CN106255925A

CN106255925A - 稠密特征的热点的减少

Info

Publication number: CN106255925A
Application number: CN201580022370.8A
Authority: CN
Inventors: 曾世恩
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2014-05-02
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2035-04-08
Also published as: WO2015165699A1; CN106255925B; TW201546567A; KR101901729B1; TWI654494B; KR20170002517A; US9946166B2; US20170052455A1

Abstract

本发明公开了一种用于调整光刻设备中的线宽粗糙度(LWR)的计算机实施的方法，所述方法包括：接收对于在光刻过程中通过使用图案形成装置将被成像到衬底上的图案的多个不同特征中的每个特征的LWR和/或图像对数斜率(ILS)的值；和评价包括光刻参数和LWR和/或ILS的值的成本函数以确定光刻参数的值，该光刻参数的值(i)减小不同特征的LWR和/或ILS之间的偏置，或(ii)减小不同光刻设备之间的不同特征的LWR和/或ILS的差异，或(iii)减小不同图案形成装置之间的不同特征的LWR和/或ILS的差异，或(iv)从(i)至(iii)中选择的任何组合。

Description

稠密特征的热点的减少

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年5月2日递交的美国临时申请61/988,029的权益，并且通过引用将其全部内容并入到本文中。

技术领域

本描述涉及减少稠密特征的热点和减小稠密特征的线宽粗糙度的方法和设备。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)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待形成在所述IC的单层上的电路图案。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设置在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。已知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所谓的步进机中，每个目标部分通过一次将整个图案曝光到目标部分上来辐照每个目标部分；以及所谓的扫描器，在所谓的扫描器中，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扫描所述衬底来辐照每个目标部分。也可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底上。

发明内容

在一方面中，提供了一种用于调整光刻设备中的线宽粗糙度(LWR)的由计算机实施的方法，所述方法包括：

接收针对于在光刻过程中将使用图案形成装置被成像到衬底上的图案的多个不同特征中的每个特征的LWR和/或图像对数斜率(ILS)的值；和

评价包括光刻参数和LWR和/或ILS的值的成本函数以确定光刻参数的值，该光刻参数的值(i)减小不同特征的LWR和/或ILS之间的偏置，或(ii)减小不同光刻设备之间的不同特征的LWR和/或ILS的差，或(iii)减小不同图案形成装置之间的不同特征的LWR和/或ILS的差，或(iv)从(i)至(iii)中选择的任何组合。

在一方面中，提供了一种用于调整光刻系统中的线宽粗糙度(LWR)的由计算机实施的方法，所述方法包括：

接收针对于由照射源所形成的图案中的一组不同特征的图像对数斜率(ILS)值；和

调节光刻系统参数以优化不同特征的图像对数斜率(ILS)值之间的偏置来减小线宽粗糙度(LWR)。

附图说明

现在将参考附图详细描述实施例，其被提供作为示例性的示例以便于使得本领域技术人员实施实施例。注意到，下文的附图和示例不是要将范围限制于单个实施例，而是可以通过互换所描述的或所图示的元件中的一些或全部来获得其它实施例。在便利的情况下，相同的参考标记将在整个附图中用于表示相同或相类似的部件。

图1示意性地示出光刻设备的一实施例；

图2示意性地示出光刻单元或簇(cluster)的一实施例；

图3示意性地示出相位调整器，该相位调整器配置成改变横穿光刻设备的投影系统的电磁波的相位；

图4示意性地示出包含在相位调整器中的光学元件；

图5示意性地示出包含在相位调整器中的光学元件的温度可控部分；

图6示意性地示出包括多个单独可控元件的空间辐射调制器；

图7是模拟模型的示例性方块图；

图8是示出光刻模拟模型的功能模块的示例性方块图；

图9显示优化涉及光刻设备的制造过程的一般性方法的流程图；

图10显示优化制造过程的方法的流程图，在该制造过程中交替地执行所有设计变量的优化；

图11示意性地示出稠密特征的作为焦点的函数的图像对数斜率和CD的图表；

图12示出在最佳焦点(dF＝0)和离焦(dF＝+/-30nm)处的对于单个泽尔尼克系数的水平和竖直稠密特征的模拟ILS偏置；和

图13示意性地示出在光刻系统中调整线宽粗糙度(LWR)的方法的流程图。

具体实施方式

在更详细地描述实施例之前，呈现实施例可以实施的示例环境是有意义的。

图1示意地示出了光刻设备LA。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，DUV辐射或EUV辐射)；

-支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于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)WTa，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于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，其配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或更多根管芯)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。

所述图案形成装置支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如例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。所述图案形成装置支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑结构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)。这里使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以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。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的所需图案精确地对应(例如，如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。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型的或反射型的。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LCD面板。掩模在光刻技术中是熟知的，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。

这里使用的术语“投影系统”可以广义地解释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。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。

如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双台)或更多台(例如，两个或更多的掩模台、两个或更多的图案形成装置支撑结构、或衬底台和量测台)的类型。在这种“多平台”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。

所述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。浸没液体还可以施加到光刻设备中的其他空间，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术用于提高投影系统的数值孔径在本领域是熟知的。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。所述源和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，不会将该源考虑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，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。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一起称作辐射系统。

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AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平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σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如整合器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匀性和强度分布。

所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑件(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来形成图案。已经穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统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、二维编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WTa，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(在图1中没有明确地示出)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(例如掩模)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)的帮助来实现图案形成装置支撑件(例如掩模台)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WTa的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。

可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)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(这些公知为划线对齐标记)之间的空间中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。小的对准标记也可以被包括在管芯内、在器件特征之间，在这种情况下，期望所述标记尽可能小且不需要任何与相邻的特征不同的成像或处理条件。

所示的设备可以在以下模式中的至少一种中使用：

1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WTa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WTa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静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在对图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WTa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WTa相对于图案形成装置支撑件(例如掩模台)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在单一动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。

3.在另一种模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WTa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WTa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。

光刻设备LA是所谓的双平台类型，其具有两个台WTa、WTb(例如两个衬底台)和两个站——曝光站和测量站，在曝光站和测量站之间台可以被进行交换。例如，当一个台上的一个衬底在曝光站被进行曝光时，另一衬底可以被加载到测量站处的另一衬底台上且执行各种预备步骤。所述预备步骤可以包括使用水平传感器LS对衬底的表面控制进行绘图和使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置，该两个传感器均由参考框架RF支撑。如果位置传感器IF不能测量台的位置，同时它位于测量站和曝光站，那么可以提供第二位置传感器以使得能够在两个站追踪所述台的位置。作为另一示例，在一个台上的衬底正在曝光站被曝光时，没有衬底的另一台在测量站等待(在那里可选地可能发生测量活动)。该另一台具有一个或更多的测量装置并且可以可选地具有其他的工具(例如清洁设备)。当衬底已经完成曝光时，没有衬底的台移动至曝光站以执行例如测量，并且具有衬底的台移动至卸载衬底和装载另一衬底的位置(例如测量站)。这些多台布置使得实质地增加了设备的生产率。

如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或者光刻簇或集群)的一部分，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行一个或更多的曝光前和曝光后处理的设备。通常，这些包括用以沉积抗蚀剂层的一个或更多个旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的一个或更多的显影器DE、一个或更多的激冷板CH和一个或更多的烘烤板BK。衬底操纵装置或机械人RO从输入/输出口I/O1、I/O2拾取衬底，然后将其在不同的处理装置之间移动，然后将它传递到光刻设备的进料台LB。经常统称为轨道的这些装置处在轨道控制单元TCU的控制之下，所述轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作用于将生产率和处理效率最大化。

在一实施例中，图1的设备的光学布置可以使用Koehler照射。参考图3，在照射系统IL中的光瞳平面PP_i与投影系统PS的光瞳平面PP_p共轭。光瞳平面PP_p是图案形成装置MA所在的物平面的傅里叶变换平面。所述设备的照射模式可以包括在照射系统的光瞳平面PP_i中的束B的辐射强度的分布。投影系统PS的光瞳平面PP_p中的强度分布将大致与照射系统的光瞳平面PP_i中的强度分布相同，经受图案形成装置MA的图案的衍射作用。照射模式还可以描述诸如偏振、强度等的照射的其它特征。

因为辐射束横越穿过光刻设备的光学系统并且到达衬底表面，所以光学像差可能扭曲和/或偏移图案。虽然在图案形成装置的图案设计中可以在一定程度上确定和预先补偿像差，但是在光刻设备的操作期间(例如由于对在束路径中的光学元件的加热)在不同的光刻设备等之间可能存在像差差异。例如，像差可能在工艺运行期间变化，并且可能不能预先补偿用于这样的像差的图案形成装置的图案。因此，期望调节束的波前，以例如校正由于这样的像差所造成的图案扭曲和偏移和/或聚焦偏移。但是，更加通常地，期望调节束的波前。这样的调节可以用于改变例如如此处所论述的图案形成装置的图案的成像。

在一实施例中，光刻设备可以包括相位调整器110，该相位调整器110构造且布置成调节光学辐射束的电场的相位。在一实施例中，相位调整器位于投影系统中。

用于调节波前的透镜操作的一种方法包括局部地加热位于透镜系统中的光学元件的一部分，例如靠近投影系统的光瞳平面的部分。光学元件可以被并行地冷却以帮助确保抵抗周围光学元件的一致的控制以及热学中性。这在图3和4中被图示出。

如在图3中所示意性地显示的，相位调整器110可以包括对于辐射束B是大致透射的材料制成的光学元件310。在一实施例中，光学元件310可以对于辐射束340是反射性的。相位调整器110还可以包括控制器340。用于横穿元件310的波的光程能够响应于由控制器340所提供的信号被调整。光学元件310可以被设置或能够设置例如大致处于傅里叶变换平面(例如光瞳PP_p)中，使得在使用中它被从图案形成装置射出的衍射束DB横穿。然而，光学元件310可以在不同的平面中。

图4更加详细地图示出相位调整器110，并且显示出光学元件310的沿着Z轴的俯视图。对横穿元件310的光波的相位的调整可以通过施加热量至光学元件310的一部分320或从光学元件310的一部分320移除热量来获得，由此引入所述元件的材料的折射率相对于与该部分320相邻的材料的折射率的局部变化。热量的施加可以由例如通过电线330传输电流来实现，其中该电线330具有欧姆电阻并且布置成与元件的该部分320接触以及与布置成提供电流至电线330的控制器340接触。

光学元件的多个相邻部分可以设置有多个对应的电线，用于独立于任何其它部分加热任一部分。例如，如图5中示意性地图示的，相邻部分320-1直至320-44被设置在相邻行中，并且从左至右和从上至下编号。部分320-1至320-44中的每一部分320设置有对应地编号的加热电线330-1直至330-44(虽然图5仅是为了清楚起见图示出仅对于部分320-4和320-37的加热电线)。控制器340被构造和布置成使得每个电线可以被独立地电流激励。这使得能够根据在X、Y平面中的元件310上的温度的空间分布将空间相位分布应用至横穿元件310的光波。因此，波前可以被以高分辨率操纵，因此可以使用相位调整器产生大范围的泽尔尼克系数(Zernikes)(和/或甚至对波前的自由形式的调整)。

附加地或可替代地，光学元件310可以包括布置成包含冷却流体的通道。相位调整器110可以包括冷却流体供给和回收系统，该冷却流体供给和回收系统连接至所述通道并且布置成使得冷却流体在受控制的温度下循环通过所述通道。类似于电线330，冷却通道可以与每一部分320相关联；然而，可替代地可以对于所有部分320布置单个冷却通道。对元件310的冷却结合对元件310的部分320的加热可以使得能够在低于名义温度和高于名义温度延展的一温度范围内调整所述部分320的温度。名义温度可以例如是设备100的指定的期望操作温度或投影系统PS的光学元件的材料的指定的期望操作温度。

相位调整器110的实施例可以从美国专利No.7,525,640获知，该专利的全部内容通过引用并入本文中。部分320的总数不限于44个。替代地，其可以一般情况下依赖于温度分布的期望的空间分辨率。例如，部分320中每一个的面积与投影系统PS的光瞳平面PP_i中的清楚区域的尺寸的比例可以在100至1000之间。

注意到，本发明的实施例不限于此处描述的相位调整器的特定实施例。相关领域的技术人员将基于此处所包含的教导明白另外的实施例。例如，另外或可替代地，相位调整器110可以包括红外激光器，布置成选择性加热设置在光瞳PP_P附近的光学元件310的部分320。可以通过例如一个或更多的中空的光纤将红外辐射导向至光学元件的已选择的部分。可以从日本专利申请公开出版物No.JP 2007-317847中获知用于这一实施例的红外激光器布置的细节，通过引用将该文献的全部内容并入本文中。在没有冷却布置的情况下，不同部分320的温度可以被布置成通过将对应地相互不同量的红外辐射能量供给至对应的不同部分而使相互彼此不同。之后，可以将名义温度规定为例如相互不同温度的平均温度值。另外或可替代地，可以将一个或更多的机械致动器用于调整一个或更多的光学元件，以调整相位(例如通过选择性地压缩和/或选择地扩展和/或选择性地扭曲等)。

另外，如上所述，光刻设备整体上包括照射系统。该照射系统接收来自例如激光器等源的辐射，并且产生适合于照射图案形成装置的辐射束。在典型的照射系统内，辐射束被成形且控制成使得在光瞳平面处辐射束具有期望的空间强度分布。用于照射模式的空间强度分布的类型的示例是传统的双极、非对称的、四极、六极和环形空间强度分布。在光瞳平面处的空间强度分布有效地用作二次辐射源以产生辐射束。在光瞳平面之后，典型地通过下文称为“耦接光学装置”的光学元件(例如透镜)组来聚焦辐射。耦接光学装置将聚焦的辐射耦接到积分器中，诸如石英棒中。积分器的功能是改善辐射束的空间强度分布和/或角强度分布的均匀性。在光瞳平面处的空间强度分布被转换成在积分器处的角强度分布，因为光瞳平面大致与耦接光学装置的前焦平面重合。

在将图案形成装置的图像投影到衬底上时，可以在光瞳平面处控制空间强度分布，以改善处理宽容度。尤其是，双极、环形或四极离轴照射模式可以改善分辨率和/或投影的其它参数，诸如对投影系统的像差的灵敏度、曝光宽容度和焦深。

在一实施例中，空间强度分布可以通过照射系统中的空间辐射调制器来产生。在一些实施例中，空间辐射调制器可以包括一个或更多的光学元件(例如衍射光学元件)，其可以单独地或作为两个或更多个光学元件的组合(例如经由六角转台(turret)或其它处理机构)插入到束路径中。例如，每个光学元件可以被具体地配置成用于特定的空间强度分布或照射，诸如双极、环形等。

在一实施例中，空间辐射调制器可以包括多个独立可控元件，其可以用于产生空间强度分布。图6是形成照射系统IL的一部分的设备的示意图示。设备包括微透镜阵列13、独立可控(反射型)元件(下文称为反射镜)15的阵列和光学装置16。在操作中，辐射束B穿过微透镜阵列13，其将辐射束分隔成大量的独立的准直的辐射子束，每个辐射子束入射到独立可控反射镜阵列15的不同反射型反射镜15a-e上。

图6显示入射到第一反射镜15a上的第一辐射子束。与独立可控反射镜阵列15中的其它反射镜15b-e一样，反射镜15a经由光学装置16(所述光学装置可以例如包括聚焦透镜)反射子束至中间平面17。中间平面17可以例如是照射系统的光瞳平面，其用作光刻设备的二次辐射源。其它反射镜15b-e经由再引导光学装置16反射其它子束至平面17的其它区域。通过调整反射镜15a-e的定向并且因此在平面17中确定子束入射的位置，几乎可以在平面17中产生任何空间强度分布。因此，几乎可以形成任何空间强度分布，由此提供光刻设备的改善的过程宽容度。控制器CT1可以用于控制反射镜15a-e的定向。

虽然在图6中将独立可控反射镜阵列15显示为5个反射镜15a-e，但是实际中可以在阵列中设置显著地较大数量的反射镜。独立可控反射镜阵列15可以例如包括两维阵列。反射镜阵列15可以例如包括100或更多的反射镜，并且可以例如包括1000或更多的反射镜。反射镜阵列15可以是矩形的。

微透镜阵列13可以配置成使得不同的微透镜与独立可控反射镜阵列15中的每一个反射镜相关联。微透镜阵列13可以例如包括两维阵列。微透镜阵列13可以例如包括100个或更多的微透镜，并且可以例如包括1000个或更多的微透镜。微透镜阵列可以是矩形的。

虽然已经描述了空间强度分布的特定形状，但是空间强度分布可以整体上是自由形式的。在自由形式的照射中，在照射光瞳中辐射的强度和位置的自由实质上不受限制。空间辐射调制器可以能够产生诸多的或任何自由形式的照射光瞳形状。这样的自由形式的照射结合照射优化和图案形成装置的图案优化是有用的，以获得在衬底表面上的适当的装置设计图案。

为了能够产生越来越小的特征，可以将复杂的精细调节步骤应用至光刻投影设备、制造过程和/或设计布局。这些包括例如但不限于数值孔径和光学相干性设定的优化、定制的照射模式、波前用户化、相位偏移图案形成装置的使用、在设计布局中的光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)或通常定义为“分辨率增强技术(RET)”的其它方法。

作为示例，OPC解决了投影到衬底上的设计布局的图像的最终尺寸和放置将不与在图案形成装置上的设计布局的尺寸和放置一致或仅仅依赖于图案形成装置上的设计布局的尺寸和放置的事实。本领域技术人员将认知到尤其是在光刻模拟/优化的情形下，术语“掩模”、“图案形成装置”和“设计布局”可以互换使用，如在光刻术模拟/优化中那样，不需要使用实体的图案形成装置，而是可以使用设计布局来表示实体的图案形成装置。对于在一些设计布局上出现的小的特征尺寸和高的特征密度来说，给定的特征的特定边缘的位置可能在一定程度上受到其它相邻特征的出现或不出现的影响。这些邻近效应起因于从一个特征耦接至另一和/或非几何光学效应(诸如衍射和干涉)的微量的辐射。类似地，邻近效应可能起因于通常在光刻术之后的后曝光焙烤(PEB)、抗蚀剂显影和蚀刻期间的扩散和其它化学效应。

为了确保设计布局的投影图像符合给定目标电路设计的要求，邻近效应可能需要通过使用设计布局的复杂的数字模型、校正或预先扭曲而被预测并且被补偿。这些修改可能包括边缘位置或线宽的偏移或偏置、设计布局的全局偏置的调整、旨在辅助其它特征的投影的“辅助”特征的应用等。OPC的效应(例如在OPC和任何其它RET的应用之后的设计布局)通过设计检查被验证，即使用校准的数字过程模型的加强的全芯片模拟，以便最小化设计缺陷被建造到图案形成装置的图案中的可能性。OPC和全芯片RET验证两者可以基于数字模型化系统和方法。

另外地或替代设计布局或图案形成装置(例如OPC)的优化，还可以优化照射模式，照射模式的优化可以与图案形成装置的优化结合或可以单独地进行，以致力于改善整个光刻术的保真性。也就是，空间强度分布类型(例如环形的、四极、双极等)、空间强度分布特性(例如西格玛设定(例如用于传统的圆形照射图案的σ、用于环形照射的外部σ_r和内部σ_c、各种σ设定和限定由已选择的内部和外部半径之间的一个或更多的极所对的角度的极角度α))和其它照射模式设定可以用设计布局来优化，例如来实现更精细的分辨率和减小的辐射强度之间的优化平衡。可以将照射配置中的变化用于提供打印的图像的分辨率、焦深、对比度和其它特性的改善。然而，每个照射类型具有特定的折中。例如，改善的对比度可能来自于牺牲焦深。

在一实施例中，优化照射模式和设计布局两者是有用的，以确保用于关键电路图案的投影的切实可行的过程窗口。作为这样的优化的示例，可以将照射分段成几个区域，每个区域对应于光瞳光谱的特定区域。之后，照射分布被假定在每一区域中是均匀的，并且对于过程窗口优化每一区域的亮度。在另一示例中，基于照射像素，照射优化问题被转换成一系列非负最小二乘优化。在另一示例中，可以将照射离散成多个独立的照射点和将设计布局离散成在空间频域中的衍射级，并且基于过程窗口指标(诸如曝光宽容度)单独地用公式表示成本函数(其被定义为已选择的设计变量的函数)，该过程窗口指标将通过光学成像模型由照射点强度和设计布局衍射级来预测。术语“设计变量”包括光刻投影设备和工艺的一组参数，例如光刻投影设备的使用者可以调整的参数。应当认识到，光刻设备或工艺的任何特性(包括照射、图案形成装置、投影光学装置、和/或抗蚀剂特性的特性)可以是在优化中的设计变量之中。成本函数通常是设计变量的非线性函数。那时的标准优化技术可以用于最小化成本函数。

另外或替代设计布局和/或照射模式的优化，将认识到可以优化其它设计变量。例如，在投影系统和/或一个或更多的后曝光变量(例如蚀刻、焙烤等)中的波前可以自身进行优化或结合设计布局、照射模式或其它设计变量进行优化。

在图7中示出了用于模拟光刻投影设备中的光刻术的示例性流程图。照射模型31表示照射的光学特性(包括辐射强度分布和/或相位分布)。照射模型31可以表示照射的光学特性，诸如但不限于数值孔径设定、西格玛(σ)设定、特定照射形状(例如离轴照射形状，诸如环形、四极、双极等)等。

投影光学装置模型32表示投影光学装置的光学特性(包括由投影光学装置所导致的辐射强度分布和/或相位分布的变化)。投影光学装置模型32可以表示投影光学装置的光学特性，诸如像差、扭曲、折射率、物理大小、物理尺寸、吸收率等。投影光学装置模型32可以包括由各种因素所导致的像差，例如对投影光学装置的部件的加热、由投影光学装置的部件的机械连接所导致的应力等。照射模型31和投影光学装置模型32可以被结合到传递交叉系数(TCC)模型中。

设计布局模型33表示设计布局的光学特性(包括由给定的设计布局所导致的辐射强度分布和/或相位分布的变化)，其是图案形成装置的特征的布置的表示。设计布局模型33可以捕获如何将器件设计特征布局在图案形成装置的图案中并且可以包括实体的图案形成装置的物理特性的表示，如例如在美国专利No.7,587,704中所描述的，通过引用将其全部内容并入本文中。

空间图像36可以由照射模型31、投影光学装置模型32和设计布局模型33来模拟；空间图像(AI)是在衬底上的辐射强度分布。光刻投影设备的光学特性(例如照射、图案形成装置和投影光学装置的特性)表示空间图像。因为用在光刻投影设备中的图案形成装置可以被改变，所以期望将图案形成装置的光学特性与包括至少照射和投影光学装置的光刻投影设备的剩余部分的光学特性分开。

衬底上的抗蚀剂层被曝光并且空间图像被转移到抗蚀剂层，作为其中的潜在的“抗蚀剂图像”(RI)。抗蚀剂图像(RI)可以被定义为抗蚀剂层中的抗蚀剂的溶解度的空间分布。可以使用抗蚀剂模型37从空间图像36模拟抗蚀剂图像38。抗蚀剂模型可以用于从空间图像计算抗蚀剂图像。抗蚀剂模型典型地仅与抗蚀剂层的属性(例如，在曝光、后曝光焙烤(PEB)、显影等期间发生的化学过程的作用)相关。光刻术的模拟例如可以预测抗蚀剂图像中的轮廓和CD。

模拟的目的是精确地预测例如边缘放置和临界尺寸(CD)，它们之后可以与期望的设计相比较。期望的设计通常被定义为预先的OPC设计布局，并且可以被设置成诸如GDSII或OASIS等标准数字文件格式或其它文件格式。

这一系统(例如软件和/或硬件)可以被进一步拓展或推广以模拟涉及图案形成装置的图案的光刻术的制造过程。主要制造系统部件和/或过程可以通过各种功能模块来描述，例如如在图8中所图示的。参考图8，功能模块可以包括设计布局模块71、图案形成装置布局模块72、图案形成装置模型模块73、光学模型模块74、抗蚀剂模型模块75以及过程模型模块76。该设计布局模块71定义了微电子器件(或其它)设计图案；该图案形成装置布局模块72定义了如何基于器件设计将图案形成装置图案布局在多边形中；该图案形成装置模型模块73对在模拟过程期间所使用的像素化的且连续色调的图案形成装置的物理属性进行建模；该光学模型模块74定义了光刻系统的光学部件的性能；该抗蚀剂模型模块75定义了在给定过程中使用的抗蚀剂的性能；该过程模型模块76定义了后抗蚀剂显影过程(例如蚀刻)的性能。一个或更多的模拟模块的结果(例如，预测的轮廓、临界尺寸、线宽粗糙度等)设置在结果模块77中。

照射和投影光学装置的属性被捕获在光学模型模块74中(类似于照射模型31、投影光学装置模型32和设计布局模型33)。如上文所述，所述属性可以包括但不限于数值孔径和/或西格玛(σ)设定以及任何特定的照射形状，其中σ(或西格玛)是空间强度分布的外径向范围。涂覆在衬底上的光致抗蚀剂层的光学属性--即折射率、膜厚、传播和偏振作用--也可以被捕获为光学模型模块74的一部分，而抗蚀剂模型模块75(类似于抗蚀剂模型37)可以描述在抗蚀剂曝光、后曝光焙烤(PEB)和显影期间发生的化学过程的作用，以便例如预测在衬底上所形成的抗蚀剂特征的轮廓。

通常，在光学模型和抗蚀剂模型之间的联系是在抗蚀剂层中的模拟的空间图像强度，其起因于将辐射投影到衬底上的投影、在抗蚀剂界面处的折射以及在抗蚀剂膜叠层中的多次反射。辐射强度分布(空间图像强度)被通过吸收光子调节成潜在的“抗蚀剂图像”，其通过扩散过程和各种加载作用而被进一步修改。对于全芯片应用来说是足够快的有效模拟方法通过两维空间(和抗蚀剂)图像近似在抗蚀剂叠层中的实际的三维强度分布。

因此，模型公式描述了整个过程的大部分(如果不是全部的话)已知的物理和化学作用，期望模型参数中的每一个对应于不同的物理或化学作用。因此，模型公式设定了模型如何可以很好地用于模拟整个制造过程的上限。然而，有时模型参数可能从测量和读数误差上是不准确的，在系统中可能存在其它不足。在精确校准模型参数的情况下，可以进行极其精确的模拟。

在优化中，系统(例如制造过程和/或光刻设备)的优点(merit)的特征可以表示成成本函数。优化过程归结为求出使成本函数最小化的一组系统参数(设计变量)的过程。成本函数可以具有依赖于优化的目标的任何适合的形式。例如，成本函数可以是系统的特定特性(评价点)相对于这些特性的期望值(例如理想值)的偏差的加权均方根(RMS)；成本函数还可以是这些偏差的最大值。此处的术语“评价点”应当被广义地解释成包括系统的任何特性。系统的设计变量可以限制至有限的范围和/或可以由于系统的实施的实用性而是相互依赖的。在光刻投影设备的情形中，这些约束通常与硬件的物理性质和特性(诸如可调节范围)和/或图案形成装置可制造性设计规则相关，并且评价点可以包括衬底上的抗蚀剂图像上的物理点以及诸如剂量和焦点等非物理特性。

在一个或更多的实施例中，可以使用成本函数来执行优化，诸如：

其中(z₁，z₂，...，z_N)是N个设计变量或是设计变量的值；f_p(z₁，z₂，...，z_N)可以是对于一组设计变量(z₁，z₂，...，z_N)的值在第p个评价点处的特性的实际值和期望值之间的差别的函数。w_p是被分配给第p个评价点的权重常数。比其它图案或评价点更加关键的图案或评价点可以被分配更高的w_p值。具有更大的出现次数的图案和/或评价点也可以被分配以更高的w_p值。评价点的示例可以是衬底上的任何物理点或图案、或设计布局或抗蚀剂图像或空间图像上的任何点。应当注意到的是f_p(z₁，z₂，...，z_N)的归一的加权均方根(RMS)被定义为因此，f_p(z₁，z₂，...，z_N)的加权RMS的最小化等价于最小化在式1中定义的成本函数

成本函数可以表示任何适合的特性，例如焦点(focus)、临界尺寸、图像对数斜率、临界尺寸、图像偏移、图像变形、图像旋转等。例如，成本函数可以是从下述光刻指标中选择的一个或更多的函数：边缘放置误差、临界尺寸、抗蚀剂轮廓距离、最差缺陷尺寸、图像对数斜率、线宽粗糙度、随机效应、图案形成装置的三维效应、抗蚀剂的三维效应、最佳聚焦偏移、光瞳填充因子、曝光时间和生产率。因为正是抗蚀剂图像通常表示衬底上的电路图案，成本函数通常包括表示抗蚀剂图像的一些特性的函数。例如，这样的评价点的f_p(z₁，z₂，...，z_N)可以仅是在抗蚀剂图像中的点至该点(即边缘放置误差EPE_p(z₁，z₂，…，z_N))的期望位置之间的距离。设计变量可以是任何可调整的参数，诸如照射、图案形成装置、投影光学装置、剂量、聚焦量等的可调整参数。

此外，如果最大化过程窗口(PW)，那么可以将来自不同的PW条件的相同的物理位置认为是在(式1)中的成本函数中的不同的评价点。例如，如果考虑N个PW条件，那么可以根据它们的PW条件对评价点进行分类，且将成本函数写成：

其中是第u个PW条件(u＝1，...，U)下对于(z₁，z₂，…，z_N)的一组设计变量值的第p_i个评价点的实际值和期望值之间的差别的函数。当该差别是边缘放置误差(EPE)时，那么最小化上述的成本函数等价于在各个PW条件下最小化边缘偏移，因此这导致了最大化PW。尤其是，如果PW也由不同的图案形成装置偏置构成，那么最小化上述的成本函数也包括最小化MEEF(掩模误差增强因子)，其被定义为衬底的EPE和引起的图案形成装置图案边缘偏置之间的比例。

设计变量或其函数可以具有约束条件，其可以表达成(z₁，z₂，...，z_N)∈Z，其中Z是设计变量的一组可能的值。约束可以表示在光刻投影设备的硬件实施中的物理限制。所述约束可以包括下述的一项或更多项：调节范围、管理图案形成装置可制造性的规则以及设计变量之间的相互依赖性。因此，优化过程是在约束(z₁，z₂，...，z_N)∈Z下找到最小化成本函数的设计变量的一组值，即找到

在图9中图示出根据一实施例的优化的一般性方法。该方法包括定义多个设计变量的多变量成本函数的步骤302。设计变量可以包括从照射(300A)的一个或更多个的特性(例如，空间强度分布类型、空间强度分布特性、光瞳填充比率(穿过光瞳或孔的照射的辐射的百分比)等)、投影光学装置(300B)的一个或更多的特性和设计布局(300C)的一个或更多的特性中选择的任意合适的组合。例如，设计变量可以包括照射(300A)的特性和设计布局(300C)的特性(即全局偏置、CD等)，但不包括投影光学装置(300B)的特性，这导致“源掩模优化(SMO)”。替代地，设计变量可以包括照射(300A)的特性、投影光学装置(300B)的特性和设计布局(300C)的特性，这导致“源-掩模-透镜优化”(SMLO)。在步骤304中，同时调节可应用的设计变量，使得朝向收敛移动成本函数。在步骤306中，确定预定的终止条件是否被满足。预定的终止条件可以包括各种可能性，即成本函数可以被最小化或最大化，如由使用的数值技术所要求的、成本函数的值与阈值已经相等或已经越过阈值、成本函数的值已达到预定的误差极限内或达到预定的迭代次数。如果步骤306中的任一条件被满足，那么所述方法终止。如果步骤306中的条件都没有被满足，那么步骤304和306被重复地迭代，直到获得了期望的结果为止。优化未必导致用于设计变量的单组值，因为可能存在着由诸如光瞳填充因子、抗蚀剂化学反应、生产率等等因素所造成的物理约束。优化可提供用于设计变量及相关联的性能特性(例如，生产率)的多组值，且允许光刻设备的用户选取一组或更多组。

在一实施例中，替代或除计算和/或确定投影光学装置的光学特性和/或照射的光学特征上的作用，设想到可以将投影光学装置和/或照射的可调整的光学特性包含在设计变量中。示例性的可调整光学特性可以包括相位调整器、空间强度调制器、温度数据或与一个或更多的装置(例如加热器)的温度数据相关的信号(用于控制投影系统的光学元件的温度)、泽尔尼克系数等。之后可以执行优化程序，包括可调整光学特性的设计变量可以同时被调整使得朝向收敛移动成本函数。

在图9中，同时执行所有设计变量的优化。这样的流程可以称为同时优化、联合优化或共同优化。如在此处使用的术语“同时”、“同时地”、“联合”和“联合地”意思是照射、图案形成装置、投影光学装置的特性的设计变量和/或任何其它的设计变量被允许同时变化。可替代地，可以交替地执行所有设计变量的优化，如在图10中显示的。在这一流程中，在每一步骤中，一些设计变量是固定的，而其它的设计变量被优化以最小化成本函数；之后在下一步骤中，不同组的变量是固定的，而其它的变量被优化以最小化成本函数。这些步骤被交替地执行，直到收敛或特定的终止条件被满足为止。如在图10的非限制性示例性的流程图中所显示的，首先获得设计布局(步骤402)，之后在步骤404中执行照射优化的步骤，其中照射的所有设计变量被优化(“源优化”(SO))以最小化成本函数，而所有另外的设计变量是固定的。之后在下一步骤406中，执行图案形成装置优化(“掩模优化”(MO))，其中图案形成装置的所有设计变量被优化以最小化成本函数，而所有另外的设计变量是固定的。这两个步骤交替地执行，直到满足步骤408中的特定终止条件为止。可以使用各种终止条件，诸如成本函数的值等于阈值、成本函数的值跨越阈值、成本函数的值达到预定的误差极限内、或达到了预定次数的迭代等。注意到，使用SO-MO交替优化作为交替流程的例子。交替流程可以采用许多不同的形式，诸如SO-LO-MO交替优化，其中执行SO、LO(“透镜优化”涉及投影光学装置优化)和交替地或迭代地执行MO；或可以首先执行一次SMO，之后交替地和迭代地执行LO和MO，等等。最终，在步骤410中获得了优化结果的输出且所述过程停止。

如之前讨论的，图案选择算法可以与同时或交替优化整合。例如，在采用交替优化时，可以首先执行全芯片SO，识别“热点”和/或“温点”，之后执行MO。鉴于本公开，子优化的诸多的排列和组合能够用于实现期望的优化结果。

如上所述，光刻设备可以包括称为“波前操纵器(wavefront manipulator)(例如照射系统的空间辐射调制器和/或相位调整器110)”的部件，其可以用于调整波前的形状和辐射束的强度分布和/或相移。波前操纵器可以在沿着光刻设备的光路的任何位置处调整波前和强度分布，诸如在图案形成装置之前、光瞳面附近、像平面附近或焦平面附近。波前操纵器可以用于校正或补偿例如由照射、由图案形成装置、由光刻设备中的温度变化和/或由光刻设备的部件的热膨胀所引起的波前和强度分布的特定变形。调整波前和强度分布可以改变评价点的值和成本函数。可以由模型来模拟这样的变化或实际测量这样的变化。

如上所述，投影的图案形成装置的图案图像是作为像平面中的空间位置的函数的辐射强度的分布，并且是曝光至抗蚀剂中的信息源。因此，期望投影系统产生高品质图像。可以用于测量由投影系统投影的图像的品质的一个参数是图像斜率(IS)，其是在图像中靠近名义线边缘的图像强度的斜率。这一测量依赖于强度，例如如果强度翻倍，那么IS就翻倍。IS除以强度可以标准化这一效应。所得到的指标被称为图像对数斜率(ILS)：

其中该对数斜率被在名义线边缘处测量，I是作为x的函数的强度。ILS显然可以被针对于特定图像的x和/或y尺寸计算。另外，在抗蚀剂边缘位置上的变化(线宽)可以被表达成名义线宽的百分比。因此，位置坐标x也可以通过将对数斜率乘以名义线宽w来进行标准化，以给出标准化的图像对数斜率(NILS)。

此处的论述将集中于ILS。ILS应当被理解成包括NILS或基于ILS的任何其他的变化，除非所述论述被具体地集中于该ILS的一般含义与其变化的区别。

对于特定的图像，如果线不是“尖锐的”，那么ILS将具有相对更小的值，这是因为横跨线边缘的强度不会“快速地”改变。在这种情况下，特定线的线宽可能从其名义值发生改变。线宽的可变化性由线宽粗糙度(LWR)来测量，即LWR是特征线宽不同于名义线宽的度量。因此，可见随着LWR减小，ILS增大；反之亦然(LWR和ILS并不总是彼此成比例地变化)。图案形成装置图案的稠密特征的典型的成像行为是通过焦点的一般非敏感的CD响应，如图11所示。然而，如图11所示，可以看到ILS在同一聚焦范围之上的显著变化。另外，小的ILS将导致沿着线的大的LWR。因此为了最小化LWR，应当最大化ILS。

已经发现对于特定的聚焦(focus)，可能存在不同的稠密特征之间的LWR上的差别，即使特征的CD大致是相同的。尤其是，水平的稠密特征和竖直的稠密特征(其中在这一示例中水平和竖直是指与图案形成装置的图案的成像中传统地所理解的平面相同的平面)可能具有不同的LWR，即使对于水平和竖直特征的CD是大致相同的。因此，具有相同的节距和图案形成装置图案CD的水平线和竖直线可以具有不同的对比度(ILS)和不同的LWR。因此，具有相等的平均CD的不同的稠密结构(例如水平和竖直的稠密线)可能由于不同的ILS而经受不同的LWR。术语“稠密”相对于“稀疏”。因此，例如对于周期性的一维线和空间，假设L是线宽和S是线之间的空间，那么具有L/S的比值＝1∶2，1∶1.5，1∶1或更小(例如1.25∶1，1.5∶1，2∶1，2.5∶1，3∶1，4∶1等)的特征被考虑成是稠密的，相对地，稀疏的特征具有例如L/S＝1∶5的比值。换句话说，当特征尺寸与相邻特征之间的空间(间隔)相当时，特征被认为是稠密的。随着间隔增大，特征变得更加稀疏。

水平稠密特征和竖直特征的特性上的差别已知为水平-竖直(HV)偏置。HV偏置通常可能导致衬底上的图像变形，导致了不可接受的器件失效和不利地影响工艺生产率。另外，过多的LWR或ILS偏置(例如LWR或ILS HV偏置)可能导致热点(诸如线箍缩)和影响电场。因此，该LWR或ILS偏置可能对于低K1成像是显著的问题。即使在不同的(例如竖直的和水平的)稠密特征之间不存在可观察到的CD差异，可能在该两个特征之间仍存在LWR或ILS偏置，其又可能导致对于已成像的衬底来说的衬底可接受性测试失效。

图像中的线宽/ILS的可变化性(例如LWR或ILS偏置)可能起因于各种源。例如，照射模式的变化(例如波长的改变、照射空间强度分布的变化等等)、投影系统的聚焦的变化、在投影系统的一个或更多的部件上的光学像差、琼斯光瞳的变化等等。例如，照射模式可以从一个光刻设备至另一光刻设备变化，即使对于同一目标照射模式规格。作为另一示例，投影系统像差也是依赖于光刻设备，即使在像差保持在预定的规格内。

尤其是，对于稠密的特征，照射模式和投影系统像差可能是对LWR或ILS的主要贡献因素，即使在不同的稠密特征(例如水平线和竖直线)之间观察到小的CD差异。照射模式上的变化可能导致水平稠密特征的LWR或ILS比竖直稠密特征更加劣化。投影系统像差可能在一些情况下对LWR或ILS偏置做出贡献，在其他情况下基本对LWR或ILS偏置没有贡献。一般地，照射模式对LWR或ILS偏置的贡献大于投影系统像差的贡献。另外，琼斯光瞳可能是对LWR或ILS偏置的一个贡献因素。琼斯光瞳模式的变化可能对于竖直的稠密特征的LWR或ILS偏置产生比水平的稠密特征更大的劣化。因此，LWR或ILS偏置可能通过调整照射模式和/或补偿投影系统像差和/或补偿琼斯光瞳的变化来补偿。

因此，在一实施例中，光刻设备的一个或更多的参数可能被调整以补偿LWR或ILS偏置。在一实施例中，照射模式可以通过调整照射系统(可选地包括照射源)的参数来调整。例如，此处描述的照射系统的空间辐射调制器可以用于调整照射模式，例如改变空间强度分布的特征以减小LWR或ILS偏置。

在一实施例中，辐射的波前可以被调整。例如，本文所述的相位调整器可以用于改变波前的特性，以例如通过补偿投影系统像差来减小LWR或ILS偏置。参考图12，图示了在最佳聚焦(dF＝0)和在离焦(dF＝+/-30nm)处的单个泽尔尼克系数上的水平和竖直稠密特征的模拟的ILS偏置。如图12所示，在参考条件(名义照射模式和名义投影系统像差加动态量)，ILS HV偏置显示在1200处。该ILS HV偏置主要由照射模式误差引起。另外，图12在1210处显示ILS HV偏置对2θ像散(Z5)敏感，并且通过焦点被放大。因此，有效的校正可以是将2θ像散(Z5)应用至波前。如所看到，使用一个或更多的额外的或替代的泽尔尼克系数的校正是可行的(例如Z12，Z21和Z32)。然而，如在图12所见，与在焦点处相比，ILS上的作用在离焦时是完全不同的。因此，使用这样的泽尔尼克系数可能不是那么有效的，因为如果是离焦的，则存在显著的作用。

在一实施例中，衬底成像的聚焦值可以被调整。例如，可以调整衬底相对于投影系统的相对固定的焦点的位置，可以移动投影系统的焦点，波前被改变以影响图案正在成像的那个焦点等。例如，如果应用波前校正，衬底可以在特定的离焦成像以获得ILS上的特定差别变化，以减小ILS HV偏置。例如，如图12所示，泽尔尼克系数Z5在不同的聚焦值具有不同的ILS变化。因此，例如，在应用了2θ像散(Z5)校正的情况下，可以以特定的离焦量对衬底进行成像，以利用对于2θ像散校正的在该离焦处的不同的ILS变化。

在一实施例中，考虑到由照射模式引起的LWR或ILS偏置通常大于可能被泽尔尼克(即通过波前修改)改变的LWR或ILS偏置，提出了例如使用照射系统的空间辐射调制器来调整照射模式，以最小化光瞳误差。之后，可以通过改变波前(例如，如上所述，经由相位调整器应用2θ像散)和/或通过精细调节聚焦放大该作用而应用进一步的校正。在没有显著地影响它们的CD和/或过程窗口性能的情况下，可以通过使用照射模式和/或波前修改来校正稠密特征的LWR或ILS偏置。

虽然已经描述了照射模式、波前和/或聚焦修改，但是可以理解可以修改光刻设备的一个或更多的额外的或可替代的参数以校正LWR或ILS偏置。例如，在适当的情况下，剂量、波长、数值孔径(NA)、动态量等可以是被考虑和调整的参数。

为了实现照射模式、波前、聚焦和/或其它光刻设备或过程参数的适当修改，可以执行模拟。因此，在模拟中，可以将ILS或LWR包含在优化算法的成本函数中，以实现稠密特征的LWR控制。例如，成本函数可以最小化稠密特征的LWR或ILS偏置。作为另一示例，成本函数可以执行匹配功能，即例如在与不同的光刻设备中所使用的图案相同的图案中、在不同的图案形成装置上最小化各组稠密特征的LWR或ILS偏置之间的差别，等等。可以对于特定的识别的特征(有时称为临界特征或热点)应用成本函数，其可以由用户或由系统识别。

当然，一个或更多的光刻设备或过程参数(例如照射模式、波前、聚焦等)作为模拟的一部分变化，以实现例如对于一个或更多的参数的一组优化的值。除ILS之外，成本函数还可以包括诸如CD等其它测量值。由此，例如可以结合LWR或ILS偏置的优化来最小化图案的特定特征相对于目标的CD差。因此，ILS可以被包括为成本函数的一部分，其最小化与目标的CD差别，以便同时或依次匹配CD和LWR。此处描述了成本函数和优化技术的示例。

作为示例，ASML图案匹配系统(硬件和/或软件)使用一组光刻设备参数最小化对于临界特征的与目标的CD偏差，该临界特征可以由用户识别和/或可以由系统自身识别。例如，系统可以最小化在图案内的临界结构的CD差别。例如，系统可以最小化光刻设备之间的临界结构的CD差别(即匹配)。这样的系统可以通过将ILS或LWR包含在其优化算法中、以控制LWR来拓展。

之后可以将所获得的参数值提供给适当的控制系统(例如作为适合于适当的控制系统的信号)，以实现通过光刻设备的可应用的部件(例如相位调整器、空间辐射调制器等)来调整特定的参数。

因此，在一实施例中，模拟可以包括通过控制制造系统的一个或更多的参数减小或匹配LWR的方法。例如，在一实施例中，所述方法可以包括在像平面中已选择的多个评价点中的每个评价点处对于图案中的一组特征接收或确定ILS，基于图案中的一组水平特征的ILS与图案中的一组竖直特征的ILS之间的差别确定ILS的偏置函数，以及在减小LWR的同时调节光刻参数以优化偏置函数。在一实施例中，光刻参数可以包括照射模式的特性，诸如空间强度分布特性。在一实施例中，光刻参数可以包括波前特性。

在一实施例中，所述方法可以包括：对于在由照射源形成的图案中的一组不同的特征接收图像对数斜率(ILS)值；和调节光刻系统参数以优化不同的特征的ILS值之间的偏置来减小LWR(即LWR偏置)。在一实施例中，所述方法可以包括：对于在光刻过程中使用图案形成装置成像到衬底上的图案的多个不同特征中的每个特征接收LWR和/或图像对数斜率(ILS)的值；和评价包括光刻参数和LWR和/ILS的值的成本函数以确定光刻参数的值，其(i)减小不同特征的LWR和/或ILS之间的偏置，或(ii)减小不同的光刻设备之间的不同特征的LWR和/或ILS的差别，或(iii)减小不同的图案形成装置之间的不同特征的LWR和/或ILS的差别，或(iv)从(i)-(iii)中选出的任何组合。

图13示出用于控制光刻系统中的线宽粗糙度的过程的实施例。在方框1310处，确定或接收在像平面中已选择的多个评价点中的每个评价点处的图案中的一组特征的ILS或LWR。在方框1320处，对于图案的不同特征基于ILS或LWR之间的差别确定ILS或LWR的偏置，例如水平特征的ILS或LWR与竖直特征的ILS或LWR之间的差别。在方框1330处，可以确定光刻参数的值来优化所述偏置，使得减小例如LWR(例如LWR偏置)或匹配所述偏置(例如在光刻设备之间)。这可以通过调节光刻参数、以优化偏置来进行。例如，包括光刻设备和LWR和/或ILS的值的成本函数可以被评价以确定光刻参数的值，其(i)减小不同特征的LWR和/或ILS之间的偏置，或(ii)减小不同的光刻设备之间的不同特征的LWR和/或ILS的差别，或(iii)减小不同的图案形成装置之间的不同特征的LWR和/或ILS的差别，或(iv)从(i)-(iii)中选出的任何组合。在一实施例中，光刻参数可以包括照射模式的特性，诸如空间强度分布特性。在一实施例中，光刻参数可以包括波前特性。在方框1340处，施加光刻参数，例如可以通过使用适合的光刻设备部件来施加目标照射模式和/或波前。

如上所述，水平特征的ILS或LWR和竖直特征的ILS或LWR可能在整个ILS或LWR峰处是不同的。可以使用偏置函数来定义这一差别。如此处所论述的，这一差别可能由空间强度分布的形状的变化或由光学像差(例如由在使用期间投影系统中的各个光学元件的升温所导致)导致。期望优化偏置函数(即最小化水平特征的ILS或LWR与竖直特征的ILS或LWR之间的差别)，以可靠地实现特征几何构型和改善过程生产率。

总之，提供了一种通过优化线宽粗糙度改善制造过程的生产率的技术，使得图案中的水平稠密特征的线宽粗糙度和竖直稠密特征的线宽粗糙度之间的差别被最小化。在稠密特征的光刻术中的显著问题是水平稠密特征和竖直特征的LWR之间的差别。这样的差别可能导致衬底上的特征再现不可靠和不一致，由此导致衬底可接受性测试中的失效。在所述过程中通过适当地调节适当的光刻设备来补偿这样的差别，例如衬底上投影的照射模式和/或波前。

如上所述，可以识别设计布局的一个或更多的部分，其被称为临界特征或热点。在一实施例中，提取一组临界特征或热点，其表示设计布局中的复杂的图案(例如大约50至1000个临界特征或热点，尽管可以使用任何数量的临界特征或热点)。如本领域技术人员所理解的，这些临界特征或热点表示所述设计的小的部分(例如电路、单元或图案)，尤其是所述临界特征或热点表示需要特别注意和/或验证的小的部分。该临界特征或热点可以通过经验(包括由用户提供的临界特征或热点)、通过反复试验或通过全芯片模拟来识别。

本发明的实施例可以采取包含用于描述此处所公开的方法的一个或更多的机器可读指令序列的计算机程序的形式、或采取其中存储有这样的计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。另外，机器可读指令可以在两个或更多的计算机程序中实现。所述两个或更多的计算机程序可以存储在一个或更多的不同的存储器和/或数据存储媒介上。

在由位于光刻设备的至少一个部件内的一个或更多的计算机处理器读取所述一个或更多的计算机程序时，此处所述的任何控制器可以单独地或组合地操作。所述控制器可以每个或组合地具有用于接收、处理和发送信号的任何合适的配置。一个或更多的处理器配置成与至少一个控制器通信。例如，每个控制器可以包括用于执行计算机程序的一个或更多的控制器，该计算机程序包括用于上述的方法的机器可读指令。控制器可以包括用于存储这样的计算机程序的数据存储介质和/或接收这样的介质的硬件。因此，控制器可以根据一个或更多的计算机程序的机器可读指令操作。

可以使用下述的方面来进一步描述本发明：

1、一种用于调整光刻设备中的线宽粗糙度(LWR)的由计算机实施的方法，所述方法包括：

针对于在光刻过程中通过使用图案形成装置将被成像到衬底上的图案的多个不同特征中的每个特征接收LWR和/或图像对数斜率(ILS)的值；和

评价包括光刻参数和LWR和/或ILS的值的成本函数以确定光刻参数的值，该光刻参数的值(i)减小不同特征的LWR和/或ILS之间的偏置，或(ii)减小不同光刻设备之间的不同特征的LWR和/或ILS的差异，或(iii)减小不同图案形成装置之间的不同特征的LWR和/或ILS的差异，或(iv)从(i)至(iii)中选择的任何组合。

2、根据方面1所述的由计算机实施的方法，其中所述评价步骤减小不同特征的LWR和/或ILS之间的偏置。

3、根据方面1所述的由计算机实施的方法，其中所述评价步骤减小不同光刻设备之间的不同特征的LWR和/或ILS的差别。

4、根据方面1所述的由计算机实施的方法，其中所述评价步骤减小不同的图案形成装置之间的不同特征的LWR和/或ILS的差别。

5、根据方面1至4中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述成本函数还包括所述特征的临界尺寸(CD)，所述评价步骤减小所述CD与目标的差别。

6、根据方面1至5中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括应用至所述图案形成装置的辐射束的照射模式。

7、根据方面6所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括照射模式的空间强度分布特性。

8、根据方面1至7中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括波前特性。

9、根据方面1至8中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述评价后的光刻参数包括像散。

10、根据方面1至9中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述评价后的光刻参数包括聚焦。

11、根据方面1至10中任一方面所述的由计算机实施的方法，包括通过光刻过程的焦深评价所述成本函数。

12、根据方面1至11中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述不同的特征分别是水平稠密特征和竖直稠密特征。

13、一种用于调整光刻系统中的线宽粗糙度(LWR)的由计算机实施的方法，所述方法包括：

接收对于由照射源所形成的图案中的一组不同特征的图像对数斜率(ILS)值；和

调节光刻系统参数以优化不同特征的ILS值之间的偏置，从而减小LWR。

14、根据方面13所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括施加至图案形成装置的辐射束的照射模式。

15、根据方面14所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括照射模式的空间强度分布特性。

16、根据方面14或方面15所述的由计算机实施的方法，其中调节光刻参数包括调整光刻系统的照射系统中的束路径中的多个独立可控元件。

17、根据方面13至16中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括波前特性。

18、根据方面17所述的由计算机实施的方法，其中所述波前特性包括像散。

19、根据方面17或方面18所述的由计算机实施的方法，其中调节光刻参数包括补偿光刻系统的光学系统中的光学像差。

20、根据方面17至19中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中调节光刻参数包括局部加热投影系统中的光学元件。

21、根据方面13至20中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括聚焦。

22、根据方面21所述的由计算机实施的方法，其中调节光刻参数包括调整将图案成像到衬底上所处的聚焦位置。

23、根据方面13至22中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述不同的特征包括图案中的一组水平特征和所述图案中的一组竖直特征。

24、根据方面13至23中任一方面所述的由计算机实施的方法，还包括确定对应在像平面中已选择的多个评价点中的每个评价点处的所述一组特征的ILS。

25、根据方面13至24中任一方面所述的由计算机实施的方法，包括调节所述光刻系统参数以优化所述不同特征的ILS值之间的偏置，以减小所述不同特征之间的LWR偏置。

26、根据方面13至25中任一方面所述的由计算机实施的方法，其中所述不同特征是稠密特征。

27、一种非暂时性数据存储介质，具有储存在其中的计算机程序以使得一个进程执行根据方面1至26中任一方面所述的方法。

虽然上文已经做出了具体参考，将实施例用于光学光刻术的情况中，应该注意到，本发明的实施例可以用在其它的应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的形貌印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置被从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。

另外，尽管在本文中对使用光刻设备制造集成电路作出了具体引用，但是应理解到，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头，等等。本领域技术人员将认识到，在这种可替代的应用的情形下，此处使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以认为是分别与更加上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。此处所述的衬底可以是在曝光之前或之后被处理，例如在轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底和显影已曝光的抗蚀剂的工具)、量测工具和/或检查工具中。在可应用的情况下，此处的公开内容可以应用至这样和其它的衬底处理工具。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如以便产生多层集成电路，从而使得本文中所用的术语衬底也可以表示已包含多个经过处理的层的衬底。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外辐射(UV)(例如具有或约为365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

在允许的情况下，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学部件。

在这些实施例的特定元件可以使用已知的部件被部分地或全部地实施时，仅描述了这样的已知的部件的、对于理解所述实施例是必须的那些部分，而省略了这样的已知部件的其它部分的详细描述，以便于不混淆实施例的描述。在本发明的说明书中，显示单个部件的实施例不应当考虑成是限制性的，相反所述范围意图是包含包括多个相同部件的其它实施例；反之亦然，除非此处另有具体说明。另外，所述范围包括对于此处通过图示所指示的部件的当前的和未来已知的等同物。

此处使用的术语“进行优化”和“优化”意思是调整光刻投影设备或过程，使得光刻术的结果和/或过程具有更多的期望的特性，诸如设计布局在衬底上的更高精度的投影、更大的过程窗口等。

临界尺寸(CD)可以被定义成线或孔的最小宽度，或两条线或两个孔之间的最小空间；因此CD典型地确定了设计的器件的整体尺寸和密度。

上文的描述意图是示例性的，不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白可以在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下，对所描述的发明进行修改。例如，一个或更多的实施例的一个或更多的方面可以在适当的情况下与一个或更多的其它实施例的一个或更多的方面结合或被它们替代。因此，基于本文所呈现的教导和启示，这样的适应性和修改意欲在所公开的实施例的等同物的含义和范围内。可以理解，此处的术语或措词仅是为了举例描述的目的，而不是限制性的，使得本说明书的术语或措词将由本领域技术人员根据所述教导和启示进行解释。本发明的覆盖度和范围不应该受到上述的示例性实施例中的任一个限制，而应该仅根据随附的权利要求及其等价物限定。

Claims

1.一种用于调整光刻设备中的线宽粗糙度(LWR)的由计算机实施的方法，所述方法包括：

接收对于将在光刻过程中通过使用图案形成装置被成像到衬底上的图案的多个不同特征中的每个特征的LWR和/或图像对数斜率(ILS)的值；和

评价包括光刻参数和LWR和/或ILS的值的成本函数、以确定光刻参数的值，该光刻参数的值(i)减小不同特征的LWR和/或ILS之间的偏置，或(ii)减小不同光刻设备之间的不同特征的LWR和/或ILS的差异，或(iii)减小不同图案形成装置之间的不同特征的LWR和/或ILS的差异，或(iv)从(i)至(iii)中选择的任何组合。

2.根据权利要求1所述的由计算机实施的方法，其中所述评价步骤减小不同特征的LWR和/或ILS之间的偏置；或其中所述评价步骤减小不同光刻没备之间的不同特征的LWR和/或ILS的差异；或其中所述评价步骤减小不同的图案形成装置之间的不同特征的LWR和/或ILS的差异。

3.根据权利要求1所述的由计算机实施的方法，其中所述成本函数还包括所述特征的临界尺寸(CD)，所述评价步骤减小所述CD与目标的差异。

4.根据权利要求1所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括应用至所述图案形成装置的辐射束的照射模式；或其中所述光刻参数包括照射模式的空间强度分布特性。

5.根据权利要求1所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括波前特性。

6.根据权利要求1所述的由计算机实施的方法，其中所评价的光刻参数包括像散；或其中所评价的光刻参数包括聚焦。

7.根据权利要求1所述的由计算机实施的方法，包括通过光刻过程的焦深评价所述成本函数。

8.一种用于调整光刻系统中的线宽粗糙度(LWR)的由计算机实施的方法，所述方法包括：

调节光刻系统参数以优化不同特征的图像对数斜率(ILS)值之间的偏置，从而减小线宽粗糙度(LWR)。

9.根据权利要求8所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括施加至图案形成装置的辐射束的照射模式；或其中所述光刻参数包括照射模式的空间强度分布特性。

10.根据权利要求9所述的由计算机实施的方法，其中调节光刻参数包括调整光刻系统的照射系统中的束路径中的多个独立可控元件。

11.根据权利要求8所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括波前特性。

12.根据权利要求11所述的由计算机实施的方法，其中调节光刻参数包括补偿光刻系统的光学系统中的光学像差；或其中调节光刻参数包括局部加热投影系统中的光学元件。

13.根据权利要求8所述的由计算机实施的方法，其中所述光刻参数包括聚焦，以及其中调节光刻参数包括调整将图案成像到衬底上所处的聚焦位置。

14.根据权利要求8所述的由计算机实施的方法，还包括确定对于在像平面中已选择的多个评价点中的每个评价点处的所述一组特征的ILS。

15.一种非暂时性数据存储介质，具有储存在其中的计算机程序以使得一个进程执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。