EUV投射光刻的照明光学单元的制作方法

本发明涉及一种euv投射光刻的照明光学单元，用于将照明光引导向物场，其中光刻掩模为可布置的。此外，本发明涉及一种包括这样的照明光学单元的照明系统，涉及一种包括这样的照明系统的投射曝光设备，涉及一种借助于这样的投射曝光设备制造微结构化或纳米结构化部件(尤其是半导体芯片)的方法，并且涉及一种由此方法制造的微结构化纳米结构化部件。

背景技术：

一开始提出的类型的照明光学单元从wo2010/037453a1和us2010/0231880a1已知。wo2013/139635a1已经公开了一种照明光学单元，其中第一分面不具有单片实施例，而是实施为彼此分隔的单独的反射镜的组。

技术实现要素：

照明的目标是使经由照明光学单元的不同照明通道引导的照明光在照明场中以尽可能少的损耗重叠(superpose)。本发明的目标是提供一种照明光学单元，其提供照明的最优化，并且尤其是经由不同照明通道引导的照明光在照明场中的最优化的重叠。

根据本发明，通过euv投射光刻的照明光学单元实现此目标。所述照明光学单元用于将照明光从光源沿着照明光光束路径引导到物场，其中要成像的物体为可布置的，所述照明光学单元包含：第一分面反射镜，所述第一分面反射镜包括多个第一单片分面，所述多个第一单片分面用于所述照明光的光束的部分光束的反射引导；第二分面反射镜，所述第二分面反射镜设置在所述照明光光束路径中所述第一分面反射镜的下游，且包括多个第二分面，所述多个第二分面用于由所述第一分面反射的所述部分光束的反射引导，使得通过反射光束引导分配的所述第一分面和所述第二分面中的至少一些来预定物场照明通道，通过所述物场照明通道，所述整个物场在每个情况下由所述照明光可照明，其中在每个情况下将恰好一个第一分面和恰好一个第二分面分配给所述物场照明通道；其中所述第一分面实施为将为所述光源或下游中间焦点的光源物成像至设置在所述第二分面上的一定数目的光源像，所述数目对应于物场照明通道的数目，其中对于至少一些物场照明通道适用的是，分配给各自的物场照明通道的光源像含有：第一光源部分像，所述第一光源部分像由分配给所述各自的物场照明通道的所述第一分面的第一分面部分产生，以及至少一个第二光源部分像，所述至少一个第二光源部分像由分配给所述各自的物场照明通道的所述第一分面的第二分面部分产生，其中所述第一分面部分和所述第二分面部分彼此不重叠，其中所述至少两个光源部分像的中心彼此之间的距离大于所述两个光源部分像的平均1/e²直径。

根据本发明，认为将物场照明通道中的一个的各自的第二分面上设置的光源像细分为不重叠且由相关的第一分面的非重叠部分产生的多个光源部分像提供补偿光学像差的选项。因为物场照明通道的不同几何布置，尤其因为物场照明通道的不同空间布置，可能造成这样的光学像差。各自的物场照明通道关于光源成像散开在第二分面上，因而此物场照明通道的不同区域可能受第二分面的不同部分处的反射的不同影响。

光源部分像的布置和距离条件可以应用于全部物场照明通道中的至少10％。此条件可以应用于物场照明通道中的至少20％、至少30％、至少40％、至少50％或甚至更大比例。

可以通过第一分面的不同分面部分的形式方面的适当设计，执行将第二分面上的各自的光源像细分为多个光源部分像，借此，在第二分面上产生不同光源部分像。各自的整个第一分面的形式可能偏离圆锥截面(conicsection)，并且例如可以由扭曲椭圆(twistedellipsoid)近似地描述。也可能近似为扭曲环面。

对于所选的第一分面部分，由此产生的光源部分像彼此之间的距离可能为两个光源部分像的平均直径的两倍。各自的光源部分像的直径为照明光的强度降至在光源部分像的中心处的最大强度的比例1/e²处的半径的两倍。第一分面反射镜的分面不离散地细分为彼此分隔的分面部分。第一分面的部分为第一分面的在其区域的边界处连续地合并至其余第一分面的区域。此距离/直径比可以大于二，可以大于三，可以大于四，且甚至可以更大。

由于物场照明通道的不同几何引导，由所述第一分面中的一个的非重叠分面部分产生且彼此之间的距离大于其平均直径的多于两个光源部分像增加校正光学像差的自由度。

对应的陈述适用于沿着所述第二分面上的弯曲路径布置的多于两个光源部分像的布置。

当设计实施为将相关的物场照明通道的第一分面成像至物场的第二分面时，照明光学单元的优点尤其起良好作用。特别地，借助于将光源像细分为光瞳分面上的光源部分像，可以校正或补偿第一分面到物场的成像的不期望的扭曲。

第二分面中的至少一些适用以下：所述第二分面的曲率在所述第二分面的范围上变化至少10％，上述曲率变化便于校正甚至相对大的成像偏差或将光源像有目的地分为彼此分隔的光源部分像。在此，曲率是匹配到第二分面的对应反射表面部分的球形表面部分的曲率半径的倒数。此曲率条件可以适用于第二分面反射镜的第二分面的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％或甚至更大的比例。第二分面的曲率可以在第二分面的范围之上变化至少15％、至少20％或至少25％。

对应的陈述适用于以下曲率条件：第二分面中的至少一些适用以下：为了将相关的物场照明通道的第一分面的中点成像至物场的中点或要成像至物场的物场原始像的中点，第二分面的平均曲率从标称曲率ρ0偏离至少10％。

曲率偏差可以为至少12.5％、至少15％、至少17.5％或至少20％。

如果此成像直接由各自的第二分面执行，即，在没有其他下游成像部件的情况下，则实现了变体“成像到物场的中点中”。当通过相关的第二分面将第一分面的中点成像至物场原始像且物场原始像通过后续的成像部件作为实像或虚像成像到物场中点中时，实现了变体“成像到物场原始像中”。

作为第一分面反射镜的场分面反射镜已经在euv投射光刻的照明光学单元中证明其价值。

在第一分面可倾斜，用于预定各种物场照明通道的情况下，由于光源部分像的细分促进的光学像差校正尤其良好地进行。

作为第二分面反射镜的光瞳分面反射镜已经在euv投射光刻的照明光学单元中证明其价值。

一种照明系统，包括上述任一所述的照明光学单元和将物场成像至像场的投射光学单元。一种投射曝光设备，包括：上述照明系统；euv光源；在物场中保持物体的物体保持器，所述物体保持器为通过物体位移驱动器沿着位移方向可位移的；以及在像场中保持晶片的晶片保持器，所述晶片保持器为通过晶片位移驱动器沿着位移方向可位移的。一种投射曝光的方法，包括以下步骤：提供上述投射曝光设备；提供晶片；提供光刻掩模；借助于所述投射曝光设备的投射光学单元，将所述光刻掩模的至少一部分投射到所述晶片的光敏层的区域上。一种由上述方法制造的微结构化或纳米结构化部件。上述照明系统，上述投射曝光设备，上述制造方法以及上述微结构化或纳米结构化部件的优点对应于上面已经参考根据本发明的照明光学单元解释的那些。能够以高结构分辨率制造上述微结构化或纳米结构化部件。

以此方式，可以例如制造具有高集成度或存储密度的半导体芯片。

附图说明

基于附图在下面更详细解释了本发明的示例性实施例。在附图中：

图1示意性地示出了穿过euv投射光刻的投射曝光设备的子午截面；

图2非常示意性地示出了中间焦平面与物平面之间的投射曝光设备的可替代的照明光学单元的光束路径；

图3非常示意性地示出了根据图1或图2的投射曝光设备的照明光学单元的第一分面反射镜的第一分面，此照明光学单元的三个第二分面和通过照明光学单元照明的物场，其中对于第一分面的三个不同倾斜位置，且因此对于具有第一分面与物场之间的分别分配的第二分面的三个对应选择的物场照明通道，图示了从第一分面上的三个所选位置行进的光束路径。

具体实施方式

图1在子午截面中示意性地示出了微光刻的投射曝光设备1。投射曝光设备1包括光源或辐照源2。投射曝光设备1的照明系统3具有用于曝光与物平面6中的物场5重合的照明场的照明光学单元4。照明场也可以大于物场5。在此情况下，曝光设置在物场5中的掩模母版7形式的物体，通过物体或掩模母版保持器8固定所述掩模母版。掩模母版7也称为光刻掩模。通过物体位移驱动器9，物体保持器8沿着位移方向为可位移的。投射光学单元10用于将物场5成像至像平面12中的像场11中。掩模母版7上的结构成像到设置在像平面12中的像场11的区域中的晶片13的光敏层上。通过晶片保持器14(同样未示出)固定晶片13。通过晶片位移驱动器15以与物体保持器8同步的方式，晶片保持器14同样沿着位移方向为可位移的。

辐照源2为具有在5nm至30nm之间的范围中的发射的使用辐射的euv辐照源。这可以为等离子体源，例如gdpp(气体放电产生的等离子体)源或lpp(激光产生的等离子体)源。基于同步加速器或自由电子激光器(fel)的辐射源也可以用于辐射源2。本领域技术人员能够从例如us6,859,515b2找到关于这样的辐射源的信息。从辐射源2发出的euv辐射16通过集光器(collector)17聚焦。对应的集光器从ep1225481a已知。在集光器17的下游，euv辐射16在入射在场分面反射镜19上之前传播穿过中间焦平面18。场分面反射镜19是照明光学单元4的第一分面反射镜。场分面反射镜19包括多个场分面20(见图2)，其未在图1中示出。场分面20实施为单片分面。从而，场分面20中的每一个的反射表面是完整的，尤其不细分为多个单独的小反射镜。

场分面反射镜19设置在照明光学单元4的关于物平面6光学共轭的平面中。

euv辐射16在后文中也称为照明光或成像光。

在场分面反射镜19的下游，通过光瞳分面反射镜21反射euv辐射16。光瞳分面反射镜21为照明光学单元4的第二分面反射镜。光瞳分面反射镜21设置在照明光学单元4的关于中间焦平面18和关于投射光学单元10的光瞳平面光学共轭或与所述光瞳平面重合的光瞳平面中。光瞳分面反射镜21包括多个光瞳分面22(见图2)，其未在图1中示出。借助于光瞳分面反射镜21的光瞳分面和其下游的成像光学组件，将场分面反射镜19的场分面20成像到物场5中，成像光学组件的形式为具有按光束路径的顺序由24、25以及26指代的反射镜的传输光学单元23。传输光学单元23的最后的反射镜26为掠入射反射镜(grazingincidencemirror)。部件24至26用于将由各自的光瞳分面22产生的物场原始虚像成像至物场中。

为了简化位置关系的描述，附图绘制了笛卡尔xyz坐标系统作为用于物平面6与像平面12之间的投射曝光设备1的各部件的位置关系的描述的全局坐标系统。在图1中，x轴垂直于附图的平面行进并进入其中。在图1中，y轴朝右且平行于物体保持器8和晶片保持器14的的位移方向行进。在图1中，z轴朝下行进，即垂直于物平面6且垂直于像平面12。

物场5或像场11之上的x尺寸也指定为场高度。

图2示出了当使用照明光学单元27时，中间焦平面18与像平面5之间的照明光16的可替代的引导，照明光学单元27为照明光学单元4的替代，且可以用于投射曝光设备1中。非常示意性地图示的是中间像平面18与物平面6之间的照明光3的光束路径。对应于照明光学单元4的那些部件的照明光学单元27的部件以相同附图标记指代，且不再详细讨论。与照明光学单元4中不同，光瞳分面反射镜21是照明光学单元27中的传输光学单元23的仅有部件。

也就是说，照明光学单元27的光瞳分面反射镜21的光瞳分面22将场分面反射镜19的场分面直接(即，在没有插设的物场原始像的情况下)以彼此重叠的方式成像至物场5中。在照明光学单元27的情况下，光瞳分面反射镜21直接设置在后面的投射光学单元10的光瞳平面中。

在场分面反射镜19处的反射的情况下，由于多个场分面20处的反射，照明光16的总光束分为对应的多个照明光部分光束。通过场分面20和通过反射光束引导分别分配的光瞳分面22预定物场照明通道28(见图3)。经由所述照明通道28，在每种情况下整个物场5是由照明光16可照明的。恰好一个场分面20和恰好一个光瞳分面22分配给物场照明通道28中的每一个。

借助于图3中示意性指示的倾斜驱动器29，场分面20中的每一个在各倾斜位置之间可重定位。这些倾斜位置不同，取决于照明光学单元4、27的实施例。这可以涉及两个、三个、四个、五个或甚至更大数目的场分面20的倾斜位置。场分面反射镜19的场分面20也可以重定位到不同数目的倾斜位置。最终，场分面20中的至少一些可能是不可倾斜的。场分面反射镜19的具有不可倾斜场分面20的区域可以总体上具有单片实施例。

图3非常示意性地示出了对于场分面20中的一个的总共三个倾斜位置的照明光的选择的单独光线16i的引导，其在图3的左侧图示。恰好一个物场照明通道28¹、28²、28³与恰好一个分配的光瞳分面22¹、22²、22³属于这些三个倾斜位置中的每一个。

场分面20可以具有矩形或弯曲的实施例。光瞳分面22可以具有圆形、正方形、矩形或六边形实施例。场分面20和光瞳分面22两者都图示在图3的平面图中，未考虑场分面20的不同倾斜位置。

物场5图示在图3的右侧。三个光瞳分面22¹至22³图示在场分面20与物场5之间。三个光瞳分面22¹至22³与首先场分面20和其次物场5之间的距离在图3中不是真实比例且大大缩小。

此外，图3图示了对于各物场照明通道28¹至28³的光瞳分面22¹至22³与物场5之间的各单独光线16i的光束路径的延续。

场分面20与物场5之间的单独光线16i的引导的示意性图示中假定照明光学单元27类型的照明光学单元，其中光瞳分面22将各自的场分面20直接成像到物场5中。在可替代的照明光学单元4中，仍将存在光束引导，光束引导经由各光瞳分面22ⁱ与物场5之间的单独光线16i的光束路径中的传输光学单元23的其他反射镜。

场分面20用于成像光源物体，在图示的实施例中，将中间焦平面18(见图1)中的中间焦点30成像为分别设置在光瞳分面22ⁱ上的一定数目的光源像31ⁱ，所述光源像的数目对应于物场照明通道28ⁱ的数目。如从图3可以看出的，分配给各自的物场照明通道28ⁱ的光源像31ⁱ细分为不同光源部分像在图3中由虚线图像轮廓指示各光瞳分面22ⁱ上的各自的总光源像31ⁱ，其中内接(inscribe)光源部分像

在图3中通过照明光的选择的单独光线16阐述了光源像31ⁱ至光源部分像的该细分，所述光线发源于场分面20的三个不同的、彼此间隔的场分面部分a1、a2以及a3。在下面用场分面部分a1、a2以及a3来解释光源像31ⁱ的细分。来源于场分面部分a1、a2以及a3的照明光光束路径，所述照明光光束路径分别满足特定成像条件，其将在下面解释。在图示中随机选择各自的场分面部分ai的部分边界，并且连续地合并到其余场分面20中。

关于x坐标，第一场分面部分a1设置在场分面20的左手边三分之一中。关于x坐标，第二场分面部分a2设置在场分面20的中间三分之一中。关于x坐标，第三场分面部分a3设置在场分面20的右手边三分之一中。三个场分面部分a1、a2以及a3彼此不重叠。

取决于场分面20的倾斜位置，来源于第一场分面部分a1的单独光线16将光源部分像b1ⁱ投射在各自的光瞳分面22ⁱ上。对应的陈述适用于来源于第二场分面部分a2和第三场分面部分a3且投射光源部分像b2ⁱ和b3ⁱ的单独光线16。在每种情况下，光源部分像在各自的光瞳分面22ⁱ上彼此不重叠。从而，相邻光源部分像之间的距离大于光源部分像的平均直径。

如图3所示，对于由倾斜位置分配给恰好一个场分面20的各种光瞳分面22ⁱ，光源部分像在光瞳分面22ⁱ上的布置可以不同。

在图3中的上光瞳分面221上，由场分面20的第一倾斜位置中的三个场分面部分a1、a2以及a3的撞击产生的光源部分像b¹1、b¹2以及b¹3直接位于彼此之下，即，具有充分近似的相同x坐标。在中央光瞳分面222上，在场分面20的第二倾斜位置中产生的对应的三个光源部分像b²1、b²2以及b²3沿着斜向串状分布。在较低的光瞳分面22³上，在场分面20的第三倾斜位置中产生的三个光源部分像b³1、b³2、b³3沿着近似c形路径串状分布。

物场5中的场分面部分ai的像部分ci位于物场5中对应于场分面20上的场分面部分ai的布置的位置处。特别地，就其尺寸和位置而言，像部分ci与场分面反射镜20的选择的倾斜位置无关。在此，在每种情况下关于x坐标(即，场高度)，像部分c1位于物场5的左手边三分之一中，像部分c2位于物场5的中央三分之一中，并且像部分c3位于物场5的右手边三分之一中。

通常可以适用的是，各自的光瞳分面22ⁱ上的光源部分像可以沿着弯曲路径布置。

为使得光瞳分面22ⁱ确保经由光源部分像的各自的撞击区域将分面部分aj成像到像部分cj上，光瞳分面22ⁱ具有曲率，曲率在各自的光瞳分面22ⁱ的反射表面的x范围上和/或y范围上变化至少10％。

为使得从各场分面部分aj将单独光线16引导到各光源部分像上，场分面20的反射表面具有可近似描述为扭曲椭圆的形状，其相应地偏离圆锥截面，尤其偏离椭圆表面。在场分面20的反射表面的可替代的实施例中，这些可以近似描述为扭曲环面。在本文中，扭曲(扭曲椭圆/扭曲环面)理解为各自的三维形状关于轴的局部扭曲，此局部扭曲的幅度取决于沿扭曲轴的位置，尤其以近似线性的方式。

为了将相关的物场照明通道28ⁱ的场分面20的中点(即，中央分面部分a2)成像至物场的中点(即，中央像部分c2)(在照明光学单元4的情况下，成像至要成像到物场5中的物场原始像的中点)，对于光瞳分面22ⁱ适用的是，光瞳分面22ⁱ的平均曲率与标称曲率ρ0偏差至少10％。

以下适用于此标称曲率ρ0：

ρ0＝1/2[1/a+1/b]

在此，a是中央分面部分a2与光瞳分面22之间的距离，且b是光瞳分面22与物场5的中央部分c2之间的距离。

上面结合图3解释的成像条件不一定适用于全部场分面20，并且也不一定适用于全部光瞳分面22。

由于将光源像31ⁱ细分为光源部分像产生光学像差校正的选项，产生所述选项是因为照明光学单元4或27中的物场照明通道28ⁱ的不同三维范围。在物场5中产生场分面20的像的精确重叠，上面结合图3解释的成像条件对于其适用。

在借助于投射曝光设备1的投射曝光期间，借助于上面解释的设定方法初始设定照明几何形状。然后，物场5中的掩模母版7中的至少一部分成像到像场11中的晶片13上的光敏层上的区域上，用于微结构化或纳米结构化部件的光刻法制造，尤其是半导体部件，例如微芯片的光刻法制造。在此情况下，在扫描器操作中，在y方向上连续地以时间上同步的方式移动掩模母版7和晶片13。