专利名称：源偏振的优化的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻设备和一种用于光刻设备中的照射系统。
背景技术：
光刻设备将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单个的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括所谓的步进机，在步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；和所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。光刻设备通常包括照射系统，下文中称为照射器。照射器接收来自源(例如激光器)的辐射，并且产生照射束用于照射图案形成装置。在通常的照射器内，束被成形并控制成使得在光瞳面处束具有期望的空间强度分布，也称为照射模式。照射模式的类型的示例是常规的、双极、不对称的、四极、六极以及环形照射模式。这种在光瞳面处的空间强度分布有效地用作二次辐射源用以产生照射束。在光瞳面后面，辐射通常通过光学元件(例如透镜)组(下文中称为“耦合光学装置”)聚焦。这些耦合光学装置将经过聚焦的辐射耦合至整合器，例如石英棒。整合器的功能是用以改善照射束的空间和/或角强度分布的均勻性。光瞳面处的空间强度分布被转换为在被耦合光学装置所照射的物体处的角强度分布， 因为光瞳面基本上与耦合光学装置的前焦平面相符。在将所照射的物体的图像投影到衬底上时，控制光瞳面处的空间强度分布可以被实现以改善处理的宽容度。尤其地，已经提出在双极、环形或四极离轴照射模式的情况下的空间强度分布用于提高投影的分辨率和/或其他参数，例如对投影系统像差的敏感性、曝光宽容度以及焦深。此外，所述束可以是偏振的。正确地偏振的束可以提高图像对比度和/或改善曝光宽容度。这些效果可以导致所成像的特征的尺寸一致性的改善。最终将导致提高产品的产率。
发明内容
根据本发明的一方面，描述一种光刻模拟过程，其中通过一个或多个变量参数表示在照射源的光瞳面处的源点的预选组中的每个源点，其中所述一个或多个变量参数的至少一些表征在源点处的偏振态。基于相对于所述一个或多个变量参数中的至少一些所计算的代价函数的梯度，迭代地重新配置照射源中的源点的预选组和设计布局的表示中的一者或两者，直到获得期望的光刻响应，其中代价函数包括使用所述源点的预选组投影的设计布局的表示的空间图像强度。在本发明的附加的方面中，所述一个或多个变量参数中的一些可以表征在源点处的强度，其也可以被优化。在本发明的另一方面中，所述一个或多个变量参数被选择以在特定源点处产生可定制的偏振条件，其中可定制的偏振条件可以包括多种偏振状态的混合。在本发明的又一方面中，在特定源点处的可能的偏振状态的与物理硬件相关的限制在模拟中以一组约束条件表征。
本发明的实施例在此仅以示例的方式参照附图描述，在所述附图中，对应的参考标记表示对应的部分，其中图1示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。图2示出根据本发明的一个实施例的照射系统；图3a、b示出根据本发明的一个实施例的反射元件阵列；图4示出用于优化所选的图案的成像的多种途径；图5示出根据本发明的一个实施例的对图案的成像优化的方法；图6a_d示出根据本发明一个实施例的用于形成自由形式偏振的方法；图7-8示出可以形成照射系统的一部分的偏振构件；和图9A-D示出可以形成照射系统的一部分的另一偏振构件；图10示出根据本发明一个实施例的用于形成和保持优化的光瞳的(使用源掩模偏振优化(SMPO))方法；图11示出图像对比度(由NILS测量)作为用TE偏振束和非偏振束照射的线阵列的半节距距离的函数；图12示出图像对比度(由NILS测量)作为用TM偏振束和非偏振束照射的孔阵列的kl的函数；图13a_b示出可以基于衍射图案所确定的优化的偏振；图14示出以多种节距布置的50nm矩形孔的栅格的临界尺寸(⑶)变化；图15示出根据本发明一个实施例的可以用图2中的照射系统在光瞳面内生成的照射图案150 ；图16示出根据本发明一个实施例的用图2中的照射系统在光瞳面内生成的照射图案160 ；图17示出根据本发明一个实施例的用图2中的照射系统在光瞳面内生成的照射图案170 ；图18示出实现本发明的源偏振优化方法的示例性光刻投影系统；图19示出根据本发明一个实施例的光刻模拟模型的多种功能模块；图20示出根据本发明一个实施例的完成模拟以同时协同优化源和设计布局的优化过程的关键步骤的流程图；和图21示出用于实施本发明的计算机系统的不同部件。具体实施例在这部分中，图1-17主要涉及源偏振优化机制的光学硬件实现，而图18-21主要涉及被集成至物理光学硬件中的源偏振优化模拟算法。正如本领域技术人员认识到的，计算光刻模拟通过在不必实际地执行光刻过程的情况下预测最有效的硬件配置促进实际光刻设备的操作。图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B (例如紫外(UV)辐射或深紫外 (DUV)辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用以根据特定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；衬底台(例如晶片台)WT，构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用以根据特定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。支撑结构MT可以是框架或台， 例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。支撑结构MT可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。这里任何使用术语“掩模版”或“掩模”可以被看作与更为上位的术语“图案形成装置”同义。这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意， 被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。在此术语“投影系统”可以被广义地理解为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里任何使用的术语“投影透镜”可以被看作与更为上位的“投影系统”同义。如这里所示的，设备是透射型的(例如采用透射型掩模)。替换地，所述设备可以是反射型的(例如，采用上面提到的可编程反射镜阵列的类型，或采用反射掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的图案形成装置台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以被应用至光刻设备的其他空间，例如掩模和投影系统之间。浸没技术在本领域是熟知的，用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。该源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源SO看成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源SO是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、 以及如果需要时设置的所述束传递系统BD —起称作“辐射系统”。所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。通常，可以对所述照射器IL的光瞳面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和ο-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均勻性和强度分布。所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置 (例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过图案形成装置MA 之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现支撑结构MT的移动。类似地， 可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分C之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中1.在步进模式中，在将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。2.在扫描模式中，在对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构 MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分C的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分C的高度(沿所述扫描方向)。3.在另一种模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列) 的无掩模光刻术中。也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。图2示出连接至例如汞灯或激光器或EUV光源等辐射源11的照射器10的示例。 照射器依次包括束发散光学装置12、偏振构件13、反射元件阵列14以及改向光学装置15。 在操作中，辐射源产生准直束，所述准直束经由束发散光学装置12和偏振构件13被引导至反射元件阵列14。束发散光学装置将束扩展为多个子束，将每个子束与反射元件阵列14的反射元件14a、14b、14c、14d、He相关联。束发散光学装置12对准直束进行转化。经过扩展的束的横截面足以使得所述束入射到全部反射元件Ha至He或者其子集上。图2通过示例示出经过扩展的束的三个子束。束发散光学装置可以附加地包括正透镜或透镜阵列以设置子束的发散度。偏振构件13以下面进一步描述的方式使所述束偏振，其被放置在与反射元件阵列14光学共轭的平面上或其附近。图2示出入射在反射元件14b上的第一子束。与阵列14的其他反射元件14a和 Hc至He类似，反射元件14b经由改向光学装置15将子束反射至中间平面16。阵列14 的反射元件14a_e通过控制器CTl控制。改向光学装置15 (例如聚焦透镜)将子束引导至照射器的中间平面16中的期望的区域。中间平面16可以与用作二次辐射源(如上所述) 的光瞳面相一致。而且，反射元件14c、14d将所示出的其他两个子束经由改向光学装置15 反射至中间平面16的其他区域。通过调整反射元件1 至14e的取向并因此确定中间平面16上的子束入射的区域，可以得出中间平面16中的几乎任何空间强度分布。虽然在图2中示出反射元件阵列14为五个反射元件14a_e，但是在实际应用中可以在阵列中设置大量的反射元件。该阵列可以例如包括二维阵列。该阵列可以例如包括 100个反射元件或者更多。在一个实施例中，该阵列可以包括多于1000个反射元件。参照图3a_b，这些图示出根据本发明的一个实施例的反射元件阵列14。反射元件阵列14包括多个(超过1000)反射元件或反射镜，其被配置以将入射的辐射束8反射至光瞳面16中的多个期望的区域。在一个实施例中，阵列14的每个反射元件或反射镜适于将入射的辐射束8引导至光瞳面16中的任何位置。参照图4，该图示出用于优化所选的掩模图案9的成像的多种途径。途径一包括用常规的和环形的照射优化所选的图案9的印刷。途径一是20世纪90年代早期研发的。 途径二包括用双极或四极照射来优化图案9的印刷。双极或四极照射可以用衍射光学元件(DOE)产生。途径三包括用6极或更多个极和/或用软极(soft pole)(即，强度减小的极) 和/或用多个环照射来优化所选的图案9的印刷。优化途径三也可以使用X、Y和/或X/ Y偏振。X、Y和/或X/Y偏振可以通过设置在照射系统内的多种偏振波片来提供。途径三中的照射可以使用衍射光学元件来产生。途径四包括用图2中示出的反射元件阵列14来优化图案9的印刷和用灵活可变照射器(flexible illuminator)来优化X、Y、X/Y、TE和 /或TM偏振。途径四的照射器可以提供自由形式的照射形状。在途径三和途径四中，需要独立的偏振波片来产生所期望的Χ、Υ、Χ/Υ偏振或TE或TM偏振。也就是说，在途径四中，如果想要将偏振从X、Y、Χ/Υ改变至ΤΕ、或TM偏振，则必须在照射系统内插入新的片，这是所不期望的。有关使用衍射光学元件或反射元件以在照射器的光瞳面内产生照射形状的另外的信息可以从美国专利第7, 015，491,6, 737，662,7, 525，642号和美国专利公开出版物第 2009-0174877号中找到，这些文献的内容在此通过弓丨用全文并入。根据本发明的一个实施例，途径五包括使用图2中的灵活可变照射(使用灵活可变照射器以提供自由形式的照射形状)和自由形式类型的偏振以便在照射系统的光瞳面 16 (见图5-示出可编程的偏振方案)中的任何位置产生任何期望的偏振(Χ、Υ、Χ/Υ、ΤΕ和 /或ΤΜ)。自由形式类型的偏振可以被称为可编程偏振。使用非偏振、Υ、Χ、Χ/Υ、ΤΕ和TM 偏振或其任何组合的优点在于这些模式是可用在一个光刻系统上。然而，这可能产生向后的兼容性和灵活性(backward compatibility and flexibility)。使用自由形式的偏振 (freeform polarization)的优点在于可以产生通过更为高级偏振加强的成像。现在参照图6a_d，这些图示出根据本发明的一个实施例的用于产生自由形式的偏振的方法。通过改变入射束8的选定部分的偏振可以获得自由形式的偏振，使得阵列14 的反射元件将反射具有不同偏振的束。用三个不同的45°偏振波片1-3可以实现偏振的改变。例如，参照图6a，该图示出具有Y偏振的入射辐射8。如果入射辐射束8的偏振没有改变，在光瞳面16内产生的照射图案将是Y偏振的。作为对比，如图6b所示，如果第一波片1被插入到入射辐射8的一部分中，则入射辐射束8的该部分的偏振将从Y改变至X/ Y(45° )。结果，阵列14的反射元件的一部分将能够在照射的光瞳面16内的任何位置反射X/Y偏振束。图6c和图6d示出如何通过在入射束8的其余部分中将片1-3重叠以获得 X和135°偏振。波片1-3可以是可移动的或固定的，下文中将详细介绍。本领域技术人员将会认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，使用不同的或更多的偏振改变片，可以产生更多的偏振状态。图7和8示意地示出从一侧观察到的偏振构件13的不同的实施例13a。偏振构件包括相对于反射镜阵列14固定的且布置在框架18上的三个波片20a-c和窗口 21。波片20a-c中的每一个配置成将不同的偏振施加至从辐射源11发出的辐射束8。在该实施例中，从辐射源发出的辐射束在χ方向上是线性偏振的(在该示例中是TE偏振)。该偏振示意地由窗口 21内的水平双头箭头表示。第一波片20a配置成将辐射束的偏振旋转90°，使得辐射束然后沿y方向是偏振的(在该示例中是TM偏振)。这通过在第一波片20a中的竖直双头箭头示意地表示。第二波片20b配置成旋转辐射束的偏振，使得其位于平面χ = -y 内。这通过第二波片20b中的向下倾斜的双头箭头示意地表示。第三波片20c配置成旋转辐射束的偏振，使得其位于平面χ = y内。这通过第三波片20c中的向上倾斜的双头箭头
9示意地表示。在使用时，由光刻设备(见图1)从图案形成装置MA投影到衬底W上的图案可以使用沿X方向偏振的辐射来进行投影。在这种情形中，控制器CTl可以控制反射元件14a-e 的方向，使得仅仅已经接收到穿过窗口 21的辐射的反射元件被用于形成光刻设备所使用的照射模式。已经穿过波片20a_c入射在反射元件Ha-e上的辐射可以例如由反射元件 Ha-d朝向束流收集器(beam dump)引导，或者朝向对照射模式没有贡献的其他位置引导。 因此，本发明的一个实施例允许通过控制器CTl在光刻设备的照射系统内仅选择χ偏振辐射。如果使用沿y方向偏振的辐射将更好地对将要从图案形成装置MA投影到衬底W 上的图案进行投影，则控制器CTl可以控制反射元件阵列14的反射元件14a-e，使得仅穿过第一波片20a的辐射被用于形成照射模式。类似地，如果所述图案使得在平面χ = _y中偏振的辐射将提供更好的成像，则控制器CTl可以控制反射元件Ha-e使得仅穿过第二波片20b的辐射被用于形成照射模式。类似地，如果所述图案使得在平面χ = y中偏振的辐射将提供更好的成像，则控制器CTl可以控制反射元件Ha-e使得仅通过第三波片20c的辐射被用于形成照射模式。在某些情况下，可以期望使用不具有图7中示出的四种偏振中的一种的辐射束。 在这种情形中，已经通过多于一个波片20a_c的辐射，或者已经通过窗口 21和一个或更多个波片20a_c的辐射可以用于获得期望的偏振。例如，已经通过窗口 21的辐射和已经通过第三波片20c的辐射可以用以形成照射模式。在这种情况下，所述辐射将具有偏离χ方向大约22. 5°角度的偏振。在另一示例中，已经通过第一和第三波片20a、c的辐射可以用以形成照射模式。在这种情况下，辐射可以具有相对于y方向形成角度约为22. 5°的偏振。在某些情况下，可以期望使用非偏振的辐射，或接近非偏振辐射的辐射。在这种情况下，可以使用已经通过窗口 21和第一波片20a的辐射。替代地，可以使用已经通过第二和第三波片20b、c的辐射。在其他替换的实施例中，可以使用已经通过所有三个波片20a_c 且通过窗口 21的辐射。窗口 21可以具有与波片20a_c相同的光学路径长度以便在照射系统内提供辐射束行进经过的光学路径长度的一致性。偏振构件13a可以用以将任何偏振施加至辐射束，所施加的偏振可以是图7中示出的四种偏振(即，X方向、y方向、X = _y和X = y平面)的组合。如果期望提供具有不能由图7中示出的偏振的简单组合形成的偏振的辐射，则可以使用修改的方法。所述修改的方法包括引导不同强度的辐射通过不同的波片20a-c和/或通过窗口 21。例如，可以使用偏振构件和反射元件通过将穿过窗口 21的所有辐射引导至照射模式中并且仅使穿过第三波片20c进入照射模式的辐射束的一半通过而形成辐射束。这将提供偏离χ方向大约 12°的偏振。强度的其他组合可以用以获得其他偏振。正如本领域技术人员认识到的，反射的辐射束的其他组合可以用以获得其他偏振(例如，由波片20a偏振的4个入射辐射束和由波片20b偏振的2个辐射束)。根据本发明另一实施例的偏振构件1 在图9中示意地示出。偏振构件包括第一波片30a、第二波片30b以及第三波片30c。每个波片被连接至窗口 31a_c。每个窗口被连接至致动器32a-c，其通过控制器CT2操作。
控制器CT2可以用以独立地移动致动器32a_c中的每一个，使得辐射束(用空心箭头表示)通过波片30a_c中的一个或更多个，或不通过所述波片中的任何一个。当辐射束不通过波片时，其替代地通过与波片30a-c相关的窗口 31a_c，由此提供辐射束行进所经过的路径长度的一致性。参照图9A，致动器32a_c可以定位成使得辐射束通过窗口 31a_c且不通过任何波片30a_c。在这种情形中，辐射束的偏振没有改变。这种情况由双头箭头示出，其示出辐射束在通过窗口之前是在χ方向上偏振的，并且示出辐射束在通过窗口之后是在χ方向上偏振的。在图9B中，致动器已经布置成使得辐射束通过两个窗口 31a、b并且通过第三波片 30c。正如双头箭头所示，这使得辐射束的偏振从χ方向改变成位于χ = _y平面中。在图9C中，致动器已经布置成使得辐射通过一个窗口 31a并且通过第二和第三波片30b、c。正如双头箭头所示，这使辐射束的偏振从χ方向改变至沿y方向。在图9D中，致动器已经定位成使得辐射束通过第一、第二和第三波片30a_c。正如图4B中所示，这使辐射束的偏振从χ方向改变至位于平面χ = y平面内的偏振。2010年3月22日递交的共同所有的美国临时专利申请第61/316，114号进一步描述了图8和图9A-9D中的结构，并且在此通过引用将其并入本文。正如通过图9可知的，每个波片30a_c具有将辐射束的偏振旋转45°的效果。因此，当仅一个波片被使用时，偏振被旋转45°，当两个波片被使用时，偏振被旋转90°，当三个波片被使用时，偏振被旋转135°。图9中示出的偏振构件1 允许在不显著损失辐射束的强度的情况下控制辐射束的偏振。虽然偏振构件13在图2中被示出为位于束发散光学装置12和反射元件阵列14 之间，但是其可以被设置在合适的位置。图4中示出的偏振构件13b的实施例可以包括设置在照射系统中的不同位置处的波片(波片不必设置成彼此相邻)。在上面的实施例中，从源11发射的辐射束是偏振的，并且使用包括一个或更多个波片的偏振构件13调整偏振。在一些情况下，从源11发射的辐射束可以是非偏振的。在这种情况下，图3中示出的波片可以用偏振器替代，每个偏振器被配置成施加不同的偏振。 例如，所述偏振可以与图3中示出的双头箭头的方向相符。参照图10，在一个实施例中，通过使用源掩模偏振优化方法(SMPO)优化已有的光瞳(所测量的光瞳)获得目标偏振光瞳。使用SMPO方法可以在大约10分钟内校准新的光瞳并且每次新的校准偏振光瞳可以被存储在光刻设备的存储装置内以建立经过校准的偏振光瞳的库。被存储在所述库内的每个经过校准的偏振光瞳可以被光刻设备的用户几乎立刻重载以在光瞳面16中产生期望的偏振形状(X、Y、XY、TE、TM或自由形式)。另外，在一个实施例中，可以针对于任何偏振形状获得任何期望的强度比率以便获得最大的生产率。此外，在一个实施例中，光刻设备的用户界面适于包括自由形式的偏振。在一个实施例中，由用户界面提供的自由形式的偏振对于每个掩模层是可选择的。在本发明的一个实施例中，在生成过程中通过阵列14的每个反射镜的闭环控制和偏振器波片(图6a_d中的片1-3和图7和8中的波片20a-c)的闭环控制来确保光瞳品质。参照图11，该图示出图像对比度(通过NILS测量)作为用TE偏振束和非偏振束照射的线阵列的半节距距离的函数。在没有任何偏置和优化的数值孔径(NA)的情况下用二元掩模(BIM)在193nm处用双极(0. 9 σ )照射线阵列(1 1布置线间距=线宽度)。 膜折射率为1. 7。正如图11所示，偏振的优点随着照射系统的数值孔径(NA)增大而加大 (kl被减小)。图13a示出可以基于衍射图案确定优化的偏振。例如，为了优化图11的密集的线阵列的印刷，期望使用零衍射级和第一衍射级并且当零衍射级和第一衍射级的偏振矢量被对准时获得最佳结果。这对应TE偏振。在图13a中，图案是密集的线阵列(1 1)，其用双极和二元掩模(BIM)在kl = 0. 28的情况下照射。参照图12，该图示出图像对比度(用NILS测量)作为在没有偏置的情况下在 1. 35NA和6%衰减的相移掩模的条件下用TM偏振束和非偏振束以193nm波长照射孔的阵列(1 1布置孔间距=孔直径)的kl的函数。膜折射率(RI)为1. 7。在kl > 0. 36且衰减相移掩模的条件下用四极照射孔的阵列。如图12所示，使用TM偏振束可以以较高的曝光宽容度印刷密集孔阵列。有关使用TM偏振印刷密集孔阵列的优点的附加信息可以从发表在 Proc. SPIE 5040,1352(2003)上的 N. Baba_Ali，H. Sewell，J. Kreuzer (ASML)等人的文章中找到，这里以引用的方式将其全文并入。图13b示出可以基于衍射图案确定优化的偏振。例如，为了优化图12的密集的线阵列的印刷，期望使用“01”和“10”衍射级(第一衍射级)，因为“00”级弱且成像主要取决于较高的衍射级。当“01”和“10”衍射级的偏振矢量被对准时获得最佳结果。这对应TE 偏振。图14示出以不同的二维矩形阵列布置的50nm孔的栅格的临界尺寸(CD)变化。 用不同的优化方法获得图14的CD变化。栅格的节距沿X和Y方向(X/Y)变化(例如以 50nm 目标印刷的 95/95，100/100，110/110，110/130，110/150，110/170，110/190，130/130， 130/150，130/170，130/190，150/150，150/170，150/190，170/170，170/190，190/190nm 节距曼哈顿(Manhattan)(即栅格孔阵列))。正如图14看到的，当在没有进一步优化的情况下使用常规的环形照射时获得大于8nm的CD变化。当使用源优化的时候这些CD变化可以被减小大约12%。通过改变照射系统的光瞳面中的偏振(例如X/Y偏振)CD变化可以进一步减小大约8%。最后，当使用在照射系统的光瞳面中的自由形式的偏振时，CD变化甚至可以进一步减小(大约4%)。正如上面讨论的且在图14中示出的，当使用自由形式的偏振时， 光瞳面的不同位置具有不同的偏振。可以想到，自由形式的偏振优化可以进一步减小其他类型图案的CD变化。正如本领域技术人员认识到的，光瞳面中的自由形式的偏振给出显著的成像改善。这些改进对于二维结构是显著的，例如以不同的节距布置的随机接触孔或接触孔。在一个实施例中，临界尺寸一致性(CDU)可以被提高大约19%。在一个实施例中，源掩模偏振优化(SMPO)可以通过模拟器(例如TachyonTM)支持。图18-20和相关的说明内容讨论了可能的模拟方法以实现SMP0。参照图15，该图示出照射图案150，其可以使用图2的照射系统在光瞳面中产生。 在图15中，图案150包括沿环形布置的多个极(pole)和中心极“F”。所述多个极具有TE 类型的偏振并且中心极是非偏振的。应该认识到，使用图2中的照射系统可以获得任何类型的照射/偏振形状。
图16示出照射图案160，其可以根据本发明的一个实施例使用图2中的照射系统在光瞳面中产生。在图16中，在同一极中可以产生不同类型的偏振，并且偏振方向在照射源内变化，如黑线所示。图17示出照射图案170，其可以根据本发明的一个实施例使用图2中的照射系统在光瞳面中产生。照射图案170包括模拟理论的TE偏振的方位角偏振。所述偏振通过45° 步进实现。理论极限IPS(在优选的状态中的强度)是85%。应该认识到，上面讨论的可编程偏振提供更多的灵活度，因为每个掩模层的偏振可以独立地被优化。此外，因为使用自由形式的偏振可以获得任何偏振(例如χ/Υ两者、TE 和TM偏振)，所以可以显著地改善过程窗口和临界尺寸一致性。在一个实施例中，可以使用自由形式的偏振结合源优化或不依赖源优化来调节或优化光瞳面中的照射形状。正如前面讨论的，源和掩模需要被共同优化以在低kl光刻技术中实现最佳的过程窗口。已有的SMO实现工具通常在共同优化期间将源偏振保持固定，而允许源强度改变。 已经发现，通过也允许源偏振改变(源掩模偏振优化或SMP0)是额外地有利的。已有的源偏振优化技术仅可以处理在源光瞳面中的每个独立源点处的小的且离散的源偏振状态的组。 图20示出一个实施例，其提供改善的源偏振优化算法，其中可以连续地改变源点的偏振状态以利用源优化过程的全部潜能。在本发明的情形中，术语“偏振状态”包括独立的偏振状态，或由多于一个独立偏振状态的组合形成的组合的偏振状态。例如，可以假定所有偏振状态形成线性的空间。该线性空间的维度是4，也就是说，通过一组4个基矢量的线性组合可以形成任何偏振状态。存在基矢量的多种不同的选择，但是尤其方便的选择是一个单位矩阵和3个泡利矩阵。泡利矩阵的展开系数(和可选地单位矩阵的系数)被用以对偏振状态进行参数化。对于优化， 通常3个参数是足够的。可以存在更多的参数，但是这些参数中仅3个在4维线性空间内是线性独立的。在简化项中，源点的特征表示P可以被表示为厄米非负的密度矩阵(Hermitian non-negative density matrix)，其可以使用单位矩阵和泡利展开系数展开P = PcrHP1 σ ^P2 σ 2+Ρ3 σ 3，其中，σ π σ 2和σ 3是线性独立偏振状态，P1, P2和P3是它们各自的展开系数。Ptl 表示强度。可选地，其可以根据需要而乘以因子或除以因子。例如，为了仅获得偏振特征 (并不是强度特征)，PpP2和P3可以被规一化SP1AVP2A3tl以及P3Av通常，满足下面的条件P02 ^ P^+P^+Ps2依赖于偏振控制器硬件可以支持的对象，特征参数的一个或更多个可以被限制。 例如，如果偏振控制器装置仅支持线性偏振状态，则P2被设定为零。泡利展开系数Pp P2以及P3(以常规或规一化的形式)被选择以在特定源点处产生可定制的偏振条件。可定制的偏振条件可以包括多种偏振状态的混合。通过改变参数直到期望的光刻响应被模拟出为止来优化在特定源点处的偏振状态。由预选组的源点照射的设计布局的空间图像与偏振参数和源强度具有线性一致性。在每个源点s处的空间图像Γ可以分解为每个参数和导数的贡献。
1权利要求
1.一种用于改进光刻过程模拟的计算机执行方法，包括下列步骤通过一个或更多个变量参数表示在照射源的光瞳面处的预选组源点中的每个源点，其中所述一个或更多个变量参数中的至少一些变量参数表征在所述源点处的偏振状态；形成代价函数，所述代价函数包括使用所述预选组源点投影的设计布局的表示的空间图像强度；计算所述代价函数相对于所述一个或更多个变量参数中的所述至少一些变量参数的梯度；基于所计算的梯度迭代地重新配置所述照射源中的所述预选组源点和所述设计布局的所述表示中的一者或两者，直到获得期望的光刻响应为止。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或更多个变量参数中的至少一些变量参数还表征在所述源点处的强度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述照射源中的所述预选组源点和所述设计布局的所述表示被针对于光刻过程的预定的光刻参数进行优化。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或更多个变量参数被选择以在特定源点处产生可定制的偏振条件，其中所述可定制的偏振条件包括多种偏振状态的混合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在特定源点处的可能的偏振状态的与物理硬件相关的限制在模拟中以一组约束条件表征。
6.根据权利要求1所述的方法，其中根据下列参数用公式表示所述代价函数在给定过程窗口上的边缘定位误差、反归一化图像对数斜率、图像斜率的轮廓积分、边缘图像值以及图像对数斜率值。
7.一种用于改进光刻过程的方法，包括步骤在光刻过程的模拟中，通过一个或更多个变量参数表示在照射源的光瞳面处的预选组源点中的每个源点，其中所述一个或更多个变量参数中的至少一些变量参数表征在所述源点处的偏振状态；基于代价函数的相对于所述一个或更多个变量参数中的所述至少一些变量参数所计算的梯度，迭代地重新配置在所述照射源中的所述预选组源点和所述设计布局的表示中的一者或两者，直到获得期望的光刻响应为止，其中所述代价函数包括使用所述预选组源点投影的所述设计布局的表示的空间图像强度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或更多个变量参数中的至少一些变量参数还表征在所述源点处的强度。
9.根据权利要求7所述的方法，其中在所述照射源中的所述预选组源点和所述设计布局的所述表示被针对于光刻过程的预定的光刻参数进行优化。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述光刻过程的所述光刻参数包括下列参数中的一个或更多个临界尺寸一致性、过程窗口、过程窗口的尺寸、MEEF、最大NILS以及散焦时的最大NILS。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或更多个变量参数被选择以在特定源点处产生可定制的偏振条件，其中所述可定制的偏振条件包括多种偏振状态的混合。
12.根据权利要求7所述的方法，其中在特定源点处的可能的偏振状态的与物理硬件相关的限制在模拟中以一组约束条件表征。
13.根据权利要求12所述的方法，其中与物理硬件相关的限制包括下列内容中的一者或两者能够通过偏振控制器装置以物理方式产生的不同的偏振状态的数量；和对将光朝向所述特定源点引导的一个或更多个光学元件的位置的依赖性。
14.根据权利要求7所述的方法，其中根据下列参数用公式表示所述代价函数在给定过程窗口上的边缘定位误差、反归一化图像对数斜率、图像斜率的轮廓积分、边缘图像值以及图像对数斜率值。
15.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法还包括步骤在迭代过程中，在将所述设计布局的所述表示保持恒定的同时对所述照射源的偏振进行优化。
16.一种用于改进光刻过程模拟的计算机执行方法，包括下列步骤通过一个或更多个变量参数表示在照射源的光瞳面处的预选组源点中的每个源点，其中所述一个或更多个变量参数中的至少一些变量参数表征在所述源点处的偏振状态和强度；形成代价函数，所述代价函数包括使用所述预选组源点投影的设计布局的表示的空间图像强度；计算所述代价函数相对于所述一个或更多个变量参数中的所述至少一些变量参数的梯度；基于所计算的梯度迭代地重新配置所述照射源中的所述预选组源点和所述设计布局的所述表示中的一者或两者，直到获得期望的光刻响应为止。
全文摘要
本发明涉及源偏振的优化。本发明公开了一种光刻模拟过程，其中通过一个或更多个变量参数表示在照射源的光瞳面处的预选组源点中的每个源点，其中所述一个或更多个变量参数中的至少一些表征在源点处的偏振状态。基于所计算的代价函数相对于一个或更多个变量参数的梯度，迭代地重新配置照射源中的预选组源点和设计布局的表示中的一个或两个，直到获得期望的光刻响应为止，其中代价函数包括使用所述预选组源点投影的设计布局的表示的空间图像强度。还描述了用于执行源偏振变化的物理硬件。
文档编号G03F7/20GK102411263SQ201110281510
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年9月23日
发明者陈洛祁 申请人:Asml荷兰有限公司