TWI451124B - 具縮放物鏡之照明系統及其用於製造微電子組件的方法 - Google Patents

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Description

具縮放物鏡之照明系統及其用於製造微電子組件的方法 【發明領域】
本發明與一照明系統有關，該照明系統用以照明一場平面中的場，並同時以來自一光源的輻射照明一光瞳平面。
【發明背景】
在一照明系統或一投影曝光裝置的投影物鏡所建立應用的光學元件中，一般來說可以被明顯區分為兩類：換言之，所謂的折光元件與反光元件。折光元件為折射元件或是鏡片元件，而反光元件則為反射元件或是鏡子元件。具有專門折光元件的照明系統或投影物鏡則被稱作為折光照明系統或是折光投影物鏡，而具有專門反光元件的依系統則被稱作為反光照明系統或反光投影物鏡。如果在一照明系統或一投影物鏡中同時使用折射與反射元件，其將被稱作為反光折光照明系統或是反光折光投影物鏡。
為了在電子組件的結構，特別是次微米範圍中達到進一步的寬度縮減，對於在微影處理時所使用的光，若具有較短的波長是有利的。在這種結構的製造中，較佳的是使用具有波長≦193奈米的光，換言之，使用所謂非常深的紫外光(VUV)輻射，或是白色X射線，其也稱作為超紫外光(EUV)輻射。
在多數參考文獻中，已經發表用於投影曝光裝置的照明系統，其使用此形式的輻射。舉例而言，US 6,198,793與US 6,438,199說明一照明系統，其用於照明一場平面中的一場以及一出口光瞳的照明，其中該照明系統具有一第一琢面光學元件，其大致上為多數的矩形光柵元件。在根據US 6,198,793與US 6,438,199的系統中，是利用一掠過入射鏡的裝置形成該場。
同樣的，從US 6,195,201所知的是一種雙重琢面照明系統。然而，在此系統中，該場並不由一掠過入射鏡的裝置所形成，而是已經以該場的形狀形成該等各自場琢面，換言之弧形，在此情況中於該場平面中照明一環狀場。
在該照明系統光瞳中的照明改變，換言之，該照明設定的改變已經在下述的參考文獻中所發表。
如同在US 6,658,084中所描述的，可以利用交換該第一琢面光學元件的方式，在一雙重琢面照明系統光瞳平面中建立不同的照明，也就是建立所謂的不同照明設定。然而，此類型的系統所具有的缺點為，通常該第二琢面光學元件必須具有多於該第一琢面光學元件的琢面，而其便牽涉到高製造成本。
作為先前解決方式的一項可能替代方案，為可以在該第二琢面光學元件，換言之具有多數光瞳琢面的該琢面光學元件，的平面或一共軛平面中，建造孔徑光圈。而作為另一可能性，孔徑光圈可以用來將來自該第一琢面光學元件該第一光柵元件的光加以光罩。然而，這導致光的損失。
在US 6,704,095中，發表利用變化該場琢面鏡子照明的方式，改變該照明設定的一種系統。根據此參考文獻，在該第一場琢面鏡子上的照明設定可以利用多種不同方式完成，舉例而言，利用一掠過入射鏡的裝置或是利用一變焦系統的裝置，透過這些裝置，便可以變化該第一場平面鏡子的照明。
對於折射－換言之，折光－照明系統而言，在US 5,237,367中則發表如何藉由移動一光瞳平面中琢面折光元件的方式，而改變在該光瞳中的照明，因此改變該照明設定的概念。
在WO2006/021419中則發表反光群集中用於一投影曝光裝置的照明系統，利用此裝置便可以變化在該光瞳平面中的照明。
在一光瞳平面中的照明，也就是所謂的照明設定可以具有不同的形狀，舉例而言，圓形、環形或是多極形狀。對於圓形或環形照明而言，在一光瞳平面中的照明強度可以利用一填充比率σ所描述。根據定義，如果該照明系統的光瞳被完全照明，σ＝1。如果該光瞳並非被完全照明，該填充比率便小於1。
對於該填充比率的定義而言，則與相關領域中的一般技術所相似。
對於一圓形照明的填充比率是定義為其中 r代表在該出口光瞳中的該照明半徑RNA 代表該照明系統的數值孔徑NA半徑，其與一投影曝光裝置投影物鏡的物鏡側數值孔徑NA一致。
此發明的目的是克服先前技術的缺點，並提供一種照明系統，其特別適用於波長≦193奈米的情況，較佳的是≦100奈米，更佳的是適用於波長<14奈米的超紫外光(EUV)範圍，其中可以進行在該出口光瞳中的一照明可變設定，而不遭遇到以上所敘述先前技術配置的缺點。
【本發明總結】
根據本發明一第一觀點，此任務是利用設計一照明系統所解決，該照明系統使用來自具有一較佳波長λ的光源輻射，以一給定照明強度照明一場平面中的場，並在一光瞳平面中提供具有給定形狀與大小的一被照明區域。該照明系統包含大量的元件，其佈置為該輻射可以從該光源導向至該場平面與該光瞳平面，其中該照明系統是一種反光照明系統，且在該光瞳平面中被照明區域的大小可以被連續變化，同時較佳的是，在該光瞳平面中被照明區域的形狀與在該場平面中被照明區域的形狀一樣，其大致上維持不變。較佳的是，在該光瞳平面中被照明區域的大小可以以±10%的方式，較佳的是以±25%的方式，或更佳的是以±40%的方式連續變化。
所使用的一般術語”該場平面中的被照明區域”涵蓋在該場中的場形狀、場大小與強度分佈(照明強度)。
較佳的是，該被照明區域的連續變化是利用一種配置所達成，其中介於在該大量光學元件之中至少兩光學元件之間的距離為可變的，且其中該兩光學元件包含至少一琢面光學元件。
在此所描述的該照明系統與該投影曝光裝置可以被設計為利用多種不同波長所操作，舉例而言在該紫外光(UV)或是深層紫外光(DUV)範圍中的波長。所給定的多數實施例只是用於在超紫外光(EUV)波長的較佳設計操作範例。在本發明的另一配置中，可以設計以一或多種波長或是在一波長範圍中所使用的實施例。
較佳的是，所設計的反光照明系統是用於波長λ≦193奈米的情況，較佳的是λ≦100奈米，更佳的是用於λ<14奈米的情況。
該照明設定可以具有不同的形狀，像是例如圓形、環形、或是多極形狀，舉例而言，一種四極形狀。
在本發明的一較佳實施例中，可以預選在一照明系統該光瞳平面中的該被照明區域形狀，舉例而言像是在US 6,658,084中所描述藉由交換光學元件的方式，像是交換具有多數光柵元件的該第一琢面光學元件。為了完成此概念，該第一琢面光學元件可以例如佈置在一自轉輪上。利用此預選方式，便可以決定該設定的形狀，舉例而言不管該設定為圓形或環形。本發明允許變化在該光瞳平面中被照明區域的大小，同時該被照明區域的形狀或是該設定的形狀則維持大致不變。
較佳的是，該照明系統的該大量元件包含一第一琢面光學元件與一第二琢面光學元件。在反光元件的配置情況中，該第一琢面光學元件與該第二琢面光學元件的每一個都包含一鏡子載物，在該鏡子載物上方則佈置有多數各自琢面鏡子。
在反射系統之中，一般可區分為所謂的正交入射元件與掠過入射元件。正交入射元件為一種所有的入射射線都是以相對於該表面正交方向為≦30度，較佳的是≦20度，更佳的是≦10度，特佳的是≦5度的角度，於該入射點處與該元件表面接觸的元件。掠過入射元件則是一種所有的入射射線都是以相對於該表面正交方向為≧70度，較佳的是≧80度，更佳的是≧85的角度，於該入射點處與該元件表面接觸的元件。據此，一正交入射元件是一種具有近垂直入射光的光學元件，而一掠過入射元件是一種由該入射光以一種淺薄角度相接觸的光學元件。
在從該光源至該場平面的光路徑中，該大量元件較佳的是佈置為對於該照明系統的所有元件而言，從該光源導向至該場平面與該光瞳平面的光源，是以該最大入射角Θmax(max) 小於20度，較佳的是小於10度，而特別佳的是小於5度的方式，與每一正向入射元件的表面接觸。
利用這種方法，便可以從該照明系統的該光學組件分離時常放射的不想要長波輻射或顆粒的光源，在本發明的一較佳實施例中，於該照明系統場平面前方的該光學路徑中形成該光源的中間影像。該照明系統的大量元件包含一第一組光學元件，其將輻射從該光源導向至該中間影像，該等光學系統也包括一第二組光學元件，其將輻射從該中間影像導向至該場平面與該光瞳平面。
較佳的是，該第二組元件包含多數正交入射元件與多數掠過入射元件，其中對於該等正交入射元件而言，在該照明系統每一光學元件中間平面中的輻射，以該最大入射角Θmax(max) 小於20度，較佳的是小於10度，而特別佳的是小於5度的方式，與該光學元件的表面接觸，而對於該等掠過入射元件而言，在該照明系統每一光學元件中間平面中的輻射，則以入射角度大於70度，較佳的是大於80度，而特別佳的是大於85度的方式，與該光學元件的表面接觸。
根據本發明另一觀點，該照明系統包括一第一光學組件，其具有具備至少一第一光柵元件的一第一琢面光學元件，以及具有具備至少一第二光柵元件的一第二琢面光學元件，其中該第一與該第二琢面光學元件彼此相距一段距離。
在一反射配置中的該第一琢面光學元件也稱作為一蜂巢狀場鏡子，而在一反射配置中的該第二琢面光學元件則稱作為一蜂巢狀光瞳鏡子。
該照明系統進一步涵蓋該至少一第二光學組件，其位在從一光源至該場平面的光路徑中，並佈置在該第一光學組件之後。
根據本發明另一觀點，在該照明系統中提供一第一設定裝置，其允許設定在該第一琢面光學元件與該第二琢面光學元件之間的距離，該照明系統中也提供一第二設定裝置，其允許設定該第二組件的焦距。藉由該設定裝置的方法，特別是在該微影系統執行的時候也可以進行設定。此意謂著在該光瞳平面中的照明設定可以在與該等光學組件移動相關的操作期間中改變，而不需要中斷操作該系統一段期間。
本發明者相信藉由移動該等光學元件的位置也可以進行在一反射，換言之反光系統中，於該出口光瞳中的被照明區域設定與照明設定。直到目前為止，在該領域各個技術者認為這只能在非常困難的情況下達成，因為在反射系統中，無法清楚地定義該完整系統的光學軸，特別是對於該照明系統而言。本發明提供藉由改變該光學組件位置的方式，給定特別是在該出口光瞳中被照明區域的大小，同時大致上保存該被照明區域的形狀。
根據本發明第二觀點的解決方式明顯不同的是可以調整該第二光學組件，其也被稱為光學聚焦器的焦距，藉此便可以變化該照明，特別是在一出口光瞳平面中該被照明區域的大小，並因此變化該照明系統的照明設定。改變該第二光學組件的焦距一般來說也對該場影像具有影響，換言之，該場的大小。然而，在本系統中，這種現象可以被補償，因為藉由改變該第一琢面光學元件與該第二琢面光學元件之間距離的方式，在該場影像的改變可以獲得補償，而藉此不影響該光瞳影像，因為在一第一琢面光學元件與一第二琢面光學元件之間距離的改變並不對該光瞳影像造成影響。藉由改變在該第一設定裝置之中該第一琢面光學元件與該第二琢面光學元件之間距離的方式，即使在該光瞳照明被改變的時候，該場照明仍舊可以維持固定。換句話說，此意謂著該光瞳影像可以在不影響該場影像的情況下所影響。所使用的一般術語”場照明”涵蓋在該場中被照明區域的形狀、大小與該場中的強度分佈(照明強度)。
具有多數光柵元件的該第一琢面光學元件所具有的一般功能，是將來自一光源的一抵達入射射線束區分為多數射線束，每一個都對應於該等光柵元件之一。每一個對應於該等光柵元件之一的射線束都具有一中央射線。在本文中，該中央射線是源自於一第一光柵元件幾何中心的射線，並被導向至一第二光柵元件的幾何中心。因為該等第一光柵元件決定在該照明系統場平面中的影像，其也被稱作為場光柵元件。該系統較佳的是被設計為源自於該不同場點的所有中央射線大致上彼此相互平行前進，並抵達對應於各自第一光柵元件的該第二光柵元件，其中即使該第一琢面光學元件相對於該第二琢面光學元件移動時，介於該等光柵元件之間的相關性並不改變。因此，從一第一光柵元件至一第二光柵元件的通道設計即使在該距離改變的時候也維持不變。
如果該等各自通道的多數射線路徑彼此並不相互平行，那麼該各自場光柵元件與光瞳光柵元件便應該被設計為一種允許傾斜的方式。以一線性置換的方式，可以改變該傾斜角度，而在這樣的情況中介於該場琢面與該光瞳琢面之間的相關性也同樣被保存。
如果盡可能的話只移動一小量的光學元件是特別有利的。在本發明的另一發展實施例中，因此想像該第一設定裝置只移動該第二琢面光學元件，也就是所謂的光瞳琢面鏡子，以此方法變化從該第一至該第二琢面光學元件，以及從該第二琢面光學元件至該第一光學元件的距離。這種系統型式所具有的優點是只需要移動一光學組件，因此該機械結構便明顯地容易實作，因為只有一小量的元件進行一機械移動。
如果該系統是一種實作為剛好兩變焦位置的系統，其有利的是利用該第一設定裝置的方式將該第二琢面光學元件從一第一位置移動至一第二位置，以變化該距離，而該等第一光柵元件的焦距是選擇為由該等第一光柵元件所形成該光源的中間影像，大致上在該第一位置與該第二位置之間的正好中間點處產生，換言之，該中間影像是位在該第一與該第二位置的中間。在此情況中，該第二琢面光學元件相對於該中間影像為離焦，而該第二琢面光學元件的多數各自光瞳光柵元件將接收例如一大至上為橢圓的照明。該橢圓照明發生在一圓形、對稱中間聚焦，且具備縱橫比不同於1的多數第一光柵元件情況中。如果該中間焦點是以此方法所定位，在兩者變焦位置中該被照明區域的大小則大致上相等。如果該中間影像為離焦的話，該被照明區域的大小變由該場孔徑光圈的大小所決定。在本範例中，該孔徑光圈是利用該等場光柵元件的大小所決定。利用具有大小為3×25毫米矩形大小的示範多數場光柵元件，該被照明區域在該x方向中的所有位置處幾乎不改變，而其同時在該y方向中延伸。此結果為該光源的中間影像成為近似橢圓形狀。
在一特別較佳的實施例中，該等光瞳光柵元件的形狀是調整為在該第二琢面光學元件的該第一及/或該第二位置中的各別照明。舉例而言，該等第二光柵元件或光瞳光柵元件可以具有一橢圓形狀。
如同以上所描述，一場是在該照明系統的一場平面中被照明。該場的形狀，也稱作為該場形狀則例如為拱形。在本發明一第一實施例中，該場琢面的形狀，也稱作為該等第一光柵元件的琢面形狀，則大致上與該被照明區域的場形狀相等，意思是例如其也為拱形。
在一照明系統中，其中該場琢面具有基本上與該被照明場的相同形狀，在如果用來將該等光瞳琢面的影像投影至該照明系統該出口光瞳之中的該照明系統第二光學組件包含具有光學能力，更具體的是具有折射光學能力一第一與一第二光學元件時便是足夠的。
選擇上，如果該第一琢面光學元件具有的多數場光柵元件是配置為在該被照明場平面中該場的形狀的話，該第二光學組件也可以包含不具有光學能力的一第三光學元件，換言之，其不具有折射性質，例如一平面鏡子。
作為一雙重琢面照明系統的替代，其中該等場琢面具有大致上與該被照明場相同的形狀，該等場琢面也可以配置為一矩形形狀。在此情況中，該第二光學組件具有至少三個光學元件，且該場的形狀則是由該第三光學組件的裝置所產生，其較佳的是一種掠過入射鏡子。
作為用於改變在該出口光瞳中該照明的裝置，該第二光學組件的焦距可以利用移動的方式所變化，便藉此改變介於該下述光學元件之間的一另外距離(AB)：－該第二琢面光學元件與該第一光學元件，－該第一光學元件與該第二光學元件，－該第二光學元件與該第三光學元件，－該第三光學元件與該場平面。
其較佳的是只利用該第二設定裝置的裝置移動上述多數光學元件之一。該移動元件較佳的是該第二光學組件的第二光學元件。藉由移動此光學元件，便可以在該第二光學元件具有兩光學元件的情況中，於該第一光學元件與該第二光學元件之間，以及在該第二光學元件與該場平面之間，或是在該第二光學元件具有三光學元件的情況中，於該第二光學元件與該第三光學元件之間變化該另一距離(AB)。
較佳的是，在根據本發明的該照明系統中，在該照明系統中間平面中的輻射於該第一琢面反光元件及/或該第二琢面反光元件表面上的一中間平面中，所具有的最大入射角(Θmax(max) )小於20度，較佳的是小於10度，更加得是小於5度。
在本發明的一特別實施例中，該另一距離(AB)可以以小於±20%的方式變化。
在本發明另一實施例中，該另一距離(AB)則利用使在該第二琢面反光元件及/該第一光學元件及/或該第二光學元件及/或該第三光學元件表面上，於一中間平面中所具有的最大入射角(Θmax(max) )以小於5度，較佳的是小於3度改變的方式所變化。
在另一發展實施例中，該第二琢面反光元件包括一表面，在該表面上則配置有一或多個的該等第二光柵元件，其中大於該表面的80%，且較佳的是大於該表面的90%的範圍是被照明的。
除了該照明系統以外，本發明也提供一種變化在一照明系統入口光瞳中該照明的方法，其中該被照明區域的大小將進行連續變化，但是該形狀則大致上維持不變。為了實作此功能，該照明系統具有例如一第一光學組件，其包含一第一琢面光學元件與一第二琢面光學元件，該照明系統也具有一第二光學組件，其包含至少一第一光學元件與一第二光學元件，其中該照明系統照明在一場平面中的場。用於變化該被照明區域大小的方法則涵蓋下述步驟：首先，該第二光學組件的焦距是例如以移動該第二光學組件至少一光學元件的方式所變化，其造成在該照明系統中於該出口光瞳中照明的改變。舉例而言，該移動將造成例如具有一第一填充比率σ(1)的一圓形形狀照明設定改變成為具有一第二填充比率σ(2)的一圓形形狀照明設定。然而，在該聚焦寬度中的改變不但對該被照明光瞳的直徑造成影響，而因此對在該光瞳平面中該圓形形狀設定的照明或填充比率造成影響，也同時對在該場平面中被照明場的大小造成影響。為了保持在該場平面中被照明場的大小固定，介於該第一與該第二琢面元件之間的距離便設定為使該場平面中被照明場大致上維持固定。因為從該第一琢面光學元件至該第二琢面光學元件的該距離變化並不對該光瞳平面中被照明光瞳的大小造成影響，因此便能夠達到上述目的。
如同以上所描述，如果將允許該被照明區域的大小可以連續變化，並同時大致上維持在該光瞳平面中該被照明區域大小的先前方法與用來設定該照明形狀的方法結合使用時，是特別有利的。
在進行這樣的結合時，將預選在該光瞳平面中該照明的形狀，換言之，該照明設定的形狀。根據本發明的方法允許該照明設定的大小以根據本發明該變焦系統的裝置進行最佳調整，例如根據該光學投影系統的成像性質。該照明設定的形狀可以例如利用交換該等琢面光學組件的方式所選擇。
一種連續變化在一照明系統光瞳平面中照明形狀的方法，其中在該光瞳平面中該被照明場的形狀大致上維持不變，且其中在該光瞳平面中的該被照明場具有一第一大小，該方法則以下述步驟所進行：在一第一步驟中，調整該第二光學組件的焦距，在該光瞳平面中造成具有一第二大小的一被照明區域；在該方法的次一接續步驟中，利用使在該場平面中以該第二大小所獲得的照明等於在該場平面中以該第一大小所獲得的照明方式，調整介於該第一與該第二琢面元件之間的距離，反之亦然。
較佳的是，以所使用輻射具有的波長λ為λ≦193奈米，較佳的是λ≦14奈米而使用該方法。
在本發明一特別實施例中，該方法是實作為該第二大小是以±10%的方式，較佳的是以±25%的方式，且特別佳的是以±40%的方式相對於該第一大小所變化。
在該光瞳平面中的被照明區域可以例如為圓形、環形或多極，特別是雙極或四極。
本發明的一特別實施例中，在該光瞳平面中該被照明區域的大小具有一填充比率σ，且其中在該光瞳平面中該被照明區域的第一大小對應於一第一填充比率σ(1)，而在該光瞳平面中該被照明區域的第二大小對應於一第二填充比率σ(2)，其具有的性質為：σ(2)是以±40%的方式相對於σ(1)所變化，換言之，σ(2)位在以下的範圍(1＋0.4)．σ(1)>σ(2)>(1－0.4)．σ(1)
較佳的是，如果該填充比率σ(2)是位在以下的範圍之中：(1＋0.25)．σ(1)>σ(2)>(1－0.25)．σ(1)
最佳的配置設定為如果該填充比率σ(2)是位在以下的範圍之中：(1＋0.1)．σ(1)>σ(2)>(1－0.1)．σ(1)
在根據本發明一特別實施例的方法中，該第一琢面反光元件包含多數第一光柵元件，其中該等第一光柵元件具有在該場平面中該場的形狀。
在根據本發明的一方法中，該第二光學組件的焦距是利用改變該第一光學組件或該第二光學組件的該一或另一下述光學元件之間的距離方式所調整：－介於該第二琢面光學元件與該第一光學元件之間的距離，－介於該第一光學元件與該第二光學元件之間的距離，或－介於該第二光學元件與該場平面之間的距離。
如果在根據本發明的一方法中，該第一琢面反光元件具有多數第一光柵元件，其中該等第一光柵元件具有一矩形形狀的話是較佳的。
根據本發明一另一觀點，其提出一種用以調整在一反光照明系統該光瞳平面中照明的方法，其中在該光瞳平面中的該照明具有在該光瞳平面中的形狀與大小，其中在一第一步驟中，調整在該光瞳平面中該被照明區域的形狀，並在一立即後續第二步驟中，調整在該光瞳中該被照明區域的大小，其中在該光瞳平面中該被照明區域的大小則透過一連續變化方式所調整，同時在該光瞳平面中該被照明區域的形狀與在該場平面中該照明系統的照明則大致上維持固定。
除了該照明系統以外，本發明也提供一投影曝光裝置，其包含此類型的一照明系統，特別是用於波長≦193奈米的微影場。該投影曝光裝置利用一投影物鏡的裝置將佈置在該照明系統的該場平面中的一光罩，也就是所謂的標線投影至一物鏡平面中的一光感目標。
如果該光感塗層在該曝光之後進行顯影，便可以獲得一建構層，例如一積體電路的建構層。到目前為止，本發明發表一種製造一半導體組件的方法，例如製造一積體電路。
本發明之後將參考實施例範例的方式加以描述，但其並不意謂著限制於該範例或是該附加圖示之中。
第1a至第1d圖將支援在多數實施例中所使用以及與多數實施例有關一般概念的後續詳細描述。
第1圖顯示一微影投影曝光裝置2100的一般結構。該微影投影曝光裝置包含一光源2110、一照明系統2120、一投影物鏡2101以及一支撐結構或工作表面2130。另外顯示的是一卡式x-y-z座標系統。該光源2110的輻射被導向至一照明系統2120。該照明系統2120影響源自於該光源2110的輻射，例如以將該輻射均等化的方式，或是利用將該輻射的一射線束2122導向至一光罩2140上，該光罩則位在一物鏡平面2103中。該投影物鏡2101藉由投影從該光罩反射至一基板平面2150上的輻射，形成該光罩2140的一影像，該基板平面2150則設定在一影像平面2102中的位置。在該投影物鏡2101該影像側上的射線束則以元件符號2151所標示。該基板2150則由一支撐結構2130所維持或承載，其中該之稱結構將該基板2150相對於該投影物鏡2101移動，因此該投影物鏡2101投影該光罩2140的一影像至該基板2150的多數不同區域上。
該投影物鏡2101具有一光學軸2105。該投影物鏡的多數各自光學元件則對於該光學軸2105以旋轉對稱的方式所配置。包含該光學軸2105的平面則為該投影物鏡的該中間平面。如同在第1a圖中所顯示，該投影物鏡2101將該光罩2140的一部分影像投影至一影像平面2102之中，其並不包含該投影物鏡2101的該光學軸2105。在這裡並未顯示的替代實施例中，其也可能將位在該投影物件該光學軸2105上的該物件影像，投影至該影像平面2102之中。選擇該光源2110，因此其提供具有一操作波長λ的電磁輻射，並在該波長下操作該微影投影曝光裝置2100。在某些實施例中，該光源2110是一種電漿來源或雷射電漿來源，用以在波長從9至14奈米的範圍中放射超紫外光(EUV)輻射，或是一種具有波長為193奈米的氟化氬雷射。
該微影投影曝光裝置的操作波長λ較佳的是位在該電磁頻譜的紫外光或是超紫外光(EUV)範圍之中。該操作波長實際上可以為193奈米或小於193奈米，特別是100奈米或更少。在實施例的範例中，如果該操作波長位於超紫外光(EUV)的波長範圍中，特別是位在大概13奈米的範圍中時，是特別佳的。
以一特別短波長的輻射使用實際上是令人滿意的，因為在一投影曝光裝置中所使用一投影物鏡的光學解析度，一般來說是粗糙的，而其正比於所使用的操作波長。因此，相較於使用較長波長的類比投影物鏡情況，如果使用較短的波長，投影物鏡便可以解析一影像的較小結構。
該照明系統2120包含多數光學組件，其提供具有一大致上均勻強度剖面的準直平行光束。該照明系統2120進一步包含多數光學組件，其用以將該射線束2122導向至該光罩2140上。在一特別佳的實施例中，該照明系統2120進一步包含多數組件，其提供該射線束的一具體極化剖面。該照明系統的每一光學組件都具有一局部的x-y-z座標系統，其是利用在該物鏡平面2103於一中央場點處所定義一x-y-z座標系統的旋轉及調動所獲得。在該照明系統中一光學元件的中間平面為該主軸射線CR反射的平面。該反射平面例如是藉由該局部z軸與屬於該中央場點的主軸射線CR所形成。每一光學元件的局部z軸則定義為該主軸射線CR於入射點處的該表面正交軸。
該影像平面2102具有從該物鏡平面2103的一距離L，也稱作為該投影物鏡2101的總體長度。此總體長度一般來說與該投影物鏡2101的具體設計以及在操作該微影投影曝光裝置2100所使用的波長有關。在此所描述的範例中，該總體長度介於一公尺至大概三公尺的範圍中，較佳的是介於大概1.5與2.5公尺之間。
第1b圖顯示該光束的多數邊緣射線2152，其在該物鏡平面中2103的該物鏡處反射，並投影至該影像平面2102之中。該等邊緣射線2152定義一射線錐。
該射線錐的角度與該照明系統出口光瞳的該物鏡側數值孔徑NA有關，其也同時與該投影物鏡的入口光瞳有關。該物鏡側數值孔可以表示為NA＝n0 ．sinΘNA
其中，n0 表示鄰近該物鏡平面2103的媒介折射指數。該媒介可以例如是空氣、氮氣、水或是真空。該角度2ΘNA 表示由該等邊緣射線所定義的角度。在一具有超紫外光(EUV)光線的照明系統特別情況中，該媒介為真空，所具有的折射指數為n0 ＝1。
一般來說，由一鏡子所反射的該輻射部分是變化為在該鏡子表面上該入射角的函數。因為通過一反光系統的該成像射線是沿著一多數不同路徑所傳播，在每一鏡子上的該輻射入射角便可以變化。這在第1c圖中顯示，其描述在一中間部分中一鏡子2300的部分，也就是在該鏡子的中間平面中。該中間平面為含有該各別光學元件局部z軸以及屬於該場中央場點的主軸射線CR的該光學元件平面，其例如在第1d圖中顯示。該局部座標系統則在第1c圖中指明。該鏡子具有一凹面反射鏡子表面2301。沿著多數不同路徑抵達該表面2301的該成像輻射持包含例如由射線2310、2320、2330所代表的多數路徑。該等射線2310、2320與2330落在該鏡子表面2301的一部分上。在該鏡子表面上的表面正交方向可以在該鏡子表面2301的此區域中變化。在此區域中的的該表面正交方向則以線段2311、2321與2331所指明，其與該等射線2310、2320與2330有關。該等射線2310、2320與2330則以角度Θ2310 、Θ2320 及Θ2330 與該表面接觸。該所有多數線段2311、2321與2331都位於該中間平面中，其由該局部座標系統的z軸與該主軸射線CR(在此圖示中未顯示)所定義。
對於該照明系統2120或該投影物鏡2101的每一元件而言，其可能代表沿著一多數路徑該成像射線的入射角度。表現的一種可能形式是透過落於該各別元件中間平面中每一鏡子上該等射線的各別最大角度所表示。此最大角度則標示為Θmax 。一般來說可以在該照明系統或該投影物鏡2101的多數不同鏡子之間變化。在本發明的某些實施例中，對於該照明系統或該投影物鏡所有鏡子的該總體最大數值(Θmax )max 較佳的為20度或小於20度，特別是15度或更小，特別是13度或更小，而最佳的是10度或更小。
在反射系統之中，一般可區分為所謂的正交入射元件與掠過入射元件。正交入射元件為一種所有的入射射線都是以相對於該表面正交方向為<30度，較佳的是<20度，更佳的是<10度，特佳的是<5度的角度，於該入射點處與該元件表面接觸的元件。掠過入射元件則是一種所有的入射射線都是以相對於該表面正交方向為≧70度，於該入射點處與該元件表面接觸的元件。
一般來說，形成在該照明系統物鏡平面2103中的該場形狀可以變化。在某些實施例中，該場可以具有拱形形狀，舉例而言一種環狀部分的形狀，也就是所謂的環形場。第1d圖顯示一環形部分2700，也稱作為一環形場。該環形部分2700則具有x方向尺度Dx 、y方向尺度Dy 以及半徑尺度Dr 。Dx 與Dy 分別為在該影像平面2102或該物鏡平面2103中局部座標系統的x方向與y方向中所測量的場尺度。這些尺度的大小將在後續描述中給定。舉例而言，在該影像平面中為18×1平方毫米的場中，該尺度Dx 為18毫米，而Dy 為1毫米。該尺度Dr 代表從該光學軸2105至該場2700的內部邊緣所測量的環狀半徑。該環狀場部分2700則對於由該線段2710所指明的平面對稱，該平面平行於該y－z平面。一般來說，Dx 、Dy 與Dr 的大小將根據該照明系統與該投影物鏡2101的設計所變化。一般來說，Dx 大於Dy 。在該物鏡平面2103與影像平面2102中該場尺度或場測量Dx 、Dy 與Dr 的相對大小則變化為該投影曝光裝置投影物鏡2101的擴大或縮減比例函數。在某些範例中，在該影像平面2102中的Dx 是相對大的。
一般說來，對於任意場形狀而言，在該影像平面2102中的場可以最有一最大場尺度或場測量，舉例而言對於一環狀場而言，Dx 可以大於1毫米，較佳的是3毫米，較佳的是以連續方式增加，大於4毫米、大於5毫米、大於6毫米、大於7毫米、大於8毫米、大於9毫米、大於10毫米、大於11毫米、大於12毫米、大於13毫米、大於14毫米、大於15毫米、大於18毫米、大於20毫米，或最多大於25毫米。對於一環狀場而言，該另一場測量，例如Dy 則介於0.5毫米與10毫米的範圍中。較佳的是，根據本發明的該照明系統是用來照明在該影像平面中的區域F，其中F>4平方毫米，較佳的是F>10平方毫米，特別是F>20平方毫米與特別佳的是F>25平方毫米。對於依矩形場而言，該區域為F＝Dx ×Dy 。
對於一環形場而言，在該影像平面2102中，該環形場半徑Dr 可以大於15毫米或甚至更多。
如果該投影物鏡是一種縮減投影物鏡，例如具有4×的縮減比率，如果該影像場具有尺度為1毫米×25毫米的話，該物鏡場將具有尺度為4毫米×100毫米。利用該投影物鏡的一已知縮減比率，其較佳的為4×，而特別的是5×，本領域各別技術者便可以從該影像場的尺度推論該物鏡場的尺度。
在該環形場部分2700中，如果該照明系統是使用在如第1e圖中所顯示類型的一掃瞄式微影投影系統時，該座標系統的y軸標示該所謂的掃瞄方向116，而該x軸標示垂直於該掃瞄方向的方向。集體掃瞄量，換言之沿著該y方向所整合的量可以決定為該x位置的凡數，其也稱作為所謂的場高度。一照明的多種量都為場相關的量。這樣的一種場相關量則例如是所謂的掃瞄能量(SE)其不同大小是根據該場高度x所建立，意謂著該掃瞄能量為該場高度的函數，並可以以下述形式所一般表示SE(x)＝∫E(x,y)dy
其中，E代表在該x－y場平面中的強度分佈，其與x及y相關。對於一均勻，換言之均一分佈照明以及像是該橢圓率與該離心率等等與該場高度x有關的照明系統其他特徵量而言，如果這些量具有大致上沿著該完整場高度x為相同的數值，而僅具有一小量誤差時，這是有利的。
第1e圖顯示應用本發明的一投影曝光裝置圖示，舉例而言，用於製造微電組件的裝置，其中描述該照明系統與該投影物鏡的多數各自元件。在此所表示的該系統唯一反光系統，其具有一反光照明系統306與一反光投影物鏡128。因為所描述的系統違反光系統，因此所有的該等光學組件或元件都為反射式的，例如鏡子或鏡子元件。
在此範例中的該投影曝光裝置包含一光源或是一光源1的一中間影像Z。從該光源1所放射的光則由一集合器3所收集，其包括一大量的鏡子外殼。在此所顯示的該投影曝光裝置中，該集合器之後是另一光學元件，在此情況中其是由一平面鏡子300所建構。來自該集合器並落入該平面鏡子300的多數射線則被給定一方向中的改變，特別是用來提供位在配置有該晶圓台的一物鏡平面114中的該機械與光學組件所需要的空間。同樣顯示在該物鏡平面中的該x－y－z座標系統。在該物鏡平面114中可以佈置一光罩，也稱作為一標線(未顯示)，其影像則利用該投影物鏡128的裝置投影到一影像平面124之中。該平面鏡子300也可以配置為一種繞射頻譜濾光元件。此形式的繞射頻譜濾光元件則例如是在US 2002/0186811 A1中所發表的一種繞射格柵。與靠近該光源1中間影像Z的一孔徑光圈302一起，此型式的格柵元件允許不想要的輻射，例如波長大於想要波長的輻射避免進入位於該孔徑光圈302之後的該照明系統306部分。
該孔徑光圈302也可以實作分離該空間304的功能，該空間包含該光源與該集合器3及該平面鏡子300，其從該照明系統306部分開始，沿著該下游方向配置為格柵。如果該兩空間是利用在靠近該中間焦點處佈置一閥的方式所分離的話，便可以達到一種壓力差異狀態。壓力用一空間分離或一壓力差異，便可避免源自於該光源而可能貫穿在該孔徑光圈302之後區域中該照明系統1的污染。
由該集合器3所集合並由該平面鏡子300所重新導向的光，則被導向至該照明系統的一第一光學組件70。該第一光學組件70包含一第一琢面光學元件102與一第二琢面光學元件104。該第一琢面光學元件102在此情況中為一琢面反光元件，具體來說是一種具有一多數第一反光光柵元件的一鏡子，也就是所謂的場琢面鏡子。此形式的第一琢面光學元件設計則在第2圖中描述。
在本情況中，該等光柵元件大致上具有矩形形狀，並配置為多數各自鏡子琢面。為了達到在該第二光學元件104中或靠近該二光學元件104處形成該光源的第二影像，如在第2圖中所顯示的該第一光柵元件，其也稱作為場琢面，具有一正折射能力。在佈置該第一琢面光學元件102的平面中的該照明大致上為圓形形狀。該集合器的每一鏡子外殼都照明一圓形區域，而所有的被照明區域則在該平面103中直接彼此靠近。對於一集合器的此形式照明則例如在US 2003/0043455 A1中描述。
除了該第一琢面光學元件102以外，該照明系統306的第一光學組件包含一第二琢面光學元件104，其具備多數第二光柵元件，也就是所謂的光瞳琢面。第2圖顯示在兩位置104.1、104.2中的該第二琢面光學元件。該第二琢面光學元件為一第二琢面反光元件，具體來說是一種鏡子，其具有大量第二反光光柵元件，也就是所謂的光瞳琢面鏡子。
具有多數場琢面的該第一琢面光學元件102將來自該光源的入射光區分為許多光束(未顯示)。該各自光束的每一個都屬於一各別的場琢面，並落於該等光瞳琢面之一上。因此，在該第一琢面光學元件的每一個場琢面與該第二琢面光學元件的一特定琢面之間具有一種一對一的關係。如同在US 2002/1036351 A1或US 6,658,084中所顯示，此關係可以決定該照明的形狀，換言之，決定在該照明系統出口光瞳中的照明設定。在該出口光瞳中的該照明或該照明設定可以具有傳統的形狀(換言之，一種填滿的圓形)、環形(換言之，一種封閉圓形環)、雙極形狀(彼此相對的兩點)或是四極形狀(彼此以90度相偏移的四點)。
一般來說，該照明系統的出口光瞳是以該交叉點S所給定，其中屬於在該場平面114中被照明場中央場點的主軸射線CR與一投影物鏡的光學軸OA交叉，該投影物鏡位於一投影曝光裝置中，位在該照明系統之後的光路徑下游處。對於此型式的系統而言，該照明系統的出口光瞳與該投影物鏡的入口光瞳一致。在本範例中，此出口光瞳則由參考數字140所標示。
在所描述的照明系統中，介於該第一琢面光學元件102與該第二琢面光學元件104之間的距離A可以變化。該距離A則由沿著屬於在該場平面中中央場點的主軸射線CR，從該第一琢面光學元件102到該第二琢面光學元件104之間的光路徑長度所決定。在本範例中，該距離A則利用移動該第一琢面光學元件102一距離dz1的方式所獲得，例如以一第一調整裝置80進行移動。該第一琢面光學元件102在此過程中維持固定。該第一琢面光學元件102可以佈置於一會聚、發散或是平行的光束之中。在本情況中的該第一琢面光學元件102則佈置於一發散光束中。在該第一琢面光學元件102之後，介於該第一琢面光學元件102與該第二琢面光學元件104之間的射線圖形所具有的性質為，源自於該第一琢面光學元件102多數各自場琢面的該等射線束所有中間射線彼此平行前進，因此即使當該第二琢面光學元件104從一第一位置104.1移動至一第二位置104.2中時，該等光束仍由該第二琢面光學元件104的多數光瞳琢面所接收，其與該第一琢面光學元件102的多數各別場琢面相關連。改變介於第一琢面光學元件102與該第二琢面光學元件104之間的距離只影響該場影像，而不影響該光瞳影像，意謂著該光瞳影像無法由改變位置的方式所改變。
在本範例中，該第二光學元件具有三個光學元件，換言之，一第一光學元件106、一第二光學元件108與一第三光學元件110。在該描述照明中的第三光學元件110大致上是為了在該物鏡平面114中形成該場的目的。在該物鏡平面114的場一般來說是如同第1d圖中所顯示一圓形的部分。該第二光學組件72的焦距則由該光學能力與該各別的距離所決定－介於該第一組件的第二琢面光學元件104與該第一光學元件106之間，－介於該第一光學元件106與該第二光學元件108之間，－介於該第二光學元件108與該第三光學元件110之間，以及－介於該第三光學元件110與該物鏡平面114之間。
因此可以藉由利用一第二設定裝置82的裝置改變前述距離之一的方法，改變該第二光學組件的焦距，例如利用移動該第二光學元件一距離dz2的方式。如果該第二光學組件的焦距被改變的話，這將造成該場影像以及該光瞳影像的改變。該場影像的改變可以利用改變介於該第一琢面光學元件與該第二琢面光學元件之間距離的方式，如以上敘述而獲得補償，因此在該場平面中被照明的場大致上在其形狀與該照明強度上並不受到影響，換言之，不改變該場影像，然而改變該光瞳影像。在該第二光學組件中，同樣的，較佳的是只移動一元件，在此情況中則使用一第二設定裝置82移動該第二光學元件一距離dz2。這在第1e圖中以該第二光學元件的位置108.1與108.2所標示。
在該物鏡平面114中佈置有一光罩，具體來說為一標線，其利用該照明裝置的裝置所照明，並利用該投影物鏡128的裝置投影至一影像平面124中。如果該裝置是一種掃瞄系統，該標線便佈置在該物鏡平面114中，因此其可以在與y方向一致的該掃瞄方向中移動。該照明系統的出口光瞳則與該投影物鏡128的入口光瞳一致。
在描述實施例中的該投影物鏡128具有六個鏡子128.1、128.2、128.3、128.4、128.5與128.6，並具有例如在US 6,600,552 B2中所描述的配置。
該投影物鏡128將該物鏡平面114中的標線(未顯示)影像投影至該影像平面124之中。
第2圖代表第1圖的該第一琢面光學元件102。由第1圖集合器3所照明的該總區域A1則利用該最外側鏡子外殼所設定的一邊緣400.1以及來自於該最內側孔徑元件的一內部邊緣400.2所定義。
在描述實施例中的該場琢面由於該集合器3的緣故呈現為一環形。另外可以辨識第1e圖該琢面光學元件102的多數反射場琢面2005。在此情況中，該等各自場琢面2005為鏡子元件，以佈置在一載架上(未顯示)。在本實施例中的該等場琢面2005具有一場成形鏡子，其大致上具有矩形的形狀。同樣在該圖示中所顯示的是來自一中間射線(未顯示)所產生的一場琢面中央MF，其被導向至第3圖中所顯示一光瞳琢面的中央點MP。
第3圖描述一種在該第二琢面光學元件上具有兩第二光柵元件，換言之，光瞳琢面2007的佈置，其利用在第1e圖中的參考數字104所標註。在該顯示實施例中的該光瞳琢面2007則佈置為使得從每一場琢面至該相關連光瞳琢面的各自多數射線束的中間射線，大致上為彼此平行前進。該等中間射線為那些從第2圖一場琢面2005的中央MF導向至第3圖中所顯示一光瞳琢面中央的射線。由於該等中間射線平行前進的情況，即使在例如該第二光學組件的位置被改變之後，介於該等場琢面與光瞳琢面之間的相互關係仍舊可以保存。為了顯現該第一琢面光學元件的多數各自場琢面2005是如何與該第二琢面光學元件的多數光瞳琢面2007相關連，第3圖所顯示的該第一區塊2009事由該等光瞳琢面2007.1、2007.2、2007.3所構成，其分別與第2圖以破碎線描述的該第一琢面光學元件的多數場琢面2005.1、2005.2、2005.3相關連。該等各別場琢面也具有在第2圖中的相同參考數字。如同可以在第3圖中所見，每一光瞳琢面的中央點MP都與該各別場琢面的中間點MF一致。此需要從該等場琢面2005的每一個至該等各別光瞳琢面2007的多數射線束中間射線，為彼此平行前進。如在第3圖中可以進一步所見，在區塊2009中該等光瞳琢面的佈置大致上與區塊2011中該等場琢面的佈置相符。在第3圖中也顯示該x－y－z座標系統。該等光瞳琢面2007的形狀較佳的是與該第二光源的形狀相符，該第二光源則位在佈置有具備多數光瞳光柵元件的該第二琢面光學元件的平面中。該等光瞳琢面與該等場琢面則例如像是佈置在一載架結構上的多數各自鏡子。
第4與第5圖顯示兩種該光瞳的照明或照明設定，已描述該第一組件的第二琢面光學元件與該第二組件的第二光學元件設定在兩不同位置之中的情況。在第4與第5圖中所顯示的該照明或照明設定為一種環形設定，其具有描述該照明覆蓋程度的填充比率σ，換言之，在該光瞳平面中該照明區域的大小。本領域一般技術者將可以明白瞭解該填充比率σ的定義。
如同可在第4與第5圖中所見，該兩照明設定之間的不同基本上為該填充比率σ的差異，也就是該照明覆蓋的大小量，然而，該照明設定的形狀基板上為相同，換言之環形形狀。
如在第4與第5圖中所顯示，在該出口光瞳平面中的出口光瞳具有多數各自次光瞳，也就是說第三光源3100。在第4與第5圖中照明覆蓋各別程度之間的差異只是由於該等各自次光瞳3100影像比率的改變，因此僅採取一種正改變的動作，其造成該尺度比率的改變。另一方面，在該出口平面中該被照明次光瞳3100的數量並不改變。特別是其造成的結果為在該出口光瞳中的整體光強度大致上對於兩照明設定而言為相同，換言之，在該照明系統場平面中的照明強度並不會因為改變該照明設定而改變。當在照明設定中進行改變時，其在像是例如該照明系統物鏡平面的場平面中以及在量是例如該照明系統出口光瞳的光瞳平面中大致維持固定。在第4圖中，標註此處該照明系統的σin 與σout 以及R(NA)。在第5圖中則顯示σin ’與σout ’。該σin 與σout 本質上描述該環狀照明的半徑，並因此定義該環狀照明覆蓋的強，換言之，定義該填充比率σ。
如果在第1圖中的第二琢面光學組件104與第1圖中的第二光學組件108是位在其第一位置時，便得到第4圖中所顯示的照明。如果該第二琢面光學組件104是以一距離dz1移動，而該第二光學組件108是以dz2移動時，便得到第5圖中所顯示的照明。利用dz1的位置改變，該第二琢面光學組件便從該位置104.1移動至該位置104.2。如果該第二光學組件108是以dz2移動，該第二光學組件108便從該位置108.1移動至該位置108.2。
如果該兩照明都正好以先前敘述的系統實作時，換言之之，該兩照明設定分別具有例如在第4與第5圖中所顯示的不同填充比率σ，如果該折射能力是選擇為第6圖相符時是有利的，此時由該等場琢面所產生的第二光源便大致位在該第二琢面光學元件5104的第一位置5001與該第二琢面光學元件5104的第二位置5002之間的中央。此具有的結果為由於在該第二琢面光學元件第一與第二位置中的離焦照明，在該第二琢面光學元件中的被照明區域便具有一種橢圓形狀。因為至該光源實際第二影像的距離大致上對於兩位置而言都相等，在該光瞳琢面鏡子上的被照明區域形狀在兩位置中也相同。該各自光瞳琢面可以適應於該照明，例如藉由給予該光瞳琢面一橢圓形狀的方式。
第7與第8圖為本發明兩範例的結構描述，其中所描述的系統部分則由該中間影像Z開始。
如同在第1e圖顯示的系統中，根據第7圖的系統同樣的也包括具備大致上為矩形配置的多數場琢面，以及用以塑形該場的一第三光學組件6110。其組件是類比於第1圖的系統，並以相同的參考數字，但加上6000所識別。如同在第1圖的系統中，介於該第一琢面光學元件6102與該第二琢面光學元件6104之間的距離A，在第7圖中是藉由移動該第二琢面光學元件6104一距離dz1.1的方式所改變。為了設定該第二光學組件的焦距，該第二光學組件的第一光學元件6106與第二光學元件6108則分別以一距離dz2.1與dz2.2所移動。如同可在第7圖所見，該光學組件不只沿著該局部光學軸移動，換言之在該光學元件的z方向中移動，同時也以相對於該z軸一角度的方式移動，而不像是在折射光學元件中的情況。只有利用對於該z軸一角度的移動，換言之對於該局部光學軸偏斜，便可以達到該光源中間聚焦Z的位置並不對於該標線平面中114的標線改變的結果，並因此在該光學組件的位置改變的時候，並不需要移動該光源。在第7與第8圖中，所顯示用於該照明系統多數琢面光學元件6102、6104、7102、7104的局部x－y－z座標系統是藉由利用該z－y平面中的橫向移動與一後續以角度γ對於該光學元件局部x軸旋轉該x－y平面的方式所獲得。
在第8圖系統中的該等場琢面具有該場的形狀，其大致為拱形形狀。如同可在第8圖中所見，該第二光學組件的該第三光學元件7110為一平面鏡子，因為其並不需要進行場形成。與第7圖的系統相比之下，該第二光學組件的聚焦寬度是利用沿著屬於該中央場點的主軸射線CR方向，以距離dz2.3與dz2.4移動該第一光學組件7106及該第二光學組件7108的方式所改變。此外，介於該第一琢面光學組件7102與該第二琢面光學組件7104之間的距離是利用移動該第二琢面光學組件一距離dz1.2的方式所改變。在如第6圖所顯示以一掠過入射靜的裝置進行場塑形的過程中，所遭遇的問題是此鏡子並不位於一長平面中，而是位在該場平面前方大概300至400毫米的位置。因此，該鏡子將額外惡化該光瞳性質，而除此之外也造成多數場形狀彼此之間些微的不同。來自兩不同光瞳琢面的多數射線在不同的位置以及不同的入射角度處與該場成形鏡子接觸。因此，便得到些微不同的場形狀。
如同在第9a與第9c中以及後續表格1中所呈現的本發明範例，其中可能藉由相對於該第二光學組件第一光學元件移動該光瞳琢面鏡子的緣故，所造成在該光瞳平面中形成被照明區域的差異，換言之造成不同的設定σ，則列於表格1中。在此情況中該照明形狀為圓形，換言之，該照明設定是一種環形設定，並具有可調整填充比率σ。一 環形照明設定的填充比率σ則以方程式所定義。
在第9a至第9c圖中的多數各自組件則與第1圖中的相同元件符號所識別，但其前面數值增加至8000。
該第一琢面組件8102的多數場琢面半徑為R=904.25 毫米。
該第二琢面光學元件的多數光瞳琢面半徑則為R=1090.3毫米，其可以被移動至三個位置8104.1、8104.2、8104.3。該第二光學組件的第一光學元件半徑則為R=250.6毫米，其可以被移動至位置8106.1、8106.2、8106.3。
該第二光學組件的第二光學元件半徑為R=-829.4毫米，其可以被設定在位置8108.1、8108.2與8108.3之中。該場成形鏡子8110為一種非球面鏡子，其具有在x方向中的半徑為Rx =305.3毫米，以及在y方向中的半徑為Ry =4716.5毫米。有關該等光學元件各別局部座標統的資料，則利用一橫向位移與該座標系統的旋轉所獲得，其具有的原始位置則位於該物鏡平面8114的該中央場點中。
第9a、9b與9c圖進一步顯示在該物鏡平面8114中的局部座標系統。載此情況中同時標註該y方向與該z方向及x方向。在第9a至第9c圖的呈現中，該系統是顯示於一般的中間平面中，換言之，顯示於包含該等各自局部座標系統z軸的平面中。如同以上所描述以及由本相關領域技術者所熟知，該局部座標系統是利用在該物鏡平面中的參考座標系統，經過橫向位移與旋轉之後所獲得。
在第9a至第9c圖中另外指出的是在該物鏡平面8114中該被照明場的主軸射線CR。在後續表格1中所列出的數值代表介於該等各自光學元件之間的距離，其定義為沿著該主軸射線CR通過在該場平面中中央場點，並介於在該次序中多數各自光學元件之間的距離，在該次序中其遭遇 在該光傳播的方向中的該後續射線路徑。
列在表格1中的是該照明設定的填充比率σ以及在第9a至第9c圖中所顯示實施例多數各自組件的上述定義距離。該照明設定為一種圓形照明設定。
該照明設定可以利用以上描述改變該距離的方式加以連續調整。列在表格1中並作為範例的是具有一填充比率分別為σ=0.3、σ=0.5與σ=0.8三種設定下的正確數值。實際上如同所見的，對於一中間填充比率為σ=0.5的情況可以具有多於40%的設定變化。在此領域中熟練的人員可以在前述說明的協助之下對於σ產生任何其他的數值。
利用本發明，首先呈現一反光系統，其中可以藉由一種簡單位移以及改變介於該照明系統多數光學元件之間距離的方式，達成該被照明光瞳區域，特別是該設定的調整。
特別是，本發明首先能夠在反光照明系統，換言之反射照明系統中，例如對於超紫外光(EUV)微影而言所使用的形式中，以一連續的方式調整照明設定。與傳統系統相比之下，此形式的連續調整一方面可以避免例如由孔徑光圈所造成的強度損失，而其第二個優點為允許一種連續設定。
此外，在此描述的該設定連續調整在實作上是簡單易懂的
作為另一優點，該等次孔徑的數量大致上在該設定改變時維持不變，其能夠確保在該照明系統場平面中的照明強度大致上維持不變。
x－y－z．．．卡式座標系統
CR．．．主軸射線
L．．．投影物鏡總體長度
2100．．．微影投影曝光裝置
2101．．．投影物鏡
2102．．．影像平面
2103．．．物鏡平面
2105．．．光學軸
2110．．．光源
2112．．．輻射
2120．．．照明系統
2122．．．輻射射線束
2130．．．支撐結構
2140．．．光罩
2150．．．基板平面
2152．．．邊緣射線
2ΘNA ．．．多數邊緣射線角度
Θ2310 、Θ2320 、Θ2330 ．．．射線與表面接觸的角度
2301．．．凹面反射鏡子表面
2310、2320、2330．．．射線
2311、2321、2331．．．正交方向
Dx x．．．方向尺度
Dy y．．．方向尺度
Dr ．．．半徑尺度
2700．．．場
2705．．．場中央
2710．．．環狀場對稱平面線段
S．．．交叉點
OA．．．投影物鏡光學軸
A．．．第一琢面光學元件與第二琢面光學元件之間的距離
Z．．．中間影像
dz1、dz2．．．移動距離
1．．．光源
3．．．集合器
70．．．第一光學組件
72．．．第二光學組件
80．．．第一調整裝置
82．．．第二設定裝置
102．．．第一琢面光學元件
103．．．平面
104．．．第二琢面光學元件
104.1、104.2．．．第二琢面光學元件的位置
106．．．第一光學元件
108．．．第二光學元件
108.1、108.2．．．第二光學元件的位置
110．．．第三光學元件
114．．．物鏡平面
116．．．掃瞄方
124．．．影像平面
128．．．反光投影物鏡
128.1、128.2、128.3、128.4、128.5、128.6、2300．．．鏡子
140．．．出口光瞳
300．．．平面鏡子
302．．．孔徑光圈
304．．．空間
306．．．反光照明系統
MP．．．光瞳琢面中央點
MF．．．場琢面中央點
A1．．．照明總區域
102．．．第一琢面光學元件
400.1．．．邊緣
400.2．．．內部邊緣
2005．．．反射場琢面
2005.1、2005.2、2005.3．．．場琢面
2009、2011．．．區塊
2007．．．光瞳琢面
2007.1、2007.2、2007.3．．．光瞳琢面
σin 、σout ．．．環狀照明半徑
R(NA)．．．數值孔徑半徑
3100．．．第三光源
5001．．．第一位置
5002．．．第二位置
5007．．．中間影像
5102．．．第一琢面光學元件
5104．．．第二琢面光學元件
dz1.1、dz2.2、dz2.2．．．移動距離
6102．．．第一琢面光學元件
6104．．．第二琢面光學元件
6106．．．第一光學元件
6108．．．第二光學元件
6110．．．第三光學組件
dz1.2、dz2.3、dz2.4．．．移動距離
7102．．．第一琢面光學組件
7104．．．第二琢面光學組件
7106．．．第一光學組件
7108．．．第二光學組件
7110．．．第三光學元件
Z．．．中間影像
8001．．．光源
8003．．．集合器
8102．．．第一琢面組件
8104.1．．．第二琢面光學元件位置
8106.1．．．第二光學組件第一光學元件位置
8108.1．．．第二光學組件第二光學元件位置
8110．．．場成形鏡子
8114．．．物鏡平面
8300．．．中間影像
8001．．．光源
8003．．．集合器
8102．．．第一琢面組件
8104.2．．．第二琢面光學元件位置
8106.2．．．第二光學組件第一光學元件位置
8108.2．．．第二光學組件第二光學元件位置
8104.3．．．第二琢面光學元件位置
8106.3．．．第二光學組件第一光學元件位置
8108.3．．．第二光學組件第二光學元件位置
在該圖示中：第1a圖代表一微影曝光裝置的一般結構；第1b圖描述該物鏡側數值孔徑NA的定義；第1c圖描述在一鏡子表面上該入射角度的定義；第1d圖顯示在該物鏡平面中的一場；第1e圖顯示根據本發明具有該等各自光學元件的一投影曝光裝置圖示；第2圖顯示具有多數場琢面的一第一琢面光學元件；第3圖顯示具有多數光瞳琢面的一第二琢面光學元件；第4至第5圖描述在該照明系統一光瞳平面中的不同照明；第6圖顯示在具有大致上至該第二光源為相等距離的兩位置中，該光瞳琢面的配置；第7圖顯示根據本發明具有多數場形成鏡子的一系統第一實施例；第8圖顯示根據本發明具有多數弧形場琢面的一系統第二實施例；第9a至第9c圖代表利用變化從該場琢面鏡子至該光瞳琢面鏡子的距離方式，改變在該光瞳中的該照明及該設定的實施例。
x-y-z‧‧‧卡式座標系統
CR‧‧‧主軸射線
S‧‧‧交叉點
OA‧‧‧投影物鏡光學軸
A‧‧‧第一琢面光學元件與第二琢面光學元件之間的距離
Z‧‧‧中間影像
dz1、dz2‧‧‧移動距離
1‧‧‧光源
3‧‧‧集合器
70‧‧‧第一光學組件
72‧‧‧第二光學組件
80‧‧‧第一調整裝置
82‧‧‧第二設定裝置
102‧‧‧第一琢面光學元件
103‧‧‧平面
104‧‧‧第二琢面光學元件
106‧‧‧第一光學元件
104.1、104.2‧‧‧第二琢面光學元件的位置
108.1、108.2‧‧‧第二光學元件的位置
108‧‧‧第二光學元件
110‧‧‧第三光學元件
114‧‧‧物鏡平面
116‧‧‧掃瞄方向
124‧‧‧影像平面
128‧‧‧反光投影物鏡
128.1、128.2、128.3、128.4、128.5、128.6‧‧‧鏡子
140‧‧‧出口光瞳
300‧‧‧平面鏡子
302‧‧‧孔徑光圈
304‧‧‧空間
306‧‧‧反光照明系統

Claims (32)

  1. 一種反光照明系統，其具有一光源(1)於該反光照明系統操作時放射一輻射的，其中該輻射照明一場平面(114)中的一場，並同時於一光瞳平面中提供一照明，其中在該光瞳平面中被照明區域的大小為連續變化，該照明系統，包括：複數光學元件，其排列成使該輻射從該光源(1)被導向至該場平面(114)與該光瞳平面，其中該等光學元件中至少兩光學元件之間的距離是可變的，且該兩光學元件包含至少一琢面光學元件，以及在該光瞳平面中的該被照明區域具有一種形狀，且當該至少兩光學元件之間的該距離是可變的，該光瞳平面中的該被照明區域的該形狀維持不變。
  2. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中在該場平面中的該照明維持不變。
  3. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域的該大小變化±10%。
  4. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域的大小變化±25%。
  5. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域的大小變化±40%。
  6. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該輻射具有一波長λ，且該波長的大小為λ≦193奈米。
  7. 如申請專利範圍第6項的反光照明系統，其中該波 長為λ≦14奈米。
  8. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域的該形狀為圓形。
  9. 根據申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域的該形狀為環形。
  10. 如申請專利範圍第8項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域的大小的特徵在於一填充比率σ，且其中該填充比率σ變化±10%。
  11. 如申請專利範圍第8項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域的大小的特徵在於一填充比率σ，且其中該填充比率σ變化±25%。
  12. 如申請專利範圍第8項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域的大小的特徵在於一填充比率σ，且其中該填充比率σ變化±40%。
  13. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域為多極。
  14. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域為雙極。
  15. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該光瞳平面中的該被照明區域為四極。
  16. 根據申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該等光學元件包括一另一琢面光學元件(104.1、104.2)。
  17. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該等光學元件包括至少一具有一近正交入射光之光學元件。
  18. 如申請專利範圍第17項的反光照明系統，其中該等光學元件包括至少一具有一掠入射光之光學元件。
  19. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該距離係以連續方式加以改變。
  20. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該至少兩光學元件為兩琢面光學元件。
  21. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中在該場平面(114)前的該照明系統中，由該光源(1)形成一中間影像(Z、8300)。
  22. 如申請專利範圍第21項的反光照明系統，其中該等光學系統包括一第一組光學元件，其將來自該光源的輻射導至該中間影像，該等光學系統也包括一第二組光學元件，其將來自該中間影像(Z)的輻射導至該場平面(114)與該光瞳平面，且其中該第二組光學元件包括至少一具有一近正交入射光之光學元件。
  23. 如申請專利範圍第22項的反光照明系統，其中該第二組光學元件包括至少一具有一掠入射光之光學元件。
  24. 如申請專利範圍第1項的反光照明系統，其中該光瞳平面中之該被照明區域的形狀係可預先設定。
  25. 如申請專利範圍第24項的反光照明系統，其中在該光瞳平面中之該被照明區域的形狀係藉由交換該等光學元件的一光學元件而改變。
  26. 如申請專利範圍第25項的反光照明系統，其中該光學元件為一琢面光學元件。
  27. 一種投影曝光裝置，其具有根據申請專利範圍第1項的一照明系統以及一投影物鏡，其在該影像平面中產生該場平面中之該場的一投影影像。
  28. 如申請專利範圍第27項的投影曝光裝置，其中該投影物鏡的影像側數值孔徑NA大於0.2。
  29. 如申請專利範圍第27項的投影曝光裝置，其中在目標側上的該場(114)的一最大尺度(Dx 、Dy )大於10毫米。
  30. 如申請專利範圍第29項的投影曝光裝置，其中在該目標側上的該場(114)的該最大尺度(Dx 、Dy )大於80毫米。
  31. 如申請專利範圍第30項的投影曝光裝置，其中在該目標側上的該場(114)的該最大尺度(Dx 、Dy )大於104毫米。
  32. 一種用於製造微電子組件的方法，其使用根據申請專利範圍第27項的投影曝光裝置，並包括下述步驟：- 由該照明系統照明一光罩，藉由一投影物鏡將在該場平面中該光罩的一影像投影至在該影像平面中的一光感塗層上，使得在一後續顯影步驟後，該光感塗層產生一結構。
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