TWI427878B - 光源之主動光譜控制技術 - Google Patents

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    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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Description

光源之主動光譜控制技術 相關申請案之交互參照
本申請案主張2009年8月25日提出提出之美國申請案第61/236,848號案及2010年8月20日提出之美國申請案第12/860,288號案之優先權，它們之全部內容納入本文作為參考資料。
發明領域
本揭露標的係有關於將光提供到一微影曝光裝置之一光源之主動光譜控制技術。
 背景
在很多科學與工業應用中，正確地熟悉一光源(諸如，一雷射)之光譜特性(例如，一頻寬)是重要的。例如，為了致能控制深紫外光(DUV)光學微影術中之一最小特徵尺寸或臨界尺寸，需要正確地熟悉該光源頻寬。該臨界尺寸是需要壓印在一半導體基板(還可稱為一晶圓)上之該特徵尺寸，因此該CD可能需要尺寸緊湊控制。在光學微影術中，該基板藉由由一光源產生之光束照射。通常，該光源是一雷射源且該光束是一雷射束。為了提高該製程之分辨率從而降低該最小特徵尺寸，折射率大於一之一流體介質可填充該裝置之一照明器之一最後透鏡與該基板之間的一間隙。
一光束之頻寬是自該光源輸出之該光束之強度譜之寬度，且此寬度可根據該雷射光之波長或頻率遭給出。與該光源光譜之細節有關之任一恰當數學建模(即，度量標準)可用來估計該光束之該頻寬。例如，最大尖峰強度(稱為FWXM)之一小部分(X)之該光譜之全寬可用來估計該光束頻寬。作為另一範例，包含該整體光譜強度(稱為EY)之一部分(Y)之該光譜之一寬度可用來估計該光束頻寬。
 概要
在一些普遍層面中，一光束之一光譜特性遭控制。一光束遭引向受組配以在一晶圓上產生一圖案之一微影曝光裝置。表示該光束之一光譜特性之資訊及表示該微影曝光裝置之一光學成像條件之資訊遭接收。根據該接收到之光譜特性資訊及該接收到之光學成像條件資訊，該光束之一特性值遭估計。判定該估計光束特性值是否與一目標光束特性值匹配。及如果判定該估計光束特性值與該目標光束特性值不匹配，該光束之該光譜特性遭調整。
實施態樣可包括以下特徵之一個或多個。例如，可產生該光束。
該光束特性值可透過估計該光束之一焦點模糊分佈之一寬度而遭估計。該光束特性值可透過估計該光束之一光譜之一寬度而遭估計。該光束特性值可透過利用一度量標準近似計算該光束之該光譜而遭估計。
該光束光譜特性可透過調整該光束之一頻寬而遭調整。
該光束特性資訊可透過接收該光束之一已測量頻寬而遭接收。
該光學成像條件資訊可透過接收該微影曝光裝置內之投影光學元件之一數值孔徑而遭接收。該光學成像條件資訊可透過接收關於要壓印在該晶圓上之該圖案之資訊而遭接收。該光學成像條件資訊可透過接收用於該壓印該晶圓圖案之一照明器之條件而遭接收。
當以一第一範圍模式操作時，該光束光譜特性可透過調整在頻寬之一第一範圍內之該光束之一頻寬而遭調整。當以一第二範圍模式操作時，該光束光譜特性可透過調整在頻寬之一第二範圍內之該光束之一頻寬而遭調整。
表示該微影曝光裝置之一機械成像條件之資訊也可遭接收。在此情況下，基於該接收到之光譜特性資訊、該接收到之光學成像條件資訊及該接收到之機械成像條件資訊，估計該光束特性值。
在另一普遍層面中，一種產生一光束之光系統，該光束受組配以引向在一晶圓上產生一圖案之一微影曝光裝置，該光系統包括受組配以產生該光束之一光源；受組配以將該光束引向該微影曝光裝置之一光束引導系統；一控制器；及一光譜特性選擇系統。受組配以接收表示該光束之一光譜特性之資訊；接收表示該微影曝光裝置之一光學成像條件之資訊；根據該接收到之光譜特性資訊及該接收到之光學成像條件資訊，估計該光束之一特性值；判定該估計光束特性值是否與一目標光束特性值匹配；及如果判定該估計光束特性值與該目標光束特性值不匹配，則根據該判定，輸出表示一調整之一信號。該光譜特性選擇系統接收該輸出信號且受組配以調整該光束之一光譜特性。
實施態樣可包括以下特徵之一個或多個。例如，控制器可受組配以透過估計該光束之一焦點模糊分佈之一寬度而估計該光束特性值。
該控制器可受組配以透過估計該光束之一光譜之一寬度而估計該光束特性值。
該光譜特性選擇系統可包括一光譜特性控制模組；及一個或多個光譜特性驅動系統，該一個或多個光譜特性驅動系統連接至光學地耦接到該光源之該光束之各個光學特徵。
該光譜特性選擇系統可包括至少兩個光譜特性驅動系統，該至少兩個光譜特性驅動系統致能在特性之兩個或更多不同範圍中調整該光束光譜特性。
該光譜特性選擇系統可受組配以透過調整該光束之一頻寬而調整該光束光譜特性。
該光系統還可包括一光束分析模組，該光束分析模組在該光束之該路徑中且受組配以測量該光束之光譜特性資訊，其中該控制器受組配以自該光束分析模組接收表示該光束之該光譜特性之該資訊。
該光束分析模組可包括一光譜值測量系統，其包括測量表示該光束之光譜特性之資訊之至少一個感測器。
該光譜值測量系統可包括一個或多個干涉儀或色散儀。
圖式簡單說明
第1圖是一微影系統之一方塊圖。
第2圖是用在第1圖之該微影系統中之一光源之一方塊圖。
第3圖是由第1圖之該微影系統執行之一過程之一流程圖。
第4圖顯示了焦點模糊分佈值對取決於第1圖之該微影系統之一微影曝光裝置之一光學成像條件之積分範圍之一組曲線圖。
第5圖與第6圖顯示了焦點模糊分佈值對依賴第1圖之該微影系統之一微影曝光裝置之一光學成像條件之積分範圍之另外數組曲線圖。
 描述
參考第1圖，一微影系統100包括提供一光束110之一光源105，光束110經由一光束引導系統112指向在一晶圓120上產生一圖案之一微影曝光裝置115。微影系統100還包括接收來自該光源105之一光束且微調該光源105之光譜輸出之一光譜特性選擇系統150、測量傳遞到微影曝光裝置115之該光束110之一個或多個特性(諸如，例如，該頻寬)之一光束分析模組180及一控制器185。
自一光源輸出之一光束之光譜特性包括該光束之一強度譜之任一層面或表現形式。例如，該光束之該頻寬(或線寬，其是該強度譜之一寬度之估計)是一光譜特性。
大體而言，控制器185接收來自光源105與光束分析模組180之關於光束110之資訊及來自微影曝光裝置115之關於光學成像條件(其在下文描述)之資訊，且執行對該資訊之一分析以判定如何調整提供到微影曝光裝置115之光束110之一個或多個光譜特性(例如，該頻寬)。基於此判定，控制器185發送信號到光譜特性選擇系統150以控制光源105之操作。
光譜特性選擇系統150可包括一控制模組，諸如頻寬控制模組152，頻寬控制模組152包括以韌體及軟體之任一組合形式之電子器件。模組152連接到一個或多個制動系統，諸如頻寬制動系統154、156、158。制動系統154、156、158各可包括連接到一光學系統166之各個光學特徵160、162、164之一個或多個制動器。光學特徵160、162、164受組配以調整已產生之光束110之特定特性以藉此調整光束110之該光譜特性。控制模組152接收來自控制器185之一信號168，信號168包括用以操作或控制制動系統154、156、158之一個或多個之特定命令。制動系統154、156、158可遭選擇及設計以共同工作或協同工作。而且，制動系統154、156、158各可遭最佳化以回應一特定類干擾107。此協調及合作可一起由控制器185使用以將該光譜值(諸如，該頻寬)保持或維持在一預期設定點或者至少在一設定點附近之一預期範圍內，即使光源105可經受一寬陣列干擾107。
每一光學特徵160、162、164光學地耦接到由光源105產生之光束110。在一些實施態樣中，包括光學特徵160、162、164之光學系統166可包括色散光學元件(諸如反射光柵)及折射光學元件(諸如旋轉棱鏡)。包括由制動系統控制之光學特徵之一光學系統之一範例可在名稱為“System Method and Apparatus for Selecting and Controlling Light Source Bandwidth”且2009年10月23日提出之美國申請案第12/605,306號案(該‘306申請案)中找到，其全部內容併入本文作為參考資料。在該‘306申請案中，描述了包括一光束擴展器(包括一個或多個棱鏡)及諸如一光柵之一色散元件之一光學系統。
制動系統154、156、158之該等制動器之每一個是一機械裝置，其用於移動或控制光學系統166之各個光學特徵160、162、164。該等制動器自該模組152接收能量且將該能量轉換成賦予光學系統166之光學特徵160、162、164之某種運動。例如，在該‘306申請案中，制動系統遭描述，諸如力裝置(用以將力施加到該等光柵之區域)及用以旋轉該光束擴展器之該等棱鏡之一個或多個之旋轉臺。例如，制動系統154、156、158可包括電動機，諸如步進電動機、閥門、壓力控制裝置、壓電式裝置、線性電動機、液壓制動器、音圈等。
光束分析模組180包括一光譜值(例如，頻寬)測量系統182，其包括測量代表光束110之該光譜特性之資訊之至少一個感測器。在一些實施態樣中，光譜值測量系統182使用干涉儀或色散儀(諸如光譜儀)。例如，光譜值測量系統182可包括具有不同脈衝響應函數之一個或多個光譜儀，諸如2005年10月4日提出之名稱為“Method and Apparatus for Measuring Bandwidth of a Laser Output”之美國專利第6,952,267號案(該‘267專利)中所述，其全部內容併入本文作為參考資料。每一光譜儀提供代表與關於光束110之光譜特性(例如，頻寬)之資訊有關或者包含此資訊之一遭測量參數之一輸出。光譜值測量系統182還包括一計算裝置，其利用該等光譜儀輸出作為一方程系統之部分。該等方程式使用特定於該光譜儀之預定校準變量且用來根據一個或多個度量標準計算光束110之光譜資訊(例如，該頻寬)之一估計。
在一些實施態樣中，該度量標準為所獲最大值(FWXM)之某一百分比或分率(X)之光譜全寬。在其它實施態樣中，該度量標準為包含該總能量(EY)之某一百分比或分率(Y)之一部分之寬度。
在一些實施態度樣中，該度量標準是平均絕對散焦(MAD)，該度量標準詳細地描述於T. Brunner、D. Corliss、S. Butt、T. Wiltshire、C.P. Ausschnitt、M. Smith所著之“Laser Bandwidth and Other Sources of Focus Blur in Lithography”，Optical Microlithography XVIII，SPIE會議記錄，主編：Donis G. Flagello，2006年第6154卷且將在下面更詳細地討論。
光源105可以是將光束110產生為一脈衝雷射束之脈衝雷射源。參考第2圖，在一些實施態樣中，光源105包括將一種子光源205提供到一功率放大器(PA)210之一主振盪器(MO)200。控制器185藉由一接線202耦接到主振盪器200且藉由一接線212耦接到功率放大器210。例如，功率放大器210可以是2009年3月7日提出之名稱為“Regenerative Ring Resonator”之美國申請案第12/413,341號案中描述之一再生環形共振器，該美國申請案第12/413,341號案全部內容併入本文作為參考資料。主振盪器200致能微調參數，諸如相對較低輸出脈衝能量下之中心波長及頻寬。功率放大器210接收來自主振盪器200之種子雷射束205且放大此輸出以在該光束110(在此實施態樣中，其是一雷射束)中獲得用於輸出之足夠功率以用在微影曝光裝置115中。
主振盪器200包括具有兩個細長電極之一放電室、一雷射氣體及用於使該氣體在該等電極之間環流之一風扇，且一雷射再生器形成於在該放電室之一個端上之光譜特性選擇系統150與該放電室之一第二端上之一輸出耦合器215之間。光源105還可包括接收來自輸出耦合器215之一輸出之一線中心分析模組220及根據需要調整該雷射束之大小及/或形狀之一個或多個光束調整光學系統225。用在該放電室中之該雷射氣體可以是用於產生以一所需波長及頻寬之一雷射束之任一恰當氣體，例如，該雷射氣體可以是發出大約為193nm之一波長之光之氟化氬(ArF)、發出大約248nm之一波長之光之氟化氪(KrF)。
功率放大器210包括一功率放大器放電室，且如果其是一再生環放大器，該功率放大器210還包括將該光束反射回該放電室以形成一循環路徑之一光束反射器230。該功率放大器放電室包括一對細長電極、一雷射氣體及用於將該氣體在該等電極之間環流之一風扇。種子光束205透過重復經過功率放大器210而遭放大。光束調整光學系統225提供了一方式(例如一部分反射鏡)來耦合入與種子光束205且耦合出來自功率放大器210之該已放大輻射之一部分以形成輸出光束110。
再次參考第1圖，微影曝光裝置115包括一光學裝置，該光學裝置包括具有一個或多個透鏡之一照明系統130、一光罩134及一物鏡裝置132。該光罩134可沿著一個或多個方向移動，諸如沿著光束110之一光軸138或者在垂直於光軸138之一平面上。微影曝光裝置115包含在保持在一恒定溫度及壓力之一密封室內，以降低壓印在晶圓120上之圖案之失真。而且，除了其它特徵外，微影裝置115可包括一微影控制器140、空氣調節裝置及用於各個電氣元件之電源。微影控制器140控制層如何壓印在晶圓120上。照明系統130調整用於照射到光罩134上之光束110之角度範圍。照明系統130還均勻化(使均勻)光罩134上之光束110之強度分佈。物鏡裝置132包括一聚光透鏡且致能發生從光罩134到晶圓120上之光致抗蝕劑之圖像轉移。
晶圓120遭支撐於一晶圓臺142上且一浸沒式介質144可遭提供以涵蓋該晶圓120以用於浸沒式微影。晶圓120藉由光束110照射。透過選擇性地將材料移開晶圓120且利用絕緣、半導體或導電材料填滿該等產生之縫隙，微電子特徵典型地形成於晶圓120中。
該等微電子特徵可透過以下形成於晶圓120上：將一層對輻射靈敏之光致抗蝕劑材料放置於該晶圓上，接著將該圖案光罩134放置於該光致抗蝕劑層上，且接著將該加光罩之光致抗蝕劑層暴露在該已選擇之輻射中(即，光束110)。晶圓120接著接觸一顯影液，諸如一水基或一溶劑。在一個情況下，該光致抗蝕劑層最初大體上可溶於該顯影液中，且經由光罩134中之圖案縫隙接觸該輻射之該光致抗蝕劑層之該等部分從大體上可溶變成大體上抗溶於該顯影液(例如，以致具有低溶解度)。可選擇地，最初該光致抗蝕劑層可大體溶於該顯影液中，且經由光罩134中之該等縫隙接觸該輻射之該光致抗蝕劑層之該等部分變得更可溶。在任一情況下，抗溶於該顯影液之光致抗蝕劑層之該等部分保持在晶圓120上，且剩餘之該光致抗蝕劑層藉由該顯影液移開以接觸晶圓120下面之該材料。
接著晶圓120經歷蝕刻或金屬沉積製程。在一蝕刻製程中，該蝕刻劑移除該曝光的材料，但不移除該光致抗蝕劑層之剩餘部分下方受保護之材料。因此，抗蝕劑在晶圓120之該材料中或位於晶圓120上之該等材料中產生了縫隙(諸如，槽、通道或洞)之一圖案。此等縫隙可充滿絕緣、導電或半導電材料以在晶圓120上建造具有該等微電子特徵之層體。晶圓120接著遭單一化以形成個別晶片，該單一晶片可納入各種電子產品，諸如電腦或其它民用或工用電子裝置。
隨著形成於晶圓120中之該等微電子特徵之該尺寸減小(例如，減小藉由晶圓120形成之該晶片之該尺寸)，形成於該光致抗蝕劑層中之該等特徵之尺寸也必須減小。減小該CD之一個方式是增大該物鏡裝置132中之聚光透鏡之數值孔徑(NA)。當該聚光透鏡之該NA增大時，光束110減小獨立特徵之焦深(DOC)。為了達到處理晶圓之一較高產量，需要DOF，因為製造過程需要焦點之變化。由於較低DOF，處理晶圓之產量可低到無法接受。
解決該上述問題之一個方式是一步進機方式，其使晶圓120之一個或多個較大場域暴露於該入射輻射且接著相對於該入射輻射軸向地(沿著光軸138)移動晶圓120使得該輻射之焦平面經過該光致抗蝕劑層之若干層。此過程大體上稱為“焦點鑽孔”。在焦點鑽孔期間，晶圓120之同一部分暴露在不同的焦點位置。這透過當該步進快門開時將晶圓臺142沿著光軸138移動而實現。因此，晶圓120上之圖像是不同焦點位置處之多重曝光之一整合(或重疊)。此方法用於具有當該快門打開時不執行X移動或Y移動(即，沿著該晶圓之平面之移動)之晶圓臺之步進工具。換而言之，當基板臺142之相對位置在該Z方向中改變時，該晶圓臺在該相對於該光源之X或Y方向中，位於一固定位置。
在此原理(叫做焦點側增強曝光或者“FLEX”)之一個特定應用中，晶圓120放置在一步進臺142上且晶圓120之一個場域暴露在經過該光罩134且聚焦在一給定深度之光束110中。該焦平面接著遭改變以處於一不同深度，其晶圓120之該場域二次曝光。針對多個焦平面深度，此過程連續重復。
解決該上述問題之另一方式是一掃描器方式，當晶圓120與光遮134掃描過彼此以將光罩134之連續部分對準下面通過之晶圓120之相應的連續部分時，臺142沿著一傾斜路徑移動晶圓120。晶圓120相對於該入射輻射(光束110)傾斜，因此當晶圓120與光罩134相對移動時，該焦平面穿過該光致抗蝕劑層之不止一個層。
解決該上述問題之另一方式是使用具有一較寬頻寬光譜之一光束110。大多數聚光透鏡(用在物鏡裝置132中)具有色像差，如果有光源105之一波長誤差，該色像差在晶圓120上產生一成像誤差。由色像差引起之最主要誤差是聚焦誤差且其它誤差往往小得多。例如，如果光束110之該波長遠離目標波長，晶圓120上之圖像將具有一明顯的焦平面誤差。此等特性可用於改善DOF。當使用具有一較寬頻寬之一光譜時，在一晶圓120上之大部分圖案處，DOF遭提高。此一方式描述於2006年8月8日提出之名稱為“Relax gas discharge laser lithography light source”之美國專利第7,088,758號案及2006年12月26日提出之名稱為“Laser output beam wavefront splitter for bandwidth spectrum control”之美國專利第7,154,928號案中，它們之全部內容納入本文作為參考資料。
在焦點鑽孔中，光源105以一較寬頻寬操作，諸如以0.6皮米(pm)頻寬，且具有可以對稱之一光譜形狀。在焦點鑽孔期間，晶圓120之臨界尺寸(CD)可遭測量以確保CD保持在值之一可接受範圍內使得CD不變化。如果光源105之該光譜變化，則該CD可隨著間距變化。因而，在焦點鑽孔中，重要的是最小化或降低該光源光譜之偏差以確保降低該CD偏差。
為了降低光源光譜之偏差(尤其對於焦點鑽孔應用而言)，需要一方式來估計自光源105輸出之光束110之該光譜。該完整光譜之快速、板上、即時測量可能很困難，因為當前更實際的是利用估計一光譜特性(諸如，一頻寬)之一度量標準來近似計算光束110之該光譜。
如上所述，用於該光束光譜之兩個常用之度量標準是FWHM與E95。然而，只利用E95頻寬度量衡學或者FWHM度量衡學，可在焦點鑽孔應用中找到之對稱光譜形狀可導致明顯的測量誤差，且單獨E95可能不是用於將大頻寬(例如，大約大約0.6pm)及對稱光譜與成像性能關聯之最佳度量標準。
包含關於該光束之資訊及關於該微影曝光裝置之光學資訊之其它度量標準可用來較好地大致估計該光譜。控制器185更好地近似計算該光束光譜且還能夠更好地控制光束110之該等光譜特性，因為控制器185不僅自光束分析模組180接收關於光源105及光束110之資訊，還自微影曝光裝置115接收光學成像條件。控制器185執行對該接收到之資訊及狀態之一分析以判定如何調整提供給微影曝光裝置115之光束110之該等光譜特性。該控制器之分析提供了光束110之該光譜之一較好模型而能夠更好地控制CD及降低CD的變化，這對於例如，焦點鑽孔應用而言是有用的。控制器185透過最佳化或改善該度量標準及回饋來根據該光譜形狀之改變而檢測CD變化以經過模擬或實驗驗證來控制該晶圓120處之目標圖案。該度量標準及回饋致能更好地預測CD之改變或變化性。
大體而言，控制器185從光束分析模組180接收表示光束110之一光譜特性(諸如，例如，一頻寬)之資訊且還從微影曝光裝置115接收表示微影曝光裝置115之一光學成像條件(諸如，例如，該聚光透鏡之一數值孔徑)之資訊。
參考第3圖，微影系統100實施用於控制光束110之一光譜特性之一程序300。光源105產生光束110(步驟305)。光源105可在控制器185之控制下且基於光譜特性選擇系統150中之特定設定而產生光束110。光束引導系統112將光束110引向微影曝光裝置(步驟310)。光束分析模組180接收光束110之至少一部分且光譜值測量系統182測量表示光束110之該光譜之該資訊。控制器185從光束分析模組180接收表示光束110之該光譜特性之該資訊(步驟315)。控制器185還從微影曝光裝置115接收表示微影曝光裝置115之一光學成像條件之資訊(步驟320)。一光學成像條件是與微影曝光裝置115內之元件之一光學特性有關之一條件。例如，該光學成像條件可以是物鏡裝置132之該等透鏡之一數值孔徑，照明系統130內用於壓印該晶圓圖案之條件，或者該光罩134之圖案。
該用語“光學成像條件”用來與微影曝光裝置115內之機械成像條件區分開，該等機械成像條件諸如該臺之傾斜或者該臺之震動。
控制器185基於該接收到之光譜特性資訊及該接收到之光學成像條件資訊估計一特性值(諸如，例如，光束110之一頻寬或者晶圓120處之一焦點模糊(步驟325)。
在一些實施態樣中，控制器185利用MAD度量標準(上文首此提及)，該MAD度量標準使用關於自模組180判定之光束110之光譜特性之資訊，且控制器185調整該MAD度量標準計算以說明微影曝光裝置115之一光學成像條件之變化。關於較寬頻寬光源(即，關於具有大約0.6pm以上之頻寬之源)，該MAD度量標準比該E95更準確地估計該光束光譜且因此該MAD度量標準可用來判定或預測該CD如何根據該光束光譜之一函數變化。
該MAD度量標準依賴於以下觀點：雷射頻寬色像差與臺142之機械震動與傾斜有助於焦點模糊，且該焦點模糊之一測量可提供關於該雷射頻寬之資訊。該MAD資訊提供了該焦點模糊之測量值/估計值。該焦點模糊估計值提供了一焦點偏移值z之分佈。該焦點偏移值z有關於光束110之頻寬(λ-λ0 )及物鏡裝置132內之該等聚焦透鏡之一色像差(df/dλ)，如下：z=(df/dλ)×(λ-λ0 )。
該MAD度量計算為：
其中FNET (z)是凈焦點模糊分佈。此度量標準描述了由光束110之該頻寬引起之該圖像之該模糊。利用上述變換方程，該MAD度量標準可用波長λ給出，如下：
因此，由於該項z依賴於自光束分析模組180接收到之該已測量頻寬(λ-λ0 )，則該MAD度量標準包括關於光束110之一光譜特性之資訊。該焦點偏移還依賴於物鏡裝置132中之該等聚光透鏡之該色像差(df/dλ)。該物鏡裝置透鏡之該色像差典型地是一常數。而且，該分佈FNET中之其它兩個用語(即，沿著該光軸之該機械振動機該臺傾斜)典型地是變化的。透過調整對該最終焦點模糊分佈之計算之積分範圍(λ1,λ2)，該MAD度量標準遭調整以計入自微影曝光裝置115接收到之光學成像條件資訊。
第4圖中顯示的該等曲線圖對應於針對各種數值孔徑及針對兩個不同的照明器狀況，獲得自該MAD度量標準計算之該焦點模糊頻寬之值對積分範圍從0.95到1.15之積分範圍(λ1 ,λ2 )，該兩個不同狀況中之一者是傳統照明(“conv”)而另一者是環形照明(“annular”)。此等資料全部係針對具有一傾斜度190nm之一特定光罩圖案及用於一組測試光束光譜而獲得。例如，曲線圖400顯示了關於一數值孔徑1.05、一傳統照明及一光罩傾斜度190nm之該MAD計算。作為另一範例，曲線圖405顯示了關於一數值孔徑1.2、一環形照明及及一光罩傾斜度190nm之該MAD計算。
每一曲線圖(且因此光學成像條件之每一可能組合)具有用於計算該MAD度量標準之一最佳積分範圍以獲得一特定CD。
例如，對於任一照明條件，一最佳MAD測量積分範圍(λ1 ,λ2 )可遭判定，其對光譜形狀變化不靈敏。對於在該晶圓處具有一1.35NA之一環形照明，可在大約0.95(即，λ1 -λ2 =0.95pm)之一範圍中作該以上積分。作為另一範例，關於在該晶圓處具有一1.35NA之一傳統照明，可在大約1.1pm(即，λ1 -λ2 =1.1pm)之一範圍上做該以上積分。
第5圖中顯示之曲線圖對應獲得自該MAD度量標準計算之該焦點模糊頻寬之值對關於數值孔徑1.05、1.2及1.35及關於兩個有區別照明器條件之積分範圍從0.8pm到1.0pm之積分範圍(λ1 ,λ2 )，該等兩個有區別狀態中之一個是傳統照明(“conv”)且其之另一個是環形照(“annular”)。此等資料全部係針對具有170nm之一傾斜度之一特定光罩圖案及一組測試光束光譜而獲得。
第6圖中顯示之曲線圖對應獲得自該MAD度量標準計算之該焦點模糊頻寬之值相對關於數值孔徑1.05、1.2及1.35及關於兩個有區別照明器條件之積分範圍從0.95pm到1.15pm之積分範圍(λ1 ,λ2 )，該等兩個有區別狀態中之一個是傳統照明(“conv”)且其之另一個是環形照明(“annular”)。此等資料全部針對具有一傾斜度170nm之一特定光罩圖案及一組測試光束光譜。
再次參考第3圖，控制器185判定該估計之特性值是否與一目標特性值匹配(步驟330)。由於對光源105及光束110起作用之各種干擾170(諸如，溫度梯度、壓力梯度、光梯度等)，該估計之特性值可能不與該目標特性值匹配。如果控制器185判定該估計之特性值不與該目標特性值匹配，控制器185基於該判定輸出一信號到光譜特性選擇系統，表示一調整(步驟335)。光譜特性選擇系統150基於其從控制器185接收到之該信號調整光束110之該光譜特性(步驟340)，目標是保持該CD不變。例如，如果光束110之該光譜特性是頻寬，則控制器185判定一已估計之頻寬是否匹配一目標頻寬且光譜特性選擇系統150受組配以調整光源105輸出之光束110之該頻寬。
利用該以上討論之範例，如果控制器185利用一已調整之MAD度量標準將一焦點模糊頻寬作為該特性值作估計，則在步驟330中，此估計之焦點模糊頻寬可與一目標焦點模糊頻寬作比較。該目標焦點模糊頻寬可以是依賴於該特定應用之一值，該特定應用即要形成於該晶圓上之該圖案。例如，對於一個特定焦點鑽孔應用，控制器185將光源105控制到一目標焦點模糊180nm(在該情況下，該色像差為300nm/pm)且如果臺傾斜度(stage tilt)加上焦點模糊60nm，則控制器185調整光源105以產生將傳遞焦點模糊120nm之一光源光譜。
儘管該MAD度量標準遭描述為可能用來估計或近似計算該光束之該光譜之一可能度量標準，但可源於該全光譜之其它可能度量標準時可遭使用。例如，可使用二次矩、諸如偏斜度/峰態之標準統計對稱參數，或某其它計算/模型。因而，該等度量標準由對光源105之光譜所作之板上直接測量及自微影曝光裝置115接收到之光學成像條件資訊計算及/或推導出，以主動地控制光源105及最小化或降低CD變化。因此，主動控制係基於在操作期間對光源105作板上測量之該實際光譜。假定光譜可在逐個脉衝之基礎上由該新的板上度量方法獲得，該CD影響模型可以逐個脉衝為基礎由該光譜測量產生且設計出某驅動方案以直接控制CD。
在一些實施態樣中，光束分析模組180之輸出可遭顯示以用於外部程序監控。
在其它實施態樣中，控制器185不僅可使用從光束分析模組180接收之資訊及從微影曝光裝置115接收之光學成像條件資訊，還使用從微影曝光裝置115接收之關於機械成像條件之資訊或者來自其它雷射信號之資訊，例如，關於目標能量及工作週期補償。控制器185可使用與晶圓120之已知非平坦圖或光罩134之非平坦圖，或者諸如球面差之透鏡像差之有關資訊。
儘管本文描述之微影系統100對焦點鑽孔應用是有用的，但其可用在需要提高該光束之該等光譜特性之控制及/或提高晶圓120處之CD之控制之非焦點鑽孔應用中。
控制器185可包括數位電子電路、電腦硬體、韌體及軟體之一個或多個。控制器185還可包括恰當的輸入與輸出裝置、一電腦處理器及實際包含在一機器可讀儲存裝置中之可由一可規劃處理器執行之一電腦程式產品。體現該等技術(以上討論)之該程序可由執行指令之一程式之一可規劃處理器執行以透過對輸入資料操作且產生恰當輸出來執行預期功能。通常，一處理器從一唯讀記憶體及/或一隨機存取記憶體接收指令及資料。適於無形地包含電腦程式指令及資料之儲存裝置包括非依電性記憶體之所有形式，藉由舉例方式，包括半導體記憶體裝置，諸如EPROM、EEPROM及快取記憶體裝置；磁碟，諸如內部硬碟及可移動磁碟；磁光碟；及CD-ROM碟。任一上述者可由專門設計之ASIC(特殊應用積體電路)補充或者包含在其中。
其它實施態樣在以下申請專利範圍之範圍內。
100．．．微影系統
105．．．光源
107．．．干擾
110．．．光束、輸出光束
112．．．光束引導系統
115．．．微影曝光裝置
120．．．晶圓
130．．．照明系統
132．．．物鏡系統
134．．．光罩、圖案光罩
138．．．光軸
140．．．微影控制器
142．．．晶圓臺、基板臺、步進臺
144．．．浸沒式介質
150．．．光譜特性選擇系統
152、154、156、158．．．頻寬控制模組
160、162、164、166．．．光學特徵
168．．．信號
180．．．光束分析模組
182．．．光譜值測量系統
185．．．控制器
200．．．主振盪器(MO)
202、212．．．接線
205．．．種子光源、種子雷射束
210．．．功率放大器(PA)
215．．．輸出耦合器
220．．．線中心分析模組
225．．．光束調整光學系統
230．．．光束反射器
300．．．程序
305、310、315、320、325、330、335、340．．．步驟
400、405．．．曲線圖
第1圖是一微影系統之一方塊圖。
第2圖是用在第1圖之該微影系統中之一光源之一方塊圖。
第3圖是由第1圖之該微影系統執行之一過程之一流程圖。
第4圖顯示了焦點模糊分佈值對取決於第1圖之該微影系統之一微影曝光裝置之一光學成像條件之積分範圍之一組曲線圖。
第5圖與第6圖顯示了焦點模糊分佈值對依賴第1圖之該微影系統之一微影曝光裝置之一光學成像條件之積分範圍之另外數組曲線圖。
100．．．微影系統
105．．．光源
107．．．干擾
110．．．光束、輸出光束
112．．．光束引導系統
115．．．微影曝光裝置
120．．．晶圓
130．．．照明系統
132．．．物鏡系統
134．．．光罩、圖案光罩
138．．．光軸
140．．．微影控制器
142．．．晶圓臺、基板臺、步進臺
144．．．浸沒式介質
150．．．光譜特性選擇系統
152、154、156、158．．．頻寬控制模組
160、162、164、166．．．光學特徵
168．．．信號
180．．．光束分析模組
182．．．光譜值測量系統
185．．．控制器

Claims (12)

  1. 一種控制光束之光譜特性之方法，該方法包含以下步驟：將由一光源產生的一光束引向受組配以在一晶圓上產生一圖案之一微影曝光裝置；接收表示來自一或多個該光源的該光束之一光譜特性之資訊以及在該引導之光束的路徑上之一光束分析模組；接收表示一光學成像條件之資訊，該光學成像條件係關於該微影曝光裝置內之一或多個元件的光源特性者；藉由計算一度量以近似估計該光束之光譜，該度量包含該接收之光譜特性之資訊及該接收之光學成像條件之資訊兩者；根據該計算之度量以估計該光束之一特性值；判定該估計之光束特性值是否符合一目標光束特性值；及如果判定該估計光束特性值與該目標光束特性值不符合，則調整該光束之該光譜特性。
  2. 一種控制光束之光譜特性之方法，該方法包含以下步驟：將由一光源產生的一光束引向受組配以在一晶圓上產生一圖案之一微影曝光裝置；接收表示來自一或多個該光源的該光束之一光譜特性之資訊以及在該引導之光束的路徑上之一光束分 析模組；接收表示來自該微影曝光裝置的該微影曝光裝置之一光學成像條件之資訊；根據該接收之光譜特性之資訊及該接收之光學成像條件之資訊，估計該光束之一特性值；判定該估計之光束特性值是否符合一目標光束特性值；及如果判定該估計之光束特性值與該目標光束特性值不符合，則調整該光束之該光譜特性；其中該估計該光束特性值之步驟包括估計該光束之一焦點模糊分佈之寬度。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該估計該光束特性值之步驟包括估計該光束之頻寬。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該調整該光束光譜特性之步驟包括調整該光束之頻寬。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該接收該光譜特性資訊之步驟包括接收該光束之測量頻寬。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該接收該光學成像條件資訊之步驟包括接收該微影曝光裝置內之投影光學元件之數值孔徑。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該接收該光學成像條件之資訊之步驟包括接收關於要壓印在該晶圓上之該圖案之資訊。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該接收該光學成像 條件之資訊之步驟包括接收用於壓印該晶圓圖案之照明器之條件。
  9. 一種產生光束之光系統，該光束受組配以引向可在一晶圓上產生圖案之一微影曝光裝置，該光系統包含：一光源，其受組配以產生該光束；一光束分析模組，該光束分析模組在該產生之光束的路徑中且受組配以測量該光束之光譜特性資訊，一光束引導系統，其受組配以將該光束引向該微影曝光裝置；一控制器，其受組配以：接收表示來自一或多數該光源的該光束及該光束分析模組之一光譜特性之資訊；接收表示一光學成像條件之資訊，該光學成像條件係關於該微影曝光裝置內之一或多個元件的光學特性者；計算一度量，該度量包含該接收之光譜特性之資訊及該接收之光學成像條件之資訊兩者；根據該計算之度量以估計該光束之一特性值；判定該估計之光束特性值是否符合一目標光束特性值；及如果判定該估計之光束特性值與該目標光束特性值不符合，則根據該判定，輸出表示一調整之一信號；及一光譜特性選擇系統，其接收該輸出之信號且 受組配以調整該光束之一光譜特性。
  10. 如申請專利範圍第9項之光系統，其中該光譜特性選擇系統包含：一光譜特性控制模組；及一或多個光譜特性驅動系統，其連接至光學地耦接到該光源之該光束之各個光學特徵。
  11. 如申請專利範圍第9項之光系統，其中該光譜特性選擇系統包含至少兩個光譜特性驅動系統，該至少兩個光譜特性驅動系統能致使在兩個或更多不同特性範圍中調整該光束光譜特性。
  12. 如申請專利範圍第9項之光系統，其中該光束分析模組包含一光譜值測量系統，該光譜值測量系統包含至少一感測器，該感測器用以測量表示該光束之光譜特性之資訊。
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