專利名稱：投射曝光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體光刻的投射曝光裝置，尤其涉及一種包含可加熱光學(xué)元件的EUV投射曝光裝置。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)中組件持續(xù)進(jìn)一步微型化的趨勢，投射曝光裝置中使用的光波長也必須變得越來越短，以便能夠?qū)?yīng)地增加所使用的投射物鏡(projection objective)的分辨性能(resolution capability)。所使用的光學(xué)福射的波長近來已縮短到EUV (=Extreme UltraViolet，極紫外光)范圍。在這樣的波長范圍中，實際上已沒有任何可用的光學(xué)組件可利用衍射(即光折射)產(chǎn)生成像。替代地，在所述波長范圍中，必須利用反射或利用反射元件實現(xiàn)成像。為此目的，先前技術(shù)使用反射鏡(miiTor)，其表面性質(zhì)針對在投射曝光裝置的投射物鏡(即，例如掠入射反射鏡(grazing incidence mirror)或多層反射鏡(multilayer mirror))使用所要的光學(xué)效應(yīng)(optical effect)而被優(yōu)化。然而,必須將相當(dāng)大功率密度(power density)的光學(xué)福射施加至所述反射鏡以實現(xiàn)滿意的成像。在此情況中，有相當(dāng)大比例的光學(xué)輻射在反射鏡材料中被吸收，因而導(dǎo)致反射鏡的發(fā)熱。另一個因素是，反射鏡的照明根據(jù)要成像的結(jié)構(gòu)不是均勻的，而是根據(jù)應(yīng)用在反射鏡區(qū)域上具有相當(dāng)大的強度梯度。這些強度梯度來自于以下事實對于要在要曝光的晶片上產(chǎn)生的不同結(jié)構(gòu)，在要成像的掩模(mask)上也需要不同的照明分布。在此情況中，還要參考不同的照明設(shè)定(illumination setting)。一個典型的照明設(shè)定在于例如以下事實在掩模上出現(xiàn)照明輻射的兩個強度最大值；在此語境中也稱為雙極設(shè)定(dipolesetting)。也可以設(shè)想其他設(shè)定。所以，投射物鏡中使用的反射鏡的不均勻照明由于分別選擇的照明設(shè)定，而具有反射鏡被局部加熱至不同程度的效應(yīng)。由于反射鏡材料的熱膨脹，所得的溫度梯度使得反射鏡產(chǎn)生變形，因而最終破壞成像質(zhì)量(imaging quality)。為了對抗此效應(yīng)，過去已提出各種解決方案，以用于在反射鏡材料上實現(xiàn)均勻的溫度分布?！獋€可能性在于例如利用以目標(biāo)方式(targeted manner)引入的光學(xué)福射,其波長與用于成像的光學(xué)輻射顯著不同，以便以目標(biāo)方式在多個區(qū)域中加熱相應(yīng)光學(xué)元件。但這需要精確將輻射對準(zhǔn)于所要的區(qū)域，且要使輻射源與要加熱的區(qū)域之間的區(qū)域沒有任何可能破壞光學(xué)元件上的入射的干擾元件。此外，在此情況中，還有一個問題是，如果適當(dāng)，則不打算要加熱的區(qū)域由于雜散光(stray light)(其例如構(gòu)成另一源誤差)而被意外加熱。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的是規(guī)定一種投射曝光裝置，通過其可以獲得多個區(qū)域中的目標(biāo)加熱。此目的利用如權(quán)利要求1所述的投射曝光裝置來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求有關(guān)本發(fā)明的有利實施例和變型。根據(jù)本發(fā)明的用于半導(dǎo)體光刻的投射曝光裝置展現(xiàn)光學(xué)元件，其中所述光學(xué)元件中的至少一個具有在該光學(xué)元件中以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件(means);在此情況中，該電流適于至少在多個區(qū)域中加熱該至少一個光學(xué)元件。換言之，在意圖成為溫度調(diào)節(jié)的光學(xué)元件中，例如以目標(biāo)方式產(chǎn)生諸如潤流(eddy current)的局部電流,所述電流由于光學(xué)元件的材料的歐姆電阻而導(dǎo)致局部加熱且因此最終導(dǎo)致光學(xué)元件上的溫度分布的均勻化。結(jié)果，有效避免了如引言中論述的光學(xué)元件的不期望變形及與其相關(guān)聯(lián)的成像誤差。憑借加熱不是因為外部的輻射入射所引起，而是在光學(xué)元件本身的材料中直接引起的事實(不像先前技術(shù)的傳統(tǒng)做法)，有效地避免了上述有關(guān)其他元件的不期望加熱或遮蔽(shading)的問題。憑借在光學(xué)元件中以非接觸方式(即沒有機械接觸)產(chǎn)生電流的事實，實現(xiàn)光學(xué)元件中由于引入電流所造成的最小機械應(yīng)力。以非接觸方式產(chǎn)生所述電流的一個有利可能性在于以下事實以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件是感應(yīng)線圈(induction coil)?？梢栽诠鈱W(xué)元件的區(qū)域中以空間分布的方式布置所述感應(yīng)線圈的多個樣本(specimen),從而由感應(yīng)線圈產(chǎn)生的交變磁場可對光學(xué)元件的特定區(qū)域起作用；以頻率在25至50Hz的范圍中的AC電流操作感應(yīng)線圈構(gòu)成線圈的操作參數(shù)的有利選擇。特別地，選擇低頻率是有利的，因為其與投射曝光裝置中的光學(xué)元件通常擁有的機械固有頻率(mechanical natural frequency)相距足夠遠(yuǎn)。替代地，感應(yīng)線圈亦可在幾kHz的頻率范圍中操作；當(dāng)然，在此情況中，選擇與所用的光學(xué)元件的機械固有頻率相距足夠遠(yuǎn)的頻率范圍也是有利的。特別地，在EUV半導(dǎo)體光刻的投射曝光裝置中應(yīng)用本發(fā)明的情況中，光學(xué)元件可以是反射光學(xué)元件，尤其是掠入射反射鏡或多層反射鏡。應(yīng)明白，在下文中，掠入射反射鏡是指具有金屬反射表面的反射鏡。在此種反射鏡在短波頻譜范圍中操作期間，反射鏡的反射率朝著淺(shallow)入射角變得更高(掠入射)。與此相反的是，多層反射鏡并非基于鏡面金屬層(mirroring metallic layer)的反射,而是基于以下事實入射電磁福射從具有在一個方向上周期性變化的折射率的空間延伸結(jié)構(gòu)(spatially extended structure)反射。特別地，由施加于基板的多層區(qū)域產(chǎn)生所提的周期性結(jié)構(gòu)。特別地，多層區(qū)域可以是硅和鑰層的交替連續(xù)。反射光學(xué)元件可具有基板及布置在基板上的反射區(qū)域。接著，可以將用于以非接觸方式產(chǎn)生時變電流的構(gòu)件可布置在例如反射光學(xué)元件的基板一側(cè)上。由于通常從設(shè)置有反射區(qū)域的一側(cè)將用于曝光的光學(xué)輻射施加到反射光學(xué)元件，所以在基板側(cè)上布置用于以非接觸方式產(chǎn)生時變電流的構(gòu)件構(gòu)成一變型例，其中該構(gòu)件的存在對光學(xué)元件(即，在本例中為反射鏡)的光學(xué)功能性(optical functionality)的破壞最少。在本發(fā)明的一個簡單實施例中，將一個或多個感應(yīng)線圈布置在多層反射鏡的基板側(cè)上。交變磁場在反射鏡的多層區(qū)域中(尤其是在鑰層中)產(chǎn)生渦電流，其由于所提到的層的歐姆電阻而已經(jīng)使反射鏡受到一定的加熱。在此情況中，可在多層區(qū)域中采用l(T6ohm*cm至l(T5ohm*cm范圍的電阻率。因此亦可為了加熱的目的，向未更改的多層反射鏡提供所述用于以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件，即，例如感應(yīng)線圈。此變型允許例如改進(jìn)已在現(xiàn)場中(即在工業(yè)使用中)的投射曝光裝置。特別地，憑借鐵磁材料(ferromagnetic material)位于多層反射鏡的多層區(qū)域與基板之間的事實，可提聞加熱的效率。在此情況中，可將鐵磁材料實施為厚度小于IOOnm(優(yōu)選小于50nm,尤其優(yōu)選小于5nm)的層。鐵磁材料可布置為在多層區(qū)域與基板之間的整個區(qū)域中具有均勻厚度的層?；蛘?，亦可不將鐵磁材料布置在多層區(qū)域與基板之間的整個區(qū)域上；換言之，在多層區(qū)域與基板之間也可以存在鐵磁材料的島狀區(qū)域，且在其他區(qū)域中，基板與多層區(qū)域直接接觸，如果合適，以金屬附著力促進(jìn)劑層(metallicadhesion promoter layer)居中接觸。在此情況中，基板與多層區(qū)域之間的鐵磁材料的單獨(individual)區(qū)域的實施例具有以目標(biāo)方式在特定區(qū)域中加熱光學(xué)元件的效果。光學(xué)元件的加熱由多層區(qū)域的良好傳熱性支持。在本發(fā)明的一個變型中，以在一至多個μ m的范圍中的厚度形成鐵磁材料層；在此情況中，僅期望的熱產(chǎn)生的所述層厚度的改變可以也對多層反射鏡的表面幾何的校正有顯著貢獻(xiàn)。如果合適，鐵磁材料層可設(shè)置有平滑或拋光層，以使粗糙度適合多層反射鏡的需求。此處的平滑層可為幾nm厚，拋光層可為幾μπι厚。鐵磁層本身亦可被實施成其可被拋光。為了提高鐵磁層對相鄰層的附著力，還可以采用附著力促進(jìn)層(adhesionpromotion layer),例如使用金屬氧化物(尤其是氧化招(aluminium oxide)或氧化錯(zirconium oxide))、或諸如Cr或Ti的金屬；此層亦可被實現(xiàn)為層系統(tǒng),其可具有例如20nm至200nm之間的厚度。舉例來說，拋光層可由非晶硅、微晶硅、碳化硅、氮化硅、氮化鈦、氧化鋁、二氧化鋯、鉻和/或其混合物構(gòu)成，或包含上述材料中的一個或多個。拋光層可具有I μ m至10 μ m、優(yōu)選3 μ m至6 μ m的厚度。利用例如關(guān)于鐵磁層的厚度、磁性質(zhì)或組成的局部變化，可以在多層反射鏡中設(shè)定期望的溫度分布。作為替代或補充，亦可利用用于以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件的空間布置來設(shè)定特定溫度分布。此外，鐵磁材料亦可布置在掠入射反射鏡的反射區(qū)域及其基板之間。再者，鐵磁材料不一定只布置在多層反射鏡的多層區(qū)域與基板之間。作為布置在多層區(qū)域與反射鏡基板之間的替代或補充，同樣可設(shè)想對在多層反射鏡上的基板與多層層之間的中間區(qū)域之外的區(qū)域提供鐵磁材料；尤其，在此考慮光學(xué)元件的邊緣區(qū)域。相同的做法相應(yīng)地適用于掠入射反射鏡。鐵磁材料尤其可包含來自組Co、Fe、N1、Cr02、Gd、Dy、EuO或Ho的物質(zhì)。本發(fā)明的另一有利變型在于多層反射鏡的多層區(qū)域的至少一個層含有鐵磁材料的事實。可因此實現(xiàn)有利的雙重效應(yīng):首先，多層區(qū)域的所述層首先貢獻(xiàn)光學(xué)效應(yīng)，即多層反射鏡的反射率，其次，通過例如從反射鏡的后側(cè)入射的交變磁場支持反射鏡的加熱。尤其，在由兩種類型的層構(gòu)成的多層區(qū)域的構(gòu)造的例子中，一種類型的層可完全包含鐵磁材料。為了避免惱人的磁致伸縮效應(yīng)(magnetostrictive effect),例如,可將用于以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件的操作限制到不進(jìn)行曝光的時間。同樣地，憑借所用交變磁場的頻率顯著高于投射所使用的光源的操作頻率，可以實現(xiàn)使用平均效應(yīng)(averaging effect)維持滿意的成像性質(zhì)的效果。


下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1顯示一種EUV投射曝光裝置，其中在多個反射鏡之一中實現(xiàn)本發(fā)明。圖2顯示本發(fā)明的變型，其中均勻鐵磁材料層位于多層反射鏡的多層區(qū)域與基板之間；圖3顯示本發(fā)明的一實施例，其中在多層區(qū)域與基板之間不均勻地形成鐵磁材料層；圖4顯示另一變型，其中多層區(qū)域的多層的一個類型包含鐵磁材料；以及圖5顯示本發(fā)明的另一實施例，其中鐵磁材料位于多層反射鏡的基板與多層區(qū)域之間的區(qū)域之外。
具體實施例方式圖1純粹示意性地示出EUV投射曝光裝置11，其中實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思。投射曝光裝置11展現(xiàn)光源12 ;EUV照明系統(tǒng)13，用于照明物平面(object plane) 14(其中布置了承載結(jié)構(gòu)的掩模)中的場(field);以及投射物鏡15，其具有殼體16和輻射束20，輻射束20用于將物平面14中承載結(jié)構(gòu)的掩模成像到光敏基板(light-sensitive substrate) 17上以生產(chǎn)半導(dǎo)體組件。投射物鏡15具有用于光束整形(beam shaping)的光學(xué)元件，其實施為反射鏡18。照明系統(tǒng)13亦具有這種用于光束整形或光束引導(dǎo)的光學(xué)元件。然而，在圖1中未更詳細(xì)顯示照明系統(tǒng)13。從圖1清楚可見，根據(jù)本發(fā)明，反射鏡I配備有用于以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件2，在本例中為感應(yīng)線圈。亦可設(shè)想向其他反射鏡18提供用于以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件。圖2顯不本發(fā)明的第一實施例,其中將光學(xué)兀件實施為多層反射鏡I。在此例中，多層反射鏡I展現(xiàn)基板102及布置在基板102上的多層區(qū)域101?；?02尤其可以是具有低熱膨脹系數(shù)的材料，諸如零膨脹微晶玻璃(Zerodur)或超低膨脹玻璃(ULE)。其用以在機械上穩(wěn)定多層反射鏡I。多層區(qū)域101布置在基板102上，該多層區(qū)域具有交替變化的材料層，例如，分別為硅和鑰交替。在本示例中，僅顯示上述層中的各三層；在現(xiàn)實中，多層反射鏡I上布置大約30至100個所述層。鐵磁材料21的層布置在多層區(qū)域101與基板102之間。在該鐵磁材料中，利用時變磁場特別有效地產(chǎn)生電流，尤其是渦電流。材料Co、Fe、N1、CrO2, Gd、Dy、EuO或Ho中的一個或多個適于用作鐵磁材料。在多層反射鏡I的基板側(cè)上，兩個線圈2被布置為用于以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件(尤其在鐵磁材料21中)。在操作期間，將大約25至50Hz的范圍中的AC電壓施加至線圈2，因而引起時變磁場，其直接延伸至鐵磁材料21的區(qū)域中。由于交變磁場，在鐵磁材料21中感生電流，該電流由于鐵磁材料21的歐姆電阻而導(dǎo)致鐵磁材料21的加熱以及多層反射鏡I中的周圍區(qū)域的加熱。選擇AC電壓的上述頻率具有如下優(yōu)點由此確保與周圍組件(尤其是反射鏡I)的機械固有頻率具有充分大的差距，從而有效避免由于時變場而激發(fā)機械振蕩。如所提到的，只要確保與所用組件的機械固有頻率有充分的差距，亦可使用高頻率AC電壓。
由于熱膨脹，在多層反射鏡I的材料21以及同樣也被加熱的鄰接區(qū)域內(nèi)，進(jìn)一步引起局部密度變化，并因而引起厚度變化，因此可以實現(xiàn)多層反射鏡I的表面形狀的校正。因而可主動驅(qū)動反射鏡I的表面形狀。然而，當(dāng)驅(qū)動線圈2以設(shè)定所要的局部溫度變化時，應(yīng)考慮到反射鏡I亦被照射的成像光加熱。這可通過以下方式來補償:例如在投射曝光裝置的操作期間測量成像像差(imaging aberration)(即波前像差(wavefrontaberration))，并從中產(chǎn)生用于驅(qū)動線圈2的控制信號。這具有附加優(yōu)點:可校正僅在投射物鏡操作期間發(fā)生的成像像差。例如，在折反射投射物鏡的例子中，由于透鏡元件的加熱而引起波前像差。當(dāng)成像光通過折射元件時，也總有一部分輻射被吸收并導(dǎo)致元件的局部發(fā)熱，進(jìn)而導(dǎo)致表面的某種程度的變形。此類在操作期間引起的成像像差亦可由根據(jù)本發(fā)明的反射鏡I通過表面形狀的主動驅(qū)動來補償。在此例中，例如為了穩(wěn)定和附著力促進(jìn)，提供其它中間層可以是有利的。再者，舉例來說，在所有實施例中，為了實現(xiàn)必要的平滑度，亦可在材料21與多層區(qū)域101之間布置附加中間層。舉例來說，為此目的，可使用聚酰亞胺層(polyimide layer)。作為替代或補充，亦可在多層區(qū)域101下方提供附加中間層，此層可被拋光得特別好。因此，舉例來說，實際的表面形狀也可被設(shè)定得特別好。在此例中，多層反射鏡I的幾何的變化不一定是可逆的。在適當(dāng)選擇材料的情況下，同樣可設(shè)想，例如為了校正制造 錯誤或在操作期間產(chǎn)生的變形，通過適當(dāng)材料層的感應(yīng)加熱而執(zhí)行不可逆的密度和因此的厚度改變，作為直接在生產(chǎn)多層反射鏡I后或在一定操作期間后的校正措施。圖3顯示本發(fā)明的變型，其中在與圖2的其它方面實際上構(gòu)造相同的情況下，不以連續(xù)方式實施具有鐵磁材料21的區(qū)域。鐵磁材料21以島狀分布的方式布置在多層區(qū)域101與基板102之間的區(qū)域中。此布置具有如下效果:光學(xué)元件I由于對其作用的交變磁場所造成的加熱主要發(fā)生在光學(xué)元件I中與鐵磁材料21相鄰的那些區(qū)域中。在圖3所示的示例中，因此尤其可以補償多層區(qū)域101中極大的位置相依(location-dependent)的溫度分布。圖4顯示本發(fā)明的實施例，其中將多層區(qū)域101'實施為使得所述層的一個類型由鐵磁材料21構(gòu)成或設(shè)置有鐵磁材料21。因此，可去除如圖2和3所示的鐵磁材料21的附加層；線圈2的交變磁場的作用直接在多層反射鏡I的多層區(qū)域10Γ中產(chǎn)生所要的加熱。尤其，已提過的來自組Co、Fe、N1、CrO2> Gd、Dy、EuO或Ho的物質(zhì)已被證明是用于設(shè)置有鐵磁材料的這些層的有利材料。圖5顯示本發(fā)明的變型，其中鐵磁材料21也位于多層層101與基板102之間的區(qū)域之外。如圖5所示，將鐵磁材料21的附加區(qū)域布置在基板102的側(cè)面區(qū)域；與該側(cè)面區(qū)域相鄰，安裝附加感應(yīng)線圈2，因此可對反射鏡基板并因此對多層反射鏡I實現(xiàn)特別快速和大面積的加熱。亦可設(shè)想多種變型，其中鐵磁材料21只位于多層反射鏡I的側(cè)面區(qū)域，使得可去除在基板102與多層區(qū)域101之間的鐵磁材料21的層；然而，在此情況中，優(yōu)選加熱多層反射鏡I的邊緣區(qū)域，這對于特定應(yīng)用及特定照明設(shè)定可以同樣有利。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體光刻的投射曝光裝置(11)，包含光學(xué)元件(1、18)，其特征在于所述光學(xué)元件(I)中的至少一個具有用于在所述光學(xué)元件(I)中以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件(2)，所述電流適合于至少在多個區(qū)域中加熱所述至少一個光學(xué)元件(I)。
2.如權(quán)利要求1所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述用于以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件(2)是感應(yīng)線圈。
3.如權(quán)利要求1或2所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述至少一個光學(xué)元件(O是反射光學(xué)元件，尤其是掠入射反射鏡或多層反射鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述反射元件(I)具有基板(102)以及布置在所述基板上的反射區(qū)域(101 )，并且在所述基板的側(cè)面布置用于以非接觸方式產(chǎn)生時變電流的構(gòu)件(2)。
5.如權(quán)利要求4所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述反射元件(I)是具有布置在所述基板上的反射區(qū)域的掠入射反射鏡，并且鐵磁材料位于所述反射區(qū)域與所述基板之間。
6.如權(quán)利要求4所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述反射元件(I)是具有布置在所述基板(102)上的多層區(qū)域(101)的多層反射鏡，并且鐵磁材料位于所述多層區(qū)域(101)與所述基板(102)之間。
7.如權(quán)利要求5或6所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述鐵磁材料被實施為厚度小于lOOnm、優(yōu)選小于50nm、尤其優(yōu)選小于5nm的層。
8.如權(quán)利要求5或6所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述鐵磁材料(21)不布置在所述反射區(qū)域或 所述多層區(qū)域(101)與所述基板(102)之間的整個區(qū)域上。
9.如前述權(quán)利要求4至8中的任一項所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述鐵磁材料(21)布置在所述反射光學(xué)元件(I)上的所述基板(102)與所述反射區(qū)域(101)之間的中間區(qū)域之外。
10.如前述權(quán)利要求5至9中的任一項所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述鐵磁材料(21)包含來自以下組Co、Fe、N1、CrO2、Gd、Dy、EuO或Ho的物質(zhì)。
11.如前述權(quán)利要求4至10中的任一項所述的投射曝光裝置(11)，其特征在于所述反射元件(I)是具有布置在所述基板(102)上的多層區(qū)域(101)的多層反射鏡(1)，并且所述多層反射鏡(I)的所述多層區(qū)域(101)的至少一個層包含鐵磁材料(21)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體光刻的投射曝光裝置(11)，其包含光學(xué)元件(1、18)，其中所述光學(xué)元件(1)中的至少一個具有用于在該光學(xué)元件(1)中以非接觸方式產(chǎn)生電流的構(gòu)件(2)，所述電流適合于至少在多個區(qū)域中加熱該至少一個光學(xué)元件(1)。
文檔編號G03F7/20GK103080842SQ201180042049
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者D.H.埃姆, S-W.施米特, O.蒂爾 申請人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司