將物場成像于像場的投射光學(xué)單元以及包含這種投射光學(xué)單元的投射曝光設(shè)備的制造方法
【專利說明】將物場成像于像場的投射光學(xué)單元以及包含這種投射光學(xué) 單71：的投射曝光設(shè)備
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 通過引用，將德國專利申請第10 2013 214 770. 8號，第10 2014 203 190. 7號以 及第10 2014 208 770. 8的內(nèi)容并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種將物場成像于像場的投射光學(xué)單元。此外，本發(fā)明涉及一種包含 此投射光學(xué)單元的光學(xué)系統(tǒng)，一種包含此光學(xué)系統(tǒng)的投射曝光設(shè)備，一種使用此投射曝光 設(shè)備制造微結(jié)構(gòu)化或納米結(jié)構(gòu)化部件的方法和一種通過此方法制造的微結(jié)構(gòu)化或納米結(jié) 構(gòu)化部件。
【背景技術(shù)】
[0004] 一開始所提類型的投射光學(xué)單元請見DE10 2012 202 675Al、DE10 2009 011 328A1、US8 027 022B2及US6 577 443B2。投射曝光設(shè)備的照明光學(xué)單元請見DE10 2009 045 096Al〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于開發(fā)一開始所提類型的投射光學(xué)單元，使得這導(dǎo)致良好校正的 可成像場且同時具有高成像光通量（throughput)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過包含如權(quán)利要求1所述的特征的投射光學(xué)單元，以及通 過包含如權(quán)利要求10所述的特征的EUV投射光學(xué)單元來實現(xiàn)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)的是，投射光學(xué)單元內(nèi)布置為一個直接接著另一個的用于掠 入射的兩個反射鏡導(dǎo)致可設(shè)計具有高成像光通量的投射光學(xué)單元，所述高成像光通量在要 成像的整個場上是均勻的，其中同時還提供通過具有掠入射的反射鏡校正像場中的像的自 由度。
[0008] 投射光學(xué)單元的反射鏡可承載增加成像光反射率的涂層。釕和/或鉬可用作這些 涂層的涂層材料。
[0009] 用于掠入射的反射鏡可具有位于75%和95%之間的范圍中的反射率，且此反射 率尤其可以是至少80%。用于掠入射的反射鏡可具有線性地取決于入射角的反射率。這種 線性依賴性可通過使用至少一個用于掠入射的其它反射鏡來補償，該至少一個用于掠入射 的其它反射鏡同樣具有反射率對入射角的相應(yīng)線性依賴性。投射光學(xué)單元適合于EUV波長 的成像光，尤其是在5nm和30nm之間的范圍中的波長。成像光在用于掠入射的反射鏡上的 入射角可大于65°、可大于70°、可大于72°、可大于75°、可大于80°或還可大于85°。 [0010] 投射光學(xué)單元可實施為成像反射式掩模母版的一部分。為此，中央物場點的主光 線可包括與物面法線呈大于3°和例如等于5. 5°的角度。
[0011] 至少兩個用于掠入射的反射鏡之一可以是投射光學(xué)單元在成像光束路徑中在物 場下游的第一反射鏡。用于掠入射的反射鏡可具有偏離平表面的反射表面，并且尤其可具 有校正圖像像差的表面形狀。用于掠入射的反射鏡的反射表面可實施為非球面表面或為無 旋轉(zhuǎn)對稱性的自由形式表面（free-formsurface)。
[0012] 在用于掠入射的反射鏡上，中間像面可布置在反射區(qū)域中。這導(dǎo)致成像光束在用 于掠入射的反射鏡的區(qū)域中的有利壓縮（constriction)，并且因此避免用于掠入射的反射 鏡需要非期望的大反射表面。
[0013] 投射光學(xué)單元可實施為反射式光學(xué)單元。
[0014] 投射光學(xué)單元可包含至少一個反射鏡，其具有用于照明光的通道開口。投射光學(xué) 單元可實施為遮擋的光學(xué)單元（obscuredopticalunit)。
[0015] 替代地，投射光學(xué)單元還可實施為使得投射光學(xué)單元的所有反射鏡的反射表面被 全部使用到。投射光學(xué)單元可實施為無遮擋的光學(xué)單元。
[0016] 投射光學(xué)單元的至少一個反射鏡的由照明光所光學(xué)撞擊的反射表面（即，使用的 反射表面）的x/y長寬比可小于1、可小于0. 8、可等于0. 7、可小于0. 7、可小于0. 6且可等 于0.5。此處，y坐標(biāo)位于分別所觀察反射鏡的入射平面中。X坐標(biāo)則垂直于分別所觀察反 射鏡的入射平面。其中要成像的物體和/或其上發(fā)生成像的基板位移的掃描方向也可沿著 y坐標(biāo)延伸。
[0017] 投射光學(xué)單元的至少一個反射鏡的由照明光所光學(xué)撞擊的反射表面（即，使用的 反射表面）的x/y長寬比可大于1、可等于2、可大于2、可等于2. 5、可大于2. 5、可大于3、 可大于4、可大于5、可大于6、可等于7. 5、可大于10且可等于15。
[0018] 投射光學(xué)單元可具有一系列反射鏡，其中除了至少一個GI反射鏡對（即，在光束 路徑中布置為一個直接接著另一個的兩個用于掠入射的反射鏡）之外，還有單個GI反射 鏡。投射光學(xué)單元可具有三個連續(xù)GI反射鏡。
[0019] 投射光學(xué)單元可包含至少一個反射鏡，其具有鞍狀表面（saddlesurface)的實施 例，即，其在一個平面中具有正折射屈光度，并且在與該平面垂直的平面中具有負(fù)折射屈光 度。投射光學(xué)單元可具有多個這種鞍狀反射鏡。
[0020] 已發(fā)現(xiàn)如權(quán)利要求2所述的精確的兩個用于掠入射的反射鏡尤其適合于投射光 學(xué)單元。
[0021] 如權(quán)利要求3所述的在物面和像面之間的角度使得能夠進行成像光光束路徑或 成像光束路徑的尤其緊湊的引導(dǎo)。此角度可大于Γ、可大于2°、可大于3°、可大于5°、 可大于7°、可大于10°、可大于20°、可大于30°并可等于39°。
[0022] 還發(fā)現(xiàn)如權(quán)利要求4所述的精確的四個用于掠入射的反射鏡尤其適合。
[0023] 已發(fā)現(xiàn)，如權(quán)利要求5所述的用于掠入射的反射鏡的成對布置適合于補償取決于 入射角的反射。用于法線入射的至少一個反射鏡可位于用于掠入射的反射鏡對之間。用于 掠入射的反射鏡對可布置使得連續(xù)布置的兩個反射鏡的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)相加，即，使反射角相加。 此實施例能夠補償用于掠入射的反射鏡上的取決于入射角的反射率。替代地，可在穿過投 射光學(xué)單元的成像光的光束路徑的不同點處，將用于掠入射的補償反射鏡指派給用于掠入 射的反射鏡，其中以相對較大入射角入射在用于掠入射的反射鏡上的單獨光線相應(yīng)地以較 小入射角入射在補償反射鏡上，并且反之亦然。另一用于掠入射的反射鏡和/或用于法線 入射的反射鏡可布置在掠入射的反射鏡與指派給該掠入射的反射鏡的補償反射鏡之間。就 在投射光學(xué)單元中提供多于兩個用于掠入射的反射鏡來說，補償反射鏡的補償效應(yīng)還可應(yīng) 用于其他用于掠入射的反射鏡中的多于一者。因此，例如，在三個用于掠入射的反射鏡的情 況中，可提供一個用于掠入射的補償反射鏡，其補償另兩個用于掠入射的反射鏡的反射的 入射角依賴性。
[0024] 已發(fā)現(xiàn)，如權(quán)利要求6所述的實施例尤其適合于滿足加于投射光學(xué)單元的邊界 條件。至少兩個用于法線入射的反射鏡可為以下入射角的成像光所撞擊：小于40°、小于 35°、小于30°、小于25°、小于20°及甚至可以更小。
[0025] 如權(quán)利要求7所述的四個用于法線入射的反射鏡導(dǎo)致具有尤其良好的像校正的 投射光學(xué)單元的選項。
[0026] 投射光學(xué)單元的像側(cè)數(shù)值孔徑可為至少0. 4或0. 5或0. 6。此投射光學(xué)單元實現(xiàn) 尤其高的分辨率（resolution)。
[0027] 如權(quán)利要求8所述的投射光學(xué)單元的總反射率可為9. 75%、可大于10%、可大于 11%、可等于11. 97%、可大于12%及尤其可等于12. 2%。尤其取決于反射鏡上增加反射的 涂層的實施例，還可以有較大的總反射率。
[0028] 如權(quán)利要求9所述的EUV投射光學(xué)單元同時具有用于EUV成像光的高結(jié)構(gòu)分辨率 及高通量。也就是說，在投射期間損失較少使用光，這進而減少曝光持續(xù)期間，并因此增加 配備此EUV投射光學(xué)單元的投射曝光設(shè)備的晶片產(chǎn)量?？偡瓷渎士纱笥?%、可大于9%、 可大于10%或甚至可更大。
[0029] 已發(fā)現(xiàn)如權(quán)利要求10所述的實施為變形光學(xué)單元的投射光學(xué)單元尤其有利。
[0030] 變形光學(xué)單元（anamorphicopticalunit)具有用于不同場坐標(biāo)、尤其用于正交 場坐標(biāo)的不同成像比例（imagingscale)。此處，投射光學(xué)單元的絕對縮小因子稱為成像比 例。舉例而言，縮小因子4的投射光學(xué)單元相應(yīng)地具有成像比例為4。那么，成像比例較大 是指縮小因子增加。因此，在此意義內(nèi)，縮小因子8的投射光學(xué)單元具有比縮小因子4的投 射光學(xué)單元大的成像比例。
[0031] 變形光學(xué)單元可具有取決于方向的（direction-dependent)(即，取決于場坐標(biāo) 的（fieldcoordinate-dependent))物側(cè)數(shù)值孔徑（object-sidenumericalaperture)。
[0032] 已知如果物側(cè)數(shù)值孔徑增加，則需要放大物側(cè)主光線角（object-sidechiefray angle)，因而可能導(dǎo)致吸收體結(jié)構(gòu)的遮蔽效應(yīng)（shadowingeffect)，以及導(dǎo)致層傳輸?shù)膯?題，尤其通過掩模母版涂層導(dǎo)致強烈切趾效應(yīng)（apodizationeffect)。此外，已知利用變 形成像光學(xué)單元，尤其利用變形成像投射鏡頭，具有預(yù)定大小的掩模母版可以預(yù)定成像比 例從物場成像至預(yù)定照明場，其中照明場在第一成像比例的方向上被完全照明，而第二方 向上的增加的成像比例對投射曝光設(shè)備的產(chǎn)量沒有負(fù)面影響，而是可通過適合措施加以補 償。
[0033] 因此，變形鏡頭既使得能夠在第一方向上以較大物側(cè)數(shù)值孔徑完全照明圖像區(qū)， 且成像掩模母版的范圍不需要在此第一方向上放大且此不會造成投射曝光設(shè)備的產(chǎn)量減 少，且還能夠使因照明光的傾斜入射引起的成像質(zhì)量損失最小化。
[0034] 由于具有在兩個主截面的方向上具有相同符號的成像比例，因此避免了像顛倒 (imageinversion)(像翻轉(zhuǎn)（imageflip))。光學(xué)單元尤其在兩個主截面的方向上具有正 成像比例。
[0035] 變形光學(xué)單元協(xié)助在反射物體上產(chǎn)生成像光的入射角，該入射角盡可能小。較大 物側(cè)數(shù)值孔徑可垂直于成像光在物體上的入射平面而存在。構(gòu)造變形光學(xué)單元并不強制使 用圓柱形光學(xué)單元。不同成像比例可具有用于兩個場坐標(biāo)的正號。不同成像比例可具有用 于兩個場坐標(biāo)的縮小效應(yīng)。變形投射光學(xué)單元可具有橢圓形入射光瞳及/或橢圓形出射光 瞳。變形投射光學(xué)單元可具有旋轉(zhuǎn)對稱及η重旋轉(zhuǎn)對稱出射光瞳。正交場坐標(biāo)的不同成像 比例可相差至少1. 1倍、至少1.2倍、至少1.3倍、至少1.4倍、至少1.5倍、至少1.7倍、至 少2倍、至少2. 5倍及至少3倍或甚至更多倍。
[0036] 權(quán)利要求11、12及16的優(yōu)點對應(yīng)于上文已經(jīng)論述的優(yōu)點。較小的成像比例相當(dāng) 于較小的縮小效應(yīng)。
[0037] 已發(fā)現(xiàn)如權(quán)利要求13及14所述的成像比例尤其適合。舉例而言，兩個不同成像 比例中的較小者可為5. 4、可小于5、可等于4或甚至可更小。兩個不同成像比例中的較大 者可等于7、可等于8或甚至可更大。
[0038] 如權(quán)利要求15所述的實施為自由形式表面的反射鏡反射表面能夠擴大投射光學(xué) 單元的設(shè)計自由度。尤其，變形效應(yīng)可在多個反射鏡表面上分布。
[0039] 如權(quán)利要求17至19所述的數(shù)值孔徑及像場尺寸針對投射曝光設(shè)備中在使用期間 關(guān)于成像質(zhì)量及晶片曝光的需求充分調(diào)適。
[0040] 投射光學(xué)單元可具有孔徑光闌（aperturestop)。此孔徑光闌可位于平面中或具 有三維實施例。孔徑光闌的范圍在掃描方向上可比與其垂直的方向上的小。
[0041] 投射光學(xué)單元可具有遮擋光闌（obscurationstop)。上文關(guān)于孔徑光闌說明的內(nèi) 容適用于關(guān)于遮擋光闌的實施例。
[0042] 如權(quán)利要求20所述的具有范圍比率的光闌針對投射光學(xué)單元的變形效應(yīng)進行調(diào) 適。光闌可布置在投射光學(xué)單元的入射光瞳平面中。沿著較短物場維度的范圍與沿著較長 物場維度的范圍的比率可對應(yīng)于在較長物場維度中的縮小成像比例與在較短物場維度中 的縮小成像比例的比率。
[0043] 上文參考各種投射光學(xué)單元論述的特征可以與彼此的任何組合來實現(xiàn)。
[0044] 如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點對應(yīng)于上文參考投射光學(xué)單元已經(jīng)說明的 優(yōu)點。就使用變形投射光學(xué)單元而言，照明光學(xué)單元可針對投射光學(xué)單元的非旋轉(zhuǎn)對稱入 射光瞳進行調(diào)適。
[0045] 投射光學(xué)單元的優(yōu)點在如權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng)中尤其顯著。用于EUV光 源的可能工作波長可為13. 5nm。替代地，還可使用DUV光源，也就是說，例如，波長193nm的 光源。
[0046] 如權(quán)利要求22所述的投射曝光設(shè)備的優(yōu)點對應(yīng)于上文已經(jīng)參考投射光學(xué)單元所 說明的優(yōu)點。
[0047] 如權(quán)利要求23所述的投射曝光設(shè)備使用變形投射光學(xué)單元的優(yōu)點。
[0048] 如權(quán)利要求24所述的掩模母版針對變形投射光學(xué)單元進行調(diào)適。
[0049] 如權(quán)利要求25所述的制造方法及如權(quán)利要求26所述的微結(jié)構(gòu)化或納米結(jié)構(gòu)化部 件的優(yōu)點對應(yīng)上文參考投射光學(xué)單元及光學(xué)系統(tǒng)及投射曝光設(shè)備已經(jīng)說明的優(yōu)點。
[0050] 尤其，可使用投射曝光設(shè)備制造半導(dǎo)體部件，例如存儲芯片。
【附圖說明】
[0051] 下文基于附圖詳細說明本發(fā)明的示例性實施例。在圖中：
[0052] 圖1示意性顯示EUV光刻的投射曝光設(shè)備；
[0053] 圖2以子午截面顯示可用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中投射鏡頭的成像光學(xué)單元 的實施例，其中描繪兩個選定場點的主光線及上下彗差光線的成像光束路徑；
[0054] 圖3至13以類似于圖2的示圖分別顯示可用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中投射 鏡頭的成像光學(xué)單元的其他實施例；
[0055] 圖14以類似于圖2的示圖顯示可用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中投射鏡頭的成 像光學(xué)單元的另一實施例，其具有彎曲場及從物場發(fā)出的發(fā)散主光線；
[0056] 圖15顯示從圖14的觀看方向XV所見，根據(jù)圖14的成像光學(xué)單元的視圖；
[0057] 圖15A顯示根據(jù)圖14及15的成像光學(xué)單元的反射鏡的光學(xué)使用表面的邊緣輪廓 的視圖；
[0058] 圖16以類似于圖2的示圖顯示可用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中投射鏡頭的成 像光學(xué)單元的另一實施例；
[0059] 圖17顯示從圖16的觀看方向XVII所見，根據(jù)圖16的成像光學(xué)單元的視圖；
[0060] 圖18以類似于圖2的示圖顯示可用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中投射鏡頭的成 像光學(xué)單元的另一實施例；
[0061] 圖19顯示從圖18的觀看方向XIX所見，根據(jù)圖18的成像光學(xué)單元的視圖；
[0062] 圖20以類似于圖2的示圖顯示可用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中投射鏡頭的、構(gòu) 造為變形光學(xué)單元的成像光學(xué)單元的另一實施例；
[0063] 圖21顯示從圖20的觀看方向XXI所見，根據(jù)圖20的成像光學(xué)單元的視圖；
[0064] 圖21A顯示根據(jù)圖20及21的成像光學(xué)單元的反射鏡的光學(xué)使用表面的邊緣輪廓 的視圖；
[0065]圖22以類似于圖2的示圖顯示可用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中投射鏡頭的、構(gòu) 造為變形光學(xué)單元的成像光學(xué)單元的另一實施例；
[0066]圖23顯示從圖22的觀看方向XXIII所見，根據(jù)圖22的成像光學(xué)單元的視圖；[0067]圖24以類似于圖2的示圖顯示可用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中投射鏡頭的、構(gòu) 造為變形光學(xué)單元的成像光學(xué)單元的另一實施例；
[0068]圖25顯示從圖24的觀看方向XXV所見，根據(jù)圖24的成像光學(xué)單元的視圖；[0069]圖26以類似于圖2的示圖顯示可用作根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中投射鏡頭的、構(gòu) 造為變形光學(xué)單元且無光瞳遮擋的成像光學(xué)單元的另一實施例；
[0070] 圖27顯示從圖26的觀看方向XXVII所見，根據(jù)圖26的成像光學(xué)單元的視圖。
【具體實施方式】
[0071] 微光刻投射曝光設(shè)備1包含用于照明光或成像光3的光源2。光源2為EUV光 源，產(chǎn)生光的波長范圍例如在5nm與30nm之間，尤其在5nm與15nm之間。尤其，光源2可 以是波長13. 5nm的光源或波長6. 9nm的光源。還可以使用其他EUV波長。一般而言，在投 射曝光設(shè)備1中引導(dǎo)的照明光3還可使用任何所要波長，例如可見波長或其他波長，其可在 微光刻中使用（如，DUV、真空紫外線）且其可使用適合的激光光源和/或LED光源（例如 365nm、248nm、193nm、157nm、129nm、109nm)。在圖1中示意性描繪照明光3的光束路徑。
[0072] 照明光學(xué)單元6適用于將來自光源2的照明光3引導(dǎo)至物面5中的物場4。使用 投射光學(xué)單元或成像光學(xué)單元7,以預(yù)定的縮小比例將物場4成像于像面9中的像場8中。
[0073] 為了簡化投射曝光設(shè)備1和投射光學(xué)單元7的各種實施例的說明，在圖式中指定 笛卡爾xyz坐標(biāo)系統(tǒng)，以此坐標(biāo)系統(tǒng)展現(xiàn)圖中描繪的部件之間的相應(yīng)位置關(guān)系。在圖1，X 方向延伸垂直于示圖平面并向示圖平面中延伸。y方向向左延伸，而z方向向上延伸。
[0074] 物場4與像場8均為矩形。替代地，物場4和像場8還可實施為彎形或彎曲，也就 是說，尤其呈現(xiàn)局部環(huán)形的形式。物場4和像場8具有xy長寬比大于1。因此，物場4在X 方向上具有較長物場尺寸，并且在y方向上具有較短物場尺寸。這些物場尺寸沿著場坐標(biāo) X及y延伸。
[0075] 在圖2等中描繪的示例性實施例之一可用于投射光學(xué)單元7。根據(jù)圖2的投射光 學(xué)單元7具有縮小因子8。也可以使用其他縮小比例，例如4X、5X或大于8X的縮小比 例。在圖2及圖5等的實施例中，投射光學(xué)單元7中的像面9布置為平行于物面5。在此描 繪的是反射掩模1〇(又稱為掩模母版）的區(qū)段（section)，其與物場4重合。掩模母版10 由掩模母版保持器l〇a承載。掩模母版保持器10a由掩模母版位移驅(qū)動器10b位移。
[0076] 在基板11的表面上進行投射光學(xué)單元7的成像，基板11的形式為晶片，由基板保 持器12承載?；灞３制?2由晶片或基板位移驅(qū)動器12a位移。
[0077] 在掩模母版10與投射光學(xué)單元7之間，進入后者的照明光3的光束13示意性描 繪于圖1中，如在投射光學(xué)單元7與基板11之間，出自投射光學(xué)單元7的照明光3的光束 1