DE60206908T2

DE60206908T2 - Projektionssystem für die extrem-ultraviolettlithographie

Info

Publication number: DE60206908T2
Application number: DE60206908T
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Mann; Russell Hudyma
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2022-01-05
Also published as: KR20040026132A; KR100831706B1; WO2002056114A3; WO2002056114A2; DE60206908D1; JP2004525398A; EP1393133B1; EP1393133A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Projektionssystem für die Extrem-Ultraviolett(EUV)-Lithographie, insbesondere umfassend sechs Spiegel, die in zwei optischen Gruppen angeordnet sind.
2. Beschreibung des diesbezüglichen Standes der Technik
Es ist weitgehend akzeptiert, dass die gängigen Tiefultraviolett(deep ultraviolet)-(DUV)-Projektions-Belichtungssysteme, die in einem Schritt- und Scan-Modus verwendet werden, in der Lage sind, die Bedürfnisse der Halbleiter-Industrie für die nächsten zwei oder drei Vorrichtungsgenerationen zu erfüllen. Die nächste Generation von photolithographischen Belichtungssystemen, sogenannten „Printing"-Systemen werden Belichtungsstrahlung mit weichen Röntgenstrahlen oder Extrem-Ultraviolett-Wellenlängen von etwa 11 bis 15 nm, ebenfalls in einer Schritt- und Scan-„Printing"-Anordnung, verwenden. Um ökonomisch brauchbar zu sein, erfordern diese Systeme der nächsten Generation eine ausreichend große numerische Apertur, um sub-70 nm-Designregeln für integrierte Schaltkreise gerecht zu werden. Weiterhin erfordern diese photolithographischen Systeme große Sichtfelder in Scanrichtung, um sicherzustellen, dass der Durchsatz (definiert als Wafer pro Stunde) ausreichend groß ist, so dass das Verfahren ökonomisch brauchbar ist.
Die theoretische Auflösung (R) eines lithographischen „Printing"-Systems kann ausgedrückt werden durch die bekannte Beziehung R = k₁λ/NA, worin k₁ eine prozessabhängige Konstante, λ die Lichtwellenlänge und NA die numerische Apertur des Projektionssystems darstellen. Wenn man weiß, dass EUV-Resists einen k₁-Faktor von ~0,5 unterstützen, und wenn man eine numerische Apertur von 0,20 annimmt, kann ein EUV-Projektionssystem eine theoretische Auflösung in der Größenordnung von etwa 30 nm mit λ = 13,4 nm erreichen. Es wurde in der vorliegenden Erfindung erkannt, dass sämtliche reflektiven Projektionssysteme für die EUV-Lithographie für die Verwendung in einer Schritt- und Scan-Anordnung mit sowohl einer großen numerischen Apertur (0,20 bis 0,30) und einem großen Feld (2 bis 3 mm) erwünscht sind, um die Sub-50 nm-Linienbreiten-Erzeugung, wie definiert durch das International Sematech's International Technology Roadmap for Semiconductors (1999), zu erreichen.
Vier-Spiegel-Projektionssystemen, wie jenen, beschrieben in den US-Patenten Nr. 5 315 629 und 6 226 346 von Jewel bzw. Hudyma, fehlt der notwendige Freiheitsgrad, um Abweichungen über eine ausreichend große NA zu korrigieren, um 30 nm-Designregeln zu erreichen. Das '346-Patent beschreibt, dass ein Vier-Spiegel-Projektionssystem verwendet werden kann, um Abweichungen mit einer numerischen Apertur bis zu 0,14 zu korrigieren, das 50 nm-Designregeln stützt. Jedoch ist es erwünscht, dass die Breite des Ringfelds reduziert wird, um eine Wellenfrontkorrektur auf ein für die Lithographie gewünschtes Niveau zu ermöglichen. Das '346-Patent demonstriert, dass das Ringfeld von 1,5 mm auf 1,0 mm reduziert wird, da die numerische Apertur von 0,10 auf 0,12 vergrößert wird. Weiteres Skalieren der zweiten Ausführungsform im '346-Patent zeigt, dass das Ringfeld auf 0,5 mm reduziert werden muss, wenn eine numerische Blende auf 0,14 weiter vergrößert wird. Diese Verringerung der Ringfeld-Breite resultiert direkt in einem verringerten Durchsatz des gesamten Projektionsgeräts. Es ist klar, dass weiterer Fortschritt notwendig ist.
Fünf-Spiegel-Systeme, wie die im US-Patent Nr. 6 072 852 von Hudyma beschriebenen, haben ausreichende Freiheitsgrade, um sowohl die pupillenabhängigen als auch feldabhängigen Abweichungen zu korrigieren, wodurch numerische Aperturen über 0,20 über sinnvolle Feldbreiten (> 1,5 mm) möglich werden. Während eine Minimierung der Anzahl an Reflexionen mehrere Vorteile, insbesondere für die EUV-Lithographie, aufweist, erzeugt eine gerade Anzahl von Reflexionen dadurch ein Problem, dass es nötig wäre, eine neue Technologie für die Arbeitsfläche, die sogenannte „Stage" zu entwickeln, um ein unbegrenztes paralleles Scannen zu ermöglichen. Um das System "zu entfalten", um unbegrenztes synchrones paralleles Scannen der Maske und des Wafers mit existierenden Scan-Stage-Technologien zu ermöglichen, wird hier erkannt, dass ein zusätzlicher Spiegel in das Projektionssystem einbezogen werden sollte.
Optische Systeme für Kurzwellen-Projektionslithographie, die sechs oder mehr Reflexionen einsetzen, wurden in der Patentliteratur offenbart. Eines solcher früher Systeme ist im US-Patent Nr. 5 071 240 von Ichihara und Higuchi, mit dem Titel "Reflecting optical imaging apparatus using spherical reflectors and producing an intermediate image" offenbart. Das '240-Patent offenbart ein Sechs-Spiegelkatoptrisches oder gesamtreflektives Reduktionssystem unter Verwendung sphärischer Spiegel. Diese besondere Ausführungsform ist aufgebaut mit drei Spiegelpaaren und verwendet positiv/negativ (P/N) und negativ/positiv (N/P) Kombinationen, um flache Feldbedingungen zu erreichen. Ichihara und Higuchi zeigen ebenfalls, dass flache Feldbildbedingungen (Null-Petzval-Summe) mit einem System erreicht werden kann, dass ein Zwischenbild zwischen dem ersten Spiegelpaar und dem letzten Spiegelpaar verwendet. Das Patent beschreibt die Verwendung eines konvexen sekundären Spiegels mit einer Blende, die an diesem Spiegel angeordnet ist. Aus der Untersuchung der Ausführungsformen ist ebenfalls klar, dass das '240-Patent die Verwendung von niedrigen Einfallswinkeln bei jeder der Spiegelflächen beschreibt, um Kompatibilität mit reflektiven Beschichtungen, die bei Wellenlängen um 10 nm funktionieren, sicherzustellen.
Während die im '240-Patent offenbarten Ausführungsformen ihren angegebenen Zweck zu erreichen scheinen, sind diese Beispiele für zeitgemäße Lithographie bei extremen Ultraviolett-Wellenlängen nicht gut geeignet. Zuerst sind die Systeme sehr lang (3000 mm) und würden mechanischen Stabilitätsproblemen unterliegen. Zweitens unterstützen die Ausführungsformen kein telezentrisches Abbilden am Wafer, was für moderne Halbleiter-Lithographie-Print-Systeme erwünscht ist. Schließlich ist die numerische Apertur eher klein (0,05), wodurch die Systeme nicht in der Lage sind, 30 nm-Designregeln einzuhalten.
In jüngster Zeit wurden optische Projektions-Produktionssysteme offenbart, die hohe numerische Aperturen mit mindestens sechs Reflexionen zur Verfügung stellen, die speziell für die EUV-Lithographie entworfen wurden. Ein derartiges System ist im US-Patent Nr. 5 815 310 mit dem Titel "High numerical aperture ring field optical projection system" von Williamson offenbart. Im '310-Patent beschreibt Williamson ein Sechs-Spiegel-Ringfeld-Projektionssystem zur Verwendung mit EUV-Bestrahlung. Jeder der Spiegel ist asphärisch und teilt eine gemeinsame optische Achse. Diese besondere Ausführungsform hat eine numerische Blende von 0,25 und ist zur 30 nm-Lithographie unter Verwendung konservativer (~0,6) Werte für k₁ in der Lage. Diese besondere Ausführungsform besteht, vom langen Konjugat zum kurzen Konjugat, aus einem konkaven, konvexen, konkaven, konkaven, konvexen und konkaven Spiegel, oder kurz gesagt: PNPPNP.
Die bevorzugte EUV-Ausführungsform, die im '310-Patent offenbart ist, unterliegt mehreren Nachteilen, einer hiervon ist die hohen Einfallswinkel bei jeder der gespiegelten Oberflächen, insbesondere an den Spiegeln M2 und M3. In einigen Fällen überschreitet der Einfallswinkel 24° bei einer vorgegebenen Position auf dem Spiegel. Sowohl der mittlere Winkel als auch die Abweichung oder Streuung der Winkel bei einem vorgegebenen Punkt auf einer Spiegeloberfläche ist ausreichend, um bemerkbare Amplitude- und Phaseneffekte aufgrund der EUV-Mehrschicht-Beschichtungen zu bewirken, was einen negativen Einfluss auf die kritischen Dimensionen (CD-Kontrolle) haben könnte.
Zwei andere katoptrische oder gesamtreflektive Projektionssysteme für die Lithographie sind im US-Patent Nr. 5 686 728 mit dem Titel "Projection lithography system and method using all-reflective optical elements" von Shafer offenbart. Das '728-Patent beschreibt ein Acht-Spiegel-Projektionssystem mit einer numerischen Apertur von etwa 0,50 und ein Sechs-Spiegel-Projektionssystem mit einer numerischen Apertur von etwa 0,45 zur Verwendung bei Wellenlängen größer als 100 nm. Beide Systeme arbeiten in Reduktion mit einem Reduktionsverhältnis von 5×. Wie die im '310-Patent beschriebenen Systeme haben diese Systeme eine Ringzone guter optischer Korrektur, was eine Lithographieleistung in einem bogenförmig geformten Feld ergibt. Während diese Systeme für DUV-Lithographie entworfen wurden und für diese Zwecke sehr gut sind, ergeben diese Ausführungsformen sehr schlechte EUV-Projektionssysteme. Selbst nachdem die numerische Appertur von 0,50 auf 0,25 reduziert wird, sind die Einfallswinkel der Strahlenbündel bei jedem Spiegel, einschließlich der Maske, sehr groß, wodurch das System mit sowohl Mo/Si- als auch Mo/Be-Mehrschichten inkompatibel wird. Zusätzlich sind sowohl die asphärische Abweichung und die asphärischen Gradienten über die Spiegel eher groß, verglichen mit der EUV-Wellenlänge, was in Frage stellt, ob derartige asphärische Spiegel mit einer gewünschten Genauigkeit für die EUV-Lithographie vermessen werden können oder nicht. Unter Berücksichtigung dieser Aspekte führt das '728-Patent explizit von der Verwendung katoptrischer oder gesamtreflektiver Projektionssysteme bei EUV-Wellenlängen weg und beschränkt stattdessen deren Verwendung auf längere DUV-Wellenlängen.
Ein weiteres Projektionssystem zur Verwendung in der EUV-Lithographie ist im US-Patent Nr. 6 033 079 von Hudyma offenbart. Das '079-Patent mit dem Titel "High numerical aperture ring field projection system for extreme ultraviolet lithography" beschreibt zwei bevorzugte Ausführungsformen. Die erste Ausführungsform, die das '079-Patent beschreibt, ist angeordnet mit, vom langen zum kurzen Konjugat, konkaven, konkaven, konvexen, konkaven, konvexen und konkaven Spiegeloberflächen (PPNPNP). Die zweite bevorzugte Ausführungsform aus dem '079-Patent hat, vom langen zum kurzen Konjugat, konkave, konvexe, konvexe, konkave, konvexe und konkave Spiegeloberflächen (PNNPNP). Das '079-Patent beschreibt, dass sowohl PPNPNP- als auch PNNPNP-Wiederabbildungskonfigurationen mit einem physikalisch zugänglichen Zwischenbild, angeordnet zwischen dem vierten und fünften Spiegel, vorteilhaft sind. In einer Art und Weise ähnlich zu den '240- und '310-Patenten beschreibt das '079-Patent die Verwendung einer Blende am sekundären Spiegel und einem Hauptstrahl, der nach dem sekundären Spiegel von der optischen Achse divergiert.
Das '079-Patent beschreibt, dass die Verwendung eines konvexen tertiären Spiegels eine große Reduktion im Astigmatismus niederer Ordnung ermöglicht. Diese besondere Anordnung optischer Brechkraft ist vorteilhaft zur Erreichung eines hohen Grades an Abweichungskorrektur ohne Verwendung hoher Einfallswinkel oder extrem großer asphärischer Abweichungen. Für beide Ausführungsformen liegen sämtliche asphärischen Abweichungen unter 15 μm und die meisten sind unter 10 μm. Wie das '240-Patent offenbart das '079-Patent eine signifikante Lehre bezüglich der EUV im Hinblick auf die Verwendung von niedrigen Einfallswinkeln auf jeder der reflektiven Oberflächen. Die PPNPNP- und PPNPNP-Energieanordnungen unterstützen niedrige Einfallswinkel, wodurch einfache und effiziente EUV-Spiegelbeschichtungen möglich werden. Die niedrigen Einfallswinkel funktionieren, um beschichtungsinduzierte Amplitudenvariationen in der Ausgangspupille zu minimieren, beschichtungsinduzierte Phasen oder optische Wegdifferenz(OPD)-Variationen in der Ausgangspupille zu minimieren und allgemein die Toleranzempfindlichkeit der optischen Systeme herabzusetzen. Diese Faktoren kombinieren, um verbesserte Transmission zu fördern, und die CD-Uniformität in Gegenwart von Variationen im Fokus und der Belichtung zu vergrößern.
Während die optischen Projektionssysteme des Standes der Technik für viele Anwendungen gezeigt haben, dass sie geeignet sind, sind diese nicht ohne Designkompromisse, die nicht in sämtlichen Anwendungen eine optimale Lösung darstellen. Daher gibt es einen Bedarf für ein optisches Projektionssystem, das im extremen Ultraviolett(EUV)- oder weichen Röntgenstrahlenwellenlängenbereich verwendet werden kann, das ein relativ großes Bildfeld aufweist und fähig ist zu einer Sub-50 nm-Auflösung.
Aus der US 4 757 354 ist ein optisches Projektionssystem für die Photolithographie bekannt, das ein Refraktions-Subsystem und ein katadioptrisches Subsystem, die optisch miteinander verbunden sind, einschließt. Das katadioptrische Subsystem ist im allgemeinen aus einem Phasenkompensierenden Bauteil, einem konkaven Spiegel und einem konvexen Spiegel zusammengesetzt.
Aus der DE 199 48 240 wurde ein Mikrolithographie-Reduktions-Objektiv bekannt, das sechs Spiegel umfasst. Die numerische Apertur dieses Systems ist größer als 0,15 und der nächste Spiegel zum Wafer hat einen Abstand von größer als 50 mm, bevorzugt größer als 60 mm, zu der Ebene, in der der Wafer angebracht ist.
Die WO 99/57596 offenbart ein Spiegelprojektionssystem zur Verwendung in einem Schritt- und Scan-Lithographie-Projektionsgerät mit sechs Abbildungsspiegeln. Das Spiegel-Projektionssystem ist derart, dass kein Zwischenbild gebildet wird, und das System weist eine negative Vergrößerung auf.
Die EP-A-O 779 528 zeigt ein optisches Sechs-Spiegel-Projektions-Reduktionssystem mit einem ersten Spiegelpaar, einem zweiten Feldspiegelpaar und einem dritten Spiegelpaar.
Aus der WO 02/48796, die nach dem Anmeldetag dieser Anmeldung veröffentlicht wurde, ist ebenfalls ein optisches EUV-Projektionssystem bekannt, umfassend mindestens sechs reflektierende Oberflächen zur Abbildung eines Objekts auf einem Bild.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf das Obige wird ebenfalls ein optisches EUV-Projektionssystem bereitgestellt, umfassend mindestens sechs reflektierende Oberflächen für die Abbildung eines Objekts, worin mindestens ein Spiegelpaar als ein mindestens partiell phasenkompensierendes Spiegelpaar aufgebaut ist, das eine Kompensation für Mehrschicht-induzierte Phasenfehler bereitstellt. Das Spiegelpaar kann bevorzugt den zweiten und fünften Spiegel umfassen. Ein Spiegelpaar ist mindestens partiell phasenkompensierend, wenn die Differenz der mittleren Einfallswinkel eines Strahlbündels von einem zentralen Feldpunkt am Spiegel des mindestens partiell phasenkompensierenden Spiegelpaars minimiert wird. Diese Differenz sollte weniger als 5°, bevorzugt weniger als 4°, sein. Die Differenz in der Einfallswinkel-Variation in der tangentialen Ebene über die Spiegel des mindestens partiell phasenkompensierenden Spiegelpaars für das Strahlenbündel sollte ebenfalls minimiert werden. Diese Differenz sollte weniger als 5°, bevorzugt 4°, sein.
Das System, wie in Anspruch 6 definiert, kann eine Blende aufweisen, die entlang eines optischen Wegs vom Objekt zum Bild zwischen einem ersten Spiegel und einem zweiten Spiegel, angeordnet ist. Die Blende kann von jedem ersten und dem zweiten Spiegel weggeneigt sein. Der zweite Spiegel kann konvex sein, während der dritte Spiegel konkav sein kann.
Im weiteren Hinblick auf das Obige wird ebenfalls ein optisches EUV-Projektionssystem bereitgestellt, einschließlich mindestens sechs reflektierender Oberflächen zum Abbilden eines Objekts sowie eine Blende, angeordnet entlang eines optischen Wegs vom Objekt zum Bild zwischen einem ersten und einem zweiten Spiegel. Der zweite Spiegel ist konvex und der dritte Spiegel ist konkav. Die Blende kann jeweils vom ersten Spiegel und vom zweiten Spiegel weggeneigt sein. Das System umfasst mindestens ein Spiegelpaar, aufgebaut als ein mindestens partiell phasenkompensierendes Spiegelpaar, das eine Kompensation für Mehrschicht-induzierte Phasenspiegel bereitstellt. Das Spiegelpaar kann die zweiten und fünften Spiegel umfassen.
Das System kann weiterhin aufgebaut sein, um ein Zwischenbild entlang eines optischen Wegs vom Objekt zum Bild zwischen einem zweiten Spiegel und einem dritten Spiegel, wie in Anspruch 12 definiert, zu bilden, derart, dass ein erster Spiegel und der zweite Spiegel eine erste optische Gruppe bilden, und der dritte Spiegel, ein vierter Spiegel, ein fünfter Spiegel und ein sechster Spiegel eine zweite optische Gruppe bilden. Ein Vergrößerungsverhältnis der ersten optischen Gruppe kann zwischen –0,8 und –1,2 liegen und ein Vergrößerungsverhältnis der zweiten optischen Gruppe kann zwischen –0,15 und –0,35 liegen.
Im weiteren Hinblick auf das Obige wird ebenfalls ein optisches EUV-Projektionssystem bereitgestellt, umfassend mindestens sechs reflektierende Oberflächen zum Abbilden eines Objekts, worin ein Zwischenbild entlang eines optischen Wegs vom Objekt zum Bild zwischen einem zweiten Spiegel und einem dritten Spiegel gebildet wird, derart, dass ein erster Spiegel und der zweite Spiegel eine erste optische Gruppe bilden, und der dritte Spiegel, ein vierter Spiegel, ein fünfter Spiegel und ein sechster Spiegel eine zweite optische Gruppe bilden. Der zweite Spiegel ist konvex, während der dritte Spiegel konkav ist.
Das System kann weiterhin eine Blende aufweisen, die entlang des optischen Wegs vom Objekt zum Bild zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel angeordnet ist. Die Blende kann jeweils vom ersten Spiegel und vom zweiten Spiegel weggeneigt sein. Das System kann ebenfalls mindestens ein Spiegelpaar aufweisen, das aufgebaut ist als ein mindestens partiell phasenkompensierendes Spiegelpaar, das Mehrschicht-induzierte Phasenfehler kompensiert. Das Spiegelpaar kann den zweiten und fünften Spiegel umfassen.
Jedes dieser Systeme kann weiterhin derart aufgebaut sein, dass ein Hauptstrahl von der optischen Achse wegdivergiert, während dieser sich zwischen dem zweiten Spiegel und dem dritten Spiegel ausbreitet. Der erste Spiegel kann bevorzugt konkav, der zweite Spiegel konvex, der dritte Spiegel konkav, der vierte Spiegel konkav, der fünfte Spiegel konvex und der sechste Spiegel konkav sein. Der physikalische Abstand zwischen dem Objekt und dem Bild kann im wesentlichen 1.500 mm oder weniger betragen. Ein Bild wird bevorzugt mit einer numerischen Blende größer als 0,18 gebildet.
Jede der sechs reflektierenden Oberflächen empfängt bevorzugt einen Hauptstrahl aus einem zentralen Feldpunkt bei einem Einfallswinkel von weniger als im wesentlichen 16°, und fünf der sechs reflektierenden Oberflächen empfangen bevorzugt einen Hauptstrahl von einem zentralen Feldpunkt an einem Einfallswinkel von weniger als im wesentlichen 13°. Eine Strahlausbreitung zwischen zweitem und drittem Spiegel entlang einem optischen Weg zwischen dem Objekt und dem Bild und ein Strahl, der sich zwischen viertem und fünftem Spiegel ausbreitet, können sich bevorzugt in der Y-Achsenrichtung kreuzen. Eine maximale asphärische Abweichung eines sechsten Spiegels entlang eines optischen Wegs vom Objekt zum Bild von einer am besten passenden Sphäre kann bevorzugt weniger als im wesentlichen 6 μm sein. Das System ist bevorzugt aufgebaut, um einen RMS-Wellenfrontfehler von 0,17 λ oder weniger aufzuweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Draufsicht auf ein optisches EUV-Projektionssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
2 veranschaulicht schematisch die Geometrie des bogenförmigen Ringfelds gemäß der bevorzugten Ausführungsform am Objekt.
EINBEZUGNAHME DURCH VERWEIS
Was folgt, ist eine zitierte Liste von Referenzen, die zusätzlich zu denjenigen, die als Hintergrund und kurze Zusammenfassung der Erfindung oben beschrieben sind, hiermit durch Bezugnahme in die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit einbezogen werden als offenbarte alternative Ausführungsformen von Elementen oder Merkmalen der bevorzugten Ausführungsform, sofern nicht unten im Detail anders angegeben. Eine einzelne oder eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Referenzen können herangezogen werden, um eine Variation der bevorzugten Ausführungsformen, die nachfolgend beschrieben sind, zu erhalten. Weitere Patent-, Patentanmeldungs- und Nicht-Patentreferenzen sowie eine Diskussion hiervon, die beim Hintergrund zitiert sind und/oder irgendwo anders werden ebenfalls durch Bezugnahme in die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen hiermit einbezogen, mit derselben Wirkung wie gerade beschrieben bezüglich der nachfolgenden Referenzen:
US-Patente Nrn. 5 063 586, 5 071 240, 5 078 502, 5 153 898, 5 212 588, 5 220 590, 5 315 629, 5 353 322, 5 410 434, 5 686 728, 5 805 365, 5 815 310, 5 956 192, 5 973 826, 6 033 079, 6 014 252, 6 188 513, 6 183 095, 6 072 852, 6 142 641, 6 172 825, 6 226 346, 6 255 661 und 6 262 836;
Europäische Patentanmeldungen Nrn. 0 816 892 A1 und 0 779 528 A und
"Design of Reflective Relay for Soft X-Ray Lithography", J. M. Rodgers, T. E. Jewell, International Lens Design Conference, 1990;
"Reflective Systems Design Study for Soft X-Ray Projection Lithography", T. E. Jewell, J. M. Rodgers und K. P. Thompson, J. Vac. Sci. Technol., November/Dezember 1990.
"Optical System Design Issues in Development of Projection Camera for EUV Lithography", T. E. Jewell, SPIE Band 2437, S. 340–347;
"Ring-Field EUVL Camera with Large Etendu", W. C. Sweatt, OSA TOPS on Extreme Ultraviolet Lithography, 1996;
"Phase Shifting Diffraction Interferometry for Measuring Extreme Ultraviolet Optics", G. E. Sommargaren, OSA TOPS on Extreme Ultraviolet Lithography, 1996 und
"EUV Optical Design for a 100 nm CD Imaging System", D. W. Sweeney, R. Hudyma, H. N. Chapman und D. Shafer, SPIE Volume 3331, S. 2–10.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die spezifische bevorzugte Ausführungsform, die sich auf dieses optische Projektionssystem bezieht, wird beschrieben.
Bevorzugte Ausführungsform
1 veranschaulicht schematisch eine erste bevorzugte Ausführungsform, und im Zusammenhang mit Tabelle 1 und Tabelle 2 wird eine veranschaulichte beispielhafte Beschreibung dieser Ausführungsform bereitgestellt. Licht aus einer Beleuchtungsquelle trifft auf ein Objekt OB, z.B. eine Reflexionsmaske oder ein Retikel, und wird auf einen konkaven Spiegel M1 geführt, wonach es von dem Spiegel reflektiert wird und durch eine physikalisch zugängliche Blende APE hindurchtritt, die zwischen dem Spiegel M1 und dem Spiegel M2 angeordnet ist. Diese Blende APE ist in einem wesentlichen Abstand vom ersten konkaven Spiegel M1, und in ähnlicher Weise ist diese Blende APE in einem wesentlichen Abstand vom konvexen Spiegel M2 angeordnet. Nachdem das Licht am konvexen Spiegel M2 reflektiert wird, kommt das Licht zu einem Fokus bei einem Zwischenbild IMI, das in großer Nähe zum konkaven Spiegel M3 angeordnet ist. Vom Spiegel M3 wird die Beleuchtung in Richtung des konkaven Spiegels M4 geführt, wo das Licht nahezu kollimiert und in Richtung des konvexen Spiegels M5 geführt wird. Nach Reflexion von Spiegel M5 trifft das Licht auf den konkaven Spiegel M6, wo es in einer telezentrischen Art und Weise (die Hauptstrahlen sind zur optischen Achse parallel) reflektiert wird und auf dem Bild IM fokussiert. Ein Halbleiter-Wafer ist typischerweise an der Position des Bildes IM angeordnet. Da eine konkave optische Oberfläche einen positiven optischen Brechwert (P) und eine konvexe optische Oberfläche einen negativen optischen Brechwert (N) aufweist, kann die vorliegende Ausführungsform als eine PNPPNP-Konfiguration charakterisiert werden.
Obwohl es viele Wege gibt, dieses optische System zu charakterisieren, ist ein herkömmlicher Weg, das System in zwei Gruppen G1 und G2 aufzuteilen. Beginnend beim Objekt OB ist die erste Gruppe G1 zusammengesetzt aus dem konkaven/konvexen Spiegelpaar M1 und M2. Diese Gruppe bildet ein Zwischenbild IMI bei einer Vergrößerung von etwa –1x zwischen den Spiegeln M2 und M3. Die verbleibenden vier Spiegel (konkaver Spiegel M3, konkaver Spiegel M4, konvexer Spiegel M5 und konkaver Spiegel M6) umfassen die zweite Bild- oder Staffelgruppe G2. Diese zweite Gruppe G2 arbeitet mit einer Vergrößerung von etwa –0,25x, resultierend in einer 4-fach-Reduktion (das Reduktionsverhältnis ist das Inverse des absoluten Werts der optischen Vergrößerung) des Objekts OB am Bild IM.
Die optische Beschreibung der ersten Ausführungsform von 1 ist in Tabelle 1 und Tabelle 2 aufgelistet. Die asphärischen Spiegelflächen sind in den Tabellen mit A(1)–A(6) benannt, wobei A(1) dem Spiegel M1 entspricht, A(2) dem Spiegel M2 usw. Vier zusätzliche Oberflächen vervollständigen die Beschreibung dieser veranschaulichten und beispielhaften Ausführungsform mit Objekt OB und Bild IM, die die Ebenen darstellen, wo in einem lithographischen Gerät die Maske und der Wafer angeordnet sind. Eine Oberflächenkennzeichnung wird ebenfalls zur Anordnung der Blende APE und des Zwischenbilds IMI vorgenommen. Bei jeder Oberflächenkennzeichnung gibt es zwei zusätzliche Einträge, die den Vertex-Radius der Krümmung (R) und den Vertex-Abstand zwischen den optischen Oberflächen angeben. In dieser besonderen Ausführungsform ist jede der Oberflächen eine rotationssymmetrische konische Oberfläche mit Polynom- Deformationen höherer Ordnung. Das asphärische Profil wird nur bestimmt durch dessen K-, A-, B-, C-, D- und E-Werte. Jeder Spiegel verwendet Polynom-Deformationen 4., 6., 8., 10. und 12. Ordnung. Die Krümmung z der asphärischen Oberfläche (durch 12. Ordnung) in Richtung der z-Achse ist gegeben durch:
worin h die radiale Koordinate ist; c ist die Vertex-Krümmung der Oberfläche (1/R); K ist die konische Konstante und A, B, C, D und E sind die Deformationskoeffizienten jeweils der 4., 6., 8., 10. und 12. Ordnung. Diese Koeffizienten sind in Tabelle 2 aufgelistet.
Das optische System dieser ersten bevorzugten Ausführungsform ist gestaltet, um ein Ringfeld-Format zu projizieren, das mit Extrem-Ultraviolett(EUV)- oder weichen Röntgenstrahlen beleuchtet wird. Die numerische Apertur am Objekt (NAO) beträgt 0,055 Radian; bei einer 4-fach-Reduktion entspricht dies einer numerischen Apertur NA von 0,22 beim Bild, die 0,18 als erwünschten Grenzwert übersteigt. Das Ringfeld 21 am Objekt OB ist bei 2 gezeigt. Es ist bei 120 mm von der optische Achse OA zentriert, die den Vertex von jedem der asphärischen Spiegel enthält. Das ringförmige Feld erstreckt sich von 116 mm bis 124 mm und bildet einen gebogenen Schlitz mit einer Breite 23 von 8 mm. Die Erstreckung 25 des Ringfelds 21 senkrecht zur Scanrichtung 27 wird 104 mm. Der zentrale Feldpunkt ist mit dem Bezugszeichen COP bezeichnet. Bei 4-fach-Reduktion wird dieses Ringfeld beim Bild IM in Scanrichtung 2,0 mm breit.
Als Folge der Verteilung der optischen Brechkraft und Lage der Blende APE werden die Einfallswinkel gut kontrolliert, so dass das Design mit EUV- oder weichen Röntgenstrahlen-Mehrschichtbeschichtungen kompatibel ist. Wie gemessen durch den Hauptstrahl CR vom zentralen Feldpunkt COP zeigt dieses System sehr niedrige Einfallswinkel im Bereich von 3,1 bis 14,6°. Die Hauptstrahl-Einfallswinkel vom zentralen Feldpunkt COP sind: Objekt OB: 5,7°; M1: 9,9°; M2: 14,6°; M3: 11,0°; M4: 4,4°; M5: 11,0° und M6: 3,1°. Vorteilhafterweise empfängt jeder der sechs Spiegel einen Hauptstrahl CR von einem zentralen Feldpunkt COP bei einem Einfallswinkel von weniger als 16°, und fünf der sechs Spiegel empfangen einen Hauptstrahl CR von einem zentralen Feldpunkt COP bei einem Einfallswinkel von weniger als im wesentlichen 13°. Diese niedrigen Einfallswinkel sind ein Schlüsselelement zur Ermöglichung von EUV-Lithographie, da (1) sie die Mehrschicht-induzierten Amplituden- und Phasenfehler minimieren, die eine nachteilige Wirkung auf die lithographische Leistungsfähigkeit haben, und (2) vereinfachte Beschichtungsdesigns ermöglichen, die nicht wesentlich auf der Verwendung von lateral gradierten Beschichtungsprofilen beruht. Bei schlechtem Design (d.h. fehlerhafte Minimierung dieser Einfallswinkel) können diese Mehrschicht-induzierten Amplituden- und Phasenfehler zu kritischen Dimensionsfehlern (CD) führen, die ohne weiteres größer als 20% der nominalen Linienbreite sind, was das System für Produktionsanwendungen unbrauchbar macht.
Neben den niedrigen Einfallswinkeln ermöglicht ein bevorzugtes System weiterhin eine UV-Lithographie unter Verwendung von Spiegeln mit niedriger asphärischer Höchstabweichung, sog. Peak-Abweichung. Die maximale Höchstabweichung (gemessen über die augenblickliche tatsächliche Apertur), erhalten auf Spiegel M1, beträgt 36 μm. Die anderen Spiegel haben „low-risk"-Asphären mit von Abweichungen, die im Bereich von 2,5 bis 14,0 μm liegen. Die niederen asphärischen Abweichungen der Spiegeloberflächen erleichtern ein Testen der Messtechnik mit sichtbarem Licht ohne eine Null-Linse oder ein Computergeneriertes Hologramm (CGH), resultierend in einem Oberflächenabbildungstest mit einem hohen Grad an Genauigkeit. Ein asphärischer Spiegel mit einer sehr großen Höchstabweichung ist nicht herstellbar, weil dieser nicht mit der erforderlichen Genauigkeit vermessen werden kann, um lithographische Leistungsfähigkeit zu verwirklichen.
Tabelle 3 fasst die Leistungsfähigkeit der PNPPNP-Konfiguration von 1 zusammen. Die Tabelle zeigt, dass diese bevorzugte Ausführungsform in der Lage ist, eine lithographische Leistungsfähigkeit mit einer Auflösung in der Größenordnung von 30 nm zu erreichen (wenn man einen k₁-Faktor von etwa 0,5 annimmt). Diese Leistungsfähigkeit wird durch Einstellen des Gleichgewichts der Aberrationen zwischen den Bildgruppen G1 und G2 erreicht. Das PNPPNP ist so angeordnet, dass der tangentiale Astigmatismus dritter Ordnung von der zweiten Gruppe G2 sehr klein eingestellt wird (wenn man asphärische Beiträge der Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung hierfür ignoriert). Der Koma-Beitrag der zweiten Gruppe G2, wieder unter Ignorierung asphärischer Beiträge, wird überkorrigiert und groß. Mit der ersten Gruppe G1 wird der Standort der Blende so ausgewählt, dass der Koma-Beitrag dritter Ordnung vom PN-Paar fast ausgeglichen wird, und der tangentiale Astigmatismus-Beitrag vom konvexen zweiten Spiegel M2 an sich wird sehr klein eingestellt. Wenn man den asphärischen Beitrag des Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung berücksichtigt, bewirkt das starke hyperbolische Profil auf Spiegel M1 einen starken unterkorrigierten astigmatischen Beitrag, genauso wie einen stark unterkorrigierten Koma-Beitrag. Diese Beiträge helfen, die Aberrationen niederer Ordnung zwischen den Gruppen G1 und G2 auszugleichen, wobei die asphärischen Deformationen höherer Ordnung auf den Spiegeln an sich zu feinem Korrektur- und Aberrationsausgleich beitragen, was dem restlichen Wellenfrontfehler ermöglicht, überaus klein zu bleiben (die Abweichung der konvergierenden Wellenfront von einer idealen Referenzsphäre, die auf dem Bildfeldpunkt zentriert ist). Tatsächlich reduzieren eine Aberrationskorrektur und der resultierende Aberrationsausgleich den zusammengesetzten RMS-Wellenfrontfehler auf nur 0,011 λ (0,15 nm) bei gleichzeitiger Korrektur der statischen Verformung auf weniger als 1,5 nm über das Feld.
Wie oben erwähnt, enthält die erste optische Gruppe G1 des bevorzugten Systems den ersten Spiegel M1 und den zweiten Spiegel M2 und bildet ein Zwischenbild IMI des Objekts OB. Das Zwischenbild IMI des Objekts OB wird bevorzugt mit einer Vergrößerung etwa in einem Bereich um die Einheit z.B. zwischen –0,8 und –1,2, gebildet. Beispielsweise beträgt die Vergrößerung des Zwischenbilds IMI, gebildet durch die erste optische Gruppe G1 des Objekts OB, das bei 1 schematisch veranschaulicht wird, insbesondere etwa –1,02, was eine geringe Expansionsvergrößerung darstellt. Das System kann derart aufgebaut sein, dass die erste optische Gruppe G1 eine geringe Reduktionsvergrößerung (z.B. zwischen –0,8 und –1,0), eine kleine Expansionsvergrößerung (z.B. zwischen –1,0 und –1,2) oder im wesentlichen die Einheitsvergrößerung darstellt.
Die zweite optische Gruppe G2 enthält jeweils den dritten bis sechsten Spiegel M3 bis M6 und bildet das Bild IM vom Zwischenbild IMI. Das Bild IM wird bevorzugt mit einer Vergrößerung des Zwischenbilds IMI in einem Bereich um –0,25, z.B. zwischen –0,15 und –0,35, gebildet. Beispielsweise beträgt die Vergrößerung des Bildes IM, gebildet durch die zweite optische Gruppe G2 des Zwischenbildes IMI, bevorzugt etwa –0,25. Die Gesamtvergrößerung des Bildes IM, das durch das System, einschließlich der ersten und zweiten optischen Gruppe G1 und G2, gebildet wird, ist daher bevorzugt um +0,25 oder eine 4-fach-Reduktion, wie oben erwähnt. Die substantielle Reduktion des Bildes IM vom Objekt OB wird im wesentlichen durch die zweite optische Gruppe G2 durchgeführt.
Da Astigmatismus die dominante zu korrigierende Aberration darstellt, verwendet die bevorzugte Ausführungsform eine neue Anordnung, um die Astigmatismus-Korrektur dritter Ordnung (Seidel) zu beeinflussen. Die bevorzugte Ausführungsform ist so angeordnet, dass der tangentiale Astigmatismus dritter Ordnung von den Spiegeln M3 bis M6 der zweiten optischen Gruppe G2 korrigiert wird (die Seidel-Summe nähert sich Null). Um den tangentialen Astigmatismus weiter zu minimieren, wird der vorteilhafte Standort der Blende APE so gewählt, dass der tangentiale Astigmatismus vom konvexen sekundären Spiegel M2 korrigiert wird (der Seidel-Beitrag nähert sich Null). Dieser Aufbau ermöglicht die Verwendung von geringer Abweichung/geringer Gradient-Asphären, insbesondere beim Spiegel M6, wo asphärische Abweichung von der am besten passenden Sphäre über die exakte Blende um 4 μm im System der bevorzugten Ausführungsform ist, wie bei Tabelle 3 veranschaulicht. Dieser sechste Spiegel M6 ist der größte Spiegel im Sechs-Spiegel-System. Die vorteilhafte niedrige asphärische Abweichung des sechsten Spiegels M6 liefert ein insofern vereinfachtes System zur Herstellung und zum Testen. Die asphärische Abweichung des sechsten Spiegels M6 gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann eine asphärische Abweichung in einem Bereich unter 6 μm und bevorzugt zwischen 2 μm und 6 μm aufweisen.
Dieses optische Projektionssystem hat weiterhin den Vorteil, dass das System von 1 entweder in numerischer Apertur oder Feld skaliert werden kann. Beispielsweise ist es erwünscht, dieses Konzept auf größere numerische Aperturen einzustufen, um die Modulation des Luftbildes zu verbessern, wodurch eine 30 nm-Auflösung mit einem weniger aggressiven k₁-Faktor möglich wird. Die Ergebnisse eines einfachen Skalierungsexperiments zeigen, dass diese bevorzugte Ausführungsform ohne weiteres ein derartiges Skalieren auf größere numerische Aperturen unterstützt. Ohne irgendwelche Modifikationen vorzunehmen, wurde eine Analyse des zusammengesetzten root-mean-square-(RMS)-Wellenfrontfehlers bei einer numerischen Apertur von 0,25 durchgeführt, was einen 14%igen Anstieg auf den in Tabelle 3 gezeigten Wert darstellt. Vom zusammengesetzten RMS-Wellenfrontfehler wurde festgestellt, dass er 0,033 λ (0,44 nm) ist, ein Niveau, das lithographische Qualitätsabbildung unterstützt.
Bezugnehmend auf 2 ist es erwünscht, das Sichtfeld in der Scanrichtung zu vergrößern, um die Anzahl von Wafern pro Stunde (WPH), die das lithographische Gerät verarbeiten kann, zu erhöhen. Die Idee ist, dass mehr Bereich pro Zeiteinheit mit einem weiteren bogenförmigen Schlitz bedruckt werden kann. Die Ergebnisse eines weiteren einfachen Skalierungsexperiments zeigen, dass diese bevorzugte Ausführungsform ohne weiteres eine Vergrößerung bei der Feldbreite unterstützt. Ohne irgendwelche Modifikationen vorzunehmen, wurde eine Analyse des zusammengesetzten RMS-Wellenfrontfehlers über einen 3 mm breiten bogenförmigen Schlitz vorgenommen, was einen 50%igen Anstieg auf den in Tabelle 3 gezeigten Wert darstellt. Vom zusammengesetzten RMS-Wellenfrontfehler wurde festgestellt, dass er 0,021 λ (0,28 nm) ist, wieder ein Niveau, das lithographische Qualitätsabbildung unterstützt.
Die in 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsform ermöglicht partielle Kompensation für einen Abbau des Wellenfrontfehlers aufgrund der Mehrschichtbeschichtungen. Diese partielle Phasenkompensation wird insbesondere durch das Design zwischen Spiegel M2 und Spiegel M5 ermöglicht. Mehrschichtphaseneffekte, die aufgrund großer mittlerer Einfallswinkel auf diesen Oberflächen verursacht werden, werden vorteilhafterweise mindestens partiell im System der bevorzugten Ausführungsform kompensiert. Das bevorzugte System ist aufgebaut, um Mittel für die Korrektur dieser Fehler in erster Linie unter Verwendung von zwei Konstruktionen bereitzustellen. Als erstes werden die mittleren Einfallswinkel des Strahlenbündels vom zentralen Feldpunkt COP beim Spiegel M2 und Spiegel M5 auf nahezu denselben eingestellt. Das Strahlenbündel ist durch den oberen Randstrahl UR und den unteren Randstrahl LR auf die tangentiale Ebene begrenzt. Die tangentiale Ebene ist in 1 als die y-z-Ebene gezeigt. Für diese bevorzugte Ausführungsform beträgt der mittlere Einfallswinkel bei Spiegel M2 um die 14,6°, während der mittlere Einfallswinkel bei Spiegel M5 um die 11,0° beträgt. Die Winkel müssen nicht exakt dieselben sein, aber ihre Differenz sollte weniger als 5°, bevorzugt weniger als 4°, sein. Als zweites wird die Differenz bei der Einfallswinkel-Variation über Spiegel M2 und Spiegel M5, gesehen in der tangentialen Ebene, durch Variieren des Standorts des sekundären Spiegels M2, bezogen auf die Blende APE, in Kombination mit dem Standort des Zwischenbildes IMI minimiert. Für die bevorzugte Ausführungsform beträgt die Einfallswinkel-Variation in der tangentialen Ebene über Spiegel M2 etwa 6°, während die Einfallswinkel-Variation über Spiegel M5 etwa 8,7° beträgt. Die Differenz der Einfallswinkel-Variation sollte weniger als 5°, bevorzugt weniger als 4°, betragen. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Differenz 2,7° für eine numerische Blende NA von 0,22, an der Bildseite.
Bezugnehmend auf Tabelle 4 unterliegt der obere Randstrahl UR einer größeren Phasenänderung als der untere Randstrahl LR beim Spiegel M2 aufgrund des Einfallswinkels des oberen Randstrahls UR (17,4°), der größer ist als derjenigen des unteren Randstrahls LR (11,4°). Die Differenz zwischen den Einfallswinkeln bei M2 für UR und LR betragen dann +6,0°. Wenn sich das Strahlenbündel durch das Zwischenbild IMI fortpflanzt, fällt derselbe obere Strahl UR, der M2 oberhalb des unteren Strahls LR trifft, auf M5 unterhalb, wo der untere Strahl LR M5 trifft. Der obere Strahl UR und der untere Strahl LR ändern ihre relativen Positionen entlang der y-Achse nach der Bildung des Zwischenbilds IMI. Der obere Strahl UR, der auf den Spiegel M5 unterhalb des unteren Strahls LR fällt, unterliegt einer kleineren Phasenänderung als der untere Strahl L5 am Spiegel M5 aufgrund des Einfallswinkels des oberen Strahls UR (6,4°), der kleiner ist als derjenige des unteren Strahls LR (15,1°). Die Differenz zwischen den Einfallswinkeln bei M5 für UR und LR beträgt dann –8,7°. Es ist in dieser Art und Weise, dass eine gute Phasenkompensation zwischen Spiegel M2 und Spiegel M5 erreicht wird, wie in Tabelle 4 gezeigt. Eine gleichmäßige Mo/Si-Mehrschichtbeschichtung (z.B. 40 Zweischicht-Paare mit Zweischichtdicken von 7,04 nm) kann typischerweise auf beide Spiegel M2 und Spiegel M5 aufgebracht werden. Diese Mo/Si-Mehrschicht induziert einen Peak für den Talphasenfehler (der äquivalent identisch zu einer optischen Wegdifferenz oder einem Wellenfrontfehler ist) von –0,406 λ (5,44 nm) von M2, und einen Peak für den Talphasenfehler von +0,484 λ (6,49 nm) von M5. Die Netzphasenänderung wird somit von ~0,500 λ auf nur 0,078 λ (1,05 nm) unter Verwendung dieser vorteilhaften Phasenkompensationstechnik gemäß der bevorzugten Ausführungsform reduziert. Dieser Restphasenfehler kann mit einer vernünftigen Anstrengung einer lokalen Optimierung korrigiert werden. Dieses Verfahren stellt einen beeindruckenden Vorteil gegenüber einem System dar, worin Wellenfrontfehler zwischen Spiegelpaaren nicht kompensiert werden und sich stattdessen aufaddieren, um erhöhte Fehler zu erzeugen. Die Technik kann alternativ verwendet werden, um die Mehrschicht-induzierten Phasenfehler auf um oder unter 0,125 λ zu reduzieren, ein Niveau, wo vernünftiges lokales Optimieren dann eingesetzt werden kann, um die Leistungsfähigkeit auf lithographische Maßstäbe zu verbessern.
Wie bei 1 veranschaulicht, umfasst das System der bevorzugten Ausführungsform das zusätzliche Merkmal, dass die Strahlenfortpflanzungen zwischen Spiegel M2 zum Spiegel M3 und die Strahlfortpflanzung zwischen Spiegel M4 und Spiegel M5 einander in der y-Achse kreuzen. In Kombination mit dem Merkmal der bevorzugten Ausführungsform, dass das Zwischenbild IMI zwischen M2 und M3 angeordnet ist, arbeitet dieses Strahlkreuzmerkmal im Zusammenhang mit dem Merkmal der Kompaktheit des Systems, vereinfacht die Handhabung von Verzerrung und Aufrechterhaltung von niedrigen Einfallswinkeln und liefert substantielle Strahlräume. Das Strahlkreuzmerkmal arbeitet ebenfalls vorteilhaft mit der hohen numerischen Apertur (z.B. über 0,18 und noch bevorzugter über etwa 0,20 bis 0,25) des Systems der bevorzugten Ausführungsform.
Das Strahlkreuzen tritt in einer derartigen Weise auf, dass das Zwischenbild IMI und das Krümmungszentrum des Spiegels M3 jeweils links (in 1) des Vertex von M3 liegen. In ähnlicher Art und Weise würde sich ein reales Bild nach M4 bilden, wenn Spiegel M5 und Spiegel M6 weggenommen würden. Das Krümmungszentrum von M4 und dieses reale Bild, das gebildet werden würde, wenn M5 und M6 aus dem Weg genommen werden würden, würde rechts vom Vertex von M4 liegen. In dieser Art und Weise werden die mittleren Einfallswinkel sowohl von M3 als auch M4 minimiert.
Die Strahlkreuzanordnung erlaubt, dass das Design in jeder numerischen Blende des Felds ohne "Begrenzungen" skaliert wird. Mit anderen Worten gibt es eine Menge an Strahlräumen um die Spiegel M3 und M4 herum. Dies erlaubt ebenfalls größere Vielseitigkeit im Design. Dieser substantielle Strahlraum wird durch das Strahlkreuzmerkmal der bevorzugten obigen Ausführungsform erleichtert, was in einem System ohne Strahlkreuzung nicht zu erwarten wäre.
Das Strahlkreuzen der bevorzugten Ausführungsform hat den zusätzlichen Vorteil, dass der optische Abstand zwischen Spiegel M3 und M4 und derjenige zwischen Spiegel M4 und M5 vergrößert werden kann, wodurch es möglich wird, die Einfallswinkel zu reduzieren. Darüber hinaus und wie zuvor kurz erwähnt, erleichtert das Strahlkreuzen das Merkmal der Kompaktheit der bevorzugten Ausführungsform (d.h. bevorzugt weniger als zwei Meter und insbesondere um 1500 mm oder weniger entlang der z-Achse zwischen dem Objekt und dem Bild). Aufgrund des für eine Spiegelmontierung erforderlichen Raums und insbesondere derjenigen von Spiegel M4 erleichtert das Merkmal des Strahlkreuzens der bevorzugten Ausführungsform die Verwirklichung eines kompakten Systems mit hoher numerischer Blende und noch vorteilhafter ein bevorzugtes System mit signifikant niedrigen Einfallswinkeln.
Die Beschreibungen des optischen Designs, die oben für die bevorzugte Ausführungsform bereitgestellt wurden, zeigen ein vorteilhaftes katoptrisches Projektionssystem-Konzept für die EUV-Lithographie. Während diese Ausführungsformen insbesondere für die Verwendung in einem 13,4 nm-Gerät beschrieben wurden, ist das Grundkonzept nicht auf die Verwendung mit lithographischen Belichtungsgeräten bei dieser Wellenlänge, ob kürzer oder länger, begrenzt, vorausgesetzt, ein geeignetes Beschichtungsmaterial existiert im Bereich der weichen Röntgenstrahlen des elektromagnetischen Spektrums.
Während beispielhafte Zeichnungen und spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurden, ist verständlich, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf speziell diskutierte Ausführungsformen begrenzt ist. Somit sollen die Ausführungsformen eher als veranschaulichend denn als beschränkend angesehen werden, und es sollte verständlich sein, dass Variationen von diesen Ausführungsformen durch den Fachmann im Stand der Technik durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung wie in den Ansprüchen, die folgen, und Äquivalenten hiervon abzuweichen. Beispielsweise kann ein Fachmann im Stand der Technik die hier beschriebenen Ausführungsformen rekonfigurieren, um das Sichtfeld zu erweitern, die numerische Blende zu erhöhen oder beides, um Verbesserungen hinsichtlich der Auflösung oder des Durchsatzes zu erreichen.
Tabelle 1: Optische Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Tabelle 2: asphärische Beschreibung
Tabelle 3: Zusammenfassung der Eigenschaften der bevorzugten Ausführungsform
Tabelle 4: Phasenkompensation

Claims

Optisches EUV-Projektionssystem, umfassend: mindestens sechs Spiegel (M1, M2, M3, M4, M5, M6) zum Abbilden eines Objekts (OB) auf ein Bild (IM) worin mindestens ein Spiegelpaar weiterhin aufgebaut ist als ein mindestens partiell phasenkompensierendes Spiegelpaar.
System nach Anspruch 1, worin das mindestens partiell phasenkompensierende Spiegelpaar den zweiten Spiegel (M2) und den fünften Spiegel (M5) entlang eines optischen Wegs vom Objekt (OB) zum Bild (IM) umfasst.
System nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend eine Blende (APE), angeordnet entlang eines optischen Wegs vom Objekt (OB) zum Bild (IM) zwischen einem ersten Spiegel (M1) und einem zweiten Spiegel (M2).
System nach Anspruch 3, worin die Blende (APE) nicht auf dem ersten Spiegel (M1) angeordnet ist und die Blende (APE) nicht auf dem zweiten Spiegel (M2) angeordnet ist.
System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin ein zweiter Spiegel (M2) entlang eines optischen Wegs vom Objekt (OB) zum Bild (IM) konvex ist und ein dritter Spiegel (M3) entlang des optischen Wegs konkav ist.
System nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Blende (APE), angeordnet entlang eines optischen Wegs vom Objekt (OB) zum Bild (IM) zwischen einem ersten Spiegel (M1) und einem zweiten Spiegel (M2) und worin der zweite Spiegel (M2) konvex ist und worin ein dritter Spiegel (M3) entlang des optischen Wegs konkav ist.
System nach Anspruch 6, worin die Blende (APE) nicht auf dem ersten Spiegel (M1) angeordnet ist, und die Blende (APE) nicht auf dem zweiten Spiegel (M2) angeordnet ist.
System nach Anspruch 7, worin das mindestens partiell phasenkompensierende Spiegelpaar den zweiten Spiegel (M2) und den fünften Spiegel (M5) entlang des optischen Wegs aufweist.
System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, worin das System aufgebaut ist, um ein Zwischenbild (IMI) entlang eines optischen Wegs vom Objekt (OB) zum Bild (IM) zwischen einem zweiten Spiegel (M2) und einem dritten Spiegel (M3) derart zu bilden, dass ein erster Spiegel (M1) und ein zweiter Spiegel (M2) eine erste optische Gruppe (G1) bilden, und ein dritter Spiegel (M3), ein vierter Spiegel (M4), ein fünfter Spiegel (M5) und ein sechster Spiegel (M6) eine zweite optische Gruppe (G2) bilden.
System nach Anspruch 9, worin ein Vergrößerungsverhältnis der ersten optischen Gruppe zwischen –0,8 und –1,2 liegt, und ein Vergrößerungsverhältnis der zweiten optischen Gruppe zwischen –0,15 und –0,35 liegt.
System nach Anspruch 1, weiter umfassend: worin das System aufgebaut ist, um ein Zwischenbild (IMI) entlang eines optischen Wegs vom Objekt (OB) zum Bild (IM) zwischen einem zweiten Spiegel (M2) und einem dritten Spiegel (M3) derart zu bilden, dass ein erster Spiegel (M1) und der zweite Spiegel (M2) eine erste optische Gruppe (G1) bilden, und der dritte Spiegel (M3), ein vierter Spiegel (M4), ein fünfter Spiegel (M5) und ein sechster Spiegel (M6) eine zweite optische Gruppe (G2) bilden, und worin der zweite Spiegel (M2) konvex ist und worin der dritte Spiegel (M3) konkav ist.
System nach Anspruch 11, weiterhin umfassend eine Blende (APE), angeordnet entlang des optischen Wegs vom Objekt (OB) zum Bild (IM) zwischen dem ersten Spiegel (M1) und dem zweiten Spiegel (M2).
System nach Anspruch 12, worin die Blende (APE) nicht auf dem ersten Spiegel (M1) angeordnet ist und die Blende (APE) nicht auf dem zweiten Spiegel (M2) angeordnet ist.
System nach Anspruch 13, worin das mindestens partielle phasenkompensierende Spiegelpaar den zweiten Spiegel (M2) und den fünften Spiegel (M5) aufweist.
System nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, worin ein erster Spiegel (M1) entlang eines optischen Wegs vom Objekt (OB) zum Bild (IM) konkav ist, ein zweiter Spiegel (M2) konvex ist, ein dritter Spiegel (M3) konkav ist, ein vierter Spiegel (M4) konkav ist, ein fünfter Spiegel (M5) konvex ist und ein sechster Spiegel (M6) konkav ist.
System nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, worin jeder der sechs Spiegel (M1, M2, M3, M4, M5, M6) zwischen dem Objekt (OB) und dem Bild (IM) angeordnet ist und worin ein physikalischer Abstand zwischen dem Objekt (OB) und dem Bild (IM) im wesentlichen 1.500 mm oder weniger beträgt.
System nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, worin das System ein Bild (BI) mit einer numerischen Blende größer als 0,18 bildet.
System nach Anspruch 17, worin jeder der sechs Spiegel (M1, M2, M3, M4, M5, M6) einen Hauptstrahl (CR) von einem zentralen Feldpunkt (COP) in einem Einfallswinkel von weniger als im wesentlichen 16° empfängt.
System nach irgendeinem der Ansprüche 17 oder 18, worin fünf der sechs Spiegel (M1, M2, M3, M4, M5, M6) einen Hauptstrahl (CR) von einem zentralen Feldpunkt (COP) bei einem Einfallswinkel von weniger als im wesentlichen 13° empfängt.
System nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, worin ein Strahl, der sich zwischen dem zweiten und dem dritten Spiegel (M2, M3) entlang eines optischen Wegs zwischen dem Objekt (OB) und dem Bild (IM) fortpflanzt, und ein Strahl, der sich zwischen dem vierten und dem fünften Spiegel (M4, M5) fortpflanzt, sich in der Y-Achsenrichtung kreuzen.
System nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, worin die maximale asphärische Abweichung eines sechsten Spiegels (M6) entlang eines optischen Wegs vom Objekt (OB) zum Bild (IM) von einer am besten passenden Sphäre weniger als im wesentlichen 6 μm beträgt.
System nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, worin das System aufgebaut ist, um einen RMS-Wellenfrontfehler von 0,017 λ oder weniger aufzuweisen.