[发明专利]包含偏转镜的折反射投射物镜以及投射曝光方法

说明书

技术领域

本发明涉及折反射投射物镜(catadioptric projection objective)，用于将设置于投射物镜的物面的物场中的掩模(mask)图案成像到设置于投射物镜的像面的像场中，并且涉及可利用此投射物镜执行的投射曝光方法。

背景技术

现今微光刻投射曝光方法主要用于制造半导体组件和其他精细图案化的组件。这些方法涉及使用载有要被成像的结构的图案的掩模(掩模母版(reticle))，例如半导体组件的层的线图案。掩模定位于投射曝光设备中的照明系统和投射物镜之间且在投射物镜的物面的区域中，并利用有效物场区域中照明系统提供的照明辐射照明。被掩模和图案改变的辐射作为投射辐射通过投射物镜，投射物镜将掩模图案成像到有效像场区域中要曝光的基底上，有效像场与有效物场光学共轭。基底通常载有对投射辐射敏感的层(光刻胶(photoresist))。

开发投射曝光设备的目标之一在于通过光刻在基底上产生具有尺寸越来越小的结构。越小的结构导致越高的集成密度，例如在半导体组件的例子中，其一般对所产生的微结构组件的性能具有有利的效果。

可产生的结构的尺寸很关键地依赖于所用投射物镜的分辨力(resolving power)，且首先可通过降低用于投射的投射辐射波长来增加，其次可通过增加工艺中所用的投射物镜的像侧数值孔径NA来增加。

过去，光学微光刻主要使用纯折射的投射物镜。在纯折射的投射物镜的情况中，所有具有折射力(refractive power)的光学元件皆为折射元件(透镜)。然而在折射系统的情况中，随着数值孔径增加和波长缩短，基本像差的校正(correction)(例如色差的校正和像场曲(image field curvature)的校正)变得更困难。

一种用于获得平像面和良好色差校正的方法包括使用折反射投射物镜，其包含具有折射力的折射光学元件(即透镜)以及具有反射力(reflective power)的反射元件(即曲面镜(curved mirror))。典型包含至少一个凹面镜(concave mirror)。在光学系统中，具有正折射力的透镜与具有负折射力的透镜对总折射力、对像场曲、以及对色差分别具有相反的贡献，凹面镜具有如正透镜的正折射力，但是相较于正透镜对像场曲有相反的效果。此外，凹面镜不会引入色差。

将凹面镜集成到光学系统，尤其是集成到用于微光刻投射曝光方法的投射物镜并不容易，因为凹面镜将辐射基本反射回到辐射入射的方向。有许多将凹面镜集成到光学成像系统的建议，使得不会发生光束渐晕(beam vignetting)的问题或瞳遮蔽(pupil obscuration)的问题。针对此目的，折反射投射物镜组使用两个偏转镜(deflection mirror)，以便将从物场到凹面镜的部分光束路径与从凹面镜到像场的部分光束路径分开。这种投射物镜的子组(subgroup)包含将来自物面的辐射偏转到凹面镜的第一偏转镜，以及将来自凹面镜的辐射偏转到像面的方向的第二偏转镜。若偏转镜的反射镜表面定向成彼此垂直，则投射物镜的物平面(object plane)和像平面(image plane)可定向为彼此平行。

这种投射物镜的一些类型包含两个串接的成像物镜部(imaging objective part)，并在物平面和像平面之间具有单个实中间像(real intermediate image)(参见例如US 2006/0077366A1和WO 2004/09060A2)。

在其他类型中，存在串接的三个成像物镜部，其中刚好产生两个实中间像(参见例如对应于US 7,362,508B2或EP 1 751 601 B1的WO 2004/019128A1)。

专利申请US 2005/0254120A1公开具有一个中间像的系统示例，其中关于偏振相依反射率(polarization-dependent reflectivity)的某些方面优化偏转镜的反射涂层(reflection coating)。

专利申请WO 2008/080534A1公开具有两个中间像的投射物镜示例，其中关于偏振相依反射率的某些方面优化偏转镜的反射涂层。

专利申请US 2002/0171952A1或US 2003/0147150描述投射物镜的结构局部形态，该投射物镜包含两个定向为彼此垂直的偏转镜，其被适配于共同载体(carrier)，因而可被以简单的方式一起倾斜。