专利名称：成像光学系统和投射曝光设备的制作方法
成像光学系统和投射曝光设备本申请是申请日为2008年10月11日且发明名称为“成像光学系统和投射曝光设备”的中国专利申请No. 200880113387. 4的分案申请。本发明涉及成像光学系统。本发明还涉及包括该类型的成像光学系统的投射曝光设备、利用该类型的投射曝光设备来生产微结构部件的方法、和通过该方法生产的微结构部件。从US 6, 750, 948 B2、US 2006/0232867 AUEP 0 267 766 A2、US 7, 209, 286 B2和WO 2006/069 725 Al可知开始所提到的成像光学系统。由于当光通过成像光学系统时在镜上的高的反射损失，在这些文件中所描述的成像光学系统具有透过性能，但当使用EUV辐射尤其是具有小于IOnm的波长的EUV辐射时，不能容忍该透过性能。
因此，本发明的目的是开发开始提到的成像光学系统类型，从而创造镜的反射涂层的好条件，利用该反射涂层，当成像光通过该成像光学系统时，尤其甚至在小于IOnm的EUV范围内的波长，对于成像光仍能够实现低反射损失。通过本发明的成像光学系统，实现了该目的。根据本发明，公开了具有多个镜的成像光学系统，该多个镜将物平面中的物场成像到像平面中的像场，其由下述比来表征所有镜的反射表面上的成像光的最大入射角和所述成像光学系统的像方数值孔径该比小于33. 8°。已经发现，具有最大入射角和数值孔径的非常低的比的成像光学系统导致，为成像光学系统的多个镜的所有反射表面提供多层涂层的可能性，该多层涂层对于入射角以低接受带宽值的代价具有高的反射率。因为在根据本发明的成像光学系统中，入射角仅非常轻微变化，所以对于入射角，可以以低接受带宽使用该类型的多层涂层。最小入射角和数值孔径的比可以小于33.0°、小于32. 5°、小于32. 0°、小于31. 5°、甚至小于30. 7°。所述成像光学系统包括至少一个遮拦镜，该遮拦镜具有用于使成像光通过的通孔。如上述的至少一个遮拦镜使得对于给定像方数值孔径就最小化最大入射角方面有助于构建成像光学系统。所述成像光学系统包括六个镜，其中至少三个镜、优选正好四个镜被遮挡。已经发现如上述的构造特别适于最小化最大入射角和像方数值孔径的比。根据本发明的具有多个镜的成像光学系统，该多个镜将物平面中的物场成像到像平面中的像场，其特征在于，镜中的每一个载有用于具有小于IOnm的波长的成像光的反射涂层，所述镜具有大于50%的平均反射率，所述反射涂层的单个双层的层厚随该层距成像光学系统的光轴的距离的增加而抛物线地增加。镜中的每一个载有反射涂层，从而所述镜对于波长为6. 9nm的成像光具有大于58%的平均反射率。如上述的镜上的反射涂层允许小于IOnm的结构分辨率。如上述的成像光学系统还具有之前已经解释过的与至少一个遮拦镜相关联的优点。利用该类型的遮拦镜，能够实现光瞳遮拦，即遮挡入射到像场上的成像光的特定入射角。利用权利要求5所述的成像光学系统，可以实现6nm的结构分辨率或者甚至更小结构的分辨率。B4C/CsI多层可以用作反射涂层。每一多层反射涂层可以从300个B4C/CsI双层构造。单个双层的层厚可以随该层距成像光学系统的光轴的距离的增加而抛物线地增加。以该方式，对于在镜边缘更大偏离垂直入射的入射角，镜的反射率增加。根据本发明，用于利用波长小于IOnm的成像光(3)的成像光学系统的分辨能力好于8nm、以及更甚优选好于6nm。根据本发明，具有至多为0. 5的像方数值孔径的成像光学系统的分辨能力好于8nm、以及更甚优选好于6nm。具有上述的分辨能力的成像光学系统允许最精细结构的分辨率。以该方式，可以生产最高集成化的微结构或纳米结构部件。如权利要求8所述的数值孔径仍还算适于实现该分辨能力，优选最多使用0. 4的像方数值孔径。这有助于构建成像光学系统。根据本发明的成像光学系统除了所要求保护的那些外，还可以包括上述讨论的特征的组合。根据本发明，用于微光刻的投射曝光设备包括上述的成像光学系统，光源以及照明光学系统。照明光学系统用于将照明光引导到所述成像光学系统的物场。用于产生照明光的所述光源配置为具有小于IOnm的波长。上述的投射曝光设备的优点相应于在前参照·根据本发明的成像光学系统解释的那些。投射曝光设备的光源可以配置为宽带并例如可以具有大于ImiK大于IOnm或大于IOOnm的带宽。此外，投射曝光设备可以配置以使能够利用·不同波长的光源工作。其他波长特别是用于微光刻的那些波长的光源也可以与根据本发明的成像光学系统结合使用，例如具有365nm、248nm、193nm、157nm、126nm、109nm的光源，和尤其还有具有小于IOOnm的波长的光源。因此，取决于使用的波长，需要光学表面适当适配的涂层。如上述的光源需要镜上的反射涂层，其对入射角仅具有小的接受带宽，以便获得最小的反射率。利用如本发明所述的成像光学系统，可以满足对于入射角的低接受带宽的该要求。根据本发明，生产微结构部件的方法具有下述方法步骤提供掩模母版和晶片，通过上述的投射曝光设备，将所述掩模母版上的结构投射到所述晶片的光敏感层上，和在所述晶片上产生微结构。如上述的生产方法和从而产生的纳米结构部件具有相应的优点。
下面，借助于附图更详细地描述本发明的实施例，其中图I是用于EUV光刻的投射曝光设备的示意图；图2是该投射曝光设备的成像光学系统的实施例的子午截面图；图3是根据图2的成像光学系统的物场的放大图示；图4是在成像光学系统的物平面的区域中通过选择的场点和通过根据图2的成像光学系统的光轴的成像光线的截面；图5是通过图2中的平面V-V的通过根据图4的成像光线的截面；图6是通过图2中的平面VI-VI的通过根据图4的成像光线的截面；图7以简图的形式示出利用根据图2的成像光学系统，结构像的局部相干空间像的计算结果，该简图示出作为在成像光学系统的像场中的位移的函数的成像光线的相对强度；图8是类似于图I的、具有相比图I的较小的结构宽度的结构像的局部相干空间像计算结果的图示；图9是类似于图2的、根据图I的投射曝光设备的成像光学系统的另一实施例的视图；图10是类似于图4的、根据图9的成像光学系统的选择的场点的成像光线的穿透点的视图；图11是通过图9中的平面XI-XI的通过根据图10的成像光线的截面；图12是通过图9中的平面XII-XII的通过根据图10的成像光线的截面；图13是通过成像光学系统的实施例中的多个镜之一的一部分的截面，该截面垂直通过该镜的反射表面的反射涂层；以及图14是示出对于不同入射角优化的两个反射涂层，根据图13的反射涂层类型的反射率作为镜的反射表面上的成像光的入射角的函数的图示。
具体实施例方式用于微光刻的投射曝光设备具有用于照明光或照明辐射3的光源2。光源2是EUV光源，其产生例如5nm与30nm之间尤其是5nm与IOnm之间的波长范围内的光。光源具体为具有6. 9nm的波长的光源。其他的EUV波长也可行。通常，可见波长或其他波长的任何期望波长(例如365nm、248nm、193nm、157nm、129nm、109nm)可以用于在投射曝光设备中弓I导的照明光3，该波长例如可以在光刻中使用，且对于该波长，适当的激光光源和/或LED光源是可用的。在图I中相当示意地示出照明光3的光路。照明光学系统6将来自光源2的照明光3引导到物平面5中的物场4(参看图3)。物场4通过投射光学系统或成像光学系统7以预定缩小比例成像到像平面9中的像场8(参看图2)。图2所示的一个实施例和下面可以用于投射光学系统7。根据图2的投射光学系统7具有缩小因子8。其他缩小因子也是可能的，例如4x、5x、或者甚至大于Sx的缩小比例。对于具有EUV波长的照明光3，Sx的成像比例尤为适合，因为折射掩模10上的物方入射角因而能够保持较小。另外，8x的成像比例不需要使用不必要大的掩模。在根据图2的实施例的投射光学系统7和下面中，像平面布置平行于物平面5。以这样的方式，还称为掩模母版的反射掩模10的与物场4相吻合的部分被成像。投射光学系统7所实现的成像发生在晶片形式的基底11的表面上，该晶片由基底支撑(support) 12支撑。图I示意性地示出在掩模10和投射光学系统7之间进入所述投射光学系统的照明光3的光束13,以及在投射光学系统和基底11之间离开投射光学系统7的照明光或成像光3的光束14。根据图2，像场方的投射光学系统7的数值孔径为0. 40。这未按图I中的比例示出。为了有助于描述投射曝光设备I和投射光学系统7的各种实施例，在图中指定xyz系统，该xyz系统示出在要用的图中所表示的部件所取的各个位置。在图I中，X方向垂直于且进入画平面延伸。y方向向右延伸，而z方向朝下延伸。投射曝光设备I是扫描曝光机类型设备。在投射曝光设备I的工作期间在y方向上扫描掩模母版10和基底11两者。用于投射曝光设备I的步进曝光机类型设备也是可行的，在该步进曝光机类型设备中，基底11的各个曝光之间发生掩模母版10和基底11在y方向上的步进位移。
图2示出投射光学系统7的第一实施例的光学构造。这示出三个单个光线15中的每一个的光路径，在每种情况中该光路径从两个物场点出发，图2中该两个物场点在y方向上彼此远离。属于这些两个物场点中的一者的三个单个光线15中的每个与关于两个物场点的三个不同照明方向相关联。为了简洁的原因，图2中仅示出通过投射光学系统7的光瞳平面17的光瞳中心延伸的主光线16，因为归因于中心光瞳遮拦，这些不是投射光学系统7的真实的成像光路径。从物平面5出发，这些主光线16最初发散延伸。下面将这称为投射光学系统7的入瞳的负后焦长。根据图2的投射光学系统7的入瞳没有位于投射光学系统7内部，而是在光路径中的物平面5之前。这使得可以例如将照明光学系统6的光瞳部件布置在光路中投射光学系统7之前的投射光学系统7的入瞳中，而在该光瞳部件和物平面5之间没有必须存在的另外成像光学部件。作为替代，正的入瞳后焦长，或者作为另一替代的物方远心光路也是可行的。第二替代被使用，例如使用分束元件且与作为物平面5中的掩模母版10的反射掩模相关，或结合在物平面5中作为掩模母版的透射掩模。根据图2的投射光学系统7具有总共6个镜，其从物场4开始在单个光线15的光路中顺序编号Ml至M6。图2仅仅示出镜Ml至M6的计算反射表面。通常，镜Ml至M6大于实际使用的反射表面。根据图2的投射光学系统7的光学数据通过两个表格在下面示出。在“半径”列中，第一表格示出镜Ml至M6的各个曲率半径。第三列(厚度)描述了在每一情况中从物平面5开始到z方向上随后表面的距离。第二表格描述了镜Ml至M6的反射表面的精确表面形状，其中常数K和A至E用在下面关于弧失高度z的方程中
权利要求
1.具有至多为0.5的像方数值孔径的成像光学系统，其特征在于分辨能力好于8nm。
2.具有多个镜(Ml至M6)的根据权利要求I所述的成像光学系统(7)，该多个镜(Ml至M6)将物平面(5)中的物场(4)成像到像平面(9)中的像场(8)，所述成像光学系统(7)由下述比来表征 -所有镜(Ml至M6)的反射表面上的成像光(3)的最大入射角 -和所述成像光学系统(7)的像方数值孔径 该比小于33. 8°。
3.根据权利要求I所述的成像光学系统，其特征在于，所述成像光学系统(7)包括至少一个遮拦镜(M3至M6)，该遮拦镜具有用于使成像光(15)通过的通孔(20)。
4.根据权利要求2所述的成像光学系统，其特征在于，所述成像光学系统(7)包括六个镜(Ml至M6)，其中至少三个镜优选正好四个镜(M3至M6)被遮挡。
5.根据权利要求I所述的成像光学系统用于利用波长小于IOnm的成像光(3)。
6.根据权利要求I所述的成像光学系统，其特征在于分辨能力好于6nm。
7.用于微光刻的投射曝光设备， -包括根据权利要求I至6的任一所述的成像光学系统(7)， -包括光源(2)， -以及包括照明光学系统(6)，用于将照明光(3)引导到所述成像光学系统(7)的物场(4)。
8.根据权利要求7所述的投射曝光设备，其特征在于，用于产生照明光(3)的所述光源(2)配置为具有小于IOnm的波长。
9.生产微结构部件的方法，具有下述方法步骤 -提供掩模母版(10 )和晶片(11)， -通过根据权利要求7或权利要求8所述的投射曝光设备，将所述掩模母版(10)上的结构投射到所述晶片(11)的光敏感层上， -和在所述晶片(11)上产生微结构(B、C)。
10.通过根据权利要求9所述的方法生产的微结构部件。
全文摘要
成像光学系统(7)具有多个镜(M1至M6)。这些镜将物平面(5)中的物场(4)成像到像平面(9)中的像场(8)。在成像光学系统(7)中，镜(M1至M6)的反射表面上的成像光(15)的最大入射角和成像系统(7)的像方数值孔径的比小于33.8°。这产生为镜的反射涂层提供好的条件的成像光学系统，利用该成像光学系统，当成像光通过该成像光学系统时，尤其甚至在小于10nm的EUV范围内的波长，对于成像光仍能够获得低的反射损失。
文档编号B81C99/00GK102749810SQ20121022022
公开日2012年10月24日 申请日期2008年10月11日 优先权日2007年10月26日
发明者哈特穆特.恩基希, 威廉.乌尔里克, 斯蒂芬.马伦德, 汉斯-于尔根.曼 申请人:卡尔蔡司Smt有限责任公司