專利名稱：微光刻成像光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)，尤其是投射物鏡(projectionobjective)，該成像光學(xué)系統(tǒng)包含構(gòu)造為在成像光束路徑中引導(dǎo)電磁輻射的光學(xué)元件，用于將物場(object field)成像到像平面(image plane)中。
背景技術(shù)：
投射物鏡為用于制造半導(dǎo)體組件的微光刻投射曝光設(shè)備的一部分。為了該目的，利用投射物鏡，將布置于投射物鏡的物平面(object plane)中的圖案(稱為掩模母版)成像到基底(稱為晶片)的光敏層(photo-sensitive layer)上。由于要制造的半導(dǎo)體組件的結(jié)構(gòu)持續(xù)地朝微型化發(fā)展，因此對投射物鏡的成像特性(imaging property)的更嚴格要求日益增加。這里，目的是將用于微光刻的投射物鏡的像差(imaging error)降低到非常低的水平。通過后處理，例如投射物鏡的單獨(individual)透鏡或反射鏡的非球面化，在生產(chǎn)投射物鏡后已可消除投射物鏡中有關(guān)生產(chǎn)的像差，而在投射曝光設(shè)備運作期間出現(xiàn)的像差的校正更加困難。在運作期間，部分吸收了投射物鏡的光學(xué)元件所用的成像輻射，并且這導(dǎo)致光學(xué)元件的加熱。通過熱膨脹及可能有的相關(guān)折射率改變，引起具有復(fù)雜場特征(fieldcharacteristic)的像差，尤其是當在現(xiàn)代投射曝光設(shè)備的情況中，通過投射物鏡的光束路徑相對于中心軸不旋轉(zhuǎn)對稱時，以及尤其是光束路徑上的単獨光學(xué)元件僅用于部分區(qū)域時。此夕卜，特定照明配置(illumination configuration)(亦稱照明設(shè)定(illumination setting))被越來越多地用于現(xiàn)代投射曝光設(shè)備中，尤其是雙極或四極照明。這些多極照明尤其導(dǎo)致更高波動性的像差或?qū)е赂唠A澤尼克(Zernike)像差。通常，為了補償操作期間出現(xiàn)的熱引起的像差，投射物鏡具有光學(xué)校正系統(tǒng)(optical correction system)。例如，從EP 0 851 304 A2所知的包含兩個光學(xué)校正元件的光學(xué)校正系統(tǒng)，該兩個光學(xué)校正元件在其面朝彼此的表面上分別都具有非球面表面輪廓(aspherical surface contour),這兩個非球面表面輪廓相加后至少約為零。此類校正系統(tǒng)亦稱為阿爾瓦茲(Alvarez)操縱器。以阿爾瓦茲操縱器而言，彼此面對的兩個表面在空間上布置成彼此靠近，且尤其是布置在彼此共軛的平面上。此類型的校正系統(tǒng)相對復(fù)雜，因為除了光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件外還必須提供校正元件。此外，校正元件導(dǎo)致強度的損失。尤其是在所謂自由形狀表面設(shè)計(free-shape surface design)情況下(在該設(shè)計中，光學(xué)系統(tǒng)包含具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面(non-rotationally symmetrical surface)的光學(xué)元件)，提供前述的校正系統(tǒng)是不可行的，因為在自由形式表面設(shè)計情況下，光學(xué)元件彼此匹配而全面消除了光學(xué)元件的非球面性。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于克服前述問題，尤其是在于提供一種成像光學(xué)系統(tǒng)，其具有至少一個非旋轉(zhuǎn)對稱元件，其中，可有效地校正例如在操作期間發(fā)生的像差，而沒有復(fù)雜的校正機構(gòu)。解決方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，可通過例如用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)(尤其是投射物鏡)達成前述目的，其中成像光學(xué)系統(tǒng)包含光學(xué)元件，該光學(xué)元件構(gòu)造為在成像光束路徑中引導(dǎo)具有波長λ的電磁輻射，用于將物場成像到像平面(image plane)。此外，成像光學(xué)系統(tǒng)包含光瞳(pupil)，其具有坐標(p，q)，與成像光學(xué)系統(tǒng)的具有坐標(X，y)的像場(image field) 一起構(gòu)成(span)具有坐標(x, y, p, q)的擴展的4維光瞳空間(extended4-dimensional pupil space),將通過光學(xué)系統(tǒng)的福射的波前W(x, y, p, q)定義為該擴展的4維光瞳空間的函數(shù)。因此，在光瞳平面中，可以將通過光學(xué)系統(tǒng)的輻射的波前W定義為由像場(X，y)與光瞳(P，q)構(gòu)成的擴展的4維光瞳空間的函數(shù)W(x, y, P, q) =W(t),其中t = (x, y, p, q)。通過將物場成像于像平面中而形成像場。根據(jù)本發(fā)明的這個方面，光學(xué)元件中的至少第一光學(xué)元件(尤其是兩個、三個、四個、或更多個光學(xué)元件)具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面。非旋轉(zhuǎn)對稱表面相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有相應(yīng)二維表面偏差(two-dimensional surface deviation)。該相應(yīng)二維表面偏差在其最高峰與其最低谷之間具有至少λ的差異(difference)。換句話說,非旋轉(zhuǎn)對稱表面相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有至少為λ的峰谷值(peak-to-valley value)。具體而言，非旋轉(zhuǎn)對稱表面在至少一點上與最適合的旋轉(zhuǎn)對稱表面(best-adapted rotationalIysymmetrical surface)至少偏差λ。例如，為了確定最適合的旋轉(zhuǎn)對稱表面,可以將非旋轉(zhuǎn)對稱表面在預(yù)設(shè)方向上與相比較的旋轉(zhuǎn)對稱表面的平均二次方偏差(average quadraticdeviaion) (rms)作為標準(criterion)最小化。為了確定最適合的旋轉(zhuǎn)對稱表面而要最小化的其它標準包含峰谷值及梯度偏差(peak-to-valley and gradient deviation)。此外,非旋轉(zhuǎn)對稱表面的子孔徑比(sub-aperture ratio)在物場的每一點處與光學(xué)元件的位于成像光束路徑中的每一個其它表面在物場的相應(yīng)點處的子孔徑比偏差至少
0.01。此外，第一光學(xué)元件的表面構(gòu)造為使得通過相對于其它光學(xué)元件位移第一光學(xué)元件，可導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的波前變化，其包含具有至少2重(two-fold)對稱的部分，在擴展4維光瞳空間中的波前變化的最大值至少為波長λ的1χ10_5，尤其是至少為波長λ的5χ10_5。根據(jù)一個實施例，波前變化的具有至少兩重對稱的部分在擴展4維光瞳空間中具有至少為波長λ的1χ10_7，尤其至少為波長λ的1χ10_6的最大值。優(yōu)選地,實現(xiàn)波前變化,使得波前變化導(dǎo)致像差的減少。換句話說，通過相對于其它光學(xué)元件位移第一光學(xué)元件，可導(dǎo)致光學(xué)表面的波前變化，其包含具有至少k重對稱的部分，其中k為2。具有k重對稱的波前部分的特征在于k為滿足在光學(xué)系統(tǒng)繞像平面的預(yù)定法線旋轉(zhuǎn)(p=360°/k的角度后，擴展的4維光瞳空間中的波前部分轉(zhuǎn)成其本身時的最大自然數(shù)。換句話說，第一光學(xué)元件的位移作為產(chǎn)生具有至少兩重對稱的部分的波前變化的擾動(disturbance)。此部分亦稱為至少兩重波前擾動(2-fold wavefront disturbance)。k重波前擾動被理解為第一光學(xué)元件的位移,利用該位移，在光學(xué)系統(tǒng)繞像平面的法線旋轉(zhuǎn)φ=36()°/1<的角度并因而沒有改變光學(xué)元件的位移位置之后，在擴展的4維光瞳空間中，波前變化在位移造成的小偏轉(zhuǎn)的模型中轉(zhuǎn)成其本身。波前的變化可由多項式展開式來表征，例如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知并在下文中詳細描述的所謂澤尼克展開式(Zernike development) 0根據(jù)實施例，上述“波前的具有至少兩重對稱(2-fold symmetry)的部分”可由該多項式展開式的具有至少兩重對稱的展開項來限定。在澤尼克展開式的情況中，“波前的具有至少兩重對稱的部分”可由與具有兩重對稱的澤尼克函數(shù)相關(guān)的澤尼克系數(shù)給出。下面將進一步說明術(shù)語“波前的部分”。第一光學(xué)元件的前述位移有利地可通過旋轉(zhuǎn)元件少于10弧分(arc minutes)(尤其是繞像平面的法線旋轉(zhuǎn))而實現(xiàn)。此外，前述位移可通過相對于這些法線傾翻(tilting)及/或通過平行于及/或橫向于像平面的法線偏移(shifting)元件而發(fā)生。這里，第一光學(xué)元件被可旋轉(zhuǎn)地、可傾翻地及/或可偏移地安裝在光學(xué)系統(tǒng)中。根據(jù)本發(fā)明的該方面，第一光學(xué)元件的表面構(gòu)造為使得由元件的前述位移在擴展的4維光瞳空間中造成的前述類型的波前變化的最大值至少為波長λ的lxl(T5，或在不同的表示方式下為1% πιλ。這里，在指派給像場的所有點的所有光瞳中出現(xiàn)的波前變化的最大值為決定性的，如下面更詳細說明的。根據(jù)本發(fā)明實施例，由元件的前述位移在擴展的4維光瞳空間中所造成的前述類型的波前變化的最大值至少為波長λ的5χ10_5、1χ10_4、IxlO-3 或 IxlO-2O至少第一光學(xué)元件(優(yōu)選是成像光學(xué)系統(tǒng)的至少三個光學(xué)元件)在其表面的至少一點處與每個旋轉(zhuǎn)對稱表面(尤其是與所討論元件的表面最適合的旋轉(zhuǎn)對稱表面)具有至少為λ的偏差。此類最適合的旋轉(zhuǎn)對稱表面由本領(lǐng)域技術(shù)人員普遍使用的算法來確定。具有前述偏差的表面在下文中亦稱為自由形式表面(free form surface)。光學(xué)元件的子孔徑比是由子孔徑直徑(sub-aperture diameter)除以光學(xué)自由直徑(optically free diameter)的商數(shù)所形成。如下面更詳細說明的,子孔徑直徑由在將物場的任何點而不是特別選擇的點成像在光學(xué)元件上時被照明的相應(yīng)表面的最大直徑給定。光學(xué)自由直徑為包含在成像整個物場時被照明的光學(xué)元件部分的、圍繞對應(yīng)光學(xué)元件的相應(yīng)參考軸的最小圓的直徑。通過根據(jù)本發(fā)明的、第一光學(xué)元件在物場的每一點上的子孔徑比與位于成像光束路徑中的每個其它表面在物場的相應(yīng)點上的子孔徑比具有至少0.01的偏差，第一光學(xué)元件在光學(xué)上實質(zhì)比例如具有阿爾瓦茲操縱器的單個表面的情況還要更遠離其它表面。根據(jù)其它實施例，第一光學(xué)元件的子孔徑比與光學(xué)系統(tǒng)的每個其它光學(xué)表面在物場的相應(yīng)點上的子孔徑比偏差至少0.02，尤其是至少0.05。根據(jù)本發(fā)明不同實施例，子孔徑比成對地彼此偏差至少I %，尤其是至少3%或5%。根據(jù)本發(fā)明成像光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造使得能夠利用自由形式表面設(shè)計來校正特定像差，尤其是在操作時出現(xiàn)的像差(例如熱引起的像差)，而無需復(fù)雜的校正機構(gòu)。對于校正而言，不需要額外的校正元件，例如從在先技術(shù)所知的阿爾瓦茲操縱器。事實上，熱效應(yīng)導(dǎo)致的像差可通過至少一個光學(xué)元件的剛性體移動而獲得至少部分的補償。對于根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造而言，尤其可良好校正長波像差，尤其是例如由澤尼克系數(shù)Z25表征的像差。利用通過位移光學(xué)元件來校正波前誤差的可能性，會増加在制造単獨光學(xué)元件時對離所需形狀的表面偏差的容限(tolerance)。然后，通過至少ー個光學(xué)元件的適當位移，消除了所制造的光學(xué)系統(tǒng)上產(chǎn)生的誤差。因此，例如，對長波偏差而言，能夠?qū)⒈砻嫒菹尢岣撺酥潦叮缤ǔ?.1nm提高到現(xiàn)在的0.2nm至lnm。特別地，將長波偏差理解為可由澤尼克系數(shù)Z25及更小者所表征的偏差。因此在許多情況中，可省略表面的后處理或可變形反射鏡(deformable mirror)的使用。換句話說，第一光學(xué)元件的表面具有特定操縱形狀，利用該特定操縱形狀可對光學(xué)系統(tǒng)的波前造成上述變化。根據(jù)本發(fā)明實施例，光學(xué)系統(tǒng)的兩個、三個、四個或更多個，尤其是全部的光學(xué)元件具有適當?shù)牟倏v形狀。在所討論的光學(xué)元件位移時，這些操縱形狀的每ー個在此導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的波前變化，其具有至少二重対稱的部分，在擴展的4維光瞳空間中，波前變化的最大值至少為波長、的lxl0_5。通過剪切(shear)該操縱形狀或多個操縱形狀造成由操縱形狀所引起的波前變化。所討論的光學(xué)元件以其基礎(chǔ)形狀(即不考慮操縱形狀)的位移亦引起波前變化。本發(fā)明的解決方案接著亦可用于已完成的光學(xué)系統(tǒng)。如果在完成設(shè)計階段后，在物鏡的系列生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)了典型誤差特征，或者如果應(yīng)提供后續(xù)確定的操縱器以校正反射鏡加熱效應(yīng)，則本發(fā)明的解決方案是有利的。然后，可通過針對ー個或更多個光學(xué)表面而計算的操縱形狀來校正在調(diào)整(幅度依物鏡的不同而有所不同)期間仍殘留的像差，其是系統(tǒng)性的獨立于物鏡的特征(systematic objective-1ndependent characteristic)的形式，使得在施行由致動元件所提供的剛性體移動時產(chǎn)生物鏡特定的殘留像差(objective-specific remaining aberration)。以相同方式，在該事件之后可創(chuàng)建用于補償反射鏡加熱效應(yīng)的適當操縱器，且要構(gòu)建的新物鏡例如可配備此操縱器。根據(jù)本發(fā)明成像光學(xué)系統(tǒng)的另ー實施例，每個光學(xué)元件的子孔徑比與其它光學(xué)元件的相應(yīng)子孔徑比至少偏差0.01，尤其是至少0.02或至少0.05。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，光學(xué)元件構(gòu)造為使得每兩個光學(xué)元件的組合具有與非旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)元件的光學(xué)效應(yīng)(optical effect)對應(yīng)的總光學(xué)效應(yīng)。在本文中，非旋轉(zhuǎn)對稱元件具有根據(jù)上述定義的非旋轉(zhuǎn)對稱表面，根據(jù)上述定義，該非旋轉(zhuǎn)對稱表面相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有相應(yīng)的ニ維表面偏差，該ニ維表面在其最高峰與最低谷之間具有至少為入的差異。具體而言，總光學(xué)效應(yīng)不與球面光學(xué)元件的光學(xué)效應(yīng)對應(yīng)。這里，平面板(Planeplate)被理解為球面光學(xué)元件的特殊情況，即具有無限大的直徑。換句話說，兩個光學(xué)元件的各個組合對照射波的波前具有自由形式表面的效應(yīng)。換句話說，沒有單個光學(xué)元件補償所述非旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)元件之一。此外，光學(xué)元件優(yōu)選地構(gòu)造為使非球面光學(xué)元件的非球面性(非旋轉(zhuǎn)對稱性)由光學(xué)系統(tǒng)的所有其它非球面光學(xué)元件的非球面性來補償。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，光學(xué)系統(tǒng)的所有非旋轉(zhuǎn)對稱表面布置在彼此不共軛的平面上。換句話說，沒有ー對非球面光學(xué)元件在彼此共軛的平面中。因此，光學(xué)系統(tǒng)的非球面性不能通過單個另一光學(xué)元件來補償。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，光學(xué)元件構(gòu)造為反射鏡。與來自在先技術(shù)的以透射光操作的阿爾瓦茲透鏡相比，在本實施例中，用于校正像差的行程路徑(path of travel)大約小四倍。這是由于在反射中光程(optical path length)的改變?yōu)樾螤罡淖兊膬杀?而在透射中光程被乘以因子(η-1)(其約為0.5)。行程路徑被理解為由第一光學(xué)元件或多個光學(xué)元件為了校正像差而在根據(jù)本發(fā)明的位移期間所覆蓋的相應(yīng)路徑。根據(jù)在EUV波長范圍內(nèi)成像的光學(xué)系統(tǒng)的一個示例實施例，在具有50 μ m的操縱行程路徑的系統(tǒng)的反射鏡上，針對最高峰與最低谷間差異為75nm的操縱形狀，產(chǎn)生期望澤尼克像差的約Inm的校正。因此,可以亞納米范圍(sub-nm range)的良好分辨率設(shè)定澤尼克像差。操縱形狀的特定幅度(amplitude)通常顯著小于反射鏡面與已在光學(xué)設(shè)計中提供的旋轉(zhuǎn)對稱的基礎(chǔ)偏差(basic deviation)。前述基礎(chǔ)偏差由光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化來確定。由于操縱形狀相對小的幅度，若在光學(xué)設(shè)計中已考慮到操縱形狀，通常則無需額外成本即可產(chǎn)生具有操縱形狀的反射鏡，如本發(fā)明的一個方面所提及的。此外，操縱形狀的較大幅度降低操縱行程路徑，但使得難以校正非偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(non-deflected system)的設(shè)計。根據(jù)一個變型，光學(xué)元件構(gòu)造為用于引導(dǎo)EUV輻射形式的電磁輻射，尤其是波長小于IOOnm的福射,例如13.5nm或6.8nm的波長。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，至少三個光學(xué)元件具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一光學(xué)元件的位移包含第一光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)。此外，第一光學(xué)元件的位移可包含第一光學(xué)元件相對于垂直像平面布置的參考軸的旋轉(zhuǎn)及/或傾翻。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，第一光學(xué)元件的位移包含第一光學(xué)元件的偏移。根據(jù)本發(fā)明實施例，通過至少旋轉(zhuǎn)第一光學(xué)元件，可改變成像光學(xué)系統(tǒng)的像散(astigmatism)。尤其是,可改變45。像散。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，通過相對于延伸通過與非旋轉(zhuǎn)對稱表面最適合的球面的中心點的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)第一光學(xué)元件，來實施第一光學(xué)元件用于改變波前的位移。所討論的光學(xué)元件的非球面的旋轉(zhuǎn)對稱部分僅從球面形狀略偏離時，此旋轉(zhuǎn)軸尤其有利。該類型的小偏差的特征在于最大聞度差(峰谷差)小于10000 λ。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，通過相對于旋轉(zhuǎn)軸，即與非旋轉(zhuǎn)對稱表面最適合的旋轉(zhuǎn)對稱表面的對稱軸，旋轉(zhuǎn)第一光學(xué)元件，來實施第一光學(xué)元件用于改變波前的位移。根據(jù)另一實施例，旋轉(zhuǎn)軸尤其是垂直地立于yz平面上，yz平面表示作為參考系統(tǒng)服務(wù)本光學(xué)系統(tǒng)的鏡像對稱光學(xué)系統(tǒng)的對稱平面。特別地，對稱平面由與第一光學(xué)元件的非旋轉(zhuǎn)對稱表面最適合的鏡像對稱參考表面的對稱平面來限定。在該情況中，倘若非旋轉(zhuǎn)對稱元件具有三重對稱，則亦可校正0°取向(orientation)的像散。這里，0°被理解為關(guān)于對稱平面的取向。一般而言，在此，對于具有η重對稱的光學(xué)元件適用:圍繞垂直于物鏡的對稱平面的軸的旋轉(zhuǎn)，引起(η-1)重對稱的像差，該像差在相對于y軸為0°的角度上，即相對于yz平面為鏡像對稱。另一方面，若旋轉(zhuǎn)軸位于物鏡的對稱平面中且不通過最適合的球面的中心點，則所引起的像差具有(η-1)重對稱且相對于X軸在0°的角度上，即像差相對于yz平面不對稱。最后，若旋轉(zhuǎn)軸位于yz平面中且通過最適合的球面的中心點，則像差為η重，且相對于X軸具有0°取向，即像差相對于yz平面不對稱。對于位于yz平面中且在最適合的球面的中心點的附近通過的旋轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)生最后描述的兩個像差的混合形式。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，第一光學(xué)兀件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分具有η重對稱，η至少為2，尤其是至少為3、4或5。優(yōu)選地，若通過旋轉(zhuǎn)而發(fā)生位移，則關(guān)于對稱性的參考軸為位移的旋轉(zhuǎn)軸。η重對稱基本上被理解為是指η為適用的最大自然數(shù)，使得所討論的光學(xué)元件相對于旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)360° /n的角度時,表面形貌(surface topography)維持不變且轉(zhuǎn)成其本身。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，第一光學(xué)元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分具有像散形狀(astigmatic form)。因此,可改變光學(xué)系統(tǒng)的像散而不會引起較大程度的不期望的寄生像Ik (,parasitic aberration)。根據(jù)ー個實施例，非旋轉(zhuǎn)對稱部分具有10入的最小幅度。因此，較小的旋轉(zhuǎn)角已能夠呈現(xiàn)顯著的操縱效應(yīng)。因此，例如通過旋轉(zhuǎn)約Imrad,可達到20m入的像效應(yīng)(imageeffect)。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，第一光學(xué)兀件的表面具有旋轉(zhuǎn)對稱部分，且與非旋轉(zhuǎn)對稱部分的幅度相比，旋轉(zhuǎn)對稱部分的幅度較小。因此，光學(xué)元件在橫向位置(lateralposition)的不精確性在旋轉(zhuǎn)時僅會導(dǎo)致微小的不期望寄生像差。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，成像光學(xué)系統(tǒng)包含四至八個具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面的光學(xué)元件，尤其根據(jù)上述定義，非旋轉(zhuǎn)對稱表面相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有相應(yīng)的ニ維表面偏差，其在最高峰與最低谷間具有至少為、的差異。此外,根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)，尤其是ー種投射物鏡，該成像光學(xué)系統(tǒng)包含光學(xué)元件，該光學(xué)元件構(gòu)造為在成像光束路徑中引導(dǎo)具有波長入的電磁輻射，用于將物場從物平面成像到像平面中。成像光學(xué)系統(tǒng)還包含光瞳，其與光學(xué)系統(tǒng)的像場一起構(gòu)成擴展的4維光瞳空間，將通過光學(xué)系統(tǒng)的輻射的波前限定為該擴展的4維光瞳空間的函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的該方面，至少第一個光學(xué)元件具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面，其相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有ニ維表面偏差。該ニ維表面偏差在其最高峰與其最低谷間具有至少為入的差異。非旋轉(zhuǎn)對稱表面的子孔徑比在物場的每一點處與光學(xué)元件的位于成像光束路徑中的每個其他表面在物場的相應(yīng)點處的子孔徑比偏差至少0.01。此外，第一光學(xué)元件的表面構(gòu)造為使得通過相對于其它光學(xué)元件位移第一光學(xué)元件，可產(chǎn)生通過位移成像光學(xué)系統(tǒng)的具有旋轉(zhuǎn)對稱表面的光學(xué)元件所無法導(dǎo)致的波前變化，在擴展的4維光瞳空間中的波前變化的最大值至少為波長、的lxl0_5。所有上述成像光學(xué)系統(tǒng)的有利特征可對應(yīng)地應(yīng)用到本發(fā)明的該實施例。例如，通過位移旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)表面不會造成具有兩重對稱或更高重対稱的波前變化。但是在某些狀況下通過位移旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)表面也不會造成具有一重対稱的特定波前變化。在本說明的特定部分中，以一般形式(general form)定義可通過位移旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)表面造成的所有波前變化。由此可推導(dǎo)出所有可通過根據(jù)本發(fā)明的具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面的光學(xué)元件的位移而產(chǎn)生的變化。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，制造一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)，尤其是投射物鏡，該成像光學(xué)系統(tǒng)包含光學(xué)元件，其構(gòu)造為在成像光束路徑中引導(dǎo)具有波長、的電磁輻射，用于將物場從物平面成像到像平面中。根據(jù)本發(fā)明的該方面，所述光學(xué)元件的至少兩個分別具有非鏡像對稱表面(non-mirror-symmetrical surface),其在至少一點上與姆個鏡像對稱表面至少偏差入/10，尤其是至少入/5。在物場的各點上，非鏡像對稱表面的子孔徑比彼此至少偏差0.01，尤其是至少0.02或至少0.05。上述成像光學(xué)系統(tǒng)的所有有利特征可對應(yīng)地應(yīng)用到本發(fā)明的該實施例。根據(jù)本發(fā)明，在光學(xué)設(shè)計上已提供了包含至少兩個光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)(其打破了前述維度的對稱性)的制造。這尤其發(fā)生在以下所述的根據(jù)本發(fā)明的用于成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計的方法的一個實施例中。利用下文中更詳細描述的后續(xù)機械處理(例如應(yīng)用于固有校正的非球面(intrinsically corrected asphere)的方法)，不能達到用于成像光學(xué)系統(tǒng)的至少兩個光學(xué)元件的與前述維度的鏡像對稱的偏差。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，制造一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)(尤其是投射物鏡)的光學(xué)元件，其包含非鏡像對稱表面。光學(xué)元件構(gòu)造為改變具有波長λ的入射輻射的波前，非鏡像對稱表面在至少一點上與各鏡像對稱表面至少偏差10 λ，尤其是至少20λ。根據(jù)本發(fā)明，在光學(xué)設(shè)計上已經(jīng)提供光學(xué)元件的制造，該光學(xué)元件打破了前述維度的對稱性。這尤其發(fā)生在以下所述的根據(jù)本發(fā)明的用于成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計的方法的一個實施例中。利用下文中更詳細描述的后續(xù)機械處理(例如利用應(yīng)用于固有校正的非球面的方法)，不能達到單獨光學(xué)元件的與前述維度的鏡像對稱的偏差。此外，根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)(尤其是投射物鏡)的反射鏡元件，其包含非旋轉(zhuǎn)對稱表面，該非旋轉(zhuǎn)對稱表面構(gòu)造為改變具有在EUV波長范圍內(nèi)的波長λ的入射輻射的波前，并相對于各旋轉(zhuǎn)對稱表面在至少一點上具有至少500 λ的偏差。該類型表面與球面形狀的偏差比所謂納米自由形式表面(nano-free formsurface)還大。后者表示設(shè)計上所需的與旋轉(zhuǎn)對稱表面的偏差。該類型反射鏡元件適合作為根據(jù)本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件，由此，通過位移該元件，可產(chǎn)生通過位移旋轉(zhuǎn)對稱表面所不能造成的上述波前變化。上述成像光學(xué)系統(tǒng)的所有有利特征可對應(yīng)地應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的剛描述的光學(xué)元件或反射鏡元件。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于包含預(yù)定數(shù)目光學(xué)元件的微光刻成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計的方法。依據(jù)實施例，其可為具有4、6、8或其它數(shù)目光學(xué)元件的成像光學(xué)系統(tǒng)。在根據(jù)本發(fā)明該方面的方法的情況下，在第一設(shè)計步驟中，利用優(yōu)化算法，確定光學(xué)元件的表面形狀，使得整個光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差達到或低于預(yù)定閾值特征(pre-specified threshold characteristic)。此外,在另一設(shè)計步驟中，通過利用操縱形狀的附加覆蓋(additive overlaying with a manipulation form)來修改利用優(yōu)化算法所確定的表面形狀的至少一個，操縱形狀構(gòu)造為使得當位移包含修改的表面形狀的光學(xué)元件時，可改變光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差(wavefront error)。換句話說，根據(jù)本發(fā)明，首先進行傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計計算，利用其可將整個光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差最小化。這里，利用第一優(yōu)化算法，確定光學(xué)元件(例如可為反射鏡形式)的表面形狀，使得整個光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差達到或低于預(yù)定閾值特征。整個系統(tǒng)的波前誤差被理解為照射波的波前在通過整個光學(xué)系統(tǒng)后與期望波前的偏差。通常，照射波構(gòu)造為使得將球面波作為期望波前。例如，閾值特征可針對單獨澤尼克系數(shù)指定不同的閾值、針對澤尼克系數(shù)指定一致的閾值或針對整個波前偏差僅指定一個RMS值。依賴于孔徑與總波前偏差的要求，對于EUV系統(tǒng)而言，單一澤尼克系數(shù)的合適閾值為例如0.2nm、0.1nm或0.05nm。對于總波前偏差的RMS值，合適閾值亦可為0.2nm、0.1nm或0.05nm。作為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計方法的下一步驟，通過利用操縱形狀的附加覆蓋來修改在第一步驟中所確定的表面形狀的至少一個。該操縱形狀構(gòu)造為使得當位移具有用操縱形狀修改的表面形狀的光學(xué)元件時，可以期望方式操縱波前誤差。與此相關(guān)，亦可以說是期望的操縱效應(yīng)。因此，例如可將操縱形狀設(shè)計成使得通過位移構(gòu)造為具有操縱形狀的反射鏡，可改變特定澤尼克像差(例如像散)或澤尼克像差的特定組合。反射鏡的位移可包含關(guān)于垂直于光學(xué)系統(tǒng)的像平面設(shè)置的參考軸的偏移、旋轉(zhuǎn)及/或傾翻。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)計方法使得可制造根據(jù)本發(fā)明的上述一個實施例中的成像光學(xué)系統(tǒng)。通過應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計方法，可以制造在其光學(xué)表面形狀上具有大對稱偏差的光學(xué)元件。以此方式達到的偏差顯著大于利用光學(xué)元件制造下游的機械處理所能達到的偏差。以后面的制造方法而言，光學(xué)設(shè)計以傳統(tǒng)方式提供鏡像對稱數(shù)據(jù)，最初根據(jù)光學(xué)設(shè)計制造光學(xué)元件，且最后利用離子束研磨(ion beam abrasion)破壞鏡像對稱性。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在另ー設(shè)計步驟中，利用另ー優(yōu)化算法改變未修改的表面形狀，使得通過在無位移狀態(tài)(non-displaced state)中的至少ー個光學(xué)表面形狀的修改所造成的光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差變化至少被部分補償?！盁o位移”狀態(tài)被理解為指包含修改的表面形狀的光學(xué)元件相對于基礎(chǔ)設(shè)計所指定的位置無位移。基礎(chǔ)設(shè)計被理解為在第一設(shè)計步驟中所確定的設(shè)計。換句話說，通過利用操縱形狀修改所討論的光學(xué)元件而對無位移狀態(tài)中的光學(xué)系統(tǒng)的波前的干預(yù)，通過改變其它光學(xué)元件的表面形狀而得到至少部分的補償，尤其是至少95%、至少90%、至少75%或至少50%的補償。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，關(guān)于所用的操縱形狀確定操縱質(zhì)量(manipulatorquality)及補償質(zhì)量(compensation quality)。操縱質(zhì)量指明通過位移包含操縱形狀的光學(xué)元件可以期望方式將波前誤差特征改變到何種程度。補償質(zhì)量指明通過在無位移狀態(tài)中利用操縱形狀修改至少ー個光學(xué)表面形狀所產(chǎn)生的波前誤差的變化，被未經(jīng)操縱形狀修改的光學(xué)元件的表面形狀的變化補償?shù)胶畏N程度。基于所確定的操縱質(zhì)量及所確定的補償質(zhì)量，決定是否在設(shè)計中使用操縱形狀。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，操縱形狀在要修改的表面形狀的直徑上具有1.5至10之間的周期長度(period length)(亦稱為空間頻率(spatial frequency))。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，成像光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造為以波長入運作，且操縱形狀限定非旋轉(zhuǎn)對稱表面，其相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有相應(yīng)ニ維表面偏差，該ニ維表面偏差在其最高峰與其最低谷之間具有至少為、的差異，或峰谷值至少為入。具體而言，該實施例亦包含以下情況:在利用操縱形狀的附加覆蓋后，光學(xué)元件的表面限定非旋轉(zhuǎn)對稱表面，該非旋轉(zhuǎn)對稱表面相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有至少為入的峰谷值。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造為將物場成像到像平面中。此外，以操縱形狀修改的表面在物場的每一點處的子孔徑比與光學(xué)元件的位于光學(xué)系統(tǒng)的成像光束路徑中的每個其它表面在物場相應(yīng)點處的子孔徑比至少偏差0.01。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，操縱形狀構(gòu)造為使得當位移具有修改的表面形狀的光學(xué)元件時，可改變光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差的特征，使得造成波前誤差的變化，其具有至少兩重對稱的部分，且在擴展的4維光瞳空間中的波前變化的最大值至少為波長\的lxl0_5。如上所述，將4維光瞳空間限定為與根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)有夫。據(jù)本發(fā)明另ー實施例，操縱形狀構(gòu)造為當位移具有修改的表面形狀的光學(xué)元件時，可以特定方式改變光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差。該波前誤差特征的變化的特征在于該類型波前誤差的變化不能通過位移具有旋轉(zhuǎn)對稱表面的光學(xué)元件而產(chǎn)生，以及在擴展的4維光瞳空間中的波前變化的最大值至少為波長、的1x10'
根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，操縱形狀構(gòu)造為使得當位移具有修改的表面形狀的光學(xué)元件時，可改變光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差特征，使得波前誤差特定由澤尼克像差(Zernikeimage error)來校正。該類型澤尼克像差例如可為由澤尼克系數(shù)Z5及Z6表征的ニ階像散像差(second-order astigmatism aberration)或由澤尼克系數(shù)Z7及Z8表征的三階慧形像差(third-order coma aberration)。這里，“階，，表不徑向階(radial order)。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，以下列步驟確定操縱形狀:預(yù)定多個基本形狀(baseform);通過分別利用ー個基本形狀來附加覆蓋，來為操縱形狀提供表面形狀的模擬修改；針對各個基本形狀，計算具有修改的表面形狀的光學(xué)元件的至少ー個位移對波前誤差的效應(yīng)；以及基于期望的操縱效應(yīng)，利用另ー優(yōu)化算法選擇ー組基本形狀，并通過組合所選擇的基本形狀而產(chǎn)生操縱形狀。換句話說，優(yōu)化算法選擇基本形狀，使得基本形狀的組合在實施適當位移時造成波前誤差特征的期望變化。根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，選擇操縱形狀使得ー個修改的光學(xué)元件的表面形狀的生產(chǎn)誤差對光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量的在0.1至0.5nm范圍中的影響，可通過位移以操縱形狀修改的至少ー個光學(xué)元件而獲得至少90%的補償。優(yōu)選地，操縱形狀與典型的、尤其是經(jīng)常發(fā)生的生產(chǎn)誤差匹配。可通過位移以操縱形狀修改的至少ー個光學(xué)元件，來校正成像光學(xué)系統(tǒng)的基于利用本發(fā)明方法確定的設(shè)計所產(chǎn)生的波前誤差。此外，隨后亦可以上述方法來處理單獨表面，以產(chǎn)生固有校正的非球面。此外或替代地，也可使用可變形反射鏡(deformable mirror)。此外，根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種用于包含預(yù)定數(shù)目光學(xué)元件的微光刻成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計的方法。以該方法，利用由優(yōu)化函數(shù)(merit function)表征的優(yōu)化算法來確定光學(xué)元件的表面形狀。優(yōu)化函數(shù)包含整個光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差和至少ー個操縱靈敏度(manipulation sensitivity), 二者作為評估參數(shù)(evaluation parameter)。操縱靈敏度由ー個光學(xué)元件的位移對光學(xué)系統(tǒng)的像差的效應(yīng)來限定，該像差由波前誤差的預(yù)定特征來限定。換句話說，依賴于稱為操縱器反射鏡的反射鏡的位移，操縱靈敏度限定波前像差的響應(yīng)特性(response characteristic)。因此,操縱靈敏度在位移范圍(例如位移路徑長度)和以此方式改變的波前像差的范圍之間建立關(guān)系。優(yōu)化算法優(yōu)選地確定光學(xué)元件的表面形狀，使得整個光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差達到或低于預(yù)定閾值特征，且至少一光學(xué)元件的操縱靈敏度達到或低于預(yù)定閾值。該設(shè)計方法使得能夠只利用單ー優(yōu)化算法來產(chǎn)生光學(xué)元件的設(shè)計數(shù)據(jù)，這使得能夠產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的ー個前述實施例中的成像光學(xué)系統(tǒng)。上述成像光學(xué)系統(tǒng)的適當有利特征可對應(yīng)地應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計方法上。


參考所附簡圖，在根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的以下詳細描述中示出了本發(fā)明的上述特征及其它有利特征。附圖如下所示:圖1為微光刻曝光設(shè)備的投射物鏡在將掩模結(jié)構(gòu)從物平面成像到像平面時的操作模式的示圖和在投射物鏡的光瞳中的波前分布的示例示圖；圖2為根據(jù)圖1的投射物鏡的像場形狀的示例圖3為根據(jù)圖1的投射物鏡的光瞳形狀的示例圖；圖4為根據(jù)圖1的投射物鏡的光學(xué)元件的表面與球面表面的偏差的示圖；圖5為穿過根據(jù)圖1的具有六個反射鏡元件的投射物鏡的示例實施例的截面圖；圖6為圖5的投射物鏡的第三反射鏡元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分的部分輪廓圖；圖7為圖5的投射物鏡的第四反射鏡元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分的部分輪廓圖；圖8為根據(jù)圖5的投射物鏡的像場形狀；圖9示出了第四反射鏡的旋轉(zhuǎn)及第三反射鏡與第四反射鏡的旋轉(zhuǎn)對特定圖像誤差的影響；圖10為受擾動的光學(xué)系統(tǒng)及未受擾動的光學(xué)系統(tǒng)的光束路徑的不圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明另一實施例中的根據(jù)圖1的投射物鏡的反射鏡元件的光學(xué)使用區(qū)域的高度分布的灰階圖；圖12為根據(jù)圖1的具有六個反射鏡元件的投射物鏡的另一示例實施例的截面圖；圖13為圖12的投射物鏡的第一反射鏡元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分的部分輪廓圖；圖14為圖12的投射物鏡的第二反射鏡元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分的部分輪廓圖；圖15為圖12的投射物鏡的第三反射鏡元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分的部分輪廓圖；圖16為圖12的投射物鏡的第四反射鏡元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分的部分輪廓圖；圖17為圖12的投射物鏡的第五反射鏡元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分的部分輪廓圖；圖18為圖12的投射物鏡的第六反射鏡元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分的部分輪廓圖；圖19為根據(jù)圖12的投射物鏡的反射鏡元件的旋轉(zhuǎn)配置；圖20為根據(jù)圖19的旋轉(zhuǎn)配置的反射鏡元件旋轉(zhuǎn)對像差的影響；圖21為根據(jù)圖12的投射物鏡的反射鏡元件的另一旋轉(zhuǎn)配置；圖22為根據(jù)圖21的旋轉(zhuǎn)配置的反射鏡元件旋轉(zhuǎn)對像差的影響；圖23為顯示根據(jù)本發(fā)明的用于成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計的方法的實施例的流程圖；以及圖24為具有根據(jù)本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)的實施例的EUV投射曝光設(shè)備。
具體實施例方式在下面所述的示例實施例中，為功能上或結(jié)構(gòu)上彼此類似的元件盡可能提供相同或類似的參考號碼。因此，為了了解特定示例實施例的單獨元件的特征，應(yīng)參考其它示例實施例的描述或本發(fā)明的全面描述。
為了有助于描述投射曝光設(shè)備，在圖中指明笛卡兒xyz坐標系統(tǒng)，由此清楚表示了圖中所示元件的各自相對位置。在圖1中，y方向垂直于附圖的平面并延伸進入該平面，X方向向右，而z方向向上。圖1示意地顯示成像光學(xué)系統(tǒng)10，其為微光刻投射曝光設(shè)備的投射物鏡的形式。在操作期間，光學(xué)系統(tǒng)10將布置在物平面12中的掩模的將被曝光的區(qū)域(所謂物場13)，成像到其中布置有晶片的像平面14中。這里，將物場13成像到像場16上，在圖2中以示例方式針對步進和掃描投射曝光設(shè)備(step and scan projection exposure tool)繪出像場16。在該情況下,像場16具有矩形形狀,其在掃貓方向上比在橫向于掃貓方向的方向上更短。光學(xué)系統(tǒng)10具有系統(tǒng)軸，其布置成垂直于像平面14。圖1顯不了作為不例的、通過光學(xué)系統(tǒng)10的用于將物場13的兩個不同點O1及O2成像到像場16的場點B1及B2上的各個成像光束路徑IS1及182。這里所用的成像輻射19具有波長λ，其優(yōu)選地是在EUV波長范圍內(nèi)，尤其是具有低于IOOnm的波長，例如約13.5nm或6.8nm。光學(xué)系統(tǒng)10具有光瞳平面(pupil plane) 20,其中布置有孔徑光闌(aperturediaphragm)22。光瞳平面20的特征在于會聚到像平面14中的特定場點上的成像輻射19的局部強度分布(local intensity distribution)對應(yīng)于光瞳平面20中在此場點的角向解析強度分布(angularly resolved intensity distribution)。當成像光學(xué)系統(tǒng) 10 被正弦校正(sinus-corrected)時,保證了該對應(yīng)性,如本示例所示。由孔徑光闌22限定界限的光瞳平面20的表面稱為光學(xué)系統(tǒng)10的光瞳24,如圖3所不。換句話說，一般通過成像光學(xué)系統(tǒng)10的光瞳24理解限定成像光束路徑的界限的孔徑光闌22的像。這些像所在的平面稱為光瞳平面。然而，由于孔徑光闌22的像不是必須為平的，一般而言大約與這些像對應(yīng)的平面亦稱為光瞳平面?？讖焦怅@本身的平面也稱為光瞳平面。若孔徑平面不平，則與孔徑光闌最對應(yīng)的平面稱為光瞳平面，與孔徑光闌的像的情況一樣。成像光學(xué)系統(tǒng)10的入瞳(entrance pupil)被理解為在通過成像光學(xué)系統(tǒng)10的位于物平面12及孔徑光闌22之間的部分成像孔徑光闌22時所產(chǎn)生的孔徑光闌22的像。相應(yīng)地，出瞳(exit pupil)為在通過成像光學(xué)系統(tǒng)10的位于像平面14及孔徑光闌22之間的部分成像孔徑光闌22時所產(chǎn)生的孔徑光闌22的像。在替代的定義中，光瞳為在成像光學(xué)系統(tǒng)10的成像光束路徑中的源自物場點On的單獨光束相交的區(qū)域，其中所述單獨光束相對于源自這些物場點(field point)的主光束(main beam)被分別賦予了相同的照明角度(illumination angle)。根據(jù)替代的光瞳定義，單獨光束的相交點位于其中的平面，或最接近這些相交點(不一定要正好位于平面中)的空間分布的平面，可稱為光瞳平面。像平面14中的像場16的坐標為(x，y)，光瞳平面20中的光瞳的坐標為(p，q)。成像輻射會聚于像場16的單獨場點Bn的部分波Tn在光瞳24中分別具有特定波前分布Wn(p，q)。在圖1中，為說明目的顯示了兩個像點的示例波前分布，其中具有像場坐標(Xl，Y1)的像點B1的示例波前分布為W1 ( p, q) = Kx1, y1 P, q),而具有像場坐標(x2，y2)的像點B2的示例波前分布為W2 (p，q) =W(x2，y2，p，q)。這些波前分布僅用于說明投射曝光設(shè)備的基本功能原理，不一定代表根據(jù)本發(fā)明發(fā)生的波前分布。
因此，成像輻射19的通過光學(xué)系統(tǒng)10的波前W在光瞳平面20中可被限定為由像場(X，y)及光瞳(P，q)所構(gòu)成的擴展的4維光瞳空間的函數(shù)，表示如下:W(x, y, p, q) = W(t)其中 t = (x, y, p, q) (I)將位置坐標(X，y)及光瞳坐標(p，q)相對于像場16的最大高度及數(shù)值孔徑(numerical aperture) NA 標準化，使得坐標為無量綱的(dimensionless),且 x2+y2 ≤ I 及p2+q2 ≤ I。圖5顯示根據(jù)本發(fā)明示例實施例的根據(jù)圖1的成像光學(xué)系統(tǒng)10的截面圖，該成像光學(xué)系統(tǒng)為微光刻投射曝光設(shè)備的投射物鏡的形式。投射物鏡僅具有反射光學(xué)元件，其為六個反射鏡Ml至M6的形式，它們被設(shè)計為用于反射EUV輻射。根據(jù)圖5的光學(xué)系統(tǒng)10為所謂的自由形式表面設(shè)計。在此，反射鏡Ml至M6中至少三個的光學(xué)表面具有所謂的自由形式表面。該類型的自由形式表面26作為不例被不于圖4中。在本發(fā)明架構(gòu)中，自由形式表面被理解為不是旋轉(zhuǎn)對稱的表面，并且在至少一點上與每個旋轉(zhuǎn)對稱表面至少偏差成像輻射19的波長\。具體而言,相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面，尤其是相對于最適合的旋轉(zhuǎn)對稱參考表面28或最適合的球面參考表面,表面26具有ニ維表面偏差，其在其最高峰與最低谷之間具有至少入的差異。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該差異為IOX、30入、50入或更多。在下文中，這些表面與旋轉(zhuǎn)對稱性的偏差亦稱為非球面性(asphericity)。術(shù)語“非球面性”通常用于較狹隘的意義上，其中，僅表示了與球面形狀的偏差。然而，在該情況下，術(shù)語“非球面性”亦應(yīng)包含與旋轉(zhuǎn)對稱性的偏差。在根據(jù)圖5的實施例中，反射鏡Ml至M6全部設(shè)有自由形式表面26。這里，自由形式表面26與旋轉(zhuǎn)對稱參考表面的相應(yīng)偏差被形成為在整個光學(xué)系統(tǒng)10中使非球面性彼此抵消棹。這里，將“抵消”理解為分別由単一非球面性產(chǎn)生的光學(xué)效應(yīng)彼此綜合地補充波前的校正，該校正與單ー非球面性的各自校正效應(yīng)相比是小校正。換句話說，疊加的(superimopsed)光學(xué)效應(yīng)降低為低于與球形波的預(yù)定最大偏差。在根據(jù)圖5的自由形式表面設(shè)計中，補償該非旋轉(zhuǎn)對稱反射鏡的非球面性的單一元件未被指派給非旋轉(zhuǎn)對稱反射鏡Ml至M6中的任ー個。這與例如阿爾瓦茲操縱器或圓柱補償器(其中提供了正圓柱透鏡或負圓柱透鏡的組合)相反，例如EP 0 660 169 Al中所描述的。如上所述，根據(jù)圖5，針對反射鏡Ml至M6的非球面性來設(shè)計所有的反射鏡Ml至M6，而補償由反射鏡與旋轉(zhuǎn)對稱性的各個偏差所造成的整個光學(xué)系統(tǒng)10的非旋轉(zhuǎn)對稱像差。換句話說，各個反射鏡Ml至M6的非球面性通過所有相應(yīng)的其余反射鏡的整體非球面性而分別得到補償。針對各反射鏡Ml至M6，限定子孔徑直徑。子孔徑直徑由在成像物場13的任何點(但是是特別選擇的)時，在相應(yīng)反射鏡上被照明的相應(yīng)表面的最大直徑指定。為了說明，在圖5中，描繪了兩個反射鏡Ml及M2的子孔徑直徑df及d2SA，其中指出了反射鏡上被物場13的點O1所照明的表面的直徑。這里，特別地，從O1傳到反射鏡Ml的成像輻射的光束路徑IS1以虛線標記。子孔徑直徑dSA可依據(jù)物場13的各點而變化。此外，針對各反射鏡Ml至M6限定光學(xué)自由直徑dGA。光學(xué)自由直徑dGA由相應(yīng)反射鏡的各自參考軸周圍的最小圓的直徑指定，在成像整個物場13時，該最小圓包含相應(yīng)反射鏡被照到的部分。在旋轉(zhuǎn)對稱反射鏡表面的情況下，各自參考軸為對稱軸。以非旋轉(zhuǎn)對稱反射鏡表面而言，參考軸為該表面的旋轉(zhuǎn)對稱部分的對稱軸，或為最適合的旋轉(zhuǎn)對稱參考表面的對稱軸。參考軸典型地平行于像平面的法線。
換句話說，光學(xué)自由直徑deA為通過光束路徑成像物場13的所有點時反射鏡表面被照明部分的最大直徑，其中所討論的反射鏡是被中心照明的。在外圍照明情況下，使用完全包含外圍照明部分的反射鏡表面的最小直徑。圖5所示的所有反射鏡Ml至M6或多或少被外圍照明。圖中分別描繪的反射鏡Ml至M6的表面為用于確定自由直徑dGA的確定性表面。為了說明，亦描繪了反射鏡Ml及M2的各自的自由直徑df或d2eA。通過形成商，針對各反射鏡Ml至M6，從子孔徑直徑dSA以及光學(xué)自由直徑dGA計算所謂的子孔徑比。子孔徑比亦可隨著反射鏡內(nèi)的各物點變化。對于圖5所示的示例實施例，在反射鏡內(nèi)的該變化是可忽視的輕微變化。下表I顯示針對單獨反射鏡Ml至M6所產(chǎn)生的子孔徑比dSA/deA。此外，也指明了在物平面12、像平面14以及光瞳平面20中的子孔徑比。表I
權(quán)利要求
1.一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)，具體是投射物鏡，包含:光學(xué)元件，構(gòu)造為在成像光束路徑中引導(dǎo)具有波長\的電磁輻射，用于將物場成像到像平面中；以及光瞳，具有坐標(P，q)，該光瞳與所述光學(xué)系統(tǒng)的具有坐標(X, y)的像場一起構(gòu)成具有坐標(X, Y，P，q)的擴展的4維光瞳空間，將通過所述光學(xué)系統(tǒng)的輻射的波前W(X，y，p，q)限定為該擴展的4維光瞳空間的函數(shù)，其中: -所述光學(xué)元件的至少第一光學(xué)元件具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面，該非旋轉(zhuǎn)對稱表面相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有相應(yīng)ニ維表面偏差，該ニ維表面偏差在其最高峰與其最低谷之間具有至少、的差異； -所述非旋轉(zhuǎn)對稱表面的子孔徑比在所述物場的每一點處與所述光學(xué)元件的位于所述成像光束路徑中的每ー個其它表面在所述物場的相應(yīng)點處的子孔徑比偏差至少0.01 ； -所述第一光學(xué)元件的表面構(gòu)造為通過相對于其它光學(xué)元件位移所述第一光學(xué)元件能夠?qū)е滤龉鈱W(xué)系統(tǒng)的波前變化，該波前變化具有至少兩重対稱的部分，在所述擴展的4維光瞳空間中，所述波前變化的最大值至少為所述波長、的lxl0_5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)兀件相對于在所述成像光束路徑中布置為與所述第一光學(xué)元件相鄰的光學(xué)元件，具有5cm的最小距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)元件的每ー個的子孔徑比與其它光學(xué)元件的相應(yīng)子孔徑比偏差至少0.01。
4.根據(jù)前述權(quán) 利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)元件構(gòu)造為使得所述光學(xué)元件中的兩個構(gòu)成的每個組合具有非旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)元件的光學(xué)效應(yīng)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)的所有非旋轉(zhuǎn)對稱表面布置在彼此不共軛的平面中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)元件構(gòu)造為反射鏡。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)元件構(gòu)造為用于引導(dǎo)EUV輻射形式的電磁輻射。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)元件中的至少三個具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)元件的位移包含所述第一光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)元件的位移包含所述第一光學(xué)元件相對于參考軸的旋轉(zhuǎn)及/或傾翻，該參考軸布置為垂直于所述像平面。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，通過至少旋轉(zhuǎn)所述第一光學(xué)元件，能夠改變所述成像光學(xué)系統(tǒng)的像散。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，通過相對于旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所述第一光學(xué)元件來實現(xiàn)所述第一光學(xué)元件的用于改變所述波前的位移，該旋轉(zhuǎn)軸延伸通過最適合所述非旋轉(zhuǎn)對稱表面的球面的中心點。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)元件的位移包含所述第一光學(xué)兀件的偏移。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分具有η重對稱，且η的值至少為2。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)元件的表面的非旋轉(zhuǎn)對稱部分具有像散形狀。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)元件的表面具有旋轉(zhuǎn)對稱部分，且所述旋轉(zhuǎn)對稱部分的幅度小于所述非旋轉(zhuǎn)對稱部分的幅度。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其包含四至八個具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面的光學(xué)元件。
18.一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)，具體是投射物鏡，包含:光學(xué)元件，構(gòu)造為在成像光束路徑中引導(dǎo)具有波長λ的電磁輻射，用于將物場成像到像平面中；以及光瞳，該光瞳具有坐標(P，q)，與所述成像光學(xué)系統(tǒng)的具有坐標U，y)的像場一起構(gòu)成具有坐標(X，y，P，q)的擴展的4維光瞳空間，將通過所述光學(xué)系統(tǒng)的輻射的波前W(x，y，p，q)限定為所述擴展的4維光瞳空間的函數(shù)，以及其中: -所述光學(xué)元件的至少第一光學(xué)元件具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面，該非旋轉(zhuǎn)對稱表面相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有二維表面偏差，該二維表面偏差在其最高峰與其最低谷之間具有至少λ的差異； -所述非旋轉(zhuǎn)對稱表面的子孔徑比在所述物場的每一點處與所述光學(xué)元件的位于所述成像光束路徑中的每一個其它表面在所述物場的相應(yīng)點處的子孔徑比偏差至少0.0l ;以及 -所述第一光學(xué)元件的表面構(gòu)造為使得通過相對于其它光學(xué)元件位移所述第一光學(xué)元件，能夠產(chǎn)生不能通過位移成像光學(xué)系統(tǒng)的具有旋轉(zhuǎn)對稱表面的光學(xué)元件而導(dǎo)致的波前變化，在所述擴展的4維光瞳空間中，所述波前變化的最大值至少為所述波長λ的1χ10_5。
19.一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)，具體是投射物鏡，包含構(gòu)造為在成像光束路徑中引導(dǎo)具有波長λ的電磁輻射的光學(xué)元件，用于將物場從物平面成像到像平面，其中: -所述光學(xué)元件中的至少兩個分別具有非鏡像對稱表面，其在至少一點處與各鏡像對稱表面至少偏差λ/10 ;以及 -在所述物場的每個點處，所述非鏡像對稱表面的子孔徑比彼此偏差至少0.01。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其具有權(quán)利要求1至17的至少一個進一步的特征。
21.一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)，具體是投射物鏡，的光學(xué)元件，包含非鏡像對稱表面，其構(gòu)造為改變具有波長λ的入射輻射的波前,所述非鏡像對稱表面在至少一點上與各鏡像對稱表面至少偏差 ο λ。
22.一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)，具體是投射物鏡，的反射鏡元件，包含非旋轉(zhuǎn)對稱表面，其構(gòu)造為改變具有在EUV波長范圍內(nèi)的波長λ的入射輻射的波前，并在至少一點上相對于各旋轉(zhuǎn)對稱表面具有至少500 λ的偏差。
23.一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計的方法，該微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)包含預(yù)定數(shù)目的光學(xué)元件，其中: -在第一設(shè)計步驟中，利用優(yōu)化算法，確定所述光學(xué)元件的表面形狀，使得整個光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差達到或低于預(yù)定閾值特征；以及 -在另一設(shè)計步驟中，通過利用操縱形狀的附加覆蓋來修改利用所述優(yōu)化算法所確定的所述表面形狀中的至少ー個，所述操縱形狀構(gòu)造為使得在位移包含經(jīng)修改的表面形狀的光學(xué)元件吋，能夠改變所述光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，在另ー設(shè)計步驟中，利用另ー優(yōu)化算法來改變未修改的表面形狀，使得在無位移狀態(tài)中對至少ー個光學(xué)表面形狀的修改所導(dǎo)致的所述光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差的變化被至少部分地補償。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，關(guān)于所用的所述操縱形狀確定操縱質(zhì)量和補償質(zhì)量， 所述操縱質(zhì)量指明通過位移包含所述操縱形狀的光學(xué)元件能夠以期望方式將所述波前誤差的特征改變到何種程度，且所述補償質(zhì)量指明通過在無位移狀態(tài)中以所述操縱形狀修改所述至少ー個光學(xué)表面形狀所產(chǎn)生的波前誤差的變化被所述光學(xué)元件的未被操縱形狀修改的表面形狀的變化補償?shù)胶畏N程度； 以及基于所確定的所述操縱質(zhì)量及所確定的所述補償質(zhì)量，確定是否將所述操縱形狀用于所述設(shè)計中。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25的任一項所述的方法，其中，所述成像光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造為以波長\運作，且所述操縱形狀限定非旋轉(zhuǎn)對稱表面，其相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面具有相應(yīng)ニ維表面偏差，該ニ維表面偏差在其最高峰與其最低谷之間具有至少入的差異。
27.根據(jù)權(quán)利要求23至26的任一項所述的方法，其中，所述操縱形狀構(gòu)造為使得在位移具有所述修改的表面形狀的光學(xué)元件時，能夠改變所述光學(xué)系統(tǒng)的所述波前誤差的特征，使得導(dǎo)致所述波前誤差的變化，所述波前誤差的變化具有至少兩重対稱的部分，且在所述擴展的4維光瞳空間中，所述波前變化的最大值至少為所述波長\的lxl0_5。
28.根據(jù)權(quán) 利要求23至27的任一項所述的方法，其中，所述操縱形狀構(gòu)造為使得在位移具有所述修改的表面形狀的光學(xué)元件吋，能夠改變所述光學(xué)系統(tǒng)的所述波前誤差，使得所述波前誤差特定由澤尼克像差來校正。
29.根據(jù)權(quán)利要求23至28的任一項所述的方法，其中，以下列步驟來確定所述操縱形狀: -預(yù)定多個基本形狀； -通過分別利用所述基本形狀中的ー個進行附加覆蓋，為所述操縱形狀提供所述表面形狀的模擬修改； -針對所述基本形狀中的每個，計算具有所述修改的表面形狀的光學(xué)元件的至少ー個位移對所述波前誤差的效應(yīng)；以及 -基于期望的操縱效應(yīng)，利用另ー優(yōu)化算法選擇ー組基本形狀，并通過組合所選擇的基本形狀產(chǎn)生所述操縱形狀。
30.一種用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計的方法，該微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)包含預(yù)定數(shù)目的光學(xué)元件， 其中，利用由優(yōu)化函數(shù)表征的優(yōu)化算法，確定所述光學(xué)元件的表面形狀，所述優(yōu)化函數(shù)包含整個光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差及至少ー個操縱靈敏度作為評估參數(shù)，且所述操縱靈敏度由所述光學(xué)元件之一的位移對所述光學(xué)系統(tǒng)的像差的效應(yīng)來限定，該像差由所述波前誤差的預(yù)定特征限定。
全文摘要
用于微光刻的成像光學(xué)系統(tǒng)(10)，具體是投射物鏡，包含光學(xué)元件(M1-M6)，該光學(xué)元件構(gòu)造為在成像光束路徑中引導(dǎo)具有波長λ的電磁輻射(19)，用于將物場(13)成像到像平面(14)中；以及光瞳(24)，其具有坐標(p，q)，與光學(xué)系統(tǒng)(10)的具有坐標(x，y)的像場(16)一起構(gòu)成具有坐標(x，y，p，q)的擴展的4維光瞳空間，將通過光學(xué)系統(tǒng)的輻射(19)的波前W(x，y，p，q)限定為該擴展的4維光瞳空間的函數(shù)。光學(xué)元件(M1-M6)的至少第一個具有非旋轉(zhuǎn)對稱表面(26)，該非旋轉(zhuǎn)對稱表面相對于每個旋轉(zhuǎn)對稱表面(28)具有相應(yīng)表面偏差，該二維表面在其最高峰與其最低谷之間具有至少λ的差異。非旋轉(zhuǎn)對稱表面的子孔徑比在物場(13)的每一點(O1，O2)處與光學(xué)元件的位于成像光束路徑中的每一個其它表面在物場(13)的相應(yīng)點(O1，O2)處的子孔徑比偏差至少0.01。此外，第一光學(xué)元件(M4)的表面(26)構(gòu)造為通過相對于其它光學(xué)元件位移第一光學(xué)元件而造成光學(xué)系統(tǒng)(10)的波前變化，其具有至少兩重對稱的部分，波前變化的最大值在擴展的4維光瞳空間中至少為波長λ的1x10-5。
文檔編號G02B27/00GK103140803SQ201180047784
公開日2013年6月5日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者O.羅家爾斯基, S.施耐德, B.比特納, J.庫格勒, B.格爾里奇, R.弗雷曼 申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司