CN104380169B - 成像光学系统和投射曝光设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于将物场成像于像场的成像光学单元。所述成像光学单元具有遮挡的光瞳(21)。该光瞳(21)具有中心(Z)，中心场点的主光线通过该中心，所述成像光学单元还具有多个成像光学组件。所述成像光学单元的连续光瞳遮挡区域(18)的重心(SP)离心地位于所述成像光学单元的光瞳(21)中。根据另一方面，所述成像光学单元以反射方式实现，最后一个反射镜具有用于使成像光通过的通路开口。所述最后一个反射镜的反射表面的边缘区域连续地用于发射成像光，所述边缘区域环绕通路开口。成像光路中的倒数第二个反射镜实现为具有反射表面，其以闭合方式使用，即没有开口。所述通路开口布置为使得其产生光瞳遮挡区域(18)，光瞳遮挡区域未居中地地位于成像光学单元的光瞳(21)中。这种成像光学单元导致良好校正的可成像场，同时具有高成像光通量。

Description

成像光学系统和投射曝光设备
相关申请的交叉引用
通过引用并入德国专利申请DE 10 2012 208 793.1的内容。
技术领域
本发明涉及一种具有多个光学组件、尤其是反射镜的成像光学单元，该多个光学组件将物面中的物场成像至像面中的像场。本发明还涉及一种具有这种成像光学单元的光学系统、一种具有这种光学系统的投射曝光设备、一种使用这种投射曝光设备制造微结构或纳米结构组件的方法以及一种通过该方法制造的微结构或纳米结构组件。
背景技术
从DE 10 2009 046 685 A1、US 5,815,310、DE 10 2005 003 557 A1、WO 2010/091800 A1、US 6,750,948 B2和WO 2011/095209 A1已知开始提及类型的成像光学单元。
发明内容
本发明的目的是发展开始提及类型的成像光学单元，使得同时产生具有高成像光通量的良好校正的可成像场。
根据本发明，该目的通过将物场成像至像场的成像光学单元实现，
-其中，所述成像光学单元具有遮挡的光瞳，
-其中，所述光瞳具有中心，中心场点的主光线通过该中心，
-具有多个成像光学组件，
其中，成像光学单元的连续光瞳遮挡区域的重心或质心离心地位于成像光学单元的光瞳中。
成像光学单元的光瞳为由物场点发出的单独成像光线相交且分别与相对于由这些物场点发出的主光线的相同照明角关联的成像光学单元成像光路中的区域。其中布置光瞳的光瞳平面中的成像光强度分布相应地预定到达像场的照明角单位。如果对于每个场点的不可能或禁止照明或成像角的光瞳遮挡区位于成像光学单元的由数值孔径预定的外围光瞳中，成像光学单元总是具有遮挡的光瞳。因此，在成像光学单元具有遮挡的光瞳的情况中，由成像光学单元的组件之间的遮挡产生或由成像光学单元的不贡献于成像光路的光学组件的至少之一产生的成像光路是不可能的。本发明背离先前的需求，即在遮挡系统中，光瞳遮挡区总是布置为使得其重心中心地位于成像光学单元的光瞳中。与该需求背离导致设计上的新自由度，其可用于带来改进的像差校正。尤其认识到可实现具有光瞳遮挡的成像光学单元，其中实际使用的照明角的光瞳遮挡不会减少通量。
光瞳遮挡区域关于成像光学单元的对称平面镜像对称的光瞳遮挡区域的镜像对称性提供成像光学单元的相应镜像对称设计的选择。对称平面可为成像光学单元的子午面。
光瞳遮挡区域的实施例(其中，光瞳中心位于光瞳遮挡区域的外面)使得主光线(即，延伸通过光瞳中心的光线)可促成成像。这尤其可用在成像光的特定衍射级沿着主光线延伸时。
直径关系(其中，光瞳具有在成像光学单元的光瞳平面中的光瞳直径，围绕光瞳中心的完全可用光瞳区域具有直径为光瞳直径的至少10％)使得可利用没有遮挡的相应大中心光瞳区域。围绕光瞳中心的完全可用光瞳区域可为光瞳直径的至少20％、可为至少30％、可为至少40％、可为至少50％，或者甚至更大的比例。就光瞳与完全可用光瞳区域是圆形的来说，相应直径对应于圆的直径。在光瞳和/或围绕中心的完全可用光瞳区域的其它形状的情况下，典型直径被指定为直径，其例如是求多个直径平均值的结果。
光瞳遮挡区域可精密地调适以将成像辐射引导通过成像光学单元，其中，光瞳遮挡区域
-具有沿着重心轴线的径向维度上的径向光瞳遮挡区域范围，光瞳中心和光瞳遮挡区域的重心位于该重心轴线上，
-具有在垂直于重心轴线的切向维度上的切向光瞳遮挡区域范围，
-其中，径向光瞳遮挡区域范围与切向光瞳遮挡区域范围的相差大于10％。
切向光瞳遮挡区域域范围可大于径向光瞳遮挡区域范围。尤其是，径向光瞳遮挡区域范围与切向光瞳遮挡区域范围相差大于20％，大于30％，大于40％，大于50％，或者大于甚至更大的比例。切向光瞳遮挡区域范围可为径向光瞳遮挡区域范围的几倍。
成像光学单元作为反射式镜头的实施例允许高通量，甚至在没有足够的透射式光学材料是可用的使用波长的情况下亦如此。
根据本发明的成像光学单元的实施例具有在像场上游的成像光路中的倒数第二个反射镜和最后一个反射镜，
-其中，中心场点的主光线以一入射角照在成像光学单元的最后一个反射镜上，
-其中，在倒数第二个反射镜上游的成像光路中，主光线通过最后一个反射镜中的通路开口并沿通路主光线区段延伸，
-其中，主光线沿最后一个反射镜与像场之间的像场主光线区段延伸，
-其中，两个主光线区段在共同平面中延伸并包括彼此之间的主光线角，
该实施例尤其使其中可使用像场上游的最后一个反射镜的中心的反射镜布置成为可能，这可促使像差减小。
当要求中心对称光瞳遮挡的成像关系得到需要时，使用产生附加光瞳遮挡区域的附加遮挡组件，其中，两个光瞳遮挡区域互补以形成关于光瞳中心(Z)以中心对称方式布置的总光瞳遮挡区域。
根据本发明的另一方面，开始指定的目的通过将物场成像至像场的反射式成像光学单元实现，
-其中，成像光学单元具有遮挡的光瞳，
-其中，光瞳具有中心场点的主光线通过的中心，
-最后一个反射镜在物场和像场之间的成像光路中，其中，最后一个反射镜具有用于成像光通过的通路开口，其中，最后一个反射镜的反射表面的边缘区域被连续地用于反射成像光，该边缘区域围绕通路开口，
-其中，通路开口布置为使得这产生光瞳遮挡区域，其不中心地位于成像光学单元的光瞳中。
离心布置的光瞳遮挡区域的优点在反射式成像光学单元具有以完全线序闭合方式使用的倒数第二个反射镜的情况中突显。这里，不强制光瞳遮挡区域具有离心地位于成像光学单元的光瞳中的重心。
根据本发明的另一方面，开始陈述的目的通过将物场成像至像场的成像光学单元实现，
-其中，该成像光学单元具有遮挡的光瞳，
其中，成像光学单元的总光瞳遮挡区域或其各部分相对于光瞳坐标系统的相互垂直坐标具有与1偏离的纵横比。
具有与1偏离的纵横比的遮挡可精密地适配于照明光瞳中所需的照明角以及未遮挡光瞳区域布置的必要性，从而传送要成像的物体结构上衍射的照明光。较小遮挡维度和较大遮挡维度之间的纵横比可为约0.9，可为约0.8，可为约0.7，可为约0.6，可为约0.5，可为约0.4，可为约0.3，或者可比这些甚至更小。
该最后提及方面的光瞳遮挡区域可由连续部分或多个部分构成。连续光瞳遮挡区域或部分的至少之一可如椭圆、矩形或梯形一样成形。在角形的光瞳遮挡区域或其部分的情况中，光瞳遮挡区域或其部分的至少单独角或所有角可以修圆的(rounded-off)方式实施。
上述各方面的成像光学单元的特征可以其任意组合的方式一起被使用。
具有根据本发明的成像光学单元和用于将照明光引导至成像光学单元的照明光学单元的光学系统、具有根据本发明的光学系统和用于照明和成像光的光源的投射光刻的投射曝光设备、制造结构化组件的方法，以及根据该方法制造的微结构或纳米结构组件的优点对应于在根据本发明的成像光学单元的上下文中已讨论的那些。所述方法包含以下方法步骤：
-提供掩模母版和晶片，
-借助根据本发明的投射曝光设备，将掩模母版上的结构投射至晶片的光敏层上，
-在晶片上产生微结构或纳米结构。
附图说明
下面基于附图将更详细地说明本发明的示例实施例。图中：
图1示意性地示出EUV微光刻的投射曝光设备；
图2示出成像光学单元的实施例的子午截面，该成像光学单元可用作根据图1的投射曝光设备中的投射镜头，其中示出了两个选择的场点的主光线及上慧差光线和下慧差光线的成像光路；
图3示出像场前方的成像光路中的根据图2的成像光学单元的最后一个反射镜和成像光学单元的倒数第三个反射镜的平面图，该倒数第三个反射镜布置在该最后一个反射镜的成像光通路开口中，其中，对于成像光学单元的完整物场的八个典型场点，分别示出成像光学单元的物方数值孔径的25％、50％、75％和100％的孔径区(所谓的覆盖区)。
图3a示出物场的平面图，用于说明典型场点的位置，它们被选择为示出根据图3的空间区；
图4以类似于图2的示图示出成像光学单元的另一实施例；
图5以类似于图3的示图示出首先在根据图4的成像光学单元的最后一个反射镜上的反射情况下的孔径区，以及其次在成像辐射通过成像光学单元的倒数第三个反射镜和倒数第二个反射镜之间的成像光路中的最后一个反射镜的成像光通路开口时的孔径区；
图6和7以类似于图4和5的示图示出成像光学单元的另一实施例；
图8示出照明具有离心光瞳遮挡区域的根据图2、4和6的成像光学单元的物场的照明光学单元的光瞳平面中的y线结构的照明的强度分布，其中，照明为x双极形式；
图9示意性地示出如图8所示的y线结构，该y线结构布置在物场中；
图10同样示意性地示出在根据图2、4和6的成像光学单元之一的光瞳平面中的、根据图8的双极照明的极之一的照明光的强度分布，其中，附加地示出光瞳遮挡区域，其由成像光学单元的成像光路中的最后一个反射镜中的成像光通路开口导致，其中仅考虑根据图8的双极照明的极强度绝对值；
图11至13以类似于图8至10的示图示出照明且成像与图9相比具有较不紧密线的y线结构时的关系；
图14以类似于图8的示图示出y双极照明的照明光瞳平面中的照明光强度分布；
图15以类似于图9的示图示出以根据图14的照明设定照明的x线结构；
图16以类似于图10的示图示出根据图2、4和6的成像光学单元之一的光瞳平面中的成像光强度分布，其中仅考虑根据图14的双极照明的极强度的绝对值；
图17至19以类似于图14至16的示图示出照明且成像与图15相比具有较不紧密线的x线结构时的关系；
图20非常示意性地示出根据图2、4和6的成像光学单元的最后一个反射镜的区域中的中心场点的主光线的角度关系；
图21至26以类似于图8至13或14至19的示图示出照明且成像与根据图8至13的实施例相比具有不同光瞳遮挡的y线结构时的关系。
具体实施方式
微光刻的投射曝光设备1具有照明光或成像光3的光源2。光源2是EUV光源，其产生在例如5nm与30nm之间、尤其在5mn与15nm之间的波长范围中的光。光源2尤其可为具有13.5nm的波长的光源或具有6.9nm的波长的光源。其它EUV波长也是可能的。通常，甚至可利用在投射曝光设备1中引导的照明光3的任意波长，例如可见波长或可用于微光刻或适当的激光光源和/或LED光源是可用的其它波长(例如，365nm、248nm、193nm、157nm、129nm、109nm)。照明光3的光路被非常示意性地示于图1中。
照明光学单元6用于将照明光3从光源2引导至物面5中的物场4。使用投射光学单元或成像光学单元7，以预定缩小比例将物场4成像在像面9中的像场8中。在x方向上，像场8具有26mm的范围，所述像场在y方向上延伸2mm。物场4和像场8为矩形的。图2和5等所示示例实施例之一可用作投射光学单元7。根据图2的投射光学单元7以因子4缩小成像。其它缩小比例也是可能的，例如5x、8x或甚至大于8x的缩小比例。在投射光学单元7的根据图2和5等的实施例中，像面9布置为平行于物面5。还称为掩模母版且与物场4重合的反射掩模10的部分在该情况中被成像。掩模母版10由掩模母版保持件10a保持。掩模母版保持件10a通过掩模母版位移驱动器10b移动。
投射光学单元7的成像发生在晶片形式的基板11的表面上，基板由基板保持件12保持。基板保持件12通过基板位移驱动器12a移动。
在图1中，照明光3进入投射光学单元7的光束13示意性地示于掩模母版10与所述投射光学单元之间，照明光3的离开投射光学单元7的光束14示意性地示于投射光学单元7与基板11之间。投射光学单元7的像场侧数值孔径(NA)在图1中未按比例再现。
为了简化投射曝光设备1与投射光学单元7的多个实施例的描述，在图中指定笛卡尔xyz坐标系统，由此显现图中示出的各组件的相应位置关系。在图1中，x方向垂直于示图平面延伸并进入该示图平面。y方向延伸到右边，z方向向下延伸。
投射曝光设备1为扫描器类型的。在投射曝光设备1运行期间，在y方向上扫描掩模母版10和基板11二者。步进器类型投射曝光设备1也是可能的，其中，在基板11的单独曝光之间，掩模母版10和基板11二者在y方向上阶梯式位移。这些位移因位移驱动器10b和12a的适当致动而相对于彼此以同步方式发生。
图2示出投射光学单元7的第一实施例的光学设计。图2所示的是在各情况中的三个单独光线15的光路，三个单独光线从图2中在y方向上彼此分开的两个物场点发出。主光线16被示出，即，通过投射光学单元7的光瞳平面中的光瞳中心的单独光线15，以及各情况中的两个物场点的上慧差光学和下慧差光线。
物面5平行于像面9。
根据图2的投射光学单元7具有总共六个反射镜，其按单独光线15的光路的顺序从物场4开始依次标为M1至M6。投射光学单元7还可具有不同数量的反射镜，例如四个反射镜或八个反射镜。反射镜M1至M6的计算的反射表面示于图2中。如从根据图2的示图可见，仅使用这些计算的反射镜表面的一部分。仅该反射镜表面的实际使用区域在实际情况中呈现在真实的反射镜M1至M6上。这些使用的反射表面由镜体以已知方式保持。
除了反射镜M6，投射光学单元7的所有反射镜M1至M5都具有连续使用的反射表面，而没有成像光3的通路开口。物场4与像场8之间的成像光路中的倒数第二个反射镜M5尤其具有完全连续或闭合的使用反射表面，即没有开口。
反射镜M1至M6承载用于优化它们对入射的EUV照明光3的反射的多重反射层。多重反射层被设计用于13.5nm的工作波长。反射的优化可得到改善，则单独光线15在反射镜表面上的入射角越接近垂直入射。总的来说，投射光学单元7具有对于所有单独光线15的小反射角。
投射光学单元7的全部六个反射镜M1至M6实现为自由形式表面，其不能通过旋转对称函数描述。至少一个或者甚至没有反射镜M1至M6具有这种自由形式反射表面的投射光学单元7的其它实施例也是可能的。
这种自由形式表面可由旋转对称参考表面产生。由US 2007-0058269 A1已知微光刻投射曝光设备的投射光学单元的反射镜的这种自由形式反射表面。
数学上，自由形式表面可由作为锥基区域与自由形式表面多项式的和(等式1)或作为双锥基区域和自由形式表面多项式的和(等式2)的以下等式描述：
或
其中，在各情况中，以下适用：
Z是自由形式表面在点x，y处的矢高，其中x2+y2＝r2。
在锥基区域的情况中，c是常数，与相应非球面透镜元件的顶曲率对于。k对应于相应非球面透镜元件的锥形常数。在双锥基区域的情况中，cx，cy为子午方向和弧矢方向上的顶曲率，kx，ky与锥形常数相关。Cj为单项式XmYn的系数。c、j和Cj的值通常基于投射光学单元7中的反射镜的期望光学特性来确定。单项式的阶m+n可任意变化。较高阶单项式可导致具有改善的像差校正的投射光学单元的设计，但是计算更复杂。可假定m+n为3与大于20之间的值。
自由形式表面还可在数学上由泽尼克多项式描述。在该情况中，泽尼克多项式形式的多项式被加至锥基区域(等式3)或双锥基区域(等式4)：
或
这里，使用下面示出的条纹指数(Fringe index)以极坐标指定示例实施例中使用的泽尼克多项式ZFRi(符号*在该情况中表示乘法，符号^在该情况中表示指数，即r^n＝rn)。
ZFR1(r，phi)＝1
ZFR3(r，phi)＝r sin(phi)
ZFR4(r，phi)＝2*r^2-1
ZFR5(r，phi)＝r^2cos(2phi)
ZFR8(r，phi)＝(3*r^3-2*r)sin(phi)
ZFR9(r，phi)＝6*r^4-6*r^2+1
ZFR11(r，phi)＝r^3sin(3phi)
ZFR12(r，phi)＝(4*r^4-3*r^2)cos(2phi)
ZFR15(r，phi)＝(10*r^5-12*r^3+3*r)sin(phi)
ZFR16(r，phi)＝20*r^6-30*r^4+12*r^2-1
ZFR17(r，phi)＝r^4cos(4phi)
ZFR20(r，phi)＝(5*r^5-4*r^3)sin(3phi)
ZFR21(r，phi)＝(15*r^6-20*r^4+6*r^2)cos(2phi)
ZFR24(r，phi)＝(35*r^7-60*r^5+30*r^3-4*r)sin(phi)
ZFR25(r，phi)＝70*r^8-140*r^6+90*r^4-20*r^2+1
ZFR27(r，phi)＝r^5sin(5phi)
ZFR28(r，phi)＝(6*r^6-5*r^4)cos(4phi)
ZFR31(r，phi)＝(21*r^7-30*r^5+10*r^3)sin(3phi)
ZFR32(r，phi)＝(56*r^8-105*r^6+60*r^4-10*r^2)cos(2phi)
ZFR35(r，phi)＝(126*r^9-280*r^7+210*r^5-60*r^3+5*r)sin(phi)
ZFR36(r，phi)＝252*r^10-630*r^8+560*r^6-210*r^4+30*r^2-1
ZFR37(r，phi)＝r^6cos(6phi)
ZFR40(r，phi)＝(7*r^7-6*r^5)sin(5phi)
ZFR41(r，phi)＝(28*r^8-42*r^6+15*r^4)cos(4phi)
ZFR44(r，phi)＝(84*r^9-168*r^7+105*r^5-20*r^3)sin(3phi)
ZFR45(r，phi)＝(210*r^10-504*r^8+420*r^6-140*r^4+15*r^2)cos(2phi)
ZFR48(r，phi)＝(462*r^11-1260*r^9+1260*r^7-560*r^5+105*r^3-6*r)sin(phi)
ZFR49(r，phi)＝924*r^12-2772*F^10+3150*r^8-1680*r^6+420*F^4-42*r^2+1
ZFR51(r，phi)＝r^7sin(7phi)
ZFR52(r，phi)＝(8*r^8-7*r^6)cos(6phi)
ZFR55(r，phi)＝(36*r^9-56*r^7+21*r^5)sin(5phi)
ZFR56(r，phi)＝(120*r^10-252*r^8+168*r^6-35*r^4)cos(4phi)
ZFR59(r，phi)＝(330*r^11-840*r^9+756*r^7-280*r^5+35*r^3)sin(3phi)
ZFR60(r，phi)＝(792*r^12-2310*r^10+2520*r^8-1260*r^6+280*r^4-21*r^2)cos(2phi)
ZFR63(r，phi)＝(1716*r^13-5544*r^11+6930*r^9-4200*r^7+1260*r^5-168*r^3+7*r)sin(phi)
ZFR64(r，phi)＝3432*r^14-12012*r^12+16632*r^10-11550*r^8+4200*r^6-756*r^4+56*r^2-1
ZFR65(r，phi)＝r^8cos(8phi)
ZFR68(r，phi)＝(9*r^9-8*r^7)sin(7phi)
ZFR69(r，phi)＝(45*r^10-72*r^8+28*r^6)cos(6phi)
ZFR72(r，phi)＝(165*r^11-360*r^9+252*r^7-56*r^5)sin(5phi)
ZFR73(r，phi)＝(495*r^12-1320*r^10+1260*r^8-504*r^6+70*r^4)cos(4phi)
ZFR76(r，phi)＝1287*r^13-3960*r^11+4620*r^9-2520*r^7+630*r^5-56*r^3)sin(3phi)
ZFR77(r，phi)＝(3003*r^14-10296*r^12+13860*r^10-9240*r^8+3150*r^6-504*r^4+28*r^2)
cos(2phi)
ZFR80(r，phi)＝(6435*r^15-24024*r^13+36036*r^11-27720*r^9+11550*r^7-2520*r^5+252*r^3-8*r)sin(phi)
ZFR81(r，phi)＝12870*r^16-51480*r^14+84084*r^12-72072*r^10+34650*r^8-9240*r^6+1260*r^4-72*r^2+1
ZFR83(r，phi)＝r^9sin(9phi)
这里，如果表面上的光线穿过点由坐标x和y指定，HNorm为数据中指定的泽尼克多项式的标准化高度，则指定径向坐标，指定方位坐标。
替代地，自由形式表面还可借助二维样条表面来描述。其示例为贝塞尔曲线(Bézier curve)或非均匀有理基础样条(NURBS)。举例而言，二维样条表面可由xy平面中的点网络和关联的z值或由这些点和与其关联的梯度来描述。取决于样条表面的相应类型，完整表面通过使用例如多项式或函数而在节点之间插值来获得，该多项式或函数在它们的连续性和可微性上具有特定特性。其示例是解析函数。
可从以下表中获知投射光学单元7的反射镜M1至M6的反射表面的光学设计数据。在各情况中，自像面9开始的这些光学设计数据在像面9与物面5之间的与成像光3相反的行进方向上描述了相应投射光学单元。这些表的第一个从像面6开始相应指定各光学组件的光学表面的以毫米为单位的厚度，该厚度对应于光路中的相邻元件的z距离。第二个表指定(以毫米为单位)反射镜M1至M6的上述等式(4)中的相应使用的泽尼克多项式的顶半径RD＝1/c或RRDY＝1/cy及RDX＝1/cx，锥形常数k或kx及ky，以及系数ZFRi。
在第二表之后，第三表还指定相应反射镜从反射镜参考设计开始在y方向上与偏心(DCY)和倾斜(TLA)的绝对值。这对应于在自由形式表面设计方法情况中的平行位移和倾斜。该情况中的位移在y方向上，单位为毫米，倾斜是围绕x轴的。这里，倾斜角被指定为以度为单位。首先完成离心，然后是倾斜。
在第一表中，列“半直径”指定反射镜的相应后表面的半直径。
图2的表1
图2的表2
图2的表3
投射光学单元7具有像侧数值孔径0.45。物场4具有x范围13mm和y范围2mm。针对照明光3的工作波长13.5nm优化投射光学单元7。
根据图2的投射光学单元7的光瞳平面之一在成像光路中位于反射镜M2上的反射区域中。根据图2的投射光学单元7的另一光瞳平面位于反射镜M5和M6之间的成像光路中。
在投射光学单元7中，反射镜M1、M3和M5具有离像面9仅稍微不同的几何距离。该距离差小于投射光学单元7的设计长度(即，物面5与像面9之间的距离)的5％。
物场点的主光线16基本上彼此平行地传播在物场4与反射镜M1之间。因此，根据图2的投射光学单元7在物侧是基本上远心的。
投射光学单元7为完全反射镜光学单元，即，反射式成像光学单元。
投射光学单元7的中间像ZB布置在反射镜M4的区域中的成像光路中的中间像平面中。反射镜M4配置为邻近中间像ZB的场反射镜。
反射镜M4布置在反射镜M6中的成像光通路开口17的下游。因此，成像光3在反射镜M4处的反射之前或之后就穿过通路开口17。反射镜M6中的通路开口17提供根据图2的投射光学单元7的光瞳遮挡区域18。因此，可指定投射光学单元7的光瞳平面中的禁止照明角度的区域，即属于成像光路且因通路开口17而对成像没有贡献的照明角度的区域。该禁止照明角度的区域为光瞳遮挡区域18。由于预定禁止照明角度的光瞳遮挡区域18，投射光学单元7具有遮挡的光瞳。下面，在图8等的上下文中还说明了关于光瞳遮挡区域18的更多细节。
反射镜M4满足场反射镜参数关系：
P(M4)＜0.5。
以下适用：
P(M)＝D(SA)/(D(SA)+D(CR))。
这里，D(SA)为相应反射镜M的反射表面上成像光束的子孔径的最大直径，该成像光束从物场点发出。D(CR)为从物场4发出的主光线的最大间距，其中间距D(CR)在投射光学单元7在反射镜M的反射表面上的参考平面中得到测量。该最大距离无需位于图2的示图平面中，但尤其还可在垂直于示图平面的x方向上呈现在物场4中。在投射光学单元7的场平面中，D(SA)＝0适用，因此P＝0。在投射光学单元7的光瞳平面中，D(CR)＝0适用，因此P＝1。
下面，基于图3和3a将更详细地说明根据图2的投射光学单元7的反射镜M4至M6上的所选物场点的反射关系。
图3a示出具有矩形物场4的物面5的截面(未按比例)。在x方向上，物场4具有范围104mm，在y方向上，物场4具有范围8mm。总共八个典型参考物场点19突显。
图3示出反射镜M6与位于矩形通路开口17中或之后的反射镜M4的平面图。图3示出子孔径20，即，从参考物场点19发出的成像光束的外边缘。这里示出的是子孔径2025、2050、2075和20100，其分别属于根据图2的投射光学单元7的数值孔径的25％、50％、70％和100％。
因为反射镜M4为近场反射镜，参考物场点19的相应之一的子孔径20x在严格划定区域中重叠，其近似对应于相应参考物场点19的像。不同参考物场点19的子孔径20x在反射镜M4上不重叠。
子孔径20x的外边缘在相当接近光瞳的最后一个反射镜M6上分离。不同参考物场点19的属于投射光学单元7的数值孔径的特定比例的子孔径(即，例如子孔径2025)在那强烈重叠。
通路开口17具有在x方向和y方向上的范围，使得所用物场4的所有物场点(即，尤其是参考物场点19)的所有子孔径可没有损失的通过用于反射反射镜M4处的成像光3的反射镜M6。在图3中，通路开口17的x范围由2D表示，通路开口17的y范围由2C表示。反射镜M6的半径由A表示，通路开口17的中心与反射镜M6的中心之间的y距离由B表示。
在根据图2的投射光学单元7中，B/A为0.65。C/A为0.03。D/A为0.15。此外，以下适用：C＜0.9D，尤其是C＜0.8D、C＜0.7D、C＜0.6D、C＜0.5D、C＜0.4D、C＜0.3D。
因为反射镜M6靠近光瞳，因通路开口17的遮挡导致的光瞳遮挡区域18近似具有投射光学单元7的光瞳平面中的通路开口17的的形状。这还非常示意性地示于图10中，在图10中，光瞳遮挡区域18被示为根据图2的投射光学单元7的使用光瞳21(见图10)中的圆区域。光瞳遮挡区域18实际上还可具有与圆形状不同的形状。光瞳遮挡区域18的实际形状取决于哪一个单独光线15因遮挡而不能通过光瞳21，遮挡由通路开口17导致或由例如光阑的其它遮挡组件导致。光瞳遮挡区域18的重心SP在其x坐标和y坐标方面近似与反射镜M6上的通路开口17的中心位置重合，而不中心地位于根据图2的投射光学单元7的使用光瞳21中。
光瞳遮挡区域18关于光瞳21的yz平面镜像对称，即，关于成像光学单元7的对称平面镜像对称，该对称平面在该实施例中与根据图2的投射光学单元7的子午平面重合。
光瞳21的中心Z位于光瞳遮挡区域18外部。光瞳遮挡区域18离心地位于光瞳21中。尤其是，中心场点的主光线16通过光瞳21的中心Z。
反射镜M6与通路开口17的尺寸A至D对应于光瞳21与光瞳遮挡区域18的尺寸A’、B’、C’和D’。这里，A’为光瞳21的半径。B’为光瞳遮挡区域18相对于光瞳21的中心Z的y偏移。光瞳遮挡区域18的范围在y方向上为2C’，在x方向上为2D’。范围2C’还可被理解为光瞳遮挡区域18沿着重心轴线y的径向范围，光瞳21的中心Z和光瞳遮挡区域18的重心SP位于该重心轴线y上。尺寸2D’可被理解为垂直于重心轴线y的切向维度x上的切向光瞳遮挡区域范围。
围绕光瞳21的中心Z的完整(即，以非遮挡方式可用的)圆形光瞳区域具有半径B’-C’，其为光瞳半径A’的至少10％。
根据图2的投射光学单元7可具有另一遮挡光阑或带来附加光瞳遮挡的任何其它组件，其导致总光瞳遮挡产生，总的来说，总光瞳遮挡相对于光瞳21的中心Z以中心对称方式布置。附加光瞳遮挡的示例提供在图23和26中，其将在下文中得到描述。
在下文中，基于图4和5说明投射光学单元的另一实施例，该投射光学单元可代替投射光学单元7用于根据图1的投射曝光设备1中。如果需要，结合图1至3、3a以及结合图10所说明的组件和功能由相同参考符号表示，并将不再详细讨论。
投射光学单元22的光学设计数据可从以下表中获得，以下表在它们的设计上对应于关于根据图2的投射光学单元7的各表。为了制定自由形式标明，利用上述等式(2)(RDY＝1/cy，RDX＝1/cx)。
表面 厚度 工作模式 半直径
像面 651.673414 13.0
M6 -581.633915 REFL 314.4
M5 1674.126362 REFL 70.9
M4 -782.530098 REFL 241.0
M3 616.084305 REFL 124.9
M2 -637.047257 REFL 97.6
M1 1259.319999 REFL 177.1
物面 0.000000 52.2
图4的表1
图4的表2
离心 离心 离心 倾斜 倾斜 倾斜
表面 DCX DCY DCZ TLA[deg] TLB[deg] TLC[deg]
M6 0 0.023609 0.006571 -5.094249 0 0
M5 0 104.64638 0.013128 -5.278718 0 0
M4 0 93.256202 0.03352 -11.491578 0 0
M3 0 418.860993 0.029893 -9.918672 0 0
M2 0 448.13847 0.385249 -8.967549 0 0
M1 0 689.823399 0.013918 -5.910404 0 0
投射光学单元22具有0.45的像侧数值孔径。物场4具有13mm的x范围和2mm的y范围。针对照明光3的工作波长13.5nm优化投射光学单元22。
在投射光学单元22中，反射镜M4远离反射镜M6。两个反射镜之间的距离近似为投射光学单元22的设计长度的一半，即，物面5与像面9之间的距离的一半。在投射光学单元22中，一方面反射镜M3和M6以及另一方面反射镜M1和M6布置为背对背。
中间像ZB位于反射镜M4和M5之间的成像光路中，就在穿过反射镜M6中的通路开口17的通路之后。中间像ZB与通路开口17之间的距离近似为反射镜M4和M5之间的距离的10％。
图5阐明了在反射镜M6处反射成像光3期间以及成像光3通过反射镜M6中的通路开口17时的关系。因为中间像ZB与投射光学单元22中的通路开口17相距一距离，所以子孔径20与根据图2和3的投射光学单元7相比在穿过成像光通路开口17时显著更大。由于子孔径20在穿过通路开口17时的形状，反射镜M6中的通路开口17可具有梯形设计，其中通路开口17的邻近反射镜M6中心的x范围比与其隔一距离的小。
以下适用于投射光学单元22中的尺寸A至D的大小比率：B/A等于0.28，C/A等于0.09，D/A等于0.20。
在下文中，基于图6和7说明投射光学单元22的另一实施例，该投射光学单元可代替投射光学单元7用于根据图1的投射曝光设备1中。如果需要，上面结合图1至3、3a、4和5所说明的组件和功能由相同参考符号表示，并将不再详细讨论。
投射光学单元23的光学设计数据可从以下表中获得，以下表在它们的设计上对应于关于根据图4的投射光学单元22的各表。为了指定自由形式表面，利用上述公式(2)(RDY＝1/cy，RDX＝1/cx)。
表面 厚度 工作模式 半直径
像面 706.281537 13.0
M6 -621.018258 REFL 338.1
M5 1713.726505 REFL 73.9
M4 -776.763139 REFL 134.8
M3 827.203449 REFL 124.5
M2 -1499.476236 REFL 70.3
M1 1850.012819 REFL 279.5
物面 0.000000 52.2
图6的表1
图6的表2
离心 离心 离心 倾斜 倾斜 倾斜
表面 DCX DCY DCZ TLA[deg] TLB[deg] TLC[deg]
M6 0 -0.189603 0 -5.726793 0 0
M5 0 125.576102 0 -5.889221 0 0
M4 0 114.379416 0 -7.853088 0 0
M3 0 327.409628 0 -1.142571 0 0
M2 0 514.301212 0 2.284343 0 0
M1 0 762.908993 0 -0.133649 0 0
图6的表3
投射光学单元23具有0.45的像侧数值孔径。物场4具有13mm的x范围和2mm的y范围。针对照明光3的工作波长13.5nm优化投射光学单元23。
在其设计方面，投射光学单元23类似于根据图4和5的投射光学单元22。与投射光学单元22相比，中间像ZB布置在成像光路中的反射镜M4与M5之间，与反射镜M6中的通路开口17处于同一水平级。与投射光学单元22相比，投射光学单元23中，反射镜M1比反射镜M6更靠近像面9。反射镜M3和M6也布置为背对背。进而，与投射光学单元22相比，投射光学单元23中，反射镜M2比反射镜M4更靠近物面5。另外，投射光学单元23中，中间像ZB几何上更靠近反射镜M6，因此反射镜M6中的通路开口17可具有相对小设计。
图7也阐明了在反射镜M6处反射期间或在穿过该反射镜M6时的关系。
关于尺寸A至D的尺寸比率，以下适用于投射光学单元23：B/A等于0.34，C/D等于0.045，D/A等于0.15。
上面指定用于投射光学单元7、22和23的尺寸A至D的尺寸比率还相应适用于光瞳遮挡区域18的尺寸比率A’to D’。
图8至19以及23至26在下面将用于说明投射曝光设备1中的照明和成像关系。在该情况中，使用投射光学单元7、22和23中的哪一个不重要。在下文中，基于投射光学单元7以示例性方式说明照明和成像关系。
图8示出投射曝光设备1的照明光学单元6的照明光瞳24中的照明设定，即照明强度分布。照明设定为x双极，其具有两个二次照明光源25、26。该情况在照明作为掩模母版10的具有线27的线结构(见图9)的情形下被考虑，该线平行于y方向延伸并彼此相隔δ1。由于根据图8的x双极照明设定，根据二次照明光源25、26从两个照明方向照明根据图9的y线结构。
图10阐明了投射光学单元7的使用光瞳21中因完全由照明光源25引起的照明导致的成像光强度分布。所示的光瞳遮挡区域18不是物理遮挡光阑，其例如可位于三个反射镜M1、M2或M3之一上，用于限定光瞳遮挡区域18。图10和随后的示图中指定的光瞳遮挡区域18构成相应投射光学单元7、22和23的入瞳21中的实际遮挡的投影。
实际的物理遮挡光阑可相对于入瞳21变形。在根据图2的投射光学单元7中，这种物理遮挡光阑例如可应用于反射镜M2，因为该反射镜位于投射光学单元7的光瞳平面区域中。相应陈述应用于投射光学单元22和23。
在图8至19和23至26中，光瞳遮挡区域18以圆形遮挡的方式以阴影方式示出。投射至入瞳21中的遮挡的实际形状可与圆形遮挡偏离并可为椭圆的、矩形、具有修圆的角的矩形、梯形或具有修圆的角的梯形。
照明光3的零衍射级28在对应于照明光源25的位置穿过光瞳21作为成像光。由于线27上的衍射，第一级衍射29在与第二照明光源26的点一致对应的点处穿过光瞳21。因为两个衍射级28、29不与光瞳遮挡区域18重叠，因反射镜M6中的通路开口17导致的光瞳遮挡在根据图8的照明情况下对穿过投射光学单元7的成像光3不起作用。因此，在根据图8的照明设定中，成像光穿过投射光学单元7，而不会因通路开口17而在反射镜M6处的反射中损失。
在下文中，基于对应于图8至10的图11至13说明在照明具有不太紧凑y线结构的另一掩模母版10时的投射曝光设备1中的照明和成像关系。根据图12的掩模母版10的相邻线30彼此相距δ2，其近似为根据图9的掩模母版10的线距离δ1的大小的两倍。由于该较大的线距离，在来自照明光源25的方向的照明光3的衍射期间有较小的衍射角，其穿过投射光学单元7的范围被示意性地示于图13中。由于该较小的衍射角，第一级衍射21现在近似中心地位于光瞳21中。第二衍射级31在照明根据图12的具有线30的y线结构期间同样位于使用的光瞳21中，并且其位于与照明光瞳24中的照明光源26的点一致对应的点处。
因为根据图13的成像光光路中的第一衍射级29的直径大于光瞳遮挡区域18离光瞳21的中心Z的y距离，第一衍射级29与光瞳遮挡区域18重叠。然而，因为与第一衍射级29相比该重叠区域较小，这仍导致线30的良好形成像。光瞳遮挡区域18在入瞳21中的离心位置防止光瞳遮挡区域18与第一衍射级29重叠，这不期望地导致不促成成像具有线30的物体的第一衍射级29，由此，这种物体结构的成像进而受到严重损坏。
图14至19利用与图8至13对应的示图示出成像关系。
图14显示具有二次照明光源32、33的y双极形式的照明设定，所述二次照明光源用于照明包含具有线34的x线结构的掩模母版10(见图15)。
图16进而显示因完全由照明光源33引起的照明导致的、投射光学单元7的光瞳21中的成像光强度。这也导致光瞳21中的零衍射级35和第一衍射级36。零衍射级35位于与照明光源33对应的点处，第一衍射级36同时位于光瞳21中与另一照明光源32的点对应的点处。第一衍射级36和光瞳遮挡区域18相互重叠。再一次，该重叠较小，因此实际上不会不利于成像线34。
图17至19进而显示具有线37的掩模母版10利用根据图14的y双极照明设定进行照明中的关系，线37以较大距离隔开并在x方向上延伸。那么，零衍射级35，近似中心地位于光瞳21中的第一衍射级36，以及第二衍射级38产生在投射光学单元7的光瞳21中。第一衍射级36和第二衍射级38二者与光瞳遮挡区域18重合。再一次，该重叠在各情况中均较小，因此实际上不会不利于成像线37。
在以y双极成像x线结构时的光瞳遮挡区域18与衍射级36或38的重叠几何排列可借助以下事实来避免：在照明之前，根据图15和18的具有线34和37的掩模母版10围绕局部z轴旋转90°，使得这导致根据图9和12的y线结构。然后，选择根据图8的x双极照明设定来代替根据图14的y双极照明设定。尤其是，在根据图8至13的照明几何排列和线取向几何排列中，可避免衍射级之一或多或少精确地、一致地位于光瞳遮挡区域18的点处的情况。
图20示意性地显示在反射镜M4处反射后的投射光学单元7、22和23的照明光路的一部分。从穿过通路开口17的通路直到入射在基板12上为止示出中心物场点的主光线16。
反射镜M6上的主光线16的入射角由图20中α’的表示。
当穿过通路开口17时，主光线16沿通路主光线区段16D延伸到反射镜M5。在最后一个反射镜M6与像场8(即，基板12)之间，主光线16沿像场主光线区段16B延伸。主光线区段16D和16B在共同的平面(即，投射光学单元7、22和23的yz子午面)中延伸，并包括彼此之间的主光线角，其由图20中的α表示。
以下适用：α’＞α。
图21至26进而以与图8至13对应的示图显示成像关系，其中，在图21至26中，与图8至13一样，还利用具有更紧密延伸的y线结构(图22)以及不太紧密延伸的y线结构的掩模母版10(图25)。
具有二次照明光源25、26和衍射级28、29和31的x双极设定对应于上面参考图8至13所说明的。
在利用根据图21和24的照明光瞳24成像期间，利用附加遮挡元件，使得具有部分39a和39b的总光瞳遮挡区域39产生，部分39a和39b互补以形成相对于光瞳21的中心Z以中心对称方式布置的总光瞳遮挡区域39。产生遮挡部分39b的附加遮挡元件可通过成像光学单元7、22或23的光瞳中的适当光阑造成。
根据图23和26的总光瞳遮挡区域39具有x方向上的范围E和y方向上的范围F。这导致纵横比E/F小于1，以及在所示实施例中约为0.33。
代替上述光瞳遮挡部分39a、39b，还可利用椭圆的、矩形或梯形光瞳遮挡区域，其可相对于光瞳21的中心Z居中布置，或相对于光瞳21的中心Z居中离心布置。就这种光瞳遮挡区域包含具有多个角的边缘来说，该光瞳遮挡区域可具有修圆的角。
为了制造微结构或纳米结构组件，按以下使用投射曝光设备1：首先，提供反射掩模10或掩模母版以及基板或晶片11。随后，借助于投射曝光设备1，将掩模母版10上的结构投射在晶片11的光敏层上。通过显影光敏层，于是将微结构或纳米结构制造在晶片11上，因此制造微结构组件。
在投射曝光之前，可在结构方面检查掩模母版10上的结构，以选择性地导致照明和成像几何排列，其中照明光的衍射级与光瞳遮挡区域18不重叠或不那么强地重叠，从而避免对投射曝光设备1的成像能力的不利影响。

Claims (14)

1.将物场(4)成像于像场(8)的成像光学单元(7；22；23)，
-其中，所述成像光学单元(7；22；23)具有遮挡的光瞳(21)，
-其中，所述光瞳(21)具有中心(Z)，中心场点的主光线(16)通过该中心，
-具有多个成像光学组件(M1至M6)，
其特征在于，所述成像光学单元(7；22；23)的连续光瞳遮挡区域(18)的重心(SP)离心地位于所述成像光学单元(7；22；23)的光瞳(21)中。
2.根据权利要求1所述的成像光学单元，其特征在于，所述光瞳遮挡区域(18)关于所述成像光学单元(7；22；23)的对称平面(yz)镜像对称。
3.根据权利要求1或2所述的成像光学单元，其特征在于，所述光瞳(21)的中心(Z)位于所述光瞳遮挡区域(18)的外部。
4.根据权利要求3所述的成像光学单元，其特征在于，所述光瞳(21)在所述成像光学单元(7；22；23)的光瞳平面中具有光瞳直径(2A’)，其中，围绕所述光瞳(21)的中心(Z)的完整可用圆形光瞳区域具有为光瞳半径(A’)的至少10％的半径(B’-C’)。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的成像光学单元，其特征在于，所述光瞳遮挡区域(18)
-在沿重心轴线的径向维度(y)上具有径向光瞳遮挡区域范围(2C’)，所述光瞳(21)的中心(Z)和所述光瞳遮挡区域(18)的重心(SP)位于所述重心轴线上，
-在垂直于所述重心轴线(y)的切向维度(x)上具有切向光瞳遮挡区域范围(2D’)，
-其中，所述径向光瞳遮挡区域范围(2C’)与所述切向光瞳遮挡区域范围(2D’)相差多于10％。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的成像光学单元，实现为反射式镜头。
7.根据权利要求6所述的成像光学单元，具有在所述像场(8)上游的成像光路中的倒数第二个反射镜(M5)和最后一个反射镜(M6)，
-其中，中心场点的主光线(16)以入射角(α’)照在所述成像光学单元(7；22；23)的最后一个反射镜(M6)上，
-其中，在所述倒数第二个反射镜(M5)上游的成像光路中，所述主光线(16)穿过所述最后一个反射镜(M6)中的通路开口(17)，并沿通路主光线区段(16D)延伸，
-其中，所述主光线(16)沿所述最后一个反射镜(M6)和所述像场(8)之间的像场主光线区段(16B)延伸，
-其中，两个主光线区段(16D，16B)在共同的平面(yz)中延伸，并彼此之间包括主光线角(α)，
其特征在于，所述入射角(α’)大于所述主光线角(α)。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的成像光学单元，其特征在于产生附加光瞳遮挡区域(39b)的附加遮挡组件，其中，两个光瞳遮挡区域互补以形成总光瞳遮挡区域(39)，所述总光瞳遮挡区域相对于所述光瞳(21)的中心(Z)以中心对称方式布置。
9.将物场(4)成像于像场(8)的反射式成像光学单元(7；22；23)，
-其中，所述成像光学单元(7；22；23)具有遮挡的光瞳(21)，
-其中，所述光瞳(21)具有中心(Z)，中心场点的主光线(16)通过该中心，
-具有位于所述物场(7)和所述像场(8)之间的成像光路中的最后一个反射镜(M6)，其中，所述最后一个反射镜(M6)具有用于使成像光(3)通过的通路开口(17)，其中，所述最后一个反射镜(M6)的反射表面的边缘区域被连续地用于反射所述成像光(3)，所述边缘区域环绕所述通路开口(17)，
-具有位于所述成像光路中的倒数第二个反射镜(M5)，所述倒数第二个反射镜具有以闭合方式使用的反射表面，即不具有开口，
-其中，所述通路开口(17)布置成产生光瞳遮挡区域(18)，所述光瞳遮挡区域未居中地位于所述成像光学单元(7；22；23)的光瞳(21)中。
10.根据权利要求1或9所述的成像光学单元(7；22；23)，
其特征在于，所述成像光学单元(7；22；23)的总光瞳遮挡区域(39a，39b)或其部分关于光瞳坐标系(x，y)的相互垂直的坐标具有与1偏离的纵横比(A/B)。
11.光学系统
-具有根据权利要求1至10中任一项所述的成像光学单元(7)，
-具有用于将照明光(3)引导至所述成像光学单元(7)的物场(4)的照明光学单元(6)。
12.用于投射光刻的投射曝光设备
-具有根据权利要求11所述的光学系统，
-具有用于照明和成像光(3)的光源(2)。
13.制造结构化组件的方法，包含以下方法步骤：
-提供掩模母版(10)和晶片(11)，
-借助于根据权利要求12所述的投射曝光设备，将所述掩模母版(10)上的结构投射至所述晶片(11)的光敏层上，
-在所述晶片(11)上产生微结构或纳米结构。
14.根据权利要求13所述的方法制造的结构化组件。
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