CN108292032B - 将物场成像到像场中的成像光学单元，以及包括这种成像光学单元的投射曝光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及投射光刻的成像光学单元(7)，其具有多个反射镜(M1至M8)，以将成像光(3)从物场(4)引导到像场(8)中。物场(4)沿着第一、较大物场尺寸和沿着第二、较小物场尺寸由两个物场坐标(x，y)跨越。成像光学单元(7)具有至少两个掠入射反射镜(M2，M3，M5，M6)和至少一个法线入射反射镜(M4)，该法线入射反射镜(M4)布置在成像光束路径中的两个掠入射反射镜(M3，M5)之间。该法线入射反射镜(M4)的采用的反射表面具有在沿着第一反射表面坐标(x)的表面尺寸和沿着平行于第二物场尺寸的第二反射表面坐标(y)的表面尺寸之间的纵横比(x/y)，该纵横比小于4.5。结果是具有制造成本减少的成像光学单元。

Description

将物场成像到像场中的成像光学单元，以及包括这种成像光 学单元的投射曝光设备
相关申请的交叉引用
本专利申请要求德国专利申请DE 10 2015 221 984.4的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及将物场成像到像场中的成像光学单元或投射光学单元。另外，本发明涉及包括这样的投射光学单元的光学系统、包括这样的光学系统的投射曝光设备、使用这样的投射曝光设备来制造微结构化或纳米结构化部件的方法、以及由这个方法制造的微结构化或纳米结构化部件。
背景技术
从JP 2002/048977 A、US 5,891,806(其描述“邻近类型”投射曝光设备)以及从DE10 2015 209 827 A1、WO 2008/141 686 A1和WO 2015/014 753 A1已知前文阐述类型的投射光学单元。
发明内容
本发明的目的是开发前面阐述类型的成像光学单元，使得其制造成本降低。
根据本发明，由一种投射光刻的成像光学单元实现该目的。该成像光学单元包括多个反射镜，所述多个反射镜将成像光沿着成像光束路径从物平面中的物场引导到像平面中的像场中；其中所述物场由以下跨越：沿着较大的第一物场尺寸的第一笛卡尔物场坐标，和沿着小于所述第一物场尺寸的第二物场尺寸的第二笛卡尔物场坐标，其中所述成像光学单元具有至少两个GI反射镜，所述成像光以大于60°的入射角入射在所述至少两个GI反射镜上；其中所述成像光学单元具有至少一个NI反射镜，所述成像光以小于45°的入射角入射在所述至少一个NI反射镜上，其中所述至少一个NI反射镜布置在所述成像光束路径中的两个GI反射镜之间；其中所述NI反射镜的使用的反射表面具有在以下之间的纵横比：沿着第一反射表面坐标的表面尺寸和沿着平行于所述第二物场尺寸的第二反射表面坐标(y)的表面尺寸，所述纵横比小于4.5。
成像光学单元设计为在投射光刻中使用，特别是在EUV投射光刻中使用。
第二物场尺寸可以平行于投射曝光设备的扫描方向延伸，该投射曝光设备中使用成像光学单元。通常，NI反射镜的第一反射表面坐标不平行于第一笛卡尔物场坐标延伸。
NI反射镜的使用的反射表面的纵横比可以是4.4。该纵横比还可以更小并且可以是4.3。该纵横比还可以更小并且可以是4.2或4.1。该纵横比可以小于4、可以小于3.8、可以小于3.5、并且可以是3.4。该纵横比可以小于3.4、可以小于3.3、可以小于3.2、并且可以是3.1。
其特征在于至少四个GI反射镜的成像光学单元被发现是特别适合的。
成像光学单元，其特征在于至少三个GI反射镜，其中所述三个GI反射镜的使用的反射表面具有在以下之间的纵横比：沿着第一反射表面坐标的表面尺寸，和沿着平行于所述第二物场尺寸的第二反射表面坐标(y)的表面尺寸，所述纵横比大于1。对于具有大于1的纵横比的三个GI反射镜而言，上述实施例可以确保在GI反射镜的折叠平面中的反射表面尺寸没有变得太大。第二物场尺寸经常位于该折叠平面中。
所述成像光学单元的GI反射镜的使用的反射表面的最大直径小于400mm。上述实施例有利地导致了紧凑GI反射镜尺寸。可以将使用的反射表面的最大直径的条件应用于成像光学单元中的每一个GI反射镜。最大直径可以是397.5mm。该最大直径可以小于380mm、可以小于370mm、并且可以是368.1mm。
所述成像光学单元的每个反射镜的使用的反射表面的最大直径小于850mm。上述实施例有利地导致了紧凑反射镜尺寸。特别是在成像光束路径中预先确定像侧数值孔径的最后的反射镜是有利地紧凑的。最大直径可以是840.2mm，可以小于800mm、并且可以是797.2mm。
所述成像光学单元的反射镜的使用的反射表面能够容纳在长方体中，所述长方体的在平行于所述第二笛卡尔物场坐标延伸的像场坐标的方向上的边长小于2000mm。总体上，上述实施例在平行于第二像场坐标延伸的尺寸的方向上是有利地紧凑的。平行于第二物场坐标的该边长可以小于1800mm以及可以是1766mm。
例如，成像光学单元的像场尺寸可以大于1mm x 10mm，并且可以是例如1mm x26mm或者1.2mm x26mm。
至少0.5的像侧数值孔径导致成像光学单元的高结构分辨率。像侧数值孔径可以是0.55或0.6并且可以甚至是更大的。
一种光学系统，包括如上所述的成像光学单元；包括照明光学单元，以来自光源的照明光照明所述物场。上述光学系统的优点对应于参考成像光学单元已经在上文解释的那些优点。
光源可以是EUV光源。替代地，也可以使用DUV光源，即例如波长为193nm的光源。
一种投射曝光设备，包括如上所述的光学系统，并且包括产生所述照明光的光源。一种制造结构化部件的方法，包括如下方法步骤：提供掩模母版和晶片；借助于如上所述的投射曝光设备，将所述掩模母版上的结构投射到所述晶片的光敏层上；制造所述晶片上的微结构或纳米结构。一种结构化部件，根据如上所述的方法制造。上述投射曝光设备的优点、上述制造方法的优点以及上述微结构化或纳米结构化部件的优点对应于参考成像光学单元和光学系统已经在上文中解释的那些优点。特别是，半导体部件(例如存储器芯片)可以使用投射曝光设备来制造。
附图说明
在下文参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例。附图中：
图1示意性示出了EUV微光刻的投射曝光设备；
图2在子午截面中示出了成像光学单元的实施例，该成像光学单元可以用作根据图1的投射曝光设备中的投射镜头，其中描绘了两个选择的场点的主光线的成像束路径以及上彗形光线和下彗形光线的成像束路径；
图3示出了如从图2中的观察方向III所看到的，根据图2的成像光学单元的视图；
图4示出了根据图2和3的成像光学单元的反射镜的光学使用表面的边缘轮廓的平面视图；
图5以与图2相似的示意图示出了成像光学单元的其他实施例，该成像光学单元可以用作根据图1的投射曝光设备的投射镜头；
图6示出了如从图5中的观察方向VI所看到的，根据图5的成像光学单元的视图；
图7示出了根据图5和6的成像光学单元的反射镜的光学使用表面的边缘轮廓的平面视图；
图8至图16以分别与图5至图7相似的示意图示出了成像光学单元的其他实施例，该成像光学单元可以用作根据图1的投射曝光设备的投射镜头。
具体实施方式
微光刻投射曝光设备1具有照明光或成像光3的光源2。光源2是EUV光源，其产生例如在5nm和30nm之间，特别是5nm和15nm之间的波长范围中的光。光源2可以是基于等离子体的光源(激光产生等离子体(LPP)、气体放电产生等离子体(GDP))或者其他基于同步加速器的光源，例如自由电子激光器(FEL)。特别是，光源2可以是具有13.5nm波长的光源或者具有6.9nm波长的光源。还可以是其他EUV波长。通常，在投射曝光设备1中引导的照明光3甚至可以是任意波长，例如可见光波长或者可以在微光刻中使用的其他波长(例如DUV、深紫外)并且为此适当的激光光源和/或LED光源是可用的(例如365nm、248nm、193nm、157nm、129nm、109nm)。在图1中非常示意性地示出了照明光3的束路径。
照明光单元6用于将来自光源2的照明光3引导到物平面5中的物场4。使用投射光学单元或成像光学单元7以预先确定的缩小比例将物场4成像到像平面9中的像场8中。
为了便于描述投射曝光设备1以及投射光学单元7的各种实施例，在附图中指示笛卡尔xyz坐标系，根据该坐标系，图中指示的部件的相应的位置关系是显而易见的。在图1中，x方向垂直于附图的平面行进并进入该平面。y方向朝左行进，并且z方向朝上行进。
在投射光学单元7中，物场4和像场8具有弯曲的或曲形的实施例，以及特别是，形状像是部分环的实施例。像场8的曲率半径绝对值是81mm。替代地，可以用矩形形状实施物场4和像场8。物场4和像场8具有大于1的x/y纵横比。因此，物场4具有x方向上更长的物场尺寸和y方向上更短的物场尺寸。这些物场尺寸沿着场坐标x和y延伸。
因此，物场4由沿着第一较大(较长)的物场尺寸的第一笛卡尔物场坐标x和沿着第二较小(较短)的物场尺寸的第二笛卡尔物场坐标y跨越。垂直于这两个物场坐标x和y的第三笛卡尔坐标z在下文也称为法向坐标。
第一物场坐标x和法向坐标z跨越第一成像光平面xz，下面该第一成像光平面xz还称为弧矢面。第一成像光平面xz的跨越坐标x和z包含较大的物场尺寸x。
第二物场坐标y和法向坐标z跨越第二成像光平面yz，下面该第二成像光平面还称为子午面。
在图2等中示出的示例性实施例中的一个可以用于投射光学单元7。根据图2的投射光学单元7在第一成像光平面xz中以因子4缩小，并且第二成像光平面yz中以因子8缩小。
投射光学单元7是变形的投射光学单元。在两个成像光平面xz、yz中其他的缩小比例也是可以的，例如3x、5x、6x、7x或大于8x的缩小比例。替代地，投射光学单元7还可以具有在两个成像光平面xz、yz中分别相同的缩小比例，例如缩小至八分之一。然后，其他的缩小比例也是可以的，例如4x、5x或甚至大于8x的缩小比例。相应的缩小比例可以或不可以带来图像翻转，其随后还通过缩小比例的适当的符号规格阐明。
在根据图2的投射光学单元7的实施例中，将像平面9布置为与物平面5平行。在这种情况下，成像的是与物场4重合的反射式掩模10(也称为掩模母版)的区段。由掩模母版夹持器10a承载掩模母版10。由掩模母版位移驱动器10b位移掩模母版夹持器10a。
通过投射光学单元7在形式为晶片的基板11的表面上实施成像，该基板由基板夹持器12承载。由晶片或基板位移驱动器12a位移基板支持器12。
图1示意性示出了，在掩模母版10和投射光学单元7之间、进入该投射光学单元的照明光3的光线束13，以及在投射光学单元7和基板11之间、从投射光学单元7发出的照明光3的光线束14。投射光学单元7的像场侧数值孔径(NA)在图1中没有按照比例重现。
投射曝光设备1是扫描仪类型。投射曝光设备1的操作期间，在y方向上扫描掩模母版10和基板11二者。投射曝光设备1还可以是步进器类型，其中在基板11的单独曝光之间实现y方向上掩模母版10的和基板11的逐步位移。由位移驱动器10b和12a的适当的致动，彼此同步地实现这些位移。
图2和3示出了投射光学单元7的第一实施例的光学设计。图2示出了子午截面中的投射光学单元7，即在yz平面中的成像光3的束路径。子午平面yz还称为第二成像光平面。图3示出了弧矢平面xz中投射光学单元7的成像束路径。第一成像光平面xzHR是由第一笛卡尔物场坐标x和当前成像光主传播方向zHR在成像光3的束路径的相应位置处跨越的平面。成像光主传播方向zHR是中心场点的主光线16的束方向。通常，在反射镜M1至M8处以每一个反射镜反射来改变该成像光主传播方向zHR。这改变可以描述为当前成像光主传播方向zHR关于第一笛卡尔物场坐标x以倾斜角倾斜，该倾斜角等于在相应考虑的反射镜M1至M8处中心场点的该主光线16的偏转角。随后，出于简化的目的，第一成像光平面xzHR还称为第一成像光平面xz。
第二成像光平面yz同样地包含成像光主传播方向zHR并且垂直于第一成像光平面xzHR。
由于投射光学单元7仅在子午平面yz中折叠，第二成像光平面yz与子午平面重合。
图2描绘了从五个物场点各发出三个单独光线15的束路径，图2中该五个物场点在y方向上彼此分隔开。所描绘的是主光线16，即在投射光学单元7的光瞳平面中穿过光瞳中心的单独光线15，以及这两个物场点各自的上彗形光线和下彗形光线。从物场4出发，主光线16包括与物平面5上的法线成5.4°的角CRAO。
物平面5平行于像平面9。
投射光学单元7具有0.55的像侧数值孔径。
根据图2的投射光学单元7总共具有八个反射镜，从物场4出发以单独光线15的束路径的顺序将八个反射镜编号为M1至M8。
图2至4描绘了反射镜M1至M8的计算的反射表面的截面。使用这些计算的反射表面的部分。只有该反射镜表面的实际使用区域，加上突出体，实际上出现在真实的反射镜M1至M8中。由反射镜体以已知方式承载这些使用的反射表面。
根据图2的投射光学单元7中，反射镜M1、M4、M7和M8配置为法线入射的反射镜，就是说成像光3以小于45°的入射角照射至其上的反射镜。因此，总体上，根据图2的投射光学单元7具有法线入射的四个反射镜M1、M4、M7和M8。这些法线入射的反射镜还称为NI(法线入射)反射镜。
反射镜M2、M3、M5和M6是照明光3的掠入射的反射镜，就是说照明光3以大于60°的入射角照射至其上的反射镜上。成像光3的单独光线15在掠入射的反射镜M2、M3和M5、M6上的典型入射角大约为80°。总体上，根据图2的投射光学单元7具有恰好四个掠入射的反射镜M2、M3、M5和M6。这些掠入射的反射镜还称为GI(掠入射)反射镜。
反射镜M2和M3形成了在成像光3的束路径中依次直接布置的反射镜对。反射镜M5和M6还形成在成像光3的束路径中依次直接布置的反射镜对。
一方面反射镜对M2、M3和另一方面反射镜对M5、M6以如下方式反射成像光3：单独光线15的反射角在这两个反射镜对的相应反射镜M2、M3和M5、M6处相加。因此，相应的反射镜对M2、M3和M5、M6的相应的第二反射镜M3和M6增加相应第一反射镜M2、M5施加于各自单独光线15上的偏转效应。反射镜对M2、M3和M5、M6的反射镜的该布置对应于DE 10 2009 045096 A1中针对照明光学单元所描述的。
掠入射的反射镜M2、M3、M5和M6各具有非常大的半径的绝对值，就是说它们与平坦的表面具有比较小的偏差。这些掠入射的反射镜M2、M3、M5和M6各具有相当弱的屈光能力，即束形成效应低于全凹面或凸面的反射镜。反射镜M2、M3、M5和M6对于指定的成像像差校正，以及特别是局部成像像差校正有贡献。
出于表征投射光学单元7的反射镜的偏转效应的目的，下面基于所相应描绘的子午截面限定偏转方向。例如根据图2，如子午截面中相应的入射束方向上所见到的，相应反射镜在顺时针方向上的偏转效应(即偏转至右边)标记为缩写词“R”。举例而言，投射光学单元7的反射镜M2具有这种偏转效应“R”。如从分别地入射到反射镜上的束方向所见到的，该反射镜在逆时针方向上的偏转效应(即朝向左边)标记为缩写词“L”。投射光学单元7的反射镜M1和M5是“L”偏转效应的示例。具有折叠角f的反射镜的弱偏转效应或者完全不偏转的效应标记为缩写词“0”，f适用于如下条件：-1°＜f＜1°。投射光学单元7的反射镜M7是“0”偏转效应的示例。总体上，对于反射镜M1至M8，投射光学单元7具有如下偏转效应的顺序：LRRRLL0R。
原则上，投射光学单元的所有描述的示例性实施例可以关于与xz平面平行延伸的平面镜像，而这在过程中不改变基本成像性质。然而，这则自然地改变了偏转效应的顺序，在从投射光学单元7通过适当的镜像产生的投射光学单元的情况下具有如下顺序：RLLLRR0L。
例如在反射镜M4上的偏转效应的选择(即相应的入射束的方向的选择)以及反射镜对M2、M3和M5、M6的偏转方向的选择，分别选择成使得有效地使用可用于投射光学单元7的安装空间。
反射镜M1至M6载有优化反射镜M1至M6对成像光3的反射率的涂层。该涂层可以是钌涂层、钼涂层或者具有钌的最上层的钼涂层。在掠入射的反射镜M2、M3、M5和M6中，可以使用具有例如一层钼或钌的涂层。这些高反射层，特别是法线入射的反射镜M1、M4、M7和M8的高反射层可以配置为多层层，其中连续的层可以用不同材料制造。还可以使用交替的材料层。典型的多层层可以具有五十个双层，其分别由钼层和硅层制成。
出于计算投射光学单元7的总反射率的目的，如下计算系统传输：根据引导光线(即中心物场点的主光线)的入射角，在每个反射镜表面处确定反射镜反射率，并且通过乘积结合反射镜的反射率而形成系统传输。
在WO 2015/014 753 A1中解释了关于计算反射率的细节。
可以在WO 2012/126 867 A中发现关于GI反射镜(掠入射反射镜)处关于反射的其他信息。可以在DE 101 55 711 A中发现关于NI反射镜(法线入射反射镜)的反射率的其他信息。
投射光学单元7的总反射率或系统传输或总传输，呈现为投射光学单元7的所有反射镜M1至M8的反射率的乘积，近似为R＝8％。
反射镜M8(即在成像束路径中像场8上游的最后的反射镜)具有通道开口17，用于从倒数第三反射镜M6向倒数第二反射镜M7反射的成像光3通过。围绕通道开口17以反射方式使用反射镜M8。其他反射镜M1至M7中均不具有通道开口，并且在没有间隙的连续区域中以反射方式使用所述反射镜。
在第一成像光平面xz中，投射光学单元7在反射镜M6和M7之间的成像光束路径中具有恰好一个第一平面中间像18。该第一平面中间像18位于通道开口17的区域中。通道开口17和像场8之间的距离是通道开口17和第一平面中间像18之间的距离的四倍多。
在垂直于第一成像光平面xz的第二成像光平面中(参见图2)，成像光3通过恰好两个第二平面中间像19和20。这两个第二平面中间像中的第一个第二平面中间像19位于在成像光束路径中反射镜M2和M3之间。两个第二平面中间像中的另一个第二平面中间像20位于成像束路径中的反射镜M5和M6之间。
第一平面中间像的数量(即在投射光学单元7中恰好一个第一平面中间像)和第二平面中间像的数量(即在投射光学单元7中恰好两个第二平面中间像)在投射光学单元7中彼此不同。在投射光学单元7中，该中间像的数量相差恰好一个。
第二成像光平面yz与GI反射镜M2、M3和M5、M6的折叠平面yz重合，该第二成像光平面yz中出现较多数量中间像，即两个第二平面中间像19和20。通常，第二平面中间像不垂直于限定成像光主传播方向zHR的中心场点的主光线16。中间像倾斜角，即与该垂直布置的偏差，原则上是任意的并且可以在0°和+/-89°之间。
可以在中间像18、19、20的区域中布置辅助装置18a、19a、20a。这些辅助装置18a至20a可以是至少在区段中限定成像光束的边界的场光阑。类型为UNICOM的场强度规定装置(特别是具有在x方向上错开的指形光阑)还可以布置在中间像18至20的中间像平面中的一个中。
反射镜M1至M8实施为不可以用旋转对称函数描述的自由形式表面。投射光学单元7的其他实施例也是可能的，其中反射镜M1至M8中的至少一个反射镜实施为旋转对称非球面。所有反射镜M1至M8实施为这种非球面也是可能的。
自由形式表面可以由如下自由形式表面等式(等式1)描述：
Figure GDA0001655131420000101
以下适用于该等式(1)的参数：
Z是自由形式表面在点x、y处的矢高，其中x2+y2＝r2。此处，r是与自由形式等式的参考轴(x＝0；y＝0)的距离。
在自由形式表面等式(1)中，C1、C2、C3...表示按x和y的幂的自由形式表面级数展开的系数。
在锥形基础区域的情况下，cx、cy是对应于相应的非球面的顶点曲率的常数。因此，适用cx＝1/Rx和cy＝1/Ry。此处，kx和ky分别对应于相应的非球面的锥形常数。因此，等式(1)描述双锥形的自由形式表面。
可以从旋转对称参考表面生成替代的可能自由形式表面。从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反射表面的这种自由形式表面。
替代地，自由形式表面还可以借助于二维样条表面描述。对此的示例是Bezier曲线或非均匀有理B样条(NURBS)。举例而言，通过在xy平面中点的网格和相关联的z值，或者通过这些点和与其相关的梯度，可以描述二维样条表面。根据样条表面的相应类型，使用例如多项式或关于其连续性和可微性具有特定性质的函数，通过在网格点之间插值获得完整表面。该函数的示例是解析函数。
图4示出了在各情况下在投射光学单元7的反射镜M1至M10上由成像光3照射在其上的反射表面的边际边缘轮廓，即反射镜M1至M8的所谓的覆盖区。在各情况下在x/y图中绘示这些边缘轮廓，该x/y图对应于相应的反射镜M1至M8的局部x坐标和y坐标。示图以毫米为单位按照真实比例绘制。而且，关于反射镜M8的示图中描绘了通道开口17。
下表总结了反射镜M1至M8的参数：“最大入射角”、“反射表面在x方向上的范围”、“反射表面在y方向上的范围”和“最大反射镜直径”：
Figure GDA0001655131420000111
由于在GI反射镜M2、M3、M5和M6的区域中的第二平面中间像19和20，这些GI反射镜在y方向上也不具有极端范围。这些GI反射镜M2、M3、M5和M6的反射表面的相应的表面尺寸的y/x纵横比，只有对于反射镜M6大于1并且在那近似于2.2。GI反射镜中没有一个反射镜的y/x纵横比大于2.2。在投射光学单元7的反射镜M1至M8的情况下，反射镜M4处y/x纵横比最强地偏离于值1，并且在那它的值约为1∶3.4。在所有其它反射镜中，y/x纵横比在2.25∶1至1∶2.25之间的范围中。
预先确定像侧数值孔径的反射镜M8具有最大的797.2mm直径的最大反射镜直径。没有任何其他反射镜M1至M7的最大直径大于反射镜M8的最大反射镜直径的70％。八个反射镜中七个反射镜的最大直径小于530mm。八个反射镜中六个反射镜的最大直径小于400mm。特别是，投射光学单元7的四个GI反射镜M2、M3、M5和M6的最大直径全都小于400mm。
在投射光学单元7中的反射镜M1和M2之间的成像光束路径中布置光瞳限定孔径光阑AS。在孔径光阑AS的区域中，全部成像光束在其整个圆周上是可到达的。
投射光学单元7的反射镜M1至M8的反射表面的光学设计数据可以从如下表格获悉。这些光学设计数据分别从像平面9开始，即在像平面9和物平面5之间成像光3的相反传播方向上描述相应投射光学单元。
这些表中的第一个表提供了投射光学单元7的设计数据的概览并且总结了数值孔径NA、成像光的计算的设计波长、在两个成像光平面xz和yz中的缩小因子βx和βy、在x方向和y方向上的像场的尺寸、像场曲率、图像像差值rms和光阑位置。该曲率限定为场的曲率半径的倒数。图像像差值以mλ(ml)指定，即其取决于设计波长。这里，这是波前像差的rms值。
这些表中的第二个表指示顶点半径(半径_x＝Rx、半径_y＝Ry)和光学部件的光学表面的屈光能力值(屈光力_x、屈光力_y)。负半径值表示在相应的表面与具有所考虑的平面(xz，yz)的相交处朝向入射的照明光3为凹形的曲线，所考虑的平面(xz，yz)由顶点处的表面法线与弯曲部分(x，y)的相应的方向所跨越在具有对应曲率的方向的顶点(x，y)处由表面法线跨越该所考虑的平面。两个半径，半径_x、半径_y可以具有明显不同的符号。
在每个光学表面处的顶点限定为引导光线的入射点，该引导光线沿着对称平面x＝0(即图2的图示的平面(子午平面))从物场中心行进到像场8。
在顶点处的屈光能力，屈光力_x(Px)、屈光力_y(Py)限定为：
Figure GDA0001655131420000121
Figure GDA0001655131420000122
这里，AOI表示为引导光线关于表面法线的入射角。
第三个表为反射镜M1至M8以毫米为单位指示圆锥常数kx和ky、顶点半径Rx(＝半径_x)和自由形式表面系数Cn。未制表的系数Cn均具有值0。
第四个表还指定了相应的反射镜从参考表面出发在y方向上偏心(DCY)以及在z方向上位移(DCZ)和倾斜(TLA、TLC)的大小。这对应于在自由形式表面设计方法的情况下的平行移动和倾斜。这里，在y方向上和在z方向上以mm为单位进行位移，并且绕x轴和z轴进行倾斜。在这个情况下，以度为单位指定旋转角。首先进行偏心，接着倾斜。偏心期间的参考表面在各情况下是指定的光学设计数据的第一表面。还为物场4指定y方向上和z方向上的偏心。除了分配给单独反射镜的表面，第四个表还将作为第一表面的像平面、作为最后表面的物平面和可选的光阑表面(具有标记“光阑”)制表。
第五个表还指定了反射镜M8至M1的传输数据，即该反射镜针对中心地入射在相应反射镜上的照明光光线的入射角的反射率。总传输指定为从入射强度在投射光学单元中的所有反射镜处反射后剩余的比例因子。
第六个表以局部坐标xyz指定了作为多边形线的光阑AS的边界。如上文所描述，光阑AS是偏心的且倾斜的。
Figure GDA0001655131420000131
图2的表1
Figure GDA0001655131420000132
图2的表2
Figure GDA0001655131420000133
Figure GDA0001655131420000141
Figure GDA0001655131420000151
图2的表3a
Figure GDA0001655131420000152
Figure GDA0001655131420000161
图2的表3b
Figure GDA0001655131420000162
Figure GDA0001655131420000171
图2的表3c
Figure GDA0001655131420000172
图2的表4a
Figure GDA0001655131420000173
Figure GDA0001655131420000181
图2的表4b
Figure GDA0001655131420000182
图2的表5
Figure GDA0001655131420000183
Figure GDA0001655131420000191
图2的表6
投射光学单元7的总反射率近似为8％。
如由表中的倾斜值所明确的，反射镜的参考轴通常关于像平面9的法线倾斜。
像场8具有两倍13mm的x范围和1mm的y范围。针对13.5nm的照明光3的操作波长优化投射光学单元7。
从照明光3的所有光线的光阑表面上的相交点显现光阑的光阑表面的边界(还参见图2的表6)，在像侧上，该照明光3的所有光线在具有完整的像侧远心孔径的光阑表面的方向上在场中心点处传播。当光阑实施为孔径光阑时，边界是内边界。
光阑AS可以位于平面中或者具有三维的实施例。光阑AS在扫描方向(y)上的范围可以小于在交叉扫描方向(x)上的范围。
投射光学单元7在z方向上的安装长度(即在物平面5和像平面9之间的距离)近似为2160mm。
在投射光学单元7中，光瞳遮蔽是入瞳的完整孔径的18％。因此，由于通道开口17，遮蔽小于18％的数值孔径。以上文与光阑18结合所解释的光阑边界的构造类似的方式构造遮蔽边界。当实施为遮蔽光阑时，边界是光阑的外边界。在投射光学单元7的系统光瞳中，由于遮蔽而不可以被照明的表面小于总系统光瞳的表面的0.182。在系统光瞳内的非照明表面可以在x方向上具有与y方向上不同的范围。在系统光瞳中的非照明表面可以是圆形、椭圆形、正方形或者矩形。另外，在系统光瞳中不可以被照明的该表面可以在x方向上和/或在y方向上关于系统光瞳的中心偏心。
在中心物场点和中心像场点之间的y距离dOIS近似为1290mm。在反射镜M7和像平面9之间的工作距离为80mm。
投射光学单元7的反射镜可以容纳在xyz边长为796mm x 2033mm x 1577mm的长方体中。
投射光学单元7在像侧近似是远心的。
平均波前像差rms是6.38mλ。
基于图5至图7在下文中解释投射光学单元21的其他实施例，其可以用在根据图1的投射曝光设备1中来代替投射光学单元7。适当情况下，上面已经在图1至4的背景下解释的部件和功能由相同的附图标记表示，并且不再详细地讨论。
反射镜M1至M8再次实施为自由形式表面反射镜，对其适用上面所指示的自由形式的表面等式(1)。
如下表再次示出了投射光学单元21的反射镜M1至M8的反射镜参数。
Figure GDA0001655131420000201
四个GI反射镜M2、M3、M5和M6中三个反射镜具有其相应反射表面的小于1的y/x纵横比。GI反射镜M6具有其反射表面的有小于2.1的y/x纵横比。反射镜M4具有近似为1∶4.1的y/x纵横比。
这里同样，反射镜M8具有测量的909.4mm的最大反射镜直径。下一个最大反射镜M1具有500.1mm的最大反射镜直径。所有其他反射镜M2至M7具有小于500mm的最大反射镜直径。八个反射镜中的四个反射镜具有小于400mm的反射镜直径。
来自投射光学单元21的光学设计数据可以从如下表中获悉，该表就其设计而言对应于根据图2的投射光学单元7的表。
Figure GDA0001655131420000202
Figure GDA0001655131420000211
图5的表1
Figure GDA0001655131420000212
图5的表2
Figure GDA0001655131420000213
Figure GDA0001655131420000221
图5的表3a
Figure GDA0001655131420000222
Figure GDA0001655131420000231
图5的表3b
Figure GDA0001655131420000232
Figure GDA0001655131420000241
Figure GDA0001655131420000251
图5的表3c
Figure GDA0001655131420000252
图5的表4a
Figure GDA0001655131420000253
图5的表4b
Figure GDA0001655131420000254
图5的表5
Figure GDA0001655131420000255
Figure GDA0001655131420000261
图5的表6
投射光学单元21的总反射率近似为8％。
投射光学单元21具有含有2 x 13mm的x尺寸和1.2mm的y尺寸的像场8。像场以81mm的曲率半径的绝对值呈现。投射光学单元21具有0.55的像侧数值孔径。在第一成像光平面xz中，投射光学单元21具有4.00的缩小因子βx。在第二成像光平面yz中，投射光学单元21具有8.00的缩小因子βy。物侧的主光线角为5.4°。光瞳遮蔽为15％。物像偏移dOIS大约为1120mm。投射光学单元21的反射镜可以容纳在xyz边长为909mm x 1766mm x 1584mm的长方体中。
掩模母版10以及因此物平面5关于x轴以-0.1°的角T倾斜。在图5中示出了该倾斜角T。
最接近晶片的反射镜M7和像平面9之间的工作距离近似为80mm。平均波前像差rms近似为7.32mλ。
再次，图7示出了投射光学单元21的反射镜M1至M8的反射表面的边缘轮廓。
基于图8至10在下文中解释投射光学单元22的其他实施例，其可以用在根据图1的投射曝光设备1中来代替投射光学单元7。适当情况下，上面已经在图1至7的背景下解释的部件和功能由相同的附图标记表示，并且不再详细地讨论。
再次，上面指定的自由形式的等式(1)适用于反射镜M1至M8。
下面的表再次示出了投射光学单元22的反射镜M1至M8的反射镜参数。
Figure GDA0001655131420000271
再次，在这种情况下，成像束路径中的最后的反射镜M8具有测量的840.2mm的最大反射镜直径。反射镜M4具有测量的608.1mm的下一个最大的最大反射镜直径。反射镜M1具有测量的500.7mm的下一个最大的最大反射镜直径。其他反射镜M2、M3和M5至M7的反射镜直径各小于500mm。
NI反射镜M4具有近似为4.3∶1的x/y纵横比。四个GI反射镜中的三个反射镜的(具体是反射镜M2、M3和M5的)x/y纵横比各大于1。
再次，图10示出了投射光学单元22的反射镜M1至M8的反射表面的边缘轮廓。
来自投射光学单元22的光学设计数据可以从如下表中获悉，该表就其设计而言对应于根据图2的投射光学单元7的表。
Figure GDA0001655131420000281
图8的表1
Figure GDA0001655131420000282
图8的表2
Figure GDA0001655131420000283
Figure GDA0001655131420000291
图8的表3a
Figure GDA0001655131420000301
Figure GDA0001655131420000311
图8的表3b
Figure GDA0001655131420000312
Figure GDA0001655131420000321
图8的表3c
Figure GDA0001655131420000322
图8的表4a
Figure GDA0001655131420000323
图8的表4b
Figure GDA0001655131420000324
Figure GDA0001655131420000331
图8的表5
Figure GDA0001655131420000332
图8的表6
投射光学单元22的总反射率近似为8％。
投射光学单元22具有含有2 x 13mm的x尺寸和1.2mm的y尺寸的像场8。像场以81mm的曲率半径的绝对值而弯曲呈现。投射光学单元22具有0.55的数值孔径。在第一成像光平面xz中的缩小因子为4.0(βx)，并且在第二成像光平面yz中的缩小因子为-8.0(βy)。相对于物场4的法线的主光线角CRA是5.4°。最大光瞳遮蔽为16％。物像偏移dOIS大约为1380mm。投射光学单元22的反射镜可以容纳在xyz边长为840mm x 2160mm x 1598mm的长方体中。
物平面5和像平面9彼此之间以0.3°的角延伸。
最接近晶片的反射镜M7和像平面9之间的工作距离为81mm。平均波前像差rms为6.32mλ。
基于图11至图13在下文中解释投射光学单元23的其他实施例，其可以用在根据图1的投射曝光设备1中来代替投射光学单元7。适当的情况下，上面已经在图1至10的背景下解释的部件和功能由相同的附图标记表示，并且不再详细地讨论。
反射镜M1至M8再次配置为自由形式表面，对其适用上文所指示的自由形式的表面等式(1)。
下面的表再次示出了投射光学单元23的反射镜M1至M8的反射镜参数。
Figure GDA0001655131420000341
GI反射镜中的三个反射镜具有大于1的x/y纵横比。NI反射镜M4具有近似于4.4的x/y纵横比。
再次，成像光束路径中的最后的反射镜、反射镜M8具有测量的1060mm的最大反射镜直径。反射镜M4的下一个最大反射镜直径具有707.8mm的最大反射镜直径。其他反射镜M1至M3和M5至M7各具有小于550mm的最大反射镜直径。八个反射镜中的四个反射镜具有小于500mm的最大反射镜直径。
再次，图13示出了反射镜M1至M8的反射表面的边缘轮廓。
来自投射光学单元23的光学设计数据可以从如下表中获悉，该表就其设计而言对应于根据图2的投射光学单元7的表。
Figure GDA0001655131420000351
图11的表1
Figure GDA0001655131420000352
图11的表2
Figure GDA0001655131420000353
Figure GDA0001655131420000361
Figure GDA0001655131420000371
图11的表3a
Figure GDA0001655131420000372
Figure GDA0001655131420000381
图11的表3b
Figure GDA0001655131420000382
Figure GDA0001655131420000391
图11的表3c
Figure GDA0001655131420000392
图11的表4a
Figure GDA0001655131420000393
图11的表4b
Figure GDA0001655131420000401
图11的表5
Figure GDA0001655131420000402
图11的表6
投射光学单元23具有近似8％的总传输。
投射光学单元23具有含有2倍的13mm的x尺寸和1.0mm的y尺寸的像场8。像场以81mm的曲率半径的绝对值呈现。投射光学单元23具有0.60的像侧数值孔径。
在第一成像光平面xz中，缩小因子βx为4.00。在第二成像光平面yz中，缩小因子βy为-8.00。物场侧主光线角为5.4°。最大光瞳遮蔽为11％。投射光学单元23具有近似6.8％的总传输。
物像偏移dOIS大约为1340mm。投射光学单元23的反射镜可以容纳在xyz边长为1060mm x 2025mm x 1634mm的长方体中。
在投射光学单元23中，物平面5和像平面9彼此之间以0.4°的角度延伸。最接近晶片的反射镜M7和像平面9之间的工作距离为77mm。平均波前像差rms近似为7.69mλ。
基于图14至16在下文中解释投射光学单元24的其他实施例，其可以用在根据图1的投射曝光设备1中来代替投射光学单元7。
适当情况下，上面已经在图1至13的背景下解释的部件和功能由相同的附图标记表示，并且不再详细地讨论。
反射镜M1至M8再次实施为自由形式表面反射镜，对其适用上面所指示的自由形式的表面等式(1)。
下面的表再次示出了投射光学单元24的反射镜M1至M8的反射镜参数。
反射镜M4具有近似于3.1的x/y纵横比。
Figure GDA0001655131420000411
最后的反射镜M8具有最大反射镜直径，测得近似于872.3mm。其他的反射镜M1至M7中没有一个反射镜具有大于580mm的直径。七个反射镜中的五个反射镜具有小于350mm的最大直径。GI反射镜中没有一个反射镜具有大于370mm的最大反射镜直径。
图16示出了反射镜M1至M8的反射表面的边缘轮廓。
来自投射光学单元24的光学设计数据可以从如下表中获悉，该表就其设计而言对应于根据图2的投射光学单元7的表。
Figure GDA0001655131420000421
图14的表1
Figure GDA0001655131420000422
图14的表2
Figure GDA0001655131420000423
Figure GDA0001655131420000431
Figure GDA0001655131420000441
图14的表3a
Figure GDA0001655131420000442
Figure GDA0001655131420000451
图14的表3b
Figure GDA0001655131420000452
Figure GDA0001655131420000461
Figure GDA0001655131420000471
图14的表3c
Figure GDA0001655131420000472
图14的表4a
Figure GDA0001655131420000473
图14的表4b
Figure GDA0001655131420000474
图14的表5
Figure GDA0001655131420000481
图14的表6
投射光学单元24具有在x方向上为13.0mm的两倍和在y方向上为1.2mm的像场尺寸。
在投射光学单元24中，像侧数值孔径为0.55。在第一成像光平面xz中的缩小因子为4.00(βx)，并且在第二成像光平面yz中的缩小因子为-8.00(βy)。物侧的主光线角CRA为4.9°。光瞳遮蔽为至多17％。
投射光学单元24具有近似8％的总传输。
在投射光学单元24中的物像偏移dOIS近似为1310mm。投射光学单元24的反射镜可以容纳在xyz边长为872mm x 2229mm x 1678mm的长方体中。
在投射光学单元24中，物平面5相对于像平面9关于x轴以0.2°倾斜。
最接近晶片的反射镜M7和像平面9之间的工作距离为80mm。平均波前像差rms近似为7.7mλ。
在下面的表I和表II中再次总结上文所描述的投射光学单元的一些数据。相应的第一列用于将数据分配到相应的示例性实施例。
如下的表I总结了如下的光学参数：数值孔径(NA)、在x方向上的像场范围(场大小X)、在y方向上的像场范围(场大小Y)、像场曲率(场曲率)和总反射率或系统传输(传输)。
如下的表II指定如下的参数：“反射镜类型的顺序”(反射镜类型次序)、“反射镜偏转效应的顺序”(反射镜旋转次序)、“在xz平面中屈光能力顺序”(x屈光力次序)、“在yz平面中屈光能力顺序”(y屈光力次序)。这些顺序分别地开始于束路径中的最后的反射镜，即跟随相反的束方向。例如根据图2的实施例中，顺序“L0RRLLLR”与按顺序M8至M1的偏转效应相关。
Figure GDA0001655131420000491
表I
Figure GDA0001655131420000492
表II
在反射镜类型中，规格“N”涉及法线入射(NI)反射镜，并且规格“G”涉及掠入射(GI)反射镜。在屈光能力顺序中，“+”表示凹面反射镜表面，并且“-”表示凸面反射镜表面。在比较在x和y中的屈光能力顺序时，可以看到例如根据图2和11的实施例具有相同的x和y中的屈光能力顺序。根据图2、5、11和14的实施例具有相同的x中的屈光能力顺序。根据图2、8和11的实施例具有相同的y中的屈光能力顺序。根据图5和14的实施例具有相同的y中的屈光能力顺序。根据图8的实施例的x中的屈光能力顺序不同于其他所有实施例。x和y中的屈光能力中具有不同符号的反射镜表示鞍形面或复曲面。就在示例性实施例中的一个中出现GI反射镜而言，如可以从表II中的反射镜类型顺序中获悉，这些反射镜分别地至少成对出现。
为了制造微结构化部件或纳米结构化部件，如下使用投射曝光设备1：首先，提供反射式掩模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上的结构投射到晶片11的光敏层上。然后，通过使感光涂层显影制造在晶片11上的微结构或纳米结构以及因此制造微结构化部件。

Claims (11)

1.一种投射光刻的成像光学单元(7；21；22；23；24)
-包括多个反射镜(M1至M8)，所述多个反射镜将成像光(3)沿着成像光束路径从物平面(5)中的物场(4)引导到像平面(9)中的像场(8)中；
-其中所述物场(4)由以下跨越：
--沿着较大的第一物场尺寸的第一笛卡尔物场坐标(x)，和
--沿着小于所述第一物场尺寸的第二物场尺寸的第二笛卡尔物场坐标(y)，
-其中所述成像光学单元(7；21；22；23；24)具有至少两个掠入射反射镜(M2，M3，M5，M6)，所述成像光(3)以大于60°的入射角入射在所述至少两个掠入射反射镜上；
-其中所述成像光学单元(7；21；22；23；24)具有至少一个法线入射反射镜(M4)，所述成像光(3)以小于45°的入射角入射在所述至少一个法线入射反射镜上，其中所述至少一个法线入射反射镜(M4)布置在所述成像光束路径中的两个掠入射反射镜(M3，M5)之间；
-其中所述法线入射反射镜(M4)的使用的反射表面具有在以下之间的纵横比(x/y)：
--沿着第一反射表面坐标(x)的表面尺寸和沿着平行于所述第二物场尺寸的第二反射表面坐标(y)的表面尺寸，
--所述纵横比小于4.5。
2.根据权利要求1所述的成像光学单元，其特征在于至少四个掠入射反射镜(M2，M3，M6，M7)。
3.根据权利要求1或2所述的成像光学单元，其特征在于至少三个掠入射反射镜(M2，M3，M5)，
-其中所述三个掠入射反射镜(M2，M3，M5)的使用的反射表面具有在以下之间的纵横比(x/y)：
--沿着第一反射表面坐标(x)的表面尺寸，和
--沿着平行于所述第二物场尺寸的第二反射表面坐标(y)的表面尺寸，
--所述纵横比大于1。
4.根据权利要求1或2所述的成像光学单元(7；24)，其特征在于，所述成像光学单元(7)的掠入射反射镜的使用的反射表面的最大直径小于400mm。
5.根据权利要求1或2所述的成像光学单元，其特征在于，所述成像光学单元(22)的每个反射镜(M1至M8)的使用的反射表面的最大直径小于850mm。
6.根据权利要求1或2所述的成像光学单元，其特征在于，所述成像光学单元(21)的反射镜的使用的反射表面能够容纳在长方体中，所述长方体的在平行于所述第二笛卡尔物场坐标延伸的像场坐标(y)的方向上的边长小于2000mm。
7.根据权利要求1或2所述的成像光学单元，其特征在于至少0.5的像侧数值孔径。
8.一种光学系统
-包括如权利要求1至7中的任一项所述的成像光学单元；
-包括照明光学单元(6)，以来自光源(2)的照明光(3)照明所述物场(4)。
9.一种投射曝光设备，包括如权利要求8所述的光学系统，并且包括产生所述照明光(3)的光源(2)。
10.一种制造结构化部件的方法，包括如下方法步骤：
-提供掩模母版(10)和晶片(11)；
-借助于如权利要求9所述的投射曝光设备，将所述掩模母版(10)上的结构投射到所述晶片(11)的光敏层上；
-制造所述晶片(11)上的微结构或纳米结构。
11.一种结构化部件，根据如权利要求10所述的方法制造。
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