CN102484350B - 光源的主动光谱控制 - Google Patents

Abstract

一种控制光束的光谱性质的方法，所述方法包括：引导光束至被配置在晶片上创建图案的光刻曝光装置；接收表示光束的光谱性质的信息；接收表示光刻曝光装置的光学成像条件的信息；基于所接收的光谱性质信息和所接收的光学成像条件信息估计光束的特征值；确定所估计的光束特征值是否与目标光束特征值匹配；以及如果确定所估计的光束特性值与目标光束特性值不匹配，则调整所述光束的光谱性质。

Description

光源的主动光谱控制

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年8月25日提交的61/236,848号美国申请以及2010年8月20日提交的12/860,288号美国申请的权益，这些申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

所公开的主题涉及光源的主动光谱控制，该光源给光刻曝光设备提供光。

背景技术

对诸如激光的光源的光谱性质(例如，带宽)的准确认知在科学及工业应用中是重要的。例如，需要对光源带宽的准确认知以便能够控制深紫外线光刻中的最小特征尺寸或者关键尺寸(CD)。关键尺寸是需要在半导体衬底(也称作晶片)上印刻的特征尺寸，因而CD要求严苛的尺寸控制。在光刻中，衬底被光源产生的光束照射。通常，光源是激光光源且光束是激光光束。为了增加处理的分辨率并由此减少最小特征尺寸，用折射率比1大的流体介质填充装置的照明器的最后的透镜和衬底之间的间隙。

光束的带宽是从光源输出的光束的强度谱的宽度，并且该宽度可以用激光的波长或者频率来给出。可以使用有关该光源光谱详情的任何适当的数学作图(即，量度)来估计该光束的带宽。例如，最大峰值强度的若干分之几(X)处的光谱全宽(称作FWXM)可以被用于估计光束带宽。作为另一个例子，可以使用包括积分的光谱强度的若干分之几(Y)的光谱宽度(称作EY)来估计光束带宽。

发明内容

在某些方面，光束的光谱性质被控制。光束被引导至被配置在晶片上创建图案的光刻曝光装置。表示光束的光谱性质的信息和表示光刻曝光装置的光学成像条件的信息被接收。基于所接收的光谱性质信息和所接收的光学成像条件信息估计所述光束的特征值。确定所估计的光束特征值是否与目标光束特征值匹配。并且，如果确定所估计的光束特性值与目标光束特性值不匹配，则调整所述光束的光谱性质。

实现方式包括一个或多个以下特征。例如，可以产生所述光束。

可以基于所述光束的焦点模糊分布的宽度来估计所述光束特征值。可以基于所述光束的带宽来估计所述光束特征值。可以通过使用量度以模拟所述光束的光谱来估计所述光束特征值。

可以通过调整所述光束的带宽来调整所述光束的光谱性质。

可以通过接收经测量的所述光束的带宽来接收所述光谱性质信息。

可以通过接收所述光刻曝光装置中的投射光学元件的数值孔径来接收所述光学成像条件信息。可以通过接收有关将在所述晶片上印刻的图案的信息来接收所述光学成像条件信息。可以通过接收用于在所述晶片印刻图案的照明条件来接收所述光学成像条件信息。

可以通过在以第一范围模式操作的同时，在第一带宽范围内调整所述光束的带宽来调整所述光束的光谱性质。可以通过在以第二范围模式操作的同时，在第二带宽范围内调整所述光束的带宽来调整所述光束的光谱性质。

还可以接收表示所述光刻曝光装置的机械成像条件的信息。在此情况下，基于所接收的光谱性质信息、所接收的光学成像条件信息和所接收的机械成像条件信息估计所述光束特征值。

在另一些方面，一种产生光束的光系统，所述光束被配置引导至在晶片上创建图案的光刻曝光装置。所述光系统包括：被配置产生光束的光源；被配置引导所述光束至所述光刻曝光装置的光束引导系统；控制器；以及光谱性质选择系统。所述控制器被配置：接收表示所述光束的光谱性质的信息；接收表示所述光刻曝光装置的光学成像条件的信息；基于所接收的光谱性质信息和所接收的光学成像条件信息估计所述光束的特征值；确定所估计的光束特征值是否与目标光束特征值匹配；以及如果确定所估计的光束特性值与目标光束特性值不匹配，则基于所述确定输出指示调整的信号。光谱性质选择系统接收所输出的信号并被配置以调整所述光束的光谱性质。

实现方式包括一个或多个以下特征。例如，控制器被配置通过估计所述光束的焦点模糊分布的宽度来估计所述光束特征值。

控制器被配置通过估计所述光束的光谱的宽度来估计所述光束特征值。

所述光谱性质选择系统可以包括：光谱性质控制模块；以及一个或多个连接至各自光学特征件的光谱性质致动系统，所述光学特征件光耦合至所述光源的所述光束。

所述光谱性质选择系统包括至少两个光谱性质致动系统，所述光谱性质致动系统允许在两个或更多个不同性质范围内调整所述光束的光谱性质。

所述光谱性质选择系统可以被配置通过调整所述光束的带宽来调整所述光束的光谱性质。

所述光系统还可以包括在所述光束路径上的光束分析模块，所述光束分析模块被配置测量所述光束的光谱性质信息，其中所述控制器被配置从所述光束分析模块接收表示所述光束光谱性质的信息。

光束分析模块可以包括光谱值测量系统，所述光谱值测量系统包括测量表示光束的光谱性质的信息的至少一个传感器。

所述光谱值测量系统包括一个或多个干涉或色散仪器。

附图说明

图1是光刻系统的框图。

图2是图1的光刻系统中所使用的光源的框图。

图3是图1的光刻系统所执行的过程的流程图。

图4示出了一组焦点模糊分布值对积分范围的图，这些图与图1的光刻系统的光刻曝光装置的光学成像条件有关。

图5和6示出了额外的多组焦点模糊分布值对积分范围的图，这些图与图1的光刻系统的光刻曝光装置的光学成像条件有关。

具体实施方式

参照图1，光刻系统100包括供应光束110的光源105，该光束110通过光束引导系统112被引导到用于在晶片120上产生图案的光刻曝光装置115。该光刻系统100还包括光谱性质选择系统150、光束分析模块180和控制器185，其中该光谱性质选择系统150从光源105接收光束并且微调光源105的光谱输出，该光束分析模块180测量输送至光刻曝光装置115的光束110的一个或者多个性质(诸如，带宽)。

从光源输出的光束的光谱性质包括该光束强度谱的任何方面或者表示。例如，光束的带宽(或线宽，该线宽是强度谱的宽度的估计)是光谱性质。

通常，控制器185从光源105和光束分析模块180接收有关光束110的信息，并且从光刻曝光装置115接收有关光学成像条件(下文将描述)的信息，以及对信息执行分析以确定如何调整供应到光刻曝光装置115的光束110的一个或多个光谱性质(例如，带宽)。基于该确定，控制器185发送信号至光谱性质选择系统150以控制光源105的操作。

光谱性质选择系统150包括诸如带宽控制模块152的控制模块，其包括固件和软件的任何组合形式的电子装置。模块152连接至一个或多个致动系统，诸如带宽致动系统154、156、158。每个带宽致动系统154、156、158可包括一个或多个致动器，该一个或多个致动器各自连接至光学系统166的光学特征件160、162、164。光学特征件160、162、164被配置以调整所产生的光束110的特定特征，从而调整光束110的光谱性质。控制模块152从控制器185接收信号168，该信号168包括操作或控制一个或多个致动系统154、156、158的具体指令。可以选择或者设计致动系统154、156、158一起工作或者一前一后地工作。此外，可以优化致动系统154、156、158中的每一个以响应特定类别的干扰107。即使光源105受到宽阵列干扰107，也可以通过控制器185来一起应用这些协调和合作以保持或维持光谱值(诸如带宽)在一期望的设定点或至少在一设定点周围期望的范围内。

各光学特征件160、162、164光耦合至光源105产生的光束110。在一些实现方式中，包括光学特征件160、162、164的光学系统166包括色散光学元件(诸如反射光栅)以及折射光学元件(诸如可转动棱镜)。在2009年10月23日提交的，题名为“System Method and Apparatus for Selecting and ControllingLight Source Bandwidth(选择和控制光源带宽的系统方法和装置)”的第12/605,306号美国申请(申请‘306)中可以发现包括受控于致动系统的光学特征件的光学系统的一个例子，其全部内容通过引用结合与此。在申请‘306中，所描述的光学系统包括扩束器(包括一个或多个棱镜)和诸如光栅的色散元件。

致动系统154、156、158中的各致动器是用于移动或控制光学系统166的各光学特征件160、162、164的机械设备。致动器从模块152接收能量，并且将能量转换成给予光学系统166的光学特征件160、162、164的某种运动。例如，在申请‘306中，致动系统被描述成诸如力设备(向光栅的区域施加力)和用于转动扩束器的一个或多个棱镜的转动级。致动系统154、156、158例如可以包括：诸如步进电机的电动机、阀门、压控设备、压电设备、直线电机、液压致动器、音圈等。

光束分析模块180包括光谱值(例如，带宽)测量系统182，其包括测量表示光束110的光谱性质的信息的至少一个传感器。在一些实现方式中，光谱值测量系统182使用干涉或色散仪器(诸如分光计)。例如，光谱值测量系统182可以包括一个或多个分光计，其具有诸如在2005年10月4日授权的，题名为“Method and Apparatus for Measuring Bandwidth of a Laser Output(测量激光器输出带宽的方法和装置)”的6,952,267号美国专利(专利‘267)中所记载的不同的脉冲响应功能，该专利的全部内容通过引用结合与此。每个分光计提供一输出，其表示包括光束110的光谱性质(例如，带宽)或与之相关的所测参数。光谱值测量系统182还包括计算装置，该计算装置使用分光计输出作为方程组的一部分。这些方程应用对分光计特定的预定校准变量，并且被用于根据一个或多个量度来计算光束110的光谱信息(例如，带宽)的估计值。

在某些实现方式中，该量度是所获得的最大值的某个百分比或若干分之几(X)处的光谱全宽(FWXM)。在其它实现方式中，该量度是包含总能量的某个百分比或若干分之几(Y)的那部分的宽度(EY)。

在某些实现方式中，该量度是平均绝对散焦(MAD)，T.Brunner、D.Corliss、S.Butt、T.Wiltshire、C.P.Ausschnitt、M.Smith在SPIE学报OpticalMicrolithography(光学微光刻)XVIII，Donis G.Flagello版，6154卷，2006中的“Laser Bandwidth and Other Sources ofFocus Blur in Lithography(光刻中的激光带宽和其它焦点模糊源)”中详细描述了该量度，并且将在下文中更加详细地对其进行讨论。

光源105可以是脉冲激光源，其产生作为光束110的脉冲激光束。参照图2，在某些实现方式中，光源105包括向功率放大器(PA)210提供种子光束205的主振荡器(MO)200。控制器185通过连接202耦合至主振荡器200，并且通过连接212耦合至功率放大器210。功率放大器210例如可以是于2009年3月27日提交的、题名为“Regenerative Ring Resonator(再生环形谐振器)”的第12/413,341号美国申请中所描述的再生环形谐振器，该申请的全部内容通过引用结合与此。主振荡器200允许以相对低的输出脉冲能量来微调参数，诸如中心波长和带宽。功率放大器210从主振荡器200接收种子激光束205，并且放大该输出以获得用于输出以供光刻曝光装置115使用的光束110(在本实现方式中其是激光光束)所必需的功率。

主振荡器200包括具有两个细长电极的放电腔室、激光气体以及用于使该气体在这两个电极之间循环的风扇，并且在放电腔室一侧的光谱性质选择系统150和该放电腔室的第二侧的输出耦合器215之间形成一激光谐振器。光源105还可以包括从输出耦合器215接收输出的直线中心分析模块220以及一个或多个光束调制光学系统225，该光束调制光学系统225按需要来调制激光光束的尺寸和/或形状。放电腔室中使用的激光气体可以是任何适用于产生所需要的波长和带宽的激光光束的气体，例如，激光气体可以是发射光波长为约193nm的氟化氩(ArF)，或者发射光波长为约248nm的氟化氪(KrF)。

功率放大器210包括功率放大器放电腔室，并且如果该功率放大器是再生环形放大器，则该功率放大器210还包括将光束反射回放电腔室以形成循环路径的光束反射器230。功率放大器放电腔室包括一对细长电极、激光气体以及用于使该气体在电极之间循环的风扇。通过重复通过功率放大器210，种子光束205被放大。光束调制光学系统225提供了一种使种子光束205与功率放大器210进入耦合并且使经放大的辐射的一部分与功率放大器210去耦合以形成输出光束的方法(例如，部分反射镜)。

参照图1，光刻曝光装置115包括光学装置，该光学装置包括具有一个或多个聚光透镜的照明系统130、掩模134以及物镜装置132。掩模134能够沿着一个或多个方向运动，诸如沿着光束110的光轴138或者在与光轴138垂直的平面内。光刻曝光装置115被包含在一保持常温常压的密封腔室中以减少印刻在晶片120上的图案的失真。此外，除了其它特征件以外，光刻曝光装置115可以包括光刻控制器140、空调设备以及用于各种电部件的电源。光刻控制器140控制在晶片120上如何印刻各个层。照明系统130调整入射到掩模134上的光束110的角度的范围。照明系统130还使得跨越掩模134的光束110的强度分布均匀化(使得均衡)。物镜装置132包括投射透镜，并且能够实现从掩模134到晶片120上的光刻胶的图像转移。

晶片120被装载在晶片台142上，并且可以提供浸润介质144以覆盖晶片120用于浸润光刻。晶片120被光束110照射。通常通过选择性地从晶片120去除材料并用绝缘材料、半导体材料或导电材料填充所形成的开口来形成晶片120上的微电子特征。

可以通过在晶片上沉积光敏光刻胶材料层，随后在该光刻胶层上定位有图案的掩模134，并接着曝露经掩模的光刻胶层至选择的照射(即，光束110)在晶片120上形成微电子特征。晶片120接着被曝露于显影液，诸如水基或溶剂。在一种情况下，光刻胶层最初基本可溶于显影液，并且通过掩模134中有图案的开口曝露于照射的光刻胶层的部分从基本可溶变成基本耐受该显影液(例如，具有低溶解度)。或者，该光刻胶层最初基本不可溶于显影液中，并且通过掩模134中的开口曝露于照射的光刻胶层的部分变得更易溶。在任何一种情况下，耐受该显影液的光刻胶层的部分保留在晶片120上，并且其余的光刻胶层被显影液去除以露出在下面的晶片120的材料。

晶片120接着受到刻蚀或材料沉积处理。在刻蚀处理中，蚀刻剂去除露出的材料而非在光刻胶层的保留部分下保护的材料。因此，蚀刻剂在晶片120的材料中或者在沉积在晶片120的材料中创建开口图案(诸如槽、沟道或孔)。这些开口可以用绝缘材料、导电材料或者半导体材料填充以构建晶片120上的微电子特征的层。晶片120接着被单片化以形成单个芯片，可以将单个芯片合并进各种各样的电子产品，诸如计算机或者气体消费或工业电子设备。

由于晶片120中形成的微电子特征尺寸的减小(例如，减小由晶片120形成的芯片的尺寸)，光刻胶层中形成的特征的尺寸也必须减小。减少CD的一种方法是增加物镜装置132中投射透镜的数值孔径(NA)。但是，由于投射透镜的NA增加，在隔离开的多个特征处光束110会损失焦深(DOF)。由于该制造过程需要聚焦变化，DOF是获取更高产量的经处理的晶片所需要的。作为较低DOF的结果，经处理的晶片的产量低得难以接受。

解决上述问题的一个途径是一种步进器解决方法，其中将晶片120的一个或多个相对大的域曝露于入射的辐射，接着相对于入射的辐射(光束110)轴向移动该晶片120以使该辐射的焦平面通过光刻胶层的多层。该过程通常被称作“聚焦制孔(focus drilling)”。在聚焦制孔期间，晶片120的相同部分被曝露在不同的焦点位置。这是通过在步进快门开启时沿着光轴138移动晶片台142而实现的。晶片120的图像因而是不同焦点位置处的多次曝光的积分(或者叠合)。研发该方法是为了用于具有在快门开启时不执行X-运动或Y-运动(即，沿着晶片平面的运动)的晶片台的步进器工具。换言之，当衬底台142变换到Z方向时，晶片台处于在X或Y方向上相对于光源固定的位置。

在本原理(术语称为扩大调焦范围曝光或“FLEX”)的一个具体应用中，晶片120被放置在步进台142上，并且晶片120的一个域曝露于通过掩模134的光束110并且聚焦在给定深度。焦平面于是变换到不同的深度，并且晶片120的域被重新曝露。针对数个焦平面深度，依次重复该过程。

解决上述问题的另一途径是扫描器途径，其中在晶片120和掩模134相互扫描通过以对准掩模134的连续部分和下面通过的晶片相对应的连续部分时，台142沿着倾斜路径移动晶片120。晶片120相对于入射(光束110)扭曲，从而当晶片120和掩模134相对彼此运动时，焦平面通过光刻胶层的不止一个层。

解决上述问题的另一途径是使用具有较宽带宽光谱的光束110。多数投射透镜(在物镜装置132中使用)具有色差，如果存在光源105的波长误差，则色差会产生晶片120上的成像误差。色差引起的最主要的误差是聚焦误差，其它误差往往更小。例如，如果光束110的波长偏离目标波长，晶片120上的图像将具有显著的焦平面误差。这些特征可以用于改善DOF。当使用更宽带宽的光谱时，晶片120上的多数图案处的DOF得到改善。在2006年8月8日授权的、题名为“Relax gas discharge laser lithography lightsource(弛豫气体放电激光光刻光源)”的第7,088,758号美国专利以及2006年12月26日授权的、题名为“Laser output beam wavefront splitter for bandwidth spectrum control(用于带宽光谱控制的激光器输出波束波阵面分裂)”的第7,154,928号美国专利中描述了该种途径，这两个专利的全部内容通过引用结合与此。

聚焦制孔时，光源105在较宽的带宽下工作，例如，在0.6皮米(pm)的带宽下，并且光源105可以具有不对称的光谱形状。在聚焦制孔期间，测量晶片120的关键尺寸(CD)以确保CD维持在可接受值的范围内，从而使CD不变化。如果光源105的光谱变化，则CD能够随着孔距变化。因此，在聚焦制孔时，最小化或者减小光源光谱的偏差对于确保减小CD偏差很重要。

为了减少光源光谱的偏差(除了其它应用外，对于聚焦制孔应用)，需要有估计从光束105输出的光束110的光谱的方法。全光谱的快速机载实时测量是很困难的，故而当今更加实际的是使用一种用于估计诸如带宽的光谱性质的量度来模拟光束110的光谱。

如上所述，光束光谱常用的两个量度是FWHM和E95。但是，简单使用E95带宽度量衡或者FWHM量度衡，在聚焦制孔中可以发现的不对称光谱形状会导致显著测量误差，并且对于把大带宽(例如，大于约0.6pm)和不对称光谱与成像性能相关，单独E95可能不是最佳的量度。

可以使用其它将有关光束的信息和有关光刻曝光装置的光学信息相结合的量度来更好地模拟该光谱。因为控制器185不仅接收有关光源105和来自光束分析模块180的光束110的信息，还从光刻曝光装置115接收光学成像条件，所以控制器在模拟光束光谱的工作中做的较好并且还能够更好地控制光束110的光谱性质。控制器185对所接收的信息和条件执行分析以确定如何调整供应到光刻曝光装置115的光束110的光谱性质。控制器的分析提供更好光束110的光谱模型，以便能够更好地控制CD并减小CD变化，这对于例如聚焦制孔的应用很有用。通过优化或者改进量度和反馈，控制器185通过光谱形状上的改变来检测晶片120的CD改变以经过仿真或实验确认来控制晶片120处的目标图案。量度和反馈使得能够更好地预测CD的改变或者变化。

通常，控制器185从光束分析模块180接收表示光束110的光谱性质(诸如，带宽)的信息，并从光刻曝光装置115接收表示光刻曝光装置115的光学成像条件(诸如，投射透镜的数值孔径)的信息。

参照图3，光刻系统100应用用于控制光束110的光谱性质的过程300。光源105产生光束110(步骤305)。光源105在控制器185的控制下基于光谱性质选择系统150中特定设置产生光束110。光束引导系统112引导光束110朝向光刻曝光装置115(步骤310)。光束分析模块180接收光束110的至少一部分并且光谱值测量系统182测量表示光束110的光谱性质的信息。控制器185从光束分析模块180接收表示光束110的光谱性质的信息(步骤315)。控制器185还从光刻曝光装置115接收表示光刻曝光装置115的光学成像条件的信息(步骤320)。光学成像条件是与光刻曝光装置115中的部件的光学性质相关的条件。例如，光学成像条件可以是物镜装置132的透镜的数值孔径、照明系统130中用于晶片图案印刻的条件或者掩模134的图案。

术语“光学成像条件”区别于光刻曝光装置115中的机械成像条件，诸如台的倾斜或台的震动。

控制器185基于所接收的光谱性质信息和所接收的光学成像条件信息估计特征值(诸如，光束110的带宽或者晶片120处的焦点模糊)(步骤325)。

在某些实现方式中，控制器185使用MAD量度(上面首次提到的)，该MAD量度使用从模块180确定的有关光束110的光谱性质的信息，并且控制器185调整MAD量度计算以解决光刻曝光装置115的光学成像条件的改变。对于更宽带宽的光源(即，对于带宽高于约0.6pm的光源)，MAD量度比E95估计光束光谱更加准确，因而可以使用MAD量度来确定或预测CD如何因变于光束光谱来变化。

MAD量度依靠如下理念：激光带宽色差引起焦点模糊，连同台142的机械震动和倾斜，以及焦点模糊的测量能够提供有关激光带宽的信息。MAD量度提供了对焦点模糊的测量/估计。焦点模糊估计提供焦点偏移量z的分布。焦点偏移量z相对于光束110的带宽(λ-λ₀)以及物镜装置132中投射透镜的色差(df/dλ)如下：z＝(df/dλ)×(λ-λ₀)

MAD量度的计算是：

$\mathrm{MAD}\≡\stackrel{\‾}{\left|\mathrm{\Δz}\right|}\≡{{\∫}_{z_1}^{z_2}}^{F_{\mathrm{NET}}\left(z\right)|z-z_{\mathrm{best}}|\mathrm{dz}}/{\∫}_{z_1}^{z_2}{F}_{\mathrm{NET}}\left(z\right){\mathrm{dz}}^{\text{'}}$

其中F_NET(z)是净焦点模糊分布。该量度描述了光束110的带宽所致的图像模糊。通过使用上述转换方程，可以按下式用波长来给出MAD量度：

$\frac{\mathrm{df}}{\mathrm{d\λ}}\×{{\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}}^{F_{\mathrm{NET}}\left(\mathrm{\λ}\right)(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_0)\mathrm{d\λ}}/{\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}{F}_{\mathrm{NET}}\left(\mathrm{\λ}\right)d{\mathrm{\λ}}^{\text{'}}$

因此，由于项z取决于从光束分析模块180接收的所测量的带宽(λ-λ₀)，MAD量度包括有关光束110的光谱性质的信息。焦点偏移量z还取决于物镜装置132中的投射透镜的色差(df/dλ)。物镜装置透镜的色差通常为常数。此外，在分布F_NET中的其它两个术语(即，沿着光轴的机械震动和台倾斜)通常为常数。通过调整该净焦点模糊分布上计算的积分范围(λ₁，λ₂)来调整MAD量度，以解决从光刻曝光装置115接收的光学成像条件信息。

图4中示出了对应于针对各种数值孔径和针对两个不同的照明条件从MAD量度计算获得的焦点模糊带宽值对适用于积分范围从0.95至1.15pm的积分范围(λ₁，λ₂)的图表，其中两个不同的照明条件之一是惯用照明(“conv”)，而另一是环形照明(“环形”)。这些数据都是针对具有190nm孔距的特定掩模图案和测试光束光谱组采取的。例如，图表400示出了针对1.05的数值孔径、惯用照明和190nm掩模孔距的MAD计算。又例如，图表405示出了针对1.2的数值孔径、环形照明和190nm掩模孔距的MAD计算。

每个图表(因而各光学成像条件的可能组合)具有用于计算MAD量度的最佳积分范围以获得特定CD。

例如，对任何照明系统，可以确定对光谱形状变化不敏感的最佳MAD测量积分范围(λ₁，λ₂)。对于晶片上具有1.35NA的环形照明，可以在约0.95pm(即，λ₁-λ₂＝0.95pm)的范围内进行如上的积分。又例如，对于晶片上具有1.35NA的惯用照明，可以在约1.1p m(即，λ₁-λ₂＝1.1pm)的范围内进行如上的积分。

图5中示出了对应于针对1.05、1.2和1.35数值孔径和针对两个不同的照明条件从MAD量度计算获得的焦点模糊带宽值对适用于积分范围从0.8至1.0pm的积分范围(λ₁，λ₂)的图表，其中两个不同的照明条件之一是惯用照明(“conv”)，而另一是环形照明(“环形”)。这些数据都是针对具有170nm孔距的特定掩模图案和测试光束光谱组采取的。

图6中示出了对应于针对1.05、1.2和1.35数值孔径和针对两个不同的照明条件从MAD量度计算获得的焦点模糊带宽值对适用于积分范围从0.95至1.15pm的积分范围(λ₁，λ₂)的图表，其中两个不同的照明条件之一是惯用照明(“conv”)，而另一是环形照明(“环形”)。这些数据都是针对具有170nm孔距的特定掩模图案和测试光束光谱组采取的。

再次参照图3，控制器185确定所估计的特性值与目标特性值是否匹配(步骤330)。由于作用于光源105和光束110上的各种干扰107(诸如温度梯度、压力梯度、光学失真等)，所估计的特性值可能与目标特性值不匹配。如果控制器185确定所估计的特性值与目标特性值不匹配，控制器185向光谱性质选择系统150基于该确定输出指示调整的信号(步骤335)。光谱性质选择系统150基于其从控制器185接收的信号，以保持CD常数为目标，来调整光束110的光谱性质(步骤340)。例如，如果光束110的光谱性质是带宽，则控制器185确定所估计的带宽是否与目标带宽匹配，并且光谱性质选择系统150被配置以调整光源105输出的光束110的带宽。

使用上面讨论的例子，如果控制器185使用经调制的MAD量度来估计作为特征值的焦点模糊带宽，则在步骤330可以比较所估计的焦点模糊带宽与目标焦点模糊带宽。目标焦点模糊带宽可以是取决于特定应用(即，将要在晶片上形成的图案)的值。例如，对于一个特定的聚焦制孔应用，控制器185控制光源105达到180nm的目标焦点模糊(在色差为300nm/pm的情况下)，并且如果台倾斜增加60nm的焦点模糊，则控制器185调制光源105以产生将输送120nm的焦点模糊的光源光谱。

尽管所述的MAD量度是一种可以被用于估计或者模拟光束的光谱的潜在量度，可以使用从全光谱得来的其它可能的量度。例如，可以使用二阶矩、诸如不对称/峰度的标准统计对称参数或者其它计算/模型。因此，量度被计算和/或从对机载光源105的光谱的直接测量以及从光刻曝光装置115接收的光学成像条件信息中推导出，以主动控制光源105并最小化或减小CD变化。故而，主动控制是基于操作期间机载光源105的测量的实际光谱。假设该光谱在新的机载度量衡的脉冲到脉冲(pulse-to-pulse)的基础上可用，可以从脉冲到脉冲基础上的光谱测量产生用于CD影响的模型，并且作出一些直接控制CD的致动方案。

在某些实现方式中，光束分析模块180的输出可以被显示用于外部处理监视。

在其它实现方式中，控制器185不仅使用从光束分析模块180接收的信息和来自光刻曝光装置115的光学成像条件信息，还使用来自光刻曝光装置115的有关机械成像条件的信息，或者来自其它激光信号的信息，例如，有关目标能量和占空比补偿的信息。控制器185可以使用有关已知的晶片120的非平坦图或掩模134的非平坦图或诸如球面象差的透镜相差的信息。

尽管在此所述的光刻系统100对于聚焦制孔应用是有用的，其可以用在需要对光束的光谱性质的改进控制和/或对晶片120处CD的改进控制的非聚焦制孔应用中。

控制器185可以包括一个或多个数字电子电路、计算机硬件、固件和软件。控制器185还可以包括合适的输入和输出设备、计算机处理器以及有形地嵌入在机器可读存储器设备中由可编程处理器执行的计算机程序产品。包含(上述)技术的过程可以被可编程处理器执行，可编程处理器通过对输入数据进行运算以及产生合适的输出来执行指令程序以执行期望的功能。通常，处理器从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。适于有形地包含计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，作为示例包括诸如EPROM、EEPROM和闪存设备之类的半导体存储设备、诸如内部硬盘和可移动盘之类的磁盘、磁光盘、以及CD-ROM盘。上述的任一个可由专门设计的专用集成电路(ASIC)补充或纳入ASIC中。

因此，其它实现方式也在所附权利要求的范围之内。

Claims (19)

1.一种控制光束的光谱性质的方法，所述方法包括：

引导光源所产生的光束至被配置在晶片上创建图案的光刻曝光装置；

从所述光源以及在所引导的光束的路径上的光束分析模块接收表示光束的光谱性质的信息；

接收表示与光刻曝光装置内的部件的光学性质相关的光学成像条件的信息；

通过计算所接收的光谱性质信息和所接收的光学成像条件信息的量度，模拟所述光束的光谱；

基于所计算的量度，估计光束的特征值；

确定所估计的光束特征值是否与目标光束特征值匹配；以及

如果确定所估计的光束特性值与目标光束特性值不匹配，则调整所述光束的光谱性质。

2.如权利要求1所述的方法，其中估计所述光束特征值的步骤包括估计所述光束的焦点模糊分布的宽度。

3.如权利要求1所述的方法，其中估计所述光束特征值的步骤包括估计所述光束的带宽。

4.如权利要求1所述的方法，其中调整所述光束的光谱性质的步骤包括调整所述光束的带宽。

5.如权利要求1所述的方法，其中接收所述光谱性质信息的步骤包括接收经测量的所述光束的带宽。

6.如权利要求1所述的方法，其中接收所述光学成像条件信息的步骤包括接收所述光刻曝光装置中的投射光学元件的数值孔径。

7.如权利要求1所述的方法，其中接收所述光学成像条件信息的步骤包括接收有关将在所述晶片上印刻的图案的信息。

8.如权利要求1所述的方法，其中接收所述光学成像条件信息的步骤包括接收用于在所述晶片印刻图案的照明条件。

9.如权利要求1所述的方法，其中调整所述光束的光谱性质的步骤包括：在以第一范围模式操作的同时，在第一带宽范围内调整所述光束的带宽。

10.如权利要求9所述的方法，其中调整所述光束的光谱性质的步骤包括：在以第二范围模式操作的同时，在第二带宽范围内调整所述光束的带宽。

11.如权利要求1所述的方法，还包括接收表示所述光刻曝光装置的机械成像条件的信息，其中：

量度被替换为所接收的光谱性质信息、所接收的光学成像条件信息和所接收的机械成像条件信息的量度。

12.一种产生光束的光系统，所述光束被配置引导至在晶片上创建图案的光刻曝光装置，所述光系统包括：

被配置产生光束的光源；

在所产生的光束的路径上且被配置测量所述光束的光谱性质信息的光束分析模块；

被配置引导所述光束至所述光刻曝光装置的光束引导系统；

控制器，其被配置：

从所述光源以及所述光束分析模块接收表示所述光束的光谱性质的信息；

接收表示与所述光刻曝光装置内的部件的光学性质相关的光学成像条件的信息；

计算所接收的光谱性质信息和所接收的光学成像条件信息的量度；

基于所计算的量度，估计所述光束的特征值；

确定所估计的光束特征值是否与目标光束特征值匹配；以及

如果确定所估计的光束特性值与目标光束特性值不匹配，则基于所述确定来输出指示调整的信号；以及

光谱性质选择系统，其接收所输出的信号并被配置以调整所述光束的光谱性质。

13.如权利要求12所述的光系统，其中所述控制器被配置通过估计所述光束的焦点模糊分布的宽度来估计所述光束特征值。

14.如权利要求12所述的光系统，其中所述控制器被配置通过估计所述光束的光谱的宽度来估计所述光束特征值。

15.如权利要求12所述的光系统，其中所述光谱性质选择系统包括：

光谱性质控制模块；以及

一个或多个连接至各个光学特征件的光谱性质致动系统，所述光学特征件光耦合至所述光源的所述光束。

16.如权利要求12所述的光系统，其中所述光谱性质选择系统包括至少两个光谱性质致动系统，所述光谱性质致动系统能够在两个或更多个不同的性质范围内调整所述光束的光谱性质。

17.如权利要求12所述的光系统，其中所述光谱性质选择系统通过调整所述光束的带宽来调整所述光束的光谱性质。

18.如权利要求12所述的光系统，所述光束分析模块包括光谱值测量系统，所述光谱值测量系统包括至少一个测量表示所述光束的光谱性质的信息的传感器。

19.如权利要求18所述的光系统，其中所述光谱值测量系统包括一个或多个干涉或色散仪器。