專利名稱：成像光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于投射曝光系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)，用于投射曝光系統(tǒng)的照明光學(xué)系統(tǒng)和具有該類型成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及具有該類型光學(xué)系統(tǒng)的投射曝光系統(tǒng)，用于投射曝光系統(tǒng)的掩模母版，借助于該投射曝光系統(tǒng)而制造微結(jié)構(gòu)化組件的方法和通過該方法制造的組件。
背景技術(shù)：
從DE102007062198A1、US7, 414，781B2、US7, 682，031B2,以及從 W02010/091800A1可獲知成像光學(xué)系統(tǒng)。從US2008/0036986A1可獲知光刻系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)用于投射曝光系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)，使得進(jìn)一步改進(jìn)成像質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明，意識到，隨著物方數(shù)值孔徑的增加，物方主光束角度必須增大，這可導(dǎo)致由吸收體結(jié)構(gòu)引起的遮蔽效應(yīng)，以及導(dǎo)致層傳輸(layer transmission)方面的問題，尤其是由掩模母版涂層引起的強(qiáng)切趾效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步意識到，可以通過變形(anamorphically)成像光學(xué)系統(tǒng),尤其是通過變形成像投射鏡(lens)系統(tǒng)，以預(yù)定成像比例，將預(yù)定尺寸的掩模母版從物場成像至預(yù)定的照明場上，在第一成像比例的方向上，照明場被完全照明，同時(shí)第二方向上的減小成像比例對投射曝光系統(tǒng)的生產(chǎn)能力(throughput)不具有負(fù)面效應(yīng)，而是能夠通過合適的措施來補(bǔ)償該減小成像比例。因此，變形鏡系統(tǒng)允許在第一方向上以大物方數(shù)值孔徑完全照明像面，而不必在此第一方向上擴(kuò)大要被成像的掩模母版的范圍，且不發(fā)生投射曝光系統(tǒng)的生產(chǎn)能力的減小，并且還允許最小化照明光的傾斜入射所引起的成像質(zhì)量的損失。通過在兩個(gè)主平面的方向上具有符號相同的成像比例，來避免像翻轉(zhuǎn)。光學(xué)系統(tǒng)，尤其是在兩個(gè)主平面的方向上，具有正的成像比例。根據(jù)權(quán)利要求2的具有至少兩個(gè)部分鏡系統(tǒng)(其中至少一個(gè)變形地成像)的成像光學(xué)系統(tǒng)特別有利于構(gòu)造，并且允許成像性質(zhì)對各個(gè)要求的特別靈活的適配。特別地，第一(即物方)部分鏡系統(tǒng)變形地成像。這可確保入射至物場上和因此反射的輻射不重疊。第二部分鏡系統(tǒng)也是變形的(anamorphic)。它也可以是非變形的(non_anamorphic)。根據(jù)權(quán)利要求3，投射鏡系統(tǒng)具有圓形的出瞳。像方數(shù)值孔徑因此與方向無關(guān)。這確保了與取向無關(guān)的分辨率。因此，特別地，根據(jù)本發(fā)明的變形鏡系統(tǒng)具有橢圓形狀的入瞳。因此，橢圓的半軸彼此之間的關(guān)系與不同成像比例或不同物方數(shù)值孔徑彼此之間的關(guān)系相同或相反。根據(jù)權(quán)利要求4，變形成像投射鏡系統(tǒng)包含至少一個(gè)反射鏡。這里，較小數(shù)量的反射鏡引起較小的傳輸損耗(transmission loss)。較大數(shù)量的反射鏡允許對成像誤差更靈活且改進(jìn)的校正，并且允許更高的數(shù)值孔徑。根據(jù)本發(fā)明，投射鏡系統(tǒng)包含至少一個(gè)，尤其是多個(gè)，尤其是至少四個(gè)，尤其是至少六個(gè)，尤其是八個(gè)反射鏡。特別地，反射鏡可構(gòu)造為反射EUV輻射的反射鏡。具有自由形狀表面的光學(xué)元件允許對成像性質(zhì)的特別靈活的設(shè)計(jì)。特別是在成像光學(xué)系統(tǒng)的給定數(shù)量反射鏡的情況下，這給出了用于校正成像誤差的進(jìn)一步的自由度。根據(jù)權(quán)利要求5，在第一方向上的成像比例至少為第二方向上的成像比例的一倍半大。尤其是，其至少為第二方向上的成像比例的兩倍大。這里以及下文中，成像比例被用于指由成像尺寸與物體尺寸(即，要在投射鏡系統(tǒng)的像場中成像的結(jié)構(gòu)的尺寸與要在物場中成像的結(jié)構(gòu)的尺寸)的比值給出的成像比例的絕對值。因此，確保了可垂直于掃描方向，在整個(gè)寬度上曝光具有預(yù)定寬度的照明場，該照明場具有預(yù)定掩模母版，尤其是具有預(yù)定尺寸的掩模母版。否則，可以補(bǔ)償與照明場的寬度垂直的方向上的較小成像比例，即較強(qiáng)的縮小率，尤其是通過增加的掃描速度，因此該較小成像比例不具有不利的效應(yīng)。特別地，與掃描方向垂直的方向上的減少的成像比例不導(dǎo)致生產(chǎn)能力的損失。根據(jù)權(quán)利要求6的方向依賴性的不同物方數(shù)值孔徑允許成像光學(xué)系統(tǒng)的有利設(shè)計(jì)。特別是，由此可避免關(guān)于掩模上的遮蔽效應(yīng)和層傳輸?shù)膯栴}。特別地，特定方向上的物方數(shù)值孔徑(NAO)至少是垂直于該方向的方向上的物方數(shù)值孔徑一倍半，尤其是至少兩倍。優(yōu)選地，照明系統(tǒng)具有出瞳，其形狀構(gòu)造為與投射鏡系統(tǒng)的入瞳對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，因此提供了具有橢圓形出瞳的照明系統(tǒng)。特別地，這由橢圓形瞳分面反射鏡或由瞳分面反射鏡上的瞳分面的橢圓形布置來實(shí)現(xiàn)，該布置為所有瞳分面的包絡(luò)形成橢圓形的布置。特別地，橢圓形構(gòu)造的瞳分面反射鏡或照明系統(tǒng)的出瞳的半軸彼此之間的關(guān)系與投射鏡系統(tǒng)的不同成像比例或其入瞳的半軸彼此之間關(guān)系相同。具有大像方數(shù)值孔徑、小主光束角度、和大像方掃描縫(slot)寬度的成像光學(xué)系統(tǒng)，允許將掩模母版的結(jié)構(gòu)特別好地投射至像場中。根據(jù)權(quán)利要求8的具有橢圓形出瞳的照明光學(xué)系統(tǒng)特別好地適合于變形成像投射鏡系統(tǒng)。利用瞳分面反射鏡的橢圓構(gòu)造，可特別容易地實(shí)現(xiàn)照明光學(xué)系統(tǒng)的橢圓出瞳。根據(jù)權(quán)利要求10的光學(xué)系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求11的投射曝光系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)對應(yīng)于上文結(jié)合成像光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)描述的那些。借由根據(jù)權(quán)利要求12的投射曝光系統(tǒng)，其中成像光學(xué)系統(tǒng)在掃描方向上的成像比例小于與該方向垂直的方向上的成像比例，可以通過較高的掃描速度完全補(bǔ)償掃描方向上的生產(chǎn)能力損失。特別地，成像光學(xué)系統(tǒng)9在掃描方向上的成像比例最多為垂直于該方向的方向上的成像比例的一半。掃描方向上的成像比例和與該方向垂直的方向上的成像比例的比率尤其是1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:8、1:10、2:3、2:5或3:4。輻射源可為EUV (極紫外)光源，例如LPP (激光產(chǎn)生的等離子體)光源或GDP (氣體放電產(chǎn)生的等離子體)光源。掃描方向上的臨界尺寸(critical dimension)與垂直于該方向的方向上的臨界尺寸不同的掩模母版特別適合與變形成像投射光學(xué)系統(tǒng)一起使用。優(yōu)選地依照掃描方向上和與該方向垂直的方向上的不同成像比例，構(gòu)造要成像在掩模母版上的結(jié)構(gòu)及其總尺寸二者。為了考慮更大的縮小率，相應(yīng)地將掩模母版構(gòu)造得更大，尤其是在掃描方向上。根據(jù)權(quán)利要求14的制造系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求15的組件的優(yōu)點(diǎn)與上文參考根據(jù)本發(fā)明的投射曝光系統(tǒng)而已經(jīng)描述的那些相應(yīng)。


借助于附圖，本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)自多個(gè)實(shí)施例的說明中出現(xiàn)，其中:圖1示意地示出了穿過用于EUV光刻的投射曝光系統(tǒng)的子午截面；圖2示意地示出了根據(jù)圖1的投射曝光系統(tǒng)的部分圖，以示出在根據(jù)第一實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中的光路；圖3依照圖2示出了與圖2中的平面垂直的平面中的視圖；圖4和5依照圖2和3示出了另外的實(shí)施例的視圖；圖6和7示出了第三實(shí)施例的相應(yīng)視圖；以及圖8和9示出了第四實(shí)施例的相應(yīng)視圖。
具體實(shí)施例方式圖1以子午截面示意地示出了用于微光刻的投射曝光系統(tǒng)I的組件。投射曝光系統(tǒng)I的照明系統(tǒng)2包含輻射源3，以及用于曝光物平面6中的物場5的照明光學(xué)系統(tǒng)4。布置在物場5中且由掩模母版保持器8 (僅被部分示出)保持的掩模母版7在此被曝光。圖1中僅示意地示出的投射光學(xué)系統(tǒng)9用于將物場5成像于像平面11中的像場10中。因此，投射光學(xué)系統(tǒng)9也稱為成像光學(xué)系統(tǒng)。掩模母版7上的結(jié)構(gòu)被成像于晶片12的光敏層上，晶片12布置于像平面11中的像場10的區(qū)域中，并由也被示意地示出的晶片保持器13保持。輻射源3為EUV輻射源，其發(fā)射EUV輻射14。EUV輻射源3發(fā)射的有用輻射的波長在從5nm至30nm的范圍內(nèi)。用于光刻且可從合適的光源獲得的其他波長也是可以的。輻射源3可為等離子體源，例如DPP源或LPP源?；谕郊铀倨鞯妮椛湓匆部捎米鬏椛湓?。本領(lǐng)域技術(shù)人員可從例如US6859515B2中獲得該類型輻射源的信息。提供聚光器(collector) 15，以使來自EUV輻射源3的EUV輻射14成束。EUV輻射14也稱為照明光或成像光。照明光學(xué)系統(tǒng)4包含場分面反射鏡16,其具有大量的場分面(facet) 17。場分面反射鏡16布置在照明光學(xué)系統(tǒng)4的、與物平面6光學(xué)共軛的平面中。EUV輻射14被場分面反射鏡16反射至照明光學(xué)系統(tǒng)4的瞳分面反射鏡18。瞳分面反射鏡18具有大量的瞳分面
19。借助于瞳分面反射鏡18，將場分面反射鏡16的場分面17成像于物場5中。對于場分面反射鏡16上的每一個(gè)場分面17，都正好在瞳分面反射鏡18上存在一個(gè)關(guān)聯(lián)的瞳分面19。在場分面17和瞳分面19之間，都分別構(gòu)造有光通道。分面反射鏡16、18的至少一個(gè)的分面17、19是可轉(zhuǎn)變的(switchable)。為了該目的，可提供微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。特別地，分面17、19可以可傾斜地布置在分面反射鏡16、18上。這里，可以僅將分面17、19的一部分，例如至多30%、至多50%、或至多70%構(gòu)造為是可傾斜的。也可設(shè)置為所有的分面17、19都是可傾斜的。特別地，可轉(zhuǎn)變的分面17、19是場分面17。通過傾斜場分面17，其向相應(yīng)瞳分面19的分配以及因此光通道的構(gòu)造可被改變。為了了解具有可傾斜的分面17、19的分面反射鏡16、18的詳情以及照明光學(xué)系統(tǒng)4的詳情，參考DE102008009600A1。照明光學(xué)系統(tǒng)4還可包含另外的反射鏡20、21和22，反射鏡20、21和22形成傳輸光學(xué)系統(tǒng)23。傳輸光學(xué)系統(tǒng)23的最后一個(gè)反射鏡22為掠入射反射鏡。瞳分面反射鏡18和傳輸光學(xué)系統(tǒng)23形成隨后的光學(xué)系統(tǒng)，用于將照明光14傳輸至物場5中。特別地，當(dāng)瞳分面反射鏡18布置在投射光學(xué)系統(tǒng)9的入瞳中時(shí),可省略傳輸光學(xué)系統(tǒng)23。照明光學(xué)系統(tǒng)4具有出瞳，其形狀適配于投射光學(xué)系統(tǒng)9的入瞳的形狀，尤其是與后者明確一致。特別地，照明光學(xué)系統(tǒng)4的出瞳是橢圓的。這尤其可通過橢圓形構(gòu)造的瞳分面反射鏡18來實(shí)現(xiàn)。作為其的替代，瞳分面19也可布置在瞳反射鏡18上，使得瞳分面具有橢圓形構(gòu)造的包絡(luò)。特別地，橢圓形瞳分面反射鏡18的半軸具有兩個(gè)不同的半軸長度，較大的半軸長度尤其是第一半軸長度的至少一點(diǎn)五倍，尤其是至少兩倍。特別地，半軸長度具有1: 2、1: 3、1:4、1:5、1:6、1:8、1:10、2:3、2:5 或 3:4 的比例。因此，照明光學(xué)系統(tǒng)4的出瞳的半軸具有兩個(gè)不同的半軸長度，較大的半軸長度尤其與第一半軸長度的至少一點(diǎn)五倍，尤其是至少兩倍一樣大。特別地，半軸長度具有1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:8、1:10、2:3、2:5 或 3:4 的比例。為了更簡單地描述位置關(guān)系，在附圖中分別繪制了笛卡爾xyz-坐標(biāo)系統(tǒng)。圖1中的X-軸垂直于附圖的平面并朝內(nèi)延伸。y_軸朝右延伸。Z-軸向下延伸。物平面6和像平面11 二者都平行于xy_平面延伸?？梢允芸刂频姆绞轿灰蒲谀Ｄ赴姹３制?，使得在投射曝光系統(tǒng)中，掩模母版7可在物平面6中位移方向上位移。從而，可以受控制的方式位移晶片保持器13，使得晶片12可在像平面11中位移方向上位移。結(jié)果，可以一方面掃描掩模母版7穿過物場5，且另一方面晶片12穿過像場10，。附圖中的位移方向平行于y_方向。下文中，這也稱為掃描方向。優(yōu)選地，掩模母版7和晶片12在掃描方向上的位移關(guān)于彼此同步進(jìn)行。圖2和3示出了投射光學(xué)系統(tǒng)9的第一構(gòu)造的光學(xué)設(shè)計(jì)。示出了輻射14的從中心物場點(diǎn)和從限定物場5的兩個(gè)相對邊的兩個(gè)相應(yīng)物場點(diǎn)延伸的單獨(dú)光束的光路。根據(jù)圖2和3的投射光學(xué)系統(tǒng)9總共具有六個(gè)反射鏡，其在光路的方向上自物場5開始被連續(xù)地編號為Ml至M6。圖中示出了在投射光學(xué)系統(tǒng)9的設(shè)計(jì)中計(jì)算的反射鏡Ml至M6的反射面。僅示出的面的一部分實(shí)際上部分地用于輻射14的反射，如從附圖所看到的。換句話說，與圖中所示相比，反射鏡Ml至M6的實(shí)際構(gòu)造可能更小，尤其是僅包含附圖所示的計(jì)算的反射面的一部分。瞳面24位于反射鏡M2和反射鏡M3之間。瞳面24不是必須為平的。其可為彎曲的。此外，中間像面位于反射鏡M4和反射鏡M5之間。中間像面25不是必須為平的。其可為彎曲的。因此，反射鏡Ml至M4形成第一部分鏡系統(tǒng)26。反射鏡M5和M6形成第二部分鏡系統(tǒng)27。第一部分鏡系統(tǒng)26為變形鏡，即其變形地成像。第二部分鏡系統(tǒng)27也是變形鏡，即其變形地成像。然而，同樣可能的是，第二部分鏡系統(tǒng)27可構(gòu)造為非變形的。反射鏡Ml至M6中的至少一個(gè)被構(gòu)造為變形成像光學(xué)元件。特別地，投射光學(xué)系統(tǒng)9包含至少一個(gè)，尤其是多個(gè)，尤其是至少兩個(gè)，尤其是至少三個(gè)，尤其是至少四個(gè)，尤其是至少五個(gè)，尤其是至少六個(gè)，尤其是至少七個(gè)，尤其是至少八個(gè)變形成像反射鏡。因此,投射光學(xué)系統(tǒng)9在第一方向上具有第一成像比例,而在第二方向上具有不同于第一成像比例的第二成像比例。特別地，第二成像比例為第一成像比例的至少一點(diǎn)五倍，尤其是至少兩倍大。特別地，投射光學(xué)系統(tǒng)9構(gòu)造為使得在掃描方向上的成像比例的量小于與該方向垂直的方向上的成像比例。特別地，在掃描方向上的成像比例的量是與該方向垂直的方向上的成像比例的至多四分之三，尤其是至多三分之二，尤其是至多一半。投射光學(xué)系統(tǒng)9具有方向依賴性的物方數(shù)值孔徑(NAO)，即入瞳與圓形形狀偏離。特別地，在特定方向，即在大的成像比例方向上的物方數(shù)值孔徑(NAO)，是與該方向垂直的方向上的物方數(shù)值孔徑的至少一點(diǎn)五倍，尤其是至少兩倍。反射鏡M6具有用于輻射14通過的通孔28。位于反射鏡M5和M6之間的是另一瞳面29。瞳面29不是必須為平的。其可為彎曲的。反射鏡Ml至M6被構(gòu)造為反射EUV輻射。特別地，它們承載多個(gè)反射層，用于優(yōu)化它們對于照射的EUV照明光14的反射。在反射鏡表面上的單獨(dú)光束的照射角度越接近垂直入射，反射可被優(yōu)化得更好。反射鏡Ml至M5具有反射面，其為閉合的，即沒有通孔。反射鏡Ml、M4和M6具有凹的反射面。反射鏡M2、M3和M5具有凸的反射面。投射光學(xué)系統(tǒng)9的反射鏡Ml至M6被構(gòu)造為不能由旋轉(zhuǎn)對稱函數(shù)描述的自由形狀表面。投射光學(xué)系統(tǒng)9的其他構(gòu)造也是可能的，其中反射鏡Ml至M6的至少一個(gè)具有該類型的自由形狀反射表面?？蓮男D(zhuǎn)對稱參考面制造該類型的自由形狀表面。從US2007-0058269A1獲知用于微光刻的投射曝光系統(tǒng)的投射光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡的反射面的該類型的自由形狀表面。數(shù)學(xué)上可通過以下等式來描述自由形狀表面:
權(quán)利要求
1.一種用于投射曝光系統(tǒng)(I)的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)，其具有: -至少一個(gè)變形成像投射鏡系統(tǒng)(26、27)， -其中所述至少一個(gè)投射鏡系統(tǒng)(26、27)在兩個(gè)主平面的方向上具有符號相同的成像比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)，其特征在于，所述至少一個(gè)變形成像投射鏡系統(tǒng)具有至少兩個(gè)部分鏡系統(tǒng)(26、27)，其中至少一個(gè)變形地成像。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)，其特征在于圓形的出瞳。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)，其特征在于，所述至少一個(gè)變形成像投射鏡系統(tǒng)(26、27)包含至少一個(gè)反射鏡(Ml至M8)，尤其是所述反射鏡(Ml至M8)的至少一個(gè)具有自由形狀表面。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求 中的任一項(xiàng)所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)，其特征在于第一方向上的第一成像比例和第二方向上的第二成像比例，所述第二成像比例至少是所述第一成像比例的一倍半大。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)，其特征在于方向依賴性的物方數(shù)值孔徑(NAO)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任的一項(xiàng)所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)，其特征在于， -至少0.4的像方數(shù)值孔徑， -中心場點(diǎn)的物方主光束角度小于7°，以及 -像場(10),其在與掃描方向垂直的方向上具有大于13mm的寬度。
8.一種用于投射曝光系統(tǒng)(I)的照明光學(xué)系統(tǒng)(4)，其包含: -至少一個(gè)瞳分面反射鏡(18)， -其特征在于橢圓形的出瞳，該出瞳的半軸長度彼此相差至少10%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明光學(xué)系統(tǒng)(4)，其特征在于，所述瞳分面反射鏡(18)為橢圓形，并且具有彼此相差至少10%的半軸長度。
10.一種光學(xué)系統(tǒng)，具有 -根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)，以及 -照明光學(xué)系統(tǒng)(4)，其用于將來自輻射源(3)的輻射(14)傳輸至物場(5)。
11.一種投射曝光系統(tǒng)(1)，具有 -根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，以及 -輻射源⑶。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的投射曝光系統(tǒng)(I)，具有能夠在掃描方向上位移的掩模母版保持器，以保持掩模母版(7)，其特征在于，成像光學(xué)系統(tǒng)(9)在掃描方向上的成像比例小于與掃描方向垂直的方向上的成像比例。
13.一種掩模母版(7)，其用于根據(jù)權(quán)利要求11或12中的任一項(xiàng)所述的投射曝光系統(tǒng)，具有至少104mm的寬度和大于132mm的長度。
14.一種用于制造微結(jié)構(gòu)化的組件的方法，其具有以下方法步驟: -提供掩模母版(7)和具有輻射敏感層的晶片(12)， -借助于根據(jù)權(quán)利要求11或12中的任一個(gè)所述的投射曝光系統(tǒng)(I)，將掩模母版(7)上的結(jié)構(gòu)投射至晶片(12)上的輻射敏感層。
15.通過根據(jù)權(quán)利要求14`所述的方法制造的組件。
全文摘要
一種用于投射曝光系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)，其具有至少一個(gè)變形成像光學(xué)元件(M1至M6)。這允許以第一方向上的大物方數(shù)值孔徑在該方向上完全照明像場，而不必?cái)U(kuò)大要被成像的掩模母版的范圍，并且不減小投射曝光系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。
文檔編號G02B13/08GK103109225SQ201180044617
公開日2013年5月15日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者H-J.曼恩 申請人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司