[发明专利]微光刻投影物镜

说明书

背景技术

本发明涉及用于将布置在物平面中的图案成像到像平面中的微光 刻投影物镜。

本发明还涉及具有这种投影物镜的投影曝光机。

本发明此外还涉及用于制造半导体元件和其它微细结构的组件的 方法。

微光刻投影物镜用在制造半导体元件和其它微细结构的元件的投 影曝光机中，特别是用在晶片扫描器和晶片步进机中。这种投影曝光 机用作将从光掩模或者分度线——其通常设计为掩模或者分划线—— 获得的图案投影到覆有具有非常高的分辨率的光敏层的物体(衬底) 上。在该情况下，该掩模被布置在物平面中，而该衬底被布置在投影 物镜的像平面中。

公知的投影物镜是那些为折射性和反射性光学元件的组合，特别 是透镜和反射镜的组合的投影物镜。这种投影物镜指的是折反射的。

文献DE 101 27 227 A1公开了折反射投影物镜的实例。从文献WO 2004/019128 A2可以获得到折反射投影物镜的另一实例。

例如，DE 101 27 227 A1所公开的折反射投影物镜，从物平面开 始具有第一物镜部分和与之相邻的第二物镜部分、和与之相邻的第三 物镜部分。在从第一物镜部分到第二物镜部分的过渡中，光束通过在 那里由第一折叠式反射镜形成的光束偏折器而发生偏折。第二物镜部 分具有凹面镜，其将光再逆反射回该光束偏折器，并且该光束偏折器 从在第二物镜部分到第三物镜部分的过渡处具有另一折叠式反射镜， 之后将光引导到第三物镜部分。这两个折叠式反射镜彼此成大约90° 的角度。此外，就这种公知的投影物镜来说，将光学布置构造成在第 三物镜部分内产生中间图像。

在本发明涵盖的范围内，光束偏折器不仅可由折叠式反射镜形成， 而且光束偏折器能够具有，例如，分束器立方体或者其它适于进行光 束偏折的光学元件。

就具有光束偏折的投影物镜来说，可能产生的问题是，通过投影 物镜的光有一部分在光束偏折器处直接从第一物镜部分泄漏到第三物 镜部分而忽略掉第二物镜部分。因此，这种杂散光或者虚光(false light) 不会穿过投影物镜的所有的光学元件，并且因而不能将布置在投影物 镜的物平面的图案正确地成像到投影物镜的像平面中，因为投影物镜 被设计成使得仅仅以规定次序穿过所有的光学元件的光才能够对正确 成像起作用。

DE 101 27 227 A1提出：为了减少杂散光或者虚光，在中间图像 的区域内布置杂散光光阑。然而，这并不能有效地缓解，仍然较少消 除从第一物镜部分进入第三物镜部分的部分直接光泄漏的问题。

如上面已经所述的，微光刻投影曝光机被设计成步进机或者扫描 器。就步进机来说，在固定的晶片上曝光方形或者矩形场。圆形场具 有不能利用完整晶片表面的结果，因此在用于半导体大规模制造的设 备中不被使用。

就扫描器来说，图案(分划线)和晶片移动，在晶片和分划线上 曝光的场为方形或者矩形。在半导体的大规模制造中优选使用扫描器。

尽管矩形场的形状由于后面的处理步骤是优选的，特别是在将晶 片分划成单片时，但是由于制造设计，步进机和扫描器中使用的投影 物镜通常由圆形透镜元件构造。

就矩形场曝光来说，也会出现对投影图案的成像不起作用的虚光。 除了具有光束偏折的投影物镜的上述结果之外，就虚光从一个物镜部 分泄漏到另一个物镜部分而忽略掉特定的物镜部分来说，通常虚光还 能够产生于各个透镜表面和晶片的图案(分划线)表面处的反射，即 使在透镜表面上使用了抗反射层，这种反射也不会消失。虚光还因透 镜表面和透镜内的散射而产生。

不考虑特别的原因，虚光一旦到达晶片上，由于由曝光工艺所成 像的结构因虚光背景而加宽，虚光就会干扰平版印刷工艺。换句话说， 在投影物镜中传播并且到达投影物镜的像平面的虚光会干扰成像到像 平面的图案的对比度。

如上面已经所述的，投影物镜仅仅在能够用于成像的成像光路以 预定的顺序穿过所有光学工作表面时其功能才能正确地发挥作用。由 于虚光不穿过投影物镜的所有光学工作表面，或者虚光实际上穿过投 影物镜的所有光学工作表面是以不同于正确成像所需的次序进行的， 因此虚像产生在投影物镜中。对于到达晶片的虚光，必须要发生偶数 次的额外反射。该额外反射始于被设计成折射的透镜表面处的反射。 之后，所述光能够在其它透镜表面逆反射，或者，对于折反射投影物 镜来说，是在反射镜上逆反射。