專利名稱：：微光刻投射曝光設備的光學系統(tǒng)以及降低圖像位置誤差的方法
技術領域：
：本發(fā)明一般涉及一種微光刻投射曝光設備的光學系統(tǒng)，尤其是涉及照明系統(tǒng)或投射物鏡(projectionobjective)。本發(fā)明還涉及一種降低這種設備中的圖像位置(placement)誤差的方法。
背景技術：
：微光刻技術(又稱為光刻或簡稱為光刻技術)是一種制造集成電路、液晶顯不器及其它微結構器件的技術。微光刻工藝與蝕刻工藝一起用于將特征(feature)圖案化在形成于基板(例如硅晶片)上的薄膜疊層中。在制造的每一層中，首先以光刻膠涂鍍晶片，光刻膠是一種對諸如紫外光的輻射敏感的材料。接著，在投射曝光設備中，使頂部具有光刻膠的晶片曝光于通過掩模的投射光。掩模含有將投射于光刻膠上的電路圖案。在曝光之后，顯影光刻膠以產(chǎn)生與掩模中所含電路圖案相應的像。然后，蝕刻工藝將電路圖案轉印至晶片上的薄膜疊層中。最后，移除光刻膠。使用不同掩模來重復此工藝，將形成多層的微結構組件(microstructuredcomponent)。典型地，投射曝光設備包含:照明系統(tǒng)、用于對準掩模的掩模對準臺、投射物鏡(有時又稱為“鏡頭(lens)”)以及用于對準涂鍍有光刻膠的晶片的晶片對準臺。照明系統(tǒng)照明掩模上具有例如矩形狹縫(slit)或狹窄環(huán)形段(ringsegment)的形狀的場(field)。在目前的投射曝光設備中，兩種不同類型的設備之間存在區(qū)別。在一個類型中，通過一次將整個掩模圖案曝光于晶片上的目標部分，來照射每個目標部分；此種設備一般是指晶片步進曝光機(waferstepper)。在另一個類型的設備中，一般是指步進掃描式設備(step-and-scanapparatus)或簡稱為掃描曝光機(scanner),通過在投射光束下在給定參考方向上漸進地掃描掩模圖案，同時與此方向平行或反平行地同步掃描基板，可照射每個目標部分。晶片速度與掩模速度的比率等于投射物鏡的放大率β，通常保持IβI<1，例如IβI=1/4。在投射曝光設備的發(fā)展中，一個重要的目標是能夠在晶片上光刻地限定具有越來越小的尺寸的結構。小的結構導致高的集成密度(integrationdensity),這對于借助此設備產(chǎn)生的微結構化組件的性能一般具有有利的影響?？晒饪痰叵薅ǖ奶卣鞯淖钚〕叽绱蠹s與投射光的波長成正比。因此，該設備的制造商力求使用波長越來越短的投射光。目前使用的最短波長為248nm、193nm及157nm,并且因此落在深紫外光(deepultraviolet,DUV)或真空紫外光(vacuumultraviolet,VUV)的光譜范圍中。下一代市場上可用的設備將使用具有大約13.5nm的甚至更短波長(在極紫外光(extremeultraviolet,EUV)的光譜范圍中)的投射光。然而，EUV設備非常昂貴，因而需要使現(xiàn)有的DUV及VUV技術能夠發(fā)揮到其極限。一個這么做的方法是使用雙次圖案化曝光技術(doublepatterningexposuretechnology,DPT)。此技術對具有非常高的圖案密度的層尤其有用，根據(jù)此技術，按順序使單一層遭受兩個分開的曝光和蝕刻步驟。例如，可以光刻方式限定平行線的圖案，并通過蝕刻將并行線的圖案轉印至該層上。重復此步驟，但是使線圖案橫向位移。由于兩個線圖案交錯，層中的最終線密度是原始線圖案密度的兩倍。然而，使用此技術對于覆蓋誤差(overlayerror)尤其敏感，因為這種誤差直接轉化為不想要的線寬變化。因為未來可能更大量使用DPT,所以預期覆蓋誤差預算(overlayerrorbudget)變得顯著更小。術語“覆蓋誤差”原先涉及微結構化器件中相鄰圖案化層的對準(registration)。如果應布置為一個在另一個上方的特征被橫向移動，則此偏移稱為“覆蓋誤差”。同時亦使用術語“覆蓋誤差”來表示單一層中特征的相對位移。為了對覆蓋誤差有更全面的了解，必須研究單獨(individual)特征的像橫向位移的原因及達到的程度。在DPT的情況下，如果已經(jīng)以不同曝光限定的特征圖像的位移完全相等，則應該觀察不到覆蓋誤差。然而，位移通常至少在某種程度上有所不同，因此沒有例外地一定會有覆蓋誤差。為了表示單獨特征圖像的位移，經(jīng)常使用術語“圖像位置誤差(imageplacementerror,IPE)"0圖像位置誤差是指層中的特征圖像的絕對位移，即實際圖像位置與理想(期望的)位置的偏差。已知圖像位置誤差有各種成因。其中有在掩模和晶片臺中發(fā)生的對準誤差。但是，設備的投射物鏡也對圖像位置誤差有重大貢獻。一個一般已知的圖像位置誤差是畸變(distortion)。此像差(aberration)表示依賴于場位置(fieldposition)以及特征取向(featureorientation),但與特征大小(size)和間距(pitch)無關的圖像位置誤差。畸變是波前(wavefront)傾斜的結果,其與特定場點(fieldpoint)相關聯(lián),且在數(shù)學上由Zernike多項式Z2及Z3來描述。存在幾個方法來降低投射物鏡的畸變，其中一個是傾斜及/或旋轉晶片及/或掩模，如US2004/0263810Al中所述。然而，經(jīng)常也存在由投射物鏡中的其它像差所導致的對圖像位置誤差的相當大的貢獻。已知由奇次Zernike多項式(例如由Z7或Z8)描述的較高非對稱像差(彗差(coma))可導致顯著的圖像位置誤差。這些非對稱像差可由透鏡的熱效應引起，該熱效應不對稱地改變透鏡的光學性質。與畸變相比，這些貢獻不僅強烈依賴于特征的取向，而且亦依賴于特征的大小和間距，以及依賴于照明設定。這些參數(shù)確定哪一個光方向對投射物鏡的像平面中的圖像形成有貢獻，且因而確定在曝光期間照明投射物鏡的出瞳(exitpupil)的哪些部分。有關這些貢獻的詳細論述參見E.Hendrickx等人的論文，標題為“Imageplacementerror:closingthegapbetweenoverlayandimaging”，J.Microlith.,Microsyst.4(3),033006,Jul_Sept2005。在此論文中，說明了如何在計算上通過應用合適的模型或在度量學上使用例如SEM測量來確定圖像位置誤差。圖像位置誤差的另一原因在J.Ruoff等人的論文中得到說明，其標題為“OrientationZernikepolynomials:ausefulwaytodescribethepolarizationeffectsofopticalimagingsystems，，，J.Micro/Nanolith.MEMSMOEMS8(3),031404(July-Sep2009)。此論文提出使用取向Zernike多項式(orientationZernikepolynomials,0ZP)來描述光瞳(pupil)的偏振性質。預測是奇次OZP造成圖像位置誤差。迄今為止，降低依賴于特征間距的圖像位置誤差的唯一辦法必須降低造成圖像位置誤差的像差。然而，這僅在一定程度上可行。
發(fā)明內(nèi)容因此,本發(fā)明的目的在于提供一種微光刻投射曝光設備的光學系統(tǒng)，其能夠有效降低圖像位置誤差，以及在于提供有效降低圖像位置誤差的方法。就光學系統(tǒng)而言，以一種包含偏振調(diào)整裝置(polarizationadjustmentdevice)的光學系統(tǒng)實現(xiàn)此目的，該偏振調(diào)整裝置能夠將輸入偏振狀態(tài)變更為不同的橢圓輸出偏振狀態(tài)。光學系統(tǒng)還包含控制單元(controlunit)，其控制偏振調(diào)整裝置?？刂茊卧獦嬙鞛榻邮张c發(fā)生在光敏表面(lightsensitivesurface)(將掩模中含有的特征成像在其上)處的圖像位置誤差相關的數(shù)據(jù)，以及構造為選擇偏振調(diào)整裝置所產(chǎn)生的橢圓輸出偏振狀態(tài)，致使圖像位置誤差降低。本發(fā)明基于以下發(fā)現(xiàn):如果對形成像點(imagepoint)有貢獻的投射光為橢圓偏振的，則光敏表面上的像點橫向位移。此位移可用來補償可能由例如較高非對稱像差(諸如彗差)造成的圖像位置誤差。控制單元接著接收關于圖像位置誤差的數(shù)據(jù)，并且從多個可用的橢圓輸出偏振狀態(tài)中選擇一橢圓輸出偏振狀態(tài)，致使至少大大降低事先確定的圖像位置誤差。不像畸變，由較高非對稱像差(諸如彗差)造成的圖像位置誤差強烈依賴于要在光敏層上成像的特征的間距。在光敏層上成像通常含有特征(具有不同間距和取向)的掩模圖案時，針對圖案中所含的不同特征，圖像位置誤差因此也將不同。為此原因，對于所有特征都一致的任何圖像位置誤差補償僅能實現(xiàn)小的校正效應，或甚至完全沒有總正面效應。然而，已發(fā)現(xiàn)，由橢圓輸出偏振狀態(tài)造成的像點位移亦依賴于要成像的特征的間距和取向。盡管間距依賴性一般都不同，但如果適當?shù)剡x擇橢圓輸出偏振狀態(tài)，常?？纱蟠蠼档鸵蕾囉陂g距的圖像位置誤差。在一些情況中，如果針對不同掩模使用相同的橢圓輸出偏振狀態(tài)，甚至可大大降低圖像位置誤差。然而，不同的掩模圖案通常將需要不同的照明設定，而這經(jīng)常必須改變橢圓輸出偏振狀態(tài)。在某些情況下，所有對形成像點有貢獻的光可在相同的橢圓輸出偏振狀態(tài)上。然而，在許多情況下，橢圓輸出偏振狀態(tài)將依賴于投射光在朝向光敏表面上的點會聚時的方向而變化。這考慮了以下事實:一方面圖像位置誤差，以及另一方面偏振引發(fā)的位移一般對于特征間距和取向具有不同的依賴性。如果將偏振調(diào)整裝置布置在光學系統(tǒng)的瞳面中或與其緊密鄰近，則可最佳地實現(xiàn)橢圓輸出偏振狀態(tài)的這種變化。如果光學系統(tǒng)是投射曝光設備的照明系統(tǒng)，常常存在兩個或甚至更多個瞳面(pupilsurface)，在該瞳面處可布置偏振調(diào)整裝置(或一個以上的偏振調(diào)整裝置)。通常這種位置存在于光學積分器(opticalintegrator)附近或在將場光闌(fieldstop)成像于掩模上的場光闌物鏡(fieldstopobjective)中。如果光學系統(tǒng)是投射曝光設備的投射物鏡，則存在至少一個其中可布置偏振調(diào)整裝置的瞳面。由于偏振引發(fā)的位移對特征間距和取向的依賴性，所以通常有利的是具有控制單元，其構造為接收與要在光敏層上成像的特征的間距和取向相關的數(shù)據(jù)?？刂茊卧又€構造為依賴于特征的間距和取向來選擇橢圓輸出偏振狀態(tài)。這樣，可產(chǎn)生在很大程度上補償圖像位置誤差的像點位移?？赏ㄟ^測量或通過仿真來確定圖像位置誤差。如果通過測量來確定圖像位置誤差，則控制單元可構造為從人機界面或直接從測量設備接收這些測量數(shù)據(jù)。如果通過仿真來確定圖像位置誤差，則光學系統(tǒng)可包含仿真單元(simulationunit)，其構造為基于與特征的間距和取向相關、以及與照明掩模所使用的照明設定(illuminationsetting)相關的輸入數(shù)據(jù)，確定圖像位置誤差。這些輸入數(shù)據(jù)是仿真單元在計算上確定圖像位置誤差所需要的基本數(shù)據(jù)。有時即使成像的特征具有相同的間距和取向，圖像位置誤差仍依賴于光敏表面上的場位置。在這種情況下，可構思將偏振調(diào)整裝置布置在接近光學系統(tǒng)的場平面(fieldplane)的位置處。那么，借助偏振調(diào)整裝置亦可校正圖像位置誤差的場依賴性(fielddependency)。然而,接著可能更難的是,針對不同方向的投射光,也實現(xiàn)橢圓輸出偏振狀態(tài)的期望變化?？墒褂萌魏文軌驅⑤斎肫駹顟B(tài)轉變?yōu)椴煌臋E圓輸出偏振狀態(tài)的裝置作為偏振調(diào)整裝置。在最簡單的情況下，偏振調(diào)整裝置包含延時器(retarder)，例如四分之一波片(quarter-waveplate),其可布置在不同的旋轉位置(rotationalposition)中，使得當輸入偏振狀態(tài)為線性時，可產(chǎn)生不同的橢圓輸出偏振狀態(tài)。然而，就可產(chǎn)生的橢圓輸出偏振狀態(tài)而言，為了能夠更加靈活，可使用更精密的器件。尤其適合的是在WO2005/031467A2中描述的那些器件，該專利轉讓給本申請的申請人，并且通過引用將其全部公開并入于此。偏振調(diào)整裝置一般可包含雙折射光學部件(birefringentopticalmember),因為雙折射可在基本不招致光損失的情況下變更偏振狀態(tài)。在一個實施例中，偏振調(diào)整裝置包含交換機構(exchangemechanism),其構造為將多個不同的雙折射光學部件的一個插入光學系統(tǒng)的投射光束路徑。每個雙折射光學部件可包含多個單軸雙折射光學元件，其中至少兩個光學元件的光軸(opticaxis)具有不同取向。使用這種光學部件，輸出偏振狀態(tài)可依賴于光通過光學部件的位置。如果這種光學部件布置在光學系統(tǒng)的瞳面中，則可產(chǎn)生依賴于投射光在朝向光敏表面上的點會聚時的方向的橢圓輸出偏振狀態(tài)。根據(jù)另外的實施例，偏振調(diào)整裝置包含致動器(actuator)，其構造為在雙折射光學部件內(nèi)產(chǎn)生可變應力分布(variablestressdistribution)。該實施例利用在光學材料中出現(xiàn)的應力引發(fā)的雙折射的物理效應。使用該偏振調(diào)整裝置，可以產(chǎn)生局部變化的輸出偏振分布的連續(xù)范圍。就方法而言，上述目的由包含以下步驟的方法實現(xiàn):a)提供含有特征的掩模；b)提供光敏層；c)提供微光刻投射曝光設備，其構造為使用投射光將該特征成像于光敏表面上；d)確定與形成在光敏表面上的特征的像關聯(lián)的圖像位置誤差；e)將投射光的輸入偏振狀態(tài)變更為橢圓輸出偏振狀態(tài)，該橢圓輸出偏振狀態(tài)被選擇為使得在步驟d)中確定的圖像位置誤差降低。關于以這種方法實現(xiàn)的優(yōu)點，參考以上關于光學系統(tǒng)的論述。在一個實施例中，依賴于要成像的特征的間距和取向，而在步驟e)中選擇橢圓輸出偏振狀態(tài)。在另一實施例中，橢圓輸出偏振狀態(tài)具有光瞳依賴性(pupildependency),即，橢圓輸出偏振狀態(tài)依賴于投射光在朝向光敏表面上的點會聚時的方向而變化。根據(jù)另一實施例，微光刻投射曝光設備的照明系統(tǒng)的瞳面中的強度分布(intensitydistribution)關于對稱平面是對稱的。該瞳面中的橢圓輸出偏振狀態(tài)的旋向性(handedness)的分布關于該對稱平面是非對稱的。這考慮了以下效應:在瞳面中的強度分布對稱時產(chǎn)生的位移將互相抵消,從而沒有凈校正效應(netcorrectiveeffect)存在。只有在橢圓輸出偏振狀態(tài)的旋向性非對稱分布的情況下，才能避免這種位移相消。根據(jù)另一實施例，在投射光照射在掩模上之前，改變投射光的偏振狀態(tài)。根據(jù)另一實施例，在步驟e)中選擇的橢圓輸出偏振狀態(tài)對于光敏表面上的所有場點都相同。根據(jù)再一實施例，在步驟e)中選擇的橢圓輸出偏振狀態(tài)對于光敏表面上的至少兩個場點是不同的。參考以下結合附圖的詳細描述，可更容易地理解本發(fā)明各種特征及優(yōu)點，其中:圖1為根據(jù)本發(fā)明的投射曝光設備的透視示意圖；圖2為圖1所示的設備所含的照明系統(tǒng)的簡化的子午截面圖(meridionalsection)；圖3是曲線圖，其顯示在具有圖像位置誤差的情況下將銳利界定的線成像在光敏表面上時所獲得的強度分布；圖4是支撐四個雙折射部件的轉盤的頂視圖；圖5是由圖4所示的轉盤支撐的一個雙折射部件的頂視圖；圖6是由圖4所示的轉盤支撐的另一個雙折射部件的頂視圖；圖7不出了由圖5所不的雙折射部件產(chǎn)生的偏振分布；圖8不出了由圖6所不的雙折射部件產(chǎn)生的偏振分布；圖9示出了在本發(fā)明利用的效應數(shù)學描述中使用的幾個幾何量；圖10示出了在對稱布置的兩個衍射級對圖像形成有貢獻時的、經(jīng)標準化的方向向量的分量；圖11顯示兩個衍射級如何朝向像點會聚；圖12是偏振橢圓；圖13是示出了位移對入射方向的依賴性的曲線圖。圖14示出了在對稱布置的六個衍射級對圖像形成有貢獻時的、經(jīng)標準化的方向向量的分量；圖15是針對C-quad照明設定顯示了由橢圓輸出偏振狀態(tài)產(chǎn)生的位移對要成像的特征的間距的敏感性的圖；圖16是與圖15類似的圖，但針對環(huán)形照明設定；圖17是針對本發(fā)明的另一實施例的、與圖2類似的子午截面圖，其中能夠連續(xù)改變偏振分布的偏振調(diào)整裝置布置在場光闌物鏡的瞳面中；圖18是在圖17所示的偏振調(diào)整裝置中使用的雙折射片的頂視圖19是根據(jù)另一實施例的投射曝光設備的示意性子午截面圖，其中偏振調(diào)整裝置布置在投射物鏡的瞳面中；圖20是流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的降低圖像位置誤差的方法的重要步驟。具體實施例方式1.投射曝光設備的一般構造圖1為投射曝光設備10的透視的以及高度簡化的視圖，該設備包含產(chǎn)生投射光束的照明系統(tǒng)12。投射光束照明含有圖案(pattern)18的掩模16上的場14，圖案18由圖1中如細線所示的多個小特征19形成。在該實施例中，照明場14具有環(huán)形段的形狀。然而，亦考慮照明場14的其它形狀，例如矩形。投射物鏡20將照明場14中的圖案18成像于由基板(substrate)24支撐的諸如光刻膠的光敏層22上?？捎晒杈纬傻幕?4布置在晶片臺(未顯示)上，使得光敏層22的頂面精確地位于投射物鏡20的像平面中。利用掩模臺(未顯示)，將掩模16安置在投射物鏡20的物平面中。由于投射物鏡具有放大率β，其中IβI<1，照明場14中的圖案18的縮小像14'被投射于光敏層22上。在投射期間，掩模16及基板24沿著與圖1所不的Y方向一致的掃描方向移動。于是，照明場14在掩模16上方掃描，使得能夠連續(xù)投射大于照明場14的圖案化區(qū)域?；?4與掩模16的速度的比值等于投射物鏡20的放大率β。如果投射物鏡20顛倒圖像(β<O)，則掩模16與基板24在相反方向中移動，這在圖1中以箭頭Al及Α2指示。然而，本發(fā)明亦可用于步進曝光機設備中，其中掩模16與基板24在投射掩模期間并不移動。I1.照明系統(tǒng)的一般構造圖2為圖1所示的照明系統(tǒng)12的子午截面圖。為了清楚之故，圖2的圖解極為簡化且未按比例繪制。這尤其表示僅以一個或極少的光學元件代表不同的光學單元?，F(xiàn)實中，這些單元可包含明顯更多的透鏡及其它光學元件。照明系統(tǒng)12包括外殼(housing)28及光源(lightsource)30,在所示實施例中，將光源30實現(xiàn)為受激準分子激光器(excimerlaser)。光源30發(fā)射具有大約193nm的波長的投射光。亦考慮其它類型的光源30及其它波長，例如248nm或157nm。在所示實施例中，光源30發(fā)射的投射光進入擴展光束的擴束單元(beamexpansionunit)32。擴束單元32可包含幾個透鏡或可實現(xiàn)為例如反射鏡裝置。從擴束單元32發(fā)出的投射光為幾乎準直的光束(collimatedbeam)34。投射光束34接著進入空間光調(diào)制單元(spatiallightmodulatingunit)36,其用于在瞳面38處產(chǎn)生可變的強度分布。參考圖3至圖9，以下將更詳細地描述空間光調(diào)制單元36的各種實施例。在空間光調(diào)制單元36及瞳面38之間布置聚光器(condenser)40，其將從空間光調(diào)制單元36發(fā)出的不同方向的光線轉變至瞳面38的不同位置中。在其它實施例中，省去聚光器40，這樣空間光調(diào)制單元36直接照明在遠場(farfield)中的瞳面38。在瞳面38中或與其緊密鄰近處布置光學積分器42，其包含兩個光學柵格(opticalraster)元件44、46,光學柵格元件可包含例如圓柱形透鏡或蠅眼透鏡(fly'seyelenses)的陣列。光學積分器42產(chǎn)生多個二次光源(secondarylightsource),每個二次光源經(jīng)由另一聚光器48照明其中布置有場光闌52的中間場平面(intermediatefieldplane)50。該另一聚光器48協(xié)助在中間場平面50中疊加由二次光源發(fā)射的光束。由于該疊加，實現(xiàn)了對中間場平面50的非常均勻的照明。場光闌52可包含多個可移動片(moveableblade)，并確保掩模16上的照明場14的銳利邊緣達到所要的程度。場光闌物鏡54提供中間場平面50和其中布置掩模16的掩模平面(maskplane)56之間的光學共軛(opticalconjugation)。場光闌52因此通過場光闌物鏡54而銳利地(sharply)成像至掩模16上。II1.圖像位置誤差(IPE)由于衍射及一些其它原因，構成圖案18的特征19并未被相同地轉印至光敏層22。圖3是曲線圖,其顯示了在將以X=O為中心的銳利界定的線(sharplydelimitedline)成像于光敏表面22上時所獲得的沿著X方向的示例性的強度分布I(X)。如圖3中的實線所示，圖像橫向模糊的程度依賴于線寬度、針對該目的而使用的投射曝光設備10、和操作條件7等等。盡管該大約鐘形(bell-shaped)的強度分布，但最后將在基板24上獲得的結構將是相當銳利界定的。這是由以下事實所造成的:通常用作光敏表面22的光刻膠具有清晰的曝光閾值Ith。如果強度在此閾值Ith以上，則光刻膠在化學上被改變，而如果強度維持在該閾值Ith以下，則不會發(fā)生變化。因此，后面的結構的邊界由實線與代表閾值強度Ith的水平線的交叉點限定。在圖3中，假設已出現(xiàn)圖像位置誤差IPE，使得后面的結構與被成像的特征相比，并不以X=O為中心。而是，在結構的實際位置與理想位置之間存在偏差，其是由圖3中以X=O為中心的虛線所示的強度分布所造成。由于像位移可伴隨有強度分布I(X)的不對稱變形，通常分開考慮限定后面的結構的橫向邊界的兩個點。在圖3中，以Λχ表示左邊界的偏差，而以ΛΧ2表示右邊界的偏差。然后將圖像位置誤差IPE定義為:IPE=(Δχ1-Δχ2)/2(I)IPE—般依賴于要成像的特征19的大小、取向和間距，并且有時亦依賴于定位在掩模16上的特征19的位置。這使得很難使用針對校正投射物鏡中的像差所發(fā)展的已建立的辦法來降低IPE。IV.降低IPE在下文中，將參考圖2及圖4至圖8來描述本發(fā)明的實施例，其中偏振調(diào)整裝置將輸入偏振狀態(tài)變更為不同的橢圓輸出偏振狀態(tài)。這些輸出偏振狀態(tài)由控制單元選擇，致使圖像位置誤差IPE降低。再次參考圖2，偏振調(diào)整裝置整體上以參考數(shù)字58表示，其包含可通過電驅動器(electricdrive)64而繞著軸62旋轉的轉盤(turntable)60。電驅動器64連接至以66表示的控制單元。圖4是轉盤60的頂視圖。在該實施例中，轉盤60具有四個開口，其中插入了不同的雙折射光學部件68a、68b、68c及68d。在圖2及4中，以指示雙折射部件68a至68d的不同雙折射性質的不同灰色陰影來表示雙折射部件68a至68d。然而，這些性質并非如由均勻的灰色陰影所表示的那樣均勻地分布在雙折射部件68a至68d的區(qū)域上。相反地，每個雙折射部件68a至68d都是由多個單軸雙折射光學元件70組合的，如圖5及圖6所示，圖5及圖6分別是雙折射部件68b及68d的放大頂視圖。雙折射光學元件70形成為沿著Y方向延伸的窄條(narrowstrip)或窄桿(narrowrod),且具有在圖5及圖6中以雙箭頭72所表示的光軸。相鄰雙折射光學元件70的光軸72的取向一般都不同，如圖5及圖6中為了清楚之故而以夸大的方式所示出的。由于該結構，雙折射部件68a至68d基本上具有光軸沿著X方向變化的波片的功能。對于另外兩個雙折射部件68a及68c，雙折射光學元件70沿著正交方向延伸，使得當將這些部件轉進投射光束路徑中時，實現(xiàn)了沿著X方向的相同變動。圖7及圖8顯示當雙折射部件68b及68d借助轉盤60而轉進光束路徑中時可分別借助這些部件來實現(xiàn)的偏振分布。在這兩種情況下，假設離開光學積分器42的投射光至少沿著Y方向基本上線性偏振。位于圖5所示部件68b的水平直徑(horizontaldiameter)處的雙折射光學元件70，具有沿著Y方向取向的光軸72。結果，通過該光學元件70的投射光的偏振狀態(tài)不受影響。在圖7中，這以在分布的垂直直徑處的垂直線指示。然而，隨著離該垂直直徑的距離的增加，在光軸72及Y方向之間形成的角度增加。結果，線性輸入偏振狀態(tài)轉變成橢圓輸出偏振狀態(tài)，其中橢圓率(ellipticity)(S卩，偏振橢圓的半長軸與半短軸的比值)隨著離垂直直徑的距離的增加而減少。注意，圖7中，為了清楚之故，而相當大地夸大了與線性偏振狀態(tài)的偏差。在實際的設備10中，偏差可比圖7所示的小很多。在圖8所示及由圖6雙折射部件68d產(chǎn)生的偏振分布的情況下，橢圓率首先隨著離垂直直徑的距離的增加而減少，然后增加。通過比較圖7及圖8所示的偏振分布，清楚可見橢圓率的分布關于限定對稱平面的垂直直徑對稱。然而，這并不適用于橢圓輸出偏振狀態(tài)的旋向性。如圖7及圖8中的小箭頭所指示，橢圓輸出偏振狀態(tài)的旋向性關于該對稱平面是相反的。另外兩個雙折射部件68a及68c產(chǎn)生沿著X方向具有另外的橢圓率變化的偏振分布。由于偏振調(diào)整裝置58布置在照明系統(tǒng)12的瞳面38中或與其緊密鄰近，圖7及圖8中示例地示出的偏振分布將被賦予投射光，致使掩模16上的照明場14上的每個點均有相同的偏振分布。例如，如果轉盤60由控制單元66控制，致使將雙折射部件68b插入光束路徑中，則將使具有平行于YZ方向的入射平面的投射光線性偏振，因為其不受雙折射部件68b的影響。然而，在XZ平面中的入射角度越大(即，光瞳中的X坐標越大)，輸出偏振狀態(tài)將與線性輸入偏振狀態(tài)越不一樣。按以下方式操作投射曝光設備10:在第一步驟中，確定與在光敏表面22上形成的特征19的像相關聯(lián)的圖像位置誤差IPE?？赏ㄟ^仿真或通過測量來確定圖像位置誤差IPE。請參考上面提及的E.Hendrickx等人的論文，其標題為“Imageplacementerror:Closingthegapbetweenoverlayandimaging”。在該論文中描述了各種可如何確定圖像位置誤差IPE的辦法。在圖2所示實施例中，假設在仿真單元70中在計算上執(zhí)行圖像位置誤差IPE的確定。仿真單元70構造為基于與特征19的間距和取向相關、以及與照明設定(由照明掩模16的空間光調(diào)制器36產(chǎn)生)相關的輸入數(shù)據(jù)，確定圖像位置誤差IPE。仿真單元70可經(jīng)由控制單元66從總系統(tǒng)控制器(overallsystemcontrol)74(在圖2中其表示為計算機，并且其可用來控制投射曝光設備10的總體操作)接收這些數(shù)據(jù)。與要在光敏層22上成像的特征19的間距和取向相關的數(shù)據(jù)亦由控制單元66使用，以確定應借助轉盤60將哪一個雙折射部件68a至68d插入光路中。為此目的，控制單元66計算可由雙折射部件68a至68d產(chǎn)生的哪一個偏振分布最適于降低之前確定的圖像位置誤差IPE。一旦由控制單元66做出該選擇，即操作轉盤60，并將選擇的雙折射部件68插入光束路徑中。由插入的雙折射部件68所賦予的偏振分布接著降低晶片水平上的圖像位置誤差IPE。如在以下段落V所示，朝向光敏表面22上的像點會聚的投射光的橢圓偏振狀態(tài)一般導致像點的位移，其可至少部分補償與該特定像點相關聯(lián)的圖像位置誤差IPE。V.1PE及橢圓偏振狀態(tài)在該部分中，將更詳細解說橢圓偏振狀態(tài)如何影響像點的位置。首先參考圖9，其示出了將在以下數(shù)學描述中使用的幾個幾何量(geometricalquantity)。點P的位置由直角坐標(x，y，z)限定。E代表與光波相關聯(lián)的電場向量，而:￡是光波的具有以(X，y，z)為基礎的分量的標準化方向向量(normalizeddirectionvector):權利要求1.一種微光刻投射曝光設備(10)的光學系統(tǒng)(12;20)，包含:a)偏振調(diào)整裝置(58)，其能夠將輸入偏振狀態(tài)變更為不同的橢圓輸出偏振狀態(tài)；及b)控制單元(66)，其控制所述偏振調(diào)整裝置(58)，其中所述控制單元￠6)被構造為:-接收關于圖像位置誤差的數(shù)據(jù)，該圖像位置誤差發(fā)生在光敏表面(22)處，掩模(16)中所包含的特征(19)被成像在該光敏表面上'及-選擇由所述偏振調(diào)整裝置(58)產(chǎn)生的橢圓輸出偏振狀態(tài)，致使所述圖像位置誤差降低。2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述橢圓輸出偏振狀態(tài)依賴于投射光在朝向所述光敏表面上的點會聚時的方向而變化。3.根據(jù)權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元(66)構造為接收與要成像在所述光敏層(22)上的所述特征(19)的間距和取向相關的數(shù)據(jù)，以及依賴于所述間距和取向而選擇所述橢圓輸出偏振狀態(tài)。4.根據(jù)前述權利要求的任一項所述的系統(tǒng)，包含仿真單元(70)，其構造為基于與所述特征(19)的間距和取向相關、以及與用來照明所述掩模(16)的照明設定相關的輸入數(shù)據(jù)，來確定所述圖像位置誤差。5.根據(jù)前述權利要求的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述偏振調(diào)整裝置(58)布置為在所述光學系統(tǒng)(12；20)的瞳面(38；138；238)中或緊密鄰近該瞳面。6.根據(jù)前述權利要求的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述光學系統(tǒng)為所述設備(10)的照明系統(tǒng)(12)或投射物鏡(20)。7.根據(jù)前述權利要求的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述偏振調(diào)整裝置(58)包含雙折射光學部件(68a、68b、68c、68d；138)。8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述偏振調(diào)整裝置包含交換機構(60、64)，其構造為將多個不同的雙折射光學部件^8a、68b、68c、68d)的一個插入所述光學系統(tǒng)的投射光束路徑中。9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中，每個雙折射光學部件(68a、68b、68c、68d)包含多個單軸雙折射光學元件(70)，其中所述多個單軸雙折射光學元件(70)的至少兩個的光軸(72)具有不同取向。10.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述偏振調(diào)整裝置(58)包含致動器(169)，其構造為在所述雙折射光學部件(168)內(nèi)產(chǎn)生可變應力分布。11.一種降低微光刻投射曝光設備中的圖像位置誤差的方法，包含以下步驟:a)提供含有特征的掩模(SI)；b)提供光敏層(S2)；c)提供微光刻投射曝光設備(S3)，其構造為使用投射光將所述特征成像于光敏表面上；d)確定圖像位置誤差(S4)，該圖像位置誤差與在所述光敏表面上形成的所述特征的像關聯(lián)；e)將所述投射光的輸入偏振狀態(tài)變更為橢圓輸出偏振狀態(tài)(S5)，該橢圓輸出偏振狀態(tài)被選擇為使得在步驟d)中確定的所述圖像位置誤差降低。12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，依賴于要成像的所述特征的間距和取向，在步驟e)中選擇所述橢圓輸出偏振狀態(tài)。13.根據(jù)權利要求11或12所述的方法，其中，所述橢圓輸出偏振狀態(tài)依賴于所述投射光在朝向所述光敏表面上的點會聚時的方向而變化。14.根據(jù)權利要求11至13中任一項所述的方法，其中，在所述設備的照明系統(tǒng)的瞳面中的強度分布關于對稱平面對稱，以及其中，所述橢圓輸出偏振狀態(tài)在該瞳面中的旋向性分布關于所述對稱平面不對稱。15.根據(jù)權利要求11至14中任一項所述的方法，其中，在所述投射光照射在所述掩模上之前，改變所述投射光的偏振狀態(tài)。全文摘要一種降低微光刻投射曝光設備中的圖像位置誤差的方法，該方法包含以下步驟提供掩模(16)、光敏層(22)及微光刻投射曝光設備(10)，該微光刻投射曝光設備使用投射光將掩模(16)中所含特征(19)成像于光敏表面(22)上。在下一個步驟中，利用仿真或度量確定與光敏表面(22)上所形成的特征的像關聯(lián)的圖像位置誤差。然后，將投射光的輸入偏振狀態(tài)變更為橢圓輸出偏振狀態(tài)，其被選擇為致使圖像位置誤差降低。文檔編號G03F7/20GK103154818SQ201080069309公開日2013年6月12日申請日期2010年9月28日優(yōu)先權日2010年9月28日發(fā)明者J.羅弗,J.T.紐曼,J.齊默爾曼,D.赫爾維格,D.于爾根斯申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司