光刻设备、器件制造方法和计算机程序产品的制作方法

专利名称：光刻设备、器件制造方法和计算机程序产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻设备以及一种用于制造器件的方法。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常到所述衬底的目标部
分上)的机器。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，单一的衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网 络。现有的光刻设备包括所谓步进机，在所述步进机中，通过将全部图 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，通过沿给定方向("扫描"方向)、用辐射束扫描所述图 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。
在光刻领域中，已知可以通过合适地选择掩模图案被照射的角度来改 善掩模图案的图像和扩大工艺窗口。在具有科勒照射(Koehler illumination)配置的设备中，照射掩模的光的角分布由照射系统的光瞳平 面上的强度分布确定，所述照射系统的光瞳平面可以看作辅助光源。照射 方式通常参照光瞳平面上的强度分布的形状来描述。现有的照射，即，从 O至某个特定最大角度中的所有角度的均匀照射，需要光瞳平面上具有均 匀的盘状强度分布。其他通常使用的强度分布有环状，其中光瞳平面上 的强度分布是环形的；双极照射，其中在光瞳平面上具有两个极；以及四
极照射，其中在光瞳平面上具有四个极。为了形成这些照射方案，已经提 出了多种方法。例如，作为变焦距透镜和轴棱镜的组合的变焦距一轴棱镜
(zoom-axicon)可以用于形成具有可控的环状内外半径(cjrt部和cj外部)的 环状照射。为了形成双极和四极型照射方式，已经提出采用空间滤波器， 所述空间滤波器是带孔的不透明板，其中，希望所述极是采用可移动光纤 束的配置。因为空间滤波器带来的光的损失降低了设备的通光量，因而导 致增加了所有者的成本，所以可能并不希望采用空间滤波器。带有光纤束 的配置可以是复合的和刚性的。因此，已经提出采用衍射光学元件(DOE) 在光瞳平面上形成所需的强度分布。所述衍射光学元件通过将不同的图案 刻蚀入石英或氟化钙衬底的表面的不同部分而被制成。
对用于制造可与深紫外辐射(DUV)(例如波长为248nm、 193nm、 157nm或126nm) —起使用的透镜的材料的选择是十分受限的，而且即使 是最佳的材料也具有对该辐射的很大的吸收系数。这意味着在曝光过程 中，投影系统中的透镜吸收能量并加热，导致其形状、间距和折射率的改 变，所述改变将象差引入经过投影的图像。因此，许多透镜系统都设置有 一个或多个可致动的透镜元件，所述可致动的透镜元件的形状、位置和/ 或取向在曝光过程中或曝光过程之间可以进行一个或多个自由度的调整， 以补偿透镜加热效果。
如果采用其中辐射束的能量强烈地局部化于照射系统的光瞳平面中 的照射方式(例如双极照射)，那么所述辐射束的能量将也强烈地局部化 于投影系统的光瞳平面上和其附近。当采用这种局部化的照射方式时，透 镜加热效果更为严重，这是因为在受到影响的透镜元件中的温度梯度变 大，导致形状和/或折射率的局部改变，这种改变造成辐射束中的大的相 位梯度。这些效果通常不能通过已有的可致动的透镜元件进行修正，通常 效果修正仅由较低阶的泽尔尼克多项式(Zemike polynomial)描述(例如 最高到Z5或Z6)。相似的效果可以通过使用狭缝形照射场而被造成，如在 扫描光刻设备中普遍存在的一样，但是这些效果通常是较低阶的，较容易 修正。
过去试图解决非均匀透镜加热的问题，包括提供附加的光源(例如红 外线)来加热投影系统的元件的"温度低"的部分，即没有被辐射束的有光强度的部分穿过的部分。参见例如日本专利申请公开物JP-A-08-221261， 其解决由带状照射或改进后的照射造成的非均匀加热问题。这种附加的光 源和将附加的热辐射传导到正确位置的引导体的提供增加了设备的复杂 度，并且所增加的投影系统中的热载荷需要提供更高能力的冷却系统。
另一个解决由狭缝形照射场造成的非均匀加热的方案在美国专利 US6,603,530中公开，该专利描述了设置在发散辐射的掩模版区域的外部 的掩模版台中的特定"透镜照射标记"，以使得在投影系统中的透镜元件 的照射是旋转对称的。所述透镜元件在生产曝光之前由经过特定标记的照 射进行热饱和化，以使得由狭缝形照射系统造成的非旋转对称加热不会造 成非旋转对称的象差。
由局部化照射方式造成的非均匀透镜加热的问题在WO2004/051716
中被解决。在该文献描述的一种方案中，在晶片交换过程中进行"伪辐射 (dummy irradiation)",以加热生产曝光中由非均匀加热影响的透镜元件
的温度低的部分。在伪辐射过程中，采用衍射光学元件或可调光阑 (diaphragm)将照射方式设定为与用于生产曝光的照射方式相反，以使
得伪辐射的加热效果与生产曝光的加热效果相反，且加热的合效果更为均
匀。该文件的另一个方案是采用附加的红外辐射局部地加热所选择的透镜元件。

发明内容
本发明旨在例如提供一种在采用局部化照射方式时用于至少降低或 减轻投影系统的元件的非均匀加热的效果的方法。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻设备，包括 照射系统，配置用于调节辐射束，以便以第一或第二照射方式选择性 地照射图案形成装置；
支撑结构，配置用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置配置用于
将在其横截面上的图案赋予辐射束，以形成图案化的辐射束； 衬底台，配置用于保持衬底；
投影系统，配置用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，所 述投影系统包括多个光学元件并具有光瞳平面，所述光学元件中的至少一个位于光瞳平面上或光瞳平面附近；以及
控制系统，配置用于控制照射系统、支撑结构和衬底台，以在图案形 成装置上的图案和衬底台上的衬底处于辐射束的辐射路径中时选择第一 照射方式、从而进行生产曝光，而在没有衬底处于辐射束的辐射路径中时 选择第二照射方式、从而进行修正的辐射工艺，
其中，在设备的使用中，在图案形成装置处的辐射的角分布使得图案 化的辐射束的强度大致被包括在第一照射方式下的至少一个光学元件的 横截面区域的第一部分内和在第二照射方式下的至少一个光学元件的横 截面区域的第二部分内，所述第一和第二部分大致是不重叠的，第一和第 二部分的组合不包括至少一个光学元件的整个橫截面区域。
根据本发明的一个方面，提供一种器件制造方法，包括
采用具有光瞳平面并包括多个光学元件的投影系统，将具有波长的图 案化的辐射束投影到衬底上，光学元件中的至少一个位于光瞳平面上或附 近；以及
以波长与图案化的辐射束的波长大致相同的修正辐射束辐射投影系
统，
其中，图案化的辐射束的强度被大致包括在至少一个光学元件的横截 面区域的第一部分内，且修正的辐射束的强度被大致包括在至少一个光学 元件的横截面区域的第二部分内，所述第一和第二部分大致是不重叠的， 并且第一和第二部分的组合不包括至少一个光学元件的整个横截面区域。
根据本发明的一个方面，提供一种包括记录在计算机可读介质上的指 令的计算机程序产品，所述指令例如控制具有带有光瞳平面和多个光学元 件的投影系统的光刻设备，所述至少一个光学元件位于光瞳平面上或附 近，以进行器件制造方法，所述方法包括
采用投影系统将具有波长的图案化的辐射束投影到衬底上；以及
以波长与图案化的辐射束的波长大致相同的修正辐射束辐射投影系
统，
其中，图案化的辐射束的强度被大致包括在至少一个光学元件的横截 面区域的第一部分内，且修正的辐射束的强度被大致包括在至少一个光学 元件的横截面区域的第二部分内，所述第一和第二部分大致是不重叠的，
并且第一和第二部分的组合不包括至少一个光学元件的整个横截面区域。


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l示出根据本发明的实施例的光刻设备； 图2示出
图1的设备的光学配置；
图3示出在根据本发明的实施例的第一方法中在生产曝光中所使用的 照射方式；
图4示出在第一方法的修正辐射过程中的照射分布；
图5示出在根据本发明的实施例的方法中的各步骤的时序；
图6示出本发明的第二个实施例中的照射器；
图7和图8示出在本发明的第二个实施例中使用的第一和第二衍射光
学元件的辐射分布效果；以及
图9示出第一和第二衍射光学元件的组合的辐射分布效果。
具体实施例方式
图1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，配置用于调节辐射束B (例如，紫外辐射或 深紫外辐射)；
支撑结构(例如掩模台)MT，配置用于支撑图案形成装置(例如掩 模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定 位装置PM相连；
衬底台(例如晶片台)WT，配置用于保持衬底(例如覆盖有抗蚀剂 的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装 置PW相连；以及
投影系统(例如折射投影透镜系统)PL，配置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。所述支撑结构可以采用机械的、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位于所需的位置 上(例如相对于投影系统)。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。浸没技术用于增加投影系统的数值孔径在本领域内是公知的。这里所 使用的该术语"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，例如当所述源是汞灯时。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可以包括配置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/或内部径向范围(一般分别称为CT-外部和CT-内部)进行调整。此夕卜，
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。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束B通过投影系统PL， 所述PL将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置 PW和位置传感器IF (例如，干涉仪器件、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装置PM和另一个位置传感器(图 1中未明确示出)可以用于将图案形成装置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装置PM的一部分 的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现支撑结构MT的 移动。类似地，可以通过形成所述第二定位装置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P1、 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)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置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中
1. 在步进模式中，在将赋予到所述辐射束的整个图案一次投影到目 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
(即，单一的静态曝光)。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目标部分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)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影 系统PL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 可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2示出图1的设备的基本的光学配置。其采用科勒照射，其中照射系
统IL中的光瞳平面PPi是图案形成装置MA所在的物平面的傅里叶变换平 面，并与投影系统PL的光瞳平面PPp共轭。传统上，该设备的照射方式可 以参照照射系统的光瞳平面PPi上的辐射束B的强度分布进行描述。应当理 解，经过图案形成装置MA中存在的图案的衍射作用，投影系统PL的光瞳 平面PPp的强度分布将与照射系统的光瞳平面PPi上的强度分布相同。衍射 光学元件(或其他光学元件)IO设置用于形成照明方式。
对于主要由在一个方向上的线构成的图案，可以通过使用双极照射获 得良好的成像效果和大的工艺窗口，在所述双极照射中，设置极以使得在 投影系统的光瞳平面PPp上，来自照射系统中的两个极中的每一个极的第 一级衍射束之一与来自另一极的第零级衍射束重合。其他的第一级衍射束 和更高级衍射束不会被投影系统所捕获。
双极的通常使用的形式如图3所示。极21采用对向环形段的形式，例 如所述环形段为30。角。该强度分布便于提供良好的成像效果，并易于采 用衍射光学元件和变焦距轴棱镜形成。然而，这种强度分布可以产生由投 影系统PL中的光瞳平面PPp上或附近的光学元件(例如透镜)LE的非均匀 加热造成的象差，所述象差通过公知的可调光学元件(例如透镜)ALE是 无法修正的。由又为环状但以更大的角度(例如90° )对向(见图3)的 双极22的强度分布造成的加热效果通过公知的可调整光学元件ALE是可 接受的或可修正的。然而，在其他方面，这种强度分布给落在光瞳外部的 第一衍射级的较大一部分提供差的成像性能，导致较低的图像对比度。
因此，根据本发明的实施例，采用如图4所示的照射用强度分布进行 修正的加热工艺。所述分布包括作为与用于生产曝光的强度分布的极21相 同的环状段的四个极23，且还具有例如30°的开度角但是位于极21的位置 附近。极23不需要准确地紧邻极21的位置，间隙或一些重叠如果不是太大 都是可以接受的。在一些情况下，极23的内外半径(。设定)可以不同于未受破坏的极21的内外半径。有效地，极23与强度分布22的一些部分相对 应，所述强度分布22可以产生可修正的光学元件加热效果，其没有在为生 产曝光所选择的强度分布中使用。辐射带有如图4所示的强度分布的设备 的效果是已经通过生产曝光进行非均匀加热的光学元件LE被与由采用强 度分布22所造成的加热大致相同地加热。如上所述，这能够导致可接受的 或可修正的光学元件加热效果。
采用如图4所示的强度分布进行修正的辐射工艺的过程如图5所示。在 对衬底的最后的曝光结束时，衬底台移动到更换位置，而经过曝光的衬底 被更换成未曝光的衬底。然后，所述衬底台移动到可以进行必需的测量(例 如确定衬底在衬底台上的位置)所在的测量位置。在双台设备中，该工艺 被修改，因为宁可不更换衬底，而承受经过曝光的衬底的衬底台被更换 成承受未曝光的衬底的另一个衬底台，且由于未曝光衬底已经被特征化而 在更换之前己经对所述未曝光衬底在衬底台上的位置进行了测量，所以需 要进行更少的测量。
并行地，支撑结构MT被移动到辐射束B可以不受阻碍地在其中通过 的位置上，所述支撑结构MT将正常地简单地移动到下一个衬底的第一次 曝光所需的起始扫描位置。这可以是使得图案形成装置的空白部分位于物 场中的位置、在支撑结构MT (例如，为测量工艺提供的一个)中的孔位 于光场中的位置、或者支撑结构MT整体地离开辐射束B的辐射路径的位 置。如果不能得到完全清晰的路径，那么支撑结构MT根据需要定位，以 使得根据需要承受相对大尺度的结构的图案形成装置的相对清晰的部分 在物场中定位。在该情况下，也可以根据需要在修正的辐射过程中扫描支 撑结构MT，以避免任何可能由图案形成装置的局部化加热造成的问题。
并行地，强度分布也进行转换(例如通过交换衍射光学元件)到用于 修正辐射过程的照射方式。然后，进行修正的辐射过程，并且照射方式被 重新设定到生产曝光所需要的照射方式。当在辐射束的辐射路径上没有衬 底时，进行修正的辐射过程，这或者是因为衬底台清空或移出辐射束通路， 或者是因为遮蔽物或关闭盘(closing disk)被用于在到达衬底台的位置之 前阻挡辐射束。
可以看出，如果修正的辐射过程不降低通光量，那么可获得的实施时间会受到限制。然而，在这种情况下，辐射源的功率水平可以被增加和/ 或在辐射束的辐射路径中的任何可变衰减器可以被设定成最大限度通光， 以使得通过投影系统的功率水平大于在生产曝光过程中的。例如，在投影 系统中用于修正辐射的功率水平可以是用于生产曝光的功率水平的至少
105%、至少110%、至少120%或至少150%。然而，更高的功率水平不总 是必需的，而且通常在修正辐射过程中辐射束的功率水平可以在从生产曝 光过程中的功率水平的大约50%到170%范围内。从为修正辐射过程可获 得的受限时间的角度，限制将被加热的区域改善可以获得的补偿。应当注 意，在修正辐射中使用的辐射的波长不需要以与在生产曝光过程中相同的 精度进行控制，以使得源(例如激光)的波长控制可以在修正的辐射过程 中得到减缓。
确定在修正辐射过程中光瞳平面中的哪个被选择的部分应当被加热 的另一种途径是计算哪一部分的光瞳平面对于成像是重要的，并将在修正 的辐射过程中的加热施加到对于成像重要但在实际的生产曝光中没有被 加热得像光瞳平面的最强的被加热部分一样多的光瞳平面部分。然后，对 所选择的部分的加热有效的照射图案可以通过公知的软件得到。对于成像 重要的光瞳平面的部分可以容易地根据将被使用的照射方式的知识和将 成像的图案确定。许多光刻图案，尤其是涉及重复结构(例如存储器)的 生产的那些光刻图案，主要由沿着水平和垂直方向延伸并具有单一节距或 仅有少量离散的节距值的线构成。当通过具有局部化极的照射方式照射 时，这种图案形成装置将投影辐射束衍射到几个相应地被强烈地加热的光 瞳平面的局部区域。
然而，在也必须被如实地成像的图案中存在少量的其他结构。这些将 投影辐射束衍射到光瞳平面的其他部分中，并且相应地，修正的辐射工艺 可以对光瞳平面的其他部分进行加热。在其他情况下，照射方式和图案形 成装置可以产生比较强的零级辐射束和一个或多个相对弱的更高级辐射 束，所述比较强的零级辐射束造成在衬底水平处的相对高水平的背景辐 射，所述相对弱的更高级辐射束主要限定成像所必需的对比度。在这种情 况下，修正的辐射过程可以被设置用于对由更高级衍射束占据的光瞳平面 的部分进行加热。通常，修正辐射过程可以设置用于加热光瞳平面的
一些部分即在生产曝光中，精确成像所需要的辐射通过所述这些部分， 但是，在生产曝光中，所述光瞳平面的这些部分经受的热载荷为由接收最高的热载荷的区域所经历的热载荷的不足50%、不足25%、不足10%或不 足5%。
确定在修正辐射过程中将被加热的光瞳平面的部分的另一种替代的 方法是首先对当与特定的图案联合使用时为生产曝光所选择的照射方式 的光学元件的加热效果建模。据此可以确定将出现的相位误差。然后，能 够计算需要什么加热会将这种相位误差消除或降低到对于在投影系统中 存在的可调整的任何光学元件可以被修正的水平，并考虑需要采用任何其 他的修正。
应当理解，通过在此所描述的方法或者通过可获得的可调整的光学元 件，不可能在所有情况下完全消除由光学元件加热引起的象差。因此，通 常，修正的辐射过程应该被结合可获得的可调整的元件并经受其他限制进 行设置，以将对于成像影响显著的光瞳部分的光瞳变形最小化。另一方面， 在光瞳平面的变形可以被很好地修正(例如采用两维光瞳相位操作器)之 处，在此所述的方法也可以被用于使场的变化最小化。
本发明的第二个实施例与第一个实施例相同。在第二个实施例的照射 器IL中，在图6中示出更多的细节，但是仅仅与本发明相关的部分被标记 和讨论。在该照射器中，交换器31允许衍射光学元件(DOE) 32的选择性 插入，这可以根据保持在套管(cartridge)或传送带(carousel)中的选择 物进行选择，以形成光瞳平面PPi中的所需的照射分布，例如，如图7所示 的。如图7所示的照射分布具有两个极21，每个极包括位于轴上(例如x 轴)并在x方向上分离开的小环状部分，并与在第一个实施例中所讨论的 典型的辐射分布相似。
第二交换器33允许将第二衍射光学元件34插入辐射束，以影响光瞳平 面PPi上的强度分布。交换器33可以设置用于迅速地将单个衍射光学元件 移入辐射束B和移出辐射束B，以使得第二衍射光学元件可以在曝光之间 选择性地插入辐射束而不降低通光量。设置第二衍射光学元件34以使得在 单独使用的情况下，其将投影辐射束B的辐射分配到与光瞳平面的轴(例 如x轴)相隔一定距离的光瞳平面PPi上的两个小区域24上，如图8所示。
区域24示出为细环状部分，但它也可以是任何适合的形状。第二衍射光学 元件34并不试图单独使用，然而，更好地设计以使得采用第一和第二衍射 光学元件两者的效果是光瞳平面上的强度分布，例如如图9所示的分布。 该分布是第一和第二衍射光学元件的巻积的结果，并包括在x和y方向上相 隔开的四个极25，使得它们位于由第一衍射光学元件单独实现并在图7中 示出的强度分布的极21的位置附近。在图9中出于说明目的以虛框示出极 21的位置，但是当两个衍射光学元件一起使用时，在该区域上没有显著的 辐射。
于是，由第一和第二衍射光学元件的组合产生的四个极25与用于第一
个实施例的修正的辐射工艺的极相似。因此，在第二个实施例中，修正的 辐射工艺可以通过将第二衍射光学元件34移入辐射束，而不用以不同的衍 射光学元件更换第一衍射光学元件32、以实现修正的辐射工艺所需的分 布，而被实施。由于第二交换器可以为获得将第二衍射光学元件移入和移 出辐射束的最大速度而设计，而不保持和更换多个衍射光学元件，在正常 曝光强度分布和修正的强度分布之间的转换可以更迅速地实现，允许给修 正的辐射工艺更多的时间。
第二衍射光学元件可以特定地设计用于与特定的第一衍射光学元件 结合形成对于修正的辐射工艺所需的强度分布，或者当与形成相应的强度 分布的几个不同的第一衍射光学元件使用时， 一个第二衍射光学元件可以 有效地形成对于修正的辐射工艺所需的强度分布。
例如，交换器31可以设置有两个第一衍射光学元件32、用于形成双极 -x照射的双极-x衍射光学元件(即带有两个在x方向上隔开的极的照射分 布)、以及用于形成双极-y照射的双极-y衍射光学元件(即带有两个在y方 向上隔开的极的照射分布)。在第二元件33的位置处，在辐射束B的横截面 上具有三个区域。第一区域仅仅由双极-x辐射照射，第二区域仅以双极-y 辐射照射，以及第三区域以双极-x辐射和双极-y辐射两者照射。可以配置 第二衍射光学元件使得所述第一区域类似于双极-y衍射光学元件，第二区 域类似于双极-x衍射光学元件，以及第三区域类似于四极衍射光学元件。 当与双极-x衍射光学元件或双极-y衍射光学元件使用时，这种第二衍射光 学元件将为修正的辐射过程形成合适的照射方式。
根据本发明的第三个实施例，提供一种光刻设备，其中照射系统IL 的光学元件IO (如图2所示)包括设定装置，所述设定装置被配置用于将 入射的辐射束的不同部分引导到不同的方向、以提供在光瞳平面PPi处的 投影辐射束的所需要的空间强度分布以及在图案形成装置MA处的投影辐
射束的相应的角强度分布，所述设定装置包括多个引导元件，每个引导元 件配置用于引导入射的辐射束的相应部分，而每个引导元件的取向被设定 用于将辐射束的相应部分引导到所需的方向。
例如，所述设定装置可以实现为包括反射镜阵列的微机电或微光机电 系统，其中，每个反射镜可以在两个相互垂直的不同平面中倾^f。在这种 装置上入射的辐射可以被反射到(大致)半球的或半球的一部分的任何所 需方向。控制器可以被设置用于控制每个反射镜的取向。通过控制反射式 元件的取向，几乎可以产生光瞳平面PPi上的任何空间强度分布。
尤其，根据本发明的一个方面，在光瞳PPi上的强度分布在进行修正 辐射工艺的强度分布和与管芯曝光一起使用的强度分布之间的转换通过 多个前述的反射镜阵列的反射镜的取向的相应转换得到。关于反射镜阵列 的更多的信息以及它们为提供照射方式(即在光瞳平面PPi上的空间强度 分布)的使用可以被(例如从美国公开物US2004-010867和美国专利 6,031,946中)找到。
如上所述，"在设备的使用中"是指光刻设备所适合的任何使用。例 如，对应情况所适当的，光刻设备的使用可以是在照射路径中具有图案形 成装置的光刻设备中的照射(例如，对器件图案的衬底曝光)，和/或在 照射路径中没有图案形成装置(例如，如本文所述的修正辐射)的照射。 例如，"设备的使用"可以包括在采用第一照射方式的、在照射路径中带 有图案形成装置的光刻设备中的照射、以及采用第二照射方式的、在照射 路径中没有图案形成装置的光刻设备中的照射。
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，在这种替代的应用的情 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，例如为产生多层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。
尽管以上己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
紫外辐射(例如具有约365、 355、 248、 193、 157或126 nm的波长)和 极紫外辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束 或电子束。
在上下文允许的情况下，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。
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，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)， 来描述上述公开的方法。
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，可以对上述本 发明进行修改。
权利要求
1.一种光刻设备，包括照射系统，被配置用于调节辐射束，以便以第一或第二照射方式选择性地照射图案形成装置；支撑结构，被构造用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置被配置用于将在其横截面上的图案赋予辐射束，以形成图案化的辐射束；衬底台，被构造用于保持衬底；投影系统，被配置用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，所述投影系统包括多个光学元件并具有光瞳平面，所述光学元件中的至少一个位于光瞳平面上或光瞳平面附近；以及控制系统，被配置用于控制照射系统、支撑结构和衬底台，以当在图案形成装置上的图案和在衬底台上的衬底处于辐射束的辐射路径中时选择第一照射方式、从而进行生产曝光，而在衬底没有处于辐射束的辐射路径中的时间期间选择第二照射方式、从而进行修正辐射工艺，其中，在设备的使用中，在图案形成装置处的辐射的角分布是使得图案化的辐射束的强度大致被包括在第一照射方式下的至少一个光学元件的横截面区域的第一部分内和在第二照射方式下的至少一个光学元件的横截面区域的第二部分内，所述第一和第二部分是大致不重叠的，第一和第二部分的组合不包括至少一个光学元件的整个横截面区域。
2. 根据权利要求l所述的设备，还包括交换机构，用于选择性地将第 一衍射光学元件或第二衍射光学元件定位在辐射束的辐射路径中、以分别 实现第一或第二照射方式。
3. 根据权利要求l所述的设备，还包括在辐射束的辐射路径中的第 一衍射光学元件，所述第一衍射光学元件被设置用于实现第一照射方式； 和插入机构，所述插入机构被设置用于将第二衍射光学元件选择性地定位 在辐射束的辐射路径中，所述第二衍射光学元件被设置用于结合所述第一 衍射光学元件实现第二照射方式。
4. 根据权利要求3所述的设备，还包括交换机构，所述交换机构被设 置用于选择性地将多个第一衍射光学元件之一插入辐射束的辐射路径中， 每个第一衍射光学元件被设置用于实现不同的第一照射方式，且其中第二 衍射光学元件被设置用于结合任意一个第一衍射光学元件实现第二照射 方式。
5. 根据权利要求l所述的设备，其中，所述控制系统还被配置用于当 第一或第二照射方式被选择时，控制辐射源分别以第一功率水平或第二功 率水平发出辐射束，所述第二功率水平高于所述第一功率水平。
6. 根据权利要求l所述的设备，其中，设置所述第二部分以使得修正 辐射工艺有效地降低由在至少一个光学元件的生产曝光中的非均匀加热 造成的象差。
7. 根据权利要求l所述的设备，其中，所述第一照射方式包括双极辐 射分布，而第二照射方式包括具有与第一照射方式的极的位置邻近的极的 四极辐射分布。
8. 根据权利要求7所述的设备，其中，所述双极分布的极是环的段， 而四极分布的极是相同的环的段。
9. 根据权利要求l所述的设备，其中，所述第一和第二照射方式的组 合将在投影系统中产生加热效果，所述加热效果不会在投影的图案化的辐 射束中造成不可接受的象差。
10. 根据权利要求l所述的设备，其中，所述投影系统还包括被配置 用于修正投影的图案化的辐射束中的象差的可调整光学元件，而且其中， 第一和第二照射方式的组合将在投影系统中产生加热效果，所述加热效果 造成由可调整的光学元件可修正的象差。
11. 一种器件制造方法，包括步骤采用具有光瞳平面并包括多个光学元件的投影系统，将具有波长的图 案化的辐射束投影到衬底上，光学元件中的至少一个位于光瞳平面上或附 近；以及以具有与图案化的辐射束的波长大致相同的波长的修正辐射束辐射 投影系统，其中，图案化的辐射束的强度被大致包括在至少一个光学元件的横截 面区域的第一部分内，且修正辐射束的强度被大致包括在至少一个光学元 件的横截面区域的第二部分内，所述第一和第二部分是大致不重叠的，并 且第一和第二部分的组合不包括至少一个光学元件的整个横截面区域。
12. 根据权利要求ll所述的方法，其中，所述图案化的辐射束和修正 辐射束分别具有第一和第二功率水平，所述第二功率水平高于所述第一功 率水平。
13. 根据权利要求ll所述的方法，其中设置所述第二部分，以使得带 有修正辐射束的辐射有效地降低在图案化的辐射束的投影过程中由至少 一个光学元件的非均匀加热造成的象差。
14. 根据权利要求ll所述的方法，还包括步骤控制在照射系统的光瞳平面上的辐射分布，其中所述照射系统用于生成辐射束、以形成图案化 的辐射束和修正辐射束。
15. 根据权利要求14所述的方法，还包括步骤将第一衍射光学元件或第二衍射光学元件选择性地定位于辐射束的辐射路径中，并采用经过定 位以后的衍射光学元件控制辐射分布。
16. 根据权利要求15所述的方法，还包括步骤将第一衍射光学元件设置在辐射束的辐射路径中，所述第一衍射光学元件被设置用于实现第一 照射方式，并选择性地将第二衍射光学元件定位于辐射束的辐射路径中， 所述第二衍射光学元件被设置用于结合第一衍射光学元件来实现第二照射方式。
17. 根据权利要求16所述的方法，还包括步骤采用被设置用于选择性地将多个第一衍射光学元件之一插入辐射束的辐射路径中的交换机构， 每个第一衍射光学元件被设置用于实现不同的第一照射方式，且其中所述 第二衍射光学元件被设置用于结合所述第一衍射光学元件中的任何一个 实现第二照射方式。
18. 根据权利要求14所述的方法，其中，用于形成图案化的辐射束的所述辐射束在照射系统的光瞳平面上具有第一辐射分布，且用于形成修正 辐射束的辐射束在照射系统的光瞳平面上具有第二辐射分布，所述第一辐 射分布是双极分布，而所述第二辐射分布是具有邻近所述第一辐射分布的 极的位置的极的四极分布。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中，所述双极分布的极是环的段， 且所述四极分布的极是相同的环的段。
20. 根据权利要求14所述的方法，其中，用于形成图案化的辐射束的 所述辐射束在照射系统的光瞳平面上具有第一辐射分布，而用于形成修正 辐射束的所述辐射束在照射系统的光瞳平面上具有第二辐射分布，所述第 一和第二辐射分布的组合在投影系统中产生加热效果，所述加热效果不会 在投影的图案化辐射束中造成不可接受的象差。
21. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述投影系统具有可调整的 光学元件，所述可调整的光学元件被配置用于修正投影的图像的象差；以 及用于形成图案化的辐射束的所述辐射束在照射系统的光瞳平面上具有 第一辐射分布，而用于形成修正辐射束的所述辐射束在照射系统的光瞳平 面上具有第二辐射分布，所述第一和第二辐射分布的组合在投影系统中产生加热效果，所述加热效果造成由可调整的光学元件可修正的象差。
22. —种包括记录在计算机可读介质上的指令的计算机程序产品，所 述指令控制具有带有光瞳平面和多个光学元件的投影系统的光刻设备，以 实现器件制造方法，所述光学元件中的至少一个位于光瞳平面上或附近， 所述方法包括步骤采用投影系统将具有波长的图案化的辐射束投影到衬底上；以及 以具有与图案化的辐射束的波长大致相同的波长的修正辐射束辐射 投影系统，其中，图案化的辐射束的强度被大致包括在至少一个光学元件的横截 面区域的第一部分内，且修正辐射束的强度被大致包括在至少一个光学元 件的横截面区域的第二部分内，所述第一和第二部分是大致不重叠的，并 且第一和第二部分的组合不包括至少一个光学元件的整个横截面区域。
23. 根据权利要求22所述的计算机程序产品，其中，所述图案化的辐 射束和修正辐射束分别具有第一和第二功率水平，所述第二功率水平高于 所述第一功率水平。
24. 根据权利要求22所述的计算机程序产品，其中，用于形成图案化的辐射束的所述辐射束在照射系统的光瞳平面上具有第一辐射分布，而用 于形成修正辐射束的所述辐射束在照射系统的光瞳平面上具有第二辐射 分布，所述第一辐射分布是双极分布，而所述第二辐射分布是具有邻近所 述第一辐射分布的极的位置的极的四极分布。
全文摘要
在光刻设备中，修正的辐射过程采用所设置的照射方式实现，以便对其光瞳平面附近的投影系统的元件的所选择的部分进行加热，所述部分在生产曝光过程中相对地未进行加热。所述修正的辐射过程目的是提高加热投影系统的光学元件的均匀性和/或降低相位梯度。
文档编号G03F7/20GK101196695SQ20071019345
公开日2008年6月11日 申请日期2007年11月27日 优先权日2006年11月27日
发明者劳伦第斯·卡瑞纳斯·乔瑞特斯马, 埃瑞克·罗洛夫·鲁普斯卓, 弗瑞尔克·亚里安·斯多费尔斯, 朱德克斯·玛丽·多米尼克斯·斯多尔德瑞杰, 海涅·迈尔·马尔德, 蒂莫西斯·弗朗西斯克斯·森格斯, 赖纳·玛丽亚·琼伯鲁特 申请人:Asml荷兰有限公司