TWI652456B - 用以評估脈衝光束之光譜特徵的方法及光系統 - Google Patents

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Abstract

描述一種用以評估脈衝光束之光譜特徵的方法，該脈衝光束由光源產生且朝向微影設備之晶圓。該方法包含：接收由該脈衝光束之N個脈衝光譜組成的一集合；保存所接收之該等N個光譜至一保存集合；轉換在該保存集合中的該等光譜以形成一轉換光譜集合；平均該等轉換光譜以形成一平均光譜；以及基於該平均光譜來評估該脈衝光束的一光譜特徵。

Description

用以評估脈衝光束之光譜特徵的方法及光系統
本申請案主張申請於2014年6月4日之美國專利申請案第62/007,615號的優先權，標題為「Estimation of Spectral Feature of Pulsed Light Beam」，其內容全部併入本文作為參考資料。
本發明專利標的係有關於評估光譜特徵，例如由供給光至微影曝光設備之光源輸出的脈衝光束之頻寬。
由光源(例如，雷射)輸出之光束的光譜特徵或性質(例如，頻寬)在許多科學及工業應用是重要的準確知識。例如，光源頻寬的準確知識在深紫外線(DUV)光學微影用來致能最小特徵尺寸或關鍵尺寸(CD)的控制。關鍵尺寸為印在半導體基板(也稱為晶圓)上的特徵尺寸，因此關鍵尺寸可能需要精密的大小控制。在光學微影中，該基板用由光源產生的光束照射。該光源常為雷射光源，以及該光束常為雷射光束。
在一些一般方面中，描述一種用以評估脈衝光束 之光譜特徵的方法，該脈衝光束由光源產生且朝向微影設備之晶圓。該方法包含：接收由該脈衝光束之N個脈衝光譜組成的一集合；保存所接收之該等N個光譜至一保存集合；轉換在該保存集合中的該等光譜以形成一轉換光譜集合；平均該等轉換光譜以形成一平均光譜；以及基於該平均光譜來評估該脈衝光束的一光譜特徵。
數個具體實作可包含以下品質中之一或更多。例如，接收由該脈衝光束之N個脈衝光譜組成的集合可藉由接收由測量系統之偵測器所輸出之N個脈衝光譜組成的集合。接收由該脈衝光束之N個脈衝光譜組成的集合可藉由：對於該等N個脈衝光譜中之每一者，從在一標準具之一輸出處的一偵測器接收一訊號，該標準具係放在該脈衝光束之一部份的路徑中。該脈衝光束之該部份可與該脈衝光束之主要部份分開。
轉換在該保存集合中的該等光譜可藉由：評估該保存集合中之各個光譜的一中心；偏移該等光譜使得所有經評估之該等中心對齊；以及縮放各個光譜。
轉換在該保存集合中的該等光譜可藉由：評估該保存集合中之各個光譜的一中心；以及偏移該等光譜使得經評估之該等中心中之每一者與一目標波長對齊。
該方法也可包含：接收將該脈衝光束之波長改成新波長的一請求。轉換在該保存集合中的該等光譜可藉由：偏移該等光譜以使它們的中心與該新波長對齊。
該等轉換光譜的平均可藉由：用一加權因子加權 各個轉換光譜；以及合計該等加權光譜中之每一者的強度以形成一加總光譜。該等轉換光譜的平均可藉由：用為N之一倍數的一數值來縮小該加總光譜。
基於該平均光譜來評估該脈衝光束之該光譜特徵可藉由：基於該平均光譜來評估該脈衝光束的一頻寬值。基於該平均光譜來評估該脈衝光束的頻寬值可藉由：測量該平均光譜的一寬度。測量該平均光譜的寬度可藉由：測量該平均光譜在第一參數的第一寬度，以及測量該平均光譜在第二參數的第二寬度。
基於該平均光譜來評估該脈衝光束的頻寬值可藉由：由產生該光譜之該光譜儀的一儀器函數(instrument function)解卷積一光源光譜(source optical spectrum)，以及測量該經解卷積之光源光譜的一寬度。
該方法也可包含：輸出基於該評估光譜特徵的一訊號，該訊號包含由數個命令組成的一集合用以操作連接至該光源的一光譜性質選擇系統。
該方法更可包含：使該脈衝光束掃描過該晶圓之該曝光場，其中各個曝光場接收該脈衝光束的多個脈衝。基於該平均光譜來評估該脈衝光束之該光譜特徵可藉由：評估在該晶圓之各個曝光場內的該光譜特徵。
該方法也可包含：移除該保存集合中最舊的光譜；接收該脈衝光束之另一脈衝的一光譜；以及保存所接收之該另一脈衝的該光譜至該保存集合以形成一刷新保存集合。該方法也可包含：轉換在該刷新保存集合中的該等光譜以 形成一轉換光譜集合；平均該等轉換光譜以形成一平均光譜；以及基於該平均光譜來評估該脈衝光束的一光譜特徵。接收該脈衝光束之另一脈衝的該等光譜可藉由：接收該脈衝光束中接在形成該N個光譜集合之最後一個脈衝之後的下一個脈衝之光譜。
在其他一般方面中，描述一種用以評估脈衝光束之光譜特徵的方法，該脈衝光束由光源產生且朝向微影設備之晶圓的曝光窗口，而該曝光窗口有N個脈衝。該方法包含：使該脈衝光束掃描過一曝光場；以及對於在該曝光場內的各個曝光窗口，接收該掃描光束的一或更多脈衝光譜；保存所接收之該一或更多光譜至一保存集合；轉換在該保存集合中之該一或更多光譜以形成一轉換光譜集合；平均該一或更多轉換光譜以形成一平均光譜；以及從該平均光譜來評估該脈衝光束越過該N個脈衝曝光窗口的一光譜特徵。
數個具體實作可包含以下品質中之一或更多。例如，接收該掃描光束之該一或更多脈衝光譜可藉由：從一測量系統之一偵測器的一輸出接收該一或更多脈衝光譜。接收該脈衝光束之該一或更多脈衝光譜可藉由：對於該等脈衝光譜中之每一者，從在一標準具之一輸出處的一偵測器接收一訊號，該標準具係放在該脈衝光束之一部份的路徑中。該脈衝光束之該部份可與該脈衝光束之主要部份分開。
轉換在該保存集合中的該等光譜可藉由：評估該 保存集合中之各個光譜的一中心；偏移該等光譜使得所有經評估之該等中心對齊；以及縮放各個光譜。
該等轉換光譜的平均可藉由：用一加權因子加權各個轉換光譜；以及合計該等加權光譜中之每一者的強度以形成一加總光譜。
基於該平均光譜來評估該脈衝光束之該光譜特徵可藉由：基於該平均光譜來判定該脈衝光束之該頻寬的一度量值。
各個曝光場可及時與前一個或後一個曝光場有該掃描光束之一或更多個脈衝的偏移。
該方法可包含，對於在該曝光場內的該等曝光窗口中之至少一些，在接收該掃描光束的該一或更多脈衝光譜之前，移除該保存集合中最舊的光譜。
對於在該曝光場內的至少一曝光窗口，接收該掃描光束的一或更多脈衝光譜可藉由：接收該掃描光束的N個脈衝光譜。
在其他一般方面中，描述一種光系統，其產生經組配成可朝向微影曝光設備中有N個脈衝之曝光窗口的脈衝光束。該光系統包含：經組配成可產生該脈衝光束的一光源；經組配成可引導該脈衝光束至該微影曝光設備的一光束定向系統；一控制系統；以及連接至該光源的一光譜性質選擇系統。該控制系統係經組態成可使該脈衝光束掃描過一曝光場；以及對於在該曝光場內的各個曝光窗口，接收該掃描光束的該等脈衝光譜；保存所接收之該等光譜 至一保存集合；轉換在該保存集合中的該等光譜以形成一轉換光譜集合；平均該等轉換光譜以形成一平均光譜；從該平均光譜來評估該脈衝光束越過該N個脈衝曝光窗口的一光譜特徵；以及輸出基於該評估光譜特徵的一訊號。該光譜性質選擇系統接收該輸出訊號且經組態成基於該輸出訊號，在該光源內可調整該脈衝光束的一光譜性質。
在其他一般方面中，描述一種用以控制脈衝光束之光譜特徵的方法，該脈衝光束由光源產生且朝向微影曝光設備中之晶圓。該方法包含：引導該脈衝光束由一光源至該微影曝光設備以藉此用該脈衝光束曝光該晶圓；接收該脈衝光束在此處使該晶圓曝光的一位置；評估在該接收位置處使該晶圓曝光的該脈衝光束之一光譜特徵，該評估步驟包含：接收該脈衝光束的多個脈衝光譜，基於該等多個光譜形成一加總光譜，以及基於該加總光譜計算代表該光譜特徵的一數值；以及基於該脈衝光束作用於該晶圓的該位置，用基於該測得光譜特徵來調整該光源之一性質的方式，修改該脈衝光束的該光譜特徵。
數個具體實作可包含以下特徵中之一或更多。例如，該方法可包含：測量該晶圓在該接收位置處的一或更多物理性質，判定該一或更多物理性質是否可接受，以及如果判定該一或更多物理性質不可接受，放出一訊號給該光源以修改打在該晶圓上之該脈衝光束的該光譜特徵以調整在該晶圓處的該一或更多物理性質。該一或更多物理性質中之至少一者可包含形成於該晶圓上之一特徵的一關鍵 尺寸均勻度。
該方法可包含，在加工該晶圓之前：測量在一或更多先前已曝光晶圓的各個曝光場之掃描內的該一或更多物理性質；以及建立評估該一或更多物理性質在曝光於該光源之整個晶圓上如何變化的一圖像。基於該脈衝光束作用於晶圓的位置，可藉由調整該光源基於該評估光譜特徵的一性質來修改脈衝光束的光譜特徵，這可包含：查找該一或更多物理性質在建立圖像內的數值。
評估光源輸出脈衝光束之光譜特徵的該方法，由該晶圓視之，致能改善評估該光譜特徵的準確度，允許掃描該光譜特徵的測量值，以及改善依賴光譜特徵之評估的其他系統及方法的速度及準確度。在光譜儀影像平面中的斑點(由雷射相干性引起)可調變測得強度，因而使光譜特徵之評估及特徵化的準確度及重現性惡化。隨機電子雜訊及其他現象也使光譜特徵之評估及特徵化的準確度及重現性惡化。為了改善光譜特徵的評估及特徵化，儲存多個光譜以及對於該等多個光譜做計算而不是各個光譜，其中各個光譜因使用在光譜儀內的移動擴散器有不同的斑點圖案(及電子雜訊)。相較於在讀出前累積多個影像於偵測器上的方法，這提供更頻繁的更新率(update rate)及能力以補償條紋位置的脈衝間起伏。在光源中心波長被有意地調變或修改的情形下，它也致能準確光源光譜特徵評估。
100‧‧‧微影系統
105‧‧‧光源
107‧‧‧干擾
110‧‧‧脈衝光束
112‧‧‧光束預備系統
115‧‧‧微影曝光設備
120‧‧‧晶圓
129‧‧‧照明器系統
130‧‧‧聚光鏡
132‧‧‧物鏡配置
134‧‧‧遮罩
138‧‧‧光軸
140‧‧‧微影控制器
142‧‧‧晶圓平台
144‧‧‧浸漬介質
150‧‧‧光譜特徵選擇系統
180(180A，180B，180C)‧‧‧測量系統
185‧‧‧控制系統
200‧‧‧光譜
205‧‧‧光譜強度
210‧‧‧波長或光學頻率
300‧‧‧曝光窗口或狹縫
305‧‧‧曝光狹縫
310‧‧‧曝光場
400‧‧‧主振盪器(MO)
405‧‧‧種子光束
410‧‧‧功率放大器(PA)
415‧‧‧輸出耦合器
420‧‧‧譜線中心分析模組(LAM)
425‧‧‧光束修改光學系統
430‧‧‧光束反射器
500‧‧‧標準具光譜儀
505‧‧‧光束部份
510‧‧‧分光裝置
515‧‧‧光學配置
520‧‧‧偵測器
525‧‧‧輸出光線
600‧‧‧標準具
605、610‧‧‧透鏡
615‧‧‧附加光件
620‧‧‧同心環
625‧‧‧條紋圖案
750‧‧‧光譜特徵選擇系統
752‧‧‧控制模組
754、756、758‧‧‧光譜特徵致動系統
760、762、764‧‧‧光學特徵
766‧‧‧光學系統
780‧‧‧反射光柵
782、784、786、788‧‧‧稜鏡
802‧‧‧測量資料
805‧‧‧光譜特徵評估器
807‧‧‧評估值
810‧‧‧比較區塊
815‧‧‧光譜特徵目標值
820‧‧‧光譜特徵誤差值
825‧‧‧光譜特徵致動設備
830‧‧‧致動器命令
850‧‧‧記憶體
855‧‧‧轉換區塊
860‧‧‧平均區塊
900‧‧‧程序
905-965‧‧‧步驟
CAL‧‧‧對齊中心
F‧‧‧縮放因子
S‧‧‧光譜
SSum‧‧‧加總光譜
SF‧‧‧光譜特徵
圖1為微影系統的方塊圖，其係包含產生朝向微影曝光設備之脈衝光束的光源；圖2為示範光譜的曲線圖，由圖1光源產生之脈衝光束的光譜強度為波長或光學頻率的函數；圖3A為圖1微影系統之示範微影曝光設備的方塊圖；圖3B至圖3D的方塊圖圖示在各種曝光階段的示範微影曝光設備；圖4的方塊圖圖示可使用於圖1微影系統的示範光源；圖5為圖1微影系統之示範測量系統的方塊圖；圖6為可使用於圖5測量系統之示範標準具光譜儀的方塊圖；圖7A及圖7B的方塊圖圖示可使用於圖1微影系統的示範光譜特徵選擇系統以控制由光源產生之脈衝光束的光譜特徵；圖8A為圖1微影系統之示範控制系統的方塊圖；圖8B的方塊圖圖示在圖8A控制系統內的示範光譜特徵評估器；圖9的流程圖圖示由圖1微影系統執行的程序以評估由光源產生之脈衝光束的光譜特徵；圖10的示意圖圖示由圖1光源產生的示範脈衝序列；圖11的流程圖圖示用以處理保存光譜的程序以評估 由光源產生之脈衝光束的光譜特徵；圖12的示意圖圖示如何根據圖11程序來處理保存光譜以評估由光源產生之脈衝光束的光譜特徵；圖13的流程圖圖示用以轉換各個保存光譜的程序以形成轉換光譜集合；圖14A至圖14C的示意圖圖示如何根據圖13程序來轉換各個保存光譜以形成轉換光譜集合；圖15的流程圖圖示用以平均該等轉換光譜以形成一平均光譜的程序；圖16的示意圖圖示如何根據圖15程序來平均轉換光譜以形成平均光譜；圖17的流程圖圖示用以控制由光源產生及導向晶圓之脈衝光束的光譜特徵的程序；圖18的流程圖圖示用以修改脈衝光束之光譜特徵的示範程序，其係藉由基於測得光譜特徵來調整光源的性質；圖19的流程圖圖示用以修改脈衝光束之光譜特徵的示範程序，其係藉由基於測得光譜特徵來調整光源的性質；以及圖20示意圖示物理性質在晶圓上如何變化的晶圓圖。
請參考圖1，由光源105產生之脈衝光束110(以下可稱為光束110)的光譜(或發射光譜)包含光學能量或功率 如何分布於不同波長的資訊。在圖1中，光束110為微影系統100的一部份，以及光束110朝向在晶圓120上建立圖案的微影曝光設備115。光束110也被引導通過光束預備系統112，它可包含修改光束110之數個方面的數個光學元件。例如，光束預備系統112可包含：反射或折射光學元件，光學脈衝展寬器，以及光學孔徑(包括自動快門)。
也參考圖2，以光譜強度205(不一定要有絕對刻度)為波長或光學頻率210之函數的形式描繪光束110的光譜200。光譜200可稱為光束110的光譜形狀或強度譜。光束110的光譜性質包括強度譜的任何方面或表現。例如，頻寬為光譜特徵。光束的頻寬為此光譜形狀之寬度的測度，以及此寬度可按照雷射光的波長或頻率給出。與光譜200之細節有關的任何數學構造法(亦即，度量)可用來評估特徵化光束之頻寬的數值。例如，在光譜形狀之最大尖峰強度之一小部份(X)的光譜之全寬(稱為FWXM)可用來特徵化光束頻寬。作為另一實施例，光譜中包含積分光譜強度(稱為EY)之一小部份(Y)的寬度可用來特徵化光束頻寬。
光束110的頻寬可為光譜形狀的實際瞬間頻寬。各種干擾107(例如，溫度梯度、壓力梯度、光學失真等等)作用於光源105及光束110以修改光束110的光譜性質或特徵。因此，微影系統100包含其他組件，例如光譜特徵選擇系統150、一或更多測量系統180(例如，180A、180B、180C)，以及用來判斷干擾107對於光束110之衝擊的控制系統185。光譜特徵選擇系統150接收來自光源105的光束 以及基於來自控制系統185的輸入，微調光源105的光譜輸出。一或更多測量系統180測量光束110的性質，例如光譜特徵(例如，頻寬及波長)，或能量。
由於干擾107，光束110在晶圓120的實際頻寬可能與所欲頻寬不對應或匹配。因此，在操作期間需要藉由評估光譜的度量值來測量或評估光束110的特徵頻寬使得操作員或自動系統(例如，反饋控制器)可利用測得或評估頻寬來調整光源105的性質以及調整光束110的光譜形狀。描述一種致能光譜性質或特徵之評估(例如，光束110之光譜形狀的頻寬)的方法，其係藉由更新光譜特徵測量值(例如，利用測量系統180B)以匹配光束110在曝光期間如何掃描過晶圓120。
微影曝光設備115包含光學配置，其係包含含有例如具有一或更多聚光鏡130、遮罩134及物鏡配置132的照明器系統129。遮罩134可在一或更多方向移動，例如沿著光束110的光軸138或在垂直於光軸138的平面中。物鏡配置132包含投影透鏡以及致能由遮罩134至晶圓120上之光阻劑的影像轉印。照明器系統129調整光束110打在遮罩134上的角度範圍。照明器系統129也勻化(使其均勻)光束110在遮罩134上的強度分布。
除了其他特徵以外，微影設備115可包含微影控制器140，空調裝置，以及各種電子組件的電源供應器。微影控制器140控制諸層如何印製於晶圓120上。
在一些具體實作中，晶圓120支承於晶圓平台 142上以及可供給覆蓋晶圓120的浸漬介質(immersion medium)144。浸漬介質144可為用於液浸微影的液體(例如，水)。在微影為乾系統的其他具體實作中，浸漬介質144可為氣體，例如乾氮氣，乾空氣，或乾淨空氣。在其他具體實作中，晶圓120可暴露於壓力受控的環境內(例如，真空或部份真空)。
請參考圖3A，晶圓120被光束110照射。加工程式或處方判定曝光在晶圓120上的長度，所使用的遮罩134，以及影響曝光的其他因子。在微影期間，光束110的多個脈衝照射晶圓120的同一個區域以形成照射劑量。光束110照射同一個區域的脈衝個數N可稱為曝光窗口或狹縫300，以及用放在遮罩134前面的曝光狹縫305可控制此狹縫300的大小。The狹縫305可設計成如同快門且可包含可開關的多個葉片；以及曝光面積的大小取決於葉片在非掃描方向的距離以及也取決於該掃描在掃描方向的長度(距離)。在一些具體實作中，N值為數十個脈衝，例如，10至100個。在其他具體實作中，N值大於100個脈衝，例如，100至500個脈衝。
如圖3B至圖3D所示，遮罩134、物鏡配置132及晶圓120中之一或更多在曝光期間可彼此相對運動以使曝光窗口300掃描過曝光場310。曝光場310為晶圓120中暴露於曝光狹縫或窗口300之一掃描的區域。
描述下文的方法逐個脈衝地(亦即，光束110的每個脈衝)讀出測量系統180(例如，測量系統180B)的資料 (例如，光譜200)，儲存的光束110的N個光譜200(每個脈衝有一個光譜)，以及平均曝光狹縫300的儲存光譜以評估光束110的光譜特徵，例如頻寬。這允許以滾動方式來計算光譜特徵，亦即，在越過狹縫300掃描曝光場310時，因此可逐個脈衝地報告越過狹縫300的移動平均。此外，如果波長在曝光期間改變(這可能是由於有干擾107或是控制系統185的命令改變目標中心波長，例如，以補償由熱效應、晶圓平坦度等等在影像平面引起的焦點誤差)，減少或抵消波長改變的影響可藉由在計算光譜特徵的平均值之前，使得測得光譜有對應至及抵消波長改變之影響的偏移。
在提供與光束110光譜特徵評估方法有關的細節之前，首先提供微影系統100的一般描述供參考用。
請參考圖4，示範光源105為產生作為光束110之脈衝雷射光束的脈衝雷射光源。如圖4的實施例所示，光源105為兩階段雷射系統，其係包含提供種子光束405給功率放大器(PA)410的主振盪器(MO)400。主振盪器400通常包含放大在其中發生的增益介質以及光學反饋機構，例如光學共振器。功率放大器410通常包含在用來自主振盪器400之種子雷射光束播種時發生放大的增益介質。如果功率放大器410設計成再生環共振器，則被描述成功率環放大器(PRA)，以及在此情形下，由該環設計可提供足夠的光學反饋。主振盪器400以相對低輸出脈衝能量致能微調光譜參數，例如中心波長及頻寬。功率放大器410接收 來自主振盪器400的輸出以及放大此輸出以得到必要的輸出功率以使用於微影。
主振盪器400包含有兩個長形電極的放電室，用作增益介質的雷射氣體，使氣體在電極之間循環的風扇，以及雷射共振器形成於在放電室之一側上的光譜特徵選擇系統150與在放電室之另一側上的輸出耦合器415之間。光源105也可包含接收來自輸出耦合器415之輸出的譜線中心分析模組(LAM)420，以及按需要修改雷射光束之大小及/或形狀的一或更多光束修改光學系統425。譜線中心分析模組420為一種測量系統180A的實施例，它可用來測量種子光束405的波長(例如，中心波長)。使用於放電室的雷射氣體可為任何適當氣體供產生在必要波長及頻寬附近的雷射光束，例如，該雷射氣體可為放射波長約有193奈米之光線的氟化氬(ArF)，或放射波長約有248奈米之光線的氟化氪(KrF)。
功率放大器410包含功率放大器放電室，如果它是再生環放大器，該功率放大器也包含光束反射器430使光束反射回到放電室以形成循環路徑。該功率放大器放電室包含一對長形電極，用作增益介質的雷射氣體，以及使氣體在電極之間循環的風扇。種子光束405的放大係藉由重覆地通過該功率放大器。光束修改光學系統425提供一種方法(例如，部份反射鏡)來入耦合(in-couple)種子光束以及出耦合(out-couple)來自功率放大器的放大輻射之一部份以形成輸出光束110。
測量系統180A中之一個可為譜線中心分析模組420，其係監視主振盪器400之輸出的波長。該譜線中心分析模組可放在光源105內的其他位置，或可放在光源105的輸出處。
測量系統180B中之另一個可放在光源105的輸出處，以及此測量系統180B用來產生光束110的基線光譜。測量系統180B可在光源105內或在其他位置處。另一測量系統180C可為光束110進入微影曝光設備115之前測量其脈衝能量的能量監視器。能量監視器180C可為光二極體模組。
在一些具體實作中，測量系統180B可包含光柵光譜儀，例如由在德國柏林的LTB Lasertechnik Berlin GmbH公司製造的ELIAS中階梯光譜儀。在該光柵光譜儀中，光束110朝向使它按照波長分離或分散的中階梯光柵，以及反射自光柵的光束110朝向相機，例如電耦合裝置相機，它能夠解析光束110的波長分布。可使用此一光柵光譜儀於系統資格鑑定和研究角色，此時需要按照頻寬準確地特徵化光譜形狀及能量分布(包括頻帶內能量及頻帶外能量)的極細細節。通常，在微影應用系統中，光柵光譜儀在光譜性質(例如，頻寬)的機上即時測量上不可取。
因此，如圖5所示，可使用於光譜性質之機上即時測量的另一示範測量系統180B包含標準具光譜儀500，其係接收光束110中由放在光束110路徑上之分光裝置510重定向的部份505。標準具光譜儀500包含光束部份505 會行進通過它的光學配置515，以及接收來自光學配置515之輸出光線525的偵測器520。偵測器520的輸出連接至控制系統185；以此方式，控制系統185接收被偵測器520記錄的各個光譜200以及執行基於收到光譜200中之一或更多來評估脈衝光束110之光譜特徵的方法，如下文所詳述的。
圖6圖示示範標準具光譜儀500。光學配置515包含標準具600，透鏡605、610，以及視需要的附加光件615，例如包含勻化光束之均質機(例如，靜止、活動或旋轉式擴散器)的照明器。該照明器也可產生發散光束，在此原始光束的任一部份是以相同的角度範圍散開。在一些具體實作中，標準具600包含一對部份反射玻璃或光學平鏡(optical flat)，它們可以反射表面面向對方地隔開一段短距離(例如，數毫米至數厘米)。在其他具體實作中，標準具600包含有兩個平行反射面的單板。該等平鏡可做成楔形(圖示於圖6)以防後表面產生干涉條紋；該等後表面也常有抗反射塗層。在光束部份505穿過成對的平鏡時，被多次反射，以及產生多個透射射線而被透鏡610收集以及帶到偵測器520。如果光束部份505為發散或收歛光束，則完整干涉圖案在偵測器520呈現由同心環620集合形成的外觀。如果光束部份505為準直光束(collimated beam)，則該干涉圖案在偵測器520有大致均勻的強度分布。該等環的銳度取決於該等平鏡的反射率；如果反射率高導致有高Q因子，則單色光在黑暗背景下產生由狹窄亮環組成的集合。為波 長之函數的標準具600之透射率顯示於所得條紋圖案625中，它產生朝向控制系統185的光譜200。在顯示完整干涉圖案時，不需要做計算或評估；替換地，有可能只產生條紋於稍微大於偵測器520之主動區的區域內。
圖7A圖示耦合至來自光源105之光線的示範光譜特徵選擇系統750。在一些具體實作中，光譜特徵選擇系統750接收來自主振盪器400的光線以在主振盪器400內致能光譜特徵的微調，例如波長及頻寬。
光譜特徵選擇系統750可包含一控制模組，例如光譜特徵控制模組752，其包含形式為韌體及軟體之任何組合的電子設備。模組752連接至一或更多致動系統，例如光譜特徵致動系統754、756、758。致動系統754、756、758各自可包含各自連接至光學系統766之光學特徵760、762、764的一或更多致動器。光學特徵760、762、764經組配成可調整生成光束110的特定特性以藉此調整光束110的光譜特徵。控制模組752接收來自控制系統185的控制訊號，該控制訊號包含特定命令以操作或控制致動系統754、756、758中之一或更多。致動系統754、756、758可經選擇及設計成能一起工作，亦即，一前一後地。此外，致動系統754、756、758各自可經優化成可回應特定一類的干擾107。
此類協調及合作可一起被控制系統185用來使一或更多光譜特徵(例如，波長或頻寬)保持或維持在所欲設定點或至少在設定點附近的所欲範圍內，即使光源105可 能經受各種干擾107。替換地，此類協調及合作可被控制系統185用來修改在曝光期間的光譜特徵(例如，波長或頻寬)以匹配一些預定軌跡使得光譜特徵的調變可補償曝光過程的非最佳方面，例如，晶圓120在邊緣缺乏平坦度，如下文所詳述的。
各個光學特徵760、762、764光學耦合至由光源105產生的光束110。在一些具體實作中，光學系統766為譜線窄化模組，如圖7B所示。該譜線窄化模組包含作為光學特徵760、762、764的色散光學元件，例如反射光柵780，以及折射光學元件，例如稜鏡782、784、786，788，彼等中之一或更多可旋轉。此譜線窄化模組的實施例可在美國申請案物12/605,306號找到，標題為「System Method and Apparatus for Selecting and Controlling Light Source Bandwidth」且申請於2009年10月23日(簡稱為‘306申請案)，其內容全部併入本文作為參考資料。在‘306申請案中，譜線窄化模組被描述成包含擴束器(beam expander，含有一或更多稜鏡782、784、786、788)與色散元件，例如光柵780。圖7B未圖示用於可致動光學特徵的各個致動系統，例如光柵780，以及稜鏡782、784、786、788中之一或更多。
致動系統754、756、758的各個致動器為用於移動或控制光學系統766之各個光學特徵760、762、764的機械裝置。該等致動器接收來自模組752的能量，以及將該能量轉換成賦予光學系統之光學特徵760、762、764的 某種運動。例如，在‘306申請案中，致動系統被描述成為力裝置(以施力至光柵的區域)和旋轉平台用以旋轉擴束器的一或更多稜鏡。致動系統754、756、758可包含，例如，馬達(例如，步進馬達)，閥，壓力控制裝置，壓電裝置，線性馬達，液壓致動器，音圈等等。
請參考圖8A，控制系統185大體包含以下各物中之一或更多：數位電子電路，電腦硬體，韌體，及軟體。控制系統185也可包含：合適的輸入輸出裝置，一或更多可程式化處理器，以及具體實現於機器可讀取儲存裝置中以便由可程式化處理器執行的一或更多電腦程式產品。該一或更多可程式化處理器各自可執行由指令組成的程式以藉由操作輸入資料和產生適當輸出來完成所欲功能。一般而言，該處理器接收來自唯讀記憶體及/或隨機存取記憶體的指令及資料。適合具體實現電腦程式指令及資料的儲存裝置包括所有形式的非揮發性記憶體，例如，包括半導體記憶裝置，例如EPROM、EEPROM，以及快閃記憶裝置；磁碟，例如內部硬碟及可移式磁碟；磁光碟；以及CD-ROM光碟。上述中之任一可輔之以，或併入，特別設計的ASIC(特殊應用積體電路)。
一般而言，控制系統185接收與來自光源105及來自測量系統180A、180B、180C有關之光束110的資訊，以及分析該資訊以判定如何調整供給至微影曝光設備115之光束110的一或更多光譜特徵(例如，頻寬)。基於此判定，控制系統185送出訊號給光譜特徵選擇系統150及/ 或光源105以控制光源105的操作。
為此目的，控制系統185包含接收來自一或更多測量系統180A、180B、180C(例如，測量系統180B)之測量資料802的光譜特徵評估器805。一般而言，光譜特徵評估器805做為了評估光束110之光譜特徵(例如，頻寬)所需的所有分析，特別是，以逐個脈衝的方式。光譜特徵評估器805的輸出為光譜特徵的評估值807。
也參考圖8B，光譜特徵評估器805包含記憶體850用以儲存例如接收自測量系統180B的光譜200。記憶體850可按需要儲存許多光譜200以完成該資料的分析和判定光譜特徵。光譜特徵評估器805也包含轉換區塊855，其係存取記憶體850內的儲存光譜200以及按需要修改光譜200以考慮到光束110的波長變化，以及可能影響光譜200之形狀及位置的其他可能變化。光譜特徵評估器805包含平均已被轉換區塊855轉換之光譜200集合的平均區塊860。
控制系統185包含連接至輸出自光譜特徵評估器805之評估值807且連接至光譜特徵目標值815的比較區塊810。一般而言，比較區塊810輸出表示光譜特徵目標值815與評估值807之變動的光譜特徵誤差值820，以及使光譜特徵誤差值820朝向光譜特徵致動設備825。一般而言，光譜特徵致動設備825基於光譜特徵誤差值820來判定如何調整光譜特徵選擇系統150，以及光譜特徵致動設備825的輸出包含送到光譜特徵選擇系統150的致動器命令830 集合。
光譜特徵致動設備825可包含評估器，其係儲存或存取校準資料用於在光譜特徵選擇系統150內的各種致動器。例如，該評估器可儲存及/或存取用於頻寬控制裝置、壓電裝置或差分計時系統的校準資料。該評估器接收光譜特徵誤差值820以及判定致動器命令830中之一或更多。光譜特徵致動設備825包含一或更多光譜特徵控制器，其係接收一或更多致動器命令830以及判定該等致動器命令如何作用於光譜特徵選擇系統150的各種致動器。例如，光譜特徵致動設備825可包含波長控制器，其係判定如何調整光束的波長，因而，如何致動圖示於圖7A及圖7B之光譜特徵選擇系統750中的裝置。
請參考圖9，程序900由微影系統100(特別是，控制系統185)執行以在脈衝光束110朝向微影曝光設備115時評估由光源105產生之脈衝光束110的光譜特徵(例如，頻寬)。控制系統185操作光源105藉此產生脈衝光束110以及使其朝向曝光設備115(905)。在脈衝光束110朝向曝光設備115時，控制系統185接收來自來自測量系統180B之當前脈衝(910)的光譜200。控制系統185保存收到的光譜200於記憶體850(915)中。例如，參考圖8A及圖8B，光譜特徵評估器805保存收到的光譜200於記憶體850中。
控制系統185判斷預定個數的光譜200是否已保存於記憶體850中(920)以提供足夠的資料做光譜200的分析來判定光譜特徵的有效的可重現數值。例如，光譜200 的預定個數可基於照射狹縫300之光束110的脈衝個數N。因此，控制系統185可判斷是否有N個光譜200保存於記憶體850中(920)，其中每個保存光譜對應至光束110的特定脈衝。如果控制系統185判定少於預定個數的光譜200保存於記憶體850中(920)，則控制系統185選擇光束110的下一個脈衝作為當前脈衝(925)以及繼續接收來自測量系統180B之當前脈衝(910)的光譜200以及保存收到的光譜200於記憶體850中(915)。
例如，參考程序900示意圖示於圖10的步驟。在第一脈衝P[i]設定為當前脈衝時，接收當前脈衝P[i]的光譜S[i](910)。接下來，控制系統185判定N個光譜尚未保存於記憶體850中(920)，因此選擇下一個脈衝P[i+1]作為當前脈衝(925)以及接收當前脈衝P[i+1]的光譜S[i+1](910)。這繼續進行直到控制系統185接收脈衝P[i+N-1](910)的光譜S[i+N-1]以及保存光譜S[i+N-1]於記憶體850中(915)。由於控制系統185判定N個光譜已保存於記憶體850中(920)，程序900繼續前進以完成N個保存光譜的分析。
要保存於記憶體850中(915)的第一光譜200可與曝光場的開始或爆發相關，因此保存光譜個數N可對應至照射狹縫300之光束110的脈衝總數N。
回到圖9，如果控制系統185判斷N個光譜200保存於記憶體850中(920)，控制系統185處理這N個保存光譜200以評估光譜特徵(930)。例如，參考圖8A及圖8B，光譜特徵評估器805的轉換區塊855及平均區塊860執行 在記憶體850內的資料。控制系統185輸出評估的光譜特徵(935)。例如，參考圖8A及圖8B，光譜特徵評估器805輸出光譜特徵的評估值807。
如果控制系統185判定光源105應該繼續操作(940)，則控制系統185執行條紋緩衝區刷新子流程，其係以移除記憶體850內之保存光譜集合中最舊的光譜開始(945)，以及選擇下一個脈衝作為當前脈衝(950)。參考圖10的實施例，移除記憶體850的最舊脈衝P[i](945)，以及選擇下一個脈衝P[i+N]作為當前脈衝(950)。控制系統185接收當前脈衝(955)的光譜200以及保存當前脈衝的光譜200於在記憶體850內的光譜集合中(960)。參考圖10的實施例，接收脈衝P[i+N]的光譜S[i+N](955)以及保存於記憶體850中(960)。在一些具體實作中，當前脈衝的光譜200可能只保存於在記憶體850內的光譜集合中(960)，如果光譜200通過品質試驗的話。在此情形下，如果光譜200不通過品質試驗，則重覆子流程的步驟950至960。
控制系統185判斷是否應該繼續條紋緩衝區刷新子流程(亦即，在分析保存光譜200集合之前是否要移除及添加額外的脈衝)(965)。如果需要移除及添加額外的脈衝，則控制系統185藉由移除保存光譜在記憶體850內的最舊光譜重覆該子流程(945)，選擇下一個脈衝作為當前脈衝(950)，接收當前脈衝的光譜200(955)，以及保存當前脈衝的光譜200於在記憶體850內的保存光譜集合中(960)。因此，例如，參考圖10的實施例，移除記憶體850的最舊脈 衝P[i+1](945)，選擇下一個脈衝P[i+N+1]作為當前脈衝(950)，接收當前脈衝P[i+N+1]的光譜S[i+N-1](955)以及保存於記憶體850中(960)。
如果控制系統185判斷在分析保存光譜200集合之前不需要移除及添加額外的脈衝(965)，則控制系統185處理這N個保存光譜200以評估光譜特徵(930)，然後輸出評估的光譜特徵(935)。
請參考圖11，控制系統185執行程序930用以處理N個保存光譜200以評估光譜特徵。也參考圖12，其示意圖示由被測量系統180B偵測到之N個脈衝集合{P[i]、P[i+1]、...、P[i+N-1]}產生的保存光譜集合{S[i]、S[i+1]、...、S[i+N-1]}1200。
控制系統185轉換(例如，偏移、縮放等等，如下文所述)保存集合1200中的各個光譜S以形成由轉換光譜T 1205組成的集合(1100)。在光譜轉換成轉換光譜T 1205(1100)集合之後，控制系統185平均該等轉換光譜T 1205以形成平均光譜A[i](1105)；以及評估平均光譜的度量值以基於平均光譜A[i]來特徵化脈衝光束的光譜特徵SF(1110)。
也參考圖13，在一些具體實作中，控制系統185執行程序1100以轉換保存集合1200中的各個光譜S以形成由轉換光譜T 1205組成的集合。參考圖示程序1100之步驟的圖14A至圖14C。在此實施例中，控制系統185評估保存集合1200中之各個光譜S的中心C或{C[i]， C[i+1]、...、C[i+N-1]}(1300)，以及使保存集合1200中的各個光譜S沿著波長(或頻率)軸線偏移或移動使得每個光譜S的中心{C[i]，C[i+1]、...、C[i+N-1]}與其他的中心對齊(1305)。
達成此事可藉由，例如，在該集合中選擇該等中心中之一者作為對齊中心CAL以及使集合中的其他中心與選定中心CAL對齊。或者，作為另一實施例，所有的中心{C[i]、C[i+1]、...、C[i+N-1]}可與在波長或頻率軸線上的預定位置對齊。
更特別的是，光束110的波長在接收及儲存光譜S於記憶體850中時可能改變，以及波長的變化會以各個光譜與中心值偏離的數量顯現，因此，藉由偏移集合中的光譜S，控制系統185可補償或抵消波長改變的影響。被收到及儲存的光譜S也可取決於波長相依光譜輪廓，其係取決於標準具光譜儀500的設計，因此此效應也可藉由偏移或對齊光譜S的中心C來抵消或補償。
作為另一實施例，在操作光源(905)期間，在掃描過曝光場310時有可能需要改變光束110的波長。程序900也可包含：接收改變脈衝光束110之波長為新波長的請求。如果發生此事，則程序1100也可包含：偏移該等光譜以它們的中心{C[i]、C[i+1]、...、C[i+N-1]}與新波長對齊。
控制系統185也可用縮放或加權因子F或{F[i]、F[i+1]、...、F[i+N-1]}(1310)來縮放各個光譜S以得到轉換光譜{T[i]、T[i+1]、...、T[i+N-1]}1205(圖示於圖14C)。特 定轉換光譜T的縮放因子F可取決於該特定轉換光譜T需要調整多少以與集合中的其他轉換光譜{T[i]、T[i+1]、...、T[i+N-1]}緊密地匹配使得能夠進一步處理後續步驟。基本上，各個光譜乘上各自的縮放因子：{(F[i] x S[i])、(F[i+1] x S[i+1])、...、(F[i+N-1] x S[i+N-1])}以得到轉換光譜{T[i]、T[i+1]、...、T[i+N-1]}。在此實施例中，縮放光譜的振幅(光譜強度或y軸)。在其他具體實作中，縮放光譜的另一軸線(例如，波長或頻率或x軸)可能有利。例如，在標準具光譜儀中，波長(或頻率)可能不是偵測器軸線上之位置的線性函數。因此，頻寬相等但是中心波長(或頻率)不同的脈衝可能有不同的寬度。對於顯著不同的波長(或頻率)，在添加/平均個別光譜之前，可能需要縮放橫軸(這包括縮放及內插以匹配橫軸上的所有數值。
在一些具體實作中，縮放因子F與狹縫300的強度分布成正比。例如，如果狹縫300的強度分布為梯形，則用此梯形強度變動給出乘上各個光譜S的縮放因子F。實務上，由於光源105為脈衝型，在對應至脈衝在晶圓平台上之行進距離的等距點處取樣梯形強度變動以得到由N個縮放因子組成的陣列{F[i]、F[i+1]、...、F[i+N-1]}，其中各個光譜S在被平均之前會乘上它們(「縮放」)。
請參考圖15，在一些具體實作中，控制系統185執行程序1105以平均轉換光譜{T[i]、T[i+1]、...、T[i+N-1]}1205以形成平均光譜A[i]。也參考圖示程序1105之步驟的圖16。控制系統185將各個轉換光譜的強度 (T[i])+(T[i+1])+...+(T[i+N-1])(1505)加起來以形成加總光譜SSum。視需要，控制系統185可用N(例如，N、2N、3N等等)之倍數的數值縮小加總光譜SSum(1510)以得到平均光譜A[i]。
如上述，控制系統185基於平均光譜A[i]來評估特徵化脈衝光束之光譜特徵SF的度量值(1110)。由於平均光譜A[i]得自由光譜S組成的集合，以及各個光譜S為光束110之實際光源光譜與測量系統180B之儀器函數的卷積，因此平均光譜A[i]為光束110之實際光源光譜與測量系統180B之儀器函數的卷積。因此，為了得到特徵化光譜特徵SF之度量值的評估值，選項之一是由儀器函數解卷積光源光譜，然後應用該度量於該解卷積光譜(例如，測量含有積分光譜強度(EY)之一分數或百分比(Y)的解卷積光譜之寬度)。解卷積常常不切實際，因為它可能需要大量的處理時間及能量。因此，另一個選項是應用數學模型於平均光譜A[i]，其係使用平均光譜的兩個或更多寬度，其中各個寬度係以唯一的參數值取得。例如，第一寬度可為在最大光譜強度之75%的全寬，以及第二寬度可為在最大光譜強度之25%的全寬。以下為合適模型的一實施例：E光源=A．w(第一參數)+B．w(第二參數)+C，在此E光源為頻寬(光譜特徵)的評估度量值，其係含有積分光譜強度(EY)之一分數或百分比(Y)的平均光譜之寬度，A、B及C為由光譜儀與該模型之適配決定的校準常數，以及w為寬度。可使用其他合適的模型。
上述程序改善訊號噪聲比(signal to noise)以及致能光譜特徵的快速測量以藉此在光源105的操作期間考慮到波長的偏移；此類波長偏移可能是無意或策定的。上述程序減少在偵測器520處可能有斑點的影響，此類斑點係由在影像平面中產生斑點之光束110的相干性造成。此外，可更新光譜特徵(例如，頻寬)以匹配曝光在晶圓120的移動窗口(或狹縫)經歷。
由於程序很快，使得它在晶圓120曝光期間能夠連續動態地調整光譜特徵以補償可能衝擊在晶圓120之影像品質的各種影響。
對比(或影像對比)在空間上定義劑量在劑量範圍內要多快地改變，其中在一方面可移除阻劑，以及在另一方面應留下阻劑。因此，在一些具體實作中，影像對比為在晶圓上的劑量差以呈現阻劑應暴露於相對高劑量(以及阻劑應留下)的面積和阻劑應暴露於相對低劑量(以及阻劑應移除)的面積。在其他具體實作中，影像對比為在晶圓上的劑量差以呈現阻劑應暴露於相對高劑量(以及阻劑應移除)的面積和阻劑應暴露於相對低劑量(以及阻劑應留下)的面積。特別是，除光束110的頻寬外，可能有影響影像對比的因素，例如平台震動。印在晶圓120上之物理特徵或圖案(例如，線寬，接觸孔的大小，或線端的位置)的成像非常微妙地取決於許多因素，以及這些因素的任何變動可能產生待印製特徵的干擾。實務上，晶圓120會印上多個圖案或特徵，以及各個圖案可能有不同的對比，這取決於 圖案的布局或幾何。因此，特徵的大小隨著這些因素而有所不同。此變動的度量以稱作關鍵尺寸均勻度(CDU)的數量表示，其係量化特徵在晶圓上之大小變動(例如，單位為奈米)。對於晶片製造商，該CDU在技術上(及經濟上)應儘可能保持低或至少其數值不應超過由裝置之功能決定的極限，其係由生產自晶圓120的晶片產生。
CDU預算的貢獻因素之一是光束110的頻寬。下文可理解頻寬貢獻。由於投射遮罩之影像於晶圓120上的投影透鏡有不可避免的色差，以頻寬值為特徵的不同光譜分量會聚焦在高於或低於晶圓120平面的稍微不同高度從而成像有點變差，相較於單一單色波在晶圓120上完美地成像的情形。在此意義上，色差的效應好比例如晶圓平台142的震動，其中晶圓平台142順著或逆著光束110傳播方向上下少許移動。這也導致影像糢糊，因而關鍵尺寸(CD)的變動，以及導致CDU增加。因此，頻寬會影響CDU；較高的頻寬可降低對比從而導致較高的CDU。
其他CDU貢獻因素的貢獻在晶圓120上可有所不同，甚至在晶圓120的單一曝光場310上。因此，CDU在晶圓120上或在曝光場310上有所不同。因此，有額外操縱器補償其他貢獻因素的變動是有利的，而且這可用需要局部測量頻寬的頻寬「控制旋紐」確實做到。描述於本文的方法提供在曝光場310內之各個位置處局部控制頻寬所需的資源。為了知道要轉動「控制旋紐」多少從而如何修改光譜特徵(例如，頻寬)，需要提供在頻寬軌跡上的輸入。 此輸入，例如，可來自晶圓120的測量值，亦即，先前加工晶圓可顯示清晰指紋的CDU測量值，然後可調整控制旋紐以藉此調整光譜特徵，例如，這可為目標頻寬，或目標/中心波長。
有鑑於此，並參考圖17，執行程序1700用以控制由光源105產生及朝向晶圓120之脈衝光束110的光譜特徵。程序1700包含引導來自光源105的脈衝光束110至微影曝光設備115以藉此用脈衝光束110曝光晶圓120(1705)。接收脈衝光束110正在曝光晶圓120的位置(1710)。評估在接收位置處使晶圓120曝光之脈衝光束110的光譜特徵(1715)。該評估步驟可包含：接收該脈衝光束的多個脈衝光譜，基於該等多個光譜來形成一加總光譜，以及基於該加總光譜來計算代表該光譜特徵的一數值。完成該評估步驟可用如程序900(圖示於圖9)，程序930(圖示於圖11)，程序1100(圖示於圖13)，以及程序1105(圖示於圖15)所述的。
基於脈衝光束110作用於晶圓120的接收位置，用基於測得光譜特徵來調整之光源105性質的方式，修改脈衝光束110的光譜特徵(1720)。
請參考圖18，程序1700，特別是步驟1720，可包含：測量晶圓120在接收位置的物理性質，判定該物理性質是否可接受，以及若是判定該物理性質不可接受，則送出訊號給光源105以修改打在晶圓120上之脈衝光束110的光譜特徵以調整在晶圓120的物理性質。
該物理性質可為形成於晶圓120上的特徵，以及該特徵衍生自對比。例如，一性質可為晶圓120上的CDU；該CDU隨著對比改變而改變。另外，在測量物理性質的情形下描述程序1700，晶圓120可包含可同時被照射的多個物理特徵，以及各個物理特徵有它自己的對比(以及不同的對比相依性)。程序1700可以串聯或並聯方式作用於多個物理性質。
請參考圖19，程序1700，特別是步驟1720，可包含：在加工晶圓120之前，測量在一或更多先前已曝光晶圓的各個曝光場310之掃描內的物理性質；以及建立評估物理性質在曝光於光源105之整個晶圓120上如何變化的圖像。基於該脈衝光束作用於晶圓的位置，可藉由調整該光源基於測得光譜特徵的性質來修改脈衝光束的光譜特徵，這可包含：查找該物理性質在建立圖像內的數值。
例如，圖20示意圖示顯示晶圓2020的圖像。此圖像圖示物理性質在晶圓2020上如何變化。數字只是舉例說明而沒有實際值的意思。例如，在晶圓2020中心附近，物理性質數值大體為小數值(例如，0或1)同時在晶圓2020的邊緣上，物理性質數值為相對較大的數值(例如，3或4)。此外，儘管圖像分成數個曝光場，因為物理性質的判定針對每一個曝光場，也有可能判定子場層級的物理性質，例如，光束110在掃描過曝光場時的每個脈衝。
其他具體實作都在以下請求項的範疇內。例如，微影曝光設備115可為無遮罩系統；在此系統中，微影曝 光設備115設計成它沒有遮罩。無遮罩微影的運作與使用遮罩之微影稍微不同的地方在於：無遮罩微影不產生均勻的照射；反而，將照射調變成「標線片」平面(亦即，投影透鏡的目標平面)在晶圓上的影像可顯示必要的圖案。照此，設計成有彈性的照明器系統129；只印一個圖案的機器可很快地作廢。因此，無遮罩設備115內的照明器系統129可備有空間光調變器，它可調整投影透鏡目標平面的局部強度至用以印製所欲圖案所需的數值。

Claims (29)

  1. 一種用以評估(estimating)脈衝光束(pulsed light beam)之光譜特徵的方法，該脈衝光束由一光源(optical source)產生且朝向一微影設備之一晶圓，該方法包含下列步驟：接收該脈衝光束之脈衝之N個光譜的一集合(a set of N optical spectra of pulses)；保存所接收之該等N個光譜至一保存集合(saved set)；轉換在該保存集合中的該等光譜以形成一轉換光譜集合；將該集合中的至少兩個光譜相互平均以形成一平均光譜(averaged spectrum)；以及基於該平均光譜來評估該脈衝光束的一光譜特徵。
  2. 如請求項1所述之方法，其中接收由該脈衝光束之N個脈衝光譜組成之該集合的步驟包含：從一測量系統之一偵測器的一輸出來接收由N個脈衝光譜組成之該集合。
  3. 如請求項2所述之方法，其中接收由該脈衝光束之N個脈衝光譜組成之該集合的步驟包含：對於該等N個脈衝光譜中之每一者，從在一標準具之一輸出處的一偵測器接收一訊號，而該標準具係放在該脈衝光束之一部份的路徑中。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該脈衝光束之該部份與該脈衝光束之主要部份分開。
  5. 如請求項1所述之方法，其中轉換在該保存集合中之該等光譜的步驟包含：評估該保存集合中之各個光譜的一中心；偏移該等光譜使得所有經評估之該等中心對齊；以及縮放各個光譜。
  6. 如請求項1所述之方法，其中轉換在該保存集合中之該等光譜的步驟包含：評估該保存集合中之各個光譜的一中心；以及偏移該等光譜使得經評估之該等中心中之每一者與一目標波長對齊。
  7. 如請求項1所述之方法，其更包含：接收將該脈衝光束之波長改成新波長的一請求。
  8. 如請求項7所述之方法，其中轉換在該保存集合中之該等光譜的步驟包含：偏移該等光譜以使它們的中心與該新波長對齊。
  9. 如請求項1所述之方法，其中將至少兩個光譜相互平均的步驟包含：用一加權因子加權該至少兩個光譜中之每一光譜；以及合計(adding)該等加權光譜中之每一者的強度以形成一加總光譜(summed spectrum)。
  10. 如請求項9所述之方法，其中將至少兩個光譜相互平均的步驟包含：用為N之一倍數的一數值來縮小該加總光譜。
  11. 如請求項1所述之方法，其中基於該平均光譜來評估該脈衝光束之該光譜特徵的步驟包含：基於該平均光譜來評估該脈衝光束的一頻寬值。
  12. 如請求項11所述之方法，其中基於該平均光譜來評估該脈衝光束之該頻寬值的步驟包含：測量該平均光譜的一寬度。
  13. 如請求項12所述之方法，其中測量該平均光譜之一寬度的步驟包含：測量該平均光譜在第一參數的第一寬度，以及測量該平均光譜在第二參數的第二寬度。
  14. 如請求項11所述之方法，其中基於該平均光譜來評估該脈衝光束之該頻寬值的步驟包含：由產生該等光譜之光譜儀的一儀器函數(instrument function)來解卷積(deconvolving)一光源光譜，以及測量該經解卷積之光源光譜的一寬度。
  15. 如請求項1所述之方法，其更包含：輸出基於該評估光譜特徵的一訊號，該訊號包含由數個命令組成的一集合，用以操作一連接至該光源的光譜性質選擇系統。
  16. 如請求項1所述之方法，其更包含：使該脈衝光束掃描過該晶圓之該曝光場，其中各個曝光場接收該脈衝光束的多個脈衝。
  17. 如請求項16所述之方法，其中基於該平均光譜來評估該脈衝光束之該光譜特徵的步驟包含：評估在該晶圓之各個曝光場內的該光譜特徵。
  18. 如請求項1所述之方法，其更包含：移除該保存集合中最舊的光譜；接收該脈衝光束之另一脈衝的一光譜；以及保存所接收之該另一脈衝的該光譜至該保存集合以形成一刷新(refreshed)保存集合。
  19. 如請求項18所述之方法，其更包含：轉換在該刷新保存集合中的該等光譜以形成一轉換光譜集合；將該集合中的至少兩個光譜相互平均以形成一平均光譜；以及基於該平均光譜來評估該脈衝光束的一光譜特徵。
  20. 如請求項18所述之方法，其中接收該脈衝光束之另一脈衝之該光譜的步驟包含：接收該脈衝光束中接在形成該N個光譜集合之最後一個脈衝之後的下一個脈衝之光譜。
  21. 一種用以評估脈衝光束之光譜特徵的方法，該脈衝光束由一光源產生且朝向一微影設備中之一晶圓的一曝光窗口(exposure window)，該曝光窗口有N個脈衝，該方法包含下列步驟：使該脈衝光束掃描越過(across)一曝光場；以及對於在該曝光場內的各個曝光窗口：接收該掃描光束之脈衝的一或多個光譜；保存所接收之該一或多個光譜至一保存集合；轉換在該保存集合中之該一或多個光譜以形成一轉換光譜集合；將該集合中的至少兩個光譜相互平均以形成一平均光譜；以及從該平均光譜來評估該脈衝光束越過具N個脈衝之該曝光窗口的一光譜特徵。
  22. 如請求項21所述之方法，其中接收該掃描光束之該一或多個脈衝光譜的步驟包含：從一測量系統之一偵測器的一輸出來接收該一或多個脈衝光譜。
  23. 如請求項21所述之方法，其中轉換在該保存集合中之該一或多個光譜的步驟包含：評估該保存集合中之各個光譜的一中心；偏移該等光譜使得所有經評估之該等中心對齊；以及縮放各個光譜。
  24. 如請求項21所述之方法，其中將至少兩個光譜相互平均的步驟包含：用一加權因子加權該至少兩個光譜中之每一光譜；以及合計該等加權光譜中之每一者的強度以形成一加總光譜。
  25. 如請求項21所述之方法，其中基於該平均光譜來評估該脈衝光束之該光譜特徵的步驟包含：基於該平均光譜來判定該脈衝光束之頻寬的一度量值。
  26. 如請求項21所述之方法，其中各個曝光場及時與前一個或後一個曝光場有該掃描光束之一或多個脈衝的偏移。
  27. 如請求項21所述之方法，其更包含：對於在該曝光場內的該等曝光窗口中之至少一些，在接收該掃描光束的該一或多個脈衝光譜之前，移除該保存集合中最舊的光譜。
  28. 如請求項21所述之方法，其中，對於在該曝光場內的至少一曝光窗口，接收該掃描光束之一或多個脈衝光譜的步驟包含：接收該掃描光束的N個脈衝光譜。
  29. 一種光系統，其產生經組配成可朝向一微影曝光設備中具有N個脈衝之一曝光窗口的一脈衝光束，該光系統包含：一光源，其經組配以產生該脈衝光束；一光束定向(directing)系統，其經組配以引導該脈衝光束至該微影曝光設備；一控制系統，其經組配以：使該脈衝光束掃描越過一曝光場；以及對於在該曝光場內的各個曝光窗口：接收該掃描光束之脈衝的一或多個光譜；保存所接收之該一或多個光譜至一保存集合；轉換在該保存集合中的該一或多個光譜以形成一轉換光譜集合；將該集合中的該等轉換光譜相互平均以形成一平均光譜；從該平均光譜來評估該脈衝光束越過具N個脈衝之該曝光窗口的一光譜特徵；以及輸出基於該評估光譜特徵的一訊號；以及連接至該光源的一光譜性質選擇系統，該光譜性質選擇系統接收該輸出訊號且經組配以基於該輸出訊號調整在該光源內的該脈衝光束的一光譜性質。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9525269B2 (en) 2014-11-22 2016-12-20 TeraDiode, Inc. Wavelength beam combining laser systems utilizing etalons
US10036963B2 (en) 2016-09-12 2018-07-31 Cymer, Llc Estimating a gain relationship of an optical source
US9997888B2 (en) * 2016-10-17 2018-06-12 Cymer, Llc Control of a spectral feature of a pulsed light beam
US9989866B2 (en) 2016-10-17 2018-06-05 Cymer, Llc Wafer-based light source parameter control
US9835959B1 (en) * 2016-10-17 2017-12-05 Cymer, Llc Controlling for wafer stage vibration
US10416471B2 (en) * 2016-10-17 2019-09-17 Cymer, Llc Spectral feature control apparatus
US10012544B2 (en) 2016-11-29 2018-07-03 Cymer, Llc Homogenization of light beam for spectral feature metrology
US10096967B2 (en) 2016-12-07 2018-10-09 Cymer, Llc Wavelength control system for pulse-by-pulse wavelength target tracking in DUV light source
US10009554B1 (en) * 2017-02-24 2018-06-26 Lighthouse Ai, Inc. Method and system for using light emission by a depth-sensing camera to capture video images under low-light conditions
US9966725B1 (en) * 2017-03-24 2018-05-08 Cymer, Llc Pulsed light beam spectral feature control
US10288483B2 (en) * 2017-04-09 2019-05-14 Cymer, Llc Recovering spectral shape from spatial output
US11378451B2 (en) 2017-08-07 2022-07-05 Kla Corporation Bandgap measurements of patterned film stacks using spectroscopic metrology
CN111433674B (zh) 2017-10-19 2024-01-09 西默有限公司 在单次光刻曝光通过过程中形成多个空间图像
KR102487059B1 (ko) 2017-10-31 2023-01-09 삼성전자주식회사 스펙트럼 처리 장치 및 방법
CN111937256B (zh) * 2018-03-30 2023-08-18 西默有限公司 脉冲光束的光谱特征选择和脉冲时序控制
CN108917923B (zh) * 2018-07-12 2023-06-02 深圳技术大学（筹） 功率测量方法和电子设备
JP7068659B2 (ja) * 2018-12-05 2022-05-17 ウシオ電機株式会社 露光用光源装置
NL2024760A (en) * 2019-02-25 2020-08-31 Asml Netherlands Bv Radiation measurement system

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6493374B1 (en) 1999-09-03 2002-12-10 Cymer, Inc. Smart laser with fast deformable grating
US6539046B2 (en) 1998-10-02 2003-03-25 Cymer, Inc. Wavemeter for gas discharge laser
US6914919B2 (en) * 2000-06-19 2005-07-05 Cymer, Inc. Six to ten KHz, or greater gas discharge laser system
EP1099943B1 (en) 2000-08-16 2003-01-08 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Wavemeter comprising coarse and fine measuring units
US6700916B1 (en) * 2001-09-26 2004-03-02 Lambda Physik Ag E-diagnostic, laser simulator, automated testing and deconvolution of spectra for lithographic exposure radiation generating systems such as excimer or molecular fluorine laser or EUV source systems
JP4154144B2 (ja) * 2001-11-13 2008-09-24 キヤノン株式会社 露光装置、発光制御方法、およびデバイス製造方法
KR100545294B1 (ko) 2002-05-10 2006-01-24 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법, 성능측정방법,캘리브레이션 방법 및 컴퓨터 프로그램
US7741639B2 (en) * 2003-01-31 2010-06-22 Cymer, Inc. Multi-chambered excimer or molecular fluorine gas discharge laser fluorine injection control
JP2004271498A (ja) * 2003-02-20 2004-09-30 Gigaphoton Inc レーザ光のスペクトル指標値演算方法、レーザ光のスペクトル指標値演算装置及びスペクトル波形計測装置
US7304748B2 (en) 2003-06-26 2007-12-04 Cymer, Inc. Method and apparatus for bandwidth measurement and bandwidth parameter calculation for laser light
TWI263412B (en) * 2003-06-26 2006-10-01 Cymer Inc Improved bandwidth estimation
US7366219B2 (en) 2004-11-30 2008-04-29 Cymer, Inc. Line narrowing module
JP4911558B2 (ja) * 2005-06-29 2012-04-04 株式会社小松製作所 狭帯域化レーザ装置
JP2007142052A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Nikon Corp 露光装置、レーザ光源、露光方法、及びデバイス製造方法
US7733494B2 (en) * 2006-03-31 2010-06-08 Cymer, Inc. Bandwidth measuring device for high pulse repetition rate pulsed laser
JP2008140956A (ja) * 2006-12-01 2008-06-19 Canon Inc 露光装置
US7659529B2 (en) 2007-04-13 2010-02-09 Cymer, Inc. Method and apparatus for vibration reduction in laser system line narrowing unit wavelength selection optical element
JP2009012231A (ja) * 2007-07-02 2009-01-22 Bonmaaku:Kk 粘着搬送治具対応メタルマスク及びそれを用いた基板のはんだ印刷方法
US7710565B2 (en) 2007-12-14 2010-05-04 Tokyo Electron Limited Method of correcting systematic error in a metrology system
NL2006073A (en) * 2010-02-12 2011-08-15 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and method.
US9207119B2 (en) 2012-04-27 2015-12-08 Cymer, Llc Active spectral control during spectrum synthesis
JP6290084B2 (ja) * 2012-08-23 2018-03-07 ギガフォトン株式会社 光源装置及びデータ処理方法

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Publication number Publication date
US20150355025A1 (en) 2015-12-10
CN106462081A (zh) 2017-02-22
TW201610399A (zh) 2016-03-16
EP3152624A4 (en) 2018-01-24
KR20160147046A (ko) 2016-12-21
KR101953235B1 (ko) 2019-02-28
JP6409076B2 (ja) 2018-10-17
US9599510B2 (en) 2017-03-21
EP3152624A1 (en) 2017-04-12
CN106462081B (zh) 2020-02-11
JP2017522582A (ja) 2017-08-10
WO2015187854A1 (en) 2015-12-10

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