專利名稱：離軸投影光學系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的超紫外線光刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明示例性實施例涉及離軸投影光學系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的超紫外線(EUV)光刻裝置。
背景技術(shù)：
在半導體生產(chǎn)過程中的光刻處理中，用于實現(xiàn)直接寫入分辨率低于100nm的曝光技術(shù)需要使用EUV帶內(nèi)的曝光波長。在EUV光刻技術(shù)中，可以使用小于100nm的非常短的波長，例如約13.5nm的波長的超紫外光。
因為大多材料都吸收EUV帶中的光，所以很難和/或不可能使用針對EUV光的光學折射裝置。因而，使用EUV光的曝光技術(shù)需要反射掩模。為使EUV光由反射掩模反射以向晶片傳輸，使用和/或需要具有多個反射鏡的傳統(tǒng)投影光學系統(tǒng)。EUV光照向安裝于一腔內(nèi)的反射掩模。由投影光學系統(tǒng)的多個反射鏡反射后，從反射掩模反射的EUV光入射到晶片上，由此在晶片上形成與掩模對應(yīng)的圖案。
如上所述，傳統(tǒng)的EUV光刻法使用和/或需要具有多個反射鏡的投影光學系統(tǒng)。
圖1示意性示出了傳統(tǒng)同軸投影光學系統(tǒng)，其可以用于進行傳統(tǒng)EUV光刻處理的曝光裝置中。
參照圖1，由EUV光源輻射到掩模1上的EUV光4被掩模1反射，然后入射到曝光裝置2上。
曝光裝置2包括第一和第二鏡3和5，其用于將EUV光4向設(shè)置有晶片6的成像平面反射。在第一和第二鏡3和5的中心分別形成有EUV光4可以穿過的第一和第二中心孔3a和5a。第二鏡5靠近掩模1設(shè)置，而第一鏡3相對遠離掩模1設(shè)置。
經(jīng)掩模1反射并在穿過形成在第二反射鏡5中的第二中心孔5a后入射到第二反射鏡5上的EUV光4是發(fā)散的。入射到第一反射鏡3上的EUV光4可以反射到第二反射鏡5，第二反射鏡5可以反射EUV光4形成匯聚光束。然后，EUV光4在穿過形成在第一反射鏡3中的第一中心孔3a后照射到位于像平面上的晶片6上。
在傳統(tǒng)的同軸投影光學系統(tǒng)中，由于在第一和第二反射鏡3和5中分別形成中心孔3a和5a，所以可能存在通過第一和第二反射鏡3和5的第一和第二中心孔3a和5a直接從掩模1傳輸?shù)骄?的散射光4’。
所以，使用典型同軸投影光學系統(tǒng)的傳統(tǒng)曝光裝置2需要遮光部件7。遮光部件7的一個例子如圖2所示。遮光部件可以降低和/或防止散射光直接傳輸?shù)骄?。遮光部件7可以設(shè)置在第一和第二反射鏡3和5之間的位置，以阻擋EUV光4的中心部分。即，遮光部件7可以阻擋部分或者全部通過第二反射鏡5上的中心孔5a向第一中心孔3a傳輸?shù)纳⑸涔?’。
遮光部件7可以由一窄條形支持件8支持，從而使遮光部件7阻擋EUV光4的中心部分。例如參照圖2，支持遮光部件7的支持件8可以是十字形的。
傳統(tǒng)同軸投影光學系統(tǒng)的缺點是阻擋散射光4’的遮光部件7是必須的。而且例如，遮光部件7可以引起衍射、散射和閃耀。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實施例提供了一種離軸投影光學系統(tǒng)，其中不需要可能引發(fā)多種問題的遮光部件。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的EUV光刻裝置可以使用離軸投影光學系統(tǒng)。
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(shè)置的第一和第二反射鏡。第一反射鏡彎曲部分的切向和徑向半徑分別為R1t和R1s。第二反射鏡彎曲部分的切向和徑向半徑分別為R2t和R2s。從物點到第一反射鏡10的光束入射角為i1，從第一反射鏡10反射到第二反射鏡30的光束入射角為i2。數(shù)值R1t、R1s、R2t、R2s、i1和i2滿足下面的等式R1tcosi1＝R2tcosi2R1s＝R1tcos2i1R2s＝R2tcos2i2根據(jù)本申請的一個示例性實施例，第一反射鏡可以是凸面反射鏡，第二反射鏡可以是凹面反射鏡。
根據(jù)本申請的一個示例性實施例，第一和第二反射鏡每個都可以是非球面反射鏡。
根據(jù)本申請的一個示例性實施例，第一和第二反射鏡每個都可以是雙側(cè)對稱的。
本發(fā)明的一個示例性實施例提供了一種光刻裝置。該光刻裝置通過使用具有一個或多個上述特征的離軸投影光學系統(tǒng)，可以將帶有掩模圖案信息的光束照射到晶片上。
根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，該光束可以為EUV光束。
根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，該掩模為反射掩模。
本發(fā)明的一個示例性實施例提供一種離軸投影光學系統(tǒng)。該離軸投影光學系統(tǒng)可以包括用于反射EUV光束的第一反射鏡和用于反射EUV光束的第二反射鏡。該第一和第二反射鏡可以離軸設(shè)置并構(gòu)造成減小第三級象差。
本發(fā)明的一個示例性實施例提供一種光刻裝置。該光刻裝置包括離軸投影光學系統(tǒng)，該離軸投影光學系統(tǒng)包括用于反射EUV光束的第一反射鏡和用于反射EUV光束的第二反射鏡。該第一和第二反射鏡離軸設(shè)置并構(gòu)造成減小第三級象差。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，光刻裝置不包括遮光部件。
通過參照附圖詳細說明本發(fā)明的示例性實施例，將清楚體現(xiàn)本發(fā)明的上述特點及優(yōu)點，其中圖1是在EUV曝光裝置使用的用于執(zhí)行光刻處理的傳統(tǒng)同軸投影光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是在圖1所示的使用同軸投影光學系統(tǒng)的曝光裝置中使用的遮光部件的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)的透視圖；圖4是圖3所示的離軸投影光學系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖5是圖解斑點圖的視圖，所述斑點圖通過本發(fā)明一示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)形成在表3所列每個場位置處的象平面上或設(shè)置在象平面上的晶片上；以及圖6是包括根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)的EUV光刻裝置的側(cè)視圖。
具體實施例方式
在此公開了本發(fā)明的具體實施例。但是在此公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)僅是出于描述本發(fā)明實施例的目的。但是，本發(fā)明可以許多其他替換方式實施，不應(yīng)解釋為僅限定于在此提出的實施例。
應(yīng)理解到，雖然文中用第一、第二等詞語描述不同的部件，但這些部件不應(yīng)受這些詞語限制。這些詞語僅用于將一個部件與另一部件區(qū)別開來。例如，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，第一部件可以稱作第二部件，同樣第二部件也可以稱作第一部件。如文中使用的，詞語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出項目的任一和全部的組合。
文中使用的術(shù)語只是為了描述特別實施例而不是限制本發(fā)明的實施例。如文中使用的，單數(shù)形式的“一”和“該”也意圖包括多數(shù)形式，除非上下文清楚指定其他方式。還應(yīng)理解到，術(shù)語“包含”(comprises、comprising)和/或“包括”(includes、including)，當在文中使用時，表示存在規(guī)定的特征、整體(integers)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體(integers)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。
除非有其他限制，文中使用的所有術(shù)語(包括科技術(shù)語)都具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解相同的含義。還要理解到，如常用辭典中定義的術(shù)語應(yīng)解釋為具有的含義與有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域文獻中含義相一致，但不解釋為理想化或極端形式的意義，除非文中特別限定如此。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)的透視圖，圖4是圖3所示的離軸投影光學系統(tǒng)的側(cè)視圖。
參照圖3和圖4，根據(jù)本發(fā)明實施例的該離軸投影裝置可以包括一對第一和第二反射鏡10和30，其用于將入射光導向象平面。第一和第二反射鏡10和30的光軸離軸設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明實施例的該離軸投影光學系統(tǒng)可以包括一對或多對第一和第二反射鏡10和30。根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成的第一和第二反射鏡10和30滿足下面的等式1。
第一反射鏡10可以為一凸面鏡，第二反射鏡30可以為一凹面鏡。此外，第一和第二反射鏡10和30之一或兩個可以是非球面反射鏡。第一和第二反射鏡10和30中的每個可以是關(guān)于中心點(如頂點)雙側(cè)對稱的。
第一和第二反射鏡10和30可以滿足下面的等式1。也就是說，參照圖3和圖4，如果第一反射鏡10彎曲部分的切向和徑向半徑分別為R1t和R1s；第二反射鏡30彎曲部分的切向和徑向半徑分別為R2t和R2s；從物點O到第一反射鏡10的光束入射角為i1，從第一反射鏡10反射到第二反射鏡30的光束入射角為i2；第一和第二反射鏡10和30滿足等式1R1tcosi1＝R2tcosi2R1s＝R1tcos2i1(1)R2s＝R2tcos2i2如果第一和第二反射鏡10和30設(shè)計為滿足等式1，則可以減小和/或最小化第三級象差。第三級象差是Seidel五種象差之一，包括球形象差，彗形象差，像散，場彎曲(field curvature)和畸變。
在上述根據(jù)本發(fā)明實施例的離軸投影光學系統(tǒng)中，第一和第二反射鏡10和30可以表示為下面等式2的第十級多項式z=∑n=210∑m=0m≤n/2an,2mx2myn-2m---(2)]]>其中，z是距頂點(例如，入射到反射鏡的光束中心的位置)的高度，an，2m是多項式系數(shù)，x是沿平行于徑向平面的軸距頂點的距離，y是沿切向平面的軸的頂點的距離。
當相對第一反射鏡10的光束入射角i1為15.257660°，相對第二反射鏡30的光束入射角i2為-4.434095°時，下表1和2圖解了由等式2的多項表達式表示的并滿足等式1的第一和第二反射鏡10和30的多項式系數(shù)的例子表1
表2
如果第一和第二反射鏡10和30使用上述數(shù)據(jù)設(shè)計，則輻射到象平面，例如晶片上的EUV光的RMS波陣面誤差如下面表3所示。
表3
表3中，X和Y分別表示相對于象平面的中心，如晶片的中心沿水平軸和垂直軸的位置，X＝1或X＝-1和Y＝1或Y＝-1對應(yīng)于距晶片中心的距離為0.6mm的點。
焦點RMS，即RMS波陣面誤差值以相對13.5nm的波長λ的方式表示。如果RMS波陣面誤差值低于0.1λ，則像的大小會小于衍射極限。表3中，當?shù)谝缓偷诙瓷溏R10和30使用表1和2中的數(shù)據(jù)設(shè)計時，RMS波陣面誤差值小于0.1λ(例如，當波長為13.5nm時，波陣面誤差值約為1.35nm)，因此滿足衍射極限條件。
從表3的結(jié)果，可以看出根據(jù)本發(fā)明實施例的離軸投影光學系統(tǒng)可以實現(xiàn)如0.6mm×0.6mm足夠大的場尺寸。也就是說，由于根據(jù)本發(fā)明實施例的離軸投影光學系統(tǒng)具有足夠小的第三級象差，所以可以實現(xiàn)足夠大的場尺寸。
圖5是圖解斑點圖的視圖，所述斑點圖通過本發(fā)明一示例性實施例的離軸投影光學系統(tǒng)形成在表3所列每個場位置處的象平面上或設(shè)置在象平面上的晶片上。圖5中，標尺(scale bar)的尺寸為30nm。與標尺相比，圖5顯示出所示光斑在0.6mm×0.6mm場區(qū)域內(nèi)小于20nm。
這里，衍射極限為約30nm。從表3和圖5的結(jié)果中，可以看出光斑可以聚焦到小于20nm的區(qū)域，其小于距晶片中心的X＝0.6mm，Y＝0.6mm處的光照強度衍射極限。
與傳統(tǒng)的同軸投影衍射系統(tǒng)不同，由于根據(jù)本發(fā)明實施例的離軸投影光學系統(tǒng)中不產(chǎn)生直接傳輸?shù)较笃矫娴纳⑸涔?，因而不使用?或不需要遮光部件，像衍射、散光和閃耀這樣問題可以減小和/或消除。
雖然本發(fā)明的投影光學系統(tǒng)具有離軸結(jié)構(gòu)，但由于可減小和/或最小化通常失常的第三級象差(如，Seidel象差)，所以可以實現(xiàn)足夠大的，例如0.6mm×0.6mm的場尺寸。
圖6為使用圖3和4的離軸投影光學系統(tǒng)將具有掩模圖案信息的光照射到晶片上的EUV光刻裝置的側(cè)視圖。
參照圖3、4和6，具有圖案的反射掩模50可設(shè)置于物平面上，晶片70設(shè)置于像平面上。照射到反射掩模50的EUV光束可由反射掩模50反射到第一反射鏡10。然后由第一反射鏡10反射的EUV光入射到第二反射鏡30上。然后，該EUV光由第二反射鏡30反射并聚焦到晶片70上，該晶片可設(shè)置于象平面上，從而形成對應(yīng)于反射掩模50上形成的圖案的圖案。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的離軸投影光學系統(tǒng)中使用的反射鏡數(shù)目可以至少為兩個。但是，考慮到EUV光刻裝置中使用/或需要的反射掩模與晶片的安裝位置和方位，可以在根據(jù)本發(fā)明實施例的離軸投影光學系統(tǒng)中使用一個或多個額外的反射鏡。
如上所述，雖然本發(fā)明實施例的離軸投影光學系統(tǒng)可以應(yīng)用于EUV光刻裝置，但本發(fā)明不限制為EUV光刻裝置。也就是說，根據(jù)本發(fā)明實施例的離軸投影光學裝置可以應(yīng)用于多種光學裝置中。
與傳統(tǒng)的軸上(on-axis)投影光學系統(tǒng)不同，由于在根據(jù)本發(fā)明實施例的離軸投影光學系統(tǒng)中可以克服和/或消除直接傳輸?shù)较笃矫嫔系拿怨?stray light)，所以不需要遮光部件。
而且，雖然根據(jù)本發(fā)明實施例的投影光學系統(tǒng)具有離軸結(jié)構(gòu)，但可以減小和/或最小化通常失常的第三級象差(如Seidel象差)，所以可實現(xiàn)足夠大的場尺寸。
雖然特別參照本發(fā)明實施例展示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員要理解到在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對其在形式和細節(jié)上進行各種變化。
本申請要求2005年6月18日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2005-0052727號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合作為參考。
權(quán)利要求
1.一種離軸投影光學系統(tǒng)，包括離軸設(shè)置的第一和第二反射鏡，其中如果第一反射鏡彎曲部分的切向和徑向半徑分別為R1t和R1s；第二反射鏡彎曲部分的切向和徑向半徑分別為R2t和R2s；從物點到第一反射鏡的光束入射角為i1；從第一反射鏡反射到第二反射鏡的光束入射角為i2，則滿足下面的等式R1tcosi1＝R2tcosi2R1s＝R1tcos2i1R2s＝R2tcos2i2
2.如權(quán)利要求1所述的離軸投影光學系統(tǒng)，其中第一反射鏡為凸面鏡，第二反射鏡為凹面鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的離軸投影光學系統(tǒng)，其中每個第一和第二反射鏡均為非球面鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的離軸投影光學系統(tǒng)，其中每個第一和第二反射鏡均為非球面鏡。
5.如權(quán)利要求1至4任意一個所述的離軸投影光學系統(tǒng)，其中每個第一和第二反射鏡均為雙側(cè)對稱。
6.一種光刻裝置，其通過使用如權(quán)利要求1至4任意一個所述的離軸投影光學系統(tǒng)將具有掩模圖案的光束照射到晶片上。
7.如權(quán)利要求6所述的光刻裝置，其中每個第一和第二反射鏡均為雙側(cè)對稱。
8.如權(quán)利要求6所述的光刻裝置，其中所述光束為超紫外線即EUV光束。
9.如權(quán)利要求8所述的光刻裝置，其中所述掩模為反射掩模。
10.一種離軸投影光學系統(tǒng)，包括用于反射超紫外即EUV光的第一反射鏡；以及用于反射EUV光的第二反射鏡，其中第一和第二反射鏡離軸設(shè)置并構(gòu)造成減少第三級象差。
11.一種光刻裝置，包括如權(quán)利要求10所述的離軸投影光學系統(tǒng)，其中光刻裝置不包括遮光部件。
全文摘要
提供了一種離軸投影光學系統(tǒng)，其包括離軸設(shè)置的第一和第二反射鏡。第一反射鏡彎曲部分的切向和徑向半徑分別為R
文檔編號H01L21/00GK1881091SQ200610106080
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月18日
發(fā)明者張丞爀, 宋利憲, 樸永洙, 金錫必, 金勛 申請人:三星電子株式會社