專利名稱：光刻設備和像差校正裝置及器件制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光刻設備和用于制造裝置的方法。

背景技術：
光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上(通常到所述襯底的目標部分上)的機器。例如，可以將光刻設備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩?；蜓谀ぐ?reticle)的構圖裝置用于在所述IC的單層上產(chǎn)生待形成的電路圖案。可以將該圖案轉移到襯底(例如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括一個或幾個管芯的部分)。典型地，經(jīng)由成像將所述圖案轉移到在所述襯底上設置的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。通常，單獨的襯底將包含連續(xù)形成圖案的相鄰目標部分的網(wǎng)絡。公知的光刻設備包括所謂的步進機，在所述步進機中，通過將全部圖案一次曝光到所述目標部分上來輻射每一個目標部分；以及所謂的掃描器，在所述掃描器中，通過沿給定方向(“掃描”方向)的輻射束掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行地掃描所述襯底來輻射每一個目標部分。還可以通過將所述圖案壓印(imprinting)到所述襯底上，將所述圖案從所述構圖裝置轉移到所述襯底上。
為了提供較高的生產(chǎn)量，即每小時對更多數(shù)量的襯底進行構圖，光刻設備一般采用強輻射源。因此，盡管將所需圖案投影到襯底上的投影系統(tǒng)的元件具有非常高的透射率，由他們所吸收的輻射量不是可忽略的，并且導致元件的顯著變熱，即使使用用于投影系統(tǒng)的高效率的溫度控制系統(tǒng)。因為這種發(fā)熱是非均勻的，這導致元件形狀的變形足以引起被投影圖像的顯著變形。該問題是使用折射透鏡的投影系統(tǒng)的具體問題，并且經(jīng)常稱為透鏡發(fā)熱，盡管在反射和發(fā)射折射系統(tǒng)中同樣發(fā)生。
公知的是可以使用數(shù)學模型預先計算透鏡發(fā)熱效應，所述數(shù)學模型針對帶投影的給定圖案和給定的照射模式來計算將投影束局限在投影系統(tǒng)中的什么地方、將被引起的發(fā)熱和所投影圖像所得到的像差。將在投影系統(tǒng)中設置的、用于這種或其他校正的可調透鏡元件用于引入補償像差，使得至少減輕透鏡發(fā)熱的效果。公知的可調透鏡元件允許由低階澤爾尼克多項式(最多到Z16)可描述的像差的有效校正。在EP0660169A中公開了用于放大率、像散和場曲率(field curvature)校正的可調透鏡元件的示例，并且所述示例包括具有可以相對旋轉的相對功率的兩個柱狀透鏡。


發(fā)明內容
本發(fā)明提供針對透鏡發(fā)熱效應的改進補償。具體地，本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了圖案、掩模類型和/或照射模式(具體地包括局部化地柱的照射模式)的確定組合沒有通過公知的可調透鏡元件進行補償。發(fā)明人已經(jīng)確定由這種模式引入的透鏡發(fā)熱效應沒有很好地由低階澤爾尼克多項式進行描述，并且因此沒有通過現(xiàn)有的可調透鏡元件進行有效地補償。能夠補償高階澤爾尼克像差(尤其是由透鏡發(fā)熱引起的像差)的可調透鏡元件是令人想要的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種光刻設備，包括 投影系統(tǒng)，包括多個光學元件，所述光學元件被配置用于將已構圖的輻射束投影到襯底的目標部分上，并且具有設置在所述投影系統(tǒng)中的像差校正裝置，所述像差校正裝置包括 具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀； 具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及 傳動裝置，被配置用于繞第一和第二校正光學元件的軸調節(jié)相對的轉動位置；以及 控制電路，配置用于控制傳動裝置以將第一和第二校正光學元件定位于相對的轉動位置，以對由來自輻射束的能量吸收引起的多個光學元件的一個或更多中的溫度變化效應引入的像差至少部分地進行補償。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種光刻設備，包括 投影系統(tǒng)，包括多個光學元件，所述光學元件被配置用于將已構圖的輻射束投影到襯底的目標部分上，并且具有設置在所述投影系統(tǒng)中的像差校正裝置，所述像差校正裝置包括 具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀； 具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及 保持機械裝置，被配置用于將第一和第二校正光學元件保持在繞軸的所需相對轉動位置，其中， 所述像差校正裝置位于所述投影系統(tǒng)的光瞳面處或所述光瞳面附近。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種像差校正裝置，包括 具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀； 具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及 保持機械裝置，被配置用于將第一和第二校正光學元件保持在繞軸的所需相對轉動位置，其中， 第一形狀實質上是由澤爾尼克多項式或澤爾尼克多項式的和可描述的，所述多項式或多項式之一至少具有包含ρ的4次冪或更高次冪或者θ與大于等于2的整數(shù)相乘的項，其中ρ和θ是極坐標。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種像差校正裝置，包括 具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀； 具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及 保持機械裝置，被配置用于將第一和第二校正光學元件保持在繞軸的所需相對轉動位置，其中， Z12(4.ρ4-3.ρ2).cos(2θ) Z13(4.ρ4-3.ρ2).sin(2θ) Z17ρ4.cos(4θ) Z18ρ4.sin(4θ) Z28(6.ρ6-5.ρ4).cos(4θ) Z29(6.ρ6-5.ρ4).sin(4θ) 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種裝置制造方法，包括 使用包括所配置的多個光學元件的投影系統(tǒng)將已構圖的輻射束投影到襯底上，所述方法包括 在投影系統(tǒng)中設置像差校正裝置，所述像差校正裝置包括 具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀；以及 具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及 將第一和第二校正光學元件設定于相對的轉動位置，以對由來自輻射束的能量吸收引起的多個光學元件的一個或更多中的溫度變化效應引入的像差至少部分地進行補償。



圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的光刻設備； 圖2A至圖2D示出了填充確定曝光類型的光瞳； 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的可調透鏡元件；以及 圖4示出了圖1設備中選定的控制和光學布置。

具體實施例方式 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光刻設備。所述設備包括 照射系統(tǒng)(照射器)IL，被配置用于調節(jié)輻射束B(例如UV輻射或DUV輻射)。
支撐結構(例如掩模臺)MT，被構建用于支撐構圖裝置(例如掩模)MA，并且于第一定位器PM相連，所述第一定位器PM被配置用于根據(jù)確定的參數(shù)對構圖裝置進行精確地定位； 襯底臺(例如，晶片臺)WT，被構建用于保持襯底(例如，涂有抗蝕劑的晶片)W，并且與第二定位器PW相連，所述第二定位器PM被配置用于根據(jù)確定的參數(shù)對所述襯底進行精確地定位；以及 投影系統(tǒng)(例如，折射式投影透鏡系統(tǒng))PS，被配置用于通過構圖裝置MA將被賦予所述輻射束B的圖案投影到所述襯底W的目標部分(例如，包括一個或更多管芯)上。
所述照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁型、靜電型或其他類型的光學部件、或其任意組合，用于導引、整形、和/或控制輻射。
所述支架支撐(例如負擔)所述構圖裝置的重量。所述支架按照依賴于所述構圖裝置的方位、所述光刻設備的設計、以及其他條件的方式(例如，是否將構圖裝置支持在真空環(huán)境中)，來支持所述構圖裝置。所述支撐結構可以使用機械、真空、靜電、或其他鉗技術以支持所述構圖裝置。所述支撐結構可以是框架或臺子，例如，可以如所需的固定或是可移動的。所述支撐結構可以確保所述構圖裝置處于所需位置，例如相對于所述投影系統(tǒng)。這里屬于“掩膜板”或“掩?！钡娜魏问褂每梢哉J為與更通用的術語“構圖裝置”同義。
應該將這里使用的術語“構圖裝置”解釋為能夠在橫截面方向對輻射束賦予以圖案、以便在所述襯底的目標部分中創(chuàng)建圖案的任意裝置。應該注意的是，被賦予所述輻射束的所述圖案可能不完全地與所述襯底的目標部分中的所需圖案相對應，例如，如果所述圖案包括相移特征或所謂的輔助特征。通常，被賦予所述輻射束的所述圖案與在所述目標部分中創(chuàng)建的裝置中的具體功能層相對應，例如集成電路。
所述構圖裝置可以是透射的或是反射的。構圖裝置的示例包括掩模、可編程反射鏡陣列、和可編程LCD面板。掩模在光刻中是眾所周知的，并且包括諸如二元掩模類型、交替相移掩模類型、衰減相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩模類型。可編程反射鏡陣列的示例采用小反射鏡的矩陣排列，可以獨立地傾斜每一個小反射鏡，以便沿不同方向反射入射輻射。所述已傾斜的反射鏡賦予由所述反射鏡矩陣反射的輻射束中的圖案。
應該將這里使用的術語“投影系統(tǒng)”廣泛地解釋為包括任意類型的投影系統(tǒng)，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學系統(tǒng)、或其任意組合，如針對所使用的曝光輻射所希望的、或針對諸如使用浸沒式液體或使用真空之類的其他因素所希望的。這里任意使用的術語“投影透鏡”可以認為是與更一般的術語“投影系統(tǒng)”同義。
如這里所示的，所述設備是透射型的(例如，采用透射掩模)。替代地，所述設備可以是反射型的(例如，采用如上所述類型的可編程反射鏡陣列，或采用反射掩模)。
所述光刻設備可以是具有兩個(雙臺)更多襯底臺(和/或兩個或更多掩模臺)的類型。在這種“多臺”機器中，可以并行地使用附加的臺，或可以在一個或更多臺上執(zhí)行預備步驟，而可以將一個或更多其他臺用于曝光。
所述光刻設備還可以是這樣的類型其中，所述襯底的至少一部分可以用具有相對較高折射率的液體(例如，水)覆蓋，以便填充所述投影系統(tǒng)和所述襯底之間的空隙。還可以將浸沒液體應用到所述光刻設備的其他空隙，例如所述掩模和所述投影系統(tǒng)之間。浸沒技術是本領域的公知技術，用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。如這里使用的術語“浸沒”(immersion)并不意味著必須將諸如襯底之類的結構浸沒到液體中，而是僅意味著在曝光期間，液體位于所述投影系統(tǒng)和所述襯底之間。
參考圖1，所述照射器IL從輻射源SO接收輻射束。所述源和所述光刻設備可以是單獨實體，例如，當所述源是受激準分子激光器時。在這種情況下，不會認為所述源形成所述光刻設備的一部分，并且通過包括例如合適的引導鏡和/或分束器的束傳遞系統(tǒng)BD的幫助，將所述輻射從所述源SO傳到所述輻射器IL。在其他情況下，所述源可以是所述光刻設備的必要部分，例如所述源是汞燈時?？梢詫⑺鲈碨O和所述輻射器IL、以及如果需要時的所述束傳遞系統(tǒng)BD一起稱作輻射系統(tǒng)。
所述輻射器IL可以包括調節(jié)器AD，用于調節(jié)所述輻射束的角強度分布。通常，可以對所述輻射器的光瞳面中的強度分布的至少所述外部和/或內部的徑向范圍(一般分別稱為σ-外部和σ-內部)進行調節(jié)。此外，所述輻射器IL可以包括各種其他部件，例如積分器IN和聚光器CO。可以將所述輻射器用于調節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中具有所需的均勻性和強度分布。
所述輻射束B入射到保持在所述支架(例如，掩模臺MT)的所述構圖裝置(例如，掩模MA)上，并且通過所述構圖裝置來形成圖案。已經(jīng)橫穿所述掩模MA之后，所述輻射束B通過所述投影系統(tǒng)PS，所述PS將所述束聚焦到所述襯底W的目標部分C上。通過第二定位器PW和定位傳感器IF(例如，干涉儀裝置、線性編碼器或電容傳感器)的幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便定位于所述輻射束B的光程中的不同目標部分C。類似地，例如在來自掩模庫的機械修補之后，或在掃描期間，可以將所述第一定位器PM和另一個定位傳感器(圖1中未明確示出)用于將所述掩模MA相對于所述輻射束B的光程精確地定位。通常，可以通過形成所述第一定位器PM的一部分的長程模塊(粗略定位)和短程模塊(精細定位)來實現(xiàn)所述襯底臺WT的移動。類似地，可以使用形成所述第二定位器PW的一部分的長程模塊和短程模塊來實現(xiàn)所述襯底臺WT的移動。在步進機的情況下(與掃描器相反)，所述掩模臺MT可以僅與短程傳動裝置相連，或可以是固定的。可以使用掩模對齊標記M1、M2和襯底對齊標記P1、P2來對齊掩模MA和襯底W。盡管所示的所述襯底對齊標記占據(jù)了專用目標部分，他們可以位于目標部分之間的間隔(這些公知為劃線對齊標記)。類似地，在將多于一個管芯設置在所述掩模MA上的情況下，所述掩模對齊標記可以位于所述管芯之間。
可以將所述專用設備用于以下模式的至少之一 1.在步進模式中，將所述掩模臺MT和所述襯底臺WT保持為實質靜止，而將賦予到所述輻射束的整個圖案一次(即，單獨的靜態(tài)曝光)投影到目標部分C。然后將所述襯底臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不同目標部分C曝光。在步進模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單獨的靜態(tài)曝光中成像的所述目標部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標部分C的同時，將所述掩模臺MT和所述襯底臺WT同步地進行掃描(即，單獨地動態(tài)曝光)。所述襯底臺WT相對于所述掩模臺MT的速度和方向可以通過所述投影系統(tǒng)PS的(縮小)放大率和圖像反轉特征來確定。在掃描模式中，曝光場的最大尺寸限制了單獨的動態(tài)曝光中的所述目標部分的寬度(沿非掃描方向)，而所述掃描運動的長度確定了所述目標位置的高度(沿所述掃描方向)。
3.在另一個模式中，將所述掩模臺MT保持為實質靜止地保持可編程構圖裝置，并且在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標部分C的同時，對所述襯底臺WT進行移動或掃描。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在所述襯底臺WT的每一次移動之后、或在掃描期間的連續(xù)輻射脈沖之間，如所要求的更新所述可編程構圖裝置。這種模式的操作易于應用于利用可編程構圖裝置的無掩模光刻中，例如如上所述類型的可編程反射鏡陣列。
也可以采用上述模式的組合和/或變體的模式的使用或完全不同的模式的使用。
發(fā)明人已經(jīng)確定了上述光刻設備中的確定曝光工藝中發(fā)生的透鏡加熱效應并沒有被公知的可調透鏡元件很好地校正，具體地在導致將投影束局部化在投影透鏡中的光瞳邊緣附近的柱中的曝光工藝中。示例是水平門、接觸孔、混合層和垂直位線。圖2A至圖2D示出了這些類型的曝光工藝的各個測試情況中填充的光瞳。由這些曝光工藝引入的透鏡加熱引入了可以部分地通過現(xiàn)有的透鏡操縱器進行校正的相位誤差，所述透鏡操縱器對澤爾尼克多項式Z5和Z12進行校正，但是4波像差(Z17)仍然存在，并且用于對其進行校正的可調透鏡元件還不是可用的。
根據(jù)本發(fā)明實施例的像差校正裝置10如圖3所示。所述像差校正裝置10包括可以彼此轉動的兩個光學元件EL1、EL2。所述光學元件由透明的、并且具有在所使用曝光輻射的波長處大于1的折射率的材料(例如鍵合的二氧化硅或CaF2)形成。每一個元件的一個表面具有非球面性狀，這兩個表面是互補的。如果將這兩個表面對齊，合成效果是平板，但是如果這兩個表面相對轉動較小的量，引入作為半徑ρ和方位角θ位置的函數(shù)的相位差。如以下所示的，相移函數(shù)與表面函數(shù)的導數(shù)有關。例如，如果表面函數(shù)是(n+1)波多項式，相移函數(shù)實質上等于n波多項式。因此，通過一同兩個互補的5個波表面，可以實現(xiàn)4波像差。該效果是基于以下事實具有其本身移位的(在這種情況下是轉動)版本的函數(shù)總和實質上等于函數(shù)的導數(shù)。也可以使用由除了澤爾尼克多項式之外的函數(shù)描述的表面。所述板的其他平面可以是平面的、或者具有光功率，但理想地是非轉動對稱的。
由于兩個原因，理想地設置了一個或更多傳動裝置(圖3中未示出)以轉動元件EL1、EL2之一或其兩者。首先，相對轉動對于控制所引入的校正量是想要的；對于較小的轉動，所引入的校正實質上與轉動成比例。其次，因為所提供的校正可能不是轉動對稱的，這對于校正整個裝置的轉動位置是想要的通過較小的量來調節(jié)相對于由待成像的掩模限定的軸的校正，而在某些情況下通過較大的量，使得可以將一個裝置用于校正X雙極子和Y雙極子曝光兩者。
盡管上述傳動裝置使能夠響應于曝光工藝的變化來快速地設定校正裝置，還可以將本發(fā)明的校正裝置用在不可以提供所述傳動裝置的地方。具體的，可以將本發(fā)明實施例與具有用于可換元件的插入的狹槽的現(xiàn)有投影系統(tǒng)一起使用?？梢詫⒃﨓L1、EL2設置在框架中，使得他們的相對和絕對轉動可以永久地或暫時地是固定的以提供所需的校正，并且然后經(jīng)由可用的狹槽將所述元件插入到投影系統(tǒng)中。可以手動地或自動地設置或交換多個不同的校正元件。還可以同時地使用多個校正裝置以提供更復雜的校正。
優(yōu)選地，將光學元件EL1和EL2設置在投影系統(tǒng)的光瞳平面中或附近?？梢詫⑺鲈唧w化為具有一個平坦表面和一個非平坦(例如球面)的平面-球面元件?？梢詫⑺鲈钠教贡砻嬖O置為與投影系統(tǒng)的光軸垂直，如圖3所示。
為了數(shù)學地解釋根據(jù)本發(fā)明實施例的裝置的函數(shù)，將沿元件的光軸OA的厚度參考圖3所示的基準平面RP1和RP2來進行定義。厚度d0、d1、d2、和d3是常數(shù)設計參數(shù)，即與圖3中的x、y坐標無關。相反，厚度v1和v2是x和y(或者等效地ρ和θ)的非常數(shù)函數(shù)。這些空間變化的厚度v1和v2稱為表面形狀函數(shù)。表面形狀函數(shù)v1和v2通常限定了各個表面相對于基準平面RP1和RP2的球面或非平面形狀。
沿與光軸OA平行傳播的光程包括由以下等式給出的光程長度OP OP＝nd0+nv1+(d1-v1)+v2+n(d2-v2)+nd3，(1) 其中n是元件EL1和EL2材料的折射率。
光程OP的空間可變部分OPvar由表面函數(shù)v1和v2來確定 OPvar＝(n-1)(v1-v2)(2) 下面，將極坐標ρ和θ相對于圖1中的x、y坐標進行定義ρ是x、y平面中的點的半徑坐標，而θ是所述點的角度坐標。可以在這些極坐標方面將表面形狀函數(shù)寫為 v1＝v1(ρ，θ)，(3) v2＝v2(ρ，θ). 在下文中，假設當將球面表面S1和S2轉動對其時，所述球面表面S1和S2具有沿光軸OA相等的形貌(即具有相同的高度性狀) v1(ρ，θ)＝v2(ρ，θ)(轉動對齊)(4) 當將元件EL2繞光軸OA轉動角度時，光程OP的空間可變部分OPvar由下給出(考慮到等式2) OPvar＝(n-1)(v1(ρ，θ)-v2(ρ，θ+)) (5) 等式5的微分特征結合在等式(4)中所表達的等式暗示了在一階逼近的情況下(對于足夠小的轉動是有效的)，光程長度OPvar由下給出
光程長度的這種變化通過以下等式與穿過元件EL1和EL2的光波的相位WaOP的相應變化有關
所以在這種近似中，轉動產(chǎn)生了與線性成比例的相位像差。因此，可以方便地將元件EL1和EL2相互轉動用于調節(jié)投影透鏡的光瞳中的相位像差。
所引入的波像差Wa原理上可以通過元件EL2相對于元件EL1的轉動進行補償，設置所述表面性狀函數(shù)v2使得滿足以下等式 其中A是尺寸無關常數(shù)。通過選擇等于A的相互轉動，那么由可變部分OPvar引入的相位變化WaOP恰好具有與波像差Wa相反的值 WaOP(A)＝-Wa.(10) 完成上述補償?shù)谋砻嫘誀詈瘮?shù)v2和v1的實施例由下給出 表示像差隨波相位誤差和(即所波長λ的分數(shù))的波像差Wa(ρ，θ)通常寫作正交澤爾尼克圓多項式Zj(ρ，θ)和對各個澤爾尼克多項式的存在進行加權的相應像差系數(shù)aj (例如，參見Alfred Kwok-Kit Wong在美國華盛頓Bellingham SPIE出版社2005年卷TT66第七章的“Optical engineering”中的“Opticalimaging in projection microlithography”)。例如利用離軸多極照射模式，由透鏡加熱引入的波像差(用WaLH表示)的特征在于有限數(shù)目澤爾尼克像差存在的貢獻超出了容限。
例如，在x雙極子和y雙極子照射的情況下，典型地光學的、透鏡加熱引入的像差由HV像散(Z5和Z12)的組合來支配 波像差由下式給出 WaLH(ρ，θ)＝a5Z5+a12Z12(14) 其中a5和a12是對澤爾尼克像差Z5和Z12的貢獻進行加權的加權因子。
那么，補償所需的表面性狀由下給出 為了達到透鏡加熱引入的像差和補償像差之間的平衡，如等式(10)所表示的，可以施加等于A的如前的相互轉動。
典型地透鏡加熱效應根據(jù)由一個或更多相應時間常數(shù)來刻畫特征的一個或更多指數(shù)而時間以來的。那么在該示例中a5和a12是時間的函數(shù)。通常，存在支配的單獨公共時間依賴性f(t)，使得a5＝a5(t)＝a5(0)f(t)以及類似地a12＝a12(0)f(t)。時間依賴性可以通過施加等于A/f(t)的時間以來的相互轉動解決像差的補償，從而f(t)可以包括至少一個指數(shù)函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明實施例，提出了一種如上所述的元件EL1和EL2的組件，配置用于對特征在于使用四極照射模式的透鏡加熱效應進行補償。利用四極照射，典型地存在由“clover”或“四波”支配的透鏡加熱引入像差，可以將其表示為 WaLH(ρ，θ)＝a14Z14(16) 而 以及a14＝a14(0)f(t)。
由于特征在于四波像差的相對密集間隔的像差相位變化，四波像差特別難以使用投影系統(tǒng)內部的傳統(tǒng)透鏡元件操縱器進行補償。根據(jù)本發(fā)明，可以通過提供具有由以下給出的表面形狀的元件來進行補償 它類似于等式(15)，并且通過施加等于A/f(t)的時間以來相互轉動。這種元件還可以使用雙極子照射以補償HV像散項校正之后保留的主要像差的4波像差，如上所述。
應該注意的是存在澤爾尼克多項式的多種定義，例如歸一化的和非歸一化的，以及不同的編碼制。本發(fā)明的功能不依賴于澤爾尼克多項式的具體定義，然而以上闡述的解釋假設了以下定義，除非另有說明 Z2ρ.cos(θ) Z3ρ.sin(θ) Z42.ρ2-1 Z5ρ2.cos(2.θ) Z6ρ2.sin(2.θ) Z7(3.ρ3-2.ρ).cos(θ) Z8(3.ρ3-2.ρ).sin(θ) Z96.ρ4-6.ρ2+1 Z12(4.ρ4-3.ρ2).cos(2θ) Z13(4.ρ4-3.ρ2).sin(2θ) Z17ρ4.cos(4θ) Z18ρ4.in(4θ) Z28(6.ρ6-5.ρ4).cos(4θ) Z29(6.ρ6-5.ρ4).sin(4θ) 以下參考圖4描述將根據(jù)本發(fā)明實施例的像差校正裝置集成到諸如圖1所示的光刻設備中。所述設備具有控制并且調整整個設備的控制系統(tǒng)20，包括照射和投影系統(tǒng)中的可調元件。在控制系統(tǒng)中包括的是輸入部分21，所述輸入部分21接收關于所需照射模式的信息，所述信息由調節(jié)器AD以及構圖裝置(例如掩模)MA中具體實現(xiàn)的圖案的形式來實現(xiàn)。將該信息傳給計算部分22，所述計算部分包括投影系統(tǒng)的數(shù)學模型或者一組經(jīng)驗法則，使能夠計算投影系統(tǒng)中的不同位置處的局部束強度、吸收和透鏡加熱，所述加熱將導致因此引入的像差和希望應用的校正。實現(xiàn)該功能的軟件是公知的。將所需校正傳給控制傳動裝置調節(jié)像差校正裝置10的控制器23和可以設置在投影系統(tǒng)PL中的任意其他可變透鏡。
可以將待應用的透鏡加熱校正方便地在可用可變透鏡元件VLE和像差校正裝置10之間劃分，例如可以通過可變透鏡元件VLE來應用低階校正，而通過像差校正裝置10來應用高階校正。透鏡加熱校正可以結合待施加的其他校正，并且可以是時間變化的。可以預先實時的或者脫機的進行校正計算。
可以設置多個像差校正裝置10，他們可以被同時地定位在投影束的路徑中和/或是可交換的。如上所述，優(yōu)選地像差校正裝置10位于投影系統(tǒng)的光瞳平面中或其附近，其中存在多個光瞳平面，其每一個或全部可以具有像差校正裝置10。
盡管在該文本中可以將特定的參考用于制造IC時的光刻設備，應該理解的是這里描述的光刻設備可以具有其它應用，例如制造集成光學系統(tǒng)、用于磁疇存儲的引導和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。普通技術人員應該理解，在這些替代應用的上下文中，這里的術語“晶片”或“管芯”的任何使用可以認為是與更一般的術語“襯底”或“目標部分”同義?？梢岳缭谲壍?典型地將抗蝕劑層涂敷到襯底上，并且對已曝光的抗蝕劑進行顯影的工具)、計量工具和/或檢驗工具中，在曝光之前或之后處理這里所指的襯底。在可適用的情況下，可以將這里的公開應用于這種或其它襯底處理工具中。另外，襯底可以別處理多于一次，例如以便創(chuàng)建多層IC，使得這里適用的術語襯底也指的是已經(jīng)包含多個已處理層的襯底。
盡管在該文本中可以將特定的參考用于制造IC時的光刻設備，應該理解的是這里描述的光刻設備可以具有其它應用，例如制造集成光學系統(tǒng)、用于磁疇存儲的引導和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。普通技術人員應該理解，在這些替代應用的上下文中，這里的術語“晶片”或“管芯”的任何使用可以認為是與更一般的術語“襯底”或“目標部分”同義?？梢岳缭谲壍?典型地將抗蝕劑層涂敷到襯底上，并且對已曝光的抗蝕劑進行顯影的工具)、計量工具和/或檢驗工具中，在曝光之前或之后處理這里所指的襯底。在可適用的情況下，可以將這里的公開應用于這種或其它襯底處理工具中。另外，襯底可以別處理多于一次，例如以便創(chuàng)建多層IC，使得這里適用的術語襯底也指的是已經(jīng)包含多個已處理層的襯底。
盡管以上對本發(fā)明的描述是針對光刻的實施例的背景，應該理解的是可以將本發(fā)明應用于其它應用，例如壓印光刻，并且在上下文允許的是不局限于光刻。在壓印光刻中，構圖裝置中的形貌限定了襯底上創(chuàng)建的圖案。可以將構圖裝置中的形貌壓到提供給襯底的抗蝕劑層中，在通過施加電磁輻射、熱、壓力或其組合來使抗蝕劑固化。將構圖裝置移出抗蝕劑，在將抗蝕劑固化后留下圖案。
這里使用的術語“輻射”和“束”包含全部類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如，具有約為365、355、248、193、157或126nm的波長)、極紫外(EUV)輻射(例如，具有在5-20nm范圍中的波長)、以及諸如離子束或電子束之類的粒子束。
上下文允許的術語“透鏡”可以指的是各種類型的光學元件的任意一個或其組合，包括透射、反射、磁性、電磁和靜電的光學部件。
盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實施例，應該理解的是本發(fā)明可以與上述不同的實現(xiàn)。例如，本發(fā)明可以采取包含一個或更多機器可讀指令序列的計算機程序的形式，所述指令執(zhí)行上述方法，或者采取具有在其中存儲的這種計算機程序的數(shù)據(jù)存儲介質(例如，半導體存儲器、磁盤或光盤)。
以上描述是說明性的，而不是限制性的。因此，對于本領域普通技術人員顯而易見的是，可以在不脫離所附權利要求范圍的情況下，可以對上述發(fā)明進行修改。
權利要求
1.一種光刻設備，包括
投影系統(tǒng)，包括多個光學元件，所述光學元件被配置用于將已構圖的輻射束投影到襯底的目標部分上，并且具有設置在所述投影系統(tǒng)中的像差校正裝置，所述像差校正裝置包括
具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀；
具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及
傳動裝置，被配置用于繞第一和第二校正光學元件的軸來調節(jié)相對轉動位置；以及
控制電路，配置用于控制傳動裝置以將第一和第二校正光學元件定位于相對的轉動位置，以對由來自輻射束的能量吸收引起的多個光學元件的一個或更多中的溫度變化效應引入的像差至少部分地進行補償。
2.根據(jù)權利要求1的設備，其中第一形狀實質上是可以由澤爾尼克多項式或澤爾尼克多項式的和描述的，所述多項式或多項式之一至少具有包含ρ的4次冪或更高次冪或者θ與大于等于2的整數(shù)相乘的項，其中ρ和θ是極坐標。
3.根據(jù)權利要求1的設備，其中第一形狀實質上是可以由從包括以下部分的組中選擇的澤爾尼克多項式或澤爾尼克多項式的和描述的
Z12(4.ρ4-3.ρ2).cos(2θ)
Z13(4.ρ4-3.ρ2).sin(2θ)
Z17ρ4.cos(4θ)
Z18ρ4.sin(4θ)
Z28(6.ρ6-5.ρ4).cos(4θ)
Z29 (6.ρ6-5.ρ4).sin(4θ)。
4.根據(jù)權利要求1的設備，還包括照射系統(tǒng)和構圖裝置，所述照射系統(tǒng)被配置用于用可控照射模式照射所述構圖裝置，所述構圖裝置被配置用于給予輻射束圖案，其中所述控制電路包括
輸入部分，被配置用于接收圖案的信息和用于曝光工藝的照射模式；以及
計算部分，所述計算部分對圖案的信息和照射模式響應，并且被配置用于計算針對第一和第二校正光學元件的相對轉動位置，以對由溫度變化效應引入的像差部分地進行校正。
5.一種光刻設備，包括
投影系統(tǒng)，包括多個光學元件，所述光學元件被配置用于將已構圖的輻射束投影到襯底的目標部分上，并且具有設置在所述投影系統(tǒng)中的像差校正裝置，所述像差校正裝置包括
具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀；
具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及
保持機械裝置，被配置用于將第一和第二校正光學元件保持在繞軸的所需相對轉動位置，其中，
所述像差校正裝置位于所述投影系統(tǒng)的光瞳平面處或所述光瞳平面附近。
6.一種像差校正裝置，包括
具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀；
具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及
保持機械裝置，被配置用于將第一和第二校正光學元件保持在繞軸的所需相對轉動位置，其中，
第一形狀實質上是可以由澤爾尼克多項式或澤爾尼克多項式的和描述的，所述多項式或多項式之一至少具有包含ρ的4次冪或更高次冪或者θ與大于等于2的整數(shù)相乘的項，其中ρ和θ是極坐標。
7.一種像差校正裝置，包括
具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀；
具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及
保持機械裝置，被配置用于將第一和第二校正光學元件保持在繞軸的所需相對轉動位置，其中，
第一形狀實質上是可以由從包括以下部分的組中選擇的澤爾尼克多項式或澤爾尼克多項式的和描述的
Z12(4.ρ4-3.ρ2).cos(2θ)
Z13(4.ρ4-3.ρ2).sin(2θ)
Z17ρ4.cos(4θ)
Z18ρ4.sin(4θ)
Z28(6.ρ6-5.ρ4).cos(4θ)
Z29(6.ρ6-5.ρ4).sin(4θ)。
8.一種器件制造方法，包括使用包括所配置的多個光學元件的投影系統(tǒng)將已構圖的輻射束投影到襯底上，所述方法包括
在投影系統(tǒng)中設置像差校正裝置，所述像差校正裝置包括
具有第一表面的第一校正光學元件，所述第一表面具有非繞軸轉動對稱的第一形狀；以及
具有第二表面的第二校正光學元件，所述第二表面具有第二形狀，所述第二形狀實質上與所述第一表面互補；以及
將第一和第二校正光學元件設定于相對的轉動位置，以對由來自輻射束的能量吸收引起的多個光學元件的一個或更多中的溫度變化效應引入的像差至少部分地進行補償。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光刻設備、像差校正裝置和器件制造方法。在光刻時可用的像差校正裝置包括可繞光軸相對轉動的兩個元件。每一個元件的一個表面具有可由高階澤爾尼克多項式描述的球面形式。當將這兩個表面轉動對齊時，所述裝置具有平板的光學效應。如果這兩個元件之間存在較小的相對轉動，裝置的效果是可由球面形式的導數(shù)描述的相移。可以將校正裝置用于校正由透鏡加熱引起的像差，尤其是對于導致投影系統(tǒng)中填充的強烈離軸局部化光瞳的照射模式和圖案類型。
文檔編號G02B13/24GK101109909SQ20071013665
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月18日 優(yōu)先權日2006年7月18日
發(fā)明者塔莫·維特迪克, 勞倫蒂斯·C·約里斯馬 申請人:Asml荷蘭有限公司