TW201546567A - 減少密集特徵之熱點 - Google Patents

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Abstract

一種用以調整一微影裝置中之線寬粗糙度(LWR)之電腦實施方法，該方法包括：接收用於待在一微影程序中使用一圖案化器件而成像至一基板上的一圖案之複數個不同特徵之每一特徵之LWR及/或影像對數斜率(ILS)之一值；及評估包含一微影參數及LWR及/或ILS之該等值之一成本函數以判定滿足如下條件的該微影參數之一值：(i)減少該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之間的一偏誤；或(ii)減少不同微影裝置之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差；或(iii)減少不同圖案化器件之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差；或(iv)選自(i)至(iii)之任何組合。

Description

減少密集特徵之熱點
本描述係關於用以減少密集特徵之線寬粗糙度及熱點之方法及裝置。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知微影裝置包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
在一態樣中，提供一種用以調整一微影裝置中之線寬粗糙度(LWR)之電腦實施方法，該方法包含：接收用於待在一微影程序中使用一圖案化器件而成像至一基板 上的一圖案之複數個不同特徵之每一特徵之LWR及/或影像對數斜率(ILS)之一值；及評估包含一微影參數及LWR及/或ILS之該等值之一成本函數以判定滿足如下條件的該微影參數之一值：(i)減少該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之間的一偏誤；或(ii)減少不同微影裝置之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差；或(iii)減少不同圖案化器件之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差；或(iv)選自(i)至(iii)之任何組合。
在一態樣中，提供一種用以調整一微影裝置中之線寬粗糙度(LWR)之電腦實施方法，該方法包含：接收用於由一照明源形成之一圖案中之一不同特徵集合的一影像對數斜率(ILS)值；及調諧一微影系統參數以最佳化該等不同特徵之該等ILS值之間的一偏誤以減少LWR。
13‧‧‧微透鏡陣列
15‧‧‧個別可控制元件陣列/個別可控制鏡面陣列
15a‧‧‧反射鏡面/第一鏡面
15b‧‧‧反射鏡面
15c‧‧‧反射鏡面
15d‧‧‧反射鏡面
15e‧‧‧反射鏡面
16‧‧‧光學件/重新導向光學件
17‧‧‧中間平面
31‧‧‧照明模型
32‧‧‧投影光學件模型
33‧‧‧設計佈局模型
36‧‧‧空中影像
37‧‧‧抗蝕劑模型
38‧‧‧抗蝕劑影像
71‧‧‧設計佈局模組
72‧‧‧圖案化器件佈局模組
73‧‧‧圖案化器件模型模組
74‧‧‧光學模型模組
75‧‧‧抗蝕劑模型模組
76‧‧‧程序模型模組
77‧‧‧結果模組
110‧‧‧相位調整器
300A‧‧‧照明之一或多個特性
300B‧‧‧投影光學件之一或多個特性
300C‧‧‧設計佈局之一或多個特性
302‧‧‧步驟
304‧‧‧步驟
306‧‧‧步驟
310‧‧‧光學元件
320‧‧‧部分
320-1‧‧‧部分
320-4‧‧‧部分
320-37‧‧‧部分
320-44‧‧‧部分
330‧‧‧加熱金屬絲
330-4‧‧‧加熱金屬絲
330-37‧‧‧加熱金屬絲
340‧‧‧控制器
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
408‧‧‧步驟
410‧‧‧步驟
1200‧‧‧存在影像對數斜率水平-垂直(ILS HV)偏誤
1210‧‧‧展示影像對數斜率水平-垂直(ILS HV)偏誤對2θ散光(Z5)敏感且經由聚焦而放大
1310‧‧‧區塊
1320‧‧‧區塊
1330‧‧‧區塊
1340‧‧‧區塊
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準感測器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
BK‧‧‧烘烤板
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
CT1‧‧‧控制器
DB‧‧‧繞射光束
DE‧‧‧顯影器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧支撐結構/光罩台/圖案化器件支撐件
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PPp‧‧‧光瞳平面/光瞳
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧基板處置器或機器人
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
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。值得注意地，以下之諸圖及實例不意欲將範疇限於單一實施例，而是借助於所描述或所說明元件中之一些或全部之互換而使其他實施例係可能的。在任何方便之處，將貫穿圖式而使用相同元件符號以指相同或類似部件。
圖1示意性地描繪微影裝置之一實施例；圖2示意性地描繪微影製造單元或叢集之一實施例；圖3示意性地說明經組態以改變橫穿微影裝置之投影系統之電磁波之相位的相位調整器；圖4示意性地說明包括於相位調整器中之光學元件；圖5示意性地描繪包括於相位調整器中之光學元件的溫度可控制 部分；圖6示意性地描繪包含複數個個別可控制元件之空間輻射調變器；圖7為模擬模型之例示性方塊圖；圖8為說明微影模擬模型之功能模組的例示性方塊圖；圖9展示最佳化涉及微影裝置之製造程序之一般方法的流程圖；圖10展示最佳化製造程序之方法的流程圖，其中交替地執行所有設計變數之最佳化；圖11示意性地描繪用於密集特徵之依據焦點而變化的影像對數-斜率及CD之曲線圖；圖12描繪針對在最佳焦點(dF=0)處及在散焦(dF=+/-30奈米)處之個別任尼克之用於水平及垂直密集特徵的經模擬ILS偏誤；及圖13示意性地描繪調整微影系統中之線寬粗糙度(LWR)之方法的流程圖。
在詳細地描述實施例之前，有指導性的是呈現可供實施實施例之實例環境。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包含：- 照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，DUV輻射或EUV輻射)；- 支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；- 基板台(例如，晶圓台)WTa，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及 - 投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化器件支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上台(例如，兩個或兩個以上基板台、兩個或兩個以上圖案化器件支撐結構，或一基板台及度量衡台)之類型。在此等「多載物台」機器中，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。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。本文所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞 送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台MT)上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器、2D編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WTa，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WTa之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之 間。小對準標記亦可包括於器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。
所描繪裝置可用於以下模式中至少一者中：
1. 在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WTa在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中成像之目標部分C之大小。
2. 在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WTa相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之長度(在掃描方向上)。
3. 在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WTa。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WTa之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
微影裝置LA屬於所謂雙載物台類型，其具有兩個台WTa、WTb (例如，兩個基板台)以及兩個站--曝光站及量測站--在該兩個站之間可交換該等台。舉例而言，在曝光站處曝光一個台上之一基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面控制，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置，該等感測器兩者係由參考框架RF支撐。若位置感測器IF在台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤台之位置。作為另一實例，在曝光站處曝光一個台上之一基板時，不具有基板之另一台可在量測站處等待(其中視情況可發生量測活動)。此另一台具有一或多個量測器件且視情況可具有其他工具(例如，清潔裝置)。當基板已完成曝光時，不具有基板之台移動至曝光站以執行(例如)量測，且具有基板之台移動至卸載該基板且裝載另一基板之部位(例如，量測站)。此等多台配置實現裝置之產出率之相當大增加。
如圖2所展示，微影裝置LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱作叢集)之部件，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行一或多個曝光前程序及曝光後程序之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之一或多個旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之一或多個顯影器DE、一或多個冷卻板CH及一或多個烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同程序器件之間移動基板，且將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等器件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
在一實施例中，圖1之裝置之光學配置可使用科勒照明。參看圖 3，照明系統IL中之光瞳平面PPi係與投影系統PS之光瞳平面PPp共軛。光瞳平面PPp為經定位有圖案化器件MA之物件平面之傅立葉變換平面。裝置之照明模式可包括在照明系統之光瞳平面PPi中光束B之輻射強度之分佈。在圖案化器件MA之圖案之繞射效應的條件下，投影系統PS之光瞳平面PPp中之強度分佈將實質上相同於照明系統之光瞳平面PPi中之強度分佈。照明模式亦可描述照明之其他特徵，諸如，偏振、強度，等等。
在輻射光束橫穿通過微影裝置光學系統且橫穿至基板表面上時，光學像差可使圖案失真及/或移位。雖然可在某種程度上在圖案化器件圖案設計中判定及預補償像差，但在微影裝置之操作期間(例如，歸因於光束路徑中之光學元件之加熱)、在不同微影裝置之間等等可存在像差差。舉例而言，像差可在程序執行期間變化，且不可能預補償圖案化器件圖案之此等像差。因此，需要調諧光束之波前以(例如)校正歸因於此等像差之圖案失真及移位及/或焦點移位。但更通常，需要調諧光束之波前。此調諧可用以改變如(例如)本文所論述之圖案化器件圖案之成像。
在一實施例中，微影裝置可包含一相位調整器110，該相位調整器110經建構及配置以調整光學輻射光束之電場之相位。在一實施例中，相位調整器位於投影系統中。
用於透鏡操控以用於調諧波前之一種方法包含局域地加熱位於投影系統中之光學元件之(例如)接近於投影系統之光瞳平面之部分。可並行地冷卻光學元件以幫助確保相對於周圍光學元件之一致控制以及熱中性。圖3及圖4中說明此情形。
如圖3中示意性地所展示，相位調整器110可包含具有對光束B之輻射實質上透射之材料之光學元件310。在一實施例中，光學元件310可反射光束340之輻射。相位調整器110可進一步包含一控制器340。 回應於由控制器340供應之信號而可調整用於橫穿元件310之波之光學路徑長度。光學元件310可安置成(例如)實質上在諸如光瞳PPp之傅立葉變換平面中或(例如)實質上在諸如光瞳PPp之傅立葉變換平面中可拋棄，且使得在使用中，其由自圖案化器件發散之繞射光束DB橫穿。然而，光學元件310可處於不同平面中。
圖4更詳細地說明相位調整器110，且展示光學元件310沿著Z軸之俯視圖。可藉由將熱施加至光學元件310之部分320或自光學元件310之部分320移除熱，藉此引入該元件之材料之折射率相對於鄰近於該部分320之材料之折射率之局域改變來獲得橫穿元件310之光波之相位之調整。舉例而言，可藉由將電流傳輸通過金屬絲330來實現熱之施加，該金屬絲330具有歐姆電阻且經配置成與該元件之部分320接觸且與經配置以將電流提供至金屬絲330之控制器340接觸。
光學元件之複數個鄰近部分可具備用於使任何部分獨立於任何其他部分進行加熱之複數個對應金屬絲。舉例而言，如圖5中示意性地所說明，鄰近部分320-1直至320-44係安置於鄰近列中，且左至右及自上至下加以編號。部分320-1直至320-44之每一部分320具備對應編號之加熱金屬絲330-1直至330-44(但圖5僅僅出於清楚起見而僅針對部分320-4及320-37說明此情形)。控制器340經建構及配置成使得每一金屬絲可獨立地被電流啟動。此情形使能夠根據在X、Y平面中遍及元件310的溫度之空間分佈而將空間相位分佈施加至橫穿元件310之光波。因此，可以高解析度操控波前，且因此，可使用相位調整器(及/或甚至對波前之自由形式調整)來產生大任尼克範圍。
另外或替代地，光學元件310可包括經配置成含有冷卻流體之通道。相位調整器110可包括連接至該通道且經配置以在受控制溫度下使冷卻流體循環通過該通道之冷卻流體供應及擷取系統。類似於金屬絲330，冷卻通道可與每一部分320相關聯；然而替代地，單一冷卻通 道可經配置以用於所有部分320。結合加熱元件310之部分320的元件310之冷卻可使能夠在低於標稱溫度及高於標稱溫度兩種情況下延伸之溫度範圍內調整部分320之溫度。舉例而言，標稱溫度可為裝置100之指定所要操作溫度，或投影系統PS之光學元件之材料之指定所要操作溫度。
可自全文以引用方式併入本文中之美國專利第7,525,640號搜集到相位調整器110之實施例。部分320之總數目不限於44。取而代之，部分320之總數目大體上可取決於溫度分佈之所要空間解析度。舉例而言，部分320中每一者之面積相對於投影系統PS之光瞳平面PPi中之淨面積(clear area)之大小的比率可在100與1000之間。
應注意，本發明之實施例不限於本文所描述之相位調整器之特定實施例。基於本文中含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。舉例而言，另外或替代地，相位調整器110可包括經配置以選擇性地加熱光學元件310之安置於光瞳PPp附近的部分320之紅外線雷射。可借助於(例如)一或多個中空光纖而將紅外線輻射導引至光學元件之選定部分。可自全文以引入方式併入本文中之日本專利申請公開案第JP 2007-317847號搜集到用於此實施例之紅外線雷射配置之細節。在不存在冷卻配置的情況下，不同部分320之溫度可經配置以藉由將紅外線輻射能量之對應相互不同量供應至對應不同部分而相互不同於彼此。可接著將標稱溫度指定為(例如)相互不同溫度之平均溫度值。另外或替代地，可使用一或多個機械致動器以調整一或多個光學元件以調整相位(例如，藉由選擇性壓縮、及/或選擇性擴展，及/或選擇性扭轉，等等)。
另外，如上文所論述，微影裝置通常包括照明系統。照明系統自源(例如，雷射)接收輻射，且產生適於照明圖案化器件之輻射光束。在典型照明系統內，輻射光束經塑形及控制成使得在光瞳平面 處，輻射光束具有所要空間強度分佈。用於照明模式之空間強度分佈之類型之實例為習知、偶極、不對稱、四極、六極及環形空間強度分佈。光瞳平面處之空間強度分佈有效地充當用以產生輻射光束之次級輻射源。在光瞳平面之後，通常藉由光學元件(例如，透鏡)群組(在下文中被稱作「耦合光學件(coupling optics)」)來聚焦輻射。耦合光學件將經聚焦輻射耦合至積光器(諸如，石英棒)中。積光器之功能係改良輻射光束之空間強度分佈及/或角強度分佈之均質性。將光瞳平面處之空間強度分佈轉換成積光器處之角強度分佈，此係因為光瞳平面係與耦合光學件之前焦平面實質上重合。
當將圖案化器件之影像投影至基板上時，可對光瞳平面處之空間強度分佈進行控制以改良處理寬容度。詳言之，偶極、環形或四極離軸照明模式可增強投影之解析度及/或其他參數，諸如，對投影系統像差之敏感度、曝光寬容度及聚焦深度。
在一實施例中，可由照明系統中之空間輻射調變器產生空間強度分佈。在一些實施例中，空間輻射調變器可包含可單個地或作為兩個或兩個以上光學元件之組合(例如，經由轉座或其他處置機構)而插入於光束路徑中之一或多個光學元件(例如，繞射光學元件)。舉例而言，每一光學元件可經特定組態以用於特定空間強度分佈或照明，諸如，偶極、環形等等。
在一實施例中，空間輻射調變器可包含可用以產生空間強度分佈之複數個個別可控制元件。圖6為形成照明系統IL之部件之裝置的示意性說明。該裝置包含一微透鏡陣列13、一個別可控制(反射)元件陣列15(在下文中被稱作鏡面)及光學件16。在操作中，輻射光束B傳遞通過微透鏡陣列13，微透鏡陣列13將輻射光束分離成大量個別準直輻射子光束，該等個別準直輻射子光束中每一者入射於個別可控制鏡面陣列15之不同反射鏡面15a至15e上。
圖6展示入射於第一鏡面15a處之第一輻射子光束。類似於個別可控制鏡面陣列15之其他鏡面15b至15e，鏡面15a將子光束經由光學件16而反射至中間平面17(該光學件可(例如)包含聚焦透鏡)。舉例而言，中間平面17可為充當微影裝置之次級輻射源的照明系統之光瞳平面。其他鏡面15b至15e將其他子光束經由重新導向光學件16而反射至平面17之其他區域。藉由調整鏡面15a至15e之定向且因此判定平面17中之供子光束入射之部位，可產生平面17中之幾乎任何空間強度分佈。因此，可形成幾乎任何空間強度分佈，藉此提供微影裝置之程序寬容度之改良。控制器CT1可用以控制鏡面15a至15e之定向。
儘管在圖6中將個別可控制鏡面陣列15展示為五個鏡面15a至15e，但實務上，可在該陣列中提供顯著更大數目個鏡面。個別可控制鏡面陣列15可(例如)包含二維陣列。鏡面陣列15可(例如)包含100個或100個以上鏡面，且可(例如)包含1000個或1000個以上鏡面。鏡面陣列15可為矩形。
微透鏡陣列13可經組態成使得一不同微透鏡係與個別可控制鏡面陣列15之每一鏡面相關聯。微透鏡陣列13可(例如)包含二維陣列。微透鏡陣列13可(例如)包含100個或100個以上微透鏡，且可(例如)包含1000個或1000個以上微透鏡。微透鏡陣列可為矩形。
雖然已描述空間強度分佈之特定形狀，但空間強度分佈大體上可具有自由形式。在自由形式照明中，在照明光瞳中之輻射之強度及位置方面存在基本上無限自由度。空間輻射調變器可能夠產生眾多或任何自由形式照明光瞳形狀。此自由形式照明可結合照明及圖案化器件圖案最佳化而有用於在基板表面上獲得適當器件設計圖案。
為了使能夠產生愈來愈小的特徵，可將複雜微調步驟應用於微影投影裝置、製造程序及/或設計佈局。此等微調步驟包括(例如但不限於)：數值孔徑及光學相干設定之最佳化、自訂照明模式、波前自 訂、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」(RET)之其他方法。
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。熟習此項技術者將認識到，尤其是在微影模擬/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。對於存在於一些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可在某種程度上受到其他鄰近特徵之存在或不存在影響。此等近接效應起因於自一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漫射及其他化學效應。
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，可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。此等修改可包括邊緣位置或線寬之移位或偏置、設計佈局之全域偏置之調整、意欲輔助其他特徵之投影之「輔助」特徵之應用，等等。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。OPC及全晶片RET驗證兩者可基於數值模型化系統及方法。
除了對設計佈局或圖案化器件之最佳化(例如，OPC)以外或替代對設計佈局或圖案化器件之最佳化(例如，OPC)，亦可與圖案化器件最佳化聯合地抑或分離地最佳化照明模式，以致力於改良總微影保真 度。亦即，空間強度分佈類型(例如，環形、四極、偶極，等等)、空間強度分佈特性(例如，均方偏差設定(例如，用於習知圓形照明圖案之σ、用於環形照明之外部σr及內部σc、各種σ設定，及定義由選定內部半徑與外部半徑之間的極中之一或多者對向之角度之極角α))及其他照明模式設定可與設計佈局一起最佳化，以(例如)達成較精細解析度與減少之輻射強度之間的最佳平衡。照明組態中之變化可用以提供經印刷影像之解析度、聚焦深度、對比度及其他特性之改良。然而，每一照明類型具有某些取捨。舉例而言，改良型對比度可以聚焦深度為代價。
在一實施例中，照明模式及設計佈局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。作為此最佳化之一實例，可將照明分割至若干區中，該等區中每一者對應於光瞳光譜之某一區。接著，將照明分佈假定為在每一區中均一，且針對程序窗來最佳化每一區之亮度。在另一實例中，基於照明像素，將照明最佳化問題轉換成一系列非負最小平方最佳化。在另一實例中，有可能在空間頻域中將照明離散化成獨立照明點且將設計佈局離散化成繞射階，且基於可藉由光學成像模型自照明點強度及設計佈局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)。術語「設計變數」包含微影投影裝置及程序之參數集合，例如，微影投影裝置之使用者可調整的參數。應瞭解，微影裝置或程序之任何特性(包括照明、圖案化器件、投影光學件之特性，及/或抗蝕劑特性)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。接著可使用標準最佳化技術以最小化成本函數。
除了對設計佈局及/或照明模式之最佳化以外或替代對設計佈局及/或照明模式之最佳化，應瞭解，亦可最佳化其他設計變數。舉例而言，投影系統中之波前及/或一或多個曝光後變數(例如，蝕刻、烘 烤等等)可獨立地或結合設計佈局、照明模式或其他設計變數而最佳化。
圖7說明用於模擬微影投影裝置中之微影的例示性流程圖。照明模型31表示照明之光學特性(包括輻射強度分佈及/或相位分佈)。照明模型31可表示照明之光學特性，諸如但不限於，數值孔徑設定、均方偏差(σ)設定、特定照明形狀(例如，離軸照明形狀，諸如，環形、四極、偶極等等)，等等。
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可表示投影光學件之光學特性，諸如，像差、失真、折射率、實體大小、實體尺寸、吸收率，等等。投影光學件模型32可包括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，等等。照明模型31及投影光學件模型32可組合成透射交叉係數(TCC)模型。
設計佈局模型33表示設計佈局之光學特性(包括由給定設計佈局造成的對輻射強度分佈及/或相位分佈之改變)，該設計佈局為圖案化器件之特徵之配置的表示。設計佈局模型33可捕捉器件設計特徵如何被佈置於圖案化器件之圖案中，且可包括如(例如)全文以引用方式併入本文中之美國專利第7,587,704號中所描述的實體圖案化器件之實體屬性之表示。
可自照明模型31、投影光學件模型32及設計佈局模型33模擬空中影像36；空中影像(AI)為基板上之輻射強度分佈。微影投影裝置之光學屬性(例如，照明、圖案化器件及投影光學件之屬性)規定空中影像。因為可改變用於微影投影裝置中之圖案化器件，所以需要使圖案化器件之光學屬性與至少包括照明及投影光學件的微影投影裝置之其餘部分之光學屬性分離。
曝光基板上之抗蝕劑層，且將空中影像轉印至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37而自空中影像36模擬抗蝕劑影像38。抗蝕劑模型可用以自空中影像演算抗蝕劑影像。抗蝕劑模型僅與抗蝕劑層之屬性(例如，在曝光、曝光後烘烤(PEB)、顯影等等期間發生的化學程序之效應)有關。微影之模擬可(例如)預測抗蝕劑影像中之輪廓及CD。
模擬之目標係準確地預測(例如)邊緣置放及臨界尺寸(CD)，可接著比較該等邊緣置放及臨界尺寸(CD)與預期設計。預期設計通常被定義為預OPC設計佈局，且可以諸如GDSII或OASIS或其他檔案格式之標準化數位檔案格式而提供。
此系統(例如，軟體及/或硬體)可經進一步擴展或一般化以模擬涉及圖案化器件圖案之微影之製造程序。可由(例如)圖8中所說明之各種功能模組來描述主要製造系統組件及/或程序。參看圖8，該等功能模組可包括：一設計佈局模組71，其界定微電子器件(或其他器件)設計圖案；一圖案化器件佈局模組72，其界定基於器件設計如何以多邊形之形式佈置圖案化器件圖案；一圖案化器件模型模組73，其模型化待在模擬程序期間利用之經像素化及連續色調圖案化器件之實體屬性；一光學模型模組74，其界定微影系統之光學組件之效能；一抗蝕劑模型模組75，其界定給定程序中所利用之抗蝕劑之效能；及一程序模型模組76，其界定抗蝕劑顯影後程序(例如，蝕刻)之效能。模擬模組中之一或多者之結果(例如，經預測輪廓、臨界尺寸、線寬粗糙度等等)提供於結果模組77中。
在光學模型模組74(類似於照明模型31、投影光學件模型32及設計佈局模型33)中捕捉照明及投影光學件之屬性。如上文所論述，該等屬性可包括但不限於：數值孔徑及/或均方偏差(σ)設定以及任何特 定照明形狀，其中σ(或均方偏差)為空間強度分佈之外部徑向範圍。經塗佈於基板上之光阻層之光學屬性(亦即，折射率、膜厚度、傳播及偏振效應)--亦可被捕捉作為光學模型模組74之部分，而抗蝕劑模型模組75(類似於抗蝕劑模型37)可描述在抗蝕劑曝光、曝光後烘烤(PEB)及顯影期間發生的化學程序之效應，以便預測(例如)形成於基板上之抗蝕劑特徵之輪廓。
一般而言，光學模型與抗蝕劑模型之間的連接為抗蝕劑層內之經模擬空中影像強度，其起因於輻射至基板上之投影、抗蝕劑界面處之折射及抗蝕劑膜堆疊中之多個反射。輻射強度分佈(空中影像強度)係藉由光子之吸收而變為潛伏「抗蝕劑影像」，該潛伏抗蝕劑影像藉由漫射程序及各種負載效應予以進一步修改。足夠快以用於全晶片應用之有效率模擬方法藉由2維空中(及抗蝕劑)影像而近似抗蝕劑堆疊中之實際3維強度分佈。
因此，模型公式化描述總程序之大多數(若非全部)已知物理學及化學反應，且模型參數中每一者理想地對應於一相異物理或化學效應。因此，模型公式化設定關於為模擬總製造程序模型可被使用之良好程度之上限。然而，有時模型參數可由於量測及讀取誤差而不準確，且系統中可存在其他缺陷。在模型參數之精確校準的情況下，可進行極其準確模擬。
在最佳化中，可將系統(例如，製造程序及/或微影裝置)之優值表示為成本函數。最佳化程序歸結為找到最小化成本函數的系統之參數(設計變數)集合的程序。成本函數可取決於最佳化之目標而具有任何合適形式。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。
在一或多項實施例中，可使用成本函數來執行最佳化，諸如：
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 )可為針對(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之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。評估點之實例可為基板上之任何實體點或圖案，或設計佈局上之任何點，或抗蝕劑影像，或空中影像。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
成本函數可表示任何合適特性，例如，焦點、臨界尺寸、影像對數斜率、臨界尺寸、影像移位、影像失真、影像旋轉，等等。舉例而言，成本函數可為選自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、影像對數斜率、線寬粗糙度、隨機效應、圖案化器件之三維效應、抗蝕劑之三維效應、最佳焦點移位、光瞳填充因數、曝光時間，及產出率。因為抗蝕劑影像常常規定基板上之電路圖案，所以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，照明、圖案化器件、投影光學件、劑量、焦點等等之可調整參數。
另外，若最大化程序窗(PW)，則有可能將來自不同PW條件之相同實體部位認為(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f pu (z 1 ,z 2 ,…,z N )為針對在第u個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之函數。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)被定義為基板EPE與經誘發圖案化器件圖案邊緣偏置之間的比率。
設計變數或其函數可具有約束，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定。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，最佳化程序應在約束(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9說明根據一實施例之最佳化的一般方法。此方法包含定義複數個設計變數之多變數成本函數之步驟302。設計變數可包含選自照明之一或多個特性(300A)(例如，空間強度分佈類型、空間強度分佈特性、光瞳填充比率(傳遞通過光瞳或孔隙之照明之輻射百分比)，等等)、投影光學件之一或多個特性(300B)及/或設計佈局之一或多個特性(300C)的任何合適組合。舉例而言，設計變數可包括照明之特性(300A)及設計佈局之特性(300C)(例如，全域偏置、CD，等等)，但不包括投影光學件之特性(300B)，此情形導致「源光罩最佳化」(SMO)。替代地，設計變數可包括照明之特性(300A)、投影光學件之特性(300B)及設計佈局之特性(300C)，此情形導致源-光罩-透鏡最佳化(SMLO)。在步驟304中，同時地調整適用設計變數，使得成本函數移動朝向收斂。在步驟306中，判定是否滿足預定義終止條件。預定終止條件可包括各種可能性，亦即，成本函數可被最小化或最大化(如由所使用之數值技術所需要)、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。若滿足步驟306中之條件中之任一者，則方法結束。若未滿足步驟306中之條件中之任一者，則反覆地重複步驟304及306直至獲得所要結果為止。最佳化未必導致用於設計變數之單一值集合，此係因為可存在由諸如光瞳填充因數、抗蝕劑化學反應、產出率等等之因素造成的實體限定。最佳化可提供用於設計變數及關聯效能特性(例如，產出率)之多個值集合，且允許微影裝置之使用者拾取一或多個集合。
在一實施例中，代替演算及/或判定對投影光學件及/或照明之光學特性之效應或除了演算及/或判定對投影光學件及/或照明之光學特性之效應以外，應預見，亦可在設計變數中包括投影光學件及/或照明之可調整光學特性。例示性可調整光學特性可包括相位調整器、空 間強度調變器、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，等等。可接著進行最佳化工序，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移動朝向收斂。
在圖9中，同時地執行所有設計變數之最佳化。此流程可被稱為同時最佳化、聯合最佳化，或共同最佳化。如本文所使用之術語「同時的」、「同時地」、「聯合的」及「聯合地」意謂照明、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。替代地，可交替地執行所有設計變數之最佳化，如圖10所說明。在此流程中，在每一步驟中，使一些設計變數固定，而最佳化其他設計變數以最小化成本函數；接著，在下一步驟中，使一不同變數集合固定，而最佳化其他變數集合以最小化成本函數。交替地執行此等步驟直至符合收斂或某些終止條件為止。如圖10之非限制性實例流程圖中所展示，首先，獲得設計佈局(步驟402)，接著，在步驟404中執行照明最佳化之步驟，其中最佳化(「源最佳化」(SO))照明之所有設計變數以最小化成本函數，而使所有其他設計變數固定。接著，在下一步驟406中，執行圖案化器件最佳化(「光罩最佳化」(MO))，其中最佳化圖案化器件之所有設計變數以最小化成本函數，而使所有其他設計變數固定。交替地執行此兩個步驟，直至在步驟408中符合某些終止條件為止。可使用各種終止條件，諸如，成本函數之值變得等於臨限值、成本函數之值超越臨限值、成本函數之值達到預設誤差極限內，或達到預設數目次反覆，等等。應注意，SO-MO交替最佳化係用作用於該替代流程之實例。替代流程可採取許多不同形式，諸如，SO-LO-MO交替最佳化，其中執行SO、LO(涉及投影光學件最佳化之「透鏡最佳化」)，且交替並反覆地執行MO；或首先可執行SMO一次，接著交替並反覆地執行LO及MO；等等。最後，在步驟410中獲 得最佳化結果之輸出，且程序停止。
如之前所論述之圖案選擇演算法可與同時或交替最佳化整合。舉例而言，當採用交替最佳化時，首先可執行全晶片SO，識別「熱點」及/或「溫點」，接著執行MO。鑒於本發明，次最佳化之眾多排列及組合係可能的，以便達成所要最佳化結果。
如上文所論述，微影裝置可包括被稱為「波前操控器」(例如，相位調整器110及/或照明系統之空間輻射調變器)之組件，該波前操控器可用以調整輻射光束之波前及強度分佈及/或相移之形狀。波前操控器可調整在沿著微影裝置之光學路徑之任何部位處(諸如，在圖案化器件之前、在光瞳平面附近、在影像平面附近，或在焦平面附近)之波前及強度分佈。波前操控器可用以校正或補償由(例如)照明、圖案化器件、微影裝置中之溫度變化及/或微影裝置之組件之熱膨脹造成的波前及強度分佈之某些失真。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。
如上文所論述，經投影圖案化器件圖案影像為依據影像平面中之空間位置而變化的輻射強度之分佈，且為曝光至抗蝕劑之資訊源。因此，需要使投影系統產生高品質影像。可用以量測由投影系統投影之影像之品質之一個參數為影像斜率(IS)，該影像斜率(IS)為影像內之標稱線邊緣附近之影像強度的斜率。此量度係強度相依的；舉例而言，若使強度加倍，則IS加倍。將IS除以強度可正規化此效應。所得度量被稱為影像對數-斜率(ILS)：
其中在標稱線邊緣處量測此對數-斜率，I為依據x而變化之強度。顯然，可針對用於特定影像自x尺寸及/或y尺寸來演算ILS。另外，可將抗蝕劑邊緣位置中之變化(線寬)表達為標稱線寬之百分比。因此，亦可藉由將對數-斜率乘以標稱線寬w來正規化位置座標x，以 得到正規化影像對數-斜率(NILS)。
本文中之論述將集中於ILS。ILS應被理解為包括NILS或基於ILS之任何其他變體，除非該論述特定地集中於區分ILS之一般涵義與其變體。
對於一特定影像，若線並不「尖銳」，則ILS將具有相對較小值，此係因為橫越線邊緣之強度並不「快速」改變。在此等情況下，特定線之線寬可不同於其標稱值。藉由線寬粗糙度(LWR)來量測線寬之可變性，亦即，LWR為一特徵線寬自標稱線寬之量度。因此，可見，隨著LWR減低，ILS增加且反之亦然(LWR及ILS可並非總是彼此成比例地變化)。圖案化器件圖案之密集特徵之典型成像行為為經由聚焦之大體上不敏感CD回應，如圖11中所展示。然而，如圖11中所展示，ILS可參見遍及相同焦點範圍之顯著改變。另外，小ILS將造成沿著線之大LWR。因此，為了最小化LWR，應最大化ILS。
已發現，對於一特定焦點，在不同密集特徵之間可存在LWR之差，即使用於該等特徵之CD實質上相同。詳言之，水平密集特徵及垂直密集特徵(其中在此情況下之水平及垂直係指與通常在圖案化器件圖案之成像中所理解之平面同一個平面)可具有不同LWR，即使用於該等水平特徵及垂直特徵之CD實質上相同。因此，具有相同間距及圖案化器件圖案CD之水平線及垂直線可具有不同對比度(ILS)及不同LWR。因此，具有相等平均CD之不同密集結構(例如，水平密集線及垂直密集線)可遭受歸因於不同ILS之不同LWR。術語「密集」係相對於「隔離式」。因此，舉例而言，對於週期性1D線及空間，在假定L為線寬且S為線之間的空間的情況下，具有L/S比率=1：2、1：1.5、1：1或更小(例如，1.25：1、1.5：1、2：1、2.5：1、3：1、4：1等等)之特徵可被認為是相對於具有(例如)L/S=1：5之隔離式特徵係密集的。換言 之，當一特徵大小係比得上鄰近特徵之間的空間(分離度)時，該特徵被視為密集的。隨著分離度增加，該特徵變得更多地隔離。
用於水平密集特徵與垂直特徵之特性之差被稱為水平-垂直(HV)偏誤。HV偏誤通常可造成基板上之影像之失真，從而造成不可接受的器件故障且不利地影響程序良率。另外，過多LWR或ILS偏誤(例如，LWR或ILS HV偏誤)可造成諸如線捏縮之熱點且影響電良率。因此，此LWR或ILS偏誤可為關於低k1成像之顯著問題。即使在不同(例如，垂直與水平)密集特徵之間可不存在可觀測到CD差，但在兩個特徵之間仍可存在LWR或ILS偏誤，其又可導致用於經成像基板之基板驗收測試故障。
影像中之線寬/ILS之可變性(例如，LWR或ILS偏誤)可起因於多種來源。舉例而言，照明模式之變化(例如，波長之改變、照明空間強度分佈之變化，等等)、投影系統之焦點之變化、投影系統之一或多個組件中之光學像差、瓊斯光瞳之變化，等等。舉例而言，照明模式可在一個微影裝置與甚至用於相同目標照明模式規範之另一微影裝置之間而不同。作為另一實例，投影系統像差亦為微影裝置相依的，即使當像差保持於經定義規範內時亦如此。
詳言之，對於密集特徵，照明模式及投影系統像差可為對LWR或ILS偏誤之主要貢獻者，即使在不同密集特徵(例如，水平線與垂直線)之間觀測到極小CD差。照明模式之變化可針對水平密集特徵比針對垂直密集特徵造成LWR或ILS之更多降級。投影系統像差可在一些狀況下貢獻於LWR或ILS偏誤，且在其他狀況下對LWR或ILS偏誤實質上無貢獻。通常，由照明模式對LWR或ILS偏誤之貢獻大於投影系統像差對LWR或ILS偏誤之貢獻。另外，瓊斯光瞳可為對LWR或ILS偏誤之一貢獻者。瓊斯光瞳模式之變化可針對垂直密集特徵比針對水平密集特徵造成LWR或ILS之更多降級。因此，可藉由調整照明模式 及/或補償投影系統像差及/或補償瓊斯光瞳中之變化來補償LWR或ILS偏誤。
因此，在一實施例中，微影裝置之一或多個參數可經調整以補償LWR或ILS偏誤。在一實施例中，可藉由調整照明系統(視情況包括輻射源)之參數來調整照明模式。舉例而言，本文所描述之照明系統之空間輻射調變器可用以調整照明模式(例如，改變空間強度分佈之特性)，以減少LWR或ILS偏誤。
在一實施例中，可調整輻射之波前。舉例而言，如本文所描述之相位調整器可用以藉由(例如)補償投影系統像差而改變波前之特性以減少LWR或ILS偏誤。參看圖12，描繪在最佳焦點(dF=0)處及在散焦(dF=+/-30奈米)處遍及個別任尼克之水平及垂直密集特徵的經模擬ILS偏誤。如圖12中所展示，在參考條件(標稱照明模式及標稱投影系統像差加動力學)下，存在ILS HV偏誤，如1200處所展示。此ILS HV偏誤主要係由照明模式誤差造成。另外，圖12在1210處展示ILS HV偏誤對2θ散光(Z5)敏感且經由聚焦而放大。因此，有效校正可為將2θ散光(Z5)施加至波前。如可見，使用一或多個額外或替代任尼克之校正係可能的(例如，Z12、Z21及Z32)。然而，如在圖12中可見，在散焦處對ILS之效應相比於在焦點處對ILS之效應可非常不同。因此，使用此等任尼克可由於在存在散焦的情況下之顯著效應而並不同樣有效。
在一實施例中，可調整使基板成像之焦點值。舉例而言，可調整基板相對於投影系統之相對固定焦點之位置，可移動投影系統之焦點，可變更波前以影響圖案在哪一焦點處被成像，等等。舉例而言，若應用波前校正，則可在一特定散焦處使基板成像，以獲得ILS之特定差改變以減少ILS HV偏誤。舉例而言，如圖12中所展示，任尼克Z5在不同焦點值處具有ILS之不同改變。因此，舉例而言，在應用2θ 散光(Z5)校正的情況下，可使基板在特定散焦量處成像，以利用彼散焦處之ILS之不同改變以用於2θ散光校正。
在一實施例中，考慮到由照明模式造成之LWR或ILS偏誤通常大於可由任尼克(亦即，藉由波前修改)改變之LWR或ILS偏誤，提議使用(例如)照明系統之空間輻射調變器來調整照明模式以最小化光瞳誤差。接著，可藉由變更波前(例如，如上文所論述，經由相位調整器而施加2θ散光)及/或經由焦點之微調而放大效應來應用進一步校正。在使用照明模式及/或波前修改的情況下，可校正密集特徵之LWR或ILS偏誤，而不會顯著影響該等密集特徵之CD及/或程序窗效能。
雖然已描述照明模式、波前及/或焦點修改，但應瞭解，微影裝置之一或多個額外或替代參數可經修改以校正LWR或ILS偏誤。舉例而言，在適當時，劑量、波長、數值孔徑(NA)、動力學等等可為可被考慮且被調整之參數。
為了達成照明模式、波前、焦點及/或其他微影裝置或程序參數之適當修改，可執行模擬。因此，在模擬中，為實現密集特徵之LWR控制，可在最佳化演算法之成本函數中包括ILS或LWR。舉例而言，成本函數可最小化密集特徵之LWR或ILS偏誤。作為另一實例，成本函數可執行匹配函數，亦即，最小化(例如)相同圖案中、不同圖案化器件上、如用於不同微影裝置中等等之各種密集特徵集合之LWR偏誤或ILS偏誤之間的差。成本函數可應用於可由使用者識別或由系統識別之特定經識別特徵(有時被稱作臨界特徵或熱點)。
當然，變化一或多個微影裝置或程序參數(例如，照明模式、波前、焦點，等等)作為模擬之部分，以達成(例如)用於該一或多個參數之最佳值集合。除了ILS以外，成本函數亦可包括諸如CD之其他量度。因此，舉例而言，可結合LWR或ILS偏誤之最佳化而最小化用於圖案之特定特徵與目標之CD差。因此，可包括ILS作為最小化與目標 之CD差之成本函數之部分，以便同時地或順序地與CD及LWR匹配。本文中描述成本函數及最佳化技術之實例。
作為一實例，ASML圖案匹配器系統(硬體及/或軟體)使用微影裝置參數集合以最小化與用於臨界特徵之目標之CD偏差，該等臨界特徵可由使用者識別及/或可由該系統自身識別。舉例而言，系統可最小化圖案內之臨界結構之CD差。舉例而言，系統可最小化微影裝置之間的臨界結構之CD差，亦即，匹配。此系統可藉由為了控制LWR而在其最佳化演算法中包括ILS或LWR予以延伸。
可接著將所得參數值提供至適當控制系統(例如，作為適於適當控制系統之信號)以使能夠藉由微影裝置之適用組件(例如，相位調整器、空間輻射調變器，等等)調整特定參數。
因此，在一實施例中，模擬可包括藉由控制製造系統之一或多個參數而減少LWR或使LWR匹配之方法。舉例而言，在一實施例中，該方法可包括：接收或判定在影像平面中所選擇之複數個評估點中每一者處用於圖案中之特徵集合之ILS；基於用於圖案中之水平特徵集合之ILS與用於圖案中之垂直特徵集合之ILS之間的差來判定ILS之偏誤函數；及調諧微影參數以最佳化偏誤函數，同時減少LWR。在一實施例中，微影參數可包含照明模式之特性，諸如，空間強度分佈特性。在一實施例中，微影參數可包含波前特性。
在一實施例中，該方法可包含：接收用於在由照明源形成之圖案中之不同特徵集合的影像對數斜率(ILS)值；及調諧微影系統參數以最佳化該等不同特徵之ILS值之間的偏誤以減少LWR(例如，LWR偏誤)。在一實施例中，該方法可包含：接收用於待在微影程序中使用圖案化器件而成像至基板上的圖案之複數個不同特徵之每一特徵之LWR及/或影像對數斜率(ILS)之值；及評估包含微影參數及LWR及/或ILS之值之成本函數以判定滿足如下條件的微影參數之值：(i)減少不 同特徵之LWR及/或ILS之間的偏誤；或(ii)減少不同微影裝置之間的不同特徵之LWR及/或ILS之差；或(iii)減少不同圖案化器件之間的不同特徵之LWR及/或ILS之差；或(iv)選自(i)至(iii)之任何組合。
圖13說明用於控制微影系統中之線寬粗糙度之程序的實施例。在區塊1310處，判定或接收在影像平面中所選擇之複數個評估點中每一者處用於圖案中之特徵集合之ILS或LWR。在區塊1320處，基於用於圖案之不同特徵之ILS或LWR之間的差(例如，水平特徵之ILS或LWR與用於垂直特徵之ILS或LWR之間的差)來判定用於ILS或LWR之偏誤。在區塊1330處，可判定最佳化偏誤使得減少(例如)LWR(例如，LWR偏誤)或使偏誤匹配(例如，在諸微影裝置之間)之微影參數之值。可藉由調諧微影參數以最佳化偏誤來進行此判定。舉例而言，可評估包含微影參數及LWR及/或ILS之值之成本函數以判定滿足如下條件的微影參數之值：(i)減少不同特徵之LWR及/或ILS之間的偏誤；或(ii)減少不同微影裝置之間的不同特徵之LWR及/或ILS之差；或(iii)減少不同圖案化器件之間的不同特徵之LWR及/或ILS之差；或(iv)選自(i)至(iii)之任何組合。在一實施例中，微影參數可包含照明模式之特性，諸如，空間強度分佈特性。在一實施例中，微影參數可包含波前特性。在1340處，施加微影參數，例如，可使用適當微影裝置組件來施加目標照明模式及/或波前。
如上文所提及，用於水平特徵之ILS或LWR與用於垂直特徵之ILS或LWR可在總ILS或LWR峰值處不同。可使用偏誤函數來定義此差。如本文中所論述，可由空間強度分佈之形狀之變化或由光學像差(例如，由在使用期間投影系統中之各種光學元件之加熱造成)造成此差。需要最佳化偏誤函數(亦即，最小化用於水平特徵之ILS或LWR與用於垂直特徵之ILS或LWR之間的差)以可靠地達成特徵幾何形狀且改良程序良率。
總之，提供用以藉由最佳化線寬粗糙度使得最小化用於圖案中之水平密集特徵之線寬粗糙度與用於圖案中之垂直密集特徵之線寬粗糙度之間的差來改良製造程序之良率之技術。密集特徵之微影中之顯著問題在於用於水平密集特徵之LWR與用於垂直特徵之LWR之間的差。此等差可造成不可靠性及基板上之不一致特徵再生，藉此造成基板驗收測試中之故障。可在程序期間藉由合適調諧適當微影裝置(例如，照明模式及/或投影於基板上之波前)來補償此等差。
如上文所論述，可識別設計佈局之被稱作臨界特徵或熱點之一或多個部分。在一實施例中，提取表示設計佈局中之複雜圖案之臨界特徵或熱點集合(例如，約50至1000個臨界特徵或熱點，但可使用任何數目個臨界特徵或熱點)。如熟習此項技術者將瞭解，此等臨界特徵或熱點表示設計之小部分(亦即，電路、晶胞或圖案)，且尤其是臨界特徵或熱點表示需要特定關注及/或驗證之小部分。可藉由經驗(包括由使用者提供之臨界特徵或熱點)、藉由試誤法或藉由執行全晶片模擬來識別臨界特徵或熱點。
本發明之實施例可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如本文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。另外，可以兩個或兩個以上電腦程式體現機器可讀指令。該兩個或兩個以上電腦程式可儲存於一或多個不同記憶體及/或資料儲存媒體上。
本文所描述之任何控制器可在一或多個電腦程式由位於微影裝置之至少一個組件內之一或多個電腦處理器讀取時各自或組合地可操作。控制器可各自或組合地具有用於接收、處理及發送信號之任何合適組態。一或多個處理器經組態以與該等控制器中之至少一者通信。舉例而言，每一控制器可包括用於執行包括用於上文所描述之方法之 機器可讀指令的電腦程式之一或多個處理器。該等控制器可包括用於儲存此等電腦程式之資料儲存媒體，及/或用以收納此媒體之硬體。因此，控制器可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令而操作。
可使用以下條項來進一步描述本發明：
1. 一種用以調整一微影裝置中之線寬粗糙度(LWR)之電腦實施方法，該方法包含：接收用於待在一微影程序中使用一圖案化器件而成像至一基板上的一圖案之複數個不同特徵之每一特徵之LWR及/或影像對數斜率(ILS)之一值；及評估包含一微影參數及LWR及/或ILS之該等值之一成本函數以判定滿足如下條件的該微影參數之一值：(i)減少該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之間的一偏誤；或(ii)減少不同微影裝置之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差；或(iii)減少不同圖案化器件之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差；或(iv)選自(i)至(iii)之任何組合。
2. 如條項1之電腦實施方法，其中該評估減少該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之間的一偏誤。
3. 如條項1之電腦實施方法，其中該評估減少不同微影裝置之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差。
4. 如條項1之電腦實施方法，其中該評估減少不同圖案化器件之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差。
5. 如條項1至4中任一項之電腦實施方法，其中該成本函數進一步包含該等特徵之臨界尺寸(CD)，且該評估減少該CD相對於一目標之一差。
6. 如條項1至5中任一項之電腦實施方法，其中該微影參數包含施加至該圖案化器件之一輻射光束之一照明模式。
7. 如條項6之電腦實施方法，其中該微影參數包含該照明模式之一空間強度分佈特性。
8. 如條項1至7中任一項之電腦實施方法，其中該微影參數包含一波前特性。
9. 如條項1至8中任一項之電腦實施方法，其中該所評估微影參數包含散光。
10. 如條項1至9中任一項之電腦實施方法，其中該所評估微影參數包含焦點。
11. 如條項1至10中任一項之電腦實施方法，其包含經由該微影程序之聚焦深度而評估該成本函數。
12. 如條項1至11中任一項之電腦實施方法，其中該等不同特徵分別為一水平密集特徵及一垂直密集特徵。
13. 一種用以調整一微影系統中之線寬粗糙度(LWR)之電腦實施方法，該方法包含： 接收用於由一照明源形成之一圖案中之一不同特徵集合的一影像對數斜率(ILS)值；及 調諧一微影系統參數以最佳化該等不同特徵之該等ILS值之間的一偏誤以減少LWR。
14. 如條項13之電腦實施方法，其中該微影參數包含施加至圖案化器件之一輻射光束之一照明模式。
15. 如條項14之電腦實施方法，其中該微影參數包含該照明模式之一空間強度分佈特性。
16. 如條項14或15之電腦實施方法，其中調諧該微影參數包含調整該微影系統之一照明系統中之光束路徑中的複數個個別可控制元件。
17. 如條項13至16中任一項之電腦實施方法，其中該微影參數包含一波前特性。
18. 如條項17之電腦實施方法，其中該波前特性包含散光。
19. 如條項17或18之電腦實施方法，其中調諧該微影參數包含補償該微影系統之一光學系統中之一光學像差。
20. 如條項17至19中任一項之電腦實施方法，其中調諧該微影參數包含局域地加熱該投影系統中之一光學元件。
21. 如條項13至20中任一項之電腦實施方法，其中該微影參數包含焦點。
22. 如條項21之電腦實施方法，其中調諧該微影參數包含調整該圖案成像於一基板上之一聚焦位置。
23. 如條項13至22中任一項之電腦實施方法，其中該等不同特徵包含該圖案中之一水平特徵集合及該圖案中之一垂直特徵集合。
24. 如條項13至23中任一項之電腦實施方法，其進一步包含判定在一影像平面中所選擇之複數個評估點中每一者處用於該特徵集合之該ILS。
25. 如條項13至24中任一項之電腦實施方法，其包含調諧該微影系統參數以最佳化該等不同特徵之該等ILS值之間的該偏誤，以減少該等不同特徵之間的LWR偏誤。
26. 如條項13至25中任一項之電腦實施方法，其中該等不同特徵係密集特徵。
27. 一種儲存有一電腦程式之非暫時性資料儲存媒體，該電腦程式用以使一程序執行一如條項1至26中任一項之方法。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明之實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電 磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
另外，儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、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，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便產生多層IC，使得本文所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基板。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)；以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
在可使用已知組件來部分地或完全地實施此等實施例之某些元素的情況下，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，且省略此等已知組件之其他部分之詳細描述以便不混淆該等實施例之描述。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。另外，範疇涵蓋與本文中借 助於說明而提及之組件的目前及未來已知等效者。
如本文所使用之術語「最佳化」意謂：調整微影投影裝置或程序，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。
可將臨界尺寸(CD)定義為線或孔之最小寬度或兩條線或兩個孔之間的最小空間；因此，CD通常判定所設計器件之總大小及密度。
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本發明進行修改。舉例而言，一或多個實施例之一或多個態樣可在適當時與一或多個其他實施例之一或多個態樣組合或由一或多個其他實施例之一或多個態樣取代。因此，基於本文所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於(例如)描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。本發明之廣度及範疇不應由上述例示性實施例中任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。

Claims (15)

  1. 一種用以調整一微影裝置中之線寬粗糙度(LWR)之電腦實施方法，該方法包含：接收用於待在一微影程序中使用一圖案化器件而成像至一基板上的一圖案之複數個不同特徵之每一特徵之LWR及/或影像對數斜率(ILS)之一值；及評估包含一微影參數及LWR及/或ILS之該等值之一成本函數以判定滿足如下條件的該微影參數之一值：(i)減少該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之間的一偏誤；或(ii)減少不同微影裝置之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差；或(iii)減少不同圖案化器件之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差；或(iv)選自(i)至(iii)之任何組合。
  2. 如請求項1之電腦實施方法，其中該評估減少該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之間的一偏誤，或其中該評估減少不同微影裝置之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差，或其中該評估減少不同圖案化器件之間的該等不同特徵之該LWR及/或該ILS之一差。
  3. 如請求項1之電腦實施方法，其中該成本函數進一步包含該等特徵之臨界尺寸(CD)，且該評估減少該臨界尺寸(CD)相對於一目標之一差。
  4. 如請求項1之電腦實施方法，其中該微影參數包含施加至該圖案化器件之一輻射光束之一照明模式，或其中該微影參數包含該照明模式之一空間強度分佈特性。
  5. 如請求項1之電腦實施方法，其中該微影參數包含一波前特性。
  6. 如請求項1之電腦實施方法，其中該所評估微影參數包含散光， 或其中該所評估微影參數包含焦點。
  7. 如請求項1之電腦實施方法，其包含經由該微影程序之聚焦深度而評估該成本函數。
  8. 一種用以調整一微影系統中之線寬粗糙度(LWR)之電腦實施方法，該方法包含：接收用於由一照明源形成之一圖案中之一不同特徵集合的一影像對數斜率(ILS)值；及調諧一微影系統參數以最佳化該等不同特徵之該等影像對數斜率(ILS)值之間的一偏誤以減少線寬粗糙度(LWR)。
  9. 如請求項8之電腦實施方法，其中該微影參數包含施加至圖案化器件之一輻射光束之一照明模式，或其中該微影參數包含該照明模式之一空間強度分佈特性。
  10. 如請求項9之電腦實施方法，其中調諧該微影參數包含調整該微影系統之一照明系統中之光束路徑中的複數個個別可控制元件。
  11. 如請求項8之電腦實施方法，其中該微影參數包含一波前特性。
  12. 如請求項11之電腦實施方法，其中調諧該微影參數包含補償該微影系統之一光學系統中之一光學像差，或其中調諧該微影參數包含局域地加熱該投影系統中之一光學元件。
  13. 如請求項8之電腦實施方法，其中該微影參數包含焦點，且其中調諧該微影參數包含調整該圖案成像於一基板上之一聚焦位置。
  14. 如請求項8之電腦實施方法，其進一步包含判定在一影像平面中所選擇之複數個評估點中每一者處用於該特徵集合之該ILS。
  15. 一種儲存有一電腦程式之非暫時性資料儲存媒體，該電腦程式用以使一程序執行一如請求項1至14中任一項之方法。
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