專利名稱：光刻裝置和一種補償光刻裝置中熱變形的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光刻裝置和一種補償光刻裝置中熱變形的方法。
背景技術：
光刻裝置是一種將所需圖案應用于基底的目標部分上的機器。光刻裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在該種情況下，構圖裝置，例如掩模，可用于產(chǎn)生對應于集成電路的一個單獨層的電路圖案，并且該圖案可被成像到基底(例如硅晶片)的目標部分上(例如包括部分，一個或者多個管芯)，所述基底上具有一層輻射敏感材料(抗蝕劑)。一般地，單一的基底將包含依次曝光的相鄰目標部分網(wǎng)絡。已知的光刻裝置包括所謂的步進器，其中通過將整個圖案一次曝光在目標部分上而輻射每一目標部分，還包括所謂的掃描器，其中通過光束沿給定方向(“掃描”方向)掃描圖案、并同時沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底來輻射每一目標部分。
光刻裝置包括發(fā)熱部件，例如輻射源。在光刻裝置中的其他元件，例如支承框架和光學及其他元件，受到發(fā)熱部件的熱載荷。已發(fā)現(xiàn)光刻裝置中一些元件所受到的熱載荷損害了該裝置的成像質量。本發(fā)明的一個目的就是要解決這一問題。
此外，為減小使用光刻裝置可成像特征的尺寸，所希望的是減小照射輻射束的波長。因此目前可使用小于180nm，例如157nm或126nm的紫外線波長。還可以使用小于50nm，例如13.5nm的遠紫外線(EUV)波長，也被稱作軟性X射線。
使用較短波長的結果是，雖然該投影系統(tǒng)內(nèi)的熱穩(wěn)定性仍舊是一個問題，但是已發(fā)現(xiàn)與那些在較長波長條件下操作的裝置相比，在較短波長，例如小于180nm條件下操作的裝置更易于發(fā)生熱穩(wěn)定性問題。
例如在我們的待決歐洲專利申請No.1178357描述了一種在較短波長條件下操作的裝置。在歐洲專利申請No.1178357中，已知光刻裝置的一些部件被置于真空室中。投影光束通過許多反射鏡將掩模成像在基底上。由于EUV投影光束在大氣壓下的氣體條件下不適于投影目的且由于目前沒有用于EUV輻射的折射光學元件，因此這種布置在使用EUV光束時是必要的。相同布置為其它類型的光束所需。
歐洲專利申請No.1178357記錄了由于來自真空室或真空泵的壁部的熱輻射造成熱膨脹或熱收縮，因此在真空條件下操作可產(chǎn)生溫度穩(wěn)定性問題。這樣當與基準框架類似的溫度鄰接部件包括支架、基底臺或投影系統(tǒng)時，會造成成像誤差。
特別是，由于在曝光過程中光學元件，特別是光刻投影裝置中反射鏡的位置需要達到并保持非常準確，因此熱穩(wěn)定性影響了成像質量。例如，在EUV裝置中，反射鏡需要進行定位，準確度為±0.1nm或更小。由于光學元件，例如反射鏡支承在支架上，應該理解造成該支架變形的溫度變化還可造成反射鏡位置的改變。
按照慣例，通過對裝置進行設計已解決了這一問題，使得所述裝置對熱量變化的反應盡可能小。例如，通過構造由例如Zerodur(商標名，是一種微晶玻璃)或因瓦合金等材料制成的支架和其它要求高的結構，上述材料是在本領域中被稱作NTZE(近乎為零的熱膨脹)材料等的專用材料。這種材料設計具有非常低的熱膨脹系數(shù)。雖然這些材料的使用提高了該裝置的熱機械穩(wěn)定性，但是還是具有多種缺點，包括所用材料例如Zerodur的成本、工藝性和易碎性，這增大了制造的復雜性。將玻璃材料連接在一起同樣是有問題的，這是造成NTZE材料例如Zerodur的工藝性產(chǎn)生更一般性問題的多個因素之一。
歐洲專利申請No.1178357描述了另一種解決熱穩(wěn)定性問題的方法，即提供設置在熱源和溫度要求高的部件之間的熱屏蔽。
已發(fā)現(xiàn)，盡管努力將溫度波動對在任意波長條件下操作的光刻裝置的影響減到最小，但是不可能將這一影響作用完全消除。此外如上所述，用于克服熱穩(wěn)定性問題的材料和技術的缺點是它們通常增大了所述裝置的復雜性和制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決在傳統(tǒng)裝置中出現(xiàn)的與熱機械穩(wěn)定性有關的這一問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種裝置，其中投影系統(tǒng)中至少一個可移動的光學元件的位置是熱機械穩(wěn)定的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種光刻裝置，包括受到熱載荷的元件、用于補償光刻裝置中由熱載荷造成的元件變形的熱變形補償裝置，該熱變形補償裝置包括至少一個用于感測元件上至少一個位置處的溫度的溫度傳感器、用于計算元件由熱載荷造成的作為在該位置處所感測到的溫度函數(shù)的形變量的處理裝置，其中使用來自由計算機生成的該元件模型的數(shù)據(jù)計算形變量，使得可進行適當修正或適當修正可考慮到光刻裝置中的變形。
通過在至少一個位置處感測溫度，有可能對元件的形變進行補償。通過提供變形補償裝置以補償，而不是消除由溫度波動造成的元件變形，使用NTZE材料，例如Zerodur制造光刻裝置中經(jīng)受熱載荷的元件不再是必要的。代替的是，也可以使用廉價的、不易碎的和更易于制造的材料。這樣具有優(yōu)勢即降低了材料和制造成本，且增大了光刻裝置中經(jīng)受熱載荷的一些元件的工藝性。結果是，在補償投影系統(tǒng)支架上的熱載荷的一特定實施方式中，熱穩(wěn)定性得到改善，使得在曝光期間例如超過幾分鐘的時間內(nèi)實現(xiàn)受到投影系統(tǒng)支架支承的可移動光學元件的定位準確度為一納米的幾分之一。
在優(yōu)選實施方式中，設置使用有限元模擬法能產(chǎn)生模型的模擬裝置。已發(fā)現(xiàn)，有限元模擬法可被用于有效且準確地模擬由均質材料例如Zerodur，或金屬例如因瓦合金或鋁制成的元件。在另一種可選的實施方式中，對多個溫度分布條件下的該結構的變形進行測量并通過實驗擬合以生成該熱變形補償裝置的模型。
在優(yōu)選實施方式中，該熱變形補償裝置還包括設置成響應計算得到的形變量而輸出控制信號的控制裝置，其中所述控制信號修正或考慮到所述變形。通過提供控制裝置，在經(jīng)受熱載荷的元件和在元件處感測到的溫度之間建立起一條直接控制回路。
在優(yōu)選實施方式中，所述至少一個溫度傳感器被直接設置在該元件上。通過在該元件上直接設置至少一個溫度傳感器，所感測到的溫度的準確度和由此的任何熱載荷的補償分別更加準確。
在優(yōu)選實施方式中，所述至少一個溫度傳感器被設置在該元件的內(nèi)側和外側中的至少一側上。通過在該元件的內(nèi)側和外側中的至少一側上設置至少一個溫度傳感器，所感測到的溫度的準確度和由此的任何熱載荷的補償分別更加準確。
在優(yōu)選實施方式中，該元件為支架。通過補償支架中的熱變形，盡管以前這些支架是由昂貴的專用材料制成的，根據(jù)本發(fā)明，其它廉價材料，例如金屬如因瓦合金和鋁也可被用作支架材料。通過提供由金屬例如因瓦合金或鋁制成的支架而在動力學方面受益，該支架變得不易碎，且其工藝性得到改進，能夠將不同部件相互間連接在一起的連接技術得到簡化，并且增加了設計該支架的自由。此外，減少了該支架的成本和加工準備時間。此外根據(jù)本發(fā)明另一實施方式所述，已發(fā)現(xiàn)均質材料，例如金屬可準確且有效地使用有限元模擬法進行擬合。
在優(yōu)選實施方式中，該支架是用于支承輻射源的輻射源支架、用于支承照射系統(tǒng)的照射器支架、用于支承構圖裝置的構圖裝置支架、用于支承投影系統(tǒng)的投影系統(tǒng)支架、用于支承投影系統(tǒng)支架和測量系統(tǒng)中的至少一個的第一基準支架、用于支承第一基準支架和用于支承基底的基底支架的第二基準支架中的至少一個。這樣，本發(fā)明適用于光刻裝置中的各種元件。
在優(yōu)選實施方式中，該元件是光學元件和測量系統(tǒng)中所包含的元件中的至少一種。這樣除支架以外，本發(fā)明可適用于光學元件，例如反射鏡和透鏡以及測量系統(tǒng)中所包含的元件，例如反射鏡組。
在優(yōu)選實施方式中，該另一元件是支承在支架上的可移動的光學元件，并且控制信號造成該另一可移動的光學元件的位置的調(diào)整，以便響應由所述至少一個傳感器感測到的至少一個溫度，補償該元件的變形。以這種方式，光學元件可進行任意變形，而不是必須確保支架產(chǎn)生最小量的變形。由此制造公差減小。同時，其中設有可移動的光學元件的系統(tǒng)例如照射系統(tǒng)或投影系統(tǒng)的準確度得到改進。
在優(yōu)選實施方式中，所述至少一個溫度傳感器被直接設置在該支架和該光學元件上，其中通過由設置在該支架和該光學元件上的溫度傳感器所感測到的溫度確定該光學元件的位置。通過直接在該支架和該光學元件上測量溫度，該結構的熱變形補償準確度進一步得到提高。
在優(yōu)選實施方式中，對傳感器作出響應的處理裝置提供表示該形變的形變信號，其中該處理裝置基于形變數(shù)據(jù)和所感測到的溫度取得形變信號，其中該形變數(shù)據(jù)由模型中得出并表示在至少一個位置處作為溫度函數(shù)的支架的形變量。通過提供來源于所感測到的溫度和形變數(shù)據(jù)的形變信號，可對形變進行更準確的評估，所述評估相調(diào)節(jié)裝置提供經(jīng)確定準確的形變信號。
在優(yōu)選實施方式中，該裝置包括以下各項中的至少一個用于提供輻射投影光束的照射系統(tǒng)、用于支承構圖裝置的支架、用于賦予投影光束的橫截面圖案的構圖裝置、用于保持基底的基底臺和用于將帶有圖案的光束的圖案投影到基底的目標部分上的投影系統(tǒng)。
在優(yōu)選實施方式中，所述形變數(shù)據(jù)以熱變形模型的形式表示。通過提供以熱變形模型的形式表示的形變數(shù)據(jù)，可提供涉及多個裝置參數(shù)和操作條件的形變數(shù)據(jù)。由此，進一步增加了可對支架變形進行補償?shù)臏蚀_度。
在優(yōu)選實施方式中，該熱變形補償裝置對該元件結構的熱影響進行補償。以這種方式，該結構自身的熱影響得到補償。
在優(yōu)選實施方式中，所述至少一個溫度傳感器位于該元件的結構具有較高剛硬性的一個或多個位置處。已發(fā)現(xiàn)，位于該元件的結構具有較高剛硬性的位置處的溫度傳感器產(chǎn)生特別好的效果，這是由于在這些位置處的溫度控制了所述整個結構的熱機械行為。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種補償光刻裝置中熱變形的方法，所述光刻裝置包括經(jīng)受熱載荷的元件，該方法包括-在該元件上至少一個位置處感測溫度，-計算由熱載荷產(chǎn)生的作為在該位置處感測到的溫度的函數(shù)的該元件的形變量，其中使用來自計算機生成的該元件模型的數(shù)據(jù)計算形變量，和-補償該元件的變形。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種包括可操作以執(zhí)行如權利要求22-28中任一項所述的方法的裝置的用戶終端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質儲存當運行計算機時控制計算機執(zhí)行如權利要求22-28中任一項所述的方法的程序。
盡管在本文中具體參考集成電路制造來說明光刻裝置的用途，應該理解的是在此所述的光刻裝置還可具有許多其它應用。例如，可用于集成光學系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導和探測結構、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁頭等等的制造。熟悉本工藝的人了解的是在這些可選擇的應用中，“晶片”、“管芯”這些術語中的任何一個在本文中都應被認為分別可被更通俗的術語“基底”和“目標部分”代替。在此所述的基底可在曝光之前或之后在例如軌道槽(一種通常向基底施加抗蝕劑層并且使經(jīng)曝光的抗蝕劑顯影的工具)、計量工具和/或檢查工具內(nèi)進行加工。在適當時，在此所述的本公開可適用于這些以及其它基底加工工具。此外，可對基底進行多于一次加工，例如為了制造多層集成電路，以致在此所用術語基底還可以指已含有多個加工層的基底。
在本文中，術語“輻射”和“光束”被用于包括所有類型的電磁輻射，包括包括紫外輻射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波長)和遠紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm的波長)和粒子束，如離子束或者電子束。
在此所使用的術語“構圖裝置”應被廣義理解為指的是任何能夠被用于賦予投影光束的截面圖案，以使該基底的目標部分形成圖案的裝置。應該注意的是，賦予投影光束的該圖案有可能不與該基底的目標部分上的所需圖案精確對應。通常，賦予投影光束的該圖案將與在目標部分中形成的器件，例如集成電路，中的特定功能層相對應。
該構圖裝置可以是透射型或反射型的。構圖裝置的實例包括掩模、可編程反射鏡陣列和可編程LCD面板。掩模的概念在光刻中是公知的。它包括如二進制型、交替相移型、和衰減相移型的掩模類型，以及各種混合掩模類型。可編程反射鏡陣列的一個實施方式利用微小反射鏡的矩陣排列，其中每個反射鏡能夠獨立傾斜以不同的方向反射入射的輻射光束；經(jīng)反射的光束以這種方式形成圖案。在該構圖裝置的每一實例中，該支承結構可以是例如構架或臺，所述構架或臺根據(jù)需要例如可被固定不動或可移動，且該支承結構可確保該構圖裝置例如相對于該投影系統(tǒng)處于所需位置。在此所使用的術語“中間掩模板”或“掩模”可被認為與更通俗的術語“構圖裝置”同義。
在此所使用的術語“投影系統(tǒng)”應被廣義理解為包括例如適于使用曝光輻射，或適于其它因素例如使用浸液或使用真空的任何類型的投影系統(tǒng)，包括折射光學系統(tǒng)、反射光學系統(tǒng)和反折射光學系統(tǒng)。在此所使用的術語“透鏡”可被認為與更通俗的術語“投影系統(tǒng)”同義。
該照射系統(tǒng)可包括各種用于引導、整形或控制輻射投影光束的光學元件，包括折射、反射和反折射類型的光學元件，并且這種元件還可共同或單獨被稱作“透鏡”。
該光刻裝置可具有兩個(兩級)或更多的基底臺(和/或兩個或更多的掩模臺)。在這種“多級”機器中，可以平行的方式使用附加臺，或者當一個或更多的其它臺被用于進行曝光時，在一個或更多的臺上進行準備步驟。
該光刻裝置還可為一種類型，其中將基底浸入具有相對較高折射率的液體例如水中，以充滿在該投影系統(tǒng)的最終元件和該基底之間的空間。浸液還可被施加到該光刻裝置的其他空間中，例如施加到該掩模和該投影系統(tǒng)的最終元件之間。浸泡技術在現(xiàn)有技術中是公知的，用于增大投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。該光刻裝置還可為平板顯示器類型。


現(xiàn)在僅通過舉例的方式，參照所附示意圖描述本發(fā)明的各個實施方式，在圖中相應的參考標記表示相應的部件，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一具體實施方式
的光刻裝置；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一具體實施方式
的包括溫度變形補償電路的光刻裝置的詳圖；和圖3a和3b示出了其上設置有多個傳感器的支承框架。
具體實施例方式
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一具體實施方式
的光刻裝置。該裝置包括-照射系統(tǒng)(照射器)IL，所述照射系統(tǒng)用于提供輻射(例如紫外(UV)輻射或DUV(深紫外)輻射)的投影光束PB；-第一支承結構(例如掩模臺)MT，所述第一支承結構用于支承構圖裝置(例如掩模)MA并與相對于物體PL精確定位該構圖裝置的第一定位裝置PM相連；-基底臺(例如晶片臺)WT，所述基底臺用于保持基底(例如涂敷抗蝕劑的晶片)W并與相對于物體PL精確定位該基底的第二定位裝置PW相連；和-投影系統(tǒng)(例如反射投影透鏡)PL，所述投影系統(tǒng)用于將由構圖裝置MA賦予投影光束PB的圖案成像到基底W的目標部分C(例如包括一個或多個管芯(die))上。
如這里所述，該裝置屬于反射型(例如使用反射掩模，或者使用如以上所提及類型的可編程反射鏡陣列)。另一種選擇是，該裝置還可以屬于透射型(即使用透射掩模)。
照射器IL接收來自輻射源SO的輻射光束。輻射源和光刻裝置可以是獨立的機構，例如當輻射源是等離子放電源時。在這種情況下，不會認為輻射源是構成光刻裝置的一部分，輻射光束通常借助于輻射收集器從源SO傳輸?shù)秸丈淦鱅L，所述輻射收集器包括例如合適的收集反射鏡和/或光譜純度濾光器。在其它情況下，輻射源可以是光刻裝置的整體組成部分，例如當源是汞燈時。源SO和照射器IL可被稱作照射系統(tǒng)。
照射器IL可包括用于調(diào)節(jié)光束的角強度分布的調(diào)節(jié)裝置。通常至少可以調(diào)節(jié)照射器光瞳面中強度分布的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。該照射器提供一限定的輻射光束，被稱作投影光束PB，所述光束在其橫截面上具有所需的均勻度和強度分布。
投影光束PB入射到保持在掩模臺MT上的掩模MA上。經(jīng)掩模MA反射，該投影光束PB通過透鏡PL，該透鏡將該光束聚焦在基底W的目標部分C上。借助第二定位裝置PW和位置傳感器IF2(例如干涉測量裝置)，基底臺WT可以精確地移動，以便例如在投影光束PB的光路中定位不同的目標部分C。類似地，例如在從掩模庫中機械取出掩模MA后或在掃描期間，可以使用第一定位裝置PM和位置傳感器IF1將掩模MA相對投影光束PB的光路精確定位。一般地，借助長沖程模塊(粗定位)和短沖程模塊(精定位)，可以實現(xiàn)物體臺MT和WT的移動，其中所述長沖程模塊和短沖程模塊構成定位裝置PM和PW的一部分。然而在使用步進器(與掃描裝置相對)的情況下，掩模臺MT可僅僅與短沖程致動裝置連接，或者固定?？梢允褂醚谀蕵擞汳1、M2和基底對準標記P1、P2將掩模MA和基底W對準。
可以按照以下優(yōu)選模式使用所示的裝置1.在步進模式中，掩模臺MT和基底臺WT基本保持不動，而賦予輻射光束的整個圖案被一次投射(即單次靜態(tài)曝光)到目標部分C上。然后基底臺WT沿x和/或y方向移動，以使不同的目標部分C能夠曝光。在步進模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中成像的目標部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，當賦予該輻射光束的圖案被投影到目標部分C上(即單次動態(tài)曝光)時，掩模臺MT和基底臺WT同時進行掃描?？赏ㄟ^該投影系統(tǒng)PL的放大(縮小)以及影像反轉特性確定基底臺WT相對于掩模臺MT的速度和方向。在掃描模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單次動態(tài)曝光中目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描移動的長度決定了該目標部分的高度(在掃描方向上)。
3.在另一種模式中，掩模臺MT基本保持不動，保持住可編程的構圖裝置，且當賦予該投影光束的圖案被投影到目標部分C上時，基底臺WT進行移動或掃描。在這種模式中，一般使用脈沖輻射源并且根據(jù)需要在基底臺WT每次移動之后或在掃描過程中連續(xù)輻射脈沖之間更新可編程的構圖裝置。這種操作模式易于適用于無掩模光刻，所述無掩模光刻使用可編程的構圖裝置，例如如前所述的可編程反射鏡陣列。
還可以采用對上述使用模式的組合和/或變型或完全不同的使用模式。
在一定波長例如EUV、α射線和γ射線輻射條件下工作的光刻裝置中，一些裝置元件，例如投影系統(tǒng)、照射器、基底和基底臺、晶片和晶片臺被設置在使用真空泵抽空的真空室中。雖然因為已發(fā)現(xiàn)真空泵增大了光刻裝置的熱穩(wěn)定性，本發(fā)明特別適用于那些具有真空室中的元件的裝置，但是由于在這些裝置中熱穩(wěn)定性仍舊成為問題，因此本發(fā)明還適用于其它一些不含真空室和真空泵的光刻裝置。
本發(fā)明適用于在光刻裝置內(nèi)的許多元件。參見圖2-4，就投影系統(tǒng)內(nèi)熱變形的補償?shù)囊粋€特定實施方式進行了描述。然而，本發(fā)明不限于這一方面。本發(fā)明適用于光刻裝置內(nèi)的任何支承框架，以及光刻裝置中的其它元件，例如可移動的光學元件，如反射鏡和透鏡，以及測量系統(tǒng)IF1、IF2中的其它元件，例如反射鏡組。
例如，熱變形可被補償?shù)脑?，但不限于用于支承輻射源SO的輻射源支架、用于支承照射系統(tǒng)IL的照射器支架、用于支承構圖裝置MA的構圖裝置支架MT、用于支承投影系統(tǒng)PL的投影系統(tǒng)支架、用于支承投影系統(tǒng)支架和測量系統(tǒng)IF1、IF2中的至少一個的第一基準支架MF、用于支承第一基準支架MF和用于支承基底WA的基底支架WT的第二基準支架BF。注意相對于圖1的示意性特征，在圖1中未被具體給出的上述各支架被認為分別構成輻射源SO、照射系統(tǒng)IL、投影系統(tǒng)PL的一部分。如所述，通過經(jīng)受熱載荷的元件的熱變形進行補償，所述元件還可以使用其它可選材料。例如，第一基準支架MF和第二基準支架BF中的至少一個可由因瓦合金和鋁中的至少一種材料構成。應注意，在本領域中，第一基準支架MF可被稱作計量(或度量)支架，而第二基準支架BF可被稱作底座支架。在一個實施方式中，控制信號被輸出到該裝置中的另一元件處，致使該另一元件校正或考慮到該變形。在另一個實施方式中，該另一元件被支承在該元件上。在另外一個實施方式中，控制信號在用于控制另一元件的一個設定點處考慮到變形。在一個實施方式中，控制信號被輸出到該裝置中的另一元件處，致使該另一元件修正或考慮到該變形。所述另一元件例如可以是光學元件，例如反射鏡或透鏡。所述另一元件是可移動的。在一個實施方式中，該控制信號使所述另一元件隨著由熱變形補償裝置計算得出的變形量而移動。參見圖2-4，如圖所述，該另一元件可被支承在該元件上。通過控制該另一元件，例如通過移動該另一元件以補償該元件的變形，可對該元件的任何變形進行補償。在一個實施方式中，控制信號在用于控制另一元件的一個設定點處考慮到變形。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一具體實施方式
的包括溫度變形補償電路的光刻裝置的詳圖。附圖2中所示和所描述的本發(fā)明的這一具體實施方式
是關于投影系統(tǒng)PL和投影系統(tǒng)支架4的。然而，如上所述，本發(fā)明不限于這一實例，且可適用于參見圖1如上所述的一些其它情況。對于那些具有與圖1中所示和所述的元件相同的參考標號的元件，參見圖1。所述投影系統(tǒng)PL通常包括元件4。如圖2所示的該元件為一支架，特別是投影系統(tǒng)支架。所述投影系統(tǒng)PL還包括多個其它元件。在圖2中，所述其它元件M1-M6為多個光學元件M1-M6。在圖2所示的實施方式中所示的光學元件是反射鏡。所述反射鏡中的至少一個被布置成可移動的。通常，除反射鏡M5外，所有反射鏡都是可移動的。布置反射鏡以將帶有圖案的光束從掩模引導至晶片處。如上所述，所述反射鏡的定位準確度非常高。反射鏡的位置由控制裝置14進行控制。設置位置傳感器25以確定反射鏡的位置。致動器26適合于接收來自控制裝置14的控制信號cs，并且使反射鏡隨控制信號cs移動至所需位置。反射鏡被設置在支架4中。支架4可包括基準支架4和多個傳感器支架28。所述多個傳感器支架28適合于使用連接元件27安裝在基準支架4中。所述傳感器支架28是一個適合于支承光學元件M1-M6(通常為可移動的反射鏡)、位置傳感器25和致動器26的支架。可為每一個反射鏡M1-M6設置一個單獨的傳感器支架28。然而通常為M1-M4和M6設置單獨的反射鏡組件。M5通常是固定不動的，并且直接被安裝在支架4上。通常反射鏡M5上不設有傳感器或致動器。這一子組件按照慣例被稱作“反射鏡模塊”。所述反射鏡可與該支架熱接觸。特別是，該支架的熱穩(wěn)定性對光學元件有影響。在圖2中，為簡明起見，僅示出了兩個傳感器支架，然而通常所有可移動的反射鏡都被支承在他們自己的傳感器支架28上。按照慣例，使用所謂的“靜態(tài)確定連接件27”將每一個傳感器支架28安裝在基準支架4中。這一連接件例如可包括多個元件27(在圖2中僅示出少量幾個)，設置所述元件以將反射鏡組件安裝在基準支架4中，使得每一個元件27僅約束六個自由度中的每一個一次。在圖2中，通過支承反射鏡M1和M6的桿27示意性表示反射鏡在支架上的支承。雖然為簡明起見，在圖2中僅示出了反射鏡M1和M6的支承構件，但是反射鏡M2-M4典型地還是以相似方式受到支承。M5通常是固定不動的，因此其支承構件與M1-M4和M6的支承構件不同。盡管在圖2中所述的“靜態(tài)確定連接件”表示一種傳統(tǒng)上將反射鏡安裝在支架中的方法，但是本發(fā)明并不局限于這一方面，且本發(fā)明適于適于應用在任何裝置中，在所述裝置中，一個可移動的光學元件被支承在獨立于該支承構件性質的支架上。由于該光學元件(反射鏡)被支承在支架4中，應理解由于光刻裝置中的溫度波動而在支架內(nèi)產(chǎn)生的變形可造成反射鏡位置的改變。為解決這一問題，設置熱變形補償裝置10，15。所述熱變形補償裝置10，15包括至少一個感測支架4上至少一個位置處溫度的溫度傳感器10。在圖2中，在反射鏡M6附近示出了一個溫度傳感器10。然而，在支架4上可設置任意數(shù)量的傳感器。傳感器總個數(shù)可接近50，但是這并不是極限。盡管每個傳感器的位置對于本發(fā)明來說并不是關鍵之處，但是在一種特定實施方式中，傳感器10被設置在反射鏡M1-M6附近，特別是被設置在該傳感器支架與基準支架相接觸的那些區(qū)域中。在其它可選的實施方式，即光學元件以其它可選的方式安裝在支架4中的情況下，溫度傳感器可位于光學元件通過其它可選的安裝或支承元件在支架上受到支承的那些位置處。對于不設置傳感器支架的情況，例如對于反射鏡位置傳感器被直接安裝到支架上的實施方式，溫度傳感器位于與反射鏡位置傳感器相同的位置處，因為這一位置傳感器確定了為反射鏡的該光學元件的位置。此外，傳感器還可被設置在已知要發(fā)生變形的位置處，因為即使在相對遠離光學元件的位置處產(chǎn)生的變形也可對光學元件的位置產(chǎn)生影響。在一個特定實施方式中，已發(fā)現(xiàn)被放置在所述結構具有較高剛度的位置處的溫度傳感器產(chǎn)生特別好的效果，這是由于在這些位置處的溫度控制了所述整個結構的熱機械特性。在一個特定實施方式中，溫度傳感器被設置在支架和光學元件二者之上。這樣，補償準確度得到進一步提高。以下對本發(fā)明補償由于在特定位置處的溫度而產(chǎn)生的給定變形的方式進行更詳細的論述。
該支架4提供一個支架，在所述支架上設置光學元件M1-M6。通常，所述支架4是一個外殼。投影光束PB通過在外殼中形成的開口或窗口7進入到該外殼中并通過開口或窗口11離開該外殼。該外殼還可包括設置穿過該外殼中部的加強板8。在這一特定實施方式中，在加強板8中設置另一開口或窗口9，以允許投影光束傳播通過該外殼。所述支架4可由低膨脹材料構成。然而，本發(fā)明允許使用其它材料，包括用于支架4的金屬。在一種特定實施方式中，支架4由因瓦(商標名)合金構成。另一種選擇是，該支架可由其它金屬例如鋁或陶瓷材料構成。通常，本發(fā)明在較大程度上與材料的選擇無關。
為了能夠充分計算出熱變形模型，材料熱學性質和熱學特性的數(shù)學表示應該盡可能接近實際。另一種選擇是，例如對于稀有材料和/或各向異性材料來說，例如通過測量多個溫度分布條件下的這一結構的變形并例如使用回歸分析法對熱變形模型實驗數(shù)據(jù)進行擬合，可通過實驗確定熱變形模型。同時，當然溫度測量應該盡可能準確。各種材料已知其特性或多或少是線性的，即所述這些材料具有或多或少隨時間恒定的且為絕對溫度函數(shù)的熱膨脹系數(shù)和導熱系數(shù)；當然是在光刻裝置工作的溫度范圍，即在約20攝氏度至約30攝氏度范圍內(nèi)。然而，通常即使溫度特性是非線性的，只要在一定程度上所述溫度特性已知，就依然可以足以準確預測出要進行補償?shù)淖冃瘟?。因此，通常本發(fā)明不限于具有線性材料特性的材料。然而，若材料特性是線性的，代替絕對溫度，這將足以在一定時間內(nèi)測出溫差。同時，具有高熱膨脹系數(shù)的材料要求更準確地測定溫度變化，以能夠實現(xiàn)將由于支架變形的有限補償而造成的導致重疊和聚焦損失的光學影像失真或測量誤差保持在在一定限度內(nèi)。因此，一般允許使用具有各種熱膨脹系數(shù)的材料。但是，該熱膨脹系數(shù)越高，溫度和/或溫度變化的測量就越準確。
對于鋁來說，已說明其熱膨脹系數(shù)非常高，通常高出因瓦合金20-40倍。因此，要進行補償?shù)臒嶙冃瘟肯鄬τ谝蛲吆辖鹬Ъ軄碚f是增大了。然而，鋁具有成本相對較低、易于制造和堅固耐用的優(yōu)點，此外鋁還具有非常高的導熱系數(shù)和比熱，這導致更低的和更加均勻的溫度變化，所述變化又導致更加均勻的變形并因此產(chǎn)生更加簡單的熱變形模型。對于因瓦合金來說，鋁可利用周知的“連接技術”，且存在較大限度的設計自由。此外，對于鋁來說，密度與楊氏模量的比值(rho/E)與Zerodur的該比值幾乎相同。密度與楊氏模量的比值是一種已公知的用于確定獲得所需動力特性的難易程度的量度。
在另一種可選擇的實施方式中，設置包括陶瓷材料的支承結構?？蓮亩喾N現(xiàn)有的陶瓷中對陶瓷材料進行選擇。陶瓷材料顯示出寬范圍的適當特性，例如韌性、熱膨脹系數(shù)和導熱系數(shù)以及密度與楊氏模量的比值(rho/E)。
在該實施方式中，例如在EUV或其它波長條件下操作的光刻裝置中，投影系統(tǒng)PL被設置在真空室中，開口5被設置在支架中，真空泵(未示出)通過所述開口將由支架4所封閉的空間排空。
所述熱變形補償裝置10，15包括至少一個設置在支架4之上、之中或附近的溫度傳感器10。該溫度傳感器10產(chǎn)生表示在一特定位置處的溫度的信號。該溫度傳感器10連接到調(diào)節(jié)裝置15上。該調(diào)節(jié)裝置15包括處理元件例如處理裝置12和控制裝置14。所述處理裝置12是控制回路的一部分，所述控制回路包括用于產(chǎn)生控制信號cs的控制裝置14。還設置用于儲存由模擬裝置18生成的數(shù)據(jù)的所述處理裝置12可以訪問的存儲裝置16，和用于生成表示在特定位置處的由該位置溫度造成的變形的數(shù)據(jù)的模擬裝置18，處理裝置12和存儲裝置16可以訪問所述模擬裝置18。除了接收來自處理裝置12的數(shù)據(jù)之外，控制裝置14還可接收來自光刻裝置中其他控制電路20的輸入。
包含在控制回路中的元件可通過電線或其他元件，例如光學元件包括光纖或平面型波導進行連接。另一種選擇是，所述元件可通過其他元件，例如IR連接部件進行連接，在此在溫度傳感器和調(diào)節(jié)裝置15中的至少一個部件例如處理裝置12之間要求有視線連接。當調(diào)節(jié)裝置15的控制回路元件通過電線或其他裝置，例如光纖或IR連接部件連接到溫度傳感器或傳感器10時，該連接裝置可便利地被饋送或形成通過形成在支架4中的現(xiàn)有開口，例如開口5。因此該支架4的機械穩(wěn)定性不受損害或通過在支架4中形成附加孔或附加特征而使得制造復雜了。也可以通過其他無線裝置進行數(shù)據(jù)傳輸。
包括調(diào)節(jié)裝置15的該控制回路中的元件可局部地被設置在該光刻裝置中，或被設置在該光刻裝置附近。另一種選擇是，所述元件可被設置在邊遠位置處，例如在遙控位置處。特別是，設想模擬裝置18和存儲裝置16被設置在一個遠離該光刻裝置的位置處。在這一實施方式中，處理裝置12適于可以對存儲裝置16和模擬裝置18進行遠程訪問。
所述處理裝置12適于接收由特定的溫度傳感器10產(chǎn)生的信號。在一種實施方式中，由特定的溫度傳感器10所產(chǎn)生的信號還包括一個識別處理裝置12感測到的溫度的位置的分量。另一種選擇是，所述處理裝置12包括可尋址存儲器，所述可尋址存儲器使在處理裝置12處感測到的特定溫度與和該感測到的溫度相關的特定位置相關聯(lián)。識別出感測位置和溫度后，處理裝置12可以訪問存儲裝置16。描述為溫度函數(shù)的支架4的機械特性的數(shù)據(jù)被儲存在存儲裝置16中，特別是，該存儲裝置16儲存了在特定位置處的為溫度函數(shù)的形變數(shù)據(jù)。對于在特定位置處，特別是在光學元件或直接或間接接觸支架4的一個或多個位置處的特定溫度讀數(shù)來說，基于先前進行的模型計算，處理裝置12計算出支架4的形變量。由此，得到在特定位置處的相應的形變數(shù)據(jù)。通過模擬裝置18將形變數(shù)據(jù)提供給存儲裝置16。也可直接與處理裝置12相連接的所述模擬裝置18在其表面上生成為溫度函數(shù)的支架4的計算機生成模型。已發(fā)現(xiàn)由均質材料(例如金屬包括因瓦合金和鋁)制成的結構可以使用有限元模擬法得到特別好的模擬。因此，根據(jù)傳感器的個數(shù)，有可能計算出為在該支架內(nèi)側和外側不同位置處所測溫度的函數(shù)的支架4的形變量。基于處理裝置12可能得到的數(shù)據(jù)，處理裝置12生成變形補償信號dcs，所述信號表示由在特定位置處所感測到的溫度造成的變形。所述變形補償信號dcs被提供給控制裝置14，所述控制裝置響應該變形補償信號dcs和它可接收的來自其它控制裝置20的任何其它控制信號，產(chǎn)生控制信號cs。由此，由控制裝置14產(chǎn)生的該控制信號cs考慮到了在每一個“反射鏡模塊”光學元件的位置控制回路的設定點處的任何形變。該控制信號cs例如通過致動器26被加到光學元件上，以使光學元件的位置隨控制信號cs而改變。
在一種特定實施方式中，設置包括裝置/元件12，14，15，16，18的計算機，所述裝置/元件中含有描述支架4的熱特性的數(shù)學模型180。使用這一模型，有可能對在多個位置處發(fā)生的作為或是絕對溫度或是相對溫度函數(shù)的支架4的變形進行預測。變形被理解為意味著一個支架點相對于另一個支架點的移動。模型180是在例如投影光學組件PL支架4的設計過程中確定的。另一種選擇是，它包括提供給和/或調(diào)整每一支架4或支架的每一改進型的大量數(shù)值。還可以設想可對每一投影箱組件PL的模型180進行微調(diào)。在曝光裝置的裝配過程中可手動或自動進行微調(diào)。還可以設想可間歇地，例如每隔幾個月或在適當?shù)囊欢ㄩg隔之后反復進行微調(diào)。再次可手動或自動進行微調(diào)。通過測量支架4的實際溫度，而同時例如使用干涉測量技術測量在晶片側的實際光學影像并計算其變形，有可能實現(xiàn)自動微調(diào)或自校準。
模型18的輸入可以是由溫度傳感器10在許多位置處測定的絕對溫度或相對溫度?；谶@些數(shù)值，這一模型180計算出形變量。所算出的形變量的準確度取決于該模型的準確度和所測溫度的準確度。使用該算出的形變量數(shù)值，計算出由所述形變造成的反射鏡位移。然后，計算出致動器26所需的與反射鏡位移相反的位移。
最終，致動器26實施用于補償，且優(yōu)選消除由于支架形變而造成的反射鏡位移的后者(致動器)位移。
在一種特定的實施方式中，調(diào)節(jié)裝置15包括計算機的中央處理器(CPU)12和計算機輸出設備14。存儲裝置16包括計算機存儲器。模擬裝置18包括儲存在計算機中的數(shù)學模型180。其它控制電路20包括外部輸入設備。不但該計算機可與光刻裝置相獨立，而且可設想該計算機不一定是單獨的計算機。在這一實施方式中，計算機模型18和全部所需的軟件是“機器軟件”的一部分。該計算機優(yōu)選使用運行EUV，TWINSCAN或PAS曝光裝置(SUN為商標名)的SUN計算機平臺。另一種選擇是，該計算機可以是專用衛(wèi)星處理裝置，有數(shù)個所述專用衛(wèi)星處理裝置分布穿過該曝光裝置。這一具有RAM的專用處理裝置可位于靠近熱變形補償結構處，或作為熱變形補償結構組件的一部分。然而，該專用處理裝置優(yōu)選與主機器軟件通訊連通，接收例如設定點、指令、數(shù)值、計時和來自其它裝置的數(shù)據(jù)，并且上載記錄、狀態(tài)、校準結果等?？墒褂迷O有曝光裝置的用戶連接件終端實施訪問并接口連接該模型、其數(shù)值、其動作等。
圖3a和3b示出了支架4，在所述支架上設置多個溫度傳感器10。圖3a示出了三維的支架4，其中支架4的向前朝向的外壁已被略去，以示出該支架4的內(nèi)部。圖3b示出了該支架向外朝向的壁的一側的俯視圖。如所述，溫度傳感器10可被設置在支架4的內(nèi)側或外側或在兩者上。此外，該溫度傳感器可位于材料內(nèi)側頂部，是因為這樣會提供特別準確的讀數(shù)。傳感器的分布及其確切數(shù)量對于本發(fā)明來說并不關鍵。然而，傳感器的數(shù)量越多，形變就能被評估的更準確，并由此進行更好的補償。所用傳感器10進行溫度測量，分辨率至少為0.1mK，并且除了適于非真空條件外，還適用于那些已發(fā)現(xiàn)被排空的室的條件。注意傳感器的絕對準確度并不是必要的。傳感器10是小型簡單部件，它不會增加支架4的復雜性并且不會損害支架4的功能或工藝性。在傳感器周圍有選擇地設置護罩13以保護傳感器不受投影光束的任何影響。由于投影光束通過反射鏡被引導通過該支架，因此不可能有大量輻射光束入射到所述傳感器上，這是因為傳感器被設置在不在投影光束PB的傳播路徑中的支架上。然而，由于散射造成一定量的光線以各種角度進行反射，因此所述護罩保護傳感器不受任何散射光線的影響。
當該裝置在運行時，可以一定時間間隔實施變形補償處理。另一種選擇是，在一定持續(xù)時間內(nèi)，例如在曝光過程中連續(xù)實施變形補償處理。
已發(fā)現(xiàn)使用本發(fā)明對于補償由溫度波動造成的支架變形90-98％有效的，這代表了10-50的增益因子。因此，支架材料的熱需求可被放寬到與傳統(tǒng)支架實現(xiàn)至少可比的熱穩(wěn)定性相等的程度。因此，可考慮的支架材料的選擇范圍大大增加至例如，如上所述的金屬如因瓦合金和其它材料。
盡管已經(jīng)在上面描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是可以想到本發(fā)明可以按照除上述之外的方式實施。說明書不是旨在限定本發(fā)明。
權利要求
1.一種光刻裝置包括受到熱載荷的元件、用于補償光刻裝置中由熱載荷造成的元件變形的熱變形補償裝置，該熱變形補償裝置包括至少一個用于感測元件上至少一個位置處的溫度傳感器、用于計算由熱載荷造成的作為在該位置處所感測到的溫度函數(shù)的元件形變量的處理裝置，其中使用來自由計算機生成的該元件模型的數(shù)據(jù)計算形變量，使得可進行適當修正或可考慮對光刻裝置中的變形的適當修正。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括用于生成該元件模型的模擬裝置。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中該模擬裝置使用通過有限元模擬法或通過實驗擬合而生成的模型。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中該熱變形補償裝置還包括布置成響應計算得到的形變量而輸出控制信號的控制裝置，其中所述控制信號修正或考慮到所述變形。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中該控制信號被輸出至該裝置中的另一元件處，使得所述另一元件修正或考慮到所述變形。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中所述另一元件支承在該元件上。
7.根據(jù)權利要求4-6中任一項所述的裝置，其中所述控制信號在用于控制另一元件的一個設定點處考慮到變形。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，還包括用于儲存由計算機生成的模型的存儲裝置。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述至少一個溫度傳感器被直接設置在該元件上。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其中所述至少一個溫度傳感器被設置在該元件的內(nèi)側和外側中的至少一側上。
11.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中該元件為支架。
12.根據(jù)權利要求11所述的裝置，其中該支架是用于支承輻射源的輻射源支架、用于支承照射系統(tǒng)的照射器支架、用于支承構圖裝置的構圖裝置支架、用于支承投影系統(tǒng)的投影系統(tǒng)支架、用于支承投影系統(tǒng)支架和測量系統(tǒng)中的至少一個的第一基準支架、用于支承第一基準支架和用于支承基底的基底支架的第二基準支架中的至少一個。
13.根據(jù)權利要求11所述的裝置，其中第一基準支架和第二基準支架中的至少一個由因瓦合金和鋁中的至少一個制成。
14.根據(jù)權利要求1-10中任一項所述的裝置，其中該元件是光學元件和測量系統(tǒng)中所包含的元件中的至少一個。
15.根據(jù)權利要求10或11所述的裝置，其中該另一元件是支承在支架上的可移動的光學元件，并且控制信號造成該另一可移動的光學元件的位置的調(diào)整，以便響應由所述至少一個傳感器感測到的至少一個溫度，補償該元件的變形。
16.根據(jù)權利要求15所述的裝置，其中所述至少一個溫度傳感器被直接設置在該支架和該光學元件上，其中通過由設置在該支架和該光學元件上的溫度傳感器所感測到的溫度確定該光學元件的位置。
17.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中對傳感器作出響應的處理裝置提供表示該形變的形變信號，其中該處理裝置基于形變數(shù)據(jù)和所感測到的溫度得出形變信號，其中該形變數(shù)據(jù)由模型中得出并表示在至少一個位置處作為溫度函數(shù)的支架的形變量。
18.根據(jù)權利要求12-17中任一項所述的裝置，其中所述投影系統(tǒng)支架支承多個光學元件，所述光學元件包括至少一個可移動的光學元件，所述多個光學元件以隔開方式被設置在支架中，其中該熱變形補償裝置包括用于響應感測到的溫度而對多個可移動元件中的至少一個的位置進行調(diào)整的調(diào)節(jié)裝置。
19.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置包括用于提供輻射投影光束的照射系統(tǒng)、用于支承構圖裝置的支承結構、用于給投影光束的橫截面賦予圖案的構圖裝置、用于保持基底的基底臺和用于將帶有圖案的光束投影到基底的目標部分上的投影系統(tǒng)中的至少一個。
20.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中該熱變形補償裝置對該元件結構的熱影響進行補償。
21.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述至少一個溫度傳感器位于該元件的結構具有較高剛硬性的一個或多個位置處。
22.一種補償光刻裝置中熱變形的方法，所述光刻裝置包括經(jīng)受熱載荷的元件，該方法包括-在該元件上至少一個位置處感測溫度，-計算由熱載荷產(chǎn)生的作為在該位置處感測到的溫度的函數(shù)的該元件的形變量，其中使用來自計算機生成的該元件模型的數(shù)據(jù)計算形變量，和-補償該元件的變形。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，還包括-使用計算機模擬該元件以生成作為溫度函數(shù)的元件模型。
24.根據(jù)權利要求23所述的方法，其中該模擬沒包括有限元模擬和實驗模擬中的至少一種。
25.根據(jù)權利要求22-24中任一項所述的方法，還包括-響應計算得到的形變量而輸出控制信號，其中所述控制信號修正或考慮到所述變形。
26.根據(jù)權利要求25所述的方法，其中該控制信號被輸出至該裝置中的另一元件處，使得所述另一元件修正或考慮到所述變形。
27.根據(jù)權利要求22-26中任一項所述的方法，其中該元件支承多個以隔開方式設置在該元件上的可移動元件，該方法包括-響應感測到的溫度對多個可移動元件中的至少一個的位置進行調(diào)整。
28.根據(jù)權利要求22-27中任一項所述的方法，該方法包括-在該元件上設置所述至少一個溫度傳感器。
29.一種包括用于執(zhí)行如權利要求22-28中任一項所述的方法的裝置的用戶終端。
30.一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質儲存當在計算機上運行時控制計算機執(zhí)行如權利要求22-28中任一項所述的方法的程序。
全文摘要
一種光刻裝置包括受到熱載荷的元件、用于補償光刻裝置中由熱載荷造成的元件變形的熱變形補償裝置，該熱變形補償裝置包括至少一個用于感測元件上至少一個位置處的溫度傳感器、用于計算元件由熱載荷造成的作為在該位置處所感測到的溫度函數(shù)的形變量的處理裝置，其中使用來自由計算機生成的該元件模型的數(shù)據(jù)計算形變量，使得可進行適當修正或適當修正可考慮到光刻裝置中的變形。
文檔編號H01L21/027GK1591195SQ20041006865
公開日2005年3月9日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權日2003年9月4日
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