CN101598902B - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光刻设备和一种器件制造方法，其中，所述光刻设备包括相位调节器，用以在衬底上曝光图案期间调节穿过相位调节器的光学元件的光学波的相位。在实施例中，光学元件是光刻设备的投影系统中的热可控的光学元件。在使用时，以包括离轴辐射束的照射模式照射图案。这种束被衍射成相对于光轴相对地且不对称地倾斜的零级和第一级衍射束。识别第一级衍射束穿过光学元件的区域。图案的图像的图像特征通过计算与零级衍射束的光学相位相关的第一级衍射束所需的光学相位进行最优化。相位调节器被控制成将所需的光学相位应用到第一级衍射束。

Description

光刻设备和器件制造方法
技术领域
本发明涉及一种光刻设备和一种制造器件的方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案成像到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
在半导体制造工业中，对特征更小和特征密度更大的需求正日益提高。临界尺寸(CDs)正快速地减小，并且越来越逼近目前技术水平的曝光工具(例如上面提到的步进机和扫描器)的理论分辨率极限。常规的针对提高分辨率和最小化可印刷临界尺寸的技术包括减小曝光辐射的波长，提高光刻设备的投影系统的数值孔径(NA)，和/或使图案形成装置的图案中包括小于曝光工具的分辨率极限的特征、使得这些特征不会印刷到衬底上、而使得它们能够产生提高对比度和锐化精细特征的衍射效应。
发明内容
然而，使用这种传统分辨率提高技术会导致焦深减小，在所述焦深内例如所需图案在分辨率限度处的成像能够被执行。例如在曝光期间残余衬底不平度不能被补偿时，减小的焦深会导致超过容限的被印刷图案的误差。
本发明旨在使用本发明的实施例，例如，至少部分地缓解与可用焦深的有限范围相关的问题。
根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，包括：照射系统，其构造成以包括由照射极发射并相对于光轴倾斜一个角度的离轴辐射束的照射模式调节辐射束；支撑结构，其构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予给辐射束以形成图案化的辐射束，并且能够将离轴辐射束衍射成相对于所述光轴相对地且不对称地倾斜的零级衍射束和第一级衍射束；投影系统，其具有光瞳平面，并且构造成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；相位调节器，其构建并配置成调节穿过设置在光瞳平面中的相位调节器的光学元件的辐射束电场的相位；和控制器，其构造并配置成获取表示图案和表示照射模式的数据，以识别第一级衍射束穿过光瞳平面的区域、通过计算与零级衍射束的光学相位相关的第一级衍射束的所需光学相位以优化所述图案的图像的图像特性、绘制位于光学元件的一部分上的所述区域的图、以及提供热到所述部分或从所述部分吸取热以依照所需的光学相位来改变光学元件的所述部分的折射率。
根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，包括：照射系统，所述照射系统构造成以包括分别从第一和邻近的第二极发射并均相对于光轴倾斜一个角度的第一和第二束的四极照射模式调节辐射束；支撑结构，其构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予给辐射束以形成图案化的辐射束，并且能够将第一束衍射成相对于光轴相对地且对称地倾斜的第一零级束和第一第一级束，并且能够将第二束衍射成相对于光轴相对地且不对称地倾斜的第二零级束和第二第一级束；投影系统，其具有光瞳平面并构造成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；相位调节器，其构造并配置成调节穿过设置在光瞳平面中的相位调节器的光学元件的辐射束电场的相位；和控制器，其构建并配置成获取表示图案和四极照射模式的数据，以识别第二第一级束穿过光瞳平面的区域、通过计算第二第一级束的所需光学相位以优化所述图案的图像的焦深、绘制位于光学元件的一部分上的所述区域的图、以及提供热到所述部分或从所述部分吸取热以依照所需的光学相位来改变光学元件的所述部分的折射率。
根据本发明的一方面，提供一种包括将图案从图案形成装置转移到衬底上的器件制造方法，所述方法包括：以具有包括由照射极发射并相对于光轴倾斜一个角度的离轴辐射束的照射模式的辐射束照射图案形成装置，所述图案形成装置将图案在辐射束的横截面上赋予给辐射束以形成图案化的辐射束，并且进一步地将离轴辐射束衍射成相对于光轴相对地且不对称地倾斜的零级衍射束和第一级衍射束；将图案化的辐射束通过光瞳平面投影到衬底的目标部分上；调节穿过设置在光瞳平面上的光学元件的辐射束的电场的相位，所述调节包括获取表示图案和表示照射模式的数据、识别第一级衍射束穿过光瞳平面的区域、通过计算与零级衍射束的光学相位相关的第一级衍射束的所需光学相位来最优化图案的图像的图像特性、绘制位于光学元件的一部分上的所述区域的图、以及提供热到所述部分或从所述部分吸取热以依照所需的光学相位来改变光学元件的所述部分的折射率。
根据本发明的一方面，提供一种包括将图案从图案形成装置转移到衬底上的器件制造方法，所述方法包括：以具有包括分别由第一和邻近的第二极发射并均相对于光轴倾斜一个角度的第一和第二束的四极照射模式的辐射束照射图案形成装置，所述图案形成装置将图案在辐射束的横截面上赋予给辐射束以形成图案化的辐射束，并且进一步地将第一束衍射成相对于光轴相对地且对称地倾斜的第一零级束和第一第一级束，将第二束衍射成相对于光轴相对地且不对称地倾斜的第二零级束和第二第一级束；将图案化的辐射束通过光瞳平面投影到衬底的目标部分上；调节穿过设置在光瞳平面上的光学元件的辐射束的电场的相位，所述调节包括获取表示图案和表示四极照射模式的数据、识别第二第一级束穿过光瞳平面的区域、通过计算第二第一级束的所需光学相位来最优化图案的图像的焦深、绘制位于光学元件的一部分上的所述区域的图、以及提供热到所述部分或从所述部分吸取热以依照所需光学相位来改变光学元件的折射率。
附图说明
下面仅通过示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件，在附图中：
图1示出根据本发明实施例的光刻设备；
图2示出构造成改变穿过光刻设备的投影系统的电磁波的相位的相位调节器；
图3示出包括在相位调节器中的光学元件；
图4示出包括在相位调节器中的光学元件的温度可控部分；
图5示出四极照射模式；
图6示出由图案形成装置产生的图案；
图7示出从四极照射模式的单极产生的衍射束；
图8示出从邻近图7中的所述极的四极照射模式的极产生的衍射束；
图9示出实施例中由相位发生改变的衍射束穿过的区域；
图10a示出根据实施例存在相位改变的情况下对于印刷图6中的图案的曝光宽容度的第一方面随焦深变化的图；
图10b示出根据实施例存在相位改变的情况下对于印刷图6中的图案的曝光宽容度的第二方面随焦深变化的图；
图10c示出没有相位改变的情况下对于印刷图6中的图案的曝光宽容度的第一方面随焦深变化的图；和
图10d示出没有相位改变的情况下对于印刷图6中的图案的曝光宽容度的第二方面随焦深变化的图。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明实施例的光刻设备100。所述光刻设备100包括：
照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射，例如通过受激准分子激光器产生的波长为248nm或193nm的紫外辐射，或深紫外(EUV)辐射，例如由激光器发光激发的等离子体源产生的大约13.6nm波长的EUV辐射)；
支撑结构(例如掩模台)MT，其构建用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；
衬底台(例如晶片台)WT，其构建用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。
照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述支撑结构MT保持图案形成装置。支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其他夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构MT可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分中的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
应该将这里使用的术语“投影系统”广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备100可以是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用上面提到的可编程反射镜阵列的类型，或者采用反射式掩模)。
所述光刻设备100可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多个图案形成装置台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在将一个或更多个其它台用于曝光的同时，在一个或更多个台上执行预备步骤。
光刻设备100也可以是这种类型，其中衬底的至少一部分由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便充满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以提供到光刻设备的其他空间，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术用于提高投影系统的数值孔径在本领域是公知的。这里用到的术语“浸没”并不意味着例如衬底等结构必须浸入到液体中，而只是意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成光刻设备的组成部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。所述照射器可以用来调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀度和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器IF(在图1中未明确示出)用于将图案形成装置MA相对于所述辐射束B的路径精确地定位。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现图案形成装置台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述图案形成装置台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是他们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。
可以将所述设备100用于以下模式的至少一种：
在步进模式中，在将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上的同时，将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
在扫描模式中，在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
图1中的所述设备的光学布置使用Koehler照射。通过Koehler照射，照射系统IL中的光瞳平面PPi与投影系统PS的光瞳平面PPp共轭(conjugate)。光瞳平面PPp是图案形成装置MA所在的物平面的傅里叶变换平面。通常情况下，这种设备的照射模式可以参照在照射系统的光瞳平面PPi中的辐射束B的强度分布进行描述。投影系统PS的光瞳平面PPp中的强度分布基本上与照射系统的光瞳平面PPi中的强度分布相同，经受图案形成装置MA的图案的衍射效应。
投影系统PS包括相位调节器110，其构建和配置成调节穿过投影系统的光学辐射束的电场的相位。如图2中示意示出的，相位调节器110包括对于辐射束B基本上透射的材料制成的光学元件310。在实施例中，光学元件310对于辐射束340可以是反射的。相位调节器110还包括控制器340。穿过所述元件310的波的光学路径长度可以响应由控制器340提供的信号而进行调节。光学元件310可以例如大致在傅里叶变换平面内(例如光瞳PPP)进行处理或可处理，并且使得在使用期间由图案形成装置发出的衍射束DB穿过所述光学元件。
图3更详细地示出相位调节器110，并且示出了光学元件310沿Z轴线的俯视图。通过将热施加到光学元件310的一部分320或从光学元件310的该部分320去除热，使得制成所述元件的材料的折射率相对于邻近所述部分320的材料的折射率发生局部改变，从而调节穿过所述元件310的光学波的相位。可以通过例如传输电流使其通过导线330来施加热，其中所述导线330具有欧姆电阻、并配置成与所述元件的部分320接触以及与配置成提供电流到导线330的控制器340接触。
光学元件的多个邻近部分可以设置有用于加热与任何其他部分独立的任何部分的相应多个导线。例如图4示意地示出的，邻近的部分320-1到320-44设置在邻近的行中，并且从左到右、从上至下进行编号。所述部分320-1到320-44中的每个部分320相应地设置有编号的加热导线330-1到330-44(为了清楚起见，图4仅示出对于部分320-4和320-37的加热导线)。控制器340构建并配置成使得每个导线可以单独地用电流激活。这允许依照在X、Y平面内所述元件310上的温度空间分布，将空间相位分布应用到穿过所述元件310的光学波上。
附加地或可选地，光学元件310可以包括配置成包含冷却流体的通道。相位调节器110可以包括冷却流体供给和回收系统，其连接到所述通道并且配置用以通过所述通道循环处于所控制的温度的冷却流体。与导线330类似，冷却通道可以与每个部分320相关联；然而，可选地，对于所有的部分320可以配置单个冷却通道。所述元件310的冷却结合所述元件310的部分320的加热可以在延伸到标称温度以下和以上的温度范围内调节所述部分320的温度。标称温度可以是例如所述设备100或投影系统PS的光学元件的材料所需的特定运行温度。
从美国专利申请No.11/593,648中可以得到相位调节器110的实施例。部分320的总数不限于44。相反它大体上可以依赖于所需的温度分布的空间分辨率。例如，每个部分320的面积与投影系统PS的光瞳平面PPi内的空白区(clear area)的尺寸的比值可以在100到1000之间。
值得注意的是，本发明不限于上面所述的相位调节器110的具体实施例。这里给出的实施例仅是示例性目的。基于这里包含的教导，其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。例如，可替换的相位调节器110可以包括配置成有选择地加热设置在透镜光瞳PPp附近的光学元件310的部分320的红外线激光器。红外线辐射可以通过例如空心光纤被引导至光学元件的所选部分。该实施例的详细内容可以从日本专利申请出版物JP 2007317847 A中找到。在没有冷却装置的情况下，不同部分320的温度可以通过提供相应的彼此不同大小的红外线辐射能量到相应的不同部分来设置成彼此相互不同。这样，标称温度可以特定为例如相互不同的温度的平均温度值。
在实施例中，如图5所示，使用常规四极照射模式照射由图案形成装置MA提供的图案形成装置图案。束B包括：第一辐射束B1，其在第一入射平面PI1内相对于Z轴线(基本上垂直图案形成装置MA)倾斜角度α1；和第二辐射束B2，其在第二入射平面PI2内相对于图案形成装置也倾斜角度α1。第二入射平面PI2设置成与平面PI1成角度
Figure G2009101466239D00101
。束B还包括束B1′和B2′，束B1′和B2′分别与对应的束B1和B2相对地、对称地设置。在实施例中角度
Figure G2009101466239D00102
是90度，但是不限于这个值。在实施例中，平面PI1和PI2分别是X-Z平面和Y-Z平面，但也可以相对于Z轴线以其他转动取向被选择。
图案形成装置图案600由砖墙型的DRAM图案构成，如图6所示。线段610的轴线(砖的长轴线)基本上平行于Y方向。线段610在X方向上(垂直于砖的长轴线)以间距Px排列。间隙620由沿一条直线上的两个相邻线段之间的间隔限定。间隙620的布置限定沿Y方向的间距Py。
在实施例中，间距Px的值是100nm，而线段610的宽度是50nm。间隙620的宽度是65nm。用于印刷图案600的投影工艺的特征在于投影系统PS具有1.2的NA并且辐射束B具有193nm的波长。
如图7所示，图案形成装置图案600将束B1衍射成零级衍射束和第一级衍射束，分别为束DB10和DB11。束DB10和DB11穿过投影系统PS中的傅里叶变换平面，例如光瞳平面PPp。角度α1设置成使得束分别在相对于光轴OA(平行于Z轴线)对称设置的相对的区域AE10和AE11中、分别以与光轴OA相距相等距离d10和d11(d10＝d11)的位置处穿过光瞳平面。
如图8所示，图案形成装置的图案还将束B2衍射成零级衍射束和第一级衍射束，分别为束DB20和DB21。束DB20和DB21分别穿过位于相对区域AE20和AE21内的投影系统PS的傅里叶变换平面，例如光瞳平面PPp。相对于区域AE10和AE11，区域AE20和AE21分别在离光轴OA相距不同距离d20和d21的位置处相对于光轴OA不对称地设置。源自B1和B2的衍射束之间的差异与线段610的间距Px和Py以及间隙620之间的差异有关。特别地，与以更短的间距排列的特征相比，以更长的间距排列的结构在将辐射衍射远离图案形成装置照射束的零级衍射束方向方面不是很有效。
在存在例如图5所示的四极照射的情况下，线段610和间隙620的图像可以表示成4个图像的总和，这些图像由照射光瞳平面PPi内的四极照射强度分布的四个极各自发射的辐射分别产生。第一图像im1由从B1衍射的束DB1和DB2仅在衬底W之上和衬底W处再结合而产生，见图7。所述图像主要对砖-图案600的图像中沿X方向上的对比度和分辨率做出贡献，相对于砖610之间的间隙620更好地解决沿X方向的砖610之间的线形空间。类似地，由束B1’衍射产生的衍射束提供类似的第一附加的图像im1’。从B2衍射的束DB20和DB21仅在衬底之上和衬底处的再结合产生第二图像im2，见图8。该第二图像主要对图案600的图像中沿Y方向上的对比度和分辨率做出贡献，相对于砖610之间沿X方向的线形空间更好地解决砖610之间的间隙620。类似的第二附加的图案im2′源自在图案形成装置的图案600处由束B2′的衍射产生的衍射束。
图像平面附近和图像平面上，相对于束DB10和DB11的Z轴线的倾角分别与光瞳平面PPp内的距离d10和d11成比例。因此，在图像平面附近，束DB10和DB11相对于Z轴线(基本上与衬底W垂直)以相反的且基本上数值相等的倾角再结合以形成第一图像。两个束以数值相等但符号相反的倾斜角度再结合的成像类型被称为对称的两束成像(two-beamimaging)。第一附加图像im1′的形成的特征也是在于这种对称的两束成像。
存在与结合的两个图像im1和im1’相关联的焦深，用DoFx表示。所述焦深是沿着Z轴线的这样的距离：即，在该距离内，曝光期间衬底W的散焦不会引起超过线段610印刷在抗蚀剂上时的宽度容差的误差。这个宽度是临界尺寸CD，也就是最小的可印刷图像尺寸。在实施例中，焦深DoFx是300nm。类似地，可以使焦深与间隙620的成像相关联，也就是与结合的图像im2和im2’联系起来。同与源自束B1和B1’的辐射相关联的成像相对，由束DB20和DB21(源自束B2)实现的图像im2的图像形成不是对称的两束成像，因为在图像平面附近相对于Z轴线的束DB20和DB21的倾角角度不同。这种非对称的两束成像是不希望的，因为没有对称性会导致焦深的减少。在实施例中，结果将是，结合的图像im1和im1’的焦深大于结合的图像im2和im2’的焦深。后者的焦深被称为DoFx。在实施例中，为了基本上避免焦深DoFx和DoFy之间的这种差异，将光学相位的第一变化应用到束DB21上，并且将光学相位的第二变化应用到束DB21’上；这些相位变化是相对于各个零级束DB20和DB20’的相位的变化。进一步地，这种相对相位变化不应用到其他的零级和第一级衍射束DB10、DB11、DB10′和DB11′。
相位调节器110被用于将所需的相位变化提供到束DB21和DB21’。首先，表示图案形成装置的图案600和照射模式的数据通过控制器340从图像形成装置数据文件和包括照射模式设定数据的文件中获取。接下来，基于包括图案和照射数据的数据，预测投影系统的光瞳平面PPp内的强度分布。在束DB21和DB21′穿过相位调节器110的光学元件310的位置处，区域AE21和AE21′(后者在图8中未示出)被识别。光刻工艺的最优化(例如配置用于最优化焦深)由控制器340执行。用于最优化过程的最优化变量包括前面提到的第一和第二光学相位变化。计算并且存储所需的第一和第二光学相位。被识别的区域AE21和AE21’在光学元件310的部分320上被绘图，而基本上由各个束DB21和DB21’穿过的部分320被识别，并且它们与相应的加热导线和/或冷却通道相关的地址被存储。在实施例中，假定区域AE21对应部分320-12和320-19，如图9所示。类似地，假定区域AE21’对应部分320-26和320-33。
在实施例中，对于束DB21所需的相位变化是2π的分数90/193，而对于束DB21’所需的相位变化与第一相位变化量值相等但异号。控制器将所需的相位变化转化为部分320-12和320-19所需的第一温度和部分320-26和320-33所需的第二温度，对于320-1到320-44的其他部分的任一个以与所需的标称温度相反的温度间隔，并且确定并施加对应的电流到加热导线(和/或确定并施加冷却流体温度到通道)。
正如上面提到的，本发明不限于相位调节器110的具体实施例；可选的相位调节器110可以包括配置成有选择地加热设置在透镜光瞳PPp附近的光学元件310的部分320的红外激光器。
模拟预测：如上面所述那样应用第一和第二相位变化会导致图像im2和im2’的焦深的增加。
图10a示出了在应用第一和第二相位变化的情况下，对于沿X方向印刷线段610的宽度，模拟的曝光宽容度随焦深DoFx变化的曲线。沿垂直轴线以百分比标示曝光宽容度；沿水平轴线以微米(μm)标示焦深。
图10b示出了在应用第一和第二相位变化的情况下，对于印刷线段610之间的间隙620，模拟的曝光宽容度随焦深DoFy变化的曲线。沿垂直轴线以百分比标示曝光宽容度；沿水平轴线以微米(μm)标示焦深。
图10c示出了在没有应用第一和第二相位变化的情况下，对于沿X方向印刷线段610的宽度，模拟的曝光宽容度随焦深DoFx变化的曲线。沿垂直轴线以百分比标示曝光宽容度；沿水平轴线以微米(μm)标示焦深。
图10d示出了在没有应用第一和第二相位变化的情况下，对于印刷线段610之间的间隙620，模拟的曝光宽容度随焦深DoFy变化的曲线。沿垂直轴线以百分比标示曝光宽容度；沿水平轴线以微米(μm)标示焦深。
如图10a-d所示，在1％的曝光宽容度时，对于间隙的图像通过应用第一和第二相位变化，焦深DoFy从大约125nm增大到180nm。可以在基本上不影响重叠性能的情况下获得焦深的增大，也就是说，不会伴随着间隙图像的位置在衬底处X-Y平面内的偏移。此外，可以增大焦深DoFy，而基本上不减小与图案600的图像中沿X方向的对比度相关的焦深DoFx，需要将沿砖610的长轴线的线段610的边缘印刷在公差范围内的一个位置处。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)。
在允许的情况下术语“透镜”可以指的是不同类型的光学部件的任何一个或组合，包括折射式的、反射式的、磁性、电磁的和静电的光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述的计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
以上描述是进行了实施例的显示和说明，但本发明不局限于这些实施例。因而很显然，本领域普通技术人员可以在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的前提下做出变更。

Claims (4)

1.一种光刻设备，包括：
照射系统，其构造成以照射模式调节辐射束，所述照射模式包括从照射极发射的且相对于光轴倾斜一个角度的离轴辐射束；
支撑结构，其构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在所述辐射束的横截面上赋予给所述辐射束以形成图案化的辐射束，并且还能够将所述离轴辐射束衍射成相对于所述光轴相对地且不对称地倾斜的零级衍射束和第一级衍射束；
投影系统，其具有光瞳平面，并且构造成将所述图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；
相位调节器，其构建并配置成调节穿过设置在所述光瞳平面上的所述相位调节器的所述光学元件的辐射束电场相位；和
控制器，其构造并配置成获取表示所述图案和表示所述照射模式的数据，以识别所述第一级衍射束穿过所述光瞳平面的区域、通过计算与所述零级衍射束的光学相位相关的所需的所述第一级衍射束的光学相位来最优化所述图案的图像的焦深、绘制位于所述光学元件的一部分上的所述区域的图、以及提供热到所述部分或从所述部分去除热以依照所需的光学相位来改变所述光学元件的所述部分的折射率。
2.如权利要求1所述的光刻设备，其中：
所述照射模式是四极照射模式，所述四极照射模式包括分别从第一和邻近的第二极发射的且相对于所述光轴倾斜所述角度的第一和第二束；
所述离轴辐射束是所述第二束；和
所述图案形成装置能够将所述第一束衍射成相对于所述光轴相对地且对称地倾斜的零级束和第一级束。
3.一种器件制造方法，包括将图案从图案形成装置转移到衬底上，所述方法包括步骤：
以具有照射模式的辐射束照射图案形成装置，所述照射模式包括从照射极发射且相对于光轴倾斜一个角度的离轴辐射束，所述图案形成装置将图案在所述辐射束的横截面上赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束，并且将所述离轴辐射束衍射成相对于所述光轴相对地且不对称地倾斜的零级衍射束和第一级衍射束；
将所述图案化的辐射束通过光瞳平面投影到所述衬底的目标部分上；
调节穿过设置在所述光瞳平面上的光学元件的辐射束的电场的相位，所述调节包括步骤：
获取表示所述图案和表示所述照射模式的数据，
识别所述第一级衍射束穿过所述光瞳平面的区域，
通过计算与所述零级衍射束的光学相位相关的所述第一级衍射束的所需光学相位来最优化所述图案的图像的图像特征，
绘制位于所述光学元件的一部分上的所述区域的图，和
向所述部分施加热或从所述部分上去除热，以依照所需的光学相位改变所述光学元件的所述部分的折射率。
4.如权利要求3所述的方法，其中：
所述照射模式是四极照射模式，所述四极照射模式包括分别从第一和邻近的第二极发射且相对于所述光轴倾斜所述角度的第一和第二束；
所述离轴辐射束是所述第二束；和
所述图案形成装置将所述第一束衍射成相对于所述光轴相对地且对称地倾斜的零级束和第一级束。
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