用于微光刻的投射光学单元和制造结构化部件的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术案主张2019年6月19日所申请的德国专利申请de 10 2019 208 961.5的优先权。通过引用将该申请的内容并入本文。
技术领域
3.本发明关于一种用于微光刻的投射光学单元以及一种制造结构化部件的方法。


背景技术：

4.微光刻投射曝光设备用于制造微结构化部件，例如举例来说集成电路或液晶显示器(lcd)。这样的投射曝光设备包含照明装置(＝照明光学单元)和投射镜头(＝投射光学单元)。在微光刻制程中，借助于照明装置照明的掩模(＝掩模母版)的像通过投射镜头投射到涂布有光敏层(光刻胶)并设置在投射镜头的像面中的基板(如硅晶片)上，以便将掩模结构转印到基板的光敏涂层。
5.为了优化成像对比度，已知用于具体设定或校正照明装置或投射镜头中的偏振分布的各种方法。特别是，在照明装置和投射镜头中皆已知针对高对比度成像设定切向偏振分布。“切向偏振(tangential polarization)”(或“te偏振(te polarization)”)理解成意指其中个别线性偏振光射线的电场强度向量的振动平面大致垂直于导向光瞳的中心的半径定向的偏振分布。举例来说，在具有高孔径的成像制程中，较佳偏振分布配置使得所述衍射级在晶片平面中切向偏振，以便避免由于所谓的向量效应的对比度的损失。用语“向量效应(vector effect)”(其在具有高孔径的成像制程中发生)用于说明以下情况：即使偏振态相同，但电场的向量仍在图像区域中具有针对不同衍射级的不同方向，这起因于电场的向量的p偏振分量(tm分量)不再彼此平行的事实，以使成像对比度依偏振态而定。
6.在微光刻投射曝光设备的操作中出现的问题在于：由于不同原因而在光学系统中发生光学延迟，这特别是可能取决于光瞳平面上的定位而变化，且这可能造成对比度损失并伴随光学系统的性能降低。“延迟(retardation)”意指用于描绘光学系统特征的琼斯(jones)光瞳的正交偏振本征态的光学路径长度上的差异。
7.在光学系统中发生这样的非所需光学延迟的可能原因之一是，也称为“自旋重新定向相位(spin-redirection phase)”或“贝里相位(berry phase)”的几何效应。该效应可追溯到以下事实：在光学系统中，用于给定偏振态的坐标系统针对偏斜光束(即从光学系统的进入区域到出射区域离开子午面的光束)旋转。作为坐标系统的这种旋转所造成结果，即使该系统中没有光学旋转器(optical rotator)且若没有由于s/p分离(splitting)或通过偏振器(polarizer)的偏振旋转，偏振光束同样仍在其较佳偏振方向上旋转。
8.针对与光学系统中的射线路径相关联的几何旋转的定量数值，通过将射线路径的k向量投射到方向的单位球面上并计算轮廓所封围的立体角(solid angle)得到(参见tavrov等人的“评估非平面射线的几何自旋重新定向相位的方法(method to evaluate the geometrical spin-redirection phase for a nonplanar ray)”，《美国光学学会期
刊》(j.opt.soc.am.)1999年a 16(4)第919-921页。一般来说，成像光学系统的输入与输出射线彼此不平行，且轮廓不闭合。然而tavrov直接将输入与输出射线与方向球面上的短程线(geodesic line)隐式链接(implicitly links)，针对具有平行像面和物面及非统一放大率的成像系统，包括像面的法线作为方向球面上的附加点更适当，从而经由图像法线将输入与输出射线与两个附加短程线链接。以下将使用这种定义，也用于评估具有与像面和物面的精确平行度的小偏差的系统，并用于评估包括该像面的光学次系统中的射线路径。
9.作为先前所讨论偏振旋转所造成的结果，初始所调整的较佳偏振分布(如切向偏振)不会在整个投射光学单元中得到维持，从而导致对比度损失并伴随光学系统的性能降低。该问题在由于投射光学单元的各反射镜上的光束的入射角提高而具有数值孔径(na)的相对而言高数值的光学系统中特别显著。
10.关于现有技术，仅以示例性方式参照wo 2019/057803 a1。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于提供一种用于微光刻的投射光学单元以及一种制造结构化部件的方法，其能够减少非所需对比度损失及伴随光学系统的性能降低。
12.此目的根据独立权利要求所述的特征实现。
13.根据本发明的一种用于微光刻的投射光学单元包含：
14.多个反射镜，用于将成像光沿着从位于物面中的物场到位于像面中的像场的成像光束路径引导，其中数值孔径具有大于0.5的数值；
15.其中所述多个反射镜包含用于掠入射(grazing incidence)的至少三个反射镜(gi反射镜)，其使中心物场点的主射线以大于45
°
的入射角偏转；
16.其中从物场到像场通过操作中的投射光学单元的不同偏振光束，由于几何偏振旋转而在其偏振方向上旋转不同旋转角；
17.其中该投射光学单元包含反射镜的第一群组和反射镜的第二群组，所述反射镜的第二群组由在像侧的所述多个反射镜的最后两个反射镜构成，其中该投射光学单元的总几何偏振旋转(|z3a+z3b|)的光瞳相关性中的线性部分小于反射镜的第二群组的几何偏振旋转(|z3b|)的光瞳相关性中的线性部分的20％。
18.此外，本发明特别包括配置投射光学单元的概念，其中由于数值孔径的相对高数值，离开子午面的偏斜光束在反射镜上以入射角的相对较大数值通过光学系统，以具体针对性方式使得从由于称为“自旋重新定向相位”或“贝里相位”的几何效应而发生的上述所提到的偏振态的旋转的出射光瞳的中心到边缘线性增加的“一级部分”或“线性部分”几乎被消除。
19.再者，本发明基于以下考虑：尽管在此且在下文中标示为“反射镜(mn-1、mn)的第二群组”或“部分b”的在像侧的最后两个反射镜的具体设计，基本上由特别是有关数值孔径(na)的光学要求预先确定的(有关反射镜的位置、定向以及曲率)，设计自由度受限于在此且在下文中标示为“反射镜(m1...mn-2)的第一群组”或“部分a”的剩余反射镜。从这种考虑出发，本发明特别包括以所得到的几何偏振旋转实质上将补偿反射镜(mn-1、mn)的第二群组(即部分b)中的几何偏振旋转的方式(有关反射镜的位置、定向以及曲率)配置反射镜(m1...mn-2)的第一群组(即部分a)的概念。换言之，投射光学单元中的“部分a”被设计(有
关其反射镜的位置、定向以及曲率)使得几何偏振旋转z3a的光瞳相关性中的所得到线性部分，与反射镜(mn-1、mn)的第二群组中的“部分b”中的几何偏振旋转z3b的光瞳相关性中的所得到线性部分相比，具有实质上相等量值但相反符号。
20.在本发明的上下文中，几何偏振旋转的级数可便利地由泽尼克(zernike)多项式定义为出射光瞳中的光瞳坐标x和y的函数。前几个zernike多项式定义为z1＝常数、z2＝y、z3＝x、z4＝2x2+2y
2-1、z5＝y
2-x2、z6＝2xy、z7＝(3x2+3y
2-2)*x等。由于z4和z5因对称性原因而消失，因此如上述所说明“第一级部分”或“线性部分”(即z3项)的至少局部消除使得z6项仍为主导zernike多项式。上述所提到针对反射镜m1...mn-2的第一群组(即部分a)的几何偏振旋转的光瞳相关性中的线性部分将是z3a，而针对反射镜(mn-1、mn)的第二群组(即部分b)的几何偏振旋转的光瞳相关性中的线性部分将是z3b。然后，上述准则可写为|z3a+z3b|《0.2*|z3b|。
21.依据实施例，整个投射光学单元的几何偏振旋转(|z3a+z3b|)的光瞳相关性中的线性部分小于反射镜(mn-1、mn)的第二群组的几何偏振旋转(|z3b|)的光瞳相关性中的线性部分的15％、特别是5％。
22.依据实施例，针对将物场的中心成像到像场的中心的所有光束，所述旋转角皆小于35
°
*na
4.5
。通过要求旋转角的na相关上限，此准则考虑以下事实：随着数值孔径(na)的数值越高，几何偏振旋转的效应主要由于投射光学单元的各反射镜上的光束的入射角越大而提高。
23.本发明也关于一种用于微光刻的投射光学单元，其包含：
24.多个反射镜，其用于将成像光沿着从位于物面中的物场到位于像面中的像场的成像光束路径引导，其中数值孔径(na)具有大于0.5的数值；
25.其中所述多个反射镜包含用于掠入射的至少三个反射镜(gi反射镜)，其使中心物场点的主射线以大于45
°
的入射角偏转；
26.其中从物场到像场通过操作中的投射光学单元的不同偏振光束，由于几何偏振旋转而在其偏振方向上旋转不同旋转角；
27.其中针对将物场的中心成像到像场的中心的所有光束，所述旋转角皆小于35
°
*na
4.5
。
28.依据实施例，针对将物场的中心成像到像场的中心的所有光束，所述旋转角皆小于30
°
*na
4.5
、更特定而言小于25
°
*na
4.5
。
29.依据实施例，像侧数值孔径(na)具有大于0.6、特别是大于0.7的数值。
30.依据实施例，针对将物场的中心成像到像场的中心的所有光束，所述旋转角皆小于7
°
、特别是小于5
°
、更特定而言小于3
°
。
31.依据实施例，从物场的中心穿越在出射光瞳中分别具有相对光瞳坐标(-1,0)或(1,0)的光瞳平面的位置(所述位置对应于x轴与光瞳的边缘的相交点)到像场的中心的成像光束路径，具有小于5
°
*na
4.5
的几何偏振旋转。
32.依据实施例，在位于20％光瞳填充率的偶极内的光瞳平面中的所有成像光束路径上平均的几何偏振旋转小于5
°
*na
4.5
。
33.依据实施例，旋转角在投射光学单元的光瞳平面中的周向分布呈现出旋转角的至少四个零交叉。
34.在先前所说明实施例的情况下，本发明还基于以下考虑因素：偏振态的旋转(即偏振光束在其较佳偏振方向上旋转的量)基本上可接受(且并未导致光学系统的性能降低)，只要偏振旋转的相对较低数值在实际上在偏振照明设定中光学上所使用那些光瞳区域中提供即可。由于通常所使用偏振照明设定(如偶极设定或四极设定)特别是可能在照明光瞳平面的相对外部区域处包含相对较小照明极，因此先前所提到考虑因素意指偏振旋转的相对较高数值在不属于所述照明极的区域中是可接受的。
35.图9a至图9c显示示例性实施例，其中所需偏振照明设定是具有y偏振的水平偶极照明设定910(图9a)、具有x偏振的垂直偶极照明设定920(图9b)、或具有准切向偏振分布的四极照明设定930(图9c)，即具有其中电场向量的振荡方向至少大致垂直于在光学系统轴处导向的半径延伸的偏振分布(其在关于所绘制坐标系统的z方向上延伸)。
36.从先前所提到考虑因素出发，本发明特别包括配置投射光学单元的概念，其中由于数值孔径的相对高数值，离开子午面的偏斜光束在反射镜上以入射角的相对较大数值通过光学系统，以具体针对性方式使得从由于指称为“自旋重新定向相位”或“贝里相位”的几何效应而发生的上述所提到的偏振态的旋转的光瞳平面的中心到边缘线性增加的“线性部分”(其也可能标示为“第一级部分”)几乎被消除。
37.通过先前所说明偏振旋转的线性部分的至少局部消除，本发明具体考虑以下事实：由于在这样的偏振照明设定中仅光瞳的那些区域(其位于光瞳的外缘且其中偏振方向的旋转角相对而言高)在投射光学单元的操作中光学上被使用，因此其是仅针对一般偏振照明设定(如偶极设定或四极设定)特别有害或不利达最大程度的偏振旋转的这种线性或第一级部分(即跨越光瞳线性增加的部分)。
38.作为上述所提到偏振态的旋转的线性部分或第一级部分的(至少局部)消除的进一步结果，仅偏振态的几何旋转的较高级部分保留。除了线性项以外，两个最低级项是z5和z6，z5由于系统的对称性而在物场的中心不存在。在线性项的消除之后，z6的主导有利。
39.针对一般照明设定(如偶极设定或四极设定，参见图9a至图9c)，偏振旋转量仅在照明光瞳中的照明极的区域中特别小，而存在于照明光瞳的其他区域中的偏振旋转量的相对而言较高数值由于并非光学上所使用的，因此只能被忽略。
40.换言之，本发明特别包括以下概念：至少局部消除几何偏振旋转的第一级部分(跨越光瞳线性增加)，且由此仅留下偏振的旋转的较高级部分，这针对通过在相关照明(＝光学上所使用)光瞳区域中仅提供相对而言小旋转角的一般偏振照明设定特别有利。
41.上述所说明概念不限于图9a至图9c中所示的照明设定。换言之，针对任意其他照明设定，投射光学单元也可配置使得偏振旋转量仅在光学上所使用区域中特别小。再者，上述所说明概念不限于偏振照明设定。换言之，针对非偏振照明设定，几何偏振旋转的消除或减少基本上也是所需的并可依据本发明具优势地实现。
42.本发明也关于一种用于微光刻的投射光学单元，其包含：
43.多个反射镜，其用于将成像光沿着来自位于创建位于像面中的像场的物面中的物场的成像光束路径引导，其中数值孔径(na)具有大于0.5的数值；
44.其中所述多个反射镜包含用于掠入射的至少三个反射镜(gi反射镜)，其使中心物场点的主射线以大于45
°
的入射角偏转；
45.其中从物场到像场通过操作中的投射光学单元的不同偏振光束，由于几何偏振旋
转而在其偏振方向上旋转不同旋转角；
46.其中旋转角在投射光学单元的光瞳平面中的周向分布呈现出旋转角的数值的至少四个零交叉。
47.依据实施例，旋转角在投射光学单元的出射光瞳中的周向分布呈现出正和负x轴的每个的30
°
内的零交叉。
48.依据实施例，旋转角在投射光学单元的出射光瞳中的周向分布呈现出正和负y轴的每个的10
°
内的零交叉。
49.再者，本发明关于一种光学系统，其包含如上述所说明的成像光学单元；以及照明光学单元，其用于照明其中设置物场的照明场。
50.再者，本发明关于一种投射曝光设备，其包含如上述所说明的光学系统，并包含极紫外光源，其用于制造成像光。
51.再者，本发明关于一种制造结构化部件的方法，其包含下列方法步骤：
52.提供掩模母版和晶片；
53.借助于如上述所说明的投射曝光设备，将掩模母版上的结构投射到晶片的光敏层上；以及
54.通过在晶片上制造微结构或纳米结构来制造结构化部件。
55.本发明的进一步实施例可从说明书以及从属权利要求中推测出。
56.在下文中基于所附图中所描绘出的示例性实施例更详细解说本发明。
附图说明
57.在图中：
58.图1显示用于euv微光刻的投射曝光设备的示意图；
59.图2a显示可在依据图1的曝光设备中使用的投射光学单元的示意侧视图，其中为了例示物场与像场之间的成像光束路径的目的，反射镜本体被例示没有保持器且具有零厚度；
60.图2b显示依相对光瞳坐标而定、通过图2a的投射光学单元的偏振光的偏振方向的旋转角的分布；
61.图3a显示可在依据图1的投射曝光设备中使用的投射光学单元的又一实施例的示意侧视图；
62.图3b针对图3a的实施例，显示由于几何偏振旋转导致的旋转角的分布；
63.图4a至图8b显示投射光学单元的进一步实施例的侧视图，或分别显示由于几何偏振旋转导致的旋转角的各分布；以及
64.图9a至图9c显示图1的投射曝光设备中使用的一般示例性偏振照明设定。
具体实施方式
65.依据图1的微光刻投射曝光设备1具有用于照明光或成像光3的光源2。光源2是euv光源，其制造例如介于5nm至30nm之间、特别是介于5nm至15nm之间的波长范围内的光。光源2可为基于等离子体的光源(激光引发等离子体(laser-produced plasma，lpp)、气体放电引发等离子体(gas-discharge produced plasma，gdp))，或者基于同步加速器的光源，例
如自由电子激光器(free electron laser，fel)。特别是，光源2可能是波长13.5nm的光源或波长6.9nm的光源。其他euv波长也是可能的。一般来说，针对投射曝光设备1中所引导的照明光3，甚至任意波长也是可能的，例如可见光波长或者可能在微光刻中使用的其他波长(例如duv、深紫外光)，并可使用合适激光光源和/或发光二极管(led)光源(如365nm、248nm、193nm、157nm、129nm、109nm)。照明光3的光束路径在图1中非常示意性描绘出。
66.照明光学单元4用来将照明光3从光源2引导到物面op中的物场5。使用投射光学单元或成像光学单元7，物场5以预定缩减比例成像到像面ip中的像场9中。
67.为了有助于说明投射曝光设备1以及投射光学单元7的各种实施例，笛卡尔(cartesian)xyz坐标系统在图中被指示，图中所例示部件的各自位置关系从该系统显而易见。在图1中，x方向垂直于该图的平面延伸到该图中。y方向朝向右侧延伸，而z方向向下延伸。在投射光学单元7中，物场5和像场9可能具有弯折或弯曲实施例，且特别是，形状像是局部环的实施例。物场5或像场9的边际轮廓的基本形式具有对应弯折。或者，可能以矩形实施物场5和像场9。物场5和像场9具有大于1的x/y深宽比。因此，物场5在x方向上具有较长物场尺寸，而在y方向上具有较短物场尺寸。
68.在依据图1的投射光学单元7的实施例中，像面ip平行于物面op设置。在这种情况下，所成像者是与物场5重合的也称为掩模母版的反射掩模13的一部分。掩模母版13由掩模母版保持器14承载。掩模母版保持器14相对于物场5移位。通过投射光学单元7的成像在形式为由晶片保持器16承载的晶片15的基板的表面上实行。晶片保持器16相对于像场9移位。
69.图1示意性例示在掩模母版13与投射光学单元7之间进入到所述投射光学单元7中的照明光3的射线光束8，以及在投射光学单元7与晶片15之间从投射光学单元7出射的照明光3的射线光束8。投射光学单元7的像场侧数值孔径(na)在图1中未按比例再现。
70.投射曝光设备1是扫描仪类型。掩模母版13和晶片15皆在投射曝光设备1的操作期间在y方向上被扫描。投射曝光设备1的步进机类型也是可能的，其中掩模母版13和晶片15在y方向上的步进式移位在晶片15的个别曝光之间进行。这些移位通过各自移位驱动器(未显示)的适当致动进行。
71.图2a以侧视图显示依据本发明的第一实施例的投射光学单元200。图2a的图式的平面平行于对应于图1的y-z平面。成像光201的光束路径包含中心物场点的主射线202，以及作为进一步个别射线203和204，包含孔径或彗差(coma)射线，其定界光束路径在也称为子午面的y-z平面中的边缘。例示成像光201在物面op中的物场与像面ip中的像场之间的成像光束路径的范围。再者，例示光瞳平面pp的大致位置。
72.依据图2a的投射光学单元200具有总共十一个反射镜，其以从物场前进的成像光201的光束路径的次序由“m1”至“m11”顺序编号。图2a以穿过投射光学单元200的剖面图例示反射镜m1至m11的反射镜本体。这些反射镜本体承载用于反射成像光201的反射镜反射表面。从物面op中的物场出发，主射线202包括与物面op的法线成5.5
°
的主射线角。举例来说，介于3
°
至8
°
之间范围内的其他这样的主射线角也是可能的。
73.依据图2a的投射光学单元200具有0.75的像侧数值孔径(na)。举例来说，介于0.4至0.9之间范围内的其他像侧数值孔径也是可能的。
74.在依据图2a的投射光学单元200的情况下，反射镜m1、m10及m11实施为ni(＝“法线入射(normal incidence)”)反射镜，即实施为其上成像光201以小于45
°
的入射角入射的反
射镜。整体而言，依据图2a的投射光学单元200因此具有三个ni反射镜m1、m10及m11。
75.反射镜m2至m9是gi(＝“掠入射”)反射镜，即照明光201以大于45
°
、特别是大于60
°
的入射角入射到其上的反射镜。成像光201在用于掠入射的反射镜m2至m9上的个别射线203、204的一般入射角可能在80
°
的范围内。整体而言，依据图2a的投射光学单元200具有用于掠入射的正好八个反射镜m2至m9。反射镜m2至m8反射成像光201，使得个别射线在相应反射镜m2至m8上的反射角相加。因此，除了影响投射光学单元200的成像性质的效应以外，反射镜m2至m8皆具有反射镜偏转效应的相同方向，且针对主射线202的偏转效应在每种情况下针对反射镜m2至m8相加。这些反射镜m2至m8也可标示为“基本gi反射镜”。关于基本gi反射镜m2至m8的偏转效应，反射镜m9设置使得：其偏转效应针对主射线202以削减方式作用。投射光学单元200具有以削减方式作用的正好一个这样的反射镜m9，其是投射光学单元200在像场上游的成像光束路径中的最后的gi反射镜。
76.用于掠入射的反射镜m2至m9每个皆具有针对半径的相对而言大绝对值，即其具有与平面表面的相对小偏差。用于掠入射的这些反射镜m2至m9每个皆具有相对较弱屈光能力，即较整体凹或凸的反射镜更低的光束形成效应。反射镜m2至m9有助于具体成像像差校正，且特别是有助于局部成像像差校正。反射镜m1至m11承载使反射镜m1至m11针对成像光201的反射率优化的涂层。在此，这可为单层钌涂层或多层，其中在每种情况下，最上部层皆由例如钌制成。包含例如钼或钌层的涂层可在gi反射镜m2至m9的情况下使用。用于法线入射的反射镜m1、m10及m11的高度反射层可配置为多层，其中连续层可由不同材料制造。替代材料层也可被使用。一般多层可具有分别由钼层和硅层制成的五十个双层。这些可能含有由例如碳(c)、碳化硼(b4c)制成的附加分离层，并可由朝向真空的保护层或保护层系统终止。
77.图2a的投射光学单元200的反射镜实施为自由曲面，其无法由旋转对称函数描述，而是由下列自由曲面方程式描述：
[0078][0079]
z是自由曲面在点x、y处的矢高(sag)，其中x2+y2＝r2。在此，r是与自由曲面方程式的参考轴(x＝0、y＝0)相距的距离。在自由曲面方程式(1)中，c1、c2、c3...标示自由曲面级数展开的x和y的幂次的系数。在锥形基面(base area)的情况下，c
x
、cy是对应于对应非球面的顶点曲率的常数。因此，c
x
＝1/rx和cy＝1/ry适用。k
x
和ky每个皆对应于对应非球面的锥形常数。因此，方程式(1)描述双锥形自由曲面。
[0080]
在图2a的投射光学单元200中，反射镜m1至m11的反射表面的光学设计数据可从表1至表5获得。表1提供投射光学单元200的设计数据的几项基本数据。表2指示针对光学部件的光学表面的顶点半径(radius
x
、radiusy)和屈光能力数值(power
x
、powery)。负半径数值标示在相应表面与所考虑平面(x-z平面、y-z平面)(其以相应曲率(x、y)方向由顶点处的表面法线跨越)的相交处朝向入射照明光凹入的曲线。两个半径radius
x
、radiusy可能具有明确不同符号。每个光学表面处的顶点皆定义为沿着对称平面x＝0(即图2a的图式平面(子午面))从物场中心到像场行进的引导射线的入射点。顶点处的所述屈光能力power
x
、powery定义为：
[0081][0082][0083]
在此，aoi标示引导射线关于表面法线的入射角。
[0084]
表3指示相应反射镜表面以及物场、孔径光阑(stop)和像场关于物面op中的物场上的表面法线的偏心(decentring)(位置和角度)，表面法线在物面op的中心。表4指示表面的自由形式系数。表5指示孔径光阑边缘的坐标。
[0085]
如在本发明所申请内容的引言部分中已讨论，针对由于“自旋重新定向相位”或“贝里相位”的几何效应而从进入区域到出射区域离开子午面并通过投射光学单元的偏斜光束，非所需光学延迟在图2a的投射光学单元200中发生，从而导致若无适当对策，则初始所调整偏振分布(如切向偏振分布)在像面或晶片平面以及相对损失导致投射曝光设备的光学性能降低之前不会被维持。
[0086]
图2b表示显示跨越出射光瞳(定义为光学系统的像场侧处的孔径光阑的像)且在针对图2a的实施例所得到相对光瞳坐标中由于这种几何偏振旋转导致的旋转角的数值的图式。针对相对光瞳坐标(1,0)，得到针对具有16.45
°
的数值的这种几何偏振旋转的旋转角。再者，旋转角在投射光学单元的光瞳平面中的周向分布呈现出旋转角的数值的四个零交叉。
[0087]
图3a显示依据本发明的投射光学单元300的实施例，其可用于取代图1的投射曝光设备1中的投射光学单元7。投射光学单元300的原理设计与图2a的投射光学单元200相似，特别是分别有关gi或ni反射镜的数量。对应于上述关于图2a已解说者的部件由相同参考标记标示，且不再详细讨论。
[0088]
在图3a的投射光学单元300中，反射镜的反射表面的光学设计数据可从表6至表10获得。在图3a的投射光学单元300中，反射镜m1至m11的反射表面的光学设计数据可从表6至表10获得。表6提供投射光学单元300的设计数据的几项基本数据。表7指示针对光学部件的光学表面的顶点半径(radius
x
、radiusy)和屈光能力数值(power
x
、powery)。表8指示相应反射镜表面以及物场、孔径光阑及像场关于物面op中的物场上的表面法线的偏心(位置和角度)，表面法线在物面op的中心。表9指示表面的自由形式系数。表10指示孔径光阑边缘的坐标。
[0089]
图3b表示显示跨越出射光瞳且在相对光瞳坐标(前述坐标在出射光瞳的中心处为0，而在出射光瞳的外边缘处为1)中由于依据图3a的实施例从投射光学单元300的进入区域
到出射区域的几何偏振旋转导致的旋转角的分布的图式。针对相对光瞳坐标(1,0)，实现具有0.95
°
的数值的旋转角。针对本发明的所有实施例，总结针对旋转角以及针对上述所讨论准则|z3a+z3b|《0.2*|z3b|的相应数值的各表，在说明书的结尾处分别给定为表36和表37。
[0090]
再者，旋转角在投射光学单元的光瞳平面中的周向分布呈现出旋转角的数值的四个零交叉。更具体而言，旋转角在投射光学单元300的光瞳平面中的周向分布分别在正和负x轴上皆呈现出零交叉，也分别在正和负y轴上皆呈现出零交叉。
[0091]
可从图3b的图式获得，旋转角的数值针对相对光瞳坐标(-1,0)和(1,0)(即在出射光瞳的“三点钟”和“九点钟”区域中)特别低，然而相对而言，针对其他区域(即出射光瞳的一点半钟和十点半钟)得到大约6
°
旋转角的较高数值。然而，考虑到图1的投射曝光设备中所使用的一般偏振照明设定看来如图9a至图9c中示意性所示，可看出所达成的非所需偏振旋转仅针对光瞳的光学上所使用区域(即照明极)保持很低，而针对光瞳的其他区域所得到旋转角的相对而言较大数值对应于未使用区域，因此对系统的光学性能没有负面影响。
[0092]
图4a显示依据本发明的投射光学单元400的又一实施例，其可用于取代图1的投射曝光设备1中的投射光学单元7。在图4a的投射光学单元400中的反射镜的反射表面的光学设计数据可从表11至表15获得。表11提供投射光学单元400的设计数据的几项基本数据。表12指示针对光学部件的光学表面的顶点半径(radius
x
、radiusy)和屈光能力数值(power
x
、powery)。表13指示相应反射镜表面以及物场、孔径光阑及像场关于物面op中的物场上的表面法线的偏心(位置和角度)，表面法线在物面op的中心。表14指示表面的自由形式系数。表15指示孔径光阑边缘的坐标。
[0093]
依据图4a的投射光学单元400具有总共八个反射镜，其以从物场前进的成像光的光束路径的次序由m1至m8顺序编号。在依据图4a的投射光学单元400的情况下，反射镜m1、m4、m7及m8实施为如上述所定义的法线入射反射镜。整体而言，依据图4a的投射光学单元400因此具有四个法线入射反射镜m1、m4、m7及m8。反射镜m2、m3、m5及m6是用于如上述所定义的照明光的掠入射的反射镜。成像光401在用于掠入射的反射镜上的个别射线的一般入射角可能在80
°
的范围内。整体而言，依据图4a的投射光学单元400具有用于掠入射的正好四个反射镜m2、m3、m5及m6。
[0094]
图4b表示显示跨越出射光瞳且在相对光瞳坐标(所述坐标在出射光瞳的中心处为0，而在出射光瞳的外边缘处为1)中由于依据图4a的实施例从投射光学单元400的进入区域到出射区域的几何偏振旋转导致的旋转角的分布的图式。针对相对光瞳坐标(1,0)，实现具有7.03
°
的数值的旋转角。再者，旋转角在投射光学单元的光瞳平面中的周向分布呈现出旋转角的数值的四个零交叉。
[0095]
图5a显示依据本发明的投射光学单元500的又一实施例，其可用于取代图1的投射曝光设备1中的投射光学单元7。对应于上述关于图4a已解说者的部件由相同参考标记标示，且不再详细讨论。
[0096]
投射光学单元500的原理设计与图4a的投射光学单元400相似，特别是分别有关gi或ni反射镜的数量。在图5a的投射光学单元500中的反射镜的反射表面的光学设计数据可从表16至表20获得。表16提供投射光学单元500的设计数据的几项基本数据。表17指示针对光学部件的光学表面的顶点半径(radius
x
、radiusy)和屈光能力数值(power
x
、powery)。表18指示相应反射镜表面以及物场、孔径光阑及像场关于物面op中的物场上的表面法线的偏
心(位置和角度)，表面法线在物面的中心。表19指示表面的自由形式系数。表20指示孔径光阑边缘的坐标。
[0097]
图5b表示显示跨越出射光瞳且在相对光瞳坐标(所述坐标在出射光瞳的中心处为0，而在出射光瞳的外边缘处为1)中由于依据图5a的实施例从投射光学单元500的进入区域到出射区域的几何偏振旋转导致的旋转角的分布的图式。针对相对光瞳坐标(1,0)，实现具有1.55
°
的数值的旋转角。再者，可从图5b的图式得知，旋转角的数值针对相对光瞳坐标(-1,0)和(1,0)(即在出射光瞳的“三点钟”和“九点钟”区域中)特别低。
[0098]
旋转角在投射光学单元的光瞳平面中的周向分布呈现出旋转角的数值的四个零交叉。更具体而言，旋转角在投射光学单元500的光瞳平面中的周向分布分别在正和负x轴的周向上皆呈现出接近(即在10
°
内)的零交叉，也分别在正和负y轴上皆呈现出零交叉。
[0099]
相对而言，针对其他区域(即光瞳的一点半钟和十点半钟)得到大约(4-6)
°
旋转角的较高数值。然而，如上述已讨论，考虑到图1的投射曝光设备中所使用的一般偏振照明设定看来如图9a至图9c中示意性所示，可看出所达成的非所需偏振旋转仅针对光瞳的光学上所使用区域(即照明极)保持很低，而针对光瞳的其他区域所得到旋转角的相对而言较大数值对应于未使用区域，因此对系统的光学性能没有负面影响。
[0100]
图6显示投射光学单元600的又一实施例。在图6a的投射光学单元中的反射镜的反射表面的光学设计数据可从表21至表25获得。表21提供投射光学单元600的设计数据的几项基本数据。表22指示针对光学部件的光学表面的顶点半径(radius
x
、radiusy)和屈光能力数值(power
x
、powery)。表23指示相应反射镜表面以及物场、孔径光阑及像场关于物面op中的物场上的表面法线的偏心(位置和角度)，表面法线在物面的中心。表24指示表面的自由形式系数。表25指示孔径光阑边缘的坐标。
[0101]
依据图6a的投射光学单元600具有总共九个反射镜，其以从物场前进的成像光的光束路径的次序由m1至m9顺序编号。在依据图6a的投射光学单元的情况下，反射镜m1、m8及m9实施为法线入射反射镜，即实施为其上成像光601以小于45
°
的入射角入射的反射镜。整体而言，依据图6a的投射光学单元600因此具有三个法线入射反射镜m1、m8及m9。反射镜m2至m7是如上述所定义的用于照明光的掠入射的反射镜。成像光601在用于掠入射的反射镜m2至m7上的个别射线的一般入射角在80
°
的范围内。整体而言，依据图6a的投射光学单元600具有用于掠入射的正好六个反射镜m2至m7。
[0102]
图6b表示显示跨越出射光瞳且在相对光瞳坐标(所述坐标在出射光瞳的中心处为0，而在出射光瞳的外边缘处为1)中由于依据图6a的实施例从投射光学单元600的进入区域到出射区域的几何偏振旋转导致的旋转角的分布的图式。针对相对光瞳坐标(1,0)，实现具有2.76
°
的数值的旋转角。
[0103]
再者，旋转角在投射光学单元的光瞳平面中的周向分布呈现出旋转角的数值的四个零交叉。更具体而言，旋转角在投射光学单元600的光瞳平面中的周向分布分别呈现出正和负x轴的30
°
内的零交叉，也分别呈现出正和负y轴的10
°
内的零交叉。
[0104]
图7a显示投射光学单元700的又一实施例。在图7a的投射光学单元中的反射镜的反射表面的光学设计数据可从表26至表30获得。表26提供投射光学单元700的设计数据的几项基本数据。表27指示针对光学部件的光学表面的顶点半径(radius
x
、radiusy)和屈光能力数值(power
x
、powery)。表28指示相应反射镜表面以及物场、孔径光阑及像场关于物面op
中的物场上的表面法线的偏心(位置和角度)，表面法线在物面的中心。表29指示表面的自由形式系数。表30指示孔径光阑边缘的坐标。
[0105]
在依据图7a的投射光学单元700的情况下，反射镜m1、m9及m10实施为如上述所定义的ni反射镜。整体而言，依据图7a的投射光学单元700因此具有三个ni反射镜m1、m9及m10。反射镜m2至m8是如上述所定义的gi反射镜。整体而言，依据图7a的投射光学单元700具有用于掠入射的正好七个反射镜m2至m8。
[0106]
图7b表示显示跨越出射光瞳且在相对光瞳坐标(所述坐标在出射光瞳的中心处为0，而在出射光瞳的外边缘处为1)中由于依据图7a的实施例从投射光学单元700的进入区域到出射区域的几何偏振旋转导致的旋转角的分布的图式。针对相对光瞳坐标(1,0)，实现具有小于0.01
°
的数值的旋转角。再者，旋转角在投射光学单元的光瞳平面中的周向分布呈现出旋转角的数值的四个零交叉。更具体而言，旋转角在投射光学单元700的光瞳平面中的周向分布分别呈现出在30
°
内的正和负x轴上的零交叉，也分别呈现出在10
°
内的正和负y轴上的零交叉。
[0107]
图8a显示投射光学单元800的又一实施例。在图8a的投射光学单元中的反射镜的反射表面的光学设计数据可从表31至表35获得。表31提供投射光学单元800的设计数据的几项基本数据。表32指示针对光学部件的光学表面的顶点半径(radius
x
、radiusy)和屈光能力数值(power
x
、powery)。表33指示相应反射镜表面以及物场、孔径光阑及像场关于物面op中的物场上的表面法线的偏心(位置和角度)，表面法线在物面的中心。表34指示表面的自由形式系数。表35指示孔径光阑边缘的坐标。
[0108]
投射光学单元800的原理设计与图4a的投射光学单元400或图5a的投射光学单元500相似，特别是分别有关gi或ni反射镜的数量。然而，投射光学单元800具有na＝0.55的数值孔径。
[0109]
图8b表示显示跨越出射光瞳且在相对光瞳坐标(所述坐标在出射光瞳的中心处为0，而在出射光瞳的外边缘处为1)中由于依据图8a的实施例从投射光学单元800的进入区域到出射区域的几何偏振旋转导致的旋转角的分布的图式。针对相对光瞳坐标(1,0)，实现具有小于0.01
°
的数值的旋转角。再者，旋转角在投射光学单元的光瞳平面中的周向分布呈现出旋转角的数值的四个零交叉。更具体而言，旋转角在投射光学单元800的光瞳平面中的周向分布分别在正和负x轴上皆呈现出零交叉，也分别在正和负y轴上皆呈现出零交叉。
[0110]
表36
[0111][0112]
如可从表36得知，准则|z3a+z3b|《0.2*|z3b|针对图3a、图5a、图6a、图7a及图8a的实施例得到满足。如之前已讨论，这意指第一部分a(包含反射镜(m1...mn-2)的第一群组)中的所得到几何偏振旋转实质上将补偿部分b(包含反射镜(mn-1、mn)的第二群组)中的几何偏振旋转。再者，即使在图2a和图4a的实施例中，若与依据wo 2019/057803 a1的现有技术相比，则有关这种补偿的显著改良实现。
[0113]
表37
[0114][0115]
即使本发明已基于特定实施例进行了说明，但众多变化例和替代性实施例对本领域技术人员来说是显而易见的，例如通过个别实施例的特征的组合和/或更换。因此，对本领域技术人员来说，毫无疑问这样的变化例和替代性实施例同时由本发明涵盖，且本发明
的范围仅受限在所附专利权利要求范围及其相等物的意义内。
[0116]
图2a的设计数据
[0117]
表1针对图2a的投射光学单元200：
[0118][0119][0120]
表2针对图2a的投射光学单元200：
[0121]
表面半径
[0122][0123]
表3针对图2a的投射光学单元200：
[0124]
表面的偏心(位置、角度)
[0125][0126][0127][0128]
表4针对图2a的投射光学单元200：
[0129]
表面的自由形式系数
[0130]
[0131]
[0132]
[0133][0134]
[0135]
[0136]
[0137][0138]
[0139]
[0140]
[0141][0142]
[0143]
[0144]
[0145][0146]
表5针对图2a的投射光学单元200：
[0147]
光阑边缘的坐标
[0148]
[0149]
[0150][0151]
图3a的设计数据
[0152]
表6针对图3a的投射光学单元300：
[0153]
数值孔径0.75x方向上的放大率0.233y方向上的放大率0.125主射线角5.50
°
波长13.5nmx方向上的像场尺寸26.0mmy方向上的像场尺寸1.0mm平均波长-rms7.88mλ
[0154]
表7针对图3a的投射光学单元300：
[0155]
表面半径
[0156][0157]
表8针对图3a的投射光学单元300：
[0158]
表面的偏心(位置、角度)
[0159][0160][0161]
[0162]
表9针对图3a的投射光学单元300：
[0163]
表面的自由形式系数
[0164]
[0165]
[0166]
[0167]
[0168][0169]
[0170]
[0171]
[0172][0173]
[0174]
[0175]
[0176][0177]
表10针对图3a的投射光学单元300：
[0178]
光阑边缘的坐标
[0179]
[0180]
[0181]
[0182]
[0183]
[0184][0185]
图4a的设计数据
[0186]
表11针对图4a的投射光学单元400：
[0187]
数值孔径0.75x方向上的放大率0.250y方向上的放大率0.125主射线角5.50
°
波长13.5nmx方向上的像场尺寸26mmy方向上的像场尺寸1mm平均波长-rms6.87mλ
[0188]
表12针对图4a的投射光学单元400：
[0189]
表面半径
[0190][0191]
表13针对图4a的投射光学单元400：
[0192]
表面的偏心(位置、角度)
[0193][0194][0195]
表14针对图4a的投射光学单元400：
[0196]
表面的自由形式系数
[0197]
[0198]
[0199]
[0200][0201]
[0202]
[0203]
[0204][0205]
[0206]
[0207]
[0208]
[0209]
[0210]
[0211][0212]
表15针对图4a的投射光学单元400：
[0213]
光阑边缘的坐标
[0214]
[0215]
[0216][0217]
图5a的设计数据
[0218]
表16针对图5a的投射光学单元500：
[0219]
数值孔径0.75x方向上的放大率0.250y方向上的放大率0.125主射线角5.50
°
波长13.5nmx方向上的像场尺寸26.0mmy方向上的像场尺寸1.0mm平均波长-rms9.30mλ
[0220]
表17针对图5a的投射光学单元500：
[0221]
表面的半径
[0222][0223][0224]
表18针对图5a的投射光学单元500：
[0225]
表面的偏心(位置、角度)
[0226][0227][0228][0229]
表19针对图5a的投射光学单元500：
[0230]
表面的自由形式系数
[0231]
[0232]
[0233]
[0234][0235]
[0236]
[0237]
[0238][0239]
[0240]
[0241]
[0242][0243]
表20针对图5a的投射光学单元500：
[0244]
光阑边缘的坐标
[0245]
[0246]
[0247]
[0248]
[0249]
[0250][0251]
图6a的设计数据
[0252]
表21针对图6a的投射光学单元600：
[0253]
数值孔径0.75x方向上的放大率0.250y方向上的放大率0.125主射线角5.50
°
波长13.5nmx方向上的像场尺寸26.0mmy方向上的像场尺寸1.0mm平均波长-rms6.44mλ
[0254]
表22针对图6a的投射光学单元600：表面半径
[0255]
[0256][0257]
表23针对图6a的投射光学单元600：
[0258]
表面的偏心(位置、角度)
[0259][0260]
[0261][0262]
表24针对图6a的投射光学单元600：
[0263]
表面的自由形式系数
[0264]
[0265]
[0266]
[0267]
[0268]
[0269]
[0270]
[0271][0272]
[0273]
[0274]
[0275]
[0276]
[0277]
[0278]
[0279]
[0280]
[0281]
[0282]
[0283][0284]
表25针对图6a的投射光学单元600：
[0285]
光阑边缘的坐标
[0286]
[0287]
[0288][0289]
图7a的设计数据
[0290]
表26针对图7a的投射光学单元700：
[0291]
数值孔径0.55
x方向上的放大率0.250y方向上的放大率0.125主射线角5.11
°
波长13.5nmx方向上的像场尺寸26.0mmy方向上的像场尺寸1.2mm平均波长-rms6.22mλ
[0292]
表27针对图7a的投射光学单元700：表面半径
[0293][0294]
表28针对图7a的投射光学单元700：表面的偏心(位置、角度)
[0295][0296]
[0297][0298]
表29针对图7a的投射光学单元700：
[0299]
表面的自由系数
[0300]
[0301]
[0302][0303]
[0304][0305]
[0306]
[0307][0308]
[0309]
[0310][0311]
表30针对图7a的投射光学单元700：
[0312]
光阑边缘的坐标
[0313]
[0314]
[0315]
[0316][0317]
图8a的设计数据
[0318]
表31针对图8a的投射光学单元800：
[0319]
[0320][0321]
表32针对图8a的投射光学单元800：
[0322]
表面半径
[0323][0324]
表33针对图8a的投射光学单元800：
[0325]
表面的偏心(位置、角度)
[0326][0327]
[0328][0329]
表34针对图8a的投射光学单元800：
[0330]
表面的自由系数
[0331]
[0332]
[0333][0334]
[0335]
[0336]
[0337]
[0338]
[0339][0340]
表35针对图8a的投射光学单元800：
[0341]
光阑边缘的坐标
[0342]
[0343]
[0344]