CN104011568B

CN104011568B - 反射镜的布置

Info

Publication number: CN104011568B
Application number: CN201280064971.1A
Authority: CN
Inventors: J.劳夫; H.费尔德曼; M.莱
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2017-09-26
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: WO2013072377A3; US20140240686A1; DE102011086345A1; CN104011568A; JP6221160B2; WO2013072377A2; JP2014534643A; US9658533B2

Abstract

一种用于EUV辐射(14)的反射镜(20)，包含总反射表面(24)，该总反射表面具有第一EUV辐射反射区和至少一个第二EUV辐射反射区，其中所述EUV辐射反射区在结构上彼此定界开，所述第一区包含至少一个第一部分反射表面(22)，所述第一部分反射表面(22)在各个情况下由所述至少一个第二区沿着周边(31)围绕，所述至少一个第二EUV辐射反射区包含至少一个第二部分反射表面(23)，该第二部分反射表面以路径连接的方式实现且以连续方式实现。

Description

反射镜的布置

相关申请的交叉引用

通过引用将德国专利申请DE 10 2011 086 345.1的内容并入于此。

技术领域

本发明涉及一种投射曝光设备中用于EUV辐射的反射镜的布置。本发明还涉及一种用于EUV辐射的反射镜。另外，本申请涉及一种照明光学单元、一种投射光学单元、一种用于EUV投射曝光设备的光学系统以及一种EUV投射曝光设备。最后，本发明涉及一种制造微结构或纳米结构部件的方法以及一种根据所述方法制造的部件。

背景技术

从EP 1 927 892 A1中可知用于EUV辐射的反射镜和EUV投射曝光设备。

发明内容

本发明的目的是改善投射曝光设备的成像质量。该目的通过权利要求1的特征来实现。本发明的核心在于将反射镜的布置在投射曝光设备中，使得反射镜的第一辐射反射区布置在照明光学单元的光路中，第二辐射反射区布置在投射光学单元的光路中。因此，从整体来考虑，反射镜既是照明光学单元的一部分，也是投射光学单元的一部分。特别地，大孔径投射曝光设备的成像质量可通过这种反射镜的布置来改善。投射曝光设备的物侧数值孔径可尤其为至少0.4，尤其为至少0.5，尤其为至少0.6，尤其为至少0.7。

特别地，第二区形成位于投射光学单元的光路中的第一反射镜或第二反射镜。

特别地，第一区包含以分离方式实现的多个部分反射表面。所述部分反射表面形成分面，尤其是照明光学单元的光瞳分面。

反射镜优选根据以下描述来实现。

本发明的另一目的是开发用于EUV辐射的反射镜，使得可改善EUV投射曝光设备的光学质量。

该目的通过根据权利要求5的反射镜来实现。

根据本发明，已经认识到，投射曝光设备中的光路可利用单个反射镜来改善，该单个反射镜包含具有不同功能的多个不同辐射反射区。尤其已认识到，充当光刻掩模的掩模母版的反射率从用于照明的EUV辐射的特定入射角开始极大地下降。另一方面，在以小入射角照明掩模母版的情况下，尤其在垂直照明掩模母版的情况下(即，在照明光学单元的主光线的路径平行于光轴且在掩模母版处平行于掩模母版的垂直取向的情况下)，对照明和/或投射光学单元中的光路的遮拦以由结构工程支配的方式发生。因此，本发明提出将反射镜的总反射表面分为第一和至少一个第二辐射反射区，其中各区在结构上彼此定界开，第一区包含由至少一个第二区围绕的至少一个第一部分反射表面，至少一个第二辐射反射区包含至少一个第二部分反射表面，其以路径连接的方式实现且以连续方式实现，尤其是以无衍射边缘的方式实现。第二区还可整体上以连续方式实现(即，除边界之外以没有衍射边缘的方式)。第一区的各部分反射表面尤其可由至少一个第二区完全环绕。换句话说，所述部分反射表面可以孤立的方式布置在第二区中。在该情况下，第二区尤其不以简单连接的方式实现。反射镜的这种实施例使得可在单个部件中实现两个不同的反射镜。

特别地，在各情况下，所述至少一个第一部分反射表面相对于第二部分反射表面布置为其周边在各情况下形成边缘。特别地，在各情况下，第一部分反射表面可布置为在表面法线的方向上相对于第二部分反射表面偏移。总反射表面可在各个情况中以不连续的方式实现，尤其在周边的区域中。例如，这可通过第一部分反射表面在各个情况中作为分离元件应用于第二部分反射表面或布置在第二部分反射表面的切口中来实现。这促进了反射镜的结构化构造。

优选地，第一区包含多个分离的部分反射表面。第一部分反射表面的数量可为至少10，尤其是至少30，尤其是至少100，尤其是至少300，尤其是至少500，尤其是至少1000。第一部分反射表面可形成分面元件，尤其是光瞳分面，用于形成分面的照明光学单元。照明光学单元的独立照明通道可借助于这种分面元件形成。所述通道可与不同照明设定的预定照明角分布结合，以用于照明掩模母版。

根据一个特别有利的实施例，在关于反射镜的中心轴点镜像(point mirroring)的情况下，第一区的空间范围在第二区中占至少80％的比例。优选地，在关于反射镜的中心轴点镜像的情况下，第一区的空间范围在第二区中占至少90％的比例，尤其占至少95％的比例，优选占全部的比例。换句话说，对于每个第一部分反射表面，在各个情况下在第二区中存在共轭表面，使得由掩模母版反射的辐射的零级衍射从第一部分反射表面大部分、尤其是全部反射至第二辐射反射区中的第二部分反射表面上。

在已知通常使用的掩模母版的结构的情况下，通过第一和第二部分反射表面的针对性布置可预先确定反射光的哪个衍射级促使将所述掩模母版投射至像场中。该第一和第二部分反射表面的布置和实施例可尤其选择为对于特定掩模母版，反射辐射的至少或仅零级衍射和/或1级/-1级衍射和/或更高级衍射促使将所述掩模母版投射至像场中。

对于反射镜的结构化构造，有利的是第二部分反射表面实现为主基板上的反射涂层且至少一个第一部分反射表面在各个情况下实现为至少一个另外的辅助基板上的涂层。在该情况下，辅助基板可布置在主基板上或在主基板的开口中。

本发明的另一目的是改善照明光学单元、投射光学单元和用于EUV投射曝光设备的光学系统，以及EUV投射曝光设备。

这些目的通过权利要求9、10、12和13的特征来实现。优点对应于上述优点。

本发明的另一目的是说明一种使用投射曝光设备制造部件的方法以及由该方法制造的部件。

依照本发明通过根据权利要求14的方法以及根据权利要求15的部件实现这些目的。

这些主题的优点对应于上文已经论述的优点。

附图说明

参考附图，通过对多个示例性实施例的描述，本发明的其它细节和特点将变得显而易见。附图中：

图1示出用于EUV光刻的EUV投射曝光设备的部件的示意图；

图2示出根据第一示例性实施例的反射镜的示意图；

图3示出根据第二示例性实施例的反射镜的示意图；

图4示出反射镜上的辐射反射区的不同布置的示意图；

图5示出根据第一示例性实施例的投射曝光设备的光路中的反射镜的布置的示意图；

图6示出根据第二示例性实施例的投射曝光设备的光路中的反射镜的布置的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出微光刻投射曝光设备1的部件的子午截面。除了辐射源3，投射曝光设备1的照明系统2包含曝光物面6中的物场5的照明光学单元4。在该情况下，布置在物场5中的掩模母版7得以曝光，所述掩模母版由掩模母版保持件8保持，该掩模母版保持件8仅被示出一部分。

投射光学单元9用于将物场5成像至像面11中的像场10中。掩模母版7上的结构被成像至晶片12的光敏层上，晶片12布置在像面11中的像场10的区域中，所述晶片由晶片保持件13保持，该晶片保持件13同样示意性地示出。

辐射源3为EUV辐射源，其发射EUV辐射14。EUV辐射源3所发出的使用的辐射的波长在5nm至30nm的范围内。在光刻中使用的以及可用于适合光源的其它波长也是可能的。辐射源3可为等离子体源，例如DPP源或LPP源。基于同步加速器的辐射源也可用作辐射源3。关于这种辐射源的信息可由本领域技术人员在例如US6,859,515B2中发现。提供收集器15用于聚焦来自EUV辐射源3的EUV辐射14。

EUV辐射14还称为照明光或成像光。

照明光学系统4包含具有多个场分面17的场分面反射镜16。场分面反射镜16布置在照明光学系统4的关于物面6光学共轭的平面中。EUV辐射14从场分面反射镜16反射至照明光学系统4的光瞳分面反射镜18。光瞳分面反射镜18具有多个光瞳分面19。借助于光瞳分面反射镜18，场分面反射镜16的场分面17成像至物场5中。

对于场分面反射镜16上的每个场分面17，在光瞳分面反射镜18上有至少一个关联的光瞳分面19。光通道形成在相应场分面17和相应光瞳分面19之间。分面反射镜16、18中的至少一个的分面17、19可实现为可切换的。它们可尤其以可倾斜的方式布置在分面反射镜16、18上。在该情况下，可以可倾斜的方式实现分面17、19的仅一部分，例如至多30％，至多50％或至多70％。还可以可倾斜的方式实现所有的分面17、19。特别地，可倾斜的分面17、19为场分面17。通过倾斜场分面17，可改变场分面17关于相应光瞳分面19的分配，从而改变光通道的形成。场分面17关于相应光瞳分面19的特定分配还称为照明设定。对于具有可倾斜分面17、19的分面反射镜16、18的其它细节，应参考DE 10 2008 009 600 A1。

对于照明光学单元4的其它细节，应同样参考DE 10 2008 009 600 A1。

EUV辐射14在照明光学单元4和投射光学单元9中的光路，以及尤其是场分面反射镜16和光瞳分面反射镜18的结构化布置不能从图1中获知。

掩模母版8可以受控方式移动，使得在投射曝光期间，掩模母版7可沿位移方向在物面6中移位。相应地，晶片保持件13可以受控方式移动，使得晶片12可沿位移方向在像面11中移动。因此，掩模母版7和晶片12一方面可通过物场5来扫描，另一方面可通过像场10来扫描。位移方向在下文还称为扫描方向。掩模母版7和晶片12在扫描方向上的移位可优选地彼此同步进行。

投射光学单元9包含多个投射反射镜Mi，其在图1中未示出。投射光学单元9尤其包含至少三个，尤其是至少五个投射反射镜M1至M5。特别地，投射光学单元9可具有至少六个、七个或八个投射反射镜M1至M8。

在使用投射曝光设备1期间，设置掩模母版7和晶片12具有对照明光14光敏感的涂层。借助于投射曝光设备1，至少一部分掩模母版7随后投射至晶片12上。在该情况下，掩模母版由EUV辐射14照明，使得EUV辐射14的主光线(CRA，主光线角度)以至多6°，尤其至多3°，尤其至多1°，尤其是0°的入射角照在掩模母版7上。在该情况下，入射角被定义为用于照明掩模母版7的光线束的主光线与掩模母版7的法线29之间的角度。主光线的入射角尤其小于物侧数值孔径，CRA<arcsin(NAO)。

在将掩模母版7投射至晶片12上期间，掩模母版保持件8和/或晶片保持件13可在平行于物面6和/或平行于像面的方向上移位。掩模母版7和晶片12的移位优选彼此同步进行。

最后，显影已用照明光曝光的晶片12上的光敏层。微结构或纳米结构部件，尤其是半导体芯片以该方式制造。

根据本发明的光学系统27包含照明光学单元4和投射光学单元9。

根据本发明的光学系统27包含反射镜20，其将在下面得到更详细地描述。

反射镜20具有反射镜体21，反射镜体具有总反射表面24。总反射表面24还简称为反射镜表面。然而，总反射表面24不必以平坦方式实现，尤其不必以连续方式实现。特别地，总反射表面24具有第一EUV辐射反射区。第一EUV辐射反射区包含多个第一部分反射表面22。第一部分反射表面22可以互相分离的方式实现。因此，第一EUV辐射反射区未简单地连接。然而，单独的第一部分反射表面22可各通过它们自身而简单地连接。

第一部分反射表面22的数量尤其可为至少10个，尤其是至少30个，尤其是至少100个。第一部分反射表面22优选以均匀分布的方式布置在总反射表面24上。第一部分反射表面尤其布置为它们的几何质心与反射镜20的中心轴25重合。第一部分反射表面可布置在中心轴25周围的一个或多个圆上。

第一部分反射表面22在各个情况中以圆形方式，尤其以圆环方式实现。第一部分反射表面的线性尺寸在1mm至20mm范围内，尤其在5mm至15mm范围内。原则上，还可以角形方式，尤其以多边形的方式(例如，以正方形或六边形方式)实现第一部分反射表面22。

第一部分反射表面22可形成光瞳分面19。在该情况下，反射镜20的第一辐射反射区形成光瞳分面反射镜18。因此，光瞳分面反射镜18结合进反射镜20中，尤其不会形成在结构上独立的元件。

此外，反射镜20具有第二EUV辐射反射区。第二EUV辐射反射区包含第二部分反射表面23。在所示的示例性实施例中，第一和第二部分反射表面22、23的联合形成总反射表面24。第二EUV辐射反射区尤其仅包含一个第二部分反射表面23。因此，第二部分反射表面23形成第二EUV辐射反射区。原则上，还可设想将反射镜20实现成包括具有分离的部分反射表面的其它区域。

在各个情况下，第一部分反射表面22沿着它们的周边31由第二区，尤其由第二部分反射表面23完全围绕。第一部分反射表面22沿着它们的周边31由第二部分反射表面23至少部分地围绕，即，第一部分反射表面22沿着它们的周边31至少部分地邻接第二部分反射表面23。

第一部分反射表面22在各个情况中相对于第二部分反射表面23布置成周边31在各个情况中形成边缘。特别地，台阶32可形成在周边31的区域中。换句话说，第一部分反射表面22可布置为在反射镜22的表面法线26的方向上相对于第二部分反射表面23偏移。换言之，总反射表面24在各个情况中在周边31的区域中以不连续的方式实现。

此外，各个情况中的第二部分反射表面23以及优选整个第二区以连续方式实现。特别地，除了边界之外，第二部分反射表面以无衍射边缘的方式实现。第二部分反射表面以路径连接的方式实现。特别地，可以路径连接的方式实现第二EUV辐射反射区。

在各个情况中，第一部分反射表面22布置在总反射表面24上，使得在关于反射镜20的中心轴25点镜像的情况下，第一部分反射表面的空间范围变为完全位于第二区内，即，位于第二部分反射表面23的区域中。为了清楚，在图4中，相应部分表面以虚线边界示出且设置有参考标记22*。下文中，相应部分表面还称为相对于相应第一部分发射表面22的共轭表面22*。总体而言，第一部分发射表面22的数量显著大于图4所示出的。

因此，在关于反射镜20的中心轴25点镜像的情况下，第一区(即全体第一部分反射表面22)的空间范围变为完全位于第二区内(即，位于第二部分反射表面23的区域中)。

第二部分反射表面23实现为主基板34上的反射涂层33。特别地，涂层33包含多个硅钼交替层。关于这种层系统的细节，应参考例如DE 10 2010 001 336 B3。相应地，第一部分反射表面22在各个情况中实现为位于与主基板34隔开的其它辅助基板36上的涂层35。在其基本构造方面，第一部分反射表面22的涂层35对应于第二部分反射表面23的涂层33。然而，第一部分反射表面22的涂层35的各层可具有与第二部分反射表面23的涂层33的各层不同的层厚度。关于涂层35的细节，应再次参考DE 10 2010 001 336 B3。在图2示出的示例性实施例的情况下，第一部分反射表面22均由具有涂层35的分离的辅助基板36形成。在图2示出的示例性实施例的情况下，第一部分反射表面22的辅助基板36在各个情况中应用于主基板34。特别地，辅助基板36可粘结、压挤或结合在主基板34上。辅助基板36在主基板34上的这种布置是稳定的。

在图3示出的示例性实施例的情况下，第一部分反射表面22布置在主基板34的切口37中。在该实施例中，可将所有第一部分反射表面22实现在单个辅助基板36上。在该实施例中，辅助基板36从反射镜20的后侧引入切口37中，该切口37完全穿过反射镜20的主基板34。这导致辅助基板36与主基板34热和机械脱离，以及由此与第一部分反射表面22和第二部分反射表面23热和机械脱离。因此，在该实施例中，小间隙38在各个情况中形成在第一部分反射表面22的周边31区域中。间隙38优选具有至多1cm，尤其至多3mm，尤其至多1mm的自由宽度。不管间隙38如何，在该示例性实施例中，第一部分反射表面22和第二部分反射表面23还被指定为在周边31的区域中彼此邻接。在任意情况中，第一部分反射表面22均由第二部分反射表面23围绕。本发明提出将反射镜20布置在投射曝光设备1的光路中，使得第一区(即，第一部分反射表面22)布置在照明光学单元4的光路中，第二区(即，第二部分反射表面23)布置在投射光学单元9的光路中。因此，反射镜20既是照明光学单元4一部分，又是投射光学单元9的一部分。

反射镜20在投射曝光设备1的光路中的可能布置在图5和图6中举例示出。在两个实施例中，投射光学单元9具有六个反射镜M1至M6，反射镜M1至M6的编号对应于它们在投射光学单元9的光路中的顺序。在图5示出的实施例的情况下，反射镜20，尤其是其第二区(即第二部分反射表面23)形成投射光学单元9的反射镜M2。

在图6示出的示例性实施例的情况下，反射镜20，尤其是第二区(即第二部分反射表面23)形成投射光学单元9的反射镜M1。这导致投射光学单元9的辐射损失较低，从而导致透射率较高。

特别地，有利的是将反射镜20布置在光瞳附近。如果满足以下条件，则呈现光瞳附近的反射镜M布置：

P(M)＝D(SA)/(D(SA)+D(CR))≥0.5。

在该情况下，D(SA)为从物场点发出的光束在反射镜M的位置处的子孔径直径，D(CR)为在光学系统的参考平面中测量的有效物场(由成像光学系统成像)的主光线在反射镜M的表面上的最大距离。参考平面可为成像光学单元的对称或子午平面。参数P(M)的定义与WO 2009/024 164 A1中所述的相对应。P(M)＝0在场平面中适用。P(M)＝1在光瞳平面中适用。

反射镜20在光瞳附近的布置减少了成像特性对物场5中的位置的依赖性。特别地，可实现独立于场的成像。

作为用在投射曝光设备1中的替代例，根据本发明的反射镜20还可用于尤其是检查反射式光刻掩模或检查曝光的晶片基板的检查装置中。在该情况下，投射光学单元9的像场10构成检查装置的检查物场。

在另一实施例中，反射镜20包含多个可调节的部分反射镜元件。特别地，该部分反射镜元件是所谓的微反射镜。特别地，反射镜20形成微机电系统(MEMS)。在该情况下，第一部分反射表面22和/或第二部分反射表面23可由可调节的微反射镜形成。对于这种微反射镜的结构细节以及其驱动，应参考DE 10 2009 034 502 A1。

Claims

1.微光刻投射曝光设备(1)中用于EUV辐射(14)的反射镜(20)的布置，所述微光刻投射曝光设备(1)包含用EUV辐射(14)照明物场(5)的照明光学单元(4)以及将所述物场(5)投射进像场(10)中的投射光学单元(9)，其中，所述EUV辐射(14)具有在所述照明光学单元(4)中和所述投射光学单元(9)中的光路，

-其中，所述反射镜(20)具有反射镜体(21)，所述反射镜体具有

-至少一个第一EUV辐射反射区；以及

-至少一个第二EUV辐射反射区，

-其中，所述至少一个第一EUV辐射反射区布置在所述照明光学单元(4)的光路中，并且

-其中，所述至少一个第二EUV辐射反射区布置在所述投射光学单元(9)的光路中。

2.根据权利要求1所述的反射镜(20)的布置，其特征在于，所述至少一个第二EUV辐射反射区形成位于所述投射光学单元(9)的光路中的第一反射镜(M1)或第二反射镜(M2)。

3.根据权利要求1所述的反射镜(20)的布置，其特征在于，所述至少一个第一EUV辐射反射区包含以分离的方式实现的多个部分反射表面(22)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的反射镜(20)的布置，其特征在于，所述反射镜是用于EUV辐射(14)的反射镜，其具有总反射表面(24)，所述总反射表面具有：

-第一EUV辐射反射区，以及

-至少一个第二EUV辐射反射区，

-其中，所述第一EUV辐射反射区和所述第二EUV辐射反射区在结构上彼此定界开，

-其中，所述第一EUV辐射反射区包含多个第一部分反射表面(22)，

-其中，所述至少一个第二EUV辐射反射区包含至少一个第二部分反射表面(23)，

-所述第二部分反射表面以路径连接的方式实现，以及

-所述第二部分反射表面以连续方式实现，

-其中，所述多个第一部分反射表面(22)沿着周边(31)分别由所述第二部分反射表面(23)至少部分地围绕。

5.根据权利要求4所述的反射镜(20)的布置，其特征在于，所述多个第一部分反射表面(22)沿着它们的周边(31)分别由所述第二部分反射表面(23)完全围绕。

6.根据权利要求4所述的反射镜(20)的布置，其特征在于，在关于所述反射镜(20)的中心轴(25)点镜像的情况下，所述第一EUV辐射反射区的空间范围变为在所述第二EUV辐射反射区中占至少80％的比例。

7.根据权利要求4所述的反射镜(20)的布置，其特征在于，所述第二部分反射表面(23)实现为位于主基板(34)上的反射涂层(33)，所述至少一个第一部分反射表面(22)分别实现为位于至少一个另外的辅助基板(36)上的反射涂层(35)。

8.用EUV辐射(14)照明物场(5)的照明光学单元(4)，具有根据权利要求4至7中任一项所述的反射镜(20)。

9.将物场(5)投射进像场(10)中的投射光学单元(9)，具有根据权利要求1至4中任一项所述的反射镜(20)的布置。

10.根据权利要求9所述的投射光学单元(9)，其特征在于，所述反射镜(20)布置在光瞳附近。

11.用于EUV投射曝光设备(1)的光学系统(27)，包含：

-用EUV辐射(14)照明物场(5)的照明光学单元(4)，

-其中，所述照明光学单元(4)具有至少一个光瞳分面反射镜(18)，以及

-其中，所述EUV辐射具有在所述照明光学单元(4)中的至少一个光路，用于产生照明设定；以及

-将所述物场(5)投射进像场(10)中的投射光学单元(9)，

-其特征在于所述光学系统还包括根据权利要求1至4中任一项所述的反射镜(20)的布置。

12.EUV投射曝光设备(1)，包含：

-EUV辐射源(3)，以及

-根据权利要求11所述的光学系统(27)。

13.制造微结构或纳米结构部件的方法，包含以下方法步骤：

-提供掩模母版(7)，

-提供具有光敏涂层的晶片(12)，

-借助于根据权利要求12所述的EUV投射曝光设备(1)将所述掩模母版(7)的至少一部分投射至所述晶片(12)上，

-显影所述晶片(12)上的经曝光的光敏涂层。