TW202024773A - 基於可製造性判定圖案化器件圖案之方法 - Google Patents

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Abstract

本文中描述一種用於判定一圖案化器件圖案之方法。該方法包括：獲得(i)具有至少一個特徵之一初始圖案化器件圖案，及(ii)該至少一個特徵之一所要特徵大小；基於一圖案化程序模型、該初始圖案化器件圖案及用於一基板之一目標圖案，獲得由該初始圖案化器件圖案進行的基板影像之一經預測之圖案與用於該基板之該目標圖案之間的一差值；判定與該至少一個特徵之可製造性相關之一懲罰值，其中該懲罰值依據該至少一個特徵之大小而變化；及基於該初始圖案化器件圖案及該所要特徵大小判定該圖案化器件圖案，使得該差值與該懲罰值之一總和減小。

Description

基於可製造性判定圖案化器件圖案之方法
本文中之描述大體而言係關於用於圖案化程序及判定對應於設計佈局之圖案化器件之圖案的裝置及方法。
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 (「設計佈局」)之個別層之圖案，且可藉由諸如經由圖案化器件上之圖案來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)的方法而將此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，圖案係由微影投影裝置順次地轉印至該複數個鄰近目標部分，一次一個目標部分。在一種類型之微影投影裝置中，將整個圖案化器件上之圖案一次性轉印至一個目標部分上；此裝置通常被稱作步進器。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。圖案化器件上之圖案之不同部分逐漸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縮減比率M (例如4)，故基板被移動之速度F將為投影光束掃描圖案化器件之速度的1/M倍。可例如自以引用方式併入本文中之US 6,046,792搜集到關於如本文中所描述之微影器件的更多資訊。
在將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(「曝光後工序」)，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，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。
因此，製造諸如半導體器件之器件通常涉及使用多個製作程序來處理基板(例如半導體晶圓)以形成該等器件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等層及特徵。可在一基板上之複數個晶粒上製作多個器件，且接著將其分離成個別器件。此器件製造程序可被認為是圖案化程序。圖案化程序涉及使用微影裝置中之圖案化器件進行圖案化步驟，諸如光學及/或奈米壓印微影，以將圖案化器件上之圖案轉印至基板，且圖案化程序通常但視情況涉及一或多個相關圖案處理步驟，諸如藉由顯影裝置進行抗蝕劑顯影、使用烘烤工具來烘烤基板、使用蝕刻裝置而使用圖案進行蝕刻等。
如所提及，微影為在諸如IC之器件之製造時的中心步驟，其中形成於基板上之圖案界定器件之功能元件，諸如微處理器、記憶體晶片等。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減小，而每器件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。在目前先進技術下，使用微影投影裝置來製造器件之層，該等微影投影裝置使用來自深紫外線照明源之照明將設計佈局投影至基板上，從而產生尺寸充分地低於100奈米、亦即小於來自照明源(例如193奈米照明源)之輻射之波長之一半的個別功能元件。
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根據解析度公式CD=k1 ×λ/NA而通常被稱為低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」(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至微影投影裝置、設計佈局或圖案化器件。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」(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、孔徑及反射折射光學件。術語「投影光學件」亦可包括用於集體地或單個地導向、塑形或控制投影輻射光束的根據此等設計類型中之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，而不論光學組件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。
在一實施例中，提供一種用於判定一圖案化器件圖案之方法。該方法包括：獲得(i)具有至少一個特徵之一初始圖案化器件圖案，及(ii)該至少一個特徵之一所要特徵大小；基於一圖案化程序模型、該初始圖案化器件圖案及用於一基板之一目標圖案，獲得由該初始圖案化器件圖案進行的基板影像之一經預測之圖案與用於該基板之該目標圖案之間的一差值；判定與該至少一個特徵之可製造性相關之一懲罰值，其中該懲罰值依據該至少一個特徵之大小而變化；及基於該初始圖案化器件圖案及該所要特徵大小判定該圖案化器件圖案，使得該差值與該懲罰值之一總和減小。
在一實施例中，該判定該圖案化器件圖案係一反覆程序。一反覆包括：修改該初始圖案化器件圖案之該至少一個特徵之該大小；判定對應於該至少一個特徵之該經修改大小之該懲罰值；及判定該差值與該懲罰值之該總和是否減小。
在一實施例中，該判定該懲罰值包括：偵測具有大小接近該所要特徵大小的特徵之該初始圖案化器件圖案之一圖案；使用一二值化函數來計算該經偵測圖案之一二值化圖案，該二值化函數將大小落在該所要特徵大小之一給定區間中的特徵進行分類；基於該經偵測圖案及該二值化圖案之一組合判定該懲罰值，其中該組合包括具有變化之大小之特徵。
在一實施例中，該等經偵測圖案包括具有在該所要特徵大小之一±20%範圍內的大小之特徵。
在一實施例中，該修改該初始圖案化器件圖案之該至少一個特徵之該大小包括增加或減低該至少一個特徵之該大小使得該差值與該懲罰值之該總和減小。
在一實施例中，該增加該至少一個特徵之該大小致使最小化該差值與該懲罰值之該總和。
在一實施例中，該減低該至少一個特徵之該大小致使最小化該差值與該懲罰值之該總和。
在一實施例中，該減低該至少一個特徵之該大小會自該圖案化器件圖案消除該至少一個特徵。
在一實施例中，該經預測圖案與該目標圖案之間的該差值為該經預測圖案之一特徵之一輪廓與對應於該經預測圖案之該輪廓的該目標圖案之另一輪廓之間的一邊緣置放誤差。
在一實施例中，該初始圖案化器件圖案或該圖案化器件圖案係一曲線圖案。
在一實施例中，修改該圖案化器件圖案包含光學近接校正，光學近接校正包含輔助特徵之一置放及/或輪廓修改。
在一實施例中，該初始圖案化器件圖案或該圖案化器件圖案係一像素化影像。
在一實施例中，該偵測圖案係基於該初始圖案化器件圖案或該圖案化器件圖案之該像素化影像之影像處理。
在一實施例中，該偵測圖案包括將具有一特性調變距離之一核心與該初始圖案化器件圖案之該像素化影像進行迴旋，其中該特性調變距離對應於該像素化影像之一信號周圍的一值範圍。
在一實施例中，該信號係與該像素化影像之一像素之一強度相關。
在一實施例中，該特性調變距離經設定為該所要特徵大小。
在一實施例中，該核心係一高斯-拉普拉斯或一高斯差函數。
在一實施例中，該計算該二值化圖案係基於該經偵測圖案之一影像之影像處理。
在一實施例中，該計算該二值化圖案包括基於一二值化臨限值識別該等經偵測圖案之該影像內之像素，其中該二值化臨限值將屬於該至少一個特徵之該所要大小之一給定區間內的一特徵之一像素部位進行分類。
在一實施例中，該二值化函數係一S型。
在一實施例中，該二值化臨限值大於0.5。
在一實施例中，該懲罰值為與該經像素化圖案化器件圖案之一像素相關聯的一純量值，其中該像素對應於正被修改之該至少一個特徵。
在一實施例中，一種非暫時性電腦程式產品包含用於致使一處理器導致執行前述方法中任一項之步驟的機器可讀指令。
儘管在本文中可特定地參考IC製造，但應明確理解，本文中之描述具有許多其他可能應用。舉例而言，本文中之描述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、液晶顯示面板、薄膜磁頭等。熟習此項技術者應瞭解，在此類替代應用之內容背景中，本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被認為分別與更一般之術語「光罩」、「基板」及「目標部分」可互換。
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(例如具有為365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，其例如具有在約5奈米至100奈米之範圍內之波長)。
圖案化器件可包含或可形成一或多個設計佈局。可利用電腦輔助設計(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(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，設計規則定義器件(諸如閘、電容器等)或互連線之間的空間容許度，以便確保器件或線彼此不會以非所要方式相互作用。設計規則限制中之一或多者可被稱作「臨界尺寸」(CD)。器件之臨界尺寸可被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判定經設計器件之總大小及密度。當然，器件製作中之目標中之一者係在基板上如實地再生原始設計意圖(經由圖案化器件)。
作為一實例，圖案佈局設計可包括解析度增強技術之應用，諸如光學近接校正(OPC)。OPC解決如下事實：投影於基板上之設計佈局的影像之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，可在本文中互換地利用術語「光罩」、「倍縮光罩」、「圖案化器件」。又，熟習此項技術者將認識到，可互換地使用術語「光罩」、「圖案化器件」及「設計佈局」，如在RET之內容背景中，未必使用實體圖案化器件，而可使用設計佈局來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。
為了增加設計佈局之經投影影像係根據給定目標電路設計之要求之機會，可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的「輔助」特徵之應用。
OPC之最簡單形式中之一者為選擇性偏置。在給出CD相對於節距曲線的情況下，可至少在最佳焦點及曝光處藉由改變圖案化器件位階處之CD而迫使所有不同節距產生相同CD。因此，若特徵在基板位階處過小地印刷，則圖案化器件位階特徵將偏置成稍微大於標稱，且反之亦然。由於自圖案化器件位階至基板位階之圖案轉印程序係非線性的，故偏置之量並非僅僅為在最佳焦點及曝光處之經量測CD誤差乘以縮減比率，而是運用模型化及實驗，可判定適當偏置。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程序條件下的情況下。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相對於節距曲線，但一旦曝光程序自標稱條件變化，每一偏置節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程序窗。程序窗為足夠適當地產生特徵(例如特徵之CD在某一範圍，諸如±10%或±5%內)所根據之兩個或多於兩個程序參數(例如微影裝置中之焦點及輻射劑量)之值範圍。因此，為給出相同CD相對於節距之「最佳」偏置甚至可具有對總程序窗之負面影響，從而減小(而非放大)所有目標特徵在所要程序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焦點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器件發生嚴重故障。由於此類型之圖案對焦點及曝光高度敏感，故使線端簡單地偏置成長於設計長度不適當，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，從而在延伸之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。由於積體電路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，故添加過量間距係非所要的解決方案。
二維OPC途徑可有助於解決線端拉回問題。諸如「錘頭」或「襯線」之額外結構(亦被稱為「輔助特徵」)可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程序窗之減少之拉回。即使在最佳焦點及曝光處，此等額外結構仍未被解析，但其變更主特徵之外觀，而未被獨自完全解析。如本文中所使用之「主特徵」意謂在程序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，而達圖案化器件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減少線端拉回更多的情形。內襯線或外襯線可被施加至任何邊緣，尤其是二維邊緣，以減少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，圖案化器件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，圖案化器件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程序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。
代替使用連接至主特徵之彼等輔助特徵(例如，襯線)或除了使用連接至主特徵之彼等輔助特徵(例如，襯線)以外，另一OPC技術涉及亦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並不連接至主特徵之邊緣。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程序容許度。此等輔助特徵(常常被稱作「散射長條」或「SBAR」)可包括：次解析度輔助特徵(SRAF)，其為主特徵之邊緣外部之特徵；及次解析度逆特徵(SRIF)，其為自主特徵之邊緣內部取出之特徵。SBAR之存在向圖案化器件圖案添加了又一層之複雜度。散射長條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長條之規則陣列，此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，從而引起程序窗在焦點及曝光容許度方面更接近於緻密圖案之焦點及曝光容許度。此經裝飾隔離特徵與緻密圖案之間的共同程序窗相比於如在圖案化器件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器件上之特徵與設計佈局中之特徵之間的差異。術語「主特徵」及「輔助特徵」並不暗示圖案化器件上之特定特徵必須被標註為主特徵或輔助特徵。
如本文中所使用之術語「光罩」或「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)以外，其他此類圖案化器件之實例亦包括： -可程式化鏡面陣列。此器件之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將入射輻射反射為繞射輻射，而未經定址區域將入射輻射反射為非繞射輻射。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，光束根據矩陣可定址表面之定址圖案而變得圖案化。可使用合適電子構件來執行所需矩陣定址。 -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號中給出此構造之實例。
作為簡要介紹，圖1說明例示性微影投影裝置10A。主要組件為：輻射源12A，其可為深紫外線準分子雷射源或包括極紫外線(EUV)源的其他類型之源(如上文所論述，微影投影裝置自身無需具有輻射源)；照明光學件，其例如定義部分相干性且可包括塑形來自源12A之輻射的光學件14A、16Aa及16Ab；圖案化器件18A；及透射光學件16Ac，其將圖案化器件圖案之影像投影至基板平面22A上。在投影光學件之光瞳平面處的可調整濾光器或孔徑20A可限定照射於基板平面22A上之光束角度之範圍，其中最大可能角度界定投影光學件之數值孔徑NA= n sin(Θmax )，其中n為基板與投影光學件之最後元件之間的介質之折射率，且Θmax 為自投影光學件射出的仍可照射於基板平面22A上之光束的最大角度。
在微影投影裝置中，源將照明(亦即輻射)提供至圖案化器件，且投影光學件經由圖案化器件將照明導向至基板上且塑形該照明。投影光學件可包括組件14A、16Aa、16Ab及16Ac中之至少一些。空中影像(AI)為基板位階處之輻射強度分佈。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。可使用抗蝕劑模型以自空中影像演算抗蝕劑影像，可在全部揭示內容特此以引用方式併入之美國專利申請公開案第US 2009-0157360號中找到此情形之實例。抗蝕劑模型係僅與抗蝕劑層之屬性(例如在曝光、PEB及顯影期間發生之化學程序之效應)相關。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，故可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之光學屬性分離。
理解微影程序之一種態樣係理解輻射與圖案化器件之相互作用。在輻射通過圖案化器件之後的輻射之電磁場可自在輻射到達圖案化器件之前的輻射之電磁場及特性化該相互作用之函數予以判定。此函數可被稱作光罩透射函數(其可用以描述透射圖案化器件及/或反射圖案化器件之相互作用)。
光罩透射函數可具有多種不同形式。一種形式係二元的。二元光罩透射函數在圖案化器件上之任何給定部位處具有兩個值(例如零及正常數)中之任一者。呈二元形式之光罩透射函數可被稱作二元光罩。另一形式係連續的。即，圖案化器件之透射率(或反射率)之模數係圖案化器件上之部位的連續函數。透射率(或反射率)之相位亦可為圖案化器件上之部位的連續函數。呈連續形式之光罩透射函數可被稱作連續透射光罩(CTM)。舉例而言，可將CTM表示為像素化影像，其中可向每一像素指派介於0與1之間的值(例如0.1、0.2、0.3等)來代替0或1之二進位值。可在揭示內容之全文特此以引用方式併入本文中的共同讓渡之美國專利第8,584,056號中找到實例CTM流程及其細節。
根據一實施例，可將設計佈局最佳化為連續透射光罩(「CTM最佳化」)。在此最佳化中，設計佈局之所有部位處之透射不限於多個離散值。取而代之，透射可假定在上限及下限內之任何值。可在揭示內容之全文特此以引用方式併入的共同讓渡之美國專利第8,584,056號中找到更多細節。連續透射光罩極難以(若並非不可能)實施於圖案化器件上。然而，因為不將透射限於多個離散值會使最佳化快得多，所以連續透射光罩為有用工具。在EUV微影投影裝置中，圖案化器件可為反射的。CTM最佳化之原理亦適用於待產生於反射圖案化器件上之設計佈局，其中該設計佈局之所有部位處之反射率不限於多個離散值。因此，如本文所使用，術語「連續透射光罩」可指待產生於反射圖案化器件或透射圖案化器件上之設計佈局。CTM最佳化可基於考量厚光罩效應之三維光罩模型。厚光罩效應起因於光之向量性質，且可在設計佈局上之特徵大小小於用於微影程序中之光之波長時顯著。厚光罩效應包括：歸因於用於電場及磁場之不同邊界條件之偏振相依性；小開口中之透射率、反射率及相位誤差；邊緣繞射(或散射)效應；或電磁耦合。可在揭示內容之全文特此以引用方式併入的共同讓渡之美國專利第7,703,069號中找到三維光罩模型之更多細節。
在一實施例中，可基於經最佳化為連續透射光罩之設計佈局而將輔助特徵(次解析度輔助特徵及/或可印刷解析度輔助特徵)置放至設計佈局中。此允許自連續透射光罩識別及設計輔助特徵。
圖2中說明模型化及/或模擬圖案化程序之部分之方法的例示性流程圖，例如，模型化及/或模擬影像(例如，抗蝕劑影像、空中影像、蝕刻影像)中之圖案之至少一部分或圖案之特性。如應瞭解，模型可表示不同圖案化程序且無需包含下文所描述之所有模型。
如上文所描述，在微影投影裝置中，照明系統向圖案化器件提供照明(亦即，輻射)，且投影光學件將來自圖案化器件之照明導向至基板上。因此，在一實施例中，投影光學件使得能夠形成空中影像(AI)，空中影像係基板處之輻射強度分佈。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，對微影程序之模擬可模擬空中影像及/或抗蝕劑影像之產生。
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，其包括但不限於：數值孔徑設定、照明均方偏差(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)，其中均方偏差(或σ)為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(包括由投影光學件引起的輻射強度分佈及/或相位分佈之改變)。投影光學件模型32可包括由各種因素引起的光學像差，該等因素例如，投影光學件之組件之加熱，由投影光學件之組件的機械連接引起的應力等。投影光學件模型32可表示投影光學件之光學特性，包括選自以下各者中之一或多者：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。由於可改變用於微影投影裝置中之圖案化器件圖案，故期望使圖案化器件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裝置之其餘部分之光學屬性分離。照明模型31及投影光學件模型32可組合成透射交叉係數(TCC)模型。
圖案化器件圖案模型33表示圖案化器件圖案(例如對應於積體電路之特徵的器件設計佈局、記憶體、電子器件等)之光學特性(包括由給定圖案化器件圖案引起的輻射強度分佈及/或相位分佈之改變)，其為圖案化器件上或由圖案化器件形成之特徵之配置的表示。圖案化器件模型33捕捉設計特徵如何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的美國專利第7,587,704號所描述之圖案化器件及圖案化器件圖案之詳細實體屬性之表示。
抗蝕劑模型37可用以自空中影像演算抗蝕劑影像。可在全文以引用方式併入本文中之美國專利第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(PEB)及顯影期間出現的化學程序之效應，以便預測例如形成於基板上之抗蝕劑特徵之輪廓，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程序之效應)相關。在一實施例中，抗蝕劑層之光學屬性，例如折射率、膜厚度、傳播及偏振效應—可作為投影光學件模型32之部分被捕捉。
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及圖案化器件圖案模型33模擬空中影像36。空中影像(AI)為基板位階處之輻射強度分佈。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。
如上文所提及，基板上之抗蝕劑層係由空中影像曝光，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)。可使用抗蝕劑模型37而自空中影像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)係藉由入射能量之吸收而變為潛伏「抗蝕劑影像」，其係藉由擴散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高效模擬方法藉由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程序模型39之輸入。圖案轉印後程序模型39界定一或多個抗蝕劑顯影後程序(例如蝕刻、CMP等)之效能且可產生蝕刻後影像40。亦即，可使用圖案轉印後程序模型39而自抗蝕劑影像38模擬蝕刻影像40。
因此，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，且模型參數中之每一者合乎需要地對應於一相異物理或化學效應。模型公式化因此設定關於模型可用以模擬總體製造程序之良好程度之上限。
舉例而言，圖案化程序之模擬可預測空中、抗蝕劑及/或蝕刻影像中之輪廓、CD、邊緣置放(例如，邊緣置放誤差)、圖案移位等等。亦即，可使用空中影像34、抗蝕劑影像36或蝕刻影像40來判定圖案之特性(例如，圖案之存在、部位、類型、形狀等等)。因此，模擬之目標係為了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程序，識別預測出現缺陷之地點等。預期設計通常被定義為預OPC設計佈局，其可以諸如GDSII或OASIS或其他檔案格式之標準化數位檔案格式而提供。
用以將圖案化器件圖案變換成各種微影影像(例如，空中影像、抗蝕劑影像等等)、使用彼等技術及模型應用OPC及評估效能(例如，根據程序窗)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，該等公開案中之每一者的揭示內容全文以引用方式併入本文中。
隨著微影節點保持縮小，需要愈來愈複雜的圖案化器件圖案(為了較佳可讀性而可被互換地稱作光罩) (例如曲線光罩)。可運用DUV掃描器、EUV掃描器及/或其他掃描器在關鍵層中使用本發明方法。可在包括源光罩最佳化(SMO)、光罩最佳化及/或OPC之光罩最佳化程序之不同態樣中包括根據本發明之方法。舉例而言，全文特此以引用方式併入之題為「Optimization Flows of Source, Mask and Projection Optics」之美國專利第9,588,438號中描述了源光罩最佳化程序。
在一實施例中，圖案化器件圖案為包括具有多邊形形狀之曲線SRAF之曲線光罩，與具有矩形或階梯狀形狀的曼哈頓圖案中相對。與曼哈頓圖案相比，曲線光罩可在基板上產生更準確的圖案。然而，曲線SRAF之幾何形狀、其相對於目標圖案之部位或其他相關參數可產生製造限定，此係由於此類曲線形狀可能不適用於製造。因此，設計者在光罩設計程序期間可能不考慮此類限定。Spence等人之「Manufacturing Challenges for Curvilinear Masks」(Proceeding of SPIE第10451卷，Photomask Technology，1045104 (2017年10月16日)；doi: 10.1117/12.2280470)中論述了關於在製造曲線光罩時之限制及挑戰的詳細論述，該案之全文係以引用方式併入本文中。
如早先所提及，光罩最佳化程序涉及判定用於設計佈局之OPC，諸如置放於設計佈局之目標圖案處或周圍的SRAF及SRIF。可使用光罩規則檢查(MRC)進一步驗證光罩之可製造性以判定經OPC之光罩是否滿足製作設施之光罩製造程序。MRC係指光罩製造程序或裝置之限制條件。舉例而言，MRC驗證出，經OPC修改之特徵之最小線寬或兩個鄰近經OPC修改之特徵之間的最小空間係在廠房之製造光罩車間的能力之內。在一實施例中，若針對亮場/暗場程序違反了空間/寬度規則，則MRC亦包括校正，諸如拉回。在MRC相關校正之後，將經OPC修改之資料發送至光罩寫入器(例如電子束寫入器、離子束寫入器或雷射光束寫入器)以用於製造光罩。
現有途徑經組態以僅將MRC用於曼哈頓類型之圖案。現有途徑存在兩個問題。第一，通常在最佳化期間，MRC約束或懲罰保護最小大小及面積，且因此並不考慮移除多邊形的解決方案(例如對於連續光罩最佳化，多邊形收縮至無)，且此省略可產生次佳結果。第二，對於不具有簡單幾何形狀之曲線佈局或對於參數化為影像之佈局，變數通常並非明確地為多邊形邊緣部位，因此，在最佳化期間邊緣無法被約束。此外，由多邊形邊緣(或自佈局影像中之特徵)界定之寬度及面積之量測及可微分性係複雜的，且基於邊緣之懲罰成本函數可能不提供可接受的運行時間或收斂。本發明論述用於基於MRC判定光罩圖案以克服現有方法之此類實例問題的實例方法。
圖3說明藉由基於與光罩製造工具或程序之製造限制相關聯的懲罰值(例如在335中)修改初始光罩圖案305 (例如包括OPC之曲線光罩、自CTM影像初始化之光罩變數等)來判定光罩圖案340的實例。在一實施例中，可依據待印刷於光罩上之特徵之幾何形狀(例如大小、面積等)來界定MRC限制。
在一實施例中，MRC包含與待製造之光罩圖案之複數個特徵相關聯的複數個規則檢查(例如最小特徵大小)。在光罩製造程序期間，若並未滿足MRC，則可修改初始光罩圖案以使能夠經由光罩製造工具或程序來製造光罩。在一實施例中，此修改可包括初始光罩圖案之特徵大小之改變、特徵之曲率等。當光罩圖案用以經由微影圖案化程序使基板成像時，對光罩圖案之修改將依次造成基板上之印刷圖案之改變。
在一實施例中，對光罩圖案之修改以符合MRC規格可造成基板上之印刷圖案之非所要的改變。因而，在本發明中，用以滿足MRC的對初始光罩圖案之任何修改(例如增加或減低特徵大小)係與懲罰值相關聯，以考量基板上之印刷圖案之不當的改變。
在一實施例中，此懲罰值可包括於在光罩最佳化程序期間所使用之成本函數中。舉例而言，成本函數可為邊緣置放誤差，在最佳化程序期間可減小或最小化(例如使用梯度下降方法)該邊緣置放誤差。邊緣置放誤差可被定義為差值，其中計算基板上經由光罩圖案(例如初始光罩圖案)而成像的印刷圖案之輪廓與希望印刷於基板上之目標圖案(例如設計圖案)之輪廓之間的差。根據本發明，成本函數可包括懲罰值連同該差值，藉此在最佳化程序期間，差值及懲罰值之組合減小。
在一實施例中，初始光罩圖案305為用於基於與光罩之可製造性相關之懲罰值進行的光罩最佳化程序之輸入圖案。在一實施例中，初始光罩圖案305可包括曲線光罩圖案、曼哈頓圖案或其組合。在一實施例中，可經由CTM程序、對以初始CTM為基礎之曲線光罩使用位準集合方法之CTM+程序、對以初始CTM為基礎之曲線光罩使用S型變換之CTM+程序等來獲得初始光罩圖案305。本發明方法不限於特定初始光罩圖案305。
在一實例中，藉由CTM程序產生之CTM影像可用以初始化可用作初始光罩圖案305 (初始影像)之光罩變數，其如下文關於函數335及影像340以及圖7A中之方法700所論述加以反覆修改。
在一實施例中，可自使用位準集合方法以產生初始光罩圖案之曲線形狀的連續透射光罩(CTM+)程序(CTM程序之擴展)獲得曲線光罩圖案。早先所提及之美國專利第8,584,056號中論述了CTM程序之實例。在一實施例中，CTM+程序涉及用於使用任何適合之方法基於初始光罩圖案(或大體而言光罩圖案)之輔助特徵之一部分或其一或多個特性來判定該初始光罩圖案之該等輔助特徵的一或多個特性。舉例而言，輔助特徵之一或多個特性可使用美國專利第9,111,062號中所描述或Y. Shen等人所描述「Level-Set-Based Inverse Lithography For Photomask Synthesis」( Optics Express，第17卷，第23690至23701頁(2009年))的方法來判定，該等專利之全部揭示內容特此係以引用方式併入。舉例而言，一或多個特性可包括輔助特徵之一或多個幾何特性(例如絕對部位、相對部位或形狀)、輔助特徵之一或多個統計特性，或輔助特徵之參數化。輔助特徵之統計特性之實例可包括輔助特徵之幾何尺寸之平均值或方差。
在一實施例中，方法(例如圖7A之700)可經組態以產生CTM影像。舉例而言，在CTM產生技術中，將逆微影問題公式化為最佳化問題。變數係與光罩影像中之像素值相關，且諸如EPE或旁瓣印刷之微影度量係用作成本函數。在最佳化之反覆中，自光罩影像基於修改光罩變數之值來建構光罩影像，且接著應用程序模型(例如迅子模型)以獲得光學或抗蝕劑影像且計算成本函數。成本計算接著給出梯度值，該等梯度值用於最佳化求解程序中以更新變數(例如，像素強度)以獲得初始光罩影像305。在最佳化期間之若干次反覆之後，產生曲線光罩影像305，其進一步用作用於圖案提取之指導圖(例如如實施於迅子SMO軟體中)。此光罩影像305 (例如CTM影像)可包括對應於待經由圖案化程序印刷於基板上的目標圖案之一或多個特徵(例如目標圖案之特徵、SRAF、SRIF等)。
在一實施例中，CTM產生技術可包括基於作為輸入之設計佈局而訓練以產生連續色調光罩的機器學習模型。此機器學習模型可在本發明方法中整合，且可基於如上文所論述之光罩影像中之像素值之變數來公式化最佳化問題。
另外，在一實施例中，可對初始光罩圖案305執行影像處理操作以識別容易發生MRC違反之區。舉例而言，此類區包括影像305內像素強度以較慢速率自高值轉變至低值的區。在一實施例中，影像處理涉及對初始光罩圖案305執行邊緣偵測操作以識別MRC違反最可能發生的區。在一實例中，邊緣偵測操作涉及使用初始光罩影像內之像素強度值之一範圍執行以臨限值為基礎之S型變換。影像處理產生另一經變換影像310，該經變換影像310包括初始光罩影像305中之圖案之輪廓，其中該等輪廓之某些部分較容易發生MRC違反。此影像可提供起始影像以用於初始光罩影像305之進一步最佳化。在一實施例中，為簡單及較佳可讀性起見，初始光罩影像305及具有來自初始光罩影像305之輪廓的經變換影像310可被可互換地稱作初始光罩影像310。
在圖3中，初始光罩圖案310 (例如自CTM或CTM+程序獲得)包括可由諸如輔助特徵314之OPC環繞之主特徵312 (例如待印刷於基板上之希望特徵)。在一實施例中，主特徵及輔助特徵314可具有彎曲輪廓(例如CTM影像)。在一實施例中，初始光罩圖案310可呈像素化影像之形式，其中特徵312及314為影像內之所考慮信號。在一實施例中，當將初始光罩圖案310表示為像素化影像時，初始光罩圖案310可被互換地稱作初始光罩影像310。在初始光罩影像310中，特徵312及314之每一像素將具有一強度值。因此，在一實施例中，強信號可指示存在特徵之相對較高可能性，且弱信號可指示存在特徵之相對較低可能性。
根據本實施例，可對初始光罩影像310執行影像處理以識別一或多個特徵或該一或多個特徵之一特徵之一部分。影像處理操作係使得經識別特徵與所要大小(例如5奈米、5奈米、10奈米等)相關。在一實施例中，經識別特徵可被認為是強信號，舉例而言，具有特定大小之特徵可被認為是強信號，且與所要大小相比具有相對更高或更低大小之特徵可被認為是弱信號。舉例而言，影像處理導致具有經偵測之圖案320之影像，此影像可被替代地稱作經偵測之圖案影像320。
在一實施例中，可藉由諸如blob偵測操作之影像處理操作判定所要大小之特徵，其中使初始光罩影像310與具有特性調變距離(σ)之核心迴旋。迴旋之結果被稱作「blob」影像320或經偵測之圖案影像320。在圖4中說明blob偵測操作之實例。
參看圖4A，在初始光罩影像(例如圖3中之310)內，具有大致零值之像素(例如401、402、403及404)為相對遠離影像特徵(例如遠離特徵312及314之中心)之區，且具有相對較高非零值之像素(例如410)係在長度尺度接近於調變距離(σ)的特徵處或周圍之區內。舉例而言，對應於弱信號401、402、403及404之區(具有相對較低振幅或強度值)可為遠離區，其指示不存在所要大小之特徵，而強信號410可指示存在所要大小之特徵，其藉由調變距離(σ)而特性化。
作為一實例，核心可為球形對稱之高斯-拉普拉斯(LoG)或高斯差(DoG)。在一實施例中，藉由DoG核心之運算快速且可標繪作為半徑(r)之函數的結果。在一實施例中，blob偵測操作被呈現為用以解釋偵測所要大小之特徵之概念的實例；然而，本發明不限於前述核心。經組態以例如經由與輸入影像之迴旋偵測所要大小之特徵的任何核心可被認為在本發明之範疇內。
在又一實例中，圖4B說明使用LoG核心之blob操作。在一實施例中，獲得原始信號420 (例如約為待偵測之特徵之所要大小)。舉例而言，原始信號420具有對應於8奈米之特徵大小之寬度。接著，經由LoG核心將信號420應用於輸入影像上以產生諸如422、424、426、428及430之回應信號。在此等回應當中，回應430之信號最強，其相對於具有較小振幅之其他回應422、424、426、428之信號具有最大振幅。在一實施例中，在所要特徵大小之原始信號(例如8奈米)處獲得最強信號。
返回參看圖3，當對初始光罩影像310執行特徵偵測操作時，所得影像320識別大小接近所要特徵大小之特徵。在經偵測之圖案影像320中，使用影像程序操作(例如blob操作)識別具有強信號的特徵314或特徵314之部分。因此，特徵314或其部分相對接近於所要特徵大小(例如MRC限制)。舉例而言，若所要特徵大小為5奈米，則可識別出大小為4奈米至6奈米之特徵或其部分。在經偵測之圖案影像320中，儘管識別出特徵314，但其每像素之強度值可變化。舉例而言，對應於特性調變距離或所要特徵大小之像素與經偵測之圖案影像320內之其他像素相比，可具有更強信號或相對更高強度值。因此，在一實施例中，可執行以定限為基礎之操作以進一步隔離特徵或其部分。舉例而言，在一實施例中，可對經偵測之圖案影像320執行具有臨限值之二值化函數以進一步隔離具有強信號之特徵或其部分。
在一實施例中，經偵測之圖案影像320之二值化導致經二值化圖案影像330，其亦被稱作二元影像330。在一實施例中，用於二值化之臨限值經設定使得二值化函數將大小落在所要特徵大小之給定區間中的特徵分類為一且將大小落在給定區間之外的特徵分類為零。在一實施例中，二值化函數可為S型函數、反正切函數及階梯函數中之至少一者。根據一實施例，二值化函數之參數包含陡度及臨限值。
在一實施例中，二值化函數可經組態以將經偵測之影像320逐漸變換成二元影像。在一實施例中，二值化函數可為具有以下形式之邏輯函數：
Figure 02_image001
在以上方程式中，L 為曲線之最大值、k 為曲線之陡度，且∅0 為在曲線之中點處之變數∅之值。在一實施例中，變數∅可為影像中之像素部位的經偵測之圖案320之表示。如早先所提及，邏輯函數可為S型函數(亦即，其中k=1、∅0 =0且L = 1)、反正切(亦即，反正切)函數，及/或呈如下形式之階梯函數(方程式2)：
Figure 02_image003
在一實施例中，為了實現二值化，可將臨限值指派給基於邏輯函數(例如S型)之變換之結果。舉例而言，在分別具有最大值「1」及最小值「0」之S型函數之狀況下，臨限值可大致為0.5 (或低於0.5)，其指示在S型變換之後，具有大致大於0.5之值的所得影像之像素可被指派值1，且若低於0.5，則可被指派值0。在一實施例中，在使用階梯函數的情況下，可將二進位「1」指派給具有大於臨限值之值的像素，且可將二進位「0」指派給具有小於臨限值之值的像素。
在一實施例中，blob影像(例如320)經歷S型變換，以將低於臨限值之像素值映射至零且將高於臨限值之像素值映射至一。非線性映射不限於S型函數，而是可應用關於影像像素可區分的任何函數。在此二值化影像中，一附近之像素將像素部位分類為屬於特定特徵大小之區間內的特徵。舉例而言，屬於所要特徵大小之區間內的特徵之像素部位。
另外，經偵測之圖案320及經二值化圖案330經組合以形成組合式影像340，該組合式影像判定應如何修改特徵大小。在一實施例中，可藉由將影像320及330相乘來組合缺陷圖案320及經二值化圖案330。在一實施例中，影像可以向量形式(或其他影像表示形式)表示，在此狀況下，可將對應於320及330之向量相乘。所得組合之影像藉此識別具有在所要特徵大小之區間內的大小之特徵。
在一實施例中，組合式影像包括對應於所要特徵大小(例如σ)之強信號，如早先所論述。舉例而言，當與經二值化影像(例如330)相乘時，blob影像(例如圖3之320)之強信號(例如圖4中之410)可經轉換成值1，而弱信號可經轉換成值0，因此僅獲得大小接近所要特徵大小的特徵。另外，組合式影像與包括懲罰值之成本函數相關。
在一實施例中，將blob影像(例如320)乘以經二值化影像(例如330)以判定作為特徵之大小之函數的成本函數335。該函數335指導如何修改初始光罩圖案310之大小以減小函數。在一實施例中，修改特徵大小以最小化成本函數。
在一實施例中，成本函數可為與基板之印刷特徵相關聯的量度(例如EPE)及與光罩之特徵大小相關聯的懲罰值之組合。懲罰值亦被稱作MRC正則化成本。在一實施例中，懲罰值可為與每一像素相關聯之純量值。舉例而言，與對應於大於小於所要特徵大小的特徵大小之像素相比，對應於所要特徵大小之特徵之像素可具有與其相關聯之相對較高懲罰值。因此，在一實施例中，當修改特徵大小(例如增加或減低)時，懲罰值可增加或減低。在一實施例中，特徵大小可藉由增加或減低初始光罩影像310之像素之強度值而修改。
在一實施例中，對於屬於特徵大小之某區間內之特徵的像素，成本之應用為非零。對於具有所要大小Sth 之圖案出現最大像素值。小於或大於所要大小Sth 之特徵具有較低像素值，因此，所要特徵大小充當轉向點，圍繞該轉向點修改初始光罩圖案之至少一個特徵之大小使得成本函數減小。在一實施例中，若低於所要大小Sth 之特徵收縮或高於所要大小Sth 之特徵生長，則成本函數將減小。若吾人將臨界尺寸(CD)定義為光罩上之圖案之大小的量度，則所要特徵大小CDth 充當轉向點。
在圖3中，基於組合式影像判定實例以懲罰為基礎之成本函數335，其中該函數335提供作為特徵大小之函數的成本值(例如EPE與懲罰值之總和)。在一實施例中，函數335指示與所要特徵大小相關聯之懲罰值最大，而當特徵大小增加或減低時，懲罰值可減低。作為一實例考慮所要特徵大小為8奈米且組合式影像(例如320與330之乘積)包括大小為4奈米及10奈米之特徵。接著，根據該函數335，4奈米大小之特徵應收縮，例如至2奈米、1奈米或0奈米大小，以減小懲罰值。另一方面，10奈米大小之特徵應生長，例如至11奈米、12奈米等，以減小懲罰值。在一實施例中，函數335表示總成本，例如EPE值與懲罰值之總和，因此，特徵大小之修改係使得減小總成本。
在一實施例中，可考慮總成本，此係由於增加或減低特徵大小(例如經最佳化OPC之SRAF/SRIF特徵)可對印刷於晶圓上之圖案具有非所要的效應(例如缺陷、與設計圖案之大偏差)。因此，在某一實施例中，改變特徵大小應使得總成本大體上不增加，且較佳減少以維持相似於與已經最佳化之初始光罩圖案310相關聯之成本。
在一實施例中，可經由對特徵大小接近所要特徵大小的經修改光罩圖案之微影模擬來獲得成本函數335。舉例而言，在一反覆中，可提供經修改光罩圖案作為至圖案化程序模型之輸入以預測可印刷於基板上之圖案。接著，可計算經預測圖案與所要圖案之間的差，以判定例如EPE值。在基於光罩圖案之特徵之經修改大小進行的若干次反覆後，可產生函數335。
在一實施例中，最終光罩圖案(例如340)之判定為最佳化程序，其中反覆地減小或最小化包括懲罰值之成本函數。舉例而言，可使用以梯度為基礎之途徑，其中關於光罩變數(例如像素強度)區分成本函數以產生梯度圖。梯度圖指導應如何修改例如像素且因此修改特徵大小以減小成本函數。舉例而言，梯度圖可將計算程序導引至最小成本值。
如上文所論述，該程序實際上不涉及量測曲線特徵之大小，此情形具有挑戰性。因此，在一實施例中，對判定對特徵之修改使得滿足MRC約束而言，使用典型度量衡工具進行之特徵之量測可能並非必需的。此情形尤其有利，此係由於量測曲線圖案之大小係複雜且不準確的。
在根據懲罰值或函數335修改特徵大小之一或多次反覆之後，可獲得最終光罩圖案350。舉例而言，在組合式影像340中，成本影像經疊對於初始光罩圖案310上，以突出顯示初始光罩圖案之歸因於MRC正則化而懲罰的區或像素。因此，為獲得最終光罩圖案350，例如可在對應於經提取特徵334之部位的某些部位(例如突出顯示區)處修改特徵344。舉例而言，特徵344之特徵大小中的一些可增加超出臨限值，而一些特徵大小可減低。
圖5A至圖5C為說明基於與MRC約束相關之懲罰值對光罩圖案施加修改與在無MRC相關約束的情況下所判定之初始圖案之間的差異的實例。圖5A說明初始光罩圖案510，其具有OPC，諸如在主特徵515 (例如接觸孔515)周圍所判定(例如經由CTM最佳化程序)之SRAF 516。SRAF 516包括若干部分517 (包括其他部位中之相似標記)，其中特徵大小在4奈米至8奈米之範圍內，歸因於光罩製造約束，此可並非所希望的。在光罩製造期間，可將初始光罩圖案510資料提供至不印刷一些特徵大小之光罩寫入器，或可隨機地修改初始光罩特徵以實現光罩製造，此係由於其將影響微影裝置之印刷效能。
當應用如圖3中所說明之以MRC為基礎之途徑時，獲得最終光罩圖案520，如圖5B中所展示。該光罩圖案520相似於初始光罩圖案510。舉例而言，光罩圖案520亦包括主特徵525 (相似於515)及環繞主特徵525之SRAF 526。然而，SRAF 525與初始光罩510之SRAF 517相比具有不同的特徵大小。根據一實施例，在若干部分處(例如在510中所標記之部位處)修改初始光罩517之特徵大小。在一實施例中，特徵大小可增加，而在一些狀況下，特徵大小可減小，在一些狀況下，特徵大小可為零。
圖5C說明在無MRC的情況下之初始光罩圖案510與基於MRC之經修改光罩圖案520之間的比較530。在圖5C中，將光罩圖案510及520上之相同部位處之一部分放大。出於比較之目的，使光罩圖案510及520之該部分之經放大版本重疊。在影像530中，部分511 (例如SRAF之一部分)為初始圖案510之部分，且部分521及522為光罩圖案520之部分。可看到，部分511具有頸部區513，該頸部區具有相對較小尺寸(例如小於1奈米)。在判定光罩圖案520之程序期間，頸部區513經修改以將大小減低至零。因此，部分511劃分成兩個單獨的特徵521及522，在其間具有間距523 (例如大於10奈米)。在一實施例中，此間距亦可為MRC約束之部分。若兩個特徵之間的空間過小，則其亦可不被製造。舉例而言，懲罰值可與間距523相關聯且基於該懲罰值，該間距可增加以降低總成本或單獨降低懲罰值。因此，基於懲罰值產生包括特徵521及522之經修改部分，如關於圖3所論述。
圖6A展示比較運用本發明之以MRC為基礎之修改所獲得的光罩圖案與初始光罩圖案(例如不具有MRC相關之修改)之結果的又一實例。在一實施例中，初始光罩圖案之一或多個特徵可經修改以滿足MRC約束。在一實施例中，可修改特徵之大小或圖案之特徵之間的間距。舉例而言，修改初始光罩圖案之特徵610及615。在一實施例中，特徵610包括頸部區R1，如所展示。根據本發明，判定圖6C之懲罰函數630，且進一步基於對應於頸部區R1中之特徵610之大小的懲罰值，將光罩圖案變換成特徵620a及620b，在其間具有某一間距。在一實施例中，函數630指示當頸部區R1中之特徵610之大小收縮/減小時，懲罰值將減低。因而，大小減小為零，且特徵610分裂成兩個特徵620a及620b。在另一實例中，特徵615亦包括兩個頸部區R2及R3，其具有小於所要特徵大小之特徵大小。根據函數630(在圖6B中)，判定出隨著懲罰值減小，頸部區R2及R3內之特徵之大小應增加超出特徵之所要大小。因此，經修改光罩圖案包括在頸部區中具有增加之特徵大小的特徵625。如所展示，可不同地修改具有不同形狀但相似大小之特徵。舉例而言，頸部區R1、R2、R3具有相似的低值。然而，基於應用至各別特徵610及615之懲罰值(或總成本值)，分別獲得兩個不同的結果620a及620b，以及625。因此，根據一實施例，當將根據本發明判定光罩圖案之方法整合於CTM程序中時，所獲得之結果基於懲罰值或總成本函數可變化。在一實施例中，此類結果可為非直觀的，例如，如所論述之相似大小之特徵(例如在R1、R2、R3中)被不同地修改。
圖7A為用於判定光罩圖案之方法700的流程圖。在方法700中，基於光罩製造工具(例如電子束工具)之製造限制來判定圖案化器件圖案。在一實施例中，依據可經由光罩製造工具而製造的光罩圖案之特徵之所要大小或最小大小來界定製造限制。因此，基於製造限制(例如最小特徵大小)，初始光罩圖案(例如以CTM為基礎之曲線光罩圖案)經修改以適應製造限制。初始光罩圖案(例如310)及為獲得最終光罩圖案(例如340)進行之其修改的實例係關於圖3加以論述。該實例在本文中用於解釋方法700。如早先所提及，初始光罩圖案之此修改可造成基板上之印刷圖案偏離目標圖案(例如所要圖案)。可依據成本函數，諸如邊緣置放誤差、CD、特徵之面積或與基板上之印刷特徵相關的其他相關度量來量測自目標圖案之此偏差。在一實施例中，使用本發明之成本函數連同懲罰值(例如圖3中之335)以判定經修改光罩圖案。下文進一步詳細論述方法700中所涉及之步驟或程序。
在程序P72中，該方法涉及獲得(i)具有至少一個特徵之初始光罩圖案701，及(ii)該至少一個特徵之所要特徵大小703。在一實施例中，初始光罩圖案701 (例如圖3之310)可為曲線光罩圖案或曼哈頓圖案。舉例而言，可使用如先前所論述之CTM/CTM+程序來獲得曲線光罩圖案310。在一實施例中，310中之曲線圖案之至少一個特徵包括一或多個OPC相關圖案，諸如SRAF。在實施例中，初始光罩圖案為像素化影像，其中每一像素具有一強度值。該強度值對應於該影像中之信號。舉例而言，信號指示圖案之一或多個特徵之存在。因此，相比於其他像素具有相對較高強度值的像素指示強信號，或特徵之存在，諸如主特徵或OPC相關特徵，例如SRAF/SRIF。
在程序P74中，該方法涉及基於初始光罩圖案及用於基板之目標圖案經由圖案化程序模型，獲得藉由初始光罩成像之基板之經預測圖案與用於基板之目標圖案之間的差值。在一實施例中，可藉由以下操作獲得經預測圖案：以初始光罩圖案作為輸入模擬圖案化程序模型(例如光學件模型、空中影像模型、抗蝕劑模型等)以產生經預測圖案，且比較該經預測圖案與目標圖案以判定差值(例如EPE)。
舉例而言，圖7B說明自初始光罩圖案751 (701之實例)及目標圖案TP1判定經預測圖案PP1(以點線形式)之實例。模擬程序SP1涉及圖案化程序模型之模擬，例如如在圖2中所論述。此外，判定經預測圖案PP1與目標圖案TP1之間的差。在一實施例中，該差為經預測圖案PP1之特徵之輪廓與對應於經預測圖案之輪廓的目標圖案TP1之輪廓之間的邊緣置放誤差。在一實施例中，藉由計算沿著PP1及TP1之輪廓之不同部位處的PP1與TP1之輪廓之間的差值來判定邊緣置放誤差，接著可判定該等差值之總和以判定EPE。在一實施例中，差值可為PP1之多邊形與TP1之多邊形的面積差。在又一實例中，差值可為CD (例如寬度或高度)之差。差不限於以上實例且可使用其他適當度量(例如以幾何形狀為基礎)以判定差值。
返回參看圖7A，在程序P76中，該方法涉及經由處理器(例如處理器104)判定與至少一個特徵之可製造性相關之懲罰值，其中該懲罰值依據該至少一個特徵之大小而變化。在實施例中，可如關於圖3所論述判定懲罰值。
在一實施例中，判定懲罰值涉及偵測具有大小接近所要特徵大小的特徵之初始光罩圖案之圖案。在一實施例中，經偵測之圖案包括具有在所要特徵大小之所要範圍(例如±5%、±10%、±20%、±0.1奈米、±0.3奈米、±0.5奈米、1奈米等)範圍內的大小之特徵。在一實施例中，可基於所使用之核心及特徵之所要大小來選擇其他適當特徵。在一實施例中，可藉由將具有大致為所要特徵大小之特性調變距離的核心進行迴旋來判定所要大小之圖案。在一實施例中，將具有特性調變距離之核心(例如LoG或DoG)與初始光罩圖案之像素化影像進行迴旋，其中該特性調變距離對應於該像素化影像之信號周圍的值範圍，諸如圖4中所展示。在一實施例中，信號係與像素化影像之像素之強度相關。偵測圖案之實例在圖3中關於經偵測之圖案影像320加以說明。
另外，經偵測圖案用於使用二值化函數計算經偵測圖案之經二值化圖案。在一實施例中，二值化函數(例如S型)將大小落在所要特徵大小之給定區間中的特徵進行分類。產生經二值化圖案之實例係關於經二值化影像330加以論述。
在一實施例中，經二值化圖案之計算係基於經偵測圖案之影像之影像處理。此計算涉及基於二值化臨限值(例如大於0.5)識別經偵測圖案之影像內之像素，其中二值化臨限值將屬於至少一個特徵之所要大小之給定區間內的特徵之像素部位進行分類。舉例而言，若像素之強度為0.8(其指示該像素對應於大小相對接近於所要特徵大小的特徵)，則可向分類部位指派「1」。
另外，基於經偵測圖案及經二值化圖案之組合，判定懲罰值。經偵測圖案及經二值化圖案之組合包括具有變化之大小之特徵，其係與懲罰值相關聯，藉此提供用於判定與改變特徵之大小相關聯的懲罰之基礎。
在一實施例中，懲罰值之判定係關於圖8A至圖8E加以進一步論述。圖8A為產生用以判定對初始光罩圖案之修改(例如增加或減低特徵之大小)之懲罰函數(或來自其之成本函數)的實例程序。在一實施例中，(例如使用CTM程序)獲得初始光罩影像801 (例如曲線光罩影像)。在一實施例中，可將初始光罩影像轉換成向量形式803。在一實施例中，至向量形式803之轉換涉及應用S型變換(例如具有大於0.6之臨限值，其中該臨限值在0與1之間變化)。
另外，將初始光罩影像801 (或803)與核心805 (例如LoG或DoG)進行迴旋，如先前所論述，以產生blob影像810。如早先所提及，核心805包括諸如特性調變距離之參數，其可作為例如與MRC相關之CD臨限值(CDth )而設定。
在迴旋後，所得blob影像810具有以CDth 為中心的強度剖面830，如圖8B中所展示。該強度剖面830指示具有接近於CDth 之CD值之特徵具有相對較高強度，且隨著CD值相對於CDth 減低或增加，強度值如所展示減低。在一實施例中，強度剖面830為鐘形曲線，其中強度值隨著CD值相對於CDth 增加或減低而按指數律地減低。
另外，藉由應用諸如階梯或S型函數之二值化函數將blob影像810轉換成二元影像815，如早先所論述，以將強度剖面830轉換成二元強度剖面816。舉例而言，可將圖8C中之階梯函數812應用至blob影像810之強度剖面830。在一實施例中，階梯函數812包括二值化臨限值Bth 。在一實施例中，二值化臨限值Bth 值經選擇使得強度剖面830之僅某些強度值(例如在CDth 周圍之一區間範圍內)將被轉換成1，且強度剖面830之剩餘強度值(例如更遠離CDth )將為0。圖8D中展示所得的經二值化影像強度剖面，亦即，經二值化強度剖面816。換言之，識別具有大於或等於二值化臨限值之強度值的特徵大小之窗。將此經二值化強度816與blob影像強度剖面830相乘以產生懲罰值函數822，其中影像強度依據在經二值化強度816中所識別之一範圍內的CD值而變化。函數822進一步用以修改初始光罩影像801之特徵大小。舉例而言，修改落在懲罰值函數822之CD範圍內之特徵大小，使得懲罰值減小或最小化(例如為0)。
返回參看圖7A，在程序P78中，方法700基於初始光罩圖案及所要特徵大小判定光罩圖案，使得差值與懲罰值之總和減小。在本發明中早先論述了說明基於懲罰值(例如圖3中之函數335以及圖6B及圖6C中之函數630)如何修改特徵大小之實例。在一實施例中，判定光罩圖案為反覆程序。一反覆包括：修改初始光罩圖案之至少一個特徵之大小；判定對應於該至少一個特徵之該經修改大小之懲罰值；及判定差值(例如EPE)與懲罰值之總和是否減小。在一實施例中，修改初始光罩圖案之至少一個特徵之大小涉及增加或減低該至少一個特徵之大小使得差值與懲罰值之總和減小。
在一實施例中，增加至少一個特徵之大小致使最小化差值與懲罰值之總和。舉例而言，基於來自圖6B中之函數630之懲罰值而增加圖6A之R2及R3中的頸部之大小，如早先所論述。
在一實施例中，減低至少一個特徵之大小致使最小化差值與懲罰值之總和。在一實施例中，減低至少一個特徵之大小會自光罩圖案消除至少一個特徵。舉例而言，基於來自圖6C中之函數630之懲罰值而增加圖6A之R1中的頸部之大小，如早先所論述。
如早先所提及，懲罰值為與經像素化光罩圖案之像素相關聯之純量值，其中該像素對應於正被修改之至少一個特徵。
此外，方法700可經組態以使得修改光罩圖案包含光學近接校正，光學近接校正包含輔助特徵之置放及/或輪廓修改。舉例而言，藉由整合懲罰值或懲罰函數及經由光罩最佳化程序或源-光罩最佳化程序修改光罩，此可自動產生與現有程序不同的OPC圖案。因此，本發明方法不僅改良光罩製造程序，而且改良微影程序之良率。
根據一實施例，方法700使用以影像為基礎之光罩最佳化，其中初始光罩圖案及光罩圖案為像素化影像。在光罩修改程序期間，基於光罩圖案影像之像素值而最佳化成本函數，如早先所論述。
圖9A至圖9B為說明針對藉由習知方法(例如其中不考慮MRC)與本發明方法所產生的光罩圖案所觀測到之缺陷之間的差異之結果。圖9A說明包含接觸孔之實例目標圖案901。與根據本發明所產生之光罩圖案相比，基於習知方法所產生的對應於目標圖案901之光罩圖案在晶圓上產生更高數目個缺陷。在本實例中，當印刷晶圓圖案(或經模擬晶圓圖案)包括小於或等於4奈米之不同接觸孔之間的距離時，晶圓被稱為具有缺陷。舉例而言，參看圖9B之直方圖，基於第一光罩圖案(例如基於習知方法所產生)在所產生的晶圓上觀測到若干缺陷。舉例而言，針對例如小於4奈米之c2c寬度，觀測到缺陷。另一方面，參看圖9C，當使用基於本發明之方法所產生之光罩圖案時，觀測到實質上較低數目個缺陷(與圖9B相比)。
圖10為說明可輔助實施本文中所揭示之方法、流程或裝置的電腦系統100之方塊圖。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)中之兩個自由度，其允許該器件指定在平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入器件。
根據一項實施例，本文中所描述之一或多個方法的部分可藉由電腦系統100回應於處理器104執行含有於主記憶體106中之一或多個指令的一或多個序列而執行。可將此類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中所含有之指令序列之執行使處理器104執行本文中所描述之程序步驟。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。在一替代實施例中，可代替或結合軟體指令而使用硬連線電路系統。因此，本文之描述不限於硬體電路系統及軟體之任何特定組合。
本文中所使用之術語「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。非揮發性媒體包括(例如)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。電腦可讀媒體之常見形式包括例如軟碟、可撓性磁碟、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以供執行時涉及電腦可讀媒體之各種形式。舉例而言，最初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擷取及執行指令。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)卡或數據機以提供至對應類型之電話線的資料通信連接。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發送且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提供者(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)為輸送資訊的載波之例示性形式。
電腦系統100可經由網路、網路鏈路120及通信介面118發送訊息及接收資料，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。舉例而言，一個此類經下載應用程式可提供本文中所描述之方法的全部或部分。所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之應用程式碼。
圖11示意性地描繪可結合本文中所描述之技術利用的例示性微影投影裝置。該裝置包含： - 照明系統IL，其用以調節輻射光束B。在此特定狀況下，照明系統亦包含輻射源SO； - 第一物件台(例如，圖案化器件台) MT，其具備用以固持圖案化器件MA (例如，倍縮光罩)之圖案化器件固持器，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，其具備用以固持基板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； - 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。
如本文中所描繪，裝置屬於透射類型(亦即，具有透射圖案化器件)。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)。裝置可使用與經典光罩不同種類之圖案化器件；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、雷射產生電漿(laser produced plasma; LPP) EUV源)產生輻射光束。舉例而言，此光束係直接地或在已橫穿諸如光束擴展器Ex之調節構件之後饋入至照明系統(照明器) IL中。照明器IL可包含調整構件AD以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)。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(此常常為源SO為(例如)水銀燈時之狀況)，但其亦可遠離微影投影裝置，其產生之輻射光束經導引至該裝置中(例如憑藉合適導向鏡)；此後一情境常常為源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，該透鏡將該光束B聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位構件(及干涉量測構件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，第一定位構件可用以(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11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。
可在兩種不同模式中使用所描繪工具： - 在步進模式中，將圖案化器件台MT保持基本上靜止，且將整個圖案化器件影像一次性投影((亦即，單次「閃光」)至目標部分C上。接著使基板台WT在x方向及/或y方向上移位，使得可由光束PB輻照不同目標部分C； - 在掃描模式中，基本上相同情境適用，惟單次「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在給定方向(所謂的「掃描方向」，例如y方向)上以速度v可移動，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以速度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的情況下曝光相對較大目標部分C。
圖12示意性地描繪可結合本文中所描述之技術利用的另一例示性微影投影裝置1000。
該微影投影裝置1000包含： 源收集器模組SO； 照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，EUV輻射)； 支撐結構(例如，圖案化器件台) MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩或倍縮光罩) MA，且連接至經組態以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) 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(例如反射投影系統) 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。
如此處所描繪，裝置1000屬於反射類型(例如，使用反射圖案化器件)。應注意，由於大多數材料在EUV波長範圍內具吸收性，故圖案化器件可具有包含例如鉬與矽之多堆疊的多層反射器。在一項實例中，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。由於大多數材料在EUV及x射線波長下具吸收性，故圖案化器件構形上之經圖案化吸收材料薄片段(例如多層反射器之頂部上之TaN吸收器)界定特徵將印刷(正型抗蝕劑)或不印刷(負型抗蝕劑)之處。
參看圖12，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輻射之方法包括但未必限於用在EUV範圍內之一或多種發射譜線將具有至少一元素(例如氙、鋰或錫)之材料轉換成電漿狀態。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，具有該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可為包括雷射(圖8中未繪示)的EUV輻射系統之部件，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，雷射與源收集器模組可為單獨實體。
在此類狀況下，不認為雷射形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包含(例如)合適導向鏡及/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，舉例而言，當源為放電產生電漿EUV產生器(常常被稱為DPP源)時，源可為源收集器模組之整體部件。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器。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可包含各種其他組件，諸如琢面化場鏡面器件及琢面化光瞳鏡面器件。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入射於被固持於支撐結構(例如圖案化器件台) 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。在自圖案化器件(例如光罩) MA反射之後，輻射光束B穿過投影系統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PS2 (例如干涉器件、線性編碼器或電容性感測器)，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PS1可用以相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如光罩) MA。可使用圖案化器件對準標記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。
所描繪裝置1000可用於以下模式中之至少一者中：
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，使支撐結構(例如圖案化器件台) MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，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，同步地掃描支撐結構(例如圖案化器件台) MT及基板台WT (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WT相對於支撐結構(例如圖案化器件台) MT之速度及方向。
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，使支撐結構(例如圖案化器件台) 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WT。在此模式中，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。
圖13更詳細地展示裝置1000，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經建構及配置成使得可將真空環境維持於源收集器模組SO之圍封結構220中。可由放電產生電漿源形成EUV輻射發射電漿210。可藉由氣體或蒸汽(例如，Xe氣體、Li蒸汽或Sn蒸汽)而產生EUV輻射，其中產生極熱電漿210以發射在電磁光譜之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。為了輻射之高效產生，可需要為例如10帕斯卡之分壓之Xe、Li、Sn蒸汽或任何其他合適氣體或蒸汽。在一實施例中，提供受激發錫(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選用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可包括可為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之輻射可自光柵光譜濾光器240反射以沿著由點虛線「O」指示之光軸而聚焦於虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常被稱作中間焦點，且源收集器模組經配置以使得中間焦點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器件22及琢面化光瞳鏡面器件24，琢面化場鏡面器件22及琢面化光瞳鏡面器件24經配置以提供在圖案化器件MA處輻射光束21之所要角度分佈，以及在圖案化器件MA處之輻射強度之所要均一性。在由支撐結構MT固持之圖案化器件MA處的輻射光束21之反射後，就形成經圖案化光束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。取決於微影裝置之類型，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13所展示之反射元件多1至6個的額外反射元件。
如圖13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之巢套式收集器，僅僅作為收集器(或收集器鏡面)之實例。掠入射反射器253、254及255經安置為圍繞光軸O軸向對稱，且此類型之收集器光學件CO可與常常被稱為DPP源之放電產生電漿源組合使用。
替代地，源收集器模組SO可為如圖14中所展示之LPP輻射系統之部件。雷射LA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之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。
可使用以下條項進一步描述實施例： 1.      一種用於判定一圖案化器件圖案之方法，該方法包含： 獲得(i)具有至少一個特徵之一初始圖案化器件圖案，及(ii)該至少一個特徵之一所要特徵大小； 基於一圖案化程序模型、該初始圖案化器件圖案及用於一基板之一目標圖案，獲得使用該初始圖案化器件圖案進行的基板影像之一經預測之圖案與用於該基板之該目標圖案之間的一差值； 判定與該至少一個特徵之可製造性相關之一懲罰值，其中該懲罰值依據該至少一個特徵之大小而變化；及 基於該初始圖案化器件圖案及該所要特徵大小判定該圖案化器件圖案，使得該差值與該懲罰值之一總和減小。 2.   如條項1之方法，其中該判定該圖案化器件圖案係一反覆程序，一反覆包含： 修改該初始圖案化器件圖案之該至少一個特徵之該大小； 判定對應於該至少一個特徵之該經修改大小之該懲罰值；及 判定該差值與該懲罰值之該總和是否減小。 3.   如條項1至2中任一項之方法，其中該判定該懲罰值包含： 偵測具有大小接近該所要特徵大小的特徵之該初始圖案化器件圖案之一圖案； 使用一二值化函數來計算該經偵測圖案之一二值化圖案，該二值化函數將大小落在該所要特徵大小之一給定區間中的特徵進行分類； 基於該經偵測圖案及該二值化圖案之一組合判定該懲罰值，其中該組合包括具有變化之大小之特徵。 4.   如條項3之方法，其中該等經偵測圖案包括大小在該所要特徵大小之一±20%範圍內的特徵。 5.   如條項3之方法，其中該修改該初始圖案化器件圖案之該至少一個特徵之該大小包含： 增加或減低該至少一個特徵之該大小使得該差值與該懲罰值之該總和減小。 6.   如條項5之方法，其中該增加該至少一個特徵之該大小致使最小化該差值與該懲罰值之該總和。 7.   如條項5之方法，其中該減低該至少一個特徵之該大小致使最小化該差值與該懲罰值之該總和。 8.   如條項7之方法，其中該減低該至少一個特徵之該大小會自該圖案化器件圖案消除該至少一個特徵。 9.   如條項1至8中任一項之方法，其中該經預測圖案與該目標圖案之間的該差值為該經預測圖案之一特徵之一輪廓與對應於該經預測圖案之該輪廓的該目標圖案之另一輪廓之間的一邊緣置放誤差。 10.  如條項1至9中任一項之方法，其中該初始圖案化器件圖案或該圖案化器件圖案係一曲線圖案。 11.  如條項1至10中任一項之方法，其中修改該圖案化器件圖案包含光學近接校正，光學近接校正包含輔助特徵之一置放及/或輪廓修改。 12.  如條項1至11中任一項之方法，其中該初始圖案化器件圖案或該圖案化器件圖案係一像素化影像。 13.  如條項12之方法，其中該偵測圖案係基於該初始圖案化器件圖案或該圖案化器件圖案之該像素化影像之影像處理。 14.  如條項13之方法，其中該偵測圖案包含： 將具有一特性調變距離之一核心與該初始圖案化器件圖案之該像素化影像進行迴旋，其中該特性調變距離對應於該像素化影像之一信號周圍的一值範圍。 15.  如條項14之方法，其中該信號係與該像素化影像之一像素之一強度相關。 16.  如條項14之方法，其中該特性調變距離經設定為該所要特徵大小。 17.  如條項14之方法，其中該核心係一高斯-拉普拉斯或一高斯差函數。 18.  如條項12至17中任一項之方法，其中該計算該二值化圖案係基於該經偵測圖案之一影像之影像處理。 19.  如條項18之方法，其中該計算該二值化圖案包含： 基於一二值化臨限值識別該等經偵測圖案之該影像內之像素，其中該二值化臨限值將屬於該至少一個特徵之該所要大小之一給定區間內的一特徵之一像素部位進行分類。 20.  如條項19之方法，其中該二值化函數係一S型。 21.  如條項20之方法，其中該二值化臨限值大於0.5。 22.  如條項11至21中任一項之方法，其中該懲罰值為與該經像素化圖案化器件圖案之一像素相關聯的一純量值，其中該像素對應於正被修改之該至少一個特徵。 23.  一種非暫時性電腦程式產品，其包含用於致使一處理器導致執行如條項1至22中任一項之方法的機器可讀指令。
本文中所揭示之概念可模擬或數學上模型化用於使次波長特徵成像之任何通用成像系統，且可尤其供能夠產生愈來愈短波長之新興成像技術使用。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)、DUV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奈米之範圍內的波長，以便產生在此範圍內之光子。
雖然本文中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。
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如所描述進行修改。
10A:微影投影裝置 12A:輻射源 14A:光學件/組件 16Aa:光學件/組件 16Ab:光學件/組件 16Ac:透射光學件/組件 18A:圖案化器件 20A:可調整濾光器或孔徑 21:輻射光束 22:琢面化場鏡面器件 22A:基板平面 24:琢面化光瞳鏡面器件 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:圖案化器件圖案模型 36:空中影像 37:抗蝕劑模型 38:抗蝕劑影像 39:圖案轉印後程序模型 40:蝕刻後影像 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:網際網路服務提供者(ISP) 128:網際網路 130:伺服器 210:EUV輻射發射電漿/極熱電漿/高度離子化電漿 211:源腔室 212:收集器腔室 220:圍封結構 221:開口 230:選用氣體障壁或污染物截留器/污染截留器/污染物障壁 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 305:初始光罩圖案/初始光罩影像 310:初始光罩影像/初始光罩圖案 312:主特徵 314:輔助特徵 320:blob影像/缺陷圖案/圖案影像 330:經二值化圖案影像/二元影像 334:經提取特徵 335:成本函數/以懲罰為基礎之成本函數 340:光罩圖案/組合式影像 344:特徵 350:最終光罩圖案 401:像素/弱信號 402:像素/弱信號 404:像素/弱信號 410:像素/強信號 420:原始信號 422:回應信號 424:回應信號 426:回應信號 428:回應信號 430:回應信號 510:初始光罩圖案 511:初始圖案510之部分 513:頸部區 515:主特徵/接觸孔 516:次解析度輔助特徵(SRAF) 517:部分/次解析度輔助特徵(SRAF) 520:最終光罩圖案 521:光罩圖案520之部分/特徵 522:光罩圖案520之部分/特徵 523:間距 525:主特徵 526:次解析度輔助特徵(SRAF) 530:比較 610:特徵 615:特徵 620a:特徵/結果 620b:特徵/結果 625:特徵/結果 630:懲罰函數 700:方法 701:初始光罩圖案 703:所要特徵大小 751:初始光罩圖案 801:初始光罩影像 803:向量形式 805:核心 810:blob影像 812:階梯函數 815:二元影像 816:二元強度剖面/經二值化強度剖面 822:懲罰值函數 830:強度剖面 901:目標圖案 AD:調整構件 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/近正入射收集器光學件 IF:干涉量測構件/虛擬源點/中間焦點 IL:照明系統/照明器/照明光學件單元 IN:積光器 LA:雷射 M1:圖案化器件對準標記 M2:圖案化器件對準標記 MA:圖案化器件 MT:第一物件台/圖案化器件台/支撐結構 O:光軸 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 P72:程序 P74:程序 P76:程序 P78:程序 PM:第一定位器 PS:項目/投影系統 PS2:位置感測器 PW:第二定位器 R1:頸部區 R2:頸部區 R3:頸部區 PP1:經預測圖案 SO:源收集器模組 SP1:模擬程序 TP1:目標圖案 W:基板 WT:第二物件台/基板台 σ:特性調變距離
圖1展示根據一實施例的微影系統之各種子系統的方塊圖。
圖2說明根據一實施例的用於模擬圖案之至少一部分或影像中之圖案之特性之方法的流程圖。
圖3說明根據一實施例的藉由修改初始光罩圖案來判定光罩圖案之實例。
圖4A說明根據一實施例的用於blob偵測操作之信號之實例。
圖4B說明根據一實施例的使用所說明之高斯-拉普拉斯(Laplacian-of-Gaussian; LoG)核心執行blob操作的實例結果。
圖5A說明根據一實施例的在不應用光罩規則檢查(MRC)的情況下所獲得之實例曲線光罩圖案。
圖5B說明根據一實施例的當應用MRC時所獲得之實例曲線光罩圖案。
圖5C說明根據一實施例的在5A之光罩圖案之一部分與5B之光罩圖案之對應部分之間的實例比較。
圖6A說明根據一實施例的在基於MRC而獲得之光罩圖案與在無MRC的情況下獲得之另一光罩圖案之間的實例比較。
圖6B說明根據一實施例的基於MRC而應用以使光罩圖案之特徵生長的實例懲罰函數。
圖6C說明根據一實施例的基於MRC而應用以使光罩圖案之特徵收縮之實例懲罰函數。
圖7A為根據一實施例的用於判定光罩圖案之方法的流程圖。
圖7B為根據一實施例的用於獲得圖7A之方法之經預測圖案的實例模擬程序。
圖8A為根據一實施例的產生用以判定圖7A之初始光罩圖案之修改的懲罰函數的實例程序。
圖8B為根據一實施例的具有在圖8A之程序期間輸出之強度剖面的實例blob影像。
圖8C為根據一實施例的應用至圖8B之強度剖面的實例階梯函數。
圖8D為根據一實施例的由圖8C產生的實例二值化強度剖面。
圖8E為根據一實施例的由程序8A產生的實例懲罰函數。
圖9A說明根據一實施例之實例目標圖案。
圖9B為使用基於習知方法所產生之光罩而成像的在基板上觀測到之缺陷之實例。
圖9C為使用基於圖7A之方法所產生之光罩而成像的在基板上觀測到之缺陷之實例。
圖10為根據一實施例之實例電腦系統的方塊圖。
圖11為根據一實施例之微影投影裝置的示意圖。
圖12為根據一實施例之另一微影投影裝置的示意圖。
圖13為根據一實施例之圖11中之裝置的更詳細視圖。
圖14為根據一實施例的圖12及圖13之裝置的源收集器模組之更詳細視圖。
305:初始光罩圖案/初始光罩影像
310:初始光罩影像/初始光罩圖案
312:主特徵
314:輔助特徵
320:blob影像/缺陷圖案/圖案影像
330:經二值化圖案影像/二元影像
334:經提取特徵
335:成本函數/以懲罰為基礎之成本函數
340:光罩圖案/組合式影像
344:特徵
350:最終光罩圖案

Claims (15)

  1. 一種用於判定一圖案化器件圖案之方法，該方法包含： 獲得(i)具有至少一個特徵之一初始圖案化器件圖案，及(ii)該至少一個特徵之一所要特徵大小； 基於一圖案化程序模型、該初始圖案化器件圖案及用於一基板之一目標圖案，獲得使用該初始圖案化器件圖案進行的基板影像之一經預測之圖案與用於該基板之該目標圖案之間的一差值； 判定與該至少一個特徵之可製造性相關之一懲罰值，其中該懲罰值依據該至少一個特徵之大小而變化；及 基於該初始圖案化器件圖案及該所要特徵大小判定該圖案化器件圖案，使得該差值與該懲罰值之一總和減小。
  2. 如請求項1之方法，其中該判定該圖案化器件圖案係一反覆程序，一反覆包含： 修改該初始圖案化器件圖案之該至少一個特徵之該大小； 判定對應於該至少一個特徵之該經修改大小之該懲罰值；及 判定該差值與該懲罰值之該總和是否減小。
  3. 如請求項1之方法，其中該判定該懲罰值包含： 偵測具有大小接近該所要特徵大小的特徵之該初始圖案化器件圖案之一圖案； 使用一二值化函數來計算該經偵測圖案之一二值化圖案，該二值化函數將大小落在該所要特徵大小之一給定區間中的特徵進行分類； 基於該經偵測圖案及該二值化圖案之一組合判定該懲罰值，其中該組合包括具有變化之大小之特徵。
  4. 如請求項3之方法，其中該等經偵測圖案包括大小在該所要特徵大小之一±20%範圍內的特徵。
  5. 如請求項3之方法，其中該修改該初始圖案化器件圖案之該至少一個特徵之該大小包含： 增加或減低該至少一個特徵之該大小使得該差值與該懲罰值之該總和減小，及/或 其中該增加該至少一個特徵之該大小致使最小化該差值與該懲罰值之該總和，及/或 其中該減低該至少一個特徵之該大小致使最小化該差值與該懲罰值之該總和，及/或 其中該減低該至少一個特徵之該大小會自該圖案化器件圖案消除該至少一個特徵。
  6. 如請求項1之方法，其中該經預測圖案與該目標圖案之間的該差值為該經預測圖案之一特徵之一輪廓與對應於該經預測圖案之該輪廓的該目標圖案之另一輪廓之間的一邊緣置放誤差。
  7. 如請求項1之方法，其中該初始圖案化器件圖案或該圖案化器件圖案係一曲線圖案。
  8. 如請求項1之方法，其中修改該圖案化器件圖案包含光學近接校正，光學近接校正包含輔助特徵之一置放及/或輪廓修改。
  9. 如請求項1之方法，其中該初始圖案化器件圖案或該圖案化器件圖案係一像素化影像。
  10. 如請求項9之方法，其中該偵測圖案係基於該初始圖案化器件圖案或該圖案化器件圖案之該像素化影像之影像處理，及/或其中該偵測圖案包含： 將具有一特性調變距離之一核心與該初始圖案化器件圖案之該像素化影像進行迴旋，其中該特性調變距離對應於該像素化影像之一信號周圍的一值範圍。
  11. 如請求項10之方法，其中該信號係與該像素化影像之一像素之一強度相關。
  12. 如請求項10之方法，其中該特性調變距離經設定為該所要特徵大小。
  13. 如請求項10之方法，其中該核心係一高斯-拉普拉斯或一高斯差函數。
  14. 如請求項9之方法，其中該計算該二值化圖案係基於該經偵測圖案之一影像之影像處理。
  15. 一種非暫時性電腦程式產品，其包含用於致使一處理器導致執行如請求項1之方法的機器可讀指令。
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