專利名稱：離軸投影光學系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的超紫外線光刻裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及離軸投影光學系統(tǒng)和使用該離軸投影光學系統(tǒng)的超紫外線(EUV，extreme ultraviolet)光刻裝置。
背景技術：
一種在半導體制造過程中用于亞-100nm直接寫入光刻法的傳統(tǒng)曝光技術涉及使用EUV區(qū)域的曝光波長。EUV光刻法使用波長小于100nm的EUV，例如，大約13.5nm的短波長。
在EUV區(qū)域，因為大部分材料具有較高的光吸收，所以不可能使用折射光學元件。因此，使用EUV的曝光技術可能需要反射掩模和包括多個反射鏡的投影光學系統(tǒng)，使得從反射掩模反射的EUV光線射向晶片。例如，EUV光線可以照射在設置于一腔室內的反射掩模上，從反射掩模反射的光線可以被投影光學系統(tǒng)中的反射鏡反射，然后入射到晶片上從而在晶片上形成對應于反射掩模的圖案。
在需要包括如上述的多個反射鏡的投影光學系統(tǒng)的EUV光刻中，難以使用同軸投影光學系統(tǒng)，因為EUV光線是通過反射傳輸?shù)摹?br> 通常，建議使用具有同軸光學系統(tǒng)的投影光學系統(tǒng)，其中反射鏡共用一公共光軸的。但是，該建議采用同軸光學系統(tǒng)的投影光學系統(tǒng)需要大量的反射鏡(例如，6個反射鏡)，因為在維持同軸光學系統(tǒng)時要校正每個反射鏡引入的象差。這是因為僅使用同軸光學系統(tǒng)的結構不能滿足以下要求，即，為了減少來自反射鏡的象差，入射的EUV光束相對于反射鏡的中心軸對稱。在此，使用同軸光學系統(tǒng)的結構指的是這樣的結構，即，其中所使用的反射鏡對應于構建同軸光學系統(tǒng)的部分反射鏡。
在使用同軸光學系統(tǒng)的傳統(tǒng)投影光學系統(tǒng)中的反射鏡數(shù)量增加會增加制造成本和減少總反射率。那是因為在EUV區(qū)域中的反射率明顯低于可見光區(qū)域的反射率，反射鏡數(shù)量增加會顯著地減小投影光學的總反射率和光使用效率。如本領域所公知的，EUV光線每次穿過反射鏡，EUV光線的量減少大約35％。例如，如果使用的反射鏡的數(shù)量為6且每個反射鏡的反射率為65％，那么總反射率大約為7％((0.65)6×100％)。也就是說，EUV光線在穿過6個反射鏡后僅留有原有量的大約7％。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個示例性實施例提供了一種離軸投影光學系統(tǒng)。該離軸投影光學系統(tǒng)可以設計及/或布置成在用于超紫外線光刻(EUVL)時，通過改善象差特性及/或減少使用離軸投影光學的EUVL設備中使用的反射鏡的數(shù)量，而增加總反射率。
本發(fā)明的一個示例性實施例提供了一種離軸投影光學系統(tǒng)。該離軸投影光學系統(tǒng)可以包括離軸設置并共用一共焦點的第一和第二反射鏡，它們布置成減小線性象散。
本發(fā)明的一個示例性實施例提供了一種離軸投影光學系統(tǒng)。該離軸投影光學系統(tǒng)可以包括離軸設置并共用一共焦點的第一和第二反射鏡，其中假設物面和第一反射鏡之間的距離是l1，光從物面到第一反射鏡的入射角是i1，第一反射鏡和共焦點之間的距離是l1’，共焦點和第二反射鏡之間的距離是l2，光從第一反射鏡到第二反射鏡的入射角是i2，第二反射鏡和像面之間的距離是l2’，則第一和第二反射鏡設計成滿足以下等式l1′+l1l1tani1=l2′+l2l2tani2]]>本發(fā)明的一個示例性實施例提供了一種光刻裝置。該光刻裝置可以包括如在此描述的本發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)中的至少一個。


在以下結合附圖的詳細描述中，可以更清晰地理解本發(fā)明的示例性實施例。
圖1示出根據本發(fā)明的一個示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)；圖2是用于解釋根據本發(fā)明的一個示例性實施例的圖1所示離軸投影光學系統(tǒng)的構造的示例性示圖；圖3是用于說明由一個通常的離軸反射鏡引起的線性象散的示意圖；圖4是由一個普通的離軸反射鏡引起的象散的示圖；
圖5是由根據表1中顯示的技術規(guī)格而設計的本發(fā)明的離軸投影光學系統(tǒng)引起的象散的示圖；圖6示出在根據本發(fā)明一個示例性實施例的、具有如表1所示設計并布置的第一和第二反射鏡的離軸投影光學系統(tǒng)中，光束點相對于焦點位移的變化；圖7示出超紫外線光刻(EUVL)裝置的一個示例，所述超紫外線光刻裝置使用根據本發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)，向晶片上照射包含掩模圖案信息的光束。
具體實施例方式
現(xiàn)在將通過參照示出本發(fā)明的一些示例性實施例的附圖，更加詳細地描述本發(fā)明的各種示例性實施例。
在此將公開本發(fā)明的具體說明性的實施例。然而，在此公開的具體結構和功能細節(jié)僅僅是作為描述本發(fā)明的示例性實施例的例子。而本發(fā)明可以以各種變化的形式實施，不應該僅局限于在此列舉的示例性實施例來理解。
因此，盡管本發(fā)明的示例性實施例可以有不同的修改和替換形式，它的示例性實施例將在附圖中以示例方式示出，并在此詳細描述。但是，可以理解的是，并不意味著將本發(fā)明的示例性實施例限制于公開的特殊形式，相反，本發(fā)明的示例性實施例將覆蓋落入本發(fā)明精神的全部的修改、等同物和替換物。所有附圖的描述中，同一附圖標記指的是同一元件。
應該理解，雖然在此使用“第一”、“第二”等用語來描述各種元件，但這些元件不受這些用語的限制。這些用語僅用來區(qū)分一個元件和另一個元件。例如，第一元件可以命名為第二元件，同樣，第二元件可以命名為第一元件，這不會脫離本發(fā)明的示例性實施例的范圍。在這里用語“及/或”包括相關列出的項目中的一個或多個中的任何一個及其全部組合。
應該理解，當說一個元件被“連接”或“耦合”到另一元件上時，該元件可以直接連接或耦合到另一元件，或者可以存在中間元件。相反，當說一個元件被“直接連接”或“直接耦合”到另一元件上，就沒有中間元件存在。用來描述元件之間關系的其它詞語應該以相同的方式理解(如，“在……之間”與“直接在……之間”、“相鄰”與“直接相鄰”等等)。
在這里使用的術語僅用于描述特定的實施例，而不是有意限制本發(fā)明的示例性實施例。用在這里，單數(shù)形式也有意包括復數(shù)形式，除非另外上下文有明確的指示。還應該理解，用語“包括”、“包含”等用在這里列舉了存在所提及的特征、整體、步驟、操作及/或成分，但是不排除存在或附加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、成分及/或它們的集合。
在這里參照附圖詳細描述根據本發(fā)明的示例性實施例的適用于的超紫外線光刻(EUVL)的離軸投影光學系統(tǒng)。
普通離軸反射鏡的使用可能引起大量的線性象散。本發(fā)明的示例性實施例提供具有多個離軸設置的反射鏡的離軸投影光學系統(tǒng)，其可以減少及/或消除線性象散，并從而可以實現(xiàn)反射鏡數(shù)量減少了的EUV投影光學系統(tǒng)。
參照圖1，根據本發(fā)明的一個示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)可以包括第一反射鏡(M1)10和第二反射鏡(M2)30，它們各自離軸設置并共用一共焦點。根據本發(fā)明的一個示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)可以包括至少一對第一和第二反射鏡10和30，它們的規(guī)格和設置滿足下面所示的等式(1)。根據本發(fā)明的一個示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)還可以包括第三反射鏡(未示出)。在本發(fā)明的一個具有三個反射鏡的實施例中，第二和第三反射鏡的規(guī)格和設置可以基本對應于圖1所示的第一和第二反射鏡10和30的規(guī)格和設置。
圖2是用于說明圖1所示根據本發(fā)明的一個示例性實施例并滿足等式(1)的離軸投影光學系統(tǒng)的構造的示例性示圖。第一、第二反射鏡10和30的虛擬母體反射鏡(virtual parent mirror)在圖2中用虛線表示。在下文中，第一、第二反射鏡10和30的母體反射鏡分別稱為第一和第二母體反射鏡。第一、第二反射鏡10和30可以是第一和第二母體反射鏡的一部分。
根據本發(fā)明的一個示例性實施例，第一和第二母體反射鏡軸線可以在第一、第二反射鏡10和30的共焦點處相遇，并且因為第一、第二反射鏡10和30離軸設置而可以相對形成一角度。
根據本發(fā)明的一個示例性實施例，第一、第二反射鏡10和30可以設計成滿足下面的等式(1)。例如，參照圖2，假設物面和第一反射鏡10之間的距離是l1，從物面到第一反射鏡10的光的入射角是i1，第一反射鏡10和共焦點之間的距離是l1’，共焦點和第二反射鏡30之間的距離是l2，光從第一反射鏡10到第二反射鏡30的入射角是i2，第二反射鏡30和像面之間的距離是l2’，第一和第二反射鏡10和30設計和布置成滿足如下的等式(1)
l1′+l1l1tani1=l2′+l2l2tani2---(1)]]>如果第一反射鏡、第二反射鏡10和30設計成滿足等式(1)，則可以減小及/或消除作為由離軸反射鏡引入的象差的線性象散，以下將參照圖3和4說明所述離軸反射鏡引入的象差。
圖3是用于說明由離軸反射鏡50引起的線性象散的示意性示圖。
參照圖3，假設物面和設置在離軸位置的反射鏡50之間的距離是S0，反射鏡50和像面之間的距離是S’0，物面傾斜的角度是θobj，像面傾斜的角度是θimg，物面傾斜時像面的傾斜量tanθimg和線性象散的量tanθt分別由等式(2)和(3)限定得出tanθimg=S0′S0tanθobj---(2)]]>tanθr=SO′Rtan2θs---(3)]]>θs和θt分別表示光從物面到反射鏡50的入射角，和正切像面和弧矢像面相對于像面的角度。對于一同軸反射鏡，θt＝0。
圖4是由離軸反射鏡50引起的象散的示例性示圖。參照圖4，T和S分別表示正切像面和弧矢像面。圖4中的垂直軸與上面等式(2)計算的像面重合。從圖4明顯看出，在原點正切像面T和弧矢像面S的斜率不與垂直軸重合，而是相對彼此反向傾斜。也就是說，圖4示出了線性象散的特性。在圖4中，即使正切像面T和弧矢像面S都含有對應于由同軸反射鏡引起的象散的曲率分量(二次函數(shù)分量)，該曲率分量也顯示不出來，因為由于線性象散使得它們具有很大的斜率。
下面的表1示出了根據本發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)的規(guī)格的一個示例，該離軸投影光學系統(tǒng)如圖1和圖2所示。
表1


表1示出當物面傾斜10°且光束從作為源頭的物面發(fā)散入射第一反射鏡10時，第一、第二反射鏡10和30的示例設計值。
如以上參照圖1和圖2描述的，如果共用共焦點的第一反射鏡(M1)10和第二反射鏡(M2)30離軸設置，并且根據表1中顯示的規(guī)格設計和布置，那么根據本發(fā)明示例性實施例且滿足等式(1)的離軸投影光學系統(tǒng)中可以減小及/或消除線性象散。
圖5是由作為根據表1所示技術規(guī)格而設計的本發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)引起的象散的示圖。T和S分別表示正切像面和弧矢像面。從圖5明顯看出，因為減小及/或消除了線性象散，所以正切像面T和弧矢像面S都僅包含對應于由同軸反射鏡產生的象散的曲率分量(二次函數(shù)分量)。就是說，圖4的離軸反射鏡50可能遭受大量的線性象散，而從圖5明顯看出，根據發(fā)明的示例性實施例、具有按照表1所示規(guī)格設計和布置的第一、第二反射鏡10和30的離軸投影光學系統(tǒng)，由于減小及/或消除了線形象散，所以可以表現(xiàn)出相當于同軸反射鏡的象散的特性。
圖6示出在根據本發(fā)明的一個示例性實施例的、具有如表1顯示的設計和布置的第一、第二反射鏡10和30的離軸投影光學系統(tǒng)中，光束點相對于焦點位移的變化。從圖6明顯看出，根據本發(fā)明示例性實施例的、減小或消除了線性象散的離軸投影光學系統(tǒng)，主要表現(xiàn)出同軸光學系統(tǒng)中會出現(xiàn)的彗差。從圖5和圖6明顯看出，根據發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)，可以產生與同軸反射鏡相似的象差性能，這是因為線性象散被減小及/或消除了。
在表1中，θobj是物面相對于第一反射鏡10的傾斜角度，θimg是像面的傾斜角度。相對于第一反射鏡10，像面可以位于共焦點上。像面相對于第一反射鏡10的傾斜角度可以與物面相對于第二反射鏡30的傾斜角度對應。l1和l1’分別表示相對于第一反射鏡10的物面和第一反射鏡10之間的距離以及第一反射鏡10與相對于第一反射鏡10的像面之間的距離。l2和l2’分別表示相對于第二反射鏡30的物面和第二反射鏡M2之間的距離以及第二反射鏡30與相對于第二反射鏡30的像面之間的距離。
根據本發(fā)明的一個示例性實施例，相對于第一反射鏡10的像面的傾斜角度(相對于第二反射鏡30的物面的傾斜角度)可以通過把表1中的θobj、l1和l1’的值代入等式(2)中計算出來。相對于第二反射鏡30的像面的傾斜角度θimg(例如，在根據本發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)中，像面的傾斜角度)可以通過把相對于第一反射鏡10的像面的傾斜角度和數(shù)值l1和l1’代入等式(2)中得到。
由于可以減小及/或消除傳統(tǒng)離軸投影光學系統(tǒng)中產生的大量線性象散，所以根據本發(fā)明的一個示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)可以表現(xiàn)出與同軸光學系統(tǒng)基本一樣的象差特性。不同于傳統(tǒng)的具有同軸光學系統(tǒng)的投影光學系統(tǒng)，根據本發(fā)明的一個示例性實施例，可以降低及/或消除增加反射鏡的數(shù)量以減少象差的需要。相比較傳統(tǒng)的投影光學系統(tǒng)，本發(fā)明的一個示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)可以使用反射鏡的數(shù)量減少了，并且相比較傳統(tǒng)的投影光學系統(tǒng)增加了總的反射率。
圖7示出了EUVL裝置的一個示例，該EUVL裝置使用圖1和2所示的根據本發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)，將包含掩模圖案信息的光束照射到晶片上。
參照圖1、2和7，經構圖的反射掩模100和晶片110可以分別設置在物面和像面上。例如，照射反射掩模100的EUV光束可以從反射掩模100反射到第一反射鏡10。該EUV光束可以被第一反射鏡10反射，可以聚焦在共焦點上，然后向第二反射鏡30發(fā)散。然后入射光被第二反射鏡30反射，并且照射晶片110以形成對應于反射掩模100的圖案。
本發(fā)明的一個示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)可以需要至少兩個反射鏡，并且考慮到EUVL設備中使用的反射掩模100和晶片110的安裝位置和方向，還可以包括至少一個反射鏡。
雖然上面描述了在EUVL設備中使用的根據本發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)，但是根據本發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)可以應用到各種其它光學裝置中。
根據本發(fā)明的一個示例性實施例，離軸投影光學系統(tǒng)可以減小及/或消除線性象散，使得可以使用較少的反射鏡來構建任何系統(tǒng)，這在應用于EUVL設備時，可以減少制造成本和增加光學系統(tǒng)的總反射率。具有高總反射率的本發(fā)明示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)也使得可以使用低功率的光源，例如，低功率的EUV光源。
盡管已經參照示例性的實施例具體顯示和描述了本發(fā)明，但是對于本領域的普通技術人員來說應當理解，在不脫離由所附權利要求確定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)上做出各種改進。
本申請要求享有2005年2月23日向韓國知識產權局遞交的韓國專利申請No.10-2005-0015051號的優(yōu)先權，其全部內容通過引用被結合于此。
權利要求
1.一種離軸投影光學系統(tǒng)，其包括離軸設置并共用一共焦點的第一和第二反射鏡，它們布置成減小線性象散。
2.如權利要求1所述的離軸投影光學系統(tǒng)，其中，物面和所述第一反射鏡之間的距離是l1，光從物面到第一反射鏡的入射角是i1，第一反射鏡和所述共焦點之間的距離是l1’，共焦點和所述第二反射鏡之間的距離是l2，光從第一反射鏡到第二反射鏡的入射角是i2，第二反射鏡和像面之間的距離是l2’，則第一和第二反射鏡的布置滿足以下等式l1′+ll1tani1=l2′+l2l2tani2.]]>
3.如權利要求1所述的離軸投影光學系統(tǒng)，其中，所述第一和第二反射鏡的母體反射鏡的軸線在所述共焦點處交叉。
4.如權利要求1所述的離軸投影光學系統(tǒng)，其中，所述第一和第二反射鏡構成的對的數(shù)量至少是1。
5.一種光刻裝置，其包括投影光學系統(tǒng)，其將包含掩模圖案信息的光束照射到晶片上，其中，所述投影光學系統(tǒng)包括如權利要求1-4中的任一項所述的離軸投影光學系統(tǒng)。
6.如權利要求5所述的裝置，其中，所述光束是超紫外線光束。
7.如權利要求6所述的裝置，其中，所述掩模是反射掩模。
全文摘要
一種離軸投影光學系統(tǒng)包括離軸設置并共用一共焦點的第一和第二反射鏡，它們布置成減小線性象散。假設物面和第一反射鏡之間的距離是l
文檔編號H01L21/027GK1825210SQ20061005999
公開日2006年8月30日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權日2005年2月23日
發(fā)明者張丞爀, 宋利憲, 金元柱, 金錫必, 金勛 申請人:三星電子株式會社