專利名稱：微光刻投射曝光設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微光刻投射曝光設備。這樣的設備用于生產(chǎn)大尺寸集成電路和其他微 結構化的部件。本發(fā)明具體涉及用于減少或對稱化在這樣的設備的投射物鏡中發(fā)生的非旋 轉對稱圖像誤差的校正系統(tǒng)。
背景技術：
微光刻(也稱作光學光刻或僅稱作光刻)是用于制作集成電路、液晶顯示器和其 它的微結構裝置的技術。與蝕刻工藝相結合的微光刻的工藝用于構圖已經(jīng)形成于基底(例 如，硅晶片)上的薄膜疊層中的特征。當制作每一層時，首先晶片被涂覆以光刻膠，該光刻 膠為對諸如超紫外(DUV)光的輻射敏感的材料。之后，在投射曝光設備中，在頂部上具有光 刻膠的晶片通過掩模被暴露于投射光。掩模包含要投射到光刻膠上的電路圖案。在曝光之 后，光刻膠被顯影以產(chǎn)生與包含在掩模中的電路圖案對應的圖像。蝕刻工藝接著將電路圖 案轉移到晶片上的薄膜疊層中。最后，去除光刻膠。使用不同的掩模重復該工藝產(chǎn)生多層 的微結構部件。投射曝光設備典型地包括照明系統(tǒng)、對準掩模的掩模臺、投射物鏡以及對準涂覆 有光刻膠的晶片的晶片對準臺。照明系統(tǒng)照明掩模上的場，該場可以例如具有矩形狹縫或 窄環(huán)段的形狀。現(xiàn)有的投射曝光設備中，可以在兩種不同類型的設備之間做出區(qū)別。在一種類型 中，通過一次就將整個掩模圖案曝光到目標部分上；這樣的設備通常稱為晶片步進曝光機。 在常被稱作為步進-掃描設備或簡單稱作掃描曝光機的另一種類型的設備中，通過在投射 光束下在給定參考方向逐漸地掃描掩模圖案而同步地平行于或反平行于該方向掃描基底， 輻照每一目標部分。晶片的速度和掩模的速度的比例等于投射透鏡的放大率β，其通常小 于 1，例如 β = 1/4 或 β = 100?？梢岳斫猓g語“掩?！?或掩模母版)廣泛地被解釋為構圖裝置。通常使用的 掩模包括透射或反射的圖案，并可以例如是二元的、交替相移、衰減相移或各種混合掩模類 型。然而，也有主動掩模，例如實現(xiàn)為可編程鏡陣列的掩模。這樣的裝置的示例為具有粘彈 性控制層(viscoelastic control layer)和反射表面的矩陣可尋址表面?？梢詮睦鏤S 5，296，891和US 5，523，193收集到有關這樣的鏡陣列的更多的信息。同樣地，可編程IXD 陣列可用作主動掩模，如US 5，229，872中所描述的。為簡化起見，本文的其余部分可以特 別涉及包括掩模和掩模臺的設備；然而，在這樣的設備中討論的一般原理應當在如上所闡 述的構圖裝置的更寬泛的情景中來領會。投射曝光設備發(fā)展中的本質目標之一是能夠光刻地在晶片上產(chǎn)生具有越來越小 尺寸的結構。小結構導致高集成密度，其通常對借助于這樣的設備產(chǎn)生的微結構化部件的 性能具有有利效應。能夠產(chǎn)生的結構的大小主要依賴于所使用的投射物鏡的分辨率。由于投射物鏡 的分辨率與投射光的波長成反比，增加分辨率的一種途徑是使用具有越來越短波長的投射光。當前所使用的最短波長為248nm、193nm或157nm并因此位于(深)紫外頻譜范圍。增加分辨率的另一種途徑是基于在浸沒空隙中引入具有高折射率的浸沒液的想法，該浸沒液駐留在投射物鏡像側的最末透鏡和要曝光的光刻膠或其他光敏感層之間。設 計用于浸沒操作且因此稱為浸沒物鏡的投射物鏡能夠實現(xiàn)大于1的數(shù)值孔徑，例如1. 4或
甚至更高。圖像誤差(S卩，像差)的校正對于具有非常高的分辨率的投射物鏡變得日益重要。 不同類型的圖像誤差通常需要不同的校正措施。旋轉對稱圖像誤差的校正相對簡單。如果出瞳中的波前變形是旋轉對稱的，則將 圖像誤差稱作為旋轉對稱的。術語波前變形指的是波從理想無像差波的偏離。旋轉對稱圖 像誤差能夠被校正，例如，通過沿光軸移動單獨的光學元件來至少部分校正。那些非旋轉對稱的圖像誤差的校正更困難。這樣的圖像誤差例如由于透鏡和其他 光學元件非旋轉對稱升溫而產(chǎn)生。這種類型中的一種圖像誤差是像散，對于位于光軸上的 場點也可以遇到該圖像誤差。非旋轉對稱圖像誤差的主要成因是掩模的非旋轉對稱的(具體為狹縫形和/或離 軸)的照明，如在掃描曝光機型的投射曝光設備中典型遇到的。狹縫形的照明場導致布置 在場平面附近的那些光學元件的非均勻加熱。該加熱導致光學元件的變形，并且在透鏡和 其他元件為折射類型的情況中導致它們的折射率的變化。如果折射光學元件的材料反復地 曝光于高能量的投射光，還觀察到永久的材料變化。例如，要被投射光曝光的材料的壓緊有 時發(fā)生，并且該壓緊導致折射率的局部的且永久的變化。熱引入的變形和折射率變化改變光學元件的光學特性并從而導致圖像誤差。熱引 入圖像誤差常常具有雙重對稱性。然而，具有例如三重或五重的其他對稱性的圖像誤差或 者由完全非對稱波前變形表征的圖像誤差也頻繁地在投射物鏡中被觀察到。完全非對稱圖 像誤差通常是由材料缺陷導致的，該材料缺陷統(tǒng)計上分布于包含在投射物鏡中的光學材料 上。非旋轉對稱圖像誤差的另一主要成因是特定的非對稱照明設置，其中照明系統(tǒng)的 光瞳平面以非旋轉對稱方式被照明。這樣的設置的重要示例是其中僅光瞳平面中的兩個極 被照明的偶極設置。利用這樣的偶極設置，投射物鏡的光瞳平面也僅包含兩個照明區(qū)域。因 而，布置在這樣的物鏡光瞳平面中或其附近的透鏡被暴露于非旋轉對稱強度分布，其引起 非旋轉對稱圖像誤差。四極設置也常常產(chǎn)生非旋轉對稱圖像誤差，盡管比偶極設置的程度 小為了校正非旋轉對稱圖像誤差，US 6，338，823 Bl提出一種透鏡，借助于沿該透鏡 周圍分布的多個驅動器能夠選擇地變形該透鏡。確定透鏡的變形以使熱引入圖像誤差至少 部分地被校正。WO 2007/017089 Al公開了類似的校正裝置。在該裝置中，可變形平板的一個表面 接觸折射率匹配液體。如果該平板變形，則與液體相鄰的表面的變形本質上不具有光學效 應。因此，該裝置使得可以獲得來自非兩個而僅一個光學表面的變形的校正貢獻。從而避 免了如若兩個表面同時變形而觀察到的校正效應的部分補償。然而，借助于驅動器的光學元件的變形也有一些缺點。如果驅動器布置在平板或 透鏡的周圍，借助于驅動器僅可以產(chǎn)生受限種類的變形。這是由于驅動器的數(shù)目以及布置兩者是固定的事實。前面提到的WO 2007/017089還提到在光學元件的光學表面上直接施加透明的驅動器。然而，這很難保持由透明驅動器產(chǎn)生的散射損失低。應對熱引入圖像誤差的另一途徑不是校正已經(jīng)在多個光學元件中產(chǎn)生的誤差而 是徹底地避免這樣的誤差的發(fā)生。這通常涉及光學元件的局部選擇加熱和冷卻以使光學元 件的溫度分布變得至少基本上對稱。旋轉對稱類型的任何殘留的熱引入圖像誤差則可以通 過更簡單的措施來校正，例如通過沿光軸移動光學元件。例如，如從US 6，781，668 B2可知，通過將熱氣或冷氣引向元件可以實現(xiàn)光學元件 的附加加熱或冷卻。然而，利用氣體流難以精確控制光學元件的溫度分布。因此，已經(jīng)提出了將光束引入到光學元件的選擇部分上以使在光學元件上或光學 元件中實現(xiàn)至少基本上旋轉對稱的溫度分布。通常，通過發(fā)射具有不同于投射光的波長的 輻射的單獨的光源產(chǎn)生光束。確定該附加光源的波長以使校正光不對光刻膠的曝光有貢 獻，而仍是被光學元件或施加到光學元件上的層至少部分吸收。EP 823 662 A2描述了其中提供有兩個附加光源的該類型的校正系統(tǒng)，該兩個附 加光源照明在由投射光照明的(通常為狹縫形的)場的周圍的掩模部分。因此，緊鄰場平面 的所有光學元件經(jīng)歷三個不同的光束，而這三個光束幾乎以旋轉對稱方式加熱光學元件。 在其他實施例中，附加校正光耦合到投射曝光設備的照明系統(tǒng)內(nèi)，在光瞳平面中或緊鄰光 瞳平面。由于基于照明設置，光瞳平面的中心在投射操作期間常不被照明，耦合到該中心的 光對光學元件的更均勻照明有貢獻，該光學元件布置在投射物鏡中，在光瞳平面中或緊鄰 該光瞳平面。US 2005/0018269 Al描述了一種校正裝置，該校正裝置使得可以利用在要加熱的 光學元件的部分上掃描的光束來加熱選擇的光學元件的特定部分。該裝置能夠布置在投 射物鏡中并使得可以非常有選擇地增加溫度，從而能夠實現(xiàn)幾乎完美的旋轉對稱的溫度分 布。如果光學元件彼此分開一非常短的距離，如通常情況，接近光學元件是受限的，且即使 如果可以到達光學元件上的所有點，掃描光束也常常以非常大的入射角打到光學表面上。 結果，光能量的顯著部分在該表面處被反射而不能對元件的加熱有貢獻。在US 2005/0018269 Al描述的一個實施例中，解決了這個問題，在校正光打到應 當被加熱的光學元件之前，校正光經(jīng)過多個光學元件而不被大量吸收。這能夠通過選擇用 于光學元件的材料來實現(xiàn)，該材料一方面對校正光且另一方面對于投射光具有不同的吸收 系數(shù)。然而，仍然難以利用掃描光達到光學表面上感興趣的所有點，該掃描光在打到光學表 面上之前經(jīng)過多個其他透鏡。US 6，504，597 B2尋求通過提供一種不采用掃描光束的校正裝置來解決這個問 題。替代地，校正光經(jīng)由選擇的光學元件的邊緣表面，即周向地耦接到選擇的光學元件中。 光纖可用于將單個光源產(chǎn)生的校正光引導到沿光學元件邊緣分布的各種位置。盡管這還使 得可以加熱非常密堆的光學元件，就僅加熱光學元件的謹慎選擇部分的可能性而言，該裝 置有較少的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要提供一種包括校正裝置的微光刻投射曝光設備，該校正裝置一般而言 非常有效地校正或對稱化波前變形，且具體地校正或對稱化常常發(fā)生的例如作為投射光對光學元件的非旋轉對稱加熱的結果的非旋轉對稱波前變形。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過提供一種微光刻投射曝光設備來解決，該微光刻投射曝 光設備包括在掩模平面中產(chǎn)生投射光的強度分布的主照明系統(tǒng)、投射物鏡和校正光學系 統(tǒng)。校正光學系統(tǒng)包括在基準表面中產(chǎn)生校正光的強度分布的副照明系統(tǒng)和校正元件。校 正元件包括加熱材料并布置在至少基本上與基準表面光學共軛的表面中，以使校正光和投 射光在打到校正元件之前經(jīng)過包含在投射物鏡中的至少一個透鏡。校正光和投射光兩者經(jīng) 過的所有透鏡都由相比校正元件的加熱材料對校正光具有更低吸收系數(shù)的透鏡材料制成。 作為該材料選擇的結果，相比校正光傳播通過的投射物鏡的其他透鏡，校正光對 校正元件加熱地更多。除此之外，該加熱的選擇性依賴于加熱材料的吸收系數(shù)超出這些其 他透鏡的光學材料的吸收系數(shù)多少。優(yōu)選地，其他透鏡一點都不明顯地加熱，且校正光的能 量幾乎僅在校正元件中消散。為此，對校正光而言，加熱材料的吸收系數(shù)應當為其他透鏡的 透鏡材料當中具有最高吸收系數(shù)的透鏡材料的吸收系數(shù)的至少2倍、更優(yōu)選為5倍大。根據(jù)本發(fā)明，校正元件布置在與基準表面光學共軛的表面中。因此，基準表面中的 校正光的強度分布成像到校正元件上。這使得不僅可以選擇性地整體加熱校正元件，也能 夠加熱該校正元件的選擇部分。確定這些部分以使校正元件內(nèi)的溫度分布以預定方式變 化，并且這些變化以這樣的方式改變校正元件的光學特性由包含在投射物鏡內(nèi)的其他光 學元件產(chǎn)生的圖像誤差被減少或至少被對稱化。由變化的溫度分布產(chǎn)生的效應包括校正元件的變形和其折射率分布的變化。在這 些效應中這兩個效應占主導通常取決于校正元件的幾何形狀以及包含在其中的光學材料。 可以采用特定措施減少校正元件的變形，以使通過校正光的局部加熱主要具有改變校正元 件內(nèi)或其一部分內(nèi)的的折射率分布的效應。另一方面，可以布置東西，使得加熱引入變形占 優(yōu)勢且能夠忽略折射率變化。如果僅兩個效應中的一個占優(yōu)勢，這通常有利于對溫度分布 的變化將如何影響傳播通過校正元件的光學波前以實現(xiàn)期望的校正效應的預計。通常，這里和本發(fā)明的上下文中使用的術語“校正”本意表示圖像像差的大的總體 減少和/或旋轉非對稱圖像像差的對稱化。在該上下文中，對稱化意味著波前變形的非對 稱性被減少。如上已經(jīng)提到的，至少基本旋轉對稱的波前變形可以用其他的傳統(tǒng)校正措施 來校正，例如，沿投射物鏡的光軸移動特定光學元件。因此，如果減少圖像誤差的非旋轉對 稱分量而盡管同時增加旋轉對稱分量，甚至也可以實現(xiàn)本發(fā)明上下文中的“校正”。基準表面和其中布置校正元件的表面之間的光學共軛的又一優(yōu)勢在于(如果期 望的話)至少在理論上可以一次照明校正元件的光學表面上的每一任意點。這僅需要充分 照明基準表面且沒有其他光學元件遮擋校正光束路徑。例如，通過布置在物鏡的光瞳平面 中且引導光的一部分朝向傳感器的分束體可以形成這樣的遮擋。如果校正光在校正元件中被完全吸收，那么其不能打到布置在投射物鏡的像平面 中且對投射光敏感的光刻膠或任何其他層上。然而，優(yōu)選地，選擇校正光和/或該層，以使 該層對校正光不敏感。這確保被校正元件反射、散射或未完全吸收且最終打倒該層的校正 光不對將導致掩模的成像惡化的層的曝光有貢獻。校正光必須在某些方面不同于投射光，以便確保校正元件顯著地吸收校正光而非 投射光。如果加熱材料的吸收系數(shù)是偏振依賴的，那么投射光和校正光例如可以就其偏振 態(tài)而不同。
然而，通常，如果投射光和校正光具有不同的波長，則將更容易。例如，投射光可以 具有小于250nm的波長，而校正光可以包含具有2 μ m之上波長的波長分量。利用這樣的波 長，存在大量的材料組合，其包含對投射光和校正光兩者透明的一種材料和僅對投射光而 非校正光是透明的的另一材料。這樣的材料組合的一個示例是作為加熱材料的合成石英(SiO2)和作為透鏡材料 的氟化鈣(CaF2)15如果校正光包括具有4.5 μ m和6 μ m之間的波長的光成分，作為透鏡材 料的氟化鈣對校正光和投射光兩者是透明的。然而，合成石英僅對上至約4. 0 μ m的波長是 透明的并因此將吸收具有4. 5 μ m和6 μ m之間的波長的校正光的任何光成分。如果合成石英具有多于500ppm的OH濃度，那么其具有在約2. 65 μ m和2. 85 μ m 之間的附加吸收窗口。在該情況中，校正光可以包括具有約在2. 65 μ m和2. 85 μ m之間的 波長的光成分。如果投射光具有190nm之上的波長且校正光包括具有ISOnm之下的波長的光成 分，則相同的材料也適合。此外，在該情況中，氟化鈣對校正光和投射光兩者是透明的，但合 成石英吸收校正光。校正元件可以由鏡或折射光學元件形成。在鏡的情況中，鏡支架必須支撐反射涂 層，該反射涂層反射投射光而非校正光。由于多層反射涂層特別設計用于指定設計波長，這 樣的涂層的反射率對于不同于設計波長的波長顯著地下降到非常低的值。鏡支架的體材料 應當吸收已經(jīng)經(jīng)過反射涂層的校正光。在該情況中，鏡支架的變形將是改變鏡的光學特性 的最主導的效應?？梢蕴峁└郊油繉?，其對校正光有高的吸收性。如果將紅外輻射用作校 正光，這樣的涂層可以簡單地通過施加到鏡支架上的黑漆來形成。在另一實施例中，校正元件是折射光學元件。這樣的折射光學元件可以形成為透 鏡或平行平面板，例如。校正元件可以完全由加熱材料組成，或者其可以包括由加熱材料構 成的基底和某種涂層，例如減少對投射光的反射系數(shù)的抗反射涂層。另一可替代者是利用由透鏡材料之一制成的基底并在基底上施加層，其中該層包 含加熱材料。由于層通常將具有小的厚度，這需要對校正光具有非常大的吸收系數(shù)的加熱 材料。在投射物鏡內(nèi)的校正元件的最佳位置處，有時不期望有任何折射率。在這些情況 中，優(yōu)選地具有形成為平行平面板的校正元件。這樣的板也具有更容易預測熱引入變形的 優(yōu)點?；鶞时砻嬗谑且彩瞧矫?。在其他實施例中，基準表面是彎曲的，但基準表面和布置有 校正元件的平面之間的光學共軛將該彎曲的基準表面成像到其中布置有校正元件的平面 上。通常，基準表面的形狀適于校正元件的形狀。要校正的圖像誤差通常與場位置無關。這意味著要校正的波前變形對于像場中的 所有點是相同的。在該情況中，優(yōu)選地，在投射物鏡的光瞳平面中或緊鄰該光瞳平面布置 校正元件，因為朝向像點會聚的所有波前于是都在光瞳中交疊并從而共同的校正該所有波 前。這里，術語“緊鄰”由距光瞳平面的軸上距離定義，該距離處比率P = hmr/hcr > 3，優(yōu)選 地P > 5，其中h 是從光軸上的點發(fā)出的邊緣光線的高度，而是打到邊緣像點的主光線 的高度。如果校正元件布置在光瞳平面中或緊鄰光瞳平面，那么校正光學系統(tǒng)可以包括聚 光鏡，該聚光鏡建立基準表面和掩模平面或與掩模平面光學共軛的平面(例如，投射物鏡中的中間像平面或包含在主照明系統(tǒng)中的場平面)之間的傅立葉關系。由于僅校正光而非 投射光傳播通過聚光鏡，包含在其中的光學材料特定地適于校正光，因為不存在也傳輸投 射光的需要。如果場依賴圖像誤差應當被減少，則校正元件應當布置在場平面中或緊鄰場平 面，例如，投射物鏡的中間像平面。如果要校正場依賴和場無關圖像誤差的組合，那么應當 設想光瞳平面和場平面之間的位置用于校正元件。有這樣的情況，其中或者根本不需要校正波前變形，或者需要校正但以固定水平校正。例如，如果在晶片步進曝光機中使用旋轉對稱照明設置(例如，傳統(tǒng)或環(huán)形設置)或 僅使用一種特定的非旋轉對稱設置，則可能發(fā)生這樣的情形。如果照明設置從旋轉對稱設 置變化到非旋轉對稱設置，則投射物鏡的光瞳平面附近中的透鏡將以非旋轉對稱方式被照 明，若干時間之后，這通常產(chǎn)生需要校正的非旋轉對稱波前變形。則可以開啟本發(fā)明的校正 設備，以及基準表面中的固定的適當強度分布可以成像到位于光瞳平面中或緊鄰光瞳平面 的校正元件。然而，在很多情況中，能夠調(diào)整基準表面中的強度分布將是優(yōu)選的。這則可以基于 校正需要改變校正元件產(chǎn)生的校正效應。該需要可能因為使用其他的照明設置、投射其他 的掩?；蛞驗槔匣F(xiàn)象而隨時間改變。為了改變基準表面中的強度分布，校正光學系統(tǒng)可以包括空間光調(diào)制器。這樣的 光調(diào)制器可以包括光源和具有可變孔徑配置的光闌裝置。該孔徑配置可以通過移動光闌葉 片或通過更換光闌裝置來改變。為此，光闌裝置可以包括具有不同的孔徑配置的多個光闌 元件，以及用于接收光闌元件中的一個的更換支架。利用包括布置在基準表面中的多個發(fā)光元件的空間光調(diào)制器，實現(xiàn)在基準表面中 產(chǎn)生不同的強度分布的更進一步增加的靈活性。借助于適當?shù)目刂茊卧?、例如LED或校正 光在相對端處耦接其中的光纖的一端的發(fā)光元件，可以產(chǎn)生強度分布的幾乎任何任意的幾 何配置?！胺直媛省眱H由校正設備中所使用的發(fā)光元件的數(shù)量所限制。在基準表面中產(chǎn)生可變化的強度分布的另一方式是利用空間光調(diào)制器，該空間光 調(diào)制器包括布置在基準表面中的多個可傾斜且由副照明系統(tǒng)的光源照明的鏡元件?？梢?配置這樣的鏡以使它們處于“開啟”狀態(tài)或處于“關斷”狀態(tài)，在“關斷”狀態(tài)中，沒有光被 反射從而其能夠到達校正元件。這樣的可傾斜鏡元件可以以陣列布置并配置成微機電系統(tǒng) (MEMS)，且具體地為數(shù)字微鏡裝置(DMD)。如果使用空間光調(diào)制器，則可以通過控制單元來控制該空間光調(diào)制器?？刂茊卧?配置為基于與下面各項中的至少一個相關聯(lián)的輸入量來確定基準表面中的強度分布主照 明系統(tǒng)中設置的照明設置、包含在投射物鏡中的至少一個透鏡的溫度分布、和投射物鏡的 成像質量。輸入量可以包括諸如溫度的測量量，和/或其可以包括計算量。例如，投射物鏡 的成像質量可以基于諸如照明設置、時間或掩模配置的輸入變量來計算?？商娲?，圖像質 量可以利用例如布置在投射物鏡的像平面中的CCD傳感器的測量儀器或干涉測量裝置來 測量。期望照明校正元件以使要被校正光照明的所有點至少基本接收具有相同角分布 的校正光。這是因為反射系數(shù)依賴入射角，且因此這關乎光是傾斜打到還是垂直打到校正 元件的表面上的點。
為了實現(xiàn)打到校正元件上的校正光的可控的且具體為均勻的角度分布，可以考慮 將光學積分器包含在校正光學系統(tǒng)中，其中該積分器具有至少基本布置在基準表面中的出 光表面。這樣的光學積分器通常包括至少一個光學微鏡陣列并增加集合光通量。通常，將校正光提供給投射物鏡以使校正光也經(jīng)過掩模將是困難的。具體地，在掃 描曝光機類型的投射曝光裝置的情況中，在掩模平面中幾乎不存在自由區(qū)域，該自由區(qū)域 沒有被掩模阻擋，但在通過投射物鏡成像到光敏感層的區(qū)域內(nèi)。在這樣的情況中，提供光束折疊元件是有利的，該光束折疊元件將校正光提供到 投射物鏡的光束路徑中。光束折疊元件例如可以包括包含反射表面的鏡或棱鏡。光束折疊 元件使得可以找到投射曝光設備內(nèi)的副照明系統(tǒng)的更好設置。例如，光束折疊元件可以布 置在投射物鏡中的掩模平面之間，以使校正光不必經(jīng)過掩模或緊鄰掩模的區(qū)域。而是，光束 折疊元件折疊掩模平面以使其對副照明系統(tǒng)而言更好地接近。


結合附圖，參照以下詳細的描述，本發(fā)明的各種特征和優(yōu)勢將更容易被理解，其 中圖1是根據(jù)本發(fā)明的投射曝光設備的透視簡化圖；圖2是通過包含在圖1所示的投射曝光設備中的校正光學系統(tǒng)的子午截面圖；圖3a和3b是可以插入包含在圖2所示的校正光學系統(tǒng)中的交換支架的光闌元件 的俯視圖；圖4是通過依照第一實施例的校正光學系統(tǒng)的副照明系統(tǒng)的子午截面圖；圖5是包含在圖4所示的副照明系統(tǒng)中的發(fā)光二極管陣列的仰視圖；圖6是通過依照校正光學系統(tǒng)的另一實施例的校正光學系統(tǒng)的副照明系統(tǒng)、光調(diào) 制器和聚光鏡的子午截面圖；圖7是包含在圖6所示的照明系統(tǒng)的鏡陣列的透視圖；圖8是通過依照另一實施例的校正光學系統(tǒng)的副照明系統(tǒng)的子午截面圖；圖9是通過其中布置有校正光學系統(tǒng)的校正元件的實際的投射物鏡的子午截面 圖；圖10是用于圖9所示的投射物鏡的校正光學系統(tǒng)的透視圖；圖11是通過圖10所示的校正光學系統(tǒng)的子午截面圖；圖12是包含在圖10所示的校正光學系統(tǒng)中的光束折疊元件的子午截面圖；圖13是與圖11相似的圖，但沒有通過折疊元件實現(xiàn)光束折疊。
具體實施例方式1、第一組實施例圖1是投射曝光設備10的透視且相當簡化的圖，該投射曝光設備包括用于產(chǎn)生投 射光束的主照明系統(tǒng)12。投射光束照明包含微小結構18的掩模16上的場14。在該實施 例中，照明場14具有矩形形狀。但也可以設想例如環(huán)扇形的其他形狀的照明場14。投射物鏡20將照明場14內(nèi)的結構18成像到沉積在基底24上的例如光刻膠的光 敏感層22。可以由硅晶片形成的基底24布置在晶片臺(未示出)上，以使光敏感層22的上表面精確地位于投射物鏡20的像平面中。掩模16借助于掩模臺(未示出)布置在投射 物鏡20的物平面中。因為投射物鏡20具有小于1的放大率，照明場14內(nèi)的結構18的縮 小像14’被投射到在光敏感層22上。在投射期間，掩模16和基底24沿與Y方向一致的掃描方面運動。因此，照明場14 在掩模16上掃描以使大于照明場14的結構化區(qū)域能夠連續(xù)被投射。這樣的投射曝光設備 類型常被稱作步進_掃描設備或簡單稱作掃描曝光機。掩模16和基底24的速度之間的比 等于投射物鏡20的放大率。如果投射物鏡20反轉圖像，則掩模16和基底24以相反方向 運動，如圖1中通過箭頭Al和A2所示。然而，本發(fā)明也可以用于步進曝光機設備，其中掩 模16和基底24在掩模的投射期間不運動。
在所示的實施例中，照明場14關于投射物鏡20的光軸26居中。在其他實施例 中，照明場14不關于光軸26居中。就特定類型的投射物鏡20可能需要離軸照明場16，例 如圖9所示的包含一個或多個截斷的鏡的物鏡。投射曝光設備10包括用于減少圖像誤差的校正光學系統(tǒng)。要校正的圖像誤差的 成因可以是恒定的或基于時間的。恒定的成因包括設計低效率、雜質或透鏡材料或抗反射 涂層中的其他缺陷，以及安裝容限?；跁r間的成因包括諸如空氣壓力和溫度的可變的外 部條件、由高能量投射光產(chǎn)生的諸如材料緊密度的特定老化現(xiàn)象、以及通過透鏡材料內(nèi)的 投射光的吸收產(chǎn)生的溫度變化而引入的變形和折射率變化。圖像誤差常描述成與波前變形有關?？紤]會聚到像平面中特定點的光波的波前并 將其與理想波前相比較。所觀察到的變形可以是旋轉對稱的或非旋轉對稱的。除此之外， 像平面中的所有點的波前變形可以相同或者這些點中的一些點或每個點的波前變形可以 不同。投射曝光設備10中提供的校正光學系統(tǒng)可以配置以使得前面提及的波前變形可以 基本上被減少。然而，在圖1所示的實施例中，配置校正光學系統(tǒng)以使得僅那些至少基本上為不 依賴場的圖像誤差被校正。這意味著像平面中的所有點的波前變形都相同。為此，校正光 學系統(tǒng)包括副照明系統(tǒng)30和布置在投射物鏡20的光瞳平面中的校正元件32，作為主要部 件。副照明系統(tǒng)30產(chǎn)生經(jīng)過掩模16的非結構化區(qū)域28并進入投射物鏡20的校正光。其 則選擇性地照明校正元件32的特定部分。校正元件32上被照明的部分加熱，這導致校正元件32的折射率的變化和/或變 形。確定這些變化和/或變形，以使經(jīng)過校正元件32的波前經(jīng)歷變形，所述變形至少基本 上抵消由包含在投射物鏡20的其他光學元件所產(chǎn)生的、作為在上面進一步提及的原因的 結果的變形的。之后，出自投射物鏡20并朝像點會聚的光學波前至少基本上是球面的而因 此無誤差。下面，將參照圖2更具體地描述校正光學系統(tǒng)，圖2是通過校正光學系統(tǒng)的簡化子 午截面圖。然而，首先描述圖2所示的投射物鏡20的部分。投射物鏡20包括正透鏡34，該正透鏡34建立掩模平面36和投射物鏡20的光瞳 平面38之間的傅立葉關系，在投射期間掩模平面36中布置有掩模18。作為該傅立葉關系 的結果，從掩模平面36的特定點發(fā)出的所有光線都幾乎以相同的角度的經(jīng)過光瞳平面38， 即作為平行光。這在圖2中就掩模18邊緣處的點40來示出，光線42a、42b、42c從點40發(fā) 出。該點越遠離投射物鏡20的光軸26，光線則以更大的角度經(jīng)過光瞳平面38。因此，從掩模平面36的光軸26上的點發(fā)出的所有光線都與光瞳平面38垂直相交(參看示例光線 44)。傅立葉關系還使得從掩模平面36中的點發(fā)出的光束在光瞳平面38中交疊。借助于 孔徑光闌46，可以將投射物鏡20的數(shù)值孔徑限制到期望的值并避免暈影效應(vignetting effect)ο校正光學系統(tǒng)包括副照明系統(tǒng)30，在所示實施例中，該副照明系統(tǒng)38包括發(fā)光元 件46的兩維陣列。校正光學系統(tǒng)有基準平面48，其由發(fā)光元件46照明并且其中以更換支 架54接收具有多個孔徑51a、51b、51c的光闌元件50。校正光學系統(tǒng)進一步包括聚光鏡56，在該實施例中，聚光鏡56由單個透鏡構成。 聚光鏡56建立其中布置有光闌元件50的基準平面48和掩模平面36之間的傅立葉關系。 部分的校正光學系統(tǒng)還是投射物鏡的正透鏡34。聚光鏡56和正透鏡34的組合形成物鏡， 該物鏡將基準平面48與光瞳平面38光學共軛。這也等于說，基準平面48成像到投射物鏡 20的光瞳平面38。由于該成像過程，光闌元件50成像到光瞳平面38中。在該光瞳平面38中或緊鄰光瞳平面38布置校正元件32，以使光闌元件50的像形成在校正元件32上。因此，在校正 元件32上形成分別為照明孔徑51a、51b、51c的像的發(fā)光光闌52a、52b和52c。在所示實施例中，校正元件32由平行平面板形成。由光源45產(chǎn)生的校正光經(jīng)過的 校正元件32的那些部分由于校正光在校正元件32的材料內(nèi)的吸收而被加熱。如上已述， 該吸收導致校正元件32的折射率的變化和/或局部變形，從而經(jīng)過校正元件32的光學波 前經(jīng)受校正性變形。通常僅期望在校正元件32中產(chǎn)生這些效應，而不在也流經(jīng)校正光的正透鏡34中。 如果正透鏡34也吸收大量的校正光，則其本身將經(jīng)受折射率變化和/或變形，而這導致額 外圖像誤差。那么，將更難于確定校正元件32中的溫度分布以使由校正光本身產(chǎn)生的那些 圖像誤差也基本被校正。存在不同的方法來實現(xiàn)主要在校正元件32中吸收校正光。在一個實施例中，投射 光處于第一線偏振態(tài)，而校正光處于與第一線偏振態(tài)正交的第二線偏振態(tài)。校正光的線偏 振態(tài)例如可以利用插入到基準平面48中的附加偏振器來實現(xiàn)。接著，可以為校正元件32提供設置僅吸收處于第二線偏振態(tài)而非第一偏振態(tài)的 光的層。為此，校正元件可以包括僅吸收處于第二偏振態(tài)的校正光的偏振器。這樣的偏振 器可以包括沿垂直于校正光振動平面延展的狹長微小結構。在該情況中，必須確?；旧?所有校正光都在校正元件32中被吸收從而避免校正光打到支撐24的光敏感層22上。另一方法可利用具有不同波長(或波長范圍)的校正光作為投射光。在該方法中， 正透鏡34和校正元件32的材料相同且被確定以使校正光的吸收系數(shù)高于投射光。如果正 透鏡34薄而校正元件32厚，則僅小量的光將在透鏡34中消散。在厚的校正元件32中，將 消散更多的熱，并且因為其中元件能夠變冷的表面幾乎相同，校正元件將比透鏡34更強烈 變熱。然而，僅當校正光在打到校正元件32之前經(jīng)過非常少的薄透鏡時，該方法才工作良 好。下面，將描述另一方法，該方法使得可以幾乎僅加熱校正元件32而不影響透鏡 34。根據(jù)該方法，校正光具有不同于投射光的波長或波長范圍。此外，正透鏡34和校正元 件32由不同光學材料構成。確定正透鏡34的光學材料以使其對投射光和校正光兩者具有非常低的吸收系數(shù)。然而，確定校正元件32的光學材料以使其對投射光具有低的吸收系數(shù) 而對校正光具有高的吸收系數(shù)。作為波長和光學材料的該組合的結果，校正光經(jīng)過透鏡34和校正元件32而幾乎 不衰減，但校正光僅經(jīng)過透鏡34而在校正元件32中被吸收。結果，投射光和校正光將透鏡 34僅加熱到小的程度。然而，校正元件32通過校正光顯著升溫并對波前產(chǎn)生期望的校正效應。當然，校正光的吸收不必須僅發(fā)生在校正元件32的體材料中。校正元件32包含相比透鏡34對校正光具有較高吸收系數(shù)的材料就足夠了。該材料可以形成為基底上的層， 可以夾在兩個基底之間，或甚至可以摻在另一光學材料當中。在所示實施例中，校正元件32形成為平行平面板，但也可以預期各種各樣其他的 形狀。例如，校正元件可以是具有折射率的透鏡，其可以形成為較厚的正六面體或圓柱體， 或者甚至可以形成為薄膜或在框架內(nèi)延展的隔膜，該框架支撐隔膜。從圖2還變得清晰的是，校正元件32不需要必須精確地布置在光瞳平面38中。為 了校正場無關圖像誤差，校正元件32布置緊鄰光瞳平面38就足夠。如果校正元件32布置 在光瞳平面38的外面，則利用校正元件32實現(xiàn)的光學效應對于不同的像點略微不同。然 而，這樣的略微差異常常能夠被容忍。為了實現(xiàn)至少近似的場無關校正效應，校正元件32 和光瞳平面38之間的實際距離不應當超過比率P = hmr/hcr超過3優(yōu)選超過5時的值。量 hmr表示光軸26和從光軸上的點發(fā)出的邊緣光線44穿過校正元件32處的點之間的距離 (常稱作高度)。量表示光軸26和打到邊緣像點的主光線42b穿過校正元件32處的點 之間的距離或高度。比率P越大，校正元件32越靠近光瞳平面38布置。例如，在圖2中用 虛線表示的平面58處，比率P = 3. 4。因此，校正元件32也可以布置在平面58中而不顯著 減少校正效應的場無關性。直接布置在光瞳平面38時，比率P =⑴。此外，就實現(xiàn)非常好的成像質量的目的，不需要將校正元件32布置在與基準平面 48準確光學共軛的平面中。實際上，即使利用校正元件32的最佳位置，通常也不能獲得非 常好的成像質量，原因如下從圖2明顯的是，在基準平面48和光瞳平面之間實現(xiàn)的光學共軛利用關于第一光 軸居中的光學元件(這里為聚光鏡56)和關于第二光軸(即，投射物鏡20的光軸26)居中 的透鏡(這里為正透鏡34)。兩者光軸不重合，但在該實施例中，彼此平行。僅當光軸不重 合時，基準平面48的像將完全填充可用光瞳平面38 (即，孔徑光闌46內(nèi)的部分)。這是因 為軸上基準平面48至少通常上不可行，由于副照明系統(tǒng)30、聚光鏡或光束折疊鏡(下面參 照第二組實施例進一步解釋)則將阻擋投射光的光路徑。投射物鏡20的光軸26不能與布置在投射光的光路徑外的光學元件的光軸重合的 需要使得基準平面48和光瞳平面38之間的成像將必然經(jīng)歷大量的像差。更具體地，孔徑 51、51b、51c的像52a、52b、52c通常將是模糊的。然而，不必需使得形成于基準平面48中的強度分布銳利成像到校正元件32上。因 為在校正元件32中由校正光的吸收產(chǎn)生的熱在校正元件32內(nèi)“流逝”，校正元件32中的溫 度分布將也必需是“模糊”的。如果校正的需求變化了，例如如果要用不同的照明設置投射新的掩模，或者包含 在投射物鏡20中的透鏡內(nèi)的溫度分布改變了，則借助更換支架54用具有不同孔徑配置的另一光闌元件代替該光闌元件50。在特定情況中，例如如果照明設置是基于時間的圖像誤 差的主要成因，則足夠的是，為投射曝光設備10的操作者提供特別適于該照明設置的少量 的不同光闌元件50。這樣的一組光闌元件同更換支架54 —起形成簡易的光調(diào)制器64，該 光調(diào)制器64使得可以改變基準平面48中的強度分布。圖3a是示例性光闌元件50’的俯視圖，該光闌元件50’包括以具有兩重對稱性的 布置而位于光闌元件50’的直徑上的兩個梯形孔徑51a’、51b’。需要這樣的對稱性，以便校 正與像散成像誤差相關聯(lián)的波前變形。在另一實施例中，通過在基準平面48不僅能夠產(chǎn)生一種零強度或非零強度，還能 夠產(chǎn)生大量的非零強度，進一步增強在校正元件32中產(chǎn)生期望的溫度分布的靈活性。換句 話說，基準平面48中的強度分布不簡單地是黑斑和亮斑的布置，而包含不同亮度區(qū)域。這 樣的分級的強度可用于減少校正元件32內(nèi)的溫度梯度。圖3b是實現(xiàn)該構思的由50”表示的另一光闌元件的俯視圖。光闌元件50”包括 也布置在光闌元件50”的直徑上的兩個孔徑51a”、51b”。半透射區(qū)域53a”和53b”分別鄰 近布置在孔徑51a”和51b”的相對側面。半透射區(qū)域53a”、53b”對校正光具有即不是0% 也不是100%而是處于其間某處的例如50%的透射率。甚至可以考慮基準平面48內(nèi)的連續(xù)或準連續(xù)強度分布。這樣的多階或連續(xù)強度 分布可以利用灰階濾波器(grey filter)作為光闌元件50來實現(xiàn)?；译A濾波器具有連續(xù) 或多階透過率，計算該透過率以便在校正元件32中實現(xiàn)期望的溫度分布。該計算還應當考 慮在基準平面48和校正元件32之間布置的光學元件中所發(fā)生的校正光的任何固有衰減。在又一實施例中，通過將固定光闌元件50用成陣列的光源來代替進一步增加在 校正元件32中產(chǎn)生不同溫度分布的靈活性。圖4是通過根據(jù)又一實施例的副照明系統(tǒng)30’ 的簡化子午界面圖，其中在基準平面48中直接布置大量的小的發(fā)光元件46’?？刂茊卧?0’ 單獨控制每一個發(fā)光元件46’，以使在基準平面48中可以產(chǎn)生幾乎任何期望的強度分布。圖5是處于示例性操作狀態(tài)的副照明系統(tǒng)30’的發(fā)光元件46’俯視圖。發(fā)光元件 46’產(chǎn)生指定二元(S卩，開/關)強度分布，該強度已被確定以使其在校正元件32上的像校 正投射物鏡20的圖像誤差。在該實施例中，副光源30’本身形成調(diào)制器64’，其使得可以改 變基準平面48中的強度分布。圖6是通過依照再一實施例的副照明系統(tǒng)30”、光調(diào)制器64”和聚光鏡56的子午 截面圖。光調(diào)制器64”實現(xiàn)為可傾斜鏡元件Mij的陣列，該鏡元件陣列也在圖7中以透視圖 示出。鏡元件Mij直接布置在基準平面48中并因此被成像到校正元件32上。光調(diào)制器64” 被副照明系統(tǒng)30，，照明并由控制單元60，，控制。調(diào)制器64”的鏡元件Mij可以獨立地傾斜以使它們或者處于“開啟，，或者處于“關斷”狀態(tài)。在“開啟”狀態(tài)中，鏡元件Mi^f反射光引導到聚光鏡56上。在“關斷”狀態(tài)中，鏡 元件Mij傾斜從而反射光不會到達聚光鏡56。調(diào)制器64”可以配置為微機電系統(tǒng)(MEMS)， 該MEMS系統(tǒng)在數(shù)cm2的面積上組合數(shù)以千計的微鏡。圖8是通過副照明系統(tǒng)30”’的子午截面圖。在該實施例中，副照明系統(tǒng)30”’包括 激光器62和產(chǎn)生校正光的準直光束的擴束單元66。該光束照明不包含在副照明系統(tǒng)30”’ 內(nèi)的調(diào)制器64”’的鏡元件Mijtl從鏡元件Mij反射的校正光經(jīng)過正透鏡67并打到布置在基 準平面48中的光學積分器68上。該實施例的光學積分器68包括兩個積分器68a、68b，每一個積分器都包括彼此垂直布置的兩個圓柱微透鏡陣列。如果自基準平面48發(fā)出的光將 要具有非常均勻且良好限定的角度分布，則可以利用光學積分器68。在校正元件32的吸收 系數(shù)依賴于入射角的那些情況中，良好限定的角度分布特別有利。上述副照明系統(tǒng)和調(diào)制器的任何類型的選擇，或使得可以變化地照明基準平面48 的任何其他的適當光學系統(tǒng)的選擇也將依賴校正光要具有的波長或波長的范圍。參照圖 2，已注意到，在一個實施例中投射光具有波長λ = 193nm而校正光具有波長λ = 157nm。 就如此短DUV波長而言，通常不存在可用的能夠布置在已如圖2或圖4和圖5所示的陣列 中的發(fā)光元件。通常，利用準分子激光器產(chǎn)生這樣的波長。為此原因，與圖8所示出的且用 30”’表示的相似的副照明系統(tǒng)可能更適合。在校正光具有紅外光譜范圍內(nèi)的波長的情況中，有很多可用的發(fā)射紅外輻射的激 光二極管。例如，可使用(PbEu)Ee來產(chǎn)生具有波長在7和7. 3 μ m之間的IR光。激光二極管 特別適于圖2至圖7中所示的實施例。Er激光器發(fā)射具有波長2. 8 μ m的光，以及YSGG(釔 鈧鎵石榴石激光器)產(chǎn)生具有波長大約2. 94 μ m的輻射。CO激光器通常發(fā)射在4. 8 μ m和 8. 3 μ m之間的數(shù)百條譜線。2、第二組實施例圖9是以真實比例表示的通過實際投射物鏡120的子午截面圖。在掩模平面136 和像平面122之間，投射物鏡120具有由170和172表示的兩個中間像平面。中間像平面 170、172將投射物鏡120劃分成每一個都包含一個光瞳平面的三個透鏡組。圖9中，這些光 瞳平面分別由174、176和178表示。系統(tǒng)孔徑光闌180布置在第三光瞳平面178中，其緊 密地位于最大光束直徑區(qū)域的后面。投射物鏡120總共包括21個透鏡和兩個凹鏡Ml、M2。鏡Ml、M2具有非球面并布 置在第一和第二中間像平面170、172之間。在該實施例中，投射物鏡120設計為浸沒物鏡。這意味著在投射曝光設備10的操 作期間，最末透鏡和光敏感層22之間的空隙填充有浸沒液IL。在該示例性實施例中，使用 在λ = 193nm處具有折射率約為1.65的高折射率浸沒液。投射物鏡120的設計規(guī)格在說明書結尾處以表1和2給出。表1中，第一列表明 折射或反射表面的編號#。這些表面編號#中的一些在圖9中用附圖標記S#表示。第二列 列出該表面的半徑，第三列表明該表面是否是非球面，而第四列列出該表面與下一表面之 間的距離。第五列列出光學元件的材料，其中，REFL表示反射表面，HINDS0L表示LuAG(镥 鋁石榴石)和HINDLIQ表示高折射率第二代浸沒液。第六列列出材料的折射率，和第七列 列出光學元件的光學上可用的透明半徑。表1的列3中所列并在圖9中用點(·)表示的表面具有非球面形狀。表2列出 那些表面的非球面常數(shù)k和C1至C9。平行于光軸的表面點的高度Z由下式給出
ζ = . ch2+ Qh4 + C2h6 + C3/ 8 + C4//10 + C5hn + C6Zz14 + C1Hlb + C8Zi18 + C9h20
l + ^l\-(\ + k)c2h2其中h是距光軸的徑向距離，以及c = 1/R是表面的曲率。校正元件132布置在在第一光瞳平面174中，即，投射物鏡10的第五和第六透鏡 之間，該校正元件132也具有平行平面板的形狀。在該實施例中，校正元件132和沿投射光的傳播方向的所有隨后透鏡都由熔融石英玻璃(SiO2)制成。布置在校正元件132前面的 所有透鏡Ll至L5由氟化鈣(CaF2)制成。圖10是包括投射物鏡120的最初五個透鏡Ll至L5的校正光學系統(tǒng)的透視圖。在 該透視圖中，透鏡Ll至L5以柵格表示被照明。在圖11中給出這些組件的子午橫截面。在該實施例中，假設在副照明系統(tǒng)中使用Er摻雜激光器，其未在圖10和圖11中 示出。Er摻雜激光器產(chǎn)生具有波長約為2. 8μπι的校正光?？梢砸灶愃茍D8所示的方式配 置的副照明系統(tǒng)照明基準平面148，以使該基準平面148中的強度分布可變。校正光學系統(tǒng)的聚光鏡156包括由Ge制成的兩個彎月透鏡184、186，其對校正光 的波長具有高透過系數(shù)。來自聚光鏡156的準直光束在光束折疊元件192的平面反射表面190上疊加。圖 12中以子午橫截面示出的光束折疊元件192配置為由Ge制成的棱鏡。反射表面190內(nèi)全 反射從一側進入到棱鏡的校正光的光束以便該光束在另一側處離開棱鏡。表面190的反射 性可以通過在棱鏡上施加附加反射涂層來增強。設計束折疊元件192使得在反射表面190 處反射后保持打到光束折疊元件192上的光束之間的角度相關性。這在圖12中用分別表 示為實線和虛線的兩個準直光束示出。
如從圖11的子午截面圖中變得清楚的是，光束折疊元件192沒有恰好位于掩模平 面136中而位于距掩模平面16的某一距離處。因此，聚光鏡156僅近似建立基準平面148 和掩模平面136之間的傅立葉關系。然而，如上所提及的，從理想情況的該偏離是可容忍 的，因為基準平面148中的強度分布不一定要銳利且無像差地成像到校正元件136上。圖13是與圖11相似的圖，但聚光鏡156和基準平面148傾斜，如沒有光束折疊元 件般。如果比對該示意圖和圖2所示的實施例，明顯地，該實施例的校正光學系統(tǒng)基本上以 如上參照圖2所示的實施例描述的相同方式起作用。然而，光束折疊元件192使得可以在 掩模平面136以下布置副照明系統(tǒng)(未示出)和聚光鏡156，以使這些光學元件不阻擋掩模 和移動并校準掩模的掩模臺。說明書的末尾在表1和表2中給出圖10至13中所示的校正光學系統(tǒng)的設計規(guī)格。 表3包含如上已參照表1解釋的一些量。由于包含在投射物鏡120的透鏡Ll至L5也是校 正光學系統(tǒng)的部分，它們的設計規(guī)格也包含在表3中。具有點的表3的列3中所列的表面是非球面形狀。表4列出那些表面的非球面常數(shù)。將理解到，本發(fā)明可以等價地用于投射物鏡的其他類型，例如，在W02003/075096 Α2中公開的純折射物鏡或在WO 2004/019128 Α2或W02005/069055 Α2中描述的折反物鏡類型。作為示例給出優(yōu)選實施例的以上描述。從給出的公開內(nèi)容，本領域的那些技術人 員將不僅理解到本發(fā)明及其所附優(yōu)勢，也將獲得所公開的結構和方法的明顯的各種變化和 修改。因此，申請人要求涵蓋落入本發(fā)明的精神和范圍的所有這些變化和修改，本發(fā)明的精 神和范圍由所附權利要求及其等價物限定。
權利要求
一種微光刻投射曝光設備(10)，包括a)主照明系統(tǒng)(12)，在掩模平面(36；136)中產(chǎn)生投射光的強度分布；b)投射物鏡(20；120)；和c)校正光學系統(tǒng)，包括-副照明系統(tǒng)(30，30’，30”’，30”’)，在基準表面(48；148)中產(chǎn)生校正光的強度分布；和-校正元件(32；132)，包括加熱材料并布置在與所述基準表面(48；148)至少基本光學共軛的平面(38；174)中，以使所述校正光和所述投射光在打到所述校正元件(32；132)上之前經(jīng)過包含在投射物鏡(20；120)中的至少一個透鏡(34；L1至L5)，其中所述校正光和所述投射光兩者都經(jīng)過的所有透鏡(34；L1至L5)由透鏡材料制成，所述透鏡材料相比包含在所述校正元件(32；132)內(nèi)的加熱材料對所述校正光具有更低的吸收系數(shù)。
2.如權利要求1所述的設備，其中，對于所述校正光，所述加熱材料的吸收系數(shù)是透鏡 材料中具有最高吸收系數(shù)的透鏡材料的吸收系數(shù)至少k = 2倍大。
3.如權利要求2所述的設備，其中，k= 5。
4.如前述權利要求中任一權利要求所述的設備，其中，要布置在所述投射物鏡(20; 120)的像平面(122)中的層(22)對所述投射光敏感，但對所述校正光不敏感。
5.如前述權利要求中任一權利要求所述的設備，其中，所述投射光和所述校正光具有 不同的波長。
6.如權利要求5所述的設備，其中，所述加熱材料是合成石英玻璃，并且其中所述透鏡 材料均為氟化鈣。
7.如權利要求5或6所述的設備，其中，所述投射光具有小于250nm的波長，而所述校 正光包含具有2 μ m之上的波長的成分。
8.如權利要求7所述的設備，其中，所述校正光包含具有4.5 μ m和6 μ m之間的波長的 光成分。
9.如權利要求6或7所述的設備，其中，所述合成石英玻璃具有多于500ppm的OH濃 度，并且所述校正光具有2. 65 μ m和2. 85 μ m之間的波長的光成分。
10.如權利要求5或6所述的設備，其中，所述投射光具有大于190nm的波長，而所述校 正光包含具有小于ISOnm的波長的波長成分。
11.如前述權利要求中任一權利要求所述的設備，其中，所述校正元件(32;132)是折 射光學元件。
12.如權利要求11所述的設備，其中，所述校正元件(32；132)包括配置為平行平面板 的基底。
13.如權利要求12所述的設備，其中，所述基底由所述加熱材料制成。
14.如前述權利要求中任一權利要求所述的設備，其中，所述校正元件(32;132)布置 在所述投射物鏡(20;120)的光瞳平面(38;174)中或緊鄰該光瞳平面。
15.如權利要求14所述的設備，其中，所述緊鄰由距所述光瞳平面(38;174)的軸上距 離定義，該距離處比率P = hmr/hcr > 3，其中h 是從光軸上的點發(fā)出的邊緣光線的高度，而 hcr是打到邊緣像點的主光線的高度。
16.如權利要求15所述的設備，其中，P> 5。
17.如前述權利要求中任一權利要求所述的設備，其中，所述校正光學系統(tǒng)包括聚光鏡 (56 ；156)，僅校正光允許傳播通過該聚光鏡。
18.如權利要求17所述的設備，其中，所述聚光鏡(56;156)的光軸與所述投射物鏡 (20 ； 120)的光軸(26)不一致。
19.如權利要求17或18所述的設備，其中，所述聚光鏡(56； 156)建立所述基準表面 (48 ； 148)和所述掩模平面(36 ；136)或與該掩模平面光學共軛的平面之間的傅立葉關系。
20.如前述權利要求中任一權利要求所述的設備，其中，所述校正光學系統(tǒng)包括光束折 疊元件(192)，該光束折疊元件(192)將校正光提供到所述投射物鏡(120)的光束路徑中。
21.如權利要求20所述的設備，其中，所述光束折疊元件(192)布置在所述掩模平面 (136)和所述投射物鏡(120)之間。
22.如權利要求20或21所述的設備，其中，所述光束折疊元件(192)包括鏡或棱鏡。
23.如前述權利要求中任一權利要求所述的設備，其中，所述校正光學系統(tǒng)包括空間光 調(diào)制器(64 ；64' ；64”；64”，)，該空間光調(diào)制器(64 ；64' ；64” ；64”’ )配置為改變所述基準 表面(48 ； 148)中的強度分布。
24.如權利要求23所述的設備，其中，所述空間光調(diào)制器(64)包括具有可變孔徑配置 的光闌裝置(54、50、50，、50”)。
25.如權利要求24所述的設備，其中，所述光闌裝置包括多個光闌元件(50、50’、50”)， 該光闌元件(50、50，、50”)具有孔徑(51a、51b、51c ;51a，、51b，；51a”、51b”、53a”、53b”)的 不同配置，和包括更換支架(54)，用于接收所述光闌元件中的至少一個。
26.如權利要求23所述的設備，其中，所述空間光調(diào)制器(64’)包括布置在基準表面 (48)中的多個發(fā)光元件(46' ) ο
27.如權利要求23所述的設備，其中，所述空間光調(diào)制器(64”)包括布置在基準表面 (48)中的多個可傾斜鏡元件(Mij),以及其中所述副照明系統(tǒng)(30”)照明所述鏡元件(Mij)。
28.如權利要求23至27中任一權利要求所述的裝置，其中，所述校正光學系統(tǒng)包括控 制單元(60’ ；60”;60”’)，該控制單元(60’ ；60”;60”’ )控制所述空間光調(diào)制器(64’ ；64”； 64”’ )并配置為基于與包含下述項的組中的至少一項相關的輸入量來確定所述基準表面 (48 ； 148)中的強度分布由主照明系統(tǒng)(12)產(chǎn)生的照明設置、包含在所述投射物鏡(20 ； 120)中的至少一個透鏡(34 ；Ll至L5)的溫度、所述投射物鏡(20 ；120)的測量的成像質量。
29.如前述權利要求中任一權利要求所述的設備，其中，所述校正光學系統(tǒng)包括光學積 分器(68)，該光學積分器(68)具有至少基本布置在基準表面(48)中的出光表面。
30.如權利要求29所述的設備，其中，所述光學積分器(68)包括至少一個光學微透鏡 陣列。
31.一種微光刻投射曝光設備(10)，包括a)投射物鏡(20；120)；和b)校正光學系統(tǒng)，其包括-光調(diào)制器系統(tǒng)(30,50,54 ；30' ;30”、64”；30”’、64”’)，在基準表面(48)中產(chǎn)生校正 光的可變強度分布，和-校正元件(32 ； 132)，布置在與所述基準表面(48 ； 148)至少基本光學共軛的平面中，以使所述校正光和所述投射光在打到所述校正元件(20 ； 120)之前經(jīng)過包含在所述投射物 鏡(20 ；120)中的至少一個透鏡(34 ；Ll至L5)。
32.如權利要求31所述的設備，其中，所述光調(diào)制器系統(tǒng)(30’；30”、64”;30”’、64”’ ) 包括多個發(fā)光元件(46’ )或光反射元件(Mu)和配置為單獨控制所述元件(46’、Mu)的控 制單元(60，、60”、60”，)。
33.如權利要求31或32所述的設備，其中，所述光調(diào)制器系統(tǒng)(30、50”、54)配置為在 基準表面(48)的多個點處產(chǎn)生至少兩個不同的非零強度。
34.一種在微光刻投射曝光設備(10)中校正圖像誤差的方法，包括以下步驟a)在基準表面(48； 148)中產(chǎn)生校正光的強度分布；b)將所述基準表面(48； 148)成像到包含在所述設備(10)的投射物鏡(20 ； 120)內(nèi)的 校正元件(32 ；132)上，其中所述校正光和投射光在打到所述校正元件(32 ；132)之前經(jīng)過 包含在所述投射物鏡(20;120)中的至少一個透鏡(34;L2至L5)，并且其中相比校正光和 投射光兩者都經(jīng)過的透鏡(34 ；Ll至L5)中的任一個，所述校正光在校正元件(32 ；132)中 更強烈地被吸收。
35.如權利要求34所述的方法，其中，所述基準表面(48； 148)中的強度分布是可變化的。
36.如權利要求35所述的方法，其中，基于與包含下述項的組中的至少一項相關的輸 入量來改變所述基準表面(48 ； 148)中的強度分布由主照明系統(tǒng)產(chǎn)生的照明設置、包含在 所述投射物鏡(20 ；120)中的至少一個透鏡(34 ；Ll至L5)的溫度、所述投射物鏡(20 ；120) 的測量的成像質量。
全文摘要
一種微光刻投射曝光設備(10)，包括產(chǎn)生投射光的主照明系統(tǒng)(12)、投射物鏡(20；120)和校正光學系統(tǒng)。校正光學系統(tǒng)包括副照明系統(tǒng)(30；130)，其在基準表面(48；148)中產(chǎn)生校正光的強度分布；和校正元件(32；132)，其包括加熱材料并布置在與該基準表面(48；148)至少大體上光學共軛的平面(38；174)中，以使校正光和投射光在它們打到校正元件(32；132)之前經(jīng)過包含在投射物鏡(20；120)中的至少一個透鏡。校正光和投射光兩者經(jīng)過的所有透鏡(34；L1至L5)都由透鏡材料制成，透鏡材料相比包含在校正元件內(nèi)的加熱材料對校正光具有更低的吸收系數(shù)。
文檔編號G03F7/20GK101821678SQ200880110591
公開日2010年9月1日 申請日期2008年9月29日 優(yōu)先權日2007年10月9日
發(fā)明者奧拉夫·康拉迪, 奧雷利安·多多克, 薩沙·布萊迪斯特爾, 阿里夫·卡齊 申請人:卡爾蔡司Smt股份公司