CN101750905B - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻设备和一种器件制造方法。在光刻方法中，投影系统的特性在加热(曝光)和冷却的周期之前和之后被测量，以提供用于校准透镜加热模型的数据。该模型具有对作用于该特性的冷却效应进行模型化的部分和对作用于该特性的加热效应进行模型化的部分。

Description

光刻设备和器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻设备和一种制造器件的方法。

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生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被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：所谓步进机，在所述步进机中，通过将全部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。也能够以通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

在光学光刻设备中，已形成图案的辐射束通常是高强度的，以便减小曝光时间和增加生产量。因为投影系统的元件不可避免地吸收小百分比的束能量，所以这些元件将受热并且因此可能扭曲。这样的扭曲将在投影系统中引入像差，使得投影的图像扭曲。这个问题在加热透镜时是普遍已知的，尽管它还影响例如反射镜的反射元件。用于校正透镜加热效应的多种方法是已知的。这些方法包括预测透镜加热效应的模型和用于将校正像差引入投影系统中的可调节元件。

发明内容

大多认为在束会聚到光学元件的小的区域中(例如由于被投影的照射模式或图案)时存在透镜加热效应。在这样的情形中，已经提出将束被会聚所在的元件中的未被束辐射的那些部分加热，使得所述元件被均匀地加热且较少地扭曲。

透镜加热效应通常依赖于被投影的图案和所使用的照射模式，因为这些因素确定在投影系统中如何会聚或分散束。可以应用的透镜加热模式通常需要校准数据，该校准数据可通过使用预期的照射模式从特定的图案的测试曝光中获得。然而，这样的测试曝光的产生通常需要花费巨大的时间周期，从而减小了设备执行有用的工作所能利用的时间。

期望例如提供一种校准光刻设备中的透镜加热效应的改进的方法，尤其是花费更少时间的校准方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于对作用于根据一方案执行曝光的光刻系统的投影系统的特性的效应的模型进行校准的方法，该方法包括以下步骤：对所述投影系统的所述特性进行第一测量，以产生第一测量结果；根据所述方案曝光衬底；对所述投影系统的所述特性进行第二测量，以产生第二测量结果；允许所述投影系统冷却一时间周期；对所述投影系统的所述特性进行第三测量，以产生第三测量结果；其中，所述模型具有对作用于所述特性的加热效应进行模型化的第一部分和对作用于所述特性的冷却效应进行模型化的第二部分，所述第一、第二和第三测量结果用于校准所述第一部分和所述第二部分。

根据本发明的一个方面，提供了一种器件制造方法，包括步骤：对作用于根据一方案执行曝光的光刻系统的投影系统的特性的所述效应的模型进行校准，所述校准的步骤依次包括：对所述投影系统的所述特性进行第一测量，以产生第一测量结果；根据所述方案曝光衬底；对所述投影系统的所述特性进行第二测量，以产生第二测量结果；允许所述投影系统冷却一时间周期；对所述投影系统的所述特性进行第三测量，以产生第三测量结果；其中，所述模型具有对作用于所述特性的加热效应进行模型化的第一部分和对作用于所述特性的冷却效应进行模型化的第二部分，所述第一、第二和第三测量结果用于校准所述第一部分和所述第二部分；计算校正动作，以补偿或改善第二衬底的曝光中的透镜加热效应；根据所述方案曝光所述第二衬底和执行所述校正动作。

根据本发明的一个方面，提供了一种被布置成通过使用投影系统将来自图案形成装置的图案投影到衬底上的光刻投影设备，所述设备还包括：传感器，其被布置以测量所述投影系统的特性；控制器，其用于控制所述传感器以在衬底根据一方案曝光之前产生第一测量结果，在所述曝光之后产生第二测量结果以及在允许所述投影系统冷却一时间周期之后产生第三测量结果；和存储装置，其存储作用于所述投影系统的特性的根据所述方案进行曝光的效应的模型，所述模型具有对作用于所述特性的加热效应进行模型化的第一部分和对作用于所述特性的冷却效应进行模型化的第二部分，所述第一、第二和第三测量结果用于校准所述第一部分和第二部分。

附图说明

下面仅通过示例的方式，参考示意性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参考标记表示相应的部件，在附图中：

图1示出根据本发明的实施例的光刻设备；

图2和3示出投影系统特性对加热和冷却周期的典型的响应；

图4示出在多个衬底的一系列曝光中进行的步骤；

图5是显示根据本发明的方法的实施例的分离开的加热和冷却作用的图表；和

图6是根据本发明的实施例的器件制造方法的流程图。

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。所述光刻设备包括：-照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或深紫外(DUV)辐射)；-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，并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置MA的第一定位装置PM相连；-衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底W的第二定位装置PW相连；和-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置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。

所述支撑结构MT保持图案形成装置MA。支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置MA。所述支撑结构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。所述支撑结构MT可以确保图案形成装置MA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的辅助特征)。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MA可以是透射式的或反射式的。图案形成装置MA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它因素所适合的。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)。

所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的图案形成装置台)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。

光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以被相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可应用至光刻设备中的其它空间，例如在掩模和投影系统之间。浸没技术用于提高投影系统的数值孔径在本领域是公知的。在此处所使用的术语“浸没”并不是指结构(例如衬底)必须浸没在液体中，而是仅指液体在曝光期间位于投影系统和衬底之间。

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SO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SO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可以包括配置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IL用于调节所述辐射束B，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MA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PS将辐射束B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)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或者可以是固定的。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。

所述设备可以用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束B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B的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。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C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C的高度(沿所述扫描方向)。

3.在另一个模式中，将保持可编程图案形成装置的支撑结构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。

在典型的光刻设备中，投影系统，作为整体或作为投影系统中的一个或多个特定元件，并非是理想地透射的(或反射的)。这是说在光刻设备被操作以曝光衬底时，投影系统中的元件吸收来自辐射束的能量。如果投影系统中的元件吸收来自束的能量，那么它将变热。这种加热，特别是如果非常不均匀，会频繁地引入或改变投影系统的像差。这可能通过改变元件的形状和/或折射元件的折射率来发生。应对这种现象的各种措施是已知的，该现象通常称作为透镜加热，即使在反射式或折射反射式投影系统中也出现。尤其是，光刻设备的投影系统可以包括温度控制系统，其目的是将投影系统的被影响的元件以很高的精度保持在大致恒定的温度上。其它措施包括在投影系统中的一个或更多个可调节元件61，其可被实时控制，以补偿由透镜加热引入的像差(例如通过引入另外的像差)。

用于投影系统的温度控制系统典型地设法将投影系统中的元件(例如，每个透镜元件)的外部温度保持在大致固定的值上。如果设备在足够长的周期未处于使用中，那么元件将处于这种均一的“闲置(rest)”温度。这典型地被称为“冷透镜”。在(不均匀的)加热的情形中，在一定时间周期(通常是90分钟的量级)之后实现不同的热平衡。在这种情形中，将在元件的主体上出现温度分布。这种温度分布将引起像差分布。因为典型的衬底批次(lot)(用同一图案形成装置、照射条件和剂量曝光的一组衬底)在约10分钟(即比相关的最大时间常数(其可以约为25分钟)短的时间周期)内被曝光，所以所述系统大部分时间内将处于过渡状态中，从一个热平衡变化到另一热平衡。

透镜加热效应在辐射束非常集中地位于特定元件上时是最大的。在用特定图案和/或特定照射模式进行曝光情况下可能将辐射束限定在局部位置。例如，用诸如双极和四极的实质上离轴部件的照射模式易于导致大的透镜加热效应。因为透镜加热效应强烈地依赖于被形成图像的图案、所使用的投影系统的照射模式和/或数值孔径，所以被用于计算投影系统的补偿性调整或其它过程参数的透镜加热效应模型被对于曝光所采用的每一图案、照射模式和数值孔径的组合进行校准。

透镜加热模型的校准涉及在已经对一个或更多个衬底曝光之后测量投影系统的相关成像特性。然而，在这种校准开始之前，必须允许投影系统冷却至标准温度。否则，将不能在由于投影系统从一个或更多个之前的曝光来进行冷却而导致的投影系统的已测量的特性的变化与由于当前曝光造成的加热所导致的变化之间进行区分。这可从图2和3中更清楚地看到。

图2示出投影系统的参数(例如象散偏移)对加热停止时(上图)和在加热周期开始时(下图)的典型的响应。在停止加热(一个或更多个曝光)之后，测量的特性将在下降回到其正常值之前(在名义的闲置温度处)的周期内继续偏离其正常值。这种行为是由于投影系统中的元件的长热量时间常数所造成。在开始加热时，投影系统的相关特性将开始相当快速地偏离其正常值，并且之后在它在曝光期间达到无论何种平衡温度处渐进地逼近最大的偏离值。

如图3所示(下图)，在加热包括被冷却周期(对应于卸载已曝光的衬底和装载新的未被曝光的衬底所花费的时间(下文称之为衬底更换))分隔开的加热周期(对应于单个衬底的曝光)的更实际的情形中，光学元件的所产生的行为是相当复杂的。(应当注意，由于在每个衬底上的目标区域的分离的曝光，即使在单个衬底的曝光中，元件的加热也是间歇的，甚至在使用脉冲式辐射束的一些情形中也是如此，但是这样的加热的周期性远小于投影系统的元件的相关的热量时间常数，使得衬底的曝光可以作为单个未中断的加热周期来处理。)

由于上述的复杂的透镜加热效应行为，它通常需要允许投影系统在开始一系列的曝光之前达到其名义平衡温度，以对于特定的图案和照射模式(条件手段(recipe))校准透镜加热模型。由于投影系统的元件的长时间热量常数，对于投影系统它可能花费90分钟或更长时间，以返回到其名义平衡温度。在这种周期的期间，设备必须是停机的，因此，相当大地降低了其生产量。这意味着如果条件手段被频繁地改变，对透镜加热效应进行模型化和补偿是不经济的。因此，通常仅在诸如存储器生产等的非常大容量的应用中对透镜加热效应进行模型化和补偿。因此，期望提供避免例如设备的不必要的停机时间的用于校准透镜加热效应的改进的方法。

在本发明的实施例中，为了针对特定的光学元件特性校准透镜加热效应，所述特性在衬底曝光之前、在衬底曝光之后和在下一衬底的曝光之前被测量。特性的附加测量能够使得冷却和加热的效应被分离开，使在没有初始冷却周期的情形下可以针对所述特性对透镜加热效应的模型进行校准。在下文将参考特定的特性、象散偏移对这种方法进行进一步地描述，但这种方法可以应用于例如场曲(场中的图像二次方的轴向位置误差)、象散曲率(在场上的二次象散变化)、放大率和/或第三阶扭曲(场内的图像三阶的侧向位置误差)的其它特性。原理上，本发明的实施例可以应用于可通过传感器60测量的任何像差。本发明的实施例应用于由泽尼克(Zernike)多项式所描述的像差。

图4显示出根据本发明的实施例的方法中的一系列动作，用于针对投影系统的特性校准透镜加热效应的模型。在这个实施例中，在具有两个衬底台的光刻设备中进行这些步骤，但所述方法可以等同地应用于仅具有单个衬底台或多于两个衬底台的光刻设备中。如图4所示，在完成一系列的衬底曝光10(除了它使得投影系统PS中的一个或更多个光学元件处于被加热的状态中，其细节是不重要的)之后，已曝光的衬底11被新的衬底更换(例如通过更换衬底台)，将用透镜加热模型被校准所针对的条件手段对新衬底进行曝光。进行第一对准程序12，以将衬底W与衬底台WT对准，之后进行感兴趣的特性的第一测量13。可以用可能被集成到衬底台中的图像传感器(例如透射式图像传感器)或干涉像差传感器60进行这种测量。之后进行第二对准步骤14，以将图案形成装置上的目标与衬底台WT上的目标对准，进行对感兴趣的条件手段的一个或更多个曝光15。尽可能在已经完成一个或更多个曝光之后，对感兴趣的特性进行第二测量16。在另一衬底更换操作17之后，在新的衬底上进行第一对准步骤18。之后，对感兴趣的特性进行第三测量19。之后在所述新衬底上进行第二对准步骤20，和再次使用感兴趣的条件手段对其进行曝光12。在此之后，进行感兴趣的特性的第四测量22。对准步骤的细节是不重要的，如果在每次进行时不需要和需要不相同，它们可以被忽略或被结合。

所述循环：更换、第一对准、测量、第二对准、曝光、测量，之后通常根据需要进行重复。在一个实施例中，对于整批次衬底(例如12或24个衬底，花费约5-10分钟)的曝光，重复这些步骤，从而允许批次回馈校正。典型地，一批次定义为一组衬底，其中衬底顺序地且在投影系统的相同的数值孔径设定下被曝光。在一个实施例中，对于比被模型化的全部时间常数长的时间周期(例如约30分钟)，重复这些步骤。一旦用于校准透镜加热模型的足够多的数据点已经被收集到，那么感兴趣的特性的测量可以被省略，从而增加生产量。如果基于投影系统的多个特性对透镜加热效应进行模型化，那么可以同时或在分离的测量中对这些特性进行测量，这依赖于所使用的传感器的性能。优选地，使用能够同时对多个场位置的投影系统的整个像差状态进行测量的传感器。这样的传感器允许基于投影系统的多个特性对透镜加热效应进行更精确的模型化。在控制器50的控制下通过所述设备进行上述过程，该控制器50还包括用于存储已校准的模型的存储装置51。

为了对透镜加热模型进行校准，第二特性测量16和第一特性测量13的中点之间的周期被考虑成投影系统的加热周期，第三特性测量19和第二特性测量16的中点之间的周期被考虑成冷却周期。由黑色箭头显示出这些测量的中点。因此，感兴趣的特性的第一和第二测量以及刚刚在曝光之前和刚刚在曝光之后的随后的测量可以用于对通过进行曝光而发生加热效应的模型进行校准，同时感兴趣的特性的第二和第三测量以及随后的衬底更换的任一侧的测量的结果可以用于对冷却感兴趣的特性的效应的模型进行校准。

在特定的例子中，感兴趣的特性是象散偏移，即是水平线和垂直线之间的平均焦聚差，可以将加热和冷却效应(A)作为时间函数进行模型化如下： $A\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_k\·e^{-\frac{t}{{\mathrm{\τ}}_k}}+P\·\underset{h}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_h\·e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_h}}\frac{1-e^{-\frac{t}{{\mathrm{\τ}}_h}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_h}}}---\left(1\right)$ $A\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_k\·e^{-\frac{t}{{\mathrm{\τ}}_k}}+P\·\underset{h}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_h\·\frac{1-e^{-\frac{t+x}{{\mathrm{\τ}}_h}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_h}}}---\left(\text{2}\right)$ 其中：t    是相对于第一曝光开始时刻的时间，μ_k，μ_h是比例因数，下标k和h表示通过多个时间常数和比例因数进行描述的之前和现在的曝光的总响应，τ_h，τ_k，是来自冷却和加热的时间常数，P    是通过元件的功率(power)(在一个曝光时间内：x)(即，剂量、场尺寸、图案形成装置(例如，掩模)的透射率和曝光的次数的乘积)和x    是曝光之间的时间和曝光时间。在本发明的实施例中所进行的测量可以用于确定多个时间常数。

为了简化对于加热和冷却的每个单一时间常数的情形，如下文所示出的可以推导出这些等式。根据需要，通过添加额外的项这可被延展而用于多个时间常数。对于k＝0；开始新的批次(测量13)：A₁(t)+A₂(t)＝μ₁             (3)对于k＝1；t＝x，只是均一的曝光(测量16)： $A_1\left(t\right)+A_2\left(t\right)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P\·{\mathrm{\μ}}_2\·(1-e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}})---\left(4\right)$ 对于k＝2；t＝2x，冷却两个过程(测量19)： $A_1\left(t\right)+A_2\left(t\right)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{2\·x}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P\·{\mathrm{\μ}}_2\·(e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}-e^{-\frac{2\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}})---\left(5\right)$ 对于k＝3；t＝3x $A_1\left(t\right)+A_2\left(t\right)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{3\·x}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P\·{\mathrm{\μ}}_2\·(1-e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}+e^{-\frac{2\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}}-e^{-\frac{3\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}})---\left(6\right)$ 对于k＝4；t＝4x $A_1\left(t\right)+A_2\left(t\right)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{4\·x}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P{\·\mathrm{\μ}}_2\·(e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}-e^{-\frac{2\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}}+e^{-\frac{3\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}}-e^{-\frac{4\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}})---\left(7\right)$ 现在使用几何级数： ${\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{\∞}{\mathrm{\α}}^m=\frac{1}{1-\mathrm{\α}}---\left(8\right)$ 和对于有限级数使用两个几何级数： ${\mathrm{\Σ}}_{m=0}^k{\mathrm{\α}}^m={\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{\∞}{\mathrm{\α}}^m-{\mathrm{\α}}^{k+1}{\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{\∞}{\mathrm{\α}}^m=\frac{1-{\mathrm{\α}}^{k+1}}{1-\mathrm{\α}}---\left(9\right)$ 以更近似的形式来写上述的等式。使用 $\mathrm{\α}=-e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}$ $A\left(0\right)={\mathrm{\μ}}_1$ $A\left(x\right)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P\·{\mathrm{\μ}}_2\·\frac{1-e^{-\frac{2\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}$ $A(2\·x)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{2\·x}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P\·{\mathrm{\μ}}_2\·e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}\·\frac{1-e^{-\frac{2\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}$ $A(3\·x)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{3\·x}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P{\·\mathrm{\μ}}_2\·\frac{1-e^{-\frac{4\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}---\left(10\right)$ $A(4\·x)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{4\·x}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P\·{\mathrm{\μ}}_2\·e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}\·\frac{1-e^{-\frac{4\·x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}$ 将这分割成曝光前测量(偶数x)和曝光后测量(奇数x)：曝光前/冷却后： $\left(t\right)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{i}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P\·{\mathrm{\μ}}_2\·e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}\frac{1-e^{-\frac{i}{{\mathrm{\τ}}_2}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}---\left(11\right)$ 曝光后/冷却前： $A\left(t\right)={\mathrm{\μ}}_1\·e^{-\frac{t}{{\mathrm{\τ}}_1}}+P\·{\mathrm{\μ}}_2\·\frac{1-e^{-\frac{t+x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_2}}}---\left(12\right)$ 如所看到的，等式(11)和(12)对应于等式(1)和(2)。

图5中显示出一些测试的结果。在这个图中，将时间绘制到X轴上和将象散偏移以任意单位绘制到Y轴上。黑点是数据点，相关联的短虚线是对这些数据点的拟合。使用上述模型，可以分离冷却和加热效应。双链线显示出预测的冷却曲线，长虚线显示出来自测量的数据的冷却效应。在图表的下部处，实线显示出预测的加热效应，带有圆圈的线显示出来自测量数据的加热效应。从双台光刻设备获得这样的数据，加热数据上的Z字形(zigzag)源自于卡盘更换的冷却效应。

图6显示出根据实施例的器件制造方法。在这种方法中，用相同的条件手段来曝光多个衬底。待曝光的第一衬底(衬底1)被用于提供用于校准透镜加热模型的数据。因此，以下步骤参考图4如上所述地进行：步骤11，卸载之前的衬底和装载衬底1；步骤13，测量投影系统；步骤15，曝光衬底1；步骤16，测量投影系统；步骤17，卸载衬底1和装载衬底2；以及步骤19，测量投影系统。对准步骤还可以如上所述地进行，但为了清楚起见被从这个图中省略。在步骤30中使用来自投影系统的三个测量的数据，以对该条件手段的透镜加热效应的模型进行校准。之后，在步骤31中使用这个模型，以在步骤21中曝光衬底2时预测期望的透镜加热效应和计算对曝光过程或衬底上的之后的过程的任何补偿性或改善性的调整。在使用相同的条件手段在步骤40中曝光之后的任何衬底(例如衬底N)时，即使同时使用其它的条件手段，可以类似地使用所述模型。

在本发明的实施例中，在第一和第二批次之间进行可替代的或另外的感兴趣的特性的测量。如果与第一批次相比，在投影系统的不同的数值孔径下曝光第二批次的衬底，那么与在相同的数值孔径下曝光两个批次的情形相比在曝光第二批次的过程中出现了不同的透镜加热效应。考虑到这些不同的透镜加热效应，在第二批次的数值孔径下在对第一批次的最后一个衬底曝光之后对感兴趣特性进行测量的第二测量。在第二批次的投影系统的数值孔径下还在对第二批次的第一晶片曝光之前进行测量的第三测量。第二和第三测量的线性插值可用于对感兴趣的特性的冷却效应的模型进行校准。通过将这种被模型化的冷却添加到对感兴趣的特性的预测的加热效应上，可以为第二批次的第一衬底确定感兴趣特性的总的效应的预测。在投影系统的不同数值孔径下的这些测量可以被进行，而不像如在[0041]段所描述的第二和第三测量那样或在如在[0041]段所描述的第二和第三测量之外进行。可以通过在第二批次的曝光条件下的衬底的测试曝光之前和之后测量感兴趣的特性，来校准感兴趣的特性上的预测的加热效应。

本发明的一个实施例可以用于获得存储在存储装置中的用于多个条件手段的已校准的透镜加热模型库。合适的透镜加热模型可被选择和用于预测透镜加热效应和为之前已经校准的任何条件手段计算补偿措施。因此可以以任何顺序使用不同的条件手段，而不需要在每次使用不同的条件手段时重新校准透镜加热模型。

在本发明的实施例中，对感兴趣的特性进行另外的测量，以便减小在校准透镜加热模型时的测量噪声的效应。在第一、第二、第三或第四测量中的至少一个或可替代地或另外地在第一、第二、第三和第四测量之间依次进行额外的测量。

虽然在本文中详述了光刻设备用在制造IC(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以在制造具有微米尺度、甚至纳米尺度的特征的部件方面有其它的应用，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(LCD)、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，可以将此处使用的任意术语“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，可以将此处公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。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。

虽然以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。

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365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5-20nm范围内的波长)以及粒子束(例如离子束或电子束)。

在允许的情况下，术语“透镜”可以指的是不同类型的光学部件中的任何一个或组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。

尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是，本发明可以以与上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含用于描述上述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，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。

以上描述旨在进行解释，而不是限制性的。因而，本领域普通技术人员可以理解，在不偏离下述权利要求的保护范围的前提下可以对所描述的发明进行修改。

Claims (10)

1.一种用于对作用于根据一方案执行曝光的光刻系统的投影系统的特性的效应的模型进行校准的方法，所述方法依次包括以下步骤：

对所述投影系统的所述特性进行第一测量，以产生第一测量结果；

根据所述方案曝光衬底；

对所述投影系统的所述特性进行第二测量，以产生第二测量结果；

允许所述投影系统冷却一时间周期；

对所述投影系统的所述特性进行第三测量，以产生第三测量结果；

其中，所述模型具有对作用于所述特性的加热效应进行模型化的第一部分和对作用于所述特性的冷却效应进行模型化的第二部分，所述第一、第二和第三测量结果用于校准所述第一部分和所述第二部分。

2.根据权利要求1所述的方法，还依次包括以下步骤：

根据所述方案曝光第二衬底；

对所述投影系统的所述特性进行第四测量，以产生第四测量结果；

允许所述投影系统冷却一时间周期；

对所述投影系统的所述特性进行第五测量，以产生第五测量结果；

其中，所述第三和第四测量结果用于校准所述第一部分，所述第四和第五测量结果用于校准所述第二部分。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述特性是从由象散偏移、场曲、象散曲率、放大率、三阶扭曲或由Zernike多项式和Zernike多项式的和描述的像差组成的组中选出的至少一个特性。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分包括以下形式的曲线：

$A\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_k\·e^{-\frac{t}{{\mathrm{\τ}}_k}}+P\·\underset{h}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_h\·e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_h}}\frac{1-e^{-\frac{t}{{\mathrm{\τ}}_h}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_h}}}$

所述第二部分包括以下形式的曲线：

$A\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_k\·e^{-\frac{t}{{\mathrm{\τ}}_k}}+P\·\underset{h}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_h\·\frac{1-e^{-\frac{t+x}{{\mathrm{\τ}}_h}}}{1+e^{-\frac{x}{{\mathrm{\τ}}_h}}}$

其中：

t     是相对于第一曝光开始时刻的时间，

μ_k，μ_h是比例因数，下标k和h表示通过多个时间常数和比例因数进行描述的之前和现在的曝光的总响应，

τ_h，τ_k，是来自冷却和加热的时间常数，

P    是通过元件的功率，和

x    是曝光之间的时间和曝光时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述衬底被从其被曝光时所在的台移除和第二衬底被装载到所述台上的同时，所述投影系统被允许冷却。

6.根据权利要求1所述的方法，其中对所述投影系统的特性进行的所述第二和第三测量被分别在所述投影系统的第一和第二数值孔径下进行。

7.一种器件制造方法，包括步骤：

对作用于根据一方案执行曝光的光刻系统的投影系统的特性的效应的模型进行校准，所述校准的步骤依次包括：

对所述投影系统的所述特性进行第一测量，以产生第一测量结果；

根据所述方案曝光衬底；

对所述投影系统的所述特性进行第二测量，以产生第二测量结果；

允许所述投影系统冷却一时间周期；

对所述投影系统的所述特性进行第三测量，以产生第三测量结果；

其中，所述模型具有对作用于所述特性的加热效应进行模型化的第一部分和对作用于所述特性的冷却效应进行模型化的第二部分，

所述第一、第二和第三测量结果用于校准所述第一部分和所述第二部分；

计算校正动作，以补偿或改善第二衬底的曝光中的透镜加热效应；

根据所述方案曝光所述第二衬底和执行所述校正动作。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述曝光所述第二衬底的步骤在衬底根据至少一个其它的方案进行曝光之后进行。

9.一种被布置成通过使用投影系统将来自图案形成装置的图案投影到衬底上的光刻投影设备，所述设备还包括：

传感器，其被布置以测量所述投影系统的特性；

控制器，其用于控制所述传感器以在衬底根据一方案的曝光之前产生第一测量结果，在所述曝光之后产生第二测量结果以及在允许所述投影系统冷却一时间周期之后产生第三测量结果；和

存储装置，其用于存储作用于所述投影系统的特性的根据所述方案进行曝光的效应的模型，所述模型具有对作用于所述特性的加热效应进行模型化的第一部分和对作用于所述特性的冷却效应进行模型化的第二部分，所述第一、第二和第三测量结果用于校准所述第一部分和第二部分。

10.根据权利要求9所述的光刻设备，其中，所述存储装置存储作用于根据多个方案进行曝光的投影系统的特性的效应的多个模型。

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