TWI451207B - 成像光學系統 - Google Patents

成像光學系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI451207B
TWI451207B TW100130260A TW100130260A TWI451207B TW I451207 B TWI451207 B TW I451207B TW 100130260 A TW100130260 A TW 100130260A TW 100130260 A TW100130260 A TW 100130260A TW I451207 B TWI451207 B TW I451207B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical system
imaging
imaging optical
mirror
mask
Prior art date
Application number
TW100130260A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201232187A (en
Original Assignee
Zeiss Carl Smt Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeiss Carl Smt Gmbh filed Critical Zeiss Carl Smt Gmbh
Publication of TW201232187A publication Critical patent/TW201232187A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI451207B publication Critical patent/TWI451207B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/702Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0647Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors
    • G02B17/0657Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors off-axis or unobscured systems in which all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70233Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70275Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

成像光學系統
本發明係關於一種用於EUV投射微影的成像光學系統。此外,本發明係關於具有此類型成像光學系統及一照射光學系統的一光學系統、具有此類型光學系統的一投射曝光系統、使用此類型投射曝光系統之結構式構件的製造方法、以及由此類型方法所產生之微結構式或奈米結構式構件。
現有與本文相關的成像光學系統可參考美國專利US 6,894,834B2及EP專利0 267 766 A2。
本發明實施例之一目的係以高成像品質成像一物體的方式來發展在本發明所屬之技術領域所提及類型的成像光學系統。
根據本發明實施例,可認識到針對特定成像需求,具有大瞳遮蔽之系統提供了相當獨特的優勢。在特定微影光罩(其亦稱作遮罩(reticles))中,所要成像的物體係例如由密集線條所專門組成。此類型的結構可由具有高品質之高瞳遮蔽的成像光學系統所成像。為了環繞瞳遮蔽而使用且一般為環形的鏡面,藉由大的瞳遮蔽,可以利用成像光學系統中鏡的設計自由度。已顯示了具有相對少量鏡(例如具有4個鏡或6個鏡)的成像光學系統是有可能的,其係於所要成像的場上成像錯誤校正至適當的範圍。成像光束路徑可使得照明光以接近垂直入射的入射角射到鏡上,例如小於15°、小於10°、或小於8°的入射角,其有 助於在鏡上之高度反射塗層的設計。瞳遮蔽係定義為最小影像側孔徑角度的正弦值與成像光學系統的影像側數值孔徑的比值。成像光學系統的影像側數值孔徑可大於0.3。瞳遮蔽可大於0.45、可大於0.5、且可大於0.55。成像光學系統的影像場尺寸至少為1mm x 10mm。此類型的影像場尺寸造就了成像光學系統的高產出。影像場尺寸可例如為1mm x 13mm或2mm x 26mm。影像場尺寸對應影像平面中的區域,該處的影像品質結果係優於一給定臨界值,即像差(如波前誤差)係低於一給定臨界值。
在具有正好4個鏡的成像光學系統中,可達成具有高產出量的EUV光學系統,因為少量的反射面。
根據後述請求項之一的成像尺寸已證明為適合投射微影。物體場與影像場間不同的縮小成像比例也可能高於4x,例如5x、6x、8x或10x的成像尺寸。
根據後述請求項之一的波前誤差係實現最高成像需求。成像光學系統在影像場上也可具有最多達0.9nm或0.8nm的失真(distortion)。
舉例來說,具有至少一中間影像平面的成像光學系統係允許影像側數值孔徑再次地增加,例如為0.5。
影像側數值孔徑亦可能為其他值,例如0.35、0.4、大於0.4、0.45、或是大於0.5的影像側數值孔徑。
根據後述請求項之一之成像光學系統的優點係相應於上述有關根據後述請求項之一之成像光學系統的優點。
根據後述請求項之一之自由形態面(freeform face)組態具有一定數量的成像光學系統的鏡,其展現了更多的自由度以校正場上的成像誤差。
根據後述請求項之一的組態可由非常低的花費製成。
根據後述請求項之一之光學系統的優點係相應於上述有關根據本發明之成像光學系統的優點。照明光可組態為,重光束(heavy beam)入射方向與中心物體場點的法線間有一非常小的角度。這可產生良好的照明品質。重光束入射方向與法線之間的角度可至多為3°。
根據後述請求項之一之光學系統的組態使用其中一鏡以同時地導引成像光且導引照明光。這容許了光學系統的緊密設計。具有成像鏡部分及照明鏡部分之鏡係組態為單石(monolithic)鏡。成像鏡部分位於成像光束路徑。位於照明光束路徑的照明鏡部分係與此分離。連續、無邊緣(edge-free)的轉換可呈現於成像鏡部分與照明鏡部分之間。然而,這並不是必要的。亦可能是在兩鏡部分間的一轉換區域,其不是用於光束導引。
照明光學系統可具有一環形中間(intermediate)焦點。照明光學系統的對稱性可適用於成像光學系統的對稱性。緊密且特別 是同軸的安排是有可能的,其中照明光及成像光的光束路徑係彼此嵌套(nested)。
根據後述請求項之一之光學系統的組態,一方面,物體不需要被照明,另一方面,由相同側成像,因而在光學設計上有更多的自由度。特別地,省去了在物體上的反射,而增加了光學系統的產出。
根據後述請求項之一之投射曝光系統的優點係相應於上述關於成像光學系統及光學系統的優點。
根據後述請求項之一之投射曝光系統的優點係相應於根據後述請求項之一之光學系統的優點。
根據後述請求項之一之製作方法以及根據後述請求項之一之構件的優點係相應於上述有關根據本發明之投射曝光系統的優點。光源可為EUV(極紫外光)光源,例如LPP(雷射產生電漿)光源、或GDP(氣體放電產生電漿)光源。
用於微影投射曝光以產生一微結構式或奈米結構式構件的投射曝光系統1具有光源2,供發出照明光或成像光3。光源2為EUV光源,其產生波長範圍在例如5nm至30nm(特別是在5nm至15nm之間)的光。特別地,光源2可為波長為6.9nm或13.5nm之光源。亦可採用其他的EUV波長。微影中所使用且可由適當光源產生的其他波長也可能用於照明光或成像光3,其係 導引於投射曝光系統1中。圖1係示意地顯示照明光3的光束路徑。
光學系統6的照明係用以將照明光3從光源2導引至物體平面5的物體場4。除了輸入耦合鏡7(其為照明光學系統6在照明光3的光束路徑上在物體場4之前的的最後構件),照明光學系統6的構件係示意性地組合在一起形成圖1中的方塊。
輸入耦合鏡7係設計為一擦掠入射鏡(grazing incidence mirror)。。由光或輻射源2所發射的照明光3首先由集光器所收集。照明光束路徑中的中間焦點一般係設置於集光器的下游。照明光束路徑亦可組態為不具有中間焦點但具有來自集光器之照明光3的準直輸出(collimated output)。照明光3的光譜濾波(spectral filtering)可發生於集光器或中間焦點區域。照明光學系統6的第一鏡係安排於照明光束路徑中之中間焦點的下游。第一照明光學系統鏡可組態為一場鏡面反射鏡(field facet mirror)。照明光學系統6的第二鏡係安排於照明光束路徑中之第一照明光學系統鏡的下游。第二照明光學系統鏡可組態為一瞳鏡面反射鏡(pupil facet mirror)。
選擇性地,可使用不具有鏡面反射鏡及/或具有可切換微鏡陣列(微機電系統(MEMS))的照明光學系統。
照明光學系統6的輸入耦合鏡7係安排於照明光束路徑中之第二照明光學系統鏡的下游。輸入耦合鏡7可由一夾持件所夾持,其對應於專利申請案WO 2006/069 725 A中圖1k、1l、 及1m中的習知夾持件。
輸入耦合鏡7係導引照明光3至物體場4。反射物體8係以遮罩或微影光罩的形式安排於該處。
入射到遮罩8上之照明光3束的重光束入射方向9係以一非常小的角度圍繞物體平面5的法線10。因此,重光束入射方向9以小於3°的角度圍繞法線,且在根據圖1之組態的一變化中可精確地為0°。些微地修改照明光學系統6的設計,重光束入射方向9與法線10之間可能為其他角度,例如重光束入射方向9與法線10間的角度可為2.5°、2°、1.5°、1°或0.5°。
入射到遮罩8上之照明光束3的邊緣光束(參照圖1)以小於4°的角度環繞法線10。入射到遮罩8上之照明光束3在物體場4上的最大入射角係小於4°。
成像光學系統12為投射光學系統的形式,用以導引成像光3且成像遮罩8於影像平面14中之影像場13,其安排於投射曝光系統1之光束路徑中物體場4的下游。影像平面14係平行於物體平面5。
藉由成像光學系統12的成像係發生於以晶圓為形式的基板之表面。遮罩8及晶圓15係由夾持器所承載,其並未詳細顯示。圖1之8a係示意地顯示遮罩夾持器,而圖1之15a係示意地顯示晶圓夾持器。投射曝光系統1為掃描器形式。在投射曝光系統1的操作過程中,一方面在物體平面5上且另一方面在影像 平面14上掃描遮罩8及晶圓15兩者。投射曝光系統1也可能為步進器(step-wise)類型,其中遮罩8以及晶圓15的逐步位移係發生於晶圓15的個別曝光之間。
圖1及圖2顯示成像光學系統12之第一組態的光學設計。光束路徑係顯示為具有多於三十個成像光3之個別光束16,其從中心物體場點及從定義物體場的兩個相對邊緣之兩個物體場點開始。
根據圖1至圖5之成像光學系統12一共具有四個鏡,其依照個別光束16的光束路徑依序編號為M1至M4,從物體場4開始。成像光學系統的設計中所計畫之鏡M1至M4的反射面係顯示於圖1至圖5。所顯示的這些面只有一部分被使用,如圖1至5所示,特別是在鏡M1及M4。
在每一情況中,鏡M2及M3具有通孔17、18,供成像光3通過。因此,鏡M2及M3為遮蔽鏡。特別地,在成像光學系統12接近瞳的區域中,由於此遮蔽,成像光束3具有不會出現個別光束16的一內部區域。法線10與入射重光束9所行經之此類型的內部自由區域19係呈現於鏡M1與物體場4之間。輸入耦合鏡7係安排於此自由區域19中。輸入耦合鏡7耦合經過成像光學系統12之鏡M2中之通孔17的照明光3。
中心場點的主要光束因為遮蔽而不屬於光束路徑,且在成像光學系統12中具有0°之主要光束角度。這表示此中心場點之主要光束係與物體平面5的法線10重合。
兩個鏡M1及M4具有封閉(closed)的反射面,亦即沒有通孔。鏡M1及M4的反射面在每一情況中係用於邊緣,換言之,個別光束16沒有入射中心區域20、21外部。
在成像光學系統12上的光學設計資料將總結於下表中,此資料已在光學設計程式CODE V®的協助下獲得。
成像光學系統12的鏡M1至M4係組態為一自由形式面,其無法以旋轉對稱方式描述。成像光學系統12也可能為其他組態,其中鏡M1至M4至少之一具有此類型的自由形式反射面。成像光學系統12的組態也可能為:鏡M1至M4皆不具有此類型的自由形式反射面且組態為例如球形或是旋轉對稱非球形。
此類型的自由形式面可由旋轉對稱參考面所產生。美國專利公開號2007-0058269 A1已揭露了此類型的自由形式面作為用於微影之投射曝光系統之投射光學系統中鏡的反射面。
自由形式面可數學描述為以下方程式:
其中:
Z為在點x,y(x2+y2=r2)之自由形式面的箭頭高度(arrow height)。c為常數,其對應一相應非球形曲線之頂點。k對應一相應非球形之一圓錐常數。Cj為單項式XmYn的係數。一般而言,c、k及Cj的值可基於投射光學系統12內之鏡的理想光學特性而決定。Nradius為係數Cj的標準化參數。單項式的級數(m+n)可隨所需而變化。較高級數的單項式可使投射光學系統的設計有較佳的影像誤差校正,但計算上較為複雜。m+n可採用在3至20以上之間的數值。
自由形式面也可由尼克多項式(Zernicke polynomial)做數學表示,其係描述於例如光學設計程式CODE V®中。或者,可在二維雲形表面(spline surfaces)的輔助下描述自由形式面,其範例有貝齊爾(Bezier)曲線或非均勻有理化基底雲形(NURBS)。二維雲形表面可例如由在xy平面中的網點及相關z值而描述、或由這些點及其相關的斜率而描述。根據雲形表面的個別類型,完整表面可藉由網點之間的內差而獲得,其係使用例如連續性及可微分性具有特殊特性的多項式或函數。這方面的例子為解析函數。
鏡M1至M4係承載多個反射層,以最佳化對所照射之EUV照明光3的反射。當個別光束16對鏡表面的入射角度越接近垂直入射,反射可更佳地最佳化。
下表的開始係有關在每一情況中之光學構件的光學表面以及孔徑光闌(aperture stop),其提供了曲線頂點的倒數值(半徑)及距離值(厚度),其對應在由物體平面所發出之光束路徑中之鄰近元件的z間距。第二表提供了上述鏡M1至M4所給定之自由 形式面方程式中之單項式XmYn的係數Cj
成像光學系統12具有縮小的成像比例4x於物體場4及影像場13之間。成像光學系統12的影像側數值孔徑為0.33。成像光學系統12的影像場13的尺寸為2mm x 26mm。影像場13 的尺寸至少為1mm x 10mm。影像場13為矩形。
圖2的繪圖平面顯示長為26mm的影像場13長側。圖1的繪圖平面顯示長為2mm的影像場13短側。
成像光學系統12具有瞳遮蔽0.7。瞳遮蔽係定義為最小影像場側孔徑角度α的正弦至與成像光學系統12的影像側數值孔徑間的一比值。最小影像場側孔徑角度α(參考圖1)為影像平面5的法線10與具有最小影像側入射角之個別光束16之間的一角度。
瞳遮蔽亦可能為大於0.5的其他數值。
針對13.5nm的設計波長,在成像光學系統12中整體影像場13上的波前誤差至多為100m λ rms(均方根)。
在影像場13上,成像光學系統12的失真係小於0.9nm。
在使用成像光學系統12的投射曝光系統1內之物體場4的一替代性照明將參考圖3而描述於下。對應至上述參照圖1及圖2所描述之構件的構件將具有相同的元件符號,且將不會詳細描述於下。
照明光學系統22的導引構件係示意地顯示為圖3的方塊22a,且係組態以產生照光明3的環形中間焦點23。環形中間焦點23可例如由來自點光源之所謂的「掠形圓錐(swept conic)」(在 包含旋轉軸的區段中具有彎曲反射牆面的圓錐設計)而產生。
類似於圖1的視圖,照明光3(圖中顯示內部及外部邊緣光束11)從中間焦點23出發(從圖3之經向區段中的中間焦點23),照射於場鏡面反射鏡24上,其中場鏡面反射鏡24係環狀地安排於中心物體場點上之法線。在場鏡面反射鏡24上的反射之後,照明光3照射環狀地安排於法線10周圍的瞳鏡面反射鏡25。
場鏡面反射鏡24具有通孔26,其係足夠大使得由鏡M2反射至鏡M3的成像光3得以通過。
瞳鏡面反射鏡25具有具有通孔27,其係足夠大使得成像光3在物體場4及鏡M1之間的光束路徑中可通過其中。瞳鏡面反射鏡25係安排於鏡M2之通孔17的內部。
在瞳鏡面反射鏡25的反射後,照明光3係從成像光學系統12的鏡M1的中心區域20反射至物體場4。照射於遮罩8上的照明光3束之重光束入射方向9係準確地位於物體場4之中心物體場點上之法線10。因此,在圖3的組態中,重光束入射方向9以角度0°環繞法線10。
在圖4的協助下,下文將描述物體場4的另一照明,其係於使用成像光學系統12之投射曝光系統1內。對應至上述參照圖1及圖2所描述之構件的構件將具有相同的元件符號,且將不會詳細描述於下。
根據圖4的照明光學系統28係設計以照明傳輸中之遮罩29,即照明光3係通過遮罩29而於物體場4中傳輸。
照明光學系統28的導引構件係結合而形成圖4的方塊28a,且照明光學系統28係產生中間焦點於中間焦點平面30。由此中間焦點出發,照明光3首先在場鏡面反射鏡31上反射,接著在瞳鏡面反射鏡32上反射,且接著傳輸通過遮罩29。在圖4的插圖圖4a中,顯示了遮罩29的平面視圖。遮罩29具有外部夾持框33。許多薄平行線34係跨越相對的邊緣側框網之間。相鄰的線34之間有空隙35。在圖4之插圖的示意圖中,以誇張的寬度顯示線34及空隙。事實上,有非常大數量的這類型線34,所以線及線之間空隙的寬度都在微米或甚至更小的範圍。
圖5為圖4的另一設計,顯示用以在傳輸中照明遮罩29的照明光學系統36。對應至上述參照圖1至圖4所描述之構件的構件將具有相同的元件符號,且將不會詳細描述於下。
在照明光學系統36中,其導引構件也示意地結合而形成方塊36a。
在中間焦點平面30後,照明光3首先入射於環形場鏡面反射鏡37上且接著於環形瞳鏡面反射鏡38上,且反射而進入物體場4,於此處傳輸通過遮罩29。在中間焦點平面30與場鏡面反射鏡37之間的光束路徑中,照明光3通過瞳鏡面反射鏡38中的通孔。在瞳鏡面反射鏡38與遮罩29之間的光束路徑中,照明光3通過瞳鏡面反射鏡37中的通孔。
根據圖5的實施例,反射照明及成像光3的所有鏡面(換言之,特別地為場鏡面反射鏡37、瞳鏡面反射鏡38、及鏡M1至M4)可組態為對中心物體場點之法線10為旋轉對稱的面。
在根據圖4的實施例中,遮罩夾持器29a係組態以接收照明光3傳輸通過之遮罩29。照明光3及成像光3均沒有被遮罩夾持器29a所阻擋。
在圖6及圖7的協助下,下文將描述成像光學系統39之進一步組態,其可用以取代投射曝光系統1中的成像光學系統12。對應至上述參照圖1至圖5所描述之構件的構件將具有相同的元件符號,且將不會詳細描述於下。
成像光學系統39一共具有六個鏡M1至M6,其依照個別光束16的光束路徑依序編號為M1至M6,從物體場4開始。成像光學系統39的設計中所計畫之鏡M1至M6的反射面係依序顯示。鏡M1至M6所顯示的這些面只有一部分會在每一情況中依序被使用。
成像光學系統39的中間影像平面40係位於鏡M4及M5之間的光束路徑中。在每一情況中,鏡M2、M3、M5及M6具有通孔17、18、41、42,供成像光3通過。其他鏡M1及M4也在每一情況中使用於邊緣,因此如同在圖1至5的成像光學系統12中,中心區域20、21沒有被成像光3所照射。特別地,成像光學系統39的前4個鏡M1至M4的設計係類似於成像光 學系統12的設計。鏡M5及M6為遮蔽中繼(relay)光學系統,以增加影像側數值孔徑至數值0.50。
成像光學系統39之影像場13的尺寸為1mm x 13mm。成像光學系統39縮減了成像參數8x。根據具有鏡M5及M6之中繼光學系統的設計,也可實現其他的成像參數。成像光學系統39之影像場13的長側係顯示於圖7的繪圖平面中,而短側則顯示於圖6的繪圖平面中。
成像光學系統39的光學設計資料將總結於下文中的表格。自由形式面的數學描述係對應於前文中參考圖1至圖5之實施例所描述的數學描述。針對根據圖6及7之組態的表格結構也對應有關根據圖1至圖5之組態的表格結構。
在根據圖3的組態之鏡M1的中心區域20係作為一照明鏡部分,以導引照明光3於光源2與物體場4之間的光束路徑中。在此中心區域20的周圍,鏡M1係用於環狀成像鏡部分,以導引照明光3於物體場4與影像場13之間的光束路徑中。
成像光學系統39中的瞳遮蔽為0.55。
在成像光學系統39中,鏡M3及M6係安排為背對背(back to back)。
在圖8的協助下,下文將描述成像光學系統43之進一步組態,其可用以取代投射曝光系統1中的成像光學系統12及39。對應至上述參照圖1至圖7所描述之構件的構件將具有相同的元件符號,且將不會詳細描述於下。
成像光學系統43一共具有M1至M4四個鏡,其依照個別光束16的光束路徑依序編號為M1至M4,從物體場4開始。成像光學系統43的設計中所計畫之鏡M1至M4的反射面係依序顯示。鏡M1至M4所顯示的這些面只有一部分會在每一情況中依序被使用。
在每一情況中,鏡M2、M3及M4具有通孔17、18、21a,供成像光3通過。通孔17、18、21a的尺寸並沒有以正確的成像尺寸顯示於圖8。鏡M1也具有通孔44a,供成像光3通過,其係經由輸入耦合鏡7而耦合且照明物體場4。輸入耦合鏡7由圖8中的虛線所表示,類似於圖6。圖8所顯示之輸入耦合鏡7的另一位置也可安排於鏡M1與M2之間。在此情況中,鏡M1可組態為一封閉的鏡面,其中心區域未使用,如前文對各組態所作的描述,例如根據圖1及圖6的描述。
成像光學系統43的影像側數值孔徑為0.33,且影像場13的尺寸為2mm x 26mm。成像光學系統43的縮小成像比例為4x。成像光學系統43之影像場13的長側係顯示於圖8的繪圖 平面中。針對13.5nm的設計波長,成像光學系統43具有範圍在0.03λ rms的平均波前誤差、以及小於0.8nm的失真。
成像光學系統43中的瞳遮蔽為0.45。
成像光學系統43的光學設計資料將總結於下文中的表格。
鏡M1至M4的反射面之精確表面形式係由以下箭頭高度z(h)的非球形方程式所描述:
此處的h為與成像光學系統1之光學軸(即法線9)的間隔。因此,h2=x2+y2。「半徑」的倒數為方程式中的c。
下列第一表的結構在結構上對應有關成像光學系統12及39之設計資料之各自的第一表。在下列第二表中,係數K以及A到G係根據上述之鏡M1至M4的非球形方程式而給定。
在成像光學系統43的組態中,所有鏡M1至M4係組態為反射面,其相對光學軸44為旋轉對稱。
瞳平面45位於成像光學系統43中的鏡M3與M4之間。
鏡M1及M4係安排為背對背。
為產生微結構或奈米結構構件,投射曝光系統1係使用如下:首先,提供遮罩8及晶圓15。接著,在投射曝光系統1的協助下,將遮罩8上的結構投射至晶圓15的光感層。接著,藉由顯影光感層,在晶圓15上形成微結構或奈米結構、以及微結構構件,例如為高度積體切換電路形式的半導體構件。
若根據本發明的設計用於照明光傳輸經過之遮罩,當照明為可能,沒有絕對必要要使用遮蔽光闌於光學系統的成像光學系統中,其中只有由物體允許經過之成像光的零及第一繞射級到達成像光學系統。
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。
1‧‧‧投射曝光系統
2‧‧‧光源
3‧‧‧照明
4‧‧‧物體場
5‧‧‧物體平面
6‧‧‧照明光學系統
7‧‧‧輸入耦合鏡
8‧‧‧遮罩
8a‧‧‧遮罩夾持器
9‧‧‧重光束入射方向
10‧‧‧法線
11‧‧‧光束
12‧‧‧成像光學系統
13‧‧‧影像場
14‧‧‧影像平面
15‧‧‧晶圓
15a‧‧‧晶圓夾持器
16‧‧‧個別光束
17、18‧‧‧通孔
19‧‧‧內部自由區域
20、21‧‧‧中心區域
22‧‧‧照明光學系統
22a‧‧‧導引構件
23‧‧‧環形中間焦點
24‧‧‧場鏡面反射鏡
25‧‧‧瞳鏡面反射鏡
26、27‧‧‧通孔
28‧‧‧照明光學系統
28a‧‧‧導引構件
29‧‧‧遮罩
29a‧‧‧遮罩夾持器
30‧‧‧中間焦點平面
31‧‧‧場鏡面反射鏡
32‧‧‧瞳鏡面反射鏡
33‧‧‧外部夾持框
34‧‧‧線
35‧‧‧空隙
36‧‧‧照明光學系統
36a‧‧‧導引構件
37‧‧‧環形場鏡面反射鏡
38‧‧‧形瞳鏡面反射鏡
39‧‧‧成像光學系統
40‧‧‧中間影像平面
41、42‧‧‧通孔
43‧‧‧成像光學系統
44‧‧‧光學軸
44a‧‧‧通孔
45‧‧‧瞳平面
M1~M6‧‧‧鏡
以上係在圖式的協助下,更仔細的描述本發明實施例,其中:圖1示意地顯示用於EUV微影之投射曝光系統,投射曝光系統的成像光學系統係顯示於垂直物體及影像場之長側的經向區段;圖2顯示在垂直物體及影像場之短側的經向區段中的圖1成像光學系統;圖3顯示類似圖1的視圖,為投射曝光系統的另一組態,也組態以照明一反射遮罩;圖4及圖5顯示類似圖1及圖3的視圖,為投射曝光系統的兩個組態,其組態以照明在傳輸中的一遮罩,亦即傳輸通過的照明;圖4a顯示圖4中遮罩的平面視圖;圖6顯示用於圖1至圖5之投射曝光系統的成像光學系統的進一步組態,其係顯示於垂直物體及影像場之長側的經向區段,用於照明光的輸入耦合鏡係用以照明以虛線顯示的一反射遮罩;圖7顯示類似圖2的視圖,根據圖6的成像光學系統;以及圖8顯示用於圖1至圖5之投射曝光系統的成像光學系統的進一步組態,其係顯示於垂直物體及影像場之長側的經向區 段。
1‧‧‧投射曝光系統
2‧‧‧光源
3‧‧‧照明
4‧‧‧物體場
5‧‧‧物體平面
6‧‧‧照明光學系統
7‧‧‧輸入耦合鏡
8‧‧‧遮罩
8a‧‧‧遮罩夾持器
9‧‧‧重光束入射方向
10‧‧‧法線
11‧‧‧光束
12‧‧‧成像光學系統
13‧‧‧影像場
14‧‧‧影像平面
15‧‧‧晶圓
15a‧‧‧晶圓夾持器
16‧‧‧個別光束
17、18‧‧‧通孔
19‧‧‧內部自由區域
20、21‧‧‧中心區域
M1~M4‧‧‧鏡

Claims (15)

  1. 一種用於EUV投射微影的成像光學系統,具有用以將一物體平面中之一物體場成像至一影像平面中之一影像場之複數個鏡,且具有至少為0.3之一影像側數值孔徑,以及具有大於0.45之一瞳遮蔽,其中:一影像場尺寸至少為1mm x 10mm。
  2. 如請求項1所述之成像光學系統,其中該複數個鏡正好包含四個鏡。。
  3. 如請求項1或2所述之成像光學系統,其中該物體場與該影像場之間至少4x的一縮小成像比例。
  4. 如請求項1或2所述之成像光學系統,其中該影像場上之一波前誤差至多為100mλ rms。
  5. 如請求項1或2所述之成像光學系統,其中至少一中間影像平面。
  6. 一種用於EUV投射微影的成像光學系統,具有用以將一物體平面中之一物體場成像至一影像平面中之一影像場之正好四個鏡,具有至少為0.3之一影像側數值孔徑,具有至少為1mm x 10mm的一影像場尺寸,以及具有至多為100m λ rms之一波前誤差。
  7. 如請求項1或6所述之成像光學系統,其中該鏡之 至少其中之一的反射表面係組態為一自由形式面。
  8. 如請求項1或6所述之成像光學系統,其中所有該鏡之反射表面係組態為旋轉對稱面。
  9. 一種光學系統,具有根據請求項1或6所述之成像光學系統,以及具有用以轉移一EUV光源之照明光至該物體場的一照明光學系統。
  10. 如請求項9所述之光學系統,其中一鏡係使用為用以於該物體場與該影像場間導引成像光之一光束路徑的一成像鏡部分,以及用以於該光源與該物體場間導引照明光之一光束路徑的一照明鏡部分。
  11. 如請求項9所述之光學系統,其中一組態,使得該照明光所傳輸經過之一遮罩可安排於該物體場中。
  12. 一種投射曝光系統,具有根據請求項9所述之光學系統,具有一EUV光源,具有用以夾持一遮罩之一遮罩夾持器,以及具有用以夾持一晶圓之一晶圓夾持器。
  13. 如請求項12所述之投射曝光系統,其中該遮罩夾持器係組態以接收該照明光所傳輸經過之一遮罩。
  14. 一種用以產生一結構式構件之方法,包含以下步驟:提供一遮罩及一晶圓; 在根據請求項12之投射曝光系統的協助下,將該遮罩上之一結構投射至該晶圓之一光感層;以及產生一微結構或奈米結構於該晶圓上。
  15. 一種結構式構件,其係依據申請專利範圍第14項所述之方法所製成。
TW100130260A 2010-08-25 2011-08-24 成像光學系統 TWI451207B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010039745A DE102010039745A1 (de) 2010-08-25 2010-08-25 Abbildende Optik

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201232187A TW201232187A (en) 2012-08-01
TWI451207B true TWI451207B (zh) 2014-09-01

Family

ID=44514703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100130260A TWI451207B (zh) 2010-08-25 2011-08-24 成像光學系統

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9244361B2 (zh)
CN (1) CN103080841B (zh)
DE (1) DE102010039745A1 (zh)
TW (1) TWI451207B (zh)
WO (1) WO2012025365A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011076752A1 (de) * 2011-05-31 2012-12-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Abbildende Optik
DE102012203950A1 (de) 2012-03-14 2013-09-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage
US20140253892A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Extreme Ultraviolet Lithography Projection Optics System and Associated Methods
US9291751B2 (en) * 2013-06-17 2016-03-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Imaging optical unit and projection exposure apparatus for projection lithography comprising such an imaging optical unit
CN104914678B (zh) * 2014-03-10 2017-10-20 台湾积体电路制造股份有限公司 超紫外线光刻投影光学***和相关方法
DE102014223811B4 (de) 2014-11-21 2016-09-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Abbildende Optik für die EUV-Projektionslithographie, Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils
US10890849B2 (en) * 2016-05-19 2021-01-12 Nikon Corporation EUV lithography system for dense line patterning
CN110114710B (zh) * 2016-10-31 2020-11-27 德遁公司 毫微微投影仪光学***
US11934105B2 (en) 2017-04-19 2024-03-19 Nikon Corporation Optical objective for operation in EUV spectral region
WO2018194975A2 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Nikon Corporation Figoptical objective for operation in euv spectral region
TWI825014B (zh) * 2017-04-19 2023-12-11 日商尼康股份有限公司 在euv光譜區域中操作光學物鏡
WO2018200536A2 (en) * 2017-04-26 2018-11-01 Nikon Corporation Illumination system with flat 1d-patterned mask for use in euv-exposure tool
US11054745B2 (en) 2017-04-26 2021-07-06 Nikon Corporation Illumination system with flat 1D-patterned mask for use in EUV-exposure tool
TWI763834B (zh) * 2017-04-26 2022-05-11 日商尼康股份有限公司 反射系統、微影曝光工具、在工件上形成條紋圖案的方法及微器件的製造方法
US11300884B2 (en) 2017-05-11 2022-04-12 Nikon Corporation Illumination system with curved 1d-patterned mask for use in EUV-exposure tool
WO2018208912A2 (en) * 2017-05-11 2018-11-15 Nikon Corporation Illumination system with curved 1d-patterned mask for use in euv-exposure tool
DE102017216893A1 (de) * 2017-09-25 2019-03-28 Carl Zeiss Smt Gmbh Abbildende Optik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0267766A2 (en) * 1986-11-10 1988-05-18 Compact Spindle Bearing Corporation Catoptric reduction imaging systems
WO2006069725A1 (de) * 2004-12-23 2006-07-06 Carl Zeiss Smt Ag Hochaperturiges objektiv mit obskurierter pupille
WO2009052932A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-30 Carl Zeiss Smt Ag Imaging optical system and projection exposure installation for micro-lithography with an imaging optical system of this type

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB541650A (en) * 1940-05-02 1941-12-05 Taylor Taylor & Hobson Ltd Improvements in or relating to optical systems
US4863253A (en) * 1987-09-25 1989-09-05 Spectra-Tech, Inc. High magnification reflecting microscope objective having a dual magnification mode and zoom magnification capability
DE10139177A1 (de) 2001-08-16 2003-02-27 Zeiss Carl Objektiv mit Pupillenobskuration
CN100582861C (zh) * 2004-12-23 2010-01-20 卡尔蔡司Smt股份公司 具有暗化光瞳的大孔径物镜
DE102005042005A1 (de) * 2004-12-23 2006-07-06 Carl Zeiss Smt Ag Hochaperturiges Objektiv mit obskurierter Pupille
DE102006043251A1 (de) * 2005-09-13 2007-03-15 Carl Zeiss Smt Ag Mikrolithographie-Projektionsobjektiv, Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Objektiv, Herstellungsverfahren mikrostrukturierter Bauteile mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie mit diesem Verfahren hergestelltes Bauteil
TWI451125B (zh) 2005-09-13 2014-09-01 Zeiss Carl Smt Gmbh 顯微蝕刻投影光學系統、包含此一光學系統之顯微蝕刻工具、使用此一顯微蝕刻工具於顯微蝕刻生產微結構元件之方法、藉此一方法所生產之微結構元件以及於此一光學系統中設計一光學表面的方法
US7920338B2 (en) * 2006-03-28 2011-04-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Reduction projection objective and projection exposure apparatus including the same
DE102008041436A1 (de) * 2007-10-02 2009-04-09 Carl Zeiss Smt Ag Optisches Membranelement
DE102009008644A1 (de) * 2009-02-12 2010-11-18 Carl Zeiss Smt Ag Abbildende Optik sowie Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie mit einer derartigen abbildenden Optik

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0267766A2 (en) * 1986-11-10 1988-05-18 Compact Spindle Bearing Corporation Catoptric reduction imaging systems
WO2006069725A1 (de) * 2004-12-23 2006-07-06 Carl Zeiss Smt Ag Hochaperturiges objektiv mit obskurierter pupille
WO2009052932A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-30 Carl Zeiss Smt Ag Imaging optical system and projection exposure installation for micro-lithography with an imaging optical system of this type

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010039745A1 (de) 2012-03-01
US9244361B2 (en) 2016-01-26
US20130070227A1 (en) 2013-03-21
TW201232187A (en) 2012-08-01
CN103080841A (zh) 2013-05-01
CN103080841B (zh) 2017-06-13
WO2012025365A1 (en) 2012-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI451207B (zh) 成像光學系統
JP5319789B2 (ja) 結像光学系及びこの種の結像光学系を有するマイクロリソグラフィ用の投影露光装置
TWI714524B (zh) 用於投影微影的照明光學單元、光瞳琢面反射鏡、光學系統、照明系統、投影曝光裝置、用以產生一微結構組件之方法以及微結構組件
KR102154770B1 (ko) 이미징 광학 시스템
JP6132319B2 (ja) 結像光学系
TWI391704B (zh) 成像光學系統以及具此類型成像光學系統之用於微蝕刻的投影曝光裝置
JP5077724B2 (ja) マイクロリソグラフィツール用の反射照明システム
JP5643755B2 (ja) 結像光学系
TWI694311B (zh) 投影微影的光學次系統與投影微影的照明光學單元
TWI461733B (zh) 成像光學系統、具有此類型成像光學系統之用於微影的投射曝光設備以及用於製造結構化組件的方法
TWI481896B (zh) 成像光學構件、具有其之微影投射曝光裝置與製造結構化組件之方法
JP2015052797A (ja) 結像光学系及びこの種の結像光学系を備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置
CN116249919A (zh) 用于投射曝光***的照明光学部件的数字微镜装置
WO2023247170A1 (en) Imaging euv optical unit for imaging an object field into an image field
JP2004170869A (ja) 結像光学系、露光装置および露光方法
JP6691105B2 (ja) Euv投影リソグラフィのための照明光学ユニット
US6894837B2 (en) Imaging system for an extreme ultraviolet (EUV) beam-based microscope
TW202414108A (zh) 用於將物場成像到像場的成像euv光學單元
WO2016078964A1 (en) Illumination optical unit for illuminating an illumination field and projection exposure apparatus comprising such an illumination optical unit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees