照明光学部件、照明系统、投射曝光设备及组件制造方法
【专利说明】
[00011 本申请是申请日为2010年12月3日、申请号为201080063805.0(国际申请号为PCT/ EP2010/068782 )、发明名称为"成像光学部件"的发明专利申请的分案申请。
[0002] 通过引用将美国临时申请US 61/286,066的内容合并于此。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于光刻投射曝光的照明光学部件，包含该类型成像光学部件和该类 型照明光学部件的照明系统，包含该类型照明系统的投射曝光设备，依靠该类型投射曝光 设备的微结构和纳米结构组件的制造方法，以及根据该类型方法制造的微结构和纳米结构 组件。
【背景技术】
[0004] 从US 2009/0073392 A1，从US 2008/0170310 A1，以及从US 6 894 834 B2已知投 射曝光设备。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个方面涉及成像光学部件，其允许以高成像质量成像反射式物体。
[0006] 根据本发明，已发现小于3°的物场点的主光线角度导致反射式物体上的遮挡效应 (shading effect)的减少或完全避免。物场点的主光线被定义为在各个物场点和成像光学 部件的光瞳中心之间的连线，即使例如由于光瞳遮蔽(obscuration)而没有实际成像光线 能够沿着主光线通过成像光学部件。位于整个物场的至少一半的范围中的物场点的主光线 角度可小于3°。所有物场点的主光线角度也可小于3°。本发明的主光线角度可小于2°，可小 于1°，并且特别地可为〇°。因此可避免在具有6°或8°的主光线角度的传统系统中出现的不 希望有的遮挡问题。从而产生允许以有利的小CD(临界尺寸)变化成像反射式物体的成像光 学部件。具有本发明主光线角度的大孔径成像光学系统中的物方成像光线的最大反射角度 尽可能小，结果遮挡问题被最小化。本发明的成像光学部件被设计用于无分束器(beam-splitter-free) 成像。 在成像光路中 ，因此没有如在特定现有技术照明 系统中 （例如在根据 US 6，894，834B2的图6的照明中）使用的、用于親合(coup 1 e in)照明光以及用于通过成像 光的分束器。在满足以下条件的情况下设置本发明的近场反射镜M:
[0007] P(M)=D(SA)/(D(SA)+D(CR)) <0.9
[0008] 该方程式中，D(SA)为自物场点发出的光线束在反射镜Μ处的子孔径直径，而D(CR) 为由成像光学部件成像的有效物场的主光线在反射镜Μ的表面上的最大距离，其在光学系 统的参考平面中测量。参考平面可为成像光学部件的对称平面或子午面。参数Ρ(Μ)的定义 与W0 2009/024 164 Α1中说明的参数Ρ(Μ)-致。
[0009] 在场平面中，Ρ(Μ)为0。在光瞳面中，Ρ(Μ)为1。
[0010] 在US 6 894 834 Β2的实施例中，对于所有反射镜，Ρ(Μ)大于0.9。
[0011]成像光学部件的至少一个反射镜可具有不大于〇. 8，不大于0.7，不大于0.65或者 甚至不大于0.61的P(M)值。若干反射镜也可具有小于0.9，小于0.8或者甚至小于0.7的P(M) 值。
[0012]该类型的近场反射镜可用于校正像差。特别是在扩张的（extended)场中，近场反 射镜允许在整个扩张的场上校正像差。特别地，通过近场反射镜可执行远心校正。成像光学 部件的成像比例，特别是从物场到像场的成像的缩小比例，可为2x，3x或者甚至4x。成像比 例可绝对小于8x。在像场附近的数值孔径的为限定的情况下，充分小的成像比例导致物场 附近相应较大的数值孔径，并且在限定的像场尺寸情况下导致相应较小的物场。这可用于 减小遮蔽，以及特别是用于减少成像光学部件的反射镜中的通孔的宽度。
[0013] 成像光学部件可具有绝对小于8x，小于6x，小于5x，小于4x，小于3x以及可为2x的 缩小比。绝对小的成像比例使成像光学部件中的光束的引导更容易。成像光学部件的像场 的尺寸可大于1mm2,并且可特别地大于1_ X 5mm，可大于5_ X 5mm，以及可特别地为10_ X 10mm或20mm x20mm。若成像光学部件用于光刻目的，这保证了高生产能力（throughput)。 若成像光学部件用于光刻掩模或被曝光的晶片的检测，则上述"像场"用作掩模上或晶片上 要被检测的场。在成像光学系统用于检测目的的该附加应用领域中，上述像场因此是检测 物场。
[0014] 根据另一方面，该成像光学部件的第一个反射镜可为第一遮蔽反射镜组的一部 分;第二反射镜的通孔可用于耦合照明光。同样地，物场和像场之间的成像光路中的最后反 射镜可具有用于成像光线通过的通孔。成像光路中的最后反射镜从而可为另一遮蔽反射镜 组的一部分，其可导致成像光学部件的像方的大数值孔径。具有连续的或封闭的（换句话 说，未提供通孔的)反射表面的成像光学部件的反射镜允许校正成像光学部件的远心误差。 至少一个设有连续反射表面的该类型的反射镜可布置在近场，并且特别是布置在成像光学 部件的中间像平面的区域中。成像光学部件可被设置有第一遮蔽反射镜组和将成像光成像 至像场中的第二遮蔽反射镜组，并且没有其他的遮蔽反射镜组位于二者之间。设有用于成 像光线的反射的封闭反射表面的至少一个反射镜可具有如上限定的参数P(M)，该参数P(M) 可不大于0.9,不到于0.8,不大于0.7,不大于0.65,并且甚至可为仅0.61。该类型的近场反 射镜的优点与上述一致。
[0015] 根据另一方面，仅采用+/-1衍射级和/或更高衍射级用于成像。
[0016]仅采用+/-1衍射级和/或更高衍射级的成像光，允许将产生零级衍射的区域用于 耦合照明光线。采用至少+/-1衍射级以及甚至更高衍射级（如果必须的话），由于未采用零 级衍射，产生具有良好对比度的图像。特别地，这适用于仅+/-1衍射级用于成像。
[0017] 特别地，当本发明的成像光学系统被安装在光瞳-遮蔽光学系统中时，本发明的成 像光学系统可特别地具有通孔(through-opening或through-bore)。在包含该类型反射镜 的成像光学部件的光瞳面中，存在不是用来成像的成像光的光束的内部区域。在该区域中， 可布置照明光学部件的耦合反射镜。
[0018] 本发明的成像光学部件可包含上述成像光学系统的特征的组合。在与照明光学部 件(其中，照明光被以小入射角经由小照明数值孔径引导至反射式物体)合作的这种类型成 像光学部件中，达到分辨率极限，而不需要布置多极和/或使用最大可能程度倾斜的入射角 的照明，特别地不需要双极或四极照明。此外，对于要被成像的反射式物体上的不同的结构 布置，不需要在不同多极照明布置之间转换。反射式物体可暴露于静态照明，并且可使用至 少一个光阑照明和/或可使用变焦物镜照明。照明光学部件可被设计为没有特别的光瞳形 成组件。特别地，照明光学部件可被设计为没有分面反射镜(faceted mirror)。
[0019] 根据另一方面，所述物场和所述像场之间的成像光路中的第一个反射镜可以是凹 的，而所述物场和所述像场之间的成像光路中的第二个反射镜是可以是凸的。这种设计促 进了照射到反射式物体上的照明光以很低的能量加权入射角耦合。
[0020] 本发明的目的是提供用于光刻投射曝光的照明光学部件，其为了获得高质量图像 而确保反射式物体的照明。
[0021] 根据本发明，该目的通过用于光刻投射曝光的照明光学装置来实现，该照明光学 部件用于具有小于193nm的波长的照明光的光束从辐射源向物平面中的物场中的物体的无 分束器引导，所述物体对于所述照明光是反射式的，其特征在于其被设计为使得对于所述 物场的至少一个点，所述照明光的光束至所述物场的能量加权光线的入射方向与所述物平 面的法线构成小于3°的角度。
[0022] 本发明的能量加权或中心光线的入射方向对于物场的至少一点，可以大约0°的入 射角为中心。此时，照明光线以低入射角照射到反射式物体上，使得避免了在成像期间发生 的遮挡问题。获得的优势与以上关于本发明的成像光学系统说明的一致。能量加权光线的 入射方向和物平面的法线之间的角度可小于2°，小于1°，以及可正好为0°。照明光线束的其 他能量加权光线可具有较大的入射角。照明光的光束的引导可始于首先近似平行于物场下 游的成像光线的引导的方向、或近似垂直于物场下游的成像光线的引导的方向，若垂直地 引导成像光线，则上述