[发明专利]包括具有反射涂层的镜元件的投射物镜

说明书

本申请是申请日为2007年8月20日且发明名称为“包括具有反射涂层的镜元件的投射物镜”的中国专利申请No.200780101177.9的分案申请。

技术领域

本公开涉及包括具有反射涂层的镜元件的光学系统，其用于光刻设备中的短波长。

背景技术

该类型的光学系统可以用作用于制作半导体器件和其他类型的微器件的投射曝光系统中的投射物镜，且用于以超高分辨率将光掩模(或掩模母版)上的图案投射到具有光敏感涂层的目标上。

为了允许制造甚至更精细的结构，正在追求改善投射物镜分辨力的各种方法。众所周知，可以通过增加投射物镜的像方数值孔径(NA)来提高分辨力。另一种方法是采用较短波长电磁辐射。

例如193nm的深紫外(DUV)光刻通常需要具有0.75或更高的数值孔径的投射系统以实现0.2μm或更小的特征。以该NA，焦深(DOF)是数十微米。此外，制造和装配公差使得难以建立具有诸如大NA的光学系统。

如本领域中已知，短波长紫外辐射(短于大约193nm)由于本征体吸收而与很多折射透镜材料不相容。为了减少光学系统内的辐射吸收，可以用反射元件来代替折射光学元件。目前水平的DUV系统常常使用包括折射透镜和反射元件(镜)的折反射光学系统。

通过增加数值孔径来提高分辨率有一些缺点。主要的缺点是可获得的焦深(DOF)随数值孔径的增加而减少，这是不利的，因为，例如，就要构造的基底的最大可获得的平面性和机械公差而言，期望至少1微米量级的焦深。因此，已经开发了工作在中间数值孔径且利用来自极紫外(EUV)频谱域的短波长电磁辐射而大大提高分辨力的系统。在采用13.5nm工作波长的EUV光刻的情况中，理论上，对于NA＝0.1的数值孔径，在1μm的典型焦深可以获得0.1μm量级的分辨率。

众所周知，由于在较长波长为透明的已知光学材料吸收所涉及的短波长辐射，所以利用折射光学元件不能聚焦极紫外频谱域中的辐射。因此，在EUV光刻中采用具有几个凹和/或凸曲面镜的单纯的镜系统(反射光学系统)。所利用的反射涂层是典型的多层涂层，例如钼和硅的交替层。

在美国专利5,973,826中公开了具有四镜的用于EUV光刻的反射投射物镜，四镜中的每一个都具有均匀厚层的反射涂层。

在美国专利5,153,898中示出另一个EUV光刻系统。该系统具有最多5个镜，其中的至少一个具有非球面反射表面。阐述了适用于EUV中的多层反射涂层的材料的多样组合，它们的层(膜)均具有均匀的厚度。

尽管在其中入射到所利用的镜的那些区域上的辐射的入射角θ变化的光学系统的情况中，具有相同厚度的反射涂层相对简单地布置，但由于它们的层厚最佳用于特定选择的入射角或仅入射角的窄范围，它们通常产生高的反射损失。

US 6,014,252公开了已经配置为通过提高光学元件反射率来提高辐射通过量的EUV光刻的光学系统。光学元件已经配置为辐射光束入射角尽可能垂直。入射角可接受的范围也已经被最小化以保持均匀的反射率和减少对于渐变涂层的需要，从而相同厚度的多层可以用于所有镜。

US 5,911,858公开了具有多个镜的反射EUV成像系统，该镜具有渐变反射涂层，其特征在于所述多个渐变反射涂层关于整体系统的光轴旋转对称的膜厚梯度。采用渐变反射涂层允许实现在入射角的特定范围上的反射强度的更均匀分布。

US 6,927,901公开了在物平面和像平面之间具有几个成像镜的EUV投射物镜，该成像镜限定投射物镜的光轴并具有反射涂层。那些镜中的至少一个包括具有关于涂层为轴旋转对称的膜厚梯度的渐变反射涂层，其中涂层的轴关于投射物镜的光轴偏心布置。提供至少一个偏心、渐变、反射涂层使得可以设计允许结合有高的总透过率的高均匀场照明的投射物镜。

US 2006/0076516A1公开了用于EUV光刻中的光学系统的反射光学元件。反射光学元件具有反射涂层，该反射涂层由具有多个层的多层结构形成。为了减少表面污染的负面影响并减少反射表面的退化，采用覆层系统的厚度的空间分布的预定选择，以使覆层系统中的至少一层具有不等于零的梯度。

US 2003/0081722A1公开了用于校正从例如在用于EUV光刻的光学系统中使用的多层而反射的辐射的波差的方法。通过将一层或多层分别添加到镜的多层膜表面和/或从镜的多层膜表面移除来校正波差。