TWI627509B - 用於投影曝光設備以產生合用的輸出光束的ｅｕｖ光源 - Google Patents

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Abstract

一種針對用於投影微影製程的一投影曝光設備(1)產生EUV照射光線的一合用輸出光束(3)的EUV光源(2)。該光源(2)具有一用於產生一EUV原始輸出光束的一EUV產生裝置(2c)。該後者為圓形極化。為了設定該合用輸出光束(3)的該極化並針對於該極化方向之目的，一極化設定裝置(32；39)對於該原始輸出光束具有一線性極化效果。此造成一EUV光源，其可提供一改良的輸出光束來用於一解析度最佳化的照射。

Description

用於投影曝光設備以產生合用的輸出光束的EUV光源 【相關申請案交互參照】
德國專利申請案DE 10 2012 219 936.5之內容在此引述加入做為參照。
本發明關於一種用於投影微影製程的投影曝光設備以產生合用的超紫外線(EUV)輸出光束的EUV光源。另外，本發明關於一種具有這種光源的照射系統、一種具有這種照射系統的光學系統、一種具有這種光學系統的投影曝光設備、一種用於一微型結構或奈米結構的組件之製造方法，其中使用了這種投影曝光設備，以及藉由此方法所生產的一微型結構或奈米結構的組件。
由專利WO 2009/121 438A1已揭示一種具有一照射系統的投影曝光設備。專利103 58 225 B3揭示一種EUV光源。另外，專利WO 2009/121 438A1中可發現到揭示一EUV光源的該等參照。EUV照射光學單 元另由專利US 2003/0043359 A1與US 5,896,438中揭示。專利US 6,999,172 B2與US 2008/0192225 A1中揭示用於產生極化EUV光線與用於幾何極化旋轉之變體。
本發明之目的在於發展一種EUV光源，其方式可提供一種改良的輸出光束用於解析度最佳化的照射。
根據本發明，此目的藉由具有如申請專利範圍第1項所指出的該等特徵的一種EUV光源來達成。
根據本發明，已認知到線性極化EUV照射光線可特別良好地適用於解析度最佳化的照射。根據本發明的該極化設定裝置以一合用的輸出光束型式來提供這種線性極化的EUV照射光線。由於初始時係產生一圓形極化的EUV原始輸出光束，如此的結果為初始時利用一任意地可預先定義之極化方向來產生線性極化光線的選項。如此的結果為由於該極化設定係盡可能地低而成為具有一傳輸損耗的極化規格。該光源的該EUV產生裝置可被實施為一波盪器。該波盪器的偏向磁鐵可用一可位移方式來設計。該等偏向磁鐵之位移可用於在該波盪器中產生一線性極化合用的輸出光束。藉由在一照射裝置中的一出射光瞳，該EUV光源可用於藉由至少局部地為線性極化之該合用輸出光束來實現一照射場的照射。特別是，由於使用一照射光學單元的下游組件，藉由該合用的輸出光束有可能達成一照射場的一切線極化照明(TE極化)。如果是切線極化照射，無關於該照射角度，該合用輸出光束的一線性極化方向永遠垂直於在該照射場上一入射平 面而被極化。再者，該EUV光源可用於設定線性極化偶極照射，其中有分配了由於一極化設定造成的一額外傳輸損耗。如果是具有這種線性極化的偶極照射，一照射場由兩個主要方向來照射，其為在每一例中該照射場被線性極化照射光線所衝擊的方向。
該EUV光源可具有一電子束式的設計；例如，其可基於一自由電子雷射(FEL)而設計成一X射線光束源。另外，該EUV光源亦可實施成一電漿源，其中該EUV輻射係藉助於一驅動器雷射(LPP)源或藉助於一氣體放電(GDPP)源來放射。如果是根據申請專利範圍第2項之一種電子束式的EUV光源，即可有效率地產生一圓形極化的EUV原始輸出光束。
該EUV光源能夠產生波長在3nm與15nm之間的輻射。
如申請專利範圍第3項之設定裝置能夠達到一特別受到控制之一特定線性極化方向的規格。該合用的輸出光束可具有相同功率，而無關於該極化方向。
如申請專利範圍第4項之設定裝置降低了一照射光學單元依循該EUV光源所需要之用於照射該投影曝光設備的一照射場。如果兩個EUV偏向鏡皆在該EUV光線的一布魯斯特(Brewster)入射角的範圍中操作，此即造成具有一特別良好極化反差比的線性極化EUV照射光線。
如申請專利範圍第5與6項之該等具體實施例複製了該設定裝置之設計的變體。如申請專利範圍第5項之具體實施例可達成一種極化設定，其中該合用輸出光束的一線性極化之多種極化角度可在不使用光束偏位之下來指定。所有三個EUV偏向鏡可在該EUV照射光線的一布魯斯特入射角的範圍中操作；但是此並非強制性。
如申請專利範圍第7項之EUV偏向稜鏡可用小型化的方式實現。
如申請專利範圍第8項之具體實施例造成可又再一次改善極化反差比的選項。
如申請專利範圍第9項之照射系統、如申請專利範圍第12項之光學系統、如申請專利範圍第13項之投影曝光設備、如申請專利範圍第14項之製造方法、及如申請專利範圍第15項之微型結構或奈米結構的組件之該等好處皆對應於那些已經在以上參照根據本發明之EUV光源所解釋的好處。該光學系統的該照射光學單元之一影像側數值孔徑可大於0.4，並可大於0.5。
該極化設定裝置可為該EUV光源的一組件；但是如申請專利範圍第10項，其亦可為該照射光學單元的一組件。設定該極化來由圓形極化輸入光線產生至少局部線性極化的一般原理可同時實現於一合用輸出光束的光源側產生的狀況，或是於一原始輸出光束通過該照射光學單元的較遠進程期間。
1‧‧‧投影曝光設備
2‧‧‧光源
2a‧‧‧電子束供應裝置
2b‧‧‧電子束
2c‧‧‧超紫外線產生裝置
3‧‧‧合用輻射束
3i‧‧‧照射光線
4‧‧‧孔徑角度
5‧‧‧照射光學單元
6‧‧‧掃描裝置
7‧‧‧中間焦點板
8‧‧‧場刻面鏡
9‧‧‧光瞳刻面鏡
10、11、12‧‧‧超紫外線鏡
13‧‧‧傳輸光學單元
14‧‧‧照射場或物場
15‧‧‧物面
16‧‧‧投影光學單元
17‧‧‧光罩
18‧‧‧光罩固定器
19‧‧‧光罩位移驅動器
20‧‧‧成像場
21‧‧‧成像面
22‧‧‧晶圓
23‧‧‧晶圓固定器
24‧‧‧晶圓位移驅動器
25‧‧‧直線掃描軸
26‧‧‧直線進給軸
27‧‧‧反射鏡表面
28‧‧‧原始極化設定驅動器
29‧‧‧偏向磁鐵
30‧‧‧原始輸出光束
30,30i‧‧‧照射光線
31‧‧‧極化符號
32‧‧‧極化設定裝置
33‧‧‧第一超紫外線偏向鏡
34‧‧‧偏向鏡
35‧‧‧極化符號
36‧‧‧支撐體
37‧‧‧旋轉驅動器
38‧‧‧旋轉軸
39‧‧‧極化設定裝置
40、41、42‧‧‧鏡面
43‧‧‧超紫外線偏向稜鏡
44‧‧‧超紫外線偏向鏡
45‧‧‧個體鏡
46‧‧‧個體鏡支撐
47‧‧‧圓形支撐面
48‧‧‧致動器
48a‧‧‧中央控制裝置
49‧‧‧刻面
50‧‧‧刻面支撐
51‧‧‧照射場點
52‧‧‧環形照射角度化分佈
53‧‧‧極化向量
54‧‧‧收集器
55‧‧‧中間焦點
56‧‧‧個體鏡陣列
57‧‧‧個體鏡
58‧‧‧致動器
60‧‧‧場刻面
61‧‧‧環形刻面鏡支撐
62‧‧‧光瞳刻面
63‧‧‧中間焦點影像
64‧‧‧照射光束路徑
65‧‧‧凹面鏡
66‧‧‧通路開口
K‧‧‧入射軸
I‧‧‧入射角
本發明之示例性具體實施例將在以下根據圖面來更為詳細地解釋。其中：圖1架構性地並參照一照射光學單元來顯示一經向截面中EUV投影微影製程的一投影曝光設備；圖2與3所示為該投影曝光設備的一EUV光源的一極化設 定裝置之兩種變體；圖4所示為類似於圖1所示之用於EUV投影微影製程的一投影曝光設備之另一具體實施例；圖5所示為一極化設定裝置的經向截面，其可用於根據圖4的該投影曝光設備中；及圖6所示為一極化設定裝置的另一具體實施例。
一微影製程投影曝光設備1用於製造一微型結構或奈米結構的電子半導體組件。一光源或輻射源2放射波長範圍在例如3nm與30nm之間的EUV輻射，特別是在3nm與15nm之間的波長範圍。光源2實施成自由電子雷射(FEL)。此為一同步加速器輻射源，其可產生具有非常高輝度的同調輻射。描述這種FEL的先前文獻係指明於專利WO 2009/121 438 A1中。例如可利用的一光源2係描述在2004年8月Forschungszentrum Karlsruhe in Helmholtz-Gemeinschaft的科學報告FZKA 6997中Uwe Schindler所提出的「Ein supraleitender Undulator mit elektrisch umschaltbarer Helizität」(一種具有電性可切換旋性的超導波盪器)，以及專利DE 10358 225 B3中。
EUV光源2具有一用於產生一電子束2b的電子束供應裝置2a，及一EUV產生裝置2c。電子束2b由電子束供應裝置2a被供應給後者。EUV產生裝置2c實施成一波盪器。該波盪器可視需要具有能夠以位移來調整的波盪器磁鐵。
光源2之平均功率為2.5kW。光源2的脈衝頻率為30MHz。然後，每一個別輻射脈衝承載的能量為83μJ。在當輻射脈衝長度為100fs時，此即對應於833MW的輻射脈衝功率。
為了在投影曝光設備1內進行照射與成像，一合用輻射束3(亦稱之為合用輸出光束)做為照射光線。合用輻射束3藉助一掃描裝置6在一孔徑角度4內被輻射出來，以匹配於投影曝光設備1的一照射光學單元5。合用輻射束3自光源2行進出來具有小於5mrad的散度。掃描裝置6配置在照射光學單元5的一中間焦點平面7中。在掃描裝置6之後，合用輻射束3初始時入射在一場刻面鏡8上。
特別是，合用輻射束3具有小於2mrad的散度，較佳地是小於1mrad。該合用輻射束在場刻面鏡8上的光點大小大約為4mm。
在場刻面鏡8處反射之後，合用輻射束3被細分成關聯於場刻面鏡8的個別場刻面(未示出)的光束錐，並入射在一光瞳刻面鏡9上。光瞳刻面鏡9之光瞳刻面(未示於圖1)為圓形。由該等場刻面之一所反射的合用輻射束3的每一光束錐係關聯於這些光瞳刻面中之一者，使得在每一例中衝擊到該等場刻面之一與該等光瞳刻面之一定義出合用輻射束3的該等相關光束錐之一照射通道或光束導引通道。該等光瞳刻面對於該等場刻面的一對一通道指定係根據投影曝光設備1所需要的照射來進行。因此，為了設定個別的照射角度，輸出光束3沿著該照射通道之導引係以該等場刻面中個別一者與該等光瞳刻面中個別一者之一配對的順序來進行。為了個別地啟動預定的光瞳刻面，在每一例中該等場刻面鏡被分別地傾斜。
該等場刻面藉由光瞳刻面鏡9與由三個EUV鏡10、11與 12構成的一後續傳輸光學單元13而成像在一光罩中的一照射或物場14中，或是投影曝光設備1的一投影光學單元16之物面15中。EUV鏡12實施成一掠入射鏡。
該等個別的照射角度之順序係由一個別的刻面配對來設定，造成物場14的該照射之一照射角度分佈，其由照射光學單元5所造成，並藉由所有照射通道的掃描整合，其係藉助於掃描裝置6之場刻面鏡8的該等場刻面之照射所造成。
在照射光學單元5(未說明)之一具體實施例中，特別是對於投影光學單元16的一入口光瞳的一適當位置，其亦可能利用鏡10、11與12來分配，即可針對合用輻射束3來造成投影曝光設備1的傳輸中一相對應的增加。
反射合用輻射束3的一光罩17被配置在物場14的該範圍內的物面15上。光罩17由一光罩固定器18所支撐，其在當由一光罩位移驅動器19啟動時被移動。
投影光學單元16將物場14成像在一成像面21中一成像場20上。於該投影曝光期間，一晶圓22配置在此成像面21中，其中晶圓承載於利用投影曝光設備1進行投影曝光期間被暴露的一感光層。晶圓22由一晶圓固定器23支撐，依此可藉由一晶圓位移驅動器24以一受控制的方式移動。
為了簡化位置關係的敘述，以下使用一xyz座標系統。該x軸垂直於圖1之繪圖面，並指向到後者當中。在圖1中，該y軸延伸到右側。在圖1中，該z軸向下延伸。在投影曝光設備1的整體敘述中，該z 方向在垂直於成像面21處延伸。在關於光源2或該等照射光學組件的敘述中，該z方向沿著該EUV光線的一主傳遞方向延伸。
在根據圖1的投影曝光設備1中，於照射光線3的該光束路徑上，場刻面鏡8為該第一刻面鏡，而光瞳刻面鏡9為該第二刻面鏡。該等刻面鏡8、9亦可互換它們的功能。因此，第一刻面鏡8可為一光瞳刻面鏡，然後配置在投影光學單元16的一光瞳面中或在與其共軛的一平面中，而第二刻面鏡9可為一場刻面鏡，然後配置在光學共軛於物面15的一場平面上。
於該投影曝光期間，該光罩與該晶圓皆藉由光罩位移驅動器19與晶圓位移驅動器24的相對應啟動來在圖1的該y方向上以一同步化的方式做掃描。於該投影曝光期間，該晶圓利用基本上為600mm/s的掃描速度在該y方向上做掃描。兩個位移驅動器19、24之同步化掃描係無關於掃描裝置6的該掃描作業來進行。
該等場刻面的長邊係垂直於該掃描方向y。該等場刻面的該x/y長寬比係對應於該狹長形物場14之x/y長寬比，其同樣地具有一長方形或彎曲的設計。
掃描裝置6為一掃描鏡，其以一掠過方式反射合用輻射束3，並可對於平行於圖1的該x軸延伸的一直線掃描軸25及一與其垂直並位在圖1的該yz平面上的直線進給軸26做傾斜。兩軸25、26皆位在掃描裝置6的一反射鏡表面27上。
EUV光源2具有一原始極化設定裝置8，為了設定一原始輸出光束30的極化(參照圖2)，其在EUV產生裝置2c中對於電子束2b施 加一偏向效果。原始極化設定裝置28藉由波盪器2c的偏向磁鐵29之一相對應配置來實作。這些偏向磁鐵29配置成使得EUV原始輸出光束30具有一圓形極化(參照圖2)，其在圖2中由一適當的極化符號31(圓形箭頭)來表示。用於實現一圓形極化的EUV輸出光束的偏向磁鐵29之相對應配置係於該Shindler參考文獻中做說明，其已在以上引述。該波盪器的該等波盪器磁鐵之選擇性的調整可用於以一瞄準性方式來由線性切換到圓形極化的EUV光線。在此處，原始極化設定裝置28同時可做為在EUV原始輸出光束30的一圓形極化與EUV原始輸出光束30的一線性極化之間進行切換的切換單元。
做為波盪器2c之組件的一些偏向磁鐵29架構性地表示於圖1中。
另外，EUV光源2具有一極化設定裝置32，為了設定合用輸出光束3的極化，其關於在原始輸出光束30上該極化方向來施加一線性極化效果。
圖2所示為極化設定裝置32的一變體。其具有一第一EUV偏向鏡33，其係在一布魯斯特入射角的範圍中操作，在其下游處配置另一個EUV偏向鏡34，其同樣地針對原始輸出光束30在一布魯斯特入射角的範圍中操作。偏向鏡33與34之該等入射平面為重合。
由第二偏向鏡34反射的合用輸出光束3係垂直於偏向鏡33、34的該等入射平面被線性地極化，即平行於圖2的該x軸，其由一適當的極化符號(在一光罩內的圓圈)所表示。
兩個偏向鏡33、34由極化設定裝置32的一共通支撐體36 所支撐，其方式並未進一步詳細敘述，並配置成相對於另一者做固定。藉助一旋轉驅動器37，支撐體36可環繞重合於極化設定裝置32的第一偏向鏡33上的原始輸出光束30的一入射軸的一旋轉軸38來旋轉。支撐體36的一旋轉可造成原始輸出光束30的該等入射平面在偏向鏡33、34上的一相對應旋轉，以及合用輸出光束3的一線性極化方向之一相對應旋轉。
在於第二偏向鏡34處的偏向之後，合用輸出光束3在與原始輸出光束30為相同的方向上傳遞。
根據圖2的極化設定裝置32實際上具有兩個偏向鏡33、34。在於第二偏向鏡34處偏向之後，合用輸出光束3平行於原始輸出光束30來傳遞。
由於在偏向鏡33與34處的雙重布魯斯特反射，合用輸出光束3的一線性極化利用合用輸出光束3的強度與平行於相關於與其垂直的該極化分量之強度的該經設定的線性極化的一極化分量之間的一高反差比來達成。
圖3所示為一種極化設定裝置39的變體，其可用於取代極化設定裝置32。對應於那些已經在以上參照圖2做解釋的那些組件之組件係以相同的參考符號來標示，且不再做詳細討論。
極化設定裝置39具有包含鏡面40、41、42之三個EUV偏向鏡。第一鏡面40與第三鏡面42為結合了該等三個鏡中兩者之一EUV偏向稜鏡43的組件；在此EUV偏向稜鏡中，兩個股側表面(leg-side surface)做為鏡面40、42。於鏡面40到42處的該等反射皆發生在相同的入射平面內，在所例示的極化設定裝置39的旋轉位置上，其重合於該yz平面。
於鏡面40與42處的該等反射，即位在偏向稜鏡43處，其發生在一布魯斯特入射角的該範圍內。於一EUV偏向鏡44的鏡面41處的該反射發生接近於垂直入射。另外，有可能設計於鏡面40到42處所有三個反射皆具有在60°範圍內的一入射角。該布魯斯特入射角位在40°與47°之間的範圍內，特別是在45°的範圍內。根據位在鏡面40到42處一多層式反射層設計，該布魯斯特入射角可偏離於45°，例如為43°。
在此例中，兩個鏡面40、42之間的一角度並非類似於根據圖3的具體實施例一位於90°的範圍內，反而在120°的範圍內。
偏向稜鏡43與偏向鏡44再一次地一起由支撐體36所支撐。
在於第三偏向鏡42處反射之後，合用輸出光束3沿著原始輸出光束30的該入射軸傳遞到極化設定裝置39的第一偏向鏡40。因此極化設定裝置39環繞旋轉軸38用於指定合用輸出光束3的該線性極化方向之一旋轉並不會造成合用輸出光束3的一光束偏位。
除了偏向稜鏡43外，亦可能使用彼此分開配置的兩個個別的鏡，其該等鏡面的方向係根據鏡面40與42。
亦可能使用具有三個以上之鏡面的極化設定裝置之變體。
上述之該極化設定裝置的該等變體亦可為投影曝光設備1的照射光學單元5的一組件。此係在圖4中有架構性的描述。對應於已經在以上參照圖1到3做解釋之組件與功能係標示為相同的參考符號，且不再詳細討論。在此具體實施例中，EUV光源2產生一圓形極化EUV原始輸出光束30。然後後者由一極化設定裝置44進行線性極化，使得其可造成線性極化合用輸出光束3。然後如上所述，該光束即造成物場14的一切線極 化照射。
在圖4的架構性例示中，極化設定裝置44配置於以一掠過方式操作的一EUV鏡12的前方。另外，極化設定裝置44亦可直接配置在物場14前方。亦可分配有以一掠過方式操作的EUV鏡12在照射光學單元5的一變體中。
極化設定裝置44的兩種變體在以下基於圖5與6做更詳細的解釋。對應於已經在以上參照圖1到4所述之那些組件的組件係再一次地以相同參考符號標示，且將不再詳細地討論。
對於根據圖5的該具體實施例中的照射光學單元5，第一刻面鏡8具有複數個個體鏡45，其可提供照射通道用於導引照射光線30i之部份集束到該物場或照射場14。在根據圖5之照射光學單元5中，在第二刻面鏡9之後亦可分配有該等EUV鏡。個體鏡45被配置在一個別鏡支撐46上。個體鏡支撐46具有相關於圓形極化原始照射光線30的一入射軸k的一種旋轉對稱設計，其入射軸係平行於該z軸方向延伸。個體鏡支撐46設計有平行於該xy平面而配置的一圓形支撐面47。在空間上，個體鏡支撐46係位在入射原始照射光線30與物場14之間。
該等個體鏡45能夠具有正方形或長方形反射面，其係緊密地配置裝在個體鏡支撐46上。亦可能利用其它型式的個體鏡來使得第一刻面鏡8的該反射面之一覆蓋具有盡可能少的間隙。這些替代性個體鏡的形狀可由鑲嵌的數學理論得知。在本文中，係參照到專利US 2011/0001947 A1中所指明的該等參考文獻。
根據第一刻面鏡8的具體實施例，該等個體鏡45具有在例 如100μm x 100μm到例如5mm x 5mm之範圍內的x/y幅度。該等個體鏡45可成形成使得它們在原始照射光線30上具有一聚焦效果。
該等個體鏡45可在個體鏡支撐46上具有一種配置，其係相關於原始照射光線30的該入射軸k為旋轉對稱。例如，此種配置可實施在個體鏡支撐46上複數個個體鏡45的同心環中，其中此個體鏡配置的中心重合於具有支撐面47的原始照射光線30之入射軸k的一交叉點。
在根據圖5的經向截面中以示例性方式例示有四個個體鏡45。在第一刻面鏡8的一真實具體實施例中，個體鏡45的數目遠高於此。整體而言，第一刻面鏡8具有數百到數千個個體鏡45。
由該等個體鏡45的該等反射面構成的第一刻面鏡8的一整體反射面根據第一刻面鏡8的該具體實施例具有例如300mm x 300mm或600mm x 600mm的一幅度。
該等個體鏡45之每一者分別連接到一致動器48用於入射照射光線30的個別偏射，如圖5中基於最上方例示的個體鏡45所指示。該等致動器48係配置在該等個體鏡45之每一者中遠離個體鏡45的一反射側的該側上。例如，該等致動器48可實施成壓電致動器。這種致動器的具體實施例可由微鏡陣列的設計得知。
該等致動器48以未敘述的方式訊號連接至一中央控制裝置48a，藉此該等致動器48可針對該等個體鏡45之個別傾斜而被啟動。
該等個體鏡45之每一者可被個別地與獨立地於兩個相互垂直的傾斜軸而傾斜，這些傾斜軸之第一軸係平行於該x軸延伸，而這兩個傾斜軸中該第二者係平行於該y軸延伸。該等兩個傾斜軸係位在個別的個 體鏡45之該等個別反射面中。
該等個體鏡45的該等反射面承載多層式反射被覆。
第一刻面鏡8的個體鏡45配置成使得原始照射光線30i的個別部份集束以對於在該個體鏡反射面上一法線N成一入射角I而入射在個體鏡45上，其中對於位在此個體鏡45處原始照射光線30i的該部份集束之反射，相較於一種瞄準方式的p型極化，個體鏡45較適合s型極化。該s型極化為垂直於個體鏡45的該入射平面(圖5之繪製平面)上振盪的原始照射光線30i的該部份集束的該極化方向。該p型極化為在個體鏡45的該入射平面上振盪的原始照射光線30i的該部份集束的該極化。在圖5中，該s型極化由具有十字穿過其中的圓圈來代表。另外，該s型極化由照射光線16i的該部份集束的該光束路徑上的大點來描述。該p型極化由該照射光線的該光束路徑上雙頭箭頭來描述。
對於在個體鏡45處照射光線30i的該部份集束之反射s型極化會優於p型極化使得p型極化的原始照射光線30的反射率Rp與s型極化的原始照射光線30之反射率Rs之間的一比例Rp/Rs小於0.8。此種s型極化的較佳性藉由在個體鏡45處照射光線30i的該部份集束之反射之後僅複製該s型極化分量來例示於圖5中。
根據個體鏡45的配置，在此個體鏡45上的該入射角I可被預先決定，使其可造成比例Rp/Rs小於0.7、小於0.6、小於0.5、小於0.4、小於0.3、小於0.2、小於0.1、小於0.05、小於0.02、小於0.01、小於1×10-3、小於1×10-4、小於1×10-5或甚至更小。
第二刻面鏡9配置在照射光線3的該光束路徑中第一刻面鏡 8的下游(參照圖5)。第二刻面鏡9中一刻面49分別利用第一刻面鏡8的該等個體鏡45中至少一者來完成該照射通道，用於導引照射光線3i的該部份集束到照射場14。概言之，該配置使得第二刻面鏡9的該等刻面49中一者完成數個部份集束30i、連同第一刻面鏡8的該等個體鏡45的一群組、連同第二刻面鏡8的此刻面49，及屬於該照射通道的第一刻面鏡8的個體鏡45之一群組完成一群組照射通道。因此第一刻面鏡8的個體鏡45之此群組可精確地導引所有在第二刻面鏡9的相同刻面49之上的照射光線3i之部份集束到照射場14。
藉由照射光線3i的該部份集束於第二刻面鏡9的刻面49處的反射，照射光線3i的該部份集束之該s型極化再一次地較佳，因為在此例中亦有具有明顯不是0度的入射角I的反射。照射光線3i的該部份集束之兩折式反射，一次在該等個體鏡45中之一者處，第二次在第二刻面鏡9的該等刻面49中之一者處，使得當照射光線3i的該部份集束入射在照射場14時，造成幾乎完整或甚至整個完整的s型極化。
第二刻面鏡9的該等刻面49被配置在一刻面支撐50上，其由圖5中的一虛線所示。此刻面支撐50具有一環形設計。刻面支撐50具有相對於照射光線3的該入射軸k之一旋轉對稱設計。在刻面支撐50上第二刻面鏡9的該等刻面49之配置具有一相對應的旋轉對稱。
整體而言，照射光學單元5具有相對於該入射軸k之一旋轉對稱配置。該入射軸k通過照射場14的一中心。該入射軸k垂直於物平面15。
第一刻面鏡8之該等個體鏡45與第二刻面鏡9的該等刻面 49之配置的旋轉對稱性可至少良好地近似於相對於該入射軸k的原始照射光線30i的該等部份集束與合用照射光線3i的該等部份集束來致能一種旋轉對稱光束導引。
提供用於反射照射光線3i的部份集束的第二刻面鏡9的刻面49，其由在該xz平面上第一刻面鏡8的個體鏡45所偏向，由圖5之虛線所示，並對準於該入射軸k。由於刻面支撐50的該環狀設計，根據圖5之繪製平面，這些場刻面49自然地同時在正與負的x方向上與該入射軸k有一距離。相對應的刻面49係以環繞該入射軸k的該周緣方向設置成被均勻分佈在刻面支撐50上，使得其結果為原則上，針對照射光線30i與3i之該等部份集束的旋轉對稱反射配置。針對在照射場5上的每一點，此造成具有切線極化的照射光線3之照射。在圖5中，有針對一照射場點51更為詳細地描述。
由每一個照射方向，合用照射光線3利用s型極化入射在照射場點51上。因為照射場點51由於該等場刻面49的環形配置而利用一環形照射角度化分佈52來照射(照射場點51「看到」一環形光源)，此造成於此環形照射角度化分佈52的每一點處的一s型極化，由圖7之一圓圈所示，將其本身補足成一切線極化。一極化向量53於環形照射角度化分佈52的每一點處切線地振盪成照射角度化分佈52。
由於此切線極化，光罩17可利用照射場14中s型極化的合用照射光線3被照射，其無關於該照射角度。當使用照射光學單元5做為投影曝光設備1的一組件時，此照射能夠致能一最佳化結構解決方案。
刻面鏡8與9同時構成照射光學單元5的極化設定裝置44。
使用照射光學單元5，照射場14可利用大於該照射角度的一下限之照射角度被照射，其由照射光線30或3的該光束路徑的一中央遮影所定義，並由個體鏡支撐46所預定。
使用照射光學單元5，有可能實現一環形照射設定或另為一多極照射設定，例如一偶極照射設定或一四極照射設定，例如一C-四邊照射設定。
類似於圖5，圖6所示為照射光學單元5的一截面。後者實施成使得其由一EUV光源53(其有電子束式EUV光源2的一另一種具體實施例)導引EUV原始輸出光束30到物場14。EUV光源53可為一電漿源，例如一氣體放電產生的電漿(GDPP)源或一雷射生成的電漿(LPP)源。對應於已經在以上參照圖1到5解釋過的組件與功能皆由相同參考符號做標示，且不再詳細討論。
EUV原始輻射束30，其透過來自輻射源53的圓形極化來顯現，並由一收集器54聚焦。一適用的收集器揭示於例如專利EP 1 225 481 A。
在收集器54之後，EUV原始輻射束30在其入射在一個體鏡陣列56上之前通過一中間焦點55來傳遞。個體鏡陣列56實施成一微機電系統(MEMS)。有多型性的個體鏡57配置在一陣列中的列與行中像是一矩陣，其中兩個個體鏡57如圖6之架構圖所示。該等個體鏡57可具有正方形或長方形反射面。該等個體鏡57在每一例中連接到致動器58，並設計成對於在個別個體鏡57之反射平面上彼此垂直的兩個軸心可傾斜。該等致動器58以未敘述的方式訊號連接至一中央控制裝置48a，藉此該等致動器 58可針對該等個體鏡57的個別傾斜來啟動。
個體鏡陣列56的個體鏡57數目在圖面中以非常不明顯的方式來例示。整體而言，個體鏡陣列56具有大約100,000個個體鏡57。根據該等個體鏡57的大小，該個體鏡陣列亦可具有例如1000、5000、7000或數十萬，例如500,000個個體鏡57。另外，亦可有一數目明顯較小的個體鏡57，且其可為例如，數百個個體鏡，例如200、250、300或500個個體鏡。視有這麼多個體鏡57出現的程度，其可組合成群組，其中在每一例中該等相同個體鏡傾斜角係出現在該等個體鏡群組中之一者內。該等個體鏡57可具有高度反射性多重層，其針對該個別的入射角與EUV合用光線3的波長而被最佳化。
一光譜濾波器可配置在個體鏡陣列56的上游，其光譜濾波器將所利用的EUV原始輻射束30與不會用於該投影曝光之輻射源53的放射之其它波長組件相隔離。該光譜濾波器尚未做例示。
在個體鏡陣列56的下游，EUV原始輻射束30入射在一場刻面鏡8上。場刻面鏡8配置在照射光學單元5的一平面上，其係光學地共軛於物面15。
在場刻面鏡8之後，EUV輻射束3被一光瞳刻面鏡9反射。光瞳刻面鏡9係位在照射光學單元5之一進入光瞳面上或在與其光學共軛的一平面上。在每一例中場刻面鏡8與光瞳刻面鏡9係由刻面多型性製成，其亦稱之為蜂巢。場刻面鏡8的場刻面60由一傳輸光學單元成像在物場14中，其可由光瞳刻面鏡9形成，或是在光瞳刻面鏡9與物場14之間包括其它的組件。在此，場刻面60每一者被成像在整個物場14中，假設其係完 全由照射光線3所照射。場刻面60配置在一環形刻面鏡支撐61上，如圖1之架構圖所示。
EUV原始輻射束30以小於70°的一入射角入射在個體鏡陣列56上，即並非以掠入射方式。在原理上，亦可能為一掠入射。場刻面鏡8之該等場刻面60與光瞳刻面鏡9的光瞳刻面62承載了可匹配於合用光線3的波長之多層式反射被覆。該等光瞳刻面62可具有一圓形、六邊形或長方形設計。
圖6以架構性及誇大的放大方式僅描述出刻面鏡8、9的一些場刻面60與一些光瞳刻面62。場刻面鏡8具有數千個場刻面60，例如3000個場刻面60。光瞳刻面鏡9具有數千個光瞳刻面62，例如3000個光瞳刻面62。場刻面鏡8的場刻面60之數目可等於光瞳刻面鏡9之光瞳刻面62的數目。
兩個刻面鏡8、9被一入射角衝擊，其與場刻面60與光瞳刻面62上該多層式反射被覆的一布魯斯特角偏離最多25°。此布魯斯特入射角可例如在43°。
光瞳刻面鏡8配置在照射光學單元5的一平面上，其構成投影光學單元16的一光瞳平面，或是光學共軛於投影光學單元16的一光瞳平面。藉助於光瞳刻面鏡8或該傳輸光學單元，場刻面鏡8的該等場刻面60之係在物場14中彼此疊加地成像。
場刻面鏡8的該等場刻面60具有對應於物場14的該x/y長寬比的一x/y長寬比。因此場刻面60具有大於1的一x/y長寬比。該等場刻面60的一長刻面邊延伸在該x方向上。該等場刻面60的一短刻面邊延 伸在該y方向(掃描方向)上。
照射光學單元5配置成使得中間焦點55被成像到該等光瞳刻面62經由照射通道而座落的一空間範圍當中，其在每一例中係由該等個體鏡57中至少一者及該等場刻面60中至少一者所形成，並導引照射光線3的一部份光束。因此一中間焦點影像63可在該等光瞳刻面62中每一者上產生。根據有多少個體鏡57貢獻於該個別的照射通道，此中間焦點影像63可被產生成在個別的光瞳刻面62上產生的數個中間焦點影像之疊加，其係由於照射光線3經由該等個體鏡57之個別一者的導引。此處，中間焦點影像63不需要實際上產生在該個別照射通道的光瞳刻面62上。如果個別光瞳刻面62位在中間焦點影像63的該範圍中時即可滿足，使得更特定而言中間焦點影像63成為完全置於光瞳刻面62上。
根據該等光瞳刻面62是否為該傳輸光學單元的一部份，其將該等場刻面60成像到物場14中，該等光瞳刻面62可具有一成像效果，即特別具有一凹面設計，或是設計成純偏向鏡或平面鏡。光瞳刻面62能夠支撐補正非球面，用於補正照射光學單元5的成像缺陷。
個體鏡57的數目至少與場刻面60的數目一樣多。在根據圖6的具體實施例中，個體鏡57的數目實際上遠大於場刻面60的數目，特定而言為其10倍大或甚至更多。照射光學單元5實施成使得個體鏡陣列56並未成像在該等場刻面60上，且亦未成像在該等光瞳刻面62上。
該等場刻面60與該等光瞳刻面62配置成使得該圖式通道在每一例中由該等場刻面60之確切一者與該等光瞳刻面62之確切一者所形成，並被個別地對準來導引照射光線3的一部份光束3i，其固定地個別指 定給場刻面60與光瞳刻面62為其一部份的一刻面配對60、62。因此，一照射光束路徑64由場刻面鏡8固定地定義在照射光學單元5中。在該照射中的變異僅係由傾斜個體鏡陣列56的該等個體鏡57所導致，其中個體鏡陣列56用於選擇場刻面60中那一些被原始照射光線30所衝擊到，視需要為在截面上。
在根據圖6的照射光學單元5中，光瞳刻面鏡9的該等光瞳刻面62具有一平面式設計。型式為一凹面鏡65的一中繼光學單元做為傳輸光學單元，用於將場刻面鏡8的該等場刻面60成像在物場14中。
在照射光學單元5中，光瞳刻面62的該等反射面可視需要設計成補正非球面，藉以由凹面鏡65補正該成像的成像缺陷。
在根據圖6的照射光學單元5之照射光束路徑64中，照射光線3透過場刻面鏡支撐61的一通路開口66被導引到凹面鏡65與物場14之間，藉此照射光線3亦在照射光束路徑64中被導引到光瞳刻面鏡9與凹面鏡65之間。
再者，在根據圖6的該照射光學單元中，原始照射光線30被導引通過中間焦點55與個體鏡陣列56之間的通路開口66。
根據圖6的場刻面鏡8與光瞳刻面鏡9再一次地實現了照射光學單元5的一極化設定裝置44。使用根據圖6的此極化設定裝置44，如上所述，當照射物場14時同樣有可能實現一切線極化分佈。例如，根據圖6的繪製平面，當輻射在物場14前方時，照射光線3i的該等部份光束即因此被s型極化。
所有EUV鏡面能夠針對範圍在5nm與30nm之間的所使 用的EUV波長來承載一高度反射性被覆。該等被覆可為多層式被覆。該等多層式被覆可設計成兩種不同被覆材料的交替性多重層，例如為一鉬/矽雙重層的一序列。
在使用投影曝光設備1來製造一微型結構或奈米結構的組件時，光罩17與晶圓22即在初始時被提供。光罩17上的一結構在後續藉助於投影曝光設備1被投影到晶圓22的一感光層上。藉由顯影該感光層，在晶圓22上製造出一微型結構或奈米結構，因此該微型結構或奈米結構的組件可製成為例如一記憶體晶片型式的一半導體組件。

Claims (15)

  1. 一種針對用於投影微影製程的一投影曝光設備(1)產生EUV照射光線的一合用輸出光束(3)的EUV光源(2,53)包含可產生一EUV原始輸出光束(30)的一EUV產生裝置(2c)，其中該EUV原始輸出光束(30)為圓形極化(31)，包含一極化設定裝置(32；39)，其相對於該極化方向可對於該原始輸出光束(30)具有一線性極化效果，藉以設定該合用輸出光束(3)的極化；其中該極化設定裝置(32；39)包含一EUV偏向鏡(33,34；40,41,42)，其設置在該EUV原始輸出光束(30)的一布魯斯特入射角的範圍內操作。
  2. 如申請專利範圍第1項之EUV光源，包含一電子束供應裝置(2a)，其中該EUV產生裝置(2c)藉由電子束供應裝置(2a)供應有一電子束(2b)。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之EUV光源，其中該EUV偏向鏡環繞重合於該原始輸出光束(30)的一入射軸的一軸(38)做旋轉，其目的為旋轉一入射平面。
  4. 如申請專利範圍第3項之EUV光源，其中該極化設定裝置(32；39)具有至少兩個EUV偏向鏡(33,34；40,41,42)，其中該合用輸出光束(3)在與該原始輸出光束(30)在該極化設定裝置(32；39)的該最後一個EUV偏向鏡(34；42)處偏向之後的相同方向上傳遞。
  5. 如申請專利範圍第4項之EUV光源，其中該極化設定裝置(32；39)實際上具有兩個EUV偏向鏡(33,34)，其中該合用輸出光束(3)平行於在該第二EUV偏向鏡(34)處偏向之後的該原始輸出光束(30)來傳遞。
  6. 如申請專利範圍第1項之EUV光源，其中該極化設定裝置(39)具有至少三個EUV偏向鏡(40到42)，其中該合用輸出光束(3)沿著該原始輸出光束(30)在該第三EUV偏向鏡(42)處偏向之後的該入射軸(38)來傳遞。
  7. 如申請專利範圍第1項之EUV光源，其中該極化設定裝置(39)具有一EUV偏向稜鏡(43)，其兩個側表面(40,42)做為鏡面。
  8. 如申請專利範圍第3項之EUV光源，其中該極化設定裝置(39)實際上具有三個EUV偏向鏡(40到42)，其中所有三個EUV偏向鏡(40到42)皆在該原始輸出光束(30)的一布魯斯特入射角的範圍內。
  9. 一種投影曝光設備的照射系統包含如申請專利範圍第1到8項之EUV光源(2；53)，包含一照射光學單元(5)，用於使用該合用輸出光束(3)照射在一光罩平面(15)上一照射場(14)。
  10. 一種投影曝光設備的照射系統包含一EUV光源(2；53)，用於產生於投影微影製程的EUV照射光線的一合用輸出光束(3)包含可產生一EUV原始輸出光束(30)的一EUV產生裝置(2c)，其中該EUV原始輸出光束(30)為圓形極化(31)，包含一照射光學單元(5)，用於使用該合用輸出光束(3)照射在一光罩平面(15)上一照射場(14)，其中該照射光學單元(5)具有一極化設定裝置(44)，其相對於該極化方向可對於該EUV原始輸出光束(30)具有一線性極化效果，藉以設定該合用輸出光束(3)的極化；其中該極化設定裝置(32；39)包含一EUV偏向鏡(33,34；40,41,42)，其設置在該EUV原始輸出光束(30)的一布魯斯特入射角的範圍內操作。
  11. 如申請專利範圍第1項之EUV光源(2；53)或如申請專利範圍第10項之照射系統的組件之EUV光源(2；53)，其中該EUV光源(2；53)被實施成一切換單元(28)，用於在該EUV原始輸出光束(30)的一圓形極化與一線性極化之間切換。
  12. 一種投影曝光設備的光學系統包含如申請專利範圍第9或10項之照射系統，及包含一投影光學單元(16)，用於將該照射場(14)成像到一影像場(20)中。
  13. 一種用於EUV微影製程的投影曝光設備(1)包含如申請專利範圍第1到8項或第11項中任一項之EUV光源，包含如申請專利範圍第12項之光學系統，包含一光罩固定器(18)，用於固定一光罩(17)在要受到該光學系統的照射光線(3)之衝擊的該光罩平面(15)上，包含該投影光學單元(16)，用於將該照射場(14)成像到一影像平面(21)的該影像場(20)中，包含一晶圓固定器(23)，用於將一晶圓(22)固定在該影像平面(21)中，使得對於一投影曝光，配置在該照射場(14)中的光罩結構被成像在配置於該影像場(20)中的一晶圓截面上。
  14. 一種用於製造一結構化組件的方法，其包含以下方法步驟：提供一光罩(17)與一晶圓(22)，藉助於如申請專利範圍第13項之投影曝光設備(1)將一結構投影在該晶圓(22)的一感光層上的該光罩(17)上，在該晶圓(22)上產生一微型結構或奈米結構。
  15. 一種根據如申請專利範圍第14項之方法所製造的結構化組件。
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