CN1797206A - 光刻装置及器件制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种光刻装置，其具有可变形透镜元件，图案化的辐射光束可设置成在到达衬底之前通过该可变形透镜元件，并且具有可变形透镜促动器，该可变形透镜促动器设置成可传递基本上平行于投影系统光轴的作用力以及独立地位于该可变形透镜元件的多个子区域处并绕基本上垂直于该光轴的轴线的局部扭矩的组合。

Description

光刻装置及器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种包括可变形透镜元件的装置、一种使用可变形透镜元件的方法、一种光刻装置，以及一种用于制造器件的方法。

背景技术

光刻装置是可在衬底、通常是衬底的目标部分上施加所需图案的机器。光刻装置例如可用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可采用图案形成装置来产生将形成于IC的单个层上的电路图案，该图案形成装置也称为掩模或分划板。该图案可被转移到衬底(如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或多个管芯)上。图案的转移通常借助于成像到设于衬底上的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上来实现。通常来说，单个衬底包含被连续地形成图案的相邻目标部分的网络。已知的光刻装置包括所谓的步进器，其中通过将整个图案一次性地曝光在目标部分上来照射各目标部分，还包括所谓的扫描器，其中通过沿给定方向(“扫描”方向)由辐射束来扫描图案并以平行于或反向平行于此方向的方向同步地扫描衬底来照射各目标部分。还可以通过将图案压印在衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底上。

现代高质量的光学系统、包括在光刻装置中所用的光学系统可采用一个或多个可变形光学元件来校正使用过程中出现的像差，例如因透镜变热所引起的那些像差。在可变性元件是透射透镜元件的情形下，可通过采用离开平面的作用力(垂直于所述可变形透镜元件的平面)来操纵透镜元件的周边(以便不会与经过光学系统的辐射路径相干涉)，来实现对透镜形状的调整。像差水平可采用这些方法来改善，但仅限于一定的限度。这是因为仅采用施加在透镜元件边缘周围的离开平面的作用力来校正一般畸变的精确度是有限的。可采用反射元件来实现更好的补偿，其中校正力可施加在该元件的整个背面上，而不会干涉该元件的操作。然而，并非总是可以用反射式备选元件来替代所有的透射元件。

发明内容

因此，例如，如果可以利用光刻装置中的可变形透射式透镜元件来实现校正水平的提高，那么这是有利的。

根据本发明的一方面，提供了一种光刻装置，包括：

设置成可将图案化的辐射光束投射到衬底的目标部分上的投影系统；

可变形透镜元件，该图案化的辐射光束可设置成在到达衬底之前通过该可变形透镜元件；和

设置成可控制该可变形透镜元件的形状的可变形透镜促动器，该可变形透镜促动器设置成可传递基本上平行于该投影系统光轴的作用力和局部扭矩的组合，该局部扭矩独立地处于该可变形透镜元件的多个子区域处并绕基本上垂直于该光轴的轴线。

根据本发明的一方面，提供了一种光刻投影装置，包括：

设置成可将图案化的辐射光束投射到衬底的目标部分上的投影系统；

可变形透镜元件，该图案化的辐射光束可设置成在到达衬底之前通过该可变形透镜元件；

多个磁偶极子，其连接在可变形透镜元件上并且定向成基本上与之相切，以便形成交替的北极和南极的通路；和

多个磁促动器，其设置成可与多个磁偶极子中的一个或多个磁偶极子相互作用，以便将切向弯矩、径向弯矩、带有基本上垂直于投影系统光轴的分量的作用力中的一个或多个或者它们的组合施加在可变形透镜元件的一部分上，从而改变可变形透镜元件的形状。

根据本发明的一方面，提供了一种器件制造方法，包括：

通过传递基本上平行于可变形透镜元件光轴的作用力以及独立地位于可变形透镜元件的多个子区域处并绕基本上垂直于该光轴的轴线的局部扭矩的组合，来控制可变形透镜元件的形状；和

将图案化的辐射光束通过可变形透镜元件而投射到衬底的目标部分上。

根据本发明的一方面，提供了一种器件制造方法，包括：

通过使用多个磁促动器来控制可变形透镜元件的形状，该多个磁促动器设置成可与多个磁偶极子中的一个或多个磁偶极子相互作用，以便将切向弯矩、径向弯矩、带有基本上垂直于投影系统光轴的分量的作用力中的一个或多个或者它们的组合施加在可变形透镜元件的一部分上，该多个磁偶极子连接在可变形透镜元件上并且定向成基本上与之相切，以便形成交替的北极和南极的通路；和

将图案化的辐射光束通过可变形透镜元件而投射到衬底的目标部分上。

附图说明

下面将仅通过示例的方式并参考示意性附图来介绍本发明的实施例，在附图中对应的标号表示对应的部分，其中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的光刻装置；

图2显示了一种透镜元件，其受到适用于补偿Zernike 5型象散的作用力的分布；

图3是显示了所用的Zernike多项式的定义的表；

图4是显示了图3中定义的各Zernike多项式与其相对应的形状的表；

图5显示了施加在根据本发明一个实施例的可变形透镜元件上的作用力和弯矩的分布；

图6A显示了带有延伸件的被固定式支撑的可变形透镜元件；

图6B显示了由较软机械弹簧系统所支撑的图6A所示可变形透镜元件；

图7A显示了施加在平面延伸件上两个作用力的设置，其能够产生切向弯矩和/或整体式垂直作用力(向上或向下，这取决于所示两个作用力的相对大小)；

图7B显示了施加在带有垂直定向部件(平行于可变形透镜光轴)的延伸件上的三个作用力的设置，其用于与垂直作用力一起产生切向弯矩；

图7C显示了施加在平面延伸件上的一个作用力及一个弯矩的设置，其用于与垂直作用力一起产生切向弯矩；

图8A和8B显示了施加在延伸件上、以及在径向内部和径向外部处施加在延伸件和机械弹簧锚固件上的作用力的分布，以产生切向弯矩；

图9显示了带有作为延伸件的紧密间隔开的指状件的可变形透镜元件；

图10显示了用于不同可变形透镜形状的图9所示指状件的可能的剖面形状；

图11显示了设置成可在支撑框架上施加切向弯矩的一对电磁铁；

图12显示了设置成可在支撑框架的平行于可变形透镜元件轴线的一部分上施加垂直作用力的一对电磁铁；

图13A和13B显示了设在可变形透镜元件的周边周围的磁促动器、与支撑框架相连的磁偶极子以及用于支撑可变形透镜元件的支撑杆的设置；

图14A至14D显示了组合的作用力/扭矩促动器的备选实施例；和

图15显示了控制器，其设置成可控制延伸件促动器的操作以便校正图像畸变感应器所检测到的透镜畸变。

具体实施方式

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的光刻装置。该装置包括：

-构造成可调节辐射光束B(例如EUV辐射或DUV辐射)的照明系统(照明器)IL；

-构造成可支撑图案形成装置(例如掩模)MA的支撑结构(例如掩模台)MT，其与构造成可按照一定参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；

-构造成可固定衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W的衬底台(例如晶片台)WT，其与构造成可按照一定参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和

-构造成可将由图案形成装置MA施加给辐射光束B的图案投射在衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上的投影系统(例如折射型投影透镜系统)PL。

照明系统可包括用于对辐射进行引导、成形或控制的多种类型的光学部件，例如折射式、反射式、磁式、电磁式、静电式或其它类型的光学部件或其任意组合。

支撑结构支撑即支承了图案形成装置的重量。它以一定的方式固定住图案形成装置，这种方式取决于图案形成装置的定向、光刻装置的设计以及其它条件，例如图案形成装置是否固定在真空环境下。支撑结构可使用机械、真空、静电或其它夹紧技术来固定住图案形成装置。支撑结构例如可为框架或台，其可根据要求为固定的或可动的。支撑结构可保证图案形成装置可例如相对于投影系统处于所需的位置。用语“分划板”或“掩模”在本文中的任何使用可被视为与更通用的用语“图案形成装置”具有相同的含义。

这里所用的用语“图案形成装置”应被广义地解释为可用于为辐射光束的横截面施加一定图案以便在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。应当注意的是，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，那么施加于辐射光束中的图案可以不精确地对应于衬底目标部分中的所需图案。一般来说，施加于辐射光束中的图案将对应于待形成在目标部分内的器件如集成电路中的特定功能层。

图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的例子包括掩模、可编程的镜阵列和可编程的LCD面板。掩模在光刻领域中是众所周知的，其包括例如二元型、交变相移型和衰减相移型等掩模类型，还包括各种混合式掩模类型。可编程镜阵列的一个例子采用微型镜的矩阵设置，各镜子可单独地倾斜以沿不同方向反射所入射的辐射光束。倾斜镜在被镜矩阵所反射的辐射光束中施加了图案。

这里所用的用语“投影系统”应被广义地理解为包括各种类型的投影系统，包括折射式、反射式、反射折射式、磁式、电磁式和静电式光学系统或其任意组合，这例如应根据所用的曝光辐射或其它因素如使用浸液或使用真空的情况来适当地确定。用语“投影透镜”在本文中的任何使用均应被视为与更通用的用语“投影系统”具有相同的含义。

如这里所述，此装置为透射型(例如采用了透射掩模)。或者，此装置也可以是反射型(例如采用了上述可编程镜阵列，或采用了反射掩模)。

光刻装置可以是具有两个(双级)或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的那种类型。在这种“多级”式机器中，附加的台可以并联地使用，或者可在一个或多个台上进行预备步骤而将一个或多个其它的台用于曝光。

光刻装置也可以是这样的类型，其中至少一部分衬底被具有较高折射率的液体如水覆盖，从而填充了投影系统和衬底之间的空间。浸液也可施加到光刻装置的其它空间内，例如掩模和投影系统之间。浸没技术在本领域中是众所周知的，其用于增大投影系统的数值孔径。在本文中使用的用语“浸没”并不指例如衬底的结构必须完全浸入在液体中，而是仅指在曝光期间液体处于投影系统与衬底之间。

参见图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是单独的实体，例如在辐射源为准分子激光器时。在这种情况下，辐射源不应被视为形成了光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束传送系统BD从源SO传递到照明器IL中，光束传送系统BD例如包括适当的引导镜和/或光束扩展器。在其它情况下，该源可以是光刻装置的一个整体部分，例如在该源为水银灯时。源SO和照明器IL及光束传送系统BD(如果有的话)一起可称为辐射系统。

照明器IL可包括调节装置AD，其用于调节辐射光束的角强度分布。通常来说，至少可以调节照明器的光瞳面内的强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。另外，照明器IL可包括各种其它的器件，例如积分器IN和聚光器CO。照明器用来调节辐射光束，以使其在其横截面上具有所需的均匀性和强度分布。

辐射光束B入射在固定于支撑结构(例如掩模台MT)上的图案形成装置(例如掩模MA)上，并通过该图案形成装置而图案化。在穿过掩模MA后，辐射光束B通过投影系统PL，其将光束聚焦在衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉仪、线性编码器或电容传感器)，衬底台WT可精确地移动，以便例如将不同的目标部分C定位在辐射光束B的路径中。类似地，可用第一定位装置PM和另一位置传感器(在图1中未清楚地示出)来相对于辐射光束B的路径对掩模MA进行精确的定位，例如在将掩模从掩模库中机械式地重新取出之后或者在扫描过程中。通常来说，借助于形成为第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可实现掩模台MT的运动。类似的，采用形成为第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块，可实现衬底台WT的运动。在采用分档器的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可只与短行程促动器相连，或被固定位。掩模MA和衬底W可采用掩模对准标记M1，M2和衬底对准标记P1，P2来对准。虽然衬底对准标记显示为占据了专用目标部分，然而它们可位于目标部分之间的空间内(它们称为划线路线对准标记)。类似的，在掩模MA上设置了超过一个管芯的情况下，掩模对准标记可位于管芯之间。

所述装置可用于至少一种下述模式中：

1.在步进模式中，掩模台MT和衬底台WT基本上保持静止，而施加到投影光束上的整个图案被一次性投影到目标部分C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动衬底台WT，使得不同的目标部分C被曝光。在步进模式中，曝光区域的最大尺寸限制了在单次静态曝光中所成像的目标部分C的大小。

2.在扫描模式中，掩模台MT和衬底台WT被同步地扫描，同时施加到投影光束上的图案被投影到目标部分C上(即单次动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向由投影系统PL的放大(缩小)和图像倒转特性来确定。在扫描模式中，曝光区域的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的宽度(非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(扫描方向上)。

3.在另一模式中，掩模台MT基本上固定地夹持了可编程的图案形成装置，而衬底台WT在施加到投影光束上的图案被投影到目标部分C上时产生运动或扫描。在这种模式中通常采用了脉冲辐射源，可编程的图案形成装置根据需要在衬底台WT的各次运动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间进行更新。这种操作模式可容易地应用于采用了可编程的图案形成装置、例如上述类型的可编程镜阵列的无掩模式光刻技术。

还可以采用上述使用模式的组合和/或变型，或者采用完全不同的使用模式。

如上所述，可以通过包括一个或多个可变形透镜元件来提高先进光学系统中的图像质量。用于可变形透镜元件的现有概念倾向于基于使用作用在透射式光学元件的周边周围的离开平面的作用力，或者使用作用在反射式元件背面上的不同位置处的作用力。透镜元件的变形可用于校正投影系统PL所投射的图像中的像差和畸变。图像像差可来源于多个光学元件中的任一个、例如构成投影系统PL的光学元件，并且可由不同的因素造成。与光束路径中的元件的分散加热相关联的热膨胀是一个特别常见并且难于完全避免的问题。

图2显示了一种设计成可克服象散(旋转对称系统中的Zernike5-见图3和4，如下所述)的示例性设置，这种象散是与透镜变热经常相关联的一种图像畸变，因经过投影系统PL中的某些光学元件的辐射场通常选择成具有矩形的横截面所引起。在这种设置中，一对垂直作用力2连同一对相反地定向的垂直作用力3一起用于将校正用光学元件1变形成鞍形，这种形状可有效地用于校正象散。

光刻光学系统常常包括围绕其所属系统的光轴旋转对称的光学元件。在这种系统中出现的图像畸变以及校正其所需的透镜畸变可方便地表达为Zernike多项式。上述图3提供了用于本发明中的Zernike多项式的定义。多项式可通过其数量(图3中第一栏)来引用，或者通过其径向顺序(n)及其方位顺序(1)(图3中最后两栏)来引用。图4显示了多项式所代表的各形状的图示，在各圆形件中的给定位置处的畸变程度或“深度”由其阴影明暗度来表示。

尽管以下示例是参考旋转对称系统来描述的，然而本发明的实施例可应用于具有不同对称的光学系统中。Zernike多项式可能不会在这类系统中提供方便的基集，并且图像和透镜畸变可更方便地表达为适于所涉及系统的对称性的函数。在Zernike多项式如下所述的情形下，可以理解，在不同对称性的系统中可以类似方式来使用类似的函数。另外，即使在旋转对称系统中，对Zernike多项式而言不同的基集也可以类似的方式使用，而不会脱离本发明的范围。

现在回到采用Zernike多项式的旋转对称系统的示例，图4所示多项式根据其所代表的像差类型而集成垂直栏。例如，标题为“0θ”的栏代表对球面像差的贡献，标题为“1θ”的栏代表对彗差的贡献，标题为“2θ”的栏代表对象散的贡献，标题为“3θ”的栏代表对3-叶像差(3-foil aberration)的贡献，标题为“4θ”的栏代表对4-叶像差的贡献，标题为“5θ”的栏代表对5-叶像差的贡献。

如上所述，对于旋转对称系统而言，可以将一般的畸变模式表示为Zernike多项式中的展开式。通常来说，对任何给定类型畸变的最大贡献将来自Zernike多项式连同顶部对角线中的一个或多个，即Z1，Z2/3，Z5/6，Z10/11，Z17/18和Z26/27(其中，Z#代表Zernike多项式#，如图3中所定义)。例如，在象散的情形下，最大贡献将来自于Z5/6。

为了利用可变形透镜元件来校正这些畸变，应提供会引起与待校正图像畸变尽可能接近的互补图像畸变的透镜元件变形，以便实现最高程度的相消。作为一个简单示例，可以提供这样的装置，其能够施加图2所示的作用力分布，这种作用力分布适合于将Z5象散校正至大约7％的误差水平。更通常地说，离开平面的作用力可用于产生在大约7％RMS误差范围内的与顶部对角线中所述的任何畸变模式相对应的畸变。

不幸的是，实际的图像畸变经常包含来自更高顺序的Zernike多项式的贡献，例如在第二多项式-Z4，Z7/8，Z12/13，Z19/20和Z28/29中的那些。当离开平面的作用力限制在透镜元件的外径向边缘(这对于透射式透镜元件而言通常是不可避免的)时，这些畸变模式无法通过使用在其自身上的孤立的离开平面的作用力来有效地实现。

根据本发明的一个或多个实施例，提供了一种装置，其通过使用切向扭矩与离开平面作用力和/或径向弯矩的组合，而允许得到一部分这些更高顺序畸变模式。尤其是对于透射式透镜元件而言，这些一个或多个模式通过围绕可变形透镜元件的边缘而在各个位置(或“子区域”)处施加局部扭矩来实现。特别是，提供了这样的设置，其允许大致地启用对应于(即，透镜元件1变形成这样的形状，其中部件基本上对应于)在图4的第二对角线中所述的一个或多个模式。对于平行的或双凸面的透镜元件而言，这些一个或多个模式可以实现小于6-20％的RMS误差水平。结果，可以对常见畸变进行更精细的校正，这种常见畸变倾向于包括来自更高顺序模式对称(即不在第一对角线中的那些)的贡献。另外，在第一对角线上形成一个或多个Zernike形状的其余误差可减小至小于2％。更高水平的校正例如意味着对于包括可变形透镜元件的投影系统以及光刻装置本身而言具有优良的成像质量。这种改进的性能尤其是可表现为更大的对比度，其例如会导致更佳的临界尺寸均匀性(即，待打印特征的厚度变化变小)。

根据所示的一种或多种装置，可以采用所有三种类型的作用力/弯矩的组合来实现高水平的补偿。然而，出于实用原因(例如，易于制造/对其它光刻装置部件的干扰最小)，需要从这三种选项中选出两种。在进行这种选择的情形下，可以通过选择切向弯矩与径向弯矩或离开平面的作用力一起来实现良好的结果。第一对角线Zernike分量(Z5/6，Z10/11，Z17/18和Z26/27)可采用切向弯矩与离开平面的作用力的组合来最佳地得到(然而，这些分量也可采用切向和径向弯矩的组合来实现为高水平)。切向弯矩与离开平面的作用力的组合对于这样的设置而言是有利的，其中所有三种作用力/弯矩都被用上，因为延伸件(如下所述)可制作成紧凑的平面形式。另一方面，第二对角线Zernike分量(Z7/8，Z12/13，Z19/20，Z28/29)可采用切向和径向弯矩的组合来最佳地实现(然而这些部件也可采用切向弯矩与离开平面的作用力的组合来实现为高水平)。待采用的组合取决于在所涉及光刻装置的正常操作过程中可能发生(因此需要补偿)的预期畸变形式(除了上述考虑之外)。

图5显示了根据本发明一个实施例的可变形透镜元件1的轴视图。可变形透镜元件1被支撑框架4(此时为环形)围绕，支撑框架4连接在可变形透镜元件1的相对于Z轴限定的外径向极限上，并且用于支撑可变形透镜元件1和保持其平移位置。提供了一种装置，以用于以平行于Z轴的方式施加垂直的离开平面的作用力6(显示为同心圆，以表示这些作用力穿过纸面进行作用)至支撑框架4上，其方式与图2所示作用力相类似，但具有更紧密的间隔。这些作用力本身可用于产生畸变模式，其大致对应于上述Zernike多项式的第一对角线。另外，提供了可施加切向和径向弯矩的装置，分别如双箭头8和10所示，并且在下文中将更详细地描述。在各种情况下，弯矩设置成使得材料被迫围绕平行于代表弯矩方向的箭头的轴线而弯曲(此定义类似于代表扭矩的矢量：如果材料自由旋转，则形成弯矩的作用力将导致主体围绕平行于同一箭头的轴线旋转)。例如，围绕图5所示支撑框架4的周边而均匀地施加的切向弯矩将产生圆顶形畸变，例如Zernike多项式4所述。作为另一示例，相同尺寸但交变的等距间隔开的径向扭矩的分布将导致在支撑框架4的周边形成波状图案。

图6A和图6B显示了可被机械式支撑的可变形透镜元件1的备选方式。图6A显示了其中透镜元件1被约束为具有恰好6个自由度的设置。这例如可通过使用在外径向部分间隔开120°的连接在支撑框架4上的3个切向和轴向片簧15来实现(这种片簧设计成沿着切向和轴向方向来提供刚性支撑，同时在径向方向上提供相对较弱的支撑)。这种设置具有不足，即，当需要在固定点处具有离开平面的位移的Zernike形状时，要求这一或其它透镜元件的附加Z(沿着Z轴线平移)、RX(围绕X轴线旋转)和RY(围绕Y轴线旋转)刚性主体运动。Z、RX和RY刚性主体运动未通过这种配置而在其自身上实现。

图6B显示了一种备选设置，其中采用更多数量的较弱机械弹簧14来支撑可变形透镜元件1.直角片簧可用于这种用途。这些弹簧在径向方向上比较软，但在切向和轴向方向上强度较好。后两个方向上的强度可选择成足够低，以便不会增加所需的促动力，但又具有足够的刚度，以实现高的共振频率。如果系统的共振频率太低，则会有在正常使用期间被促动至不合要求的程度的危险，从而可能不利于系统的稳定性。另一方面，如果界面刚度太高，则促动器可能必须提供更大的作用力来促动透镜元件1.在图6A所示的设置中，促动力仅取决于可变形透镜元件1本身的刚度，而与界面刚度无关。

如图6A和图6B所示，延伸件16围绕支撑框架4的周边以规则的间隔来设置。各延伸件16刚性地连接在支撑框架4上，并且提供了可将离开平面的作用力、径向弯矩和切向弯矩同时施加在可变形透镜元件1上的手段。如图所示，作用力/弯矩经由连接在支撑框架4上的延伸件16而施加在透镜元件1上，但也可不必如此，作用力/弯矩可施加在与透镜元件直接相连的延伸件16上，或者施加在形成了透镜元件一部分(中心的可选作用部分外侧)的延伸件16上。作为备选，作用力/弯矩可直接施加在可变形透镜元件1上，或者可实现上述的组合。

图7A、7B和7C显示了可施加在延伸件16上的切向扭矩和作用力的三种方式。

在图7A中，两个离开平面的作用力18和20施加在延伸件16上的径向内部位置19和径向外部位置21处。如果作用力18和20的大小相等但方向相反，它们倾向于产生围绕轴线A产生旋转扭矩或弯矩(对于所示构造而言被引出而离开纸面)，因此产生支撑框架4的切向扭矩。切向扭矩和离开平面的垂直作用力的组合可通过形成大小不同于作用力18的作用力20来实现。这种设置具有仅要求在两个不同点处施加两个作用力的优点。另外，它可实现为高度平面的形式，其从设计角度来看是有利的。这种形式也可更容易地制造，尤其是在可变形透镜元件1、支撑框架4和延伸件16中的任意两个或多个由单件材料制成的情形下。

图7B显示了一种备选的设置，其中延伸件16包括定向在基本上平行于透镜元件1的光轴的方向上的一部分。在这种情况下，围绕轴线A的弯矩可由作用力22和24来提供(大致平行于透镜元件的平面施加)，以便在支撑框架4上形成切向扭矩，并且离开平面的作用力由作用力26来提供。这种设置限制了延伸件径向突出的程度，这对于空间在该方向上受限的情形下是有益的。

最后，图7C显示了一种设置，其中弯矩28和离开平面的作用力30直接施加在延伸件16上。

在图7A、7B和7C所示的实施例中，图7A所示实施例比图7B所示设置更具优点的方面在于，只需要两个作用力(同样只需要两个促动器)。与其中只需要一个作用力和一个扭矩促动器的图7C所示设置相比，图7A所示设置允许在延伸件16上施加更宽范围的作用力。另外，与使用一个作用力促动器与一个扭矩促动器的组合相比，可以更容易地使用两个作用力促动器，因为可以避免这些促动器之间的串扰。

图8A和8B显示了基于根据图7A中构思的延伸件16和作用力分布以及根据图6B所示实施例的支撑方法的组合的实施例。图8A显示了这样的设置，其中在其上施加了促动力34的延伸件16与弹簧锚固件32保持分开，支撑弹簧14可通过弹簧锚固件32而与支撑框架4形成机械接触。这种设置实现起来比较简单，并且受益于这样的事实，即一个或多个作用力促动器可以较小的干扰风险而就位于支撑弹簧14之间的空间内。另一方面，图8B将促动力分布在延伸件16与弹簧锚固件32之间。这种设置可在支撑框架4的周边周围提供更均匀的作用力分布。通过在弹簧锚固件32上的径向内部位置以及在延伸件16的径向外部位置处施加作用力，来实现弯矩。在图8A和8B的这两种情形下，可经由延伸件16(与支撑可变形透镜元件的机构协同操作)并通过一个和多个促动器来施加局部扭矩，以便产生所需的弯矩。这里，局部扭矩是指局部地施加在远小于可变形透镜元件1的总体尺寸的区域上的扭矩。也就是说，形成扭矩的作用力相对于可变形透镜元件1截面的直径或其它特征尺寸而言在紧密间隔开的位置处来施加。

图8A和8B所示作用力分布所产生的弯矩类型可能非常不同。采用两种设置中的哪一种可能不仅取决于机械方面的考虑，而且取决于用于对其进行校正的畸变模式。

在上述一些实施例中，作用力和弯矩设置成可经由支撑框架4的中部而施加在透镜元件1上。这种设置避免了将作用力和弯矩太过局部地施加在透镜元件上，在提供了有限量的可构造成将传递至透镜元件上的变形作用进行分布的延伸件的情形下，这种设置是有利的。然而，如上所述，支撑框架4可被去掉，而不会脱离本发明的范围。尤其比较理想的是，在已经提供了大量延伸件16之处不包括支撑框架4.

图9和10显示了可行的设置，其中可变形透镜元件1和延伸件16由单件材料形成。根据这种设置的延伸件16可以指状件的形式以紧密的间隔来提供。这种设置具有这样的优点，即，与基于使用连接在单独的可变形透镜元件1上的支撑框架的实施例相比，所需要的部件更少。从结构稳定性和耐久性的角度来看避免了材料界面，这是有利的。图10显示了用于不同形状的透镜元件1的延伸件16的多种可行的几何形状。

在以上公开的每一个实施例中，可以构思出用于施加作用力至延伸件上的机械促动器。这可以受控方式(如下所述)来施压于一个或多个元件上而使其与每一延伸件16相接触来实现。

根据本发明的一个实施例，作用力和弯矩可施加在可变形透镜元件1上，而无需在延伸件与一个或多个促动器之间形成机械接触。在该实施例中，参见图11，可以提供一个或多个磁力和扭矩促动器42，它们中的每一个都可以单独地控制，以便施加扭矩和/或离开平面的作用力。支撑框架4设有一系列磁偶极子，其沿切向设在支撑框架4的周边周围，以形成北磁极和南磁极的交替区域(分别由“N”、“S”表示)。一个或多个促动器42中的每一个都包括一对电磁体54和56。它们设置成使得支撑框架4定位成至少部分地处于电磁体54的狭口48和电磁体56的狭口50内。电磁体54和56设置成可提供大致平行于穿过支撑框架4的可变形透镜元件1的Z轴的磁场。电磁体54和56所提供的磁场的大小和方向又由电磁电流控制器40来控制。电磁电流控制器40将电流I1提供至电磁体54，将电流I2提供至电磁体56。电磁体狭口48和50径向地分开，使得扭矩(弯矩)和离开平面的作用力可同时施加在支撑框架4的一部分上。在图11所示的实施例中，电磁体54和56所提供的磁场设置成彼此相对(如图示意性所示为南极和北极的相对设置)。如果电磁体54和56所提供的磁场相同，则在支撑框架4上只施加弯矩或扭矩。

图12显示了其中电磁体54和56所提供的场相同的情形。如果电磁体54和56所提供的磁场的强度也相同，则在这种配置中，在支撑框架4上只施加离开平面的作用力。

图11和12所示的实施例的优点在于，可采用单个紧凑装置将离开平面的作用力以及扭矩或弯矩两者施加在支撑框架4的一部分上。图11和12显示了这样的极端情形，其中施加了扭矩或离开平面的作用力，但可通过配置电磁体以施加不同大小的作用力，而在同一装置中实现这两者的组合。可通过配置一个或多个磁促动器42以施加相反的离开平面的作用力，来实现径向弯矩的施加。

除了紧凑之外，上述磁促动器设置还可提供快速响应时间。另外，磁促动器设置可进行操作而未在促动器元件与支撑框架4之间形成物理接触，这可提高这种设置的可靠性，并且提供了可预测的性能。对于电磁体54和56中的每一个而言，所产生的磁场的大小取决于电磁电流供应控制器所施加的电流以及缠绕在相应电磁体芯上的线的圈数。

图13A和13B显示了多个磁促动器和磁体如何彼此相对地安装的设置。为了清楚起见，包括南极和北极的交替区域的支撑框架4单独地显示于图13B中，而与图13A所示的其中磁促动器和支撑杆44就位的设置区分开。根据这种设置，磁促动器42在支撑框架4的周边周围以规则的间隔来分开地设置。这种间隔选择成使得交替的促动器42在支撑框架4的北极区域之上对准，而其余的促动器设置在支撑框架4的南极区域之上。一个促动器42的操作不会取决于它位于北极区域或南极区域之上，因为可通过使电流I1和I2反向来简单地实现相同的作用力和扭矩之组合。根据图13A所示的设置，支撑杆44设置成与磁促动器42交错。支撑杆44可包括较软机械弹簧，如结合图6A、8A、8B等所示的实施例中所述。支撑杆44应提供足够的柔顺性，以允许可变形光学元件1有效地操纵，但如上所述，应注意避免透镜元件和支撑杆系统的过低共振频率。

其它促动器系统类型可用于与以上所述相类似的构造中。例如，基于压电效应的一个或多个促动器可提供每单位促动器体积的较高且良好限定的作用力，而不会出现与磁促动器相关的能量损耗。然而，这些促动器会比较昂贵并且可能要使用物理接触，以便将作用力和/或扭矩传递至可变形透镜元件上(虽然这种接触可通过机械弹簧或其它合适的如下所述的联接装置来实现)。它们在放置压电器件之后还会经受机械蠕变。作为备选，可以使用基于气动施加的作用力的一个或多个促动器。这里，促动器头可以制作成相当紧凑，但必须提供较大体积的管和控制阀以及可能比较昂贵的压力传感器。

图14A至14D显示了示例性实施例，其以径向截面的形式显示了采用非电磁促动器的组合式促动器(即，能够同时施加局部扭矩和离开平面的作用力的促动器)。

图14A显示了利用气动促动器来施加气动作用力的设置。波纹管52、54、56和58设置成可在支撑框架85的子区域上的径向内部(波纹管54和58)和径向外部(波纹管52和56)位置施加垂直(即基本上平行于光轴)的作用力，支撑框架85构造成可将所得作用力/扭矩传递至连接于其上的可变形透镜元件1。促动器芯75机械式地支撑这些波纹管本身。如上所述，支撑框架85可省略，并且波纹管52、54、56和58可设置成直接作用于透镜元件1本身的周向部分上。各波纹管经由管52a、54a、56a和58a而连接在能够通过调节内部压力来控制各波纹管所施加的作用力的装置上。例如，在图14A所示的构造中，可通过将波纹管52和54中的压力设置为P1，将波纹管56和58中的压力设置为P2，并且设置成P1＜P2，来得到均匀的向上作用力。类似地，可通过设置成P1＞P2，来得到完全的向下作用力。可通过将波纹管52和58中的压力设置为P3，将波纹管54和56中的压力设置为P4，并且设置成P3不同于P4，来得到完全的扭矩。扭矩和净作用力的组合可通过施加上述两种状态的组合来得到，上述两种状态的这种组合会导致至少三种不同波纹管压力的混合。

图14B显示了图14A所示设置的变化，其中下面的气动波纹管56和58被无源式弹簧53和55取代。这种设置允许施加相同多种的作用力，但可利用一半数量的波纹管来实现，这对于节省空间、经济性和可靠性等而言是有用的。在向下侧，这种设置会需要来自波纹管52和54的恒定作用力，即使在不要求有透镜元件变形时也是如此，以便抵消弹簧的斥力。

图14C显示了与图14B所示相类似的设置，但采用了压电促动器92、94、96和98而非气动促动器来对支撑框架85(或透镜元件1)施加作用力。弹簧91、93、95和97可结合在这些压电促动器与支撑框架85(或透镜元件1)之间，以便允许有安装公差以及使被促动元件(支撑框架85等)的作用力/行程与压电促动器的作用力/行程相适配。

图14D显示了与上述图14B中所示相类似的设置，但采用了压电促动器来代替气动促动器。

可以与上述气动促动器和压电促动器相同的配置来采用其它形式的能够施加可控垂直力的促动器，而不会脱离本发明的范围。

图15显示了根据本发明一个实施例的一种装置的示意性设置，这种装置设计成可通过提供互补(抵消)畸变来校正图像畸变。可变形透镜元件1显示为形成了光刻装置的投影透镜PL的一部分。促动器42/62设置成分别与同支撑框架相关联或如图所示直接与透镜元件的一部分相关联的磁偶极子46和/或延伸件16相互作用。控制器100控制作用力和/或切向/径向弯矩。控制器100根据图像畸变传感器80如ILIAS传感器所测得的图像畸变，来计算待施加的作用力和弯矩的分布。图像畸变传感器80可将图像畸变数据传输至图像畸变分析器110。图像畸变分析器可配置成分析检测图像通过可变形透镜元件1来成像的方式(这形成了图像畸变数据的一部分)，并将到达图像畸变传感器80的图像与对应于无像差投影系统的投影投像标准存储图像进行比较。所分析的畸变可表达为为Zernike多项式中的展开式，并传到控制器100以用于进行补偿。

控制器100不可能借助于促动器42/62来产生一组与Zernike多项式完全一致的畸变模式。然而，上述促动器的设置允许产生至少与图3中的Zernike多项式表的头两条对角线所代表的畸变模式比较接近的畸变模式。控制器100实际上能实现的各模式可设置成主要由Zernike多项式之一与一个或多个其它分量的较小混合来构成。控制器100可设有计算装置，其配置成可进行矩阵变换，以便在其中通过传感器80测得的畸变可表达出来(借助于图像畸变分析器110)的Zernike多项式的座标系统与控制器100可得到的座标系统之间进行变换。待采用的矩阵变换细节可从涉及标准图案分析的校正测量中得到，标准图案可通过可变形透镜元件在其畸变成近似的Zernike多项式畸变模式中的每一种时得到。用于校正促动器导致的可变形透镜元件1的畸变的备选方法可以是仅仅分析促动器的多种促动状态中的每一种所引起的畸变(单独地，或者成组地)。所测得的畸变可在各种情形下表达为Zernike多项式的展开式，或者表达为某些其它的方便形式。不管采用什么校正方法，控制器100都可从储存在校正表储存器120内的表中得到相关的校正数据。

虽然在本文中具体地参考了IC制造中的光刻装置的使用，然而应当理解，这里所介绍的光刻装置还可具有其它应用，例如集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域的技术人员可以理解，在这种替代性应用的上下文中，用语“晶片”或“管芯”在这里的任何使用分别被视为与更通用的用语“衬底”或“目标区域”具有相同的含义。这里所指的衬底可在曝光前或曝光后例如在轨道(一种通常在衬底上施加抗蚀层并对暴露出来的抗蚀层进行显影的工具)或度量和/或检查工具中进行加工。在适当之处，本公开可应用于这些和其它衬底加工工具中。另外，衬底可被不止一次地加工，例如以形成多层IC，因此这里所用的用语“衬底”也可指已经包含有多层已加工的层的衬底。

尽管在上文中已具体引用了本发明的实施例在光刻法范围中的应用，然而可以理解，本发明可用于其它应用中，例如压印光刻法，其中该范围并不限于光刻法。在压印光刻法中，图案形成装置中的外形限定了衬底上所形成的图案。图案形成装置的外形可压在提供至衬底的一层光刻胶上，通过施加电磁辐射、热量、压力或它们的组合来受光刻胶固化。在光刻胶固化之后，将图案形成装置从光刻胶上移开，从而在光刻胶中形成图案。

这里所用的用语“辐射”和“光束”旨在包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如波长为大约365，355，248，193，157或126纳米)和远紫外线(EUV)辐射(例如波长为5-20纳米)，以及粒子束如离子束或电子束。

用语“透镜”在允许之处可指多种光学部件中的任意一种或其组合，包括折射式、反射式、磁式、电磁式和静电式光学部件。

虽然在上文中已经描述了本发明的特定实施例，然而可以理解，本发明可通过不同于上述的方式来实施。例如在适当之处，本发明可采用含有一个或多个描述了上述方法的机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者存储有这种计算机程序的数据存储介质(如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

这些描述是示例性而非限制性的。因此，对本领域的技术人员来说很明显，在不脱离所附权利要求的范围的前提下，可以对本发明进行修改。

Claims (29)

1.一种光刻装置，包括：

设置成可将图案化的辐射光束投射到衬底的目标部分上的投影系统；

可变形透镜元件，所述图案化的辐射光束可设置成在到达所述衬底之前通过所述可变形透镜元件；和

设置成可控制所述可变形透镜元件的形状的可变形透镜促动器，所述可变形透镜促动器设置成可传递基本上平行于所述投影系统光轴的作用力和局部扭矩的组合，所述局部扭矩独立地处于所述可变形透镜元件的多个子区域处并绕基本上垂直于所述光轴的轴线。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个子区域定位成与所述可变形透镜元件的外周边相邻。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可变形透镜促动器配置成可施加作用力至所述子区域的其径向内部处的子组上，同时施加作用力至所述子区域的其径向外部处的子组上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述可变形透镜促动器包括机械弹簧、气动波纹管、压电促动器、电磁促动器或者它们的任意组合，其配置成可将作用力施加在所述子区域的径向内部和外部上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括多个延伸件，各所述延伸件在外周边极限处连接在所述可变形透镜元件上，并且设置成使得待传递至所述可变形透镜元件上的作用力和局部扭矩的组合可通过施加在所述延伸件上的作用力来产生。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多个延伸件经由支撑框架连接在所述可变形透镜元件上，所述支撑框架构造成可围绕其外周极限来支撑所述可变形透镜元件。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，延伸件包括突出到所述可变形透镜元件的极限之外的部分。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，延伸件包括在基本上平行于所述投影系统光轴的方向上突出到所述可变形透镜元件之外的部分。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括促动器控制器，其配置成可设定一组作用力的大小以便控制所述可变形透镜元件的形状，其中所述可变形透镜促动器设置成可施加所述组作用力至所述多个子区域上，其中包括在所述多个子区域中的每一个子组上的多个位置处施加的作用力。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括图像畸变传感器，其配置成可测量所述投影系统投射在大致衬底水平高度处的区域上的图像的畸变，其中所述促动器控制器配置成可参考校正表来设定所述组作用力的大小，以用于补偿所述图像畸变传感器所检测的任何图像畸变。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可变形透镜元件是大致旋转对称的。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可变形透镜促动器配置成可施加切向弯矩连同(a)带有大致平行于所述投影系统光轴的分量的作用力，或者(b)径向弯矩，或者(c)包括(a)和(b)两者。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述可变形透镜促动器配置成可基本补偿对应于Zernike形状Z5、Z6、Z10、Z11、Z17、Z18、Z26和Z27中的一个或多个的畸变分量。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述可变形透镜促动器配置成可施加切向弯矩与带有大致平行于所述投影系统光轴的分量的作用力的组合。

15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述可变形透镜促动器配置成可基本补偿对应于Zernike形状Z7、Z8、Z12、Z13、Z19、Z20、Z28和Z29中的一个或多个的畸变分量。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述可变形透镜促动器配置成可施加切向弯矩与径向弯矩的组合。

17.一种光刻投影装置，包括：

设置成可将图案化的辐射光束投射到衬底的目标部分上的投影系统；

可变形透镜元件，所述图案化的辐射光束可设置成在到达所述衬底之前通过所述可变形透镜元件；

多个磁偶极子，其连接在所述可变形透镜元件上并且定向成基本上与之相切，以便形成交替的北极和南极的通路；和

多个磁促动器，其设置成可与所述多个磁偶极子中的一个或多个磁偶极子相互作用，以便将切向弯矩、径向弯矩、带有基本上垂直于投影系统光轴的分量的作用力中的一个或多个或者它们的组合施加在所述可变形透镜元件的一部分上，从而改变所述可变形透镜元件的形状。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述多个磁促动器中的每一个都包括一对电磁体和一个电磁电流控制器，所述电磁电流控制器配置成可通过控制供给每一个电磁体的电流来独立地控制所述一对电磁体所产生的场的方向和大小，其中各场定向成基本上平行于所述投影系统的光轴，并且设置成主要经过北极和南极之一，其中来源于所述这对电磁体的第一电磁体的场设置成经过所述北极和南极的通路的径向内部，来源于所述这对电磁体的第二电磁体的场设置成经过所述北极和南极的通路的径向外部。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电磁体系统控制器，其配置成可控制各电磁电流控制器的输出以控制所述可变形透镜元件的形状。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述装置还包括图像畸变传感器，其配置成可测量所述投影系统投射在大致衬底水平高度处的区域上的图像的畸变，其中所述电磁体系统控制器配置成可参考校正表来控制各电磁电流控制器的输出，以便补偿所述图像畸变传感器所检测的任何图像畸变。

21.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述可变形透镜元件是大致旋转对称的。

22.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，各所述磁促动器配置成可施加切向弯矩连同(a)径向弯矩，或者(b)带有大致平行于所述投影系统光轴的分量的作用力，或者(c)包括(a)和(b)两者。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述磁促动器配置成可基本补偿对应于Zernike形状Z5、Z6、Z10、Z11、Z17、Z18、Z26和Z27中的一个或多个的畸变分量。

24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，各所述磁促动器配置成可施加切向弯矩与带有大致平行于所述投影系统光轴的分量的作用力的组合。

25.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述磁促动器配置成可基本补偿对应于Zernike形状Z7、Z8、Z12、Z13、Z19、Z20、Z28和Z29中的一个或多个的畸变分量。

26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，各所述磁促动器配置成可施加切向弯矩与径向弯矩的组合。

27.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述多个磁促动器配置成可仅施加切向弯矩，或者仅施加径向弯矩，或者仅施加带有大致平行于所述投影系统光轴的分量的作用力。

28.一种器件制造方法，包括：

通过传递基本上平行于可变形透镜元件光轴的作用力以及独立地位于所述可变形透镜元件的多个子区域处并绕基本上垂直于所述光轴的轴线的局部扭矩的组合，来控制所述可变形透镜元件的形状；和

将图案化的辐射光束通过所述可变形透镜元件而投射到衬底的目标部分上。

29.一种器件制造方法，包括：

通过使用多个磁促动器来改变可变形透镜元件的形状，所述多个磁促动器可与多个磁偶极子中的一个或多个磁偶极子相互作用，以便将切向弯矩、径向弯矩、带有基本上垂直于投影系统光轴的分量的作用力中的一个或多个或者它们的组合施加在所述可变形透镜元件的一部分上，所述多个磁偶极子连接在所述可变形透镜元件上并且定向成基本上与之相切，以便形成交替的北极和南极的通路；和

将图案化的辐射光束通过所述可变形透镜元件而投射到衬底的目标部分上。

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