TWI475340B - 全像，全像資料產生方法，及曝光設備 - Google Patents

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TWI475340B TW099120118A TW99120118A TWI475340B TW I475340 B TWI475340 B TW I475340B TW 099120118 A TW099120118 A TW 099120118A TW 99120118 A TW99120118 A TW 99120118A TW I475340 B TWI475340 B TW I475340B
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Canon Kk
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Description

全像，全像資料產生方法，及曝光設備
本發明相關於全像、全像資料產生方法、以及曝光設備。
藉由使用光微影技術(印刷)已習知地將投影曝光設備用於製造微樣型半導體裝置，諸如半導體記憶體或邏輯電路。該投影曝光設備經由投影光學系統將形成在上光罩(遮罩)上的電路樣型投影並轉移至基材上，諸如晶圓。
該投影曝光設備的解析度R給定如下：
其中λ係該曝光波長，NA係該投影光學系統的數值孔徑，且k1 係，例如，藉由顯影製程判定之製程常數。
該曝光波長越短或該投影光學系統的NA越高，解析度越好。然而，因為玻璃材料的透射率通常隨著該曝光波長縮短而降低，可能難以更行縮短目前的曝光波長。目前市售之投影光學系統的NA也可能難以更行增加，因為焦點深度與該投影光學系統之NA的平方成反比地減少，且因為可能難以設計並製造形成高NA投影光學系統的鏡頭。
在該等情況下，已提議藉由減少製程常數k1 改善解析度的解析度改善技術(RETs)。此等RET之一者係所謂的改良照明法(或傾斜照明法)。
該改良照明法通常將在光學系統之光軸上具有光屏蔽板的孔徑光闌插在形成均勻表面光源的光學積分器之出射表面的鄰近處，從而以曝光傾斜地照射光罩。
該改良照明法包括，例如，不同處在於孔徑光闌之孔徑形狀(亦即，光強度分佈的形狀)的環形照明法及四極照明法。也已提議使用電腦產生之全像(CGH)取代孔徑光闌的其他改良照明法，以改善曝光的使用效率(照明效率)。
隨著該投影光學系統之NA的增加，也需要控制曝光之偏振狀態的偏振照明法，以增加該投影曝光設備的解析度。該偏振照明法僅使用，例如，在該光軸附近的同心圓之圓周方向上具有成份的S-偏振光照明光罩。藉由單獨使用該S-偏振光，可能增強待形成影像的對比。
近年，已提議運用該改良照明法(具有期望形狀之光強度分佈的形成，例如四極狀態)以及該偏振照明法(亦即，偏振狀態控制)二者的技術。
例如，日本特許公開專利申請案案號第2006-196715號揭示使用光束轉換元件實作該改良照明法及偏振照明法二者的技術，該光束轉換元件係由複數對形狀雙折射區域及繞射區域組成。日本特許公開專利申請案案號第2006-196715號描述使用該形狀雙折射區域控制該偏振狀態及使用該繞射區域控制該光強度分佈在預定平面的形狀(亦即，重構影像)。該等對的數量取決於形成在該預定平面上之偏振狀態的種類。
美國專利申請案案號第7265816號(或日本特許公開專利申請案案號第2006-5319號)揭示能控制四極光強度分佈的四極間之平衡的技術，該四極光強度分佈典型地係藉由該改良照明法及該偏振照明法形成。美國專利申請案案號第7265816號提及，在使用四分之一波板將四個圓形偏振光轉換成彼此不同的四個線性偏振光之後，藉由使用四個分隔之CGH控制該平衡以改變預定平面的光強度分佈，該等CGH的功能如同與各線性偏振光對應的繞射光學元件。
CGH設計技術揭示於「施用於影像重構及電腦產生之全像的疊代方法」,OPTICAL ENGINEERING,Vol. 19,No. 3,五月/六月1980,297-305。
該習知技術需要複數個分隔CGH以形成由複數個偏振狀態組成的重構影像，且所需之分隔CGH的數量取決於各種偏振狀態的數量。
當使用彼此組合之複數個CGH時，若光學積分器不能充份地校正該入射光的強度分佈(例如，若該光僅撞擊在部分此等CGH上時)，照射變化可能在重構影像中發生。
本發明提供能減少該照射變化的全像。
根據本發明的實施樣態，提供一種藉由使用入射光在預定平面上形成光強度分佈的全像。該全像包括複數個胞元，組態成控制該入射光之在第一偏振方向上的第一偏振光成份之相位，以及在正交於該第一偏振方向之第二偏振方向上的第二偏振光成份之相位二者。在藉由該第一偏振光成份形成在該預定平面上的第一光強度分佈區域與藉由該第二偏振光成份形成在該預定平面上之第二光強度分佈區域彼此重疊的疊覆區域中，將該等複數個胞元設計成形成具有與該第一及第二偏振光成份不同之偏振狀態的部位。該第一偏振光成份之相位及該第二偏振光成份的相位之間的相位差在該部位中係常數值，且該第一偏振光成份的相位在該部位中漫射。
本發明之其他特性將從以下對示範實施例的描述及對該等隨附圖式的參考而變得更明顯。
茲參考該等隨附圖式於下文描述根據本發明的模範實施例。相同的參考數字在各該等圖式中指示相同的構件，且將不提供彼等之重複描述。
圖1A描繪全像100。全像100係，例如，電腦產生之全像。
如圖1A所示，全像100形成在預定平面PS上形成光強度分佈(亦即，重構影像)LI，例如，位於用於光微影工具之照明系統的孔徑位置，藉由調變該入射光之波前的相位分佈。光強度分佈LI的形狀未受限於圖1A所描繪之該形狀。
全像100控制入射光在第一偏振方向(例如，X-偏振)上之第一偏振光成份(例如，第一線性偏振光成份IL1 )的相位。第一線性偏振光成份IL1 在預定平面PS上形成第一光強度分佈區域。
全像100也在垂直於第一偏振方向的第二偏振方向(例如，Y-偏振)上，控制第二偏振光成份的相位(例如，第二線性偏振光成份IL2 )。第二線性偏振光成份IL2 在預定平面PS上形成第二光強度分佈區域。
全像100包括如圖1B所示之複數個胞元110(例如，胞元110的集合)，以控制第一及第二線性偏振光成份的相位。
可能將該等複數個胞元設計成使得具有在其中形成在預定平面PS上的第一光強度分佈區域與形成在預定平面PS上的第二光強度分佈區域彼此重疊之疊覆區域。
例如，當第一線性偏振光成份IL1 形成如圖2A所示之第一光強度分佈區域LI1 ，且第二線性偏振光成份IL2 形成如圖2B所示之第二光強度分佈區域LI2 時，疊覆區域MA顯示於圖2C中。在下文中，為易於參考，將MA1、MA2、MA3、以及MA4分別指稱為第一、第二、第三、以及第四象限。
可能將複數個胞元110設計成使得部位PA形成在疊覆區域MA中。在圖2D中，依光偏振狀態將疊覆區域MA1分割為三部位PA1、PA2、以及PA3。並將疊覆區域MA2分割為PA4、PA5、以及PA6，將疊覆區域MA3分割為PA7、PA8、以及PA9、以及將疊覆區域MA4分割為PA10、PA11、以及PA12。且圖2D所示之從PA1至PA12的該等部位之至少一者具有與第一及第二線性偏振光成份不同的偏振狀態。疊覆區域MA中的所有該等部位具有與該第一及第二線性偏振光成份不同之偏振狀態係可能的。
第一線性偏振光成份及第二線性偏振光成份之間的相位差在各部位中(例如，PA1)可能係常數值。各部位中的相位差值可能彼此相似或不同。相位差的值能選自，但未受限於-Π/2、0、Π/2、Π、Π/4、-Π/4、3Π/4、以及-3Π/4。
可能將複數個胞元110設計成在該等疊覆區域(例如，MA1)中形成此種部位。第一線性偏振光成份之相位及第二線性偏振光成份的相位之間的相位差在各部位中可能係常數值。彼此相鄰之該等部位各者的相位差可能彼此不同或彼此相似。
第一線性偏振光成份的相位在該部位(例如，PA1)中漫射。該漫射相位意謂著預定平面PS上的相位分佈具有隨機相位。換言之，該漫射相位意謂著該相位分佈具有複數個空間頻率。關於重構影像，具有該等複數個空間頻率的相位分佈意謂著該重構影像係藉由從該全像之每一點發射的光形成。當該第一偏振光成份之相位及該第二偏振光成份的相位之間的相位差在部位中係常數值時，若第一偏振光成份的相位在該部位中漫射，第二偏振光成份的相位也在該部位中漫射。
為在該部位中形成與第一及第二線性偏振光成份不同的偏振狀態，可能將全像100設計成將預定平面PS上的第一及第二線性偏振光成份之間的相位差，或將預定平面PS上的第一及第二線性偏振光成份之間的振幅比率(強度比率)，或將二者列入考慮。
例如，當入射光係在相關於X-軸之+45°偏振方向上的線性偏振光時，該線性偏振光的偏振方向係藉由控制該振幅比率(該強度比率)在相關於X-軸之從多於0°至少於+90°的範圍中改變。且同樣地，該線性偏振光的偏振方向係藉由給定相位差Π並控制該振幅而在相關於X-軸之從少於0°係多於-90°的範圍中改變。
當入射光係在相關於X-軸之+45°偏振方向上的線性偏振光時，該線性偏振光的偏振方向藉由給定預定平面PS上的第一及第二線性偏振光成份之間的Π/2或-Π/2之相位差而轉變為圓形偏振光。
圖2E顯示如範例1所解釋之光強度分佈LI的範例。藉由圖2E中的箭號指示預定平面PS上的各偏振狀態。
圖2A所示之第一光強度分佈區域LI1 的形狀及圖2B所示之第二光強度分佈區域LI2 的形狀係根據光強度分佈LI而改變。疊覆區域MA中之部位PA1至PA12的偏振狀態未受限於如圖2E所示之該等揭示類型，且也可能被改變。
其次描述用於製造電腦產生之全像100的資料產生方法。
首先，將圖1中之在預定平面PS上的期望光強度分佈LI分割為藉由第一線性偏振光成份形成的第一光(例如，X-偏振)強度分佈區域LI1 以及藉由與第一線性偏振光成份垂直之第二線性偏振光成份形成的第二光(例如，Y-偏振)強度分佈區域LI2 。
第二，判定第一光強度分佈區域LI1 中的第一線性偏振光成份之相位及第二光強度分佈區域LI2 中的第二線性偏振光成份之相位間的相位差。該相位差係依據該入射光的偏振方向及待形成在預定平面PS上之光強度分佈LI的偏振狀態之間的關係而判定，使得具有設計偏振狀態的部位形成在疊覆區域MA中。
第三，在漫射第一線性偏振光成份(例如，X-偏振)之相位的同時維持該已判定相位差之可採納條件下，產生第一全像資料以形成該第一光強度分佈區域LI1 以及第二全像資料以形成該第二光強度分佈區域LI2 。第一及第二全像資料可稱為用於X及Y-偏振的全像資料。當預定平面PS上之第一線性偏振光成份的相位分佈在維持該相位差之條件下漫射時，也將預定平面PS上之第二線性偏振光成份的相位分佈漫射。第一線性偏振光成份的相位可能整體地在第一光強度分佈區域LI1 中漫射，且可能將漫射區域選擇性地限制為疊覆區域MA。
最後，將用於第一及第二線性偏振光成份(例如，X及Y-偏振)的該全像資料彼此整合。
當第二光強度分佈區域針對光強度分佈及相位分佈相關於第一光強度分佈區域對稱時，在第一全像資料產生之後，可能考慮該對稱性而輕易地得到第二全像資料。
該全像資料產生方法在以下的範例中詳細地描述。
於下文詳細地解釋將不同之相位分佈給至第一線性偏振光成份(例如，X-偏振)及第二線性偏振光成份(例如，Y-偏振)的全像100。
圖5係顯示形成全像100之胞元結構的透視圖。如圖5所示，全像100可能包括複數個長方形胞元110。如將於稍後描述的，在第一光強度分佈區域LI1 及第二光強度分佈區域LI2 彼此重疊的各疊覆區域MA中，將複數個胞元110之尺寸及配置設定成使得X-偏振與Y-偏振光同相或以Π異相。
為將不同相位分佈給至X-偏振及Y-偏振光的波前，全像100可能獨立地控制在個別偏振方向上的波前。例如，為形成用於X-及Y-偏振各者的二相位位準，可能將二元相位給至在該等二偏振方向各者上的波前。為此，四種類型的胞元結構可能包括在全像100中。圖5所示之胞元110a至110d各者具有此等四種類型之一者的胞元結構。全像100係藉由四角形晶格樣型之四種類型的陣列胞元110形成。
如圖5所示，複數個胞元110包括改變入射光之偏振狀態的各向異性媒體112，以及不改變該入射光之偏振狀態的各向同性媒體114。更具體地說，胞元110a僅包括各向異性媒體112、胞元110b包括各向異性媒體112及各向同性媒體114、且胞元110c及110d各者僅包括各向同性媒體114。各向同性媒體114不改變該入射光的偏振狀態在此處意謂著相較於各向異性媒體112，彼等不改變該入射光的偏振狀態。為此原因，此實施例假設在其中相關於X-偏振及Y-偏振光之彼等的折射率之間的差為0(含)至0.001(含)之媒體係各向同性媒體。
複數個胞元110可能如上述地包括具有組態成改變該入射光的偏振狀態之各向異性媒體的各向異性胞元。
胞元110a至110d之間在Z方向上的階可藉由使用各向同性媒體114之折射率n、各向異性媒體112之相關於X-偏振的折射率nx 、以及各向異性媒體112之相關於Y-偏振的折射率ny 表示。此實施例例示n=nx >ny 之情形。
為將二相位位準的電腦產生之全像組態為全像100，將相位移位Π的胞元係必要的。為完成此狀態，胞元110a的各向異性媒體112及胞元110c之各向同性媒體114的厚度H1 必須滿足：
胞元110b之各向同性媒體114的厚度H2 ，亦即，胞元110c之厚度及胞元110b或110d的厚度之間的差H2 (胞元110c之各向同性媒體114的厚度及胞元110d之各向同性媒體114的厚度之間的差H2 )必須滿足：
將撞擊在胞元110c上的X-偏振假設為參考，撞擊在胞元110a上的X-偏振與該參考同相。同樣地，將撞擊在胞元110c上的Y-偏振光假設為參考，撞擊在胞元110a上的Y-偏振光係以Π與該參考異相。
將撞擊在胞元110c上的X-偏振假設為參考，撞擊在胞元110b上的X-偏振係以Π與該參考異相。同樣地，將撞擊在胞元110c上的Y-偏振光假設為參考，撞擊在胞元110b上的Y-偏振光與該參考同相。
將撞擊在胞元110c上的X-偏振假設為參考，撞擊在胞元110d上的X-偏振係以Π與該參考異相。同樣地，將撞擊在胞元110c上的Y-偏振光假設為參考，撞擊在胞元110d上的Y-偏振光也以Π與該參考異相。
以此方式，藉由使用圖5所示之四種類型的胞元結構(胞元110a至110d)，該電腦產生之全像可將二元相位分別給至二偏振方向上的波前。換言之，圖5所示之四種類型的胞元結構例示給至X-偏振及Y-偏振光之波前的四種相位組合，亦即，(0,Π)、(Π,0)、(0,0)、以及(Π,Π)。
nx =n=1.6及ny =1.4之情形將例示為具體數字範例。在此情形中，使λ係該入射光的波長，厚度H1 及H2 分別係落在波長λ之數倍範圍內的2.5λ及0.833λ。此等值係電腦產生之全像的該等胞元之現實厚度。
在一範例中，各向異性媒體112必須包括各向異性層。所有胞元的各向異性媒體112可能具有完全相同的光軸方向。若圖5所示之所有胞元的各向異性媒體112具有完全相同的光軸方向，至少一胞元(此實施例中的胞元110b)包括由各向異性層形成的各向異性媒體112，及由各向同性層形成的各向同性媒體114。
該光軸在此本文中意謂著沿著在其中，因為在與入射光的傳播方向垂直之所有方向上的折射率在各向異性媒體112中均係常數，即使若有非偏振光撞擊在該各向異性胞元上時，亦無雙折射發生，使得普通光線及異常光線彼此匹配，或若有偏差時具有最小偏差的方向之軸。
在另一範例中，各向異性媒體112可能包括在各向異性胞元中。個別胞元的各向異性媒體112可能具有不同的光軸方向。圖6係顯示形成包括各向異性胞元之全像100的胞元之結構的透視圖。若全像100的該等胞元不具有完全相同的光軸方向，亦即，各胞元的光軸方向係自由選擇的，四種類型的胞元各者可僅從各向同性媒體114或各向異性媒體112形成。換言之，各胞元可能不係由各向異性媒體112或各向同性媒體114的組合形成。在此情形中，全像100包括第一各向異性胞元110a0、第二各向異性胞元110b0、第一各向同性胞元110c0、以及第二各向同性胞元110d0，如圖6所示。第一各向異性胞元110a0及第二各向異性胞元110b0係由，例如，雙折射材料製成。第一各向異性胞元110a0之光軸OA1 的方向與第二各向異性胞元110b0之光軸OA2 的方向不同，且，例如，彼等以直角彼此相交，如圖6所示。
如上文所述，該等複數個胞元100可能包括各向異性胞元及各向同性胞元，該等各向異性胞元包括組態成改變該入射光之偏振狀態的各向異性媒體，該等各向同性胞元包括組態成不改變該入射光之偏振狀態的各向同性媒體。
須注意將入射光之二偏振方向上的光成份設定成同相，或以Π彼此異相的功能，在圖6所示的電腦產生之全像100的四種類型之胞元110a0至110d0中與圖5所示的電腦產生之全像100的四種類型之胞元110a至110d中相同。
第一各向異性胞元110a0及第二各向異性胞元110b0的厚度h1 (在Z方向上的厚度)、第一各向同性胞元110c0的厚度h2 、及第二各向同性胞元110d0的厚度h3 可藉由使用以下三個折射率表示(第一至第三折射率)。第一折射率係相關於X-偏振之第一各向異性胞元110a0的折射率nE ，及相關於Y-偏振光之第二各向異性胞元110b0的折射率nE 。第二折射率係相關於Y-偏振光之第一各向異性胞元110a0的折射率nO ，及相關於X-偏振之第二各向異性胞元110b0的折射率nO 。第三折射率係第一各向同性胞元110c0及第二各向同性胞元110d0的折射率。此實施例例示nO >nE 的情形。
為組態二階之電腦產生的全像100，相位移位Π是必要的。為完成此狀態，第一各向異性胞元110a0及第二各向異性胞元110b0的厚度h1 必須滿足：
為形成與在相關於Y-偏振光之第一各向異性胞元110a0的折射率nO 及相關於X-偏振之第二各向異性胞元110b0的折射率nO 得到的一者匹配之波前，第一各向同性胞元110c0的厚度h2 必須滿足：
同樣地，為形成與在相關於X-偏振之第一各向異性胞元110a0的折射率nE 及相關於Y-偏振光之第二各向異性胞元110b0的折射率nE 得到的一者匹配之波前，第二各向同性胞元110d0的厚度h3 必須滿足：
nO =1.6、nE =1.4、以及n=1.5的情形將例示為具體數字範例。在此情形中，使λ係該入射光的波長，厚度h1 、h2 、以及h3 分別係落在波長λ之數倍範圍內的2.5λ、2λ、以及3λ。此等值係電腦產生之全像的該等胞元之現實厚度。
第一各向異性胞元110a0及第二各向異性胞元110b0各者可能從產生形狀雙折射的繞射光柵(三維結構)形成。換言之，該各向異性媒體可能包括雙折射材料及產生形狀雙折射的三維結構之一者。圖7係顯示形成包括各向異性胞元的全像之胞元結構的透視圖，該等各向異性胞元形成自產生形狀雙折射的繞射光柵。圖7所示之全像100包括第一各向異性胞元110a1、第二各向異性胞元110b1、第一各向同性胞元110c1、以及第二各向同性胞元110d1。
第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1各者係從產生形狀雙折射的繞射光柵形成，如上文所述。第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1各者係從，例如，具有週期結構的一維繞射光柵形成，該週期結構具有小於該入射光之波長的間距P，以防止0階以外之其他階的繞射光成份產生。
將第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1組態成使得第一各向異性胞元110a1之週期結構的間距的方向與第二各向異性胞元110b1之週期結構的間距的方向不同。此使完成將X-偏振的波前超前於Y-偏振光之波前的胞元，及將X-偏振的波前滯後於Y-偏振光之波前的胞元變得可能。
日本特許公開專利申請案案號第2006-196715號將石英製成的繞射光柵揭示為產生形狀雙析射之繞射光柵的範例。根據日本特許公開專利申請案案號第2006-196715號，當石英具有相關於193nm之波長的折射率1.56，且該繞射光柵在該形狀雙折射區域中的負載比係1：1(=0.5)時，該繞射光柵在該間距之方向上的折射率n⊥ 為1.19，且該繞射光柵在垂直於該間距之方向上的折射率nII 為1.31。
即使當各向異性胞元各者係從產生形狀雙折射的繞射光柵形成時，第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1的厚度h1 '必須滿足以h1 '置換h1 的方程式(4)。同樣地，第一各向同性胞元110c1的厚度h2 '必須滿足以h2 '置換h2 的方程式(5)，第二各向同性胞元110d1的厚度h3 '必須滿足以h3 '置換h3 的方程式(6)。
第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1係以相容於波長λ=193nm之石英製造的情形將例示為具體數字範例。如上文所述，將該石英的折射率假設為1.56，將該繞射光柵在該間距之方向上的折射率n⊥ 假設為1.19，並將該繞射光柵在垂直於該間距之方向上的折射率nII 假設為1.31。為使用方程式(4)至(6)得到第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1的厚度h1 '、第一各向同性胞元110c1之厚度h2 '、以及第二各向同性胞元110d1的厚度h3 '，僅需以n⊥ 置換nE 並以nII 置換nO 。在此情形中，從方程式(4)，第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1的厚度h1 '為4.17λ。此值等於作為一種波板之λ/2板的厚度。從方程式(5)及(6)，第一各向同性胞元110c1的厚度h2 '及第二各向同性胞元110d1的厚度h3 '分別係1.41λ及2.31λ，小於第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1的厚度h1 '。以此方式，第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1的厚度h1 '、第一各向同性胞元110c1之厚度h2 '、以及第二各向同性胞元110d1的厚度h3 '落在λ/2板的厚度範圍內。4.17λ係電腦產生的全像之胞元的現實厚度。
此實施例已例示為作為全像100之二相位位準的電腦產生之全像，所以全像100可從具有一厚度的各向異性胞元及具有二厚度之各向同性胞元形成。然而，本發明未明確地受限於二相位位準的電腦產生之全像，並可應用至形成自具有多於一厚度之各向異性胞元及具有多於二厚度的各向同性胞元之多於二相位位準的多階之電腦產生的全像。在此實施例中，將一維繞射光柵使用為產生自形狀雙折射的繞射光柵，並可能使用二維繞射光柵。該電腦產生之全像的相位並未受限於量化位準(亦即，離散位準)，且該全像的相位可能藉由連續地改變各胞元的厚度而連續地改變。
須注意雖然此實施例僅已例示全像100的胞元結構，可能不容易接合具有不同性質的材料，如圖5、6、及7所示。此外，若各各向異性胞元係自產生形狀雙折射的繞射光柵形成，如圖7所示，該繞射光柵在空氣中浮動，其可能難以維護。有鑑於此，實際上，上述之各向異性胞元及各向同性胞元可能形成在以，例如，石英製成的基材上。
在圖5中，沿著每個胞元的各向異性媒體112之光軸的方向彼此重疊。因此，全像100中的所有各向異性媒體112可能形成在以相同之各向異性媒體製成的基材上，且所有的各向同性媒體114可能形成在以相同之各向同性媒體製成的基材上。更具體地說，該各向異性基材位於複數個胞元110的上側，且該各向同性基材位於複數個胞元110的底側。在圖5中，該各向異性媒體及該各向同性媒體彼此接觸，但彼等可能沿著Z-方向彼此分隔。
在此實施例中，假設全像100形成包括如環形照明之比率相同的X-偏振光及Y-偏振光之光強度分佈的情形，描述該入射光係包括具有相同振幅之X-偏振光及Y-偏振光的線性偏振光。可選擇性地將全像設計成藉由使用如該入射光之包括具有不同振幅的X-偏振光及Y-偏振光之偏振光，而與包括比率不同之X-偏振及Y-偏振的光強度分佈之形成相容，以得到高效率。可將部分同調光使用為該入射光。也可將圓形偏振光或橢圓偏振使用為該入射光，且在該情形中，全像100之各胞元的厚度可能需要改變。
(範例1)
作為全像100之電腦產生的全像的詳細設計範例將參考圖3之流程圖於下文解釋。
將解釋設計顯示於圖2E中之光強度分佈LI的範例。
圖2E所描繪的此目標影像包括沿著同心圓之圓周方向的右及左圓形偏振光以及線性偏振光(亦即，對應於S-偏振)。該S-偏振意謂著預定平面上的各像素係藉由線性偏振光形成，且各像素之偏振光的方向係沿著同心圓的圓周方向。
參考至圖3，在步驟S1002中，將目標影像分割為藉由X-偏振形成的光強度分佈及藉由Y-偏振形成之光強度分佈。更具體地說，將值施用至圖2A及2B中之針對X及Y-偏振的各光強度分佈區域LI1 及LI2 。圖8A及8B分別顯示針對X及Y-偏振分割之光強度分佈。在圖8A及8B中，越接近白色的顏色代表越高之強度，且越接近黑色的顏色代表越低之強度。
在S-偏振所形成的部位中，分割該光強度分佈的方法係取決於S-偏振的角度。在圓形偏振光所形成的部位中，該光強度分佈係針對X及Y-偏振對等地分割。
在步驟S1004中，判定該預定平面上的X及Y-偏振之間的相位差。更具體地說，將值施用至圖2D中的各部位MA。圖8C顯示在該入射光係線性偏振光且相關於X-軸的偏振方向為+45°之條件下的相位差。在右圓形偏振光所形成之部位中的相位差為Π/2。在左圓形偏振光所形成之部位中的相位差為-Π/2。因為該S-偏振可藉由調整該入射光之X及Y-偏振的強度比率而形成，在S-偏振所形成之該部位中的相位差在第二及第四象限中為0。因為該S-偏振不能僅藉由調整該入射光之X及Y-偏振的強度比率而形成，在S-偏振所形成之該部位中的相位差在第一及第三象限中為Π。然後，將包括在該入射光中的X及Y-偏振之一者的相位反轉係必要的。
因此，該目標影像(圖2E)包括彼等之作為相位差的常數值係選自0、Π/2、Π、以及-Π/2的四個部位，如圖8C所示。
在步驟S1006中，用於X及Y-偏振的全像資料係在漫射X-偏振之相位的同時維持該相位差之可採納條件下產生，如圖8C所示。可能僅在該疊覆區域中須要維持該相位差。並未限制該疊覆區域以外之區域中的相位差。因此，在該疊覆區域以外的區域中，可選擇任何相位差。
將該疊覆區域中的相位差限制成維持該判定值，但相位本身未受限。因此，可使用疊代傅立葉轉換(亦即，Gerchberg-Saxton演算法)產生具有最佳化的全像資料。更具體地說，將該相位漫射之可採納條件意謂著可能將隨機分佈用於全像資料的初始資料。在各疊代計算步驟中，針對X及Y-偏振的全像資料係分別地產生，然後可能將該預定平面上的疊覆區域中的相位移位，以維持圖8C所示之相位差條件。可能執行該相位的移位，使得針對X及Y-偏振之相位的移位量變得更小。可能不需要在用於最佳化的初始週期嚴格地維持該條件，且可能需要將該相位移位至根據該判定條件的方向上。
圖8D及8E顯示針對X及Y-偏振之已產生全像資料的一範例，亦即，圖8D及8E顯示該等全像的相位分佈。圖8D及8E中的白色區域代表相位為Π，且其他區域代表相位為0。圖8F及8G顯示具有已產生之全像資料(圖8D及8E)的重構影像。圖8F及8G對應於針對X及Y-偏振分割的光強度分佈(圖8A及8B)。在圖8F及8G中，越接近白色的顏色代表越高之強度，且越接近黑色的顏色代表越低之強度。
圖8H顯示該預定平面上之針對X-偏振的相位分佈。該相位分佈在各部位中、在各疊覆區域中、及在用於X-偏振的光強度分佈區域中漫射。且針對Y-偏振的相位分佈也如圖8I所示地漫射。
圖8J顯示該預定平面上的X及Y-偏振之間的相位差(8H及8I)。考慮相位週期性質(亦即，Π等於-Π)，已理解描繪於圖8J中的相位差對應於描繪於圖8C中的相位差。
圖8C所示之相位差係用於產生該全像資料的條件。因此，計算自實際產生之全像資料的相位差具有如圖8J所示的誤差。
該疊覆區域之外的相位在圖8H、8I、以及8J中係以0代換，以強調該疊覆區域中的相位。實際上，該疊覆區域以外的相位不僅以0，也由任何其他值組成。
如圖8H及8I所示之在該預定平面上的漫射相位意謂著該重構影像係由從該全像之每一點所發射的光形成。在該重構影像係由從該全像之每一點所發射的光形成之情形中，由於高繞射效率，影像品質可更高。該電腦產生之全像中的漫射相位可藉由在該設計方法中控制該相位差及不控制X-及Y-偏振之相位而實現。
在步驟S1008中，將在步驟S1006中針對X及Y-偏振產生的全像資料(圖8D及8E)整合。
圖8K及8L分別係圖8D及8E之左上角部分的放大圖。圖8M描繪該結構的厚度，以實現藉由整合圖8K及8L而得到的相位分佈。在圖8M中，參考數字110a1、110b1、110c1、以及110d1分別對應於圖7所示之胞元結構。換言之，圖8M係顯示電腦產生的全像之厚度的圖，其將與X-偏振目標影像(圖8K)相容之電腦產生的全像及與Y-偏振目標影像(圖8L)相容之電腦產生的全像整合。雖然圖8M所示之電腦產生的全像具有圖7所示之胞元結構，其可能選擇性地具有圖5或6所顯示的胞元結構。
在圖8M中，該密度代表各胞元的厚度(在Z方向上)。越接近白色的顏色代表越大的厚度，且越接近黑色的顏色代表越小的厚度。顯示於圖8M中的數值代表電腦產生之全像100中的第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1之厚度、第一各向同性胞元110c1及第二各向同性胞元110d1的厚度(單位：μm)。須注意顯示於圖8M中的該等數值例示第一各向異性胞元110a1及第二各向異性胞元110b1係由相關於193nm的波長具有1.56之折射率的石英製造的情形。
全體全像區域的結構可藉由相同製程產生。
電腦產生之全像中有X-偏振及Y-偏振光之相位的四種組合，亦即，(0,Π)、(Π,0)、(0,0)、以及(Π,Π)。圖5、6、或7所示之胞元結構可用於與此等四種相位組合相容之電腦產生的全像。換言之，形成圖2E所示之目標影像的電腦產生之全像具有顯示於圖5、6、或7中的胞元結構。
將詳細地顯示與四種相位組合相容的電腦產生之全像的胞元結構。例如，若X-偏振及Y-偏振光之相位的組合為(0,Π)，採用圖5所示之胞元110a、圖6所示之胞元110a0、或圖7所示之胞元110a1。若X-偏振及Y-偏振光之相位的組合為(Π,0)，採用圖5所示之胞元110b、圖6所示之胞元110b0、或圖7所示之胞元110b1。若X-偏振及Y-偏振光之相位的組合為(0,0)，採用圖5所示之胞元110c、圖6所示之胞元110c0、或圖7所示之胞元110c1。若X-偏振及Y-偏振之相位的組合為(Π,Π)，採用圖5所示之胞元110d、圖6所示之胞元110d0、或圖7所示之胞元110d1。
當全像係藉由組合，諸如描述在本發明之背景中的複數個CGH而形成時，若該光學積分器不能充份地校正該入射光的強度分佈(例如，若光僅撞擊在部分該等CGH上)，照射變化可能在該重構影像中發生。根據範例1，可減少照明變化。
當組合複數個分隔CGH時，由於在該等分隔CGH間之邊界的結構性不連續性，可能產生不必要的繞射光。根據範例1，可減少由於該不必要繞射光所導致的重構影像退化。
(範例2)
其次將參考圖4之流程圖描述全像100的詳細設計範例。包括相位分佈的光強度分佈LI在範例2中係線對稱的。
此處描述相關於線y=x(其中x意謂著X-偏振IL1 的偏振方向，且y意謂著Y-偏振IL2 的第二偏振方向)之線對稱的範例。可將該全像設計成使得Y-偏振強度分佈的相位分佈等於藉由將X-偏振IL1 強度分佈之相位分佈沿著該軸反轉而實現的相位分佈。換言之，針對Y-偏振的全像資料可藉由將針對X-偏振的全像資料相關於線Y=X反轉而得到。
該範例將y=x描述為該線對稱軸。當該線對稱軸係y=-x時，該全像將藉由使用相似的技術設計。
圖9A顯示具有沿著該軸y=x線對稱的目標影像。此目標影像係藉由S-偏振形成。
參考至圖4，在步驟S2002中，將目標影像分割為藉由X-偏振形成的光強度分佈及藉由Y-偏振形成之光強度分佈。圖9B及9C顯示針對X及Y-偏振分割的光強度分佈。
在步驟S2004中，判定該預定平面上的X及Y-偏振之間的相位差。圖9D顯示在該入射光係線性偏振光且相關於X-軸的偏振方向為+45°之條件下的相位差。第二及第四象限中的相位差為0，且第一及第三象限中的相位差為Π。
在步驟S2006中，判定X-偏振之相位分佈及Y-偏振的相位分佈之間的相位對稱。圖9E係藉由圖9D所示之S-偏振所形成的目標影像之相位差的更通用圖。在針對X-偏振的全像資料產生之後，針對Y-偏振的全像資料係藉由將針對X-偏振之已產生的全像資料沿著軸Y=X反轉而得到。圖9F顯示在考慮上述內容的條件下，針對X-偏振之相位對稱的一範例。圖9G顯示藉由將圖9F反轉而得到之針對Y-偏振的相位對稱。圖9F及9G之間的差對應於圖9E。
在步驟S2008中，在圖9F中顯示針對X-偏振的全像資料係在漫射X-偏振之相位的同時維持相位對稱之可採納條件下產生。上述方法可用於產生該全像資料。在各疊代計算步驟中，可能將該預定平面上的疊覆區域中的相位移位以維持該相位對稱條件。可能執行該相位的移位，使得相位的移位量變得更小。用於計算該漫射器的二種可能方法可係相位平均法及複數振幅平均法。至二種方法的輸入係來自該漫射器-最佳化演算法之現在迴路的未正規化漫射器複數振幅。輸出係將前傳至次一迴路的單漫射器相位。該程序持續至該迴路終結。在該相位平均法中，計算二輸入相位的平均及差。若該差少於Pi，將該平均使用為該輸出相位。若該差大於Pi，將Pi加至該平均或自其減去，使得該輸出相位在-Pi及Pi之間。在該複數振幅平均法中，該漫射器相位係從二輸入複數振幅的平均計算。該輸出相位係該平均複數振幅的相位。
圖9H顯示針對X-偏振之已產生全像資料的一範例。圖9J顯示藉由使用已產生之全像資料(圖9H)而得到的重構影像。圖9J對應於顯示於圖9B中之針對X-偏振的光強度分佈。圖9L顯示該預定平面上之針對X-偏振的相位分佈。該等相位分佈在各部位中、在各疊覆區域中、及在針對X-偏振的光強度分佈區域中漫射。圖9L對應於圖9F的相位對稱。
在步驟S2010中，針對Y-偏振的全像資料係藉由將顯示於圖9H中之針對X-偏振的全像資料反轉而得到。圖9I顯示針對Y-偏振的全像資料。圖9K顯示藉由使用顯示於圖9I中之已產生的全像資料而得到的重構影像。圖9K對應於顯示於圖9C中之針對Y-偏振的光強度分佈。圖9M顯示該預定平面上之針對Y-偏振的相位分佈。圖9N顯示該預定平面上的X及Y-偏振之間的相位差(9L及9M)。圖9N對應於顯示於圖9D中之針對X-及Y-偏振的該等相位之間的相位差。
在步驟S2012中，將顯示於圖9H及9I中在步驟S2008及S2010中產生之針對X及Y-偏振的全像資料彼此整合。上述方法可用於產生該全像資料。
該疊覆區域中的相位狀態可能在X及Y-偏振之間的光強度比率之基礎上判定。必須考慮X及Y-偏振的斑點以維持該光強度比率，因為藉由使用該已產生之全像而得到的重構影像係由斑點形成。X及Y-偏振的斑點可能彼此相似，因為X及Y-偏振的全像資料可能彼此對稱。彼此相似的該等斑點可增強該重構影像的偏振程度。
在範例2所描述的設計方法中，該目標影像的光強度比率始終為1：1，因為該方法中的對稱軸為y=x。然後，該入射光的光強度比率也始終為1：1。因此，作為相關於該入射光之X-軸的偏振方向之+45°可始終可見。
(範例3)
將於下文解釋包括相位分佈之光強度分佈LI係四倍旋轉對稱的情形。圖4所示之流程圖可用於範例3。
可將包含複數個胞元的全像設計成使得Y-偏振光強度分佈的相位分佈等於藉由將X-偏振光強度分佈的相位分佈以90度之角度旋轉而實現的相位分佈。換言之，針對Y-偏振的全像資料可藉由將針對X-偏振的全像資料以90度的角度旋轉而得到。
圖10A顯示係四倍旋轉對稱的目標影像。此目標影像係藉由S-偏振形成。
參考至圖4，在步驟S2002中，將目標影像分割為藉由X-偏振形成的光強度分佈及藉由Y-偏振形成之光強度分佈。圖10B及10C分別顯示針對X及Y-偏振分割的光強度分佈。
在步驟S2004中，判定該預定平面上的X及Y-偏振之間的相位差。圖10D顯示在該入射光係線性偏振光且相關於X-軸的偏振方向為+45°之條件下的相位差。第二及第四象限中的相位差為0，且第一及第三象限中的相位差為Π。
在步驟S2006中，判定X-偏振之相位分佈及Y-偏振的相位分佈之間的相位對稱。圖10E係藉由圖10D所示之S-偏振所形成的目標影像之相位差的更通用圖。在設計針對X-偏振的全像資料之後，針對Y-偏振的全像資料係藉由將已設計之針對X-偏振的全像資料順時鐘旋轉90°而得到。圖10F顯示考慮上述內容，針對X-偏振之相位對稱的一範例。圖10G顯示藉由旋轉圖10F所示之該相位對稱而得到的針對Y-偏振的相位對稱。圖10F及10G之間的差對應於圖10E。
在步驟S2008中，在圖10F中顯示針對X-偏振的全像資料係在漫射X-偏振之相位的同時維持相位對稱之可採納條件下產生。為產生該全像資料，將可使用上文所述的方法。在各疊代計算步驟中，可能將該預定平面上的疊覆區域中的相位移位以維持該相位對稱條件。可能執行該相位的移位，使得相位的移位量變得更小。
圖10H顯示針對X-偏振之已產生全像資料的一範例。圖10J顯示藉由使用顯示於圖10H中之已產生的全像資料而得到的重構影像。圖10J對應於顯示於圖10B中之針對X-偏振的光強度分佈。圖10L顯示該預定平面上之針對X-偏振的相位分佈。該等相位分佈在各部位中、在各疊覆區域中、及在針對X-偏振的光強度分佈區域中漫射。圖10L對應於顯示於圖10F中的相位對稱。
在步驟S2010中，針對Y-偏振的全像資料係藉由依據該對稱資訊將顯示於圖10H中之針對X-偏振的全像資料旋轉而得到。圖10I顯示針對Y-偏振的全像資料。圖10K顯示藉由使用顯示於圖10I中之已產生的全像資料而得到的重構影像。圖10K對應於顯示於圖10C中之針對Y-偏振的光強度分佈。圖10M顯示該預定平面上之針對Y-偏振的相位分佈。圖10N顯示圖10L及10M所顯示之在該預定平面上的X及Y-偏振之間的相位差。已理解圖10N對應於圖10D的相位差。
在步驟S2012中，將圖10H及10I中在步驟S2008及S2010中產生之針對X及Y-偏振的全像資料彼此整合。為產生該全像資料，將可使用上文所述的方法。
在關於對稱目標的該等範例中，已描述的目標僅包含S-偏振，但目標影像可能不僅包含S-偏振，也包含圓形偏振光等。在此情形中，該預定平面上的相位對稱與圖9F或10F所示之相位對稱不同。
使用圖4所示之該對稱資料產生法的計算時間可能係使用圖3所示之該通用資料產生法的時間的一半，因為第二全像資料將係藉由使用第一全像資料產生以後的對稱資料而得到。
該全像也可能選擇性以圖3所示之流程圖產生，即使當所需之目標影像係對稱的。
在上述範例中，解釋用於目標影像的設計方法，其在疊覆區域MA中的部位係藉由具有與X及Y-偏振不同之偏振方向的線性偏振或圓形偏振形成。該目標影像也可能選擇性地包含橢圓偏振。在此情形中，在預定平面PS上形成所需目標影像的相位差可能係選自與0、Π/2、Π、以及-Π/2不同的值。
因為習知技術需要與該目標影像之偏振方向的數量相等之分隔CGH的類型數量，習知技術可能不易於在各像素中連續地改變偏振方向。相反地，如上文所述，根據本發明的此實施例可提供可在各像素中連續地改變偏振方向之電腦產生的全像。
雖然此實施例已例示該電腦產生之全像包括少量胞元的情形，具有期望形狀及偏振狀態的光強度分佈甚至可藉由增加該電腦產生之全像的胞元數量而形成。增加該電腦產生之全像的胞元數量可能使分割該光強度分佈(目標影像)的像素之尺寸的減少變得可能，從而形成均勻的光強度分佈。
(範例4)
將參考圖11於下文描述施用全像100的曝光設備1。圖11描繪1曝光設備的模範配置。
曝光設備1係藉由步進及掃描法將光罩20之樣型轉移至晶圓40上的投影曝光設備。然而，曝光設備1可採用步進及重複法或其他曝光法。
如圖11所示，曝光設備1包括照明設備10、用於支撐光罩20的光罩台(未圖示)、投影光學系統30、以及用於支撐晶圓40的晶圓台(未圖示)。
照明設備10照明待轉移之電路樣型形成於其上的光罩20，並包括光源16及照明光學系統18。
光源16係，例如準分子雷射，諸如具有約193nm之波長的ArF準分子雷射或具有約248nm之波長的KrF準分子雷射。然而，光源16並未明確地受限於準分子雷射，且可能係，例如，使用具有約157nm之波長的F2 雷射或具有窄波長範圍的水銀燈。
照明光學系統18以來自光源16的光照明光罩20，且在以預定偏振狀態在光罩20上實施改良照明的同時確保預定照明度。在此範例中，照明光學系統18包括光延伸光學系統181、光束成形光學系統182、偏振控制器183、相位控制器184、出射角保存光學元件185、中繼光學系統186、多光束產生單元187、偏振狀態調整單元194、以及全像100。照明光學系統18也包括中繼光學系統188、孔徑189、放大光學系統190、多光束產生單元191、孔徑光闌192、以及照射單元193。
光延伸光學系統181將來自光源16的光偏斜，以將其導引至光束成形光學系統182。光束成形光學系統182藉由將來自光源16之光的剖面之水平對垂直比率轉變成期望值而將來自光源16之光的剖面成形為期望形狀(例如，藉由將剖面形狀從長方形改變成正方形)。光束成形光學系統182形成具有照明多光束產生單元187所需之尺寸及發散角的光束。
偏振控制器183包括，例如線性偏振器並具有移除非必要之偏振光成份的功能。可能有效率地藉由將偏振控制器183所移除(屏蔽)之偏振光成份最小化而將來自光源16的光轉換為期望之線性偏振光。
相位控制器184藉由將λ/4的相位差給至藉由偏振控制器183得到的線性偏振光而將其轉換為圓形偏振光。
出射角保存光學元件185包括，例如，光學積分器(例如，蠅眼鏡頭或包括複數個微鏡頭的光纖束)，並以預定發散角輸出光。
中繼光學系統186將脫出自出射角保存光學元件185的光會聚在多光束產生單元187上。中繼光學系統186調整出射角保存光學元件185的出射表面及多光束產生單元187之入射表面，以保持傅立葉轉換關係(目標平面及光瞳平面之間的關係或光瞳平面及影像平面之間的關係)。
多光束產生單元187包括用於均勻地照明偏振狀態調整單元194及電腦產生之全像100的光學積分器(例如，蠅眼鏡頭或包括複數個微鏡頭的光纖束)。多光束產生單元187的出射表面形成包括複數個點光源的光源表面。如同圓形偏振光之從多光束產生單元187脫出之光撞擊在偏振狀態調整單元194上。
偏振狀態調整單元194藉由將相位差λ/4給至藉由相位控制器184得到的圓形偏振光而將其轉換為具有期望偏振方向之線性偏振光。如同線性偏振光之從偏振狀態調整單元194脫出之光撞擊在電腦產生的全像100上。
更具體地說，在一範例中，產生自光源16的光可能包括X及Y-偏振，且X-偏振的振幅可能等於Y-偏振之振幅。
全像100經由中繼光學系統188在孔徑189的位置形成光強度分佈(如圖1所示之光強度分佈LI)。全像100可採用任何上述形狀，且將不於此處提供其之詳細描述。
孔徑189具有僅通過藉由全像100形成之光強度分佈的功能。將電腦產生之全像100及孔徑189設定成保持傅立葉轉換關係。
放大光學系統190以預定倍率放大藉由全像100形成的光強度分佈，並將其投影至多光束產生單元191上。
將多光束產生單元191插在照明光學系統18之光瞳平面上，並在其出射表面上形成與在孔徑189之位置形成的光強度分佈對應之光源影像(有效光源分佈)。在此範例中，多光束產生單元191包括光學積分器，例如蠅眼鏡頭或柱狀透鏡陣列。將孔徑光闌192插成接近多光束產生單元191的出射表面。
照射單元193包括，例如，聚光器光學系統並以形成在多光束產生單元191之出射表面上的有效光源分佈照明光罩20。
光罩20具有電路樣型，並由光罩台(未圖示)支撐及驅動。將由光罩20產生的繞射光經由投影光學系統30投影在晶圓40上。因為曝光設備1係步進及掃描法的，其藉由掃描光罩20的樣型而將彼等轉移至晶圓40上。
投影光學系統30將光罩20的樣型投影在晶圓40上。投影光學系統30可係折射系統、折反射系統、及反射系統。
晶圓40係將光罩20的樣型投影(轉移)於其上，並由晶圓台(未圖示)支撐及驅動的基材。然而，也可能使用玻璃板或其他基材以取代晶圓40。以光阻塗佈晶圓40。
如上文所述，電腦產生之全像100不將相位分佈給至在單一方向上偏振之光的波前，而係將不同的相位分佈二維地給至X-偏振及Y-偏振二者的波前。此使形成幾乎不產生任何光量損失的光強度分佈LI變得可能。
在曝光時，從光源16發出之光藉由照明光學系統18照明光罩20。帶有光罩20之樣型資訊的光藉由投影光學系統30在晶圓40上形成影像。用於曝光設備1的照明光學系統18可抑制任何照明變化及光量中的損失，並藉由全像100形成具有期望形狀及偏振狀態的光強度分佈。因此，曝光設備1可以高產出及良好的經濟效率提供高品質裝置(例如，半導體裝置、LCD裝置、影像感測裝置(例如CCD)、以及薄膜磁頭)。
當已參考模範實施例而描述本發明後，待理解本發明並未受限於該等已揭示之模範實施例。下文之申請專利範圍待受最廣泛之解釋以包含所有此種修改及等效結構與功能。
1．．．曝光設備
10．．．照明設備
16．．．光源
18．．．照明光學系統
20．．．光罩
30．．．投影光學系統
40．．．晶圓
100．．．全像
110、110a、110b、110c、110d．．．胞元
110a0、110a1．．．第一各向異性胞元
110b0、110b1．．．第二各向異性胞元
110c0、110c1．．．第一各向同性胞元
110d0、110d1．．．第二各向同性胞元
112．．．各向異性媒體
114．．．各向同性媒體
181．．．光延伸光學系統
182．．．光束成形光學系統
183．．．偏振控制器
184．．．相位控制器
185．．．出射角保存光學元件
186、188．．．中繼光學系統
187、191．．．多光束產生單元
189．．．孔徑
190．．．放大光學系統
192．．．孔徑光闌
193．．．照射單元
194．．．偏振狀態調整單元
h1 、h2 、h3 、h1 '、h2 '、h3 '、H1 、H2 ．．．厚度
IL1 ．．．第一線性偏振光成份
IL2 ．．．第二線性偏振光成份
LI．．．光強度分佈
LI1 ．．．第一光強度分佈區域
LI2 ．．．第二光強度分佈區域
MA．．．疊覆區域
MA1．．．第一象限
MA2．．．第二象限
MA3．．．第三象限
MA4．．．第四象限
OA1 、OA2 ．．．光軸
P．．．間距
PA、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7、PA8、PA9、PA10、PA11、PA12．．．部位
PS．．．預定平面
圖1A描繪全像。
圖1B描繪該全像的複數個胞元。
圖2A描繪第一光強度分佈區域。
圖2B描繪第二光強度分佈區域。
圖2C描繪疊覆區域。
圖2D描繪該疊覆區域中的一部位。
圖2E描繪模範目標影像。
圖3描繪用於產生電腦產生的全像之方法的流程圖。
圖4描繪用於產生電腦產生的全像之方法的流程圖，該全像的目標影像係對稱的。
圖5係顯示胞元結構的透視圖。
圖6係顯示胞元結構的透視圖。
圖7係顯示具有產生形狀雙折射的三維結構之胞元結構的透視圖。
圖8A及8B描繪針對X及Y-偏振分割的光強度分佈。
圖8C描繪預定平面上的X及Y-偏振之間的相位差。
圖8D及8E描繪針對X及Y-偏振設計的電腦產生之全像的相位分佈。
圖8F及8G分別描繪藉由使用具有圖8D及8E所示之相位分佈的電腦產生之全像而得到的重構影像。
圖8H及8I分別描繪重樣構影像(圖8F及8G)的相位分佈。
圖8J描繪圖8H及8I之間的相位分佈。
圖8K及8L分別係圖8D及8E之左上角部分的放大圖。
圖8M係顯示藉由將與X-偏振目標影像相容及與Y-偏振光目標影像相容之電腦產生的全像整合而得到的電腦產生之全像的厚度之圖。
圖9A描繪模範目標影像。
圖9B及9C分別描繪針對X及Y-偏振分割的光強度分佈。
圖9D及9E描繪該預定平面上的X及Y-偏振之間的相位差。
圖9F及9G描繪該預定平面上的相位對稱。
圖9H及9I分別描繪針對X及Y-偏振設計之電腦產生的全像的相位分佈。
圖9J及9K分別描繪藉由使用具有圖9H及9I所示之相位分佈的電腦產生之全像而得到的重構影像。
圖9L及9M分別描繪重樣構影像(圖9H及9I)的相位分佈。
圖9N描繪圖9L及9M之間的相位分佈。
圖10A描繪用於電腦產生之全像的模範目標影像。
圖10B及10C分別描繪針對X及Y-偏振分割的光強度分佈。
圖10D及10E描繪該預定平面上的X及Y-偏振之間的相位差。
圖10F及10G描繪該預定平面上的相位對稱。
圖10H及10I分別描繪針對X及Y-偏振設計之電腦產生的全像的相位分佈。
圖10J及10K分別描繪藉由使用具有圖10H及10I所示之相位分佈的電腦產生之全像而得到的重構影像。
圖10L及10M分別描繪重樣構影像(圖10H及10I)的相位分佈。
圖10N描繪圖10L及10M之間的相位分佈。
圖11描繪根據本發明之一實施樣態的曝光設備的配置。

Claims (16)

  1. 一種藉由使用入射光在預定平面上形成光強度分佈和光偏振分佈的全像，該全像包含：複數個胞元，組態成控制在該入射光之第一偏振方向上的第一偏振光成份之相位，以及在正交於該第一偏振方向之第二偏振方向上的第二偏振光成份之相位二者，其中在藉由該第一偏振光成份形成在該預定平面上的第一光強度分佈區域與藉由該第二偏振光成份形成在該預定平面上之第二光強度分佈區域彼此疊覆的疊覆區域中，將該等複數個胞元設計成形成一部位，其中該第一偏振光成份及該第二偏振光成份兩者均進入，以及其中該部位中之偏振光具有與該個別第一及第二偏振光成份的該入射光不同之偏振狀態，該第一偏振光成份之相位及該第二偏振光成份的相位之間的相位差在該部位中係常數值，且該第一偏振光成份的相位在該部位中漫射。
  2. 如申請專利範圍第1項之全像，其中將該等複數個胞元設計成使得該第二光強度分佈之相位分佈等於藉由將該第一光強度分佈的相位分佈沿著y=x或y=-x之軸反轉而實現的相位分佈，其中x代表該第一偏振光成份的第一偏振方向，且y代表該第二偏振光成份的第二偏振方向。
  3. 如申請專利範圍第1項之全像，其中將該等複數個胞元設計成使得該第二光強度分佈之相位分佈等於藉由將該第一光強度分佈的相位分佈以90度之角度旋轉而實現 的相位分佈。
  4. 如申請專利範圍第1項之全像，其中該第一偏振光成份的相位在該疊覆區域中漫射。
  5. 如申請專利範圍第1項之全像，其中該第一偏振光成份的相位在該第一光強度分佈區域中漫射。
  6. 如申請專利範圍第1項之全像，其中具有與該部位中的該相位差不同之在該第一偏振光成份的相位及該第二偏振光成份的相位之間的另一相位差之另一部位係在該疊覆區域中。
  7. 如申請專利範圍第1項之全像，其中該常數值係選自0、Π/2、Π、以及-Π/2。
  8. 如申請專利範圍第1項之全像，其中該等複數個胞元包含具有組態成改變該入射光的偏振狀態之各向異性媒體的各向異性胞元。
  9. 如申請專利範圍第8項之全像，其中該各向異性媒體包括雙折射材料及產生形狀雙折射的三維結構之至少一者。
  10. 如申請專利範圍第1項之全像，其中該等複數個胞元包含各向異性胞元及各向同性胞元，該等各向異性胞元包括組態成改變該入射光之偏振狀態的各向異性媒體，該等各向同性胞元包括組態成不改變該入射光之偏振狀態的各向同性媒體。
  11. 如申請專利範圍第1項之全像，其中與該第一及第二偏振光成份不同的該偏振狀態係選自具有與該第一及 第二偏振光成份不同之偏振方向的線偏振、圓偏振、以及橢圓偏振。
  12. 如申請專利範圍第1項之全像，其中該全像係電腦產生之全像。
  13. 一曝光設備，包含：照明光學系統，組態成使用光源照明光罩，該照明光學系統包括藉由使用產生自該光源之入射光在預定平面上形成光強度分佈和光偏振分佈的全像；以及投影光學系統，組態成將該光罩之圖案投影至基材上，其中該全像包含複數個胞元，組態成控制該入射光之在第一偏振方向上的第一偏振光成份之相位，以及在正交於該第一偏振方向之第二偏振方向上的第二偏振光成份之相位二者，在藉由該第一偏振光成份形成在該預定平面上的第一光強度分佈區域與藉由該第二偏振光成份形成在該預定平面上之第二光強度分佈區域彼此疊覆的疊覆區域中，將該等複數個胞元設計成形成一部位，其中該第一偏振光成份及該第二偏振光成份兩者均進入，其中該部位中之偏振光具有與該個別第一及第二偏振光成份的該入射光不同之偏振狀態，該第一偏振光成份之相位及該第二偏振光成份的相位之間的相位差在該部位中係常數值，且該第一偏振光成份的相位在該部位中漫射。
  14. 如申請專利範圍第13項之曝光設備，其中產生自 該光源的該入射光包括該第一及第二偏振光成份，且該第一偏振光成份的振幅等於該第二偏振光成份之振幅。
  15. 一種全像資料產生方法，用於製造藉由使用入射光在預定平面上形成光強度分佈和光偏振分佈的電腦產生之全像，該全像資料產生方法包含：將待形成在該預定平面上的該光強度分佈分割為藉由在第一偏振方向上之第一偏振光成份形成的第一光強度分佈，及藉由在正交於該第一偏振方向的第二偏振方向上之第二偏振光成份形成的第二光強度分佈；依據該入射光的偏振方向及待形成在該預定平面上之該光強度分佈的偏振狀態之間的關係，判定該第一偏振光成份之相位及該第二偏振光成份的相位之間的相位差，使得形成一部位，該部位中之偏振光具有與該個別第一及第二偏振光成份的該入射光不同之偏振狀態，其中該第一偏振光成份及該第二偏振光成份兩者均進入，在藉由該第一偏振光成份形成在該預定平面上的第一光強度分佈區域與藉由該第二偏振光成份形成在該預定平面上之第二光強度分佈區域彼此疊覆的疊覆區域中；以及在漫射該第一偏振光成份之相位的同時維持該相位差的可採納條件下，產生第一全像資料以形成該第一光強度分佈以及第二全像資料以形成該第二光強度分佈；以及結合該第一全像資料及該第二全像資料。
  16. 一種全像資料產生方法，用於製造藉由使用入射光在預定平面上形成光強度分佈和光偏振分佈的電腦產生 之全像，該全像資料產生方法包含：將待形成在該預定平面上的該光強度分佈分割為藉由在第一偏振方向上之第一偏振光成份形成的第一光強度分佈，及藉由在正交於該第一偏振方向的第二偏振方向上之第二偏振光成份形成的第二光強度分佈；依據該入射光的偏振方向及待形成在該預定平面上之該光強度分佈的偏振狀態之間的關係，判定在該第一光強度分佈中之該第一偏振光成份的相位及在該第二光強度分佈中之該第二偏振光成份的相位之間的相位差，使得形成一部位，該部位中之偏振光具有與該個別第一及第二偏振光成份的該入射光不同之偏振狀態，其中該第一偏振光成份及該第二偏振光成份兩者均進入，在藉由該第一偏振光成份形成在該預定平面上的第一光強度分佈區域與藉由該第二偏振光成份形成在該預定平面上之第二光強度分佈區域彼此疊覆的疊覆區域中；判定該第一偏振光成份之相位分佈及該第二偏振光成份的相位分佈之間的相位對稱性；在漫射該第一偏振光成份之相位的同時維持該相位差的可採納條件下，產生第一全像資料以形成該第一光強度分佈；使用該相位對稱性之資訊及該第一全像資料產生第二全像資料，以形成該第二光強度分佈；以及結合該第一全像資料及該第二全像資料。
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