CN1650234A - 特别用于极远紫外(euv)光刻术中的发光系统 - Google Patents

特别用于极远紫外(euv)光刻术中的发光系统 Download PDF

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Abstract

特别用于极远紫外光刻、包括以≤193nm的波长制造半导体元件的投影透镜的发光系统，设有光源(1)、物平面(12)、出射光瞳(15)、生成光通道的具有第一栅格元件(6)的第一光学元件(5)、具有第二栅格元件(8)的第二光学元件(7)，将第二光学元件(7)的栅格元件(8)分配给由第一光学元件(5)的第一栅格元件(6)之一形成的每个光通道。构造或设置第一光学元件(5)和第二光学元件(7)的栅格元件(6)，使得对于每个光通道，生成从光源(1)到物平面(12)的连续光路。调整第一光学元件(5)的第一栅格元件(6)的角度以修改倾斜。使第一和第二栅格元件(8)产生位移和/或倾斜，可以不关联单独调节第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)的位置和/或角度，通过另一种分配方式将第一光学元件(5)的第一栅格元件(6)分配给第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)。

Description

特别用于极远紫外(EUV)光刻术中的发光系统
技术领域
本发明涉及一种发光系统，其特别用于极远紫外(EUV)光刻术，该系统包括投影物镜，该投影物镜用于以≤193nm的波长制造半导体元件，该系统还包括光源、物平面、出射光瞳，以及用于生成光通道的具有第一栅格元件的第一光学元件和具有第二栅格元件的第二光学元件，将第二光学元件的栅格元件分配给由第一光学元件的第一栅格元件之一形成的每个光通道，可以通过构造或设置第一光学元件和第二光学元件的栅格元件，使每个光通道是从光源到物平面的连续光束路径。
本发明还涉及一种具有上述发光系统的投影曝光设备。
背景技术
为了减小电子元件的结构宽度，特别是半导体元件的结构宽度，微光刻中所使用的光波长应该进一步降低。目前，在光刻中已经使用波长≤193nm的光。
这里，适用于EUV光刻术的发光系统应该均匀地(即平均地)照射为EUV光刻术而预先规定的区域，特别是物镜的环形区域，同时应尽可能地减少反射。另外，应与该区域无关地照射物镜的光瞳，直至达到特定的占满级别(fillinglevel)σ，并且该发光系统的出射光瞳应位于物镜的入射光瞳处。
关于一般的现有技术，可参考US 5,339,346，US 5,737,137，US 5,361,292和US 5,581,605。
EP 0 939 341说明了一种用于EUV范围的发光系统，其包括具有大量第一栅格元件的第一光学积分器和具有大量第二栅格元件的第二光学积分器。在这种情况中，通过光阑轮盘控制出射区域内的照射分布。然而，如果使用光阑轮盘必然伴有相当大的光损耗。然而，所提出的其它解决方案，例如四极照射分布以及通过可互换光学器件可不同地使用的发光系统，这些发光系统首先非常复杂的，其次是仅限于特殊的照射类型。
DE 199 03 807 A1描述了一种EUV发光系统，其特别包括两个具有栅格元件的反射镜。也可将这种类型的系统称为双面EUV发光系统。在这种情况中，栅格元件在第二反射镜上的排布确定了出射光瞳的照射。这样就确定了出射光瞳中的照射或照射分布。
在更早的德国专利申请100 53 587.9中描述了一种发光系统，其可以通过第一光学元件的栅格元件与第二光学元件的栅格元件之间的适当组合，在该发光系统的出射光瞳中设置预先确定的照射图案。利用这种类型的发光系统，可均匀地照亮在分划板平面中的区域，并且利用局部填充的孔径也可以以可变的方式照射该发光系统的出射光瞳。这样可在基本上没有光损失的情况下，完成在出射光瞳中任何需要的照射分布的可变设置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光系统，利用该系统就可通过结构解决方案来实际实现早先的发明申请的基本思想。
根据本发明，这个目的是通过以下方法实现的，即可以调整第一光学元件的第一栅格元件的角度，以便修改倾斜。此外，也可以单独地并且彼此无关地调整第二光学元件的第二栅格元件的位置和/或角度，以便通过使第一和第二栅格元件移动和/或倾斜来实现第一光学元件的第一栅格元件与第二光学元件的第二栅格元件的不同分配。
通过栅格元件的适当移动和/或倾斜，目前就可以获得可变配置中的光通道。
为了使该区域中作为栅格元件的场蜂窝结构(field honeycomb)的独立射线束再次重叠，可相对于光瞳蜂窝结构板(pupil honeycomb plate)或后者的反射镜支持件，将作为栅格元件的光瞳蜂窝结构进行适当地偏斜或倾斜。反射镜面特别适合作为场蜂窝结构和光瞳蜂窝结构。
在这种情况下，如果将该系统构造成在场蜂窝结构板或第一光学元件的反射镜支持件之后具有光源的中间实像的系统，那么同时可将该光瞳蜂窝结构用作场镜，该场镜用于将光源耦合投影到光刻物镜或投影物镜的入射光瞳中。
在本发明的优选改进方案中，如果光瞳蜂窝结构板或反射镜支持件的第二栅格元件(光瞳蜂窝结构)的数目M总大于N，则在出射光瞳中可表现出可变的照射图案，其中N是根据已照亮的第一栅格元件(场蜂窝结构)的数目所确定的通道数。换句话说：在这种情况下，在第二光学元件上所提供的光瞳蜂窝结构或反射镜面，将比由第一光学元件的第一栅格元件制造出的光通道数所需的更多。如果给定具有包括N个通道的特定场蜂窝结构的特定设置，则在每个情况下仅对光瞳蜂窝结构中的某些区域进行照射。由此导致了对该光瞳蜂窝结构的分段或部分照射。
附图说明
利用附图，从其余附加权利要求和以下对示例性实施例的基本描述中，表现出本发明的其他优点和改进。其中
图1表示了具有光源、发光系统和投影物镜的EUV发光系统的结构；
图2表示了一个光路的基本示意图，该光路包括两个带有反射镜面形式的栅格元件的反射镜以及集光器装置；
图3表示了另一个光路的基本示意图，该光路也包括两个带有反射镜面形式的栅格元件的反射镜以及集光器装置；
图4表示了具有大量反射镜面的场蜂窝结构板(反射镜支持件)形式的第一光学元件的平面图；
图5表示了作为反射镜支持件的光瞳蜂窝结构板形式的第二光学元件的平面图，该反射镜支持件具有大量呈圆形照射的反射镜面；
图6表示了光瞳蜂窝结构板形式的第二光学元件的平面图，该光瞳蜂窝结构板具有大量呈环形照射的反射镜面；
图7表示了光瞳蜂窝结构板的平面图；
图8表示了沿图7中的VIII-VIII线所得的截面图；
图9表示了构成控制盘的光瞳蜂窝结构板的平面图；
图10表示了沿图9中的X-X线所得的截面图；
图11表示了具有固体接头的反射镜面截面的放大图；
图12表示了根据图11的反射镜面的平面图；
图13表示了具有另一种安装类型的反射镜面截面的放大图；
图14表示根据图13的反射镜面的平面图。
具体实施方式
图1以一般说明的方式表示了具有完整EUV发光系统的EUV投影发光设备，该发光系统包括光源1，例如激光-等离子、等离子或箍缩等离子体光源或其他任何一种EUV光源，还包括仅大体表示出的投影物镜2。除了光源1以外，在该光学系统中设置了集光器反射镜2，例如，该集光器反射镜2可包括多个彼此排列的罩，还设置了平面反射镜3或反射光谱滤波器，具有光源图像(未示出)的孔径光阑4，具有大量分段镜6(参看图2和3)的第一光学元件5，其后设置的、具有大量分段镜形式的栅格元件8的第二光学元件7，以及两个投影反射镜9a和9b。该投影反射镜9a和9b用于将第二光学元件7的分段镜8投影到投影物镜2的入射光瞳上。分划板12可以作为扫描系统在y方向上移动。同时，分划平面11也构成了物平面。
为了提供不同的光通道以调节该发光系统光路中的设置，例如，第二光学元件7的反射镜面8的数目M大于相对应的第一光学元件5的反射镜面6的数目N。在图1中，出于清楚的原因未示出反射镜面。在每种情况下，第一光学元件5的反射镜面6的倾角可进行独立地调节，而第二光学元件7的反射镜面8的倾角和位置均可进行调节。在下文中所解释的图7到14中，将对这些内容进行详细描述和说明。由于可以倾斜地排列以及移动反射镜面6和8，所以可在第一光学元件5和第二光学元件7之间生成不同的光路以及由此生成不同的光通道。
可将下面的投影物镜2构造为六反射镜的投影物镜。将晶片14作为将要曝光的物体设置在载体装置13上。
由于能够调节反射镜面6和8，所以可在该发光系统的出射光瞳15上实现不同的设置，与此同时该出射光瞳也形成了投影物镜2的入射光瞳。
在图2和3中，利用两个光学元件5和7的反射镜面6和8的不同层和角度，大体上表示出了不同的光通道。与图1中所示的相比，在这种情况下以简化的形式表示了该发光系统(例如相对于光学元件5和7的位置以及仅具有一个投影反射镜9)。
在这种情况下，在图2中所示的表示了更大的占满系数σ。
对于σ＝1.0，表示物镜光瞳被完全占满；
而σ＝0.6意味着未占满。
在图2和3中，表示了来自于光源1、经由分划板12到入射光瞳15的光路。
图4表示了具有多个栅格元件的第一光学元件5的反射镜支持件16的平面图，该栅格元件呈反射镜面6的形式。该图表示了142个可单独调节的反射镜面6，该反射镜面为呈矩形形状的场蜂窝结构，将它们呈块状排布在由嵌套(nested)集光器反射镜2照射的区域中。在每种情况下，可对反射镜面6的角度进行单独地调节。另外如果需要，可将第二光学元件7的反射镜面8在其自身范围内彼此是独立地移动。
图5表示了第二光学元件7的反射镜支持件16或光瞳蜂窝结构板的平面图，光通道成圆形设置。
图6表示了第二光学元件7的反射镜支持件16的平面图，该第二光学元件7具有呈环形设置的反射镜面。另一种可能性在于公知的四极设置(未示出)。在图5和6中，在各种情况中照射到的反射镜面表示为黑色的。
图7表示第二光学元件7的反射镜支持件16的平面图，该反射镜支持件16形成了引导盘。该反射镜支持件16或引导盘设有大量引导槽(出于清楚的原因，在图7中仅示出一个引导槽17)，在每种情况下，在该引导槽中引导圆形反射镜面8。出于该目的，该引导槽17基本上径向地或以略微弯曲的形式布设。引导槽17的路线取决于各自的用途以及需要的反射镜面8的移动方向。
在反射镜支持件16或引导盘的下面，与之平行并在其上静止地设置了控制盘18，其同样设有一些与引导槽17对应的控制槽19，因此该控制槽也与反射镜面8相应。由此在引导槽17和控制槽19中引导每个反射镜面8。如果利用驱动装置(未示出)，在图7中箭头20的方向上移动控制盘18，则反射镜面8沿着引导槽17向内或向外径向移动。这种移动的所带来的结果是改变了光通道的分配并由此改变了照射。这就意味着，通过相对于引导盘16旋转控制盘18，在两引导槽17和19交点上的关联反射镜面8就会沿着关联的引导槽17移动。
图9和10分别表示了第二光学元件7的反射镜面8在反射镜支持件16的引导槽17中移动的改进方案，在每种情况下均提供了驱动装置21(仅作基本说明，并在图9和10中用虚线表示)。在这种情况下，每个反射镜面8在关联的引导槽17中具有其自己的驱动器，例如，可以依照已知的压电毛虫式(piezoelectric inch-worm)原理提供该驱动器。
当然，为了这个目的，在各种情况下利用其它的驱动装置也可以独立地调节反射镜面8。在每种情况中，如果需要，则取代将驱动装置直接安置在引导槽17中，当然也可将它们独立地安置在反射镜支持件16的下面或后面。
图11和12表示了第一光学元件5的反射镜面6的放大截面图和平面图，通过接头22将反射镜面6与第一光学元件5的反射镜支持件16相连，其中接头22形成固体接头。在这种情况下，所有部件可以是一体的，或者每个反射镜面6具有中央连接板作为接头22，通过该中央连接板形成了与位于下面的反射镜支持件16的连接。
通过未具体示出的调节器(actuator)23，可相对于反射镜支持件16倾斜每个反射镜面6，该调节器设置在反射镜支持件16与每个反射镜面6的下侧之间。根据图12的平面图所示，通过设置在y轴上的调节器23以及设置在x轴上的另一个调节器23，提供了在这两个方向上倾斜的可能性。在这个情况下，两个调节器23在每种情况下均设置在轴交点之外的分配给它们的轴上。
由于所进行的对每个反射镜面6的调节和倾斜的范围很小，因此例如可将压电陶瓷元件用作调节器23。
图13和14描述了一种改进方案，利用该方案可以对反射镜面6进行更大的倾斜。如从图13中可看到的，在这个情况下，在反射镜面6和反射镜支持件16之间具有中央倾斜接头或倾斜轴承24。并且本文中调节器23也确保了反射镜面6在x方向和y方向上均可倾斜。为此，在这个情况下，将两个调节器23设置在两轴交点之外的y轴上，并且彼此相隔一定距离，并且将另两个调节器23设置在y轴以外距x轴相同距离的两侧上(参考图14)。
通过图11到14中所示的倾斜转置，可以不仅仅调节第一光学元件5的反射镜面6，还可按需要并彼此独立地对第二光学元件7的反射镜面8进行调节。
不同于具有细长或狭窄矩形形状的第一光学元件5的反射镜面6，第二光学元件7的反射镜面8为圆形。然而，这个区别不影响在图11到14中所示的倾斜装置作用的类型或模式。
原则上，同样可以如图7到10中所示的相同方式来移动第一光学元件的反射镜面6，但实际上通常没有这个必要；取而代之的是，通常单纯的倾斜调节就足够了。
可被磁激活或电激活的调节元件也可作为调节器23。在这种情况下，调节器23可通过控制回路(未示出)连续地调节反射镜面6和8。同样，也可以对该驱动器限定最终位置，在各种情况下，利用该最终位置来为反射镜面6和8预先确定两个精确的倾斜位置。

Claims (27)

1.一种发光系统，特别用于EUV光刻术，其包括投影物镜，该投影物镜用于以≤193nm的波长制造半导体元件，还包括光源、物平面、出射光瞳，以及用于生成光通道的具有第一栅格元件的第一光学元件和具有第二栅格元件的第二光学元件，将第二光学元件的栅格元件分配给由第一光学元件的第一栅格元件之一形成的每个光通道，可以通过构造或设置第一光学元件和第二光学元件的栅格元件，使每个光通道是从光源到物平面的连续光束路径，其特征在于，可以调整第一光学元件(5)的第一栅格元件(6)的角度，以便修改倾斜，通过倾斜第一栅格元件(8)来实现第一光学元件(5)的第一栅格元件(6)与第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)的不同分配。
2.如权利要求1所述的发光系统，其特征在于第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)的数目M大于第一光学元件(5)的栅格元件(6)的数目N。
3.如权利要求1或2所述的发光系统，其特征在于通过第一和第二栅格元件(8)的移动和/或倾斜，可单独地并且彼此独立地调节第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)的位置和/或角度，从而实现第一光学元件(5)的第一栅格元件(6)与第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)的不同分配。
4.如权利要求3所述的发光系统，其特征在于将第一栅格元件以第一反射镜面(6)的形式形成为场蜂窝结构，并且将第二栅格元件以第二反射镜面(8)的形式形成为光瞳蜂窝结构，在每种情况下，将第一反射镜面(6)和第二反射镜面(8)排列在反射镜支持件(16)上。
5.如权利要求4所述的发光系统，其特征在于通过相对于反射镜支持件(16)倾斜第一光学元件(5)的反射镜面(6)，可以调节第一和第二光学元件(5，7)的反射镜面(6，8)之间的光通道，从而以这种方式实现了第一光学元件(5)的第一反射镜面(6)与第二光学元件(7)的第二反射镜面(8)的不同分配，并由此实现了出射光瞳(15)的不同照射图案。
6.如权利要求4或5所述的发光系统，其特征在于通过相对于反射镜支持件(16)倾斜并移动第二光学元件(7)的第二反射镜面(8)，可以调节第一光学元件(5)的第一反射镜面(6)和第二光学元件(7)的第二反射镜面(8)之间的光通道。
7.如权利要求4所述的发光系统，其特征在于在每种情况下，第一光学元件(5)和/或第二光学元件(7)的反射镜面(6，8)通过接头(22)与关联的反射镜支持件(16)连接。
8.如权利要求7所述的发光系统，其特征在于接头(22)形成为固体接头。
9.如权利要求7或8所述的发光系统，其特征在于可在x方向和/或y方向上倾斜该反射镜面(6，8)。
10.如权利要求9所述的发光系统，其特征在于在每种情况下，该接头(22)均设置在反射镜面(6，8)的x轴和/或y轴上。
11.如权利要求4所述的发光系统，其特征在于，为了移动和/或倾斜该反射镜面(6，8)，在栅格元件(6，8)和反射镜支持件(16)之间设置调节器(23)。
12.如权利要求11所述的发光系统，其特征在于该调节器(23)具有压电陶瓷调节元件。
13.如权利要求12所述的发光系统，其特征在于该调节器(23)设有可被磁或电激活的调节元件。
14.如权利要求11所述的发光系统，其特征在于该调节器(23)通过控制回路连续地调节栅格元件(6，8)。
15.如权利要求11所述的发光系统，其特征在于为该调节器(23)确定最终位置。
16.如权利要求4所述的发光系统，其特征在于该反射镜面(6，8)可在预先规定的路径上移动。
17.如权利要求16所述的发光系统，其特征在于将凸轮轨道引入反射镜支持件(16)中，在该凸轮轨道中在每种情况下单独地引导反射镜面(6，8)。
18.如权利要求17所述的发光系统，其特征在于反射镜支持件(16)形成为引导盘，其与控制盘(18)相互作用，在控制盘(18)中设置了用于移动反射镜面(6，8)的导轨(19)。
19.如权利要求18所述的发光系统，其特征在于驱动该控制盘(18)。
20.如权利要求17所述的发光系统，其特征在于在反射镜支持件(16)中的凸轮轨道中引导每个反射镜面(6，8)，并且通过驱动元件可单独驱动每个反射镜面(6，8)。
21.如权利要求20所述的发光系统，其特征在于在每种情况下，将驱动装置(21)设置在凸轮轨道中，并且根据毛虫式原理单独移动每个反射镜面(6，8)。
22.一种用于微光刻的投影曝光装置，以用于制造半导体元件，其包括发光系统，还包括投影物镜，用于以≤193nm的波长制造半导体元件，还包括光源、物平面、出射光瞳，以及用于生成光通道的具有第一栅格元件的第一光学元件和具有第二栅格元件的第二光学元件，将第二光学元件的栅格元件分配给由第一光学元件的第一栅格元件之一形成的每个光通道，可以通过构造或设置第一光学元件的栅格元件和第二光学元件的栅格元件，使每个光通道是从光源到物平面的连续光束路径，其特征在于，可以调整第一光学元件(5)的第一栅格元件(6)的角度，以便修改倾斜，通过使第一栅格元件(8)倾斜来实现第一光学元件(5)的第一栅格元件(6)与第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)的不同分配。
23.如权利要求22所述的投影曝光装置，其特征在于第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)的数目M大于第一光学元件(5)的栅格元件(6)的数目N。
24.如权利要求22或23所述的投影曝光装置，其特征在于单独地并且彼此独立地调节第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)的位置和/或角度，通过移动和/或倾斜第一和第二栅格元件(6)，从而实现第一光学元件(5)的第一栅格元件(6)与第二光学元件(7)的第二栅格元件(8)的不同分配。
25.如权利要求24所述的投影曝光装置，其特征在于将第一栅格元件以第一反射镜面(6)的形式形成为场蜂窝结构，并且将第二栅格元件以第二反射镜面(8)的形式形成为光瞳蜂窝结构，在每种情况下，将第一反射镜面(6)和第二反射镜面(8)排列在反射镜支持件(16)上。
26.如权利要求25所述的投影曝光装置，其特征在于通过相对于反射镜支持件(16)倾斜第一光学元件(5)的反射镜面(6)，可以调节第一和第二光学元件(5，7)的反射镜面(6，8)之间的光通道，从而以这种方式实现了第一光学元件(5)的第一反射镜面(6)与第二光学元件(7)的第二反射镜面(8)的不同分配，并由此实现了出射光瞳(15)的不同照射图案。
27.如权利要求25或26所述的投影曝光装置，其特征在于通过相对于反射镜支持件(16)倾斜并移动第二光学元件(7)的第二反射镜面(8)，可以调节第一光学元件(5)的第一反射镜面(6)和第二光学元件(7)的第二反射镜面(8)之间的光通道。
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