光刻设备和器件制造方法

专利名称：光刻设备和器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻设备以及一种制造器件的方法。
背景技术：
光刻设备将所需图案应用到衬底上(通常到所述衬底的目标部分上)。
例如，可以将光刻设备用在集成电路(ic)的制造中。在这种情况下，可
以将可选地称为掩模或掩模版(reticle)的图案形成装置用于在所述IC的单 层上产生待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片) 上的目标部分(例如，包括一个或多个管芯的一部分)上。典型地，经由 成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。 通常，单独的衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光 刻设备包括所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到 所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器 中，沿给定方向("扫描"方向)通过辐射束扫描所述图案、同时沿与该 方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以 通过将所述图案压印(imprinting)到所述衬底上，将所述图案从所述图案 形成装置转移到所述衬底上。
在IC制造中，微处理器的速度、存储器的存储密度以及微电子部件的 低功耗的持续改进需要由光刻设备从图案形成装置转移到衬底上的图案 的尺寸持续地降低。然而，当集成电路的尺寸减小而其密度增加时，其相 应的图案形成装置的临界尺寸(CD)接近光刻设备的分辨率限度。对于 光刻设备，分辨率被定义为所述设备可在衬底上重复曝光的最小特征。为 了延展光刻设备的分辨率限度，已经将多种技术作为提高分辨率的公知技 术应用。
用于提高分辨率的一种技术是离轴照射(off-axis illumination)。基于
这种技术，以可以提高分辨率的所选非垂直角照射图案形成装置，尤其通
过增加焦深和/或对比度提高工艺宽容度(process latitude)。在图案形成 装置平面(物平面)上的角分布与在光刻设备的光学配置的光瞳平面上的 空间分布相对应。典型地，光瞳平面上的空间分布的形状称为照射模式。 一种公知的照射模式是环状的，在所述照射模式中，在光轴上的传统的零 级光斑被改变成环形强度分布。另一种方式是多极照射，在所述多极照射 中，产生不在光轴上的多个光斑或光束。多极照射模式的示例是包括两个 极(pole)的双极和具有四个极的四极。对于照射模式，例如双极和四极， 光瞳平面上的极的尺寸与光瞳平面的总表面相比可以非常小。从而，仅在 这些极的位置处，用于曝光衬底的所有辐射在光瞳平面处或接近光瞳平面 处横穿多个光学元件。横穿一个或多个光学元件(例如， 一个或多个透镜) 的一部分辐射被元件吸收。这引起由辐射束造成的元件的非均匀加热，从 而导致折射率的局部变化和元件的变形。折射率的局部变化和元件的变形 导致在由投影系统投影到抗蚀剂层上时空间图像发生扭曲。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种光刻设备，包括 照射系统，其被构造用于根据强度分布调节辐射束；
支架，其被构造用于保持图案形成装置，所述图案形成装置被构造用 于将图案沿着所调节的辐射束的横截面赋予所调节的辐射束，以形成图案
化的辐射束；
衬底台，其被构造用于保持衬底；
投影系统，其被构造用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分
上；
光学元件阵列，其设置在辐射束路径上并横穿辐射束路径，其中，每 个光学元件包括被构造用于对光学元件进行局部加热的可独立寻址的电 加热器件；以及
控制单元，其被构造用于依赖于在投影系统的光瞳平面上的图案化辐 射束的相位图(phase map)控制加热器件。
在实施例中，所述相位图从强度分布得出。光刻设备可以设置有被构
造用于测量相位图的干涉仪。
在实施例中，所述控制单元还设置用于依赖于之前采用的强度分布的 历史和/或所采用的加热器件的致动历史控制加热器件。
在实施例中，所述光学元件设置有被构造用于将流体从供给容器输送 到光学元件、以便建立横跨光学元件的静态温度分布的通道。所述控制单 元可以被设置用于依赖于流体的输送速度和温度控制加热器件。
在实施例中，所述通道设置有至少两个大致平行的板。加热器件可以 位于至少一个板的面对流体的表面上。在实施例中，加热器件位于至少一 个板的背对流体的表面上。
在实施例中，光学元件设置有另一通道，所述另一通道共享通道的一 个板。加热器件可以位于所共享的板的表面上。
在实施例中，光学元件被包括在单个的结构中。
在实施例中，每个加热元件包括延长的导体。所述延长的导体可以包
括Cr、 Cu、 Au或Al。所述延长的导体的横截面可以为梯形。
在实施例中，所述流体包括气体。所述气体可以主要包括氮气。在实
施例中，所述流体包括液体。
根据本发明的一个方面，提供一种器件制造方法，包括 将图案沿着辐射束的横截面赋予辐射束，以形成图案化的辐射束； 采用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上； 采用设置成横穿辐射束的光学元件阵列，局部地改变辐射束的光路长
度，所述每个光学元件包括可独立寻址的电加热器件；以及 依赖于投影系统的光瞳平面上的相位图控制加热器件。 在实施例中，所述方法还包括根据辐射束的强度分布得出相位图。 在实施例中，所述方法还包括依赖于之前施加的强度分布的历史和/
或所施加的加热器件的致动的历史控制加热器件。
在实施例中，所述方法还包括通过光学元件中的通道输送流体，以建
立横跨元件的静态温度分布。在实施例中，所述方法还包括依赖于流体的
输送速度和温度控制加热器件。


在此仅借助示例，参照所附示意图对本发明的实施例进行描述，在所 附示意图中，相同的附图标记表示相同的部件，且其中 图1示出根据本发明的实施例的光刻设备； 图2a示出在光瞳平面上的辐射束的双极强度分布；
图2b示出在光瞳平面上的辐射束的四极强度分布； 图3示出包括光学元件阵列的光学配置；
图4示出包括以第一构造设置的多个电加热器件的光学配置；
图5a示出包括以第二构造设置的多个电加热器件的光学配置；
图5b示出包括以第三构造设置的多个电加热器件的光学配置；
图6a示出带有多个电加热元件和在光学元件内的热流的光学配置； 图6b示出包括通道、多个电加热元件和在光学元件内的热流的光学配
置
图7示出包括一个通道和电加热器件阵列的光学配置；
图8示出包括两个通道和电加热器件阵列的光学配置；
图9示出包括两个通道和电加热器件阵列的光学配置； 图10示出包括一个通道和两个电加热元件阵列的光学配置； 图lla示出方形的加热器件的横截面； 图llb示出梯形的加热器件的横截面；
图12a示出横跨光刻设备的光瞳平面的所需要的相位校正的三维图； 图12b示出横跨光刻设备的光瞳平面的所实现的相位校正的三维图； 图12c示出横跨光刻设备的光瞳平面的在校正后残留的相位误差的三维图。
具体实施例方式
图l示意性地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包
括
照射系统(照射器)IL，其被构造用于调节辐射束B (例如，紫外辐 射或极紫外辐射)；
支撑结构(例如掩模台)MT，其被构造用于支撑图案形成装置(例 如掩模)MA并与被构造用于根据特定的参数精确地定位图案形成装置的
第一定位器PM相连；
衬底台(例如晶片台)WT，其被构造用于保持衬底(例如覆盖有抗 蚀剂的晶片)w，并与被构造用于根据特定的参数精确地定位衬底的第二
定位器PW相连；以及
投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，其被构造用于将由图案形成
装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C (例如包括一根或 多根管芯)上。
所述照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、 磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学部件、或其任意组合，以引导、 成形、或控制辐射。
支撑结构以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及诸如图 案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。 所述支撑结构可以釆用机械的、真空的、静电的或其他夹持技术来保持图 案形成装置。支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定 的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置树如相对于投影系统 位于所需的位置上。在这里使用的术语"掩模版"或"掩模"都可以认为 与更上位的术语"图案形成装置"同义。
这里所使用的术语"图案形成装置"应该被广义地理解为能够用于将 其横截面上的图案赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何 装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所 需图案完全相对应(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通 常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层 相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括 掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻 中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替相移掩模类型、衰减相移 掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例 采用小反射镜的矩阵排列，可以独立地倾斜每一个小反射镜，以便沿不同 方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩 阵反射的辐射束。
应该将这里使用的术语"投影系统"广义地解释为包括任意类型的投 影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光 学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如 使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语"投影 透镜"可以认为是与更上位的术语"投影系统"同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替 代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射 镜阵列，或采用反射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或 更多的支撑结构)的类型。在这种"多台"机器中，可以并行地使用附加 的台和/或支撑结构，或可以在将一个或更多个其他台和/或支撑结构用于 曝光的同时，在一个或更多个台和/或支撑结构上执行预备步骤。
所述光刻设备也可以是其中至少一部分衬底可以被具有高折射率(例 如水)的液体覆盖的类型，以便填充投影系统和衬底之间的空隙。浸没液 也可以应用到光刻设备中的其他空隙，例如，在掩模和投影系统之间的空 隙。浸没技术是用于增加投影系统的数值孔径的本领域内的公知技术。这 里所使用的术语"浸没"并不意味着结构(例如衬底)必须浸在液体中， 而仅仅意味着在曝光过程中，液体位于投影系统和衬底之间。
参照图1,所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所 述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种 情况下，不会认为所述源是所述光刻设备的组成部分，并且通过包括例如 合适的引导镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述 源SO传到所述照射器IL。在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的 组成部分，例如所述源是汞灯时。可以将所述源SO和所述照射器IL、以 及如果需要时的所述束传递系统BD —起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器 AD。通常，可以对所述照射器的光瞳面中的强度分布的至少所述外部和/ 或内部的径向范围(一般分别称为cr-外部和cr-内部)进行调整。此外， 所述照射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。可 以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性
和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述 图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成 图案。已经横穿图案形成装置MA之后，所述辐射束B通过所述投影系 统PS，所述PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二 定位器PW和位置传感器IF (例如，干涉仪装置、线性编码器或电容传感 器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同目标部分 C定位于所述辐射束B的辐射路径中。类似地，例如在来自掩模库的机械 修补之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位器PM和另一个位置传感 器(图1中未明确示出)用于将所述图案形成装置MA相对于所述辐射束 B的辐射路径精确地定位。通常，可以通过形成所述第一定位器PM的一 部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现所述支撑结 构MT的移动。类似地，可以通过形成所述第二定位器PW的一部分的长 行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下 (与扫描器相反)，所述支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可 以是固定的。可以使用图案形成装置对齐标记M1、 M2和衬底对齐标记 Pl、 P2来对齐图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对齐标记占 据了专用目标部分，但是他们可以位于目标部分之间的空隙(这些公知为 划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在所述图案形成装 置MA上的情况下，所述图案形成装置对齐标记可以位于所述管芯之间。
可以将所述专用设备用于以下模式的至少一种
1. 在步进模式中，在将赋予到所述辐射束的整个图案一次(即，单 一的静态曝光)投影到目标部分C上的同时，将支撑结构MT和所述衬底 台WT保持为实质静止。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动， 使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制 了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2. 在扫描模式中，在将赋予所述辐射束的图案投影到百标部分C上 的同时，对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描(即，单一的动态 曝光)。所述衬底台WT相对于所述支撑结构MT的速度和方向可以通过 所述投影系统PS的(縮小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度
(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿 所述扫描方向)。
3.在另一个模式中，将保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保 持为实质静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上 的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉 冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连 续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式 易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射 镜阵列)的无掩模光刻中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
图2a示出在照射器或投影系统中，在光瞳平面21上的辐射束的强度分 布的示例。辐射束的强度分布包括两个极22和23，限定了光瞳平面的部分 横截面，基本上所有辐射束的辐射通过所述光瞳平面的所述部分横截面贯 穿光瞳平面。图2b示出包括四个极25、 26、 27和28的光瞳平面24上的强度 分布的第二个示例。在下面的描述中，在光瞳平面中的辐射束的强度分布 被称为照射模式。如图2a所述的强度分布是双极照射模式。如图2b所述的 强度分布是四极照射模式。
当辐射束贯穿折射型光学元件(例如透镜)时， 一小部分辐射束被元 件吸收。元件对辐射束的吸收造成元件被加热。元件的加热导致在吸收位 置处的元件的折射率的变化和元件的变形。对于位于辐射束均匀地贯穿元 件的位置处的元件，该吸收导致元件的均匀加热和折射率的均匀改变。对 于位于光瞳平面上或光瞳平面附近的元件，辐射束贯穿元件所通过的元件 的所述部分横截面依赖于所釆用的照射模式。对于照射模式(例如双极或 四极)，元件不均匀地吸收横跨元件表面的辐射，造成折射率的不均匀的 改变和元件的变形。在投影系统中的一个或多个元件的折射率的局部改变 和变形导致贯穿元件的辐射束的不同部分的光路长度的改变。光路长度差 的改变使得所述部分辐射束在衬底平面处重新组合为空间图像，由于在辐 射束的重新组合部分之间的光路长度差，所以所述的在衬底平面处重新组 合的空间图像相对于图案形成装置平面处的物方图像发生了扭曲。受到该
光路长度差的负面影响的成像参数的示例是依赖于场位置的焦点偏置
(focus offset)。
图3示出根据本发明的实施例的光学配置31。光学配置31包括九个光 学元件的阵列32。光学元件的该数量仅出于示意性的目的而选择。在实际 中，光学元件的数量可以大体上更大，例如128或256个光学元件。所述光 学配置位于辐射束中，使得光学元件阵列设置成大致与辐射束垂直的。光 学元件32设置用于透射辐射束的子束。每个光学元件包括配置用于局部加 热光学元件32的独立寻址的电加热器件33。所述独立寻址的电加热器件33 经由导体35与控制单元34进行电连接。加热一个或多个光学元件32改变这 一个或多个光学元件32的折射率。在操作中，控制单元34调整每个电加热 器件的热耗散，以使得经由相关联的光学元件32透射的子束的光路长度是 彼此相等的。基于所调整的辐射束的各种子束的光路长度，可形成与物方 图像更为精确地相似的空间图像。光学配置31可以位于照射器或投影系统 的光瞳平面处或光瞳平面附近。将所述光学配置定位在光瞳平面处或光瞳 平面附近提供了在光瞳平面上的特定位置处的光路长度所需的改变和在 光瞳平面上的特定位置处的加热器件之间的空间相关性。另外，通过将所 述光学配置定位在光瞳平面上或光瞳平面附近，电加热器件将不会由照射 系统和投影系统在衬底上成像。
光学元件32可以包括八1203、 CaF2或Si02。这种材料具有公知的折射 率，所述折射率依赖于温度、导热性、热膨胀系数和特定的热容。光学元 件32可以被包含在集成结构中。这种集成结构的示例是设置在垂直于辐射 束的平面上的Si02板。基于光功率为l且位于光瞳平面上或光瞳平面附近 的Si02板，Si02板所在的光学系统的光学特征在受限的、可接受的程度上
改变。可以提供交换机制用于将Si02板插入和移出辐射束路径。替代地， 集成结构可以替代光学系统中的已有元件，并具有与其替代的元件相对应 的光学特征。
作为光瞳平面上的位置函数的光路长度变量可以由表面形状描述，并 被称为相位图。辐射束的不同部分的光路长度的所需调整可以通过采用公 知的干涉仪配置测量在光学配置的光瞳平面上的辐射束的相位图而^^获 得。直接通过测量光瞳平面上的相位图来确定光路长度的改变的优势是可
以采用精确的修正，当由加热各种元件造成的光路长度的变化还不稳定时 也是如此。当光刻设备没有被连续地操作或当光刻设备在具有不同照射模 式的设定下连续操作时，可以进行测量，从而导致连续地改变相位图。现 有的光刻工具可以装备有包括设置在衬底台处或衬底台附近的用于在原
位(in-situ)测量辐射束的波前的干涉波前测量系统。在该实施例中，控 制单元34被构造用于依赖于所测量到的相位图对加热器件33进行寻址。在 操作中，相位图采用千涉仪配置而被测量。相位图提供贯穿光学配置的辐 射束的不同子束的相位变化，所述相位变化用于校正辐射产生的光路长度 差。对于在光学配置31中的每个光学元件32的折射率的所需变化是根据相
位图的相应的相位变化而被确定的。接着，确定需要被散入多个光学元件 中的每个光学元件以形成折射率的所需改变的热量。接着，每个电加热器 件33由控制单元34独立地寻址，以通过控制电流和寻址周期将所确定的热 量散入与电加热器件相关联的每个光学元件32。当然，每个电加热器件的 电流和/或寻址周期可以由其他方法根据对相位图的相位变化的测量而 被确定。
相位图可以针对每个所采用的照射模式确定一次。替代地或附加地， 相位图可以周期地被确定。依赖于所测量到的相位图随时间变化的程度， 相位图可以在选择不同的照射模式之后每次被确定。替代地或附加地，相 位图可以以其他的间隔测量，例如在曝光一定数量的衬底之后或一定的时 间间隔之后。
控制单元34还可以考虑对加热器件进行寻址所应用的照射模式的历 史。改变照射模式可以导致在照射系统和/或投影系统中的一个或多个元 件的不同的非均匀加热。在新的照射模式的连续使用之后，元件折射率的 变化和元件的变形将稳定化。然而，在改变照射模式之后的初期，将有一 个相位图连续变化的特定的时间段。该时间段的长度将依赖于元件的热 容。尽管相位图的该连续变化可以通过相位图的频繁测量而被寻址，但是 频繁的测量减少光刻设备可以用于正常操作的时间量。替代地，可以进行 元件的热容的确定，允许相位图的前馈校正，而不需要测量相位图。
另外，控制单元34可以考虑为曝光而用于对电加热器件33进行寻址的 图案形成装置MA的图案。在这种情况下，分立光线追迹(separate
my-tracing)计算可以用于每个所采用的照射模式、辐射束强度和图案形 成装置MA的图案的组合。
替代地或附加地，相位图可以根据所采用的照射模式得出。相位图可 以采用现有的光线追迹软件而被确定。在本实施例中，控制单元34被构造 用于对加热器件33进行寻址，以基于所确定的相位图生成在所关联的光学 元件32中的热量。由于光学元件32的光学和热特征是公知的，所以可以确 定获得在光学元件32中的光路长度的所需改变所需要的热量。
对于每种所应用的照射模式和相应的恒定的辐射束强度，应当确定光 路长度的变化。光路长度的实际改变还将依赖于光刻设备的使用历史，例 如每个衬底的曝光数量和被曝光的衬底数。因此，仅仅可以确定所需校正 的估计。进而，当曝光开始时，照射系统和/或投影系统的元件将处于更 低的温度，且因此光路长度将在开始时是不稳定的，并在曝光的整个过程 中变化直到到达相对稳定的分布。
图4示出在光学配置40上的三个电加热器件的构造的实施例。光学元
件的该数量仅仅出于示意性的目的而选择。在实际中，光学充件的数量可 以大体上更大，例如128、 196或256个光学元件。光学元件阵列41中的每 个光学元件设置有包括蜿蜒的导体42的电加热器件、以将热散到相关联的 光学元件41上。蜿蜒的导体42具有200nm的宽度。替代地，蜿蜒的导体42
可以具有不同于蜿蜒形状的延长的形状。电加热器件还包括用于连接蜿蜒 的导体42与未在图4中示出的控制单元的导体43、 44。蜿蜒的导体42可以 大致包括Cr、 Cu、 Au或Al。导体42、 43、 44可以通过现有的电子束刻写
技术或气相沉积技术制备在光学配置上。
图5a示出包括四个电加热器件51、52、53和54的光学配置50的实施例。 在本实施例中，导体55、 56、 57、 58作为横跨整个光学配置50的直线延伸 并在两个相互垂直的方向上周期地设置。导体55、 56、 57、 58将蜿蜒的导 体51、 52、 53、 54与未在图5a中示出的控制单元进行电连接，并经由桥59 相互隔开。控制单元采用公知的时间复用寻址技术对四个电加热器件中的 每个连续的电加热器件进行寻址，以生成在相关联的光学元件中的所需热
图5b示出包括多个光学元件135、 136、 137和多个成对的多层互连电
路130、 131的光学配置138的实施例，其中每对多层互连电路130、 131与 一个光学元件135、 136、 137相对应。相应的多层互连电路130通过多个互 连导体132、 133和134与多层互连电路131进行电连接，其中导体132和133 是低欧姆导体(即具有低电阻)，而导体134是高欧姆导体(即具有高电阻)。 低欧姆导体132、 133可以大致由Ai制成，而高欧姆导体134可以大致由Cr 制成。多层互连电路130、 131和多根互连导体132、 133和134组成一个加 热器件。在操作中，每个光学元件135、 136、 137可以通过对相应的多层 互连电路130、 131对进行寻址而被独立地加热。由于在低欧姆导体132、 133和高欧姆导体134之间的电阻差异，高欧姆导体134比低欧姆导体132、 133耗散出大体上更多的热量，这导致相对于周围的光学元件136和137加 热光学元件135。由于在实施例中，每个光学元件包括与其他的光学元件 的数量相对应的低欧姆导体，所以在对一个或多个其他光学元件寻址的同 时，将在所述光学元件中耗散低热量。^^而，在所述光学元件中耗散的该 热量将大体上小于在所寻址的光学元件中的热。在图5b中，光学元件、多 层互连电路和导体的数量仅仅出于示意性的目的而被选择。在实际中，光 学元件的数量可以是例如128、 196或256。进而，与一个光学元件相对应 的高欧姆导体的数量可以为例如2、 4、 6或8。图6a示出光学配置的实施例 的剖面图。在该光学配置60中，光学元件被包括在一个折射型光学构件61 中。所述光学构件包括多个电加热器件，其中三个器件62被示出。光学构 件60可以在构件的边缘处被支撑，并可以置于在形成投影系统和/或照射 器的多个光学元件内的所调节的环境中。所调节的环境可以包括，例如， 受温度控制的经过过滤的环境空气。在操作中，电加热元件62生成热量， 并由于传递到周围空气的热量比传递到周围光学材料的热量低，所以基本 上所有生成的热量被传递给光学构件。热量将从在加热器件62附近具有更
高的温度的光学构件材料如箭头64所示流到周围光学材料。由于在光学构 件内的热量在垂直于辐射束的方向上(即在X方向和Y方向上)传导，在
可获得的静态的相位图的每个点处的相位梯度得以降低。
图6b示出光学构件60的实施例，其中光学构件60内在垂直于辐射束方 向上的热传递减弱。出于该目的，由光学构件部分61和65限定的通道66 被设置用于产生在光学构件内大致在平行于辐射束的方向上的热传递，如
箭头68所示。这可由通过通道66如箭头67所示，引导来自供给容器的流体， 例如气体(如经过过滤的环境空气或诸如主要包括氮气的气体之类的任何 其他未反应气体)来实现，其中所述气体保持低于光学构件的温度。典型 地，所述通道在X和Y方向上具有可与所述构件的尺寸相比的尺寸，以及 在Z方向上具有低于10mm的高度。气体温度可以釆用设置在供给容器和光 学配置之间的公知的温度控制装置而保持恒定。气体可以通过形成循环回 路而被再次利用，其中气体在通过构件之后被输送回到供给容器。替代地， 流体可以是液体，例如水。
图7示出光学构件71的实施例沿X轴的剖面图。光学构件71包括两个 包围通道74的平面(大致平行的平板72、 73)。光学构件还包括电加热器 件阵列75。辐射束的方向大致平行于Z轴，而流体的输送方向大致平行于 Y轴，如箭头所示。替代地或附加地，电加热器件阵列可以设置在面对并 离开通道74的板73的一侧上。
在实施例中，被导体覆盖的光学配置的表面小于1%。该光学配置包 括具有76mm的有效直径的光学构件，所述光学构件包括设置在具有 5x5mm单元尺寸的阵列中的256个加热器件，其中加热器件包括被构造用 于耗散热量的具有200nm的宽度和60mm的长度的蜿蜒导体。蜿蜒导体经 由导体与控制单元相连，其中导体具有10um的宽度和80mm的长度。由 Ci"制造的电加热器件具有100nm的厚度，所述厚度为采用公知的电子束刻 写技术在掩模版上制造的现有的Cr图案的正常厚度。对于包括两个厚度均 为5mm的Si02板的光学配置，所述光学配置具有5x5x5mm的尺寸。图7示 出该实施例，其中光学元件被集成在一个为板72的结构中。基于等于70nm
的光路长度差的峰相位校正，在加热器件所设置的表面上，光学元件的所 需的最大的温度增加为1.4。K，而横跨光学元件的平均的温度'增加为0.7。K。
横跨光学元件的该温度分布可以通过釆用如上所述具有设置在光学元件 的第一侧上的10mW的最大功率输出的电加热器件、并由光学元件和流过 通道74的流体之间的热相互作用将冷却机制设置在光学元件的第二侧上
而获得。对于实现如上所述的横跨光学元件的温度分布，通道将被构造为 在Z方向上具有1.7mm的高度，其中所述流体为以0.65升/分的速率流动的 水并具有22'C的温度。
图8示出光学构件81的实施例沿X轴的剖面图。光学构件81包括四个 平面，即大致平行的板82、 83、 84和85。在本实施例中，光学构件包括两 个通道，其中第一通道86由板82和83包围，而第二通道87由板84和85包围。 电加热器件阵列88设置在板83和84之间。电加热器件可以附着在板83、 84 上或同时附着在板83和84上。本实施例的优势是使在光学构件81内生成的 热量到光学构件周围的流体的传递最小化，以确保光学系统的最小的热扰 动。
图9示出光学构件91的实施例沿着X轴的剖面图。光学构件91包括三 个平面，即大致平行的板92、 93和94。进而，光学构件包括两个通道，其 中第一通道95由第一板92和中间板93包围，而第二通道96由中间板93和第 三板94包围。光学构件91包括两个电加热器件阵列，其中第一电加热器件 阵列97被设置在中间板93的与第一板92相对的第一侧上，而第二电加热器 件阵列98被设置在中间板93的与第三板94相对的第二侧上。在本实施例 中，为了获得光学系统的最小的热扰动，将在光学构件91内生成的热量到 光学构件周围的环境的传递最小化。本实施例的另一个优势是光学构件的 高度相对于图8的实施例得以降低。替代地，仅仅一个电加热器件阵列97 可以设置在中间板93的与第一板92和第三板94相对的一侧。
图10示出光学构件101的实施例沿着X轴的剖面图。光学构件101包括 两个包围通道104的平面，即大致平行的板102和103。进而，光学构件包 括两个电加热器件阵列，其中第一阵列105被设置在第一板102的与第二板 103相对的第一侧上，而第二阵列106被设置在第二板103的与第一板102
相对的第一侧上。本实施例的优势可以包括电加热器件的受限高度和双阵 列，允许由于两个板102、 103的加热实现大的相位偏移。基于仅设置在光 学构件101内部的电加热器件105、 106，传递给光学构件101周围的环境的 热量受到限制。替代地，仅仅一个电加热器件阵列可以设置在第一板102 的与第二板103相对的第一侧上或在第二板i03的与第一板102相对的第一 侧上。在另一个实施例中，光学构件101可以位于投影系统中，使得第一 板102大致与投影系统的光瞳平面相一致，而第二板103位于投影系统的所 述光瞳平面附近的平面上。在本实施例中，第二电加热器件阵列106可以 被寻址以补偿依赖于场的成像参数。图lla示出在光学构件lll上设置的加热器件的连接导体112的剖面 图。连接导体的电阻需要比蜿蜒导体的电阻低大约10或100倍，以使得最 小化在连接导体中耗散的热量。该低电阻需要连接导体具备比蜿蜒导体的 横截面更大的横截面。然而，连接导体的宽度应当保持受限，以使得由那 些导体阻挡的辐射量受到限制。图llb示出加热器件的连接导体114的实施 例的剖面图。在本实施例中，导体是梯形的，其中导体的宽度随着高度的 增加而减小。本实施例的优势是由导体114造成的辐射115的阻挡独立于辐 射贯穿光学元件lll所处的角度。根据本实施例的导体可以在多个电子束 刻写步骤的工序中或在气相沉积技术的多个步骤的工序中制造，其中每个 连续的步骤与导体层的特定宽度相对应，所述宽度以预定的量递减。
对于现有的光刻设备，由于照射模式(例如双极或四极)引起的元件 的局部加热，光路长度的局部改变可高达200nm。如上所述的相位图可以 用泽尔尼克(Zemike)多项式函数描述。泽尔尼克多项式是带有圆形光瞳 的光学系统的波前函数展开中出现的一组正交多项式。控制单元和电加热 器件的加热功率可以被定大小用于对整个相位图进行修正。在该配置中， 电加热器件的最大功率需求导致具有大的宽度和高度的实际尺寸的电加 热器件。替代地，加热器件的最大的可获得的加热功率可以被设计成低于 校正相位图的低阶和高阶泽尔尼克多项式函数所需的功率。典型地，相位 图上的最大幅度是低阶泽尔尼克多项式函数的一部分。相位图的这种低阶 分量的校正也可以通过可在光刻设备中实现的现有的透镜操纵器(lens manipulator)实现。对于由六阶及以上的泽尔尼克多项式描述的相位图的 高阶分量，现有的透镜操纵器都不能实现。在如上所述的光刻设备中，相 位图的这些频率分量的幅度可以高达70nm。设计加热器件使得仅仅这些 高阶分量可以被校正的优势是加热器件可以在尺寸上得到减小，并因此阻 挡更少的贯穿光学配置的辐射。
图12a示出用于校正在光刻设备的投影系统中造成的辐射引起的空间 光路长度误差的相位图的3D描述的示例。所采用的照射模式是双极照射， 所述双极照射由在X轴上位于大体上所有辐射贯穿位于投影系统的光瞳平 面附近的元件的相应位置上的两个负向峰值示出。相应地，图12a示出在 这些位置上，在光路长度上需要进行最大校正。对于该特殊的照射模式和
曝光设定，确定横跨大约40nm的光瞳平面的光路长度差的范围。在所需 的相位变化的3D描述中，已经应用偏移使得分布对于零点归一化。
图12b示出可以通过采用平面，即根据图6b的实施例的大致平行的板 光学构件实现的相位图的3D描述。在该计算中，光学构件位于投影系统的 光瞳平面上。
图12c示出可获得的根据图12a的所需的数学校正和根据图12b的物理 校正之间的均方根(RMS)相位误差的3D描述。基于图12b的实施例，均 方根相位误差被限到低于lnm，导致在成像平面上的由投影系统投影到衬 底上的空间图像得到改进，所述均方根误差更精确地表示在投影系统的物 平面上的图案形成装置。
尽管在本文中可以做出特定的参考，将所述光刻设备用于制造IC， 但应当理解这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如，集成光学系统、 磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器、薄膜磁头的制 造等。对于普通的技术人员，应该理解的是，在这种替代应用的情况中， 可以将其中使用的术语"晶片"或"管芯"分别认为是与更上位的术语"衬 底"或"目标部分"同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处 理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗 蚀剂进行显影的工具)、度量工具和/或检验工具中。在可应用的情况下， 可以将所述公开的内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬 底可以处理一次以上，例如以便产生多层IC，使得这里使用的所述术语"衬 底"也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
尽管以上已经作出了特定的参考，在光学光刻的情况中使用本发明的 实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻， 并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中 的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷 到提供给所述衬底的抗蚀剂层上，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或 其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置 从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语"辐射"和"束"包含全部类型的电磁辐射，包括 紫外(UV)辐射(例如具有约365、 355、 248、 193、 157或126nm的波
长)。在情况允许的情况下，所述术语"透镜"可以表示各种类型的光学 部件中的任何一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式 和静电式的光学部件。
这里的一个或多个实施例的一个或多个方面可以与这里的一个或多 个其他的实施例一起使用或替代使用。尽管这里讨论主要集中在透射式光 学系统中，但是这里所述的一个或多个实施例也可以应用于反射式光学系 统或反射式和透射式光学系统的组合。
尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，应该理解的是本发明可 以以与上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含一个或更多机器 可读指令序列的计算机程序的形式，其中所述一个或更多机器可读指令序 列的计算机程序描述上述公开的方法，或者采取具有在其中存储的这种计 算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。
以上的描述是说明性的，而不是限制'性的。因此，本领域的技术人员 应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明
进行修改。
权利要求
1.一种光刻设备，包括照射系统，其被构造用于根据强度分布调节辐射束；支架，其被构造用于保持图案形成装置，所述图案形成装置被构造用于赋予所调节的辐射束的横截面图案，以形成带图案的辐射束；衬底台，其被构造用于保持衬底；投影系统，其被构造用于将带图案的辐射束投影到衬底的目标部分上；光学元件阵列，其相对于辐射束横向设置在辐射束的路径上，其中，每个光学元件包括被构造用于对光学元件进行局部加热的可独立寻址的电加热器件；以及控制单元，其被构造用于依赖于在投影系统的光瞳平面上的带图案的辐射束的相位图控制加热器件。
2. 根据权利要求l所述的光刻设备，其中，所述相位图根据强度分布 得出。
3. 根据权利要求l所述的光刻设备，还包括被设置用于测量相位图的 干涉仪。
4. 根据权利要求l所述的光刻设备，其中，所述控制单元被设置用于 依赖于之前所采用的强度分布的历史或所采用的加热器件的致动的历史 或同时依赖于所述两个历史来控制加热器件。
5. 根据权利要求l所述的光刻设备，其中，所述光学元件包括通道， 所述通道被构造用于将流体从供给容器输送到光学元件、以便建立穿过或 横跨光学元件的静态温度分布。
6. 根据权利要求5所述的光刻设备，其中，所述控制单元进一步被设 置用于依赖于流体的输送速度和温度控制加热器件。
7. 根据权利要求5所述的光刻设备，其中，所述通道包括至少两个大 致平行的板。
8. 根据权利要求7所述的光刻设备，其中，所述加热器件位于至少一个板的、面对流体的表面上。
9. 根据权利要求7所述的光刻设备，其中，所述加热器件位于至少一 个板的、与流体相对的表面上。
10. 根据权利要求7所述的光刻设备，其中，所述光学元件包括共享 所述通道的一个板的另一个通道。
11. 根据权利要求10所述的光刻设备，其中，所述加热器件位于所共 享的板的表面上。
12. 根据权利要求l所述的光刻设备，其中，所述光学元件包括在单 一结构中。
13. 根据权利要求l所述的光刻设备，其中，每个加热器件包括细长 的导体。
14. 根据权利要求l所述的光刻设备，其中，所述加热器件包括多个 互连导体。
15. 根据权利要求14所述的光刻设备，其中，所述互连导体包括至少 第一导体和第二导体，其中所述第二导体具有与所述第一导体大体上不同 的电阻。
16. 根据权利要求13所述的光刻设备，其中，所述细长的体包括Cr、 Cu、 Au或Al。
17. 根据权利要求13所述的光刻设备，其中，所述细长的导体的横截 面与不等边四边形或梯形相符。
18. 根据权利要求5所述的光刻设备，其中，所述流体包括气体。
19. 根据权利要求18所述的光刻设备，其中，所述气体基本上包括氮气。
20. 根据权利要求5所述的光刻设备，其中，所述流体包括液体。
21. —种器件制造方法，包括步骤 赋予辐射束的横截面图案，以形成带图案的辐射束； 采用投影系统将带图案的辐射束投影到衬底的目标部分上； 采用相对于辐射束横向设置的光学元件阵列，局部地改变辐射束的光路长度，每个光学元件包括可独立寻址的电加热器件；以及 依赖于投影系统的光瞳平面上的相位图控制加热器件。
22. 根据权利要求21所述的器件制造方法，还包括步骤根据辐射束的强度分布得出相位图。
23. 根据权利要求21所述的器件制造方法，还包括步骤依赖于之前采用的强度分布的历史或所采用的加热器件的致动的历史或者同时依赖 于两者控制加热器件。
24. 根据权利要求21所述的器件制造方法，还包括步骤通过光学元件中的通道输送流体，以建立横跨或穿过元件的静态温度分布。
25. 根据权利要求24所述的器件制造方法，还包括步骤依赖于流体 的输送速度和温度控制加热器件。
全文摘要
公开了一种光刻设备，所述光刻设备包括具有设置在垂直于辐射束的平面上的光学元件阵列。每个光学元件包括用于改变辐射束的光路长度的电加热器件。通过选择性地启动所述电加热器件，可以实现依赖于位置的光路长度的改变，以便对于由辐射引起的光路长度的误差进行校正。
文档编号G03F7/20GK101178547SQ20071016670
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月5日 优先权日2006年11月7日
发明者埃里克·洛芬夫·鲁普斯卓, 巴斯迪尔安·斯特凡努斯·亨德瑞克斯·詹森, 马克思·约瑟夫·哈弗, 马略·瑞文斯博根 申请人:Asml荷兰有限公司;卡尔蔡斯Smt股份公司