TW201527894A - 具剖面感知之源光罩最佳化 - Google Patents

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Abstract

一種用以改良用於使用一微影投影裝置而將一設計佈局之一部分成像至一基板上之一微影程序的電腦實施方法，該微影投影裝置包含一照明源及投影光學件，該方法包括：計算為該微影程序之特性的複數個設計變數之一多變數成本函數，該等設計變數中之至少一些為該照明源及該設計佈局之特性，其中該多變數成本函數為該基板上之一個三維抗蝕劑剖面或自該等投影光學件投影之一個三維輻射場或此兩者之一函數；及藉由調整該等設計變數來重新組態該微影程序之該等特性直至滿足一預定義終止條件為止。

Description

具剖面感知之源光罩最佳化
本文之描述係關於微影裝置及程序，且更特定言之，係關於用於最佳化用於微影裝置或程序中之照明源及/或圖案化器件/設計佈局之方法或工具。
微影投影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在此狀況下，圖案化器件(例如，光罩)可含有或提供對應於IC之個別層之電路圖案(「設計佈局」)，且可藉由諸如經由圖案化器件上之電路圖案而輻照已經塗佈有輻射敏感材料(抗蝕劑)層之基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含一或多個晶粒)的方法將此電路圖案轉印至該目標部分上。一般而言，單一基板含有複數個鄰近目標部分，電路圖案係由微影投影裝置順次地轉印至複數個鄰近目標部分，一次一個目標部分。在一種類型之微影投影裝置中，將整個圖案化器件上之電路圖案一次性轉印至一個目標部分上；此裝置通常被稱作晶圓步進器(wafer stepper)。在通常被稱作步進掃描裝置(step-and-scan apparatus)之替代裝置中，投影光束在給定參考方向(「掃描」方向)上遍及圖案化器件進行掃描，同時平行或反平行於此參考方向而同步地移動基板。圖案化器件上之電路圖案之不同部分漸進地轉印至一個目標部分。一般而言，由於微影投影裝置將具有放大因數M(通常<1)，故基板被移動之速率F將為投影光束掃描圖案化器件之速率的因數M倍。 可(例如)自以引用方式併入本文中之US 6,046,792搜集到關於如本文所描述之微影器件的更多資訊。
在將電路圖案自圖案化器件轉印至基板之前，基板可經歷各種工序，諸如，上底漆、抗蝕劑塗佈及軟烘烤。在曝光之後，基板可經受其他工序，諸如，曝光後烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤，及經轉印電路圖案之量測/檢測。此工序陣列用作製造一器件(例如，IC)之個別層的基礎。基板接著可經歷各種程序，諸如，蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、化學機械拋光等等，該等程序皆意欲精整器件之個別層。若在器件中需要若干層，則針對每一層來重複整個工序或其變體。最終，在基板上之每一目標部分中將存在一器件。接著藉由諸如切塊或鋸切之技術來使此等器件彼此分離，據此，可將個別器件安裝於載體上、連接至銷釘，等等。
如所提及，微影蝕刻術(microlithography)為在IC之製造時的中心步驟，其中形成於基板上之圖案界定IC之功能元件，諸如，微處理器、記憶體晶片，等等。相似微影技術亦用於形成平板顯示器、微機電系統(MEMS)及其他器件。
隨著半導體製造程序繼續進步，幾十年來，功能元件之尺寸已不斷地縮減，同時每器件的諸如電晶體之功能元件之量已穩固地增加，其遵循通常被稱作「莫耳定律(Moore's law)」之趨勢。在當前先進技術下，使用微影投影裝置來製造器件層，微影投影裝置使用來自深紫外線照明源之照明而將設計佈局投影至基板上，從而產生具有充分地低於100奈米(亦即，小於來自照明源(例如，193奈米照明源)之輻射之波長的一半)之尺寸的個別功能元件。
供印刷尺寸小於微影投影裝置之經典解析度極限之特徵的此程序係根據解析度公式CD=k1×λ/NA通常被稱作低k1微影，其中λ為所使用輻射之波長(當前在大多數狀況下為248奈米或193奈米)，NA為微影 投影裝置中之投影光學件之數值孔徑，CD為「臨界尺寸(critical dimension)」(通常為所印刷之最小特徵大小)，且k1為經驗解析度因數。一般而言，k1愈小，則在基板上再生類似於由電路設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能的圖案變得愈困難。為了克服此等困難，將複雜微調步驟應用於微影投影裝置及/或設計佈局。此等步驟包括(例如，但不限於)NA及光學相干設定之最佳化、自訂照明方案、相移圖案化器件之使用、設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦被稱作「光學及程序校正」)，或通常被定義為「解析度增強技術」(resolution enhancement technique,RET)之其他方法。如本文所使用之術語「投影光學件」應被廣泛地解譯為涵蓋各種類型之光學系統，包括(例如)折射光學件、反射光學件、孔隙及反射折射光學件。術語「投影光學件」亦可包括用於集體地或單個地引導、塑形或控制投影輻射光束的根據此等設計類型中任一者而操作之組件。術語「投影光學件」可包括微影投影裝置中之任何光學組件，而不管光學組件定位於微影投影裝置之光學路徑上之何處。投影光學件可包括用於在來自源之輻射通過圖案化器件之前塑形、調整及/或投影該輻射的光學組件，及/或用於在該輻射通過圖案化器件之後塑形、調整及/或投影該輻射的光學組件。投影光學件通常排除源及圖案化器件。
作為一實例，OPC處理如下事實：投影於基板上之設計佈局之影像的最終大小及置放將不相同於或簡單地僅取決於該設計佈局在圖案化器件上之大小及置放。應注意，術語「光罩」、「比例光罩」、「圖案化器件」在本文中可被互換地利用。又，熟習此項技術者應認識到，特別是在微影模擬/最佳化之內容背景中，術語「光罩」/「圖案化器件」及「設計佈局」可被互換地使用，此係因為：在微影模擬/最佳 化中，未必使用實體圖案化器件，而可使用設計佈局以表示實體圖案化器件。對於存在於某一設計佈局上之小特徵大小及高特徵密度，給定特徵之特定邊緣之位置將在某種程度上受到其他鄰近特徵之存在或不存在的影響。此等近接效應起因於自一個特徵耦合至另一特徵的微小量之輻射及/或諸如繞射及干涉之非幾何光學效應。相似地，近接效應可起因於在通常跟隨微影之曝光後烘烤(PEB)、抗蝕劑顯影及蝕刻期間之擴散及其他化學效應。
為了確保設計佈局之經投影影像係根據給定目標電路設計之要求，需要使用設計佈局之複雜數值模型、校正或預失真來預測及補償近接效應。論文「Full-Chip Lithography Simulation and Design Analysis-How OPC Is Changing IC Design」(C.Spence，Proc.SPIE，第5751卷，第1至14頁(2005年))提供當前「以模型為基礎」之光學近接校正程序的綜述。在典型高端設計中，設計佈局之幾乎每一特徵皆具有某種修改，以便達成經投影影像至目標設計之高保真度。此等修改可包括邊緣位置或線寬之移位或偏置，以及意欲輔助其他特徵之投影之「輔助」特徵的應用。
在一晶片設計中通常存在數百萬個特徵的情況下，將以模型為基礎之OPC應用於目標設計涉及良好的程序模型及相當多的計算資源。然而，應用OPC通常不為「嚴正科學(exact science)」，而為並不總是補償所有可能近接效應之經驗反覆程序。因此，需要藉由設計檢測(亦即，使用經校準數值程序模型之密集型全晶片模擬)來驗證OPC之效應(例如，在應用OPC及任何其他RET之後的設計佈局)，以便最小化將設計瑕疵建置至圖案化器件圖案中的可能性。此情形係藉由如下各者驅使：製造高端圖案化器件之巨大成本，其在數百萬美元的範圍內；以及對產品製作時程之影響，其係因重工或修復實際圖案化器件(一旦其已被製造)而引起。
OPC及全晶片RET驗證兩者可基於如(例如)美國專利申請案第10/815,573號及Y.Cao等人之名為「Optimized Hardware and Software For Fast,Full Chip Simulation」(Proc.SPIE，第5754卷，405(2005年))之論文中描述的數值模型化系統及方法。
一個RET係關於設計佈局之全域偏置之調整。全域偏置為設計佈局中之圖案與意欲印刷於基板上之圖案之間的差異。舉例而言，25奈米直徑之圓形圖案可藉由設計佈局中之50奈米直徑圖案或藉由設計佈局中之20奈米直徑圖案但以高劑量印刷於基板上。
除了對設計佈局或圖案化器件之最佳化(例如，OPC)以外，亦可與圖案化器件最佳化聯合地抑或分離地最佳化照明源，以致力於改良總微影保真度。術語「照明源」及「源」在此文件中可被互換地使用。自1990年代以來，已引入諸如環形、四極及偶極之許多離軸照明源，且該等離軸照明源已提供針對OPC設計之更多自由度，藉此改良成像結果。如吾人所知，離軸照明為用以解析圖案化器件中含有之精細結構(亦即，目標特徵)的被證實方式。然而，相比於傳統照明源，離軸照明源通常提供針對空中影像(aerial image,AI)之較小輻射強度。因此，變得需要嘗試最佳化照明源以在較精細解析度與縮減輻射強度之間達成最佳平衡。
可(例如)在Rosenbluth等人之名為「Optimum Mask and Source Patterns to Print A Given Shape」(Journal of Microlithography,Microfabrication,Microsystems 1(1)，第13至20頁(2002年))之論文中找到眾多照明源最佳化途徑。將源分割成若干區，該等區中每一者對應於光瞳光譜之某一區。接著，將源分佈假定為在每一源區中均一，且針對程序窗(process window)來最佳化每一區之亮度。然而，源分佈在每一源區中均一之此假定並不總是有效，且結果，此途徑之有效性受損。在Granik之名為「Source Optimization for Image Fidelity and Throughput」(Journal of Microlithography,Microfabrication,Microsystems 3(4)，第509至522頁(2004年))之論文所闡述的另一實例中，綜述若干現有源最佳化途徑，且提議將源最佳化問題轉換成一系列非負最小平方最佳化的基於照明器像素之方法。儘管此等方法已示範一些成就，但其通常需要多次複雜反覆以進行收斂。另外，可難以判定用於一些額外參數(諸如，Granik方法中之γ)之適當/最佳值，此情形規定在最佳化用於基板影像保真度之源與該源之平滑度要求之間的取捨。
對於低k1光微影，源及圖案化器件兩者之最佳化有用於確保用於臨界電路圖案之投影的可行程序窗。一些演算法(例如，Socha等人之Proc.SPIE，2005年，第5853卷，第180頁)在空間頻域中將照明離散化成獨立源點且將光罩離散化成繞射階，且基於可藉由光學成像模型自源點強度及圖案化器件繞射階而預測之程序窗度量(諸如，曝光寬容度)來分離地公式化成本函數(其被定義為選定設計變數之函數)。如本文所使用之術語「設計變數」包含微影投影裝置之參數集合，例如，微影投影裝置之使用者可調整的參數。應瞭解，微影投影程序之任何特性(包括源、圖案化器件、投影光學件及/或抗蝕劑特性之特性)可在最佳化中之設計變數當中。成本函數常常為設計變數之非線性函數。接著使用標準最佳化技術以最小化成本函數。
相關地，不斷地減低設計規則之壓力已驅使半導體晶片製造者在現有193奈米ArF微影的情況下更深入於低k1微影時代。朝向較低k1之微影施予對RET、曝光工具及針對微影親和設計之需要的大量需求。未來可使用1.35ArF超數值孔徑(NA)曝光工具。為了幫助確保電路設計可以可工作程序窗而產生至基板上，源圖案化器件最佳化(在本文中被稱作源光罩最佳化(source-mask optimization)或SMO)正變成用於2x奈米節點之顯著RET。
2009年11月20日申請且被公開為WO2010/059954之名為「Fast Freeform Source and Mask Co-Optimization Method」的共同讓渡之國際專利申請案第PCT/US2009/065359號中描述允許在無約束之情況下且在可實行之時間量內使用成本函數來同時地最佳化源及圖案化器件(設計佈局)的源及圖案化器件最佳化方法及系統，該專利申請案之全文係據此以引用方式併入。
2010年6月10日申請且被公開為美國專利申請公開案第2010/0315614號之名為「Source-Mask Optimization in Lithographic Apparatus」的共同讓渡之美國專利申請案第12/813456號中描述涉及藉由調整源之像素來最佳化源的另一源及圖案化器件最佳化方法及系統，該專利申請案之全文係據此以引用方式併入。
10‧‧‧微影投影裝置
12‧‧‧照明源
14‧‧‧光學件/組件
16a‧‧‧光學件/組件
16b‧‧‧光學件/組件
16c‧‧‧透射光學件/組件
18‧‧‧圖案化器件
20‧‧‧可調整濾光器或孔隙
22‧‧‧基板平面
31‧‧‧源模型
32‧‧‧投影光學件模型
33‧‧‧設計佈局
34‧‧‧透射交叉係數(TCC)模型
35‧‧‧設計佈局模型
36‧‧‧空中影像
37‧‧‧抗蝕劑模型
38‧‧‧抗蝕劑影像
60‧‧‧電腦
61‧‧‧中央處理單元(CPU)
62‧‧‧記憶體
63‧‧‧硬碟機
64‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面
65‧‧‧顯示器
66‧‧‧鍵盤
67‧‧‧滑鼠
68‧‧‧網路介面
69‧‧‧匯流排
100‧‧‧電腦系統
102‧‧‧匯流排
104‧‧‧處理器
105‧‧‧處理器
106‧‧‧主記憶體
108‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
110‧‧‧儲存器件
112‧‧‧顯示器
114‧‧‧輸入器件
116‧‧‧游標控制件
118‧‧‧通信介面
120‧‧‧網路鏈路
122‧‧‧區域網路
124‧‧‧主機電腦
126‧‧‧網際網路服務業者(ISP)
128‧‧‧全球封包資料通信網路/網際網路
130‧‧‧伺服器
310‧‧‧區域
311‧‧‧輪廓
312‧‧‧輪廓
313‧‧‧輪廓
314‧‧‧輪廓
315‧‧‧區域
401‧‧‧特徵
402‧‧‧光罩誤差增強因數(MEEF)
403‧‧‧影像對數斜率(ILS)
404‧‧‧聚焦深度(DOF)
405‧‧‧聚焦深度(DOF)
406‧‧‧聚焦深度(DOF)
407‧‧‧聚焦深度(DOF)
411‧‧‧寬度
412‧‧‧寬度
420‧‧‧硬式光罩
421‧‧‧多晶矽層
422‧‧‧基板
425‧‧‧特徵
426‧‧‧特徵
427‧‧‧特徵
430‧‧‧蝕刻
501‧‧‧空氣或水層
502‧‧‧頂部抗反射塗層(TARC)層
503‧‧‧抗蝕劑層
510‧‧‧輻射
511‧‧‧焦平面/聚焦平面
512‧‧‧實際焦平面/實際聚焦平面
521‧‧‧散焦
522‧‧‧差量散焦
523‧‧‧空中影像(AI)部位
524‧‧‧差量空中影像(AI)部位
600‧‧‧特徵
611‧‧‧邊緣部位
612‧‧‧邊緣部位
622‧‧‧頂部表面
631‧‧‧橫截面
632‧‧‧橫截面
632a‧‧‧側壁角
633‧‧‧橫截面
705‧‧‧工序
710‧‧‧工序
715‧‧‧工序
720‧‧‧工序
725‧‧‧工序
801‧‧‧抗蝕劑層
802‧‧‧平面
803‧‧‧平面
810‧‧‧光瞳剖面
811‧‧‧抗蝕劑影像頂部輪廓
812‧‧‧抗蝕劑影像底部輪廓
820‧‧‧光瞳剖面
821‧‧‧抗蝕劑影像頂部輪廓
822‧‧‧抗蝕劑影像底部輪廓
823‧‧‧缺陷
910‧‧‧程序窗
920‧‧‧程序窗
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧投影輻射光束
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
IF‧‧‧干涉量測器件
IL‧‧‧輻射系統/照明系統
IN‧‧‧積光器
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧第一物件台/圖案化器件台
PS‧‧‧項目/投影系統
PW‧‧‧程序窗
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧第二物件台/基板台
上述態樣及其他態樣及特徵將對於一般熟習此項技術者在結合附圖而檢閱特定實施例之以下描述之後變得顯而易見，在該等圖中：圖1為根據實施例的微影系統之各種子系統的方塊圖；圖2為對應於圖2中之子系統之模擬模型的方塊圖；圖3展示不同平面處之空中影像的例示性輪廓；圖4A至圖4F示範抗蝕劑層之有限厚度之效應；圖5說明與本發明相關之若干量；圖6A展示與不同平面處之抗蝕劑影像之部分相關聯的特性之實例；圖6B展示沿著並未平行於基板之表面之抗蝕劑影像之橫截面之特性的實例；圖7展示根據一實施例之SMO方法的實施例；圖8展示具剖面感知之SMO的例示性結果；圖9展示具剖面感知之SMO及習知SMO的程序窗； 圖10為供可實施實施例之實例電腦系統的方塊圖；圖11為實施例適用之微影投影裝置的示意圖；及圖12為適合於實施一實施例之電腦的示意性描述。
現在將參看圖式詳細地描述實施例，該等圖式被提供為說明性實例以便使熟習此項技術者能夠實踐該等實施例。特別地，以下之圖及實例不意謂將範疇限於單一實施例，而是藉由所描述或所說明元件之一些或全部之互換而其他實施例係可能的。在任何方便之處，將遍及該等圖式使用相同元件符號來指相同或相似部分。在可部分地或完全地使用已知組件來實施此等實施例之某些元件的情況下，將僅描述理解該等實施例所必需之此等已知組件之彼等部分，且將省略此等已知組件之其他部分之詳細描述以便不混淆實施例之描述。在本說明書中，展示單數組件之實施例不應被視為限制性的；實情為，除非本文中另有明確陳述，否則範疇意欲涵蓋包括複數個相同組件之其他實施例，且反之亦然。此外，除非如此明確闡述，否則申請人不意欲使本說明書或申請專利範圍中之任何術語歸結於不常見或特定涵義。另外，範疇涵蓋借助於說明而在本文所提及之組件的目前及未來已知等效者。
儘管可在本文中特定參考在IC之製造中之實施例之使用，但應明確理解，該等實施例具有許多其他可能應用。舉例而言，其可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示器面板、薄膜磁頭等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，應認為本文對術語「比例光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用可分別與更一般之術語「光罩」、「基板」及「目標部分」互換。
在本文件中，術語「輻射」及「光束」用以涵蓋所有類型之電 磁輻射，包括紫外線輻射(例如，具有365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)，及極紫外線輻射(EUV，例如，具有在5奈米至20奈米範圍內之波長)。
如本文所使用之術語「最佳化」意謂：調整微影投影裝置，使得微影之結果及/或程序具有更理想特性，諸如，設計佈局在基板上之投影之較高準確度、較大程序窗等等。
另外，微影投影裝置可屬於具有兩個或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上圖案化器件台)之類型。在此等「多載物台」器件中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。舉例而言，以引用方式併入本文中之US 5,969,441描述雙載物台微影投影裝置。
上文所提及之圖案化器件包含設計佈局。可利用電腦輔助設計(computer-aided design,CAD)程式來產生設計佈局，此程序常常被稱作電子設計自動化(electronic design automation,EDA)。大多數CAD程式遵循一預定設計規則集合，以便產生功能設計佈局/圖案化器件。藉由處理及設計限制來設定此等規則。舉例而言，設計規則定義電路器件(諸如，閘、電容器等等)或互連線之間的空間容許度，以便確保該等電路器件或線彼此不會以不理想方式相互作用。設計規則限制通常被稱作「臨界尺寸」(CD)。可將電路之臨界尺寸定義為線或孔之最小寬度，或兩個線或兩個孔之間的最小空間。因此，CD判定經設計電路之總大小及密度。積體電路製作中之目標中之一者係在基板上如實地再生原始電路設計(經由圖案化器件)。
如本文所使用之術語「圖案化器件」可被廣泛地解譯為係指可用以向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化器件，經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案；術語「光閥」亦可用於此內容背景中。除了經典光罩(透射或反射；二元、相移、混 合式等等)以外，其他此等圖案化器件之實例亦包括：-可程式化鏡面陣列。此器件之一實例為具有黏彈性控制層及反射表面之矩陣可定址表面。此裝置所隱含之基本原理為(例如)：反射表面之經定址區域使入射輻射反射作為繞射輻射，而未經定址區域使入射輻射反射作為非繞射輻射。在使用適當濾光器的情況下，可自反射光束濾出該非繞射輻射，從而僅留下繞射輻射；以此方式，該光束根據矩陣可定址表面之定址圖案而變得圖案化。可使用合適電子件來執行矩陣定址。可(例如)自以引用方式併入本文中之美國專利第5,296,891號及第5,523,193號搜集到關於此等鏡面陣列之更多資訊。
-可程式化LCD陣列。以引用方式併入本文中之美國專利第5,229,872號給出此構造之一實例。
作為簡要介紹，圖1說明例示性微影投影裝置10。主要組件為：照明源12，其可為深紫外線準分子雷射源或包括極紫外線(EUV)源之其他類型之源；照明光學件，其定義部分相干性(被表示為均方偏差)且可包括塑形來自源12之輻射之光學件14、16a及16b；圖案化器件(例如，光罩或比例光罩)18；及透射光學件16c，其將圖案化器件圖案之影像投影至基板平面22上。投影光學件之光瞳平面處的可調整濾光器或孔隙20可限制照射於基板平面22上之光束角度之範圍，其中最大可能角度定義投影光學件之數值孔徑NA=sin(Θmax)。
在系統之最佳化程序中，可將該系統之優值(figure of merit)表示為成本函數。最佳化程序歸結為尋找最小化成本函數的系統之參數(設計變數)集合的程序。成本函數可具有取決於最佳化之目標的任何合適形式。舉例而言，成本函數可為系統之某些特性(評估點)相對於此等特性之預期值(例如，理想值)之偏差的加權均方根(RMS)；成本函數亦可為此等偏差之最大值。本文中之術語「評估點」應被廣泛地解譯為包括系統之任何特性。歸因於系統之實施之實務性，系統之設 計變數可限於有限範圍及/或可相互相依。在微影投影裝置之狀況下，約束常常係與硬體之物理屬性及特性(諸如，可調諧範圍，及/或圖案化器件可製造性設計規則)相關聯，且評估點可包括基板上之抗蝕劑影像上之實體點，以及諸如劑量及焦點之非物理特性。
在微影投影裝置中，源提供照明(亦即，輻射)；投影光學件經由圖案化器件而引導及塑形照明且將照明引導及塑形至基板上。此處，術語「投影光學件」被廣泛地定義為包括可變更輻射光束之波前的任何光學組件。舉例而言，投影光學件可包括組件14、16a、16b及16c中至少一些。空中影像(AI)為基板上之輻射強度分佈。曝光基板上之抗蝕劑層，且將空中影像轉印至該抗蝕劑層以在其中作為潛伏「抗蝕劑影像」(RI)。可將抗蝕劑影像(RI)定義為抗蝕劑層中之抗蝕劑之空間溶解度分佈。可使用抗蝕劑模型以自空中影像演算抗蝕劑影像，可在全文據此以引用方式併入之共同讓渡之美國專利申請案第12/315,849號中找到此情形之實例。抗蝕劑模型係僅關於抗蝕劑層之屬性(例如，在曝光、PEB及顯影期間發生之化學程序之效應)。微影投影裝置之光學屬性(例如，源、圖案化器件及投影光學件之屬性)規定空中影像。由於可改變用於微影投影裝置中之圖案化器件，故需要使圖案化器件之光學屬性與至少包括源及投影光學件的微影投影裝置之其餘部分的光學屬性分離。
圖2說明用於模擬微影投影裝置中之微影的例示性流程圖。源模型31表示源之光學特性(包括輻射強度分佈及/或相位分佈)。投影光學件模型32表示投影光學件之光學特性(包括由投影光學件造成的對輻射強度分佈及/或相位分佈之改變)。投影光學件模型32可包括藉由各種因素造成的像差，該等因素例如，投影光學件之組件之加熱，藉由投影光學件之組件之機械連接造成的應力。源模型31及投影光學件模型32可組合(如本文之下文中所解釋)至透射交叉係數(TCC)模型34 中。設計佈局模型35表示設計佈局33之光學特性(包括由給定設計佈局33造成的對輻射強度分佈及/或相位分佈之改變)，該設計佈局33為圖案化器件之特徵之配置的表示。可自透射交叉係數34及設計佈局模型35模擬空中影像36。可使用抗蝕劑模型37而自空中影像36模擬抗蝕劑影像38。舉例而言，微影之模擬可預測抗蝕劑影像中之輪廓及CD。
更具體言之，應注意，源模型31可表示源之光學特性，該等光學特性包括但不限於NA-均方偏差(σ)設定，以及任何特定照明源形狀(例如，離軸輻射源，諸如，環形、四極及偶極等等)。投影光學件模型32可表示投影光學件之光學特性，該等光學特性包括像差、失真、折射率、實體大小、實體尺寸、吸收率，等等。設計佈局模型35亦可表示實體圖案化器件之物理屬性，如(例如)全文以引用方式併入本文中之美國專利第7,587,704號所描述。模擬之目標為準確地預測(例如)邊緣置放及CD，可接著將該等邊緣置放及CD與預期設計進行比較。預期設計通常被定義為可以諸如GDSII或OASIS或其他檔案格式之標準化數位檔案格式而提供之預OPC設計佈局。
自此設計佈局，可識別被稱作「剪輯(clip)」之一或多個部分。在一特定實施例中，提取剪輯集合，其表示設計佈局中之複雜圖案(通常為約50個至1000個剪輯，但可使用任何數目個剪輯)。如熟習此項技術者應瞭解，此等圖案或剪輯表示設計之小部分(亦即，電路、格胞或圖案)，且特別地，該等剪輯表示需要特定關注及/或驗證之小部分。換言之，剪輯可為設計佈局之部分，或可相似或具有臨界特徵係藉由體驗而識別(包括由客戶提供之剪輯)、藉由試誤法而識別或藉由執行全晶片模擬而識別的設計佈局之部分的相似行為。剪輯通常含有一或多個測試圖案或量規圖案(gauge pattern)。
可由客戶基於設計佈局中需要特定影像最佳化之已知臨界特徵 區域而先驗地提供初始較大剪輯集合。替代地，在另一實施例中，可藉由使用識別臨界特徵區域之某種自動化(諸如，機器視覺)或手動演算法而自整個設計佈局提取初始較大剪輯集合。
傳統OPC通常使用平行於基板之僅一個平面處之空中影像或抗蝕劑影像。然而，抗蝕劑層具有有限厚度(例如，120奈米)，且可具有具有不同折射率之多個層。與基板相隔不同距離之抗蝕劑層之部分可在顯影、烘烤及蝕刻期間曝光至不同環境。平行於基板之不同平面處之空中影像可具有強度及相位之不同分佈。傳統OPC忽視抗蝕劑影像及空中影像之三維剖面，且因此可未達成最佳結果。
圖3展示不同平面處之空中影像的例示性輪廓311至314。區域315相比於區域310具有較高強度。
圖4A至圖4F示範抗蝕劑層之有限厚度之效應。
圖4A示意性地展示抗蝕劑影像中之特徵401之垂直(垂直於基板)橫斷面。該橫斷面之形狀可不為矩形。抗蝕劑層之一部分係自曝光前抗蝕劑層之頂部(亦即，被標記為「0奈米」之平面)移除。此特徵401之上部表面處之寬度411比此特徵401之下部表面處之寬度412窄得多。該截面亦可傾斜。圖4B展示此特徵401之不同深度處之光罩誤差增強因數(MEEF)402。水平軸線為自曝光前抗蝕劑層之頂部之深度；垂直軸線為MEEF。圖4C展示此特徵401之不同深度處之影像對數斜率(ILS)403。水平軸線為自曝光前抗蝕劑層之頂部之深度；垂直軸線為ILS。圖4D展示此特徵401之不同深度處之聚焦深度(DOF)404至407。水平軸線為差量散焦；垂直軸線為DOF。
圖4E示意性地展示特徵之橫截面形狀對蝕刻之效應。抗蝕劑影像之三個特徵425、426及427在各別底部表面處具有相同寬度。抗蝕劑層在諸如鉻層之硬式光罩420上。多晶矽層421係在硬式光罩420與基板422之間。在蝕刻430之後，特徵427被完全耗盡，且在下方之硬 式光罩及多晶矽中未留下經蝕刻特徵。儘管特徵425及426在底部表面處具有相同寬度，但其在下方留下之經蝕刻特徵具有不同寬度。圖4F示意性地展示當抗蝕劑特徵之橫截面形狀不同時抗蝕劑特徵中之相似CD可得到經蝕刻特徵中之不同CD。
圖5說明與本發明相關之若干量。來自源之輻射510傳遞通過空氣或水層501、選用頂部抗反射塗層(TARC)層502且到達抗蝕劑層503。
散焦521被定義為在不存在TARC層502時之抗蝕劑層503之最上部(亦即，最遠離基板)表面或在存在TARC層502時之TARC層502之最上部表面之間的距離，且其中在不存在抗蝕劑層503的情況下將存在焦平面511。散焦之負值意謂焦平面511低於(亦即，相比於最上部表面更接近於基板)最上部表面。
差量散焦522為實際聚焦平面512與聚焦平面511之間的偏移。差量散焦之正值意謂實際焦平面512低於焦平面511。
AI部位523(亦被稱為空中影像部位或成像深度)被定義為空中影像之平面與在不存在TARC層502時之抗蝕劑層503之最上部(亦即，最遠離基板)表面或在存在TARC層502時之TARC層502之最上部表面之間的距離。通常憑經驗選擇AI部位523。舉例而言，在一些模擬軟體中，AI部位523經選擇為抗蝕劑層503之厚度的約80%。AI部位523之正值意謂空中影像低於最上部表面。
差量AI部位524為兩個不同空中影像平面之間的偏移。
根據一實施例，源光罩最佳化(SMO)可使用描述三維抗蝕劑剖面之特性、描述自投影光學件投影之三維輻射場之特性，或此兩者。
根據一實施例，抗蝕劑影像之第一特性及第二特性可用於SMO中(例如，成本函數為第一特性及第二特性之函數)，且第一特性及第二特性係與不同平面處之抗蝕劑影像之部分相關聯。第一特性及第二 特性可為任何合適特性。舉例而言，第一特性及第二特性可選自不同平面處之MEEF、不同平面處之ILS、不同平面處之邊緣部位，不同平面處之邊緣置放誤差(EPE)。在圖6A之實例中，第一特性為抗蝕劑影像中之特徵600之底部表面621處的邊緣部位611；第二特性為該特徵600之頂部表面622處之邊緣部位612。SMO可以任何合適方式使用第一特性及第二特性。舉例而言，SMO可獨立地使用第一特性及第二特性或使用第一特性及第二特性之函數(例如，第一特性與第二特性之間的差)。舉例而言，SMO可自第一特性及第二特性選擇並使用較大或較小特性。
根據一實施例，沿著不平行於基板之表面(平面或非平面)之抗蝕劑影像之橫斷面之特性可用於SMO中。舉例而言，橫斷面可垂直於基板。在圖6B之實例中，可使用特徵600之橫截面631、632及633之特性。具體言之，特性可為側壁角632a。橫截面631、632垂直於基板，但橫斷面633不垂直於基板。
根據一實施例，第一空中影像之至少一特性及第二空中影像之至少一特性可用於SMO中，且第一空中影像與第二空中影像不在同一平面上。即，此兩個空中影像之間的差量AI部位為非零。
各種實施例提供用以將描述三維抗蝕劑剖面之特性、描述自投影光學件投影之三維輻射場之特性或此兩者包括至源光罩最佳化(SMO)演算中之方法及系統。此程序可在下文中被稱作具剖面感知之SMO。可(例如)在全文據此以引用方式併入之2010年10月28日申請的美國專利申請案第12/914,946號中找到描述SMO程序之方法之實例。
在一或多個實施例中，可使用成本函數來執行SMO程序，可將該成本函數表達如下：
其中(z 1,z 2,...,z N )為N個設計變數或其值；f p (z 1,z 2,...,z N )為針對(z 1,z 2,...,z N )之設計變數之值集合在第p評估點處之特性之實際值與預期值之間的差。w p 為指派給第p評估點之權重常數。可向比其他評估點或圖案更臨界的評估點或圖案指派較高w p 值。亦可向具有較大出現次數之圖案及/或評估點指派較高w p 值。評估點之實例可為晶圓上之任何實體點或圖案，或虛擬設計佈局上之任何點，或抗蝕劑影像，或空中影像。在具剖面感知之SMO中，成本函數CF為三維抗蝕劑剖面、自投影光學件投影之三維輻射場或此兩者之函數。舉例而言，至少一f p (z 1,z 2,...,z N )為描述三維抗蝕劑剖面之特性、描述自投影光學件投影之三維輻射場之特性或此兩者之函數。舉例而言，f p (z 1,z 2,...,z N )可為抗蝕劑影像中之一個平面處之EPE之函數，且f p' (z 1,z 2,...,z N )可為抗蝕劑影像中之另一平面處之EPE之函數。舉例而言，f p (z 1,z 2,...,z N )可為一平面處之EPE與另一平面處之EPE之間的差之函數。舉例而言，f p (z 1,z 2,...,z N )可為側壁角之函數。舉例而言，f p (z 1,z 2,...,z N )可為抗蝕劑傾斜角之函數。如本文所使用之術語「三維抗蝕劑剖面」可為在諸如顯影、曝光後烘烤、洗滌等等之曝光後步驟之後之抗蝕劑層的三維幾何形狀。可自實際抗蝕劑層模擬或量測三維抗蝕劑剖面。如本文所使用之術語「三維輻射場」可包括投影光學件與基板之間的三維空間中之強度、相位或此兩者，該三維空間可包括由抗蝕劑層佔據之空間。成本函數可表示微影投影裝置或基板之任何合適特性，例如，聚焦、CD、影像移位、影像失真、影像旋轉，等等。舉例而言，成本函數可為以下微影度量中之一或多者之函數：邊緣置放誤差、臨界尺寸、抗蝕劑輪廓距離、最差缺陷大小，及最好聚焦移位。由於抗蝕劑影像常常規定基板上之電路圖案，故成本函數常常包括表示抗蝕劑影像之一些特性之函數。舉例而言，此評估點之f p (z 1,z 2,...,z N )可僅僅為抗蝕劑影像中之一點與彼點之預期位置之間的距離(亦即，邊緣置放誤差 EPE p (z 1,z 2,...,z N ))。設計變數可為任何可調整參數，諸如，源、圖案化器件、投影光學件之可調整參數、劑量、聚焦，等等。在一實施例中，設計變數中之至少一些為投影光學件之可調整特性。投影光學件可包括被集體地稱為「波前操控器」之組件，其可用以調整輻照光束之波前及強度分佈及/或相移之形狀。投影光學件可調整沿著微影投影裝置之光學路徑之任何部位(諸如，圖案化器件之前、光瞳平面附近、影像平面附近、焦平面附近)處之波前及強度分佈。投影光學件可用以校正或補償由(例如)源、圖案化器件造成的波前及強度分佈之某些失真、微影投影裝置中之溫度變化，及/或微影投影裝置之組件之熱膨脹。調整波前及強度分佈可改變評估點及成本函數之值。可自模型模擬此等改變或實際上量測此等改變。
應注意，f p (z 1,z 2,...,z N )之正常加權均方根(RMS)被定義為 ，因此，最小化f p (z 1,z 2,...,z N )之加權RMS等效於最小 化方程式1中所定義之成本函數。因 此，出於本文中之記法簡單起見，可互換地利用f p (z 1,z 2,...,z N )及方程式1之加權RMS。
另外，若最大化PW(程序窗)，則有可能將來自不同PW條件之相同實體位置認為(方程式1)中之成本函數之不同評估點。舉例而言，若考慮N個PW條件，則可根據評估點之PW條件來分類該等評估點，且可將成本函數書寫為：
其中為針對在第u PW條件u=1,…,U下之(z 1,z 2,...,z N )之設計變數之值集合的第p i 評估點之實際值與預期值之間的差。當此差為邊緣置放誤差(EPE)時，則最小化以上成本函數等效於最小化在各種PW條件下之邊緣移位，因此此情形導致最大化PW。詳言之，若 PW亦由不同圖案化器件偏置組成，則最小化以上成本函數亦包括光罩誤差增強因數(MEEF)之最小化，該光罩誤差增強因數(MEEF)被定義為晶圓EPE與所誘發光罩邊緣偏置之間的比率。
設計變數可具有約束，該等約束可被表達為(z 1,z 2,...,z N ) Z，其中Z為設計變數之可能值集合。該等約束可表示微影投影裝置之硬體實施中之實體限制。該等約束可包括如下各者中之一或多者：調諧範圍、控管圖案化器件可製造性之規則，及設計變數之間的相互相依性。
因此，最佳化程序為在約束(z 1,z 2,...,z N ) Z下找到最小化成本函數之設計變數之值集合，亦即，找到：
圖7說明根據一實施例的最佳化微影投影裝置之SMO方法。此方法包含定義複數個設計變數之多變數成本函數之工序705。該等設計變數為照明源及圖案化器件設計佈局之特性。在工序710中，使用選定變數來演算或計算成本函數。如由熟習此項技術者應瞭解，作為演算成本函數之部分，演算圖案化器件圖案/佈局之影像。使用投影光學件模型來進行此演算。一旦演算用於選定變數之成本函數，方法就前進至工序715，其中判定是否滿足特定或預定終止。預定終止條件可包括各種可能性，亦即，成本函數可得以最小化或最大化(如由所使用之數值技術所需)、成本函數之值已等於臨限值或已超越臨限值、成本函數之值已達到預設誤差極限內，或達到預設數目次反覆。若滿足工序715中之條件，則方法結束。若未滿足工序715中之條件，則方法前進至工序720，其中修改用於照明源及圖案化器件設計佈局之設計變數之值，且接著前進至工序725，其中使用用於照明源及圖案化器件設計佈局之設計變數之經修改值或使用用於照明源及經修改 圖案化器件設計佈局之簡化光罩之設計變數之經修改值來演算及/或判定新/經修改光學像差。彼等新/經修改光學像差定義經修改投影光學件模型，該經修改投影光學件模型連同經修改照明源模型(亦即，包括經修改設計變數之照明源模型)提供在演算成本函數時所使用的經修改透射交叉係數TCC。具體言之，一旦透射交叉係數TCC為吾人所知，就可計算空中影像、抗蝕劑影像、及成本函數。2010年11月10日申請之美國專利申請案第61/412,372號描述用於判定及/或計算透射交叉係數TCC之方法之實例，該申請案之全文以引用方式併入本文中。
反覆地重複工序710至725直至滿足終止條件為止。
在圖5之方法中，根據實施例，源及圖案化器件可經同時最佳化(被稱作同步最佳化)。如本文所使用之術語「同時的」、「同時地」、「聯合的」及「聯合地」意謂源、圖案化器件、投影光學件之特性之設計變數及/或任何其他設計變數被允許同時改變。
在另一實施例中，代替演算及/或判定對投影光學件之光學特性之效應或除了演算及/或判定對投影光學件之光學特性之效應以外，預想投影光學件之可調整光學特性可包括於設計變數中。例示性可調整光學特性可包括透鏡操控器、用以控制投影系統之光學元件之溫度的一或多個器件(例如，加熱器)之溫度資料或與溫度資料相關聯之信號，任尼克係數。可接著進行SMO工序，且可同時調整包括可調整光學特性之設計變數使得成本函數接近收斂。
圖8展示具剖面感知之SMO的例示性結果。在此實例中，不存在TARC層。抗蝕劑層801具有105奈米之厚度。具有15奈米之AI部位之平面802處及具有90奈米之AI部位之平面803處的兩個空中影像之特性包括於具剖面感知之SMO中。此兩個平面802與803之間的差量AI為75奈米。光瞳剖面810為僅使用平面803處之空中影像而不使用平面 802處之空中影像之SMO之結果。對應抗蝕劑影像頂部輪廓811及底部輪廓812指示引起缺陷823之嚴重頂部損耗，在缺陷823中兩個離散孔合併。相比而言，光瞳剖面820為使用平面803處之空中影像及平面802處之空中影像兩者之具剖面感知之SMO之結果。對應抗蝕劑影像頂部輪廓821及底部輪廓822指示不存在缺陷。
圖9展示僅使用平面803處之空中影像而不使用平面802處之空中影像之SMO之程序窗910，及使用平面803處之空中影像及平面802處之空中影像兩者之具剖面感知之SMO之程序窗920。程序窗920大於程序窗910。
圖10為說明可輔助實施本文所揭示之最佳化方法及流程之電腦系統100的方塊圖。電腦系統100包括用於傳達資訊之匯流排102或其他通信機構，及與匯流排102耦接以用於處理資訊之一處理器104(或多個處理器104及105)。電腦系統100亦包括耦接至匯流排102以用於儲存待由處理器104執行之資訊及指令的主記憶體106，諸如，隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存器件。主記憶體106亦可用於在待由處理器104執行之指令之執行期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統100進一步包括耦接至匯流排102以用於儲存用於處理器104之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM)108或其他靜態儲存器件。提供諸如磁碟或光碟之儲存器件110，且儲存器件110耦接至匯流排102以用於儲存資訊及指令。
電腦系統100可經由匯流排102而耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器112，諸如，陰極射線管(CRT)或平板顯示器或觸控面板顯示器。包括文數字按鍵及其他按鍵之輸入器件114耦接至匯流排102以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器104。另一類型之使用者輸入器件為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器104且用於控制顯示器112上之游標移動的游標控制件116，諸如，滑鼠、軌跡球或游標方 向按鍵。此輸入器件通常具有在兩個軸線(第一軸線(例如，x)及第二軸線(例如，y))上之兩個自由度，其允許該器件指定在一平面中之位置。亦可將觸控面板(螢幕)顯示器用作輸入器件。
根據一實施例，可由電腦系統100回應於處理器104執行主記憶體106中含有之一或多個指令之一或多個序列而執行最佳化程序之部分。可將此等指令自另一電腦可讀媒體(諸如，儲存器件110)讀取至主記憶體106中。主記憶體106中含有之指令序列之執行使處理器104執行本文所描述之程序步驟。亦可使用呈多處理配置之一或多個處理器以執行主記憶體106中含有之指令序列。在替代實施例中，可代替或結合軟體指令而使用硬連線電路。因此，實施例不限於硬體電路及軟體之任何特定組合。
如本文所使用之術語「電腦可讀媒體」係指參與將指令提供至處理器104以供執行之任何媒體。此媒體可採取許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。舉例而言，非揮發性媒體包括光碟或磁碟，諸如，儲存器件110。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如，主記憶體106。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排102之電線。傳輸媒體亦可採取聲波或光波之形式，諸如，在射頻(RF)及紅外線(IR)資料通信期間產生之聲波或光波。舉例而言，常見形式之電腦可讀媒體包括軟碟、可撓性碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣、如下文所描述之載波，或可供電腦讀取之任何其他媒體。
可在將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器104以供執行時涉及各種形式之電腦可讀媒體。舉例而言，最初可將指令承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體中，且使用 數據機經由電話線而發送指令。在電腦系統100本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外線傳輸器以將資料轉換至紅外線信號。耦接至匯流排102之紅外線偵測器可接收紅外線信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排102上。匯流排102將資料攜載至主記憶體106，處理器104自該主記憶體106擷取並執行指令。由主記憶體106接收之指令可視情況在供處理器104執行之前或之後儲存於儲存器件110上。
電腦系統100亦可包括耦接至匯流排102之通信介面118。通信介面118提供對網路鏈路120之雙向資料通信耦合，網路鏈路120連接至區域網路122。舉例而言，通信介面118可為整合式服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供對對應類型之電話線之資料通信連接。作為另一實例，通信介面118可為區域網路(LAN)卡以提供對相容LAN之資料通信連接。亦可實施無線鏈路。在任何此類實施中，通信介面118發送及接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料串流的電信號、電磁信號或光學信號。
網路鏈路120通常經由一或多個網路而向其他資料器件提供資料通信。舉例而言，網路鏈路120可經由區域網路122而向主機電腦124或向由網際網路服務業者(ISP)126操作之資料設備提供連接。ISP 126又經由全球封包資料通信網路(現在通常被稱作「網際網路」)128而提供資料通信服務。區域網路122及網際網路128兩者皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路120上且經由通信介面118之信號(該等信號將數位資料攜載至電腦系統100及自電腦系統100攜載數位資料)為輸送資訊的例示性形式之載波。
電腦系統100可經由該(該等)網路、網路鏈路120及通信介面118而發送訊息且接收資料(包括程式碼)。在網際網路實例中，伺服器 130可能經由網際網路128、ISP 126、區域網路122及通信介面118而傳輸用於應用程式之經請求程式碼。根據一或多個實施例，一個此類經下載應用程式提供(例如)實施例之照明最佳化。經接收程式碼可在其被接收時由處理器104執行，及/或儲存於儲存器件110或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統100可獲得呈載波之形式的應用程式碼。
圖11示意性地描繪可利用本文所描述之方法而最佳化照明源的例示性微影投影裝置。該裝置包含：- 輻射系統IL，其用以供應投影輻射光束B。在此特定狀況下，該輻射系統亦包含輻射源SO；- 第一物件台(例如，光罩台)MT，其包含經組態以固持圖案化器件MA(例如，光罩或比例光罩)之固持器，且連接至用以相對於項目PS來準確地定位該圖案化器件之第一定位器；- 第二物件台(基板台)WT，其包含用以固持基板W(例如，抗蝕劑塗佈矽晶圓)之基板固持器，且連接至用以相對於項目PS來準確地定位該基板之第二定位器；及- 投影系統(「透鏡」)PS(例如，折射、反射或反射折射光學系統)，其用以將圖案化器件MA之經輻照部分成像至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
如本文所描繪，裝置屬於透射類型(亦即，具有透射光罩)。然而，一般而言，其亦可屬於反射類型，例如(具有反射圖案化器件)。替代地，裝置可使用另一種圖案化器件作為光罩之使用的替代例；實例包括可程式化鏡面陣列或LCD矩陣。
源SO(例如，水銀燈或準分子雷射)產生輻射光束。舉例而言，此光束係直接地抑或在已橫穿諸如光束擴展器Ex之調節器之後饋入至照明系統(照明器)IL中。照明器IL可包含用於設定光束中之強度分佈 之外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)的調整器AD。另外，照明器IL通常將包含各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。以此方式，照射於圖案化器件MA上之光束B在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
關於圖11應注意，源SO可在微影投影裝置之外殼內(此常常為當源SO為(例如)水銀燈時之狀況)，但其亦可在微影投影裝置遠端，其所產生之輻射光束被導引至該裝置中(例如，憑藉合適引導鏡面)；此後一情境常常為當源SO為準分子雷射(例如，基於KrF、ArF或F2雷射作用)時之狀況。
光束PB隨後截取被固持於圖案化器件台MT上之圖案化器件MA。在已橫穿圖案化器件MA的情況下，光束B傳遞通過透鏡PL，該透鏡PL將光束B聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器(及干涉量測器件IF)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於光束PB之路徑中。相似地，第一定位器用以(例如)在自圖案化器件庫機械地擷取圖案化器件MA之後或在掃描期間相對於光束B之路徑來準確地定位圖案化器件MA。一般而言，將憑藉未在圖9中明確地描繪之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現物件台MT、WT之移動。然而，在晶圓步進器(相對於步進掃描工具)之狀況下，圖案化器件台MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。
所描繪工具可用於兩種不同模式中：- 在步進模式中，使圖案化器件台MT保持基本上靜止，且將整個圖案化器件影像一次性(亦即，單次「閃光」)投影至目標部分C上。接著使基板台WT在x及/或y方向上移位，使得不同目標部分C可由光束PB輻照；- 在掃描模式中，基本上相同情境適用，惟在單次「閃光」中不曝光給定目標部分C除外。取而代之，圖案化器件台MT可在給定方向 (所謂「掃描方向」，例如，y方向)上以速率v移動，使得造成投影光束B遍及圖案化器件影像進行掃描；同時發生地，基板台WT以速率V=Mv在相同或相對方向上同時地移動，其中M為透鏡PL之放大率(通常，M=1/4或=1/5)。以此方式，可在不必損害解析度之情況下曝光相對大目標部分C。
本文所揭示之概念可模擬或數學上模型化用於成像次波長特徵之任何通用成像系統，且可尤其有用於能夠產生具有愈來愈小之大小之波長的新興成像技術。已經在使用中之新興技術包括能夠藉由使用ArF雷射來產生193奈米波長且甚至能夠藉由使用氟雷射來產生157奈米波長之極紫外線(EUV)微影。此外，EUV微影能夠藉由使用同步加速器或藉由運用高能電子來撞擊材料(固體抑或電漿)而產生在20奈米至5奈米之範圍內之波長，以便產生在此範圍內之光子。
雖然本文所揭示之概念可用於在諸如矽晶圓之基板上之成像，但應理解，所揭示概念可用於任何類型之微影成像系統，例如，用於在不同於矽晶圓之基板上之成像的微影成像系統。
圖12展示電腦60。電腦60可實施本文所描述之方法中任一者，包括實施BCP特徵之模擬，及/或使用本文所描述之方法中任一者來演算與關於BCP特徵之聚合物域之定位相關聯之不確定度。該電腦60包含一中央處理單元(central processing unit,CPU)61，該CPU 61經組態以讀取並執行儲存於可採取隨機存取記憶體之形式的記憶體62中的指令。記憶體62儲存供CPU 61執行之指令及由彼等指令使用之資料。舉例而言，在使用中，BCP特徵及/或關聯之參數(例如，嵌段共聚物類型、BCP特徵設計形狀等等)之數位表示可連同適合於使電腦進行如本文所描述之方法之指令儲存於記憶體62中。
電腦60可進一步包含呈硬碟機63之形式的儲存器。BCP特徵及/或關聯之參數之數位表示可儲存於硬碟機63上。電腦60可進一步包含 一輸入/輸出(input/output,I/O)介面64，結合該電腦60而使用的一或多個周邊器件連接至該I/O介面64。舉例而言，可提供顯示器65以便顯示自電腦60之輸出。舉例而言，顯示器65可顯示BCP特徵之表示。另外，顯示器65可顯示藉由經模擬BCP特徵之處理或諸如圖2所展示之基板之設計產生的一或多個影像。一或多個輸入器件可連接至介面64。此輸入器件可包括允許使用者與電腦60互動之鍵盤66及/或滑鼠67。
可提供網路介面68以允許電腦60待連接至適當電腦網路以便自其他計算器件接收資料及/或將資料傳輸至其他計算器件。CPU 61、記憶體62、儲存器63、I/O介面64及網路介面68係由匯流排69連接在一起。
可在以下條項中概述本發明：
1.一種用於改良用於使用一微影投影裝置而將一設計佈局之一部分成像至一基板上之一微影程序的電腦實施方法，該微影投影裝置包含一照明源及投影光學件，該方法包含：計算為該微影程序之特性的複數個設計變數之一多變數成本函數，該等設計變數中之至少一些為該照明源及該設計佈局之特性，其中該多變數成本函數為該基板上之一個三維抗蝕劑剖面、自該等投影光學件投影之一個三維輻射場或此兩者之一函數；及藉由調整該等設計變數來重新組態該微影程序之該等特性直至滿足一預定義終止條件為止。
2.如條項1之方法，其中該多變數成本函數為該三維抗蝕劑剖面之一第一特性及一第二特性之一函數，或該三維輻射場之一第一特性及一第二特性之一函數，其中該第一特性及該第二特性係與同該基板相隔不同距離的該三維抗蝕劑剖面之若干部分相關聯，或該第一特性及該第二特性係與同該基板相隔不同距離的該三維輻射場之若干部分相關聯。
3.如條項2之方法，其中該第一特性及該第二特性係選自由MEEF、ILS、邊緣部位、邊緣置放誤差、輻射強度、相位及其一組合組成的一群組。
4.如條項2之方法，其中該多變數成本函數為該第一特性與該第二特性之間的一差之一函數。
5.如條項2之方法，其中該多變數成本函數為該第一特性及該第二特性中之較大者或較小者之一函數。
6.如條項1之方法，其中該多變數成本函數為沿著未平行於該基板之一表面之一抗蝕劑影像之一橫斷面的一特性之一函數。
7.如條項6之方法，其中該表面係非平面的。
8.如條項6之方法，其中該表面垂直於該基板。
9.如條項1至5之方法，其中該多變數成本函數為一第一空中影像之至少一特性及一第二空中影像之至少一特性之一函數，其中該第一空中影像及該第二空中影像不在一同一平面上。
10.如條項1至9之方法，其中該等設計變數中之至少一者為該等投影光學件之一特性。
11.如條項1至10之方法，其進一步包含使用一抗蝕劑模型來預測該三維抗蝕劑剖面。
12.如條項1至11之方法，其進一步包含使用一源模型、一投影光學件模型及一設計佈局模型來預測該三維輻射場。
13.如條項1至12中任一項之方法，其中該重新組態包含使用為該設計佈局及/或該照明源之特性且經調整的該等設計變數中之至少一些來重新判定該三維抗蝕劑剖面、該三維輻射場或此兩者。
14.如條項1至13中任一項之方法，其中該重新組態包含使用該投影光學件模型來計算該多變數成本函數。
15.如條項1至14中任一項之方法，其中該設計佈局之該部分包 含選自如下各者之一或多者：一整個設計佈局、一剪輯、已知具有一或多個臨界特徵之一設計佈局之一區段，及一或多個臨界特徵已藉由一圖案選擇方法予以識別的該設計佈局之一區段。
16.如條項1至15中任一項之方法，其中該預定義終止條件包括選自如下各者之一或多者：該成本函數之最小化；該成本函數之最大化；達到預設數目次反覆；達到等於或超出一預設臨限值之該成本函數之一值；達到一預定義計算時間；及達到一可接受誤差極限內之該成本函數之一值。
17.如條項1至16中任一項之方法，其中在不具有約束或具有規定該等設計變數中之至少一些之範圍之約束的情況下執行該反覆重新組態。
18.如條項1至17中任一項之方法，其中該等設計變數中之至少一些係在表示該微影投影裝置之一硬體實施中之實體限制的約束下。
19.如條項1至18中任一項之方法，其中該等約束包括如下各者中之一或多者：調諧變化、控管圖案化器件可製造性之規則，及該等設計變數之間的相互相依性。
20.如條項1至19中任一項之方法，其中該成本函數為選自如下各者之一或多者之一函數：邊緣置放誤差、臨界尺寸、抗蝕劑輪廓距離、最差缺陷大小，及最好聚焦移位。
21.如條項1至20中任一項之方法，其中藉由對包括該等設計變數之高階多項式的多項式求解來最小化該成本函數。
22.如條項1至21中任一項之方法，其中該設計佈局包含一輔助特徵，且其中該輔助特徵包含一次解析度輔助特徵(SRAF)及/或可印刷解析度輔助特徵(PRAF)。
23.一種電腦程式產品，其包含經記錄有指令之一電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施如以上條項中任一項之方法。
本發明之態樣可以任何方便形式予以實施。舉例而言，一實施例可由一或多個適當電腦程式實施，該一或多個適當電腦程式可被攜載於可為有形載體媒體(例如，磁碟)或無形載體媒體(例如，通信信號)之適當載體媒體上。可使用可特定地採取可程式化電腦之形式的合適裝置來實施本發明之實施例，該可程式化電腦執行經配置以實施如本文所描述之方法之電腦程式。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之實施例進行修改。
801‧‧‧抗蝕劑層
802‧‧‧平面
803‧‧‧平面
810‧‧‧光瞳剖面
811‧‧‧抗蝕劑影像頂部輪廓
812‧‧‧抗蝕劑影像底部輪廓
820‧‧‧光瞳剖面
821‧‧‧抗蝕劑影像頂部輪廓
822‧‧‧抗蝕劑影像底部輪廓
823‧‧‧缺陷

Claims (15)

  1. 一種用以改良用於使用一微影投影裝置而將一設計佈局之一部分成像至一基板上之一微影程序的電腦實施方法，該微影投影裝置包含一照明源及投影光學件，該方法包含：計算為該微影程序之特性的複數個設計變數之一多變數成本函數，該等設計變數中之至少一些為該照明源及該設計佈局之特性，其中該多變數成本函數為該基板上之一個三維抗蝕劑剖面、自該等投影光學件投影之一個三維輻射場或此兩者之一函數；及藉由調整該等設計變數來重新組態該微影程序之該等特性直至滿足一預定義終止條件為止。
  2. 如請求項1之方法，其中該多變數成本函數為該三維抗蝕劑剖面之一第一特性及一第二特性之一函數，或該三維輻射場之一第一特性及一第二特性之一函數，其中該第一特性及該第二特性係與同該基板相隔不同距離的該三維抗蝕劑剖面之若干部分相關聯，或該第一特性及該第二特性係與同該基板相隔不同距離的該三維輻射場之若干部分相關聯。
  3. 如請求項2之方法，其中該第一特性及該第二特性係選自：MEEF、ILS、邊緣部位、邊緣置放誤差、輻射強度、相位及/或其一組合。
  4. 如請求項2之方法，其中該多變數成本函數為該第一特性與該第二特性之間的一差之一函數。
  5. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該多變數成本函數為沿著未平行於該基板之一表面之一抗蝕劑影像之一橫斷面的一特性之一函數。
  6. 如請求項5之方法，其中該表面垂直於該基板。
  7. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該多變數成本函數為一第一空中影像之一特性及一第二空中影像之一特性之一函數，其中該第一空中影像及該第二空中影像不在一同一平面上。
  8. 如請求項1至4中任一項之方法，其進一步包含使用一抗蝕劑模型來預測該三維抗蝕劑剖面。
  9. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該重新組態包含使用為該設計佈局及/或該照明源之特性且經調整的該等設計變數中之至少一些來重新判定該三維抗蝕劑剖面、該三維輻射場或此兩者。
  10. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該重新組態包含使用一投影光學件模型來計算該多變數成本函數。
  11. 如請求項1至4中任一項之方法，其中在不具有約束或具有規定該等設計變數中之至少一些之範圍之約束的情況下執行反覆重新組態。
  12. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該等設計變數中之至少一些係在表示該微影投影裝置之一硬體實施中之一實體限制的一約束下，其中該約束包括選自如下各者之一或多者：一調諧範圍、控管圖案化器件可製造性之一規則，及/或該等設計變數之間的相互相依性。
  13. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該成本函數為選自如下各者之一或多者之一函數：邊緣置放誤差、臨界尺寸、抗蝕劑輪廓距離、最差缺陷大小，及/或最好聚焦移位。
  14. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該設計佈局包含一輔助特徵，且其中該輔助特徵包含一次解析度輔助特徵(SRAF)及/或可印刷解析度輔助特徵(PRAF)。
  15. 一種電腦程式產品，其包含經記錄有指令之一電腦可讀媒體， 該等指令在由一電腦執行時實施如請求項1至14中任一項之方法。
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