相關(guān)申請的交叉引用

本專利申請要求2014年9月22日提交的德國專利申請102014218969.1的優(yōu)先權(quán)。此較早申請的全部公開內(nèi)容通過參考并入本文。

本發(fā)明關(guān)于可配置為用于例如極紫外光譜范圍(euv)的波長的微光刻投射曝光裝置的光學(xué)配置。所述光學(xué)配置可包含于照明系統(tǒng)或此裝置的鏡頭中。

背景技術(shù)：

微光刻投射曝光裝置用于例如將布置在掩模上的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印至光敏層(例如光致抗蝕劑)上。光敏層通常位于晶片或一些其他基板上。投射曝光裝置一般包含光源、照明系統(tǒng)(其調(diào)整由光源所產(chǎn)生的投射光并將其引導(dǎo)至掩模)、及鏡頭(lens)(其將由投射光所照明的掩模成像至光敏層)。

投射光的波長越短，借助于投射曝光裝置可在光敏層上產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)越小。最新一代的投射曝光裝置使用中心波長約為13.5納米的投射光，其在極紫外光范圍(euv)。這類裝置通常稱作euv投射曝光裝置。

然而，沒有對此短波長具有足夠高透射率的光學(xué)材料。因此，在euv投射曝光裝置中，一般用于較長波長的透鏡元件和其他折射光學(xué)元件將由反射鏡所取代，因此掩模包含反射結(jié)構(gòu)的圖案。

反射鏡包含具有反射區(qū)域的反射鏡基板，反射區(qū)域形成于反射鏡基板的表面上且反射鏡基板于反射區(qū)域中承載反射涂層。反射鏡通常固定在支撐框體，其經(jīng)由致動器連接至鏡頭或照明系統(tǒng)的固定框體結(jié)構(gòu)。包含反射鏡和(若適當(dāng)?shù)脑?固定于其上的支撐框體或其它組件的整個固有的剛性組裝體在下文中將稱作反射鏡元件。

照明系統(tǒng)的反射鏡元件將投射光引導(dǎo)至掩模；鏡頭的反射鏡元件將掩模上被照明的區(qū)域成像至光敏層。

為了達到所要求的準(zhǔn)確度，反射鏡元件的反射區(qū)域必需在所有六個自由度上彼此精確地對準(zhǔn)?？呻娭聞拥闹聞悠魍ǔＳ糜诙ㄎ缓蛯?zhǔn)反射鏡元件。

具有大數(shù)值孔徑的euv投射曝光裝置需要具有大直徑的反射鏡元件。這類反射鏡元件生產(chǎn)費用高，且因為其高固有重量而使其更難以在小形變下實施安裝和致動。因為反射鏡元件并非理想的剛體，反射鏡基板的形狀可改變，例如長期來說由于材料的退化、短期來說由于致動期間作用在反射鏡基板上的力及力矩的影響。

euv投射曝光裝置的反射鏡元件的反射鏡基板通常由在操作溫度具有非常低或甚至等于零的熱膨脹系數(shù)的材料組成。這類材料可例如為玻璃陶瓷(如)或鈦硅酸鹽玻璃(如)。然而，熱致形變可發(fā)生在反射鏡基板中，該形變的產(chǎn)生是因為基板內(nèi)由于部分投射光的吸收而造成的溫度梯度。

因為反射區(qū)域的表面準(zhǔn)確度在euv投射曝光裝置的操作期間必需維持在低至數(shù)納米，對反射鏡元件的安裝和致動的機械精度也要有嚴(yán)格的要求。安裝需以盡可能減少不想要和寄生的力或力矩的方式來配置。為了實現(xiàn)高的機精度，必需考慮到潛在機械干擾的所有因素，像是例如振動、氣壓波動或溫度波動及重力的影響與材料特性。

在euv投射曝光裝置中，每一個反射鏡元件通常由作用在反射鏡元件上且同時構(gòu)成安裝元件的三個致動器所致動。由致動器所施加的力可細(xì)分為僅用于在定位及對準(zhǔn)期間造成反射鏡元件運動的一部分、以及補償反射鏡元件的重力(weightforce)的一部分。致動所需的xy-力及z-力的有效線和重量補償力的有效線在相應(yīng)致動器的施力點相會。舉例來說，這類反射鏡元件揭露于us2015/0055112a1。此處的安裝元件作用在反射鏡基板的圓周表面。

ep1806610a1揭露一種euv投射曝光裝置的反射鏡元件，其中反射鏡裝入支撐框體且支撐框體上三個施力點的布置選擇成使得反射鏡元件的重力沿三個施力點均勻地分布。在施力點均勻分布在反射鏡周圍的情況下以及在非旋轉(zhuǎn)對稱反射鏡基板的情況下，這通過在支撐框體上的補償重量來實現(xiàn)。在此情況下，重力的有效線與光學(xué)有效反射區(qū)域相交。

由于特定的邊界條件(像是例如建構(gòu)空間沖突、動態(tài)或熱需求)，這類型的安裝可證實為難以實現(xiàn)并限制可能光學(xué)設(shè)計的范圍。特別地，若反射鏡元件具有大直徑，布置在反射鏡元件周圍的三個致動器或其他反射鏡元件占據(jù)了相當(dāng)大的建構(gòu)空間。此外，由于在其反射區(qū)域附近在三個安裝元件處的固定夾持，反射鏡元件在溫度變化的情況下可能以難以預(yù)見的方式變形。

wo2011/029467a1揭露使用用于反射鏡基板的基座，該基座由致動器承載并僅在單一承載表面支撐反射鏡基板。為了最小化寄生力及力矩以及所產(chǎn)生的反射鏡基板的形變，反射鏡元件固定于基座的安裝元件，使得重力的有效線(effectiveline)通過承載表面(于此處，反射鏡基板接觸安裝元件)的幾何中心。因此，反射鏡元件在其重心(centreofgravity)之下直接由基座所支撐。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為針對照明系統(tǒng)或投射曝光裝置的鏡頭提供含有反射鏡元件的光學(xué)配置，其中反射鏡元件的形變非常小且占用鏡頭或照明系統(tǒng)中很小的結(jié)構(gòu)空間。

此目的通過微光刻投射曝光裝置的光學(xué)配置實現(xiàn)，其包含具有反射鏡基板以及形成于反射鏡基板表面上的反射區(qū)域的反射鏡元件。所述配置更包含配置為在至少一個自由度移動反射鏡元件的至少一個致動器，以及作用在反射鏡基板的安裝元件。根據(jù)本發(fā)明，安裝元件至少約在平衡位置獨自保持反射鏡元件，使得至少一個致動器在平衡位置至少約為不受力。

本發(fā)明所基于的考慮為，使用單個支撐位置用于完全重量補償使得有可能通過至少一個致動器而避免在反射鏡元件上的永久外力作用。因此，致動器僅在致動期間傳輸力至反射鏡元件，而該力又非常小。在光學(xué)有效反射區(qū)域附近的反射鏡元件以及特別是其所包含的反射鏡基板在致動期間發(fā)生形變的風(fēng)險相當(dāng)?shù)汀?/p>

洛倫茲致動器(lorentzactuator)經(jīng)常用于致動。在這些致動器的情況中，與所產(chǎn)生之力成比例的電流將流動，即使在靜止?fàn)顟B(tài)。電流將導(dǎo)致致動器的加熱，該加熱取決于所產(chǎn)生力的大小。由于根據(jù)本發(fā)明，至少一個致動器至少約為不受力，因此沒有或最多非常小的反射鏡元件的加熱會因致動器中的靜態(tài)電流而產(chǎn)生。因此，用以維持鏡頭或照明系統(tǒng)中的設(shè)定溫度的費用也將降低。

若仍然發(fā)生熱致形變(thermallyinduceddeformation)，其由于僅在單一支撐位置的支撐而可被較佳預(yù)測，且可更容易地通過其他校正措施來補償，例如相同或不同的反射鏡元件的致動。

由于至少一個致動器僅需傳輸小的力至反射鏡元件，其可另外由更輕、更緊密的方式來實現(xiàn)。因此，反射鏡元件的安裝和致動需要鏡頭或照明系統(tǒng)中整體更小的結(jié)構(gòu)空間。

根據(jù)本發(fā)明，作用于反射鏡元件的重心的重力的有效線不與光學(xué)可用反射區(qū)域相交。若因在僅一個支撐位置的重力的補償而發(fā)生反射鏡元件的形變，具有最大形變的部分并非直接靠近光學(xué)可用反射區(qū)域，而是與其相距一距離。因此，由重力的支撐所造成的形變對反射鏡元件的光學(xué)效應(yīng)所造成的影響程度小于重力于例如反射區(qū)域的正下方或正上方受到補償?shù)那闆r。

若反射鏡基板至少實質(zhì)上具有板的形狀，則當(dāng)重力的有效線位于與反射區(qū)域相距大于板的最小厚度的一距離處時，反射區(qū)域上的影響將特別小。

一般而言，反射鏡基板在反射區(qū)域中可具有涂層，該涂層反射盡可能多的投射光。然而，原則上，針對投射光的特定入射角及波長，即使沒有涂層，反射鏡基板仍可部分地反射照射的投射光。因此，反射區(qū)域僅為投射光在操作期間所入射于其上以及通常通過特別高的光學(xué)質(zhì)量來區(qū)分的一個區(qū)域。

安裝元件施加安裝力于反射鏡基板上，所述安裝力的絕對值與重力的絕對值相等但作用在相反方向。為了實現(xiàn)反射鏡元件的完全無力矩的安裝，安裝力的有效線必須與重力的有效線重合。

然而，通?？扇萑贪惭b力的有效線與重力的有效線之間的些微偏差以及因而產(chǎn)生的較小殘留力矩。若安裝力的有效線與重力的有效線相距的距離小于一縱向范圍的0.1倍，則有效線的偏差視為可容忍的小，該縱向范圍為反射鏡元件在與重力的有效線正交的所有平面中最大的縱向范圍。在此情況中，安裝力的有效線可與重力的有效線平行或相對傾斜。

在安裝力的有效線與重力的有效線不完全重合的情況中，提供至少一個致動器，其能夠作用于反射鏡基板，使得反射鏡元件保持平衡。在此情況中，所述至少一個致動器施加小的安裝力矩于反射鏡基板上，該安裝力矩與小的殘留力矩方向相反但絕對值與其相等。

在上述情況中，所述至少一個致動器位于與反射區(qū)域相距大于所述板的最小厚度的一距離處是有利的。由于致動器所施加的安裝力矩所造成的反射區(qū)域的形變可因此而降低。

為了實現(xiàn)力的額外衰減(damping)以及力矩及振動的解耦(decoupling)，若安裝力為電場或磁場所產(chǎn)生的力，則是有利的。舉例來說，以此方式，有可能避免投射曝光裝置的移動部分所造成的振動傳送到反射鏡元件。

為了以僅一個安裝元件將反射鏡元件安裝于平衡位置，反射鏡元件可具有位移機構(gòu)，其中補償重量可位移地布置于其上且借助于螺絲釘或一些其他固定元件而固定于其上的不同位置。借助于補償重量，反射鏡元件的重心可偏移，使得反射鏡元件呈現(xiàn)所需的平衡位置。

本發(fā)明另外關(guān)于包含上述光學(xué)配置的微光刻投射曝光裝置的鏡頭和照明系統(tǒng)。

附圖說明

本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點將由下文中參照示圖對實施例的描述而變得明顯，其中：

圖1為包含照明系統(tǒng)和鏡頭的微光刻euv投射曝光裝置的示意性透視圖；

圖2為穿過具有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的反射鏡元件的圖1所示投射曝光裝置的鏡頭的子午截面圖；

圖3為圖2所示的反射鏡元件的透視圖；

圖4為穿過圖2所示的反射鏡元件的橫截面；

圖5為根據(jù)第二實施例的基于圖3的反射鏡元件的透視圖，其中重力及安裝力的有效線不完全重合；以及

圖6為根據(jù)第三實施例的基于圖3的反射鏡元件的透視圖，其中反射鏡基板承載位移重心的補償重量。

具體實施方式

1.投射曝光裝置的基本構(gòu)造

圖1以未依比例的透視且高度示意的示圖顯示根據(jù)本發(fā)明的微光刻投射曝光裝置的基本構(gòu)造，該裝置整體標(biāo)示為10。投射曝光裝置10用于將布置在掩模14的一側(cè)(圖1中朝向下方)上的反射結(jié)構(gòu)12投射至光敏層16。光敏層16(其特別是可為光致抗蝕劑(還稱抗蝕劑))可由晶片18或一些其他基板所承載。

投射曝光裝置10包含照明系統(tǒng)20，其以euv光22照明掩模14設(shè)有結(jié)構(gòu)12的一側(cè)。特別地，在5納米與30納米之間的范圍適合作為用于euv光22的波長。在所示的實施例中，euv光22的中心波長約為13.5納米。euv光22照明在掩模14的面向下一側(cè)的照明場24，該照明場在此處具有環(huán)形段的幾何形狀。

投射曝光裝置10更包含鏡頭26，其在光敏層16上產(chǎn)生位于照明場24的區(qū)域中的結(jié)構(gòu)12的縮小像24′。鏡頭26具有光軸oa，其與環(huán)形段成形的照明場24的對稱軸重合，因此位于照明場24之外。

鏡頭26針對掃描操作而設(shè)計，其中掩模14在光敏層16的曝光期間與晶片18同步地位移。掩模14和晶片18的這些位移運動由圖1的箭頭a1、a2所表示。在光敏層16的曝光期間，照明場24以類似掃描儀的方式掃過掩模14，其結(jié)果為相對大的鄰近結(jié)構(gòu)區(qū)域可投射至光敏層16上。掩模14和晶片18位移速度的比在此情況中等于鏡頭26的成像比例β。在所示實施例中，鏡頭26所產(chǎn)生的像24′為縮小的(|β|＜1)且直立的(β＞0)，為此理由，晶片18的位移比掩模14慢，但在相同的方向。

光束從位于鏡頭26的物平面中的照明場24中的每一點出發(fā)，該光束進入鏡頭26。鏡頭26的作用為將進入的光束聚集在鏡頭26的像平面中的場點。光束所出發(fā)的物平面中的場點、以及該光束再次聚集的像平面中的場點在此情況中彼此具有稱作光學(xué)共軛的關(guān)系。

針對在照明場24的中心的單獨點，此光束示意性地表示并標(biāo)示為28。在此情況中，光束28在進入鏡頭26時的孔徑角為其數(shù)值孔徑na的測量。由于縮小成像，鏡頭26的像側(cè)數(shù)值孔徑na放大了成像比例β的倒數(shù)。

圖2同樣示意性且未依比例地顯示鏡頭26的重要組件的子午截面。在標(biāo)示為30的物平面與標(biāo)示為32的像平面之間，一共有六個反射鏡元件m1到m6沿光學(xué)軸oa布置。反射鏡元件m1到m6中的每一個包含反射鏡基板34和反射區(qū)域36，如圖中以示例方式針對反射鏡元件m6所顯示。由物平面30中一點出發(fā)的光束28首先照在凹面的第一反射鏡元件m1上、反射回凸面的第二反射鏡元件m2、照在凹面的第三反射鏡元件m3上、反射回凹面的第四反射鏡元件m4、并接著照在凸面的第五反射鏡元件m5上，其將euv光引導(dǎo)回凹面的第六反射鏡元件m6。第六反射鏡元件m6最后將光束28聚焦在像平面32中的共軛像點。

若反射鏡元件m1到m6增補了圖2中虛線所示的部分，則因此而增補的反射鏡元件的反射區(qū)域36關(guān)于鏡頭26的光學(xué)軸oa將為旋轉(zhuǎn)對稱的。然而，可輕易地理解到，上述的光束路徑無法實現(xiàn)此完全旋轉(zhuǎn)對稱的反射區(qū)域36，因為反射鏡單元m1到m6將部分地阻擋光路徑。因此，反射鏡元件m1到m6具有實線所示的形狀。

遮蔽光闌(shadingstop)38布置于反射鏡元件m5與m6之間。

2.反射鏡元件m6的光學(xué)配置

反射鏡元件m6為根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)配置40的部分，其在下文中將參照圖2到圖6作更詳細(xì)的描述。圖2顯示在此情況中于鏡頭26的安裝情況中的光學(xué)配置40。

除了具有反射鏡基板34及反射區(qū)域36的反射鏡元件m6之外，光學(xué)配置40還包含示意顯示的第一致動器46以及同樣示意顯示的安裝元件42，它們牢固地固定至鏡頭26的支撐結(jié)構(gòu)44。反射鏡元件m6在其重心s的附近由安裝元件42所支撐，使得安裝元件42至少約在平衡位置獨自保持反射鏡元件m6，且設(shè)計成在至少一個自由度上移動反射鏡元件m6的致動器46在該平衡位置不受力。

圖3以放大的方式描述圖2的光學(xué)配置40的透視圖。明顯地，光學(xué)配置40更包含兩個另外的致動器46(示意性地繪示)，其固定至支撐結(jié)構(gòu)44且其作用在反射鏡基板34上并同樣設(shè)計成精確地將反射鏡元件m6對準(zhǔn)。

反射鏡元件m6的反射鏡基板34實質(zhì)上以板形方式實施且在圖3中方向向下并特別準(zhǔn)確成形的一表面上具有涂層37，其中涂層37反射投射光22并限定反射鏡元件m6的光學(xué)有效反射區(qū)域36。在相對反射區(qū)域36的反射鏡基板34的相對側(cè)，三個致動元件48黏接或以一些其他方法防止移動的方式來固定，使得其可將由致動器46所施加的力f1至f3傳輸至反射鏡基板34?；蛘?，致動元件48可整體實施為反射鏡基板34的部分。再者，可想到的實施例為致動元件48布置于板形反射鏡基板34的圓周表面或布置于反射區(qū)域36所在的反射鏡基板34的相同側(cè)。

具有通過反射鏡元件m6的重心s的有效線wg的合成重力g作用于反射鏡元件m6上。

圖2進一步示意地表示安裝元件42，其施加安裝力f于反射鏡基板34上，該安裝力在與重力g相反的方向沿有效線wf而作用。在本實施例中，安裝力f為電場或磁場所產(chǎn)生的力，使得反射鏡元件m6以無接觸的方式支撐。

為了實現(xiàn)安裝力f的完全無力矩支撐，安裝元件42在此實施例中布置為使得有效線wf準(zhǔn)確地通過反射鏡元件m6的重心s，并由此而與重力g的有效線wg重合。因此，反射鏡元件m6處于平衡。因此，致動器46僅在致動期間傳輸力至反射鏡基板34。因此，在光學(xué)有效反射區(qū)域36附近，反射鏡元件m6以及特別是包含于其中的反射鏡基板34在致動期間發(fā)生形變或因致動器46中所散逸的致動能量而升溫的風(fēng)險為低。

在本實施例中，致動器46實施為電磁洛倫茲致動器。在這些致動器的情況中，與所產(chǎn)生的力成比例的電流將流動，即使在靜止?fàn)顟B(tài)。電流導(dǎo)致致動器46的加熱，該加熱取決于所產(chǎn)生力的大小。因為致動器46僅在反射鏡元件m6的運動期間傳輸力，因此沒有或至多非常小的反射鏡元件m6的加熱會因致動器46中的靜態(tài)電流而產(chǎn)生。因此，用以維持鏡頭26中的設(shè)定溫度的費用也將降低。

若仍然發(fā)生熱致形變，其由于僅在單一支撐位置的支撐而可被較佳地預(yù)測，且可更容易地通過其他校正措施來補償，例如反射鏡元件m6或不同的反射鏡元件m1-m5的致動。

由于致動器46僅需傳輸小的力至反射鏡元件，其可由特別輕且緊密的方式來實現(xiàn)。因此，反射鏡元件m6的安裝和致動需要鏡頭26中整體更小的結(jié)構(gòu)空間。

圖4顯示圖3的光學(xué)配置的對稱平面的剖面圖，該對稱平面包含重心s以及光軸oa。反射鏡基板34在該對稱平面中有其最大縱向范圍l且在反射區(qū)域36中有其最小厚度d。反射區(qū)域36相對重心s布置為使得在反射鏡元件m6的重心s作用的重力g的有效線wg不與反射區(qū)域36相交。這避免安裝力f(其抵消重力g，特別是在致動器46的致動期間)導(dǎo)致在反射區(qū)域36附近的反射鏡基板34產(chǎn)生不可接受的形變。

在本實施例中，重力g的有效線wg與光學(xué)可用反射區(qū)域36之間的距離a大于反射鏡基板34的最小厚度d。因此，安裝力f特別地遠(yuǎn)離反射區(qū)域36而作用在反射鏡基板34上。

較佳地，致動器元件48同樣也位于與反射區(qū)域36相距大于反射鏡基板34的最小厚度d的一距離處(未特別指明)。在這樣大的距離的情況中，因由致動器46所施加于反射鏡基板34的力矩和/或力而造成反射區(qū)域36的不可接受形變的風(fēng)險相當(dāng)?shù)汀?/p>

圖5顯示光學(xué)配置40的第二實施例的透視圖，其中安裝力f的有效線wf與重力g的有效線wg相距一小距離b。由于安裝力f的有效線wf更相對重力g的有效線wg輕微地傾斜，安裝力f具有平行于重力g的第一分量以及與其垂直的第二分量，其中由于有效線wg的輕微傾斜，第二分量的絕對值顯著小于第一分量的絕對值。由于重力g與安裝力f的第一分量所形成的力對之間的距離b而產(chǎn)生殘留力矩。較佳地，有效線wf與wg之間的最小距離b小于反射鏡基板34的縱向范圍l的0.1倍，使得該殘留力矩的絕對值非常的小。因此，殘留力矩和安裝力f的第二分量可由致動器46來處理。

或者，有效線wf可平行于有效線wg輕微地位移距離b，其結(jié)果為僅產(chǎn)生小的殘留力矩，而無第二分量。在此，同樣地，由于距離b而產(chǎn)生的小殘留力矩的部分將由致動器46處理，但無力分量需由致動器46補償。

因為致動器46僅需補償小的殘留力矩和/或分量，其對反射鏡基板34的形變的貢獻很小。

圖6顯示第三實施例的透視圖，其中重心s的位置通過補償重量50來設(shè)定，使得重力和安裝力分別的有效線wg及wf盡可能完全重合。補償重量50首先可在反射鏡基板34的表面上自由地位移，且調(diào)整后可通過例如黏接而固定于其上。作為對其的替代選擇，包含例如一個或多個軌道的位移機構(gòu)也是合適的，于其上補償重量50可在反射鏡基板34上位移并接著通過固定螺絲釘或其他固定元件而固定。

所述包含反射鏡元件m6的光學(xué)配置的構(gòu)造當(dāng)然也可應(yīng)用在其他反射鏡元件m1至m5。