具有优化的调节可能性的投射曝光设备的制作方法

专利名称：具有优化的调节可能性的投射曝光设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于微光刻的投射设备。此外，本发明涉及一种用于微光刻的投射曝光设备。此外，本发明涉及一种用操作用于微光刻的投射曝光设备的方法。
背景技术：
用于微光刻的投射曝光设备一般包括光源、处理由光源发射的光束的照明系统、 要被投射的物(一般称为掩模母版或掩模)、将物场成像到像场上的投射物镜(下文简称为物镜)、以及在其上实现投射的另一物(一般称为晶片)。掩模母版或掩模母版的至少一部分位于物场中，并且晶片或者晶片的至少一部分位于像场中。物镜可以定义光轴，相对于该光轴布置与物镜关联的光学元件。一般地，所述光学元件关于所述光轴旋转对称，并光轴垂直于物场和像场。在此情况下，物镜的设计被称为旋转对称。如果掩模母版完全位于物场的区域中，并且晶片在没有晶片与像场之间的相对运动的情况下被曝光，则该投射曝光设备一般被称为晶片步进曝光机。如果仅掩模母版的一部分位于物场的区域中，并且晶片在晶片和像场的相对运动期间被曝光，则该投射曝光设备一般被称为晶片扫描曝光机。在晶片的曝光期间，利用预定的几何孔径以及由照明系统预定的设置(例如，全相干、部分相干，尤其是双极或四极设置)操作投射曝光设备。在此情况下，几何孔径被理解为数值孔径对位于下面的介质的折射率的商。因此，几何孔径与物镜的半边孔径角的正弦相同。由照明系统和/或由物镜中的光阑预定几何孔径。用于光刻的物镜的常规像侧几何孔径是0. 5和0. 6之间、或0. 6和0. 7之间、或0. 7和0. 8之间、或0. 8和0. 9之间的值， 或者高于0.9的值。一般由照明系统的光学元件(诸如轴锥体、光阑或微反射镜阵列、或者一个或多个可改变的DOE (衍射光学元件))预定设置。在曝光期间，从与物场关联的每个场点，被孔径光阑裁剪的最大光束从物场传输到像场。在理想地制造的物镜中，物镜的相差仅由物镜的光学设计确定，在该物镜中，由所述最大光束定义的波前，在与场点关联的像点的附近，基本对应于以该像点作为中间点的球形波。因此，由仍然位于几何孔径内的衍射级确定这种物镜的可能分辨率。因此，该类型的物镜也被称为衍射受限物镜。如果物镜的最后一个光学元件与晶片之间的区域被作为介质的气体填充，则其折射率一般约为1.00，并且几何孔径与数值孔径一致。如果物镜的最后一个光学元件与晶片之间的区域被作为介质的液体填充，则其被称为浸没物镜。一种可能的浸没液体是水，其具有约1.43的折射率。上面所指出的像侧几何孔径因此必须以1. 43的因数被提高，以便确定所分配的像侧数值孔径。这对浸没物镜导致约0. 75至0. 9、或0. 9至1. 05、或1. 05至1. 2、或1. 2至1. ；35、或高于1. 35的像侧数值孔径。可以利用这种用于微光刻的物镜获得的可能的分辨率R与数值孔径NA成反比，与物镜的工作波长λ和工艺参数Ic1成正比R = L-
1 NA其中，Ii1始终至少是0. 25。工作波长一般是365nm、248nm。193nm或13nm。在13nm 的情况下，物镜是反射物镜，即物镜仅由反射镜组成。这些反射物镜可以具有光轴或者不具有光轴。这些反射物镜在真空中工作，几何孔径(以及相应的数值孔径)为0.2至0. 25、或 0. 25至0. 3、或0. 3至0. 4、或0. 4至0. 45、或高于0. 45。其他类型的用于光刻的物镜是折射物镜，即物镜仅由透镜组成；以及折反射物镜，即由透镜和反射镜组成的物镜。衍射受限的物镜以及尤其是用于光刻的物镜对调节错误非常敏感。术语“调节错误”一般表示由于物镜的光学元件相互之间或者相对于它的物和/ 或像场的错误对准而引起的错误。在本申请的背景中，术语“调节错误”旨在被更一般地解释其还旨在包括由于在物镜的制造、组装和后续操作期间使用的材料所引起的错误。在光学元件的上述错误对准之外，所述错误还包括光学活性材料(optically active material)的折射率的变化、与物镜关联的光学元件的表面形状的不期望的变化、光学元件的安装件中的光学元件的相对位置的位移、物镜的组装期间的应力并由此在物镜的光学元件中引入应力双折射和偏振相关的折射率分布的影响、以及物镜的加热，所述加热导致与物镜关联的光学元件的时间上可变的标量折射率分布以及形状的改变。最后，在改变的周边环境(诸如环境气压和环境温度，特别是物镜的环境温度)影响下引起的、物镜的光学元件或者整个物镜的改变也旨在被称为调节错误。确定物镜的成像性能的各个单独的像差必须满足确保足够好的成像性能的规范。 涉及像差的规范一般由像差的绝对值的上限规定，例如在泽尔尼克(krnike)系数的情况中。作为对krnike系数的替代，也可以使用从与仏！!^!^多项式不同的函数系统中产生的其他系数。作为替代，在绝对值之外，还可以使用多个范数，所述多个范数在功能上组合多个像差，并因此必须满足一共同规范。因此，例如，通过可能的加权欧几里得范数，将rms值(均方根)规定为像差。其他范数与成像光学组件的设计特别地协调，以便例如对成像光学组件的场边缘比其场中心更多地加权。对于物镜的像场中的场点的选择以及给定的孔径，与场点关联的光束的波前根据测量变量(诸如气压或温度)测量或计算，例如，基于预测模型从已知的波前和/或其他测量变量在时间上外推。波前的测量一般由干涉测量法进行。各个单独的波前(更准确地它们与球形波的偏离)被分别展开为函数系统，该函数系统通常为正交的，尤其是标准正交系统。例如，Zernike多项式形成这种正交系统。此展开的系数(也被称为Zernike系数) 则被称为像差。基于来自Zernike系数的模型(尤其是线性模型)，推导出其他的像差，诸如比例误差、远心误差、焦点的交叠和焦深、最佳焦点以及由多个场点的集成(诸如rms、分组rms、剩余rms、以及衰落(fading))而产生的像差，或者其他像差。在说明书或附图的上下文中定义了这些像差中的某些。作为替代，所导出的像差中的某些也可以通过测量或预测模型直接确定。还可以采用测量和预测模型的组合。例如，这在术语“基于模型的控制”之下进行的像差预测的模型的情况中是可能的。在该情况中，例如气压和/或温度(尤其是物镜的环境温度)之类的值被用作像差预测的模型中的参数。测量这些参数，并使用所测量的值校准该模型。接着，基于所较准的模型预测像差。在此情况下，可以以时间上周期性的方式测量所述参数。 利用直接可测量的像差作为用于校准的参数，可以调整用于计算不可测量的像差的预测模型。通过模型的预测和和测量可以交替进行通过测量要被确定的像差、或者从其可以确定要被确定的像差的其他参数的至少一组选择，在时间上预定的(优选时间上等距的)点， 校准预测模型。在这些时间点之间，利用一个或多个不同的预测模型进行像差的确定。对于基于模型控制的更详细的说明，参见Coleman Brosilow/Babu Joseph, Techniques of Model-Based Control,Prentice Hall International Series in Physical and Chemical Engineering Sciences, USA2002。随着分辨率的提高，以及由此迫使工作波长减低和/或数值孔径增大，对物镜的成像性能具有更严格的要求，因此对单独的或多个像差隐含要求更小的上限。此外，不能假设物镜的制造领域的单次调节在物镜被首次工作时就足以获得物镜的规范中可允许的像差，因为这样的物镜一般不在其来源地使用。另外，不能必然假定物镜的单次调节将足以保持物镜在其整个寿命中满足规范中允许的像差。此外，不能必然假定在投射曝光设备的操作期间满足这些规范。它们甚至可能早到在从一个芯片(die)到后一芯片的曝光的转换期间就被违反，或者它们甚至可以在各个单独芯片的曝光期间被违反。因此，在投射曝光设备利用具有工作波长的光的操作期间，在与投射曝光设备的物镜关联的光学元件中产生改变，该改变导致物镜的光学特性的变化，部分变化不可逆。这里将通过示例说明光学元件的可能涂层的致密化、稀薄化以及化学主导的改变。此外，由光学元件在其安装件上的漂移产生不可逆的改变，所述漂移随着时间的增加而被建立。其他变化在它们的本质上是可逆的，诸如透镜加热带来的形式改变以及透镜的折射率的分布的改变。这些导致物镜的光学特性的时间相关的改变。因此，用于微光刻的物镜在它们的发展过程中已经被不断增多的操纵可能性而补充。所述操纵可能性可以被用于以受控的方式对抗物镜的光学特性的改变。使用操纵器位移、旋转、交换、变形、加热或冷却一个或多个与物镜关联的光学元件，诸如透镜、反射镜或衍射光学元件。特别地，提供非球面板作为物镜中交换元件。交换元件还可以是物镜中配备操纵器的光学元件。这些元件优选是从光传播方向看的物镜的第一个和最后一个元件中的某些，或者是位于物镜的中间像的附近的光学元件中的某些，或者是位于物镜的光瞳面的附近中的光学元件中的某些。这里借助于所谓的傍轴子孔径比(paraxial subaperture ratio)定义术语“附近”。关于这一点，例如参见W02008346346A2 ；尤其是其中第41和42 页，其包含子孔径比的定义，将它们的整体范围合并到本申请中。如果光学元件的傍轴子孔径比的绝对值接近于1，则该光学元件被称为在光瞳面的附近或者靠近光瞳面；例如，具有大于0. 8的傍轴子孔径比的所有光学元件都应该被称为靠近光瞳。相应地，具有绝对值小于0. 2的傍轴子孔径比的所有光学元件应该被称为靠近场或靠近(中间)像或等价地在 (中间)像面附近。术语(中间)像被等价地命名为场。因此，例如，W02008037496A2公开了用于光刻的物镜，其包含通过操纵器对其施加多个力和/或力矩的光学元件，从而所述光学元件就其形式而言获得了局部可变性。因此，例如，W02008037496A2或W02009026970A1公开用于微光刻的物镜中的一种平板。可以对其施加电流的导体轨位于所述平板中或所述平板上。在导致温度改变的情况下，平板的折射率可以被局部影响，从而平板的折射率具有局部可变性。因此，例如，EP851305B1公开了用于微光刻的物镜中的一对平板，所谓的Alvarez 板。该对Alvarez板在所述板相互面对的表面上分别具有非球面，所述非球面在所述板相互之间的预定相对位置，就它们的光学效果而言相互补偿。如果所述板之一或两者垂直于物镜的光轴移动，则这些Alvarez板的光学效果被建立。因此，例如，EP1670041A1公开了一种设备，该设备用于补偿特别是由于双极照明的吸收而被引入到用于微光刻的物镜中的像差。在双极照明的情况下，位于物镜的光瞳面中的光学元件经历非旋转对称的加热。该光学元件已经对其施加了来自第二光源的附加光，该第二光源发射优选具有与工作波长不同的波长的光，其至少大致与所述加热互补。因此补偿了或者至少降低了不期望的像差。使光学元件变形的操纵器的区别在于它们特别快速的响应性能。R. K. Tyson Principles of Adaptive Optics, Academic Press, Inc.，ISBN 0. 12. 705900-8 给出了来自望远镜技术领域的快速响应的操纵器的一般介绍。每一个操纵器具有某一数量的自由度。此数量的自由度可以非常大地变化。因此， 例如，在一预定的方向上位移透镜的操纵器精确地具有一个自由度。相比较地，包括对透镜加热的电导体轨的操纵器的自由度对应于可以不同地施加电压的导体轨的数量。在本申请的上下文中，术语“调节”被理解为不仅指物镜的光学元件的相对彼此的空间布置的改变，而也指通过上述操纵器对物镜的任何操纵。在上述声明之外，术语“调节”下面还被理解为指三个子形式-物镜的组装期间的初始调节-修理调节，需要投射曝光设备的操作的中断，以及-投射曝光设备的操作期间的精细调节。某些情况下在投射曝光设备在使用地点的第一次使用之前所必须的调节也同样包含在术语“修理调节”之下。精细调节尤其对于校正考虑到物镜的加热而产生的像差来进行。在精细调节的情况下，实时调节也是所采用的表达。根据物镜及其可用的操纵器的用途、产量和类型，用于进行精细调节的时间段，即用于确定像差、计算操纵器的移动距离(此计算下文被称为“求解逆问题”以及移动操纵器的时间段被理解为高达30000ms (毫秒)、或高达15000ms (长时间性能)、或高达5000ms、 或高达1000ms、或高达200ms、或高达20ms、或高达5ms、或高达Ims (短时间性能)。精细调节被具体细分为三个子部分
-确定像差-求解逆问题-移动操纵器执行这三个子部分的、相对于彼此的时间段被估计为确定像差和求解逆问题相对于移动操纵器是50%对50%，并且确定像差相对于求解逆问题是60%比40%。因此，在精细调节期间，对于求解逆问题通常可获得高达6000ms、或高达3000ms、或高达1000ms、或高达200ms、或高达40ms、或高达4ms、或高达1ms、或高达0. 2ms。本发明关注于需要快速求解逆问题的问题领域，并因此主要是精细调节的问题。 然而，其也可以用于另外两个子形式初始调节或维修调节。在至少一个上限被至少一个指定的像差突破的情况下，调节的任务，尤其是精细调节的任务在于，驱动操纵器使得再次低于所述界限。在此情况下可以发生两种选择性1.独立于上限的突破，以某一时间周期循环地进行精细调节。在此情况下，该时间周期可以适应以上时间周期30000ms、或15000ms (长时间性能)、或5000ms、或1000ms、或 200ms、或20ms、或5ms、或Ims。为此目的，由定时器预定上述时间周期。2.当上限之一被超过时，可能发生不能驱动操纵器以使得再次低于被突破的上限。在此情况下，可以放松上限，以确保分辨率。在此情况下，优选通过比例因子而放松所有上限。这里应该纯粹数学地解释表达“上限”。一个单独的上限可以对于一个单独像差。 然而，所述上限不一定对应于最大允许的像差的规范，不超过该最大允许的像差的物镜符合规范。例如，如此选择上限，使得在投射曝光设备的操作的整个过程中，没有像差突破它的规范。这必然意味着必须以时间上即时的方式使用操纵器，从而防止规范被突破。这可以通过使得上限小于规范(例如10%、20%或甚至50%)而实现。除像差的绝对值之外， 上限还可以包括其梯度的绝对值(即相对于时间的第一导数的绝对值)或者两个值的组合 (例如总和或最大值形式)。上限可以继而取决于所考虑的场点，例如特别难在掩模母版上成像的结构。此外，操纵器具有变化的响应性能，其同样具有如下结果可以通过相对较慢作用或者缓慢作用的操纵器设定的像差的上限，小于可以通过相对较快的操纵器调整的像差的上限。这里，术语“相对”不应该被解释为定量的量度，而是仅用于将在物镜中使用的操纵器相互区别。例如，改变光学元件的位置的操纵器比对光学元件加热的操纵器具有更快的响应性能。其他示例是例如改变光学元件的形式的操纵器(它们属于相对较快的操纵器的类型)和交换光学元件(诸如非球面板)的操纵器。后者属于相对较慢的操纵器的类型。 这造成了控制时段将适配于操纵器的此响应性能。此外，必须确保用于每个单独操纵器的控制时段被如此设计，使得操纵器在它的每个自由度上可以在下一控制时段开始之前，实际获得提供给此自由度的最大移动范围。 在控制时段结束时不允许操纵器仍在实现移动。在改变光学元件的位置的操纵器的情况下，应该字面地理解“移动”。在使光学元件变形的操纵器的情况下，光学元件在获得调节时段时必须有固定的形式。对光学元件加热或致冷的操纵器必须确保在它的停息状态中，如此设计加热和/或致冷，使得光学元件的形式以及(在透射光学元件的情况中)光学元件的折射率分布处于静态(从时间的角度)。必须解决的另一问题是在设置改变(针对新开始的批次的掩模母版改变)的情况下，必须实质上不连续地改变新操纵器的设置。换言之，必须在极短时间内将操纵器从它们的当前位置移动到新位置，新位置可能相对远离当前位置。尤其是在上述相对缓慢的操纵器的情况下发生该问题。

发明内容
本发明的目的在于，基于可从测量或预测模型中获得的像差数据确定操纵器的移动，从而在操纵器的移动之后像差满足预定的规范。具体地，在精细调节的语义中，这些移动旨在可实时确定。在此情况下，实时确定应该被理解为指分别在先验预定的最大时间段内所保证的确定，具体地，所述时间段为30000ms、或15000ms、或5000ms、或1000ms、或 200ms、或 20ms、或 5ms、或 Ims0为了控制操纵器，一般地，必须数值求解逆问题，以便确定操纵器的各个单独移动。这是由于通常预定要被调节的像差b的事实。此外，用于标准移动Xitl的操纵器的效果 %是已知的。这些效果还被定义为各个单独操纵器的灵敏度。区分了静态、扫描积分和衰落灵敏度，其在


的上下文中定义。求解操纵器的移动Xi, Xi—起调节像差b。艮口， 如果解存在，必须根据操纵器的致动距离Xi求解问题Σ ^iXi = b。通常存的像差分布包括多个旨在被同时优化的像差b」，j = 1，..，n。在此情况下下，b是矢量(bp且灵敏度 形成矩阵(au)。一个或多个操纵器的控制被理解为(I)要被校正的像差的确定，即右侧的b，(II)操纵器或多个操纵器的移动Xi的确定，即上述矩阵(Bij)的逆，以及(III)操纵器本身的所产生的移动的表现。本发明主要解决上述问题(II)。用于求解如(II)中的逆问题的已知现有技术包括高斯算法；Moore-Penrose 逆，例如参见:Generalized Inverse Theory and Application, AdiBen-Israel 等， Springer,纽约，2003,或者Addreas Rieder,Keine Problem emit Iversien Problemen [No problems with inverse problems], Vieweg,2003,定义 2. 1. 5, p. 22,或者 Angelika Bunse-Gerstner, Wolfgang Bunse, Numerische Lineare Algebra[Numerical linear algebra]，Teubner Studienbiicher, 1985,定义 1. 5. 1，P. 17,原理 1. 5. 6, p. 20,章节 “Singularwertzerlegung und Pseudoinverse" [ "Singular value decomposition and pseudo-inverses"], pp. 27-28 ；以及用于求矩阵逆的迭代方法。数值上存在问题是要被求解的逆问题的病态，所述病态来自于操纵器的大量自由度与所述自由度之中各个单独自由度的部分类似光学效果。随着所述自由度的数量的增加，在所述自由度不应对于物镜的各个操纵器被单独地考虑而是相互作用的情况下，逆问题的病态变得越来越严重，而且正则化的任务出现。正则化方法包括显式正则化(explicit regularization)，诸如Tikhonov正则化，参见 Rieder, A. , “ Keine Probleme mit inversen Problemen，，, Vieweg, 2003,优选在每个、每两个或者某个其他预定数量的迭代步骤之后适配所述正则化的权重。在TiWlonov正则化的情况下，用于求解逆问题的计算时间相对于非正则化的问题而增加，并且取决于所使用的操纵器系统可以持续高达许多分钟。这对于初始调节和维修调节是可接受的，但对于物镜的操作期间的精细调节是不可接受的。在某些情形中，这里用于求解逆问题的计算时间以及所导致的操纵器系统的可控性期望实时在亚秒范围中，即对逆问题的求解必须确保在亚秒范围中。此外，TiWlonov正则化中的权重仅非直接地影响操纵器移动，并且特别地，所使用的操纵器的最大可能的移动不能被完全利用。用于求解逆问题的其他方法在于通过合适的线性编程、二次编程或两者的组合的隐式正贝1|化，例如参见财6(161",八·，" Keine Probleme mit inversen Problemen，，, Vieweg, 2003，具体示例 3. 3. 11，pp. 70-71，示例 3. 5. 3，p. 80，第 4 章〃 Tikhonov-Phillips Regu larisierung" [ “ Tikhonov-Phi 1 lips regularization" ]，pp. 93—105，具体图 4· 1 and 4. 2 (pp. 102，103)，这里将它们的全部范围合并到本申请中。最后，将提及非线性优化策略，诸如US20050231700中的鞍点(minimax)优化，这里将其全部范围合并在本申请中。随着对投射曝光设备的操作者越来越高的芯片制造产量的要求，未来，可以提供来求解逆问题的时间段将进一步缩小。过长的时间段将通常导致与其相关的像差的上限之一被持续地突破。在这种情况下，投射曝光设备的操作将不得不停止，或者产量将不得不被降低，或者预期将不得不拒绝。一般地，有利的是将精细调节的整个调节时间划分为50%用于确定像差和求解逆问题、50%用于移动操纵器，并将用于确定像差和求解逆问题的50% 继而划分为约60%对40%。在其他实施例中，独立地处理缓慢操纵器，例如对光学元件加热和/或致冷的操纵器，或者交换光学元件(例如平板)的操纵器。因此，仅20%的总调节时间可用于求解逆问题。在绝对值中，一般对此可用的时间仅达40ms、或％is、或1ms、或 0. 2ms ο同时，不由像差限定而是来自所使用的操纵器的附加规范，随着操纵器及其自由度的数量的增加，要求其他众多边界条件，通过求解逆问题必须满足上述边界条件。因此， 例如，透镜的上述位移以与上述电导体轨具有最大功耗相同的方式具有最大移动。操纵器的规范可以是最大或最小操纵移动、操纵速度、操纵加速度。同样使用了来自操纵移动、操纵速度、操纵加速度的总和(尤其是平方和)、或者最大值和/或最小值形式、或者平均值形式。这些边界条件(或者同义地称为范围或移动范围)随着操纵器的自由度数量的增加日益更受限制。这具有如下结果例如仅在受限的程度可以采用如TiWlonov正则化的简单正则化技术。因此，本发明的目的延伸到如下效果不仅必须符合关于最大允许的像差的规范， 而且操纵器的最大允许的范围必须被以规范的形式公式化并被符合。每个操纵器的自由度可以被数学地解释为像差的1维空间。在具有总共η个自由度的操纵器的理论任意移动的情况中，这导致可以由操纵器设置的像差组合的η维空间。 对由设计或结构空间支配的各个范围的所述自由度的限制造成了操纵器的可能移动距离的η维多面体(ployhedron)，下文称为调节多面体。例如，该多面体的一边可以对应于从最小可能的当前流动(current flow)达到最大可能的当前流动的区间。在此情况下，最小当前流动可以是O。替代地，多面体的一边例如可以对应于从光学元件的、结构空间支配的最小空间移动距离达到结构空间支配的最大空间移动距离的区间。在此情况下，最小移动距离可以是负的。最后，日益需要回答关于对逆问题的单个解的质量的问题，如果此解是确定的话。 这里旨在将质量理解为用于一系列标准的一般术语，诸如-该单个解是来自导致操纵器的不同控制可能性的多个可能解中的解，所述操纵器中的某些是优选的。例如优选驱动最少可能的操纵器。另一优选将是尽可能地最小化要被驱动的操纵器的最大移动，以便可以尽可能快速地实现调节。在此情况下，最大移动既可以被理解为空间上的也可以被理解为时间上的。-该单个解是来自(在操纵器的驱动之后)引起比其他可能解引入的像差分布具有更好的光刻设备性能的像差分布的多个可能解中的解，则这样的解是优选的。-该单个解是来自稳定地依赖于像差的多个解中的一个解，S卩，如果可以假定根据操纵器的设置精确度，总是与所计算的操纵器移动偏离一点的实际操纵器移动将获得与所计算的像差水平相当的实际像差水平，则这种解是优选的。-该单个解是来自在对应于将校正长期预测的像差水平的移动方向的方向上移动操纵器的多个解中的一个解，即，如果操纵器的移动在预期的方向上存在变化，则这种解是优选的。最终而言，原理上，必须确保逆问题的可解性，这导致对于像差的合适上限的选择的要求。所述物镜与其操纵器、其控制、可能的传感器、存储器和/或用于操纵器系统的调整技术，以及对物镜的像差的可能测量技术一起在下文被称为投射设备。根据以下阐述，通过根据本发明的用于微光刻的投射设备、根据本发明的用于微光刻的投射曝光设备以及根据本发明的操作用于微光刻的投射曝光设备的方法，确保了由本发明所要解决的问题隐含的这些要求。这些阐述描述了本发明的实施例，并且为了清楚而进行了编号。1. 一种用于微光刻的投射设备，包括-物镜，用于成像物场，-至少一个或多个操纵器，用于操纵所述物镜的至少一个或多个光学元件，-控制单元，用于控制所述至少一个或多个操纵器，-确定装置，用于确定所述物镜的至少一个像差，-存储器，包含用于所述物镜的一个或多个规范的上限，包括用于所述至少一个像差的上限和/或用于所述至少一个或多个操纵器的移动的上限，其特征在于-当确定所述上限之一被所述像差之一突破以及/或者所述上限之一被所述操纵器移动之一突破时，-通过控制所述至少一个或多个操纵器-在至多 30000ms、或 10000ms、或 5000ms、或 1000ms、或 200ms、或 20ms、或 5ms、或 Ims 内，-可以实现在所述上限之下。2. 一种用于微光刻的投射设备，包括-物镜，用于成像物场，
-至少一个或多个操纵器，用于操纵所述物镜的至少一个或多个光学元件，-控制单元，用于控制所述至少一个或多个操纵器，其特征在于所述控制单元-包含第一装置，用于通过求解逆问题，确定所述至少一个或多个操纵器的移动，-尤其包含第二装置，用于所述逆问题的数值稳定化，-所述数值稳定化具体是SVD稳定化和/或利用权重Y的TiW10n0v稳定化，以及 /或者eg稳定化和/或预处理，所述利用权重Y的TiWlonov稳定化尤其是L曲线方法。3. 一种用于微光刻的投射设备，包括-物镜，用于成像物场，-至少一个或多个操纵器，用于操纵所述物镜的至少一个或多个光学元件，-控制单元，用于控制所述至少一个或多个操纵器，-存储器，包含用于所述物镜的一个或多个规范的上限，包括用于所述至少一个像差的上限和/或用于所述至少一个或多个操纵器的移动的上限，其特征在于所述控制单元-包含第三装置，用于将所述逆问题转换为最小化问题，-包含第四装置，用于将所述上限转换为用于所述最小化问题的边界条件，-包含第五装置，用于求解所述最小化问题，尤其通过线性编程(尤其是单纯体 (Simplex)方法)和/或二次编程和/或准牛顿方法和/或eg方法和/或内点(interior point)方法和/或活动集方法和/或模拟退火和/或顺序二次编程和/或遗传算法和/或破坏重建方法，或者通过转换使用上述方法中的两个或有限集合。4.根据阐述2和阐述3或者根据阐述1和阐述2或者根据阐述1和阐述3所述投
射设备。5.根据阐述1或阐述1和阐述4所述的投射设备，其特征在于可以在所述像场的超过1个，优选地超过9个，更优选地超过四个，特别优选地超过80个成对的不同场点处通过所述确定装置而确定所述像差，所述场点优选地布置为矩形网格或菱形网格或轮辐形网格。6.根据在前阐述中的任一个所述的投射设备，其特征在于其包含用于操纵至少三个光学元件的至少三个操纵器，其中至少一个所述光学元件靠近光瞳，一个靠近场，一个既不靠近场也不靠近光瞳。7.根据在前阐述中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述控制单元可以在至多15000ms、或至多5000ms、或至多2000ms、或至多500ms、 或至多100ms、或至多10ms、或至多ans、或0. 5ms内进行对所述至少一个或多个操纵器的控制。8.根据在前阐述中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述投射设备包括多个操纵器，尤其包括第一类型和第二类型的操纵器，并且所述第一类型的操纵器的可控性可以比所述第二类型的操纵器的可靠性以大于1、或大于2、 或大于5、或大于10、或大于100、或大于1000的因数更快地实现。
9.根据阐述8所述的投射设备，其特征在于所述第二类型的操纵器可以设置有由它们的设计或所述物镜内的结构空间支配的最大可能移动距离的优选80%、或50%、或20%、或10%、或的限制。10.根据阐述1或者阐述1和阐述4至9中的任一个所述的投射设备，其特征在于可以承受对像差规范的选择的如下容限对于60000ms、或20000ms、或10000ms、 或5000ms、或1000ms、或200ms、或20ms的短时间段，具有50%、或20%、或15%、或10%、 或5%。或2%、或的突破，具体地，对于60000ms的时间段具有50%的突破，或者对于 20000ms的时间段具有20%的突破，或者对于10000ms的时间段具有15%的突破，或者对于5000ms的时间段具有10%的突破，或者对于1000ms的时间段具有5%的突破，或者对于 200ms的时间段具有2%的突破，或者对于20ms的时间段具有的突破。11.根据在前阐述中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述至少一个或多个操纵器在15000ms、或5000ms、或2000ms、或500ms、或IOOms、 或10ms、或ans、或0. 5ms内，在它们各自的最大可能的移动距离之后，可以达到它们各自的停息位置。12.根据阐述1或者阐述1和阐述4至11中的任一个的投射设备，其特征在于可以通过测量(尤其干涉测量)、和/或时间外推、和/或空间外推、和/或空间内插、和/或模拟进行所述确定。13.根据在前阐述中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述至少一个或多个操纵器可以位移和/或倾斜和/或旋转所述光学元件，以及 /或者通过至少一个交换元件替换所述光学元件，以及/或者是所述光学元件变形，以及/ 或者对所述光学元件加热和/或致冷。14.根据阐述13所述投射设备，其特征在于所述交换元件是优选非球面板、或者一对板，尤其是Alvarez板，或者滤波器，或者光阑。15.根据阐述13所述的投射设备，其特征在于所述至少一个或多个操纵器可以对所述光学元件施加附加光，所述附加光优选具有与工作波长不同的波长，并且/或者，可以优选地在对其互补地施加具有工作波长的光的区域的部分区域中进行该附加光的施加。16.根据阐述13至15中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述至少一个光学元件是光方向上的第一个或最后一个光学元件，或者所述至少一个光学元件位于所述物镜的中间像的附近，或者位于所述物镜的光瞳面的附近。17.根据在前阐述中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述至少一个或多个操纵器的自由度的总数多于10、或多于20、或多个50、或多于100、或多于200、或多于500、或多个1000。18.根据阐述1、或者阐述1和阐述4至17中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述至少一个像差包括扫描积分的变量，所述扫描积分的变量的被加数被提供有密度函数。19.根据阐述18所述的投射设备，其特征在于
所述密度函数是斜坡函数或高斯函数，或者类似于高斯函数或斜坡函数的函数。20.根据阐述1、或者阐述1和阐述4至19中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述规范包括最大和/或最小的操纵移动和/或操纵速度和/或操纵加速度和/或它们的总和(尤其是平方和)或者最大值形式、或者最小值形式、或者平均值形式。21.根据在前阐述中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述至少一个操纵器可以使所述至少一个光学元件变形，或者所述多个操纵器可以使所述多个光学元件变形，并且所述规范包括针对所述操纵器或所述多个操纵器的最大和/或最小力矩。22.根据阐述13所述的投射设备，其特征在于所述至少一个或多个操纵器可以对所述至少一个或多个光学元件加热和/或致冷，并且所述规范包括针对所述操纵器或所述多个操纵器的最大和/或最小功耗和/或功率梯度。23.根据阐述22所述的投射设备，其特征在于可以通过红外光或通过珀耳帖(Peltier)元件进行所述加热。24.根据阐述22或23所述的投射设备，其特征在于可以通过Peltier元件进行所述致冷。25.根据阐述1、或者阐述1和阐述4至M中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述至少一个像差是比例误差和/或焦深和/或远心误差和/或最佳焦点和/或衰落和/或交叠误差和/或焦深和/或rms和/或分组rms和/或剩余rms和/或各个单独的krnike系数。26.根据阐述2、或者阐述2和阐述4至25中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述数值稳定化是TiWionov稳定化，并且所述第二装置迭代地执行TiWionov稳定化，其中，与TiWlonov稳定化关联的权重Y和权重矩阵Γ，在每次或每两次或者预定的有限次数迭代步骤之后被适配。27.根据阐述1、或者阐述1和阐述4至沈中的任一个所述的投射设备，其特征在于经由所述控制单元和/或所述存储器，通过Gembicki变量，尤其是通过多变量规范，以变量的形式保存一个或多个规范和/或准则(merit)函数。28.根据阐述2、或者阐述2和阐述4至27中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述控制单元使用直接的或迭代的方法求解所述逆问题。29.根据阐述2、或者阐述2和阐述4至27中的任一个所述的投射设备，其特征在于用于求解所述逆问题的所述第一装置使用高斯方法或Moore-Penrose逆。30.根据阐述观所述的投射设备，其特征在于基于先验的误差估计或者后验的误差估计或者在预定的最大次数迭代之后或者在有限的预定的时段之后终止所述迭代方法。31.根据阐述2、或者阐述2和阐述4至30中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述控制单元包含第六装置，在所述逆问题多个一个解的情况下，作为优选，其倾向于驱动最少可能的操纵器，或倾向于所述操纵器的最大移动的最小化，或者倾向于最稳定的解，或者倾向于与所述像差分布的预测发展最一致的解。32.根据阐述1、或者阐述1和阐述4至31中的任一个所述的投射设备，其特征在于所述确定包含根据预测模型的计算与测量值确定的交替序列。33.根据阐述32所述的投射设备，其特征在于所述预测模型基于基于模型的控制，其中，气压和/或温度(尤其是所述物镜的外部温度)被测量，并被用于所述模型中的参数。34. 一种用于微光刻的投射设备，包括-一个或多个操纵器，所述操纵器的总自由度超过η = 5、或超过η = 10、或超过η =20、或超过η = 50、或超过η = 100、或超过η = 500、或超过η = 1000，-控制单元，用于控制或调控所述操纵器或多个操纵器，其特征在于所述控制单元确保所述操纵器或多个操纵器的实时控制，尤其在15000ms、或 5000ms、或 1000ms、或 200ms、或 20ms、或 5ms、或 Ims 中。35. —种用于微光刻的投射曝光设备，其特征在于其包括根据在前任一阐述所述的投射设备。36. 一种利用根据在前任一阐述所述的投射设备操作用于微光刻的投射曝光设备的方法，所述投射设备包括所述投射曝光设备。37.根据阐述36所述的方法，其特征在于所述操纵器的所述调控或控制从掩模母版到掩模母版、或者从批次到批次、或者从晶片到晶片、或者从芯片到芯片、或者在各个单独芯片的曝光期间、或者在初始调节期间、或者在维修期间发生。38.根据阐述36或37所述的方法，其特征在于在至多 30000ms、或 10000ms、或 5000ms、或 1000ms、或 200ms、或 20ms、或 5ms、或 Ims的等距时间间隔内进行所述调控或控制。39. 一种利用根据阐述13或阐述22至M中的任一个所述的投射设备操作用于微光刻的投射设备的方法，对所述至少一个或多个光学元件施加热或冷，并且所述施加包含时间上交替施加热和冷的序列。40. 一种利用根据阐述1至35中的任一个所述的投射设备操作用于微光刻的投射设备的方法，其特征在于所述控制单元实时控制所述操纵器或所述多个操纵器，尤其在15000ms、或 5000ms、或 1000ms、或 200ms、或 20ms、或 5ms、或 Ims 内。

下面基于附图中图示的示例实施例说明本发明，其中图1示出了具有物镜、确定单元、控制单元、存储器和操纵器系统的用于微光刻的投射设备的基本示意图；图2示出了用于精细调节的控制单元的基本示意图；图3示出了第一类型的调节算法的基本示意图；图4示出了第二类型的调节算法的基本示意图；图5示出了当使用转换方法(toggling)求解逆问题时投射曝光设备的性能的示例；图6示出了 TiWionov正则化的示例；图7示出了具有物镜和操纵器系统的用于微光刻的第一类型的投射设备；图8示出了具有物镜和操纵器系统的用于微光刻的第二类型的投射设备；图9示出了具有物镜和操纵器系统的用于微光刻的第三类型的投射设备；图10示出了核心结构在χ方向的衰落的示例；图11示出了核心结构在χ方向的交叠的示例；图12示出了核心结构的最佳焦点的示例；图13示出了包括根据本发明的投射设备的用于微光刻的投射曝光设备的基本示意图。
具体实施例方式图1示出了用于将物场101成像到像场102上的、用于微光刻的投射设备100的示例实施例。投射设备100包含投射物镜110，下文称为物镜。位于物场101中的两个场点 103和104被通过示例示出，所述场点103和104被物镜110成像到像场102中。物镜110包含光学元件，诸如透镜111、反射镜112和平板113。操纵器121对透镜之一作用，所述操纵器可以位移、弯曲、加热和/或致冷所述透镜。第二操纵器122以与操纵器121相同或不同的方式对反射镜112作用，以及第三操纵器123用于将平板113与另一非球面的平板(这里未示出)交换。给定预定的孔径，由该孔径限制的最大光束从两个场点103和104发出。所述光束的最外光线在这里被显示为间断线。这些最外光线限制分别与场点103和104关联的波前。为了示例性说明本发明的目的，所述波前被假定为球面。波前传感器和/或其它传感器和/或预测模型形成确定单元150，其基于穿过物镜110之后的波前的测量提供关于像差的信息。所述其它传感器例如是气压传感器、用于测量物镜110的内部温度的传感器、或者测量诸如透镜111的透镜上的温度或者诸如反射镜112的反射镜的后侧上的温度的传感器。操纵器121、122、123由控制单元130控制。控制单元还可以被实施为调控单元。
控制单元130从存储器140获得规范形式的、像差和操纵器范围的上限，以及从确定单元150获得关于所测量的像差或波前的信息。控制单元130包含调节算法，其在确定在一个场点处一个上限被一个像差突破时，通过所述一个或多个光学元件111、112、113的调控和关联的操纵，在30000ms、或 10000ms、或5000ms、或1000ms、或200ms、或20ms、或5ms、或Ims内，实现在所述一个或多个规范的上限之下。上述不同的时段来自于对投射曝光设备施加不同的调节。具体地，时段30000ms、或10000ms、或5000ms、或IOOOms对于初始调节是有利的。时段30000ms、或 10000ms、或5000ms、或1000ms、或200ms、或20ms对维修调节是有利的。最后，时段200ms、 或20ms、或5ms、或Ims对精细调节是有利的。图2示出了精细调节情况中的控制单元130。在此情况中，所述控制单元包括操纵器监控单元131，其形成对操纵器121、122、123的接口并且其连接到计算单元133，计算单元133包含一个或多个处理器133i。定时器132预定上述200ms、或20ms、或5ms、或Ims 或其它合适时段的周期时间，在所述时段中，计算单元133基于由确定单元150提供的关于像差或波前的输入信息以及来自存储器140的操纵器规范，确定各个单独操纵器121、122、 123的移动。计算单元133包括第一装置134，其确定操纵器移动Xi,作为逆问题Ax = b的解，其中χ = (Xi)，可选地包括第二装置135，用于逆问题的数值稳定化，可选地包括第三装置136，用于将逆问题转换为最小化问题，可选地包括第四装置137，用于未来自存储器140 的操纵器规范转换为用于最小化问题的边界条件，可选地包括第五装置138，用于求解最小化问题，可选地包括第六装置139，用于在对逆问题的不同的解存在时，优选所述不同的解。 下文将对该方面给出更详细的说明。图3示出了根据本发明的调节算法的一般形式的示例实施例。在物镜投入工作之后，以规则或不规则的时间间隔确定物镜的像差。通过像差测量或通过像差预测进行像差的确定。在测量的情况中，一般以波前的形式干涉分析地确定该预测所基于的各个单独的数据。W0200163233A2中提出了用于干涉分析地确定波前的装置，这里将其全文合并在本申请中。关于多个场点测量波前和/或空间像。这些场点例如被布置在矩形网格上，并对应于具有mXn个场点Pij的矩阵。场点的典型数量为5\7、3\13、5\13或7父13。网格布置的其它可能形式是菱形网格或者遵循弯曲场分布的轮辐形网格。这些网格形状中的每个的场点可以被布置为矩阵。因此而获得的测量数据可选地通过滤波滤除数值噪声。与各个单独的场点Pij关联的波前ω (pu)，在本申请的上下文中是指偏离的波前，即与理想的球面形状偏离的波前， 在数值上被分解为Zernike多项式&，或者优选正交的函数系统，直到预定的阶数η :ω(ρ ]) = Υ^ι=ια βΖι此展开的阶数η—般是36、49、64或100。对于Zernike多项式的定义参见例如 DE102004035595A1 或者 Handbook of Optical Systems, Herbert Gross, ed.，Vol. 1 Fundamentals of Technical Optics的表11-1。这里所陈述的krnike多项式遵循以下条纹编号(fringe numbering)
Z1(^) = I
1权利要求
1.一种用于微光刻的投射设备，包括 -物镜，用于成像物场，-至少一个或多个操纵器，用于操纵所述物镜的至少一个或多个光学元件， -控制单元，用于控制所述至少一个或多个操纵器， 其特征在于所述控制单元-包含第一装置，用于通过求解逆问题来确定所述至少一个或多个操纵器的移动， -尤其包含第二装置，用于所述逆问题的数值稳定化，-所述数值稳定化具体是SVD稳定化和/或利用权重Y的TiWlonov稳定化，以及/或者eg稳定化和/或预处理，所述利用权重Y的TiWlonov稳定化尤其是L曲线方法。
2.根据权利要求1所述的投射设备，其特征在于-其包括存储器，保存用于所述物镜的一个或多个规范的上限，所述上限包括用于所述至少一个像差的上限和/或用于所述至少一个或多个操纵器的移动的上限，并且所述控制单元-包含第三装置，用于将所述逆问题转换为最小化问题， -包含第四装置，用于将所述上限转换为用于所述最小化问题的边界条件， -包含第五装置，用于求解所述最小化问题，尤其通过线性编程和/或二次编程和/或准牛顿方法和/或eg方法和/或内点方法和/或活动集方法和/或模拟退火和/或顺序二次编程和/或遗传算法和/或破坏重建方法，或者通过转换使用上述方法中的两个或有限集合，所述线性编程具体是单纯体方法。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的投射设备，其特征在于其包含至少三个操纵器，用于操纵至少三个光学元件，其中至少一个所述光学元件靠近光瞳，一个所述光学元件靠近场，一个所述光学元件既不靠近所述场也不靠近所述光瞳。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的投射设备，其特征在于所述投射设备包括多个操纵器，尤其包括第一类型和第二类型的操纵器，并且所述第一类型的操纵器的可控性可以比所述第二类型的操纵器的可控性以大于1、或大于2、或大于5、或大于10、或大于100、或大于1000的因数更快地实现。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的投射设备，其特征在于所述至少一个或多个操纵器可以位移和/或倾斜和/或旋转所述光学元件，以及/或者通过至少一个交换元件替换所述光学元件，以及/或者使所述光学元件变形，以及/或者对所述光学元件加热和/或致冷。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的投射设备，其特征在于所述至少一个或多个操纵器的自由度的总数多于10、或多于20、或多个50、或多于 100、或多于200、或多于500、或多个1000。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的投射设备，其特征在于所述数值稳定化是TiWlonov稳定化，并且所述第二装置迭代地执行TiWlonov稳定化， 其中，与TiWlonov稳定化关联的权重Y和权重矩阵Γ，在每次或每两次或者预定的有限次数迭代步骤之后被适配。
8.根据权利要求2至7中的任一项所述的投射设备，其特征在于经由所述控制单元和/或所述存储器，通过Gembicki变量，尤其是通过多变量规范，以变量的形式保持一个或多个规范和/或准则函数。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的投射设备，其特征在于所述控制单元使用直接的或迭代的方法来求解所述逆问题，其中优选基于先验的误差估计、或者后验的误差估计、或者在预定的最大次数迭代之后、或者在有限的预定的时段之后终止所述迭代方法。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的投射设备，其特征在于用于求解所述逆问题的所述第一装置使用高斯方法或Moore-Penrose逆。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的投射设备，其特征在于所述控制单元包含第六装置，在所述逆问题具有多于一个解的情况下，作为优选，所述第六装置倾向于驱动最少可能的操纵器，或倾向于最小化所述操纵器的最大移动，或者倾向于最稳定的解，或者倾向于与所述像差分布的预测发展最一致的解。
12.一种用于微光刻的投射设备，包括-一个或多个操纵器，所述操纵器的总自由度超过η = 5、或超过η = 10、或超过η = 20、或超过η = 50、或超过η = 100、或超过η = 500、或超过η = 1000，-控制单元，用于控制或调控所述操纵器或所述多个操纵器，其特征在于所述控制单元确保所述操纵器或多个操纵器的实时控制，尤其在15000ms、或5000ms、 或 1000ms、或 200ms、或 20ms、或 5ms、或 Ims 内。
13.一种用于微光刻的投射曝光设备，其特征在于其包括根据前述任一权利要求所述的投射设备。
14.一种利用根据任一前述权利要求所述的投射设备操作用于微光刻的投射曝光设备的方法，所述投射设备包括所述投射曝光设备。
15.一种利用根据权利要求1至13中的任一项所述的投射设备操作用于微光刻的投射设备的方法，其特征在于所述控制单元实时控制所述操纵器或所述多个操纵器，尤其在15000ms、或5000ms、或 1000ms、或 200ms、或 20ms、或 5ms、或 Ims 内。
全文摘要
本发明提供一种用于成像物场的、用于微光刻的投射设备，包括物镜、用于操纵所述物镜的至少一个或多个光学元件的至少一个或多个操纵器、用于控制所述至少一个或多个操纵器的控制单元、用于确定所述物镜的至少一个像差的确定装置、以及存储器，保存用于所述物镜的一个或多个规范的上限，包括用于所述至少一个像差的上限和/或用于所述至少一个或多个操纵器的移动的上限，其中，当确定所述上限之一被所述像差之一突破以及/或者所述上限之一被所述操纵器移动之一突破时，可以通过控制所述至少一个或多个操纵器，在至多30000ms、或10000ms、或5000ms、或1000ms、或200ms、或20ms、或5ms、或1ms内，可实现使所述上限不被突破。
文档编号G03F7/20GK102165371SQ200980137566
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月18日 优先权日2008年9月25日
发明者博里斯·比特纳, 霍尔格·沃尔特, 马赛厄斯·罗施 申请人:卡尔蔡司Smt有限责任公司