[發明專利]折反射投射物鏡

有效

• 申請號: 201010299110.4
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102033299A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 亞歷山大·埃普爾;托拉爾夫·格魯納;拉爾夫·米勒
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司SMT有限責任公司
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B17/08;G03F7/20
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本發明涉及一種用于將物面中的物場成像到像面中的像場且包括三個分物鏡(partial?objective)的用于微光刻的折反射投射物鏡，涉及包括用于提供至少一種照明模式的照明系統以及用于將物面中的物場成像到像面中的像場且包括三個分物鏡的折反射投射物鏡的用于微光刻的投射曝光設備，并且涉及操作投射曝光設備的方法，該投射曝光設備包括用于提供至少一種照明模式的照明系統以及用于將物面中的物場成像到像面中的像場且包括三個分物鏡的折反射投射物鏡。

背景技術

物場通過折反射投射物鏡的第一分物鏡成像在實的第一中間像上，第一中間像通過第二分物鏡成像在實的第二中間像上，而第二中間像通過第三分物鏡最終成像在像面中的像場上。第二分物鏡是具有恰好一個凹面鏡以及至少一個透鏡的折反射物鏡。而且，折反射投射物鏡具有兩個折疊鏡(folding?mirror)，其中第一折疊鏡使來自物面的投射光偏向第二分物鏡的凹面鏡的方向，而第二折疊鏡使來自第二分物鏡的凹面鏡的投射光偏向像面的方向。投射物鏡恰具有兩個實的中間像。

這種類型的折反射投射物鏡從US2009/0059358A1獲知。

該投射物鏡在像面中具有大于1.0的數值孔徑。

這種類型的折反射投射物鏡例如從US2009/0034061A1和US2005/0248856A1獲知。

因為第二分物鏡恰具有一個凹面鏡，所以投射光兩次通過第二分物鏡的透鏡，確切地，第一次在從第一折疊鏡到凹面鏡的出射光路上，第二次在投射光被凹面鏡反射之后從凹面鏡到第二折疊鏡的返回光路上。由于兩次通過，所以與單次通過相比，如果這些透鏡的同一區域在其的出射光路和返回光路上均被投射光輻照，則這些透鏡的局部輻照載荷會翻倍。

在這種情況下，輻照載荷整體較高，光源的輻射光功率越高，則投射光束的范圍越小。光源功率的增加以及投射光束在投射物鏡的近光瞳區域中的范圍的減小是投射曝光設備的當前需求。這意味著光源光功率的增加伴隨著微光刻投射曝光設備的光通過量的增加。為了增加分辨率，投射物鏡的入瞳僅在與入瞳的范圍相比較小的光瞳區域(所謂的照明極)中被照明。在這種情況下，入瞳中照明光的強度分布特征化照明模式。照明極表示入瞳的強度分布中的連續區域，其中強度不會低于最大強度的10％。而且，這些照明極通常位于入瞳的邊緣處。在這種情況下，入瞳是限定入射到投射物鏡的光束的虛或實開口。通過利用在光的方向上位于孔徑光闌上游的透鏡或反射鏡的折射表面或反射表面成像投射物鏡的該孔徑光闌而構建入瞳。因此，入瞳表示投射物鏡的孔徑光闌的物側像。如果衍射照明光的承載結構的掩模布置在投射物鏡的物場內，則在結構寬度接近投射物鏡的分辨率極限的情況下，以零衍射級和更高衍射級(不包括第一衍射級在內)為特征的投射光分布出現在后續的光瞳面中。在這種情況下，零衍射級投射光分布對應于入瞳中的照明分布。提供在投射物鏡的入瞳中的這樣的照明極因此也顯現在投射物鏡的后續光瞳面中。與入瞳共軛的光瞳面位于第二分物鏡的凹面鏡上或者至少位于第二分物鏡的凹面鏡附近。具有這樣的由照明系統在投射物鏡的入瞳中產生的照明極的照明因此也出現于第二分物鏡的凹面鏡或布置在該凹面鏡附近的透鏡上。因此，分辨率的增加導致布置在凹面鏡附近的透鏡的局部輻照載荷的增加。

通過減小投射光的波長，分辨率同樣也增加。因此，波長在深紫外波長范圍內(也就是說，例如，波長為248nm、193nm或157nm)的激光光源用于投射曝光設備。在此波長范圍內，例如，諸如石英或氟化鈣的典型的透鏡材料表現出被輻照損傷。因此，對于石英，會發生材料緊致、材料稀疏、由此引起的應力以及繼而由此引起的應力雙折射。偏振導致雙折射的效應也同樣地被已知，在該效應中材料根據投射光的偏振狀態而改變。而且，由于色心(colour?centre)的形成輻照會導致傳輸損耗。上述效應非線性地部分依賴于輻照度，從而輻照載荷的翻倍會導致明顯更大的損傷，如同該效應線性依賴于輻照度的情況。

兩次經過鄰近凹面鏡的透鏡、為了增加光通過量而增加的光源的光功率、利用小范圍的照明極照明入瞳且從而照明鄰近凹面鏡的透鏡、深紫外光的采用以及會由于輻照載荷而被損傷的透鏡材料的使用具有這樣的效果：在此類投射物鏡中，第二分物鏡的鄰近凹面鏡布置的透鏡尤其具有被投射曝光設備的操作損傷的風險。

發明內容

這樣，本發明的目標是提供一種折反射投射物鏡、包括照明系統和該折反射投射物鏡的投射曝光設備以及操作包括照明系統和折反射投射物鏡的投射曝光設備的方法，盡管有這些邊界條件，其也能夠光刻生產具有均勻品質的半導體部件。