本發(fā)明涉及一種euv投射光刻的照明光學(xué)單元,用于將照明光引導(dǎo)向物場(chǎng),其中光刻掩模為可布置的。此外,本發(fā)明涉及一種包括這樣的照明光學(xué)單元的照明系統(tǒng),涉及一種包括這樣的照明系統(tǒng)的投射曝光設(shè)備,涉及一種借助于這樣的投射曝光設(shè)備制造微結(jié)構(gòu)化或納米結(jié)構(gòu)化部件(尤其是半導(dǎo)體芯片)的方法,并且涉及一種由此方法制造的微結(jié)構(gòu)化納米結(jié)構(gòu)化部件。
背景技術(shù):
一開始提出的類型的照明光學(xué)單元從wo2010/037453a1和us2010/0231880a1已知。wo2013/139635a1已經(jīng)公開了一種照明光學(xué)單元,其中第一分面不具有單片實(shí)施例,而是實(shí)施為彼此分隔的單獨(dú)的反射鏡的組。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
照明的目標(biāo)是使經(jīng)由照明光學(xué)單元的不同照明通道引導(dǎo)的照明光在照明場(chǎng)中以盡可能少的損耗重疊(superpose)。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種照明光學(xué)單元,其提供照明的最優(yōu)化,并且尤其是經(jīng)由不同照明通道引導(dǎo)的照明光在照明場(chǎng)中的最優(yōu)化的重疊。
根據(jù)本發(fā)明,通過euv投射光刻的照明光學(xué)單元實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。所述照明光學(xué)單元用于將照明光從光源沿著照明光光束路徑引導(dǎo)到物場(chǎng),其中要成像的物體為可布置的,所述照明光學(xué)單元包含:第一分面反射鏡,所述第一分面反射鏡包括多個(gè)第一單片分面,所述多個(gè)第一單片分面用于所述照明光的光束的部分光束的反射引導(dǎo);第二分面反射鏡,所述第二分面反射鏡設(shè)置在所述照明光光束路徑中所述第一分面反射鏡的下游,且包括多個(gè)第二分面,所述多個(gè)第二分面用于由所述第一分面反射的所述部分光束的反射引導(dǎo),使得通過反射光束引導(dǎo)分配的所述第一分面和所述第二分面中的至少一些來預(yù)定物場(chǎng)照明通道,通過所述物場(chǎng)照明通道,所述整個(gè)物場(chǎng)在每個(gè)情況下由所述照明光可照明,其中在每個(gè)情況下將恰好一個(gè)第一分面和恰好一個(gè)第二分面分配給所述物場(chǎng)照明通道;其中所述第一分面實(shí)施為將為所述光源或下游中間焦點(diǎn)的光源物成像至設(shè)置在所述第二分面上的一定數(shù)目的光源像,所述數(shù)目對(duì)應(yīng)于物場(chǎng)照明通道的數(shù)目,其中對(duì)于至少一些物場(chǎng)照明通道適用的是,分配給各自的物場(chǎng)照明通道的光源像含有:第一光源部分像,所述第一光源部分像由分配給所述各自的物場(chǎng)照明通道的所述第一分面的第一分面部分產(chǎn)生,以及至少一個(gè)第二光源部分像,所述至少一個(gè)第二光源部分像由分配給所述各自的物場(chǎng)照明通道的所述第一分面的第二分面部分產(chǎn)生,其中所述第一分面部分和所述第二分面部分彼此不重疊,其中所述至少兩個(gè)光源部分像的中心彼此之間的距離大于所述兩個(gè)光源部分像的平均1/e2直徑。
根據(jù)本發(fā)明,認(rèn)為將物場(chǎng)照明通道中的一個(gè)的各自的第二分面上設(shè)置的光源像細(xì)分為不重疊且由相關(guān)的第一分面的非重疊部分產(chǎn)生的多個(gè)光源部分像提供補(bǔ)償光學(xué)像差的選項(xiàng)。因?yàn)槲飯?chǎng)照明通道的不同幾何布置,尤其因?yàn)槲飯?chǎng)照明通道的不同空間布置,可能造成這樣的光學(xué)像差。各自的物場(chǎng)照明通道關(guān)于光源成像散開在第二分面上,因而此物場(chǎng)照明通道的不同區(qū)域可能受第二分面的不同部分處的反射的不同影響。
光源部分像的布置和距離條件可以應(yīng)用于全部物場(chǎng)照明通道中的至少10%。此條件可以應(yīng)用于物場(chǎng)照明通道中的至少20%、至少30%、至少40%、至少50%或甚至更大比例。
可以通過第一分面的不同分面部分的形式方面的適當(dāng)設(shè)計(jì),執(zhí)行將第二分面上的各自的光源像細(xì)分為多個(gè)光源部分像,借此,在第二分面上產(chǎn)生不同光源部分像。各自的整個(gè)第一分面的形式可能偏離圓錐截面(conicsection),并且例如可以由扭曲橢圓(twistedellipsoid)近似地描述。也可能近似為扭曲環(huán)面。
對(duì)于所選的第一分面部分,由此產(chǎn)生的光源部分像彼此之間的距離可能為兩個(gè)光源部分像的平均直徑的兩倍。各自的光源部分像的直徑為照明光的強(qiáng)度降至在光源部分像的中心處的最大強(qiáng)度的比例1/e2處的半徑的兩倍。第一分面反射鏡的分面不離散地細(xì)分為彼此分隔的分面部分。第一分面的部分為第一分面的在其區(qū)域的邊界處連續(xù)地合并至其余第一分面的區(qū)域。此距離/直徑比可以大于二,可以大于三,可以大于四,且甚至可以更大。
由于物場(chǎng)照明通道的不同幾何引導(dǎo),由所述第一分面中的一個(gè)的非重疊分面部分產(chǎn)生且彼此之間的距離大于其平均直徑的多于兩個(gè)光源部分像增加校正光學(xué)像差的自由度。
對(duì)應(yīng)的陳述適用于沿著所述第二分面上的彎曲路徑布置的多于兩個(gè)光源部分像的布置。
當(dāng)設(shè)計(jì)實(shí)施為將相關(guān)的物場(chǎng)照明通道的第一分面成像至物場(chǎng)的第二分面時(shí),照明光學(xué)單元的優(yōu)點(diǎn)尤其起良好作用。特別地,借助于將光源像細(xì)分為光瞳分面上的光源部分像,可以校正或補(bǔ)償?shù)谝环置娴轿飯?chǎng)的成像的不期望的扭曲。
第二分面中的至少一些適用以下:所述第二分面的曲率在所述第二分面的范圍上變化至少10%,上述曲率變化便于校正甚至相對(duì)大的成像偏差或?qū)⒐庠聪裼心康牡胤譃楸舜朔指舻墓庠床糠窒?。在此,曲率是匹配到第二分面的?duì)應(yīng)反射表面部分的球形表面部分的曲率半徑的倒數(shù)。此曲率條件可以適用于第二分面反射鏡的第二分面的至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%或甚至更大的比例。第二分面的曲率可以在第二分面的范圍之上變化至少15%、至少20%或至少25%。
對(duì)應(yīng)的陳述適用于以下曲率條件:第二分面中的至少一些適用以下:為了將相關(guān)的物場(chǎng)照明通道的第一分面的中點(diǎn)成像至物場(chǎng)的中點(diǎn)或要成像至物場(chǎng)的物場(chǎng)原始像的中點(diǎn),第二分面的平均曲率從標(biāo)稱曲率ρ0偏離至少10%。
曲率偏差可以為至少12.5%、至少15%、至少17.5%或至少20%。
如果此成像直接由各自的第二分面執(zhí)行,即,在沒有其他下游成像部件的情況下,則實(shí)現(xiàn)了變體“成像到物場(chǎng)的中點(diǎn)中”。當(dāng)通過相關(guān)的第二分面將第一分面的中點(diǎn)成像至物場(chǎng)原始像且物場(chǎng)原始像通過后續(xù)的成像部件作為實(shí)像或虛像成像到物場(chǎng)中點(diǎn)中時(shí),實(shí)現(xiàn)了變體“成像到物場(chǎng)原始像中”。
作為第一分面反射鏡的場(chǎng)分面反射鏡已經(jīng)在euv投射光刻的照明光學(xué)單元中證明其價(jià)值。
在第一分面可傾斜,用于預(yù)定各種物場(chǎng)照明通道的情況下,由于光源部分像的細(xì)分促進(jìn)的光學(xué)像差校正尤其良好地進(jìn)行。
作為第二分面反射鏡的光瞳分面反射鏡已經(jīng)在euv投射光刻的照明光學(xué)單元中證明其價(jià)值。
一種照明系統(tǒng),包括上述任一所述的照明光學(xué)單元和將物場(chǎng)成像至像場(chǎng)的投射光學(xué)單元。一種投射曝光設(shè)備,包括:上述照明系統(tǒng);euv光源;在物場(chǎng)中保持物體的物體保持器,所述物體保持器為通過物體位移驅(qū)動(dòng)器沿著位移方向可位移的;以及在像場(chǎng)中保持晶片的晶片保持器,所述晶片保持器為通過晶片位移驅(qū)動(dòng)器沿著位移方向可位移的。一種投射曝光的方法,包括以下步驟:提供上述投射曝光設(shè)備;提供晶片;提供光刻掩模;借助于所述投射曝光設(shè)備的投射光學(xué)單元,將所述光刻掩模的至少一部分投射到所述晶片的光敏層的區(qū)域上。一種由上述方法制造的微結(jié)構(gòu)化或納米結(jié)構(gòu)化部件。上述照明系統(tǒng),上述投射曝光設(shè)備,上述制造方法以及上述微結(jié)構(gòu)化或納米結(jié)構(gòu)化部件的優(yōu)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于上面已經(jīng)參考根據(jù)本發(fā)明的照明光學(xué)單元解釋的那些。能夠以高結(jié)構(gòu)分辨率制造上述微結(jié)構(gòu)化或納米結(jié)構(gòu)化部件。
以此方式,可以例如制造具有高集成度或存儲(chǔ)密度的半導(dǎo)體芯片。
附圖說明
基于附圖在下面更詳細(xì)解釋了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在附圖中:
圖1示意性地示出了穿過euv投射光刻的投射曝光設(shè)備的子午截面;
圖2非常示意性地示出了中間焦平面與物平面之間的投射曝光設(shè)備的可替代的照明光學(xué)單元的光束路徑;
圖3非常示意性地示出了根據(jù)圖1或圖2的投射曝光設(shè)備的照明光學(xué)單元的第一分面反射鏡的第一分面,此照明光學(xué)單元的三個(gè)第二分面和通過照明光學(xué)單元照明的物場(chǎng),其中對(duì)于第一分面的三個(gè)不同傾斜位置,且因此對(duì)于具有第一分面與物場(chǎng)之間的分別分配的第二分面的三個(gè)對(duì)應(yīng)選擇的物場(chǎng)照明通道,圖示了從第一分面上的三個(gè)所選位置行進(jìn)的光束路徑。
具體實(shí)施方式
圖1在子午截面中示意性地示出了微光刻的投射曝光設(shè)備1。投射曝光設(shè)備1包括光源或輻照源2。投射曝光設(shè)備1的照明系統(tǒng)3具有用于曝光與物平面6中的物場(chǎng)5重合的照明場(chǎng)的照明光學(xué)單元4。照明場(chǎng)也可以大于物場(chǎng)5。在此情況下,曝光設(shè)置在物場(chǎng)5中的掩模母版7形式的物體,通過物體或掩模母版保持器8固定所述掩模母版。掩模母版7也稱為光刻掩模。通過物體位移驅(qū)動(dòng)器9,物體保持器8沿著位移方向?yàn)榭晌灰频?。投射光學(xué)單元10用于將物場(chǎng)5成像至像平面12中的像場(chǎng)11中。掩模母版7上的結(jié)構(gòu)成像到設(shè)置在像平面12中的像場(chǎng)11的區(qū)域中的晶片13的光敏層上。通過晶片保持器14(同樣未示出)固定晶片13。通過晶片位移驅(qū)動(dòng)器15以與物體保持器8同步的方式,晶片保持器14同樣沿著位移方向?yàn)榭晌灰频摹?/p>
輻照源2為具有在5nm至30nm之間的范圍中的發(fā)射的使用輻射的euv輻照源。這可以為等離子體源,例如gdpp(氣體放電產(chǎn)生的等離子體)源或lpp(激光產(chǎn)生的等離子體)源?;谕郊铀倨骰蜃杂呻娮蛹す馄?fel)的輻射源也可以用于輻射源2。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠從例如us6,859,515b2找到關(guān)于這樣的輻射源的信息。從輻射源2發(fā)出的euv輻射16通過集光器(collector)17聚焦。對(duì)應(yīng)的集光器從ep1225481a已知。在集光器17的下游,euv輻射16在入射在場(chǎng)分面反射鏡19上之前傳播穿過中間焦平面18。場(chǎng)分面反射鏡19是照明光學(xué)單元4的第一分面反射鏡。場(chǎng)分面反射鏡19包括多個(gè)場(chǎng)分面20(見圖2),其未在圖1中示出。場(chǎng)分面20實(shí)施為單片分面。從而,場(chǎng)分面20中的每一個(gè)的反射表面是完整的,尤其不細(xì)分為多個(gè)單獨(dú)的小反射鏡。
場(chǎng)分面反射鏡19設(shè)置在照明光學(xué)單元4的關(guān)于物平面6光學(xué)共軛的平面中。
euv輻射16在后文中也稱為照明光或成像光。
在場(chǎng)分面反射鏡19的下游,通過光瞳分面反射鏡21反射euv輻射16。光瞳分面反射鏡21為照明光學(xué)單元4的第二分面反射鏡。光瞳分面反射鏡21設(shè)置在照明光學(xué)單元4的關(guān)于中間焦平面18和關(guān)于投射光學(xué)單元10的光瞳平面光學(xué)共軛或與所述光瞳平面重合的光瞳平面中。光瞳分面反射鏡21包括多個(gè)光瞳分面22(見圖2),其未在圖1中示出。借助于光瞳分面反射鏡21的光瞳分面和其下游的成像光學(xué)組件,將場(chǎng)分面反射鏡19的場(chǎng)分面20成像到物場(chǎng)5中,成像光學(xué)組件的形式為具有按光束路徑的順序由24、25以及26指代的反射鏡的傳輸光學(xué)單元23。傳輸光學(xué)單元23的最后的反射鏡26為掠入射反射鏡(grazingincidencemirror)。部件24至26用于將由各自的光瞳分面22產(chǎn)生的物場(chǎng)原始虛像成像至物場(chǎng)中。
為了簡(jiǎn)化位置關(guān)系的描述,附圖繪制了笛卡爾xyz坐標(biāo)系統(tǒng)作為用于物平面6與像平面12之間的投射曝光設(shè)備1的各部件的位置關(guān)系的描述的全局坐標(biāo)系統(tǒng)。在圖1中,x軸垂直于附圖的平面行進(jìn)并進(jìn)入其中。在圖1中,y軸朝右且平行于物體保持器8和晶片保持器14的的位移方向行進(jìn)。在圖1中,z軸朝下行進(jìn),即垂直于物平面6且垂直于像平面12。
物場(chǎng)5或像場(chǎng)11之上的x尺寸也指定為場(chǎng)高度。
圖2示出了當(dāng)使用照明光學(xué)單元27時(shí),中間焦平面18與像平面5之間的照明光16的可替代的引導(dǎo),照明光學(xué)單元27為照明光學(xué)單元4的替代,且可以用于投射曝光設(shè)備1中。非常示意性地圖示的是中間像平面18與物平面6之間的照明光3的光束路徑。對(duì)應(yīng)于照明光學(xué)單元4的那些部件的照明光學(xué)單元27的部件以相同附圖標(biāo)記指代,且不再詳細(xì)討論。與照明光學(xué)單元4中不同,光瞳分面反射鏡21是照明光學(xué)單元27中的傳輸光學(xué)單元23的僅有部件。
也就是說,照明光學(xué)單元27的光瞳分面反射鏡21的光瞳分面22將場(chǎng)分面反射鏡19的場(chǎng)分面直接(即,在沒有插設(shè)的物場(chǎng)原始像的情況下)以彼此重疊的方式成像至物場(chǎng)5中。在照明光學(xué)單元27的情況下,光瞳分面反射鏡21直接設(shè)置在后面的投射光學(xué)單元10的光瞳平面中。
在場(chǎng)分面反射鏡19處的反射的情況下,由于多個(gè)場(chǎng)分面20處的反射,照明光16的總光束分為對(duì)應(yīng)的多個(gè)照明光部分光束。通過場(chǎng)分面20和通過反射光束引導(dǎo)分別分配的光瞳分面22預(yù)定物場(chǎng)照明通道28(見圖3)。經(jīng)由所述照明通道28,在每種情況下整個(gè)物場(chǎng)5是由照明光16可照明的。恰好一個(gè)場(chǎng)分面20和恰好一個(gè)光瞳分面22分配給物場(chǎng)照明通道28中的每一個(gè)。
借助于圖3中示意性指示的傾斜驅(qū)動(dòng)器29,場(chǎng)分面20中的每一個(gè)在各傾斜位置之間可重定位。這些傾斜位置不同,取決于照明光學(xué)單元4、27的實(shí)施例。這可以涉及兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或甚至更大數(shù)目的場(chǎng)分面20的傾斜位置。場(chǎng)分面反射鏡19的場(chǎng)分面20也可以重定位到不同數(shù)目的傾斜位置。最終,場(chǎng)分面20中的至少一些可能是不可傾斜的。場(chǎng)分面反射鏡19的具有不可傾斜場(chǎng)分面20的區(qū)域可以總體上具有單片實(shí)施例。
圖3非常示意性地示出了對(duì)于場(chǎng)分面20中的一個(gè)的總共三個(gè)傾斜位置的照明光的選擇的單獨(dú)光線16i的引導(dǎo),其在圖3的左側(cè)圖示。恰好一個(gè)物場(chǎng)照明通道281、282、283與恰好一個(gè)分配的光瞳分面221、222、223屬于這些三個(gè)傾斜位置中的每一個(gè)。
場(chǎng)分面20可以具有矩形或彎曲的實(shí)施例。光瞳分面22可以具有圓形、正方形、矩形或六邊形實(shí)施例。場(chǎng)分面20和光瞳分面22兩者都圖示在圖3的平面圖中,未考慮場(chǎng)分面20的不同傾斜位置。
物場(chǎng)5圖示在圖3的右側(cè)。三個(gè)光瞳分面221至223圖示在場(chǎng)分面20與物場(chǎng)5之間。三個(gè)光瞳分面221至223與首先場(chǎng)分面20和其次物場(chǎng)5之間的距離在圖3中不是真實(shí)比例且大大縮小。
此外,圖3圖示了對(duì)于各物場(chǎng)照明通道281至283的光瞳分面221至223與物場(chǎng)5之間的各單獨(dú)光線16i的光束路徑的延續(xù)。
場(chǎng)分面20與物場(chǎng)5之間的單獨(dú)光線16i的引導(dǎo)的示意性圖示中假定照明光學(xué)單元27類型的照明光學(xué)單元,其中光瞳分面22將各自的場(chǎng)分面20直接成像到物場(chǎng)5中。在可替代的照明光學(xué)單元4中,仍將存在光束引導(dǎo),光束引導(dǎo)經(jīng)由各光瞳分面22i與物場(chǎng)5之間的單獨(dú)光線16i的光束路徑中的傳輸光學(xué)單元23的其他反射鏡。
場(chǎng)分面20用于成像光源物體,在圖示的實(shí)施例中,將中間焦平面18(見圖1)中的中間焦點(diǎn)30成像為分別設(shè)置在光瞳分面22i上的一定數(shù)目的光源像31i,所述光源像的數(shù)目對(duì)應(yīng)于物場(chǎng)照明通道28i的數(shù)目。如從圖3可以看出的,分配給各自的物場(chǎng)照明通道28i的光源像31i細(xì)分為不同光源部分像
在圖3中通過照明光的選擇的單獨(dú)光線16闡述了光源像31i至光源部分像
關(guān)于x坐標(biāo),第一場(chǎng)分面部分a1設(shè)置在場(chǎng)分面20的左手邊三分之一中。關(guān)于x坐標(biāo),第二場(chǎng)分面部分a2設(shè)置在場(chǎng)分面20的中間三分之一中。關(guān)于x坐標(biāo),第三場(chǎng)分面部分a3設(shè)置在場(chǎng)分面20的右手邊三分之一中。三個(gè)場(chǎng)分面部分a1、a2以及a3彼此不重疊。
取決于場(chǎng)分面20的傾斜位置,來源于第一場(chǎng)分面部分a1的單獨(dú)光線16將光源部分像b1i投射在各自的光瞳分面22i上。對(duì)應(yīng)的陳述適用于來源于第二場(chǎng)分面部分a2和第三場(chǎng)分面部分a3且投射光源部分像b2i和b3i的單獨(dú)光線16。在每種情況下,光源部分像
如圖3所示,對(duì)于由傾斜位置分配給恰好一個(gè)場(chǎng)分面20的各種光瞳分面22i,光源部分像
在圖3中的上光瞳分面221上,由場(chǎng)分面20的第一傾斜位置中的三個(gè)場(chǎng)分面部分a1、a2以及a3的撞擊產(chǎn)生的光源部分像b11、b12以及b13直接位于彼此之下,即,具有充分近似的相同x坐標(biāo)。在中央光瞳分面222上,在場(chǎng)分面20的第二傾斜位置中產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)的三個(gè)光源部分像b21、b22以及b23沿著斜向串狀分布。在較低的光瞳分面223上,在場(chǎng)分面20的第三傾斜位置中產(chǎn)生的三個(gè)光源部分像b31、b32、b33沿著近似c形路徑串狀分布。
物場(chǎng)5中的場(chǎng)分面部分ai的像部分ci位于物場(chǎng)5中對(duì)應(yīng)于場(chǎng)分面20上的場(chǎng)分面部分ai的布置的位置處。特別地,就其尺寸和位置而言,像部分ci與場(chǎng)分面反射鏡20的選擇的傾斜位置無關(guān)。在此,在每種情況下關(guān)于x坐標(biāo)(即,場(chǎng)高度),像部分c1位于物場(chǎng)5的左手邊三分之一中,像部分c2位于物場(chǎng)5的中央三分之一中,并且像部分c3位于物場(chǎng)5的右手邊三分之一中。
通??梢赃m用的是,各自的光瞳分面22i上的光源部分像
為使得光瞳分面22i確保經(jīng)由光源部分像
為使得從各場(chǎng)分面部分aj將單獨(dú)光線16引導(dǎo)到各光源部分像
為了將相關(guān)的物場(chǎng)照明通道28i的場(chǎng)分面20的中點(diǎn)(即,中央分面部分a2)成像至物場(chǎng)的中點(diǎn)(即,中央像部分c2)(在照明光學(xué)單元4的情況下,成像至要成像到物場(chǎng)5中的物場(chǎng)原始像的中點(diǎn)),對(duì)于光瞳分面22i適用的是,光瞳分面22i的平均曲率與標(biāo)稱曲率ρ0偏差至少10%。
以下適用于此標(biāo)稱曲率ρ0:
ρ0=1/2[1/a+1/b]
在此,a是中央分面部分a2與光瞳分面22之間的距離,且b是光瞳分面22與物場(chǎng)5的中央部分c2之間的距離。
上面結(jié)合圖3解釋的成像條件不一定適用于全部場(chǎng)分面20,并且也不一定適用于全部光瞳分面22。
由于將光源像31i細(xì)分為光源部分像
在借助于投射曝光設(shè)備1的投射曝光期間,借助于上面解釋的設(shè)定方法初始設(shè)定照明幾何形狀。然后,物場(chǎng)5中的掩模母版7中的至少一部分成像到像場(chǎng)11中的晶片13上的光敏層上的區(qū)域上,用于微結(jié)構(gòu)化或納米結(jié)構(gòu)化部件的光刻法制造,尤其是半導(dǎo)體部件,例如微芯片的光刻法制造。在此情況下,在掃描器操作中,在y方向上連續(xù)地以時(shí)間上同步的方式移動(dòng)掩模母版7和晶片13。