CN101802717B - 用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜 - Google Patents

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Abstract

用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜(10)包括：第一光学表面(S4)，其具有提供用于施加有用光的第一区域；和至少一个第二光学表面(S5)，其具有提供用于施加有用光的第二区域，有用光的束包络(SH)在第一区域和第二区域之间延展。在第一光学表面(S4)和第二光学表面(S5)之间布置至少一个管，该管在光传播方向的输入侧和输出侧开口并用于屏蔽散射光，所述管的壁在有用光的波长范围是不透明的，并且所述管在有用光的传播方向中至少在束包络(SH)的部分长度上展延并沿周边围绕束包络(SH)。

Description

用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜
技术领域
本发明涉及用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜，该投射物镜包括具有提供用于施加有用光的第一区域的第一光学表面，并且包括具有提供用于施加有用光的第二区域的至少一个第二光学表面。在该投射物镜的操作期间，有用光的束包络在第一区域和第二区域之间延展。
背景技术
从文件WO 2006/069725 A1中可知用于微光刻的这样的投射物镜。
微光刻中，投射物镜用在投射曝光设备中，投射曝光设备用于生产半导体元件和其他精细结构化的元件。在该情况中，投射物镜用于将光掩模和光学掩模母版(通常也称作掩模或掩模母版)的图案以缩小比例的最大分辨力投射到涂敷有光敏感层的物体上。
在该情况中，为了产生甚至更精细的结构，一方面需要增加投射物镜的像方数值孔径(NA)而另一方面需要甚至更短的波长(小于20nm的波长)，也就是说现时正在使用极紫外(EUV)的波长。
在EUV波长范围中，由于对于光学部件的生产仅有透光率非常不足的材料，所以用于EUV光刻的投射物镜具有专有的反射光学元件。这样的投射物镜相应称为反射投射物镜。
但是，本发明不限于EUV范围的反射投射物镜，而也可以用于在更长波长范围中所使用的投射物镜。
为了获得高的像方数值孔径，WO 2006/069725提出通过提供一个或多个光学表面来遮挡投射物镜的光瞳，在那种情况下，提供具有通孔的镜，有用光经过该通孔。在该情况下，该通孔近似位于光轴上。
在这样的遮挡投射物镜的情况中，对于成像质量关键的是以正确的次序将有用光施加到所提供用于施加有用光的投射物镜的所有光学表面上，而不会在有用光流进像平面之前忽略一个或多个所述光学表面。
但是，在遮挡投射物镜的情况中，可以发生散射光经过光学表面中的通孔直接进入到像平面，而之前不会打到所提供的用于施加有用光的光学表面的所有区域上。
在本发明的含意内，“散射光”不仅被理解为作为在光学表面发生不期望的反射的结果而产生的光，也被理解为所谓超孔径光，也就是说那些具有比系统孔径还大的孔径的光束。
在本发明的含意内，有用光的“束包络”应当理解为有用光束的边缘光线的总体或换言之为有用光束的包络。
散射光经过光学表面中的通孔而直接进入像平面而忽略特定的光学表面的原因可能在于，所述散射光以一入射角经过通孔，该入射角偏离有用光在经过通孔时所表现出的角度范围。
在文件WO 2006/128613中描述了抑制折反投射物镜(即，包括反射和折射光学元件两者的投射物镜)中的散射光的措施。
在具有三个物镜部件的折反投射物镜中(该折反投射物镜中，有用光从第一物镜部件通过近似90°偏转到第二物镜物件)，提出在第一和第二物镜部件之间布置散射光屏蔽光栏，该光栏阻止有用光能够从第一物镜部件直接流进第三物镜部件而忽略第二物镜部件。
其他折反投射物镜的这里所描述的其他措施涉及施加涂覆层，该涂覆层屏蔽单个光学元件上未施加有用光的区域中的散射光。
这里所描述的再一措施包括，在投射物镜中将散射光屏蔽光栏引入到两个交叉的有用光束段之间的间隙中，在该间隙中有用光束段不重叠。
文件EP 1 355 194 A2描述了一种反射投射物镜，其中将场光栏和孔径光栏相组合的盘布置在投射物镜的物平面附近。这意在确保仅来自物平面的有用光经过场光栏开口，而仅来自曝光设备的有用光向物平面的方向透过孔径光栏。这里所描述的投射物镜没有遮挡光瞳。
文件JP 2005/086148 A公开了包括6个镜的非遮挡反射投射物镜，总共6个散射光光栏布置在该光学系统中。每一个散射光光栏都用于阻止散射光流进像平面。尤其可以在此使用圆锥台形状的管作为散射光光栏的可能配置。
文件JP 2004/246343 A描述了一种具有用于抑制散射光的孔径光栏的反射系统，该孔径光栏具有在有用光的传播方向的平板类型的延展，其作为散射光屏蔽元件。
对于具有遮挡光瞳的投射物镜，使用这样的散射光屏蔽光栏不足以确保散射光不会通过单个光学表面中的通孔直接流进像平面。
发明内容
本发明基于说明用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜的目的，其中成像特性通过散射光的更有效的抑制而改善。
由于在第一光学表面和第二光学表面之间布置有在光传播方向的输入侧和输出侧开口的并用于屏蔽散射光的至少一个管，本发明实现有关于在引言中提及的投射物镜的该目的，所述管在有用光的传播方向至少在束包络(SH)的部分长度上延展并沿周边围绕束包络。
在根据本发明的投射物镜中，两个光学表面之间的有用光的束包络由管包围，该管周边闭合但在端部开口。束包络被至少一个管包围意味着有用光能够无干扰地经过管，而散射光(即，作为发生不期望的反射的结果而产生的光、或超孔径光)具有相对于有用光的束包络的不同传播方向，并通过该管有效地屏蔽。为此目的，至少一个管可以在内部和/或外部有吸收力。
在一个优选配置中，第一光学表面和第二光学表面之间的有用光的束包络是第一束包络，并在第一束包络的部分长度上与有用光的第二束包络相交叠，管至少在第一束包络的无交叠的部分区域的部分长度上延展。
在该情况中，有利地，至少一个管确保在两个束包络的交叠区域中有用光的无干扰传播。
在该情况中，优选地，管在第一束包络的无交叠的部分区域的整个长度上延展。
在该情况中，有利地，通过至少一个管的散射光抑制特别有效，因为有用光的束包络在光传播方向在最大可能长度上被包围。
通常如此，至少一个管确保最优的散射光抑制，如果其优选在束包络长度的至少50％、优选在整个束包络长度上围绕两个光学表面之间的有用光的束包络的话。
在另一优选配置中，管以优选为小于2mm、小于1mm、甚至小于0.2mm的最小距离但不接触地围绕束包络。
如果管不接触地围绕束包络，则其阻止管干扰有用光的传输。管与有用光的束包络之间的距离越小，通过管屏蔽散射光越有效，因为也有效地阻止传输方向略微偏离束包络的散射光通过管传输。
在再一优选实施例中，在第一光学表面和第二光学表面之间产生中间像，并且管至少布置在中间像的附近中。
有用光的束包络在中间像的区域中具有最小的周长，从而中间像的区域还具体地适于至少一个管的布置，因为至少一个管同样能够形成具有小的周长，从而至少一个管在投射物镜内不会占据大的结构空间。
在另一优选配置中，管的内部的几何形状适于束包络的形状。
尤其有利地，将该措施与上面提及的措施之一(既管以最小距离围绕有用光的束包络相结合)，因为，作为将管的内部的几何形状与束包络的形状相适配的结果，在束包络的整个周长上和在管延展的整个长度上满足所述最小距离。
在一个优选实际配置中，如果束包络是圆锥台形状，则管同样以成圆锥台形状的方式形成。
如果束包络是双圆锥台形状，则管优选地以双圆锥台形状的方式形成或至少两个成圆锥台形状的管围绕束包络。
有用光的束包络的双圆锥台形状的形式尤其在中间像处是有利的，因为中间像的上游和中间像的下游两者中的有用光的束包络由一个圆锥台形状的管或两个圆锥台形状的管沿周边围绕。
在另一优选配置中，提供有通孔的第三光学表面布置在第一光学表面和第二光学表面之间，该通孔用作有用光的通路，以及管布置在通孔中或通孔的区域中。
该措施具有另一优点在于，能够有效抑制散射光通过光学表面中的通孔的传输，而有用光无障碍地经过通孔，以精确通过管。有利地，本发明能够应用与具有遮挡光瞳的反射投射物镜，尤其为用于EUV微光刻的投射物镜。
从下面的描述和附图，其他的优点和特征将变得明显。
不言而喻，上面提及的特征和下面要解释的那些特征不仅能够在分别具体描述的组合中使用，也能够在其他组合中或凭借它们本身使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
下面将在附图中示出并参考所附图描述本发明的示范性实施例。
图1示出用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜的第一示范性实施例；
图2示出用于屏蔽散射光的管，该管能够在图1的投射物镜中使用；
图3示出用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜的另一示范性实施例；
图4示出在图3的投射物镜中使用的管；以及
图5示出用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜的再一示范性实施例。
具体实施方式
图1示出用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜，该投射物镜通常提供有附图标记10。如以光传播方向所看到的，投射物镜10在物平面O和像平面B之间具有6个光学表面S1、S2、S3、S4、S5和S6。光学表面S1至S6全部是镜，从而投射物镜10是反射投射物镜。
投射物镜10的光轴由OA标明。
光学表面S1至S6中的每一个都具有提供用于施加有用光的区域，图1中的图示仅示出光学表面S1至S6的提供用于施加有用光的区域。
图1还示出有用光的光束路径。示出有用光的束包络SH，即由有用光光束的全部边缘光线形成的光束圆锥体，这里示出两条边缘光线13和15。
此外，中间像Z位于光学表面S4和S5之间。由于中间像Z，光学表面S4和S5之间的有用光的束包络SH具有双圆锥体或双圆锥台的形状，中间像Z位于周边最窄的位置。
光学表面S5具有通孔A1而光学表面S6具有通孔A2，在每种情况中，有用光经过通孔。有用光在从光学表面S4到光学表面S5的途中经过通孔A2，而在从光学表面S6前进到像平面B的过程中，有用光经过通孔A1。
为了阻止散射光(该散射光例如在光学表面S1、S2、S3或S4之一处产生，或包括超孔径光)经过通孔A2和通孔A1而直接进入像平面B，光学表面S4和S5之间的有用光的束包络SH在束包络SH的部分长度上被管12围绕，所述管屏蔽散射光或阻止其传播。
图2中示出管12本身。管12在输入侧14处和输出侧16处开口，即，那里没有材料甚或有对有用光是透明的材料。
管12具有周壁18，其相对而言完全沿周边闭合并优选在内部和/或外部有吸收力。
根据图1，管12仅在部分长度上围绕光学表面S4和S5之间的有用光的束包络，精确而言，该部分长度为有用光的束包络不与光学表面S3和S4之间的有用光的束包络或与光学表面S5和S6之间的束包络或与光学表面S6和像平面之间的束包络相交叠的区域。
为了更好实现束包络的无交叠区域，管12还能够具有诸如在图1中用虚线补充的形状。
因此，在该情况中，管12在光学表面S4和S5之间的有用光的束包络的整体长度上延展，其中所述束包络不与光学表面S3和S4、或S5和S6、或S6和像平面之间的束包络相交叠。
在根据图1和图2的示范性实施例中，管12具有圆锥台的形状，在该情况中，圆锥台的末端不需要必须彼此平行延伸，如从图1的图示由虚线所示的。在本发明的含意内，“圆锥台”包含管从一端到另一端从直径上线性加宽的所有几何形状，在该情形，管的底面积能够是任何闭合的一维曲线，也就是说包括非圆形曲线。
管12在尽可能最小而不接触束包络SH的距离围绕光学表面S4和S5之间的有用光的束包络。
在投射物镜10中，管12布置在中间像Z的附近，但由于光学表面S3的结构原因，其不能达到中间像Z那么远。
图3示出用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜20的另一示范性实施例。
以光传播的次序，投射物镜20在物平面O和像平面B之间具有8个光学表面S1至S8。光学表面S6具有通孔A1、光学表面S5具有通孔A2、光学表面S8具有通孔A3，而光学表面S7具有通孔A4。
光学表面S1至S8由镜实现，从而投射物镜20是反射投射物镜。与图1的图示相比，图3中的图示示出关于光轴OA成对称的光学表面S1至S8，每种情况中施加有用光的每一光学表面的区域由在每个光学表面S1至S8的从图3中所描述的有用光的束包络产生。与图1相比，图3中未示出光束的遮挡的部分区域。
光学表面S1至S8的布置在Z1产生第一中间像并在Z2产生第二中间像。
管22布置在光学表面S4和S5之间，所述管沿周边围绕光学表面S4和S5之间的有用光的束包络，管22在光学表面S4和S5之间的有用光的束包络的部分长度延展，该部分长度中有用光不与光学表面S3和S4、及S5和S6、及光学表面S6和像平面之间的有用光相交叠。
如图3所揭示的，管22围绕中间像Z1中以及中间像Z1的两侧的有用光的束包络。
此外，管22经过光学表面S6中的通孔A1，这使得对于管22而言可以机械地固定，具体而言固定到通孔A1。
由于中间像Z1两侧的有用光的束包络具有双圆锥台的形状，管22同样也有利地形成为双圆锥台。
图14示出管22本身。
就像管12，管22在其纵向末端24和26开口并具有壁28，该壁对感兴趣的波长范围的光是不透明的并优选在内部和/或外部有吸收力。
除了双圆锥台形状的管22，还可以在图3的投射物镜20的管22的位置布置根据图2的两个管，这些管被相应地布置，其窄的末端相面对。
图5示出用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜30的再一示范性实施例。
图30在在物平面O和像平面B之间具有总共10个光学表面S1至S10，所述光学表面被实现为镜，从而投射物镜30是反射型的。
投射物镜30在Z1、Z2和Z3产生三个中间像。如同图3，图5中未示出光束的遮挡部分区域。
在投射物镜30中，光学表面S4和S5之间的中间像Z1的区域中的有用光的束包络在部分长度上由管32围绕，该部分长度不与有用光的相邻束包络交叠，并且此外，光学表面S6和S7之间的有用光的束包络由第二管34围绕。
管32和34本质上对应于根据图3的示范性实施例的管22。
在中间像Z2的区域中，光学表面S8具有通孔A1，其中有利地布置有管34。更多的通孔位于光学表面S7、S9和S10，所述通孔由A2、A3和A4标示。
上述的投射物镜10、20和30尤其适合在EUV光刻中使用。

Claims (13)

1.用于微光刻的具有遮挡光瞳的投射物镜，包括具有提供用于施加有用光的第一区域的第一光学表面(S4)，和具有提供用于施加有用光的第二区域的至少一个第二光学表面(S5)，并且包括第三光学表面(S6)，所述第三光学表面(S6)提供有通孔并且布置在第一光学表面(S4)和第二光学表面(S5)之间，所述通孔用作有用光的通路，在该投射物镜的操作期间，有用光的束包络(SH)在第一区域和第二区域之间延展，其特征在于，在光传播方向的输入侧和输出侧开口并用于屏蔽散射光的至少一个管(12；22；32、34)布置在第一光学表面(S4)和第二光学表面(S5)之间，所述管的壁在有用光的波长范围是不透明的，并且所述管在有用光的传播方向至少在所述束包络(SH)的部分长度上延展并沿周边围绕所述束包络(SH)，而且所述管(12；22；34)布置在所述通孔中。
2.如权利要求1所述的投射物镜，其特征在于，第一光学表面(S4)和第二光学表面(S5)之间的有用光的束包络(SH)具有第一束包络，第二光学表面(S5)和第三光学表面(S6)之间的有光用的束包络(SH)具有第二束包络，并在所述第一束包络的部分长度上与有用光的所述第二束包络相重叠，所述管(12；22；32、34)至少在所述第一束包络的无重叠的部分区域的部分长度上延展。
3.如权利要求2所述的投射物镜，其特征在于，所述管(12；22；32；34)在所述第一束包络的无重叠的部分区域的整个长度上延展。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的投射物镜，其特征在于，所述管(12；22；32；34)以最小距离但不接触地围绕所述束包络(SH)。
5.如权利要求4所述的投射物镜，其特征在于，所述距离小于2mm。
6.如权利要求4所述的投射物镜，其特征在于，所述距离小于1mm。
7.如权利要求4所述的投射物镜，其特征在于，所述距离小于0.2mm。
8.如权利要求1至3中任一权利要求所述的投射物镜，其特征在于，在第一光学表面(S4)和第二光学表面(S5)之间产生中间像(Z；Z1、Z2；Z1、Z2、Z3)，并且所述管(12；22；32、34)至少布置在所述中间像(Z；Z1、Z2；Z1、Z2、Z3)的附近。
9.如权利要求1至3中任一权利要求所述的投射物镜，其特征在于，所述管(12；22；32、34)的内部几何形状适于所述束包络(SH)的形状。
10.如权利要求9所述的投射物镜，其特征在于，所述管(12；22；32、34)形成为圆锥台形状。
11.如权利要求9所述的投射物镜，其特征在于，所述管(22；32、34)以双圆锥台形状的方式形成或者至少两个圆锥台形状的管(12)围绕所述束包络。
12.如权利要求1至3中任一权利要求所述的投射物镜，其特征在于，其为反射型。
13.如权利要求12所述的投射物镜，其特征在于，其设计用于EUV微光刻。
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