[发明专利]光学成像装置

说明书

本申请是申请日为2006年6月2日且发明名称为“光学成像装置”的中国专利申请No.200680026579.2的分案申请。

相关申请的交叉引用

本发明根据35 U.S.C.119(e)(1)要求了于2005年6月2日提交的美国临时专利申请No.60/686849以及于2005年9月8日提交的美国临时专利申请No.60/714975的优先权，这些专利申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及在曝光过程中所使用的光学成像装置，尤其涉及微光刻系统的光学成像装置。本发明还涉及一种捕获在光学成像装置的各个部件之间的空间关系的方法。本发明还涉及将图案的图像转印到基板上的方法。此外，本发明涉及支撑光学投影单元的部件的方法。本发明可以用在用于制造微电子器件尤其是半导体器件的光学光刻过程中，或者用在制造在这种光学光刻过程期间所使用的例如掩模或分划板的装置的制造过程中。

背景技术

通常，在制造微电子装置例如半导体装置的过程中所使用的光学系统在光学系统的光路中包括多个具有多个光学元件（例如透镜和反射镜等）的光学元件单元。那些光学元件在曝光过程中通常进行协作以将形成在掩模、划线板等上的图案的图像转印到基板（例如薄片）上。所述光学元件通常组合成一个或多个功能不同的光学元件组中。这些不同的光学元件组可由不同的光学曝光单元保持。尤其在主折射系统中，这些光学曝光单元往往由保持着一个或多个光学元件的一堆光学元件模块构成。这些光学元件模块通常包括支撑一个或多个光学元件支架的外部大体上为环形的支撑装置，所述光学元件支架每一个都保持着光学元件。

至少包括主折射光学元件例如透镜的光学元件组大部分具有通常被称为光轴的光学元件的直公共对称轴。而且，保持着这些光学元件组的光学曝光单元通常具有基本上细长的管状设计，由此它们通常被称为镜筒。

由于半导体器件不断微型化，所以一直需要提高用于制造那些半导体器件的光学系统的分辨率。提高分辨率的这种需求显然推动了对增大数值孔径并且提高光学系统的成像精度的需求。

实现分辨率提高的一种方法在于降低在曝光过程中所使用的光的波长。近年来，已经采取措施以使用在远紫外(EUV)范围中其波长低至13nm甚至更低的光。在该EUV范围内，不可能再使用公共折射光学元件。这是由于以下事实造成的，即在该EUV范围中一般用于折射光学元件的材料显示出对于获得高品质曝光结果而言太高的光吸收度。因此，在EUV范围中，包括反射元件例如反射镜等的反射系统在曝光过程中用来将形成在掩模上的图案的图像转印到基板（例如薄片）上。

过渡到使用在EUV范围内的高数值孔径(例如NA>0.5)反射系统导致在光学成像装置的设计方面出现相当大的挑战。

除此之外，上面情况尤其导致在参予曝光过程的部件之间的相对位置方面存在非常严格的要求。另外，为了可靠地获得高品质半导体器件，不仅需要提供具有高成像精确度的光学系统。而且还需要在整个曝光过程中以及在该系统的使用寿命期间保持这种高精确度。因此，例如在曝光过程中相互协作的光学成像装置的部件例如掩模、光学元件和薄片必须按照规定的方式受到支撑以便在所述光学成像装置的各部件之间保持预定的空间关系，并且提供高品质曝光过程。

为了即使在受到由支撑着该装置的基础结构（ground structure）引起的振动影响下以及在受到热引起的位置变化的影响下也能在整个曝光过程中在光学成像装置的各个部件之间保持预定的空间关系，必须至少间隔地捕获在光学成像装置的某些部件之间的空间关系，并且根据捕获过程的结果调节光学成像装置的至少一个部件的位置。

为了解决这些问题，在一般的主折射系统中，捕获上述空间关系所需的光学元件和度量器件基本上刚性地安装在所谓的度量框架上。这种度量框架通常是大体上板状的笨重主体。该度量框架通过隔振装置安装在基础结构上以降低基础结构的通常在大约30Hz范围内的振动的影响。另外，需要相当大的努力以避免热引起的度量框架的变形。度量框架必须由热膨胀系数非常低的通常比较昂贵的材料制成，或者必须提供昂贵的温度稳定系统。因此，在任何情况下，度量框架都非常复杂，因此是该系统的贵重部分。

在使用EUV范围内的光的情况下出现的另一个问题在于，对于具有高数值孔径的系统而言至少最靠近薄片的反射镜通常具有相当大的尺寸，超过在一般折射系统中所使用的末端光学元件的尺寸。这对于提供在薄片和由这些光学元件形成的光学投影系统之间的位置调节的薄片工作台校平系统的度量衡造成特殊问题。