[发明专利]一种离轴无遮拦极紫外投影光刻物镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种离轴无遮拦极紫外投影光刻物镜，其可用于扫描-步进式极紫外光刻系统中，属于光学设计技术领域。

背景技术

极紫外光刻作为最有前景的下一代光刻技术，可实现半导制造16nm以及更高技术节点的产业化要求。极紫外光刻使用波长为11～15nm的光源照明，由于几乎所有光学材料在这一波段具有很强的吸收性，所以极紫外光刻系统均采用镀有反射薄膜的反射式光学元件。极紫外投影光刻物镜作为极紫外光刻系统的核心部件，有着高分辨力，高像质，大视场的设计要求。

光刻系统的理论分辨力可以用公式R＝k1λ/NA计算，其中k1为工艺因子，其与光刻系统工艺有关，λ为曝光波长，NA为投影物镜的像方数值孔径，由式中可以看出NA越大光刻系统分辨力就越高。当采用13.5nm的曝光波长，像方数值孔径NA为0.3的投影物镜可达到约22nm的理论分辨力。日本的Nikon公司，Cannon公司，荷兰ASML公司，德国Carl Zeiss公司等光刻机制造及相关加工企业非常重视极紫外光刻物镜的设计和制造。已公开的极紫外投影物光刻物镜设计可按反射镜片数目划分。对于4反射镜设计，当NA＞0.2时没有足够的自由度校正像差。对于5反射镜设计，当NA＞0.2时有足够的自由度校正像差，但奇数次的光路反射使得物面(掩模)和像面(硅片)在物镜的同侧，物像同侧的扫描曝光为光刻系统机械结构的实现带来困难。6反射镜设计的NA可达到0.2以上，扫描方向视场可达到1～2mm，像差可以得到很好的校正，可以满足32nm技术节点对产业化极紫外光刻物镜的要求。当NA大于0.33时，对于6反射镜共轴无遮拦系统则会面临遮拦难以消除和像差难于校正的双重的困难，为了解决这一困难则需要增加更多自由度，所以在不增加镜片数量的前提下，对每个反射镜镜进行偏心和倾斜来消除遮拦，并且采用非旋转对称曲面进行像差校正，这样则可以达到既能消除遮拦又可以很好的校正像差的目的。

现有离轴无遮拦6反射镜设计美国专利US2009/0052073A1中的第五种结构，该结构像方数值孔径为0.4，可以实现高分辨力的设计要求。但该系统波像差达到了0.083λ，没有满足高成像性能要求。

现有离轴无遮拦6反射镜设计美国专利US2009/0052073A1中的第七种结构，该结构构像方数值孔径为0.4，可以实现高分辨力的设计要求。但该系统物方中心视场主光线入射角角为7°超出了最佳角6°，会导致掩模产生阴影效应。

现有离轴无遮拦6反射镜设计美国专利US2009/0052073A1中的第八种结构，该结构像方数值孔径为0.4，可以实现高分辨力的设计要求。但该系统的成像畸变达到了12nm，无法达到成像精度。

现有离轴无遮拦6反射镜设计美国专利US2012/0069314A1中的第三种结构，该结构具有很优良的成像性能，但系统总长达到了1849mm，不利于加工制造，而且数值孔径为0.38，对提高光刻系统分辨力效果欠佳。

现有无遮拦6反射镜设计中国专利CN102608737中结构，该结构具有较好成像性能，但数值孔径仅有0.25，无法满足极紫外高分辨力成像要求。

发明内容

本发明的目的是提出一种缩放比为4倍的离轴极紫外投影光刻物镜，该物镜结构紧凑，整个视场无光路遮拦，在掩模中心视场光线入射角等于6°的情况下实现了大小为0.4的像方数值孔径，既保证了光刻系统工作时掩模具有良好状态，又能满足目前16nm及以下节点的高分辨率成像要求。

本发明的一种离轴无遮拦极紫外投影光刻物镜，包括在沿光路方向上顺次排列的第一反射镜M1、第二反射镜M2、第三反射镜M3、第四反射镜M4、第五反射镜M5以及第六反射镜M6；由所述第一反射镜M1、第二反射镜M2、第三反射镜M3和第四反射镜M4组成的第一镜组用于将物面成中间像于第五反射镜M5和第六反射镜M6之间，且所述中间像位于第六反射镜M6的下边缘下方，由第五反射镜M5和第六反射镜M6组成的第二镜组用于将所述中间像成像于像面上；所述第五反射镜M5和第六反射镜M6均在同一平面内偏心与倾斜，使得第六反射镜M6的下边缘对从第四反射镜M4反射的光束不产生遮拦，同时，第五反射镜M5上边缘对从第六反射镜M6反射的光束不产生遮拦。