專利名稱：曝光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及曝光系統(tǒng)，特別涉及在用于制作半導(dǎo)體的工藝過程中和光照射晶片表面的曝光系統(tǒng)。
光學(xué)平版印刷術(shù)已經(jīng)使用了包括透射和反射鏡的反射折射系統(tǒng)。該反射折射系統(tǒng)包括單獨(dú)使用透鏡的系統(tǒng)和在主要部件部分中使用反射鏡的系統(tǒng)。在單獨(dú)使用透鏡的系統(tǒng)中，已經(jīng)進(jìn)行了利用諸如氟化鈣等化合物的試驗(yàn)，從而制成大約0．1pm的波長(zhǎng)的窄帶寬。但是，由于帶寬具有不超過1pm的空間(room)，所以已廣泛發(fā)展部分采用反射鏡的系統(tǒng)。根據(jù)半導(dǎo)體的高度集成，在反射折射系統(tǒng)中，曝光光源的波長(zhǎng)減小到小于200nm。通過縮短曝光光源的波長(zhǎng)可以提高分辨率。
同時(shí)，采用反射鏡的曝光系統(tǒng)必須使用可分離偏振光的反射棱鏡(例如偏振光分離器)。當(dāng)提供的波長(zhǎng)大于或等于200nm時(shí)，由于曝光系統(tǒng)的棱鏡具有光的高透射率，所以能夠進(jìn)行穩(wěn)定曝光處理。但是，當(dāng)提供的波長(zhǎng)小于200nm時(shí)，曝光系統(tǒng)的可分離偏振光的反射棱鏡吸收熱量，從而進(jìn)行放熱反應(yīng)。這就會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，即在曝光的波形前沿發(fā)生變形。如果透過棱鏡的光對(duì)棱鏡施加熱量不均等，那么根據(jù)光透射的位置會(huì)產(chǎn)生差值。這些差值使畸變很難補(bǔ)償。為抑制這種畸變，有一種限制光量的方法。但是，這個(gè)方法有一個(gè)問題，即傳輸?shù)骄砻嫔系墓獾钠毓饬繙p少了。由于上述問題，很難實(shí)現(xiàn)具有小于200nm波長(zhǎng)的曝光系統(tǒng)。
為避免上述問題，希望提出一種新的曝光系統(tǒng)，它能防止光所造成的可分離偏振光的反射棱鏡的反射面的非均勻性，并能保持使用具有小于200nm的波長(zhǎng)的光的曝光系統(tǒng)的成品率具有與使用具有大于200nm的波長(zhǎng)的光的曝光系統(tǒng)相比的同樣水平。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，曝光系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生光的光源，所述光被分裂成具有相同振幅并在彼此垂直方向振動(dòng)的第一和第二偏振光；與光源耦合的光傳輸部分，用于調(diào)整光并改變光的路徑；傳輸至少第一和第二偏振光中的一個(gè)到晶片上投影(projection)光學(xué)器件。本發(fā)明的曝光系統(tǒng)的投影光學(xué)器件包括用于把圖形轉(zhuǎn)移到晶片上的光柵(retic1e)；用于分別會(huì)聚穿過光柵的第一和第二偏振光并改變第一和第二偏振光的路徑的裝置；用于使第一偏振光通過并反射第二偏振光的可分離偏振光的反射棱鏡；用于改變第一偏振光的振動(dòng)方向的第一四分之一波片，所述振動(dòng)方向與第二偏振光相同；和用于把穿過第一四分之一的波片的第一篇振光反射到可分離偏振光的反射棱鏡的第一反射鏡。投影光學(xué)器件還包括用于改變第二偏振光的振動(dòng)方向的第二四分之一波片，所述振動(dòng)方向與第一偏振光相同；和用于把穿過第二四分之一波片的第二偏振光反射到可分離偏振光的反射棱鏡的第二反射鏡。光的波長(zhǎng)小于200nm。
根據(jù)本發(fā)明另一方案，曝光系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生具有單偏振的光源；與光源耦合的光傳輸部分，用于調(diào)節(jié)光和改變光的路徑；和用于把以光傳輸部分提供的光分裂成第一和第二偏振光并把至少第一和第二偏振光中的一個(gè)傳輸?shù)骄系耐队肮鈱W(xué)器件，其中第一偏振光與第二偏振光具有相同的振幅，第一和第二偏振光在彼此垂直方向振動(dòng)。本發(fā)明曝光系統(tǒng)的投影光學(xué)器件包括用于把光分裂成第一和第二偏振光的偏振片；用于把圖形轉(zhuǎn)移到晶片上的光柵；用于分別會(huì)聚穿過光柵的第一和第二偏振光和改變第一和第二偏振光的路徑的傳輸部分；用于透過第一偏振光并反射第二偏振光的可分離偏振光的反射棱鏡；用于改變第一偏振光的振動(dòng)方向的第一四分之一波片，所述振動(dòng)方向與第二偏振光相同；用于把透過第一四分之一波片的第一偏振光反射到可分離偏振光的反射棱鏡上的第一反射鏡。該投影光學(xué)器件還包括；用于改變第二偏振光的振動(dòng)方向的第二四分之一波片，所述振動(dòng)方向與第一偏振光相同；和用于把穿過第二四分之一波片的第二偏振光反射到可分離偏振光的棱鏡上的第二反射鏡。該單偏振的光具有小于200nm的波長(zhǎng)。
本發(fā)明給可分離偏振光的反射棱鏡提供光，它的兩個(gè)偏振光彼此相對(duì)垂直振動(dòng)，并在任何時(shí)候都具有相同的振幅。兩偏振光可以通過光源或投影光學(xué)器件產(chǎn)生。如果光源產(chǎn)生具有單偏振的光，作為第二例子，那么單偏振光需要利用所包含的偏振片分成兩個(gè)偏振光。
通過參照附圖，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說，更易理解本發(fā)明，并且其目的更明確，其中

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明曝光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明第一例子提供給投影光學(xué)器件的光的路徑的示意圖；圖3是表示從圖2的可分離偏振光的反射棱鏡射出的光的路徑的示意圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明第一例子的第一修改例子提供給投影光學(xué)器件的光的路徑的示意圖；圖5是表示根據(jù)發(fā)明第一例子的第二修改例子提供給投影光學(xué)器件的光的路徑的示意圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第二例子提供給投影光學(xué)器件的光的路徑的示意圖。
下面參照?qǐng)D1到圖6敘述本發(fā)明的例子，相同的參考標(biāo)記表示想相同作用的部件。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的曝光系統(tǒng)包括光源62，光束供應(yīng)64，光束調(diào)節(jié)器66，光束冷卻器68，中繼站70，投影光學(xué)器件80和基座74。光源62產(chǎn)生用在曝光處理中的光H。光束供應(yīng)64在純氮?dú)鈿夥罩袀鬏敼庠?2中產(chǎn)生的光H。光束調(diào)節(jié)器66和光束冷卻器68與光束供應(yīng)64耦合，并保持光H的鍵合強(qiáng)度和均勻性。中繼站70把光H傳輸?shù)酵队肮鈱W(xué)器件80。光束調(diào)節(jié)器66和光束冷卻器68由基座74的支架72支撐。投影光學(xué)器件80由基座74的橋76支撐。
光源62產(chǎn)生包括具有小于200nm的相同振幅的第一偏振光和第二偏振光的光，這兩偏振光相對(duì)彼此在垂直方向振動(dòng)。在投影光學(xué)器件80中，載有將進(jìn)行曝光處理的晶片98(見圖2)。光源62產(chǎn)生的光通過光輸送提供給投影光學(xué)器件。光輸送包括光速供應(yīng)64、光束調(diào)節(jié)器66、光束冷卻器68和中繼站70，如圖1所示。通過投影光學(xué)器件80，光H被分成第一偏振光和第二偏振光，并輸送到晶片98的表面上。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明第一例子提供給投影光學(xué)器件的光的路線的示意圖。
參照?qǐng)D2，投影光學(xué)器件80包括光柵84、透鏡86和90，反射鏡88，可分離偏振光的反射棱鏡100，第一四分之一波片94和第一反射鏡96。在光柵84中，轉(zhuǎn)印到晶片98的圖形以預(yù)定的放大率被形成。從光輸送提供的光H通過光柵84提供給晶片，由此光柵的圖形轉(zhuǎn)印到晶片上。穿過光柵84的光H由透鏡86和90和反射鏡88提供給棱鏡100。透鏡86和90和反射鏡88是作為會(huì)聚光H和改變會(huì)聚的光的路線到預(yù)定方向，即垂直方向的裝置。
詳細(xì)地說，穿過光柵84的光被透鏡86會(huì)聚。光H的路線利用反射鏡88改變。從反射鏡88射出的光又被透鏡90會(huì)聚，然后提供給棱鏡100。在棱鏡100中，光H的第一偏振光I穿過棱鏡100的反射面，而其第二偏振光J從反射面反射到垂直方向，如圖2的向上方向。第一偏振光I穿過第一四分之一波片，同時(shí)其振動(dòng)方向改變。這樣，如此改變的第一偏振光K的振動(dòng)方向變得與第二偏振光J的振動(dòng)方向相同。第一偏振光K從第一反射鏡96反射。
被反射的第一偏振光L從棱鏡100的反射面反射。被反射的第一偏振光M通過輸送到晶片98執(zhí)行曝光處理。
圖3是表示在圖2的可分離偏振光的反射棱鏡100中的光的路線的示意圖。
參見圖3，在根據(jù)本發(fā)明的第一例子的棱鏡100內(nèi)部的光產(chǎn)生的熱量是對(duì)稱的。如果光H提供給棱鏡100的第一區(qū)域102的光的強(qiáng)度假定為“2”，那么在棱鏡100的反射面上形成的第二區(qū)域104的光的強(qiáng)度是“3”。這是因?yàn)?，在第二區(qū)域104中，提供給棱鏡100的光H的強(qiáng)度是“2”，而從反射面反射的第二偏振光J的強(qiáng)度是“1”。由第二偏振光J的反射形成的第三區(qū)域的強(qiáng)度是“1”。
同時(shí)，在由穿過棱鏡100的第一偏振光形成的第四到第六區(qū)域108、110、和112中，每個(gè)的光強(qiáng)度分別為2、3和1。在第四區(qū)域108中，穿過棱鏡100的第一偏振光的強(qiáng)度“1”加上被第一反射鏡96反射并提供給棱鏡100的第一偏振光的強(qiáng)度“1”等于光的強(qiáng)度“2”。在第五區(qū)域110中，穿過棱鏡100的第一偏振光的強(qiáng)度“1”加上被第一反射鏡96反射并提供給棱鏡110的第一偏振光L的強(qiáng)度“1”再加上被棱鏡110反射的第一偏振光M的強(qiáng)度“1”等于光的總強(qiáng)度“3”。
因而，由于在對(duì)著棱鏡100的反射面形成的第二區(qū)域104和第五區(qū)域110中光的強(qiáng)度是一致的，所以由光產(chǎn)生的熱量是對(duì)稱的。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明第一例子的第一修改例子提供給投影光學(xué)器件的光的路線示意圖；參見圖4，在投影光學(xué)器件130中，提供給棱鏡100的光H的第一和第二偏振光都輸送到晶片98上。這是因?yàn)樗鶚?gòu)成的投影光學(xué)器件130能把棱鏡100反射的第二偏振光J輸送到晶片98上。在投影光學(xué)器件130中，第二四分之一波片132和第二反射鏡134與根據(jù)本發(fā)明第一例子的投影光學(xué)器件80(見圖2)的部件安裝在一起。第二四分之一波片132和第二反射鏡134安裝在第二偏振光J的路徑上。第二四分之一波片132改變了從棱鏡100反射的第二偏振光J的振動(dòng)方向。被改變的振動(dòng)方向與第一偏振光相同。第二反射鏡134把穿過第二四分之一波片132的第二偏振光N反射到棱鏡100。被反射的第二偏振光O穿過棱鏡100。穿過棱鏡100的第二偏振光P以與第一偏振光M相同的方式輸送到晶片98上。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明第一例子的第二修改例子提供給投影光學(xué)器件的光的路線的示意圖。
參見圖5，在投影光學(xué)器件140中，穿過棱鏡100的第一偏振光I不用于曝光晶片98。投影光學(xué)器件140把棱鏡100反射的第二偏振光J傳輸?shù)骄?8上。因而，在投影光學(xué)器件140中，安裝第二四分之一波形94＇和第二反射鏡96＇以把從棱鏡100反射的第二偏振光J再反射給棱鏡100。第二四分之一波片94＇和第二反射鏡96＇安裝在第二偏振光J的路線上。投影光學(xué)器件140的其它元件和用第二偏振光J的晶片98的輸送方法的詳細(xì)說明與上述第一修改例子是相同的，這里不再說明。
本發(fā)明第一例子的第一和第二修改例子描述了投影光學(xué)器件的各種結(jié)構(gòu)。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第二例子提供給投影光學(xué)器件的光的路線的示意圖。
參見圖6，提供給投影光學(xué)器件120的光h＇具有單偏振化。單偏振的光是由光源產(chǎn)生的。光h＇被裝備在光柵84表面上的偏振片82改變?yōu)榘ǖ谝缓偷诙窆獾墓鈎，第一和第二偏振光相對(duì)彼此在垂直方向振動(dòng)并具有相同振幅。通過把偏振片設(shè)置到45°的角度，提供給投影光學(xué)器件120的光h＇被改變?yōu)榘ǖ谝缓偷诙窆獾墓鈎。如果單偏振的光h＇被改變?yōu)榘ㄏ鄬?duì)彼此在垂直方向振動(dòng)并具有相同振幅的第一和第二偏振光的光h，則光h的強(qiáng)度近假于前面的光h＇的一半。例如，當(dāng)單偏振的光的強(qiáng)度假設(shè)為“2”，那么包括第一和第二偏振光的光的強(qiáng)度是“1”。結(jié)構(gòu)和曝光方法的詳細(xì)說明與上述第一例子相同，這里不再敘述。
根據(jù)本發(fā)明的曝光系統(tǒng)，在可分離偏振光的反射棱鏡中可均勻地進(jìn)行熱吸收。這樣，該曝光系統(tǒng)防止了在棱鏡中的暴光波前的變形，由此根據(jù)光從棱鏡傳輸?shù)奈恢玫牟钪诞a(chǎn)生的光的畸變也避免了。而且，由于保持了穿過棱鏡的光的強(qiáng)度，所以使用帶有小于200nm的波長(zhǎng)的光的曝光系統(tǒng)能保持與使用帶有大于200nm的波長(zhǎng)的光的曝光系統(tǒng)相同的成品率。
權(quán)利要求
1．一種曝光系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生光的光源，所述光被分成具有相同振幅并彼此在垂直方向振動(dòng)的第一和第二偏振光；與光源耦合的光傳輸部分，用于調(diào)節(jié)光和改變光的傳輸路徑；和用于把至少第一和第二偏振光中的一個(gè)輸送到晶片上的投影光學(xué)器件。
2．如權(quán)利要求1的曝光系統(tǒng)，其中所述投影光學(xué)器件包括用于把圖形轉(zhuǎn)印到晶片上的光柵；用于分別會(huì)聚穿過光柵的第一和第二偏振光并改變第一和第二偏振光的路徑的裝置；用于使第一偏振光通過并反射第二偏振光的可分離偏振光的反射棱鏡；用于改變第一偏振光的振動(dòng)方向的第一四分之一波片，所述振動(dòng)方向與第二偏振光相同；和用于把穿過第一四分之一波片的第一偏振光反射到可分離偏振光的反射棱鏡上的第一反射鏡。
3．如權(quán)利要求2的曝光系統(tǒng)，其中所述投影光學(xué)器件還包括用于改變第二偏振光的振動(dòng)方向的第二四分之一波片，所述振動(dòng)方向與第一偏振光相同；用于把穿過第一四分之一波片的光反射到可分離偏振光的反射棱鏡的第二反射鏡。
4．如權(quán)利要求1的曝光系統(tǒng)，其中所述光的波長(zhǎng)小于200nm。
5．一種曝光系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生單偏振光的光源；與光源耦合的光傳輸部分，用于調(diào)節(jié)光和改變光的傳輸路徑；和用于把從光傳輸部分提供的光分裂成第一和第二偏振光并把至少第一和第二偏振光中的一個(gè)傳輸?shù)骄系耐队肮鈱W(xué)器件，其特征在于第一偏振光具有與第二偏振光相同的振幅，第一和第二偏振光在彼此垂直方向振動(dòng)。
6．如權(quán)利要求5的曝光系統(tǒng)，其中所述投影光學(xué)器件包括用于把光分裂成第一和第二偏振光的偏振片；用于把圖形轉(zhuǎn)印到晶片上的光柵；用于分別會(huì)聚穿過光柵的第一和第二偏振光并改變第一和第二偏振光的傳輸路線的傳輸部分；用于使第一偏振光通過而反射第二偏振光的可分離偏振光的反射棱鏡；用于改變第一偏振光的振動(dòng)方向的第一四分之一波片，所述振動(dòng)方向與第二偏振光相同；和用于把穿過第一四分之一波片的第一偏振光反射到可分離偏振光的反射棱鏡的第一反射鏡。
7．權(quán)利要求6的曝光系統(tǒng)，其中所述投影光學(xué)器件還包括用于改變第二偏振光的振動(dòng)方向的第二四分之一波片，所述振動(dòng)方向與第一偏振光相同；和用于把穿過第一四分之一波片的第二偏振光反射射到可分離偏振光的反射棱鏡的第二反射鏡。
8．如權(quán)利要求5的曝光系統(tǒng)，其中所述單偏振光的波長(zhǎng)小于200nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于把光柵圖形轉(zhuǎn)印到晶片上的曝光系統(tǒng),它包括:用于產(chǎn)生光的光源,光傳輸部分和投影光學(xué)器件。光可以是具有相同振幅并在彼此垂直方向振動(dòng)的單偏振或雙偏振光?？梢岳霉庠椿蛲队肮鈱W(xué)部件產(chǎn)生雙偏振光。其中一束偏振光能穿過可分離偏振光的反射棱鏡而另一光則從可分離偏振光的反射棱鏡反射。至少該雙偏振光中的一個(gè)被可分離偏振光的反射棱鏡傳輸?shù)骄稀?br> 文檔編號(hào)G02B27/28GK1204063SQ98102670
公開日1999年1月6日 申請(qǐng)日期1998年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月26日
發(fā)明者姜浩英 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社