CN111487848B - 微光刻投射曝光设备 - Google Patents

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Abstract

微光刻投射曝光设备(10；110)被配置为在曝光过程期间在扫描方向(28)上移动基板台(26)，并且包括：投射镜头(30)，用于在曝光过程期间将掩模结构成像到基板(24)上，具有操纵装置(36)，该操纵装置(36)被配置为在至少两个方向上彼此独立地改变投射镜头的成像比例；以及控制设备(46)，被配置为通过在扫描方向上和横向于扫描方向对操纵装置进行适当控制，来对成像比例执行不同的校正。

Description

微光刻投射曝光设备
相关专利的交叉引用
本申请要求于2019年1月25日提交的德国专利申请No.10 2019 200 981.6的优先权。该专利申请的全部公开内容通过引用并入到本申请中。
技术领域
本发明涉及一种微光刻投射曝光设备，该微光刻投射曝光设备被配置为在曝光过程期间在扫描方向上移动基板台。换言之，投射曝光设备实施为步进扫描曝光设备。此外，本发明涉及一种用于控制投射曝光设备的方法。
背景技术
需要具有尽可能小的波前像差的投射镜头，以保证尽可能精确地将掩模结构成像在晶片上。因此，投射镜头装备有操纵器，其使得可以通过改变投射镜头的单独光学元件的状态来校正波前误差。这样的状态变化的示例包括：相关光学元件的刚体在六个自由度中的一个或多个自由度中的位置的变化，对光学元件施加的热和/或冷，以及光学元件的变形。为此，通常规律地测量投射镜头的像差特性，并且如果合适的话，可以通过模拟确定单独测量之间的像差特性的变化。在这方面，例如，可以在计算上考虑透镜元件加热效应。出于校正像差特性的目的而实行的操纵器变化通过行进生成优化算法进行计算。作为示例，在WO 2010/034674 A1中描述了这样的优化算法。
如果像差特性的校正需要在扫描方向上校正成像比例，则这通常通过调整基板台的扫描移动轮廓和参考台的扫描移动轮廓来进行。然而，这规律地导致“脏污”的晶片图像，其在本领域中还已知为“衰退”。
发明内容
发明目标
本发明的目的是提供投射曝光设备及控制投射曝光设备的方法，通过该设备和方法解决上述问题并且特别是降低或完全防止晶片图像的衰退效果。
根据本发明的解决方案
根据本发明，例如，上述目的可以通过微光刻投射曝光设备来实现，该微光刻投射曝光设备被配置为在曝光过程期间在扫描方向上移动基板台。根据本发明的投射曝光设备包括：投射镜头，用于在曝光过程期间将掩模结构成像到基板上，具有操纵装置，该操纵装置被配置为在至少两个方向上彼此独立地改变投射镜头的成像比例。因此，操纵装置被配置为以方向分辨的方式改变成像比例。此外，根据本发明的投射曝光设备包括：控制设备，其被配置为通过在扫描方向上和横向于扫描方向对操纵装置进行适当控制，来对成像比例执行不同的校正。
换言之，投射曝光设备被配置为步进扫描曝光设备。在这样的步进扫描曝光设备(其通常还被称为“扫描仪”)中，当将掩模成像到晶片上时，将掩模和晶片相对于彼此移动。成像比例限定了像尺寸与被成像的物结构的实际物尺寸之间的比率，即在物平面中(从该物平面中对所述物结构成像)的物结构的尺寸与在像平面中的物结构的像的尺寸之间的比率。控制设备配置为促进操纵装置承担对扫描方向上的成像比例的校正，所述校正不同于横向于扫描方向的成像比例的校正。因此，这实现了成像比例的不对称校正。根据一个实施例，横向于扫描方向的成像比例是沿着以下方向的成像比例：与该扫描方向偏离了至少30°，特别是至少40°或者至少60°。作为示例，横向于扫描方向的成像比例可以是垂直于扫描方向测得的成像比例。
成像比例的不同校正应当被理解为意味着，用于改变扫描方向上的成像比例及横向于扫描方向的成像比例的校正因子是不同的。作为示例，校正可以包括成像比例在扫描方向上提高了3％，而横向于扫描方向仅提高了2％。
根据本发明提供的投射镜头在扫描方向上的成像比例的校正促使降低了晶片图像的衰退效应，同时与扫描方向无关地实行横向于扫描方向的比例误差的校正。
根据一个实施例，操纵装置被配置为在至少两个方向上以彼此相差至少10％、特别是至少20％或至少30％的因子来改变成像比例。
根据其他实施例，投射镜头具有变形配置。在变形的投射镜头中，在没有操纵装置的影响的情况下出现的成像比例在两个相互正交的方向上存在区别。根据一个实施例变型，成像比例被配置为在扫描方向上具有8倍的缩小，且横向于扫描方向具有4倍的缩小。在这样的变形投射镜头的情况下，在操作期间特别频繁地出现对成像比例的不对称校正的需求。根据变形投射镜头的一个实施例，在没有操纵装置的影响的情况下存在的投射镜头的成像比例在扫描方向上和横向于扫描方向彼此偏离了至少10％。也就是说，投射镜头的未操纵的成像比例在扫描方向和横向于该扫描方向之间相差了至少10％、特别是至少20％。
根据其他实施例，控制设备被配置为：在曝光过程期间使基板台的扫描移动适应于掩模台的扫描移动，且通过对掩模台的扫描移动和基板台的扫描移动的过程进行适当修改，来控制通过不同的扫描速度在过程中产生的投射曝光设备在扫描方向上的有效成像比例；并且控制设备还被配置为：使通过操纵装置导致的光学投射镜头在扫描方向上的成像比例与通过不同扫描速度产生的投射曝光设备在扫描方向上的有效成像比例相匹配，更具体地说，将所述成像比例设定成相同数值。
根据其他实施例，操纵装置包括至少一个形状操纵器，该至少一个形状操纵器用于非对称地改变投射镜头的相关联的光学元件的形状。这用于承担对投射镜头的成像比例的不对称校正；即，在横向于光轴的一个方向上的成像比例与横向于光轴的不同方向上的成像比例相比不同地改变。根据一个实施例变型，形状操纵器被配置为对相关联的光学元件施加压力。这特别是例如通过相对于光学元件(例如在光学元件的边缘区域中的两个相对的点处)的径向向内的压力来实现。这由于光学元件从边缘压缩而引起光学元件的弯曲。
根据其他实施例，与形状操纵器相关联的光学元件没有布置在投射镜头中的光瞳附近。换言之，与形状操纵器相关联的光学元件没有布置在投射镜头的光瞳平面中或这样的光瞳平面附近。根据一个实施例，相关的光学元件的子孔径比率不大于0.7、特别是不大于0.6。如在US 2013/0188246 A1中所解释的，例如，子孔径直径由相应表面的最大直径给定，当将物场的任意但具体选定的点成像在光学元件上时，该相应表面被照明。光学自由直径是围绕对应的光学元件的相应参考轴线的最小圆的直径，该对应的光学元件包含光学元件中当将整体物场成像时被照明的部分。根据其他实施例，与形状操纵器相关联的光学元件以近场方式布置。在形状操纵器的近场布置中，子孔径比率小于0.5、更特别地小于0.1。
根据其他实施例，操纵装置还包括平移操纵器，该平移操纵器用于使其他光学元件平行于投射镜头的光轴移位。特别是，该操纵器促进了投射镜头的成像比例的对称校正。
根据实施例变型，与平移操纵器相关联的光学元件没有布置在投射镜头中的光瞳附近。换言之，与平移操纵器相关联的光学元件没有布置在投射镜头的光瞳平面中或这样的光瞳平面附近。根据一个实施例，相关的光学元件的子孔径比率不大于0.9、特别是不大于0.7或者不大于0.6。根据其他实施例，与平移操纵器相关联的光学元件以近场方式布置。在近场布置中，与平移操纵器相关联的光学元件的子孔径比率小于0.5、更特别是小于0.1。
根据其他实施例，操纵装置包括多个移动操纵器，该多个移动操纵器用于使投射镜头的相关联的光学元件整体上在刚体的多个自由度上移动，其中，控制设备被配置为使用刚体的至少一些自由度来使移动操纵器移动，以实现对投射镜头的成像比例的不对称校正。在本文中，该布置还被称为“虚拟操纵器”。
根据其他实施例，控制设备被配置为使用刚体的至少二十个、特别是至少三十个或至少五十个自由度使操纵器移动，以实现成像比例的不对称校正。
根据其他实施例，投射曝光设备设计为在EUV波长范围中工作。特别地，上述虚拟操纵器特别适用于EUV投射曝光设备。
此外，可以例如通过控制具有投射镜头和基板台的微光刻投射曝光设备的方法来实现上述目的。该方法包括：在曝光过程期间使用投射镜头将掩模结构成像到基板上，其中基板台在扫描方向上移动，以及在曝光过程之前或期间，通过操纵装置在扫描方向上和横向于扫描方向对投射镜头的成像比例执行各种校正。
上面列出的根据本发明的投射曝光设备的关于实施例、示例性实施例和实施例变型等指定的特征可以因此转移到根据本发明的控制方法。在附图的描述和权利要求中解释了根据本发明的实施例的这些和其他特征。可以单独地或组合地实现单独特征，作为本发明的实施例。此外，它们可以描述可独立保护的有利实施例，并且如果合适的话，仅在本申请悬而未决期间或之后所主张的保护。
附图说明
参考所附示意图，在根据本发明的示例性实施例的以下详细描述中图示了本发明的上述和其他有利特征。附图中：
图1示出了根据本发明的微光刻投射曝光设备的实施例的可视图；
图2显示了在曝光过程期间曝光狭槽的不同扫描位置的可视图；
图3示出了根据现有技术实行成像比例校正的情况下，可视化作为晶片场上位置的函数的像点在扫描方向上的位移的示意图；
图4示出了根据本发明实行的成像比例校正的情况下，可视化作为晶片场上位置的函数的像点在扫描方向上的位移的示意图；以及
图5示出了根据本发明的微光刻投射曝光设备的其他实施例的可视图。
具体实施方式
在下面描述的示例性实施例或实施例或实施例变型中，在功能上或结构上彼此相似的元件尽可能地配备有相同或相似的附图标记。因此，为了理解特定示例性实施例的单独元件的特征，应参考其他示例性实施例的描述或本发明的总体描述。
为了便于描述，在附图中指示笛卡尔xyz坐标系，根据该坐标系图中所图示的部件的相应位置关系是显而易见的。图1中，x方向垂直于附图的平面向里、z方向向右，y方向向上。
图1示出了根据本发明的微光刻投射曝光设备的实施例10。本实施例被设计为在UV波长范围中(即，用例如365nm、248nm或193nm的电磁辐射)进行操作。
根据图1的微光刻投射曝光设备10包括生成曝光辐射14的曝光辐射源12。曝光辐射14首先通行穿过照明系统16，并且由后者指引到掩模18上。照明系统16被配置为生成掩模18上入射的曝光辐射14的不同角度分布。取决于用户所期望的照明模式(还称为“照明设定”)，照明系统16配置掩模18上入射的曝光辐射14的角度分布。可以选择的照明模式设定的示例包括所谓的双极照明、环形照明和四极照明。
掩模18具有用于成像到呈晶片24形式的基板上的掩模结构，并且可移位地安装在呈掩模位移台20形式的掩模台上。晶片24可移位地安装在呈晶片位移台26形式的基板台上。投射曝光设备10被实施为所谓的步进扫描曝光设备。在曝光过程期间，掩模位移台20在扫描方向22上移动，而晶片位移台26在扫描方向28上移动，在该曝光过程中，将整个掩模18成像到晶片24上。在此，通过适当的控制信号S1和S2由中央曝光控制单元40控制位移台20和26的移动。如图1所阐明的实施例所示，掩模位移台20和晶片位移台26的扫描方向22和28可以彼此相反。在该实施例中，在曝光过程期间沿正向y方向扫描掩模18且沿负向y方向扫描晶片24。在替代实施例中，扫描方向22和28还可以以相同的方式定向。
在根据图1的实施例中，曝光辐射14通行穿过掩模18，然后于是通行穿过投射镜头30，该投射镜头30被配置为将掩模结构成像到晶片24上。在根据图1的实施例中，投射镜头30具有十九个光学元件E1至E19。光学元件E1至E7和E10至E19被配置为透射透镜元件，并且光学元件E8和E9被配置为反射镜。相应的操纵器M1至M6与光学元件E2、E3、E6、E8、E11和E16相关联。该投射镜头30在x方向和y方向上的成像比例均为1：4；即，将掩模结构在两个方向上缩小四倍地成像到晶片24上。根据替代的实施例，投射镜头30具有变形的配置；即，x方向上的成像比例不同于y方向上的成像比例。
与光学元件E2相关联的操纵器M1被配置为在至少两个相对的点处向被实施为薄透镜的光学元件E2的边缘施加向内的压力，使得光学元件E2的曲率增强。换言之，操纵器M1通过在边缘处的压缩来促进光学元件E2的弯曲，并且因此有助于实现光学元件E2的形状的不对称变化。因此，操纵器M1在本文中也被称为“形状操纵器”。尽管原则上压缩方向可以不同地取向，但在下文中为简化起见，操纵器M1仅被分配一个操纵器自由度(根据图1在y方向上进行压缩)，其行进设定(travel setting)由x1指定。
光学元件E2布置在投射镜头30的光束路径中，使得光学元件E2的子孔径比率小于0.9，并且优选地不大于0.5。因此，光学元件E2没有布置在投射镜头30中的光瞳附近。如上所解释的，光学元件的子孔径比率由子孔径和光学自由直径之比构成。
由于光学元件E2的布置不在光瞳附近，因此通过操纵器M1引起的光学元件E2的形状的上述不对称改变导致了对投射镜头的成像比例的不对称校正，具体是y方向上的成像比例的校正。成像比例限定像尺寸和被成像的物结构的实际物尺寸之间的比率，即，在物平面(从该物平面将所述物结构成像，即掩模平面)中的物结构的尺寸和在像平面(即晶片平面)中的物结构的像的尺寸之间的比率。y方向上的成像比例对应地定义了y方向上像尺寸和实际物尺寸之间的比率。
操纵器M2使得与其相关联的光学元件E3在x方向和y方向上的位移成为可能，并且因此该位移实质上平行于光学元件E3的光学表面所在的平面。也就是说，操纵器M2具有刚体的两个自由度，具体是x方向上的位移和y方向上的位移。
与光学元件E6相关联的操纵器M3，与光学元件E11相关联的操纵器M5以及分配给光学元件E16的操纵器M6在各个情况下使得相关联的光学元件E6、E11和E16相应地在z方向上且因此实质上沿着投射镜头30的光轴进行移位或平移成为可能。因此，这还被称为轴向位移。在本文中，操纵器M6还被称为“平移操纵器”。因此，操纵器M3、M5和M6相应地被分配了操纵器自由度，操纵器M5的行进设定由x5指定。
特别地，操纵器M5促进了对投射镜头30的成像比例的对称校正。这通过不将与该操纵器M5相关联的光学元件E11布置在光瞳附近而得以促进。为此，光学元件E11的子孔径比率小于0.9，且优选地不大于0.5。
与被实施为反射镜的光学元件E8相关联的操纵器M4通过在关于反射镜表面横向布置的方向上有目标地致动反射镜表面的一个或多个点用来使光学元件E8的反射镜表面主动变形。配备有这样的操纵器的反射镜还已知为可形变的反射镜。
此外，投射曝光设备10包括行进确定装置42，其被配置为通过优化计算从投射镜头30的当前状态表征34生成行进命令44。行进命令44包括行进Xi。首先，关于x方向(XMx)和y方向(XMy)上对投射曝光设备10的有效成像比例的校正，行进Xi包括校正规范XMx和XMy。其次，行进Xi包括投射镜头30的操纵器的其他校正规定(图中未示出)。特别地，这些其他校正规定可以包括操纵器M2、M3、M4和M6或信号的直接行进规定，根据该信号通过数据处理装置来确定操纵器M2、M3、M4和M6的行进规定。
根据图1中阐明的实施例，当前状态表征34包括通过在投射镜头30处的波前测量来确定的像差参数。这些像差参数是通过集成在晶片位移台26中的波前测量装置32进行测量。作为示例，在晶片的每次曝光之后或者在各个情况下对晶片的完整集合进行曝光之后可以规律地进行这样的测量。替代地，还可以执行模拟、或者模拟与减少的测量的组合以代替测量。
当确定了行进命令44时，行进确定装置42还可以被配置为：除了上述投射镜头30的当前状态表征34以外，还考虑与投射镜头30的状态无关的过程规定，该过程规定在下文中还被称为“外部过程规定”。特别地，这适用于确定投射曝光设备10在x方向上和y方向上的有效成像比例的校正规定XMx和XMy，即，不对称比例校正的规定。根据不同的实施例，这样的不对称比例校正的原因(XMx与XMy不同)可以归因于投射镜头30的状态和/或归因于外部过程规定，即，该原因还可以仅归因于外部过程规定并且因此可以与投射镜头30的状态表征34无关。
由于外部过程规定而必须进行不对称比例校正的示例与晶片24的热膨胀有关，该热膨胀可能会因各个过程步骤之间的略微温度变化而改变并且在该情况下(甚至在完美的、完全无缺陷的投射镜头的情况下)将不得不对此进行补偿。因此，如果晶片24上的层已经在一定温度下曝光，且如果因此结构已经在该晶片上出现，且如果晶片24在当前曝光过程中例如由于净化室和/或曝光设备的变化而具有不同的温度，并且如果所述晶片的范围已经因此而改变，则在其他层曝光期间的成像比例必须调整为，使得新结构恰好位于已经被施加的结构上。然而，在曝光期间，这些结构由于热膨胀的变化而相对于它们的原始状态是扭曲的。
因为在温度变化的情况下晶片24实质上在径向方向上膨胀，因此仅是由此就已经出现了不对称比例校正的必要性。在晶片24的中央上边缘处的场将随着y方向(垂直轴线)上比例的变化而实质上经历径向变化，而在晶片的右边缘或左边缘处的场将随着x方向(水平轴线)上比例的变化而实质上经历径向变化。根据x和y轴线上的径向膨胀向量的投射，对于所有其他场都会出现介于其间的x和y范围的所有比率以及比例校正的对应不对称要求。
由行进确定装置42确定的投射曝光设备10的有效成像比例的校正规定XMx和XMy被传输到控制设备46。控制设备46用于通过控制包括操纵器M1和M5的操纵装置36且通过将校正值ΔS1和ΔS2传输到中央曝光控制单元40，实现与投射曝光设备10的有效成像比例的x坐标和y坐标有关的校正规定XMx和XMy。校正值ΔS1和ΔS2分别涉及对由中央曝光控制单元40向掩模位移台20和晶片位移台26输出的控制信号S1和S2的校正。操纵器M1和M5分别通过控制设备46传输相应的行进x1和x5来控制。
如下面参考图2至图4详细解释的，行进x1和x5以及控制信号S1和S2由控制设备46进行选择，使得其控制效果通过操纵器M1和M5导致投射镜头30在y方向上(即，扫描方向22或28上)的成像比例与投射曝光设备10在y方向上的有效成像比例相匹配。借助于控制信号S1和S2通过对于掩模位移台20和晶片位移台26在不同的扫描移动轮廓的形式下规定不同扫描速度，实现投射曝光设备10的有效成像比例。
图2可视化在晶片位移台26的不同扫描位置A、B和C中、在曝光过程期间已曝光的晶片24上的场48。出于取向目的，晶片24的场48中各绘制了三个场点P1、P2和P3。在这样的曝光过程中，将整个掩模28成像到场48上。因此，将晶片24移位到新的晶片位置，并且在进一步的曝光过程期间将整个掩模28成像到晶片24上的相邻的其他场上。位移的过程及执行曝光过程被实现，直到实质上已经曝光了晶片24的整个表面为止。
如上文已经描述的，在曝光过程期间，将晶片位移台26在扫描方向28上相对于投射镜头30移动。附图中，晶片位移台26的扫描方向28朝向负向y坐标轴的方向上取向。由于晶片24在负向y方向上的位移，在曝光过程期间，由投射镜头30在晶片24上生成的曝光场(该曝光场在下面被称为曝光狭槽50)沿正向y方向在场48内(在晶片24的参考系中)移动。根据图2可视化的扫描位置A、B和C的图示，该移动是显而易见的，这些扫描位置随时间推移而相继地被采用。
y方向上，曝光狭槽50具有范围w。在图2的左侧区域中所图示的场48中，晶片位移台26在曝光过程开始时位于扫描位置A中。在该扫描位置中，曝光狭槽50在晶片24的参考系中位于场48的下边缘，准确地说使得场点P1布置在曝光狭槽50在y方向上的中心；即，如图2示出的，所述场点与曝光狭槽50的下边缘的距离为w/2。场点P2以距离w/2布置在场点P1上方。因此，在扫描位置A中，场点P2位于曝光狭槽50的上边缘。
在图2的中央区域所图示的场48中，晶片位移台26位于扫描移动的中间的扫描位置B。在该扫描位置中，曝光狭槽50在晶片24的参考系中布置在场48的中心处，准确地说是将场点P1布置在曝光狭槽50的下边缘。场点P2布置在曝光狭槽50的中心处，并且场点P3(其以距离w/2定位在场点P2上方)布置在曝光狭槽50的上边缘处。
在图2的右侧区域中图示的场48中，晶片位移台26在曝光过程结束时位于扫描位置C中。在该扫描位置中，曝光狭槽50在晶片24的参考系中布置在场48的上边缘，准确地说使得场点P2定位在曝光狭槽50的下边缘处且场点P3定位在曝光狭槽50的中心处。
在成像比例需要在y方向上校正的情况下，掩模位移台20的扫描移动轮廓和晶片位移台26的扫描移动轮廓被略微地更改。例如，如果应该存在y方向上的正比例校正，即，如果在场48的下部区域中的曝光期间产生的晶片结构应该在负向y方向上移位，并且在场48的上部区域中的晶片结构应该在正向y方向移位，则掩模位移台20的扫描移动轮廓和晶片位移台26的扫描移动轮廓更改为，使得与位于扫描位置A中的未校正状态相比并且因此在掩模18的扫描过程开始时使晶片24略微落后(slightly behind)。在图2的左侧区域中，该过程通过用虚线呈现的扫描校正的场48a来表示。与未扫描校正的场48和曝光狭槽50相比，场48a在扫描位置A处向上偏移了距离Δys；即，场48a相对于沿负向y方向取向的扫描方向28以距离Δys落后未校正状态(场48)。在落后的场48a中的点P1、P2和P3以圆线的形式表示，并且指示为P1a、P2a和P3a。
然而，仍然将对应于点P1的掩模点成像到曝光狭槽50的中心处的晶片24上，即在未校正状态下点P1要成像的位置处成像(距曝光狭槽50的下边缘上方的距离为w/2)。因此，在校正的扫描期间，点P1处的像结构在负向y方向上有效地移位了Δys。
在扫描过程的中间的扫描位置B中，场48a的位置与未校正状态下场48的位置一致。也就是说，晶片24与位于扫描位置B中的未校正状态同步，即，所述晶片不再落后于掩模18。
与之相比，与在扫描过程结束时位于扫描位置C中的未校正状态相比，晶片24在某种程度上领先于掩模18。在图2的右侧区域中，该过程通过使用虚线呈现的扫描校正的场48a来表示。与未扫描校正的场48和曝光狭槽相比，场48a在扫描位置C处向下偏移了距离-Δys；即，场48a相对于在负向y方向上取向的扫描方向28领先了未校正状态距离-Δys。领先的场48a中的点P1、P2和P3以圆线的形式表示，并指示为P1a、P2a和P3a。
然而，仍然将对应于点P3的掩模点成像到曝光狭槽50的中心处的晶片24上，即在未校正的状态下的点P3要成像的位置处成像(距曝光狭槽50的下边缘上方的距离w/2)。因此，在已校正的扫描过程中，点P3处的像结构在正向y方向上有效地移位了Δys。
因此，通过上述对掩模位移台20的扫描移动轮廓和晶片位移台26的扫描移动轮廓的修改，存在对y方向上的成像比例的有效校正，这是通过曝光过程产生的。如所解释的，得到的成像比例归因于扫描移动轮廓，并仅由投射镜头30自身的成像比例次要地确定。作为与最后提及的成像比例的区别，在本文中，扫描方向上得到的成像比例因此被称为投射曝光设备10的“有效成像比例”。
图3中，基于现有技术中典型地出现的与y方向相比在x方向上应该采取不同比例校正的情况，解释了投射镜头30在y方向上的成像比例对成像期间产生的晶片结构的影响。在这种情况下，通过对投射镜头30的成像比例的对称校正，例如通过以近场方式布置的投射镜头30的光学元件的z位移，而在x方向上采取预先确定的比例校正。该校正导致投射镜头30在y方向上(即扫描方向28上)的成像比例同样经历该校正。
基于线的倾斜分别表示在各种扫描位置A、B和C中的曝光狭槽50在y方向上的范围，图3示出了由于对称校正而发生的投射镜头30在y方向上的成像比例的变化。在根据图3的示意图中，图示了晶片24上的像点相对于相应的预期位置的位移ΔyW，该位移ΔyW是晶片场48的y坐标的函数。沿着横坐标轴绘制的是场48中场点P1、P2和P3的位置。上述斜线阐明了在相应扫描位置A、B或C中沿曝光狭槽50的y范围在晶片24上产生的像点的相应位移ΔyW。
如已经参考图2所解释的，由于因扫描轮廓的结果(参见图3)而使晶片24落后，因而将位于曝光狭槽50的中心处的晶片点P1在扫描位置A中移位Δyw＝-Δys。在扫描位置B中，因为然后位于曝光狭槽50的中央的晶片点P2的扫描轮廓，因而没有这样的位移，即Δyw＝0。与之相比，因为晶片24由于扫描轮廓而领先，因而在扫描位置C中，然后位于曝光狭槽50的中心的晶片点P3移位了Δyw＝+Δys。在根据图3的示意图中，由扫描轮廓引起的像点位移通过虚线箭头52可视化，该虚线箭头52延伸穿过对扫描位置A、B和C处的照明狭槽50进行阐明的线的相应中心。
如上面已经提及的，在本示例中根据现有技术可视化的投射镜头30的成像比例的对称校正带来了线50相对于未校正状态的相应倾斜，其中线50将水平对齐。该倾斜导致相应地在根据图2的示意图中的照明狭槽50的上边缘处或在根据图3的示意图中照明狭槽50的右边缘处，将晶片上的像点附加地移位了ΔyPO。在与图3类似的方式中，根据图3的示意图中照明狭槽50的左边缘处，存在将对应的像点移位了-ΔyPO的位移。因此，在扫描位置A中，例如将晶片点P2移位了Δyw＝-Δys+ΔyPO，而在扫描位置B中，该点移位了Δyw＝-Δys，在扫描位置C中，该点移位了Δyw＝-Δys-ΔyPO。因此，这会导致“脏污”的晶片图像，在本领域中还已知为“衰退”。
根据本发明，通过适当设定投射镜头30的成像比例的x分量和y分量，防止或至少很大程度上降低了该图像衰退。如已经参照图1解释的，在可视化的实施例中的行进x1和x5选择为使得投射镜头30在y方向上的成像比例与投射曝光设备10中由扫描轮廓引起的有效成像比例相匹配。将投射镜头30在x方向上的成像比例设定为所需的校正值，而与y成像比例无关。
图4可视化了根据本发明的实施例的投射镜头30的y成像比例与投射曝光设备10的有效成像比例的匹配。图4示出了与图3的示意图不同的示意图，不同在于，在这种情况下，投射镜头30的y成像比例选择为使得表示曝光狭槽50的范围的斜线在扫描位置A、B和C中太剧烈地倾斜，以致于它们平行于阐明扫描相关的像点位移的箭头52延伸。换言之，投射镜头30的y成像比例选择为，使得在根据图4的实施例中，所述比例与由扫描轮廓引起的投射曝光设备10的有效成像比例一致。
例如，相对于晶片点P2，这意味着在扫描位置A中，该点的总位移是ΔyW＝-Δys+ΔyPO＝0，其中由以下两者的叠加得到总位移ΔyW：来自在扫描位置A处由于不同的扫描轮廓而引起的位移-ΔyS；以及由于投射镜头30的y成像比例引起的照明狭槽50右边缘处的像点的位移ΔyPO。在扫描位置B中，布置在曝光狭槽50中心的晶片点P2的相同总位移是ΔyW＝0，因为首先由扫描轮廓引起的位移等于零，并且其次由投射镜头30的y成像比例引起的位移ΔyPO由于在曝光狭槽50中的中央位置而等于零。
因此，根据图4，将投射镜头30的y成像比例与投射曝光设备10的有效成像比例相匹配，会使在曝光过程期间在曝光狭槽的整个y范围之上，晶片24上的像点在每个扫描位置处经历相同的位移，并且因此不再像根据图3的扫描过程中那样衰退。
图5示出了根据本发明的微光刻投射曝光设备的其他实施例110。本实施例被设计为在EUV波长范围内操作，即，其中电磁辐射的波长小于100nm，特别是近似13.5nm或近似6.7nm。由于该操作波长，所有光学元件都实施为反射镜。
根据图5的投射曝光设备110包括生成呈EUV辐射形式的曝光辐射14的曝光辐射源12。为此，例如，曝光辐射源12可以包括等离子体辐射源。曝光辐射14首先通行穿过照明系统16，并且由后者指引到掩模18上。像是根据图1的照明系统，照明系统16被配置为生成曝光辐射14在掩模18上入射的不同角度分布。
掩模18具有用于成像到晶片24形式的基板上的掩模结构，并且可移位地安装在呈掩模位移台20形式的掩模台上。如图5所图示，掩模18可以配置为反射掩模，或者替代地，配置为透射掩模。在根据图5的实施例中，曝光辐射14在掩模18处被反射，然后通行穿过配置为将掩模结构成像到基板24上的投射镜头30。通过多个呈反射镜形式的光学元件在投射镜头30内引导曝光辐射14。
当前的投射镜头30在x方向和y方向上的成像比例均为1∶4。即，将掩模结构在两个维度上缩小四倍地成像到晶片24上。根据替代的实施例，投射镜头30具有变形的构造。即，在x方向上的成像比例不同于在y方向上的成像比例。根据一个实施例变型，在这种情况下，成像比例在x方向上为1∶4，在y方向上为1∶8。
将晶片24可移位地安装在呈晶片位移台26形式的基板台上。像是根据图1的投射曝光设备10，在由投射曝光设备110实行的曝光过程期间，掩模位移台20在扫描方向22上移动，并且晶片位移台26在扫描方向28上移动，其中将整个掩模18成像到晶片24上。在此，位移台20和26的移动由中央曝光控制单元40通过适当的控制信号S1和S2来控制。如图5所阐明的实施例中所示，相应地，掩模位移台20和晶片位移台26的扫描方向22和28可以彼此相对。在该实施例中，在照明过程期间，在正向y方向上扫描掩模18，并且在负向y方向上扫描晶片24。
在根据图5的实施例中，投射镜头30仅具有四个反射式光学元件RE1至RE4。所有光学元件以可移动的方式安装。投射镜头还包括操纵装置36，该操纵装置36包括移动操纵器，以使投射镜头30的相关联光学元件整体在刚体的多个自由度中移动。根据一个实施例变型，通过操纵装置36可控制的刚体的自由度的数目可以大于20。特别地，根据图5的投射镜头30的四个光学元件RE1至RE4中的每一个是可在刚体的所有六个自由度(x、y和z位移以及绕x、y和z轴倾斜)上进行操纵的，在这种情况下，通过操纵装置36可控制的刚体的自由度的数目总计为二十四。根据图5中未示出的投射镜头30的进一步配置，刚体的自由度的数目可以大于五十或大于一百。
图5中，基于实施为移动操纵器的操纵器BM1至BM4，以示例性方式可视化了刚体的四个这样的自由度。在此，操纵器BM1至BM4中的相应一个与光学元件RE1至RE4中的每一个相关联。操纵器BM1、BM2和BM3各自使得分派的光学元件RE1、RE2和RE3在y方向上位移成为可能，并且因此该位移实质上平行于光学元件的相应反射表面所在的平面。因此，操纵器BM1至BM3中的每一个促进在刚体的一个自由度中操纵投射镜头30。
操纵器BM4被配置为通过绕平行于y轴设置的倾斜轴线154旋转而使光学元件RE4倾斜。结果，相对于入射辐射修改了RE4的反射表面的角度。可以想到操纵器的其他自由度。因此，例如，可以规定相关光学元件在其光学表面上的位移，或者绕垂直于反射表面的参考轴线的旋转。
一般而言，在此图示的操纵器BM1至BM4中的每一个配备为在沿预先确定的行进来执行刚体移动时实现相关联的光学元件RE1至RE4的位移。作为示例，这样的行进可以以任何方式将不同方向上的平移、倾斜和/或旋转进行组合。替代地或附加地，还可以提供操纵器，其被配置为通过适当致动操纵器来承担相关联的光学元件的状态变量的不同方式的变化。在这方面，可以通过例如对光学元件施加特定的温度分布或特定的力分布来实行致动。在这种情况下，行进可以是由于光学元件上温度分布的修改或局部张力在实施为可形变的透镜或为可形变的反射镜的光学元件上的施加。
将波前测量装置32集成在晶片位移台26中，所述波前测量装置用于测量投射镜头30的例如呈像差参数的形式的当前状态表征34。此外，投射曝光设备110包括行进确定装置42，其被配置为通过优化计算从投射镜头30的当前状态表征34确定行进命令44。如已经关于图1所解释，行进命令44包括行进Xi。首先，行进Xi包括关于在x方向(XMx)和y方向(XMy)上对投射曝光设备110的有效成像比例的校正的方面的校正规定XMx和XMy。其次，行进Xi包括针对投射镜头30的操纵器BM1至BM4的其他校正规定，(图中未示出)。
由行进确定装置42确定的投射曝光设备110的有效成像比例的校正规定XMx和XMy被传输到控制设备46。控制设备46用于通过包括操纵器BM1至BM4的操纵装置36且通过将校正值ΔS1和ΔS2传输到中央曝光控制单元40，实现与投射曝光设备110的有效成像比例的x坐标和y坐标有关的校正规定XMx和XMy。校正值ΔS1和ΔS2分别涉及对由中央曝光控制单元40向掩模位移台20和晶片位移台26输出的控制信号S1和S2的校正。操纵器BM1至BM4通过经由控制设备46针对刚体的每个自由度传输相应的行进xi进行控制。在用于可视化目的的当前简化情况下，传输行进x1至x4。
行进xi以及控制信号S1和S2由控制设备46选择为使得其控制效果通过操纵器BM1至BM4导致投射镜头30在y方向(即在扫描方向22或28)上的成像比例与投射曝光设备110在y方向上的有效成像比例相匹配。借助于控制信号S1和S2通过对于掩模位移台20和晶片位移台26在不同的扫描移动轮廓的形式下规定不同扫描速度，实现投射曝光设备110的有效成像比例。
上面已经参考图2至图4解释：通过不同的扫描移动轮廓引起将投射镜头30在y方向上的成像比例与投射曝光设备的有效y成像比例相匹配的效果。由于对投射镜头30在x方向上的成像比例的校正是由所测得的状态表征34和/或外部过程规定来预先确定的，所以为了匹配投射镜头30的y成像比例，根据校正规定XMx和XMy的y成像比例的可操纵性是必要的，该y成像比例与x成像比例无关。换言之，需要对投射镜头30的成像比例进行不对称校正的可能性。
然而，原则上，由控制设备46可控制的刚体的自由度它们自身都不适用于对所期望的数量级的成像比例进行不对称校正。然而，除了主要由此引起的成像像差校正以外，在刚体的至少一些自由度上的行进变化各引起成像比例的较小不对称变化作为次要效应。在本实施例中，行进xi由控制设备46确定，使得作为次要效应而引起的成像比例的这些不对称变化以适当的方式相加，然而，同时作为主要效应引起的相应成像像差校正彼此抵消。在此，优选地，由控制设备46适当地操纵刚体的自由度为至少二十个，特别是至少三十个或至少五十个，以设定校正规定XMx和XMy。在本文中，因此具有配置的控制设备46的操纵装置36还被称为“虚拟操纵器”。
由于通过使用虚拟操纵器在根据图5的投射曝光设备110的投射镜头30中实现校正规定XMx和XMy的设定，所以已经参考根据图1的投射曝光设备10所描述的操作得到促进，据此投射镜头30在y方向上的成像比例与投射曝光设备110的有效y成像比例的匹配是通过不同的扫描移动轮廓实现的。因此，关于该操作的其他细节，参考上面提供的关于投射曝光设备10的描述。
示例性实施例、实施例或实施例变型的以上描述应理解为是作为示例的。由此实现的公开首先使得本领域技术人员理解本发明及其相关联的优点成为可能，并且其次涵盖所描述的结构和方法中对于本领域技术人员的理解也是显而易见的更改和修改。因此，只要更改和修改落入根据所附权利要求书的定义的本发明的范围内，所有这些更改和修改以及等同物旨在于受权利要求的保护覆盖。
本发明涵盖以下条款中描述的各方面。这些条款形成说明书的一部分，而不是权利要求：
条款1：一种微光刻投射曝光设备(10；110)，其配置为在曝光过程期间在扫描方向(28)上移动基板台(26)，并且包括：
-投射镜头(30)，用于在曝光过程期间将掩模结构成像到基板(24)上，具有操纵装置(36)，该操纵装置(36)被配置为在至少两个方向上彼此独立地改变投射镜头的成像比例，以及
-控制设备(46)，被配置为通过在扫描方向上和横向于扫描方向对操纵装置进行适当的控制，对成像比例执行不同的校正。
条款2：根据条款1的投射曝光设备，
其中，操纵装置(36)被配置为在至少两个方向上以彼此相差至少10％的因子来改变成像比例。
条款3：根据条款1或条款2的投射曝光设备，
其中，投射镜头(30)具有变形配置。
条款4：根据条款3的投射曝光设备，
其中，在没有操纵装置(36)的影响的情况下存在的投射镜头(30)的成像比例在扫描方向(28)上和横向于扫描方向彼此偏离了至少10％。
条款5：根据前述条款中任一项的投射曝光设备，
其中，控制设备(46)被配置为：在曝光过程期间使基板台(26)的扫描移动适配于掩模台(20)的扫描移动，且通过对掩模台的扫描移动和基板台的扫描移动的过程进行适当修改，控制通过不同的扫描速度在过程中产生的投射曝光设备(10；110)在扫描方向(28)上的有效成像比例，并且控制设备还被配置为：使通过操纵装置(36)导致的光学投射镜头(30)在扫描方向(28)上的成像比例与通过不同扫描速度产生的投射曝光设备在扫描方向上的有效成像比例相匹配。
条款6：根据前述条款中任一项的投射曝光设备，
其中，操纵装置(36)包括至少一个形状操纵器(M1)，该至少一个形状操纵器用于非对称地改变投射镜头的相关联的光学元件(E1)的形状。
条款7：根据条款6的投射曝光设备，
其中，形状操纵器(M1)被配置为向相关联的光学元件(E1)施加压力。
条款8：根据条款6或7所述的投射曝光设备，
其中，与形状操纵器(M1)相关联的光学元件(E1)没有布置在投射镜头(30)中的光瞳附近。
条款9：根据条款6至条款8中的任一项所述的投射曝光设备，
其中，操纵装置(36)还包括平移操纵器(M5)，该平移操纵器(M5)用于使其他光学元件平行于投射镜头的光轴移位。
条款10：根据条款9的投射曝光设备，
其中，与平移操纵器(M5)相关联的光学元件(E11)没有布置在投射镜头(30)中的光瞳附近。
条款11：根据条款1至条款5中的任一项所述的投射曝光设备，
其中，操纵装置(36)包括多个移动操纵器(BM1-BM4)，该多个移动操纵器(BM1-BM4)用于使投射镜头(30)的相关联的光学元件(RE1-RE4)总体上在刚体的多个自由度上移动，其中，控制设备(46)被配置为使用刚体的至少一些自由度来使移动操纵器移动，以实现对投射镜头的成像比例的不对称校正。
条款12：根据条款11的投射曝光设备，
其中，控制设备(46)配置为使用刚体的至少二十个自由度使操纵器(BM1-BM4)移动，以便实现成像比例的不对称校正。
条款13：根据前述条款中任一项的投射曝光设备，其设计为在EUV波长范围内操作。
条款14：一种控制具有投射镜头(30)和基板台(26)的微光刻投射曝光设备(10；110)的方法，该方法包括：
-在曝光过程期间使用投射镜头将掩模结构成像到基板(24)上，其中基板台在扫描方向(28)上移动，以及
-在曝光过程之前或期间，通过操纵装置(36)在扫描方向上和横向于扫描方向对投射镜头的成像比例进行各种校正。
附图标记列表
10 投射曝光设备
12 曝光辐射源
14 曝光辐射
16 照明系统
18 掩模
20 掩模位移台
22 掩模位移台的扫描方向
24 晶片
26 晶片位移台
28 晶片位移台的扫描方向
30 投射镜头
32 波前测量装置
34 状态表征
36 操纵装置
40 中央曝光控制单元
42 行进确定装置
44 行进命令
46 控制设备
48 晶片上的场
48a 扫描校正的场
50 曝光狭槽
52 扫描相关的像点位移
110 投射曝光设备
154 倾斜轴线
S1 掩模位移台的控制信号
S2 晶片位移台的控制信号
ΔS1 控制信号S1的校正值
ΔS2 控制信号S2的校正值
M1至M5 操纵器
x1，x2，x3，x4，x5 行进设定
E1 to E19 光学元件
BM1 to BM4 移动操纵器
RE1 to RE4 反射式光学元件

Claims (11)

1.一种微光刻投射曝光设备(10；110)，被配置为在曝光过程期间在扫描方向(28)上移动基板台(26)，并且所述设备包括：
-投射镜头(30)，用于在所述曝光过程期间将掩模结构成像到基板(24)上，具有操纵装置(36)，所述操纵装置(36)被配置为在至少两个方向上彼此独立地改变所述投射镜头的成像比例，以及
-控制设备(46)，被配置为通过在所述扫描方向上和横向于所述扫描方向对所述操纵装置进行适当控制，对所述成像比例执行不同的校正，
其中，所述控制设备(46)被配置为：在所述曝光过程期间使基板台(26)的扫描移动适配于掩模台(20)的扫描移动，且通过对所述掩模台的扫描移动和所述基板台的扫描移动的过程进行适当修改，控制通过不同的扫描速度在所述过程中产生的所述投射曝光设备(10；110)在所述扫描方向(28)上的有效成像比例，并且所述控制设备还被配置为：使通过所述操纵装置(36)导致的所述光学投射镜头(30)在所述扫描方向(28)上的成像比例与通过所述不同扫描速度产生的所述投射曝光设备在所述扫描方向上的有效成像比例相匹配。
2.根据权利要求1所述的投射曝光设备，
其中，所述操纵装置(36)被配置为在所述至少两个方向上以彼此相差至少10％的因子来改变成像比例。
3.根据权利要求1或2所述的投射曝光设备，
其中，所述投射镜头(30)具有变形配置。
4.根据权利要求3所述的投射曝光设备，
其中，在没有所述操纵装置(36)的影响的情况下存在的所述投射镜头(30)的成像比例在所述扫描方向(28)上和横向于所述扫描方向彼此偏离了至少10％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的投射曝光设备，
其中，所述控制设备被配置为将所述成像比例设定成相同数值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的投射曝光设备，
其中，所述操纵装置(36)包括至少一个形状操纵器(M1)，所述至少一个形状操纵器用于非对称地改变所述投射镜头的相关联的光学元件(E1)的形状。
7.根据权利要求6所述的投射曝光设备，
其中，所述形状操纵器(M1)被配置为向关联的光学元件(E1)施加压力。
8.根据权利要求6或7所述的投射曝光设备，
其中，与所述形状操纵器(M1)相关联的光学元件(E1)没有布置在所述投射镜头(30)中的光瞳附近。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的投射曝光设备，
其中，所述操纵装置(36)包括多个移动操纵器(BM1-BM4)，所述多个移动操纵器用于使所述投射镜头(30)的相关联的光学元件(RE1-RE4)整体上在刚体的多个自由度上移动，其中，所述控制设备(46)被配置为使用刚体的至少一些自由度来使所述移动操纵器移动，以实现对所述投射镜头的成像比例的不对称校正。
10.根据权利要求9所述的投射曝光设备，
其中所述操纵装置(36)包括平移操纵器(M5)，所述平移操纵器用于使相关联的光学元件平行于所述投射镜头的光轴移位，并且与所述平移操纵器(M5)相关联的光学元件(E11)没有布置在所述投射镜头(30)中的光瞳附近。
11.根据前述权利要求中任一项所述的投射曝光设备，所述投射曝光设备设计为在EUV波长范围中操作。
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