CN111727406B - 二元化方法和自由形式的掩模优化流程 - Google Patents

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Abstract

本文描述一种用于确定图案形成装置的掩模图案的方法。该方法包括获得：待印刷在衬底上的目标图案，(ii)图案形成装置的对应于目标图案的初始连续性图像，(iii)被配置成转换初始连续性图像的二元化函数(例如，S型函数、反正切函数、阶跃函数等)，以及(iv)被配置成根据二元化函数的输出来预测衬底上的图案的处理模型；以及由硬件计算机系统通过基于成本函数迭代地更新初始连续性图像使得成本函数减小，从而产生具有对应于初始连续性图像的掩模图案的二元化图像。成本函数(例如，EPE)确定由处理模型确定的预测图案与目标图案之间的差异。

Description

二元化方法和自由形式的掩模优化流程
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年2月18日提交的美国专利申请62/631940的优先权，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本文的描述总体上涉及掩模制造和图案化过程。更特别地，涉及一种用于确定设计布局的图案形成装置图案的设备或方法。
背景技术
光刻投影设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，图案形成装置(例如掩模)可以包含或提供对应于IC的单个层(“设计布局”)的图案，并且可以通过诸如通过图案形成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所述多个相邻目标部分，一次转印到一个目标部分。在一种光刻投影设备中，整个图案形成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。在替代的设备(通常被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)上在图案形成装置上进行扫描，同时沿与该参考方向平行或反向平行地移动衬底。图案形成装置上的图案的不同部分被逐渐转印到一个目标部分上。由于光刻投影设备通常会具有一减小比M(例如，4)，所以衬底移动的速度F将是投影束扫描图案形成装置的速度的1/M。可以例如从US 6046792中收集关于本文描述的光刻设备的更多信息，该文献通过引用并入本文。
在将图案从图案形成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(“曝光后工序”)，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，衬底可以经历多种过程，例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，这些过程都旨在完成器件的单层。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。
因此，制造诸如半导体器件之类的器件典型地涉及使用数个制造过程来处理衬底(例如半导体晶片)以形成所述器件的各个特征且形成多个层。典型地使用例如沉积、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，并且接着将所述器件分离成单独的器件。这种器件制造过程可以被认为是图案化过程。图案化过程涉及图案化步骤，诸如使用光刻设备中的图案形成装置进行的光学光刻和/或纳米压印光刻，以将图案形成装置上的图案转印至衬底，并且典型地但可选地，涉及一个或更多个相关的图案处理步骤，诸如通过显影设备进行的抗蚀剂显影、使用焙烤工具焙烤衬底、使用蚀刻设备蚀刻图案等。
如上所述，光刻是器件(诸如IC)制造中的中心步骤，其中，在衬底上形成的图案限定了器件的功能元件，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。
随着半导体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，遵循通常被称为“摩尔定律”的趋势。在当前的技术水平下，使用光刻投影设备制造器件的层，该光刻投影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。
根据分辨率公式CD＝k1×λ/NA(其中，λ是所采用的辐射的波长(当前在大多数情况下为248nm或193nm)，NA是光刻投影设备中的投影光学器件的数值孔径，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该工艺通常被称为低k1光刻术。通常，k1越小，就变得越难以在衬底上再现图案，该图案类似于设计者为了实现特定电功能和/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、设计布局、或图案形成装置。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、相移图案形成装置的使用、设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也被称为“光学和过程校正”)、或通常限定为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。如本文中所使用的术语“投影光学器件”应被广义地解释为涵盖各种类型的光学系统，例如包括折射式光学器件、反射式光学器件、孔径和反射折射式光学器件。术语“投影光学器件”还可以包括根据这些设计类型中的任一种的操作以共同或单独地引导、成形或控制辐射的投影束的部件。术语“投影光学器件”可以包括光刻投影设备中的任何光学部件，而不管光学部件位于光刻投影设备的光路上的什么位置。投影光学器件可以包括用于在来自源的辐射穿过图案形成装置之前成形、调节和/或投影所述辐射的光学部件，和/或用于在辐射穿过图案形成装置之后成形、调节和/或投影所述辐射的光学部件。投影光学器件通常不包括源和图案形成装置。
发明内容
根据本公开的实施例，提供了一种用于确定图案形成装置的掩模图案的方法。该方法包括获得：(i)待经过图案化过程印刷在衬底上的目标图案，(ii)图案形成装置的对应于目标图案的初始连续性图像，(iii)被配置成转换初始连续性图像的二元化函数，以及(iv)被配置成根据二元化函数的输出来预测衬底上的图案的处理模型；以及由硬件计算机系统通过基于成本函数迭代地更新初始连续性图像使得成本函数减小，从而产生具有对应于初始连续性图像的掩模图案的二元化图像，其中成本函数确定由处理模型确定的预测图案与目标图案之间的差异。
根据实施例，二元化函数是S型(sigmoid)函数、反正切函数、和/或阶跃函数。
根据实施例，掩模图案是曲线图案和/或曼哈顿(Manhattan)图案。
根据实施例，确定曲线图案的每次迭代包括：通过将二元化函数应用于初始连续性图像来产生转换后图像；经由处理模型的模拟来根据转换后图像以预测图案；确定成本函数是否减小；响应于成本函数没有减小，确定成本函数的梯度；以及基于成本函数的梯度来修改对应于初始连续性图像的掩模变量的值和/或修改二元化函数的参数的值，使得成本函数减小。
根据实施例，确定成本函数的梯度包括针对二元化函数计算相对于掩模变量的完整梯度，二元化函数包括S型函数、反正切函数、和阶跃函数中的至少一个。
根据实施例，修改掩模变量的值和/或修改二元化函数的参数包括：将优化过程应用于成本函数的梯度；识别掩模变量的产生最小梯度值的值和/或识别参数的产生最小梯度值的值；以及将识别出的值分配给掩模变量。
根据实施例，掩模变量是初始连续性图像内的像素的强度值。
根据实施例，二元化函数的参数包括陡度和阈值。
根据实施例，成本函数被最小化。
根据实施例，成本函数是边缘位置误差和/或掩模规则检查违反概率。
根据实施例，初始连续性图像是包括对应于目标图案的特征和亚分辨率辅助特征的连续透射掩模图像。
根据实施例，该方法还包括制造包括对应于二元化图像的结构特征的图案形成装置。
根据实施例，该方法还包括由光刻设备使用具有二元化图案的图案形成装置执行图案化步骤，以在衬底上印刷相应的图案。
根据实施例，结构特征对应于包括辅助特征和/或轮廓修改的光学邻近效应校正。
此外，根据本公开的实施例，还提供了一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读介质，非暂时性计算机可读介质具有在其上记录的指令，所述指令在由计算机执行时实施上述方法。
附图说明
图1示出了光刻系统的各个子系统的框图。
图2是根据实施例的对连续透射掩模进行二元化的方法的流程图。
图3示出了根据实施例的通过图2的方法产生的二元化掩模图像的示例。
图4示出了根据实施例的使用图2的方法的示例性二元化函数。
图5是根据实施例的图2的方法的示例性扩展。
图6是根据实施例的示例性计算机系统的框图。
图7是根据实施例的光刻投影设备的示意图。
图8是根据实施例的另一光刻投影设备的示意图。
图9是根据实施例的图7中的设备的更详细的视图。
图10是根据实施例的图8和图9的设备的源收集器模块SO的更详细的视图。
具体实施方式
尽管在本文中可以具体参考IC的制造，但应明确理解，本文中的描述具有许多其它可能的应用。例如，可以在集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头等中使用本发明。本领域技术人员应理解，在这些替代应用的背景下，应当认为本文中对术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用可以分别与更上位的术语“掩模”、“衬底”或“目标部分”互换。
在本文中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和EUV(极紫外辐射，例如具有在约5nm至约100nm的范围内的波长)。
图案形成装置可以包括或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，这种过程经常被称为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/图案形成装置。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被称为“临界尺寸”(CD)。可以将器件的临界尺寸限定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确定所设计的器件的总尺寸和密度。当然，器件制造中的目标之一是(经由图案形成装置)在衬底上如实地再现初始设计意图。
本文中使用的术语“掩模”或“图案形成装置”可以被宽泛地解释为是指可以用于向入射辐射束赋予图案化横截面的通用图案形成装置，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(透射式或反射式；二元式、相移式、混合式等)以外，其它此类图案形成装置的示例包括：
-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，可以从反射束滤除所述非衍射辐射，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所需的矩阵寻址。
-可编程LCD阵列。这种构造的示例在美国专利No.5229872中给出，该美国专利通过引用并入本文中。
作为简要介绍，图1图示了示例性光刻投影设备10A。主要部件是：辐射源12A，该辐射源12A可以是深紫外准分子激光源或其它类型的源，该辐射源包括极紫外(EUV)源(如上所述，光刻投影设备本身不需要具有辐射源)；照射光学器件，该照射光学器件例如限定局部相干性(表示为西格马(sigma))，并且可以包括对来自源12A的辐射成形的光学器件14A、16Aa和16Ab；图案形成装置18A；以及透射式光学器件16Ac，该透射式光学器件16Ac将图案形成装置图案的图像投射到衬底平面22A上。在投影光学器件的光瞳平面处的可调滤光片或孔径20A可以限制入射在衬底平面22A上的束角度的范围，其中最大可能的角度限定了投影光学器件的数值孔径NA＝n sin(Θmax)，其中n是衬底与投影光学器件的最后一个元件之间的介质的折射率，并且Θmax是从投影光学器件出射的并仍可以入射在衬底平面22A上的束的最大角度。
在光刻投影设备中，源提供对图案形成装置的照射(即，辐射)，并且投影光学器件经由图案形成装置将照射引导并成形到衬底上。投影光学器件可以包括部件14A、16Aa、16Ab和16Ac中的至少一些。空间图像(AI)是衬底水平面处的辐射强度分布。抗蚀剂模型可以用于根据空间图像计算抗蚀剂图像，其示例可以在美国专利申请公开出版物No.US2009-0157360中找到，该美国专利申请公开出版物的全部公开内容由此通过引用并入本文中。抗蚀剂模型仅与抗蚀剂层的特性有关(例如，在曝光、曝光后烘烤(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特性(例如，照射、图案形成装置和投影光学器件的特性)决定了空间图像并且可以在光学模型中被限定。由于在光刻投影设备中使用的图案形成装置可以改变，因此期望将图案形成装置的光学特性与至少包括源和投影光学器件的光刻投影设备的其余部分的光学特性分开。在美国专利申请公开出版物No.2008-0301620、No.2007-0050749、No.2007-0031745、No.2008-0309897、No.2010-0162197和No.2010-01802516中描述了用于将设计布局转换成各种光刻图像(例如空间图像、抗蚀剂图像等)的技术和模型的细节、使用那些技术和模型施加光学邻近效应校正(OPC)和(例如在过程窗口方面)评估性能的细节，所述每个出版物的全部内容由此通过引用并入本文中。
在实施例中，OPC技术涉及使用完全独立且不可消退的辅助特征，以替代或补充连接到主要特征的那些辅助特征(例如配线)。这里术语“独立”意味着这些辅助特征的边缘未连接到主要特征的边缘。这些独立的辅助特征并非旨在或期望印刷为衬底上的特征，而是旨在修改附近主要特征的空间图像，以提高该主要特征的可印刷性和过程容许度。这些辅助特征(通常被称为“散射条”或“SBAR”)可以包括亚分辨率辅助特征(SRAF)和亚分辨率逆特征(SRIF)，亚分辨率辅助特征是主要特征的边缘之外的特征，亚分辨率逆特征是从主要特征的边缘内被取出的特征。SBAR的存在为图案形成装置图案增加了又一层复杂度。使用散射条的一个简单示例是，在隔离线的特征的两侧绘制规则的不可消退的散射条阵列，这从空间图像的角度看具有使隔离线看起来更能代表密集线阵列内的单条线的效果，从而使过程窗口的聚焦和曝光容许度更接近密集图案的聚焦和曝光容许度。与在图案形成装置水平面处绘制为隔离式的特征相比，在这种装饰性隔离特征与密集图案之间的共同过程窗口将具有对聚焦和曝光变化来说更大的共同容许度。
辅助特征可以被看作是图案形成装置上的特征与设计布局中的特征之间的差异。术语“主要特征”和“辅助特征”不暗示在图案形成装置上的特定特征必须被标注为一个或另一个。
为了增加设计布局的被投影的图像是根据给定目标电路设计的要求的可能性，可以使用设计布局的复杂数值模型、校正或预变形来预测和补偿邻近效应。文献“整芯片式光刻模拟和设计分析-OPC如何改变IC设计(Full-Chip Lithography Simulation andDesign Analysis-How OPC Is Changing IC Design)”(C.Spence，Proc.SPIE，第5751卷，第1至14页(2005年))提供当前“基于模型的”光学邻近校正过程的综述。在典型的高端设计中，设计布局的几乎每一特征都具有一些修改，以便实现被投影的图像相对于目标设计的高保真度。这些修改可以包括边缘位置或线宽的移位或偏置，以及旨在辅助其它特征的投影的“辅助”特征的应用。
理解光刻过程的一个方面是理解辐射与图案形成装置的相互作用。可以根据辐射到达图案形成装置之前的辐射的电磁场以及表征所述相互作用的函数来确定辐射穿过图案形成装置之后的辐射的电磁场。该函数可以被称为掩模透射函数(掩模透射函数可以用于描述由透射式图案形成装置和/或反射式图案形成装置进行的相互作用)。
掩模透射函数可以具有多种不同的形式。一种形式是二元式。二元式掩模透射函数在图案形成装置上的任何给定位置处具有两个值(例如，零和正常数)中的任一个。二元形式的掩模透射函数可以被称为二元掩模。另一种形式是连续的。即，图案形成装置的透射率(或反射率)的模量是图案形成装置上的位置的连续函数。透射率(或反射率)的相位也可以是图案形成装置上的位置的连续函数。连续形式的掩模透射函数可以被称为连续性掩模或连续透射掩模(CTM)。例如，CTM可以被表示为像素化的图像，其中可以为每个像素分配0到1之间的值(例如0.1、0.2、0.3等)，而不是0或1的二元值。在实施例中，CTM可以是像素化的灰度图像，其中每个像素具有值(例如，在[-255，255]范围内，在[0，1]或[-1，1]或其它适当范围内归一化的值)。可以在共同转让的美国专利No.8584056中找到示例性CTM的流程及其细节，该美国专利的全部公开内容由此通过引用并入本文中。
根据实施例，可以将设计布局优化为连续透射掩模(“CTM优化”)。在这种优化中，在设计布局的所有位置处的透射不限于多个离散值。替代地，透射可以采用上限和下限内的任何值。可以在共同转让的美国专利No.8584056中找到更多细节，该美国专利的全部公开内容由此通过引用并入本文中。(如果不是不可能的话)在图案形成装置上实施连续透射掩模是非常困难的。然而，由于不将透射限制为多个离散值使得优化更加快速，因此连续透射掩模是一种有用的工具。在EUV光刻投影设备中，图案形成装置可以是反射式的。CTM优化的原理也适用于待在反射式图案形成装置上产生的设计布局，其中设计布局的所有位置处的反射率均不限于多个离散值。因此，如本文所使用的，术语“连续透射掩模”可以指待在反射式图案形成装置或透射式图案形成装置上产生的设计布局。CTM优化可以基于考虑了厚掩模效应的三维掩模模型。厚掩模效应是由光的矢量性质引起的，并且当设计布局上的特征尺寸小于在光刻过程中使用的光的波长时，该厚掩模效应可以是显著的。由于电场和磁场的不同边界条件、较小开口中的透射率、反射率和相位误差、边缘衍射(或散射)效应或电磁耦合，厚掩模效应包括偏振依赖性。可以在共同转让的美国专利No.7703069中找到三维掩模模型的更多细节，该美国专利的全部公开内容由此通过引用并入本文中。
在实施例中，可以基于被优化为连续透射掩模的设计布局而将辅助特征(亚分辨率辅助特征和/或可印刷的分辨率辅助特征)放置到设计布局中。这允许根据连续透射掩模来识别并设计辅助特征。
在实施例中，可以使用薄掩模近似法(也被称为基尔霍大边界条件)来简化对辐射与图案形成装置的相互作用的确定。薄掩模近似法假设图案形成装置上的结构的厚度与波长相比非常小，并且掩模上的结构的宽度与波长相比非常大。因此，薄掩模近似法假设经过图案形成装置之后的电磁场是入射电磁场与掩模透射函数的乘积。然而，由于光刻过程使用更短的辐射和更短的波长，并且图案形成装置上的结构变得越来越小，因此薄掩模近似法的假设可能会失败。例如，由于结构(例如，顶表面与侧壁之间的边缘)的有限厚度，辐射与所述结构的相互作用(“掩模3D效应”或“M3D”)可以变得显著。在掩模透射函数中涵盖这种散射可以使得掩模透射函数更好地捕获辐射与图案形成装置的相互作用。在薄掩模近似法下的掩模透射函数可以被称为薄掩模透射函数。涵盖M3D的掩模透射函数可以被称为M3D掩模透射函数。
在实施例中，可以通过逆光刻技术或过程(ILT)来确定光学掩模图案。在较小技术节点(衬底上的较小特征尺寸)的需求和多束掩模写入器的出现的推动下，ILT已成为找到最佳掩模图案的实用方法。连续透射掩模(CTM)是基于ILT的计算技术(例如，在TachyonSMO中实施)，该技术可以产生环境适应性(例如，与光刻过程有关)的OPC(例如，SRAF)。然而，由于诸如基于模型的OPC之类的传统方法涉及往往会丢失与掩模图案化有关的光刻信息的掩模的启发式修改，因此所述传统方法在先进技术节点(14nm及更低)下已受到严重限制。ILT使用严格的数学方法来搜索整个解空间，以求解最佳掩模。因此，ILT算法通常要求以包括连续变化的解空间的闭型来限定成本函数，并通过严格的处理模型的模拟来优化成本函数。可以在有界限的空间坐标(也称为范围)内自由地优化基于图像的掩模变量的强度(或幅值)，但是图像的自由形式修改需要将连续性掩模(CTM)转换成二元掩模的过程。常规地，SMO方法使用基于脊(ridge)的提取来放置SRAF种子(seeding)，这会在掩模优化过程中失去可印刷性。此外，SRAF滤除和启发式清理会引起SRAF碎片化问题，这可能会违反掩模规则检查(MRC)。因此，需要一种将CTM二元化并引导掩模优化朝向最佳解的方法。下面讨论CTM二元化的示例性方法。
图2是用于根据图像(例如，连续透射掩模图像、二元掩模图像、曲线掩模图像等)确定图案形成装置图案(以下称为掩模图案)的方法P2000的流程图。曲线掩模图像是指具有包括主要特征或目标特征和/或辅助特征(例如，SRAF)的曲线或多边形形状的图案的掩模(或掩模图案)的图像。掩模图案对应于待经由涉及光刻过程的图案化过程印刷在衬底上的设计布局或目标图案。在实施例中，设计布局或目标图案可以是二元设计布局、连续性设计布局或另一适当形式的设计布局。在实施例中，目标图案可以被表示为像素化图像。
该方法是迭代过程，其中，根据本公开的不同过程对初始连续性图像(例如，CTM图像)进行逐渐修改以产生不同类型的图像，从而最终产生可以用于制作/制造掩模的掩模图像(例如，曲线掩模图像)。初始连续性图像(或通常被称为初始图像)的迭代修改可以基于成本函数，其中在每次迭代期间，初始图像可以被修改使得降低成本函数(在实施例中，使成本函数最小化)。在实施例中，该方法利用光刻感知成本函数(例如，边缘位置误差(EPE))来跟踪衬底上的模拟图案的轮廓，并逐渐将CTM图像二元化。通常，将CTM转换成二元图像的过程可以涉及确定掩模图案的轮廓(或边界)和阶跃函数的水平集方法，这可能没有考虑导致不准确的掩模图案的光刻过程。
在实施例中，过程P201可以包括获得：(i)待经过图案化过程印刷在衬底上的目标图案201，(ii)图案形成装置的对应于目标图案的初始图像202，(iii)被配置成转换初始图像的二元化函数203，以及(iv)被配置成根据二元化函数的输出来预测衬底上的图案的处理模型204。在实施例中，可以修改该方法以产生一个或更多个上述元素，例如目标图案201和/或初始图像202。
在实施例中，目标图案201可以是二元图案、连续性掩模图案或适当形式的目标布局。目标图案是预期要经过图案化过程印刷在衬底上的图案。对应于目标图像201，可以获得初始图像202。初始图像202可以是包括与目标图案201相对应的与OPC相关的特征(例如，SRAF)的连续透射掩模图像。
在实施例中，初始图像202可以是由掩模优化算法(例如之前所提到的，包括OPC产生过程)基于待印刷在衬底上的目标图案产生的CTM图像。然后可以通过过程P201接收CTM图像。在实施例中，过程P201可以被配置成产生CTM图像。例如，在示例性掩模优化技术中，将逆光刻问题表示为优化问题。变量可以与掩模图像中的像素值有关，并且诸如EPE或旁瓣(sidelobe)印刷的光刻指标可以用作成本函数。在优化的每次迭代中，可以根据变量构建掩模图像，然后可以应用处理模型(例如，Tachyon模型)以获得光学或抗蚀剂图像并计算成本函数。成本函数计算涉及产生梯度值的梯度计算，该梯度值用于优化求解器以更新变量(例如，像素强度)。在优化期间的几次迭代之后，可以产生最终掩模图像，该最终掩模图像进一步被用作用于图案提取的引导图(例如，如在Tachyon iOPC和SMO软件中所实施的)。这样的初始图像(例如，CTM图像)可以包括与待经由图案化过程印刷在衬底上的目标图案相对应的一个或更多个特征(例如，目标图案的特征、SRAF、配线等)。
在实施例中，二元化函数203可以被配置成将初始图像逐渐转换成二元图像。在实施例中，二元化函数可以是以下形式的逻辑函数：
在上述方程式中，L是曲线的最大值，k是曲线的陡度，并且是变量/>在曲线的中点处的值。在实施例中，变量/>可以是水平集函数或图像中的像素位置。在实施例中，逻辑函数可以是如下形式的S型函数(即，其中k＝1，/>并且L＝i)、反正切(即逆正切)函数和/或阶跃函数(方程式2)：
在另一实施例中，二元化函数可以是基于基础逻辑函数的一组函数，如下所示：
a＝e-k(high-threshold)...(6)
b＝e-k(low-threshold)...(7)
在上述方程式组(3)-(7)中，变量可以是水平集函数或图像中的像素位置，/>表示掩模图像，low是函数f的最低值，high是函数f的最高值，k是曲线的陡度，并且threshold可以是选定值或函数，使得没有固定截止点，而是具有渐进截止点或软(soft)边缘。在实施例中，可以在优化过程期间为逐渐二元化的目的而设置/修改k和threshold。在实施例中，k和threshold可以是在优化过程期间可以根据本方法更新的调整参数。在图3中示出了对方程式(3)-(7)的函数的示例性调整，其中参数k(即，曲线的陡度)基于成本函数逐渐变化(例如，从k＝1增加到k＝20)。因此，二元化函数逐渐将初始CTM图像转换成二元化图像，在以下过程中进一步讨论。所得到的二元图像可以进一步用于制造曲线掩模。
在实施例中，处理模型204可以被配置成根据二元化函数的输出来预测衬底上的图案。在实施例中，处理模型可以是M3D模型、光学模型、抗蚀剂模型、蚀刻模型等中的一个或更多个，这些模型可以彼此连接以从一个模型接收输入(例如，光学模型从M3D模型接收输入)并向另一个所连接的模型发送输出(例如，光学模型向抗蚀剂模型发送输出)。在实施例中，处理模型可以是如本领域普通技术人员可能已知的基于物理学的模型、经验模型和/或基于机器学习的模型。
此外，该方法可以包括过程P203，该过程P203通过基于成本函数迭代地更新初始图像(例如201)以产生半二元化和/或二元化图像(例如2002)来产生具有对应于初始图像的掩模图案的二元化图像。在每次迭代中，成本函数逐渐减小，如稍后所讨论的(例如，在过程P207、P209、P211和P213中)。可以通过将二元化函数(例如，方程式1-7中的一个或更多个二元化函数)应用于初始图像来产生半二元化和/或二元化或转换后的图像2002。在过程P203结束时，初始图像201逐渐涉及到中间图像2002中以最终获得最终的二元图像2003，例如，图3中的图像306。
在图3中，示例性目标图像301可以包括位于衬底的中心处的接触孔。目标图像301可以用于获得/产生CTM图像302，CTM图像302可以是初始图像201的示例，该初始图像201可以通过应用二元化函数而进一步转换成半二元化和/或二元化图像304。在基于成本函数对优化过程进行几次迭代之后，初始图像302可以逐渐演变为最终的二元化图像306。此外，在实施例中，最终的二元化图像306的多个短部段可以用更长的部段、阶梯式图案、对角线部段、水平或竖直部段结合对角线部段或、更长的部段、阶梯式图案、对角线部段、水平或竖直部段结合对角线部段的组合来代替。例如，最终的二元化图像306中的图案可以被转换成阶梯式图案，如阶梯图像308中所示。在图像304和图像306中，可以观察到保留了在CTM图像302中描绘的曲线图案(例如，接触孔和围绕接触孔的SRAF)。
在实施例中，为了(例如，使用方程式1-6)实现二元化，可以将阈值分配给基于逻辑函数的转换的结果(例如，如在方程式5或方程式6中所示)。例如，在S型函数分别具有最大值“1”和最小值“0”的情况下，阈值可以约为0.5(或小于0.5)，这表明在S型转换后，所获得的图像的具有大约大于0.5的值的像素可以被分配值1，并且如果小于0.5，则可以被分配值0。在实施例中，在使用阶跃函数的情况下，可以将二元位“1”分配给具有大于阈值的值的那些像素，并且可以将二元位“0”分配给具有小于阈值的值的那些像素。尽管阶跃函数在阈值处是不连续的，但是可以开发出掩模图像相对于掩模变量的梯度的精确数学形式，例如，如下所示：
在上述方程式中，MI表示通过对掩模变量应用阶跃函数而获得的掩模图像，w是用于对变量/>进行上采样/下采样的抗混叠窗口函数。因此，二元化函数可以是S型函数/反正切函数或阶跃函数，或为S型函数/反正切函数和阶跃函数两者。此外，开发出成本函数相对于掩模变量的梯度。在实施例中，确定成本函数的梯度包括针对二元化函数计算相对于掩模变量的完整梯度，二元化函数包括S型函数、反正切函数和阶跃函数中的至少一个(或全部)。
在实施例中，二元化可以与基于EPE的成本函数和/或任何其它成本函数(或目标函数)指标(诸如，MSE、MXE、RMS等)一起使用。在实施例中，二元化可以结合正则化的MSE/MXE成本函数用作微调过程，以使用正则化的MSE/MXE成本函数来进一步改进预测图案。例如，如关于过程P207、P211和P213所讨论的。
在产生半二元化/二元化(或转换后的)图像2002之后，过程P205可以涉及经由处理模型的模拟来预测可以基于图像2002形成在衬底上的预测图案2005。如之前所讨论的，处理模型可以是可以连接在一起的M3D模型、光学模型、抗蚀剂模型等中的一个或更多个。在实施例中，处理模型可以是基于物理学的模型、经验模型和/或基于机器学习的模型。
此外，该方法在过程P207中可以涉及从预测图案2005中提取轮廓并评估成本函数。成本函数可以是边缘位置误差、基于缺陷的指标和/或基于掩模规则检查的指标，诸如MRC违反概率。
在实施例中，成本函数可以使用根据本公开的边缘点增强技术。在边缘点增强技术中，轮廓被拟合到预测图案和目标图案的一个或更多个光学邻近效应校正和/或一个或更多个主要特征的边缘。即，轮廓拟合或跟踪一个或更多个光学邻近效应校正和/或一个或更多个主要特征的边缘点。在实施例中，边缘点增强技术涉及使用任何轮廓识别技术将预测图案和/或目标图案的图像(例如，灰度图像)转换成一个或更多个光学邻近效应校正和/或一个或更多个主要特征的轮廓(例如，GDSII、OASIS或其它格式)。例如，轮廓识别技术可以涉及识别边缘并应用阈值来识别轮廓(例如，沿着垂直于边缘并延伸穿过边缘的线来评估灰度值以识别灰度值在什么位置超过某一阈值，从而将该位置识别为轮廓位置)。在实施例中，轮廓识别技术可以评估沿边缘的点处的梯度以提取轮廓。在实施例中，出于轮廓识别的目的，可以将图像放大到更精细的像素网格。在实施例中，图像可以具有二元像素，例如，使用本文描述的技术获得的二元化版本。在实施例中，从预测图案和目标图案的图像数据中提取一个或更多个轮廓，并将所述一个或更多个轮廓用于目标函数评估中。
在实施例中，预测图案和目标图案的处理可以涉及识别与图像(或图像数据)中的目标图案相对应的每个特征的边缘。此外，在实施例中，可以向图像内的预测和/或目标特征的一个或更多个识别出的边缘分配比其它部分高的重要性(例如，权重)，例如设计图案的一个或更多个光学邻近效应校正和/或其它部分。
此外，该方法在过程P209中可以包括确定成本函数是否减小(在实施例中，是否被最小化)。
在实施例中，如果成本函数未被最小化，则该方法在过程P211中可以涉及确定成本函数的梯度(或梯度图2011)。在实施例中，过程P211可以涉及基于成本函数(例如，EPE)产生梯度图2011。梯度图2011可以是成本函数的导数和/或偏导数。在实施例中，可以确定成本函数相对于掩模图像的变量的偏导数，并且导数可以被进一步链接以确定相对于初始图像201和/或二元化函数的变量的偏导数。
梯度图2011可以以使成本函数的值减小(在实施例中，使成本函数最小化)的方式提供关于增加或减小掩模变量的值(即，初始图像或二元化函数的值)的建议。在实施例中，可以将优化算法应用于梯度图2011以确定掩模变量值。在实施例中，优化求解器共轭梯度或准牛顿法可以用于执行基于梯度的计算。
此外，该方法在过程P213中可以涉及基于成本函数的梯度图2011来确定和修改与初始图像(例如，初始图像201中的像素强度)和/或二元化函数的参数(例如，方程式1-6中的k和threshold)相对应的掩模变量的值，使得成本函数逐渐减小(在实施例中，成本函数被最小化)。该方法然后可以返回到过程P203并循环地执行后续过程(即，P205、P207、P209、P211和P213)。在几次迭代结束时(例如，当成本函数被最小化时)，获得的二元化图像包括类似于CTM图像的曲线图案。因此，在每次迭代中，初始图像201被转换成二元化图像2003，使得考虑了图案化过程的影响。例如，在每次迭代中，通过处理模型的模拟、基于处理模型的输出的成本函数(例如EPE)和基于成本函数的梯度图来考虑图案化过程的影响(以及相关联的方差)。
在实施例中，可以执行掩模图案(或掩模图像)的正则化处理。正则化处理简化了可以根据例如CTM图像产生的并因此出现在根据此类CTM图像产生的二元化掩模图像中的复杂掩模图案。在实施例中，如果ILT解空间不是正则化的，则可能会产生违反MRC的复杂掩模图案，这严重影响了ILT解的值。为了解决该问题，可以与基于EPE的成本函数一起执行将掩模图像正则化为“曼哈顿”形状或“弯曲”形状的方法。正则化处理引导掩模图像演变成优选的形状，以降低掩模复杂度。例如，正则化处理可以作为成本函数项(例如，MRC违反概率)并入上述方法中，并且还以与之前讨论的基于EPE的梯度计算类似的方式并入梯度计算中。
图5是方法P5000的流程图，方法P5000进一步应用图2的过程P2000以产生阶梯式掩模和满足MRC的掩模图案。如之前所讨论的，方法P5000开始于接收或获得初始图像202(例如，CTM图像)。在实施例中，方法P2000可以在任何其它掩模优化过程中使用，以进一步修改或更新从过程P2000中获得的二元化掩模图案2003。
在过程P2000中，如之前所讨论的，初始图像202被逐渐二元化。在实施例中，可以在过程P2000中使用可以产生二元化图像2003的S型函数，二元化图像2003具有在“0”或“1”之间的像素值或大约接近“0”或“1”的像素值(例如，像素可以具有大于0.9或小于0.1的值)。在过程P5001中，可以通过应用阶跃函数将这样的二元化图像2003进一步转换成曲线掩模图像5001。阶跃函数将二元化图像2003的像素转换成具有“0”或“1”的值的像素。在实施例中，阶跃函数可以直接用于将掩模变量转换成具有像素值“0”或“1”的二元化图像。
此外，在过程P503中，可以将曲线掩模图像5001转换成具有阶梯式图案的阶梯式图像5003，如之前所讨论的。在实施例中，为了将曲线轮廓(或图案)转换成阶梯式图案，首先，在曲线轮廓上识别断点。其次，使用断点将曲线轮廓分成绳段(或条形)，并计算绳段的端点的方向。最后，将断点与水平线和竖直线连接起来，以获得阶梯式多边形。
此外，在过程P505中，可以针对图像5001和/或图像5003确定MRC违反。掩模规则检查可以被限定为基于掩模的可制造性的一组规则或检查，可以评估这样的掩模规则检查以确定是否可以制造掩模图案(例如，包括OPC的曲线图案)。在实施例中，可以以算法的形式(例如，包括如果-则-否则(if-then-else)条件检查)实施MRC。例如，掩模规则检查可以基于CD值、两个特征之间的距离(例如，目标特征到SRAF或SRAF到SRAF之间的距离)、特征的曲率半径或其它几何参数。在实施例中，如之前所讨论的，过程P505可以是二元化过程的一部分，其中成本函数可以包括MRC指标，诸如MRC违反的次数，指示MRC违反或无MRC违反的二元变量、MRC违反概率或其它适当的与MRC有关的指标。
在实施例中，可以将具有曲线图案的二元化掩模图像2003、具有阶梯式图案5001的阶梯式掩模图像5003和/或掩模图像5005(考虑了MRC)制造或制作成图案形成装置。这样的图案形成装置将包括对应于图像2003、5001和/或5005的结构特征(例如，目标图案、OPC等)。此外，图案形状装置可以在图案化步骤期间由图案形成设备(例如，光刻设备或扫描仪)使用，以在衬底上印刷相应的图案(例如，目标图案)。
根据本公开的方法可以包含在掩模优化过程的不同方面中，所述掩模优化过程包括源掩模优化、掩模优化和/或OPC，并且可以确定适当的曲线掩模图案。
图6是示出了计算机系统100的框图，计算机系统100可以帮助实现本文中公开的方法、流程或设备。计算机系统100包括用于通信信息的总线102或其它通信机构，以及与总线102联接以用于处理信息的处理器104(或多个处理器104和105)。计算机系统100还包括联接至总线102以用于储存待由处理器104执行的指令和信息的主存储器106，诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。主存储器106还可以用于在待由处理器104执行的指令的执行期间储存暂时性变量或其它中间信息。计算机系统100还包括联接至总线102以用于储存用于处理器104的静态信息和指令的只读存储器(ROM)108或其它静态存储装置。提供诸如磁盘或光盘之类的存储装置110，并且所述存储装置联接至总线102以用于储存信息和指令。
计算机系统100可以经由总线102联接至用于向计算机用户显示信息的显示器112，诸如阴极射线管(CRT)或平板显示器或触摸面板显示器。包括字母数字按键和其它按键的输入装置114联接至总线102以用于将信息和命令选择通信至处理器104。另一类型的用户输入装置为用于将方向信息和命令选择通信至处理器104且用于控制显示器112上的光标移动的光标控制件116，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键。这种输入装置典型地具有在两个轴(第一轴(例如，x轴)和第二轴(例如，y轴))上的两个自由度，从而允许所述装置指定在平面中的位置。触摸面板(屏幕)显示器也可以被用作输入装置。
根据一个实施例，本文所描述的一种或更多种方法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中包含的一个或更多个指令的一个或更多个序列。可以将这些指令从另一计算机可读介质(诸如存储装置110)读取至主存储器106中。主存储器106中包含的指令序列的执行使得处理器104执行本文中描述的过程步骤。也可以采用呈多处理布置的一个或更多个处理器来执行主存储器106中所包含的指令序列。在替代实施例中，可以代替或结合软件指令而使用硬连线电路系统。因此，本文中的描述不限于硬件电路系统与软件的任何特定组合。
如本文中所使用的术语“计算机可读介质”是指参与将指令提供至处理器104以供执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，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，诸如存储装置110。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器106。传输介质包括同轴缆线、铜线和光纤，包括包含总线102的电线。传输介质也可以采取声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外线(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、柔性磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它实体介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或卡匣、如下文描述的载波，或可以供计算机读取的任何其它介质。
在将一个或更多个指令的一个或更多个序列承载至处理器104以供执行时可能涉及各种形式的计算机可读介质。例如，最初可以将所述指令承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载至其动态存储器中，并且使用调制解调器经由电话线来发送指令。在计算机系统100本地的调制解调器可以接收电话线上的数据，并且使用红外线传输器将数据转换成红外信号。联接至总线102的红外检测器可以接收红外信号中所承载的数据且将数据放置在总线102上。总线102将数据承载至主存储器106，处理器104从所述主存储器3206获取并执行指令。由主存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后储存在存储装置110上。
计算机系统100也可以包括联接至总线102的通信接口118。通信接口118提供对网络链路120的双向数据通信耦合，所述网络链路3220连接至局域网络122。例如，通信接口118可以是综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器以提供对对应类型的电话线的数据通信连接。作为另一示例，通信接口118可以是局域网络(LAN)卡以提供对兼容LAN的数据通信连接。也可以实施无线链路。在任何这样的实施方式中，通信接口118发送且接收承载表示各种类型的信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。
网络链路120典型地经由一个或更多个网络将数据通信提供至其它数据装置。例如，网络链路120可以经由局域网络122而向主计算机124或向由因特网服务提供商(ISP)126操作的数据装置提供连接。ISP 126又经由全球封包数据通信网络(现在通常被称为“因特网”)128而提供数据通信服务。局域网络122和因特网128两者都使用承载数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。经由各种网络的信号和在网络链路120上且经由通信接口118的信号(所述信号承载至计算机系统100的数字数据和来自计算机系统3200的数字数据)是输送信息的示例性载波的形式。
计算机系统100可以经由网络、网络链路120和通信接口118发送消息和接收数据(包括程序代码)。在因特网示例中，服务器130可以经由因特网128、ISP 126、局域网络122和通信接口118而传输用于应用程序的被请求的程序代码。例如，一个这样的下载应用可以提供本文描述的方法的全部或一部分。所接收的程序代码可以在其被接收时由处理器104执行，和/或储存在存储装置110或其它非易失性储存器中以供稍后执行。以这种方式，计算机系统100可以获得呈载波的形式的应用程序代码。
图7示意性描绘了可以与本文所描述的技术结合使用的示例性光刻投影设备。该设备包括：
-照射系统IL，该照射系统IL用于调节辐射的束B。在该特定情况下，照射系统还包括辐射源SO；
-第一物体台(例如，图案形成装置台)MT，该第一物体台设置有用于保持图案形成装置MA(例如，掩模版)的图案形成装置保持器，并且连接到用于相对于项PS准确地定位图案形成装置的第一定位器；
-第二物体台(衬底台)WT，该第二物体台设置有用于保持衬底W(例如，涂覆有抗蚀剂的硅晶片)的衬底保持器，并且连接到用于相对于项PS精确地定位衬底的第二定位器；
-投影系统(“透镜”)PS(例如，折射式、反射式或反射折射式光学系统)，该投影系统用于将图案形成装置MA的被辐射的部分成像至衬底W的(例如包括一个或更多个管芯的)目标部分C上。
如本文所描绘的，该设备属于透射类型(即，具有透射式图案形成装置)。然而，通常，该设备也可以是反射类型的，例如(具有反射式图案形成装置)。该设备可以采用与传统掩模不同类型的图案形成装置；示例包括可编程反射镜阵列或LCD矩阵。
源SO(例如，汞灯或准分子激光器、LPP(激光产生等离子体)EUV源)产生辐射束。该束例如直接地或在经过诸如扩束器Ex之类的调节装置之后被馈送到照射系统(照射器)IL中。照射器IL可以包括调节装置AD，调节装置AD用于设定束中的强度分布的外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。另外，照射器通常会包括各种其它部件，诸如积分器IN和聚光器CO。以这种方式，入射在图案形成装置MA上的束B在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。
关于图7，应注意，虽然源SO可以在光刻投影设备的外壳内(这经常是当源SO为例如汞灯时的情况)，但源SO也可以远离光刻投影设备，源SO所产生的辐射束(例如，借助于适当的定向反射镜)被引导到该设备中；该后一情形经常是当源SO为(例如，基于KrF、ArF或F2发射激光的)准分子激光时的情况。
束PB随后截断在被保持在图案形成装置台MT上的图案形成装置MA。在已穿过图案形成装置MA之后，束B传递通过透镜PL，该透镜PL将所述束B聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置(和干涉测量装置IF)，可以准确地移动衬底台WT，以便例如将不同目标部分C定位在束PB的路径中。类似地，第一定位装置可以用于例如在从图案形成装置库中机械地检索图案形成装置MA之后或在扫描期间相对于束B的路径来准确地定位图案形成装置MA。通常，将借助于未在图7中明确地描绘的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现物体台MT、WT的移动。然而，在步进器(与步进扫描工具相反)的情况下，图案形成装置台MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。
所描绘的工具可以用于两种不同的模式中：
-在步进模式下，将图案形成装置台MT保持基本静止，并且将整个图案形成装置图像一次投影(即，单次“闪光”)到目标部分C上。然后，使衬底台WT在x和/或y方向上移位，以使得不同的目标部分C可以被束PB辐射；
-在扫描模式下，除了单次“闪光”中不曝光给定目标部分C之外，基本上适用于相同的情形。替代地，图案形成装置台MT能够在给定方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)上以速率v移动，以使得投影束B在图案形成装置图像上进行扫描；同时，衬底台WT以速率V＝Mv在相同或相反方向上同时移动，其中，M是透镜PL的放大率(典型地M＝1/4或1/5)。以这种方式，可以在不必折中分辨率的情况下曝光相对大的目标部分C。
图8示意性描绘了可以与本文所描述的技术结合使用的另一示例性光刻投影设备1000。
该光刻投影系统1000包括：
-源收集器模块SO
-照射系统(照射器)IL，该照射系统被配置成调节辐射束B(例如EUV辐射)。
-支撑结构(例如图案形成装置台)MT，该支撑结构被配置成支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并且连接到被配置成精确地定位图案形成装置的第一定位器PM；
-衬底台(例如晶片台)WT，该衬底台被构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且连接到被配置成精确地定位衬底的第二定位器PW；和
-投影系统(例如反射式投影系统)PS，该投影系统用于将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影到衬底W的(例如，包括一个或更多个管芯的)目标部分C上。
如这里描绘的，设备1000属于反射类型(例如，使用反射式图案形成装置)。应注意，因为大多数材料在EUV波长范围内是吸收性的，所以图案形成装置可以具有多层反射器，该多层反射器包括例如多叠层钼和硅。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，所以在图案形成装置的形貌上的一薄片的图案吸收材料(例如，在多层反射器的顶部上的TaN吸收体)限定了特征将在哪里打印(正抗蚀剂)或不打印(负抗蚀剂)。
参照图8，照射器IL从源收集器模块SO接收极紫外辐射束。用于产生EUV辐射的方法包括但不必限于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)，至少一种元素在EUV范围内具有一个或更多个发射线。在一种通常被称为激光产生的等离子体(“LPP”)的这样的方法中，等离子体可以通过用激光束照射燃料来产生，燃料例如是具有线发射元素的材料的微滴、流或簇团。源收集器模块SO可以是包括用于提供激发燃料的激光束的激光器(图8中未示出)的EUV辐射系统的一部分。所得到的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，输出辐射通过使用设置在源收集器模块中的辐射收集器来被收集。例如当使用CO2激光器以提供用于燃料激发的激光束时，激光器和源收集器模块可以是分立的实体。
在这种情况下，不认为激光器形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统而从激光器传递至源收集器模块。在其它情况下，例如，当源是通常被称为DPP源的放电产生式等离子体EUV发生器时，源可以是源收集器模块的组成部分。
照射器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。另外，照射器IL可以包括各种其它部件，诸如琢面场反射镜装置和琢面光瞳反射镜装置。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。
辐射束B入射到被保持在支撑结构(例如，图案形成装置台)MT上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且由图案形成装置图案化。在从图案形成装置(例如，掩模)MA反射之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将所述束聚焦至衬底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，干涉装置、线性编码器、电容性传感器)，可以准确地移动衬底台WT，例如，以便将不同的目标部分C定位到辐射束B的路径中。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器PS1可以用于相对于辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。可以使用图案形成装置对准标记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。
可以通过以下模式中的至少一种来使用所描绘的设备1000：
1.在步进模式中，在将被赋予至辐射束的整个图案一次性投影至目标部分C上时，使支撑结构(例如图案形成装置台)MT和衬底台WT保持基本上静止(即，单次静态曝光)。然后使衬底台WT在X和/或Y方向上移位，使得可以曝光不同的目标部分C。
2.在扫描模式中，在将被赋予至辐射束的图案投影至目标部分C上时，同步地扫描支撑结构(例如，图案形成装置台)MT和衬底台WT(即，单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台WT相对于支撑结构(例如，图案形成装置台)MT的速度和方向。
3.在另一模式中，在将被赋予至辐射束的图案投影至目标部分C上时，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如，图案形成装置台)MT保持为基本静止，并且移动或扫描衬底台WT。在这种模式中，通常采用脉冲式辐射源，并且在衬底台WT的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要而更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以易于应用至利用可编程图案形成装置(诸如上文提及的类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术。
图9更详细地示出了设备1000，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被构造和布置成使得可以在源收集器模块SO的封闭结构220中维持真空环境。可以由放电产生式等离子体源形成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，可能需要例如10Pa的Xe、Li、Sn蒸气或任何其它适当的气体或蒸汽的分压。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中的开口中或开口后方的可选的气体阻挡件或污染物阱230(在一些情况下，也被称为污染物阻挡件或阻止阱)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。穿过收集器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处或开口221附近。虚源点IF是发射辐射的等离子体210的图像。
随后，辐射穿过照射系统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被布置成在图案形成装置MA处提供辐射束21的期望的角度分布并在图案形成装置MA处提供辐射强度的期望的均一性。当辐射束21在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处反射时，形成被图案化的束26，并且被图案化的束26经由反射元件28、30被投影系统PS成像到由衬底台WT保持的衬底W上。
在照射光学装置单元IL和投影系统PS中通常可以存在比所示元件的更多的元件。依赖于光刻设备的类型，可以可选地存在光栅光谱滤光片240。此外，可以存在比所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9所示的反射元件多1至6个额外的反射元件。
如图9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，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可以与放电产生式等离子体源(经常称为DPP源)结合使用。
替代地，源收集器模块SO可以是如图10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，产生具有几十eV的电子温度的高度离子化的等离子体210。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。
可以使用以下方面进一步描述实施例：
1、一种用于确定用于图案形成装置的掩模图案的方法，所述方法包括：
获得：(i)待经过图案化过程印刷在衬底上的目标图案，(ii)所述图案形成装置的对应于所述目标图案的初始连续性图像，(iii)被配置成转换所述初始连续性图像的二元化函数，以及(iv)被配置成根据所述二元化函数的输出来预测所述衬底上的图案的处理模型；以及
由硬件计算机系统通过基于成本函数迭代地更新所述初始连续性图像使得所述成本函数减小，从而产生具有对应于所述初始连续性图像的掩模图案的二元化图像，
其中，所述成本函数确定由所述处理模型确定的预测图案与所述目标图案之间的差异。
2、根据方面1所述的方法，其中，所述二元化函数是S型函数、反正切函数、和/或阶跃函数。
3、根据方面1至2中任一项所述的方法，其中，所述掩模图案是曲线图案和/或曼哈顿图案。
4、根据方面1至3中任一项所述的方法，其中，确定所述曲线图案的每次迭代包括：
通过将二元化函数应用于所述初始连续性图像来产生转换后图像；
经由所述处理模型的模拟来根据所述转换后图像预测图案；
确定所述成本函数是否减小；
响应于所述成本函数没有减小，确定所述成本函数的梯度；以及
基于所述成本函数的所述梯度来修改对应于所述初始连续性图像的掩模变量的值和/或修改所述二元化函数的参数的值，使得所述成本函数减小。
5、根据方面4所述的方法，其中，确定所述成本函数的所述梯度包括针对所述二元化函数计算相对于掩模变量的完整梯度，所述二元化函数包括所述S型函数、所述反正切函数和所述阶跃函数中的至少一个。
6、根据方面4至5中任一项所述的方法，修改所述掩模变量的值和/或修改所述二元化函数的所述参数的值包括：
将优化过程应用于所述成本函数的所述梯度；
识别所述掩模变量的产生最小梯度值的值和/或识别所述参数的产生最小梯度值的值；以及
将识别出的值分配给所述掩模变量。
7、根据方面6所述的方法，其中，所述掩模变量是所述初始连续性图像内的像素的强度值。
8、根据方面6所述的方法，其中，所述二元化函数的所述参数包括陡度和阈值。
9、根据方面1至8中任一项所述的方法，其中，所述成本函数被最小化。
10、根据方面1至9中任一项所述的方法，其中，所述成本函数是边缘位置误差和/或掩模规则检查违反概率。
11、根据方面1至10中任一项所述的方法，其中，所述初始连续性图像是包括对应于所述目标图案的特征和亚分辨率辅助特征的连续透射掩模图像。
12、根据方面1至11中任一项所述的方法，还包括：
制造包括对应于所述二元化图像的结构特征的图案形成装置。
13、根据方面12所述的方法，还包括：
由光刻设备使用具有所述二元化图案的图案形成装置执行图案化步骤，以在所述衬底上印刷相应的图案。
14、根据方面12至13中任一项所述的方法，其中，所述结构特征对应于包括辅助特征和/或轮廓修改的光学邻近效应校正。
15、一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有记录在其上的指令，所述指令在由计算机执行时实施根据上述方面中任一项所述的方法。
本文所公开的构思可以模拟用于成像子波长特征的任何通用成像系统或对所述通用成像系统进行数学建模，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)以产生在5nm至20nm的范围内的波长，以便产生在该范围内的光子。
虽然本文所公开的构思可以用于在诸如硅晶片的衬底上成像，但是应当理解，所公开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。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离以下所述权利要求的范围的情况下对所描述的发明进行修改。

Claims (15)

1.一种用于确定图案形成装置的掩模图案的方法，所述方法包括：
获得：(i)待经过图案化过程印刷在衬底上的目标图案，(ii)所述图案形成装置的对应于所述目标图案的初始连续性图像，(iii)被配置成转换所述初始连续性图像的二元化函数，以及(iv)被配置成根据所述二元化函数的输出来预测所述衬底上的图案的处理模型；以及
由硬件计算机系统通过基于成本函数迭代地更新所述初始连续性图像使得所述成本函数减小，从而产生具有对应于所述初始连续性图像的掩模图案的二元化图像，
其中，所述成本函数确定由所述处理模型确定的预测图案与所述目标图案之间的差异。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二元化函数是S型函数、反正切函数和/或阶跃函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掩模图案是曲线图案和/或曼哈顿图案。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述曲线图案的每次迭代包括：
通过将二元化函数应用于所述初始连续性图像来产生转换后图像；
经由所述处理模型的模拟来根据所述转换后图像预测图案；
确定所述成本函数是否减小；
响应于所述成本函数没有减小，确定所述成本函数的梯度；以及
基于所述成本函数的所述梯度来修改对应于所述初始连续性图像的掩模变量的值和/或修改所述二元化函数的参数的值，使得所述成本函数减小。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述成本函数的所述梯度包括针对所述二元化函数计算相对于掩模变量的完整梯度，所述二元化函数包括所述S型函数、所述反正切函数和所述阶跃函数中的至少一个。
6.根据权利要求4所述的方法，修改所述掩模变量的值和/或修改所述二元化函数的所述参数的值包括：
将优化过程应用于所述成本函数的所述梯度；
识别所述掩模变量的产生最小梯度值的值和/或识别所述参数的产生最小梯度值的值；以及
将识别出的值分配给所述掩模变量。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述掩模变量是所述初始连续性图像内的像素的强度值。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述二元化函数的所述参数包括陡度和阈值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成本函数被最小化。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成本函数是边缘位置误差和/或掩模规则检查违反概率。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初始连续性图像是包括对应于所述目标图案的特征和亚分辨率辅助特征的连续透射掩模图像。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
制造包括对应于所述二元化图像的结构特征的图案形成装置。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
由光刻设备使用具有所述二元化图案的图案形成装置来执行图案化步骤，以在所述衬底上印刷相应的图案。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述结构特征对应于包括辅助特征和/或轮廓修改的光学邻近效应校正。
15.一种存储装置，所述存储装置具有在其上记录的指令，所述指令在由计算机执行时实施根据权利要求1所述的方法。
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