CN110892328A - 使用于euv曝光工具的具有平坦一维图案化掩模的照明系统 - Google Patents

Abstract

一种反射系统具有参考轴且包括反射图案源(承载实质上一维图案)以及仅有三个光学组件的组合，所述仅有三个光学组件依序设置以将入射于第一光学组件上的极紫外线辐射转移至所述图案源上。所述组合相对于所述图案源设置成固定的空间及光学关系，且表示一维极紫外线曝光工具的照明单元(IU)，所述一维极紫外线曝光工具另外包括|包括投影光学器件子系统，所述投影光学器件子系统被配置成在图像平面上利用仅有两束辐射形成所述图案源的光学图像。所述仅有两束辐射在所述图案源处起源于被转移至所述图案源上的所述极紫外线辐射。

Description

使用于EUV曝光工具的具有平坦一维图案化掩模的照明系统

相关申请的交叉参考

本申请主张在2017年4月26日提出申请的美国临时专利申请第62/490,313号、以及在2017年5月11日提出申请的美国临时专利申请第62/504,908号的优先权及权利。本申请也主张在2017年5月18日提出申请的美国专利申请第15/599,148号、及在2017年5月18日提出申请的美国专利申请第15/599,197号、以及在2018年4月16日提出申请的国际专利申请PCT/US2018/027785的优先权及权利。上述申请中的每一者的公开内容并入本案供参考。

技术领域

本发明涉及被配置成在极紫外线(extreme ultraviolet，EUV)和/或光谱的紫外线部分中操作的空间密集打印机(spatially-dense line printer)的光学设计，且更具体而言，涉及被配置成此种打印机的光刻曝光工具的照明子系统。

背景技术

目前可商购获得的EUV光刻装备(在以下被称为通用EUV系统)的结构被构造成将上面承载任意二维(two-dimensional，2D)图案的掩模版掩模成像于工件(例如，半导体晶片，基底)上的矩形场(rectangular field)上。由于必须被自掩模版光学转移并成像至工件上的此种图案的二维性质，有必要将通用EUV系统实作为扫描系统以提供基底与掩模版之间的相对位移。目前，此种实作是利用用于掩模版的一个移动台及用于基底的至少又一个移动台而实现，若无所述移动台，则以足够的准确度及分辨率将掩模版图案的所有特征转移至基底上是相当困难的且在实践中不能被达成。目前使用的系统的结构及操作复杂性不可避免地且大大地增加了操作成本，并减低了基底每单位时间的曝光次数，此部分是由于EUV光经由光学系统的传输受到限制。此外，由于将图案转移至工件上需要在两个维度上进行光学成像的过程，现有通用EUV系统的一系列光学组件需要高复杂度且由高复杂度表征。举例而言，此系列光学组件可包括；-在系列光学组件的投影部分(或投影光学器件)中的六个抛光镜，其中镜面粗糙度小于0.1纳米均方根(nm rms)且镜对齐公差小于1nm等；-所述系列光学组件的结构复杂且可微调的照明部分；-以及具有复杂的反射涂层的大的掩模版或掩模。此外，恰当的图案转移需要使用对齐掩模的复杂组合。所有这些因素不可避免地导致通用EUV系统的设计及制作成本高。

发明内容

实施例提供一种具有参考轴的反射系统。所述反射系统包括反射图案源，在上面承载实质上一维(one-dimensional，1D)图案；以及仅有三个光学组件的组合，所述仅有三个光学组件相对于彼此依序设置以将(入射于所述仅有三个光学组件中的第一光学组件上的)EUV辐射转移至所述图案源上。所述三个光学组件中的每一者具有非零光学功率。所述组合相对于所述图案源设置成实质上固定的空间及光学关系，且表示EUV曝光工具的照明单元(illumination unit，IU)，所述EUV曝光工具包括|包括投影光学器件(projectionoptic，PO)子系统，所述投影光学器件子系统具有参考轴且被配置成(在作为与所述图案源光学共轭的平面的图像平面上以N>1的减缩因数)利用仅有两束辐射形成所述图案源的光学图像。所述仅有两束辐射在所述图案源处起源于被转移至所述图案源上的所述EUV辐射。在具体的实施例中，所述PO子系统是仅包括主反射镜及次反射镜的反射PO子系统。应注意，所述照明单元IU可进一步被互换地称为照明透镜、IL或被简单地称为照明器。曝光工具的用于补充所述IU的投影光学器件子系统或PO可在本文中被互换地称为“PO子系统”或“投影透镜”或“PL”。

相关实施例提供一种具有光学元件串的光刻曝光工具，所述光刻曝光工具被定位成将EUV辐射经由所述光学元件串递送至目标工件。所述光学元件串包括：(i)反射照明单元(IU)；(ii)反射图案源，被配置成自所述IU接收所述EUV辐射并衍射此种EUV辐射，以形成所述EUV辐射的第一衍射束及第二衍射束；以及(iii)反射投影光学器件(PO)子系统，被定位成自所述图案源接收所述第一衍射束及所述第二衍射束，并(在与所述图案源光学共轭的图像平面中以N>1的减缩因数)利用仅有的所述第一衍射束及所述第二衍射束形成所述图案源的光学图像。在一种情形中，所述图案源承载设置于实质上平面表面中的实质上一维图案，所述图案具有第一空间频率，而在所述图像平面中所述图案的所述光学图像具有第二空间频率，且所述第二光学频率为所述第一光学频率的值的至少两倍。(然而，在相关实施例中，此种实质上一维图案设置于在空间上弯曲的表面中)。在具体情形中，所述实质上一维图案形成一维(1D)衍射光栅，所述一维衍射光栅被配置为以下中的一者：(i)相位衍射光栅；(ii)振幅衍射光栅；以及(iii)衰减相移衍射光栅。

所述光刻曝光工具一般而言被配置成将所述图像形成为包括高达表征所述实质上一维图案的空间频率的两倍的空间频率。

在此种光刻曝光工具的操作中，所述第一衍射束及所述第二衍射束代表自所述EUV辐射形成的分别对应的衍射级，且具有相等的绝对值但具有不同的符号。作为另外一种选择或此外，所述光学元件串可被配置成将所述第一衍射束及所述第二衍射束自所述图案源中继至所述PO子系统的第一元件，使得所述第一衍射束及所述第二衍射束在空间上通过所述IU的最后一个元件彼此分隔开而不使所述第一衍射束及所述第二衍射束中的任一者被所述IU的所述最后一个元件截断(所述最后一个元件为所述IU的镜，所述EUV辐射在撞击于所述图案源上之前穿过所述IU时与所述镜交互作用)。此处，所述IU包括第一蝇眼(FE)反射镜及第二蝇眼反射镜，且这些第一蝇眼反射镜及第二蝇眼反射镜中的每一者含有个别构成反射元件的分别对应的阵列，所述第一蝇眼反射镜被定位成对所述EUV辐射自所述IU的入射光瞳至所述第二蝇眼反射镜的分布进行成像。在此种情形中，所述IU的所述最后一个元件由所述第二蝇眼反射镜表示。

在相关实施例中，所述IU包括第一蝇眼(FE)反射镜及第二蝇眼反射镜，所述第一蝇眼反射镜及所述第二蝇眼反射镜中的每一者含有个别构成反射元件的分别对应的阵列，且所述第一蝇眼反射镜被定位成对所述EUV辐射自所述IU的入射光瞳至所述第二蝇眼反射镜的分布进行成像。此处，所述IU也包括设置于所述第二蝇眼反射镜与所述图案源之间的中继镜，所述第二蝇眼反射镜及所述掩模版彼此光学共轭，且所述中继镜为所述IU的所述最后一个元件。

作为另外一种选择或此外，i)所述中继镜的反射表面在空间上是弯曲的；和/或ii)所述图案源相对于所述IU设置成实质上固定的空间关系和/或iii)所述实质上一维图案具有外部边界，且第一对比值与第二对比值保持实质上相等(此处，所述第一对比值是在所述目标工件处形成的所述图像的代表所述外部边界的第一部分的光学对比度的值，且所述第二对比值是此种图像的第二部分的光学对比度的值，所述第二部分代表所述一维图案的位于所述外部边界内的一部分。作为另外一种选择或此外，所述IU的光学元件可被定位成阻挡第三束EUV辐射传播至位于此种光学元件与所述PO子系统的第一光学元件之间的表面(此处，所述第三束代表在所述图案源处形成的所述EUV辐射的第零级衍射)。在其中所述实质上一维图案与平坦表面相关联的具体实施方式中，此种光学元件由所述中继镜代表。在其中所述实质上一维图案与所述在空间上弯曲的表面相关联的另一具体实施方式中，此种光学元件由含有个别构成反射元件的阵列的蝇眼(FE)反射镜代表

在所述光刻曝光工具的一个实施例中，所述PO子系统包括主镜及副镜，且所述主镜及所述副镜中的至少一者含有在空间上彼此断开连接的两个相同的反射元件。此处，所述两个相同的反射元件中的第一反射元件及第二反射元件中的任一者的反射表面可被配置成与旋转对称表面的一部分全等。

附图说明

通过结合未按比例绘制的图式参照以下对具体实施例的详细说明，将更充分地理解本发明，在图式中：

图1A提供实施例的一维EUV曝光工具的概括性示意图；

图1B及图1C更详细地示意性说明一维EUV曝光工具的相关实施例；

图2A示出用于激光驱动等离子体光源的光收集系统的配置，所述激光驱动等离子体光源具有椭圆体镜，用于将来自激光驱动等离子体LPP的EUV辐射重聚焦至“中间焦点”(IF)(此继而对于IU的实施例而言充当光源，并被称为二次光源)。为进行比较示意性地示出了5sr收集器及1.6sr子孔径配置；

图2B是图2A所示激光驱动等离子体源的基于光线的模型的示意图，其示出具有中心开口210A、锡喷射口214以及二次光源IF 216的收集器210；

图2C、图2D示出根据用于计算的模型，激光驱动等离子体源的等离子体的所假定的实质上高斯分布(Gaussian distribution)。

图3A、图3B分别示出在沿光轴观察时辐射根据激光驱动等离子体源模型的角度而变化的分布、以及同一源的辐射在横向于光轴的所识别的横截平面中的角分布；

图4A、图4B示出由模型化激光驱动等离子体源产生的光线的分布以及此类光线分别在二次光源的平面处的方向余弦，所述二次光源穿过由等离子体源的收集器反射的光线的汇聚点；

图5A、图5B、图5C、图5D、图5E、图5F及图5G示出进行光曈构建从而对照明光曈的所需形状的图像对比度进行最优化的过程次序；

图6A、图6B示出实施例的光学系统的IU的第一级布局；

图7A是沿光轴观察时示出IU的第一“蝇眼”反射镜的子孔径的“平铺”多重性的交叠的示意图，所述IU为了所述源自身而自激光驱动等离子体源接收光；

图7B示出图7A所示第一蝇眼反射镜的个别反射镜元件(子孔径)的角分布；

图7C是由图7A、图7B所示的第一蝇眼反射镜的实施例形成的辐照度分布的均匀性的绘图；

图8是沿光轴观察时，自第一蝇眼反射镜接收光的IU的第二蝇眼反射镜的示意图；

图9是被配置成与多个光源一起操作的实施例的IU的相关实施例的示意图；

图10A、图10B是示出IU的实施例的蝇眼反射镜FE1及Fe2的实施例的尺寸的图式；

图11A是根据本理念进行构造的一维EUV工具的整体光学元件串的实施例的示意图；

图11B提供对IU的实施例内的光学路径的例示；

图12A、图12B是补充图1B、图1C中的每一者并示出EUV束的空间坐标的图式，所述EUV束自一维EUV系统的IU的最后一个反射镜入射于一维EUV系统的图案源(掩模版)上，且第一衍射束及第二衍射束代表作为在光源上衍射入射EUV束的结果形成于图案源处的不同衍射级。IU的最后一个反射镜可为IU的中继镜(举例而言在图案源为在空间上弯曲的情形中，此为图1B所示IU的三反射镜实施例中的第三反射镜)或第二反射镜(举例而言在图案源为实质上平坦的情形中，在图1C所示IU的二反射镜实施例中)；

图13A、图13B呈现概述利用所公开的实施例制造装置的工艺的流程图。

一般而言，图式中的元件的大小及相对比例可被设置成不同于实际大小及相对比例，以恰当地利于图式的简洁、清晰及理解。出于同样的原因，可能未必需要将在一个图式中呈现的所有元件示出于另一个图式中。

具体实施方式

所论述的实施例阐述一种被配置成一维EUV曝光工具的IU的光学系统且公开了利用新的一维图案对所选择基底(其一般而言可被称为工件或晶片且在具体情形中可已承载预先形成的空间畸变图案)进行光刻标记的方法，其中所述新的一维图案含有在空间上密集填充的平行线。

如以上已提及，通用EUV系统呈现出各种问题，在所述各种问题中，存在确保通用EUV系统在商业上保持竞争性的问题。这些问题包括：(A)由通用EUV系统通常所配备的EUV光源产生的光学功率不足。目前，典型输出为约40瓦特至80瓦特。此问题因以下事实而被加剧：由EUV系统的照明子系统自EUV光源递送至掩模版的光学功率因EUV镜的有限(对于每一镜而言为约70％)反射率而被进一步减小。此照明子系统可被进一步互换地称为照明单元、IU(或照明透镜、IL或简单地称为照明器)。(B)通用EUV系统的操作对掩模版掩模上的缺陷和/或颗粒的敏感性。的确，由于通用EUV系统被配置成以高分辨率将二维图案自掩模版成像至晶片，因此被转移至晶片的图案可易于受到掩模版上的缺陷或颗粒的破坏。换种方式而言，掩模版上的大于数十纳米的每一缺陷或颗粒可破坏打印于晶片上的图案。(C)由待被打印的任意图案的二维性质及高分辨率提出的对投影子系统的光学像差的极为严格的要求。投影子系统可更被互换地称为投影光学器件(PO)或投影透镜(projection lens，PL)。

目前使用的对EUV光刻工艺的替代工艺(且具体而言-包括有时在近似193纳米的波长下利用浸没透镜以深紫外线(deep ultraviolet，DUV)光对基底进行多次图案化的工艺)价格可较为便宜但在多次曝光之间涉及复杂的晶片处理。最终，随着对特征所需的分辨率增大，将达到多次图案化工艺成本类似于通用EUV曝光成本的程度。

出于上述原因中的任一者，使用通用EUV系统和/或替代浸没系统对具有简化几何结构的图案进行打印在经济上不具有吸引力。所述情境因此提出了配置EUV曝光工具的问题，所述EUV曝光工具被具体且明智地配置且最优化用于对包括密集地间隔开的线的图案进行成像；具体而言-在极紫外线光谱区域(例如，在约13.5纳米的波长下)。不仅此种工具的设计及操作特性将满足在对经简化掩模版的一维图案至半导体基底上的转移进行成像时涉及的光学机械要求，而且此种工具的降低的成本对所述行业而言也将为有益的。此种经简化的EUV系统的一个重要部分是其照明子系统或单元(被简称为IU)，所述照明子系统或单元将来自曝光工具的光源的光递送至以下掩模，所述掩模的图案旨在被成像于图像平面上(且打印于位于此成像平面处的工件上，此为本公开的主题。(曝光工具的用于补充IU的投影光学器件子系统或PO可在本文中被互换地称为“PO子系统”或“投影透镜”或“PL”。)

除非另有说明，否则本文中所使用的用语“一维图案”(或“1D图案”)指界定于光掩模或掩模版的表面上(以便利用光刻的方法转移至所选择基底上的感光性光致抗蚀剂(例如，半导体晶片)以生成此一维图案的图像)且通常沿彼此横向的两条轴跨越此表面延伸的几何图案。一维图案可沿图案的第一轴变化，而沿第二轴保持实质上不变(即，一维图案可由沿第二轴的几何变化的值不超过沿第一轴观察到的变化的50％、优选地不超过沿第一轴观察到的变化的20％、更优选地不超过沿第一轴观察到的变化的10％、甚至更优选地在沿第一轴观察到的变化的5％或小于5％内、且最优选地在沿第一轴观察到的变化的1％或小于1％内进行表征)。一维图案的实例是由空间上间隔开的本质上相同、平行、伸长的图案元件的任意集合(例如，举例而言在光掩模处界定的另外不透明的荧幕中的平行直线或狭缝的组合)提供。在具体情形中，所考虑的一维图案可形成由沿第一所选轴周期性变化的振幅以及沿被选择为横向于第一轴的第二轴恒定的振幅表征的线性(一维)光栅(例如，一维衍射光栅))。此外，如所属领域中的技术人员将理解，为对由光学系统或基底的形变导致的成像畸变进行校正，一维图案可然而沿第一轴和/或第二轴具有小的变化。出于本公开内容的目的，含有实质上一维图案的元件或组件(且无论此元件或组件的具体构型如何，例如是作为掩模版还是掩模)可被互换地称为图案源。

相比之下，用语“二维图案(2D图案)”被定义为表示变化或改变必须沿两个彼此横向的轴定义的图案元件的集合。二维图案的一个最简单的实例是由格栅(grid)或网眼(mesh)(其在具有沿两个横向轴定义的空间周期时形成二维光栅)提供。参照本文中公开的掩模版的光掩模的图案，一维图案及二维图案如此进行考量，而无论上面形成有这些图案的基底(或光掩模)的表面的曲率如何。为简洁起见，根据本发明理念配置的EUV系统(在其中旨在使用此处论述的照明单元的实施例)的结构被具体地且有目的地构造成对一维掩模版图案成像，且在本文中被称为“一维EUV系统”。为简洁起见且相比之下，被配置成对二维经图案化掩模版进行成像的EUV系统(例如，通用EUV系统)可被称为“二维EUV系统”。

用语“光学共轭”及相关的用语被理解为由光学可逆性原理(根据此原理，若光的传播方向被反转，则光线将沿初始的路径行进)定义。因此，这些用语在涉及两个表面时是由两个表面定义，所述两个表面的点中的一个表面的点利用给定的光学系统被成像于另一表面上的点。若将物体移动至被其图像占据的点，则经移动的物体的新的图像将出现在物体原来出现的点处。跨越光学共轭表面的点被称为且定义为光学共轭点。当第一层被直接设置于给定表面或基底或第二层上时、或当所述第一层被设置于中间第三层上且所述中间第三层继而设置于所述给定表面或基底或第二层上时，所述第一层或图案被定义为由所述给定表面或基底或第二层承载(或承载于所述给定表面或基底或第二层上)。

根据本发明理念的IU的设计以及所述IU与一维EUV曝光工具的PO子系统的协同优化使得能够实际达成以下曝光工具或机器，所述曝光工具或机器被配置成以高成本效益方式以高空间分辨率光学转移密集线图案(此在周期性线图案的情形中例如对应于十纳米至二十纳米、优选地小于十纳米、更优选地几纳米、例如5纳米或小于5纳米的节距或周期)，以使得能够达成10-纳米及7-纳米节点半导体装置(根据国际半导体技术地图(例如，ITRS2.0)定义)。所公开的理念源自于对现代化高密度半导体芯片设计正越来越多地基于一维几何图案的实现。结构被具体构造成对由光学基底承载的一维图案(例如，代表一维光栅的图案)进行照明或辐照且与PO子系统(也被具体配置成用于对一组密集填充的线进行成像)的实施例结合使用的IU的实施例在以下方面较通用二维EUV系统的相应光学系统呈现出清楚的结构性及操作性优点：

(根据本发明实作的一维EUV系统的)IU与PO部分的组合相较于二维EUV系统实质上被简化，且可负担并确实包括较少的反射表面，此实际上以自光源所需要的较小的光学功率(例如，数十瓦特，在一个实例中低至约20瓦特)提供良好品质的曝光；

-由于自系统的PO消除了一些甚至许多光学表面(相较于二维EUV系统)，因此可实质上减少扫描掩模版台、薄膜、其他元件、以及所提议的EUV光栅机器的成本。

-利用密集线一维EUV光刻系统的实施例通过提供具有以下元件的照明光学器件组装件而解决了利用EUV光的曝光工具通常具有的照明电平不足此长期存在的问题：(1)含有小面蝇眼反射镜的阵列的第一反射镜及第二反射镜，以及(2)设置于此类反射镜与掩模版之间的中继镜。在此种一维EUV系统中，蝇眼阵列反射镜中的一者的形状优选地与投影光学器件组装件的入射光曈的形状匹配，所述投影光学器件组装件在表征一维掩模版图案的节距值的整个范围上针对二束干扰(two-beam interference)被最优化。

一维EUVD曝光工具的示意性实例。

在图1B及图1C中示出了根据本发明理念配置的图1A所示一维EUV系统的一部分100的可能实施例102、170的更具概括性的示意图。系统102、170可包括一或多个光源(如图所示-光源114)。在实施方式中，系统102被示出为包括：光学照明子系统或单元(IU)，含有第一反射镜118及第二反射镜122以及中继反射镜126；以及PO子系统(反射物镜)，包括二或更多个镜，所述镜中的至少一者具有界定光学视障(optical obscuration)的区(实施例102的双镜式物镜被示出为含有第一镜130及第二镜134，第一镜130及第二镜134各自具有对应的中心视障130A、134A)。在本文中使用用语“光学视障”来指(光学元件的)至少一部分，在所述至少一部分的界限内，入射于光学元件上的光向下一个光学元件的进一步转移受到妨碍、禁止或甚至受到阻挡。在所示反射物镜的情形中的视障的实例由以下提供：(i)在弯曲的镜(例如，举例而言弯曲的主镜130A)的基底中的贯穿开口，在所述贯穿开口的界限内，入射于此镜上的光未进一步朝弯曲的副镜130B反射而是经由贯穿开口传输，或(ii)在镜的预定区内缺少反射涂层(实质上界定相同的光学效果)。用语中心视障定义中心位于光学系统的参考轴处的视障。出于本公开的目的，用语“轴上照明”是对以下照明的速记符号，其中(i)照明通常平行于光轴传播和/或照明的传播方向包括平行于光轴的方向(排除其中不存在轴向方向的偶极或环形照明)，(ii)照明位置的中心位于光轴刺穿物体平面处的点上。

参照图1B，反射镜118收集由光源114发出的辐射150并经由反射离开反射镜122将所述辐射150转移至中继镜126作为辐射140。所述系统还包括被设置成与IU及PO光学通信的掩模版144。掩模版144承载空间密集一维图案，且被定位成被自光源114递送且经由视障134A被中继反射镜126反射至掩模版144的辐射148辐照。如图所示，掩模版144是在反射中操作的光掩模(在相关实施例中，掩模版可视情况被配置成透射掩模版)。也旨在根据系统100、102的特定实施方式，掩模版144的基底的上面承载一维图案的表面可为在空间上弯曲的(在此种情形中，反射掩模版具有非零光学功率)或在空间上平坦的(具有实质上为零的光学功率)。在图1B所示的实例中，掩模版144的此表面是实质上平面的。

此外，掩模版上的一维图案可明智地以适于补偿PO的不可取的畸变的方式发生畸变。当由掩模版承载的一维图案被配置成尺寸被恰当调整的线性衍射光栅时，掩模版144衍射入射在其上的辐射148以形成经衍射的光束，所述经衍射的光束包括在空间上不同的束152A、152B，束152A、152B分别表示不同衍射级(在一个实例中，+1衍射级及-1衍射级)并朝PO的镜130传播(可恰当地阻挡第零级衍射进行此传播)。PO的第一反射镜130及第二反射镜134相组合地将经衍射的束经由视障130A重新定向至感兴趣的工件或基底156，以对上面承载掩模版144的一维图案的图像的至少一层光致抗蚀剂进行曝光。

应理解，根据本发明理念，掩模版被设置成相对于IU及PO子系统处于实质上固定的空间及光学关系中，乃因掩模版在一维EUV曝光工具内一经选择并界定，所述掩模版的位置及取向两者便被固定(除为保持焦距及对齐而可能需要作出的一些小的调整以外)。用语“实质上固定的关系”是指且界定当掩模版的位置仍然可能经受一些小的调整时的情形，所述掩模版的机械支撑缺少被配置成在曝光工具的操作期间以与晶片台的运动同步的运动来扫描掩模版的结构，所述小的调整的量值足以在曝光工具的操作期间校正在焦距、放大率及对齐中的任一方面的误差。

系统100、102在一些实施方式中也可包括：恰当地设置于IU内(如图所示-位于镜122与126之间)的大小固定或可变的孔径160(举例而言，具有特定形状的可变狭缝；可互换地称为“图案遮板(pattern blind)”或“遮板场阑(blind field stop)”或简单地称为“场阑(field stop)”)，所述IU可被设置成与掩模版144、144’实质上光学共轭；光曈阑或孔径164(尺寸被调整为匹配PO的入射光曈的所需形状)；支撑掩模版的台/安装单元(图中未示出)；晶片台156A，配备有恰当的台移动器(图中未示出)以提供相对于掩模版144以及束152A、152B对晶片156的扫描，如光刻曝光工艺所需要；以及所需的其他辅助元件(例如，真空腔室、度量系统以及温度控制系统)。x-轴被定义为与在系统的操作期间沿其实行扫描的轴垂直，而y-轴被定义为与此扫描轴平行。在实施例102中，一维图案包括平行于Y轴的线。

如在图1A所示的概括性示意图100中所示，系统还包括控制单元(控制电子电路系统)，所述控制单元视情况配备有可编程的处理器且被配置成管理至少所述晶片台的操作，且在一些实施例中管理光源、IU及PO子系统中的至少一者的操作。

图1C示意性示出一维EUV系统100的实施例170，其中-相较于图1B所示的实施例102-移除了中继镜126。当掩模版144’的结构被构造成在反射中操作时，掩模版144’将反射镜122成像至PO子系统的入射光曈中。在自光源114传输时，一束辐射180横穿场阑160’，场阑160’被设置成紧靠掩模版144’(如图所示)或作为另外一种选择跨越被掩模版图案朝PO子系统衍射的一束辐射紧靠晶片156(如以虚线EE示意性地示出)。将场阑160’(当存在所述场阑时)与掩模版分隔开的近似距离大体而言短于3毫米、优选地短于1毫米、更优选地短于100微米、且甚至更优选地短于50微米。在图1C所示的实例中，掩模版(图案源)144’的表面可为在空间上弯曲的。

一维EUVD曝光工具如图1A及图1B所示进一步与控制单元(控制电子电路系统)相补充，所述控制单元视情况配备有可程序化处理器且被配置成管理至少所述晶片台的操作，且在一些实施例中管理光源、IU以及PO子系统中的至少一者的操作。(出于例示简洁性目的，图1C未示出以其他方式呈现的控制单元。)

光源、IU子系统以及PO子系统之间的协调。

所属领域中的技术人员将易于理解，根据所公开的理念，在一个实例中，IU作为整体的实施例被配置成可操作地对应于含有反射消像散的PO的实施例且在光学上与所述PO的实施例被最优化，如在PCT/US2018/027785中详细论述，所述申请的公开内容并入本案供参考。所述IU包括具有“蝇眼”结构的至少一个反射镜单元。(在一个实例中，图1B、图1C所示的反射镜118、122两者皆被配置成蝇眼反射镜，如以下论述)。

此外，IU也应被最佳化以与由基于激光驱动等离子体的源形成的光源(辐射源)一起使用。此种源(被配置成与一维EUV曝光工具的光学系统的实施例一起使用)的光收集示意图的实例示出于图2A、图2B中。图2A示出具有椭圆体镜(“收集镜”)的激光驱动等离子体光源的配置，所述椭圆体镜的尺寸被调整为将自LPP接收的EUV辐射重聚焦至二次光源IF(此继而对于IU的实施例而言充当光源)。示意性地示出了5sr收集器及1.6sr子孔径配置。

图2B是图2A所示激光驱动等离子体源的基于光线的模型的示意图，其示出具有中心开口210A、锡喷射口214以及二次光源IF 216的收集器210。图2A、图2B所示的源的模型包括孔径以及视障掩模(由两个掩模版及矩形的组合形成)，所述孔径以及视障掩模设定利用自IF 216的位置的距离进行比例缩放的光的高斯型辐照度分布的边界。

所述源的模型进一步包括以下效果：i)等离子体发射218的三维(three-dimensional，3D)分布；(ii)椭圆镜像差、视障以及反射率变化；(iii)由锡喷射口214导致的视障。进一步假定所述源的模型具有：a)650毫米直径的椭圆体收集镜210；b)具有由5sr立体角界定的数值孔径NA的源；c)在半峰全宽(full width at half maximum，FWHM)处具有90微米直径(或在1/e²电平下约210微米)的粗略高斯投影的等离子体218辐射分布。具有

的此种等离子体分布218的模拟投影的结果呈现于图2C中。在图2C所示的绘图中，EUV源的辐照度是沿表示局部XY平面(IF216所处且实质上垂直于光轴的平面)上的坐标的垂直轴及水平轴绘制。图2D包括示出在两个横截平面中EUV源的辐照度的分布的两个绘图；d)NA为0.25的IF 216；e)20％的中心碟状视障210A(在收集镜210中以约130毫米的直径形成为轴向对称的开口)；以及f)由锡喷射口214导致的15％的线性视障(100毫米宽度)。收集器210的反射表面的反射率被假定为约50％；IF 216的容许lase驱动等离子体源的不稳定性的有效直径被假定为约2毫米。由等离子体源产生的光的模型化空间分布以及在IF 216的平面处光的模型化空间分布可自以下进行评定：a)示出强度分布的图3A、图3B，及b)图4A所示的IF 216的平面处的光点图(ray-spot diagram)，以及c)如图4B所示的处于同一平面处的光线方向的图式。

照明光曈。

为了确定一维EUV曝光工具的整体光学系统的照明子系统的参数，对理想或目标照明条件的构建是恰当的。为此，必须执行对照明光曈的构建(即，利用IU的实施例，被转递至承载一维图案/一维衍射光栅的基底/掩模版/图案源144、144’上的光的角分布)。光曈构建的细节在PCT/US2018/027785中进行了公开。

为此，图5A至图5G示出针对一维EUVD曝光工具的所公开光学系统进行光曈构建的过程的实例。此过程的目的在于界定实施例的PO子系统的光电几何参数，所述实施例有利于最优化(增大)将位于曝光工具的IU与其PO子系统之间的实质上一维图案成像于所选工件上的对比度。为此，作为在将此种一维图案成像于图像平面(其中放置有工件156)上时对图像平面的2束干扰(自经由曝光工具的IU入射于图案源144、144’(例如举例而言，一维衍射光栅)的实质上一维图案上的光形成的+1级衍射与-1级衍射之间的光学干扰)的结果，形成图像。零级衍射通过对一维衍射光栅的恰当设计而被最小化和/或在另一种实施方式中通过不透明的组件(例如，元件160’)被阻挡。由于紫外线光源114的集光率较所需的照明/成像集光率小得多，因此可构建区(立体角)被最大化用于实现100％对比度的照明光曈。此应使得制造经图案化工件156的工艺具有更宽裕度。

参照图5A及图5B，所述构建以假定一维(单频率)衍射光栅的连贯轴上照明开始。此处，对元件144、144’的一维衍射光栅进行照明的束504被示出于轴上(如沿参考轴204所观察到)。然后，在光栅(光栅节距为Λ_min)处形成的+1衍射级束在自光曈或参考轴的中心分隔开距离λ/Λ_min的点P(+1)处出现。光曈构建过程继续进行以下操作：关于穿过点P(+1)的线对以与图像空间中(即，在一维衍射光栅通过PO子系统被自元件144、144’成像于其上的工件的空间中)所需的数值孔径NA相等的半径所画出的圆圈508进行“反射”以获得边界线510，在图5A中以虚线示出。使Ω_IU及图像对比度最大化的照明场-即，经由一维EUV曝光工具的IU被递送至元件144及144’的空间分布光-的理想形状然后由两个圆圈508、510的重叠区域呈现出。被圆圈508、510之间的重叠部分描出轮廓的区514表示Ω_IU且对应于照明光曈(即，入射于承载一维图案/一维衍射光栅的图1所示基底/掩模版144上的光的角分布)。照明光曈514相对于曲线508的参数的几何参数在图5B中指明。

实际上，感兴趣的可能不是元件144、144’上的实质上一维图案的周期的单个值而是一系列值。因此，除Λ_min(其表示感兴趣的一维光栅周期的最小值)以外，也引入指此周期的最大值的值Λ_max。(当零级衍射束经由PO子系统在元件144、144’与工件之间的传播被阻挡时及若零级衍射束经由PO子系统在元件144、144’与工件之间的传播被阻挡，作为经由PO子系统的实施例将来自元件144、144’的一维光栅成像至工件156上的结果，一维光栅周期值减半，如所属领域中的技术人员将轻易地理解。)

现在参照图5C及图5D，图5C及图5D中的每一者示出成像光曈的外部边界508，作为PO子系统的光源运作的较早确定的小叶状照明光曈514被示出为中心实质上位于参考轴204上。与以周期Λ_min对一维光栅的成像对应的成像光曈分别针对+1衍射级束及-1衍射级束在边界508内被示出为区532A、532B。与以周期Λ_max对一维光栅的成像对应的成像光曈分别针对+1衍射级束及-1衍射级束被示出为区534A、534B。在图5E中，边界540描出总体聚集成像光曈的两个区544A、544B的轮廓，所述总体聚集成像光曈被配置成表示以位于Λ_min与Λ_max之间包含Λ_min及Λ_max在内的范围内的任意周期对一维光栅的成像。相同的两个区544A、544B(在图5F中被示出为区A、B)对应于被PO子系统的聚集成像光曈包括的组合立体角Ω_PO。图5另外针对NA＝0.4、λ＝13.5纳米、Λ_max＝60纳米且Λ_min＝40纳米的情形逐条列记阐述PO子系统的成像光曈的具体实例的数值和/或尺寸。此处，具有半径NA＝0.4的圆圈508表示经由PO子系统的实施例入射于图像平面上的光的分布的数值孔径。(上面形成有图案源144、144’的一维衍射光栅的图像的工件设置于此图像平面处)。区514表示包括立体角Ω_IU的照明光曈。组合区A、B表示包括立体角Ω_PO的PO子系统的聚集成像光曈。

IU的第一级布局。

图6A示意性地示出IU的实施例的第一级未折叠布局，其中FE1及FE2成阵列的反射镜(分别对应于且表示图1B及图1C所示的镜118、122)中的每一者被示出为含有多个子孔径反射镜元件(且为例示简洁起见，被示出为三个在操作上等效的子孔径透镜元件)。IU的实施例被配置成与单个二次光源IF 216一起操作。为例示简洁起见，各自具有指定面积a_i及焦距f_i(或光学功率φ_i)的反射镜FE1、FE2的子孔径被绘制为等效透镜元件。

图6B示出IU的整体实施例的单通道(即，由FE1及FE2反射镜的分别对应的蝇眼元件或子孔径界定的照明通道)的第一级布局。此处，主光线被选择为自一维图案的轴外点穿过PO子系统的入射光曈的中心的光线，而边沿光线被定义为自物体(一维图案)的轴向点穿过PO子系统的入射光曈的最大孔径的光线。

实际上，值h₁、h₂、h₃、t₀至t₃-以及FE1、FE2及中继反射镜的光学功率-是基于以下进行确定：i)在光学共轭表面144处FE1的图像的大小以及在PO子系统的入射光曈的光学共轭表面处FE2的图像的大小；ii)主光线以及边沿光线的传播角度；iii)光源216的大小h₀；iv)一维图案的大小h₄；v)入射光曈EP的大小h₅；以及vi)自表面144至EP的分隔距离t₄。

IU的实例：反射镜

IU的一个实施例在工件/晶片上假定使得能够对曝光场进行恰当接合的16.5毫米宽的菱形曝光场(在一种具体情形中-16.6毫米宽的菱形场)。也假定来自掩模版144、144’上的一维图案(衍射光栅)的零级衍射光被阻挡使得束152A、152B(代表元件144、144’处的+1衍射级及-1衍射级)的光学干扰使工件/晶片处的空间频率翻倍且也使得能够达成近似正入射照明(near normal incidence illumination)。(可视需要由PO子系统的中心视障实现对零级衍射束的恰当阻挡)。

反射镜118及122的蝇眼阵列(FE1、FE2)中的每一者被配置成利用反射镜元件(作为另外一种选择被称为“小面”或“眼”)的分别对应的二维阵列捕获并反射自辐射物体(例如，光源216)获取的辐射能量。反射镜元件或小面的此种阵列可被称为“蝇眼反射镜”(或甚至被称为“蝇眼透镜”，如有时在此项技术中所为)，正常情况下无需额外较大的观测透镜和/或反射镜的辅助。

阵列FE1 700(图1B、图1C中的光学组件118)的排列及取向是阵列的构成元件(子孔径)的数目、光通量以及剂量均匀性之间权衡的结果。当利用根据本发明理念配置的IU的实施例的一维EUVD系统采用单个(二次)光源216时，IU一般而言含有单个阵列FE1。然而，在一些实施例中，如以下所述，IU可采用多个FE1阵列。)

图7A所示的示意图示出在光轴下方(沿光轴)约100毫米的距离处，叠加于由IF216产生的辐照度分布的绘图上的子孔径710(被示出为网格)的大小及取向(相较于图3A所示的分布)；子孔径的最终尺寸被缩放为匹配实际的IF距离)。图7B提供在角空间中子孔径710的对应示意图。位于辐照度分布的外部边界714之外的子孔径710以及位于中心视障的边界716之内的子孔径未包括于所实际实作的FE1阵列中，因其旨在减小辐射剂量均匀性。成阵列的反射镜FE1 700与图案源或掩模版144(参见图6B)的表面光学共轭，因此所选择的子孔径710的菱形形状为表面144处的辐照度分布的形状的主要指示。选择蝇眼反射镜FE1的个别子孔径的此种形状是基于以下想法：使工件156上的曝光场(在一维EUVD曝光工具的操作期间)每一次偏置场宽度的一半，使得工件156处的每一个点被曝光两次且接收相同的辐射剂量。此处的实际目的是为了在工件上提供均匀的辐射剂量，同时使一维EUV工具的光学系统的光效率最大化。FE1成阵列反射镜的实施例的一些逐条列记的特性概括于图7A中。

对FE1阵列的评估也包括通过对每一具有蓝色轮廓的元件内的分布进行加和而计算在掩模版处的静态辐照度分布以及通过在y方向上整合掩模版辐照度而估测辐射的扫描剂量。在将子孔径“接合”于一起时估测剂量均匀性的步骤以及确定在操作上可接受的非均匀度(在一种情形中-约1％)的步骤结束对FE1阵列反射镜的评定。在图7C中将对光学共轭表面144处的辐照度分布的均匀性的评定示出为在FE1阵列的整个表面上优于约0.5％。

在图8中示出了被配置成将来自FE1阵列的光转递至掩模版144的FE2阵列反射镜(例如在图1B、图1C中的光学组件122)的示意图800。在将单个光源216与一维EUV系统一起使用时，FE2阵列800中的元件(子孔径)的数目与FE1阵列700中的元件的数目相同，因此设计FE2 800的过程实质上为识别元件810使得二次源IF 216的个别图像(由每一元件710与分别对应的元件810的组合形成)实质上在图案源144的表面处在最优照明光曈514内实质上均匀分布的问题。因此，实施例800的外部边界824的形状实质上对应于照明光曈514的外部边界的形状。

子孔径810的六边形形状实际上为一种合理的选择，乃因此种形状提供对FE2阵列800的表面的密集均匀平铺。图8所示者为200个子孔径或元件810(在图像空间中每一个0.0136弧度宽)，其填充88％的最优集光率。

应理解，当在一维EUV系统的实施例中使用仅有的单个光源时，FE1成阵列的反射镜的每一子元件或子孔径将所述源的图像投影于FE2成阵列的反射镜的相关联/对应子元件或子孔径中。换言之，在所述两个阵列的元件之间存在一一对应关系，其满足两个要求：a)两次(或关于y轴至少一次)对称以关于工件的z轴运动保持零图像偏移，其中掩模版144、144’被PO子系统成像于所述工件上，以及b)最大光曈均匀性以减小所述源的相干性(coherence)(在FE2处)。

与多个辐射源一起使用的IU的实施例

然而应注意，至少部分地基于光学功率考量因素，IU的实施例可被配置成不是与一个光源而是与多个光源一起操作。例如对比图1B及图1C所示的实施例(其中示意性地指示出单个光源114)且进一步参照图9，将IU900的具体实例示出为被配置成与多个光源一起操作。此处(且参照图2B对二次光源IF 216的例示)示出向IU提供光的两个光源：216-A及216-B。

照明器900的具体实例被配置成提供：

-针对适于无对比度损失的光的最大非相干性而选择的叶片状照明图案(对于具有数十纳米的周期的一维图案而言)；

-两个第一“蝇眼”反射镜阵列FE1-A及FE1-B(被示出为910-A及910-B，各自含有具有菱形周边的子孔径或个别构成反射镜元件910)；

-单个第二“蝇眼”反射镜阵列FE2、922，自由个别六边形构成反射镜元件922-i形成的瓦片配置以界定叶片状孔径(在图8中示出为824)并在保持集光率的同时有效地组合自多个光源216-A、216-B接收的光输入LA、LB，以及

-弯曲的中继镜126、926，作为照明单元的一部分(在根据图1B所示的设计进行配置时；在图9中未示出中继926)；

如图所示，来自光源216-A的光被反射镜FE1-A捕获；来自光源216-B的光被反射镜FE1-B捕获；被FE1-A及FE1-B反射的光被FE2捕获。如自个别子孔径的位置的视角可见，每一个别反射镜元件或子孔径形成对应辐射物体的图像。以不同方式进行陈述，在本实施例中，在与FE2的每一元件相关联的FE1-A或FE1-B中(但并非在所述两者中)存在一个独一无二的元件。因此，如所实作，FE1-A及FE1-B的个别镜中的每一者在FE2成阵列的反射镜中具有分别对应的反射镜元件。举例而言，阵列FE1-A的个别反射镜910-i在阵列FE2的个别反射镜922-i处形成光源216-A的图像，而阵列FE1-B的个别反射镜910-j在阵列FE2的个别反射镜922-j处形成光源216-B的图像。

应理解，所提议的IU的实施例900在FE-2反射镜922与中继镜126、926(若存在)之间提供图像平面934。此平面与图案源144以及工件/晶片156的平面两者光学共轭(参见图1B及图1C)，且提供恰当的位置以定位(大小视情况可变的)孔径160，从而控制被传递至掩模版144的辐射功率的剂量并界定在晶片处形成的曝光场的边界。若不存在中继镜(126、926)，则将上面存在衍射光栅的图案源144、144’放置于平面934处。对于关于此设计的额外信息，举例而言读者可参考在美国专利申请15/599,148中所公开的实例。

如图所示，图9示出FE2成阵列的反射镜922的倾斜元件(子孔径)922-i，倾斜元件(子孔径)922-i被配置成在掩模版/图案源144上产生FE1-A、FE1-B成阵列的反射镜的元件(子孔径)918-I、918-j的交叠图像(可能经由一些额外的中继光学器件，例如中继镜126)。然而，也可通过将FE2成阵列的反射镜922的元件922-i放置于恰当弯曲的凸出表面上而达成相同的效果。实际上，可能另外需要“搅乱(scramble)”蝇眼反射镜光学通道(使得在构成子反射镜元件中FE1及FE2成阵列的反射镜两者皆具有许多不同的倾斜)以产生光曈的均匀性。

由第二蝇眼反射镜阵列800、922界定的孔径824未必仅限于叶片形状。举例而言，在相关实施例中，可为蝴蝶结形状(矩形形状)。此时，反射镜阵列800、922在两个正交的方向上可具有不同的尺寸。

所属领域中的技术人员将易于认识到，在上述设计中的每一者中(含有单个光源216及单个FE1成阵列的反射镜的一者、以及含有多于一个光源以及分别对应的多于一个FE1成阵列的反射镜的一者)，存在自EUV源经由IU朝向掩模版/图案源传播的光(EUV辐射)束的不多于三次连续反射(且在不存在中继镜126的情形中仅存在两次反射，参见图1C所示的实施例)，此相较于相关技术的更复杂的设计而在光学传输方面产生巨大改进。在EUV光谱区域中采用的每一镜通常具有仅为65％至70％的反射率。相较于在通用EUV机器中使用的现有设计，反射的次数因此减小约一半，因此相较于通用EUV系统，经由本发明的实施例的IU传输的光的量粗略翻倍。的确，经由系统的传输可被估测为X^N的值，其中X为典型的反射率(65-70％)，且N为反射的次数。在传统的通用EUV系统中，IU具有至少五个(或更多个)依序设置的反射镜，而一个实施例包括少至仅三个或更少反射镜。因此，对于本发明的实施例而言，IU的实施例的传输自约11％至17％(对于具有五个镜的通用EUV系统而言)增大至约27％至34％。

一旦考量PO子系统的存在，则操作改进效果将为更加显著的。的确，典型的通用EUV工具的典型PO子系统采用约六个镜，而在本发明的实施例中仅使用两个反射镜(主镜及副镜)。参见例如PCT/US2018/027785。在此种情形中，对于典型通用EUV系统(其包括经由IU及PO的传输，但不包括掩模版的存在)而言为0.9％至2％的传输率在使用本发明的实施例时增大一个数量级增大至约12％至17％。

整体光学元件串的实施例。

图11A提供一维EUV系统的整体光轴上(on-optical-axis)光学元件串1100的示意图，所述一维EUV系统被配置成将设置于图案源144的平坦基底上的实质上一维图案(例如，具有数十纳米的周期的衍射光栅)成像于工件156上。(为此，图11A所示的图式实质上对应于图1B所示的图式)。在图11A中，示出了将源210的“边缘”与中继镜126的“边缘”进行连接的光线且所述光线可被视为主光线。中继126、926的功能是将成阵列的反射镜FE2上的辐照度的均匀分布成像至图案源144上。数字1120指定与平坦图案源144光学共轭的平面的位置。

再次参照图11A，自辐射源传播至IF 216至FE1 118至FE2 122且然后至中继反射镜126以形成被定向成辐照图案源(掩模版)144的EUV束的EUV辐射的光学路径(由点划线表示)在第一平面中折叠。作为对自中继反射镜入射于图案源上的EUV束进行衍射的结果而形成于图案源144的实质上一维图案处且代表不同衍射级的两束EUV在大致横向(且在具体情形中-正交)于第一平面的第二平面中传播。

应注意-参照图1B、图1C所示的实施例且根据图11A所示的示意图-一维EUV系统102、170、1100的对称平面优选地平行于yz平面(如在局部坐标系统中所示)以减小在每一反射镜上的入射EUV辐射的角度，此增大可在系统的操作期间达成的反射率值。此种配置有利于使设置在自光源至反射掩模版的光学路径中的反射镜的整体数目最小化。应注意，在此种配置中，FE2反射镜阵列沿其具有较大范围的轴(在图8中示出为Y坐标)以及图案源的实质上一维图案的线沿其延伸的轴可位于第一平面中。

由衍射光栅(即，由图案源144的实质上一维图案)转递的光通过例如在PCT/US2018/027785中所论述的PO物镜的实施例而被投影至图像平面(工件156的表面)上。在此实施例中(参照在图7A、图7B、图8、图10A、图10B中所示的具体设计)，一般而言

-由一侧为约14毫米的长斜方形子孔径构成的FE1成阵列的反射镜的空间范围FE1-D处于约220毫米与270毫米的范围内(在一种实施方式中-为约240毫米)；

-对应FE2成阵列的反射镜的空间范围FE2-D以及FE2-d分别沿反射镜的“叶片”的长轴位于约60毫米与85毫米之间，且沿“叶片”的短轴位于约20毫米与30毫米之间。(在一种实施方式中-分别为78毫米及25毫米)。在此种实例中，FE2成阵列的反射镜的个别六边形反射镜元件810的范围为约3毫米；以及

-凹面中继反射镜126具有位于约1900毫米与约2300毫米之间的曲率半径(在具体实例中为约2190毫米)、位于约140毫米与180毫米之间的长轴直径(在具体实例中为约160毫米)、以及位于约65毫米与85毫米之间的短轴直径(在具体实例中-为约75毫米)。

在一个实施例中，自收集器210的顶点至图像平面156的位置测量的系统的整体长度为约3米。

在一个实施例中，基于以下假设而估测二次光源216的功率要求为约51瓦特：a)在光学系统的六个反射镜-PO子系统的FE1、FE2、中继镜、具有一维图案的掩模版、以及主镜及副镜-中的每一者上具有约65％的反射率；b)在工件/基底处在图像平面处具有30mJ/cm²的电阻；c)IU具有85％的几何效率；d)掩模版的一维图案的光栅具有25％的衍射效率；e)一维EUVD曝光系统具有每小时100工件的通量；以及f)每工件或晶片10秒的加速度及开销，。

尽管在本公开中选择了具体值及实例，但应理解，在所请求保护的本发明的范围内，所有参数的值皆可在宽的范围上变化以适应不同应用。举例而言，在相关实施例中，图案源144可位于阵列118及700的子孔径中(即，位于阵列118及700的构成个别反射元件中)-举例而言，在阵列FE1的中心1010中提供的空间中，如在图10A中所见。

图11B是在与其中在图案源144处形成辐射的衍射束的平面垂直的平面中，示出EUV辐射在光学元件串1100的IU部分内的光学路径的示意图。此处，中继反射镜126以为-1的放大率操作；且PO物镜的反射镜134、130以虚线示出。

再次参照图1B、图11A且进一步参照图12A、12B，来自辐射源的由最后一个反射镜(以在IU的实施例中呈现的反射镜的次序)被递送至图案源144的轴向点(即，图案源144的位于光轴AX上的点，参见图12A)或图案源144的轴外点(参见图12B)的EUV辐射束148在图案源144的实质上一维图案处衍射以形成在束148的相对两侧上传播的两个衍射束152A、152B。(换言之，自IU单元的最后一个反射镜入射于图案源上的EUV辐射束在作为在图案源的实质上一维图案上对此入射束进行衍射的结果而形成于图案源处的两个衍射束之间传播)。

因此，所属领域中的技术人员将易于理解，IU及采用此种IU的一维EUV光刻系统的所公开的实施例代表整体反射系统，所述反射系统被配置成与在上面承载实质上一维图案的空间平坦反射图案源结合使用：

-当使用单个EUV辐射源时，此种反射IU系统包括相对于彼此依序设置的仅有的三个(不存在其他)光学反射镜的组合，所述光学反射镜用以将入射于第一光学组件上的EUV辐射(自所述仅有三个光学组件)转移至图案源上。第一光学反射镜为构成个别反射元件的第一蝇眼阵列。第二光学反射镜为在操作中接收来自第一蝇眼反射镜的EUV辐射的构成个别反射元件的另一第二蝇眼反射镜阵列。第三光学反射镜为将直接自第二蝇眼反射镜阵列接收的EUV辐射重定向至图案源的中继镜。(应注意，当使用两个EUV源时，第一蝇眼反射镜阵列包括两个子反射镜，所述两个子反射镜中的每一者被配置成蝇眼反射镜阵列。在此种情形中，出于请求保护本发明的目的，所述两个子反射镜阵列的组合被视为单个第一反射镜或反射镜阵列。)这些仅有的三个光学反射镜中的每一者具有对应的非零光学功率。仅有的三个反射镜的此种组合相对于图案源设置成实质上固定的空间及光学关系。(对包括所述仅有三个光学组件的组合以及图案源两者的光学元件的分组也形成并界定另一反射系统。)反射IU表示一维EUV曝光工具的照明单元，所述工具包括投影光学器件子系统，所述投影光学器件子系统具有参考轴且被配置成在与图案源光学共轭的图像平面上利用仅有两束辐射以N>1的减缩因数形成所述图案源的光学图像。当EUV辐射经由IU被转移至平坦的图案源上时，此仅有两束辐射起源于所述平坦的图案源处。补充IU的PO子系统是仅包括主反射镜及次反射镜的反射PO子系统。IU的所述仅有三个光学组件中的至少一者包括蝇眼(FE)反射镜。在一个实施例中，图案源定位于此种蝇眼反射镜的构成个别反射元件中(被此种蝇眼反射镜的构成个别反射元件至少部分地包围)。图案源可包括相移掩模。

-所属领域中的技术人员也将易于理解，所公开的实施例代表一种光学系统，所述光学系统被配置成传输极紫外线(EUV)辐射。此种系统包括：(i)反射图案源，在上面承载实质上一维(1D)图案；以及(ii)反射照明单元(IU)，具有中继反射镜且被配置成接收所述EUV并形成第一EUV束，所述第一EUV束自所述中继反射镜反射且被定向成辐照所述反射图案源，使得所述第一EUV束在第一衍射束与第二衍射束之间穿过。此处，作为在实质上一维图案处衍射所述第一EUV束的结果，在所述反射图案源处形成所述第一衍射束及所述第二衍射束，且由所述第一衍射束代表的衍射级不同于由所述第二衍射束代表的衍射级。在具体情形中，所述系统被配置成使得所述第一衍射束及所述第二衍射束在所述反射图案源上产生于轴外位置处。所述反射系统仅包括三个反射镜，且所述实质上一维图案设置于实质上平坦的表面上。所述仅有的三个反射镜中的至少一者可包括含有构成个别反射元件的阵列的蝇眼(FE)反射镜。作为另外一种选择或此外，所述反射图案源可定位于此种蝇眼反射镜的所述构成个别反射元件中。一般而言，中继反射镜或中继镜被设置成直接自所述蝇眼反射镜接收所述EUV辐射(即，无需任何辅助光学元件的任何介入)，且此种蝇眼反射镜及所述图案源被定位成彼此光学共轭。所述中继反射镜的反射表面在空间上是弯曲的，且所述中继反射镜可被设置成阻挡在所述实质上一维图案处形成的第零级衍射。

-也公开一种相关的光学系统，所述光学系统被配置成传输EUV辐射。此种系统含有：反射图案源，在上面承载实质上一维(1D)图案；以及反射照明单元(IU)，具有第一反射镜及中继反射镜，所述反射IU被配置成在所述第一反射镜处接收所述EUV，并形成第一EUV束，所述第一EUV束自所述中继反射镜反射且被定向成辐照所述反射图案源。所述反射IU仅包括三个反射镜，且所述实质上一维图案设置于实质上平坦的表面上。此处，所述EUV辐射在传播穿过所述反射IU时所经过的光学路径在第一平面中折叠，且作为在所述实质上一维图案处衍射所述第一EUV束的结果，在所述反射图案源处形成第一衍射束及第二衍射束以在第二平面中传播(所述第一平面与所述第二平面彼此横向)。所述反射IU包括至少一个含有构成个别反射元件的阵列的蝇眼(FE)反射镜，且所述反射图案源可定位于此至少一个蝇眼反射镜的所述构成个别反射元件中。作为另外一种选择或此外，所述中继反射镜或中继镜被定位成直接自所述至少一个蝇眼反射镜接收所反射的所述EUV辐射(即，无需任何辅助光学元件的介入)，且所述至少一个蝇眼反射镜及所述反射图案源被设置成彼此光学共轭。

此外，上述系统可用于利用在图13A中示意性地示出的工艺而制作半导体装置。在步骤1301中，策划装置的功能及性能特性。接下来，在步骤1302中，根据之前的设计步骤1301设计具有实质上一维图案(如上所述)的掩模(掩模版)，且在平行的步骤1303中，由硅材料制成工件。在步骤1304中，利用采用上述一维EUV光学器件的光刻系统将根据步骤1302的结果形成的掩模图案曝光至照明辐射并将此图案的图像转移至工件上且形成于工件中。在步骤1305中，组装半导体装置(包括切割工艺、结合工艺及封装工艺)，且最后在步骤1306中，然后检查所述装置。

图13B提供详细说明上述步骤1304的详细流程图的实例。如图所示，在步骤1311(氧化步骤)处，将工件表面氧化。在步骤1312(CVD步骤)中，在工件表面上形成绝缘膜。在步骤1313(电极形成步骤)中，利用气相沈积在工件上形成电极。在步骤1314(离子植入步骤)中，将离子植入工件的本体。上述步骤1311至1314形成在工件处理期间对工件的预处理步骤，且在每一步骤处根据处理要求做出对操作参数的选择。

在工件处理的每一阶段处，当已完成上述预处理步骤之时，可实作以下后处理步骤。在后处理期间，首先在步骤1315(光致抗蚀剂形成步骤)中，将光致抗蚀剂施加至工件。接下来，在步骤1316(曝光步骤)中，使用上述曝光装置将掩模(掩模版)的电路图案转移至工件。然后在步骤1317(显影步骤)中，对经曝光的工件进行显影，且在步骤1318(蚀刻步骤)中，通过蚀刻而移除剩余光致抗蚀剂(被曝光的材料表面)以外的部分。在步骤1319(光致抗蚀剂移除步骤)中，移除在蚀刻之后剩余的非必要的光致抗蚀剂。通过重复这些预处理及后处理步骤而形成多个电路图案。

出于本公开内容及随附权利要求的目的，在提及对值、元件、性质或特性的描述语时使用的用语“实质上”、“近似”、“大约”及类似用语旨在强调所属领域中的技术人员应理解，所提及的所述值、元件、性质或特性尽管未必与所陈述内容完全相同，然而可针对实际目的而被视为与所陈述内容完全相同。这些用语在被应用于指定的特性或品质描述语时是指例如“几乎”、“主要”、“相当”、“大体上”、“本质上”、“在很大程度上”、“大致相同但未必整体相同”以合理地表示近似语言，并阐述指定的特性或描述语以使其范围将由此项技术中具有知识者理解。在一种具体的情形中，在提及数值时使用的用语“近似”、“实质上”以及“大约”表示相对于指定值加减20％的范围、更优选地相对于指定值加减10％、甚至更优选地加减5％、最优选地加减2％的范围。作为非限制性实例，两个值彼此“实质上相等”暗指两个值之间的差可处于所述值本身的+/-20％的范围内、优选地处于所述值本身的+/-10％的范围内、更优选地处于所述值本身的+/-5％的范围内、且甚至更优选地处于所述值本身的+/-2％或更小的范围内。

在阐述所选特性或概念时使用的这些用语既不暗指也不提供用于不确定性及对指定的特性或描述语添加数值限制的任意基础。如所属领域中的技术人员将理解，所述值、元件或特性的确切值或特性自所陈述者的实际偏差可落于由实验测量误差界定的数值范围内且可在所述数值范围内改变，在使用在此项技术中被接受用于此类目的的测量方法时通常会存在所述实验测量误差。

举例而言，对所识别的向量或线或平面实质上平行于参考线或平面的提及应被理解为一个向量或线或平面相同于或极接近参考线或平面(存在被视为实际在相关技术中典型的自参考线或平面的角度偏差，例如介于0度与15度之间、优选地介于0度与10度之间、更优选地介于0度与5度之间、甚至更优选地介于0度与2度之间、且最优选地介于0度与1度之间)。举例而言，对所识别的向量或线或平面实质上垂直于参考线或平面的提及应被理解为一个向量或线或平面的表面的法线位于参考线或平面处或极接近参考线或平面(存在被视为实际在相关技术中典型的自参考线或平面的角度偏差，例如介于0度与15度之间、优选地介于0度与10度之间、更优选地介于0度与5度之间、甚至更优选地介于0度与2度之间、且最优选地介于0度与1度之间)。举例而言，在提及指定表面时使用的用语“实质上平坦的”暗指此表面可具有大小被调整及表达的一定的不平整度和/或粗糙度，如在所考虑的具体情形中所属领域中的技术人员将通常理解。

可能已在本公开内容的其他地方提供了应用于不同实际情景的用语“实质上”、“大约”和/或“近似”的含义的其他具体实例。

系统的实施例一般而言包括被存储于存储器中的指令控制的电子电路系统(例如，计算机处理器)，以执行如上所述的具体的数据收集/处理及计算步骤。所述存储器可为适于存储控制软件或其他指令及数据的随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、闪速存储器或任意其他存储器、或其组合。所属领域中的技术人员应轻易理解，定义本发明实施例的操作的指令或程序可以包括但不限于以下的许多形式被递送至处理器：永久性地存储于非可写存储媒体(例如，计算机内的只读存储器装置(例如ROM)、或可由计算机输入/输出(INPUT/OUTPUT，I/O)附件读取的装置(例如，CD-ROM或DVD光盘))上的信息、已存储于可写存储媒体(例如，软盘、可移除的闪速存储器及硬盘驱动机)上的信息、或经由通信媒体(包括有线或无线计算机网络)被递送至计算机的信息。此外，尽管本发明可被实施为软件，但对实作本发明的方法而言所必需的功能可视情况或作为另外一种选择被部分地或整体地利用韧件和/或硬件组件(例如，组合逻辑、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或其他硬件)或硬件、软件和/或韧件组件的一些组合实施。

在附接于本公开内容的权利要求中所述的本发明的范围旨在根据整体公开内容进行评定。所属领域中的技术人员可在本发明的精神及范围内作出对已阐述的细节、步骤及组件的各种变化。

在不背离所公开的本发明概念的情况下，可对所示实施例作出各种修改及变化。此外，所公开的方面或这些方面的一些部分可以以上未列出的方式进行组合。因此，本发明不应被视为仅限于所公开的实施例。

所公开的方面或这些方面的一些部分可以未在上文列出的方式进行组合。因此，本发明不应被视为仅限于所公开的实施例。

Claims (39)

1.一种反射系统，具有参考轴且包括：

反射图案源，在上面承载实质上一维(1D)图案；以及

仅有三个光学组件的组合，所述仅有三个光学组件相对于彼此依序设置以将入射于所述仅有三个光学组件中的第一光学组件上的极紫外线辐射转移至所述图案源上，

所述三个光学组件中的每一者具有非零光学功率，

所述组合相对于所述图案源设置成实质上固定的空间及光学关系；

其中所述组合表示极紫外线曝光工具的照明单元(IU)，

其中所述极紫外线曝光工具包括投影光学器件(PO)子系统，所述投影光学器件子系统具有参考轴且被配置成在与所述图案源光学共轭的图像平面上利用仅有两束辐射以N>1的减缩因数形成所述图案源的光学图像，

所述仅有两束辐射在所述图案源处起源于被转移至所述图案源上的所述极紫外线辐射。

2.根据权利要求1所述的反射系统，其中所述投影光学器件子系统是仅包括主反射镜及次反射镜的反射投影光学器件子系统。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的反射系统，其中所述三个光学组件中的至少一者包括蝇眼(FE)反射镜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的反射系统，其中所述图案源定位于所述蝇眼反射镜的构成个别反射元件中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的反射系统，其中所述图案源包括相移掩模。

6.所述极紫外线曝光工具，含有根据权利要求1至5中任一项所述的被配置为所述极紫外线曝光工具的所述照明单元的反射系统。

7.根据权利要求6所述的极紫外线曝光工具，进一步包括工件，所述工件被定位于所述图像平面处且被配置成能够响应于所述参考轴横向移动。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的含有反射系统的极紫外线曝光工具，其中所述图案具有第一空间频率，所述光学图像具有第二空间频率，且其中所述极紫外线曝光工具被配置成确保所述第二空间频率为所述第一空间频率的至少两倍。

9.一种光刻曝光工具，具有光学元件串，所述光学元件串被定位成将进入所述光学元件串的极紫外线辐射经由所述光学元件串递送至目标工件，所述光学元件串包括：

反射照明单元(IU)；

反射图案源，在上面承载实质上一维(1D)图案且被配置成自所述照明单元接收所述极紫外线辐射并在所述实质上一维图案处衍射所述极紫外线辐射，以形成所述极紫外线辐射的第一衍射束及第二衍射束，其中所述实质上一维图案设置于实质上平坦的表面中；

反射投影光学器件(PO)子系统，被定位成自所述图案源接收所述第一衍射束及所述第二衍射束，并在与所述图案源光学共轭的图像平面中利用仅有的所述第一衍射束及所述第二衍射束以N>1的减缩因数形成所述图案源的光学图像。

10.根据权利要求9所述的光刻曝光工具，

其中所述实质上一维图案具有第一空间频率，所述光学图像具有第二空间频率，且

其中所述第二光学频率为所述第一光学频率的至少两倍。

11.根据权利要求9至10中任一项所述的光刻曝光工具，其中所述第一衍射束及所述第二衍射束表示自所述极紫外线辐射形成的分别对应的衍射级，所述衍射级具有相等的绝对值但具有不同的符号。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的光刻曝光工具，其中所述光学元件串被配置成将所述第一衍射束及所述第二衍射束自所述图案源中继至所述投影光学器件子系统的第一元件，使得所述第一衍射束及所述第二衍射束在空间上通过所述照明单元的最后一个元件彼此分隔开而不使所述第一衍射束及所述第二衍射束中的任一者被所述照明单元的所述最后一个元件截断，所述最后一个元件为所述照明单元的镜，所述极紫外线辐射在撞击于所述图案源上之前穿过所述照明单元时与所述镜交互作用。

13.根据权利要求12所述的光刻曝光工具，

其中所述照明单元包括第一蝇眼(FE)反射镜及第二蝇眼(FE)反射镜，所述第一蝇眼反射镜及所述第二蝇眼反射镜中的每一者含有个别构成反射元件的分别对应的阵列，所述第一蝇眼反射镜被定位成对所述极紫外线辐射自所述照明单元的入射光瞳至所述第二蝇眼反射镜的分布进行成像，且

其中所述照明单元的所述最后一个元件是所述第二蝇眼反射镜。

14.根据权利要求12所述的光刻曝光工具，

其中所述照明单元包括

第一蝇眼(FE)反射镜及第二蝇眼(FE)反射镜，所述第一蝇眼反射镜及所述第二蝇眼反射镜中的每一者含有个别构成反射元件的分别对应的阵列，所述第一蝇眼反射镜被定位成对所述光自所述照明单元的入射光瞳至所述第二蝇眼反射镜的分布进行成像；以及

中继镜，设置于所述第二蝇眼反射镜与所述图案源之间，所述第二蝇眼反射镜及所述掩模版彼此光学共轭，所述中继镜为所述照明单元的所述最后一个元件。

15.根据权利要求14所述的光刻曝光工具，其中所述中继镜的反射表面在空间上是弯曲的。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的光刻曝光工具，其中所述图案源相对于所述照明单元设置成实质上固定的空间关系。

17.根据权利要求16所述的光刻曝光工具，其中所述一维图案具有外部边界，其中第一对比值与第二对比值实质上相等，其中所述第一对比值是所述图像的代表所述外部边界的第一部分的光学对比度的值，且其中所述第二对比值是所述图像的第二部分的光学对比度的值，所述第二部分代表所述一维图案的位于所述外部边界内的一部分。

18.根据权利要求9至17中任一项所述的光刻曝光工具，

其中所述照明单元的光学元件被定位成阻挡第三束极紫外线辐射传播至位于所述光学元件与所述投影光学器件子系统的第一光学元件之间的表面，

其中所述第三束代表在所述图案源处形成的所述极紫外线辐射的第零级衍射。

19.根据权利要求18所述的光刻曝光工具，其中所述照明单元包括含有个别构成反射元件的阵列的蝇眼(FE)反射镜，且其中所述蝇眼反射镜是所述照明单元的所述光学元件。

20.根据权利要求9至19中任一项所述的光刻曝光工具，

其中所述投影光学器件子系统包括主镜及副镜，

其中所述主镜及所述副镜中的至少一者含有在空间上彼此断开连接的两个相同的反射元件。

21.根据权利要求20所述的光刻曝光工具，其中所述两个相同的反射元件中的第一反射元件及第二反射元件中的任一者的反射表面是旋转对称表面的一部分。

22.根据权利要求9至21中任一项所述的光刻曝光工具，其中所述实质上一维图案形成一维(1D)衍射光栅，所述一维衍射光栅被配置为以下中的一者：(i)相位衍射光栅；(ii)振幅衍射光栅；以及(iii)衰减相移衍射光栅。

23.根据权利要求9至22中任一项所述的光刻曝光工具，被配置成将所述图像形成为包括高达表征所述实质上一维图案的空间频率的两倍的空间频率。

24.一种光学系统，被配置成传输极紫外线(EUV)辐射，所述系统包括：

反射图案源，在上面承载实质上一维(1D)图案；以及

反射照明单元(IU)，具有中继反射镜且被配置成接收所述极紫外线并形成第一极紫外线束，所述第一极紫外线束自所述中继反射镜反射且被定向成辐照所述反射图案源，使得所述第一极紫外线束在第一衍射束与第二衍射束之间穿过，

其中作为在所述实质上一维图案处衍射所述第一极紫外线束的结果，在所述反射图案源处形成所述第一衍射束及所述第二衍射束，且其中由所述第一衍射束代表的衍射级不同于由所述第二衍射束代表的衍射级。

25.根据权利要求24所述的光学系统，其中所述反射系统包括仅有三个反射镜，且其中所述实质上一维图案设置于实质上平坦的表面上。

26.根据权利要求25所述的光学系统，其中所述仅有三个反射镜中的至少一者包括含有构成个别反射元件的阵列的蝇眼(FE)反射镜。

27.根据权利要求26所述的光学系统，其中所述反射图案源定位于所述蝇眼反射镜的所述构成个别反射元件中。

28.根据权利要求24、25及26中任一项所述的光学系统，其中所述中继反射镜被设置成直接自所述蝇眼反射镜接收所述极紫外线辐射，且其中所述蝇眼反射镜及所述图案源被设置成彼此光学共轭。

29.根据权利要求24所述的光学系统，其中所述中继反射镜的反射表面在空间上是弯曲的，且其中所述中继反射镜被设置成阻挡在所述实质上一维图案处形成的第零级衍射。

30.根据权利要求24所述的光学系统，其中所述第一衍射束及所述第二衍射束在所述反射图案源上产生于轴外位置处。

31.一种光刻曝光工具，含有根据权利要求24至30中任一项配置的所述光学系统，其中所述反射图案源被配置为掩模版。

32.一种光学系统，被配置成传输极紫外线(EUV)辐射，所述系统包括：

反射图案源，在上面承载实质上一维(1D)图案；以及

反射照明单元(IU)，具有第一反射镜及中继反射镜，所述反射照明单元被配置成在所述第一反射镜处接收所述极紫外线，并形成第一极紫外线束，所述第一极紫外线束自所述中继反射镜反射且被定向成辐照所述反射图案源，

其中所述极紫外线辐射在其传播穿过所述反射照明单元时所经过的光学路径在第一平面中折叠，

其中作为在所述实质上一维图案处衍射所述第一极紫外线束的结果，在所述反射图案源处形成第一衍射束及第二衍射束以在第二平面中传播，且其中所述第一平面与所述第二平面彼此横向。

33.根据权利要求32所述的光学系统，其中所述反射照明单元包括仅有三个反射镜，且其中所述实质上一维图案设置于实质上平坦的表面上。

34.根据权利要求33所述的光学系统，其中所述反射照明单元包括至少一个含有构成个别反射元件的阵列的蝇眼(FE)反射镜。

35.根据权利要求34所述的光学系统，其中所述反射图案源定位于所述至少一个蝇眼反射镜的所述构成个别反射元件中。

36.根据权利要求32及33中任一项所述的光学系统，其中所述反射照明单元中所含有的反射镜中的仅两者为蝇眼(FE)反射镜，所述蝇眼反射镜中的每一者含有构成个别反射元件的阵列。

37.根据权利要求34及35中任一项所述的光学系统，其中所述中继反射镜被定位成直接自所述至少一个蝇眼反射镜接收所反射的所述极紫外线辐射，且其中所述至少一个蝇眼反射镜及所述反射图案源被设置成彼此光学共轭。

38.根据权利要求32至35中任一项所述的光学系统，其中所述中继反射镜的反射表面在空间上是弯曲的，且其中所述中继反射镜被设置成阻挡在所述实质上一维图案处形成的第零级衍射。

39.一种光刻曝光工具，含有根据权利要求32至38中任一项配置的所述光学系统，其中所述反射图案源被配置为掩模版。

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