專利名稱：折反射投射物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將物面中的物場(chǎng)成像到像面中的像場(chǎng)且包括三個(gè)分物鏡 (partial objective)的折反射投射物鏡，涉及包括這樣的投射物鏡的用于微光刻的投射 曝光設(shè)備，并且也涉及利用這樣的投射曝光設(shè)備生產(chǎn)半導(dǎo)體部件及其他精細(xì)結(jié)構(gòu)部件的方法。
背景技術(shù)：
物場(chǎng)通過(guò)折反射投射物鏡的第一分物鏡成像在實(shí)的第一中間像上，第一中間像通 過(guò)第二分物鏡成像在實(shí)的第二中間像上，而第二中間像通過(guò)第三分物鏡最終成像在像面中 的像場(chǎng)上。在這種情況下，第二分物鏡是僅具有一個(gè)凹面鏡的折反射物鏡。而且，折反射投 射物鏡具有兩個(gè)折疊鏡，其中第一折疊鏡(folding mirror)將來(lái)自物面的投射光偏向第二 分物鏡的凹面鏡的方向，而第二折疊鏡將來(lái)自第二分物鏡的凹面鏡的投射光偏向像面。這種類型的折反射投射物鏡例如從US2009/0034061和US2009/0092925獲知。在折反射投射物鏡的所有透鏡的透鏡表面上，特定比例的光由于空氣或氣體填充 物與透鏡材料之間的折射率差而被反射。盡管這種反射可以利用抗反射涂層而降低，但不 能完全防止這種反射。如果透鏡表面反射的投射光進(jìn)入像面，則這種所謂的雜散光(stray light)會(huì)引起降低實(shí)像(actual image)對(duì)比度的背景照明(background illumination)。從US2008/0297884 Al獲知在透鏡表面上具有抗反射涂層的折反射投射物鏡。從US5，963，365A獲知抗反射涂層。

發(fā)明內(nèi)容
這樣，本發(fā)明的目標(biāo)是減少在這樣的投射物鏡中的雜散光。這涉及調(diào)查這個(gè)問(wèn)題在這類投射物鏡中光沿什么光路能夠進(jìn)入像面。光路被認(rèn) 為意指從物面到像面的路線中光所經(jīng)過(guò)的光學(xué)表面的次序。在這種情況下，區(qū)分了投射光 路與一個(gè)或多個(gè)雜散光路，投射光旨在根據(jù)折反射投射物鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)沿著該投射光路經(jīng) 過(guò)透鏡或面鏡的光學(xué)表面，而雜散光沿著該一個(gè)或多個(gè)雜散光路進(jìn)入像面。在雜散光路中， 雜散光在至少一個(gè)透鏡表面處被反射而不是被透射，因此，雜散光離開(kāi)投射光路。為了確定 雜散光路，每個(gè)透鏡表面都被認(rèn)為是透射表面和反射表面二者，其中透鏡表面的反射率決 定光束被透射或反射的可能性。從另一角度而言，光束可以被分為透射光束和反射光束，反 射率決定這兩種光束的強(qiáng)度。取決于雜散光在投射物鏡中的透鏡表面被反射幾次，區(qū)分了 單反射、雙反射或者甚至更高次反射。因?yàn)榉瓷涞膹?qiáng)度依賴于反射率的乘積，所以僅具有一 次反射的單反射導(dǎo)致相當(dāng)高的雜散光強(qiáng)度。因此，每個(gè)單反射必須就單反射是否能夠?qū)捜?公差或者用于降低由單反射引起的雜散光強(qiáng)度的相應(yīng)措施是否是必要的而言進(jìn)行研究。由于第二分物鏡具有恰好一個(gè)凹面鏡且由于事實(shí)投射光通過(guò)第一折疊鏡偏向這 個(gè)凹面鏡且投射光在被該凹面鏡反射之后通過(guò)第二折疊鏡偏向像面，所以在折疊鏡和凹面 鏡之間第二分物鏡的透鏡被兩次經(jīng)過(guò)。因此，投射光經(jīng)過(guò)這樣的透鏡兩次，其中第一次在到凹面鏡的途中而第二次是在凹面鏡處被反射之后。由于投射光在所述透鏡表面之一處被反 射而不是被透射，所以被兩次經(jīng)過(guò)的透鏡的透鏡表面會(huì)導(dǎo)致單反射。在這種情況下，雜散光 路會(huì)由于被跳過(guò)的光學(xué)表面而形成，而該投射光實(shí)際上在朝向凹面鏡又再次返回的途中經(jīng) 過(guò)這些光學(xué)表面。在特定的條件下，雜散光路會(huì)到達(dá)像面。雜散光則經(jīng)過(guò)投射光在凹面鏡 處被反射之后從反射性的透鏡表面開(kāi)始將經(jīng)過(guò)的所有光學(xué)表面。因此，第二分物鏡的被兩 次經(jīng)過(guò)的透鏡特別傾向于由于單反射在像面中產(chǎn)生雜散光。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二分物鏡的透鏡的至少一個(gè)表面被涂敷對(duì)于 從150nm到250nm的工作波長(zhǎng)及從0°到30°的入射角具有小于0. 2%的反射率的抗反射 涂層?？狗瓷渫繉颖徽J(rèn)為意指這樣的涂層，該涂層被設(shè)計(jì)為當(dāng)光進(jìn)入透鏡時(shí)由于折射率的 突變而造成的反射損失減小。在這種情況下，這里提供的抗反射涂層首先由工作波長(zhǎng)且其 次由入射角范圍標(biāo)明。工作波長(zhǎng)被認(rèn)為意指投射物鏡此后所工作的波長(zhǎng)。工作波長(zhǎng)典型地 是范圍為從150nm到250nm，換言之，例如，248nm、193nm或157nm的DUV或VUV波長(zhǎng)。入射 角被認(rèn)為意指光線與在光線撞擊透鏡表面處的表面法線所成的角。通常，許多光線以不同 的入射角撞擊透鏡表面的點(diǎn)，從而抗反射涂層不僅必須對(duì)一個(gè)入射角被優(yōu)化，而且對(duì)整個(gè) 入射角范圍也必須被優(yōu)化。在這種情況下，不可能生產(chǎn)完全防止透鏡表面處的反射的抗反 射涂層；所述反射僅可能被減少。在這種情況下，抗反射涂層的復(fù)雜度隨著剩余反射在預(yù)定 的入射角范圍內(nèi)的減小程度而增加。通常，設(shè)計(jì)用于減少由于雙反射或多次反射造成的雜 散光效應(yīng)的抗反射涂層就足夠了，因?yàn)樵跊](méi)有被兩次經(jīng)過(guò)的透鏡的投射物鏡中雙反射或多 次反射占優(yōu)勢(shì)。以能夠容忍公差的方式，在入射角范圍內(nèi)具有例如大于0. 2%的反射率的抗 反射涂層足夠用來(lái)減少雙反射或多次反射。反射率的進(jìn)一步降低將使抗反射涂層不必要的 復(fù)雜。相反，如果終止在像場(chǎng)內(nèi)的雜散光路已經(jīng)由單反射而引起，則在入射角范圍內(nèi)具有大 于0. 2 %的反射率的抗反射涂層將導(dǎo)致不能容忍公差的雜散光。然而，正好這種風(fēng)險(xiǎn)在被光 線兩次經(jīng)過(guò)的第二分物鏡的透鏡而證實(shí)。這些透鏡表面因此而被覆蓋對(duì)于(這些透鏡相關(guān) 的)0°到30°的入射角范圍具有小于0.2%的反射率的抗反射涂層。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，對(duì)于150nm到250nm的波長(zhǎng)及0°到30°的入射角范 圍，抗反射涂層具有小于0. 的反射率。然而，因?yàn)閷?duì)于具有范圍為從0°到20°的小入射角的光線，也就是接近光軸的 光線，光線在透鏡表面被反射之后進(jìn)入像面且貢獻(xiàn)于背景照明的可能性尤其高，所以在本 發(fā)明的再一實(shí)施例中，被光線兩次經(jīng)過(guò)的第二分物鏡的透鏡的透鏡表面被覆蓋對(duì)于0°到 20°的入射角范圍及150nm到250nm的波長(zhǎng)具有小于0. 1 %的反射率的抗反射涂層。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，對(duì)于0°到20°的入射角范圍及150nm到250nm的波 長(zhǎng)，抗反射涂層具有小于0. 05%的反射率。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，對(duì)于0°到10°的入射角范圍及150nm到250nm的波
長(zhǎng)，抗反射涂層具有小于0. 02%的反射率。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，對(duì)于從150nm到250nm的波長(zhǎng)及從0°到30°的入射 角范圍，抗反射涂層具有小于0.2%的反射率，且對(duì)于從0°到20°的入射角范圍，抗反射 涂層同時(shí)具有小于0. 的反射率。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，對(duì)于從150nm到250nm的波長(zhǎng)及從0°到30°的入射 角范圍，抗反射涂層具有小于0.2%的反射率，對(duì)于從0°到20°的入射角范圍，抗反射涂層具有小于0.1%的反射率，且同時(shí)對(duì)于從0°到10°的入射角范圍，抗反射涂層具有小于 0. 02%的反射率。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，對(duì)于從150nm到250nm的波長(zhǎng)及從0°到30°的入射 角范圍，抗反射涂層具有小于0.1%的反射率，且同時(shí)對(duì)于從0°到10°的入射角范圍，抗 反射涂層具有小于0. 02%的反射率。抗反射涂層的復(fù)雜度尤其在構(gòu)造抗反射涂層所采用的層數(shù)方面被證明。在本發(fā)明 的一個(gè)實(shí)施例中，抗反射涂層包括六層，該六層由具有高折射率的材料和具有低折射率的 材料交替構(gòu)成。在這種情況下，當(dāng)材料在工作波長(zhǎng)具有比具有低折射率的材料的折射率高 的折射率時(shí)，其被指定為具有高折射率。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，抗反射涂層包括七層，該七層由具有高折射率的材料 和具有低折射率的材料交替構(gòu)成。由于采用由具有高折射率的材料和具有低折射率的材料交替構(gòu)成的至少六層，所 以可以在從0°到30°的整個(gè)入射角范圍確保小于0.2%的反射率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所采用的具有低折射率的材料是選自由氟化鎂、氟化 鋁、氟化鈉、氟化鋰、氟化鈣、氟化鋇、氟化鍶、冰晶石、錐冰晶石及其組合構(gòu)成的組的電介質(zhì) 材料。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所采用的具有高折射率的材料是選自由氟化釹、氟化 鑭、氟化釓、氟化鏑、氧化鋁、氟化鉛、氟化釔及其組合構(gòu)成的組的電介質(zhì)材料。對(duì)于由第二分物鏡的表面處的反射而引起的單反射的出現(xiàn)，尤其應(yīng)該考慮偏離邊 緣光線同心度小于20°的這些表面。邊緣光線同心度被認(rèn)為意指其中邊緣光線在透鏡表 面上被反射回到自身的狀態(tài)。就是說(shuō)，邊緣光線在透鏡表面具有0°的入射角。在這種情 況下，所采用的邊緣光線是假想光線，該假想光線在物面中從光軸出射且僅經(jīng)過(guò)投射物鏡 的孔徑光闌，也就是說(shuō)，在像面中具有與最大數(shù)值孔徑對(duì)應(yīng)的入射角。其是假想的邊緣光線 是因?yàn)檫@類投射物鏡具有離軸物場(chǎng)，也就是說(shuō)，投射物鏡的光軸在物場(chǎng)內(nèi)不與物面相交。然 而，該假想的邊緣光線可以在數(shù)學(xué)上被追蹤，因?yàn)閷?duì)于光線追蹤，面鏡或透鏡的物理邊界或 者因其他光學(xué)部件引起的漸暈(vignetting)是不重要的，而是邊緣光線沿著投射光路被 追蹤。那么，透鏡表面的邊緣光線同心度與單反射的產(chǎn)生是什么關(guān)系？在理想成像的情況 下，從物面出射的邊緣光線在隨后的像面中與光軸相交，也就是說(shuō)，在此類投射物鏡中，在 第一中間像面、在第二中間像面以及像面中與光軸相交。如果第二分物鏡的透鏡表面具有 邊緣光線同心度，則邊緣光線會(huì)反射回到自身且因此而在邊緣光線出射的位置處再次與光 軸相交。所謂的雜散光中間像面因此而出現(xiàn)，該雜散光中間像面與第一中間像面重合。因 為第一中間像是離軸中間像，所以第一中間像和雜散光中間像位于光軸的相對(duì)側(cè)。因此，雜 散光中間像定位在從凹面鏡到像面的投射光路中，從而雜散光可以以沿著投射光路的方式 進(jìn)入像面。而且，如果第二分物鏡是1 1物鏡，則第一和第二中間像面以及雜散光中間 像面重合。從而，雜散光中間像產(chǎn)生在第二中間像的位置且最終如同第二中間像通過(guò)第三 分物鏡成像在像面中。直接進(jìn)入像面的連續(xù)的雜散光路因單反射而出現(xiàn)。因此，具有邊緣 光線同心度或者偏離邊緣光線同心度小于20°的透鏡表面對(duì)于單反射的產(chǎn)生尤其關(guān)鍵，因 此，應(yīng)該提供改善的抗反射涂層。除了對(duì)單反射敏感的表面的改善的抗反射涂層外，進(jìn)行投射物鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)也已經(jīng)考慮了減少單反射。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二分物鏡的所有透鏡表面被構(gòu) 造為它們從邊緣光線同心度偏離大于或等于20°。結(jié)果，雜散光中間像未產(chǎn)生在第二中間 像的位置處，從而，與第二中間像不同，雜散光中間像未通過(guò)第三分物鏡成像在像面中。雜 散光和投射光特別是在第二折疊鏡的區(qū)域中具有不同的束范圍。因?yàn)榈诙郫B鏡的范圍適 合投射光束的范圍，所以雜散光束被第二折疊鏡的物理邊界漸暈化，結(jié)果，未到達(dá)像面，或 者僅以大大降低的強(qiáng)度到達(dá)像面。為了校正像場(chǎng)曲率和色差校正，第二分物鏡可以具有多個(gè)透鏡。這些被光線兩次 經(jīng)過(guò)的透鏡會(huì)具有導(dǎo)致單反射的表面。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二分物鏡恰具有一個(gè) 透鏡。這將會(huì)引起單反射的表面數(shù)量減小為兩個(gè)。然而，為了投射物鏡的成像質(zhì)量不會(huì)因第二分物鏡中透鏡數(shù)量的減少而變差，在 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)透鏡實(shí)施為雙非球面透鏡。換言之，這個(gè)透鏡具有形成在前表 面和背表面兩者上的非球面表面。因此，進(jìn)一步獲得自由度以確保需要的成像質(zhì)量。通過(guò)第二分物鏡的透鏡的透鏡表面的用于避免單反射的目標(biāo)構(gòu)造，通過(guò)用改善的 抗反射涂層覆蓋對(duì)單反射而言至關(guān)重要的透鏡表面，或者通過(guò)這兩種措施的結(jié)合使用，所 實(shí)現(xiàn)的是由雜散光造成的像面中的背景照明整體顯著降低。為了量化第二分物鏡的透鏡表 面對(duì)雜散光的影響以及利用所建議的措施帶來(lái)的雜散光的減少，例如利用布置在均勻照明 的物場(chǎng)內(nèi)且成像在像面中的非發(fā)光物來(lái)測(cè)量雜散光。在這種情況下，物例如是方形的，且可 以具有不同的邊長(zhǎng)。物例如是吸收投射光的小盒子。如果沒(méi)有雜散光，該物將清晰地成像 在像面中，從而物的像內(nèi)的強(qiáng)度是環(huán)境照明的最大值的0%。然而，如果具有雜散光，則物的 像不是暗的?？梢钥紤]物的范圍而根據(jù)物的像中心的強(qiáng)度而確定雜散光強(qiáng)度分布。物的像中心的雜散光強(qiáng)度依賴于物的照明和雜散光的起源而改變。物的照明可以 由光瞳填充率ο等表征。當(dāng)光瞳填充率ο =0.2時(shí)，投射物鏡的入瞳僅以最大光瞳半徑 的20%的半徑被照明。因此，物僅被相對(duì)于光軸具有相對(duì)較小的角的光線照明。相反，當(dāng)光 瞳填充率ο = 1.0時(shí)，投射物鏡的入瞳被全部照明，從而物被假定在物面中具有最大可能 值的光線照明。如果物被小的光瞳填充率照明，則由單反射引起的雜散光的貢獻(xiàn)大于光瞳 填充率較大的照明，因?yàn)閷?duì)于相對(duì)于光軸具有較大的角的光線，在透鏡表面處反射之后不 直接進(jìn)入像面的可能性較大，而是相反例如在透鏡座處被漸暈化。因此，例如對(duì)光瞳填充率 σ = 0. 2時(shí)的雜散光進(jìn)行測(cè)量。如果投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)不能提供這個(gè)填充率，則也 可以采用σ從0.2到0.3的光瞳填充率進(jìn)行雜散光測(cè)量。除了因第二分物鏡的透鏡表面而引起的單反射之外，也存在其他原因引起像面中 的像場(chǎng)內(nèi)的雜散光。由透鏡表面處的兩次反射引起的雙反射與單反射相比具有可以忽略的 強(qiáng)度。由表面散射或體散射引起的雜散光可以通過(guò)將物的邊長(zhǎng)選擇為足夠長(zhǎng)，例如，1. Omm, 而與由單反射引起的雜散光區(qū)別開(kāi)。這樣，在物的像中心中由表面散射或體散射引起的雜 散光的強(qiáng)度比由單反射引起的雜散光強(qiáng)度低至少70%。如果邊長(zhǎng)進(jìn)一步增加，則盡管由 表面散射或體散射引起的雜散光與由單反射引起的雜散光分開(kāi)更好，但用于由單反射引起 的雜散光的測(cè)量信號(hào)會(huì)減少。如果具有1.0mm邊長(zhǎng)的物不可得，則也可以對(duì)邊長(zhǎng)范圍為從 0. 8mm到1. 2mm的物進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)應(yīng)用所建議的用于降低第二分物鏡的透鏡表面上的單 反射的措施，在光瞳填充率σ的范圍為從0.2到0.3時(shí)，對(duì)邊長(zhǎng)范圍為從0.8mm到1.2mm 的方形物的雜散光測(cè)量中，物的像中心的雜散光強(qiáng)度小于1. 1%。
在一個(gè)實(shí)施例中，在光瞳填充率σ的范圍為從0.2到0.3時(shí)，對(duì)邊長(zhǎng)范圍為從 0. 8mm到1. 2mm的方形物的雜散光測(cè)量中，物的像中心的雜散光強(qiáng)度小于0. 9%。在再一實(shí)施例中，在光瞳填充率σ的范圍為從0.2到0.3時(shí)，對(duì)邊長(zhǎng)范圍為從 0. 8mm到1. 2mm的方形物的雜散光測(cè)量中，物的像中心的雜散光強(qiáng)度小于0. 5%。第二分物鏡的透鏡表面對(duì)雜散光的貢獻(xiàn)也可以通過(guò)測(cè)量?jī)煞N不同的光瞳填充率 下像場(chǎng)內(nèi)的像面中的雜散光以及通過(guò)確定雜散光的改變而確定，因?yàn)閱畏瓷涞男纬蓸O大地 依賴于光瞳填充率。相反，像面中雜散光的其他起因，諸如，例如表面散射或體散射，表現(xiàn)出 對(duì)光瞳填充率較低的依賴性，且與單反射相比導(dǎo)致幾乎與照明無(wú)關(guān)的背景照明。因此，例如 首先對(duì)σ = 1.0的光瞳填充率，其次對(duì)σ = 0. 2的光瞳填充率進(jìn)行雜散光測(cè)量。如果投 射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)不能提供這些填充率，則σ =0.8到σ =1.0之間的光瞳填充率 以及σ =0.2到σ =0.3之間的光瞳填充率被分別用于雜散光測(cè)量。如果所建議的降低 單反射的措施應(yīng)用于第二分物鏡的透鏡表面，則對(duì)于像場(chǎng)內(nèi)的一像點(diǎn)，光瞳填充率為ο = 0.2到σ =0.3之間時(shí)的雜散光強(qiáng)度與光瞳填充率為σ =0.8到σ =1.0之間的雜散光 強(qiáng)度之間的最大差異小于0. 3%。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二分物鏡具有絕對(duì)值在0. 8到1. 25之間的成像比 例。因此，第二分物鏡基本上以1 1將第一中間像成像到第二中間像面上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二分物鏡的凹面鏡布置在光瞳面的區(qū)域中，其位置 通過(guò)近軸主光線與投射物鏡的光軸相交點(diǎn)而確定。在這種情況下，當(dāng)從物場(chǎng)出射的所有主 光線在凹面鏡處的最大高度小于凹面鏡的光學(xué)利用區(qū)域的直徑的20%時(shí)，凹面鏡布置在光 瞳面的區(qū)域中。一方面，如果第二分物鏡的成像比例的絕對(duì)值的范圍為從0. 8到1. 25，且另一方 面，第二分物鏡具有光瞳面區(qū)域中的凹面鏡，則第二分物鏡就凹面鏡而言具有基本對(duì)稱的 結(jié)構(gòu)。這樣，如果第二分物鏡處的透鏡表面沒(méi)有偏離邊緣光線同心度或者僅偏離小的邊緣 光線同心度，則雜散光在所述透鏡表面處的反射產(chǎn)生大致與第二中間像重合的雜散光中間 像，且因此通過(guò)第三分物鏡成像在像面中。對(duì)于像場(chǎng)曲率和像差的校正無(wú)可否認(rèn)是有利的 這種第二分物鏡的結(jié)構(gòu)然而會(huì)導(dǎo)致不能容忍公差的單反射。那樣，可以通過(guò)透鏡表面處與 邊緣光線同心度的目標(biāo)偏離或者用改善的抗反射涂層覆蓋透鏡表面而降低單反射。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二中間像布置在第二折疊鏡的區(qū)域中。在這種情況 下，當(dāng)在垂直于光軸布置且與第二折疊鏡具有相同的光軸相交點(diǎn)的假想面中，從物場(chǎng)內(nèi)距 光軸的距離最大的物點(diǎn)出射的主光線距光軸的徑向距離的一半大于邊緣光線的徑向距離 時(shí)，第二中間像布置在第二折疊鏡的區(qū)域中。在這種情況下采用為確定邊緣光線同心度而 已經(jīng)定義的邊緣光線。一旦在這種情況下雜散光中間像不位于第二中間像處，則雜散光束 便被第二折疊鏡的物理邊界漸暈化，且該單反射的雜散光強(qiáng)度被降低。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二分物鏡中的所有透鏡布置為與第一中間像或第二 中間像相比更靠近凹面鏡。因?yàn)榈诙治镧R的透鏡沿光軸分布，所以為了確定透鏡距離，兩 個(gè)透鏡頂點(diǎn)之間的中點(diǎn)被確定，且該距離從該中點(diǎn)被測(cè)量。在這種情況下，兩個(gè)中間像的位 置由中間像的近軸位置產(chǎn)生。由于第二分物鏡的透鏡布置為與中間像相比更靠近凹面鏡， 因此它們也更遠(yuǎn)離第二折疊鏡。然而，如果雜散光中間像不理想地與第二中間像重合，透鏡 表面相對(duì)于第二折疊鏡的距離越遠(yuǎn)，第二折疊鏡由于其物理邊界而引起的漸暈效應(yīng)越大。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，折反射投射物鏡是用于微光刻的投射曝光設(shè)備的一部 分，該投射曝光設(shè)備除了具有投射物鏡之外還具有用于為物面中的物場(chǎng)提供照明的照明系 統(tǒng)。為了利用投射曝光設(shè)備生產(chǎn)半導(dǎo)體部件以及其他精細(xì)結(jié)構(gòu)部件，在折反射投射物 鏡的物面中提供具有預(yù)定圖案的掩模母版，在折反射投射物鏡的像面中提供具有光敏層的 晶片，且掩模母版利用照明系統(tǒng)被照明，最后，掩模母版的照明區(qū)域通過(guò)折反射投射物鏡成 像到晶片上。


下面，基于附圖中示出的示范性實(shí)施例，將更全面的解釋本發(fā)明的細(xì)節(jié)，具體地， 附圖中圖1示出折反射投射物鏡的透鏡部和投射光路；圖2示出圖1的投射物鏡的透鏡部和雜散光路；圖3示出抗反射涂層的示意圖；圖4示出抗反射涂層的示意圖；圖5示出抗反射涂層的示意圖；圖6示出圖3到5的抗反射涂層的反射率值作為入射角的函數(shù)的曲線；圖7以等強(qiáng)度線圖示示出光瞳填充率σ = 0. 2時(shí)的雜散光強(qiáng)度分布；圖8示出圖1中的投射物鏡中被光線兩次經(jīng)過(guò)的透鏡的抗反射涂層具有0. 2%的 反射率時(shí)的雜散光強(qiáng)度剖面；圖9示出圖1中的投射物鏡中被光線兩次經(jīng)過(guò)的透鏡采用根據(jù)圖4的抗反射涂層 時(shí)的雜散光強(qiáng)度剖面；圖10示出用于圖示雜散光測(cè)量技術(shù)的示意圖；圖11示出折反射投射物鏡的透鏡部與投射光束路徑；圖12示出具有雜散光路的圖11的投射物鏡的透鏡部；圖13示出具有雜散光路的圖11的投射物鏡的透鏡部；圖14示出圖11中的投射物鏡中被光線兩次經(jīng)過(guò)的透鏡的抗反射涂層具有0. 2% 的反射率時(shí)的雜散光強(qiáng)度剖面；圖15示出圖11中的投射物鏡中被光線兩次經(jīng)過(guò)的透鏡采用根據(jù)圖4的抗反射涂 層時(shí)的雜散光強(qiáng)度剖面；圖16示出折反射投射物鏡的透鏡部與投射光束路徑；圖17示出折反射投射物鏡的透鏡部與投射光束路徑；以及圖18示出微光刻投射曝光設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出折反射投射物鏡1的透鏡部。投射物鏡1的光學(xué)設(shè)計(jì)取自2009年4月 9日公布的Omura的專利申請(qǐng)US2009/0092925A1，且對(duì)應(yīng)于圖4。設(shè)計(jì)光學(xué)數(shù)據(jù)總結(jié)在 US2009/0092925A1中的表1中。因此，為了更詳細(xì)地說(shuō)明投射物鏡1的光學(xué)設(shè)計(jì)，將參考 US2009/0092925A1。投射物鏡1將物面5中的物場(chǎng)3成像到像面9中的像場(chǎng)7。投射物鏡1包括第一分物鏡11，將物場(chǎng)3成像在實(shí)的第一中間像13上；第二分物鏡15，將第一中間 像13成像在實(shí)的第二中間像17上；以及第三分物鏡19，將第二中間像17成像在像場(chǎng)7上。 第二分物鏡15實(shí)施為具有凹面鏡21和兩個(gè)透鏡L21和L22的折反射物鏡。折疊鏡23布 置在第一中間像13的區(qū)域中，所述折疊鏡將來(lái)自物面5的投射光31沿凹面鏡21的方向偏 轉(zhuǎn)。折疊鏡25布置在第二中間像17的區(qū)域中，所述折疊鏡將來(lái)自凹面鏡21的投射光向像 面9的方向偏轉(zhuǎn)。對(duì)投射物鏡1進(jìn)行雜散光分析，從而確定作為單反射、雙反射或多次反射的雜散 光能夠進(jìn)入像面9且能在像面9處導(dǎo)致背景照明的雜散光路徑。圖2示出對(duì)于投射物鏡 1，這樣的雜散光路徑33起因于事實(shí)投射光31在透鏡L21面對(duì)凹面鏡21的表面被反射， 所述表面被稱為透鏡L21的背表面。在所示的雜散光路徑33中，偏離投射光路徑31的雜 散光33不經(jīng)過(guò)透鏡L22和凹面鏡21，而是經(jīng)過(guò)如果投射光31在被凹面鏡21反射后且透 過(guò)透鏡L22之后再次進(jìn)入透鏡L21也將經(jīng)過(guò)的所有其他光學(xué)表面。在雜散光路徑33中， 雜散光中間像35產(chǎn)生在折疊鏡25的區(qū)域中，因此，同時(shí)也實(shí)際上處在第二中間像17的位 置。結(jié)果，實(shí)質(zhì)上全部的雜散光都被折疊鏡25反射而沒(méi)有被折疊鏡25的物理邊界漸暈化 (vignette)，并且以與投射光31相似的方式，經(jīng)過(guò)第三分物鏡19而到達(dá)像面9?？讖焦怅@ 29實(shí)際上全部被雜散光照亮，從而其不可能在投射光31未被顯著漸暈化的前提下通過(guò)孔 徑光闌平面中的空間分隔光闌(spatially delimited diaphragm)濾除雜散光。透鏡L21的背表面產(chǎn)生具有非常高的雜散光強(qiáng)度的單反射。在這種情況下，雜散 光強(qiáng)度大致對(duì)應(yīng)于投射光的強(qiáng)度乘以透鏡L21的背表面的反射率。這種強(qiáng)烈的單反射因透 鏡L21的背表面具有0.6°的邊緣光線同心度而引起。因此，實(shí)質(zhì)上提供邊緣光線同心度。 加之第二分物鏡15具有絕對(duì)值為1. 03的成像比例(imaging scale)且凹面鏡21布置在 光瞳面的區(qū)域中，雜散光中間像35因此實(shí)質(zhì)上產(chǎn)生在第二中間像17的位置，因此，雜散光 33經(jīng)由第二折疊鏡25幾乎完全被傳輸。透鏡L21的前表面同樣也具有低的邊緣光線同心度，其值為15.9°，結(jié)果，這個(gè)表 面也貢獻(xiàn)于像面9中的雜散光。透鏡L22的面對(duì)凹面鏡21的背表面的邊緣光線同心度為 24.0°，而透鏡L22的前表面的邊緣光線同心度為22. 9°，結(jié)果，盡管這兩個(gè)表面也相似地 貢獻(xiàn)于像面9中的雜散光，但其的貢獻(xiàn)的程度遠(yuǎn)小于透鏡L21的背表面的貢獻(xiàn)的程度。通 常，第二分物鏡15的透鏡L21和L22應(yīng)該被認(rèn)為易受雜散光的影響，因?yàn)檫@兩個(gè)透鏡是光 線兩次通過(guò)的透鏡，是投射光31在朝向凹面鏡21的光路上以及在離開(kāi)凹面鏡21的光路上 都通過(guò)的透鏡。在被兩次經(jīng)過(guò)的所述透鏡L21和L22的透鏡表面處被反射的雜散光線一旦 經(jīng)過(guò)第二折疊鏡25，便存在該雜散光線到達(dá)像面9且貢獻(xiàn)于外部光(extraneous light)的 可能。這是這類投射物鏡的基本問(wèn)題。在單反射的情況下，像面9中雜散光的強(qiáng)度線性地取決于反射雜散光的透鏡表面 的反射率。在投射物鏡1中光線兩次經(jīng)過(guò)的透鏡L21和L22的透鏡表面因此覆蓋有這樣的 抗反射涂層，該抗反射涂層對(duì)于193. 3nm的投射光波長(zhǎng)及從0°到30°的入射角具有小于 0. 2%的反射率。圖3到5示出了這樣的抗反射涂層的各種示例實(shí)施例。圖3示出了從透鏡的基底339開(kāi)始的抗反射涂層337的層序列，所述基底由石英 (SiO2)構(gòu)成?？狗瓷渫繉?37包括6層，這6層由具有高折射率的材料和具有低折射率的 材料交替構(gòu)成。氟化鎂(MgF2)用作具有低折射率的材料。氟化鑭(LaF3)用作具有高折射率的材料。各層的幾何厚度、材料和折射率以及圖3中采用的參考標(biāo)記標(biāo)識(shí)在表1中。各 層的厚度相對(duì)于彼此準(zhǔn)確地示出在圖3中。表 權(quán)利要求
1.一種用于微光刻的折反射投射物鏡(1、1101、1601、1701)，用于將物面(5、1105、 1605、1705)中的物場(chǎng)(3、1103、1603、1703)成像到像面(9、1109、1609、1709)中的像場(chǎng)(7、 1107、1607、1707)，包括第一分物鏡(11、1111、1611、1711)，用于將所述物場(chǎng)成像到實(shí)的第一中間像(13、 1113、1613、1713)上；第二分物鏡(15、1115、1615、1715)，用于將所述第一中間像成像到實(shí)的第二中間像 (17、1117、1617、1717)上；以及第三分物鏡(19、1119、1619、1719)，用于將所述第二中間像成像到所述像場(chǎng)上，其中所述第二分物鏡是恰具有一個(gè)凹面鏡(21、1121、1621、1721)且具有至少一個(gè)透 鏡(L21、L22、L1111、L1611、L1712)的折反射物鏡，并且其中提供第一折疊鏡(23、1123、1623、1723)和第二折疊鏡(25、1125、1625、1725)，所 述第一折疊鏡用于將來(lái)自所述物面的光線偏向所述凹面鏡的方向，所述第二折疊鏡用于將 來(lái)自所述凹面鏡的光線偏向所述像面的方向，其特征在于所述第二分物鏡的所述透鏡(L21、L22、L1111、L1611、L1712)的至少一個(gè)表面具有對(duì) 于從150nm到250nm的工作波長(zhǎng)及從0°到30°的入射角反射率小于0. 2%的抗反射涂層 (337、437、537)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折反射投射物鏡，其中所述抗反射涂層(337、437、537)包括 至少 6 層(339、341、343、345、347、349、351 ；439、441、443、445、447、449、451 ；539、541、543、 545、547、549、551、553)，該6層由具有高折射率的材料和具有低折射率的材料交替構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的折反射投射物鏡，其中具有低折射率的所述材料是選自由氟 化鎂、氟化鋁、氟化鈉、氟化鋰、氟化鈣、氟化鋇、氟化鍶、冰晶石、錐冰晶石及其組合構(gòu)成的 組的電介質(zhì)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的折反射投射物鏡，其中具有高折射率的所述材料是選自 由氟化釹、氟化鑭、氟化釓、氟化鏑、氧化鋁、氟化鉛、氟化釔及其組合構(gòu)成的組的電介質(zhì)材 料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的折反射投射物鏡，其中至少一個(gè)表面偏離邊緣 光線同心度小于20°，其中如果在物面中從光軸出射且在像面中具有與最大數(shù)值孔徑相對(duì)應(yīng)的入射角的邊 緣光線在所述透鏡表面處具有0°的入射角，則具有邊緣光線同心度。
6.一種用于微光刻的折反射投射物鏡(1101、1601、1701)，用于將物面(1105、1605、 1705)中的物場(chǎng)(1103、1603、1703)成像到像面(1109、1609、1709)中的像場(chǎng)(1107、1607、 1707)，其包括第一分物鏡(1111、1611、1711)，將所述物場(chǎng)成像到實(shí)的第一中間像(1113、1613、 1713)上；第二分物鏡(1115、1615、1715)，將所述第一中間像成像到實(shí)的第二中間像(1117、 1617,1717)上；以及第三分物鏡(1119、1619、1719)，將所述第二中間像成像到所述像場(chǎng)上，其中所述第二分物鏡是恰具有一個(gè)凹面鏡(1121、1621、1721)且具有至少一個(gè)透鏡(L1111、L1611、L1712)的折反射物鏡，并且其中第一折疊鏡(1123、1623、1723)和第二折疊鏡(1125、1625、1725)被提供，所述第 一折疊鏡用于使從所述物面出射的光線偏向所述凹面鏡的方向，所述第二折疊鏡用于將從 所述凹面鏡出射的光線偏向所述像面的方向，其特征在于所述第二分物鏡(1115、1615、1715)的所述透鏡(Lllll、L1611、L1712)的所有表面被 構(gòu)造為偏離所述邊緣光線同心度大于或等于20°，其中如果在所述物面中從所述光軸出射且在所述像面中具有與最大數(shù)值孔徑相對(duì)應(yīng) 的入射角的邊緣光線在所述透鏡表面處具有0°的入射角，則具有邊緣光線同心度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的折反射投射物鏡，其中所述第二分物鏡恰具有一個(gè)透鏡 (L1111、L1611、L1712)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的折反射投射物鏡，其中所述透鏡(L1611、L1712)的兩個(gè)透鏡 表面都構(gòu)造成非球面形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的折反射投射物鏡，其中所述第二分物鏡(15、 1115、1615、1715)具有絕對(duì)值為從0. 8到1.25的成像比例。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的折反射投射物鏡，其中所述凹面鏡(21、1121、 1621,1721)布置在光瞳面區(qū)域中，其中從所述物場(chǎng)出射的所有主光線在所述凹面鏡處的最 大高度小于所述凹面鏡的光學(xué)利用區(qū)域直徑的20%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的折反射投射物鏡，其中所述第二中間像(17、 1117、1617、1717)布置在所述第二折疊鏡(25、1125、1625、1725)的區(qū)域中，其中在垂直于 所述光軸布置且與所述第二折疊鏡具有相同的光軸相交點(diǎn)的平面中，從所述物場(chǎng)內(nèi)距所述 光軸的距離最大的物點(diǎn)出射的主光線距光軸的徑向距離的一半大于邊緣光線的徑向距離， 該邊緣光線在所述物面中從所述光軸出射且在所述像面中具有與最大數(shù)值孔徑相對(duì)應(yīng)的 入射角。
12.一種用于微光刻的投射曝光設(shè)備(1801)，包括照明系統(tǒng)(1805)和根據(jù)權(quán)利要求1 到11任一項(xiàng)所述的折反射投射物鏡(1813)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于微光刻的折反射投射物鏡，將物面中的物場(chǎng)成像到像面中的像場(chǎng)上，且包括第一分物鏡，將物場(chǎng)成像到實(shí)的第一中間像上；第二分物鏡，將第一中間像成像到實(shí)的第二中間像上；以及第三分物鏡，將第二中間像成像到像場(chǎng)上。第二分物鏡是恰具有一個(gè)凹面鏡且具有至少一個(gè)透鏡的折反射物鏡。提供第一折疊鏡和第二折疊鏡，該第一折疊鏡用于將來(lái)自物面的光線轉(zhuǎn)向凹面鏡的方向，該第二折疊鏡用于將來(lái)自凹面鏡的光線轉(zhuǎn)向像面的方向。第二分物鏡的透鏡的至少一個(gè)表面具有對(duì)于從150nm到250nm的工作波長(zhǎng)及從0°到30°的入射角反射率小于0.2％的抗反射涂層。備選地或附加地，第二分物鏡的透鏡的所有表面被構(gòu)造為偏離所述邊緣光線同心度大于或等于20°。
文檔編號(hào)G02B1/11GK101995591SQ20101025429
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者亞歷山大·埃普爾, 弗拉迪米爾·卡梅諾夫, 托拉爾夫·格魯納, 托馬斯·希克坦茲 申請(qǐng)人:卡爾蔡司Smt股份公司