CN109661616A

CN109661616A - 图案化叠层优化

Info

Publication number: CN109661616A
Application number: CN201780052912.5A
Authority: CN
Inventors: W·T·特尔; J·M·芬德尔斯; O·J·P·毛拉尔; A·B·范奥斯汀
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2019-04-19
Anticipated expiration: 2037-08-02
Also published as: US10775705B2; EP3291007A1; JP7138638B2; US20190204749A1; KR20190042697A; CN109661616B; KR102215958B1; JP2019533202A; WO2018041507A1

Abstract

一种调整图案化叠层的方法，所述方法包括：定义函数，该函数对代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性的参数如何受到图案化叠层变量的变化的影响进行度量，所述图案化叠层变量代表所述图案化叠层的材料层的物理特性；通过硬件计算机系统来改变所述图案化叠层变量，并且通过所述硬件计算机系统来评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数，直到满足结束条件为止；以及当满足结束条件时，输出所述图案化叠层变量的值。

Description

图案化叠层优化

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年8月30日提交的EP申请16186305.5的优先权，该EP申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及器件制造设备和工艺，并且更具体地涉及用于器件制造设备或工艺(例如，用于量测设备或工艺、用于光刻投影设备或工艺、和/或用于蚀刻设备或工艺)的对图案化叠层进行优化的方法或设备。

背景技术

例如，光刻投影设备可以用于例如制造诸如集成电路(IC)的器件。在这种情况下，图案化装置(例如掩模)可以包含或提供器件，例如对应于该器件的单个层(“设计布局”)的电路、图案，并且可以通过诸如经由图案化装置上的图案照射目标部分的方法将该图案转印到已经涂覆有辐射敏感材料(“抗蚀剂”)层的衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或更多个管芯)上。通常，单个衬底包含多个相邻目标部分，由光刻投影设备将图案连续转印到目标部分，一次一个目标部分。在一种光刻投影设备中，整个图案化装置上的图案一次转印到一个目标部分上；这种设备通常被称为步进器。在可替代的设备(通常称为步进和扫描设备)中，投影束在给定的参考方向(“扫描”方向)上横跨图案化装置进行扫描，同时沿与该参考方向平行或反向平行地移动衬底。图案化装置上的图案的不同部分被逐渐转印到一个目标部分。由于光刻投影设备通常具有一放大因子M(通常＜1)，所以衬底移动的速度F将是投影束扫描图案化装置的速度的M倍。

在将图案从图案化装置转印到衬底之前，衬底可以经历各种工序，例如涂底料、涂覆抗蚀剂和软烘烤。在曝光之后，衬底可以经历其它工序，例如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤和转印的图案的测量/检查。这一系列工序用作制作器件的单个层(例如IC)的基础。然后，衬底可以经历各种过程，例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，这些过程都意图完成器件的单层。如果器件中需要多个层，则针对每一层重复整个过程或其变型。最终，在衬底上的每个目标部分中都会出现一器件。然后，通过诸如切割或锯切等技术将这些器件彼此分离开，由此，可以将单独的器件安装在载体上、连接到引脚等。

如上所述，光刻是器件制造中的重要步骤，其中，在衬底上形成的图案定义了器件的功能元件，例如微处理器、存储芯片等。类似的光刻技术也用于形成平板显示器、微机电系统(MEMS)和其它器件。

随着器件制造工艺的不断发展，功能元件的尺寸不断减小，而每个器件的功能元件(例如晶体管)的数量已经稳定地增加了数十年。例如，使用光刻设备制造器件的层，该光刻设备使用来自深紫外照射源的照射将设计布局投影到衬底上，从而创建具有远低于100nm(即，小于来自照射源(例如193nm照射源)的辐射的波长的一半)的尺寸的单个功能元件。

根据分辨率等式CD＝k1×λ/NA(其中，λ是所采用的辐射的波长(例如193nm或EUV)，NA是光刻投影设备中的投影光学装置的数值孔径，CD是“临界尺寸”——通常是印刷的最小特征尺寸——并且k1是经验分辨率因子)，其中打印了尺寸小于光刻投影设备的经典分辨率极限的特征的工艺通常被称为低k1光刻术。通常，k1越小，就变得越难以在衬底上再现图案，该图案类似于器件设计者为了实现特定功能和/或性能而计划的形状和尺寸。为了克服这些困难，将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括但不限于例如NA和光学相干设定的优化、定制的照射方案、相移图案化装置的使用、设计布局中的光学邻近效应校正(OPC)、或通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。

发明内容

因此，制造器件(例如半导体器件)通常涉及使用多个生产工艺来处理衬底(例如半导体晶片)以形成器件的各个特征和多个层。通常使用例如沉积、光刻、蚀刻、化学机械抛光和离子注入来制造和处理这些层和特征。可以在衬底上的多个管芯上制造多个器件，然后将其分成单个器件。这种器件制造工艺可以被认为是图案化过程。图案化过程涉及图案化步骤，例如使用光刻设备中的图案化装置进行光学和/或纳米压印光刻，以将图案化装置上的图案转印到衬底，通常但是可选地涉及一个或更多个相关的图案处理步骤，例如利用显影设备进行抗蚀剂显影、使用烘烤工具烘烤衬底、使用蚀刻设备蚀刻图案等。

此外，作为图案化过程的一部分，可以在衬底的顶部堆叠多个层。多个层可以统称为图案化叠层。图案化叠层的每一层可以选自例如硬掩模层、抗反射涂覆(ARC)层、抗蚀剂层、顶部涂层和功能器件层。在图案化过程中，一个或更多个量测系统(例如调平传感器和/或对准测量系统，和/或CD、重叠、焦点或剂量测量系统)可以用于测量衬底的参数，光刻设备可以用于在抗蚀剂层上产生图案，并且蚀刻设备可以用于将抗蚀剂层上的图案转印到层(例如硬掩模层)。

图案化叠层的一个或更多个光学性质可能影响一个或更多个量测系统的测量精确度和图案化过程(例如光刻设备和/或蚀刻设备)的图案化性能。图案化叠层的一个或更多个光学性质是由例如图案化叠层的层的材料和厚度决定的。

由于图案化叠层的复杂性，可能花费大量时间和精力来定义图案化叠层(例如，选择材料并确定图案化叠层的每一层的厚度)。结果，可能花费一年的时间来定义用于在制造过程中(例如在7nm技术节点中)制造器件的图案化叠层。定义图案化叠层的现有处理可能涉及大量实验。因此，现有处理既昂贵又耗时。此外，由于大量的制造规格、要求和可能的变型，使用现有处理可能难以达到适当的图案化叠层。因此，例如，期望提供方法和设备来优化图案化叠层的每一层的材料和/或厚度，以获得图案化过程中的最优性能。这种优化过程被称为图案化叠层优化。因此，例如，需要一种有效且成本低的方法和/或设备来进行图案化叠层优化。

有利地，本文所描述的用于图案化叠层优化的方法和/或设备可以显著减少用于实现令人满意的图案化叠层的总时间。附加地或者可替代地，本文所描述的方法和/或设备可以减少或消除大量的实验工作，从而降低制造成本。附加地或者可替代地，这里描述的方法和/或设备可以同时考虑量测过程和/或蚀刻过程以及光刻过程，而现有处理在图案化过程集成的最后阶段之前可能不考虑量测过程和/或蚀刻过程。附加地或者可替代地，本文所描述的方法和/或设备可以有效地优化图案化叠层的每一层的材料和/或厚度，以获得图案化过程(例如，量测过程、光刻过程和/或蚀刻过程)中的鲁棒性能(例如，响应于工艺变化而具有有效性能)。

在实施例中，提供了一种调整图案化叠层的方法，所述方法包括：定义函数，该函数对代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性的参数如何受到图案化叠层变量的变化的影响进行度量，所述图案化叠层变量代表所述图案化叠层的材料层的物理特性；通过硬件计算机系统来改变所述图案化叠层变量，并且通过所述硬件计算机系统来评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数，直到满足结束条件为止；以及当满足结束条件时，输出所述图案化叠层变量的值。

在实施例中，提供了一种方法，所述方法包括：通过硬件计算机系统对与多个参数相关的图案化叠层变量进行优化，直到满足结束条件，所述图案化叠层变量代表衬底上的图案化叠层的材料层的物理特性，每个参数代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性；以及当满足结束条件时，输出所述图案化叠层变量的值。

在实施例中，提供了一种非暂时性计算机程序产品，所述非暂时性计算机程序产品包括机器可读指令，所述机器可读指令被配置为使得处理器执行本文所描述的方法。

附图说明

附图并入本文中并构成说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起进一步用于解释本发明的实施例的原理，并使相关领域的技术人员能够制出和使用实施例。

图1示意性地描绘了光刻投影设备的实施例；

图2描绘了示例性调平传感器的示意图；

图3示意性地描绘了光刻元或簇的实施例；

图4是模拟模型的实施例的框图；

图5是说明联合优化/共同优化的示例性方法的各方面的流程图；

图6描绘了另一种优化方法的实施例；

图7描绘了图案化叠层的示例；

图8描绘了根据实施例的图案化叠层优化过程的示例性流程图；

图9A描绘了基于抗蚀剂图像来确定驻波参数的示例性方法；

图9B描绘了基于抗蚀剂图像来确定对比度变化参数的示例性方法；

图9C描绘了基于空中图像来确定侧壁角度参数的示例性方法；

图10描绘了根据实施例的图案化叠层优化的示例性处理；

图11描绘了根据两个设计变量的多个空中图像的模拟；

图12是示例性计算机系统的框图；

图13是示例性光刻投影设备的示意图；

图14是图13中设备的更详细的视图；并且

图15是图13和图14的设备的源收集器模块的更详细的视图。

现在将参考附图来描述一个或更多个实施例。在附图中，相同的附图标记可以表示相同或功能相似的元件。

具体实施方式

在详细地描述实施例之前，提供可以实施该实施例的示例性环境是有意义的。

图1示意性地描绘了光刻投影设备LA。该设备包括：

-照射系统(照射器)IL，其被配置为调节辐射束B(例如DUV辐射或EUV辐射)；

-支撑结构(例如掩模台)MT，其被配置为支撑图案化装置(例如掩模)MA并且连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置为根据某些参数而精确地定位图案化装置；

-衬底台(例如晶片台)WTa，其被配置为保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为根据某些参数而精确地定位衬底；和

-投影系统(例如折射型或反射型投影系统)PS，其被配置为将图案化装置MA施加到辐射束B上的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)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、或者它们的任何组合，用以引导、成形或控制辐射。

术语“投影光学装置”或“投影系统”应该宽泛地解释为包括各种类型的光学系统，例如折射型光学装置、反射型光学装置、孔、反射折射型光学装置、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统，或者它们的任意组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如使用浸没液体或使用真空之类等其它因素所适当的。术语“投影光学装置”或“投影系统”还可以包括根据任何这些设计类型来操作的部件，用于集体地或单独地引导、成形或控制辐射的投影束。术语“投影光学装置”或“投影系统”可以包括光刻投影设备中的任何光学部件，无论该光学部件位于光刻投影设备的光路上的何处。投影光学装置或系统可以包括如下光学部件：该光学装置用于在辐射通过图案化装置之前对来自源的辐射进行成形、调节和/或投影；和/或如下光学装置：该光学部件用于在辐射通过图案化装置之后对辐射进行成形、调节和/或投影。投影光学装置或系统通常不包括照射系统和图案化装置。本文中使用的任何术语“投影透镜”和“投影光学装置”均可以被认为与更加上位的术语“投影系统”同义。

图案化装置支撑结构以依赖于图案化装置的方位、光刻投影设备的设计、以及其它条件(例如，图案化装置是否被保持在真空环境中)的方式保持图案化装置。图案化装置支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹紧技术来保持图案化装置。图案化装置支撑结构可以是例如框架或台，它可以根据需要而固定或者能够移动。图案化装置支撑结构可以确保图案化装置(例如，相对于投影系统)处于期望的位置。本文中使用的任何术语“掩模版”或“掩模”均可以被认为与更加上位的术语“图案化装置”同义。

本文中使用的术语“图案化装置”应该被宽泛地解释为意指可以用于将图案在辐射束的横截面中赋予辐射束以便在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。应该注意的是，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分中期望的图案完全对应(例如，如果该图案包括相移特征或者所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分(例如集成电路)中形成的器件中的特定的功能层相对应。

图案化装置MA可以是透射型的或反射型的。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模、交替相移掩模、衰减相移掩模以及各种混合掩模类型的掩膜类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜均可以独立地倾斜，以便在不同方向上反射入射辐射束。倾斜的反射镜将图案赋予由反射镜矩阵反射的辐射束。

上文所提及的图案化装置包括或者可以形成一种或更多种设计布局。可以利用CAD(计算机辅助设计)程序来产生设计布局，这种过程经常被称作EDA(电子设计自动化)。大多数CAD程序遵循一组预定的设计规则，以便产生功能设计布局/图案化装置。由过程及设计限制来设定这些规则。例如，设计规则限定电路器件(诸如栅极、电容器等)或互联线之间的空间公差，以便确保电路器件或线彼此不会以不期望的方式相互作用。一个或更多个设计规则限制可以是临界尺寸(CD)。可以将电路的CD定义为线或孔的最小宽度，或者两条线或两个孔之间的最小空间。因此，CD确定所设计的电路的总尺寸和密度。当然，集成电路制作中的目标之一是在衬底上如实地再现原始电路设计(经由图案化装置)。

本文中使用的术语“掩模”或“图案化装置”可以被宽泛地解释为意指可以用于向入射辐射束赋予图案化横截面的通用图案化装置，该图案化横截面对应于待在衬底的目标部分中产生的图案；术语“光阀”也可以用于这种情形中。除了经典掩模(透射型或反射型；二元型、相移型、混合型等)之外，其它这种图案化装置的示例包括：

-可编程反射镜阵列。这种装置的示例是具有黏弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种设备所依据的基本原理是例如反射表面的已寻址区域将入射辐射反射为衍射辐射，而未寻址区域将入射辐射反射为非衍射辐射。在使用适当的滤光片的情况下，可以从反射束滤除非衍射辐射，而仅留下衍射辐射；这样，束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而变成图案化的。可以使用适当的电子装置来执行期望的矩阵寻址。

-可编程LCD阵列。

如这里所描绘的，该设备是透射型的(例如，采用透射型掩模)。可替代地，该设备可以是反射型的(例如，采用如上所述的类型的可编程反射镜阵列，或者采用反射型掩模)。

光刻投影设备可以是具有两个(双平台)或更多个台的类型(例如，两个或更多个衬底台、两个或更多个图案化装置支撑结构、衬底台和量测台等)。在这种“多平台”机器中，可以并行使用多个台，或者可以在一个或更多个台上执行预备步骤，同时使用一个或更多个其它台进行图案转移。

光刻设备也可以是如下类型：其中，衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的浸没液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加到光刻设备中的其它空间，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术用于增加投影系统的数值孔径在本领域中是公知的。本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸没在液体中，相反地，“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。

参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。源和光刻设备可以是分立的实体(例如当源是准分子激光器时)。在这种情况下，不将源视为形成光刻设备的一部分，并且借助包括例如适当的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD来将辐射束从源SO传递到照射器IL。在其它情况下，源可以是光刻设备的组成部分(例如当源是汞灯时)。可以将源SO和照射器IL以及必要时设置的束传递系统BD一起称作辐射系统。

照射器IL可以包括被配置为调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，可以对照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调节。另外，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。可以将照射器用于调节辐射束，以便在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射到保持在图案化装置支撑件(例如掩模台MT)上的图案化装置(例如掩模)MA上，并且由图案化装置图案化。在穿过图案化装置(例如掩模)MA之后，辐射束B通过投影系统PS，投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉仪装置、线性编码器、二维编码器或电容传感器)，可以精确地移动衬底台WTa，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或者在扫描期间，可以将第一定位器PM和另一个位置传感器(图1中未明确地描绘)用于相对于辐射束B的路径精确地定位图案化装置(例如掩模)MA。通常，可以借助于形成第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现图案化装置支撑件(例如掩模台)MT的移动。类似地，可以使用形成第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WTa的移动。在步进器(与扫描器相对)的情况下，图案化装置支撑件(例如掩模台)MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。

可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案化装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管图中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之间的空间(这些被称为划线对准标记)。类似地，在将多于一个管芯设置在图案化装置(例如掩模)MA上的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。在器件特征中，管芯内也可以包括小对准标记；在这种情况下，期望该标记尽量小，并且与相邻特征相比不需要任何不同的成像或过程条件。在下文中进一步描述检测对准标记的对准系统。

可以将图中所示的设备用于如下模式中的至少一种模式中：

-在步进模式中，在将图案化装置支撑件(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，使衬底台WTa沿X方向和/或Y方向移动，使得不同的目标部分C能够被曝光。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目标部分C的尺寸。

-在扫描模式中，在对图案化装置支撑件(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相对于图案化装置支撑件(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的放大(缩小)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目标部分(在非扫描方向上)的宽度，而扫描运动的长度决定了目标部分C(在扫描方向上)的高度。

-在另一种模式中，将用于保持可编程图案化装置的图案化装置支撑件(例如掩模台)MT保持基本静止，并且在对衬底台WTa进行移动或扫描的同时，将赋予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，并且在衬底台WTa的每一次移动之后或者在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要来更新可编程图案化装置。这种操作模式能够容易地应用于利用可编程图案化装置(例如上述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。

还可以采用上述使用模式的组合和/或变型或者完全不同的使用模式。

图1的光刻投影设备LA是所谓的双平台类型，该光刻投影设备LA具有两个台WTa、WTb(例如，两个衬底台)和两个站-图案转移站和测量站-所述台可以在所述站之间交换。例如，当一个台上的衬底在图案转移站处将图案转印到该衬底上时，另一个衬底可以在测量站处被装载到另一个衬底台上并且进行各个预备步骤。预备步骤可以包括：使用调平传感器LS确定衬底表面在衬底上的多个位置处的高度和/或倾斜度(例如，以生成地图)，以及使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置，其中，这两个传感器都由参考框架RF支撑。基于该结果，可以相应地控制台WTa、WTb中的一者或两者，例如，以确保衬底W的最上表面位于投影系统PS的焦平面上并且衬底的适当部分被图案化。作为另一个示例，虽然在一个台上的衬底在图案转移站处将图案转印到该衬底上，但是没有衬底的另一个台在测量站处等待(其中，可以可选地发生测量活动)。所述另一个台具有一个或更多个测量器件，并且可以可选地具有其它工具(例如清洁设备)。当衬底完成了图案转印时，没有衬底的台移动到图案转移站以执行例如测量，并且带有衬底的台移动到如下位置(例如测量站)：在该位置处，卸载该衬底并且装载另一个衬底。这些多台式布置能够增加设备的生产量。

无论光刻设备是否包括多个台或者单独一个台，都可以在图案转移站处或附近设置调平传感器LS，以确定衬底表面的高度和/或倾斜度，以便能够相对于投影系统PS的焦点来控制衬底的表面。类似地，可以在图案转移站处或附近设置对准传感器AS，以测量对准标记在衬底上的位置，以便实现精确的图案转印。

图2示出了示例性调平传感器LS的示意图。如图2所示，由(例如，由诸如激光器等适当的源S产生的)输出S提供的辐射束1通过折叠反射镜2而被引导到衬底3。束1被衬底3的表面反射，并且通过第二折叠反射镜4而被引导到检测器5。衬底3的表面的高度的变化被视为束1入射到检测器5上的位置的位移。例如，如果衬底的表面是平坦的，那么束1入射到检测器5的中心。如果衬底的表面包括例如虚线3a所示的凹痕，则反射束1的位置移位，如虚线1a所示。束1在检测器5处发生相关联的平移，从而表明衬底表面的高度已经改变。因此，衬底3的表面的高度被调平传感器密切监测。类似地，可以通过测量多个位置处的高度来推导出倾斜度。

如图3所示，光刻投影设备LA可以形成光刻单元LC的一部分，有时也被称为光刻元或光刻簇，它还包括用以在衬底上执行一个或更多个前图案转印过程和后图案转印过程的设备。通常，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的一个或更多个旋涂器SC、用于显影已曝光的抗蚀剂的一个或更多个显影器DE、一个或更多个激冷板CH、以及一个或更多个烘烤板BK。衬底处置器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，将其移动到不同的处理器件之间，并且将其传送到光刻投影设备的进料台LB。这些器件通常被统称为轨道并且由轨道控制单元TCU控制，该轨道控制单元TCU自身由监控系统SCS控制，该监控系统SCS也通过光刻控制单元LACU控制光刻投影设备。因此，可以操作不同的设备以使生产量和处理效率最大化。

期望使用例如量测设备MET(例如，CD-SEM工具、基于衍射的光学测量系统、基于图像的光学测量系统等)检查图案化衬底，以测量一个或更多个性质，例如层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)、焦点、剂量等。如果检测到误差，那么可以例如使用控制系统SCS对一个或更多个后续衬底的图案化进行调节。这可能是特别有用的，例如，如果可以迅速且足够快地完成检查，仍然要对相同批次的另一个衬底进行图案化。另外，已经图案化的衬底可以被剥离和返工(以改善良率)或者被舍弃，从而避免在已知的有缺陷的衬底上进行图案化。在衬底的仅一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对那些好的目标部分进行进一步的图案化。另一种可能性是调整后续处理步骤的设置以补偿误差，例如，可以调节修整蚀刻步骤的时间，以补偿由光刻过程步骤引起的“衬底到衬底”CD变化。如在下文中进一步论述的，测量可以用于图案化过程设计(例如，在设计器件设计布局中)、控制和/或监测。

因此，在实施例中，检查设备MET用于确定衬底的一个或更多个性质，特别是确定不同衬底的一个或更多个性质如何变化和/或同一衬底的不同层逐层如何变化。检查设备可以集成到光刻投影设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立的装置。为了实现最快速测量，期望使检查设备紧接在图案化之后测量抗蚀剂层中的一个或更多个性质。在实施例中，可以对已曝光的抗蚀剂中的潜像进行测量。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度——在已曝光到辐射的抗蚀剂的部分与尚未曝光到辐射的抗蚀剂的部分之间仅存在非常小的折射率差。因此，可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行测量，该曝光后烘烤步骤(PEB)通常是对已曝光的衬底进行的第一个步骤并且增加抗蚀剂的已曝光部分与未曝光的部分之间的对比度。在这个阶段，抗蚀剂中的图像可以被称作半潜像。此外，在实施例中，通常，可以在抗蚀剂的已曝光部分或未曝光部分已经被移除时或者在诸如蚀刻的图案转印步骤之后进行显影后的抗蚀剂图像的测量。虽然在蚀刻之后进行测量限制了返工有缺陷衬底的可能性，但是仍然可以提供有用的信息，例如为了图案化过程控制的目的。

在系统或过程的优化过程中，系统和/或过程的品质因数可以表示为成本函数。优化过程归结为寻找系统和/或过程的一组参数(设计变量)的过程，这一组参数优化(例如，最小化或最大化)成本函数。成本函数可以具有任何适当的形式，这依赖于优化的目标。例如，成本函数可以是系统和/或过程的某些特征与这些特征的预计值(例如，理想值)的偏差的加权均方根(RMS)；成本函数也可以是这些偏差的最大值(即，最差偏差)。由于系统和/或过程的实现的实用性，系统和/或过程的设计变量可以被限制在有限范围内和/或相互依赖。在图案化过程的情况下，约束条件通常与硬件和/或材料的物理性质及特征(例如，可调范围)和/或图案化装置可制造性设计规则相关联。

在光刻投影设备中，源提供通向图案化装置的照射(即，辐射)，并且投影光学装置对通过图案化装置照射到衬底上的照射进行引导和成形。空中图像(AI)是衬底水平处的辐射强度分布。将衬底上的抗蚀剂层曝光，并且将空中图像转印到抗蚀剂层作为其中的潜在“抗蚀剂图像”(RI)。抗蚀剂图像(RI)可以定义为抗蚀剂层中的抗蚀剂的溶解度的空间分布。抗蚀剂模型可以用于根据空中图像计算抗蚀剂图像，其示例可以在美国专利申请公开No.US 2009-0157360中找到，该美国专利申请公开的全部内容以引用的方式并入本文中。抗蚀剂模型仅与抗蚀剂层的特性有关(例如，在曝光、PEB和显影期间发生的化学过程的影响)。光刻投影设备的光学性质(例如，源、图案化装置和投影光学装置的性质)决定了空中图像。由于光刻投影设备中使用的图案化装置可以改变，所以可能需要将图案化装置的光学性质与至少包括源和投影光学装置的光刻投影设备的其余部分的光学性质分开。

图4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。如图4所示，源模型31代表源的光学特性(包括例如辐射强度分布和/或相分布和/或偏振)。投影光学装置模型32代表投影光学装置的光学特性(包括例如由投影光学装置引起的(例如由Zernike系数定义的)辐射强度分布和/或相分布的变化)。设计布局模型35代表设计布局的光学特性(包括例如由给定设计布局33引起的辐射强度分布和/或相分布的变化)，它是图案化装置上的或者由图案化装置形成的特征的布置的代表。空中图像36可以根据设计布局模型35、投影光学装置模型32和设计布局模型35进行模拟。抗蚀剂图像38可以使用抗蚀剂模型37根据空中图像36进行模拟。光刻术的模拟例如可以预测抗蚀剂图像中的轮廓和CD。

更具体地说，应该注意的是，源模型31可以代表照射的光学特性，例如数值孔径设定、照射西格玛(σ)设定和/或照射形状特征(例如，诸如环形、四极、偶极子之类的离轴辐射、照射)。投影光学装置模型32可以代表投影光学装置的光学特性，诸如像差、变形、一个或更多个物理大小、一个或更多个物理尺寸等。设计布局模型35可以代表物理图案化装置的一个或更多个物理性质，例如在美国专利No.7,587,704中描述的那样，该美国专利的全部内容以引用的方式并入本文中。模拟的目的是准确地预测例如边缘位置、空中图像强度斜率和/或CD。可以将模拟结果与预期的设计布局的关联值进行比较，并且可选地用于生成改进的设计布局。预期的设计布局通常被定义为OPC前设计布局，并且可以以标准化的数字文件格式(例如GDSII或OASIS或其它文件格式)提供设计布局。

应该理解的是，可以将类似的流程图应用于模拟蚀刻设备中的蚀刻或者量测设备(例如，调平传感器、对准传感器、CD、重叠、剂量或焦点测量系统等)中的量测。例如，对于光学量测设备，源模型可以代表测量辐射的光学特性(包括例如辐射强度分布和/或相分布和/或偏振)。测量硬件模型可以代表量测设备硬件的光学投影和测量特性。可以根据源模型和测量硬件模型来模拟测量辐射分布(例如光瞳中的强度分布)。

根据设计布局，可以识别一个或更多个部分，这些部分被称为“片段”。在实施例中，提取一组片段，它代表设计布局中的复杂图案(通常为约50至1000个片段，尽管可以使用任何数量的片段)。这些图案或片段代表设计的多个小部分(即，电路、单元或图案)，更具体地说，这些片段通常代表需要特别注意和/或验证的多个小部分。换句话说，片段可以是设计布局的一部分，或者可以是设计布局的相似的或具有相似的行为的部分，其中，通过经验(包括由客户提供的片段)、通过试错、或者通过运行全芯片模拟来识别一个或更多个关键特征。片段可能包含一个或更多个测试图案或测规图案。片段可能是过程限制，因此它们的学习可以帮助避免学习全部设计布局的行为，或者更有效且快速地进行图案化过程的学习(然后控制、监测、设计等)。

可以基于设计布局中的需要特定图像优化的一个或多个已知关键特征区域，由客户预先提供初始较大的一组片段。在另一个实施例中，可以通过使用某种自动算法(例如机器视觉)或者识别一个或更多个关键特征区域的手动算法，从整个设计布局中提取初始较大的片段集。

为了实现模拟或其它估计，成本函数可以表示如下：

其中，(z₁，z₂，…，z_N)是N个设计变量或它们的值。f_p(z₁，z₂，…，z_N)可以是设计变量(z₁，z₂，…，z_N)的函数，例如设计变量(z₁，z₂，…，z_N)的一组值的特征的实际值和预计值之间的差值。w_p是与f_p(z₁，z₂，…，z_N)相关联的权重常量。当然，CF(z₁，z₂，…，z_N)不限于等式1中的形式。CF(z₁，z₂，…，z_N)可以是任何其它适当的形式。

包括在成本函数中的函数f_p(z₁，z₂，…，z_N)可以代表图案化过程的任何一个或更多个适当的特性，例如，光刻投影设备的、光刻过程的、衬底的、蚀刻过程的、量测设备的特性，例如CD、焦点、图像偏移、图像变形、图像旋转、随机变化、生产量、局部CD变化、过程窗口、层间特性、或者它们的组合。在实施例中，设计变量(z₁，z₂，…，z_N)包括图案化过程的一个或更多个参数，例如，光刻投影设备的、光刻过程的、衬底的、蚀刻过程的、量测设备的参数，例如焦点、剂量、图案化装置的全局偏移、照射的偏振、和/或照射的形状。设计变量可以包括任何可调参数，例如图案化装置的可调参数、(投影或测量)照射、(投影或测量)光学装置、剂量、焦点等。因为抗蚀剂图像经常指令衬底上的图案，所以成本函数可以包括代表抗蚀剂图像的一个或更多个特性的函数。例如，f_p(z₁，z₂，…，z_N)可以简单地是抗蚀剂图像中的点与该点的预期位置之间的距离(即，边缘位置误差EPE_p(z₁，z₂，…，z_N))。

光刻投影设备可以包括统称为“波前操纵器”的部件，该部件可以用于调节辐射束的波前的形状以及强度分布和/或相移。在实施例中，光刻投影设备可以沿着光刻投影设备的光路在任何位置(例如在图案化装置之前，靠近光瞳平面，靠近图像平面，和/或靠近焦平面)调节波前和强度分布。波前操纵器可以用于校正或补偿由例如光刻投影中的照射系统、图案化装置、温度变化、光刻投影设备中的部件的热膨胀等引起的波前和强度分布和/或相移的某些变形。调节波前和强度分布和/或相移可以改变成本函数所代表的特性的值。可以根据模型来模拟或者实际地测量这种改变。设计变量可以包括波前操纵器的参数。

设计变量可以具有约束条件，该约束条件可以表示为(z₁，z₂，…，z_N)∈Z，其中，Z是设计变量的一组可能的值。可以通过光刻投影设备的期望生产量来施加对设计变量的一个可能的约束条件。如果没有期望生产量施加的这种约束条件，优化可能产生设计变量的一组不切实际的值。例如，如果剂量是设计变量，在没有这样的约束条件的情况下，那么优化可能产生使得生产量在经济上不可能的剂量值。然而，约束条件的有用性不应该被解释为必要性。

因此，优化过程就是在约束条件(z₁，z₂，…，z_N)∈Z下寻找一个或更多个设计变量的一组值，这组值优化了成本函数，例如，为了找到：

或者

其中，ε等于零或者是偏离零的小值。例如，ε等于0.1、0.01、0.2、0.4、-0.01、-0.1、-0.4等。

图5中示出了根据实施例的优化的一般方法。例如，优化方法用于优化光刻过程。然而，应该理解的是，可以执行类似的方法，以便附加地或者可替代地优化蚀刻过程，和/或附加地或者可替代地优化量测过程。如图5所示，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。设计变量可以包括设计变量的任何适当的组合，该设计变量代表例如照射(300A)的一个或更多个特性(例如光瞳填充率，也就是通过光瞳或孔的照射的辐射百分比)、投影光学装置(300B)的一个或更多个特性、和/或设计布局(300C)的一个或更多个特性。例如，虽然设计变量可以包括代表照射(300A)和设计布局(300C)的一个或更多个特性(例如全局偏移)的设计变量，但不包括代表投影光学装置(300B)的一个或更多个特性的设计变量，由此形成照射-图案化装置(例如掩模)优化(“源-掩模优化”或SMO)。或者，设计变量可以包括代表投影光学装置(300B)和设计布局(300C)的照射(300A)(可选地偏振)的一个或更多个特性的设计变量，由此形成照射-图案化装置(例如掩模)-投影系统(例如透镜)优化(“源-掩模-透镜优化”或SMLO)。在步骤304中，同时调节设计变量，使得成本函数朝收敛状态移动。在步骤306中，确定是否满足预设结束条件。预设结束条件可以包括各种可能性，例如选自如下一种或更多种可能性：根据所使用的数字技术的要求使成本函数最小化或最大化、使成本函数的值等于阈值或超过阈值、使成本函数的值达到预设误差极限、和/或达到预设次数的迭代。如果满足了步骤306中的条件，那么该方法结束。如果不满足步骤306中的一个或更多个条件，那么迭代地重复步骤304和步骤306，直到获得期望的结果。优化不一定获得一个或更多个设计变量的单独一组值，这是因为可能存在由诸如瞳孔填充因子、抗蚀剂化学性质、生产量等因素引起物理约束条件。优化可能为一个或更多个设计变量和相关的性能特性(例如生产量)提供多组值，并且允许光刻投影设备的用户选择一个或更多组值。

照射、图案化装置和投影光学装置可以交替地优化(称为交替优化)或同步地优化(称为同步优化)。可以同步地或交替地优化设计布局的多个层上的图案。本文中使用的术语“同步”、“同步地”、“联合”和“联合地”的意思是，允许代表图案化过程和/或任何其它设计变量的一个或更多个特性的一个或更多个设计变量同步地改变。本文中使用的术语“交替”和“交替地”的意思是，并非允许所有设计变量同步地改变。

在图5中，同步地执行所有设计变量的优化。这种流程可以称为同步流程或共同优化流程。可替代地，交替地执行所有设计变量的优化，如图6所示。在该流程中，在每一个步骤中，使一些设计变量固定，而改变其它设计变量，以优化成本函数；然后，在下一个步骤中，使另一组不同的变量固定，而改变其它变量，以优化成本函数。交替地执行这些步骤，直到满足收敛或某个结束条件。如图6的非限制性、示例性流程图所示，首先获得设计布局(步骤402)，然后在步骤404中执行照射优化的步骤，其中，对照射的一个或更多个设计变量进行优化(SO)，以使成本函数最小化或最大化，而使其它设计变量固定。然后，在下一步骤406中，执行图案化装置(例如掩模)优化(MO)，其中，图案化装置的设计变量被优化，以使成本函数最小化或最大化，而使其它设计变量固定。交替地执行这两个步骤，直到在步骤408中满足某个结束条件。可以使用一个或更多个各种结束条件，诸如成本函数的值变为等于阈值、成本函数的值超过阈值、成本函数的值达到预设误差极限、达到预设次数的迭代等。应该注意的是，SO-MO交替优化用作可选的流程的示例。可选的流程可以采用许多不同的形式，例如SO-LO-MO交替优化，其中，执行SO、LO(投影光学装置优化)并且交替地和迭代地执行MO；或者，首先可以执行一次SMO，然后交替地和迭代地执行LO和MO；依此类推。另一种替代方案是SO-PO-MO(照射优化、偏振优化和图案化装置优化)。鉴于本公开，子优化的许多排列和组合都是可能的，以便实现期望的优化结果。最后，在步骤410中获得优化结果的输出，并且停止该过程。

另外，虽然以上论述集中于光刻过程，但是类似的技术可以应用于图案化过程的蚀刻过程、量测过程等。此外，蚀刻过程或量测过程的优化可以与图案化过程的其它过程相结合。例如，光刻过程可以利用量测过程和/或蚀刻过程进行优化(无论是通过同步优化、交替优化等)。作为另一个示例，量测过程可以利用蚀刻过程进行优化(无论是通过同步优化、交替优化等)。

如上所述，制造产品可能涉及处理衬底上的图案化叠层。图7描绘了在衬底610的顶部的示例性图案化叠层660。如图所示，图案化叠层660包括硬掩模层620、底部抗反射涂覆层(BARC)层630、抗蚀剂(例如光致抗蚀剂)层640和顶部涂层650。在实施例中，图案化叠层660可以包括如图7所示的多个层的一部分。例如，图案化叠层660可以不包括顶部涂层650。在实施例中，图案化叠层660可以包括一个或更多个附加层，例如在BARC层630和硬掩模层620之间的牺牲光吸收材料(SLAM)层。SLAM层(未示出)可以包括具有辐射吸收性质的聚合物材料，该聚合物材料被配置为减少图案化叠层660中的驻波。

硬掩模层620(也称为存储器或存储层)可以直接位于衬底610上。提供硬掩模层620，以便在蚀刻过程中图案化，该蚀刻过程将图案从抗蚀剂转印到硬掩模层620。硬掩模层620可以包括氮化硅、二氧化硅、或者一种或更多种其它适当的材料。在实施例中，硬掩模层620可以包括旋涂碳(SoC)硬掩模层。BARC层630可以位于硬掩模层620上方并且包括抗反射材料，该抗反射材料被配置为减少图案化叠层660中的驻波。

抗蚀剂层640可以位于BARC层630上方。提供抗蚀剂层640以便在光刻过程中被图案化，该光刻过程将图案从图案化装置转印到抗蚀剂层640。顶部涂层650可以涂覆在抗蚀剂层640上。例如，在浸没光刻术，抗蚀剂层640和顶部涂层650都在光致抗蚀剂的曝光期间被液体(例如水)覆盖。顶部涂层650被配置为防止液体和抗蚀剂之间的化学扩散，从而例如减少抗蚀剂层640中的缺陷。

在图案化过程的操作中，将图案化叠层660设置在衬底610上，如图7所示。一个或更多个量测传感器(例如调平传感器和/或对准传感器和/或CD、重叠、焦点或剂量测量系统)可以用于确定衬底610的参数(例如位置、重叠、CD等)，通过将抗蚀剂层640曝光可以使用光刻投影设备在抗蚀剂层640上产生图案，并且可以使用蚀刻设备将抗蚀剂层上的显影图案转印到硬掩模层620。在一些示例中，硬掩模层620可以通过重复光刻过程和蚀刻(例如在多次(两次、三次等)图案化中)被多次图案化。

如上所述，图案化叠层的光学性质影响量测传感器(例如，对准传感器AS和/或调平传感器LS和/或量测设备MET)的测量精确度以及光刻设备和蚀刻设备的图案化性能。此外，图案化叠层的光学性质是由一个或更多个材料性质以及图案化叠层的每一层的厚度决定的。具体地说，图案化叠层的每一层的材料性质可以通过例如材料的材料类型、折射率n和/或消光系数k来表征。因此，改变图案化叠层的一个或更多层的材料类型、折射率n、消光系数k和/或厚度可能导致量测传感器、光刻设备和/或蚀刻设备的性能改变。

此外，可以基于材料的电学要求、材料的蚀刻要求(例如蚀刻选择性、蚀刻速率等)和/或任何其它适当的要求来选择图案化叠层的每一层的材料性质。改变材料性质可能涉及利用不同类型的材料完全替换材料或者调节材料的组成，例如通过在层的材料中添加适量的酸或碱。

因此，对图案化叠层进行优化可以等同于优化一个或更多个设计变量，例如图案化叠层的一个或更多个层的折射率n、消光系数k和厚度，以便根据所制造的器件的一个或多个要求(例如电学要求)和/或图案化过程(例如对厚度、所使用的材料的限制等)获得一个或更多个量测传感器、光刻设备和蚀刻设备的最优性能。

除了仅在使用图案化叠层生产的器件中选择用于功能目的图案化叠层之外，用于图案化叠层设计的现有过程选择图案化叠层660的一个或更多个层的厚度，以使光刻过程期间投影辐射的反射率最小化。这样做是因为当抗蚀剂层640中的入射辐射和来自BARC层630的反射辐射干扰抗蚀剂层640时，可能形成不期望的驻波；驻波可能在抗蚀剂层640中的图案的侧壁中引起不期望的脊。因此，例如，选择BARC层630的厚度以使返回通过抗蚀剂的辐射的反射率最小化；通过选择BARC层630的厚度使反射率最小化，可以减少抗蚀剂层640中驻波的形成。在一些示例中，可以基于摆动曲线来选择BARC层630的厚度，该摆动曲线示出了：随着BARC层630的厚度变化，反射率正弦式地变化。

然而，在不考虑光刻过程、量测过程和/或蚀刻过程中的图案轮廓的情况下，现有的过程在蚀刻过程之后可能不会在硬掩模层620上形成期望的图案。在实施例中，图案轮廓可以称为空中图像、抗蚀剂图像或蚀刻图像，所有这些图像都可以通过使用适当的数学模型进行测量或模拟而获得。

因此，期望提供一种用于图案化叠层优化的方法和/或设备，该优化将光刻过程、量测过程和/或蚀刻过程中的图案化轮廓考虑在内。图案叠层优化的方法可以应用于量测过程、光刻过程和蚀刻过程中的一个或更多个特征(BARC层的反射率除外)的优化。

图8示出了图案化叠层优化的示例性方法。在步骤S502中，获得一个或更多个设计变量中的每一个设计变量的初始值，包括一个或更多个相关的调整范围(如果存在的话)。在实施例中，一个或更多个设计变量(即z₁，z₂，…，z_N(N≥1))是从图案化叠层的一个或更多个层的材料类型、折射率n、消光系数k和/或厚度中选择的一个或更多个设计变量。

在步骤S504中，获得对应于一个或更多个设计变量的一个或更多个参数中的每一个参数的值。一个或更多个参数中的每一个参数代表待优化的图案化过程(例如量测过程、光刻过程和蚀刻过程)的特性。例如，在实施例中，一个或更多个参数中的至少一个参数代表量测过程的一个或更多个特性。在实施例中，所述至少一个参数包括从表征对准传感器(例如图1中的光刻投影设备的传感器AS)的对准精确度的对准参数、表征调平传感器(例如图1中的光刻投影设备的传感器LS)的调平精确度的调平参数、和/或表征量测设备(例如图3中的量测设备MET)的测量精确度的量测参数中选择的一个或更多个参数。可以基于使用传感器模型的量测传感器(例如对准传感器AS或调平传感器LS或量测设备MET)的模拟来确定至少一个参数的值。可以基于一个或更多个设计变量来模拟或测量至少一个参数的值。

在实施例中，一个或更多个参数的至少一个参数代表在图案化过程中产生的光刻图案轮廓的一个或更多个特性(例如，所转印的图案的空中图像或抗蚀剂图像)。这种至少一个参数的值可以基于在图案化过程中预测/产生的一个或更多个光刻图案轮廓来确定。可以基于一个或更多个设计变量来模拟或测量一个或更多个图案轮廓。在实施例中，光刻图案轮廓是空中图像或抗蚀剂图像。在实施例中，这样的至少一个参数包括从如下参数中选择的一个或更多个参数：驻波参数，其表征基于抗蚀剂图像(如图9A所示)的驻波；对比度变化参数，其表征基于抗蚀剂图像(如图9B所示)的对比度变化；侧壁角度参数，其表征基于空中图像(如图9C所示)或抗蚀剂图像的左侧壁角度或右侧壁角度；前端临界尺寸(CD)参数，其表征基于抗蚀剂图像或测量的CD后显影；基脚参数，其表征基于空中图像或抗蚀剂图像的结构的基脚处的变化；抗蚀剂损耗参数，其表征基于抗蚀剂图像的抗蚀剂损耗后显影；非对称性参数，其表征基于空中图像(如图9C所示)或抗蚀剂图像的结构非对称性(例如，左侧壁角度与右侧壁角度或底面倾斜度之间的差异)等。

在实施例中，一个或更多个参数中的至少一个参数代表蚀刻过程的一个或更多个特性。在实施例中，这样的至少一个参数包括从如下参数中选择的一个或更多个参数：后端CD参数，其表征在基于模拟或测量的蚀刻之后CD；图案位置参数，其表征蚀刻之后的图案位置误差；光刻-蚀刻偏移参数，其表征光刻-蚀刻偏移量(即，CD后蚀刻与CD后显影之间的差异)等。蚀刻之后的图案位置误差可能是由光刻图案轮廓的非对称性引起的。因此，优化图案位置参数可以等同于以上描述的优化非对称性参数。在实施例中，光刻-蚀刻偏移参数是后端CD参数和前端CD参数之间的差异。光刻-蚀刻偏移可能是由空中图像或抗蚀剂图像中的侧壁角度引起的。因此，优化光刻-蚀刻偏移参数可以等同于以上描述的述优化侧壁角度参数。在实施例中，基于使用蚀刻模型的测量或模拟来确定这样的至少一个参数的值。

在步骤S505中，设置函数(例如成本函数)以寻找一个或更多个设计变量关于一个或更多个参数的最优值。在实施例中，出于优化的目的，函数包括f_p(z₁，z₂，…，z_N)中的一个或更多个函数，每一个函数表示在步骤S504中描述的一个或更多个参数中的一个参数。例如，在实施例中，函数用于优化一个或更多个设计变量z₁，z₂，…，z_N(N≥1)，以便优化仅一个参数。因此，成本函数仅包括代表一个参数的函数f_p(z₁，z₂，…，z_N)。再例如，在实施例中，函数用于优化一个或更多个设计变量z₁，z₂，…，z_N(N≥1)，以便同时优化两个或更多个参数。因此，在实施例中，函数是两个或更多个函数f_p(z₁，z₂，…，z_N)的组合，每一个函数代表两个或更多个参数中的一个参数。在实施例中，函数是两个或更多个函数f_p(z₁，z₂，…，z_N)的加权组合，每一个函数代表等式1中的参数中的一个参数，即，不同的参数具有不同的权重。

在步骤S506中，对于第一次迭代步骤(i＝0)，在一个或更多个设计变量的起始点值附近的足够小的邻域内扩展函数。

在步骤S508中，通过测量或者模拟来获得对应于一个或更多个设计变量(即z₁，z₂，…，z_N(N≥1))的一组值的一个或更多个图案轮廓。在实施例中，一个或更多个图案轮廓中的每一者都是空中图像(例如，通过使用投影光学装置或抗蚀剂模型的测量或模拟)、抗蚀剂图像(例如，通过使用抗蚀剂模型的测量或模拟)、或蚀刻图像(例如，通过使用蚀刻模型的测量或模拟)。通过使用一个或更多个图案轮廓来确定一个或更多个参数f_p(z₁，z₂，…，z_N)的值。

在步骤S510中，将标准优化技术应用于函数，以寻找一个或更多个设计变量的一组最优值，即在实施例中，使用等式(2)或(2’)的成本函数获得稳健的图案化过程，以便当一个或更多个设计变量的值例如由于系统误差或其它不可避免的误差而略微偏离时，成本函数的值的变化不大。应该注意的是，优化问题可以在S510的优化过程期间或者在该优化过程的稍后阶段应用约束条件，例如一个或更多个调整范围。

在步骤512中，确定是否满足预设结束条件。预设结束条件可以包括各种可能性，例如选自如下一种或更多种可能性：根据所使用的数字技术的要求使成本函数最小化或最大化、使成本函数的值等于阈值或超过阈值、使成本函数的值达到预设误差极限、和/或达到预设次数的迭代。在实施例中，结束条件可以是：对应于一个或更多个设计变量的一个或更多个图案轮廓是否满足一个或更多个预定规则。示例性规则是根据所获得的图案轮廓的抗蚀剂损耗量应该低于预设阈值。然而，可以另外或替代地应用其它适当的规则。如果不满足预定结束条件，那么过程前进到步骤S516。在步骤S516中，利用第i次迭代的结果更新一个或更多个设计变量的值，并且过程返回到步骤S508。如果满足结束条件，那么过程前进到步骤S518。

在步骤S518中，输出一个或更多个设计变量的一组值，即在实施例中，设计变量的多个值(例如，多组值)可以被输出和排序(例如，使用诸如一个或更多个参数的一个或更多个对应值等性能指标，或者由参数的组合生成的指令符)，以便进行选择。附加地或者可替代地，在步骤S518中，输出基于一个或更多个设计变量的一组值的其它数据。例如，在步骤S518中，生成根据一个或更多个设计变量的一组值的图案叠层布局，并且在显示器上将其呈现给用户。

如上所述，在实施例中，图8中的图案化叠层优化的方法用于优化一个或更多个设计变量，以实现图案化过程的鲁棒性，即，当一个或更多个设计变量的值偏离一个或更多个参数中的单独一个参数或加权组合的值的变化不大。然而，在给定一个或更多个设计变量的一组值的情况下，一个或更多个参数的对应值可能不等于期望值。在实施例中，可以通过调整除了z₁，z₂，…，z_N之外的设计变量使一个或更多个参数的值重新回到期望值，例如通过改变光刻过程中的剂量值。相关地，图5/图6的方法可以与图8的方法相结合。例如，当针对鲁棒性相对于(例如，层的光学性质和/或厚度的)变化对图案化叠层进行优化时，图案保真度本身可能需要通过例如图8的方法重新调整(例如SMO、OPC等)。因此，在实施例中，例如，一旦通过图8的方法获得最优的或者其它期望的图案化叠层，就通过执行图5/图6的方法来重新考虑在图5/图6中确定的一个或更多个设计变量的值。也就是说，可以基于图8的方法的结果来执行SMO、OPC或其它相关处理。另外，在实施例中，然后基于图5/图6的方法的结果重新执行图8的方法，因此迭代方案到达一个或更多个期望值，例如当达到阈值时，诸如两次迭代之间的结果的变化不超过5％或更多、2％或更多、1％或更多等。附加地或者可替代地，在实施例中，图5/图6和图8的方法被集成到共同优化方法中。因此，在这些方法中，例如，照射、图案化装置和图案化叠层在例如优化它们三者的迭代或共同优化过程中被优化。

虽然焦点对于变化而言是稳健的，但是本文所描述的方法不限于此。例如，附加地或者可替代地，待图案化(或者实际上已经图案化)到衬底上的图案特征的图案保真度(例如CD、侧壁角度(SWA)、边缘粗糙度等)可以作为本方法的一部分。也就是说，例如，作为变化的鲁棒性的补充或替代，可以优化一个或更多个图案保真度参数。例如，图案化叠层优化可以结合到SMO、OPC等方法中(例如，如上所述的共同优化或迭代过程)。因此，附加地或者可替代地，可以增强待图案化的一个或更多个标称特征(其对于过程变化而言是稳健的)。

在下文中更详细地详述步骤S510中的优化过程的实施例。在示例性优化过程中，除了f_p(z₁，z₂，…，z_N)是足够平滑的(例如存在一阶导数)之外，不假设或近似设计变量(z₁，z₂，…，z_N)和f_p(z₁，z₂，…，z_N)之间的关系，这在图案化过程中通常是有效的。可以应用诸如Gauss-Newton算法、Levenberg-Marquardt算法、Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno算法、梯度下降算法、模拟退火算法、内点算法和遗传算法等算法来寻找在实施例中，可以包括实验数据；在这种情况下，可以使用方差分析(ANOVA)和机器学习算法来确定相应的f_函数。在实施例中，离散参数可能与诸如EUV照射优化相关。在这种情况下，可以采用诸如“分支定界(branch and bound)”的离散优化算法。在多个最优值共存的情况下，可以例如在该过程的粗略探索步骤中采用蒙特卡罗方法。

这里，使用Gauss-Newton算法作为示例。Gauss-Newton算法是一种适用于一般的非线性多变量优化问题的迭代方法。在第i次迭代中，设计变量(z₁，z₂，…，z_N)取值为(z_1i，z_2i，…，z_Ni)，Gauss-Newton算法将(z_1i，z_2i，…，z_Ni)的邻近区域的f_p(z₁，z₂，…，z_N)线性化，然后计算值(z_1i，z_2i，…，z_Ni)的邻近区域的值(z_1(i+1)，z_2(i+1)，…，z_N(i+1))，这些值给出了CF(z₁，z₂，…，z_N)的最小值。在第(i+1)次迭代中，设计变量(z₁，z₂，…，z_N)取值为(z_1(i+1)，z_2(i+1)，…，z_N(i+1))。这种迭代一直持续到收敛(即，CF(z₁，z₂，…，z_N)不再进一步减小)或者达到预设迭代次数。

具体地说，在第i次迭代中，在(z_1i，z_2i，…，z_Ni)的邻近区域，

在等式3的近似的情况下，成本函数变为：

它是设计变量(z₁，z₂，…，z_N)的二次函数。除了设计变量(z₁，z₂，…，z_N)之外，每一项都是常量。

如果设计变量(z₁，z₂，…，z_N)不受任何约束，那么可以通过求解下述N个线性等式而得出(z_1(i+1)，z_2(i+1)，…，z_N(i+1))：

其中，n＝1，2，…，N并且ε’＝0或者ε’是偏离零的小值。例如，ε’＝-0.1、-0.2、-0.01、0、0.01、0.1、0.2、0.4等。

如果设计变量(z₁，z₂，…，z_N)受到如下形式的约束：J个不等式(例如调整范围为(z₁，z₂，…，z_N))其中，j＝1，2，…，J；以及K个等式(例如设计变量之间的相互依赖性)其中，k＝1，2，…，K，那么优化过程变为经典二次规划问题，其中，A_nj、B_j、C_nk、D_k是常量。可以为每一次迭代施加额外的约束条件。例如，可以引入“阻尼因子”Δ_D来限制(z_1(i+1)，z_2(i+1)，…，z_N(i+1))与(z_1i，z_2i，…，z_Ni)之间的差异，使得等式3的近似成立。这种约束条件可以表达为z_ni-Δ_D≤z_n≤z_ni+Δ_D。(z_1(i+1)，z_2(i+1)，…，z_N(i+1))可以使用例如由Jorge Nocedal和Stephen J.Wright(柏林纽约：Vandenberghe，剑桥大学出版社)合著的“Numerical Optimization”(第2版)中描述的方法导出(z_1(i+1)，z_2(i+1)，…，z_N(i+1))。

优化过程可以将特性中的最大偏差(最差缺陷)的幅度最小化为它们的预计值，而不是将f_p(z₁，z₂，…，z_N)的RMS最小化。在这种方法中，成本函数可以替代地表示为

其中，CL_p是f_p(z₁，z₂，…，z_N)的最大允许值。该成本函数表示特性中的最差缺陷。使用该成本函数的优化将最差缺陷的幅度最小化。可以将迭代贪心算法用于这种优化。

等式5的成本函数可以近似为：

其中，q是偶正整数，例如至少4，或者至少10。等式6模仿等式5的行为，同时允许通过使用诸如最深下降方法、共轭梯度法等方法来分析和加速执行优化。

最小化最差缺陷大小也可以与f_p(z₁，z₂，…，z_N)的线性化相结合。具体地说，f_p(z₁，z₂，…，z_N)如等式3中那样进行近似。然后，将最差缺陷大小的约束条件写为不等式E_Lp≤f_p(z₁，z₂，…，z_N)≤E_Up，其中，E_Lp和E_Up是两个常量，它们指定f_p(z₁，z₂，…，z_N)的最小和最大允许偏差。将等式3代入，这些约束条件转换为如下表达式，其中，p＝1，...，P，

以及

由于等式3通常仅在(z₁，z₂，…，z_N)的邻近区域中有效，所以如果在这样的邻近区域中不能实现期望的约束条件E_Lp≤f_p(z₁，z₂，…，z_N)≤E_Up——这可以通过不等式之间的任何冲突来确定，那么可以将常量E_Lp和E_Up放宽，直到能够实现约束条件。该优化过程将(z₁，z₂，…，z_N)的邻近区域中的最差缺陷大小最小化。然后，每个步骤逐渐减小最差缺陷大小，并且迭代地执行每个步骤，直到满足结束条件。这样将实现最差缺陷大小的最优缩减。

使最差缺陷最小化的另一种方法是在每一次迭代中调节权重w_p。例如，在第i次迭代之后，如果第r个特性是最差缺陷，那么可以在第(i+1)次迭代中增大w_r，使得该特性的缺陷大小的缩减被赋予更高的优先级。

另外，等式4和等式5中的成本函数可以通过引入拉格朗日乘数来实现，以实现缺陷大小的RMS的优化与最差缺陷大小的优化之间的折衷，即，

其中，λ是预设常量，它指定缺陷大小的RMS的优化与最差缺陷大小的优化之间的折衷。特别地，如果λ＝0，那么这变为等式4并且仅缺陷大小的RMS被最小化；而如果λ＝1，那么这变为等式5并且仅最差缺陷大小被最小化；如果0＜λ＜1，那么在优化中将两者都考虑在内。可以使用多种方法解决这种优化。例如，可以调节每一次迭代中的权重，类似于此前描述的加权。可替代地，类似于根据不等式来最小化最差缺陷大小，可以将不等式6’和6”视为在求解二次规划问题期间设计变量的约束条件。然后，可以逐渐放宽最差缺陷大小的界限或者增大最差缺陷大小的权重，计算每一个可实现的最差缺陷大小的成本函数值，并且选择使总成本最小化的设计变量值函数作为下一步的起始点。通过这样迭代地执行，可以实现这种新的成本函数的最小化。

优化图案化过程可以扩展过程窗口。较大的过程窗口在过程设计中提供了更大的灵活性(例如器件设计布局、过程参数值等)。过程窗口可以被定义为例如一组焦点和剂量值，由此使得空中图像、抗蚀剂图像或蚀刻图像的参数(例如CD、SWA或任何轮廓相关的(几何)参数)在参数的设计目标的一定限度内。应该注意的是，这里论述的方法可以扩展到更加上位的过程窗口定义，该定义可以由曝光剂量和散焦的不同的或另外的基础参数(两个或更多个参数)建立。这些参数可以包括但不限于光学设定，例如NA、西格玛、像差、偏振或抗蚀剂层的光学常量。因此，在焦点和剂量值上定义的过程窗口仅用作本公开中的示例。例如，如果过程窗口(PW)包括不同的图案化装置图案偏移量(掩模偏移量)，那么优化可以包括掩模误差增强因子(MEEF)的最小化，该因子被定义为衬底部边缘缘位置误差(EPE)与诱导图案化装置图案边缘偏移量之比。

在下文中描述根据实施例的使用例如剂量和焦点作为其参数来最大化过程窗口的方法。在第一步中，从过程窗口中的已知条件(f₀，ε₀)开始，其中，f₀是标称焦点，ε₀是标称剂量，在邻近区域(f₀±Δf，ε₀±ε)中将如下成本函数中的一者最小化：

或者

如果允许标称焦点f₀和标称剂量ε₀移位，那么可以将它们和设计变量(z₁，z₂，…，z_N)一起进行优化。在下一步中，如果可以找到(z₁，z₂，…，z_N，f，ε)的一组值使得成本函数处于预设极限内，那么接受(f₀±Δf，ε₀±ε)作为过程窗口的一部分。

如果不允许焦点和剂量移位，那么在将焦点和剂量固定在标称焦点f₀和标称剂量ε₀的情况下优化设计变量(z₁，z₂，…，z_N)。在可替代的实施例中，如果可以找到(z₁，z₂，…，z_N)的一组值使得成本函数处于预设极限内，那么接受(f₀±Δf，ε₀±ε)作为过程窗口的一部分。

本公开此前描述的方法可以用于将等式7、7’或7”的相应的成本函数最小化，以便例如基于一个或更多个设计变量的优化使得过程窗口最大化。

上述优化方法可以用于增加光刻设备和/或蚀刻设备的生产量。例如，该函数可以包括代表光刻设备中的图案化(例如曝光)时间的函数f_p(z₁，z₂，…，z_N)和/或代表蚀刻设备中的蚀刻时间的函数f_p(z₁，z₂，…，z_N)。在实施例中，这种函数的优化受到带宽或其它指标的测量的约束或影响。

如上所述，可以基于图案轮廓并利用各种方法来计算代表图案化过程的各种特性的参数值。图9A至图9C描绘了基于图案轮廓确定三个不同参数的示例性方法。

图9A描绘了基于抗蚀剂图像800确定驻波参数的示例性方法。可以通过模拟或测量获得抗蚀剂图像800。可以基于抗蚀剂图像800计算驻波参数的值。例如，找到具有最大强度的抗蚀剂图像800的像素810。在抗蚀剂图像800上识别出穿过像素810的沿Z方向的切割线820。然后，可以如下式所示地计算驻波参数P_sw的值：

其中，I_max代表沿着切割线820的所有像素的最大强度，并且I_min代表沿着切割线820的所有像素的最小强度。

图9B描绘了基于抗蚀剂图像800确定对比度变化参数的示例性方法。可以基于抗蚀剂图像800计算对比度变化参数的值。例如，针对抗蚀剂图像800的每一行或多行像素计算对比度值。具体地说，针对抗蚀剂图像800的第i行像素830，如下所示地计算对比度值C_i：

其中，I_max，i代表抗蚀剂图像800中的第i行像素830中的最大强度，I_min，i代表抗蚀剂图像800中的第i行像素830中的最小强度，并且假设抗蚀剂图像800包括(共计)m行像素，i＝1，2，3，...，m。

可以如下式所示地计算抗蚀剂图像800的对比度变化参数P_ncv：

其中，max(C_i，i＝1，2，...，m)代表m行像素中的最大对比度值，并且min(C_i，i＝1，2，...，m)代表m行像素中的最小对比度值。

图9C描绘了基于空中图像805确定侧壁角度参数的示例性方法。在实施例中，可以通过模拟或测量而获得空中图像805。在实施例中，可以应用如图9C所示的类似过程来基于抗蚀剂图像确定侧壁角度参数。可以基于空中图像805并且基于抗蚀剂模型来模拟抗蚀剂图像。或者，可以通过测量获得抗蚀剂图像。如图9C所示，可以基于空中图像805计算侧壁角度参数的值。例如，将竖直线845(即，沿Z方向的线)确定为在第一坐标(x₀，z₁)处穿过空中图像的顶部边缘并且在第二坐标(x₀，z₄)处穿过空中图像的底部边缘860。将第三坐标(x0，z0)确定为在第一坐标和第二坐标之间的大致中间处，其中，z₀＝(z₁+z₄)/2。这样，穿过第三坐标(x₀，z₀)的水平线848可以将空中图像805划分为上半部分(即，线848的上方)和下半部分(即，线848的下方)。然后，分别为空中图像805的上半部分和下半部分确定侧壁和竖直线845之间的平均距离。因此，确定第四坐标(x₂，z₂)和第五坐标(x₃，z₃)，使得第四坐标(x₂，z₂)与竖直线845之间的距离以及第五坐标(x₃，z₃)与竖直线845之间的距离分别等于为空中图像805的上半部分和空中图像805的下半部分确定的平均距离。在实施例中，z₂和z₃的值可以是任意值。然后，生成穿过第四坐标(x₂，z₂)和第五坐标(x₃，z₃)的线850。然后，将空中图像805的侧壁角度参数的值确定为线850与空中图像805的底部边缘860之间的角度840。应该注意的是，本示例中的侧壁角度参数代表右侧壁角度；侧壁角度参数可以代表左侧壁角度，可以使用如图9C所示的类似方法计算该侧壁角度参数的值。

参照图10，描绘了图案化叠层优化的示例性过程。在该曲线图中，水平轴线720代表从例如折射率n、消光系数k或图案化叠层(例如图7中的图案化叠层660)的层的厚度中选择的设计变量。虽然图10中只有一个设计变量，但是如上所述，可能存在两个或更多个设计变量。竖直轴线710、715各自可以表示从以上描述的例如对准参数、调平参数、驻波参数、对比度变化参数、侧壁角度参数、前端CD参数、基脚参数、抗蚀剂损耗参数、非对称性参数、后端CD参数、图案位置参数、和/或光刻-蚀刻偏移参数中选择的参数。作为示例，水平轴线720表示图案化叠层的BARC层的厚度。第一竖直轴线710表示对比度变化参数(例如，无单位的、归一化的值)和驻波参数(例如，无单位的、归一化的值)。因此，分别表示对比度变化参数和驻波参数的值的数据点(作为BARC层的厚度的变化的函数)分别如图10中的摆动曲线740和750所示地连接。另外，第二竖直轴线715表示侧壁角度参数(例如，以度为单位的角度)。因此，表示作为BARC层的厚度变化的函数的侧壁角度参数值的数据点如摆动曲线730所示地连接。如关于图9A至图9C所描述的，摆动曲线740、750和730的每一个值都可以基于图案化轮廓(即，空中图像或抗蚀剂图像)来计算。具体地说，可以基于如图9A和图9B所描述的抗蚀剂图像770来计算由摆动曲线740代表的对比度变化参数和由摆动曲线750代表的驻波参数。由摆动曲线730表示的侧壁角度参数可以基于如图9C所描述的空中图像760来计算。

在实施例中，每一条摆动曲线都可以拟合并且由f_p(z₁)的函数表示，其中，z₁是由水平轴线720代表的设计参数(例如BARC层的厚度)。例如，代表对比度变化参数的摆动曲线740可以由f₁(z₁)拟合并代表，代表驻波参数的摆动曲线750可以由f₂(z₁)拟合并代表，并且表示的摆动曲线730侧壁角度参数可以由f₃(z₁)拟合并代表。

在实施例中，函数(例如，成本函数)包括一个或更多个函数f_i(z₁)(i＝1、2或3)，这取决于优化的目的。在实施例中，函数包括两个或更多个函数f_i(z₁)以便同时优化对应的两个或更多个参数的设计变量z₁。在实施例中，函数仅包括函数f₁(z₁)、f₂(z₁)和f₃(z₁)中的一者，以优化对比度变化参数、驻波参数、或侧壁角度参数的设计变量z₁。如上所述的标准优化方法可以应用于函数，以寻找设计变量z₁的一组值，使得函数具有例如具有局部极值的值(即，局部最大值或局部最小值)或者在给定这一组值的局部极值附近的一个范围内。例如，使用该范围使得当设计变量的值(例如，由于不可避免的系统性误差而)稍微偏离标称值时，函数的值变化不大；这样，可以获得关于在函数中代表的一个或更多个参数的稳健过程。在实施例中，可以通过求解如下等式来确定设计变量z₁的一组值：

或者

其中，CF(z₁)代表成本函数，而ε′是偏离零的预设值。

例如，函数可以仅包括代表驻波参数的f₂(z₁)。因此，考虑到图10，设计变量z₁的最优值可以是T₁、T₂、T₃和T₄，或者可以是T₁、T₂、T₃和T₄附近的一个小范围内的值，该值实现了关于驻波参数的稳健过程。然而，根据T₁处的设计变量的值，空中图像765可能不满足预设规则。例如，空中图像765表示显著的抗蚀剂损耗。结果，可以舍弃T₁的值。值T₂、T₃和T₄，或者T₂、T₃、T₄附近的一个小范围内的值可以被包括在用于设计变量z₁的一组输出值中。实际上，当设计变量z₁代表层的厚度时，用户可以选择T₃或T₃附近的一个小范围内的数字用于图案化叠层中的设计变量(例如BARC层的厚度)，因为它提供了驻波的局部最小值。然而，如图10所示，T₃不代表对比度变化的局部最小值或最大值，并且不提供90°侧壁角度。因此，在实施例中，函数包括一个或更多个其它参数(例如，对比度变化和/或侧壁角度)以获得设计变量z₁(例如，图案化叠层的厚度)的最优值。

如上所述，在图案叠层优化中可能只有一个设计变量。因此，在优化过程中获得根据设计变量的不同值的多个空中图像760或抗蚀剂图像770，例如，以确定在成本函数中代表的一个或更多个参数的值。在一些其它示例中，在图案化叠层优化中可能存在两个或更多个设计变量。因此，可以确定根据一个或更多个设计变量的不同值的多个空中图像或抗蚀剂图像。例如，一个或另一个设计变量可以是不同类型和/或图案化叠层中的不同层。

图11描绘了根据两个设计变量的多个抗蚀剂图像的实例。如图11所示，水平轴线910代表第一设计变量，竖直轴线920代表第二设计变量。第一设计变量和第二设计变量中的每一者都可以从例如折叠率n、消光系数k和/或图案化叠层(例如图7中的图案化叠层660)的层的厚度中选择。例如，水平轴线910代表BARC层的厚度(例如BARC层630)，竖直轴线920代表抗蚀剂层的厚度(例如抗蚀剂层640)。因此，通过模拟或测量来获得对应于BARC层和抗蚀剂层的不同厚度的多个抗蚀剂图像。如图所示，多个抗蚀剂图像排布成二维阵列。抗蚀剂图像的每一列(即C₁-C₅的每一列)对应于第一设计变量的相同值(例如BARC层的厚度)，并且每一行(即R₁-R₅的每一行)抗蚀剂图像对应于第二设计变量的相同值(例如抗蚀剂层的厚度)。尽管未示出，但是可替代地或另外使用多个空中图像。如上所述，可以基于空中图像或抗蚀剂图像中的每一者来计算与图案化轮廓相关并且以优化的函数表示的每一个参数的值。使用如上所述的标准优化技术，可以优化并最终输出两个设计变量(例如，BARC层的厚度和抗蚀剂层的厚度)。

因此，在实施例中，当优化图案化叠层时，考虑(例如，在抗蚀剂中)所得到的图案轮廓。在实施例中，在过程鲁棒性和图案轮廓之间存在共同优化。为此，在实施例中，图案轮廓(例如，抗蚀剂图案轮廓)由给定的相关过程条件确定(例如，通过模拟)(例如，适用的照射、被转印的适用的图案、适用的初始图案化叠层设计变量(诸如材料类型和起始厚度)等)。在实施例中，一个或更多个参数描述抗蚀剂轮廓(作为图案轮廓的一种形式)由抗蚀剂中产生的驻波确定，该驻波由图案化叠层的光学性质和曝光辐射的照射设置和波长产生。然而，在实施例中，描述图案轮廓的一个或更多个参数可以使用更精确的模型(诸如物理模型，例如Hyperlith软件)来确定，该模型捕获更多的因素，诸如对曝光后烘烤、显影等轮廓的影响。

为了实现优化，通常可以找到图案轮廓对于叠层的一个或更多个可调设计变量的灵敏度。在实施例中，一个或更多个设计变量的值(例如，BARC层、抗蚀剂层和/或顶涂层的厚度，层的材料类型、层的折射率、层的消光系数、光活性化合物或者通过抗蚀剂高度的淬灭剂浓度(例如，通过向BARC层添加酸或碱(用于基脚问题)或顶涂(用于顶部倒圆角)等)是变化的，并且获得与图案轮廓相关的一个或更多个参数的值(例如，驻波、对比度变化、侧壁角度、CD等)。在实施例中，通过模拟(例如空中图像模拟)获得一个或更多个参数的值，该值可以通过实验来验证。

因此，在实施例中，通过改变一个或更多个设计变量，获得了与图案轮廓有关的一个或更多个参数的最优的一个或更多个值。最优的一个或更多个参数可以是参数的组合，其中，可以应用加权。优化的结果可以是标称图案化条件的最优抗蚀剂轮廓。优化标准可以变化。例如，图案轮廓的变化会引起不同的光刻-蚀刻偏移量。因此，可能期望对于一系列间距/特征具有基本相同的光刻-蚀刻偏移量。在实施例中，优化标准可以包括从最小顶部倒圆角、最小基脚和/或等于90°或接近90°的侧壁角度(SWA)中选择的一个或更多个标准。

在实施例中，该方法提供了图案化叠层的基于模型的优化，其考虑了从如下参数中的一个或更多个(期望的是从中选择的两个或更多个)参数：测量传感器性能(例如对准、调平)、量测影响(例如测量设备的CD、重叠、剂量等)、成像CD、图案轮廓、图案位置、图案移位中的蚀刻邻近效应、光刻-蚀刻偏移、蚀刻参数(例如蚀刻选择性、蚀刻速率等)、抗蚀剂显影参数、和/或曝光后烘烤参数。电学或器件功能性能要求可以被包括在优化中。然而，在实施例中，它们被排除在外，这些要求影响材料的类型，而优化则针对其它参数(例如厚度、折射率等)。

因此，在实施例中，提供了一种优化工具集，该优化工具集使用为图案化叠层选择的材料作为输入(例如，出于器件功能(例如电学性质)的原因而选择和/或选择用于蚀刻要求(例如蚀刻选择性、蚀刻速率))。在指定叠层材料的情况下，可以改变一个或多个图层化叠层变量，其中，图案化叠层变量代表图案化叠层的一个或更多个层的物理特性。例如，图案化叠层变量可以是一个或多个层的厚度。此外，可以存在多个图案化叠层变量，例如图案化叠层的多个层中的每一层的图案化叠层变量。此外，可以存在不同类型的图案化叠层变量(例如折射率和厚度)。然后，改变一个或多个图案化叠层变量(例如，存在多个图案化叠层变量，每一个图案化叠层变量表示不同层的厚度，然后改变层的厚度)。在实施例中，可以以蒙特卡罗方式进行变化。对于一个或更多个变化的图案化叠层变量中的每一个变量而言，可以通过使用相关的模型和/或测量来确定从如下参数中选择的一个或更多个参数：代表对传感器(例如调平传感器、对准传感器)的性能、重叠、剂量、CD量测设备的影响的参数，代表对抗蚀剂CD、图案轮廓和/或图案位置的影响的参数，代表对抗蚀剂中的图案和轮廓的影响的参数，和/或代表对蚀刻图案的影响的参数。然后，通过使用上述参数，可以确定一个或更多个图案化叠层变量的最优值。例如，关键性能指标可以被识别或者分配给一个或更多个图案化叠层变量和一个或更多个参数的确定的值。然后，可以排列关键性能指标，以便根据什么可以被认为是最优的(例如，蚀刻之后的最优图案位置、最优图案CD和/或图案化叠层变化的鲁棒性)来排列一个或更多个图案化叠层变量的值。

因此，在实施例中，通过选择一个或更多个设计变量的适当值来控制抗蚀剂中的图案轮廓，可以使得例如对图案化进行优化，而不是仅配置用于成像的叠层。此外，获得一个或更多个设计变量的适当值的这个过程可以提供一个或更多个设计变量的优化。因此，这个过程可以解决与图案轮廓相关的问题。

在实施例中，本文的技术有助于图案化集成的任务。在实施例中，该技术有助于减少实现令人满意的图案化叠层的总时间。在实施例中，该技术有助于减少通过使用更加基于模型的方法(可以帮助降低成本)涉及大量的实验工作。在实施例中，这些技术考虑了构成适当的叠层的更多方面，例如，在图案化叠层的初始设计布局中没有考虑到或没有考虑到叠层对量测的影响。在实施例中，这些技术使得进入适当的图案化叠层的过程更加量化，因而应该能够达到更加优化的终点。

在实施例中，提供了一种优化图案化叠层的方法，所述方法包括：定义函数，该函数对代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性的参数如何受到图案化叠层变量的变化的影响进行度量，所述图案化叠层变量代表所述图案化叠层的材料层的物理特性；通过硬件计算机系统来改变所述图案化叠层变量，并且通过所述硬件计算机系统来评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数，直到满足结束条件为止；以及当满足结束条件时，输出所述图案化叠层变量的值。

在实施例中，所述图案化叠层变量是从如下参数中选择的一个或更多个参数：图案化叠层的层的折射率、图案化叠层的层的消光系数、和/或图案化叠层的层的厚度。在实施例中，所述参数代表从如下物理特性中选择的一个或更多个物理特性：量测过程的物理特性、光刻过程的物理特性、和/或蚀刻过程的物理特性。在实施例中，所述参数是从如下参数中选择的一个或更多个参数：对准参数、调平参数、量测参数、驻波参数、对比度变化参数、侧壁角度参数、前端临界尺寸参数、基脚参数、抗蚀剂损耗参数、非对称性参数、后端临界尺寸参数、图案位置参数、顶部倒圆角参数、和/或光刻-蚀刻偏移参数。在实施例中，所述函数对代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性的多个参数如何受到所述图案化叠层变量的变化的影响进行度量。在实施例中，所述多个参数包括量测过程的物理特性。在实施例中，评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数包括：基于改变的图案化叠层变量执行计算机模拟，以确定所述参数的值。在实施例中，参数包括蚀刻过程的物理特性，而计算机模拟采用蚀刻模型。在实施例中，所述参数包括量测过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用量测模型。在实施例中，所述参数包括光刻过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用抗蚀剂模型。在实施例中，评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数包括：基于通过测量或模拟获得的图案轮廓来确定所述参数的值。在实施例中，所述图案轮廓是抗蚀剂图像，或者是蚀刻图像。在实施例中，评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数包括：通过测量或模拟来确定用于代表测量过程的物理特性的参数的值。在实施例中，所述函数是成本函数，并且评估所述函数包括获得图案化叠层变量的值，使得所述成本函数具有在局部极值处或者在所述局部极值附近的预设范围内的参数的值。

在实施例中，提供了一种方法，所述方法包括：通过硬件计算机系统对与多个参数相关的图案化叠层变量进行优化，直到满足结束条件，所述图案化叠层变量代表衬底上的图案化叠层的材料层的物理特性，物理特性涉及每个参数代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性的多个参数；以及当满足结束条件时，输出所述图案化叠层变量的值。

在实施例中，所述图案化叠层变量是从如下参数中选择的一个或更多个参数：图案化叠层的层的折射率、图案化叠层的层的消光系数、和/或图案化叠层的层的厚度。在实施例中，所述参数中的至少一个参数代表从如下物理特性中选择的一个或更多个物理特性：量测过程的物理特性、光刻过程的物理特性、和/或蚀刻过程的物理特性。在实施例中，所述参数是从如下参数中选择的一个或更多个参数：对准参数、调平参数、量测参数、驻波参数、对比度变化参数、侧壁角度参数、前端临界尺寸参数、基脚参数、抗蚀剂损耗参数、非对称性参数、后端临界尺寸参数、图案位置参数、顶部倒圆角参数、和/或光刻-蚀刻偏移参数。在实施例中，所述多个参数至少包括代表量测过程的物理特性的参数。在实施例中，所述优化包括：基于所述图案化叠层变量执行计算机模拟，以确定所述参数的值。在实施例中，所述参数中的至少一个参数代表蚀刻过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用蚀刻模型。在实施例中，所述参数中的至少一个参数代表量测过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用量测模型。在实施例中，所述参数中的至少一个参数代表光刻过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用抗蚀剂模型。在实施例中，所述优化包括：基于通过测量或模拟获得的图案轮廓来确定所述参数中的至少一个参数的值。在实施例中，所述图案轮廓是抗蚀剂图像，或者是蚀刻图像。在实施例中，所述优化包括：通过测量或模拟来确定用于代表测量过程的物理特性的参数中的至少一个参数的值。在实施例中，所述优化包括：评估成本函数以获得图案化叠层变量的值，使得所述成本函数具有在局部极值处或者在所述局部极值附近的预设范围内的参数的值。在实施例中，所述方法还包括对用于多个图案化叠层变量的多个参数值进行优化。在实施例中，所述多个图案化叠层变量包括分别用于所述图案化叠层的不同层的图案化叠层变量。

图12是示出计算机系统100的框图，它可以帮助实现本文中公开的方法和流程。计算机系统100可以合并到光刻设备、量测设备中，或者是独立的系统，或者是连接到光刻设备或量测设备的分立的系统。在实施例中，计算机系统100包括：总线102或其它通信机构，其用于传递信息：以及处理器104(或多个处理器104和105)，其与总线102联接以处理信息。在实施例中，计算机系统100包括主存储器106，例如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置，其联接到总线102以存储由处理器104执行的信息和指令。主存储器106还可以用于在执行由处理器104执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。在实施例中，计算机系统100包括只读存储器(ROM)108或其它静态存储装置，其联接到总线102以存储用于处理器104的静态信息和指令。提供存储装置110(例如磁盘或光盘)并联接到总线102，用于存储信息和指令。

计算机系统100可以通过总线102联接到显示器112，例如阴极射线管(CRT)或者平板或触摸板显示器，用于向计算机用户显示信息。包括字母数字键和其它键的输入装置114联接到总线102，用于将信息和命令选择传送到处理器104。另一种类型的用户输入装置是光标控制器116，例如鼠标、轨迹球或光标方向键，用于将方向信息和命令选择传送到处理器104并且用于控制显示器112上的光标移动。触摸板(屏幕)显示器也可以用作输入装置。

根据一个实施例，本文所描述的方法和/或流程的一些部分可以由计算机系统100执行，以响应于处理器104执行主存储器106中包含的一个或多个指令的一个或多个序列。这种指令可以从另一个计算机可读介质(例如存储装置110)读入主存储器106中。主存储器106中包含的指令序列的执行使处理器104执行本文所描述的处理步骤。也可以采用多处理装置中的一个或更多个处理器来执行主存储器106中包含的指令序列。在可替代的实施例中，可以使用硬连线电路来代替软件指令或者与软件指令组合使用。因此，本文的描述不限于硬件电路和软件的任何特定组合。

本文中使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器104提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采用多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，例如存储装置110。易失性介质包括动态存储器，例如主存储器106。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含总线的导线102。传输介质还可以采用声波或光波的形式，例如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的声波或光波。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡、纸带、任何具有孔图案的物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储芯片或盒、在下文中描述的载波或计算机可以读取的任何其它介质。

各种形式的计算机可读介质可能涉及：将一个或多个指令的一个或更多个序列传送到处理器104以供执行。例如，该指令最初可以承载于远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到它的动态存储器中，并且使用调制解调器通过电话线发送指令。位于计算机系统100本地的调制解调器可以在电话线上接收数据并且使用红外发射器将数据转换成红外信号。联接到总线102的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并且将数据放置在总线102上。总线102将数据传送到主存储器106，处理器104从该存储器106检索并执行指令。主存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后存储在存储装置110上。

计算机系统100还可以包括联接到总线102的通信接口118。通信接口118提供联接到网络链接120的双向数据通信，网络链接120连接到局域网122。例如，通信接口118可以是综合服务数字网络(ISDN)卡或调制解调器，用以提供到相应类型的电话线的数据通信的连接。作为另一个示例，通信接口118可以是局域网(LAN)卡，用以提供与兼容LAN的数据通信连接。还可以实现无线链接。在任何这样的实施方案中，通信接口118发送和接收携带表示各种类型信息的数字化数据流的电信号、电磁信号或光信号。

网络链接120通常通过一个或多个网络向其它数据设备提供数据通信。例如，网络链接120可以通过局域网122提供到主计算机124或者由因特网服务提供商(ISP)126操作的数据设备的连接。ISP126进一步通过全球分组数据通信网络(现在通常是称为“因特网”)128提供数据通信服务。局域网122和因特网128都使用携带数字化数据流的电信号、电磁信号或光信号。通过各种网络的信号和网络链接120上的信号以及通过通信接口118的信号(其将数字数据传送到计算机系统100和从计算机系统100传送数字数据)是传送信息的载波的示例性形式。

计算机系统100可以通过网络、网络链接120和通信接口118发送消息和接收包括程序代码的数据。在因特网的示例中，服务器130可以发送用于应用程序的所请求的代码。通过因特网128、ISP 126、局域网122和通信接口118，所接收的代码可以由处理器104在接收时执行和/或存储在存储装置110或其它非易失性存储器中以供稍后执行。这样，计算机系统100可以以载波的形式获得应用代码。

图13示意性地描绘了另一种示例性光刻投影设备。光刻投影设备1000包括：

-源收集器模块SO

-照射系统(照射器)IL，其配置为调节辐射束B(例如EUV辐射)。

-支撑结构(例如图案化装置台)MT，其配置为支撑图案化装置(例如掩模或掩模版)MA并且连接到第一定位器PM，该第一定位器PM配置为精确地定位图案化装置；

-衬底台(例如晶片台)WT，其用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，该第二定位器PW用于精确地定位衬底；和

-投影系统(例如反射型投影系统)PS，其用于将图案化装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。

如这里所描绘的，设备1000是反射型的(例如采用反射式图案化装置)。应该注意的是，因为大多数材料在EUV波长范围内是吸收性的，所以图案化装置可以具有多层反射器，该多层反射器包括例如多层钼和硅。在一个示例中，多叠层反射器具有钼和硅的40对层，其中，每一层的厚度为四分之一波长。利用X射线光刻术可以产生更短的波长。由于大多数材料在EUV和X射线波长处都是吸收性的，所以在图案化装置形貌上的一片薄的图案吸收材料(例如，多层反射器顶部的TaN吸收体)定义了特征将在哪里打印(正抗蚀剂)或不打印(负抗蚀剂)。

参照图13，照射器IL接收来自源收集器模块SO的极紫外辐射束。产生EUV辐射的方法包括但不必限于：利用EUV范围内的一种或更多种发射线将材料转换成等离子体状态，该材料具有至少一种元素，例如氙、锂或锡。在一种这样的方法中，可以通过用激光束照射具有发射线元素的材料的液滴、液流或簇等燃料来产生等离子体，通常称为激光产生等离子体(“LPP”)。源收集器模块SO可以是包括激光器(未在图13中示出)的EUV辐射系统的一部分，用于提供激发燃料的激光束。所得到的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，使用设置在源收集器模块中的辐射收集器收集该辐射。激光器和源收集器模块可以是分立的实体，例如当使用CO₂激光器来提供用于燃料激发的激光束时。

在这种情况下，激光器不被认为形成光刻投影设备的一部分，并且辐射束借助于包括例如适当的定向反射镜和/或扩束器束的束传递系统将辐射束从激光器传递到源收集器模块。在其它情况下，源可以是源收集器模块的组成部分，例如当源是放电产生的等离子体EUV发生器(通常称为DPP源)时。

照射器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器。通常，可以对照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)进行调节。另外，照射器IL可以包括各种其它部件，例如琢面场和光瞳反射镜装置。照射器可以用于调节辐射束，以便在其横截面上具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，图案化装置台)MT上的图案化装置(例如掩模)MA上，并且由图案化装置图案化。在从图案化装置(例如掩模)MA反射之后，辐射束B通过投影系统PS，投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器PS2(例如干涉仪装置、线性编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位器PM和另一个位置传感器PS1可以用于将图案化装置(例如掩模)MA相对于辐射束B的路径精确地定位。可以使用图案化装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案化装置(例如掩模)MA和衬底W。

可以将图中所示的设备1000用于如下模式中的至少一种模式：

1.在步进模式中，在将支撑结构(例如图案化装置台)MT和衬底台WT保持基本静止的同时，将赋予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，使衬底台WT沿X和/或Y方向上移动，使得不同的目标部分C能够被曝光。

2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如图案化装置台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予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(例如图案化装置台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特征来确定。

3.在另一种模式中，将用于保持可编程图案化装置的支撑结构(例如图案化装置台)MT保持基本静止，并且在对衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予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，并且在衬底台WT的每一次移动之后或者在扫描期间的连续的辐射脉冲之间，根据需要来更新可编程图案化装置。这种操作模式能够容易地应用于利用可编程图案化装置(例如上述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。

图14更详细地示出了设备1000，该设备1000包括源收集器模块SO、照射系统IL和投影系统PS。源收集器模块SO构造和布置成可以在源收集器模块SO的封闭结构220中保持真空环境。可以由放电产生等离子体源形成EUV辐射发射等离子体210。可以由气体或蒸汽(例如Xe气体、Li蒸气或Sn蒸气)产生EUV辐射，其中，产生极热等离子体210以发射处于电磁波谱的EUV范围内的辐射。通过例如引起至少部分地离子化的等离子体的放电，产生极热等离子体210。为了有效地产生辐射，可能需要分压为例如10Pa的Xe、Li、Sn蒸气或任何其它适当的气体或蒸汽。在实施例中，提供被激发的锡(Sn)的等离子体，以产生EUV辐射。

从热等离子体210发射的辐射从源腔211经由定位在源腔211中的开口中或后方的可选的气体阻挡件或污染物阱230(在一些情况下，也称为污染物阻挡件或翼片阱)进入收集器腔212中。污染物阱230可以包括通道结构。污染阱230还可以包括气体阻挡件或者气体阻挡件和通道结构的组合。如本领域中已知的，本文进一步示出的污染物阱或污染物阻挡件230至少包括通道结构。

收集器腔211可以包括辐射收集器CO，该辐射收集器CO可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。横穿收集器CO的辐射可以从光栅光谱滤光片240反射，以沿着光轴聚焦在虚源点IF中，该光轴由点划线‘O’表示。虚源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器模块被布置成使得中间焦点IF位于封闭结构220中的开口221处或附近。虚源点IF是辐射发射等离子体210的图像。

然后，辐射横穿照射系统IL，该照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24，该琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24被布置成提供在图案化装臂MA处的期望的辐射束21的角分布，以及图案化装置MA处的辐射强度的期望的均匀性。辐射束21在由支撑结构MT保持的图案化装置MA处反射之后形成图案化束26，并且由投影系统PS经由反射元件28、30将图案化的束26成像到由衬底台WT保持的衬底上W。

在照射光学装置单元IL和投影系统PS中通常可以存在比图示的更多的元件。依赖于光刻投影设备的类型，可以可选地设置光栅光谱滤光片240。此外，可以存在比图示的反射镜更多的反射镜，例如，在投影系统PS中可以存在比图14所示的反射元件多1至6个额外的反射元件。

如图14所示，收集器光学装置CO被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的巢状收集器，仅作为收集器(或收集器反射镜)的示例。掠入射反射器253、254和255围绕光轴O轴向地对称设置，并且这种类型的收集器光学装置CO可以与放电产生等离子体源(经常称为DPP源)结合使用。

可替代地，源收集器模块SO可以是如图15所示的LPP辐射系统的一部分。激光器LA被布置成将激光能量沉积到燃料(例如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li))中，产生高度离子化的等离子体210，具有几十eV的电子温度。在这些离子的去激发和再结合期间产生的高能辐射从等离子体发射，由附近正入射收集器光学装置CO收集，并且聚焦到封闭结构220中的开口221上。

本文所披露的构思可以与用于成像子波长特征的任何通用的成像系统一起使用，并且可以尤其用于能够产生越来越短的波长的新兴成像技术。已经在使用的新兴技术包括能够使用ArF激光器来产生193nm波长的并且甚至使用氟激光器产生157nm波长的EUV(极紫外)、DUV光刻术。此外，EUV光刻术能够通过使用同步加速器或通过用高能电子撞击材料(固体或等离子体)产生20nm至5nm范围内的波长，以便产生在该范围内的光子。

虽然本文所披露的构思可以用于在诸如硅晶片的衬底上成像，但是应该理解的是，所披露的构思可以与任何类型的光刻成像系统一起使用，例如用于在除了硅晶片之外的衬底上成像的那些光刻成像系统。

本发明的实施例可以采用计算机程序的形式，改计算机程序包含描述本文所披露的方法的机器可读指令的一个或更多个序列，或者具有存储有这种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)。此外，机器可读指令可以体现在两个或更多个计算机程序中。两个或更多个计算机程序可以存储在一个或更多个不同的存储器和/或数据存储介质上。

当位于光刻投影设备的至少一个部件内的一个或更多个计算机处理器读取一个或多个计算机程序时，本文所描述的任何控制器都可以各自或组合地操作。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适当的配置。一个或更多个处理器被配置为与控制器中的至少一个控制器通信。例如，每一个处理器可以包括一个或更多个处理器，用于执行包括用于上述方法的机器可读指令的计算机程序。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/或用于接收这样的介质的硬件。因此，控制器可以根据一个或更多个计算机程序的机器可读指令进行操作。

本发明的进一步实施例披露于下列条目列表中：

1.一种调整图案化叠层的方法，所述方法包括：

定义如下函数：该函数对代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性的参数如何受到图案化叠层变量的变化的影响进行度量，所述图案化叠层变量代表所述图案化叠层的材料层的物理特性；

通过硬件计算机系统来改变所述图案化叠层变量，并且通过所述硬件计算机系统来评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数，直到满足结束条件为止；和

当满足结束条件时，输出所述图案化叠层变量的值。

2.如条目1所述的方法，其中，所述图案化叠层变量是从如下参数中选择的一个或更多个：所述图案化叠层的层的折射率、所述图案化叠层的层的消光系数和/或所述图案化叠层的层的厚度。

3.如条目1或条目2所述的方法，其中，所述参数代表从如下物理特性中选择的一个或更多个物理特性：量测过程的物理特性、光刻过程的物理特性、和/或蚀刻过程的物理特性。

4.如条目1或条目2所述的方法，其中，所述参数是从如下参数中选择的一个或更多个参数：对准参数、调平参数、量测参数、驻波参数、对比度变化参数、侧壁角度参数、前端临界尺寸参数、基脚参数、抗蚀剂损耗参数、非对称性参数、后端临界尺寸参数、图案位置参数、顶部倒圆角参数、和/或光刻-蚀刻偏移参数。

5.如条目1至4中任一项所述的方法，其中，所述函数度量每个代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性的多个参数如何受到所述图案化叠层变量的变化的影响。

6.如条目5所述的方法，其中，所述多个参数包括量测过程的物理特性。

7.如条目1至6中任一项所述的方法，其中，评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数包括：基于改变的图案化叠层变量执行计算机模拟，以确定所述参数的值。

8.如条目7所述的方法，其中，所述参数包括蚀刻过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用蚀刻模型。

9.如条目7或条目8所述的方法，其中，所述参数包括量测过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用量测模型。

10.如条目7至9中任一项所述的方法，其中，所述参数包括光刻过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用抗蚀剂模型。

11.如条目1至10中任一项所述的方法，其中，评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数包括：基于通过测量或模拟获得的图案轮廓来确定所述参数的值。

12.如条目11所述的方法，其中，所述图案轮廓是抗蚀剂图像，或者是蚀刻图像。

13.如条目1至12中任一项所述的方法，其中，评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数包括：通过测量或模拟来确定用于代表测量过程的物理特性的参数的值。

14.如条目1至13中任一项所述的方法，其中，所述函数是成本函数，并且评估所述函数包括获得图案化叠层变量的值，使得所述成本函数具有在局部极值处或者在所述局部极值附近的预设范围内的参数的值。

15.一种方法，包括：

通过硬件计算机系统对与多个参数相关的图案化叠层变量进行优化，直到满足结束条件，所述图案化叠层变量代表衬底上的图案化叠层的材料层的物理特性，每个参数代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性；和

当满足结束条件时，输出所述图案化叠层变量的值。

16.如条目15所述的方法，其中，所述图案化叠层变量是从如下参数中选择的一个或更多个：所述图案化叠层的层的折射率、所述图案化叠层的层的消光系数、和/或所述图案化叠层的层的厚度。

17.如条目15或条目16所述的方法，其中，所述参数代表从如下物理特性中选择的一个或更多个物理特性：量测过程的物理特性、光刻过程的物理特性、和/或蚀刻过程的物理特性。

18.如条目15或条目17所述的方法，其中，所述参数是从如下参数中选择的一个或更多个：对准参数、调平参数、量测参数、驻波参数、对比度变化参数、侧壁角度参数、前端临界尺寸参数、基脚参数、抗蚀剂损耗参数、非对称性参数、后端临界尺寸参数、图案位置参数、顶部倒圆角参数、和/或光刻-蚀刻偏移参数。

19.如条目15至18所述的方法，其中，所述参数至少包括代表量测过程的物理特性的参数。

20.如条目15至19所述的方法，其中，所述优化包括：基于所述图案化叠层变量执行计算机模拟，以确定所述参数的值。

21.如条目20所述的方法，其中，所述参数中的至少一个代表蚀刻过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用蚀刻模型。

22.如条目20或条目21所述的方法，其中，所述参数中的至少一个参数代表量测过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用量测模型。

23.如条目20至22所述的方法，其中，所述参数中的至少一个参数代表光刻过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用抗蚀剂模型。

24.如条目15至23所述的方法，其中，所述优化包括：基于通过测量或模拟获得的图案轮廓来确定所述参数中的至少一个参数的值。

25.如条目24所述的方法，其中，所述图案轮廓是抗蚀剂图像，或者是蚀刻图像。

26.如条目15至25所述的方法，其中，所述优化包括：通过测量或模拟来确定用于代表测量过程的物理特性的参数中的至少一个参数的值。

27.如条目15至26所述的方法，其中，所述优化包括：评估成本函数以获得所述图案化叠层变量的值，使得所述成本函数具有在局部极值处或者在所述局部极值附近的预设范围内的参数的值。

28.如条目15至27所述的方法，还包括：对用于多个图案化叠层变量的多个参数值进行优化。

29.如条目28所述的方法，其中，所述多个图案化叠层变量包括分别用于所述图案化叠层的不同层的图案化叠层变量。

30.一种非暂时性计算机程序产品，包括机器可读指令，所述机器可读指令被配置为使得处理器执行如条目1至29中任一项所述的方法。

本文所使用的术语“优化”和“优化过程/处理”是指或意思是调整设备和/或过程，例如光刻设备或光学光刻过程步骤，使得图案化和/或器件制造结果和/或过程(例如光刻)具有一个或更多个期望的特性，例如设计布局在衬底上的投影的更高精确度、更大的过程窗口等。因此，本文所使用的优化或优化过程是指或意思是：识别用于提供改进的一个或更多个参数的一个或更多个值，例如，与用于一个或更多个参数的一个或更多个值的初始的一组值相比，在至少一个相关指标中提供局部最优值。应该相应地解释“最优”和其它相关术语。在实施例中，可以迭代地应用优化步骤，以提供一个或更多个指标的进一步改进。

尽管以上已经在光学光刻的上下文中具体参考实施例的使用，但是应该理解的是，本发明的实施例可以用于其它应用，例如压印光刻；并且在上下文允许的情况下，不仅限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的形貌定义了在衬底上创建的图案。可以将图案化装置的形貌压入供应到衬底上的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后，将图案化装置从抗蚀剂中移出，从而留下图案。

虽然本文具体地参考了光刻设备在制造IC中的应用，但应该理解的是，这里所述的光刻设备可以具有其它应用，例如制造集成光学系统、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。本领域技术人员将会认识到，在这些替代性的应用情形中，这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”都可以分别被认为是与更加上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。

这里提到的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中。在可应用的情况下，可以将所公开的内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如为了产生多层IC，使得本文中使用的术语“衬底”也可以表示已经包含了多个已处理层的衬底。

本文中使用的术语“辐射”和“束”包括所有类型的电磁辐射，包括近红外辐射(例如，波长在约700nm至约1400nm范围内的辐射)、可见辐射(例如，波长在约390nm至700nm的范围内、例如约633nm、或者在约495nm至约570nm的范围内、例如约515nm、约520nm或约532nm的辐射)、紫外(UV)辐射(例如，波长为约365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm)和极紫外(EUV)辐射(例如波长在5nm至20nm范围内)以及诸如离子束或电子束等粒子束。

在上下文允许的情况下，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，包括折射型、反射型、磁性型、电磁性型以及静电型光学部件。

以上描述意图是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员将明白，在不背离下面阐述的权利要求书的精神和范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。例如，一个或更多个方面的一个或更多个实施例可以适当地合并或者替代一个或更多个方面的其它实施例。因此，基于本文提供的教导和指导，这些变型和修改意图被包含在所披露的实施例的等同物的含义和范围内。应该理解的是，本文中的措辞或术语只是出于说明的目的，而不是限制性的，因而本说明书中的术语或措辞将由本领域技术人员根据上述教导和指导来解释。本发明的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制，而应该仅根据随附的权利要求及其等同物来限定。

Claims

1.一种调整图案化叠层的方法，所述方法包括：

定义如下函数：所述函数对代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性的参数如何受到图案化叠层变量的变化的影响进行度量，所述图案化叠层变量代表所述图案化叠层的材料层的物理特性；

当满足结束条件时，输出所述图案化叠层变量的值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述图案化叠层变量是从下述中选择的一个或更多个：所述图案化叠层的层的折射率、所述图案化叠层的层的消光系数和/或所述图案化叠层的层的厚度。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述参数代表从下述中选择的一个或更多个：量测过程的物理特性、光刻过程的物理特性、和/或蚀刻过程的物理特性。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述参数是从下述中选择的一个或更多个：对准参数、调平参数、量测参数、驻波参数、对比度变化参数、侧壁角度参数、前端临界尺寸参数、基脚参数、抗蚀剂损耗参数、非对称性参数、后端临界尺寸参数、图案位置参数、顶部倒圆角参数、和/或光刻-蚀刻偏移参数。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述函数对每个代表与转印到衬底上的图案化叠层中的图案有关的物理特性的多个参数如何受到所述图案化叠层变量的变化的影响进行度量。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述多个参数包括量测过程的物理特性。

7.如权利要求1所述的方法，其中，评估与所述改变的图案化叠层变量相关的所述函数包括：基于所述改变的图案化叠层变量执行计算机模拟以确定所述参数的值。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述参数包括蚀刻过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用蚀刻模型。

9.如权利要求7所述的方法，其中，所述参数包括量测过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用量测模型。

10.如权利要求7所述的方法，其中，所述参数包括光刻过程的物理特性，并且所述计算机模拟采用抗蚀剂模型。

11.如权利要求1所述的方法，其中，评估与改变的图案化叠层变量相关的所述函数包括：基于通过测量或模拟获得的图案轮廓来确定所述参数的值。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述图案轮廓是抗蚀剂图像，或者是蚀刻图像。

13.如权利要求1所述的方法，其中，评估与所述改变的图案化叠层变量相关的所述函数包括：通过测量或模拟来确定用于代表测量过程的物理特性的参数的值。

14.如权利要求1所述的方法，其中，所述函数是成本函数，并且评估所述函数包括获得图案化叠层变量的值，使得所述成本函数在局部极值处或者在所述局部极值附近的预设范围内具有所述参数的值。

15.一种非暂时性计算机程序产品，包括机器可读指令，所述机器可读指令被配置为使得处理器执行如权利要求1所述的方法。