CN105511065B - 照明光学部件、照明系统、投射曝光设备及组件制造方法 - Google Patents

照明光学部件、照明系统、投射曝光设备及组件制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105511065B
CN105511065B CN201610034283.0A CN201610034283A CN105511065B CN 105511065 B CN105511065 B CN 105511065B CN 201610034283 A CN201610034283 A CN 201610034283A CN 105511065 B CN105511065 B CN 105511065B
Authority
CN
China
Prior art keywords
illumination
light
optics
imaging
reflecting mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610034283.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105511065A (zh
Inventor
H-J.曼
M.恩德雷斯
D.莎弗
B.沃姆
A.赫科默
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of CN105511065A publication Critical patent/CN105511065A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105511065B publication Critical patent/CN105511065B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0647—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors
    • G02B17/0652—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/702—Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70233—Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70275—Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

本发明涉及照明光学部件、照明系统、投射曝光设备以及制造结构化组件的方法。用于光刻投射曝光的照明光学部件(7；28)，用于具有小于193nm的波长的照明光(3)的光束从辐射源(2)向物平面(5)中的物场(4)中的物体(12)的无分束器引导，所述物体(12)对于所述照明光(3)是反射式的，其特征在于其被设计为使得对于所述物场(4)的至少一个点，所述照明光(3)的光束至所述物场(4)的能量加权光线的入射方向(13)与所述物平面(5)的法线(14)构成小于3°的角度。

Description

照明光学部件、照明系统、投射曝光设备及组件制造方法
本申请是申请日为2010年12月3日、申请号为201080063805.0(国际申请号为PCT/EP2010/068782)、发明名称为“成像光学部件”的发明专利申请的分案申请。
通过引用将美国临时申请US 61/286,066的内容合并于此。
技术领域
本发明涉及用于光刻投射曝光的照明光学部件，包含该类型成像光学部件和该类型照明光学部件的照明系统，包含该类型照明系统的投射曝光设备，依靠该类型投射曝光设备的微结构和纳米结构组件的制造方法，以及根据该类型方法制造的微结构和纳米结构组件。
背景技术
从US 2009/0073392 A1，从US 2008/0170310 A1，以及从US 6 894 834 B2已知投射曝光设备。
发明内容
本发明的一个方面涉及成像光学部件，其允许以高成像质量成像反射式物体。
根据本发明，已发现小于3°的物场点的主光线角度导致反射式物体上的遮挡效应(shading effect)的减少或完全避免。物场点的主光线被定义为在各个物场点和成像光学部件的光瞳中心之间的连线，即使例如由于光瞳遮蔽(obscuration)而没有实际成像光线能够沿着主光线通过成像光学部件。位于整个物场的至少一半的范围中的物场点的主光线角度可小于3°。所有物场点的主光线角度也可小于3°。本发明的主光线角度可小于2°，可小于1°，并且特别地可为0°。因此可避免在具有6°或8°的主光线角度的传统系统中出现的不希望有的遮挡问题。从而产生允许以有利的小CD(临界尺寸)变化成像反射式物体的成像光学部件。具有本发明主光线角度的大孔径成像光学系统中的物方成像光线的最大反射角度尽可能小，结果遮挡问题被最小化。本发明的成像光学部件被设计用于无分束器(beam-splitter-free)成像。在成像光路中，因此没有如在特定现有技术照明系统中(例如在根据US 6,894,834B2的图6的照明中)使用的、用于耦合(couple in)照明光以及用于通过成像光的分束器。在满足以下条件的情况下设置本发明的近场反射镜M：
P(M)＝D(SA)/(D(SA)+D(CR))≤0.9
该方程式中，D(SA)为自物场点发出的光线束在反射镜M处的子孔径直径，而D(CR)为由成像光学部件成像的有效物场的主光线在反射镜M的表面上的最大距离，其在光学系统的参考平面中测量。参考平面可为成像光学部件的对称平面或子午面。参数P(M)的定义与WO 2009/024 164 A1中说明的参数P(M)一致。
在场平面中，P(M)为0。在光瞳面中，P(M)为1。
在US 6 894 834 B2的实施例中，对于所有反射镜，P(M)大于0.9。
成像光学部件的至少一个反射镜可具有不大于0.8，不大于0.7，不大于0.65或者甚至不大于0.61的P(M)值。若干反射镜也可具有小于0.9，小于0.8或者甚至小于0.7的P(M)值。
该类型的近场反射镜可用于校正像差。特别是在扩张的(extended)场中，近场反射镜允许在整个扩张的场上校正像差。特别地，通过近场反射镜可执行远心校正。成像光学部件的成像比例，特别是从物场到像场的成像的缩小比例，可为2x，3x或者甚至4x。成像比例可绝对小于8x。在像场附近的数值孔径的为限定的情况下，充分小的成像比例导致物场附近相应较大的数值孔径，并且在限定的像场尺寸情况下导致相应较小的物场。这可用于减小遮蔽，以及特别是用于减少成像光学部件的反射镜中的通孔的宽度。
成像光学部件可具有绝对小于8x，小于6x，小于5x，小于4x，小于3x以及可为2x的缩小比。绝对小的成像比例使成像光学部件中的光束的引导更容易。成像光学部件的像场的尺寸可大于1mm2，并且可特别地大于1mm x 5mm，可大于5mm x 5mm，以及可特别地为10mmx 10mm或20mm x20mm。若成像光学部件用于光刻目的，这保证了高生产能力(throughput)。若成像光学部件用于光刻掩模或被曝光的晶片的检测，则上述“像场”用作掩模上或晶片上要被检测的场。在成像光学系统用于检测目的的该附加应用领域中，上述像场因此是检测物场。
根据另一方面，该成像光学部件的第一个反射镜可为第一遮蔽反射镜组的一部分；第二反射镜的通孔可用于耦合照明光。同样地，物场和像场之间的成像光路中的最后反射镜可具有用于成像光线通过的通孔。成像光路中的最后反射镜从而可为另一遮蔽反射镜组的一部分，其可导致成像光学部件的像方的大数值孔径。具有连续的或封闭的(换句话说，未提供通孔的)反射表面的成像光学部件的反射镜允许校正成像光学部件的远心误差。至少一个设有连续反射表面的该类型的反射镜可布置在近场，并且特别是布置在成像光学部件的中间像平面的区域中。成像光学部件可被设置有第一遮蔽反射镜组和将成像光成像至像场中的第二遮蔽反射镜组，并且没有其他的遮蔽反射镜组位于二者之间。设有用于成像光线的反射的封闭反射表面的至少一个反射镜可具有如上限定的参数P(M)，该参数P(M)可不大于0.9，不到于0.8，不大于0.7，不大于0.65，并且甚至可为仅0.61。该类型的近场反射镜的优点与上述一致。
根据另一方面，仅采用+/-1衍射级和/或更高衍射级用于成像。
仅采用+/-1衍射级和/或更高衍射级的成像光，允许将产生零级衍射的区域用于耦合照明光线。采用至少+/-1衍射级以及甚至更高衍射级(如果必须的话)，由于未采用零级衍射，产生具有良好对比度的图像。特别地，这适用于仅+/-1衍射级用于成像。
特别地，当本发明的成像光学系统被安装在光瞳-遮蔽光学系统中时，本发明的成像光学系统可特别地具有通孔(through-opening或through-bore)。在包含该类型反射镜的成像光学部件的光瞳面中，存在不是用来成像的成像光的光束的内部区域。在该区域中，可布置照明光学部件的耦合反射镜。
本发明的成像光学部件可包含上述成像光学系统的特征的组合。在与照明光学部件(其中，照明光被以小入射角经由小照明数值孔径引导至反射式物体)合作的这种类型成像光学部件中，达到分辨率极限，而不需要布置多极和/或使用最大可能程度倾斜的入射角的照明，特别地不需要双极或四极照明。此外，对于要被成像的反射式物体上的不同的结构布置，不需要在不同多极照明布置之间转换。反射式物体可暴露于静态照明，并且可使用至少一个光阑照明和/或可使用变焦物镜照明。照明光学部件可被设计为没有特别的光瞳形成组件。特别地，照明光学部件可被设计为没有分面反射镜(faceted mirror)。
根据另一方面，所述物场和所述像场之间的成像光路中的第一个反射镜可以是凹的，而所述物场和所述像场之间的成像光路中的第二个反射镜是可以是凸的。这种设计促进了照射到反射式物体上的照明光以很低的能量加权入射角耦合。
本发明的目的是提供用于光刻投射曝光的照明光学部件，其为了获得高质量图像而确保反射式物体的照明。
根据本发明，该目的通过用于光刻投射曝光的照明光学装置来实现，该照明光学部件用于具有小于193nm的波长的照明光的光束从辐射源向物平面中的物场中的物体的无分束器引导，所述物体对于所述照明光是反射式的，其特征在于其被设计为使得对于所述物场的至少一个点，所述照明光的光束至所述物场的能量加权光线的入射方向与所述物平面的法线构成小于3°的角度。
本发明的能量加权或中心光线的入射方向对于物场的至少一点，可以大约0°的入射角为中心。此时，照明光线以低入射角照射到反射式物体上，使得避免了在成像期间发生的遮挡问题。获得的优势与以上关于本发明的成像光学系统说明的一致。能量加权光线的入射方向和物平面的法线之间的角度可小于2°，小于1°，以及可正好为0°。照明光线束的其他能量加权光线可具有较大的入射角。照明光的光束的引导可始于首先近似平行于物场下游的成像光线的引导的方向、或近似垂直于物场下游的成像光线的引导的方向，若垂直地引导成像光线，则上述二者被称为照明光线的“垂直进入”和“水平进入”。替代将照明光学部件用于光刻投射曝光，本发明的照明光学部件也可用于检查物体瑕疵的检测系统。特别地，该类型的检测系统用于掩模母版(reticle)和/或晶片的检测。
在上述照明光学部件中，可使所述照明光的光束至所述物场的最大入射角小于10°。该最大入射角大大减少了反射式物体上的结构的遮挡。而且，若在反射式物体上设置反射膜，这确保了反射式物体的有利的高反射率，并因此确保照明光或成像光的高的通过量。最大入射角可小于8°，可小于6°，以及也可小于5°。
在上述照明光学部件中，所述照明光学部件在所述物场之前的照明光路中的最后反射镜可以包含通孔。该照明光学反射镜的设计允许由物场发出的并由物体反射的成像光线被引导通过照明光的最后反射镜(亦即耦合反射镜)的通孔。该类型照明也被称为暗场照明。在该情况下，物体可只暴露于成像孔径外的光线。特别地，当成像物体边缘时，暗场照明优于其他的传统照明。而且，在照明光的中心入射光线和物场的法线之间的小角度的上述优点可与传统的且无遮蔽的成像光学部件的优点相结合。特别地，当照明光学部件用于检测系统中时，暗场照明可以是有利的，因为该类型照明允许物场中的杂质、刮痕或灰尘以非常高的对比度成像。
包含上述成像光学部件和上述照明光学部件的照明系统的优点与以上关于本发明的成像光学部件和关于本发明的照明光学部件所说明的优点一致。
在上述照明系统中，所述照明光学部件的耦合反射镜可以经由通孔将所述照明光耦合入所述成像光学部件的反射镜中的一个。耦合照明光线的通孔可同时限定成像光学部件的光瞳遮蔽。
在上述照明系统中，所述照明光学部件的耦合反射镜可以包含所述成像光在所述成像光学部件的成像光路中通过的通孔。其优点与以上关于所述照明光学部件在所述物场之前的照明光路中的最后反射镜包含通孔所说明的优点一致。
包含上述照明系统的投射曝光设备、利用该投射曝光设备的制造方法的优点与以上关于本发明的照明系统说明的优点一致。光源可为EUV(极紫外)光源，例如LPP(激光产生的等离子体)光源或GDP(气体放电产生的等离子体)光源。本发明的成像光学部件可不仅仅用于投射曝光设备中，也可用于检测装置中，特别是用于检测反射式光刻掩模或用于检测被曝光的晶片基板。从而，成像光学部件的上述像场为检测装置的检测物场。
附图说明
以下将通过图详细说明本发明的实施例，其中：
图1为具有以子午截面显示的投射曝光设备的成像光学部件的、用于EUV光刻的投射曝光设备的示意图；
图2为要由投射曝光成像的掩模母版形式的反射式物体的区域中的、根据图1的投射曝光设备的照明光和成像光的光路的放大截面的另一示意图(“垂直进入”)，其与图1相比不成比例；
图3为类似于图2的、通过投射曝光设备的照明光学部件的变形的光学组件的照明光的替代引导的示意图(“水平进入”)；
图4和5为用于根据图1的投射曝光设备的成像光学部件的变形；
图6为在物体区域中以及在晶片处的像区域中的、图1的方式的投射曝光设备中的光路的高度示意图；以及
图7为类似于图6的、物体的替代照明和与其适配的替代像的光路关系的视图。
具体实施方式
用于制造微结构或纳米结构组件的光刻投射曝光的投射曝光设备1具有用于照明光或成像光3的光源2。光源2为EUV光源，其产生在例如5nm和30nm之间，特别是5nm和10nm之间的波长范围中的光。特别地，光源2可为具有6.9nm或13.5nm的波长的光源。其他EUV波长也是可想到的。用于光刻且有合适光源可用的其他波长，对于在投射曝光设备1中引导的照明光和成像光3是可想到的。图1中非常示意地显示了照明光3的光路。
照明光学部件7用于将来自光源2的照明光3引导至物平面5中的物场4中。由光源或辐射源2发出的照明光3首先由聚光器6会聚。中间聚焦点8(focus)典型地布置在聚光器6下游的照明光路中。照明光路也可设计为没有中间聚焦点8，使得照明光3以准直的形式离开聚光器。照明光3的光谱滤波可发生在聚光器6或中间聚焦点8的区域中。照明光学部件7的第一个反射镜9布置在中间聚焦点8下游的照明光路中。所述第一个照明光学反射镜9可为场分面反射镜。照明光学部件7的第二个反射镜10布置在第一个照明光学反射镜9下游的照明光路中。第二个照明光学反射镜可为光瞳分面反射镜。
替换地，可想到使用无分面反射镜的照明光学部件。该类型照明光学部件可具有与根据图1的照明光学部件7的照明光路一致的照明光路。
照明光学部件7的耦合反射镜11布置在第二个照明光学反射镜10下游的照明光路中。耦合反射镜11可由与由WO 2006/069725 A的图1k、11和1m得知的支撑体一致的支撑体支撑。
耦合反射镜11引导照明光3至物场4，物场4处布置有掩模母版或光刻掩模形式的反射式物体12。
在聚光器6和第一个照明光学反射镜9之间的部分照明光路与在第二个照明光学反射镜10和耦合反射镜11之间的部分照明光路相交。
照射到掩模母版12上的照明光3的光束的能量加权或中心光线的入射方向13精确地与物平面5的法线14一致。因此，能量加权光线的入射方向13与法线14形成的角度小于3°，并且在根据图1的实施例中，精确为0°。若照明光学部件7的设计被轻微地修改，可想到能量加权光线的入射方向13与法线14之间的其他角度，例如能量加权光线的入射方向13与法线14之间的角度为2.5°、2°、1.5°、1°或0.5°。照射到掩模母版12上的照明光3的光束的边缘光线15(参照图2)与法线14形成小于3°的角度。因此照射到掩模母版12上的照明光3的光束在物场4上具有小于3°的最大入射角。
用于引导照明光3和将掩模母版12成像至像平面18中的像场17中的以投射光学部件形式的成像光学部件16被布置在投射曝光设备1的物场4下游的光路中。在成像光学部件16中，像平面18与物平面5形成大约15°的角度。该角度促进了成像光学部件16在整个像场17上校正成像误差方面、特别是校正远心和像差方面的设计。
通过成像光学部件16的成像发生在以晶片19形式的基板的表面上。掩模母版12和晶片19由支撑体(未示出)支撑。投射曝光设备1为扫描曝光机(scanner)。当投射曝光设备1在使用中时，一方面在物平面5中，另一方面在像平面18中扫描掩模母版12和晶片19二者。使用步进曝光机(stepper)形式的投射曝光设备1也是可想到的，在步进曝光机中，在晶片19的单独照明之间逐步地(in steps)移动一方面的掩模母版12以及另一方面的晶片19。
图1示出了成像光学部件16的第一实施例的光学设计。该图示出了由中心场点发出的成像光3的总共十条单独光线20的光路。
根据图1的成像光学部件16总共具有六个反射镜，该六个反射镜以始于物场4的单独光线20的光路的顺序被编号为M1至M6。图1示出了在设计成像光学部件时计算出的反射镜M1至M6的反射表面。然而，实际上仅使用了这些反射镜(特别是反射镜M3，M4)的部分区域，如图1所示。
反射镜M1为凹的，反射镜M2为凸的，反射镜M3为凹的，反射镜M4为凸的，反射镜M5为凸的，反射镜M6为凹的。
反射镜M1和M2分别具有通孔21、22，用于通过成像光3。因此，反射镜M1和M2为遮蔽的反射镜。由于此遮蔽，成像光3的光束在成像光学部件16的近光瞳区域中具有内部区域，在该内部区域处无单独光线20。该类型自由(free)内部区域23被布置在反射镜M1和M2之间，法线14和中心入射光线13通过该内部区域23。在该自由区域23中布置耦合反射镜11。耦合反射镜11经由成像光学部件16的反射镜M2中的通孔23将照明光3耦合进系统。
由于遮蔽，中心物场点的主光线不是光路的一部分，该中心物场点的主光线在成像光学部件16中具有0°的主光线角度α。这意味着该中心物场点的主光线与物平面5的法线14重合。主光线角度α的定义通过图1中的插图而变得清楚，该插图为当参考编号为20b的主光线照射到物场4中的反射掩模母版12上时的关系的示意图。主光线角度α为法线14和经物场4反射的主光线20b之间的角度。
布置在反射镜M2下游的成像光路中的两个反射镜M3和M4具有用于成像光3的反射的连续或封闭的反射表面，换句话说，它们没有通孔。在反射镜M3和M4附近的成像光路的区域中布置了成像光学部件16的中间像24。因此，反射镜M3和M4为近场反射镜，其适用于成像光学部件16的远心校正。
布置在反射镜M4下游的成像光学部件16的成像光路中的反射镜M5和M6也设置有通孔25、26。
因此，反射镜M5和M6也为遮蔽的反射镜。在反射镜M5和M6之间，在照明光3的光束中也存在自由区域27，自由区域27为自由区域23的像。
反射镜M1和M2形成成像光学部件16的第一遮蔽反射镜组。反射镜M3和M4形成成像光学部件16的无遮蔽反射镜组。反射镜M5和M6形成成像光学部件16的第二遮蔽反射镜组。
图2为在掩模母版12处反射之前和之后的照明和成像光3的光路关系的放大的局部视图。照明光学部件7的第一个反射镜9相对于中间聚焦点8布置为使得中间聚焦点8和第一个照明光学反射镜9之间的照明光3的光路基本与物场4下游的照明光3的光路平行。因此，照明光的光束的引导始于首先大约平行于物场4下游的成像光3的引导的方向。因此，在中间聚焦点8和照明光学部件7的第一个照明光学反射镜9之间，部分的照明光束相对法线14以小角度朝着物平面5延伸。若法线14垂直地延伸，则其被称为照明光学部件7的垂直进入。
图3示出了引导照明光3的反射镜布置的变形，换句话说为照明光学部件28的另一实施例。与以上参照图1和2说明的组件一致的组件具有相同的参考编号，并且不再讨论。
在根据图3的实施例中，照明光学部件28的第一个反射镜29相对于中间聚焦点8布置为使得中间聚焦点8和照明光学反射镜29之间的照明光3的光路与物场4下游的成像光3的光束引导垂直。因此，中间聚焦点8和第一个照明光学反射镜29之间的部分成像光束与成像光3的光束交叉。照明光3的光束的引导始于首先大约垂直于物场4下游的成像光的引导的方向。在照明光学部件28中，中间聚焦点8和第一个照明光学反射镜29之间的部分照明光束相对法线14以大约直角朝着物平面5延伸。若法线14是垂直的，则这被称为照明光学部件28的水平进入。
关于照明光3的光束，照明光学部件28的第二个反射镜30布置在中间聚焦点的同侧上。因此，第一个照明光学反射镜29和第二个照明光学反射镜30之间的部分照明光束再次在反射镜M1和M2之间与成像光3的光束交叉。耦合反射镜11再次布置在第二个照明光学反射镜30下游的光路中。
根据图3布置照明光学反射镜29、30，导致照明光3在所述照明光学反射镜29、30上入射角较小，这提供了照明光学反射镜29、30的高反射率。第一个照明光学反射镜29可为场分面反射镜。第二个照明光学反射镜30可为光瞳分面反射镜。
通过图4，以下描述成像光学部件31的另一实施例，其可替代成像光学部件16用于投射曝光设备1中。与以上参照图1和2说明的组件一致的组件具有相同的参考编号，并且不再讨论。图4示出了由图4中彼此垂直隔开的三个物场点发出的三个单独光线20a、20b、20c的各自光路。三个单独光线20a、20b、20c(属于这三个物场点中的一个)分别与用于三个物场点的三个不同的照明方向有关。单独光线20a和20c为边缘的两个慧差(comma)光线，而单独光线20b为由各个物场点发出的主光线。所述主光线绘制于图4中仅用于示意性的目的，因为它们延伸通过成像光学部件31的光瞳的中心并且由于成像光学部件31的中心遮蔽而不是成像光学部件31的实际成像光路。
在成像光学部件31的成像光路中，成像光学部件31的第一光瞳平面32布置为与物场4相邻。反射镜M2布置在物场4和第一光瞳平面32之间。第一中间像平面33布置在反射镜M1中的通孔21的水平(level)上。在反射镜M2和M3之间的光路中，另一光瞳平面34布置在中间像平面33下游。另一中间像平面35布置在反射镜M4和M5之间的照明光路中。中间像平面35布置在反射镜M4和反射镜M6之间。
另一光瞳平面36布置在成像光学部件31的照明光路中并大约在反射镜M6的水平上。
反射镜M1和M4布置为背对背。反射镜M3和M6也布置为背对背。
成像光学部件31也具有包含反射镜M1和M2的第一遮蔽反射镜组，包含反射镜M3和M4的后续无遮蔽反射镜组，以及包含反射镜M5和M6的后续遮蔽反射镜组。
在成像光学部件31中，反射镜M1、M2、M3和M4为近场反射镜，换句话说，它们具有参数：
P(M)＝D(SA)/(D(SA)+D(CR))
该参数具有不大于0.9的值。
D(SA)为物场点在反射镜M位置处的子孔径的直径。D(CR)为参考平面中、有效物场的主光线20b在反射镜M的表面上的最大距离，参考平面即图4的制图面，其同时也是成像光学部件31的镜面对称平面。
下面的表格包含用于成像光学部件31的六个反射镜M1至M6的P(M)的值：
反射镜 P(M)
M1 0.70
M2 0.67
M3 0.76
M4 0.61
M5 0.97
M6 0.98
在成像光学部件31中，物平面5和像平面18相对于彼此平行。
下面是包含由光学设计软件Code得到的用于成像光学部件31的光学设计数据的表格。
成像光学部件31的反射镜M1至M6为不能由旋转对称函数描述的自由形状表面。成像光学部件31的其他设计(其中反射镜M1至M6的至少一个具有该类型的自由形状反射面)也是可想到的。
该类型的自由形状表面可由旋转对称参考面获得。用于微光刻投射曝光设备的投射光学系统的反射镜的反射面的该类型自由形状表面在US2007/0058269A1中公开。
自由形状表面可由以下等式数学地描述：
其中
Z为自由形状表面在点x,y(x2+y2＝r2)处的弧矢高度。
c为对应于相应非球面的顶点曲率的常数。k对应于相应非球面的圆锥常数。Cj为单项式XmYn的系数。c、k和Cj的值典型地基于投射光学部件7中的反射镜的期望光学特性确定。单项式的级次m+n可任意选择。较高级次单项式可导致允许较好的像差校正的投射光学部件，然而计算因此更加复杂。m+n可采用3和大于20之间的值。
也可想到，通过例如在光学设计软件Code的手册中说明的泽尼克多项式(Zernike polynomials)数学地描述自由形状表面。替代地，可使用例如贝塞尔(Bézier)曲线或非均匀有理B样条(NURBS)的二维样条表面描述自由形状表面。二维样条表面例如可由xy平面中的点的网格和关联的z值描述，或者由这些点和关联的斜率描述。依赖于样条表面的类型，通过使用例如多项式或在连续性和可微分性方面具有特定特性的函数在网格点之间插值而获得整个表面。其例子为解析函数。
反射镜M1至M6具有优化入射EUV照明光3的反射的多层反射层。当单独光线20照射到反射镜表面时，单独光线20的入射角越接近垂直入射，反射越好。
以下表格的第一个包含光学组件的每一个光学表面和孔径光阑的顶点曲率的倒数(半径)，以及对应于始于物平面的光路中的相邻元件的z距离的距离值(厚度)。第二个表格包含上面用于反射镜M1至M6的自由形状表面等式中的单项式XmYn的系数Cj，其中Nradius为标准化因子。第三个表格包含距离(单位mm)，沿着该距离各个反射镜从反射镜参考设计偏心(Y-偏心)和旋转(X-旋转)。这对应于设计自由形状表面时执行的y-方向中的平行平移和关于x-轴的旋转。倾斜角度单位为度。
在物场4和像场17之间，成像光学部件31具有2x的缩小率。成像光学部件31的物方数值孔径为0.15。物场4具有20mm x 20mm的尺寸。成像光学部件31的像方数值孔径为0.3。成像光学部件31中的像场17具有10mm x 10mm的尺寸。
基于图5，以下描述成像光学部件37的另一实施例，其可替代成像光学部件16用于投射曝光设备1中。与以上参照图1和2说明的组件一致的组件具有相同的参考编号，并且不再讨论。
包含单独光线20a、20b、20c的成像光路的说明与根据图4的说明一致。
在成像光学部件37中，物平面5和像平面18彼此平行。
图6和7概述了耦合照明光3的两个基本可能，其中照明光3的入射中心光线13的方向在照射到掩模母版12上时，与物平面5的法线14形成基本可忽略的角度。图6和7中的成像光线被标为3’，以允许区分所述成像光3’与照明光3。
在根据图6和7的照明示例中，当照明光3由耦合反射镜11反射并照射到掩模母版12上时，物平面5的法线14与照明光3的光束的入射中心光线13的方向重合。
图6示出了当照明光3被耦合以照射到掩模母版12上时的关系，该关系与以上参照图1至5说明的关系一致。在该情况中，耦合反射镜11布置于成像光3’的光束内部的自由区域23中。自由区域23中的成像光3’的辐射束的内部(inner)数值孔径略大于在耦合反射镜11处反射后照射于掩模母版12上的照明光3的光束的数值孔径。根据图6的成像光学部件具有像方数值孔径NA’Abb。在根据图6的照明示例中，在耦合反射镜11处反射后照射于掩模母版12上的照明光3的光束具有小的最大入射角，该最大入射角例如可小于5°、小于4°、小于3°、小于2°或小于1°。最大入射角为由照明光3的光束的单独光线之一与物平面5的法线14形成的最大角度。照明光3的光束也可以基本平行的单独光线照射到掩模母版12上。
图7示出了与根据图6的照明相反的掩模母版12的另一照明。根据图7的耦合光学部件的耦合反射镜38(其他方面与上述实施例的耦合反射镜11一致)具有环形反射表面39(由图7的插图以示意的平面视图显示)。环形反射表面39围绕耦合反射镜38的内部通孔40。
在根据图7的照明示例中，掩模母版12暴露于照明光3的环形(ring-shaped或annular)光束。照射于耦合反射镜38上的照明光3的光束的内部自由区域41具有略大于通孔40的投射的宽度(从该照明光3的照射光束来看)，从而照明光3的光束被耦合反射镜38完全地反射至掩模母版12。
可替代上述成像光学系统用于投射曝光设备1中的成像光学部件(图7中未示出)具有的物方数值孔径略小于限定照明光3的光束的自由区域41的内部边界的边缘光线的物方数值孔径。成像光3’的物方数值孔径是如此小，使得成像光3’可完全通过通孔40，换句话说，当成像光3’通过耦合反射镜38的通孔40时，没有成像光3’的损失。
在像方，根据图7的成像光学部件也具有数值孔径NA’Abb。
在根据例如图6的照明示例中，可以仅使用由掩模母版12(即，要被成像的结构)处的至少+/-1衍射级产生的成像光3’进行成像。在该情况下，零级衍射因此不用于成像。
上述成像光学部件的所有实施例分别具有至少一个P(M)≤0.9的反射镜M。
通过投射曝光设备1如下制造微结构或纳米结构组件：在第一步中，设置掩模母版12和晶片19。然后，通过投射曝光设备1将掩模母版12上的结构投射到晶片19上的光敏层。然后显影光敏层，以形成晶片19上的微结构或纳米结构，从而获得例如以高度集成电路形式的半导体组件的微结构组件。

Claims (13)

1.用于光刻投射曝光的照明光学部件(7；28)，用于具有小于193nm的波长的照明光(3)的光束从辐射源(2)向物平面(5)中的物场(4)中的物体(12)的无分束器引导，所述物体(12)对于所述照明光(3)是反射式的，在所述物场(4)之前的照明光路中的最后反射镜(38)包含通孔(40),
其特征在于其被设计为使得对于所述物场(4)的至少一个点，所述照明光(3)的光束至所述物场(4)的能量加权光线的入射方向(13)与所述物平面(5)的法线(14)构成小于3°的角度。
2.根据权利要求1所述的照明光学部件，其特征在于：所述照明光(3)的光束至所述物场(4)的最大入射角小于10°。
3.根据权利要求1所述的照明光学部件，其特征在于：所述照明光学部件(7)的第一个反射镜(9)相对于所述照明光(3)的中间聚焦点(8)布置为使得所述中间聚焦点(8)和所述照明光学部件(7)的所述第一个反射镜(9)之间的所述照明光(3)的光路基本与所述物场(4)下游的所述照明光(3)的光路平行。
4.根据权利要求1所述的照明光学部件，其特征在于：所述照明光学部件(28)的第一个反射镜(29)相对于所述照明光(3)的中间聚焦点(8)布置为使得所述中间聚焦点(8)和所述照明光学部件(28)的所述第一个反射镜(29)之间的所述照明光(3)的光路与所述物场(4)下游的所述照明光(3)的光束引导垂直。
5.根据权利要求4所述的照明光学部件(28)，其特征在于：所述中间聚焦点(8)和所述照明光学部件(28)的所述第一个反射镜(29)之间的部分成像光束与所述成像光(3)的光束交叉。
6.根据权利要求1所述的照明光学部件，其特征在于：所述物平面(5)的法线(14)与所述照明光(3)的能量加权光线的入射方向(13)一致。
7.照明系统，包含：
用于光刻投射曝光的成像光学部件(16；31；37)，用于通过多个反射镜(M1至M6)引导具有小于193nm的波长的成像光(3)的光束，以进行物平面(5)中的物场(4)中的反射式物体(12)向像平面(18)中的像场(17)的无分束器成像，其中，物场点具有小于3°的主光线角(α)，并且所述反射镜(M1至M6)中的至少一个被设计为近场反射镜；
根据权利要求1或2所述的照明光学部件(7；28)。
8.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于：所述照明光学部件(7；28)的耦合反射镜(11)经由通孔(22)将所述照明光(3)耦合入所述成像光学部件(16；31；37)的反射镜中的一个(M2)。
9.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于：所述照明光学部件(7；28)的耦合反射镜(38)包含所述成像光(3’)在所述成像光学部件的成像光路中通过的通孔(40)。
10.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于：在成像光(3)的光束内部的自由区域(23)中布置所述照明光学部件(7；28)的耦合反射镜(11)。
11.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于：耦合反射镜(11)具有环形反射表面(39)。
12.投射曝光设备(1)，包含：
根据权利要求7至11中的一项所述的照明系统；
用于产生所述照明和成像光(3)的光源(2)。
13.制造结构化组件的方法，所述方法包含以下步骤：
设置掩模母版(12)和晶片(19)；
通过根据权利要求12的投射曝光设备(1)，将所述掩模母版(12)上的结构投射至所述晶片(19)的光敏层上；
在所述晶片(19)上产生微结构或纳米结构。
CN201610034283.0A 2009-12-14 2010-12-03 照明光学部件、照明系统、投射曝光设备及组件制造方法 Active CN105511065B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28606609P 2009-12-14 2009-12-14
US61/286,066 2009-12-14
CN201080063805.0A CN102754009B (zh) 2009-12-14 2010-12-03 成像光学部件

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080063805.0A Division CN102754009B (zh) 2009-12-14 2010-12-03 成像光学部件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105511065A CN105511065A (zh) 2016-04-20
CN105511065B true CN105511065B (zh) 2019-04-23

Family

ID=43760101

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610034283.0A Active CN105511065B (zh) 2009-12-14 2010-12-03 照明光学部件、照明系统、投射曝光设备及组件制造方法
CN201080063805.0A Active CN102754009B (zh) 2009-12-14 2010-12-03 成像光学部件

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080063805.0A Active CN102754009B (zh) 2009-12-14 2010-12-03 成像光学部件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120274917A1 (zh)
EP (1) EP2513697B1 (zh)
JP (2) JP5756121B2 (zh)
CN (2) CN105511065B (zh)
WO (1) WO2011073039A2 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010041623A1 (de) 2010-09-29 2012-03-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Spiegel
WO2013118615A1 (ja) 2012-02-06 2013-08-15 株式会社ニコン 反射結像光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
DE102012209412A1 (de) * 2012-06-04 2013-12-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches Verfahren und optische Messvorrichtung zum Messen von Winkellagen von Facetten zumindest eines Facettenspiegels für EUV-Anwendungen
US9442387B2 (en) * 2013-02-01 2016-09-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Extreme ultraviolet lithography process
DE102013223935A1 (de) * 2013-11-22 2015-05-28 Carl Zeiss Smt Gmbh Beleuchtungssystem für die EUV-Belichtungslithographie
DE102014223811B4 (de) 2014-11-21 2016-09-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Abbildende Optik für die EUV-Projektionslithographie, Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils
US10890849B2 (en) 2016-05-19 2021-01-12 Nikon Corporation EUV lithography system for dense line patterning
WO2018194975A2 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Nikon Corporation Figoptical objective for operation in euv spectral region
TWI825014B (zh) * 2017-04-19 2023-12-11 日商尼康股份有限公司 在euv光譜區域中操作光學物鏡
US11934105B2 (en) 2017-04-19 2024-03-19 Nikon Corporation Optical objective for operation in EUV spectral region
US11054745B2 (en) 2017-04-26 2021-07-06 Nikon Corporation Illumination system with flat 1D-patterned mask for use in EUV-exposure tool
CN110892328B (zh) * 2017-04-26 2022-04-29 株式会社尼康 反射系统、极紫外线曝光工具、光刻曝光工具及光学系统
US11300884B2 (en) 2017-05-11 2022-04-12 Nikon Corporation Illumination system with curved 1d-patterned mask for use in EUV-exposure tool
CN109521652B (zh) * 2018-12-11 2020-04-10 中国科学院光电技术研究所 一种基于棱台分光的超分辨光刻装置
EP4152266A1 (en) * 2021-09-16 2023-03-22 Koninklijke Philips N.V. Dark-field and phase-contrast tomography reconstruction algorithm

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6199991B1 (en) * 1997-11-13 2001-03-13 U.S. Philips Corporation Mirror projection system for a scanning lithographic projection apparatus, and lithographic apparatus comprising such a system
US6495839B1 (en) * 1999-03-11 2002-12-17 Carl-Zeiss Stiftung Microlithography projection objective and projection exposure apparatus

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220590A (en) * 1992-05-05 1993-06-15 General Signal Corporation X-ray projection lithography camera
JPH11238666A (ja) * 1998-02-19 1999-08-31 Nikon Corp Ｘ線投影露光装置
JP4238390B2 (ja) * 1998-02-27 2009-03-18 株式会社ニコン 照明装置、該照明装置を備えた露光装置および該露光装置を用いて半導体デバイスを製造する方法
AU2549899A (en) * 1998-03-02 1999-09-20 Nikon Corporation Method and apparatus for exposure, method of manufacture of exposure tool, device, and method of manufacture of device
DE59914179D1 (de) * 1999-02-15 2007-03-22 Zeiss Carl Smt Ag Mikrolithographie-Reduktionsobjektiveinrichtung sowie Projektionsbelichtungsanlage
US6985210B2 (en) * 1999-02-15 2006-01-10 Carl Zeiss Smt Ag Projection system for EUV lithography
JP2000286189A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Nikon Corp 露光装置および露光方法ならびにデバイス製造方法
DE10005189A1 (de) * 2000-02-05 2001-08-09 Zeiss Carl Projektionsbelichtungsanlage mit reflektivem Retikel
DE10139177A1 (de) 2001-08-16 2003-02-27 Zeiss Carl Objektiv mit Pupillenobskuration
JP2003233001A (ja) * 2002-02-07 2003-08-22 Canon Inc 反射型投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法
JP2004029625A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Nikon Corp 投影光学系、露光装置及び露光方法
JP2005276932A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Nikon Corp 露光装置及びデバイス製造方法
EP1950594A1 (de) 2007-01-17 2008-07-30 Carl Zeiss SMT AG Abbildende Optik, Projektionsbelichtunsanlage für die Mikrolithographie mit einer derartigen abbildenden Optik, Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage, durch das Herstellungsverfahren gefertigtes mikrostrukturiertes Bauelement sowie Verwendung einer derartigen abbildenden Optik
KR101393912B1 (ko) 2007-08-20 2014-05-12 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 반사 코팅을 갖는 미러 소자들을 구비하는 투영 대물렌즈
US20090073392A1 (en) 2007-09-14 2009-03-19 Carl Zeiss Smt Ag Illumination System Including Grazing Incidence Mirror For Microlithography Exposure System
WO2009052932A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-30 Carl Zeiss Smt Ag Imaging optical system and projection exposure installation for micro-lithography with an imaging optical system of this type

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6199991B1 (en) * 1997-11-13 2001-03-13 U.S. Philips Corporation Mirror projection system for a scanning lithographic projection apparatus, and lithographic apparatus comprising such a system
US6495839B1 (en) * 1999-03-11 2002-12-17 Carl-Zeiss Stiftung Microlithography projection objective and projection exposure apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP5756121B2 (ja) 2015-07-29
CN102754009A (zh) 2012-10-24
JP2015158694A (ja) 2015-09-03
JP2013513957A (ja) 2013-04-22
JP6132319B2 (ja) 2017-05-24
CN102754009B (zh) 2016-02-17
EP2513697A2 (en) 2012-10-24
CN105511065A (zh) 2016-04-20
WO2011073039A2 (en) 2011-06-23
WO2011073039A3 (en) 2011-09-29
US20120274917A1 (en) 2012-11-01
EP2513697B1 (en) 2019-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105511065B (zh) 照明光学部件、照明系统、投射曝光设备及组件制造方法
US9482961B2 (en) Microlithography projection optical system, tool and method of production
KR101675158B1 (ko) 이미징 광학 시스템, 마이크로리소그래피를 위한 투영 노광 장치, 미세구조 부품, 및 미세구조 부품을 제조하는 방법
TWI468838B (zh) 成像光學系統與包含此類型成像光學系統之用於微影的投影曝光裝置
US7973908B2 (en) Six-mirror EUV projection system with low incidence angles
US6226346B1 (en) Reflective optical imaging systems with balanced distortion
US10139734B2 (en) Imaging optical unit and projection exposure apparatus for projection lithography, having such imaging optical unit
KR20020031057A (ko) 8-거울 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈
JP5643755B2 (ja) 結像光学系
US20130250428A1 (en) Magnifying imaging optical unit and metrology system comprising such an imaging optical unit
KR20030045817A (ko) 8-거울 마이크로리소그래피 투사 대물렌즈
WO1999042905A1 (en) Reflective optical imaging system
US9639005B2 (en) Imaging catoptric EUV projection optical unit
US9535337B2 (en) Imaging optics, microlithography projection exposure apparatus having same and related methods
WO2024208849A1 (en) Imaging euv optical unit for imaging an object field into an image field
WO2024208851A2 (en) Imaging euv optical unit for imaging an object field into an image field
WO2023247238A1 (en) Imaging euv optical unit for imaging an object field into an image field
WO2023247170A1 (en) Imaging euv optical unit for imaging an object field into an image field
JP2002107630A (ja) ６枚の反射鏡を用いたマイクロリソグラフィ用の投影光学系
JP7284766B2 (ja) Ｅｕｖマイクロリソグラフィ用の結像光学ユニット
TW202343152A (zh) 用於測量物場上的照明角度分佈的方法和具有用於其照明通道分配的照明光學單元
CN117441116A (zh) 成像光学单元

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant