TWI691797B - 投影微影的照明光學裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種照明光學裝置(1)，用於投影微影蝕刻來照明一物場(8)，其中可配置要成像的一物體(12)。該物場(8)具有沿著一物體位移方向(y)的一掃描長度(y0)。該照明光學裝置具有兩琢面鏡(6,7)，用於反射引導照明光(3)朝向該物場(8)。該第二琢面鏡(7)的第二琢面(25)用於將一個別照明光部分光束引導進入該物場(8)，該第二琢面鏡(7)位於距離與該第二琢面鏡(7)最緊密相鄰的該照明光學裝置(11)的一光瞳平面(12b)一光瞳距離(PA1+PA2)之處，該等第二琢面配置在一網格中，其中由該光瞳距離(PA1+PA2)以及由該掃描長度(y0)預定義該網格的至少一個網格常數。這產生盡可能均勻照明預定義光瞳區段的一照明光學裝置。

Description

投影微影的照明光學裝置
本發明係關於用於投影微影的照明光學裝置，更進一步，本發明係關於包含這種照明光學裝置的一光學系統、包含這種照明光學裝置的一照明系統、包含這種光學系統的投影曝光裝置、用於產生一微結構或奈米結構組件的方法以及該方法產生的一組件。
一照明光學裝置包含一傳輸光學裝置，以及從WO 2010/099807 A1和US 2006/0132747 A1已知，位於下游的至少一個照明預定琢面反射鏡。
本發明的目的之一在於一種前述技術領域中提及的那種照明光學裝置，使得該照明光學裝置的預定光瞳區段照明盡可能均勻。
上述目的的實現可根據本發明依照藉由包含如申請專利範圍第1項所述之特點的一照明光學裝置之第一態樣，以及依照藉由包含如申請專利範圍第2項所述之特點的一照明光學裝置之第二態樣。
根據本發明吾人了解，依照規定限制值的一光瞳照明導致該入射光瞳之照明光瞳區域特別均勻。被照明的光瞳區域可受有限的照明亮 度完整照射，也就是說無間隙，該亮度為照射該光瞳區域的平均照明亮度(mean illumination intensity)之至少10%。此下限值也可大於10%，例如20%、30%、40%或50%。當被照明的光瞳區域內留有間隙，而這些間隙會受到為至少平均照明亮度的10%之有限照明亮度所照射，則這些間隙可顯著小於該照明光瞳區域的10%，例如8%、5%、3%、2%或1%。針對要照明的物體，以一掃描整合方式產生的該入射光瞳之照明亮度分佈可具有光瞳區域，而該些光瞳區域可透過多於一個的第二琢面來照明，例如透過兩個第二琢面或透過三個第二琢面。這也有利於入射光瞳的照明光瞳區域之同質化。憑藉著該照明光學裝置以及一對應光源，一照明系統可以掃描整合方式在要照明的該預定光瞳區域上產生一同質照明的光線，而與預定值的偏差小於一公差值。
如申請專利範圍第2項之照明光學裝置特別適合於微影蝕刻投影曝光。此照明光學裝置的優點對應至上面已經解釋的優點。該第二琢面鏡的該等第二琢面配置之網格常數(grid constant)首先取決於該第二琢面鏡與和其相鄰的該光瞳平面間之一光瞳距離，然後取決於一掃描長度，也就是說該物體位移方向(displacement direction)內該物場的範圍，導致該光瞳平面內照明同質化最佳化。結果為對應改善的物體照明，這對於該投影曝光期間的一結構解析度有正面影響。在此案例中，該配置的網格常數並非嚴格恆定，以便因為不同空間光束引導幾何(guiding geometry)將光學邊界情況列入考量，讓該照明光分光束沿著照明通道，而照明通道係透過個別地引導一照明光分光束的該等兩琢面反射鏡之該等琢面所預先定義出。該等網格常數的選擇取決於該光瞳距離以及該掃描長度，而導致經由於該物場從一個照明光部分光束位移至另一個照明光部分光束，因為一物體點照明期間的轉變而減少照明不均勻性。因此即使一物體點由不同照明光分光束所照射，並且在其位移通過該物場期間具有相同照明方向，則可達成同質化。因此，當整個物場都獲得均勻照明時，不會干擾透過該不同照明光 分光束的一部分場照明。該光瞳距離代表一方面配置在該光瞳平面內的入射光瞳與另一方面該第二琢面反射鏡之間的一光路徑測量值。
如申請專利範圍第3至8項之網格配置(grid arrangement)特別適合。在如申請專利範圍第4項之配置案例中，可實施為特別是該網格常數一半的位移，其導致特別優良的同質化。如申請專利範圍第6項之笛卡爾網格(Cartesian grid)，相鄰行可相對於彼此位移半個網格常數。相鄰行也相對於彼此位移，例如位移三分之一或小於網格常數一半的不同因數。超過一個如申請專利範圍第8項之網格常數可考慮將該物場成像至一像場的投影光學裝置之不同成像掃描。
上述兩態樣的照明光學裝置之特色可用任何所要方式彼此結合。
如申請專利範圍第9項的照明系統之優點、如申請專利範圍第10項的光學系統之優點、如申請專利範圍第11項的投影曝光裝置之優點、如申請專利範圍第12項的生產方法之優點以及如申請專利範圍第13項的微結構或奈米結構之優點，對應至上面已經參考該照明光學裝置所解釋之優點。
所產生的組件可為半導體元件，尤其是微晶片、特別是記憶體晶片。
1‧‧‧投影曝光裝置
2‧‧‧光源
3‧‧‧照明光
3i‧‧‧照明光部分光束
4‧‧‧轉換光學裝置
5‧‧‧收集器
5a‧‧‧中間焦點
6‧‧‧轉換琢面鏡
7‧‧‧照明預定義琢面鏡
8‧‧‧物場
8a‧‧‧邊界形狀
9‧‧‧物面
10‧‧‧下游投影光學裝置
11‧‧‧照明光學裝置
12‧‧‧遮罩
12a‧‧‧入射光瞳
12b‧‧‧光瞳平面
13‧‧‧物場側數值孔徑
14‧‧‧像場側數值孔徑
15‧‧‧光學組件
16‧‧‧光學組件
17‧‧‧像場
18‧‧‧成像平面
19‧‧‧晶圓
20‧‧‧結構空間需求
21‧‧‧轉換琢面
25‧‧‧照明預定義琢面
25I-25IV‧‧‧第二琢面
26‧‧‧半圓形面區域
27‧‧‧半圓形面區域
27a‧‧‧遠場
27b‧‧‧個別反射鏡區塊
28‧‧‧轉換琢面群組
28a‧‧‧區塊內部空間
31‧‧‧照明極
32‧‧‧照明極
33‧‧‧邊緣
34‧‧‧光瞳桿
34I-34IV‧‧‧光瞳桿
35‧‧‧部分場
211-219‧‧‧轉換琢面
251-259‧‧‧照明預定義琢面
下面將參考圖式來更詳細說明本發明的示範具體實施例，其中：圖1顯示用於EUV微影蝕刻，包含一光源、一照明光學裝置以及一投影光學裝置的投影曝光裝置之子午線剖面細部圖；圖2顯示根據圖1中該照明光學裝置的一光瞳照明單元之內，從一照明或物場區域內一中間焦點通過配置在該投影光學裝置的該光學平 面內之遮罩看過去，照明光線的選取個別射線之光束路徑中子午線剖面圖解視圖；圖3顯示該照明光學裝置的轉換琢面反射鏡，該琢面反射鏡配置在一場平面內；圖4顯示來自圖3的放大示意部分，其例示將該轉換琢面反射鏡細分成個別反射鏡區塊，並且標示出照明區段在構成虛擬琢面群組或個別反射境群組的該轉換琢面反射鏡上之分配，透過照明通道指派位於該照明光學裝置的下游一照明預定義琢面鏡的照明預定義琢面給該虛擬琢面群組或該個別反射境群組，其中透過兩琢面反射鏡設定該x雙極照明設定；圖5顯示該照明光學裝置的該照明預定義琢面反射鏡之平面圖，該琢面反射鏡配置在距離該照明光學裝置的一光瞳平面一距離之位置上；圖6圖解顯示在使用根據圖1和圖2中該照明光學裝置具有依照明預定義琢面反射鏡配置在距離該照明光學裝置的一光瞳平面一距離之位置上的y雙極照明設定案例中，一掃描整合光瞳亮度分佈之平面圖；圖7圖解顯示該物場的示意部分，該物場透過在根據圖6中該照明設定案例中的一照明預定義琢面來照明；圖8顯示來自根據圖5中該照明預定義琢面的一琢面配置之放大摘要，其中以六角形方式配置照明預定義琢面；圖9顯示根據圖8中該照明預定義琢面的配置之放大圖，其中該等照明預定義琢面為藉由不同虛線顯示的高亮線條；圖10顯示來自使用根據圖8和圖9中該照明預定義琢面配置的一掃描整合光瞳亮度分佈之示意部分；圖11顯示來自一照明預定義琢面反射鏡進一步具體實施例的一琢面配置之放大示意部分，其中照明預定義琢面以笛卡爾位移配置來呈現，其中此笛卡爾配置線條的該等照明預定義琢面個別地都相對於該等 照明預定義琢面，繞著此配置的相鄰行，位移該笛卡爾配置的網格常數之一半；圖12顯示根據圖11中該照明預定義琢面的配置之放大圖，其中該等照明預定義琢面為藉由不同虛線顯示的高亮線條；圖13顯示來自使用根據圖11和圖12中該照明預定義琢面配置的一掃描整合光瞳亮度分佈之摘要；圖14顯示來自一照明預定義琢面鏡進一步具體實施例的一面配置之放大示意部分，其中顯示照明預定義琢面在笛卡爾配置當中往一物體位移方向旋轉45°；圖15顯示根據圖14中該照明預定義琢面的配置之放大圖，其中該等照明預定義琢面為藉由不同虛線顯示的高亮線條；圖16顯示來自使用根據圖14和圖15中該照明預定義琢面配置的一掃描整合光瞳亮度分佈之示意部分；圖17顯示來自一照明預定義琢面鏡進一步具體實施例的一面配置之放大示意部分，其中顯示照明預定義琢面在笛卡爾配置當中並未相對於一物體位移方向旋轉；以及圖18和圖19顯示該照明預定義琢面鏡具有超過一個網格常數，換言之就是具有兩個網格常數，的進一步具體實施例之照明預定義琢面中一笛卡爾配置範例。
圖1內詳細例示並於子午線剖面中，用於微影蝕刻的投影曝光裝置1具有一光源2用於照明光3。光源2為一EUV光源，產生波長範圍介於5mm與30mm之間的光線。此可為LPP(雷射產生電漿)光源、DPP(放電產生電漿)光源或同步輻射型光源，例如自由電子雷射(FEL，free electron laser)。
為引導照明光3，從光源2開始，使用一轉換(transfer)光學裝置4。後者具有一收集器5(在圖1內只有例示其反射效果)，以及具有一轉換琢面反射鏡6，底下有更詳細說明並且也指定為第一琢面反射鏡或為場琢面反射鏡。照明光3的一中間焦點5a配置在收集器5與轉換琢面反射鏡6之間。在中間焦點5a區域內照明光3的數值孔徑為例如NA=0.182。一照明預定義琢面反射鏡7(也指定為第二或後續琢面鏡並且底下有更詳細的解說)位於轉換琢面反射鏡6的下游，如此就是轉換光學裝置4的下游。光學組件5至7為投影曝光裝置1的照明光學裝置11之組件。
轉換琢面反射鏡6配置在照明光學裝置11的一場平面內。
照明光學裝置11的照明預定義琢面反射鏡7配置在距離照明光學裝置11的光瞳平面一段距離之位置上。這種配置也指定為鏡面反射器(specular reflector)。
一遮罩12位於照明光3的光束路徑內照明預定義琢面反射鏡7之下游內，該遮罩配置在投影曝光裝置1的一下游投影光學裝置10之物面9之內。投影光學裝置10為一投影透鏡。照明光學裝置11以定義的方式，用以照明物面9內遮罩12上的一物場8。物場8同時構成照明光學裝置11的一照明場。一般而言，以物場8可配置在該照明場內的方式來形成該照明場。
照明預定義琢面反射鏡7，像是轉換琢面反射鏡6，為照明光學裝置11的一光瞳照明單元之組件，並且用來以具有預定光瞳亮度分佈的照明光3，來照明投影光學裝置10的一光瞳平面12b內的入射光瞳12a。投影光學裝置10的入射光瞳12a可配置在物場8的該照明光束路徑上游內或物場8的下游內。圖1顯示其中入射光瞳12a配置在物場8的該照明光束路徑下游內之案例。第二琢面反射鏡7與光瞳平面12b之間的光瞳距離PA在此案例內為第二琢面反射鏡7與物面9之間的z距離PA1和物面9與光瞳平面12b之間的z距離PA2之總和。如此：PA=PA1+PA2。該光瞳距 離PA係在該光束方向內測量得出。該光瞳距離的測量先從入射光瞳12a的z座標開始，此後指定為zEP，然後第二琢面反射鏡7的z座標，此後指定為zSR，個別地都從物面9起(z=0)。
為了幫助呈現位置關係，此後都使用笛卡爾xyz座標系統。該x方向垂直於圖1繪圖平面，該y方向朝向圖1右方，該z方向朝向圖1下方。圖式內使用的座標系統將x軸線繪製成彼此平行。在考量之下，該座標系統的z軸線方向遵循圖式之內照明光3的個別主要方向。
物場8具有弓形或部分圓形的形狀，並且由兩相互平行的圓弧以及兩直線邊緣所界定，其中該等邊緣往該y方向具有長度y0，並且往該x方向彼此相距一距離x0。長寬比x0/y0為13比1。圖1內的插圖顯示物場8的平面圖，此圖並未依照比例。一邊界形狀8a為弓形(arcuate)。在替代與可能的物場8內，該邊界形狀為矩形，具有長寬比x0/y0。
在圖1內只詳細顯示一部分的投影光學裝置10。例示投影光學裝置10的一物場側數值孔徑13以及一像場側數值孔徑14。在投影光學裝置10的所指示出的光學組件15、16之間(該等組件可具體實施為例如反射EUV照明光3的反射鏡)，可有另外的投影光學裝置10之光學組件(圖1內未顯示)，用於引導光學組件15、16之間的照明光3。
投影光學裝置10將物場8成像至一晶圓19上一成像平面18內一像場17之內，該晶圓，如同遮罩12，由一固定器所承載(未列出更具體細節)。該遮罩固定器與該晶圓固定器都可藉由對應的位移驅動器，往該x方向與該y方向位移。晶圓固定器的結構空間需求在圖1內20上例示為矩形方塊，結構空間需求20為矩形，而往x、y和z方向的範圍則取決於其中要容納的組件。結構空間需求20具有例如從像場17的中央開始，往x方向和y方向延伸1m。在z方向內也一樣，結構空間需求20從成像平面18開始，延伸例如1m。必須在照明光學裝置11與投影光學裝置10內引導照明光3，如此引導通過結構空間需求20。
轉換琢面反射鏡6具有多個轉換琢面21，也稱為第一琢面。轉換琢面反射鏡6可具體實施為一MEMS反射鏡。轉換琢面21為單獨反射鏡，可在至少兩傾斜位置之間切換並且具體實施為微反射鏡。轉換琢面21可具體實施為微反射鏡，可受到驅動而往彼此垂直的兩個旋轉軸傾斜。
從該單獨反射鏡或轉換琢面21，在根據圖2的yz截面圖內圖解例示總共九個轉換琢面21的線，在圖2內該等轉換琢面由左至右的索引編號為211至219。實際上，轉換琢面反射鏡6具有更多轉換琢面21。轉換琢面21分成複數個轉換琢面群組，圖2內並未詳細例示(在此方面，請特別參閱圖4)。這些轉換琢面群組也指定為單獨反射鏡群組、虛擬場琢面或虛擬琢面群組。
為了照明物場8之一部分或全部，每一該等轉換琢面群組都透過一照明通道引導照明光3一部分。透過該照明通道以及透過該照明通道引導的一照明光部分光束3i(參閱例如圖8)，則正好只有一個照明預定義琢面反射鏡7的照明預定義琢面25被指派至單獨反射鏡群組或轉換琢面群組之一者。原則上，每一照明預定義琢面25都可由複數個單獨反射鏡建構而成。照明預定義琢面25此後也稱為第二琢面。
針對轉換琢面反射鏡6與投影光學裝置10的可能具體實施例之進一步細節，請參閱WO 2010/099 807 A。
至少某些照明預定義琢面25只照明物場8的一部分區域或一部分場。該等物場相當個別地成形，並取決於物場8內所要的照明方向分佈(光瞳形狀)，也就是說該照明設定。因此照明預定義琢面25會由非常不同形狀的虛擬場琢面所照射，其形狀精準對應至要照明的個別部分場的形狀。再者，每一照明預定義琢面25都根據物場8的位置，對於該光瞳的不同區域做出貢獻。
照明預定義琢面反射鏡7可具體實施為一MEMS反射鏡，尤其是若每一照明預定義琢面25都由複數個單獨反射鏡所建構時。照明預 定義琢面25為可在至少兩傾斜位置之間切換的微反射鏡。照明預定義琢面25具體實施為微反射鏡，其可受驅動而繞著兩相互垂直的傾斜軸連續並獨立傾斜，也就是說可定位(position)至多個不同傾斜位置。
圖2內例示預定指派一個單獨轉換琢面21至照明預定義琢面25的範例。分別指派至轉換琢面211至219的照明預定義琢面25會根據此指派來編號，根據此指派以256、258、253、254、251、257、255、252和259的順序，由左至右照明該等照明預定義琢面25。
琢面21、25的索引號6、8和3包含三個照明通道VI、VIII和III，照明三個物場點OF1、OF2、OF3，在圖2內往第一照明方向由左至右編號。琢面21、25的索引號4、1和7屬於三個另外的照明通道IV、I、VII，往第二照明方向照明三個物場點OF1至OF3。琢面21、25的索引號5、2和9屬於三個另外的照明通道V、II、IX，往第三照明方向照明三個物場點OF1至OF3。
個別指派給- 照明通道VI、VIII、III，- 照明通道IV、I、VII，以及- 照明通道V、II、IX的照明方向都一樣。指派轉換琢面21至照明預定義琢面25使得物場8的遠心照明造成如圖所示的照明範例。
透過轉換琢面反射鏡6與照明預定義琢面反射鏡7的物場8之照明可用鏡面反射器的方式來實施，該鏡面反射器的原理可由US 2006/0132747 A1得知。
圖3顯示轉換琢面反射鏡6的平面圖。轉換琢面反射鏡6上轉換琢面21的數量相當多，因此圖3內並未逐一顯示出轉換琢面21。轉換琢面21配置在兩個大約半圓形面區域26、27的區塊內，由照明光3的遠場27a(參閱圖1)所照明。
圖4為圖3的局部示意，顯示將轉換琢面反射鏡6細分成複數個個別反射鏡區塊27b，每一區塊都具有平行四邊形的邊緣輪廓。每一個別反射鏡區塊27b都具有大約40 x 40個個別反射鏡21。圖4更進一步顯示轉換琢面21至轉換琢面群組28的分配，也就是說虛擬場琢面。利用將該等個別反射鏡21傾斜至一預定傾斜位置，可執行將轉換琢面反射鏡6的該等轉換琢面或個別反射鏡21分成轉換琢面群組或個別反射鏡群組28。一個個別反射鏡群組28中該等個別反射鏡的傾斜位置彼此通常相當類似，而與屬於其他個別反射鏡群組28中相鄰個別反射鏡21的傾斜位置通常比較不同。轉換琢面群組28個別地都透過照明預定義琢面反射鏡7成像至物場8。轉換琢面群組28的個別一者之所有轉換琢面21都照明一個並且為同一個照明預定義琢面25。
根據圖4，用轉換琢面群組28佔據轉換琢面反射鏡6係被設計以為了含特定照明設定的照明光學裝置11之照明光瞳，也就是說係為了該照明光瞳內照明光的特定、預定亮度分佈。
這種照明設定的一個範例為雙極(dipole)照明設定。在照明光學裝置11的光瞳平面內，在這種照明設定的案例中，呈現在一光瞳座標σx/y內彼此相隔的兩照明光瞳區域。
在根據圖4的佔據案例中，轉換琢面群組28主要為矩形。
多個個別反射鏡群組28將轉換琢面反射鏡6位置上EUV照明光3的遠場27a覆蓋超過80%。不過也可覆蓋超過85%、超過90%或甚至更高覆蓋率。
在圖4內，轉換琢面21具有平行四邊形的形狀，如同個別反射鏡區塊27b，與該掃描方向垂直切入。轉換琢面21坐落在面承載組件上，形成個別反射鏡區塊27b。該等個別反射鏡區塊27b的區塊內部空間28a可繪示為圖4內水平與傾斜方向內無轉換琢面21的寬白條。該等區塊 內部空間28a具有較大範圍，大於該等個別反射鏡區塊27b之一者內彼此相鄰並排的兩個別反射鏡21間之反射鏡內部空間。轉換琢面群組28由具有多邊形漸進過程的邊界線所繪示識別，該轉換琢面群組28通常延伸通過複數個個別反射鏡區塊27b。針對該預定照明設定，轉換琢面群組28主要大致為矩形或梯形，並且在相鄰轉換琢面群組28之間只具有未使用個別反射鏡21之非常小的間隙。需說明的是，該等個別轉換琢面群組28之間的間隙在圖4內例示係不符實際比例大小。該等間隙相對於整個面承載組件的面積之面積比小於10%。
該等轉換琢面群組28用來照明一矩形物場8。該等照明預定義琢面25用來反射、重疊引導照明光3的部份光束朝向物場8。個別照明預定義琢面25在照明預定義琢面反射鏡7上的位置，預定義出用於物場8的該等場點之照明方向。轉換琢面群組28的x延伸代表個別轉換琢面群組28的影像往該x方向最大覆蓋整個物場8。轉換琢面群組28的y延伸也相同。從根據圖4的放大示意部分可觀察到，有許多轉換琢面群組28的x延伸小於最大可能x延伸，如此該x維度內物場8中該等轉換琢面群組28的影像只照明物場8的一部分。
根據藉由照明光學裝置11預定義的該照明設定，對於每一照明預定面25，也就是說對於每一照明通道，都存在物場8的最大部分區域或部分場，而該物場8由該已知照明通道從要預定義的照明設定內含的方向來照明。此最大部分場大小可達到整個物場8的大小，但是特別在該x方向內，也可小於物場8的x延伸。
圖5顯示照明預定義琢面反射鏡7的平面圖。照明預定義琢面25為圓形，並且以六角緊密靠近方式排列在照明預定義琢面反射鏡7的載體上(未特別詳細繪示)。在照明預定義琢面反射鏡7的載體上照明預定義琢面25此配置的邊緣輪廓，偏離該圓形並且為例如體育場形狀(stadium shape)。
圖6顯示照明光學裝置11的一照明光瞳12a之一般照明，該光瞳與投影光學裝置10的該入射光瞳一致，並且據此配置在物場8下游照明光3的該光束路徑中光瞳平面12b內(參閱圖1)。指派給物場尺寸x、y的光瞳尺寸σx、σy跨越光瞳12a。
圖6顯示具有照明極31、32的一y雙極照明設定。由光瞳12a由兩照明極31、32所組成的總區域之比例，可給定光瞳12a的填滿程度。在此案例中，由個別照明極31、32的邊緣33所界定之區域用來當成個別照明極31、32的區域。每一照明極31、32都具有雙凸透鏡形(biconvex-lens-shaped)截面，在光瞳12a的中央σx座標區域內具有一最大σy延伸Σy。在此最大範圍Σy的區域內，大約五個光瞳桿(rod)34沿著該σy維度相鄰並排(也就是說光瞳12a使用照明光3的個別桿形照明)貢獻至該物場照明。因此在掃描整合方式中，一物場點「看見」照明光3來自照明方向，這對應至光瞳12a內該指派光瞳桿34的位置。
圖6例示照明極31、32之內的一掃描整合照明亮度。此處考慮在遮罩12往該y方向掃描通過物場8期間，照射遮罩12上特定點的該照明亮度。該y方向也指定為掃描方向或物體位移方向。此掃描整合照明亮度沿著光瞳子結構或子光瞳區，以光瞳桿34的形式分佈在光瞳12a內，其中該光瞳桿34在該光瞳維度σy內的延伸要大於該光瞳維度σx。該光瞳維度σy內光瞳桿34的延伸取決於首先是入射光瞳12a與接著是第二琢面反射鏡7的z座標倒數值間之差異，也就是說取決於因數(1/zEP-1/zSR)。因此上面解釋的變數PA1和PA2會影響此因數。此外，該光瞳維度σy內光瞳桿34的延伸取決於該物場的y延伸，也就是說該掃描長度y0。
在光瞳桿34之間，照明光3不會照射光瞳12a，如從一個場高(field height)的方向看起來，也就是說物場8的一個x座標方向。圖6內例示用於光瞳12a的該掃描整合照明亮度照射一物場點，其上以固定x座標往y方向掃描通過物場8。針對沿著橫越掃描方向x的物場點，此造成 光瞳桿34於光瞳維度σx遷移。若在物場8內假想遷移期間以固定y座標沿著x方向考慮光瞳12a，這造成光瞳桿34於σx遷移，其遷移速度首先取決於物場8內的x遷移速度，然後取決於照明預定義琢面反射鏡7與該光瞳平面間之距離。在此案例中，也可發現光瞳桿34的這種「σx遷移」並未發生之配置。只要這種「σx遷移」發生，與σx照明亮度分佈有關的該物場之照明在所有x物體座標內並不一致。
光瞳桿34的σx延伸係光源2或中間焦點5a的一般大小。遮罩12上的固定點「看見」該x方向內，第二琢面25上次要光源的x範圍。在該y方向內，遮罩12上的固定點看見理想狀態下該次要光源往y方向的範圍之卷積(convolution)，用一矩形函數代表沿著該掃描方向y的光瞳遷移。藉由第二琢面25配置的對應座標，將往該掃描方向的該光瞳遷移規模列入考慮，如此在結果光瞳桿34之間，在入射光瞳12a的所要照明區域之內產生最小可能間隙。結果尤其是該光瞳相關於遮罩12上不同x座標的些微變化。因為此入射光瞳12a的同質化，在往x方向的y掃描期間，可衰減或甚至完全抑制入射光瞳12a內照明光3亮度分佈的遷移效果。
每一光瞳桿34都由正好一個照明光照明通道至屬於正好一個轉換琢面群組28以及正好一個照明預定義琢面25所照明。光瞳12a內光瞳桿34的σx/σy網格配置對應至照明預定義琢面反射鏡7上照明預定義琢面25的x/y網格配置。
在光瞳12a的照明根據圖6之示例中，σy座標方向內的所有光瞳桿34係遠離光瞳桿34靠近照明極31、32的邊緣33，而都具有相同長度。
圖7圖解顯示一部分場35，其透過正好一個光瞳桿34的照明通道來照明。圖7內用點虛線方式表示物場8。物場8之內部分場35的邊界用虛線表示。部分場35具有x延伸xF1以及y延伸yF1，而具有以下關係： xF1<x0並且yF1=y0。因此在x延伸中，部分場35的範圍小於物場8。部分場35在該掃描方向y內的範圍對應至物場8的範圍。選擇性地，也可具有以下關係：xF1=x0及/或yF1<y0。
這些靠近邊緣33的光瞳桿34具有較小σy延伸，小於屬於照明通道的其他光瞳桿34，其中該通道照明物場8內的部份場，其至少用於該已照明部分場某些區段的y延伸小於物場8的該y延伸y0。
圖8顯示來自該第二琢面反射鏡7中第二琢面25的六角配置之放大示意部分。第二琢面25的此配置為六角網格，具有對應至相鄰第二琢面25中央之間距離的一網格常數。因為牽涉到最緊密的六角填密，該網格常數等於圓形第二琢面25的外直徑d。第二琢面反射鏡7的第二琢面25之配置為該網格常數在整個第二琢面反射鏡7之上並非嚴格恆等。因為照明光部分光束不同的空間光束引導幾何(guiding geometry)，所以局部網格常數偏離平均網格常數要考量到光學邊界情況。
第二琢面25的六角配置網格之網格常數d由第二琢面反射鏡7的位置zSR、該入射光瞳的位置zEP以及一掃描長度y0(也就是物場8的y延伸)來預定義。
而具有以下關係：
Figure 104127656-A0202-12-0014-1
在此案例中zEP和zSR為光瞳平面12b與為第二琢面反射鏡7的z座標。
在此案例中，n表示有多少獨立光瞳桿34彼此重疊。在n=1的案例中，在y方向內具有相同x座標的相鄰光瞳桿34彼此精準相鄰。然後相鄰光瞳桿34之間的重疊只因為光源2的有限範圍。對於n=2，與個別鄰居重疊一半的個別光瞳桿34在y方向內具有相同的x座標。
圖9顯示類似於圖8的圖例中該等第二琢面25的六角配置。在圖9內，藉由邊界上不同的虛線，逐線凸顯該等第二琢面25。在圖9內 利用該等第二琢面25的逐線類型分類I、II...來區分。整體而言，該等第二琢面25的四種不同類型25I至25IV之間會有所區別。
圖10類似於圖6，顯示在一預定照明設定案例中該掃描整合光瞳亮度分佈。此造成光瞳桿34I至34IV，透過該等第二琢面25I至25IV使用一個別部分光束與照明光3來照明。光瞳桿類型34I至34IV的破折線對應至該等第二琢面類型25I至25IV的虛線，在此透過個別照明通道來指派。
光瞳桿34具有往σx方向的dk延伸以及往σy方向的dky延伸。
該等光瞳桿34I至34IV無間隙覆蓋來自圖10內所示入射光瞳12a的示意部分，並且導致均勻亮度分佈在來自入射光瞳12a的此已照明的示意部分。因為照明期間一物體點之轉換，如此可降低或完全避免照明不均勻，而該物體點之轉換係由於該掃描從一個照明光部分光束(指派為一個特定第二琢面25)，通過物場8位移至另一個照明光部分光束(指派為另一個第二琢面25)。
圖10藉由範例例示入射光瞳12a的被擴展、被照明之光瞳區，照明光3透過複數個第二琢面25照射其上。在此照明光瞳區之內，因為光瞳桿34的無間隙覆蓋，因此該光瞳區中只有少於10%的面積會受到有限照明亮度照射，該有限照明亮度小於照射該光瞳區的平均照明亮度之10%。實際上，在根據圖10的照明光瞳區內，光瞳區的完整面積都由至少為平均照明亮度10%的照明亮度所照射，而該亮度甚至可顯著超過該平均照明亮度的10%。在該照明光瞳區具有光瞳桿34的替代例中，在該等桿之間也可產生小間隙，而被小於該平均照明亮度10%所照射的該等間隙之總面積小於完整照明光瞳區之10%。
在相鄰光瞳桿34之間的重疊區內，掃描整合方式造成這些光瞳區由超過一個以上的第二琢面25所照明。實際上，在圖10內所例示入射光瞳12a的照明光瞳區中佔據，有超過兩個光瞳桿34的重疊區，因此 也用掃描整合方式透過兩個以上之第二琢面25來照明，換言之透過三個第二琢面25。
在第二琢面25以無照明光部分光束受其引導的逐步著色案例中，以掃描整合方式透過一個以上之第二琢面來照明的光瞳區，也就是說其中複數個光瞳桿34以掃描整合方式重疊，顯示出掃描整合照明亮度逐步減少(stepwise reduction)，也就是說並不是當在對應至圖示中已著色第二琢面25的光瞳桿34之部分區之內，掃描整合照明亮度立刻就降為0這種數位行為。
使用一EUV光源2來產生照明光部分光束3i時，其在該等第二琢面25上的亮度以及截面之改變小於一預定公差值，而因為照明光瞳12a的區段由光瞳桿34I至34IV所佔據，所以該個別預定光瞳區或要用照明光3照明的光瞳區上之均勻照明會提供一掃描整合方式。此均勻照明在要照明的光瞳區之上產生一照明亮度，其與一預定值偏差少於一預定公差值。
圖11至圖13對應至圖8至圖10，顯示具有替代第二琢面25網格配置的第二琢面反射鏡7之使用情況。對應至上面已參考圖1至圖10，尤其是關於圖8至圖10，解釋過之組件和功能具有相同參考編號，並且將不再詳細討論。
在根據圖11至圖13的第二琢面反射鏡7之具體實施例案例中，第二琢面25配置在笛卡爾網格內，同樣具有對應至第二琢面25外直徑的網格常數d。第二琢面25往x方向延伸的個別相鄰行Zi、Zi+1會彼此相對偏移(shift)該網格常數的一半，也就是d/2。因此，圖11和圖12顯示第二琢面25的相鄰行Zi、Zi+1在笛卡爾配置中彼此相對偏移該網格常數d的約量(submultiple)之範例，在此範例中該約量為2。
圖12類似於圖9，同樣顯示第二琢面25I至25IV的類型區分，並且圖13類似於圖10，顯示具有類型區分光瞳桿34I至34IV的入射光瞳12a 區段上一結果照明亮度分佈。
針對掃描長度y0、入射光瞳12a的位置和第二琢面反射鏡7的位置上，根據圖11和圖12配置的該網格常數d之相依性，具有以下關係：
Figure 104127656-A0202-12-0017-2
圖14至圖16對應至圖8至圖10，顯示具有替代第二琢面25網格配置的第二琢面反射鏡7之使用情況。對應至上面已參考圖1至圖13，尤其是關於圖8至圖13，解釋過之組件和功能具有相同參考編號，並且將不再詳細討論。
在根據圖14至圖16的具體實施例案例中，第二琢面25配置在笛卡爾網格內，其行與欄以和該物體位移方向y夾45°的角度延伸。因此，這為旋轉笛卡爾網格，其行與欄並未相對偏移。而該網格常數d也等於第二琢面25的外直徑。在根據圖14和圖15的具體實施例內，也可讓旋轉角度不同於旋轉角度45°，尤其是旋轉角度介於10°與80°之間的範圍內。
圖15類似於圖9，同樣顯示第二琢面25I至25IV的類型區分，並且圖16類似於圖10，顯示具有類型區分光瞳桿34I至34IV的入射光瞳12a區段上一結果照明亮度分佈。
針對掃描長度y0、入射光瞳12a的位置和第二琢面反射鏡7的位置上，根據圖15和圖16配置的該網格常數d之相依性，具有以下關係：
Figure 104127656-A0202-12-0017-3
圖17至圖19顯示第二琢面25的進一步可能的網格配置，對應至第二琢面反射鏡7的進一步具體實施例。對應至上面已參考圖1至圖16，尤其是關於圖8至圖16，解釋過之組件和功能具有相同參考編號，並且將不再詳細討論。
圖17顯示第二琢面25的未旋轉笛卡爾配置，同樣具有對應至第二琢面25外直徑的網格常數d。在此未旋轉配置的案例中，該等行平行對齊該x方向，並且該等欄平行對齊該y方向。因此，笛卡爾網格的行與欄垂直並平行地延伸至該物體位移方向y。相鄰行彼此相對往該x方向偏移該網格常數的一半d/2。
圖18顯示第二琢面25在該x和y方向內分別具有兩不同網格常數dx和dy的笛卡爾配置之一個範例。在此案例中，該網格常數dy等於再次第二琢面25的外直徑。該網格常數dx為該網格常數dy的1.5倍。在介於0.2與5範圍之間的其他比例係數dx/dy也是可行的。相鄰行彼此相對往該x方向偏移該網格常數的一半dx/2。
根據圖19的第二琢面25之配置變化具有與根據圖18的具體實施例相同之網格常數比例dx/dy。相較於圖18內的具體實施例，根據圖19的配置之第二琢面25具體實施為橢圓形，其長半軸在x方向內並且短半軸在y方向內。根據圖19的橢圓形第二琢面25之x範圍與較大網格常數dx之幅度相同。橢圓形第二琢面25在該y方向內的範圍等於該網格常數dy。相鄰行彼此相對往該x方向偏移該網格常數的一半dx/2。
在照明光學裝置11的組態期間，首先照明光學裝置11的設計包含已經預定的該物場尺寸，尤其是第二琢面反射鏡7與入射光瞳12a之間的該掃描長度y0和該光瞳距離PA。從此開始，選取第二琢面反射鏡7的第二琢面25配置之網格類型，其中最重要是有關該傾斜致動器整合的態樣以及熱態樣。最後，根據上面的等式計算該已選取網格配置的至少一個網格常數d，並且用第二琢面25根據尺寸與網格配置來設置第二琢面反射鏡7。
為了藉助於投影曝光裝置1來產生一微結構組件，尤其是高整合度半導體組件，例如記憶體晶片，首先提供遮罩12與晶圓19。之後，在投影曝光裝置1的該投影光學裝置幫助之下，將遮罩12上的結構投影至 該晶圓19的感光層上。藉由該感光層顯像，在晶圓19上產生一微結構，如此產生該微結構或奈米結構組件。
在不脫離本發明精神或必要特性的情況下，可以其他特定形式來體現本發明。應將所述具體實施例各方面僅視為解說性而非限制性。因此，本發明的範疇如隨附申請專利範圍所示而非如前述說明所示。所有落在申請專利範圍之等效意義及範圍內的變更應視為落在申請專利範圍的範疇內。
1‧‧‧投影曝光裝置
2‧‧‧光源
3‧‧‧照明光
4‧‧‧轉換光學裝置
5‧‧‧收集器
6‧‧‧轉換琢面鏡
7‧‧‧照明預定義琢面鏡
8‧‧‧物場
8a‧‧‧邊界形狀
9‧‧‧物面
10‧‧‧下游投影光學裝置
11‧‧‧照明光學裝置
12‧‧‧遮罩
12a‧‧‧入射光瞳
12b‧‧‧光瞳平面
13‧‧‧物場側數值孔徑
14‧‧‧像場側數值孔徑
15‧‧‧光學組件
16‧‧‧光學組件
17‧‧‧像場
18‧‧‧成像平面
19‧‧‧晶圓
20‧‧‧結構空間需求
27a‧‧‧遠場

Claims (13)

  1. 一種照明光學裝置，係為投影微影蝕刻的一照明系統一部分，用於照明一物場(8)，其中可配置要成像的一物體(12)，該物體在一投影曝光期間通過該物場(8)往一物體位移方向(y)來位移，該照明光學裝置包含：-一第一琢面鏡(6)，具有第一琢面(21)用於照明光(3)的該反射引導，-一第二琢面鏡(7)，用於反射引導該第一琢面鏡(6)所反射朝向該物場(8)的該照明光(3)，-其中該第二琢面鏡(7)具有第二琢面(25)，用於將一個別照明光部分光束(3i)引導進入該物場(8)，-其中該第二琢面鏡(7)在距離該照明光學裝置(11)的一光瞳平面(12b)一距離之處，-其中該照明光學裝置(11)使用一EUV光源(2)來產生該照明光部分光束(3i)時，該光瞳平面(12b)內一入射光瞳(12a)具有至少一個已延伸、已照明的光瞳區，該照明光(3)透過複數個第二琢面(25)照射其上，-其中一物體在該物場(8)中往一物體位移方向(y)來位移，而照明亮度以多個光瞳桿的形式分佈在光瞳子結構中該光瞳平面上，其中該些光瞳桿在該物體位移方向(y)的延伸要大於在該物體位移方向(y)的垂直方向；每一光瞳桿都由正好一個第一琢面群組以及正好一個第二琢面所屬正好一個照明光照明通道所照明。。
  2. 一種照明光學裝置(11)，用於投影微影蝕刻來照明一物場(8)，其中可配置要成像的一物體(12)，該物體在一投影曝光期間通過該物場(8)往一物體位移方向(y)來位移，其中該物場(8)具有沿著該物體位移方向(y)的一掃描長度(y0)，該照明光學裝置包含： -一第一琢面鏡(6)，具有第一琢面(21)用於照明光(3)的該反射引導，-一第二琢面鏡(7)，用於反射引導該第一琢面鏡(6)所反射朝向該物場(8)的該照明光(3)，-其中該第二琢面鏡(7)具有第二琢面(25)，用於將一個別照明光部分光束(3i)引導進入該物場(8)，-其中該第二琢面鏡(7)在距離與該第二琢面鏡(7)最緊密相鄰的該照明光學裝置(11)的一光瞳平面(12b)一光瞳距離(PA)之處，其中：該第二琢面(25)配置在一網格(grid)中，其中由該光瞳距離(PA)以及由該掃描長度(y0)預定義該網格的至少一個網格常數(d；dx,dy)。
  3. 如申請專利範圍第2項之照明光學裝置，其中該等第二琢面(25)配置在一笛卡爾網格(Cartesian grid)內，其該等行(Z)與欄都與該物體位移方向垂直(x)與平行(y)延伸。
  4. 如申請專利範圍第3項之照明光學裝置，其中該等第二琢面(25)與該物體位移方向(y)垂直(x)延伸的個別相鄰行彼此相對偏移該等網格常數(d)之一約量(submultiple)。
  5. 如申請專利範圍第2項之照明光學裝置，其中該等第二琢面(25)配置在一六角形網格內。
  6. 如申請專利範圍第2項之照明光學裝置，其中該等第二琢面(25)配置在一笛卡爾網格內，其該等行與欄都相對於該物體位移方向(y)往介於10°與80°之間的角度延伸。
  7. 如申請專利範圍第6項之照明光學裝置，其中該等第二琢面(25)配置在一笛卡爾網格內，其該等行與欄都相對於該物體位移方向(y)往45°的角度延伸。
  8. 如申請專利範圍第2至7項任一之照明光學裝置，其中該網格具有一個以上的網格常數(dx,dy)。
  9. 一種包含如申請專利範圍第1至8項中任一項的照明光學裝置以及一光源(2)之照明系統。
  10. 一種包含如申請專利範圍第1至8項中任一項的照明光學裝置以及一投影光學裝置(10)用於將該物場(8)成像至一像場(17)之光學系統。
  11. 一種包括申請專利範圍第10項的光學系統以及一光源(2)之投影曝光裝置。
  12. 一種用於生產一微結構組件之方法，該方法包含下列方法步驟：-提供一遮罩(12)，-提供一晶圓(19)，其具有對該照明光(3)敏感的一塗層，-藉助於如申請專利範圍第11項之投影曝光裝置(1)，將該遮罩(12)的至少一區段投影至該晶圓(19)上，-讓在該晶圓(19)上用該照明光(3)曝光的該感光層顯影。
  13. 一種如申請專利範圍第12項之方法所生產的組件。
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