[发明专利]投射镜头、投射曝光设备和EUV微光刻的投射曝光方法

说明书

相关申请的交叉引用

以下公开内容基于2014年9月15日提交的德国专利申请No.10 2014 218 474.6，在此通过引用将其并入本申请。

技术领域

本发明关于一种投射镜头，用于通过具有来自极紫外光范围(EUV)的操作波长λ的电磁辐射将设置于投射镜头的物平面中的图案成像至投射镜头的像平面上。再者，本发明关于一种包含这种投射镜头的投射曝光设备和一种可借助于该投射镜头和该投射曝光设备执行的投射曝光方法。

背景技术

微光刻投射曝光方法现今主要用于生产半导体组件及其他精细结构化组件，例如微光刻用掩模。这些方法涉及使用载有待成像结构的图案的掩模(掩模母版)，例如半导体组件的层的线图案。该图案设置于在投射镜头的物平面的区域中，介于照明系统与投射镜头之间的投射曝光设备中，并以该照明系统所提供的照明辐射照明。由该图案所改变的辐射作为投射辐射传递穿过投射镜头，该投射镜头将该图案成像至待曝光并涂布有辐射敏感性层且其表面位于该投射镜头的像平面中的基板上，前述像平面关于该物平面光学共轭。

为了能生产较以往更精细的结构，近年来已开发出以适度数值孔径操作且实质上通过来自极紫外范围(EUV)的使用电磁辐射的短波长(特别是具有在5nm与30nm之间的范围内的操作波长)得到高分辨率能力的光学系统。在操作波长约13.5nm的EUV光刻的情况下，举例来说，给定像侧数值孔径NA＝0.3，理论上，在数量级约0.15μm的常规焦距深度的情况下，可实现数量级0.03μm的分辨率。

由于短波长会被在较长波长为透明的已知光学材料吸收，因此来自极紫外范围的辐射无法借助于折射光学元件聚焦或引导。因此，EUV光刻使用反射镜系统。

在EUV微光刻的领域中，为了能生产较以往更精细的结构，也努力通过开发具有较以往更高像侧数值孔径NA的投射系统来进一步提高系统的分辨率能力。对给定成像比例β而言，物侧数值孔径NA_O因此也增加。

对更高孔径EUV系统而言，由于窄带掩模(narrowband mask)的反射能力在辐射的较大入射角处大幅降低，因此造成挑战。因此，对光刻光学系统已提议使用更大缩减而非1∶4(|β|＝0.25)的惯用缩减成像比例。举例来说，1∶8(|β|＝0.125)而非1∶4(|β|＝0.25)的成像比例会将物侧数值孔径NA_O减半，并因此在掩模处的照明辐射的入射角也减半。然而，此成像比例(对相同掩模尺寸而言)缩小曝光场的大小并因此缩减生产量(throughput)。

还已认识到，当物侧数值孔径增加时，物侧主光线角必须增加，这可通过掩模的吸收体结构导致阴影效应，并导致有关层传输的问题。特别是，严重的切趾(apodization)效应可能会由于掩模的涂层而发生(参见例如WO2011/120821 A1)。

WO 2012/034995 A2尤其为此原因提议将EUV投射镜头设计为变形(anamorphic)投射镜头。变形投射镜头的特征在于在第一方向上的第一成像比例偏离在垂直于该第一方向的第二方向上的第二成像比例。该偏差明显位于可能由制造公差导致的偏差以外。

变形投射镜头实现例如在第一方向上具有大物侧数值孔径的像平面的完全照明，待成像掩模母版在前述第一方向上的范围(extent)无需增加，且投射曝光设备的生产量无需缩减。再者，相较于在两个方向上具有均匀成像比例的系统，还可降低照明光的倾斜入射所造成的成像质量损失。

如果1∶8成像比例(|β|＝0.125)在扫描方向(在该方向，场范围(field extent)很小)上设定，而惯用的1∶4成像比例(|β|＝0.25)垂直于扫描方向(交叉扫描方向)作用，则如此不会在掩模处引入特别大角度，而是确保相较于在两个方向上具有|β|＝0.25的常规非变形投射镜头，场大小仅被减半而非被减四分之一。而且，还是可以选择以较大掩模母版实现全场(full field)。

投射曝光设备一般包含操纵系统，其具有使得可以控制单元的控制信号为基础以限定方式改变系统的成像特性的大量操纵器(manipulator)。在此种情况下，“操纵器”一词尤其是指设计用于以对应控制信号为基础主动影响单独光学元件或光学元件的组的光机械装置，从而改变在投射射束路径中的前述元件或组的光学效应。通常，操纵器还为了例如位移、倾斜和/或变形掩模和/或基板而提供。一般来说，操纵器设定为使得度量上检测的成像像差可以针对性方式减小。