TW202001411A - 製造遮罩的方法 - Google Patents
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Abstract
本案是關於一種製造遮罩的方法,包含對一光學系統計算一透射交叉係數矩陣以執行一微影製程、透過基於模擬晶圓圖案和經測量的印刷晶圓圖案之間的一比較迭代地調整一微影模型來校正該微影模型,以及提供該經校正的微影模型至一遮罩佈置合成工具,以取得相應於一目標遮罩佈置的一經合成遮罩佈置,為著使用該經合成遮罩佈置製造該遮罩,該經校正的微影模型包含該理想透射交叉係數核集、該至少二擾動核集以及一抗蝕模型。
Description
本案是關於製造遮罩的方法,特別是關於補償在光學系統中之缺陷的製造遮罩方法。
因為積體電路的特徵尺寸變得更小,製造積體電路的微影製程中所使用之精確遮罩更具挑戰性。當特徵尺寸減小到微影中使用的光學系統的繞射極限以下時,該特徵尺寸減小到低於微影中使用的光學系統的繞射極限,由較高階光學效應產生的失真可在晶圓上產生的圖案中產生不想要的特徵。進一步地,隨著圖案密度的增加,從相鄰圖案繞射的光的強度不再可忽略。此外,對於較小的波長,在曝光狹縫上的透鏡光瞳函數的變化對於較小的波長是不可忽略的,例如應用在極紫外(extreme ultraviolet,EUV)微影中的。
本案內容之一實施方式是關於一種製造遮罩的方法,該方法包含:對一光學系統計算一透射交叉係數矩陣以執行一微影製程,其中計算包含分解該透射交叉係數矩陣 成用於一相應理想光學系統的一理想透射交叉係數核集以及具有相應於該光學系統中光學缺陷之係數的至少一擾動核集、透過基於模擬晶圓圖案和經測量的印刷晶圓圖案之間的一比較迭代地調整一微影模型來校正該微影模型,以及提供該經校正的微影模型至一遮罩佈置合成工具,以取得相應於一目標遮罩佈置的一經合成遮罩佈置,為著使用該經合成遮罩佈置製造該遮罩,該經校正的微影模型包含該理想透射交叉係數核集、該至少二擾動核集以及一抗蝕模型。
為讓本案之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附符號之說明如下:
102、104、106、108、110、201、202-1~202-N、204、206、301、302、304、306‧‧‧步驟
325a、325b、325c、325d、350a、350b、350c、350d‧‧‧特徵
700‧‧‧工具
710‧‧‧計算機或計算機系統
711‧‧‧顯示器
712‧‧‧處理器
713‧‧‧記憶體
714‧‧‧輸入/輸出介面
715‧‧‧網路介面
716‧‧‧儲存裝置
717‧‧‧作業系統
718‧‧‧程式或應用程式
719‧‧‧數據
720‧‧‧遮罩/積體電路製造工具
730‧‧‧測試工具
740‧‧‧網路
當結合附圖閱讀時,從以下詳細描述可以最好地理解本案的各方面。應注意,根據行業中的標準實踐,各種特徵未按比例繪製。實際上,為了論述的清楚性,可以任意地增大或縮小各種特徵的尺寸:第1圖是根據本案一實施例所繪示的一種使用擾動核之係數為遮罩佈置模擬晶圓圖案的方法的流程圖;第2圖是根據本案一實施例所繪示一種取得具有在第1圖的一操作中之透射交叉係數核集與一或多個擾動核集的單微影模型的方法的流程圖;第3圖是根據本案一實施例所繪示的一種使用經校正的微影模型、透射交叉係數以及擾動核集演示光學近接校正與反微影技術的方法的流程圖; 第4圖是根據本案一實施例所繪示使用揭露於第1圖、第2圖及第3圖的方法配合一抗蝕模型所取得之經模擬的晶圓圖案的示意圖;以及第5圖是根據本案一實施例所繪示一個用以製造積體電路的系統的示意圖。
以下揭露內容提供了用於實施所提供標的之不同特徵的許多不同實施例或實例。以下描述組件和佈置的具體示例以簡化本案。當然,這些僅僅是示例,而不是限制性的。例如,在以下描述中在第二特徵以上或之上形成第一特徵可以包含其中第一和第二特徵以直接接觸形成的實施例,並且還可以包含其中可以在其之間形成附加特徵的實施例。第一和第二特徵可以不直接接觸。另外,本案可以在各種示例中重複參考數字和/或字母。該重複是為了簡單和清楚的目的,並且本身並不表示所討論的各種實施例和/或配置之間的關係。
此外,本文可以使用空間相對術語,諸如「以下」、「下方」、「低於」、「在上」、「上方」等,以便於描述一個元件或特徵與如圖所示的另一個元件或特徵之間的關係。除了圖中所示的取向之外,空間相對術語旨在包含使用或操作中的裝置的不同取向。裝置/設備可以以其他方式定向(旋轉90度或在其他方位),並且同樣可以相應地解釋在此使用的空間相對描述符。另外,術語「由...製 成」可以表示「包含」或「由......組成」。在本案中,片語「A、B和C之一」表示「A、B和/或C」(A、B、C,A和B、A和C、B和C,或A,B和C),除非另有說明,否則並不意味著來自A的一種元素、來自B的一種元素和來自C的一種元素。
雖然本文揭露的方法被繪示出並描述為一系列操作或事件,但是應當理解,這些操作或事件的所繪示順序不應被解釋為限制意義。例如,一些操作可以以不同的順序發生和/或與除了這裡繪出和/或描述的操作或事件之外的其他操作或事件同時發生。另外,可能不需要所有繪示出的操作來實現本文描述的一個或多個方面或實施例。此外,本文描繪的一個或多個操作可以在一個或多個單獨的操作和/或階段中執行。
諸如「模擬」、「優化」、「調整」、「創建」、「製造」、「製作」、「做」、「形成」、「比較」、「產生」、「選擇」、「判斷」、「計算」、「量測」的術語用於描述所揭露的方法、裝置或系統的操作。這些術語表示例如由連接到網路或從網路斷開的一個或多個計算機執行的操作,並且具有用於接收用戶/設計者輸入和/或命令的用戶界面以及數據通訊介面或網路介面,使得半導體製造工具交換數據,半導體製造工具包含但不限於光刻工具和電子束寫入器,以及半導體測試(或特性探測、量測或計量)工具,包含但不限於掃描電子顯微鏡。對應於這些術語的操作可以 根據具體實施方式而變化,並且本領域普通技術人員可以容易地辨別。
所揭露的技術/操作/步驟中的一些或全部可以全部或部分地由包含儲存在計算機可讀媒體上之計算機可執行指令的軟體實現。這種軟體可以包含例如合適的電子設計自動化(「EDA」)軟體工具。這種軟體可以在一個或多個計算機或計算機系統上執行。為清楚起見,僅描述了基於軟體之實現的某些選定方面。省略了本領域公知的其他細節。例如,應該理解,所揭露的技術不限於任何特定的計算機語言、程式或計算機。例如,所揭露的技術可以使用任何商業上可取得的計算機來實現,該計算機執行以任何商業可用或其他合適的語言編寫的程式。可以在諸如處理器、暫時和非暫時儲存器設備以及各種電路的硬體中實現(部分地或完全地)任何所揭露的方法。
由於一些電子設計自動化製程的複雜性和許多電路設計的大尺寸,各種電子設計自動化工具被用以在能夠同時運行多個處理線程或多個處理器的計算系統上操作。計算機網路的組件和操作可以包含主機或主計算機以及一個或多個遠端或伺服計算機。
由所揭露的方法中的任一種產生的任何數據(例如,中間或最終測試圖案、測試圖案值、參數或控制數據)可以使用多種不同的數據結構或格式儲存在計算機可讀儲存媒介(例如,一種有形的計算機可讀儲存媒介,諸如一個或多個臨界尺寸(critical dimensions,CDs)、易失 性儲存器組件(如動態隨機存取儲存器(Dynamic Random Access Memory,DRAM))或靜態隨機存取儲存器(Static Random Access Memory,SRAM))或非揮發性記憶體組件(例如硬碟))上。該些數據可以使用本地計算機或透過網路(例如,透過伺服器計算機)來創建、更新或儲存,該些數據可以在計算機、半導體製造工具和半導體測試工具之間進行交換。
在一些實施例中,光罩是指在微影製程中使用的圖案化基板對塗覆在半導體晶圓上的光阻劑進行圖案化。在下文的描述中,光罩、遮罩和網線可互換地使用。在一些實施例中,雖然僅描述了一個光罩,但是本領域技術人員應當理解,在不脫離本案的精神和範圍的情況下,可以根據本案的設計原理製造更多的光罩,使得可以用光罩製造各種層以構建積體電路。
在一些實施例中,遮罩佈置、遮罩數據或電子束射出圖指的是一種類型的電子檔案或數據,其可由半導體製造工具或半導體測試工具讀取以允許半導體製造工具或半導體測試工具取得包含在電子檔案或數據中的資訊。該資訊包含但不限於待製造之遮罩中的位置和所述位置的性質(即,在被基於此類的電子檔案或資料所製造的遮罩暴露後,是否允許光阻層的某些部分保留或移除,之後是開發過程)。
在一些實施例中,半導體製造工具或半導體測試工具是指包含,但不限於,一種電機:如光源或透鏡的光 學部件、圖像捕獲裝置,以及包含處理器的計算機、使用者界面、臨時和/或非過渡性電腦可讀儲存媒體;以及軟體、程式或儲存在非揮發性計算機可讀媒體上的指令,當被執行時,使計算機的處理器產生命令以控制硬體或半導體製造工具或半導體測試工具的軟體模組。
在形成用於微影技術的遮罩時,最初,形成或以其他形式設計一個測試結構的佈置(或一個積體電路的佈置)。所述測試結構的佈置(或積體電路的佈置)是以數據格式形成的,例如,在各種實施例中,半導體設備和材料國際(Semiconductor Equipment and Materials International,SEMI)提出的圖形數據系統(graphic data system,GDS或GDSII)或開放藝術品交換系統標準(OASIS或OAS)。在一些實施例中,使用實現電子設計自動化(electronic design automation,EDA)軟體或工具之計算機產生佈置。除非另有明確說明或由上下文清楚地明確指出,否則本案的範圍由所發明專利權利要求限定,可互換地使用術語「佈置」、「遮罩佈置」、「版圖佈置」、「版圖測試佈置」。
在一些實施例中,測試設計佈置或積體電路設計佈置包含基於積體電路規格的一層或多層設計用於積體電路產品的電路圖案。在一些實施例中,佈置由設計者設計。在一個實施例中,設計人員為設計公司。在另一個實施例中,設計人員是與半導體製造商分離、能根據積體電路設計佈置製作積體電路產品的設計團隊。在各種實施例中,半 導體製造商能夠製造光罩、積體電路產品或兩者。設計人員基於待製造產品的規格,實施適當的設計程序以產生積體電路設計佈置。在一些實施例中,設計程序包含邏輯設計、物理設計和/或位置和路線。例如,積體電路設計佈置的一部分包含各種積體電路特徵(也稱為主要特徵),例如主動區、摻雜阱、源極和汲極、層間互連的閘極電極、通孔/觸點和金屬線,以及用於接合焊盤的開口,以形成在半導體基板(諸如矽晶圓)中,以及設置在所述半導體基板上方的各種材料層。在一些實施例中,積體電路設計佈置還包含某些輔助特徵,例如用於成像效果、製程或產品測試和/或校正的那些特徵、和/或遮罩識別資訊。
在由除半導體製造商以外的設計公司產生佈置的情況下,所述方法還包含由半導體製造商接收從設計公司遞送的所產生之佈置的電子數據的另一操作。所產生之佈置的電子數據可以透過網際網路或可攜式數據儲存器或其組合來遞送。半導體製造商可以使用所產生之佈置的所接收的電子數據來執行剩餘操作。
取得已針對光罩上之期望位置經校正的微影模型。微影模型是多個微影模型中的一個,每個微影模型針對光罩上的不同位置進行校正。例如,取得針對光罩上分別不同的位置1、2...N得到各經校正的微影模型1、2...N。此外,亦取得針對光罩上位置1、2...N各透射交叉係數(transmission cross coefficient,TCC)核集。
光罩可以用各種合適的技術進行設計。在一個實施例中,遮罩被設計成具有二元圖案。在此情況下,遮罩圖案包含暗區和亮區。鍍膜在晶圓上用於曝光光敏材料層(如光阻)的輻射束(例如紫外線或電子束)被暗區阻擋,並穿透亮區。在一個例子中,二元遮罩包含透明基板(例如,熔融石英)以及塗覆在遮罩的暗區中的不透明材料(例如,鉻)。
在另一個實施例中,遮罩被設計為具有相位位移並且可以被稱為相位位移遮罩,在遮罩上所形成之圖案中的各種特徵用以具有適當的相位差以增強解析度和成像品質。在各種實施例中,相位位移遮罩可以是衰減相位位移遮罩或本領域已知的交替相位位移遮罩。
在一些其他實施例中,遮罩是具有反射圖案的極紫外(extreme ultraviolet,極紫外)遮罩。在一個實例中,極紫外遮罩包含具有合適材料的基板,如低熱膨脹材料(low thermal expansion material,LTEM)。在各種實施例中,低熱膨脹材料包含熔融石英、參雜二氧化矽(SiO2)的二氧化鈦(TiO2)或其他具有低熱膨脹係數的合適材料。極紫外遮罩包含沉積在基板上的反射多層(reflective multiple layers,ML)。反射多層包含複數個膜對(film pairs),如鉬-矽(Mo/Si)膜對(例如,在每個膜對中鉬層在上矽層在下)。或者,反射多層可以包含鉬-鈹(Mo/Be)膜對或其它適合的材料,用以高度地反射極紫外光。極紫外遮罩還可以包含設置在反射多層上以用 於保護的覆蓋層,例如氮化硼(tantalum boron nitride,TaBN)。吸收層被圖案化以界定積體電路中的層。或者,另一反射層可沉積於反射多層上方且經適當地圖案化以界定積體電路中的層,從而形成極紫外相位位移遮罩。
使用針對光罩上位置以及針對光罩上相同位置之對應的透設交叉係數核集的微影模型,進行光學近接修正(optical proximity correction,OPC)操作以確保晶圓印刷保真度。光學近接修正是用於調整(例如,校正或增強)遮罩佈置以改善成像效果的一種微影技術。光學近接修正方法的目的是在晶圓上再現由積體電路設計者繪製的原始佈置。例如,可以使用光學近接修正來補償由光學繞射或製程效應產生的圖像誤差。光學近接修正有助於維持晶圓上經圖案化之圖像中原始遮罩佈置(或設計佈置)的邊緣。如果不進行補償,則製程後,晶圓上經圖案化的圖像可能出現不規則性,例如比所設計的更窄或更寬的線寬。透過改變(例如,校正)光罩佈置的圖案,光學近接修正可補償這種不規則性。
對光罩佈置進行光學近接修正後,修改後的佈置可能需要檢查。可以進行檢查以識別不合適印刷於在晶圓上以及可能在晶圓上產生缺陷區域的經光學近接修正之光罩佈置的區域(熱點1),例如,在晶圓上可能發生的捏縮(開路)和/或橋接(短路)的區域。熱點是在執行微影製程以在晶圓上產生設計遮罩佈置之後可能在晶圓上產生缺陷區域之光罩佈置的區域。
在一些實施例中,在檢查遮罩佈置並找到熱點之後,熱點被固定,例如被校正或被增強。為解決在晶圓上產生缺陷區域的問題,反微影技術(inverse lithographic technology,ILT)被應用於遮罩佈置。在一些實施例中,透過迭代過程來應用反微影技術。
因為利用具有不同的透射交叉係數核集的多個微影模型,在兩個相鄰微影模型的邊界處,經光學近接修正的佈置可具有嵌合(例如,不連續性),這可能導致晶圓圖案的不連續性和甚至是在邊界附近的晶圓邊緣放置誤差(edge placement error,EPE)違例。多個透射交叉係數核需要經增加的記憶體。用於記憶體管理,在不同的計算機群上分別對遮罩的不同位置進行光學近接修正,提高了計算過程的複雜度。
透過奇異值分解(singular value decomposition,SVD)的過程或用於計算特徵向量(Eigen-vector)和特徵值(Eigen-value)之其它期望的過程,可由透射交叉係數矩陣推衍出針對光罩上一個位置的各個透射交叉係數核集。下面的等式表示如何使用向量成像理論取得透射交叉係數矩陣和核集,例如:
其中
在等式(1)和(2)中,α和β是偏極狀態,是透鏡光瞳函數,f’以及f”是繞射場的波向量fi是入射光波的波向量,是來自電磁波模擬的遮罩繞設場,TCCαβ是透射交叉係數矩陣,是入射波的強度,Vαβ,j是透射交叉係數核集的第j個核,(f')是在具有在β偏極之入射場及α偏極之輸出場的波數f'之遮罩繞射場,以及(f")是(f")的共軛複數。(f'+fi)代表在波數f'+fi的。
本案的實施例涉及利用具有一組擾動核的單透射交叉係數核集來考慮全晶片光學近接校正/反微影技術中位置相依的效果。根據示例性實施例,僅校正一個微影模型,並且其描述位置相關效應。透過應用單透射交叉係數核集,在兩個微影模型的邊界處的晶圓邊緣放置誤差違反被最小化。其次,微影模型對於光罩上的所有位置都是相對一致的,以及透鏡光瞳函數對光罩上不同位置是不同的。因此,可使用現有的計算機處理技術以及降低了製程複雜度和內存利用率。
第1圖是根據一實施例所繪示的一種使用擾動核之係數為遮罩佈置模擬晶圓圖案的方法的流程圖。在一實施例中,該方法包含,在數據102的處理步驟,提供待模擬之結構的圖形數據系統(GDS)或開放藝術品交換系統標準(OAS)。在數據108的處理步驟,取得一個具有理想透射交叉係數核集與一或多個擾動核集的單微影模型。在數據102的處理步驟中取得的GDS或OAS佈置或在數據108的處理步驟中取得具有理想透射交叉係數核集與一或多個擾 動核集的單微影模型,如在步驟110中,被用以基於片段位置或光罩上之透射狹縫的位置計算擾動核集的係數。
該方法進一步包含在步驟104,使用在步驟110取得經計算擾動核的係數計算經模擬的晶圓圖案。在一些實施例中,取代多個位置相依的透射交叉係數核集,光學系統由理想透射交叉係數核集和具有位置相依係數的一個或多個擾動核集的乘積來表示。在這種實施例中,理想透射交叉係數核集模型建模光學系統如何影響光透射(或極紫外的反射),假設光學系統中的所有光學元件都具有理想的特性。擾動核表示缺欠的淨效應,例如,像差、變跡、雙折射等光學系統中非理想的元素以及基於相對於遮罩佈置圖案存在之位置來調製擾動核的位置相依係數。在在數據106的處理步驟中,使用理想透射交叉係數核集計算遮罩佈置中一片段的經印刷圖像以及具有經計算之擾動核集的係數的一個或多個擾動核集。
第2圖是根據本案一實施例所繪示一種取得具有在第1圖的數據108之處理步驟中之理想透射交叉係數核集與一或多個擾動核集的單微影模型的方法的流程圖。在一實施例中,該方法包含取得在光罩上不同位置的透鏡光瞳函數。如第2圖所示,在數據202-1、202-2、...202-n的處理步驟(統稱為數據202的處理步驟)中取得光罩上不同位置的不同透鏡光瞳函數。在一個實施例中,該方法還包含取得用於模型校正的結構的GDS/OAS佈置,如數據201的處理步驟所示。模型校正過程包含晶圓圖像模擬,並使用透射交 叉係數矩陣或分解核以模擬晶圓圖像。因此,可以將佈置201劃分為更小片,並且提供給在步驟102的晶圓圖案模擬。
提供在數據202的處理步驟取得的不同透鏡光瞳函數和在數據201的處理步驟取得之測試結構佈置給如步驟204中的微影模型校正管理器。此外,在數據206的處理步驟亦提供經量測的晶圓數據。在數據201的處理步驟中取得的佈置被印刷在晶圓上(以取得經印刷的晶圓圖案)然後使用計量工具(例如,CD-SEM)測量晶圓以取得晶圓數據。微影模型校正管理器將經計算的晶圓圖案與經測量的晶圓數據進行比較,並且調整模型參數以最小化計算和測量之間的差異。透過將經計算的印刷圖案匹配經測量的印刷圖案,微影模型校正管理器提供經校正的微影模型108。在一個實施例中,使用第1圖中所示的方法模擬一個測試結構的經印刷晶圓圖案。使用理想透射交叉係數核集和一個或多個擾動核來計算晶圓圖像。根據GDS/OAS佈置中結構的遮罩位置計算擾動核的係數。
第3圖是根據本案一實施例所繪示的一種使用經校正的微影模型、透射交叉係數以及擾動核集演示光學近接校正與反微影技術的方法的示意圖。在一實施例中,取得在第1圖與第2圖中的經校正的微影模型108。該方法包含取得取得待印刷在晶圓上的結構的GDS/OAS佈置。對要藉由光學近接校正與反微影技術的大型GDS/OAS佈置,該佈置通常被劃分成更小的片段,如數據301的處理步驟。每一個片段皆被送至光學近接校正與反微影技術的程序。相鄰的片 段之間存在重疊的區域。可以注意到,用於光學近接校正與反微影技術的GDS/OAS佈置可能不同於第2圖中模型校正中使用的測試結構佈置201。
在步驟302,根據每一個在數據301的處理步驟中所得之光學近接校正與反微影技術之片段中的遮罩位置計算透鏡光瞳函數的係數。在步驟304光學近接校正與反微影技術程序中,使用如第1圖所示的方法模擬經印刷的晶圓圖案。遮罩佈置會被優化使得模擬的經印刷圖案匹配目標晶圓圖案。在一實施例中,光學近接校正與反微影技術的操作是在分散式的計算系統上執行,其中計算中的每一線程處理一個佈置片段。為著自數據108(第1圖)的處理步驟中取得的擾動核集使用在步驟302中所計算透鏡光瞳函數的係數,以模擬經印刷的晶圓圖案。一或多個擾動核的係數,係數ak以及bk的計算將如下文所示,一或多個擾動核的係數與理想透射交叉係數核一起使用以計算每個片段中的所印刷圖案。藉由調整遮罩佈置以取得所需經計算所印刷的圖案執行光學近接校正與反微影技術程序。在數據306的處理程序中,產生為著製造後續製程中之光罩的經優化遮罩佈置。
在上述等式(2)中的光瞳函數包含一個低通濾波器以及一個透鏡光瞳函數,光瞳函數可表示如
在等式(3)中,L代表低通濾波器,以及Aα代表透鏡光瞳函數,Aα可以以一系列的澤尼克多項示表示:
在等式(4)中,Zk是一澤尼克偶多項式或一澤尼克奇多項式,ck是一個複數,以及f為一繞射場的一波數。對接近完美的一透鏡而言,透鏡光瞳函數可以近似如
根據上述,透鏡光瞳函數可以近似如
其中L(f)是實數。
在上述的等式(8)中右手邊有三項。第一項Lα(f "+f i )Lα(f '+f i )是對一理想透鏡的穿透交叉係數矩陣。第二項2πi Σk ak[-i ʃʃ d2fi (f i )Lα(f "+f i )Zk(f "+f i )Lα(f '+f i )+i ʃʃ d2fi (f i )Lα(f "+f i )Zk(f '+f i )Lα(f '+f i )]表示像差,第三項Σk bk[ʃʃ d2fi (f i )Lα(f "+f i )Zk(f "+f i )Lα(f '+f i )+ʃʃ d2fi (f i )Lα(f "+f i )Zk(f '+f i )Lα(f '+f i )]表示變跡。第二項及第三項的係數ak、bk分別是光柵位置相依以及在第1圖中之步驟110所得的擾動核的係數。ak是對像差的澤尼克係數以及bk為對變跡的澤尼克係數。
在等式(7)中的透射交叉係數矩陣TCC αβ (f ',f ")可以被分解成一個理想透射交叉係數矩陣以及兩個擾動核 集。理想透射交叉係數核集表示假設光學系統中的每個元件接理想地運作下光學系統在透射和/或反射光的效應。理想透射交叉係數核集可以表示成TCCideal=Σj |Vαβ,j(f")〉〈Vαβ,j(f')|。
經分解的透射交叉係數矩陣可以表示為
其中Σk,l ak|Aαβ,k,l(f")〉〈Aαβ,k,l(f')|代表第一擾動核集,Σk,m bk|Bαβ,k,m(f")〉〈Bαβ,k,m(f')|代表第二擾動核集。在等式(9)中,|Aαβ,k,l〉是像變核,|Bαβ,k,m(f")〉是變跡核,ak及bk為澤尼克係數,以及j、l以及m分別為理想透射交叉係數核集、第一擾動核集和第二擾動核集的指數。
在一些實施例中,在第2圖中模型校正的過程中,藉由使用經列印的晶圓圖案(第2圖中在數據206的處理步驟取得)及在(第1圖)步驟104取得經模擬的晶圓圖案之間的差異,透射交叉係數矩陣TCC αβ (f ',f ")被迭代地調整。例如,在一些實施例中,使用單位矩陣作初始係數矩陣,接著迭代地改變以最小化經列印的晶圓圖案與取得經模擬的晶圓圖案之間的差異。
第4圖是根據一實施例所繪示使用揭露於第1圖、第2圖及第3圖的方法配合一抗蝕模型所取得之經模擬的晶圓圖案的示意圖。具體來說,第4圖繪示使用單理想透 射交叉係數、一個或多個擾動核集以及一抗蝕模型所取得的一個經模擬的晶圓圖案,其中一個或多個擾動核集包含如前面所計算的對像差的澤尼克係數ak以及對變跡的澤尼克係數bk。例如,在一實施例中,佈置102(第1圖)包含形成結構的特徵325a~325d。對接下來理想透射交叉係數核集、一個或多個擾動核集以及抗蝕模型的應用,特徵325a是可以依據特別的光學系統的性質以及抗蝕開發製程調整尺寸及重塑形狀為特徵350a。舉例而言,當特徵350a的寬度維持與特徵325a的寬度一樣時,特徵350a的邊角為弧形,以及特徵350a的長度大於特徵325a的長度。不同結構的調整尺寸、重塑形狀以及重新定位可根據特定的光學系統或抗蝕開發製程而不同。因此,如在第4圖中可以看到的,特徵325b以及325c經應用理想透射交叉係數、一個或多個擾動核集以及一抗蝕模型後改變形狀至具有短於特徵325b及325c之長度的特徵350b及350c。另一方面,特徵325d的寬度在應用理想透射交叉係數以及一個或多個擾動核集後增加以形成特徵350d。如在第4圖中可以看到的,不同特徵的邊角在應用理想透射交叉係數、一個或多個擾動核集以及一抗蝕模型後以不同角度變弧形。
需要說明的是,雖然第4圖示出應用理想核集、一個或多個擾動核和抗蝕模型在某些特徵上的某些效果,這些效果對於相同或相似的特徵可以是不同的,這取決於各種因素,但不受限,包含光學系統中不同元件的性質以及抗蝕開發製程。不同的特徵可能會有不同的變形。例如,雖然第 4圖顯示向內圓化的邊角,相同或不同特徵的邊角可以向外圓化,從而在其相應的邊角處擴大特徵。
擾動核集Σk,l ak|Aαβ,k,l(f")〉〈Aαβ,k,l(f')|以及Σk,m bk|Bαβ,k,m(f")〉〈Bαβ,k,m(f')|表示一般所知光學系統中各元件非理想之行為的淨效應。例如,在一些實施例中,一個透鏡或面鏡在其邊緣處有球面像差,該像差可被表示在像差函數中,在另一些實施例,第一或更高階的繞射效應導致艾瑞盤(airy disks)被表示為負的變跡函數。
在一些實施例中,透射交叉係數矩陣包含表示其他效應的附加項,諸如,舉例而言,晶圓抗蝕堆疊(wafer resist stack)對晶圓自身上的光化輻射的透射和/或反射作用。在這樣的實施例中,透射交叉係數矩陣可被表示為:
表示包含晶圓膜堆疊的效應,包含在抗蝕中的圖形位置以及圖形對焦。在抗蝕內某一深度用以在計算一繞射場(在波數f'+fi)時乘以一個因子(f '+f i )。此因子考量抗蝕層以上及以下之材料疊加的電磁波干涉。(f "+f i )是(f'+fi)的共軛負數。
除了光學元件的一般非理想行為之外,擾動核集的係數表示局部缺陷。換句話講,係數對於所使用的特定光學系統是特定的。例如,在一些實施例中,根據遮罩佈置的各個子區段的遮罩位置計算係數。當在步驟104計算經模擬的晶圓圖案時,這樣的係數權重在相應位置處的擾動核以進一步改變該子段內的特徵。因此,對於無局部缺陷的光學系統,係數為零。然而,在現實中,光學系統具有一些引起光學畸變的局部缺陷。在一些情況下,局部缺陷是在單獨部件在製造期間處理步驟的結果。
在一些實施例中,校正微影模型的方法包含計算一種針對用於描述微影製程之光學系統的透射交叉係數矩陣。傳輸的交叉係數矩陣可被分解為對應的理想光學系統的理想傳輸交叉係數核集和至少二擾動核集。在如本文別處所述,一個理想光學系統假設光學系統中的每一元件的理想光學性質。擾動核集表示在光學系統的每個元件中一般觀察到的光學缺陷的淨效應。換句話講,擾動核集表示假設光學系統的元件是真實下光學缺陷的淨效應,因此,具有非理想的行為。擾動核集的係數代表光學系統各個元件的局部缺陷 的淨效應。在各種實施例中,局部缺陷包含在光學系統中的單個元件的特定位置處的缺陷,諸如,舉例而言,與以所給定的遮罩佈置相關、用於一個極紫外光面鏡之多層堆疊之薄膜中的晶體缺陷。在一些實施例中,局部缺陷是在製造光學系統中一個特殊元件的製程中產生的。在另一些實施例中,局部缺陷在使用光學系統中一個特殊元件時產生的。
藉由應用透射交叉係數矩陣至所給定的遮罩佈置,經模擬的晶圓圖案被計算。使用被所給定之遮罩佈置書寫的一遮罩印刷一晶圓。接著使用經模擬之晶圓圖案與自晶圓所量測經印刷的圖案之間的差異迭代地調整微影模型。
第5圖是根據本案一實施例所繪示一個用以製造積體電路的系統的示意圖。系統700包含一個計算機或計算機系統710、遮罩與積體電路製造工具720、測試工具730以及有線或無線網路740,該有線或無線網路740將計算機系統710、遮罩與積體電路製造工具720以及測試工具730彼此連接以允許數據在其中交換。
計算機系統710包含顯示器711、處理器712、記憶體713、輸入/輸出介面714、網路介面715以及儲存裝置716,儲存裝置716儲存作業系統717、程式或應用程式718(諸如電子設計自動化(EDA))以及數據719。
應用程式718可包含指令,該指令可被計算機或計算機系統710(或其處理器712)執行,使得計算機或計算機系統710(或其處理器712)可執行操作、方法和/或在本案中明確描述或暗示的程序。
數據719可以包含任何預設數據,包含建模中使用的預設參數、所接收的任何數據,例如透過使用者經由輸入/輸出介面714輸入或藉由網路介面715自遮罩/積體電路製造工具720和/或測試工具730傳輸的數據、任何待被顯示於顯示器711上的數據、任何將透過網路740傳送至或自遮罩/積體電路製造工具720和/或測試工具730接收的數據,或任何在計算中透過計算機或計算機系統710產生的中間數據。
遮罩和積體電路製造工具720包含,但不限於,電子束寫入器或電子束微影工具、微影工具等等,以及測試工具730包含,但不限於,諸如掃描電子顯微鏡等表面形貌測量工具。
本領域技術人員將理解,因為本文描述的方法考慮了用於微影的特定光學系統的基於位置的缺陷,所以模擬的晶片圖案和由其產生的遮罩精確地預補償在系統中的缺陷。此外,由於微影模型的校正和/或調整需要調整其參數,因此可以以相對較低的計算成本和相對較快的速度直接調整透射交叉係數矩陣。
應當理解,並非所有優點都必須在本文中討論,所有實施例或示例都不需要特別的優點,並且其他實施例或示例可以提供不同的優點。
在一些實施例中,提供一種製造遮罩的方法,該方法包含:對一光學系統計算一透射交叉係數矩陣以執行一微影製程,其中計算包含分解該透射交叉係數矩陣成用於 一相應理想光學系統的一理想透射交叉係數核集以及具有相應於該光學系統中光學缺陷之係數的至少一擾動核集、透過基於模擬晶圓圖案和經測量的印刷晶圓圖案之間的一比較迭代地調整一微影模型來校正該微影模型,以及提供該經校正的微影模型至一遮罩佈置合成工具,以取得相應於一目標遮罩佈置的一經合成遮罩佈置,為著使用該經合成遮罩佈置製造該遮罩,該經校正的微影模型包含該理想透射交叉係數核集、該至少二擾動核集以及一抗蝕模型。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法其中該經印刷的晶圓圖案是藉由應用由一測試遮罩佈置所製造之測試遮罩所取得。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法其中該經模擬的晶圓圖案是藉由應用包含該理想透射交叉係數核集、該至少二擾動核集以及一抗蝕模型的該微影模型至該測試遮罩所取得。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法其中該至少一擾動核集包含相應於該光學系統中之像差的一第一擾動核集以及相應於該光學系統中之變跡的一第二擾動核集。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法其中該透射交叉係數矩陣是表示為
其中Σj |Vαβ,j(f")〉〈Vαβ,j(f')|代表對相應該理想光學系統的該透射交叉係數核集,|Vαβ,j〉為該理想透射交叉係數核集,ak為對像差的澤尼克係數以及bk為對變跡的澤尼克係數,k為分別代表該第一擾動核集和該第二擾動核集的澤尼克多項式|Aαβ,k,l〉、|Bαβ,k,m〉的一指數,j、l以及m分別為該透射交叉係數核集、該第一擾動核集和該第二擾動核集的指數,f’以及f”為繞射場的波數。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法其中該理想透射交叉係數核集、至少二擾動核集以及該至少二擾動核集的係數是基於表示該光學系統的一透鏡光瞳函數。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法其中該透鏡光瞳函數是表示為
其中Zk是一澤尼克偶多項式或一澤尼克奇多項式,ck是表示為ck=ak+ibk的一複數,其中ak為對像差的澤尼克係數,bk為對變跡的澤尼克係數,f為一繞射場的一波數。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法其中該些澤尼克係數將在該光學系統的缺陷表示為相關於所給定遮罩佈置之一位置的一函數。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法其中該透射交叉係數矩陣考量一透鏡雙折射效應,該光學雙折射效應將該光學系統的偏極相依效應表示為相關於所給定遮罩佈置之一位置的一函數。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法其中該透射交叉係數矩陣是表示為
以及使用該透鏡雙折射透射交叉係數矩陣的影像計算是表示為
α、β、γ為偏極狀態,V為透射交叉係數核,f’、f”以及fi為頻率域中的點,表示一晶圓膜堆積的一效應,表示對該光學系統的一光瞳函數。
在一些實施例中,該製造遮罩的方法更包含基於一經列印的印刷晶圓圖案和該經模擬晶圓圖案之間的一比較迭代地調整該透射交叉係數矩陣。
在一些實施例中,提供一種校正微影模型的方法,該方法包含:對一光學系統計算一透射交叉係數矩陣以執行一微影製程,其中計算該透射交叉係數矩陣包含分解該透射交叉係數矩陣成用於一相應理想光學系統的一單理想透射交叉係數核集以及至少二擾動核集,其中該至少二擾動核集的係數相應於該光學系統中的光學缺陷、校正一微影模型包含透過將經模擬的晶圓圖案與經印刷之晶圓圖案的測量比較迭代地調整該微影模型、提供該經校正的微影模型以取得相應於一目標遮罩佈置的一經合成遮罩佈置,該經校正 的微影模型包含該經校正的理想透射交叉係數核集、該經校正的至少二擾動核集以及一抗蝕模型。
在一些實施例中,該校正微影模型的方法其中該經印刷的晶圓圖案是由使用一測試遮罩佈置製造的一測試遮罩所取得。
在一些實施例中,該校正微影模型的方法其中該經模擬的晶圓圖案是藉由應用包含一理想透射交叉核集、至少二擾動核集和一抗蝕模型的一微影模型至該測試遮罩佈置所取得。
在一些實施例中,該校正微影模型的方法其中該至少二擾動核集包含相應於該光學系統中之像差的一第一擾動核集以及相應於該光學系統中之變跡的一第二擾動核集,其中該透射交叉係數矩陣是表示為:
其中Σj |Vαβ,j(f")〉〈Vαβ,j(f')|代表對相應該理想光學系統的該單理想透射交叉係數核集,|Vαβ,j〉為該理想透射交叉係數核集,ak為對像差的澤尼克係數以及bk為對變跡的澤尼克係數,k為分別代表該第一擾動核集和該第二擾動核集的澤尼克多項式|Aαβ,k,l〉、|Bαβ,k,m〉的一指數,j、l以及m分別為該單理想透射交叉係數核集、該第一擾動核集和該第二擾動核集的指數,f’以及f”為繞射場的波數。
在一些實施例中,該校正微影模型的方法其中該單理想透射交叉係數核集以及至少二擾動核集以及該至少二擾動核集的係數是基於代表該光學系統的一透鏡光瞳函數,其中該透鏡光瞳函數是表示為
其中Zk是一澤尼克偶多項式或一澤尼克奇多項式,ck是表示為ck=ak+ibk的一複數,其中ak為對像差的澤尼克係數,bk為對變跡的澤尼克係數,f為一繞射場的一波數。
在一些實施例中,該校正微影模型的方法其中該透射交叉係數矩陣是使用一透鏡雙折射效應所計算,該透鏡雙折射效應該光學雙折射效應將該光學系統的偏極相依效應表示為相關於所給定遮罩佈置之一位置的一函數,其中該透射交叉係數矩陣是表示為
以及使用該透鏡雙折射透射交叉係數矩陣的影像計算是表示為
α、β、γ為偏極狀態,V為透射交叉係數核,f’、f”以及fi為頻率域中的點,表示一晶圓膜堆積的一效應,表示對該光學系統的一光瞳函數。
在一些實施例中,提供一用以製造微影遮罩的工具,該工具包含處理器、記憶體。該記憶體運作上連接至該處理器,並具有計算機可執行的指令儲存其中,當指令被執行時使處理器:接收一遮罩佈置、對一光學系統計算一透射交叉係數矩陣以執行一微影製程,其中計算該透射交叉係數矩陣包含分解該透射交叉係數矩陣成用於一相應理想光學系統的一理想透射交叉係數核集以及具有相應於該光學系統中之光學缺陷的係數的至少二擾動核集、透過基於模擬晶圓圖案和經測量的印刷晶圓圖案之間的一比較迭代地調整一微影模型來校正該微影模型,以及提供該經校正的微影模型至一遮罩佈置合成工具,以取得相應於一目標遮罩佈置的一經合成遮罩佈置,為著使用該經合成遮罩佈置製造該遮罩,該經校正的微影模型包含該理想透射交叉係數核集、該至少二擾動核集以及一抗蝕模型,其中該經印刷的晶圓圖案是藉由應用由一測試遮罩佈置所製造之測試遮罩所取得,以及該經模擬的晶圓圖案是藉由應用包含該理想透射交叉係數核集、該至少二擾動核集以及一抗蝕模型的該微影模型至該測試遮罩所取得。
在一些實施例中,該用以製造微影遮罩的工具其中該透射交叉係數矩陣是表示為
其中Σj |Vαβ,j(f")〉〈Vαβ,j(f')|代表對相應該理想光學系統的該透射交叉係數核集,|Vαβ,j〉為該理想透射交叉係數核集,ak為對像差的澤尼克係數以及bk為對變跡的澤尼克係數,k為分別代表該第一擾動核集和該第二擾動核集的澤尼克多項式|Aαβ,k,l〉、|Bαβ,k,m〉的一指數,j、l以及m分別為該透射交叉係數核集、該第一擾動核集和該第二擾動核集的指數,f’以及f”為繞射場的波數。
在一些實施例中,該用以製造微影遮罩的工具其中單透射交叉係數核集、至少二擾動核集以及該至少二擾動核集的係數是基於表示該光學系統的一透鏡光瞳函數,該透鏡光瞳函數是表示為
其中Zk是一澤尼克偶多項式或一澤尼克奇多項式,ck是表示為ck=ak+ibk的一複數,其中ak為對像差的澤尼克係數,bk為對變跡的澤尼克係數,f為一繞射場的一波數。
在一些實施例中,該用以製造微影遮罩的工具其中該透射交叉係數矩陣是使用一透鏡雙折射效應所計算,該透鏡雙折射效應該光學雙折射效應將該光學系統的偏極相依效應表示為相關於所給定遮罩佈置之一位置的一函數,其中該透射交叉係數矩陣是表示為
以及使用該透鏡雙折射透射交叉係數矩陣的影像計算是表示為
其中α、β、γ為偏極狀態,V為透射交叉係數核,f’、f”以及fi為繞射場的波數,表示一晶圓膜堆積的一效應,表示對該光學系統的一光瞳函數。
先前概述了若干實施例的特徵,使得本領域技藝人士可以更好地理解本案的各方面。本領域技藝人士應當理解,他們可以容易地使用本案作為設計或修改其他製程和結構的基礎,以實現與本文介紹的實施例相同的目的及/或實現與本文介紹的實施例相同的優點。本領域技藝人士亦應當認識到,此類等同構造不脫離本案的精神和範圍,並且在不脫離本案的精神和範圍的情況下,他們可以在本文中進行各種改變、替換和變更。
102、104、106、108、110‧‧‧步驟
Claims (1)
- 一種製造遮罩的方法,包含:對一光學系統計算一透射交叉係數矩陣以執行一微影製程,其中計算包含分解該透射交叉係數矩陣成用於一相應理想光學系統的一理想透射交叉係數核集以及具有相應於該光學系統中光學缺陷之係數的至少一擾動核集;透過基於模擬晶圓圖案和經測量的印刷晶圓圖案之間的一比較迭代地調整一微影模型來校正該微影模型;以及提供該經校正的微影模型至一遮罩佈置合成工具,以取得相應於一目標遮罩佈置的一經合成遮罩佈置,為著使用該經合成遮罩佈置製造一遮罩,該經校正的微影模型包含該理想透射交叉係數核集、該至少二擾動核集以及一光阻模型。
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