具有波前光学操纵器的投射镜头、投射曝光方法和投射曝光设备技术

一种投射镜头(PO)，用于通过工作波长λ小于260nm的电磁辐射，将布置在该投射镜头的物平面(OS)中的区域中的掩模的图案成像至该投射镜头的像平面(IS)内，该投射镜头包含具有光学表面的多个光学元件，其布置在该物平面(OS)与该像平面(IS)之间的投射光束路径中，使得布置在该物平面中的图案可通过该光学元件成像在该像平面中。更进一步，提供波前操纵系统(WFM)，用于可控地影响对从该物平面行进至该像平面的投射辐射的波前。该波前操纵系统具有操纵器(MAN)，其具有布置在投射光束路径中的操纵器元件(ME)，以及可逆地改变操纵器元件对投射光束路径的辐射的光学效应的致动装置(DR)。该操纵器元件的操纵器表面布置在距离投射镜头在此场平面光学附近的最近场平面有限距离(D)处，使得针对从场平面的不同场点发出的光束，可通过致动装置调整操纵器元件的局部不同光学效应。更进一步，提供灵敏度适配系统，用于使操纵器的灵敏度适配于成像特性的改变，其中通过相对于物平面移动掩模和/或通过使掩模变形，可造成这些改变。

Projecting lens, projective exposure method and projective exposure equipment with a wavefront optical manipulator

A projection lens (PO), used by electromagnetic radiation of wavelength less than 260nm, will be arranged in the object plane of the projection lens (OS) image plane mask in the areas of the pattern to the projection lens imaging (IS) in the projection lens includes a plurality of optical elements having an optical surface the layout on the object plane (OS) and the image plane (IS) projection beam path between the, arranged on the object plane in the pattern through the optical element in the image plane imaging. Further, the wavefront manipulation system (WFM) is provided to affect the wavefront of the projective radiation that travels from the plane to the image plane in a controllable manner. The wavefront control system has a manipulator (MAN), which has an actuator element (ME) arranged in the projected beam path, and an actuating device (DR) that reversing the optical effect of the radiation of the manipulator element on the projected beam path. The manipulator is arranged on the surface of the control element in this field lens distance projection plane optical near field plane recently limited distance (D), the light beam emitted from different points of the plane, through the different local optical effects of actuating device adjustment manipulator element. Furthermore, a sensitivity adaptation system is provided for adapting the sensitivity of the manipulator to the change of the imaging characteristics, which can cause these changes by moving the mask relative to the object plane and / or by making the mask deform.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有波前光学操纵器的投射镜头、投射曝光方法和投射曝光设备相关申请的交叉引用通过引用将德国专利申请第102015209051.5号并入本文。
本专利技术涉及一种投射镜头，其用工作波长λ小于260nm的电磁辐射，将布置在该投射镜头的物平面的区域中的掩模的图案成像于该投射镜头的像平面中，并且涉及一种投射曝光设备和可借助于该投射镜头或该投射曝光设备执行的投射曝光方法。
技术介绍
目前主要为微光刻投射曝光方法，用来生产半导体部件以及其他精细结构部件，像是例如光刻掩模。在此使用掩模(掩模母版)或其他图案产生装置，其承载或形成待成像的结构的图案，例如半导体部件的层的线图案。该图案定位在照明系统与投射曝光设备内投射镜头之间的投射镜头的物平面的区域中，并且由该照明系统提供的照明辐射所照明。经过该图案修改过的辐射通过该投射镜头成为投射辐射，该投射镜头以缩小比例将该图案成像至待曝光的基板上。基板的表面布置在投射镜头与物平面光学共轭的像平面上。基板一般涂上感光层(抗蚀剂、光刻胶)。投射曝光设备发展当中的一个目标为，通过光刻在基板上产生尺寸越来越小的结构。在例如半导体部件的情况中，较小的结构导致较高的集成密度；这对于所制造的微结构部件的容量有有利的效应。可生成结构的大小决定性地取决于所使用投射镜头的分辨能力，并且可首先通过减小用于投射的投射辐射波长，其次通过增加用于该过程的投射镜头的像侧数值孔径NA来增加。目前，高分辨率的投射镜头在深紫外线(DUV)范围内或极紫外线(EUV)范围内以小于260nm的波长来操作。为了确保充分校正在深紫外线(DUV)范围内的波长的情况下的像差(例如色差、像场)，通常使用具有含屈光力的透明折射光学元件(透镜元件)以及含屈光力的反射元件(即，曲面镜)的反射折射投射镜头。通常，包含至少一个凹面镜。在此情况下，目前以NA＝1.35和λ＝193nm的浸没式光刻获得使具有尺寸40nm的结构的投射可行的分辨能力。集成电路由一系列光刻结构化步骤(曝光)以及基板的后续处理步骤(例如蚀刻与掺杂)所产生。通常使用不同掩模或不同图案来执行单独曝光。如此完成的电路呈现出所要的功能，单独光刻曝光步骤必须彼此匹配到最佳程度，如此所制造的结构，例如二极管的接触体、线路和部件、晶体管以及其他电力功能单元，都尽可能接近理想的规划电路布局。特别是当在连续曝光步骤中产生的结构彼此不够靠近时，即若重叠精度不足时，制造误差可出现。来自光刻工艺的不同制造步骤的结构的重叠精度通常称为“重叠(overlay)”。此用语是指例如两连续光刻平面的重叠精度。当制造集成电路时，该重叠为一重要参数，因为任何类型的对准误差都会导致制造误差，像是短路或断路，因此局限了电路的功能性。在多种曝光方法中，对于连续曝光的重叠精度要求也非常高。举例来说，例如为半导体晶片的基板在双重图案化方法(或双重曝光方法)中连续曝光两次，并且之后进一步处理光刻胶。举例来说，在第一曝光工艺中投射具有合适结构宽度的标准结构。具有不同掩模结构的第二掩模用于第二曝光工艺。举例来说，该第二掩模的周期结构可关于第一掩模的周期结构位移半个周期。在一般情况下，两掩模的布局之间的差异可较大，尤其是在更复杂结构的情况下。双重图案化可实现基板上周期结构的周期的缩小。这只有在连续曝光的重叠精度够好时，即若重叠误差不超过临界值(criticalvalue)时才能达成。因此，重叠不足会显著降低制造期间的良率，结果增加每一良好零件的制造成本。WO2014/139719A1公开一种具有波前操纵系统的投射镜头，用来可控地影响从该投射镜头的物平面行进至像平面的投射辐射的波前。该波前操纵系统具有操纵器，其具有布置在投射光束路径中的操纵器表面。该表面以近场方式布置，即在距离最近场平面的小距离处，例如物平面与第一后续透镜之间。该操纵器包含致动装置，其使得可以可逆方式修改该操纵器表面的表面形式和/或折射率分布。该操纵器配置为，使得根据操纵器表面的光学使用区之上的特征周期，可产生投射辐射的光程变化的多个最大值与多个最小值。结果，特别是可维持小的重叠误差或降低该误差。
技术实现思路
本专利技术基于以下目标：提供一种微光刻的投射镜头、投射曝光设备和投射曝光方法，其使得可在不同操作条件下执行不同的光刻工艺，而具有小重叠误差。尤其是，在其控制范围内应该将掩模的位置的可能变化列入考虑。通过包含权利要求1的特征的投射镜头、通过包含权利要求10的特征的投射曝光方法以及通过包含权利要求14的特征的投射曝光设备，可解决此问题。在从属权利要求中明确说明具有优势的发展。所有权利要求的措辞都通过引用做为所描述内容的一部分。投射镜头具有波前操纵系统，用来可控地影响从投射镜头的物平面行进至投射镜头的像平面的投射辐射波前。投射光束路径中布置的波前操纵系统的部件的效应，可根据控制装置的控制信号，以可变化的方式来调整，因此可以有目标的方式修改投射辐射的波前。在例如指定、预定发生的情况下，或以取决于曝光之前的情形的方式，或者在曝光期间，可修改波前操纵系统的光学效应。波前操纵系统具有操纵器，其具有布置在投射光束路径中的(至少)一个操纵器表面。操纵器包含致动装置，其使得可以可逆方式修改操纵器表面的表面形式和/或折射率分布。结果，可以有目标的方式修改受到操纵器表面影响的投射辐射的波前。在不用将该操纵器与另一个操作器交换的情况下，这种光学效应的改变是可能的。操纵器(或操纵器的致动装置)包含一个或多个致动构件或致动器，其当前操纵值可根据来自操作控制系统的控制信号来修改或调整。若操纵值变化为致动器的移动(例如为了转移、倾斜或变形操纵器元件)，操纵值变化也可称作致动器行程。举例来说，操纵值变化也可呈现为温度变化或电压变化。操纵器表面被理解为表示平面或弯曲表面，(i)其布置在投射光束路径中，以及(ii)其中关于投射辐射的表面形式和/或其取向的改变导致投射辐射的波前的改变。举例来说，相对于投射镜头的其他光学部件可位移的透镜元件的任何弯曲表面可考虑作为操纵器表面。其它示例包含透镜元件或反射镜的机械或热可变形表面。在透镜元件的局部、热操纵的情况下，透镜元件的折射率一般也在空间中局部变化。若可假设，例如由于透镜元件的厚度，在投射辐射的方向上并无变化的分量，也就是折射率仅垂直于投射辐射的方向变化，则将透镜元件的折射率的局部变化看待成发生在操纵器表面上的效应也是有利的。举例来说，这适用于薄平板。操纵器表面布置在投射镜头的最近场平面的“光学附近”。该“近场(near-field)布置”特别指该操纵器表面布置成实质上比该投射镜头的光瞳平面更接近该最近场平面。在此，从场平面的场点所发出的每一光束都照明操纵器表面处具有子孔径直径SAD的子孔径，该子孔径直径实质上小于操纵器表面的光学使用区域的最大直径DFP，如此可针对不同场点获得不同波前变化。为了产生在像场之上具有变化的操纵器的光学效应，在操纵器元件处应该呈现0.5或更低的SAD/DFP比。在较大值的情况下，一般几乎不可能调整像差的相关场变化。优选地，应该适用SAD/DFP小于0.2的条件。尤其是，甚至条件SAD/DFP小于0.1也适用。在此，该子孔径直径SAD应理解为表示从单个场点发出的投射光的光束的直径。商SAD/DFP一般与观察的场点的级别无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投射镜头(PO)，通过具有的工作波长λ小于260nm的电磁辐射，将布置在该投射镜头的物平面(OS)的区域中的掩模的图案成像至该投射镜头的像平面(IS)中，该投射镜头包含：多个光学元件，其具有布置在该物平面(OS)与该像平面(IS)之间的投射光束路径中的光学表面，使得布置在该物平面中的图案通过所述光学元件可成像在该像平面中，以及波前操纵系统(WFM)，可控地影响从该物平面行进至该像平面的投射辐射的波前，其中该波前操纵系统具有操纵器(MAN)，该操纵器具有布置在该投射光束路径中的操纵器元件(ME)，以及致动装置(DR)，用于可逆地改变该操纵器元件在该投射光束路径的辐射上的光学效应；以及该操纵器元件的操纵器表面布置在距离该投射镜头在此场平面的光学附近的最近场平面的有限距离(D)处，使得针对从该场平面的不同场点发出的光束，通过该致动装置可调整该操纵器元件的局部不同光学效应，其特征在于，灵敏度适配系统，用于通过相对于该物平面位移该掩模和/或通过将该掩模变形来使该操纵器的灵敏度适配于成像特性的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.18 DE 102015209051.51.一种投射镜头(PO)，通过具有的工作波长λ小于260nm的电磁辐射，将布置在该投射镜头的物平面(OS)的区域中的掩模的图案成像至该投射镜头的像平面(IS)中，该投射镜头包含：多个光学元件，其具有布置在该物平面(OS)与该像平面(IS)之间的投射光束路径中的光学表面，使得布置在该物平面中的图案通过所述光学元件可成像在该像平面中，以及波前操纵系统(WFM)，可控地影响从该物平面行进至该像平面的投射辐射的波前，其中该波前操纵系统具有操纵器(MAN)，该操纵器具有布置在该投射光束路径中的操纵器元件(ME)，以及致动装置(DR)，用于可逆地改变该操纵器元件在该投射光束路径的辐射上的光学效应；以及该操纵器元件的操纵器表面布置在距离该投射镜头在此场平面的光学附近的最近场平面的有限距离(D)处，使得针对从该场平面的不同场点发出的光束，通过该致动装置可调整该操纵器元件的局部不同光学效应，其特征在于，灵敏度适配系统，用于通过相对于该物平面位移该掩模和/或通过将该掩模变形来使该操纵器的灵敏度适配于成像特性的变化。2.如权利要求1的投射镜头，其特征在于，该操纵器元件(ME)通过承载装置(MT)可承载移动，并且以根据操作控制系统的控制信号的方式，通过位置改变装置(PC)，相对于该最近场平面，从第一位置(P1)可位移至第二位置(P2)。3.一种投射镜头(PO)，通过具有的工作波长λ小于260nm的电磁辐射，将布置在该投射镜头的物平面(OS)的区域中的掩模的图案成像至该投射镜头的像平面(IS)中，该投射镜头包含：多个光学元件，其具有布置在该物平面(OS)与该像平面(IS)之间的投射光束路径中的光学表面，使得布置在该物平面中的图案通过所述光学元件可成像在该像平面中，以及波前操纵系统(WFM)，可控地影响从该物平面行进至该像平面的投射辐射的波前，其中该波前操纵系统具有操纵器(MAN)，该操纵器具有布置在该投射光束路径中的操纵器元件(ME)，以及致动装置(DR)，用于可逆地改变该操纵器元件在该投射光束路径的辐射上的光学效应；以及该操纵器元件的操纵器表面布置在距离该投射镜头在此场平面的光学附近的最近场平面的有限距离(D)处，使得针对从该场平面的不同场点发出的光束，通过该致动装置可调整该操纵器元件的局部不同光学效应，其特征在于：该操纵器元件(ME)通过承载装置(MT)可承载移动，并且以根据操作控制系统的控制信号的方式，通过位置改变装置(PC)，相对于该最近场平面，从第一位置(P1)可位移至第二位置(P2)。4.如权利要求1或3的投射镜头，其特征在于，该投射镜头具有光轴(OA)，并且该操纵器元件(ME)通过该位置改变装置(PC)，与该光轴平行，在该操纵器元件的区域中是可移动的，和/或在于该操纵器元件通过该位置改变装置(PC)，在该操纵器元件的区域中，绕着延伸通过该光轴的倾斜轴是可倾斜的。5.如前述权利要求中任一项的投射镜头，其特征在于，针对至少一个场点，可调整至少10μm的该距离的变化，其中该距离的变化优选位于从10μm至100μm的范围中。6.如前述权利要求中任一项的投射镜头，其特征在于，该最近场平面为该投射镜头(PO)的物平面(OS)。7.如前述权利要求中任一项的投射镜头，其特征在于，在该物平面(OS)与该操纵器表面(MS)之间并未布置含折射能力的光学表面，使得该投射辐射在该操纵器表面处的数值孔径NAM等于该物侧数值孔径NAO。8.如前述权利要求中任一项的投射镜头，其特征在于，至少下列条件之一适用于该操纵器表面在该投射光束路径中的位置：(i)从该场平面的场点所发出的每一光束照明该操纵器表面处具有子孔径直径SAD的子孔径，其中SAD/DFP＜0.2的条件适用于该第一操纵器表面，其中DFP为该操纵器表面的光学使用直径的最大值；(ii)该操纵器表面与该最近场平面之间的距离(D)为30mm或更小；(iii)SAR＜0.1的条件适用于该操纵器表面处的子孔径比SAR。9.如前述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：B比特纳，N瓦布拉，S施耐德，R舍梅尔，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE