TW201702756A - 微影投射設備的操作方法 - Google Patents

微影投射設備的操作方法 Download PDF

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Abstract

一種用以操作一微影投射設備的方法，包含提供一光罩(16)、一照明系統(12)、以及一投射物鏡(20)的步驟，其中投射物鏡係組態以在位於一感光表面上之一影像場上形成在一光罩平面中於光罩上被照明之一物場的影像。決定在影像場中之不同場點的邊緣位置誤差。接著，以具有角度輻照分布之改良場相依性的投射光照明光罩。基於改良場相依性的角度輻照分布在物場上變化，使得步驟(b)所決定的邊緣位置誤差在不同場點處降低。

Description

微影投射設備的操作方法
本發明一般關於微影領域，特別是關於用於投射曝光設備或光罩檢查設備的照明系統。本發明特別關注於校正邊緣位置誤差(edge placement error，EPE)，其表示在晶圓級之物鏡的影像平面中之理想及實際特徵邊緣位置的差異。
微影技術(也稱作光學微影或簡稱微影)為製造積體電路、液晶顯示器及其他微結構裝置的技術。微影技術製程連同蝕刻製程用以在已形成於基板(例如矽晶圓)上的薄膜堆疊中圖案化特徵。在每一製造層，首先將晶圓塗佈一光阻，其為對輻射(例如深紫外(DUV)光)敏感的一材料。接著，在投射曝光設備中將頂部具有光阻的晶圓暴露於投射光。設備將含有圖案的一光罩投射至光阻上，使得光阻僅在由光罩圖案所定義的特定位置處曝光。曝光後，將光阻顯影以產生對應光罩圖案的影像。接著，蝕刻製程將圖案轉移至晶圓上的薄膜堆疊。最後，移除光阻。以不同光罩重複此程序，而產生多層微結構組件。
投射曝光設備一般包含一光源、以光源所產生之投射光照明光罩的一照明系統、用以對準光罩的光罩台、投射物鏡及用以對準塗佈有光阻之晶圓的晶圓對準台。照明系統照明光罩上的場，其可例如具有矩 形或曲形狹縫的形狀。
在目前的投射曝光設備中，可區分為兩種不同類型的裝置。在一類型中，藉由將整個光罩圖案一下子曝光於目標部分上來照射晶圓上的每一目標部分。此一設備通常稱作晶圓步進器。在另一類型的設備(其通常稱作步進掃描設備或掃描器)中，藉由沿掃描方向在投射光束下逐步掃描光罩圖案，同時平行或反平行此方向同步移動基板，來照射每一目標部分。晶圓速度與光罩速度的比例等於投射物鏡的放大率，其通常小於1，例如1：4。
應理解的是，「光罩(mask)」(或遮罩(reticle))一詞係廣義地解釋為圖案化裝置。常用的光罩包含不透明或反射圖案，且可例如為二元、交替相移、衰減相移或多種混合光罩類型。然而，也有主動光罩，例如實現為可程式化反射鏡陣列的光罩。此外，可程式化LCD陣列也可作為主動光罩。
隨著製造微結構裝置的技術的進步，對照明系統的要求也不斷地提高。理想上，照明系統以具有良好定義之空間及角度輻照分布(spatial and angular irradiance distribution)的投射光照明光罩上照明場的每一點。角度輻照分布一詞描述一光叢(light bundle)(其朝光罩平面中的一特定點聚集)的總光能量如何在構成光叢之射線的各個方向中分布。
照射在光罩上之投射光的角度輻照分布通常適用於投射至光阻上的圖案種類。通常，最佳角度輻照分布取決於圖案中所含特徵的尺寸、方位及節距。投射光最常使用的角度輻照分布稱作傳統、環形、雙極及四極照明設定。這些術語係關於照明系統之光瞳平面(pupil plane)中的輻照分布。舉例來說，在環形照明設定下，在光瞳平面中僅環形區域被照明。因此，在投射光的角度輻照範圍中僅存在小角度範圍，且所有光射線皆以類似角度傾斜地照射於光罩上。
本領域中已知不同的手段來修改投射光在光罩平面中的角 度輻照分布，以達成所需的照明設定。在最簡單的例子中，包含一或多個設備的光闌(stop)(光圈(diaphragm))位於照明系統的光瞳平面中。由於光瞳平面中的位置轉換為傅立葉相關場平面(例如光罩平面)中的角度，光瞳平面中孔徑的尺寸、形狀及位置決定光罩平面中的角度輻照分布。然而，照明設定的任何變化都需要光闌的替換。這使得難以微調照明設定，因為這將需要非常大量之具有些微不同尺寸、形狀或位置之孔徑的光闌。此外，光闌的使用將不可避免地導致光耗損，並因此降低設備的產量。
因此，許多常見的照明系統包含可調整元件，使得可至少在特定程度上連續地改變光瞳平面的照明。許多照明系統使用可交換的繞射光學元件，以在光瞳平面中產生所需的空間輻照分布。若在繞射光學元件與光瞳平面間提供變焦光學件及一對錐鏡元件(axicon element)，則有可能調整此空間輻照分布。
最近已提出使用照明光瞳平面的反射鏡陣列。在EP 1 262 836 A1中，反射鏡陣列係實施為包含多於1000個顯微反射鏡的微機電系統(MEMS)。每一反射鏡可在兩個彼此垂直的不同平面中傾斜。因此，入射於此一反射鏡裝置的輻射可反射至(實質地)任何所需的半球方向。配置於反射鏡陣列及光瞳平面間的聚光透鏡將由反射鏡產生的反射角度轉移至光瞳平面中位置。此已知的照明系統使得可能以多個光斑照明光瞳平面，其中每一光斑關聯於一特定顯微反射鏡且可藉由傾斜此反射鏡而在光瞳平面上自由移動。
類似的照明系統揭露於US 2006/0087634 A1、US 7,061,582 B2、WO 2005/026843 A2及WO 2010/006687 A1。US 2010/0157269 A1揭露一種照明系統，其中微反射鏡的陣列係直接成像於光罩上。
如前述，通常期望至少在掃描積分之後，以相同輻照(irradiance)及角度輻照分布來照明光罩上的所有點。若以不同的輻照來照明光罩上的點，這通常會造成在晶圓級之臨界尺寸(critical dimension，CD)的 非預期變化。舉例來說，當存在輻照變化時，光罩上均勻線在感光層上的影像也可能具有沿其長度的輻照變化。因為光阻的固定曝光臨界值，這類輻照變化將直接轉換為應由線的影像所定義之結構的寬度變化。
若角度輻照分布在光罩上的照明場上無意地變化，這對在感光表面上產生之影像的品質也有負面的影響。舉例來說，若角度輻照分布並非完美平衡，亦即從一側照射於光罩上的光比從另一側更多，則若感光表面未完美地配置於投射物鏡的焦點平面中，感光表面上的共軛影像點(conjugate image point)將橫向地偏移。
針對修改照明場中的空間輻照分布(即輻照的場相依性)，US 6,404,499 A及US 2006/0244941 A1提出機械裝置，其包含並排配置且平行掃描方向對準之不透明指狀光闌元件的兩相對陣列。每一對彼此相對的光闌元件可沿掃描方向位移，使得光闌元件的相對末端之間的距離改變。若此裝置配置在由物鏡成像於光罩上之照明系統的場平面中，則有可能產生狹縫形照明場，其沿掃描方向的寬度可沿交叉掃描方向變化。由於輻照在掃描程序期間積分，因此可針對照明場中的複數個交叉掃描位置微調積分輻照(有時也稱作照明劑量(illumination dose))。
不幸的是這些裝置在機械上非常複雜且昂貴。這也由於以下事實：這些裝置必須配置在場平面中或非常靠近場平面，其中可移動場光闌的葉片通常配置於場平面中。
以場相依方式(field dependent manner)調整角度輻照分布係更加困難。這主要因為空間輻照分布僅為空間座標x、y的函數，而角度輻照分布還取決於角度α、β。
WO 2012/100791 A1揭露了一種照明系統，其中反射鏡陣列用以在照明系統的光瞳平面中產生理想的輻照分布。在靠近光瞳平面處，配置具有複數個光入口琢面(light entrance facet)的蠅眼光學積分器。光入口琢面的影像將疊加於光罩上。反射鏡陣列所產生的光斑的面積比光入口琢 面的總面積至少小5倍。這使得有可能在光入口琢面上產生可變的光圖案，並因此在照明場的不同部份產生不同的角度輻照分布。舉例來說，在照明場的一部份可產生X雙極且在照明場的另一部分可產生Y雙極照明設定。
WO 2012/028158 A1揭露一種照明系統，其中在蠅眼光學積分器之光入口琢面上的輻照分布在配置於光學積分器之前的複數個調節器單元的幫助下修改。每一調節器單元係關聯於其中一光入口琢面且在不阻擋任何光的情況下可變地重新分布在相關光入口琢面上的空間及/或角度輻照分布。對此，有可能例如以不同的照明設定照明單一晶粒上關聯於不同半導體裝置的二或更多不同部分。
未公開的專利申請案PCT/EP2014/003049揭露一種方法，其中在蠅眼光學積分器之光入口琢面上的輻照分布係藉由成像一數位反射鏡裝置(digital mirror device，DMD)於光入口琢面上而修改。此方法是有利的，因為不需以模擬微反射鏡陣列產生非常小的光點，如前述WO 2012/100791 A1所揭露之照明系統的情況。角度輻照分布的場相依性係調整使得在照明場上的角度輻照分布變得完全均勻(亦即場獨立的)。
然而，也提到有時可能需要故意引入角度輻照分布的場相依性。舉例來說，若投射物鏡或光罩具有場相依特性，則這可能是有利的。就光罩而言，這類場相依特性通常是具有不同定向或尺寸之特徵的結果。這類場相依性所產生的不利影響可藉由選擇性地引入角度輻照分布的場相依性而成功地降低。
使用微影投射設備以產生積體電路或其他電子或微機械裝置的產業努力追求更小的特徵尺寸、更高的輸出及更高的產量。其中一個關鍵目標為降低邊緣位置誤差(edge placement error，EPE)。邊緣位置誤差表示一方面在晶圓(或類似支撐物)上所微影定義之結構的實際(或模擬)輪廓的位置、及另一方面為理想輪廓的位置之間的差異。邊緣位置誤差為決定其他常用量(例如臨界尺寸及重疊誤差)的一基本量。邊緣位置誤差的降低將直 接地導致更高的產量及/或更小的特徵尺寸。
圖16a、16b及16c描述邊緣位置誤差通常如何被計算。在每一圖的上半部顯示具有理想輪廓的目標結構ST。在下半部，以實線繪示的矩形表示在微影製程中產生於晶圓上的實際結構ST’。
在圖16a所示的情況中，實際結構ST’比目標結構ST寬。沿結構ST’的縱方向延伸的邊緣由正邊緣位置誤差E=dm-dt顯示，其中dm為與對稱線相距的量測距離且dt為與對稱線相距的目標距離。
若目標距離與量測距離相同(如圖16b所示)，則邊緣位置誤差E為零。
如量測距離dm小於目標距離dt，則邊緣位置誤差E變成負值，如圖16c所示。
本發明的一目的為提供微影投射設備的操作方法，其使得有可能降低邊緣位置誤差。
根據本發明，此目的藉由一方法達成，在其步驟(a)中提供一光罩、組態以照明光罩的一照明系統、以及一投射物鏡。投射物鏡組態以在位於感光表面(例如光阻或在光罩檢查設備的情況中為CCD感測器)之一影像場上形成物場(其在光罩平面中之光罩上被照明)的一影像。
在下一步驟(b)中，決定在影像場中不同場點(field point)處的邊緣位置誤差。這可藉由量測或模擬而完成。
在最後步驟(c)中，以具有角度輻照分布的改良場相依性(improved field dependency)的投射光照明光罩。基於改良場相依性的角度輻照分布在物場上變化，使得在步驟(b)中所決定的邊緣位置誤差降低。
雖然角度輻照分布對邊緣位誤差有影響在本身領域中為習知，但之前並未提出決定邊緣位置誤差的場相依性以及在照明場中產生場 相依角度輻照分布，其係決定為使得邊緣位置誤差以場相依的方式降低。
在步驟(b)中所決定的邊緣位置誤差可包含由CD變化及重疊變化作組成之群組的其中至少一者。
當在步驟(b)中決定邊緣位置誤差時，光罩可由具有角度輻照分布之原始場相依性(original field dependency)的投射光照明。接著，模擬或量測在影像場中不同場點處之感光表面上的邊緣位置誤差。在步驟(c)中，原始角度輻照分布的場相依性可接著改變以獲得角度輻照分布的改良場相依性。這些步驟可重複一次或數次。這意味著角度輻照分布的改良場相依性變成下一決定步驟之角度輻照分布的原始場相依性。在此方式中，有可能遞回地改善角度輻照分布的場相依性，直到邊緣位置誤差變得非常小或甚至達一最小值。
當第一次決定邊緣位置誤差時，原始角度輻照分布可能是不變的，亦即沒有場相依性。然而，也有可能從已經具有場相依性的原始角度輻照分布開始。此原始場相依性可例如基於光罩上的特徵尺寸及定向來計算。
步驟(c)可包含以不僅具有角度輻照分布的改良場相依性也具有輻照的改良場相依性的投射光照明光罩的步驟。輻照在物場上變化為使得在步驟(b)中所決定的邊緣位置誤差在不同場點處降低。換言之，在一共同最佳化程序中，角度輻照分布及輻照的場相依性係改良使得邊緣位置誤差降低。
在該情況中，步驟(b)可額外地包含以具有輻照的原始場相依性的投射光照明光罩、以及模擬或量測在不同場點處之感光表面上的邊緣位置誤差的步驟。接著，步驟(c)包含改變輻照的原始場相依性的額外步驟，以獲得輻照的改良場相依性。
若光罩具有光罩圖案在其中為均勻(亦即結構的寬度、節距及定向沒有變化)的一個部份，則傳統的方法為以場獨立的角度輻照分布及 均勻的掃描積分輻照來照明該部分。
然而，根據本發明，角度輻照分布仍可在與具有均勻光罩圖案之光罩部分相符(至少在步驟(c)期間的一時刻)之物場的一區域上變化。換言之，角度輻照分布係有意地在均勻光罩圖案上變化，以降低可能由物鏡的缺陷所造成的邊緣位置誤差。
當然，若光罩包含具有局部變化特性的非均勻光罩圖案，也有可能調整改良的角度輻照分布以適用於光罩圖案的局部變化特性(locally varying property)。光罩圖案的局部變化特性可包含由結構寬度、結構節距及結構定向所組成之群組的其中至少一者。
在一具體實施例中，至少在某些場點，基於改良場相依性的角度輻照分布為非遠心(non-telecentric)。光罩及感光表面的其中至少一者在步驟(c)之前沿投射物鏡的光學軸位移。這導致影像位置的橫向偏移。如此，可以場相依的方式降低邊緣位置誤差、特別是降低重疊誤差。
若光罩在掃描循環期間在步驟(c)中持續地移動，則角度輻照分布可能在掃描循環期間變化。接著，角度輻照分布不僅取決於場座標，也取決於時間。
能夠產生場相依角度輻照分布以及場相依輻照的照明系統較佳包含一光學積分器，其組態以產生位於照明系統之光瞳平面中的複數個輔助光源。光學積分器包含複數個光入口琢面，其每一關聯於其中一輔助光源。光入口琢面的影像至少實質上疊加於光罩平面。提供一空間光調節器，其具有光出口表面且組態以空間解析的方式(spatially resolved manner)傳輸或反射照射的投射光。一物鏡將空間光調節器的光出口表面成像在光學積分器的光入口琢面上。在步驟(c)中，控制空間光調節器，以在光罩平面中獲得改良的角度輻照分布。
照明系統更包含可一調整光瞳形成單元，其將投射光導向至空間光調節器。光瞳形成單元本身可包含第一反射或透射光束偏折元件 的第一光束偏折陣列。每一光束偏折元件係組態以在可藉由改變由光束偏折元件所產生的偏折角度而變化的一位置在照明空間光調節器上的一光斑。
空間光調節器可包含第二反射或透射光束偏折元件的第二光束偏折陣列。每一第二光束偏折元件可為能夠在「開啟」狀態(其中其將照明光導引朝向光學積分器)及在「關閉」狀態(其中其將照射光導引至別處)。舉例來說，第二光束偏折陣列可實現為數位反射鏡裝置(DMD)。
本發明的主題也為微影投射設備的照明系統，其包含組態以在照明系統的光瞳平面中產生複數個輔助光源的光學積分器。光學積分器包含複數個光入口琢面，其每一關聯於其中一輔助光源。空間光調節器具有光出口表面且組態以空間解析的方式傳輸或反射照射的投射光。光瞳形成單元係組態以在空間光調節器上導引投射光。一物鏡將空間光調節器的光出口表面成像至光學積分器的光入口琢面上。控制單元係組態以控制光瞳形成單元及空間光調節器，使得光罩由具有角度輻照分布之改良場相依性的投射光照明。基於改良場相依性的角度輻照分布在物場上變化，以使在影像場上變化的邊緣位置誤差降低。
本發明的主題也為一微影投射設備，其包含一光罩、組態以照明光罩的一照明系統、以及組態以在位於感光表面之影像場上形成物場(其在光罩平面中之光罩上被照明)之影像的一投射物鏡。提供用以以具有角度輻照分布之改良場相依性的投射光照明光罩的裝置，其中基於改良場相依性之角度輻照分布在物場上變化，以使在影像場上變化之邊緣位置誤差降低。
【定義】
本文中所使用「光」一詞表示任何電磁輻射，尤其是可見光、UV、DUV、VUV和EUV光以及X射線。
本文中所使用「光射線(light ray)」一詞表示其傳播路徑可用直線描述的光。
本文中所使用「光叢」一詞表示在場平面中具有共同來源的複數個光射線。
本文中所使用「光束(light beam)」一詞表示通過一特定透鏡或另一個光學元件的所有光。
本文中所使用「位置」一詞表示一主體在三維空間中之參考點的位置。此位置通常由一組三個笛卡兒座標來指示。因此方位與位置能完全描述一主體在三維空間中的布置。
本文中所使用「表面」一詞表示在三維空間中的任何平面或彎曲表面。表面可為主體的部分或可與其完全分離，如場平面或光瞳平面通常的情況。
本文中所使用「場平面」一詞表示光罩平面或與光罩平面光學共軛的任何其他平面。
「光瞳平面」一詞為其中對一場平面(至少近似地)建立傅立葉關係的一平面。一般來說，通過光罩平面中不同點的邊緣射線在一光瞳平面中相交，且主射線與光學軸相交。通常在現有技術中，若在數學意義上實際上並不是平面，而是稍微彎曲，仍會使用「光瞳平面」一詞，其嚴格來說應稱作光瞳表面。
本文中所使用「均勻」一詞表示不取決於位置之特性。
本文中所使用「光學光柵元件(optical raster element)」一詞表示任何光學元件，例如透鏡、稜鏡或繞射光學元件，其與其他相同或類似光學光柵元件共同配置使得每一光學光柵元件關聯於複數個相鄰光學通道的其中一者。
本文中所使用「光學積分器」一詞表示增加乘積NA．a的一光學系統，其中NA為數值孔徑並且a為照明場面積。
本文中所使用「聚光器」一詞表示在兩平面之間(例如一場平面與一光瞳平面)建立(至少近似地)一傅立葉關係之一光學元件或一光學系統。
本文中所使用「共軛平面」一詞表示在其間建立一成像關係之平面。有關共軛平面概念的更多資訊描述於E.Delano的一篇文章中，其標題為：「First-order Design and y, the Diagram」，Applied Optics，1963年第2冊第12號，第1251-1256頁。
本文中所使用「場相依性」一詞表示來自一場平面中位置之物理量的任何函數相依性。
本文中所使用「角度輻照分布」一詞表示一光束的輻照如何根據構成該光束之光射線的角度而變。角度輻照分布通常可用一函數I a (α,β)來描述，其中α、β為描述光射線方向的角座標。若角度輻照分布具有一場相依性使得其在不同場點變化，則I a 也將為場座標的一函數，即I a =I a (α,β,x,y)。角度輻照分布的場相依性可用I a (α,β,x,y)關於x、y的泰勒(或其他合適的)展開的一組展開係數a ij 來描述。
本文中所使用「輻照」一詞表示可在一特定場點量測的總輻照。輻照可由對所有角度α、β積分而從角度輻照分布推斷。輻照通常也具有場相依性，使得I s =I s (x,y)，其中x、y為場點的角度座標。輻照的場相依性也稱作空間輻照分布。在掃描器類型的投射設備中，在一場點的光劑量係藉由將輻照對時間積分而獲得。
10‧‧‧投射曝光設備
11‧‧‧光源
12‧‧‧照明系統
14‧‧‧照明場
16‧‧‧光罩
18‧‧‧圖案
18’‧‧‧縮小影像
19‧‧‧特徵
20‧‧‧投射物鏡
22‧‧‧感光層
24‧‧‧基板
26a‧‧‧出口光瞳
26b‧‧‧出口光瞳
26c‧‧‧出口光瞳
27‧‧‧極
27a‧‧‧極
27b‧‧‧極
27b’‧‧‧中心極
27c‧‧‧極
32‧‧‧光束擴展單元
34‧‧‧光束
36‧‧‧光瞳形成單元
38‧‧‧第一反射鏡陣列
40‧‧‧反射鏡
42‧‧‧光束
44‧‧‧光束
46‧‧‧稜鏡
48a‧‧‧平面表面
48b‧‧‧平面表面
49‧‧‧出口表面
50‧‧‧聚光器
52‧‧‧數位空間光調節器
54‧‧‧第二反射鏡陣列
56‧‧‧微反射鏡
56’‧‧‧影像
56d‧‧‧微反射鏡
56d’‧‧‧暗點
57‧‧‧反射鏡平面
58‧‧‧第一物鏡
60‧‧‧光學積分器
62‧‧‧吸收器
64‧‧‧稜鏡
65‧‧‧入口表面
66a‧‧‧平面表面
66b‧‧‧平面表面
68‧‧‧表面
70‧‧‧第一陣列
72‧‧‧第二陣列
74‧‧‧光學光柵元件
75‧‧‧光入口琢面
76‧‧‧光瞳平面
78‧‧‧第二聚光鏡
80‧‧‧場光闌平面
82‧‧‧可調整場光闌
84‧‧‧光柵場平面
86‧‧‧第二物鏡
88‧‧‧光罩平面
90‧‧‧控制單元
92‧‧‧系統控制器
94‧‧‧點
95‧‧‧點重疊
101‧‧‧微透鏡
102‧‧‧微透鏡
106‧‧‧輔助光源
110‧‧‧物體區域
110’‧‧‧影像區域
120‧‧‧遠心光叢
120’‧‧‧非遠心光叢
122‧‧‧影像平面
124‧‧‧影像點
124’‧‧‧影像點
126‧‧‧平行平面
128‧‧‧影像點
128’‧‧‧影像點
181a‧‧‧第一圖案區域
181b‧‧‧第一圖案區域
181c‧‧‧第一圖案區域
182a‧‧‧第二圖案區域
182b‧‧‧第二圖案區域
182c‧‧‧第二圖案區域
A1‧‧‧箭頭
A2‧‧‧箭頭
C‧‧‧放大剖面
C’‧‧‧放大剖面
F‧‧‧共同焦點
F1‧‧‧焦點
F2‧‧‧焦點
F3‧‧‧焦點
L1‧‧‧透鏡
L1a‧‧‧光叢
L1b‧‧‧光叢
L2‧‧‧透鏡
L2a‧‧‧光叢
L2b‧‧‧光叢
L3‧‧‧透鏡
L3a‧‧‧光叢
L3b‧‧‧光叢
L4‧‧‧透鏡
L5‧‧‧透鏡
L6‧‧‧透鏡
OA‧‧‧光學軸
ST‧‧‧目標結構
ST’‧‧‧實際結構
參考以下的詳細描述結合附圖可更容易地理解本發明的各種特徵及優點，其中：圖1為根據本發明具體實施例之投射曝光裝置的示意透視圖； 圖2為由圖1所示之投射曝光裝置所投射之光罩的放大透視圖，其描述光罩上角度輻照分布的局部變化；圖3為一照明系統的縱剖面，其為圖1所示之裝置的部分；圖4為圖3所示照明系統中所包含之第一反射鏡陣列的透視圖；圖5為圖3所示照明系統中所包含之第二反射鏡陣列的透視圖；圖6為圖3所示照明系統中所包含之光學積分器的透視圖；圖7為圖4及圖5所示之第一及第二反射鏡陣列的示意縱剖面；圖8為圖5所示之第二反射鏡陣列上的透視圖，但以雙極照明；圖9為圖6所示之光學積分器的透視圖，但以雙極照明；圖10為照明系統之一部分的示意縱剖面，其中僅顯示一反射鏡陣列、一聚光器及光學光柵元件之一陣列；圖11a及11b為圖3所示之第二反射鏡陣列及光學積分器的俯視圖；圖12描述在光學積分器之光入口琢面上的輻照分布；圖13為顯示由圖12所示之光入口琢面所產生之沿X方向的掃描積分輻照分布的圖表；圖14描述在光學積分器之光入口琢面上的另一輻照分布；圖15為顯示由圖14所示之光入口琢面所產生之沿X方向的掃描積分輻照分布的圖表；圖16a至16c描述邊緣位置誤差的定義；圖17a及17b描述邊緣位置誤差如何可藉由產生遠心誤差及位移光罩或晶圓而校正； 圖18為類似圖2之光罩的放大透視圖，描述如何以不同的角度輻照分布照明不同的光罩圖案；以及圖19為描述重要方法步驟的流程圖。
I.投射曝光設備的一般構造
圖1為根據本發明的投射曝光設備10之極度簡化的透視圖。設備10包含一光源11，其可實現為例如一準分子雷射。在此具體實施例中的光源11產生具有中央波長193nm的投射光。另外可設想其他波長，例如157nm或248nm。
設備10另包含一照明系統12，其用一種方式調節光源11所提供的投射光，底下將有更詳細的解釋。投射光從照明系統12發出，並照明光罩16上的照明場14。光罩16包含圖1中由細線所示意表示的複數個小特徵19所形成的圖案18。在此具體實施例中，照明場14具有矩形形狀。不過，也可考慮其他形狀的照明場14，例如圓環段。
投射物鏡20包含透鏡L1至L6，且將照明場14內的圖案18成像至由基板24支撐的感光層22(例如一光阻)上。由矽晶圓形成的基板24配置在一晶圓台上(未顯示)，使得感光層22的頂表面精準位於投射物鏡20的影像平面內。光罩16藉由光罩台(未顯示)定位在投射物鏡20的物體平面內。因為投射物鏡20具有放大率β，而|β|<1，因此將照明場14內之圖案18的縮小影像18'投射至感光層22上。
投射期間，光罩16和基板24沿對應圖1所示之Y方向的一掃描方向移動。照明場14接著在光罩16上掃描，使得比照明場14更大的圖案化區域可連續地成像。基板24與光罩16的速度間之比率等於投射物鏡20的倍率β。若投射物鏡20未顛倒影像(β>0)，則光罩16和基板24沿著相同方向移動，這在圖1中由箭頭A1和A2所指示。不過，本發明也可用於步進器工具， 其中光罩16與基板24在光罩的投射期間並不移動。
II.場相關角度輻照分佈
圖2為包含另一個範例圖案18的光罩16之放大透視圖。為了簡化起見，假設圖案18為均勻的，亦即只包含沿Y方向延伸並間隔相同距離的相同特徵19。進一步假設沿著Y方向延伸的特徵19可最佳成像於具有X雙極照明設定的感光層22上。
在圖2中，用圓圈例示關聯於一光叢的一出口光瞳26a。在掃描循環期間的第一時間，光叢朝向位於照明場14的特定X位置之一場點聚集。在出口光瞳26a中，沿X方向相隔的兩極27a代表投影光朝向此場點傳播的方向。假設集中在每一極27a內的光能量都相等。因此，從+X方向照射的投射光具有與從-X方向照射的投射光相同之能量。因為假設特徵19均勻分布在圖案18之上，應該在光罩16上每一點上產生此X雙極照明設定。
然而，若在整個掃描循環期間並在照明場14的整個長度上維持此X雙極照明設定，則結果可能是在曝光及後續邊緣步驟後產生於基板24上的結構並未位在所預期的位置。更特別地，結構的邊緣可能以前文已參照圖16a及16c解釋的方式沿X方向位移。換言之，雖然以相同的輻照及相同的角度輻照分布照明相同的特徵19，但仍可能發生邊緣位置誤差。邊緣位置誤差通常對臨界尺寸(CD)預算有不利的影響且可能造成嚴重的覆蓋問題。
有許多原因可能造成這類邊緣位置誤差。舉例來說，某些近接效應(例如關聯於特徵19的散射光)可能造成位在光罩16周圍的特徵19與位在其中心的特徵19被不同地成像。造成邊緣位置誤差的其他原因包含投射物鏡20中的透鏡加熱效應。舉例來說，位於場平面附近之投射物鏡20中的光學元件係以非旋轉的方式照明。由於(雖然)投射光的一小部分由每一光學元件所吸收，這可導致這些光學元件的非旋轉對稱熱分布並因此導致非旋轉對稱形變。若光學元件的位置靠近場平面(但不在場平面中)，則此形 變可能導致場相關像差，例如失真。
根據本發明各種態樣的其中一者，本發明係關於消除或至少降低由於這些及類似原因而發生的邊緣位置誤差。意外地，已證實由大量不同效應所造成的邊緣位置誤差可藉由以場相依方式些微地改變角度輻照分布(以及輻照，較佳地)而大幅地降低。基本上，甚至可能是光罩16上的每一點由輻照及角度輻照分布的不同組合來照明。若圖案18並非如圖2所示為均勻而是在光罩16上變化，則此校正需求通常更為強烈。然而，即使具有如圖2所示的均勻圖案19或具有均勻的圖案部分，仍經常發現場相依邊緣位置誤差且需要至少部分的校正。
在圖2中，在不同場點的不同照明條件由在掃描循環期間於不同的X位置及不同的時間產生的其他兩個出口光瞳26b、26c來表示。在出口光瞳26b中，集中於每一極27b的光能量仍相同。然而，相比於關聯於出口光瞳26a之光的光錐，關聯於極27b的光錐為傾斜。
在出口光瞳(exit pupil)26c中，極27c位在與極27a相同的位置。因此投射光照射在各個場點的方向是相同的。然而，極27c並不平衡，亦即集中在極27c的光能量彼此並不相同。因此，從+X方向照射的投射光具有比從-X方向照射的投射光更低的能量。
出口光瞳26b、26c兩者造成遠心誤差。這表示光錐的能量中心線並沒有垂直地照射光罩16，而是傾斜地。使用下文中將作更詳細解釋的方法，這可連同軸向地位移光罩16及/或基板24而用以影響在基板級的邊緣位置。
角度輻照分布的場相依性可能不僅需沿著X方向，也沿著照明場14內的Y方向。然後，當光罩16上一點在掃描循環期間通過照明場14時，會歷經不同的角度輻照分布。若發生沿Y方向(即掃描方向)的場相依性，則必須將隨時間積分不同角度輻照分布所獲得之針對特定場點的總效應列入考量。
角度輻照分布的許多其他場相依變化可能是必要的，以降低邊緣位置誤差。舉例來說，在關聯於某些場點之出口光瞳中的極可能變形、模糊或可能具有想要的非均勻輻照分布。
如前述，可能也需要不僅改變照明場14上的角度輻照變化，也改變藉由對所有可能角度積分角度輻照分布而獲得的輻照。接下來的兩個部分III及IV將更詳細地解釋如何可由照明系統12完成輻照及角度輻照分布的所需變化。
III.照明系統的一般構造
圖3為通過圖1中所示之照明系統12的縱剖面。為了簡化起見，圖3的圖式已經簡化並且未依照比例。這特別意味著，只用一個或非常少的光學元件來表示不同的光學單元。實際上，這些單元可包含顯著更多的透鏡與其他光學元件。
在所示的具體實施例中，由光源11發出的投射光進入一光束擴展單元32，其輸出已擴展並且幾乎準直的光束34。為此，光束擴展單元32可包含許多透鏡或可例如實現為一反射鏡配置。
接著，投射光束34進入一光瞳形成單元36，其用於在一後續平面內產生可變的空間輻照分布。為此，光瞳形成單元36包含非常小反射鏡40的第一反射鏡陣列38，這些反射鏡借助於致動器而可繞著兩垂直軸個別地傾斜。圖4為第一反射鏡陣列38的透視圖，其例示如何根據光束42、44所照射的反射鏡40之傾斜角度，將兩平行光束42、44反射至不同方向。在圖3和圖4中，第一反射鏡陣列38只包含6x6個反射鏡40；實際上，第一反射鏡陣列38可包含數百個或甚至數千個反射鏡40。
光瞳形成單元36進一步包含一稜鏡(prism)46，其具有一第一平面表面48a以及一第二平面表面48b，這兩者都相對於照明系統12的一光學軸OA傾斜。在這些傾斜表面48a、48b上，照射光由內部全反射所反射。第一表面48a將照射光反射朝向第一反射鏡陣列38的反射鏡40，且第二表面 48b將從反射鏡40反射來的光指引朝向稜鏡46的出口表面49。如此，利用個別地傾斜第一反射鏡陣列38的反射鏡40，可改變從出口表面49發出的光的角度輻照分布。從US 2009/0116093 A1可了解有關光瞳形成單元36的更多細節。
借助於第一聚光器50，由光瞳形成單元36產生的角度輻照分布可轉換成一空間輻照分布。聚光器50(其在其他具體實施例中可省略)將照射光指引朝向一數位空間光調節器52，其組態成以空間解析方式反射照明光。為此，數位空間光調節器52包含配置於一反射鏡平面57中的微反射鏡56之第二反射鏡陣列54，並且可在圖3的放大剖面C以及圖5的放大剖面C'中看清楚。不過相較於第一反射鏡陣列38的反射鏡40，第二反射鏡陣列54的每一微反射鏡56都只有兩個穩定操作狀態，即透過第一物鏡58將照明光指引朝向一光學積分器60的「開啟」狀態、以及將照明光指引朝向一光吸收表面62的「關閉」狀態。
第二反射鏡陣列54可實現為一數位反射鏡裝置(DMD)，這常用於例如投影儀(beamer)。這種裝置可包含高達數百萬個微反射鏡，而這些微反射鏡每秒可在兩操作狀態之間切換數千次。
類似於光瞳形成單元36，空間光調節器52進一步包含一稜鏡64，其具有配置為與光學軸OA垂直的一入口表面65以及一第一平面表面66a和一第二平面表面66b，這兩者都相對於照明系統12的光學軸OA傾斜。在這些傾斜的表面66a、66b上，照明光由內部全反射所反射。第一表面66a將照明光反射朝向第二反射鏡陣列54的微反射鏡56，且第二表面66b將從微反射鏡56反射來的光指引朝向稜鏡64的一表面68。
若第二反射鏡陣列54的所有微反射鏡56都在其「開啟」狀態下，則第二反射鏡陣列54實質上具有平面光束摺疊反射鏡的效果。不過，若一或多個微反射鏡56切換成其「關閉」狀態，則從反射鏡平面57發出的光的空間輻照分布將改變。這可用下文中所進一步詳細解釋的方式，在光 罩16上產生角度光分布的場相依性修改。
如同前文已經提及，從稜鏡64發出的光通過第一物鏡58，並且照明於光學積分器60上。因為通過第一物鏡58的光幾乎為準直，第一物鏡58可具有非常低的數值孔徑(numerical aperture)(例如0.01或甚至更低)，因此用非常小的球面透鏡就可實現。第一物鏡58將空間光調節器52的反射鏡平面57成像至光學積分器60上。
在顯示的具體實施例內，光學積分器60包含光學光柵元件74的第一陣列70和第二陣列72。圖6為兩陣列70、72的透視圖，每一陣列70、72在支撐板的每一側上都包含分別沿著X和Y方向延伸的圓柱型透鏡的一平行陣列。兩圓柱型透鏡交叉處的體積形成光學光柵元件74。因此，每一光學光柵元件74可當成具有圓柱型彎曲表面的微透鏡。使用圓柱型透鏡在光學光柵元件74的折射率應該沿著X和Y方向而不同的這些情況下特別有利。如果如常見的情況那樣，若光學積分器60上的方形輻照分布應轉換成一狹縫形照明場14，就必須有不同的折射率。光學光柵元件74指向空間光調節器52的表面在下文中將稱為光入口琢面75。
第一和第二陣列70、72的光學光柵元件74分別前後排列，使得第一陣列70的一光學光柵元件74與第二陣列72的一光學光柵元件74以一對一的方式相關聯。彼此相關聯的兩個光學光柵元件74沿一共同軸對齊，並且定義一光學通道(optical channel)。在光學積分器60內，在一光學通道內傳播的一光束與在其他光學通道內傳播的光束不會相交或重疊。因此，關聯於光學光柵元件74的光學通道在光學上彼此隔離。
在此具體實施例內，照明系統12的光瞳平面76位於第二陣列72之後；不過，也可配置在第二陣列72之前。第二聚光鏡78在光瞳平面76與場光闌平面80之間建立一傅立葉關係，而一可調整場光闌82可配置於場光闌平面80中。
場光闌平面80與一光柵場平面84光學共軛，其中光柵場平 面84位於光學積分器60的光入口琢面75之內或附近。這表示，光柵場平面84中每一光入口琢面75由第二陣列72的相關聯光學光柵元件74與第二聚光鏡78成像至整個場光闌平面80上。在所有光學通道內之光入口琢面75上的輻照分布的影像都在場光闌平面80中疊加，其導致光罩16的非常均勻照明。另一種描述光罩16之均勻照明的方式係基於由光瞳平面76內每一光學通道所產生的輻照分布。此輻照分布通常稱為輔助光源。所有輔助光源使用來自不同方向的投射光共同地照明場光闌平面80。若輔助光源為「暗」，則並無光從與此特定光源相關聯的(小)方向範圍照明光罩16。如此，利用簡單開啟與關閉形成於光瞳平面76中的輔助光源，就有可能在光罩16上設定所要的角度光分佈。利用光瞳形成單元36的幫助來改變光學積分器60上的輻照分布，就可達成此目的。
場光闌平面80由第二物鏡86成像在光罩平面88上，其中光罩16在一光罩台(未顯示)的幫助下配置。可調整場光闌82也成像於光罩平面88上，並至少定義照明場14沿掃描方向Y延伸的短橫向側邊。
光瞳形成單元36和空間光調節器52都連接至一控制單元90，接著控制單元90連接至一整體系統控制器92(其在此例示為個人電腦)。控制單元90係組態以光罩平面88中的角度輻照分布在掃描循環期間以預期方式在照明場14內變化的方式，來控制光瞳形成單元36的反射鏡40以及空間光調節器52的微反射鏡56。下文中將描述照明系統的功能及控制。
IV.照明系統的功能與控制 1.光瞳成形
圖7圖解例示光瞳形成單元36如何在空間光調節器52的微反射鏡56上產生一輻照分布。為了簡化，並未顯示稜鏡46、64。
第一反射鏡陣列38的每一反射鏡40係組態為在藉由改變由個別反射鏡40所產生之偏折角度而可變的一位置處，照明空間光調節器52的反射鏡平面57上一點94。因此，藉由環繞其傾斜軸傾斜反射鏡40，點94 可在反射鏡平面57上自由移動。如此，有可能在反射鏡平面57上產生各式各樣不同的輻照分布。點94也可部分或完全重疊，如95處所顯示。然後，也可產生分級的輻照分布。
圖8為包含於空間光調節器52中之第二反射鏡陣列54上的透視圖，類似於圖5。此處假設光瞳形成單元36已在第二反射鏡陣列54上產生了由兩正方極27所構成的一輻照分布，每一正方極27正好在6x6個微反射鏡56上延伸。極27以點對稱方式沿著X方向配置。
物鏡58在光學積分器60的光入口琢面75上形成此輻照分布的影像，如圖9所示。此處假設所有微反射鏡56都在「開啟」狀態，使得在第二反射鏡陣列54上形成的輻照分布被相同地再現於光學積分器60的光入口琢面75上(除了由於物鏡58的放大率造成的可能縮放)。光入口琢面75上顯示的規則柵格代表微反射鏡56之邊界的影像，但是此影像不會出現在極27之外，且僅為了說明目的而顯示於圖9。
2.場相依性
因為光入口琢面75位於光柵場平面84中，光入口琢面75上的輻照分布透過第二陣列72的光學光柵元件74以及第二聚光鏡78成像至場光闌平面80上。
現在將參照圖10來解釋，該圖為放大圖且未依照比例從圖3剪出。此處只示意性顯示光學積分器60的兩對光學光柵元件74、第二聚光鏡78以及中間場光闌平面80。
關聯於單一光學通道的兩光學光柵元件74在下文中將稱作第一微透鏡(microlens)101以及第二微透鏡102。微透鏡101、102有時稱作場與光瞳蜂窩狀透鏡。關聯於一特定光學通道的每一對微透鏡101、102在光瞳平面76中產生輔助光源106。在圖10的上半部，假設分別以實線、虛線以及破折線表示的收斂光叢L1a、L2a和L3a照射到第一微透鏡101的光入口琢面75之不同點。在已通過兩個微透鏡101、102以及聚光鏡78之後，每一光 叢L1a、L2a和L3a分別收斂至焦點F1、F2和F3。從圖10的上半部可清楚看見，光射線照射於光入口琢面75上的點與這些光射線通過場光闌平面80(或任何其他共軛場平面)的點為光學共軛。
圖10的下半部描述當準直的光叢L1b、L2b和L3b照射在第一微透鏡101之光入口琢面75的不同區域上的情況。這是更實際的情況，因為照射在光學積分器60上的光通常基本上是準直的。光叢L1b、L2b和L3b聚焦在位於第二微透鏡102中的一共同焦點F上，然後通過(此時再度被準直)場光闌平面80。再次可看出，由於光學共軛，光叢L1b、L2b和L3b照射在光入口琢面75上的區域係對應場光闌平面80中所照明的區域。當然，若微透鏡101、102沿X和Y方向都具有折射率，則這些考量分別應用於X和Y方向。
因此，光入口琢面75上的每一點直接對應至中間場光闌平面80中的共軛點(因此在光罩16上的照明場14中)。若有可能選擇性地影響在光入口琢面75上一點的輻照，則可能因此而影響一光射線的輻照，該光射線從取決於光入口琢面75相對於照明系統之光學軸OA的位置的方向，照射至照明場14中的共軛點上。光入口琢面75與光學軸OA之間的距離越大，則該光射線照射到光罩16上的點的角度越大。
3.修改光入口琢面上的輻照
在照明系統12內，使用空間光調節器52來修改光入口琢面75上各點的輻照。在圖9中可看出，每一極27在作為微反射鏡56之影像的複數個小區域上延伸。若一微反射鏡進入「關閉」狀態，則光入口琢面75上的共軛區域將不會被照明，因此將沒有投射光從關連於此特定光入口琢面75的(小)方向範圍照射至光罩上一共軛區域。
這將參考圖11a和11b作更詳細解釋，這兩圖分別為空間光調節器52的微反射鏡56之俯視圖以及光學積分器60的光入口琢面75之俯視圖。
第二反射鏡陣列54上的粗虛線將其反射鏡平面57劃分成複 數個物體區域110，其每一包含3x3個微反射鏡56。物鏡58在光學積分器60上形成每一物體區域110的影像。此影像在下文中將稱作影像區域110'。每一影像區域110'與光入口琢面75完全重合，亦即影像區域110'具有與光入口琢面75相同的形狀、大小與方位，並且完全疊加在光入口琢面75上。因為每一物體區域110包含3x3個微反射鏡56，影像區域110'也包含微反射鏡56的3x3個影像56'。
在圖11a內，有八個物體區域110由光瞳形成單元36以投射光完全照明。這八個物體區域110形成兩極27。可看出在某些物體區域110中，表示為黑色方形的一、二或多個微反射鏡56d已由控制單元90控制，使得其處於「關閉」狀態，其中照射的投射光並未引導朝向物鏡58，而是朝向吸收器62。藉由在「開啟」與「關閉」狀態之間切換微反射鏡，因此有可能可變地避免投射光照射至光入口琢面75上的影像區域110'內的對應區域上，如圖11b所示。以下將這些區域稱為暗點56d'。
如上面參考圖10所作的解釋，光入口琢面75上的輻照分布成像於場光闌平面80上。若一光入口琢面75包含一或多個暗點56d'，如圖12的上半部所例示，則由相關光學通道在光罩平面88中產生的輻照分布也將在特定X位置上具有暗點。若光罩上一點通過照明場14，則總掃描積分輻照將因此取決於照明場14中該點的X位置，如圖13的圖表所示。在照明場14中間的點將歷經最高的掃描積分輻照，因為它們並未通過暗點，且在照明場14的縱向末端上的點將接收被不同程度減小的總輻照。因此，藉由選擇性地將空間光調節器52的一或多個微反射鏡56從「開啟」狀態改變成「關閉」狀態，可修改光罩16上之角度光分布的場相依性以及空間輻照分布。
前文中已假設成像於光入口琢面75之其中一者上的每一物體區域110只包含3x3個微反射鏡56。因此，可用於修改角度光分布的場相依性之沿交叉掃描方向X的解析度係相對較粗糙。若每一物體區域110內的微反射鏡56的數量增加，則可改善此解析度。
圖14顯示對於每一物體區域110包含20x20個微反射鏡56的具體實施例的其中一光入口琢面75的俯視圖。接著，可在光罩16上實現沿著X方向的更複雜掃描積分輻照分布，這如圖15中所示圖表中所示。
V.邊緣位置誤差的降低 1.CD均勻性
在第一步驟中，嘗試藉由沿交叉掃描方向X小心地定義照明場14中的輻照而改善CD均勻性。由於此方法在在本身領域中為習知，此處將不作更詳細的描述。接著，控制微反射鏡56，以在照明場14中獲得輻照的目標場相依性。由於無法容易地預測投射物鏡20對在晶圓級之輻照的場相依性的影響，因此可能需要重複此程序數次。在幾次迭代後，CD的場相依變化通常會達最小值。
在決定輻照的目標場相依性之後，需決定角度輻照分布的目標場相依性。
由於已知照明設定的各種缺陷如何影響晶圓級的臨界尺寸，反過來有可能決定需產生角度輻照分布之原始場相依性的哪些修改，以降低臨界尺寸的圖案及場相依變化。通常僅需要角度輻照分布的微小場相依性來降低臨界尺寸的變化，如其通常發生的情況。
接著，控制微反射鏡56，以在照明場14中產生角度輻照分布的目標場相依性。由於每一微反射鏡在「開啟」及「關閉」狀態之間的設定通常不僅影響角度輻照分布的場相依性也影響輻照的場相依性，因此可在單一程序中實現輻照及角度輻照分布的場相依性的最佳化。
實驗顯示，若不僅輻照還有角度輻照分布在不同的場位置作不同的最佳化，則臨界尺寸變化可針對密集線距降低幾乎2倍。
2.重疊控制
若場相依重疊誤差應被校正，則可使用上述的類似方法。
在第一步驟中，在晶圓級量測或模擬重疊誤差的場相依 性。如前文參考圖2所作的解釋，角度輻照分布中的不對稱形導致遠心誤差。在該情況中，投射光的能量中心傾斜地照射在影像點上。這可用以藉由將晶圓表面從其在影像平面中的理想位置處軸向地位移而橫向地偏移影像點。
這繪示於圖17a及17b。在圖17a的上半部，示意性地顯示遠心光叢120通過投射物鏡20的影像平面122。在圖17b的中間部分，可看出影像點124在影像平面122具有其最小直徑。在相對影像平面122軸向位移的平行平面126中，影像點128的直徑較大，但X及Y座標不受此位移影響(參考圖17a的下半部)。
圖17b顯示針對非遠心光叢120’的情況的相同圖像。可看出這並不影響影像點124’在影像平面122中的尺寸及位置。但在平行平面126中，影像點128’不僅較大，且沿X方向橫向地位移。
藉由小心地引入非對稱性於角度輻照分布中並沿光學軸些微地位移晶圓，有可能因此產生影像的場相依橫向偏移，其可用以校正邊緣位置誤差的場相依性。由於晶圓的任何散焦配置係藉由影像對比的降低而達成，在場相依邊緣位置誤差的校正以及在對比降低之間需作出取捨。
VI.EUV
在前文中，已參照使用VUV投射光的投射曝光設備10來描述本發明。然而，也有可能使用前文提出的概念於EUV投射設備中。
WO 2009/100856 A1描述一EUV照明系統，其使得能夠產生輻照及角度輻照分布的所需場相依性。同樣在該情況中，需個別地控制小反射鏡，以達到所需的場相依性。
VII.多裝置晶粒
圖18為可用以在單一晶粒上產生不同積體電路或其他裝置之光罩16的示意圖，其類似於圖2。為此目的，光罩16包含三個第一圖案區域181a、181b、181c及三個第二圖案區域182a、182b、182c，其沿掃描方向 Y一前一後地配置。在所示的簡化具體實施例中，第一及第二圖案區域在沿Y方向延伸之線特徵19的密度上不同於彼此。
此處假設第一圖案區域181a、181b、181c以具有對應雙極設定的角度輻照分布的投射光來照明。因此光瞳26a包含兩個極27a，其沿交叉掃描方向X隔開。
第二圖案區域182a、182b、182c以具有對應雙極設定及傳統設定之組合的角度輻照分布的投射光來照明。因此關聯於照射在第二圖案區域上之光叢的出口光瞳26b不僅包含兩個極27b，也包含中心極27b’。關聯於出口光瞳26b的照明設定因此完全地併入關聯於出口光瞳26a的照明設定。
可控制照明系統12的微反射鏡56，以在照明場14中的各個場點產生出口光瞳26a、26b。控制方案也藉由在掃描循環期間些微地改變在照明場14的兩半部中的出口光瞳26a、26b而校正場相依邊緣位置誤差。此複雜的工作是可能的，因為微反射鏡56可非常快速且可靠地控制，即使是數量很大的微反射鏡56。
在其他具體實施例中，照明設定不會突然改變，而是連續地轉換，使得即時的照明設定產生於中間場點。
VIII.重要方法步驟
現在將參照圖19中所示流程圖來總結本發明的重要方法步驟。
在第一步驟S1中，提供一光罩、一照明系統及一投射物鏡。投射物鏡係組態以在位於一感光表面上的一影像場上形成一物場(其在光罩平面中的光罩上被照明)的一影像。
在第二步驟S2中，決定在影像場中之不同場點處的邊緣位置誤差。
在第三步驟S3中，以具有角度輻照分布的改良場相依性的 投射光照明光罩，使得在步驟S2中所決定的邊緣位置誤差降低。
14‧‧‧照明場
16‧‧‧光罩
18‧‧‧圖案
19‧‧‧特徵
26a‧‧‧出口光瞳
26b‧‧‧出口光瞳
27a‧‧‧極
27b‧‧‧極
27b’‧‧‧中心極
181a‧‧‧第一圖案區域
181b‧‧‧第一圖案區域
181c‧‧‧第一圖案區域
182a‧‧‧第二圖案區域
182b‧‧‧第二圖案區域
182c‧‧‧第二圖案區域

Claims (11)

  1. 一種用以操作一微影投射設備的方法，包含以下步驟：(a)提供- 一光罩，- 組態以照明該光罩的一照明系統，以及- 組態以在位於一感光表面上之一影像場上形成一物場之一影像的一投射物鏡，其中該物場在一光罩平面中於該光罩上被照明；(b)決定在該影像場中之不同場點的多個邊緣位置誤差；以及(c)以具有角度輻照分布之一改良場相依性的投射光照明該光罩，其中該角度輻照分布基於該改良場相依性而在該物場上變化，使得在步驟(b)所決定之在該不同場點的該等邊緣位置誤差將降低。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該步驟(b)包含以下步驟：- 以具有該角度輻照分布之一原始場相依性的投射光照明該光罩；以及- 模擬或量測該感光表面上在該不同場點的該等邊緣位置誤差；其中步驟(c)包含改變該角度輻照分布之該原始場相依性以獲得該角度輻照分布之該改良場相依性的步驟。
  3. 如前述申請專利範圍之其中任一項所述之方法，其中步驟(c)包含以具有輻照之一改良場相依性的投射光照明該光罩的步驟，其中該輻照在該物場上變化使得在步驟(b)所決定之該等邊緣位置誤差在該不同場點降低。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該步驟(b)包含以下步驟： - 以具有該輻照之一原始場相依性的投射光照明該光罩；以及- 模擬或量測該感光表面上在該不同場點的該等邊緣位置誤差；其中步驟(c)包含改變該輻照之該原始場相依性以獲得該輻照之該改良場相依性的步驟。
  5. 如前述申請專利範圍之其中任一項所述之方法，其中該光罩具有包含一均勻光罩圖案的一部分，且其中該角度輻照分布基於該角度輻照分布之該改良場相依性而至少於步驟(c)期間的一時刻在該物場與該部分重合的一面積上變化。
  6. 如前述申請專利範圍之其中任一項所述之方法，其中該光罩包含具有局部變化特性的一非均勻光罩圖案，且其中該改良角度輻照分布適用於該光罩圖案的該局部變化特性。
  7. 如前述申請專利範圍之其中任一項所述之方法，其中該角度輻照分布基於該改良場相依性而至少在某些場點為非遠心，且其中該光罩及該感光表面的其中至少一者在步驟(c)之前係沿該投射物鏡之一光學軸位移。
  8. 如前述申請專利範圍之其中任一項所述之方法，其中在步驟(a)中所提供之該照明系統包含：- 一光學積分器，組態以產生位於該照明系統之一光瞳平面中的複數個輔助光源，其中該光學積分器包含複數個光入口琢面，每一該光入口琢面係關聯於該等輔助光源的其中一者，且其中該等光入口琢面的多個影像至少實質地疊加於該光罩平面， - 一空間光調節器，具有一光出口表面且組態以一空間解析方式傳輸或反射照射的投射光，- 一物鏡，將該空間光調節器的該光出口表面成像至該光學積分器之該等光入口琢面，其中在步驟(c)中，該空間光調節器係控制使得在該光罩平面中獲得該改良的角度輻照分布。
  9. 一種用於一微影投射設備的照明系統，包含：(a)一光瞳平面，(b)一光學積分器，組態以產生複數個輔助光源於該光瞳平面中，其中該光學積分器包含複數個光入口琢面，每一該光入口琢面係關聯於該輔助光源的其中一者，(c)一空間光調節器，具有一光出口表面且組態以一空間解析方式傳輸或反射照射的投射光，(d)一光瞳形成單元，其組態以導引投射光至該空間光調節器，(e)一物鏡，其將該空間光調節器的該光出口表面成像至該光學積分器之該等光入口琢面上，(f)一控制單元，組態以控制該光瞳形成單元及該空間光調節器，使得該光罩被具有該角度輻照分布之一改良場相依性的投射光照明，其中該角度輻照分布基於該改良場相依性而在該物場上變化，使得在該影像場上變化的多個邊緣位置誤差降低。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之照明系統，其中該控制單元組態以控制該光瞳形成單元及該空間光調節器，以實現如申請專利範圍第2-8項之其中任一項所述的方法。
  11. 一種微影投射設備，包含：(a)一光罩，(b)一照明系統，組態以照明該光罩，以及(c)一投射物鏡，組態以形成一物場的一影像於位在一感光表面上之一影像場上，其中該物場在一光罩平面中於該光罩上被照明，(d)用以以具有該角度輻照分布之一改良場相依性的投射光照明該光罩的裝置，其中該角度輻照分布基於該改良場相依性而在該物場上變化，使得在該影像場上變化之多個邊緣位置誤差降低。
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