專利名稱：通過照明源優(yōu)化提供透鏡像差補償?shù)姆椒ê驮O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻工藝，并尤其涉及一種通過執(zhí)行照明源優(yōu)化過程補償透鏡像差而提供光刻工藝的改進的性能的方法。另外，本發(fā)明還涉及一種器件制造方法，該方法組合了優(yōu)化過程并利用光刻設(shè)備，其中該光刻設(shè)備包括用于提供輻射投影光束的輻射系統(tǒng)；用于固定掩膜、使投影光束圖案化的掩膜臺；用于固定基底的基底臺；和用于把圖案化的投影光束投影到基底的靶部位的投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)的制造中可以使用光刻投影設(shè)備(工具)。在此情況下，掩膜包含一個對應(yīng)于IC的各個層的電路圖案，并且此圖案可以被成像到已被涂布了輻射敏感材料(抗蝕劑)的基底(硅晶片)上的靶部位(如包括一個或多個小片)。一般地，單個晶片將包含由投影系統(tǒng)依次輻射的相鄰靶部位的整個網(wǎng)絡(luò)，一次一個。在一種光刻投影設(shè)備中，每個靶部位通過將整個掩膜圖案一次暴露在靶部位上而被輻射；這種設(shè)備通常稱作晶片步進器。在另一種設(shè)備-通常稱作步進-掃描設(shè)備的設(shè)備中，每個靶部位通過在給定的參考方向(“掃描”方向)上用投影光束漸進掃描掩膜圖案、同時在平行于和不平行于此方向的方向上同步掃描基底臺而被輻射；因為一般的投影系統(tǒng)都有一個放大因子M(通常M＜1)，所以基底臺被掃描的速度V將是掩膜臺被掃描的速度的M倍。在例如美國專利US6,046,792中可以收集到關(guān)于光刻設(shè)備的更多信息，該專利在此引為參考。
在利用光刻投影設(shè)備的制造過程中，掩膜圖案成像到至少被輻射敏感材料(抗蝕劑)部分覆蓋的基底上。在此成像步驟之前，基底會經(jīng)歷各種程序，如涂底漆、抗蝕劑涂布和軟烘干。曝光之后，基底可以進行其它的程序，如后曝光烘干(post-exposure bake，簡稱PEB)、顯影、硬烘干和成像特性的測量/檢查。此程序次序作為對器件、如IC的各個層圖案化的基礎(chǔ)。然后可以對此圖案化的層進行各種處理，如蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、化學(xué)-機械拋光等所有用于完成單個層的處理。如果需要幾個層，則必需對每個新層重復(fù)整個程序或其改型程序。最終將在基底(晶片)上呈現(xiàn)一個器件陣列。然后通過諸如切割或鋸片等技術(shù)將這些器件彼此分開。之后，可以將各個器件安置在一個載體上，連結(jié)到管腳等。關(guān)于此過程的其它信息例如可以從Peter van Zant的由McGraw Hill Publishing Co.1997年出版的，ISBN 0-07-067250-4，“MicrochipFabricationA Practical Guide to Semiconductor Processing”一書的第三版中獲知，該內(nèi)容在此引為參考。
光刻工藝的工具可以是一種具有兩個或多個基底臺(和/或兩個或多個掩膜臺)的形式。在此“多臺”裝置中，附加的臺可以并行使用，或者可以對一個或多個臺實施預(yù)備步驟，同時其它的一個或多個臺可以用于曝光。在美國專利US5,969,441和WO98/40791中描述了雙臺光刻工具，該內(nèi)容在此引為參考。
以上所述的光刻掩膜包含對應(yīng)于將被集成到硅晶片上的電路組件的幾何圖案。利用CAD(計算機輔助設(shè)計)程序產(chǎn)生用于建立此掩膜的圖案，這程序通常是指電子設(shè)計自動化(electronic design automation，簡稱EDA)。大部分的CAD程序遵從一組預(yù)定的設(shè)計規(guī)則以建立功能掩膜。這些規(guī)則通過處理和設(shè)計限值而設(shè)置。例如，設(shè)計規(guī)則限定了電路器件(諸如，門、電容器等)或互連線之間的間隔容限，從而確保電路器件或連線不會以不希望的方式彼此作用。
自然，在集成電路制造中的一個目標(biāo)就是在晶片上(通過掩膜)忠實地再現(xiàn)原始電路設(shè)計。另一個目標(biāo)是使用盡可能多的半導(dǎo)體晶片“不動產(chǎn)”(已制成的電路板)。但是當(dāng)集成電路的尺寸減小及其密度增大時，其對應(yīng)的掩膜圖案的CD(Critical dimension臨界尺度)接近光學(xué)曝光工具的分辨率極限。一個曝光工具的分辨率定義為曝光工具可以在晶片上重復(fù)曝光的最小要素。目前曝光設(shè)備的分辨率通常制約了很多高級IC電路設(shè)計的CD。
降低光刻工藝的整體性能的一個因素是投影透鏡中的像差。的確，既使目前的制造工藝允許生產(chǎn)高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的透鏡，這將存在透鏡像差，也將降低成像性能。另外，透鏡老化也可以表現(xiàn)出像差和/或光斑的增大，由此進一步降低透鏡的性能。因此需要有一種簡單的經(jīng)濟合算的方法補償透鏡像差以及透鏡性能隨時間的退化。
詳細(xì)解釋如下。本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種補償透鏡像差以及透鏡性能隨時間退化(如透鏡主要表現(xiàn)出像差特征的低階分量的補償漂移)的方法和設(shè)備。但是，在討論本發(fā)明之前，先簡要敘述光刻工藝和一些目前已知的優(yōu)化技術(shù)，從而便于理解本發(fā)明。注意，作為定義，“透鏡像差”包括由于透鏡的變形、散焦、激光波長的變化、晶片平坦度以及大氣壓所致的效果。
圖1是成像系統(tǒng)10的基板組件的框圖。參見圖1，成像系統(tǒng)10包括一個用于照明掩膜14(也稱作分劃板)的照明光源12。光一旦穿過掩膜，即透過光瞳16并被投影透鏡18捕獲并投射到基底20上，在基底上對所需的圖案成像。從圖1中可以看出，如果在成像系統(tǒng)的投影透鏡中存在像差，則將會發(fā)生性能的衰減。
還注意到，在現(xiàn)有技術(shù)中也已經(jīng)公開了用于優(yōu)化光源照明和掩膜圖案的方法以提高整體印制性能。Rosenbluth等人的專利公開US2002/01490920A1中曾經(jīng)揭示了這種方法。特別是，Rosenbluth揭示了一個光刻優(yōu)化系統(tǒng)，提出可對光源照明和掩膜圖案進行優(yōu)化、從而促進指定掩膜圖案的印制。Rosenbluth采用的決定光源/掩膜圖案的最佳組合的特征函數(shù)是在沿圖案幾何形狀的邊緣的數(shù)個預(yù)定點處的對數(shù)斜率。根據(jù)光刻圖案的印制由匯集在成像光瞳中的衍射級唯一地、與它們在光瞳面中的位置無關(guān)地決定的假設(shè)顯出優(yōu)化算法。
但是，雖然最大化圖案中選定采樣位置空間圖像的對數(shù)斜率增強了對于曝光變化的預(yù)算/容限，通常稱作曝光幅度(exposure latitude，簡稱EL)，但它無助于增大聚焦變化的預(yù)算/容限，聚焦變化的預(yù)算/容限通常稱作焦深(depth offocus，簡稱DOF)。的確，已知在聚焦?fàn)顟B(tài)(即，在零DOF處)下為EL優(yōu)化的圖案與對于適應(yīng)散焦變化的典型處理條件已經(jīng)優(yōu)化的圖案相比，表現(xiàn)出補償結(jié)果。因而，Rosenbluth的優(yōu)化方案將遇到此問題。
Rosenbluth的優(yōu)化處理的另一個限制是把投影圖像上的衍射圖案的效果假設(shè)為與衍射級在光瞳平面上的位置無關(guān)。因而Rosenbluth處理排除了對透鏡像差效果的模擬，而這些效果作為光瞳平面上衍射圖案的精確位置的函數(shù)，用作影響投影圖像的依據(jù)于光瞳平面位置的波前調(diào)制。
另外，已知利用偏軸照明(off axis illumination，簡稱OAI)照射掩膜圖案可以增大印刷圖像的焦深。這種應(yīng)用的實例有可選擇的衍射光學(xué)元件(diffractiveoptical element，簡稱DOE)模塊，如Quasar、Dipole或Quadmpole光源照明元件。對于一個特定的光刻過程，所述元件的使用可以改善DOF和EL。但是，這些照明體具有可以或不可以產(chǎn)生最佳可能的照明輪廓的預(yù)定形狀。目前還沒有方法去優(yōu)化這些光源形狀以解決投影透鏡中的透鏡像差并同時提高指定光刻過程的DOF和EL。
因此，如上所述，仍然需要一種簡單的經(jīng)濟有效的方法來補償透鏡像差和透鏡性能隨時間的退化，這也同時優(yōu)化了給定光刻過程的DOF性能。

發(fā)明內(nèi)容
在為解決現(xiàn)有技術(shù)中的前述不足的努力中，制定的本發(fā)明的一個目的是提供一種補償透鏡像差和透鏡性能隨時間的退化的方法。本發(fā)明的另一個目的是在執(zhí)行前述透鏡補償?shù)耐瑫r優(yōu)化DOF性能。注意，作為定義，“透鏡像差”包括由于透鏡的變形、散焦、激光波長的變化、晶片平坦度以及大氣壓所致的效果。
具體地說，本發(fā)明涉及一種補償透鏡像差的方法，包括步驟(a)限定一個成本尺度(cost metric)，量化成像系統(tǒng)的成像性能，成本尺度反映了透鏡像差對成像性能的影響；(b)限定一個光源照明輪廓；(c)根據(jù)光源照明輪廓估算成本尺度；(d)修正光源照明輪廓之前根據(jù)修改過的光源照明輪廓重新估算成本尺度；和(e)重復(fù)步驟(d)直到將成本尺度降到最小。對應(yīng)于優(yōu)化的成本尺度的光源照明輪廓代表成像裝置的最佳照明。
雖然可以參考本文將本發(fā)明用于IC的制造，但應(yīng)該理解，本發(fā)明也可以有其它的應(yīng)用。例如，可以用于集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的導(dǎo)向和探測圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等的制造。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，在其它應(yīng)用的敘述中關(guān)于“分劃板”、“晶片”或“小片”等術(shù)語都分別可以用更廣義的詞匯“掩膜”、“基底”和“靶部分”代替。
在本實施例中，“輻射”和“光束”等術(shù)語用于包括所有類型的電磁輻射，包括紫外輻射(如365、248、193、157或126nm波長)和EUV(遠紫外輻射，如波長在5-20nm的波長)。
在本文中引用的術(shù)語“掩膜”可以廣義地解釋為一般的形成圖案的設(shè)施，可以用于賦予入射的輻射光束一種圖案化的截面，其圖案對應(yīng)于將要在基底的靶部分創(chuàng)建的圖案；術(shù)語“光閥”也可以用在此文中。除經(jīng)典的掩膜(透射或反射；二元的、相移型的、混合型的)之外，其它的這種形成圖案的設(shè)施的例子包括a)一個可編程的反射鏡陣列。這種裝置的例子是一個可矩陣尋址的表面，具有粘滯彈性控制層和反射表面。這種設(shè)備里面的基本原理是(例如)反射表面的尋址區(qū)反射入射光作為衍射光，而未尋址區(qū)反射入射光作為非衍射光。利用適當(dāng)?shù)臑V光器可以濾除反射光束中的非衍射光只剩下衍射光；通過這種方式光束變成與可矩陣尋址表面的尋址圖案一致的圖案。可以利用適當(dāng)?shù)碾娮友b置進行所需的矩陣尋址。從例如美國專利US5,296,891和US5,523,193中可以收集到關(guān)于此反射鏡陣列的更多信息，該專利的內(nèi)容在此引為參考。
b)一個可編程的LCD陣列。在美國專利US5,229,872中給出了這種結(jié)構(gòu)的一個例子，該文在此引為參考。
本發(fā)明的方法提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的很重要的優(yōu)點。最重要的是本發(fā)明提供了一種光刻廣義圖案的優(yōu)化工具，自動確定用于補償透鏡像差的照明形狀并允許用戶以更高的圖案保真度成像。結(jié)果，本發(fā)明產(chǎn)生提高的成像性能并延長了投影透鏡的使用壽命。因為投影透鏡是成像系統(tǒng)中典型的一個最昂貴的部件，所以它對延長投影透鏡的壽命有顯著的益處(即，通改進透鏡的性能并補償透鏡性能隨時間的衰退，本發(fā)明將透鏡需要更換的頻率降到最小)。另外，本發(fā)明的方法還允許同時優(yōu)化其它的尺度，如曝光幅度“EL”，但不限于此。
通過下面對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它優(yōu)點對于領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得更加清晰。
通過參考下列詳述及附圖可以更好地理解本發(fā)明的本身及其目的和優(yōu)點。


圖1是成像系統(tǒng)的基本組件框圖；圖2是具有被成像在基底上的特征的組元實例；圖3是由對周期性圖案成像產(chǎn)生的衍射圖案的實例；圖4是光源照明輪廓實例；圖5是本發(fā)明光源照明優(yōu)化過程的流程圖實例；圖6是光源照明輪廓的另一實例；圖7是適于與借助本發(fā)明設(shè)計的掩膜一起使用的光刻投影設(shè)備的簡圖。
具體實施例方式
如下面詳細(xì)解釋所述，本發(fā)明的光刻優(yōu)化過程的目的在于在成像條件變化的情況下首先確定并再最小化成本尺度“C”，其中成本尺度“C”是一組過程參數(shù)的函數(shù)，回歸為量化成像系統(tǒng)的性能的數(shù)字值。重要的是，成本尺度C必需反映透鏡像差對成像性能的影響。根據(jù)本發(fā)明，成本尺度量化了照明光源的形狀對印刷在基底上的最終圖像的影響。成本尺度越小，進行的成像過程越好(即，最終圖像與靶圖案更精確地匹配)。
實際上，光刻過程的優(yōu)化包括滿足多重限制。這些限制的例子包括但不限于使圖像對數(shù)斜率最大化、使焦深最大化、使線端縮短最小等。因此，給定一組這些多項性能的判斷標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)成本函數(shù)可以用公式表示成每個單獨的判斷標(biāo)準(zhǔn)的加權(quán)和，如方程1.0所示Ctotal＝∑iWiCi(方程1.0)因而，過程優(yōu)化的多個目的可以表達成對總成本函數(shù)的各自貢獻Ci。另外，每個貢獻的重要性可以被影響因子wi加權(quán)。
如上所述，本發(fā)明的目的是通過照明光源的優(yōu)化使透鏡像差(包括散焦)的負(fù)作用減到最小。總言之，這通過首先限定成本尺度Ci，量化與光源形狀有關(guān)的圖像衰減對成像系統(tǒng)的光瞳平面(即，投影透鏡)中給定的具體像差場中印刷的晶片圖像的影響。在本發(fā)明的一個實施例中，通過自身優(yōu)化成本尺度，導(dǎo)致一種徹底地最大化透鏡像差中處理性能的照明光源的輪廓。在另一實施例中，結(jié)合其它尺度優(yōu)化成本尺度，產(chǎn)生一種具有合并的交替損益的照明光源輪廓，其中合并的交替損益包括由透鏡像差和散焦導(dǎo)致的圖像衰減的優(yōu)化。
回到本發(fā)明的優(yōu)選實施例，該實施例公開了一種測量曝光的晶片圖像由于作為光源照明輪廓的函數(shù)的透鏡像差和散焦的存在所致的圖像衰減的方法。該衰減由成本尺度/函數(shù)C(ws)表示。依次對各個光源場分布估算成本函數(shù)C(ws)，以便確定導(dǎo)致最小C(ws)值的光源場分布(即，源照明輪廓)。注意，可以利用標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化技術(shù)、如共軛梯度法、模擬回火或幾何算法等執(zhí)行C(ws)的最小化，但不限于這些方法。
優(yōu)化過程的第一步是定義成本函數(shù)C(ws)。假設(shè)要成像的圖案是一種具有組元C的周期性圖案，對于這種周期性圖案，光瞳平面中的衍射級被映射到分散的預(yù)定地點的規(guī)則格柵，被稱作衍射級。這些衍射級的精確位置可以通過照明光源的離軸光束調(diào)節(jié)。圖2是具有特征199的組元201的一個實例。在一些例如與SRAM和DRAM器件有關(guān)的設(shè)計中，這些組元在整個設(shè)計圖案中連續(xù)地重復(fù)。
在物平面的點r處測得的空間圖像強度I(r)是每個由透射函數(shù)ws加權(quán)的多個光源點ws(即，各種光源照明分布)非相干疊加的結(jié)果。
照明光源優(yōu)化的目的在于發(fā)現(xiàn)光源分布Ps，最大化具體的性能尺度(或等價地最小化具體的成本尺度)。具體地說，目的在于最小化由光學(xué)投影系統(tǒng)的傳遞函數(shù)中透鏡像差的存在引發(fā)的成像誤差。這些像差中包含了散焦。透鏡像差可以表達成施加到整個成像光瞳上衍射級的透射的相位畸變φ(k)。
假設(shè)Is(r)代表單個光源點s對圖像強度的貢獻，ws是照明光源在各個點的透射值，Is(r)處的總圖像表示成I(r)=ΣswsIs(r)]]>(方程2.0)假設(shè)Es(r)代表與在物平面中r點測得的點光源s相關(guān)的電場，Es(r)是光瞳孔徑收集的分散衍射級的函數(shù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成像理論可以表示成Es(r)=Σnasneiknr]]>(方程2.1)此處下標(biāo)n指成像光瞳收集的有限組的所有衍射級，asn表示一組符合調(diào)節(jié)系統(tǒng)(衍射幅度)。下文中省去s并隱含地假設(shè)光源s發(fā)出的相干照明光的部分作用。
透鏡像差的作用是按照下列關(guān)系使衍射幅度發(fā)生變形αn′=αneiφ(kn)]]>(方程2.2)此處α′n代表由像差場φ(k)造成變形的衍射幅度。經(jīng)受像差場φ(k)的物平面中電場幅度為E′s(r)=Σnαneiknreiφ(kn)]]>(方程2.3)因此有像差的圖像強度I’s(r)為I′s(r)=Σn,n′αnαn′*ei(kn-kn′)rei(φ(kn)-φ(kn′))]]>(方程2.4)
從方程中觀察到，對于方程2.4中的所有對角項(n＝n’)消除了像差作用。對于偏離對角的項(n≠’n’)，我們將建立與成對的(nn’+n；n)相關(guān)的部分和，αn:=|αn|eiθn:]]>I′s,nn′=|αn||αn′|(ei(kn-kn′)r+i(θn-θ′n)ei(θ(kn)-φ(kn′))e-i(kn-kn′)r-i(θn-θ′n)e-i(θ(kn)-φ(kn′)))]]>(方程2.5)定義α＝(kn-kn’)r+(θn-θn’)，Δφ＝φ(kn)-φ(kn’)。在一些簡單的代數(shù)變換之后，方程2.5可以表示成I′s，nn′＝2|αn||αn′|cos(α+Δφ) (方程2.6)＝2|αn||αn′|(cosαcosΔφ-sinαsinΔφ)(方程2.7)下文中假設(shè)透鏡像差很小(Δφ＜＜1)。擴展一階正弦和余弦項產(chǎn)生I′s，nn′≈2|αn||α′n|(cosα-Δφsinα) (方程2.8)像差場φ(k)對部分圖像組成Is，nn’’的作用可以表示成I′s，nn′(r)≈Is，nn′(r)-2+|αn||αn′|Δφsinα(r) (方程2.9)下文中希望將像差對物平面中任意點r的Is，nn’’(r)影響最小化。在此情況下，假設(shè)sinα(r)因子的全范圍為[-1，+1]。在上述假設(shè)下由像差場導(dǎo)致的總圖像強度相干作用Is的變形由下式界定|Is’-Is|≤Cs(方程3.0)其中Cs:=2Σn<n′|αsn||αsn′||φ(kn)-φ(kn′)|]]>(方程3.1)參見上式及(方程2.0)，為減小像差場φ(kn)所致的透鏡像差作用的最佳照明形狀的特點在于使成本函數(shù)C(ws)最小的光源場分布ws
C(ws):=ΣswsCs]]>(方程3.2)因而方程3.2代表必需最小化的以便將透鏡像差的作用減到最小的成本函數(shù)。
參見圖3，對周期圖案成像導(dǎo)致一組分散的衍射級301。具體地說，圖3表示由對周期圖案成像導(dǎo)致的衍射圖案的實例。注意，圖3中所示的衍射圖案與圖2中所示的周期性圖案不對應(yīng)。還注意到，非周期圖案可以近似成以精確的規(guī)定防護頻帶圍繞圖案的組元的周期圖案。
如已知的那樣，成像系統(tǒng)的投影透鏡304捕獲的衍射級301決定基底上所需圖案的復(fù)制的精確度/性能。衍射級301的幅度“an”由被成像的特征的幾何形狀決定。再參見圖3，投影透鏡304匯集透鏡304的數(shù)值孔徑的捕獲范圍內(nèi)特定組的衍射級。衍射級301相對于透鏡304的位置由照明體中光源元件“s”的部分相干照明光的照明輪廓決定。圖4表示照明體輪廓305的一個實例，其中單個照明點“s”被照明。因此，照明體305中光源元件“s”的位移造成匯集光瞳304(即投影透鏡)的中心和衍射圖案302的中心之間的位移矢量“s”。因而通過在照明體305中操縱光源元件“s”，可以改變由光瞳304捕獲的衍射級，并且還可以改變光瞳304中捕獲的衍射級的位置。光源照明體305的這種操縱允許使透鏡像差所致的成像衰減最小化。具體地說，如果透鏡像差存在于光瞳304中的特定位置，則可以調(diào)節(jié)光源照明體305，使得衍射級不落在光瞳304的“像差位置”。
注意，在沒有任何透鏡像差時，只要收集相同的衍射級，衍射級的精確位置與匯集光瞳304(即，投影透鏡)無關(guān)。但是，如上所述，在存在透氣像差或散焦時，性能依賴于透鏡光瞳內(nèi)衍射級的精確位置而變化。
圖5是本發(fā)明光源照明優(yōu)化過程的流程實例。在第一步驟401中，計算初始光源照明輪廓“ws”。該輪廓表示成覆蓋照明孔徑的規(guī)律柵格上的一組透射值“ws”。參見圖6，該輪廓表示多個形成照明柵格的分散點“ws”中哪一個被照明。例如，如果以上述的“獨立”優(yōu)化模式操作，則可以通過利用常規(guī)的照明孔徑在最大允許設(shè)置值σout處獲得照明體的初始輪廓(即，形狀)?；蛘撸绻c其它成本尺度相結(jié)合的實施優(yōu)化，可以通過考慮到其它成本尺度、但無需考慮透鏡像差地優(yōu)化形狀而獲得照明體的初始輪廓(即形狀)。
在下一步驟402中，計算成本尺度Ctotal。在本發(fā)明重復(fù)過程的第一次過程中，假設(shè)Ctotal既可以與C(ws)(在獨立優(yōu)化實施例中)一致，也可以包括與方程10相符的C(ws)的效果(在合并優(yōu)化實施例中)。
然后在步驟403中，對步驟402的結(jié)果加權(quán)并與一定條件下所有的其它尺度結(jié)合。然后比較其結(jié)果與前一次疊帶結(jié)果比較，并且如果判定該結(jié)果最小，則選擇對應(yīng)于成本函數(shù)C(ws)的已確定為最小值的照明輪廓“ws”為最佳光源照明輪廓(步驟405)。
注意，本發(fā)明的過程執(zhí)行多次迭代以確定成本尺度C(ws)施放最小，再參見圖5，在步驟403第一次計算成本尺度C(ws)時，將C(ws)值儲存到存儲器中并進行到步驟404，在該步驟中選擇新的照明輪廓“ws”。然后將過程環(huán)回到步驟402以計算具有新照明輪廓的C(ws)。然后比較第二次迭代的所得成本尺度C(ws)與第一次迭代的成本尺度，并把對應(yīng)于最小成本函數(shù)的光源照明輪廓確定為最佳照明輪廓。繼續(xù)此迭代過程直到確認(rèn)已經(jīng)獲得最小成本尺度C(ws)。在一個實施例中，實施同類算法，根據(jù)前次迭代結(jié)果預(yù)測減小成本尺度的最可能的輪廓。
在前述實施例的改型中，也可以預(yù)定具體的ε值，與前面預(yù)定次數(shù)(如，四次)的迭代中的最大變化C(ws)比較，并且如果C(ws)中的變化小于ε值，則過程進行到步驟405并將當(dāng)前的照明輪廓選為最佳照明輪廓。
一旦確定了最佳照明輪廓，操作者就有了制造照明體形狀的選擇自由，如衍射光學(xué)元件，該元件實現(xiàn)最佳的光源照明輪廓。
注意，本發(fā)明的前述方法主要以CAD(計算機輔助設(shè)計)程序執(zhí)行，如上所述，CAD程序具有執(zhí)行前述方法的部分功能并產(chǎn)生代表最佳照明輪廓的文件。這一文件可以是CAD程序的一種輸出，可以用于制造實施最佳光源照明所必須的衍射光學(xué)元件。
本發(fā)明還具備優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著優(yōu)點。最重要的是，本發(fā)明提供了一種光刻光源圖案的優(yōu)化工具，自動決定用于補償透鏡像差并允許用戶以較高的圖案保真度成像的照明形狀。其結(jié)果是本發(fā)明得到了改進的成像性能并延長了投影透鏡的使用壽命。因為投影透鏡一般是成像系統(tǒng)中最昂貴的部件之一，所以顯著的優(yōu)點是延長了投影透鏡的壽命(即，通過提高透鏡的性能并補償性能隨時間的退化，本發(fā)明使需要更換透鏡的頻率減到最小)。
圖7表示適于與借助于本發(fā)明設(shè)計的掩膜一起使用的光刻投影設(shè)備的簡圖。該設(shè)備包括-輻射系統(tǒng)Ex、IL，用于提供輻射的投影光束PB。在此具體情況下，輻射系統(tǒng)還包括一個輻射源LA；-第一載物臺(掩膜臺)MT，設(shè)置有一個用于固定掩膜MA(如分劃板)的掩膜支架并連結(jié)到第一定位裝置，第一定位裝置用于相對于部件PL精確定位掩膜；-第二載物臺(基底臺)WT，設(shè)置有一個用于固定基底W(如涂布抗蝕劑的硅晶片)的基底支架并連結(jié)至第二定位裝置，第二定位裝置用于相對于部件PL精確地定位基底；-投影系統(tǒng)(“透鏡”)PL(如折射、反射或反折射光學(xué)系統(tǒng))，用于將掩膜MA的被輻射部分成象到基底W的靶部分C上(如，包括一個或多個小片)。
如上所述，本設(shè)備是一種透射型的(即有一個透射掩膜)。但一般地，例如也可以是反射型的(有一個反射掩膜)?；蛘撸撛O(shè)備可以采用另一類圖案化裝置作為掩膜的另一種用途；實例包括可編程的反射鏡陣列或LCD矩陣。
光源LA(如，汞燈、準(zhǔn)分子激光器或等離子放電源)產(chǎn)生輻射光束。此光束被饋送到照明系統(tǒng)(照明體)IL，既可以是直接饋送、也可以是在經(jīng)歷了反向調(diào)節(jié)裝置如擴束器Ex之后。照明體IL可以包括調(diào)節(jié)裝置AM，用于設(shè)置光束中強度分布的外和/或內(nèi)徑尺度(通常分別稱作外σ和內(nèi)σ)。另外，其通常包括各種其它的組件，如積分器IN和聚光器CO。以這種方式入射到掩膜MA上的光束PB在其截面上有理想的均勻性和強度分布。
關(guān)于圖7應(yīng)該注意，光源LA可以在光刻投影設(shè)備的外殼內(nèi)(經(jīng)常如同光源LA為汞燈的情形)，但也可以遠離光刻投影設(shè)備，產(chǎn)生的輻射光束進入該設(shè)備中(如借助于適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向反射鏡)；后一情形通常是光源LA為難分子激光器時的情形(如基于KrF、ArF或F2發(fā)光)。本發(fā)明包括這兩種情形。
接著，光束PB與固定在掩膜臺MT上的掩膜MA相交。與掩膜MA相交之后，光束PB穿過透鏡PL，該透鏡將PB聚焦到基底W的靶部分C上。借助于第二定位裝置(和干涉測量裝置IF)，基底臺WT可以精確地移動，從而在光束PB的路徑上定位不同的靶部分C。類似地，第一定位裝置可以用于相對于光束PB的路徑精確地定位掩膜MA，例如在掩膜MA從掩膜庫機械回復(fù)之后或在掃描期間。一般地，將借助于長沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精細(xì)定位)實現(xiàn)載物臺MT、WT的移動，圖7中未示出。但是，在晶片步進器的情形中(與步進-掃描工具相對)，掩膜臺MT正好連結(jié)到短沖程致動器或者可以固定。
所述的工具可以用于兩種不同的模式在步進模式中，掩膜臺MT必需保持固定，整個掩膜圖像一次投影(即一次“閃光”)到靶部分C上。然后在x和/或y方向移動基底臺WT，使得不同的靶部分C可以被光束PB輻射；在掃描模式中，除了給定的靶部分C不單次“閃光”曝光外，基本上施用相同的情形。相反，掩膜臺MT在指定的方向(所謂的“掃描方向”，如y方向)以速度ν移動，以使投影光束PB掃描整個掩膜圖像；基底臺WT同時在相同或相反的方向上以速度V＝Mν移動，其中M是透鏡PL的放大率(一般地M＝1/4或1/5)。通過這種方式可以曝光較大的靶部分C，不必在分辨率上退步。
雖然已描述了本發(fā)明的一些特定實施例，但應(yīng)注意，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)的前提下可以以其它的形式實施本發(fā)明，所述的實施例只是示意性而非限定性的實例，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定，所有在權(quán)利要求范圍內(nèi)的變化都將落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種補償透鏡象差的方法，所述方法包括步驟(a)限定一個成本尺度，量化成像系統(tǒng)的成像性能，所述的成本尺度反映了透鏡像差對成像性能的影響；(b)限定一個光源照明輪廓；(c)根據(jù)所述光源照明輪廓估算所述成本尺度；(d)修正所述光源照明輪廓，并且根據(jù)修改過的光源照明輪廓重新估算所述成本尺度；和(e)重復(fù)步驟(d)直到將所述成本尺度降到最小。
2.如權(quán)利要求1所述的補償透鏡象差的方法，其特征在于所述成本尺度的估算結(jié)果是一個代表成象系統(tǒng)的成象性能的數(shù)字值。
3.如權(quán)利要求1所述的補償透鏡象差的方法，還包括形成衍射光學(xué)元件的步驟，所述的衍射光學(xué)元件實現(xiàn)對應(yīng)于最小化成本尺度的光源照明輪廓。
4.如權(quán)利要求1所述的補償透鏡象差的方法，其特征在于成本尺度還反映成象過程的曝光范圍情況。
5.一種補償成象系統(tǒng)中透鏡象差的方法，其中成象系統(tǒng)具有用于照明分劃板的照明光源和用于把被分劃板衍射的光束投射到基底上的投影透鏡，所述的方法包括步驟(a)限定一個成本尺度，量化成像系統(tǒng)的成像性能，所述的成本尺度反映了投影透鏡的透鏡像差對成像性能的影響；(b)限定一個定義照射到所述分劃板上的光束的光源照明輪廓；(c)根據(jù)所述光源照明輪廓估算所述成本尺度；(d)修正所述光源照明輪廓，并且根據(jù)修正過的光源照明輪廓重新估算所述成本尺度；和(e)重復(fù)步驟(d)直到將所述成本尺度降到最?。?f)選擇對應(yīng)于所述最小化成本尺度的光源照明輪廓作為照射所述分劃板的輪廓。
6.一種如權(quán)利要求5所述的補償成象系統(tǒng)中透鏡象差的方法，其特征在于估算所述成本尺度的結(jié)果是一個代表所述成象系統(tǒng)的成象性能的數(shù)字值。
7.如權(quán)利要求5所述的補償透鏡象差的方法，其特征在于所述成本尺度還反映成象過程的曝光范圍情況。
8.一種用于設(shè)計在成象系統(tǒng)中使用的衍射光學(xué)元件的方法，所述方法包括步驟(a)限定一個成本尺度，量化成像系統(tǒng)的成像性能，所述的成本尺度反映了投影透鏡的透鏡像差對所述成像性能的影響；(b)限定光源照明輪廓；(c)根據(jù)所述光源照明輪廓估算所述成本尺度；(d)修正所述光源照明輪廓，并且根據(jù)修正過的光源照明輪廓重新估算所述成本尺度；和(e)重復(fù)步驟(d)直到將所述成本尺度降到最小；(f)產(chǎn)生所述的衍射光學(xué)元件，該衍射光學(xué)元件實現(xiàn)對應(yīng)于所述最小化成本尺度的光源照明輪廓。
9.如權(quán)利要求8所述的用于設(shè)計衍射光學(xué)元件的方法，其特征在于所述估算成本尺度的結(jié)果是一個代表所述成象系統(tǒng)的成象性能的數(shù)字值。
10.一種用于控制計算機的計算機程序產(chǎn)品，其中計算機包括一個可由計算機讀取的記錄介質(zhì)，記錄在記錄介質(zhì)上用于指導(dǎo)計算機產(chǎn)生對應(yīng)于用在成象系統(tǒng)中的衍射光學(xué)元件的文件的裝置，所述文件的產(chǎn)生包括步驟(a)限定一個成本尺度，該成本尺度量化成像系統(tǒng)的成像性能，所述的成本尺度反映了投影透鏡的透鏡像差對成像性能的影響；(b)限定光源照明輪廓；(c)根據(jù)所述光源照明輪廓估算所述成本尺度；(d)修正所述光源照明輪廓，并且根據(jù)修正過的光源照明輪廓重新估算所述成本尺度；和(e)重復(fù)步驟(d)直到將所述成本尺度降到最小；(f)限定所述的衍射光學(xué)元件，該衍射光學(xué)元件實現(xiàn)對應(yīng)于所述最小化成本尺度的所述光源照明輪廓。
11.如權(quán)利要求1所述的補償透鏡象差的方法，其特征在于所述成本尺度包括成象過程的焦深性能。
12.如權(quán)利要求5所述的補償成象系統(tǒng)中透鏡象差的方法，其特征在于所述成本尺度包括成象過程的焦深性能。
全文摘要
一種補償透鏡象差的方法，包括步驟(a)限定一個成本尺度，該成本尺度量化成像系統(tǒng)的成像性能，所述的成本尺度反映了投影透鏡的透鏡像差對成像性能的影響；(b)限定光源照明輪廓；(c)根據(jù)光源照明輪廓估算成本尺度；(d)修正光源照明輪廓，并且根據(jù)修正過的光源照明輪廓重新估算成本尺度；和(e)重復(fù)步驟(d)直到將成本尺度降到最小。對應(yīng)于所述最小化成本尺度的光源照明輪廓代表成象裝置的最佳照明。
文檔編號H01L21/027GK1510520SQ20031012374
公開日2004年7月7日 申請日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月12日
發(fā)明者A·利布岑, A 利布岑 申請人:Asml蒙片工具有限公司