專利名稱：成像光學(xué)系統(tǒng)、投射曝光設(shè)備、微結(jié)構(gòu)部件及其產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1、5、6、7和10的前序部分的成像光學(xué)系統(tǒng)。另外，本發(fā)明還涉及包括該類型的成像光學(xué)系統(tǒng)的投射曝光設(shè)備、利用該類型的投射曝光設(shè)備來生產(chǎn)微結(jié)構(gòu)部件的方法、和通過該方法生產(chǎn)的微結(jié)構(gòu)部件。
背景技術(shù)：
從US 6, 750, 948 B2、US 2006/0232867 AUEP O 267 766 A2、US 7, 209, 286 B2·和WO 2006/069 725 Al可知開始所提到的成像光學(xué)系統(tǒng)。尤其對于微光刻的投射曝光設(shè)備的使用，尤其對于微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體部件的生產(chǎn)，在開始提到的成像光學(xué)系統(tǒng)中有改善成像性能的需求，例如更大的數(shù)值孔徑或更好的成像誤差的校正。替代地或附加地，有更簡單地制造預(yù)定的尺寸的鏡的需求，有放松對于鏡支撐的生產(chǎn)的要求的鏡布置的需求，尤其至少對于單獨(dú)的鏡。尤其，成像和校正成像誤差所需的光學(xué)元件的數(shù)量應(yīng)當(dāng)被保持得盡量低。

發(fā)明內(nèi)容
通過具有權(quán)利要求1、5、6和8的特征部分中所指出的特征的成像光學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)了該目的。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)權(quán)利要求I的成像光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與已知的成像光學(xué)系統(tǒng)相比，開啟了嶄新的構(gòu)造可能性，權(quán)利要求I以鏡的外邊緣而不以通孔決定遮攔光學(xué)系統(tǒng)的光瞳遮攔。這允許具有良好校正的成像誤差的高孔徑物鏡。圍繞第四最后鏡的光學(xué)有效反射表面的第四最后鏡的外邊緣或者是光學(xué)有效反射表面的外邊緣自身，或者其上提供反射表面的基板的外邊緣，或者支撐反射表面或基板的機(jī)械夾持結(jié)構(gòu)的外邊緣。根據(jù)權(quán)利要求2的凸第四最后鏡允許成像光學(xué)系統(tǒng)以相對低的光瞳遮攔構(gòu)建。根據(jù)權(quán)利要求3的第四最后鏡的設(shè)置就、具有等同的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)權(quán)利要求4的第四最后鏡的設(shè)置使得可以施加孔徑光闌到該鏡。開始討論的目的也通過根據(jù)權(quán)利要求5和6的成像光學(xué)系統(tǒng)來解決。在這些情況中，在第四最后鏡和最后鏡之間存在有利的大的空間。在具有遮攔的鏡和高數(shù)值孔徑的其他結(jié)構(gòu)中，第四最后鏡和最后鏡之間的區(qū)域是有問題的區(qū)域，因為在此可能使用生產(chǎn)上非常昂貴的非常薄的多個鏡或一個鏡，所述鏡在兩側(cè)均包括反射涂層。開始闡述的目的通過根據(jù)權(quán)利要求7的成像光學(xué)系統(tǒng)來解決。與已知的結(jié)構(gòu)相t匕，將中間像平面向像平面方向移動導(dǎo)致減小了對于成像光學(xué)系統(tǒng)的最后兩個鏡的光學(xué)效應(yīng)的要求。在已知的遮攔系統(tǒng)中，中間像平面通?？臻g上大致設(shè)置于光路中的最后鏡的高度。根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，這不是一個強(qiáng)制性的要求，因為光路中的最后鏡就光瞳遮攔而言大多數(shù)情況不是決定性的，使得在此可以容忍相對大的中心開口，以及中間像平面與倒數(shù)第二個鏡的反射表面分開。權(quán)利要求8的距離比例被證明尤其有利。光路中的最后鏡距像平面的距離被定義為距成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸通過該鏡的反射表面的穿過點(diǎn)的像平面的距離。在該光軸不通過鏡的反射表面的情形，即離軸鏡的情形，選擇光軸通過根據(jù)光學(xué)設(shè)計輸入連續(xù)延伸的表面的穿過點(diǎn)，而不是光軸通過反射表面的穿過點(diǎn)。如果鏡關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)對稱，該穿過點(diǎn)與鏡的反射表面的中心一致。在該最后鏡被遮攔的情形，反射表面的中心也可以位于該遮攔通孔中，在該情形，設(shè)定反射表面根據(jù)光學(xué)設(shè)計輸入在該遮攔通孔內(nèi)連續(xù)延伸。該中間像平面距像平面的距離可以例如是光路中的最后鏡距像平面的距離的O. 7,0. 8或O. 9倍。根據(jù)權(quán)利要求9的數(shù)值孔徑對于實現(xiàn)成像光學(xué)系統(tǒng)的高局部分辨率是優(yōu)選的。通過根據(jù)權(quán)利要求10和11的成像光學(xué)系統(tǒng)也解決了上述的目的。 根據(jù)權(quán)利要求12的成像光學(xué)系統(tǒng)對于上述的多個解決方案的方法是有用的。因此成像光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)致實現(xiàn)了優(yōu)點(diǎn)的組合。根據(jù)權(quán)利要求13和14的成像性質(zhì)對于在整個場上實現(xiàn)高局部分辨率是有利的。這些成像性質(zhì)與成像光的波長無關(guān)。成像光的波長范圍可以從EUV范圍到可見頻譜。波前誤差是優(yōu)選的，其導(dǎo)致了衍射極限的分辨率，且因此尤其小于成像光波長的十四分之一。對于EUV波長，均方根小于Inm的波前誤差導(dǎo)致了實際上衍射極限的分辨率。根據(jù)權(quán)利要求15，由于中心光瞳遮攔，低光瞳遮攔，即不能使用的光瞳表面的比例，導(dǎo)致了成像光學(xué)系統(tǒng)的有利的高光通過量。另外，具有低光瞳遮攔的成像光學(xué)系統(tǒng)可以被更廣泛地使用，因為光瞳遮攔越低，可用的照明裝置的帶寬越大。具有低光瞳遮攔的成像光學(xué)系統(tǒng)因此提供了與成像的物結(jié)構(gòu)的類型基本無關(guān)的高對比度成像。根據(jù)權(quán)利要求16彼此平行設(shè)置的場平面有助于將光學(xué)成像系統(tǒng)集成到結(jié)構(gòu)環(huán)境中。當(dāng)成像光學(xué)系統(tǒng)被用在掃描投射曝光設(shè)備中時，該優(yōu)點(diǎn)尤其顯著，因為掃描方向則可以被彼此平行引導(dǎo)。根據(jù)權(quán)利要求17和18的像場尺寸導(dǎo)致了好的通過量，當(dāng)該光學(xué)成像系統(tǒng)用于投射曝光設(shè)備中時。像場的長和短邊的其他尺寸也是可以的。像場的短邊還可以小于Imm或大于1_。像場的長邊例如也可以為5mm、10mm或15_。根據(jù)權(quán)利要求19的成像比例允許當(dāng)在投射曝光設(shè)備中使用光學(xué)成像系統(tǒng)時在反射掩模上的低入射角。在該類型的應(yīng)用中，該類型的成像比例的使用不導(dǎo)致不需要的大掩模的要求。根據(jù)權(quán)利要求20的具有奇數(shù)個遮攔鏡的結(jié)構(gòu)也被證明尤其適合。例如，可以遮攔
三個鏡。根據(jù)權(quán)利要求21的設(shè)置導(dǎo)致了在空間受限的設(shè)置中對于成像光學(xué)系統(tǒng)的場平面和光瞳平面均施加影響的可能性。這尤其對于校正的目的是有利的。根據(jù)權(quán)利要求22的成像光學(xué)系統(tǒng)的一個實施例導(dǎo)致可以在成像光學(xué)系統(tǒng)上由在前的照明光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由光瞳部件直接提供而無需插入附加的成像元件，該光瞳部件是成像光學(xué)系統(tǒng)之前的最后兀件，則該光瞳部件可以被設(shè)置于成像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳平面中，該光瞳平面被設(shè)置于所述成像光學(xué)系統(tǒng)之前。
如果有少量鏡，根據(jù)權(quán)利要求23的成像光學(xué)系統(tǒng)則具有兩個中間像平面，且這可以一方面用于緊湊的光束引導(dǎo)而另一方面用于校正的目的。權(quán)利要求24和25的優(yōu)點(diǎn)對應(yīng)于在前關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)所討論。投射曝光設(shè)備的光源可以是寬帶光源的形式且具有例如大于lnm、大于IOnm或大于IOOnm的帶寬。另外，投射曝光設(shè)備可以被構(gòu)建，使得它可以用不同波長的光源操作。其他波長的光源尤其用于微光刻的波長可以結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)使用，例如具有365nm、248nm、193nm、157nm、126nm和109nm的波長的光源，尤其也具有小于IOOnm的波長的光源。相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)由此也適于根據(jù)權(quán)利要求26的生產(chǎn)方法和根據(jù)權(quán)利要求27生產(chǎn)的微結(jié)構(gòu)部件。


下面，借助于附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例，其中
圖I是用于EUV光刻的投射曝光設(shè)備的示意圖；圖2至7是成像光學(xué)系統(tǒng)的實施例的子午截面圖。
具體實施例方式用于微光刻的投射曝光設(shè)備I具有用于照明光3的光源2。光源2是EUV光源，其產(chǎn)生尤其是IOnm與30nm之間的波長范圍內(nèi)的光。其他的EUV波長也可行。通常，可見波長或其他波長的任何期望波長(例如365nm、248nm、193nm、157nm、129nm、109nm)可以用于在投射曝光設(shè)備I中引導(dǎo)的照明光3，該波長例如可以在光刻中使用，且對于該波長，適當(dāng)?shù)募す夤庠春?或LED光源是可用的。在圖I中相當(dāng)示意地示出照明光3的光路。照明光學(xué)系統(tǒng)6將來自光源2的照明光3引導(dǎo)到物平面5中的物場4(參看圖2)。物場4通過投射光學(xué)系統(tǒng)7以預(yù)定縮小比例成像到像平面9中的像場8 (參看圖2)。圖2至7所示的實施例之一可以用于投射光學(xué)系統(tǒng)7。圖2的投射光學(xué)系統(tǒng)7具有縮小因子8。其他縮小因子也是可能的，例如4x、5x、或者甚至大于Sx的縮小比例。對于具有EUV波長的照明光3，8x的成像比例尤為適合，因為反射掩模10上的物方入射角因而能夠保持較小。另外，8x的成像比例不需要使用不必要大的掩模。在根據(jù)圖2至7的實施例的投射光學(xué)系統(tǒng)7中，像平面9布置平行于物平面5。還稱為掩模母版的反射掩模10的與物場4相吻合的部分由此被成像。像場8被彎曲為弧形，限定像場8的兩個弧形之間的距離為1mm。Imm也是直邊的邊長，所述直邊彼此平行延伸且限定了兩個弧形之間的像場8。像場8的兩個直邊彼此的距離為13_。該彎曲的像場的表面對應(yīng)于具有邊長l_xl3mm的矩形像場。該類型的正方形像場8也是可以的。成像發(fā)生在晶片形式的基底11的表面上，該晶片由基底支撐12支撐。在圖I中，示意性地示出在掩模母版10和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間進(jìn)入投射光學(xué)系統(tǒng)7的照明光3的光束13，以及在投射光學(xué)系統(tǒng)和基底11之間離開投射光學(xué)系統(tǒng)7的照明光的光束14。根據(jù)圖2，投射光學(xué)系統(tǒng)7的像場方的數(shù)值孔徑為O. 9。為了視覺效果，這未按圖I中的比例示出。為了有助于描述投射曝光設(shè)備I和投射光學(xué)系統(tǒng)7的各種實施例，在圖中提供xyz系統(tǒng)，該xyz系統(tǒng)示出在圖中所表示的部件的各個位置。在圖I中，X方向垂直于且進(jìn)入圖面延伸。y方向向右延伸，而z方向朝下延伸。投射曝光設(shè)備I是掃描曝光機(jī)類型設(shè)備。在投射曝光設(shè)備I的工作期間在y方向上掃描掩模母版10和基底11兩者。圖2示出投射光學(xué)系統(tǒng)7的第一實施例的光學(xué)構(gòu)造。這示出兩個單個光線15中的每一個的光路徑，在每種情況中該光路徑從圖2的兩個物場點(diǎn)出發(fā)，圖2中該兩個物場點(diǎn)在I方向上彼此遠(yuǎn)離。屬于這些兩個物場點(diǎn)中的一者的兩個單個光線15中的每個與關(guān)于兩個物場點(diǎn)的兩個不同照明方向相關(guān)聯(lián)。不同場點(diǎn)的與相同照明方向相關(guān)的單獨(dú)光線15從物平面5出發(fā)發(fā)散地延伸。這在以下也被稱為入口光瞳的負(fù)輸入后焦長或負(fù)后焦長。圖2的投射光學(xué)系統(tǒng)7的入口光瞳不位于投射光學(xué)系統(tǒng)7內(nèi)，而是在光路中的物平面5之前。這使得例如可以在光路中的投射光學(xué)系統(tǒng)7之前，設(shè)置投射光學(xué)系統(tǒng)7的入口光瞳中的照明光學(xué)系統(tǒng)6的光瞳部件，而不必須在這些光瞳部件和物平面5之間存在另外的成像光學(xué)部件。
圖2的投射光學(xué)系統(tǒng)7具有總共八個鏡，其從物場4開始在光路中順序編號Ml至M8。圖2僅僅示出鏡Ml至M8的計算反射表面。圖2的投射光學(xué)系統(tǒng)7的光學(xué)數(shù)據(jù)通過兩個表格在下面示出。在“半徑”列中，第一表格示出鏡Ml至M8的各個曲率半徑。第三列(厚度)描述了在每一情況中從物平面5開始到z方向上隨后表面的距離。第二表格描述了鏡Ml至M8的反射表面的精確表面形狀，其中常數(shù)K和A至J用在下面關(guān)于弧失高度z的方程中z(h) = -I + SQRT^ "(I + ΙΓ>2Α2} ++Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16+Hh18+Jh20在該情形，h表示距光軸19的距離。因此，h2=x2+y2。對于C，使用半徑的倒數(shù)。表面半徑(1/c) 厚度工作模式 物平面無限大 517.466 Ml -460.153 -2I7.02K REFL M2-380.618 101.780 RHFl
M3304.428 -158.351 Rlii I.,
M4248.577 7H6.055 REFL

M5320.928 -512.457 RI-I I.
M 6H26.1HI 1504.412 RHiI
M7 -3221.704 -191,095 REFL 光闌無限大 -375.302
M 8750.83 606.397 Rl.il,
像平ft 無限大_0|_

表面A_K_B_C_P
Ml -1.631597E-10 0.000000E+00 9.657530E-16 -6.306626E-20 1.072197F.-24 M2 -3.247790E-08-7.342Il7E+00 I.007295E-13 -2.908653E-18 -6.581368E-21
M3 1.604616E-09-8.421287E-00 丨.164266E-11 -7.638324E-15 2.158838E-18 M4 -2.B54695E-10 5.504873E-02 1.302845E-I5 7.411326E-19-1.319473E-22 M 5 -4.072151E-09 -2.441303E-02 -5.877441E-14 2.214912E-18 -8.175465E-23 M 6 -7.680740E-12 3.411049E-03 -7.621133E-18 -6.837917E-24 -8.305886E-30 M 7 5.1I9174E-10-2.544754E+00 -8.412525E-16 8.746864E-21 -4.053738E-26 M B -6.355004E-11 1.012485E-01 -1.261118E-16 -6.58695 IE-24 -4.143278E-28 表面FEGHJ

權(quán)利要求
1.成像光學(xué)系統(tǒng)(7)，包括多個鏡(Ml至M8;M1至M6)，其將物平面(5)中的物場(4)成像到像平面(9)中的像場(8)，鏡(M6、M7、M8 ;M4、M5、M6)的至少一個包括供成像光(15)經(jīng)過的通孔(21)， 在所述物平面(5)和所述像平面(9)之間存在至少一個中間像平面(20，23 ;27)，其特征在于，最接近像平面(9)的中間像平面(23 ;27)在物場(4)和像場(8)之間的光路中空間上設(shè)置于所述光路中的最后鏡(M8 ；M6)和像平面(9)之間。
2.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第四最后鏡(M5；M3)為凸鏡。
3.如權(quán)利要求I或2所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第四最后鏡(M5;M3)位于所述光學(xué)成像系統(tǒng)(7)的光軸(19)上。
4.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第四最后鏡(M3)設(shè)置于所述光學(xué)成像系統(tǒng)(7)的光瞳平面(26)的區(qū)域中。
5.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(7)，其特征在于所述成像光學(xué)系統(tǒng)(7)包括至少六個鏡或至少八個鏡(Ml至M8 ;M1至M6)，在物場(4)和像場(8)之間的光路中第四最后鏡(M5 ；M3)和所述光路中的最后鏡(M8 ；M6)之間的距離為物場(4)和像場(8)之間的距離的至少10%。
6.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(7)，其特征在于，距所述像平面(9)的中間像平面(23 ；27)的距離至多是所述光路中的最后鏡(M8 ;M6)距所述像平面(9)的距離的O. 95倍。
7.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(7)，其特征在于數(shù)值孔徑至少O.4、優(yōu)選至少O.5、甚至更優(yōu)選至少O. 6、甚至更優(yōu)選至少O. 9。
8.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(7)，其特征在于，所述成像光學(xué)系統(tǒng)(7)為包括精確的八個鏡(Ml至M8)的成像反射光學(xué)系統(tǒng)，所述八個鏡(Ml至M8)將物平面(5)中的物場(4 )成像到像平面(9 )中的像場(8 )， 其特征在于所述成像反射光學(xué)系統(tǒng)具有O. 9的數(shù)值孔徑。
9.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于波前誤差的最大均方根(rms)小于IOnm,優(yōu)選小于5nm,甚至更優(yōu)選小于2nm,甚至更優(yōu)選小于Inm,甚至更優(yōu)選小于O. 5nm。
10.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于最大變形小于IOnm,優(yōu)選小于5nm,甚至更優(yōu)選小于2nm,甚至更優(yōu)選小于Inm,甚至更優(yōu)選小于O. 5nm。
11.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于光瞳遮攔小于20%,優(yōu)選小于15%，甚至更優(yōu)選小于10%。
12.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述像平面(9)設(shè)置平行于所述物平面(5)。
13.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述像平面(8)大于1_2，并且優(yōu)選為具有Imm和13mm的邊長的矩形或弧形像場(8)。
14.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于縮小成像比例為8。
15.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于奇數(shù)個(M6至M8；M4至M6)鏡具有供成像光(15 )經(jīng)過的通孔(21)。
16.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于至少一個中間像平面(20)在成像光學(xué)系統(tǒng)(7)的光瞳平面(25)的附近折疊，尤其與該光瞳平面一致。
17.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于主光線(16)發(fā)散地延伸到從物場(4)到第一鏡(Ml)的光路中的相鄰場點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述成像光學(xué)系統(tǒng)包括精確的六個鏡(Ml至M6)和精確的兩個中間像平面(20、23)。
19.微光刻的投射曝光設(shè)備 包括根據(jù)權(quán)利要求I至18的任一的成像光學(xué)系統(tǒng)(7)， 包括照明和成像光(3)的光源(2)，優(yōu)選產(chǎn)生所述照明光(3)的光源(2)形成有10和30mm之間的波長， 包括將照明光(3)引導(dǎo)到上述成像光學(xué)系統(tǒng)(7)的物面的照明光學(xué)系統(tǒng)(6)。
20.產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)的部件的方法，包括以下的步驟 提供掩模母版(10)和晶片(11)， 使用根據(jù)權(quán)利要求19的投射曝光設(shè)備，將掩模母版(10)上的結(jié)構(gòu)投射到晶片(11)的光敏層上， 在晶片(11)上產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)部件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種成像光學(xué)系統(tǒng)(7)、包括該成像光學(xué)系統(tǒng)的微光刻投射曝光設(shè)備、以及采用所述微光刻投射曝光設(shè)備產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)的部件的方法。所述成像光學(xué)系統(tǒng)包括多個鏡(M1至M8；M1至M6)。所述多個鏡將物平面(5)中的物場(4)成像到像平面(9)中的像場(8)。鏡(M6、M7、M8；M4、M5、M6)的至少一個包括供成像光(15)經(jīng)過的通孔(21)。在所述物平面(5)和所述像平面(9)之間存在至少一個中間像平面(20，23；27)。最接近像平面(9)的中間像平面(23；27)在物場(4)和像場(8)之間的光路中空間上設(shè)置于所述光路中的最后鏡(M8；M6)和像平面(9)之間。
文檔編號G02B17/06GK102819197SQ20121029739
公開日2012年12月12日 申請日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者漢斯-于爾根.曼 申請人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司