折反射投射物镜制造技术

本发明专利技术提供一种用于微光刻的折反射投射物镜(1)，该折反射投射物镜(1)用于将物面(5)中的物场(3)成像到像面(9)中的像场(7)，且包括第一分物镜(11)，用于将物场成像到实的第一中间像(13)上；第二分物镜(15)，用于将第一中间像成像到实的第二中间像(17)上；以及第三分物镜(19)，用于将第二中间像成像到所述像场(7)上。第二分物镜(15)恰具有一个凹面镜(21)和至少一个透镜(23)。凹面镜(21)的镜表面的光学利用区域与邻近该凹面镜的透镜(23)的面对该凹面镜的表面(25)的光学利用区域之间的最小距离大于10mm。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于将物面中的物场成像到像面中的像场且包括三个分物镜(partial objective)的用于微光刻的折反射投射物镜，涉及包括用于提供至少一种照明模式的照明系统以及用于将物面中的物场成像到像面中的像场且包括三个分物镜的折反射投射物镜的用于微光刻的投射曝光设备，并且涉及操作投射曝光设备的方法，该投射曝光设备包括用于提供至少一种照明模式的照明系统以及用于将物面中的物场成像到像面中的像场且包括三个分物镜的折反射投射物镜。
技术介绍
物场通过折反射投射物镜的第一分物镜成像在实的第一中间像上，第一中间像通过第二分物镜成像在实的第二中间像上，而第二中间像通过第三分物镜最终成像在像面中的像场上。第二分物镜是具有恰好一个凹面镜以及至少一个透镜的折反射物镜。而且，折反射投射物镜具有两个折叠镜(folding mirror)，其中第一折叠镜使来自物面的投射光偏向第二分物镜的凹面镜的方向，而第二折叠镜使来自第二分物镜的凹面镜的投射光偏向像面的方向。投射物镜恰具有两个实的中间像。这种类型的折反射投射物镜从US2009/0059358A1获知。该投射物镜在像面中具有大于1.0的数值孔径。这种类型的折反射投射物镜例如从US2009/0034061A1和US2005/0248856A1获知。因为第二分物镜恰具有一个凹面镜，所以投射光两次通过第二分物镜的透镜，确切地，第一次在从第一折叠镜到凹面镜的出射光路上，第二次在投射光被凹面镜反射之后从凹面镜到第二折叠镜的返回光路上。由于两次通过，所以与单次通过相比，如果这些透镜的同一区域在其的出射光路和返回光路上均被投射光辐照，则这些透镜的局部辐照载荷会翻倍。在这种情况下，辐照载荷整体较高，光源的辐射光功率越高，则投射光束的范围越小。光源功率的增加以及投射光束在投射物镜的近光瞳区域中的范围的减小是投射曝光设备的当前需求。这意味着光源光功率的增加伴随着微光刻投射曝光设备的光通过量的增加。为了增加分辨率，投射物镜的入瞳仅在与入瞳的范围相比较小的光瞳区域(所谓的照明极)中被照明。在这种情况下，入瞳中照明光的强度分布特征化照明模式。照明极表示入瞳的强度分布中的连续区域，其中强度不会低于最大强度的10％。而且，这些照明极通常位于入瞳的边缘处。在这种情况下，入瞳是限定入射到投射物镜的光束的虚或实开口。通过利用在光的方向上位于孔径光阑上游的透镜或反射镜的折射表面或反射表面成像投射物镜的该孔径光阑而构建入瞳。因此，入瞳表示投射物镜的孔径光阑的物侧像。如果衍射照明光的承载结构的掩模布置在投射物镜的物场内，则在结构宽度接近投射物镜的分辨率极限的情况下，以零衍射级和更高衍射级(不包括第一衍射级在内)为特征的投射光分布出现在后续的光瞳面中。在这种情况下，零衍射级投射光分布对应于入瞳中的照明分布。提-->供在投射物镜的入瞳中的这样的照明极因此也显现在投射物镜的后续光瞳面中。与入瞳共轭的光瞳面位于第二分物镜的凹面镜上或者至少位于第二分物镜的凹面镜附近。具有这样的由照明系统在投射物镜的入瞳中产生的照明极的照明因此也出现于第二分物镜的凹面镜或布置在该凹面镜附近的透镜上。因此，分辨率的增加导致布置在凹面镜附近的透镜的局部辐照载荷的增加。通过减小投射光的波长，分辨率同样也增加。因此，波长在深紫外波长范围内(也就是说，例如，波长为248nm、193nm或157nm)的激光光源用于投射曝光设备。在此波长范围内，例如，诸如石英或氟化钙的典型的透镜材料表现出被辐照损伤。因此，对于石英，会发生材料紧致、材料稀疏、由此引起的应力以及继而由此引起的应力双折射。偏振导致双折射的效应也同样地被已知，在该效应中材料根据投射光的偏振状态而改变。而且，由于色心(colour centre)的形成辐照会导致传输损耗。上述效应非线性地部分依赖于辐照度，从而辐照载荷的翻倍会导致明显更大的损伤，如同该效应线性依赖于辐照度的情况。两次经过邻近凹面镜的透镜、为了增加光通过量而增加的光源的光功率、利用小范围的照明极照明入瞳且从而照明邻近凹面镜的透镜、深紫外光的采用以及会由于辐照载荷而被损伤的透镜材料的使用具有这样的效果：在此类投射物镜中，第二分物镜的邻近凹面镜布置的透镜尤其具有被投射曝光设备的操作损伤的风险。
技术实现思路
这样，本专利技术的目标是提供一种折反射投射物镜、包括照明系统和该折反射投射物镜的投射曝光设备以及操作包括照明系统和折反射投射物镜的投射曝光设备的方法，尽管有这些边界条件，其也能够光刻生产具有均匀品质的半导体部件。该目标通过这样的折反射投射物镜而实现，该折反射投射物镜用于微光刻且用于将物面中的物场成像到像面中的像场，且包括：第一分物镜，用于将物场成像到实的第一中间像上；第二分物镜，用于将第一中间像成像到实的第二中间像上；以及第三分物镜，用于将第二中间像成像到像场上，其中第二分物镜恰具有一个凹面镜和至少一个透镜，其中投射物镜具有第一折叠镜和第二折叠镜，第一折叠镜用于将来自物面的辐射偏向凹面镜的方向，第二折叠镜用于将来自凹面镜的辐射偏向像面的方向，其中投射物镜恰具有两个实的中间像，并且其中投射物镜在像面中具有大于1.0的数值孔径，其中凹面镜的光学利用区域与邻近凹面镜的透镜的面对凹面镜的表面的光学利用区域之间的最小距离大于10mm。反射镜表面或透镜表面的光学利用区域理解为意指这样的区域，基于物场范围且在最大开口的孔径光阑的情况下，所有光线的可能相交点位于该区域中。相反，由于制造公差以及透镜或反射镜的机械安装所需，透镜或反射镜的物理范围通常大于该光学利用区域。凹面镜在光学利用区域内的镜表面上的点与邻近凹面镜的透镜的面对该凹面镜的表面上的在所述表面的光学利用区域内的点之间的距离被确定。在这种情况下，最小距离就是所有可能的距离值中的最小值。然而，在凹面镜的镜表面与相邻透镜表面之间的距离较小的情况下，扩展光束的光线在总体交叠的区域中在出射光路和返回光路上通过透镜表面，如果凹面镜的镜表面与相邻透镜表面之间的距离增加则这种情况可以避免。这样，邻近凹面镜布置的透镜无可否认地仍被两次通过，但现在却在空间分离的路径上被两次经过。结果，辐照载荷在任何区域-->中都不翻倍。光束在朝向凹面镜的出射光路以及来自凹面镜的返回光路的空间分离由这样的事实所导致，该事实为：此类投射物镜具有离轴布置的物场。也就是说，光轴与物面的相交点位于物场外。因此，第一中间像和第二中间像也离轴布置，具体地，布置在光轴的相对侧。第一中间像和第二中间像因此而彼此空间分离。相反，光瞳面中以及第二分物镜的布置在该光瞳面附近的凹面镜上的照明是场独立的，也就是，独立于物场的形状和位置。然而，出射光路和返回光路上的辐照光束因此而以空间分离的方式行进在离轴布置的中间像面区域中，而辐照光束在出射光路和返回光路上的交叠以及辐照载荷因此而翻倍发生在凹面镜的区域中。从投射物镜的入瞳中的照明极出射的光线是否在空间分离的区域中在出射光路和返回光路上通过面对凹面镜的透镜表面，取决于入瞳中所谓的y方向上的照明极范围。在这种情况下，y方向平行于一直线，所述直线垂直于投射物镜的各个光轴且位于所述投射物镜的对称面内。该对称面被三个分物镜的三个光轴跨越。在这种情况下，分物镜的光轴表示一连续直线，该分物镜的该光学元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微光刻的折反射投射物镜（１，７０１），用于将物面（５，７０５）中的物场（３，７０３）成像到像面（９，７０９）中的像场（７，７０７）上，包括：第一分物镜（１１，７１１），用于将所述物场成像到实的第一中间像（１３，７１３）上；第二分物镜（１５，７１５），用于将所述第一中间像成像到实的第二中间像（１７，７１７）上；以及第三分物镜（１９，７１９），用于将所述第二中间像成像到所述像场（７，７０７）上，其中所述第二分物镜（１５，７１５）恰具有一个凹面镜（２１，７２１）和至少一个透镜（２３，７２３），其中所述投射物镜具有第一折叠镜（２７，７２７）和第二折叠镜（２９，７２９），所述第一折叠镜（２７，７２７）用于将来自所述物面的辐射偏向所述凹面镜的方向，所述第二折叠镜（２９，７２９）用于将来自所述凹面镜的辐射偏向所述像面的方向，其中所述投射物镜恰具有两个实的中间像（１３，１７；７１３，７１７），并且其中所述投射物镜在所述像面（９，７０９）中具有大于１．０的数值孔径，其特征在于：所述凹面镜（２１，７２１）的镜表面的光学利用区域与邻近所述凹面镜的透镜（２３，７２３）的面对所述凹面镜的表面（２５，７２５）的光学利用区域之间的最小距离大于１０ｍｍ。...

【技术特征摘要】
2009.09.30 DE 102009045217.61.一种用于微光刻的折反射投射物镜(1，701)，用于将物面(5，705)中的物场(3，703)成像到像面(9，709)中的像场(7，707)上，包括：第一分物镜(11，711)，用于将所述物场成像到实的第一中间像(13，713)上；第二分物镜(15，715)，用于将所述第一中间像成像到实的第二中间像(17，717)上；以及第三分物镜(19，719)，用于将所述第二中间像成像到所述像场(7，707)上，其中所述第二分物镜(15，715)恰具有一个凹面镜(21，721)和至少一个透镜(23，723)，其中所述投射物镜具有第一折叠镜(27，727)和第二折叠镜(29，729)，所述第一折叠镜(27，727)用于将来自所述物面的辐射偏向所述凹面镜的方向，所述第二折叠镜(29，729)用于将来自所述凹面镜的辐射偏向所述像面的方向，其中所述投射物镜恰具有两个实的中间像(13，17；713，717)，并且其中所述投射物镜在所述像面(9，709)中具有大于1.0的数值孔径，其特征在于：所述凹面镜(21，721)的镜表面的光学利用区域与邻近所述凹面镜的透镜(23，723)的面对所述凹面镜的表面(25，725)的光学利用区域之间的最小距离大于10mm。2.一种用于微光刻的折反射投射物镜(1，701)，用于将物面(5，705)中的物场(3，703)成像到像面(9，709)中的像场(7，707)上，包括：第一分物镜(11，711)，具有第一光轴(33，733)且用于将所述物场成像到实的第一中间像(13，713)上；第二分物镜(15，715)，具有第二光轴(35，735)且用于将所述第一中间像成像到实的第二中间像(17，717)上；以及第三分物镜(19，719)，具有第三光轴(37，737)且用于将所述第二中间像成像到所述像场(7，707)上，其中所述第二分物镜(15，715)恰具有一个凹面镜(21，721)和至少一个透镜(23，723)，其中所述投射物镜具有第一折叠镜(27，727)和第二折叠镜(29，729)所述第一折叠镜(27，727)用于将来自所述物面的辐射偏向所述凹面镜的方向，所述第二折叠镜(29，729)用于将来自所述凹面镜的辐射偏向所述像面的方向，其中所述投射物镜恰具有两个实的中间像(13，17；713，717)，并且其中所述投射物镜在所述像面(9，709)中具有大于1.0的数值孔径，其特征在于：所述凹面镜(21，721)与邻近所述凹面镜的透镜(23，723)之间的距离如此大，使得从入瞳中的照明极(563，565)出射且在所述物场(3，703)内的中心物点处与所述物面相交的所有光线(47，49，51，53)在空间分离的区域中(55，57，59，61)在朝向所述凹面镜的光路上及在离开所述凹面镜的光路上通过所述透镜的面对所述凹面镜的表面，其中所述照明极代表所述入瞳的强度分布内的强度不低于最大强度的10％的连续区域，其中所述照明极(563，565)布置在所述入瞳的边缘(569)，其中在y方向上所述照明极(563，565)的范围大于所述入瞳的光瞳半径的2％，其中所述y方向平行于一直线，所述直线垂直于所述第一分物镜的所述光轴(33，723)且位于对称面内，并且其中所述对称面被所述第一光轴(33，723)、所述第二光轴(35，735)和所述第三光轴(37，737)跨越。3.根据权利要求2所述的投射物镜，其中所述照明极(563，565)在所述y方向上的范围小于或等于所述入瞳的所述光瞳半径的8％。4.根据权利要求1到3中任一项所述的投射物镜，其中所述凹面镜(21，721)的表面顶点与邻近所述凹面镜的所述透镜(23，723)的表面顶点之间的距离小于所述凹面镜的顶点半径。5.根据权利要求1到4中任一项所述的投射物镜，其中所述凹面镜(21，721)具有小于200mm的顶点半径。6.根据权利要求1到5中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·埃普尔，托拉尔夫·格鲁纳，拉尔夫·米勒，
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：DE