照明光学部件与投射曝光设备的制作方法

专利名称：照明光学部件与投射曝光设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序所述的照明光学部件。本发明还涉及包括 该类型照明光学部件的照明系统、包括该类型照明系统的投射曝光设备、使用该类型投射 曝光设备生产结构化元件的方法以及根据该方法生产的元件。
背景技术：
可以从EP 0，940，722A2和那里所引用的文献中获知开头所命名的类型的照明光 学部件。在这些文献中，在物镜组中提供了可移位透镜组，用于影响物镜组的光学像差并用 于影响物场中有用光的强度分布。DE 10，2006，025，025公开了一种包括聚光器(condenser)组和物镜组的照明光 学部件。所述物镜组包括可移位光学元件。US 6，560，044B2公开了一种包括聚光器组和物镜组的照明光学部件，其中，聚光 器组包括可移位光学元件。US 6，127，095A描述了一种包括聚光器组的照明光学部件，所述聚光器组包括沿 着光轴可移位、相对光轴可倾斜的光学元件。

发明内容
本发明的目的在于开发一种在物场照明的照明参数上施加补偿效果的开头所命 名的类型的照明光学部件，所述照明参数特别依赖于照明设置，换句话说，照明角度分布。根据本发明通过具有权利要求1所陈述的特征的照明光学部件实现该目的。根据本发明已发现，可移位用于补偿的一对光学元件允许优化特定照明参数，而 其它照明参数可能被限定于预定的范围内，所述一对光学元件中的一个属于聚光器组，另 一个属于物镜组。这允许对照明参数改变的补偿，照明参数的改变由照明光学部件的元件 生产过程中的变化或由寿命或偏移效应所引起。通过该元件对的补偿移位而改变照明参数 也可以对补偿由于照明角分布的改变(即，照明设置的改变)所引起的参数改变有用。同 样地，这还允许对由于照明光的偏振改变或要被曝光的物场的尺寸的改变引起的照明参数 的改变补偿。此外，还可以想象，使用该补偿元件对作为设计的手段，以便确保特定照明参 数的苛求容限不被超过。该元件对的补偿移位可以特别地对远心(telecentricity)的值 以及对照明光来自各种照明方向的部分之间的平衡具有影响。根据权利要求2的移位驱动确保自动的补偿移位。根据权利要求3的移位能力特别地允许对远心的补偿。这可以影响能量远心，即， 相对于子午面彼此相对并照明一场点的边缘光线之间的强度关系；也可以影响几何远心， 即，照明一场点的整个辐射子光束的倾斜。根据权利要求4的移位路径简化了移位驱动的构造，并且令人惊讶地发现在许多 实际应用中都足以补偿移位。同样地，500 μ m范围内的移位路径发现对特定安排特别有益。 该移位路径可以在300 μ m的范围内。
根据权利要求5的定位准确性特别好地适合于关于补偿元件的移位的要求。优选 好于15 μ m的定位精度。根据权利要求6的偏心(decentering)移位特别地允许使照明的角度参数适合于 要被照明的物场的尺寸或位置。对于权利要求4和5的以上解释相应地应用到根据权利要求7和8的实施例中。 对于特定安排，100 μ m范围内的偏心移位路径发现也足够。该偏心移位路径可以在200 μ m 的范围内。对于特定应用，对于偏心移位路径优选例如高达至少5 μ m的定位精度。根据权利要求9的倾斜移位可以在许多情况下用作偏心移位的替代。关于权利要求4和5的以上解释相应地应用到根据权利要求10和11的实施例中。 倾斜移位驱动可以具有5分的角度范围内的倾斜移位路径。该倾斜移位驱动可以具有好于 0. 25分的角度的定位精度。对根据权利要求12和13的可移位元件的元件选择导致对所选择的照明参数的补 偿特别敏感的元件。对根据权利要求14和15的可移位元件的焦距/屈光力的选择也是如此。聚光器 组的可移位元件可以具有小于400mm的焦距绝对值。物镜组件的可移位元件可以具有小于 400mm的焦距绝对值。根据权利要求16的聚光器组的可移位元件的数量或根据权利要求17的物镜组的 可移位元件的数量发现对于大多数优化要求都足够。作为通用规则，在聚光器组给定数量 的光束引导元件中，至少六分之一但不超过六分之二数量的元件可以是可移位的。在物镜 组给定数量的元件中，至少九分之一但通常不超过九分之二的元件可以是可移位的。根据权利要求18的照明系统的优点对应于以上对于照明光学部件所描述的优 点ο根据权利要求19的调节装置特别地提供了照明设置的自动调节。该调节装置优 选地通过信号连接到补偿移位驱动的控制装置，以确保在改变照明设置后照明光学部件的 可移位元件的补偿移位可自动进行。根据权利要求20的投射曝光设备的优点对应于以上对于照明系统所描述的优 点。对于根据权利要求21的生产方法和根据权利要求22的结构化元件也是如此。


下文将通过附图更详细地解释本发明的实施例，其中图1示出了穿过用于微光刻的投射曝光设备的主要光学组的示意性子午面；图2示出了根据图1的投射曝光设备的照明光学部件的两个主要光学组的更细节 的视图；图3示出了将不同照明设置移位补偿之前的远心值表示为物场高度的函数的图；图4示出了表示照明设置补偿移位之后的远心值的类似图3的图；图5示出了一共十个图，这些图表示由补偿移位引起的、作为相对于场高的泽尔 尼克多项式展开的波前变化的场梯度；图6至8示出了不同场点处，由补偿移位引起的波前变化；图9至11示出了在图6至图8的场点处，由补偿移位引起的光瞳像差；
图12至14示出了在图6至图8的场点处，由补偿移位引起的光瞳强度变化；图15示出了对于各种环形照明设置的图，该图表示由于补偿移位导致的几何χ远 心对场高的依赖；图16示出了类似图15的、对于各种环形照明设置的图，该图表示由于补偿移位导 致的均勻度对场高的依赖；图17示出了类似图15的、对于各种环形照明设置的图，该图表示由于补偿移位导 致的X极平衡对场高的依赖；图18示出了类似图15的、对于各种环形照明设置的图，该图表示由于补偿移位导 致的椭圆率对场高的依赖；图19示出了对于各种χ双极照明设置的图，该图表示由于补偿移位导致的几何χ 远心对场高的依赖；图20示出了类似图15的、对于各种χ双极照明设置的图，该图表示由于补偿移位 导致的均勻度对场高的依赖；图21示出了类似图15的、对于各种χ双极照明设置的图，该图表示由于补偿移位 导致的X极平衡对场高的依赖；图22示出了类似图15的、对于各种χ双极照明设置的图，该图表示由于补偿移位 导致的总远心对场高的依赖；图23至图26示出了穿过照明光学部件的光路的示意性剖面图，该剖面与具有不 同地调整的照明设置的光瞳平面在一水平上。图27示出了投射曝光设备的照明光学部件的光瞳的示意图，所述光瞳包括用于 定义X极平衡的子区域。
具体实施例方式图1示出了穿过投射曝光设备1的主要光学组的示意性子午面。在该示意性图示 中，主要光学组是折射光学元件。然而，该主要光学组也可以是衍射或反射元件或光学元件 的折射/衍射/反射的组合或子组合。下文将使用xyz坐标系统辅助对位置关系的描述。在图1中，χ轴在垂直于制图 平面的方向上延伸到制图平面内。Y轴在图1中向上延伸。Z轴延伸到图1的右侧并且平 行于投射曝光设备1的光轴2。如果需要，光轴2还可以被折转多次。投射曝光设备1具有辐射源3，该辐射源3分别产生具有照明辐射光束或成像辐 射光束的形状的有用光4。有用光4具有在深紫外(DUV)范围内的波长，例如，在IOOnm和 20nm的范围内。可选地，有用光4的波长还可以在超紫外(EUV)范围内，特别地在5nm和 30nm之间。投射曝光设备1的照明光学部件5将有用光4从辐射源3引导至投射曝光设备1 的物平面6。在物平面6中安排了具有掩模母版7的形式的物，该物将被通过该投射曝光设 备1成像。掩模母版7由图1中的虚线示出。掩模母版7被支撑在支撑装置上(未示出)， 该支撑装置被配置来用于被控制的扫描移位或逐步(gradual)移位。照明光学部件5的第一主要光学组是形成光瞳的光学部件8。所述光瞳形成光学 部件8用于在下游光瞳平面9中产生有用光4的规定强度分布。此外，光瞳形成光学部件8担当用于定义各种照明设置的调节装置。例如配备可移位的光学元件或可互换的光阑的 类似调节装置被本领域的技术人员所公知。光瞳形成光学部件8将辐射源3成像到光瞳平 面9上，从而获得多个二次(secondary)光源。光瞳形成光学部件8可以附加地具有场形 成功能。光瞳形成光学部件8可以配备面(facet)元件、蜂窝(honeycomb)元件和/或衍 射光学元件。光瞳平面9与投射曝光设备1的投射物镜11的另一光瞳平面10光学共轭。 投射物镜11被安排在照明光学部件5的下游在物平面6和像平面12之间。安排在像平面 12中的是晶片13，该晶片13由虚线在图1中示出。晶片13被支撑在支撑装置上(未示 出)，该支撑装置被配置来用于控制的扫描移位或逐步移位。投射物镜11被用来将物平面 6中的物场14成像到像平面12中的像场14a上。照明光学部件5的另一主要光学组是场透镜组15，场透镜组15被安排在光瞳形成 光学部件8之后的光瞳平面9的下游。场透镜组15的下游安排了与物平面6共轭的中间 像平面16。因此，场透镜组15是聚光器组。光阑17被安置在中间像平面16上用于限定 物场14的边界。光阑17也被称为REMA(用于掩膜掩模母版7的掩模母版掩膜系统)的光 阑。中间像平面16通过物镜组18成像到物平面6上，物镜组18也被称为REMA透镜 组。物镜组18是照明光学部件的另一主要光学组。图2示出了场透镜组和REMA透镜组18的更细节的视图。场透镜组15 —共包括 六个透镜，它们根据有用光4穿过场透镜组15的光路方向顺次被安排，并依次被称为FLGl、 FLG2、FLG3、FLG4、FLG5和FLG6。透镜FLG5和FLG6形成替换新月形透镜的一对透镜。散射板20被安排在光瞳平面9和透镜FLGl之间。REMA透镜组18 —共包括九个透镜，它们根据有用光线4的光路方向在下文被依 次称为 REMA1、REMA2、REMA3、REMA4、REMA5、REMA6、REMA7、REMA8 和 REMA9。透镜 REMAl 和 REMA2形成替换新月形透镜的一对透镜。另一光瞳平面19被安排在透镜REMA6和REMA7之间。带有掩模母版7的物平面6 被安排在REMA透镜组18的透镜REMA9的下游，当在光线的方向观看时，透镜REMA9是REMA 透镜组18的最后一个透镜。下面的表格示出了根据图2的光学组件(即场透镜组15和REMA透镜组18)的设 计数据。第一表格的第一列示出了场透镜组15的光学表面，接着是REMA透镜组18的光学 表面，这些光学表面从左至右编号。下文将通过所选择的表面更详细地解释这一点。“表面 1”是光瞳平面9。“表面2和3”是散射板20的入射和出射表面。“表面4和5”是透镜FLGl 的入射和出射表面。“表面8和9”是透镜FLG3的入射和出射表面。“表面10和11”是透 镜FLG4的入射和出射表面。“表面12和13”是透镜FLG5的入射和出射表面。“表面16和 17”是中间像平面16上游的灰色滤波器的入射和出射表面。“表面18”是中间像平面16。 “表面20和21”是透镜REMAl的入射和出射表面。“表面22和23”是透镜REMA2的入射和 出射表面。“表面34和35”是透镜REMA7的入射和出射表面。“表面40和41”是透镜REMA9的入射和出射表面。“表面43”是掩模母版7的的 入射表面。“表面44”是掩模母版7的出射表面，其与物平面6—致。列“半径”包含光学 表面的曲率半径。跟随了缩写AS的半径值指示相关的光学表面是非球面。列“厚度”包含 光学表面与紧跟其后的光学表面之间的距离。
列“玻璃”提供关于所使用的透镜材料以及关于包括在光学部件之间的清洁 (purge)气体的信息。该清洁气体是大气压下的氮气。列“折射率”包含透镜材料和清洁气体在设计光波长193. 38nm处的折射率。列“半 直径”包含光学部件的自由半直径。
透镜FLG5的出射表面(“表面7”)、透镜FLG2的入射表面(“表面12”)、透镜 REMA2的出射表面(“表面23”)、透镜REMA5的入射表面(“表面28”)、透镜REMA7的入射 表面(“表面34”)以及透镜REMA8的出射表面(“表面39”)是根据以下非球面公式的非 球面p(h) = [((l/r)h2)/(+SQRT(l-(l+K) (1/r) 2h2)) ]+Cl · h4+C2 · h6+... 1/r 是非球面 的顶点处的表面的曲率。h是非球面的光学表面上的点距光学表面的旋转对称轴(S卩，在ζ 方向延伸的光轴)的距离。P(h)(弧矢高度)是特定点相对于光学非球面的顶点的ζ轴距 离，所述特定点位于距旋转对称轴的h (h2 = x2+y2)的距离处，所述顶点是光学表面上h = 0 的点。系数C3下列等等是从h8开始的h的进一步的偶指数的系数。以下表格示出系数K以及Cl至C9，它们需要被代入上面的非球面公式中，以获得 各个非球面光学表面。非球面常量
表面第28号K-1. 3933Cl9. 49026003e-009C2-3.04824020e-013C35.20968102e-017C4-1.43839696e-021C50.00000000e+000C60.00000000e+000C70.00000000e+000C80.00000000e+000C9 0.00000000e+000
表面第34号 图2示出了成像光向两个场点(即，中心物场点21 (χ = 0)和在物场14边缘的物 场点22)移动的光路。中心物场点21被安排在光轴22穿过物平面6的穿透点。光轴2与 分配给中心物场点21的主光线方向一致。与光轴2 —起，中心物场点21的照明光路由两 个边缘光线23、24表征，边缘光线23、24同时表示中心物场点21的最大照明角，并也被称 为彗差(coma)光线。这两个边缘光线23、24的强度关系是在物场14中照明的能量远心的 量度。在边缘处的物场点22的照明光路由主光线25和两个边缘光线26、27表征，主光线 25在光瞳平面9、19中穿过物镜孔径的中心，边缘光线26、27表示在边缘处的物场点22的 最大照明角。如图2中所示意性描述的，透镜FLG4被机械地连接到移位驱动28上。移位驱动 28能使透镜FLG4沿着光轴(即，ζ方向)(双头箭头19)以及垂直与光轴2 (双头箭头30) 移位。然而，透镜FLG4不仅可以在χ方向移位，如由双头箭头30所指示，而且可以在y方 向移位。此外，移位驱动28还能使透镜FLG4关于透镜的重心倾斜，即，关于与XZ平面垂直 的轴(双头箭头31)倾斜，并且也关于穿过透镜的重心并垂直于yz平面的轴倾斜。通过移 位驱动28，透镜FLG4可线性平移移位，并且可以以两个自由度倾斜。在移位驱动28的其它 实施例中，还可以考虑对于透镜FLG4的移位提供这些自由度的子组合。移位驱动28通过经由信号线32传输的信号连接到投射曝光设备1的中央控制装 置33上。透镜FLG5被机械地连接到移位驱动34上。如以上已经关于移位驱动28所解释 的，所述移位驱动34能使透镜FLG5以三个平移自由度以及两个倾斜自由度移位。在图2 中，相应的双头箭头具有相同的附图标记。移位驱动34依靠经由信号线35传输的信号，连 接到控制装置33上。透镜FLG3也可以配备相应的移位驱动。这一点未在图2中示出。透镜REMAl被机械地连接到移位驱动36上。如以上已经关于移位驱动28所解释 的，所述移位驱动36能使透镜REMAl以三个平移自由度以及两个倾斜自由度移位。在图2 中，相应的双头箭头具有相同的附图标记。移位驱动36依靠经由信号线37传输的信号，连 接到控制装置33上。透镜REMA2被机械地连接到移位驱动38上。如以上已经关于移位驱动28所解释 的，所述移位驱动38能使透镜REMA2以三个平移自由度以及两个倾斜自由度移位。在图2 中，相应的双头箭头具有相同的附图标记。移位驱动38依靠经由信号线39传输的信号，连 接到控制装置33上。移位驱动28、34、36、38在ζ方向上提供500μπι范围内的最大移位路径。通常， 300 μ m范围内移位路径就足够。在Z方向上的定位精度为15 μ m或更好。这种好于15 μ m 的定位精度确保在ζ方向上可以以最大15 μ m的偏差到达给定位置。移位驱动28、34、36、38在χ和y方向上提供了 200 μ m范围内的最大偏心移位路 径。通常100 μ m内的偏心移位路径就足够。在X方向和y方向上的定位精度为5μπι或更 好。
移位驱动28、34、36、38关于两个倾斜轴提供10分的角度范围内的最大倾斜移位 路径。通常5分的角度范围内的倾斜移位路径就足够。就倾斜移动而言，移位驱动28、34、 36,38具有0. 25分的角度或更好的定位精度。两个边缘光线23、24限定了属于中心物场点21的中心辐射子光束40。边缘光线 26和27限定了属于边缘物场点22的边缘处的辐射子光束41。在透镜FLG3中，根据图2的子午面，两个辐射子光束40、41重叠不超过70%。在透镜FLG4中，根据图2的子午面，两个辐射子光束40、41重叠不超过50%。在透镜FLG5中，根据图2的子午面，两个辐射子光束40、41重叠不超过40%。在透镜REMAl中，根据图2的子午面，两个辐射子光束40、41完全不重叠；换句话 说，两个辐射子光束40、41在透镜REMAl中完全彼此分离。在透镜REMA2中，根据图2的子午面，两个辐射子光束40、41重叠不超过15%。在透镜REMA3中，根据图2的子午面，两个辐射子光束40、41重叠不超过30%。透镜FLG4分别具有392mm的焦点宽度(focal width)或屈光力。透镜FLG5具有 448mm的屈光力。透镜REMAl具有_185mm的屈光力。透镜REMA2具有397_的屈光力。以下通过图3和图4分别描述场透镜组15中的一个透镜与REMA透镜组18的一个 透镜在ζ方向上(即，沿着光轴2)的移位对关于场高(即，关于物场14的χ方向)的照明 光学部件15的远心值的影响。中心物场点21被安排在场高χ = 0处，而边缘处的物场点 22被安排在图3和图4中的χ值的左手边缘处。一个来自场透镜组15以及另一来自REMA 透镜组18的两个ζ方向可移位的透镜可以选自下面的透镜对FLG4/REMA1、FLG4/REMA2、 FLG5/REMA1、FLG5/REMA2，它们分别可以通过移位驱动28、34、36、38中两个在ζ方向上移 位。通常，也可以通过在ζ方向上移位的另一对FLG/REMA透镜获得通过图3和图4解释的 对远心值的影响。图3和图4示出了对于三种不同的照明设置情况下的远心值。下面适用tGes= tx+tpb x。tx(以及对应的ty)如下定义在所曝光的物场的每个场点中定义了分配给该场点的光束的形心(centroid)光 线。该形心光线具有由该场点发射的光的子光束的能量权重(energy-weighted)的方向。 在理想情况下，每个场点的形心光线分别平行于由照明光学部件或投射光学部件定义的主 光线。分别从照明光学部件或投射光学部件的设计数据中获知主光线S0(U)的方向。场 点的主光线由该场点和投射光学部件的入瞳的中心之间连接线来定义。物平面6的物场中 的场点x，y处的形心光线的方向由下式获得 E (u，ν, χ, y)是在场点x，y处作为光瞳坐标u，ν的函数的能量分布，即作为通过
各个场点X，y看到的照明角的函数t
是光瞳坐标的单位矢量。
是点 X，y 被曝光的总能量。例如，中心物场点Xtl，Y0看到来自方向U、ν的部分辐射光束的辐射，方向U、ν个部分辐射光线穿过照明光学部件5的光瞳平面(例如，穿过光瞳平面19)时的穿透点定 义。在该照明设置中，仅在部分辐射光束的不同能量或强度分别合并而形成与主光线方向 平行的集成的形心光线方向的情况下，形心光线s才沿着主光线延伸。这只是理想情况。 在实际中，在形心光线方向 (χ，》与主光线方向So(XJ)之间存在偏差，这被称为远心误差 t(x,y):t(x,y) 二 y)-S0(χ,y)在投射曝光设备1的实际使用中，不是必须校正特定物场中的静态远心误差而是 必须校正在X = X0处的扫描积分远心误差。该远心误差由下式获得

结果，远心误差被校正，远心误差在扫描处理的过程中通过移动穿过物平面5中 的物场的掩模母版上的点(X，例如Xtl)被积分，其中，X远心误差(tx)和y远心误差(ty)之 间形成差别。y远心误差被定义为形心光线与主光线在垂直于扫描方向上的偏差。χ远心 误差被定义为形心光线与主光线在扫描方向上的偏差。、^是乂远心的极(pole)平衡部分，被定义为 其中，NA是有用光4的数值孔径。下文将通过图27描述pbx(即，χ极平衡)的定义。图27示出了照明光学部件5 的自由孔径的示意图，该自由孔径与光瞳平面(例如光瞳平面9)在一水平上，换句话说， 该图示出了照明光学部件5的光瞳。该光瞳可以被细分为光瞳的正χ值的半光瞳Xp。s以及 负χ值的半光瞳X卿。然后，在两个半光瞳Xpos和Xlreg中的有用光4的强度被积分，以获得 I (Xpos)和I (Xneg)。接着，由下式获得Pbx 图3示出了在补偿移位被执行之前作为场高度的函数的远心值曲线。具有最大幅度的远心值曲线42属于χ双极设置。图23示出了该类型的χ双极设 置的示意图。该图示出了穿过有用光的光路的剖面，该剖面与光瞳平面之一(例如光瞳平 面9)在一水平上。该剖面可以被细分为四个四分之一区域X+、Y+、XjPY_，依据该四分之一 区域向正χ方向、正y方向、负χ方向还是负y方向开口。在χ双极设置中，照明仅从两个 照明极的方向上发生，即从两个χ四分之一区域的方向上，而不是在最大照明角omax和最 小照明角Qmin之间。在产生远心值曲线42的χ双极的设置中，σ max等于0. 94乘以最大可得的照明角 Otl，而Omin等于0.79乘以0(1。当照明光学部件5未被ζ补偿时，当在正χ方向上观看时， 远心值曲线42在中心物场点21和安置在边缘上的物场点之间约半场高处具有+Imrad的 最大值。远心值曲线42关于场高χ = O点对称，并因此在物场点21和22之间的场高处具 有-Imrad的最小值。远心值曲线43属于y双极设置，在与图23类似的图24中示意性图示。在该y双极 设置中，照明也仅在最小照明角。min(0.79O(l)与最大照明角。max(0.94O(l)之间的y四分之一区域中发生。关于场高，远心值曲线43大致相对于远心值曲线42镜面对称；如果照明 光学部件5未被ζ补偿，则远心值曲线43在位于中心物场点21和边缘处的物场点22之间 的场高处具有0. Smrad的最大远心值，并且与远心值曲线42对比，该场高更接近于边缘处 的物场点22。同样地，远心值曲线43也关于场高χ = 0点对称，并且因此具有约-0. Smrad 的最小远心误差。远心值曲线44属于通过图25的示例示出的传统照明设置。在该设置中，照明光 学部件5在光瞳平面9中被均勻地填充至最大照明角0max，c。在产生远心至曲线44的传 统照明设置中，omax，c是0.93乘以0(|。从定性的角度，远心值曲线44的大致正弦形与χ 双极设置的远心值曲线42相似。在远心值曲线44中，在χ值获得约0. 3mrad的最大远心 值，与远心值曲线42相比，远心值曲线44移向更小χ值。远心值组44也关于场高χ = 0 点对称。由图4所示，就绝对最大值而言，一对TOL/REMA透镜(诸如FLG4/REMA1透镜对) 的ζ移位的组合效应能使远心值大大降低。由于ζ方向上的补偿移位，远心值曲线42已经变为带有约0. 4mrad的最大远心值 的远心值曲线42k。因此，与远心值曲线42相比，最大远心值已经降低了几乎2.5倍。远 心值曲线42k也关于场高χ = 0点对称。从非补偿的远心值曲线42通过加上远心值直线 42b获得远心值曲线42k，远心值直线42b与场高χ成正比，并在图3中由虚线示出。在y双极设置中，从远心值曲线43获得补偿的远心值曲线43k ；通过FLG/REMA透 镜对的ζ补偿之后，曲线43k具有略小于0. 4mrad的最大值，并且仍然关于场高χ = 0点对 称。因此，与远心值曲线43相比，远心值曲线43k的最大绝对远心值已降低了大于2倍。从 远心值曲线43通过加上远心值直线43b获得远心值曲线43k，远心值直线43b与场高χ成 正比，并在图3中由虚线示出。FLG/REMA透镜对在ζ方向上的补偿移位对远心值曲线44没有影响。当FLG/REMA透镜对是ζ操作时，远心值直线42b、43b是对远心的影响的量度。这 些透镜之一特别对线性X极平衡相当敏感，并因此特别对X双极的线性远心部分敏感。这 影响几何远心。FLG/REMA透镜对的ζ操作透镜中另一个对几何远心的特别线性部分相当敏 感，换句话说，其对y双极远心敏感。这影响χ极平衡。对FLG/REMA透镜对的FLG和REMA 透镜之一的ζ移位合适的移位路径分别允许χ双极远心或y双极远心的校正。因此，FLG/ REMA透镜对的最优ζ移位位置取决于各自的照明设置。下面是根据图3和图4的远心曲线的设置相关的行为的非常简化的描述。FLG/ REMA透镜对的ζ操作透镜之一的贡献是使得远心值具有相对于场高的正斜率，而这些透镜 的另一个的贡献是使得远心值具有相对于场高的负斜率。可以通过改变分别施加到FLG/ REMA透镜对的FLG和REMA透镜之一的ζ移位量而影响这两个贡献之间的关系，从而一方 面FLG透镜的特定可定义的ζ移位，和另一方面REMA透镜的特定可定义的ζ移位，确保绝 对远心值以优化方式被降低的为小的最大值，如通过图3和图4的比较所示，其中，远心值 曲线42的+/-Imrad的最大值已被降低到远心值曲线42k的略大于+/-0. 4的最大值。图5示出了在透镜FLG4被ζ移位300 μ m的情况下，如何影响泽尔尼克(Zernike) 多项式场梯度，泽尔尼克多项式用来描述各个场点的波前。泽尔尼克多项式Zl. . . Z19从数 学和光学文献中是公知的，例如，在边缘符号(Fringenotation)中。
图5示出了泽尔尼克多项式场梯度ZU Z2、Z4、Z5、Z7、Z9、Z10、Z12、Z14和Z19。 Z1、Z4和Z5的场梯度被ζ移位影响，从而产生关于场高χ = 0点对称的曲线，其中，该影响 对每个朝向正χ值的场梯度上升。然而，对于场梯度Z9和Z12，可以观察到带有小得多的绝 对值的类似的点对称行为。场梯度Z2和Z7产生向上开口的近似抛物线曲线。在透镜FLG4 的ζ移位之后，场梯度Z10、Z14和ZlO的曲线也关于χ = 0镜面对称，但仅具有小的绝对场 依赖性。场梯度Zl、Z4和Z9具有对分别由χ双极或y双极的独立照明极提供的强度之间 的平衡的影响。在χ双极照明中，可以通过在ζ方向上移位透镜FLG4影响来自照明方向X+ 和X-的强度关系。y双极照明设置也是如此。同样地，场梯度Z5和Z12也可以被分配给双极照明设置的极之间的强度关系的平 衡，因此，也可以通过在ζ方向上移位透镜FLG4来影响该强度关系。场梯度Z2、Z7和Z14被分配给一均勻度，S卩，场照明的均勻强度。因此，特别地，透 镜FLG4的ζ移位可以对是否以与场中心相同的强度照明场边缘具有影响。场梯度ZlO和Z19被分配给椭圆率的照明参数。在光被从所有四个四分之一区域 X+、Y+、X_和Υ_发射到物场14的照明设置中，Z移位可以例如对被从两个X四分之一区域发 射到场点的有用光强度与被从两个y四分之一区域发射到场点的强度之间的关系具有影 响。当透镜FLG4被在ζ方向上移位300 μ m时，特定场点的照明参数被影响，如将在下 文通过图6至14所解释的。图6至8示出ζ移位对击中物场14的三个不同场点的波前的影响。图6示出了 对击中中心物场点21的波前的影响；图8示出了对在正χ方向上观看的在边缘处的物场 点45 (见图2)的影响；以及，图7示出了对在物场点21和45之间物场点46 (见图2)的影 响。如所期望的，ζ移位对中心物场点具有旋转对称的效应。对物场点45的效应是(见图 8)轻微对称。图9至11示出了由透镜FLG4的移位引起的、对光瞳像差的影响。中心物场点(见 图9)仅受到最小程度的影响。物场点46被影响，从而在光瞳的右手边(根据图10)，有照 明方向主要在径向的偏离，这在图10中由箭头示出。在接近边缘的物场点45处，该影响甚 至被提高了几乎一个量级(见图11)。图12至14示出了由透镜FLG4的ζ移位引起的、对三个场点21、46和45的光瞳 强度的变化的影响。中心物场点(见图9)几乎一点都没有受到影响。物场点46(见图13) 被影响，从而在光瞳的右手边镰刀形的区域中在该整个光瞳上有强度提高。在靠近边缘的 物场点45也可以观察到该影响；然而，与物场点46相比较，其几乎被提高了一个量级。图15示出了，对于根据图25的各种传统设置以及对于环形设置，当透镜FLG4被 移位300 μ m时，如何在整个场高上影响几何X远心。与图23至图25类似的图26中示出 了环行设置的示例。通过具有最小的照明角Qmin与最大的照明角Omax的光瞳平面9环形 地照明物场点。图15示出了对于一共四个照明设置的几何χ远心(tx)，S卩，带有非常小的最大照 明角σ _，c = 0.2σ0的传统照明设置，填满照明光学部件5的整个光瞳的传统设置(σ max， C=Io0), σ min，a = 0· 65 以及 σ max，a = 0. 8 的环形设置以及 σ min，a = 0· 82 以及 σ max，a = 0. 97的环形照明设置。在最后所提的带有最大照明角的环形设置中，几何χ远心被透 镜FLG4的ζ移位影响最大。因为以上通过图6至14所述的边缘效应在该照明设置中最明 显，所以这一点非常明显。图16示出了对于与图15中所示相同的四个照明设置，均勻度U对场高的依赖。如下定义均勻度U: 在该示例中，带有大照明角的环形照明设置仍然被影响最大。图17示出，对于与图15中所示相同的四个照明设置，由四分之一区域Xp。s/Xneg发 射的强度的平衡(即，X极平衡pbx)对场高的依赖。这产生相对根据图15的几何X远心镜 面反转的曲线。椭圆率是用于确定物平面6中的物场的照明质量的另一参数。椭圆率的确定帮助 获得更精确的关于在投射光学部件11的整个入瞳上的能量或强度的分布的信息。因此，入 瞳被分为八个八分圆，在逆时针方向从O1至O8将它们标号，如数学实践中通用的手段，从而 八分圆Op O2被安置在第一四分之一区域。分别由入瞳的八分圆O1至O8提供的能量或强 度对照明一场点的贡献此后被分布称为能量或强度贡献I1至18。以下参量被称为HV (水平/垂直)_椭圆率 以下参量被称为ST-椭圆率 根据以上关于远心误差的描述，也可以对特定物场点Xtl，Y0或对扫描积分的照明 (χ = X0, y-积分)确定椭圆率。图18，再次关于根据图15的四个照明设置，示出椭圆率Ehv对场高的依赖。该依 赖非常小，并且相对于根据图16的均勻度依赖镜面反转。图19至图22 (与图15至图18相似)示出当透镜FLG4被移位300 μ m时，对几何 χ远心(图19)、均勻度U(X)(图20)、x极平衡pbx (图21)以及静态总远心tGes(图22)的 照明参数的影响；然而，这次观察到四个不同的X双极设置。在这四个X双极设置的第一个 中，照明在Omin = O与0 !￡ = 0.20(|之间发生；换句话说，通过四分之一区域1、1的尖 端上的两个部分发射光。这四个照明设置的第二个是使得四分之一区域X+、X-被完全照明。 这些照明设置的第三个是σ min = 0. 65 σ Q以及σ max = 0. 8 ο Q的χ双极照明。这些χ双极 照明设置的第四个显示了 σ min = 0. 82 ο Q以及σ max = 0.97 σ0的照明。当透镜FLG4被在ζ方向上移位时，最后所提的主要使用大的照明角的照明设置再 次具有对图19至22中所示的照明参数的最大影响。通过一对FLG/REMA透镜的移位补偿以通过测量仪器确定照明部件5的真实照明 状态开始。然后，将该真实照明状态与期望的照明状态比较。如果差别超过了给定的容限 值，则移位该对FLG/REMA透镜的透镜，以补偿真实照明状态与期望的照明状态之间的差 别。
上面已经解释了在移位补偿期间执行的ζ移位的影响。将一对FLG/REMA透镜偏心可以特别地具有对远心和极平衡的影响。特别地，在整 个光瞳平面上与在整个场平面上的照明分布可以被在X方向和/或在1方向上移位，这将 影响这些照明参数到相应的程度。FLG/REMA透镜之一的5分的角度的倾斜移位对照明参数具有与在χ方向和/或y 方向偏心移位100 μ m大致相同的影响。以下的FLG/REMA透镜对已经发现特别适用于补偿移位FLG4/REMA1与FLG5/ REMA2。通过投射曝光设备1，掩模母版7的至少一部分被成像到晶片13上的光敏层的区 域上，用于微结构或纳米结构元件的光刻生产。根据投射曝光设备1是扫描机还是步进机， 在y方向上以时间同步的方式连续地(扫描机)或逐步地(步进机)移位掩模母版7与晶 片13。照明光学部件的其它实施例(未示出)可以包括其它数量的FLG透镜或REMA透 镜，特别地，甚至可以包括更多数量的透镜。聚光器组15可以例如包括高达11或更多个元 件。同样的，物镜组18可以包括高达17或更多个元件。
权利要求
照明光学部件(5)，照明用于微光刻的投射曝光设备(1)的物场(14)，包括 引导有用光的光束(4)的光学元件的聚光器组(15)， 光束引导元件的物镜组(18)，且所述物镜组被安排在有用光的光路中所述聚光器组(15)的下游，其特征在于， 所述聚光器组(15)的至少一个元件(FLG4、FLG5)，以及 所述物镜组(18)的至少一个元件(REMA1、REMA2)可移位来补偿所述物场(14)的真实照明状态相对于期望照明状态的偏差。
2.根据权利要求1所述的照明光学部件，其特征在于，所述可移位元件(FLG4、FLG5、 REMAU REMA2)中的至少一个连接到移位驱动(28、34、36、38)，所述移位驱动与控制装置 (33)信号连接。
3.根据权利要求1或2所述的照明光学部件，其特征在于，所述可移位元件(FLG4、 FLG5, REMAU REMA2)沿着中心物场点(21)的主光线方向⑵可移位。
4.根据权利要求3所述的照明光学部件，其特征在于，所述移位驱动(28、34、36、38)允 许沿着所述中心物场点(21)的主光线方向(2)的Imm范围内的移位路径。
5.根据权利要求4所述的照明光学部件，其特征在于，所述移位驱动(28、34、36、38)具 有好于50 μ m的定位精度。
6.根据权利要求1至5中之一所述的照明光学部件，其特征在于，所述可移位元件 (FLG4、FLG5、REMA1、REMA2)中的至少一个沿着至少一个与中心物场点(21)的主光线方向 (2)垂直的轴(x、y)可移位。
7.根据权利要求6所述的照明光学部件，其特征在于，偏心移位驱动(28、34、36、38)提 供了 400 μ m范围内的偏心移位路径。
8.根据权利要求7所述的照明光学部件，其特征在于，所述偏心移位驱动(38、34、36、 38)具有至少20 μ m的定位精度。
9.根据权利要求1至8中之一所述的照明光学部件，其特征在于，所述可移位元件 (FLG4、FLG5、REMA1、REMA2)中的至少一个关于至少一个与中心物场点(21)的主光线方向 ⑵垂直的倾斜轴(x、y)可倾斜。
10.根据权利要求9所述的照明光学部件，其特征在于，倾斜移位驱动(28、34、36、38) 具有10分角度范围内的倾斜移位路径。
11.根据权利要求10所述的照明光学部件，其特征在于，倾斜移位驱动(28、34、36、38) 具有好于0. 5分角度的定位精度。
12.根据权利要求1至11中之一所述的照明光学部件，其特征在于，所述聚光器组 (15)的可移位元件(FLG3、FLG4、FLG5)是其中两个辐射子光束(40、41)在子午面(xy)上 最多重叠70%的元件，所述两个辐射子光束中的第一个(40)属于中心物场点(21)，并且第 二个(41)属于边缘物场点(22)，所述子午面(xy)包括所述两个物场点。
13.根据权利要求1至11中之一所述的照明光学部件，其特征在于，所述物镜组(18) 的可移位元件(REMA1、REMA2、REMA3)是其中两个辐射子光束(40、41)在子午面(xy)上最 多重叠30%的元件，所述两个辐射子光束中的第一个(40)属于中心物场点(21)，并且第二 个(41)属于边缘物场点(22)，所述子午面(xy)包括所述两个物场点。
14.根据权利要求1至13中之一所述的照明光学部件，其特征在于，所述聚光器组 (15)的可移位元件(FLG3、FLG4、FLG5)具有小于450mm的焦距的绝对值。
15.根据权利要求1至14中之一所述的照明光学部件，其特征在于，所述物镜组(18) 的可移位元件(REMA1、REMA2、REMA3)具有小于450mm、特别地小于400mm的焦距的绝对值。
16.根据权利要求1至15中之一所述的照明光学部件，其特征在于，所述聚光器组 (15)包括不超过十一个引导有用光的光束(4)的元件(FLG1至FLG6)，其中所述元件(FLG1 至FLG6)中至少一个(FLG4 ；FLG5)且不超过两个(FLG4，FLG5)可移位。
17.根据权利要求1至16中之一所述的照明光学部件，其特征在于，所述物镜组(18) 包括不超过十七个引导有用光的光束(4)的元件(REMA1至REMA9)，其中所述元件(REMA1 至REMA9)中至少一个(REMA1 ；REMA2)且不超过两个(REMA1, REMA2)可移位。
18.照明系统，包括光源(3)以及根据权利要求1至17中之一的照明光学部件(5)。
19.根据权利要求18所述的照明系统，包括用于定义照明设定的调节装置(8)。
20.投射曝光设备(1)，包括-根据权利要求18或19的照明系统；-投射物镜(11)，用于将物场(14)成像到像场(14a)。
21.生产结构化元件的方法，包括以下步骤-提供至少部分上被施加了光敏材料层的晶片(13)；_提供具有要成像的结构的掩模母版(7)；-提供根据权利要求20所述的投射曝光设备(1)；-通过所述投射曝光设备(1)将所述掩模母版(7)的至少一部分投射到所述晶片(13) 上的所述层的区域。
22.利用根据权利要求21所述的方法生产的结构化元件。
全文摘要
使用了一种照明光学部件，其用于照明用于微光刻的投射曝光设备的物场(14)。所述照明光学部件包括引导有用光的光束(4)的光学元件的聚光器组(15)。在所述聚光器组(15)的下游安排了光束引导元件的物镜组(18)。所述聚光器组(15)的至少一个元件(FLG4、FLG5)，以及所述物镜组(18)的至少一个元件(REMA1、REMA2)可以被移位来补偿所述物场(14)的真实照明状态与期望照明状态之间的偏差。
文档编号G03F7/20GK101932975SQ200880125920
公开日2010年12月29日 申请日期2008年11月22日 优先权日2008年2月1日
发明者阿特·霍格尔, 马库斯·德冈瑟 申请人:卡尔蔡司Smt股份公司