[发明专利]低表面外形变形的光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高精度表面形状(surface form)的反射光学元件，用于在EUV光刻投射曝光系统(lithographic projection exposure system)中，反射波长范围小于50nm的光。

背景技术

背景技术——EUV光刻投射曝光系统

为了使用光学光刻技术以减小微结构化装置(如半导体电路，如集成、模拟、数字或存储器电路、薄膜磁头(thin-film magnetic head))的大小，必须进一步改良光学光刻投射曝光系统的光学分辨率限制。由于衍射，所以一阶近似(first order approximation)中的分辨率限制与微光刻投射曝光系统的投射透镜(projection lens)的数值孔径(numerical aperture)成反比；藉由此，利用投射光束将结构从掩模(mask)投射至基板上，在基板上形成微结构化装置，例如，以至少部分的投射光束曝光光敏抗蚀剂(light sensitive resist)(其覆盖基板)。为此，一个重点是增加投射透镜的数值孔径。另一个重点是减小投射过程(projection process)的使用波长，因为光学分辨率限制亦与此波长成比例。为此之故，光学光刻系统的历史发展致使投射过程中使用的光波长一直从可见光减小至紫外光，且目前减至深紫外光(Deep Ultra Violet light)(DUV光，如193nm，例如利用先进的ArF准分子激光器(excimer laser)产生)，深紫外光现已广泛用于半导体电路的大量生产。今日，高集成电路的大量生产大部分在微光刻投射曝光系统上，以所提及的波长193nm的投射光完成，而从掩模(或结构化物体)投射结构至基板上的投射系统的数值孔径NA比1.0大很多，甚至大于1.3。此高数值孔径仅能藉由使用浸没系统来达成，该系统原理如DD 221563 A1或US2006092533 A1中已经所说明的。

为了持续减小微结构化装置的大小，必须进一步减小投射光的波长。由于在深紫外光波长范围中，几乎所有光学材料因分子或原子激发而变成不透明，所以对于约157nm以下的波长，没有合适的材料可用做光学透镜。使用甚至更短波长作为投射光时，投射透镜仅能利用反射光学元件(如反射镜(mirror))或衍射光学元件工作。在最近几年间，付出很大的努力来开发在投射过程中工作在波长小于50nm的波长范围中的光学微光刻投射曝光系统。以10nm及14nm间的投射波长工作的系统如EP 1533832 A1或US20040179192 A1中所说明。取决于可供此类短波长的投射光使用的光源，投射光的波长甚至可以是5nm或更短。在小于50nm或甚至更短的此类短波长下，光学微光刻投射系统的投射透镜仅包括反射光学元件(如反射镜)及/或衍射结构(如反射衍射结构)。使用此极紫外光范围中的此短投射波长的投射系统称为极紫外光(Extreme Ultra Violet，EUV)光刻投射曝光系统。

图1示意性显示简化的EUV光刻投射曝光系统100。该系统包括EUV光源1，其产生在极紫外光或EUV光谱区中，尤其是小于50nm的波长范围中，优选介于5nm及15nm之间的范围中，具有显著能量密度(energy density)的EUV光。使用放电产生或激光产生的等离子体光源作为EUV光源，其中利用例如产生极紫外光的氙、锡或锂等离子体。此类光源在约4π立体角(solid angle)下，放射非偏振光。其他光源产生在空间上更有方向性及更为偏振的极紫外光光束，例如，同步加速器辐射源(synchrotron radiation source)。取决于EUV光源1，尤其如果使用EUV等离子体光源，可使用收集器反射镜2收集光源1的EUV光，以增加EUV辐射的能量密度或辐照度(irradiance)及形成照明光束3。照明光束3经由照明系统10照明结构化物体M。结构化物体M例如为反射掩模，其包括反射及非反射或至少较少反射的区域，以于其上形成至少一个结构。替代地或另外，结构化物体包括多个反射镜或由多个反射镜构成，这些反射镜在至少一个维度中大致并排配置，以形成如反射镜阵列(mirror array)的反射镜配置。有利的是，反射镜阵列的反射镜可绕着至少一个轴调整，以便调整照明光束3射入相应反射镜上的入射角。