TWI694311B - 投影微影的光學次系統與投影微影的照明光學單元 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種投影微影的光學次系統(15)，具有用於成像物場(4)於影像場(8)的投影光學單元(7)，其中即將成像的物件可設置於物場(4)中。該投影光學單元(7)具有用於從該物場(4)至該影像場(8)引導成像光(3)的複數反射鏡(M1至M8)。該投影光學單元(7)之光瞳(18)設置於該物場(4)下游該成像光(3)之射束路徑中。成像光學次單元(16)將位於該成像光(3)之射束路徑中該物場(4)上游的設置平面(17)成像於該光瞳平面上。該成像光學次單元(16)以其僅在該物場(4)上游該射束路徑中造成該成像光(3)之掠偏向且其具有GI反射鏡(23)作為該物場(4)上游該射束路徑中最後反射鏡的方式配置。另外所提出的照明光學單元，藉助其具有位於該成像光之射束路徑中該物場下游之光瞳的投影光學單元，可具有該照明或成像光之低傳輸損失。

Description

投影微影的光學次系統與投影微影的照明光學單元
本發明係關於投影微影的一種光學次系統和一種照明光學單元。再者，本發明係關於一種照明系統，包含投影微影的一照明光學單元；一種光學系統，包含一照明光學單元和此類一光學次系統；一種投影曝光裝置，包含此類一光學系統；一種用於使用借助於此方法所生成此類投影曝光裝置和微結構或奈米結構組件生成微結構或奈米結構組件的方法。
上述類型之投影光學單元從DE 10 2012 202 675 A1、DE 10 2009 011 328 A1、US 8 027 022 B2、和US 6 577 443 B2已習知。用於投影曝光裝置的照明光學單元從DE 10 2009 045 096 A1已習知。
本發明之目的之一為以具有位於該物場下游該成像光之射束路徑中之光瞳(特別是具有位於該物場下游該成像光之射束路徑中之入射光瞳)的投影光學單元，可以該照明或成像光之低傳輸損失使用的方式開發投影曝光裝置之照明光學組件。
根據本發明，此目的係由包含申請專利範圍第1項中所提及該等特徵的光學次系統和具有申請專利範圍第10項中所提及該等特徵的照 明光學單元達成。
根據本發明一方面所確定者係位於該物場下游該射束路徑中之投影光學單元之光瞳可藉由在該物場上游該射束路徑中可存取的安裝空間中的照明光學組件加以成像，該等組件僅以掠射方式使該照明光偏向，亦即僅以反射鏡用於掠入射(Gra zing incidence，GI反射鏡)，其中在掠入射之情況下，反射入射角大於60°的照明光。由此相較於先前所使用將該物場上游該射束路徑中所設置一平面成像至該物場下游該射束路徑中該光瞳平面上的成像光學次單元，如此導致對應改進該反射率，並增加該通過量(throughput)。先前為此目的所使用的成像光學次單元，從照明光學觀點來看具有反射接近垂直入射(即入射角小於45°)之照明光的至少一個反射鏡(正向入射(NI)反射鏡)。該光學次系統可具有反射的(catoptric)具體實施例。該成像光學次單元可在包含即將成像物件之物件位移方向的平面上折疊(fold)該成像光。選擇性地或額外地，該成像光學次單元可在垂直於該物件位移方向的平面上折疊該照明光。為了將位於該物場上游該射束路徑中所設置之平面成像在位於該物場下游該射束路徑中該投影光學單元之光瞳中，該成像光學次單元除了設置於該物場上游該射束路徑中的至少一個反射鏡且僅以掠射方式使該成像光偏向，亦可具有設置於該物場下游該射束路徑中的反射鏡，亦即該投影光學單元之反射鏡。係該成像光學次單元之一部分的投影光學單元之此反射鏡，可為NI反射鏡或GI反射鏡。此外，該投影光學單元之複數反射鏡亦可能屬於該成像光學次單元。
設置於該成像光之射束路徑中該物場下游的投影光學單元之光瞳一般建構該投影光學單元之入射光瞳。此光瞳可能設置於光瞳平面上。不過，這並非為必要。該光瞳亦可能設置於三維(如彎曲)表面上。此外，該光瞳亦可能用於該成像光之個別光線，其透過在範圍之第一平面上(如在共同折疊或經向(meridional)平面上)的投影光學單元延伸，以位於該投影光學單元中不同點而非與其垂直的範圍之第二平面上。
如申請專利範圍第2項之成像光學次單元之正好一個GI反射鏡，實現對於該照明或成像光具有特別高度反射的成像光學次單元之具體實施例。
如申請專利範圍第3項之成像光學次單元在將該設置平面成像在該投影光學單元之光瞳平面上時，改進成像效應。該成像光學次單元可具有正好兩個GI反射鏡、正好三個、正好四個、正好五個GI反射鏡，或其可具有甚至更多個GI反射鏡。
如申請專利範圍第4項之GI反射鏡對可以該GI反射鏡對於該照明光之偏向效應加乘的方式設置。或者，該GI反射鏡之相對或減去偏向效應亦為可能。藉由此類偏向整體效應，可能預定該設置平面之位置及/或該設置平面與該物件平面之間的角度，這可用於滿足對於投影曝光裝置之照明光學組件的特定安裝空間要求。
如申請專利範圍第5項之成像光學次單元之設計使用該投影光學單元之至少一個反射鏡之成像效應。該成像光學次單元可包含該投影光學單元之正好一個反射鏡。或者，該成像光學次單元亦可包含該投影光學單元之複數反射鏡。
藉由如申請專利範圍第6項之成像光學次單元之至少一個反射鏡之自由曲面設計，可能精確地預定該成像光學次單元之成像效應。將該設置平面成像在該投影光學單元之光瞳平面上時，亦可在使用正好一個用於掠入射的反射鏡(亦即正好一個GI反射鏡)時確定充分無像差成像效應。
如申請專利範圍第7項之交叉成像光部分射束首先對於該等照明光學組件及其次對於該投影光學單元之該等組件考慮到對應安裝空間條件。特別是，介於首先該成像光學次單元之最後GI反射鏡與其次該成像側成像光部分射束之間的距離，在此類交叉設置之情況下可具有具優勢地大型具體實施例。該成像側成像光部分射束可在空間上設置於該物場上游該射束路徑中該最後GI反射鏡與該物場下游該射束路徑中該投影光學單元 之第二反射鏡之間。選擇性地，在該物場上游該射束路徑中的最後GI反射鏡可在空間上設置於該成像側成像光部分射束與該物場下游該射束路徑中該投影光學單元之第二反射鏡之間。
如申請專利範圍第8項之照明光學單元具有對應於以上參照該光學次系統已解說的優勢。作為此照明光學單元之組件的成像光學次單元，可具有以上在該光學次系統之上下文中已解說的所有特徵。
如申請專利範圍第9項之照明光學單元實現投影光學單元之調整適合用於該照明光的極紫外光(EUV)光源之配置。介於瞳面反射鏡與即將照明的物場之間用於掠入射的至少兩個反射鏡之此類設置，導致可能影響在首先在平行於該物件位移方向及其次與其垂直的入射平面上該物場的照明光整體射束之照明角度頻寬之比，並因此影響該照明光學單元之照明光瞳之所指配光瞳尺寸(sigmax、sigmay)之尺寸比。如此借助於用於掠入射的該等至少兩個反射鏡，使其可能滿足由後續投影光學單元之設計引起的此類照明角度頻寬比之要求。該照明光整體射束之角度頻寬之x/y尺寸比為首先在平行於該物件位移方向及其次與其垂直的入射平面上，對於其該等數值孔徑的量測。該角度頻寬之此x/y尺寸比大於1，特別是在1.1至4之間範圍內，例如在1.5至3之間範圍內或在1.8至2.5之間範圍內。特別是，該角度頻寬之x/y尺寸比可在2。特別是，該照明光學單元可調整適合成像該物場的漸變(anamorphic)投影光學單元，而不必大幅變更該場琢面反射鏡和該瞳面反射鏡之配置。由用於掠入射的該等至少兩個反射鏡造成在平行及垂直於該物件位移方向之該等入射平面上的該等不同照明角度頻寬，隨後可調整適合該漸變投影光學單元之不同物件側數值孔徑。該場琢面反射鏡之該等場琢面可整體地建構。或者，該場琢面反射鏡之該等場琢面亦可從複數和從大量微反射鏡建構。該場琢面反射鏡之場琢面可配置為在至少兩個角位置之間可切換。該瞳面反射鏡之瞳面可配置為固定，亦即不可切換，但或者亦在至少兩個角位置之間可切換。該照明光學單元可具有正好兩個用於 掠入射的反射鏡。或者，該照明光學單元亦可具有用於掠入射的較多個反射鏡，例如三個、四個、或五個，憑藉其隨後可能對在該等個別反射鏡之中該物場的照明光整體角度之照明角度頻寬之尺寸比散發(distribute)用於掠入射的這些反射鏡之效應。
用於掠入射的該等至少兩個反射鏡再者可具有使用於該瞳面反射鏡布置於該物場下游的投影光學單元之光瞳平面為可接近(accessible)的此類成像效應。為此目的，用於掠入射的該等至少兩個反射鏡可將該瞳面反射鏡和特別是該照明光瞳之設置平面，成像於布置於下游的投影光學單元之入射光瞳平面上。
用於掠入射的該等兩個反射鏡可以其對該照明光之該等偏向效應加乘的方式設置。用於掠入射的該等反射鏡之此類設置關於這些反射鏡對該照明光整體射束之橫截面上方強度分佈之效應被視為具優勢。然後，由在用於該掠入射的該等各個反射鏡的反射損失造成的強度衰減(該強度衰減一般依該入射角而定)，在就該偏向效應而論加上用於掠入射的該等各種反射鏡的反射之情況下補償。
在該瞳面反射鏡上該等瞳面之總體可具有邊緣輪廓，其具有在垂直於該物件位移方向該邊緣輪廓之範圍與平行於該物件位移方向該邊緣輪廓之範圍之間的尺寸比，其小於在指配給垂直和平行於該物件位移方向該邊緣輪廓之這些範圍的照明光學單元之照明光瞳之尺寸之間的尺寸比。該瞳面反射鏡之此類邊緣輪廓可調整適合欲由用於掠入射的該等至少兩個反射鏡造成的所需照明角度頻寬比。該瞳面反射鏡之邊緣輪廓之此x/y尺寸比，小於由用於掠入射的該等至少兩個反射鏡造成的照明光整體射束之x/y照明角度頻寬比。此x/y照明角度頻寬比等於該等照明光瞳尺寸之尺寸比sigmax/sigmay。舉例來說，該瞳面反射鏡之邊緣輪廓之x/y尺寸比可為4/3。或者，該瞳面反射鏡之邊緣輪廓之x/y尺寸比亦可為較小、特別是等於1。藉由縮減該瞳面反射鏡邊緣輪廓之x/y尺寸比，達成該瞳面反射鏡之設 計，其中可引起變更照明角度分佈所需該場琢面反射鏡之場琢面(field facet)之必要切換角度之最小化。
該場琢面反射鏡之該等場琢面亦可從複數微反射鏡建構。該等場琢面之此類設計使該等微反射鏡能靈活分組成藉由相關聯瞳面分別成像於該物場中的場琢面。原則上，由微反射鏡製成的該等場琢面之此類設計從US 2011/0001947 A1和US 2011/0318696 A1已習知。
該等場琢面可具有大於該物場之x/y尺寸比的x/y尺寸比。場琢面之此類x/y尺寸比實現調整適合可藉由用於掠入射的該等至少兩個反射鏡造成的成像變化例。可避免沿著該物件位移方向該物場之不要的過度曝光。
該照明光學單元可為附加包括用於將該物場成像於影像場中之一投影光學單元的照明系統之組件。該投影光學單元可在此類照明系統內具有漸變具體實施例。該照明系統可具有EUV光源。該照明系統可為投影曝光裝置之組件，該投影曝光裝置附加包括一物件夾持器，其用於夾持該物件，該物件夾持器連接到用於在該物件位移方向上位移該物件的物件位移驅動器；以及一晶圓夾持器，其用於夾持該晶圓，其連接到用於以同步於該物件位移驅動器之方式位移該晶圓的晶圓位移驅動器。此類照明系統和此類投影曝光裝置之該等優勢，對應於以上根據本發明關於該照明光學單元已解說的那些。
特別是，漸變投影光學單元可以在平行於該物件位移方向的入射平面上其該物件側數值孔徑相較於在與其垂直的平面上為一半尺寸的方式配置。舉例來說，此類投影光學單元從WO 2012/034995 A2已習知。
該EUV光源可具有在5nm(奈米)至30nm之間範圍內的照明光波長。
該所生成的微結構或奈米結構組件可為半導體晶片，例如記憶體晶片。
如申請專利範圍第10項之照明系統、如申請專利範圍第11項之光學系統、如申請專利範圍第12項之投影曝光裝置、如申請專利範圍第13項之生成方法、和如申請專利範圍第14項之微結構或奈米結構組件之該等優勢，對應於以上參照該光學次系統或該照明光學單元已解說的那些。
特別是，半導體組件(例如記憶體晶片)可使用該投影曝光裝置生成。
1‧‧‧投影曝光裝置
2‧‧‧光源
3‧‧‧成像光；照明光
4‧‧‧物場
5‧‧‧物件平面
6、50、51、52、53‧‧‧照明光學單元
7‧‧‧投影光學單元；成像光學單元
8‧‧‧影像場
9‧‧‧影像平面
10‧‧‧物件
10a‧‧‧夾持器
10b‧‧‧位移驅動器
11‧‧‧基板
12‧‧‧夾持器
12a‧‧‧位移驅動器
13、14‧‧‧光線射束
15、25、32、34、36、38、40‧‧‧光學次系統
16、26、33、35、37、39、41、42、43‧‧‧成像光學次單元
17‧‧‧設置平面
18‧‧‧光瞳
19‧‧‧個別光線
20‧‧‧主光線
21、47‧‧‧通道開口
22‧‧‧掠入射(GI)反射鏡
23‧‧‧掠入射(GI)反射鏡
24‧‧‧中間影像
27‧‧‧成像光部分射束；照明側成像光部分射束
28‧‧‧成像光部分射束；成像側成像光部分射束
29、30‧‧‧交叉區域
31‧‧‧成像光部分射束
44‧‧‧集光器
45‧‧‧中間焦點
46‧‧‧傳輸光學單元
48‧‧‧安裝空間要求
49‧‧‧邊緣輪廓
dOIS‧‧‧y距離
M1-M8‧‧‧反射鏡
IV、XIV、XVI‧‧‧觀看方向
3G‧‧‧照明光整體射束
EPx、EPy‧‧‧入射光瞳位置
CRAO‧‧‧角度
PF‧‧‧瞳面琢面反射鏡
FF‧‧‧場琢面反射鏡
R1‧‧‧掠入射(GI)反射鏡
R2‧‧‧掠入射(GI)反射鏡
AS‧‧‧光闌
EP‧‧‧入射光瞳
FB‧‧‧距離
α‧‧‧角度
K‧‧‧交叉點
Q‧‧‧來源角
以下基於所附圖式更詳細解說本發明之示例性具體實施例。詳細而言：圖1示意性顯示EUV微影的投影曝光裝置；圖2在經向截面中顯示具有根據圖1在投影曝光裝置中可用作投影透鏡之成像光學單元的光學次系統之具體實施例，其中描繪出主光線和分別來自兩個選定場點之較高和較低慧形像差(coma)光線的成像射束路徑；圖3以類似於圖2的例示圖顯示根據圖1可用於代替光學次系統的光學次系統之又一具體實施例；圖4如從圖3中的觀看方向IV所見，根據圖3顯示光學次系統之視圖；圖5至圖10以在每種情況下均類似於圖3和圖4的例示圖顯示光學次系統之又一具體實施例；圖11和圖12顯示用於掠入射的反射鏡之折疊效應之變化例，其作為該光學次系統之成像光學次單元之一部分，在該物場上游該射束路徑中具有最後反射鏡，其中其該折疊平面包含即將以該成像光學單元成像的物件之物件位移方向；圖13示意性顯示用於在該物場上游該射束路徑中建構該最 後反射鏡的成像光學次單元之掠入射的反射鏡之折疊效應，其中此反射鏡之折疊平面垂直於即將由該成像光學單元成像的物件之物件位移方向；圖14如從圖13中的觀看方向XIV所見，根據圖13在用於掠入射的反射鏡之區域中顯示射束路徑；圖15和圖16以類似於圖13和圖14的例示圖顯示，該光學次系統之成像光學次單元之又一變化例之用於掠入射的兩個反射鏡之折疊效應，其中在該物場上游該射束路徑中該成像光學次單元之最後反射鏡之折疊平面垂直於該物件位移方向設置，且在該物場上游該射束路徑中該倒數第二個反射鏡之折疊平面包含該物件位移方向，亦即垂直於該物場上游該射束路徑中該最後反射鏡之折疊平面設置；圖17在經向截面中非常示意性顯示EUV投影微影的投影曝光裝置之又一具體實施例，包含一光源、一照明光學單元、和一投影光學單元；圖18顯示透過瞳面反射鏡下游該照明光學單元之用於掠入射的第一反射鏡之反射面再現截面的xz截面線，其中截面以相互間隔的平行截面平面垂直於入射面顯示；圖19透過設置於用於掠入射的第一反射鏡與藉由該照明光學單元照明的物場之間用於掠入射的第二反射鏡之反射面，以類似於圖18的截面線例示圖顯示對應截面；以及圖20至圖23以類似於圖17的例示圖顯示在該投影曝光裝置內的照明光學單元之又一具體實施例。
微影投影曝光裝置1具有用於照明光或成像光3的光源2。光源2為EUV光源，其生成波長範圍在例如5nm至30nm之間、特別是在5nm至15nm之間的光。特別是，光源2可為波長13.5nm的光源或波長6.9nm的 光源。其他EUV波長亦為可能。用法可由如以下結合圖17等所說明的光源實現。一般來說，對於在投影曝光裝置1中所引導的照明光3，即使任意波長亦為可能，例如可見波長或可能在微影(如深紫外光(Deep ultraviolet，DUV))上找出用法且合適雷射光源及/或發光二極體(LED)光源對其為可用(如365nm、248nm、193nm、157nm、129nm、109nm)的其他波長。照明光3之射束路徑在圖1中非常示意性描繪出。
照明光學單元6用於從光源2引導照明光3至物件平面5上的物場4。使用投影光學單元或成像光學單元7，物場4以預定縮減比例成像於影像平面9上的影像場8中。
為了便於說明投影曝光裝置1和投影光學單元7之該等各種具體實施例，在所附圖式中指示笛卡爾(Cartesian)xyz座標系統，從該系統在該等圖示中所例示該等組件之各個位置關係均為顯而易見。在圖1中，x方向垂直於該圖式之平面。y方向朝向左側延伸，而z方向向上延伸。物件平面5平行於xy平面延伸。
物場4和影像場8為矩形。或者，物場4和影像場8亦可能具有彎折或彎曲具體實施例，亦即特別是部分環狀形。物場4和影像場8具有大於1之x/y尺寸比。因此，物場4在x方向上具有較長物場尺寸，而在y方向上具有較短物場尺寸。這些物場尺寸沿著場座標x和y延伸。
圖2等所描繪出該等示例性具體實施例之一可用於投影光學單元7。投影光學單元7在yz平面上具有8×之縮減成像比例，而在xz平面上具有4×之縮減成像比例。因此，投影光學單元7為漸變(anamorphic)。由該等照明管道組成的照明光整體射束3G之照明角度頻寬，相對於在平行於該物件位移方向y的物場4上照明光3之入射平面yz(圖2該圖式之平面)係小於相對於與其垂直延伸的xz平面。或者，同型(isomorphic)投影光學單元亦為可能。其他縮減比例亦為可能，例如4×、5×、或甚至大於8×的縮減比例。當使用漸變投影光學單元時，以上所指定該等數值可適用於xz平面或yz平面的該等 縮減比例。根據圖2和圖5等在投影光學單元7之該等具體實施例中，影像平面9平行於物件平面5設置。在此種情況下所成像者為與物場4重合亦指稱為倍縮光罩的反射光罩10之部分。倍縮光罩10由倍縮光罩夾持器10a承載。倍縮光罩夾持器10a由倍縮光罩位移驅動器10b位移。
藉由投影光學單元7的成像在由基板夾持器12承載形式為晶圓的基板11之表面上實行。基板夾持器12由晶圓或基板位移驅動器12a位移。
圖1示意性例示在倍縮光罩10與投影光學單元7之間進入前述投影光學單元的照明光3之光線射束13，和在投影光學單元7與基板11之間從投影光學單元7出射的照明光3之光線射束14。投影光學單元7之影像場側數值孔徑(Numerical aperture，NA)在圖1中並非按比例再現。
投影曝光裝置1為掃描器(scanner)類型。倍縮光罩10和基板11兩者均在投影曝光裝置1之操作期間在y方向上掃描。投影曝光裝置1之步進機(stepper)類型亦為可能，其中在y方向上倍縮光罩10和基板11之逐步位移作用於基板11之個別曝光之間。這些位移由位移驅動器10b和12a之適當致動對彼此同步地作用。
圖2顯示光學次系統15之第一具體實施例之光學設計，其除了投影光學單元7亦包括一成像光學次單元16，其成像光學次單元將位於成像光3之射束路徑中物場4上游所設置的平面17成像於投影光學單元7之入射光瞳或入射光瞳平面18上。該入射光瞳無需位於一個平面上。選擇性地，該入射光瞳亦可配置為以非平面的三維方式位於空間中的表面。再者，關於在yz平面上延伸的成像光3之該等射束，該入射光瞳亦可位於與關於與其垂直的成像光3之該等射束範圍之平面不同的位置。因此，不必對於成像光3之所有射束均提供該入射光瞳之範圍之封閉面(closed surface)描述。
入射光瞳平面18之位置在圖2中非常示意性指示。對於在垂直於圖2圖式之平面的平面上延伸的成像光3之光線，投影光學單元7之入射 光瞳偏移至位於反射鏡M1與M2之間的光瞳平面18之位置，這在圖2中繪製出並由該成像光之該等主光線和慧形像差光線(coma ray)之交叉位置預定。首先對於在yz平面上及其次在與其垂直的範圍之平面上，成像光3之光線的該等入射光瞳之間距可能為顯著，並可沿著成像光3之射束路徑變化不同數百mm(公釐)，甚至更大數值，例如數千mm。從在成像光3之主光線之射束方向上的物件平面5進行，入射光瞳位置EPy(在yz平面上位置)和EPx(在與其垂直的成像光3之範圍之平面上位置)可能彼此獨立位於300mm至無限之間範圍內。在此，該數值「無限(infinity)」表示投影光學單元7之物件側的遠心(telecentric)配置。
成像光學次單元16僅以掠射方式(即入射角大於60°)偏向在物場4上游該射束路徑中的成像光3。
圖2描繪出在每種情況下從在圖2中y方向上彼此間隔的兩個物場點發出的三條個別光線19之射束路徑。在此所描繪出為主光線20，亦即延伸穿越投影光學單元7之光瞳18之中心的個別光線19，以及每一者這兩個物場點之較高和較低慧形像差光線。從物場4進行，主光線20包括與物件平面5之法線的5.5°之一角度CRAO。
物件平面5位於平行於影像平面9。
投影光學單元7具有0.55之影像側數值孔徑。
根據圖2投影光學單元7具有總共八個反射鏡，其從物場4進行以個別光線19之射束路徑之順序編號M1至M8。成像光學單元7之變化例亦可能具有不同數量之反射鏡，例如四個反射鏡或六個反射鏡。依該具體實施例而定，投影光學單元7可具有同型或漸變配置。
圖2描繪出反射鏡M1至M8之所計算出反射面。根據圖2在例示圖中可識別者為僅使用這些所計算出反射面之一部分。僅該等反射面之此實際所使用區域在真正反射鏡M1至M8中實際呈現。這些所使用反射面由反射鏡本體以已習知方式承載。
根據圖2在投影光學單元7中，反射鏡M1、M4、M7、和M8配置為用於正向入射的反射鏡，亦即成像光3以小於45°入射角入射於其上的反射鏡。因此，整體而言，根據圖2投影光學單元7具有用於正向入射的四個反射鏡M1、M4、M7、和M8。
反射鏡M2、M3、M5、和M6為用於照明光3之掠入射(grazing incidence)的反射鏡，亦即照明光3以大於60°入射角入射於其上的反射鏡。在用於掠入射的反射鏡M2、M3、和M5、M6上的成像光3之個別光線19之一般入射角位於80°之區域中。整體而言，根據圖2投影光學單元7具有正好四個用於掠入射的反射鏡M2、M3、M5、和M6。
反射鏡M2和M3形成連續直接設置於成像光3之射束路徑中的反射鏡對。反射鏡M5和M6亦形成連續直接設置於成像光3之射束路徑中的反射鏡對。
一方面反射鏡對M2、M3和另一方面M5、M6以個別光線19之該等反射角在這兩個反射鏡對之各個反射鏡M2、M3、和M5、M6加乘的方式反射成像光3。因此，該各個反射鏡對M2、M3、和M5、M6之各個第二反射鏡M3和M6增加該各個第一反射鏡M2、M5施加於各個個別光線19上的偏向效應。反射鏡對M2、M3、和M5、M6之該等反射鏡之此設置對應於在對於照明光學單元的DE 10 2009 045 096 A1中所說明者。
用於掠入射的反射鏡M2、M3、M5、和M6各均具有非常大絕對值的半徑，亦即其具有與平面表面相對較小的偏差。用於掠入射的這些反射鏡M2、M3、M5、和M6因此幾乎不具有折射能力，亦即幾乎沒有像是凹面鏡或凸琢面的整體射束形成效應，而是有助於特定且特別是局部像差校正。
反射鏡M1至M8承載針對成像光3最佳化反射鏡M1至M8之反射率的塗層。這可為釕(ruthenium)塗層、鉬(molybdenum)塗層、或最上方為釕層的鉬塗層。在用於掠入射的反射鏡M2、M3、M5、和M6中，用法可 由具有例如一層鉬或釕的塗層實現。特別是用於正向入射的反射鏡M1、M4、M7、和M8之這些高度反射層，可配置為多層，其中連續層可從不同材料製造。交替的材料層亦可使用。一般多層可具有分別由鉬層和矽層製成的五十個雙層。
反射鏡M8，亦即在該成像射束路徑中影像場8上游最後的反射鏡，具有用於通過從朝向倒數第二個反射鏡M7的倒數第三個反射鏡M6反射之成像光3的通道開口21。反射鏡M8在通道開口21周圍以反射方式使用。所有其他反射鏡M1至M7均不具有通道開口，並在以無間隙方式連接的區域中以反射方式使用。
成像光學次單元16僅以掠入射方式偏向在物場4上游該射束路徑中的成像光3。根據圖2在具體實施例中，成像光學次單元16包含正好兩個用於掠入射的反射鏡(GI反射鏡)22和23。這兩個反射鏡22和23進而以成像光3以在GI反射鏡22和23加上之反射角反射的方式配置為反射鏡對。以上關於反射鏡對M2、M3、和M5、M6所解說者在此亦適用。成像光學次單元16之GI反射鏡22、23根據圖2在視圖中以順時針方向偏向照明光3。
整體而言，設置平面17之成像於該入射光瞳之光瞳平面18上，由成像光學次單元16之兩個GI反射鏡22、23和投影光學單元7之反射鏡M1引起。
在例如圖2中所描繪出圖式之平面上位於光瞳平面18上的反射鏡M1，單獨亦具有關於投影光學單元7之入射光瞳的成像效應。反射鏡M1生成此入射光瞳之虛像，其從在成像光3之射束路徑中的物場4進行，鑑於在yz平面上的入射光瞳位置位於與物場4相距7275mm之距離處，以及在與其垂直的成像光3之範圍之平面上位於與物場4相距4565mm之距離處。用於掠入射的兩個反射鏡22、23將藉由反射鏡M1生成的入射光瞳之此虛地點成像於設置平面17上。
光學次系統15配置為反射(catoptric)的光學單元。
兩個GI反射鏡22、23連續直接設置於成像光3之射束路徑中。
兩個GI反射鏡22、23之折疊平面位於yz平面上。兩個GI反射鏡22、23屬於照明光學單元6。
照明光學單元6之瞳面反射鏡設置於設置平面17上。在圖1中，該瞳面反射鏡示意性指示於PF處，而場琢面反射鏡示意性指示於在照明光學單元6內的FF處。該瞳面反射鏡PF位於設置平面17上。
而且，兩個GI反射鏡22、23與該瞳面反射鏡PF一起為傳輸光學單元之一部分，其藉由各均已指配有該等場琢面之一和該等瞳面之一的照明管道，將疊加於彼此上的場琢面反射鏡FF之該等場琢面成像於物場4中。
具有場琢面反射鏡和瞳面反射鏡的照明光學單元從先前技術已習知。在物場照明之情況下的照明角度分佈，可藉由照明該瞳面反射鏡之瞳面而預定。該瞳面反射鏡為成像光學單元之一部分，其以相互疊加方式將該場琢面反射鏡之場琢面成像於該物場上。GI反射鏡22和23隨後亦為用於該等場琢面的此成像光學單元之一部分。該等場琢面各均可從複數微反射鏡建構。該等場琢面可具有大於物場4之x/y尺寸比的x/y尺寸比。
在瞳面反射鏡PF上該等瞳面之總體具有附帶垂直於物件位移方向y的範圍x與平行於該物件位移方向的範圍y之間尺寸比x/y的邊緣輪廓，其小於在設置平面17上照明光學單元6之照明光瞳之尺寸之間的尺寸比sigmax/sigmay。這些尺寸sigmax和sigmay指配給垂直和平行於物件位移方向y的邊緣輪廓之範圍x和y。
反射鏡22、23、和反射鏡M1至M8體現為無法由旋轉對稱函數描述的自由曲面(free-form surface)。在光學次系統15中的反射鏡22、23、M1至M8中至少一者可體現為旋轉對稱非球面的其他具體實施例亦為可能。所有反射鏡22、23、M1至M8均亦可體現為此類非球面。
自由曲面可由下列自由曲面方程式(方程式1)描述：
Figure 104133853-A0202-12-0015-1
下列適用於此方程式(1)之該等參數：Z為在點x、y處該自由曲面之凹陷部(sag)，其中x2+y2=r2。在此，r為與該自由曲面方程式之參考軸相距的距離(x=0；y=0)。
在自由曲面方程式(1)中，C1、C2、C3……表示以x和y為次方項的自由曲面級數展開之該等係數。
在圓錐形基底區域之情況下，cx、cy為對應於對應非球面之頂點曲率的常數。因此，cx=1/Rx和cy=1/Ry適用。kx和ky各均對應於對應非球面之圓錐形常數。因此，方程式(1)描述雙圓錐形自由曲面。
替代性可能的自由曲面可從旋轉對稱參考表面產生。用於微影投影曝光裝置之投影光學單元之該等反射鏡之反射面的此類自由曲面從US 2007-0058269 A1已習知。此類自由曲面亦可用於兩個GI反射鏡22、23。
選擇性地，自由曲面亦可借助於二維樣條曲面(spine surfaces)說明。對此的範例為貝齊爾曲線(Bezier curves)或非均勻有理B樣條(Non-uniform rational basis splines，NURBS)。舉例來說，二維樣條曲面可由在xy平面上的點網格和相關聯z數值或由這些點和與其相關聯該等梯度說明。依該樣條曲面之各個類型而定，該完整表面藉由使用例如關於該連續 性和其可微分性具有特定屬性的多項式或函數在該等網格點之間的內插法而得到。對此的範例為解析(analytical)函數。
投影光學單元7之反射鏡22、23、M1至M8之該等反射面的光學設計資料可從下列表格收集。在此，GI反射鏡23由R1表示而GI反射鏡22由R2表示。在每種情況下的這些光學設計資料均從影像平面9開始，亦即說明在影像平面9與物件平面5之間及在設置平面17(其在該等表格中由「EP」表示)朝向成像光3之逆反傳遞方向上的各個投影光學單元。
這些表格之第一個對於該等光學組件之該等光學面首先在xy平面上及其次在yz平面上指定頂點半徑Radiusx和Radiusy。而且，此表格1指定折射能力數值Powerx和Powery。在此，下列適用：折射能力(Power)=-2 cos(AOI)/半徑
在此，AOI表示在該各個反射鏡上中心場點之主光線之入射角(angle of incidence)。
「inf」表示「無限(infinity)」。
該第二表格以mm為單位對於反射鏡M1至M8指定圓錐形常數kx和ky、可能偏離該數值R(=Ry)的頂點半徑Rx、和該自由曲面係數Cn。在此未列出的係數Cn為零。
該第三表格仍指定投影光學單元7之各個功能組件(即從參考表面進行的各個反射鏡、各個場、光闌AS、和設置平面EP)所沿著在y方向上偏心(DCY)且在z方向上位移(DCZ)及傾斜(TLA、TLC)的幅度。這對應於當執行該自由曲面設計方法時的平行位移和傾斜。在此，位移以mm為單位在y方向上和在z方向上執行，而傾斜繞著x軸和繞著z軸執行。在此，該傾斜角以度為單位指定。首先偏心化(de-center)，接著為傾斜。在偏心期間的參考表面在每種情況下均為該所指定光學設計資料之第一表面。在y方向上和在z方向上的偏心亦對於物場4指定。
該第四表格仍指定在物場4中該等反射鏡和反射倍縮光罩10 之傳輸資料，亦即其對於集中入射於該各個反射鏡上照明光線之入射角的反射率。該整體傳輸指定為在該投影光學單元中所有反射鏡反射後從入射強度剩餘的比例因數。
該第五表格指定多邊形鏈之x座標和y座標，其說明設置於投影光學單元7內光瞳中的孔徑光闌AS之射束定界(delimiting)邊緣輪廓。
該第六表格據此指定多邊形鏈之x座標和y座標，其說明位於設置平面17上光瞳EP之射束定界邊緣輪廓。
Figure 104133853-A0202-12-0017-2
Figure 104133853-A0202-12-0017-3
Figure 104133853-A0202-12-0018-4
 (用於圖2的表2a)
Figure 104133853-A0202-12-0019-5
Figure 104133853-A0202-12-0020-6
Figure 104133853-A0202-12-0020-7
Figure 104133853-A0202-12-0020-8
Figure 104133853-A0202-12-0020-9
Figure 104133853-A0202-12-0021-10
Figure 104133853-A0202-12-0021-11
Figure 104133853-A0202-12-0021-12
Figure 104133853-A0202-12-0021-13
Figure 104133853-A0202-12-0022-14
Figure 104133853-A0202-12-0023-15
Figure 104133853-A0202-12-0023-16
投影光學單元7之整體反射率為4.19%。
該等非球面反射鏡之該等旋轉對稱軸一般相對於影像平面9之法線傾斜，如在該等表格中由該等傾斜數值清楚呈現。
反射鏡22、23、M1、M3、M4、和M8具有負值半徑，亦即原則上為凹面鏡。反射鏡M5、M6、和M7具有正值半徑，亦即原則上為凸面鏡。反射鏡M2在xz平面上具有負值半徑而在yz平面上具有正值半徑，亦即其代表具有複曲面區域或鞍形(saddle)面的反射鏡。
影像場8具有26.0mm之x範圍和1.2mm之y範圍。投影光學單元7針對13.5nm之照明光3之操作波長最佳化。像場彎曲為0.012578mm-1。
設置平面17垂直於yz平面，且關於xz平面傾斜約32°之角度α。這對應於表格3b中-57.89°之「EP」表面之TLA值，其從xy平面進行量測。
入射光瞳平面18在成像光3之射束路徑中設置於反射鏡M1與M2之間。第一光瞳平面18相對於中心場點之主光線傾斜，亦即其包括與前述主光線≠90°的一角度。在反射鏡M1與M2之間，成像光3之整個射束可從在光瞳平面18之區域中的所有側面接近(accessible)。因此，該孔徑光闌(aperture stop)可設置於光瞳平面18之區域中。以下，此光闌亦由參考標記18表示，而在該等設計資料表格中由「AS」表示。
光闌18之光闌面之邊緣從在該影像側上在具有完整影像側遠心孔徑的光闌面之方向上的場中心點處傳遞的照明光3之所有光線之光闌面上的交叉點出射。當光闌18體現為孔徑光闌時，該邊緣為內緣。
根據表5之多邊形表示，光闌18可位於一個平面上或是具有三維具體實施例。光闌18在掃描方向(y)上之範圍可小於在交叉掃描方向(x)上。
投影光學單元7之中間影像24在反射鏡M5之區域中設置於該成像射束路徑中。
投影光學單元7之又一光瞳平面設置於成像光3在反射鏡M7和M8處之反射區域中。在反射鏡M7和M8之區域中的孔徑光闌可一方面對於x維度及另一方面對於y維度在該成像射束路徑中設置分佈在兩個位置，例如可有用於在反射鏡M8上沿著y維度主要提供限制的孔徑光闌，以及用於在反射鏡M7上沿著x維度主要提供限制的孔徑光闌。
投影光學單元7在z方向上之安裝長度，亦即物件平面5與影像平面9之間的距離，約為2000mm。中心物場點與中心影像場點之間的y距離dOIS超過2000mm。
投影光學單元7在該影像側上約為遠心(telecentric)。
以下基於圖3和圖4解說根據代替光學次系統15的圖1可用於投影曝光裝置1中的光學次系統25之又一具體實施例。以上在圖1和圖2之上下文中已解說的組件和功能視需要具有相同參考標記，而不再次詳細討論。圖3顯示穿越光學次系統25的經向截面。圖4顯示光學次系統25之徑向(sagittal)視圖。除了根據圖2關於投影光學單元7未變更的投影光學單元7，光學次系統25包含將位於成像光3之射束路徑中物場4上游所設置的平面17成像於入射光瞳平面18上的成像光學次單元26之變化例。
成像光學次單元26亦具有以下亦表示為R2和R1的兩個GI反射鏡22、23。
相較於該投影光學單元之該等反射鏡之偏向效應之面向，成像光學次單元26之反射鏡22、23之偏向效應在光學次單元16之情況下對該偏向效應在該相反方向上精確定位。
在光學次單元26中，GI反射鏡22、23亦配置為在相同意義上偏向照明光3的一對反射鏡。根據圖3在例示圖中，GI反射鏡22、23兩者均在逆時針方向上偏向該照明光。成像光學次單元26之GI反射鏡22、23之折疊平面再次位於yz平面上。
第一照明側成像光部分射束27存在於物場4上游射束路徑中 之最後反射鏡23上游的射束路徑中。此第一照明側成像光部分射束27位於成像光學次單元26之兩個GI反射鏡22、23之間。又一成像側成像光部分射束28存在於物場4下游射束路徑中物場4與投影光學單元7之第一反射鏡M1之間。兩個成像光部分射束27和28在交叉區域29中交叉。
在空間上，成像側成像光部分射束28位於GI反射鏡23與反射鏡M2之間。
成像光部分射束27在投影光學單元7之反射鏡M1與M2之間又一交叉區域30中與又一成像光部分射束31交叉。
經由交叉區域29和物場4上游最後GI反射鏡23在照明光3中的耦合，導致在GI反射鏡23上的反射所使用區域與由此通過的成像光部分射束28之間創造相對較大距離(自由板(free board))之可能性。在圖3中，此距離由FB表示。
所設置的平面17垂直於yz平面，且關於xz平面傾斜約27.9°之角度α。這對應於表3b中對於62.1°之圖3和圖4的「EP」表面之TLA值，其從xy平面進行量測。
光學次系統25之反射鏡22(R2)、23(R1)、和M1至M8再次配置為對其適用以上所指定自由曲面方程式(1)的自由曲面反射鏡。光學次系統25之光學設計資料據此可從下列表格收集，其就結構而言，根據圖2對應於用於光學次系統15的該等表格。根據圖2由於在光學次系統25中投影光學單元7之反射鏡M1至M8之資料與光學次系統15之反射鏡M1至M8之這些資料相同，因此以上已將其放入表格中，以下已省略關於反射鏡M1至M8的資料。
由於根據圖3與4在具體實施例中的孔徑光闌之定位和邊緣輪廓與根據圖2在具體實施例中的那些相同，因此表5已省略。說明在所設置平面17上光瞳EP之射束定界邊緣輪廓之多邊形鏈的後續表格，仍根據圖2關於具體實施例根據設計資料之列表表示為表6。
GI反射鏡23(R1)在xz平面上具有負值半徑而在yz平面上具有正值半徑，亦即其具有式樣為鞍形面的複曲面基本形狀或基本形狀。又一GI反射鏡22(R2)在兩個平面上均具有負值半徑，亦即其原則上為凹面鏡。用於兩個GI反射鏡22、23之半徑的Ry數值就其絕對值而言很大，因此GI反射鏡22、23在xz平面上具有大致平面的反射面。
Figure 104133853-A0202-12-0027-17
Figure 104133853-A0202-12-0027-18
Figure 104133853-A0202-12-0027-19
Figure 104133853-A0202-12-0027-20
Figure 104133853-A0202-12-0027-21
 (用於圖3與4的表4)
Figure 104133853-A0202-12-0028-22
光學次系統25之整體反射率為3.53%。
以下基於圖5和圖6解說根據代替光學次系統15的圖1可用於投影曝光裝置1中的光學次系統32之又一具體實施例。以上在圖1和圖2之上下文中已解說的組件和功能視需要具有相同參考標記，而不再次詳細討 論。圖5顯示穿越光學次系統32的經向截面。圖6顯示光學次系統32之徑向視圖。除了投影光學單元7，光學次系統32包含將位於成像光3之射束路徑中物場4上游的所設置的平面17成像於入射光瞳平面18上的成像光學次單元33之變化例。
成像光學次單元33亦具有以下亦表示為R2和R1的兩個GI反射鏡22、23。
光學次系統32之反射鏡22(R2)、23(R1)、和M1至M8再次配置為對其適用以上所指定自由曲面方程式(1)的自由曲面反射鏡。光學次系統32之光學設計資料據此可從下列表格收集，其就結構而言，根據圖2對應於用於光學次系統15的該等表格。根據圖2由於在光學次系統32中投影光學單元7之反射鏡M1至M8之資料與光學次系統15之反射鏡M1至M8之這些資料相同，因此以上已將其放入表格中，以下已省略關於反射鏡M1至M8的資料。
由於根據圖5與6在具體實施例中的孔徑光闌之定位和邊緣輪廓與根據圖2在具體實施例中的那些相同，因此表5已省略。
Figure 104133853-A0202-12-0029-75
Figure 104133853-A0202-12-0029-76
Figure 104133853-A0202-12-0030-24
Figure 104133853-A0202-12-0030-26
Figure 104133853-A0202-12-0030-27
Figure 104133853-A0202-12-0030-28
Figure 104133853-A0202-12-0030-29
Figure 104133853-A0202-12-0031-30
光學次系統32之整體反射率為3.53%。
成像光學次單元33再次具有兩個GI反射鏡22(R2)和23(R1)。根據圖5在該經向截面中，第一GI反射鏡22在照明光3之射束路徑中以逆時針方式偏向，而第二GI反射鏡23(R1)以順時針方式偏向。因此，兩個GI反射鏡22、23具有以相反意義偏向的效應。成像光學次單元33之GI反射鏡22、23之折疊平面再次位於yz平面上。
設置平面17垂直於yz平面，且關於xz平面傾斜約65.1°之角度α。這對應於表3b中對於-24.89°之圖5和圖6的「EP」表面之TLA值，其從xy平面進行量測。
GI反射鏡23(R1)具有負值半徑，亦即其原則上為凹面鏡。GI反射鏡22(R2)具有附帶不同標記的半徑數值，亦即其具有複曲面或鞍形 面之基本形式。反射鏡23(R1)在絕對項中具有非常大的半徑數值，亦即其大致為平面反射鏡。這對應適用於反射鏡22(R2)之半徑之數值Ry。
以下基於圖7和圖8解說根據代替光學次系統15的圖1可用於投影曝光裝置1中的光學次系統34之又一具體實施例。以上在圖1和圖2之上下文中已解說的組件和功能視需要具有相同參考標記，而不再次詳細討論。圖7顯示穿越光學次系統34的經向截面。圖8顯示光學次系統34之徑向視圖。除了投影光學單元7，光學次系統34包含將位於成像光3之射束路徑中物場4上游的設置平面17成像於入射光瞳平面18上的成像光學次單元35之變化例。
成像光學次單元35亦具有以下亦表示為R2和R1的兩個GI反射鏡22、23。
成像光學次單元35之GI反射鏡22、23之折疊平面再次位於yz平面上。
光學次系統34之反射鏡22(R2)、23(R1)、和M1至M8再次配置為對其適用以上所指定自由曲面方程式(1)的自由曲面反射鏡。光學次系統34之光學設計資料據此可從下列表格收集，其就結構而言，根據圖2對應於用於光學次系統15的該等表格。根據圖2由於在光學次系統34中投影光學單元7之反射鏡M1至M8之資料與光學次系統15之反射鏡M1至M8之這些資料相同，因此以上已將其放入表格中，以下已省略關於反射鏡M1至M8的資料。
由於根據圖3/4在具體實施例中的孔徑光闌之定位和邊緣輪廓與根據圖2在具體實施例中的那些相同，因此表5已省略。
原則上，根據圖7和圖8的成像光學次單元35對應於根據圖5和圖6的成像光學次單元33。差異在於所設置平面17之位置，以及特別是，其例如關於xz平面的傾斜。
該相關聯傾斜角α為95.1°，對應於表3b中對於圖7與8的 5.108°之設置平面17(EP)之TLA值。
Figure 104133853-A0202-12-0033-77
Figure 104133853-A0202-12-0033-78
Figure 104133853-A0202-12-0033-32
Figure 104133853-A0202-12-0033-33
Figure 104133853-A0202-12-0034-34
Figure 104133853-A0202-12-0034-35
Figure 104133853-A0202-12-0034-36
光學次系統34之整體反射率為3.53%。
藉由設置平面17之各個傾斜，可能考慮到安裝空間要求，特別是欲容納在那裡的瞳面反射鏡。
以下基於圖9和圖10解說根據代替光學次系統15的圖1可用於投影曝光裝置1中的光學次系統36之又一具體實施例。以上在圖1和圖2之上下文中已解說的組件和功能視需要具有相同參考標記，而不再次詳細討論。圖9顯示穿越光學次系統36的經向截面。圖10顯示光學次系統36之徑向視圖。除了投影光學單元7，光學次系統36包含將位於成像光3之射束路徑中物場4上游的所設置的平面17成像於入射光瞳平面18上的成像光學次單元37之變化例。
成像光學次單元37之GI反射鏡23之折疊平面再次位於yz平面上。
光學次系統36之反射鏡23(R1)和M1至M8再次配置為對其適用以上所指定自由曲面方程式(1)的自由曲面反射鏡。光學次系統36之光學設計資料據此可從下列表格收集，其就結構而言，根據圖2對應於用於光學次系統15的該等表格。根據圖2由於在光學次系統36中投影光學單元7之反射鏡M1至M8之資料與光學次系統15之反射鏡M1至M8之這些資料相同，因此以上已將其放入表格中，以下已省略關於反射鏡M1至M8的資料。
由於根據圖9與10在具體實施例中的孔徑光闌之定位和邊緣輪廓與根據圖2在具體實施例中的那些相同，因此表5已省略。
根據圖9和圖10該等具體實施例之成像光學次單元37具有正好一個GI反射鏡，亦即GI反射鏡23(R1)。與投影光學單元7之反射鏡M1一起，此GI反射鏡23將所設置的平面17成像於入射光瞳平面18上。成像光學次單元37之GI反射鏡23再次為照明光學單元6之一部分。
Figure 104133853-A0202-12-0036-37
Figure 104133853-A0202-12-0036-38
 (用於圖9與10的表2)
Figure 104133853-A0202-12-0037-39
Figure 104133853-A0202-12-0037-40
Figure 104133853-A0202-12-0037-41
Figure 104133853-A0202-12-0037-42
Figure 104133853-A0202-12-0038-43
光學次系統36之整體反射率為4.48%。
反射鏡23(R1)具有負值半徑，亦即其原則上為凹面鏡。數值Ry在對於反射鏡23的絕對項中非常大，因此前述反射鏡僅稍微偏離在該相關聯平面上的平面反射面。
設置平面17垂直於yz平面，且關於xz平面傾斜約24°之角度α。這對應於表3b中對於66.108°之圖9和圖10的「EP」表面之TLA值，其從xy平面進行量測。
基於圖11和圖12，藉由用於將照明光3耦合於在yz平面上具有折疊之物場4中的最後GI反射鏡23(R1)，更詳細考量兩個不同的耦合入變化例。
對應於以上相對於圖1至圖10已解說的組件和功能具有相同參考標記，而不再次詳細討論。
圖11顯示在設置平面17與在投影光學單元7之反射鏡M2處的偏向之間光學次系統38之射束路徑上的截面。
關於藉由GI反射鏡23將照明光3耦合入物場4中，根據圖3和圖4光學次系統38類似於光學次系統25。相較之下，光學次系統38之成像光學次單元39具有正好一個GI反射鏡，亦即GI反射鏡23(R1)。在此方面，根據圖9和圖10成像光學次單元39對應於成像光學次單元37。
在光學次系統38中，照明或成像光3之該等交叉條件對應於在將照明或成像光3耦合於物場4中之區域中的光學次系統25中的那些。在光學次系統38中，折疊亦僅在yz平面上執行。
朝向GI反射鏡23(R1)延伸的照明側成像光部分射束27，在根據圖12的耦合入變化例中亦與交叉區域29中的成像側成像光部分射束28交叉。在根據圖12的耦合入變化例中，最後GI反射鏡23(R1)位於成像側成像光部分射束28與反射鏡M2之間，亦即關於此成像側成像光部分射束28，其在根據圖11的耦合入變化例中正好位於最後GI反射鏡23(R1)之設置對面。在根據圖12具有成像光學次單元41、進而具有正好一個GI反射鏡23的光學次系統40中，而有設置平面17之對應位移，其可考慮到對於投影曝光單元1之照明光學單元6之瞳面反射鏡的對應安裝空間要求。而且，在物場4附近提供分別不同的安裝空間的可能性。
如以上根據圖2至圖12結合該等具體實施例所解說，作為替代例或除了在yz平面上的成像光學次單元中折疊照明光3，在那裡亦可在xz平面上折疊，如後續將基於圖13至圖16進行解說。
對應於以上相對於圖1至圖12已解說的組件和功能具有相同參考標記，而不再次詳細討論。
圖13和圖14顯示經由在xz平面上具有折疊平面的成像光學次單元42之最後GI反射鏡23(R1)的此類替代性耦合入(coupling-in)。
圖14顯示對應於例如圖11和圖12的視圖，亦即以在yz平面上的觀看方向，其中亦發生該物件位移。圖13顯示與其垂直的xz平面之視圖。照明光3因此與在xz平面上具有折疊效應的成像光學次單元42耦合入。GI反射鏡23同時可用於再次在xz平面上折疊成像光3，該光在成像光部分射束28中從物場4延伸至投影光學單元之第一反射鏡。這在圖14中指示，其中GI反射鏡23亦反射此成像側成像光部分射束28。
根據圖13和圖14的xz折疊與附加yz折疊之組合基於圖15和 圖16進行解說。圖16從圖15中的觀看方向XVI顯示該具體實施例。對應於以上相對於圖1至圖14所解說的組件和功能具有相同參考標記，而不再次詳細討論。
除了在物場4上游最後的GI反射鏡23(R1)，該GI反射鏡在xz平面上折疊，根據圖15和圖16的成像光學次單元43具有又一GI反射鏡22(R2)，其在yz平面上折疊。照明光3因此在入射物場4前，最初由GI反射鏡22(R2)在yz平面上折疊，且隨後由又一GI反射鏡23(R1)在xz平面上折疊。
根據圖13至圖16，依在該等具體實施例中GI反射鏡23(R1)或GI反射鏡22(R2)和23(R1)之該等折疊效應而定，照明光學單元6之瞳面反射鏡的設置平面17可具有不同空間位置，其可進而考慮到照明光學單元6之對應安裝空間要求。
以下，基於圖17說明非常示意性描繪出且在該經向截面中的微影投影曝光裝置1之又一具體實施例。對應於以上相對於圖1至圖16已解說的組件和功能具有相同參考標記，而不再次詳細討論。根據圖17此投影曝光裝置1之光源2可對應於以上已解說者。其可為雷射引發電漿(Laser produced plasma，LPP)光源或放電引發電漿(Discharge produced plasma，DPP)光源。或者，並假設對應調整適合在中間焦點中的數值孔徑，光源2亦可為同步加速器輻射型光源，例如自由電子雷射(Free electron laser，FEL)。
為了簡化位置關係之例示圖，以下同樣使用笛卡爾xyz座標系統。x方向在圖17中垂直於該圖式之平面延伸並進入後者。在圖17中，y方向延伸至右側。在圖17中，z方向向下延伸。遵循圖17所使用的該等座標系統分別具有平行於彼此延伸的x軸。到僅描繪出投影曝光裝置1之一個組件的範圍，這些座標系統之z軸之輪廓遵循在該分別所考量圖式內的照明光3之各個主要方向。
從光源2進行，根據圖17最初集光器(collector)44和場琢面反射鏡FF用於在投影曝光裝置中引導照明光3。照明光3之中間焦點45設置於 集光器44與場琢面反射鏡FF之間。舉例來說，在中間焦點45之區域中的照明光3之數值孔徑為NA=0.2。場琢面反射鏡FF為用於照明設置於物件平面5上之物場4的投影曝光裝置1之照明光學單元6之一部分。
場琢面反射鏡FF設置於共軛於物件平面5的照明光學單元6之場平面上。照明光學單元6之瞳面反射鏡PF設置於場琢面反射鏡FF下游。瞳面反射鏡PF設置於照明光學單元6之光瞳平面17上或其區域中。照明光學單元6之照明光瞳位於光瞳平面17上。
設置於照明光3之射束路徑中瞳面反射鏡PF下游為連續設置於該射束路徑中用於掠入射的兩個反射鏡22、23，其以下亦表示為GI(掠入射)反射鏡。
在兩個GI反射鏡22、23上的照明光整體射束3G之質心(centroid)射束之入射角約為75°。在60°至85°之間區域中的不同入射角亦為可能。
兩個GI反射鏡22、23以其在照明光3上的該等偏向效應加乘的方式設置。
照明光3之質心光線(centroid ray)之射束路徑在照明光學單元6中具有交叉點K。在該交叉點K處，延伸於中間焦點45與場琢面反射鏡FF之間的照明光3之質心光線與延伸於瞳面反射鏡PF與第一GI反射鏡22之間的質心光線交叉。
場琢面反射鏡FF從複數場琢面建構。每一個這些場琢面均進而從至少一個個別反射鏡建構。在此方面的細節在例如US 2011/0001947 A1中說明。然後，場琢面由在此類個別反射鏡建構之情況下的複數或一群此類個別反射鏡在每種情況下形成。該等場琢面之x/y尺寸比可大於物場4之尺寸比x0/y0。
場琢面反射鏡FF之該等琢面可以在複數傾斜位置之間可切換的方式體現。如此使得可能在物場4中規定不同的照明角度分佈，如從具 有場琢面反射鏡和瞳面反射鏡的照明光學單元之先前技術本身已習知。
瞳面反射鏡PF進而具有複數瞳面。這些瞳面每一個均可進而從複數個別反射鏡建構，如同樣從US 2011/0001947 A1本身已習知。在該圖式中並未更詳細描繪出琢面反射鏡FF、PF之琢面設計。
瞳面反射鏡PF之該等琢面能夠以可切換方式配置。或者，也能夠以不可切換方式配置瞳面反射鏡PF之該等琢面。
瞳面反射鏡PF和兩個下游的GI反射鏡22、23形成傳輸光學單元46，其藉由各均已指配有場琢面和瞳面的照明管道，將疊加於彼此上的場琢面反射鏡FF之該等場琢面成像於物場4中。
兩個GI反射鏡22、23將在光瞳平面17上的照明光瞳，成像於布置於投影曝光裝置1之投影光學單元7之照明光3之射束路徑中物場4下游的入射光瞳平面18上。投影光學單元7將物場4成像於設置於影像平面9上的影像場8中。投影光學單元7之入射光瞳實際上不位於對於兩個截面xz、yz的同一入射光瞳平面上。在yz截面中，該入射光瞳實際位於瞳面反射鏡PF之位置處，因此在此截面中，有首先該照明光瞳及其次該入射光瞳之重合。在xz截面中，投影光學單元7之入射光瞳明顯位於射束路徑中物場4的下游。
設置於物場4中為承載可藉助投影光學單元7成像之結構的反射倍縮光罩10。
兩個GI反射鏡22、23生成由物場4中該等照明管道組成的照明光整體射束3G之照明角度頻寬，該頻寬對於平行於該物件位移方向或掃描方向y的入射平面小於對於與其垂直的入射平面。
入射於物場4上的照明光整體射束3G之數值孔徑在yz入射平面上為例如0.0625。據此，在倍縮光罩10上的照明光整體射束3G之中心質心射束之入射角在yz入射平面上大於3.6°，並可例如位於4°至7°之間範圍內。
在垂直於yz入射平面的xz平面上，照明光整體射束3G之數值 孔徑至少10%大於在yz入射平面上，且其為例如兩倍大。照明光整體射束3G之數值孔徑在xz平面上為例如0.125。
使用照明光學單元6，在倍縮光罩10上的物場4在物件平面5上以定義方式照明。物場4具有弧形或部分圓形形式，並由兩個相互平行的圓弧和兩個直側邊定界，其在y方向上延伸具有長度y0，且在x方向上彼此相距距離x0。尺寸比x0/y0為13比1。在替代例且同樣可能的物場4之情況下，其邊緣形狀為矩形。
投影光學單元7具有連續設置於照明或成像光3之射束路徑中的總共六個反射鏡M1至M6。定義投影光學單元7之影像側數值孔徑的最後反射鏡M6，為這些反射鏡M1至M6中唯一具有用於照明或成像光3的通道開口47者。
一方面照明光學單元6及另一方面投影光學單元7之所有光學組件均具有對於照明或成像光3的高度反射塗層，該等塗層可建構為多層或許多層。
設置於物場4中倍縮光罩10之結構成像於其上的晶圓11設置於影像場8中。如同倍縮光罩10，晶圓11亦由夾持器10a、12承載。
倍縮光罩夾持器10a和晶圓夾持器12兩者均可藉由對應的位移驅動器10b、12a在x方向和y方向上位移。在該投影曝光期間，此位移沿著亦指稱為掃描方向的y方向以同步方式引起。掃描方向y位於照明光3之yz入射平面上的倍縮光罩10上。此yz入射平面與圖17之圖式之平面重合。
晶圓夾持器12和又一晶片側組件之安裝空間要求在圖17中48處描繪為矩形框。安裝空間要求48為依即將容納於其中的該等組件而定，在x方向、y方向、和z方向上具有範圍的矩形。舉例來說，從在x方向上和在y方向上的影像場8之中心進行，安裝空間要求48具有1m之範圍。從影像平面9進行，安裝空間要求48在z方向上亦具有例如1m之範圍。照明光3必須以分別引導通過安裝空間要求48的方式，在照明光學單元6中和在投 影光學單元7中引導。
場琢面反射鏡FF及/或瞳面反射鏡PF可體現為微機電系統(MEMS)反射鏡。
投影光學單元7體現為漸變投影透鏡，且在yz平面上具有縮減成像因數，其為在xz平面上的縮減成像因數的兩倍。舉例來說，投影光學單元7在yz平面上的縮減因數可為8，而在xz平面上可為4。此類漸變投影光學單元從例如WO 2012/034995 A2已習知。
兩個GI反射鏡22、23以可由漸變投影光學單元7處理的照明光整體射束3G之該等數值孔徑調整適合該等物場側數值孔徑的方式，確保在物場4的照明光整體射束3G之該等數值孔徑調整適合。
照明光整體射束3G之角度頻寬對於其數值孔徑建構量測。在以上所解說的示例性具體實施例中，此角度頻寬之x/y尺寸比為2：1，且這對應於以上所解說該等數值孔徑之比，亦即0.125對0.0625之比。
投影曝光裝置1之來源角(source angle)定義為在光源2與一方面中間焦點45及另一方面法線對xy平面之間的連接線之間的角度。在投影曝光裝置1中，此來源角Q約為28°。
照明光整體射束3G之質心光線由兩個GI反射鏡22、23偏向約30°。在10°至35°範圍內的其他質心光線偏向角亦為可能。
此偏向角在兩個GI反射鏡22與23之間大致分成兩半。
根據圖17交叉點K位於照明光學單元6之射束路徑中一方面琢面反射鏡FF和PF與另一方面影像場8之間的質心光線之範圍之間。
在瞳面反射鏡PF上該等瞳面之總體具有邊緣輪廓49，其範圍對應於該照明光瞳之範圍。平行於x方向，亦即垂直於該物件位移方向，此範圍大於與其垂直，亦即在包含該掃描方向的yz入射平面上。在局部xy座標系統中，瞳面反射鏡PF因此在x方向上具有較在y方向上更大的範圍。這顯示於圖17的插圖中，其中描繪出瞳面反射鏡PF之橢圓邊緣輪廓49。以 上所解說邊緣輪廓49之x/y尺寸比可為例如4/3，且其明顯小於在該物場的角度頻寬之x/y尺寸比。邊緣輪廓49之尺寸比x/y小於指配給垂直和平行於該物件位移方向之這些範圍x和y的照明光瞳之尺寸sigmax與sigmay之間的尺寸比sigmax/sigmay。
在照明光學單元6之替代性設計中，瞳面反射鏡PF以1階之x/y尺寸比配置，例如為圓的瞳面反射鏡PF。
以上所解說的瞳面反射鏡PF之邊緣輪廓49之x/y尺寸比，使其可能在照明光學單元6之其他預定幾何形狀之情況下將用於照射小型之瞳面反射鏡PF的場琢面反射鏡FF之場琢面切換角或個別反射鏡切換角保持在小的角度。
在局部xz圖式中，圖18顯示穿越首先在根據圖17的具體實施例之射束路徑中GI反射鏡22之反射面的若干截面。此xz截面線之形式依引導該截面所沿著的各個y座標而定。
圖19顯示在穿越在根據圖17的具體實施例中該後續第二GI反射鏡23之反射面的不同y座標之情況下對應的xz截面線。
根據圖17至圖19兩個GI反射鏡22和23之該等反射面，可藉助廣義圓錐形截面非球面方程式描述。在此，下列適用：z(x,y)=f1(x,y)+f2(x,y)(1)
z為在各個GI反射鏡22、23之局部yz座標系統之z方向上的反射面之凹陷部。下列適用於項f1和f2兩者：f1=(rhox * x**2+rhoy * y**2)/(1+[1-(1+kx)*(rhox * x)**2-(1+ky)*(rhoy * y)**2]**0.5)
f2=c1*x+c2*y+c3*x**2+c4*x*y+c5*y**2+c6*x**3+...+c9*y**3+c10*x**4+..+c12*x**2*y**2+..+c14*y**4+c15*x**5+...+c20*y**5+c21*x**6+..+c24*x**3*y**3+..+c27*y**6+...
在此，f1對應於圓錐形截面，而f2為歸納後者的多項式展開。
在此，變量rhox和rhoy為頂點半徑vertex radius(x)和vertex radius(y)的倒數，變量kx和ky對應於圓錐形常數kappa(x)和kappa(y)。為了對稱原因，關於x的所有奇數多項式均消失。
下列兩個表格彙總即將用於描述在以上廣義圓錐形截面非球面方程式1中兩個GI反射鏡22和23之該等反射面之表面的該等設計參數。
Figure 104133853-A0202-12-0046-74
Figure 104133853-A0202-12-0047-46
Figure 104133853-A0202-12-0047-47
Figure 104133853-A0202-12-0048-48
基於圖20至圖23，以下解說用於在瞳面反射鏡PF與物場4之間分別具有兩個GI反射鏡之照明光學單元的又一設計選項，該等選項可用於代替在投影曝光裝置1中根據圖17的照明光學單元6。對應於以上相對於圖1至圖19及特別是相對於圖17至圖19已解說的組件具有相同參考標記，而不再次詳細討論。
圖20顯示照明光學單元50之又一具體實施例。照明光學單元50具有90°之來源角Q。因此，照明光3從光源2水平引導至中間焦點45。
在照明光學單元50中，藉由兩個琢面反射鏡FF和PF用於照明光3的折疊幾何形狀，為使得在琢面反射鏡FF與PF之間的質心光線之範圍位於交叉點K與影像場8之間。
圖21顯示照明光學單元51之具體實施例，其中在中間焦點45與物場4之間沒有照明光之質心光線之範圍之交叉。在照明光學單元51中，來源角Q約為59°。在瞳面反射鏡PF與第一GI反射鏡22之間的照明光3之質心光線之範圍，位於場琢面反射鏡FF與影像場8之間。
圖22顯示照明光學單元52之具體實施例，其中場琢面反射鏡FF一方面位於瞳面反射鏡PF與第一GI反射鏡22及另一方面瞳面反射鏡PF與影像場8之間照明光3之質心光線之範圍之間。在該照明光學單元中，來源角Q約為73°。在此種情況下，在中間焦點45與物場4之間亦沒有照明光質心光線之交叉。
圖23顯示照明光學單元53之具體實施例，其中如在以上所說明該等照明光學單元中的情況，在該照明光上的兩個GI反射鏡22、23之偏向效應並未加上，而是減去。兩個GI反射鏡22、23因此對在照明光學單元53中的照明光整體射束3G之質心光線具有相反偏向效應。否則，在光源2與第一GI反射鏡22之間照明光3之範圍相當於在根據圖21的照明光學單元51中的範圍。由於照明光學單元53之GI反射鏡22之偏向效應，其為照明光學單元51之GI反射鏡22之偏向效應之相反效應，因此有在GI反射鏡22上游的 投影曝光裝置1之所有光學組件之對應傾斜，導致約5°之來源角Q。
兩個GI反射鏡22、23之光學效應可導致場成像比例依分別指配給空間座標x和y的光瞳座標sigmax、sigmay而定。成像比例βy，亦即在yz平面上的成像比例，可關於平均比例值變化幾個10%。在與其垂直之方向上的成像比例βx亦可變化。這可由藉由該等瞳面分別成像的場琢面反射鏡FF之該等場琢面之適當調整適合的x/y尺寸比補償。為此目的，如原則上在例如US 2011/0318696 A1中已說明，若場琢面反射鏡FF之該等場琢面可由可自由選擇的個別反射鏡群組組成，則具優勢。
將光瞳平面17(亦即瞳面反射鏡PF之設置平面)成像於投影光學單元7之入射光瞳平面18上之縮減品質亦可要求場琢面反射鏡FF具有可從個別反射鏡群組以自由選擇方式配置的場琢面。如此避免投影光學單元7之入射光瞳之不要的過度曝光，例如憑藉以來自未照明整個物場4之場琢面的照明光3入射的某些瞳面。
該等以上所說明的GI反射鏡具有對於照明光或成像光3的高度反射塗層。
為了生成微結構或奈米結構組件，投影曝光裝置1如下使用：首先，提供反射光罩10或倍縮光罩和基板或晶圓11。接著，在倍縮光罩10上的結構借助於投影曝光裝置1投影至晶圓11之光敏層上。然後，在晶圓11上的微結構或奈米結構，以及因此該微結構組件，藉由顯影該光敏層而生成。
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。
3‧‧‧成像光；照明光
4‧‧‧物場
5‧‧‧物件平面
7‧‧‧投影光學單元；成像光學單元
8‧‧‧影像場
9‧‧‧影像平面
15‧‧‧光學次系統
16‧‧‧成像光學次單元
17‧‧‧設置平面
18‧‧‧光瞳
19‧‧‧個別光線
20‧‧‧主光線
21‧‧‧通道開口
22‧‧‧掠入射(GI)反射鏡
23‧‧‧掠入射(GI)反射鏡
24‧‧‧中間影像
M1-M8‧‧‧反射鏡
α‧‧‧角度
R1‧‧‧掠入射(GI)反射鏡
R2‧‧‧掠入射(GI)反射鏡
EP‧‧‧入射光瞳

Claims (14)

  1. 一種投影微影的光學次系統- 該光學次系統包含一投影光學單元，其用於將一物場成像於一影像場，其中即將成像的一物件可設置於該物場中，包含：- 複數反射鏡，其用於從該物場引導成像光至該影像場，- 光瞳，其可設置於該物場下游該成像光之射束路徑中，- 該光學次系統包含一成像光學次單元，其將位於該成像光之射束路徑中該物場上游的一設置平面成像於該光瞳中，- 其中對於該成像光學次單元，以其僅在該物場上游該射束路徑中造成該成像光之掠偏向且其具有一掠入射(GI)反射鏡作為該物場上游該射束路徑中之最後反射鏡的方式配置該成像光學次單元。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學次系統，其中該成像光學次單元具有正好一個GI反射鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項之光學次系統，其中該成像光學次單元具有至少兩個GI反射鏡。
  4. 如申請專利範圍第3項之光學次系統，其中該成像光學次單元之兩個GI反射鏡直接連續設置於該成像光之射束路徑中。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一之光學次系統，其中該成像光學次單元包含該投影光學單元之至少一個反射鏡。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一之光學次系統，其中該成像光 學次單元具有至少一個反射自由曲面。
  7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一之光學次系統，其中在該物場上游該射束路徑中該最後GI反射鏡上游的一第一照明側成像光部分射束與在該物場後面在該射束路徑中該物場與該投影光學單元之第一反射鏡之間的一第二成像側成像光部分射束兩者交叉。
  8. 一種用於照明一物場之投影微影的照明光學單元，其中即將成像的一物件可設置於該物場中，- 該照明光學單元包含一成像光學次單元，其將位於該成像光之射束路徑中該物場上游的一設置平面成像於可設置於其下游的一投影光學單元之一光瞳平面上，- 其中對於該成像光學次單元，以其僅在該物場上游該射束路徑中造成該成像光之掠偏向且其具有一GI反射鏡作為該物場上游該射束路徑中最後反射鏡的方式配置該成像光學次單元。
  9. 一種如申請專利範圍第8項之照明光學單元，用於極紫外光(EUV)投影微影以照明光照明一物場，其中即將成像的一物件可設置於該物場中，該物件在一投影曝光期間可藉由一物件夾持器在一物件位移方向(y)上位移，- 包含一場琢面反射鏡，其包含複數場琢面，其分別從至少一個個別反射鏡建構，- 包含一瞳面反射鏡，其包含複數瞳面，其為一傳輸光學單元之一部分，其藉由各均已指配該等場琢面之一和該等瞳面之一的照明管道，將疊加於彼此上的該等場琢面成像在該物場中，- 其中該傳輸光學單元具有用於掠入射的至少兩個反射鏡，其設 置於該照明光之射束路徑中該瞳面反射鏡下游，以及- 產生由該物場中該等照明管道組成的一照明光整體射束之一照明角度頻寬，該頻寬對於平行於該物件位移方向(y)該物場上該照明光之一入射平面(yz)小於與其垂直的一平面(xz)。
  10. 一種包含如申請專利範圍第8項之一照明光學單元及包含用於生成該成像光之一EUV光源的照明系統。
  11. 一種包含用於照明一物場之投影微影的一照明光學單元的光學系統，其中即將成像的一物件可設置於該物場中，該光學系統具有如申請專利範圍第1項至第7項中任一之光學次系統。
  12. 一種包含如申請專利範圍第11項之一光學系統及包含一EUV光源的投影曝光裝置。
  13. 一種用於生成一結構組件的方法，包含下列方法步驟：- 提供一倍縮光罩和一晶圓，- 借助於如申請專利範圍第12項之投影曝光裝置將該倍縮光罩上的一結構投影在該晶圓之一光敏層上，- 在該晶圓上生成一微結構或奈米結構。
  14. 一種根據如申請專利範圍第13項之方法所生成的結構組件。
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