CN110383424A - 用于焦点敏感式计量目标的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种光刻系统，其包含照明源、一或多个投影光学元件及图案掩模。所述照明源包含一或多个照明极。所述图案掩模包含以一节距周期性分布的一组焦点敏感式掩模元件，其中所述组焦点敏感式掩模元件经配置以衍射来自所述一或多个照明极的照明。所述节距经选择使得与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级在所述一或多个投影光学元件的光瞳平面中不对称地分布。此外，所述一或多个投影光学元件经配置以使用基于与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的所述两个衍射级的所述组焦点敏感式图案掩模元件的图像来曝光样品。另外，所述样品上的所述组焦点敏感式图案掩模元件的所述图像的一或多个印刷特性指示所述样品在所述一或多个投影光学元件的聚焦体积内的位置。

Description

用于焦点敏感式计量目标的系统及方法
技术领域
本发明大体上涉及计量，且更特定来说，本发明涉及用于制造焦点敏感式计量目标的照明源及图案掩模的协同优化。
背景技术
半导体晶片须在严格容限内精确放置于光刻工具的聚焦区域内以适当写入具有窄线宽及高密度的特征。焦点敏感式计量目标是在光刻步骤期间图案化到晶片上的特殊化特征，其中标记的一或多个特性(例如两个特征的对准、侧壁角、特征尺寸或其类似物)指示光刻步骤期间的晶片的焦点位置。焦点敏感式计量目标通常产生为由光刻工具产生的图案掩模的图像。以此方式，焦点敏感式图案掩模含有一或多个图案元件，其在成像于晶片上时展现基于晶片的焦点位置来变化的曝光特性。
此外，期望用于产生用于半导体生产线中的焦点敏感式计量目标的图案掩模具有成本效益且在生产中与用于写入半导体装置的图案掩模集成。因此，期望提供一种用于消除例如上文所识别的缺陷的缺陷的系统及方法。
发明内容
揭示根据本发明的一或多个说明性实施例的一种光刻系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含照明源。在另一说明性实施例中，所述照明源包含一或多个照明极。在另一说明性实施例中，所述系统包含一或多个投影光学元件。在另一说明性实施例中，所述系统包含图案掩模。在另一说明性实施例中，所述图案掩模包含以一节距周期性分布的一组焦点敏感式掩模元件。在另一说明性实施例中，所述组焦点敏感式掩模元件经配置以衍射来自所述一或多个照明极的照明。在另一说明性实施例中，所述节距经选择使得与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级不对称分布于所述一或多个投影光学元件的光瞳平面中。在另一说明性实施例中，所述一或多个投影光学元件经配置以使用基于与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级的所述组焦点敏感式图案掩模元件的图像来曝光样品。在另一说明性实施例中，所述样品上的所述组焦点敏感式图案掩模元件的所述图像的一或多个印刷特性指示所述样品在所述一或多个投影光学元件的聚焦体积内的位置。
揭示根据本发明的一或多个说明性实施例的一种用于光刻系统的焦点敏感式图案掩模。在一个说明性实施例中，所述图案掩模包含以一节距周期性分布的一组焦点敏感式掩模元件。在另一说明性实施例中，所述组焦点敏感式掩模元件经配置以衍射来自所述一或多个照明极的照明。在另一说明性实施例中，所述节距经配置使得与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级不对称分布于一或多个投影光学元件的光瞳平面中。在另一说明性实施例中，所述一或多个投影光学元件经配置以使用基于与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的所述两个衍射级的所述组焦点敏感式图案掩模元件的图像来曝光样品。在另一说明性实施例中，所述样品上的所述组焦点敏感式图案掩模元件的所述图像的一或多个印刷特性指示所述样品在所述一或多个投影光学元件的聚焦体积内的位置。
揭示根据本发明的一或多个说明性实施例的一种用于界定焦点敏感式图案掩模的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含：接收照明源的照明轮廓，其中所述照明轮廓包含一或多个照明极。在另一说明性实施例中，所述方法包含：使用一或多个处理器来选择一组周期性分布的焦点敏感式掩模元件的节距。在另一说明性实施例中，所述组焦点敏感式掩模元件经配置以衍射来自所述一或多个照极明的照明。在另一说明性实施例中，所述节距经配置使得与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级不对称分布于一或多个投影光学元件的光瞳平面中。在另一说明性实施例中，所述一或多个投影光学元件使用基于与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的所述两个衍射级的所述组焦点敏感式图案掩模元件的图像来曝光样品。在另一说明性实施例中，所述样品上的所述组焦点敏感式图案掩模元件的所述图像的一或多个印刷特性指示所述样品在所述一或多个投影光学元件的聚焦体积内的位置。
应理解，以上一般描述及以下详细描述两者仅是示范性及解释性的且未必限制所主张的本发明。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且与一般描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员可通过参考附图来更好地理解本发明的许多优点，其中：
图1A是说明根据本发明的一或多个实施例的半导体装置系统的概念图。
图1B是说明根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统的概念图。
图1C是说明根据本发明的一或多个实施例的计量子系统的概念图。
图1D是说明根据本发明的一或多个实施例的计量子系统的概念图，其中照明路径及收集路径包含单独元件。
图2是根据本发明的一或多个实施例的含有用于制造装置特征的装置掩模元件的图案掩模的俯视图。
图3是说明根据本发明的一或多个实施例的照明源的照明轮廓的绘图，所述照明源经设计以提供样品上的装置掩模元件的焦点不敏感式暴露。
图4A是根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统的概念图，其说明来自装置掩模元件的0级衍射光束及1级衍射光束的对称收集及样品的对称照明。
图4B是根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统的概念图，其说明来自装置掩模元件的0级衍射光束及1级衍射光束的对称收集及样品的对称照明。
图4C是根据本发明的一或多个实施例的光瞳平面中的从装置掩模元件收集的照明的对称轮廓的绘图。
图5A是根据本发明的一或多个实施例的样品上的装置掩模元件的空中图像的绘图，其基于光刻步骤期间的标称焦点位置处的样品的图4C中的光瞳平面中的收集照明的绘图。
图5B是根据本发明的一或多个实施例的基于图5A的空中图像的样品上的印刷装置元件(其对应于装置掩模元件)的模拟轮廓图。
图6是根据本发明的一或多个实施例的样品上的装置掩模元件的空中图像的强度的绘图，其基于光刻步骤期间的样品的不同焦点位置的图4C中的光瞳平面中的收集照明的绘图。
图7是根据本发明的一或多个实施例的图案掩模的俯视图，所述图案掩模含有基于照明源的经预定义照明轮廓来制造焦点敏感式印刷元件的焦点敏感式掩模元件。
图8A是根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统的概念图，其说明来自焦点敏感式掩模元件的0级衍射光束及1级衍射光束的不对称收集及样品的不对称照明。
图8B是根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统的概念图，其说明来自焦点敏感式掩模元件的0级衍射光束及1级衍射光束的不对称收集及样品的不对称照明。
图8C是说明根据本发明的一或多个实施例的具有160nm的所选择的焦点敏感式节距的焦点敏感式掩模元件的光瞳平面中的照明分布的绘图。
图8D是说明根据本发明的一或多个实施例的具有180nm的所选择的焦点敏感式节距的焦点敏感式掩模元件的光瞳平面中的照明分布的绘图812。
图9是根据本发明的一或多个实施例的依据沿节距方向的掩模元件宽度而变化的具有160nm的节距的图案掩模元件的照明的收集衍射级的相对强度的绘图。
图10A是根据本发明的一或多个实施例的以160nm的焦点敏感式节距及60nm的焦点敏感式宽度分布的焦点敏感式掩模元件的光瞳平面中的照明分布的绘图。
图10B是根据本发明的一或多个实施例的以160nm的焦点敏感式节距及80nm的焦点敏感式宽度分布的焦点敏感式掩模元件的光瞳平面中的照明分布的绘图。
图10C是根据本发明的一或多个实施例的以160nm的焦点敏感式节距及以100nm的焦点敏感式宽度分布的焦点敏感式掩模元件的光瞳平面中的照明分布的绘图。
图11A包含根据本发明的一或多个实施例的具有160nm的焦点敏感式节距及60nm的焦点敏感式宽度的焦点敏感式掩模元件的俯视图及依据样品的焦点位置而变化的对应空中图像的绘图。
图11B包含根据本发明的一或多个实施例的具有160nm的焦点敏感式节距及80nm的焦点敏感式宽度的焦点敏感式掩模元件的俯视图及依据样品的焦点位置而变化的对应空中图像的绘图。
图11C包含根据本发明的一或多个实施例的具有160nm的焦点敏感式节距及100nm的焦点敏感式宽度的焦点敏感式掩模元件的俯视图及依据样品的焦点位置而变化的对应空中图像的绘图。
图12A是根据本发明的一或多个实施例的图案掩模的一部分的俯视图，所述部分包含以800nm的路线节距、420nm的路线间隔、160nm的焦点敏感式节距及60nm的焦点敏感式宽度分布的三个焦点敏感式掩模元件的群组。
图12B是根据本发明的一或多个实施例的图案掩模的一部分的俯视图，所述部分包含以800nm的路线节距、400nm的路线间隔、160nm的焦点敏感式节距及80nm的焦点敏感式宽度分布的三个焦点敏感式掩模元件的群组。
图12C是根据本发明的一或多个实施例的图案掩模的一部分的俯视图，所述部分包含以800nm的路线节距、380nm的路线间隔、160nm的焦点敏感式节距及100nm的焦点敏感式宽度分布的三个焦点敏感式掩模元件的群组。
图13A是根据本发明的一或多个实施例的基于图3的照明轮廓及图12A的焦点敏感式掩模元件的分布的光瞳平面中的照明分布的绘图。
图13B是根据本发明的一或多个实施例的基于图3的照明轮廓及图12B的焦点敏感式掩模元件的分布的光瞳平面中的照明分布的绘图。
图13C是根据本发明的一或多个实施例的基于图3的照明轮廓及图12C的焦点敏感式掩模元件的分布的光瞳平面中的照明分布的绘图。
图14A是根据本发明的一或多个实施例的与图13A的光瞳平面分布相关联的空中图像的绘图。
图14B是根据本发明的一或多个实施例的与图13B的光瞳平面分布相关联的空中图像的绘图。
图14C是根据本发明的一或多个实施例的与图13C的光瞳平面分布相关联的空中图像的绘图。
图15A是根据本发明的一或多个实施例的依据样品的焦点位置而变化的与图12A的焦点敏感式掩模元件的分布相关联的样品上的印刷焦点敏感式元件的一系列模拟轮廓图。
图15B是根据本发明的一或多个实施例的依据样品的焦点位置而变化的与图12C的焦点敏感式掩模元件的分布相关联的样品上的印刷焦点敏感式元件的一系列模拟轮廓图。
图16是说明根据本发明的一或多个实施例的用于界定焦点敏感式图案掩模的方法中所执行的步骤的流程图。
具体实施方式
现将详细参考附图中所说明的揭示标的物。尤其已相对于某些实施例及其特定特征来展示及描述本发明。本文中所陈述的实施例被视为具说明性而非限制性。所属领域的一般技术人员应易于明白，可在不背离本发明的精神及范围的情况下在形式及细节上作出各种改变及修改。
本发明的实施例涉及用于产生焦点敏感式图案掩模的系统及方法。例如，焦点敏感式图案掩模可包含一或多个焦点敏感式掩模元件，使得对应于焦点敏感式掩模元件的图像的样品上的光刻印刷特征可具有指示样品在光刻系统内的焦点位置的一或多个特性。
可使半导体装置形成为多个印刷元件层。可通过一系列加性或减性工艺步骤(例如(但不限于)一或多个材料沉积步骤、一或多个光刻步骤、一或多个蚀刻步骤或一或多个剥离步骤)来制造与工艺层相关联的样品上的印刷特征。例如，用于印刷特征的光刻蚀刻(LE)工艺可包含(但不限于)：将光敏材料层(例如抗蚀剂层)沉积到样品上；使用图案掩模的图像来曝光样品来修改光敏材料对蚀刻剂的抗蚀性；及蚀除光敏层的已暴露或未暴露部分以留下对应于图案掩模的图像的印刷特征。此外，光敏材料可用作硬掩模，使得蚀刻步骤可包含蚀刻穿过光敏材料而到光敏材料下方的一或多个样品层。可通过后续工艺步骤来任选地移除光敏材料。
须在特定容限内制造每一工艺层以适当建构最终装置。例如，须很好地特性化及控制印刷元件的特性(例如制造度量)，例如(但不限于)特征大小、侧壁角或每一层中的印刷元件的相对放置。工艺窗通常界定适合于针对光刻系统的给定配置在特定容限内制造印刷元件的工艺参数范围。例如，工艺窗可界定对与样品沿光刻工具的光轴的位置(例如样品的焦点位置)相关联的散焦的限制。举另一实例来说，工艺窗可界定对从照明源入射于样品上的能量剂量的限制。
光刻系统可通过照明图案掩模来操作，图案掩模接着根据图案掩模上的掩模元件来衍射及/或散射照明。接着，光刻系统内的光学元件(例如物镜及一或多个额外光学元件)可基于由物镜从图案掩模收集的衍射及/或散射照明来产生样品上的图案掩模的图像(例如空中图像)。就此来说，尽管光刻系统的光学分辨率可主要取决于例如物镜的光学元件的物理布局及数值孔径，但图案掩模及/或光刻系统的某些方面会影响所收集的衍射及/或散射照明且因此影响用于在指定容限内产生样品上的图案掩模的图像的工艺窗。
通常期望在制造装置元件时设计具有大工艺窗的光刻工艺以最大化工艺参数的可容忍变化量。因此，可有利地裁剪光刻工艺的照明轮廓以最大化与光刻工艺相关联的装置元件的工艺窗。
然而，即使光刻系统的照明轮廓经裁剪以对所关注的装置提供大工艺窗，但通常期望监测及/或控制若干相关工艺参数。因此，可将计量目标制造于一或多个工艺层上，使得工艺层上的计量目标的制造度量的偏差可表示层上的所有印刷元件的制造度量的偏差。此外，可提供与计量目标相关联的制造度量的偏差以控制工艺工具。例如，与制造度量的偏差相关联的数据可用作校正反馈以控制负责偏差的工艺工具。举另一实例来说，制造度量的偏差可用作额外工艺工具的前馈数据以补偿后续工艺步骤中的测量偏差。
本文中已认识到，光刻系统的给定配置的工艺窗的界限通常可通过工艺参数(例如焦点暴露矩阵(FEM)或其类似物)的多维分析来产生以评估工艺参数的变化对印刷特征的相对影响。因此，通常可能需要大型实验设计(DOE)来发展工艺敏感式计量目标(例如焦点敏感式计量目标或其类似物)。本发明的实施例涉及基于照明轮廓(例如针对用于印刷装置元件的大工艺窗所优化的照明轮廓)的一或多个特性来设计焦点敏感式计量目标的焦点敏感式图案掩模。就此来说，可基本上减少设计焦点敏感式图案掩模的DOE，此可提高设计过程的效率及/或效力。此外，根据本发明的各种实施例所设计的焦点敏感式计量目标的焦点敏感式掩模元件可对样品的焦点位置提供高敏感性。
本发明的额外实施例涉及选择图案掩模元件(例如周期性分布的图案掩模元件)的节距，使得图案掩模元件衍射从照明源的一或多个照明极入射的照明且使得与每一照明极相关联的两个衍射级由投影光学器件(例如光刻系统的投影光学器件)收集以在投影光学元件的光瞳平面中具有不对称分布。就此来说，与每一照明极相关联的收集衍射级可传播穿过具有不同光学路径长度的投影光学器件。因此，基于由与每一照明极相关联的两个衍射级形成的图案掩模元件的图像所制造的印刷元件的一或多个印刷特性可对样品相对于投影光学器件的焦点位置敏感。
本发明的另外实施例涉及选择图案掩模元件沿节距的方向的宽度，以在指定容限内均等化与照明源的每一照明极相关联的收集衍射级的相对强度。就此来说，光瞳平面中的照明的不对称分布的影响会较强且相关联的经印刷元件会对样品相对于投影光学器件的焦点位置高度敏感。
工艺敏感式光刻特征大体上描述于2004年1月6日发布的第6,673,638号美国专利中，所述专利以全文引用方式并入。聚焦屏蔽结构大体上描述于2005年4月26日发布的第6,884,552号美国专利中，所述专利以全文引用方式并入。确定光刻焦点及暴露大体上描述于2008年6月3日发布的第7,382,447号美国专利中，所述专利以全文引用方式并入。使用散射测量信号的工艺优化及控制大体上描述于2008年4月1日发布的第7,352,453号美国专利中，所述专利以全文引用方式并入。使用散射测量检测叠加误差大体上描述于2009年7月21日发布的第7,564,557号美国专利中，所述专利以全文引用方式并入。
如本发明中所使用，术语“样品”大体上是指由半导体或非半导体材料形成的衬底(例如晶片或其类似物)。例如，半导体或非半导体材料可包含(但不限于)：单晶硅、砷化镓及磷化铟。样品可包含一或多个层。例如，此类层可包含(但不限于)：抗蚀剂、电介质材料、导电材料及半导电材料。所属领域中已知许多不同类型的此类层，且本文中所使用的术语样品希望涵盖其上可形成所有类型的此类层的样品。形成于样品上的一或多个层可经图案化或未经图案化。例如，样品可包含各自具有可重复图案化特征的多个裸片。此类材料层的形成及处理可最终导致完成装置。许多不同类型的装置可形成于样品上，且本文中所使用的术语样品希望涵盖其上制造所属领域中已知的任何类型的装置的样品。此外，为了本发明，术语样品及晶片应被解译为可互换的。另外，为了本发明，术语图案化装置、掩模及光罩应被解译为可互换的。
图1A是说明根据本发明的一或多个实施例的半导体装置系统100的概念图。在一个实施例中，系统100包含用于将一或多个图案(例如计量目标图案或其类似物)光刻印刷于样品上的光刻子系统102。光刻子系统102可包含所属领域中已知的任何光刻印刷工具。例如，光刻子系统102可包含(但不限于)扫描仪或步进器。在另一实施例中，系统100包含用于特性化样品上的一或多个印刷图案的计量子系统104。例如，计量子系统104可使用所属领域中已知的任何方法来测量任何计量度量(例如叠加误差、图案放置误差、样品特征尺寸、临界尺寸(CD)、侧壁角或其类似物)。在一个实施例中，计量子系统104包含用于基于样品的一或多个图像的产生来测量计量数据的基于图像的计量工具。在另一实施例中，计量子系统104包含用于基于来自样品的光的散射来测量计量数据的基于散射测量的计量系统。
本发明的光刻子系统102可实施本发明中所描述的图案掩模设计中的任何者。李(Lee)等人在2009年6月9日发布的第7,545,520号美国专利中大体上描述基于掩模的光刻，所述专利以全文引用方式并入。
计量子系统104可提供与半导体制造相关的各种测量。例如，计量子系统104可提供一或多个计量目标的一或多个计量度量，例如(但不限于)临界尺寸、两个或两个以上工艺层的叠加、侧壁角、膜厚度或工艺相关参数(光刻步骤期间的样品的焦点位置、光刻步骤期间的照明的曝光剂量或其类似物)。
在另一实施例中，系统100包含控制器106。在另一实施例中，控制器106包含经配置以执行保存于存储器媒体110上的程序指令的一或多个处理器108。就此来说，控制器106的一或多个处理器108可执行本发明中所描述的各种过程步骤中的任何者。
图1B是说明根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统102的概念图。在一个实施例中，光刻子系统102包含经配置以产生一或多个照明光束114的光刻照明源112。一或多个照明光束114可包含光的一或多个所选择的波长，其包含(但不限于)紫外(UV)辐射、可见辐射或红外(IR)辐射。
来自光刻照明源112的照明可具有任何空间分布(例如照明图案)。例如，光刻照明源112可包含(但不限于)单极照明源、双极照明源、C四边形照明源、类星体照明源或自由形式照明源。就此来说，光刻照明源112可产生轴上照明光束114(其中照明沿(或平行于)光轴116传播)及/或任何数目个离轴照明光束114(其中照明以相对于光轴116的角度传播)。
本文中应进一步注意，为了本发明，照明源(例如光刻子系统102的光刻照明源112)的照明极可表示来自照明源的特定位置的照明。就此来说，照明源上的每一空间位置(例如，相对于光轴116)可被视为照明极。此外，照明极可具有所属领域中已知的任何形状或大小。另外，可认为照明源具有对应于照明极分布的照明轮廓。
此外，光刻照明源112可通过所属领域中已知的任何方法来产生照明光束114。举一实例来说，照明光束114可形成为来自光刻照明源112的照明极的照明(例如光刻照明源112的照明轮廓的一部分或其类似物)。举另一实例来说，光刻照明源112可包含用于产生照明光束114的多个照明源。
在另一实施例中，光刻子系统102包含掩模支撑装置118。掩模支撑装置118经配置以固定图案掩模120。在另一实施例中，光刻子系统102包含一组投影光学器件122，其经配置以将由一或多个照明光束114照明的图案掩模120的图像投影到安置于样品载物台126上的样品124上以产生对应于图案掩模120的图像的印刷图案元件。在另一实施例中，掩模支撑装置118可经配置以致动或定位图案掩模120。例如，掩模支撑装置118可将图案掩模120致动到相对于系统100的投影光学器件122的所选择的位置。
样品124可包含适合于接收图案掩模120的图像的任何数目个光敏材料及/或材料层。例如，样品124可包含抗蚀剂层128。就此来说，投影光学器件组122可将图案掩模120的图像投影到抗蚀剂层128上以曝光抗蚀剂层128，且后续蚀刻步骤可移除已曝光材料(例如正蚀刻)或未暴露材料(例如负蚀刻)以在样品124上提供印刷特征。此外，图案掩模120可用于所属领域中已知的任何成像配置中。例如，图案掩模120可为正掩模(例如明场掩模)，其中使图案元件正成像为印刷图案元件。举另一实例来说，图案掩模120可为负掩模(例如暗场掩模)，其中图案掩模120的图案元件形成负印刷图案元件(例如间隙、间隔或其类似物)。
控制器106可通信地耦合到掩模支撑装置118及/或样品载物台126以指导将图案掩模120上的图案元件转印到样品124(例如样品上的抗蚀剂层128或其类似物)。
图1C是说明根据本发明的一或多个实施例的计量子系统104的概念图。在一个实施例中，计量子系统104包含用于产生计量照明光束132的计量照明源130。在另一实施例中，计量照明源130可与光刻照明源112相同。在另一实施例中，计量照明源130是经配置以产生单独计量照明光束132的单独照明源。计量照明光束132可包含光的一或多个所选择的波长，其包含(但不限于)紫外(UV)辐射、可见辐射或红外(IR)辐射。
在另一实施例中，计量照明源130经由照明路径134来将计量照明光束132导引到样品124。照明路径134可包含一或多个透镜136或适合于修改及/或调节计量照明光束132的额外光学组件138。例如，一或多个光学组件138可包含(但不限于)一或多个偏光器、一或多个滤波器、一或多个分束器、一或多个漫射器、一或多个均质器、一或多个变迹器或一或多个光束成形器。在另一实施例中，计量子系统104包含用于将计量照明光束132聚焦到样品124上的物镜140。
在另一实施例中，计量子系统104包含经配置以通过收集路径144捕获从样品124发出的辐射的检测器142。例如，可接收由收集路径144中的元件(例如物镜140、透镜146或其类似物)提供的样品124的图像。举另一实例来说，检测器142可接收从样品124(例如，经由镜面反射、漫反射及其类似物)反射或散射的辐射。举另一实例来说，检测器142可接收由样品124产生的辐射(例如与计量照明光束132的吸收相关联的发光或其类似物)。举另一实例来说，检测器142可从样品124接收辐射的一或多个衍射级(例如0级衍射、±1级衍射、±2级衍射及其类似物)。
检测器142可包含适合于测量从样品124接收的照明的所属领域中已知的任何类型的光学检测器。例如，检测器142可包含(但不限于)CCD检测器、TDI检测器、光电倍增管(PMT)、突崩光电二极管(APD)或其类似物。在另一实施例中，检测器142可包含适合于识别从样品124发出的辐射的波长的光谱检测器。
收集路径144可进一步包含用于导引及/或修改由物镜140收集的照明的任何数目个光学元件，其包含(但不限于)一或多个透镜146、一或多个滤波器、一或多个偏光器或一或多个光束块。
在一个实施例中，如图1C中所说明，计量子系统104可包含分束器148，其经定向使得物镜140可同时将计量照明光束132导引到样品124且收集从样品124发出的辐射。就此来说，可在外延模式中配置计量子系统104。
图1D是说明根据本发明的一或多个实施例的计量子系统104的概念图，其中照明路径134及收集路径144包含单独元件。例如，照明路径134可利用第一聚焦元件150来将计量照明光束132聚焦到样品124上，且收集路径144可利用第二聚焦元件152来从样品124收集辐射。就此来说，第一聚焦元件150及第二聚焦元件152的数值孔径可为不同的。此外，本文中应注意，图1D中所描绘的计量子系统104可促进样品124及/或一个以上计量照明源130(例如，耦合到一或多个额外检测器142)的多角度照明。就此来说，图1D中所描绘的计量子系统104可执行多个计量测量。在另一实施例中，一或多个光学组件可安装到围绕样品124枢转的可旋转臂(未展示)，使得计量照明光束132入射到样品124上的角度可由可旋转臂的位置控制。
在另一实施例中，计量子系统104可包含用于促进由计量子系统104进行的多个计量测量(例如多个计量工具)的多个检测器142(例如，与由一或多个分束器产生的多个光束路径相关联)。
在另一实施例中，计量子系统104通信地耦合到系统100的控制器106。就此来说，控制器106可经配置以接收包含(但不限于)计量数据(例如计量测量结果、目标的图像、光瞳图像及其类似物)或计量度量(例如精确度、工具诱发的移位、敏感性、衍射效率、离焦斜率、侧壁角、临界尺寸及其类似物)的数据。
本文中已认识到，照明源(例如光刻照明源112)的照明轮廓可经裁剪以对样品上的装置元件的稳健制造提供大工艺窗。例如，照明轮廓可经选择使得光刻子系统102可产生具有较大景深的图案掩模120的装置掩模元件的图像，使得相关联印刷装置元件可对样品124的焦点位置的偏差相对不敏感。
图2是根据本发明的一或多个实施例的含有用于制造装置特征的装置掩模元件的图案掩模的俯视图。在一个实施例中，图案掩模120包含以装置节距204周期性分布的一组装置掩模元件202。在另一实施例中，装置掩模元件202中的每一者具有装置宽度206。例如，装置节距204及装置宽度206可(但不要求)分别为90nm及45nm。本文中应注意，图案掩模120上的装置掩模元件202的设计仅供说明且不应被解译为限制。图案掩模120上的装置掩模元件202可具有适合于与半导体装置相关联的制造特征的任何大小、形状、分布或定向。此外，可通过多个光刻及/或蚀刻步骤来完成样品上的印刷装置元件的制造。
图3是说明根据本发明的一或多个实施例的照明源的照明轮廓302的绘图，所述照明源经设计以提供样品124上的装置掩模元件202的焦点不敏感式曝光。在一个实施例中，照明轮廓302包含第一照明极304及第二照明极306。例如，第一照明极304及第二照明极306中的每一者可产生用于照明图案掩模120的至少一部分的照明光束114。
在另一实施例中，第一照明极304及第二照明极306是离轴照明极。就此来说，第一照明极304及第二照明极306与光轴116分离以提供图案掩模120的离轴照明。例如，第一照明极304及第二照明极306可沿与装置节距204相同的方向(例如图2及3中的Y方向)围绕光轴116分布。在另一实施例中，如图3中所说明，第一照明极304及第二照明极306围绕光轴116对称分布以提供图案掩模120的对称离轴照明。
图4A及4B是根据本发明的一或多个实施例的光刻系统的概念图，所述光刻系统使用由装置掩模元件202衍射的照明的收集级产生的装置掩模元件202的图像(例如空中图像)来曝光样品。在一个实施例中，装置掩模元件202衍射来自第一照明极304的照明以产生包含(但不限于)0级衍射光束304a、1级衍射光束304b及2级衍射光束304c的多个衍射光束。在另一实施例中，装置掩模元件202衍射来自第二照明极306的照明以产生包含(但不限于)0级衍射光束306a、1级衍射光束306b及2级衍射光束306c的多个衍射光束。
在另一实施例中，光刻子系统102经配置以使用装置掩模元件202的图像(使用对称照明)来曝光样品124。本文中应注意，使用对称照明曝光样品124可为对样品的焦点位置的偏差相对不敏感的印刷元件的制造作准备。因此，与装置掩模元件202相关联的印刷元件可具有依据样品124沿光轴116的焦点位置而变化的一或多个特性(例如对应印刷元件的顶部的位置、与印刷元件的分离相关联的临界尺寸、一或多个侧壁角或其类似物)。
例如，光刻子系统102可经配置使得来自装置掩模元件202的照明的衍射级对称分布于光瞳平面(例如光瞳平面402)中，其中照明的空间分布对应于照明从图案掩模120发出时所沿的角度。
图4A是根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统102的概念图，其说明来自装置掩模元件202的0级衍射光束304a及1级衍射光束304b的对称收集及样品124的对称照明。例如，光刻照明源112的照明轮廓可经设计使得通过装置掩模元件202的1级衍射光束304b的衍射角404等于(或约等于)来自第一照明极304的照明的入射角406(且因此等于0级衍射光束304a的角度406)。类似地，图4B是根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统102的概念图，其说明来自装置掩模元件202的0级衍射光束306a及1级衍射光束306b的对称收集及样品124的对称照明。因此，光刻照明源112的照明轮廓可经设计使得通过装置掩模元件202的1级衍射光束306b的衍射角408等于(或约等于)来自第二照明极306的照明的入射角410(且因此等于0级衍射光束306a的角度410)。
图4C是根据本发明的一或多个实施例的光瞳平面402中的从装置掩模元件202收集的照明的对称轮廓的绘图412。在一个实施例中，0级衍射光束304a及1级衍射光束306b相对于0级衍射光束306a及1级衍射光束304b关于光轴116对称分布。例如，0级衍射光束304a及1级衍射光束306b可至少部分重叠。类似地，0级衍射光束306a及1级衍射光束304b可至少部分重叠。就此来说，如图4C中所说明，光瞳平面402中的照明的组合分布可为双极的。
装置掩模元件202的图像可取决于存在于光瞳平面402中的照明的特定衍射级(例如由装置掩模元件202衍射且由投影光学器件122收集的照明的特定衍射级)。一般来说，光刻子系统102可用作空间滤波器，使得空中图像的空间频率含量取决于存在于光瞳平面402中的照明的特定衍射级。
图5A是根据本发明的一或多个实施例的样品上的装置掩模元件202的空中图像的绘图502，其基于光刻步骤期间的标称焦点位置处的样品的图4C中的光瞳平面402中的收集照明的绘图。因此，图5A可表示由光刻子系统102产生的装置掩模元件202的空中图像。在一个实施例中，光瞳平面402中的从装置掩模元件202收集的照明的对称轮廓提供沿Y方向(例如装置节距204的方向)的样品上的周期性强度分布。如图5A中所说明，样品上的装置掩模元件202的图像可包含与所成像的实际装置掩模元件202相关联的空间频率含量的子集。例如，基于来自两个对称照明极的0级及1级衍射的图5A中的装置掩模元件202的空中图像可包含具有与装置掩模元件202相同的周期的照明的周期性分布(例如装置节距204的倒数)，但可归因于缺少较高衍射级而包含更圆化轮廓。
印刷于样品上的元件轮廓可基于用于曝光样品的图案掩模元件的空中图像及样品(例如抗蚀剂层128或其类似物)的光敏特性两者。例如，样品层的抗蚀刻性变化的程度可基于光刻曝光步骤期间的照明的强度及/或剂量来变化。在一个实施例中，空中图像的强度经调整使得空中图像的强度分布关于界定用于修改样品的抗蚀刻性的阈值强度的空中图像阈值504对称。
图5B是根据本发明的一或多个实施例的基于图5A的空中图像的样品上的印刷装置元件506(其对应于装置掩模元件202)的模拟轮廓图。在一个实施例中，在正蚀刻工艺中蚀刻样品124，使得暴露于相对较强照明的样品124的区域(例如，与空中图像相关联)经修改以对后续蚀刻步骤具有减弱抗性。就此来说，可在蚀刻步骤期间移除暴露于相对较强照明的样品124的部分。印刷装置元件506可制造有基于空中图像中的照明分布(例如，如图5a中所说明)的装置节距204。例如，光刻子系统102可经配置以包含具有1.35的数值孔径(NA)的浸没投影光学器件122及具有193nm的波长的光刻照明源112以产生图5A的空中图像且制造图5B的印刷装置元件506。
此外，印刷装置元件506可经制造以具有与设计装置宽度206相关联的临界尺寸。例如，如图5B中所说明，可在印刷装置元件506的顶部处测量临界尺寸。举另一实例来说，可在任何高度处测量临界尺寸。就此来说，光刻工艺的各种方面(例如(但不限于)照明轮廓、照明强度、曝光时间或与样品相关联的空中图像阈值)可经调整使得印刷装置元件506的尺寸对应于装置掩模元件202的尺寸。
如本文中先前所描述，使用对称照明来照明样品(例如，作为使用空中图像来曝光的部分)可提供在光刻步骤期间对样品的焦点位置相对不敏感的印刷元件。此配置可尤其有益于印刷与所制造的装置相关联的装置元件(例如印刷装置元件506)。
图6是根据本发明的一或多个实施例的样品124上的装置掩模元件202的空中图像的强度的绘图602，其基于光刻步骤期间的样品的不同焦点位置的图4C中的光瞳平面402中的收集照明的绘图。在一个实施例中，当样品124的焦点位置改变时，装置掩模元件202的空中图像的强度保持关于空中图像阈值504对称。此外，如图6中所说明，当样品124的焦点位置改变时，空中图像沿Y方向的相对位置保持恒定。就此来说，装置掩模元件202可与光刻子系统102的配置一起提供印刷元件(例如印刷装置元件506)的焦点不敏感式制造。因此，印刷元件的特性(例如(但不限于)临界尺寸、周期性、特征放置(图案放置误差)或侧壁角)可展现响应于样品的焦点位置的偏差的指定容限内的相对较小变化。
相比来说，可期望制造焦点敏感式计量目标，使得印刷元件的特性(例如(但不限于)临界尺寸、周期性、特征放置(图案放置误差)或侧壁角)展现响应于样品的焦点位置的偏差的相对较大变化。就此来说，焦点敏感式计量目标可提供用于监测及/或控制样品的焦点位置的机构。此外，可期望使用相同光刻条件(例如光刻照明源112的照明轮廓、投影光学器件122的配置及其类似物)来制造在与焦点敏感式装置元件(例如，印刷装置元件506及其类似物)相同的样品的层上的焦点敏感式计量目标。
图7是根据本发明的一或多个实施例的图案掩模的俯视图，所述图案掩模含有基于照明源的经预定义照明轮廓来制造焦点敏感式印刷元件的焦点敏感式掩模元件。在一个实施例中，图案掩模120的焦点敏感式掩模元件702经设计以在与焦点不敏感式装置掩模元件202相同的光刻条件(例如光刻照明源112的照明轮廓、投影光学器件122的配置及其类似物)下提供样品124上的焦点敏感式印刷元件。然而，在一般意义上，焦点敏感式掩模元件可经设计以基于照明轮廓及光刻系统的任何已知配置来提供焦点敏感式印刷元件。
焦点敏感式掩模元件702的大小、形状及/或分布可经选择以在光瞳平面402中提供照明的分布，使得样品124的曝光针对焦点敏感式印刷元件产生。在一个实施例中，焦点敏感式掩模元件702以焦点敏感式节距704分布，焦点敏感式节距704经选择以衍射来自光刻照明源112的照明，使得由投影光学器件122收集的与光刻照明源112的每一照明极相关联的衍射级在光瞳平面402中不对称地分布。本文中应注意，样品124的不对称照明(例如，使用由来自图案掩模120的衍射级的不对称分布产生的焦点敏感式掩模元件702的空中图像来曝光样品124)可产生样品124的不对称曝光轮廓。因此，样品(例如抗蚀剂层128或其类似物)的显影可产生具有依据样品124沿光轴116的焦点位置而变化的一或多个特性(例如对应印刷元件的顶部的位置、与印刷元件的分离相关联的临界尺寸、一或多个侧壁角或其类似物)的不对称印刷元件。就此来说，对应印刷元件可用作焦点敏感式印刷元件。在另一实施例中，焦点敏感式掩模元件702具有沿焦点敏感式节距704的方向的焦点敏感式宽度706，其经选择以平衡收集衍射级的强度。本文中应进一步注意，每一照明极的收集衍射级的相对强度越接近，印刷元件对样品的焦点位置的变化会越敏感。
图8A及8B是根据本发明的一或多个实施例的光刻系统的概念图，所述光刻系统使用由焦点敏感式掩模元件702衍射的照明的收集级产生的焦点敏感式掩模元件702的图像(例如空中图像)来曝光样品。在一个实施例中，焦点敏感式掩模元件702衍射来自第一照明极304的照明以产生包含(但不限于)0级衍射光束304a、1级衍射光束304b及2级衍射光束304c的多个衍射光束。在另一实施例中，装置掩模元件202衍射来自第二照明极306的照明以产生包含(但不限于)0级衍射光束306a、1级衍射光束306b及2级衍射光束306c的多个衍射光束。因此，光刻子系统102可经配置使得来自焦点敏感式掩模元件702的照明的衍射级在光瞳平面402中不对称地分布。
图8A是根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统102的概念图，其说明来自焦点敏感式掩模元件702的0级衍射光束304a及1级衍射光束304b的不对称收集及样品124的不对称照明。例如，光刻照明源112的照明轮廓可经设计使得通过焦点敏感式掩模元件702的1级衍射光束304b的衍射角802基本上不同于来自第一照明极304的照明的入射角804(且因此基本上不同于0级衍射光束304a的角度804)。例如，来自一个衍射级(例如0级衍射光束、1级衍射光束、2级衍射光束或其类似物)的照明可定位成靠近光瞳平面402的边缘，且来自额外衍射级(例如0级衍射光束、1级衍射光束、2级衍射光束或其类似物)的照明可定位成靠近光瞳平面402的中心。就此来说，不对称分布的衍射光束的光学路径长度可基本上不同。
类似地，图8B是根据本发明的一或多个实施例的光刻子系统102的概念图，其说明来自焦点敏感式掩模元件702的0级衍射光束306a及1级衍射光束306b的不对称收集及样品124的不对称照明。因此，光刻照明源112的照明轮廓可经设计使得通过装置掩模元件202的1级衍射光束306b的衍射角806基本上不同于来自第二照明极306的照明的入射角808(且因此基本上不同于0级衍射光束306a的角度808)。
在另一实施例中，与光刻照明源112的每一照明极相关联的照明在光瞳平面402中不对称地分布，但光瞳平面402中的照明的累积分布是对称分布的。对应地，与光刻照明源112的每一照明极相关联的照明不对称地入射于样品124上，但样品124上的照明的累积分布是对称的。例如，照明极的对称分布(例如，如图3中所说明)可产生光瞳平面402中的照明的对称分布，但来自每一照明极(例如第一照明极304及第二照明极306)的贡献可为不对称的。本文中应注意，不论光瞳平面402中的照明的累积分布是否对称，产生对光瞳平面402的不对称贡献且因此对样品照明产生不对称贡献的图案掩模元件(例如焦点敏感式掩模元件702)可产生焦点敏感式印刷元件。例如，产生对光瞳平面402的不对称贡献的图案掩模元件可产生展现一或多个侧壁角或一或多个临界尺寸的焦点敏感式变化的焦点敏感式印刷元件。
在另一实施例中，焦点敏感式掩模元件702的节距(例如焦点敏感式节距704)经选择以提供与光刻照明源112的每一照明极相关联的照明的不对称分布。例如，光刻子系统102可经配置以具有照明轮廓以基于图案掩模上的图案元件的已知分布来提供焦点不敏感式印刷装置元件(例如装置掩模元件202)。此外，图案掩模的焦点敏感式掩模元件702的节距可经选择以基于此特定配置来提供与每一照明极相关联的照明的不对称分布。就此来说，图案掩模可包含可使用共同照明轮廓印刷的焦点不敏感式掩模元件(例如装置掩模元件202)及焦点敏感式掩模元件(例如焦点敏感式掩模元件702)两者。
图8C及8D是光瞳平面402中的照明的示范性图，其基于经配置以用于焦点不敏感式装置掩模元件202的图3的照明轮廓来制造焦点敏感式印刷元件。例如，图3的照明轮廓可经配置以用于具有90nm的装置节距204的焦点不敏感式装置掩模元件202。因此，焦点敏感式节距704可(但不要求)选自约150nm到约190nm的范围。
图8C是说明根据本发明的一或多个实施例的具有160nm的所选择的焦点敏感式节距704的焦点敏感式掩模元件702的光瞳平面402中的照明分布的绘图810。如图8C中所说明，0级衍射光束304a可定位成靠近光瞳平面402的边缘，而1级衍射光束304b可定位成在光轴116的相对侧上靠近光瞳平面402的中心。因此，0级衍射光束304a及1级衍射光束304b在光瞳平面402中不对称地分布。此外，0级衍射光束304a及1级衍射光束304b的光学路径长度是基本上不同的(例如，参阅图8A)。类似地，0级衍射光束306a可定位成靠近光瞳平面402的边缘，而1级衍射光束306b可定位成在光轴116的相对侧上靠近光瞳平面402的中心。因此，0级衍射光束306a及1级衍射光束306b在光瞳平面402中不对称地分布。此外，0级衍射光束306a及1级衍射光束306b的光学路径长度是基本上不同的(例如，参阅图8B)。
图8D是说明根据本发明的一或多个实施例的具有180nm的所选择的焦点敏感式节距704的焦点敏感式掩模元件702的光瞳平面402中的照明分布的绘图812。如图8C中所说明，0级衍射光束304a可定位成靠近光瞳平面402的边缘，而1级衍射光束304b可定位成靠近光瞳平面402的中心且与光轴116重叠。因此，0级衍射光束304a及1级衍射光束304b在光瞳平面402中不对称地分布。此外，0级衍射光束304a及1级衍射光束304b的光学路径长度是基本上不同的(例如，参阅图8A)。类似地，0级衍射光束306a可定位成靠近光瞳平面402的边缘，而1级衍射光束306b可定位成靠近光瞳平面402的中心且与光轴116重叠。因此，0级衍射光束306a及1级衍射光束306b在光瞳平面402中不对称地分布。此外，0级衍射光束306a及1级衍射光束306b的光学路径长度是基本上不同的(例如，参阅图8B)。
装置掩模元件202的图像可取决于存在于光瞳平面402中的照明的特定衍射级(例如由装置掩模元件202衍射且由投影光学器件122收集的照明的特定衍射级)。一般来说，光刻子系统102可用作空间滤波器，使得空中图像的空间频率含量取决于存在于光瞳平面402中的照明的特定衍射级。
本文中应注意，收集衍射级(例如，在光瞳平面402中)的相对强度会影响印刷特征对样品的焦点位置的变化的敏感度。例如，可期望两个不对称分布的收集衍射级(例如，与共同照明极相关联)具有类似强度使得平衡每一衍射级的相对贡献。就此来说，光瞳平面402中的衍射级的不对称分布的影响可为较强的。本文中应进一步注意，图案掩模元件沿一节距方向的宽度会影响由图案掩模元件衍射的照明的衍射级的相对强度。
图9是根据本发明的一或多个实施例的依据沿节距方向的掩模元件宽度而变化的具有160nm的节距的图案掩模元件的照明的收集衍射级的相对强度的绘图902。在一个实施例中，将0级衍射的相对强度展示为线904，将±1级衍射的相对强度展示为线906，且将±2级衍射的相对强度展示为线908。图9中未展示由图案掩模产生但非由投影光学器件122收集的额外衍射级(例如，不存在于光瞳平面402中)。如图9中所说明，掩模元件宽度0不提供衍射且全部照明光束(例如照明极)未经衍射地传播穿过图案掩模。在另一极端情况中，针对160nm的掩模元件宽度(例如掩模元件的节距)，图案掩模完全阻断照明光束。针对0nm到160nm之间的掩模元件宽度值，收集衍射级的相对强度可变化。例如，0级收集衍射的相对强度可随掩模元件宽度增大而线性减小；±1级收集衍射的相对强度可在80nm的掩模元件宽度(例如线间距比1)处达到峰值且在0nm及160nm掩模元件宽度处下降；及±2级收集衍射的相对强度可在40nm(例如线间距比1/3)及120nm(例如线间距比3/1)处达到峰值且在0nm、80nm及160nm的掩模元件宽度处下降。
如图9中所说明，将焦点敏感式宽度706选择为焦点敏感式节距704的一半(例如线间距比1)可通过抑制无用衍射级(例如此实例中的±2级衍射)的收集来提供与每一照明极相关联的收集衍射级的强不对称性。然而，0级衍射可具有明显高于±1级衍射的相对强度(例如约0.5比约0.3，如图9中所说明)。就此来说，可通过收集衍射级的相对强度之间的差异来减小收集衍射级的不对称分布的影响，此会负面影响焦点敏感式掩模元件702的焦点敏感性。
在另一实施例中，焦点敏感式掩模元件702沿焦点敏感式节距704的方向的焦点敏感式宽度706(例如焦点敏感式宽度706)经选择以同时最小化无用衍射级(例如图9中所说明的实例中的±2级衍射)的相对强度且在指定容限内均等化所要衍射级(例如图9中所说明的实例中的0级衍射及±1级衍射)的相对强度以在样品上提供焦点敏感式印刷元件。就此来说，焦点敏感式宽度706可经选择以优化印刷掩模元件在光刻工艺步骤期间对光刻子系统102中的样品124的焦点位置的敏感性。
在另一实施例中，焦点敏感式宽度706可经选择使得线间距比不等于1以在指定容限内均等化收集衍射级的相对强度且提高焦点敏感式掩模元件702的焦点敏感性。例如，焦点敏感式宽度706可经选择使得线间距比大于1。因此，可收集一或多个无用衍射级的一部分(例如此实例中的±2级衍射光束)，此可减弱收集衍射级的分布的不对称性。然而，可通过至少部分均等化收集衍射级的相对强度来补偿及/或克服收集无用衍射级的任何负面效应。
应注意，术语“优化”、“最大化”、“均等化”及其类似物在本发明中用于表示操纵图案掩模元件的方面(例如节距、沿节距方向的宽度或其类似物)，使得制造于样品上的印刷元件在设计容限内的目标值处或其附近具有对样品焦点位置的敏感性。此外，优化、最大化、均等化或其类似物无需要求实现单个“最佳”值。确切来说，优化可提供表示特定约束内的性能的可接受值。情况可为：可通过调整焦点敏感式宽度706来完全均等化收集衍射级的相对强度(例如，参阅图9)。然而，情况可为：焦点敏感式宽度706的值可经选择以通过使用收集衍射级的相对强度平衡收集衍射级的分布(例如不对称程度)来提供最佳焦点敏感性。
图10A是根据本发明的一或多个实施例的以160nm的焦点敏感式节距704及60nm的焦点敏感式宽度706(例如线间距比3/5)分布的焦点敏感式掩模元件702的光瞳平面402的照明分布的绘图1002。图10B是根据本发明的一或多个实施例的以160nm的焦点敏感式节距704及80nm的焦点敏感式宽度706(例如线间距比1)分布的焦点敏感式掩模元件702的光瞳平面402的照明分布的绘图1004。图10C是根据本发明的一或多个实施例的以160nm的焦点敏感式节距704及100nm的焦点敏感式宽度706(例如线间距比5/3)分布的焦点敏感式掩模元件702的光瞳平面402的照明分布的绘图1006。在一个实施例中，图10A到10C中的照明的衍射级的相对强度对应于图9中所绘制的相对强度。
如图10A到10C中所说明，将焦点敏感式宽度706选择为80nm(例如线间距比1)(如图10B中所展示)可通过抑制±2级衍射(例如2级衍射光束304c及2级衍射光束306c)来提供与每一照明极相关联的收集衍射级的分布的最大不对称性。然而，可通过选择焦点敏感式宽度706来调整0级及±1级衍射光束的相对强度。如图10A到10C中所说明，0级及±1级衍射光束的相对强度可随焦点敏感式宽度706从60nm(例如图10A)增大到100nm(例如图10C)而更接近(例如，经均等化)。因此，焦点敏感式宽度706可经选择以平衡光瞳平面402中的照明的不对称性且均等化光瞳平面402中的收集衍射级的相对强度以在指定容限内提供焦点敏感性。
可将可通过选择焦点敏感式宽度706来均等化衍射级的相对强度的程度确定为基于焦点敏感式印刷元件的所要焦点敏感性的设计参数。情况可为：焦点敏感式宽度706的值无法完全均等化光瞳平面402内的所要衍射级的相对强度。例如，如图9中所说明，±1级衍射(例如1级衍射光束304b或1级衍射光束306b)的收集强度总是低于0级衍射(例如0级衍射光束304a或0级衍射光束306a)的强度。类似地，±2级衍射(例如2级衍射光束304c或2级衍射光束306c)总是低于±1级衍射(例如1级衍射光束304b或1级衍射光束306b)的强度。因此，焦点敏感式宽度706可使得两个衍射级的强度之间的差异是在所选择的范围内。例如，范围可经界定使得两个衍射级的强度之间的差异是在两个衍射级的最大强度的30％内。举另一实例来说，范围可经界定使得两个衍射级的强度之间的差异是在两个衍射级的最大强度的1％到30％的范围内。鉴于图9到10C中所说明的实例，将焦点敏感式宽度706选择为60nm(例如线间距比3/5)使0级衍射(例如线904)与±1级衍射(线906)之间的差异达到0级衍射的强度的约54％。将焦点敏感式宽度706选择为80nm(例如线间距比3/5)使0级衍射(例如线904)与±1级衍射(线906)之间的差异达到0级衍射的强度的约36％。将焦点敏感式宽度706选择为100nm(例如线间距比3/5)使0级衍射(例如线904)与±1级衍射(线906)之间的差异达到0级衍射的强度的约25％。因此，将焦点敏感式宽度706选择为100nm可落入指定范围内。此外，以此方式选择焦点敏感式宽度706可在指定容限内提供印刷计量目标的焦点敏感性。
应认识到，使焦点敏感式宽度706进一步增大到超过由图9到10C说明的实例中的100nm可使所要衍射级(例如0级衍射及±1级衍射)的相对强度更接近。然而，如图9中所说明，无用衍射级(例如±2级衍射)的相对强度可增大以负面影响焦点敏感性。因此，焦点敏感式宽度706可经选择以平衡收集衍射级的分布(例如不对称程度)与收集衍射级的相对强度以提供高敏感性的焦点敏感式掩模元件702。
图11A到11C说明图10A到10C中的光瞳平面分布的空中图像强度的变化。图11A包含根据本发明的一或多个实施例的具有160nm的焦点敏感式节距704及60nm的焦点敏感式宽度706的焦点敏感式掩模元件702的俯视图1102(参阅图10A)及依据样品124的焦点位置而变化的对应空中图像的绘图1104。图11B包含根据本发明的一或多个实施例的具有160nm的焦点敏感式节距704及80nm的焦点敏感式宽度706的焦点敏感式掩模元件702的俯视图1106(参阅图10B)及依据样品124的焦点位置而变化的对应空中图像的绘图1108。图11C包含根据本发明的一或多个实施例的具有160nm的焦点敏感式节距704及具有100nm的焦点敏感式宽度706的焦点敏感式掩模元件702的俯视图1110(参阅图10C)及依据样品124的焦点位置而变化的对应空中图像的绘图1112。
图11A到11C的依据样品124的焦点位置(例如调制深度)而变化的峰间空中图像强度的变化指示与印刷元件的制造相关联的景深。就此来说，较小景深可对应于归因于适合于制造的沿光轴116的样品位置的减小范围的增强焦点敏感性。如图11A到11C中所说明，在一个实施例中，与从0nm到140nm的焦点偏差相关联的图11A的空中图像的调制深度1114是约0.58，与从0nm到140nm的焦点偏差相关联的图11B的空中图像的调制深度1116是约0.45，且与从0nm到140nm的焦点偏差相关联的图11C的空中图像的调制深度1118是约0.38。因此，选择使得线间距比大于1的焦点敏感式宽度706(例如图11C中所展示的100nm)可减小景深且因此增强相关联焦点敏感式掩模元件702的焦点敏感性。替代地，选择使得线间距比小于1的焦点敏感式宽度706(例如图11A中所展示的60nm)可增大景深且因此减弱相关联焦点敏感式掩模元件702的焦点敏感性。就此来说，焦点敏感式宽度706可经选择以平衡收集衍射级的分布(例如不对称程度)与收集衍射级的相对强度以提供高敏感性的焦点敏感式掩模元件702。
如由图11A到11C所进一步说明，焦点敏感式宽度706可经选择以控制图像对数斜率(ILS)，ILS是相关联焦点敏感式掩模元件702的焦点敏感性的额外测量。图像对数斜率可表达如下：
其中I是空中图像强度。因此，减小ILS可提供与焦点敏感式掩模元件702相关联的特征的印刷特性(例如侧壁角、临界尺寸或其类似物)的相对增大变化，使得可敏感地确定124的焦点位置。例如，将焦点敏感式宽度706从60nm增大到100nm对应于相关联空中图像的ILS的减小且因此对应于印刷焦点敏感式掩模元件702的焦点敏感性的增强。
焦点敏感式宽度706可经进一步选择以相对于空中图像阈值504(例如样品124(例如抗蚀剂层128)可经足够暴露以修改样品的暴露部分的抗蚀刻性时的强度阈值)来修改空中图像的强度。在图11C针对100nm的所选择的焦点敏感式宽度706(例如线间距比5/3)所说明的实例中，相对于大于60nm的标称焦点位置的样品的偏差可使空中图像强度完全移位到低于空中图像阈值1120，使得样品124无法被足够暴露且无法制造结构。因此，可进一步增强焦点敏感式掩模元件702的焦点敏感性。
在另一实施例中，可进一步以大于焦点敏感式节距704的路线节距分布图案掩模120上的焦点敏感式掩模元件702。就此来说，图案掩模120可包含由路线间隔分离的焦点敏感式掩模元件702的群组，其中可根据焦点敏感式节距704来分布每一群组内的焦点敏感式掩模元件702。本文中应注意，以此方式分割焦点敏感式掩模元件702可尤其有益于计量应用。
路线间隔的值可经选择使得焦点敏感式掩模元件702的所有群组可提供高度焦点敏感性。在一个实施例中，路线节距的值经选择为焦点敏感式节距704的至少两倍以维持焦点敏感式掩模元件702的所有群组的高焦点敏感性。例如，将路线节距的值选择为大于焦点敏感式节距704的至少两倍可对与图案中的所有焦点敏感式掩模元件702(尤其是每一群组的边缘上的焦点敏感式掩模元件702)相关联的印刷特征提供高焦点敏感性。
大体上参考图12A到14C，根据本发明的一或多个实施例来演示依据焦点敏感式宽度706而变化的以800nm的路线节距1202、160nm的焦点敏感式节距704分布的焦点敏感式掩模元件702的焦点敏感性。
图12A是根据本发明的一或多个实施例的图案掩模120的一部分的俯视图，所述部分包含以800nm的路线节距1202、420nm的路线间隔1204、160nm的焦点敏感式节距704及60nm的焦点敏感式宽度706分布的三个焦点敏感式掩模元件702的群组。图12B是根据本发明的一或多个实施例的图案掩模120的一部分的俯视图，所述部分包含以800nm的路线节距1202、400nm的路线间隔1204、160nm的焦点敏感式节距704及80nm的焦点敏感式宽度706分布的三个焦点敏感式掩模元件702的群组。图12C是根据本发明的一或多个实施例的图案掩模120的一部分的俯视图，所述部分包含以800nm的路线节距1202、380nm的路线间隔1204、160nm的焦点敏感式节距704及100nm的焦点敏感式宽度706分布的三个焦点敏感式掩模元件702的群组。
图13A是根据本发明的一或多个实施例的基于图3的照明轮廓及图12A的焦点敏感式掩模元件702的分布的光瞳平面402中的照明分布的绘图1302。图13B是根据本发明的一或多个实施例的基于图3的照明轮廓及图12B的焦点敏感式掩模元件702的分布的光瞳平面402中的照明分布的绘图1304。图13C是根据本发明的一或多个实施例的基于图3的照明轮廓及图12C的焦点敏感式掩模元件702的分布的光瞳平面402中的照明分布的绘图1306。
图14A是根据本发明的一或多个实施例的与图13A的光瞳平面402分布相关联的空中图像1402的绘图。在一个实施例中，将样品的焦点位置从0nm变化到160nm是与约0.65的调制深度1404相关联。图14B是根据本发明的一或多个实施例的与图13B的光瞳平面402分布相关联的空中图像1406的绘图。在一个实施例中，将样品的焦点位置从0nm变化到160nm是与约0.6的调制深度1408相关联。图14C是根据本发明的一或多个实施例的与图13C的光瞳平面402分布相关联的空中图像1410的绘图。在一个实施例中，将样品的焦点位置从0nm变化到160nm是与约0.45的调制深度1412相关联。
如图12A到14C中所说明，焦点敏感式宽度706的值可经选择以平衡收集衍射级的分布(例如不对称程度)与收集衍射级的相对强度以提供高敏感性的焦点敏感式掩模元件702。例如，选择使得线间距比是1的焦点敏感式宽度706(例如此实例中的80nm的焦点敏感式宽度706)可高度抑制光瞳平面402中的无用衍射级(例如此实例中的2级衍射光束304c及2级衍射光束306c)。此通过比较图13A到13C中的2级衍射光束304c及2级衍射光束306c的相对强度来说明。然而，选择使得线间距比是1的焦点敏感式宽度706无法提供最高程度的焦点敏感性。例如，选择使得线间距比略微大于1的焦点敏感式宽度706可在指定容限内均等化所要衍射级(例如图13B及13C中所说明的0级衍射光束304a相对于1级衍射光束304b及0级衍射光束306a相对于1级衍射光束306b)的相对强度且可减小空中图像的调制深度(例如，与线间距比5/3相关联的调制深度1412小于与线间距比1相关联的调制深度1408)。替代地，选择使得线间距比略微小于1的焦点敏感式宽度706可具有使所要衍射级(例如图13A及13B中所说明的0级衍射光束304a相对于1级衍射光束304b及0级衍射光束306a相对于1级衍射光束306b)的相对强度分离的相反效应且可增大空中图像的调制深度(例如，与线间距比3/5相关联的调制深度1404大于与线间距比1相关联的调制深度1408)。
图14A到14C与图11A到11C的比较指示与焦点敏感式节距704的所有三个值相关联的焦点敏感式掩模元件702的高度焦点敏感性。就此来说，焦点敏感式节距704的值可经选择以进一步增强焦点敏感性且因此进一步提高相关联计量目标的性能。
此外，焦点敏感式宽度706的选择会影响可产生可印刷结构的样品124的焦点位置的范围。图15A是根据本发明的一或多个实施例的依据样品124的焦点位置而变化的与图12A的焦点敏感式掩模元件702的分布相关联的样品124上的印刷焦点敏感式元件1502的一系列模拟分布图。图15B是根据本发明的一或多个实施例的依据样品124的焦点位置而变化的与图12C的焦点敏感式掩模元件702的分布相关联的样品124上的印刷焦点敏感式元件1502的一系列模拟分布图。如图15A及15B中所说明，选择使得线间距比大于1(而非小于1)的焦点敏感式宽度706的值不仅可提供高度焦点敏感性，且还可提供计量目标的稳健结构可印刷性。例如，选择使得线间距比大于1(例如图15B中的线间距比5/3)的焦点敏感式宽度706的值可在样品124的焦点位置的宽广范围内提供稳健印刷焦点敏感式元件1502。此外，印刷焦点敏感式元件1502的特性(例如(但不限于)侧壁角、结构高度或临界尺寸)可基于样品焦点位置来剧烈变化。就此来说，所得印刷焦点敏感式元件1502可通过用于在光刻工艺步骤期间确定样品124的焦点位置的计量系统(例如计量子系统104)来特性化。替代地，选择使得线间距比小于1(例如图15A中的线间距比3/5)的焦点敏感式宽度706的值可在样品124的焦点位置的宽广范围内提供不稳健印刷焦点敏感式元件1502。例如，在图15A所说明的实例中，样品124的焦点位置偏差120nm会导致归因于样品124的曝光不足的可印刷性问题。
应理解，装置掩模元件202的特定实例、光刻照明源112的对应照明轮廓及基于照明轮廓的焦点敏感式掩模元件702仅供说明且不应被解译为限制。例如，以路线节距1202及焦点敏感式节距704分布的焦点敏感式掩模元件702可在元件群组内包含任何数目个焦点敏感式掩模元件702。举另一实例来说，装置掩模元件202可具有适合于半导体装置的任何所要大小、形状、分布或定向。例如，装置掩模元件202可包含掩模元件的二维分布。就此来说，装置掩模元件202可以沿多个方向分布为特性。此外，照明源(例如光刻照明源112)的相关联照明轮廓可具有适合于制造装置掩模元件202的任何分布的任何分布。因此，焦点敏感式掩模元件702可经选择以包含以任何配置(例如二维分布)分布的焦点敏感式掩模元件702，其具有基于照明轮廓在任何方向上定向的焦点敏感式节距704及/或焦点敏感式宽度706的多个值以提供印刷焦点敏感式元件1502。例如，照明轮廓可经配置有沿第一方向(例如图3的Y方向)分布的第一对照明极及沿第二方向(例如图3的X方向)分布的第二对照明极。因此，焦点敏感式掩模元件702可经设计以依沿第一方向的第一焦点敏感式节距704及焦点敏感式宽度706及沿第二方向的第二焦点敏感式节距704及焦点敏感式宽度706分布以提供具有可沿第一及/或第二方向测量(例如，由计量子系统104)的焦点敏感式特性的印刷焦点敏感式元件1502。
再次参考图1A到1D，照明源(例如光刻照明源112、计量照明源130或其类似物)可包含适合于产生照明光束(例如照明光束114、计量照明光束132或其类似物)的所属领域中已知的任何照明源。例如，照明源可包含(但不限于)单色光源(例如激光)、具有包含两个或两个以上离散波长的光谱的多色光源、宽带光源或波长扫描光源。此外，照明源可(但不要求)由白光源(例如具有包含可见波长的光谱的宽带光源)、激光源、自由形式照明源、单极照明源、多极照明源、弧光灯、无电极灯或激光持续等离子(LSP)源形成。
在另一实施例中，由照明源发射的一或多个照明光束的辐射的波长是可调谐的。就此来说，可将一或多个照明光束的辐射的波长调整到辐射(例如UV辐射、可见辐射、红外辐射或其类似物)的任何所选择的波长。
照明源还可经配置以提供具有高亮度的光。例如，照明源可提供具有大于约1W/(nm cm2 Sr)的亮度的照明光束。系统100还可包含到达光源以使其功率及波长稳定的快速反馈。可经由自由空间传播或在一些情况中经由光纤或任何类型的光导来传递光源的输出。此外，可经由自由空间传播或光导(例如光纤、光导管或其类似物)来传递照明光束。
本文中应注意，图案掩模120可为反射或透射元件。在一个实施例中，图案掩模120是透射元件，其中图案元件完全或部分阻断照明光束114的透射(例如，通过吸收或反射照明光束104)。因此，照明光束114可透射穿过图案元件之间的空间而到投影光学器件组122。例如，其中图案元件完全阻断照明光束114的透射的图案掩模120可用作二元图案掩模。应进一步认识到，其中来自光刻照明源112的光被完全阻断或被完全透射/反射以产生图像的焦点敏感式二元图案掩模可用于确定样品在光刻子系统102中的焦点位置。例如，二元图案掩模可被相对便宜地制造且可轻易并入到许多光刻系统中。在另一实施例中，图案掩模120的特征(例如图案元件、图案元件之间的空间或其类似物)经设计以修改照明光束114的光学相位。就此来说，图案掩模120可用作相位掩模(例如交替相移掩模或其类似物)。
在另一实施例中，图案掩模120是反射掩模，其中图案掩模元件将照明光束114完全或部分反射到投影光学器件组122且图案掩模元件之间的空间吸收或透射照明光束114。此外，图案掩模120的图案元件可由用于反射及/或吸收照明光束114的所属领域中已知的任何不透明或半透明材料形成。在另一实施例中，图案掩模元件可包含金属。例如，图案掩模元件可(但不要求)由铬(例如铬合金或其类似物)形成。
就此来说，掩模支撑装置118可利用所属领域中已知的任何方式(例如(但不限于)机械、真空、静电或其它夹持技术)来固持图案掩模120。
在另一实施例中，系统100包含适合于固定样品124的样品载物台126。样品载物台126可包含所属领域中已知的任何样品载物台架构。例如，样品载物台126可包含(但不限于)线性载物台。举另一实例来说，载物台组合件118可包含(但不限于)旋转载物台。此外，样品106可包含例如(但不限于)半导体晶片的晶片。
参考图1C及1D，本发明的实施例可并入所属领域中已知的任何类型的计量系统，其包含(但不限于)具有一或多个照明角的光谱椭偏计、用于测量穆勒(Mueller)矩阵元件(例如，使用旋转补偿器)的光谱椭偏计、单波长椭偏计、角分辨椭偏计(例如光束轮廓椭偏计)、光谱反射计、单波长反射计、角分辨反射计(例如光束分布反射计)、成像系统、光瞳成像系统、光谱成像系统或散射计。此外，计量系统可包含单个计量工具或多个计量工具。2011年4月26日发布的第7,933,026号美国专利及2009年1月13日发布的第7,478,019号美国专利中大体上描述并入多个计量工具的计量系统，所述两个专利以全文引用的方式并入本文中。第5,608,526号美国专利中大体上描述主要基于反射光学器件的聚焦光束椭偏计，所述专利以全文引用方式并入本文中。第5,859,424号美国专利中大体上描述用于缓解引起照明点扩散超过由几何光学器件界定的大小的光衍射效应的变迹器的使用，所述专利以全文引用方式并入本文中。第6,429,943号美国专利中大体上描述具有同时多个入射角照明的高数值孔径工具的使用，所述专利以全文引用方式并入本文中。李(Lee)等人的“量化高数值孔径光学光刻中的极双极照明的成像性能边界(Quantifying imagingperformance bounds of extreme dipole illumination in high NA opticallithography)”(《国际光学工程协会学报》(Proc.of SPIE)，卷9985 99850X-1(2016))(其全文以引用方式并入本文中)中大体上描述高NA光光刻的量化成像性能。
本文中应进一步认识到，计量工具可测量一或多个目标的特性，例如(但不限于)临界尺寸(CD)、叠加、侧壁角、膜厚度或工艺相关参数(例如焦点、剂量及其类似物)。目标可包含具周期性的特定关注区域，例如(举例来说)存储器裸片中的光栅。计量目标可进一步拥有各种空间特性且通常由一或多个单元构成，所述一或多个单元可包含已以一或多个不同光刻曝光印刷的一或多个层中的特征。目标及单元可拥有例如双重或四重旋转对称性、反射对称性的各种对称性。第6,985,618号美国专利中描述此类计量结构的实例，所述专利以全文引用方式包含于本文中。不同单元或单元组合可属于不同层或暴露梯度。个别单元可包括经隔离的非周期性特征，或替代地，其可由一维、二维或三维周期性结构或非周期性结构及周期性结构的组合构成。周期性结构可未经分割或其可由经精细分割的特征构成，所述精细分割的特征可依照用于印刷周期性结构的光刻工艺的最小设计规则或与所述规则密切相关。
计量目标可与相同层或计量结构的层上方、层下方或层之间的层中的虚拟化结构共置或紧密接近。目标可包含其厚度可由计量工具测量的多个层(例如膜)。此外，计量工具可(但不要求)测量半导体堆叠的一或多个层的组合物或样品上或样品内的一或多个缺陷。2016年3月22日授权的第9,291,554号美国专利中大体上描述使用计量工具来特性化非周期性目标，所述专利以全文引用方式并入本文中。
目标可包含放置于半导体晶片上供使用(例如，通过对准、叠加配准操作及其类似物)的目标设计。此外，目标可定位于半导体晶片上的多个位点处。例如，目标可定位于切割道内(例如，介于裸片之间)及/或定位于裸片本身中。可通过相同或多个计量工具来同时或连续测量多个目标，如第7,478,019号美国专利中所描述，所述专利以全文引用方式并入本文中。
另外，所关注的参数的测量可涉及大量算法。例如，可(但不限于)使用电磁(EM)解算器来建模照明光束104与样品106上的计量目标的光学相互作用。此外，EM解算器可利用所属领域中已知的任何方法，其包含(但不限于)严格耦合波分析(RCWA)、有限元方法分析、矩分析法、面积分技术、体积分技术或有限差分时域分析。几何引擎实施于(例如)由科磊公司(KLA-TENCOR)提供的AcuShape软件中。另外，可使用数据拟合及优化技术来分析收集数据，所述技术包含(但不限于)链接库、快速降阶模型、回归、机器学习算法(例如神经网络)、支持向量机(SVM)、降维算法(例如主成分分析(PCA)、独立成分分析(ICA)、局部线性嵌入(LLE)及其类似物)、数据稀疏表示(例如傅立叶(Fourier)或小波变换、卡曼(Kalman)滤波器、用于促进与相同或不同工具类型匹配的算法及其类似物)。例如，可(但不要求)由科磊公司提供的信号响应计量(SRM)软件产品来执行数据收集及/或拟合。
在另一实施例中，通过不包含建模、优化及/或拟合(例如相位特性化或其类似物)的算法来分析由计量工具产生的原始数据。2015年7月23日公开的第2015/0204664号美国专利公开案中大体上描述散射叠加计量中的对称目标设计的使用，所述专利以全文引用方式并入本文中。本文中应注意，由控制器执行的计算算法可(但不要求)经调整以通过使用并行化、分布式计算、负载平衡、多服务支持、计算硬件的设计及实施或动态负载优化来进行计量应用。此外，可(但不要求)由控制器(例如，通过固件、软件或场可编程门阵列(FPGA)及其类似物)或与计量目标相关联的一或多个可编程光学元件来执行各种算法实施方案。2014年6月19日公开的第2014/0172394号美国专利公开案中大体上描述过程建模的使用，所述专利以全文引用方式并入本文中。
在另一实施例中，计量照明光束132在样品124上的入射角是可调整的。例如，计量照明光束132穿过分束器148及物镜140的路径可经调整以控制计量照明光束132在样品124上的入射角。就此来说，计量照明光束132可具有穿过分束器126及物镜140的标称路径，使得计量照明光束132在样品124上具有法向入射角。此外，可通过修改计量照明光束132在分束器148上的位置及/或角度(例如，通过可旋转镜、空间光调制器、自由形式照明源或其类似物)来控制计量照明光束132在样品124上的入射角。在另一实施例中，计量照明源130以一角度(例如掠射角、45度角或其类似物)将一或多个计量照明光束132导引到样品124。
在另一实施例中，控制器106通信地耦合到计量照明源130以指导照明光束104与样品124之间的入射角的调整。在另一实施例中，控制器106指导计量照明源130提供照明的一或多个所选择的波长(例如，响应于反馈)。在一般意义上，控制器106可与计量子系统104内的任何元件通信地耦合。
控制器106的一或多个处理器108可包含所属领域中已知的任何处理元件。就此来说，一或多个处理器108可包含经配置以执行算法及/或指令的任何微处理器型装置。在一个实施例中，一或多个处理器108可由以下各者组成：桌上型计算机、大型计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器或经配置以执行程序(其经配置以操作系统100)的任何其它计算机系统(例如网络计算机)，如本发明中所描述。应进一步认识到，术语“处理器”可经广义定义以涵盖具有一或多个处理元件的任何装置，所述一或多个处理元件执行来自非暂时性存储器媒体110的程序指令。此外，可由单个控制器106或替代地多个控制器来实施本发明中所描述的步骤。另外，控制器106可包含收容于共同外壳中或多个外壳内的一或多个控制器。以此方式，任何控制器或控制器组合可经单独封装为适合于集成到系统100中的模块。此外，控制器106可分析从检测器142接收的数据且将数据馈送到计量子系统104内或系统100外的额外组件。
存储器媒体110可包含所属领域中已知的任何存储媒体，其适合于存储可由相关联的一或多个处理器108执行的程序指令。例如，存储器媒体110可包含非暂时性存储器媒体。举另一实例来说，存储器媒体110可包含(但不限于)只读存储器、随机存取存储器、磁性或光学存储器装置(例如磁盘)、磁带、固态磁盘驱动器及其类似物。应进一步注意，存储器媒体110可与一或多个处理器108收容于共同控制器外壳中。在一个实施例中，存储器媒体110可相对于一或多个处理器108及控制器106的物理位置而定位于远程处。例如，控制器106的一或多个处理器108可存取可通过网络(例如因特网、内部网络及其类似物)存取的远程存储器(例如服务器)。因此，以上描述不应被解译为对本发明的限制，而是仅为说明。
图16是说明根据本发明的一或多个实施例的用于界定焦点敏感式图案掩模的方法1600中所执行的步骤的流程图。申请人注意到，本文中先前在系统100的上下文中所描述的实施例及启发性技术应被解译为扩展到方法1600。然而，应进一步注意，方法1600不受限于系统100的架构。
在一个实施例中，方法1600包含步骤1602：接收照明源的照明轮廓。照明源分布可为所属领域中已知的任何照明轮廓。在一个实施例中，照明包含一或多个照明极。例如，照明轮廓经配置以与光刻系统一起提供焦点不敏感式印刷装置元件。就此来说，照明轮廓的一或多个照明极可沿第一方向分布且可经配置以提供沿第一方向的图案掩模元件的对称照明。
在另一实施例中，方法1600包含步骤1604：使用一或多个处理器来选择一组周期性分布的焦点敏感式掩模元件的节距。例如，焦点敏感式掩模元件组可经配置以衍射来自一或多个照明极的照明。举另一实例来说，节距可经配置使得与一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级可在一或多个投影光学器件的光瞳平面中不对称地分布于(例如，与光刻系统相关联)。就此来说，可由一或多个处理器基于所接收的照明轮廓的约束及一或多个投影光学器件的已知配置来选择焦点敏感式掩模元件的节距以衍射来自在光瞳平面中呈不对称配置的照明极中的每一者的照明。
举另一实例来说，一或多个投影光学器件可使用基于与一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级的焦点敏感式掩模元件组的图像来曝光样品。就此来说，焦点敏感式掩模元件的节距可经选择(例如，由一或多个处理器)以控制待由投影光学器件收集的照明的衍射级且因此控制光瞳平面中的照明轮廓。
此外，焦点敏感式掩模元件的节距可经选择使得样品的一或多个印刷特性(例如侧壁角、临界尺寸、图案放置或其类似物)可指示样品在一或多个投影光学元件的聚焦体积内的位置。因此，基于焦点敏感式掩模元件的图像制造在样品上的印刷元件可展现焦点敏感式印刷特性。
在一个实施例中，可由计量系统来测量样品的焦点敏感式印刷特性。因此，可基于与焦点敏感式掩模元件的图像相关联的印刷装置特征的计量数据来确定样品的焦点位置。此外，可提供包含样品的焦点位置的计量数据作为控制数据(例如，作为到光刻工具的反馈数据或作为到一或多个额外工艺工具的前馈数据)。
在另一实施例中，焦点敏感式掩模元件的宽度可经选择(例如，由一或多个处理器)以在指定容限内均等化与一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级的相对强度。就此来说，焦点敏感式掩模元件的宽度可经选择以允许额外衍射级(例如无用衍射级)的一部分由一或多个投影光学器件收集。因此，可相对于其中抑制所有无用衍射级的所选择的节距来减少与每一照明极相关联的光瞳平面中的照明轮廓的不对称性。然而，可通过至少部分均等化与照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级的相对强度来补偿对焦点敏感式掩模元件的焦点敏感性(及因此对基于焦点敏感式掩模元件的图像的印刷元件的焦点敏感性)的任何负面影响，此可增加不对称分布的影响。因此，焦点敏感式掩模元件沿节距方向的宽度可经选择以在接收照明轮廓及一或多个投影光学器件的配置的约束内优化焦点敏感性。
本文中所描述的标的物有时说明含于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘的架构仅是示范性的，且事实上，可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，用于实现相同功能性的组件的任何布置经有效“相关联”以实现所要功能性。因此，不论架构或中间组件如何，在本文经组合以实现特定功能性的任何两个组件可被视为彼此“相关联”以实现所要功能性。同样地，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含(但不限于)可物理相互作用及/或物理相互作用的组件及/或可无线相互作用及/或无线相互作用的组件及/或可逻辑相互作用及/或逻辑相互作用的组件。
据信，将通过以上描述来理解本发明及其许多伴随优点，且将明白，可在不背离本发明或不牺牲其所有材料优点的情况下对组件的形式、构造及布置作出各种改变。所描述的形式仅是解释性的，且所附权利要求书希望涵盖及包含此类改变。此外，应理解，本发明由所附权利要求书界定。

Claims (35)

1.一种光刻系统，其包括：
照明源，其中所述照明源包含一或多个照明极；
一或多个投影光学元件；及
图案掩模，其中所述图案掩模包含以一节距周期性分布的一组焦点敏感式掩模元件，其中所述组焦点敏感式掩模元件经配置以衍射来自所述一或多个照明极的照明，其中所述节距经选择使得与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级在所述一或多个投影光学元件的光瞳平面中不对称地分布，其中所述一或多个投影光学元件经配置以使用基于与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的所述两个衍射级的所述组焦点敏感式图案掩模元件的图像来曝光样品，其中所述样品上的所述组焦点敏感式图案掩模元件的所述图像的一或多个印刷特性指示所述样品在所述一或多个投影光学元件的聚焦体积内的位置。
2.根据权利要求1所述的光刻系统，其中所述组焦点敏感式掩模元件中的每一焦点敏感式掩模元件沿所述节距的方向的宽度经选择以在指定容限内均等化所述光瞳平面中的与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的所述两个衍射级的强度。
3.根据权利要求2所述的光刻系统，其中所述指定容限是在约1％到约30％的范围内。
4.根据权利要求2所述的光刻系统，其中所述组焦点敏感式掩模元件中的每一焦点敏感式掩模元件沿所述节距的所述方向的所述宽度经选择以大于所述节距的一半。
5.根据权利要求1所述的光刻系统，其中所述组焦点敏感式掩模元件包括：
两个或两个以上元件群组，其包含以所述节距分布的两个或两个以上焦点敏感式掩模元件。
6.根据权利要求5所述的光刻系统，其中所述两个或两个以上元件群组的相邻元件群组之间的间隔大于所述节距的两倍。
7.根据权利要求1所述的光刻系统，其中所述一或多个照明极包含至少一个离轴照明极。
8.根据权利要求1所述的光刻系统，其中所述组焦点敏感式掩模元件将来自所述一或多个照明极的照明极的照明衍射成至少一第一衍射级及第二衍射级，其中所述节距经选择使得照明的所述第一衍射级接近所述光瞳平面的中心且所述第二衍射级接近所述光瞳平面的边缘。
9.根据权利要求8所述的光刻系统，其中所述第一衍射级包括：
0衍射级、±1衍射级或±2衍射级中的至少一者。
10.根据权利要求8所述的光刻系统，其中所述第二衍射级包括：
0衍射级、±1衍射级或±2衍射级中的至少一者。
11.根据权利要求1所述的光刻系统，其中所述一或多个印刷特性包括：
临界尺寸、侧壁角或结构高度中的至少一者。
12.根据权利要求1所述的光刻系统，其中所述图案掩模是明场图案掩模或暗场图案掩模中的至少一者。
13.根据权利要求1所述的光刻系统，其中所述组焦点敏感式掩模元件包括：
基本上不透明的材料。
14.根据权利要求13所述的光刻系统，其中所述基本上不透明的材料包含金属。
15.根据权利要求1所述的光刻系统，其中所述照明源包括：
单极照明源、双极照明源、C四边形照明源、类星体照明源或自由形式照明源中的至少一者。
16.一种用于光刻系统的焦点敏感式图案掩模，其包括：
一组焦点敏感式掩模元件，其以一节距周期性分布，其中所述组焦点敏感式掩模元件经配置以衍射来自一或多个照明极的照明，其中所述节距经配置使得与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级在一或多个投影光学元件的光瞳平面中不对称地分布，其中所述一或多个投影光学元件经配置以使用基于与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的所述两个衍射级的所述组焦点敏感式图案掩模元件的图像来曝光样品，其中所述样品上的所述组焦点敏感式图案掩模元件的所述图像的一或多个印刷特性指示所述样品在所述一或多个投影光学元件的聚焦体积内的位置。
17.根据权利要求16所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述组焦点敏感式掩模元件中的每一焦点敏感式掩模元件沿所述节距的方向的宽度经选择以在指定容限内均等化所述光瞳平面中的与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的所述两个衍射级的强度。
18.根据权利要求17所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述指定容限是在1％到30％的范围内。
19.根据权利要求17所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述组焦点敏感式掩模元件中的每一焦点敏感式掩模元件沿所述节距的所述方向的所述宽度经选择以大于所述节距的一半。
20.根据权利要求16所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述组焦点敏感式掩模元件包括：
两个或两个以上元件群组，其包含以所述节距分布的两个或两个以上焦点敏感式掩模元件。
21.根据权利要求20所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述两个或两个以上元件群组的相邻元件群组之间的间隔经选择以大于所述节距的两倍。
22.根据权利要求20所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述一或多个照明极包含至少一个离轴照明极。
23.根据权利要求16所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述组焦点敏感式掩模元件经配置以将来自所述一或多个照明极的照明极的照明衍射成至少一第一衍射级及第二衍射级，其中所述节距经选择使得照明的所述第一衍射级接近所述光瞳平面的中心且所述第二衍射级接近所述光瞳平面的边缘。
24.根据权利要求23所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述第一衍射级包括：
0衍射级、±1衍射级或±2衍射级中的至少一者。
25.根据权利要求23所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述第二衍射级包括：
0衍射级、±1衍射级或±2衍射级中的至少一者。
26.根据权利要求16所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述一或多个印刷特性包括：
临界尺寸、侧壁角或结构高度中的至少一者。
27.根据权利要求16所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述组焦点敏感式掩模元件包括：
基本上不透明的材料。
28.根据权利要求27所述的焦点敏感式图案掩模，其中所述基本上不透明的材料包含金属。
29.一种用于界定焦点敏感式图案掩模的方法，其包括：
接收照明源的照明轮廓，其中所述照明轮廓包含一或多个照明极；及
使用一或多个处理器来选择一组周期性分布的焦点敏感式掩模元件的节距，其中所述组焦点敏感式掩模元件经配置以衍射来自所述一或多个照明极的照明，其中所述节距经配置使得与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的两个衍射级在一或多个投影光学元件的光瞳平面中不对称地分布，其中所述一或多个投影光学元件使用基于与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的所述两个衍射级的所述组焦点敏感式图案掩模元件的图像来曝光样品，其中所述样品上的所述组焦点敏感式图案掩模元件的所述图像的一或多个印刷特性指示所述样品在所述一或多个投影光学元件的聚焦体积内的位置。
30.根据权利要求29所述的用于界定焦点敏感式图案掩模的方法，其进一步包括：
选择所述组焦点敏感式掩模元件中的每一焦点敏感式掩模元件沿所述节距的方向的宽度以在指定容限内均等化所述光瞳平面中的与所述一或多个照明极中的每一者相关联的照明的所述两个衍射级的强度。
31.根据权利要求30所述的用于界定焦点敏感式图案掩模的方法，其中所述指定容限是在1％到30％的范围内。
32.根据权利要求30所述的用于界定焦点敏感式图案掩模的方法，其中所述组焦点敏感式掩模元件中的每一焦点敏感式掩模元件沿所述节距的所述方向的所述宽度大于所述节距的一半。
33.根据权利要求29所述的用于界定焦点敏感式图案掩模的方法，其中所述组焦点敏感式掩模元件包括两个或两个以上元件群组，所述两个或两个以上元件群组包含以所述节距分布的两个或两个以上焦点敏感式掩模元件，其中用于界定焦点敏感式图案掩模的所述方法进一步包括：
使用一或多个处理器来将所述两个或两个以上元件群组的相邻元件群组之间的间隔选择为大于所述节距的两倍。
34.根据权利要求29所述的用于界定焦点敏感式图案掩模的方法，其中所述一或多个照明极包含至少一个离轴照明极。
35.根据权利要求29所述的用于界定焦点敏感式图案掩模的方法，其中所述组焦点敏感式掩模元件经配置以将来自所述一或多个照明极的照明极的照明衍射成至少一第一衍射级及第二衍射级，其中选择一组周期性分布的焦点敏感式掩模元件的节距包括：
选择所述节距，使得照明的所述第一衍射级接近所述光瞳平面的中心且所述第二衍射级接近所述光瞳平面的边缘。
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