專利名稱：成像光學(xué)系統(tǒng)和具有此類型的成像光學(xué)系統(tǒng)的用于微光刻的投射曝光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多個反射鏡的成像光學(xué)系統(tǒng)，其將物平面中的物場成像到像平面中的像場中。此外，本發(fā)明還涉及具有此類型的成像光學(xué)系統(tǒng)的投射曝光設(shè)備，用于利用此類型的投射曝光系統(tǒng)制造微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)組件的方法，以及通過此方法制造的微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)組件。
背景技術(shù)：
US 2006/023^67Α1和US 2008/0170310A1中公開了說明書開始所提及的類型的
成像光學(xué)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)說明書開始所提及的類型的成像光學(xué)系統(tǒng)，從而獲得多種小像差的可處理組合，可管理制造、以及良好的成像光通過量。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過具有權(quán)利要求1中所公開的特征的成像光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)此目的。根據(jù)本發(fā)明，認(rèn)識到在成像質(zhì)量沒有相對大的損失的情況下，可以在光瞳遮擋系統(tǒng)(即具有光瞳遮擋的成像光學(xué)系統(tǒng))中配置具有連續(xù)反射面的倒數(shù)第二個反射鏡，即在倒數(shù)第二個反射鏡的光學(xué)使用區(qū)域內(nèi)沒有通孔。這有助于制造具有足夠反射鏡厚度的該倒數(shù)第二個反射鏡，還允許在該倒數(shù)第二個反射鏡的面向像平面的一側(cè)與該像平面之間具有足夠大的間距，而同時最小化光瞳遮擋的尺寸。如果該倒數(shù)第二個反射鏡被布置在相對于其它反射鏡較薄的鏡體和/或鏡載體上，則對制造的該助益尤其重要。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過具有在權(quán)利要求2中公開的特征的成像光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)說明書開頭所提及的目的。通過出瞳內(nèi)由于光瞳遮擋而被遮蔽的面積相對于成像光學(xué)系統(tǒng)的出瞳的總面積的比例而產(chǎn)生光瞳遮擋的數(shù)值。小于5%的光瞳遮擋使得有光瞳遮擋的成像光學(xué)系統(tǒng)可以具有特別高的光通過量。此外，根據(jù)本發(fā)明的小遮擋可以導(dǎo)致對成像光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量 (尤其是對成像對比度)的較小或者可忽略的影響。光瞳遮擋可以小于10%。光瞳遮擋可以例如是4. 4%或4.0%。光瞳遮擋可以小于4%，可以小于3%，可以小于2%，甚至可以小于1 %。成像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳遮擋可以由反射鏡之一預(yù)先確定，例如由其通孔或者由其外邊界，或者由布置在物場和像場之間的成像光的光束路徑中的遮擋光欄或光闌。根據(jù)上面所描述的兩個方面之一的成像光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡中的至少一個可以具有被設(shè)計為不能由旋轉(zhuǎn)對稱函數(shù)描述的自由形狀面的反射面。根據(jù)權(quán)利要求3的倒數(shù)第二個反射鏡的工作間距附加地有助于它的制造。該工作間距可以是至少22mm、至少40mm、至少60mm、至少80mm、可以甚至為85mm。甚至可以對工作間距使用更大的值。工作間距被定義為像平面與最接近的反射鏡(即投射光學(xué)系統(tǒng)的倒數(shù)第二個反射鏡)的使用反射面的最接近于該像平面的部分之間的間距。像平面是成像光學(xué)系統(tǒng)的與倒數(shù)第二個反射鏡相鄰的場平面。根據(jù)權(quán)利要求4的最大入射角有助于在此反射鏡上配置高反射膜。這是有利的，尤其是在使用具有小波長的成像光的情況下，例如DUV(深紫外)、VUV(真空紫外)、或 EUV(極紫外)波長。從而，尤其可以使用具有入射角的小接受帶寬并因此具有相應(yīng)高反射率的多層膜。成像光在光束路徑中的倒數(shù)第二個反射鏡上的最大入射角在成像光學(xué)系統(tǒng)的子午面中可以是 34. 5°、30°、25°、20° ,16. 9°、或 159°。根據(jù)權(quán)利要求5的倒數(shù)第二個反射鏡的布置使得支撐該倒數(shù)第二個反射鏡以及倒數(shù)第三個反射鏡與倒數(shù)第二個反射鏡之間的成像光束路徑部分前方的成像光束路徑的反射鏡的支撐體可以在設(shè)計上相對比較緊湊。作為對此的替代，可以使用根據(jù)權(quán)利要求6的倒數(shù)第二個反射鏡的布置。根據(jù)權(quán)利要求7的、倒數(shù)第三個和倒數(shù)第六個反射鏡背對背的布置導(dǎo)致很好地使用安裝空間的成像光學(xué)系統(tǒng)的緊湊結(jié)構(gòu)。本質(zhì)上，也可以使用在單片基體的兩個側(cè)上都設(shè)置反射面(對應(yīng)于被取代的反射鏡布置的反射鏡面)的布置來代替背對背反射鏡布置。根據(jù)權(quán)利要求8的至少一個中間像使得可以引導(dǎo)物場和像場之間的成像光的光束路徑的成像光束路徑部分靠近地越過成像光學(xué)系統(tǒng)的其它組件。特別地，該中間像可以布置在最后一個反射鏡的通孔的區(qū)域中，這使得可以形成小的光瞳遮擋。成像光學(xué)系統(tǒng)也可以具有超過一個中間像，尤其是可以在物場和像場之間的成像光的光束路徑中具有兩個中間像。多個中間像也可以用于校正像差或簡化所涉及的反射鏡形狀的設(shè)計。根據(jù)權(quán)利要求9的至少一個交叉或相交區(qū)域允許緊湊的光束引導(dǎo)。成像光學(xué)系統(tǒng)在成像光束路徑部分之間也可以具有超過一個此類型的相交區(qū)域，尤其是兩個、三個或四個相交區(qū)域。一個或所有相交區(qū)域可以至少部分地彼此空間重疊。相交區(qū)域是指在其中成像光束路徑部分完全相交。根據(jù)定義，在反射鏡上的反射中，成像光束路徑部分不在此類型的相交區(qū)域中相交。根據(jù)權(quán)利要求10的數(shù)值孔徑導(dǎo)致成像光學(xué)系統(tǒng)的高分辨率。數(shù)值孔徑可以是至少0.4，也可以是至少0.5。根據(jù)權(quán)利要求11的矩形場有助于在使用成像光學(xué)系統(tǒng)時進行光刻工藝。特別地， 可以通過使用非旋轉(zhuǎn)對稱的自由形狀面作為成像光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡的反射面而獲得此類型的矩形場。至少一個反射鏡可以被配置為此類型的自由形狀面。像場可以具有2mnD^6mm 或2. 5mmx26mm的維度。當(dāng)使用成像光學(xué)系統(tǒng)作為投射光學(xué)系統(tǒng)時，根據(jù)權(quán)利要求12，特別地體現(xiàn)出了它的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)可以精確地具有6個反射鏡。根據(jù)本發(fā)明的投射曝光設(shè)備的優(yōu)點對應(yīng)于上面關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)所說明的優(yōu)點。投射曝光設(shè)備的光源在設(shè)計上可以是寬帶的，例如具有可以大于Inm、大于 IOnm或大于IOOnm的帶寬。此外，投射曝光設(shè)備可以被設(shè)計為使得可以以不同波長的光源操作?？梢耘c根據(jù)本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)一起使用針對尤其是用于微光刻的其它波長的光源，例如具有波長365nm、248nm、193nm、157nm、126nm, 109nm的光源，尤其是具有小于IOOnm(例如在5nm和30nm之間)的波長的光源。投射曝光設(shè)備的光源可以被構(gòu)造為產(chǎn)生具有5nm至30nm的波長的照明光。此類型的光源在反射鏡需要反射膜，為了滿足最小反射率要求，所述反射鏡僅具有較小的入射角接受帶寬。與根據(jù)本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)一起，可以滿足對較小的入射角接受帶寬的要求。對應(yīng)的優(yōu)點適用于根據(jù)本發(fā)明的制造方法以及由此制造的微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)組件。


下面借助于附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例，其中圖1示例性地示出了用于EUV微光刻的投射曝光設(shè)備；圖2在子午面中示出了可以用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中的投射透鏡系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)的實施例，針對多個選擇的場點的主光束以及上和下彗發(fā)光束，(虛擬地)示出了成像光束路徑；圖3至21在類似于圖2的視圖中示出了成像光學(xué)系統(tǒng)的其它實施例。
具體實施例方式用于微光刻的投射曝光設(shè)備1具有用于照明光或成像光3的光源。光源2是EUV 光源，其產(chǎn)生例如5nm與30nm之間(尤其是5nm與15nm之間)的波長范圍中的光。特別地，光源2可以是具有13. 5nm的波長的光源，或者具有6. 9nm的波長的光源。也可以使用其它EUV波長。通常而言，對于在投射曝光設(shè)備1中引導(dǎo)的照明光3，甚至可以使用任何期望的波長，例如可見光波長，或者可以在微光刻中使用并且合適的激光光源和/或LED光源可以獲得的其它任何波長(例如365nm、248nm、193nm、157nm、U9nm或109nm)。圖1中極其示意性地示出了照明光3的光束路徑。照明光學(xué)系統(tǒng)6被用于將照明光3從光源2引導(dǎo)到物平面5中的物場4。使用投射光學(xué)系統(tǒng)或成像光學(xué)系統(tǒng)7以預(yù)定的縮小比例將物場4成像在像平面9中的像場8中。 像場8在χ方向上具有^mm的范圍，在y方向上具有2mm的范圍。物場4和像場8是矩形的。圖2等中示出的實施例之一可以被用于投射光學(xué)系統(tǒng)7。根據(jù)圖2的投射光學(xué)系統(tǒng)7 縮小4倍。其它縮小比例也是可以的，例如h、8x或者大于8x的其它縮小比例。在根據(jù)圖 2等的實施例中的投射光學(xué)系統(tǒng)7的像平面9被布置為平行于物平面5。這里，反射掩模 10 (也被稱為掩模母版)中與物場4 一致的部分被成像。通過投射光學(xué)系統(tǒng)7的成像發(fā)生在晶片形式的基底11上，基底被基底支撐體12 支撐。圖1示意性地示出了在掩模母版10和投射光學(xué)系統(tǒng)7之間的、在其中傳播的照明光 3的光束集13，以及在投射光學(xué)系統(tǒng)7和基底11之間的、離開投射光學(xué)系統(tǒng)7的照明光3的光束集14。根據(jù)圖2的實施例中的投射光學(xué)系統(tǒng)7的像場側(cè)上的數(shù)值孔徑(NA)是0. 50。 這在圖1中未按比例顯示。為了輔助描述投射曝光設(shè)備1和投射光學(xué)系統(tǒng)7的各種實施例，在圖中提供了笛卡爾xyz坐標(biāo)系統(tǒng)，根據(jù)該坐標(biāo)系統(tǒng)，產(chǎn)生了附圖中所示的組件的相應(yīng)位置參考。在圖1中， χ方向垂直于圖面的平面并向圖面內(nèi)。1方向向右延伸，ζ方向向下。
6
投射曝光設(shè)備1是掃描曝光機類型。在投射曝光設(shè)備1的操作期間，掩模母版10 和基底11兩者都被在y方向上掃描。也可以使用步進曝光機類型的投射曝光設(shè)備1，其中， 在基底11的各次曝光之間發(fā)生掩模母版10和基底11在y方向上的步進位移。圖2示出了投射光學(xué)系統(tǒng)7的第一實施例的光學(xué)設(shè)計。圖2示出了三個相應(yīng)的單獨光束15的光束路徑，所述三個單獨光束15從在圖2中的y方向上彼此分開的5個物場點發(fā)出。屬于這5個物場點之一的三個單獨光束15分別與2個物場點的三個不同照明方向關(guān)聯(lián)。圖2中僅為了圖示的原因示出了穿過投射光學(xué)系統(tǒng)7的光瞳平面17中的光瞳中心的主光束16，因為投射光學(xué)系統(tǒng)7的中心光瞳遮擋，所以主光束16不是實際存在的，而僅是投射光學(xué)系統(tǒng)7的虛擬成像光束路徑。這些主光束16從物平面5開始首先發(fā)散傳輸。 在下文中，這也被稱為投射光學(xué)系統(tǒng)7的入瞳的負(fù)后焦距。根據(jù)圖2的投射光學(xué)系統(tǒng)7的入瞳不位于投射光學(xué)系統(tǒng)7內(nèi)，而是在物平面5的前方的光束路徑中。這使得可以例如將照明光學(xué)系統(tǒng)6的光瞳組件布置在投射光學(xué)系統(tǒng)7的、在投射光學(xué)系統(tǒng)7的前方的光束路徑中的入瞳中，而在此光瞳組件和物平面5之間不存在其它成像光學(xué)組件。根據(jù)圖2的投射光學(xué)系統(tǒng)7總共具有6個反射鏡，以它們布置在從物場4開始的單獨光束15的光束路徑中的順序，將其連續(xù)地編號為Ml至M6。圖2示出了這些反射鏡Ml 至M6或M5、M6的被計算的反射面。僅這些被計算的反射面中的較小區(qū)域被使用，如圖2的視圖中所示的。僅反射面中的此實際使用的區(qū)域?qū)嶋H存在于真實的反射鏡Ml至M6中。這些有用的反射面被以公知的方式由鏡體承載。投射光學(xué)系統(tǒng)7的所有6個反射鏡Ml至M6被設(shè)計為不能由旋轉(zhuǎn)對稱函數(shù)描述的自由形狀面。也可以有投射光學(xué)系統(tǒng)7的其它實施例，其中反射鏡Ml至M6中的至少一個具有此類型的自由形狀反射面。此類型的自由形狀面也可以從旋轉(zhuǎn)對稱參考面產(chǎn)生。US 2007-0058269A1公開了用于微光刻的投射曝光設(shè)備的投射光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡的反射面的此類型的自由形狀面?？梢酝ㄟ^以下等式數(shù)學(xué)地描述自由形狀面2 = ^=JL==+ ^CiX-F"CD
1 + Jl — (1 + k)c r其中，滿足/ = —2 銷+(2)Z是自由形狀面在點x、y出的升起(弧矢)高度(x2+y2 = r2)。c是對應(yīng)于相應(yīng)非球面的頂點曲率的常數(shù)。k對應(yīng)于相應(yīng)非球面的圓錐常數(shù)。q是單項式系數(shù)。典型地，基于投射光學(xué)系統(tǒng)7內(nèi)的反射鏡的期望光學(xué)特性確定c、k和&的值?？梢园雌谕兓瘑雾検降碾A數(shù)m+n。更高階數(shù)的單項式可以導(dǎo)致投射光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計具有改善的像差校正，但計算更復(fù)雜。m+n可以選擇3至大于20之間的值。自由形狀面可以被由Zernike多項式數(shù)學(xué)地描述，例如在光學(xué)設(shè)計程序CODE V 的手冊中描述了 Zernike多項式。替代地，可以借助于二維樣條表面描述自由形狀面。這樣的示例是Bezier曲線或非均勻有理基樣條(NURBS)。例如可以通過xy平面上的點的網(wǎng)絡(luò)和所關(guān)聯(lián)的ζ值，或者通過這些點和與它們關(guān)聯(lián)的梯度，描述二維樣條表面。根據(jù)樣條表面的相應(yīng)類型，使用例如多項式或它們的連續(xù)性和可微性具有特定特性的函數(shù)在所述網(wǎng)絡(luò)點之間進行插值而獲得完整的表面。這樣的示例是解析函數(shù)。反射鏡Ml至M6具有多反射層，以優(yōu)化它們對入射EUV照明光3的反射。單獨光束15在反射鏡表面上的入射角越接近垂直入射，可以越好地優(yōu)化該反射。投射光學(xué)系統(tǒng)7 對于所有單獨光束15總體上具有小的反射角?？梢詮囊韵卤碇袑?dǎo)出投射光學(xué)系統(tǒng)7的反射鏡Ml至M6的反射面的光學(xué)設(shè)計數(shù)據(jù)。這些表中的第一個表為光學(xué)組件的光學(xué)表面和孔徑光闌給出了頂點曲率(半徑)和間距值(厚度)，厚度對應(yīng)于從物平面開始的光束路徑中相鄰元件的ζ間距。第二個表面提供了上面對反射鏡Ml至M6給出的自由形狀面方程中的單項式Χ η的系數(shù)C」。在此情況下， Nradius是標(biāo)準(zhǔn)化因子。根據(jù)第二個表，仍然以mm為單位給出量值，從反射鏡基準(zhǔn)設(shè)計出發(fā)，各個反射鏡根據(jù)所述量值偏心(Y偏心)和旋轉(zhuǎn)(X旋轉(zhuǎn))。這對應(yīng)于自由形狀面設(shè)計方法中的平行位移和傾斜。這里，位移發(fā)生在y方向上，傾斜關(guān)于χ軸。這里以度數(shù)給出旋轉(zhuǎn)角。
權(quán)利要求
1.具有多個反射鏡(Ml至M6)的成像光學(xué)系統(tǒng)(7)，所述多個反射鏡將物平面(5)中的物場(4)成像為像平面(9)中的像場(8)，所述物場(4)和所述像場(8)之間的成像光(；3)的光束路徑中的最后一個反射鏡(M6) 具有用于所述成像光( 通過的通孔(18)， 其特征在于，-在所述物場(4)和所述像場( 之間的成像光C3)的光束路徑中，在所述像場(8)的前方的成像光束0 之外布置了所述成像光學(xué)系統(tǒng)(7)的倒數(shù)第二個反射鏡(M5)，-所述倒數(shù)第二個反射鏡(MO的、在所述倒數(shù)第二個反射鏡(M0的光學(xué)使用的區(qū)域內(nèi)的反射面沒有用于所述成像光(3)穿過的通孔。
2.具有多個反射鏡(Ml至M6)的成像光學(xué)系統(tǒng)(7)，所述多個反射鏡將物平面(5)中的物場(4)成像為像平面(9)中的像場(8)，其特征在于所述成像光學(xué)系統(tǒng)(7)的光學(xué)組件被布置為使得產(chǎn)生小于20%的光瞳遮擋。
3.如權(quán)利要求1或2所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于；所述成像光學(xué)系統(tǒng)(7)在所述成像光⑶的光束路徑中的倒數(shù)第二個反射鏡(M5)距所述像場⑶的工作間距(dw)至少為20mm。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述成像光(3)在所述光束路徑中的倒數(shù)第二個反射鏡(MO上的入射角最大為35°。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，-在所述物場(4)和所述像場(8)之間的所述成像光(3)的光束路徑中的倒數(shù)第三個反射鏡(M4)與所述光束路徑中的倒數(shù)第二個反射鏡(iK)之間具有成像光束路徑部分 (21),-其中所述成像光束路徑部分的前方的成像光束路徑的至少一部分與所述像場 (8)的區(qū)域中的成像光束0 被引導(dǎo)在所述成像光束路徑部分(21)的相反側(cè)上。
6.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，-在所述物場(4)和所述像場(8)之間的所述成像光(3)的光束路徑中的倒數(shù)第三個反射鏡(M4)與所述光束路徑中的倒數(shù)第二個反射鏡(iK)之間具有成像光束路徑部分 (21),-其中所述成像光束路徑部分的前方的成像光束路徑的至少一部分與所述像場 (8)的區(qū)域中的成像光束0 被引導(dǎo)在所述成像光束路徑部分的相同側(cè)上。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述物場(4)和所述像場( 之間的所述成像光(3)的光束路徑中的倒數(shù)第三個反射鏡(M4)與所述光束路徑中的倒數(shù)第六個反射鏡(Ml)被布置為背對背。
8.如權(quán)利要求1至7中的任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于在所述物場(4)和所述像場(8)之間的所述成像光(3)的光束路徑中存在至少一個中間像(1946)。
9.如權(quán)利要求1至8中的任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于成像光束路徑部分 (24,28 ；24,21 ；28,24 ；28,25)之間的至少一個相交區(qū)域(29、30、31、32)。
10.如權(quán)利要求1至9中的任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于至少0.3的數(shù)值孔徑。
11.如權(quán)利要求1至10中的任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述像場(8)被配置為矩形場。
12.如權(quán)利要求1至11中的任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述成像光學(xué)系統(tǒng)(7)被配置為用于微光刻的投射光學(xué)系統(tǒng)。
13.用于微光刻的投射曝光設(shè)備，-具有根據(jù)權(quán)利要求12的投射光學(xué)系統(tǒng)(7)， -具有用于照明和成像光(3)的光源0)，-具有用于將所述照明光⑶引導(dǎo)到所述成像光學(xué)系統(tǒng)⑵的物場⑷的照明光學(xué)系統(tǒng)(6)。
14.如權(quán)利要求13所述的投射曝光設(shè)備，其特征在于所述光源( 被配置為產(chǎn)生具有 5nm至30nm的波長的照明光(3)。
15.用于利用以下方法步驟制造結(jié)構(gòu)化的組件的方法 -設(shè)置掩模母版(10)和晶片(11)，-借助于根據(jù)權(quán)利要求13或14的投射曝光設(shè)備，將所述掩模母版(10)上的結(jié)構(gòu)投射到所述晶片(11)的光敏層上，-在所述晶片(11)上制造微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)。
16.通過根據(jù)權(quán)利要求15的方法制造的結(jié)構(gòu)化的組件。
全文摘要
一種成像光學(xué)系統(tǒng)(7)具有多個反射鏡(M1至M6)，其將物平面(5)中的物場(4)成像到像平面(9)中的像場(8)中。成像光學(xué)系統(tǒng)(7)具有光瞳遮擋。物場(4)和像場(8)之間的成像光(3)的光束路徑中的倒數(shù)第一個反射鏡(M6)具有用于成像光(3)穿過的通孔(18)。物場(4)和像場(8)之間的成像光(3)的光束路徑中的成像光學(xué)系統(tǒng)(7)的倒數(shù)第二個反射鏡(M5)沒有用于成像光(3)穿過的通孔。結(jié)果，成像光學(xué)系統(tǒng)具有多種小像差的可處理組合、可管理的制造以及良好的成像光通過量。
文檔編號G03F7/20GK102317866SQ201080007424
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者埃里克.洛普斯特拉, 威廉.烏爾里克, 戴維.莎弗, 漢斯-于爾根.曼 申請人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司