DE60306042T2

DE60306042T2 - Relaisobjektiv in einem Beleuchtungssystem eines lithographischen Systems

Info

Publication number: DE60306042T2
Application number: DE60306042T
Authority: DE
Inventors: Lev Norwalk Ryzhikov; Stanislav Bethel Smirnov
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: CN1495461A; US20040008408A1; EP1380871A2; EP1380871A3; TWI301564B; US7289277B2; CN1328608C; KR100888011B1; JP2004046189A; KR20070093380A; DE60306042D1; EP1380871B1; SG105008A1; TW200500819A; JP4159936B2; KR20040005677A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren um einen vorbestimmten Bereich eines Retikels während der Belichtung schart zu beleuchten.
Hintergrund der Erfindung
Ein Übertragungsobjektiv (z. B. eine Linse) oder ein Objektiv für eine Retikelrandmaskierungsanordnung (REMA, reticle edge masking assembly) (z. B. eine Linse) ist ein Objektiv, das eine Zwischenebene auf eine Retikelebene abbildet. Das Retikel trägt eine Maske zur Lithographie. Durch Verwendung der Übertragungslinse wird der beleuchtete Bereich auf dem Retikel scharf definiert. Normalerweise wird die Retikelmaskiervorrichtung mit einstellbaren Rändern zusammengefügt. Konventionellerweise wird die Übertragungslinse in Mikrolithographiebelichtungssystemen, Steppern, oder Scannern verwendet, obwohl die Übertragungslinse in anderen optischen System verwendet werden kann. Blendenränder, die in der Objektebene der Übertragungslinse liegen, müssen präzise auf die Retikelebene abgebildet werden. Ein offenes korrigiertes Pupillenzwischenbild ist oft erwünscht, weil dann am Ort des Zwischenbildes weitere Blenden oder ähnliches montiert werden können, um z. B. Teile eines Ausrichtsystems zu maskieren.
Typischerweise haben Übertragungslinsensysteme sehr komplizierte Strukturen (z. B. von ungefähr 7 bis zu 10 Linsenelementen). Diese optischen Systeme weisen eine hohe numerische Apertur (NA) (z. B. ungefähr 0,6 bis 0,7) auf. Grundsätzlich schließen diese Systeme drei Teile ein: einen Vorderteil (dieser Teil verringert die NA), einen Zwischenbereich (für die Pupillenaberation und die Pupillenformkorrektur) und einen Feldbereich (um eine bestimmte Feldgröße auf dem Retikel zu erzeugen). Im Folgenden ist das Übertragungslinsensystem in einem Lithographiewerkzeug ein Projektionsobjektiv, das normalerweise verkleinernd arbeitet und das eine innenliegende Pupillenebene für einen nicht telezentrischen Eingang einschließen kann. Ein Wafer folgt in einer Bildebene. Eine zusätzliche Aufgabe des Übertragungslinsensystems ist die Telezentrizität auf dem Retikels zu korrigieren.
Konventionelle Systeme haben eine Vielzahl von optischen Elementen in jedem der oben erwähnten Teile: dem Vorderteil, dem Zwischenteil und dem Feldteil. Das Vorderteil weist drei bis vier Linsen auf, das Zwischenteil hat zwei bis vier Linsen und der Feldteil hat zwei bis vier Linsen. Konventionelle Übertragungslinsensysteme weisen wegen der Vielzahl von optischen Elementen in jedem Teil eine Reihe von Nachteilen auf, die da wären: (1) ein großes Volumen von CaF₂ wird für 157 nm Lithographiesysteme benötigt, was ziemlich kostspielig ist; (2) die Lichtdurchlässigkeit ist gering, nicht nur wegen der Glasabsorption, sondern auch wegen Reflektion auf jeder Linsenoberfläche; (3) es gibt Ausrichtschwierigkeiten, da zu viele Linsen benötigt werden, die ausgerichtet werden müssen, und (4) die Kosten sind hoch zum Teil wegen des benötigten großen Volumens an CaF₂. Diese hohen Kosten werden dann an die Käufer des Systems weitergereicht, wodurch der Kauf zusätzlicher oder neuerer Systeme unterbunden wird.
Das US-Dokument 2002/0036832 beschreibt ein Teilobjektiv in einem Beleuchtungssystem. Das Teilobjekt umfasst eine erste Linsengruppe und eine zweite Linsengruppe mit einer Linse mit einer ersten asphärischen Linsenoberfläche. Die zweite Linsengruppe weist mindestens eine erste Linse mit negativer Brechkraft und mindestens eine zweite Linse mit positiver Brechkraft auf. Das Teilobjektiv soll ein Bildfeld in einer Beleuchtungsvorrichtung für eine Mikrolithographieprojektionsbelichtungsvorrichtung verwendet werden und wird zwischen einer Blendenebene und einer Bildebene angeordnet.
EP1316832, die als eine gültige englische Übersetzung der japanischen Patentanmeldung WO 02/14924 angesehen wird, beschreibt ein optisches Übertragungsabbildungssystem und eine optische Beleuchtungs- und Belichtungsvorrichtung, die mit dem optischen System bereitgestellt wird. Die Offenbarung beschreibt ein optisches Übertragungsabbildungssystem, das aus einer kleinen Anzahl von Linsen besteht, und das miniaturisiert werden kann und dessen Gewicht reduziert werden kann, wobei die erforderlichen optischen Charakteristiken beibehalten werden. Diese Offenbarung beschreibt alle Merkmale des Einführungsteiles von Anspruch 1.
Die US 6,366,410 beschreibt ein Retikelobjektiv für Belichtungsinstallationen für die Mikrolithographieprojektion. Diese Offenbarung beschreibt ein REMA-Objektiv, das realisiert wird durch Einführung von einem Paar (1 bis 5 Einheiten) von asphärischen Oberflächen mit qualitativ hochwertiger Korrektur bei einer niedrigen Anzahl von Linsen (nicht mehr als 10).
EP 12351112 beschreibt ein Objektivuntersystem für Beleuchtungssysteme. Die Vorrichtung ist zwischen einer Stoppebene und einer Bildebene angeordnet und hat eine erste und eine zweite Linsengruppe, wobei die zweite Linsengruppe eine Linse mit einer ersten asphärischen Oberfläche enthält. Die zweite Gruppe enthält mindestens eine erste Linse mit negativem Brechungsindex und mindestens eine zweite Linse mit positivem Brechungsindex.
Was benötigt wird, ist eine Übertragungslinse, die einfacher ist, eine weniger komplexe Ausführung aufweist, und die die Kosten reduziert, die bei der Herstellung auftreten und die entsprechend die Verbraucherkosten senkt. Dies alles kann erreicht werden, indem die optischen Elemente in der Übertragungslinse reduziert werden.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Eine Übertragungslinse gemäß Anspruch 1 wird in einem Beleuchtungssystem bereitgestellt, möglicherweise zur Verwendung bei der Lithographie. Die Übertragungslinse kann verwendet werden, um ein Feld an einem Retikel einheitlich zu beleuchten mit telezentrischen Strahlen bei variabler Aperturgröße. Die Übertragungslinse kann erste, zweite und dritte Linsengruppen einschließen. Mindestens eine der zweiten und dritten Linsengruppe kann eine einzelne Linse einschließen. Dies kann Kosten reduzieren und die Durchlässigkeit erhöhen, da weniger CaF₂ erforderlich ist, und da weniger optische Elemente verglichen mit frühren Systemen verwendet werden.
Einige Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegenüber konventionellen Systemen sind die Einfachheit der Ausführung und der Herstellung und reduzierte Herstellungskosten auf Grund der Reduzierung der Menge an optischem Material (z. B. weniger optische Elemente und deshalb weniger optische Oberflächen), um die Menge an CaF₂, die erforderlich ist, zu reduzieren. Dies erfolgt, ohne die optische Ausgabe des Belichtungssystems oder der Übertragungslinse zu beeinflussen. Ein geringeres Volumen an CaF₂ kann verwendet werden (z. B. ungefähr 30 bis 50% weniger) als in konventionellen Systemen. Es gibt eine höhere Durchlässigkeit (z. B. ungefähr 30% höher) als in konventionellen Systemen. Ausrichtungsschwierigkeiten werden beinahe eliminiert, da nur eine Lin se in bestimmten Teilen verwendet werden kann. Das Übertragungslinsensystem ist weniger kostspielig als konventionelle Systeme, während die selbe Bildqualität erreicht wird.
Ein weiterer Vorteil der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, dass sie eine einfachere Struktur als konventionelle Systeme aufweist, da Zwischen- und Feldgruppen einzelne Linsenelemente einschließen können, anstatt einer Vielzahl von Linsenelementen.
Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung als auch die Struktur und der Betrieb der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ausführlich unten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen/Figuren
Die begleitenden Zeichnungen, die hier beinhaltet sind, und die einen Teil der Spezifikation bilden, veranschaulichen die vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung weiterhin dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern, und ermöglichen es einem einschlägigen Fachmann, die Erfindung auszuführen und zu verwenden.
1 zeigt ein Beispiel eines Lithographiesystems gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die 2, 3 und 4 zeigen beispielhafte Übertragungslinsensysteme oder REMA-Objektivlinsensysteme in dem Lithographiesystem von 1.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen gleiche Bezugszeichen identische oder funktionelle ähnliche Elemente an. Zusätzlich kann die Stelle ganz links eines Bezugszeichens die Zeichnung identifizieren, in der das Bezugszeichen als erstes auftritt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein System 100, das mit Licht 102 während der Belichtung eines Substrats 116 (z. B. einem Wafer) gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wechselwirkt. Eine Lichtquelle 104 (z. B. ein Laser) kann z. B. ein Excimer-Laser oder ein Excimer- Laser im tiefen UV-Bereich sein. In einigen Ausführungsformen empfängt ein Multiplexer 106 in einem Strahlaufbereiter 108 Licht 102. Der Strahlaufbereiter 108 gibt Licht an die Beleuchtungsoptik 110 aus, das umgekehrt Licht durch eine Maske oder ein Retikel 112 auf ein Substrat (z. B. einem Wafer) 116 über eine Projektionsoptik 114 weiterleitet. Eine Ausführungsform für dieses System kann ein Lithographiesystem oder ähnliches sein. Eine andere Ausführungsform kann ein Holographiesystem sein.
2 zeigt eine Übertragungslinse 200 in einer Beleuchtungsoptik 110 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Übertragungslinse 200 schließt eine Begrenzerebene 202, eine erste Linsengruppe 204 (z. B. ein Vorderteil), eine Blende 206 (z. B. eine variable Blende), eine zweite Linsengruppe 208 (z. B. ein Zwischenteil), einen Faltspiegel 210, eine dritte Linsengruppe 212 (z. B. ein Feldbereich), und ein Retikel 214 mit einer Retikelebene 216 ein. Die erste Linsengruppe 204 kann eine Meniskuslinse und eine Linse mit einer asphärischen Oberfläche einschließen. In den Ausführungsformen, die in 2 gezeigt sind, haben die zweite und die dritte Linsengruppe 208 und 212 jeweils nur ein einzelnes Linsenelement. Die zweite Linsengruppe 208 kann eine einzelne Linse mit einer aspherischen Oberfläche aufweisen, die eine konvexe Oberfläche sein kann. Die dritte Linsengruppe 212 kann eine einzelne Linse aufweisen, die eine sphärische Oberfläche aufweist.
Weiterhin mit Bezug auf 2 schließt die erste Linsengruppe 204 (z. B. ein Vorderteil einer Übertragungslinse 200) drei Linsen: eine vordere dicke Meniskuslinse mit einer ersten Oberfläche, die konzentrisch zu einem axialen Objektpunkt ist, die zur Petzvalsummenkorrektur verwendet werden kann, und zwei andere Linsen, die verwendet werden können, um NA zu verkleinern. Die zweite Linsengruppe 208 (z. B. ein Zwischenbereich einer Übertragungslinse 200) schließt eine Linse (oder zwei oder drei Linsen in den Ausführungsformen, die in den 3 bis 4 gezeigt sind, die unten diskutiert werden) mit einer asphärischen Oberflächen ein. Diese eine Linse in der zweiten Linsengruppe 208 liegt hinter der Blende 206 und kann eine oder mehr der folgenden Funktionen erfüllen: Korrektur der Pupillenaberation, Korrektur der Pupillenform (Elliptizität), und Korrektur der Telezentrizität in dem Retikelraum. Die dritte Linsengruppe 212 (z. B. ein Feldbereich der Übertragungslinse 200) kann eine Linse einschließen. Diese eine Linse in der dritten Linsengruppe 212 kann eine oder mehrere der folgenden Funktionen erfüllen: Erzeugen einer bestimmten Feldgröße in der Retikelebene und, falls diese Linse eine asphärische Oberfläche aufweist, Korrektur der Telezentrizität.
In Betrieb wird wieder mit Bezug auf 2 ein Lichtstrahl an der Begrenzerebene 202 empfangen und mit der ersten Linsengruppe 204 aufgeweitet und kollimiert. Eine Größe des aufgeweiteten und kollimierten Strahls kann durch die Blende 206 kontrolliert werden. Eine Fokusposition auf den Retikel 214 des aufgeweiteten und kollimierten Strahls kann durch die zweite Linsengruppe 208, die dritte Linsengruppe 212 oder sowohl die zweite und die dritte Linsengruppe 208 und 212 kontrolliert werden.
Um die Übertragungslinse 200 auf eine kompaktere und ökonomischere Weise herzustellen, kann ein Faltspiegel 210 verwendet werden. Die Übertragungslinse 200 bildet die Begrenzerebene 202 auf die Retikelebene 216 mit einer vorbestimmten Vergrößerung ab. Telezentrische Strahlen von der Begrenzerebene 202 können in telezentrische Strahlen auf dem Retikel 214 umgewandelt werden. Die Übertragungslinse 200 kann eine einheitliche Beleuchtung der Retikelebene und eine nicht elliptische Pupillenform bereitstellen.
In einem Beispiel kann eine Übertragungslinse 200 gemäß den folgenden Daten konstruiert sein:
Abhängig von den Spezifikationen des Systems 100 ist es in einem Vergleichsbeispiel zur vorliegenden Erfindung möglich, dass nur eine der zweiten Linsengruppe 208' oder 208'' und der dritten Linsengruppe 212 nur eine Linse aufweisen. Obwohl vorzugsweise sowohl die zweite als auch die dritte Linsengruppe 208 bzw. 212 nur jeweils eine Linse aufweisen. Wenn die Spezifikationen vorgeben, dass entweder die zweite oder dritte Linsengruppe 208 bzw. 212 mehr als eine Linse aufweisen sollen, soll vorzugsweise die dritte Linsengruppe 212 weiterhin nur eine Linse haben. Die 3 und 4 zeigen zwei mögliche Beispielkonfigurationen.
In 3 hat die zweite Linsengruppe 208' zwei Linsen die mindestens eine asphärische Oberfläche auf jeder Linse aufweisen können.
In 4 hat die zweite Linsengruppe 208'' drei Linsen. Mindestens zwei der drei Linsen in der zweiten Linsengruppe 208'' können mindestens eine asphärische Oberfläche aufweisen.
Selbst in diesen alternativen Ausführungsformen, die von gewünschten Spezifikationen des Systems 100 vorgegeben sind, kann die Übertragungslinse 200 weiterhin weniger optische Elemente aufweisen, verglichen mit konventionellen Systemen, was die Kosten unten hält. Es ist selbstverständlich, dass noch andere Konfigurationen basierend auf anderen gewünschten Spezifikationen möglich sind.
Schlussfolgerung:
Während verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, sollte man verstehen, dass sie nur beispielhaft die Erfindung präsentieren und nicht einschränkend. Einem Fachmann in dem einschlägigen Fachgebiet ist es offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Gestalt und Detail durchgeführt werden können. Deshalb sollte die vorliegende Erfindung nicht durch eine der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen eingeschränkt sein, sondern sollte nur gemäß der folgenden Ansprüche und deren Äquivalenten definiert sein.

Claims

Übertragungslinsensystem (200), das zwischen einer Begrenzerebene (202) und einer Maskenebene (216) eines Lithographiesystems angeordnet ist, die folgendes umfasst: eine erste Linsengruppe (204); eine zweite Linsengruppe; eine Blende (206), die zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe angeordnet ist; ein Faltspiegel (210); und eine dritte Linsengruppe, wobei die erste Linsengruppe (204) drei Linsen umfasst, die die numerische Apertur eines empfangenen Lichtstrahles kleiner macht; wobei die zweite Linsengruppe mindestens eine Linse (208) aufweist, die den Lichtstrahl von der ersten Linsengruppe empfängt, und die Charakteristiken des Lichtstrahles in einer Pupillenebene steuert; wobei die dritte Linsengruppe ein einzelnes Linsenelement (212) umfasst, die den Lichtstrahl von der zweiten Linsengruppe empfängt und die Feldcharakteristiken des Strahlungsstrahls in der Maskenebene steuert; wobei der Faltungsspiegel (210) zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe angeordnet ist, und wobei die Übertragungslinse (200) gemäß den folgenden Daten konstruiert ist:
System nach Anspruch 1, worin die Charakteristiken, die durch die zweite Linsengruppe kontrolliert werden, mindestens eine der folgenden Charakteristiken umfasst: Aberrationskorrektur, Pupillenformkorrektur, Eliptizitätkorrektur und Telezentrizitätkorrektur.
System nach Anspruch 1, worin die Feldcharakteristika, die durch die dritte Linsengruppe kontrolliert werden, mindestens eine der folgenden Korrekturen umfasst: Erzeugen einer gewünschten Feldgröße an der Maskenebene und Korrektur der Telezentrizität.
Beleuchtungsabschnitt (110) eines Lithographiesystems (100), wobei der Beleuchtungsabschnitt (110) eine Übertragungslinse (200) gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche umfasst.