TWI627497B - 微影裝置及器件製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種裝置，其包括：一照明系統，其用以調節一輻射光束；一支撐件，其用以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；一投影系統，其用以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一控制系統，其經組態以：接收特性化一圖案分佈之圖案資料；接收特性化該輻射光束之輻射資料；基於該圖案資料及該輻射資料判定該圖案之一耗散分佈；藉由在該圖案化器件之一熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之變形；及基於該圖案之該變形判定用以控制該裝置之一組件之一控制信號。

Description

微影裝置及器件製造方法
本描述係關於一種控制系統、一種控制微影裝置之方法、一種微影裝置、一種電腦程式產品及一種製造器件之方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在此狀況下，圖案化器件(其被替代地稱作光罩或倍縮光罩)可用於產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。習知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
為了確保經製造器件之適當操作，需要經連續施加之不同圖案具有 準確匹配。為了確保此匹配，注意相對於圖案之影像平面既在水平平面中又在垂直方向上恰當地定位基板。
經成像圖案與先前經施加圖案之間的可能不匹配可由(例如)圖案之變形造成。此變形可(例如)由機械應力造成或由諸如不均勻溫度分佈之熱效應造成。當已知時，可至少部分地補償此等效應，例如，藉由調整微影裝置之投影系統。用以評估遍及整個經成像區域之此圖案變形之手段係有限的。舉例而言，可藉助於紅外線(IR)溫度感測器(例如)在圖案化器件上之各個部位處判定圖案化器件之頂部表面之溫度，隨後使用該等溫度量測以判定圖案化器件之變形。
舉例而言，需要提供對圖案化器件上之圖案之變形的較準確評估。
根據一實施例，提供一種微影裝置，其包含：一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐包含一圖案之一圖案化器件，該圖案化器件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予該圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一控制系統，其經組態以：接收特性化該圖案化器件上之該圖案之一分佈之圖案資料，接收特性化該輻射光束之輻射資料，基於該圖案資料及該輻射資料判定該圖案之一耗散分佈， 藉由在該圖案化器件之一熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之一變形，基於該圖案之該變形判定用以控制該微影裝置之一組件之一控制信號，及基於圖案佈局資料判定該圖案之一密度分佈且基於該圖案之該密度分佈及該輻射資料判定該圖案之該耗散分佈。
根據一實施例，提供一種用於一微影裝置之控制系統，該控制系統經組態以；接收特性化用於該微影裝置中的一圖案化器件上之一圖案之一分佈之圖案資料，該圖案資料包含圖案佈局資料；接收特性化待由該微影裝置施加之一輻射光束之輻射資料；基於該經接收圖案資料及該經接收輻射資料判定該圖案之一耗散分佈；藉由在該圖案化器件之一熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之一變形；基於該圖案之該變形判定用以控制該微影裝置之一組件之一控制信號；及基於該圖案佈局資料判定該圖案之一密度分佈且基於該圖案之該密度分佈及該輻射資料判定該圖案之該耗散分佈。
在一實施例中，提供一種控制一微影裝置之方法，該方法包含：接收特性化用於該微影裝置中的一圖案化器件上之一圖案之一分佈之圖案資料，該圖案資料包含圖案佈局資料；接收特性化待由該微影裝置施加之一輻射光束之輻射資料； 基於該經接收圖案資料及該經接收輻射資料判定該圖案之一耗散分佈；藉由在該圖案化器件之一熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之一變形；基於該圖案之該變形判定用於控制該微影裝置之一組件之一控制信號；及基於該圖案佈局資料判定該圖案之一密度分佈且基於該圖案之該密度分佈及該輻射資料判定該圖案之該耗散分佈。
在一實施例中，提供一種電腦程式產品，其包含儲存於一電腦可讀媒體上之一組電腦可讀指令，該組指令經組態以當在一電腦上執行時使得該電腦能夠執行包含以下操作之方法：接收特性化用於一微影裝置中的一圖案化器件上之一圖案之一分佈之圖案資料，該圖案資料包含圖案佈局資料；接收特性化待由該微影裝置施加之一輻射光束之輻射資料；基於該經接收圖案資料及該經接收輻射資料判定該圖案之一耗散分佈；藉由在該圖案化器件之一熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之一變形；及基於該圖案之該變形判定用以控制該微影裝置之一組件之一控制信號；基於該圖案佈局資料判定該圖案之一密度分佈且基於該圖案之該密度分佈及該輻射資料判定該圖案之該耗散分佈。
該圖案之密度分佈可表示依據位置變化之每單位面積之經圖案化區 域之量。
該輻射資料可包含輻射光束強度、輻射光束功率、輻射光束工作循環或選自上述各者之任何組合。
100‧‧‧圖案化器件
100.1‧‧‧上部表面/前表面
100.2‧‧‧底部表面/背表面/外表面
110‧‧‧圖案/鉻層
120‧‧‧DUV輻射光束/DUV輻射
200‧‧‧圖案之輪廓
210‧‧‧子區域
210.1‧‧‧子區域
210.2‧‧‧子區域
500‧‧‧熱機械模型
510‧‧‧圖案化器件
510.1‧‧‧底部表面
520‧‧‧熱源
530‧‧‧真空夾持件
550‧‧‧變形
560‧‧‧圖案化器件
560.1‧‧‧外表面
570‧‧‧圖案
600‧‧‧控制系統
600.1‧‧‧處理器
600.2‧‧‧記憶體
600.3‧‧‧輸入端子
600.4‧‧‧輸出端子
700‧‧‧圖案化器件
700.1‧‧‧前表面
700.2‧‧‧背表面
710‧‧‧紅外線(IR)溫度感測器之陣列
720‧‧‧處理單元
900‧‧‧輸入資料
910‧‧‧信號
λ1‧‧‧熱導率
λ2‧‧‧熱導率
α‧‧‧熱膨脹係數
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
DD‧‧‧矩陣
h‧‧‧熱傳遞係數
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
M1‧‧‧案化器件對準標記
M2‧‧‧案化器件對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧圖案化器件支撐結構/圖案化器件台
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器件
PrS‧‧‧控制系統
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器件/第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
現將參看隨附示意性圖式而僅作為實例來描述實施例，在該等圖式中對應參考符號指示對應部分，且在該等圖式中：- 圖1示意性地描繪根據一實施例之微影裝置；- 圖2示意性地描繪如可應用在微影裝置中之圖案化器件之一實施例的橫截面視圖；- 圖3示意性地描繪圖案化器件上之圖案之密度分佈；- 圖4描繪表示圖案之密度分佈之矩陣；- 圖5A及圖5B示意性地描繪如可應用在一實施例中之熱機械模型之橫截面視圖，及使用該熱機械模型予以判定之圖案之變形；- 圖6示意性地描繪根據一實施例之控制系統；且- 圖7示意性地描繪如可應用在一實施例中之溫度感測器之陣列。
圖1示意性地描繪微影裝置之實施例。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或任何其他合適輻射)；支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器件PM。該裝置亦包括基板台(例如，晶圓台)WT或「基板支撐件」，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器件PW。該裝置進一步 包括投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於導引、塑形或控制輻射之各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化器件支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化器件是否被固持在真空環境中)之方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合式光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之 每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋如適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用的其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台或「基板支撐件」(及/或兩個或多於兩個圖案化器件台或「圖案化器件支撐件」)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台或支撐件，或可對一或多個台或支撐件進行預備步驟，同時將一或多個其他台或支撐件用於曝光。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加於微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術可用以增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源及微影裝置可為分離的實體。在此等狀況下，不認為源 形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適導引鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當源為水銀燈時，源可為微影裝置之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括經組態以調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器可用於調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於固持在圖案化器件支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且由圖案化器件圖案化。在已橫穿圖案化器件MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器件PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT，例如，以便將不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器件PM及另一位置感測器(其在圖1中未明確地描繪)可用於(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化器件MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器件PM之部分之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件台MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部分之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT或「基板支撐件」之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化器件台MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖 案化器件MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中(此等基板對準標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在多於一個晶粒被提供於圖案化器件MA上之情境中，圖案化器件對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，當一次性將被賦予至輻射光束之整個圖案投影至目標部分C上時，圖案化器件台MT或「圖案化器件支撐件」及基板台WT或「基板支撐件」保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT或「基板支撐件」在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像的目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，當將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件台MT或「圖案化器件支撐件」及基板台WT或「基板支撐件」(亦即，單次動態曝光)。基板台WT或「基板支撐件」相對於圖案化器件台MT或「圖案化器件支撐件」之速度及方向可由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性判定。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，當將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，圖案化器件台MT或「圖案化器件支撐件」保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT或「基板支撐件」。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT或「基板支撐件」之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程 式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如上文所提及之類型之可程式化鏡陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
舉例而言，需要藉由至少部分地考慮提供於圖案化器件上之圖案之變形或由圖案化器件提供之圖案之變形來提供經圖案化輻射光束至基板上之較準確投影。在一實施例中，專注於圖案化器件之圖案歸因於耗散之變形。
圖2示意性地展示如可應用在微影裝置中之圖案化器件100之橫截面視圖的一實施例。如所展示之圖案化器件100具有前表面或上部表面100.1及背表面或底部表面100.2。將圖案110提供於背表面100.2上。通常，此係在XY平面(X方向垂直於圖2之YZ平面)中擴展之二維圖案，該二維圖案待被準確地投影至基板上(例如)以與先前施加至基板之圖案維持預定位置關係。可(例如)將此圖案化器件100應用於如圖1中所展示之微影裝置中。在使用期間，可將經調節輻射光束120(例如，DUV輻射)投影至圖案化器件100上。圖案化器件100通常由對於DUV輻射光束120透明的SiO2或熔融矽石組成。通常，經施加至圖案化器件100之背表面100.2的圖案110可為鉻層。經圖案化鉻層對於DUV輻射120並不透明，實情為DUV輻射120實質上被鉻層吸收或耗散。經耗散輻射或耗散將轉換為熱，從而將鉻層之溫度(例如)自22℃之環境溫度增加至26℃之環境溫度。鉻層110之此高溫可接著藉助於熱傳導而加熱圖案化器件100。由於此加熱，包括圖案110之圖案化器件100可變形。物件之變形可指該物件上之點或部位相對於標稱位置之位移。物件上之點或部位可(例如)具有座標(x,y,z)之標稱位置，且 由於加熱，位移至位置(x+△x,y+△y,z+△z)。因而，位置(x,y,z)處之物件的變形可以位移向量(△x，△y，△z)表徵。歸因於圖案化器件100之加熱(其通常可為不均勻的)，可出現各種類型之變形。作為此類變形之第一實例，可存在圖案110之平面內變形。平面內變形為可在XY平面中觀測到的變形，亦即基本上平行於圖案110之平面。因此，此平面內變形可以考慮圖案110之不同位置之位移向量(△x,△y,△z)的X分量及Y分量表徵。
一般而言，當加熱物件時，平面外變形可另外或替代地出現。此類平面外變形可(例如)藉由考慮位移向量(△x,△y,△z)之Z分量表徵。
如上文所解釋，圖案化器件之加熱可在很大程度上歸因於圖案110中之輻射光束之耗散，該圖案針對如所展示之圖案化器件100位於該圖案化器件100之背表面100.2上。因為圖案110作為一種熱源由此位於圖案化器件100之外表面100.2上，所以溫度分佈在Z方向上可具有不均勻性，亦即前表面100.1上之溫度可不同於背表面100.2處之溫度。歸因於此不均勻性，圖案化器件100可(例如)彎曲。圖案化器件(尤其是圖案)之此彎曲亦可經表徵為圖案之平面外變形。
如將自上文瞭解，該圖案在操作期間因此充當不均勻分佈的熱源，其造成圖案化器件(尤其是圖案化器件上之圖案)變形。
在一實施例中，微影裝置(例如，如圖1中示意性地展示之微影裝置)經組態以判定歸因於此不均勻分佈熱源之圖案化器件之圖案的變形。在如圖1中所展示之一實施例中，微影裝置包含控制系統PrS，該控制系統PrS經組態以藉由以下操作判定圖案之變形：- 接收特性化圖案化器件之圖案之分佈之圖案資料；- 接收特性化輻射光束之輻射資料； - 基於該圖案資料及該輻射資料判定該圖案之耗散分佈；及- 藉由在圖案化器件之熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之變形。
下文將較詳細解釋此等步驟。
根據一實施例，該控制系統經進一步組態以基於圖案之變形判定用以控制微影裝置之組件之控制信號。因而，經判定圖案之變形可應用在微影裝置中以調整或控制裝置之操作，以便減輕或至少部分地補償圖案之變形的任何不良影響。
控制系統可包括一或多個處理單元，諸如微處理器或電腦或其類似者。通常，此控制系統可包括用以接收待處理資料之一或多個輸入端子及用以輸出處理結果之一或多個輸出端子。下文較詳細論述如可應用在一實施例中之控制系統之一般結構。
為了判定圖案之變形，經應用在一實施例中之控制系統利用特性化經應用在微影裝置中的圖案化器件之圖案之分佈之圖案資料且利用特性化如由微影裝置施加之輻射光束之輻射資料。
在一實施例中，特性化圖案化器件之圖案之分佈之圖案資料係指可用於評估特定部位處之圖案之密度(亦即，特定部位處之每單位面積由圖案覆蓋之區域之量)之資訊。因而，在一實施例中，圖案資料可包含圖案之密度分佈。在此實施例中，圖案資料可(例如)向圖案之(例如)2平方毫米×2平方毫米之每一區域提供經圖案化區域之百分比，亦即，由圖案(例如鉻層)覆蓋之區域之百分比。在此實施例中，圖案之密度分佈可由包括用於每一區域之經圖案化區域之百分比的二維表來表示。
圖3示意性地展示此密度分佈之表示。在圖3中，示意性地展示圖案 之輪廓200，該輪廓內之區域被細分為(例如)2平方毫米×2平方毫米之子區域210。在所展示實施例中，圖案因此被細分為2平方毫米×2平方毫米之9×18子區域之柵格。當已知實際圖案時，可在每一子區域中判定經圖案化區域之百分比。在圖3中，此百分比係由子區域中之經應用光柵示意性地指示，其中如(例如)應用在子區域210.1中之密集光柵指示(例如)90%經圖案化區域，而如(例如)應用在子區域210.2中之較不密集光柵可指示(例如)10%經圖案化區域。如圖3中示意性地展示之密度分佈可(例如)由如圖4中所展示之矩陣DD在數值上表示，9×18矩陣中之每一值指示圖3中所展示之9×18子區域之柵格之對應子區域中的經圖案化區域之百分比。
如熟習此項技術者將瞭解，表示經施加在圖案化器件上之實際圖案之圖案資料(亦即圖案之實際佈局)亦可被視為圖案資料之實例，該圖案資料以使得其可用於評估特定部位處之圖案之密度的方式特性化圖案化器件上之圖案之分佈。當已知圖案之實際佈局時，此資訊亦可用於針對所要解析度判定圖案之密度分佈。因而，在一實施例中，圖案資料包含圖案佈局資料且控制系統經組態以基於該圖案佈局資料判定圖案之密度分佈。然而，實務上，可能難以獲得關於經施加在圖案化器件上之圖案之實際佈局之資訊，此係因為圖案之開發者可能對此資訊保密。在一實施例中，不要求該圖案之實際佈局。實情為，利用可供導出圖案之密度分佈之資料或表示此密度分佈之資料。可指出，經應用以表示圖案之密度分佈之解析度可相對較小，亦即，相較於實際圖案之結構之典型大小，經應用在柵格(其用於細分圖案)中之子區域之大小可相對較大。通常，具有範圍介於1平方毫米至25平方毫米之大小之子區域可應用於以充分準確度表示圖案之密度 分佈。
在一實施例中，使用圖案資料以及特性化經施加在微影裝置中之輻射光束之輻射資料，以判定在操作期間(亦即在將經圖案化輻射光束投影至基板上期間)發生在圖案化器件中之耗散。詳言之，根據一實施例，控制系統經進一步組態以將圖案資料及輻射資料轉換為圖案之耗散分佈(亦即，發生在圖案中之耗散之分佈)。在一實施例中，圖案耗散係指由圖案吸收之能量(例如輻射光束之能量)的量，該能量造成圖案及圖案化器件變熱。在一實施例中，圖案之耗散分佈之判定係基於作為輻射資料之經施加輻射光束之操作資料。此操作資料可(例如)包括輻射光束之強度或功率、隨時間推移之強度或功率分佈、輻射光束之工作循環等等。
基於此操作輻射資料，控制系統可(例如)針對如圖3中所展示之圖案之子區域中之每一者判定發生在操作期間之耗散。在一實施例中，圖案之耗散分佈針對經應用在圖案之密度分佈中之子區域中之每一者指示平均耗散，平均耗散係指在一時間段內平均化之發生的耗散。替代地，圖案之耗散分佈可描述隨時間變化之發生在基板中之每一者中之耗散。通常，經判定耗散分佈將具有與圖案之密度佈相似之分佈。
在微影裝置之操作期間，(例如)由如圖1中所展示之照明系統IL提供之經調節輻射光束因此經投影至提供圖案之圖案化器件上，從而造成圖案化器件中之耗散。一般而言，因為經施加在圖案化器件之圖案可具有不均勻密度，所以亦被稱作圖案之耗散分佈的圖案之耗散之分佈將具有相同不均勻性。此外，由於圖案通常經施加在圖案化器件之外表面上，因此耗散不出現在圖案化器件之中心位置處，而是出現在圖案化器件之外表面處，如可在圖2中看出。根據一實施例，此不均勻分佈之熱源因此藉由圖案之 耗散分佈而經模型化。
在使用經判定耗散分佈的情況下，微影裝置之控制系統PrS可藉助於圖案化器件之熱機械模型來判定圖案之變形。
在一實施例中，三維有限元素模型係用於判定圖案化器件之圖案之變形。在此實施例中，在考慮經應用於模型之邊界條件的情況下求解一組偏微分方程式。可經應用於該模型之不同部分上之熱邊界條件可包括表達給定溫度、給定熱流通量、及/或與環境之對流條件。在此模型中，可實施一或多個材料特性，諸如密度、比熱及/或熱導率。一般而言，此等特性可取決於溫度。可在考慮邊界條件及材料特性的情況下求解該組偏微分方程式，用以求解此組方程式之軟體可被稱作熱求解程序，其產生遍及經模型化物件之溫度分佈。在下一步驟中，可(例如)藉由使用結構求解程序(亦即經組態以求解描述物件之熱彈性行為之一組偏微分方程式的軟體)求解一組微分方程式來判定歸因於溫度分佈之物件之彈性變形。可指出，已知用於(例如)基於物件上之給定熱負荷分別判定物件之溫度分佈且用於判定物件中之發生的應力或應變之熱及結構求解程序，該物件中之應力或應變可引起該物件之變形。可進一步注意，結構或熱求解程序無需基於偏微分方程式，而是亦可基於(例如)描述虎克定律(Hooke's law)之線性方程式。
圖5A示意性地展示如可應用在一實施例中以判定圖案之變形的熱機械模型500(例如三維有限元素模型)之橫截面視圖。該模型500包含圖案化器件510之有限元素模型，圖案化器件510經模型化為具有諸如熱膨脹係數α及熱導率λ1之特定特性之材料。該模型進一步包括表示發生在圖案化器件510上之圖案中之耗散的熱源520，該等熱源經模型化為(例如)根據 基於圖案資料及輻射資料予以判定之耗散分佈而分佈於底部表面510.1上方，如上文所論述。在模型500中，熱傳遞係數h用於將來自圖案化器件510之熱流通量朝向環境(例如周圍氣體)模型化。在如所展示之實施例中，假定將圖案化器件510安裝至經組態以在操作期間固持圖案化器件之一對夾持件，例如真空夾持件530。此類夾持件可運用熱導率λ2予以模型化。在使用模型500(包括作為熱源520之耗散分佈)的情況下，可判定由熱膨脹造成之圖案化器件之變形。圖5B示意性地展示使用模型500予以模型化之圖案化器件560之可能的(放大的)變形550。基於圖案化器件560之變形550，可判定存在於圖案化器件560之外表面560.1上之圖案570之變形。在一實施例中，此變形可藉由針對圖案上之複數個位置(x,y,z)考慮描述實際位置(x+△x,y+△y,z+△z)與標稱位置(x,y,z)之間的差異之位移向量(△x,△y,△z)來表徵。可(例如)針對圖案570上之位置之矩形柵格判定位移向量(△x,△y,△z)。基於位移向量或位移向量遍及圖案之分佈，可分析或評估圖案之變形且可採取適當措施以解釋變形。
詳言之，根據一實施例，控制系統PrS經進一步組態以基於圖案之變形判定用於控制微影裝置之組件之控制信號。取決於已經判定之類型或變形，可應用由不同控制信號指定之不同動作。
作為第一實例，圖案570在Z方向上之變形根據一實施例可由微影裝置使用以控制圖案化器件560在Z方向上之位置，以便將圖案保持在裝置之所要焦平面中。
作為第二實例，可(例如)基於位移向量之(△x,△y)分量來考慮XY平面中之圖案之變形(X方向垂直於圖5之YZ平面)。XY平面中之此變形可(例如)包括以下各者中之一或多者： - 圖案相對於標稱位置之在X或Y方向上之位移；- 圖案相對於其標稱大小之擴大；- 除圖案相對於其標稱大小之擴大之外的圖案內之特徵之位置相依位移。
在第一狀況中，可藉由控制圖案化器件(例如，如圖1中所展示之圖案化器件MA)相對於如圖1中所展示之基板W之位置來校正或至少部分地補償相對於標稱位置之位移。在第二狀況中，可調整投影系統之放大因數(通常為1/4或1/5)以考慮擴大。第三狀況可涉及用於第一狀況及第二狀況之校正之組合。
在一實施例中，可依據一組模式形狀(例如熱本徵模式)之溫度回應來描述用於圖案之耗散；模式形狀係由振幅及對應時間常數界定。在此實施例中，在第一步驟中，可(例如)離線使用有限元素法來計算預期溫度回應，之後為第二步驟，在第二步驟中，該回應係藉由各自具有時間常數及形狀之(3D)熱模式來擬合。此擬合將產生可經應用以計算隨時間推移之溫度剖面之模態振幅。
在一實施例中，經應用在微影裝置中之控制系統PrS經組態以即時判定圖案之變形。在此實施例中，經表達為時間之函數的圖案之耗散分佈可用作熱機械模型之輸入，該熱機械模型經組態以基於時間相關耗散分佈判定隨時間變化之發生的溫度分佈及發生在圖案化器件中之熱應力。在此實施例中，圖案之變形可經計算為時間之函數且經應用以對微影裝置之一或多個操作參數進行適當調整。微影裝置之此類操作參數之實例可(例如)包括圖案化器件MA相對於基板W之位置設定點、圖案化器件之Z位置設定點及/或投影系統PS之光學組件之設定點，其(例如)影響裝置之焦平面之 位置或投影系統PS之放大率。由於可預先已知隨時間變化之耗散分佈，因此亦可提前(亦即離線)判定圖案變形。因而，在一實施例中，提供一種用於微影裝置之控制系統，該控制系統經組態以：- 接收特性化用於微影裝置中的圖案化器件之圖案之分佈之圖案資料；- 接收特性化待由該微影裝置施加之輻射光束之輻射資料；- 基於該經接收圖案資料及該經接收輻射資料判定該圖案之耗散分佈；- 藉由在該圖案化器件之熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之變形；及- 基於圖案之變形判定用以控制微影裝置之組件之控制信號。
在此實施例中，控制系統可(例如)經組態以基於發生在圖案中之平均化耗散判定圖案之平均化(隨時間推移之)變形。替代地或另外，控制系統可經組態以(例如)基於隨時間變化之耗散分佈判定隨時間變化之圖案之變形。在此實施例中，控制系統可經組態以針對具備特定圖案之給定圖案化器件判定圖案之變形且將其儲存在資料庫中。在一實施例中，控制系統經組態以針對不同操作條件判定圖案之變形。此等不同操作條件可(例如)包括輻射光束(例如圖2之輻射光束120)之經施加輻射功率或強度。此等不同操作條件亦可與在曝光程序期間由微影裝置應用之速度或加速度相關。如在曝光程序期間應用於圖案化器件之速度或加速度可(例如)影響如應用在熱機械模型中之熱傳遞係數h。
圖6示意性地展示控制系統600之一實施例。此控制系統600可經應用為單機工具或可併入於微影裝置中。
如圖6中示意性地展示之控制系統600包含用以接收輸入資料900(諸如如上文所描述之圖案資料或操作條件或參數)之輸入端子600.3(諸如一影像感測器)。經接收之輸入資料900可經提供至控制系統600之處理器600.1。此處理器600.1可(例如)為用於處理資料(諸如經接收之輸入資料900)之微處理器、電腦或其類似者。在如所展示之實施例中，控制系統進一步包含記憶體600.2或記憶體單元，該記憶體或記憶體單元用以儲存諸如經接收之輸入資料之資料或用以儲存處理器600.1之處理之計算結果。因而，記憶體600.2可(例如)充當資料庫，該資料庫用以儲存如由處理器600.1(例如)針對各種操作條件所判定之圖案變形。在如所展示之實施例中，控制系統600進一步包含用以輸出(例如)表示圖案變形之信號910之輸出端子600.4。
在一實施例中，控制系統600(尤其是控制系統600之處理器600.1)可經組態以基於圖案之變形判定用以調整微影裝置之照明系統或投影系統之設定的光學控制信號。替代地或另外，控制系統600可經組態以判定用以控制(例如)由微影裝置中之支撐件固持之圖案化器件相對於(例如)由微影裝置中之基板台固持之基板的位置的位置控制信號。在此實施例中，控制系統600之輸出端子600.4因此經組態以容易地輸出用以控制微影裝置之操作之控制信號。在此實施例中，控制系統600可(例如)整合於微影裝置之控制系統中。
如上文所描述，利用熱機械模型以判定圖案化器件上之圖案之變形；此類模型之實例可包括有限元素模型、邊界元素模型、模態形狀等等。
如熟習此項技術者將理解，此模型化之後果或結果之準確度或可靠性可取決於用於該模型中之參數。詳言之，當參看圖5時，經應用在經描 繪模型中之熱傳遞係數h可判定圖案化器件510中之溫度分佈且因此判定對應變形550。為了較準確地模型化圖案化器件上之圖案之溫度分佈及對應變形，控制系統之實施例利用量測資料，尤其是圖案化器件之溫度量測。在此實施例中，控制系統可因此經組態以接收表示圖案化器件之溫度之量測資料且應用該量測資料以至少部分地特性化圖案化器件之熱機械模型。
在一實施例中，微影裝置包含用以判定圖案化器件之溫度或溫度分佈之一或多個溫度感測器。圖7中示意性地展示一或多個溫度感測器之此配置。圖7示意性地展示具有前表面700.1及背表面700.2之圖案化器件700及經配置以藉由量測自圖案化器件700發射之紅外線輻射來評估圖案化器件700之溫度的紅外線(IR)溫度感測器之陣列710。可(例如)將如由溫度感測器之陣列710量測的輻射提供至處理單元720以判定圖案化器件700之溫度。藉由在圖案化器件700與在Y方向上之感測器之陣列710之間提供相對位移，可建立圖案化器件之二維溫度分佈，亦即XY平面中之溫度分佈。在一實施例中，接著可使用此經量測溫度分佈以較準確地預測圖案化器件之圖案之變形。在此實施例中，可(例如)藉由以下反覆程序來調整經應用熱機械模型：
步驟1：藉由選擇用於模型參數之初始值來初始化熱機械模型。
步驟2：藉由使用經輸入耗散分佈求解熱機械模型來判定圖案化器件之表面(例如，上部表面)之溫度分佈。
步驟3：比較經判定溫度分佈與經量測溫度分佈且基於該比較調整該模型之任何模型參數。
步驟4：重複步驟2及3直至經判定溫度分佈實質上對應於經量測溫度 分佈為止。
如圖7中所展示之溫度感測器配置經組態以判定圖案化器件之上部表面處之溫度分佈，而底部表面處之溫度或溫度分佈可被視為較相關，該底部表面具備圖案。然而，應指出，出於以下原因可能難以量測底側上之溫度分佈：- 可接近圖案化器件之底部表面提供表膜以保護圖案；- 該圖案通常將具有與圖案化器件之散裝材料之反射率不同的反射率，其可影響在底部表面處執行之IR溫度量測。
在圖案化器件之前表面或上部表面(亦即不含有圖案之表面)處執行溫度量測與模型化發生在圖案中之耗散分佈的組合因此避免需要包括圖案自身之較複雜溫度量測。然而，應注意，在一實施例中，判定圖案化器件上之圖案之變形之方法亦可包括其他溫度量測。此類溫度量測可(例如)包括使用經安裝至圖案化器件或(例如)歐洲專利申請案第16159723.2號(其以全文引用的方式併入本文中)中所描述之溫度感測器，可包括使用干涉計配置在一或多個部位處判定遍及圖案化器件之寬度之平均溫度。在使用此干涉計配置的情況下，可判定圖案化器件之溫度分佈，該溫度分佈在圖案化器件上之特定量測部位處表示遍及圖案化器件之寬度或厚度之平均溫度而非圖案化器件之外表面上之溫度。在一實施例中，此類量測可以與如上文所描述之方式相似之方式予以應用以改良或調整經應用在熱機械模型中之參數。
在一實施例中，對溫度量測之替代量測經另外或替代地應用以改良圖案之變形的評估之準確度。詳言之，控制系統可經進一步組態以接收表 示圖案化器件之變形之量測資料且使用此量測資料以設定或調整熱機械模型之參數。
在此實施例中，量測資料可(例如)包括對圖案化器件(例如)在複數個部位處所執行之厚度量測。可(例如)使用如在以全文引用的方式併入本文中之歐洲專利申請案第16159723.2號中所描述之干涉計配置來獲得此類厚度量測。
所描述之各種實施例使得能夠判定在操作期間由圖案之加熱造成的圖案化器件上之圖案之變形。此變形可經描述為(例如)基於發生在圖案中之平均耗散的穩態變形，或在考慮圖案中之實際時間相依耗散的情況下，其可經描述為短暫的時間相依變形。當發生圖案變形且不採取措施時，圖案至基板上(亦即，在諸如圖1中所展示之目標部分C的目標部分上)之投影可為不準確的。詳言之，圖案之平面內變形可(例如)造成基板上之經投影圖案與先前經施加圖案之間的對準誤差，而平面外變形可(例如)造成圖案之影像在曝光期間離焦，亦即略微模糊。
以防發生且判定圖案變形(亦即，在某種程度上量化)，可採取措施以改良圖案至基板上之曝光或投影。此類措施可(例如)包括調整曝光裝置之照明系統(例如，如圖1中所展示之照明器IL)或投影系統(例如，如圖1中所展示之投影系統PS)的設定。替代地或另外，可基於經判定圖案之變形而控制圖案化器件及基板的相對位置。詳言之，在一實施例中，微影裝置可包含定位器件，諸如定位器件PW或PM或其組合，其基於圖案之變形(例如基於圖案之平面內變形)控制基板台相對於支撐件之位置。在此實施例中，定位器件可(例如)經組態以藉助於設定點來控制基板台相對於圖案化器件支撐件之位置。可(例如)將此設定點提供至定位器件之控制系統， 該設定點係基於圖案之變形。
因此，本發明之一實施例可(例如)使得能夠提供圖案化器件之圖案至基板上之經改良投影。該改良可產生與先前經投影經圖案化層之經改良對準及/或產生經成像圖案之經改良聚焦。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。在適用的情況下，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。此外，可將基板處理多於一次，(例如)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基板。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許的情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定基板上產生之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻 射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許的情況下可指各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明之一實施例可採取以下形式：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或其中儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)。
以上描述意欲為說明性的，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者而言將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之的本發明進行修改。

Claims (15)

  1. 一種微影裝置，其包含：一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一控制系統，其經組態以：接收特性化(characterizing)該圖案化器件上之該圖案之一分佈之圖案資料(pattern data)，該圖案資料包含圖案佈局(layout)資料，接收特性化該輻射光束之輻射資料，基於該圖案資料及該輻射資料判定該圖案之一耗散(dissipation)分佈，藉由在該圖案化器件之一熱機械(thermo-mechanical)模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之一變形(deformation)，及基於該圖案之該變形判定一控制信號以控制該微影裝置之一組件，且該控制系統經組態以基於該圖案佈局資料判定該圖案之一密度分佈，且基於該圖案之該密度分佈及該輻射資料判定該圖案之該耗散分佈。
  2. 如請求項1之裝置，其中該圖案資料包含該圖案之一密度分佈，且該控制系統經組態以基於該圖案之該密度分佈及該輻射資料判定該圖案之該耗散分佈。
  3. 如請求項1或請求項2之裝置，其中該控制系統經組態以基於該圖案之該變形判定用以調整該照明系統或該投影系統之一設定之作為該控制信號的一光學控制信號。
  4. 如請求項1或2之裝置，其中該控制系統經組態以基於該圖案之該變形判定用以控制該基板台相對於該支撐件之一位置之作為該控制信號的一位置控制信號。
  5. 如請求項1或2之裝置，其進一步包含經組態以捕捉該圖案之一影像之一影像感測器，且其中該控制系統經組態以接收該影像作為該圖案資料。
  6. 如請求項1或2之裝置，其中該熱機械模型包含該圖案化器件之一三維有限元素模型。
  7. 如請求項1或2之裝置，其中該輻射資料包含輻射光束強度、輻射光束功率、輻射光束工作循環，或選自上述各者之任何組合。
  8. 如請求項1或2之裝置，其中該控制系統經進一步組態以接收表示該 圖案化器件之一溫度之量測資料且基於該量測資料設定該圖案化器件之該熱機械模型之一參數。
  9. 如請求項8之裝置，其進一步包含經組態以提供該量測資料之一溫度感測器。
  10. 如請求項9之裝置，其中該溫度感測器包含紅外線溫度感測器之一陣列，其經組態以量測該圖案化器件之一表面之一溫度且將該表面之該溫度之該等量測提供至該控制系統作為該量測資料。
  11. 如請求項10之裝置，其中紅外線溫度感測器之該陣列經組態以量測該圖案化器件之一前表面之一溫度，該圖案被提供於該圖案化器件之與該前表面相對之一背表面上。
  12. 一種控制一微影裝置之方法，該方法包含：接收特性化用於該微影裝置中的一圖案化器件上之一圖案之一分佈之圖案資料，該圖案資料包含圖案佈局資料；接收特性化待由該微影裝置施加之一輻射光束之輻射資料；基於該經接收圖案資料及該經接收輻射資料判定該圖案之一耗散分佈；藉由在該圖案化器件之一熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之一變形；基於該圖案之該變形判定一控制信號以控制該微影裝置之一組件； 及基於該圖案佈局資料判定該圖案之一密度分佈且基於該圖案之該密度分佈及該輻射資料判定該圖案之該耗散分佈。
  13. 一種用於一微影裝置之控制系統，該控制系統經組態以：接收特性化用於該微影裝置中的一圖案化器件上之一圖案之一分佈之圖案資料，該圖案資料為圖案佈局資料；接收特性化待由該微影裝置施加之一輻射光束之輻射資料；基於該經接收圖案資料及該經接收輻射資料判定該圖案之一耗散分佈；藉由在該圖案化器件之一熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之一變形；基於該圖案之該變形判定一控制信號以控制該微影裝置之一組件；及基於該圖案佈局資料判定該圖案之一密度分佈且基於該圖案之該密度分佈及該輻射資料判定該圖案之該耗散分佈。
  14. 一種電腦程式產品，其包含儲存於一電腦可讀媒體上之一組電腦可讀指令，該組指令經組態以當在一電腦上執行時使得該電腦能夠執行包含以下操作之一方法：接收特性化用於一微影裝置中的一圖案化器件上之一圖案之一分佈之圖案資料，該圖案資料為圖案佈局資料；接收特性化待由該微影裝置施加之一輻射光束之輻射資料； 基於該經接收圖案資料及該經接收輻射資料判定該圖案之一耗散分佈；藉由在該圖案化器件之一熱機械模型中應用該耗散分佈來判定該圖案之一變形；基於該圖案之該變形判定一控制信號以控制該微影裝置之一組件；及基於該圖案佈局資料判定該圖案之一密度分佈且基於該圖案之該密度分佈及該輻射資料判定該圖案之該耗散分佈。
  15. 一種器件製造方法，其包含使用一微影裝置將一經圖案化輻射光束投影至一基板上，其中投影該經圖案化輻射光束之前係根據請求項12之方法控制該裝置。
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