專利名稱：微光刻投影物鏡的制作方法
微光刻投影物鏡
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于將布置在物平面中的圖案成像到像平面中的微光 刻投影物鏡。
本發(fā)明還涉及具有這種投影物鏡的投影曝光機(jī)。
本發(fā)明此外還涉及用于制造半導(dǎo)體元件和其它微細(xì)結(jié)構(gòu)的組件的 方法。
微光刻投影物鏡用在制造半導(dǎo)體元件和其它微細(xì)結(jié)構(gòu)的元件的投 影曝光機(jī)中，特別是用在晶片掃描器和晶片步進(jìn)機(jī)中。這種投影曝光 機(jī)用作將從光掩?；蛘叻侄染€一一其通常設(shè)計(jì)為掩模或者分劃線一一 獲得的圖案投影到覆有具有非常高的分辨率的光敏層的物體(襯底) 上。在該情況下，該掩模被布置在物平面中，而該襯底被布置在投影 物鏡的像平面中。
公知的投影物鏡是那些為折射性和反射性光學(xué)元件的組合，特別 是透鏡和反射鏡的組合的投影物鏡。這種投影物鏡指的是折反射的。
文獻(xiàn)DE 101 27 227 Al公開了折反射投影物鏡的實(shí)例。從文獻(xiàn)WO 2004/019128 A2可以獲得到折反射投影物鏡的另一實(shí)例。
例如，DE 101 27 227 Al所公開的折反射投影物鏡，從物平面開 始具有第一物鏡部分和與之相鄰的第二物鏡部分、和與之相鄰的第三 物鏡部分。在從第一物鏡部分到第二物鏡部分的過渡中，光束通過在 那里由第一折疊式反射鏡形成的光束偏折器而發(fā)生偏折。第二物鏡部分具有凹面鏡，其將光再逆反射回該光束偏折器，并且該光束偏折器 從在第二物鏡部分到第三物鏡部分的過渡處具有另一折疊式反射鏡，
之后將光引導(dǎo)到第三物鏡部分。這兩個(gè)折疊式反射鏡彼此成大約90° 的角度。此外，就這種公知的投影物鏡來說，將光學(xué)布置構(gòu)造成在第 三物鏡部分內(nèi)產(chǎn)生中間圖像。
在本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)，光束偏折器不僅可由折疊式反射鏡形成， 而且光束偏折器能夠具有，例如，分束器立方體或者其它適于進(jìn)行光 束偏折的光學(xué)元件。
就具有光束偏折的投影物鏡來說，可能產(chǎn)生的問題是，通過投影 物鏡的光有一部分在光束偏折器處直接從第一物鏡部分泄漏到第三物 鏡部分而忽略掉第二物鏡部分。因此，這種雜散光或者虛光(false light) 不會(huì)穿過投影物鏡的所有的光學(xué)元件，并且因而不能將布置在投影物 鏡的物平面的圖案正確地成像到投影物鏡的像平面中，因?yàn)橥队拔镧R 被設(shè)計(jì)成使得僅僅以規(guī)定次序穿過所有的光學(xué)元件的光才能夠?qū)φ_ 成像起作用。
DE 101 27 227 Al提出為了減少雜散光或者虛光，在中間圖像 的區(qū)域內(nèi)布置雜散光光闌。然而，這并不能有效地緩解，仍然較少消 除從第一物鏡部分進(jìn)入第三物鏡部分的部分直接光泄漏的問題。
如上面已經(jīng)所述的，微光刻投影曝光機(jī)被設(shè)計(jì)成步進(jìn)機(jī)或者掃描 器。就步進(jìn)機(jī)來說，在固定的晶片上曝光方形或者矩形場。圓形場具 有不能利用完整晶片表面的結(jié)果，因此在用于半導(dǎo)體大規(guī)模制造的設(shè) 備中不被使用。
就掃描器來說，圖案(分劃線)和晶片移動(dòng)，在晶片和分劃線上 曝光的場為方形或者矩形。在半導(dǎo)體的大規(guī)模制造中優(yōu)選使用掃描器。盡管矩形場的形狀由于后面的處理步驟是優(yōu)選的，特別是在將晶 片分劃成單片時(shí)，但是由于制造設(shè)計(jì)，步進(jìn)機(jī)和掃描器中使用的投影 物鏡通常由圓形透鏡元件構(gòu)造。
就矩形場曝光來說，也會(huì)出現(xiàn)對投影圖案的成像不起作用的虛光。 除了具有光束偏折的投影物鏡的上述結(jié)果之外，就虛光從一個(gè)物鏡部 分泄漏到另一個(gè)物鏡部分而忽略掉特定的物鏡部分來說，通常虛光還 能夠產(chǎn)生于各個(gè)透鏡表面和晶片的圖案(分劃線)表面處的反射，即 使在透鏡表面上使用了抗反射層，這種反射也不會(huì)消失。虛光還因透 鏡表面和透鏡內(nèi)的散射而產(chǎn)生。
不考慮特別的原因，虛光一旦到達(dá)晶片上，由于由曝光工藝所成 像的結(jié)構(gòu)因虛光背景而加寬，虛光就會(huì)干擾平版印刷工藝。換句話說， 在投影物鏡中傳播并且到達(dá)投影物鏡的像平面的虛光會(huì)干擾成像到像 平面的圖案的對比度。
如上面已經(jīng)所述的，投影物鏡僅僅在能夠用于成像的成像光路以 預(yù)定的順序穿過所有光學(xué)工作表面時(shí)其功能才能正確地發(fā)揮作用。由 于虛光不穿過投影物鏡的所有光學(xué)工作表面，或者虛光實(shí)際上穿過投 影物鏡的所有光學(xué)工作表面是以不同于正確成像所需的次序進(jìn)行的， 因此虛像產(chǎn)生在投影物鏡中。對于到達(dá)晶片的虛光，必須要發(fā)生偶數(shù) 次的額外反射。該額外反射始于被設(shè)計(jì)成折射的透鏡表面處的反射。 之后，所述光能夠在其它透鏡表面逆反射，或者，對于折反射投影物 鏡來說，是在反射鏡上逆反射。
將屬于該新穎的光路的光學(xué)系統(tǒng)叫做"擴(kuò)展"光學(xué)系統(tǒng)。這種"擴(kuò) 展"系統(tǒng)成像就如實(shí)際的投影物鏡一樣。對該成像起作用的虛光無疑 減弱了，因?yàn)槠渲饕蚨鄶?shù)還具有用于減少反射的層的折射表面上的 反射而產(chǎn)生。
投影物鏡的"擴(kuò)展"光學(xué)系統(tǒng)按晶片的方向引導(dǎo)虛光，使得虛像產(chǎn)生在投影物鏡的像平面附近。
無論如何，投影物鏡中的虛光惡化了投影物鏡的成像性質(zhì)，使得 對投影物鏡來說，需要盡可能有效地抑制虛光。
微光刻投影物鏡中的另一個(gè)問題的產(chǎn)生是與提供整個(gè)所用場中一 致的孔徑的需求相連的。在微光刻的投影物鏡中，如同公知的，例如 漸暈在拍攝物鏡中是不想要的。在現(xiàn)有技術(shù)公知的投影物鏡中，普遍 在投影物鏡的瞳平面中提供單個(gè)孔徑光闌。然而，存在一些光學(xué)設(shè)計(jì)， 其中單個(gè)孔徑光闌不能保證在整個(gè)所用場中有想要的一致的孔徑。
在場中不一致的孔徑的原因在于存在一些光線，它們以一個(gè)大于 投影物鏡的設(shè)計(jì)孔徑的孔徑從物平面開始，然后因強(qiáng)烈的像差而使得 它們實(shí)際的瞳平面與屬于其孔徑等于或者小于該設(shè)計(jì)孔徑的光線的瞳 平面間隔開。因而，如果光學(xué)元件在穿過到光傳播的方向上具有足夠
的延伸，這些所謂的外孔徑(over-aperture)光線不一定被系統(tǒng)孔徑光 闌屏蔽掉，而能夠到達(dá)像平面。這些外孔徑光線通常被強(qiáng)烈地發(fā)散， 然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)像平面時(shí)，會(huì)干擾像場的均勻性。
在前面提及的問題之外或者與這些問題無關(guān)，在微光刻投影物鏡 中的目的就是能夠屏蔽掉投影物鏡的光路中的光，使得像平面處于完 全未曝光狀態(tài)。這樣做的動(dòng)機(jī)可以是為了獲得透鏡加熱校正的信息而 測量衍射強(qiáng)度分布。此外，在曝光工藝的中斷期間，可以想象得到， 例如，如果需要的話，為了使盡可能一致和旋轉(zhuǎn)對稱的投影物鏡產(chǎn)生 加熱，要給投影物鏡供應(yīng)對用于成像的光來說是補(bǔ)充的照明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種開始提及的類型的微光刻投影物鏡，其 中通過對雜散光或者虛光進(jìn)行更有效的抑制而改善其成像性質(zhì)。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有這種投影物鏡的投影曝光機(jī)， 以及借助于這種投影物鏡的輔助制造半導(dǎo)體元件的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于將布置在物平面的圖案
成像到像平面的微光刻投影物鏡，包括第一物鏡部分、第二物鏡部分 和至少一個(gè)第三物鏡部分，該第二物鏡部分限定了與第一物鏡部分中
的光傳播方向和第三物鏡部分中的光傳播方向不同的光傳播方向，并 且還包括位于第一和第二物鏡部分之間以及位于第二和第三物鏡部分 之間的至少一個(gè)光束偏折器和以一種方式布置在該光束偏折器件的區(qū) 域內(nèi)使得從第一物鏡部分到第三物鏡部分中的直接光泄漏至少減少的 至少一個(gè)遮蔽物。
通過在該光束偏折器的區(qū)域內(nèi)提供遮蔽物，能夠避免從第一物鏡 部分到第三物鏡部分而忽略第二物鏡部分的直接光泄漏。該遮蔽物使 直接通過該光束偏折器從第一物鏡部分泄漏到第三物鏡部分且可能對
將該圖案偽造(falsify)成像到該像平面起作用的反射變?yōu)闊o害的。通 過在該光束偏折器的區(qū)域內(nèi)提供該至少一個(gè)遮蔽物，至少減少像平面 中雜散光或者虛光的部分。
該遮蔽物應(yīng)該優(yōu)選被布置和/或設(shè)計(jì)成使得它不會(huì)限制該成像光路。
為根據(jù)本發(fā)明的投影物鏡提供的遮蔽物不同于通常為這種投影物 鏡提供的系統(tǒng)孔徑光闌或者孔徑光闌。系統(tǒng)孔徑光闌限制成像光路， 然而，當(dāng)該遮蔽物被設(shè)計(jì)為孔徑或者沒有開口的遮板時(shí)，該遮蔽物應(yīng) 該盡可能的不約束或者減少用于成像的光的部分。
如果，如已知的投影物鏡中的，光束偏折器具有彼此成角度布置 的第一反射表面和第二反射表面，該至少一個(gè)遮蔽物從該光束偏折器 的角頂點(diǎn)開始在第二物鏡部分的方向上延伸，也即部分地進(jìn)入所述第二物鏡部分。
在該情況下，該遮蔽物優(yōu)選是板，優(yōu)選由例如吸收金屬的吸收材 料制成?；蛘撸撐找部梢酝ㄟ^板上的吸收層來實(shí)現(xiàn)。理想地，將 該吸收性質(zhì)調(diào)整到所使用的光的波長。
除該遮蔽物之外，在該光束偏折器的區(qū)域內(nèi)，只要該投影物鏡在 第二和/或第三物鏡部分中產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像，就另外優(yōu)選在該中 間圖像的區(qū)域內(nèi)布置至少一個(gè)另一雜散光遮蔽物。
以這種方式，還可以減少進(jìn)入到該像平面并且惡化該圖案在像平 面中的圖像的雜散光和虛光部分。
布置在中間圖像區(qū)域內(nèi)的遮蔽物優(yōu)選是不會(huì)限制成像光路的雜散 光光闌。
此外，優(yōu)選該至少一個(gè)雜散光遮蔽物能夠調(diào)整位置和/或相對于它 的有效截面是可變的。
在該情況下，有利的是，通過調(diào)整該至少一個(gè)雜散光遮蔽物的有 效截面的位置和/或設(shè)置，例如，通過擴(kuò)大或者減小例如以板為形式的 遮蔽物，能夠?qū)Ω鱾€(gè)投影物鏡來優(yōu)化雜散光的減少，在成像光路受限 的該優(yōu)化處理至少基本上不受該至少一個(gè)雜散光遮蔽物的位置的調(diào)整 或者其有效截面的設(shè)置的限制或約束。
將雜散光遮蔽物的位置的調(diào)整和/或其有效截面的設(shè)置優(yōu)選執(zhí)行 為照明模式(設(shè)置)、所用的該物場尺寸的孔徑的函數(shù)。
如上面已經(jīng)提及的，前面說到的雜散光光闌僅僅具有減少投影物 鏡中的雜散光或者虛光量的功能，而不會(huì)限制成像光路。根據(jù)本發(fā)明的投影物鏡尤其是折反射投影物鏡，其中第二物鏡部
分是例如折反射(catadioptric)的，而第三物鏡部分是屈光(dioptric)的， 因而后者僅僅由折射的光學(xué)元件構(gòu)造而成。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種用于將布置在物平面的圖案成 像到像平面的微光刻投影物鏡，包括多個(gè)光學(xué)元件，所述多個(gè)光學(xué)元 件分別具有至少一個(gè)光學(xué)衛(wèi)作表面，其中存在多個(gè)光學(xué)元件的至少一 個(gè)第一光學(xué)元件，該至少一個(gè)第一光學(xué)元件具有至少一個(gè)第一光學(xué)工 作表面，在該投影物鏡的操作期間，該至少一個(gè)第一光學(xué)工作表面具 有不被用于將該圖案成像到該像平面的成像光束使用的第一表面區(qū) 域，為了抑制虛光，該至少一個(gè)第一光學(xué)工作表面配備有屏蔽掉第一 光學(xué)工作表面的、不被該成像光路使用的第一表面區(qū)域的至少一個(gè)第 一遮蔽物。
本發(fā)明這個(gè)方面的基本思想是，就特別是用于被設(shè)計(jì)成步進(jìn)機(jī)/掃 描器的投影曝光機(jī)中的那些投影物鏡以及在晶片上方形或者矩形場被 曝光來說， 一些可以是透鏡或者反射鏡的光學(xué)元件在它們的整個(gè)表面 不被成像光路使用。這里為了避免投影物鏡中虛光的傳播，就根據(jù)本 發(fā)明的投影物鏡來說，要將至少一個(gè)，優(yōu)選是很多光學(xué)元件，尤其是 透鏡的未使用的表面區(qū)域通過至少一個(gè)遮蔽物來屏蔽掉，使得虛光不 能傳播通過這些光學(xué)元件的不被成像光路使用的表面區(qū)域。由此可以 實(shí)現(xiàn)對虛光的有效抑制。
在該情況下，優(yōu)選在至少一個(gè)第一遮蔽物是在緊鄰所述至少一個(gè) 第一光學(xué)工作表面附近布置的板或者孔徑光闌時(shí)，所述孔徑光闌具有 優(yōu)選適于該孔徑位置處的成像光路的截面形狀的開口。
以板或者具有開口的孔徑光闌作為遮蔽物具有如下優(yōu)點(diǎn)，即板或 者孔徑能夠具有可移動(dòng)的設(shè)計(jì)，因此可以通過適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉摪寤蛘呖?br> 15徑而優(yōu)化虛光的抑制。此外，通過借助于簡單的裝置，該孔徑光闌也 可以從用于全場照明的投影物鏡中拿走。
當(dāng)該至少一個(gè)遮蔽物是具有開口的孔徑光闌的時(shí)候，該開口基本 上優(yōu)選為矩形。
借助于該措施，以孔徑光闌為形式的該至少一個(gè)遮蔽物最佳地適 于諸如步進(jìn)機(jī)和掃描器中存在的矩形成像光路。
特別優(yōu)選地，該至少一個(gè)第一遮蔽物是該光學(xué)元件的該至少一個(gè) 第一光學(xué)工作表面的未被成像光路使用的第一表面區(qū)域上的遮蔽覆 層。
這個(gè)措施的優(yōu)點(diǎn)在于這種覆層能夠在制造該光學(xué)元件的時(shí)已經(jīng) 提供，這樣可以通過計(jì)算預(yù)先確定光學(xué)元件的有用的表面區(qū)域。
不考慮該至少一個(gè)遮蔽物是否是以板或者孔徑光闌為形式或者以 覆層為形式來提供的，此外，優(yōu)選使該至少一個(gè)第一遮蔽物對用于成 像的光的波長是反射的。
或者，在對虛光進(jìn)行反射之外，此外，優(yōu)選使該至少一個(gè)第一遮 蔽物對用于成像的光的波長是吸收的，或者其設(shè)有吸收覆層。
吸收虛光相對反射虛光的優(yōu)點(diǎn)在于對虛光的抑制甚至更為有效。
遮蔽物的吸收率優(yōu)選為至少大約95%，優(yōu)選為至少大約98%。
以這種方式，通過吸收以特別有效的方式抑制虛光，并且大大避 免了有害的閃光。此外，就吸收的遮蔽物來說，該至少一個(gè)第一遮蔽物優(yōu)選具有光 催化性質(zhì)。
利用光催化性質(zhì)，就可以使用該至少一個(gè)遮蔽物，其為以板或者 孔徑光闌為形式或者以該至少一個(gè)光學(xué)元件的表面上的覆層為形式， 此外，有利的是分解遮蔽物的表面上的被吸收的物質(zhì)，或者支持該分 解。諸如烴類的有害物質(zhì)的光催化分解減小了投影物鏡的氣體空間內(nèi) 這種物質(zhì)的濃度，并且由此防止了諸如得以需要減少透射或者反射的 物質(zhì)沉淀到例如投影物鏡的透鏡或者反射鏡的有用區(qū)域上。
在另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)中，配備有該至少一個(gè)第一遮蔽物的該至少一 個(gè)第一光學(xué)工作表面是近場表面，尤其是位于成像光路的中間圖像附 近或者像平面或物平面的附近的表面。
比較投影物鏡的其它光學(xué)元件，布置在場，尤其是在中間圖像附 近的光學(xué)元件僅僅具有小的光學(xué)所用表面，而光學(xué)表面的大部分對于 成像光路是無用的。確實(shí)，這種元件因此特別適于抑制虛光，尤其在 這些元件配備有以覆層為形式的遮蔽物時(shí)。特別地，能夠?qū)⒄诒挝镌O(shè) 置在物平面和第一透鏡之間和/或最后的透鏡和像平面之間。
其至少一個(gè)光學(xué)有效表面配備了至少一個(gè)遮蔽物的光學(xué)元件可以 是反射鏡或者別的透鏡。
此外，就根據(jù)本發(fā)明第一方面的投影物鏡來說，優(yōu)選地，該至少 一個(gè)第一遮蔽物能夠調(diào)整位置和/或能夠相對于它的有效截面進(jìn)行可變 的設(shè)置。
同樣又優(yōu)選地，該至少一個(gè)第一遮蔽物的設(shè)置能夠與限制成像光 路的投影物鏡的孔徑的設(shè)置一樣來執(zhí)行。在該情況下，該至少一個(gè)第一遮蔽物的設(shè)置優(yōu)選是用于成像的像 場的尺寸的函數(shù)，如在這種情況一樣，對具有用在步進(jìn)機(jī)或者掃描器 中的投影物鏡尤其如此。
至少一個(gè)第一遮蔽物的設(shè)置優(yōu)選作為照明設(shè)置的函數(shù)來執(zhí)行。
將照明設(shè)置理解為所用場的尺寸以及用于照射分劃線(圖案)的 光的角度分布。
如在折反射投影物鏡的情況一樣，有利地使用本發(fā)明的第二方面， 尤其是對那些在分劃線和晶片之間產(chǎn)生中間圖像的投影物鏡。
在這種情況下，多個(gè)光學(xué)元件具有至少一個(gè)另一光學(xué)元件，該至 少一個(gè)另一光學(xué)元件具有至少一個(gè)另一光學(xué)工作表面，在該投影物鏡 的操作期間，該至少一個(gè)另一光學(xué)工作表面具有不被用于將該圖案成 像到該像平面的成像光束使用的另一表面區(qū)域，該至少一個(gè)另一光學(xué) 工作表面配備有屏蔽掉另一光學(xué)工作表面的、不被該成像光路使用的 另一表面區(qū)域的至少一個(gè)另一遮蔽物。
其光學(xué)工作表面僅由用于對配備有遮蔽物，特別是以覆層為形式 的遮蔽物的晶片上的分劃線進(jìn)行成像的成像光路區(qū)段地使用的光學(xué)元 件越多，虛光越能得到更有效的控制，從而進(jìn)一步改善投影物鏡的成 像性質(zhì)。
有利地使用本發(fā)明的第二方面，尤其在其多個(gè)光學(xué)元件具有至少 兩個(gè)反射鏡或者至少四個(gè)反射鏡的投影物鏡的情況下。
此外，本發(fā)明不僅能夠應(yīng)用于所謂的干物鏡，而且能夠應(yīng)用于浸 沒物鏡，在該浸沒物鏡中，在晶片和投影物鏡的端元件之間存在用于 減小光的有效波長以及用于增加數(shù)值孔徑的浸液。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種微光刻投影物鏡，其用于將布 置在物平面的圖案成像到像平面的，并且包括多個(gè)光學(xué)元件，該多個(gè) 光學(xué)元件包括至少一個(gè)反射鏡，其中能夠用于將圖案成像到像平面的 成像光路在該至少第一反射鏡的區(qū)域內(nèi)具有相對彼此傾斜前進(jìn)并且在 重疊區(qū)域內(nèi)至少部分地彼此重疊且在該重疊區(qū)域外由間隙彼此間隔開 的光路區(qū)段，在該間隙內(nèi)布置有用于抑制虛光的至少一個(gè)遮蔽物。
本發(fā)明這個(gè)方面的基本思想是，對于具有至少一個(gè)反射鏡的折反 射投影物鏡，由于至少一個(gè)反射鏡的反射，因此存在成像光路至少部 分重疊的光路區(qū)段，但是在重疊區(qū)域外部分離前進(jìn)并且然后它們之間 留下自由的不容否認(rèn)的窄隙。
這種光路區(qū)段尤其在具有光路重復(fù)通過其中的光學(xué)元件的折反射 投影物鏡碰得到。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，為了抑制虛光的傳播，正好在這個(gè)間隙 中引入遮蔽物。用于抑制虛光的該遮蔽物由此填充了兩個(gè)光束或者光 路區(qū)段之間的空間。該遮蔽物在該情況下不會(huì)干擾正確的成像光路， 但是能夠防止虛光在該間隙外傳播。
本發(fā)明的第三方面尤其能夠有效地應(yīng)用于這樣的投影物鏡中其 多個(gè)光學(xué)元件包括至少一個(gè)第一和至少一個(gè)第二反射鏡，光路區(qū)段中 的一個(gè)是經(jīng)第二反射鏡反射的光路區(qū)段，而光路區(qū)段中的另一個(gè)是經(jīng) 第一反射鏡反射的光路區(qū)段，該至少一個(gè)遮蔽物布置在該第一反射鏡 和該至少一個(gè)第二反射鏡之間。
有利的是，在該情況下布置在這兩個(gè)反射鏡之間的該遮蔽物能夠 在兩側(cè)起作用，這特別是根據(jù)這個(gè)事實(shí)朝著第二反射鏡傳播的光束 受阻于該遮蔽物的像方，而通過該遮蔽物的光束在第二反射鏡反射后受阻于該遮蔽物的物方。
遮光效果也能夠通過在這兩個(gè)反射鏡之間的空間內(nèi)相繼引入許多 遮蔽物來實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選地，可以提供板或者具有開口的孔徑作為該至少一個(gè)遮蔽物， 優(yōu)選將該至少一個(gè)遮蔽物固定在第一或者第二反射鏡上。
然而，有利的是，本發(fā)明的第三方面不但能夠應(yīng)用于具有兩個(gè)反 射鏡的投影物鏡，而且能夠應(yīng)用于具有超過兩個(gè)反射鏡的其它折反射 投影物鏡。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于將布置在物平面的圖案 成像到像平面的微光刻投影物鏡，該微光刻投影物鏡包括多個(gè)光學(xué)元 件，以及第一瞳平面和至少一個(gè)第二瞳平面，限定系統(tǒng)孔徑的第一孔 徑光闌布置在第一瞳平面的至少附近，并且還包括至少一個(gè)第二孔徑 光闌。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，根據(jù)本發(fā)明的該微光刻投影物鏡配備了 至少兩個(gè)孔徑光闌， 一個(gè)限定已經(jīng)存在于公知的投影物鏡中的系統(tǒng)孔 徑，并且該至少一個(gè)另一孔徑光闌能夠?qū)φ诒蝸碜晕锲矫娴耐饪讖焦?尤為有用，因此阻礙該外孔徑光到達(dá)像平面。優(yōu)選將該至少一個(gè)第二 孔徑光闌布置在投影物鏡的外孔徑光線與對成像有用的光線間隔開的 位置。
優(yōu)選地，將該至少一個(gè)第二孔徑光闌布置在該投影物鏡的第一或 者第二瞳平面附近或者第二瞳平面內(nèi)，如果外孔徑光在這個(gè)第二瞳平 面內(nèi)與用于成像的光線分離，尤其如此。
如果將該至少一個(gè)第二孔徑光闌用于屏蔽掉外孔徑光，那么優(yōu)選將其布置在外孔徑光線與用于成像的光線之間的分離量最大的位置。
優(yōu)選將該至少一個(gè)第二孔徑光闌布置在距瞳平面為L的距離，其 中選擇L使得0.5D<L<2D,其中D是這多個(gè)光學(xué)元件中具有光學(xué)元件 的最大直徑的光學(xué)元件的直徑。
在另一優(yōu)選的實(shí)施例中，該至少一個(gè)第二孔徑光闌通過在這多個(gè) 光學(xué)元件的光學(xué)元件上覆上非透射性覆層形成。
在沒有足夠的空間將板引入作為孔徑光闌的情況下，該措施具有 優(yōu)點(diǎn)。非透射性覆層能夠通過例如將各個(gè)光學(xué)元件的表面的一部分變 黑而形成。
該至少一個(gè)第二孔徑光闌不僅僅能用于屏蔽掉外孔徑光線，而且 能夠用于與系統(tǒng)孔徑光闌共同作用切斷光路。
在投影物鏡具有包含非球面光學(xué)工作表面的至少一個(gè)光學(xué)元件的 情況下，在投影物鏡中提供至少一個(gè)第二孔徑光闌尤其有利。
對投影物鏡具有被中間圖像平面分離的至少兩個(gè)瞳平面來說，提 供至少一個(gè)第二孔徑光闌也是有利的。
提供至少一個(gè)第二孔徑光闌的另一優(yōu)點(diǎn)在于，能夠降低由該可調(diào) 系統(tǒng)孔徑光闌提供的最大孔徑的機(jī)械容差的需求，因?yàn)樵撝辽僖粋€(gè)第 二孔徑光闌能夠接管用于最大孔徑的系統(tǒng)孔徑光闌的功能。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，微光刻投影曝光機(jī)具有前述類型的投影 物鏡。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于制造半導(dǎo)體元件和其它微細(xì)結(jié)構(gòu)的元件的方法，其中提供了一個(gè)具有規(guī)定圖案的掩模，用規(guī) 定波長的紫外光照射該掩模，并且投影物鏡將該圖案成像到布置在該 投影物鏡的像平面的區(qū)域內(nèi)的光敏襯底上。
另外的優(yōu)點(diǎn)和特征從下列描述中表現(xiàn)出來。
顯而易見，還要在下面進(jìn)行解釋的上述特征不僅僅能夠用于各個(gè) 特定情形的組合，而且能夠用于其它的組合，或者用于本身不脫離本 發(fā)明的范圍的情況。


本發(fā)明的示例性實(shí)施例示于附圖中，并且以下參照附圖進(jìn)行更詳
細(xì)的解釋。在這些附圖中
圖1以側(cè)視圖示出投影物鏡的第一示例性實(shí)施例；
圖2示出圖1中的投影物鏡在該投影物鏡的光束偏折器的區(qū)域內(nèi)
的放大的截面；
圖3以側(cè)視圖示出投影物鏡的另一示例性實(shí)施例； 圖3A以放大的比例示出圖3中的投影物鏡的截面； 圖4示出包括圖1中的投影物鏡的投影曝光機(jī)的示意圖； 圖5示出具有關(guān)于虛光抑制的修改的圖1中的投影物鏡； 圖6示出具有虛光抑制措施的投影物鏡的另一示例性實(shí)施例； 圖7示出具有虛光抑制措施的投影物鏡的另一示例性實(shí)施例； 圖8示出具有虛光抑制措施的投影物鏡的另一示例性實(shí)施例； 圖9示出具有虛光抑制措施的投影物鏡的另一示例性實(shí)施例； 圖IO示出具有虛光抑制措施的投影物鏡的另一示例性實(shí)施例； 圖11示出具有虛光抑制措施的投影物鏡的另一示例性實(shí)施例；并
且
圖12示出根據(jù)本發(fā)明另一方面的投影物鏡的另一示例性實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖1示出具有總體的附圖標(biāo)記10的微光刻投影物鏡，其意在將布 置在物平面12中的圖案(未示出)成像到像平面14中。投影物鏡10具有第一物鏡部分16、第二物鏡部分18和第三物鏡 部分20。第一物鏡部分16是屈光的，并且由透鏡L,形成。第二物鏡部分18是折反射的，并且具有透鏡L2、 L3和凹面鏡M2。第三物鏡部分20是屈光的，并且具有透鏡L4到L17、以及端板L18。如圖1所示，第二物鏡部分18內(nèi)的光傳播方向與第一物鏡部分12 和第三物鏡部分20內(nèi)的光傳播方向不同。為此，投影物鏡10具有光 束偏折器22，其在所示的示例性實(shí)施例中是由兩個(gè)折疊式反射鏡 和M3形成。折疊式反射鏡Mt將來自第一物鏡部分16的光束朝著反射 鏡M2偏折到第二物鏡部分18中，并且第二折疊式反射鏡M3將來自第 二物鏡部分18的光束偏折到第三物鏡部分20中。第三物鏡部分20內(nèi)的光傳播方向?qū)?yīng)于第一物鏡部分16內(nèi)的光 傳播方向。在光束偏折器22的區(qū)域內(nèi)提供不透光的遮蔽物24，以避免從第一 物鏡部分16到第三物鏡部分20的直接光泄漏，例如，來自透鏡L,表 面的反射。特別地，遮蔽物24防止光忽略掉第二物鏡部分28而從第 一物鏡部分16泄漏到第三物鏡部分20，也就是說，防止它不經(jīng)過透鏡 L2、 L3以及不經(jīng)反射鏡lVb反射。如已經(jīng)提到的，光束偏折器22由兩個(gè)折疊式反射鏡M,和M3形成， 它們的反射表面被布置為彼此成角度，如圖1和2中所示的。這兩個(gè)反射表面也就是說反射鏡M,和M3根據(jù)要達(dá)到的光束偏折而被布置為 彼此成角度(這里大約為90。)，遮蔽物24從兩個(gè)反射鏡M,和M3的 角頂點(diǎn)開始以第二物鏡部分18的方向延伸。遮蔽物24是板26,例如，金屬板，其吸收所用的光的波長區(qū)域。 此外，該板能夠設(shè)有吸收層。然而，代替金屬板，也可以使用由可以 被覆有以便吸收光的另一材料制成的元件。根據(jù)圖2，兩個(gè)反射鏡1V^ 和M3在角頂點(diǎn)處彼此稍微分開，使得能夠?qū)?6置于那里且不屏蔽 掉有用的光。遮蔽物24被設(shè)計(jì)和布置成使其不會(huì)限制或者約束成像光路，也即 用于成像的光的光路。相對應(yīng)地設(shè)計(jì)板26在朝著第二物鏡部分18的 光傳播方向上的位置和長度。在第三物鏡部分20內(nèi)產(chǎn)生的中間圖像30的區(qū)域內(nèi)布置另一遮蔽 物28，以進(jìn)一步減少投影物鏡10內(nèi)雜散光的量。遮蔽物28包括減少雜散光通過的雜散光光闌32。然而，雜散光光 闌32與用來限制成像光路的系統(tǒng)孔徑光闌34有區(qū)別。相比較來說， 雜散光光闌32不限制成像光路，而是用來減少投影物鏡10內(nèi)雜散光 部分。優(yōu)選使遮蔽物24和/或遮蔽物28能夠調(diào)整位置、禾B/或能夠相對于 它的有效截面而可變地設(shè)置。例如，遮蔽物24的板26可以是可移動(dòng) 的，并且長度可變，使得能夠設(shè)置板26的最佳位置和最佳有效截面， 從而減少雜散光。雜散光遮蔽物的有效截面的位置和/或設(shè)置的調(diào)整作 為所使用的照明模式(設(shè)置)、物鏡的孔徑和/或物場尺寸的函數(shù)來優(yōu) 選執(zhí)行。例如，就雜散光光闌32來說，其能夠改變雜散光光闌32的開口截面和/或配置雜散光光闌32使得其能夠調(diào)整位置以便能夠?qū)㈦s散光 光闌32置于最佳位置。顯而易見的是，為了減少投影物鏡10中的雜散光的量，能夠在投 影物鏡10中提供另一遮蔽物。已經(jīng)顯示，有了合適安裝的遮蔽物的輔助，在可能的范圍內(nèi)有大 約30%或者更多的雜散光減少量。圖3示出另一微光刻投影物鏡40,其將布置在物平面42中的圖案 (未示出)成像到像平面44中。文獻(xiàn)WO 2004/019128 A2中公開了投影物鏡40，該文獻(xiàn)對該設(shè)計(jì) 有更精確的描述。與投影物鏡10—樣，投影物鏡40是折反射投影物鏡，該投影物 鏡40具有由板和透鏡L2到Lu組成的第一物鏡部分46、由透鏡L12、 Li3和反射鏡M2組成的第二物鏡部分48以及由透鏡L"到L28組成的第 三物鏡部分50。與圖1中的示例性實(shí)施例的情況一樣，光束偏折器52包括折疊式 反射鏡M,和折疊式反射鏡M3,被布置在第一物鏡部分46和第二物鏡 部分48之間或者第二物鏡部分48與第三物鏡部分50之間。就投影物鏡40來說，其也在偏折器52的區(qū)域內(nèi)提供遮蔽物54， 與投影物鏡10的遮蔽物24相比，其具有防止雜散光從第一物鏡部分 46泄漏到第三物鏡部分50的作用。投影物鏡40在光束偏折器52區(qū)域內(nèi)的放大部分示于圖3A。除遮 蔽物54之外，就投影物鏡40來說，提供另一遮蔽物54a和另一遮蔽物54b，它們分別被布置在投影物鏡40的中間圖像的區(qū)域內(nèi)。遮蔽物54a 和54b被設(shè)計(jì)為雜散光光闌。至于其他，關(guān)于遮蔽物54的配置，可以參考圖1中的遮蔽物24 的描述，也即遮蔽物54的配置對應(yīng)于遮蔽物24的配置。圖4中總體標(biāo)記60表示其中例如使用了投影物鏡10的投影曝光 機(jī)。投影曝光機(jī)包括具有使激光帶寬變窄的器件64的激光光源62。照 明系統(tǒng)66產(chǎn)生大的、銳利邊界的并且非常勻質(zhì)照明的像場，其適于下 游的投影物鏡10的遠(yuǎn)心需求。照明系統(tǒng)66具有用于選擇照明模式的 器件，并且能夠例如在具有可變的相干程度的常規(guī)照明、環(huán)形場照明 和偶極或者四極照明之間切換。將一個(gè)用于保持和操縱掩模70的器件 68布置在照明系統(tǒng)之后，使得掩模70位于投影物鏡10的物平面12內(nèi)， 并且能夠?yàn)閽呙璨僮鞫谠撈矫鎯?nèi)移動(dòng)。器件68相應(yīng)地包括掃描驅(qū)動(dòng)器。跟隨在物平面12之后的是投影物鏡10，其將掩模70的圖像以減 小的比例投影在覆蓋有光致抗蝕劑層并且布置在投影物鏡10的像平面 14中的襯底或者晶片72上。襯底或者晶片72由器件74保持，該器件 74包括掃描器驅(qū)動(dòng)器，以便與掩模70同步移動(dòng)晶片。所有的系統(tǒng)由控 制單元74控制。這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與它們的操作模式一樣，實(shí)質(zhì)上是公 知的，并且因此在這里不作更詳細(xì)的描述。就用于制造半導(dǎo)體元件和其它微細(xì)結(jié)構(gòu)的組件的方法來說，掩模 70設(shè)有規(guī)定的圖案(未示出)。通過照明器件66，掩模70受到來自 激光62的預(yù)定波長的紫外光的照射。在該情況下，可以設(shè)置文獻(xiàn)中眾 所周知的各種照明模式。之后，通過投影物鏡IO,掩模70的圖案被 成像到襯底或者晶片72上以及投影物鏡IO的像平面14中。在該情況 下，能夠設(shè)置各種孔徑開口。圖5再次示出圖1中的投影物鏡10、在投影物鏡10中提供的抑制 虛光的另一措施。為了抑制虛光，下面要描述的遮蔽物用作屏蔽掉配備有這些遮蔽 物的光學(xué)元件的各自未使用的表面區(qū)域。因此，這些遮蔽物的功能與 上面己經(jīng)描述的遮蔽物24的功能不同，并且遮蔽物24的功能包括防 止光忽略第二物鏡部分18而從第一物鏡部分16傳播到第三物鏡部分 20。根據(jù)圖5，透鏡Ls具有一個(gè)不被用于將物平面12成像到像平面 14內(nèi)的成像光路使用的表面區(qū)域Ul5。為了抑制虛光，將屏蔽掉透鏡 L5的未使用表面區(qū)域Uls的遮蔽物80配備給該未使用的表面區(qū)域Ul5。 遮蔽物80被設(shè)計(jì)成覆層82的形式，該覆層82尤其吸收成像所用的光 的波長。在該情況下，遮蔽物80的吸收率為至少大約95%，優(yōu)選為至 少大約98%。然而，以覆層82為形式的遮蔽物80還能夠具有可選的 或者附加的反射性質(zhì)。遮蔽物80還優(yōu)選具有光催化的性質(zhì)，以便分解沉積在其上的污染 物，例如烴。位于光學(xué)元件之間的投影物鏡IO的氣體空間由此免受這 些污染物的污染。透鏡L5設(shè)在場平面的附近，具體地是在中間圖像30的附近。然 而，與雜散光光闌32對比，遮蔽物80被直接配備到透鏡L5，甚至以 覆層82為形式被直接覆在透鏡Ls上。適于配備用于抑制虛光的遮蔽物的另一光學(xué)元件是透鏡L6，其具 有不被成像光路使用的表面區(qū)域Ul6。透鏡L6被相對應(yīng)地配備一個(gè)遮 蔽物84，隨后以覆層86為形式被覆在透鏡L6的光學(xué)有效表面。最后的透鏡元件L,s與像平面14直接相鄰，并且具有不被成像光路使用的表面區(qū)域Uu8，如圖5所示。另一遮蔽物88由覆層90形成， 并且被相對應(yīng)地配備在最后的透鏡元件L18的兩側(cè)上。就最后的透鏡元 件Li8來說，在其上環(huán)形地形成覆層90，使得有用的光能夠通過以覆層 90為形式的遮蔽物88中的開口而透射到像平面14。圖6示出另一折反射投影物鏡100,其中，如前面參照圖5所述的， 提供了用于抑制假光的措施。投影物鏡100在US 2005/0190435 Al中 有公開，該文獻(xiàn)對該設(shè)計(jì)有更精確的描述。投影物鏡100將物平面101成像到像平面102上。投影物鏡100 在物平面101和像平面102之間產(chǎn)生兩個(gè)中間圖像103和104，它們位 于折反射物鏡部分105內(nèi)，折射物鏡部分106位于其上游，折射物鏡 部分107位于其下游。在包括透鏡和兩個(gè)反射鏡的投影物鏡100的多個(gè)光學(xué)元件中有一 些光學(xué)元件，它們的至少一個(gè)光學(xué)工作表面具有在投影物鏡的操作期間 不被用于將物平面101成像到像平面102中的成像光路使用的表面區(qū) 域。這些光學(xué)元件適于被直接配備遮蔽物。配備有以覆層112為形式的遮蔽物110的透鏡108屬于這些光學(xué) 元件。覆層112被覆到透鏡108的像方的光學(xué)工作表面，并且又優(yōu)選 具有已參照圖5描述過的覆層82、 86和90的性質(zhì)。同樣，投影物鏡100的反射鏡114具有不被所述光使用并且設(shè)有 遮蔽覆層116的表面區(qū)域。與反射鏡114直接相鄰的透鏡118具有光學(xué)工作表面，該光學(xué)工 作表面具有不被成像光路使用并且相應(yīng)地設(shè)有遮蔽覆層120的表面區(qū)域。最后，同樣，最后的透鏡元件122設(shè)有遮蔽覆層124。配備有所述遮蔽物的上述光學(xué)元件都在場附近，透鏡108、 118和 反射鏡116被布置在中間圖像103和104附近，而最后的透鏡元件122 被布置在像平面102附近。這種近場光學(xué)元件特別適合直接配備為抑 制虛光的目的而屏蔽掉各個(gè)光學(xué)元件的光學(xué)工作表面上的各自未使用 的表面區(qū)域的遮蔽物。圖7示出另一個(gè)投影物鏡200,其中提供了可與圖5和6相比的、 為抑制虛光的措施。投影物鏡200同樣在US 2005/0190435 Al中公開。投影物鏡200具有將物平面201成像到像平面202中的多個(gè)光學(xué) 元件。投影物鏡200具有折射性第一物鏡部分210、由兩個(gè)反射鏡221 和222形成的反射性第二物鏡部分220、以及折射性第三物鏡部分230。中間圖像203和中間圖像204產(chǎn)生于反射性物鏡部分220內(nèi)。第一物鏡部分210的最后的透鏡232設(shè)有遮蔽覆層234。第三物鏡 部分230的第一透鏡236設(shè)有遮蔽覆層238。最后的透鏡元件240設(shè)有 遮蔽覆層242。這里，也選擇近場光學(xué)元件作為抑制虛光的措施。最后，圖8示出另一投影物鏡300，其中提供了用于抑制虛光的措 施。投影物鏡300同樣在US 2005/0190435 Al中公開。投影物鏡300是將物平面301成像到像平面302中的折反射投影 物鏡。投影物鏡300具有折射性第一物鏡部分310、反射性第二物鏡部 分320和折射性第三物鏡部分330。反射性物鏡部分320具有四個(gè)反射鏡306、 307和321、 322。投影物鏡300在反射性物鏡部分320內(nèi)產(chǎn)生中間圖像。位于所述場附近的位置的透鏡332具有不被成像光路使用且設(shè)有 遮蔽覆層334的表面區(qū)域。另一透鏡336設(shè)有遮蔽覆層338，而另一個(gè) 透鏡340設(shè)有遮蔽覆層342。最后的透鏡元件344同樣設(shè)有遮蔽覆層346。尤其是當(dāng)這種投影物鏡被設(shè)計(jì)成浸沒物鏡時(shí)，優(yōu)選將最后的透鏡 元件，例如透鏡元件344設(shè)有覆層，該覆層保護(hù)最后的透鏡元件344 不受浸液的損傷。在這種情況下，該保護(hù)覆層能夠，特別也被設(shè)計(jì)成 具有遮蔽作用，也即該保護(hù)層不僅用來保護(hù)最后的透鏡元件344,而且 用來抑制虛光。圖9到11示出根據(jù)本發(fā)明的、其中提供抑制虛光的措施的投影物鏡°在以下將描述的投影物鏡中采取的抑制虛光的措施是基于下面的 原理。就具有至少一個(gè)反射鏡的投影物鏡來說，能夠用于將圖案成像 到像平面的成像光路在該至少一個(gè)反射鏡的區(qū)域內(nèi)能夠具有相對彼此 傾斜前進(jìn)并且至少部分地彼此重疊在重疊區(qū)域的光路區(qū)段。該光路區(qū) 段彼此間隔幵該重疊區(qū)域外的間隙或者自由空間。在該情況下，為抑 制虛光而在間隙中布置遮蔽物。當(dāng)這種投影物鏡在光路區(qū)段或光簇 (lightbundle)之間具有許多這種間隙或者自由空間時(shí)，優(yōu)選將例如以 一個(gè)或者多個(gè)雜散光光闌為形式的遮蔽物引入這些自由空間中的每一 個(gè)，使得這些自由空間或者間隙不再能夠用于傳播虛光。以這種方式， 虛光能夠得到有效的抑制。圖9示出投影物鏡400，其在物平面402和像平面404之間具有第 一折反射物鏡部分406和第二屈光物鏡部分408。投影物鏡400在文獻(xiàn) WO 2004/107011 Al的圖5中有描述。折反射物鏡部分406具有第一反射鏡410和第二反射鏡412。為了抑制虛光的傳播，以雜散光光闌416為形式提供第一遮蔽物 414，并且以雜散光光闌420為形式提供第二遮蔽物418。雜散光光闌 416和420也能夠設(shè)計(jì)成單一設(shè)計(jì)的雜散光光闌的一些區(qū)段，如圖9所 呈現(xiàn)的一樣位于反射鏡410和412附近，雜散光光闌416延伸到反射 鏡410和412之間的區(qū)域內(nèi)。雜散光光闌420也具有突進(jìn)反射鏡410 和412之間區(qū)域內(nèi)的區(qū)段422。安裝雜散光光闌416和420，使得在兩 個(gè)反射鏡410和412之間填充光簇之間的自由空間。雜散光光闌416 和420的區(qū)段416a和420a相對于光軸440徑向延伸，防止虛光從物平 面402沿著第一反射鏡410或者在忽略后者時(shí)沿著第二反射鏡412通 過，并且防止透鏡將第二物鏡部分408成像到像平面404上。圖10示出投影物鏡500，其也同樣示于上述文獻(xiàn)WO 2004/107011 Al的圖9中，并且在該文獻(xiàn)中有描述。投影物鏡500在物平面502和像平面504之間具有四個(gè)反射鏡 506、 508、 510和512，它們屬于投影物鏡500的兩個(gè)物鏡部分514和 516，投影物鏡500由這兩個(gè)物鏡部分構(gòu)成。就投影物鏡500來說，為了抑制虛光的傳播而提供了遮蔽物518、 520和522。遮蔽物518是具有能夠設(shè)計(jì)成一個(gè)組件的區(qū)段526、 528 和530的雜散光光闌524，對于為成像而提供的成像光來說，在雜散光 光闌424中提供了適當(dāng)?shù)耐?。遮蔽?20和522同樣設(shè)計(jì)成雜散光 光闌的形式，它們被布置在成像光的光簇之間的自由空間內(nèi)。最后，圖11示出投影物鏡600，其示于上述文獻(xiàn)WO2004/107011 Al 的圖14中，并且在該文獻(xiàn)中有描述。該投影物鏡在物平面602和像平面604之間具有總共六個(gè)反射鏡， 具體地在光傳播的方向上第一反射鏡606、第二反射鏡608、第三反 射鏡610、第四反射鏡612、第五反射鏡614和第六反射鏡616。為了防止虛光在投影物鏡600中傳播，在反射鏡606到616的區(qū) 域內(nèi)以雜散光光闌618、 620、 622和624為形式布置許多遮蔽物，并 且這些遮蔽物依次將用于成像的光簇之間的自由空間遮蔽，阻止虛光 的傳播。圖12示出用于將布置在物平面702的圖案成像到像平面704的微 光刻投影物鏡700的另一實(shí)施例。投影物鏡700包括多個(gè)光學(xué)元件705到733，其中光學(xué)元件713、 717和718是反射鏡，而光學(xué)元件750到733中的其余元件是透鏡。投影物鏡700還具有其中布置有第一孔徑光闌738的第一瞳平面 736。截面可調(diào)整的孔徑光闌738限定了投影物鏡700的系統(tǒng)或者設(shè)計(jì) 孔徑。第二瞳平面740存在于光學(xué)元件707和708之間。在圖12的圖示中，示出了物平面702的兩個(gè)場點(diǎn)742和744，它 們示出了物平面702中圖案的照明區(qū)。從場點(diǎn)742和744開始，光線 傳播通過光學(xué)元件705到733，并且到達(dá)像平面704的區(qū)746內(nèi)。到達(dá) 像平面746的區(qū)746的光線用于將布置在物平面702的圖案成像到物 平面704中。如圖12所示，光線748從物平面702內(nèi)的場點(diǎn)742開始，其以比 也從場點(diǎn)742開始的例如光線749的其他光線的孔徑大的孔徑開始。將一條光線或者多條光線748叫做外孔徑光線。圖12a以放大的比例示出第一四個(gè)光學(xué)元件705到708，其更詳細(xì) 地示出光線從場點(diǎn)742和744開始。外孔徑光線748實(shí)際上是一小簇光線，傳播通過投影物鏡700,部 分與用于成像的光線分離，而部分不與用于成像的光線分離，后者到 達(dá)像平面704的區(qū)746中。替代地，外孔徑光線到達(dá)像平面704的區(qū) 750中。外孔徑光線748干擾成像，特別是由于在像平面704內(nèi)產(chǎn)生了 非均勻場。為了防止外孔徑光線748到達(dá)像平面704，如后面要描述的，在投 影物鏡700中還提供除系統(tǒng)孔徑光闌738之外的至少一個(gè)第二孔徑光 闌。優(yōu)選將第二孔徑光闌布置在投影物鏡700中的位置處，其中，外 孔徑光線748與有用于成像的"平常"光線分離。這樣的位置可以是 例如光學(xué)元件706和光學(xué)元件707之間的空間(見圖12A中的箭頭752) 和/或光學(xué)元件707和708之間的位置(見圖12A中的箭頭754)。對 于后者來說，因?yàn)楣鈱W(xué)元件707和708之間的空間小，所以第二孔徑 光闌能夠形成為光學(xué)元件707或者708上的覆層756，該覆層對用于曝 光操作的光是非透射性的。例如，該覆層能夠通過將光學(xué)元件707的 表面的各自部分變黑形成。在箭頭752所示的位置處，至少一個(gè)第二孔徑光闌能夠形成為具 有合適的遮蔽性的板，用于遮蔽或者屏蔽掉外孔徑光線748。非常適合于布置用于屏蔽掉外孔徑光線748的至少一個(gè)第二孔徑 光闌的另一位置是在投影物鏡700的區(qū)758內(nèi)，其中外孔徑光線748 與光線760明顯分離，該光線760是用于成像并且相對于光軸具有最以看出，當(dāng)從元件724出現(xiàn)時(shí)，光線748遠(yuǎn) 比"平常"光線被強(qiáng)烈折射或者發(fā)散。例如，能夠?qū)⒌诙蛘吡硪豢讖焦怅@762布置在光學(xué)元件725和 光學(xué)元件726之間，和/或光學(xué)元件726和727之間等。優(yōu)好選擇第二或者另一孔徑光闌762的位置，使得孔徑光闌762 離系統(tǒng)孔徑738的距離L為0.5D<L<2D，其中D是該區(qū)內(nèi)光學(xué)元件的 最大直徑。當(dāng)例如布置在箭頭752所示的位置時(shí)，優(yōu)選使該至少一個(gè)第二孔 徑光闌，或者該孔徑光鬧762為固定的孔徑光闌，并且使限定系統(tǒng)孔 徑的孔徑光闌738相對于它的有效截面是可調(diào)的。投影物鏡700在第一瞳平面738和第二瞳平面740之間具有至少 一個(gè)中間圖像平面。此外，投影物鏡700的光學(xué)元件705到733中的 至少一個(gè)可以具有非球面光學(xué)工作表面。特別是在具有非球面工作表面的元件的投影物鏡中，與在沒有非球面元件的投影物鏡中比，象外 孔徑光線748那樣的外孔徑光線的發(fā)散程度更高。因而，在這種具有 非球面元件的投影物鏡中提供至少一個(gè)第二孔徑光闌尤其有利。將要理解的是，如果適合，在圖1到圖11所示的投影物鏡的任何 一個(gè)中也能夠提供如參照圖12所述的至少一個(gè)第二孔徑光闌。反之亦 然，在投影物鏡700內(nèi)也能夠設(shè)有參照圖1到圖11所述的、用于遮蔽 虛光的遮蔽物。
權(quán)利要求
1.一種用于將布置在物平面的圖案成像到像平面的微光刻投影物鏡，包括第一物鏡部分、第二物鏡部分和至少一個(gè)第三物鏡部分，所述第二物鏡部分限定了與所述第一物鏡部分中的光傳播方向和所述第三物鏡部分中的光傳播方向不同的光傳播方向，并且還包括在所述第一和第二物鏡部分之間以及在所述第二和第三物鏡部分之間的至少一個(gè)光束偏折器、以一種方式布置在所述光束偏折器的區(qū)域內(nèi)使得從所述第一物鏡部分到所述第三物鏡部分中的直接光泄漏至少減少的至少一個(gè)遮蔽物。
2. 如權(quán)利要求l所述的投影物鏡，其中，所述遮蔽物不會(huì)限制成 像光路。
3. 如權(quán)利要求1或者2所述的投影物鏡，其中，所述光束偏折器 具有彼此成角度布置的第一反射表面和第二反射表面，并且其中所述 至少一個(gè)遮蔽物從所述光束偏折器的角頂點(diǎn)開始在所述第二物鏡部分 的方向上延伸。
4. 如權(quán)利要求3所述的投影物鏡，其中，所述遮蔽物是板。
5. 如權(quán)利要求3或者4所述的投影物鏡，其中，所述遮蔽物是吸 收的或者覆有吸收層。
6. 如權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，在所述 第二和/或第三物鏡部分內(nèi)產(chǎn)生至少一個(gè)中間圖像，并且其中在所述中 間圖像的區(qū)域內(nèi)布置至少一個(gè)另一遮蔽物。
7. 如權(quán)利要求6所述的投影物鏡，其中，所述至少一個(gè)另一遮蔽 物是不會(huì)限制所述成像光路的孔徑。
8. 如權(quán)利要求1到7中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所述第 二物鏡部分是折反射的。
9. 如權(quán)利要求1到8中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所述第 三物鏡部分是屈光的。
10. 如權(quán)利要求1到9中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所述 至少一個(gè)遮蔽物能夠調(diào)整位置和/或能夠相對于它的有效截面可變地設(shè) 置。
11. 如權(quán)利要求IO所述的投影物鏡，其中，所述遮蔽物的設(shè)置能 夠與限制所述成像光路的所述物鏡的孔徑的設(shè)置一樣來執(zhí)行。
12. 如權(quán)利要求10或者11所述的投影物鏡，其中，所述遮蔽物 的所述設(shè)置是用于成像的像場的尺寸的函數(shù)。
13. 如權(quán)利要求10到12中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述遮蔽物的所述設(shè)置能夠作為所述照明設(shè)置的函數(shù)而執(zhí)行。
14. 如權(quán)利要求1到13中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，為遮 蔽來自所述物平面的外孔徑光而布置至少一個(gè)另一遮蔽物。
15. —種用于將布置在物平面的圖案成像到像平面的微光刻投影 物鏡，包括多個(gè)光學(xué)元件，所述多個(gè)光學(xué)元件分別具有至少一個(gè)光學(xué) 有效表面，其中，存在所述多個(gè)光學(xué)元件的至少一個(gè)第一光學(xué)元件， 所述至少一個(gè)第一光學(xué)元件具有至少一個(gè)第一光學(xué)工作表面，在所述 投影物鏡的操作期間，所述至少一個(gè)第一光學(xué)工作表面具有不被用于 將所述圖案成像到所述像平面的成像光路使用的第一表面區(qū)域，為了 抑制虛光，所述至少一個(gè)第一光學(xué)工作表面配備有將所述第一光學(xué)工作表面的、不被所述成像光路使用的所述第一表面區(qū)域屏蔽掉的至少 一個(gè)第一遮蔽物。
16. 如權(quán)利要求15所述的投影物鏡，其中，所述至少一個(gè)第一遮 蔽物是在緊鄰所述至少一個(gè)第一光學(xué)工作表面附近布置的板。
17. 如權(quán)利要求15所述的投影物鏡，其中，所述至少一個(gè)第一遮 蔽物是在緊鄰所述至少一個(gè)第一光學(xué)工作表面附近布置的孔徑，并且 具有適于在所述孔徑位置處的所述成像光路的截面形狀的開口 。
18. 如權(quán)利要求17所述的投影物鏡，其中，所述開口基本上是矩形。
19. 如權(quán)利要求15所述的投影物鏡，其中，所述至少一個(gè)第一遮 蔽物是不被所述成像光路使用的所述第一表面區(qū)域上的遮蔽覆層。
20. 如權(quán)利要求15到19中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述至少一個(gè)第一遮蔽物對用于成像的光的波長來說是反射的。
21. 如權(quán)利要求15到20中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述至少一個(gè)第一遮蔽物對用于成像的光的波長來說是吸收的，或者配 備有吸收覆層。
22. 如權(quán)利要求21所述的投影物鏡，其中，所述遮蔽物的吸收率 為至少大約95%，優(yōu)選為至少大約98%。
23. 如權(quán)利要求21或者22所述的投影物鏡，其中，所述至少一 個(gè)第一遮蔽物具有光催化的性質(zhì)。
24. 如權(quán)利要求15到23中任何一個(gè)所述的投影物鏡，其中，配備有所述至少一個(gè)第一遮蔽物的至少一個(gè)第一光學(xué)工作表面是近場表 面，特別是位于所述成像光路的中間圖像附近或者所述像平面或物平 面附近的表面。
25. 如權(quán)利要求15到24中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述至少一個(gè)遮蔽物被布置在所述物平面和所述投影物鏡的第一光學(xué)元 件之間，和/或在所述投影物鏡的最后的光學(xué)元件和所述像平面之間。
26. 如權(quán)利要求15到25中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，至 少一個(gè)光學(xué)工作表面配備有所述至少一個(gè)遮蔽物的所述至少一個(gè)光學(xué) 元件是反射鏡。
27. 如權(quán)利要求15到26中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，至 少一個(gè)光學(xué)工作表面配備有所述至少一個(gè)遮蔽物的所述至少一個(gè)光學(xué) 元件是透鏡。
28. 如權(quán)利要求15到27中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述至少一個(gè)第一遮蔽物能夠調(diào)整位置和/或能夠相對于它的有效截面可變地設(shè)置。
29. 如權(quán)利要求28所述的投影物鏡，其中，所述至少一個(gè)第一遮 蔽物的設(shè)置能夠與限制所述成像光路的所述物鏡的孔徑的設(shè)置一樣來 執(zhí)行。
30. 如權(quán)利要求28或者29所述的投影物鏡，其中，所述至少一 個(gè)第一遮蔽物的所述設(shè)置是用于成像的像場的尺寸的函數(shù)。
31. 如權(quán)利要求28到30中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述至少一個(gè)第一遮蔽物的所述設(shè)置能夠作為所述照明設(shè)置的函數(shù)而執(zhí)行。
32. 如權(quán)利要求15到31中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述多個(gè)光學(xué)元件具有至少一個(gè)另一光學(xué)元件，所述至少一個(gè)另一光學(xué) 元件具有至少一個(gè)另一光學(xué)工作表面，在所述投影物鏡的操作期間， 所述至少一個(gè)另一光學(xué)工作表面具有不被用于將所述圖案成像到所述 像平面的所述成像光路使用的另一表面區(qū)域，所述至少一個(gè)另一光學(xué) 工作表面配備有將所述另一光學(xué)工作表面的、不被所述成像光路使用 的所述另一表面區(qū)域屏蔽掉的至少一個(gè)另一遮蔽物。
33. 如權(quán)利要求15到32中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述多個(gè)光學(xué)元件包括至少兩個(gè)反射鏡。
34. 如權(quán)利要求33所述的投影物鏡，其中，所述多個(gè)光學(xué)元件包 括至少四個(gè)反射鏡。
35. 如權(quán)利要求15到34中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，它 被設(shè)計(jì)成浸沒物鏡。
36. 如權(quán)利要求15到35中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，布 置至少一個(gè)另一遮蔽物，用來遮蔽來自所述物平面的外孔徑光。
37. —種用于將布置在物平面的圖案成像到像平面的微光刻投影 物鏡，包括多個(gè)光學(xué)元件，所述多個(gè)光學(xué)元件包括至少一個(gè)反射鏡， 其中，能夠用于將所述圖案成像到所述像平面的成像光路在所述至少 一個(gè)反射鏡的區(qū)域內(nèi)具有相對彼此傾斜前進(jìn)、在重疊區(qū)域內(nèi)至少部分 地彼此重疊并且在所述重疊區(qū)域外由間隙彼此間隔開的光路區(qū)段，在 所述間隙內(nèi)布置用于抑制虛光的至少一個(gè)遮蔽物。
38. 如權(quán)利要求37所述的投影物鏡，其中，所述多個(gè)光學(xué)元件包 括第一反射鏡和至少一個(gè)第二反射鏡，并且其中所述光路區(qū)段中的一個(gè)是經(jīng)所述第二反射鏡反射的光路區(qū)段，而所述光路區(qū)段中的另一個(gè) 是經(jīng)所述第一反射鏡反射的光路區(qū)段，所述至少一個(gè)遮蔽物被布置在 所述第一反射鏡和所述至少一個(gè)第二反射鏡之間的所述兩個(gè)反射光路 區(qū)段之間的間隙中。
39. 如權(quán)利要求37或者38所述的投影物鏡，其中，所述至少一 個(gè)遮蔽物是板或者孔徑。
40. 如權(quán)利要求38或者39所述的投影物鏡，其中，所述至少一 個(gè)遮蔽物被固定在所述第一反射鏡上。
41. 一種用于將布置在物平面的圖案成像到像平面的微光刻投影 物鏡，包括多個(gè)光學(xué)元件、第一瞳平面和至少一個(gè)第二瞳平面、至少 布置在所述第一瞳平面附近的限定系統(tǒng)孔徑的第一孔徑光闌，還包括 至少一個(gè)第二孔徑光闌。
42. 如權(quán)利要求41所述的投影物鏡，其中，所述至少一個(gè)第二孔 徑光闌被布置在所述第一或者第二瞳平面附近。
43. 如權(quán)利要求42所述的投影物鏡，其中，所述至少一個(gè)第二孔 徑光闌被布置在所述至少一個(gè)第二瞳平面內(nèi)。
44. 如權(quán)利要求41到43中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述至少一個(gè)第二孔徑光闌是固定的孔徑光闌。
45. 如權(quán)利要求41到44中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述至少一個(gè)第一孔徑光闌相對于它的有效截面是可調(diào)整的。
46. 如權(quán)利要求41到45中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述至少一個(gè)第二孔徑光闌由所述多個(gè)光學(xué)元件中的光學(xué)元件上的非透射性覆層形成。
47. 如權(quán)利要求41到45中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述至少一個(gè)第二孔徑光闌由布置在所述多個(gè)光學(xué)元件的兩個(gè)相鄰的元 件之間的板形成。
48. 如權(quán)利要求41到47中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，所 述多個(gè)光學(xué)元件的光學(xué)元件的至少一個(gè)具有非球面光學(xué)工作表面。
49. 如權(quán)利要求41到48中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，在像方具 有大于大約0.8、優(yōu)選大于大約1的數(shù)值孔徑。
50. 如權(quán)利要求41到49中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中，對 所述至少一個(gè)第二孔徑光闌離最靠近所述像平面的所述瞳平面的距離 L進(jìn)行選擇，使得0.5D《。D，其中D是所述多個(gè)光學(xué)元件的具有所 述光學(xué)元件的最大直徑的光學(xué)元件的直徑。
51. 如權(quán)利要求41到50中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡，具有在所 述第一瞳平面和所述至少一個(gè)第二瞳平面之間的至少一個(gè)中間圖像平 面。
52. —種具有如權(quán)利要求1到51中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡的微 光刻投影曝光機(jī)。
53. —種用于制造半導(dǎo)體元件和其它微細(xì)結(jié)構(gòu)的組件的方法，其 中，提供一種具有規(guī)定圖案的掩模，用規(guī)定波長的紫外光照射所述掩 模，并且通過如權(quán)利要求1到51中任何一項(xiàng)所述的投影物鏡將所述圖 案成像到布置在所述投影物鏡的像平面的區(qū)域內(nèi)的光敏襯底上。
全文摘要
對于一種用于將布置在物平面的圖案成像到像平面的微光刻投影物鏡，相對于抑制這種投影物鏡中的虛光進(jìn)行了描述。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101297243SQ200680028253
公開日2008年10月29日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者丹尼爾·克雷默, 亞歷山大·埃普勒, 奧拉夫·康拉迪, 奧雷利安·多多克, 弗拉基米爾·卡梅諾夫, 托拉夫·格魯納, 托馬斯·奧孔, 朱利安·卡勒, ?？啤べM(fèi)爾德曼, 讓-克洛德·佩林 申請人:卡爾蔡司股份公司