CN1510520A - 通过照明源优化提供透镜像差补偿的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种补偿透镜象差的方法，包括步骤：(a)限定一个成本尺度，该成本尺度量化成像系统的成像性能，所述的成本尺度反映了投影透镜的透镜像差对成像性能的影响；(b)限定光源照明轮廓；(c)根据光源照明轮廓估算成本尺度；(d)修正光源照明轮廓，并且根据修正过的光源照明轮廓重新估算成本尺度；和(e)重复步骤(d)直到将成本尺度降到最小。对应于所述最小化成本尺度的光源照明轮廓代表成象装置的最佳照明。

Description

通过照明源优化提供透镜像差补偿的方法和设备

技术领域

本发明涉及光刻工艺，并尤其涉及一种通过执行照明源优化过程补偿透镜像差而提供光刻工艺的改进的性能的方法。另外，本发明还涉及一种器件制造方法，该方法组合了优化过程并利用光刻设备，其中该光刻设备包括用于提供辐射投影光束的辐射系统；用于固定掩膜、使投影光束图案化的掩膜台；用于固定基底的基底台；和用于把图案化的投影光束投影到基底的靶部位的投影系统。

背景技术

在集成电路(IC)的制造中可以使用光刻投影设备(工具)。在此情况下，掩膜包含一个对应于IC的各个层的电路图案，并且此图案可以被成像到已被涂布了辐射敏感材料(抗蚀剂)的基底(硅晶片)上的靶部位(如包括一个或多个小片)。一般地，单个晶片将包含由投影系统依次辐射的相邻靶部位的整个网络，一次一个。在一种光刻投影设备中，每个靶部位通过将整个掩膜图案一次暴露在靶部位上而被辐射；这种设备通常称作晶片步进器。在另一种设备-通常称作步进-扫描设备的设备中，每个靶部位通过在给定的参考方向(“扫描”方向)上用投影光束渐进扫描掩膜图案、同时在平行于和不平行于此方向的方向上同步扫描基底台而被辐射；因为一般的投影系统都有一个放大因子M(通常M＜1)，所以基底台被扫描的速度V将是掩膜台被扫描的速度的M倍。在例如美国专利US6,046,792中可以收集到关于光刻设备的更多信息，该专利在此引为参考。

在利用光刻投影设备的制造过程中，掩膜图案成像到至少被辐射敏感材料(抗蚀剂)部分覆盖的基底上。在此成像步骤之前，基底会经历各种程序，如涂底漆、抗蚀剂涂布和软烘干。曝光之后，基底可以进行其它的程序，如后曝光烘干(post-exposure bake，简称PEB)、显影、硬烘干和成像特性的测量/检查。此程序次序作为对器件、如IC的各个层图案化的基础。然后可以对此图案化的层进行各种处理，如蚀刻、离子植入(掺杂)、金属化、氧化、化学-机械抛光等所有用于完成单个层的处理。如果需要几个层，则必需对每个新层重复整个程序或其改型程序。最终将在基底(晶片)上呈现一个器件阵列。然后通过诸如切割或锯片等技术将这些器件彼此分开。之后，可以将各个器件安置在一个载体上，连结到管脚等。关于此过程的其它信息例如可以从Peter van Zant的由McGraw Hill Publishing Co.1997年出版的，ISBN 0-07-067250-4，“MicrochipFabrication：A Practical Guide to Semiconductor Processing”一书的第三版中获知，该内容在此引为参考。

光刻工艺的工具可以是一种具有两个或多个基底台(和/或两个或多个掩膜台)的形式。在此“多台”装置中，附加的台可以并行使用，或者可以对一个或多个台实施预备步骤，同时其它的一个或多个台可以用于曝光。在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述了双台光刻工具，该内容在此引为参考。

以上所述的光刻掩膜包含对应于将被集成到硅晶片上的电路组件的几何图案。利用CAD(计算机辅助设计)程序产生用于建立此掩膜的图案，这程序通常是指电子设计自动化(electronic design automation，简称EDA)。大部分的CAD程序遵从一组预定的设计规则以建立功能掩膜。这些规则通过处理和设计限值而设置。例如，设计规则限定了电路器件(诸如，门、电容器等)或互连线之间的间隔容限，从而确保电路器件或连线不会以不希望的方式彼此作用。

自然，在集成电路制造中的一个目标就是在晶片上(通过掩膜)忠实地再现原始电路设计。另一个目标是使用尽可能多的半导体晶片“不动产”(已制成的电路板)。但是当集成电路的尺寸减小及其密度增大时，其对应的掩膜图案的CD(Critical dimension临界尺度)接近光学曝光工具的分辨率极限。一个曝光工具的分辨率定义为曝光工具可以在晶片上重复曝光的最小要素。目前曝光设备的分辨率通常制约了很多高级IC电路设计的CD。

降低光刻工艺的整体性能的一个因素是投影透镜中的像差。的确，既使目前的制造工艺允许生产高质量标准的透镜，这将存在透镜像差，也将降低成像性能。另外，透镜老化也可以表现出像差和/或光斑的增大，由此进一步降低透镜的性能。因此需要有一种简单的经济合算的方法补偿透镜像差以及透镜性能随时间的退化。

详细解释如下。本发明的优选实施例提供了一种补偿透镜像差以及透镜性能随时间退化(如透镜主要表现出像差特征的低阶分量的补偿漂移)的方法和设备。但是，在讨论本发明之前，先简要叙述光刻工艺和一些目前已知的优化技术，从而便于理解本发明。注意，作为定义，“透镜像差”包括由于透镜的变形、散焦、激光波长的变化、晶片平坦度以及大气压所致的效果。

图1是成像系统10的基板组件的框图。参见图1，成像系统10包括一个用于照明掩膜14(也称作分划板)的照明光源12。光一旦穿过掩膜，即透过光瞳16并被投影透镜18捕获并投射到基底20上，在基底上对所需的图案成像。从图1中可以看出，如果在成像系统的投影透镜中存在像差，则将会发生性能的衰减。

还注意到，在现有技术中也已经公开了用于优化光源照明和掩膜图案的方法以提高整体印制性能。Rosenbluth等人的专利公开US2002/01490920A1中曾经揭示了这种方法。特别是，Rosenbluth揭示了一个光刻优化系统，提出可对光源照明和掩膜图案进行优化、从而促进指定掩膜图案的印制。Rosenbluth采用的决定光源/掩膜图案的最佳组合的特征函数是在沿图案几何形状的边缘的数个预定点处的对数斜率。根据光刻图案的印制由汇集在成像光瞳中的衍射级唯一地、与它们在光瞳面中的位置无关地决定的假设显出优化算法。

但是，虽然最大化图案中选定采样位置空间图像的对数斜率增强了对于曝光变化的预算/容限，通常称作曝光幅度(exposure latitude，简称EL)，但它无助于增大聚焦变化的预算/容限，聚焦变化的预算/容限通常称作焦深(depth offocus，简称DOF)。的确，已知在聚焦状态(即，在零DOF处)下为EL优化的图案与对于适应散焦变化的典型处理条件已经优化的图案相比，表现出补偿结果。因而，Rosenbluth的优化方案将遇到此问题。

Rosenbluth的优化处理的另一个限制是把投影图像上的衍射图案的效果假设为与衍射级在光瞳平面上的位置无关。因而Rosenbluth处理排除了对透镜像差效果的模拟，而这些效果作为光瞳平面上衍射图案的精确位置的函数，用作影响投影图像的依据于光瞳平面位置的波前调制。

另外，已知利用偏轴照明(off axis illumination，简称OAI)照射掩膜图案可以增大印刷图像的焦深。这种应用的实例有可选择的衍射光学元件(diffractiveoptical element，简称DOE)模块，如Quasar、Dipole或Quadmpole光源照明元件。对于一个特定的光刻过程，所述元件的使用可以改善DOF和EL。但是，这些照明体具有可以或不可以产生最佳可能的照明轮廓的预定形状。目前还没有方法去优化这些光源形状以解决投影透镜中的透镜像差并同时提高指定光刻过程的DOF和EL。

因此，如上所述，仍然需要一种简单的经济有效的方法来补偿透镜像差和透镜性能随时间的退化，这也同时优化了给定光刻过程的DOF性能。

发明内容

在为解决现有技术中的前述不足的努力中，制定的本发明的一个目的是提供一种补偿透镜像差和透镜性能随时间的退化的方法。本发明的另一个目的是在执行前述透镜补偿的同时优化DOF性能。注意，作为定义，“透镜像差”包括由于透镜的变形、散焦、激光波长的变化、晶片平坦度以及大气压所致的效果。

具体地说，本发明涉及一种补偿透镜像差的方法，包括步骤：(a)限定一个成本尺度(cost metric)，量化成像系统的成像性能，成本尺度反映了透镜像差对成像性能的影响；(b)限定一个光源照明轮廓；(c)根据光源照明轮廓估算成本尺度；(d)修正光源照明轮廓之前根据修改过的光源照明轮廓重新估算成本尺度；和(e)重复步骤(d)直到将成本尺度降到最小。对应于优化的成本尺度的光源照明轮廓代表成像装置的最佳照明。

虽然可以参考本文将本发明用于IC的制造，但应该理解，本发明也可以有其它的应用。例如，可以用于集成光学系统、磁畴存储器的导向和探测图案、液晶显示板、薄膜磁头等的制造。本领域的技术人员将会理解，在其它应用的叙述中关于“分划板”、“晶片”或“小片”等术语都分别可以用更广义的词汇“掩膜”、“基底”和“靶部分”代替。

在本实施例中，“辐射”和“光束”等术语用于包括所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(如365、248、193、157或126nm波长)和EUV(远紫外辐射，如波长在5-20nm的波长)。

在本文中引用的术语“掩膜”可以广义地解释为一般的形成图案的设施，可以用于赋予入射的辐射光束一种图案化的截面，其图案对应于将要在基底的靶部分创建的图案；术语“光阀”也可以用在此文中。除经典的掩膜(透射或反射；二元的、相移型的、混合型的)之外，其它的这种形成图案的设施的例子包括：

a)一个可编程的反射镜阵列。这种装置的例子是一个可矩阵寻址的表面，具有粘滞弹性控制层和反射表面。这种设备里面的基本原理是(例如)反射表面的寻址区反射入射光作为衍射光，而未寻址区反射入射光作为非衍射光。利用适当的滤光器可以滤除反射光束中的非衍射光只剩下衍射光；通过这种方式光束变成与可矩阵寻址表面的寻址图案一致的图案。可以利用适当的电子装置进行所需的矩阵寻址。从例如美国专利US5,296,891和US5,523,193中可以收集到关于此反射镜阵列的更多信息，该专利的内容在此引为参考。

b)一个可编程的LCD阵列。在美国专利US5,229,872中给出了这种结构的一个例子，该文在此引为参考。

本发明的方法提供了优于现有技术的很重要的优点。最重要的是本发明提供了一种光刻广义图案的优化工具，自动确定用于补偿透镜像差的照明形状并允许用户以更高的图案保真度成像。结果，本发明产生提高的成像性能并延长了投影透镜的使用寿命。因为投影透镜是成像系统中典型的一个最昂贵的部件，所以它对延长投影透镜的寿命有显著的益处(即，通改进透镜的性能并补偿透镜性能随时间的衰退，本发明将透镜需要更换的频率降到最小)。另外，本发明的方法还允许同时优化其它的尺度，如曝光幅度“EL”，但不限于此。

通过下面对本发明优选实施例的详细描述，本发明的其它优点对于领域的技术人员将变得更加清晰。

通过参考下列详述及附图可以更好地理解本发明的本身及其目的和优点。

附图说明

图1是成像系统的基本组件框图；

图2是具有被成像在基底上的特征的组元实例；

图3是由对周期性图案成像产生的衍射图案的实例；

图4是光源照明轮廓实例；

图5是本发明光源照明优化过程的流程图实例；

图6是光源照明轮廓的另一实例；

图7是适于与借助本发明设计的掩膜一起使用的光刻投影设备的简图。

具体实施方式

如下面详细解释所述，本发明的光刻优化过程的目的在于在成像条件变化的情况下首先确定并再最小化成本尺度“C”，其中成本尺度“C”是一组过程参数的函数，回归为量化成像系统的性能的数字值。重要的是，成本尺度C必需反映透镜像差对成像性能的影响。根据本发明，成本尺度量化了照明光源的形状对印刷在基底上的最终图像的影响。成本尺度越小，进行的成像过程越好(即，最终图像与靶图案更精确地匹配)。

实际上，光刻过程的优化包括满足多重限制。这些限制的例子包括但不限于使图像对数斜率最大化、使焦深最大化、使线端缩短最小等。因此，给定一组这些多项性能的判断标准，目标成本函数可以用公式表示成每个单独的判断标准的加权和，如方程1.0所示：

                  C_total＝∑_iW_iC_i                   (方程1.0)

因而，过程优化的多个目的可以表达成对总成本函数的各自贡献C_i。另外，每个贡献的重要性可以被影响因子w_i加权。

如上所述，本发明的目的是通过照明光源的优化使透镜像差(包括散焦)的负作用减到最小。总言之，这通过首先限定成本尺度C_i，量化与光源形状有关的图像衰减对成像系统的光瞳平面(即，投影透镜)中给定的具体像差场中印刷的晶片图像的影响。在本发明的一个实施例中，通过自身优化成本尺度，导致一种彻底地最大化透镜像差中处理性能的照明光源的轮廓。在另一实施例中，结合其它尺度优化成本尺度，产生一种具有合并的交替损益的照明光源轮廓，其中合并的交替损益包括由透镜像差和散焦导致的图像衰减的优化。

回到本发明的优选实施例，该实施例公开了一种测量曝光的晶片图像由于作为光源照明轮廓的函数的透镜像差和散焦的存在所致的图像衰减的方法。该衰减由成本尺度/函数C(w_s)表示。依次对各个光源场分布估算成本函数C(w_s)，以便确定导致最小C(w_s)值的光源场分布(即，源照明轮廓)。注意，可以利用标准优化技术、如共轭梯度法、模拟回火或几何算法等执行C(w_s)的最小化，但不限于这些方法。

优化过程的第一步是定义成本函数C(w_s)。假设要成像的图案是一种具有组元C的周期性图案，对于这种周期性图案，光瞳平面中的衍射级被映射到分散的预定地点的规则格栅，被称作衍射级。这些衍射级的精确位置可以通过照明光源的离轴光束调节。图2是具有特征199的组元201的一个实例。在一些例如与SRAM和DRAM器件有关的设计中，这些组元在整个设计图案中连续地重复。

在物平面的点r处测得的空间图像强度I(r)是每个由透射函数w_s加权的多个光源点w_s(即，各种光源照明分布)非相干叠加的结果。

照明光源优化的目的在于发现光源分布P_s，最大化具体的性能尺度(或等价地最小化具体的成本尺度)。具体地说，目的在于最小化由光学投影系统的传递函数中透镜像差的存在引发的成像误差。这些像差中包含了散焦。透镜像差可以表达成施加到整个成像光瞳上衍射级的透射的相位畸变φ(k)。

假设I_s(r)代表单个光源点s对图像强度的贡献，w_s是照明光源在各个点的透射值，I_s(r)处的总图像表示成：

$I\left(r\right)=\underset{s}{\mathrm{\Σ}}{w}_s{I}_s\left(r\right)$      (方程2.0)

假设E_s(r)代表与在物平面中r点测得的点光源s相关的电场，E_s(r)是光瞳孔径收集的分散衍射级的函数，根据标准成像理论可以表示成：

$E_s\left(r\right)=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{a}_{\mathrm{sn}}{e}^{{\mathrm{ik}}_{n}r}$      (方程2.1)

此处下标n指成像光瞳收集的有限组的所有衍射级，a_sn表示一组符合调节系统(衍射幅度)。下文中省去s并隐含地假设光源s发出的相干照明光的部分作用。

透镜像差的作用是按照下列关系使衍射幅度发生变形：

${\mathrm{\α}}_n^{\′}={\mathrm{\α}}_n{e}^{\mathrm{i\φ}\left(k_n\right)}$      (方程2.2)

此处α′_n代表由像差场φ(k)造成变形的衍射幅度。经受像差场φ(k)的物平面中电场幅度为：

${E^{\′}}_s\left(r\right)=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_n{e}^{{\mathrm{ik}}_{n}r}{e}^{\mathrm{i\φ}\left(k_n\right)}$      (方程2.3)

因此有像差的图像强度I’_s(r)为：

${I^{\′}}_s\left(r\right)=\underset{n,n^{\′}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_n{\mathrm{\α}}_{n^{\′}}^{*}{e}^{i(k_n-k_{n^{\′}})r}{e}^{i(\mathrm{\φ}\left(k_n\right)-\mathrm{\φ}\left(k_{n^{\′}}\right))}$      (方程2.4)

从方程中观察到，对于方程2.4中的所有对角项(n＝n’)消除了像差作用。对于偏离对角的项(n≠’n’)，我们将建立与成对的(nn’+n；n)相关的部分和， ${\mathrm{\α}}_n:=\left|{\mathrm{\α}}_n\right|e^{{\mathrm{i\θ}}_n}:$

${I^{\′}}_{s,n{n}^{\′}}=\left|{\mathrm{\α}}_n\right|\left|{\mathrm{\α}}_{n^{\′}}\right|\left(e^{i(k_n-k_{n^{\′}})r+i({\mathrm{\θ}}_n-{{\mathrm{\θ}}^{\′}}_n)}{e}^{i(\mathrm{\θ}\left(k_n\right)-\mathrm{\φ}\left(k_{n^{\′}}\right))}{e}^{-i(k_n-k_{n^{\′}})r-i({\mathrm{\θ}}_n-{{\mathrm{\θ}}^{\′}}_n)}{e}^{-i(\mathrm{\θ}\left(k_n\right)-\mathrm{\φ}\left(k_{n^{\′}}\right))}\right)$    (方程2.5)定义α：＝(k_n-k_n’)r+(θ_n-θ_n’)，Δφ：＝φ(k_n)-φ(k_n’)。在一些简单的代数变换之后，方程2.5可以表示成：

I′_s，nn′＝2|α_n||α_n′|cos(α+Δφ)                   (方程2.6)

          ＝2|α_n||α_n′|(cosαcosΔφ-sinαsinΔφ)    (方程2.7)

下文中假设透镜像差很小(Δφ＜＜1)。扩展一阶正弦和余弦项产生：

I′_s，nn′≈2|α_n||α′_n|(cosα-Δφsinα)              (方程2.8)

像差场φ(k)对部分图像组成I_s，nn’’的作用可以表示成：

I′_s，nn′(r)≈I_s，nn′(r)-2+|α_n||α_n′|Δφsinα(r)   (方程2.9)

下文中希望将像差对物平面中任意点r的I_s，nn’’(r)影响最小化。在此情况下，假设sinα(r)因子的全范围为[-1，+1]。在上述假设下由像差场导致的总图像强度相干作用I_s的变形由下式界定：

                     |I_s’-I_s|≤C_s                      (方程3.0)

其中

$C_s:=2\underset{n<n^{\&prime;}}{\mathrm{\&Sigma;}}\left|{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{sn}}\right|\left|{\mathrm{\&alpha;}}_{{\mathrm{sn}}^{\&prime;}}\right||\mathrm{\&phi;}\left(k_n\right)-\mathrm{\&phi;}\left(k_{n^{\&prime;}}\right)|$            (方程3.1)

参见上式及(方程2.0)，为减小像差场φ(k_n)所致的透镜像差作用的最佳照明形状的特点在于使成本函数C(w_s)最小的光源场分布w_s：

$C\left(w_s\right):=\underset{s}{\mathrm{\&Sigma;}}{w}_s{C}_s$       (方程3.2)

因而方程3.2代表必需最小化的以便将透镜像差的作用减到最小的成本函数。

参见图3，对周期图案成像导致一组分散的衍射级301。具体地说，图3表示由对周期图案成像导致的衍射图案的实例。注意，图3中所示的衍射图案与图2中所示的周期性图案不对应。还注意到，非周期图案可以近似成以精确的规定防护频带围绕图案的组元的周期图案。

如已知的那样，成像系统的投影透镜304捕获的衍射级301决定基底上所需图案的复制的精确度/性能。衍射级301的幅度“a_n”由被成像的特征的几何形状决定。再参见图3，投影透镜304汇集透镜304的数值孔径的捕获范围内特定组的衍射级。衍射级301相对于透镜304的位置由照明体中光源元件“s”的部分相干照明光的照明轮廓决定。图4表示照明体轮廓305的一个实例，其中单个照明点“s”被照明。因此，照明体305中光源元件“s”的位移造成汇集光瞳304(即投影透镜)的中心和衍射图案302的中心之间的位移矢量“s”。因而通过在照明体305中操纵光源元件“s”，可以改变由光瞳304捕获的衍射级，并且还可以改变光瞳304中捕获的衍射级的位置。光源照明体305的这种操纵允许使透镜像差所致的成像衰减最小化。具体地说，如果透镜像差存在于光瞳304中的特定位置，则可以调节光源照明体305，使得衍射级不落在光瞳304的“像差位置”。

注意，在没有任何透镜像差时，只要收集相同的衍射级，衍射级的精确位置与汇集光瞳304(即，投影透镜)无关。但是，如上所述，在存在透气像差或散焦时，性能依赖于透镜光瞳内衍射级的精确位置而变化。

图5是本发明光源照明优化过程的流程实例。在第一步骤401中，计算初始光源照明轮廓“w_s”。该轮廓表示成覆盖照明孔径的规律栅格上的一组透射值“w_s”。参见图6，该轮廓表示多个形成照明栅格的分散点“w_s”中哪一个被照明。例如，如果以上述的“独立”优化模式操作，则可以通过利用常规的照明孔径在最大允许设置值σ_out处获得照明体的初始轮廓(即，形状)。或者，如果与其它成本尺度相结合的实施优化，可以通过考虑到其它成本尺度、但无需考虑透镜像差地优化形状而获得照明体的初始轮廓(即形状)。

在下一步骤402中，计算成本尺度C_total。在本发明重复过程的第一次过程中，假设C_total既可以与C(w_s)(在独立优化实施例中)一致，也可以包括与方程10相符的C(w_s)的效果(在合并优化实施例中)。

然后在步骤403中，对步骤402的结果加权并与一定条件下所有的其它尺度结合。然后比较其结果与前一次叠带结果比较，并且如果判定该结果最小，则选择对应于成本函数C(w_s)的已确定为最小值的照明轮廓“w_s”为最佳光源照明轮廓(步骤405)。

注意，本发明的过程执行多次迭代以确定成本尺度C(w_s)施放最小，再参见图5，在步骤403第一次计算成本尺度C(w_s)时，将C(w_s)值储存到存储器中并进行到步骤404，在该步骤中选择新的照明轮廓“w_s”。然后将过程环回到步骤402以计算具有新照明轮廓的C(w_s)。然后比较第二次迭代的所得成本尺度C(w_s)与第一次迭代的成本尺度，并把对应于最小成本函数的光源照明轮廓确定为最佳照明轮廓。继续此迭代过程直到确认已经获得最小成本尺度C(w_s)。在一个实施例中，实施同类算法，根据前次迭代结果预测减小成本尺度的最可能的轮廓。

在前述实施例的改型中，也可以预定具体的ε值，与前面预定次数(如，四次)的迭代中的最大变化C(w_s)比较，并且如果C(w_s)中的变化小于ε值，则过程进行到步骤405并将当前的照明轮廓选为最佳照明轮廓。

一旦确定了最佳照明轮廓，操作者就有了制造照明体形状的选择自由，如衍射光学元件，该元件实现最佳的光源照明轮廓。

注意，本发明的前述方法主要以CAD(计算机辅助设计)程序执行，如上所述，CAD程序具有执行前述方法的部分功能并产生代表最佳照明轮廓的文件。这一文件可以是CAD程序的一种输出，可以用于制造实施最佳光源照明所必须的衍射光学元件。

本发明还具备优于现有技术的显著优点。最重要的是，本发明提供了一种光刻光源图案的优化工具，自动决定用于补偿透镜像差并允许用户以较高的图案保真度成像的照明形状。其结果是本发明得到了改进的成像性能并延长了投影透镜的使用寿命。因为投影透镜一般是成像系统中最昂贵的部件之一，所以显著的优点是延长了投影透镜的寿命(即，通过提高透镜的性能并补偿性能随时间的退化，本发明使需要更换透镜的频率减到最小)。

图7表示适于与借助于本发明设计的掩膜一起使用的光刻投影设备的简图。该设备包括：

-辐射系统Ex、IL，用于提供辐射的投影光束PB。在此具体情况下，辐射系统还包括一个辐射源LA；

-第一载物台(掩膜台)MT，设置有一个用于固定掩膜MA(如分划板)的掩膜支架并连结到第一定位装置，第一定位装置用于相对于部件PL精确定位掩膜；

-第二载物台(基底台)WT，设置有一个用于固定基底W(如涂布抗蚀剂的硅晶片)的基底支架并连结至第二定位装置，第二定位装置用于相对于部件PL精确地定位基底；

-投影系统(“透镜”)PL(如折射、反射或反折射光学系统)，用于将掩膜MA的被辐射部分成象到基底W的靶部分C上(如，包括一个或多个小片)。

如上所述，本设备是一种透射型的(即有一个透射掩膜)。但一般地，例如也可以是反射型的(有一个反射掩膜)。或者，该设备可以采用另一类图案化装置作为掩膜的另一种用途；实例包括可编程的反射镜阵列或LCD矩阵。

光源LA(如，汞灯、准分子激光器或等离子放电源)产生辐射光束。此光束被馈送到照明系统(照明体)IL，既可以是直接馈送、也可以是在经历了反向调节装置如扩束器Ex之后。照明体IL可以包括调节装置AM，用于设置光束中强度分布的外和/或内径尺度(通常分别称作外σ和内σ)。另外，其通常包括各种其它的组件，如积分器IN和聚光器CO。以这种方式入射到掩膜MA上的光束PB在其截面上有理想的均匀性和强度分布。

关于图7应该注意，光源LA可以在光刻投影设备的外壳内(经常如同光源LA为汞灯的情形)，但也可以远离光刻投影设备，产生的辐射光束进入该设备中(如借助于适当的导向反射镜)；后一情形通常是光源LA为难分子激光器时的情形(如基于KrF、ArF或F₂发光)。本发明包括这两种情形。

接着，光束PB与固定在掩膜台MT上的掩膜MA相交。与掩膜MA相交之后，光束PB穿过透镜PL，该透镜将PB聚焦到基底W的靶部分C上。借助于第二定位装置(和干涉测量装置IF)，基底台WT可以精确地移动，从而在光束PB的路径上定位不同的靶部分C。类似地，第一定位装置可以用于相对于光束PB的路径精确地定位掩膜MA，例如在掩膜MA从掩膜库机械回复之后或在扫描期间。一般地，将借助于长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精细定位)实现载物台MT、WT的移动，图7中未示出。但是，在晶片步进器的情形中(与步进-扫描工具相对)，掩膜台MT正好连结到短冲程致动器或者可以固定。

所述的工具可以用于两种不同的模式：

在步进模式中，掩膜台MT必需保持固定，整个掩膜图像一次投影(即一次“闪光”)到靶部分C上。然后在x和/或y方向移动基底台WT，使得不同的靶部分C可以被光束PB辐射；

在扫描模式中，除了给定的靶部分C不单次“闪光”曝光外，基本上施用相同的情形。相反，掩膜台MT在指定的方向(所谓的“扫描方向”，如y方向)以速度ν移动，以使投影光束PB扫描整个掩膜图像；基底台WT同时在相同或相反的方向上以速度V＝Mν移动，其中M是透镜PL的放大率(一般地M＝1/4或1/5)。通过这种方式可以曝光较大的靶部分C，不必在分辨率上退步。

虽然已描述了本发明的一些特定实施例，但应注意，在不脱离本发明实质的前提下可以以其它的形式实施本发明，所述的实施例只是示意性而非限定性的实例，本发明的范围由所附的权利要求限定，所有在权利要求范围内的变化都将落在本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种补偿透镜象差的方法，所述方法包括步骤：

(a)限定一个成本尺度，量化成像系统的成像性能，所述的成本尺度反映了透镜像差对成像性能的影响；

(b)限定一个光源照明轮廓；

(c)根据所述光源照明轮廓估算所述成本尺度；

(d)修正所述光源照明轮廓，并且根据修改过的光源照明轮廓重新估算所述成本尺度；和

(e)重复步骤(d)直到将所述成本尺度降到最小。

2.如权利要求1所述的补偿透镜象差的方法，其特征在于所述成本尺度的估算结果是一个代表成象系统的成象性能的数字值。

3.如权利要求1所述的补偿透镜象差的方法，还包括形成衍射光学元件的步骤，所述的衍射光学元件实现对应于最小化成本尺度的光源照明轮廓。

4.如权利要求1所述的补偿透镜象差的方法，其特征在于成本尺度还反映成象过程的曝光范围情况。

5.一种补偿成象系统中透镜象差的方法，其中成象系统具有用于照明分划板的照明光源和用于把被分划板衍射的光束投射到基底上的投影透镜，所述的方法包括步骤：

(a)限定一个成本尺度，量化成像系统的成像性能，所述的成本尺度反映了投影透镜的透镜像差对成像性能的影响；

(b)限定一个定义照射到所述分划板上的光束的光源照明轮廓；

(c)根据所述光源照明轮廓估算所述成本尺度；

(d)修正所述光源照明轮廓，并且根据修正过的光源照明轮廓重新估算所述成本尺度；和

(e)重复步骤(d)直到将所述成本尺度降到最小；

(f)选择对应于所述最小化成本尺度的光源照明轮廓作为照射所述分划板的轮廓。

6.一种如权利要求5所述的补偿成象系统中透镜象差的方法，其特征在于估算所述成本尺度的结果是一个代表所述成象系统的成象性能的数字值。

7.如权利要求5所述的补偿透镜象差的方法，其特征在于所述成本尺度还反映成象过程的曝光范围情况。

8.一种用于设计在成象系统中使用的衍射光学元件的方法，所述方法包括步骤：

(a)限定一个成本尺度，量化成像系统的成像性能，所述的成本尺度反映了投影透镜的透镜像差对所述成像性能的影响；

(b)限定光源照明轮廓；

(c)根据所述光源照明轮廓估算所述成本尺度；

(d)修正所述光源照明轮廓，并且根据修正过的光源照明轮廓重新估算所述成本尺度；和

(e)重复步骤(d)直到将所述成本尺度降到最小；

(f)产生所述的衍射光学元件，该衍射光学元件实现对应于所述最小化成本尺度的光源照明轮廓。

9.如权利要求8所述的用于设计衍射光学元件的方法，其特征在于所述估算成本尺度的结果是一个代表所述成象系统的成象性能的数字值。

10.一种用于控制计算机的计算机程序产品，其中计算机包括一个可由计算机读取的记录介质，记录在记录介质上用于指导计算机产生对应于用在成象系统中的衍射光学元件的文件的装置，所述文件的产生包括步骤：

(a)限定一个成本尺度，该成本尺度量化成像系统的成像性能，所述的成本尺度反映了投影透镜的透镜像差对成像性能的影响；

(b)限定光源照明轮廓；

(c)根据所述光源照明轮廓估算所述成本尺度；

(d)修正所述光源照明轮廓，并且根据修正过的光源照明轮廓重新估算所述成本尺度；和

(e)重复步骤(d)直到将所述成本尺度降到最小；

(f)限定所述的衍射光学元件，该衍射光学元件实现对应于所述最小化成本尺度的所述光源照明轮廓。

11.如权利要求1所述的补偿透镜象差的方法，其特征在于所述成本尺度包括成象过程的焦深性能。

12.如权利要求5所述的补偿成象系统中透镜象差的方法，其特征在于所述成本尺度包括成象过程的焦深性能。

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