CN102033436A - 微光刻投射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微光刻投射系统，用于将物体平面中的物体投射成像平面中的图像。所述微光刻投射系统包括：第一镜、第二镜、第三镜、第四镜、第五镜、第六镜、第七镜和第八镜，这些镜位于从所述物体平面到所述像平面的光路中，其中所述投射系统具有清楚的出射光瞳，并且其中，所述第一镜、所述第二镜、所述第三镜、所述第四镜、所述第五镜、所述第六镜、所述第七镜、和所述第八镜中的每一个都具有占用空间，并且其中，所有占用空间在与所述投射系统的对称轴平行的方向上可延伸，而不会与所述投射系统的其它镜的任何占用空间互相交叉，且不会与在所述投射系统中从所述物体平面到所述像平面传播的光的光路互相交叉。

Description

微光刻投射系统
本申请是申请日为2006年4月27日且发明名称为“使用偏振光的微光刻曝光装置及具有凹面主镜和凹面辅镜的微光刻投射系统”的中国专利申请No.200680015147.1的分案申请。
相关申请交叉参考
本申请要求于2005年5月3日提交给美国专利商标局的美国临时申请60/677,276的优先权。美国临时申请60/677,276的内容整体结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种在波长≤100nm处操作的投射曝光装置或设备尤其涉及一种用于利用≤20nm的波长进行EUV光刻的投射曝光装置以及一种用于将物体平面中的物体在像平面中投射成图像的微光刻投射系统。
背景技术
作为用于＜130nm(尤其优选地＜100nm)投射结构的可能技术，已经讨论了利用≤100nm波长的光刻技术，尤其是利用1nm到20nm范围内的波长的EUV光刻技术。光刻系统的分辨率以下面的等式描述：
RES = k 1 * λ NA
k1表示光刻工艺的具体参数，λ表示入射光的波长，而NA表示系统的图像侧数值孔径。
为了获得尽可能高的分辨率，必须使系统具有尽可能大的图像侧数值孔径NA。
作为利用小于100nm(尤其是小于20nm)短波长的微光刻技术的投射系统，已经讨论了具有四个镜、六个镜、甚至八个镜和更多镜的微光刻投射系统。
例如从US 2003/0147130、US 2003/0147149、US 6,213,610或US6,302,548中，用于微光刻技术的4镜投射系统已经成为公知的。
在US 6,353,470、US 6,255,661、以及US 2003/0147131中公开了用于微光刻技术的6镜投射系统。
从US 6,710,917、US 6,556,648、和US 6,781,671、以及US 2004/0189968中，8镜投射系统已经成为公知的，该8镜投射系统由于多种光学表面，所以相对于上述4镜投射系统和6镜投射系统具有更多校正可能性，因此为了光刻目的，可以在较大数值孔径上以足够的精度校正波阵面。
根据US 2004/0189968的8镜投射系统具有的不足在于，待从物体平面成像到像平面中的场的中心场点(central field point)的主射线角度在物体平面中＞10°。如果使用物体平面中的反射EUV掩模，则由于应用于掩模进而应用于该场上的增大的CD变化的吸收结构，较大的主射线角度造成阴影增大，即，不同方位的线性结构(例如，水平和竖直结构)以不同的质量成像，或具有不同的分辨率限制。
根据US 2004/0189968，8镜投射系统中EUV掩模上的这种高主射线角度的原因在于在从物体平面到像平面的光路中的第一镜的凸面以及在光路中的投射系统的第二镜的凹面。
在从US 6,556,648和US 6,781,671已知的8镜投射系统或所谓的8镜投射物镜中，光路中的第一镜是凹面镜，而光路中的第二镜是凸面镜。
这种类型的实施例造成光路中的第二镜上的高入射角度，进而造成像差(即图像误差)增大。而且，镜的反射率降低。
根据US 6,781,671和US 2004/0189968，8镜投射系统的另一不足在于第一镜的半径的绝对值相对较大。具有这种类型半径的镜只能以高难度制造和测量。例如，需要具有很长空腔的半径测量装置来测量这种类型的镜。测量过程期间的大气干扰(压力和温度变化)可能破坏干涉测量(interferometric)表面测试的测量结果。通常，大气干扰对较短空腔的影响要小于对较长空腔的影响。
发明内容
在具有很大图像侧数值孔径NA的所有微光刻投射系统中存在的问题是在从物体平面到像平面的光路中的镜的一些镜表面上出现下述情况，即，在光路中穿过微光刻投射物镜从物体平面到达像平面的光束丛(beam bundle)中的光束的入射角度非常高。对于图像侧数值孔径NA＞0.3的物镜，这些入射角度在某些镜上大于20°。
对于如此高的入射角度，用于将物体侧结构投射到图像侧结构上的光的偏振特性受到影响，原因是对于不同的偏振状态(即s偏振和p偏振)，反射率及反射所造成的相移(phase shift)两者都不同。
为了克服现有技术的不足，根据本发明的第一方面，使用波长≤100nm(尤其是在使用波长≤20nm的EUV光刻范围内)的微光刻投射曝光装置包括照明系统，该照明系统使用所限定的偏振状态的光来照亮物体平面中的场。物体平面中所反射的偏振光到达投射系统，并将物体平面中所照亮的场以及位于物体平面中的物体(例如标线(reticle)或掩模)投射到像平面中。偏振光在光路中穿过投射系统从物体平面到达像平面。
该投射系统优选地具有图像侧数值孔径NA≥0.3；优选地≥0.35；更优选地≥0.4；最优选地≥0.45；更优选地≥0.5。
优选地，以使投射系统的透射性最大化的方式选择偏振状态。
在本发明的替换实施例中，以将基本上为s偏振的光提供到投射系统的具有最大入射角度的主射线(CR)的镜上的方式来选择所限定的偏振状态，所述主射线起源于物体平面中的场的中心场点并入射到所述镜上。在本申请中，相对于镜基本上为s偏振意味着入射到镜的镜面上的至少90％的光是s偏振的。入射到镜面上的其余光可以是p偏振或非偏振的。
在优选实施例中，入射到镜面上的大约95％或更多的光为s偏振，并且在最优选实施例中，入射到镜面上的大约98％或更多的光为s偏振。
在本发明的替换实施例中，以将基本上为s偏振的光提供到像平面中的方式来选择所限定的偏振状态。
在本申请中，相对于像平面基本上为s偏振意味着入射到像平面上的至少90％的光是s偏振的。入射到像平面上的其余光可以是p偏振或非偏振的。
在优选实施例中，入射到像平面上的大约95％或更多的光为s偏振，并且在最优选实施例中，入射到像平面上的大约98％或更多的光为s偏振。
为了提高具有较大图像侧数值孔径NA(尤其是图像侧数值孔径NA≥0.3；优选地＞0.35；尤其优选地≥0.4；尤其优选地≥0.45；尤其优选地≥0.5)和/或具有从物体平面到像平面穿过投射系统的光束丛的光束以较高入射角度入射的镜的投射系统中的投射特性，所限定的偏振状态被选择成例如使得将基本上为s偏振的光提供到像平面中。
通过在具有感光基板(诸如晶片)的像平面中提供基本上为s偏振的光，即使以较大角度入射，仍可确保高质量投射。s偏振光被理解为在特定平面中(例如，像平面中)被切向偏振的光。
在本发明的第一实施例中，照明系统具有特定偏振状态的光源，诸如同步光源。s偏振光作为优选的偏振而被使用。
在替换实施例中，光源的光发射非偏振光也是可行的。在这种类型光源的情况下，照明系统中安装有偏振光学元件，从而具有所限定的偏振状态的光照亮物体平面中的物体，并通过反射到达投射系统。
可以在偏振器的帮助下设定所限定的偏振状态。例如，在偏振器的帮助下，可以以入射平面中的光基本上被s偏振到镜上的方式来设定偏振状态，其中该镜在整个投射系统中具有最大的主射线入射角度。由于在镜面发生每次反射时偏振被旋转，所以在不同镜面上可以存在不同的偏振状态。在本申请中，基本上为s偏振意味着入射到镜面上的至少90％的光为s偏振。入射到镜面上的其余光可以为p偏振或非偏振。
在优选实施例中，入射到镜面上的大约95％或更多的光为s偏振，并且在最优选实施例中，入射到镜面上的大约98％或更多的光为s偏振。
关于提供所限定的偏振状态的光，可参照US 2004/0184019，其公开内容全部结合于本申请中。
在另一优选的示例性实施例中，物体平面中的偏振状态可以被选择成使得物镜或投射系统的透射性最大化。这可以在算法的帮助下进行，例如，该算法可改变物体平面中的偏振状态，直到投射系统的透射性最大化，即，在投射系统的像平面中存在最大的光强度。
根据本发明的第二方面，提供了一种微光刻投射系统，该微光刻投射系统的区别在于大孔径并避免了现有技术的不足。
该第二方面通过具有至少优选8个镜的微光刻投射系统而实现，在微光刻系统中，在从物体平面到像平面的光路中的第一镜以及在该光路中的第二镜具有以下表面之一：
-第一镜具有凹面，而第二镜具有平面，或者
-第一镜具有平面，而第二镜具有凹面，或者
-第一镜和第二镜两者都具有凹面。
而且，微光刻投射物镜的所有非平面镜的镜半径的绝对值均小于5000mm。
通过将从物体平面到像平面的光路中的第一镜被实施为凹面镜，即使在物体侧孔径NAO＝0.125处，物体平面的物体处也可出现很小的主射线角度，该角度优选地小于7.5°。在主射线角度小于7.5°的情况下，可以照亮物体平面中的物体而不会有阴影，而且还可以最小化反射物体(尤其是反射式EUV掩模)的阴影效果。
由于第二镜表面为凹面镜，所以实现了尤其是在第二镜上的较小的入射角度。通过第二镜上的较小的入射角度，使得最有可能由涂层造成的相位和幅值误差最小化。
通过使微光刻投射系统的所有镜的镜半径的绝对值小于5000mm，显著地简化了镜的制造，尤其是对于半径测量而言。
如果在投射系统的从物体平面到像平面的光路中的最先的两个镜上的光能均匀地分布，则是特别有利的。光能在这两个镜上的分布的测量由镜半径之比给出。
当满足条件
Figure BDA0000044181400000052
时，如在本申请中所限定的一样，优选地将在从物体平面到像平面的光路中的第一镜与从物体平面到像平面的光路中的第二镜之间的光能设置为均匀分布。
光路中的第二镜优选地具有比第一镜更大的半径。
这具有以下的优点，即当为了避免晕影(vignetting)效应而减少或缩小(stop down)数值孔径时，在本示例性实施例中优选地位于第二镜上或第二镜附近的孔径光阑不必非得移动到镜中。
如果微光刻投射物镜的各个镜的每个占用区域(used area)均具有占用空间(体积要求，volume claim)，则这是特别优选的，该占用空间也称为后部安装空间，在占用区域内从镜前方测量，该占用空间具有足够大的深度，使得镜具有足够的厚度进而具有稳定性。而且，该占用空间使得容易从物镜外部接近这些镜，并且可以容易地将这些镜安装在安装台上。在本申请中，将镜的占用区域理解为镜表面的区域，从物体侧到像侧穿过物镜的光束丛的光束入射到该镜表面的区域上。
平行于光轴并在该占用区域内从镜前方测量的占用空间(其还被表示为后部安装空间)的深度优选地大于特定镜的直径值的1/3。可替换地，在优选实施例中，该占用空间的深度至少为50mm。
在本发明的另一实施例中，提供了具有至少8个镜的微光刻投射系统，其中，该投射系统具有不会晕影的清楚的出射光瞳，并且每个镜均包括占用空间。每个镜的占用空间不会相互穿过(penetrate)，并且所有占用空间可以沿与投射光学系统的对称轴平行的至少一个方向扩展，而不会与投射光学系统中的光路或投射系统的任何其它镜的占用空间相交叉。
投射光学系统的对称轴例如是本申请的图2中示出的物体平面中被照亮的物体场的对称轴。优选地，物体平面中被照亮的物体场的对称轴平行于场的y方向或扫描方向。如果该对称轴是如上所述的物体场的对称轴，则根据本发明占用空间可以沿与y方向平行的方向延伸。
包括至少8个具有这种占用空间布置的镜的投射光学系统的优点在于，至少从一侧很容易接近这些镜。通过这种测量，可以很容易安装每个镜的占用区域。而且，例如在污染的情况下，可以很容易更换每个镜。此外，例如，如果这些镜必须由冷却线来冷却，可以很容易将衬里安装于每个镜。
由于在具有至少8个镜的投射光学系统中，通过投射系统的光传播的光路必须不仅在从物体平面朝向像平面的方向上传播，而且前后传播，以便提供具有合理轨迹长度的系统，所以难以且不值得找到这样的设计方案，即在该设计方案中，光路不与镜的占用空间互相交叉，尽管例如从US 6,867,913中可以得知6镜系统的设计方案。而且，在包括至少8个镜的投射光学系统中，与从US 6,867,913中已知的6镜系统相比，必须在两个附加镜之间提供另外两个光路。必须将两个附加镜在投射物镜内的位置选择成使得所述另外两个光路不会晕影，并且这些光路不会与任何占用空间互相交叉。即使可以从6镜系统得知设计方案，但是当为具有至少8个镜的投射系统寻找设计方案时，这也是必须克服的另一个问题。
根据本发明的微光刻投射系统优选地是具有至少8个镜的微光刻投射系统。优选地，这些投射系统具有的图像侧孔径NA＞0.3，优选地NA＞0.35，优选地NA＞0.4。场宽度(即扫描狭缝长度)优选地大于1mm，优选地大于1.5mm和2mm，并且尤其优选地在图像侧处大于2mm。
附图说明
下面将根据不限于此的示例性实施例和附图对本发明进行一般性地描述。
图1示出了镜的占用区域或所谓的有用区域的定义；
图2示出了投射系统的物体平面中的场的形状；
图3a和图3b示出了在不同入射角度下不同偏振状态的反射行为；
图4a.1、图4a.2和图4b示出了根据本发明的投射系统的第一实施例，该投射系统具有8个占用区域、图像侧数值孔径NA＝0.4、以及图像侧环状场尺寸为2×26mm2。
图5a和图5b示出了微光刻投射系统的第二实施例，该微光刻投射系统具有的图像侧数值孔径NA＝0.5且图像侧环状场尺寸为1×26mm2。
图6a和图6b示出了根据本发明的优选用于EUV微光刻的微光刻投射系统的第三实施例，该微光刻投射系统具有的图像侧数值孔径NA＝0.5且图像侧环状场尺寸为2×26mm2。
图7示出了包括照明系统和微光刻投射系统的投射曝光装置。该投射曝光装置优选地包括发出偏振光的光源。
图8示出了尤其是根据本发明的包括照明系统和微光刻系统的投射曝光装置，该投射曝光装置具有发出非偏振光的光源及用于设定偏振状态的元件。
具体实施方式
图1示出了在本申请中需要理解的占用区域和占用区域的直径。
图1示出了具有肾形的场，作为在投射物镜的镜的镜表面上的照明区域1的实例。当根据本发明的投射系统用于微光刻投射曝光装置中时，对于一些占用区域来说期望这种类型的形状。包络圆2完全包围该肾形，并在两点6、8处与肾形的边缘10重合。包络圆总是为包围占用区域的最小的圆。于是从包络圆2的直径可得到占用区域的直径D。镜上的照明区域可以具有除肾形之外的其它形状，例如圆形，例如在第二镜上也是可行的。
图2例如示出了EUV投射曝光装置的在投射物镜的物体平面中的物体场11，该物体场在根据本发明的投射系统的帮助下在像平面中成像，感光物体(诸如晶片)位于该像平面中。像场的形状对应于物体场的形状。对于在微光刻技术中经常使用的微缩投射系统，像场与物体场相比被缩小预定的系数，例如对于4∶1的投射系统，缩小的系数为4，或者对于5∶1的投射系统，缩小的系数为5。对于EUV光刻系统，物体场11具有一段环形场的形状。
该段环形场11具有对称轴12。在本发明的优选实施例中，可以沿与物体场的对称轴12平行的方向放大每个镜的占用空间，例如图4a.2中所示。
而且，图2中示出了在跨越物体平面和像平面的中心场点15中x、y、z坐标系的x轴和y轴。从图2中可见，环形场11的对称轴12沿平行于y轴的方向延伸。同时，y轴与布置成环形场扫描器的EUV投射曝光装置的扫描方向重合。于是y方向与环形场扫描器的扫描方向重合。X方向是在物体平面内与扫描方向垂直的方向。
在图2中，F表示场的宽度，也称为扫描狭缝宽度，S表示弧长，而R表示场半径。在形状上与物体场对应的像场在像平面中具有优选≥1mm(更优选≥2mm)的场宽度F。弧长S在像平面中优选≥10mm，更优选≥26mm。
在图3a和图3b中，示出了Mo-Si多层系统的反射率。对于不同的入射角度，这种多层系统用作本投射物镜的镜上的反射涂层。参考标号100表示非偏振光的反射率，参考标号110表示s偏振光的反射率，而参考标号120表示p偏振光的反射率。可见，例如在目前用于EUV光刻技术中的所使用的13.5nm波长处的反射率在反射表面上的10°入射角度处仅稍稍不同。
图3b示出了类似于图3a的层结构的反射率，但具有最适宜的30°入射角度。非偏振光的反射率以200表示。s偏振光的反射率以210表示，而p偏振光的反射率以220表示。从图3b可见，p偏振光的反射率在所使用的13.5nm波长处仅大约为0.45，而s偏振光的反射率仅略降低，并且即使在入射到反射表面上的光的入射角度为30°时也大约为70％(对应于0.7)。
由此可见，如果主要使用偏振光(尤其主要使用s偏振光)来将处于物体平面中的标线通过投射系统投射到像平面中，则是有利的。
例如，照明系统提供的是具有13.5nm已用或操作波长的光。原则上在该照明系统中可以以两种方式产生主要的s偏振光。在本发明的第一实施例中，照明系统包括已经发射s偏振光的光源，诸如同步辐射源。在可替换实施例中，照明系统包括发射非偏振光的光源。光在该照明系统内借助于偏振器而被偏振，从而物体平面中的标线例如基本上被s偏振光照亮。
在接下来的图4a.1、4a.2、4b、5a、5b、6a、6b中，示出了根据本发明的微光刻投射系统的三个示例性实施例。这些实施例包括8个镜且具有清楚的出射光瞳。在图4a.1、4a.2、4b、5a、5b、6a、6b所示的实施例中，在从物体平面到像平面的光路中的第一镜和第二镜是凹面镜，并且所有镜的半径的绝对值均小于5000mm。
图4a.1至图6b所示的三个示例性实施例的数据总结在下面的表1中：
表1：
Figure BDA0000044181400000091
示例性实施例1表示图4a.1、4a.2和图4b中所示的8镜物镜的实施例，示例性实施例2表示图5a和图5b中所示的实施例，而示例性实施例3表示图6a和图6b中所示的实施例。
表1中列出了像平面中的波长和数值孔径、像平面中的场尺寸、像平面中的最大场半径、波阵面误差、失真、以及物体(即，中心场点处的标线)处的主射线角度。
如图4a.1、4a.2所示，第一示例性实施例包括物体平面300。物体平面300中的物体在根据本发明的投射系统的帮助下成像到像平面400中。从物体出发，光束经过微光刻投射系统从物体平面300到像平面400。物体处的主射线角度用y表示。光路中的第一镜以S1表示，光路中的第二镜以S2表示，光路中的第三镜以S3表示，光路中的第四镜以S4表示，光路中的第五镜以S5表示，光路中的第六镜以S6表示，光路中的第七镜以S7表示，并且光路中的第八镜以S8表示。在所示的实施例中，中间像(intermediate image)Z设置在第六镜(S6)与第七镜(S7)之间的光路中。
图4a.1是由x、y、z坐标系的y方向和z方向跨越的子午截面(meridional section)，仅示出了8个镜S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8的占用区域、光路10000、光轴HA以及像平面400。图4a.2也是与图4a.1相同的子午截面，但还示出了与每个镜或占用区域相关的占用空间B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8。
从图4a.1可见，光路中的第一镜S1是凹面镜，并且光路中的第二镜S2也是凹面镜。光阑(stop)B位于第二镜S2上或附近。图像侧数值孔径为0.4。图4a.1中未示出特定镜的整个镜面，而是仅示出了其占用区域，从物体平面经过物镜或投射系统到像平面的光入射在所述占用区域上。图4a.1中示出了位于物体平面300中的待被照明的场的中心场点中的x、y、z坐标系的y方向和z方向。图4a.1示出了由y方向和z方向限定的子午平面中的投射系统。该子午平面包括光轴HA。从图4a.1可清楚地看出，镜S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8的各个镜片段或占用区域在平行于y轴进而投射系统的对称轴的方向上均可从顶部或底部自由接近。因此，不必为了安装镜片段，而与从物体平面300经过物镜到像平面400的光束路径接合。投射物镜的光轴由HA表示，各个镜面围绕该光轴旋转对称。
而且，各个镜片段具有足够的占用空间或后部安装空间。这在图4a.2中示出。图4a.2示出了8个镜、光路、光轴HA以及像平面。图4a.2与图4a.1一样也是子午截面，但还示出了与每个镜或占用区域相关的占用空间，占用空间用于特定镜S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8的且以B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8标识。根据本发明，占用空间的深度T表示占用空间从镜的占用区域的中心点沿光轴HA的延伸程度。占用区域的中心点是与图2所示的物体平面中的物体场的中心场点相关的主射线CR入射到特定镜的占用区域上的入射点AUF。这在图4a.2中对于镜S8、S4和S1进行了具体示出。而且，从本示例性实施例可见，不同镜的占用空间或安装空间彼此不穿过。
在图4a.1和图4a.2所示的实施例中，最大入射角度出现在第三镜S3和第六镜S6上。为了确保足够的投射质量，有利地将物体平面300中的物体通过图4a.1和图4a.2所示的微光刻投射系统在偏振光(优选s偏振光)的帮助下投射为像平面400中的图像。
图4b示出了用于图4a.1和图4a.2所示的示例性实施例1的主射线在场上(沿扫描方向)的失真。由此可见，主射线失真作为场高度的函数在±0.2nm的范围内。失真曲线具有次数＞3的多项式的形状，因此在场上得以很好地校正。
表2中列出了图4a.1和图4a.2(示例性实施例1)所示的微光刻投射系统的编码V格式(Code V-format)的光学数据。使用了下面的标识：
物体：物体平面：
镜1：镜S1
光阑：光阑
镜2：镜S2
镜3：镜S3
镜4：镜S4
镜5：镜S5
镜6：镜S6
镜7：镜S7
镜8：镜S8
半径：特定镜面的曲率半径
图像：像平面
表2：
Figure BDA0000044181400000111
Figure BDA0000044181400000121
可以从表2的下部中选取用于特定镜的圆锥常数K和非球面系数A、B、C、D、E、F、G。
从表2可见，所有镜的曲率半径都小于1800mm。
图5a和图5b示出了根据本发明的第二示例性实施例。图5a示出了根据本发明的8镜投射系统另一实施例的各个占用区域的布置。图5a是在物体平面中由x、y、z坐标系的y方向和z方向限定的子午平面的截面。
与图4a.1和图4a.2中相同的部件被提供以相同的参考标号。图5a中所示的系统具有为0.5的较高的图像侧数值孔径。在1mm的场高度处，主射线在场上的失真如图5b所示。如同图4a.1和图4a.2所示的系统中，在图5a所示的系统中，8个镜的每个占用区域在平行于对称轴的方向(即，平行于y方向的方向)上至少从顶部或底部可自由接近。图5a所示系统的编码V格式的光学数据可以从表3中选取。使用了下面的标识：
物体：物体平面：
镜1：镜S1
光阑：光阑
镜2：镜S2
镜3：镜S3
镜4：镜S4
镜5：镜S5
镜6：镜S6
镜7：镜S7
镜8：镜S8
半径：特定镜面的曲率半径
图像：像平面
表3：
Figure BDA0000044181400000131
Figure BDA0000044181400000141
由于图5a和图5b所示的示例性实施例中的图像侧孔径大于图4a.1、4a.2和图4b所示的示例性实施例中的图像侧孔径，所以获得了更高的分辨率。从表3的下部，可以选取圆锥常数K和非球面系数A、B、C、D、E、F、G。
图6a和图6b示出了本发明的示例性实施例3。图6a示出了投射系统在包括于物体平面中所限定的x、y、z坐标系的y方向和z方向的子午平面中的截面。图6b示出了主射线在场上沿扫描方向的失真。本示例性实施例基本对应于示例性实施例2，但相比于示例性实施例2，示例性实施例3中的扫描狭缝宽度增大了1mm，总计2mm。通过更长的扫描狭缝可以改进剂量控制，即，通过较大的扫描狭缝减少了像平面中的由于光源的脉冲操作而造成的不可避免的剂量波动。
图6a和图6b中与图4a.1、4a.2、4b、5a和图5b中相同的部件被提供以相同的参考标号。
下面的表4给出了用于图6a和图6b所示系统的编码V格式的光学数据。使用了下面的标识：
物体：物体平面：
镜1：镜S1
光阑：光阑
镜2：镜S2
镜3：镜S3
镜4：镜S4
镜5：镜S5
镜6：镜S6
镜7：镜S7
镜8：镜S8
半径：特定镜面的曲率半径
图像：像平面
表4：
Figure BDA0000044181400000151
Figure BDA0000044181400000161
表4的下部描述了圆锥常数K和非球面系数A、B、C、D、E、F和G。
图7示出了用于具有根据本发明的投射物镜1200的微光刻技术的投射曝光装置，该投射物镜具有如图4a.1和图4a.2所示的8个占用区域或镜。
在图7所示的实施例中，投射曝光装置1000包括偏振辐射源1204.1，该偏振辐射源作为光源发射偏振光。
偏振辐射源1204.1的光在照明系统1202的帮助下被引导到投射曝光装置的投射系统的物镜平面中，并使用偏振光照亮投射系统的物体平面1203中的场。物体平面1203中的场具有如图2所示的形状。
照明系统1202可以如同例如题为“illumination system，in particular for EUV lithography(尤其是用于EUV光刻技术的照明系统)”的WO2005/015314中所描述地那样实施。
根据本发明，该照明系统优选地使用偏振光照亮投射物镜或投射系统的物体平面中的场。
收集器1206是切向入射式(grazing-incidence)的收集器，如同从WO02/065482A2所得知的。在光路中的收集器1206之后，定位有栅格滤谱器1207，其与位于光源1204.1的中间像ZL附近的光阑1209一起用于这样的目的，即，将波长不等于所使用的13.5nm波长的不期望的辐射过滤出去，并例如防止该不期望的辐射进入光阑后面的照明系统中。
例如具有122个第一光栅元件的第一光学光栅元件1210位于光阑后面。第一光栅元件在平面1230中提供二次光源。具有第二光栅元件的第二光学元件1212与光路中的在第二光栅元件之后的光学元件1232、1233、和1234一起将场成像到与投射物镜1200的物体平面1203重合的场平面中。具有第二光栅元件的第二光学元件位于设置有二次光源的平面1230附近或位于该平面中。例如，结构掩模1205(标线)位于投射系统的物体平面1203中，该结构掩模在投射系统1200的帮助下使用偏振光而被成像到投射系统1200的像平面1214中。具有感光层的基板1242位于像平面1214中。该具有感光层的基板可以依次通过曝光和显影工艺构造，形成微电子器件，例如具有多层电路的晶片。在场平面中示出了原点处于中心场点的x、y、z坐标系的y方向和z方向。
从图7和图8很显然，对于波长＜100nm(尤其是波长例如为用于EUV光刻的13.5nm)的光刻，不仅投射系统是反射光学系统，而且照明系统也是反射式光学系统。在反射式光学系统中，反射光学部件(诸如镜)将例如来自物体平面的光引导到像平面。在反射式照明系统中，照明系统的光学部件是反光的。在这种系统中，光学元件1232、1233、1234为镜，具有第一光栅元件的第一光学元件1210是具有作为第一光栅元件的多个第一镜面(mirror facet)的第一光学元件，并且具有第二光栅元件的第二光学元件1212是具有第二镜面的第二光学元件。
微光刻投射系统1200优选地是根据本发明的投射系统，最优选地是具有8个镜的反射式投射系统，其中在从物体平面到像平面的光路中的第一镜是凹面镜，并且第二镜是凹面镜。而且，该微光刻投射系统优选地具有清楚的出射光瞳。因此，图7中所示的投射系统1200如同图4a.1至图4b一样实施，即，其总共包括8个镜：第一镜S1、第二镜S2、第三镜S3、第四镜S4、第五镜S5、第六镜S6、第七镜S7和第八镜S8。在投射系统的从物体平面1203到像平面1214的光路中的第一镜S1和第二镜S2被实施为凹面镜。对于投射系统和精确的光学数据，参照图4a.1至图4b。
在本发明的替换实施例中，光源1204.2发射波长例如在EUV范围1-20nm内的非偏振光。图8中示出了具有这种类型光源的投射曝光装置2000。照明系统2200包括收集器2206，该收集器在本例中作为法向入射式(normal-incident)收集器而实施。法向入射式收集器2206收集光源1204.2的非偏振光并将其引导到具有第一光栅元件的第一光学元件2210。第一光学元件的第一光栅元件在平面2230中形成二次光。具有第二光栅元件的第二光学元件2212位于该平面2230中或该平面附近。与在光路中位于具有第二光栅元件的第二光学元件2212之后的镜2232、2233、2234一起，投射物镜2200的物体平面2203中的场被成像。
为了使偏振光到达投射系统2200，在投射系统中从光源直到第一镜S1的光束通路中设置一设定偏振状态的元件。在照明系统中设定偏振状态的该元件优选地仍旧位于照明系统中。通过使用在照明系统2202中设定偏振状态的元件，不仅可以使用不产生偏振光的光源(例如，激光等离子源或放电源)，而且还可以通过这种元件使偏振状态适于光刻需求。如图7，照明系统是包括反射光学元件(诸如镜)的反射照明系统。
切向入射式镜2234在图8所示的投射曝光装置的示例性实施例中提供对偏振状态的设定。因此，切向入射式镜2234也称为偏振器或偏振元件。可替换地，取代切向入射式镜2234，线栅(未示出)可以用作设定偏振状态的元件。在线栅作为设定偏振状态的元件的情况下，s偏振光沿其中定位有掩模的标线2205的物体平面2203的方向而被反射到元件上，并且p偏振光穿过该元件。从标线2205反射的偏振光利用根据本发明的投射系统2200而被成像到投射系统的像平面2214中，该投射系统中定位有包括感光层的基板。投射物镜是图4a.1至图4b中所示的投射物镜。所有的光学数据可以从图4a.1至图4b的描述中选取。而且，参考标号与图4a.1至图4b中的标号相同。
当然，本领域技术人员在不背离本发明宗旨的前提下，可以根据图4a.1至图4b更换特定的投射物镜，如图7和图8所示，即，使用用于光刻技术的投射曝光装置中的、波长在EUV范围内的偏振光。
具体地，还可以使用根据本申请的图5a和图6a的投射系统。
对于波长在EUV范围内的偏振光的光刻技术，其它投射系统也是可行的，诸如US 6,710,917中所公开的8镜投射系统、US 6,660,552中所公开的6镜投射系统、US 6,577,443中所公开的4镜投射系统。上述美国专利的公开内容整体结合在本申请中。
本发明第一次提出了其中各个镜的半径的绝对值小于5000mm的微光刻投射系统。而且，根据本发明的微光刻投射系统的区别在于，光学能量均匀分布在从物体平面到像平面的光路中的最先的两个凹面镜上。
而且，本发明第一次提出了波长在EUV范围内(即，具体地在1nm到20nm之间)的微光刻投射曝光装置，与现有技术公知的投射曝光装置相比，该微光刻投射曝光装置的区别在于，在较大孔径的投射物镜处具有非常小的图像误差。由于这样的事实，即所限定的偏振状态的偏振光第一次由EUV波长范围内的照明系统提供，所以这是格外重要的。
另外，提出了使用投射曝光装置制造微电子器件的方法。在该方法中，结构掩模(标线)位于投射曝光装置的物体平面中，并在投射系统的帮助下成像到位于投射系统的像平面中的感光层上。曝光后的感光层被显影，形成微电子器件的一部分或微电子器件本身。使用投射曝光设备生产微电子器件是本领域技术人员所公知的。

Claims (11)

1.一种微光刻投射系统，用于将物体平面中的物体投射成像平面中的图像，所述微光刻投射系统包括：
第一镜(S1)、第二镜(S2)、第三镜(S3)、第四镜(S4)、第五镜(S5)、第六镜(S6)、第七镜(S7)和第八镜(S8)，这些镜位于从所述物体平面到所述像平面的光路中，其中，
所述投射系统具有清楚的出射光瞳，并且
其中，所述第一镜、所述第二镜、所述第三镜、所述第四镜、所述第五镜、所述第六镜、所述第七镜、和所述第八镜(S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8)中的每一个都具有占用空间(B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8)，并且其中，所有占用空间在与所述投射系统的对称轴(12)平行的方向上可延伸，而不会与所述投射系统的其它镜的任何占用空间互相交叉，且不会与在所述投射系统中从所述物体平面到所述像平面传播的光的光路互相交叉。
2.根据权利要求1所述的微光刻投射系统，其中，至少所述第一镜或至少所述第二镜为平面镜。
3.根据权利要求1所述的微光刻投射系统，其中，至少所述第一镜(S1)为凹面镜，并且所述第二镜(S2)为平面镜，或者所述第一镜(S1)为平面镜，并且至少所述第二镜(S2)为凹面镜。
4.根据权利要求1所述的微光刻投射系统，其中，从所述物体平面到所述像平面的所述光路中的所述第一镜(S1)具有第一半径(R1)，并且从所述物体平面到所述像平面的所述光路中的所述第二镜(S2)具有第二半径(R2)，并且所述第一半径与所述第二半径的比值在的范围内。
5.根据权利要求1所述的微光刻投射系统，其中，所述图像侧孔径NA≥0.3，优选地≥0.35，更优选地≥0.4，更优选地≥0.45，更优选地≥0.5。
6.根据权利要求1所述的微光刻投射系统，其中，所述投射系统的至少所述第一镜(S1)、所述第二镜(S2)、所述第三镜(S3)、所述第四镜(S4)、所述第五镜(S5)、和所述第六镜(S6)位于以光轴(HA)为中心的布置中；
这些镜(S1、S2、S3、S4、S5、S6)中的每一个均具有占用区域，在光路(10000)中被引导得穿过所述投射系统的光束入射到所述占用区域上；
并且所述第一镜、所述第二镜、所述第三镜、所述第四镜、所述第五镜、和所述第六镜(S1、S2、S3、S4、S5、S6)中的每一个都具有占用空间(B1、B2、B3、B4、B5、B6)，从相应镜的占用区域中的中心点(AUF)开始平行于所述光轴(HA)来测量，所述占用空间(B1、B2、B3、B4、B5、B6)具有深度(T)，该深度大于所述镜的直径值的1/3，并且不同镜的所述占用空间彼此不穿过。
7.根据权利要求6所述的微光刻投射系统，其中，所述第七镜(S7)以所述光轴(HA)为中心定位，并且所述第七镜(S7)具有占用空间(B7)，从所述相应镜的占用区域中的中心点(AUF)开始平行于所述光轴来测量，所述占用空间(B7)具有深度(T)，该深度大于所述第七镜(S7)的直径值的1/3。
8.根据权利要求6或7所述的微光刻投射系统，其中，所述第八镜(S8)以所述光轴(HA)为中心定位，并且所述第八镜(S8)具有占用空间(B8)，从所述相应镜的占用区域中的中心点(AUF)开始平行于所述光轴来测量，所述占用空间(B8)具有深度(T)，该深度大于所述第八镜(S8)的直径值的1/3。
9.根据权利要求1所述的微光刻投射系统，其中，所述投射系统的至少所述第一镜(S1)、所述第二镜(S2)、所述第三镜(S3)、所述第四镜(S4)、所述第五镜(S5)、和所述第六镜(S6)位于以光轴(HA)为中心的布置中；
这些镜(S1、S2、S3、S4、S5、S6)中的每一个均具有占用区域，在光路(10000)中被引导得穿过所述投射系统的光束入射到所述占用区域上；
并且所述第一镜、所述第二镜、所述第三镜、所述第四镜、所述第五镜、和所述第六镜(S1、S2、S3、S4、S5、S6)中的每一个都具有占用空间(B1、B2、B3、B4、B5、B6)，从所述相应镜的占用区域中的中心点(AUF)开始平行于所述光轴(HA)来测量，所述占用空间(B1、B2、B3、B4、B5、B6)具有深度(T)，所述深度大于50mm。
10.根据权利要求9所述的微光刻投射系统，其中，所述第七镜(S7)以所述光轴(HA)为中心定位，并且所述第七镜(S7)具有占用空间(B7)，从占用区域中的中心点(AUF)开始平行于所述光轴来测量，所述占用空间(B7)具有深度(T)，所述深度大于50mm。
11.根据权利要求9或10所述的微光刻投射系统，其中，所述第八镜(S8)以所述光轴(HA)为中心定位，并且所述第八镜(S8)具有占用空间(B8)，从占用区域中的中心点(AUF)开始平行于所述光轴来测量，所述占用空间(B8)具有深度(T)，所述深度大于50mm。
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