專利名稱：光源極化功率比的反饋控制系統(tǒng)及反饋控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種反饋系統(tǒng)及其反饋方法，尤其是涉及一種能夠有 調控光源極化功率比的反饋系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
隨著集成電路的復雜度與積集度(integration)的不斷提升，光掩模 圖案中各線段也被設計得越來越小，因此業(yè)界莫不戮力提升曝光機臺 (optical exposure tool)的角罕析度才及卩艮(resolution limit)。目前用來才是升角罕 析度的方式包括有離軸照明(off-axis illumination )技術、使用高數(shù)值 孔徑(NA)透鏡或是濕浸式光刻技術(immersion lithography)。隨著解析 度的提升，以往常被忽略的光掩模誘發(fā)(mask-induced)的極化現(xiàn)象則 重新:波重4見。
一般而言，光掩模包含兩個部分， 一部分是作為光掩?；宓氖?英玻璃片，另一部分是具有布局圖像的金屬層，此金屬層覆蓋在石英 3皮璃片上。而光源可以;故限定為4黃向電場才莫態(tài)(transverse-electric mode TE mode)以及橫向磁場模態(tài)(transverse magnetic mode, TM mode)。
因為半導體的線寬逐漸縮小，因此光線通過布局圖像后被極化的 現(xiàn)象也就更加明顯。就物理特性而言，橫向電場模態(tài)的光線對于布局 圖像的穿透率較橫向磁場模態(tài)的光線來得高，尤其是在入射角度大的 情況下，但橫向電場模態(tài)的光線對于光掩?；宓拇┩嘎蕝s很低，因 此即使橫向電場模態(tài)的光線通過了布局圖像，在抵達晶片之前依然會 被光掩?；宕罅孔钃?，進而影響曝光良率。
因此本發(fā)明提供了 一種反饋控制系統(tǒng)來調整入射光線的極化功 率比，盡量把入射光線在橫向磁場模態(tài)的能量轉換成橫向電場模態(tài)的 能量，由此提升曝光解析度及良率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光源極化功率比的反饋控制系統(tǒng)及 其反饋控制方法，以解決上述問題。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即提供一種光源的極化功率比的反 饋控制方法，包含有提供一個光掩模，其上包含一標記，然后，以 一入射光照射該標記，接著，偵測由該入射光通過該標記的一反射光
或一折射光以獲得一參數(shù)，最后，將該參數(shù)經(jīng)過計算后反饋(feed back) 至 一極化轉換器以調整該入射光的極化功率比。
根據(jù)本發(fā)明的權利要求，本發(fā)明另提供一種反饋控制系統(tǒng)，包含 有一光源，用以照射一光掩模上的一標記； 一極化轉換器，用以控制 該光源的極化功率比； 一偵測器，用于偵測由該入射光通過該標記的 一反射光或一折射光以獲得一參數(shù)；以及一處理器，用于計算該參數(shù) 并發(fā)送 一反饋信號至該極化轉換器以調控該光源的極化功率比。
本發(fā)明在光掩模的光掩模基板上放置一個標記，通過偵測入射光 源通過該標記和光掩?；逅a(chǎn)生的一反射光或折射光的能量，即可 計算出該入射光源在未穿透光掩?；搴蜆擞浿捌錂M向電場模態(tài)/ 橫向；茲場才莫態(tài)的極化功率比(TE/TM polarization power ratio),然后， 將此計算所得的極化功率比反饋至極化轉換器作為基準值，接著，便 可將入射光的橫向電場模態(tài)的能量利用極化轉換器提高。
圖1繪示的是本發(fā)明的第一較佳實施例的光源功率比的反饋控
制系統(tǒng)；
圖2繪示的是本發(fā)明的第二較佳實施例的光源功率比的反饋控 制系統(tǒng)；
圖3所繪示的是標記的放大示意圖； 圖4所繪示的是光掩模的側視圖5所繪示的是入射光的零級光的橫向電場模態(tài)對于光掩模的 穿透率對線寬的關系圖。主要元件符號說明
10光源10a光線
11入射光ir折射光
『反射光12透鏡
14照明孔隙16極化轉化器
18光掩模20標記
22光掩?；?4偵測器
26處理器100、 200反饋控制系統(tǒng)
具體實施例方式
圖1是依據(jù)本發(fā)明第一較佳實施例所繪示的反饋控制系統(tǒng)100。 如圖l所示，反饋控制系統(tǒng)100主要包含
一光源10，其發(fā)出的光線通過一透鏡12聚焦后，形成光線10a, 通過一照明孔隙14;
一極化轉化器16將通過照明孔隙14的光線10a的橫向電場模態(tài) /橫向磁場模態(tài)的極化功率比(TE/TM polarization power ratio)調整后 產(chǎn)生入射光11，而入射光11入射光掩模18的標記20以及光掩模基 板22，例如石英基板，產(chǎn)生折射光ll，；
一偵測器24用于偵測折射光ll，以獲得一參數(shù)，根據(jù)本發(fā)明的較 佳實施例，前述的參數(shù)可以是折射光11，的橫向電場模態(tài)的能量；
一處理器26，用于計算前述的參數(shù)，參數(shù)計算后可得出入射光 11的橫向電場模態(tài)/橫向磁場模態(tài)的極化功率比，作為一反饋信號發(fā) 送至極化轉換器16，如此一來，極化轉換器16即可利用處理器26 計算所得出的極化功率比作為基準，再次調整光線10a的極化功率 比，以改變?nèi)肷涔?1極化功率比。
其中，前述的標記20可以由多條格柵所組成，其材料可以為任 何可形成格柵的材料，各該格柵之間具有間距A，而根據(jù)本發(fā)明的較 佳實施例，間距A是小于光線10a的波長；而光掩模基板非僅限于使 用石英基板。
圖2是依據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例所繪示的反饋控制系統(tǒng)200,其中相同功能的元件將延用第 一較佳實施例中的標號。本發(fā)明的第二 較佳實施例和第一較佳實施實例的差別僅在于偵測器24所偵側的參
數(shù)，第二較佳實施例的偵測器24所偵測的是由光線10a通過透鏡12、 照明孔隙14、極化轉化器16、入射光掩模18的標記20以及光掩模 基板22產(chǎn)生的反射光ll"的橫向磁場模態(tài)的能量；而第一較佳實施 實例是偵測折射光ll，的橫向電場才莫態(tài)的能量。第二較佳實施例中的 其余元件的功能皆與第 一較佳實施例中的元件相同，在此不再贅述。
本發(fā)明也提供一種光源的極化功率比的反饋控制方法，以下配合 反饋控制系統(tǒng)100為例做說明。請同時參閱圖3和圖1，其中，圖3 所繪示的是標記20的放大示意圖。如圖l所示，首先以一入射光ll 照射位于光掩模18上的標記20,如圖3所示，標記20是由多條格 柵所組成，各個格柵皆具有一線寬W和一厚度h，以及各個格柵之 間具有一間距八，此標記20的材料可以使用導體或是其它任何可以 構成格柵的材料。本發(fā)明的其中之一特征在于標記20的間距、線寬、 厚度是將光源波長、光掩模在整個曝光系統(tǒng)所擺放的位置、偵測器所 擺放的位置列入考慮，并且必須符合三個邊界條件方可，其中，標記 20的設計方式將在后續(xù)內(nèi)文中詳加敘述。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，間標記20的間距A小于光線10a的 波長。將設計好的標記20進行穿透率(transmission)測試，測量出入 射光11的橫向電場模態(tài)對于光掩模18穿透率。接著，入射光11通 過光掩模基板22產(chǎn)生折射光11，，此折射光ll，的橫向電場模態(tài)的能 量被偵測器24所測量，然后，將測得的橫向電場模態(tài)的能量的數(shù)值 傳入處理器26,處理器26即可利用前述的入射光11的橫向電場模 態(tài)對于光掩模18穿透率、前述的測量所得的折射光ll'的橫向電場模 態(tài)的能量、已知的入射光11的總能量以及已知的光掩?；宓恼凵?率進行運算，即可計算出入射光11的橫向電場模態(tài)/橫向磁場模態(tài)的 極化功率比，接著，再將此極化功率比回饋至極化轉化器16作為基 準，以將光線10a極化功率比提高，也就是說利用極化轉化器16將 光線10a的橫向磁場模態(tài)的能量轉成橫向電場模態(tài)的能量，使得入射 光11再次入射光掩模18時，其橫向電場模態(tài)的能量提高，因此通過光掩模18的橫向電場模態(tài)的能量也就可以因此而增加。
此外，本領域現(xiàn)有技術應知前述入射光11的總能量可以從使用 光功率測量儀得知，而光掩模基板的折射率則可根據(jù)其制作材料獲得。
下面將說明反饋控制系統(tǒng)100中所使用的標記20的設計方式， 圖4所繪示的是光掩模18的側視圖，如圖4所示，光掩模18由標記 20和光掩?；?2組成， 一入射光11經(jīng)由一入射角e入射光掩模 18,其中標記20上表面所接觸的介質的位置限定為區(qū)域1而此介質 的折射率為n,，而標記20的格柵和格柵之間的位置限定為區(qū)域2, 而此介質的折射率為112,光掩?；逦恢孟薅閰^(qū)域3,而其折射率 為n3,此外，如同在圖3中所描述的各個格柵皆具有一線寬W和一 厚度h(圖4中未示)，以及各個格柵之間具有一間距A,另外，在圖4 中也限定X、 Y、 Z三個座標軸方向。當A滿足(1)式的限制，則可以 使得設計出的標記只能讓零級(基態(tài))光通過。
其中，^二2/;r-^。此時標記20的光反射率與光穿透率將與
<formula>formula see original document page 8</formula>
cos ^" i" 2 sin 6 cos ^w' + " , sin ^ 入射光的極化偏振高度相關。設計標記20對特定極化偏振波的反射 或穿透率的方法很多，在此舉出兩個較為常用的方法 1)半向量分析法
假設標記20由完美導體構成，則電磁波在符合標記20的邊界條
件下其波函式可表示如下
<formula>formula see original document page 8</formula>(2)式、(3)式、與(4)式分別為描述區(qū)域1、區(qū)i或2以及區(qū)域3的
—
電磁波表示式。其中五表示電場；《表示波向量(wave vector),而其 上標的數(shù)字表示其所在區(qū)域，下標表示其所屬的方向。例如W"表
示在區(qū)域2、 Z方向的波向量。^W表示波振幅 (wave amplitude)， 同
樣的，其上標表示其所在區(qū)域，例如^ "表示在區(qū)域1的波振幅。 接著利用如下的本征方程式(5) (eigen fonction (5))與(2)式、(3)
K =仏-Wo +tan%/2,))2-4，，- Wj (5)
(2) "I) 7(2) 7(3)
2))2 -f丄2 +tanh(W2,"(2)、2 - "2 ' "(2)、2 -。"
7(2) "I) 7(2) 7(
式、及(4)式可解出^ ,及^
其中r為本征值(eigen value), &為位于區(qū)域2的介質的介電常
數(shù)(permittivity), ^"為格柵的介電常數(shù)的實部，^""'為格柵的介電常數(shù) 的虛部。因此在滿足此邊界條件下的光穿透率可表示如(6)式。
1^。(/^0丫)+ Re(r。(a。r。)'
(6)
jv朋s"":^《^)=丄
是o
,.^、丄 2;r ^ 《sinc(a0W2)
r^^(cw + c4^ ,w三e^ /三e^""2 & =sinc((M2) —"p)w/2) + sinc((—A:i2) —ap)w/2)
c = 7-~，+!^3)——-^"i =-^"~^"7t;-》》p sin"; W 2)
(l + ",Xl + "3)-"2(1-"》-"3) 4欲P)sinc(^W2)V
d 二 7-~，(1 ， ~-^"3 =-^~~-》S)Sp sinc(c^w/ 2)
其中p表示模態(tài)數(shù)，"p表示模態(tài)p沿x方向的波向量。
2)時域有限插分法(fmite different time domain (FDTD) 將電磁波表示式拆成插分式，并考慮邊界條件，即可利用數(shù)值分法中
的時域有限差分法(FDTD)直接求出入射光11的橫向電場模態(tài)的零級
光對于光掩模18的穿透率?！㊣設A二500nm、 h=380 nm、 0=0、 n尸n^nfl、光波長二670nm， 入射光11的零級光的橫向電場模態(tài)對于光掩模18的穿透率對線寬的 關系如圖5所示，其中實線表示標記20的材料為完美導體(perfect conductor)利用半向量分析法所得的結果；點狀表示標記20的材料為 銀，利用時域有限差分法所得的結果。
請參閱圖5，假設目前所制作的標記20線寬為350 nm,而標記 的材料為銀，由圖5中可對照出，入射光11的零級光的橫向電場模 態(tài)對于光掩模18的穿透率的理論值應該為0.92,而根據(jù)本發(fā)明的較 佳實施例，穿透率為0.92已足夠使本發(fā)明的反饋控制方法順利進行， 此時，可依據(jù)前文所假設的A=500nm、 h=380nm、 W二 350 nm制作 標記，接著，再進行實驗測量光源11的橫向電場模態(tài)對于光掩模18 的穿透率實驗值。若測量所得的穿透率為0.9,而由偵測器24測量到 折射光ll，的橫向電場模態(tài)的能量為9.0 mW,由此可計算出入射光 11的橫向電場模態(tài)的能量為10mW,而已知入射光ll的總能量是15 mW，因此可以計算出入射光11的橫向電場模態(tài)/橫向磁場模態(tài)的極 化功率比為2，將極化功率比反饋至極化轉換器16調控光線10a,即 可將入射光ll的橫向電場模態(tài)/橫向磁場模態(tài)的極化功率比調高。此 反饋控制方法可重復操作，持續(xù)的動態(tài)調整光線10a的極化功率比， 直到入射光11的橫向電場模態(tài)/橫向磁場模態(tài)的極化功率達到所求。
本發(fā)明也提供另 一種光源極化功率比的反饋控制方法，此方法是 利用反饋控制系統(tǒng)200進行。請參閱圖2，由于本方法所使用的反饋 控制系統(tǒng)的偵測器24是偵測特定極化偏振的反射光11"的能量，因 此反饋控制系統(tǒng)200的標記20的設計方式也可使用前述的半向量分 析法或時域有限插分法根據(jù)入射光11的特定極化偏振模態(tài)對于光掩 模18的反射率之值，進行標記的間距、線寬以及厚度的設計，經(jīng)適 當設計后再進行標記的制作，最后將制作完成的標記進行實驗測量， 即可得光掩模18上的標記20對于入射光11的特定極化偏振模態(tài)的 反射率實際值，根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，反饋控制系統(tǒng)200的標記 20的間距小于光線10a的波長。當以反饋控制系統(tǒng)200進行反饋控 制時，假設偵測器24的特定極化偏振模態(tài)為橫向磁場模態(tài)，首先由偵測器24測得反射光ll"的橫向磁場模態(tài)能量，而由實驗已知入射
光11的橫向磁場模態(tài)對于光掩模18的反射率實驗值，即可反推出入
射光11的橫向磁場模態(tài)的能量，而已知入射光11的總能量，因此, 即可反推出入射光11的橫向電場模態(tài)/橫向磁場模態(tài)的極化功率比。
接著再將此極化功率比反饋至極化轉換器16以調整光線10a，即可 將入射光11的橫向電場模態(tài)/橫向磁場模態(tài)的極化功率比調高。同樣 地，此反饋控制方法可重復操作，持續(xù)的動態(tài)調整光線10a的極化功 率比，直到入射光11的橫向電場模態(tài)/橫向磁場模態(tài)的極化功率達到 所求。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求所做的 均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1. 一種光源的極化功率比的反饋控制方法，其特征在于提供一個光掩模，其上包含一標記；以一入射光照射該標記，其中該入射光是以一大于0的入射角度進入該標記；偵測由該入射光通過該標記的一反射光或一折射光以獲得一參數(shù)；以及將該參數(shù)經(jīng)過計算后反饋(feed back)至一極化轉換器以調整該入射光的極化功率比。
2. 如權利要求1所述的光源極化功率比的反饋控制方法，其特征在于， 該標記以格柵(grating lines)構成，且該格柵包含一 間距。
3. 如權利要求1所述的光源極化功率比的反饋控制方法，其特征在于， 該參凄t包含該折射光的對黃向電場才莫態(tài)(transverse-electric mode, TE mode)的能量。
4. 如權利要求1所述的光源極化功率比的反饋控制方法，其特征在于， 該參凄t包含該反射光的才黃向石茲場才莫態(tài)(transverse magnetic mode, TM mode)的能量。
5. 如權利要求1所述的光源極化功率比的反饋控制方法，其特征在于， 該入射光由 一 離軸照明(off-axis illumination)光源所產(chǎn)生。
6. 如權利要求2的光源極化功率比的反饋控制方法，其特征在于，該格 柵之間距小于該入射光的波長。
7. —種反饋控制系統(tǒng)，其特征在于 入射光，用以照射一光掩模上的一標記； 極化轉換器，用以控制該入射光的極化功率比；偵測器，用于偵測由該入射光通過該標記的 一反射光或一折射光以獲得 一參數(shù)；以及處理器，用于計算該參數(shù)并發(fā)送一反饋信號至該極化轉換器以調控該入 射光的極化功率比。
8. 如權利要求7所述的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于，該標記以格柵構成， 且該格柵包含一間距。
9. 如權利要求7所述的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于，該參數(shù)包含該折射光的橫向電場模態(tài)的能量。
10.如權利要求7所述的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于，該參數(shù)包含該反 射光的橫向磁場模態(tài)的能量，該格柵之間距小于該入射光的波長，該入射光由 一 離軸照明(off-axis illumination)光源所產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光源極化功率比的反饋控制系統(tǒng)及其反饋控制方法，其利用在光掩?；迳显O置一標記，并使用一偵測器偵測光源通過該光掩模上的標記后所產(chǎn)生的折射光或反射光的能量，再將測得的能量值輸入一處理器中運算，接著處理器將運算結果反饋至一極化轉換器，用于達到調控光源的極化功率比的目的。
文檔編號G03F1/00GK101546113SQ20081008842
公開日2009年9月30日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權日2008年3月26日
發(fā)明者廖俊誠, 林佳蔚, 黃登煙 申請人:南亞科技股份有限公司