具有暗化光瞳的大孔径物镜制造技术

本发明专利技术涉及一种物镜，尤指一种特别在波长≤１９３ｎｍ中使用的微光刻投影物镜，包括有：第一局部物镜（１００），具有至少一个镜体，其中镜体（Ｓ１）不具有能由光束穿过的孔；第二局部物镜（２００），具有至少一个主凹面镜（ＳＫ１）和副凹面镜（ＳＫ２），其中主凹面镜（ＳＫ１）和副凹面镜（ＳＫ２）都具有能由光束穿过的孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种物镜，特别是一种投影物镜，尤指一种微光刻投影物镜。根据本发 明的物镜也适用于显微镜或在检查系统中使用。该物镜可用在所有的波长范围内，也就是 可用于> 193nm的波长。 一种特别优选的，但并不仅限于此的使用范围是，应用作为微光刻 投影物镜装置中的微光刻投影物镜，尤其用于《193nm的波长。
技术介绍
通常，有三个不同种类的投影物镜，即所谓的折射物镜、反射物镜及折反物镜。折 射物镜使用折射元件，例如透镜元件，以使得光线从物面成像到像面中。反射物镜使用反射 元件，例如镜体元件，以使得光线从物面成像到像面中，而折反物镜不仅使用折射元件也使 用反射元件，以使得光线从物面成像到像面中。 在大孔径投影物镜中，特别是对于超紫外光刻技术而言，在大孔径投影物镜的至 少一些镜体上出现了大的入射角。大的入射角会导致过度的反射损失，并且造成了 s偏振 光和P偏振光的相位差不能矫正或难以矫正。尤其是在微光刻投影物镜的大孔径的部位出 现了大的入射角或通过镜体出现非常大的入射角波动。 对此需加以说明的是，在根据现有技术的系统中，最后两个镜体的几何上的设置 基本上是根据聚焦远心的要求来规定的。 在由US 5， 686， 728公开的系统中，对于光路中像侧的最后两个镜体提出了一种 由凸面镜和凹面镜构成的组合。通过这样的凸面镜与凹面镜的镜体组合虽能满足像侧的聚 焦远心的要求，然而光路中的倒数第二的镜体上的入射角、特别是入射角波动还是非常大。 在本申请中，将一个区域的，例如在一个镜体上的物面中的环形区域的中心区域 点的主光线的入射角看作为在一个镜体上的入射角的大小的一个特征数值。该数值也以 Ock表示。例如在EP1434093中公开的那样，如果过渡图像(ZWlschenbild)位于镜体的物 理地点上，该镜体最接近于像面(bildebene)而设置，那么能够实现像侧(bildseitig)的 NA = 0. 5的孔径，然而，入射角在这种系统中是如此的大，以至于在倒数第二个镜体上，从 物面到像面的光路中较高的光损失是无法避免的。4 为了克服这个缺点，例如US 6， 750， 948 B2提出了一种縮微光刻-投影系统，在该 系统中至少一个镜体具有一个孔，从而发生了光瞳的暗化。 在US 6， 750， 948中描述的系统中，人们需容忍光瞳的遮蔽，以使在物镜的大孔径 部分中，特别是在光路中倒数第二的镜体上不出现入射角。 然而，在US 6， 750， 948中所述系统的缺点是工作距离十分的小，该工作距离包括倒数第二镜体的最终镜体厚度最大仅为12mm。 这种小的工作距离尤其会对镜体的刚性造成问题。 但在根据US 6， 750， 948的系统中，工作距离不能加大，因为 一 旦加大工 作距离，则通过光路中倒数第二镜体的小的镜面直径将会急剧地提高光瞳暗化 (Pupillenobskuration)。 US 2004/0114217示出了具有像侧的很大孔径的暗化系统。 该系统的缺点在于，第一局部物镜的镜体按照US2004/0114217是穿孔的镜体，也 就是带有孔的镜体。 在第一局部物镜中具有穿孔的镜体的系统的缺点在于，其不适用于例如EUV-光 刻中所需的较大区域，因为所有的镜体都靠近光瞳设置，因此不能够校正取决于区域的成 像偏差，如聚焦远心和扭曲。 所有在现有技术公开的系统的另一个缺点是，不适用于具有足够反射性及角带宽 度小于50nm的结构的分辨率。 所有
技术介绍
公开的物镜，尤其是应用在縮微光刻的投影系统中时的另一个缺点 是，必须应用不同的玻璃种类或相对窄带的，并因此很昂贵的激光器来校正彩色成像误差 或者使之最小化。 宽带光源，例如发光二极管(所谓的LEDs)也被开发用于UV区，将产生如此强烈 的彩色像差，因此它作为光源不能应用到传统的、折射光刻系统中。发光二极管，所谓的蓝 色，特别是UV区中的LEDs发出例如365nm、280nm或227nm的波长。该发光二极管的带宽 为+/-20咖和+/-50!1111之间。光输出功率的数值小于等于100mW。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，克服现有技术中的缺点。 特别地提出了一种大孔径物镜，尤其是一种投影物镜，其特征在于， 一方面具有小 的入射角，另一方面，在特别优选的实施例中规定了一种物理学上最接近于像面设置的镜 体的足够的工作距离。优选地设置有像侧的聚焦远心的光线导向。 在本专利技术的另外一个、第二个方面尤其也提出了一种系统，利用该系统可以分辨 小于50nm的结构。这尤其适用于，以《193nm、特别是《157nm、更优选是《100nm的波长 来工作的系统。 在本专利技术的另外一个、第三个方面尤其也提出了一种系统，其可以使用宽带的光源(例如LEDs)，或者其可以使用不同的、分离的例如633nm和248nm的光波长。 根据本专利技术的微光刻投影物镜优选地划分为具有至少一个镜体的第一局部物镜和具有至少二个其它第二镜体的第二局部物镜。 前述的任务在本专利技术的第一个方面通过一种物镜，特别是一种微光刻投影物镜来实现，该物镜包括有第一局部物镜，它具有至少一个镜体；还包括第二局部物镜，它具有主 凹面镜和副凹面镜，其中第一局部物镜的镜体不具有由光束穿过的孔，该光束从物侧到像 侧穿过投影物镜。根据本专利技术，第二局部物镜的至少两个镜体具有由光束的穿孔，这些镜体 设计为凹面镜，即设计为主凹面镜和副凹面镜。在本申请中，镜体应始终理解为镜面表面 的光学地使用的区域。该光学地使用的区域是指光束射到的区域，该光束从物面到像面穿 过物镜。由于第二个局部物镜的两个镜体设计为凹面镜，因此可以使主凹面镜与像面具有 一个距离，其大于12mm，特别是大于15mm。 主凹面镜至像面的这样大的距离可以一方面实现待照明的物体，例如晶片能够在 像面中方便地搬动操纵，但另一方面也实现了具有足够镜体厚度的镜体的设计方案，这又 提高了镜体的稳定性，这是因为镜体和像面之间具有足够的结构空间。主凹面镜至像面的 距离应理解为主凹面镜的镜面的顶点至像面的距离。 该距离特别优选地为大于12mm、特别是大于15mm、特别优选地大于30mm、尤其大 于60mm。 通过根据投影物镜的主凹面镜的光瞳的暗化，该投影物镜具有用于由光束的孔， 该光束穿过投影物镜，因此能够使得投影系统具有像侧的数值孔径NA，NA > 0. 4、优选NA > 0. 5、更优选NA > 0. 6、特别优选地NA > 0. 7。 对于具有波长^ 157nm的VUV投影物镜、DUV投影物镜及UV投影物镜，主凹面镜 可以设计为Mangin镜。在Mangin镜中，入射光束穿过透镜材料，例如波长为157nm的CaF2 或者波长193nm的Si02，并且反射到透镜的背面，该透镜可以具有反射涂层。通过这种方式 能够形成很厚进而稳定的镜体，该镜体仅至像面仅有很小的距离，在该距离中设置有待照 明的物体。 在本专利技术的一个特别优选的实施例中，第一局部物镜的至少一个镜体具有反射的 表面，光束投射到该表面上，该光束从物面到像面穿过微光刻投影物镜，并且反射的表面构 成第一外轴的扇形段。 根据本专利技术的物镜，特别是微光刻投影物镜具有对称轴线，该对称轴线也称为光 学轴线。在一种优选的实施例中，镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种优选用于波长≤１９３ｎｍ、特别优选用于≤１００ｎｍ的微光刻投影物镜，其包括：物面（１０）；像面（２０）；第一局部镜体组（３００．１），具有至少一个第一镜体和第二镜体；并且第二局部镜体组（２００．１），具有至少一个第三镜体（１０２０）和第四镜体（１０３０），其中所述投影物镜的过渡图像（２２）在所述第一局部镜体组（３００．１）的第一镜体（１０００）和所述第二局部镜体组（２００．１）的第四镜体（１０３０）之间的光路中形成，其中所述第三镜体（１０２０）在从所述物面（１０）到所述像面（２０）的光路中是倒数第二个镜体，并且所述第三镜体是凹面镜，所述第一镜体、所述第二镜体、所述第三镜体和所述第四镜体具有开口，所述第一镜体具有第一镜体直径ｄ↓［２］，所述第四镜体（１０３０）具有第二镜体直径ｄ↓［１］，所述过渡图像具有到所述第四镜体的第一表面的第一距离ｚ↓［１］，光线射到所述第一表面上，以及具有到所述第一镜体的表面的第二距离ｚ↓［２］，光线射到第一镜体的表面上，并且所述过渡图像的位置符合以下关系式：ｄ１／ｄ２≈ｚ１／ｚ２。

【技术特征摘要】
DE 2004-12-23 102004063313.4;DE 2005-9-5 102005042一种优选用于波长≤193nm、特别优选用于≤100nm的微光刻投影物镜，其包括物面(10)；像面(20)；第一局部镜体组(300.1)，具有至少一个第一镜体和第二镜体；并且第二局部镜体组(200.1)，具有至少一个第三镜体(1020)和第四镜体(1030)，其中所述投影物镜的过渡图像(22)在所述第一局部镜体组(300.1)的第一镜体(1000)和所述第二局部镜体组(200.1)的第四镜体(1030)之间的光路中形成，其中所述第三镜体(1020)在从所述物面(10)到所述像面(20)的光路中是倒数第二个镜体，并且所述第三镜体是凹面镜，所述第一镜体、所述第二镜体、所述第三镜体和所述第四镜体具有开口，所述第一镜体具有第一镜体直径d2，所述第四镜体(1030)具有第二镜体直径d1，所述过渡图像具有到所述第四镜体的第一表面的第一距离z1，光线射到所述第一表面上，以及具有到所述第一镜体的表面的第二距离z2，光线射到第一镜体的表面上，并且所述过渡图像的位置符合以下关系式 <mrow><mfrac> <mrow><mi>d</mi><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>d</mi><mn>2</mn> </mrow></mfrac><mo>&ap;</mo><mfrac> <mrow><mi>z</mi><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>z</mi><mn>2</mn> </mrow></mfrac> </mrow>2. —种优选用于波长《193nm、特别优选用于《100nm的微光刻投影物镜，其包 括第一局部镜体组(300. 1)，具有至少一个第一镜体和第二镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯于尔根曼，戴维谢弗，威廉乌尔里希，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]