CN102063019A - 光刻方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光刻方法和装置。所述光刻方法包括：控制光刻设备的相调节器的步骤，所述相调节器构造并布置成调节穿过相调节器的光学元件的辐射束的电场的相；和控制提供给相调节器的导致所述光学元件的一部分的实际的时间-温度特性的信号的步骤，参考所述光学元件的一部分的想要的时间-温度特性来实施控制，所述信号的控制是使得实际的时间-温度特性的改变领先于想要的时间-温度特性的相关改变。

Description

光刻方法和设备
技术领域
本发明涉及一种光刻方法和设备。
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将对应于待形成在所述IC的单层上的电路图案的图案在辐射束的横截面上赋予辐射束。可以将该图案转移到衬底(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。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含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：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，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不断需要更小的特征并且需要不断地提高特征的密度。临界尺寸(CD)快速地减小，并变得越来越接近例如上面所述的步进机和扫描器等现有曝光工具的理论分辨率极限。常规的旨在提高分辨率和最小化可印刷的CD的技术包括减小曝光辐射的波长、增大光刻设备的投影系统的数值孔径(NA)，和/或包含在图案形成装置的图案中的小于曝光工具的分辨率极限、使得它们将不印刷在衬底上、但使得它们将产生可以提高对比度并且锐化精细特征的衍射效应的特征。
为了确保应用到衬底的专利特征按照想要的方式被施加(例如确保符合临界尺寸极限、要求或均匀性)，期望地，可以至少部分地校正在光刻设备中的像差。由于光刻设备的投影系统的一个或更多个元件的可以引起所述一个或更多个元件的变形或类似情况的加热，会产生像差。之前，为了至少部分地校正这些像差，可以移动或重新取向投影系统的一个或更多个元件(例如透镜元件或反射元件)。可以快速地实施这些元件的移动或重新取向，并且因此即使时间改变了，这些像差也可以至少部分地被校正。然而，在最近，已经建议通过改变通过投影系统的辐射束的一部分或更多部分的相来校正这种像差。所述的相可以使用相调节器进行控制，相调节器可以包括设置在投影系统的透镜光瞳平面上的光学元件。光学元件的一个或更多个部分可以被加热，以便改变所述部分的折射率，并因此在使用时调节辐射束通过所述部分的部分的相。
与使用热作为控制相的手段的相调节器的使用相关的问题在于，应用的加热(或冷却)的变化速率不能够以与像差的变化速率相同的速率进行。这意味着，例如在光学元件的所述部分的实际的时间-温度特性和光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性之间存在显著的误差。这种误差会导致在应用到衬底上的图案特征中的误差(即，图案特征不是想要应用的图案特征)。
发明内容
本发明旨在例如提供一种光刻方法和/或光刻设备，其消除或削弱现有技术中的不管与这里或其他地方是否相同的至少一个问题，或提供现有的光刻设备或方法的替换方案。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻方法，包括：控制光刻设备的相调节器的步骤，所述相调节器构造并布置成调节穿过相调节器的光学元件(例如设置在通过光刻设备或将要通过光刻设备的辐射束的路径上)的辐射束的电场的相，所述方法包括：控制提供给相调节器的导致所述光学元件的一部分的实际的时间-温度特性的信号的步骤，所述信号的控制是使得实际的时间-温度特性的改变领先于所述光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性的相关改变。
光学元件可以设置在光刻设备的光瞳平面上或附近，例如设置在投影系统的光瞳平面上或附近。
参照光学元件的一部分的想要的时间-温度特性实施所述控制。参照光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性的步骤可以包括参照光学元件的一部分的在想要的时间-温度特性的未来时刻处的想要的时间-温度特性。“参照”可以替换地或附加地描述为控制提供给相调节器的导致实际的时间-温度特性的信号，包括使用至少与在想要的时间-温度特性的未来时刻处的想要的时间-温度特性相关的信息。
想要的和/或实际的时间-温度特性的改变可以是想要的时间-温度特性的斜率(gradient)的改变，包括从正的斜率改变到负的斜率，或从负的斜率改变到正的斜率，或从零斜率改变到负的斜率，或从零斜率改变到正的斜率。想要的时间-温度特性的斜率的改变和实际的时间特性的相关的和在先的改变都是沿相同方向或相同指向的改变，例如从正的斜率改变到负的斜率，或从负的斜率改变到正的斜率，或从零斜率改变到负的斜率，或从零斜率改变到正的斜率。实际的时间-温度特性的斜率的改变可以是光学元件的所述部分从加热到冷却的转变或变换的结果，或可以是光学元件的所述部分从冷却到加热的转变或变换的结果。
想要的时间-温度特性的改变可以与光刻设备的投影系统(的例如一个以上元件)的温度的改变相关。投影系统的温度的改变可以由穿过投影系统(的例如一个以上元件)的辐射束引起。投影系统(的例如一个以上元件)的温度的改变可以由光刻设备从空闲状态改变成操作状态的状态的改变引起。投影系统(的例如一个以上元件)的温度的改变可以由穿过投影系统(的例如一个以上元件)的辐射束的剂量和/或分布的改变引起。提供给相调节器的信号可以至少部分地校正投影系统(的例如一个以上元件)中的由投影系统的温度的改变引起的一个或多个像差。投影系统的一个或更多个元件可以是或包括相调节器的光学元件。
提供给相调节器的信号可以导致光学元件的所述部分的(例如主动或被动)加热或冷却。
所述方法可以包括控制提供给相调节器的一个或更多个信号，对于光学元件的一个或更多个部分的每一个导致实际的时间-温度特性。
根据本发明的另一方面，提供一种光刻设备，包括：照射系统，配置成调节辐射束；图案形成装置支撑结构，配置成支撑图案形成装置，所述图案形成装置配置成将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束；衬底保持装置，配置用于保持衬底；投影系统，配置用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；相调节器，构造并布置用于调节穿过相调节器的光学元件的辐射束的电场的相(例如设置在通过或将要通过光刻设备的辐射束的路径上)；和控制器，构造并布置成在使用时控制提供给相调节器的信号，导致光学元件的一部分的实际的时间-温度特性，所述信号的控制是使得实际的时间-温度特性的改变领先于所述光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性的相关的改变。
光学元件可以设置在光刻设备的光瞳平面上或附近，例如设置在投影系统的光瞳平面上。
控制器可以被设置成下述中的一个或多个：被提供与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息；和/或构造并布置成接收与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息；和/或构造并布置成恢复或重新获得与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息。
所述控制器可以构造并布置成使用与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息以控制提供给相调节器的信号。
与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息可以包括与在想要的时间-温度特性的未来时刻处的想要的时间-温度特性相关的信息。
光学元件可以包括多个可控的部分。每个部分可以设置有加热丝或其他加热元件。
相调节器可以包括一个或更多个配置成提供红外辐射的激光器，所述红外辐射在使用时被引导到或可以被引导到光学元件的所述部分上。相调节器可以设置有导向装置或导向布置、用于引导红外辐射到光学元件的一个或多个部分上。
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示意地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备；
图2示意地示出配置成改变穿过光刻设备的投影系统的电磁波的相的相调节器；
图3示意地示出包括在相调节器中的光学元件；
图4示意地示出包括在相调节器中的光学元件的温度可控部分；
图5示意地示出根据本发明的另一实施例的相调节器；
图6示意地示出配置成改变穿过光刻设备的投影系统的电磁波的相的相调节器，参考相调节器的光学元件的特定部分；
图7示意地示出相调节器的光学元件的一部分的想要的时间-温度特性，和光学元件的所述部分的实际的时间-温度特性，以及提供给相调节器的导致实际的时间-温度特性的控制信号；
图8示意地示出根据本发明的一个实施例的相调节器的光学元件的一部分的想要的时间-温度特性，和光学元件的所述部分的实际的时间-温度特性，以及提供给相调节器的导致实际的时间-温度特性的控制信号；
图9示意地示出图7中的想要的和实际的时间-温度特性之间的误差，和图8中的想要的和实际的时间-温度特性之间的误差。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备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(例如诸如由在波长248nm或193nm工作的准分子激光器产生的紫外(UV)辐射或诸如由在大约13.6nm波长工作的激光点火等离子体(laser-fired plasma)源产生的极紫外(EUV)辐射)；
-图案形成装置支撑件或支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与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，其构造成用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且连接至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；以及
-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置成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。
所述图案形成装置支撑结构MT保持图案形成装置。所述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。所述图案形成装置支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑结构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。所述图案形成装置支撑结构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，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上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，被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。
这里使用的术语“投影系统”应该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，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
光刻设备100可以是具有两个(双台)或更多个衬底台(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，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
所述光刻设备100还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体覆盖(例如水)，以便填满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如图案形成装置(例如掩模)和投影系统之间的空间。浸没技术可以用于提高投影系统的数值孔径在现有技术中是已知的。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO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，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，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。在其它情况下，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、以及如果需要时设置的所述束传递系统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AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面PPi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可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑结构(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、2-D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(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。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支撑结构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)，图案形成装置支撑结构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，但是它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)中。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。
可以将所示的设备100用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(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。
2.在扫描模式中，在对图案形成装置支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于图案形成装置支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影系统PL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单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑结构MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。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)的无掩模光刻术中。
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中的设备的光学布置使用了Koehler照射。用Koehler照射，照射系统IL的光瞳平面PPi与投影系统PS的光瞳平面PPp共轭。光瞳平面PPp是图案形成装置MA所处的物平面的傅里叶变换平面。传统上，该设备的照射模式可以参考照射系统的光瞳平面PPi上的辐射束B的强度分布来描述。受到图案形成装置MA的图案的衍射效应的影响，投影系统PS的光瞳平面PPp上的强度分布将基本上与照射系统的光瞳平面PPi上的强度分布相同。
投影系统PS包括相调节器110，构造并布置成调节穿过投影系统的光学辐射束的电场的相。如图2示意地示出，相调节器110可以包括对辐射束B基本上透射的材料形成的光学元件310。在另一实施例中，光学元件310可以对辐射束B是反射的。相调节器110还可以包括控制器340。穿过元件310的波的光学路径长度根据由控制器340提供的信号进行调节。光学元件310可以大致设置或可设置在例如傅里叶变换平面(例如光瞳平面PPp)中，并且使得在使用时光学元件由从图案形成装置发出的衍射束DB穿过。
图3更详细地示出相调节器110，并且示出光学元件310沿Z轴线的俯视图。可以通过对光学元件310的一部分320的加热或从其上去除热量、由此带来元件的材料的折射率相对于邻近所述部分320的材料的折射率的局部改变来调节穿过元件310的光学波长的相。例如通过发射电流通过具有欧姆电阻并布置成与元件的所述部分320接触的导线330、并使控制器340布置成提供电流到导线330，而实现热量的应用。
光学元件的多个邻近部分可以设置有相应的多个导线，用于加热与任何其他部分独立的任何部分。例如，如图4示意地示出的，邻近部分320-1到320-44设置在相邻的行中，并且从左到右和从上到下编号。部分320-1到320-44的每个部分320设置有相应的编号的加热导线330-1到330-44(尽管图4中为了清楚起见仅示出部分320-4到320-37)。控制器340构造并布置成使得每个导线可以独立地用电流驱动。这使得能够根据元件310在X、Y平面上的温度的空间分布将空间相分布应用到穿过元件310的光学波长。
附加地或替换地，光学元件310可以包括一个或更多个布置用以包含冷却流体的沟道。相调节器110可以包括冷却流体供给和回收系统，其连接到一个或更多个沟道并布置成将处于受控温度的冷却流体循环通过一个或更多个沟道。与导线330相似，冷却沟道可以与每个部分320相关联；然而，替换地，对所有部分320可以布置单个冷却沟道。元件310的冷却和加热元件310的部分320的结合可以使得能够在延伸到指定温度以上和以下的温度范围内调节部分320的温度。指定温度可以例如是设备100或投影系统PS的光学元件的材料的特定的想要的操作温度。
相调节器110的实施例可以从美国专利申请第11/593,648号中查阅。部分320的总的数量不限于44。替换地，通常总的数量可以依赖于想要的温度分布的空间分辨率。例如，部分320的每个的面积与投影系统PS的光瞳平面PPp上的空白区域(clear area)的尺寸的比值可以在100到1000之间。
要注意的是，本发明不限于上述的相调节器110的具体的实施例。该实施例在此给出仅为了示例的目的。基于这里所包含的教导，附加的实施例对本领域技术人员来说将是显而易见的。例如，图5公开了相调节器400的一种替换实施例。替换的相调节器400可以包括一个或更多个红外激光器410，其布置成选择地加热设置在投影系统PS的(透镜)光瞳平面PPp上的光学元件430的部分420。使用例如一个或更多个中空的光纤、透镜、反射元件或通过一个或更多个红外激光器410的合适取向，可以将红外辐射440引导到光学元件430的选定的部分420。该实施方式更详细的内容可以从日本专利申请出版物JP 2007317847A看到。在没有冷却器的情况下，通过提供相应的相互不同量的红外辐射能量440到相应的不同部分420，不同部分420的温度可以布置成彼此相互不同。随后指定温度可以具体指定为例如相互不同温度的平均温度值。在另一实施例中，与激光器不同的辐射源被用于提供辐射来加热光学元件。该辐射可以是与红外辐射不同的辐射，并且可以是例如UV或DUV辐射。
上述的相调节器可以用于例如至少部分地校正投影系统中的像差，该像差可以例如由投影系统中的温度的变化引起。辐射束穿过投影系统可以引起投影系统中的温度的变化。例如，温度的变化可以是或来自光刻设备中从空闲状态到操作状态的状态的改变，即从没有辐射穿过投影系统的状态改变到辐射束穿过投影系统的状态。替换地或附加地，投影系统中的温度的改变可以由穿过投影系统的辐射的剂量的改变和/或分布(例如角度或强度分布)的改变引起。可能由于应用到衬底的不同的图案，或由于用于提供相同或不同的图案到衬底的不同区域的辐射束的性质的改变导致这些改变。替换地或附加地，衬底的不同区域(例如管芯或目标部分)的曝光之间引起温度的改变，或由于不同衬底的曝光引起温度的改变。
为了考虑并至少部分地补偿投影系统的温度的改变(其可以包含投影系统的一个或更多个元件的温度的改变)，和由此产生的像差，可以建立模型。该模型可以用于预测或提供由于至少部分地校正投影系统中的像差而需要的相调节器的光学元件的一个或更多个部分的想要的时间-温度特性。例如，图6示出控制器340如何提供信号给包括光学元件310的相调节器，以便控制光学元件的一个或更多个部分320的时间-温度特性。
图7示意地示出例如上述光学元件的一部分的具有想要的时间(TI)-温度(TE)特性D的曲线的图。可以从建模或类似方法确定这种想要的时间-温度特性D。图7和8中给出温度TE，单位是任意的。图7、8和9中的时间TI单位为分钟。
对于时间的第一时间段500，想要的时间-温度特性D没有斜率，这意味着在这个时间段500，不需要加热或冷却光学元件的所述部分。该时间段500可以例如对应于光刻设备空闲且没有辐射束通过设备的投影系统、因此在投影系统中不存在需要校正的由热量引起的像差的情形。
在时间段500之后，是第二时间段510，其对应于光刻设备操作的时间段。在该时间段510，辐射束可以穿过光刻设备的投影系统，由此加热投影系统并引起需要校正的像差。可以通过例如适当地加热光学元件的一个部分(或多个部分)来校正这些像差。在时间段510期间，想要的时间-温度特性D适当地并周期地增大或减小。特性曲线D的变化的周期和大小可以涉及投影系统的温度的变化的周期和大小。
为了能够实现实际的时间-温度特性A，提供控制信号CS到相调节器，这导致在时间TI上对光学元件的所述部分的实际温度TE的控制。从图7可以看到，该实际的时间-温度特性A与想要的时间-温度特性D并不匹配，即在这些特性之间存在误差。这可能是多种原因中的一个，但是通常与相调节器中的硬件限制有关。例如，与光刻设备的投影系统的加热相关的时间常数，其将对应于想要的时间-温度特性D的变化速率的时间常数，可能低于相调节器的时间常数。这可能意味着，相调节器的温度改变与投影系统的温度改变不匹配(即，跟不上)。替换地或附加地，相调节器可以具有比由想要的时间-温度特性D指定的想要的操作极限低的操作极限。例如，相调节器可能不能达到或实现由(例如，模型化的)想要的时间-温度特性D要求的特定的高温或低温。
因为实际的时间-温度特性A与想要的时间-温度特性D不匹配，因而不能够以想要的方式校正投影系统中的像差。因此，期望地，能够改进相调节器的控制，使得相调节器的光学元件的一个部分(或者一个或更多个部分)的实际的时间-温度特性A更接近地匹配或类似该部分(或那些部分)的想要的时间-温度特性D。
根据本发明的一个实施例，可以消除或削弱与常规的相调节器的控制有关的一个或更多个问题。根据本发明的一个实施例，提供一种光刻方法，包括控制光刻设备的相调节器。相调节器构造并布置成调节穿过相调节器的光学元件的辐射束的电场的相(例如见上述实施例)，所述光学元件设置在光刻设备的投影系统的光瞳平面上。所述方法包括控制提供给相调节器的导致光学元件或其一个部分的实际的时间-温度特性的信号。参照想要的光学元件的一个部分的时间-温度特性进行所述控制。与已有的控制方法对比，根据本发明的一个实施例，信号的控制是使得实际的时间-温度特性的改变领先于想要的时间-温度特性的相关的改变。
如上面所述，在光学元件的一个部分的想要的加热速率和光学元件的该部分的实际的加热速率之间的时间常数的差异会导致实际的和想要的时间-温度特性之间的显著的误差或差异，因此导致由于投影系统的加热引起的像差的不良的或差的校正。通过在想要的时间-温度特性的相关的改变之前使光学元件的该部分的实际的时间-温度特性发生改变，可以至少部分地考虑到或补偿所述时间常数(和/或其他硬件限制)的差异。这会导致例如想要的和实际的时间-温度特性之间的平均误差减小，或所述特性之间的最大误差减小。
参照需要提供的想要的时间-温度特性，实际的时间-温度特性可以包括参照在想要的特性中未来时刻处的想要的时间-温度特性。替换地或附加地，这可以被描述为，包括通过使用至少与在想要的时间-温度特性中未来时刻处的想要的时间-温度特性相关的信息来控制提供给相调节器的导致实际的时间-温度特性的信号的方法。这意味着，例如，想要的时间-温度特性的任何改变可以被预见，并且可以被预先地施加，因此留下充分的或足够的时间给实际的时间-温度特性以进行改变。例如，可以依赖于用于控制光学元件的温度的相调节器的时间常数(和/或任何其他硬件性能值)，通过预先在10、20、30、40、50、60或更多分钟之前观察想要的时间-温度特性，建立实际的时间-温度特性。
前面提到的改变可以是光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性和/或实际的时间-温度特性的斜率的改变。这些改变很可能是显著的，例如从正的斜率改变到负的斜率，或从负的斜率改变到正的斜率，或从零斜率改变到负的斜率，或从零斜率改变到正的斜率。此外，想要的时间-温度特性的斜率的改变和实际的时间-温度特性的在先的改变可能是在相同的方向，或相同的程度。这意味着，想要的时间-温度特性的改变和实际的时间-温度特性的在先的改变将都是从正的斜率改变到负的斜率、或从负的斜率改变到正的斜率、或从零斜率改变到负的斜率、或从零斜率改变到正的斜率的改变。时间-温度特性的斜率的改变可以是从光学元件的所述部分的加热到冷却的转变结果，或是从光学元件的所述部分的冷却到加热的转变结果。所述加热或冷却可以是主动的或被动的。例如，光学元件的所述部分可以通过加热器进行加热以升高其温度，并且通过使冷却流体或类似物流动通过所述部分进行冷却以降低其温度。这可以称为主动加热和冷却。在另一示例中，所述部分的加热或所述部分的冷却可以被停止，并且所述部分的温度可以允许达到一个平衡水平。这例如可以分别解释为被动冷却或被动加热。
从上面的描述，可以理解，想要的时间-温度特性可以与实际的时间-温度特性成比例(例如，通常形状或类似)。例如，实际的时间-温度特性的形状可以在许多方面类似于想要的时间-温度特性的形状，尽管实际的时间-温度特性例如稍微偏离，使得上面所述的斜率的改变可以在时间上比想要的时间-温度特性提前发生。
正如上面对相调节器的实施例的描述，控制光学元件的一个部分的温度可以导致对光学元件的所述部分的折射率的相应的控制。因此，上文和下文所说的时间-温度特性可以替换地或附加地描述为，或解释为时间-折射率特性。
下面参照图8和9描述本发明的具体实施例。
图8是示意地示出相调节器的光学元件的一个部分的想要的时间-温度特性D的曲线。想要的时间-温度特性D与参照图7描述并示出的想要的时间-温度特性相同。
下面结合参照图7和8。在图8中，提供给相调节器的控制信号比图7中的控制信号早600。控制信号的较早的提供600(或，具体地“高”于控制信号或“在控制信号上面”)确保图8中的实际的时间-温度特性A比图7中的在较早的时刻从零斜率改变到正的斜率。在图8中，这意味着，实际的时间-温度特性A的斜率的改变领先于想要的时间-温度特性D的斜率的相关的改变。
当光刻设备在空闲时间段500之后操作一段时间段510，实际时间-温度特性A的改变(例如从正的斜率改变到负的斜率或从负的斜率改变到正的斜率，以及类似)也领先于想要的时间-温度特性D的相关的改变。这可以通过控制信号CS的适当的改变时机来实现，所述改变也领先于想要的时间-温度特性D中的斜率的突然改变(即，从正的斜率改变到负的斜率，或从负的斜率改变到正的斜率，或从零斜率改变到负的斜率，或从零斜率改变到正的斜率)。这与图7中示出的常规的控制策略形成突出的对比，在图7中实际的时间-温度特性A的斜率的改变与想要的时间-温度特性D的相关的改变同步或在其之后发生。图9示意地示出与参照图8示出并描述的方法相关的优点。
图9示意地示出根据参照图7示出并描述的常规的控制的、想要的时间-温度特性和实际的时间-温度特性之间的误差E1，和使用在图8中示出的根据本发明的一个实施例的控制方法的、想要的时间-温度特性和实际的时间-温度特性之间的误差E2。图9中给出的误差E，单位是任意的。
图9表明仍然存在与使用根据本发明的一个实施例的控制方法相关的误差E2，并且在某些时刻相关的误差E2大于可能使用相调节器的常规控制的误差E1。然而，有时或通常对光刻设备的终端用户来说重要的不是在新的和已有的控制方法之间的误差的改变，而是在新的和已有的控制方法之间的最大误差(如果可用的话)的绝对值减小。这是因为，是这些最大值或极端误差在将公差或容许值构建到光刻设备的操作中，或图案特征、器件或类似物的规范使用该设备形成或制造的时候需要被考虑。图9示出，使用根据本发明的一个实施例的控制方法，相对于常规的控制，最大的控制误差700被减小大约30％，这毫无疑问是显著的减小。
正如上面所述的，例如，实际的时间-温度特性的斜率的改变领先于想要的时间-温度特性的斜率的相关改变。实际的时间-温度特性的斜率的改变和想要的时间-温度特性的斜率的改变之间的时间依赖于许多因素，例如投影系统被加热的持续时间、加热的速率、最大温度值或提供的热量等。控制方法或应用该方法的控制器可以在确定实际的时间-温度特性的斜率的改变的时机时考虑这些因素(例如使用模型或类似物)，例如通过预测(例如在未来时刻)想要的时间-温度特性、以确定所需的斜率改变的时机。例如，对于控制器或控制方法预测以确定所需的斜率改变的时间段，控制方法或控制器可以配置成考虑相调节器的操作限制(例如，最大的温度、最小温度、时间常数、热量供给速率或热量撤回速率等)，并且使用这些因素确定将导致在该时间段上(或，换句话说时间窗口)想要的和实际的时间-温度特性之间的减小的或最小误差的斜率。
根据本发明的其他但是相关的实施例，提供一种光刻设备，其能够执行上述的控制方法。该设备包括用于调节辐射束的照射系统。该设备还包括用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束的图案形成装置。还设置衬底保持装置用于保持衬底。该设备还包括投影系统，其用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上。此外，提供相调节器(例如在上面所述的实施例中的一个或更多个中的相调节器)，用于调节穿过相调节器的光学元件的辐射束的电场的相。光学元件设置在投影系统的光瞳平面上。还提供控制器，该控制器构造并布置成在使用时控制提供给相调节器的信号。控制器提供的信号导致光学元件的或其一个部分的实际的时间-温度特性。如上面所述，参照光学元件的一个部分的想要的时间-温度特性执行所述控制。控制信号是使得实际的时间-温度特性的改变领先于想要的时间-温度特性的相关改变，如上面所述那样。
控制器可以是计算装置或类似装置。所述信号可以采用多种形式中的任何一种。例如，信号可以是至加热器的“打开”或“关闭”信号，或者该信号可以通过合适的电流贡献于或提供加热。在另一示例中，信号可以控制一个或更多个激光器或用于由这些激光器提供的辐射束的导向装置，以便控制被引导朝向光学元件的一个或更多个部分的辐射的量。
可以例如以有线或无线的方式(例如从计算机存储器或类似装置)提供与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信号给控制器。替换地或附加地，控制器可以构造并布置成例如以有线或无线的方式(例如从计算机存储器或类似装置)接收与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信号。替换地或附加地，控制器可以构造并布置成以有线或无线的方式(例如从计算机存储器或类似装置)重新得到或重获与光学元件的所述部分的时间-温度特性相关的信息。与想要的时间-温度特性相关的信息可以是本身为数字或数据形式的想要的时间-温度特性，或表示该时间-温度特性的编码或类似表示方式。与想要的时间-温度特性相关的信息可以是所有特性或包含整个特性，或是特性的一部分。
正如上面所述，控制器构造并布置成(例如配置成)使用与想要的时间-温度特性相关的信息以控制提供给相调节器的信号。控制器可以设置有或连接到便于这些应用的硬件或软件(例如包括模型化工具或类似工具的硬件或软件)。与想要的时间-温度特性相关的信息可以包括与想要的时间-温度特性中在未来时间或时刻处的想要的时间-温度特性相关的信息。在这种方式中，控制器可以预见想要的时间-温度特性的改变，所述改变将在实际的时间-温度特性中形成或将要对实际的时间-温度特性中实施。
光学元件可以包括一个或更多个可控的部分，例如，其中每个部分设置有加热导线或其他形式的加热元件。替换地或附加地，相调节器可以包括一个或更多个激光器，其配置成提供在使用时被引导或可引导到光学元件的一个或更多个部分上的红外辐射。可以提供导向装置或导向布置以引导红外辐射到光学元件的一个或更多个部分上。
已经描述：光学元件设置在投影系统的光瞳平面上。如果不希望成像光学元件的特征，将光学元件设置在光瞳平面是有利的。如果将光学元件设置在光瞳平面附近而不必放置在光瞳平面上，也可以获得相同的益处。如果光学元件的特征的成像不是问题，则光学元件可以设置在场平面上或附近。总之，光学元件的位置可以在用于提供图案到衬底的辐射束的路径上，该位置不必在光瞳平面附近或与光瞳平面重合。该位置可以不在投影系统中，而是在投影系统的上游或下游。
光学元件的一个或更多个部分的折射率可以用于校正像差，例如由投影系统的一个或更多个元件的加热或冷却引起的像差，正如上面所述的那样。相调节器的光学元件可以是这些元件中的被加热或冷却而引起像差的一个或就是该被加热或冷却而引起像差的元件。可以通过适当地加热或冷却该光学元件的一个或更多个部分(例如，相同的或不同的部分)来校正由于光刻设备的辐射束的穿过引起的相调节器的光学元件的一个或更多个部分的加热。
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(例如具有或具有大约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(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”可以表示不同类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学部件。
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，或具有存储其中的这种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。
本发明还可以使用下面的方面进行描述：
1.一种光刻方法，包括步骤：
控制光刻设备的相调节器，所述相调节器构造并布置成调节穿过相调节器的光学元件的辐射束的电场的相；和
控制提供给相调节器的导致所述光学元件的一部分的实际的时间-温度特性的信号，所述信号的控制是使得实际的时间-温度特性的改变领先于所述光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性的相关改变。
2.如方面1所述的光刻方法，其中控制提供给相调节器的导致实际的时间-温度特性的信号的步骤包括使用至少与在想要的时间-温度特性中未来时刻处的想要的时间-温度特性相关的信息。
3.如方面1或2所述的光刻方法，其中想要的和/或实际的时间-温度特性的改变是想要的时间-温度特性的斜率的改变，包括从正的斜率改变到负的斜率，或从负的斜率改变到正的斜率，或从零斜率改变到负的斜率，或从零斜率改变到正的斜率。
4.如方面3所述的光刻方法，其中想要的时间-温度特性的斜率的改变和实际的时间-温度特性的相关的且在先的改变都是从正的斜率改变到负的斜率、或从负的斜率改变到正的斜率、或从零斜率改变到负的斜率、或从零斜率改变到正的斜率的改变。
5.如方面3或方面4所述的光刻方法，其中实际的时间-温度特性的斜率的改变是光学元件的所述部分从加热到冷却的转变结果，或是光学元件的所述部分从冷却到加热的转变结果。
6.如前述方面中任一项所述的光刻方法，其中想要的时间-温度特性的改变与光刻设备的投影系统的温度的改变相关。
7.如方面6所述的光刻方法，其中投影系统的温度的改变由穿过投影系统的辐射束引起。
8.如方面6或方面7所述的光刻方法，其中投影系统的温度的改变由光刻设备从空闲状态到操作状态的状态的改变引起。
9.如方面6-8中任一项所述的光刻方法，其中投影系统的温度的改变由穿过投影系统的辐射束的剂量和/或分布的改变引起。
10.如方面6-9中任一项所述的光刻方法，其中提供给相调节器的信号至少部分地校正投影系统中由投影系统的温度的改变引起的像差。
11.如前述方面中任一项所述的光刻方法，其中提供给相调节器的信号导致光学元件的所述部分的加热或冷却。
12.如前述方面中任一项所述的光刻方法，其中所述方法包括控制提供给相调节器的一个或更多个信号，其对于光学元件的一个或更多个部分中的每一个导致实际的时间-温度特性。
13.一种光刻设备，包括：
照射系统，配置用于调节辐射束；
图案形成装置支撑结构，配置用支撑图案形成装置，所述图案形成装置用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束；
衬底保持装置，配置用于保持衬底；
投影系统，配置用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；
相调节器，构造并布置用于调节穿过相调节器的光学元件的辐射束的电场的相；和
控制器，构造并布置成在使用时控制提供给相调节器的导致光学元件的一部分的实际的时间-温度特性的信号，所述信号的控制是使得实际的时间-温度特性的改变领先于所述光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性的相关改变。
14.如方面13所述的光刻设备，其中所述控制器是被设置成下述中的一个或多个：
被提供与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息；和/或
构造并布置成接收与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息；和/或
构造并布置成重新获得与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息。
15.如方面14所述的光刻设备，其中所述控制器构造并布置成使用与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息以控制提供给相调节器的信号。
16.如方面14或15所述的光刻设备，其中与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息包括与在想要的时间-温度特性中未来时刻处的想要的时间-温度特性相关的信息。
17.如方面13-16中任一项所述的光刻设备，其中光学元件包括多个可控制的部分。
18.如方面13-17中任一项所述的光刻设备，其中每个部分设置有加热导线。
19.如方面13-18中任一项所述的光刻设备，其中所述相调节器包括配置成提供红外辐射的激光器，所述红外辐射在使用时被引导到光学元件的所述部分上。
20.如方面19所述的光刻设备，其中相调节器设置有导向装置，所述导向装置配置成引导红外辐射到光学元件的一个或多个部分上。
以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

Claims (15)

1.一种光刻方法，包括：
控制光刻设备的相调节器的步骤，所述相调节器构造并布置成调节穿过相调节器的光学元件的辐射束的电场的相；和
控制提供给相调节器的导致所述光学元件的一部分的实际的时间-温度特性的信号的步骤，所述信号的控制是使得实际的时间-温度特性的改变领先于所述光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性的相关改变。
2.根据权利要求1所述的光刻方法，其中，控制提供给相调节器的导致实际的时间-温度特性的信号的步骤包括使用至少与在想要的时间-温度特性中未来时刻处的想要的时间-温度特性相关的信息。
3.根据权利要求1或2所述的光刻方法，其中，想要的和/或实际的时间-温度特性的改变是想要的时间-温度特性的斜率的改变，包括从正的斜率改变到负的斜率，或从负的斜率改变到正的斜率，或从零斜率改变到负的斜率，或从零斜率改变到正的斜率。
4.根据权利要求3所述的光刻方法，其中，想要的时间-温度特性的斜率的改变和实际的时间-温度特性的相关的且在先的改变都是从正的斜率改变到负的斜率、或从负的斜率改变到正的斜率、或从零斜率改变到负的斜率、或从零斜率改变到正的斜率的改变。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光刻方法，其中，想要的时间-温度特性的改变与光刻设备的投影系统的温度的改变相关。
6.根据权利要求5所述的光刻方法，其中，投影系统的温度的改变由光刻设备从空闲状态改变成操作状态的状态的改变引起，或其中投影系统的温度的改变由穿过投影系统的辐射束的剂量和/或分布的改变引起。
7.根据权利要求5或6所述的光刻方法，其中，提供给相调节器的信号至少部分地校正投影系统中由于投影系统的温度的改变引起的像差。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光刻方法，其中，提供给相调节器的信号导致光学元件的所述部分的加热或冷却。
9.一种光刻设备，包括：
照射系统，配置用于调节辐射束；
图案形成装置支撑结构，配置用支撑图案形成装置，所述图案形成装置配置用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束；
衬底保持装置，配置用于保持衬底；
投影系统，配置用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；
相调节器，构造并布置用于调节穿过相调节器的光学元件的辐射束的电场的相；和
控制器，构造并布置成在使用时控制提供给相调节器的导致光学元件的一部分的实际的时间-温度特性的信号，所述信号的控制是使得实际的时间-温度特性的改变领先于所述光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性的相关改变。
10.如权利要求9所述的光刻设备，其中，所述控制器是以下情况中的一个或多个：
被提供与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息；和/或
构造并布置成接收与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息；和/或
构造并布置成重新获得与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息。
11.如权利要求10所述的光刻设备，其中，所述控制器构造并布置成使用与光学元件的所述部分的想要的时间-温度特性相关的信息以控制提供给相调节器的信号。
12.如权利要求9-11中任一项所述的光刻设备，其中，光学元件包括多个可控制的部分。
13.如权利要求9-12中任一项所述的光刻设备，其中，每个部分设置有加热导线。
14.如权利要求9-13中任一项所述的光刻设备，其中，相调节器包括配置成提供红外辐射的激光器，所述红外辐射在使用时被引导到光学元件的所述部分上。
15.如权利要求14所述的光刻设备，其中，相调节器设置有导向装置，所述导向装置配置成引导红外辐射到光学元件的一个或多个部分上。
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