TWI714278B - 投影透鏡、投影曝光裝置、與ｅｕｖ微影的投影曝光方法 - Google Patents

投影透鏡、投影曝光裝置、與ｅｕｖ微影的投影曝光方法 Download PDF

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桑賈 舒納德
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Abstract

一種藉助具有來自極紫外光範圍(EUV)之操作波長λ的電磁輻射，將設置於投影透鏡之物件平面(OS)上的圖案成像至投影透鏡之影像平面(IS)上的投影透鏡(PO)，包含大量反射鏡(M1-M6)，其具有以設置於該物件平面上的光罩(M)之圖案可藉助該等反射鏡成像至該影像平面上的方式，設置於介於該物件平面與該影像平面之間的投影射束路徑中的反射鏡表面。在延伸平行於掃描方向的第一方向(y方向)上的第一成像比例，就絕對值而論小於在垂直於該第一方向的第二方向(x方向)上的第二成像比例。提供(provision)係由一種用於校正由倍縮光罩位移所造成像散波前像差部分的動態波前操縱系統所構成。

Description

投影透鏡、投影曝光裝置、與EUV微影的投影曝光方法
本發明係關於一種藉助具有來自極紫外光範圍(Extreme ultraviolet range，EUV)之操作波長λ的電磁輻射，將設置於投影透鏡之物件平面上的圖案成像至投影透鏡之影像平面上的投影透鏡。再者，本發明係關於一種包含此一投影透鏡的投影曝光裝置和一種可借助於該投影透鏡和該投影曝光裝置執行的投影曝光方法。
微影投影曝光方法現今主要用於生產半導體組件及其他結構精細組件，例如微影用光罩。這些方法涉及使用載有待成像結構之圖案的光罩(倍縮光罩)，例如半導體組件層之線形圖案。該圖案係設置於在該投影透鏡之物件平面之區域中介於照射系統與投影透鏡之間的投影曝光裝置中，並以該照射系統所提供的照射輻射照射。由該圖案所改變的該輻射作為投影輻射傳遞穿越該投影透鏡，如此使該圖案成像至待曝光並塗佈有輻射敏感性層且其表面位於該投影透鏡之影像平面上的該基板上，前述影像平面相對於該物件平面光學共軛。
為了能生產較以往更精細的結構，近年來已開發出以適度數值孔徑操作且實質上藉助來自極紫外光範圍(EUV)所使用電磁輻射之短波 長、特別是介於5nm(奈米)至30nm之範圍內的操作波長得到高解析度能力的光學系統。在操作波長約13.5nm的EUV微影之情況下，舉例來說給定影像側數值孔徑NA=0.3，理論上可達成具有數量級約0.15μm(微米)之一般焦距深度的數量級0.03μm之解析度。
由於短波長會被在較長波長可穿透的已知光學材料吸收，因此來自極紫外光範圍的輻射無法借助於折射光學元件聚焦或引導。因此，EUV微影使用反射鏡系統。
在EUV微影之領域中，為了能生產較以往更精細的結構，亦努力進一步提高具有較以往更高影像側數值孔徑NA之開發中投影系統所使用系統之解析度能力。對給定成像比例ß而言，物件側數值孔徑NAO因此亦增加。
對更高孔徑EUV系統而言，由於窄頻帶光罩(narrowband mask)的反射能力在輻射之較大入射角處大幅降低，因此構成了挑戰。因此，對微影光學系統已提議使用更大縮減而非1：4(｜ß｜=0.25)之習慣縮減成像比例。舉例來說，1：8(｜ß｜=0.125)而非1：4(｜ß｜=0.25)之成像比例會將物件側數值孔徑NAO減半，並因此在光罩處的照射輻射之入射角亦減半。然而，此成像比例(對相同光罩尺寸而言)縮減所曝光場之大小並因此縮減通過量(throughput)。
亦已認可當物件側數值孔徑增加時，物件側主光線角必須增加，惟可由光罩之吸收體結構導致陰影效應，並導致有關層傳輸的問題。特別是，嚴重的變跡(apodization)效應可能會由於光罩的塗佈而發生(參見例如WO 2011/120821 A1)。
WO 2012/034995 A2尤其為此原因提議將EUV投影透鏡設計為漸變(anamorphic)投影透鏡。漸變投影透鏡之特徵在於在第一方向上的第一成像比例偏離在垂直於該第一方向之第二方向上的第二成像比例。該偏差明顯位於可能由製造公差所造成的偏差以外。
漸變投影透鏡實現例如在第一方向上具有大物件側數值孔徑的影像平面之完全照射，在前述第一方向上待成像倍縮光罩之廣度(extent)無需增加，且投影曝光裝置之通過量無需縮減。再者，相較於在兩個方向上具有均勻成像比例的系統，亦可降低照射光之斜向入射所造成的成像品質損失。
一般習慣的1：4成像比例(｜ß｜=0.25)垂直地作用至掃描方向(交叉掃描方向)，若1：8成像比例(｜ß｜=0.125)係例如在掃描方向上設定且場廣度(field extent)很小，，則如此不會在光罩處引入特別大角度，而是確保相較於在兩個方向上具有｜ß｜=0.25之慣用非漸變投影透鏡的場大小僅被減半而非被減四分之一。而且，還是可以選擇以較大倍縮光罩達成全場(full field)。
投影曝光裝置一般包含一操縱系統，其具有使其可能以控制單元之控制信號為基礎以所定義方式改變系統之成像特性的大量操縱器(manipulator)。在此種情況下，為了改變在投影射束路徑中的前述元件或群組之光學效應，「操縱器」一詞尤其是指設計用於以對應控制信號為基礎有效地影響個別光學元件或光學元件之群組的光電機械器件。通常，操縱器亦為了例如位移、傾斜及/或變形光罩及/或基板而提供。一般來說，操縱器係以計量系統所偵測到的成像像差可以針對性方式縮減的方式設定。
在一些EUV系統中，具有垂直於物件平面之組件的倍縮光罩之位移及/或傾斜為了校正成像像差而提供了有效操縱的可能性。憑藉在反射倍縮光罩及/或非遠心系統中的輻射之斜向入射，亦可能藉助此種倍縮光罩位移校正結構之側向偏移。在此種情況下，主動原則係基於具有非遠心照射沿著影像之對應z失焦的倍縮光罩之z失焦(z defocusing)總是附加地導致影像之側向偏移的事實。若在物件場內的照射之遠心度例如二次地變化，則在z軸偏之情況下亦有側向影像移位之二次變分(variation)，如此可用於例如校正存在於倍縮光罩或基板上的二次失真曲線(quadratic distortion profiles)。
DE 10 2004 014 766 A1(也可參見US 7,372,539 B2)中提及，為了校正在EUV投影曝光裝置之投影透鏡中的漸變(anamorphism)，將倍縮光罩繞著垂直於投影透鏡軸及垂直於掃描方向，且均放置穿過在倍縮光罩或晶圓上所產生光場之中心的軸而傾斜小角度。
EP 1 039 510 A1提議在光軸之方向上調整及傾斜倍縮光罩，以校正在成像比例上的像差和所產生影像之位置。
本發明所解決的問題之一在於，提出容許得到使用漸變投影透鏡之優勢的措施，同時在相當程度上無需接受特定缺點。
為了解決此問題，本發明提供一種包含申請專利範圍第1項之特徵的投影透鏡、一種包含申請專利範圍第14項之特徵的投影曝光裝置、以及一種包含申請專利範圍第17項或第19項之特徵的投影曝光方法。
具優勢的發展變化在相關諸申請專利範圍內明確說明。所有申請專利範圍之文字均併入說明書之內容中作為參考。
本發明體認到在漸變透鏡之情況下，會發生在掃描方向上具有相同成像比例且與之垂直的習知系統中，所缺少的至少一個特殊特徵。已識別出漸變透鏡特有的波前像差類型。在根據本案發明的系統之情況下，此像差類型(即此系統類型特有的此像差)係由特定適用措施解決，並可至少部分被校正。
本發明尤其從該觀察繼續進行，在一般成像系統中所謂的縱向比例(或深度比例)係由成像比例之平方給定。縱向比例指示在具有垂直於在影像區域中的物件平面之方向分量的物件移位之情況下，為了得到聚焦成像必須執行重新聚焦的程度。在漸變透鏡中，根據定義，成像比例會依定向(在第一方向與第二方向上成像比例之間的偏差)而變化。縱向比例會發 生同樣情況。結果，然而，在垂直於物件平面的物件移位之情況下，在掃描方向上具有定向的結構其失焦與具有與之垂直之定向的結構不同。這些不同的聚焦位置僅為像散(astigmatism)，這可例如由條紋冊尼克5號(fringe Zernike No.5，Z5)在最低階數說明。對非漸變透鏡而言，應強調此像散貢獻完全為零。
本發明與非漸變透鏡相較，尤其使之可能改變或擴展投影透鏡之正常所實行校正情境，以將此新發生的像差列入考量。
投影透鏡包含一波前操縱系統，其用於動態地影響從投影透鏡之物件平面傳遞至影像平面的投影輻射之波前。設置於投影射束路徑中的波前操縱系統之組件之效應可依控制單元之控制信號而定而變化地設定，藉此投影輻射之波前可以針對性方式改變。
在一些具體實施例中，波前操縱系統之光學效應可在掃描操作過程中(即具有高動態)在相當短的時間尺度上以針對性方式明顯改變。掃描操作(scan operation)係特徵在於光罩和基板在各自掃描方向上同步移動的操作，其中光罩在掃描方向上掃描一次，使得在此掃描操作之開始與結束之間，光罩之整個圖案一次轉移至基板上。
舉例來說，若在掃描操作期間，倍縮光罩或光罩為了例如補償特定像差而以方向垂直於物件平面(在z方向上)的移動分量位移，則在漸變投影透鏡之情況下，會產生以迄今已知校正可能性無法補償或僅不充分地補償的像散(astigmatic)波前像差部分。相較之下，動態波前操縱系統能完全或至少部分地補償在掃描操作過程中在Z方向上由倍縮光罩位移所造成的像散波前像差部分。在一些具體實施例中，此校正在該掃描操作期間可能變化，亦即在對於微影情況的短時間尺度上，前述時間尺度對於在目前系統中的掃描操作為數量級小於一秒鐘。借助於高度動態的波前操縱系統，該投影透鏡之成像特性可根據可預定義的時間曲線在掃描操作過程中改變，以在單一掃描操作之開始與結束之間產生所需像散波前校正。
一些具體實施例包含在掃描操作以外的時間間隔中改變波前操縱系統之光學效應，例如在掃描操作開始前。此種改變可能有用，舉例來說，當投影系統為初期調整時，例如在新光罩已安裝後。波前操縱系統在那些情況下無需建構成高度動態，因為改變可能緩慢引起，亦即在較長時間尺度上。然而，高度動態的波前操縱系統亦可用於此目的。
根據一個具體實施例，提供該波前操縱系統具有(至少一台)第一操縱器，其具有設置於該投影射束路徑上的可位移反射鏡，以及相對於參考位置可逆地改變該反射鏡之位置的第一致動器件。如此提供對於波前操縱使用至少一個反射鏡之剛體自由度的第一類型操縱器。該反射鏡係作為整體位移(即改變有關其位置或定位)，而結果不會改變該反射鏡表面之表面形狀。該位移可包含一軸向位移(平行於正交地定向至該物件平面的該投影透鏡之參考軸的位移)、一橫向位移(在垂直於該參考軸的橫向方向上的位移)、或該反射鏡之一傾斜。此外，對於該位移亦可能包含一反射鏡繞著一旋轉軸之一旋轉，或僅有一旋轉。
儘管第一類型操縱器之一台個別操縱器可為充分，但在一些具體實施例中提供兩台或多台第一操縱器。特別是，作為該第一類型操縱器之操縱器的該投影透鏡之所有該等反射鏡，可就其剛體自由度而論以受控方式變得可移動。若兩台或多台第一操縱器存在，則可能以改進方式部分或完全地補償第一操縱器藉助至少一台其他第一操縱器之合適剛體移動而在其剛體移動期間所產生的該等非所需(寄生)像差，使得整體效應上實質上該所需像散波前校正維持，而寄生像差之層級與之相較為低。
該至少一台第一操縱器可動態地設計，使得該反射鏡在介於在一個方向上延伸的掃描操作之開始與結束之間的時間間隔中，而根據從起始位置經由至少一個中間位置返回該起始位置之可控制的移動路線進行位移。這些移動可在很短的時間尺度內執行，例如在十分之一秒或數十分之一秒之範圍內。
然而，該操縱器無需在掃描操作過程中再次移動返回該起始位置。此外，對於兩個連續的掃描操作亦可能在相反方向上進行掃描。然後，情況可能是操縱器僅在第二掃描操作(在返回路徑上)中再次移動返回該起始位置。亦可能有操縱器完全不移動返回該起始位置的情況。
在這些情況下，與該光學效應之改變相關的移動亦可在很短的時間尺度內執行，例如在十分之一秒或數十分之一秒之範圍內。
藉由一個、複數或所有反射鏡之快速剛體移動的波前操縱，依投影透鏡類型而定，在某些狀況下僅能以相對較複雜的方式實行。因此，提供其他類型之操縱器可能或者或另外有用。
在一些具體實施例中，該波前操縱系統具有(至少一台)第二操縱器，其具有設置於該投影射束路徑中且具有反射鏡表面的可變形反射鏡，以及相對於參考表面形狀可逆地像散地改變該反射鏡表面之表面形狀的致動器件。為了此目的，該致動器件可具有例如在直徑上相對地設置的致動器(actuator)對或致動器群組，其在反射鏡表面之四個象限上作用，並可成對不同地驅動以在該表面形狀上引起像散改變。
適合微影的成像投影透鏡在該物件平面與該影像平面之間具有至少一個光瞳表面，前述至少一個光瞳表面為相對於該物件平面及相對於該影像平面的傅立葉轉換(Fourier-transformed)表面。可變形反射鏡應光學地設置接近該光瞳表面，以能在現實上可得到表面變形之情況下，顯露充分強力的像散校正效應。
對於量化在射束路徑中的光學表面之光學元件之位置，可能使用子孔徑比(subaperture ratio)SAR，舉例來說。
根據一定義，根據SAR：=DSA/DCA，在該投影射束路徑中的光學元件之光學表面之子孔徑比SAR，定義為在子孔徑直徑DSA與光學自由直徑DCA之間的商。子孔徑直徑DSA係由以從給定場點出射之射束光線所照射該光學元件之部分表面之最大直徑給定。光學自由直徑DCA係 圍繞該光學元件之參考軸的最小圓形之直徑，其中該圓形封圍被來自該物件場的所有光線所照射該光學元件表面之該區域。
在場平面(如物件平面或影像平面)上，SAR=0相應成立。在光瞳表面上，SAR=1成立。「近場」表面因此具有接近0的子孔徑比，而「近光瞳」表面具有接近1的子孔徑比。
較佳為，設置具有該像散可變形反射鏡表面的反射鏡，使得在該反射鏡表面該子孔徑比SAR為介於0.5至1之間、特別是介於0.7至1之範圍內。
為了在該掃描操作過程中達成成像相關改變，該第一操縱器及/或該第二操縱器較佳為動態地設計，使得與該反射鏡之光學效應之改變相關的致動移動可在小於一秒之短時間尺度內產生、特別是在十分之一秒或數(如2或3或4或5或6或7或8或9)十分之一秒之範圍內。因此涉及快速操縱器，其在該掃描操作過程中有必要時亦以高動態特性使用。
在不同的具體實施例或者可提供該第一類型操縱器(在剛體自由度中的移動)和該第二類型操縱器(反射鏡表面變形)之操縱器。有必要時，在同一投影透鏡中不同類型操縱器之組合亦為可能。
鑑於在此給定特殊強調且由於該投影透鏡之漸變設計結果所發生該像散波前像差部分的事實其係依在該等相互垂直方向上的該等成像比例之該等平方之間的差異而定，若介於(就絕對值而論較大)成像比例與(就絕對值而論較小)成像比例之間的尺度比不太大則被視為具有優勢。該尺度比可為例如在1.1至2.5之範圍內、特別是在1.5至2之範圍內。結果，待校正的該等像散波前部分之廣度可限制在相對較小數值，使得待校正的該像差保持很小。若該投影透鏡具有例如在x方向上的成像比例βx=0.25和在y方向上的成像比例βy=0.125，則如此導致2之尺度比。
選擇性地或額外地，對於在該倍縮光罩之位置處(亦即在該物件平面上)的第二方向(x方向(Z2像差))上產生該影像偏差之二次場曲線， 可在第二方向上提供該遠心度(遠心度變化)之相對較大變化，以縮減對於該校正所需在z方向上該倍縮光罩之行進。若此行進變小，則由此所造成該非所需像散波前像差部分亦可保持很小，且校正對應地更容易。
遠心度變化係由該前焦距所定義，且前焦距越小則越大。對於無限前焦距，該光學系統在輸入端為遠心，因此無變化。在一些情況下，若在第二方向上的前焦距就絕對值而論小於3m(公尺)，其中前述前焦距較佳為小於2m、特別是小於1m，則被視為具有優勢。在第二方向上的前焦距可對應於在第一方向上的前焦距，但這並非為必要。其因此可在該第一方向上偏離該前焦距。
該投影透鏡可設計成將矩形有效物件場(矩形場)成像至矩形有效影像場上。或者，該投影透鏡可設計用於成像在掃描方向上彎曲的環場，亦即弧形有效物件場。在此種情況下，若該環場之曲率係定尺寸使得在該影像平面上，介於在該掃描方向上滯後(lagging)之場邊緣處的中間場點與在該場邊緣之邊際處的邊際場點之間在該掃描方向上所量測到的距離，對應於垂直於該掃描方向所量測到該場寬度之5%以上、較佳為15%以上、特別是25%以上，則被視為具有優勢。此種大幅彎曲的環場可為有用，舉例來說，若執行校正情境，其中係欲產生在該場上方的二次Z3變分，亦即在y方向或掃描方向上該影像偏差之二次變分。此種校正可為可用，例如在倍縮光罩加熱之事件中用於補償波前像差。在此種情況下，更大幅彎曲的環場促成對於該校正僅該倍縮光罩之小傾斜為所需的事實。結果，對於所選擇校正幅度的相關聯像散仍維持相對較小，因此該波前操縱系統所需校正亦可證明為適當。
能補償所說明類型之像散波前像差部分的波前操縱系統，亦可用作用於校正無關於倍縮光罩位移所造成像散波前像差部分之校正的x-y像散的快速校正可能性。此種像差可由於在以偶極照射使用之系統中的加熱效應結果而具體地出現，舉例來說。
本發明亦關於一種包含在此所考量類型之一投影透鏡、亦即包含一動態波前操縱系統的投影曝光裝置，其用於校正在掃描操作前及/或過程中由倍縮光罩位移所造成的像散波前像差部分。
在一些具體實施例中，該投影曝光裝置之光罩夾持器件包含一z移位器件，其用於平行於正交地移動至該物件平面之z方向的該光罩之受控位移。此z移位器件可在各種校正情境之背景下使用，以用平行於z方向的移動分量位移該光罩，藉此像散波前像差部分由於在相互垂直方向上的不同成像比例而在該漸變投影透鏡中產生。這可以所說明的方式借助於該波前操縱系統進行補償。該倍縮光罩繞著x軸及/或y軸之傾斜同樣可為可能且有利。為了此目的，該光罩夾持器件可包含傾斜器件。
本發明亦關於一種以光罩之圖案之至少一個影像曝光輻射敏感性基板的投影曝光方法。在此可使用漸變投影透鏡。
在一些具體實施例中，在掃描操作過程中在掃描方向上移動該光罩時，至少在相位上可發生在垂直於該物件平面的位移方向(z方向)上該光罩之受控位移，例如為了補償具體像差。借助於藉由驅動至少一台具有設置於該投影射束路徑中之可操縱反射鏡和用於可逆地改變該可操縱反射鏡之光學效應之致動器件的操縱器，從該物件平面傳遞至該影像平面的該投影輻射之波前之像散影響，可部分或完全地補償該z位移所產生的像散像差。
驅動該波前操縱系統之操縱器之致動器件可依該光罩之動態位移及/或傾斜而定執行，以在該掃描操作過程中達成近瞬時校正效應。該驅動可例如以使用先前所計算靈敏度的前饋模型為基礎執行。亦可能以其中儲存例如先前為該光罩之任何相關位移移動所計算該等反射鏡之致動器件之對應致動行進的至少一個先前所計算檢查表為基礎執行該驅動。結果，該波前操縱系統對在該倍縮光罩之位置上的改變，即使以該控制之適當計算能力仍可達成似瞬時反應。
OS‧‧‧物件平面
IS‧‧‧影像平面
PO‧‧‧投影透鏡
M1-M6‧‧‧反射鏡
M‧‧‧光罩；反射型光罩；倍縮光罩；反射型倍縮光罩
λ‧‧‧操作波長
NA‧‧‧數值孔徑
ß、βx、βy‧‧‧成像比例
β1‧‧‧第一成像比例
β2‧‧‧第二成像比例
NAO‧‧‧物件側數值孔徑
SAR‧‧‧子孔徑比
DSA‧‧‧子孔徑直徑
DCA‧‧‧光學自由直徑
Z2、Z3、Z4、Z5‧‧‧Zernike係數；像差
WSC‧‧‧EUV微影投影曝光裝置
W‧‧‧輻射敏感性基板；基板
O‧‧‧投影透鏡
RS‧‧‧主要輻射源；輻射源
ILL‧‧‧照射系統
RAD‧‧‧輻射
COL‧‧‧集流器
MIX‧‧‧混合單元
TO‧‧‧望遠鏡光學單元
FFM‧‧‧場形成反射鏡
OF‧‧‧物件場
FAC1‧‧‧鏡面反射鏡；第一鏡面反射鏡；場鏡面反射鏡
FAC2‧‧‧鏡面反射鏡；第二鏡面反射鏡；瞳面反射鏡
RF‧‧‧環場
RST‧‧‧光罩夾持器件
AX‧‧‧參考軸
SCM‧‧‧掃描驅動器
WST‧‧‧基板夾持器件
SCW‧‧‧掃描器驅動
CU‧‧‧中央控制單元；控制單元
IF‧‧‧影像場
PF1‧‧‧第一光瞳表面
IMF‧‧‧中間影像表面
OBJ1‧‧‧第一(成像)部分透鏡
OBJ2‧‧‧第二成像部分透鏡
OP‧‧‧穿越開口
PF2‧‧‧光瞳表面；第二光瞳表面
Z‧‧‧弧矢高度
c‧‧‧參數
Cj‧‧‧係數
xm、yn、xmn‧‧‧單項式
Nm+n 半徑‧‧‧正規化因子
m+n‧‧‧階數
X2、Y2‧‧‧二次係數
H-H'‧‧‧主平面
F‧‧‧物件側焦距
F'‧‧‧影像側焦距
y‧‧‧物件高度
-y'‧‧‧影像高度
△z‧‧‧該物件移位之程度
△z'‧‧‧該影像平面之所需位移
△z'/△z‧‧‧長度比例(或深度比例)
ISy‧‧‧虛線(對於y方向該影像平面之新位置)
ISx‧‧‧虛線(在x方向上該新影像平面之位置)
AST‧‧‧像散成像像差
DR1-DR6、DR6'‧‧‧致動器件
FP1‧‧‧中間場點
Z2_0‧‧‧恆定部分
Z2_1‧‧‧線性部分
Z2_2‧‧‧二次部分
ACT‧‧‧致動器
MS6‧‧‧反射鏡表面
A、B‧‧‧光罩類型；光罩
本發明之進一步優勢和態樣從以下參照所附圖式所解說的諸申請專利範圍和下列本發明之較佳示例性具體實施例之說明顯而易見，其中：圖1示意性顯示遍及用於EUV微影的投影曝光裝置之剖面圖；圖2示意性顯示來自根據用於根據第一示例性具體實施例闡明在投影透鏡中的射束路徑之圖1的投影曝光裝置之引用；圖3顯示對應於在與之垂直的平面上的圖2之例示圖。
圖4示意性顯示成像系統；以及圖5示意性顯示在漸變成像系統之情況下由軸向物件位移所引致的影像平面之位移。
圖1藉由範例顯示根據本發明之一個具體實施例的EUV微影投影曝光裝置WSC之光學組件。該EUV微影投影曝光裝置用於以反射型光罩M之圖案之至少一個影像曝光設置於投影透鏡O之影像平面IS之區域中的輻射敏感性基板W，前述圖案係設置於該投影透鏡之物件平面OS之區域中。光罩M在此或者亦標定為倍縮光罩M。該基板在該範例之情況下係由半導體材料組成的晶圓。
為有助於理解說明書，指示笛卡爾(Cartesian)xyz坐標系統，其揭示在所附圖式中所例示組件之各自位置關係。投影曝光裝置WSC為掃描器類型。x軸在圖1中垂直於圖式之平面延伸進入圖式中。y軸朝向右側延伸。z軸向下延伸。物件平面OS和影像平面IS平行於x-y平面延伸。在該投影曝光裝置之操作過程中，光罩M和該基板在y方向(掃描方向)上的掃描操作過程中同步或同時地移動，並由此進行掃描。
該裝置係以主要輻射源RS之輻射操作。照射系統ILL用於接收該主要輻射源之輻射，以及塑形定向至該圖案上的照射輻射。投影透鏡PO用於將該圖案成像至光敏基板上。
主要輻射源RS尤其可為雷射電漿源或氣體放電源或同步加速器型輻射源。此種輻射源產生在EUV範圍內的輻射RAD、特別是具有介於5nm至15nm之間的波長。該照射系統和該投影透鏡係以可反射EUV輻射的組件建構，以使其能在此波長範圍內操作。
從輻射源RS出射的輻射RAD係藉助集流器COL收集，並引導至照射系統ILL中。該照射系統包含一混合單元MIX、一望遠鏡光學單元TO、和一場形成反射鏡FFM。該照射系統成形該輻射，並因此照射位於投影透鏡PO之物件平面OS上或與之接近的照射場。在此種情況下，該照射場之形式和大小決定在物件平面OS上有效地使用的物件場OF之形式和大小。
在該裝置之操作過程中，反射型倍縮光罩M係設置於物件平面OS之區域中。
混合單元MIX實質上由兩個鏡面反射鏡FAC1、FAC2組成。第一鏡面反射鏡FAC1設置於與相對於物件平面OS光學共軛的該照射系統之平面上。因此，其亦標定為場鏡面反射鏡。第二鏡面反射鏡FAC2設置於與相對於該投影透鏡之光瞳平面光學共軛的該照射系統之光瞳平面上。因此，其亦標定為瞳面反射鏡。
借助於瞳面反射鏡FAC2和配置於該射束路徑下游且包含望遠鏡光學單元TO和以掠入射(grazing incidence)所操作之場形成反射鏡FFM的該成像光學組合件，第一鏡面反射鏡FAC1之該等個別鏡像鏡面(個別反射鏡)可成像至該物件場中。
在場鏡面反射鏡FAC1處的空間(局部)照射強度分佈，決定在該物件場中的局部照射強度分佈。在瞳面反射鏡FAC2處的空間(局部)照射強度分佈，決定在物件場OF中的照射角度強度分佈。
有效物件場OF在圖2和圖3該示例性具體實施例中為矩形場，但在其他變化例中亦可為彎曲場(環場RF，細節參見圖2)。
設置用於夾持及操縱光罩M(倍縮光罩)的光罩夾持器件RST，使得設置於該光罩上的圖案位於投影透鏡PO之物件平面OS上，前述物件平面在此亦標定為倍縮光罩平面。該光罩借助於掃描驅動器SCM，可在用於在垂直於投影透鏡(z方向)之參考軸AX的掃描方向(y方向)上的掃描操作的此平面上移動。
光罩夾持器件RST包含一z軸位移器件，其用於平行於z方向(垂直於該掃描方向和x方向)的該倍縮光罩之受控位移。再者，其可包含傾斜器件以在有必要時從繞著平行於x方向延伸之傾斜軸及/或繞著平行於y方向延伸之傾斜軸平行於該物件平面的位置傾斜該光罩。這些器件在掃描過程中可動態地使用、特別是以該光罩可在介於在一個方向上進行的掃描操作之開始與結束之間的時間間隔中，根據可預定義移動路線進行位移。
待暴露的基板W由基板夾持器件WST夾持，其包含一掃描器驅動SCW以將該基板與光罩M同步垂直地移動至在掃描方向(y方向)上的參考軸AX。依投影透鏡PO之設計而定，光罩和基板之這些移動可彼此平行或反向平行執行。
基板夾持器件WST包含一z位移器件，其用於平行於z方向(垂直於該掃描方向)該基板之受控位移。再者，其可包含傾斜器件以在有必要時從繞著平行於x方向延伸之傾斜軸及/或繞著平行於y方向延伸之傾斜軸平行於該影像平面的位置傾斜該晶圓或該基板。這些器件在掃描過程中可動態地使用、特別是以該基板之位移可在介於在一個方向上進行的掃描操作之開始與結束之間的時間間隔中，根據可預定義移動路線進行位移。
亦標定為「晶圓台」的基板夾持器件WST和亦標定為「倍縮光罩台」的光罩夾持器件RST係藉助掃描控制單元加以控制的掃描器器件之一部分，其在該具體實施例之情況下係整合至該投影曝光裝置之中央控 制單元CU中。
照射系統ILL具有出射光瞳，其形狀適用於投影透鏡PO之入射光瞳形狀，且特別精確地對應於後者。照射系統ILL之出射光瞳係以橢圓方式體現。這特別可藉助橢圓地體現的瞳面反射鏡FAC2而達成。作為所述的替代例，該等瞳面亦可以其具有橢圓地體現的波封(envelope)的方式設置於瞳面反射鏡FAC2上。
橢圓瞳面反射鏡FAC2之該等半軸可具有兩個不同的半軸(semiaxis)長度，其中較大半軸長度為該第一半軸長度量值的例如至少一倍半、甚至可能至少兩倍。照射系統ILL之出射光瞳之該等半軸對應地可同樣具有不同的半軸長度，較佳為具有與該照射系統之出射光瞳相同的半軸長度比。
對於具有非漸變成像比例的傳統旋轉對稱系統，該等照射射束之主光線應在該投影透鏡之入射光瞳平面上交切，以確保場恆定(field-constant)最佳照射。對於真空紫外光(VUV)系統(以來自真空紫外光範圍之操作波長操作的系統)，前述入射光瞳通常在無限遠；因此，這些系統為遠心，亦即該等主光線垂直地入射該倍縮光罩。在EUV系統之情況下，該反射型倍縮光罩必須斜向地照射，以將該照射射束路徑與該投影射束路徑分開。因此，該入射光瞳應位於與該倍縮光罩相距有限距離處。在1m至3m之範圍內的距離在此被視為具有優勢。這導致在該倍縮光罩處該主光線角度之變化，至對應於在x方向上之線性遠心度曲線並因此在該倍縮光罩之z移位時產生線性Z2的第一近似線性曲線。
投影透鏡PO用於將設置於該投影透鏡之物件平面OS上的圖案之縮減成像至影像平面IS上，影像平面IS相對於該物件平面光學共軛，且位置與之平行。如此成像係藉助來自圍繞操作波長λ(在該範例之情況下為13.5nm)之極紫外光範圍(EUV)的電磁輻射而執行。物件場OF在此種情況下係成像至影像場IF中。
涉及漸變投影透鏡。該漸變投影透鏡不再旋轉對稱，而是設計成自由曲面設計。因此，對於該處不再絕對必要為單一入射光瞳位置，而是x和y方向可彼此分離(decoupled)並位於不同平面上。然後，這係指稱為像散入射光瞳。因此，該照射系統同樣可配備像散，亦即適用於該投影透鏡之像散入射光瞳的非同軸成像。
圖2和圖3以不同的視圖顯示漸變投影透鏡PO之第一具體實施例之光學設計。該等例示圖顯示從中心物件場點和從分別定義物件場OF之兩個相對邊緣的兩個物件場點進行的該輻射之個別光線之射束路徑。
根據圖2和圖3的投影透鏡PO具有總共六個反射鏡，其在從物件場OF進行的該射束路徑之方向上由M1(第一反射鏡)至M6(第六反射鏡)連續地編號。圖2和圖3例示如在投影透鏡PO之設計過程中所計算反射鏡M1至M6之該等反射面。如從所附圖式顯而易見，在某種程度上僅所例示該等表面之片段實際地用於反射該輻射。反射鏡M1至M6之實際具體實施例因此可小於所附圖式所例示、特別是可包含所附圖式所例示該所計算出反射面之僅一部分。
可為平面或彎曲的第一光瞳表面PF1位於第二反射鏡M2與第三反射鏡M3之間。而且，中間影像表面IMF位於第四反射鏡M4與第五反射鏡M5之間。中間影像表面IMF可為平面或彎曲。反射鏡M1至M4因此形成第一(成像)部分透鏡OBJ1。反射鏡M5和M6形成第二成像部分透鏡OBJ2。
該投影透鏡不具有所有反射鏡常見的「傳統」光軸。參考軸AX(參見圖1)垂直於該物件平面延伸且該影像平面與後者平行。該光學系統具有相對於圖3(參見圖3)所例示y-z平面的鏡像對稱。
第一部分透鏡OBJ1為漸變透鏡，亦即其漸變地成像。第二部分透鏡OBJ2同樣為漸變透鏡，亦即其漸變地成像。然而，第二部分透鏡OBJ2同樣可能體現為非漸變。
涉及具有自由曲面的漸變系統。在具有自由曲面的反射鏡之 情況下，該反射鏡表面在x和y方向上具有不同的曲率半徑，亦即為像散。在此該整體效應為使得系統或子系統影像漸變地。投影透鏡PO可包含複數像散地成像反射鏡，例如二、三、四、五、或六個。
投影透鏡PO因此具有在第一方向上的第一成像比例ß1和在第二方向上與之不同的第二成像比例ß2。該第二成像比例可為該第一成像比例量值的例如至少一倍半、特別是其量值的至少兩倍。
投影透鏡PO係以在該掃描方向(y方向)上該成像比例之絕對值小於與之垂直該成像比例之絕對值的方式體現。因此，該系統在該掃描方向上較在該跨越掃描方向上具有更大幅縮減效應。在該掃描方向上該成像比例之絕對值可為與之垂直量值的例如至多四分之三、特別是至多三分之二、特別是至多一半。
投影透鏡PO具有方向相關的物件側數值孔徑(NAO)，亦即偏離該圓形的入射光瞳。在此種情況下，在特定方向上、亦即在該大成像比例之方向上的物件側數值孔徑(NAO)，為在與之垂直的方向上之量值的例如至少一倍半。
第六反射鏡M6具有用於該輻射之通道的穿越開口OP。更遠的光瞳表面PF2位於反射鏡M5與M6之間。光瞳表面PF2可為平面或彎曲。
反射鏡M1至M6係體現為可反射EUV輻射。其特別帶有用於最佳化其對入射EUV照射光之反射的多層反射層(多層反射鏡)。在該等反射鏡表面上該等個別光線之入射角度越接近正向入射，該反射可全面最佳化得更好。
反射鏡M1至M5具有以封閉方式體現的反射面，亦即無穿越開口。反射鏡M1、M4、和M6具有凹面反射面。反射鏡M2、M3、和M5具有凸面反射面。
投影透鏡PO之反射鏡M1至M6或其反射面係體現為無法由旋轉對稱函數描繪的自由曲面。此種自由曲面可從旋轉對稱參考表面產 生。用於微影的投影曝光裝置之投影透鏡之反射鏡之反射面的自由曲面可例如從美國專利US 2007-0058269 A1已知。自由曲面可由下列方程式在數學上描繪：
Figure 108134443-A0101-12-0017-1
其中成立：
Figure 108134443-A0101-12-0017-2
Z為在點x、y處的自由曲面之弧矢(sagittal)高度，其中x2+y2=r2。參數c為對應於對應非球面之頂點曲率的常數。k對應於對應非球面之二次曲線常數。Cj為單項式xm、yn之係數。c、k、和Cj值通常係以在投影透鏡PO內的反射鏡之所需光學性質為基礎而決定。Nm+n 半徑為用於係數Cj的正規化因子。單項式之階數m+n可任意地變化。更高階數單項式可導致投影透鏡之設計具有更佳影像像差校正，但計算更複雜。m+n可假設介於3至多於20之間之數值。
在說明書結尾處所指示的該等表格以表格形式摘要出投影透鏡PO之光學設計資料，這些資料係借助於光學設計程式Code V®取得。表1相對於該等光學組件之光學表面和相對於該孔徑光闌，明確說明在每種情況下該頂點曲率之倒數(半徑)，以及對應於在從影像平面IS進行(即與該光方向相反)的射束路徑中介於相鄰元件之間的z距離的距離值(厚度)。
表2明確說明對於反射鏡M1至M6在以上所指定自由曲面方程式中單項式xmn之係數Cj。表3以nm為單位明確說明絕對值，順著其從反射鏡參考設計進行的該各自反射鏡係偏心(Y偏心)及旋轉(X旋轉)。這在該自由曲面設計方法之情況下對應於平行移位和傾斜。在此種情況下，移位在y方向上，而傾斜繞著x軸。在此種情況下，旋轉之角度係以度數明確說明。
第二反射鏡M2在X方向和Y方向上彎曲至不同程度。這從在表1中的二次係數X2和Y2具有明顯不同量值階數(相差約20之因子)的事實 即可知。這也造成於第一部分透鏡OBJ1(還有整個投影透鏡)漸變地成像的事實。
該投影透鏡之此種基本設計對應於在WO 2012/034995 A2中圖2和圖3的該等投影透鏡。在前述應用中所說明的其他投影透鏡，同樣可在本發明之背景下使用。前述文件WO 2012/034995 A2之所揭示內容全部係併入本說明書之內容。
在該示例性具體實施例中的投影曝光裝置包含一操縱系統，其具有眾多操縱器，這使其可能改變該投影透鏡之該等成像性質，且若適當則以控制單元CU之控制信號為基礎以定義方式改變其他組件之該等成像影響性質。在此種情況下，「操縱器(manipulator)」一詞是指設計用於以控制器之對應控制信號為基礎，以針對性方式改變其光學效應的器件。一般來說，可透過設定操縱器，以針對性方式加以縮減在度量上所偵測到成像像差。
在該投影曝光裝置之操作過程中，例如該倍縮光罩台和該基板台必須以彼此高度準確地同步的方式移動。為了此目的，有讓倍縮光罩台和基板台成為極佳操縱器的精確移動能力和動態控制能力。像差可藉由偏離該精確地同步曲線的針對性偏差而校正。藉由範例，若倍縮光罩和基板之移動速度比偏離該設計尺度，則舉例來說，在光罩生產過程中可能已發生或由於元件加熱結果而出現的縮放誤差可補償。此種校正在該掃描程序期間可能變化，亦即對於數十分之一秒之微影情況在很短的時間尺度上。
尤其結合環場和為了鬆開(disentangling)照射和投影透鏡之目的而在該EUV倍縮光罩上光之斜向入射，倍縮光罩台及/或基板台之傾斜可設定Z2、Z3、和Z4之二次場曲線。縮寫Z2、Z3等在此一般代表說明與該成像相關之具體像差的Zernike係數。在此種情況下，Z2代表在x方向(垂直於該掃描方向)上的影像偏差，Z3代表在y方向(掃描方向)上的影像偏差，而Z4表示該失焦。
如所提及，光罩夾持器件RST亦包含一z位移器件，其用於平行於z方向(垂直於該掃描方向和x方向)該倍縮光罩或該光罩之受控位移。如此位移在掃描操作過程中可能高度動態(例如在十分之一秒至數十分之一秒之時間尺度上)，例如為了對於某些像差設定場曲線。此種場曲線通常可校正在該系統中用其他方式難以處理的倍縮光罩加熱效應或基板不平整，例如若缺乏僅能由其補償附帶可接受副作用在該場中直接所造成之此種影像像差曲線的近場元件。在掃描過程中，該倍縮光罩加熱效應或晶圓不平整可變化，因此應動態地執行重新調整(readjustment)。
對應的z位移器件係在基板夾持器件WST處該影像側上提供。
以下參照圖4和圖5解說漸變成像系統特有的問題。在此方面，圖4顯示特徵在於其主平面H-H'的成像系統之示意繪圖具有物件側焦距F和影像側焦距F'，並將具有物件高度y的物件成像至具有影像高度-y'的影像中。在此種情況下，該物件位於物件平面OS上，而該影像在相對於該物件平面光學共軛的影像平面IS上出現。物件側和影像側距離係沿著平行於示意性所顯示該系統之光軸延伸的z方向所量測到。該成像系統之成像比例β根據β=y'/y對應於影像高度y'之絕對值對物件高度y之絕對值之比。由於涉及縮減的成像，因此｜β｜<0成立。此成像比例存在於示意性所顯示該系統之y-z平面上，前述平面與該圖式之平面重合。若該物件隨後平行於z方向移位，則出現問題關於該影像平面在z方向上移位到什麼程度、或在該影像區域中到什麼程度有必要有效重新聚焦，以在z方向上物件移位之情況下再次得到聚焦成像。若△z指示平行於z方向該物件移位之程度，則根據下式條件在該影像區域中出現該影像平面之所需位移△z'：△z'=β2 △z
商△z'/△z在此標定為長度比例(或深度比例)。在傳統成像光學系統中的縱向比例因此係由β2給定，亦即該成像比例之平方。
將設置於投影透鏡之物件平面上的圖案之成像施加至該投影透鏡之影像平面上，如此意指在z方向上帶有該圖案的該倍縮光罩之位移(位置改變)導致平行於z方向該影像平面之位移，其中該位移之程度係依該成像比例而定。
漸變成像系統隨後之特徵在於具有定向相關成像比例。在x方向上的成像比例在此應由βx給定，而在與之垂直的y方向上的成像比例應由βy給定。
在此方面，圖5在左側部分中以實線示意性顯示在物件平面OS上該倍縮光罩之圖案之原始位置，而以虛線顯示在該倍縮光罩在z方向上位移絕對值△z後結果的新位置。在右側部分圖式中，在該位移前的影像平面IS之原始位置係以實線識別出。虛線ISy顯示對於y方向該影像平面之新位置。後者已相對於該原始位置移位絕對值△z1。另一虛線ISx顯示在x方向上該新影像平面之位置，其在離該影像平面之原始位置距離△z2處。顯而易見在x方向上的新影像平面和在y方向上的新影像平面在該倍縮光罩移位時不再重合，而是在z方向上彼此有距離。再者，顯而易見在x方向上的縱向比例不同於在y方向上的縱向比例，其中成立：
Figure 108134443-A0101-12-0020-3
這是像散成像像差AST之特徵，根據：
Figure 108134443-A0101-12-0020-4
由此看來，對於該成像系統之給定影像側數值孔徑NA，表示像散的Zernike係數Z5可根據下式推導出： Z 5
Figure 108134443-A0101-12-0020-21
AST/(
Figure 108134443-A0101-12-0020-23
-1)
在x和y方向上具有相同成像比例的習知成像系統中，由於在z方向上該倍縮光罩之移位結果出現的影像像差，可根據該縱向比例由平行於z方向待暴露的該基板之對應位移完全地校正。然而，此種校正在漸變成 像系統之情況下是不可能的，因為在相互垂直平面或方向上的成像比例不同。在根據本發明的投影透鏡之示例性具體實施例中，儘管是漸變成像，但仍提出具體裝置以至少部分地能校正由該倍縮光罩之z位移所產生的該等像散像差部分。為了此目的，投影透鏡PO配備用於在掃描操作過程中校正由倍縮光罩位移所造成之像散波前像差部分的動態波前操縱系統。
由本發明人所進行的研究已顯示，可能藉由在其剛體自由度中以受控方式快速地(例如在十分之一秒之時間尺度上)移動該投影透鏡之該等反射鏡，而補償所說明一般非所需且因此有害效應之接著引起的像散像差。為了此目的，在各反射鏡M1至M6處均提供分配致動器件DR1至DR6(由雙頭箭頭標示)。各致動器件為了驅動目的均連接至該投影曝光裝置之中央控制單元CU。各致動器件均可相對於由該基本設計(如表1和表2)所預定義的其參考位置移動該分配反射鏡，而該各自反射鏡表面在該程序中均不會變形。位移可包含例如平行於該參考軸(垂直於物件平面和影像平面的軸)的一移位、垂直於該參考軸的一移位、及/或一傾斜(傾斜移動)。
所有該等反射鏡均具有非旋轉對稱的反射型自由曲面。在此種形式之情況下，若適當則繞著旋轉軸的受控旋轉亦可用於在該波前中產生像散改變(參見WO 2012041459 A1)。該位移因此亦可包含在掃描過程中繞著旋轉軸該等反射鏡中至少一者之一旋轉，或係完全由此種旋轉所產生。
在其剛體自由度中致動可移動的該等反射鏡由此變成第一類型操縱器之操縱器組件，這容許部分或完全補償可由於該倍縮光罩垂直於該物件平面之位移結果而出現的像散波前像差部分。
再者，本第一類型操縱器對於該投影透鏡之x-y像散可提供快速校正。若偶極照射係用於例如成像高密度線，則此種像散像差可例如由於在該投影透鏡中的加熱效應結果而出現。一些該等反射鏡(一個或複數)可以其覺得此非旋轉對稱的光分佈如同入射輻射能量之空間分佈的方式位於接近光瞳表面，並在該等所照射區域中較在未照射區域中局部地加熱達 更大程度且對應地變形。如此可精確地改變該等光學路程長度，使得在x-y定向上的像散出現。此效應可由該第一類型操縱器之操縱器部分或完全地補償。
快速剛體操縱器之效應可以定量範例為基礎加以解說。在一個範例中，EUV投影透鏡(在此未更詳細例示)係以相對較大幅彎曲的環場RF操作，其可具有例如在平行於x方向的影像平面上寬度26mm(公釐)，以及垂直於x方向(即在該掃描方向上)高度1.2mm。該環場可大幅彎曲，使得在該影像平面上介於在該掃描方向上滯後(lagging)之(凹面彎曲的)場邊緣處的中間場點FP1與在該場邊緣之邊際處的邊際場點之間在該掃描方向(y方向)上所量測到的距離，對應於垂直於該掃描方向所量測到該場寬度之25%以上。
該投影透鏡應具有在x方向上的成像比例βx=0.25(第二成像比例)和在y方向上的成像比例βy=0.125(第一成像比例)。對於三個像差Z2、Z3、Z4，在每種情況下均藉助模擬針對不同的校正情境決定在x方向上對於不同場曲線的校正潛力。在此種情況下，縮寫「Z2_0」代表該恆定部分，Z2_1代表該線性部分，而Z2_2代表在該掃描方向上所平均Z2像差之曲線之二次部分(在x方向上的失真)。
在第一校正情境中，該倍縮光罩之z移位僅藉由最佳化z移位和繞著該晶圓之x和y軸的傾斜而補償。表4顯示對應的剩餘像差層級。顯而易見Z2_1和Z2_2無法僅藉由倍縮光罩和晶圓之移動而充分校正。這實質上源自該模擬所基於該投影透鏡之漸變設計。
憑藉用其他方式等同的邊界條件，在第二校正情境中，除倍縮光罩和晶圓之z位移外亦容許所有該等反射鏡之快速協調剛體移動。表5顯示該等對應的剩餘像差層級。可見臨界曲線Z2_1和Z2_2和Z3_2可良好加以校正。
Figure 108134443-A0101-12-0023-8
Figure 108134443-A0101-12-0023-9
由於垂直於該物件平面的倍縮光罩位移結果，對於縮減或補償像散波前像差部分的進一步校正可能性在於使用在光學上定位充分地接近光瞳表面的一個或複數反射鏡作為操縱器，以及像散地變形其反射鏡表面。可由此提供第二類型操縱器。
參照圖3所顯示的波前操縱系統之該變化例，使用設置相對較近光瞳表面(第二光瞳表面PF2)如同該第二類型操縱器之相對應操縱器的第六反射鏡M6。該反射鏡具有設置於該投影射束路徑中可逆地可變形反射鏡表面MS6。在反射鏡表面MS6處的子孔徑比SAR滿足條件SAR>0.9，結果很明確該反射鏡表面在光學上位於靠近最接近的光瞳表面。分配給該反射鏡的致動器件DR6'係設計成相對於參考表面形狀產生該反射鏡表面之表面形狀之可逆像散改變。該參考表面形狀係由該投影透鏡之光學基本設計所引起的該表面形狀(例如參見表1和表2)。圖3詳細的例示圖顯示具有用於像散地變形該反射鏡表面之致動器(如壓電致動器)ACT的第六反射鏡M6之後側，前述致動器劃分成四個象限。
第一類型操縱器(在剛體自由度中移動)和第二類型操縱器(反射鏡表面變形)之操縱器可在不同具體實施例上選擇性地提供。在同一投影透鏡中不同類型操縱器之組合在有必要時亦為可能。
對於驅動第一及/或第二類型操縱器之操縱器有各種可能性。
該等致動器件之驅動可以前饋(feedforward)模型為基礎執行。在該驅動之本變化例中，在掃描操作過程中該倍縮光罩之動態位移/傾斜在前述掃描操作前已知。藉助先前所計算出及製表顯示的靈敏度，由該倍縮光罩移動所造成並將在該掃描操作過程中發生的該等非所需像散像差亦已知。在此種情況下，「靈敏度(sensitivity)」一詞說明在操縱器處定義急劇數值改變與在成像品質上或在微影像差上該所產生效應之間的關係。
整合至控制單元CU中的最佳化演算法隨後可以該等所預期像散像差為基礎進行計算，對應的「動態校正配方」(即對於各操縱器的最佳行進或致動距離或最佳軌跡)為了動態地校正該等像散像差。以本校正配方為基礎，該等反射鏡之致動器件在該掃描操作過程中動態地驅動，使得該等像散像差由此進行校正。
作為對藉助整合式最佳化演算法的該等操縱器之最佳軌跡之計算的替代例，對於該倍縮光罩之任何可能的移動，該等操縱器之相關聯最佳行進亦可事先計算出，並在該控制單元之記憶體中以表格形式(查表(look-up table))存在。在此種情況下，亦可能該等操縱器之行進在各掃描操作前均未定義，而是該控制單元借助於存在的該等表格以該倍縮光罩之瞬時位置為基礎在該掃描操作過程中驅動該等操縱器之致動器件。在此種情況下，因此，該倍縮光罩之移動導致與之耦合的該等操縱器之似瞬時移動。
在該等以上具體實施例中，該波前操縱系統之光學效應係在掃描操作過程中在相對較短時間尺度上以動態改變。然而，這不是該波前之操縱可能有用的唯一情況。舉例來說，在一些具體實施例中，該波前操縱系統之光學效應係在掃描操作以外的時間間隔期間改變。具體而言，位移該光罩及校正像散波前像差部分之步驟可在進行新的一組掃描操作前在建置階段中進行。以下將會說明示例性情境。
在第一情境中，考量該投影物鏡之初始調整。在初始調整過程中，該投影物鏡可能呈現出倍率誤差，其藉由垂直於該物件平面(即在z 方向上)位移該光罩可能至少部分地進行校正。如以上所解說，剩餘(residual)像散像差可能會在使用漸變投影物鏡時產生。在該第一情境中，該波前操縱系統之可變形反射鏡將會用於產生至少部分地補償由光罩位移所產生像散像差的對應像散像差。為了達成該校正效應，可能產生虛擬操縱器，該操縱器可能被視為基本上無像散的虛擬操縱器，並包括該可變形反射鏡和該可位移光罩。
一個步驟包括將該光罩和該可變形反射鏡之靈敏度載入評估單元。在本案中，「靈敏度」一詞說明在操縱器之設定點之定義改變和與該設定點之改變相關聯在該成像品質上該所產生效應之間的關係。設定點之改變可能，舉例來說，包括一致動器之位置改變(即行進)。在下一步驟中，計算用於致動移動的路線，這將會有效補償由光罩位移所產生的該像散。利用這些預備計算以提供包括該可變形反射鏡和該可位移光罩的虛擬操縱器。
在準備新的一組曝光時，新光罩可能裝載入該投影曝光裝置之光罩夾持器件。然後，將會藉由適當裝置進行像差量測，例如波前量測系統。然後，一台或多台操縱器將會裝載包括對於包括該可位移光罩和該可變形反射鏡之虛擬操縱器的對應靈敏度和致動器移動(或行進)之組合。然後，在下列常式中啟用說明包括該操縱器的該投影物鏡之整體表現的模型。該模型可藉由修改致動器之行進及考量對應剩餘像差而最佳化。其中後續像差量測顯示以上像差值或某臨界值，將會啟動具有已變更參數的新最佳化常式。當該像差量測顯示在說明書範疇內無論藉由修改該等操縱器及/或該像差層級均無法得到明顯改進時，結束該初始調整。在另一情境中，圖案之不同層應在多個曝光流程中交疊印製(曝光)。為了此目的使用兩種不同的光罩類型A和B，其中各光罩之圖案可均具有不同的倍率誤差。倍率誤差可事先藉由例如外部量測而確定。其中該投影物鏡在該物件側上為非遠心，在z方向上該光罩之位移可用作倍率操縱器(以補償倍率誤差)。為了避 免在漸變投影透鏡中的寄生像散像差，應進行操縱器(例如可變形反射鏡)之對應致動。
在該程序中，光罩A可首先使用，然後從該光罩夾持器件卸載。在下一步驟中，光罩B可裝載入該光罩夾持器件，且對應光罩資料載入該控制單元。在適當時刻，操縱器係裝載入該評估單元，包括對於包括可位移光罩和可變形反射鏡之該虛擬操縱器的各自靈敏度和設定點變更之組合。然後，在下列常式中啟用說明包括該操縱器的該投影物鏡之整體表現的模型。該模型可藉由修改致動器之行進及考量對應剩餘像差而最佳化。
一旦光罩B定位在該所需位置上，且該可變形反射鏡具有該所需變形狀態，則可開始進行新曝光。
施加於光罩之位置和該可變形反射鏡(和可能其他操縱器)之變形狀態的該等調整，無需與在掃描操作過程中的操縱器情況一樣快速。然而，高度動態波前操縱系統可用於在進行掃描操作之該等時間間隔以外所進行的操縱。
Figure 108134443-A0101-12-0027-10
Figure 108134443-A0101-12-0027-11
Figure 108134443-A0101-12-0028-12
Figure 108134443-A0101-12-0028-14
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。
CU‧‧‧控制單元
DR1-DR6、DR6'‧‧‧致動器件
FP1‧‧‧中間場點
IF‧‧‧影像場
IMF‧‧‧中間影像表面
IS‧‧‧影像平面
M‧‧‧光罩；倍縮光罩
M1-M6‧‧‧反射鏡
MS6‧‧‧反射鏡表面
OBJ1‧‧‧第一(成像)部分透鏡
OBJ2‧‧‧第二成像部分透鏡
OF‧‧‧物件場
OP‧‧‧穿越開口
OS‧‧‧物件平面
PF1‧‧‧第一光瞳表面
PF2‧‧‧光瞳表面
PO‧‧‧投影透鏡
RF‧‧‧環場
RST‧‧‧光罩夾持器件
W‧‧‧基板
WST‧‧‧基板夾持器件
y‧‧‧物件高度

Claims (5)

  1. 一種投影透鏡(PO)，該投影透鏡藉助具有來自極紫外光範圍(Extreme ultraviolet range，EUV)之操作波長λ的電磁輻射，將設置於該投影透鏡之一物件平面(OS)上的一圖案成像至該投影透鏡之一影像平面(IS)上，該投影透鏡包含：複數個反射鏡(M1-M6)，其具有複數個反射鏡表面，該等反射鏡表面設置於介於該物件平面與該影像平面之間的一投影射束路徑中，藉此設置於該物件平面上的一光罩(M)之一圖案可藉助該等反射鏡成像至該影像平面上，其中在延伸平行於一掃描方向的一第一方向上的一第一成像比例，就絕對值而論小於在垂直於該第一方向的一第二方向上的一第二成像比例，其中該光罩從繞著平行於第一方向延伸之傾斜軸及/或繞著平行於第二方向延伸之傾斜軸平行於該物件平面的位置傾斜，其特徵在於：用於校正由在垂直於該物件平面的一方向上之光罩位移所造成之像散(astigmatic)波前像差部分的一動態波前操縱系統。
  2. 一種以一光罩(M)之一圖案之至少一個影像曝光一輻射敏感性基板(W)的投影曝光裝置(WSC)，包含：一照射系統(ILL)，其用於接收來自一主要輻射源(RS)的主要輻射， 並產生定向至該光罩(M)上的一照射輻射；一投影透鏡(PO)，其用於在該投影透鏡之一影像平面(IS)之區域中產生該圖案之一影像；一光罩夾持器件(RST)，其用於以該圖案係設置於該投影透鏡之一物件平面(OS)之區域中並可在垂直於該投影透鏡之一參考軸(AX)的一掃描方向上移動的方式，在該照射系統與該投影透鏡之間夾持該光罩；一基板夾持器件(WST)，其用於以該基板之一輻射敏感性表面係設置於該投影透鏡之影像平面(IS)之區域中的方式夾持該基板，前述影像平面相對於該物件平面光學共軛，並可與垂直於該投影透鏡之參考軸的該光罩同步地移動；其特徵在於：該投影透鏡係根據申請專利範圍第1項所設計。
  3. 一種投影透鏡(PO)，該投影透鏡藉助具有來自極紫外光範圍(Extreme ultraviolet range，EUV)之操作波長λ的電磁輻射，將設置於該投影透鏡之一物件平面(OS)上的一圖案成像至該投影透鏡之一影像平面(IS)上，該投影透鏡包含：複數個反射鏡(M1-M6)，其具有複數個反射鏡表面，該等反射鏡表面設置於介於該物件平面與該影像平面之間的一投影射束路徑中，藉此設置於該物件平面上的一光罩(M)之一圖案可藉助該等反射鏡成像至該影像平面上， 其中在延伸平行於一掃描方向的一第一方向上的一第一成像比例，就絕對值而論小於在垂直於該第一方向的一第二方向上的一第二成像比例，其特徵在於：用於校正像散(astigmatic)波前像差部分的一波前操縱系統；其中該光罩之一位移具有一移動分量，該移動分量垂直於該物件平面的一方向；該光罩之該位移造成該像散波前像差部分而被該波前操縱系統所校正。
  4. 如請求項3之投影透鏡，其中該光罩之該位移具有另一移動分量，該另一移動分量平行於該物件平面的一方向。
  5. 一種以一光罩(M)之一圖案之至少一個影像曝光一輻射敏感性基板(W)的投影曝光裝置(WSC)，包含：一照射系統(ILL)，其用於接收來自一主要輻射源(RS)的主要輻射，並產生定向至該光罩(M)上的一照射輻射；一投影透鏡(PO)，其用於在該投影透鏡之一影像平面(IS)之區域中產生該圖案之一影像；一光罩夾持器件(RST)，其用於以該圖案係設置於該投影透鏡之一物件平面(OS)之區域中並可在垂直於該投影透鏡之一參考軸(AX)的一掃描方向上移動的方式，在該照射系統與該投影透鏡之間夾持該光 罩；一基板夾持器件(WST)，其用於以該基板之一輻射敏感性表面係設置於該投影透鏡之影像平面(IS)之區域中的方式夾持該基板，前述影像平面相對於該物件平面光學共軛，並可與垂直於該投影透鏡之參考軸的該光罩同步地移動；其特徵在於：該投影透鏡係根據申請專利範圍第3項或第4項所設計。
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