[发明专利]折反射投射物镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将物面中的物场成像到像面中的像场且包括三个分物镜(partial objective)的用于微光刻的折反射投射物镜，涉及包括用于提供至少一种照明模式的照明系统以及用于将物面中的物场成像到像面中的像场且包括三个分物镜的折反射投射物镜的用于微光刻的投射曝光设备，并且涉及操作投射曝光设备的方法，该投射曝光设备包括用于提供至少一种照明模式的照明系统以及用于将物面中的物场成像到像面中的像场且包括三个分物镜的折反射投射物镜。

背景技术

物场通过折反射投射物镜的第一分物镜成像在实的第一中间像上，第一中间像通过第二分物镜成像在实的第二中间像上，而第二中间像通过第三分物镜最终成像在像面中的像场上。第二分物镜是具有恰好一个凹面镜以及至少一个透镜的折反射物镜。而且，折反射投射物镜具有两个折叠镜(folding mirror)，其中第一折叠镜使来自物面的投射光偏向第二分物镜的凹面镜的方向，而第二折叠镜使来自第二分物镜的凹面镜的投射光偏向像面的方向。投射物镜恰具有两个实的中间像。

这种类型的折反射投射物镜从US2009/0059358A1获知。

该投射物镜在像面中具有大于1.0的数值孔径。

这种类型的折反射投射物镜例如从US2009/0034061A1和US2005/0248856A1获知。

因为第二分物镜恰具有一个凹面镜，所以投射光两次通过第二分物镜的透镜，确切地，第一次在从第一折叠镜到凹面镜的出射光路上，第二次在投射光被凹面镜反射之后从凹面镜到第二折叠镜的返回光路上。由于两次通过，所以与单次通过相比，如果这些透镜的同一区域在其的出射光路和返回光路上均被投射光辐照，则这些透镜的局部辐照载荷会翻倍。

在这种情况下，辐照载荷整体较高，光源的辐射光功率越高，则投射光束的范围越小。光源功率的增加以及投射光束在投射物镜的近光瞳区域中的范围的减小是投射曝光设备的当前需求。这意味着光源光功率的增加伴随着微光刻投射曝光设备的光通过量的增加。为了增加分辨率，投射物镜的入瞳仅在与入瞳的范围相比较小的光瞳区域(所谓的照明极)中被照明。在这种情况下，入瞳中照明光的强度分布特征化照明模式。照明极表示入瞳的强度分布中的连续区域，其中强度不会低于最大强度的10％。而且，这些照明极通常位于入瞳的边缘处。在这种情况下，入瞳是限定入射到投射物镜的光束的虚或实开口。通过利用在光的方向上位于孔径光阑上游的透镜或反射镜的折射表面或反射表面成像投射物镜的该孔径光阑而构建入瞳。因此，入瞳表示投射物镜的孔径光阑的物侧像。如果衍射照明光的承载结构的掩模布置在投射物镜的物场内，则在结构宽度接近投射物镜的分辨率极限的情况下，以零衍射级和更高衍射级(不包括第一衍射级在内)为特征的投射光分布出现在后续的光瞳面中。在这种情况下，零衍射级投射光分布对应于入瞳中的照明分布。提供在投射物镜的入瞳中的这样的照明极因此也显现在投射物镜的后续光瞳面中。与入瞳共轭的光瞳面位于第二分物镜的凹面镜上或者至少位于第二分物镜的凹面镜附近。具有这样的由照明系统在投射物镜的入瞳中产生的照明极的照明因此也出现于第二分物镜的凹面镜或布置在该凹面镜附近的透镜上。因此，分辨率的增加导致布置在凹面镜附近的透镜的局部辐照载荷的增加。

通过减小投射光的波长，分辨率同样也增加。因此，波长在深紫外波长范围内(也就是说，例如，波长为248nm、193nm或157nm)的激光光源用于投射曝光设备。在此波长范围内，例如，诸如石英或氟化钙的典型的透镜材料表现出被辐照损伤。因此，对于石英，会发生材料紧致、材料稀疏、由此引起的应力以及继而由此引起的应力双折射。偏振导致双折射的效应也同样地被已知，在该效应中材料根据投射光的偏振状态而改变。而且，由于色心(colour centre)的形成辐照会导致传输损耗。上述效应非线性地部分依赖于辐照度，从而辐照载荷的翻倍会导致明显更大的损伤，如同该效应线性依赖于辐照度的情况。

两次经过邻近凹面镜的透镜、为了增加光通过量而增加的光源的光功率、利用小范围的照明极照明入瞳且从而照明邻近凹面镜的透镜、深紫外光的采用以及会由于辐照载荷而被损伤的透镜材料的使用具有这样的效果：在此类投射物镜中，第二分物镜的邻近凹面镜布置的透镜尤其具有被投射曝光设备的操作损伤的风险。

发明内容

这样，本发明的目标是提供一种折反射投射物镜、包括照明系统和该折反射投射物镜的投射曝光设备以及操作包括照明系统和折反射投射物镜的投射曝光设备的方法，尽管有这些边界条件，其也能够光刻生产具有均匀品质的半导体部件。