微平版印刷投影曝光装置的投影物镜制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微平版印刷投影曝光装置的投影物镜。该微平版印刷投影曝光装置（１１０）的投影物镜是为其中浸渍液（１３４）与感光层（１２６）邻接的浸渍操作而设计的。漫渍液的折射率大于在投影物镜（１２０；１２０’；１２０”）的物体侧与浸渍液相邻的介质（Ｌ５；１４２；Ｌ２０５；ＬＬ７；ＬＬ８；ＬＬ９）的折射率。投影物镜设计成在浸渍操作期间浸渍液（１３４）朝物面（１２２）凸出地弯曲。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制造大规模集成电路及其它微结构元件的微平版印刷 (microlithogr即hic)投影曝光装置。更具体地，本专利技术涉及这种装置的为浸渍操作设计的 投影物镜。
技术介绍
通常通过将多个结构层应用在合适的衬底例如硅晶片上来制造集成电路及其 它微结构元件。为了构造所述结构层，首先用对特定波长范围内的光敏感的光致抗蚀剂 (photoresist)覆盖所述结构层。然后使被这样覆盖的晶片在投影曝光装置内曝光。在此 操作中，利用投影物镜使掩模内包含的结构图案在光致抗蚀剂上成像。由于成像比例通常 小于l : l，所以这种投影物镜常常被称为縮影物镜。 在光致抗蚀剂显像之后，对晶片进行蚀刻或沉淀处理，从而根据掩模上的图案构 造最上层。然后，从该层的剩余部分除去残留的光致抗蚀剂。重复进行该过程直到将所有 层应用在晶片上。 投影曝光装置的开发中的一个最主要的设计目标是能够在晶片上平版印刷地限 定具有逐渐减小的尺寸的结构。小结构引起高集成密度，这通常对使用这种装置制造的微 结构元件的性能具有有利的影响。 确定将被平版印刷地限定的结构的最小尺寸的一个最重要的参数是投影物镜的 分辨率。由于投影物镜的分辨率随着投影光的波长变短而提高，所以一种实现较小分辨率 的方法是使用具有较短波长的投影光。目前使用的最短的波长在深紫外光(DUV)光谱范围 内，并且为193nm和157nm。 另一种降低分辨率的方法是向位于投影物镜的图像侧的末级透镜与待曝光的光 致抗蚀剂或另一感光层之间的空间内引入具有高折射率的浸渍液。为浸渍操作设计的并且 因此也被称为浸渍透镜的投影物镜可获得大于1例如为1. 3或1. 4的数值孔径。在此申请 的上下文中术语"浸渍液"还应涉及通常被称为"固体浸渍"的物质。在固体浸渍的情况下， 浸渍液实际上是固体介质，但是该固体介质没有与光致抗蚀剂直接接触而是与其隔开一定 的距离，该距离仅是使用的波长的一小部分。这确保几何光学规律不再适用从而没有发生 全反射。 但是，浸渍操作不仅允许实现很高的数值孔径并因此实现较小的分辨率，而且还 对聚焦深度具有有利的影响。聚焦深度越高，则对在投影物镜的像面内的晶片的精确定位 的要求就越低。除此之外，已发现浸渍操作显著地放宽了某些设计约束，并简化了在数值孔 径没有增加的情况下的像差修正。 同时，已开发出这样的浸渍液，其折射率远大于脱离子水的折射率(nH2。 = 1. 43)，3并且对波长为193nm的投影光是高透明和抵抗性的。当使用具有这种高折射率的浸渍液时，会出现浸渍液的折射率大于构成图像侧的末级光学元件的材料的折射率的情况。在图像侧具有带平面表面的末级光学元件的传统投影物镜内，最大数值孔径受该末级光学元件的折射率限制。如果该光学元件例如由石英玻璃制成，则尽管浸渍液的折射率更高，但是数值孔径的增加不会超过石英玻璃的折射率(nSi。2 = 1. 56)。 文献JP 2000-058436A公开了一种可用于干操作和浸渍操作的具有投影物镜的投影曝光装置。当转换到浸渍操作时，图像侧具有凹面的附加透镜元件被引入投影物镜的末级光学元件与晶片之间的间隙。该附加透镜元件与晶片之间的空隙可充有浸渍液例如油。此文献没有公开浸渍液及附加透镜元件的折射率。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种浸渍投影物镜，其中图像侧的末级光学元件的折射率小于浸渍液的折射率，但是具有不受末级光学透镜的折射率限制的数值孔径。 该目的是通过在浸渍操作期间浸渍液朝物面凸出地弯曲来实现的。 作为浸渍液朝物面凸出地弯曲的结果，投影光线射入邻接介质如图像侧的末级光学元件和浸渍液之间的界面处的入射角减小。因而，可被平面界面全反射的光线现在可有助于图像，这继而可获得更大的数值孔径，该数值孔径还可以大于图像侧的末级光学元件的折射率。这样，数值孔径仅受浸渍液的折射率限制，而不受与物体侧的浸渍液邻接的介质的折射率限制。 实现朝物面凸出地弯曲的浸渍液的最简单的方式是允许浸渍液与投影物镜的末级光学元件的凹入地弯曲的图像侧表面直接邻接。从而，浸渍液的曲率由该表面的曲率不可改变地固定。 为了防止浸渍液从由末级光学元件的凹入地弯曲的图像侧表面形成的空腔不希望的排出，该表面可被排出阻挡件(drainage barrier)沿周向围绕。该排出阻挡件可以例如是接合到投影物镜的末级光学元件和/或壳体的环。可以例如由诸如石英玻璃或氟化钙(CaF2)的标准透镜材料制成还可以由陶瓷或硬化钢制成的该环优选地在内部具有涂层，该涂层可防止浸渍液被该环污染。如果浸渍液的折射率等于或小于与物体侧的浸渍液邻接的介质的折射率，则这种环也是有利的。 末级光学元件的图像侧表面可以是球面。计算表明曲率半径可有利地选择为此表面与像面之间的轴向距离(即顶点距离)的0. 9倍与1. 5倍之间并且优选地为1. 3倍。这种构型在浸渍液的折射率等于或小于在物体侧与的浸渍液邻接的介质的折射率的情况下也是有利的，这种构型的优点是可避免在浸渍液的物体侧界面处具有大入射角。这种大入射角通常会导致界面对设计和制造缺陷非常敏感。从这一观点出发，入射角应该尽可能小。这通常要求浸渍液的物体侧界面具有非常大的曲率(即小曲率半径)。 另一种获得浸渍液的朝物面凸出地弯曲的界面的方法是在末级光学元件和浸渍液之间引入中间液。此中间液不能与浸渍液混溶，并且在浸渍操作期间在电场内形成弯曲的界面。这种构型在浸渍液的折射率等于或小于与物体侧的浸渍液邻接的介质的折射率的情况下也是有利的。 此方法还利用被称为"电润湿"的作用。如果电场大小改变，则伴随界面的曲率的改变。但是，迄今为止此作用仅用于由法国Varioptic生产的元件上的CCD或CMOS传感器的自动聚焦透镜。 两种液体的电导率之间的差别越大，则界面的曲率越大。如果两种液体之一例如中间液导电而另一种液体例如浸渍液电绝缘，则可实现很大的差别。 此外，如果中间液的密度与浸渍液的密度基本相同则是有利的，这是因为不会出现浮力，并且因此界面的形状与空间上的布置位置无关。 中间液的折射率应小于浸渍液的折射率，但是也可小于或大于图像侧的末级光学元件的折射率。 优选地，形成弯曲界面所需的电场是通过电极产生的。例如，可通过使用设置在末级光学元件和像面之间的环锥形电极形成对称的界面。这样，界面的曲率可通过改变施加在电极上的电压而连续改变。可应用此措施以修正投影物镜的特定成像性质。 如上所述，希望在浸渍液和与物体侧邻接的介质之间具有强弯曲的界面，因为这可简化成像像差的修正。但是，此界面的曲率小也非常有利。这是因为大曲率通常导致在末级光学元件内形成空腔。这种空腔具有一些缺陷。例如，如果例如出于温度稳定的原因和为了净化液体而必须维持浸渍液流动，则会促使出现不希望的湍流。此外，折射率高的浸渍液的吸附作用稍大于透镜材料。为此，浸渍液内的最大几何路径长度应保持很小。最后，小曲率可简化出于清洁原因而接近末级光学元件的图像侧表面。 因此，通常优选地，浸渍液和与浸渍液邻接的介质形成朝物面凸出地弯曲的界面，以使得光线以最大入射角通过该界面，该最大入射角的正弦值在0. 98与0. 5之间，更优选地在0. 95与0. 85之间，并尤其优选地在0. 94与0. 87之间。后者的值分别对应于60°和70°的入射角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微平版印刷投影曝光装置的投影物镜，该投影物镜用于使设置在该投影物镜的物面内的掩模在设置在该投影物镜的像面内的感光层上成像，其中该投影物镜是为其中浸渍液（１３４）在浸渍操作中与感光层（１２６）以及作为投影物镜（１２０；１２０’）像侧的最后一个光学元件的光学元件（Ｌ５）的像侧凹入曲面（１３６）直接邻接的浸渍操作设计的，其特征在于，所述浸渍液（１３４）的折射率大于在物侧与所述浸渍液（１３４）邻接的所述最后一个光学元件（Ｌ５）的折射率，并且所述最后一个光学元件（Ｌ５）的像侧凹入曲面（１３６）是球面，并具有为所述像侧凹入曲面（１３６）与所述像面（１２８）之间的轴向距离的０．９－１．５倍的曲率半径（Ｒ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B尼尔，N瓦布拉，T格鲁纳，A艾普勒，S贝德，S辛格，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]