專利名稱：光刻裝置、包括照明系統(tǒng)的裝置以及器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻裝置、包括照明系統(tǒng)的裝置、包括投影系統(tǒng)的裝置、用于光刻裝置的光學(xué)元件以及器件制造方法。
背景技術(shù)：
光刻裝置是可在襯底、通常是襯底的目標(biāo)部分上施加所需圖案的機(jī)器。光刻裝置例如可用于集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可采用圖案形成裝置來產(chǎn)生將形成于IC的單個層上的電路圖案，該圖案形成裝置也稱為掩?；蚍謩澃?。該圖案可被轉(zhuǎn)移到襯底(如硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如包括一個或多個管芯)上。圖案的轉(zhuǎn)移通常借助于成像到設(shè)于襯底上的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上來實現(xiàn)。通常來說，單個襯底包含被連續(xù)地形成圖案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻裝置包括所謂的步進(jìn)器，其中通過將整個圖案一次性地曝光在目標(biāo)部分上來照射各目標(biāo)部分，還包括所謂的掃描器，其中通過沿給定方向(“掃描”方向)由輻射光束來掃描圖案并以平行于或反向平行于此方向的方向同步地掃描襯底來照射各目標(biāo)部分。還可以通過將圖案壓印在襯底上來將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底上。
為了成像甚至更小的特征，已經(jīng)提出了使用波長處于5到20納米范圍內(nèi)的EUV輻射來代替UV作為曝光輻射，UV常用于當(dāng)前的商用光刻裝置中，其波長為193或157納米。目前尚不知道有能夠形成用于EUV輻射的輻射和/或投影系統(tǒng)中的光學(xué)元件的折射透鏡的材料，因此EUV光刻裝置的輻射和投影系統(tǒng)目前必須使用反射鏡、通常是多層反射鏡來制造。投影圖像的質(zhì)量對反射鏡中的表面變形(輪廓缺陷)極其敏感，尤其是對于投影系統(tǒng)中的那些反射鏡而言。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，光刻裝置中的輻射被光學(xué)元件部分地吸收。這導(dǎo)致了光學(xué)元件被加熱。特別是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，EUV投影光束被輻射和投影系統(tǒng)中的反射鏡所吸收。另一問題是，由于反射鏡具有很高的動態(tài)要求，因此反射鏡無法實現(xiàn)直接式熱調(diào)節(jié)。在將來，如果要采用在較短波長下工作的光刻裝置來實現(xiàn)更高的輸出，那么就會要求投影和輻射系統(tǒng)中的光學(xué)元件尤其是反射鏡能夠進(jìn)行主動調(diào)節(jié)，以便滿足光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，即使在光學(xué)元件由具有非常低的熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料、例如Zerodur(商標(biāo)名)的材料構(gòu)成時也是如此。另一問題是，在EUV波長下工作的光刻裝置要在真空條件下工作。EP1376239公開了一種用于光學(xué)元件的冷卻裝置，其中光學(xué)元件由熱接受板來間接式冷卻。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以這種方式來冷卻光學(xué)元件是很難實現(xiàn)的，這是因為在真空中因只能進(jìn)行輻射冷卻而存在的不良傳熱機(jī)理。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，無直接接觸的真空冷卻是不充分的傳熱機(jī)理。另一問題是，設(shè)置成與光學(xué)元件直接接觸的熱調(diào)節(jié)元件引發(fā)了振動，其損害了圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
希望可以提供一種光刻投影系統(tǒng)，其中進(jìn)一步降低或消除了輻射和/或投影系統(tǒng)中的光學(xué)元件的熱效應(yīng)對成像質(zhì)量的影響。根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)這些和其它的目的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光刻裝置，包括構(gòu)造成可調(diào)節(jié)輻射光束的照明系統(tǒng)；構(gòu)造成可支撐圖案形成裝置的支撐物，該圖案形成裝置能夠?qū)椛涔馐臋M截面施加圖案以形成圖案化的輻射光束；構(gòu)造成可固定襯底的襯底臺；和投影系統(tǒng)，其構(gòu)造成可將圖案化的輻射光束投射到襯底的目標(biāo)部分上，
其中，該裝置中的在使用期間會經(jīng)歷熱負(fù)載的至少一個部件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可將該部件保持在大致恒定的溫度下。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種設(shè)置成可將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上的光刻投影裝置，其中，該裝置中的在使用期間會經(jīng)歷熱負(fù)載的至少一個部件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可將該部件保持在大致恒定的溫度下。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種包括有構(gòu)造成可調(diào)節(jié)輻射光束的照明系統(tǒng)的裝置，該照明系統(tǒng)包括光學(xué)元件，其中該光學(xué)元件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可在熱負(fù)載下使用時將該光學(xué)元件保持在大致恒定的溫度下。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種包括有構(gòu)造成可將圖案化輻射光束投射到襯底的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)的裝置，其中該投影系統(tǒng)包括光學(xué)元件，而該光學(xué)元件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可在熱負(fù)載下使用時將該光學(xué)元件保持在大致恒定的溫度下。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于光刻裝置的光學(xué)元件，其包括整體式安裝的電加熱元件和整體式安裝的溫度傳感器，其中加熱元件設(shè)置成可響應(yīng)于溫度傳感器所檢測到的溫度而將光學(xué)元件保持在大致恒定的預(yù)定溫度下。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種器件制造方法，包括將圖案化的輻射光束投射到襯底上，使用圖案形成裝置來對投影光束的橫截面施加圖案，將圖案化的輻射光束投射到襯底的目標(biāo)部分上，其中，該裝置中的在使用期間會經(jīng)歷熱負(fù)載的至少一個部件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可將該部件保持在大致恒定的溫度下。


下面將僅通過示例的方式并參考示意性附圖來介紹本發(fā)明的實施例，在附圖中對應(yīng)的標(biāo)號表示對應(yīng)的部分，其中-圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光刻裝置；-圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的部件；-圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的部件，和-圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括有安裝在框架上的部件的光刻裝置的細(xì)節(jié)。
各幅圖中類似的標(biāo)號表示類似的元件。
具體實施例方式
圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光刻裝置。該裝置包括-構(gòu)造成可調(diào)節(jié)輻射光束B(例如UV輻射或EUV輻射)的照明系統(tǒng)(照明器)IL；-構(gòu)造成可支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA的支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，其與構(gòu)造成可按照一定參數(shù)精確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連；-構(gòu)造成可固定襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W的襯底臺(例如晶片臺)WT，其與構(gòu)造成可按照一定參數(shù)精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連；和-構(gòu)造成可將由圖案形成裝置MA施加給投影光束B的圖案投射在襯底W的目標(biāo)部分C(例如包括一個或多個管芯)上的投影系統(tǒng)(例如折射型投影透鏡系統(tǒng))PS。
照明系統(tǒng)可包括用于對輻射進(jìn)行引導(dǎo)、成形或控制的多種類型的光學(xué)部件，例如折射式、反射式、磁式、電磁式、靜電式或其它類型的光學(xué)部件或其任意組合。
支撐結(jié)構(gòu)支撐即承受了圖案形成裝置的重量。它以一定的方式固定住圖案形成裝置，這種方式取決于圖案形成裝置的定向、光刻裝置的設(shè)計以及其它條件，例如圖案形成裝置是否固定在真空環(huán)境下。支撐結(jié)構(gòu)可使用機(jī)械、真空、靜電或其它夾緊技術(shù)來固定住圖案形成裝置。支撐結(jié)構(gòu)例如可為框架或臺，其可根據(jù)要求為固定的或可動的。支撐結(jié)構(gòu)可保證圖案形成裝置可例如相對于投影系統(tǒng)處于所需的位置。用語“分劃板”或“掩?！痹诒疚闹械娜魏问褂每杀灰暈榕c更通用的用語“圖案形成裝置”具有相同的含義。
這里所用的用語“圖案形成裝置”應(yīng)被廣義地解釋為可用于為輻射光束的橫截面施加一定圖案以便在襯底的目標(biāo)部分中形成圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意的是，例如如果圖案包括相移特征或所謂的輔助特征，那么施加于輻射光束中的圖案可以不精確地對應(yīng)于襯底目標(biāo)部分中的所需圖案。一般來說，施加于輻射光束中的圖案將對應(yīng)于待形成在目標(biāo)部分內(nèi)的器件如集成電路中的特定功能層。
圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的例子包括掩模、可編程的鏡陣列和可編程的LCD面板。掩模在光刻領(lǐng)域中是眾所周知的，其包括例如二元型、交變相移型和衰減相移型等掩模類型，還包括各種混合式掩模類型?？删幊嚏R陣列的一個例子采用微型鏡的矩陣設(shè)置，各鏡子可單獨地傾斜以沿不同方向反射所入射的輻射光束。傾斜鏡在被鏡矩陣所反射的輻射光束中施加了圖案。
這里所用的用語“投影系統(tǒng)”應(yīng)被廣義地理解為包括各種類型的投影系統(tǒng)，包括折射式、反射式、反射折射式、磁式、電磁式和靜電式光學(xué)系統(tǒng)或其任意組合，這例如應(yīng)根據(jù)所用的曝光輻射或其它因素如使用浸液或使用真空的情況來適當(dāng)?shù)卮_定。用語“投影透鏡”在本文中的任何使用均應(yīng)被視為與更通用的用語“投影系統(tǒng)”具有相同的含義。
如這里所述，此裝置為反射型(例如采用了反射掩模)?；蛘?，此裝置也可以是透射型(例如采用了透射掩模)。
光刻裝置可以是具有兩個(雙級)或多個襯底臺(和/或兩個或多個掩模臺)的那種類型。在這種“多級”式機(jī)器中，附加的臺可以并聯(lián)地使用，或者可在一個或多個臺上進(jìn)行預(yù)備步驟而將一個或多個其它的臺用于曝光。
光刻裝置也可以是這樣的類型，其中至少一部分襯底被具有較高折射率的液體如水覆蓋，從而填充了投影系統(tǒng)和襯底之間的空間。浸液也可施加到光刻裝置的其它空間內(nèi)，例如掩模和投影系統(tǒng)之間。浸沒技術(shù)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，其用于增大投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。在本文中使用的用語“浸沒”并不指例如襯底的結(jié)構(gòu)必須完全浸入在液體中，而是僅指在曝光期間液體處于投影系統(tǒng)與襯底之間。
參見圖1，照明器IL接收來自輻射源SO的輻射光束。輻射源和光刻裝置可以是單獨的實體，例如在輻射源為準(zhǔn)分子激光器時。在這種情況下，輻射源不應(yīng)被視為形成了光刻裝置的一部分，輻射光束借助于光束傳送系統(tǒng)BD從源SO傳遞到照明器IL中，光束傳送系統(tǒng)BD例如包括適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)鏡和/或光束擴(kuò)展器。在其它情況下，該源可以是光刻裝置的一個整體部分，例如在該源為水銀燈時。源SO和照明器IL及光束傳送系統(tǒng)BD(如果有的話)一起可稱為輻射系統(tǒng)。
照明器IL可包括調(diào)節(jié)裝置AM，其用于調(diào)節(jié)輻射光束的角強度分布。通常來說，至少可以調(diào)節(jié)照明器的光瞳面內(nèi)的強度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別稱為σ-外部和σ-內(nèi)部)。另外，照明器IL通常包括各種其它的器件，例如積分器IN和聚光器CO。照明器用來調(diào)節(jié)輻射光束，以使其在其橫截面上具有所需的均勻性和強度分布。
投影光束B入射在固定于支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺MT)上的圖案形成裝置(例如掩模MA)上，并通過該圖案形成裝置而圖案化。在穿過掩模MA后，投影光束B通過投影系統(tǒng)PS，其將光束聚焦在襯底W的目標(biāo)部分C上。借助于第二定位裝置PW和位置傳感器IF2(例如干涉儀、線性編碼器或電容傳感器)，襯底臺WT可精確地移動，以便例如將不同的目標(biāo)部分C定位在輻射光束B的路徑中。類似地，可用第一定位裝置PM和另一位置傳感器IF1來相對于輻射光束B的路徑對掩模MA進(jìn)行精確的定位，例如在將掩模MA從掩模庫中機(jī)械式地重新取出之后或者在掃描過程中。通常來說，借助于形成為第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)，可實現(xiàn)掩模臺MT的運動。類似的，采用形成為第二定位裝置PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊，可實現(xiàn)襯底臺WT的運動。在采用分檔器的情況下(與掃描器相反)，掩模臺MT可只與短行程致動器相連，或被固定住。掩模MA和襯底W可采用掩模對準(zhǔn)標(biāo)記M1，M2和襯底對準(zhǔn)標(biāo)記P1，P2來對準(zhǔn)。雖然襯底對準(zhǔn)標(biāo)記顯示為占據(jù)了專用目標(biāo)部分，然而它們可位于目標(biāo)部分之間的空間內(nèi)(它們稱為劃線路線對準(zhǔn)標(biāo)記)。類似的，在掩模MA上設(shè)置了超過一個管芯的情況下，掩模對準(zhǔn)標(biāo)記可位于管芯之間。
所述裝置可用于至少一種下述模式中1.在步進(jìn)模式中，掩模臺MT和襯底臺WT基本上保持靜止，而施加到投影光束上的整個圖案被一次性投影到目標(biāo)部分C上(即單次靜態(tài)曝光)。然后沿X和/或Y方向移動襯底臺WT，使得不同的目標(biāo)部分C被曝光。在步進(jìn)模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中所成像的目標(biāo)部分C的大小。
2.在掃描模式中，掩模臺MT和襯底臺WT被同步地掃描，同時施加到投影光束上的圖案被投影到目標(biāo)部分C上(即單次動態(tài)曝光)。襯底臺WT相對于掩模臺MT的速度和方向由投影系統(tǒng)PS的放大(縮小)和圖像倒轉(zhuǎn)特性來確定。在掃描模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了單次動態(tài)曝光中的目標(biāo)部分的寬度(非掃描方向上)，而掃描運動的長度決定了目標(biāo)部分的高度(掃描方向上)。
3.在另一模式中，掩模臺MT基本上固定地夾持了可編程的圖案形成裝置，而襯底臺WT在施加到投影光束上的圖案被投影到目標(biāo)部分C上時產(chǎn)生運動或掃描。在這種模式中通常采用了脈沖輻射源，可編程的圖案形成裝置根據(jù)需要在襯底臺WT的各次運動之后或在掃描期間的連續(xù)輻射脈沖之間進(jìn)行更新。這種操作模式可容易地應(yīng)用于采用了可編程的圖案形成裝置、例如上述類型的可編程鏡陣列的無掩模式光刻技術(shù)。
還可以采用上述使用模式的組合和/或變型，或者采用完全不同的使用模式。
本發(fā)明可應(yīng)用在光刻裝置中的任一部件上，但在應(yīng)用于處在投影光束路徑中的光學(xué)元件上時特別有利，這種元件尤其是會被投影系統(tǒng)加熱的元件，尤其是EUV光刻裝置中的反射鏡，尤其是投影系統(tǒng)中的那些表面變形會對成像質(zhì)量有最大影響的反射鏡，以及位于照明系統(tǒng)開始處的投影光束強度最大從而會引發(fā)較大溫度變化的那些反射鏡。本發(fā)明還可特別應(yīng)用于小型反射鏡，其中熱負(fù)載被集中化，再次引發(fā)了較大溫度變化。
在所示實施例中，所述部件為反射式光刻裝置中的反射鏡。然而，本發(fā)明并不限于這一方面，可以理解，該部件也可以是透射式光刻裝置中的透鏡或其它光學(xué)元件。
通過為裝置中的在使用期間會經(jīng)歷熱負(fù)載的至少一個部件設(shè)置可將該部件保持在大致恒定溫度下的整體式安裝的加熱元件，就可以避免對該部件的加熱和冷卻影響。另外，由于部件承受到較小的熱梯度，因此便產(chǎn)生了較小的光學(xué)失真。另外，本發(fā)明可應(yīng)用于加工期間和/或制造和維護(hù)期間的部件檢測中。在一個實施例中，大致恒定的溫度是光刻裝置的平均工作溫度。這樣，可在加工期間檢測部件，以便產(chǎn)生和/或測量工作溫度下的部件性能。另一優(yōu)點是，檢測結(jié)果可用來確定曝光單元中的最優(yōu)溫度設(shè)定，并利用熱調(diào)諧算法來確定會導(dǎo)致最小光學(xué)失真的溫度。例如，照明和/或投影系統(tǒng)中的反射鏡或透鏡的會導(dǎo)致最小光學(xué)失真的溫度。在另一實施例中，該部件包括設(shè)置在照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)中的至少一個的框架內(nèi)的光學(xué)元件。通過將光學(xué)元件的溫度保持在大致恒定的溫度下，就可降低框架上的熱負(fù)載和熱梯度，導(dǎo)致圖像漂移減少。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的部件。特別是，圖2顯示了用于光刻裝置中的光學(xué)元件1。在圖2中，光學(xué)元件1是用于在EUV區(qū)域中工作的光刻裝置的反射鏡。反射鏡設(shè)有電加熱元件2和溫度傳感器3，其中加熱元件2設(shè)置成可響應(yīng)于溫度傳感器3所檢測到的溫度而將光學(xué)元件1保持在大致恒定的預(yù)定溫度下。加熱元件2包括電加熱器如線圈。加熱元件2設(shè)有電源和加熱元件控制單元，它們將在圖4中更詳細(xì)地介紹。加熱元件2提供了對反射鏡1的直接加熱。反射鏡1設(shè)置在照明系統(tǒng)IL和投影系統(tǒng)PS中的至少一個上，在使用中，反射鏡1承受到分別由投影光束和圖案化光束PB所引起的熱負(fù)載。反射鏡1可設(shè)置在框架4內(nèi)。光束PB在位置7處入射在反射鏡1的表面上。入射光束PB所引起的熱負(fù)載分布在整個反射鏡1上。然而，大部分熱負(fù)載分布在處于入射位置7附近的反射鏡1的體積內(nèi)。可控制加熱元件2來加熱反射鏡1，使得反射鏡1的溫度大致恒定。溫度傳感器3設(shè)置在加熱元件2的熱中心。加熱元件2可以是電阻絲或電線圈。電阻絲可由例如康銅的材料制成，康銅是一種銅鎳合金，其具有高電阻和低溫度系數(shù)。在一個實施例中，加熱元件2設(shè)置在形成于反射鏡1中的通道6內(nèi)。通道6在反射鏡1體積的內(nèi)部延伸。加熱元件2的方位取決于多種因素，例如特定熱部件的特定熱負(fù)載以及該部件中的熱負(fù)載分布。部件所承受的熱負(fù)載可通過使用熱分析如FEM分析來確定。電加熱元件的最佳溫度分布取決于多種因素，包括部件的材料特性尤其是部件的熱膨脹系數(shù)(CTE)、投影光束或圖案化光束PB的劑量在部件上的分布，以及光學(xué)元件的熱性能(例如熱導(dǎo)率、與環(huán)境之間的傳熱以及熱容量)。反射鏡可由具有較低CTE的材料如Zerodur(商標(biāo)名)制成，該材料具有約5×10-9K-1的非常低的CTE。利用材料特性和劑量分布，F(xiàn)EM分析便可建立起該部件的非均勻材料模型，從中可建立熱負(fù)載在部件上的分布。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一些部件會承受到比其它部件更高的熱負(fù)載。加熱元件2根據(jù)該熱負(fù)載和熱負(fù)載的分布來設(shè)置。此外，可通過單獨的溫度控制回路來調(diào)節(jié)因材料、生產(chǎn)和安裝效應(yīng)所引起的單個光學(xué)部件的缺陷，以便減少系統(tǒng)的光學(xué)像差。這些方面將結(jié)合圖3和4來更詳細(xì)地介紹。
在圖2中，輻射光束和圖案化輻射光束中的至少一種入射在反射鏡上的入射區(qū)域處。分別在輻射或圖案化輻射光束的入射區(qū)域7的附近處在反射鏡1材料體積中形成了通道6。該通道在材料體積內(nèi)沿著分別與輻射或圖案化輻射光束的入射區(qū)域7的圓周大致對應(yīng)的方向上延伸。通道優(yōu)選設(shè)置在反射鏡1主體中的恰好低于輻射或圖案化輻射光束PB入射在反射鏡1表面上的光學(xué)平面之下。在一個優(yōu)選實施例中，通道6延伸成使得它對應(yīng)于輻射或圖案化輻射(投影)光束PB在入射區(qū)域7處的截面形狀。例如，如果輻射或圖案化輻射光束PB在反射鏡1上的入射光學(xué)平面處具有圓形或大致圓形的對稱性，那么通道6可構(gòu)造成使其以對應(yīng)于入射光束PB的對稱性的方式而延伸。通道6可通過鉆削、機(jī)加工或者通過任何其它適當(dāng)?shù)姆绞叫纬稍诜瓷溏R中。之后將加熱元件2插入到通道6中。然后可用具有與反射鏡材料類似或相同CTE的材料如Zerodur來封閉由通道6在反射鏡中形成的開口。在一個備選實施例中，加熱元件2可通過膠粘或其它適當(dāng)手段連接到反射鏡1的外側(cè)或下側(cè)上。溫度傳感器3可以類似的方式安裝在加熱元件2上。例如，通道6’可形成在反射鏡1中。通道6’構(gòu)造成可從反射鏡1的外側(cè)延伸到加熱元件2的與溫度傳感器3相關(guān)聯(lián)的熱中心處。分別來自加熱元件2和溫度傳感器3的引線8，9連接到加熱元件控制單元上，其將在下文中結(jié)合圖4來進(jìn)一步介紹。溫度傳感器3優(yōu)選是高分辨率的傳感器，例如負(fù)溫度系數(shù)(NTC)傳感器?；蛘撸梢允倾K傳感器，例如PT500或熱電偶。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的部件。特別是，圖3顯示了適于在EUV波長下工作的光刻裝置的反射鏡1的一個例子，其包括三個獨立受控的加熱元件2a，2b，2c，其中各加熱元件2a，2b，2c分別與相應(yīng)的溫度傳感器3a，3b，3c相關(guān)聯(lián)。這樣，各加熱元件2a，2b，2c被相互間獨立地控制。根據(jù)部件如反射鏡和透鏡所受到的熱負(fù)載，希望提供多個整體式安裝在部件中的加熱元件2a，2b，2c。這樣就可以精確地控制部件如反射鏡1的溫度。雖然圖3中的例子顯示了設(shè)置在大致平行平面內(nèi)的多個加熱元件2a，2b，2c，但本發(fā)明在此方面并不受到限制。所述多個加熱元件的特定布置可根據(jù)熱分析來確定。例如，在另一實施例中，優(yōu)選將至少一個加熱元件設(shè)置在投影或圖案化光束PB入射在反射鏡上的光學(xué)平面之下的第一平面內(nèi)，以及將其它加熱元件設(shè)置在并不平行于該第一平面但例如大致正交于第一平面的其它平面內(nèi)。例如，加熱元件可以設(shè)置在大致正交于入射光束PB的光學(xué)平面的平面內(nèi)的反射鏡圓周邊緣的周圍。在圖3中設(shè)置了多個溫度傳感器3a，3b，3c，其中各溫度傳感器設(shè)置在所述多個加熱元件之一的附近。優(yōu)選將溫度傳感器3a，3b，3c設(shè)置在其相應(yīng)加熱元件2a，2b，2c的熱中心處，以便使所述多個加熱元件可響應(yīng)于由設(shè)置在相應(yīng)加熱元件附近的多個溫度傳感器3a，3b，3c所檢測到的相應(yīng)溫度而被相互間獨立地控制。響應(yīng)于由溫度傳感器3a，3b，3c所分別檢測到的溫度T1，T2，T3，加熱元件控制機(jī)構(gòu)44便可控制分別施加給加熱元件2a，2b，2c的電阻絲的電壓V1，V2，V3。
圖4顯示了包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的安裝在框架內(nèi)的部件的光刻裝置的細(xì)節(jié)。特別是，圖4顯示了投影系統(tǒng)PS。投影系統(tǒng)PS包括框架4，其在本領(lǐng)域中也稱為投影光學(xué)組件，它支撐了多個以間隔開關(guān)系設(shè)置的反射鏡M1-M6?？蚣?設(shè)有開口5，圖案化光束PB可經(jīng)由該開口5而進(jìn)入組件中?？蚣?還設(shè)有另一開口5’，加熱元件控制機(jī)構(gòu)44可經(jīng)由該開口5’與加熱元件2相連。這樣，加熱元件2的控制可以遠(yuǎn)程的方式來實現(xiàn)。圖案化光束PB入射在這多個光學(xué)元件上，它們以預(yù)定的順序顯示為反射鏡M1-M6。特別是，圖案化光束PB以M1，M2，M3，M4，M5和M6的順序入射在反射鏡M1-M6上，其中M1是第一反射鏡，而M6是最后的反射鏡。在被最后的反射鏡M6反射之后，圖案化光束PB入射在襯底W上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，反射鏡在入射順序中所處的位置越高，它在使用中從圖案化光束PB中接收到的熱負(fù)載就越大。因此，第一反射鏡M1接收到比M2更大的熱負(fù)載。第二反射鏡M2接收到比M3更大的熱負(fù)載，等等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過根據(jù)它們所承受的熱負(fù)載來改變?yōu)槊總€反射鏡M1-M6所設(shè)置的加熱元件的數(shù)量，就可將反射鏡M1-M6的溫度相互之間和相對于預(yù)定的溫度控制為大致上恒定。例如，當(dāng)反射鏡M1設(shè)有根據(jù)熱負(fù)載分布來布置的四個加熱元件時，最后一個反射鏡M6可能僅需要一個或兩個加熱元件，甚至不需要加熱元件。在一個實施例中，多個光學(xué)元件設(shè)有至少一個加熱元件，其中為各個相應(yīng)光學(xué)元件設(shè)置的加熱元件的數(shù)量根據(jù)各光學(xué)元件所承受到的熱負(fù)載以及針對該光學(xué)部件相對于該熱負(fù)載的光學(xué)像差的靈敏度來確定。在另一實施例中，至少一個投影光束和圖案化光束首先入射的第一光學(xué)元件M1設(shè)有多個加熱元件，其數(shù)量超過了設(shè)置在至少投影光束和圖案化光束的傳播方向中的第一光學(xué)元件下游的光學(xué)元件M2，M3，M4，M5，M6中至少之一所設(shè)有的加熱元件的數(shù)量。這樣就可以更精確地控制反射鏡的溫度。特別是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，第一反射鏡M1是最重要的，因為它接收到最大的熱負(fù)載。如上所述，其它部件如更小的部件也接收到相對較大的熱負(fù)載，并且可能需要比其它部件更多數(shù)量的加熱元件，其原因同樣可追溯于光學(xué)系統(tǒng)中的非常靈敏的光學(xué)部件。
雖然圖4顯示了第一反射鏡M1設(shè)有加熱元件2和溫度傳感器3，但這只是示意性的表示，并不限制本發(fā)明。如上所述，根據(jù)各反射鏡相對于其它反射鏡所承受到的熱負(fù)載，至少一個反射鏡設(shè)有至少一個或多個加熱元件。圖4僅顯示了作為示例的一個加熱元件。
下面將參考圖4來更詳細(xì)地介紹加熱元件的控制。如圖4所示，該裝置還包括電源40和用于響應(yīng)于溫度傳感器3所檢測到的溫度來控制加熱元件2的加熱元件控制機(jī)構(gòu)44。加熱元件控制機(jī)構(gòu)44設(shè)置成可控制電源40提供給加熱元件2的電壓。如果需要的話，加熱元件控制機(jī)構(gòu)44可控制電源40，以便控制由所述電源或超過一個電源(未示出)提供給多個加熱元件的電壓。在圖4中，加熱元件控制機(jī)構(gòu)44顯示為形成了電源40的一個部件。然而，在一個備選實施例中，加熱元件控制機(jī)構(gòu)44可設(shè)置成與該電源間隔開，如果設(shè)有多個電源(未示出)的話，則與這些電源間隔開。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，加熱元件被控制成使得它們保持在預(yù)定的溫度下?？刹捎帽壤筒罘?PID)控制來執(zhí)行控制，但也可使用其它的控制算法。該預(yù)定溫度可根據(jù)本發(fā)明的具體應(yīng)用而變化。例如，當(dāng)光刻裝置第一次接通時，裝置的溫度比較低，例如為22攝氏度。當(dāng)裝置運行時，其溫度升高到穩(wěn)態(tài)溫度，例如35攝氏度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，加熱元件被控制成使得它們恒定地處于穩(wěn)態(tài)下。因此，對于上述具體應(yīng)用來說，如果設(shè)定點選擇成稍高于光刻裝置的穩(wěn)態(tài)溫度的預(yù)定溫度，例如37攝氏度，那么加熱元件控制機(jī)構(gòu)將導(dǎo)致加熱元件升溫到該預(yù)定溫度。加熱元件控制機(jī)構(gòu)44設(shè)置成可響應(yīng)于溫度傳感器所測得的溫度，以便將部件保持在該預(yù)定溫度下。由于部件進(jìn)入到穩(wěn)態(tài)，即例如處于比光刻裝置的穩(wěn)態(tài)稍高的溫度下，因此當(dāng)光刻裝置被使用時，光學(xué)元件的溫度不會升高到該預(yù)定溫度之上。因此，當(dāng)裝置接通時，可以看到，提供給加熱元件的電壓初始較高，隨時間的過去當(dāng)光刻裝置熱起來時，提供給加熱元件的電壓將下降。
在一個備選實施例中，為了例如在檢測、制造或維護(hù)期間確定因部件缺陷而引起的失真，該大致恒定的溫度是光刻裝置的平均工作溫度。這樣，部件的特征可如同其按原始狀態(tài)設(shè)置在裝置中那樣來分析。此外，在光學(xué)元件和整個光學(xué)系統(tǒng)的制造和裝配期間，對于一個加熱元件控制的情況而言可以調(diào)整其溫度，或者對于多個加熱控制而言可以調(diào)整溫度分布，使得光學(xué)失真降低。
雖然在本文中具體地參考了IC制造中的光刻裝置的使用，然而應(yīng)當(dāng)理解，這里所介紹的光刻裝置還具有其它應(yīng)用，例如集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等的制造。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在這種替代性應(yīng)用的上下文中，用語“晶片”或“管芯”在這里的任何使用分別被視為與更通用的用語“襯底”或“目標(biāo)區(qū)域”具有相同的含義。這里所指的襯底可在曝光前或曝光后例如在軌道(一種通常在襯底上施加抗蝕層并對暴露出來的抗蝕層進(jìn)行顯影的工具)、度量和/或檢查工具中進(jìn)行加工。在適當(dāng)之處，本公開可應(yīng)用于這些和其它襯底加工工具中。另外，襯底可被不止一次地加工，例如以形成多層IC，因此，這里所用的用語“襯底”也可指已經(jīng)包含有多層已加工的層的襯底。
雖然在這里具體地參考了本發(fā)明實施例在光學(xué)光刻應(yīng)用中的使用，然而可以理解，本發(fā)明也可用于其它應(yīng)用中，例如印制光刻，并在允許之處并不限于光學(xué)光刻。在印制光刻中，圖案形成裝置的形貌特征可限定在襯底上所形成的圖案。圖案形成裝置的形貌特征可壓制到涂覆在襯底上的抗蝕劑層上，該抗蝕劑可通過施加電磁輻射、熱量、壓力或其組合來固化。圖案形成裝置可運動到抗蝕劑之外，以便在抗蝕劑固化后在其中留下圖案。
這里所用的用語“輻射”和“光束”用于包括所有類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如波長為365，355，248，193，157或126納米)和遠(yuǎn)紫外線(EUV)輻射(例如具有5-20納米范圍內(nèi)的波長)，以及粒子束，例如離子束或電子束。
用語“透鏡”在允許之處可指多種光學(xué)部件中的任意一種或其組合，包括折射式、反射式、磁式、電磁式和靜電式光學(xué)部件。
雖然在上文中已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實施例，然而可以理解，本發(fā)明可通過不同于上述的方式來實施。例如本發(fā)明可采用含有一個或多個描述了上述方法的機(jī)器可讀指令序列的計算機(jī)程序的形式，或者存儲有這種計算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)(如半導(dǎo)體存儲器、磁盤或光盤)的形式。
這些描述是示例性而非限制性的。因此，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很明顯，在不脫離下述權(quán)利要求的范圍的前提下，可以對本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種光刻裝置，包括構(gòu)造成可調(diào)節(jié)輻射光束的照明系統(tǒng)；構(gòu)造成可支撐圖案形成裝置的支撐物，所述圖案形成裝置能夠?qū)椛涔馐臋M截面施加圖案以形成圖案化的輻射光束；構(gòu)造成可固定襯底的襯底臺；和投影系統(tǒng)，其構(gòu)造成可將所述圖案化輻射光束投射到所述襯底的目標(biāo)部分上，其中，所述裝置中的在使用期間會經(jīng)歷熱負(fù)載的至少一個部件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可將所述部件保持在大致恒定的溫度下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述部件包括電加熱元件和至少一個溫度傳感器，所述加熱元件設(shè)置成可響應(yīng)于所述至少一個溫度傳感器所檢測到的溫度來將所述部件保持在大致恒定的預(yù)定溫度下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻裝置，其特征在于，所述裝置包括加熱元件控制機(jī)構(gòu)，其用于響應(yīng)于所述至少一個溫度傳感器測得的溫度來控制所述加熱元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述至少一個溫度傳感器設(shè)置在所述加熱元件的熱中心處。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻裝置，其特征在于，所述加熱元件控制機(jī)構(gòu)控制電源提供給所述加熱元件的電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述大致恒定的溫度是所述光刻裝置的平均工作溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述加熱元件為所述部件提供直接式加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述部件設(shè)有多個整體式安裝的加熱元件和多個溫度傳感器，其中各溫度傳感器設(shè)置在所述多個加熱元件之一的附近，使得所述多個加熱元件可響應(yīng)于設(shè)置在相應(yīng)加熱元件附近的多個溫度傳感器所檢測到的相應(yīng)溫度而被相互間獨立地控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述部件是設(shè)置在所述照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)中的至少一個中的光學(xué)元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光刻裝置，其特征在于，所述光學(xué)元件設(shè)置在所述照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)中的至少一個中的框架上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光刻裝置，其特征在于，多個光學(xué)元件以間隔開的關(guān)系設(shè)置在所述框架中，所述多個光學(xué)元件設(shè)有至少一個加熱元件，為各個相應(yīng)光學(xué)元件所設(shè)置的加熱元件的數(shù)量根據(jù)各光學(xué)元件所承受到的熱負(fù)載來確定。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光刻裝置，其特征在于，所述輻射光束和圖案化輻射光束中的至少一個以預(yù)定順序入射在所述多個光學(xué)元件上，所述輻射光束和圖案化輻射光束中的至少一個首先入射的第一光學(xué)元件設(shè)置有多個加熱元件，其數(shù)量超過了設(shè)置在至少所述投影光束和圖案化光束的傳播方向中的所述第一光學(xué)元件下游的至少一個光學(xué)元件中所設(shè)加熱元件的數(shù)量。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻裝置，其特征在于，所述加熱元件控制機(jī)構(gòu)設(shè)置在遠(yuǎn)離所述部件的位置處。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光刻裝置，其特征在于，所述投影系統(tǒng)包括所述光學(xué)元件安裝于其上的框架，其中所述框架設(shè)有開口，所述加熱元件控制機(jī)構(gòu)可經(jīng)所述開口而與所述加熱元件相連。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述加熱元件是電阻絲和電線圈中的至少一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述部件包括在使用中承受到熱負(fù)載的體積，所述部件設(shè)有處于所述部件中的通道，所述加熱元件設(shè)于所述通道中，所述通道在所述體積內(nèi)延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光刻裝置，其特征在于，所述輻射光束和圖案化輻射光束中的至少一個在入射區(qū)域處入射在所述部件上，所述通道形成于所述部件中的入射區(qū)域的附近。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光刻裝置，其特征在于，所述通道在所述部件內(nèi)沿大致對應(yīng)于所述入射區(qū)域圓周的方向延伸。
19.一種設(shè)置成可將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上的光刻投影裝置，其中所述裝置中的在使用期間會經(jīng)歷熱負(fù)載的至少一個部件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可將所述部件保持在大致恒定的溫度下。
20.一種包括有構(gòu)造成可調(diào)節(jié)輻射光束的照明系統(tǒng)的裝置，所述照明系統(tǒng)包括光學(xué)元件，其中所述光學(xué)元件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成在熱負(fù)載下使用時可將所述光學(xué)元件保持在大致恒定的溫度下。
21.一種包括有構(gòu)造成可將圖案化輻射光束投射到襯底的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)的裝置，其中所述投影系統(tǒng)包括光學(xué)元件，所述光學(xué)元件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可在熱負(fù)載下使用時將所述光學(xué)元件保持在大致恒定的溫度下。
22.一種用于光刻裝置的光學(xué)元件，其包括整體式安裝的電加熱元件和整體式安裝的溫度傳感器，其中所述加熱元件設(shè)置成可響應(yīng)于所述溫度傳感器所檢測到的溫度而將所述光學(xué)元件保持在大致恒定的預(yù)定溫度下。
23.一種器件制造方法，包括將圖案化的輻射光束投射到襯底上，使用圖案形成裝置來對投影光束的橫截面施加圖案，將圖案化的輻射光束投射到襯底的目標(biāo)部分上，其中，裝置中的在使用期間會經(jīng)歷熱負(fù)載的至少一個部件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可將所述部件保持在大致恒定的溫度下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光刻裝置，包括構(gòu)造成可調(diào)節(jié)輻射光束的照明系統(tǒng)；構(gòu)造成可支撐圖案形成裝置的支撐物，該圖案形成裝置能夠?qū)椛涔馐臋M截面施加圖案以形成圖案化的輻射光束；構(gòu)造成可固定襯底的襯底臺；以及投影系統(tǒng)，其構(gòu)造成可將圖案化的輻射光束投射到襯底的目標(biāo)部分上，其中，該裝置中的在使用期間會經(jīng)歷熱負(fù)載的至少一個部件設(shè)有整體式安裝的加熱元件，其設(shè)置成可將該部件保持在大致恒定的溫度下。這樣便可避免加熱和冷卻對該部件的影響。另外，由于部件處于降低的熱梯度下，因此會經(jīng)受到更小的光學(xué)失真。
文檔編號H01L21/00GK1734354SQ20051009113
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月4日
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