TWI464538B - 光學系統，特別是微影投影曝光裝置的照明系統或投影物鏡 - Google Patents

光學系統，特別是微影投影曝光裝置的照明系統或投影物鏡 Download PDF

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Description

光學系統，特別是微影投影曝光裝置的照明系統或投影物鏡
本發明係為一光學系統，特別是微影投影曝光裝置的照明系統或投影物鏡。尤其，本發明係有關具有極化影響光學排列之微影投影曝光裝置的照明系統或投影物鏡，該極化影響光學排列於提供期望之極化分佈方面有較佳之靈活度。
微影技術係用於微型結構(microstructured)元件(例如，積體電路或LCDs)的生產上。微影製程係於具有一照明系統及一投影物鏡的投影曝光裝置之中實現。以照明系統所照射之光罩的影像(網線-recitle)為以該投影物鏡投影於一基材(例如，一矽晶圓)上，該基材塗覆一感光層(光阻)，且係安置於該投影物鏡之影像平面，以將光罩結構轉移至於該基材上之感光塗層。
已知有許多方式可具體地設定於照明系統之光瞳平面pupil plane)及/或網線所給定之極化分佈，以最佳化該影像對比。
WO 2005/069081 A2揭露一種極化影響光學元件，該極化影響光學元件包含一光學地活性晶體且具有一於該晶體之光軸的方向上變化之厚度輪廓。
尤其，已知WO 2005/069081 A2將一光學元件安置於一照明系統之一光瞳平面或其鄰近，對於極化狀態之轉換，藉由具有多個可變光學旋轉器(optical rotator)元件之光學元件，可將入射、線性地極化之光的極化方向旋轉一可變地可調整的旋轉角度。依據用以量測該極化狀態之裝置所提供的量測結果，經由該等旋轉器元件所提供之可變旋轉 角度或極化狀態亦被特別調整，以適用於彼此不同之二系統。
WO 2005/069081 A2揭露，於一投影曝光裝置，以一或多個極化操作器裝置而影響該極化分佈，極化操作器裝置可被安置於複數個位置，且可為引入光束路徑中之極化影響光學元件的形式，其中，該等極化影響元件之動作可藉由改變元件之位置(例如，旋轉、偏心(decentering)或傾斜)而予以改變。
本發明之目的係在於提供一種光學系統，特別是微影投影曝光裝置的照明系統或投影物鏡，其於提供期望之極化分佈方面有較佳之靈活度。
該目的可藉由申請專利範圍獨立項第1項而予以達成。
根據本發明之一光學系統，特別是微影投影曝光裝置的照明系統或投影物鏡，包含：至少一個極化影響光學排列，其含有至少二個以光學地活性材料製成之極化影響光學元件，其中，至少一個所述之極化影響元件被可旋轉地安置。
事實上，根據本發明，提供至少二個以光學地活性材料製成之極化影響光學元件，其中，至少一個所述之極化影響元件被可旋轉地安置，提供了利用該光學系統中期望的旋轉來變化地置放該等極化影響光學元件的可能性，並儘可能提供於光束路徑上其彼此相互重疊至一不同程度，因而，對於極化分佈之可調整性提供一高度靈活性。尤其，於光束路徑上，二個極化影響光學元件之重疊區域可藉由簡單地旋轉元件而被產生、避免、或特別地予以調整，以產生不同之整體旋轉效應，其係取決於入射光是否穿過二個極化影響光學元件、或僅其中之 一、或根本未穿越任一元件，而於穿過元件時，依光學地活性材料之元件重疊的整體厚度而定。
根據本發明之排列的另一優點為(例如，相較於具有彼此為可分離之楔形部件之配置而言)：可使用幾乎整個光瞳區域作為一期望的界定極化狀態，或界定的極化狀態可在整個光瞳平面被實質上達成。
根據一較佳之實施例，每一極化影響元件被可旋轉地安置。特別是，該等極化影響元件可被彼此獨立旋轉地安置。
根據一較佳之實施例，該至少二個極化影響光學元件中之至少一個(較佳為每一個)元件的厚度被如此選擇，而使線性極化光之極化方向產生90度或90度之奇數倍旋轉。於此情形中，當穿過二個極化影響光學元件後，極化狀態結果為旋轉180度。以此配置，於極化影響元件之各別旋轉位置之改變，能夠從一固定極化方向之初始地被線性地極化的光產生複數個不同之極化分佈，於其中，根據其極化方向，光瞳之各別區域可以不同方式來旋轉，可為旋轉90度(當僅穿過一個元件)或是仍保持不變(穿過二個元件或是未穿過任何元件)。
根據一較佳之實施例，極化影響光學排列至少被安置於光學系統之一光瞳平面的最鄰近處。
根據一較佳之實施例，對極化影響光學排列而言，具有至少一中性位置，於其中，該至少二個極化影響光學元件使穿越該排列之光的極化狀態實質上未被改變。此具有之優勢為，整體排列可永久地保持於光學系統中，即使例如不期望極化狀態之改變。
根據一較佳之實施例，對極化影響光學排列而言，具有至少一位置，於其中，照射該排列之線性極化光的極化方向被旋轉90度。此能使以一靈活方式來選取一設定作為一90度延遲器(retarder)，該延遲器 並由於介於一光學系統之二個部份之間的該極化影響光學排列的動作，而適用於施行發生於各別部份(例如，於鏡子之反射現象的結果)之相位跳變(phase jumps)的補償。於此情形，二個互相垂直之極化狀態藉由本發明之該極化影響光學排列之動作而被互換，以作為一90度延遲器，致使於第二部份之相位跳變的總和抵消於第一部份之相位跳變總和。
根據一較佳之實施例，至少二個極化影響光學元件係以下列方式安置：其於該光學系統之光束路徑上的光學有效表面各別地為圖形型式為圓之一扇形段，較佳地，為一半圓圖形，或一圖形型式為四分之一圓。於此情形，較佳地，該至少二個極化影響光學元件於至少一旋轉位置的光學有效表面增補彼此，藉以組成一整體之圓形表面(以平面或以一投影視之)。至於該極化影響元件之各別光學地有效表面的半圓圖形，該等元件之適當旋轉能夠產生一圓之一段的圖形區域，並具有彼此不同的極化方向。該等極化分佈首先包含所謂之「準正切(quasi-tangential)」極化分佈(亦稱為「X-Y極化」)，其(於一為第一近似為正切的極化分佈)包含於X方向上具有一較佳之極化方向的一光分量，以及於Y方向上具有一較佳之極化方向的一光分量，其中，關於光橫斷面所佔據之整體表面區域以及其強度方面，該二個光分量可為一致(in conformity)(於此，X軸與Y軸假設為於卡氏坐標系統中之相互垂直的軸，其中，Z軸方向為垂直於X軸以及Y軸，且延伸平行於該光學系統軸或該光傳播方向)。
然而，可被產生之極化分佈亦包含具有垂直與水平極的強度之極化分佈，其係相對於上述定義的分佈而變化，因此，於X軸方向之較佳之極化方向以及於Y軸方向之較佳之極化方向的光分量(關於於光 橫斷面所佔據之其整體表面區域以及關於其各別強度)並非一致。換言之，根據本發明之該極化影響光學排列亦可產生極化分佈，關於其以一固定較佳之極化方向存在於光橫斷面之區域的相關尺寸關連性可被連續地予以改變。
按另一較佳之實施例，該極化影響光學排列具有以雙折射晶體材料製成的另一光學元件，該另一光學元件具有軸向為垂直於該光學系統軸的一光學晶體軸。較佳地，該另一光學元件係沿該光學系統軸而被可旋轉地安置。因而，該另一光學元件可較佳地具有一lambda/4-盤或多個lambada/4-盤之排列。該另一光學元件僅被安置於穿越該極化影響光學排列之光束的一中央部份區域中。
此種設計配置能夠產生極化分佈，於其中，圓極化光或有效地未極化光將產生於光瞳之中央區域(該區域之大小取決於該另一光學元件的範圍(extent))。
按此，本發明可利用下列事實：於根據本發明之排列，圓極化光以一不被影響的方式穿越光學地活性材料，關於極化狀態，該圓極化狀態代表該光學地活性材料的一固有內具狀態。再者，利用旋轉所述之另一光學元件(lambda/4-盤)，可調整光學晶體軸之定向(orientation)，其相對於照射該排列之光的極化方向，換言之，該lambda/4-盤在其將線性入口極化轉變為圓極化之一位置與其使線性入口極化未被改變之一位置間被偏移。
根據另一實施例，所述之另一光學元件可具有一矩陣型式或棋盤型式之lambda/4-盤排列。於此，矩陣型式或棋盤型式之該排列的各別區域可具有彼此旋轉90度之光學晶體軸，致使上述的區域將線性入口極化光替代地轉變為右旋及左旋極化光，而再次藉由於影像程序中疊 合該等元件而將未極化光設定於光瞳的中央區域。
一般原理上述的實施藉此將圓極化光通過光學地活性材料而關於極化狀態並未受到影響，因圓極化狀態代表該光學地活性材料固有內具狀態，未被限定在根據本發明之極化影響排列，亦可被施行於其他一般排列或光學系統中。
根據另一觀點，本發明亦有關一種微影投影曝光裝置的一照明系統，其中，於該照明系統中可設定不同之照明設定，且其中，存在於該照明系統之一極化分佈可藉由旋轉至少一個光學元件來調整，以適用於各別地設定之照明設定。
於此情形，藉由所產生之照明極的尺寸及/或形狀，該等照明設定有所互異，其中，該極化分佈可被連續地調整，以適用於該等照明極之尺寸及/或形狀。
根據一較佳之實施例，至少該等照明設定為一環狀照明設定。
根據一較佳之實施例，該至少一個光學元件為以光學地活性材料所製成。
根據另一觀點，本發明亦有關一種於至少一照明極中設定極化分佈的方法，特別是具有上述特徵之光學系統或照明系統，其中，該極化分佈之設定係藉由旋轉至少一個光學元件而實現。
根據另一觀點，本發明亦有關一種光學系統，特別是微影投影曝光裝置的一照明系統或一投影物鏡，包含：以光學地活性材料製成的至少一個光學元件；其中，該光學元件係被安置成：當操作該光學系統時，其以圓極化光至少為區域方式地(region-wise)被照射。
根據另一觀點，本發明亦有關一種操作一光學系統的方法，特別是微影投影曝光裝置的照明系統或投影物鏡，其中，該系統具有至少 一個以光學地活性材料製成之光學元件，其中，該光學系統以圓極化光至少為區域方式地被照射。
本發明另提及一種微影投影曝光裝置、一種微型結構化元件之微影製造的方法。
為使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對本發明詳加說明如後。
第1圖為一示意圖，用以顯示說明根據本發明之一實施例之一微影曝光裝置的一照明系統的結構。
如第1圖中所示，照明系統1以來自於光源單元(未圖示)的光作為結構承載(structure-bearing)光罩(網線)2的照明之用，該光源單元包含，例如，工作波長為193nm之一ArF雷射以及產生平行光束的一光束形成光學系統。
根據圖示之實施例，該光源單元的該平行光束首先地照射於一繞射光學元件3(亦視為「光瞳界定元件」)，該繞射光學元件3將藉由於一光瞳平面P1之各別繞射表面結構所定義的角幅射特性，而產生一所需之強度分佈(例如，雙極或四極分佈)。如第1圖中所示，設置於繞射光學元件3的光傳播方向上之下游者為一光學單元4，該光學單元4具有可產生一可變直徑的一平行光束之一縮放物鏡、以及一旋轉三種鏡(axicon)。不同之照明配置係藉由該縮放物鏡搭配上游配置的繞射光學元件3而產生於光瞳平面P1，其係取決於各別之縮放位置以及旋轉三稜鏡元件位置。光學單元4復包含一方向改變鏡4a。
根據該實施例，一極化影響光學排列5係被設置於該光瞳平面P1。該排列包含於此後所描述之任何極化影響光學排列的配置。
設置於極化影響光學元件5之光束路徑光傳播方向上之下游者係一光混合裝置6，該光混合裝置6就其本身而言具有用以產生光混合的微光學元件之一排列。光混合裝置亦可替代地含有一蜂巢聚光器(condensor)或一材料條狀整合器(bar integrator)，其係以於工作波長對光而言為透明之材料(例如，石英玻璃或結晶氟化鈣)製成。
於光傳播方向上，在光混合裝置6之後有透鏡組7，於透鏡組7之後為具有網線遮蔽系統(REMA)的光場平面F1，其影像係藉由於光傳播方向上之下游位置上之網線遮蔽系統(REMA)物鏡8而產生於安置於光場平面F2中之結構承載光罩(網線)2上，因而，界定於網線2上之照明區域。結構承載光罩2以一投影物鏡(未圖示)成像於具有一塗覆感光層之一晶圓上或基材上。
如第2圖中所示，僅為一極化影響光學排列200的側面圖示。該極化影響光學排列200包含一第一極化影響光學元件210以及一第二極化影響光學元件220，該等元件以一共同旋轉軸(於所示之實施例與光學系統軸OA相一致)而彼此獨立地可旋轉地安置。該可旋轉排列之施行可藉由例如光學元件210、220來完成，每一光學元件延伸越過光學使用區域之外，以及被夾持於其各別區域中，該各別區域於一持置元件(未圖示)中並未光學地使用，例如，以一夾持承載或一黏著承載方式，依次藉由旋轉裝置方式而為可旋轉的。根據另一實施例，於極化影響光學元件210及220中僅有一個被可旋轉地安置。
該等二個極化影響光學元件210與220之每一個均為自光學地活性結晶石英以平面盤型式而產生出來，其中，各別之晶體材料的光學 晶體軸的軸向為平行於上述之旋轉軸(亦即可謂亦平行於光學系統軸，相對於所述之相同系統中之Z軸)。再者，於所示之實施例中的極化影響光學元件210、220，每一極化影響光學元件均為固定厚度之平面盤型式，該厚度被如此選擇，而使線性極化光之極化方向產生90度或90度之奇數倍旋轉。當使用合成光學地活性結晶石英，其具有於波長為193nm及溫度為21.6∘C時約為323.1∘/mm的特定旋轉能力α，此條件對應至厚度為278.5μm或278.5μm之奇數倍之極化影響光學元件210、220。對於天然石英而言，為比較目的，光學地活性係由，例如Oa(天然石英)=325.2±0.5∘/mm(溫度介於20∘C與25∘C之間，其中溫度相關性為△Oa/△T=2.37mrad/(mm∘C)±0.14mrad/(mm∘C)所確定)所決定。
極化影響光學元件210、220(其圖形可基本地如所期望而被選擇)係根據所示之實施例被安置於光束路徑上，每一元件210、220於光學系統之光束路徑上之光學有效表面各別地為一半圓圖形。於第3b至3k圖中所示之為元件210、220各別之光學有效表面，以不同影線予以標示，其中，一重疊區域以對應之雙影線予以標示，該重疊區域表示相關之各別元件210、220的各別旋轉位置。該等圖示亦顯示出極化分佈，該極化分佈由於光傳播方向上之極化影響光學排列200之下游的元件210、220之動作所設定，更詳而言之，以箭頭方向表示各別較佳之極化方向。因此，於此所示之該等箭頭為單箭頭(非為雙箭頭)，以能較佳地顯示說明實際之旋轉角度，然而，於其中，例如，旋轉角度為180度的入口極化將最終使極化分佈沒有改變。
於第3b至3c圖中分別所示之排列310、320，極化影響元件210與220係被如此置放而使其完全地重疊。因而，具有半圓區域311與 321(各別地具一極化方向，而此於關於於入口極化(於第3a圖中面對Y軸方向)之極化影響光學排列200後的極化方向並未改變)以及半圓區域312與322(其各別之極化方向已被旋轉了180度)。因而，根據第3b與第3c圖中所示之設定，關於極化影響光學排列200之動作，該出口(exit)之極化分佈對應至入口極化分佈，致使每一情形均含有排列200之一中性位置，而其將不會改變極化分佈。
於第3d與第3e圖中，極化影響光學元件210、220的位置係被如此選擇而使其光學有效表面未重疊，而是彼此增補以提供一圓形整體之表面(平面視之或投影視之)。因而，於二個半圓區域331與332以及於二個半圓區域341與342分別地進行將極化方向旋轉90度之動作。當介於光學系統之二部份之間的極化影響光學排列係要施行發生於光學系統各別部份之相位跳變的補償時(例如，於鏡之反射現象的結果)，如此之設定係特別地合適。於此情形，二個相互垂直之極化狀態係根據本發明藉由極化影響光學排列之動作而互相交換，以作為一90度延遲器，致使於第二部份之相位跳變的總和抵消第一部份之相位跳變總和。對於極化狀態之非所欲改變之減少/補償之原則，可從WO 03/077011 A1得知，且因而，亦可根據本發明之極化影響光學排列而予以施行。
於第3g圖中所示之極化影響光學元件210與220的排列360係被如此選擇，致使其於二個區域362與364(於Y軸方向上為相對之關係(亦即為垂直))中不會重疊(致使於每一情形將發生極化方向旋轉90度)。相反的，二個元件210與220於區域363重疊，致使極化方向旋轉180度。於X軸方向上相對於區域363之區域361，任一各別之元件210與220均未位於光束路徑上，致使極化方向不會產生任何旋轉。 所得之極化分佈結果可被視為「準正切」或如同所謂的第一近似之「X-Y極化」，其包含於X方向上具有一較佳之極化方向的一光分量，以及於Y方向上具有一較佳之極化方向的一光分量。於第3g圖中所示之排列360中，關於光橫斷面所佔據之整體區域以及其強度方面，該二個光分量為一致(conformity)。
於第3f與第3h圖中所示之每一排列係被如此選擇而使元件210與220之重疊區域以及並未分別地被元件210或220所覆蓋之區域，相較於僅由元件210、220(亦即，於第3f圖中之區域352與354，以及，於第3h圖中之區域372與374)中之一者所覆蓋之各別區域，各別地為較小(於第3f圖中之區域351、353)或較大(於第3h圖中之區域371、373)。因而，於X軸方向之較佳之極化方向以及於Y軸方向之較佳之極化方向的光分量(關於於光束斷面所佔據之其整體區域以及關於其各別強度)並非一致。各別地改變疊合區域353與373之大小，使得以一固定較佳之極化方向連續地改變各別極的大小或區域存在於光束橫斷面變為可能。
於第3j圖中所示之元件210與220的排列390，元件210與220之該等未疊合區域為水平地配置，於X軸方向上為相反關係，然而，於垂直相對配置之區域392與394，元件210與220彼此疊合(區域394)或是根本未存在(區域392)。結果，第3j圖中之排列390產生稱為「準放射(quasi-radial)」之極化分佈，於其中，分別地於X軸與Y軸上之較佳的極化方向之軸向為平行於朝向光學系統軸OA的徑向。類似於第3f圖與第3h圖中所描述之上述實施例，於第3j與第3k圖中之實施、例可以相對於第3j圖中之上述之排列390的型式來調整，致使存在於光束斷面上以及各別地於X方向與Y方向上為相反關係之平面區域或 極大小，係以固定較佳之極化方向來改變。
於此之後係參照第6圖與第7圖以描述根據本發明之極化影響光學排列的另一實施例。該排列不同於第2圖與第3圖中所述之極化影響排列200，於其中，共有六個極化影響元件係沿光學系統軸OA被連續地安置，使得其沿該光學系統軸OA(形成一共同旋轉軸)為可旋轉的。每一該等元件(由光學地活性結晶石英所組成，具有平行於光學系統軸OA之光學晶體軸)具有一固定厚度，且，不同於第2圖與第3圖，並非為一半圓，而為四分之一圓形。對應的排列係顯示為如第7a圖(以及第7c圖、第7e圖等等)之平面圖，於其中，以”1”、”1+2”、”2+3”等等來標示存在於圓之扇形段之各別的元件，或於其疊合之元件。如同已於第2圖與第6圖中所述之情況，各別元件以關聯之全圓的中心點來產生旋轉。各別極化影響元件之厚度被如此選擇，而使首先於光傳播方向上的二個元件分別地將線性極化光之極化方向產生45度旋轉或是產生45度之奇數倍的旋轉。於光傳播方向上隨後之下二個元件(亦即，該排列之第三與第四元件)的厚度，將致使其線性極化光之極化方向產生90度旋轉。於光傳播方向上隨後之二個元件分別地導致線性極化光之極化方向旋轉135度。
如同已於第2圖與第3圖中所描述之實施例，於穿越多個盤後，極化狀態，係藉由分別被光所穿越之該等盤之各別之旋轉的總和，而被旋轉。
如以下所描述者，就提供一所需之極化狀態而論，該排列可達成靈活度之增加。第6圖首先概要說明將二個各別之疊合元件予以組合的整體旋轉之結果。於此，各別之極化影響元件以連續號碼”1”至”6”予以標號，而穿越二個盤子之光線之旋轉角度結果將以角度及箭頭符 號之形式予以標示。
第7a至第7p圖圖示極化影響光學排列的一些實施例，用以顯示說明6個極化影響光學元件伴隨各別所產生之出口極化分佈的8個不同之圖示。於第7b圖中，顯示說明關聯於第7a圖中之配置的出口極化分佈；而於第7d圖中，則顯示說明關聯於第7c圖中之配置的出口極化分佈，依此類推。於所有情形中，各別之入口極化分佈分別對應於第3a圖與第5a圖中，亦即，於Y方向上，具有一較佳之極化方向的一線性極化分佈。
第7a圖與第7c圖中之配置分別地適合用以產生一準正切極化分佈(於第7a、7b圖)以及一準輻射極化分佈(分別地於第7c與第7d圖)，相較於各別之第3g圖與第3j圖，仍分別地較佳近似於理想之正切與輻射極化分佈。
於第7e至第7f圖之配置係對應於一中性位置，其結果不會影響極化狀態。於第7g至第7h圖之配置係對應於較佳之極化方向之90度規則旋轉，且因此類似於第3d與第3e圖上述所描述之配置，係適合用以在未極化的操作中將殘餘之極化的存留角度予以最小化。
類似於第3g圖中之實施例，第7i圖至第7j圖中之配置係對應於一準正切X-Y極化之產生，根據於第7k圖至第71圖之另外的可能配置，其亦可沿光學系統軸OA旋轉45度來產生。
於第7m圖至第7n圖與第o圖至第7p圖中之配置係分別地關聯於將較佳之極化方向一致旋轉45度(於第7m至第7n圖)，以及將較佳之極化方向一致旋轉135度(於第7o至第7p圖)。
後文中，將參考關於第4圖與第5a至第5c圖，來說明根據本發明之另一實施例之一極化影響光學排列。該極化影響光學排列400首 先地具有於第2圖與第3圖中之排列200的二個極化影響光學元件210與220。此外，於光傳播方向上(沿圖示之相同系統的Z軸)排列200之上游安置以雙折射晶體材料(與元件210與220對比，其光學晶體軸之軸向係垂直於光學系統軸OA)所製成之另一光學元件410，以作為排列400之一部份。根據所示之實施例，該另一光學元件410為一lambda/4盤之型式，且以元件210與220之旋轉共通軸(於圖示之實施例，為與光學系統軸OA為一致)被可旋轉地安置，且獨立於元件210與220。此外，該元件410具有一圓圖形，且於圖示之實施例中，該元件410之直徑約為穿越該排列之光束直徑的50%(亦即，例如，約為最大光瞳直徑的50%)。
如第5a至第5c圖中所示，根據於第4圖中之排列400，可從具有一固定之極化方向之原本線性入口極化分佈(於第5a圖)產生一出口極化分佈，該出口極化分佈由於在光瞳之一中央區域的lambda/4盤(其尺寸係根據光學元件410之範圍而定)之動作產生圓極化光。於此，帶來之有用結果為：由lambda/4盤所產生之圓極化光將穿越隨後之元件210與220而不會影響極化狀態，該圓極化狀態代表光學地活性材料之固有狀態。當從線性入口極化分佈產生圓極化光之動作預先假定括號中所述之情形(於元件410之光學晶體軸為於關於線性入口極化分佈中之較佳之極化方向係實質上45度之角度)時，產生圓極化之上述結果亦可藉由沿光學系統軸OA旋轉元件410而被調整或抑制。尤其，於圖示之實施例，若元件410之光學晶體軸為平行於線性入口極化之較佳之極化方向(亦即，於Y方向所示之座標系統)，當該極化方向形成一對應於lambda/4盤之雙折射材料的一固有內具狀態時，光學元件410並不具有任何之極化影響動作。
顯示於第5b圖之配置(其中，該等盤之旋轉位置以及出口極化分佈的圖示係相似於第3圖)係對應至類似於第3g圖之準正切極化分佈的產生，但於光瞳之中央區域515具有一圓極化分佈。顯示於第5c圖之排列520(類似於第3f圖)係對應至對於水平極521、523、垂直極522、524有一不同尺寸之一準正切極化分佈，以及於光瞳之一中央區域525具一圓極化分佈之產生。同樣地，對於已於第2圖與第3圖中已描述之所有配置而言，藉由第4圖中之極化影響光學排列400能產生對應的出口極化分佈(於光瞳之中央區域包含圓極化)，亦即，於光瞳之中央區域之圓極化的產生係獨立於其他極化影響元件之位置或旋轉器盤而完成。
再者，可理解的是，安置於光傳播方向上之極化影響元件或極化旋轉器之上游的lambda/4-盤的原則亦可被應用於如第6圖與第7圖所述之排列，藉以產生於第7a至第7p圖中詳述之出口極化分佈，於每一情形中，類似於光瞳之中央區域之圓極化分佈。
根據另一實施例，如同於第5d圖中所示，位於lambda/4-盤之該另一光學元件410可亦具有矩陣型式或棋盤型式之lambada/4-盤的排列570，於該情形中，矩陣型式排列之以彼此鄰近地安置之lambda/4-盤各別地具有光學晶體軸(相對於彼此其係旋轉90度)，再者，類似於第4圖，該排列係被置放(於第5d圖中以560標示)於光傳播方向上(例如極化影.響排列200)的上游，且較佳係沿於Z方向上沿伸之光學系統軸OA而被可旋轉地安置。根據另一實施例，該另一光學元件410亦可具有一矩陣型式或棋盤型式分佈之極化影響元件，於該情形中，於該分佈之各別鄰接之元件交替地產生lambda/4與(3*lambda/4)的延遲(retardation)。
於以上描述之矩陣型式排列中，該「相反地(inversely)」雙折射區域係於光瞳中心附近以點對稱方式被安置。於影像程序中之各別組件疊置之結果，二個配置各別地允許於光瞳之中心區域產生準未極化(quasi-unpolarised)光。於該等配置中，矩陣型式排列之上述動作亦可，經由形成旋轉軸之光學系統軸，藉由旋轉約45度，而各別地「切換開與關(switched on and off)」。具有lambda/4-盤之棋盤型式或矩陣型式的排列亦可結合於之前所述(分別地，關聯於第2、3圖，以及第6、7圖)之每一極化影響排列。
第8a至8e圖，顯示典型照明設定，該等設定可於一光學系統(例如於第1圖所示之照明系統)被設定，且根據所使用之光罩，各別係為較佳者，其中，第8a圖顯示說明所謂之具「小sigma(small sigma)」(亦稱為小sigma設定)的照明設定；第8b圖顯示說明一環狀照明設定；第8c圖顯示說明一四極照明設定，其亦稱為C-quad設定；以及第8d圖顯示說明一照明設定，其亦稱為類星(quasar)設定，其中，於每一情形中，相對於分別地繞著Z軸之X軸與Y軸，四極(quadrupole)之四個極係相對於C-quad設定旋轉45度而被安置。第8e圖顯示說明類似於第8c圖之照明設定，但極的改變尺寸係以與X方向(「水平」極)為相反關係之方式被安置。根據本發明之一極化影響光學排列，可藉由旋轉至少一個極化影響光學元件來調整以適用極化分佈，該極化分佈係被分別地設定或存在於照明系統，就極化尺寸而論，連續分別地設定照明設定，亦即，照明極之尺寸及/或形狀。
雖然以上所述之討論，揭露了本發明之不同所施行的實施例，然，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之範圍；顯而易見，凡其它未脫離本發明所揭示之精神下，熟悉該項技藝之人 士可做不同之等效改變或修飾，在並未背離本發明之範圍下，而達到本發明之該等優點。
1‧‧‧照明系統
2‧‧‧結構承載光罩
3‧‧‧繞射光學元件
4‧‧‧光學單元
4a‧‧‧方向改變鏡
5‧‧‧極化影響光學元件
6‧‧‧極化影響光學排列
6‧‧‧光混合裝置
7‧‧‧透鏡組
8‧‧‧網線遮蔽系統(REMA)物鏡
200‧‧‧極化影響光學排列
210‧‧‧第一極化影響光學元件
220‧‧‧第二極化影響光學元件
310、320、360、390‧‧‧排列
311、312、321、322、331、332、341、342‧‧‧半圓區域
352、354、361、362、363、364‧‧‧區域
371、372、373、374、392、394‧‧‧區域
400、520、570‧‧‧排列
410‧‧‧光學元件
515‧‧‧中央區域
521、523‧‧‧水平極
522、524‧‧‧垂直極
F2‧‧‧光場平面
P1‧‧‧光瞳平面
第1圖為一示意圖，用以說明根據本發明之一微影投影曝光裝置的一照明系統的結構；第2圖為一側面示意圖，用以說明根據本發明之一極化影響光學排列的結構；第3a至第3k圖為示意圖，用以說明針對一預定入口極化分佈(第3a圖)之極化分佈，該極化分佈係藉由於第2圖(第3b圖至第3k圖)中之極化影響光學元件的不同旋轉位置而獲得；第4圖為一側面示意圖，用以顯示說明根據本發明之另一實施例的一極化影響光學排列的結構；第5a至第5d圖為示意圖，用以說明針對一預定入口極化分佈(第5a圖)之極化分佈，該極化分佈係藉由於第4圖(第5b圖至第5c圖)中之極化影響光學元件的不同旋轉位置以及根據本發明(第5d圖)之一極化影響光學排列的另一結構而獲得；第6圖至第7圖為示意圖，用以說明根據本發明之另一實施例的一極化影響光學排列的結構，以及藉由如此之一排列所獲得之出口極化分佈；以及第8圖為示意圖，用以說明設定於一光學系統的不同之照明設定。
1‧‧‧照明系統
2‧‧‧結構承載光罩
3‧‧‧繞射光學元件
4‧‧‧光學單元
4a‧‧‧方向改變鏡
5‧‧‧極化影響光學排列
6‧‧‧光混合裝置
7‧‧‧透鏡組
8‧‧‧網線遮蔽系統(REMA)物鏡
F2‧‧‧光場平面
P1‧‧‧光瞳平面

Claims (37)

  1. 一種光學系統，特別是一微影投影曝光裝置的一照明系統或一投影物鏡，包含：至少一個極化影響光學排列，該極化影響光學排列具有至少二個以光學地活性材料製成之極化影響光學元件，其中，該等該極化影響光學元件的至少一個極化影響光學元件被可旋轉地安置，該光學系統具有一光學系統軸，該光學地活性材料各別地為一光學地活性晶體材料，且每一該極化影響光學元件之一光學晶體軸各別地為平行於該光學系統軸；藉由旋轉該至少一個極化影響光學元件，可改變一疊合區域(overlap region)，其中，該疊合區域係由穿過該光學系統且於該疊合區域內穿過該等極化影響光學元件兩者的光束所界定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學系統，其中每一該極化影響光學元件被可旋轉地安置。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光學系統，其中該等極化影響光學元件的至少一個極化影響光學元件於垂直於該光學系統軸的一平面上為可旋轉的。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之光學系統，其中每一該極化影響光學元件於垂直於該光學系統軸的一平面上各別地為可旋轉的。
  5. 如申請專利範圍第2項或第4項所述之光學系統，其中該等極化影 響光學元件繞著一共同旋轉軸而被可旋轉地安置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光學系統，其中該光學系統軸相同於該共同旋轉軸。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該至少二個極化影響光學元件各別地具有固定厚度。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該至少二個極化影響光學元件中之至少一個，較佳為每一個，的厚度被如此選擇，而使線性極化光之極化方向產生90度或90度之奇數倍的旋轉。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該至少二個極化影響光學元件係沿該光學系統軸直接接續安置。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該光學地活性材料為石英、TeO2 或AgGaS2 。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該極化影響光學排列具有至少一中性位置(neutral position)，於其中，該至少二個極化影響光學元件使穿過該排列之光的極化狀態實質上未被改變。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該極化影響光學排列具有至少一位置，於其中，照射該排列之線性極化光的極化方向被旋轉90度。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中，該至少二個極化影響光學元件係安置使得其於該光學系統之光束路徑上的光學有效表面(optically effective surface)各別地為為一圓之一扇形段的圖形型式，較佳地，為一半圓圖形，或為一個四分之一圓的圖形型式。
  14. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該極化影響光學排列具有多於二個，較佳地為六個，如此之極化影響光學元件。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之光學系統，其中該等極化影響光學元件中的至少二個具有相互不同之厚度。
  16. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該至少二個極化影響光學元件的該等光學有效表面於至少一旋轉位置是於光傳播方向上完全疊合。
  17. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該等極化影響光學元件的該等光學有效表面於至少一旋轉位置增補彼此，藉以提供一圓形整體區域。
  18. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中於該至少二個極化影響光學元件之至少一位置處，該極化影響光學排列將具有一固定極化方向的一入口極化分佈轉變為一接近正切之極化分佈。
  19. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該極化影響光學排列至少被安置於該光學系統之一光瞳面的最鄰近處。
  20. 如申請專利範圍第1項或第2項或第4項所述之光學系統，其中該極化影響光學排列具有以雙折射晶體材料製成的另一光學元件，該另一光學元件具有軸向為垂直於該光學系統軸的一光學晶體軸。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之光學系統，其中該另一光學元件係繞著該光學系統軸而被可旋轉地安置。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之光學系統，其中該另一光學元件具有一lambda/4-盤(lambda/4-plate)或多個lambda/4-盤之排列。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之光學系統，其中該另一光學元件包含具有多個lambda/4-盤之一類矩陣型式排列，其中，於該排列之至少二個緊鄰的lambda/4-盤中之該等光學晶體軸，相對於彼此旋轉90度。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之光學系統，其中該另一光學元件僅 被安置於穿過該極化影響光學排列之光束的一中央部份區域中。
  25. 如申請專利範圍第20項所述之光學系統，其中該另一光學元件具有一圓圖形。
  26. 如申請專利範圍第20項所述之光學系統，其中該另一光學元件之直徑為於操作該光學系統時穿過該另一光學元件的光束之直徑的40%至60%間。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之光學系統，其中，該光學系統是該微影投影曝光裝置的該照明系統；其中，於該照明系統中可設定不同之照明設定；以及其中，存在於該照明系統之一極化分佈可藉由旋轉可旋轉之該極化影響光學元件來調整，以適用於各別地設定之照明設定。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之光學系統，其中，藉由所產生之多個照明極(illumination pole)的尺寸及/或形狀，該等照明設定有所互異，其中，該極化分佈可被連續地調整，以適用於該等照明極之尺寸及/或形狀。
  29. 如申請專利範圍第27項或第28項所述之光學系統，其中該等照明設定的至少一個為一環狀照明設定。
  30. 如申請專利範圍第27項或第28項所述之光學系統，其中可旋轉之 該極化影響光學元件以光學地活性材料所製成。
  31. 一種於至少一照明極中設定極化分佈的方法，特別是於如申請專利範圍第1項至第30項中之任一項所述之光學系統，其中，該極化分佈之設定係藉由旋轉可旋轉之該極化影響光學元件而實現。
  32. 如申請專利範圍第31項之方法，其中該至少一個照明極為一環狀照明設定的一照明極。
  33. 一種極化影響光學排列，特別是用於一光學系統，其中，該排列具有以光學地活性材料製成之至少二個極化影響光學元件，且，其中，該等極化影響光學元件之至少一個極化影響光學元件被可旋轉地安置；其中該光學系統具有一光學系統軸，該光學地活性材料各別地為一光學地活性晶體材料，且每一該極化影響光學元件之一光學晶體軸各別地為平行於該光學系統軸；藉由旋轉該至少一個極化影響光學元件，可改變一疊合區域，其中，該疊合區域係由穿過該光學系統且於該疊合區域內穿過該等極化影響光學元件兩者的光束所界定。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之極化影響光學排列，其中每一該極化影響光學元件被可旋轉地安置。
  35. 一種具有一照明系統以及一投影物鏡之微影投影曝光裝置，其中， 該照明系統及/或該投影物鏡為如申請專利範圍第1項至第26項中之任一項所述之光學系統，或其中，該照明系統為根據申請專利範圍第27項至第30項中之任一項所述之光學系統來設計。
  36. 一種微型結構元件之微影生產的方法，該方法包含以下步驟：提供一基材，該基材至少部份地被塗上一感光材料層；提供具有多個結構之一光罩，該光罩之影像係待產生；提供如申請專利範圍第35項所述之微影投影曝光裝置；以及藉由該投影曝光裝置，將該光罩之至少一部份投影到該層之一區域。
  37. 一種微型結構元件，係根據申請專利範圍第36項所述之方法而產生。
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