需要较高的成本。
发明内容
本发明实施例提供了一种照明系统、曝光系统及光刻设备，以提供一种结构简单、成本低廉的光瞳椭圆度调节方案。
第一方面，本发明实施例提供了一种照明系统，包括：
光源，用于输出线偏振的照明光束；
光束调整模块，位于所述光源的出光侧，用于接收所述照明光束并形成具有特定形状的光瞳；
所述光束调整模块包括锥镜组，所述锥镜组上镀有光学膜层，所述光学膜层对s光和p光的透过率不同；
所述光源与所述光束调整模块之间还设置有偏振态调节模块，所述偏振态调节模块包括波片，所述波片与垂直所述照明光束光轴的平面具有第一夹角，用于将照明光束的偏振态由线偏振改变为部分偏振，使所述光瞳在水平和竖直方向均具有能量分布，从而改变所述光瞳的椭圆度。
可选地，所述波片为四分之一波片或者二分之一波片或者全波片。
可选地，所述偏振态调节模块还包括角度调节器，所述角度调节器用于调节所述第一夹角。
可选地，所述光束调整模块包括：
光瞳形成单元，用于调节所述照明光束在光瞳面上形成预设形状的光瞳。
可选地，所述光束调整模块还包括：变焦镜组，所述变焦镜组沿光路设置于所述光瞳形成单元之后，用于将所述光瞳形成单元的出射光束成像于像面；
所述锥镜组的光入射面位于所述变焦镜组的像面，所述锥镜组用于调节所述预设形状的光瞳的相干因子。
可选地，所述锥镜组包括相对设置的正轴锥镜和负轴锥镜，所述正轴锥镜沿光路方向设置于所述负轴锥镜之后，所述正轴锥镜和/或所述负轴锥镜上镀有所述光学膜层。
可选地，所述正轴锥镜和所述负轴锥镜的底面为圆形或正多边形，所述正多边形的边数为4的倍数。
可选地，所述照明系统还包括：
会聚镜组，沿光路设置于所述光束调整模块的出光侧，用于会聚所述照明光束；
中继镜组，沿光路设置于所述会聚镜组的出光侧；用于将所述照明光束进行投影。
可选地，所述照明系统还包括：匀光模块，用于使所述照明光束均匀出射。
可选地，所述匀光模块为微透镜阵列，沿光路设置于所述光束调整模块和所述会聚镜组之间。
可选地，所述匀光模块为匀光石英棒，沿光路设置于所述会聚镜组和所述中继镜组之间。
可选地，所述光源为激光器。
第二方面，本发明实施例还提供了一种曝光系统，包括本发明任意实施例所述的照明系统，还包括第一工作台，投影物镜系统以及第二工作台；
所述第一工作台位于所述照明系统的出光侧，用于放置掩模板；所述投影物镜系统位于所述第一工作台远离所述照明系统一侧，用于聚焦所述照明系统的出射光至曝光基底；所述第二工作台位于所述投影物镜系统远离所述第一工作台一侧，用于放置所述曝光基底。
第三方面，本发明实施例还提供了一种光刻设备，包括本发明任意实施例所述的曝光系统。
本发明实施例提供的照明系统、曝光系统及光刻设备，照明系统包括锥镜组，所述锥镜组上镀有光学膜层，所述光学膜层对s光和p光的透过率不同；通过调节设置在光源与光束调整模块之间的偏振态调节模块中的波片与垂直照明光束光轴的平面的夹角，使o光和e光产生不同的相位延迟，改变入射锥镜组的入射光的偏振状态，进而实现对光瞳椭圆度进行调节。本实施的方案无需添加额外的装置组件，结构简单、成本低廉。并且，相对于现有技术的方案波片的角度调节范围大，控制简单，可以实现自由调节光瞳椭圆度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种照明系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种锥镜的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的进入锥镜的某一入射光的分解示意图；
图4是本发明实施例提供的进入锥镜的另一入射光的分解示意图；
图5是本发明实施例提供的不同偏振态的照明光束通过锥镜组的仿真光瞳；
图6是本发明实施例提供的入射角α与δ/λ的关系曲线；
图7是本发明实施例提供的另一种照明系统的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的另一种照明系统的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的锥镜组的工作原理示意图；
图10是本发明实施例提供的另一种锥镜的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的又一种照明系统的结构示意图；
图12是本发明实施例提供的一种曝光系统的结构示意图；
图13为垂直光轴放置波片的曝光系统的HV线条的宽度数据曲线；
图14为非垂直光轴放置波片的曝光系统的HV线条的宽度数据曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种照明系统的结构示意图，参考图1，该照明系统包括：光源11，用于输出线偏振的照明光束；光束调整模块12，位于光源11的出光侧，用于接收照明光束并形成具有特定形状的光瞳；光束调整模块12包括锥镜组123，锥镜组123上镀有光学膜层(图中未示出)，光学膜层对s光和p光的透过率不同；光源11与光束调整模块12之间还设置有偏振态调节模块13，偏振态调节模块13包括波片131，波片131与垂直照明光束光轴的平面具有第一夹角a，用于将照明光束的偏振态由线偏振改变为部分偏振，使光瞳在水平和竖直方向均具有能量分布，从而改变光瞳的椭圆度。
其中，光束调整模块12通过调节照明光束形成特定形状的光瞳以形成不同的照明模式，例如形成环形的照明模式。光束调整模块12中的锥镜组123中的锥镜为了增加透过率，其表面会镀有光学膜层(图中未示出)，而光学膜层通常对s光和p光的透过率不同，其中，s光和p光是人们为了方便描述和计算，在光入射至某一界面时，会参考入射面进行矢量分解，将入射光分解为垂直入射面的光分量(s光)和平行入射面的光分量(p光)。图2是本发明实施例提供的一种锥镜的结构示意图，如图所示，锥镜组中的锥镜可选择圆锥镜，图3为本发明实施例提供的进入锥镜的某一入射光的分解示意图，图4是本发明实施例提供的进入锥镜的另一入射光的分解示意图，参考图3和图4，为方便理解，图3所示可视为图1中锥镜组123中锥镜1232的正视图，图4所示可视为图1中锥镜组123中锥镜1232的俯视图，其中，图3和图4的区别在于两束入射光入射锥镜1232的位置不同，其对应的入射面不同，因此参考入射面分解的两束入射光分解的s光和p光的方向不同，且由于不同的入射光其偏振方向均为相同的线偏振，由此导致分解的s光和p光的大小也存在差异，在通过光学膜层时，s光和p光的透过率不同，导致不同位置的线偏振的照明光束在入射锥镜组123后会发生不同的变化，则导致了光束调整模块12形成的光瞳在横向和纵向的光能量分布不均匀，使对光瞳椭圆度产生一定的影响。以锥镜上镀有p光透过率为100％，s光透过率为20％的光学膜层建立光学模型，在输入不同偏振态的照明光束时，其仿真结果见图5，由锥镜组形成的光瞳的椭圆度见表1。由图5和表1可知，入射到锥镜组的照明光束的偏振态不同，光瞳具有不同的椭圆度。
表1
Figure BDA0001681033880000061
Figure BDA0001681033880000071
当入射光为圆偏光时，即使不同位置入射光的入射面不同，分解的s光和p光方向不同，但由于圆偏光本身的偏振性质，其分解的s光和p光的大小相同，进而透过光学膜时，具有相同的变化，从而能够保证光束调整模块12形成的光瞳在横向和纵向的光具有相同的能量分布。
而对于线偏振照明光束可以通过波片对偏振态进行调节，使其变为圆偏光。具体的，线偏振的照明光束入射波片时，可分解为沿原方向传播但振动方向互相垂直的e光和o光，波片131针对垂直入射的照明光束，会使e光和o光之间产生相位延迟，具体相位延迟
Figure BDA0001681033880000072
其中，ne，no表示波片对e光和o光的折射率，d为波片的厚度，λ为照明光束的波长。由此，可选择适当厚度的波片，并适当地设置波片快轴与照明光束线偏振方向的夹角，使线偏振的照明光束在透过波片后变为圆偏光，从而使入射锥镜组123的入射光变为圆偏光，改善锥镜组123上光学膜层对不同位置的入射光的影响。除此之外，对于非垂直入射的照明光束，波片使e光和o光产生的相位延迟与照明光束的入射角有关，具体的相位延迟
Figure BDA0001681033880000073
其中，α为照明光束相对于波片的入射角，也即波片与垂直照明光束光轴的平面的第一夹角。图6是本发明实施例提供的入射角α与δ/λ的关系曲线，参考图6，由该曲线可知，照明光束在以不同入射角α透过波片后，e光和o光之间具有不同的相位延迟δ，也即使得透过波片后的光束由线偏振态变为其它偏振态，在透过锥镜组123上的光学膜层后，使得照明光束横截面上的横向和纵向的光含量不同，因此，通过调节线偏振的照明光束入射波片的入射角α，并配合锥镜组中的锥镜，可以实现了对照明光束的横截面上的横向和纵向的光含量的调节，也即实现对光瞳椭圆度的调节。
本实施例提供的照明系统，通过在光源与光束调整模块之间设置偏振态调节模块，其中，偏振态调节模块包括与垂直照明光束光轴的平面呈一定夹角设置的波片，通过调节波片与垂直照明光束光轴的平面的夹角使o光和e光产生不同的相位延迟，改变入射锥镜组的入射光的偏振状态，进而实现对光瞳椭圆度的调节，本实施的方案无需添加额外的装置组件，结构简单、成本低廉。并且，相对于现有技术的方案波片的角度调节范围大，控制简单，可以实现自由调节光瞳椭圆度。
更进一步地，由图6可知，入射角α由0°逐渐增加时，相位延迟δ可以等于照明光束波长λ的整数倍，当相位延迟δ等于照明光束波长λ的整数倍时，照明光束的偏振态与初始偏振态相同，即入射角α的逐渐增加，可使照明光束的偏振状态周期变化，入射角α由0°调节至相位延迟δ等于波长λ时的入射角α0时，即可保证照明光束的偏振状态变化一个周期。由此，在调节波片与垂直照明光束光轴的平面的夹角α，以获得较好的光瞳椭圆度时，可在0°至α0范围内进行调节即可。
可选地，波片可采用四分之一波片、二分之一波片或全波片，在垂直入射至四分之一波片、二分之一波片和全波片时，对应的o光和e光的相位延迟为四分之一波长、二分之一波长和一个波长，从而改变了入射光的偏振态，而同时倾斜四分之一波片、二分之一波片和全波片，亦可将线偏振的照明光束实现不同的偏振状态的变化，从而保证照明光束在透过锥镜组后截面上横向和纵向的光含量的变化，进而调节光瞳的椭圆度，波片的具体类型可以根据光源出射的照明光束的偏振状态等进行选择，本实施例并不做具体限定。
在实际的波片调节时，可以通过手动调节。但当对角度调节的精确控制要求较高时，手动调节存在一定的难度，因此，偏振态调节模块还可设置角度调节器，图7是本发明实施例提供的另一种照明系统的结构示意图，参考图7，偏振态调节模块13中还包括角度调节器132，该角度调节器132用于调节第一夹角，从而精确地调节波片131的倾斜角度。
需要说明的是，图7中仅示例性的示出了角度调节器的位置，并非对本发明的限定。
图8是本发明实施例提供的又一种照明系统的结构示意图，参考图8，可选地，光源11为激光器。
继续参考图8，可选地，光束调整模块12包括：光瞳形成单元121，沿光路设置于波片131之后，用于调节照明光束在光瞳面上形成预设形状的光瞳。具体的，在光刻设备的照明系统中，通常需要针对不同的掩模结构采用不同的离轴照明模式，以增强光刻分辨力、增大焦深、提高成像对比度，从而得到更好的成像性能。而这些照明模式就是通过在光刻照明系统中采用特殊设计的光学元件调节入射激光束的强度或相位分布，从而在光瞳面上形成所需要的特定光强分布。可选地，该光瞳形成单元121可采用衍射光学元件。
继续参考图8，可选地，光束调整模块12还包括变焦镜组122；变焦镜组122沿光路设置于光瞳形成单元121之后，用于将光瞳形成单元121的出射光束成像于像面；锥镜组123的光入射面位于变焦镜组122的像面，锥镜组123用于调节预设形状的光瞳的相干因子。其中，变焦镜组122将光瞳形成单元121出射的光束变焦，出射平行于光轴的光束，同时改变了光瞳截面的大小。此时，由变焦镜组122出射的光束任一截面均为光瞳面，光瞳的椭圆度可由此处采集获得。此外，变焦镜组122出射光束的光瞳虽已确定，但其大小可能不满足要求，且形状需要微调，此时可由锥镜组123进行调节。
继续参考图8，可选地，锥镜组123包括相对设置的正轴锥镜1232和负轴锥镜1231，正轴锥镜1232沿光路方向设置于负轴锥镜1231之后，正轴锥镜1232和/或负轴锥镜1231上镀有光学膜层，光学膜层对s光和p光的透过率不同。
示例性地，图9是本发明实施例提供的锥镜组的工作原理示意图，参考图9，光瞳形成单元形成环形的照明光瞳后，环形的内环大小由锥镜组123进行调节，其中，环形的照明模式中，环形形状可由相干因子进行表示，具体的，环形照明光瞳内环的大小可通过该锥镜组中正轴锥镜1232和负轴锥镜1231的距离L来进行调节。
图10是本发明实施例提供的另一种锥镜的结构示意图，参考图2和图10，可选地，正轴锥镜和负轴锥镜的底面为圆形或正多边形，正多边形的边数为4的倍数。通过设置底面形状为圆形或边数为4的倍数的正多边形，可以保证通过锥镜的照明光束在截面的横向和纵向上能量均匀，使光瞳具有较好的椭圆度。
继续参考图8，该照明系统还包括会聚镜组124，沿光路设置于光束调整模块12的出光侧，用于会聚照明光束；中继镜组125，沿光路设置于会聚镜组124的出光侧；用于将照明光束进行投影。
在照明系统中，由锥镜组123出射的照明光束为平行光，会聚镜组124可将平行光束聚焦，并且，通过中继镜组125可将照明光束的方向进行改变，聚焦至掩模板上，并且可以调节聚焦至掩模板的光场的大小，以适应不同的掩膜板。
可选地，该照明系统中还包括匀光模块，用于使照明光束均匀出射。继续参考图8，该匀光模块可选择微透镜阵列126，沿光路设置于锥镜组123和会聚镜组124之间。微透镜阵列126由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列，其中包含多个微小的透镜，锥镜组123出射的照明光束，通过微透镜阵列126后，由规则排布的微小的透镜将光束分别聚焦至各自焦平面上，从而实现匀光的功能。
图11是本发明实施例提供的又一种照明系统的结构示意图，参考图11，该照明系统中的匀光模块为匀光石英棒127，沿光路设置于会聚镜组124和中继镜组125之间。匀光石英棒127具有破坏偏振态的效果，经过匀光石英棒127之后的偏振光为非偏振光，使曝光场不会受偏振态照明光束的影响，且匀光石英棒虽然可以用于匀光，但其不会对照明光束在截面上横向和纵向的能量和的比产生影响，也即不会影响光瞳的椭圆度。
图12是本发明实施例提供的一种曝光系统的结构示意图，参考图12，该曝光系统包括如本发明任意实施例提供的照明系统10，还包括第一工作台20，投影物镜系统30以及第二工作台40；第一工作台20位于照明系统10的出光侧，用于放置掩模板；投影物镜系统30位于第一工作台20远离照明系统10一侧，用于聚焦照明系统10的出射光至曝光基底；第二工作台40位于投影物镜系统30远离第一工作台20一侧，用于放置曝光基底。为验证上述的曝光系统的曝光性能，进行了对比实验，图13为垂直光轴放置波片的曝光系统的HV线条的宽度数据曲线，图14为非垂直光轴放置波片的曝光系统的HV线条的宽度数据曲线，其中，该曝光系统如图12所示，包括如图8所示的照明系统，其中，波片为四分之一波片，其快轴方向与激光器11出射的线偏光的偏振方向呈45°，对比图13和图14，垂直放置四分之一波片时，曝光场上的V线条宽度的平均值为100.51nm，H线条宽度的平均值为106.93nm；非垂直放置四分之一波片时，对应的曝光场上的V线条宽度的平均值为96.83nm，H线条宽度平均值为96.59nm，相比于垂直放置的四分之一波片，曝光场上的HV bias约减少了7nm，并且，锥镜组123后的光瞳面上光瞳的椭圆度经过测算相比垂直放置四分之一波片，非垂直放置四分之一波片时椭圆度变化了7％。由此可得，将波片131与垂直照明光束光轴的平面呈一定夹角设置，可以调节光瞳的椭圆度，进而调节了曝光系统中曝光场的HV bias。
本实施例提供的曝光系统，通过在照明系统的光源与光束调整模块之间设置偏振态调节模块，其中，偏振态调节模块包括与垂直照明光束光轴的平面呈一定夹角设置的波片，通过调节波片与垂直照明光束光轴的平面的夹角使o光和e光产生不同的相位延迟，改变入射锥镜组的入射光的偏振状态，进而实现对光瞳椭圆度进行调节。本实施的方案无需添加额外的装置组件，结构简单、成本低廉。并且，相对于现有技术的方案波片的角度调节范围大，控制简单，可以实现自由调节光瞳椭圆度。除此之外，本实施例提供的曝光系统，通过与垂直照明光束光轴的平面呈一定夹角设置的波片，不仅可以调节照明光束的偏振态，进而改变光瞳椭圆度，有效避免锥镜上光学薄膜对光束截面横向和纵向上能量的分布的影响，还可以通过夹角的调节，进一步地补偿曝光系统中其它光学元件对光瞳的产生的消极影响，保证曝光系统具有较好的CDU。本实施例还提供了一种光刻设备，该光刻设备包括如本发明任意实施例提供的曝光系统。
本实施例提供的光刻设备，通过在照明系统的光源与光束调整模块之间设置偏振态调节模块，其中，偏振态调节模块包括与垂直照明光束光轴的平面呈一定夹角设置的波片，通过调节波片与垂直照明光束光轴的平面的夹角使o光和e光产生不同的相位延迟，改变入射锥镜组的入射光的偏振状态，进而实现对光瞳椭圆度进行调节。本实施的方案无需添加额外的装置组件，结构简单、成本低廉。并且，相对于现有技术的方案波片的角度调节范围大，控制简单，可以实现自由调节光瞳椭圆度。除此之外，本实施例提供的光刻设备中的曝光系统，通过与垂直照明光束光轴的平面呈一定夹角设置的波片，不仅可以调节照明光束的偏振态，进而改变光瞳椭圆度，有效避免锥镜上光学薄膜对光束截面横向和纵向上能量的分布的影响，还可以通过夹角的调节，进一步地补偿曝光系统中其它光学元件对光瞳的产生的消极影响，保证光刻设备的光刻性能。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种照明系统，其特征在于，包括：
光源，用于输出线偏振的照明光束；
光束调整模块，位于所述光源的出光侧，用于接收所述照明光束并形成具有特定形状的光瞳；
所述光束调整模块包括锥镜组，所述锥镜组上镀有光学膜层，所述光学膜层对s光和p光的透过率不同；
所述光源与所述光束调整模块之间还设置有偏振态调节模块，所述偏振态调节模块包括波片，所述波片与垂直所述照明光束光轴的平面具有第一夹角，用于将照明光束的偏振态由线偏振改变为部分偏振，使所述光瞳在水平和竖直方向均具有能量分布，从而改变所述光瞳的椭圆度。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述波片为四分之一波片或者二分之一波片或者全波片。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于：
所述偏振态调节模块还包括角度调节器，所述角度调节器用于调节所述第一夹角。
4.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述光束调整模块包括：
光瞳形成单元，用于调节所述照明光束在光瞳面上形成预设形状的光瞳。
5.根据权利要求4所述的照明系统，其特征在于，所述光束调整模块还包括：变焦镜组，所述变焦镜组沿光路设置于所述光瞳形成单元之后，用于将所述光瞳形成单元的出射光束成像于像面；
所述锥镜组的光入射面位于所述变焦镜组的像面，所述锥镜组用于调节所述预设形状的光瞳的相干因子。
6.根据权利要求1或5所述的照明系统，其特征在于，所述锥镜组包括相对设置的正轴锥镜和负轴锥镜，所述正轴锥镜沿光路方向设置于所述负轴锥镜之后，所述正轴锥镜和/或所述负轴锥镜上镀有所述光学膜层。
7.根据权利要求6所述的照明系统，其特征在于，所述正轴锥镜和所述负轴锥镜的底面为圆形或正多边形，所述正多边形的边数为4的倍数。
8.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括：
会聚镜组，沿光路设置于所述光束调整模块的出光侧，用于会聚所述照明光束；
中继镜组，沿光路设置于所述会聚镜组的出光侧；用于将所述照明光束进行投影。
9.根据权利要求8所述的照明系统，其特征在于，还包括：
匀光模块，用于使所述照明光束均匀出射。
10.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于：
所述匀光模块为微透镜阵列，沿光路设置于所述光束调整模块和所述会聚镜组之间。
11.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于：
所述匀光模块为匀光石英棒，沿光路设置于所述会聚镜组和所述中继镜组之间。
12.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于：
所述光源为激光器。
13.一种曝光系统，其特征在于，包括如权利要求1-12任一所述的照明系统，还包括第一工作台，投影物镜系统以及第二工作台；
所述第一工作台位于所述照明系统的出光侧，用于放置掩模板；所述投影物镜系统位于所述第一工作台远离所述照明系统一侧，用于聚焦所述照明系统的出射光至曝光基底；所述第二工作台位于所述投影物镜系统远离所述第一工作台一侧，用于放置所述曝光基底。
14.一种光刻设备，其特征在于，包括如权利要求13所述的曝光系统。
CN201810550300.5A 2018-05-31 2018-05-31 一种照明系统、曝光系统及光刻设备 Active CN110554571B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810550300.5A CN110554571B (zh) 2018-05-31 2018-05-31 一种照明系统、曝光系统及光刻设备
TW108119047A TWI704427B (zh) 2018-05-31 2019-05-31 照明系統、曝光系統及光刻設備
PCT/CN2019/089645 WO2019228529A1 (zh) 2018-05-31 2019-05-31 一种照明系统、曝光系统及光刻设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810550300.5A CN110554571B (zh) 2018-05-31 2018-05-31 一种照明系统、曝光系统及光刻设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110554571A CN110554571A (zh) 2019-12-10
CN110554571B true CN110554571B (zh) 2021-04-30

Family

ID=68696803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810550300.5A Active CN110554571B (zh) 2018-05-31 2018-05-31 一种照明系统、曝光系统及光刻设备

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110554571B (zh)
TW (1) TWI704427B (zh)
WO (1) WO2019228529A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111343368B (zh) * 2020-02-18 2021-08-20 清华大学 基于偏振的散射介质深度恢复方法及装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101201552B (zh) * 2002-12-03 2010-12-08 株式会社尼康 光学照明装置、曝光装置以及曝光方法
US7511886B2 (en) * 2003-05-13 2009-03-31 Carl Zeiss Smt Ag Optical beam transformation system and illumination system comprising an optical beam transformation system
EP1754111A1 (de) * 2004-06-10 2007-02-21 Carl Zeiss SMT AG Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen projektionsbelichtungsanlage
US8675176B2 (en) * 2005-02-25 2014-03-18 Asml Netherlands B.V. Parameter control in a lithographic apparatus using polarization
CN103207530B (zh) * 2013-03-22 2014-12-17 中国科学院上海光学精密机械研究所 光刻机光瞳整形光学系统及产生离轴照明模式的方法
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

Also Published As

Publication number Publication date
TWI704427B (zh) 2020-09-11
WO2019228529A1 (zh) 2019-12-05
TW202004364A (zh) 2020-01-16
CN110554571A (zh) 2019-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5935852B2 (ja) 光学ユニット、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法
US20060158624A1 (en) Beam transforming element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US20100283985A1 (en) Microlithographic projection exposure apparatus
CN101359215B (zh) 计算机生成的全息图元件、曝光设备以及器件制造方法
CN102799079A (zh) 用于微光刻投影曝光设备的照射系统
JP2010004008A (ja) 光学ユニット、照明光学装置、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法
JP2006196715A (ja) 光束変換素子、照明光学装置、露光装置、および露光方法
US10520825B2 (en) Illumination optical system, exposure apparatus and device manufacturing method
US9671699B2 (en) Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus
EP2253997A2 (en) Illumination system for a microlithographic contact and proximity exposure apparatus
CN110554571B (zh) 一种照明系统、曝光系统及光刻设备
JP2008235361A (ja) オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法
JP5182588B2 (ja) オプティカルインテグレータ、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
US9122170B2 (en) Transmission optical system, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
KR20060015246A (ko) 마이크로리소그래픽 투영 조명 장비용 조명 시스템
JP5839076B2 (ja) 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
JP6652948B2 (ja) マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム
JP5534276B2 (ja) 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
WO2013018799A1 (ja) 照明装置
KR100908686B1 (ko) 노광 장치의 조명 광학계
WO2005050325A1 (en) Polarization-optimizing illumination system
JP2013167832A (ja) 偏光光照射方法、露光済み材製造方法及び露光装置
JP2013008788A (ja) 偏光変換ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
JP2012059848A (ja) 偏光変換ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
JP2010283100A (ja) 偏光変換ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法

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