CN109073983B - 投射镜头的衰减滤光器、投射曝光设备的具有衰减滤光器的投射镜头以及具有投射镜头的投射曝光设备 - Google Patents

投射镜头的衰减滤光器、投射曝光设备的具有衰减滤光器的投射镜头以及具有投射镜头的投射曝光设备 Download PDF

Info

Publication number
CN109073983B
CN109073983B CN201780018875.6A CN201780018875A CN109073983B CN 109073983 B CN109073983 B CN 109073983B CN 201780018875 A CN201780018875 A CN 201780018875A CN 109073983 B CN109073983 B CN 109073983B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
attenuating filter
projection lens
thickness
projection
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
CN201780018875.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109073983A (zh
Inventor
T.格鲁纳
R.绍默
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 CN109073983A publication Critical patent/CN109073983A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109073983B publication Critical patent/CN109073983B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
    • 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
    • G03F7/70308—Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • 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
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • 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
    • G03F7/70225—Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
    • 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
    • G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements
    • 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
    • G03F7/70258—Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
    • 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
    • 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
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891—Temperature
    • 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
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7095—Materials, e.g. materials for housing, stage or other support having particular properties, e.g. weight, strength, conductivity, thermal expansion coefficient
    • G03F7/70958—Optical materials or coatings, e.g. with particular transmittance, reflectance or anti-reflection properties

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Projection-Type Copiers In General (AREA)

Abstract

一种衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，配置为于微光刻投射曝光设备(WSC)的投射镜头(PO，PO’)中根据可指定的局部分布用于具有150nm至370nm的波长范围的指定工作波长的紫外辐射(LR1I，LR2I)的强度的限定的衰减。衰减滤光器具有基板(SU，SU’)及吸收层(AL)。基板在该工作波长下为足够透明的。吸收层布置于基板上且在使用区(UA)的不同位置(Z1，Z2)根据可指定的局部分布吸收该工作波长的入射紫外辐射至不同程度。衰减滤光器设计为降低或避免由于基板的局部变化加热所造成的在已通过衰减滤光器的紫外辐射(LR1O，LR2O)中的热致波前变化误差，其中基板的局部变化加热由在基板上局部地变化的紫外辐射的吸收所引起。基板(SU)的厚度(TS)小于100μm。

Description

投射镜头的衰减滤光器、投射曝光设备的具有衰减滤光器的 投射镜头以及具有投射镜头的投射曝光设备
技术领域
本发明涉及投射镜头的衰减滤光器、投射曝光设备的具有这种衰减滤光器的投射镜头、以及具有此类型微光刻投射镜头的投射曝光设备。
背景技术
目前主要使用微光刻投射曝光方法来生产半导体部件及其他精细的结构化部件，例如光学光刻掩模。在此情况下，使用掩模(掩模母版)或其他带有或形成待成像结构的图案(例如半导体部件的层的线图案)的图案化装置。图案定位在投射曝光设备中的照明系统与投射镜头之间的投射镜头的物平面的区域中，且由照明系统所提供的照明辐射照明。被图案改变的辐射以投射辐射的形式行进通过投射镜头，其以缩小比例将图案成像至待曝光的晶片上或待曝光的基板上。晶片的表面布置在与物平面光学共轭的投射镜头的像平面中。晶片通常涂布有辐射敏感层(抗蚀剂、光刻胶)。
投射曝光设备发展中的其中一目标为在晶片上光刻地生产尺寸越来越小的结构。举例来说，在半导体部件的情况中，较小的结构导致较高的集成密度，其一般对所生产的微结构化部件的性能具有有利的影响。为此目的需要表现良好成像性能的投射镜头。
待成像结构的小尺寸及待制造结构的日益小型化及投射镜头的极限尺寸及其他限制因素将引起具体的问题。举例来说，已知的问题为投射镜头中可能发生的光学邻近效应。在所生产的结构中，该效应可造成所生产的结构以典型的方式偏离掩模上待成像结构的相关联形式。为校正光学邻近效应，DE 10 2007 021 649 A1揭露了光学衰减滤光器，其以透射滤光器的形式设计以安装于投射镜头的光瞳平面的区域中且表现出随光瞳空间坐标的函数而变化的透射率。
发明内容
本发明的目的为设计在引言部分所提及类型的衰减滤光器，使得该衰减滤光器相比于现有技术得到改善，且如果可能可有助于投射镜头的成像性能的改良，而不会引起不想要的副效应。另一目的为提供具有此衰减滤光器的投射镜头及具有此投射镜头的投射曝光设备。
这些目的由包含权利要求1所述特征的衰减滤光器、由包含权利要求12所述特征的投射镜头及由包含权利要求15所述特征的投射曝光设备来实现。
有利的改进在从属权利要求中被指定。所有权利要求的措辞并入说明书描述内容作为参考。
根据本发明的衰减滤光器配置为在微光刻投射曝光设备的投射镜头中根据可指定的局部分布用于具有来自从150nm(150纳米)到370nm的波长范围的指定工作波长的紫外辐射的强度的限定的衰减(defined attenuation)。
具有紫外辐射的用于微光刻的典型辐射源为具有365nm工作波长的汞蒸气灯、具有248nm工作波长的KrF准分子激光器、具有193nm工作波长的ArF准分子激光器、及具有157nm工作波长的F2准分子集光器。370至315nm的范围通常称作近UV范围、315至280nm的范围通常称作中UV范围、280至200nm的范围通常称作深UV范围(DUV)、且200至150nm的范围通常称作真空UV范围(VUV)。
在特殊的变型中，衰减滤光器是针对具有所述波长范围的仅一部分或其中之一(较佳为VUV范围)的指定工作波长的紫外辐射的强度的限定的衰减而设计。
局部分布可例如由以下指定：测量不具衰减滤光器的投射镜头的特性以及从所测量特性与投射镜头的期望特性的比较来决定局部分布。
衰减滤光器具有基板及吸收层。基板在指定工作波长下为足够透明的。吸收层布置在基板上，使得基板承载吸收层。吸收层在使用区的不同位置根据可指定的局部分布(specifiable local distribution)吸收具有指定工作波长的入射紫外辐射至不同程度。因此，可以位置相关的方式来影响传输特性。
足够透明在此情况下表示基板可透射至少90％、特别是至少95％、较佳是至少99％的具有指定工作波长的入射紫外辐射。理想上，实际上仅吸收层应吸收入射紫外辐射，而不会发生经由基板的紫外辐射的“不必要的”吸收。这可允许高照明强度，因而允许高晶片产量及具成本效益的半导体芯片制造。
吸收层的吸收强度可例如在0％到20％的范围、特别是在0％到10％的范围中例如连续地变化或以0.1至1％的量逐步地变化。在20％的最大吸收下，在一个位置至多20％的入射紫外辐射会被吸收，其结果为大部分的紫外辐射可通过衰减滤光器。
基板作为吸收层的载体，其结果为吸收层可太薄而可能是易碎且无法自行支撑。吸收层可布置在基板的入口侧，即在紫外辐射入射在基板上或进入基板之侧。或者，吸收层可布置在基板的出口侧，其相对于入口侧，即在紫外辐射离开基板之侧。吸收层有可能出现在入口侧及出口侧两者处。吸收层可施加在基板的表面上直接与其接触或由介于其间的一个或多个层而与基板分离。
使用区为紫外辐射在操作期间通过衰减滤光器的区域。使用区可对应基板的整个表面或仅对应基板的部分表面。特别地，衰减滤光器可具有附接结构，用于投射镜头中的衰减滤光器的附接，使用附接结构能够在使用区之外接合于基板。基板的表面区或使用区的直径可为从10mm(10毫米)、特别是20mm、特别是30mm、特别是80mm到400m、特别是到300mm。举例来说，使用区的形状可为具有圆角的矩形、肾形、圆形或椭圆形。
根据所主张的本发明，衰减滤光器设计为用于降低或避免由于基板的局部变化加热所造成的在已通过该衰减滤光器的紫外辐射中的热致波前变化误差(thermallyinduced wavefront variation error)，其中基板的局部变化加热由在基板上局部地变化的紫外辐射的吸收所引起。换言之，在根据所主张的本发明的衰减滤光器中，采取特别措施，其可至少部分补偿、或实质地完全避免通过衰减滤光器的紫外辐射中的热致波前变化误差。
已发现紫外辐射的局部变化吸收可导致吸收层的局部变化加热且结果为造成基板的局部变化的变热。基板的变热以位置相依的方式变化，且可对通过的紫外辐射的相位或波前有位置相依的影响，这是由于基板的热膨胀和/或基板的折射率的温度相依性。从物平面中的一点行进至像平面的紫外辐射的投射光束的射线形成波前。由于以位置相依方式变化的基板的变热，在各个情况下于不同位置通过衰减滤光器的射线在其相位上可能遭受到不同的影响。因此，已通过的紫外辐射的波前可偏离入射紫外辐射的波前。已通过的紫外辐射的波前与由规格所指定的波前之间的偏离在此处可称作波前变化误差且可导致无法容忍的成像误差。随着生产结构部件的尺寸越来越小，规格变得越来越窄，其结果为到目前为止尚未成为问题且因而未被考虑到的偏离现在可能已经不再能被容忍。由于其架构，根据本发明的衰减滤光器允许降低或完全避免热致波前变化误差。
衰减滤光器可更设计为校正由投射镜头内其他元件所引起的波前变化误差。
微光刻投射镜头要求非常准确的投射镜头的光学元件的制造。此处的其中一问题为光学元件的真实状态无法在工作波长下以足够的精度来测量，直到它们处于组装状态。在此阶段，追溯校正所剩下的通常仅为投射镜头的非常复杂的部份拆卸及光学元件的后处理。然而，这类制造不准确性或制造误差也可通过使用衰减滤光器来追溯地校正。使用衰减滤光器同样有可能在投射镜头的原始组装及调整后校正漂移效应或生命期效应(例如沾污、劣化)。
由在衰减滤光器处的反射所造成的紫外辐射的强度衰减相较于吸收有利地低到可忽略，其可特别有利于希望避免杂散光和/或衰减滤光器的高整体透射的应用。特别地，衰减滤光器可具有至少一个抗反射层，用以降低或避免反射。
根据所主张的本发明的用词，基板的厚度小于100μm(100微米)。厚度可例如至多为90μm或更小、或至多为80μm或更小、或至多为70μm或更小、或至多为60μm或更小、或至多为50μm或更小。厚度可特别是至多为20μm，较佳甚至至多为10μm。因此，基板相较于传统滤光器的基板应相对为薄的。
由于相对低的基板厚度，基板的热膨胀在绝对量上(若有的话)相对为低。因此，由于基板的局部变化加热而造成的在基板各种位置的任何热膨胀的差异也可仅相对地低。此外，基板的典型温度相依折射率的变化经由通过基板的紫外辐射的通过通道路径长度而作用。通过通道路径长度一般将为基板厚度的大小等级，因此其对于相对低的基板厚度也相对为低。因此，由于基板的局部变化加热而造成的在基板的各种位置的折射率的差异仅具有低的影响。此外，基板的热膨胀(若有的话)，特别是结合衰减滤光器的附接和其相关联的基板的夹紧，可造成基板的入口侧及出口侧表面的弯曲。这可导致射线相对彼此的横向偏移，其中射线在各个情况下于不同位置通过基板。射线偏移一般将取决于基板厚度，因此在相对低的基板厚度的情况下相对为低。低的基板厚度因此允许已通过衰减滤光器的紫外辐射中的任何干扰的热致波前变化误差从一开始就被避免或至少保持为小。
基板的厚度较佳至少为5μm、较佳至少为10μm。因此，在制造期间、在投射镜头中的安装期间、及在投射镜头中的使用期间，基板对外部影响具抗性或为稳健的。举例来说，在投射镜头的冲洗或抽吸期间可能在投射镜头中出现气流(空气或氮气)，该气流可对衰减滤光器有影响。对外部影响的抵抗可通过足够厚的基板来增强。
基板可为柔性膜。然而，基板较佳在尺寸上为稳定的。换言之，基板在其形状方面对外部影响(例如重力)有抵抗力、或在外部影响的作用下维持其形状。尺寸稳定的基板容易处理。基板可有利地为一板。板可例如为平行平面板。
根据在投射镜头的光束路径中的指定安装位置来选择基板的厚度、或将基板的厚度适配于安装位置区域中的光学条件等等可为有利的。这特别是对以下的应用为真：为了后续的成像性能校正，衰减滤光器预计以加装部件的形式插入投射镜头中，其最初是以在指定安装位置处不具有光学元件来计算。在此情况中，衰减滤光器在光学路径长度和/或投射镜头内的光束路径中应只是引起尽可能小的变化。变化应尽可能小，其结果为变化可由投射镜头中现有的操作特征来补偿(例如通过位移可位移透镜或类似者)。计算显示在准直辐射区域中的安装位置(例如在光瞳平面中或光学邻近光瞳平面)在这方面比邻近场平面的安装位置(例如邻近物平面、像平面或任何中间像)更能耐受。针对在光瞳平面的区域中的位置，可接收的基板厚度可例如为在10μm到50μm或到90μm或到100μm的范围。针对在中间地点的安装位置(在光瞳平面与最接近的场平面之间或邻近场平面)，明显较低的最大基板厚度似乎是较佳的，例如在5μm至最多30μm或以下的范围。
在本发明的发展中，基板的厚度局部地变化，其中厚度变化适配于在基板上局部变化的吸收。结果，有可能从一开始就抵消在前言部分所提到的热致波前变化误差。局部厚度变化可适配于曝光操作期间的入射紫外辐射的典型强度，其中强度一般也将实质地决定吸收层及基板的局部变化加热。厚度变化可例如经由以离子束处理基板而引入基板。此程序可称作基板的纳米非球面化。基板的一侧可为平面的，而另一侧可具表面变形，或两侧可具有表面变形。局部厚度变化可在0.1nm至10nm的范围、特别是在1nm至10nm的范围，其在工艺技术方面可例如经由离子束处理来实现。
在本发明的发展中，衰减滤光器具有波前校正层，其与吸收层分离且可例如布置于基板与吸收层之间、或在吸收层远离基板的一侧上、或在基板与吸收层相对的一侧上。波前校正层部分地或完全地由折射率在指定工作波长下大于1的校正层材料所构成。波前校正层的厚度(即校正层厚度)在基板上局部地变化。厚度变化适配于在基板上局部地变化的吸收。因此，有可能抵消在引言部分所提到的热致波前变化误差。局部厚度变化可适配于曝光操作期间的入射紫外辐射的典型强度。波前校正层在指定工作波长下有利地为足够透明的。波前校正层可施加在基板和/或吸收层的表面上与其直接接触或通过介于其间的一个或多个层而与基板和/或吸收层分离。局部厚度变化可在0.1nm至10nm的范围、较佳在1nm至10nm的范围，其在工艺技术方面可例如经由离子束处理来实现。基板作为波前校正层的载体，其结果为波前校正层可太薄而可能是易碎的且无法自行支撑。
具有局部变化基板厚度的基板的配置为或与具有在基板上局部变化校正层厚度的独立波前校正层结合的基板的配置为(基板的厚度小于100μm)也可有利于(独立于吸收层)校正由投射镜头中的其他元件所引起的波前变化误差并可代表可专利的发明。换言之，吸收层可被省略。这种部件可称作波前校正滤光器。
相对低的厚度允许波前校正滤光器布置在投射镜头中的任何位置。在波前校正层存在的情况下，基板厚度和/或校正层厚度的局部变化可例如经由以下而指定：经由测量的不具波前校正滤光器的投射镜头的特性以及经由从比较投射镜头的测量特性与期望特性来决定局部厚度变化。前文及下文有关衰减滤光器(特别是有关基板及波前校正层)的描述也适用于波前校正滤光器。
除其他外，本发明因此还涉及一主题，其可例如描述如下：波前校正滤光器，用于微光刻投射曝光设备的投射镜头中根据波前变化的可指定的局部分布的具有来自150nm至370nm的波长范围的指定工作波长的紫外辐射的波前的限定的校正，该波前校正滤光器包含：在工作波长下为足够透明且在使用区内具有局部变化基板厚度的基板，其中至少在使用区中的基板厚度小于100μm(或在使用区的任何位置不是100μm或以上)。波前校正滤光器也可称作波前校正元件。薄基板可例如在基板表面上或在两个基板表面上非球面化。基板表面中的至少一个可因此为旋转对称或旋转非对称的非球面表面。
吸收层至少在使用区上可具有固定的层厚度，其中吸收层的局部变化吸收强度可由吸收入射在不同位置的紫外辐射至不同程度的吸收层的材料来表现。换言之，吸收中心的密度或浓度在不同位置可具有不同的大小。
然而，吸收层较佳具有吸收指定波长的入射紫外辐射的吸收层材料且独立于位置大部分为相同或均匀的。吸收层的吸收层厚度根据可指定的局部分布在基板上局部地变化，使得吸收的变化经由吸收层的相应厚度变化实质地达成。吸收层厚度在此处可区域地降至零值，造成存在不具吸收层的使用区的区域。吸收层材料选择为使得在指定的工作波长下其具有有效横截面，使得所需的吸收动态可经由吸收层材料的层厚度实质地设定。吸收层厚度较佳连续地变化。
在本发明的一发展中，吸收层部分地或完全地由金属、碳化物和/或金属氧化物构成。有可能使用这些材料以局部变化的方式，根据需要设定具有低厚度变化的吸收层的吸收强度。针对相对强烈地吸收波长范围在150nm至370nm的紫外辐射的金属(例如钛(Ti))，具有可由工艺技术方法相对良好设定的层厚度的范围在0％到20％的吸收厚度可通过吸收层不需为局部封闭的事实来达成。局部非封闭可表示例如具有范围在10μm到100μm的直径的金属岛可设置于范围在50mm至200μm nm的一距离处，以将在确定的位置的吸收设定为所希望的值。举例来说，在层厚度为14nm的钛层的情况中，有可能通过约1％到2％的局部表面覆盖来局部地达成1％的吸收。这种层可类似于抖动结构而作用并例如使用网印来制造。特别地，应选择对波长范围在150nm至370nm的紫外辐射具有长期抵抗力的材料。
在本发明的一发展中，吸收层部分地或完全地由五氧化二钽(Ta2O5)、氧化铪(HfO2)和/或氧化铝(Al2O3)构成。使用用于吸收层的这些强烈吸收材料中的一或多个将允许对于所需吸收的整个频谱，从几乎无吸收(低层厚度或不具吸收层的基板区域)到由以20nm、10nm、5nm或更低的最大吸收层厚度覆盖的一个或更多百分比的入射紫外辐射的强烈吸收。此处，吸收层可为局部地封闭或具有100％的局部表面覆盖，除了前述不含吸收层的使用区的区域之外(若存在的话)。特别地，五氧化二钽和氧化铪特别适用于193nm的工作波长，而氧化铝特别适用于157nm的工作波长。
作为另一优点，吸收层的此低层厚度使得吸收层经由简单结构的抗反射层而更有效地制成抗反射。特别地，均匀的抗反射处理(即具有在整体使用区上几乎均匀的抗反射作用的抗反射处理)通过具有大致上为均匀的厚度的抗反射层而有可能，因为吸收层的局部厚度梯度一般变得太小而使这对涂层表面上的局部入射角只有可忽略的影响。此外，这些材料可使用PVD(物理气相沉积)轻易地施加在基板上。此外，该材料对在真空UV范围的紫外辐射具有极佳的长期抵抗力。五氧化二钽和氧化铪特别适用于193nm的工作波长，而氧化铝特别适用于157nm的工作波长。
在本发明的一发展中，基板部分地或完全地由合成石英玻璃(SiO2)(熔融石英)或晶体氟化物(crystalline fluoride)(如MgF2、CaF2或BaF2)构成。这些基板材料对具有波长范围在150nm到370nm的工作波长的紫外辐射为高度透明的并具抵抗力。特别地，合成石英玻璃、MgF2及CaF2特别适用于193nm的工作波长，且MgF2、CaF2及BaF2特别适用于157nm的工作波长。例如SiO2、MgF2、CaF2及BaF2的材料也可使用作为波前校正层的层材料。此外，对于波前校正层，氧化铝(Al2O3)可用于193nm和/或更长的工作波长。
在本发明的一发展中，吸收层部分地或完全地由掺杂玻璃构成。玻璃可部分地或完全地由特别是前述用于基板的材料中的至少一个所构成，特别是石英玻璃和/或CaF2。玻璃可特别以稀土元素中的一元素掺杂，例如铈(Ce)和/或钇(Y)和/或铅(Pb)，在石英玻璃的情况下较佳为铈。
在本发明的一发展中，吸收层在使用区的中间或中心比在使用区的周边区域或周围更强烈地吸收具有指定工作波长的入射紫外辐射。特别地，吸收强度在周边区域可降至零值。使用区可具有对称形式，特别是旋转对称形式。因此，吸收强度可具有对称形式。
根据本发明的投射镜头配置为用于微光刻投射曝光设备，以使用具有波长范围在150nm至370nm的工作波长的紫外辐射将布置于投射镜头的物平面中的掩模或另一图案产生装置的图案成像至投射镜头的像平面中。投射镜头具有多个光学元件，例如透镜元件及反射镜。光学元件布置在物平面与像平面之间，其中像平面与物平面光学共轭。此外，投射镜头具有至少一个根据本发明的衰减滤光器。衰减滤光器在操作中(特别是在投射曝光操作中)布置于物平面与像平面间的投射光束路径中。由图案改变的紫外辐射以投射辐射的形式行进通过投射镜头，并在此处于投射曝光操作期间入射在根据本发明的衰减滤光器的使用区上并通过它。紫外辐射在投射镜头中由光学元件影响。衰减滤光器可用于例如校正或补偿光学元件或掩模的不想要的副效应。为此，衰减滤光器可布置在类似于待校正部件的位置或在类似于与其光学共轭的投射光束路径中的位置。
可就所需的校正效应将衰减滤光器布置在投射光束路径中的不同位置。在本发明的一发展中，至少一个光瞳平面(其已光学地傅立叶变换至物平面及像平面)位在物平面与像平面间的投射镜头中。衰减滤光器可布置在光瞳平面中或在其附近或在光瞳平面的区域中。布置在光瞳平面附近在此处可表示比起物平面、像平面、或中间像平面(若存在的话，其与物平面光学共轭)，衰减滤光器沿投射光束路径在空间上更靠近光瞳平面。
若在操作期间所实现的像平面中的复振幅在给定的容限内与根据规格所期望的像平面中的复振幅一致，则投射镜头可提供良好的成像性能。在像平面中的一点的复振幅可使用相位及绝对部分(或绝对值)来描述。复振幅的相位通常也称作波前。在复振幅的绝对部分中，除其他部分，其在光瞳平面上的轮廓是重要的。在光瞳平面上的此轮廓描述投射镜头的出瞳中的强度分布。此强度分布可由光瞳传输函数定量地描述，其描述作为光瞳局部坐标的函数的总传输。
光瞳传输函数或在投射镜头的出瞳中的对应强度分布可通过衰减滤光器以针对性的方式改变，其中衰减滤光器被引入光瞳平面中或在投射光束路径中的光瞳平面的附近，且具有在滤光器的有效横截面或使用区上的局部传输轮廓或传输变化。这类滤光有时称作光瞳滤光或切趾。这在使用根据所主张的本发明的衰减滤光器而实质不会造成波前变化误差或对相位有负面影响的情况下是有可能的。
特别在具有相对高孔径的投射镜头中，从物平面中一点开始的不同射线(以实质相同的光学路径长度)传播不同的几何距离，并以强烈变化的入射角入射在透镜元件或投射镜头的其他光学元件的光学表面上。沿光轴或整体长度相对靠近光轴传播的射线在光学密集透镜元件材料内一般比主要在透镜元件周围传播的射线经历更多的吸收。在相反的情况中，特别是在边缘射线的情况下，有可能在光学表面上发生特别高的入射角，其结果为这些射线比起至少近似垂直地通过光学表面的射线一般将引起更大的反射耗损。因此，除其他方面，可看出从同一物体点开始的不同射线在其通过投射镜头的路径上“看到”不同的总传输。此效果可由“光瞳传输”或相关光瞳传输函数来表示。
特别地，当使用不产生第一级衍射的相位偏移掩模(“Levinson”类型)时，光瞳传输功能对所成像结构的影响可以是显著的。这类掩模特别敏感，因为对其而言，否则总是发生的零级衍射被抑制。具有变化周期的结构可因此查询完全分离的光瞳区域，使得光瞳强度分布中的变化可表现出强烈的影响。在透射掩模中，与结构周期无关，经历相同光瞳传输的零衍射级的部分总是作出贡献。因此，透射掩模倾向较不受到光瞳强度分布中的改变的影响。在个别例子中当然可能为特定相位偏移掩模比具体透射掩模照明更少的关键光瞳区域(critical pupilregion)的情况。
由于光学设计导致的射线在光学表面的入射的表面角度(入射角)的变化、光学涂层的层制造中的变化、透镜元件材料的变化及光学表面上的任何污染为可能导致光瞳传输函数的变化的典型影响因素。因此，需要有用于补偿这些不想要效应的选项。特别地，不要引起其他不想要的副效应。
具有相对较小的射线角度的射线一般比具有相对较大的射线角度的射线经历更大的通过投射镜头的光学元件的传输(transmission)。因此，若吸收层在使用区的中心比在使用区的周边区域更强烈地吸收具有指定工作波长的入射紫外辐射，则可为有利的。因此，有可能在出瞳中平均化传输。
在本发明的一发展中，衰减滤光器以结构上可互换的衰减滤光器的形式来配置。因此有可能将衰减滤光器与具有相同或不同吸收特征的另一个(特别是新的)衰减滤光器互换。这在掩模改变的情况下和/或若发生漂移效应或生命期效应时可为有利的。安装及移除可以可再现地进行。
如前述，衰减滤光器也可提供作为加装部件，用于在安装位置的稍后安装，其中在投射镜头的新状态中(在制造者的初始安装及调整后)，尚没有光学元件设置于安装位置或仅具有低光学作用的占位元件(例如在准直辐射的大区域中的薄平面板)设置于安装位置。经由衰减滤光器的安装的加装可在投射镜头的使用位置处执行(即例如芯片制造者的生产厅)。
根据本发明的投射曝光设备配置为将布置在根据本发明的投射镜头的像平面的区域中的待曝光晶片或基板曝光于布置在投射镜头的物平面中的掩模或其他图案产生装置的图案的至少一个像。投射曝光设备具有照明系统，用以接收紫外辐射源的具有来自150nm至370nm的波长范围的指定工作波长的紫外辐射以及用以成形导向至图案的照明辐射。投射曝光设备更具有根据本发明的投射镜头，用以将图案成像至晶片或至基板上。由图案改变的紫外辐射以投射辐射的形式行进通过投射镜头，且在此处于投射曝光操作期间入射在根据本发明的衰减滤光器上并通过它。
附图说明
本发明的其他优点及方面由权利要求及后续对本发明较佳示例性实施例的描述而显现，其将于下文中基于附图作出解释。在附图中：
图1显示根据本发明的一个实施例的包含照明系统及具有衰减滤光器的投射镜头的投射曝光设备的示意图；
图2显示并非根据本发明的衰减滤光器的纵向剖面图；
图3显示根据本发明的衰减滤光器的实施例的纵向剖面图；
图4显示关于图1中衰减滤光器的作为位置的函数的其吸收及其透射的曲线图；
图5显示图1的衰减滤光器的平面图；
图6显示根据本发明另一实施例的衰减滤光器的纵向剖面图；以及
图7显示根据本发明另一实施例的投射镜头的示意图。
具体实施方式
图1中的微光刻投射曝光设备WSC具有照明系统ILL及投射镜头PO。照明系统ILL配置为从紫外辐射源LS接收紫外辐射并从所接收的紫外辐射的至少一部分成形照明辐射，其导向至掩模或图案产生装置M的图案上。投射镜头PO配置为曝光或成像图案于晶片或基板W上。
在所示的示例性实施例中，紫外辐射源LS包含ArF准分子激光器并配置为产生具有193nm的工作波长的紫外辐射。照明系统ILL及投射镜头PO为针对193nm的工作波长而设计。或者，紫外辐射源可包含具有365nm工作波长的汞蒸汽灯、具有248nm工作波长的KrF准分子激光器、或具有157nm工作波长的F2准分子激光器。因此，照明系统及投射镜头可针对相应的工作波长而设计。
照明辐射在曝光操作期间被引导至在照明系统ILL的出射平面中的照明场，其中照明系统的出射平面及投射镜头PO的物平面OS重合。照明辐射由特定的照明参数特征化并在照明场内以定义的形状及尺寸入射在掩模M上，其光学地定位于照明系统ILL与投射镜头PO间，在出射平面或物平面OS的区域中。掩模M带有或形成待成像的结构的图案。由图案所改变的辐射以投射辐射的形式通过投射镜头PO，其以缩小比例将图案成像于待曝光的晶片W上。晶片W的表面布置在投射镜头PO的像平面IS中，该像平面与投射镜头PO的物平面光学共轭，其中至少晶片W的表面通常会涂布辐射敏感层RE。
投射镜头PO具有多个光学元件L，其中图1为简化起见仅显示两个透镜元件。在其他实施例中，多个光学元件可替代地或补充地包含反射镜和/或包含至少三个光学元件。光学元件L布置在物平面OS与像平面IS之间。投射辐射在投射镜头PO中受光学元件L的影响。
掩模M及投射镜头的光学元件L两者可造成不想要的副效应，例如光学邻近效应或负面地影响光瞳传输的效应。至少一个衰减滤光器AF设置于投射镜头PO中，用以校正或补偿这类副效应。在投射曝光操作期间，投射辐射行进通过投射镜头PO且入射在衰减滤光器AF上并通过它。原则上，关于想要的校正效应，衰减滤光器可在物平面OS与像平面IS之间沿光轴OA布置在投射光束路径中的不同位置，特别是在类似于待校正光学元件或掩模的位置或在与其光学共轭的位置。在图1的示例中，在物平面OS与像平面IS之间的投射镜头PO中，布置至少一个光瞳平面PS，其光学地傅立叶变换至物平面OS及像平面IS且衰减滤光器AF布置于其中。
在校正期间，不根据本发明的衰减滤光器本身可造成其他不想要的副效应，如将于下文中参考图2中所示的衰减滤光器AF”所解释的。
衰减滤光器AF”具有基板SU”及布置于其上的吸收层AL”。基板SU”为具有5mm厚度TS”的板，其原则上为平行平面的，如图2中的虚线所示。吸收层AL”的层厚度TA”在基板上局部地变化，结果为在投射曝光操作期间入射的紫外辐射LR1I、LR2I在衰减滤光器AF”的不同位置或区域Z1、Z2被吸收到不同的程度。在此情况中，吸收层AL”在位置Z2比在位置Z1相对较厚。
在投射曝光操作期间，在基板SU”上局部地变化的紫外辐射LR1I、LR2I的吸收造成吸收层AL”的局部变化加热，并因此造成基板SU”的局部变化加热。在位置Z1开始建立温度T1，且在位置Z2开始建立温度T2，相比于温度T1，温度T2增加。
由于相对大的基板厚度TS”，基板SU”的热膨胀EX在绝对量上相对为大。因此，由于基板SU”的局部变化加热，在基板SU”的不同位置Z1、Z2的任何热膨胀EX的差异也相对大，且基板SU”就其形状而言，在投射曝光操作期间强烈地偏离其原始平行平面的形式，如图2所示。针对一般的基板材料，例如合成石英玻璃或在指定工作波长下折射率大于一的晶体氟化物，在各个情况下于不同位置Z1、Z2通过衰减滤光器AF”的射线LR1I、LR2I因此在其通过衰减滤光器AF”后具有在EX量级的相对大的光学路径长度差。
此外，基板SU”的典型温度相依折射率的变化经由通过基板SU”的紫外辐射的通过通道路径长度而起作用。通过通道路径长度一般为基板厚度TS”的大小等级，因此其对相对大的基板厚度TS”而言也相对为大。因此，由于基板SU”的局部变化加热而造成的在基板SU”的不同位置Z1、Z2的折射率的差异同样造成射线LR1O、LR2O之间相对大的光学路径长度差异，其中射线LR1O、LR2O在各个情况下已在不同位置Z1、Z2通过衰减滤光器AF”。这种效应在合成石英玻璃作为基板材料的情况下特别显著。
此外，基板SU”(特别是如所示结合经由附接结构MO”与衰减滤光器AF”的附接，其接合于基板SU”且与之相关夹紧基板SU”)的热膨胀造成基板SU”的入口侧及出口侧表面的曲率。这导致射线LR1O、LR2O相对彼此的横向偏移，其中射线LR1O、LR2O在各个情况下于不同位置Z1、Z2通过基板SU”。射线偏移ROF一般取决于基板厚度TS”，因此在相对大的基板厚度TS”的情况下相对为大。这种效应在CaF2作为基板材料的情况下特别显著。
根据位置而变化之基板SU”的加热因此对通过的紫外辐射LR1O、LR2O的相位或波前有相对大的影响，其造成相对大的热致波前变化误差且因此造成无法容忍的成像误差。
为了估计对波前变化误差原因的贡献的量级，表格1显示以下两者之间的比较：对传统切趾法滤光器中的路径长度变化([nm])的贡献(在具有5mm厚度的厚平行平面基板(平板)上具有不同厚度的吸收层)、以及在相同切趾法效应的衰减滤光器的情况中的贡献，但具有用于两种可能基板材料(特别是在193nm波长的合成石英玻璃(熔融石英)(quartz)及氟化钙(CaF2))的根据本发明示例性实施例的构造(具有50μm及10μm的基板厚度)。
晶体CaF2的导热性及热膨胀基本上高于石英玻璃，而折射率的温度相依性在石英玻璃的情况下则明显高于在CaF2的情况且正负相反。
表格1
基板材料 石英 氟化钙
折射率 1.561 1.502
导热性[W/mK] 1.38 9.71
热膨胀[E-6/K] 0.51 18.85
折射率的温度相依性[E-6/K] 20.7 -2.9
通过变形的板5mm路径长度(nm/K) 1.4 47.3
通过变形的板50μm路径长度(nm/K) 0.0 0.5
通过变形的板10μm厚度路径长度(nm/K) 0.0 0.1
通过折射率变化的板5mm路径长度(nm/K) 103.5 -14.5
通过折射率变化的板50μm路径长度(nm/K) 1.0 -0.1
通过折射率变化的板10μm厚度路径长度(nm/K) 0.2 0.0
板5mm射线偏移(nm/K)：超过10mm的梯度 0.8 31.4
板50μm射线偏移(nm/K)：超过10mm的梯度 0.0 0.0
板10μm厚度射线偏移(nm/K)：超过10mm的梯度 0.0 0.0
图3显示衰减滤光器AF的示例性实施例，其可例如用于图1的投射镜头PO。衰减滤光器AF用于根据可指定的局部分布的、具有来自150nm至370nm的波长范围的指定工作波长的紫外辐射的强度的限定的衰减。特别地，衰减滤光器AF针对193nm工作波长而设计。
衰减滤光器AF具有基板SU及吸收层AL。在本例中，基板为在尺寸上稳定的板。基板完全由合成石英玻璃或晶体氟化物(例如MgF2和/或CaF2)构成。基板SU因此在193nm下为足够透明的。吸收层AL直接设置在基板SU的入口侧平面基板表面上，使得基板SU承载吸收层AL。吸收层AL在使用区UA的不同位置Z1、Z2根据可指定的局部分布吸收193nm的入射紫外辐射至不同程度。
使用区UA为紫外辐射在投射曝光操作期间所通过的衰减滤光器SU的区域。使用区UA对应基板的部分表面，可从图3及图5中看出。衰减滤光器具有附接结构MO，用以在投射镜头PO中附接衰减滤光器AF，其中附接结构MO在使用区UA之外并也在吸收层AL之外接合于基板SU上。使用区的表面的直径例如在50mm到500mm之间。使用区UA具有圆形的形状或关于光轴OA为旋转对称的。基板SU也具有圆形的形状或为旋转对称的。在替代实施例中，使用区还有基板可具有不同的形式，其适配于待实现的目标。吸收层AL的形式同样适配于待实现的目标，且在本例中具有圆形形状且为旋转对称的，如图5中以点线所示。
在所示的示例性实施例中，衰减滤光器AF的目的为用于投射镜头PO的光瞳传输的切趾或滤光。衰减滤光器AF的衰减强度或吸收强度应在5％至20％的范围中持续地变化、或传输应在95％至80％的范围中持续地变化，其中衰减滤光器AF在使用区UA的中间或中心Z2应比在使用区UA的周边区域或周围Z1更强烈地衰减或吸收入射紫外辐射、或在周围Z1应比在中心Z2更强烈地传输。此局部分布可例如经由测量不具有衰减滤光器AF的投射镜头PO的光瞳传输、以及通过从所测量的光瞳传输与投射镜头PO的期望光瞳传输的比较来决定局部分布而指定。
在此处，吸收层AL完全由吸收层材料构成，其吸收193nm的入射紫外辐射且在位置相依性上大部分为相同或均匀的，在本例中为五氧化二钽(其在193nm具有消光系数k＝0.74)。吸收层AL的厚度TA根据可指定的局部分布在基板SU上局部地变化，在本例中为在中心Z2的至多2nm与在周围Z1的0.5nm之间连续地变化。此处的吸收层AL具有100％的局部面积覆盖、或为封闭的。由于吸收层AL的厚度变化，达成在约2.4％至9.2％之间的衰减滤光器AF的相对吸收AB的变化，其为位置的函数，如图4所示。传输TR以相反的方式相应地变化。在其他实施例中，其中在特定区域中的吸收强度意图降至零值，在这些区域中的吸收层厚度可降至零值，其结果为使用区有不具吸收层的区域。具有局部变化厚度TA的吸收层AL可例如通过以下产生：一开始使用PVD施加具有固定层厚度的吸收层材料至基板SU上、接着在不同位置Z1、Z2移除或磨削不同量的吸收层材料。也有可能通过控制涂布方法而从一开始就施加具有局部变化层厚度的吸收层。
相对于图2中的衰减滤光器AF”，图3中的衰减滤光器AF配置为使得在已通过衰减滤光器AF的紫外辐射中的任何热致波前变化误差被避免或相较于已知的解决方案明显地降低。热致波前变化误差原则上可能由于基板SU的局部变化加热而产生，其由紫外辐射在基板上以局部变化的方式被吸收而造成。
在本情况中，基板SU的厚度TS约为10μm。如此，基板对外部影响更具抗性或稳健。由于相对低的基板厚度TS，基板SU的热膨胀在绝对量上相对为低。因此，由于基板SU的局部变化加热而产生的在基板SU的不同位置Z1、Z2的热膨胀的差异也仅相对为低。此外，基板SU的温度相依折射率的变化仅经由通过基板SU的紫外辐射的相对短的通过通道路径长度而起作用。因此，由于基板SU的局部变化加热而产生的在基板SU的不同位置Z1、Z2的折射率的差异具有低的影响。此外，基板SU的热膨胀在绝对量上相对为低，因此基板SU的入口侧及出口侧表面的曲率(其结合基板SU的附接而产生)也相对为低。此外，曲率所影响的射线仅横向偏移相对低的基板厚度TS。因此，射线偏移相对为低。相对低的基板厚度TS因此允许通过衰减滤光器AF的紫外辐射中的任何热致波前变化误差从一开始就保持为小。
此外，基板SU的厚度TS局部地变化，其中厚度变化适配于在基板SU上局部变化的吸收。特别地，此处的厚度变化适配于在曝光操作期间的入射紫外辐射的典型强度以及具有量级为1K(1Kelvin)的局部差异的基板SU的局部变化加热，其为预期的。在本情况中，基板SU在周围Z1处的厚度TA为10μm且在中心Z2处少了0.2nm。因此，有可能从一开始就抵消热致波前变化误差。具有其局部变化厚度TS的基板SU可例如从平行平面板开始而通过以下来产生：通过使用离子束的基板SU的入口侧表面的奈米非球面化而引入的厚度变化。或者，基板的出口侧表面可具有表面变形、或两侧可具有表面变形。
由于其架构，衰减滤光器AF因此允许从一开始就实质避免热致波前变化误差。衰减滤光器AF更配置为校正波前变化误差，其由投射镜头PO内的光学元件L所引起。因此，图1的投射镜头PO的成像性能相对良好。
为降低或避免反射，衰减滤光器AF在入口侧具有抗反射层系统AR1且在出口侧具有抗反射层系统AR2。在此处，抗反射层系统AR1施加在吸收层AL的入口侧表面，且抗反射层系统AR2施加在基板SU的出口侧表面，其例如使用真空蒸镀。抗反射层系统AR1、AR2中的每一个皆具有交替层堆叠，其具有一层高度折射率的电介质材料以及施加于其上的一层具有相对较低折射率的电介质材料。在示例中，氟化镁(MgF2)使用作为具有低折射率的材料，且氧化铝(Al2O3)使用作为具有高折射率的材料。抗反射层系统AR1、AR2的层在整个使用区UA上具有约32nm(MgF2)或约60nm(Al2O3)的实质均匀层厚度。两层皆为封闭的。
基板SU的非常低的厚度变化提供的优点为抗反射层系统AR2不具有大的局部入射角，因此以均匀的厚度，均匀地使衰减滤光器AF在出口侧呈现抗反射，即在整个使用区UA上均匀地作用。吸收层AL的非常低的层厚度TA或非常低的厚度变化提供的优点为抗反射层系统AR1不具有大的局部入射角，因此以均匀的厚度，均匀地使衰减滤光器AF在入口侧呈现抗反射。除了光学抗反射效应，抗反射层系统AR1保护在底下、非常薄的吸收层AL免受有害的环境影响，且抗反射层系统AR2保护基板SU。
由于使衰减滤光器AF为抗反射，由在衰减滤光器AF处的反射而造成的紫外辐射强度的衰减相较于吸收为可忽略的。因此，达成介于0.95到0.8之间的衰减滤光器AF的相对透射率的变化，其为位置x的函数，如图4所示。
图6显示根据所主张的本发明的衰减滤光器AF’的另一示例性实施例，其中在此处及在下文中，为了有较佳的理解，对相同的元件以及对具有等同功能的元件使用相同的参考符号，可参照其描述。相对于图1及图3到图5所示的衰减滤光器AF，图6的衰减滤光器AF’具有与吸收层AL分离的波前校正层CL。此层布置在基板SU’的出口侧表面，与其直接接触，该表面位在吸收层AL对面，其结果为基板SU’承载波前校正层CL。相较于图1及图3至图5的示例性实施例，基板SU’为平行平面板，其简化生产。此外且相较之下，为了简化，在图6的衰减滤光器AF中’已省略了抗反射层系统。在替代实施例中，可设置至少一个抗反射层系统，特别是在波前校正层上。
波前校正层CL完全由折射率在193nm的指定工作波长下大于1的校正层材料所构成，例如SiO2、MgF2、CaF2、BaF2和/或Al2O3，且在193nm下足够透明。波前校正层CL的厚度TX在基板SU上连续地变化，其中局部厚度变化适配于在基板SU上局部地变化的吸收。特别地，此处的厚度变化适配于在曝光操作期间的入射紫外辐射的典型强度以及具有量级为1K(1Kelvin)的局部差异的基板SU的局部变化加热，其为可预期的。在本情况中，波前校正层CL的厚度TC在周围Z1为10nm且在中心Z2少了约0.2nm。波前校正层CL为封闭的。具有局部变化厚度TC的波前校正层CL可例如通过以下产生：一开始施加具有固定层厚度的校正层材料至基板SU’上、接着在不同位置Z1、Z2移除或磨削不同量的校正层材料。或者，波前校正层的厚度变化可例如通过在基板SU’上不同位置Z1、Z2施加不同量的校正层材料来产生。此处校正层厚度在某些区域中能够降为零值可为合理的，其结果为使用区有不具波前校正层的面积或区域。
使用波前校正层CL，有可能从一开始就抵消热致波前变化误差。在本情况中，基板SU’的厚度TS’不需局部地变化。
图7显示根据所主张的本发明的投射镜头PO’的另一示例性实施例，其中在此处及在下文中，为了有较佳的理解，再次对相同的元件以及对具有等同功能的元件使用相同的参考符号，可参照其描述。投射镜头PO’具有形式为六个透镜元件L1、L2、L3、L4、L5、L6的多个光学元件。光学元件布置在投射镜头PO’的外壳POH中的物平面OS与像平面IS之间。此外，投射镜头具有三个衰减滤光器AF1、AF2、AF3，其布置在物平面OS与像平面IS之间沿光轴OA的投射光束路径中，且可建构为类似图1及图3至图6的示例性实施例的衰减滤光器。在投射曝光操作期间，投射辐射行进通过投射镜头且在过程中在各个情况下入射在相应衰减滤光器的使用区上并穿过它。
在图7的示例中，在投射镜头PO’中布置两个光瞳平面PS1、PS2于物平面OS与像平面IS之间，该光瞳平面光学地傅立叶变换至物平面OS及像平面IS，以及与物平面OS光学共轭的中间像平面IIS。衰减滤光器AF1布置于光瞳平面PS1中、衰减滤光器AF2布置于中间像平面IIS中、且衰减滤光器AF3布置于光瞳平面PS2中。每一个衰减滤光器主要用以校正在布置于与相应衰减滤光器类似的位置或布置于在投射光束路径中与其光学共轭的位置的那些光学元件处的干扰。详细地，衰减滤光器AF1、AF3用以校正或补偿不想要的副效应，其发生在透镜元件L2的出口侧、透镜元件L3的入口侧、透镜元件L5的出口侧、和/或透镜元件L6的入口侧。此外，衰减滤光器AF2用以校正在透镜元件L1的入口侧、透镜元件L4的出口侧和/或透镜元件L5的入口侧所引起的不想要的副效应。
衰减滤光器不需精确地布置在相应的平面(光瞳平面、场平面)中，而可布置在相应平面的附近或区域中。布置在一平面附近表示除了其他方面以外，比起其他平面，相应的衰减滤光器沿投射光束路径在空间上更接近对应的平面。为更准确地定量在投射光束路径中的衰减滤光器之一的位置，可使用例如子孔径比，如WO 2014/139719 A1中所述。在物平面OS中，像平面IS及中间像平面IIS(其也可称作场平面)，|SAR|＝0。在光瞳平面PS1、PS2中，|SAR|＝1。近瞳衰减滤光器中的子孔径比的绝对值大于0.5且最多为1，其较佳在0.75到1的范围中。近场衰减滤光器中的子孔径比的绝对值小于0.5且至少为0，其较佳在0到0.25的范围中。将衰减滤光器布置在中间位置也可为合理的，即没有非常靠近场平面也没有非常靠近光瞳平面，例如在|SAR|为0.25至0.75的区域。
衰减滤光器AF1、AF2、AF3配置为为结构上可互相交换的衰减滤光器。结果，每一个衰减滤光器可从外壳POH移除且可与具有特别是相同或不同吸收特征的不同的(特别是新的)衰减滤光器互换，如图7中的箭头P1、P2、P3所示。这在掩模M的改变的情况下和/或若在投射镜头PO’的原始安装及调整后发生漂移效应或生命期效应时可为有利的。安装及移除都可再现地进行。
此外，衰减滤光器提供的优点为其相对薄且因此可布置在光学元件(其彼此相对紧密地布置在投射镜头PO’中)之间。在所示的示例性实施例中，光轴上的透镜元件L5与透镜元件L6之间的距离D仅为1mm。
在所示的示例性实施例中，相应衰减滤光器具有至少一个吸收层。具有局部变化基板厚度的基板的配置或与具有在基板上局部变化校正层厚度的独立波前校正层结合的基板的配置为(基板的厚度小于100μm)也可有利于(与吸收层无关)校正由投射镜头中的其他元件所引起的波前变化误差并可代表可专利的发明。换言之，吸收层可被省略。这种部件可称作波前校正滤光器。相对低的厚度允许波前校正滤光器布置在投射镜头中的任何位置。举例来说，波前校正滤光器会在透镜元件L5与透镜元件L6之间放入图7的投射镜头PO’中。

Claims (15)

1.一种衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，在微光刻投射曝光设备(WSC)的投射镜头(PO，PO’)中根据可指定的局部分布用于具有来自150nm至370nm的波长范围的指定工作波长的紫外辐射(LR1T，LR2I)的强度的限定的衰减，该衰减滤光器包含：
基板(SU，SU’)，其在该工作波长下为足够透明的；以及
吸收层(AL)，其布置于该基板上且在使用区(UA)的不同位置(Z1，Z2)根据该可指定的局部分布吸收具有该工作波长的入射紫外辐射至不同程度，
其特征在于：
该衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)配置为降低或避免在已通过该衰减滤光器的紫外辐射(LR1O，LR2O)中的热致波前变化误差，其是由于在该基板上局部地变化的该紫外辐射(LR1I，LR2I)的吸收所造成的该基板的局部变化加热，其中该基板(SU，SU’)的厚度(TS，TS’)至多为20μm。
2.如权利要求1所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于该基板(SU，SU’)的厚度(TS，TS’)至多为10μm。
3.如权利要求1或2所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于该基板(SU，SU’)的厚度(TS，TS’)至少为5μm。
4.如权利要求1或2所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于该基板(SU，SU’)在尺寸上为稳定的。
5.如权利要求1或2所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于该基板(SU)具有适配于在该基板上局部地变化的吸收的局部变化厚度(TS)。
6.如权利要求1或2所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于布置于该基板(SU’)上的波前校正层(CL)、折射率在该指定工作波长下大于一的校正层材料、以及适配于在该基板上局部变化的吸收的局部变化校正层厚度(TC)。
7.如权利要求1或2所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于该吸收层(AL)具有吸收具有该指定工作波长的入射紫外辐射(LR1I，LR2I)的吸收层材料，以及根据该可指定的局部分布而在该基板(SU，SU’)上局部地变化的吸收层厚度(TA)。
8.如权利要求1或2所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于该吸收层(AL)部分地或完全地由金属、碳化物和/或金属氧化物构成。
9.如权利要求1或2所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于该吸收层(AL)部分地或完全地由五氧化二钽(Ta2O5)、氧化铪(HfO2)和/或氧化铝(Al2O3)构成。
10.如权利要求1或2所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于该基板(SU，SU’)部分地或完全地由合成石英玻璃(SiO2)或晶体氟化物构成。
11.如权利要求1或2所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其特征在于该吸收层(AL)在该使用区(UA)的中心比在该使用区的周边区域(Z1)更强烈地吸收具有该指定工作波长的入射紫外辐射(LR1I，LR2I)。
12.一种投射镜头(PO，PO’)，用于微光刻投射曝光设备中，用于使用具有来自为150nm至370nm的波长范围的工作波长的紫外辐射将布置在该投射镜头的物平面(OS)中的图案成像至该投射镜头的像平面(IS)中，该投射镜头包含：
多个光学元件(L，L1，L2，L3，L4，L5，L6)，其布置在该物平面与该像平面之间；以及
至少一个如前述权利要求中任一项所述的衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)，其在操作期间布置于该物平面及该像平面间之间的投射光束路径中。
13.如权利要求12项所述的投射镜头(PO，PO’)，其特征在于：
至少一个光瞳平面(PS，PS1，PS2)，其已光学地傅立叶变换至该物平面(OS)及该像平面(IS)且位于该物平面及该像平面间之间的投射镜头中；以及
该衰减滤光器(AF1，AF2，AF3)布置于该光瞳平面中或于该光瞳平面附近。
14.如权利要求12项或第13项所述的投射镜头(PO，PO’)，其特征在于该衰减滤光器(AF，AF’，AF1，AF2，AF3)配置为结构上可交换的衰减滤光器。
15.一种用于基板(W)的曝光的投射曝光设备(WSC)，该基板以掩模(M)的图案的至少一个像来曝光且布置于投射镜头(PO，PO’)的像平面(IS)的区域中，该图案布置于该投射镜头的物平面(OS)中，该投射曝光设备包含：
照明系统(ILL)，用于接收紫外辐射源(LS)的具有来自为150nm至370nm的波长范围的指定工作波长的紫外辐射，以及用于成形导向至该图案的照明辐射；以及
投射镜头，用于将该图案成像至该晶片，
其特征在于：
该投射镜头(PO，PO’)根据权利要求12至14中任一项来配置。
CN201780018875.6A 2016-04-05 2017-03-23 投射镜头的衰减滤光器、投射曝光设备的具有衰减滤光器的投射镜头以及具有投射镜头的投射曝光设备 Active CN109073983B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016205619.0A DE102016205619A1 (de) 2016-04-05 2016-04-05 Abschwächungsfilter für Projektionsobjektiv, Projektionsobjektiv mit Abschwächungsfilter für Projektionsbelichtungsanlage und Projektionsbelichtungsanlage mit Projektionsobjektiv
DE102016205619.0 2016-04-05
PCT/EP2017/056909 WO2017174366A1 (en) 2016-04-05 2017-03-23 Attenuation filter for projection lens, projection lens having attenuation filter for projection exposure apparatus, and projection exposure apparatus having projection lens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109073983A CN109073983A (zh) 2018-12-21
CN109073983B true CN109073983B (zh) 2021-07-27

Family

ID=58401582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780018875.6A Active CN109073983B (zh) 2016-04-05 2017-03-23 投射镜头的衰减滤光器、投射曝光设备的具有衰减滤光器的投射镜头以及具有投射镜头的投射曝光设备

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10416569B2 (zh)
EP (1) EP3440512B1 (zh)
JP (1) JP7003055B2 (zh)
KR (1) KR102393668B1 (zh)
CN (1) CN109073983B (zh)
DE (1) DE102016205619A1 (zh)
TW (1) TWI781927B (zh)
WO (1) WO2017174366A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10600213B2 (en) * 2016-02-27 2020-03-24 Focal Sharp, Inc. Method and apparatus for color-preserving spectrum reshape
EP3611569A1 (en) * 2018-08-16 2020-02-19 ASML Netherlands B.V. Metrology apparatus and photonic crystal fiber
DE102020208044A1 (de) * 2020-06-29 2021-12-30 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches Element für den VUV-Wellenlängenbereich, optische Anordnung und Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements
CN112269268B (zh) * 2020-10-12 2022-07-15 中国科学院福建物质结构研究所 软边光阑和制备时使用的镀膜挡板
CN114153049B (zh) * 2021-12-06 2023-06-13 杭州径上科技有限公司 一种定焦防辐射镜头

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950004968B1 (ko) * 1991-10-15 1995-05-16 가부시키가이샤 도시바 투영노광 장치
US6404482B1 (en) * 1992-10-01 2002-06-11 Nikon Corporation Projection exposure method and apparatus
DE10127225A1 (de) * 2001-05-22 2002-11-28 Zeiss Carl Ultraviolettlicht-Abschwächungsfilter
US7934172B2 (en) * 2005-08-08 2011-04-26 Micronic Laser Systems Ab SLM lithography: printing to below K1=.30 without previous OPC processing
JP5299937B2 (ja) * 2006-05-18 2013-09-25 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 光近接効果を補正する方法
DE102007021649A1 (de) 2006-05-18 2007-11-22 Carl Zeiss Smt Ag Verfahren zur Korrektur von optischen Umgebungseffekten, optisches Filter und Verfahren zur Herstellung eines optischen Filters
US8901229B2 (en) * 2006-05-26 2014-12-02 Polymer Recycling, Llc Roof coating containing paint and method of making
EP2048540A1 (en) * 2007-10-09 2009-04-15 Carl Zeiss SMT AG Microlithographic projection exposure apparatus
NL1036152A1 (nl) * 2007-11-13 2009-07-01 Asml Holding Nv Thin film continuous spatially modulated grey attenuators and filters.
DE102008001511A1 (de) 2008-04-30 2009-11-05 Carl Zeiss Smt Ag Beleuchtungsoptik für die EUV-Mikrolithografie sowie Beleuchtungssystem und Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik
JP2012531730A (ja) 2009-06-30 2012-12-10 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． スペクトル純度フィルタ、リソグラフィ装置、及びスペクトル純度フィルタを製造する方法
JPWO2012043130A1 (ja) * 2010-09-30 2014-02-06 株式会社ニコン 投影光学系、投影光学系の調整方法、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法
DE102013204391B3 (de) 2013-03-13 2014-05-28 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsobjektiv mit Wellenfrontmanipulator
KR102102020B1 (ko) * 2013-08-09 2020-04-17 케이엘에이 코포레이션 향상된 검출 감도를 위한 멀티 스팟 조명
WO2015091899A1 (de) 2013-12-20 2015-06-25 Schott Ag Optischer filter

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016205619A1 (de) 2017-10-05
KR20180132764A (ko) 2018-12-12
JP2019514058A (ja) 2019-05-30
JP7003055B2 (ja) 2022-01-20
EP3440512B1 (en) 2020-04-29
KR102393668B1 (ko) 2022-05-03
TWI781927B (zh) 2022-11-01
CN109073983A (zh) 2018-12-21
US20190064676A1 (en) 2019-02-28
TW201800874A (zh) 2018-01-01
EP3440512A1 (en) 2019-02-13
WO2017174366A1 (en) 2017-10-12
US10416569B2 (en) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109073983B (zh) 投射镜头的衰减滤光器、投射曝光设备的具有衰减滤光器的投射镜头以及具有投射镜头的投射曝光设备
US7771898B2 (en) Multilayer mirror, evaluation method, exposure apparatus, device manufacturing method
US8773638B2 (en) Microlithographic projection exposure apparatus with correction optical system that heats projection objective element
US9116441B2 (en) Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus
TWI239033B (en) Adjustment method and apparatus of optical system, and exposure apparatus
US8064042B2 (en) Exposure apparatus and device fabrication method
TWI802572B (zh) 校正方法
WO2009013230A1 (en) Optical system of a microlithographic projection exposure apparatus
WO2011038840A1 (en) Catadioptric projection objective comprising deflection mirrors and projection exposure method
TWI572904B (zh) 對紫外線損傷具低感受性之Wynne-Dyson投射透鏡
US7543948B2 (en) Multilayer mirror manufacturing method, optical system manufacturing method, exposure apparatus, and device manufacturing method
TW201543137A (zh) 光刻之光罩
JP4305003B2 (ja) Ｅｕｖ光学系及びｅｕｖ露光装置
US20090257043A1 (en) Illumination optical system, exposure apparatus, device manufacturing method, and exposure optical system
JP4296701B2 (ja) 投影光学系，該投影光学系を備えた露光装置，及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法
JP3958261B2 (ja) 光学系の調整方法
US20230185204A1 (en) Optical apparatus and lithographic apparatus using the optical apparatus
JP4503967B2 (ja) 調節フィルタ及び露光装置
US7315351B2 (en) Lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured therewith
JP4307039B2 (ja) 照明装置、露光装置及びデバイス製造方法
JP2001077017A (ja) 投影露光装置
JP2006287082A (ja) 光学系の製造方法及びｅｕｖ露光装置

Legal Events

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