微光刻曝光系统的光学系统技术方案

根据本发明专利技术的一个方面，一种光学系统，特别是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，具有光学系统轴（ＯＡ）和由三个双折射元件（２１１，２１２，２１３）构成的至少一个元件组（２００），每个双折射元件由光学单轴材料制成并具有非球面，其中所述组的第一双折射元件（２１１）具有其光学晶轴的第一取向；所述组的第二双折射元件（２１２）具有其光学晶轴的第二取向，其中所述第二取向能够被描述为由所述第一取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转９０°或其整数倍的角的旋转；所述组的第三双折射元件（２１３）具有其光学晶轴的第三取向，其中所述第三取向能够被描述为由所述第二取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转９０°或其整数倍的角的旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及 一 种光学系统，特别是涉及 一 种微光刻曝光系统的照 明系统或投影透镜。
技术介绍
微光刻法被用在微结构部件的制作中，所述微结构部件如集成电路、LCD和其他微结构器件。微光刻过程在所谓的微光刻曝光系统中进 行，所述微光刻曝光系统包括照明系统和投影透镜。将所述照明系统 所照射的掩模(或掩模版(reticle))的像通过所述投影透镜投射到 覆盖抗蚀剂的衬底上，所述衬底通常是带有一个或多个光敏层并提供 在所述投影透镜的像平面中的硅晶片，以便将电路图案转印到晶片上 的光敏层上。为了获得在投影透镜的像平面中所形成的像的良好的干涉相衬 (interference contrast ),具有光线的双光束干涉是有利的，所述 光线均垂直于入射面而发生偏振。关于这个，优选具有所谓的切向偏 振分布，其中在系统光瞳面中的各个线偏振光线的电场矢量的振荡平 面具有与源于光轴的半径相垂直的定向。此外，提高微光刻曝光系统的分辨率和光学性能的各种尝试正在 导致增大了对于使用由具有相对较高折射率的材料制成的光学部件的 需要。在这里，如果折射率的值在所用的波长处超过了 Si02的折射率， 那么该折射率^f皮认为是"高，，，Si02在193nm处的折射率为n 1. 56。 这种材料例如是尖晶石(在193nm处，n 1.87)、蓝宝石(在193nm 处，n 1. 93),或者氧化镁(在193nm处，n 2. 02 )。 <旦是，由这 些材料表现出单轴双折射(例如蓝宝石，其是光学单轴的，在193nm 处具有AnsO,Ol)或者固有双折射("TBR，，，例如在193mn处IBR 为《 70nm/cm的尖晶石或者在193nm处IBR为《 70nm/cm的氧化镁，或 者具有Ml和M2并且IBR在20nm/cm和80nra/cm之间的范围内的石榴 石(M1)3(M2)7012, M1侈寸:&口是Y、 Sc或Lu, M2侈'J々口是A1、 Ga、 In或Tl ) 的效应而产生一些问题，造成扰乱透射光线的偏振分布的延迟。另外的扰动例如由所用的光学部件中的应力双折射、在反射边界处出现的 相移等而引起。因此，需要至少部分地补偿这种扰动的反措施(countermeasure )。 多个方法在现有技术中是已知的，所给出的下列引用并非穷尽，并且 未说明它们与本申请的相关性。US 6252712B1 7〉开了为了提供补偿偏振态的局部扰动而用的 一种 布置而使用至少一个形状不规则的双折射光学元件(优选主轴相对于 彼此旋转的至少两个这种元件)，所述双折射光学元件的厚度在光束 的牙黄截面上不*见则地发生变化，从而至少部分地补偿该偏振分布的扰 动。WO 2005/001527 Al />开了 一种用于补偿偏振分布扰动的校正诏: 备，其中所述校正设备包括校正构件，该校正构件包括在厚度方面具 有局部不规则性的两个双折射校正元件。该校正元件的排列、厚度和 双折射性质选择为如果不考虑厚度方面的局部不规则性那么其双折射 效应彼此抵消，以便仅影响在被补偿扰动的那些点处的偏振。此外，WO 2005/059645 A27^开了一种樣吏光刻投影透镜，其中在物镜中存在至少两种不同的单轴晶体材料，如石英、蓝宝石、MgF2、 LaF3。 此外，补偿双折射效应和/或避免偏振态扰动的尝试例如包括透镜 的定时(clocking )(例如US 2004/010517 0 Al或WO 02/093209 A2 )， 通过形成双折射层(form-birefringent layer)利用对偏振的可变影 响，或者插入包括多个双折射瓷砖(birefringent tile)的镶嵌瓷砖 (mosaic tile)结构，每个资砖〗吏曝光光束的对应截面沿着特殊方向 偏振(例如参见US 6191880 )。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光学系统，特别是微光刻曝光系统的 照明系统或投影透镜，其中能够利用简单结构来有效地产生任意所希 望的偏振分布，所述简单结构是按照微光刻曝光系统的要求以高精度 制造的。更特别的是，本专利技术提供一种光学系统，其中能够有效地补 偿偏振态的局部扰动，特别是由于存在一个或多个具有相对较高折射 率和相对较强双折射的光学元件(例如由于存在单轴材料或者存在显 示出强烈的固有双折射的材料)。作为另一个方面，本专利技术提供一种光学系统，其中将第一 (例如圆或线)偏振分布变换为第二 (例如切 向)偏振分布。根据本专利技术的一个方面， 一种光学系统，特别是微光刻曝光系统 的照明系统或投影透镜，具有光学系统轴以及由三个双折射元件构成 的至少一个元件组，每个双折射元件由光学单轴材料制成并具有非球面，其中所述组的第 一双折射元件具有其光学晶轴的第 一取向；所述组的第二双折射元件具有其光学晶轴的第二取向，其中所述 第二取向可以被描述为由所述第 一取向的旋转形成，所述旋转不对应 于绕光学系统轴旋转90。或其整数倍的角的旋转；以及所述组的第三双折射元件具有其光学晶轴的第三取向，其中所述 第三取向可以被描述为由所述第二取向的旋转形成，所述旋转不对应 于绕光学系统轴旋转9 0°或其整数倍的角的旋转。在本专利技术的含义中，术语"双折射的"或"双折射元件"应当包 括线性双折射和圓双折射(即旋光性，如在例如结晶石英中观察到的 旋光性)。根据优选实施例，所述元件组的这三个双折射元件是连续的，其 意味着，第二双折射元件是沿着光学系统轴或者在光传播方向上位于 第一元件之后的下一个双折射光学元件，第三双折射元件是沿着光学 系统轴或者在光传播方向上位于第二元件之后的下一个双折射光学元 件。换句话i兌，该组的这些光学元件沿着光学系统轴一个接一个地或 者以相互紧邻的关系排列在光学系统中。此外，并且还要更优选的是， 这三个元件彼此直接紧邻，在其中间没有任何(双折射或非双折射的) 光学元件。根据本专利技术，将三个双折射元件的组合用于实现所希望的对偏振 态的局部扰动的补偿，其中所述元件中的每一个具有非球面，并因此 具有由其厚度轮廓引起的双折射效应的可变强度。本专利技术基于以下认 识，即利用具有适合的厚度轮廓变化及各自晶轴取向的三个元件的这 种组合，主要可以实现任何所希望的延迟分布，可以再将其用于至少 部分地补偿由于在光学系统中存在显示出强烈延迟的一个或多个光学 元件而引起的现有的延迟分布，所述强烈延迟是例如通过使用单轴介 质、双轴介质、具有固有双折射的介质或者具有应力诱发的双折射的介质而引起的。关于本专利技术潜在的理论考虑，通过庞加莱(Poincar6 )球体的旋 转可以描述具有下面的通式的不吸收的(=单式的)琼斯(Jones)矩 阵爿 5、(1)且2^ = 2,其中位于庞加莱球体的表面上的点描绘出特定的偏振态。本专利技术的概念是基于可以将庞加莱球体的所述旋转分成几个基本的旋 转，这些基本的旋转又对应于特定的琼斯矩阵。三个这种琼斯矩阵的 适合的组合用于描绘庞加莱球体的所希望的旋转，即所希望的不吸收 的(=单式的)琼斯矩阵。换句话说，任何单式琼斯矩阵可以表示为具有适当选择的"欧拉角(Euler angle)" oc、 P和y的三个矩阵函数的矩阵积J、(a).，)./ 力) (2)矩阵函数R,(oc)、 R2(a)、 R3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统，特别是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，所述光学系统具有光学系统轴（ＯＡ）以及由三个双折射元件构成的至少一个元件组（２００），每个双折射元件由光学单轴材料制成并具有非球面，其中：　　　　所述组的第一双折射元件（２１１，２２１，５１１，５２１，５３１，５４１，５５１，５６１）具有其光学晶轴的第一取向（ｃａ－１）；　　　　所述组的第二双折射元件（２１２，２２２，５１２，５２２，５３２，５４２，５５２，５６２）具有其光学晶轴的第二取向（ｃａ－２），其中所述第二取向能够被描述为由所述第一取向（ｃａ－１）的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴（ＯＡ）旋转９０°或其整数倍的角的旋转；以及　　　　所述组的第三双折射元件（２１３，２２３，５１３，５２３，５３３，５４３，５５３，５６３）具有其光学晶轴的第三取向（ｃａ－３），其中所述第三取向能够被描述为由所述第二取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴（ＯＡ）旋转９０°或其整数倍的角的旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M托特泽克，S贝德，W克劳斯，H费尔德曼，D克拉默，A多多克，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]