折反射投射物镜的制作方法

专利名称：折反射投射物镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将物面中的物场成像到像面中的像场且包括三个分物镜 (partial objective)的折反射投射物镜，涉及包括这样的投射物镜的用于微光刻的投射 曝光设备，并且也涉及利用这样的投射曝光设备生产半导体部件及其他精细结构部件的方法。
背景技术：
物场通过折反射投射物镜的第一分物镜成像在实的第一中间像上，第一中间像通 过第二分物镜成像在实的第二中间像上，而第二中间像通过第三分物镜最终成像在像面中 的像场上。在这种情况下，第二分物镜是仅具有一个凹面镜的折反射物镜。而且，折反射投 射物镜具有两个折叠镜，其中第一折叠镜(folding mirror)将来自物面的投射光偏向第二 分物镜的凹面镜的方向，而第二折叠镜将来自第二分物镜的凹面镜的投射光偏向像面。这种类型的折反射投射物镜例如从US2009/0034061和US2009/0092925获知。在折反射投射物镜的所有透镜的透镜表面上，特定比例的光由于空气或气体填充 物与透镜材料之间的折射率差而被反射。尽管这种反射可以利用抗反射涂层而降低，但不 能完全防止这种反射。如果透镜表面反射的投射光进入像面，则这种所谓的杂散光(stray light)会引起降低实像(actual image)对比度的背景照明(background illumination)。从US2008/0297884 Al获知在透镜表面上具有抗反射涂层的折反射投射物镜。从US5，963，365A获知抗反射涂层。

发明内容
这样，本发明的目标是减少在这样的投射物镜中的杂散光。这涉及调查这个问题在这类投射物镜中光沿什么光路能够进入像面。光路被认 为意指从物面到像面的路线中光所经过的光学表面的次序。在这种情况下，区分了投射光 路与一个或多个杂散光路，投射光旨在根据折反射投射物镜的光学设计沿着该投射光路经 过透镜或面镜的光学表面，而杂散光沿着该一个或多个杂散光路进入像面。在杂散光路中， 杂散光在至少一个透镜表面处被反射而不是被透射，因此，杂散光离开投射光路。为了确定 杂散光路，每个透镜表面都被认为是透射表面和反射表面二者，其中透镜表面的反射率决 定光束被透射或反射的可能性。从另一角度而言，光束可以被分为透射光束和反射光束，反 射率决定这两种光束的强度。取决于杂散光在投射物镜中的透镜表面被反射几次，区分了 单反射、双反射或者甚至更高次反射。因为反射的强度依赖于反射率的乘积，所以仅具有一 次反射的单反射导致相当高的杂散光强度。因此，每个单反射必须就单反射是否能够宽容 公差或者用于降低由单反射引起的杂散光强度的相应措施是否是必要的而言进行研究。由于第二分物镜具有恰好一个凹面镜且由于事实投射光通过第一折叠镜偏向这 个凹面镜且投射光在被该凹面镜反射之后通过第二折叠镜偏向像面，所以在折叠镜和凹面 镜之间第二分物镜的透镜被两次经过。因此，投射光经过这样的透镜两次，其中第一次在到凹面镜的途中而第二次是在凹面镜处被反射之后。由于投射光在所述透镜表面之一处被反 射而不是被透射，所以被两次经过的透镜的透镜表面会导致单反射。在这种情况下，杂散光 路会由于被跳过的光学表面而形成，而该投射光实际上在朝向凹面镜又再次返回的途中经 过这些光学表面。在特定的条件下，杂散光路会到达像面。杂散光则经过投射光在凹面镜 处被反射之后从反射性的透镜表面开始将经过的所有光学表面。因此，第二分物镜的被两 次经过的透镜特别倾向于由于单反射在像面中产生杂散光。因此，在本发明的一个实施例中，第二分物镜的透镜的至少一个表面被涂敷对于 从150nm到250nm的工作波长及从0°到30°的入射角具有小于0. 2%的反射率的抗反射 涂层。抗反射涂层被认为意指这样的涂层，该涂层被设计为当光进入透镜时由于折射率的 突变而造成的反射损失减小。在这种情况下，这里提供的抗反射涂层首先由工作波长且其 次由入射角范围标明。工作波长被认为意指投射物镜此后所工作的波长。工作波长典型地 是范围为从150nm到250nm，换言之，例如，248nm、193nm或157nm的DUV或VUV波长。入射 角被认为意指光线与在光线撞击透镜表面处的表面法线所成的角。通常，许多光线以不同 的入射角撞击透镜表面的点，从而抗反射涂层不仅必须对一个入射角被优化，而且对整个 入射角范围也必须被优化。在这种情况下，不可能生产完全防止透镜表面处的反射的抗反 射涂层；所述反射仅可能被减少。在这种情况下，抗反射涂层的复杂度随着剩余反射在预定 的入射角范围内的减小程度而增加。通常，设计用于减少由于双反射或多次反射造成的杂 散光效应的抗反射涂层就足够了，因为在没有被两次经过的透镜的投射物镜中双反射或多 次反射占优势。以能够容忍公差的方式，在入射角范围内具有例如大于0. 2%的反射率的抗 反射涂层足够用来减少双反射或多次反射。反射率的进一步降低将使抗反射涂层不必要的 复杂。相反，如果终止在像场内的杂散光路已经由单反射而引起，则在入射角范围内具有大 于0. 2 %的反射率的抗反射涂层将导致不能容忍公差的杂散光。然而，正好这种风险在被光 线两次经过的第二分物镜的透镜而证实。这些透镜表面因此而被覆盖对于(这些透镜相关 的)0°到30°的入射角范围具有小于0.2%的反射率的抗反射涂层。在本发明的再一实施例中，对于150nm到250nm的波长及0°到30°的入射角范 围，抗反射涂层具有小于0. 的反射率。然而，因为对于具有范围为从0°到20°的小入射角的光线，也就是接近光轴的 光线，光线在透镜表面被反射之后进入像面且贡献于背景照明的可能性尤其高，所以在本 发明的再一实施例中，被光线两次经过的第二分物镜的透镜的透镜表面被覆盖对于0°到 20°的入射角范围及150nm到250nm的波长具有小于0. 1 %的反射率的抗反射涂层。在本发明的再一实施例中，对于0°到20°的入射角范围及150nm到250nm的波 长，抗反射涂层具有小于0. 05%的反射率。在本发明的再一实施例中，对于0°到10°的入射角范围及150nm到250nm的波
长，抗反射涂层具有小于0. 02%的反射率。在本发明的再一实施例中，对于从150nm到250nm的波长及从0°到30°的入射 角范围，抗反射涂层具有小于0.2%的反射率，且对于从0°到20°的入射角范围，抗反射 涂层同时具有小于0. 的反射率。在本发明的再一实施例中，对于从150nm到250nm的波长及从0°到30°的入射 角范围，抗反射涂层具有小于0.2%的反射率，对于从0°到20°的入射角范围，抗反射涂层具有小于0.1%的反射率，且同时对于从0°到10°的入射角范围，抗反射涂层具有小于 0. 02%的反射率。在本发明的再一实施例中，对于从150nm到250nm的波长及从0°到30°的入射 角范围，抗反射涂层具有小于0.1%的反射率，且同时对于从0°到10°的入射角范围，抗 反射涂层具有小于0. 02%的反射率。抗反射涂层的复杂度尤其在构造抗反射涂层所采用的层数方面被证明。在本发明 的一个实施例中，抗反射涂层包括六层，该六层由具有高折射率的材料和具有低折射率的 材料交替构成。在这种情况下，当材料在工作波长具有比具有低折射率的材料的折射率高 的折射率时，其被指定为具有高折射率。在本发明的再一实施例中，抗反射涂层包括七层，该七层由具有高折射率的材料 和具有低折射率的材料交替构成。由于采用由具有高折射率的材料和具有低折射率的材料交替构成的至少六层，所 以可以在从0°到30°的整个入射角范围确保小于0.2%的反射率。在本发明的一个实施例中，所采用的具有低折射率的材料是选自由氟化镁、氟化 铝、氟化钠、氟化锂、氟化钙、氟化钡、氟化锶、冰晶石、锥冰晶石及其组合构成的组的电介质 材料。在本发明的一个实施例中，所采用的具有高折射率的材料是选自由氟化钕、氟化 镧、氟化钆、氟化镝、氧化铝、氟化铅、氟化钇及其组合构成的组的电介质材料。对于由第二分物镜的表面处的反射而引起的单反射的出现，尤其应该考虑偏离边 缘光线同心度小于20°的这些表面。边缘光线同心度被认为意指其中边缘光线在透镜表 面上被反射回到自身的状态。就是说，边缘光线在透镜表面具有0°的入射角。在这种情 况下，所采用的边缘光线是假想光线，该假想光线在物面中从光轴出射且仅经过投射物镜 的孔径光阑，也就是说，在像面中具有与最大数值孔径对应的入射角。其是假想的边缘光线 是因为这类投射物镜具有离轴物场，也就是说，投射物镜的光轴在物场内不与物面相交。然 而，该假想的边缘光线可以在数学上被追踪，因为对于光线追踪，面镜或透镜的物理边界或 者因其他光学部件引起的渐晕(vignetting)是不重要的，而是边缘光线沿着投射光路被 追踪。那么，透镜表面的边缘光线同心度与单反射的产生是什么关系？在理想成像的情况 下，从物面出射的边缘光线在随后的像面中与光轴相交，也就是说，在此类投射物镜中，在 第一中间像面、在第二中间像面以及像面中与光轴相交。如果第二分物镜的透镜表面具有 边缘光线同心度，则边缘光线会反射回到自身且因此而在边缘光线出射的位置处再次与光 轴相交。所谓的杂散光中间像面因此而出现，该杂散光中间像面与第一中间像面重合。因 为第一中间像是离轴中间像，所以第一中间像和杂散光中间像位于光轴的相对侧。因此，杂 散光中间像定位在从凹面镜到像面的投射光路中，从而杂散光可以以沿着投射光路的方式 进入像面。而且，如果第二分物镜是1 1物镜，则第一和第二中间像面以及杂散光中间 像面重合。从而，杂散光中间像产生在第二中间像的位置且最终如同第二中间像通过第三 分物镜成像在像面中。直接进入像面的连续的杂散光路因单反射而出现。因此，具有边缘 光线同心度或者偏离边缘光线同心度小于20°的透镜表面对于单反射的产生尤其关键，因 此，应该提供改善的抗反射涂层。除了对单反射敏感的表面的改善的抗反射涂层外，进行投射物镜的光学设计时也已经考虑了减少单反射。因此，在本发明的一个实施例中，第二分物镜的所有透镜表面被构 造为它们从边缘光线同心度偏离大于或等于20°。结果，杂散光中间像未产生在第二中间 像的位置处，从而，与第二中间像不同，杂散光中间像未通过第三分物镜成像在像面中。杂 散光和投射光特别是在第二折叠镜的区域中具有不同的束范围。因为第二折叠镜的范围适 合投射光束的范围，所以杂散光束被第二折叠镜的物理边界渐晕化，结果，未到达像面，或 者仅以大大降低的强度到达像面。为了校正像场曲率和色差校正，第二分物镜可以具有多个透镜。这些被光线两次 经过的透镜会具有导致单反射的表面。在本发明的一个实施例中，第二分物镜恰具有一个 透镜。这将会引起单反射的表面数量减小为两个。然而，为了投射物镜的成像质量不会因第二分物镜中透镜数量的减少而变差，在 本发明的一个实施例中，这个透镜实施为双非球面透镜。换言之，这个透镜具有形成在前表 面和背表面两者上的非球面表面。因此，进一步获得自由度以确保需要的成像质量。通过第二分物镜的透镜的透镜表面的用于避免单反射的目标构造，通过用改善的 抗反射涂层覆盖对单反射而言至关重要的透镜表面，或者通过这两种措施的结合使用，所 实现的是由杂散光造成的像面中的背景照明整体显著降低。为了量化第二分物镜的透镜表 面对杂散光的影响以及利用所建议的措施带来的杂散光的减少，例如利用布置在均勻照明 的物场内且成像在像面中的非发光物来测量杂散光。在这种情况下，物例如是方形的，且可 以具有不同的边长。物例如是吸收投射光的小盒子。如果没有杂散光，该物将清晰地成像 在像面中，从而物的像内的强度是环境照明的最大值的0%。然而，如果具有杂散光，则物的 像不是暗的。可以考虑物的范围而根据物的像中心的强度而确定杂散光强度分布。物的像中心的杂散光强度依赖于物的照明和杂散光的起源而改变。物的照明可以 由光瞳填充率ο等表征。当光瞳填充率ο =0.2时，投射物镜的入瞳仅以最大光瞳半径 的20%的半径被照明。因此，物仅被相对于光轴具有相对较小的角的光线照明。相反，当光 瞳填充率ο = 1.0时，投射物镜的入瞳被全部照明，从而物被假定在物面中具有最大可能 值的光线照明。如果物被小的光瞳填充率照明，则由单反射引起的杂散光的贡献大于光瞳 填充率较大的照明，因为对于相对于光轴具有较大的角的光线，在透镜表面处反射之后不 直接进入像面的可能性较大，而是相反例如在透镜座处被渐晕化。因此，例如对光瞳填充率 σ = 0. 2时的杂散光进行测量。如果投射曝光设备的照明系统不能提供这个填充率，则也 可以采用σ从0.2到0.3的光瞳填充率进行杂散光测量。除了因第二分物镜的透镜表面而引起的单反射之外，也存在其他原因引起像面中 的像场内的杂散光。由透镜表面处的两次反射引起的双反射与单反射相比具有可以忽略的 强度。由表面散射或体散射引起的杂散光可以通过将物的边长选择为足够长，例如，1. Omm, 而与由单反射引起的杂散光区别开。这样，在物的像中心中由表面散射或体散射引起的杂 散光的强度比由单反射引起的杂散光强度低至少70%。如果边长进一步增加，则尽管由 表面散射或体散射引起的杂散光与由单反射引起的杂散光分开更好，但用于由单反射引起 的杂散光的测量信号会减少。如果具有1.0mm边长的物不可得，则也可以对边长范围为从 0. 8mm到1. 2mm的物进行测量。通过应用所建议的用于降低第二分物镜的透镜表面上的单 反射的措施，在光瞳填充率σ的范围为从0.2到0.3时，对边长范围为从0.8mm到1.2mm 的方形物的杂散光测量中，物的像中心的杂散光强度小于1. 1%。
在一个实施例中，在光瞳填充率σ的范围为从0.2到0.3时，对边长范围为从 0. 8mm到1. 2mm的方形物的杂散光测量中，物的像中心的杂散光强度小于0. 9%。在再一实施例中，在光瞳填充率σ的范围为从0.2到0.3时，对边长范围为从 0. 8mm到1. 2mm的方形物的杂散光测量中，物的像中心的杂散光强度小于0. 5%。第二分物镜的透镜表面对杂散光的贡献也可以通过测量两种不同的光瞳填充率 下像场内的像面中的杂散光以及通过确定杂散光的改变而确定，因为单反射的形成极大地 依赖于光瞳填充率。相反，像面中杂散光的其他起因，诸如，例如表面散射或体散射，表现出 对光瞳填充率较低的依赖性，且与单反射相比导致几乎与照明无关的背景照明。因此，例如 首先对σ = 1.0的光瞳填充率，其次对σ = 0. 2的光瞳填充率进行杂散光测量。如果投 射曝光设备的照明系统不能提供这些填充率，则σ =0.8到σ =1.0之间的光瞳填充率 以及σ =0.2到σ =0.3之间的光瞳填充率被分别用于杂散光测量。如果所建议的降低 单反射的措施应用于第二分物镜的透镜表面，则对于像场内的一像点，光瞳填充率为ο = 0.2到σ =0.3之间时的杂散光强度与光瞳填充率为σ =0.8到σ =1.0之间的杂散光 强度之间的最大差异小于0. 3%。在本发明的一个实施例中，第二分物镜具有绝对值在0. 8到1. 25之间的成像比 例。因此，第二分物镜基本上以1 1将第一中间像成像到第二中间像面上。在本发明的一个实施例中，第二分物镜的凹面镜布置在光瞳面的区域中，其位置 通过近轴主光线与投射物镜的光轴相交点而确定。在这种情况下，当从物场出射的所有主 光线在凹面镜处的最大高度小于凹面镜的光学利用区域的直径的20%时，凹面镜布置在光 瞳面的区域中。一方面，如果第二分物镜的成像比例的绝对值的范围为从0. 8到1. 25，且另一方 面，第二分物镜具有光瞳面区域中的凹面镜，则第二分物镜就凹面镜而言具有基本对称的 结构。这样，如果第二分物镜处的透镜表面没有偏离边缘光线同心度或者仅偏离小的边缘 光线同心度，则杂散光在所述透镜表面处的反射产生大致与第二中间像重合的杂散光中间 像，且因此通过第三分物镜成像在像面中。对于像场曲率和像差的校正无可否认是有利的 这种第二分物镜的结构然而会导致不能容忍公差的单反射。那样，可以通过透镜表面处与 边缘光线同心度的目标偏离或者用改善的抗反射涂层覆盖透镜表面而降低单反射。在本发明的一个实施例中，第二中间像布置在第二折叠镜的区域中。在这种情况 下，当在垂直于光轴布置且与第二折叠镜具有相同的光轴相交点的假想面中，从物场内距 光轴的距离最大的物点出射的主光线距光轴的径向距离的一半大于边缘光线的径向距离 时，第二中间像布置在第二折叠镜的区域中。在这种情况下采用为确定边缘光线同心度而 已经定义的边缘光线。一旦在这种情况下杂散光中间像不位于第二中间像处，则杂散光束 便被第二折叠镜的物理边界渐晕化，且该单反射的杂散光强度被降低。在本发明的一个实施例中，第二分物镜中的所有透镜布置为与第一中间像或第二 中间像相比更靠近凹面镜。因为第二分物镜的透镜沿光轴分布，所以为了确定透镜距离，两 个透镜顶点之间的中点被确定，且该距离从该中点被测量。在这种情况下，两个中间像的位 置由中间像的近轴位置产生。由于第二分物镜的透镜布置为与中间像相比更靠近凹面镜， 因此它们也更远离第二折叠镜。然而，如果杂散光中间像不理想地与第二中间像重合，透镜 表面相对于第二折叠镜的距离越远，第二折叠镜由于其物理边界而引起的渐晕效应越大。
在本发明的一个实施例中，折反射投射物镜是用于微光刻的投射曝光设备的一部 分，该投射曝光设备除了具有投射物镜之外还具有用于为物面中的物场提供照明的照明系 统。为了利用投射曝光设备生产半导体部件以及其他精细结构部件，在折反射投射物 镜的物面中提供具有预定图案的掩模母版，在折反射投射物镜的像面中提供具有光敏层的 晶片，且掩模母版利用照明系统被照明，最后，掩模母版的照明区域通过折反射投射物镜成 像到晶片上。


下面，基于附图中示出的示范性实施例，将更全面的解释本发明的细节，具体地， 附图中图1示出折反射投射物镜的透镜部和投射光路；图2示出图1的投射物镜的透镜部和杂散光路；图3示出抗反射涂层的示意图；图4示出抗反射涂层的示意图；图5示出抗反射涂层的示意图；图6示出图3到5的抗反射涂层的反射率值作为入射角的函数的曲线；图7以等强度线图示示出光瞳填充率σ = 0. 2时的杂散光强度分布；图8示出图1中的投射物镜中被光线两次经过的透镜的抗反射涂层具有0. 2%的 反射率时的杂散光强度剖面；图9示出图1中的投射物镜中被光线两次经过的透镜采用根据图4的抗反射涂层 时的杂散光强度剖面；图10示出用于图示杂散光测量技术的示意图；图11示出折反射投射物镜的透镜部与投射光束路径；图12示出具有杂散光路的图11的投射物镜的透镜部；图13示出具有杂散光路的图11的投射物镜的透镜部；图14示出图11中的投射物镜中被光线两次经过的透镜的抗反射涂层具有0. 2% 的反射率时的杂散光强度剖面；图15示出图11中的投射物镜中被光线两次经过的透镜采用根据图4的抗反射涂 层时的杂散光强度剖面；图16示出折反射投射物镜的透镜部与投射光束路径；图17示出折反射投射物镜的透镜部与投射光束路径；以及图18示出微光刻投射曝光设备的示意图。
具体实施例方式图1示出折反射投射物镜1的透镜部。投射物镜1的光学设计取自2009年4月 9日公布的Omura的专利申请US2009/0092925A1，且对应于图4。设计光学数据总结在 US2009/0092925A1中的表1中。因此，为了更详细地说明投射物镜1的光学设计，将参考 US2009/0092925A1。投射物镜1将物面5中的物场3成像到像面9中的像场7。投射物镜1包括第一分物镜11，将物场3成像在实的第一中间像13上；第二分物镜15，将第一中间 像13成像在实的第二中间像17上；以及第三分物镜19，将第二中间像17成像在像场7上。 第二分物镜15实施为具有凹面镜21和两个透镜L21和L22的折反射物镜。折叠镜23布 置在第一中间像13的区域中，所述折叠镜将来自物面5的投射光31沿凹面镜21的方向偏 转。折叠镜25布置在第二中间像17的区域中，所述折叠镜将来自凹面镜21的投射光向像 面9的方向偏转。对投射物镜1进行杂散光分析，从而确定作为单反射、双反射或多次反射的杂散 光能够进入像面9且能在像面9处导致背景照明的杂散光路径。图2示出对于投射物镜 1，这样的杂散光路径33起因于事实投射光31在透镜L21面对凹面镜21的表面被反射， 所述表面被称为透镜L21的背表面。在所示的杂散光路径33中，偏离投射光路径31的杂 散光33不经过透镜L22和凹面镜21，而是经过如果投射光31在被凹面镜21反射后且透 过透镜L22之后再次进入透镜L21也将经过的所有其他光学表面。在杂散光路径33中， 杂散光中间像35产生在折叠镜25的区域中，因此，同时也实际上处在第二中间像17的位 置。结果，实质上全部的杂散光都被折叠镜25反射而没有被折叠镜25的物理边界渐晕化 (vignette)，并且以与投射光31相似的方式，经过第三分物镜19而到达像面9。孔径光阑 29实际上全部被杂散光照亮，从而其不可能在投射光31未被显著渐晕化的前提下通过孔 径光阑平面中的空间分隔光阑(spatially delimited diaphragm)滤除杂散光。透镜L21的背表面产生具有非常高的杂散光强度的单反射。在这种情况下，杂散 光强度大致对应于投射光的强度乘以透镜L21的背表面的反射率。这种强烈的单反射因透 镜L21的背表面具有0.6°的边缘光线同心度而引起。因此，实质上提供边缘光线同心度。 加之第二分物镜15具有绝对值为1. 03的成像比例(imaging scale)且凹面镜21布置在 光瞳面的区域中，杂散光中间像35因此实质上产生在第二中间像17的位置，因此，杂散光 33经由第二折叠镜25几乎完全被传输。透镜L21的前表面同样也具有低的边缘光线同心度，其值为15.9°，结果，这个表 面也贡献于像面9中的杂散光。透镜L22的面对凹面镜21的背表面的边缘光线同心度为 24.0°，而透镜L22的前表面的边缘光线同心度为22. 9°，结果，尽管这两个表面也相似地 贡献于像面9中的杂散光，但其的贡献的程度远小于透镜L21的背表面的贡献的程度。通 常，第二分物镜15的透镜L21和L22应该被认为易受杂散光的影响，因为这两个透镜是光 线两次通过的透镜，是投射光31在朝向凹面镜21的光路上以及在离开凹面镜21的光路上 都通过的透镜。在被两次经过的所述透镜L21和L22的透镜表面处被反射的杂散光线一旦 经过第二折叠镜25，便存在该杂散光线到达像面9且贡献于外部光(extraneous light)的 可能。这是这类投射物镜的基本问题。在单反射的情况下，像面9中杂散光的强度线性地取决于反射杂散光的透镜表面 的反射率。在投射物镜1中光线两次经过的透镜L21和L22的透镜表面因此覆盖有这样的 抗反射涂层，该抗反射涂层对于193. 3nm的投射光波长及从0°到30°的入射角具有小于 0. 2%的反射率。图3到5示出了这样的抗反射涂层的各种示例实施例。图3示出了从透镜的基底339开始的抗反射涂层337的层序列，所述基底由石英 (SiO2)构成。抗反射涂层337包括6层，这6层由具有高折射率的材料和具有低折射率的 材料交替构成。氟化镁(MgF2)用作具有低折射率的材料。氟化镧(LaF3)用作具有高折射率的材料。各层的几何厚度、材料和折射率以及图3中采用的参考标记标识在表1中。各 层的厚度相对于彼此准确地示出在图3中。表 权利要求
1.一种用于微光刻的折反射投射物镜(1、1101、1601、1701)，用于将物面(5、1105、 1605、1705)中的物场(3、1103、1603、1703)成像到像面(9、1109、1609、1709)中的像场(7、 1107、1607、1707)，包括第一分物镜(11、1111、1611、1711)，用于将所述物场成像到实的第一中间像(13、 1113、1613、1713)上；第二分物镜(15、1115、1615、1715)，用于将所述第一中间像成像到实的第二中间像 (17、1117、1617、1717)上；以及第三分物镜(19、1119、1619、1719)，用于将所述第二中间像成像到所述像场上，其中所述第二分物镜是恰具有一个凹面镜(21、1121、1621、1721)且具有至少一个透 镜(L21、L22、L1111、L1611、L1712)的折反射物镜，并且其中提供第一折叠镜(23、1123、1623、1723)和第二折叠镜(25、1125、1625、1725)，所 述第一折叠镜用于将来自所述物面的光线偏向所述凹面镜的方向，所述第二折叠镜用于将 来自所述凹面镜的光线偏向所述像面的方向，其特征在于所述第二分物镜的所述透镜(L21、L22、L1111、L1611、L1712)的至少一个表面具有对 于从150nm到250nm的工作波长及从0°到30°的入射角反射率小于0. 2%的抗反射涂层 (337、437、537)。
2.根据权利要求1所述的折反射投射物镜，其中所述抗反射涂层(337、437、537)包括 至少 6 层(339、341、343、345、347、349、351 ；439、441、443、445、447、449、451 ；539、541、543、 545、547、549、551、553)，该6层由具有高折射率的材料和具有低折射率的材料交替构成。
3.根据权利要求2所述的折反射投射物镜，其中具有低折射率的所述材料是选自由氟 化镁、氟化铝、氟化钠、氟化锂、氟化钙、氟化钡、氟化锶、冰晶石、锥冰晶石及其组合构成的 组的电介质材料。
4.根据权利要求2或3所述的折反射投射物镜，其中具有高折射率的所述材料是选自 由氟化钕、氟化镧、氟化钆、氟化镝、氧化铝、氟化铅、氟化钇及其组合构成的组的电介质材 料。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的折反射投射物镜，其中至少一个表面偏离边缘 光线同心度小于20°，其中如果在物面中从光轴出射且在像面中具有与最大数值孔径相对应的入射角的边 缘光线在所述透镜表面处具有0°的入射角，则具有边缘光线同心度。
6.一种用于微光刻的折反射投射物镜(1101、1601、1701)，用于将物面(1105、1605、 1705)中的物场(1103、1603、1703)成像到像面(1109、1609、1709)中的像场(1107、1607、 1707)，其包括第一分物镜(1111、1611、1711)，将所述物场成像到实的第一中间像(1113、1613、 1713)上；第二分物镜(1115、1615、1715)，将所述第一中间像成像到实的第二中间像(1117、 1617,1717)上；以及第三分物镜(1119、1619、1719)，将所述第二中间像成像到所述像场上，其中所述第二分物镜是恰具有一个凹面镜(1121、1621、1721)且具有至少一个透镜(L1111、L1611、L1712)的折反射物镜，并且其中第一折叠镜(1123、1623、1723)和第二折叠镜(1125、1625、1725)被提供，所述第 一折叠镜用于使从所述物面出射的光线偏向所述凹面镜的方向，所述第二折叠镜用于将从 所述凹面镜出射的光线偏向所述像面的方向，其特征在于所述第二分物镜(1115、1615、1715)的所述透镜(Lllll、L1611、L1712)的所有表面被 构造为偏离所述边缘光线同心度大于或等于20°，其中如果在所述物面中从所述光轴出射且在所述像面中具有与最大数值孔径相对应 的入射角的边缘光线在所述透镜表面处具有0°的入射角，则具有边缘光线同心度。
7.根据权利要求6所述的折反射投射物镜，其中所述第二分物镜恰具有一个透镜 (L1111、L1611、L1712)。
8.根据权利要求7所述的折反射投射物镜，其中所述透镜(L1611、L1712)的两个透镜 表面都构造成非球面形式。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的折反射投射物镜，其中所述第二分物镜(15、 1115、1615、1715)具有绝对值为从0. 8到1.25的成像比例。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的折反射投射物镜，其中所述凹面镜(21、1121、 1621,1721)布置在光瞳面区域中，其中从所述物场出射的所有主光线在所述凹面镜处的最 大高度小于所述凹面镜的光学利用区域直径的20%。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的折反射投射物镜，其中所述第二中间像(17、 1117、1617、1717)布置在所述第二折叠镜(25、1125、1625、1725)的区域中，其中在垂直于 所述光轴布置且与所述第二折叠镜具有相同的光轴相交点的平面中，从所述物场内距所述 光轴的距离最大的物点出射的主光线距光轴的径向距离的一半大于边缘光线的径向距离， 该边缘光线在所述物面中从所述光轴出射且在所述像面中具有与最大数值孔径相对应的 入射角。
12.一种用于微光刻的投射曝光设备(1801)，包括照明系统(1805)和根据权利要求1 到11任一项所述的折反射投射物镜(1813)。
全文摘要
本发明提供一种用于微光刻的折反射投射物镜，将物面中的物场成像到像面中的像场上，且包括第一分物镜，将物场成像到实的第一中间像上；第二分物镜，将第一中间像成像到实的第二中间像上；以及第三分物镜，将第二中间像成像到像场上。第二分物镜是恰具有一个凹面镜且具有至少一个透镜的折反射物镜。提供第一折叠镜和第二折叠镜，该第一折叠镜用于将来自物面的光线转向凹面镜的方向，该第二折叠镜用于将来自凹面镜的光线转向像面的方向。第二分物镜的透镜的至少一个表面具有对于从150nm到250nm的工作波长及从0°到30°的入射角反射率小于0.2％的抗反射涂层。备选地或附加地，第二分物镜的透镜的所有表面被构造为偏离所述边缘光线同心度大于或等于20°。
文档编号G02B1/11GK101995591SQ20101025429
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者亚历山大·埃普尔, 弗拉迪米尔·卡梅诺夫, 托拉尔夫·格鲁纳, 托马斯·希克坦兹 申请人:卡尔蔡司Smt股份公司