TW201937304A - 涉及光學像差之圖案化製程改良 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種方法，其涉及：獲得一圖案化製程之一製程模型，其包括或考慮用於與一圖案化製程一起使用之複數個設備之光學系統之一平均光學像差；及應用該製程模型以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差。

Description

涉及光學像差之圖案化製程改良
本說明書在本文中係關於圖案化設備及製程，且更特定言之，係關於一種用於最佳化圖案化製程之態樣的方法或工具，該態樣諸如供用於圖案化製程之微影設備或製程中的照明模式及/或圖案化裝置圖案。
微影設備為將所要圖案施加至基板之目標部分上的機器。微影設備可用於例如諸如積體電路(integrated circuit，IC)之裝置的製造中。在彼情形下，圖案化裝置(例如，光罩或倍縮光罩)可用以產生對應於裝置之個別層的圖案，且可藉由諸如經由圖案化裝置上之圖案輻照目標部分之方法將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)之目標部分(例如，包含一個或若干個晶粒的部分)上，該基板具有例如一層輻射敏感材料(抗蝕劑)。一般而言，單一基板將含有複數個鄰近目標部分，圖案係由微影設備順次地轉印至該複數個鄰近目標部分，一次一個目標部分。在一種類型之微影設備中，將整個圖案化裝置上之圖案一次性轉印至一個目標部分上；此設備通常被稱作步進器(stepper)。在通常被稱作步進掃描設備(step-and-scan apparatus)之替代性設備中，投影束在給定參考方向(「掃描」方向)上遍及圖案化裝置進行掃描，同時平行或反平行於此參考方向而同步地移動基板。圖案化裝置上之圖案之不同部分逐漸地轉印至一個目標部分。因為大體而言，微影投影設備將具有縮小率因子M (通常＞ 1)，所以移動基板之速度F將係因子M乘以投影光束掃描圖案化裝置之速度。
在將圖案自圖案化裝置轉印至基板之前，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，及經轉印圖案之量測/檢測。此工序陣列係用作製造一裝置(例如，IC)之個別層的基礎。基板接著可經歷各種製程，諸如蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、化學-機械拋光等等，該等製程皆意欲精整裝置之個別層。若在裝置中需要若干層，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裝置。接著藉由諸如切塊或鋸切之技術來使此等裝置彼此分離，據此，可將個別裝置安裝於載體上、連接至銷釘等。
因此，製造諸如半導體裝置之裝置通常涉及使用數個製作製程來處理基板(例如，半導體晶圓)以形成該等裝置之各種特徵及多個層。通常使用例如沈積、微影、蝕刻、化學機械拋光及離子植入來製造及處理此類層及特徵。可在基板上之複數個晶粒上製作多個裝置，且接著將該等裝置分離成個別裝置。此裝置製造製程可被認作是圖案化製程。圖案化製程涉及使用微影設備中之圖案化裝置進行圖案化步驟(諸如光學及/或奈米壓印微影)以將圖案化裝置上之圖案轉印至基板，且圖案化製程通常但視情況涉及一或多個相關圖案處理步驟，諸如藉由顯影設備進行抗蝕劑顯影、使用烘烤工具來烘烤基板、使用蝕刻設備而使用圖案進行蝕刻等等。
光學像差可在執行一圖案化製程中起作用。因此，在本文中提供用以實現考慮光學像差之圖案化製程設計、修改、控制等等之技術。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：獲得一圖案化製程之一製程模型，其包括或考慮用於與一圖案化製程一起使用之複數個設備之光學系統之一平均光學像差；及藉由一硬體電腦系統應用該製程模型以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：獲得一圖案化製程之複數個設備之光學系統的一平均光學像差；及藉由一硬體電腦系統產生經組態以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差的一製程模型。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：獲得供在一圖案化製程中使用的複數個微影設備中之每一者之一光學系統的光學像差，在該微影設備之一曝光場之複數個位置處獲得各光學像差；及在該曝光場之該複數個位置中之每一者處藉由一硬體電腦系統運算該複數個微影設備之一平均光學像差。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：判定供在一圖案化製程一起使用之該複數個設備之光學系統的該平均光學像差；及藉由一硬體電腦系統產生用於調整待使用該圖案化製程來成像至一基板上之一圖案的一光學近接模型，其中該光學近接模型經組態以將光學近接校正應用於該圖案以至少部分地補償所判定平均光學像差。
在一實施例中，提供一種調整待使用該圖案化製程來成像至一基板上之一圖案之方法，該方法包含應用如本文所描述之一模型。
在一實施例中，提供一種電腦程式產品，其包含一非暫時性電腦可讀媒體，該非暫時性電腦可讀媒體上記錄有指令，該等指令在由一電腦執行時實施如本文中所描述之一方法。
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示意性地描繪微影設備LA之實施例。該設備包含：
- 照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，極紫外線(extreme ultra violet，EUV)輻射或電磁輻射，諸如UV輻射或DUV)；
- 支撐結構(例如，光罩台) MT，其經建構以支撐圖案化裝置(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圖案化裝置之第一定位器PM；
- 基板台(例如，晶圓台) WT (例如，WTa、WTb或兩者)，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而準確地定位該基板之第二定位器PW；及
- 投影系統(例如，折射、反射或反射折射投影系統) PS，其經組態以將由圖案化裝置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，投影系統支撐於參考框架(reference frame，RF)上。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射性光罩)。替代地，設備可屬於反射型(例如，使用可程式化鏡面陣列或LCD矩陣，或使用反射光罩)。
照明器IL自輻射源SO (例如，汞燈或準分子雷射器)接收一束輻射。舉例而言，當輻射源為係準分子雷射器時，源及微影設備可係單獨實體。在此類狀況下，不認為輻射源形成微影設備之部分，且輻射光束係憑藉包含例如適合導向鏡及/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，當輻射源係汞燈時，輻射源可係微影設備之整體部分。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可變更光束之強度分佈。照明器可經配置以限制輻射光束之徑向範圍，使得在照明器IL之光瞳平面中之環形區內的強度分佈為非零。另外或替代地，照明器IL可操作以限制光束在光瞳平面中之分佈，使得在光瞳平面中之複數個等距間隔開之區段中的強度分佈為非零。輻射光束在照明器IL之光瞳平面中之強度分佈可被稱作照明模式。
因此，照明器IL可包含經組態以調整光束之(角度/空間)強度分佈之調整器AM。一般而言，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別稱作σ外部及σ內部)。照明器IL可操作以變化光束之角度分佈。舉例而言，照明器可操作以變更強度分佈為非零的光瞳平面中之區段之數目及角度範圍。藉由調整光束在照明器之光瞳平面中之強度分佈，可達成不同照明模式。舉例而言，藉由限制照明器IL之光瞳平面中之強度分佈之徑向範圍及角範圍，強度分佈可具有多極分佈，諸如偶極、四極或六極分佈。可藉由將提供彼照明模式之光學件插入至照明器IL中或使用空間光調變器來獲得所要照明模式。
照明器IL可操作以變更光束之偏振且可操作以使用調整器AM來調整偏振。橫越照明器IL之光瞳平面之輻射光束的偏振狀態可被稱作偏振模式。使用不同偏振模式可允許在形成於基板W上之影像中達成較大對比度。輻射光束可係非偏振的。替代地，照明器可經配置以使輻射光束線性地偏振。輻射光束之偏振方向可跨越照明器IL之光瞳平面而變化。輻射之偏振方向在照明器IL之光瞳平面中之不同區中可不同。可取決於照明模式來選擇輻射之偏振狀態。對於多極照明模式，輻射光束之每一極之偏振可大體上垂直於照明器IL之光瞳平面中之彼極的位置向量。舉例而言，對於偶極照明模式，輻射可在實質上垂直於平分偶極之兩個對置區段之線的方向上線性地偏振。輻射光束可在兩個不同正交方向中之一者上偏振，其可被稱作經X偏振狀態及經Y偏振狀態。對於四極照明模式，每一極之區段中之輻射可在實質上垂直於將彼區段二等分之線之方向上線性地偏振。此偏振模式可被稱作XY偏振。相似地，對於六極照明模式，每一極之區段中之輻射可在實質上垂直於將彼區段二等分之線之方向上線性地偏振。此偏振模式可被稱作TE偏振。
另外，照明器IL通常包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。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。
因此，照明器提供在橫截面中具有所要均一性及強度分佈的經調節輻射光束B。
支撐結構MT以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及諸如圖案化裝置是否被固持於真空環境中之其他條件的方式支撐圖案化裝置。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置。支撐結構可係例如框架或台，其可視需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化裝置例如相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用與更一般術語「圖案化裝置」同義。
本文中所使用之術語「圖案化裝置」應被廣泛地解譯為係指可用以在基板之目標部分中賦予圖案的任何裝置。在一實施例中，圖案化裝置為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裝置。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裝置(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化裝置可係透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、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、交變相移及衰減式相移之光罩類型，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，該等小鏡面中之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。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋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。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更一般術語「投影系統」同義。
投影系統PS具有可非均一且可影響成像於基板W上之圖案之光學轉移函數。對於非偏振輻射，此等效應可由兩個純量映像相當良好地描述，該兩個純量映像描述依據射出投影系統PS之輻射之光瞳平面中之位置而變化的該輻射之透射(變跡)及相對相位(像差)。可將可被稱作透射映像及相對相位映像之此等純量映像表達為基底函數之全集之線性組合。一特別適宜的集合為任尼克多項式，其形成單位圓上所定義之正交多項式集合。每一純量映射之判定可涉及判定此展開式中之係數。因為任尼克多項式在單位圓上正交，所以可藉由依次計算測定純量映射與每一任尼克多項式之內積且將此內積除以彼任尼克多項式之範數之平方來判定任尼克係數。
透射映像及相對相位映像係場及系統相依的。亦即，一般而言，每一投影系統PS將針對每一場點(亦即，針對投影系統PS之影像平面中之每一空間部位)具有一不同任尼克展開式。可藉由將例如來自投影系統PS之物件平面(亦即，圖案化裝置MA之平面)中之類點源之輻射投影通過投影系統PS且使用剪切干涉計以量測波前(亦即，具有相同相位之點之軌跡)來判定投影系統PS在其光瞳平面中之相對相位。剪切干涉計為共同路徑干涉計，且因此，有利地，無需次級參考光束來量測波前。剪切干涉計可包含投影系統(即，基板台WT)之影像平面中之繞射光柵，例如二維柵格、及經配置以偵測與投影系統PS之光瞳平面共軛之平面中之干擾圖案的偵測器。干涉圖案係與輻射之相位相對於在剪切方向上之光瞳平面中之座標的導數相關。偵測器可包含感測元件陣列，諸如電荷耦合裝置(CCD)。
微影設備之投影系統PS可不產生可見條紋，且因此，可使用相位步進技術(諸如移動繞射光柵)來增強波前判定之準確度。可在繞射光柵之平面中且及在垂直於量測之掃描方向的方向上執行步進。步進範圍可係一個光柵週期，且可使用至少三個(均一地分佈)相位步進。因此，舉例而言，可在y方向上執行三個掃描量測，在x方向上針對一不同位置執行每一掃描量測。繞射光柵之此步進將相位變化有效地變換成強度變化，從而允許判定相位資訊。光柵可在垂直於繞射光柵之方向(z方向)上步進以校準偵測器。
可在兩個垂直方向上依序地掃描繞射光柵，該兩個垂直方向可與投影系統PS之座標系統之軸線(x及y)重合或可與此等軸線成諸如45度之角度。可遍及整數個光柵週期(例如，一個光柵週期)執行掃描。掃描使在一個方向上之相位變化達到平均數，從而允許重新建構在另一方向上之相位變化。此允許依據兩個方向而判定波前。
可藉由將例如來自投影系統PS之物件平面(亦即，圖案化裝置MA之平面)中之類點源之輻射投影通過投影系統PS且使用偵測器來量測與投影系統PS之光瞳平面共軛的平面中之輻射強度來判定投影系統PS在其光瞳平面中之透射(變跡)。可使用與用以量測波前以判定像差的偵測器同一個偵測器。
投影系統PS可包含複數個光學(例如，透鏡)元件且可進一步包含經組態以調整光學元件中之一或多者以便糾正像差(跨越整個場中之光瞳平面的相位變化)的調整機構AM。為了達成此情形，調整機構可操作來以一或多個不同方式操控投影系統PS內之一或多個光學(例如，透鏡)元件。投影系統可具有一座標系，其中該投影系統之光軸在z方向上延伸。調整機構可操作以進行以下各項之任何組合：使一或多個光學元件位移；使一或多個光學元件傾斜；及/或使一或多個光學元件變形。光學元件之位移可在任何方向(x、y、z或其組合)上進行。光學元件之傾斜通常出自垂直於光軸之平面藉由圍繞在x及/或y方向上之軸線旋轉而進行，但對於非旋轉對稱之非球面光學元件可使用圍繞z軸之旋轉。光學元件之變形可包括低頻形狀(例如，像散)及/或高頻形狀(例如，自由形式非球面)。可例如藉由使用一或多個致動器以對光學元件之一或多個側施加力及/或藉由使用一或多個加熱元件以加熱光學元件之一或多個選定區來執行光學元件之變形。一般而言，沒有可能調整投影系統PS以校正變跡(橫越跨光瞳平面之透射變化)。當設計用於微影設備LA之圖案化裝置(例如，光罩) MA時，可使用投影系統PS之透射映像。使用運算微影技術，圖案化裝置MA可經設計為用以至少部分地校正變跡。
微影設備可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個台(例如，兩個或多於兩個基板台WTa、WTb、兩個或多於兩個圖案化裝置台、在無專用於促進量測及/或清潔等之基板的情況下在投影系統下方之基板台WTa及台WTb)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可對一或多個台進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。舉例而言，可進行使用對準感測器AS之對準量測及/或使用位階感測器LS之位階(高度、傾角等等)量測。
微影設備亦可屬於以下類型：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設備中之其他空間，例如圖案化裝置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大投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸潤」並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。
因此，在微影設備之操作中，輻射光束經調節且由照明系統IL提供。輻射光束B入射於固持於支撐結構(例如，光罩台) MT上之圖案化裝置(例如，光罩) MA上，且由圖案化裝置圖案化。在已橫穿圖案化裝置MA之情況下，輻射光束B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。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF (例如，干涉量測裝置、線性編碼器、2D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT，例如以便在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(圖1中未明確地描繪)可用以例如在自光罩庫機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化裝置MA。一般而言，可藉助於形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部分之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之情況下，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用圖案化裝置對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置MA及基板W。儘管所說明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，在多於一個晶粒被提供於圖案化裝置MA上之情形中，圖案化裝置對準標記可位於該等晶粒之間。
可在以下模式中之至少一者下使用所描繪設備：
1. 在步進模式下，使支撐結構MT及基板台WT保持基本上靜止，同時將賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上(即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式下，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像的目標部分C之大小。
2. 在掃描模式下，同步地掃描支撐結構MT及基板台WT，同時將賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上(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WT相對於支撐結構MT之速度及方向。在掃描模式下，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3. 在另一模式下，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化裝置，且移動或掃描基板台WT。在此模式下，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT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裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)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。
如圖2所展示，微影設備LA可形成微影製造單元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曝光前製程及曝光後製程之設備。習知地，此等裝置包括用以沈積一或多個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/或一或多個烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取一或多個基板，將其在不同製程設備之間移動且將其遞送至微影設備之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等設備由塗佈顯影系統控制單元TCU控制，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出率及處理效率。
隨著用以製造諸如IC之裝置的裝置製造製程繼續進步，幾十年來，功能元件之尺寸已不斷地縮減，而每裝置的諸如電晶體之功能元件之量已在穩固地增加，此遵循通常被稱作「莫耳定律(Moore's law)」之趨勢。為實現此情形，一些製程旨在產生處於或低於經典解析度極限之圖案。
印刷具有小於微影投影設備之經典解析度極限之特徵的製程通常被成為低k1 微影，根據解析式CD = k1 ×λ/NA，其中λ係所使用輻射之波長(例如，193 nm或約13 nm、例如約13.5 nm)，NA係微影投影設備中之投影光學件的數值孔徑，CD係「臨界尺寸」——其通常係最小所印刷特徵大小——且k1 係經驗解析度因數。一般而言，k1 愈小，則在基板上再生類似於由裝置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樣變得愈困難。為了克服此等困難，將複雜微調步驟應用於微影投影設備及/或圖案化裝置圖案。此等步驟包括例如但不限於光學相干設定之最佳化、自訂照明方案、使用相移圖案化裝置、圖案化裝置圖案中之光學近接校正(optical proximity correction，OPC)、NA之最佳化、或一般定義為「解析度增強技術(resolution enhancement techniques，RET)」之其他方法。
作為實例，OPC闡述以下事實：除了微影投影設備之任何縮小率以外，基板上投影之圖案化裝置圖案之影像的最終大小及置放將亦與圖案化裝置上之對應圖案化裝置圖案特徵之大小及置放相同，或僅取決於該大小及置放。應注意，術語「光罩」、「倍縮光罩」、「圖案化裝置」在本文中可被互換地利用。又，熟習此項技術者將尤其在微影模擬/最佳化之上下文中認識到，術語「光罩圖案」、「倍縮光罩圖案」與「圖案化裝置圖案」可以可互換地使用，如在微影模擬/最佳化中，不必使用實體圖案化裝置，但圖案化裝置圖案可用以表示實體圖案化裝置。對於存在於一些圖案化裝置圖案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影響。此等近接效應起因於自一個特徵耦接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繼微影之後的曝光後烘烤(PEB)、抗蝕劑顯影及蝕刻期間之擴散及其他化學效應。
為了確保圖案化裝置圖案之經投影影像係根據給出目標設計之要求，應使用圖案化裝置圖案之複雜數值模型、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」之光學近接校正製程的綜述。在典型高端設計中，圖案化裝置圖案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OPC修改可包括邊緣位置或線寬之移位或偏置及/或意欲輔助其他特徵之投影的「輔助」特徵的應用。
在裝置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製程模型及相當大的演算資源。然而，應用OPC通常不為嚴正科學，而為不總是補償所有可能近接效應之經驗反覆製程。因此，應藉由設計檢測，例如使用經校準數值製程模型的充分全晶片模擬，驗證OPC，例如，應用OPC及任何其他RET之後的圖案化裝置圖案的效應，以便降低或最小化圖案化裝置圖案中產生設計缺陷的可能性。此情形係藉由如下各者驅使：製造高端圖案化裝置之巨大成本，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裝置(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第7,003,758號及Y. Cao等人，Proc. SPIE，第5754卷，405 (2005年)之標題為「Optimized Hardware and Software For Fast, Full Chip Simulation」的論文中所描述之數值模型化系統及方法，該論文之全文以引用之方式併入本文中。
OPC之最簡單形式中之一者為選擇性偏置。鑒於CD對間距資料，藉由在圖案化裝置位階下改變CD，可強加所有不同間距以產生相同CD，至少充其量聚焦及曝光。因此，若特徵在基板位階處過小地印刷，則圖案化裝置位階特徵將偏置成稍微大於標稱，且反之亦然。因為自圖案化裝置位階至基板位階之圖案轉陰製程係非線性的，所以偏置量不僅係經量測CD誤差充其量聚焦及曝光乘以縮減比率，但可運用模型化及實驗判定適當偏置。選擇性偏置為對近接效應之問題的不完整解決方案(特別是在其僅應用於標稱製程條件下的情況下)。儘管此偏置原則上可應用以給出最佳焦點及曝光處之均一CD相對於間距曲線，但一旦曝光製程自標稱條件變化，每一偏置間距曲線就將作出不同的回應，從而引起用於不同特徵之不同製程窗。製程窗係充分恰當地產生特徵所根據之兩個或更多個製程參數(例如，微影設備中之聚焦及輻射劑量)的一系列值(例如，特徵之CD處於諸如±10%或±5%之某一範圍內)。因此，為給出相同CD相對於間距之「最佳」偏置甚至可對總製程窗有消極影響，從而縮減(而非放大)所有目標特徵在所要製程容許度內印刷於基板上之焦點及曝光範圍。
已開發供超出以上之一維偏置實例之應用的其他更複雜OPC技術。二維近接效應係線端縮短的。線端具有依據曝光及聚焦而自其所要端點部位「拉回」之傾向。在許多狀況下，長線端之末端縮短的程度可比對應線窄化大若干倍。此類型之線端拉回可在線端不能完全橫越其意欲覆蓋之底層(諸如源極-汲極區上方之多晶矽閘極層)的情況下引起所製造的裝置發生嚴重故障。因為此類型之圖案對聚焦及曝光高度敏感，所以使線端簡單地偏置成長於設計長度不充分，此係因為最佳焦點及曝光處或在曝光不足條件下之線將過長，從而在延伸型線端觸摸相鄰結構時引起短路，或在電路中之個別特徵之間添加更多空間的情況下引起不必要大的電路大小。由於裝置設計及製造之目標中之一者為最大化功能元件之數目，同時最小化每晶片所需之面積，故添加過量間隔係非所要的解決方案。
二維OPC途徑可幫助解決線端拉回問題。諸如「錘頭」或「襯線」之額外結構(亦被稱作「輔助特徵」)可被添加至線端，以將該等線端有效地錨定於適當位置且提供遍及整個製程窗之經縮減拉回。即使在最佳焦點及曝光處，此等額外結構仍未被解析，但其更改主要特徵之外觀，而未被獨自完全解析。如本文中所使用之「主特徵」意謂在製程窗中之一些或全部條件下意欲印刷於基板上之特徵。輔助特徵可呈現比添加至線端之簡單錘頭更有攻擊性之形式，而達圖案化裝置上之圖案不再簡單地為大小增加縮減比率的所要基板圖案之程度。諸如襯線之輔助特徵可應用於比簡單地縮減線端拉回更多的情形。內部或外部襯線可應用於任何邊緣(尤其是二維邊緣)，以縮減隅角圓化或邊緣擠壓。在運用足夠選擇性偏置以及所有大小及極性之輔助特徵的情況下，圖案化裝置上之特徵承受與基板位階處所要之最終圖案愈來愈小的類似性。一般而言，圖案化裝置圖案變為基板位階圖案之經預失真版本，其中失真意欲抵消或反轉在製造製程期間將出現的圖案變形以在基板上產生儘可能接近於設計者所預期之圖案的圖案。
代替使用連接至主要特徵之彼等輔助特徵(例如，襯線)或除了使用連接至主要特徵之彼等輔助特徵(例如，襯線)以外，另一OPC技術亦涉及使用完全獨立且不可解析之輔助特徵。此處之術語「獨立」意謂此等輔助特徵之邊緣未連接至主要特徵之邊緣。此等獨立輔助特徵不意欲或希望作為特徵印刷於基板上，而是意欲修改附近主特徵之空中影像以增強彼主特徵之可印刷性及製程容許度。此等輔助特徵(常常被稱作「散射桿體」或「scattering bar，SBAR」)可包括：子解析度輔助特徵(sub-resolution assist feature，SRAF)，其為主特徵之邊緣外部之特徵；及子解析度逆特徵(sub-resolution inverse feature，SRIF)，其為自主特徵之邊緣內部取出之特徵。SBAR之存在向圖案化裝置圖案添加了又一層之複雜度。散射桿體之使用之簡單實例為：其中在經隔離線特徵之兩個側上拖曳不可解析散射桿體之規則陣列，此情形具有自空中影像之觀點使經隔離線呈現為更表示緻密線陣列內之單一線之效應，從而引起製程窗在聚焦及曝光容許度方面更接近於緻密圖案之聚焦及曝光容許度。此經裝飾隔離特徵與緻密圖案之間的共同製程窗相比於如在圖案化裝置位階處隔離而拖曳之特徵之情形將具有對焦點及曝光變化之更大的共同容許度。
輔助特徵可被視為圖案化裝置上之特徵與圖案化裝置圖案中之特徵之間的差異。術語「主特徵」及「輔助特徵」並不暗示圖案化裝置上之特定特徵必須被標註為主特徵或輔助特徵。
作為對圖案化裝置圖案之最佳化(例如，OPC)之補充或替代，亦可與圖案化裝置最佳化聯合地抑或單獨地最佳化照明模式，以致力於改良總微影保真度。可使用諸如環形、四極及偶極之許多離軸照明模式且許多離軸照明源提供針對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裝置中含有之精細結構(亦即，目標特徵)之被證實方式。然而，相比於傳統照明模式，離軸離軸照明模式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模式以在較精細解析度與縮減輻射強度之間達成最佳平衡。舉例而言，可在Rosenbluth等人，Journal of Microlithography，Microfabrication，Microsystems 1(1)，第13至20頁，(2002)之標題為「Optimum Mask and Source Patterns to Print a Given Shape」的論文中發現若干照明最佳化方法，該論文以全文引用之方式併入本文中。
不斷減小之設計規則的壓力驅動半導體晶片製造者更深入地移至低k1 微影中。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的需要之大量需求。因此，為了有助於確保裝置設計可運用可工作製程窗產生至基板上，照明模式圖案化裝置圖案最佳化(在一些狀況下被稱作源光罩最佳化或source-mask optimization，SMO)正變成用以達成例如更小特徵的重要RET。
因此，對於低k1 微影，照明模式及圖案化裝置圖案兩者之最佳化適用於確保用於投影臨界裝置圖案之可行製程窗。一些演算法(例如，Socha等人，Proc. SPIE第5853卷，第180至193頁(2005)的「Simultaneous Source Mask Optimization (SMO),」，其以全文引用之方式併入本文中)將照明分隔成獨立照明分佈點，且將圖案化裝置圖案分隔成域中之繞射階，且基於製程窗度量而單獨地闡述目標函數(其依據選定設計變數而定義)，製程窗度量例如可由光學成像模型自照明分佈點強度及圖案化裝置圖案繞射階預測的曝光寬容度。
不受約束地且在切實可行的時間量內使用目標函數來允許照明模式及圖案化裝置圖案之同步最佳化之另一照明模式及圖案化裝置圖案最佳化方法及系統描述於標題為「Fast Freeform Source and Mask Co-Optimization Method」之PCT專利申請公開案第WO 2010/059954號中，該專利申請公開案特此以全文引用之方式併入。涉及藉由調整照明分佈之像素來最佳化照明之另一照明及圖案化裝置最佳化方法及系統描述於標題為「Source-Mask Optimization in Lithographic Apparatus」之美國專利申請公開案第2010/0315614號中，該美國專利申請公開案特此以全文引用之方式併入。
現，上文提及之圖案化裝置可包含一或多個圖案化裝置圖案。可利用電腦輔助設計(computer-aided design；CAD)程式來產生圖案化裝置圖案，此製程常常被稱作電子設計自動化(electronic design automation；EDA)。大多數CAD程式遵循一組預定設計規則以便為圖案化裝置產生功能性圖案化裝置圖案。藉由處理及設計限制來設定此等規則。舉例而言，設計規則定義裝置特徵(諸如閘、電容器等)或互連線之間的空間容許度，以便確保裝置或線不會以不合需要的方式彼此相互作用。設計規則限制可被稱作「臨界尺寸」(critical dimension，CD)。可將裝置之臨界尺寸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判定經設計裝置之總大小及密度。裝置製造中之目標中之一者係在基板上如實地再生原始裝置設計(經由圖案化裝置)。
另外，在系統之最佳化製程中，系統之優值可表示為目標函數(例如，成本函數)。最佳化製程通常歸結為發現最小化或最大化目標函數之一組系統參數(設計變數)的製程。目標函數可取決於最佳化之目標而具有任何適合形式。舉例而言，目標函數可係系統之某些特性(評估點)相對於此等特性之預期值(例如，理想值)的偏差之加權均方根(RMS)；目標函數亦可係此等偏差之最大值。如本文所使用之術語「設計變數」包含圖案化製程(例如，微影製程、微影投影設備等)之一組參數，例如，微影投影設備之使用者可調整的參數。應瞭解，圖案化製程之任何特徵，包括照明模式、圖案化裝置圖案(或圖案化裝置構造)、投影光學件及/或抗蝕劑特性之任何特徵，可處於最佳化中之設計變數當中。目標函數常常係設計變數之非線性函數。接著，標準最佳化技術用以例如最小化或最大化目標函數。本文中之術語「評估點」應被廣泛地解譯為包括系統或製程之任何特性。歸因於系統或製程之實施方案的實務性，系統之設計變數可限於有限範圍及/或可相互相依。在微影投影設備之狀況下，約束常常與硬體之諸如可調諧範圍，及/或圖案化裝置可製造性設計規則(manufacturability design rule，MRC)的實體屬性及特性相關聯，且評估點可包括基板上之抗蝕劑影像上的實體點，以及諸如劑量及焦點之非實體特性。
因此，在微影投影設備中，照明系統向圖案化裝置提供照明(即，輻射)，且投影光學件將來自圖案化裝置之照明引導至基板上。在一實施例中，投影光學件使得能夠形成空中影像(AI)，空中影像係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溶解度的空間分佈。在一實施例中，對微影製程之模擬可模擬空中影像及/或抗蝕劑影像之產生。
在圖3中說明用於模型化及/或模擬圖案化製程之部分的例示性流程圖。如應瞭解，該等模型可表示不同圖案化製程且無需包含下文所描述之所有模型。
照明模型31表示用以產生圖案化輻射光束之照明模式的光學特性(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，包括但不限於數值孔徑設定、照明標準差(σ)設定以及任何特定照明模式形狀(例如，離軸輻射形狀，諸如環形、四極、偶極等等)，其中σ (或標準差)係照明器之外部徑向範圍。
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可包括由各種因素造成的光學像差，各種因素例如投影光學件之組件之加熱、由投影光學件之組件之機械連接造成的應力等。投影光學件模型32可表示投影光學件之光學特性，包括選自以下各項中之一或多者：像差、失真、折射率、實體大小、實體尺寸、吸收率等。微影投影設備之光學屬性(例如，照明、圖案化裝置圖案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設備中之圖案化裝置圖案，所以需要使圖案化裝置圖案之光學屬性與至少包括照明及投影光學件的微影投影設備之其餘部分的光學屬性分離。照明模型31及投影光學件模型32可組合成透射交叉係數(transmission cross coefficient，TCC)模型。
圖案化裝置圖案模型33表示圖案化裝置圖案(例如，對應於積體電路、記憶體、電子裝置等等之特徵的裝置設計佈局)之光學特性(包括由給定圖案化裝置圖案造成的對輻射強度分佈及/或相位分佈之改變)，圖案化裝置圖案係圖案化裝置上或由圖案化裝置形成之特徵配置的表示。圖案化裝置模型33捕獲如何在圖案化裝置之圖案中佈置設計特徵，且可包括圖案化裝置之詳細物理屬性及圖案化裝置圖案的表示，例如，如美國專利第7,587,704號中所描述，該美國專利以全文引用的方式併入本文中。
抗蝕劑模型37可用以自空中影像計算抗蝕劑影像。可在特此以全文引用的方式併入之美國專利第8,200,468號中發現此抗蝕劑模型之一實例。抗蝕劑模型通常描述在抗蝕劑曝光、曝光後烘烤(post exposure bake，PEB)及顯影期間出現的化學製程之效應，以便預測例如形成於基板上之抗蝕劑特徵之輪廓，且因此其通常僅與抗蝕劑層之此等屬性(例如在曝光、曝光後烘烤及顯影期間出現的化學製程之效應)相關。在一實施例中，可捕獲抗蝕劑層的光學屬性作為投影光學件模型32之部分，例如折射率、膜厚度、傳播及偏光效應。
在具有此等模型的情況下，可自照明模型31、投影光學件模型32及圖案化裝置圖案模型33模擬空中影像36。空中影像(AI)係在基板位階處之輻射強度分佈。微影投影設備之光學屬性(例如照明、圖案化裝置及投影光學件之屬性)規定空中影像。
基板上之抗蝕劑層係藉由空中影像曝光，且該空中影像經轉印至抗蝕劑層而作為其中之潛伏「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溶解度的空間分佈。可使用抗蝕劑模型37自空中影像36模擬抗蝕劑影像38。因此，一般而言，光學模型與抗蝕劑模型之間的連接係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次反射。輻射強度分佈(空中影像強度)係藉由入射能量之吸收而變為潛伏「抗蝕劑影像」，該潛伏抗蝕劑影像係藉由擴散製程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。
在一實施例中，可將抗蝕劑影像用作至圖案轉印後製程模型39之輸入。圖案轉印後製程模型39定義一或多個抗蝕劑顯影後製程(例如，蝕刻、CMP等等)之效能且可產生蝕刻後影像。
因此，模型公式化描述總製程之大多數(若非全部)已知物理學及化學方法，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模型可用以模擬總製造製程之良好程度之上限。
圖案化製程之模擬可例如預測空間、抗蝕劑及/或經蝕刻影像中之輪廓、CD、邊緣置放(例如，邊緣置放誤差)、圖案移位等等。因此，模擬之目標係準確地預測例如印刷圖案之邊緣置放及/或輪廓、及/或圖案移位、及/或空中影像強度斜率、及/或CD等等。可將此等值與預期設計比較以例如校正圖案化製程，識別預測出現缺陷之地點等。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。
用以將圖案化裝置圖案變換成各種微影影像(例如，空中影像、抗蝕劑影像等等)、使用彼等技術來應用OPC且模型化且評估效能(例如，根據製程窗)之技術及模型的細節描述於美國專利申請公開案第US 2008-0301620、2007-0050749、2007-0031745、2008-0309897、2010-0162197、2010-0180251及2011-0099526號中，該等美國專利申請公開案中之每一者特此以全文引用之方式併入。
為了促進評估模型之速度，可自圖案化裝置圖案識別一或多個部分，其被稱作「剪輯(clip)」。在一特定實施例中，提取剪輯之集合，其表示圖案化裝置圖案中之複雜圖案(通常約50個至1000個剪輯，但可使用任何數目個剪輯)。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(即，電路、格胞或圖案)，且該等剪輯尤其表示需要特定關注及/或驗證之小部分。換言之，剪輯可係圖案化裝置圖案之部分，或可類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圖案化裝置圖案之部分的類似行為。剪輯通常含有一或多個測試圖案或量規圖案。可由客戶基於圖案化裝置圖案中要求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，可藉由使用標識臨界特徵區域之幾種自動化(諸如機器視覺)或人工演算法來自整個圖案化裝置圖案提取初始較大剪輯集合。
此外，圖案化裝置上或由圖案化裝置提供之各種圖案可具有不同製程窗，即，將在規範內產生圖案所根據之處理變數的空間。關於潛在系統性缺陷之圖案規格之實例包括檢查頸縮、線拉回、線薄化、CD、邊緣置放、重疊、抗蝕劑頂部損耗、抗蝕劑底切及/或橋接。可藉由合併每一個別圖案之製程窗口(例如，使該等製程窗口重疊)來獲得圖案化裝置或其區域上之所有圖案之製程窗口。所有圖案之製程窗口之邊界含有個別圖案中之一些之製程窗口之邊界。換言之，此等個別圖案限制所有圖案之製程窗製程窗。此等圖案可被稱作「熱點」或「製程窗限制圖案(process window limiting pattern，PWLP)」，「熱點」與「製程窗限制圖案(PWLP)」可在本文中可互換地使用。當使用例如本文中所描述之建模來設計、修改等等圖案化製程之一部分時，集中於熱點係可能且經濟的。當熱點並未有缺陷時，最有可能的是，所有圖案未有缺陷。
傳回圖案化製程之模型化，可使用例如目標函數來執行最佳化，目標函數例如
(1)
其中係其中N 個設計變數或其值；可取決於之設計變數之值集合的第p 評估點處的實際值與既定值之間的差。係指派給第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值。亦可向具有較大出現次數之圖案及/或評估點指派較高值。評估點之實例可係基板上之任何實體點或圖案，或圖案化裝置圖案之任何點，或抗蝕劑影像，或空中影像。
目標函數可表示圖案化製程之，諸如微影投影設備或基板之，任何適合特性，例如聚焦、CD、影像移位、影像失真、影像旋轉等等。舉例而言，目標函數可取決於以下微影度量中的一或多者：邊緣置放誤差、臨界尺寸、抗蝕劑輪廓距離、最差缺陷大小、圖案移位、隨機效應、圖案化裝置之三維效應、抗蝕劑之三維效應、最佳聚焦移位、光瞳填充因數、曝光時間及/或產出率。因為抗蝕劑影像常常規定基板上之圖案，所以目標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，此評估點之可僅係抗蝕劑影像中之點與彼點之既定位置之間的距離(即，邊緣置放誤差)。設計變數可係任何可調整參數，諸如照明模式之可調整參數、圖案化裝置圖案、投影光學件、劑量、聚焦等。
微影設備可包括可用以調整波前之形狀及輻射光束之強度分佈及/或相移之統稱為「波前操控器」的一或多個組件。可沿著微影投影設備之光學路徑在任何位置處調整波前及強度分佈，諸如在圖案化裝置之前、接近光瞳平面、接近影像平面或接近聚焦平面。投影光學件可用以校正或補償由照明、圖案化裝置造成的波前及強度分佈之某些失真、微影投影設備中之溫度變化，及/或微影投影設備之組件之熱膨脹。調整波前及強度分佈可改變評估點及目標函數之值。可自模型模擬此等改變或實際上量測此等改變。
應注意，之正常加權均方根(RMS)被定義為，因此，最小化之加權RMS等效於最小化方程式1中所定義之目標函數 。因此，出於本文中之記法簡單起見，可互換地利用及方程式1之加權RMS。
另外，若最大化製程窗(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中之目標函數之不同評估點。舉例而言，若考量N 個PW條件，則可根據評估點之PW條件來分類該等評估點，且可將目標函數書寫為：
(2)
其中係第u 個PW條件, … ,U 下之之設計變數之值集合的第pi 評估點處的實際值與既定值之間的差之函數。當此差為邊緣置放誤差(EPE)時，則最小化以上目標函數等效於最小化在各種PW條件下之邊緣移位，因此此情形引起最大化PW。詳言之，若PW亦包括不同圖案化裝置偏置，則最小化以上目標函數亦包括光罩誤差增強因子(mask error enhancement factor，MEEF)之最小化，光罩誤差增強因子被定義為基板EPE與經誘發圖案化裝置圖案特徵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，其中Z 係設計變數之可能值集合。該等約束可表示例如微影投影設備之硬體實施方案中之實體限定。約束可包括選自以下各項中之一或多者：調諧範圍、規則控管圖案化裝置可製造性(MRC)及/或兩個或更多個設計變數之間的相互依賴性。
因此，最佳化製程應在約束下找到最小化目標函數的設計變數之值集合，亦即，發現
(3)
在圖4中說明根據一實施例之最佳化微影投影設備的一般方法。此方法包含定義複數個設計變數之多變數目標函數的步驟302。設計變數可包含選自照明模式之一或多個特性(300A) (例如，光瞳填充比，即傳遞通過光瞳或孔隙之照明之輻射的百分比)、投影光學件之一或多個特性(300B)及/或圖案化裝置圖案之一或多個特性(300C)的任何適合組合。舉例而言，設計變數可包括照明模式之特性(300A)及圖案化裝置圖案之特性(300C) (例如，全局偏置)，而非投影光學件之特性(300B)，此產生SMO。替代地，設計變數可包括照明模式之特性(300A)、投影光學件之特性(300B)及圖案化裝置圖案之特性(300C)，此引起照明、圖案化裝置圖案及投影光學件之最佳化(有時被稱作源-光罩-透鏡最佳化(source-mask-lens optimization，SMLO))。在步驟304中，同時地調整設計變數以使得目標函數移動朝向收斂。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，例如：目標函數可視需要由所用之數值技術進行最小化或最大化；目標函數之值等於臨限值或已超過臨限值，目標函數之值已達到預設定誤差限制內，及/或達到目標函數評估之預設反覆數目。若在步驟306中滿足終止條件，則方法結束。若在步驟306中未滿足終止條件，則反覆重複步驟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值之單一值集合，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抑制。最佳化可提供設計變數及相關聯效能特性(例如，產出率)之多個值集合，且允許微影設備之用戶挑選一或多個集合。
在一實施例中，作為演算及/或判定對照明系統及/或投影光學件之光學特性之效應的替代或補充，亦應預見，亦可在設計變數中包括照明系統及/或投影光學件之可調整光學特性。例示性可調整光學特性可包括一或多個透鏡操控器、溫度資料或與一或多個裝置之溫度資料相關聯之信號、一或多個任尼克係數等等，該等裝置例如用以控制照明系統及/或投影系統之光學元件之溫度的加熱器。可接著進行SMO或SMLO工序，且可同時調整包括可調整光學特性之設計變數使得目標函數移動朝向收斂。
在圖4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「同步」、「同步地」、「共同」及「共同地」意謂允許照明模式、圖案化裝置、投影光學件之特性的設計變數及/或任何其他設計變數同時改變。
替代地，交替地執行所有設計變數之最佳化，如圖5中所說明。在此流程中，在各步驟中，一些設計變數係固定的，而最佳化其他設計變數作為目標函數之評估的部分；接著在下一步驟中，不同變數集係固定的，而作為目標函數之評估的部分最佳化其他變數。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5之非限制性實例流程圖中所展示，首先，獲得圖案化裝置圖案(步驟402)，接著在步驟404中執行照明模式最佳化之步驟，其中當所有其他設計變數固定時，作為適合目標函數之評估的部分最佳化(SO)照明模式之所有設計變數。接著在下一步驟406中，執行光罩最佳化(mask optimization，MO)，其中當所有其他設計變數固定時，作為適合目標函數之評估的部分最佳化圖案化裝置之所有設計變數。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，諸如目標函數之值變得等於閾值、跨越閾值之目標函數的值、目標函數之值達到預設誤差極限內、或達到目標函數之評估的預設數目個反覆等。應注意，SO-MO交替最佳化用作該替代性流程之實例。該替代流程可採取許多不同形式，諸如SO-LO-MO交替最佳化，其中交替地且反覆地執行SO、LO (透鏡最佳化)及MO；或可執行第一SMO一次，接著交替地且反覆地執行LO及MO；等等。最後，在步驟410中獲得最佳化結果之輸出，且製程停止。
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。
圖6展示一個例示性最佳化方法，其中定義且評估目標函數。在步驟502中，獲得設計變數之初始值，包括設計變數之調諧範圍(若存在)。在步驟504中，設置多變數目標函數。在步驟506中，在圍繞用於第一反覆步驟(i=0)之設計變數之起點值之足夠小鄰域內展開目標函數。在步驟508中，應用標準多變數最佳化技術以最小化或最大化目標函數。應注意，最佳化可在508中之最佳化製程期間或在最佳化製程中之後期具有約束，諸如調諧範圍。針對用於已為了最佳化微影製程而選擇之經識別評估點之給定測試圖案(亦被稱為「量規」)來評估各反覆。在步驟510中，預測微影回應(例如，空中影像之一或多個某些特性、抗蝕劑影像之一或多個某些特性、或微影製程之一或多個某些特性，諸如製程窗)。在步驟512中，比較將步驟510之結果與所要或理想微影回應值進行比較。若在步驟514中滿足終止條件，亦即，最佳化產生足夠接近於所要值之微影回應值，則接著在步驟518中輸出設計變數之最終值。輸出步驟亦可包括使用設計變數之最終值來輸出其他函數，諸如輸出光瞳平面(或其他平面)處之波前經像差調整圖、經最佳化照明模式圖、經最佳化圖案化裝置圖案(例如，包括光學近接校正)等等。若未滿足終止條件，則在步驟516中，運用第i反覆之結果更新設計變數之值，且製程返回至步驟506。可應用演算法，諸如高斯-牛頓演算法、雷文柏格-馬括特演算法、梯度下降算法演算法、模擬退火、基因演算法等，以評估且結算目標函數。
最佳化圖案化製程可擴展製程窗。較大製程窗在製程設計及裝置設計方面提供更多靈活性。製程窗可被定義為使抗蝕劑影像在抗蝕劑影像之設計目標之某一極限內的聚焦焦點及劑量值集合。應注意，此處所論述之所有方法亦可延伸至可藉由除了曝光劑量及散焦以外之不同或額外基參數而建立的廣義一般化製程窗定義。此等基參數可包括但不限於諸如NA、光學均方偏差、光學像差、偏振之光學設定，或抗蝕劑層之光學常數。舉例而言，如前所描述，若PW亦涉及不同光罩偏置，則最佳化可包括最小化MEEF。對焦點及劑量值所定義之製程窗在本發明中僅用作一實例。
下文描述根據一實施例的最大化製程窗之方法。在第一步驟中，自製程窗中之已知條件開始，其中f 0 為標稱焦點且ε 0 為標稱劑量，執行對下文附近的實例目標函數中之一者的最小化：
(4)
或
(5)
若允許標稱焦點f 0 及標稱劑量ε 0 移位，則其可與設計變數聯合地被最佳化。在下一步驟中，若可發現之值集合，使得目標函數在預設限度內，則作為製程窗之部分接受。
替代地，若不允許焦點及劑量移位，則在焦點及劑量固定於標稱焦點f 0 及標稱劑量ε 0 的情況下最佳化設計變數。在替代實施例中，若可發現之值集合，使得目標函數在預設限度內，則作為製程窗之部分接受。
先前在本發明中所描述之方法可用以最小化方程式(4)或(5)之各別目標函數。若設計變數為投影光學件之特性(諸如任尼克係數)，則最小化方程式(4)或(5)之目標函數會導致基於投影光學件最佳化，即，LO之製程窗最大化。若設計變數係照明模式及圖案化裝置圖案之特性以及投影光學件之特性，則最小化方程式(4)或(5)之目標函數引起基於SMLO之製程窗最大化。若設計變數係照明模式及圖案化裝置圖案之特性，則最小化方程式(4)或(5)之目標函數引起基於SMO之製程窗最大化。
上文所描述之最佳化可用以發現用以縮減可不利於微影製程之許多實體效應之的值集合。可針對對微影設備之不同組件之不同實體效應且在不同條件下連續地進行多個最佳化。
現，圖案化製程之參數(例如，CD、疊對、聚焦等等)可對用於圖案化製程中之設備(諸如微影設備)之光學像差敏感，且通常判定適當校正/控制以補償歸因於圖案化製程期間之光學像差的誤差。如上文所描述，用以設置、修改等等圖案化製程之模型化可考慮微影設備之光學像差，但模型化將接著係設備相依的。考慮各設備之光學像差可涉及實質上測量且相關地運算圖案化製程上之光學像差的作用。此外，多於一個微影設備可與圖案化製程一起使用，各微影設備具有特定光學像差特性，且因此使用具有設備相依像差之模型化來創建圖案化裝置大幅度限制圖案化裝置之有用性。
因此，需要產生且應用考慮光學像差使得該等模型不必考慮用於圖案化製程中之設備之個別光學像差的製程模型。因此，在一實施例中，在本文中描述了在製程模型(例如，OPC模型、空中影像模型等等)之使用及/或創建中使用複數個設備之平均光學像差以便至少部分地考慮圖案化製程中發生之光學像差的技術。舉例而言，平均光學像差可包括於OPC模型中，OPC模型在判定圖案化裝置之光學近接校正的過程中可修改設計佈局以便達成目標設計之經投影影像的更高保真度。OPC模型可應用意欲基於微影設備之平均光學像差的影響而輔助設計佈局之主要特徵的成像以便至少部分地考慮預期在圖案化製程期間發生之光學像差的一或多個OPC校正，諸如使一或多個輔助特徵之邊緣位置或特徵寬度及/或應用移位或偏置。
OPC模型在本文中以方式方式用以解釋該技術，但該技術不限於OPC模型，且本文中論述之任何模型可經修改以包括平均光學像差。製程模型可係任何用以設計、改良及/或最佳化圖案化製程之一或多個態樣，包括圖案化製程之任何設備，的模型。舉例而言，平均光學像差可實施於圖案化裝置/設計佈局模型、判定製程變數對圖案化製程之參數之影響的諸如疊對模型、聚焦模型及/或CD模型之模型、控制模型、源光罩最佳化模型、光阻模型、成像模型、測量模型(例如，模型化測量之製程)等等中。在一實施例中，可應用平均光學像差以在執行圖案化製程之前設置或改良圖案化製程，例如以判定考慮平均光學像差之圖案化裝置佈局及/或照明模式。在一實施例中，可在圖案化製程期間應用平均光學像差，例如以判定可應用於微影設備之投影系統之光學元件、應用於基板之位階控制等等的控制/補償。
另外，儘管聚焦置放於微影設備之光學像差上，但其他設備會具有影響圖案化製程之光學像差。舉例而言，測量系統可具有光學像差，且因此可基於平均光學像差而針對圖案化製程之設計、校正等等(例如，在此狀況下圖案化製程之測量態樣)考慮複數個測量系統之平均像差。
圖7示意性地展示根據一實施例之用於應用包括平均光學像差之製程模型之方法的流程。在此方法中，一或多個微影設備之平均光學像差700用於製程模型704中，及/或用以產生該製程模型。可接著使用一或多個微影設備中之一或多者或使用屬於一或多個微影設備中之一或多者之類型的微影設備來將具有平均光學像差700之製程模型704應用於圖案化製程。
在一實施例中，獲得及/或產生複數個微影設備之投影系統的平均光學像差700。可測量及/或運算各微影設備之光學像差，且可藉由對微影設備之光學像差的總和除以微影設備之總數目進行求和來判定平均光學像差700。關於圖11A至圖11C及圖12A至圖12C進一步論述六個微影設備之平均光學像差的實例運算。然而，本發明不限於某一數目個微影設備，且可針對兩個或更多個微影設備(例如，2個、4個、5個、6個、10個等)獲得。
在一實施例中，微影設備係來自由微影設備製造商生產(例如，不一定被提供至裝置製造商)之一組微影設備的微影設備。在一實施例中，微影設備係與特定圖案化製程一起使用之微影設備(例如，特定裝置製造公司或設施處之微影設備)。在一實施例中，微影設備係經設計以使用EUV輻射之微影設備。亦即，在一實施例中，自EUV微影設備之主要反射性光學系統獲得像差。
在一實施例中，平均值可係加權平均值，其中可例如基於用途(例如，相比於一或多個其他微影設備，可向相對更多地使用之微影設備指派更多權重)或在製程中使用微影設備的次序(例如，可向首先出現的微影設備指派更多權重，且可向在圖案化製程中稍後出現的微影設備指派更少權重)而向各微影設備指派特定權重。在一實施例中，加權平均值可係使得省略或以其他方式修改一或多個值。
在程序702中，可產生或更新製程模型704 (例如，OPC模型、空中影像模型等等)以在該製程模型中包括平均光學像差700。此製程模型704可經組態以判定對圖案化製程之參數(例如，圖案特徵之CD、波前、控制參數等等)的調整以考慮平均光學像差。調整可係基於製程模型704之平均光學像差及任何其他變數而判定之校正、修改等等。舉例而言，調整可係增加或減少圖案化裝置圖案中之特徵的尺寸及/或添加或修改圖案化裝置圖案中之用作OPC模型之部分的輔助特徵，以修改用作照明模型之部分的波前或照明，以控制用作投影光學件模型之部分之投影系統的光學元件，以控制用作基板位置控制模型之部分的基板整平，以減少或最小化用作疊對模型之部分的疊對誤差等等。
如上文所提及，製程模型704係包括平均光學像差之光學近接校正模型。此OPC模型用以判定對圖案化裝置圖案之調整，包括例如特徵尺寸、輔助特徵置放或修改等等之調整，且包括平均光學像差之此OPC模型置放接著可用以進行考慮平均光學像差的調整，以便針對在圖案化製程期間以改良方式向基板轉印圖案來修改或最佳化圖案化裝置圖案佈局。
在程序710中，可應用平均光學像差之該製程模型704以獲得製程變數(例如，OPC校正)中之與圖案化製程之參數(例如，CD)相關的校正/控制/改良/修改712。應用平均光學像差可提高圖案化製程之產出率及/或產率。
在可選程序722中，可使用不考慮平均光學像差之標稱模型(例如，標稱OPC模型)以在與圖案化製程之參數(例如，CD)相關的製程變數(例如，OPC校正)中產生校正/控制/改良/修改724。標稱模型可取得如程序702及模型704處的所有或大多數相同輸入。另外，在可選程序726中，可比較結果712及724與參考物(例如，具有所使用微影設備之特定光學像差的模型，且彼模型接著與程序710及722中產生之製程變數一起使用)，且使用結果712及724以評估效能參數(例如，相對於設計意圖或參考之百分比提高)以判定結果712是否相比於724充分地得以改良。
使用圖8A至圖8D中之若干測試特徵(例如，具有在圖案化裝置圖案之平面上水平且豎直配置之某一間距的兩個平行桿)來進一步所說明使用製程模型704之圖案化製程中的改良。
圖8A說明假定在投影系統中不存在光學像差且基於此假定而應用標稱OPC模型校正(例如，應用於圖案化裝置圖案)之標稱(或理想)製程模型的實例結果。換言之，標稱模型不考慮任何光學像差。沿著縱軸之圖形展示各種測試特徵之預測CD，且沿著橫軸之圖形展示沿著曝光場之某一維度(例如，沿著曝光場之長度或寬度)的位置，0位置對應於相關聯預測CD值之曝光場的中心。如此項技術中已知，曝光場(例如，呈細長縫隙形式)用以在圖案化製程期間將圖案化裝置圖案曝光至基板上。
結果或預測指示特徵之CD可均勻地印刷於曝光場之某一區內之基板上(即，受限於虛線L1與L2之間)。在該實例中，各自具有24 nm之標稱CD的四個不同特徵F1、F2、F3及F4相當均勻地且準確地沿著L1與L2之間的區中之場印刷，且各自具有22 nm之標稱CD的兩個不同特徵F5與F6亦相當均勻地且準確地沿著L1與L2之間的區中之場印刷。在此實例中，特徵F1及F2係垂直對準之鄰近桿，且特徵F5係F1之桿與F2之桿之間的間隙，且特徵F3及F4係水平對準之鄰近桿，且特徵F6係F3之桿與F4之桿之間的間隙。
現，圖8B說明併有使用使用圖8A之模型來進行OPC校正之圖案化裝置圖案的特定微影投影設備之投影系統光學像差之製程模型的實例結果。相比於針對L1與L2之間的區展示於圖17A中的結果，使用此製程模型之預測結果展示特徵F1至F4之CD沿著L1與L2之間的區中之場大體上在23與24.5 nm之間變化。臨界尺寸之變化至少部分地歸因於微影設備之投影系統的光學像差。
因此，需要減少圖8B中所展示之CD的變化。此可藉由使用考慮根據本發明之複數個微影設備之平均光學像差的模型來完成。儘管當然圖8B之模型可用以為圖8B中考慮的特定微影設備產生改良的OPC校正，但結果將係針對彼微影設備特定調諧的圖案化裝置圖案，此嚴重限制圖案化裝置之有用性。已發現，平均光學像差可得到各種微影設備之顯著改良的結果，即使個別微影設備可能不具有匹配平均光學像差之光學像差。
因此，藉由具有併有平均光學像差之模型，該模型可例如到達製程變數中之校正/控制/改良/修改(例如，OPC校正)，若非全部地，其有效地反轉微影設備之投影系統的大多數像差效應。像差效應之反轉可應用於例如圖案化裝置圖案以針對平均光學像差預校正圖案化裝置圖案，且因此該預校正將接著能夠糾正由圖案化裝置圖案經歷之實際光學像差的至少部分。
此反轉在圖8C中可見。此圖形展示使用標稱模型(例如，不具有像差)之預測結果，該標稱模型使用運用具有平均光學像差之製程模型進行OPC校正的圖案化裝置圖案。相比於圖8B，可見特徵F1至F4中之許多的大小改變已反轉。舉例而言，當圖8B中之特徵F4對於許多曝光場處於24 nm下時，圖8C中之特徵F4對於許多曝光場高於24 nm。儘管此對於不具有光學像差之投影系統將不令人滿意，但結果將與具有光學像差之投影系統完全不同。特定言之，當光學像差應用於OPC已校正特徵F4時，最終結果應係特徵F4使其CD接近標稱24 nm CD。因此，儘管此類預校正對於圖案化裝置圖案之影響在考慮不具有光學像差之標稱模型時將相比於圖8A中之結果引起實質CD變化(如圖8C中所展示)，但使用考慮平均光學像差之製程模型獲得的預校正在運用具有光學像差之投影系統應用時若非全部地有效地反轉投影系統之像差的大多數像差效應，以產生實質上更佳的結果，如圖8D中所展示。
圖8D說明併有特定微影投影設備(即，與圖8B所用於相同之光學像差)之投影系統光學像差之製程模型的實例結果，該微影投影設備使用使用包括平均光學像差之模型來進行OPC校正的圖案化裝置圖案(且使用不具有光學像差之標稱模型在圖8C中展示其結果)。如圖8D中所展示，即使微影設備之投影系統具有光學像差，四個特徵F1至F4亦具有大致24 nm之CD，因此相比於圖8B之結果展示實質上減少之變化，其中使用不考慮光學像差之模型來進行OPC校正。因此，當在製程模型化及/或模擬中考慮平均光學像差時，可獲得顯著地改良之結果。
圖9展示根據一實施例之判定光學像差之平均值之方法的流程。在此方法中，可獲得及/或產生光學像差值802。光學像差值802可係沿著曝光場(例如，縫隙)之不同位置處的經測量及/或模擬值。藉由使用曝光場位置，可評估像差之變化。在一實施例中，如圖10中所展示，可使用例如如本文所描述之剪切干涉計來在沿著曝光場800之長度L的不同位置處測量光學像差。亦在圖10中展示曝光場之定向與掃描方向806之間的關係。在一實施例中，光學像差之特徵可係例如沿著曝光場800之長度L處之各位置之任尼克多項式的曲線擬合。在圖11A至圖11C及圖12A至圖12C中說明依據六個不同微影設備之投影系統之任尼克多項式表徵的實例光學像差。
在一實施例中，該等設備中之每一者的光學像差可具有在某一限度內之變化性。舉例而言，當根據奈米測量像差時，變化性可在±0.2奈米內。可測量光學像差之變化性以判定設備應是否包括於圖案化製程中或判定製程模型之平均光學像差。舉例而言，若設備具有相對於其他設備實質上變化之光學像差，則可根據其光學像差而校正此設備，或在用於圖案化製程中或用作判定製程模型之平均光學像差之部分之前替換此設備。
在一實施例中，在例如裝置製造公司或設施處，自圖案化製程中使用之複數個微影設備獲得光學像差。在一實施例中，在例如裝置製造公司或設施處，自屬於圖案化製程中使用之類型的複數個微影設備獲得光學像差。舉例而言，該複數個微影設備可由製造商生產，但不向裝置製造公司或設施出售、租賃等等。在一實施例中，光學像差可係裝置製造公司或設施處之一或多個微影設備與不在裝置製造公司或設施處之一或多個微影設備(例如，在該一或多個微影設備之製造商處)的組合。
在步驟810中，判定複數個微影設備之平均光學像差804。可藉由對微影設備之光學像差的總量進行求和且除以微影設備之總數目來判定平均光學像差804。
在一實施例中，在曝光場之複數個位置中之每一者處判定平均光學像差804。因此，舉例而言，可藉由在彼等微影設備之曝光場中的可比較位置處自微影設備取得光學像差之平均值來獲得各位置之平均值。參考圖11，可在曝光場800之中心0處、離中心±1 mm處、離中心±2 mm處、離中心±3 mm處等等評估平均光學像差804。在一實施例中，自中心之增量可係例如針對特定應用選擇之0.1 mm、或0.2 mm、或0.5 mm、或1.5 mm、或2 mm等等(例如，更小增量應以運算時間為代價得到增加之準確性)。
在一實施例中，針對特定一或多種類型之光學像差而判定平均光學像差804。舉例而言，可針對由某一任尼克多項式表示之特定類型之像差判定平均光學像差804。在一實施例中，可針對複數個不同類型之光學像差中之每一者判定平均光學像差。在一實施例中，針對多於一種類型之光學像差的集合群而判定平均光學像差(例如，由兩個或更多個不同任尼克多項式定義之像差的平均值)。如將瞭解，按一或多種特定光學像差類型確定平均光學像差可與確定沿著曝光場之複數個位置處之平均值組合。
如上文所提及，該平均值可係加權平均值，其中可向各微影設備指派特定權重。舉例而言，加權可基於在製程中使用微影設備之次序(例如，可向首先出現的微影設備指派更多權重，且可向在圖案化製程中稍後出現的微影設備指派相對更少權重)、或可基於用途(例如，相比於一或多個其他微影設備，可向相對更多地使用之微影設備指派更多權重)。在一實施例中，加權平均值可係使得省略或以其他方式修改一或多個值。
在一實施例中，光學模型中使用之平均值可係每特定類型之光學像差之不同平均值的加權平均值。舉例而言，相比於一或多個特定曝光場位置之另外一或多個其他某些任尼克，一或多個某些任尼克之平均值可針對該一或多個特定曝光場位置更高地經加權。舉例而言，一或多個某些任尼克(例如，諾爾指數4)可使用投影系統中之一或多個光學元件來更易於在微影設備中糾正，且因此其平均值可低於不太易於由微影設備中之光學元件校正之一或多個其他任尼克的平均值經加權(且因此應使用例如OPC校正來加以預糾正)。
圖11A以及圖11B及圖11C說明由特定任尼克多項式表徵之光學像差的實例，在此狀況下第23任尼克多項式，例如諾爾指數23。在此實例中，光學像差係針對六個不同設備。圖11A展示跨越曝光場之六個微影設備(各行對應於不同微影設備)中之每一者的原始光學像差。橫軸對應於曝光場位置，0係曝光場之中心，且縱軸對應於光學像差量(在此狀況下以nm計)。在複數個場位置中之每一者處判定光學像差902，例如離場之中心0自-13 mm至13 mm (例如，處於-13 mm、-12 mm、…、-1 mm、0、1 mm、…、13 mm下)。如圖11A中所見，設備中之每一者的光學像差902具有實質變化，例如，沿著曝光場長度之約0.2 nm內的變化。
圖11B展示自圖11A之光學像差判定之光學像差的平均值904。藉由將各位置處之六個微影設備中之每一者的光學像差除以設備之總數目(即，6)進行求和來判定平均光學像差904。在一實施例中，此平均值可用於如上文所描述之製程模型中。
圖11C展示移除了平均光學像差之情況下之六個設備中之每一者的光學像差值。亦即，可自初始光學像差902移除平均光學像差904，此引該等設備中之每一者的殘餘像差906，起如圖11C中所展示。圖11C展示殘餘光學像差906已相比於各設備之初始光學像差902具有實質上減少之變化。因此，平均光學像差904可考慮不同設備中之每一者中的大多數光學像差，從而留下相對少量之殘餘像差。因此，當此平均光學像差904用於製程模型中時，若非全部地，製程模型(例如，如關於圖8A至圖8D所論述)可產生考慮預期將在使用特定微影設備時經歷之大多數光學像差。
當然，平均光學像差之使用在各種微影設備之間的變化相對小時保持。亦即，即使跨越曝光場之變化係大的，若特定曝光場位置處之微影設備之間的光學像差之差相對小，則平均光學像差將亦有效。在一實施例中，當依據任尼克而定義光學像差時，該差應是小於0.1 nm。
在另一實例中，可僅部分地可藉由包括平均光學像差來校正屬於例如由第14任尼克多項式(諾爾指數14)表示之某一類型的光學像差，如關於圖12A至圖12C所論述。
圖12A、圖12B及圖12C分別說明根據一實施例之由第14任尼克多項式表徵之光學像差、光學像差之平均值及移除了平均光學像差之光學像差值的實例。在圖12A中，第14任尼克多項式之光學像差912展示各設備之相對低變化及不同設備之間的相對類似變化(應注意線彼此追蹤的良好程度)。實際上，光學像差912可被視為不如光學像差902 (見圖11A)可變。
基於光學像差912，可以如先前關於圖11A及圖11B所論述之類似方式判定平均光學像差914 (見圖12B)。另外，可自初始光學像差912移除平均光學像差914，此產生設備中之每一者的殘餘光學像差916，如圖12C中所展示。圖12C展示殘餘光學像差916具有實質變化，且並未相比於設備中之每一者的初始光學像差912顯著地改良。因此，平均光學像差914可能不在不同設備中之此特定類型之光學像差中考慮該變化。此係因為不同設備之間的光學像差值的差具有顯著影響。因此，當此平均光學像差914用於製程模型中時，製程模型可能不產生改良的結果。因此，此可以數個方式中之任一者解決。舉例而言，此類型之光學像差平均值可在製程模型中更少地加權(包括可能完全移除)。另外或替代地，可使用微影設備中之另一校正機構來對此類型之光學像差進行定址，諸如波前校正光學元件、藉由基板位階控制等等。
因此，已意識到圖案化製程中使用之設備(諸如微影設備(諸如EUV微影設備)之投影光學件)中的(殘餘)像差可相比於先前設備在設備間主要地具系統性。此打開將設備之平均工具像差特徵用於圖案化製程設計、校正等等中(諸如於OPC模型化中)以至少部分地補償(例如，使用此OPC模型)圖案化製程中發生之歸因於此設備的光學像差的機會。此方法之益處係可顯著地改良總體CD均一性(CD uniformity，CDU)及/或圖案移位均一性(pattern shift uniformity，PSU)，同時提供設備獨立圖案化製程校正、設計、製程及/或模型等等。
因此，提供有在運算圖案化製程之參數(例如，OPC校正、照明模式組態、劑量概況等等)中併有複數個設備之平均光學像差以至少部分地糾正預期在圖案化製程中發生之光學像差的技術。舉例而言，使用此類技術，相比於例如不考慮光學像差及/或在製程模型考慮微影設備之投影系統之特定像差時獲得圖案化裝置之增加的使用靈活性的製程，可實現改良的圖案保真度。
本文中所描述之平均光學像差的用途可用於各種目的，包括控制圖案化製程中之製程或其中之設備、監視藉由圖案化製程產生之基板、設計圖案化製程之製程或設備等等。舉例而言，該等結果或自其導出之另一結果可用以變更圖案化製程之設備或製程以進一步處理基板或處理另一基板。舉例而言，結果可用以預測缺陷。缺陷之預測可用以例如控制度量衡工具以檢測受影響區域及/或變更圖案化製程之設備或製程以進一步處理基板或處理另一基板。另外，結果可用以藉由例如導出用於校正微影設備之劑量配方、啟用圖案化裝置及其圖案之設計、設置製程等等來設計圖案化製程。結果可用以判定接著可出於各種目的而使用之製程的一或多個變數(例如，最佳曝光及/或最佳劑量)。如應瞭解，可存在許多其他用途。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：獲得一圖案化製程之一製程模型，其包括或考慮用於與一圖案化製程一起使用之複數個設備之光學系統之一平均光學像差；及藉由一硬體電腦系統應用該製程模型以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差。
在一實施例中，該製程模型包含一光學近接校正模型。在一實施例中，判定對該參數之該調整包含判定補償該平均光學像差之一光學近接校正。在一實施例中，該平均光學像差係針對複數個微影設備，且在一曝光場之複數個位置中之每一者處加以指定。在一實施例中，該曝光場係一縫隙且該複數個位置沿著該縫隙之一長度散佈。在一實施例中，針對一特定類型之光學像差指定該平均光學像差。在一實施例中，根據複數個不同類型之光學像差中之每一者而指定該平均光學像差。在一實施例中，根據一任尼克多項式而定義該(等)平均光學像差。在一實施例中，該方法進一步包含：獲得用於與一圖案化製程一起使用之該複數個設備之光學系統的該平均光學像差；及產生包括該平均光學像差且經組態以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差的該製程模型。在一實施例中，該方法進一步包含：獲得該複數個設備中之每一者之該光學系統的光學像差，在一曝光場之複數個位置處獲得各光學像差；及在該曝光場之該複數個位置中之每一者處運算該複數個設備之該平均光學像差。在一實施例中，該方法將對該參數之該調整應用於該圖案化製程。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：獲得一圖案化製程之複數個設備之光學系統的一平均光學像差；及藉由一硬體電腦系統產生經組態以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差的一製程模型。
在一實施例中，該製程模型包含一光學近接校正模型。在一實施例中，判定對該參數之該調整包含判定補償該平均光學像差之一光學近接校正。在一實施例中，該平均光學像差係針對複數個微影設備，且在一曝光場之複數個位置中之每一者處加以指定。在一實施例中，該曝光場係一縫隙且該複數個位置沿著該縫隙之一長度散佈。在一實施例中，針對一特定類型之光學像差指定該平均光學像差。在一實施例中，根據複數個不同類型之光學像差中之每一者而指定該平均光學像差。在一實施例中，根據一任尼克多項式而定義該(等)平均光學像差。在一實施例中，該方法進一步包含：獲得該複數個設備中之每一者之該光學系統的光學像差，在一曝光場之複數個位置處獲得各光學像差；及在該曝光場之該複數個位置中之每一者處運算該複數個設備之該平均光學像差。在一實施例中，該方法進一步包含使用該製程模型以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差，且將對該參數之該調整應用於該圖案化製程。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：獲得供在一圖案化製程中使用的複數個微影設備中之每一者之一光學系統的光學像差，在該微影設備之一曝光場之複數個位置處獲得各光學像差；及在該曝光場之該複數個位置中之每一者處藉由一硬體電腦系統運算該複數個微影設備之一平均光學像差。
在一實施例中，針對一特定類型之光學像差指定該平均光學像差。在一實施例中，根據複數個不同類型之光學像差中之每一者而指定該平均光學像差。在一實施例中，根據一任尼克多項式而定義該(等)平均光學像差。在一實施例中，該等光學像差具有在某一限度內之變化性。在一實施例中，該等光學像差具有在±0.2 nm內之變化性。在一實施例中，該曝光場係一縫隙且該複數個位置沿著該縫隙之一長度散佈。根據一任尼克多項式而定義該等平均光學像差。在一實施例中，該方法進一步包含使用該平均光學像差以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差，且將對該參數之該調整應用於該圖案化製程。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：判定供在一圖案化製程一起使用之該複數個設備之光學系統的該平均光學像差；及藉由一硬體電腦系統產生用於調整待使用該圖案化製程來成像至一基板上之一圖案的一光學近接模型，其中該光學近接模型經組態以將光學近接校正應用於該圖案以至少部分地補償所判定平均光學像差。
可以使用以下條項來一步描述實施例：
1. 一種方法，其包含：
獲得一圖案化製程之一製程模型，其包括或考慮用於與一圖案化製程一起使用之複數個設備之光學系統之一平均光學像差；及
藉由一硬體電腦系統應用該製程模型以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差。
2. 如條項1之方法，其中該製程模型包含一光學近接校正模型。
3. 如條項1或條項2之方法，其中判定對該參數之該調整包含判定補償該平均光學像差之一光學近接校正。
4. 如條項1至3中任一項之方法，其中該平均光學像差係針對複數個微影設備，且在一曝光場之複數個位置中之每一者處加以指定。
5. 如條項4之方法，其中該曝光場係一縫隙且該複數個位置沿著該縫隙之一長度散佈。
6. 如條項1至5中任一項之方法，其中針對一特定類型之光學像差指定該平均光學像差。
7. 如條項6之方法，其中根據複數個不同類型之光學像差中之每一者而指定該平均光學像差。
8. 如條項6或條項7之方法，其中根據一任尼克多項式而定義該(等)平均光學像差。
9. 如條項1至8中任一項之方法，其進一步包含：
獲得用於與一圖案化製程一起使用之該複數個設備之光學系統的該平均光學像差；及
產生包括該平均光學像差且經組態以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差的該製程模型。
10. 如條項1至9中任一項之方法，其進一步包含：
獲得該複數個設備中之每一者之該光學系統的光學像差，在一曝光場之複數個位置處獲得各光學像差；及
在該曝光場之該複數個位置中之每一者處運算該複數個設備之該平均光學像差。
11. 如條項1至10中任一項之方法，其進一步包含將對該參數之該調整應用於該圖案化製程。
12. 一種方法，其包含：
獲得一圖案化製程之複數個設備之光學系統的一平均光學像差；及
藉由一硬體電腦系統產生經組態以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差的一製程模型。
13. 如條項12之方法，其中該製程模型包含一光學近接校正模型。
14. 如條項12或條項13之方法，其中判定對該參數之該調整包含判定補償該平均光學像差之一光學近接校正。
15. 如條項12至14中任一項之方法，其中該平均光學像差係針對複數個微影設備，且在一曝光場之複數個位置中之每一者處加以指定。
16. 如條項15之方法，其中該曝光場係一縫隙且該複數個位置沿著該縫隙之一長度散佈。
17. 如條項12至16中任一項之方法，其中針對一特定類型之光學像差指定該平均光學像差。
18. 如條項17之方法，其中根據複數個不同類型之光學像差中之每一者而指定該平均光學像差。
19. 如條項17或條項18之方法，其中根據一任尼克多項式而定義該(等)平均光學像差。
20. 如條項12至19中任一項之方法，其進一步包含：
獲得該複數個設備中之每一者之該光學系統的光學像差，在一曝光場之複數個位置處獲得各光學像差；及
在該曝光場之該複數個位置中之每一者處運算該複數個設備之該平均光學像差。
21. 如條項12至20中任一項之方法，其進一步包含使用該製程模型以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差，且將對該參數之該調整應用於該圖案化製程。
22. 一種方法，其包含：
獲得供在一圖案化製程中使用的複數個微影設備中之每一者之一光學系統的光學像差，在該微影設備之一曝光場之複數個位置處獲得各光學像差；及
在該曝光場之該複數個位置中之每一者處藉由一硬體電腦系統運算該複數個微影設備之一平均光學像差。
23. 如條項22之方法，其中針對一特定類型之光學像差指定該平均光學像差。
24. 如條項22或條項23之方法，其中根據複數個不同類型之光學像差中之每一者而指定該平均光學像差。
25. 如條項23或條項24之方法，其中根據一任尼克多項式而定義該(等)平均光學像差。
26. 如條項22至25中任一項之方法，其中該等光學像差具有在某一限度內之變化性。
27. 如條項26之方法，其中該等光學像差具有在±0.2 nm內之變化性。
28. 如條項22至27中任一項之方法，其中該曝光場係一縫隙且該複數個位置沿著該縫隙之一長度散佈。
29. 如條項22至28中任一項之方法，其中根據一任尼克多項式而定義該等平均光學像差。
30. 如條項22至29中任一項之方法，其進一步包含使用該平均光學像差以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差，且將對該參數之該調整應用於該圖案化製程。
31. 一種方法，其包含：
判定供在一圖案化製程一起使用之該複數個設備之光學系統的該平均光學像差；及
藉由一硬體電腦系統產生用於調整待使用該圖案化製程來成像至一基板上之一圖案的一光學近接模型，其中該光學近接模型經組態以將光學近接校正應用於該圖案以至少部分地補償所判定平均光學像差。
32. 一種調整待使用該圖案化製程來成像至一基板上之一圖案之方法，該方法包含應用根據條項1至21及31中任一項之模型。
33. 一種電腦程式產品，其包含一非暫時性電腦可讀媒體，該非暫時性電腦可讀媒體上記錄有指令，該等指令在由一電腦執行時實施如條項1至32中任一項之方法。
圖13為說明可輔助實施本文中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處理器104 (或多個處理器104及105)。電腦系統100亦包括主記憶體106，諸如隨機存取記憶體(random access memory，RAM)或其他動態儲存裝置，其耦接至匯流排102以用於儲存待由處理器104執行之資訊及指令。主記憶體106在執行待由處理器104執行之指令期間亦可用於儲存暫時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之靜態資訊及指令之唯讀記憶體(read only memory，ROM) 108或其他靜態儲存裝置。提供儲存裝置110 (諸如磁碟或光碟)且將其耦接至匯流排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(cathode ray tube，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裝置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裝置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。此輸入裝置通常在兩個軸線——第一軸線(例如，x軸)及第二軸線(例如，y軸)——中具有允許裝置在平面上指定位置的兩個自由度。觸控面板(螢幕)顯示器亦可被用作輸入裝置。
根據一個實施例，可由電腦系統100回應於處理器104執行主記憶體106中含有的一或多個指令之一或多個序列而執行本文中所描述之程序之部分。可將此類指令自諸如儲存裝置110之另一電腦可讀媒體讀取至主記憶體106中。主記憶體106中含有之指令序列的執行致使處理器104執行本文中所描述之製程步驟。呈多處理配置之一或多個處理器亦可用以執行主記憶體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系統。因此，實施例不限於硬體電路與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。此媒體可呈許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如儲存裝置110。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體106。傳輸媒體包括同軸電纜、銅線及光纖，包括包含匯流排102的線。傳輸媒體亦可呈聲波或光波之形式，諸如在射頻(RF)及紅外(IR)資料通信期間所產生之聲波或光波。電腦可讀媒體之常見形式包括例如軟性磁碟、可撓性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁媒體、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。
各種形式之電腦可讀媒體可涉及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。舉例而言，初始地可將該等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成紅外線信號。耦接至匯流排102之紅外線偵測器可接收紅外線信號中攜載之資料且將該資料置放於匯流排102上。匯流排102將資料攜載至主記憶體106，處理器104自主記憶體106擷取且執行指令。由主記憶體106接收之指令可視情況在由處理器104執行之前或之後儲存於儲存裝置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之雙向資料通信耦接，網路鏈路120連接至區域網路122。舉例而言，通信介面118可係整合式服務數位網路(integrated services digital network，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可係區域網路(local area network，LAN)卡以提供對相容LAN之資料通信連接。亦可實施無線鏈路。在任何此實施方案中，通信介面118發送且接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料流的電信號、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將資料通信提供至其他資料裝置。舉例而言，網路鏈路120可經由區域網路122向主機電腦124或向由網際網路服務提供者(Internet Service Provider，ISP) 126操作之資料裝備提供連接。ISP 126繼而經由現通常被稱作「網際網路」128之全球封包資料通信網路提供資料通信服務。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之信號為輸送資訊的例示性形式之載波，該等信號將數位資料攜載至電腦系統100且自電腦系統100攜載數位資料。
電腦系統100可經由網路、網路鏈路120及通信介面118發送消息且接收資料，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。經接收碼可在其被接收時由處理器104執行，及/或儲存於儲存裝置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可獲得呈載波形式之應用程式碼。
圖14示意性地描繪包括以下各者之另一例示性微影投影設備LA：
-源收集器模組SO，其用以提供輻射。
-照明系統(照明器) IL，其經組態以調節來自源收集器模組SO之輻射光束B (例如，EUV輻射)。
-支撐結構(例如，光罩台) MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，光罩或倍縮光罩) MA且連接至經組態以準確地定位圖案化裝置之第一定位器PM；
-基板台(例如，晶圓台) WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W，且連接至經組態以準確地定位該基板之第二定位器PW；及
-投影系統(例如，反射性投影系統) PS，其經組態以將由圖案化裝置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。
如此處所描繪，設備LA屬於反射類型(例如，使用反射光罩)。應注意，因為大多數材料在EUV波長範圍內具吸收性，所以圖案化裝置可具有包含例如鉬與矽之多層堆疊的多層反射器。在一個實例中，多堆疊反射器具有鉬與矽之40個層對，其中每一層之厚度為四分之一波長。可運用X射線微影來產生更小波長。因為大多數材料在EUV及x射線波長下具吸收性，所以圖案化裝置構形上之圖案化吸收材料的薄件(例如，多層反射器之頂部上的TaN吸收器)界定特徵將在何處打印(正型抗蝕劑)或不打印(負型抗蝕劑)。
參看圖14，照明器IL自源收集器模組SO接收極紫外線輻射光束。用以產生EUV輻射之方法包括但不一定限於運用EUV範圍內之一或多個發射譜線將材料轉換成具有至少一個元素之電漿狀態，例如氙、鋰或錫。在一種此類方法(常常被稱為雷射產生電漿(「LPP」))中，可藉由運用雷射光束來輻照燃料(諸如具有譜線發射元素之材料小滴、串流或叢集)而產生電漿。源收集器模組SO可係包括圖14中未展示之雷射EUV輻射系統的部件，該雷射用於提供激發燃料之雷射光束。所得電漿發射輸出輻射，例如EUV輻射，該輻射係使用安置於源收集器模組中之輻射收集器予以收集。舉例而言，當使用CO2 雷射以提供用於燃料激發之雷射光束時，雷射及源收集器模組可係分離實體。
在此等狀況下，雷射不被視為形成微影設備之部件，且輻射光束係憑藉包含例如適合引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統而自雷射傳遞至源收集器模組。在其他狀況下，例如當輻射源係常常被稱為DPP輻射源之放電產生電漿EUV產生器時，輻射源可係源收集器模組之整體部分。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈的調整器。一般而言，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如琢面化場鏡面裝置及琢面化光瞳鏡面裝置。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入射於固持於支撐結構(例如，光罩台) MT上之圖案化裝置(例如，光罩) MA上，且由圖案化裝置圖案化。在從圖案化裝置(例如，光罩) MA反射之後，輻射光束B通過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器PS2 (例如，干涉量測裝置、線性編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT，例如以便在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器PS1可用以相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化裝置(例如，光罩) MA。可使用圖案化裝置對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如光罩) MA及基板W。
可在以下模式中之至少一者下使用所描繪設備LA：
1.在步進模式下，使支撐結構(例如，光罩台) MT及基板台WT保持基本上靜止，同時將賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上(即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。
2.在掃描模式下，在將經賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構(例如，光罩台) MT及基板台WT (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WT相對於支撐結構(例如，光罩台) MT之速度及方向。
3.在另一模式下，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台) MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化裝置，且移動或掃描基板台WT。在此模式下，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT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裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
圖15更詳細地展示設備LA，其包括源收集器模組SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器模組SO經建構及配置以使得可將真空環境維持於源收集器模組SO之封閉結構220中。可藉由放電產生電漿輻射源形成EUV輻射發射電漿210。可藉由氣體或蒸汽(例如，氙氣體、鋰蒸汽或錫蒸汽)而產生EUV輻射，其中產生極熱電漿210以發射在電磁光譜的EUV範圍內之輻射。舉例而言，藉由造成至少部分離子化電漿之放電來產生極熱電漿210。為了輻射之有效率產生，可要求為例如 10 Pa之分壓之氙、鋰、錫蒸汽或任何其他適合氣體或蒸汽。在一實施例中，提供經激發錫(Sn)電漿以產生EUV輻射。
由熱電漿210發射之輻射係經由定位於源腔室211中之開口中或後方的視情況選用的氣體障壁或污染物截留器230 (在一些狀況下，亦被稱作污染物障壁或箔片截留器)而自源腔室211傳遞至收集器腔室212中。污染物截留器230可包括通道結構。污染物截留器230亦可包括氣體障壁，或氣體障壁與通道結構之組合。如在此項技術中已知，本文中進一步所指示之污染物截留器或污染物障壁230至少包括通道結構。
收集器腔室211可包括可係所謂的掠入射收集器之輻射收集器CO。輻射收集器CO具有上游輻射收集器側251及下游輻射收集器側252。橫穿收集器CO之輻射可由待沿著由點虛線「O」指示之光軸而聚焦在虛擬源點IF中的光柵光譜濾光器240反射。虛擬源點IF通常被稱作中間焦點，且源收集器模組經配置成使得中間焦點IF位於圍封結構220中之開口221處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿210之影像。
隨後，輻射橫穿照明系統IL，照明系統IL可包括琢面化場鏡面裝置22及琢面化光瞳鏡面裝置24，該琢面化場鏡面裝置及該琢面化光瞳鏡面裝置經配置以提供在圖案化裝置MA處的輻射光束21之所要角分佈，以及在圖案化裝置MA處的輻射強度之所要均一性。在由支撐結構MT固持之圖案化裝置MA處反射輻射光束21後，隨即形成經圖案化光束26，且由投影系統PS將經圖案化光束26經由反射元件28、30而成像至由基板台WT固持之基板W上。
比所展示之元件更多的元件通常可存在於照明光學件單元IL及投影系統PS中。取決於微影設備之類型，可視情況存在光柵光譜濾光器240。另外，可存在比諸圖所展示之鏡面多的鏡面，例如，在投影系統PS中可存在比圖15所展示之反射元件多1至6個的額外反射元件。
如圖15所說明之收集器光學件CO被描繪為具有掠入射反射器253、254及255之巢狀收集器，僅作為收集器(或收集器鏡面)之一實例。掠入射反射器253、254及255圍繞光軸O軸向對稱地安置，且此類型之收集器光學件CO合乎需要地與放電產生電漿輻射源組合使用。
替代地，源收集器模組SO可係如圖16所展示之LPP輻射系統之部分。雷射LAS經配置以將雷射能量沈積至諸如氙(Xe)、錫(Sn)或鋰(Li)之燃料中，從而產生具有數十電子伏特的電子溫度之高度離子化電漿210。在此等離子之去激發及再結合期間產生之高能輻射係自電漿發射、由近正入射收集器光學件CO收集，且聚焦至圍封結構220中之開口221上。
本文所揭示之概念可模擬或數學上模型化用於成像子波長特徵之任何通用成像系統，且可尤其供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 nm波長且甚至能夠藉由使用氟雷射來產生157 nm波長之極紫外線(extreme ultra violet，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的成像，但應理解，所揭示之概念可與任何類型之微影成像系統一起使用，例如，用於在不同於矽晶圓的基板上之成像的微影成像系統。
儘管可在本文中特定地參考在IC之製造中的實施例之使用，但應理解，本文實施例可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、用於磁域記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示器(liquid-crystal display，LCD)、薄膜磁頭、微機械系統(micromechanical system，MEM)等。熟悉此項技術者將瞭解，在此類替代性應用之上下文中，在本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用可被視為分別與更一般術語「圖案化裝置」、「基板」或「目標部分」同義或可與其互換。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)或度量衡或檢測工具中處理本文中所提及之基板。在適用情況下，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。此外，可將基板處理多於一次，例如以便產生例如多層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。
在本文中，如本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外輻射(例如，具有約365、約248、約193、約157或約126 nm之波長)及極紫外光(EUV)輻射(例如，具有在5至20 nm之範圍內的波長)、以及粒子束，諸如離子束或電子束。
如本文所使用之術語「最佳化」指代或意謂調整圖案化設備(例如，微影設備)、圖案化製程等等，使得結果及/或製程具有更合乎需要之特性，諸如基板上之設計圖案之更高投射準確性、更大製程窗等等。因此，如本文所使用之術語「最佳化」指代或意謂識別用於一或多個參數之一或多個值的程序，該一或多個值相比於用於彼等一或多個參數之一或多個值之一初始集合提供至少一個相關度量之改良，例如，局域最佳。因此，「最佳」及其他相關術語應予以解釋。在一實施例中，最佳化步驟可反覆應用，以提供一或多個度量之進一步改良。
本發明之態樣可以任何方便形式予以實施。舉例而言，可藉由一或多個適當電腦程式來實施實施例，該一或多個適當電腦程式可在可係有形載體媒體(例如，磁碟)或無形載體媒體(例如，通信信號)之適當載體媒體上進行。可使用可特定採取可程式化電腦之形式的適合設備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。因此，本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合予以實施。本發明之實施例亦可被實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸以可由機器(例如，運算裝置)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置；電氣、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外信號、數位信號等等)等。另外，韌體、軟體、常式、指令可在本文中被描述為執行特定動作。然而，應瞭解，此等描述僅僅係出於方便起見，且此等動作事實上係由運算裝置、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他裝置引起。
在方塊圖中，所說明之組件被描繪為離散功能區塊，但實施例不限於本文中所描述之功能性如所說明來組織之系統。由組件中之每一者提供之功能性可由軟體或硬體模組提供，該等模組以與目前所描繪之方式不同之方式組織，例如，可摻和、結合、複寫、解散、分配(例如，在資料中心內或按地區)，或另外以不同方式組織此軟體或硬體。本文中所描述之功能性可由執行儲存於有形的、非暫時性機器可讀媒體上之程式碼之一或多個電腦的一或多個處理器提供。在一些狀況下，第三方內容遞送網路可主控經由網路傳達之資訊中的一些或全部，在此狀況下，在據稱供應或以另外方式提供資訊(例如，內容)之情況下，可藉由發送指令以自內容遞送網路擷取彼資訊提供該資訊。
除非另外具體地陳述，否則如自論述顯而易見，應瞭解，貫穿本說明書，利用諸如「處理」、「運算」/「計算」、「判定」或其類似者之術語的論述係指諸如專用電腦或相似專用電子處理/運算裝置之特定設備的動作或程序。
讀者應瞭解，本申請案描述若干發明。此等發明已經分組成單一文件，而非將彼等發明分離成多個單獨的專利申請案，此係因為該等發明之相關主題在應用程序中有助於經濟發展。但不應合併此等發明之相異優點及態樣。在一些狀況下，實施例解決本文中所提到之所有不足，但應理解，該等發明係獨立地有用，且一些實施例僅解決此等問題之子集或供應其他未經提及之益處，該等益處對於檢閱本發明之熟習此項技術者將顯而易見。歸因於成本約束，目前可不主張本文中所揭示之一些發明，且可在稍後申請案(諸如接續申請案或藉由修正本技術方案)中主張該等發明。相似地，歸因於空間限制，本發明文件之發明摘要及發明內容章節皆不應被視為含有所有此等發明之全面清單或此等發明之所有態樣。
應理解，描述及圖式並不意欲將本發明限於所揭示之特定形式，而正相反，本發明意欲涵蓋屬於如由所附申請專利範圍所界定之本發明之精神及範疇的所有修改、等效物及替代方案。
鑒於此描述，本發明之各個態樣之修改及替代實施例對於熟習此項技術者而言將顯而易見。因此，本說明書及圖式應被理解為僅為說明性的且係出於教示熟習此項技術者執行本發明之一般方式之目的。應理解，本文中所展示且描述之本發明之形式應視為實施例之實例。元件及材料可替代本文中所說明及描述之元件及材料，部分及製程可被反轉或被省略，可獨立利用某些特徵，且可組合實施例或實施例之特徵，此皆如對熟習此項技術者在獲得此描述之益處之後將顯而易見。可在不脫離如在以下申請專利範圍中所描述之本發明之精神及範疇的情況下對本文中所描述之元件作出改變。本文中所使用之標題僅為達成組織性目的，且不意欲用以限制本說明書之範疇。
如貫穿本申請案所使用，詞「可」係在許可之意義(亦即，意謂有可能)而非強制性之意義(亦即，意謂必須)下予以使用。詞「包括(include/including/includes)」及其類似者意謂包括但不限於。如貫穿本申請案所使用，單數形式「a/an/the」包括複數個參照物，除非內容另有明確地指示。因此，舉例而言，對「元件(an element/a element)」之參考包括兩個或多於兩個元件之組合，儘管會針對一或多個元件使用其他術語及片語，諸如「一或多個」。術語「或」除非另外指明，否則係非排他性的，亦即，涵蓋「及」與「或」兩者。描述條件關係之術語，例如，「回應於X，而Y」、「在X後，即Y」、「若X，則Y」、「當X時，Y」等涵蓋因果關係，其中前提為必要的因果條件，前期為充分的因果條件，或前期為結果的貢獻因果條件，例如，「在條件Y獲得後，即出現狀態X」對於「僅在Y後，才出現X」及「在Y及Z後，即出現X」係通用的。此等條件關係不限於即刻遵循前提而獲得之結果，此係因為可延遲一些結果，且在條件陳述中，前提連接至其結果，例如，前提係與出現結果之似然性相關。除非另有指示，否則複數個特質或功能經映射至複數個物件(例如，執行步驟A、B、C及D之一或多個處理器)之陳述涵蓋所有此等特質或功能經映射至所有此等物件及特質或功能之子集經映射至特質或功能之子集兩者(例如，所有處理器各自執行步驟A至D，及其中處理器1執行步驟A，處理器2執行步驟B及步驟C之一部分，且處理器3執行步驟C之一部分及步驟D之狀況)。另外，除非另外指示，否則一個值或動作係「基於」另一條件或值之陳述涵蓋條件或值為單獨因數之情況及條件或值為複數個因數當中之一個因數之情況兩者。除非另有指示，否則某一集合之「各」離子具有某一特性的陳述不應被理解為排除較大集合中之一些以其他方式相同或類似之成員不具有該特性的狀況，亦即，各不一定意味著每一個。對自範圍選擇之參考包括範圍之端點。
在以上描述中，流程圖中之任何製程、描述或區塊應理解為表示程式碼之模組、區段或部分，其包括用於實施該製程中之特定的邏輯功能或步驟之一或多個可執行指令，且替代實施包括於本發明進展之例示性實施例之範疇內，其中功能可取決於所涉及之功能性不按照所展示或論述之次序執行，包括實質上同時或以相反次序執行，如熟習此項技術者將理解。
在某些美國專利、美國專利申請案或其他材料(例如，論文)已以引用方式併入之情況下，此等美國專利、美國專利申請案及其他材料之文字僅在此材料與本文中所闡述之陳述及圖式之間不存在衝突之情況下以引用的方式併入。在存在此類衝突之情況下，在此類以引用方式併入的美國專利、美國專利申請案及其他材料中之任何此類衝突並不具體地以引用方式併入本文中。
雖然已描述某些實施例，但此等實施例僅藉助於實例來呈現，且並不意欲限制本發明之範疇。實際上，本文中所描述之新穎方法、設備及系統可以多種其他形式實施；此外，在不背離本發明精神之情況下，可對本文中所描述之方法、設備及系統的形式進行各種省略、替代及改變。隨附申請專利範圍及其等效物意欲涵蓋將屬於本發明之範疇及精神內的此類形式或修改。
0‧‧‧中心
21‧‧‧輻射光束
22‧‧‧琢面化場鏡面裝置
24‧‧‧琢面化光瞳鏡面裝置
26‧‧‧經圖案化光束
28‧‧‧反射元件
30‧‧‧反射元件
31‧‧‧照明模型
32‧‧‧投影光學件模型
33‧‧‧圖案化裝置圖案模型
36‧‧‧空中影像
37‧‧‧抗蝕劑模型
38‧‧‧抗蝕劑影像
39‧‧‧圖案轉印後製程模型
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‧‧‧儲存裝置
112‧‧‧顯示器
114‧‧‧輸入裝置
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‧‧‧網際網路服務提供者(ISP)
128‧‧‧網際網路
130‧‧‧伺服器
210‧‧‧極熱電漿
211‧‧‧源腔室
212‧‧‧收集器腔室
220‧‧‧圍封結構
221‧‧‧開口
230‧‧‧污染物截留器
240‧‧‧光柵光譜濾光器
251‧‧‧上游輻射收集器側
252‧‧‧下游輻射收集器側
253‧‧‧掠入射反射器
254‧‧‧掠入射反射器
255‧‧‧掠入射反射器
300A‧‧‧特性
300B‧‧‧特性
300C‧‧‧特性
302‧‧‧步驟
304‧‧‧步驟
306‧‧‧步驟
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
405‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
408‧‧‧步驟
410‧‧‧步驟
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
508‧‧‧步驟
510‧‧‧步驟
512‧‧‧步驟
514‧‧‧步驟
516‧‧‧步驟
518‧‧‧步驟
700‧‧‧平均光學像差
702‧‧‧程序
704‧‧‧製程模型
710‧‧‧程序
712‧‧‧可選程序/結果
722‧‧‧可選程序
724‧‧‧校正/控制/改良/修改/結果
726‧‧‧可選程序
800‧‧‧曝光場
802‧‧‧光學像差值
804‧‧‧平均光學像差
806‧‧‧掃描方向
810‧‧‧步驟
902‧‧‧光學像差
904‧‧‧平均光學像差
906‧‧‧殘餘像差
912‧‧‧光學像差
914‧‧‧平均光學像差
916‧‧‧殘餘光學像差
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準感測器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器/輻射收集器/收集器光學件
F1‧‧‧特徵
F2‧‧‧特徵
F3‧‧‧特徵
F4‧‧‧特徵
F5‧‧‧特徵
F6‧‧‧特徵
I/O1‧‧‧輸入埠
I/O2‧‧‧輸出埠
IF‧‧‧位置感測器/虛擬源點
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
L‧‧‧長度
L1‧‧‧虛線
L2‧‧‧虛線
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧微影控制單元
LAS‧‧‧雷射
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧圖案化裝置對準標記
M2‧‧‧圖案化裝置對準標記
MA‧‧‧圖案化裝置
MT‧‧‧支撐結構
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PS1‧‧‧位置感測器
PS2‧‧‧位置感測器
PW‧‧‧第二定位器
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧基板處置器/機器人
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源/源收集器模組
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
對於一般熟習此項技術者而言，在結合隨附圖式而檢閱特定實施例之以下描述後，以上態樣及其他態樣及特徵就將變得顯而易見，在該等圖式中：
圖1示意性地描繪根據一實施例之微影設備；
圖2示意性地描繪微影製造單元或微影叢集之實施例；
圖3係對應於圖1中之子系統之模擬模型的方塊圖；
圖4展示最佳化微影投影設備之一般方法的流程圖；
圖5展示最佳化微影投影設備之方法的流程圖，其中交替地執行所有設計變數之最佳化；
圖6展示一個例示性最佳化方法；
圖7展示根據一實施例之判定光學像差之平均值之方法的流程；
圖8A說明根據一實施例之使用不具有光學像差之標稱製程模型產生之圖案的實例結果；
圖8B說明根據一實施例之使用具有特定微影設備之光學像差之光學近接校正模型來針對8A產生之圖案的實例結果。
圖8C說明根據一實施例之使用使用包括平均光學像差之製程模型產生之圖案之標稱製程模型產生之圖案的實例結果；
圖8D說明根據一實施例之使用具有特定微影設備之光學像差之光學近接校正模型針對圖8C產生之圖案的實例結果；
圖9展示根據一實施例之用於應用包括平均光學像差之製程模型之方法的流程；
圖10示意性地展示根據一實施例之曝光場；
圖11A、圖11B及圖11C分別說明根據一實施例之根據某一任尼克(Zernike)多項式之光學像差、該某一任尼克多項式之光學像差之平均值、及移除了平均光學像差之光學像差值的實例；
圖12A、圖12B及圖12C分別說明根據一實施例之根據另一某一任尼克多項式之光學像差、該某一任尼克多項式之光學像差之平均值、及移除了平均光學像差之光學像差值的實例；
圖13係可供實施實施例之實例電腦系統的方塊圖；
圖14係另一微影投影設備之示意圖；
圖15係圖14中之設備的更詳細視圖；且
圖16係圖14及圖15之設備之源收集器模組的更詳細視圖。
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，而是藉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。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的彼等部分，且將省略此等已知組件之其他部分的詳細描述以免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。此外，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，除非如此明確闡述。另外，範疇涵蓋本文中藉助於說明而提及的組件之目前及未來已知等效者。

Claims (15)

  1. 一種方法，其包含： 獲得一圖案化製程之一製程模型，其包括或考慮用於與一圖案化製程一起使用之複數個設備之光學系統之一平均光學像差；及 藉由一硬體電腦系統應用該製程模型以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差。
  2. 如請求項1之方法，其中該製程模型包含一光學近接校正模型。
  3. 如請求項1之方法，其中判定對該參數之該調整包含：判定補償該平均光學像差之一光學近接校正。
  4. 如請求項1之方法，其中該平均光學像差係針對複數個微影設備，且在一曝光場之複數個位置中之每一者處加以指定。
  5. 如請求項4之方法，其中該曝光場係一縫隙且該複數個位置沿著該縫隙之一長度散佈。
  6. 如請求項1之方法，其中針對一特定類型之光學像差指定該平均光學像差。
  7. 如請求項6之方法，其中根據複數個不同類型之光學像差中之每一者而指定該平均光學像差。
  8. 如請求項6之方法，其中根據一任尼克多項式而定義該(等)平均光學像差。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包含： 獲得用於與一圖案化製程一起使用之該複數個設備之光學系統的該平均光學像差；及 產生包括該平均光學像差且經組態以判定對該圖案化製程之一參數的一調整以考慮該平均光學像差的該製程模型。
  10. 如請求項1之方法，其進一步包含： 獲得該複數個設備中之每一者之該光學系統的光學像差，在一曝光場之複數個位置處獲得各光學像差；及 在該曝光場之該複數個位置中之每一者處運算該複數個設備之該平均光學像差。
  11. 如請求項10之方法，其中該等光學像差具有在某一限度內之變化性。
  12. 如請求項10之方法，其中該等光學像差具有在±0.2 nm內之變化性。
  13. 如請求項1之方法，其進一步包含將對該參數之該調整應用於該圖案化製程。
  14. 一種調整待使用圖案化製程來成像至一基板上之一圖案之方法，該方法包含應用根據請求項1之模型。
  15. 一種電腦程式產品，其包含一非暫時性電腦可讀媒體，該非暫時性電腦可讀媒體上記錄有指令，該等指令在由一電腦執行時實施如請求項1之方法。
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