CN107239005A - 照明光学单元 - Google Patents

Abstract

一种用于EUV投射曝光设备的照明光学单元(4)，具有光阑(23)，光阑包括具有离散对称组的辐射透射区域。光阑(23)的形状适配于光瞳分面反射镜(18)的分面形状或辐射源(3)的形状。光阑(23)优选地布置在中间焦平面的区域中。

Description

照明光学单元

本申请是申请日为2012年5月16日、申请号为201280025144.1、发明名称为“照明光学单元”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

通过引用，将德国专利申请DE 102011076297.3和US 61/488901的内容并入本文。

技术领域

本发明涉及一种包括光阑的照明光学单元以及照明系统。此外，本发明涉及一种包括该类型的照明系统的EUV投射曝光设备、一种用于制造微结构或纳米结构部件的方法以及一种由该方法制造的部件。

背景技术

已知曝光设备的光学质量可通过适合地布置一个或多个光阑而得以改进。例如，从US 2007/242799A1中可知包括光阑的EUV投射曝光设备。

从现有技术中已知圆形光阑。根据本发明，已认识到这不会构成光阑的最佳设计。

发明内容

因此，本发明的目的是改进用于EUV投射曝光设备的照明光学单元。

该目的通过用于照明物场的照明光学单元实现，所述物场能够用从EUV辐射源发出的辐射通过成像光学单元成像，所述照明光学单元包括：光瞳分面反射镜，具有多个特定形状的分面，以及光阑，包括第一区域和第二区域，第一区域能够透射照射的EUV辐射，第二区域不能透过照射的EUV辐射，其中，所述区域限定光阑面，并且其中，所述区域中的至少一个的形状具有适配于光瞳分面反射镜的分面形状，其中，至少一个区域具有多边形形式，其中，所述光阑布置在中间焦平面的区域中。

根据本发明，已认识到光阑的形状还对投射曝光设备的成像质量产生重要影响。令人惊讶的是，已经确定圆形光阑形状通常不是最佳的，而实施为例如多边形形式的光阑导致改进的透射特性，并由此导致改进的成像质量。光阑具有辐射透射区域，特别地，辐射透射区域在光阑面中具有离散对称组。特别地，离散对称性是非零解的(non-trivial)n重旋转对称性，其中n≥2，特别地2≤n≤10，特别地n＝2或n＝4。在该情况下，光阑可实施为周向光阑(circumferential diaphragm)。其周向地界定光束路径。光阑的框架还可具有直接对称组。特别地，直接对称组对应于光阑开口的对称组。

根据有利实施例，光阑的形状适配于照明光学单元的分面元件的各分面的形状。有利地，光阑的形状特别适配于光瞳分面的形状。在矩形分面的情况下，光阑有利地也具有矩形形状。在该情况下，光阑的纵横比(aspect ratio)有利地精确对应于分面的纵横比。特别地，光阑的正方形实施例在正方形分面的情况下是有利的。

根据另一有利实施例，光阑的形状适配于辐射源的形状。这在光阑布置在辐射源的中间像的区域中的情况下是特别有利的。结果，物场的照明稳定性能够得到进一步改进。

根据实施例，所述区域中的至少一个具有两重旋转对称性，而不是四重旋转对称性。

根据特征在于所述光阑的所述第一区域在边缘上完全由所述第二区域环绕的照明光学单元，光阑实施为孔径光阑。特别有利的是当光阑的框架还尤其具有机械功能时。

特别地，光阑实施为中间聚集光阑，即，其布置在辐射源的中间焦平面区域中。

特别地，光阑的形状适配于来自EUV辐射源的EUV辐射的强度分布。在该情况下，特别地，可考虑EUV辐射源的实施例和收集器(collector)的结构细节。这种光阑形状的适配，尤其是光阑开口形状的适配使得可在光阑开口尽可能小的次要条件下最优化尤其是从源单元发出的EUV辐射的透射特性，例如总强度，以在辐射源和照明光学单元之间获得良好的真空分离。

本发明的另一目的在于改进EUV投射曝光设备的照明系统。

该目的通过用于照明物场的照明系统实现，所述物场能够利用从EUV辐射源发出的辐射通过成像光学单元成像，所述照明系统包括：源单元，如上所述的照明光学单元，其中，所述光阑布置在中间焦平面的区域中。

该类型的照明系统的优点对应于上面针对照明光学单元所描述的优点。

根据特征在于在所述源单元和所述照明光学单元之间提供真空分离，所述光阑布置在所述源单元和所述照明光学单元之间的边界处的照明系统，光阑布置在源单元和照明光学单元之间的边界处。结果，源单元和照明光学单元之间的真空分离得以改进。

本发明的又一目的是明确说明一种包括根据本发明的照明光学单元的投射曝光设备、一种使用投射曝光设备制造部件的方法以及一种由该方法制造的部件。

根据本发明，借助包括如上所述的照明系统以及用于将所述物场成像到像场的成像光学单元的EUV投射曝光设备，借助用于制造微结构或纳米结构部件的方法以及借助根据用于制造微结构或纳米结构部件的方法制造的部件实现这些目的。其中，该用于制造微结构或纳米结构部件的方法，包括以下步骤：提供如上所述的EUV投射曝光设备；提供掩模母版；提供具有光敏涂层的晶片；借助所述EUV投射曝光设备，将所述掩模母版的至少一部分投射在所述晶片上；显影晶片上的曝光的光敏涂层。

这些主题的优点对应于上面已讨论的优点。

附图说明

下面参考附图更详细地说明本发明的示例性实施例，附图中：

图1示意性地示出穿过用于EUV投射光刻的投射曝光设备的子午截面；

图2示出用于根据图1的EUV投射曝光设备的光阑的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出用于微光刻的投射曝光设备1的子午截面。除了辐射源3，投射曝光设备1的照明系统2还具有用于曝光位于物平面6中的物场5的照明光学单元4。布置在物场5中的掩模母版7在该情况下被曝光，所述掩模母版由仅部分示出的掩模母版保持器8保持。投射光学单元9用于将物场5成像在像平面11中的像场10中。掩模母版7上的结构成像在晶片12的光敏层上，晶片12布置在像平面11中的像场10的区域中，所述晶片由同样示意性示出的晶片保持器13保持。

辐射源3是EUV辐射源，其具有在5nm至30nm之间的范围内的发射使用辐射。EUV辐射源可包含等离子体源，例如GDPP(气体放电产生的等离子体)源或LPP(激光产生的等离子体)源。放置在同步加速器上的辐射源也可用作辐射源3。本领域技术人员可从例如US6859515B2中找到关于这种类型的辐射源的信息。自辐射源3发出的EUV辐射14通过收集器15聚集。在收集器15的下游，EUV辐射14在照在场分面反射镜17之前传播通过中间焦平面16。场分面反射镜17布置在照明光学单元4的与物平面6光学共轭的平面中。

在下文中，EUV辐射14还称为照明光或成像光。

在场分面反射镜17的下游，EUV辐射14从具有多个光瞳分面的光瞳分面反射镜18反射。特别地，每个场分面将中间焦点成像在其所分配的光瞳分面上。可以切换场分面与光瞳分面之间的分配。光瞳分面可实施为矩形形式，尤其实施为正方形形式。对于这方面的细节，可以参考US 6452661，尤其参考图15和图23。光瞳分面反射镜18布置在照明光学单元4的光瞳平面中，该光瞳平面与投射光学单元9的光瞳平面光学共轭。通过光瞳分面反射镜18和传输光学单元19形式的成像光学组件(具有按光束路径的顺序表示的反射镜20、21和22)，场分面反射镜17的场分面成像在物场5上。场分面的形状适配于物场5的形状。特别地，场分面实施为矩形或弓形形式。传输光学单元19的最后一个反射镜22是用于掠入射的反射镜(“掠入射反射镜”)。该光瞳分面反射镜18和传输光学反射镜19形成用于将照明光14传送到物场5的后续光学单元。尤其是当光瞳分面反射镜18布置在投射光学单元9的入瞳中时，可免除传输光学单元19。对于照明光学单元4的进一步细节，可参考US 6452661。

为了更简单地描述位置关系，图1中示出笛卡尔xyz坐标系。图1中，x轴垂直于附图平面延伸进附图平面中。y轴朝向右侧延伸。z轴朝向下方延伸。物平面6和像平面11均平行于xy平面延伸。

掩模母版保持器8可以以受控制的方式移动，使得在投射曝光期间，掩模母版7可在平行于y方向的物平面6中的位移方向上移动。晶片保持器13相应地可以以受控制的方式移动，使得晶片12可在平行于y方向的像平面11中的位移方向上移动。结果，掩模母版7和晶片12可首先被扫描通过物场5，然后通过像场10。位移方向还称为扫描方向。掩模母版7和晶片12沿扫描方向的移动可优选地彼此同步实现。

光阑23布置在中间焦平面16中。图2示出光阑23的示意图，从中可收集到进一步的细节。光阑23包括特别实施为开口24的第一区域和特别实施为框架25的第二区域。第一区域可透射照射的EUV辐射。在该情况下，透射应被理解为对于照射的EUV辐射14，第一区域24具有至少80％、至少90％、至少95％、至少98％或甚至至少99％的透射率。不透明的第二区域25相应地具有至多5％、至多1％或至多0.1％的透射率。区域24、25限定出光阑面，在图1所示示例性实施例中，光阑面与中间焦平面16重合。特别地，光阑面取向成垂直于投射曝光设备1的光轴。

在所示示例性实施例中，区域24、25实施为矩形形式，尤其实施为正方形形式。然而，区域24、25具有圆角。一般来说，区域24、25实施为多边形形式。特别地，区域24、25中的至少一个在光阑面中具有离散对称组。换言之，光阑23具有非零解的n重旋转对称性，但是不具有圆形对称性。因此，n≥2是可以的。特别地，2≤n≤10，特别地n＝2或n＝4是可以的。举例来说，图2所示正方形光阑23具有四重旋转对称性，而具有不等于1的纵横比的矩形光阑仅具有两重旋转对称性，而不是四重旋转对称性。特别地，光阑23的纵横比对应于光瞳分面反射镜18上的光瞳分面的纵横比。

在图2所示示例性实施例中，第一区域24在边缘上完全由第二区域25环绕。因此，光阑23实施为周向光阑。

光阑23可以是源单元26的一部分。源单元26另外包括辐射源3和收集器15。由于光阑23布置在中间焦平面16中，所以可将辐射透射第一区域24制得十分小。特别地，第一区域24具有处于1mm至50mm范围内、尤其处于3mm至30mm范围内、尤其处于5mm至15mm范围内的最大直径d_max。透射区域24越小，源单元26能与照明光学单元4分离(尤其是真空分离)得越好。特别地，当在源单元26中存在对照明光学单元4有害的气氛(atmosphere)时，源单元26与照明光学单元4之间的真空分离是重要的。

为了尽可能以无损失的方式将从来自源单元26的辐射源3发出的EUV辐射14传送到照明光学单元4，有利的是，辐射透射第一区域24的形状适配于EUV辐射14在光阑23位置处的强度分布，尤其是处于中间焦平面16区域中的强度分布。

光阑23还可以是照明光学单元4的一部分。有利的是，光阑23的辐射透射第一区域24的形状适配于光瞳分面反射镜18的光瞳分面的形状。

特别地，在光瞳分面的正方形实施例的情况下，光阑23的正方形实施例，特别是光阑23的第一区域24的正方形实施例是有利的。特别地，光阑23具有与光瞳分面相同的对称特性。

当使用投射曝光设备1时，设置掩模母版7和具有对照明光14光敏感的涂层的晶片12。之后，掩模母版7的至少一个部分通过投射曝光设备1投射在晶片12上。在掩模母版7投射在晶片12上期间，掩模母版保持器8和/或晶片保持器13可分别在平行于物平面6和/或平行于像平面11的方向上移动。掩模母版7和晶片12的移动可优选地彼此同步进行。最终步骤涉及显影晶片12上的由照明光14曝光的光敏层。微结构或纳米结构部件，特别是半导体芯片是如此制造的。

令人惊讶的是，已确定对于光阑23的辐射透射第一区域24的预定尺寸，与圆形实施例相比，物场5的照明的均匀性U的稳定性借助所述区域的正方形实施例而得到改进。这归因于以下事实：由辐射源3的不正确定位引起的对均匀性的干扰在光阑23的辐射透射第一区域24的正方形实施例的情况下比在使用圆形光阑的情况下小。因此，根据本发明的光阑23有助于改进投射曝光设备1的成像质量。

还确定的是，由根据本发明的光阑23带来的优点还特别取决于辐射源3的具体构造。在一个特别有利的实施例中，光阑23的辐射透射第一区域24的设计适配于辐射源3的具体形状。该适配可以作为对光瞳分面反射镜18上的光瞳分面的形状的适配的替代或附加。特别地，在光阑23布置在中间焦平面16中的情况下，光阑23适配于辐射源3的形状是有利的，这是因为辐射源3的中间像呈现在中间焦平面处。辐射源3的圆形(roundish)实施例会导致圆形中间像。相应地，辐射源3的卵形实施例会导致卵形中间像，辐射源3的确切矩形，特别是正方形的实施例导致相应的中间像。根据本发明，在更换了辐射源3的情况下，还可提供适配于新辐射源3的新光阑23来更换光阑23。

物场5的照明的改进的均匀性导致更好的照明稳定性。特别地，这在晶片12的曝光期间，辐射源3未完全静止，例如有些摇晃时是有利的。特别地，有关的是当中间焦平面16中的点源没有通过场分面反射镜17的场分面精确成像在光瞳分面反射镜18的光瞳分面上的点，而光瞳分面上的位置与场分面上的位置有关，以及因此与掩模母版7上的位置有关时。

Claims (10)

1.用于照明物场(5)的照明光学单元(4)，所述物场能够用从EUV辐射源(3)发出的辐射(14)通过成像光学单元(9)成像，所述照明光学单元包括：

a.光瞳分面反射镜(18)，具有多个特定形状的分面，以及

b.光阑(23)，包括第一区域(24)和第二区域(25)，第一区域能够透射照射的EUV辐射(14)，第二区域不能透过照射的EUV辐射(14)，其中，所述区域(24，25)限定光阑面，并且其中，所述区域(24，25)中的至少一个的形状具有适配于光瞳分面反射镜(18)的分面形状，

c.其中，至少一个区域具有多边形形式，

d.其中，所述光阑(23)布置在中间焦平面(16)的区域中。

2.如权利要求1所述的照明光学单元(4)，其特征在于，所述区域(24，25)中的至少一个具有两重旋转对称性，而不是四重旋转对称性。

3.如以上权利要求中任一项所述的照明光学单元(4)，其特征在于，所述光阑(23)的所述第一区域(24)在边缘上完全由所述第二区域(25)环绕。

4.如权利要求1所述的照明光学单元(4)，其特征在于，所述光阑(23)布置在所述EUV辐射源(3)的中间焦平面(16)的区域中。

5.用于照明物场(5)的照明系统(2)，所述物场能够利用从EUV辐射源(3)发出的辐射(14)通过成像光学单元(9)成像，所述照明系统包括：

a.源单元(26)，

b.如权利要求1至4中任一项所述的照明光学单元(4)，

c.其中，所述光阑(23)布置在中间焦平面(16)的区域中。

6.如权利要求5所述的照明系统(2)，其特征在于，所述辐射源(3)在中间焦平面(16)处具有中间像。

7.如权利要求5所述的照明系统(2)，其特征在于，在所述源单元(26)和所述照明光学单元(4)之间提供真空分离，所述光阑(23)布置在所述源单元(26)和所述照明光学单元(4)之间的边界处。

8.EUV投射曝光设备(1)，包括：

a.如权利要求5至7中任一项所述的照明系统(2)；以及

b.成像光学单元(9)，用于将所述物场(5)成像到像场(10)。

9.用于制造微结构或纳米结构部件的方法，包括以下步骤：

a.提供如权利要求8所述的EUV投射曝光设备(1)；

b.提供掩模母版(7)；

c.提供具有光敏涂层的晶片(12)；

d.借助所述EUV投射曝光设备(1)，将所述掩模母版(7)的至少一部分投射在所述晶片(12)上；

e.显影晶片(12)上的曝光的光敏涂层。

10.根据权利要求9所述方法制造的部件。