專利名稱：用于校正圖像變化的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于補償光學系統(tǒng)、尤其是微光刻系統(tǒng)的投影透 鏡陣列中由于強度分布所產(chǎn)生的圖像誤差的方法，以及涉及相應的光 學系統(tǒng)，尤其是微光刻系統(tǒng)的投影透鏡陣列。
背景技術：
補償光學系統(tǒng)中可能由光學元件的高熱負荷造成的偏差是已知的 現(xiàn)有技術。
例如DE 100 40 998描述了 一種投影透鏡陣列，其中選擇對材料的 挑選和針對至少一個鏡面和針對至少一個透鏡的位置選擇，使得鏡面 和透鏡的照度變化所引起的圖像變化相互抵〉'肖。
美國專利6,504,597 B2描述了一種光學陣列，具體是一種微光刻 系統(tǒng)，其中提供了利用補償光通過輻射對光學元件的溫度負荷進行補 償?shù)难a償光供給。
在EP 0 823 662 A2中描述了 一種用于補償投影透鏡陣列中由于強 度分布對于光學元件的不均勻熱負荷的類似系統(tǒng)，其中補償光也被給 予到相應光學元件上。
在美國專利6，912，077 B2中描述了 一種用于微光刻的投影透鏡陣 列，其中通過激光器輻射光學元件以便補償由于強度分布造成的不均 勻負荷。在這樣做時，通過鏡面陣列用激光束掃描光學元件，其中提 供用于控制激光輻射的溫度感測器和CCD相機。溫度感測器確定在光 學元件的溫度分布，而CCD感測器確定圖像平面中、即襯底平面中的 成像誤差。因此，通過分光器將投影照射光束的一部分從光路中消除 并且將該部分偏轉(zhuǎn)到CCD相^L。因此，直^^地一方面#4居確定的測量 值、即根據(jù)光學元件的溫度分布而另一方面根據(jù)確定的圖像偏差，可以實現(xiàn)通過對光學元件的相應激光輻射的補償。然而，這一方法必須 在投影透鏡陣列的使用過程中連續(xù)地加以執(zhí)行并且因此是復雜的。另 外，在相應圖像偏差的檢測與它們的校正之間出現(xiàn)時間延遲。
根據(jù)專利文獻DE 199 63 588 A，已知提供沒有對稱旋轉(zhuǎn)照射的且 具有相應非旋轉(zhuǎn)對稱涂層的光學元件，該涂層造成在不同程度上吸收 光以便由此補償非旋轉(zhuǎn)對稱照射。然而，出于這一目的有必要事先已 知非旋轉(zhuǎn)對稱照射的形狀，并且通過涂層的補償僅對于這樣的照射才 是可能的。
除了補償由可變強度分布造成的圖像偏差或者畸變之外，還已知 直接地檢測由光學系統(tǒng)如曝光投影透鏡陣列造成的波陣面變形。在專 利文獻WO01/63233 A2中給出了針對這一點的一個例子，其中在光學 系統(tǒng)的物體平面中提供波陣面源并且其中在圖像平面中提供衍射光柵 檢測器以便檢測由光學系統(tǒng)造成的波陣面變形。然而在這 一 變體中必 須不時執(zhí)行關于成像誤差對光學系統(tǒng)的重復檢驗，因為通過實際波陣 面變形的測量僅能獲得光學系統(tǒng)條件的快照畫面。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以用簡易和有效的方式補償 光學系統(tǒng)中由于強度分布所致的畸變的方法和設備，其中特別地將會 同時實現(xiàn)圖像變化的良好補償和光學系統(tǒng)可用工作時間的少量限制。
這一目的是通過一種具有根據(jù)權利要求1所述的特征的方法或者 通過一種具有根據(jù)權利要求32所述的特征的光學系統(tǒng)來實現(xiàn)的。有利 實施例是從屬權利要求的主題內(nèi)容。
本發(fā)明的特征在于執(zhí)行光學系統(tǒng)中由于強度分布所致圖像變化的 計算模擬并且基于獲得的計算模擬來執(zhí)行一個或者多個補償措施。
本發(fā)明因此基于如下發(fā)現(xiàn)強度分布可以在光學系統(tǒng)的一個、多
個或者所有光學元件中或者該光學元件處，基于源于將要成像的物體 的與衍射角和與場有關的強度分布的了解以及照射源的類型、強度或
者照射力度和通過光學系統(tǒng)或者透鏡陣列的光路來確定、尤其是數(shù)學上確定。
由于光學系統(tǒng)的至少一個光學元件中或者該光學元件處確定的與 位置和/或時間有關(例如在脈沖式照射的情況下)的強度分布，然后 可以在已經(jīng)為之確定強度分布的一個或者多個光學元件中，在后續(xù)步 驟中確定和計算根據(jù)時間和/或位置的吸收能量。出于這一目的，僅有 必要了解光學元件(這意味著體材料)和有可能沉積于其上的層的吸 收行為。
由于對所給予的能量的了解，可以特別是通過求解熱傳遞方程來 確定或者計算基于位置和/或時間的溫度分布或者根據(jù)它們導出的相 應光學元件的變形和/或光學特征變化。
出于這一目的，有必要了解光學元件的材料和形狀以及環(huán)境條件 (例如光學元件的安裝的形狀和材料)以及材料的相應熱膨脹系數(shù)和 折射率的溫度相關性以便能夠執(zhí)行相應計算。
利用對應方法，因此有可能確定光學系統(tǒng)與位置和時間有關的變 化、因此確定根據(jù)位置和時間的波陣面偏差或者數(shù)學上模擬它們而無 需執(zhí)行測量。例如可以通過對應測量來僅僅確定照射源的強度或者發(fā) 光度。
在這一方法中有利之處在于在給定了照射并且給定了將要成像的 物體，例如刻線時，基本上只需執(zhí)行一次模擬并且可以執(zhí)行校正而無 需中斷光學系統(tǒng)的使用。這是一個實質(zhì)性的優(yōu)點，因為在目前已知的
系統(tǒng)中，例如在WO 01/63232 A2中，所述用于確定波陣面偏差的方法 中，必須出現(xiàn)對光學系統(tǒng)使用的中斷。
通過對光學系統(tǒng)由于光或者熱負荷所致變化的了解，可以應用相 應補償方法，例如沿著光軸或者垂直于光軸來移動光學元件和/或圍繞 與光軸正交的軸轉(zhuǎn)動光學元件和/或圍繞與光軸平行的軸旋轉(zhuǎn)光學元 件和/或使光學元件變形。也可以相應地控制例如在美國6,198，579 Bl
技術中所述用于借助照射對光學元件額外加熱的方法也可以單獨地或 者在計算模擬已知時與其它補償方法 一起應用。另外，可以移動刻線和/或襯底級或者可以實現(xiàn)工作波長的變化以 便補償或者校正成像誤差。
然而實質(zhì)上通過將要成像的物體如刻線來給出的與衍射角和場有 關的強度分布是已知的，以便能夠執(zhí)行模擬。
在關于將要成像的物體或者刻線的信息沒有充分地可用或者完全 不可用的情況下，或者為了檢驗模擬和/或改進它，在根據(jù)本發(fā)明的方 法的一種改進中尤其可以在確定、模擬或者計算強度分布之前執(zhí)行光 學系統(tǒng)的光路中的強度測量。強度測量允許計算回到由于將要成像的 物體造成的與衍射角和/或位置有關的強度分布并且基于透鏡陣列可 用的光路信息來分別確定光學系統(tǒng)的 一 個、數(shù)個或者優(yōu)選地所有光學 元件中與位置和/或時間有關的強度分布。
優(yōu)選地，可以在優(yōu)選地為與光軸正交的單個平面中針對照射和將 要成像的物體(刻線)的已知組合來執(zhí)行強度測量一次。
優(yōu)選地，在光路的各種平面中，其優(yōu)選地以等距方式間隔，執(zhí)行 數(shù)次測量以便能夠在計算模擬中處理來自不同平面的信息。
對于將要測量強度的平面，瞳孔平面或者接近瞳孔的平面是特別 適合的， 一方面是因為典型光刻光學系統(tǒng)的很多光學元件是接近瞳孔 來設置的并且促成了加熱引發(fā)的圖像誤差，而另一方面是因為臨界的 小照射針孔或者衍射角分布的其它決定誤差的特征在這里作為局部分 布是直接地可見的。
取而代之或者作為補充，也可以選擇接近場的平面或者場平面或 者相應地共軛的平面和/或光學路徑中的其它平面來用于強度測量。例 如，由刻線的矩形形狀或者它負荷的各種結(jié)構造成的效應實際上可以 被確定為與場接近，從而優(yōu)選為接近場的補充測量是有意義的。
可以特別地通過平面的傍軸子孔徑比來選擇用于強度測量的平
面。傍軸子孔徑比給定如下
其中乂.是傍軸邊界光束仰角，而義是傍軸主光束仰角。在通過援引
而結(jié)合于此的Michael J. Kidger的"Fundamental Optical Design"( SPIE
10PRESS, Bellingham， Washington, USA)中給出了傍軸邊界光束或者傍軸主光束的定義。傍軸子孔徑比是具有前綴的量，該量是對光路中的平面的場或者 瞳孔緊密度的度量。按照定義，子孔徑比被標準化為在-1與+ 1之間的 值，其中例如各場平面具有與它相關聯(lián)的為+ l或者-1的傍軸子孔徑比， 而各瞳孔平面具有與它關聯(lián)的為0的傍軸子孔徑比。因而，為+ l或者 -1的傍軸子孔徑比指定了用于本專利申請的場平面，其中為0的子孔 徑比確定瞳孔平面。接近場的平面因此具有范圍為+ 1或者-1的傍軸子 孔徑比，而接近瞳孔的平面具有接近0的子孔徑比。前綴指定在參考平面之前或者之后的平面位置。出于定義的目的，例如可以使用相關 平面中慧形像差光束的穿透點的前綴。優(yōu)選地，具有傍軸子孔徑比的 不同前綴的至少兩個平面可以用于強度測量，而傍軸子孔徑比的絕對 值具體地可以相同。在將要成像的物體(刻線)的掃描照射情況下，有利的是在掃描 過程中也執(zhí)行強度測量并且優(yōu)選地在相應平面中執(zhí)行時間分解強度測 量。因此，可以在掃描過程中確定衍射強度分布的變化。然而，合成 強度測量、即隨時間求和的強度測量和/或隨時間平均的強度測量和/ 或掃描平均強度測量也可能是充分的，因為掃描過程關于其它涉及到 的時間常數(shù)而言、例如關于熱導率而言的持續(xù)時間保持為很小。為了能夠執(zhí)行時間分解強度分布，也優(yōu)選地可以相對于普通操作 成比例減緩地執(zhí)行掃描過程以便由此允許時間分解強度測量。強度測量根據(jù)強度測量的平面可以具體地一方面導向圖像光(輻 射)的入射角分布的檢測和/或另一方面導向直接的位置分解強度測平面或者近瞳孔平面中看見即時的位置分解強度分布。因而，例如在WO 01/63233 A2中描述的具有用于測量波陣面偏差 的裝置的系統(tǒng)也可以用于實施本發(fā)明。在WO 01/63233 A2中例如描述 了 一種可以設置于圖像平面中的衍射檢測器單元。當使用例如衍射光 柵作為針孔時，后續(xù)檢測器可用以確定強度分布，該后續(xù)檢測器又可以用于根據(jù)本發(fā)明的方法。因而，WO 01/63233 A2的公開內(nèi)容通過援 引整體結(jié)合于此。另外，可以通過任何適當?shù)膹姸葴y量裝置、特別是圖像檢測器、 優(yōu)選為CCD相機或者CCD陣列來執(zhí)行強度測量。如上文提到的那樣，只有將要成像的物體(刻線)的衍射角分布 和/或光源(輻射源)和/或照射系統(tǒng)的照射強度未知或者沒有充分已知 或者當借助附加強度測量可以提高通過逼近實際條件的對圖像誤差的 補償準確度時，強度測量才是必需的。因而，僅進行單次強度測量是 充分的，因為基于以這 一 方式接收到的關于與衍射角和/或位置有關的 強度分布的信息可以數(shù)學上確定光學系統(tǒng)中的光束路線。為了使計算工作最少或者保持工作成本低和/或為了能夠關于實際 條件來適應或者檢驗模擬，可能有利的是按預定間隔來重復強度測量。只有改變了圖像條件(因此如果例如改變了照射設置或者存在將 要成像的另一物體(刻線))，新的測量才是必需的。尤其是對于現(xiàn) 代投影曝光系統(tǒng)，可以針對不同刻線選擇不同照射設置如雙極子照射、 四極子照射或者類似照射，從而可以同時地關于照射設置和將要成像 的物體來改變圖像條件。另外，也可以通過在光學系統(tǒng)(例如投影曝光設備的投影光學系 統(tǒng))的修改來改變圖像條件。這例如是指通過例如旋轉(zhuǎn)、操控、移位 和/或變形的對一個或者多個光學元件的修改。對光學元件的此類修改 可以例如是圖像誤差補償所必需的。另外，圖像條件的其它修改是可 能的，例如不同極化設置。為了保持光學系統(tǒng)的有用工作時間盡可能高，優(yōu)選地可以在微光 刻系統(tǒng)的投影透鏡陣列中，在襯底更換過程中執(zhí)行強度測量。也可以通過計算來進行用于確定至少一個光學元件的與位置和/或 時間有關的吸收能量以及據(jù)此針對至少 一 個光學元件確定溫度分布的 過程步驟。只有關于光學元件材料的形狀和屬性以及關于光學元件的 環(huán)境如安裝的信息才是必需的?？梢酝ㄟ^對應測量如例如吸收測量來 預先收集此信息。 .可以通過不同數(shù)學方法來計算與位置和/或時間有關的吸收能量和 /或溫度分布。這些方法包括有限元分析、差分有限方法、本征模式分 析、迭代數(shù)值方法或者分析評價因而，可以基于接收的關于吸收能量和/或溫度分布的信息并且通 過對應計算方法來確定光學元件的變形和/或光學屬性的變化。例如， 可以通過有限元分析來確定變形。根據(jù)光學元件的變形和/或其它屬性的變化，可以確定和/或評價對 應圖像誤差，從而可以進行對應的補償措施。補償措施可以選自于所 有已知和可能的補償措施，例如上文已經(jīng)描述的沿著光軸和/或沿光軸 的橫向?qū)σ粋€或者多個光學元件的移位、圍繞光軸的橫向或者平行軸對一個或者多個光學元件的傾斜或者旋轉(zhuǎn)、 一個或者多個光學元件的 變形、光學元件至少一部分的冷卻和/或加熱。優(yōu)選地在光學系統(tǒng)的使用過程中在線執(zhí)行過程步驟，其中特別是 在執(zhí)行強度測量之后，例如在襯底改變的情況下，立即地繼續(xù)照射后 續(xù)襯底，而同時根據(jù)本方法來執(zhí)行圖像誤差的補償或者校正。由此優(yōu)選地完全自動化或者至少部分自動化執(zhí)行過程步驟。也有利的是在一行中執(zhí)行過程步驟數(shù)次、特別是利用在各種平面 中的強度測量，以便允許通過不同信息對數(shù)學模擬進行的精細化。然 而認識到作為原則關于計算只需執(zhí)行過程 一 次，并且在使用強度測量 時也給出將要成像的物體和照射的盡可能的恒定組合。本發(fā)明也涉及 一 種用于對物體進行成像的相應光學系統(tǒng)，特別是 涉及用于微光刻的投影透鏡，其中用于強度測量的至少一個、優(yōu)選為 多個圖像檢測器可以位于光路中，其中圖像檢測器可以直接地測量光 學系統(tǒng)的光路中的位置和/或時間分解強度分布。"直接地，，在這里意味著并非必然如在根據(jù)WO 01/063233 A2中 的衍射光柵檢測器單元中那樣在前面使用衍射光柵，而是通過對應圖 像檢測器如例如CCD相機來直接地執(zhí)行強度測量。為了能夠例如在襯底改變過程中使用圖像檢測器并且為了在這一 背景下避免在襯底改變過程中已經(jīng)通過相應光來輻射現(xiàn)有或者新添加的襯底，優(yōu)選地對準檢測器，從而它們可以具有在強度測量過程中避 免光穿過檢測器平面的屏蔽物。由于只需不時地執(zhí)行強度測量并且特別地針對照射和將要成像的 物體(刻線)的設置組合僅執(zhí)行一次，所以提供檢測器，從而特別是 通過線性移動或者轉(zhuǎn)動可以將它們移動到光路中并且可以再次將它們 從光路移開。另外， 一種相應光學系統(tǒng)具有優(yōu)選為電子處理單元，該電子處理 單元具有相應的存儲裝置和處理器，該電子處理單元捕獲檢測的強度 值并且根據(jù)上述方法基于存儲的或者輸入的信息來處理強度值而且控 制或者調(diào)節(jié)致動器以用于執(zhí)行補償措施。該處理單元也可以用相同方 式負責控制或者調(diào)節(jié)檢測器。


本發(fā)明的更多優(yōu)點、特征和特點將從基于附圖的后續(xù)實施例具體描述中變得清楚。以完全示意的方式示出了如下附圖 圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的微光刻投影透鏡陣列； 圖2圖示了在瞳孔平面中已經(jīng)通過第一刻線生成的測量強度分布； 圖3圖示了在瞳孔平面中已經(jīng)通過第二刻線生成的強度分布； 圖4圖示了圖像誤差隨時間的發(fā)展；以及 圖5針對雙極子照射設置圖示了溫度分布隨時間的發(fā)展。
具體實施方式
圖1在完全示意的圖示中示出了作為本發(fā)明的描述基礎的用于微 光刻的高度簡化的投影曝光透鏡陣列。曝光投影透鏡陣列3在襯底所在的圖像平面2中再現(xiàn)刻線1。曝光 投影透鏡陣列3在所示高度簡化情況下具有作為產(chǎn)生圖像的光學透鏡 4和5而提供的兩個光學元件。事實上，這樣的投影照射透鏡陣列必然 地包括多個光學元件，其中除了光學元件之外也可以使用鏡面。所示 曝光投影透鏡陣列的高度簡化布局僅用于簡化和清楚圖示的目的。實14際上，本發(fā)明也可以應用于多個大相徑庭的光學系統(tǒng)。在圖1所示的實施例中，提供兩個圖像檢測器6和7作為如下CCD 相^L，這些CCD相才幾可以通過也示意地圖示出的樞軸器件8和9轉(zhuǎn)動 到光路中或者再次從光路中移開。特別是與光軸14正交地、橫向地完 成圖像檢測器6和7的布置。雖然示出了在光路中提供的兩個圖像檢 測器，但是也有可能提供用于插入到光路中的僅一個圖像檢測器或者 更大數(shù)目的圖像檢測器。圖像檢測器6和7通過信號線和/或控制線與處理單元IO連接，其 中處理單元10寄存測量的數(shù)據(jù)并且控制檢測器。除了圖1所示實施例中的圖像檢測器6和7之外，還提供附加的 衍射光柵檢測器單元11,該檢測器單元11具有作為衍射光柵的針孔 12和CCD相機形式的圖像檢測器。這些設置于透鏡陣列中，從而可以 將它們帶入圖像平面2的區(qū)域中的光路中，其中衍射光柵或者針孔12 位于圖像平面2的焦點區(qū)域中，其中衍射光柵檢測器單元11的圖像 檢測器13位于焦點以外的遠處并且由此可以確定在針孔12衍射的光 的強度分布。這對應于如在WO 01/63233 A2中描述的^:測器系統(tǒng)，其中WO 01/63233 A2的公開內(nèi)容通過援引而整體結(jié)合于本發(fā)明中。圖像檢測器13也與寄存和處理由圖像檢測器檢測到的強度并且控 制著單元11的處理單元10連接。圖像檢測器允許對光強度的位置分解測量。另外，可以用時間分 解方式執(zhí)行檢測，從而參照光路中的檢測器平面且通過圖像檢測器6、 7和13或者后續(xù)地在圖像檢測器13處可獲得位置和/或時間分解強度 信息。當沒有針對整個刻線1同時地執(zhí)行刻線的照射、但是通過用照 射光束掃描刻線執(zhí)行該照射時，時間分解強度檢測是特別有利的。在 這一情況下，已經(jīng)通過照射而出現(xiàn)基于時間的分布，而不考慮加熱效 應。在光學元件4和5提供通過控制線與處理單元連接并且可以由它 控制或者調(diào)節(jié)處理單元的致動器15和16,從而它們可以根據(jù)確定的光學系統(tǒng)變化來執(zhí)行補償測量，如例如光學元件4和5的線性移位、傾 斜或者變形。在圖1中以示意性的簡化方式示出的根據(jù)本發(fā)明的投影透鏡陣列 現(xiàn)在可以用如下方式來操作。 '利用通過照射透鏡陣列(未示出)對刻線1的給定照射，當刻線1的結(jié)構和投影透鏡陣列3的光路已知時，可以計算光學元件4和5中 的基于位置和/或時間的強度分布。由于了解光學元件4和5的材料的 以及有可能沉積于其上的層的吸收特征，所以可以用基于位置和/或時 間的方式計算吸收的能量數(shù)量。連同關于形狀、環(huán)境、特別是關于光 學元件的安裝和關于相應部件的導熱率的信息一起可以確定基于位置 和/或時間的溫度分布。利用此信息，基于相應材料參數(shù)如熱膨脹系數(shù) 或者折射率的溫度相關性，可以確定通過溫度負荷的光學元件的變形 和由于溫度變化造成的光學屬性特別是關于折射率的變化。然后，基于此信息，可以通過圍繞與光軸14正交或者平行的軸轉(zhuǎn) 動光學元件4、 5或者通過致動器15和16使光學元件4和5變形、沿 著光軸14或者相對于光軸14的橫向移動光學元件4和5來執(zhí)行對應 補償。這是基于由處理單元IO確定的圖像變化并且根據(jù)某些補償措施 來執(zhí)行的。進一步，作為一種附加補償措施，移動刻線或者襯底板或者改變 所用光的工作波長也是可能的。起初可以獨立于強度測量來執(zhí)行對光 學系統(tǒng)中強度分布所致的圖像偏差的此類補償。出于這一目的，關于 刻線結(jié)構的準確信息以及由此造成的與衍射角和場有關的強度分布是 必需的。然而，這些并非總是可用的，從而在這一情況下根據(jù)本發(fā)明的方 法通過在光學系統(tǒng)的光束路徑中的對應強度測量來取代或者通過這些 測量來確定缺乏的信息。另外，通過相應的強度測量，可以考慮和補償模擬的不精確，因 為可能例如由于邊界條件的不準確了解而引起這些不精確。因而，可以在光路的一個或者多個平面中根據(jù)本發(fā)明的方法來執(zhí)行通過如CCD相機的圖像檢測器的相應強度測量。如上文已經(jīng)描述的那樣，在處理單元10中處理測量結(jié)果以便確定在光學元件4和5出現(xiàn) 的變形以及確定折射率變化或者廣而言之確定光學屬性的變化。因此在用于微光刻的投影透鏡陣列中，當沒有出現(xiàn)曝光時，例如 在襯底變化過程中，優(yōu)選地可以不時地執(zhí)行強度測量，其中沒有使用 光學系統(tǒng)。這里為了避免光在測量過程中到達襯底平面，有利的是設 計檢測器6和7從而避免光在測量過程中穿過檢測器。雖然在給定照射時并且利用某個刻線1執(zhí)行僅一次強度測量就足 夠了 ，但是有利的是在各種平面中執(zhí)行多次測量以便由此改進模擬。與圖像檢測器7的情況相同，強度測量的優(yōu)選平面起初是瞳孔平 面或者接近瞳孔的平面。其中如在針對兩個不同刻線結(jié)構的圖2和圖3 中所示，臨界的小照射針孔或者衍射角分布的其它決定誤差的特征作 為位置分布是直接地可見的。然而以 一種補充或者替代方式，也可以通過衍射光柵;險測器單元 11在其它平面中、如例如在圖像檢測器6的平面中或者在圖像平面的 區(qū)域中那樣測量強度，這可以特別是在除了瞳孔平面測量之外的附加 測量情況下對提高和補充模擬起作用。然而總體上而言可以確定根據(jù) 本發(fā)明的方法對于任何平面中的測量都是可能的，雖然優(yōu)選某些平面。 然而具體而言，按照透鏡陣列的設計特征， 一些優(yōu)選平面可能是無法使用的。圖4示出了圖像誤差隨時間的發(fā)展，其中僅規(guī)范化示出圖像誤差 和時間并且該圖僅給出定量信息。然而，該圖表明在各工作循環(huán)，即 相應的加熱過程中，由于輻射和在關閉輻射之后的后續(xù)冷卻，在光學 元件的加熱過程中起初出現(xiàn)圖像誤差的增加，而在冷卻圖像過程中圖 像誤差再次部分地消退。然而， 一些圖像誤差由于光學元件的持久變 更而保留。通過附加循環(huán)，持久圖像誤差緩慢地增加直至飽和值。然 而在每個循環(huán)中再次出現(xiàn)溫度引起的圖像誤差增加。由于本發(fā)明的方 法和相應的設備，有可能準確地檢測由輻射和光學元件的加熱造成的 這些圖像誤差并且起動對應補償方法。圖5在各種圖表中示出了在不同時間點在光學系統(tǒng)的單個透鏡元 件中的溫度分布，針對其選擇了雙極子照射設置。雙極子照射設置只 是出于示例目的，從而所有其它照射設置如四極設置或者類似設置也 是可設想的。
如從圖5中可見，當然最高溫度存在于極的中心，因為多數(shù)輻射
吸收于此。然而，也可見溫度分布隨時間在透鏡元件內(nèi)改變，從而例 如在極之間隨時間而形成高溫負荷的幾乎長圓形區(qū)域，該區(qū)域在輻射 之初是不存在的或者具有腰狀連接區(qū)域的形式。這表明溫度分布根據(jù) 在對應光學元件的位置或者安置并且隨時間而改變，直至圖像條件在 長的工作時段持續(xù)不變而形成穩(wěn)態(tài)條件。
根據(jù)本發(fā)明的光學系統(tǒng)和相應過程可用于多個透鏡陣列，雖然這 里是針對微光刻系統(tǒng)的投影透鏡陣列以示例方式進行描述的。
另外，本發(fā)明一般可以用于來自可見光波長范圍的電磁波、也可 以用于來自不可見光波長范圍的電磁波，雖然這里已經(jīng)以簡化方式使 用術語"光"。
雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，但是對于本領域技術人員 權利要求的范圍內(nèi)是可能的，雖然可能沒有明確地描述這些變化和修 脫離所附權利要求的范圍情況下是可能的。
權利要求
1. 一種用于補償光學系統(tǒng)中、特別是微光刻系統(tǒng)的投影透鏡陣列中輻射強度分布所致的成像誤差的方法，包括下列順序的步驟-確定所述光學系統(tǒng)的至少一個光學元件中與位置和時間有關的強度分布；-確定已經(jīng)為之確定強度分布的至少所述光學元件中與位置和/或時間有關的吸收能量；-確定所述光學元件由所述能量造成的變形和/或光學屬性的變化；以及-根據(jù)先前步驟的結(jié)果來選擇一個或者多個補償措施。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中 針對多個或者所有光學元件執(zhí)行所述步驟。
3. 根據(jù)權利要求1或者2所述的方法，其中 在確定所述吸收能量的步驟與確定由所述能量引起的所述變形和/或光學屬性的變化的步驟之間，通過熱傳遞方程的優(yōu)選近似解計 算與位置和/或時間有關的所述溫度分布。
4. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中 確定強度分布包括計算。
5. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中基于由于所述光學系統(tǒng)中將要成像的物體、由于所述光學系統(tǒng) 的光路和由于所述照射源、特別是由于所述照射源的位置和時間分 解光強度造成的與衍射角和/或位置有關的強度分布，通過計算來確 定所述光學系統(tǒng)的一個或者多個所述光學元件中與位置和/或時間有 關的強度分布。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其中基于沿所述光學系統(tǒng)的光軸的橫向在所述光路的至少一個平面 中的強度測量來確定或者考慮由于所述光學系統(tǒng)中將要成像的物體 和/或所述照射源的光強度造成的與衍射角和/或位置有關的強度分布。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中 在確定與位置和/或時間有關的強度分布之前進行強度測量。
8. 根據(jù)權利要求6或者7所述的方法，其中沿所述光軸的橫向在所述光路的多個優(yōu)選為等間距的平面中執(zhí) 行強度測量。
9. 根據(jù)權利要求6至8之一所述的方法，其中用于強度測量的平面是瞳孔平面、接近瞳孔的平面、場平面、 接近場的平面和/或位于場平面與瞳孔平面之間的平面。
10. 根據(jù)權利要求6至9之一所述的方法，其中用于強度測量的平面具有范圍為-0.25到+0.25、優(yōu)選為-0.1到 +0.1、最優(yōu)選為0或者范圍為-0.75到-1、優(yōu)選為-0.9到-l、最優(yōu)選為 -1或者范圍為0.75到1、優(yōu)選為0.9到1、最優(yōu)選為1的傍軸子孔徑 比和/或使用具有所述傍軸子孔徑比的不同前綴的兩個平面和/或具 有等間距傍軸子孔徑比的多個平面。
11. 根據(jù)權利要求6至IO之一所述的方法，其中在掃描過程中合成、時間分解或者平均執(zhí)行在將要成像的物體 的掃描照射過程中的強度測量。
12. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其中在強度測量過程中與常規(guī)操作相比，在減緩時間模式下執(zhí)行掃 描照射。
13. 根據(jù)權利要求6至12之一所述的方法，其中或瞳孔平面或者近瞳孔平面中的位置分解強度測量。
14. 根據(jù)權利要求6至13之一所述的方法，其中 在所述圖像平面中通過衍射光柵檢測器執(zhí)行強度分布，其中特別地將衍射光柵提供為針孔。
15. 根據(jù)權利要求6至14之一所述的方法，其中 通過圖像檢測器、特別是CCD相機執(zhí)行強度測量。
16. 根據(jù)權利要求6至15之一所述的方法，其中 在更換將要曝光的襯底過程中執(zhí)行強度測量。
17. 根據(jù)權利要求6至16之一所述的方法，其中對于給定的圖像條件，僅 一 次或者按限定的間隔執(zhí)行強度測量。
18. 根據(jù)權利要求6至17之一所述的方法，其中 在圖像條件的每次變化之后執(zhí)行強度測量。
19. 根據(jù)權利要求17或18所述的方法，其中由于照射設置的變化和/或?qū)⒁上竦奈矬w的變化、特別是刻線 的變化和/或特別是通過光學元件的旋轉(zhuǎn)、移位和/或變形對光學元件 的修改而出現(xiàn)圖像條件的變化。
20. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中通過計算來確定與位置和/或時間有關的吸收能量。
21. 根據(jù)權利要求3或20之一所述的方法，其中使用關于一個或者多個所述光學元件的形狀和/或材料、特別是 關于體材料和涂層的吸收屬性以及關于所述光學元件的環(huán)境、特別是關于它們的安裝等的信息以便計算與位置和/或時間有關的吸收能 量或者所述光學元件中的溫度分布。
22. 根據(jù)權利要求22所述的方法，其中 實驗確定所述光學元件的吸收屬性。
23. 根據(jù)權利要求20至22之一所述的方法，其中與位置和/或時間有關的吸收能量和/或溫度分布的計算包括有 限元分析(FE)、有限差分方法(FDTD)、本征模式分析(MoL)、 迭代數(shù)值方法和分析評價這些數(shù)學方法中的至少 一個。
24. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中 通過計算來確定造成的變形。
25. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中使用關于溫度等的材料的熱膨脹系數(shù)和/或折射系數(shù)相關性以便 計算所述光學元件由給予的能量造成的變形和光學屬性變化。
26. 根據(jù)權利要求24或者25之一所述的方法，其中通過有限元分析來計算變形。
27. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中所述補償措施包括-特別地沿著所述光軸或者與所述光軸正交對一個或者多個光 學元件進行移位；或者旋轉(zhuǎn)一個或者多個光學元件； -使一個或者多個光學元件變形； -移動所述刻線和/或^)"底才反； -改變所用光的波長；-冷卻和/或加熱所述光學元件的至少部分。
28. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中 至少部分地、優(yōu)選為完全地自動化所述過程步驟。
29. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中特別是利用所述光路的不同平面中的強度測量按行多次執(zhí)行所 述過程步驟。
30. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中在所述光學系統(tǒng)的使用過程中、特別是在中間測量強度之后在 線執(zhí)行所述過程步驟、特別是執(zhí)行計算。
31. 根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其中在恒定的照射時針對將要成像的物體只需執(zhí)行所述過程一次。
32. —種用于對物體、特別是用于微光刻的投影透鏡(3)進行 成像的光學系統(tǒng)，優(yōu)選地用于將根據(jù)前述權利要求之一所述的方法 與至少一個、優(yōu)選為多個光學元件(4, 5) —起應用，其中為強度測量提供可以位于所述光路中的至少 一個圖像檢測器 (6, 7),其中所述檢測器直接地測量所述光學系統(tǒng)的所述光路中 的位置和/或時間分解強度分布。
33. 根據(jù)權利要求32所述的光學系統(tǒng)，其中 在所述圖像平面以外提供所述一個或者多個檢測器(6, 7)。
34. 根據(jù)權利要求32或者33所述的光學系統(tǒng)，其中 所述一個或者多個檢測器所在的平面是瞳孔平面、接近瞳孔的平面、場平面、接近場的平面和/或位于場平面與瞳孔平面之間的平面。
35. 根據(jù)權利要求32至34之一所述的光學系統(tǒng)，其中 所述一個或者多個檢測器所在的平面是具有范圍為-0.25到+0.25、優(yōu)選為-0.1到+0.1、最優(yōu)選為0或者范圍為-0.75到-1、優(yōu)選 為-0.9到-l、最優(yōu)選為-1或者范圍為0.75到1、優(yōu)選為0.9到1、最優(yōu)選為1的傍軸子孔徑比和/或提供具有所述傍軸子孔徑比的不同前 綴的兩個平面和/或具有等間距傍軸子孔徑比的多個平面。
36. 根據(jù)權利要求32至35之一所述的光學系統(tǒng)，其中 提供所述一個或者多個檢測器(6， 7)，從而特別是通過線性運動或者轉(zhuǎn)動可以將檢測器移動到所述光路中并且可以再次從所述 光路移開檢測器。
37. 根據(jù)權利要求32至36之一所述的光學系統(tǒng)，其中所述檢測器具有在強度測量過程中防止光穿過所述檢測器平面 的屏蔽物。
38. 根據(jù)權利要求32至37之一所述的光學系統(tǒng)，其中 提供寄存確定的強度值并且特別是基于其它存放或者輸入的信息來處理強度值的至少一個處理單元(10)。
39. 根據(jù)權利要求32至38之一所述的光學系統(tǒng)，其中提供至少 一 個致動器，可以通過所述至少 一 個致動器來執(zhí)行特 別是基于所述處理單元的命令的補償測量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于補償光學系統(tǒng)中、特別是微光刻系統(tǒng)的投影透鏡陣列(3)中強度分布所致成像誤差的方法，該方法包括以下步驟確定光學系統(tǒng)的至少一個光學元件中與位置和時間有關的強度分布；確定已經(jīng)為之確定強度分布的至少光學元件中與位置和/或時間有關的吸收能量；確定光學元件由所述能量造成的變形和/或光學屬性變化；以及根據(jù)先前步驟的結(jié)果來選擇一個或者多個補償措施。并且本發(fā)明涉及一種用于對物體、特別是用于微光刻的投影透鏡進行成像的光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)優(yōu)選地用于將所述的方法與至少一個、優(yōu)選為多個光學元件(4，5)一起應用，其中為強度測量提供可以位于光路中的至少一個圖像檢測器(6，7)，該檢測器直接地測量光學系統(tǒng)的光路中的位置和/或時間分解強度分布。
文檔編號G03F7/20GK101506739SQ200780031539
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月25日 優(yōu)先權日2006年8月25日
發(fā)明者O·康拉迪, T·格魯納 申請人:卡爾蔡司Smt股份公司