[发明专利]可变偏振照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及光刻机中的可变偏振照明系统。

背景技术

光刻机的照明系统通常会出射偏振光或非偏振光作为光刻机的光源，这些光在硅片面上会产生不同的效果。中国专利CN1645258A中记载了垂直于入射面的线偏振光比平行于入射面的线偏振光，在硅片面上所得到的对比度更高。

由上式可见S偏振光（垂直于入射面线偏振光）比P偏振光（平行于入射面线偏振光）有更高的光强对数斜率值。这一点也可以从图1所示的P偏振光和S偏振光的成像效果中看出。图2所示为成像对比度与NA的关系曲线，P偏振光成像时，随着数值孔径的增加，对比度下降很显著；S偏振成像时对比度明显比前者高，而且随着数值孔径的增加而有所提高；由于传统的非偏振光照明成像中，光强对数斜率是S偏振光和P偏振光的光强对数斜率的平均，其对比度在两者之间。

美国专利US20090128796中公开了一种可校准偏振态的照明系统。在数值孔径一定的情况下，偏振光照明能较非偏振光照明获得更好的像面的分辨率。此专利提供了一种偏振校准机构，能在激光偏振态不佳的时候（从线偏振变为椭圆偏振）将其校准为线偏振光，同时还能通过棱镜的旋转根据曝光需要选择出射S偏振光、P偏振光或是非偏振光。该机构包括了1/4波片5、偏振棱镜4和消除偏振棱镜6。图3-5分别示出了出射光分别为S偏振光、P偏振光和非偏振光时该机构中各部件的调整状态。

但是该机构还存在下述缺点：

1、可动机械结构很多，调节和运行都很复杂；

2、对棱镜的夹持很困难并且还要旋转，而且对旋转的精度要求很高，一旦这三个旋转机构中一个没有旋转到位，会对出射的光强造成很大的损失并且反而会出射光的偏振态改变，降低分辨率；

3、无法阻挡从照明光路中返回的杂散光进入光源干扰激光出射；

4、成本高且不易维护容易损坏。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种可变偏振照明系统，包括激光光源、偏振片、法拉第旋光装置、匀光模块、掩膜和高数值孔径物镜，其中线偏振光的旋转角度满足以下公式：

其中是维尔德常数，为磁感强度，为光通过的介质的厚度，n为法拉第旋光装置的线圈匝数，为真空磁导率，I为电流强度；

通过调整施加到所述法拉第旋光装置中线圈上的电流强度调整线偏振光的偏振角度。

其中，所述掩膜设置有线条，穿过所述法拉第旋光装置的线偏振光的偏振角度平行于所述掩膜上的线条。

其中，在所述激光光源和法拉第旋光装置之间设置有偏振片，偏振片的偏振方向与所述激光光源发出的光的偏振方向相同。

其中，从所述激光光源出射的是S偏振光，所述偏振片为S方向偏振片。

其中，所述法拉第旋光装置的材料的维尔德系数较大。

其中，所述材料为稀土玻璃。

其中，所述法拉第旋光装置被放置于光束测量调节模块BEAST中。

其中，所述激光光源为准分子激光器。

本发明利用法拉第磁光效应来进行旋光，能简单而有效的提供任何角度的线偏振光以提高各种角度线条的分辨率，对照明系统中的杂散光影响有很好的消除作用，并且结构简单没有任何机械可动机构，成本低廉。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1-5为现有技术的照明系统的示意图；

图6所示为根据本发明的照明系统的结构示意图；

图7和8所示为本发明的照明系统的偏振态调整示意图；

图9和10所示为根据本发明的照明系统的另一种实施方式的结构示意图；

图11所示为具有根据本发明的照明系统的光刻设备进行光刻的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

图6所示为根据本发明的照明系统的结构示意图。该照明系统包括准分子激光器6、偏振片2、法拉第旋光盒3、匀光模块7、掩膜8及高NA物镜9。此系统使用线偏振光照明能在不增加NA的前提下提高硅片面上的线条对比度。

图7所示为本发明的照明系统的偏振态调整示意图，从准分子激光器6出射的S偏振光1经过S方向偏振片2无损失地进入法拉第线圈3。根据法拉第磁致旋光效应入射的偏振光旋转量与磁感强度B有关，旋转方向与磁场方向有关，线偏振光旋转角度满足以下公式：