TWI497222B - 用於微影之照明光學件及光學系統 - Google Patents

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Description

用於微影之照明光學件及光學系統
本發明有關用於微影之照明光學件。本發明另外有關用於微影之光學系統、具有這些光學系統之投影曝光裝置、用於製造微結構化或奈米結構化組件之方法、及本方法所製造之微結構化組件。
一開始所提類型的照明光學件請見US 2006/0132747 A1。其中說明鏡面反射鏡的概念，其中用以預設照明之組合反射鏡的位置不限於其後投影光學系統中與組合反射鏡為光學共軛的入射瞳平面或平面，如其他已知照明光學件所要求的。
本發明之目的是闡述照明光學件具體實施例之鏡面反射鏡的概念，其特定效能要求係使用照明光來達成。
根據本發明，利用一種用於微影而用以照明一物場的照明光學件達成此目的，此照明光學件：具有一第一傳送光學件，導引由一光源發射的照明光；具有一照明預設組合反射鏡，在第一傳送光學件下游且具有複數個照明預設微面，利用照明預設組合反射鏡能被照明的一輪廓外形、以及照明預設微面的個別傾斜角而產生物場之一預設照明；第一傳送光學件及照明預設組合反射鏡係配置成導致物場之一遠心照明。
首先根據本發明應瞭解，藉由提供根據本發明之照明預設組合反射鏡而產生的設計自由度，允許物場的遠心照明。具有場組合反射鏡及瞳組合反射鏡配置在後續投影光學系統入射瞳平面中的習用照明光學件無法實現此類型的遠心照明，因為，對於物場的遠心照明，未界定後續投影光學件的入射瞳平面。具有第二組合反射鏡在共軛瞳平面中的習用照明光學件因而必須具有額外的成像光學元件，因此效能較低。
物場的遠心照明減少待照明及成像之物體的結構設計要求。尤其，免除了場相依成像校正的必要性。
對照於為鏡面反射鏡替代選項且基本上已知之照明光學件的組態，且場組合反射鏡與瞳組合反射鏡配置在與其共軛的投影光學件(位在此類型照明光學件下游)的瞳平面或平面中，根據本發明之照明光學件中照明預設組合反射鏡能被照明的輪廓外形，代表了物場預設照明所取決的實質影響性變數。在具有場組合反射鏡與瞳組合反射鏡的習用照明光學件中，瞳組合反射鏡能被照明的輪廓外形對於物場照明的強度分布，原則上並不具有決定性，因為在此例中，瞳組合反射鏡的輪廓外形僅影響照明角分布，而非物場能被照明的輪廓或形狀。另一方面，在根據本發明的照明光學件中，照明預設組合反射鏡能被照明的輪廓外形直接影響物場的照明形狀。
在光源配置(包含發射光源的集光器)與物場之間，最多配置三個反射組件。換句話說，在此例中，在光源配置與物場之間需要僅三個或甚至僅兩個反射組件。如此減少照明光損耗，尤其是在使用波長例如介於5 nm及30 nm之EUV光作為照明時。在光源配置與物場之間可以有恰好兩個反射組件。
傳送組合反射鏡配置在照明預設組合反射鏡上游，具有複數個傳送微面，其定向成以適於物場形狀的預設輪廓外形照明該照明預設組合反射鏡，且照明預設微面的預設分配又增加了使用鏡面反射鏡原理的設計自由度。使用傳送組合反射鏡，能將照明預設組合反射鏡的照明輪廓外形、照明預設組合反射鏡的照明角分布及強度分布精確地預設在其能被照明的輪廓外形內。
可將傳送微面分組成複數個傳送微面群組，傳送微面群組之一在所有情況中導引照明光完全照明物場。將此類型傳送微面分組，允許複數個微面群組的界定重疊完全照明物場。這些微面群組不必以在空間上連接的傳送微面組成。對利用傳送微面完全重疊集光器遠場而言，有利的是以二或多個互補子群組構成微面群組，該等子群組彼此互補以形成完全物場。
傳送微面群組可具有群組輪廓外形，其幾何形狀與物場的輪廓外形相似。此類型的輪廓外形相似性提高了物場的照明品質。
形成傳送微面群組的傳送微面可配置成複數行，複數個傳送微面一行一行地連續配置於每行中。此類型的行配置增加了傳送微面群組中存在之個別傳送微面的數目。此確保極為精細的預設，尤其是照明預設組合反射鏡之照明角分布與強度分布的預設。行方向在此尤其延伸平行於物體位移裝置，投影曝光裝置中的照明光學件針對物體位移裝置而設計。
傳送組合反射鏡的相鄰行具有沿著行方向彼此偏移配置的傳送微面。此類型在行方向上彼此偏移配置的傳送微面尤其允許群組輪廓外形對物場輪廓外形的精細調節。群組輪廓外形的曲率因而不會受限於個別傳送微面的尺寸。
傳送微面彼此間可由間隙分開，間隙相對於行方向以不同於零的角度延伸。此類型傳送微面相對於行方向傾斜地延伸，尤其相對於照明光學件所照明物體的物體位移方向傾斜地延伸，可防止物場照明因微面分割所造成的強度假影。
照明預設組合反射鏡具有通孔，在光源與傳送組合反射鏡之間透過此通孔導引照明光。此類型通孔允許在非以掠過入射(grazing incidence)操作之照明光學件的鏡上實現極小的入射角。此舉確保小的傳送損耗，尤其是在設有照明光學件的投影曝光裝置中，使用波長介於5 nm及30 nm的EUV光作為照明光時。
一方面為照明預設微面，及另一方面為視情況另外出現的傳送微面，均可組態為可傾斜微面，尤其是可用致動器傾斜的微面。尤其，可將此類型可傾斜微面設計為在至少兩個傾斜位置之間切換的微面。微面上照明光的小入射角對於高效能很重要，尤其如果將調整不同照明模式的微面設計成可傾斜，且由於不同入射角無法具有針對某個角度最佳化的塗層。
具有根據本發明之照明光學件與成像物場於影像場之投影光學件的光學系統優點，對應於上文結合根據本發明之照明光學件所論述的優點。
根據本發明第二方面，利用一種光學系統達成一開始所提目的，該光學系統：具有用於微影之一照明光學件，用以照明一物場；具有一第一傳送光學件，導引由一光源發射的照明光；具有一照明預設組合反射鏡，配置在第一傳送光學件下游且具有複數個照明預設微面，利用照明預設組合反射鏡之能被照明的一輪廓外形、以及照明預設微面的傾斜角而產生物場之一預設照明；具有一投影光學件，用以成像該物場於一影像場中，其中：投影光學件的一入射瞳平面係配置於照明預設組合反射鏡與物場之間或配置於物場之後；其中第一傳送光學件及照明預設組合反射鏡配置成導致適於投影光學件之入射瞳的物場之照明。
應瞭解，在鏡面反射鏡的原理下，可以針對投影光學件對入射側的需求調節物場照明，這不一定需要將光學組件放置在投影光學件的入射瞳平面中，或利用中繼光學件將此入射瞳平面換到另一位置。即使在入射瞳平面位置接近物場前方或在物場後方的投影光學件具體實施例中，也可以配置導引照明光之照明光學件的組件，其中尤其可在反射光學組件上實現照明光的極小入射角。例如，在瞳遮蔽投影光學件中，可發現位置接近物場的此類型入射瞳平面。導致照明光的較小反射損耗。
在入射瞳平面離物場的間隔與物場離照明預設組合反射鏡的間隔之間的間隔比值可以小於0.9、小於0.8、小於0.7、小於0.6且可以小於0.5。在此類型間隔比值中，尤其可彰顯根據第二方面之光學系統的上述優點。無關於入射瞳平面離物場的間隔，在根據本發明的光學系統中，入射瞳平面離照明預設組合反射鏡的間隔可大於800 mm。
根據本發明第三方面，利用一種光學系統達成一開始所提目的，該光學系統：具有用於微影之一照明光學件，用以照明一物場；具有一第一傳送光學件，用以導引由一光源發射的照明光；具有一照明預設組合反射鏡，配置在該第一傳送光學件下游且具有複數個照明預設微面，利用照明預設組合反射鏡之能被照明的一輪廓外形、以及照明預設微面的傾斜角而產生物場之一預設照明；具有一投影光學件，用以成像該物場於一影像場中；其中投影光學件之裝置長度(B)與物體-影像偏移(dOIS )的比值小於20。
鏡面反射鏡原理的自由度可有利地與具有大物體-影像偏移的投影光學件結合，致使照明光也可被導引通過影像側上的裝置空間需求，而不需要為此導引照明光的額外光學組件，且不需要選擇減少生產量的極端入射角。投影光學裝置長度與物體-影像偏移的比值可以小於15，且可以小於10。
根據本發明第四方面，利用一種具有用於微影之用以照明物場之照明光學件的光學系統達成一開始所提目的，該光學系統：具有一第一傳送光學件，用以導引由一光源發射的照明光；具有一照明預設組合反射鏡，配置在第一傳送光學件下游且具有複數個照明預設微面，利用照明預設組合反射鏡能被照明的一輪廓外形、以及照明預設微面的傾斜角而產生物場之一預設照明；具有一投影光學件，用以成像物場於一影像場中；其中在光源與物場間的照明光學件具有一中間焦點；其中投影光學件之裝置長度(B)與中間焦點-影像偏移(D)的比值小於5。
以投影光學件之裝置長度與中間焦點-影像偏移的此類型比值，亦可確保導引照明光通過影像側上的大裝置空間需求，而不需要為此導引照明光的額外光學組件，且不需要選擇減少生產量的極端入射角。投影光學件之裝置長度與中間焦點-影像偏移的比值可以小於3、小於2、小於1.90、小於1.80、小於1.60，及尤其可以小於1.31。
在影像平面中從影像場中心測量之影像側上的典型裝置空間需求約1 m，此外尤其在照明光學組件的方向中，從垂直於遠離投影光學件的影像平面測量，而且也約1 m。
根據本發明第五方面，利用一種具有用於微影之用以照明物場之照明光學件的光學系統達成一開始所提目的，該光學系統：具有一第一傳送光學件，用以導引由一光源發射的照明光；具有一投影光學件，用以成像物場於一影像場中；其特徵在於：投影光學件之裝置長度(B)與照明光束-影像偏移(E)的比值小於5。
根據第五方面之光學系統的優點對應於上文結合根據第四方面之光學系統所述的優點。在根據第五方面的光學系統中，照明光學件的中間焦點不一定要存在。物場的照明預設設計可不同於根據第四方面之光學系統的照明預設組合反射鏡。投影光學件之裝置長度與照明光束-影像偏移的比值可以小於3、小於2、小於1.90、小於1.80、小於1.60，及尤其可約1.30。
根據第二、第三或第四或第五方面的光學系統可與根據本發明之照明光學件的上述特徵結合，尤其可與關於傳送組合反射鏡的特徵結合。
具有根據本發明之光學系統與光源(尤其是EUV光源)之投影曝光裝置的優點，製造微結構化組件的製造方法具有以下方法步驟：提供一光罩；提供一晶圓，具有一對照明光敏感的塗層；利用根據本發明的投影曝光裝置，將該光罩的至少一部分投影於晶圓上；顯影晶圓上以照明光曝光的感光層。
根據本發明製造之一微結構化或奈米結構化組件對應於上文結合根據本發明之照明光學件與根據本發明之光學系統論述的組件。
在圖1中以縱剖面簡略顯示之用於微影的投影曝光裝置1，其具有光源2，以提供照明光3。該光源為EUV光源，產生波長範圍介於5 nm及30 nm的光。此光源可以是LPP(雷射激發電漿)光源或DPP(放電激發電漿)光源。
使用傳送光學件4以導引始於光源2或由光源2發射的照明光3。這具有集光器5，在圖1中僅針對其反射效果顯示，且具有傳送組合反射鏡6，其詳細說明如下。照明光3的中間焦點5a配置在集光器5與傳送組合反射鏡6之間。在中間焦點5a的區域中，照明光3的數值孔徑為NA=0.182。照明預設組合反射鏡7配置在傳送組合反射鏡6下游且因而在傳送光學件4下游，其亦詳細說明如下。在照明光3的光束路徑中，光罩8配置在照明預設組合反射鏡7下游，且配置在投影曝光裝置1之下游投影光學件10的物體平面9中。下文說明之進一步組態的投影光學件10與投影光學系統在所有情況中為投影物鏡。
為了幫助瞭解位置關係，以下將使用笛卡爾xyz-座標系統。在圖1中，x-方向係延伸垂直於圖式平面且向圖中延伸。在圖1中，y-方向係向右方延伸。在圖1中，z-方向係向下延伸。
光學組件5至7為投影曝光裝置1之照明光學件11的組件。由照明光學件11以界定的方式照明物體平面9中光罩8的物場12。物場12具有弧形或部分圓形輪廓或形狀，且受限於兩個互相平行的弧形物與兩個直邊邊緣，兩個邊緣以長度y0 在y-方向中延伸且在x-方向中彼此具有間隔x0 。長寬比x0 /y0 為13比1。圖1的插入圖顯示物場12的平面圖，未按比例繪製。邊緣形狀或輪廓外形12a為弧形。在替代性且亦可行的物場12中，其輪廓外形為矩形。
在圖1中僅局部及簡略顯示投影光學件10。顯示了投影光學件10中物場側的數值孔徑13與影像場側的數值孔徑14。投影光學件10的進一步光學組件位在投影光學件10中所示光學組件15、16之間，可組態為例如反射EUV照明光3的鏡，在這些光學組件15、16之間導引照明光3。
投影光學件10成像物場12於晶圓19上影像平面18的影像場17中；如同光罩8，晶圓由固持器(未詳細顯示)承載。晶圓固持器的裝置空間需求在圖1中如20顯示為矩形框。裝置空間需求20為矩形，其在x-、y-及z-方向中的範圍取決於其中容納的組件。例如，裝置空間需求20在x-方向中始於影像場17的中心，而在y-方向中具有1 m的範圍。在z-方向中，裝置空間需求20始於影像平面18，亦具有例如1 m的範圍。必須將照明光學件11及投影光學件10中的照明光3導引成在所有情況中被導引通過裝置空間需求20。
傳送組合反射鏡6具有複數個傳送微面21。在根據圖2的縱剖面中，在這些傳送微面21中，簡略顯示一列共九個傳送微面21，這些微面在圖2中從左到右如211 至219 所示。事實上，傳送組合反射鏡具有實質更多複數個傳送微面21，在圖3及4中可以看得更清楚。將傳送微面21分組成複數個傳送微面群組22。為了看得更清楚，在圖4中，加強描繪了這些傳送微面群組22之一的邊緣處。
傳送微面群組22的x/y-長寬比至少與物場12的x/y-長寬比一樣大。在所示組態中，傳送微面群組22的x/y-長寬比大於物場12的x/y-長寬比。傳送微面群組22具有局部圓形彎曲的群組輪廓外形，與物場12的輪廓外形相似。
每個傳送微面群組22以在x-方向中彼此偏移配置的16行配置，每行有七列傳送微面21，在y-方向中彼此緊鄰配置。每個傳送微面21為矩形。在圖4中，尤其顯示傳送微面21一方面在x-方向中及另一方面在y-方向中的x/y-長寬比。實際上，可選擇傳送微面21的x/y-長寬比為1/1。
每個傳送微面群組22造成照明光3的一部分分別完全照明物場12。
如可從圖3看出，總共有六組行，各有數十個微面群組22。如此一行一行地將微面群組22配置成結果實際上完全記錄圖3以環狀距離場所示的照明光束23。
如可從圖4看出，這些傳送微面21在傳送微面21的選定相鄰行中，在y-方向中彼此偏移配置。這在圖4中借助兩行S1及S2加以圖解。在傳送微面群組22的這兩行S1、S2中彼此相鄰的傳送微面21，在所有情況中在y-方向中配置彼此偏移約傳送微面21的一半y-範圍。對其他相鄰行(參見例如，圖4中的行S3與S4)而言，傳送微面群組22在這兩行中彼此相鄰的傳送微面21，在所有情況中配置在y-方向中相對於彼此偏移約傳送微面21的全部y-範圍。由於此偏移，儘管個別傳送微面21之y-範圍的尺寸屬於可操縱的大小，仍可實現傳送微面群組22的預設較大曲率半徑。
傳送微面21定向使得照明預設組合反射鏡7以預設輪廓外形或邊緣形狀24(參見圖5)照明，並預設分配傳送微面21給照明預設組合反射鏡7的照明預設微面25。
在圖2中顯示傳送微面21相對於照明預設微面25的預設分配範例。根據此分配指示在所有情況中分配給傳送微面211 至219 的照明預設微面25。照明微面25由於此分配，從左至右按照256 、258 、253 、254 、251 、257 、255 、252 及259 的順序被照明。
微面21、25的下標6、8及3包括三個照明通道VI、VIII及III，從第一照明方向照明三個物場點26、27、28，在圖2中從左至右編號。微面21、25的下標4、1及7屬於另外三個照明通道IV、I、VII，從第二照明方向照明三個物場點26至28。微面21、25的下標5、2及9屬於另外三個照明通道V、II、IX，從第三照明方向照明三個物場點26至28。
各照明方向分配給：
-　照明通道VI、VIII、III，
-　照明通道IV、I、VII，及
-　照明通道V、II、IX，
在所有情況中的照明方向均相同。因此，分配傳送微面21給照明預設微面25將導致物場的遠心照明。
利用傳送組合反射鏡6及照明預設組合反射鏡7照明物場12係以鏡面反射鏡的方式發生。鏡面反射鏡原理請見US 2006/0132747 A1。
投影光學件10具有物體-影像偏移或物體-影像移位dOIS 為930 mm。此偏移或移位被界定為物場12中心點與影像場17中心點上法線通過物體平面9之穿透點的間隔。具有投影光學件10的投影曝光裝置1具有中間焦點-影像偏移D為1280 mm。此中間焦點-影像偏移D被界定為影像場17中心點與中間焦點5a之法線在影像平面18上穿透點的間隔。具有投影光學件10的投影曝光裝置1具有照明光束-影像偏移E為1250 mm。此照明光束-影像偏移E被界定為影像場17中心點與照明光束3通過影像平面18之穿透區域的間隔。
由於一方面有較大物體-影像偏移dOIS ，且由於較大中間焦點-影像偏移D，或由於較大照明光束-影像偏移E，可以在光源2與傳送組合反射鏡6之間導引照明光3實際上平行於z-方向傳播通過裝置空間20。此照明光導引確保照明光3在組合反射鏡6及7上的較小入射角。傳送組合反射鏡6處的平均入射角為3.5°。照明預設組合反射鏡7處的平均入射角為6.5°。
入射角被界定為照明光3之主要光束在相應反射前後間之角度的一半。主要光束，在此例中為照明光3的光束，使組合反射鏡6、7中使用的反射面中心彼此連接。由於較小入射角，相應地導致組合反射鏡6、7的高反射效能。
除了照明預設組合反射鏡7之照明的輪廓外形24，圖5亦圖解照明預設組合反射鏡7在輪廓外形24內的照明強度分布。圖5以輪廓圖指示此強度分布。反映輪廓外形24的最外圍輪廓對應於照明強度為“100”任意單位。朝向內部的相應相鄰輪廓代表這些具有相同強度負載的位置，其中在所有情況中以數值100遞增的相同單位表示強度。最內部的照明形狀29，大約為美式足球的形狀，對應於數值700的照明強度。輪廓外形24整體具有頂部開口的豆子或腎臟形狀，如原則上結合US 2006/0132747 A1中的鏡面反射鏡照明所解說。
輪廓外形24取決於物場12上所要的照明角分布，並取決於物場12上所要的強度分布。輪廓外形24將隨照明預設組合反射鏡7的照明預設微面25而變化，換句話說，輪廓外形24取決於相應預設值。
利用致動器一方面可傾斜傳送微面21，及另一方面可傾斜照明預設微面25，因此可預設照明光3在物場12上的照明角分布及強度分布。
由照明預設組合反射鏡7以此輪廓外形24照明之物場12的局部圓形形狀，亦相應地向上開啟。因此，利用具有組合反射鏡6、7的鏡面反射鏡配置，一方面藉由照明預設組合反射鏡7能被照明的輪廓外形24，及另一方面利用照明預設微面25的個別傾斜角，產生物場12的預設照明。
圖6顯示具有照明光學件30之投影曝光裝置1的進一步組態，可使用照明光學件30取代照明光學件11以照明物場12。對應於上文參考圖1至5所述組件的組件具有相同的參考數字，因此不再詳細論述。
在照明光學件30中，照明預設組合反射鏡7具有中央通孔31。在光源2與傳送組合反射鏡6之間導引照明光3通過通孔31。傳送組合反射鏡6的傳送微面21(在圖6中未詳細顯示)定向成在傳送微面21後的照明光3，照射於繞著通孔31配置之照明預設組合反射鏡7的照明預設微面25上。照明預設組合反射鏡7的照明與照明微面25的傾斜角進而遠心地照明物場12(如上文結合圖2說明的)。
具有通孔31之照明預設組合反射鏡7的此組態又稱為遮蔽組態。
由於照明預設組合反射鏡7的遮蔽設計，可用組合反射鏡6、7上比照明光學件11更小的平均入射角實現照明光學件30。傳送組合反射鏡6上的平均入射角為0°。照明光學件30之照明預設組合反射鏡7上的平均入射角為6.5°。
中間焦點5a區域中之照明光3的數值孔徑為NA=0.193。
具有照明光學件30與投影光學件10的投影曝光裝置1具有中間焦點-影像偏移D為1070 mm。具有照明光學件30與投影光學件10的投影曝光裝置1具有照明光束-影像偏移E為1030 mm。
下文將借助圖7說明具有照明光學件32之投影曝光裝置1的進一步組態，可使用照明光學件32取代照明光學件11或30以照明物場12。對應於上文參考圖1至6所述組件的組件具有相同的參考數字，因此不再詳細論述。
取代根據圖1之組態的投影光學件10，根據圖7的投影曝光裝置1具有投影光學件33。
除了傳送組合反射鏡6及照明預設組合反射鏡7，照明光學件32還具有鏡34，用來在照明預設組合反射鏡7與物場12之間偏轉照明光3，以掠過入射。
90 mm的投影光學件33具有比投影光學件10小上許多的物體-影像偏移dOIS 。
在根據圖7的組態中，亦以照明光學件32遠心照明物場12。這可藉由組合反射鏡6、7的對應定向與照明來達成。
中間焦點5a區域中之照明光3的數值孔徑為NA=0.167。
具有照明光學件32與投影光學件33的投影曝光裝置1具有中間焦點-影像偏移D為930 mm。具有照明光學件32與投影光學件33的投影曝光裝置1具有照明光束-影像偏移E為1070 mm。
將借助圖8說明具有照明光學件35與投影光學件36之投影曝光裝置1的進一步組態，可使用照明光學件35取代根據圖7的照明光學件32以照明物場12，及可使用投影光學件36取代根據圖7的投影光學件33。對應於上文參考圖1至7所述組件的組件具有相同的參考數字，因此不再詳細論述。
投影光學件36具有入射瞳37，位在照明光3在物場12前方的光束路徑中。
兩個組合反射鏡6、7的微面21、25在照明光學件35中相對於彼此配置成導致照明適於投影光學件36之入射瞳37之此位置的物場12。在此入射瞳37中，照明光束3的橫截面形狀與發散對應於成像光束，可將此成像光束導引於投影光學件36的入射側上。
根據圖8，入射瞳37位在照明預設組合反射鏡7與鏡34之間，用於掠過照明光學件35的入射。在根據圖8的組態中，入射瞳37離物場12的間隔與照明預設組合反射鏡7離物場12的間隔之比值約0.38，換句話說，小於0.50。取決於照明光學件35的組態，此比值基本上小於1，例如，小於0.9、小於0.8、小於0.7或小於0.6。在根據圖8的組態中，入射瞳37與照明預設組合反射鏡7間之間隔大於500 mm，尤其可大於800 mm。
例如，如果以中央瞳遮蔽設計投影光學件36，將出現配置接近物場12的此類型入射瞳37。此類型投影光學的範例請見EP 1 950 594 A1中所述的先前技術。由於照明光學件35具有由組合反射鏡6、7形成之鏡面反射鏡的組態，因此可配置照明預設組合反射鏡7比入射瞳37距離物場12更遠。此舉造成組合反射鏡6、7上小的入射角。在傳送組合反射鏡6上出現平均入射角4.7°。在照明預設組合反射鏡7上出現平均入射角7.5°。儘管有組合反射鏡6、7上的這些小平均入射角，用於掠過入射的鏡34允許照明光3從集光器5經由中間焦點5a朝向傳送組合反射鏡6的入射主方向，其明顯偏離垂直方向。如此確保導引照明光3通過裝置空間20，而不需要投影光學件36具有顯著的物體-影像偏移。
中間焦點5a區域中之照明光3的數值孔徑為NA=0.184。
具有照明光學件35與投影光學件36的投影曝光裝置1具有中間焦點-影像偏移D為880 mm。具有照明光學件35與投影光學件36的投影曝光裝置1具有照明光束-影像偏移E為910 mm。
圖9顯示將根據圖4之配置另外配置為傳送微面38，及將這些傳送微面38另外分組成傳送微面群組39。圖9中，僅一份一份地顯示x-方向中的傳送微面群組39，其x/y長寬比對應於根據圖4之傳送微面群組22的x/y長寬比。對照於傳送微面群組22，傳送微面群組39的設計為矩形。在設計上替代物場12的物場為矩形，其能以這些傳送微面群組39的每一個照明。亦可以矩形傳送微面群組39照明弧形物場12，例如，鏡34因而確保掠過對應之場成形的入射。
以傳送微面38覆蓋傳送組合反射鏡6有如以木瓦覆蓋房子。每個傳送微面群組39具有七列彼此層疊配置且位置彼此緊鄰的傳送微面38。在這些列之間的間隙40持續水平延伸，換句話說，在x-方向中延伸。在各列的一列中相鄰之傳送微面38間的間隙41以相對於y-方向(換句話說，相對於配置傳送微面38的行方向)的角度T延伸。在顯示的組態中，角度T約12°。也可以有其他的間隙角度T，例如，間隙角度T為5°、8°、19°、15°或20°。
個別傳送微面38的x/y長寬比對應於傳送微面群組39的x/y長寬比。但這在根據圖9的視圖中看起來不一樣，因為以極為壓縮的方式顯示在x-方向中的傳送微面38。
根據圖1的組態，投影光學件10的裝置長度B(換句話說，物體平面9與影像平面18間之間隔)與物體-影像偏移dOIS 的比值B/dOIS 約1.8。取決於裝置空間20的大小，亦可使用其他小於20的比值，以導引照明光3通過裝置空間20，例如，比值B/dOIS 為15、12、10、8、6、4或3。也可以有比較小的比值B/dOIS 。
結合圖1、6及7所述之投影光學的裝置長度B(換句話說，物體平面9與影像平面18間之間隔)為1800 mm。
圖10顯示投影光學件42之光學設計的第一組態，可使用投影光學件42取代上文在投影曝光裝置1中簡略說明的投影光學。顯示照明光3之個別成像光束43(始於兩個互相隔開的場點)的路線。亦顯示為成像光束43之一的是中央場點的主要光束，換句話說，場點的主要光束，剛好位在連接物場12或影像場17之角落的對角線交點上。
在投影光學件42中，影像平面18是投影光學件42在物體平面9後的第一場平面。換句話說，投影光學件42沒有中間影像平面。
投影光學件42在影像側上具有數值孔徑0.25。裝置長度B(即在投影光學件42之物體平面9與影像平面18之間的間隔)為1585 mm。
對投影光學件之原則上可行但卻未顯示的組態而言，其中物體平面9配置未平行於影像平面18，總長度B被界定為中央物場點與影像平面的間隔。在亦可行但卻未顯示的投影光學中，具有奇數個鏡，例如具有七個或九個鏡，裝置長度被界定為其中一個鏡與其中一個場平面之間的最大間隔。
投影光學件42的物體-影像偏移dOIS 為1114.5 mm。物體-影像偏移dOIS 在此界定為影像平面18上中央物場點之垂直投影P與中央影像點間的間隔。
在根據圖10的投影光學中，裝置長度B與物體-影像偏移dOIS 間的比值因此約1.42。
在影像平面18中，投影光學件42在y-方向中的場大小為2 mm，及在x-方向中為26 mm，而在物體平面9中，在y-方向中為8 mm及在x-方向中為108 mm。
物場12與影像場17均為矩形。基本上，場亦可為具有對應之xy長寬比的局部環形，換句話說，場亦可存在為彎曲場。
場的y-尺寸亦指定為狹縫高度，及x-尺寸為狹縫寬度。
成像光束43在物場12上(換句話說，在反射遮罩或光罩上)的入射角β為6°。也可以有其他的入射角β。
投影光學件42總共具有六個鏡M1、M2、M3、M4、M5、M6，其編號始於物場12，按照由照明光3照射的順序編號。鏡M3與M6為凹面。鏡M4為凸面。在圖10中，僅顯示鏡M1至M6的反射面，而未顯示所有的鏡本體或相關聯的固持器。
鏡M1至M6由照明光3在所有情況中以入射光譜角照射。此入射光譜角是相應鏡M1至M6上最小入射角αmin 及最大入射角αmax 之間的差。這在圖10中使用倒數第二鏡M5的範例顯示，鏡M5具有投影光學件42的絕對最大入射光譜角。
下表顯示鏡M1至M6的入射光譜角αmax -αmin ：
在圖10顯示的縱剖面中，最小入射角αmin 出現在鏡M5的右邊緣且約14°。圖10中，最大入射角αmax 出現在鏡M5的左邊緣且約24°。鏡M5因此具有入射光譜角為10°。此入射光譜角同時是鏡M1至M6之一者的最大入射角差。投影光學件42之鏡M1至M6的入射角因此實際上專門在某個範圍中波動，其中滿足小角度(0°α7°)的近似值。鏡M1至M6因此在所有情況中在其整個反射面上塗有均勻厚度的反射塗層。
反射塗層尤其是多層塗層，換句話說，也是交替鉬層及矽層的層堆疊，已知用於EUV反射塗層。由於小的最大入射光譜角僅10°，因而確保投影光學件42之鏡M1至M6上的反射率在其整個鏡面上近乎恆定。因此在投影光學件42中不會在相應鏡面上出現不想要的反射路線或不想要的較大變跡(apodisation)。變跡被界定為照明光3在瞳上的強度分布變化。如果照明光3在投影光學件7之瞳平面中的最大強度指定為Imax ，及照明光3在此瞳平面上的最小強度指定Imin ，則舉例來說值
A=(Imax -Imin )/Imax
為變跡的測量值。
鏡M1至M6的至少一者具有反射面，組態為曲面反射面，具有雙錐形基本形狀，且可以下列表面公式描述：
在此例中，x及y指定反射面上的座標，始於座標原點，該點被界定為法線通過反射面的穿透點。此穿透點理論上亦可位在使用的反射面之外。
z指定曲面反射面的箭頭高度。係數cvx與cvy描述曲面反射面在xz-及yz-截面中的曲率。係數ccx與ccy為錐形參數。
曲面公式前面有雙錐形項，後面有係數為aji 的xy-多項式。
鏡M1至M6在投影光學件42中的光學面配置與形狀如以下各表所定。
表1第一欄以數字界定選定的表面。第二欄，給定z-方向中相應表面與相應下一表面的間隔。表1的第三欄給定相應面區域座標系統相對於全域座標系統的y-偏軸。
表1的最後一欄允許分配界定表面給投影光學件42的組件。
表2代表鏡M6(表面2)、M5(表面3)、M4(表面4)、M3(表面5)、M2(表面6)及M1(表面7)之相應曲面反射面上的資料。未給定的係數等於零。此外，其中應用：RDX=1/cvx；RDY=1/cvy。
圖11顯示投影光學件44的進一步組態，可使用投影光學件44取代投影曝光裝置1中的投影光學件42。投影光學件44之對應於上文參考投影光學件42所述組件的組件具有相同的參考數字，因而不再詳細論述。
投影光學件44在影像側上具有數值孔徑0.25。投影光學件44的裝置長度B為1000 mm。投影光學件44的物體-影像偏移dOIS 為656.5 mm。比值B/dOIS 因此約1.52。
最大入射光譜角在投影光學件44亦出現在鏡M5處及在此為12°。圖11中，鏡M5的最小入射角出現在右邊緣且約6°。圖11中，鏡M5上的最大入射角出現在左邊緣且約18°。影像平面18亦為投影光學件44中在物體平面9後的第一場平面。
鏡M1至M6的至少一者在投影光學件44中亦組態為雙錐形曲面反射面。鏡M1至M6在投影光學件44中的光學面配置與形狀如以下各表所定。
表3第一欄以數字界定選定表面。第二欄，給定z-方向中相應表面與相應下一表面的間隔。表3的第三欄給定相應面區域座標系統相對於全域座標系統的y-偏軸。
表3的最後一欄允許分配界定表面給投影光學件44的組件。
表3
表4代表鏡M6(表面2)、M5(表面3)、M4(表面4)、M3(表面5)、M2(表面6)及M1(表面7)之相應曲面反射面上的資料。未給定的係數等於零。此外，其中應用：RDX=1/cvx；RDY=1/cvy。
圖12顯示投影光學件45的進一步組態，可使用投影光學件45取代投影曝光裝置1中的投影光學件42。投影光學件45之對應於上文參考投影光學件42所述組件的組件具有相同的參考數字，因而不再詳細論述。
投影光學件45在影像側上具有數值孔徑0.32。投影光學件45的裝置長度B為1000 mm。投影光學件45的物體-影像偏移dOIS 為978 mm。比值B/dOIS 因此約1.02。
最大入射光譜角在投影光學件45亦出現在鏡M5處及在此為13°。圖12中，鏡M5的最小入射角出現在右邊緣且約9°。圖12中，鏡M5的大入射角出現在左邊緣且約22°。影像平面18亦為投影光學件45中在物體平面9後的第一場平面。
鏡M1至M6的至少一者在投影光學件45中亦組態為雙錐形曲面反射面。
鏡M1至M6在投影光學件45中的光學面配置與形狀如以下各表所定。
表5第一欄以數字界定選定的表面。第二欄，給定z-方向中相應表面與相應下一表面的間隔。表5的第三欄給定相應面區域座標系統相對於全域座標系統的y-偏軸。
表5的最後一欄允許分配界定表面給投影光學件45的組件。
表6代表鏡M6(表面2)、M5(表面3)、M4(表面4)、M3(表面5)、M2(表面6)及M1(表面7)之相應曲面反射面上的資料。未給定的係數等於零。此外，其中應用：RDX=1/cvx；RDY=1/cvy。
圖13顯示投影光學件46的進一步組態，可使用投影光學件46取代投影曝光裝置1中的投影光學件42。投影光學件46之對應於上文參考投影光學件42所述組件的組件具有相同的參考數字，因而不再詳細論述。
投影光學件46在影像側上具有數值孔徑0.35。投影光學件46的裝置長度B為1500 mm。投影光學件46中的物體-影像偏移dOIS 為580 mm。比值B/dOIS 因此約2.59。
最小入射角0.15°與最大入射角23.72°出現在投影光學件46的鏡M5。鏡M5上的入射光譜角因此為23.57°，且是投影光學件46之一個鏡的最大入射光譜角。
投影光學件46在鏡M4與M5之間具有中間影像平面47。這大約出現在導引成像光束43通過鏡M6之處。
投影光學件46之鏡M1至M6的曲面反射面在數學上可用以下等式描述：
其中：
Z是曲面在點x、y的箭頭高度(鏡面深度)(x2 +y2 =r)。
c為常數，對應於對應之非球面的頂點曲率。k對應於對應之非球面的錐形常數。Cj 為單項式Xm Yn 的係數。一般而言，基於投影光學件46中所要的鏡光學性質，決定c、k及Cj 的值。單項式m+n的順序可以視需要而變化。較高階單項式可導致設計具有較佳影像誤差校正的投影光學，但其計算比較複雜。m+n可採用在3與20以上之間的數值。
曲面在數學上亦可用zernike多項式描述，這例如說明於光學設計程式CODE的手冊中。或者，可借助二維樣條曲面描述曲面。此範例為bezier曲線或非均勻有理基本樣條(NURBS)。二維樣條曲面例如可藉由xy-平面中的點網路與相關聯z-值來描述，或藉由這些點及與其有關的梯度來描述。取決於相應的樣條曲面類型，利用網點間之內插，使用例如具有關於其連續性與可辨性之特定性質的多項式或函數，可獲得完全表面。此範例為分析函數。
可從以下各表推論投影光學件46之鏡M1至M6之反射面的光學設計資料。這些表中的第一表針對光學組件的光學面與孔徑光闌，提供頂點曲率(半徑)與間隔數值(厚度)的相應倒數值，其對應於始於物體平面之光束路徑中相鄰元件的z-間隔。第二表提供以上針對鏡M1至M6給定之曲面等式中之單項式Xm Yn 的係數Cj 。Nradius在此為標準化因數。根據第二表，此數量單位也是mm，始於鏡參考設計的相應鏡依此數量離心(Y-離心或Y-偏軸)及旋轉(X-旋轉)。此對應於上述曲面設計方法中的平行位移及傾斜。位移在此發生於y-方向中，而傾斜則繞著x-軸。旋轉角度在此單位為度數。
在圖13，參考數字48代表屬於中央物場點的主要光束。在圖13，物體平面9上的法線以49表示，且延伸通過中央物場點。主要光束48及法線49因此在物體平面9中相交。主要光束48與法線49的間隔沿著物體平面9與影像平面18間之主要光束48的其他光束路徑單調地增加。當主要光束48通過影像平面18(換句話說在中央影像場點中)後，此間隔等於物體-影像偏移dOIS 。在物體平面9與影像平面18間之光束路徑中，主要光束48與法線49之間隔的單調增加，表示沿著光束路徑路線之此間隔在任何地方都不會變小。在投影光學件46中，此間隔持續變大，直到主要光束48照射於最後一個鏡M6為止。此間隔在主要光束48在鏡M6上的照射點與影像平面18之間維持恆定。
為製造微結構化組件，特別是高度集成的半導體組件，例如記憶體晶片，借助於投影曝光裝置1，首先提供光罩8與晶圓19。接著，利用投影曝光裝置1的投影光學，將光罩8上的結構投影於晶圓19的感光層上。藉由顯影感光層，接著在晶圓19上產生微結構，然後從此產生微結構化或奈米結構化組件。
1．．．投影曝光裝置
2．．．光源
3．．．照明光
4．．．傳送光學件
5．．．集光器
5a．．．中間焦點
6．．．傳送組合反射鏡
7．．．照明預設組合反射鏡
8．．．光罩
9．．．物體平面
10、33、36、42、44、45、46．．．投影光學件
11、30、32、35．．．照明光學件
12．．．物場
12a、24．．．輪廓外形
13、14．．．數值孔徑
15、16．．．光學組件
17．．．影像場
18、47．．．影像平面
19．．．晶圓
20．．．裝置空間需求
21、211 至219 、38．．．傳送微面
22、39．．．傳送微面群組
23．．．照明光束
25、251 至259 ．．．照明預設微面
26、27、28．．．物場點
29．．．最內部的照明形狀
31．．．中央通孔
34、M1-M6．．．鏡
37．．．入射瞳
40、41．．．間隙
43．．．成像光束
48．．．主要光束
49．．．法線
dOIS ．．．物體-影像偏移
B．．．裝置長度
D．．．焦點-影像偏移
E．．．照明光束-影像偏移
I-IX．．．照明通道
P．．．垂直投影
S1、S2．．．行
T．．．角度
αmax ．．．最大入射角
αmin ．．．最小入射角
β．．．入射角
本發明組態將借助圖式詳細說明，其中：
圖1以縱剖面簡略顯示用於EUV微影的投影曝光裝置，具有照明光學件與投影光學件；
圖2亦以縱剖面簡略顯示根據圖1之照明光學件中選定個別光束的光束路徑，始於中間焦點直到配置於投影光學件物體平面中的光罩；
圖3以允許查看傳送組合反射鏡之傳送微面分布的視圖顯示照明光學件的傳送組合反射鏡；
圖4顯示圖3在若干傳送微面群組區域中的詳細放大圖，群組中每個照明光造成完全照明投影光學件物體平面中的物場；
圖5顯示照明光學件中配置在傳送微面下游的照明預設組合反射鏡上，照明光強度分布的輪廓圖；
圖6以類似於圖1的視圖顯示EUV投影曝光裝置的進一步組態；
圖7以類似於圖1的視圖顯示EUV投影曝光裝置的進一步組態；
圖8以類似於圖1的視圖顯示EUV投影曝光裝置的進一步組態；
圖9以比圖4再度放大的視圖顯示傳送組合反射鏡之進一步組態的複數個傳送微面群組，該等群組導引照明光以完全照明物場，以細節顯示各傳送微面群組；
圖10舉例顯示含有通過以上所示投影曝光裝置之投影光學件組態之成像光束路徑的縱剖面；及
圖11至13顯示以上所示投影曝光裝置組態之投影光學件的進一步組態。
3．．．照明光
5a．．．中間焦點
6．．．傳送組合反射鏡
7．．．照明預設組合反射鏡
8．．．光罩
12．．．物場
212 -219 ．．．傳送微面
251 -259 ．．．照明預設微面
26、27、28．．．物場點
I-IX．．．照明通道

Claims (18)

  1. 一種用於微影之照明光學件，用以照明一物場，該照明光學件包含：一第一傳送光學件，用以導引由一光源發射的照明光；一照明預設組合反射鏡(facet mirror)，在該第一傳送光學件之下游且具有複數個照明預設微面(facets)，利用該照明預設組合反射鏡之能被照明的一輪廓外形、以及該等照明預設微面的多個個別傾斜角而產生該物場之一預設照明；其特徵在於，將該第一傳送光學件及該照明預設組合反射鏡配置成導致該物場的一遠心照明。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學件，其中在一光源配置及該物場之間最多三個反射組件。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之照明光學件，其中該第一傳送光學件具有一傳送組合反射鏡，在該照明光之光束路徑中配置在該照明預設組合反射鏡之上游且具有複數個傳送微面，該等傳送微面係定向成，以適於該物場之輪廓之預設輪廓外形以及一預設分配至該等照明預設微面，來照明該照明預設組合反射鏡。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之照明光學件，其中將該等傳送微面分組成複數個傳送微面群組，其中該等傳送微面群組之一在每個情況中導引照明光以完全照明該物場。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之照明光學件，其中該等傳送微面群組具有一群組輪廓外形，在幾何形狀上與該物場的一輪廓外形相似。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之照明光學件，其中形成一傳送微面群組的該等傳送微面配置於複數行中，在每一該行中，複數個傳送微面係按一行方向連續配置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之照明光學件，其中相鄰行具有傳送微面沿著該行方向相對於彼此偏移配置。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之照明光學件，其中該等傳送微面彼此按多個間隙隔開，該等間隙相對於該行方向按一角度延伸，該角度不同於零。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之照明光學件，其中該照明預設組合反射鏡具有一通孔，且該光源所發射之該照明光被導引通過該通孔然後被該傳送組合反射鏡與該照明預設組合反射鏡反射。
  10. 一種光學系統，具有如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之照明光學件，及具有用以成像該物場於一影像場中之一投影光學件。
  11. 一種光學系統，包含：用於微影之一照明光學件，用以照明一物場；一第一傳送光學件，用以導引由一光源發射的照明光；一照明預設組合反射鏡，配置在該第一傳送光學件下游且具有複數個照明預設微面，利用照明預設組合反射鏡之能被照明的一輪廓外形、以及該等照明預設微面的多個傾斜角而產生該物場之一預設照明； 一投影光學件，用以成像該物場於一影像場中；其特徵在於：該投影光學件的一入射瞳配置在該照明預設組合反射鏡與該物場之間或在該物場後；其中該第一傳送光學件及該照明預設組合反射鏡係配置成導致適於該投影光學件之該入射瞳的該物場之一照明，當該等照明預設微面具有一第一組傾斜角時，該等照明預設微面產生該照明光於該物場上的一第一強度分布，以及當該等照明預設微面具有不同於該第一組傾斜角之一第二組傾斜角時，該等照明預設微面產生該照明光於該物場上的一第二強度分布，其不同於該照明光於該物場上的該第一強度分布。
  12. 如申請專利範圍第11項之光學系統，其中該入射瞳與該物場的一間隔以及該物場與該照明預設組合反射鏡的一間隔之間的一比值小於0.9。
  13. 一種光學系統，包含：用於微影之一照明光學件，用以照明一物場；一第一傳送光學件，用以導引由一光源發射的照明光；一照明預設組合反射鏡，配置在該第一傳送光學件下游且具有複數個照明預設微面，利用該照明預設組合反射鏡之能被照明的一輪廓外形、以及該等照明預設微面的多個傾斜角而產生該物場之一預設照明：一投影光學件，用以成像該物場於一影像場中；特徵在於，該投影光學件之一裝置長度與一物體-影像偏移之間的一比值小於20。
  14. 一種光學系統，包含：用於微影之一照明光學件，用以照明一物場；一第一傳送光學件，用以導引由一光源發射的照明光；一照明預設組合反射鏡，配置在該第一傳送光學件下游且具有複數個照明預設微面，利用該照明預設組合反射鏡之能被照明的一輪廓外形、以及該等照明預設微面的多個傾斜角而產生該物場之一預設照明；一投影光學件，用以成像該物場於一影像場中；其中在該光源與該物場之間的該照明光學件具有一中間焦點；其特徵在於該投影光學件之一裝置長度與一中間焦點-影像偏移之間的一比值小於5。
  15. 一種光學系統，包含：用於微影之一照明光學件，用以照明一物場；一第一傳送光學件，用以導引由一光源發射的照明光；一投影光學件，用以成像該物場於一影像場中；其特徵在於該投影光學件之一裝置長度與一照明光束-影像偏移之間的一比值小於5。
  16. 一種投影曝光裝置，包含：如申請專利範圍第10至15項中任一項所述之光學系統；以及一光源。
  17. 一種用於製造一微結構化組件的方法，包含以下步驟：提供一光罩；提供一晶圓，具有對照明光敏感的一塗層， 利用如申請專利範圍第16項所述之投影曝光裝置，將該光罩的至少一部分投影於該晶圓上，顯影該晶圓上以該照明光曝光的感光層。
  18. 一種利用如申請專利範圍第17項所述之方法製造的組件。
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