TWI280460B - Apparatus for providing a pattern of polarization - Google Patents

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TWI280460B TW094116573A TW94116573A TWI280460B TW I280460 B TWI280460 B TW I280460B TW 094116573 A TW094116573 A TW 094116573A TW 94116573 A TW94116573 A TW 94116573A TW I280460 B TWI280460 B TW I280460B
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Description

1280460 ， Π) " 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種提供光束的光學系統，其具有沿著 該光束之橫斷面變化的偏振。 【先前技術】 爲了設計更快速的且更精密的電路系統，半導體工業 φ 持續地致力於電路元件尺寸的縮減。這些電路主要是利用 光微影技術來製造。在此製程中，這些電路藉由將一輻射 敏感性材料的塗層暴露至光線，而後壓印至半導體基底上 。該輻射敏感性材料通常稱爲光阻。將光線通過一遮罩以 產生所想要的電路圖案，其中該遮罩可以是由鉻或其他不 透光的材料形成在一透明基板上的一圖案所組成。該遮罩 也可以是蝕刻至一透明基板的表面較高與較低區域的一圖 案所組成，或者是此二項技術的一些組合。其後的熱處理 φ 或化學性處理僅移除該光阻曝光的區域，或者是未曝光的 區域（其根據所使用的材料而定），該基板的其餘殘留的 區域則作爲依序地製造該電路更進一步的處理。 爲了要達成最高解析度以及降低待製造的圖樣之臨界 尺寸’具有較高數値孔徑以及較短曝光波長的投影曝光系 、 統是所想要的。現今，在一標線片上以及在一晶圓上的暴 露光線之偏振性，對於成像可以具有一實質上的影響。舉 例而言’標線片（或遮罩）上的偏振性在不同方面影響到 微影性能。首先，具有標線片圖樣的照明之交互作用，以 -4- ⑧ ，(2) 1280460 鉻密集線爲例，其隨著偏振性而不同。接著，在遮罩上的 透射與散射依據光線的偏振性與該遮罩的圖樣而定。第二 ，在透鏡與反射鏡之表面上的反射是偏振相依的，因此， 衍射控像以及在投影光學裝置中的波前是偏振相依的，其 中後者是較小程度相依性的。再者，自光阻表面的反射依 據偏振性而定，且其也是一種有效地偏振相依的衍射控像 。最後，從在晶圓上一起返回的標線片所衍射的光線必須 ϋ 干涉以產生一成像（亦稱爲向量干涉）。然而，僅有電場 的該些平行元件可以干涉，因此在晶圓上每一光線的偏振 狀態影響相干的成像。 因此，在微影系統中提供一種偏振照明是日漸所需的 。再者，隨著解析度提升與較高數値孔徑系統之需求的增 加，穿過一光瞳控制偏振性是日漸所需的。偏振圖案是所 需的，以使得曝光光束的不同部位具有不同的偏振性（亦 即不同的偏振方向）。所欲之偏振圖案包含輻射狀、切線 # 或其他訂製的偏振圖案。 迄今爲止，製造此種偏振圖案是困難且昂貴的。方式 之一爲提供一種由數個雙折射磚面所製成的鑲嵌之磚面結 構。每一磚面可以偏振化在特定方向上一光束的相對應部 分。在此方式中，磚面的鑲嵌可以產生穿過一光瞳的偏振 圖案’例如輻射狀圖案。參見美國專利公告號US 6191880 。此種磚面的鑲嵌是較爲複雜且難以製造。在其他方面上 ’需要一種夾層結構用以支承在跨過曝光光束的寬度處之 各自的磚面。因爲跨過鑲嵌的差動熱擴張可以避免光學上 ⑧ ^ (3) ^ (3)1280460 的接觸並且導致在該光瞳上的衍射控像（亦即非所欲之強 度變動），特別是在天然的雙折射結晶材料之中，故此爲 不利的。 需要一種不需過多複雜的機械結構而可以提供偏振圖 案（包含輻射狀以及切線圖案）的裝置。 【發明內容】 本發明克服上述的問題並且提供更進一步的優點。 本發明有關於偏振圖案之照明。偏振圖案裝置產生一 偏振圖案。於一實施例中，該偏振圖案裝置包含一框架， 用以支承位於該框架的中央區域之偏振方格。該偏振方格 改變入射至該偏振方格上的光線之偏振方向。藉由一水平 或垂直的方向，以線性偏振光線照明該偏振圖案裝置，可 以產生位於偏振照明器的光瞳中不同之偏振圖案。這些圖 案包含三區域混合偏振圖案、低σ線狀圖案、輻射狀雙極 圖案、切線雙極圖案、切線四極圖案以及輻射狀四極圖案 在更進一步的實施例中，一偏振圖案裝置包含一框架 用以支承一層，且該層具有位於該框架的中央區域之偏振 方格以及位於該偏振方格對邊上的二非偏振方格。 在更進一步的貫施例中，一偏振圖案裝置包含一框架 ，用以支承二方格層，其藉由位於一堆疊排列中的間隔加 以分_。每一方格層包含位於該框架的中央區域之偏振方 格以及位於該偏振方格對邊上的二非偏振方格。在一例子 -6 - ^ (4) ^ (4)1280460 中，來自二分之一波長片的中央區域之偏振方格可以將一 入射光束的偏振方向旋轉9 0度。 在更進一步的實施例中，提供一種用於微影系統的偏 振照明器，其包含一偏振圖案裝置。該偏振圖案裝置可以 設置於光瞳平面上或接近光瞳平面’或者是在該偏振照明 器之內的任一光瞳空間之中。 根據更進一步的特點，在一共同的光學裝置上可以提 供一或多個光束成形器（例如：衍射光學元件或遮罩）， 其可以位於一偏振圖案裝置之前或之後。光束成形器結合 該偏振圖案裝置可以更進一步地幫助根據本發明的偏振圖 案之產生。 本發明一些實施例的優點之一係爲具有偏振方格的偏 振圖案裝置可以具有相當簡易的結構，儘管其爲多方面適 用的。此種偏振圖案裝置可藉由以下方式製造不同種類的 偏振圖案，其包含將該偏振圖案裝置相對於一入射光束旋 轉，旋轉一入射光束的偏振方向，或是增加或修改光束成 形器。 再者，具有一框架的偏振圖案裝置且該框架用以支承 在二層堆疊排列中的偏振方格，可以考慮到不同的熱擴張 〇 另一更進一步的優點可以理解到的是，如同本發明的 一些實施例中，在微影系統中的偏振照明器可以提供針對 感興趣的特定光瞳上之不同種類的偏振圖案。 本發明的其他特點、目的以及優點將詳細描述如下且 -7- (5) 1280460 伴隨著圖式而更加淸楚敘述，其中在所有的圖式中，相同 之參考數字係標明相同或類似的元件。 【實施方式】 本發明的一些較佳實施例將詳細描述如下。然而，除 了如下描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行 ，且本發明的範圍並不受實施例之限定，其以之後的專利 φ 範圍爲準。 第1 A至1 C圖說明根據本發明一實施例的偏振圖案裝 置100。如第1 A圖所示，偏振圖案裝置1〇〇包含框架1 1 0 ，用以支承位於框架1 1 〇中央區域的偏振方格1 〇2。框架 1 1 〇可以更進一步支承位於第一層的偏振方格1 02對邊上 之二非偏振方格1 04、106。如第1 B、1 C圖所示，框架 1 10亦可以支承具有一偏振方格102'的第二層’偏振方格 102'位於第一層的各自方格102、104與106上方的一堆 φ 疊排列之中的非偏振方格104'、106'之間。 偏振方格1〇2、102'可以旋轉入射至該些方格±的光 線之偏振方向。舉例而言，偏振方格102、1〇Y可以由雙 折射材料製成’例如：石英或氟化鎂（M gF 2 )。在一例子 中，偏振方格1 0 2、1 0 2'具有光軸’其遍及且拋光至入射 ‘ 光束的淨波長的一半。在此方式中，偏振方格1 02、1 02' 作爲二分之一波長片，用以將入射線性偏振光的偏振方向 旋轉9 0度。偏振方格1 0 2、1 0 2 f可以是兩個堆疊的多階波 長片以形成擬零階的波長片，因此而減低熱敏度。 -8- (6) 1280460 非偏振方格1 0 4、1 0 4，、1 〇 6、1 0 6，通過光線而沒有顯 著地改變偏振方向。在一例子中，非偏振方格1 04、1 04, 、1 〇 6、1 〇 6'可以由非雙折射材料製成，例如··熔矽或氟 化鈣（C a F 2 )。在此方式中，非偏振方格1 〇 4、1 0 4 '、1 〇 6 、1 0 6 '幫助減低非所欲之行進通過偏振圖案裝置〗〇 〇的光 線間之路徑長度的差値。非偏振方格1〇4、104，、106、 1 0 6 f是非必須的，如有必要其亦可以省略。 H 如第1B圖所示，框架1 1 〇可以包含一阻隔器1 15， 其將方格102〜106與方格102'〜106,分隔一間隔120。在每 一方格102〜106與102'〜106'的二側邊緣亦可以設置支承 兀件1 1 6、1 1 8，以使其可以施加一力（例如夾持、黏固等 等）用以在框架110內的位置支承該些方格102〜106與 102'〜106'。阻隔器1 15提供且有利於間隔120可以產生及 /或調整以考慮到使用於方格 102〜106與102'〜106'的不 同材料之熱擴張。阻隔器1 1 5與支承元件1 1 6、1 1 8是非 # 必須的且作爲例示，而非用以限制本發明的範圍。可以使 用其他類型的阻隔器及/或支承元件，對於熟悉此技藝人 士在參照此說明書下是明顯可知的。 一般而言，根據所欲之形成因子或其他設計準則，框 架110可以是任何適於支承方格102〜106與102'〜1064勺 形狀以及範圍。於一實施例中，方格 1〇2〜106與 1 0 2 '〜1 0 6 ^矩形的（或正方形的），且框架1 1 〇亦同樣具 有矩形的（或正方形的）形狀以及足夠支承方格1 0 2〜1 0 6 與1 0 2 '〜1 〇 6'的一範圍，如第1 A至1 C圖所示。本發明對 -9 - ⑧ (7) (7)1280460 此並不加以侷限，其他形狀亦可以使用於方格1 02〜1 06與 102'〜106'、框架1 10，對於熟悉此技藝人士在參照此說明 書下是明顯可知的。 偏振圖案裝置1 〇〇可以嵌入至任何光學系統的一光學 路徑之中，該光學系統包含（但不限制於）具有一光瞳平 面的照明器。第1 A圖更進一步地顯示一成像區域1 5 0， 其可以對應至於偏振圖案裝置1 00中落入一光學系統的光 瞳（圖中未示）內之區域。在第1A圖的例子中，成像區 域150具有對應至方格102〜106與102'〜106'各自區域的 三個區域。由於偏振方格1 0 2、1 0 2 '較非偏振方格1 04、 106以及104'、106'具有不同的偏振性質，穿過光學系統 中的光瞳給予偏振圖案。 偏振圖案裝置1 00的運作（包含特定偏振圖案的產生 )，將伴隨第2至6圖加以進一步說明。可以製造三區域 混合偏振圖案。在第2 A圖中，入射光束2 1 0通過偏振圖 案裝置100，其輸出一輸出光束220。入射光束210可以 沿〜X軸（亦稱爲水平方向）線性地偏振化。第2B圖顯 示藉由偏振圖案裝置1 0 0以一入射光束2 1 0 (其以一水平 方向線性地偏振化）照明時，所製造的三區域混合偏振圖 案230。圖案230包含一中央區域232，其位於二外部區 域2 3 4、2 3 6之間。在中央區域2 3 2的光線已通過偏振方 格102、102'，且現在垂直地偏振化。在外部區域23 4的 光線已通過非偏振方格1 04、1 04'，且保持爲水平地偏振 化。在外部區域2 3 6的光線已通過非偏振方格106、106' -10- (8) 1280460 ，且亦保持爲水平地偏振化。 另外可以選擇的是，入射光束21 〇可以沿一 y軸（亦 稱爲垂直方向）線性地偏振化。第2C圖顯示藉由偏振匾1 案裝置1 00以一入射光束2 1 0 (其以一垂直方向線性地偏 振化）照明時，所製造的三區域混合偏振圖案240 °圖案 240包含一中央區域242，其位於二外部區域244、246之 間。在中央區域242的光線已通過偏振方格102、102' ’ φ 且現在水平地偏振化。在外部區域2 4 4的光線已通過非偏 振方格104、10V，且保持爲垂直地偏振化。在外部區域 246的光線已通過非偏振方格106、106'，且亦保持爲垂 直地偏振化。 在此方式中，偏振圖案裝置1〇〇的優點之一係爲’藉 由水平地或垂直地輸入偏振光可以輕易地獲得不同的偏振 圖案。此可以藉由不同的方式達成，其包含下述但並不限 於此：在一光源提供線性偏光板，並以相對於偏振圖案裝 φ 置1 00的水平或垂直方向旋轉該偏光板，及/或相對於線 性地偏振化的光源來旋轉偏振圖案裝置1 〇〇。 根據一更進一步的特點，光束成形器亦可以與偏振圖 案裝置結合用以產生額外的圖案。第2 D圖說明根據本發 明一實施例的光束成形器25 0結合偏振圖案裝置1〇〇。光 束成形器250可以是衍射光學裝置或遮罩，其形成一入射 光束210並接著將該成形的光束通過偏振圖案裝置100 ( 其輸出一輸出光束260 )。另外可以選擇的是，光束成形 器2 5 0可以設置於偏振圖案裝置100的另一端，以接收該 -11 - (9) (9)1280460 些已通過偏振圖案裝置100的光線。第3A、3B、4A、4B 、5 A、5 B、6 A及6 B圖說明額外的偏振圖案，其可以根據 本發明的一些實施例藉由結合光束成形器2 5 0與偏振圖案 裝置100而加以產生。 如第3A、3B所示，可以製造低σ線狀圖案。第3 A圖 顯示藉由偏振圖案裝置100以一入射光束210 (其以一水 平方向線性地偏振化）照明時，所製造的低σ線狀垂直偏 振圖案3 00Α。圖案3 00Α包含一中央區域310Α，其由同 心的外部區域3 2 0 Α所環繞。在中央區域3 1 0 A的光線已 通過偏振方格1 02、1 02'，且現在垂直地偏振化。由於光 束成形器25 0之故，在外部區域3 2 0A並不出現光線。光 束成形器2·5 0可以是具有一同心圓形狀的遮罩，其可以阻 擋在外部區域3 20Α的光線。另外可以選擇的是，光束成 形器2 5 0可以是衍射光學裝置，或是其他類型的光學元件 ，其僅將入射光線導引至位於中央區域310Α的方格102 、：102'。假如入射光束的尺寸是足夠窄的僅照射方格102 、102'上，光束成形器250甚至可以省略。 同樣地，第3 Β圖顯示藉由偏振圖案裝置1 0 0以一入 射光束2 1 0 (其以一垂直方向線性地偏振化）照明時，所 製造的低σ線狀水平偏振圖案3 00Β。圖案3 00Β包含一中 央區域310Β，其由同心的外部區域3 20Β所環繞。在中央 區域3 1 0Β的光線已通過偏振方格1 02、1 02'，且現在水平 地偏振化。如第3 Α圖所述的情況，由於光束成形器2 5 0 或光束尺寸之故，在外部區域3 2 0 B並不出現光線。 -12- ⑧ (10) (10)1280460 在此方式中，偏振圖案裝置1 〇〇的優點之一係爲’藉 由水平地或垂直地輸入偏振光可以輕易地獲得不同的低σ 線狀偏振圖案（水平或垂直的）。 如第4 A、4 Β所示，可以製造切線與輻射狀四極圖案 。第4A圖顯示藉由偏振圖案裝置100與光束成形器250 以一入射光朿2 1 0 (其以一水平方向線性地偏振化）照明 時，所製造的切線四極偏振圖案400A。圖案400A包含具 有切線偏振光的四個極區 4 1 0 A、4 1 2 A、4 1 4 A與 4 1 6 A。 四個極區410A、412A、414A與416A可以藉由光束成形 器250形成在光瞳外部周圍區域的四周。在極區414A、 4 16A的光線已通過偏振方格102、102'，且現在垂直地偏 振化。在極區4 1 0 A的光線已通過非偏振方格1 0 4、1 0 4'， 且保持爲水平地偏振。在極區4 1 2 A的光線已通過非偏振 方格106、106'，且亦保持爲水平地偏振。在輻輪形狀區 域42 0A不出現光線。光束成形器2 5 0可以是具有輻輪形 狀的遮罩，其可以阻擋在輻輪形狀區域420A的光線。另 外可以選擇的是，光束成形器25 0可以是衍射光學裝置， 或是其他類型的光學元件，其僅將入射光線導引至偏振圖 案裝置100中對應極區410A、412A、414A與416A之區 域。 第4B圖顯示藉由偏振圖案裝置1〇〇與光束成形器 2 5 〇以一入射光束2 1 0 (其以一垂直方向線性地偏振化） 照明時，所製造的輻射狀四極偏振圖案4 〇 〇 B。圖案4 0 0 B 包含具有輻射狀偏振光的四個極區4 1 0 B、4 1 2 B、4 1 4 B與 - 13- (11) 1280460 416B。四個極區410B、412B、414B與416B可以藉由光 束成形器2 5 0形成在光瞳外部周圍區域的四周。在極區 4 14B、416B的光線已通過偏振方格1 02、1 02' ’且現在水 平地偏振化。在極區4 1 0B的光線已通過非偏振方格1 06 、106'，且保持爲垂直地偏振。在極區412B的光線已通 過非偏振方袼1 〇4、1 0V，且亦保持爲垂直地偏振。在輻 輪形狀區域420B不出現光線。光束成形器2 5 0可以是具 有輻輪形狀的遮罩，其可以阻擋在輻輪形狀區域42 0B的 光線。另外可以選擇的是，光束成形器25 0可以是衍射光 學裝置，或是其他類型的光學元件，其僅將入射光線導引 至偏振圖案裝置1〇〇中對應極區410B、412B、414B與 4 1 0B之區域。 在此方式中，結合光束成形器250與偏振圖案裝置 1 0 0的優點之一係爲，藉由水平地或垂直地輸入偏振光可 以輕易地獲得不同的切線與輻射狀四極圖案。 如第5A、5B所示，可以製造輻射狀雙極圖案。第5A 圖顯示藉由偏振圖案裝置100與光束成形器250以一入射 光束2 1 0 (其以一垂直方向線性地偏振化）照明時，所製 造的輻射狀雙極偏振圖案5 00A。圖案5 00A包含具有輻射 狀偏振光的兩個極區510A、512A。二個極區510A、512A 可以藉由光束成形器2 5 0形成在光瞳外部周圍區域的上部 與下部。在極區510A的光線已通過非偏振方格106、106' ，且保持爲垂直地偏振化。在極區5 1 2 A的光線已通過非 偏振方格】04、】04' ’且亦保持爲垂直地偏振。在領結形 -14- ⑧ (12) 1280460 狀區域5 2 0 A不出現光線。光束成形器2 5 0可以是具 結形狀的遮罩，其可以阻擋在領結形狀區域5 2 0 A的 。另外可以選擇的是，光束成形器2 5 0可以是衍射光 置，或是其他類型的光學元件’其僅將入射光線導引 振圖案裝置1〇〇中對應極區510A、512A之區域。 第 5B圖顯示藉由偏振圖案裝置100與光束成 2 5 0以一入射光束2 1 0 (其以一垂直方向線性地偏振 照明時，所製造的輻射狀雙極偏振圖案5 00B。圖案 包含具有輻射狀偏振光的兩個極區 510B、512B。二 區5 10B、51 2B可以藉由光束成形器2 5 0形成在光瞳 周圍區域的左邊與右邊。在極區 5 1 0 B、5 1 2 B的光線 過偏振方格102、102'，且爲垂直地偏振。在領結形 域5 20B不出現光線。光束成形器250可以是具有領 狀的遮罩，其可以阻擋在領結形狀區域52 0B的光線 外可以選擇的是，光束成形器250可以是衍射光學裝 或是其他類型的光學元件，其僅將入射光線導引至偏 案裝置100中對應極區51 OB、5 12B之區域。 在此方式中，結合光束成形器2 5 0與偏振圖案 1 00的更進一步優點係爲，藉由垂直地輸入偏振光並 光束成形器2 5 0將光線導引至上部下部區域以及左邊 區域，可以輕易地獲得不同的輻射狀雙極圖案。舉例 ，當光束成形器2 5 0爲領結形狀的遮罩時，其可以輕 旋轉以阻擋位於領結形狀區域5 2 0 A或52 0B的光線。 如第6A、6B所示，可以製造切線雙極圖案。_
有領 光線 學裝 至偏 形器 化） 50 0B 個極 外部 已通 狀區 結形 。另 置， 振圖 裝置 使用 右邊 而言 易地 ί 6 A -15- (13) 1280460 圖顯示藉由偏振圖案裝置1 0 0與光束成形器2 5 0以一入射 光束2 1 0 (其以一水平方向線性地偏振化）照明時，所製 造的切線雙極偏振圖案600A。圖案600A包含具有切線偏 振光的兩個極區 610A、612A。二個極區 610A、612A可 以藉由光束成形器250形成在光瞳外部周圍區域的左邊與 右邊。在極區610A、612A的光線已通過偏振方格102、 102'，且爲垂直地偏振。在領結形狀區域620A不出現光 _ ’ 線。光束成形器25 0可以是具有領結形狀的遮罩，其可以 阻擋在領結形狀區域620 A的光線。另外可以選擇的是， 光束成形器250可以是衍射光學裝置，或是其他類型的光 學元件，其僅將入射光線導引至偏振圖案裝置〗〇〇中對應 極區6 1 0 A、6 1 2 A之區域。 1 第6B圖顯示藉由偏振圖案裝置100與光束成形器 2 5 0以一入射光束2 1 0 (其以一水平方向線性地偏振化） 照明時，所製造的切線雙極偏振圖案600B。圖案600B包 φ 含具有切線偏振光的兩個極區 61 0B、61 2B。二個極區 61 0B、61 2B可以藉由光束成形器250形成在光瞳外部周 圍區域的上部與下部。在極區61 0B的光線已通過非偏振 方格1 0 6、1 0 6 %且保持爲水平地偏振化。在極區6 1 2 B的 光線已通過非偏振方格1〇4、10V，且亦保持爲水平地偏 振。在領結形狀區域6 2 0 B不出現光線。光束成形器2 5 0 可以是具有領結形狀的遮罩，其可以阻擋在領結形狀區域 62 0B的光線。另外可以選擇的是，光束成形器25 0可以 是衍射光學裝置，或是其他類型的光學元件’其僅將入射 -16- (14) 1280460 光線導引至偏振圖案裝置1 〇 〇中對應極區6 1 0 B、6 1 2 B之 區域。 在此方式中’結合光束成形器2 5 0與偏振圖案裝置 1 0 0的更進一步優點係爲，藉由水平地輸入偏振光並使用 光束成形器2 5 0將光線導引至上部下部區域以及左邊右邊 區域，可以輕易地獲得不同的切線雙極圖案。舉例而言， 當光束成形器2 5 0爲領結形狀的遮罩時，其可以輕易地旋 φ 轉以阻擋位於領結形狀區域62 0 A或62 0B的光線。 第7圖說明根據本發明一實施例，在一微影系統中包 含偏振圖案裝置100及/或光束成形器75 0之偏振照明器 7〇〇。光束成形器7 5 0與偏振圖案裝置100，沿著偏振照明 器700的一共同的光學路徑配置。如第7圖所示，光束成 形器75 0可以包含第一光束成形器元件75 0A與第二光束 成形器元件7 5 0B，其配置在偏振圖案裝置100的對邊上 。在一例子中，第一光束成形器元件7 5 0A包含一或多個 # 衍射光學裝置（例如：衍射格柵），其將來自光源702 ( 例如：紫外線雷射光）的光線衍射爲二或四個衍射光束（ 其對應至偏振照明器700的光瞳四周之極區）。其他的光 學透鏡或元件，例如：亦可以提供一或瞄準透鏡以塡滿光 瞳及/ .或照明器700的視場，如已知的照明器設計。第二 光束成形器元件75 0B可以包含一遮罩，以更進一步阻擋 非所欲之光線且淸除在光瞳上的偏振圖案。 偏振照明器7〇〇將偏振照明的輸出光束7〇5輸出至遮 罩7 1 〇。在壓印期間，通過遮罩7 1 0或是自遮罩7 1 0反射 -17- (15) 1280460 1 的光線7 1 5藉由一光學系統720 (亦即投影光學裝 影至一晶圓73 0上。與偏振照明器使用的微影系統 例示說明的，而非用以限制本發明的範圍。偏振 700可以使用於任何類型的微影系統或器具，對於 技藝人士在參照此說明書下是明顯可知的。 根據本發明更進一步的特點，輸出光束7 0 5可 位於照明器600的光瞳上任何類型的偏振圖案，其 ϋ 區域混合偏振圖案、低σ線狀圖案、輻射狀雙極圖 線雙極圖案、切線四極圖案以及輻射狀四極圖案， 限制於此。依據光束成形器7 5 0以及偏振圖案裝置 組態，偏振照明器700可以提供如第2Β至6Β圖所 何圖案。再者，偏振照明器7 0 0可以加以轉換，以 上述之第2Β至6Β圖所示的任何圖案，其依據光束 7 5 0以及偏振圖案裝置1 0 0的組態而定。舉例而言 提供控制器（圖中未示）以改變光束成形器7 5 0以 φ 圖案裝置100的組態，用以獲得所欲之圖案。在此 ，在壓印期間這些圖案可以自動地變換，以使得在 曝光期間提供位於一光瞳的不同偏振僵案。舉例而 制器可以在光學路徑（進或出）移動一或多個位於 形器元件75 0Α的衍射格柵，以製造在光瞳區域（ 極或四極圖案而言）上的二或四個衍射光束（+ 1、 更多的衍射光束等級），及/或對於低階σ線狀圖 僅通過一較低等級光束。另外，偏振圖案裝置1 0 0 著光學路徑的光軸旋轉，以使得輸入線性偏振光依 置）投 是作爲 照明器 熟悉此 以具有 包含三 案、切 並且不 1 00的 示的任 提供如 成形器 ，可以 及偏振 方式中 晶圓的 言，控 光束成 對於雙 -1或 案而言 可以繞 據所欲 -18- ⑧ (16) 1280460 之偏振圖案沿著一水平或垂直方向。最後，在光束成形器 元件7 5 0B的一個或多個遮罩亦可以在偏振照明器700之 光學路徑（進或出）移動以及轉動，以使其依據所欲之偏 振圖案而在所欲之方向呈現一遮罩形狀（例如：同心圓、 輪輻或領結形狀）。 在一些微影應用之中，如第3圖所述的偏振圖案可以 是有利於所提供的偏振照明器7 00。舉例而言，此種偏振 模式在具有交替相位轉換遮罩的晶圓作雙曝光處理特別有 用的。尤其是，交替相位轉換遮罩以不同的方式從一對遮 罩衍射光線。就交替相位轉換遮罩的例子而言，照明器的 軸向光束是對稱地衍射至投影光學裝置。在軸上可以達成 具有薄型光束照明的最小與最明顯的圖樣。而”爲了一 次獲得對於不同方向圖樣的偏振，可以使用一種具有遮罩 (其具有以垂直爲方向的結構）的偏振。接著，使用第二 偏振以及第二遮罩（具有水平的結構）使得晶圓再次曝光 • 因此，第3圖中的偏振圖案對於具有交替相位轉換遮 罩之雙曝光是相當有用的。舉例而言，具有主要爲垂直線 的遮罩（亦即，這些線是垂直的且水平方向重複的），其 主要爲穿過投影光學裝置的光瞳水平地衍射。假如偏振是 垂直的，這些光束在晶圓上更有效率地重組。同樣地，具 有主要爲水平結構的第二遮罩能夠因爲水平偏振而更佳地 成像。兩個遮罩皆可以曝光至相同的晶圓上，而不需在二 者間製造薄膜，其所導致的雙曝光影像與假設整體結構係 以未偏振光一次曝光相較，則爲更佳。 -19- (17) 1280460 在更進一步的實施例中，第4圖中所列示的偏振圖案 可以是微影應用中所想要的。舉例而言，藉由使用一對遮 罩，如第4A圖所示的照明器光瞳的右邊與左邊之垂直偏 振化極區使得許多最小的垂直線可以良好成像的。來自其 他兩個極區的+ 1、-1衍射等級在投影光學裝置的光瞳外 部衍射，且使之不完成至該晶圓。同樣地，藉由使用一對 遮罩，如第4B圖所示的照明器光瞳的上部與下部之水平 偏振化極區使得許多最小的水平線可以良好成像的。一般 而言，由於切線偏振的對比提高更爲補足針對由於非成像 極區的遺失對比。在此方式中，所有圖樣可以壓印在單一 曝光處而不需要偏振控制，此爲不可行的。 在另一賓施例中，第5圖與第6圖所列示的偏.振圖案 對於主要爲水平結構與垂直結構（其使用一對遮罩）之雙 曝光是相當有用的。就交替相位轉換遮罩的例子而言，爲 了得到偏振的益處而選用雙曝光。由於對於一給定結構的 φ 方向而言，僅有四個極區之二產生一影像，因此雙曝光是 較常使用的。另二個極區則不產生。+1、-1衍射等級位 於投影光學裝置的光瞳外部。僅有零階等級可達到提供無 影像的晶圓，且僅貢獻失掉固定背景的一對比。 本發明並不侷限於具有光學系統的微影系統，該光學 系統產生如上所述或者圖式的偏振圖案。對於任一給定的 標線片或遮罩而言，可以存在對於壓印的最適的光瞳塡滿 以及最適偏振。因此，本發明包含此種最適偏振圖案。 使用於本發明的光學系統中的偏振方格可以使用光學 -20- ⑧ (18) (18)1280460 品質的材料，其可以傳送所感興趣波長的光線。因此，本 發明並不侷限以任何特定波長的光線加以使用。例示的波 長可以是紅外光、紫外光以及可見光。在例示的微影應用 中，偏振方格可以紫外光照明加以使用，且可以由石英、 氟化鎂或其他材料或這些可傳遞照明光束的材料之組合。 雖然本發明已以若干較佳實施例揭露如上，然其並非· 用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 【圖式簡單說明】 本發明'的許多觀點可以參考以下的圖式而更加淸楚的 了解。相關圖式並未依比例繪製，其作用僅在淸楚表現本 發明有關定理。此外，使用數字來表示圖式中相對應的部 分。 第1 A至：1 C圖說明根據本發明一實施例的偏振圖案裝 置。第1 A圖爲該偏振圖案裝置的頂視圖。第1B圖爲第 1 A圖的偏振圖案裝置沿BB線的第一側視圖。第1 C圖爲 第1 A圖的偏振圖案裝置沿C C線的第二側視圖。 第2 A圖說明藉由根據本發明一實施例的偏振圖案裝 置所製造的沿著一入射光束的橫斷面的三個偏振區域。 第2 B圖說明藉由根據本發明一實施例的偏振圖案裝 置所製造的三區域混合偏振圖案，其係以水平偏振化入射 光照明。 -21 - (19) (19)1280460 第2 C圖說明藉由根據本發明一實施例的偏振圖案裝 置所製造的三區域混合偏振圖案，其係以垂直偏振化入射 光照明。 第2 D圖更進一步說明根據本發明一實施例的光束成 形器結合偏振圖案裝置。 第 3A、3B、4A、4B、5A、5B、6A 及 6B 圖說明不同 的偏振圖案，其可以根據本發明的一些實施例產生。 第7圖說明根據本發明一實施例，在一微影系統中包 含偏振圖案裝置之偏振照明器。 【主要元件符號說明】 100 裝 置 102 偏 振 方 格 102^ 偏 振 方 格 104 非 偏 振 方 格 1 0 V 非 偏 振 方 格 106 非 偏 振 方 格 1 06; 非 偏 振 方 格 110 框 架 115 阻 隔 器 116 支 承 元 件 1 1 6, 支 承 元 件 118 支 承 元 件 1 1 8; 支 承 元 件 -22- ⑧ (20) 1280460
120 間隔 1 50 成像區域 1 5(Γ 成像區域 2 10 入射光束 220 輸出光束 230 偏振圖案 232 中央區域 234 外部區域 236 外部區域 240 偏振圖案 242 中央區域 244 外部區域 246 外部區域 250 光束成形器 260 輸出光束 3 00Α 偏振圖案 3 00Β 偏振圖案 3 1 0 A 中央區域 3 1 OB 中央區域 3 2 0A 外部區域 3 2 0B 外部區域 400A 偏振圖案 400B 偏振圖案 4 1 OA 才丨取區 -23 (21) 1280460 4 1 0B 極區 4 1 2 A 極區 4 1 2 B 極區 4 1 4 A 極區 4 1 4B 極區 4 1 6 A 極區 4 1 6 B 極區
420A 輻輪形狀區域 420B 輻輪形狀區域 5 0 0 A 偏振圖案 5 0 0 B 偏振圖案 5 1 0 A 極區 5 1 0 B 極區 5 1 2 A 極區 5 1 2 B 極區 520A 領結形狀區域 5 2 0 B 領結形狀區域 6 0 0 A 偏振圖案 6 0 0 B 偏振圖案 6 1 0 A 極區 6 1 0 B 極區 6 1 2 A 極區 6 1 2 B 極區 620A 領結形狀區域 (22) 1280460 62 0B 領結形狀區域 70 0 偏振照明器 702 光源 7 10 遮罩 720 光學裝置 7 3 0 晶圓 75 0A 光學裝置 75 0B 光學裝置

Claims (1)

  1. (1) 1280460 十、申請專利範圍 1 · 一種使用於具有一光瞳的一照明器之偏振圖案裝置 ，包含： (〇 —框架；以及 (b)耦合至該框架的至少一偏振方格，每一偏振方 格改變通過該偏振方格之光線的一偏振方向，藉此穿過該 照明器的該光瞳可獲得至少一偏振圖案。 φ 2.如申請專利範圍第1項所述之偏振圖案裝置，其中 該至少一偏振方格將光線的該偏振方向旋轉大約90度。 3 .如申請專利範圍第1項所述之偏振圖案裝置，其中 該至少一偏振方格包含第一與第二偏振方格，其係由分別 配置於一堆疊的第一層與第二層之雙折射材料所製成。 4 ·如申請專利範圍第3項所述之偏振圖案裝置，更包 含由非雙折射材料製成的第一對與第二對非偏振方格，該 第一對非偏振方格設置於該第一偏振方格之對.邊上的該第 φ 一層，該第二對非偏振方格設置於該第二偏振方格之對邊 上的該第二層。 5 .如申請專利範圍第4項所述之偏振圖案裝置，其中 該框架更包含一阻隔器，該阻隔器提供一間隔以區分位於 該第一層的該些方格以及位於該第二層的該些方格。 6.如申請專利範圍第1項所述之偏振圖案裝置’其中 該至少一偏振方格耦合至該框架的一中央區域，該中央區 域位於該框架之內的第一與第二外部區域之間，且其中該 至少一偏振方格將通過該偏振方格之光線的該偏振方向旋 -26 - ⑧ (2) 1280460 轉大約9 0度，藉此穿過該照明器的該光瞳可獲得一偏振 圖案，且該偏振圖案可以包含選自下列群組的一圖案，該 群組包含：三區域混合偏振圖案、低σ線狀圖案、輻射狀 雙極圖案、切線雙極圖案、切線四極圖案以及輻射狀四極 圖案。 7 · —種提供使用於一微影系統中—照明器的一光瞳中 至少一偏振圖案的設備，包含： 一光束成形器；以及 具有一框架與至少一偏振方格的一偏振圖案裝置，該 光束成形器與該偏振圖案裝置沿 該照明器的~光學路徑配置， 其中該框架包含一中央區域，該中央區域位於該框架 之內的第一與第二外部區域之間，且由穿過該中央區域的 該框架支承該至少一偏振方格。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之設備，其中該光束成 形器至少包含衍射光學裝置與一遮罩的其中之一。 9 ·如申請專利範圍第7項所述之設備，其中該光束成 形器將一輸入線性偏振光束分離爲多數分離偏振光束，以 照明該偏振圖案裝置中與該光瞳的極區有關之區域。 1 〇·如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該些分 離偏振光束包含二偏振光束，以照明該偏振圖案裝置中與 該光瞳的雙極區域有關之區域，使得一偏振圖案可以提供 在包含一輻射狀雙極圖案或切線雙極圖案的該光瞳上。 Π ·如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該些分 ⑧ (3) 1280460 離偏振光束包含四偏振光束，以照明該偏振圖案裝置中與 該光瞳的四極區域有關之區域，使得一偏振圖案可以提供 在包含一輻射狀四極圖案或切線四極圖案的該光瞳上。 1 2 ·如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該光束 成形器將一輸入線性偏振光束限制在位於該光瞳的該中央 區域的一偏振方格，使得一偏振圖案可以提供在包含一低 σ線狀偏振圖案的該光瞳上。 1 3 ·如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該光束 成形器通過一輸入線性偏振光束，該偏振光束穿過位於該 框架內的中央與外部區域，使得一偏振圖案可以提供在包 含二區域混合偏振圖案的該光瞳上。 14.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該光束 成形器與該偏振圖案裝置可以移動，以產生不同類型的偏 振圖案。
    -28- ⑧
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