操作微光刻投射曝光設(shè)備的方法及該設(shè)備的投射物鏡的制作方法
【專利摘要】一種微光刻投射曝光設(shè)備(10)的投射物鏡，包含波前校正裝置(42)，其包含：第一折射光學(xué)元件(44)和第二折射光學(xué)元件(54)。第一折射光學(xué)元件包含第一光學(xué)材料，對于所述設(shè)備的工作波長，所述第一光學(xué)材料具有隨溫度增加而減小的折射率。第二折射光學(xué)元件包含第二光學(xué)材料，對于所述設(shè)備的工作波長，所述第二光學(xué)材料具有隨溫度增加而增加的折射率。在所述校正裝置(42)的校正模式中，第一加熱裝置(46；146)在所述第一光學(xué)材料中產(chǎn)生非均勻且可變化的第一溫度分布，第二加熱裝置(56；156)在所述第二光學(xué)材料中產(chǎn)生非均勻且可變化的第二溫度分布。
【專利說明】操作微光刻投射曝光設(shè)備的方法及該設(shè)備的投射物鏡

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種包含波前校正裝置的微光刻投射曝光設(shè)備的投射物鏡，以及一種操作該設(shè)備的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]微光刻(還稱為光刻技術(shù)或簡稱為光刻)是用于制造集成電路、液晶顯示器和其它微結(jié)構(gòu)化裝置的技術(shù)。微光刻的工藝與蝕刻工藝一起用于圖案化已形成在基板上的薄膜堆疊(例如，硅晶片)中的特征。在制造每一層時，晶片首先涂覆有光刻膠，其為對例如深紫外(DUV)、真空紫外(VUV)或極紫外(EUV)光的輻射敏感的材料。接著，頂部具有光刻膠的晶片暴露于投射曝光設(shè)備中通過掩模的投射光。掩模包含要投射到光刻膠上的電路圖案。在曝光之后，光刻膠顯影以產(chǎn)生對應(yīng)于包含在掩模中的電路圖案的圖像。那么，蝕刻工藝將電路圖案轉(zhuǎn)印至晶片上的薄膜堆疊中。最后，移除光刻膠。對不同掩模重復(fù)該工藝導(dǎo)致多層微結(jié)構(gòu)化部件。
[0003]投射曝光設(shè)備通常包含照明系統(tǒng)，對準(zhǔn)掩模的掩模對準(zhǔn)臺，投射物鏡和對準(zhǔn)涂有光刻膠的晶片對準(zhǔn)臺。照明系統(tǒng)照明掩模上的場，其可具有例如矩形狹縫或窄環(huán)段的形狀。
[0004]在現(xiàn)有投射曝光設(shè)備中，可在兩個不同類型的設(shè)備之間進(jìn)行區(qū)分。在一個類型中，通過將整個掩模圖案一次曝光于目標(biāo)部分上來照射晶片上的每個目標(biāo)部分，這種設(shè)備通常稱為晶片步進(jìn)機(jī)。在通常稱為步進(jìn)掃描設(shè)備或簡稱為掃描儀的另一類型設(shè)備中，通過在指定參考方向上在投射光束下逐步掃描掩模圖案，同時平行或反平行該方向同步掃描基板，照射每個目標(biāo)部分。晶片的速度與掩模的速度的比率等于投射鏡頭的放大率β。放大率的典型值為β = ±1/4。
[0005]應(yīng)理解的是，將術(shù)語“掩?！?或掩模母版)廣泛地解釋為圖案工具。常用掩模包含不透明、透明或反射圖案，并可為例如二元、交替相移、衰減相移或多種混合掩模類型。
[0006]投射曝光設(shè)備的發(fā)展的基本目的之一是能夠在晶片上光刻地制造具有更小尺寸的結(jié)構(gòu)。小結(jié)構(gòu)導(dǎo)致高集成密度，這通常具有對借助于這種設(shè)備制造的微結(jié)構(gòu)化部件的性能的有利影響。此外，單個晶片上能制造的器件越多，制造工藝的吞吐量越高。
[0007]可產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的大小主要依賴于使用的投射物鏡的分辨率。因?yàn)橥渡湮镧R的分辨率與投射光的波長成反比例，一種增加分辨率的方式是使用具有更短波長的投射光。目前使用的最短波長為248nm、193nm或157nm,因此位于深紫外或真空紫外光譜范圍中。此外，使用具有約13nm的波長的EUV光的設(shè)備同時在市場上可獲得。未來設(shè)備可能使用具有如
6.9nm的低波長的EUV光。
[0008]像差(例如，圖像誤差)的校正變得對具有非常高分辨率的投射物鏡日益重要。不同類型的像差通常需要不同的校正措施。
[0009]旋轉(zhuǎn)對稱像差的校正比較簡單。如果投射物鏡的出瞳中的波前變形旋轉(zhuǎn)對稱，則像差稱為是旋轉(zhuǎn)對稱的。術(shù)語波前變形表示光波與理想無像差波的偏差。例如，通過沿著光軸移動單獨(dú)光學(xué)元件，可至少部分地校正旋轉(zhuǎn)對稱像差。
[0010]非旋轉(zhuǎn)對稱的像差的校正更難。這種像差例如因?yàn)橥哥R或其它光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)不對稱地加熱而出現(xiàn)。一個該類型像差是像散。
[0011]旋轉(zhuǎn)非對稱像差的主要原因是掩模的旋轉(zhuǎn)非對稱、尤其是狹縫形照明，如通常在掃描儀型投射曝光設(shè)備中所遭遇。狹縫形照明場導(dǎo)致布置在場平面附件的那些光學(xué)元件的非均勻加熱。該加熱導(dǎo)致光學(xué)元件的變型，在透鏡和其它折射型元件的情況下，導(dǎo)致它們的折射率的變化。如果折射光學(xué)元件的材料反復(fù)曝光于高能量投射光，還會觀察到永久的材料變化。例如,可發(fā)生曝光于投射光的材料的致密化,并且該致密化導(dǎo)致折射率的永久局部變化。在反射鏡的情況中，反射多層涂層可由高局部光強(qiáng)度損壞，所以反射比局部改變。
[0012]熱致變形、熱致折射率變化和熱致涂層損壞改變光學(xué)元件的光學(xué)特性，因此導(dǎo)致像差。熱致像差有時具有兩重對稱性。然而，在投射物鏡中還頻繁觀察到具有其它對稱性(例如三重或五重)的像差。
[0013]旋轉(zhuǎn)非對稱像差的另一主要原因是確定的非對稱照明設(shè)定，其中照明系統(tǒng)的光瞳平面以旋轉(zhuǎn)非對稱方式照明。這種設(shè)定的重要示例是雙極設(shè)定，其中僅兩個極示于光瞳平面中。在這種雙極設(shè)定的情況中，投射物鏡中的光瞳平面還包含兩個強(qiáng)照明區(qū)域。因此，布置在這種物鏡光瞳平面中或附近的透鏡或反射鏡曝光于旋轉(zhuǎn)非對稱強(qiáng)度分布，其引起旋轉(zhuǎn)非對稱像差。四極設(shè)定有時也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)非對稱像差，盡管其程度比雙極設(shè)定小。
[0014]為了校正旋轉(zhuǎn)非對稱像差，US 6，338，823B1提出一種透鏡，其可借助于沿著透鏡周邊分布的多個致動器而選擇性地變形。確定透鏡的變形，使得熱致像差至少部分校正。這種波前校正裝置的更復(fù)雜類型描述于US2010/0128367A1中。
[0015]US 7，830，611B2公開一種相似的波前校正裝置。在該裝置中，可變形板的一個表面接觸折射率匹配液體。如果該板變形，則鄰近液體的表面的變形實(shí)際上沒有光學(xué)效果。因此，該裝置使得可從僅一個光學(xué)表面，而不是兩個光學(xué)表面獲得校正貢獻(xiàn)。因此防止校正效應(yīng)的部分補(bǔ)償，如當(dāng)兩個表面同時變形時所觀察的。
[0016]然而，光學(xué)元件借助致動器的變形還具有一些缺點(diǎn)。如果致動器布置在板或透鏡的周邊，則借助于致動器可產(chǎn)生僅受限的多種變形。這是由于以下事實(shí):致動器的數(shù)量以及布置是固定的。特別地，通常難以或者甚至不可能產(chǎn)生可由更高次澤尼克系數(shù)(例如，z1(l、Z36、Z4tl或Z64)描述的變形。
[0017]US 2010/0201958A1和US 2009/0257032A1公開了一種波前校正裝置，其包含形成為板的折射光學(xué)元件。與在上述US 7，830，611B2中描述的裝置相比，波前校正不通過變形板來產(chǎn)生,而是通過局部改變其折射率來產(chǎn)生。為此,板設(shè)有在其表面之一上延伸的薄加熱線。借助于加熱線，板內(nèi)的溫度分布可產(chǎn)生，這通過折射率η對溫度T的依賴性dn/dT導(dǎo)致期望的折射率分布。
[0018]在該已知波前校正裝置的一個實(shí)施例中，該板由熔融石英(即，石英玻璃，S12)制成。該元件附接至由CaF2(螢石)制成的第二厚折射光學(xué)元件。由于在熔融石英中，折射率隨溫度增加而增加，而在CaF2中，折射率隨溫度增加而減小，由兩個材料引起的位相變化在由加熱元件覆蓋的區(qū)域之外彼此補(bǔ)償。
[0019]盡管甚至更高級的波前變形可利用該已知的波前校正裝置而得到非常好的校正，難以快速地改變校正效果。
[0020]WO 2011/116792A1公開了一種波前校正裝置，其中，從出口孔出現(xiàn)的多個流體流進(jìn)入投射光在投射曝光設(shè)備的運(yùn)行期間所傳播通過的空間。溫度控制器對于每個流體流單獨(dú)地設(shè)定流體流的溫度。確定溫度分布使得由溫度分布導(dǎo)致的光學(xué)路徑長度差校正波前變形。
[0021]由未公開的國際專利申請PCT/EP2011/004859(Zellner等人)，已知一種波前校正裝置，其中多個加熱光束被引導(dǎo)朝著折射光學(xué)元件的圓周邊表面。在進(jìn)入折射光學(xué)元件之后，加熱光束在元件內(nèi)部被部分吸收。以該方式，幾乎任何任意溫度分布可在折射光學(xué)元件內(nèi)部產(chǎn)生，但是不需要將加熱線布置在投射光束路徑中，該加熱線在即使小但是不可忽略的程度上吸收、反射、衍射和/或散射投射光。
[0022]US 5，883，704公開了一種投射物鏡，其中由CaF2制成的透鏡借助于在透鏡表面之一上流動的氣體流加熱。為了防止布置在加熱的CaF2透鏡的兩側(cè)的由熔融石英制成的透鏡也加熱，借助于在鄰近透鏡的至少一個表面上流動的恒定溫度氣體將這些透鏡保持在恒定溫度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]本發(fā)明的目的是提供一種操作微光刻投射曝光設(shè)備的方法和一種該設(shè)備的投射物鏡，為了校正光學(xué)波前變形，投射物鏡使得可在不同位相變化之間快速切換以及產(chǎn)生具有高空間頻率的位相變化。
[0024]關(guān)于該方法，該目的通過包含以下步驟的方法實(shí)現(xiàn):
[0025]a)提供一種投射曝光設(shè)備，其包含投射物鏡，該投射物鏡包含波前校正裝置，所述裝置包含:
[0026]-第一折射光學(xué)元件，其包含第一光學(xué)材料，對于該設(shè)備的工作波長，該第一光學(xué)材料具有隨溫度增加而減小的折射率，
[0027]-第二折射光學(xué)元件，其包含第二光學(xué)材料，對于該設(shè)備的工作波長，該第二光學(xué)材料具有隨溫度增加而增加的折射率，
[0028]b)通過測量和/或模擬來確定投射物鏡的像差；
[0029]c)通過考慮步驟b)中確定的像差，確定第一位相變化和第二位相變化，其中，如果第一位相變化由第一折射光學(xué)元件產(chǎn)生，而第二位相變化由第二折射光學(xué)元件產(chǎn)生，則步驟b)中確定的像差被修改；
[0030]d)通過使用第一加熱裝置改變第一光學(xué)材料中的溫度分布，產(chǎn)生第一位相變化；
[0031]e)通過使用第二加熱裝置改變第二光學(xué)材料中的溫度分布，產(chǎn)生第二位相變化，該第二加熱裝置不同于且獨(dú)立于第一加熱裝置。
[0032]具有相反的折射率η對溫度T的依賴性dn/dT的兩種光學(xué)材料的組合使得可在具有高空間頻率的位相變化之間快速切換?？焖夙憫?yīng)時間，即從一個位相變化分布切換到另一個所需的時間與兩個方面有關(guān)。
[0033]尤其在某些照明設(shè)定的情況下，一個方面涉及以下事實(shí):投射光常聚集在包含在投射物鏡中的透鏡的非常小的部分中。盡管使用具有非常低的吸收系數(shù)的透鏡材料，但是由于高能量投射光的永久影響，這些部分大幅度變熱。因?yàn)楸热鐬槿廴谑?S12)的常見透鏡材料具有正dn/dT，局部溫度增長與折射率η的局部增長有關(guān)，這進(jìn)而導(dǎo)致局部延遲的波前。
[0034]因?yàn)榈谝徽凵涔鈱W(xué)元件具有負(fù)dn/dT，所以可均等地加熱元件的小部分，以補(bǔ)償由透鏡引入的延遲。然后，第一折射光學(xué)元件中局部減小的折射率抵消由透鏡中局部增加的折射率產(chǎn)生的效應(yīng)。僅加熱折射光學(xué)元件的小部分意味著總體上產(chǎn)生較少熱量。這幫助縮短響應(yīng)時間，因?yàn)樯倭繜岜却罅繜嵯⒌酶臁?br> [0035]第二方面涉及針對那些具有負(fù)dn/dT且適用于投射曝光設(shè)備中的光學(xué)材料的大多數(shù)觀察到的大導(dǎo)熱系數(shù)。對于通常用在投射曝光設(shè)備中的波長，例如193nm和248nm，螢石(CaF2)和類似結(jié)晶材料(例如氟化鋇((BaF2)、氟化鍶(SrF2))以及混合結(jié)晶材料(例如Ca1^xBaxF2)具有負(fù)dn/dT。這些結(jié)晶材料具有比通常用作透鏡的光學(xué)材料的熔融石英明顯更高的導(dǎo)熱系數(shù)。通常，更難在具有大導(dǎo)熱系數(shù)的材料中確立穩(wěn)定的溫度分布，因?yàn)闊嵫杆佟傲魇А薄Ａ硪环矫?，如果與具有相同形狀和大小，但是具有較小的導(dǎo)熱系數(shù)的折射光學(xué)元件相比，折射光學(xué)元件的大導(dǎo)熱系數(shù)意味著溫度分布可更迅速的變化。
[0036]因此，具有負(fù)dn/dT的第一折射光學(xué)元件可主要執(zhí)行快速改變位相變化分布的任務(wù)，而具有正dn/dT的第二折射光學(xué)元件產(chǎn)生在設(shè)備的運(yùn)行期間不會快速改變的位相變化分布。因?yàn)榫哂姓齞n/dT的熔融石英和其它光學(xué)材料常常對溫度改變非常敏感，即，具有大dn/dT絕對值,所以可以說,第二折射光學(xué)元件可以接管(take over)校正需求的基本負(fù)載，從而因該大dn/dT而僅需要少量的額外熱。
[0037]應(yīng)注意，在本文中，術(shù)語“像差”在本發(fā)明的上下文中應(yīng)非常廣泛地理解。像差表示光學(xué)波前與在對于特定掩模，在最佳可能圖像中產(chǎn)生的理想光學(xué)波前的任何偏差。
[0038]如果光瞳平面中的理想波前是完全平面的，則像差是常規(guī)圖像誤差，例如像散或畸變或其組合。
[0039]然而，在投射物鏡和其它衍射受限光學(xué)系統(tǒng)中，光瞳平面中的理想波前可以不是平面。圖像增強(qiáng)技術(shù)已發(fā)展到對于要成像的指定物體計算理想非平面波前，該理想非平面波前在有衍射存在時導(dǎo)致最佳可能圖像。那么，在本發(fā)明中，像差被理解為描述實(shí)際光學(xué)波前與已由圖像增強(qiáng)技術(shù)確定的這種理想非平面波前之間的差別。
[0040]此外，在步驟b)中確定像差也被廣泛地理解。其不僅包含確定常規(guī)圖像誤差，而且包含確定實(shí)際光學(xué)波前與使用圖像增強(qiáng)技術(shù)確定的理想非平面波前的偏差。
[0041]類似地，像差或光學(xué)波前的“校正”不必然意味著波前變形減小或完全去除。即使在常規(guī)圖像誤差的情況下，有時最好將旋轉(zhuǎn)非對稱波前變形轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)對稱波前變形，旋轉(zhuǎn)對稱波前變形同等地“強(qiáng)”或甚至“更強(qiáng)”，但是可利用其它手段(例如某些透鏡沿著光軸的位移)而更容易減小。
[0042]如果使用圖像增強(qiáng)技術(shù)，所以理想光學(xué)波前是非平面的，則像差的校正在此被理解為必然不導(dǎo)致平面光學(xué)波前。
[0043]在步驟b)之后，在第一光學(xué)材料中將獲得第一溫度分布，在步驟e)之后，在第二光學(xué)材料中將獲得第二溫度分布。通常，第一溫度分布和第二溫度分布二者是非均勻的。特別地，第一溫度分布和第二溫度分布均可由包含至少一項(xiàng)Zia ^ 5)的澤尼克多項(xiàng)式的疊加描述。然后，具有高空間頻率的波前變形還可順利地對稱、減小或者在圖像增強(qiáng)技術(shù)的情況中產(chǎn)生。
[0044]通常，第一溫度分布與第二溫度分布不同。特別地，第一溫度分布可至少基本上補(bǔ)償?shù)诙囟确植疾煌?。這使得由于第一和第二光學(xué)材料的正第二溫度分布不同，可產(chǎn)生具有大梯度和高振幅的位相變化。在第一和第二折射光學(xué)材料中的補(bǔ)償?shù)臏囟确植伎杀硎就ㄟ^第一材料中溫度最大的點(diǎn)的光線通過第二光學(xué)材料中溫度最小的點(diǎn)，反之亦然。
[0045]在一些實(shí)施例之后，第一折射光學(xué)元件布置為緊鄰第二折射光學(xué)元件。在該情況中，必需使兩個折射光學(xué)元件彼此熱隔離。
[0046]這可在至少基本上層狀的流體流引導(dǎo)通過由第一折射光學(xué)元件和第二折射光學(xué)元件定界的空隙時實(shí)現(xiàn)。層狀的流體流然后熱隔離兩個折射光學(xué)元件，并可通過形成共用吸熱設(shè)備而附加地用于冷卻折射光學(xué)元件。例如為純凈水的液體或例如為空氣或氮的氣體可用作用于該目的的流體。
[0047]如果第一和第二折射光學(xué)元件通過足夠距離而隔開，則可省略這種流體流。
[0048]例如，至少一個透鏡或其它固體光學(xué)元件可布置在第一折射光學(xué)元件和第二折射光學(xué)元件之間。從空間要求上來看，這種空間上分離的折射光學(xué)元件布置可是有利的，它還消除了對使兩個折射光學(xué)元件彼此熱隔離的要求。如果由兩個折射光學(xué)元件產(chǎn)生的位相變化簡單結(jié)合，則第一折射光學(xué)元件應(yīng)布置在與布置第二折射光學(xué)元件的位置至少基本上光學(xué)共軛的位置處。
[0049]這可表示布置第一折射光學(xué)元件的位置處的近軸子孔徑比為布置第二折射光學(xué)元件的位置處的近軸子孔徑比的0.8至1.2倍之間。近軸子孔徑比在上述US2009/0257032A1 中限定。
[0050]關(guān)于投射物鏡，上述問題由包含波前校正裝置的投射物鏡解決，該波前校正裝置包含:
[0051]a)第一折射光學(xué)元件，其包含第一光學(xué)材料，所述第一光學(xué)材料對于所述設(shè)備的工作波長具有隨溫度增加而減小的折射率，
[0052]b)第二折射光學(xué)元件，其包含第二光學(xué)材料，所述第二光學(xué)材料對于所述設(shè)備的工作波長具有隨溫度增加而增加的折射率，
[0053]c)第一加熱裝置，其構(gòu)造為在校正裝置的校正模式中在第一光學(xué)材料中產(chǎn)生非均勻且可變化的第一溫度分布，
[0054]d)第二加熱裝置，其構(gòu)造為在校正裝置的校正模式中在第二光學(xué)材料中產(chǎn)生非均勻且可變化的第二溫度分布。
[0055]上文參考操作方法所說明的考慮和優(yōu)勢也適用于此。
[0056]如果第一加熱裝置和第二加熱裝置各包含多個加熱元件，該多個加熱元件構(gòu)造為由控制單元單獨(dú)地控制，至少一個加熱裝置的各加熱元件可包含電散熱構(gòu)件，其可接觸與該至少一個加熱裝置關(guān)聯(lián)的折射光學(xué)元件。這種電散熱構(gòu)件可由例如電阻線形成。
[0057]或者，至少一個加熱裝置的各加熱元件可包含加熱光源，例如LED或激光二極管。這種加熱裝置的可能構(gòu)造在上述未公開國際專利申請PCT/EP2011/004859 (Zellner等人)中公開。
[0058]特別地，加熱光源可構(gòu)造為將加熱光束引導(dǎo)到與至少一個加熱裝置關(guān)聯(lián)的折射光學(xué)元件上。
[0059]在一個實(shí)施例中，波前校正裝置包含計算單元，其構(gòu)造為確定通過校正裝置的光學(xué)波前的目標(biāo)位相變化。目標(biāo)位相變化是第一位相變化和第二位相變化的和。第一溫度分布在投射光通過第一折射光學(xué)元件時產(chǎn)生第一位相變化，第二溫度分布在投射光通過第二折射光學(xué)元件時產(chǎn)生第二位相變化。
[0060]通常，折射光學(xué)元件可具有任意形狀。特別地，元件可由具有正或負(fù)折射能力的透鏡或由板形成，所以它們具有平的且平行的表面。
[0061]在又另一實(shí)施例中，第一折射光學(xué)元件為具有均勻厚度Cl1的板，第二折射光學(xué)元件是具有均勻厚度d2的板。對于設(shè)備的工作波長及20°C與100°C之間的溫度范圍，第一光學(xué)材料的折射率Ii1隨著溫度T的增加按Cln1AlT減小。對于設(shè)備的工作波長及20°C與100°C之間的溫度范圍，第二光學(xué)材料的折射率n2隨著溫度T的增加按dn2/dT增加。如果條件(-dn/dT)/(dn2/dT) = k.d2/(I1適用，其中0.9 < k < 1.1，優(yōu)選k = I,則兩個板中相同的溫度變化AT在兩個板中產(chǎn)生至少基本上一樣的位相變化，但是有相反的符號。例如，如果第一折射光學(xué)兀件由CaF2制成,第二折射光學(xué)兀件由S12制成,貝U第一折射光學(xué)兀件可比第二折射光學(xué)元件厚6.1至7.3倍。
[0062]定義
[0063]術(shù)語“光”表示任何電磁輻射，尤其是可見光、UV、DUV和VUV光。
[0064]術(shù)語“工作波長”在此用于表示波長，嚴(yán)格說來，表示窄范圍波長的中心波長，對于所述波長設(shè)計投射曝光設(shè)備。
[0065]術(shù)語“光線”在此用于表示其傳播路徑可由線描述的光。
[0066]術(shù)語“光束”在此用于表示多個光線。光束通常具有在其直徑上可沿傳播路徑變化的輻照分布。單個光束通常可與單個點(diǎn)或擴(kuò)展光源關(guān)聯(lián)。
[0067]術(shù)語“表面“在此用于表示三維空間中任意的平面或彎曲表面。表面可為物體的一部分或可從其完全分離。
[0068]術(shù)語“折射光學(xué)元件”在此用于表示至少對于投射光是透明的光學(xué)元件。此外，元件具有至少一個光學(xué)表面，通過該至少一個光學(xué)表面，投射光進(jìn)入元件。通常，投射光在該光學(xué)表面處折射。
[0069]術(shù)語“光學(xué)共軛”在此用于表示兩個點(diǎn)或兩個表面之間的成像關(guān)系。成像關(guān)系意味著從點(diǎn)發(fā)出的光束會聚在光學(xué)共軛點(diǎn)處。
[0070]術(shù)語“場平面”在此用于表示與掩模平面光學(xué)共軛的平面。
[0071]術(shù)語“光瞳平面”在此用于表示在場平面中以相同角度會聚或發(fā)散的所有光線通過相同點(diǎn)的平面。如本領(lǐng)域所常用，術(shù)語“光瞳平面”還用在實(shí)際上其不是數(shù)學(xué)意義上的平面，但是輕微彎曲，所以嚴(yán)格意義上其應(yīng)該稱為光瞳表面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0072]參考下面結(jié)合考慮附圖的詳細(xì)說明，可更容易理解本發(fā)明的多個特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖中:
[0073]圖1是根據(jù)本發(fā)明的投射曝光設(shè)備的示意性透視圖；
[0074]圖2是穿過圖1中示出的設(shè)備的示意性子午截面；
[0075]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的波前校正裝置的頂視圖，該波前校正裝置包含在為圖1和2所不設(shè)備的一部分的投射物鏡中；
[0076]圖4為沿線IV-1V穿過圖3所示波前校正裝置的截面視圖；
[0077]圖5A和5B分別示意性示出兩個校正板中的示例性步進(jìn)溫度分布以及在兩個不同時間產(chǎn)生的位相變化；
[0078]圖6A和6B分別示意性示出兩個校正板中的示例性周期溫度分布以及在兩個不同時間產(chǎn)生的位相變化；
[0079]圖7A和7B分別示意性示出兩個校正板中的示例性連續(xù)溫度分布以及在兩個不同時間產(chǎn)生的位相變化；
[0080]圖8A示出用于第一照明設(shè)定的光瞳平面中的輻照分布；
[0081]圖8B示出用于校正像差的兩個校正板中的溫度分布，該像差與圖8A中示出的照明設(shè)定關(guān)聯(lián)；
[0082]圖9A示出用于第二照明設(shè)定的光瞳平面中的輻照分布；
[0083]圖9B示出用于校正像差的兩個校正板中的溫度分布，該像差與圖9A中示出的照明設(shè)定關(guān)聯(lián)；
[0084]圖10為示出重要方法步驟的流程圖；
[0085]圖11是穿過根據(jù)替代性實(shí)施例的圖1所示設(shè)備的示意性子午截面圖，在該替代性實(shí)施例中，校正板布置在不同的光學(xué)共軛平面。

【具體實(shí)施方式】
[0086]1.投射曝光設(shè)備的總構(gòu)造
[0087]圖1是根據(jù)本發(fā)明的投射曝光設(shè)備10的透視且高度簡化視圖。設(shè)備10包含照明系統(tǒng)12，其產(chǎn)生具有193nm的中心波長(下文中稱為設(shè)備10的工作波長)的投射光。投射光照明掩模16上包含精細(xì)特征19的圖案18的場14。在該實(shí)施例中，照明場14具有矩形形狀。然而，也考慮照明場14的其它形狀，例如環(huán)段，以及其它工作波長，例如157nm或248nm。
[0088]具有光軸OA且包含多個透鏡LI至L4的投射物鏡20將照明場14內(nèi)的圖案18成像在光敏層22 (例如光刻膠)上，其由基板24支撐?？砂杈幕?4布置在晶片臺(圖1中未示出)上，使得光敏層22的頂表面精確地位于投射物鏡20的像平面中。掩模16利用掩模臺(圖1中未示出)定位在投射物鏡20的物平面中。因?yàn)橥渡湮镧R20的具有放大率β且|β| <1，照明場14內(nèi)的圖案18的縮小像18'投射到光敏層22上。
[0089]在投射期間，掩模16和基板24沿著掃描方向移動,該掃描方向?qū)?yīng)于圖1中不出的Y方向。然后，照明場14在掩模16上掃描，所以可連續(xù)成像比照明場14大的圖案化區(qū)域。基板24的速度和掩模16的速度之間的比等于投射物鏡20的放大率β。如果投射物鏡20不使像顛倒(β > O)，則掩模16和基板24沿相同方向移動，如圖1中由箭頭Al和Α2所示。然而，本發(fā)明還可與具有離軸物體和像場的折射反射式投射物鏡20 —起使用。
[0090]圖2是穿過圖1所示的設(shè)備10的示意性子午截面。在該截面中,還示出掩模臺26和晶片臺32，該掩模臺26在投射物鏡20的物平面28中支撐并移動掩模16，該晶片臺32在投射物鏡20的像平面30中支撐并移動基板24。
[0091]在投射物鏡20內(nèi)部布置兩個操縱器Ml和M2，其分別構(gòu)造為沿著投射物鏡20的光軸OA單獨(dú)地移動透鏡LI和L2。
[0092]在該實(shí)施例中，投射物鏡20具有中間像平面34。特征18的形成在中間像平面中的像可因?yàn)槎喾N像差而基本上模糊和/或扭曲。特別地，中間像平面34可強(qiáng)烈彎曲。
[0093]第一光瞳平面36位于物平面28和中間像平面34之間，第二光瞳平面38位于中間像平面34和投射物鏡20的像平面30之間。在第一和第二光瞳平面36、38中，從任意場平面(即，物平面28、中間像平面34和像平面30)以相同角度會聚或發(fā)散的所有光線通過相同點(diǎn)，如圖2所示。這表示平行于光軸OA與場平面相交的所有光線，例如表示為虛線的光線40在第一和第二光瞳平面36、38中與光軸OA相交。
[0094]在第一光瞳平面36中布置用于校正波前變形的波前校正裝置42。下面，在以下部分中更詳細(xì)地描述該裝置。
[0095]I1.波前校正裝置
[0096]再次參考圖2，波前校正裝置42包含第一折射光學(xué)元件，其在該實(shí)施例中由具有正方形周邊和均勻厚度的第一校正板44形成。第一校正板44由具有折射率Ii1的第一光學(xué)材料構(gòu)成，折射率H1隨溫度T增加而減小。在該實(shí)施例中，螢石(CaF2)用作第一校正板44的材料。螢石對于193nm的工作波長具有折射率Ii1對溫度T的依賴性cK/dT，溫度T約為-2.9.1^r1O
[0097]由電阻線46的規(guī)則網(wǎng)格或其它電散熱構(gòu)件形成的第一加熱裝置附接至第一校正板44的指向投射物鏡20的物平面28的上表面48。電壓可由控制單元50單獨(dú)地施加至電阻線46，以致各種各樣的不同溫度分布可產(chǎn)生在第一校正板44中。
[0098]由于折射率Ii1對溫度T的依賴性cK/dT，由電阻線46產(chǎn)生的溫度分布與第一校正板44內(nèi)的折射率分布有關(guān)。后者進(jìn)而在溫度T改變AT時產(chǎn)生第一位相變化Δφι = s*AT*dni/dT，其中s為投射光通過發(fā)生溫度變化的光學(xué)材料所沿距離。位相變化Δφ!可用于以下文將更詳細(xì)說明的方式校正，或者更主要改變投射光的光學(xué)波前。
[0099]校正裝置42還包含由第二校正板54形成的第二折射光學(xué)元件。第二校正板54通常具有與第一校正板44相同的構(gòu)成，即，第二校正板54支撐第二加熱裝置，其由第二校正板54的指向投射物鏡20的像平面30的下表面58上的電阻線56的規(guī)則網(wǎng)格形成。然而，第二校正板54包含對于投射光的工作波長具有折射率η2的光學(xué)材料，折射率η2隨著溫度T的增加不會減小，但增加。在該實(shí)施例中，熔融石英(S12)用作第二校正板54的光學(xué)材料。對于193nm的工作波長，溫度依賴性dn2/dT約為19.4.KT6K'
[0100]因此，與第一校正板44的溫度依賴性Cln1AlT相比，第二校正板54的折射率的溫度依賴性dn2/dT不僅具有正的符號，而且具有不同的絕對值。在該實(shí)施例中，第一校正板44的溫度依賴性的絕對值比第二校正板54的相應(yīng)值小約6.7倍。因此，校正板44、54的厚度選擇為使得第一校正板44比第二校正板54厚約6.7倍。然后，溫度變化Λ T將在兩個校正板44、54中產(chǎn)生位相變化Δφ.!、Δφ2，它們具有相同的絕對值，但是有相反的符號，即，Acp J ~ - Δ?ρ】。
[0101]因此，如果相同溫度變化產(chǎn)生在校正板44、54中，則產(chǎn)生的位相變化會完全互相補(bǔ)償，以致投射光的波前完全不會受到影響。如在隨后部分III中所述，結(jié)合具有帶有相反符號的dn/dT的兩個校正板44、54的好處僅在復(fù)雜控制配置應(yīng)用于與校正板44、54關(guān)聯(lián)的加熱裝置時變得顯而易見。
[0102]圖3和4分別以頂視圖和沿著線IV-1V的截面視圖示意性地示出校正裝置42的一些構(gòu)造細(xì)節(jié)。
[0103]在圖3的頂視圖中，可看到第一校正板44容納在設(shè)置在具有圓形周邊63的支撐框架62中的中央正方形凹槽60中。支撐框架62的上表面支撐電子電路板64，其經(jīng)由以虛線表示的柔性引線65將可變電壓應(yīng)用于電阻線46，其附接至第一校正板44的上表面48。以未詳細(xì)不出的方式,可在由成對正交電阻線46限定的各個正方形表面兀件66內(nèi)電產(chǎn)生熱。為此，可使用二極管電路和時分復(fù)用控制配置。關(guān)于校正板44、54的加熱裝置的布局和控制的更多細(xì)節(jié)可從上文進(jìn)一步提及的US 2010/0201958A1中獲知。
[0104]通過其允許投射光通過第一光瞳平面36的最大區(qū)域在圖3中由虛圓圈68表示。
[0105]如可從圖4的橫截面看到的，第二校正板54以相似方式容納在凹槽60中。將電壓施加至附接到第二校正板54的下表面58的電阻線56的電子電路板64支撐在支撐框架62的相對表面上。
[0106]兩個校正板44、54沒有彼此接觸，而是由空隙隔離。因?yàn)檎凵涔鈱W(xué)元件在該實(shí)施例中形成為平面校正板44、54，所以空隙具有具有均勻厚度的間隙7的形狀。由箭頭72表示的至少基本上分層的流體流引導(dǎo)通過間隙70。為此，流體供應(yīng)單元74和收集單元76經(jīng)由通道78連接至間隙70的相對側(cè)。流體供應(yīng)單元74和收集單元76分別產(chǎn)生并收集流體流72。經(jīng)由返回線80，由收集單元76收集的流體返回至供應(yīng)單元74，以致流體不斷地再循環(huán)。
[0107]流體供應(yīng)單元74在該實(shí)施例中包含熱交換器82、循環(huán)泵84和過濾器86。由流體供應(yīng)單元74設(shè)定的溫度由控制單元50確定，使得校正裝置42的總凈熱平衡保持不變。換句話說，由校正板44、54上的電阻線46產(chǎn)生的總熱量約等于由流體流72從校正板44、54移除的熱量。
[0108]此外，流體流72幫助使第一和第二校正板44、54彼此熱隔離。這使得可在第一和第二校正板44、54內(nèi)產(chǎn)生不同且獨(dú)立的溫度分布，盡管校正板44、54之間的距離小。因此，借助于第一電阻線46而在第一校正板44中產(chǎn)生的溫度分布基本上獨(dú)立于由第二電阻線56在第二校正板54中產(chǎn)生的溫度分布。該溫度分布獨(dú)立性對校正裝置42是重要的，因?yàn)檫@使得可實(shí)現(xiàn)對光學(xué)波前的校正效應(yīng)，其中，由校正板44、54中的溫度分布導(dǎo)致的相反位相變化不會彼此補(bǔ)償，但是導(dǎo)致例如具有陡峭梯度和較高振幅及/或可比現(xiàn)有技術(shù)裝置改變更快的位相變化。這在部分III中對校正裝置42的功能的以下描述中得到更詳細(xì)地說明。
[0109]在圖4中，還可看到兩個校正板44、54通過小的熱隔離銷88彼此連接，熱隔離銷88沿著周邊分布且保持校正板44、54分開。第一校正板44以及隔著銷88的第二校正板54以與常規(guī)透鏡或其它光學(xué)元件安裝在投射物鏡20相似的方式通過周邊可調(diào)安裝件90保持并定位在支撐框架62的凹槽60中。自然，兩個校正板44、54可彼此獨(dú)立地安裝，以致可省略銷88。
[0110]II1.功能
[0111]在下文中，參考圖5至10說明波前校正裝置42的功能。
[0112]圖5A在其上部示出由螢石制成且具有負(fù)dn/dT的第一校正板44內(nèi)的在第一時間tl的溫度分布的示意圖。具有較亮陰影線的區(qū)域90代表第一校正板44的未被電阻線46加熱的部分。因此，下文稱為未加熱部分90的這些部分具有原始溫度T1，其優(yōu)選等于或小于在投射物鏡20內(nèi)普遍存在的環(huán)境溫度。
[0113]具有較深陰影線的區(qū)域92代表第一校正板44的已由電阻線46加熱的部分。因此，下文稱為加熱部分92的這些部分具有升高的溫度T2 > 1\。
[0114]這里，假設(shè)加熱部分92為第一校正板44的中央部分，未加熱部分90周圍加熱部分92。自然，溫度分布的該示圖是高度示意性的，并不反映由例如熱傳輸和熱輻射的效應(yīng)導(dǎo)致的實(shí)際溫度分布的連續(xù)性質(zhì)。
[0115]因?yàn)榈谝恍Ｕ逵删哂胸?fù)Cln1AlT的螢石制成，正溫度差A(yù)T = T2-T1表示在中央加熱部分92中，與熔融石英中的情形不同，折射率Ii1小于周圍未加熱部分90。因此，位相變化Δφ丨在中央加熱部分92中是負(fù)的，在該中央加熱部分92處，折射率Ii1較小。這在下方的曲線圖中示出，該曲線圖示出在通過第一校正板44的光學(xué)波前中引起的位相變化Δφ1β在該曲線圖中，以及還在別處的相似曲線圖中，由未加熱部分90產(chǎn)生的位相變化設(shè)為零。
[0116]圖5Α的中間部分示出借助于第二加熱裝置的電阻線56在時間&在第二校正板54中產(chǎn)生的溫度分布?？煽吹?，未加熱部分90和加熱部分92的分布與第一校正板44中產(chǎn)生的溫度分布互補(bǔ)。本文中的互補(bǔ)意味著，與第一校正板44相比，未加熱部分90現(xiàn)在是中央部分，加熱部分92圍繞未加熱部分90。
[0117]因?yàn)榈诙Ｕ?4由具有正dn2/dT的熔融石英制成，該溫度分布導(dǎo)致折射率n2的分布，其中，周圍加熱部分具有比中央未加熱部分90較高的折射率n2。因此，正位相變化厶(|)2由周圍加熱部分92產(chǎn)生，如第二校正板54正上方的曲線圖中所示。但是，因?yàn)榕c周圍加熱部分92相比，中央未加熱部分90中的位相較少地延遲，第二校正板54對光學(xué)波前的總效果按相對價值計算再次為中央未加熱部分90中的波前延遲。
[0118]因此，兩個校正板44、54延遲它們的中央部分中的波前。如果第一校正板44比第二校正板54厚6.7倍，并且假設(shè)溫度變化AT = T2-T1在兩個校正板44、54中相同，那么中央部分中的相對延遲也將相同。那么，由校正板44、54的組合產(chǎn)生的對波前的總效果為中央部分中的延遲，其量為各個單獨(dú)校正板44、54產(chǎn)生的量的兩倍。這示于圖5A的底部，其示出總相位變化Acpt = Δφι + Δφ2<.
[0119]圖5Β以與圖5Α相似的示圖示出在較后時間t2 > &普遍存在的情形。
[0120]這里，已假設(shè)第一校正板44的部分92的加熱已停止，以致在不久之后，原始溫度T1普遍存在于整個第一校正板44中。因此，由第一校正板44產(chǎn)生的位相變化等于零。那么，總位相變化&內(nèi)僅由溫度分布得到維持的第二校正板54產(chǎn)生的位相變化Δφ2確定。
[0121]如通過比較圖5Α和5Β的底部的曲線圖所看到，在第一光瞳平面36的中央部分中的波前延遲因此已按因子2減小。重要的是注意，對光學(xué)波前的效果的該變化可快速實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛晌炇瞥傻牡谝恍Ｕ?4具有約為9.Tlffm-1K-1的導(dǎo)熱系數(shù)。這約與熔融石英的導(dǎo)熱系數(shù)(LSSWnrt1)的七倍一樣大。
[0122]由于顯著較大的導(dǎo)熱系數(shù)，在第一校正板44中由電阻線46產(chǎn)生的熱快速地傳至限制間隙70且由流體流72冷卻的第一校正板44的周邊表面和下表面。這使得可以幾分鐘或者甚至幾秒的時間量程(取決于第一校正板44的厚度等)改變第一校正板44中的溫度分布。如果第一校正板44的厚度相對較厚，如所示實(shí)施例中的情況，可設(shè)想通過建立周邊表面與周圍的吸熱設(shè)備之間的直接接觸，經(jīng)由第一板44的周邊表面來改進(jìn)熱傳輸。例如，周邊表面可鄰接由銅或鋁制成的條。
[0123]校正裝置42的在對光學(xué)波前的不同校正效果之間的快速切換非常有用，因?yàn)閷τ谛ＵЧ男枨笥袝r也改變地非常快。這種快速切換需求的原因在于結(jié)構(gòu)19的不同圖案18將投射光衍射到不同方向。因此，布置在光瞳平面中或緊鄰其的透鏡上的輻照分布也快速改變。這些輻照分布可引起像差，尤其是在總輻照區(qū)域較小時。
[0124]至少在第一板44的周邊表面顯著促進(jìn)將熱從第一板44傳輸走時，單獨(dú)利用第二校正板54不會完成校正效果的這種快速切換，因?yàn)槿廴谑⒌膶?dǎo)熱系數(shù)比較低，因此，溫度分布不會足夠快速地改變。在本文中，還應(yīng)考慮的是，第二校正板54的厚度需要為兩倍以在省略第一校正板44時達(dá)到相同的校正效果。
[0125]圖6A和6B分別示出在不同時間&和t2的第一和第二校正板44、54中稍微更真實(shí)的連續(xù)溫度分布。為了簡化，假設(shè)溫度分布沿著所示方向以周期方式變化。因此，未加熱部分90和加熱部分92在兩個校正板44、54中周期地且連續(xù)地交替，如在圖6A和6B的上部和中間部分所示。
[0126]首先參考圖6A，假設(shè)在第一和第二校正板44、54中產(chǎn)生的溫度分布彼此補(bǔ)償，以致通過第一校正板44中溫度最大的點(diǎn)的光線通過第二校正板54中溫度最小的點(diǎn)，反之亦然。換言之，校正板44、54中產(chǎn)生的溫度分布移動半周期。
[0127]由于相反的依賴性dn/dT，產(chǎn)生的位相變化Δφ!, Δφ2重疊，以致總位相變化Δφ,的振幅為單獨(dú)位相變化的振幅的兩倍。
[0128]在時間t2，假設(shè)第一校正板44中的溫度分布移動四分之一周期，如圖6B的頂部所示。那么，第一校正板44中產(chǎn)生的位相變化Δφ!的最小值與第二校正板54產(chǎn)生的位相變化Δφ2的最大值重合。由于該補(bǔ)償，總位相變化Acpt變?yōu)榱恪?br> [0129]這示出的是，通過僅在第一校正板44中移動溫度分布，可在具有陡位相梯度的大位相變化(參見圖6Α的底部的曲線圖)與零校正效果(參見圖6Β的底部的曲線圖)之間快速轉(zhuǎn)換。由于第一校正板44的大導(dǎo)熱系數(shù)，該轉(zhuǎn)換可非?？焖俚貙?shí)現(xiàn)。
[0130]圖7Α和7Β以類似于圖6Α和6Β的表示法示出位相變化的空間頻率可如何增加或快速變化。
[0131]這里假設(shè)在時間&，第一校正板44中的溫度分布包含單個加熱部分92，溫度從該單個加熱部分92連續(xù)減小到未加熱的周圍部分90。第二校正板54中的溫度分布選擇為致使其對應(yīng)于第一校正板44中的溫度分布，但是移動小數(shù)量。這導(dǎo)致在圖7A的底部示出的總位相變化其空間頻率為校正板44、54中產(chǎn)生的溫度分布的空間頻率的兩倍。
[0132]通過稍微移動第一校正板44中的溫度分布，使得其優(yōu)選與第二校正板54中的溫度分布重合，可獲得完全補(bǔ)償，其導(dǎo)致零總位相變化Acpt，如圖7Β的底部所示。因此，僅通過移動第一校正板44中的溫度分布小數(shù)量，可在具有非常高空間頻率的位相變化(圖7Α)與零校正效果(圖7Β)之間非常快速地切換。
[0133]在下文中，將參考圖8和9說明第一和第二校正板44、54對溫度變化的不同反應(yīng)可如何用于使校正裝置42的校正效果適配于改變照明設(shè)定。
[0134]下文中說明的控制配置依賴于以下構(gòu)思:由熔融石英制成的慢反應(yīng)第二校正板54產(chǎn)生即使照明設(shè)定改變也不會改變的那些位相變化。另一方面，由螢石制成的快反應(yīng)第一校正板44僅產(chǎn)生照明設(shè)定每改變一次就需要快速改變的那些位相變化。
[0135]假設(shè)在時間h的照明設(shè)定對應(yīng)于第一光瞳平面36中的輻照分布，如圖8A所示。在第一光瞳平面36中，中央極100和兩個極102、104被照射，外部極102、104沿著X方向?qū)?zhǔn)并與中央極100分開相等距離。
[0136]圖9A示出在稍后時間t2的照明設(shè)定，其對應(yīng)于第一光瞳平面36中的輻照分布，其中中央極100再次被照射，而兩個其它極102、104現(xiàn)在沿著Y方向布置。換言之，中央極100被恒定照射，而外部極102、104在照明設(shè)定每次改變時改變它們的位置。
[0137]圖8B和9B分別示意性地示出在時間h和t2于校正板44、54中產(chǎn)生的溫度分布，以校正與圖8A和9A中示出的照明設(shè)定關(guān)聯(lián)的像差。
[0138]在時間h，第一校正板44包含兩個加熱部分90，它們的位置對應(yīng)于第一光瞳平面36中的極102、104。由于第一校正板44的負(fù)dn/dT，加熱部分90中的折射率Ii1小于周圍未加熱部分92。這補(bǔ)償由透鏡L1、L2產(chǎn)生的延遲。這些透鏡曝光于如圖8A所示的相似輻照分布，因?yàn)橥哥RL1、L2布置為緊鄰第一光瞳平面36。
[0139]另一方面，與中央極100關(guān)聯(lián)的延遲僅由第二校正板54補(bǔ)償。為此，溫度分布產(chǎn)生在加熱部分92圍繞中央未加熱部分90的第二校正板54中。
[0140]如果照明設(shè)定從圖8A所示的X雙極設(shè)定變?yōu)閳D9A所示的Y雙極設(shè)定，則第二校正板54中的溫度分布保持未改變，因?yàn)橹醒霕O100沒有改變其位置。然而，外部極102、104現(xiàn)在沿著Y方向?qū)?zhǔn)，因此，第一校正板44內(nèi)的溫度分布必需也旋轉(zhuǎn)90°。至少在第一板44的周邊表面顯著促使熱從第一板44傳輸走時，，這可因?yàn)榈谝恍Ｕ?4的大導(dǎo)熱系數(shù)而非?？焖俚赝瓿伞?br> [0141]此外，由具有負(fù)dn/dT的材料制成的第一校正板44和具有正dn/dT的第二校正板54的結(jié)合使得可快速改變校正裝置42的校正效果，這在照明設(shè)定在投射曝光設(shè)備10運(yùn)行期間快速改變時是重要的。
[0142]與僅使用由螢石制成的單個校正板的方法相比，具有相反dn/dT的兩個校正板44,54的結(jié)合具有以下優(yōu)點(diǎn):熔融石英的折射率的較強(qiáng)溫度敏感性(即，較大的dn/dT絕對值)可用于甚至對于小溫度變化和薄校正板產(chǎn)生強(qiáng)校正效果。因此，也可以說，由熔融石英制成的第二校正板54接管基本負(fù)載，而由螢石制成的第一校正板44接管快速變化的剩余校正效果。
[0143]另外，不僅大大熱系數(shù)，而且負(fù)dn/dT促成第一校正板44的快響應(yīng)時間。這是因?yàn)榈谝恍Ｕ?4的上表面上的僅兩個小區(qū)域必需由用于產(chǎn)生對光學(xué)波前的期望校正效果的電阻線46來加熱。要加熱的小體積使得可非?？斓厣?。
[0144]相反，如果假設(shè)第一校正板44也由熔融石英制成，則幾乎第一校正板的全部表面需要由電阻線加熱。這不僅會增加由校正裝置42產(chǎn)生的總熱量，而且會使得難以快速改變第一校正板44內(nèi)的溫度分布。
[0145]IV.校正方法
[0146]在下面的多個方面總結(jié)了校正裝置42可如何用于校正波前變形。
[0147]在第一步驟中，確定投射曝光設(shè)備20的像差。這可通過測量和/或通過模擬來進(jìn)行。模擬可基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來進(jìn)行，并且具有以下優(yōu)點(diǎn):投射曝光設(shè)備的運(yùn)行不必中斷以執(zhí)行例如圖像質(zhì)量的測量。如果應(yīng)用圖像增強(qiáng)技術(shù)，則通常也包含模擬。另一方面，如果以最高可能精度確定像差，則通過測量確定像差是必需的。為了測量像差，例如斐索干涉儀的光學(xué)波前測量裝置110可插入投射物鏡20的像平面30中，如圖2中箭頭112所指示。
[0148]此外，使用一些測量以及模擬的混合方法可用于快速且準(zhǔn)確地確定像差。例如，理想的非平面波前可使用圖像增強(qiáng)技術(shù)來計算，以及測量實(shí)際光學(xué)波前。
[0149]在下一步驟中，必須確定獲得期望光學(xué)波前所需的校正效果。該步驟還可考慮:不僅校正裝置42，而且其它校正系統(tǒng)(例如構(gòu)造為沿著光軸OA移動透鏡L1、L2的操縱器Ml、M2)可用于減小像差。一種方法是在共同優(yōu)化過程中考慮所有可用校正系統(tǒng)。奇異值分解(SVD)或提克洛夫規(guī)則化(Tikhonov regularizat1n)可用于該方面。基于凸規(guī)劃(ConvexProgramming)的另一方法描述在WO 2010/034674A1中。在這種優(yōu)化過程中，第一和第二校正板44、54被認(rèn)為是獨(dú)立校正系統(tǒng)，但是應(yīng)考慮不同導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)致的不同暫時行為。
[0150]優(yōu)化過程產(chǎn)生要由第一校正板44產(chǎn)生的第一位相變化和要由第二校正板54產(chǎn)生的第二位相變化。如果投射物鏡20包含例如操縱器M1、M2的其它校正組件，則第一和第二位相變化可修改之前確定的像差，以致其它校正組件能夠修改仍進(jìn)一步存在的像差，以獲得期望光學(xué)波前。在常規(guī)圖像誤差的情況中，第一和第二位相變化的效果通常，但不是必然包含光學(xué)波前對稱化。這意味著波前變形至少基本上旋轉(zhuǎn)對稱。這進(jìn)而表示較高次澤尼克多項(xiàng)式的系數(shù)至少基本上為零。如果應(yīng)用圖像增強(qiáng)技術(shù)，則第一和第二位相變化將選擇性地與其它校正組件產(chǎn)生的位相變化一起修改光學(xué)波前，從而獲得理想的非平面光學(xué)波前。
[0151]然后，算法分別計算第一和第二校正板44、54中所需的溫度分布，以產(chǎn)生第一和第二位相變化。在下一步驟中，必須確定哪個電壓必須施加到電阻線46、56。這再次通過使用優(yōu)化過程來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楦鱾€電阻線46、56可被認(rèn)為是單個校正組件。關(guān)于折射光學(xué)元件中溫度分布的計算和產(chǎn)生的更多細(xì)節(jié)描述在上述未公開專利申請PCT/EP2011/004859 (Zellner 等人)中。
[0152]最后，控制單元68控制電子電路板64，以致它們經(jīng)由柔性引線65將那些電壓施加到電阻線46、56，需要電阻線46、56以產(chǎn)生校正板44、54中之前已計算的溫度分布。
[0153]圖10為總結(jié)根據(jù)本發(fā)明的微光刻投射曝光設(shè)備的操作方法的重要方面的流程圖。
[0154]在第一步驟SI中，提供波前校正裝置，其包含具有符號相反的dn/dT的第一和第二折射光學(xué)元件。
[0155]在第二步驟S2中，確定投射物鏡的像差。
[0156]在第三步驟S2中，通過考慮像差來確定第一位相變化和第二位相變化。
[0157]在第四步驟S4中，通過改變使用第一加熱裝置的第一折射光學(xué)元件中的溫度分布來產(chǎn)生第一位相變化。
[0158]在第五步驟S5中，通過改變使用第二加熱裝置的第二折射光學(xué)元件中的溫度分布來產(chǎn)生第二位相變化，該第二加熱裝置不同于且獨(dú)立于第一加熱裝置。
[0159]V.替代實(shí)施例
[0160]圖11以類似于圖2的子午截面示出投射曝光設(shè)備10的第二實(shí)施例，其中兩個校正板44、54沒有布置為彼此緊鄰或接近第一光瞳平面36，而是進(jìn)一步彼此遠(yuǎn)離，以致多個光學(xué)兀件，這里為透鏡LI和L3布置在校正板44、54之間。
[0161]更確切地說，由螢石制成的第一校正板44仍布置在第一光瞳平面36中。然而，由熔融石英制成的第二校正板54布置在與第一光瞳平面36共軛的第二光瞳平面38中。
[0162]關(guān)于投射物鏡20中的空間需求，將校正板44、54布置在不同但光學(xué)共軛的平面中可是有利的。此外，與熱隔離兩個校正板44、54關(guān)聯(lián)的問題得到相當(dāng)大地減少。
[0163]另外，校正板44、54未被電阻線加熱，而是由例如LED或激光二極管的光源146、156加熱,光源146、156發(fā)出經(jīng)由它們的周邊表面I禹合進(jìn)板44、54中的加熱光112。關(guān)于在折射光學(xué)元件內(nèi)產(chǎn)生溫度分布的方式的更多細(xì)節(jié)描述在上述未公開國際專利申請PCT/EP2011/004859 (Zellner 等人)中。
[0164]替代地或附加地，根據(jù)本發(fā)明且以虛線示出的校正裝置142可布置為緊挨著投射物鏡20的物平面28。在這種位置，校正裝置142可用于校正畸變或其它場依賴性像差。不必說，還可僅將校正板44、54之一布置在物平面28附近，將另一個校正板布置在光學(xué)共軛位置，例如在中間像平面34附近。還可將兩個校正板44、54布置在中間軸位置，即在光瞳中或在場平面中，只要這些中間位置至少近似光學(xué)共軛。
[0165]還應(yīng)注意到，不用說，第一和第二校正板44、54的順序可顛倒。此外，校正裝置還可包含多于一個的具有負(fù)dn/dT的校正板和多于一個的具有正dn/dT的校正板。
【權(quán)利要求】
1.一種操作微光刻投射曝光設(shè)備(10)的方法，所述方法包含以下步驟: a)提供包含投射物鏡(20)的投射曝光設(shè)備，所述投射物鏡(20)包含波前校正裝置(42)，所述裝置包含: -第一折射光學(xué)元件(44)，所述第一折射光學(xué)元件包含第一光學(xué)材料，對于所述設(shè)備的工作波長，所述第一光學(xué)材料具有隨溫度增加而減小的折射率， -第二折射光學(xué)元件(54)，所述第二折射光學(xué)元件包含第二光學(xué)材料，對于所述設(shè)備的工作波長，所述第二光學(xué)材料具有隨溫度增加而增加的折射率， b)通過測量和/或模擬來確定所述投射物鏡(20)的像差； c)通過考慮步驟b)中確定的所述像差，確定第一位相變化和第二位相變化，其中，如果所述第一位相變化由所述第一折射光學(xué)元件(44)產(chǎn)生，而所述第二位相變化由所述第二折射光學(xué)元件(54)產(chǎn)生，則步驟b)中確定的所述像差被修改； d)通過使用第一加熱裝置(46;146)改變所述第一光學(xué)材料中的溫度分布，產(chǎn)生所述第一位相變化； e)通過使用第二加熱裝置(56;156)改變所述第二光學(xué)材料中的溫度分布，產(chǎn)生所述第二位相變化，所述第二加熱裝置不同于且獨(dú)立于所述第一加熱裝置(46 ;146)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟d)之后，在所述第一光學(xué)材料中獲得第一溫度分布，并且其中，在步驟e)之后，在所述第二光學(xué)材料中獲得第二溫度分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一溫度分布和所述第二溫度分布二者是非均勻的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一溫度分布和所述第二溫度分布二者可以由包含至少一項(xiàng)Zi的澤尼克多項(xiàng)式的疊加來描述，其中i > 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一溫度分布與所述第二溫度分布不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一溫度分布至少基本上與所述第二溫度分布互補(bǔ)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一折射光學(xué)元件(44)布置為緊鄰所述第二折射光學(xué)元件(54)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，至少基本上層狀的流體流(72)被引導(dǎo)通過由所述第一折射光學(xué)元件(44)和所述第二折射光學(xué)元件(54)界定的空隙(70)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，至少一個固體光學(xué)兀件(L2、L3)布置在所述第一折射光學(xué)元件(44)和所述第二折射光學(xué)元件(54)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一折射光學(xué)元件(44)布置的位置與所述第二折射光學(xué)元件(54)布置的位置至少基本上光學(xué)共軛。
11.一種微光刻投射曝光設(shè)備(10)的投射物鏡，包含波前校正裝置(42)，所述波前校正裝置包含: a)第一折射光學(xué)元件(44)，所述第一折射光學(xué)元件包含第一光學(xué)材料，對于所述設(shè)備的工作波長，所述第一光學(xué)材料具有隨溫度增加而減小的折射率， b)第二折射光學(xué)元件(54)，所述第二折射光學(xué)元件包含第二光學(xué)材料，對于所述設(shè)備的工作波長，所述第二光學(xué)材料具有隨溫度增加而增加的折射率， c)第一加熱裝置(46; 146)，所述第一加熱裝置構(gòu)造為在所述校正裝置(42)的校正模式中在所述第一光學(xué)材料中產(chǎn)生非均勻且可變化的第一溫度分布， d)第二加熱裝置(56; 156)，所述第二加熱裝置構(gòu)造為在所述校正裝置(42)的校正模式中在所述第二光學(xué)材料中產(chǎn)生非均勻且可變化的第二溫度分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的物鏡，其中，所述第一加熱裝置和所述第二加熱裝置各包含多個加熱元件(46，56 ; 146，156)，所述多個加熱元件構(gòu)造為由控制單元獨(dú)立地控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的物鏡，其中，至少一個加熱裝置的各個加熱元件包含電散熱構(gòu)件(46，56)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的物鏡，其中，至少一個加熱裝置的各個加熱元件包含加熱光源(146，156)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14所述的物鏡，其中，至少一個固體光學(xué)元件(L2、L3)布置在所述第一折射光學(xué)元件(44)和所述第二折射光學(xué)元件(54)之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的物鏡，其中，所述第一折射光學(xué)元件(44)布置的位置與所述第二折射光學(xué)元件(54)布置的位置至少基本上光學(xué)共軛。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項(xiàng)所述的物鏡，其中， a)所述第一折射光學(xué)元件(44)是具有均勻厚度Cl1的板， b)所述第二折射光學(xué)元件(56)是具有均勻厚度d2的板， c)對于所述設(shè)備的工作波長及20°C與100°C之間的溫度范圍，所述第一光學(xué)材料的折射率隨著溫度的增加按cK/dT減小， d)對于所述設(shè)備的工作波長及20°C與100°C之間的溫度范圍，所述第二光學(xué)材料的折射率隨著溫度的增加按dn2/dT增加，
其中，(-(In1ZdT)/(dn2/dT) = k.Cl2Zd1,其中 0.9 < k < 1.1。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的物鏡，其中，所述第一折射光學(xué)元件(44)由CaF2制成，所述第二折射光學(xué)元件(54)由S12制成，并且其中，所述第一折射光學(xué)元件比所述第二折射光學(xué)元件厚6.1至7.3倍。
【文檔編號】G03F7/20GK104169797SQ201280071422
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年2月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月4日
【發(fā)明者】H.沃爾特, B.比特納 申請人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司