CN101101453A - 用于减小波前像差的方法和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

用于减小波前像差的方法，用于光刻工艺，所述减小处理基于待印的选定图案和用于曝光的选定照射模式。通过计算投影系统的光学元件的调节、并且将已计算的调节应用于投影系统，来测量和减小光刻设备的投影系统的波前像差。调节的计算是基于有关对辐射敏感层进行曝光期间存在于投影系统的光瞳中的辐射强度空间分布的信息，并且局限于具有相对较高的辐射通量的投影透镜光瞳区域中的像差。

Description

用于减小波前像差的方法和计算机程序产品

技术领域

本发明涉及一种用于减小穿过光刻设备投影系统的光波的波前像差的方法，以及包括用以控制光刻设备执行器件制造方法的程序代码的计算机程序产品。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上、通常应用到衬底的目标部分上的机器。例如，光刻设备可以用于制造集成电路(IC)。在这种情况下，可以将也可被称为掩模(mask)或掩膜版(reticle)的构图设备用于产生将要在IC的单独层上形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或几个管芯的部分)。光刻设备包括：照射系统，用于照射掩模；以及投影系统(也称作投影透镜)，用于经由成像过程将图案转移到在衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。大体上，单独的衬底将获得连续构图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(stepper)或步进重复(step-and-repeat)设备以及所谓的扫描器(scanner)或步进扫描(step-and-scan)设备。在步进机中，每一个目标部分均通过将整个图案一次曝光到目标部分上来被照射，并且将晶片移动预定量到下一个位置，用于下一次曝光。在扫描器中，每一个目标部分均通过沿给定方向(“扫描方向”)扫描该图案通过辐射束、同时与该方向平行或反平行地同步扫描衬底来来辐射目标部分，并且接下来将衬底移动到下一个位置用于下一次曝光。

在用于制造IC器件的光刻技术实践中，一直有在生产量方面的提高光刻投影设备性能的需要，即每单位时间可曝光的晶片的数目。生产量与辐射的功率直接成正比，与照射系统相连的辐射源提供这种辐射。

提高功率时，由光学元件的材料或光学元件上的涂料造成的对穿过投影透镜的辐射的残余吸收相应地变得更加重要。传播通过投影透镜的辐射束引起光学元件局部的-通常是非均匀的-发热。这种发热可能引起投影透镜元件的热变形，因此引起光波像差。

通常认为波像差包括加权的基本波像差分量的总和，这组基本波像差分量是由在与投影透镜的光轴垂直平面中的投影透镜光瞳坐标所表示的一个相应组的归一化正交多项式所描述的一组空间相位分布。

用于补偿或部分地补偿波像差变化的传统方法包括：应用来自投影透镜光学元件(透镜、透镜组)的标称位置和标称取向的较小位移或旋转，或者应用透镜元件形状的较小变形。另外，投影透镜配备有有限数目的透镜操纵器(manipulator)。透镜操纵器与控制器相连，用于计算和应用操纵器设定和操纵器设定的变化。使用操纵器设定，可以减小相对于投影透镜的光轴旋转对称的波像差误差或低阶波像差误差(例如，由光瞳坐标中的二阶多项式来描述)。然而，在存在高阶波像差误差时，利用传统技术获得的补偿结果不是令人满意的。不能修复的高阶波像差仍然存在于衬底附近或衬底处的成像辐射束中。这种残余波像差对于潜在的图案图像是误差的来源，对于已处理的、印刷的图案也是这样。例如，可能存在特征尺寸误差和图案不对称误差。

发明内容

本发明的目的是减小光刻设备的投影系统的光波像差的效果，尤其是，用于减轻由高阶波像差误差的存在而造成的图案误差问题。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于减小穿过光刻设备的投影系统的光波的波前像差的方法，所述光刻设备被构建并且配置用于将衬底上的辐射敏感层曝光于图案图像。所述方法包括：获得波前像差的信息；计算投影系统的至少一个光学元件的至少一个调节，用于减小波前像差；将已计算的至少一个调节应用到投影系统，由此所述计算包括：获得在对辐射敏感层进行曝光期间存在于投影系统的光瞳中、以对应于强度分布的多个强度值的形式而存在的，辐射强度空间分布的信息；在强度分布的最大强度和零之间的范围中选择阈值强度；定义光瞳内局部强度高于阈值强度的区域；以及把所述减小处理限制在与光瞳中的所述区域相对应的波前区域。

根据本发明的另一个方面，提出了一种包括用于控制光刻设备执行器件制造方法的程序代码的计算机程序产品，所述方法包括：获得波前像差的信息；计算光刻设备的投影系统的至少一个光学元件的至少一个调节，用于减小波前像差；将已计算的至少一个调节应用到投影系统，由此所述计算包括：获得在对提供于衬底上的辐射敏感层进行曝光期间存在于投影系统的光瞳中、以对应于强度分布的多个强度值的形式而存在的，辐射强度空间分布的信息；在强度分布的最大强度和零之间的范围中选择阈值强度；定义光瞳内局部强度高于阈值强度的区域；以及把所述减小处理限制在与光瞳中的所述区域相对应的波前区域。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的实施例，所给出的实施例仅是为了示例的目的，各个附图中相应的附图标记表示相应的部分，其中：

图1描述了器件图案的一部分；

图2描述了用于照射如图1所示图案的双极子照射模式；

图3示出了在投影系统的光瞳中、受到辐射而发热的透镜元件中的相应区域中的空间强度分布；

图4描述了像差测量系统的源模块和传感器单元、以及投影系统光瞳附近的波前像差；

图5描述了波前像差最小化的投影透镜光瞳中的传统网格点；

图6描述了投影系统光瞳附近以nm为单位的残余波前像差的等值线、以及典型地针对传统像差减小方法结果的相应灰度色调图；

图7描述了在根据本发明最小化波前像差的投影透镜光瞳中的区域和网格点；

图8描述了与图6的等值线以及图7的区域相对应的灰度色调图像；

图9描述了针对图7的光瞳区域、代表作为根据本发明的像差减小结果的残余像差的灰度色调图像；

图10描述了根据本发明实施例的光刻设备；以及

图11描述了示出了制造根据本发明器件的方法的流程图。

具体实施方式

根据本发明第一实施例，当用于执行光刻曝光工艺时，将用于减小波前像差的方法用于减轻投影系统内部的局部透镜发热的效果。IC层特征的图案包括如图1所示的产品结构，具有临界尺寸CD(criticaldimension)的密集线和间隔110。将图案100具体化为玻璃图案上的铬，并且将掩模上的线110和120沿光刻设备的X方向对齐。产品结构100还包括沿x方向对齐的并且具有大于CD的宽度的两条线120，以及类似的非临界尺寸的、沿y方向的隔离线130。

如图2所示，将y双极子照射模式200用于照射掩模MA上的图案100。将两个辐射束210从在配置用于照射图案100的照射系统IL的光瞳PUIL中设置的两个分别的区域220发出。将“极点”220设置在与y方向平行的轴上，并且位于相对于照射系统的光轴230的相对位置处。

束210在穿过掩模图案100时被衍射，并且如在设备的投影透镜PS的光瞳PU_PS中存在的辐射强度I(r，θ)的所得到的空间分布如图3所示意性地表示。坐标r、θ是与投影透镜的光轴垂直、并且以光轴为中心的平面320(与图3中的z轴平行)中的极坐标。可选地，可以将强度I的空间分布表示为笛卡尔光瞳坐标x_p，y_p：I＝I(x_p，y_p)。在图3中沿z轴绘制强度I的值。

使用商用光刻工艺仿真软件可以预测当执行衬底W上的抗蚀剂层的曝光时存在的强度分布I。与产品结构100处的辐射散射结合的当前双极子照射模式200在投影透镜的光瞳中产生空间强度分布I(r，θ)，将所述投影透镜整形为具有与图案100的夫琅和费衍射图像相对应的强度图案的双极子照射光瞳强度分布的盘旋结构。

可选地，可以使用如美国专利US 6,710,856所公开的检测模块和检测方法来测量投影透镜中的强度分布。

针对在投影透镜光瞳平面附近设置的透镜元件300，由区域310中的透镜材料导致的投影束辐射的残余吸收引起透镜元件的热变形。从而，相对于标称波前的波前像差可能存在于其中设置了掩模图案100的图像信息的图4的间隔400中，并且这种波前像差由来自光瞳PU_PS的标称光学波前WF的光学波前WF’的相应波前像差ΔW来表示(标称光学波前WF取决于制造的规格和容限)，如图4所示。在本实施例中，波前像差ΔW可能是由于图案100的重复曝光，并且可以到达热稳定状态。可以将像差表示为辐射波长的分数，并且因此与波前WF’和标称波前WF之间的相位差相对应。在投影透镜的光瞳平面中，相位差ΔW是光瞳坐标(r，θ)的空间变化函数，或者可选地，是光瞳坐标(x_p，y_p)的空间变化函数。

应该理解的是在本发明实施例中，例如，可以使用切边(shearing)干涉仪像差测量系统来测量波前像差ΔW。像差测量系统示意性地如图4所示，并且包括源模块SM，可定位于掩膜版的水平面处的束路径中用于改变辐射的条件。将源模块SM构建并且配置用于均匀地照射投影透镜PU_PS。从源模块发出的辐射穿过投影系统PS，然后入射到晶片水平面处或在光刻设备的晶片台中设置的波前传感器单元SU上。传感器单元SU包括用于辐射强度测量的检测器，单独的检测器或多个检测器阵列，由此由于切边波前之间的干涉，检测到的强度值于波前像差值有关。通过执行连续的强度测量，利用源模块SM相对于传感器单元SU的微小位移，对检测到的辐射强度进行调制，并且可以获得代表波前像差的空间分布的测量数据(作为光瞳坐标的函数)。然后将相应的像差值ΔW(r，θ)存储在存储介质中，所述存储介质配置用于利用透镜元件的计算调节来减小波前像差和所计算的调节的后续应用。可以从美国专利申请公开2002/0001088中发现切边干涉测量系统的细节。

波前像差ΔW(r，θ)可以由加权多项式P_i(r，θ)的总和来模拟。每一个多项式P_i(其中，i＝1，…，L)对于总波前像差的贡献由系数Z_i进行加权。系数Z_i是投影透镜的数值孔径NA的函数，也是称为衬底表面处的场或目标部分中的位置X’的坐标x’、y’的函数，并且与具有掩膜版水平面处的坐标为x、y的点X光学共轭，如图4所示。因此，可以将波前像差ΔW(r，θ)写作：

$\mathrm{\ΔW}(r,\mathrm{\θ})=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i{P}_i(r,\mathrm{\θ})---\left(1\right)$

系数Z_i称作像差系数。多项式P_i通常采取圆形区域上正交的泽尔尼克(Zernike)多项式。预选的整数L确定用于近似的多项式的个数，并且因此确定其精确度。通常近似方程式(1)包括第一个37泽尔尼克多项式。

表现投影系统特征的像差系数Z_i可以依赖于时间t，例如由于透镜发热。时间依赖的像差系数的值Z_i(x，y；NA；t)可以使用上述切变干涉仪测量系统来测量，或者基于用于预测曝光期间由于辐射吸收导致的系数Z_i的影响力的模型来进行估计。

传统地减小波前像差ΔW包括：应用投影系统PS的光学元件(例如图3中的透镜元件300和在图3中未示出的其它透镜元件)的一个或更多调节。在目前的正文和权利要求中，光学元件或透镜元件指的是使用中由对于晶片水平面处的图像信息有贡献的辐射穿过的投影透镜的那些元件。例如，这些元件可以是透镜、衍射元件、液晶层、反射镜、偏振元件、滤波器或任意其它光束整形装置。投影系统配备有有限数目的透镜操纵器M_j(其中j＝1，...，J)以在一个或更多维度移动一个或更多透镜或透镜组，以向一个或更多透镜或反射镜应用变形。透镜操纵器与控制器相连，所述控制器被构建并且配置用于计算并且应用操纵器设定S_j和设定改变ΔS_j(在下文中也称为“调节”)。设定S_j和设定改变ΔS_j的计算可以基于像差的测量或基于所要求的透镜位置的前馈预测和基于控制模型的方位调节。

设定ΔS_j的变化根据标号为“j”的调节的K自由度，可以是包含一组{ΔS_j，k}调节的多维设定变化，其中k＝1、2、...、K。例如，调节可以包括诸如沿图3和图4的光轴320的位移、或沿x和y轴的位移、或这些位移的组合之类的位置调节。此外或可选地，调节可以包括沿转动自由度的一个或更多度的透镜元件的旋转移动。可以将其它类型的调节配置用于改变影响穿过元件的波前相位的投影系统光学元件的物理性质。

投影系统的实际原位波前像差依赖于设定S_j的值。为简单起见，假设标称设定S_j的值是0，由于操纵器设定S_j的变化导致的像差系数ΔZ_i的变化可以在一阶近似情况下写作：

$\mathrm{\Δ}{Z}_i=\underset{j,k}{\mathrm{\Σ}}{C}_{a;i,j,k}\mathrm{\Δ}{S}_{j,k},---\left(2\right)$

其中，系数C_{a；i，j，k}是表示像差对于调节ΔS_j，k敏感度的敏感度系数：

$C_{a;i,j,k}=\frac{\∂\mathrm{\Δ}{Z}_i}{\∂\mathrm{\Δ}{S}_{j,k}}.---\left(3\right)$

应该理解的是，敏感度系数C_{a；i，j，k}可以根据在应用公知组的调节之后测量到的像差变化的方程(1)，从像差测量和模拟装置获得。用于获得敏感度系数的这种程序进一步的详情可以从美国专利申请公开US2003/0071986中发现。

减小波前像差ΔW的传统方法包括：使覆盖投影系统光瞳PU_PS的整个清楚的孔径的虚设网格PG的点x_PG、y_PG处的像差ΔW的均方根值最小，并且涉及覆盖掩模水平面处的被照射范围的虚设网格FG(图中未示出上的)预选组的目标点(掩模水平面处)。图5示意性地示出了覆盖投影系统光瞳PU_PS的清楚孔径的网格PG的布局。相应的像差ΔW的值表示为RMS(ΔW，PG，FG)。

在方程式(1)中，通过用Z_i-ΔZ_i代替Z_i获得对于调节的波前像差的依赖性：

$\mathrm{\ΔW}(r,\mathrm{\θ})=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}(Z_i-\mathrm{\Δ}{Z}_i)P_i(r,\mathrm{\θ}),---\left(4\right)$

并且用方程式(2)代替ΔZ_i。然后，使用测量到的(或者另外获得的)波前像差数据(例如，泽尔尼克像差系数的值)应用最小二乘拟合以求出使RMS(ΔW，PG，FG)最小化的调节ΔS_j，k的所要求值。

图6示出了针对本实施例的这种传统波前像差减小的结果，其中使用双极子照射模式200使图案100成像。描述了以nm为单位表示的相等像差的等值线，并且还示出了相应的灰度色调图像。由于使用双极子照射模式200，在诸如设置在光瞳PU_PS附近的透镜元件300之类的投影透镜元件的类似双极区域中发生透镜发热。使用有限数目的可用透镜操纵器仅可以部分地补偿所得到的波前像差。尽管任意选择的透镜操纵器设定，残余的鞍形波前像差分布仍然存在。如图6所示，沿投影透镜光瞳PU_PS，残余的波前像差在中心(y_p＝0)处具有正的峰值，并且在光瞳的边缘处减小到负的相位误差值(通过由辐射波长对等值线进行归一化获得)，而沿x轴，波前像差值在中心处(x_p＝0)具有最小值，并且朝着光瞳的边缘增加。进一步地减小了残余的鞍形波前误差。

根据本发明，将表示网格PG上的空间强度分布I(x_PG，y_PG)的数据进行存储，并且与针对每一个网格点x_PG，y_PG的预选阈值强度进行比较。根据强度数据标识出最大强度I_max，并且从例如由半最大强度0.5I_max和等于最大强度的十分之一的强度0.1I_max限定的范围来选择阈值强度I_T，所述范围是适用于本方法的合适范围。因此，只保留强度I＞I_T的那些网格点用于波前像差ΔW的RSM值的最小二乘拟合最小化。

由I＞I_T的减小组的网格点组成的网格由RPG表示，并且示意性地由图7中的点(x_RPG，y_RPG)表示。区域710和720是投影透镜光瞳PU_PS中满足I＞I_T的区域。通过在光瞳清楚孔径的边缘处设置的类似双极子区域710的存在，图案100的离轴双极子照射200的强度分布I(x_P，y_P)形状的效果是可见的，而区域720针对诸如图案100的线条120和130之类的半密集且隔离结构存在的效果是典型的。

在本发明实施例中，减小波前像差ΔW包括：当只存在网格RPG的有限组的网格点(x_RPG，y_RPG)时，使波前像差ΔW(r，θ)的RMS值最小化。该有限组仅覆盖网格RGP的有限组的网格点(x_RPG，y_RPG)。另外，RMS值包括针对覆盖所照射掩模水平面处的范围的虚设网格FG上的预选组的目标点(掩模水平面处)的这些波前像差。相应的RMS值在下文中由RMS(W，RPG，FG)来表示。

图8通过灰度色调的变化示意性地示出了在应用根据本发明减小像差的方法之前，在与光瞳中的各个区域710和720相对应的波前的区域710’和720’中空间变化的波前像差ΔW的存在。波前像差与图6所示的像差相对应，并且可以通过如上所述的像差测量来获得。应该理解的是，波前像差的切变干涉仪测量是基于使用像素化(pixelated)图像检测器(例如，CCD检测器的矩形阵列)在投影透镜光瞳PU_PS的图像中捕获干涉条纹的图案。检测器的每一个像素与光瞳PU_PS中的相应位置相关联，使得可以易于标识与光瞳中的各个区域710和720相对应的波前的区域710’和720’。

接下来，通过专有地使用涉及网格RPG的已减小组网格点(x_RPG，y_RPG)的所测量的(或者另外获得的)波前像差数据来应用传统的最小二乘拟合，使RMS值RMS(W，RPG，FG)最小化。所测量的或另外获得的波前像差数据可以按照泽尔尼克像差系数的值、不同于泽尔尼克多项式的系数加权正交多项式的值、以及点x_RPG、y_RPG处的ΔW直接值(即，不使用基于多项式展开的模型获得的值)的形式来设置。最小二乘拟合提供了多个方程式，可以针对使RMS(W，RPG，FG)最小化的调节ΔS_j，k求出所需的值。图9示出了针对本实施例的这种波前像差减小的结果。选定光瞳区域中的灰度色调变化是实质不存在的。因此，在对于晶片水平面处的局部成像实质上有贡献的波前的区域710’和720’中减小了鞍形像差分布的贡献。为了获得该结果，我们只需要用于获得光瞳PU_PS的整个清楚孔径的最佳像差校正所需的它们的值的泽尔尼克像差系数Z₄、Z₉和Z₁₆的变化(参见图6)。可以通过使用用于透镜元件调节的可用透镜操纵器的自由度来容易地设置与Z₉和Z₁₆相关联的高阶像差(球面像差)。

本实施例的优势是对于最小二乘拟合的网格RPG的网格点的限制实质上减小了在最小二乘拟合算法中发生的矩阵尺寸以及最小二乘拟合所需的计算量和计算时间。这种实质上的减小使能够实现生产环境中透镜元件设定的相对较快的、原位的优化。对于选定区域的波前像差减小限制的另一个优势是整个光瞳上仍然不可校正的高阶像差(参见图6)现在可以在有限的光瞳上进行校正，并且减小到实质更好(更低)水平的大小。将因热而引入的残余RMS波前误差以2为因数进行减小对于光刻工艺是可获得的，由此使用双极子照射模式。当由包括CD尺寸特征或其不可校正的高阶波像差误差是超过相应的潜在特征图像或印刷图像的容限的误差来源的特征的产品结构对相对较大部分的掩膜版构图时，其中仅减小了具有最高强度的透镜光瞳的一部分中的波像差的本方法是特别有利的。

应该理解的是，本发明具体地专注于与结合增加生产量(因此，使用较高的辐射功率来曝光)的传统分辨率提高技术相关联的问题。用于成像和印刷包括CD尺寸密度特征的图案的传统分辨率提高技术包括使用离轴多极照射模式用于照射掩膜版图案。这种照射模式的特征在于照射系统的光瞳中的多个分离的离轴明亮区。多级离轴照射与掩模图案处的辐射衍射典型地产生了空间调制的投影透镜光瞳中的空间强度分布，由此存在相对较高辐射强度的多个分离区域。分辨率提高技术不仅与COG图案的成像有关，而且与结合轴上照射或多级离轴照射的构图相移掩模的使用有关。在任一种情况下，存在投影透镜光瞳中的强烈调制的强度性状(profile)，引起由成像辐射穿过的投影透镜元件中、并且在一个或更多曝光期间引入的类似空间调制透镜温度分布。如以上所详细解释的，这种调制的温度分布引起超过容限的光波像差误差。从而，在透镜光瞳强度分布的特征在于包括辐射通量的离轴明亮“极”的不均匀强度分布的情况下，印刷的图案误差也可能超过容限。因此，本发明实施例的方法提供了当利用传统高生产量时发生的已印刷图案上的改进控制、以及提高分辨率的光刻工艺。

根据本发明实施例的光刻设备示意性地如图10所示。所述设备包括：

照射系统(照射器)，配置用于调节辐射束B(例如，由操作于248或193nm波长的受激准分子激光产生的UV辐射或DUV辐射，或者由操作于13.6nm处的激光激发(laser-fired)等离子源提供的EUV辐射)；

支撑结构(例如，掩模台)MT，构建用于执行构图装置(例如掩模)MA，并且与配置用于根据一定参数精确地定位构图装置的第一定位器PM相连；

衬底台(例如，晶片台)WT，构建用于保持衬底(例如涂敷了抗蚀剂的晶片)W，并且与配置用于根据一定参数精确地定位衬底的第二定位器PW相连；以及

投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，配置用于通过构图装置MA将给予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分(例如，包括一个或更多管芯)。

照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射、反射、磁性、电磁、静电或其它类型的光学部件、或其任意组合，用于导引、整形或控制辐射。

支撑结构支撑(即，负担)构图装置的重量。其按照依赖于构图装置朝向、光刻设备的设计、以及诸如是否将构图装置保持在真空环境中之类的其它条件的方式来保持构图装置。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹紧技术以保持构图装置。支撑结构可以是框架或台，例如，可以是固定的或者如所需地可移动的。例如，支撑结构可以确保构图装置相对于投影系统位于所需的位置。这里术语“掩膜版”或“掩模”的任何使用均可以认为与更通用术语“构图装置”同义。

应该将这里使用的术语“构图装置”广泛地解释为表示可以用于给予在其横截面中具有图案的辐射以便在衬底的目标部分中创建图案的任意装置。应该注意的是，给予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分中所需的图案完全对应，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，给予辐射束的图案将与在目标部分中创建的器件中的特定功能层相对应，例如集成电路。

构图装置可以是透射的或反射的。构图装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列、和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元、交替相移和减弱相移之类的掩模类型和各种混合矩阵类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的阵列布置，每一个小反射镜可以单独地进行倾斜以便沿不同方向反射进来的辐射束。倾斜反射镜给予由反射镜阵列反射的辐射束中的图案。

应该将这里使用的术语“投影系统”广泛地解释为包含任意类型的投影系统，包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁性和静电光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射、或对于诸如使用浸没液体或使用真空之类的其它因素适合的。可以将这里术语“投影透镜”的任何使用认为是与更一般的术语“投影系统”同义。

如这里所描述的，所述设备是透射类型的(例如，采用透射掩模)。可选地，所述设备可以是反射类型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列或采用反射掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双台，two stage)或更多衬底台(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或者可以在使用一个或更多其它台用于曝光的同时，在一个或更多台上执行预备步骤。

光刻设备也可以是以下类型：其中至少一部分衬底有具有相对较高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的间隔。浸没(immersion)技术在本领域是公知技术，用于增加投影系统的数值孔径。如这里所使用的术语“浸没”并不意味着必须将诸如衬底之类的结构淹没到液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。

参考图10，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如当源是受激准分子激光器时，源和光刻设备可以是分离的实体。在这种情况下，不考虑源形成光刻设备的一部分，并且辐射束在例如包括合适的导引反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助下从源SO传到照射器IL。在其它情况下，例如当源是汞灯时，源可以是光刻设备的主要部分。源SO、照射器IL以及如果需要和束传递系统BD一起可以称作辐射系统。

照射器IL可以包括调节器AD，用于调节辐射束的角强度分布。通常，可以调节照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向长度(一般分别称为σ外部和σ内部)。另外，照射器IL可以包括诸如积分器IN和聚光器之类的各种其它部件。可以将照射器用于调节辐射束以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。

辐射束B入射到保持在支撑结构(例如掩模台MT)上的构图装置(例如，掩模MA)上，并且由构图装置进行构图。已经穿过掩模MA，辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。通过第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉装置、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动衬底台WT，例如以便沿辐射束B的路径定位不同的目标部分C。类似地，可以将第一定位器PM和另一个位置传感器(在图10中没有明确地示出)用于相对于辐射束B的路径精确地定位掩模MA，例如在从掩模库机械地取出之后或在扫描期间。通常，可以通过形成第一定位器PM的一部分的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精细定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以使用形成第二定位器PW的一部分的长冲程模块和短冲程模块来实现衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短冲程传动器相连，或者可以是固定的。可以使用掩模对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2来对齐掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对齐标记占据了专用的目标部分，它们可以位于目标部分之间的间隔中(这些对于划线对齐标记是公知的)。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，掩模对齐标记可以位于管芯之间。

所述设备可以用在以下模式的至少之一中：

1.在步进模式中，将掩模台MT和衬底台WT保持实质固定，而一次将给予辐射束的完整图案投影到目标部分C上(即单独的静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动衬底台WT，使得可以对不同的目标部分进行曝光。在步进模式中，曝光范围的最大尺寸限制了在单独的静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在将给予辐射束的图案投影到目标部分C的同时，对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描。可以由投影系统PS的(缩小)放大和图像反转特征来确定衬底台WT相对于掩模台WT的速度和方向。在扫描模式中，曝光范围的最大尺寸限制了单独的动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(沿扫描方向)。

3.在另一种模式中，将掩模台MT保持为实质固定的保持可编程构图装置，并且在将给予辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对衬底台WT进行移动或扫描。在这种模式下，通常采用脉冲辐射源，并且在衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间连续辐射脉冲之间，对可编程构图装置进行更新。可以将这种模式的操作容易地应用于利用诸如上述类型的可编程反射镜阵列之类的可编程构图装置的无掩模光刻中。

也可以采用使用上述模式的组合和/或变化、或者使用完全不同的模式。

根据本发明的光刻设备包括如图4所示的源模块SM和传感器单元SU，被构建并且配置用于执行干涉仪波前像差测量。源模块SM可以是支撑结构的一部分以支撑图案。可选地，掩模可以配置有源模块SM。可以将衬底台WT的基准具体化为传感器单元SU的一部分，并且可以包括传感器单元SU。因该理解的是本发明方法不局限于光刻设备包括像差测量系统或干涉仪像差测量系统的实施例。可选地，可以通过诸如基于哈特曼(Hartman)检测法的系统、或在掩模图案中包括的专用测试结构的图像分析之类的其它公知空间解析像差测量系统来获得波前像差的信息。替代系统不必要是基于波前像差的干涉仪测量，它们也不必是光刻设备的一部分。可以根据运行工艺来测量或预测(使用传统的仿真程序)像差数据，并且可以将其存储在供本发明方法使用的存储介质中。

根据本发明的第二实施例，提供了一种包括用于控制光刻设备执行器件制造方法的程序代码的计算机程序产品，所述方法包括：获得波前像差ΔW的信息；计算投影系统PS的至少一个光学元件的至少一个调节ΔS_j，k，用于减小波前像差ΔW；将已计算的至少一个调节应用到投影系统，由此所述计算包括：获得存在于对衬底W的顶部上的辐射敏感层进行曝光期间、在投影透镜PS的光瞳中PU_PS中的，辐射强度空间分布I(x_p·y_p)的信息；在强度分布I(x_p·y_p)的最大强度I_max和零之间的范围中选择阈值强度I_T；定义光瞳内局部强度高于阈值强度I_T的区域；以及把减小波前像差的处理限制于与光瞳中的区域相对应的波前区域。例如，辐射强度的空间分布I(x_p·y_p)的信息可以包括表示多个不同位置x_p、y_p处的多个强度值I(x_p·y_p)的数据。

将光刻设备的控制用于减小穿过光刻设备的投影系统的光波的波前像差ΔW。

图11示出了在流程图150中更加详细示出的计算机产品的控制下执行的步骤。

选择产品结构100(步骤151)。选定的产品结构可以是IC层图案的一部分，如图1所示。然而，应该理解的是，产品结构也可以是完整管芯尺寸的全部图案，或者是在步进和扫描设备中的掩模图案扫描期间所照射的这种图案的一部分。可选地，选定的产品结构也可以是执行双倍构图光刻工艺、并且将本发明方法应用于这种工艺中的一个或两个成像步骤的IC层图案的组成部分。

接下来，将要识别并且选择曝光调节(步骤152)。如在管芯中具体化的用于实际层图案的实际光刻曝光和印刷的曝光条件包括优选的照射模式。依赖于掩模图案的详情，可以将照射模式用于多级照射模式(例如双极或四极模式)、软多极模式、或者轴上传统照射模式与离轴多极照射或环形照射的任一种的组合。

在步骤154中，基于照射模式特征和描述了图案特征的几何特征和物理特征的掩模图案数据(包括与产品结构有关的数据153)，使用传统方法计算强度分布I(x_p·y_p)。可选地，可以将透镜光瞳测量系统用于获得表示强度性状I(x_p·y_p)的数据。

如在第一实施例中所述，下一个步骤155是设置强度性状的阈值以标识和选择光瞳中透过光瞳的辐射通量最高的区域。这些区域中的像差校正对于减轻引起投影系统光学元件的局部热变形的辐射吸收效果是最有效的。

通过像差测量或通过使用传统光波传播分析程序的仿真获得的波前像差数据156从存储介质中重新得到，并且维持与在步骤155中限定的光瞳中的区域有关的波前像差数据，用于允许计算所要求的投影系统光学元件调节。

作为使在步骤155中确定的光瞳区域中的波前像差的均方根值最小化的最小二乘拟合的解，找到已计算的调节(步骤157)。

最后，将所述调节应用于投影系统的各个光源元件。

尽管在该文本中可以将特定的参考用于制造IC时的光刻设备，应该理解的是这里描述的光刻设备可以具有其它应用，例如制造集成光学系统、用于磁畴存储的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。普通技术人员应该理解，在这些替代应用的上下文中，这里的术语“晶片”或“管芯”的任何使用可以认为是与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。可以例如在轨道(典型地将抗蚀剂层涂敷到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、计量工具和/或检验工具中，在曝光之前或之后处理这里所指的衬底。在可适用的情况下，可以将这里的公开应用于这种或其它衬底处理工具中。另外，衬底可以别处理多于一次，例如以便创建多层IC，使得这里适用的术语衬底也指的是已经包含多个已处理层的衬底。

尽管已经以上对本发明的描述是针对光刻的实施例的背景，应该理解的是可以将本发明应用于其它应用。

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，具有约为365、355、248、193、157或126nm的波长)、极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5-20nm范围中的波长)、以及诸如离子束或电子束之类的粒子束。

上下文允许的术语“透镜”可以指的是各种类型的光学元件的任意一个或其组合，包括透射、反射、磁性、电磁和静电的光学部件。

尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，应该理解的是本发明可以与上述不同的实现。

以上描述是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以在不脱离所附权利要求范围的情况下，可以对上述发明进行修改。

Claims (21)

1.一种用于减小穿过光刻设备的投影系统的光波的波前像差的方法，所述光刻设备被构建并且配置用于将衬底上的辐射敏感层曝光于图案图像，所述方法包括：

获得波前像差的信息；

计算投影系统的至少一个光学元件的至少一个调节，用于减小波前像差；

将已计算的至少一个调节应用到投影系统，

其中，所述计算包括：

获得强度值，所述强度值对应于在对辐射敏感层进行曝光期间存在于投影系统的光瞳中的辐射强度的空间分布；

在所获得的强度值的最大值和零之间的范围中选择阈值强度；

定义在光瞳内局部强度高于阈值强度的区域；以及

把减小处理限制在与光瞳中的所述区域相对应的波前区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，辐射敏感层的曝光包括用多极照射模式来照射图案。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，多极照射模式是双极照射模式和四极照射模式之一。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案是玻璃掩模图案上的一个铬图案和相移掩模图案。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，获得波前像差的信息的步骤包括测量波前像差。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，获得波前像差的信息的步骤包括基于用于预测投影系统的至少一个光学元件的温度变化的波前像差的影响的模型，来预测波前像差。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个调节包括：沿与投影系统的光轴垂直的平面的位置调节、沿光轴的位置调节、以及沿旋转自由度的旋转位置调节、以及光学元件表面形状变化的一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获得强度值的步骤包括测量辐射强度的空间分布。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获得强度值的步骤包括：基于数据来预测空间强度分布，所述数据包括表示选定照射模式的数据和表示图案的数据。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，在最大强度的一半和最大强度的十分之一之间的范围中选择阈值强度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述定义光瞳中的区域的步骤包括：将在光瞳上延伸的虚设网格的网格点处的局部强度值与阈值强度值进行比较，保留局部强度值高于阈值强度值的网格点用于后续的至少一个调节的计算。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的减小处理包括：应用最小二乘拟合算法以使多个波前像差值的均方根值最小化，并且对至少一个调节进行拟合。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，多个波前像差值包括针对光瞳内局部强度高于阈值强度的区域中的多个点的像差值。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，多个波前像差值包括针对图像中的多个场点的像差值。

15.一种包括用于控制光刻设备执行器件制造方法的程序代码的计算机程序产品，所述方法包括：

获得穿过光刻设备的投影系统的光波的波前像差的信息；以及

计算光刻设备的投影系统的至少一个光学元件的至少一个调节，并且用于减小波前像差；

其中所述计算包括：

获得辐射强度空间分布的信息，所述辐射强度在对提供于衬底上的辐射敏感层进行曝光期间存在于投影系统的光瞳中；

在强度分布的最大强度和零之间的范围中选择阈值强度；

定义在光瞳内局部强度高于阈值强度的区域；以及

把减小处理限制在与光瞳中的所述区域相对应的波前区域。

16.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中，在最大强度的一半和最大强度的十分之一之间的范围中选择阈值强度。

17.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中，所述定义光瞳中的区域的步骤包括：将在光瞳上延伸的虚设网格的网格点处的局部强度值与阈值强度值进行比较，保留局部强度值高于阈值强度值的网格点用于后续的至少一个调节的计算。

18.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中，所述减小处理包括：应用最小二乘拟合算法以使多个波前像差值的均方根值最小化，并且对至少一个调节进行拟合。

19.根据权利要求18所述的计算机程序产品，其中，多个波前像差值包括针对光瞳内局部强度高于阈值强度的区域中的多个点的像差值。

20.根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中，多个波前像差值包括针对图像中的多个场点的像差值。

21.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中，获得光瞳中的辐射强度空间分布的信息的步骤包括：基于数据来预测空间强度分布，所述数据包括表示选定照射模式的数据和表示图案的数据。

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