TWI448836B

TWI448836B - 決定方法、曝光方法、和儲存媒介

Info

Publication number: TWI448836B
Application number: TW100133228A
Authority: TW
Inventors: Yuichi Gyoda; Kouichirou Tsujita
Original assignee: Canon Kk
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2014-08-11
Also published as: TW201217914A; JP2012074514A; KR20120032423A; KR101375505B1; US9268239B2; JP5539140B2; US20120075614A1

Description

決定方法、曝光方法、和儲存媒介

本發明有關決定方法、曝光方法及儲存媒介。

曝光設備被採用於使用光刻技術製造半導體裝置。該曝光設備藉由投射光學系統將罩幕(光罩)之圖案投射及轉印至基板(譬如，晶圓)上。

該曝光設備必需以想要形狀將該罩幕之圖案轉印至想要的位置。然而，常見的是數個誤差因素存在於曝光中，且這導致該罩幕之圖案以與想要形狀不同的形狀轉印至與想要位置不同的位置。該等誤差因素之範例包含於曝光該基板至光線中之曝光量及焦點位置。該投射光學系統中所產生之像差亦可當作誤差因素的一種。雖然該投射光學系統包含用於校正(控制)該等像差之機件，此機件具有一有限之校正能力。因此，該投射光學系統大致上具有殘餘像差。注意於曝光期間，該殘餘像差的數量及像差中之波動的數量(亦即，譬如由於曝光熱之產生的殘餘像差中之波動的數量)在每一個別之曝光設備中變動。

隨著半導體裝置的微佈圖中之近來的進步，該基板上之圖案的光學影像之邊緣位置必需被精確地控制，尤其當被使用於SRAM記憶體單元之井製程的罩幕之圖案為待轉印時。然而，如果該投射光學系統具有彗形像差的特點之像差，該光學影像之邊緣位置顯著波動(移位)。亦，如上面所述，該投射光學系統之像差不保持恆定(亦即，它們波動)，且其量值亦在每一個別之曝光設備中變動。因此，已有對於最佳化(決定)有效光源(該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈)之技術的需求，以致該罩幕之圖案能以高準確性被轉印，縱使該投射光學系統具有像差。注意日本專利第4378266號及第4319560號提出最佳化有效光源之技術。

不幸地是，雖然日本專利第4378266號中所揭示之技術決定一有效光源，其於界定該圖案的光學影像之邊緣位置時使該曝光量之邊限及該焦點位置的邊限最大化，其不考慮存在於該投射光學系統中之像差。如上面所述，該投射光學系統之像差總是存在且波動，且該圖案之光學影像同樣同步地波動。日本專利第4378266號中所揭示之技術全然未將此影響納入考慮，故將此技術應用於實際曝光設備係不合實際的。

日本專利第4319560號中所揭示之技術亦計算光學影像之影像性能對特定像差的反應特徵，該像差係於藉由分開該照明光學系統的光瞳平面所獲得之每一光源中產生，藉此決定有效光源，以致對此像差之影像性能的反應特徵變得不佳。然而，日本專利第4319560號中所揭示之技術未考慮該光學影像之邊緣位置的控制，且因此不會決定減少該光學影像的邊緣位置中肇因於特定像差之波動的有效光源。此外，日本專利第4319560號中所揭示之技術不保證該光學影像抵抗未知像差之給定影像性能，且因此不能應付複數曝光設備共同使用該同一有效光源之狀態、或像差留下來或波動的狀態。

本發明提供一有利的技術，用以決定待形成在照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈。

根據本發明的一態樣，提供有決定待形成在照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈的決定方法，該照明光學系統照明曝光設備中之罩幕，該曝光設備包含該照明光學系統及投射光學系統，該投射光學系統將該罩幕之圖案投射至基板上，該方法包括設定該罩幕之圖案的第一步驟，該罩幕被放置在該投射光學系統之物件平面上；設定評估區域之第二步驟，該評估區域被使用來評估該第一步驟中所設定之罩幕的圖案之光學影像，該光學影像係形成在該投射光學系統之影像平面上；產生複數元件光源之第三步驟，該等元件光源形成在該照明光學系統的光瞳平面上；設定複數不同像差狀態之第四步驟，該等像差狀態被預期存在於該投射光學系統中；對於該複數像差狀態及該複數元件光源之所有組合的每一者計算該罩幕之圖案的光學影像之第五步驟，當選自該第四步驟中所設定之複數像差狀態的一像差狀態係在該投射光學系統中產生，且該罩幕之圖案係以選自該第三步驟中所產生之複數元件光源的一元件光源照明時，該光學影像係在該第二步驟中所設定之評估區域中形成；及基於該第五步驟中所計算之光學影像決定待施加至該複數元件光源之每一者的重量之第六步驟，使得於該評估區域中，該罩幕之圖案的光學影像之每一者的邊緣位置接近目標邊緣位置，藉此決定藉由組合被施加以該等重量的該複數元件光源所獲得之光源，當作待形成在該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈。

本發明之進一步特色將參考所附圖面由示範具體實施例之以下敘述變得明顯。

本發明之較佳具體實施例將在下面參考所附圖面被敘述。注意遍及該等圖面之相同參考數字標示相同之構件，且其重複的敘述將不被給與。

本發明係適用於微機械及製造各種裝置中所使用之有效光源的決定，諸如IC或LSI之半導體晶片、諸如液晶面板之顯示裝置、諸如磁頭之偵測裝置、及諸如CCD之影像感測元件。該微機械在此意指藉由應用半導體積體電路製造技術至微結構製造、或該機械裝置系統本身，建立具有非常複雜的功能之微米比例機械裝置系統之技術。

<第一具體實施例>

圖1係流程圖，用於說明根據本發明的一態樣之決定方法。於此具體實施例中之決定方法係藉由諸如電腦之資訊處理設備所執行，以決定(最佳化)被使用來照明曝光設備中之罩幕(光罩)的有效光源。該曝光設備包括照明該罩幕之照明光學系統、及將該罩幕的圖案投射至基板上之投射光學系統。該有效光源在此意指形成在該投射光學系統的光瞳平面上之光強度分佈，而沒有罩幕被放置在該投射光學系統之物件平面上。因此，決定有效光源等於決定待形成在該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈。

於步驟S102中，待放置在該投射光學系統的物件平面上之罩幕的圖案(罩幕圖案)被設定。於此具體實施例中，包括由光屏蔽部份所形成之圖案群組PT(透射率：0%)、及由光透射部份所形成之背景部份BC(透射率：100%)的罩幕圖案被設定，如圖2所示。此罩幕圖案係被使用於SRAM井製程的一般罩幕圖案，且被設計成具有240奈米之線寬度及600奈米之間距的一維之線及空間圖案。圖2所示之罩幕圖案包含雙邊對稱圖案PT1至PT13。因為譬如罩幕偏向不被考慮，所有該等圖案PT1至PT13具有240奈米之線寬度。於此具體實施例中，亦不只圖2所示之罩幕圖案、而且藉由轉動圖2所示者經過90度所獲得之罩幕圖案(亦即，藉由交換該先前罩幕圖案中之縱坐標及橫坐標，同時其線及空間之線寬及間距保持相同所獲得者)同樣地被設定。

罩幕圖案大致上包括各種圖案。於步驟S102中，被包括於該罩幕圖案中之所有型式之圖案或需要之圖案可被設定。雖然二維罩幕圖案被設定在此具體實施例中，一維或三維之罩幕圖案亦可被設定。再者，雖然二進位罩幕被設定在此具體實施例中，相位移罩幕或另一種罩幕可被設定。

於步驟S104中，被使用於評估步驟S102中所設定的罩幕圖案之光學影像(形成在該投射光學系統的影像平面上之影像)的圖例(cutline)(評估區域)被設定。於此具體實施例中，圖例CL被設定於該投射光學系統的影像平面上之部份中，該部份對應於該等圖案PT1至PT13之中心部份(看圖2)。雖然一圖例被設定，以便於此具體實施例中垂直地延伸橫越該等圖案PT1至PT13，其可被設定在另一位置。圖2亦顯示用於該罩幕圖案的圖例之設定，並為了敘述單純之故，假設該投射光學系統的物件平面上之尺寸與該投射光學系統的影像平面上之尺寸為彼此相等(亦即，該投射光學系統具有放大倍數為一)。然而，實際上，於考慮具有對應於該影像平面上之尺寸的尺寸之罩幕圖案時，基於該投射光學系統之放大率，圖例必需被設定在該投射光學系統的影像平面上。

於步驟S106中，被使用於評估該罩幕圖案之光學影像的評估標準被設定。於此具體實施例中，首先，用於形成在步驟S104中所設定之圖例上的罩幕圖案之光學影像的邊緣位置用之目標邊緣位置(目標值)被設定。該光學影像之邊緣位置對應於該基板上之抗蝕劑的邊緣位置，且該目標邊緣位置意指該基板上之位置，界定該抗蝕劑的邊緣位置之影像(光學影像)係所欲地被形成在該位置。

圖3係視圖，顯示該罩幕圖案及該抗蝕劑的邊緣位置間之關係。圖3顯示在圖2所示圖例CL上之局部區域α中的罩幕及基板之橫截面。參考圖3，該等圖案PT1及PT2(其光學影像)經由該投射光學系統被轉印至該基板上之抗蝕劑上。於此情況中，該抗蝕劑之右側與左側邊緣的位置在下文將被稱為邊緣位置，以致用於圖案PTn(n：1至13之整數)的抗蝕劑(光學影像)之左側邊緣的位置被界定為邊緣位置XL(PTn)，且用於圖案PTn的抗蝕劑(光學影像)之右側邊緣的位置被界定為邊緣位置XR(PTn)。

於此具體實施例中，目標邊緣位置被設定如下：

XL(PT1)=-3720奈米，XR(PT1)=-3480奈米

XL(PT2)=-3120奈米，XR(PT2)=-2880奈米

XL(PT3)=-2520奈米，XR(PT3)=-2280奈米

XL(PT4)=-1920奈米，XR(PT4)=-1680奈米

XL(PT5)=-1320奈米，XR(PT5)=-1080奈米

XL(PT6)=-720奈米，XR(PT6)=-480奈米

XL(PT7)=-120奈米，XR(PT7)=+120奈米

雖然僅只用於該等圖案PT1至PT7之目標邊緣位置在此被顯示，它們被設定用於所有該等圖案PT1至PT13。更明確地是，相對於該圖案PT6至PT1之目標位置對稱的位置係基於該罩幕圖案之對稱性分別設定為用於該等圖案PT8至PT13之目標邊緣位置。

雖然每一目標邊緣位置被設定，以於此具體實施例中與其該罩幕圖案之對應邊緣位置重合，它們不須總是彼此重合。將稍後敘述者，當譬如該罩幕圖案之形狀被改變(最佳化)時，該罩幕圖案之每一邊緣位置與其對應的目標邊緣位置係彼此不同的。

使用如此設定之目標邊緣位置，被使用於評估該罩幕圖案之光學影像的評估標準被設定。於此具體實施例中，該光學影像之目標邊緣位置及藉由光學模擬所獲得之此光學影像的邊緣位置間之差異的最大值(在下文被稱為“邊緣移位量”)、亦即該罩幕圖案中之邊緣移位的最大量被設定為評估標準。步驟S102中所設定之罩幕圖案包含譬如26個圖案(包含總共26個圖案，因為藉由轉動圖2所示者經過90度所獲得之罩幕圖案亦被設定，如上述)。因為該罩幕圖案包含26個圖案，52個邊緣位置存在。用於這些52個邊緣位置之每一者的邊緣移位之數量被獲得，且在所獲得之邊緣移位的數量之中，具有最大絕對值之邊緣移位的數量被決定為邊緣移位之最大量。雖然該邊緣移位之最大量於此具體實施例中被設定為一評估標準，任何反映該光學影像的邊緣位置(其移位)之參數能被設定為評估標準，故邊緣移位之數量的平均值譬如可被設定為評估標準。

於步驟S108中，形成在該照明光學系統的光瞳平面上之複數不同元件光源被產生。譬如，該照明光學系統的光瞳平面於一柵格圖案中被分成複數區域(分成63×63個區域)，且僅只這些複數區域之一者被照明，以產生其當作元件光源，如圖4A所示。在藉由分開該照明光學系統之光瞳平面所獲得的複數區域之中，注意圖4B所示區域R1至R813(亦即，右上方(四分之一))僅只需要被評估，因為該有效光源之對稱性。注意圖4A所示之圓代表具有1之相干性因數者。

圖5A及5B係視圖，說明步驟S108中所產生之複數元件光源的範例。圖5A顯示藉由僅只照明該區域R10所獲得之元件光源，且圖5B顯示藉由僅只照明該區域R807所獲得之元件光源。注意基於該有效光源之對稱性，圖5A及5B所示之元件光源具有經照明之垂直及水平對稱區域。於此具體實施例中，該複數區域R1至R813之僅只一者被照明，以產生其當作一元件光源，故813個元件光源被產生。步驟S108中所產生之複數元件光源的線性總和(藉由結合步驟S108中所產生的複數元件光源所獲得之光源)最後被決定當作有效光源。

於此具體實施例中，雖然該照明光學系統之光瞳平面在一柵格圖案中被分開，其可在另一形狀中被分開，諸如拱形的形狀。此外，為藉由將其限制至環狀之形狀來最佳化該有效光源，僅只環狀元件光源需要被設定。再者，為最佳化藉由疊加類星體形狀及小σ形狀所獲得之有效光源，僅只具有類星體形狀及那些具有小σ形狀之元件光源需要被設定。

於此具體實施例中，雖然每一分開的區域逐一被照明，以導致其當作元件光源，一組複數區域可被一起照明，以使它們當作一元件光源。

於步驟S110中，複數不同像差狀態(在該投射光學系統中所產生之複數不同像差圖案)被設定，其被預期存在於該投射光學系統中。於此具體實施例中，該像差圖案意指該波前像差形狀。該波前像差大致上可藉由澤尼克(Zernike)多項式所界定。當譬如36項之澤尼克多項式待評估時，一波前像差形狀係藉由決定36個係數所界定。澤尼克多項式的每一項之係數依序由第一項大致上亦被稱為C1、C2、C3、...，故每一項對應於一特定型式之像差。

於此具體實施例中，九個像差圖案被設定，如表1所示。表1中之像差(像差之數量)的單位為mλ(λ為曝光光線之波長)。參考表1，於像差圖案1中，C7、C8、C10、C11、C14、C15、C30、C31項及其他項之值(係數)被設定為零。此外，於像差圖案2中，僅只C7項之值被設定為15mλ，且其他項之那些值被設定為零。同理，於像差圖案3至9之每一者中，C7、C8、C10、C11、C14、C15、C30、C31項之僅只一者的值被設定為15mλ，且其他項之那些值被設定為零。

於該澤尼克多項式中，C7、C8、C10、C11、C14、C15、C30、C31項對應於彗形像差。彗形像差大致上已知影響該光學影像的邊緣位置中之移位。於此具體實施例中，複數像差圖案之每一者被決定，以便包含至少一彗形像差，藉此使其可能獲得一有效光源，該有效光源抑制該光學影像的邊緣位置中由於包含彗形像差之所有像差型式的移位。

在此具體實施例中，雖然具有僅只用於特定澤尼克項之特定值的像差圖案被設定，藉由實際曝光設備(投射光學系統)所測量者可被設定為原封不動(intact)。於一像差圖案中，非零值亦可被設定為複數澤尼克項之值，且負值甚至可被設定為特定澤尼克項之值。在此具體實施例中，雖然九個像差圖案被設定，任何數目之像差圖案可被設定。

於步驟S112中，針對步驟S108中所產生之複數元件光源的每一者，當步驟S110中所設定之複數像差圖案的每一者係在該投射光學系統中產生時所形成的罩幕圖案之光學影像(其強度分佈)被計算。更明確地是，選自步驟S110中所設定之複數像差圖案的一像差圖案係於該投射光學系統中產生。當該罩幕圖案係以選自步驟S108中所產生之複數元件光源的一元件光源照明時，形成在步驟S104中所設定之圖例上的罩幕圖案之光學影像接著被計算。此製程係對於該複數像差圖案及該複數元件光源之所有組合所做成。於此具體實施例中，813個元件光源係在步驟S108中產生，且九個像差圖案被設定於步驟S110中，故813×9=7317個光學影像被計算。

注意步驟S112中所計算之光學影像可採取任何形式，只要其相對於該元件光源之強度係線性的。譬如，為獲得對應於抗蝕劑圖條之影像，該光學影像通常係以敘述抗蝕劑中之酸的擴散之高斯函數(亦即，敘述抗蝕劑之化學及物理性質的抗蝕劑模型)褶積運算。於此具體實施例中，此一影像相對於該元件光源之強度係亦線性的，且因此被包括於該光學影像中。此一光學影像亦可使用市售光學模擬器、諸如Prolith被計算。

於步驟S114中，有效光源係基於步驟S106中所設定之評估標準與步驟S112中所計算之光學影像(其強度分佈)來決定(最佳化)。更明確地是，待施加至該複數元件光源之每一者的重量(強度)被決定，使得在該圖例上，該罩幕圖案之光學影像的邊緣位置接近其目標邊緣位置，藉此決定藉由組合被施加以該等重量的複數元件光源所獲得之光源當作有效光源。換句話說，步驟S108中所產生之複數元件光源(於此具體實施例中有813個元件光源)的強度間之比率被決定，以決定有效光源。

於此具體實施例中，雖然一種數學程序設計、亦即線性程序設計被假設用於決定(最佳化)有效光源，這不意欲限制最佳化該有效光源之技術，且譬如蒙特卡洛方法或下降單純形(downhill simplex)方法可被採用。於線性程序設計中，待最小化(或最大化)之目標函數被設定，且界定該等變數間之關係的待滿足之條件被設定為一限制，藉此使其可能使用市售諸如CPLEX解算器最佳化該有效光源。於此具體實施例中，敘述邊緣移位之最大量的方程式(評估標準)譬如被設定為目標函數。與該813個元件光源的每一者之強度(變數)、該罩幕圖案之光學影像、及該邊緣移位之最大量彼此有關聯的方程式、與限制這些元件光源之每一者的強度之方程式(譬如，敘述該強度需要具有零或更多之值的方程式)亦被設定為限制。

於此具體實施例中，表2所示之最佳化結果(該813個元件光源(表2所示光源數目)之強度(表2所示光發射強度))被獲得。注意表2不會顯示具有零強度(亦即，其未被照明)之元件光源。如圖6所示之有效光源係藉由分別將步驟S108中所產生之複數元件光源乘以表2所示之強度、及組合這些該複數元件光源所獲得。

如圖7所示，具有大σ值(σ值=0.93)之有效光源大致上被使用於圖2所示之罩幕圖案(被使用於SRAM井製程之罩幕圖案)。因此，圖6所示之有效光源(根據此具體實施例之有效光源)達成一優於圖7所示者(根據先前技藝技術的有效光源)之影像性能的事實將在下文被說明。

首先，檢查該光學影像的邊緣位置中由於所有像差型式之移位是否被抑制，像差係使用實際曝光設備(投射光學系統)所測量，以獲得63個實際像差圖案。圖8說明當該63個實際像差圖案係在該投射光學系統中產生時所獲得之模擬結果，且圖2所示之罩幕圖案(步驟S102中所設定之罩幕圖案)係以圖6及7所示之有效光源照明。圖8顯示在該縱坐標上具有評估標準之作用的邊緣移位之最大量，及在該橫坐標上之每一實際像差圖案的數目。

參考圖8，於一些實際像差圖案中，圖7所示之有效光源具有邊緣移位之最大量，其係比圖6所示之有效光源的邊緣移位之最大量較小。然而，如能由8圖看出者，於大部分之實際像差圖案中，圖6所示之有效光源具有邊緣移位之最大量，其係比圖7所示之有效光源的邊緣移位之最大量較小。圖8亦揭露圖6所示之有效光源中的堅固性係比圖7所示之有效光源的堅固性較佳。用於特定之實際像差圖案(譬如，實際像差圖案35)，圖7所示之有效光源具有很大之邊緣移位最大量，反之圖6所示之有效光源具有邊緣移位之最大量，其對於所有該63個實際像差圖案被保持為小的。以此方式，於此具體實施例中，能夠抑制該光學影像的邊緣位置中由於各種型式像差之移位的有效光源可被決定，該像差被預期存在於該投射光學系統中。

<第二具體實施例>

於該第一具體實施例中，縱使像差存在於該投射光學系統中，當理想之焦點位置、亦即最佳之焦點位置被確保時，能夠抑制該光學影像的邊緣位置中之移位的有效光源被獲得。然而，於半導體裝置之實際製造中，散焦(來自該投射光學系統之影像平面的移位)在曝光之時可能達到不可忽略的範圍。因此，於此具體實施例中，有效光源係同樣考慮到散焦而被決定。

更明確地是，複數散焦平面被設定，且形成在對應於該圖例之位置的罩幕圖案之光學影像於步驟S112中被計算，用於該複數散焦平面之每一者。設定用於該等個別光學影像之邊緣位置的目標邊緣位置接著使其可能最佳化該有效光源，同時將散焦納入考慮。

於此具體實施例中，離該投射光學系統之影像平面具有零散焦的平面(亦即，最佳焦點平面)、及離該投射光學系統之影像平面具有100奈米之散焦量的平面被設定為複數散焦平面，且形成在該等個別平面上之光學影像被計算。當上面論及之位置(值)被設定為目標邊緣位置時，如圖9所示之有效光源被獲得。

圖9所示之有效光源(根據此具體實施例之有效光源)的影像性能、及圖7所示之有效光源(根據先前技藝技術之有效光源)的影像性能被相互比較，如於該第一具體實施例中。圖10說明當與那些被使用於該第一具體實施例中者完全相同之63個實際像差圖案係在該投射光學系統中產生時所獲得之模擬結果，且圖2所示之罩幕圖案(步驟S102中所設定之罩幕圖案)係以圖9及7所示之有效光源照明。圖10顯示在該縱坐標上具有評估標準之作用的邊緣移位之最大量，及在該橫坐標上之每一實際像差圖案的數目。

如能由圖10所見，在所有該等實際像差圖案中，圖9所示之有效光源具有邊緣移位之最大量，其比圖7所示之有效光源較小。以此方式，於此具體實施例中，能夠抑制該光學影像的邊緣位置中由於各種型式像差之移位的有效光源可被決定(該等像差被預期存在於該投射光學系統中)同時將散焦納入考慮。

雖然二散焦平面：一具有零散焦之平面，及具有100奈米之散焦數量的平面係在此具體實施例中被設定，任何數目之散焦平面可被設定。對於該複數散焦平面之每一者內插及外推該光學影像之計算好的資料亦使其可能最佳化該有效光源，同時將散焦納入考慮，而不會直接地計算該等光學影像。

<第三具體實施例>

於該第一具體實施例中，縱使像差存在於該投射光學系統中，當在曝光之時的理想之曝光量(劑量)被確保時，能夠抑制該光學影像的邊緣位置中之移位的有效光源被獲得。然而，於半導體裝置之實際製造中，曝光量離理想數量之移位可能達到不可忽略的範圍。因此，於此具體實施例中，有效光源係同樣考慮到該曝光量(其波動)而被決定。

更明確地是，藉由設定複數不同強度至複數元件光源的每一者所獲得之用於強度評估的元件光源被產生，以用於該複數元件光源之每一者(亦即，該等元件光源之強度係成比例地乘以一給定因數，以產生強度評估用之元件光源)。於步驟S112中，針對強度評估，形成在對應於該圖例之位置的罩幕圖案之光學影像亦被計算用於該等元件光源之每一者。設定用於該等個別光學影像之邊緣位置的目標邊緣位置接著使其可能最佳化該有效光源，同時將曝光量納入考慮。

於此具體實施例中，用於強度評估之元件光源被設定以用於理想之曝光量、理想數量之-5%的曝光量、及理想數量之+5%的曝光量，且用於強度評估之個別元件光源用的光學影像被計算。當該前述之位置(值)被設定為目標邊緣位置時，如圖11所示之有效光源被獲得。注意圖11所示之有效光源係與圖6所示者不同，雖然難以區分它們。

圖11所示之有效光源(根據此具體實施例之有效光源)的影像性能、及圖7所示之有效光源(根據先前技藝技術之有效光源)的影像性能被相互比較，如於該第一及第二具體實施例中。圖12說明當與那些被使用於該第一具體實施例中者完全相同之63個實際像差圖案係在該投射光學系統中產生時所獲得之模擬結果，且圖2所示之罩幕圖案(步驟S102中所設定之罩幕圖案)係以圖11及7所示之有效光源照明。圖12顯示在該縱坐標上具有評估標準之作用的邊緣移位之最大量，及在該橫坐標上之每一實際像差圖案的數目。

參考圖12，於一些實際像差圖案中，圖7所示之有效光源具有邊緣移位之最大量，其比圖11所示之有效光源的邊緣移位之最大量較小。然而，如可由圖12所見，於大部分之實際像差圖案中，圖11所示之有效光源具有邊緣移位之最大量，其係比圖7所示之有效光源的邊緣移位之最大量較小。圖12亦揭露圖11所示之有效光源中的堅固性係比圖7所示之有效光源的堅固性較佳。用於特定之實際像差圖案(譬如，實際像差圖案35)，圖7所示之有效光源具有很大之邊緣移位最大量，反之圖11所示之有效光源具有邊緣移位之最大量，其對於所有該63個實際像差圖案被保持為小的。以此方式，於此具體實施例中，能夠抑制該光學影像的邊緣位置中由於各種型式像差之移位的有效光源可被決定，該像差被預期存在於該投射光學系統中，同時將曝光量納入考慮。

雖然用於強度評估之元件光源被設定用於三種曝光量：理想之曝光量、理想數量之-5%的曝光量、及理想數量之+5%的曝光量，任何數目之曝光量可被設定。用於強度評估，對於該複數元件光源之每一者內插及外推該光學影像之計算好的資料亦使其可能最佳化該有效光源，同時將曝光量納入考慮，而不會直接地計算該等光學影像。

<第四具體實施例>

於該第二及第三具體實施例中，縱使像差存在或波動於該投射光學系統中，能夠抑制該光學影像的邊緣位置中之移位的有效光源被獲得，同時將散焦或曝光量納入考慮。然而，可在本發明中評估之物理量既未受限於散焦、也未受限於曝光量。

譬如，於步驟S106中，不只該邊緣移位之最大量、同時也具有一般影像性能之作用的ILS或NILS可被設定為評估標準。注意ILS係“影像對數斜率”之縮寫，且NILS係“正歸化影像對數斜率”之縮寫。再者，於步驟S106中，代表該曝光設備之罩幕架台或晶圓架台的震動之MSD(移動標準偏差)可被設定為評估標準。

當罩幕誤差於步驟S102中發生時，為考慮當罩幕誤差發生時的影像性能之影響(MEEF)，該有效光源僅只需要於設定罩幕圖案時被最佳化。為考慮複數抗蝕劑模型，其係亦僅只需要使用複數抗蝕劑模型計算光學影像，以基於步驟S112中之計算好的光學影像來最佳化該有效光源。

以此方式，除了該邊緣移位之最大量、散焦、及曝光量以外，本發明可能考慮各種型式之物理量來最佳化該有效光源。

<第五具體實施例>

在該第一至第三具體實施例中，如圖4A及4B所示，藉由分別照明複數區域所形成之複數元件光源被使用，該等區域藉由在柵格圖案中分開該照明光學系統的光瞳平面所獲得，故該有效光源係在相當大數量之自由度下最佳化。諸如電腦產生全像圖(CGH)之繞射光學元件的使用允許各種曝光設備以大數量之自由度提供(形成)此一有效光源。然而，並非所有型式之曝光設備能以大數量之自由度提供(形成)有效光源。譬如使用KrF準分子雷射當作光源之老一代曝光設備可能不能夠使用繞射光學元件。其通常亦係不想使用繞射光學元件，因為其招致高製造成本。

該曝光設備之照明光學系統大致上包含決定有效光源之粗略形狀的光學元件、諸如大σ、環狀、或雙極形狀，並調整此形狀。譬如，其係可能調整用於大σ有效光源之σ值、及用於環狀有效光源之外部及內部σ值。此有效光源調整能被做成，而沒有製造新的繞射光學元件(亦即，此調整能在該曝光設備(照明光學系統)中做成)，如此沒有承擔額外之成本。因此，通常想要的是最佳化該有效光源，以致其於該照明光學系統中落在其可調整之範圍內。因此，於此具體實施例中，環狀有效光源中之外部及內部σ值的最佳化將被敘述為有效光源最佳化之範例。

於步驟S108中，環狀元件光源被產生作為複數元件光源，如圖13A至13C所示。圖13A顯示具有0.92的外部σ值及0.90的內部σ值之元件光源。圖13B亦顯示具有0.62的外部σ值及0.60的內部σ值之元件光源，且圖13C顯示具有0.32的外部σ值及0.30的內部σ值之元件光源。以此方式，具有0.02的環狀區寬度之環狀元件光源被產生，以覆蓋該照明光學系統之光瞳平面(亦即，該整個有效光源區域)，藉此使其可能藉由將其限制至環狀形狀來最佳化該有效光源。當該相同之罩幕圖案(圖2所示之罩幕圖案)、目標邊緣位置、評估標準等如於該第一具體實施例中被設定時，如圖14所示之有效光源被獲得。圖14所示之有效光源具有環狀形狀，並具有0.92之外部σ值及0.08之內部σ值。

<第六具體實施例>

於該第一至第五具體實施例中，該有效光源係於設定(固定)罩幕圖案時被最佳化。然而，其通常想要的是隨同該有效光源最佳化該罩幕圖案。因此，於此具體實施例中，不只該有效光源、同時該罩幕圖案最佳化將參考圖15被敘述。

於步驟S1502中，罩幕圖案及界定該罩幕圖案之參數(變數)被設定。注意步驟S1502中所設定之罩幕圖案係在稍後敘述之步驟中被最佳化(變形)，且因此為該罩幕之暫時圖案，不像於步驟S102中所設定之罩幕圖案。

於此具體實施例中，包含由光屏蔽部份所形成之圖案群組PTA(透射率：0%)、及由光透射部份所形成之背景部份BCA(透射率：100%)的罩幕圖案被設定，如圖16所示。此罩幕圖案被設計成一維之線及空間圖案，且包含13個圖案PTA1至PTA13。圖案PTAn(n：1至13之整數)之線寬度W(PTAn)及中點位置(中點坐標)XC(PTAn)亦被設定為界定該罩幕圖案之形狀的參數，以獲得落在以下範圍內之變數：

W(PTA1)=235至245奈米

W(PTA2)=235至245奈米

W(PTA3)=235至245奈米

W(PTA4)=235至245奈米

W(PTA5)=235至245奈米

W(PTA6)=235至245奈米

W(PTA7)=235至245奈米

XC(PTA1)=-3605至-3595奈米

XC(PTA2)=-3005至-2995奈米

XC(PTA3)=-2405至-2395奈米

XC(PTA4)=-1805至-1795奈米

XC(PTA5)=-1205至-1195奈米

XC(PTA6)=-605至-595奈米

XC(PTA7)=0奈米(被固定)

注意該線寬度及中點位置被界定在該投射光學系統的影像平面上之坐標系統中(看圖16)。雖然僅只該等圖案PTA1至PTA7之線寬度及中點位置的範圍在此被顯示，所有該等圖案PTA1至PTA13之那些範圍實際上被設定。更明確地是，當作該等圖案PTA8至PTA13之線寬度及中點位置的範圍，那些分別對應於該等圖案PTA6至PTA1者係基於該罩幕圖案之對稱性設定。亦於此具體實施例中，不只是圖16所示之罩幕圖案、而且藉由轉動圖16所示者經過90度所獲得之罩幕圖案(亦即，藉由交換該先前罩幕圖案中之縱坐標及橫坐標所獲得)同樣被設定。因13個圖案之線寬度及中點位置的範圍被包含於藉由轉動圖16所示者經過90度所獲得之罩幕圖案中，那些對應於該等圖案PTA1至PTA13者被設定。

雖然界定該罩幕圖案之形狀的參數(該等線寬度及中點位置)被設定為界定此具體實施例中之罩幕圖案的參數，界定該罩幕圖案之相位或透射率的那些參數亦可被設定。

於步驟S1504中，如於步驟S104中，被使用於評估步驟S1502中所設定之罩幕圖案的光學影像(形成在該投射光學系統的影像平面上之影像)之圖例(評估區域)被設定。

於步驟S1506中，被使用於評估該罩幕圖案之光學影像的評估標準被設定。於此具體實施例中，圖16所示罩幕圖案中之邊緣移位的最大量被設定為評估標準，如步驟S106。

於步驟S1508中，形成在該照明光學系統的光瞳平面上之複數不同元件光源被產生，且界定該有效光源之參數被設定。於此具體實施例中，該照明光學系統的光瞳平面於柵格圖案中被分成15×15區域，且該等個別區域被照明，以使它們當作複數元件光源，如圖17所示。注意在藉由分開該照明光學系統的光瞳平面所獲得的區域之中，因為該有效光源之對稱性，圖17所示區域R1至R52(亦即，右上方(四分之一))僅只需要被評估。待施加至圖17所示之區域R1至R52的每一者之光強度(重量)亦被設定為界定該有效光源之參數。

於步驟S1510中，複數不同像差狀態(在該投射光學系統中所產生之複數不同像差圖案)被設定，其被預期存在於該投射光學系統中。於此具體實施例中，與那些於該第一具體實施例中所使用者完全相同的九個像差圖案(表1中所示之像差圖案)被設定。

於步驟S1512中，被使用於決定是否為該有效光源及罩幕圖案之最終最佳化的最終決定標準被設定。於此具體實施例中，用於在步驟S1506中被設定為評估標準的邊緣移位之最大量的閾值(亦即，可容許之邊緣移位的最大量)被設定為最終決定標準。然而，該最終決定標準不被限制於用於該邊緣移位之最大量的閾值，且限制光學影像之計算次數(亦即，最佳化之重複數目)的限制計數譬如可被設定。

於步驟S1514中，罩幕圖案及有效光源係基於步驟S1506中所設定之評估標準暫時地決定。於此具體實施例中，界定該罩幕圖案及界定該有效光源之參數係使用該下降單純形方法暫時地決定。更明確地是，包含當作參數群組之界定該罩幕圖案及在步驟S1502中被設定的參數之間隔、與界定該有效光源及在步驟S1508中被設定的參數之間隔被設定，以決定此間隔中所界定之空間中的每一參數之值。每一參數之值係藉由計算開始中之隨機數目暫時地決定，但步驟S1514大致上被施行複數次，如將稍後被敘述者。於該第一計算操作之後的計算操作中，使用該下降單純形方法之演算法被設定，以暫時地決定每一參數之值，以致具有步驟S1506中所設定之評估標準的作用之閾值變得盡可能小的。

於步驟S1516中，形成在該投射光學系統的影像平面上之罩幕圖案的光學影像係使用步驟S1510中所設定之複數像差圖案、及於步驟S1514中所暫時地決定之罩幕圖案與有效光源來計算，其被執行複數次。更明確地是，當複數像差圖案1至9係在該投射光學系統中產生時，形成在步驟S1504中所設定之圖例上的罩幕圖案之光學影像被計算，且該暫時地決定之罩幕圖案係以該暫時地決定的有效光源照明。於此具體實施例中，九個像差圖案係在步驟S1510中被設定，故九個光學影像被計算。

於步驟S1518中，其係基於步驟S1516中所計算之光學影像決定步驟S1512中所設定之最終決定標準是否被滿足。如果在步驟S1518中決定未被滿足(NO)，該製程返回至步驟S1514，其中罩幕圖案及有效光源被再次暫時地決定。以此方式，步驟S1514至S1518被反覆執行，藉此決定最後之罩幕圖案及有效光源。在另一方面，如果步驟S1518決定被滿足(YES)，該製程推進至步驟S1520。

於此具體實施例中，其係對於步驟S1516中所計算之所有該九個光學影像，決定該邊緣移位之最大量是否滿足該閾值。如果，即便該等九個光學影像之一者具有不滿足該閾值的邊緣移位之最大量，其係於步驟S1518中決定該最終決定參考不被滿足。

於步驟S1520中，在步驟S1514中暫時地決定之罩幕圖案及有效光源被分別決定當作最後之罩幕圖案及有效光源。注意於步驟S1514中，待施加至步驟S1508中所設定的複數元件光源之每一者的重量被暫時地決定，故有效光源能藉由組合施加以該等重量之複數元件光源所獲得。於此具體實施例中，如圖18所示之有效光源被獲得。用於該罩幕圖案之以下結果亦被獲得：

W(PTA1)=240.6奈米

W(PTA2)=240.6奈米

W(PTA3)=240.4奈米

W(PTA4)=240.2奈米

W(PTA5)=240.4奈米

W(PTA6)=241.0奈米

W(PTA7)=240.4奈米

XC(PTA1)=-3600.1奈米

XC(PTA2)=-3000.1奈米

XC(PTA3)=-2400.0奈米

XC(PTA4)=-1799.9奈米

XC(PTA5)=-1199.9奈米

XC(PTA6)=-599.9奈米

XC(PTA7)=0奈米(被固定)

注意界定該罩幕圖案之參數係以一限制來最佳化，以致他們在各步驟中採取0.1奈米之值，並考慮該罩幕之可製造性。

圖18所示有效光源之影像性能及圖6所示之有效光源的影像性能被相互比較。圖19說明當與那些使用於該第一具體實施例中者完全相同的63個實際像差圖案係在該投射光學系統中產生時所獲得之模擬結果，且該罩幕圖案係以圖18及6所示之有效光源照明。注意圖19說明當藉由該等前述參數所界定之罩幕圖案係以圖18所示的有效光源照明時所獲得之模擬結果及當圖2所示之罩幕圖案係以圖6所示的有效光源照明時所獲得之模擬結果。圖19亦說明當圖2所示之罩幕圖案係以圖7所示的有效光源(根據先前技藝技術之有效光源)照明時所獲得之模擬結果。圖19顯示在該縱坐標上具有評估標準之作用的邊緣移位之最大量，及在該橫坐標上之每一實際像差圖案的數目。

如可由圖19所見，圖18所示之有效光源具有邊緣移位之最大量，其比圖6所示之有效光源的邊緣移位之最大量較小。於此具體實施例中，獲得元件光源所必需之分隔的數目係比於該第一具體實施例中較小，故該有效光源之自由度的數目於該前者中係比於該後者中較小，雖然如此，於此具體實施例中，界定該罩幕圖案之參數被設定為變數(亦即，該罩幕圖案被最佳化)，故該有效光源以整體而言具有大量之自由度。如此，獲得優於該第一具體實施例中者之影像性能的有效光源及罩幕圖案能被獲得。

以此方式，於此具體實施例中，不只是能夠抑制該光學影像的邊緣位置中之由於各種型式像差之移位的有效光源、而且適合用於此有效光源之罩幕圖案可被決定，該等像差被預期存在於該投射光學系統中。

評估該光學影像的邊緣位置中由於各種型式像差之移位的重要性將在下面參考圖20及21A至21C說明，該等像差被預期存在於該投射光學系統中，以決定(最佳化)有效光源，如已在該第一至第六具體實施例中敘述者。

圖20係流程圖，概要地顯示典型SRAM記憶體單元的井製程中之製程流程。該井製程係用於形成一稱為井之區域的製程。控制該光學影像之邊緣位置(亦即，抑制邊緣位置中之移位)的需要性將參考圖20被闡明。雖然使用正抗蝕劑之製程流程將在此被敘述，負抗蝕劑可被採用。

首先，於被稱為隔離製程之製程A中，隔離氧化物膜2010係以於它們間之預定間距形成在矽晶圓2000上。其次，於製程B中，抗蝕劑2020被塗在該矽晶圓2000上。於被稱為微影製程之製程C中，該矽晶圓2000經由罩幕2030被以諸如紫外線之光照射。如此，帶有該罩幕2030之圖案的資訊之光係投射至該矽晶圓2000上，以將該矽晶圓2000上之抗蝕劑2020的局部區域2040曝光至光線。

於被稱為顯影製程之製程D中，該抗蝕劑2020之局部區域2040被溶解及去除。於被稱為離子植入製程之製程E中，於電場中加速之特定離子使用離子植入裝置被植入該矽晶圓2000。在此時，藉由該抗蝕劑2020防止該等離子進入該晶圓內部，且係因此僅只植入該晶圓中之開口，該開口對應於由其去除該抗蝕劑2020之區域。注意該等離子被植入該晶圓之深度能按照加速該等離子的電場之強度被調整。於製程F中，該整個抗蝕劑2020被去除。該等離子被植入之區域被稱為井2050。以一系列製程A至F，特定之離子被植入界定複數隔離氧化物膜之區域，故裝置之電特徵能被控制至較佳之值。注意該矽晶圓2000及井2050具有帶有相反符號(opposite signs)之電荷。據此，譬如當該矽晶圓2000係為p型時，該井2050為n型。

圖21A係一視圖，概要地顯示該井2050及電晶體2060之結構。複數電晶體被並列地形成在該井2050中，如圖21A所示。在該複數電晶體之中，注意力被集中在該井2050的端部處所形成之電晶體2060上。於此情況中，圖21B及21C分別顯示該電晶體2060的想要及不想要之結構。圖21B所示之源極2070、汲極2080、閘極間之氧化物膜2085、及閘極2090係在該井製程之後形成。

參考圖21B，該源極2070、汲極2080、及閘極2090係形成在該井2050上。因此，該隔離氧化物膜2010將電晶體與異於該矽晶圓2000上之井2050的部份隔離，如此防止該等電荷之滲漏。

在另一方面，如果製程C中之光學影像的邊緣位置具有低準確性，於該離子植入製程中，該井2050之端部係在異於該隔離氧化物膜2010上之位置形成。其結果是，當該源極2070及汲極2080被形成時，造成該汲極2080及異於該井2050之部份於區域2100中彼此直接接觸，如圖21C所示。當該矽晶圓2000為p型，反之該井2050為n型時，該源極2070及汲極2080兩者為p型。因此，於該區域2100中，該等電荷輕易地滲漏，因為具有p型之矽晶圓2000及汲極2080兩者係彼此接觸。該等電荷之滲漏不利地影響該等電晶體之性能係明顯的。以此方式，當該光學影像之邊緣位置的準確性降級時，裝置之產量大幅地惡化。

雖然在此注意力已被集中於該井製程，離子植入製程被反覆執行複數次，直至最後裝置被完成。當譬如源極及汲極被形成時，離子植入製程亦被使用。同樣於此離子植入製程中，其重要的是當然要以高準確性控制該光學影像之邊緣位置。

以此方式，為改善諸如SRAM的裝置之產量，其很重要的是以高準確性控制該光學影像之邊緣位置(亦即，抑制邊緣位置中之移位)。然而，如上面所述，如果具有彗形像差的特點之像差存在於該投射光學系統中，該光學影像之邊緣位置大幅地波動(移位)。因此，如於此具體實施例中，其有利的是評估該光學影像的邊緣位置中由於各種型式像差的移位，以決定(最佳化)有效光源，該等像差被預期存在於該投射光學系統中。

本發明之態樣亦可藉由一系統或設備之電腦(或諸如CPU或MPU之裝置)及藉由一方法所實現，該電腦讀取及執行一記錄在記憶體裝置上之程式，以施行該等上述具體實施例之功能，而該方法之各步驟係藉由一系統或設備之電腦所施行，譬如藉由讀出及執行一被記錄在記憶體裝置上之程式，以施行該等上述具體實施例之功能。用於此目的，該程式被提供至該電腦，譬如透過網路或由具有該記憶體裝置(譬如，電腦可讀取媒介)之作用的各種型式之記錄媒介。

<第七具體實施例>

以來自照明光學系統之光線照明的罩幕之圖案轉印至晶圓上的曝光設備100將在下面參考圖22被敘述。圖22係概要方塊圖，顯示該曝光設備100之配置。該曝光設備100使用一照明光學系統180，以形成藉由該上面論及的決定方法所決定之有效光源，以用該有效光源照明該罩幕。於此具體實施例中，雖然該曝光設備100係步進及掃描型，其亦可採用步進及反覆型或另一曝光型。

該曝光設備100包括照明裝置110、支撐罩幕120之罩幕架台(未示出)、投射光學系統130、及支撐晶圓140之晶圓架台(未示出)。

該照明裝置110包括光源160及該照明光學系統180，且照明該罩幕120，而待轉印之電路圖案係形成在該罩幕上。譬如，準分子雷射、諸如具有大約193奈米波長之ArF準分子雷射或具有大約248奈米波長之KrF準分子雷射被用作該光源160。然而，光源160之型式及數目不會被特別地限制，且譬如具有大約157奈米波長之F₂ 雷射或窄帶水銀燈亦可被用作該光源160。該照明光學系統180以來自該光源160之光照明該罩幕120，且形成藉由該前述之決定方法所決定的有效光源。該照明光學系統180包括選路光學系統181、射束成形光學系統182、偏振控制單元183、相位控制單元184、出口角度控制光學元件185、繼電器光學系統186、及多光束產生單元187。該照明光學系統180亦包括偏振狀態調整單元188、電腦產生全像圖189、繼電器光學系統190、孔徑191、可變焦距光學系統192、多光束產生單元193、孔徑光闌194、及照射單元195。

該選路光學系統181使來自該光源160之光偏向，以將其引導至該射束成形光學系統182。該射束成形光學系統182將來自該光源160之光的橫截面形狀之縱橫比轉換成一預定值(將此橫截面形狀譬如由長方形轉換成正方形)。該射束成形光學系統182形成具有一尺寸及發散之角度的光束，該尺寸及發散之角度為照明該多光束產生單元187所需要者。

該偏振控制單元183使用譬如線性偏振器，且具有消除不需要之偏振分量的功能。將藉由該偏振控制單元183所消除(屏蔽)之偏振分量減至最小使其可能有效率地將來自該光源160之光轉換成預定線性地偏振光。該相位控制單元184在該光中產生λ/4之相位差，其係藉由該偏振控制單元183所線性地偏振，以將該光轉換成圓形偏振光。該出口角度控制光學元件185使用譬如光學積分器(譬如，複眼透鏡或由複數顯微透鏡所形成之纖維)，且在發散之預定角度輸出該光。該繼電器光學系統186將由該出口角度控制光學元件185顯現之光聚焦在該多光束產生單元187上。藉著該繼電器光學系統186，該出口角度控制光學元件185之出口表面及該多光束產生單元187之入射表面具有傅立葉轉換關係(分別具有物件平面及光瞳平面之作用、或分別具有光瞳平面及影像平面之作用)。該多光束產生單元187使用光學積分器，該積分器被使用來均勻地照明該偏振狀態調整單元188及電腦產生全像圖189。由複數點光源所形成之第二光源係形成在該多光束產生單元187之出口表面上。由該多光束產生單元187顯現之光進入該偏振狀態調整單元188當作圓形偏振光。

該偏振狀態調整單元188在該光中產生λ/4之相位差，其係藉由該相位控制單元184所圓形地偏振，以將該光轉換成具有預定偏振方向之線性偏振光。由該偏振狀態調整單元188顯現之光撞擊在該電腦產生全像圖189上，該全像圖用作繞射光學元件。於此具體實施例中，雖然該偏振狀態調整單元188係相對於該電腦產生全像圖189放置在該光源側上，該偏振狀態調整單元188及該電腦產生全像圖189可被互相交換。亦當該偏振狀態調整單元188使用SWS(亞波長結構)時，其具有單一裝置之作用，該單一裝置具有偏振狀態調整單元及繞射光學元件兩者之功能(亦即，其整合繞射光學元件)。

在該孔徑191之位置經由該繼電器光學系統190，該電腦產生全像圖189形成藉由該前述之決定方法所決定的有效光源(光強度分佈)，諸如圖6所示之有效光源。該電腦產生全像圖189亦可形成譬如環狀照明及四極照明，並且甚至與該偏振狀態調整單元188配合地實行譬如切向偏振及徑向偏振。形成不同有效光源之複數電腦產生全像圖189譬如被放置在諸如轉塔之切換單元上。藉由該前述決定方法所決定之對應於有效光源的電腦產生全像圖189被放置在該照明光學系統180之光學路徑中，藉此使其可能形成各種有效光源。

該孔徑191具有僅只通過藉由該電腦產生全像圖189所形成之有效光源(光強度分佈)的功能。該電腦產生全像圖189及該孔徑191具有傅立葉轉換關係。該可變焦距光學系統192將藉由該電腦產生全像圖189所形成之有效光源放大至一預定倍率，並將其投射至該多光束產生單元193。該多光束產生單元193被放置在該照明光學系統180之光瞳平面上，且在其出口表面上形成對應於在該孔徑191之位置所形成的光強度分佈之光源影像(有效光源)。於此具體實施例中，該多光束產生單元193使用光學積分器、諸如複眼透鏡或圓柱形透鏡列陣。注意該孔徑光闌194被放置靠近該多光束產生單元193之出口表面。該照射單元195包括譬如聚光器光學系統，並以形成在該多光束產生單元193的出口表面上之有效光源照明該罩幕120。

該罩幕120具有待轉印至該晶圓140上之電路圖案，並可具有譬如藉由上面論及的決定方法所決定之罩幕圖案。該罩幕120被該罩幕架台(未示出)所支撐及驅動。藉由該罩幕120所繞射之光係經由該投射光學系統130投射至該晶圓140上。既然該曝光設備100係步進及掃描型，其藉由掃描它們而將該罩幕120之圖案轉印至該晶圓140上。

該投射光學系統130將該罩幕120之圖案投射至該晶圓140。折射光學系統、折反射系統、或反射系統能被用作該投射光學系統130。

該晶圓140係該罩幕120之圖案將被投射(轉印)的基板，且被該晶圓架台(未示出)所支撐及驅動。然而，該晶圓140亦可被玻璃板或另一基板所替代。該晶圓140被塗以抗蝕劑。

於曝光中，來自該光源160之光藉著該照明光學系統180照明該罩幕120。帶有該罩幕120之圖案的資訊之光藉著該投射光學系統130在該晶圓140上形成一影像。在此時，該罩幕120係以藉由該前述決定方法所決定之有效光源照明。因此，該曝光設備100能提供具有高產量及良好經濟效率的高品質之裝置(譬如，半導體裝置、LCD裝置、影像感測裝置(例如，CCD)、及薄膜磁頭)。這些裝置係藉由使用該曝光設備100經過曝光而塗以光阻劑(感光劑)的基板(譬如，晶圓或玻璃板)之步驟、顯影該被曝光之基板的步驟、及其他習知步驟所製造。

雖然本發明已參考示範具體實施例敘述，應了解本發明不被限制於所揭示之示範具體實施例。以下申請專利之範圍將被給與最寬廣之解釋，以便涵蓋所有此等修改及同等結構與功能。

100．．．曝光設備

110．．．照明裝置

120．．．罩幕

130．．．投射光學系統

140．．．晶圓

160．．．光源

180．．．照明光學系統

181．．．選路光學系統

182．．．射束成形光學系統

183．．．偏振控制單元

184．．．相位控制單元

185．．．出口角度控制光學元件

186．．．繼電器光學系統

187．．．多光束產生單元

188．．．偏振狀態調整單元

189．．．電腦產生全像圖

190．．．繼電器光學系統

191．．．孔徑

192．．．可變焦距光學系統

193．．．多光束產生單元

194．．．孔徑光闌

195．．．照射單元

2000．．．矽晶圓

2010．．．氧化物膜

2020．．．抗蝕劑

2030．．．罩幕

2040．．．區域

2050．．．井

2060．．．電晶體

2070．．．源極

2080．．．汲極

2085．．．氧化物膜

2090．．．閘極

2100．．．區域

圖1係流程圖，用於說明根據本發明的態樣之決定方法。

圖2係視圖，說明圖1所示流程圖的步驟S102中所設定之罩幕圖案的範例。

圖3係概要視圖，顯示該罩幕圖案及抗蝕劑的邊緣位置間之關係。

圖4A及4B係視圖，用於說明圖1所示流程圖的步驟S108中所產生之元件光源。

圖5A及5B係視圖，說明圖1所示流程圖的步驟S108中所產生之複數元件光源的範例。

圖6係視圖，顯示圖1所示流程圖的步驟S114中所決定之有效光源。

圖7係視圖，顯示大致上被使用於圖2所示罩幕圖案之有效光源。

圖8係曲線圖，顯示當63個實際像差圖案係在投射光學系統中產生時所獲得之模擬結果，且圖2所示罩幕圖案係以圖6及7所示之有效光源照明。

圖9係視圖，顯示圖1所示流程圖的步驟S114中所決定之有效光源。

圖10係曲線圖，顯示當63個實際像差圖案係在投射光學系統中產生時所獲得之模擬結果，且圖2所示罩幕圖案係以圖9及7所示之有效光源照明。

圖11係視圖，顯示圖1所示流程圖的步驟S114中所決定之有效光源。

圖12係曲線圖，顯示當63個實際像差圖案係在投射光學系統中產生時所獲得之模擬結果，且圖2所示罩幕圖案係以圖11及7所示之有效光源照明。

圖13A至13C係視圖，說明圖1所示流程圖的步驟S108中所產生之複數元件光源的範例。

圖14係視圖，顯示圖1所示流程圖的步驟S114中所決定之有效光源。

圖15係流程圖，用於說明根據本發明之另一態樣的決定方法。

圖16係視圖，說明圖15所示流程圖的步驟S1502中所設定之罩幕圖案的範例。

圖17係視圖，用於說明圖15所示流程圖的步驟S1508中所產生之元件光源。

圖18係視圖，顯示圖15所示流程圖的步驟S1520中所決定之有效光源。

圖19係曲線圖，顯示當63個實際像差圖案係在投射光學系統中產生時所獲得之模擬結果，且該罩幕圖案係以圖6、7及18所示之有效光源照明。

圖20係流程圖，概要地顯示SRAM記憶體單元的典型井製程中之製程流程。

圖21A至21C係視圖，概要地顯示井及電晶體之結構。

圖22係概要方塊圖，顯示曝光設備之配置。

Claims

一種決定待形成在照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈的決定方法，該照明光學系統照明曝光設備中之罩幕，該曝光設備包含該照明光學系統及投射光學系統，該投射光學系統將該罩幕之圖案投射至基板上，該方法包括：設定該罩幕之圖案的第一步驟，該罩幕被放置在該投射光學系統之物件平面上；設定評估區域之第二步驟，該評估區域用於評估該第一步驟中所設定之罩幕的圖案之光學影像，該光學影像係形成在該投射光學系統之影像平面上；產生複數元件光源之第三步驟，該等元件光源形成在該照明光學系統的光瞳平面上；設定複數不同像差狀態之第四步驟，該等像差狀態被預期存在於該投射光學系統中；對於該複數像差狀態及該複數元件光源之所有組合的每一者計算該罩幕之圖案的光學影像之第五步驟，當選自該第四步驟中所設定之複數像差狀態的一像差狀態係在該投射光學系統中產生，且該罩幕之圖案係以選自該第三步驟中所產生之複數元件光源的一元件光源照明時，該光學影像係在該第二步驟中所設定之評估區域中形成；及基於該第五步驟中所計算之光學影像決定待施加至該複數元件光源之每一者的重量(weight)之第六步驟，使得於該評估區域中，該罩幕之圖案的光學影像之每一者的邊緣位置接近目標邊緣位置，藉此決定藉由組合被施加以該等重量的該複數元件光源所獲得之光源，當作待形成在該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈。
如申請專利範圍第1項之方法，另包括：設定由該投射光學系統之影像平面所散焦的複數散焦平面之步驟，其中於該第五步驟中，在對應於該第二步驟中所設定之評估區域的位置所形成之罩幕的圖案之光學影像，同樣被計算用於該複數散焦平面之每一者，及於該第六步驟中，基於同樣用在該複數散焦平面之每一者所計算的光學影像，待施加至該複數元件光源之每一者的重量被決定，使得在該評估區域中，該罩幕之圖案的光學影像之每一者的邊緣位置接近目標邊緣位置，藉此決定藉由組合被施加以該等重量的該複數元件光源所獲得之光源，當作待形成在該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該第三步驟包含產生用於強度評估之元件光源的步驟，該等元件光源係藉由將該複數元件光源之強度成比例地乘以一給定因數所獲得，於該第五步驟中，在對應於該第二步驟中所設定之評估區域的位置所形成之罩幕的圖案之光學影像，同樣被計算用於強度評估的元件光源之每一者，及於該第六步驟中，基於同樣用在強度評估的元件光源之每一者所計算的光學影像，待施加至該複數元件光源之每一者的重量被決定，使得在該評估區域中，該罩幕之圖案的光學影像之每一者的邊緣位置接近目標邊緣位置，藉此決定藉由組合被施加以該等重量的該複數元件光源所獲得之光源，當作待形成在該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈。
如申請專利範圍第1項之方法，其中於該第六步驟中，數學程序設計(programming)被使用於決定待形成在該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈，使得在該評估區域中，該罩幕之圖案的光學影像之每一者的邊緣位置接近目標邊緣位置。
如申請專利範圍第1項之方法，其中於該第四步驟中，該複數像差狀態之每一者被設定，以便包含至少一彗形像差。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該罩幕之圖案包含用於離子植入製程的罩幕之圖案。
一種決定曝光設備中所使用之罩幕的圖案以及待形成在照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈的決定方法，該曝光設備包含照明該罩幕之該照明光學系統與將該罩幕的圖案投射至基板上之投射光學系統，該方法包括：設定該罩幕之暫時圖案的第一步驟，該罩幕被放置在該投射光學系統之物件平面上；設定評估區域之第二步驟，該評估區域被使用來評估該第一步驟中所設定之罩幕的暫時圖案之光學影像，該光學影像係形成在該投射光學系統之影像平面上；產生複數元件光源之第三步驟，該等元件光源形成在該照明光學系統的光瞳平面上；設定複數不同像差狀態之第四步驟，該等像差狀態被預期存在於該投射光學系統中；對於該複數像差狀態及該複數元件光源之所有組合的每一者計算該罩幕之暫時圖案的光學影像之第五步驟，當選自該第四步驟中所設定之複數像差狀態的一像差狀態係在該投射光學系統中產生，且該罩幕之暫時圖案係以選自該第三步驟中所產生之複數元件光源的一元件光源照明時，該光學影像係在該第二步驟中所設定之評估區域中形成；及基於該第五步驟中所計算之光學影像決定被使用於界定該罩幕之圖案的形狀之參數及待施加至該複數元件光源之每一者的重量之第六步驟，使得於該評估區域中，該罩幕之暫時圖案的光學影像之每一者的邊緣位置接近目標邊緣位置，藉此決定藉由該被決定之參數所界定的圖案及藉由組合被施加以該等重量的該複數元件光源所獲得之光源，分別當作該罩幕之圖案與待形成在該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈。
一種曝光方法，包括：以藉由照明光學系統所放射之光線照明一罩幕的步驟，該照明光學系統形成藉由使用如申請專利範圍第1至7項之任一項的決定方法所決定之光強度分佈；及經由投射光學系統將該罩幕之圖案的影像投射至基板上之步驟。
一種電腦可讀取之儲存媒介，儲存用於使電腦執行決定待形成在照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈的決定方法之程式，該照明光學系統照明曝光設備中之罩幕，該曝光設備包含該照明光學系統與將該罩幕的圖案投射至基板上之投射光學系統，該程式使該電腦執行：設定罩幕之圖案的第一步驟，該罩幕被放置在該投射光學系統之物件平面上；設定評估區域之第二步驟，該評估區域被使用來評估該第一步驟中所設定之罩幕的圖案之光學影像，該光學影像係形成在該投射光學系統之影像平面上；產生複數元件光源之第三步驟，該等元件光源形成在該照明光學系統的光瞳平面上；設定複數不同像差狀態之第四步驟，該等像差狀態被預期存在於該投射光學系統中；對於該複數像差狀態及該複數元件光源之所有組合的每一者計算該罩幕之圖案的光學影像之第五步驟，當選自該第四步驟中所設定之複數像差狀態的一像差狀態係在該投射光學系統中產生，且該罩幕之圖案係以選自該第三步驟中所產生之複數元件光源的一元件光源照明時，該光學影像係在該第二步驟中所設定之評估區域中形成；及基於該第五步驟中所計算之光學影像決定待施加至該複數元件光源之每一者的重量之第六步驟，使得於該評估區域中，該罩幕之圖案的光學影像之每一者的邊緣位置接近目標邊緣位置，藉此決定藉由組合被施加以該等重量的該複數元件光源所獲得之光源，當作待形成在該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈。
一種電腦可讀取之儲存媒介，儲存用於使電腦執行決定曝光設備中所使用之罩幕的圖案及待形成在照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈的決定方法之程式，該曝光設備包含照明該罩幕之該照明光學系統與將該罩幕的圖案投射至基板上之投射光學系統，該程式使該電腦執行：設定罩幕之暫時圖案的第一步驟，該罩幕被放置在該投射光學系統之物件平面上；設定評估區域之第二步驟，該評估區域被使用來評估該第一步驟中所設定之罩幕的暫時圖案之光學影像，該光學影像係形成在該投射光學系統之影像平面上；產生複數元件光源之第三步驟，該等元件光源形成在該照明光學系統的光瞳平面上；設定複數不同像差狀態之第四步驟，該等像差狀態被預期存在於該投射光學系統中；對於該複數像差狀態及該複數元件光源之所有組合的每一者計算該罩幕之暫時圖案的光學影像之第五步驟，當選自該第四步驟中所設定之複數像差狀態的一像差狀態係在該投射光學系統中產生，且該罩幕之暫時圖案係以選自該第三步驟中所產生之複數元件光源的一元件光源照明時，該光學影像係在該第二步驟中所設定之評估區域中形成；及基於該第五步驟中所計算之光學影像決定被使用於界定該罩幕之圖案的形狀之參數及待施加至該複數元件光源之每一者的重量之第六步驟，使得於該評估區域中，該罩幕之暫時圖案的光學影像之每一者的邊緣位置接近目標邊緣位置，藉此決定藉由該被決定之參數所界定的圖案及藉由組合被施加以該等重量的該複數元件光源所獲得之光源，分別當作該罩幕之圖案與待形成在該照明光學系統的光瞳平面上之光強度分佈。