具有用于减小像差的可替换、可操纵的校正布置的光学系统的制作方法

专利名称：具有用于减小像差的可替换、可操纵的校正布置的光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学系统，尤其是一种用于半导体光刻(semiconductor Uthography)的投射曝光设备，包括用于减小像差(image aberration)的可 操纵的校正布置。
背景技术：
在诸如用于半导体光刻的投射曝光设备的光学系统的组合中，例如被用 于曝光的电-兹辐射在例如透镜或反射镜这样所使用的光学元件中还被作为 不期望的现象被吸收，以及按期望被折射或反射。该过程中吸收的能量导致 光学元件总体不均匀加热。由于温度引起折射率、膨胀和机械应力的变化， 光学系统被扰乱，这导致在光学系统中传播的波前产生像差并由此导致成像 质量的损害。所谓的透镜加热形成光学系统中持续增加的问题，特别是在上 述投射曝光设备中，这是因为下列原因
一方面，关于投射曝光设备成像的要求越来越高，而另一方面致力于提 高所使用的光源的功率以便于增加设备的处理能力，从而增大了透镜加热31 起的像差。
此外，用于成像的照射场的特定的角度分布，也被称为"设置(settings )", 被上述投射曝光设备的操作者的部分被日益增加地实现。所述设置的通常非
的干扰。
在光学系统中的特定位置处，这些特定扰动的校正要求在所述位置具有 带操纵器的校正布置，该校正布置可以产生具有相同对称性的补偿扰动。
然而，在光学系统的设计阶段-也就是说特別是在选择和设计操纵器时-不能总是对光学系统在将来#皮操作的使用条件进行评估。例如，要求可以改 变为对称和照射成为相关的效果，对此用原来提供的校正布置和其中所使用 的操纵器进行所述扰动的校正是难于实现，或在极端情况下，根本是不可能 的。来说明，其中该设备被形成为所谓的步进扫描系统(step _ and _ scan )。
图1示出了用于半导体光刻的投射曝光设备1 。该设备用于将结构曝光 到涂覆有光敏材料的基板上，以生产诸如计算机芯片这样的半导体元件，该 基板通常主要由硅构成并被称为晶片2。
在这种情况下，投射曝光设备1主要包括照射装置3;用于接收和精确 定位设置有结构的掩模的装置4，该掩模为被用于确定晶片2上随后的结构 的所谓的掩模母版5;用于安装、移动和精确定位所述晶片2的装置6,以 及成像装置，也就是投射物镜(projection objective) 7,该投射物镜具有多 个光学元件8，这些光学元件8通过安装部9安装在才殳射物镜7的物镜壳体 10中。
在这种情况下，基本工作原理提供将引入到掩模母版5的结构成像到晶 片2上。
在已经实现曝光之后，晶片2被进一步沿着箭头方向移动，以致多个单 独的区域在同 一晶片2上曝光,每一个区域都具有掩模母版5所规定的结构。 考虑到晶片2在投射曝光设备1中逐步地向前移动，投射曝光设备1往往还 被称为步幾暴(stepper )。
为了改善工艺参数，在这种情况下，在步进扫描系统中，掩模母版5通 过带槽的隔膜连续地扫描。
照射装置3提供掩模母版5在晶片2上成像所需的投射束11，例如光或 者类似的电磁辐射。激光器等可以被用作这样的辐射源。辐射在照射装置3 中通过光学元件被成形，其方式是使得投射束ll，在照射到掩模母版5时， 在直径、偏振和波前形状等方面具有所期望的特性。
通过投射束11 ，掩模母版5的图像被形成并通过投射物镜7相应地转移
到晶片2，如上所述。投射物镜7具有多个独立的折射、衍射和/或反射光学
元件，譬如透镜、反射镜、棱镜、终端板(terminating plate)等等。
上述步进扫描系统通常展示出实质为矩形样式形成的扫描器槽，该扫描 器槽具有沿扫描方向和垂直于扫描方向不同的光学条件的效果。场内的这种
对称的破坏导致二级强度分布，并由此在系统的场平面附近导致二级扰动， 也就是说通常在晶片2和掩模母版5附近的光学元件上。在这种情况下，"n 级"强度分布的表述被理解为具有对称性的分布，使得一旦旋转360 ° /n该分布被改变为其自身，其中n表示自然数。
这导致散光像差，其场分布往往包含相当稳定但是也为二次的成分
(quadratic component )。同时，还引起其它4象差的特定场分布。在扭曲的情 况下所谓的失真应该在此处被称为最重要的例子。对于大量种类的设置来 说，由场中对称性的破坏导致的这些效应总是具有几乎相同的符号(sign) 和相似的关系，因为场附近透镜上的扫描器槽所引起的强度分布相对独立于 所使用的设置。
照射设置的角度分布以及在掩模母版处的衍射效应确定所使用的电磁 辐射的角度分布的对称性。该角度分布被转化为相应的强度分布，并且由此 转化为在光瞳(pupil)附近的光学元件中具有相同对称性的温度分布。
让我们考虑用于阐述本发明的下列例子。
在投射曝光设备的设计阶段，且特别是在选择操纵器时，例如具有非常 特定的对称性的照射设置可能还没有被考虑。在这种情况下，在设计中，只 考虑由上述矩形扫描器槽的对称性破坏导致的具有二级对称性的扰动。因 而，在设计阶段仅仅提供这样的操纵器，其定位在(发生上述扰动的)场附 近，且例如通过补偿诸如变形(沿着由扫描器槽的取向限定的优选方向)的 二级扰动而校正散光像差和"校正"(或多或少更加普遍)关系中的失真。 图1示例性地示出了具有参考标号8，的操纵器。
使用操纵器的例子可以在现有技术中，尤其是在EP0851304 A2和 JP10142555中找到。
然而，在对于投射曝光设备的要求随着时间而变化的情况下，系统的上 述设计被证明是不能胜任的。由此，目前已经可以预见很多半导体制造商的 应用重点正转移到与原来所计划的不同产品中，例如转移到闪速存储器的生 产。为了提高分辨率，在这样的应用中优选使用在光瞳中由两个局部极为特 点的偶极照射。沿x方向的偶极或沿y方向的偶极是最常用的，如在图2中 借助于子图2a和2b中的例子所示。在这种情况下，图2a示例性地示出了 所谓的x偶极，而图2b示出了y偶极。
在光瞳中额外的对称性破坏，尤其是在光瞳附近的透镜中，导致主要是 二级、四级、六级以及甚至更高级的温度分布的线性组合。此外，该应用倾 向于具有更小孔径角(小于25度)和更小极环宽度(低至A a 0.1 )的更 才及端的偶才及(extreme dipoles )。
10与由扫描器槽引起的场附近的效应相比，在本例子中，在光瞳中的对称 性破坏导致在光瞳附近的透镜中对称性破坏的透镜加热(LH)效应，这种 效应导致了额外的散光偏移，该散光偏移可以具有两种符号(依赖于偶极的 朝向和要被成像的结构)。同时(依赖于偶极的孔径角)，还引起了恒定的高 阶(例如四级、六级等)的像差。
如果-如本例中所讨论-用于二级扰动的补偿的(单向的)操纵器仅被定 位在场附近，且在光瞳附近没有额外的操纵器存在，该额外的操纵器是确实 有必要的以便于在适当位置(光瞳附近)校正额外的偶极引起的像差(取决
于沿两个方向的x和y朝向)，这将会导致下列问题
-尽管场附近的操纵器也可以顺带地校正一定部分的X偶极的散光偏 移，然而，失真于是被过度补偿(在某些情况下相当多)，且由此被场附近 的操纵器寄生地设置。其他寄生的像差也降低了场附近的元件的校正潜力。
-在Y偶极的情况下，来自光瞳的透镜加热引起的散光成分过度补偿来 自场的散光成分。总体来说，散光形成有不能被单向操纵器校正的符号。然 而，即使场附近的操纵器是双向的，相当大的失真(以及其它像差)将会被 再次寄生地建立。
在此处所述被考虑的例子中，在光瞳附近需要有额外的操纵器，该额外 的操纵器可以沿两个方向补偿光瞳附近的透镜的二级(和可能的更高级)扰 动。这样的操纵器的可能的位置在图1中用参考标号8"示出。
从上述例子中很显然可以看出，对于光学系统尤其是对于用于半导体光 刻的投射曝光设备的重要未来要求包括相对于变化需求而言增加系统的灵 活性。诸如WO 2005064404A1的现有技术公开了这样一种构思，其中不能 被自身操纵的光学校正元件以可改变的方式设置在投射物镜中。

发明内容
本发明的目的是定义这样一种光学系统，其展示关于不断变化系统需求 的增强的灵活性。
该目的通过具有本专利权利要求1和31中所述的特征的设备而实现。 从属权利要求涉及本发明的有利变体和实施例。
根据本发明的光学系统，例如用于半导体光刻的投射曝光设备，展示了 用于减小像差的至少一个操纵器。在这种情况下，操纵器包括至少一个光学元件，其可由至少一个驱动器操纵，该操纵器以可改变的方式形成在光学系 统中。
该操纵器可以是实质平面平行板-其设置在基础安装部中-位于投射物镜 的光瞳附近，并配备有驱动器。该措施使得已经使用一些时间的投射曝光设 备的翻新成为可能，效果为先前使用的刚性板被替换为具有操纵器功能的板 或多个板的组合。此外，所提出的措施允许具有操纵器功能的板被相对于前 述板具有增加的功能或不同功能的板或板的组合所替换。这使得可以对由于 具有新对称性的改变的设置首次出现的由热引起的扰动进行灵活和主动地 校正。
本发明的 一个有利的形式提供将操纵器设置在离系统的光瞳一距离处，
其对应于幅度小于0.25，特别是幅度小于0.1的近轴子孔径比。 该近轴子孔径比由下式给出
"'卿,'门
其中x表示近轴边缘光线高度，且^;指近轴主光线高度。关于近轴边缘
光线和近4由主光线的定义在Michael J. Kidger的 "Fundamental Optical Design" (SPIEPRESS, Bellingham, Washington, USA)中给出，其全部内 容在此并入作为参考。
近轴子孔径比是一个有符号的变量，是对光路中平面附近的场或光瞳的 量度。子孔径比^R标准化定义在1和-1之间，在这样的情况下，+1或-1的 近轴子孔径比指每一个场平面，而0的近轴子孔径比指每一个光瞳平面。对 于本申i貪，+1或-1的近轴子孔径比相应地指场平面，而0的近轴子孔径比 确定光瞳平面。由此在场附近的平面具有+1或-1的近轴子孔径比，而在光 瞳附近的平面具有0的近轴子孔径比。符号指平面在参考平面前方或后方的 位置。例如，在相关区域中慧形光线的穿刺点的符号可以被用于限定。
下面的构思尤其适用于操纵器的实现
具有双向散光变形的可能性和/或具有较高级别(例如四级变形或更高级 别的变形)变形的可能性的可变形的光学元件。为了减小由驱动器所占用的 结构空间，驱动器例如可以形成为压电驱动器或特别的压电膜。驱动器还可 以类似地形成为压电驱动器、洛仑兹驱动器、热驱动器、气压驱动器或液压 驱动器。热学加热或冷却在光学元件边缘区域中，加热或者冷却被执行，由此 在光学元件中？ 1起适当级别的温度分布，并补偿由透镜加热所^ 1起的效应。
冷却或加热例如通过布置在光学元件边缘处的珀耳帖(Peltier)元件来执行 或通过以有目标的方式引入气流的对流对透镜区域加热和冷却来执行。作为 替代，光学元件也可以由激光源整体地加热。在这种情况下，有利的是如果 用于加热的波长不对应于光学系统的操作波长，且光学元件的材料对于该波 长的吸收尤其地高。
在这种情况下，为了将激光引入到光学元件中的期望位置，光纤可以有 利地被用作光学波导。
还可以用光学使用区域中和外部的加热丝的适当布置来执行整个区域 的加热。在这种情况下，加热丝和々赍送线蹈4皮分布并确定尺寸以致在该结构 中衍射效果和阴影对成像质量仅有很小的影响。
有利的是将操纵器分为两个或更多个板并且结合在每一种情况下都可 以相对于彼此旋转、倾斜或移动的两个表面的非球面化，该表面具有适当级 别的非球面。在这种情况下，应该考虑在该布置的"0位置"中，所述表面 的光学效果彼此补偿以及特定级别的补偿扰动的幅度和取向可以设置有绝 对和相对的旋转。为了通过适当地非球面化来保持关于终身效果的校正的替 换功能，有利的是提供额外的板，该板并不伴随地旋转，用于校正非球面。 换句话说，根据本发明的操纵器展示了可以相对于彼此旋转的两个板和静态 的校正非球面。
在此情况下，根据本发明的解决方案与现有技术相比的一个重要的优点 在于光学系统可以适应场中(也就是说使用中)新的情况和要求。这具有避 免由于翻新或升级或其他有缺陷的情况而导致的整体系统的昂贵的更换。使 用适当的快速更换器甚至可以想象，对于在投射曝光设备上运行的每一个应 用(也就是说对于每一个设置)，可以在每一种情况下为投射物镜配备对于 该设置相应地最佳化的操纵器。


本发明的一些变体、实施例和效果将在下面参考附图通过实例来进行说明。
在附图中图1示出了根据现有技术的投射曝光设备；
图2示出了照射设置的两个示例性变体；
图3示出了根据本发明的用于光学系统的操纵器的第 一 实施例； 可能安装位置；
图5示出了根据本发明的阿尔瓦雷茨(Alvarez)元件的第一变体； 图6示出了根据本发明的阿尔瓦雷茨元件的第二变体； 图7示出了根据本发明的阿尔瓦雷茨元件的第三变体； 图8示出了根据本发明的阿尔瓦雷茨元件的第四变体； 图9示出了根据本发明的具有环状内安装部的操纵器； 图10示出了根据本发明的操纵器中使用的驱动器的实施例； 图11示出了根据现有技术的设置有支承元件的内安装部； 图12示出了根据本发明的模块化支承元件； 图13示出了在用于不同透镜半径的支撑元件上的透镜的支撑； 图14示出了根据本发明的设置在内安装部中的支承元件；和 图15示出了根据本发明的支承元件，该支承元件设置在内安装部中并 具有调整可能性。
具体实施例方式
图1和2在上文中已被描述，因此此处不再对所述图进行说明。图3示 出了根据本发明的操纵器14，该操纵器具有设置在基础安装部12中的光学 元件，在所示的情况下该光学元件为透镜8,其中该透镜8通过驱动器13 连接到基础安装部12。在这样的情况下，驱动器13使得透镜8可以沿着光 轴方向移动以及绕两个彼此垂直并都垂直于光轴的倾斜轴倾斜，尤其是使得 透镜8的二级变形可以实现。不言而喻-如果给定相应数量的驱动器-透镜8 的更高级别的变形也是可以想象的。相似的，可以提供额外的支承元件(未 示出)，透镜8通过这些支承元件而被动地安装到基础安装部12上，也就是 说没有驱动器的功能。在这种情况下，操纵器14被形成以致它可以以简单 的方式被插入到光学系统中，例如插入到用于半导体光刻的投射曝光设备的 投射物镜中，并可以被再次移除。在这种情况下，操纵器14可以经由在投 射物镜中的横向开口更换；在这种情况下，操纵器14可以经由导轨沿实质垂直于光轴的方向插入到投射物镜中。从图3中可以看出，操纵器14可以
具有较小的结构高度，特别地，小于20毫米的结构高度是可能的，例如小 于10mm。
图4示出了在用于半导体光刻的投射曝光设备中根据本发明的操纵器的 可能安装位置。在这种情况下，图4中所示的设备很大程度上对应于图1中 所示的根据现有技术的投射曝光设备，其不同之处在于图4中所述的设备具 有根据本发明的操纵器14， 14，和14"。在这种情况下，操纵器14'是设置 在光瞳平面区域(没有具体地标出)中的实质平面平行板，或者例如是诸如 非球面这样的一些其它光学校正元件，而操纵器14和14"布置在场附近并 可以相似地形成为实质平面平行板或其他的光学校正元件。
在这种情况下，根据本发明的构思使得将来可以通过操纵器14的相应 设计来处理那些根据当前现有技术的操纵器构思所不能校正的缺陷，例如-除了最^f氐级(Z5和Z17)的二级和四级恒定场(field-constant)像差以外-还有较高级的相应的恒定场像差(二级Z12、 Z21、 Z32、…；四级Z28,...) 或者替代的诸如Z6、 Z13、 Z22、 Z33、 ... (二级)和Z18， Z29,...这样的恒定 场像差，例如当不仅使用X或Y偶极而且还使用了旋转偶极时可以引起这 些像差。
此外，可以想象在特定情况下，操纵器的近场或中间布置还可以改善 LH校正(尤其是例如Z2/3、 Z7/8、 Z10/11、 Z14/15、 Z19/20…的场分布)。
根据本发明的解决方案由此允许尤其是例如Z5、 Z6、 Z12、 Z13或Z17、 Z18场分布的时间相关恒定场分布和时间相关的失真的Z2/Z3场分布的冲交 正，以及或在出射光瞳中的时间相关线性Z10/Z11场分布(在全场中)的校 正。
在这种情况下，尤其是下述的方法可以被应用到操纵器的设计 时间相关的取决于应用的像差在被照射的光刻物镜的至少一次校准测 量中被确定。此后，在第二步，为在物镜中的至少一个可替换操纵器确定最 佳的操纵器校正构思。第三步涉及生产操纵器和将操纵器安装在物镜中的相 关位置。
使用本发明的其他有益的可能性在于，在第一步中，照射角分布以及大 致的掩模母版结构被确定，且由此以这样的方式照射的光刻物镜取决于应用 的像差被模拟多次。在第二步中，针对在物镜中的至少一个操纵器确定最佳操纵器校正构思，且第三步涉及生产操纵器并将操纵器安装到物镜中的相关 位置。
在这种情况下，所提出的构思当然并不严格地限于透镜加热引起的像差 的校正，有其他不同原因引起的像差的校正也可以通过上述构思来实现。
图5a示出了本发明的变体，其中形成为平面板8a的第一光学元件被布 置为使得它可以相对于第二平面板8b定位；其形式对应于要被校正的像差 的原函数(primitive function)的非球面被压印到位于光学系统的光瞳附近的 两个平面^反8a和8b上，其方式是〗吏得两平面^反8a和8b的波前变形效果4皮 此补偿。只有当平面板相对于彼此移动时，才会在压印非球面的派生物-也 就是说要被补偿的像差-中产生有效的波前变形。这样的布置通常被称为阿 尔瓦雷茨(Alvarez )元件。在这种情况下，该平面板8a和8b相对于彼此的 移动、旋转或倾斜通过驱动器13b而获得。在所示的实例中，夹具15被设 置用于平面板的夹持以便于沿光轴方向优选在静态确定的支承中固定，其中 驱动器13b可以实现沿光轴方向和实质正交于光轴方向的移动。相应的方向 在图6中用箭头示出。
不言而喻，还可以设想设计操纵器14使得它可以被整体地沿光轴方向 或正交于光轴方向定位。
在这种情况下，两个平面板8a或8b中的每一个都可以经由光学系统(未 示出)的横向开口 (同样地没有示出)从所述系统移除或引入到所述系统中。
平面板8a和8b或这整个操纵器14在更换时可以从光学系统移出的方 向在图5以及随后的图6到8中用箭头17示出。
对于每一个平面板8a和8b提供夹具15。此外，可以设置第一参考系统 (未示出)用于确定第一平面板8a相对于光学系统的位置，以及第二参考 系统(同样地没有示出)用于确定第一平面板8a相对于第二平面板8b的位 置。在一个有利的实施例中，第一参考系统可以由在平面板8a或8b或其安 装部以及位于夹具15处的机械参考物形成。在另一有利实施例中，第二参 考系统可以执行整个光学系统的像差测量。此外，在平面板8a和8b自身上 的光敏、电敏或磁敏参考标记可用于第二参考系统。
在这种情况下，上述参考系统可以通过控制而被利用从而平面板8a和 8b可以相对于彼此以目标方式运动。
从示出了图5a所示的布置的平面图的图5b可以清楚地看出，该布置对于平面板8a和8b两者，在每种情况下都具有三个驱动器13b,在每种情况 下三个驱动器13b以大致120度的角度距离布置。在这种情况下，第一平面 板8a的驱动器13b被布置为使得它们相对于第二平面板(不可见)的驱动 器13b旋转，其方式是沿着光学系统的光轴方向投射的驱动器13b的尺寸不 重叠。这样确保了根据本发明的操纵器在光学系统中仅占用很小的结构空 间，因为驱动器13b可以以交错的方式布置。
图6在其子图6a和图6b中示出了本发明的又一变体，其中图6b示出 了图6a中示出的布置的平面图，该变体利用了对于平面板8a和8b中每一 个不必总是要沿所有六个移动自由度移动的事实。图6示出了第二平面板8b 设置在环形装置16上，用于通过驱动器13c调整在垂直于光轴的横向平面 中的位置。在这种情况下，平面板8b/8a额外地设置有夹具15，其使得平面 板8a/8b能够被夹紧。第一平面板8a可以通过分配给它的驱动器13b沿着光 轴方向运动。这实现了平面板8a, 8b可以相对于彼此和相对于光学系统的 其他邵件沿着五个主自由度(x、 y、 z、 Rx和Ry)相对移动的效果。
图7示出了操纵器14的驱动器系统与操纵器14自身一起以可替换的方 式形成的情况。在这种情况下，两个平面板相对于彼此的相对移动通过连接 到平面板8a和8b的安装部30a和30b的驱动器13d而成为可能；操纵器14 作为一个整体在光学系统中的移动通过驱动器13b来保证，平面板8b的安 装部30b通过夹具15固定到该驱动器13b。两个平面板8a和8b相对于彼此 的位置可以通过参考系统(未示出)来确定。另一参考系统(也没有示出) 布置在可替换操纵器自身处，其方式是可以通过固定机构(其设置在驱动器 上)执行和确定操纵器整体相对于光学系统的定位。平面板8b可以额外地 具有驱动器系统以便具有六个自由度，该驱动器系统在安装部30b中移动板。
本发明的另一实施例在图8中示出，其中包括下列事实当操纵器14 被替换时，夹具15和驱动器13b保留在光学系统中，操纵器的光学元件被 夹具15和驱动器13b保持在它们的安装部30a和30b中，并通过移动引导 系统18而彼此连接。该简化是有利的特别是在对于两个平面板8a和8b相 对于彼此的相对运动仅需要两个自由度时。在图8中所示的变体中，操纵器 14设置有移动引导系统18，其限定了两个平面板8a和8b相对于彼此可能 的移动。此外，操纵器14被机械参考物专门地固定在光学系统中；当操纵 器14被改变时，夹具15和驱动器13b保留在光学系统中。尤其是在薄光学元件的情况下，有利的是叠加非球面以用于产生在光学 元件自身处具有内在重量效果补偿的透镜加热补偿。叠加非球面的基本可能 性还使得可以执行具有不同起因的像差的进一步补偿。例如，可以并行地补 偿漂移效应或激光辐射对在上级系统中任意期望光学元件的光学材料的损害。
如果光学系统具有多于一个的光瞳，并不绝对必须在光瞳附近设置两个 具有非球面的平面板；更确切地说，在本发明的另一实施例中，它们还能够 以分布在不同的光瞳平面之间的方式设置。
为了实现快速的像差校正，可以预先基于模型确定为了所要求的像差校 正所必须的第一平面板8a相对于第二平面板8b的位置的改变；由此相应的 参数可以随后存储在控制系统中并被取出。在这种情况下，控制系统可以是 参考系统的一部分。
用于操纵器中的光学元件的安装的非旋转对称基础安装部的使用导致 下述的问题如果驱动器在透镜调整操作中施加力到透镜，则反作用力也施 加到基础安装部或引入到基础安装部。所述力会导致基础安装部的变形。于 是，可能产生这样的困难，基础安装部考虑到其几何形状并不以旋转对称的 方式变形，这又导致光学元件的变形的可控制性的损害。
图9示出了本发明的考虑所述问题区域的变体。图10示出了操纵器14, 除了 基础安装件12和形成为透镜8的光学元件以外还具有内安装部20,其 中透镜8布置在以90度角度距离布置的四个驱动器13和相似地以90度角 度布置的支承元件23的上方。在这种情况下，内安装部20相对于光学系统 的光轴以旋转对称的方式形成。这有利的是在应力经由驱动器13引入透镜8 的情况下，内安装部20,考虑到其旋转对称的几何形状，作为对作用力的反 应以相似的旋转对称的方式变形，由此使得得到的变形以及-在支承元件23 作为附加驱动器的实施例的情况下-透镜8的倾斜可以被更好地控制。内安 装部20经由四个连接点21连接到基础安装部12;然而，没有或者只有很小 的力经由所述连接点21引入到基础安装部12。还可以设想仅仅具有三个连 接点21或以45度偏置的布置的情况，以致连接点21位于与驱动器13相同 的角度位置处。本发明的另一变体在于内安装部20经由至少三个形成为弹 性联接的连接点21连接到基础安装部12。
在根据本发明的光学系统的一个有利的实施例中，驱动器是风箱，流体可以被供应到该风箱且该风箱通过馈送线路连接到基础安装部，其方式是馈 送线路引入到风箱中而不与内安装部直接机械接触。所讨论的变体在下面参 考图IO更详细地描述。
图IO示出了包括基础安装部12、形成为风箱(bellows)的驱动器13、 馈送线路22和内安装部20的布置。所述变体的特定特征在于风箱13被分 为两个箱部13a和13b,其被设置在内安装部20的u型切口中；在这种情况 下，从基础安装部12引出的馈送线路12直接引入到风箱13的两个箱部13a 和13b之间的区域中。馈送线路22仅通过两个箱部13a和13b连接到内安 装部20的情况导致馈送线路22从内安装部20有效地解耦。如果假设风箱 13具有足够低的刚度，于是内安装部20的移动的结果是没有或者只有很 小的力会传递到馈送线路22并由此传递到基础安装部12。这是因为在内安 装部20移动的情况下，内安装部20的u型部分可以相对于馈送线路22移 动，因为-如前所述-由于相对较软的风箱13，没有力被传递到馈送线路22 以及由此传递到基础安装部12。
图11到14示出了用于实现支承元件的变体，通过该支承元件光学元件 8可以固定在内安装部20中，尤其是，其中支承元件23形成为模块化元件。 根据图12所示的现有技术，光学元件被安装在具有支承元件23的内安装部 20中，支承元件23被整体地连接到内安装部20。在这样的情况下，首先支 承元件截面的旋转轮廓通过转动过程产生，于是支承元件23通过腐蚀工艺 生产并分离。然而，该过程有缺点，可能的几何构造受到转动方法和腐蚀方 法的限制，因为在这种情况下的加工仅在几个自由度中可能。对于通过几个 尤其是少于七个支承元件23固定到它们各自的安装部的光学元件8 ，适当的 是支承元件23并不与内安装部20整体地形成，而是作为独立部件生产。该 过程提供了增加了在支承元件23的几何构造中的自由度的优点，因为可以 /人4艮多方向来加工。
图12示出了以模块化方式制造的支承元件23;可以清楚地看出支承元 4牛23可以/人大量方向加工。
图13示出了在支承元件23上的光学元件的支承区域的情况，该光学元 件在这种情况下形成为透镜8。对于图13a中所述的情况，其中透镜8在面 对支承区域24的侧面具有较大的曲率半径，支承区域24的精密度和制造公 差的要求较低，因为，在该较大角度的情况下，透镜8沿着光轴方向的位置改变是不太可能的。当相应表面的半径较小时，情况就会改变，如图13b所 示。
在光轴25和透镜8在支承区域的表面的切线26之间产生较小的角度， 从而对于透镜8在支承区域24上的可靠支承所需的尺寸公差减小。在这种 情况下要实现所需的公差只能通过转动和随后的腐蚀这样的传统方法以非 常复杂的方式实现；此外，这更容易产生误差。通过首先在没有支承元件23， 但是具有对于模块化支承元件23非常精确的支承区域的情况下加工安装部。 可以有利地实现要求的较小的公差。模块化支承元件23由此可以在对于内 安装部20的应用的每一种情况下独立地生产。在这样的情况下，可以得到 与内安装部20整体地形成的支承元件23的情况相比显著地更加精确的模块 化支岸、元件23。
图14示出了以模块化方式制造的支承元件23,该支承元件23通过安装 区域27和28设置在内安装部20上。很显然为了光学元件8通过支承元件 23在内安装部20内的精确定位，对制造公差具有严格的要求，尤其是还对 两个安装区域27和28。然而，考虑到支承元件23和内安装部20的模块化 生产方式，与在整体形式实现的情况下要满足的公差相比，该公差可以非常 容易地实现。
此外，存在这样的可能性-在图15中示出-以使得驱动器13可以集成到 支承元件23中的方式实现支承元件23。这样的措施使得可以实现上述光学 系统的弯曲的功能。
权利要求
1、一种用于半导体光刻的投射曝光设备(1)，包括用于减小像差的至少一个操纵器(14)，其中操纵器(14)包括至少一个驱动器(13)和能够由驱动器(13)操纵的至少一个光学元件(8)，其特征在于该操纵器(14)以可改变的方式形成。
2、 如权利要求1所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1),其特征 在于所述"t喿纵器(14)具有能够通过至少一个驱动器(13 )相对于彼此定位 的多个光学元件(8)。
3、 如权利要求2所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1 )，其特征 在于所述光学元件(8)中的至少一个通过自身以可改变的方式形成且没有 改变所述操纵器(14)。
4、 如权利要求2所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1),其特征 在于所述光学元件(8)中的至少一个具有至少一个非球面，该至少一个非 球面以这样的方式实现使得在光学元件(8)的表面相对于彼此移动、旋转 或倾斜时在光学系统中传播的波前出现变形。
5、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1), 其特征在于所述操纵器(14)或所述操纵器(14)的部件中的至少一个能够 沿着投射曝光设备(i )的光轴方向或正交于投射曝光设备(1 )的光轴方向定位。
6、 如权利要求4或5所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1 ),其 特征在于所述操纵器(14)是阿尔瓦雷茨(Alvarez)元件。
7、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1), 其特征在于所述操纵器(14)具有至少两个相邻的光学元件(8),该至少两 个相邻的光学元件(8)的横向伸展实质正交于投射曝光设备(1)的光轴， 且在该至少两个相邻的光学元件(8)的每一个光学元件(8)处都以这样的 方式设置有至少一个驱动器(13),使得所述驱动器(13)沿着投射曝光设 备(1 )的光轴方向投射的尺寸不重叠。
8、 如权利要求6所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1),其特征 在于提供了两个实质圆形的光学元件(8),在每一个光学元件(8)处分别 以120度的角度距离设置了三个驱动器(13)。
9、 如权利要求1-6中任一项所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1 )，其特征在于在第一光学元件(8a)处设置至少一个驱动器(13b),用于沿着 投射曝光设备(1)的光轴方向移动所述光学元件(8a),且在第二光学元件 (8b)处设置了至少一个驱动器(13c)，用于沿着投射曝光设备的光轴移动 所述光学元件(8b)并且还用于所述光学元件(8b)沿着两个轴的倾斜。
10、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1)， 其特征在于所述驱动器(13)中的至少一个以这样的方式布置在投射曝光设 备(1)中，使得在更换操纵器(14)时该驱动器保留在投射曝光设备(1 ) 中。
11、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1), 其特征在于所述操纵器(14)具有通过移动引导系统(18)连接到彼此的至 少两个光学元件(8a， 8b)。
12、 如权利要求1所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1 )，其特征 在于所述操纵器(14)具有至少一个基础安装部(12)，该至少一个基础安 装部(12)具有至少一个内安装部(20),该至少一个内安装部设置在基础 安装部(12)中且所述至少一个光学元件(8)设置在该至少一个内安装部 中。
13、 如权利要求12所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1),其特 征在于所述内部安装件(20)被形成为相对于投射曝光设备(1)的光轴实 质旋转对称。
14、 如权利要求12或13所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1 ), 其特征在于所述至少一个驱动器(13)被设置在所述内安装部(20)上。
15、 如权利要求14所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1),其特 征在于四个驱动器(13)以大致90度的角度距离布置在所述内安装部(20) 上。
16、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1), 其特征在于所述至少一个驱动器(13 )被形成为具有流体施加能力的薄壁金 属风箱、压电驱动器、洛仑兹驱动器、热驱动器或液压驱动器。
17、 如权利要求15所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1)，其特 征在于至少一个额外地支承元件(23)被布置在内安装部(20)上。
18、 如权利要求17所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1),其特征在于所述支承元件(23)与所述内安装部(20)不是整体形成的。
19、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1), 其特征在于所述驱动器(14)具有沿所述投射曝光设备(1)的光轴方向的 小于20毫米的结构高度，优选地小于10毫米。
20、 如权利要求14所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1)，其特 征在于所述驱动器(13)是风箱，其中流体可以施加到该风箱且该风箱经由 馈送线路(22)以这样的方式连接到基础安装部(12)，使得馈送线路(22) 引入到风箱中且不与内安装部(20)直接机械接触。
21、 如权利要求20所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1),其特 征在于所述馈送线路(22)实质中心地布置在能够施加流体的所述风箱的两 个相对部分(13a, 13b)之间，且所述部分^皮支撑在内安装部(20)上。
22、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1), 其特征在于所述操纵器(14)被布置在投射曝光设备的照射系统或者光刻物 镜中。
23、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1)， 其特征在于所述操纵器(14)被布置在距离光瞳一距离处，其对应于幅度小 于0.25特别是幅度小于0.1的子孔径比。
24、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1)， 其特征在于所述至少一个驱动器(13)以所述光学元件(8)可以通过所述 驱动器而被变形的方式形成。
25、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1), 其特征在于所述至少一个驱动器(13)以可以影响光学元件(8)的至少一 些区域的温度的方式形成。
26、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1)， 其特;f正在于所述至少一个驱动器(13)以可以在至少一些区域处加热光学元 件(8)的方式形成。
27、 如权利要求25所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1),其特 征在于所述驱动器(8 )具有至少一个用于加热光学元件(8 )的电磁辐射源。
28、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1)， 其特征在于所述操纵器(14)以可以布置为替换投射曝光设备(1)中的不 可操纵的可替换光学校正元件的方式形成。
29、 如前述任一权利要求所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1), 其特征在于所述操纵器(14)以可以布置为替换与投射曝光设备(1)中的所述操纵器(14)具有不同数目或类型的自由度的操纵器的方式形成。
30、 如权利要求12所述的用于半导体光刻的投射曝光设备(1),其特 征在于所述内安装部(20)经由形成为弹性联j妻的至少三个连接点(21)连 接到基础安装部(12)。
31、 一种用于减小光学系统中的像差的操纵器(14),其中操纵器(14) 包括至少一个驱动器(13 )和能够由驱动器(13 )操纵的至少一个光学元件(8),其特征在于该操纵器(14)以可改变的方式形成在光学系统中。
32、 如权利要求31所述的操纵器(14)，其特征在于所述操纵器(14) 具有能够通过至少一个驱动器(13)相对于彼此定位的多个光学元件(8)。
33、 如权利要求32所述的操纵器(14 )，其特征在于所述光学元件(8 )
34、 如权利要求32所述的操纵器(14),其特征在于所述光学元件(8) 中的至少 一个具有至少一个非3求面，该至少一个非J求面以这才羊的方式实现4吏 得在光学元件(8)的表面相对于彼此移动、旋转或倾斜时在光学系统中传 播的波前出现变形。
35、 如权利要求31-34中任一项所述的操纵器(14)，其特征在于所述 操纵器(14)或所述操纵器(14)的部件中的至少一个能够沿着光轴方向或 正交于光轴方向定位在光学系统中。
36、 如权利要求34或35所述的操纵器(14),其特征在于所述操纵器 (14)是阿尔瓦雷茨(Alvarez)元件。
37、 如权利要求31-36中任一项所述的操纵器(14)，其特征在于所述 操纵器(14)具有至少两个相邻的光学元件(8),该至少两个相邻的光学元 件(8)的横向伸展实质正交于该系统的光轴，且在该至少两个相邻的光学 元件(8)的每一个光学元件(8)处都以这样的方式设置有至少一个驱动器(13)，使得所述驱动器(13)沿着光学系统的光轴方向投射的尺寸不重叠。
38、 如权利要求36所述的操纵器(14)，其特征在于提供了两个实质圆 形的光学元件(8),在每一个光学元件(8)处分别以120度的角度距离设 置了三个驱动器(13)。
39、 如权利要求31-36中任一项所述的操纵器(14)，其特征在于在第一光学元件(8a)处设置至少一个驱动器(13b),用于沿着该系统的光轴方 向移动所述光学元件(8a)，且在第二光学元件(8b)处设置至少一个驱动 器(13c),用于沿着该系统的光轴移动所述光学元件(8b)并且还用于所述 光学元件(8b)沿着两个轴的倾斜。
40、 如权利要求31-39中任一项所述的^t喿纵器(14)，其特征在于所述 操纵器(14)具有通过移动引导系统(18)连接到彼此的至少两个光学元件(8a， 8b)。
41、 如权利要求31所述的操纵器(14)，其特征在于所述操纵器(14) 具有至少一个基础安装部(12)，该至少一个基础安装部(12)具有至少一 个内安装部(20),该至少一个内安装部设置在基础安装部(12)中且所述 至少一个光学元件(8)设置在该至少一个内安装部中。
42、 如权利要求41所述的操纵器(14 ),其特征在于所述内部安装件(20 ) 被形成为相对于投射曝光设备(1 )的光轴实质旋转对称。
43、 如权利要求41或42所述的操纵器(14)，其特征在于所述至少一 个驱动器(13) 一皮i殳置在所述内安装部(20)上。
44、 如权利要求43所述的操纵器(14 ),其特征在于四个驱动器(13) 以实质90度的角度距离布置在所述内安装部(20)上。
45、 如权利要求30-44中任一项所述的操纵器(14)，其特征在于所述 至少一个驱动器(13)被形成为具有流体施加能力的薄壁金属风箱、压电驱 动器、洛仑兹驱动器、热驱动器或液压驱动器。
46、 如权利要求44所述的操纵器(14 )，其特征在于至少一个额外地支 承元件(23)被布置在内安装部(20)上。
47、 如权利要求46所述的操纵器(14 )，其特征在于所述支承元件(23 ) 与所述内安装部(20)不是整体形成的。
48、 如权利要求31-47中任一项所述的操纵器(14),其特征在于所述 驱动器(14)具有沿所述光学系统的光轴方向的小于20毫米的结构高度， 优选地小于10毫米。
49、 如权利要求43所述的操纵器(14)，其特征在于所述驱动器(13) 是风箱，其中流体可以施加到该风箱且该风箱经由馈送线路(22)以这样的 方式连接到基础安装部(12)，使得馈送线路(22)引入到风箱中且不与内 安装部(20)直接机械接触。
50、 如权利要求49所述的操纵器(14 )，其特征在于所述馈送线路(22) 实质中心地布置在能够施加流体的所述风箱的两个相对部分(13a， 13b)之 间，且所述部分被支撑在内安装部(20)上。
51、 如权利要求31-50中任一项所述的"t喿纵器(14),其特征在于所述 光学系统是用于半导体光刻的投射曝光设备的子系统，尤其是照射系统或者 光刻物镜。
52、 如权利要求31-51中任一项所述的操纵器(14),其特征在于所述 操纵器(14)被布置在距离光瞳一距离处，其对应于幅度小于0.25特别是幅 度小于O.l的子孔径比。
53、 如权利要求31-52中任一项所述的操纵器(14),其特征在于所述 至少一个驱动器(13)以所述光学元件(8)可以通过所述驱动器而被变形 的方式形成。
54、 如权利要求31-53中任一项所述的操纵器(14)，其特征在于所述 至少一个驱动器(13)以可以影响光学元件(8)的至少一些区域的温度的 方式形成。
55、 如权利要求31-54中任一项所述的"f喿纵器(14)，其特征在于所述 至少一个驱动器(13)以可以在至少一些区域处加热光学元件(8)的方式 形成。
56、 如权利要求54所述的操纵器(14)，其特征在于所述驱动器(8) 具有至少一个用于加热光学元件(8)的电^f兹辐射源。
57、 如权利要求31-56中任一项所述的操纵器(14)，其特征在于所述 操纵器(14)以可以布置为替换光学系统中的不可操纵的可替换光学校正元 件的方式形成。
58、 如权利要求31-57中任一项所述的操纵器(14)，其特征在于所述 操纵器(14)以可以布置为替换与光学系统中的所述"f喿纵器(14)具有不同 数目或类型的自由度的操纵器的方式形成。
59、 如权利要求41所述的操纵器(14),其特征在于所述内安装部(20) 经由形成为弹性联接的至少三个连接点(21)连接到基础安装部(12)。
全文摘要
本发明涉及一种用于半导体光刻的投射曝光设备，包括用于减小像差的至少一个操纵器(14)，其中操纵器(14)包括至少一个光学元件(8)，该至少一个光学元件(8)由至少一个驱动器(13)操纵，并且其中该操纵器(14)连同驱动器(13)一起以可改变的方式形成。
文档编号G03F7/20GK101548240SQ200780044525
公开日2009年9月30日 申请日期2007年11月27日 优先权日2006年12月1日
发明者乌尔里克·洛林, 乌尔里克·韦伯, 伯恩哈德·格珀特, 伯恩哈德·盖尔里奇, 吉多·利姆巴赫, 弗朗兹·索格, 彼得·迈耶, 德克·赫尔韦格, 斯蒂芬·亨巴彻, 斯蒂芬·泽尔特, 詹斯·库格勒, 阿克赛尔·戈纳迈耶, 阿明·舍帕克 申请人:卡尔蔡司Smt股份公司