本申請要求德國專利申請DE 10 2014 221 175.1的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其內(nèi)容并入于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種投射曝光系統(tǒng)的照明光學(xué)單元，特別是涉及其中自由電子激光器(FEL)充當(dāng)輻射源的投射曝光系統(tǒng)的照明光學(xué)單元。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包含至少一個這種照明光學(xué)單元的照明系統(tǒng)、包含照明光學(xué)單元和投射光學(xué)單元的光學(xué)系統(tǒng)，以及包含至少一個這種照明光學(xué)單元的投射曝光系統(tǒng)。最后本發(fā)明涉及制造微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)組件的方法，以及根據(jù)此方法制造的組件。

背景技術(shù)：

在投射曝光設(shè)備中，輻射源發(fā)出的照明輻射常規(guī)上會在前往物場中要照明的掩模母版的旅程中多次偏轉(zhuǎn)。這會導(dǎo)致非所要的輻射損失和/或非所要的偏振效應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為改進(jìn)用于將照明輻射引導(dǎo)至物場的照明光學(xué)單元。

此目的由包含多個輻射反射組件的照明光學(xué)單元實現(xiàn)，其中所有輻射反射組件布置為使得具有照明輻射的光束在這些組件處以相同方式偏轉(zhuǎn)。

照明光學(xué)單元特別用來將照明輻射從中間焦點傳輸至物場。照明光學(xué)單元適合用于具有單一掃描儀的投射曝光設(shè)備。照明光學(xué)單元可以特別有利的方式用于具有多個掃描儀的投射曝光系統(tǒng)，特別是其中將來自共享輻射源，特別是自由電子激光源(FEL)的照明輻射供應(yīng)給多個掃描儀的投射曝光系統(tǒng)。特別地，照明輻射可為EUV輻射，即波長范圍為從2nm至30nm，特別是范圍為從2nm至15nm、特別是具有波長13.5nm的輻射。

根據(jù)本發(fā)明確定的是，通過以有目標(biāo)方式選擇的(特別是優(yōu)化的)輻射反射組件的布置，特別是考慮到照明輻射所導(dǎo)致的偏轉(zhuǎn)角度，可改善照明光學(xué)單元的光學(xué)特性。特別是，可減少輻射耗損和/或?qū)⑵癯潭染S持在特定范圍內(nèi)，特別是低于20％。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，輻射反射組件中的至少二個，特別是精確的二個，實施為分面元件，特別是分面鏡。特別地，其可為場分面鏡和光瞳分面鏡。

輻射反射組件更包含至少一個其它反射鏡。特別地，該至少一個其它反射鏡布置在光束路徑中第二分面鏡下游。替代地，該至少一個其它反射鏡布置在光束路徑中第一分面鏡上游。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在光束路徑方向上，輻射反射組件包含第一分面鏡、第二分面鏡以及精確的一個其它反射鏡。后者布置在第二分面鏡與物場之間的光束路徑中或第一分面鏡上游。

特別地，照明光學(xué)單元實施為使得精確的一個反射鏡布置在第二分面鏡與物場之間的光束路徑中。

特別地，照明光學(xué)單元包含精確的三個反射鏡元件。在此，兩個分面鏡包含多個輻射反射單獨分面。

特別地，布置在光束路徑中第二分面鏡下游或第一分面鏡上游的其它反射鏡并未分面，即具有單體實施例。

特別地，該其它反射鏡實施為成像反射鏡，即具有成像效果的反射鏡。特別地，該其它反射鏡具有非平面反射面。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，照明光學(xué)單元的光束路徑中的第三反射鏡特別用于將第二分面鏡(其特別形成光瞳分面鏡)成像至布置在照明光學(xué)單元下游的投射光學(xué)單元內(nèi)的機(jī)械上無法達(dá)到的平面中，特別是成像至投射光學(xué)單元的機(jī)械上無法達(dá)到的光瞳平面中。

作為這種照明光學(xué)單元實施例的結(jié)果，可簡化包含照明光學(xué)單元以及分配至此的投射光學(xué)單元的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計，特別是包含此光學(xué)系統(tǒng)的掃描儀的設(shè)計。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，具有照明輻射的光束會在照明光學(xué)單元的每一個輻射反射組件處偏轉(zhuǎn)一偏轉(zhuǎn)角度，任兩個偏轉(zhuǎn)角度之間的比不超過1.5。任兩個偏轉(zhuǎn)角度(根據(jù)其偏轉(zhuǎn)方向而被測量為正的或負(fù)的)之間的比特別是為正的。照明光學(xué)單元的輻射反射組件上任兩偏轉(zhuǎn)角度間的比尤其不超過1.3、尤其不超過1.2、尤其不超過1.1、尤其不超過1.05、尤其不超過1.03、尤其不超過1.01。優(yōu)選地，所有偏轉(zhuǎn)角度都相等。

如此導(dǎo)致照明光學(xué)單元的特別高，特別是最高的總傳輸。在此方面，請注意此說法是重要的。特別地，這并不適用于輻射反射組件的反射率的任意角度依賴性。不過，此結(jié)果針對提供的輻射反射組件的反射率的已知角度依賴性已建立并且被確認(rèn)。

更進(jìn)一步，確定的是，可有利地選擇至少一個，特別是精確的一個偏轉(zhuǎn)角度不同于兩個其他偏轉(zhuǎn)角度，因為進(jìn)一步邊界條件，特別是光學(xué)像差因素。這可能對總傳輸有害，并且在需要處才提供。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，輻射反射組件布置為使得其導(dǎo)致照明輻射光束的總偏轉(zhuǎn)范圍為從45°至135°。該總偏轉(zhuǎn)特別位于從60°至120°的范圍、特別位于從80°至100°的范圍、特別位于85°至95°的范圍、特別為90°。

在此，測量從光束進(jìn)入方向(特別是在中間焦點的區(qū)域內(nèi))到物場區(qū)域內(nèi)主射線方向的總偏轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明確定的是，這種總偏轉(zhuǎn)對于照明水平布置的掩模母版特別有利。特別是當(dāng)使用具有水平輸出方向的照明輻射的輻射源時，特別是FEL輻射源時，是有利的。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所有輻射反射組件布置為使得具有照明輻射的光束分別具有的入射角不超過25°，特別是不超過22.5°、特別是不超過20°、特別是不超過17.5°、特別是不超過15°。有利的是，所有入射角，特別是所有三個入射角，都相等。

如此造成特別高的總傳輸和/或特別有利，尤其是足夠低的照明輻射偏振程度。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，輻射反射組件之一布置與實施為使得在下游投射光學(xué)單元的光瞳平面中成像另一個輻射反射組件。特別是，輻射反射組件可成像于下游投射光學(xué)單元的機(jī)械上不可達(dá)到的光瞳平面中。特別是，提供布置在第二分面鏡與物場之間的反射鏡，其將第二分面鏡成像至投射光學(xué)單元的光瞳平面中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，輻射反射組件之一具有可切換分面。特別是，提供光束路徑中的第一輻射反射組件，其實施成為具有可切換分面的分面鏡。

在此，可切換分面理解為表示分面的旋轉(zhuǎn)能力，特別是關(guān)于與第二分面鏡不同分面相同的分配。第一分面鏡的分面也可切換至一位置，在此所述分面對于物場的照明無貢獻(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，光束路徑中輻射反射組件中的前兩個布置為彼此相距距離d₁，其小于光束路徑中輻射反射組件的第二和第三個之間的距離d₂。

這對于安裝空間受限的情況相當(dāng)有利。安排許多組件的有利可能性從示例性實施例中呈現(xiàn)。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于：改善光學(xué)系統(tǒng)，特別是投射曝光系統(tǒng)的掃描儀。通過包含照明光學(xué)單元以及投射光學(xué)單元的光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)此目的，其中該照明光學(xué)單元具有至少兩個分面元件以及至少一個其它反射鏡，其實施和/或布置在照明光學(xué)單元的光束路徑中，如此將照明光學(xué)單元的第二分面元件成像至第一分面元件上游投射光學(xué)單元的光瞳平面中。

結(jié)果，可顯著簡化光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計。特別是，其它反射鏡使得可將第二分面鏡(特別地，其形成光瞳分面鏡)成像至投射光學(xué)單元的機(jī)械上不可達(dá)到的光瞳平面，特別是機(jī)械上不可達(dá)到的入射光瞳。照明光學(xué)單元的光束路徑中第一分面元件上游的其它反射鏡的布置，使可用空間中分面鏡的布置更容易。更進(jìn)一步，可降低分面鏡上的熱負(fù)載。可減小第一分面鏡上的入射角?？蛇M(jìn)一步用于使輻射源的遠(yuǎn)場的強(qiáng)度分布均勻化。如此，可增強(qiáng)照明光學(xué)單元的分辨率。特別是，可減少第二分面上輻射源的像的變化。更進(jìn)一步，可增大第一分面元件上分面的封裝密度。最終，在頻帶輻射之外，特別是具有波長小于13.5nm和/或在范圍為13.5nm至100nm的輻射可被吸收，或被引導(dǎo)遠(yuǎn)離主要光束路徑，尤其使得這種輻射不會照在第一分面鏡上。

特別是，照明光學(xué)單元對應(yīng)于上述的一個。特別是，照明光學(xué)單元實施為使得相同的所有輻射反射組件布置為使得具有照明輻射的光束在這些組件上以相同方式偏轉(zhuǎn)。

根據(jù)一個替代實施例，照明光學(xué)單元特別是實施為使得在第二分面元件與物場之間的光束路徑中只有一個反射鏡，或在第一分面元件上游的光束路徑中只有一個反射鏡。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于：改善照明系統(tǒng)，特別是包含多個掃描儀的投射曝光系統(tǒng)。

利用包含自由電子激光器(FEL)形式的輻射源以及根據(jù)先前描述的至少一個照明光學(xué)單元的照明系統(tǒng)來實現(xiàn)此目的。

對應(yīng)的照明光學(xué)單元特別有利地適合用于偏轉(zhuǎn)從自由電子激光器(FEL)或基于同步輻射源至水平布置的掩模母版的照明輻射。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，輻射源實施和/或布置為使得其發(fā)出具有照明輻射在水平方向上延伸的光束。

特別是，照明系統(tǒng)具有光束進(jìn)入方向，其相對于物場傾斜不超過45°，特別是不超過30°、特別是不超過15°、特別是不超過10°、特別是不超過5°、特別是不超過3°、特別是不超過1°。在此，該物場布置在物平面中。特別是，該光束進(jìn)入方向與該物平面平行延伸。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于：改善投射曝光系統(tǒng)。通過投射曝光系統(tǒng)來實現(xiàn)此目的，所述投射曝光系統(tǒng)包含根據(jù)上述的至少一個照明光學(xué)單元以及用來將物場成像至像場的至少一個投射光學(xué)單元。優(yōu)點從這些照明光學(xué)單元中呈現(xiàn)。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于：改善微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)組件制造方法，以及根據(jù)此方法制造的組件。通過提供包含根據(jù)上述的照明光學(xué)單元的投射曝光系統(tǒng)來實現(xiàn)這些目的。優(yōu)點從上述中呈現(xiàn)。

附圖說明

本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點與細(xì)節(jié)來自于基于示圖對示例性實施例的說明。詳述地：

圖1顯示投射曝光系統(tǒng)的組件與子系統(tǒng)的非常示意的圖解；

圖2顯示根據(jù)圖1的投射曝光系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；

圖3A顯示考慮到p偏振EUV輻射的、作為最有可能適合于疊層厚度之后平均入射角以及半角帶寬的函數(shù)的輻射反射元件的反射率的曲線圖；

圖3B顯示根據(jù)圖3A但是用于s偏振EUV輻射的曲線圖；

圖4顯示在三個輻射反射元件處以總偏轉(zhuǎn)大約90°以及3°半角帶寬來偏轉(zhuǎn)的情況下，取決于第一與第二入射角的EUV輻射的總傳輸?shù)那€圖；

圖5顯示原始未偏振EUV光束的偏振程度的對應(yīng)曲線圖；

圖6顯示闡明照明輻射的偏振程度上的需求取決于數(shù)值孔徑，以便實現(xiàn)空間像側(cè)面的最小斜率，表示為“NILS＞2”的示意圖；

圖7顯示根據(jù)圖4的示圖，利用應(yīng)該在垂直入射于所有三個輻射反射面上的情況下出現(xiàn)的總傳輸值標(biāo)準(zhǔn)化；

圖8顯示在三個輻射反射元件處偏轉(zhuǎn)并且總偏轉(zhuǎn)為90°的情況下，取決于預(yù)定入射角的相對最大總傳輸?shù)氖緢D；

圖9顯示對應(yīng)于圖8的用于偏振程度的示圖；

圖10顯示在照明光學(xué)單元中并且布置在其下游的投射光學(xué)單元中的幾何情況的示圖；

圖11顯示用于顯示光瞳分面鏡的最大半徑的取決于照明光學(xué)單元的第三光束偏轉(zhuǎn)反射鏡與掩模母版的距離，以及取決于掩模母版與投射光學(xué)單元的入射光瞳的距離的曲線圖；以及

圖12顯示根據(jù)圖1的投射曝光系統(tǒng)的照明光學(xué)系統(tǒng)的替代實施例的示意圖。

具體實施方式

下面初步參考圖1說明投射曝光系統(tǒng)1的基本組件。

投射曝光系統(tǒng)1細(xì)分成下文使用的子系統(tǒng)主要用于區(qū)分其術(shù)語。這些子系統(tǒng)可形成分離的結(jié)構(gòu)化子系統(tǒng)。然而，區(qū)分成子系統(tǒng)不一定反映在結(jié)構(gòu)劃分上。

投射曝光系統(tǒng)1包含輻射源模塊2以及多個掃描儀3_i。

輻射源模塊2包含輻射源4，用于產(chǎn)生照明輻射5。

輻射源4特別為自由電子激光器(FEL)。輻射源也可為同步輻射源或基于同步輻射的輻射源，其產(chǎn)生具有非常高輝度的相干輻射。有關(guān)這種輻射源，以范例方式參照US 2007/0152171 A1和DE 103 58 225 B3。

舉例而言，輻射源4的平均功率范圍從1kW至30kW，并且具有范圍在10MHz至1.3GHz的脈沖頻率。每一個單獨輻射脈沖都可例如貢獻(xiàn)83μJ的能量。在100fs的輻射脈沖長度的情況下，這對應(yīng)于833MW的輻射脈沖功率。

輻射源4具有在千赫范圍內(nèi)(例如100kHz)，或低兆赫范圍內(nèi)(例如3MHz)，中兆赫范圍內(nèi)(例如30MHz)，高兆赫范圍內(nèi)(例如300MHz)，或千兆赫范圍內(nèi)(例如1.3GHz)的重復(fù)率。

特別是，輻射源4可為EUV輻射源，特別是，輻射源4發(fā)出波長范圍例如為2nm與30nm之間，特別是2nm與15nm之間的EUV輻射。

輻射源4以原始光束6的形式發(fā)出照明輻射5。原始光束6具有非常低的發(fā)散度。原始光束6的發(fā)散度小于10mrad、特別小于1mrad、特別小于100μrad、特別小于10μrad。

輻射源模塊2進(jìn)一步包含光束成形光學(xué)單元7，其布置于輻射源4的下游。光束成形光學(xué)單元7用來從原始光束6產(chǎn)生集中輸出光束8。集中輸出光束8具有非常低的發(fā)散度。集中輸出光束8的發(fā)散小于10mrad、特別小于1mrad、特別小于100μrad、特別小于10μrad。

再者，輻射源模塊2包含輸出聯(lián)接光學(xué)單元9，其布置于光束成形光學(xué)單元7的下游。輸出聯(lián)接光學(xué)單元9用來從集中輸出光束8產(chǎn)生多個，換言之n個，單獨輸出光束10_i(i＝1至n)。在每一情況中，單獨輸出光束10_i形成用于照明物場11_i的光束，在每一情況中，所述光束包含多個分離的部分光束12_i。特別是，單獨輸出光束10_i與照明光學(xué)單元17_i或掃描儀3_i之間具有一對一對應(yīng)。

掃描儀3_i在每一情況中都包含光束引導(dǎo)光學(xué)單元13_i以及投射光學(xué)單元14_i。

光束引導(dǎo)光學(xué)單元13_i用于將照明輻射5，特別是各單獨輸出光束10_i，引導(dǎo)至單獨掃描儀3_i的物場11_i。

每一情況中，投射光學(xué)單元14_i用于將布置在物場11_i之一中的掩模母版22_i成像至像場23_i中，特別是至布置在像場23_i中的晶片25_i上。

光束引導(dǎo)光學(xué)單元13_i按照明輻射5的光束路徑的順序可在每一情況下包含偏轉(zhuǎn)光學(xué)單元15_i、輸入聯(lián)接光學(xué)單元16_i(特別是聚焦總成的形式)，以及照明光學(xué)單元17_i。輸入聯(lián)接光學(xué)單元16_i可特別實施為Wolter III型收集器。

根據(jù)一個變型，可省去偏轉(zhuǎn)光學(xué)單元15_i。另外，偏轉(zhuǎn)光學(xué)單元15_i可實施為使得單獨輸出光束10_i只能小角度偏轉(zhuǎn)，特別是偏轉(zhuǎn)角度小于30°、特別是偏轉(zhuǎn)角度小于10°、特別是偏轉(zhuǎn)角度小于5°以及特別是偏轉(zhuǎn)角度小于2°。

特別地，輸入聯(lián)接光學(xué)單元16_i用來將照明輻射5，特別是輸出聯(lián)接光學(xué)單元9所產(chǎn)生的單獨輸出光束10_i之一，聯(lián)接至照明光學(xué)單元17_i中相應(yīng)的一個。如此也可省去輸入聯(lián)接光學(xué)單元16_i。

光束引導(dǎo)光學(xué)單元13_i與光束成形光學(xué)單元7和輸出聯(lián)接光學(xué)單元9一起形成照明裝置18的部分。

照明裝置18，就如同輻射源4，為照明系統(tǒng)19的部分。

每一照明光學(xué)單元17_i都分別分配有投射光學(xué)單元14_i之一。分配給彼此的照明光學(xué)單元17_i以及投射光學(xué)單元14_i一起也稱為光學(xué)系統(tǒng)20_i。

在每一情況中，照明光學(xué)單元17_i用于將照明輻射5傳輸至布置在物平面21中的物場11_i中的掩模母版22_i。投射光學(xué)單元14_i用于將掩模母版22_i，特別是用于將掩模母版22_i上的結(jié)構(gòu)，成像于布置在像平面24中的像場23_i中的晶片25_i上。

投射曝光系統(tǒng)1包含特別是至少兩個、特別是至少三個、特別是至少四個、特別是至少五個、特別是至少六個、特別是至少七個、特別是至少八個、特別是至少九個、特別是至少十個掃描儀3_i。投射曝光系統(tǒng)1可包含最多二十個掃描儀3_i。

共享輻射源模塊2，特別是共享輻射源4，將照明輻射5供應(yīng)給掃描儀3_i。

投射曝光系統(tǒng)1用來制造微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)組件，特別是電子半導(dǎo)體組件。

照明輻射5，特別是單獨輸出光束10_i，各通過中間焦點平面27中的中間焦點26_i。中間焦點26_i可分別布置在光學(xué)系統(tǒng)20_i或掃描儀3_i的外殼的通道開口的區(qū)域中。特別地，該外殼可抽真空。

在每一情況中，照明光學(xué)單元17_i包含第一分面鏡28_i和第二分面鏡29_i，其功能在每一情況中都對應(yīng)于從先前技術(shù)已知的功能。第一分面鏡28_i可特別為場分面鏡，第二分面鏡29_i可特別為光瞳分面鏡。然而，第二分面鏡29_i也可布置為距離照明光學(xué)單元17_i的光瞳平面一段距離。該一般情況也稱為鏡面反射體。

分面鏡28_i、29_i在每一情況中包含多個分面30、31。在投射曝光系統(tǒng)1的操作期間，每一個第一分面30都分別分配有第二分面31之一。在每一情況中分配給彼此的分面30、31形成照明輻射5的照明通道，用于以特定照明角度照明物場11_i。

根據(jù)所要的照明，特別是預(yù)定照明設(shè)定，執(zhí)行第二分面31至第一分面30的逐通道分配。在每一情況中，第一分面鏡28_i的分面30可實施為使得它們可位移，特別是可傾斜，特別是具有兩個傾斜自由度。第一分面鏡28_i的分面30可特別在不同位置之間切換。在不同的切換位置，在第二分面31之間分配給不同的第二分面31。在每一情況中，也可提供第一分面30的至少一個切換位置，其中照在所述第一分面上的照明輻射5對于物場11_i的照明并無貢獻(xiàn)。第一分面鏡28_i的分面30可實施為虛擬分面30，這應(yīng)該理解為其由多個單獨反射鏡，特別是多個微反射鏡的可變組所形成。相關(guān)細(xì)節(jié)請參閱WO 2009/100856 A1，其整體內(nèi)容在此并入本申請做為一部分。

第二分面鏡29_i的分面31可對應(yīng)實施為虛擬分面31。它們也可對應(yīng)實施為使得它們可位移，特別是可傾斜。

通過第二分面鏡29_i和其它反射鏡37_i，第一分面30成像至掩模母版平面或物平面21中的物場11_i中。

單獨照明通道導(dǎo)致以特定照明角度照明物場11_i。如此通過照明光學(xué)單元17_i，所有照明通道導(dǎo)致物場11_i的照明的照明角度分布。該照明角度分布也稱為照明設(shè)定。

掩模母版22_i具有反射照明輻射5的結(jié)構(gòu)，并且布置在物平面21中，在物場11_i的區(qū)域中。掩模母版22_i由掩模母版支架承載，該掩模母版支架以通過位移裝置驅(qū)動的方式而可位移。

在每一情況中，投射光學(xué)單元14_i將物場11_i成像至像平面24中的像場23_i中。晶片25_i在投射曝光期間布置在該像平面24中。晶片25_i具有光敏涂層，其在投射曝光期間由投射曝光系統(tǒng)1曝光。晶片25_i由晶片支架承載。該晶片支架以通過位移裝置控制的方式而可位移。

掩模母版支架的位移裝置以及晶片支架的位移裝置可彼此信號相連。它們尤其同步。掩模母版22_i和晶片25_i可特別以關(guān)于彼此同步的方式位移。

下面說明光學(xué)系統(tǒng)20_i或照明系統(tǒng)19，特別是照明光學(xué)單元17_i的進(jìn)一步細(xì)節(jié)與特殊之處。

照明光學(xué)單元17_i布置在外殼38中，這在圖2中示意性地示出。特別地，外殼38可通過負(fù)壓裝置39抽真空。

照明輻射5以一個或多個單獨輸出光束10_i的形式進(jìn)入照明光學(xué)單元17_i，因此形成具有照明輻射的光束。照明輻射5的中央射線進(jìn)入照明光學(xué)單元17_i，限定光束方向。該照明輻射可持續(xù)稱為單獨輸出光束10_i，即使在照明光學(xué)單元17_i中。

照明輻射5，特別是單獨輸出光束10_i，水平進(jìn)入照明光學(xué)單元17_i中。特別地，照明輻射5在中間焦點26_i的區(qū)域中進(jìn)入照明光學(xué)單元17_i。照明輻射5進(jìn)入照明光學(xué)單元17_i的水平進(jìn)入方向是有利的，特別是結(jié)合實施為自由電子激光器(FEL)的輻射源4。特別地，在輻射源4與照明光學(xué)單元17_i之間的光束路徑中可省去輻射偏轉(zhuǎn)元件。

若單獨輸出光束10_i進(jìn)入照明光學(xué)單元17_i，并未完全水平而僅大約水平進(jìn)入，則也存在根據(jù)本發(fā)明的照明光學(xué)單元17_i的優(yōu)點。如此，仍可在輻射源4與照明光學(xué)單元17_i之間的光束路徑中使用光束偏轉(zhuǎn)元件，特別是以實現(xiàn)掃描儀3_i關(guān)于輸出聯(lián)接光學(xué)單元9的有利幾何布置。

其中布置掩模母版22_i的物平面21水平延伸。

在替代實施例中，其中布置掩模母版22_i的物平面21往水平方向傾斜。角度可介于1°與30°之間，特別是介于2°與8°之間。單獨輸出光束10_i進(jìn)入照明光學(xué)單元17_i，并未完全水平而僅大約水平進(jìn)入。進(jìn)入單獨輸出光束10_i的方向與水平方向以及物平面22的方向與水平方向的偏差可相同，即單獨輸出光束10_i與物平面之間的角度小于第一范例中的兩角度。

照明輻射5，特別是單獨輸出光束10_i，會在照明光學(xué)單元17_i內(nèi)多次偏轉(zhuǎn)。單獨輸出光束10_i特別在第一分面鏡28_i處、第二分面鏡29_i處以及其它反射鏡37_i處偏轉(zhuǎn)。特別地，在到物場11_i的光束路徑26_i中精準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)三次。三個反射鏡28_i、29_i和37_i布置成使得單獨輸出光束10_i在所有三個反射鏡28_i、29_i和37_i處以相同方式偏轉(zhuǎn)。下面將三個反射鏡28_i、29_i和37_i處的入射角標(biāo)示為α1、α2和α3。

三個反射鏡28_i、29_i和37_i布置成使得總傳輸達(dá)到最小值和/或?qū)崿F(xiàn)所要的照明輻射的偏振程度。要實現(xiàn)的總傳輸和/或偏振程度可預(yù)定為邊界條件。特別地，三個反射鏡28_i、29_i和37_i布置成使得總傳輸最大化。

特別地，照明光學(xué)單元17_i可實施為所謂的蠅眼聚光器。第一分面鏡28_i可形成場分面鏡，第二分面鏡29_i可形成光瞳分面鏡，其它反射鏡37_i可用來將第二分面鏡29_i成像至投射光學(xué)單元14_i的入射光瞳40中。如此使得可使用具有不可達(dá)到的入射光瞳40的投射光學(xué)單元14_i。運用根據(jù)本發(fā)明的照明光學(xué)單元17_i，可特別在含不可達(dá)到的入射光瞳40的投射光學(xué)單元14_i的情況下使用蠅眼聚光器。特別地，如此使得可使用具有大數(shù)值孔徑的投射光學(xué)單元14_i。照明光學(xué)單元17_i具有蠅眼聚光器的實施例簡化了光學(xué)系統(tǒng)20_i的光學(xué)設(shè)計。

照明光學(xué)單元17_i精確包含三個輻射偏轉(zhuǎn)元件：第一分面鏡28_i、第二分面鏡29_i以及其它反射鏡37_i。其它反射鏡37_i布置在第二分面鏡29_i與掩模母版22_i之間的光束路徑中。根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)證實其它反射鏡37_i可用于實現(xiàn)額外光學(xué)功能性。特別地，即使其位于機(jī)械上不可達(dá)到的平面中，還是可用來將第二分面鏡29_i成像至投射光學(xué)單元14_i的入射光瞳40中。

照明光學(xué)單元17i的三個反射鏡28_i、29_i和37_i導(dǎo)致在照明光學(xué)單元17_i的輻射入口，特別是中間焦點26_i，與照明光學(xué)單元17_i的物場11_i之間，照明輻射5的90°的總偏轉(zhuǎn)。

投射光學(xué)單元14_i包含多個反射鏡41_i。投射光學(xué)單元14_i的反射鏡41_i根據(jù)其在從掩模母版22_i出發(fā)的照明輻射5的光束路徑中的順序，從1至n編號。反射鏡41_i的數(shù)量n至少為二，可為三、四、五、六、七、八或更多。

為了描述本發(fā)明，圖3A和圖3B說明具有多層的單獨反射鏡的反射率對平均入射角(ew)(x軸)與半角帶寬(wbb)(y軸)的依賴關(guān)系。圖3A說明用于p偏振輻射的反射率。圖3B說明用于s偏振輻射的反射率。范圍從10％至60％的反射率值的輪廓線被再現(xiàn)。

針對已知入射方向，多層的反射率取決于單獨層的厚度。若光線以大約平均入射角的特定角帶寬入射，則疊層厚度必須根據(jù)平均入射角以及該半角帶寬來調(diào)整，以便優(yōu)化總反射率。

從單獨反射值，可確定在具有多個反射的系統(tǒng)當(dāng)中，特別是具有三次反射(即是三次輻射偏轉(zhuǎn))的系統(tǒng)當(dāng)中，總傳輸有多高。

照明光學(xué)單元17_i的本實施例經(jīng)過優(yōu)化，將以下邊界條件列入考慮：在三個反射鏡28_i、29_i和37_i處的總偏轉(zhuǎn)為90°。單獨輸出光束10_i具有3°的半角帶寬，即是52mrad。

一般而言，總傳輸是三個平均入射角的函數(shù)，可由用于p偏振與s偏振光線的單獨反射的角度相依反射率值來呈現(xiàn)。

該邊界條件(據(jù)此總偏轉(zhuǎn)為90°)可改寫為三個入射角的和為45°的范圍。如此使得可去除一個角度，因此所呈現(xiàn)的總傳輸取決于兩個剩余角度。圖4中再現(xiàn)了對應(yīng)曲線圖。每一情況中的輪廓線都對應(yīng)至具有特定傳輸程度的總傳輸。

圖5據(jù)此描述三次反射之后的偏振度。最內(nèi)側(cè)的輪廓線對應(yīng)至20％的偏振度；最外側(cè)的輪廓線對應(yīng)至80％的偏振度。

根據(jù)本發(fā)明所要識別并且列入考慮的為偏振度對于可分辨的線寬有實質(zhì)影響。此背景下的相關(guān)參數(shù)就是所謂的NILS值(標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度對數(shù)平方值(normalized intensity log square value))，其表示空間像側(cè)面陡度的測量值。作為粗略指標(biāo)，也就是說對于在空間像中穩(wěn)定微光刻處理，應(yīng)該實現(xiàn)至少為2的NILS值，即不考慮抗蝕劑擴(kuò)散。

圖6以示范方式描述具備NILS＞2和NILS＜2的區(qū)域取決于數(shù)值孔徑(NA)以及偏振度(DOP)。在此，切向偏振表示為DOP＞0，而徑向偏振則表示為DOP＜0。切向與徑向的含意取決于掩模母版22_i的結(jié)構(gòu)，因此在光束偏轉(zhuǎn)位置處并不是已知的。因此，通過預(yù)防措施，需要在DOP≠0的情況下假設(shè)最壞的情況。從圖6可發(fā)現(xiàn)，在數(shù)值孔徑(NA)為0.6的情況下，偏振度(DOP)最多20％，以確保穩(wěn)定的光刻處理(NILS＞2)。下面考慮20％的偏振度為最大可接受值。

為了能更好比較在三個反射鏡28_i、29_i和37_i處反射情況下的總傳輸與其他系統(tǒng)，圖7再次描述來自圖4的曲線圖，將在垂直入射三次反射的情況下的總傳輸?shù)闹禈?biāo)準(zhǔn)化。最大相關(guān)總傳輸超過70％。

針對各單獨層反射率的當(dāng)前角依賴性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)所有三個角度α1、α2和α3相同時，即為15°，α1＝α2＝α3＝15°，會達(dá)到最大總傳輸。

在特定環(huán)境中，可選擇三個偏轉(zhuǎn)角度之一小于30°，即為了光學(xué)像差，所以要選擇對應(yīng)的入射角小于15°。因此，另兩個角度增加，如此總傳輸降低。圖8中再現(xiàn)利用三次偏轉(zhuǎn)所能實現(xiàn)，與在總偏轉(zhuǎn)90°的情況下的系統(tǒng)的最大可能總傳輸有關(guān)的相對總傳輸T_rel.，取決于此入射角。圖9再現(xiàn)對應(yīng)的偏振度DOP。

圖10示意描述光學(xué)系統(tǒng)20_i中的幾何環(huán)境，特別是照明光學(xué)單元17i中的幾何環(huán)境。相關(guān)變量為組件彼此之間的距離d、所述組件的焦距(下面由f指示)，以及所述組件的半徑r。在此方面，應(yīng)該參照以下事實：r_PF表示整個光瞳分面鏡29_i的半徑，而r_FF表示場分面30中單獨一個的半徑，d_FF，PF表示場分面鏡28_i與光瞳分面鏡29_i之間的距離；d_PF，N表示光瞳分面鏡29_i與其它反射鏡37_i之間的距離；d_N，Ret表示其它反射鏡37_i與掩模母版22_i之間的距離；d_Ret，Pup表示掩模母版22_i與光瞳平面40之間的距離。

場分面30成像至掩模母版22_i上，確切地說是通過由光瞳分面31中的相應(yīng)一個與其它反射鏡37_i所組成的雙反射鏡系統(tǒng)。這可通過對應(yīng)成像條件以及對應(yīng)后焦點條件表示。

光瞳分面31成像至投射光學(xué)單元14_i的入射光瞳40中。這也可用成像情況以及后焦點條件來表示。在此，掩模母版處的數(shù)值孔徑NA包括在稍后成像情況的后焦點條件中。

場分面鏡28_i、光瞳分面鏡29_i以及其它反射鏡37_i的焦距可自由選擇為最大可能范圍，因此與構(gòu)造條件無進(jìn)一步關(guān)聯(lián)。若已經(jīng)消除對許多焦距f的明確依賴性，則從成像與后焦點條件產(chǎn)生以下條件：

d_N，Ret r_PF＝d_Ret，Pup(d_PF，N NA-r_PF)

r_FF r_PF＝d_FF，PF NA r_Ret

d_FF，PF d_N，Ret r_Ret＝d_{Ret，Pup}(d_PF，N r_FF-d_FF，PF-r_Ret)

這些條件可進(jìn)一步縮短為：

d_pF，N d_Ret，Pup NA＝(d_{Ret，Pup}+d_N，Ret)r_PF

d_PF，N d_{Ret，Pup} r_FF＝d_FF，PF(d_Ret，Pup+d_N，Ret)r_Ret

根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步證實該幾何邊界條件可分成以下組：

光瞳分面鏡29_i、場分面鏡28_i以及其它反射鏡37_i不可過大或過小，即是r_FF和r_PF必須在特定間隔內(nèi)。場分面的有利尺寸具有5mm至200mm，特別是介于20mm與70mm之間的半徑。光瞳分面的有利尺寸具有1mm至10mm，特別是介于2mm與5mm之間的半徑。

所述組件之間的距離不可特別大或特別小，必須在特定間隔內(nèi)。

特別地，兩分面鏡28_i、29_i之間的距離d_FF，PF位于從500mm至1500mm的范圍內(nèi)。特別地，第二分面鏡29_i與其它反射鏡37_i之間的距離d_PF，N位于從650mm至1800mm的范圍內(nèi)。特別地，其它反射鏡37_i與掩模母版22_i之間的距離d_N，Ret位于從1000mm至3000mm的范圍內(nèi)。差異d_pF，N-d_FF，PF至少為150mm，特別地，其位于從150mm至1000mm的范圍內(nèi)。特別地，差異d_N，Ret-d_pF，N大于-100mm，特別地，其位于從-100mm至150mm的范圍內(nèi)。

組件之間的距離必須滿足他們之間某些條件，以避免安裝空間沖突。特別地，光瞳分面鏡29_i不可超過具有掩模母版22_i的物平面21，因為此體積由掩模母版臺占據(jù)。舉例而言，這可由以下條件表示：

d_N，Ret-d_PF，N≥c1以及

d_N，Ret-d_FF，PF≥c2，具有正常數(shù)c1和c2。

若場分面30的大小無關(guān)緊要，并且只有光瞳分面鏡29_i的半徑r_PF重要，則出現(xiàn)以下：

省略分母中的d_N，Ret導(dǎo)致評估：r_PF＜d_PF，NNA。

若采用具有投射光學(xué)單元14_i的可達(dá)到入射光瞳40的光學(xué)系統(tǒng)20_i中光瞳分面鏡29_i與掩模母版22_i之間的距離取代d_PF，N，此評估應(yīng)精確導(dǎo)致光瞳分面鏡29_i的半徑r_PF。

其他評估源自于以下事實：由于前述安裝空間條件，因此以下適用：d_PF，N＜d_N，Ret。這導(dǎo)致以下條件：

圖11中再現(xiàn)呈現(xiàn)此依賴性的圖形表示。

因此，光瞳分面鏡29_i顯著小于在具有投射光學(xué)單元的可達(dá)到入射光瞳的光刻系統(tǒng)中所應(yīng)該有的大小。若單獨光瞳分面的大小因為生產(chǎn)因素而受限，這表示光瞳分面數(shù)量必須減少。

也因為此因素，輻射源4有利地實施為自由電子激光源(FEL)。在FEL中，期望能夠提供最小可能光瞳填充并不受限于輻射源的集光率(etendue)。因此，對于具有特定最小數(shù)量的光瞳分面31的需求較不顯著，

與可能呈現(xiàn)的中間焦點與場分面鏡28_i之間的距離無直接關(guān)聯(lián)。僅包括于場分面30的必要屈光能力中。

表1舉例再現(xiàn)可能實現(xiàn)的特定值。所有實現(xiàn)都假設(shè)掩模母版半徑為52mm。所有長度規(guī)格都以mm為單位。為了可與來自已知EUV光學(xué)單元的數(shù)據(jù)比較，表1指定晶片25_i處的數(shù)值孔徑NA以及投射光學(xué)單元14_i的成像比β。

因為焦距f_PF、f_FF和f_N與可實現(xiàn)性的陳述不相關(guān)，所以并未列在表中。

表1

場分面30和/或光瞳分面31可實施為無屈光能力，即以平面式實施。結(jié)果可節(jié)省成本。此情況下的示例設(shè)計匯總于表2中：

表2

在下文中，參閱圖12描述照明光學(xué)單元17_i的替代實施例。此實施例基本上對應(yīng)于圖2中所示的先前說明的實施例，此時并入?yún)⒖?。相較于圖2顯示的實施例，重新排列三個反射鏡28_i、29_i和37_i。它們特別布置在光束路徑中，使得其它反射鏡37_i位于前面，即在第一分面鏡28i的上游。

在此布置的情況下，更容易將分面鏡28_i、29_i，特別是第一分面鏡28_i，布置在可用空間中。

在此布置的情況下，并無分面鏡28_i、29_i成像至下游投射光學(xué)單元14_i的光瞳平面40中。

反射鏡37_i可具有非球面反射面，其可特別具有對應(yīng)于圓錐截面的反射面。反射鏡37_i的反射面也可不具備旋轉(zhuǎn)對稱性，特別是其也可稱為自由形式表面。

反射鏡37_i的表面可設(shè)計成用于均勻化輻射源4的遠(yuǎn)場的強(qiáng)度分布。如此可降低熱負(fù)載，特別是分面鏡28_i、29_i上的熱負(fù)載。更進(jìn)一步，可強(qiáng)化照明光學(xué)單元17_i的分辨率。這可由于第二分面鏡29_i的分面31上輻射源4的像大小變化減少所致。

特別地，反射鏡37_i的反射面可經(jīng)過設(shè)計，以便因為輻射源模塊的聚集反射鏡的形狀，校正用于將輻射源4成像至中間焦點26_i的再現(xiàn)比的變化。如此，第二分面鏡29_i的分面31大小縮小并且光瞳填充可減少，造成光學(xué)單元17_i的分辨率增大。

反射鏡37_i的反射面也可設(shè)計成增大封裝第一分面鏡28_i上分面30的效率。為此目的，反射鏡37_i的反射面可特別為自由形式表面。如此，可改變中間焦點26_i上的集光率，使得輻射源4的遠(yuǎn)場呈現(xiàn)矩形形狀或至少大約為矩形的形狀。

在連續(xù)可微分表面的情況下，反射鏡的邊界將映射到遠(yuǎn)場的邊界。因為反射鏡的邊界連續(xù)可微分，遠(yuǎn)場的邊界也必定如此。因此，將可實現(xiàn)無邊角的遠(yuǎn)場邊界。利用適當(dāng)定義該映射，該邊角可近似于具有大曲率的連續(xù)可微分曲線(例如xⁿ中n較大的行為)。若該反射鏡是唯一分段連續(xù)可微分的，這表示該表面內(nèi)有扭結(jié)，該遠(yuǎn)場的邊界會具有邊角。

中間焦點26_i中的輻射源4的像形狀可特別轉(zhuǎn)變成第一分面鏡28_i的分面30的形狀。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，反射鏡37_i的反射面可設(shè)計成減少照明輻射在第一分面鏡28_i的分面30上的入射角。為此，反射鏡37_i的反射面可具有旋轉(zhuǎn)拋物面或其一部分的形狀。如此，中間焦點26_i可成像至無限遠(yuǎn)。這允許準(zhǔn)直第一分面鏡28_i處輻射的發(fā)散光束，由此減少照明輻射5在分面30上的入射角。在此同時，照明輻射5在分面30上的入射角減少，導(dǎo)致陰影效應(yīng)降低。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，頻帶外的輻射，特別是具有波長小于13.5nm和/或波長在介于13.5nm與100nm之間范圍內(nèi)的輻射，可由反射鏡37_i吸收或可被引導(dǎo)，特別是反射遠(yuǎn)離第一分面鏡28_i。如此，可減小第一分面鏡28_i的外形。這特別有利，因為反射鏡37_i的單體實施例而容易冷卻。

更進(jìn)一步，根據(jù)圖12反射鏡37_i、28_i和29_i的布置具有優(yōu)點，就是利用替換反射鏡可輕易交換此反射鏡，這在輻射源4變化的情況下是可能需要的。一般而言，反射鏡37_i需要的空間小于第一分面鏡28_i。即使照明輻射5在此反射鏡37_i上的入射角分布改變會導(dǎo)致第一分面鏡28_i的照明改變，仍可讓包含兩個分面鏡28_i、29_i的集光器不隨第二分面31至第一分面30的通道分配而變。這可通過使反射層失諧，使得基于局部強(qiáng)化吸收，只有總的傳輸減小。

在此所描述照明光學(xué)單元17_i的不同的實施例不僅在使用FEL以及輻射源4時有好處，在與等離子體結(jié)合時也有好處，特別是與具有發(fā)出的照明輻射5的水平或大約水平的光束路徑的等離子體結(jié)合時。