CN107111244A - 使用图案形成装置形貌引入的相位的方法和设备 - Google Patents

使用图案形成装置形貌引入的相位的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种方法包括：对于由光刻图案形成装置的图案的辐射进行的照射，获得由所述图案的三维形貌导致的计算的波前相位信息；以及基于该波前相位信息且使用计算机处理器来调整照射的参数和/或调整该图案的参数。

Description

使用图案形成装置形貌引入的相位的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请主张于2014年12月17日提交的美国申请62/093,358的优先权，其通过援引而全文合并到本文中。
技术领域
本发明涉及使用图案形成装置引入的相位的方法和设备，该方法和设备例如用在图案形成装置的图案以及图案形成装置的一个或更多个照明性质的优化中、用在图案形成装置上的一个或更多个结构层的设计中和/或计算光刻术中。
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。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来实现。通常，单个衬底将包含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，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，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)到衬底的方式将图案从图案形成装置转移到衬底上。
发明内容
用于对辐射进行图案化的图案形成装置(例如掩模或掩模版)可能产生不期望的相位效应。具体地，图案形成装置的形貌(例如在图案形成装置上的图案的特征的形貌从特征的名义形貌的变化)可能将不期望的相位偏移引入到图案化的辐射中(例如引入到从图案形成装置的图案的特征发出的衍射级中)。这种相位偏移可能降低图案被投影到衬底上的精度。
本说明书涉及使用图案形成装置引入的相位的方法和设备，该方法和设备例如用在图案形成装置的图案以及图案形成装置的一个或更多个照明性质的优化中、用在图案形成装置上的一个或更多个结构层的设计中和/或计算光刻术中。
在一方面中，提供一种方法，所述方法包括：对于由光刻图案形成装置的图案的辐射进行的照射，获得由所述图案的三维形貌导致的计算的波前相位信息；以及基于该波前相位信息且使用计算机处理器来调整照射的参数和/或调整该图案的参数。
在一方面中，提供一种用于改进光刻过程以将光刻图案形成装置的图案的至少一部分成像到衬底上的方法，所述方法包括：获得由该图案的三维形貌导致的计算的波前相位信息；使用计算机处理器来计算多个参数的多变量函数，所述多个参数是光刻过程的特性，所述参数包括对于该图案的照射的特性和图案的特性，其中所述多变量函数是所计算的波前相位信息的函数；和通过调整所述参数中的一个或更多个参数直至满足预定的终止条件为止来调整光刻过程的特性。
在一方面中，提供一种制造器件的方法，其中器件图案被使用光刻过程应用于一系列衬底，该方法包括使用本文所述的方法来制备器件图案和将该器件图案曝光到衬底上。
在一方面中，提供一种非易失性计算机程序产品，包括机器可读指令，所述机器可读指令配置成使处理器执行本文所述的方法。
附图说明
在此仅仅以示例的方式参照附图对实施例进行描述，在附图中：
图1示意性地示出一种光刻设备的实施例；
图2示意性地示出一种光刻单元或簇(cluster)的实施例；
图3示意性地示出由图案形成装置对辐射的衍射；
图4A-4E是对于针对各种不同的节距以正入射角照射的图案形成装置的图案的不同的衍射级的模拟的相位图；
图5是对于以各种入射角照射的图案形成装置的图案的各种衍射级的模拟的相位图；
图6A是用于模拟器件制造过程的功能模块的示意图；
图6B是根据本发明的实施例的方法的流程图；
图7是根据本发明的实施例的方法的流程图；
图8A是对于在两个不同的吸收体厚度处的图案形成装置的图案的各种衍射级的模拟的衍射效率的图表；
图8B是对于在两个不同的吸收体厚度处的图案形成装置的图案的各种衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；
图9A是对于二元掩模的各种衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；
图9B是对于二元掩模的各种吸收体厚度的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；
图10A是对于相移掩模针对各种衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；
图10B是对于相移掩模针对各种吸收体厚度的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位范围值(波前相位)的图表；
图11是对于相移掩模针对各种节距的模拟的最佳聚焦位置差的图表；
图12A是对于以各种照射入射角照射的二元掩模、针对各种衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；
图12B是对于以各种照射入射角照射的相移掩模、针对各种衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；
图13A是对于二元掩模针对各种最佳聚焦值的所测量的剂量灵敏度的图表；
图13B是对于相移掩模针对各种最佳聚焦值的所测量的剂量灵敏度的图表；
图14A是对于相对于成非零入射角的主光线的成零入射角的EUV图案形成装置的竖直特征、针对于各种衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；
图14B是对于相对于成非零入射角的主光线的成非零入射角的EUV图案形成装置的水平特征、针对于各种衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；
图15A是对于成各种入射角的竖直特征的针对EUV掩模的各种衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；
图15B是对于成各种入射角的水平特征的针对EUV掩模的各种衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表；以及
图16示出对于以双极照射照射的EUV图案形成装置的各种线和间隔图案的相干性与模拟的调制传递函数(MTF)的关系。
具体实施方式
在详细地描述实施例之前，提供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，两个或更多衬底台、两个或更多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。浸没液体还可以被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过程条件。检测对准标记的对准系统将在下文中进一步描述。
所描述的设备可以用于以下模式中的至少一种中：
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的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
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性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿扫描方向)。
在另一模式中，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保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WTa进行移动或扫描。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所述台可以被进行交换。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制和使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置，两个传感器都由参考框架RF支撑。如果当台处于测量站以及处于曝光站时，位置传感器IF不能测量所述台的位置，则可以设置第二位置传感器来使得所述台的位置能够在两个站处被追踪。作为另一示例，当在一个台上的衬底在曝光站处被曝光的同时，另一没有衬底的台在测量站(其中，可选地可能发生测量活动)处等候。这个另外的台具有一个或更多的测量装置并且可以可选地具有其它工具(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其中所述衬底被卸载并且另一衬底被加载的位置(例如，测量站)。这些多台式布置能实现设备的生产率的实质性增加。
如图2所示，光刻设备LA可形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或者光刻簇)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。通常情况下，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的一个或更多旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的一个或更多显影器DE、一个或更多激冷板CH和一个或更多烘烤板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，然后将它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。
为了由光刻设备曝光的衬底被正确地和一致地曝光，需要检验曝光后的衬底以测量一个或更多属性，例如连续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。如果检测到误差，可以对一个或更多后续衬底的曝光进行调整。这例如在检验能够很快完成且足够迅速到使同一批次的另一衬底仍处于待曝光状态的情况下可能尤其有用。此外，已经曝光过的衬底也可以被剥离并被重新加工(以提高产率)，或可以被遗弃，由此避免在已知存在缺陷的衬底上进行曝光。在衬底的仅仅一些目标部分存在缺陷的情况下，可以仅对是完好的那些目标部分进行进一步曝光。另一种可能性是采用一种随后过程步骤的设置来补偿误差，例如，修整刻蚀步骤的时间可以被调节以对源自光刻过程步骤的衬底-衬底CD变动进行补偿。
检验设备被用于确定衬底的一个或更多的属性，且尤其，用于确定不同的衬底或同一衬底的不同层的一个或更多属性如何从层到层和/或跨越整个衬底变化。检验设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或可以是独立的装置。为了能进行最迅速的测量，需要检验设备在曝光后立即测量经过曝光的抗蚀剂层中的一个或更多属性。然而，抗蚀剂中的潜影具有很低的对比度(在经过辐射曝光的抗蚀剂部分和没有经过辐射曝光的抗蚀剂部分之间仅有很小的折射率差)，且并非所有的检验设备都对潜影的有效测量具有足够的灵敏度。因此，测量可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行，所述曝光后烘烤步骤通常是在经过曝光的衬底上进行的第一步骤，且增加抗蚀剂的经过曝光和未经曝光的部分之间的对比度。在该阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜在的。也能够在抗蚀剂的曝光部分或者非曝光部分已经被去除的点处，或者在诸如蚀刻等图案转移步骤之后，对经过显影的抗蚀剂图像进行测量。后一种可能性限制了有缺陷的衬底进行重新加工的可能性，但是仍旧可以提供有用的信息，例如，用于过程控制的目的。
图3示意性地示出图案形成装置MA(例如掩模或掩模版)的一部分的剖视图。该图案形成装置MA包括衬底300和吸收体302。衬底1可以例如由玻璃或对于光刻设备的辐射束B(例如DUV辐射)基本上透明的任何其他合适的材料形成。尽管实施例是关于透射式图案形成装置(即透射辐射的图案形成装置)进行描述的，但是实施例可以被应用于反射式图案形成装置(即反射辐射的图案形成装置)。在图案形成装置是反射式图案形成装置的实施例中，该图案形成装置可以被布置成使得辐射束入射到吸收体以及吸收体之间的间隙上，然后通过该间隙，且可选地通过吸收体，以入射到位于该间隙后面(且可选地位于吸收体后面)的反射器上。
吸收体302的材料例如可以是硅化钼(MoSi)或吸收光刻设备的辐射束B(例如DUV辐射)的任何其他合适的材料，即该吸收材料阻挡辐射束或在辐射束经过该吸收材料时吸收辐射束B的一部分。具有阻挡辐射束的吸收材料的图案形成装置可以被称为二元图案形成装置。该MoSi可以设置有一种或更多种掺杂剂，所述掺杂剂可以改变MoSi的折射率。辐射不必行进穿过吸收体材料302，且对于一些吸收体材料302，基本上所有的辐射都可以在吸收体材料302中被吸收。
吸收体302没有完全覆盖衬底300，而是被配置为一种布置，即图案。于是，间隙304存在于吸收体302的区域之间。如所提到的，图3示出了图案形成装置MA的仅仅一小部分。在实际中，吸收体302和间隙304被布置以形成可能例如具有成千或成百万的特征的布置。
光刻设备的辐射束B(参见图1)入射到图案形成装置MA上。辐射束B最初入射到衬底300上且通过衬底300。辐射束然后入射到吸收体302和间隙304上。入射到吸收体302上的辐射通过吸收体，但是被吸收材料部分地吸收。替代地，该辐射基本上在吸收体302中被完全吸收，且基本上没有辐射透射通过该吸收体302。入射到间隙304上的辐射通过该间隙而没有被显著地或部分地吸收。于是，该图案形成装置MA将图案施加至辐射束B(该图案可以被施加至未被图案化的辐射束B或被施加至已经具有图案的辐射束B)。
如图3进一步地显示的，在辐射束B通过该间隙304(以及可选地通过吸收体302)时，辐射束B被衍射成各种衍射级。在图3中，第0、+1、-1、+2和-2衍射级被示出。但是，应当理解，可以存在更多的、更高的衍射级或更少的衍射级。与该衍射级相关联的箭头的尺寸主要表示衍射级的相对强度，即，第0衍射级的强度比第-1和+1衍射级的强度更高。但是，然而，注意到这些箭头不是成比例的。而且，应当理解，并非所有的衍射级可以被投影系统PS捕捉，这依赖于例如投影系统PS的数值孔径和照射到图案形成装置上的入射角。
进而，除去强度之外，该衍射级也具有相位。如上所述，图案形成装置MA的形貌(例如，理想的图案特征自身、在图案形成装置的图案表面上的不平整度等)可能将不期望的相位引入到图案化的辐射束中。
这种相位可能造成例如聚焦位置差和/或图像偏移。当辐射束经受偶级(evenorder)像差时(例如由图案形成装置的形貌所造成)，产生聚焦位置差。也就是说，“偶”意味着，第-n衍射级的相位和相应的第+n衍射级的相位是大致相同的。当辐射束遭受偶级像差时，图案图像可以在横向于光刻设备的光轴的方向上移动。也就是说，“奇”意味着第-n衍射级的相位和相应的第+n衍射级的相位具有基本上相同的值，但符号相反。该横向运动可以被称为图像偏移。图像偏移可能导致对比度损失、图案不对称和/或定位误差(例如，该图案从可能导致重叠误差的期望位置水平偏移)。于是，通常，衍射级的相位可以被分解成偶相位分量和奇相位分量，其中，偶相位分布通常将完全是偶相位分量，且奇相位分布通常将完全是奇相位分量或奇相位分量与偶相位分量的组合。
聚焦位置差、图像偏移、对比度损失等可能降低图案由光刻设备投影到衬底上的精度。相应地，本文所述的实施例可能降低聚焦位置差、图像偏移、对比度损失等。
尤其是，如上所述的图案形成装置的形貌所引入的相位和强度分别是波前相位和强度。也就是说，该相位和强度在光瞳处的衍射级中，且为所有的吸收体所设置。如上所述，这种波前相位和强度可能造成例如聚焦位置差和/或对比度损失。
该波前相位与像平面(即衬底水平)处的、由被设计以形成这种相位偏移的图案形成装置(例如相移掩模)所提供的有意的相位偏移效应不同。于是，与波前相位不同，相位偏移效应通常对于仅仅一些吸收体存在并导致电场相位改变。例如，在辐射束由图案形成装置的吸收体部分地吸收的实施例中，在辐射束离开吸收体时，辐射束的相位偏移可能在该辐射和通过相邻的间隙的辐射之间产生。并非造成对比度损失，相位偏移效应期望地提高使用图案形成装置形成的空间图像的对比度。该对比度可以例如在已经通过吸收体的辐射的相位与没有通过吸收体的辐射的相位相差90度的情况下取最大值。
因此，在实施例中，在此讨论使用图案形成装置的形貌引入的相位和/或强度(波前相位和/或强度)信息(不论是以数据形式，还是以数学描述的形式等)的各种技术。在一实施例中，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)用于进行校正以降低这种相位的影响。在一实施例中，这种校正涉及图案形成装置的形貌的(重新)设计以降低或最小化图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的影响。例如，图案形成装置的叠层(例如构成图案形成装置的一个或多个元件/层和/或用于制作这些一个或更多个元件/层的过程)根据例如折射率、消光系数、侧壁角、特征宽度、节距、厚度和/或一层叠层的参数(例如叠层的组成、叠层中的层的顺序等)来调整，以减小或最小化图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的影响。在一实施例中，这种校正涉及将校正应用于一个或更多个光刻设备参数(例如照射模式、数值孔径、相位、放大率等等)，以减小或最小化图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的影响。例如，补偿相位可以在图案形成装置的下游被引入，例如在光刻设备的投影系统中被引入。在一实施例中，这种校正涉及对图案形成装置的图案和/或由光刻设备施加至图案形成装置的一个或更多个照射参数(通常被称为照射模式且典型地包括关于辐射的强度分布的类型和细节的信息，例如不论其是环形照射，双极照射、四极照射等)，以减小或最小化图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的影响。
在另一实施例中，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)被应用于计算光刻术的计算中。换言之，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)以及可选的图案形成装置的形貌引入的强度(波前强度)被引入到用于使用例如光刻设备来模拟成像的模拟/数学模型中。因此，替代或附加于用于这种模拟/数学模型的图案形成装置的形貌的物理维度描述，图案形成装置的形貌引入的相位以及可选的图案形成装置的形貌引入的强度用在这些模拟/数学模型中以生成例如模拟的空间图像。
因此，对于这些应用，需要图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)。为了获得图案或该图案的特征的波前强度和相位，该图案或特征可以被编程为光刻模拟工具，例如Hyperlith软件，其可以从Panoramic Technology，Inc.获得。该模拟器可以严格地计算该图案或特征的近场图像。该计算可以通过严格耦合波分析(RCWA)来完成。傅里叶变换可以用于针对衍射级产生强度和相位值。这些散射系数则可以被分析以确定可以被应用以去除或改善该相位的校正。尤其是，该分析可以聚焦于该相位的幅值，例如跨衍射级的相位的范围。在一实施例中，校正被施加以减小该相位的幅值且尤其是降低跨衍射级的相位范围的幅值。
该分析可以聚焦于跨衍射级的相位和/或强度的“特征标识(fingerprint)”。例如，该分析可以确定是否相位分布跨衍射级大体上为偶，例如大体相对于例如第0级对称。作为另一示例，该分析可能确定是否相位分布跨衍射级大体上为奇，例如大体相对于例如第0级是不对称的。在相位分布跨衍射级大体上为奇的情况下，如上所述，相位分布可以是奇相位分量与偶相位分量的组合。在两种情况下，可以识别具有与相位的“特征标识”同类的形状的图案或轮廓。在一实施例中，这种图案或轮廓由一组合适的基或特征函数来描述。该基或特征函数的适合性可以依赖于用在光刻设备中的函数的适合性或者依赖于可以被描述的主相位变化所在的相位范围。在一实施例中，这种图案或轮廓由一组在一个圆的内部上正交的多项式函数来描述。在一实施例中，这种图案或轮廓由泽尼克(Zernike)多项式(具有泽尼克系数)，由贝塞尔(Bessel)函数、穆勒(Mueller)矩阵或琼斯矩阵来描述。泽尼克多项式可以用于将合适的校正应用于该相位，其将减小或消除不期望的相位。例如，m＝0的泽尼克多项式造成球差/校正。于是，它们造成像平面的特征依赖的聚焦偏移。M＝2的泽尼克多项式造成像散/校正。M＝1和m＝3的泽尼克多项式分别被称为慧差和三叶片形(3-foil)。这些造成图像图案在x-y像平面中的偏移和不对称。
参照图4A-4E，示出了对于薄的二元掩模的40nm线、以各种节距、使用1.35的数值孔径的193nm的正入射照射曝光的衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表。该图表示出了模拟结果，该模拟结果测量波前相位如何作为衍射级的函数来变化。该模拟模型化了掩模图案在被所述的193nm的照射所曝光时的投影，并且可以使用例如Hyperlith软件来实现，该软件可以从Panoramic Technology，Inc.获得。该相位是以弧度为单位的，且对于衍射级，0对应于第0衍射级，其中图4A-D将散射级表示成整数(m)且图4E表示被相对于节距规范化的散射级(m/pitch)。该模拟针对于具有四种不同的节距(即80纳米(图4A)、90纳米(图4B)、180纳米(图4C)和400纳米(图4D))的图案来执行。如通常的方式，节距尺寸是在光刻设备的投影系统PS的衬底侧处的节距(见图1)。图4E示出当衍射级被相对于节距规范化时，80nm、90nm和400nm的图表的数据点的组合。
参照图4A和图4B，相位分布是偶的。而且，观察到相位具有图案。例如，其通常可以由泽尼克项Z4(即诺尔指数(Noll index)4)来描述。参照图4C，相位分布是偶的，具有图案且可以通常由泽尼克项Z9(即诺尔指数9)来描述。参照图4D，相位分布是偶的，具有图案且可以通常由更高阶的泽尼克项，例如泽尼克项Z25(即诺尔指数25)来描述。参照图4E，示出了80nm、90nm和400nm的图表的数据点的组合。可以看到，该数据点都通常沿着400nm图表的“曲线”布置。相应地，特定图案，例如更高阶的泽尼克项，例如泽尼克项Z25(即诺尔指数25)，可以应用于节距范围。于是，该相位是不高度依赖于节距的，因此相位校正可以被应用于使用例如特别高阶的泽尼克项，例如泽尼克项Z25(即诺尔指数25)的节距范围。
因此，对于正入射，相位分布通常是偶的且造成最佳聚焦损失。进而，该相位具有图案，该图案可以通常由诸如泽尼克项Z4(即诺尔指数(Noll index)4)、泽尼克项Z9(即诺尔指数9)和/或更高阶的泽尼克项，例如泽尼克项Z25(即诺尔指数25)的泽尼克多项式来描述。相位的图案的这种描述可以例如被用于进行如进一步所论述的校正。
参照图5，示出了对于薄的二元掩模的40nm线、以400nm的节距、使用1.35的数值孔径以各种入射角的193nm照射对掩模曝光的衍射级的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的图表。该图表示出了模拟结果，该模拟结果测量波前相位如何作为衍射级的函数来变化。该模拟模型化了掩模图案在被所述的193nm的照射所曝光时的投影，并且可以使用例如Hyperlith软件来实现。该相位是以弧度为单位的，且衍射级是整数，0对应于第0衍射级。该模拟在对应于-16.5度入射角的为-0.9的σ(sigma)、对应于0度入射角的为0的σ以及对应于16.5度入射角的为0.9的σ的照射进行。
参照图5，对于为0的σ，相位分布是偶的(如图4A-E所示)，且可以通常由更高阶的泽尼克项，例如泽尼克项Z25(即诺尔指数25)来描述。但是，对于为-0.9的σ，相位分布具有附加的奇相位行为且可以由在其自身上的一个或更多个奇数项来描述或除去偶数项之外还可以由一个或更多个奇数项来描述，例如由泽尼克项Z3(即诺尔指数(Noll index)3)或泽尼克项Z7(即诺尔指数7)来描述。类似地，对于为0.9的σ，相位分布具有附加的奇相位行为且可以由在其自身上的一个或更多个奇数项来描述或除去偶数项之外还可以由一个或更多个奇数项来描述，例如由泽尼克项Z3(即诺尔指数3)或泽尼克项Z7(即诺尔指数7)来描述。于是，如果图像形成涉及多个入射角且奇相位部分对每个入射角是不同的，则图像偏移(导致对比度损失、图案定位误差等)出现。对比度损失和图案定位误差对于光刻优化和设计是显著的参数，并因此该相位效应的识别和使用可以用于降低或最小化对比度损失和图案定位误差。
类似于入射角，图案形成装置的形貌可以具有侧壁角的变化。侧壁角是指吸收体特征的侧壁相对于衬底的角度。因此，例如，参照图3，吸收体302特征的侧壁被显示成相对于衬底300成90度。随着入射角的变化，侧壁的变化对相位具有类似的效应。例如，侧壁角的变化导致奇相位分布效应。于是，在一实施例中，侧壁角需要被控制在法线的2度以内，以避免奇相位分布效应。在一实施例中，侧壁角需要被控制在照射入射角范围的5％以内。因此，例如，对于193nm的照射，该照射入射角可以在从大约-17度至17度的范围内，并因此侧壁角应当被控制在2度以内、在1.5度以内或在1度以内。例如，对于EUV照射，该照射入射角可以在从大约1.5度至10.5度的范围内并因此侧壁角应当被控制在1度以内、在0.5度以内或在0.3度以内。然而，侧壁角可以有意地(替代入射角或附加于入射角)被变化成具体的非90度的角度，以校正图案形成装置的形貌引入的相位。
因此，对于一入射角和/或侧壁角范围，相位分布通常是奇的且不仅导致最佳聚焦损失还导致对比度损失、焦深损失、图案不对称度和/或定位误差。而且，该相位具有可以通常由例如泽尼克多项式(例如泽尼克项Z3(即诺尔指数3)和/或泽尼克项Z7(即诺尔指数7))来描述的图案。相位的图案的这种描述可以例如被用于进行如进一步所论述的校正。
而且，除去入射角和/或侧壁角之外，相位也显著地依赖于图案或其特征的特征宽度。尤其是，相位范围通常根据1/特征宽度，成比例变化。典型地，该特征宽度将是图案或特征的一个或更多个临界尺寸(CD)，且因此相位范围根据1/CD成比例变化。
因此，如前所述，图案形成装置的形貌引入的相位效应不高度依赖于节距。进而，通过针对于图案来选择合适的CD和评估入射角，可以针对于图案形成装置的整个图案或与所选择的CD相关联的一部分图案来施加有效的校正或优化，以能够实现使用图案的成像的改进或优化。
于是，使用所测量的或以其他方式获知的其相位被校正所针对的图案形成装置的形貌的已知值，可以计算光学波前相位。该波前相位信息然后可以被用于影响例如光刻设备或过程和/或图案形成装置的参数的变化。例如，所计算的光学波前相位信息可以被包括在光刻投影系统的光学系统的模型(有时被称为透镜模型)中。
基于包括所计算的光学波前相位信息的模型，用在使用光刻投影系统的成像操作中的一个或更多个参数可以被计算。例如，所述一个或更多个参数可以包括光刻投影系统的一个或更多个可调整的光学参数。在一实施例中，所述一个或更多个参数包括用于光刻投影系统的光学元件操纵器(例如用于对光学元件产生物理变形的致动器)的操纵器设定。在一实施例中，所述一个或更多个参数包括被布置成通过加热/冷却的局部施加来提供可配置的相位以改变折射率的装置的设定，所述装置例如在美国专利申请公开出版物第2008-0123066和2012-0162620号中被描述，这些文献以引用的方式整体并入本文。在一实施例中，所计算的光学波前相位信息在泽尼克信息(例如泽尼克多项式、泽尼克系数、诺尔指数等)方面被特征化。在一实施例中，波前相位信息(诸如例如奇相位分布的泽尼克表达式的表达式)可以被用于确定图案的一个或更多个的特征的定位。该定位可以产生例如定位误差，其可以是重叠误差。该定位误差或重叠误差可以使用任何已知的技术来校正，例如将衬底的位置相对于图案化的束改变。
例如，使用相位待校正的图案形成装置的形貌的测量或以其他方式获知的已知值，相位的可应用的图案(例如泽尼克多项式)和相位的幅值(例如相位范围在衍射级上的幅值)可以被识别。基于幅值和根据图案所施加的相位校正可以降低或去除不期望的相位。在一实施例中，该可应用的图案可以包括图案的组合(例如，选自例如泽尼克项Z4、Z9和/或Z25的偶相位分布图案与选自例如泽尼克项Z3和/或Z7的奇相位分布图案的组合)。在图案组合中，可以将权重施加至一个或更多个图案。例如，在一实施例中，更高的权重被应用于奇相位分布图案，而不是偶奇相位分布图案。
在一实施例中，该校正的目的在于减小或最小化跨一个或更多个衍射级的相位范围。也就是说，参照图4A-E和图5，在此所示的线期望被“平坦化”。换言之，该校正的目的在于使所示的线(或与之关联的数据)逼近水平线(或该数据大体由水平线来描述)。在一实施例中，所述一个或更多个衍射级可以包括具有足够强度的衍射级。因此，在一实施例中，具有足够的强度的衍射级可以是超出阈值强度的衍射级。这种阈值强度可以是小于或等于最大强度的30％的强度、小于或等于最大强度的25％的强度、小于或等于最大强度的20％的强度、小于或等于最大强度的15％的强度、小于或等于最大强度的10％的强度或者小于或等于最大强度的5％的强度。而且，权重可以通过强度应用于各个衍射级，以使得例如与具有更高强度的一个或更多个衍射级相关联的相位比与具有较低强度的一个或更多个衍射级相关联的相位被校正得更多。
对于正入射辐射的这种相位校正可以提高最佳聚焦。术语“最佳聚焦”可以被解释成表示获得具有最佳对比度的空间图像所在的平面。而且，对于离轴照射(即，其中辐射以不同于正交角的角度或不止于正交角的角度)和/或侧壁角的这种相位校正可以改进最佳聚焦。另外，离轴照射和/或侧壁角具有导致双束成像的趋势。于是，离轴照射和/或侧壁角可以倾向于对比度损失、焦深损失和可能的图案不对称度和图案定位误差。于是，对于离轴照射和/或侧壁角的相位的校正可以改进这些其它效应。
如所了解，如果存在一个或更多个“临界”特征或“热点”图案且所述“临界”特征或“热点”图案将图案的成像推至过程窗口的边界或推出过程窗口的边界，则对于整个图案的相位不需要被确定。相应地，该相位可以针对于这种“临界”特征被确定，且该校正因此可以被聚焦到那些“临界”特征上。于是，在一实施例中，在图案是用于器件的设计布局的情况下，光学波前相位信息仅仅针对图案形成装置的图案的一个或更多个子图案或特征(即设计布局)所规定。
在一实施例中，该相位可以针对于特征宽度的数量、照射入射角的数量、侧壁角的数量和/或节距的数量来确定。它们之间的值可以被内插。相位信息可以被“绘制”到图案上并因此产生针对于图案的两维组的相位信息。该相位信息可以被分析以辨别可应用的图案(例如泽尼克多项式)和用于校正的相位幅值(例如跨衍射级的相位范围的幅值)。
在一实施例中，图案形貌的一个或更多个属性可以被测量，它们的值可以被用于生成相位信息。例如，可以测量特征宽度、节距、厚度/高度、侧壁角、折射率和/或消光系数。这些属性中的一个或更多个可以使用光学测量工具来测量，例如在美国专利申请公开出版物US2012-044495中所描述的光学测量工具，该文献以引用的方式整体并入本文。于是，图案形成装置的度量可以用于确定图案形成装置的形貌引入的相位，这然后可以用于形成校正或设计(例如应用于光刻设备的透镜模型以适应光刻过程)。
当设计图案、设计用于对图案进行曝光的过程和/或设计用于制造器件的过程时，计算光刻术可以被使用以模拟器件制造过程的各个方面。在用于模拟涉及光刻术和器件图案的制造过程的系统中，主要的制造系统部件和/或过程可以通过各种功能模块来描述，例如，如图6所示。参照图6，该功能模块可以包括设计布局模块601，其限定设计图案(例如微电子器件的设计图案)；图案形成装置布局模块602，其限定图案形成装置的图案如何基于设计图案布置在多边形中；图案形成装置模型模块603，其对异常的和连续色调的图案形成装置的物理属性建模以在模拟过程中被使用；光学模型模块604，其限定光刻系统的光学部件的性能；抗蚀剂模型模块605，其限定被用在给定的过程中的抗蚀剂的性能；以及过程模型模块606，其限定抗蚀剂显影后的过程(例如蚀刻)的性能。这些模拟模块中的一个或更多个的结果，例如预期的轮廓、CD等被设置在结果模块607中。上述模块中的一个、一些或全部可以在模拟中使用。
照射和投影光学装置的属性在光学模型模块604中被捕捉到，这些属性包括但不限于，数值孔径和西格马(σ)设定以及任何特殊的照射源参数，例如形状和/或偏振，其中σ(或西格马)是照射源形状的外部径向范围。涂覆在衬底上的光敏抗蚀剂层的光学属性，即折射率、膜厚、传播和偏振效应，也可以被捕捉为光学模型模块604的一部分，而抗蚀剂模型模块605描述在抗蚀剂曝光、曝光后烘烤(PEB)和显影过程中出现的化学过程的效应，以便预测例如在衬底上形成的抗蚀剂特征的轮廓。图案形成装置模型模块603捕捉目标设计特征如何布置在图案形成装置的图案中且可以包括图案形成装置的细节的物理属性的表达，例如如美国专利US7587704所述，该文献以引用的方式整体并入本文。模拟的目标是精确地预测例如边缘定位和临界尺寸(CD)，其然后可以与目标设计进行对比。目标设计通常被限定成OPC前的图案形成装置的布局，并将设置在标准的数据文件格式中，例如GDSII或OASIS。
通常，在光学模型和抗蚀剂模型之间的连接是在抗蚀剂层内的模拟的空间图像强度，其由辐射到衬底上的投影、在抗蚀剂界面处的折射和在抗蚀剂膜叠层中的多次反射产生。该辐射强度分布(空间图像强度)被光子吸收转化成潜在的“抗蚀剂图像”，其通过扩散过程和多种负载作用来进一步修改。对于全芯片应用而言足够快的有效模拟方法通过两维空间(和抗蚀剂)图像来逼近抗蚀剂叠层中的现实的3维强度分布。
于是，模型公式化描述了整个过程中的大多数(如果不是全部的话)已知的物理学和化学(过程)，且每个模型参数期望地对应于不同的物理或化学效应。于是，模型公式化设定了对于该模型可以多么好地用于模拟整个制造过程的上边界。然而，有时，由于测量和读取误差，模型参数可能是不精确的，且在系统中可能存在其它缺陷。借助于模型参数的精确校准，可以实现极其精确的模拟。
因此，当执行计算光刻术时，图案形成装置的形貌(有时被称为掩模3D)可以被包括在模拟中，例如在图案形成装置模型模块603和/或光学模型模块604中的模拟中。这可以通过将图案形成装置的形貌转换成一组核心来实现。图案的每个特征边缘与这些核心进行卷积以产生例如空间图像，参见美国专利申请公开出版物第2014/0195993号，该文献以引用的方式整体并入本文。相应地，精确度依赖于核心的数量。将在精确度(例如所使用的核心的数量)与运行模拟的时间之间进行折中。对于这种模拟的进一步的相关技术在美国专利US7003758中描述，该文献以引用的方式整体并入本文。
相应地，在一实施例中，图案形成装置的形貌引入的相位和可选地图案形成装置的形貌引入的强度可以用于计算光刻术中以确定图案形成装置的图案的三维形貌的成像效果。于是，参照图6B，在一实施例中，由图案形成装置的形貌所造成的光学波前相位和强度可以在610中被计算。因此，在一实施例中，由光刻图案形成装置的图案的特征的三维形貌所造成的光学波前相位和强度信息针对于多个光瞳位置或衍射级来获得。例如，这种由光刻图案形成装置的图案的特征的三维形貌所造成的这种光学波前相位和强度信息可以对于多个入射角、对于多个侧壁角、对于多个特征宽度、对于多个特征厚度、对于图案特征的多个折射率、对于图案特征的多个消光系数等来获得。
然后，替代或附加于核心，这种光学波前相位和强度信息可以在615中用于计算光刻术的计算。在一实施例中，可以将光学波前相位和强度信息表示为计算光刻术计算中的核心。于是，在620中，图案形成装置的图案的三维形貌的成像效应可以使用计算机处理器基于光学波前相位和强度信息来计算。在一实施例中，成像效应的计算基于与在考虑中的图案形成装置的图案相关联的衍射图案的计算。因此，在一实施例中，计算成像效应涉及计算多个设计变量的多变量函数，所述多个设计变量是光刻过程的特性，其中该多变量函数是所计算的光学波前相位和强度信息的函数。该设计变量可以包括用于图案的照射的特性(例如偏振、照射强度分布、剂量等)、投影系统的特性(例如数值孔径)、图案的特性(例如折射率、物理尺寸等)等等。
在一实施例中，计算图案形成装置的形貌的成像效应包括计算图案形成装置的图案的模拟的图像。例如，在一实施例中，“点源”——δ函数(具有强度幅值A和相位Φ作为参数)可以在模拟中被指定在图案的特征的边缘以逼近图案形成装置的形貌。例如，该模拟可以使用照射的传递函数如下：
如上所述，图案形成装置的形貌引入的相位至少依赖于临界尺寸、侧壁角和/或辐射的入射角。在一实施例中，该光学波前相位的数据的描绘或收集范围针对于图案或该图案的特征的入射角的范围来计算并用在计算光刻术计算中。在一实施例中，该光学波前相位的数据的描绘或收集范围附加地或替代地针对于图案或该图案的特征的临界尺寸的范围、针对于图案或该图案的特征的节距范围、针对于图案或该图案的特征的侧壁角范围等等来计算，且用在计算光刻术的计算中。在一实施例中，光学波前相位使用模拟器(例如Hyperlith软件)来严格计算。在需要的情况下，可以在值之间进行插值。这些数据的相位图或收集可以以高精度来预计算并可以有效地包含图案形成装置的形貌的全物理信息。图案形成装置的图案的三维形貌的成像效应然后可以使用图案的衍射图案(其是依赖于图案的特征)并添加所计算的光学波前相位信息来进行计算。
因此，在一实施例中，提供了一种方法，该方法包括：获得所计算的、由光刻图案形成装置的图案的三维形貌所造成的光学波前相位和强度信息；和使用计算机处理器来基于所计算的光学波前相位和强度信息来计算图案形成装置的图案的三维形貌的成像效应。在一实施例中，获得光学波前相位和强度信息包括：获得图案的三维形貌信息和基于该三维形貌信息计算由三维形貌所造成的光学波前相位和强度信息。在一实施例中，计算光学波前相位和强度信息是基于与光刻设备的照射轮廓相关联的衍射图案的。在一实施例中，计算光学波前相位和强度信息包括严格地计算光学波前相位和强度信息。在一实施例中，三维形貌选自：吸收体的高度或厚度、折射率、消光系数和/或吸收体的侧壁角。在一实施例中，三维形貌包括多层结构，所述多层结构包括同一属性的不同值。在一实施例中，光学波前相位信息包括用于图案的多个临界尺寸的光学波前相位信息。在一实施例中，光学波前相位信息包括用于照射辐射的多个入射角和/或图案的侧壁角的光学波前相位信息。在一实施例中，光学波前相位信息包括用于图案的多个节距的光学波前相位信息。在一实施例中，光学波前相位信息包括用于多个光瞳位置或衍射级的光学波前相位信息。在一实施例中，计算图案形成装置的形貌的成像效应包括计算图案形成装置的图案的模拟的图像。在一实施例中，该方法还包括使用光刻图案形成装置来调整与光刻过程相关联的参数来获得图案的成像的对比度的提高。在一实施例中，该参数是图案形成装置的图案的形貌的参数或图案形成装置的照射的参数。在一实施例中，该方法还包括调节图案形成装置的折射率、图案形成装置的消光系数、图案形成装置的吸收体的侧壁角、图案形成装置的吸收体的高度或厚度或选自它们之中的任意组合，以最小化相位变化。在一实施例中，所计算的光学波前相位信息包括跨衍射级的奇相位分布或其数学描述。
因此，不论是使用补充有所述的光学波前相位信息的计算光刻术，还是使用传统的计算光刻术，都期望对图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)进行校正。一些类型的校正已经在上文中进行了描述，一些另外类型的校正包括调节图案形成装置叠层、调节图案形成装置布局和/或使用图案形成装置/照射调节来调节图案形成装置的照射(有时称为源掩模优化)。
图案形成装置/照射(源掩模优化)典型地不考虑图案形成装置的形貌或还使用图案形成装置的形貌尺寸库。也就是说，该库包含一组核心，所述核心得自图案形成装置的形貌。但是，如上所述，这些核心倾向于一近似值，并因此牺牲精度来获得期望的运行时间。
相应地，在一实施例中，图案形成装置/照射调节计算涉及图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息。因此，图案形成装置的吸收体的影响可以由衍射级中的相位来描述。于是，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)包含所有必须的信息。
在一实施例中，如同上述计算光刻术，图案形成装置/照射调节计算涉及图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息。也就是说，数学/模拟计算涉及图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息。对于一些基本的特征，使用该相位可能足以计算优化的图案形成装置/照射模式的组合。
在一实施例中，附加地或替代地，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息用作图案形成装置/照射调节计算的检查或控制。例如，在一实施例中，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息用于限制照射、图案形成装置和/或其它光刻参数的范围或限定照射、图案形成装置和/或其它光刻参数的范围的界限，且传统的图案形成装置/照射调节过程在该范围内执行或受该范围所约束。例如，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息可以针对于多个入射角获得并被分析以辨别可接受的角度范围，在该角度范围内，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)是可接受的。之后传统的图案形成装置/照射调节过程可以在该角度范围内执行。在一实施例中，传统的图案形成装置/照射调节过程可以产生图案形成装置的布局和照射模式的一种或更多种提出的组合。这些一种或更多种的组合的一个或更多个参数可以被针对于图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的信息来测试。例如，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)与衍射级针对于各种入射角的图表可以用于在所提出的照射模式的入射角产生了超过阈值的相位幅值的情况下排除该照射模式。
参考图7，解释图案形成装置/照射调节的方法的示例性的实施例。在701中，定义了光刻问题。该光刻问题表示了待印刷至衬底上的特定图案。该图案用于调节(例如优化)光刻设备的参数和选择照射系统的正确的配置。期望地，其代表包括在图案中的积极的配置，例如同时对密集特征和孤立特征进行分组的图案。
在702中，选择模拟模型，该模拟模型计算图案的轮廓。在一实施例中，该模拟模型可以包括空间图像模型。在该情况下，入射辐射能量分布在光敏抗蚀剂上的分配将被计算。空间图像的计算可以以傅立叶光学的标量或矢量形式来完成。特别地，该模拟可以借助于商业上可获得的模拟器(例如Prolith、Solid-C或类似软件)来执行。光刻设备的不同元件的特性，如数值孔径或具体图案，可以被采用作为模拟的输入参数。可以使用不同的模型，如集总参数模型(Lumped Parameter Model)或变量阈值抗蚀剂模型(Variable ThresholdResist model)。
在该具体实施例中，用于运行空间图像模拟的相关参数可以包括至最佳聚焦平面所在的平面的距离、照射系统的空间部分相干性程度的量度、照射偏振、用于照射器件衬底的光学系统的数值孔径、光学系统的像差和表示图案形成装置的空间传递函数的描述。在一实施例中，如上所述，该相关参数可以包括图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息。
应当理解，在702中所选择的模拟模型的使用不限于例如抗蚀剂轮廓的计算。模拟模型可以被执行以提取附加的/补充的响应，如过程宽容度、密集/孤立特征偏置、侧瓣印刷、对图案形成装置的误差的灵敏度等等。
在限定模型及其参数(包括图案和照射模式的初始条件)之后，则该方法处理至703，在703中，模拟模型被运行以计算响应。在一实施例中，关于计算光刻术，该模拟模型可以基于如上所述的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息来进行计算。于是，在一实施例中，该模拟模型体现多个设计变量的多变量函数，所述设计变量是光刻过程的特性，所述设计变量包括图案的照射特性和该图案的特性，其中该多变量函数是所计算的光学波前相位信息的函数。
在704中，照射模式的一种或更多种照射条件(例如，改变强度分布的类型、改变强度分布的参数(如σ)、改变剂量等)和/或图案形成装置的图案的布局或形貌的一个或更多个方面(例如，施加偏置、添加光学邻近效应校正、改变吸收体厚度、改变折射率或消光系数等)基于该响应的分析来调整。
在该实施例中所计算的响应可以相对于一个或更多个光刻量度来进行评估以判定是否例如存在足够的对比度来成功地将期望的图案特征印刷在衬底上的抗蚀剂中。例如，可以通过聚焦范围来分析空间图像，以提供曝光宽容度和焦深的估计且可以迭代地执行该程序以到达最佳的光学条件。实际上，空间图像的品质可以通过使用对比度或空间图像对数斜率(ILS)量度(例如规范化的图像对数斜率(NILS)，该规范化的图像对数斜率例如针对于特征尺寸被规范化)来确定。该值对应于图像强度(或空间图像)的斜率。在一实施例中，光刻度量可以包括临界尺寸均一性、曝光宽容度、过程窗口、过程窗口的尺寸、掩模误差增强因子(MEEF)、规范化的图像对数斜率(NILS)、边缘定位误差和/或图案保真度量度。
如上所述，在一实施例中，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息可以用于评估或约束该响应的计算。例如，在一实施例中，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息用于限制照射、图案形成装置和/或其它光刻参数的范围或限定照射、图案形成装置和/或其它光刻参数的范围的界限，且传统的图案形成装置/照射调节过程在该范围内执行或受该范围所约束，以生成响应。例如，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息可以针对于多个入射角获得并被分析以辨别可接受的角度范围，在该角度范围内，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)是可接受的。之后传统的图案形成装置/照射调节过程可以在该角度范围内执行。在一实施例中，传统的图案形成装置/照射调节过程可以产生图案形成装置的图案配置和照射模式的一种或更多种提出的组合，作为响应。这些一种或更多种的组合的一个或更多个参数可以被针对于图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的信息来测试。例如，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)与衍射级针对于各种入射角的图表可以用于在所提出的照射模式的入射角产生了超过阈值的相位幅值的情况下排除该照射模式。
在705中，该模拟/计算、该响应的确定和该响应的评估可以被重复直至满足一定的终止条件为止。例如，该调整可以持续至一数值被最小化或最大化为止。例如，光刻量度，例如临界尺寸、曝光宽容度、对比度等等，可以被评估其是否满足设计准则(例如临界尺寸小于一定的第一值和/或大于一定的第二值)。如果光刻量度不满足设计准则，则该调整可以持续。在一实施例中，对于调整，可以使用或获得(例如计算)新的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)信息。
进而，除去图案形成装置/照射调节之外，还可以调节光刻设备或过程的一个或更多个其它参数。例如，可以调节光刻设备的投影系统的一个或更多个参数，例如数值孔径、像差参数(例如与可以调节束路径中的像差的装置相关联的参数)等等。
因此，在一实施例中，提供一种方法，包括：对于通过光刻图案形成装置的图案的辐射进行的照射，获得所计算的、由图案的三维形貌所造成的光学波前相位信息；和基于光学波前相位信息和使用计算机处理器，调整照射参数和/或调整图案的参数。在一实施例中，该方法还包括：对于所调整的照射和/或图案参数，获得所计算的、由图案的三维形貌所造成的光学波前相位信息和调整照射参数和/或调整图案参数，其中该获得和调整步骤重复直到满足一定的终止条件为止。在一实施例中，该调整步骤包括：基于光学波前相位信息来计算光刻量度和基于光刻量度来调整照射和/或图案的参数。在一实施例中，光刻量度包括选自下列中的一个或更多个：临界尺寸均一性、曝光宽容度、过程窗口、过程窗口的尺寸、掩模误差增强因子(MEEF)、规范化的图像对数斜率(NILS)、边缘定位误差或图案保真度量度。在一实施例中，该获得步骤包括针对于照射辐射的多个不同的入射角来获得所计算的光学波前相位信息；且其中该调整步骤包括基于所计算的光学波前相位信息来定义入射照射辐射的可接受的角度范围，并在该定义的角度范围内调整照射和/或图案的参数。在一实施例中，该调整步骤包括执行照射/图案形成装置的优化。在一实施例中，该调整步骤包括计算多个设计变量的多变量函数，所述设计变量是光刻过程的特性，所述设计变量包括对于图案的照射的特性和该图案的特性，其中所述多变量函数是所计算的光学波前相位信息的函数。
在一实施例中，提供一种用于改进光刻过程以将光刻图案形成装置的图案的至少一部分成像到衬底上的方法，该方法包括：获得所计算的、由所述图案的三维形貌所造成的光学波前相位信息；使用计算机处理器来计算多个参数的多变量函数，所述参数是光刻过程的特性，所述参数包括对于图案的照射的特性和该图案的特性，其中所述多变量函数是所计算的光学波前相位信息的函数；以及通过调整所述参数中的一个或更多个参数直至满足预定终止条件为止来调整光刻过程的特性。
在一实施例中，该调整步骤还包括计算多个设计变量的另一多变量函数，所述设计变量是光刻过程的特性，其中该另一多变量函数不是所计算的光学波前相位信息的函数。在一实施例中，该多变量函数用于图案的临界区域且该另一多变量函数用于非临界区域。在一实施例中，该调整步骤提高图案的成像的对比度。在一实施例中，所计算的光学波前相位信息包括跨衍射级的奇相位分布或其数学描述。在一实施例中，该获得步骤包括获得图案的三维形貌信息并基于该三维形貌信息来计算由三维形貌所造成的光学波前相位信息。在一实施例中，该图案是器件的设计布局且光学波前相位信息仅仅被针对于该图案的子图案指定。在一实施例中，该方法包括调整照射参数，其中调整照射参数包括调整照射强度分布。在一实施例中，该方法包括调整图案参数，其中调整图案参数包括将光学邻近效应校正特征和/或分辨率增强技术施加至该图案。在一实施例中，光学波前相位信息包括针对于辐射的多个入射角和/或图案的侧壁角的光学波前相位信息。在一实施例中，所述获得步骤包括严格计算光学波前相位信息。
图案形成装置叠层调节(例如优化)主要通过查看可制造性方面(例如蚀刻)来实现。如果使用图案形成装置的成像是调节步骤的一部分，则其使用量度的一个或更多个衍生的成像品质因数(例如曝光宽容度)来完成。这些衍生的成像品质因数是依赖于特征和照射设定的。当使用用于调节的衍生的成像品质因数(例如曝光宽容度)时，如果所衍生的经过调节的堆叠在所有的成像相关的主题上基本上更好，则其可能不是清楚的，因为该调节步骤依赖于特征、照射设定等等。
相应地，替代或附加于评估诸如曝光宽容度等衍生的成像量度，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)被评估。通过评估图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)对于一个或更多个图案形成装置的叠层属性(例如折射率、消光系数、吸收体或其他高度/厚度、侧壁角等)的依赖性，可以辨别经过改进的图案形成装置的叠层，该经过改进的图案形成装置的叠层减小或最小化掩模3D引入的相位的幅值。以此方式衍生的掩模叠层对于所有的特征和/或照射设定而言，可以从根本上在多个成像属性上是更好的。
参照图8A，示出了二元掩模和具有大约6％的MoSi吸收体的优化的相移掩模、以正入射193nm照射来曝光的衍射级的模拟的强度(在衍射效率方面)的图表。参照图8B，示出了二元掩模和具有大约6％的MoSi吸收体的相移掩模、以正入射193nm照射来曝光的衍射级的模拟的相位的图表。所述图表示出了二元掩模800和相移掩模802的结果。
图8A和图8B中的图表示出了测量衍射效率和波前相位如何分别作为衍射级的函数改变的模拟结果。该模拟对掩模图案在由所述的193nm照射曝光时的投影进行建模，且可以例如使用Hyperlith软件(其可以从Panoramic Technology，Inc获得)来执行。该相位是以弧度为单位的且衍射级是整数，0对应于第0衍射级。该模拟针对于二元掩模800和相移掩模802执行。
参照图8A，可以看出，两个不同的掩模800、802在衍射级的范围上提供了十分相当的衍射效率性能。另外，相移掩模802的衍射效率对于第一衍射级和第二衍射级略高一些。于是，相移掩模802可以提供比二元掩模800更好的性能。
在此，参照图8B，可以看出二元掩模800和相移掩模802提供了在衍射级的范围上十分不同的波前相位性能。尤其是，对于相移掩模802，跨衍射级中的一个或更多个衍射级的相位范围通常相比二元掩模800被降低。也就是说，对于相移掩模802，跨衍射级的相位范围相比于二元掩模800被降低或最小化。这可以在图8B中看成表示相移掩模802的线总体上相比于表示二元掩模800的线被“平坦化”。换言之，表示相移掩模802的线相比于二元掩模800总体更接近于水平线。
参照图9A，示出对于二元掩模被正入射193nm照射曝光的情形、模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)(单位是弧度)与衍射级(其中第0衍射级对应于7.5)关系的图表。该图表示出对于三种不同的吸收体厚度(名义值、比名义值小6nm(-6nm)和比名义值大6nm)的二元掩模的结果。该图表示出更薄的吸收体(-6nm)与其它情形相比随着其线更加平坦化而产生略微更好的性能。
在此，参照图9B，可以看出吸收体厚度的效应的更具体的细节。图9B示出对于图9A的二元掩模、所模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)(单位是弧度)与吸收体厚度从名义值的变化(单位为纳米)的关系的图表。在该图表中，三个不同的品质因数被应用于相位与衍射级的关系图表。第一品质因数是总相位范围(参见插图中的“总”)。第二品质因数是峰范围(参见插图中的“峰”)。而且，第三品质因数是高阶的范围(参见插图中的“高阶”)。参照图9B，可以看出相位的峰范围(“峰”)是基本上恒定的。但是，对于高阶(“高阶”)，相位范围随着吸收体的厚度而增加并因此高阶主要地驱动总相位范围(“总”)的变化。于是，这些品质因数中的一个或更多个可以用于驱动图案形成装置的叠层的配置。例如，高阶的品质因数推荐更薄的吸收体以减小相位范围。相应地，例如高阶的品质因数的最小值(或在该最小值的5％、10％、15％、20％、25％或30％中的值)可以实现二元掩模的合适的厚度。但是，由于相位峰范围在所示出的厚度上是一基本上恒定的非零数，因此除去减小高阶相位范围或使用非常大的厚度(这可能是不可制造的)之外，减小相位范围的进一步的益处即使有，也不会太多。相应地，可能需要折射率和/或消光系数的变化。
参照图10A，示出对于具有大约6％的MoSi吸收体的相移掩模(即图案形成装置具有不同的折射率)被正入射193nm照射曝光的情形、模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)(单位是弧度)与衍射级(其中第0衍射级对应于7.5)关系的图表。该图表示出对于三种不同的吸收体厚度(名义值(其是优化的数且对应于图8A和8B中的相移掩模802)、比名义值小6nm(-6nm)和比名义值大6nm)的结果。该图表示出名义值厚度与其它情形相比随着其线更加平坦化而产生明显更好的性能。
在此，参照图10B，可以看出吸收体厚度的效应的更具体的细节。图10B示出对于图10A的具有大约6％的MoSi吸收体的相移掩模的、模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)(单位是弧度)与吸收体厚度从名义值的变化(单位是纳米)的关系的图表。如在图9B的图表中，三个不同的品质因数(“总”、“峰”和“高阶”)被辨别成施加至相位与衍射级的关系的图表。
参照图10B，可以看出相位峰范围(“峰”)、对于高阶的相位范围(“高阶”)和总相位范围(“总”)都是变化的。因此，为了调节叠层，这些品质因数中的一个或更多个可以用于驱动图案形成装置叠层的配置。例如，峰品质因数可以驱动叠层的配置以减小相位范围。相应地，例如，峰品质因数的最小值(或在该最小值的5％、10％、15％、20％、25％或30％内的值)可以实现掩模的合适的厚度(例如在图10B中的名义厚度)。或者，多于一个品质因数可以用于驱动图案形成装置的叠层的配置。于是，该调节过程可以涉及共同优化的问题(或许合适的权重被给予某些品质因数和/或不超过被施加至这些品质因数的阈值)，该共同优化问题涉及多于一个品质因数。相应地，例如，共同优化的最小值(或在该最小值的5％、10％、15％、20％、25％或30％内的值)可以实现掩模的合适的厚度。
应当理解，同样的分析可以应用于具有不同的折射率、不同的消光系数等的图案形成装置的吸收体以调节(例如优化)图案形成装置叠层。于是，除去上述针对折射率、消光系数等的特殊组合对于厚度的上述优化之外，还可以针对厚度、消光系数等的特殊组合对于不同的折射率进行类似的优化、针对厚度、折射率等的特殊组合对于不同的消光系数等进行类似的优化，等等。并且因此，这些结果可以用于共同优化功能以到达经过调节的(例如优化的)叠层。尽管已经描述了图案形成装置的形貌的物理参数，但是可以类似地考虑形成图案形成装置的形貌的参数(例如蚀刻)。
参照图11，示出对于图8A和图8B的相移掩模802和非优化的相移掩模1100的空间图像模拟的、模拟的最佳聚焦位置差(单位是纳米)与节距(单位是纳米)的关系的图表。从图11可以看出，相移掩模802提供了比相移掩模1100总体更低的最佳聚焦位置差并补偿了在大约80-110纳米的节距下明显的图案形成装置的形貌引入的最佳聚焦位置差。
参照图12A和12B，示出了具有薄吸收体的二元掩模与具有大约6％的MoSi吸收体的相移掩模(对应于图8A和8B中的相移掩模802且具有图10A中的名义值厚度)的性能对比。在此，该对比还针对于各种照射入射角示出。因此，图12A示出对于二元掩模被对应于-16.5度入射角的为-0.9的σ(sigma)、对应于0度入射角的为0的σ以及对应于16.5度入射角的为0.9的σ的193nm照射曝光情况下的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)(单位是弧度)与衍射级的关系的图表。该图表示出了对于每个照射角，相位范围Δ是十分明显的，包括总相位范围、峰相位范围以及在一定程度上包括高阶相位范围。因此，该二元掩模给出了对比度损失且具有明显的最佳聚焦位置差。
图12B示出对于具有大约6％的MoSi吸收体的相移掩模(对应于图8A和8B中的相移掩模802且具有图10A中的名义值厚度)被对应于-16.5度入射角的为-0.9的σ(sigma)、对应于0度入射角的为0的σ以及对应于16.5度入射角的为0.9的σ的193nm照射曝光情况下的模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)(单位是弧度)与衍射级(整数形式)的关系的图表。该图表示出了对于每个照射角，相位范围Δ在衍射级上是十分窄的并因此该掩模给出了低的对比度损失、低的最佳聚焦位置差、低的定位误差和相对低的图案不对称度。
参照图13A和13B，示出了具有薄吸收体的二元掩模与具有大约6％的MoSi吸收体的相移掩模(对应于图8A和8B中的相移掩模802且具有图10A中的名义值厚度)的最佳聚焦和对比度的对比。在此，示出该对比还针对于图案的密集特征1300和半孤立特征1302。因此，图13A示出对于二元掩模被193nm照射曝光情况下的测量的剂量灵敏度(单位是nm/mJ/cm2)与最佳聚焦(单位是nm)的关系的图表。在左手侧上的剂量灵敏度比例是针对于密集特征1300的，在右手侧上的剂量灵敏度比例是针对于半孤立特征1302的。该图表示出，例如，对于密集特征1300的剂量灵敏度(由箭头1304标记)的最小值与对于半孤立特征1302的剂量灵敏度(由箭头1306标记)的最小值相比处在明显不同的最佳聚焦位置。
图13B示出对于具有大约6％的MoSi吸收体的相移掩模(对应于图8A和8B中的相移掩模802且具有图10A中的名义值厚度)的被测量的剂量灵敏度(单位是nm/mJ/cm2)与最佳聚焦位置(单位是nm)的关系的图表。在左手侧上的剂量灵敏度比例是针对于密集特征1300的，在右手侧上的剂量灵敏度比例是针对于半孤立特征1302的。与图13A相比，该图表示出，例如，对于密集特征1300的剂量灵敏度(由箭头1304标记)的最小值处在靠近于对于半孤立特征1302的剂量灵敏度(由箭头1306标记)的最小值的最佳聚焦位置。而且，对于密集特征和半孤立特征跨最佳聚焦位置范围的剂量灵敏度总体对于相移掩模比二元掩模更低。事实上，对于半孤立特征，剂量灵敏度总体上如水平箭头所示明显减小。图13B也示出最佳聚焦位置范围(大约-190nm至-50nm)对于密集特征和半孤立特征相比于图13A中的最佳聚焦位置范围(大约-190nm至0nm)被明显地减小。于是，经过调节的具有大约6％的MoSi吸收体的相移掩模(对应于图8A和8B中的相移掩模802且具有图10A中的名义值厚度)能够为最佳聚焦位置和对比度提供明显的益处。
参照图14A和图14B，示出对于具有22nm线/间隔图案通过节距的EUV掩模的、模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)(单位是弧度)与衍射级的关系的图表。图14A示出用于在第一方向上的特征(竖直特征)的结果，图14B示出在基本上与第一方向正交的第二方向上的特征(水平特征)的结果。在一EUV布置中，在掩模是反射性掩模的情况下，主光线以与图案形成装置成非零和非90度的角度的方式入射到图案形成装置上。在一实施例中，主光线角度是大约6度。相应地，参考图14B，由于主光线的入射角，相位分布通常对于水平特征总是奇的(类似于关于图5的上述的非正入射角)(并因此可以使用例如泽尼克项Z2或Z7的图案来校正)。而且，参照图14A，相位分布对于竖直特征通常是偶的(并因此可以使用例如泽尼克项Z9或Z16的图案来校正)。
参照图15A和图15B，示出对于具有22nm线/间隔图案通过节距的EUV掩模的且对于相对于倾斜的主光线的各种角度、模拟的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)(单位是弧度)与衍射级的关系的图表。图15A示出用于在第一方向上的特征(竖直特征)的结果，图15B示出在基本上与第一方向正交的第二方向上的特征(水平特征)的结果。如图15A中对于-4.3度至4.5度相对于主光线角度(在该情况下，是6度)的角度范围所见，相位分布对于竖直特征大体上是偶的并因此可以使用例如泽尼克项Z9或Z16图案来校正。而且，参照图15B，对于-4.3度至4.5度相对于主光线角度(在该情况下，是6度)的角度范围，相位分布对于水平特征是奇的并因此可以使用例如泽尼克项Z2或Z7的图案来校正。
因此，在一实施例中，尽管吸收体特性可以被修改以帮助校正EUV掩模的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)，但是用于校正图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的另一种方式是提供离轴照射，该离轴照射解决与水平线关联的奇相位分布和缓解衰退。例如，双极照射(在合适的位置具有极)可以为水平线和竖直线两者提供照射，但与水平线适合得更好。图16示出对于具有0.33的数值孔径且使用具有0.2环宽度的双极照射的EUV光刻设备的图案形成装置的各种线和间隔图案的、模拟的调制传递函数(MTF)与相干性的关系。线1600表示16纳米线和间隔图案的结果，线1602表示13纳米线和间隔图案的结果，线1604表示12纳米线和间隔图案的结果，线1606表示11纳米线和间隔图案的结果。该MTF是由投影系统捕获的第一级衍射辐射的量的量度。在图16的图表上的相干性的值给出了对于各种线和间隔图案相对于倾斜的主光线的双极照射的极位置(σ)的中心。于是，可以从图16看出，对于被EUV辐射照射的16nm线和间隔图案以及更大的，可以选择相对于倾斜的主光线的相对低的角度(相干性＞0.3)以在保持最大调制的同时控制图案形成装置的形貌引入的相位。与之相比，对于193nm(的辐射)，40nm线和间隔图案可能需要σ＝0.9(17度入射角)。
而且，对于EUV照射，例如，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的效应可以不仅对于每个取向是不同的(例如竖直特征或水平特征)，而且对于每种节距也是不同的。对于不同的特征取向和不同的节距，存在最佳焦距位置差、波桑(Bossung)曲线斜率、通过节距的对比度差异和/或焦深差。
在一实施例中，用于评估相位的技术(例如使用品质因数、共同优化等)可以在此应用于其它的实施例中，其中，替代或附加于图案形成装置叠层属性，所改变的参数是照射辐射的入射角、侧壁角、临界尺寸等。
因此，在一实施例中，提供一种方法，该方法包括：获得由光刻图案形成装置的图案的三维形貌所造成的光学波前相位信息；基于该光学波前相位信息且使用计算机处理器来调整图案的物理参数。在一实施例中，该图案是器件的设计布局且光学波前相位信息仅仅被针对于该图案的子图案指定。在一实施例中，该方法还包括：针对于所调整的图案的物理参数，获得由图案的三维形貌所造成的光学波前相位信息和调整图案的物理参数中的参数，其中该获得步骤和调整步骤被重复直至满足一定的终止条件为止。在一实施例中，该调整步骤提高图案的成像的对比度。在一实施例中，所计算的光学波前相位信息包括跨衍射级的奇相位分布或其数学描述。在一实施例中，该调整步骤包括确定由光刻图案形成装置的图案的三维形貌所造成的相位的最小值。在一实施例中，该物理参数包括选自下列的一个或更多个：折射率、消光系数、侧壁角、厚度、特征宽度、节距和/或叠层的参数(例如顺序/成分/等等)。在一实施例中，调整物理参数包括从吸收体的库中选择图案的吸收体。在一实施例中，获得光学波前相位信息包括严格计算光学波前相位信息。
于是，在一实施例中，图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)用于调节(例如优化)图案形成装置的叠层。尤其是，波前相位效应可以通过吸收体调节(例如优化)来缓解。在一实施例中，如上所述，不透明的二元掩模可能是不合适的，而具有优化的吸收体厚度的透射式相移掩模可以在波前相位和在衬底上的光刻性能方面给出最佳性能。
而且，对于EUV图案形成装置，由于奇相位分布效应导致的对比度损失可以由照射模式调节(例如优化)来被最好的缓解。
在一实施例中，可以使用图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)来调节(例如优化)图案形成装置至图案形成装置的差异。也就是说，每个独立的图案形成装置的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)的信息可以被比较或监测以识别图案形成装置之间的差别，例如将校正应用于光刻过程的参数(例如对于一个或更多个图案形成装置的校正、对于照射模式的改变、在光刻设备中补偿相位的应用等)以使它们在性能上类似(这可以涉及使性能“变差”或“变好”)。于是，在一实施例中，提供对于不同的图案形成装置(例如一个或更多个类似的临界图案、特征或结构的图案形成装置)之间的相位差的监控和调节光刻过程以补偿所确定的差异(例如对于一个或更多个图案形成装置的校正、对于照射模式的改变、在光刻设备中补偿相位的应用等)。
在一实施例中，可以使用图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)来调节(例如优化)图案形成装置上的变化。也就是说，在图案形成装置上的不同的区域的图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)可以被比较以识别该区域之间的差异并例如将校正应用于光刻过程的参数(例如对于图案形成装置的一个或更多个区域的校正、对于照射模式的改变、在光刻设备中补偿相位的应用等)以使它们在性能上类似(这可以涉及使性能“变差”或“变好”)。于是，在一实施例中，提供对于跨图案形成装置(例如一个或更多个类似的临界图案、特征或结构的图案形成装置)的相位差的监控和调节光刻过程以补偿所确定的差异(例如对于一个或更多个图案形成装置的校正、对于照射模式的改变、在光刻设备中补偿相位的应用等)。
于是，这些技术中的一种或更多种可以提供对于光刻设备可以投影图案到衬底上的精确度的显著改进。
用于校正波前相位的此处的技术中的一些，例如用于通过改变吸收体厚度来缓解聚焦位置差，可以减小使用图案形成装置形成的空间图像的对比度。在一些应用的区域内，这可能不是非常关心的。例如，如果光刻设备正在用于对将形成逻辑电路的图案进行成像，则对比度可以被考虑成比聚焦位置差更不重要。由聚焦位置差的改进提供的好处(例如更好的临界密度均一性)可以被考虑成比所减小的对比度更重要。合适的优化函数(例如具有光刻量度的权重)可以被用于到达平衡(例如最优值)。例如，在一实施例中，由图案形成装置提供的相移以及其提供的对比度改进可以被考虑，以及图案形成装置的形貌引入的相位在例如校正图案形成装置的形貌引入的相位时可以被考虑。可以找到在提供减小的图案形成装置的形貌引入的相位的同时提供必需程度的对比度的折中。
在上述实施例中，吸收材料通常已经被描述为单一材料。然而，该吸收材料可以是多于一种材料。该材料可以例如被提供成层，且可以例如被提供成交替层的叠层。为了改变折射率或消光系数，可以采用具有期望的折射率/消光系数的不同的材料，掺杂剂可以被以吸收体材料的构成要素的相对比例(例如钼和硅化物的比例)添加到吸收材料中。
在一实施例中，辐射束B被偏振。如果辐射束没有被偏振，则构成辐射束的不同的偏振可能减少或抵消图案形成装置的形貌引入的聚焦位置差，以使得不会看到明显的图案形成装置的形貌引入的效应(例如聚焦位置差)。但是，期望地可以使用偏振辐射束，且如果辐射束被偏振，则可能不会出现该减小或抵消，且相应地，在此所述的实施例可以被用于减小图案形成装置的形貌引入的效应。偏振辐射可以被用在浸没式光刻术中，因此此处描述的这些实施例可能对于浸没光刻术是有利的。EUV光刻设备的辐射束典型地具有例如对于其主光线大约6度的角度，并因此不同的偏振态为辐射束提供不同的贡献。因此，反射束对于两个偏振方向而言是不同的，同样可以考虑成是偏振的(至少在一定程度上)。本发明的实施例因此可以有利地被用于EUV光刻术。
在一实施例中，图案形成装置可以设置有功能图案(即将形成操作装置的一部分的图案)。替代地或附加地，图案形成装置可以设置有测量图案，该测量图案不形成功能图案的一部分。该测量图案可以例如位于功能图案的一侧。该测量图案例如可以用于测量图案形成装置相对于光刻设备的衬底台WT(见图1)的对准或可以用于测量一些其它参数(例如重叠)。在此所述的技术可以应用于这种测量图案。因此，例如，在一实施例中，用于形成测量图案的吸收材料可以与用于形成功能图案的吸收材料相同或不同。作为另一示例，测量图案的吸收材料可以是提供对辐射束基本上完全吸收的材料。作为另一示例，用于形成测量图案的吸收材料可以设置有与用于形成功能图案的吸收材料不同的厚度。
对于空间图像，在此所讨论的对比度包括图像对数斜率(ILS)和/或规范化的图像对数斜率(NILS)，而对于抗蚀剂，在此所讨论的对比度包括剂量灵敏度和/或曝光宽容度。
尽管在说明书中不时可能仅仅讨论了图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)，但是应当理解，这种参考可以包括使用图案形成装置的形貌引入的强度(波前强度)。类似地，在可能仅仅讨论了图案形成装置的形貌引入的强度(波前强度)的情况下，应当理解，这种参考可以包括使用图案形成装置的形貌引入的相位(波前相位)。
在本文中所用的术语“使优化”、“进行优化”、“优化”意思是调整光刻过程参数，以使得光刻术的过程和/或结果具有更可期望的特性，例如在衬底上的设计布局的投影的更高的精确度、更大的过程窗口等等。
本发明的实施例可以采取如下形式：计算机程序，包含对如本文中所披露方法加以描述的一个或更多机器可读指令序列；或数据储存介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)，其中储存有这样的计算机程序。此外，计算机可读指令可以体现于两个或更多计算机程序中。所述两个或更多计算机程序可以储存于一个或更多不同存储器和/或数据储存介质上。
该计算机程序可以例如被图1的成像设备所包括或包括在图1的成像设备中和/或被图2的控制单元LACU所包括或包括在图2的控制单元LACU中。在已有的设备(例如如图1-2所示类型的示例)已经处于生产中和/或使用中的情况下，一个实施例可以通过提供用于使设备的处理器执行本文所描述方法的经更新的计算机程序产品来实现。
当一个或更多计算机程序由位于光刻设备的至少一个部件内的一个或更多计算机处理器读取时，本文中所描述的任何控制器可以是各自或组合地可操作的。控制器可以各自或组合地具有用于接收、处理和发送信号的任何合适配置。一个或更多处理器被配置成用以与控制器中至少一个控制器通信。例如，每个控制器可包括用于执行包括用于上述方法的计算机可读指令的计算机程序的一个或更多处理器。控制器可以包括用于储存这样的计算机程序的数据储存介质，和/或用以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计算机可读指令而操作。
虽然上文已经做出了具体参考，将所述实施例用于使用辐射的光刻术的情况中，将理解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，不局限于使用辐射的光刻术。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。
此外，尽管在本文中可以对用于制造集成电路(IC)的光刻设备作出了具体引用，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。本领域技术人员将领会到，在这些替代应用的情形下，本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义的。本文中所称的衬底可以在曝光之前或之后被处理，例如在轨道(一种通常将一层抗蚀剂涂覆到衬底上并且使得被曝光的抗蚀剂显影的工具)中，量测工具和/或检验工具中。在适合的情况下，本文的公开内容可以适用于这些和其它衬底处理工具。此外，所述衬底可以被多于一次地处理，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。
本发明还可使用下列方面加以描述：
1.一种方法，所述方法包括：
对于由光刻图案形成装置的图案的辐射进行的照射，获得由所述图案的三维形貌导致的计算的波前相位信息；以及
基于所述波前相位信息且使用计算机处理器来调整照射的参数和/或所述图案的参数。
2.根据方面1所述的方法，还包括：对于经过调整的照射和/或图案的参数，获得由所述图案的三维形貌所导致的计算的波前相位信息并调整照射的参数和/或调整图案的参数，其中所述获得步骤和调整步骤被重复直至满足一定的终止条件为止。
3.根据方面1或方面2所述的方法，其中，所述调整步骤包括：基于波前相位信息来计算光刻量度和基于所述光刻量度来调整照射的参数和/或图案的参数。
4.根据方面3所述的方法，其中所述光刻量度包括选择下列中的一个或更多个：临界尺寸均一性、曝光宽容度、过程窗口、过程窗口的尺寸、掩模误差增强因子(MEEF)、图像对数斜率、边缘定位误差或图案保真度量度。
5.根据方面1至4中任一个方面所述的方法，其中，所述获得步骤包括：获得对于照射辐射的多个不同的入射角的所述计算的波前相位信息；且其中所述调整步骤包括：基于所述计算的波前相位信息来限定入射照射辐射的可接受的角度范围和在所限定的角度范围内调整照射的参数和/或图案的参数。
6.根据方面1至5中任一个方面所述的方法，其中，所述调整步骤包括执行照射/图案形成装置优化。
7.根据方面1至6中任一个方面所述的方法，其中，所述调整步骤包括：计算多个设计变量的多变量函数，所述设计变量是光刻过程的特性，所述设计变量包括图案的照射的特性和图案的特性，其中所述多变量函数是所述计算的波前相位信息的函数。
8.一种用于改进光刻过程以将光刻图案形成装置的图案的至少一部分成像到衬底上的方法，所述方法包括：
获得由所述图案的三维形貌导致的计算的波前相位信息；
使用计算机处理器来计算多个参数的多变量函数，所述多个参数是光刻过程的特性，所述参数包括对于所述图案的照射的特性和图案的特性，其中所述多变量函数是所述计算的波前相位信息的函数；和
通过调整所述参数中的一个或更多个参数直至满足预定的终止条件为止来调整光刻过程的特性。
9.根据方面7或方面8所述的方法，其中，所述调整步骤还包括计算多个设计变量的另一个多变量函数，所述多个设计变量是光刻过程的特性，其中，所述另一个多变量函数不是所述计算的波前相位信息的函数。
10.根据方面9所述的方法，其中，所述多变量函数用于所述图案的临界区域，且所述另一个多变量函数用于非临界区域。
11.根据方面9所述的方法，其中，所述另一个多变量函数基于核心。
12.根据方面1至方面11中任一个方面所述的方法，其中所述调整步骤改进所述图案的成像的对比度。
13.根据方面1至12中任一个方面所述的方法，其中，所述计算的波前相位信息包括跨衍射级的奇相位分布或其数学描述。
14.根据方面1至13中任一个方面所述的方法，其中，所述获得步骤包括获得所述图案的三维形貌信息和基于所述三维形貌信息来计算由三维形貌导致的波前相位信息。
15.根据方面1至14中任一个方面所述的方法，其中，所述图案是器件的设计布局且波前相位信息仅仅针对于所述图案的子图案来指定。
16.根据方面1至15中任一个方面所述的方法，包括调整照射的参数，其中调整照射的参数包括调整照射的强度分布。
17.根据方面1至15中任一个方面所述的方法，包括调整图案的参数，其中，调整图案的参数包括调整选自下列中的一个或更多个参数：折射率、消光系数、侧壁角、厚度、特征宽度、节距和/或叠层的参数。
18.根据方面1至17中任一个方面所述的方法，包括调整图案的参数，其中，调整图案的参数包括将光学邻近效应校正特征和/或分辨率增强技术应用于所述图案。
19.根据方面1至18中任一个方面所述的方法，其中，所述波前相位信息包括对于辐射的多个入射角和/或图案的多个侧壁角的波前相位信息。
20.根据方面1至19中任一个方面所述的方法，其中，所述获得步骤包括严格计算波前相位信息。
21.根据方面1至20中任一个方面所述的方法，其中，一组基函数用于描述波前相位信息，例如泽尼克、琼斯、贝塞尔或穆勒表达式。
22.根据方面1至21中任一个方面所述的方法，所述调整步骤包括调节光刻设备的投影系统的参数。
23.根据方面1至22中任一个方面所述的方法，其中所述调整步骤包括使用波前相位信息作为模拟模型中的核心。
24.一种非易失性计算机程序产品，包括配置成使处理器执行根据方面1至23中任一个方面所述的方法的机器可读指令。
25.一种制造器件的方法，其中器件图案被使用光刻过程施加至一系列的衬底，所述方法包括使用根据方面1至23中任一个方面的方法来制备所述器件图案和将所述器件图案曝光到衬底上。
在本文所述的图案形成装置可以被称为光刻图案形成装置。于是，术语“光刻图案形成装置”可以被解释成意味着适用于光刻设备中的图案形成装置。
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。
所述的实施例和说明书中对“实施例”、“示例”等的提及表示所述实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括特定的特征、结构或特性。另外，这种措辞不一定表示同一实施例。进而，当特定的特征、结构或特性结合实施例来描述，应当理解，不论是否被明确描述，实现这种特征、结构或特性以及其它实施例在本领域技术人员的知识范围内。
上文的描述意图是示例性的而不是限制性的。因此，本领域技术人员应该明白，在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下可以对所述的本发明做出修改。例如，一个或更多实施例的一个或更多方面可酌情与一个或更多其它实施例的一个或更多方面相组合、或替代一个或更多其它实施例的一个或更多方面。因此，基于这里给出的教导和启示，这种修改和适应意欲在所公开的实施例的等价物的范围和含义内。应该理解，这里的术语或措辞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辞由本领域技术人员根据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进行限定。

Claims (15)

1.一种方法，所述方法包括：
对于由光刻图案形成装置的图案的辐射进行的照射，获得由所述图案的三维形貌导致的计算的波前相位信息；以及
基于所述波前相位信息且使用计算机处理器来调整照射的参数和/或调整所述图案的参数。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：对于经过调整的照射和/或图案的参数，获得由所述图案的三维形貌所导致的计算的波前相位信息并调整照射的参数和/或调整图案的参数，其中所述获得步骤和调整步骤被重复直至满足一定的终止条件为止。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调整步骤包括：基于波前相位信息来计算光刻量度和基于所述光刻量度来调整照射的参数和/或图案的参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获得步骤包括：获得对于照射辐射的多个不同的入射角的所述计算的波前相位信息；且其中所述调整步骤包括：基于所述计算的波前相位信息来限定入射照射辐射的可接受的角度范围和在所限定的角度范围内调整照射的参数和/或图案的参数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调整步骤包括：计算多个设计变量的多变量函数，所述设计变量是光刻过程的特性，所述设计变量包括图案的照射的特性和图案的特性，其中所述多变量函数是所述计算的波前相位信息的函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调整步骤改进图案的成像的对比度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获得步骤包括：获得图案的三维形貌信息和基于所述三维形貌信息来计算由三维形貌导致的波前相位信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案是器件的设计布局且所述波前相位信息仅仅针对于图案的子图案来指定。
9.根据权利要求1所述的方法，包括调整照射的参数，其中，调整照射的参数包括调整照射的强度分布。
10.根据权利要求1所述的方法，包括调整图案的参数，其中调整图案的参数包括调整选自下列中的一个或更多个参数：折射率、消光系数、侧壁角、厚度、特征宽度、节距和/或叠层的参数，和/或
包括将光学邻近效应校正特征和/或分辨率增强技术应用于所述图案。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波前相位信息包括对于辐射的多个入射角和/或图案的多个侧壁角的波前相位信息。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获得步骤包括严格计算波前相位信息。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调整步骤包括调节光刻设备的投影系统的参数。
14.一种非易失性计算机程序产品，包括配置成使处理器执行根据权利要求1所述的方法的机器可读指令。
15.一种制造器件的方法，其中器件图案被使用光刻过程施加至一系列的衬底，所述方法包括使用根据权利要求1的方法来制备所述器件图案和将所述器件图案曝光到衬底上。
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