TWI507827B - 執行以模型為基礎之掃描器調諧的方法 - Google Patents

執行以模型為基礎之掃描器調諧的方法 Download PDF

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Description

執行以模型為基礎之掃描器調諧的方法
本發明之技術領域大體係關於一種用於執行以模型為基礎之掃描器調諧及最佳化以便允許多個微影系統之效能最佳化的方法及程式產品。
微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，光罩可含有對應於IC之個別層的電路圖案，且可將此圖案成像至已塗覆有輻射敏感材料(抗蝕劑)層之基板(矽晶圓)上的目標部分(例如，包含一或多個晶粒)上。一般而言，單一晶圓將含有經由投影系統而一次一個地經順次照射之鄰近目標部分的整個網路。在一類型之微影投影裝置中，藉由一次性將整個光罩圖案曝光至目標部分上來照射每一目標部分；該裝置通常被稱作晶圓步進器。在替代裝置(通常被稱作步進及掃描裝置)中，藉由在給定參考方向("掃描"方向)上漸進地掃描在投影光束下之光罩圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板台來照射每一目標部分。一般而言，因為投影系統將具有放大因數M(通常<1)，所以掃描基板台時之速度V將為掃描光罩台時之速度的因數M倍。可(例如)自以引用之方式併入本文中的US 6,046,792搜集到關於如本文所描述之微影器件的更多資訊。
在使用微影投影裝置之製造過程中，將光罩圖案成像至由輻射敏 感材料(抗蝕劑)層至少部分地覆蓋之基板上。在此成像步驟之前，基板可經歷各種程序，諸如，上底漆、抗蝕劑塗覆及軟烘焙。在曝光之後，基板可經受其他程序，諸如，後曝光烘焙(PEB)、顯影、硬烘焙，及經成像特徵之量測/檢測。將此程序陣列用作用以圖案化器件(例如，IC)之個別層的基礎。該經圖案化層可接著經歷各種過程，諸如，蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、化學機械研磨，等等，其皆意欲完成個別層。若需要若干層，則將必須針對每一新層來重複整個程序或其變型。最終，器件陣列將存在於基板(晶圓)上。此等器件接著藉由諸如分割或鋸切之技術而彼此分離，據此，可將個別器件安裝於載體上、連接至銷，等等。
為了簡單起見，可在下文中將投影系統稱作"透鏡"；然而，此術語應被廣泛地解釋為涵蓋各種類型之投影系統，包括(例如)折射光學器件、反射光學器件，及反射折射系統。輻射系統亦可包括用於引導、成形或控制投影輻射光束之根據此等設計類型中之任一者而操作的組件，且以下亦可將該等組件共同地或單獨地稱作"透鏡"。另外，微影裝置可為具有兩個或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)之類型。在該等"多平台"器件中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。舉例而言，以引用之方式併入本文中的US 5,969,441中描述雙平台微影裝置。
以上所提及之光微影光罩包含對應於待整合至矽晶圓上之電路組件的幾何圖案。利用CAD(電腦輔助設計)程式來產生用以建立該等光罩之圖案，此過程通常被稱作EDA(電子設計自動化)。大多數CAD程式遵循預定設計規則集合，以便建立功能光罩。藉由處理及設計限制來設定此等規則。舉例而言，設計規則界定電路器件(諸如，閘極、電容器，等等)或互連線路之間的空間容許度，以便確保電路器件或線路不會以不良方式而彼此相互作用。設計規則限制通常被稱作"臨界尺 寸"(CD)。可將電路之臨界尺寸界定為線路或孔之最小寬度或兩個線路或兩個孔之間的最小空間。因此，CD判定經設計電路之總尺寸及密度。當然，積體電路製造中之目標中之一者為在晶圓上如實地再生原始電路設計(經由光罩)。
另一目標為能夠藉由不同微影系統(例如，掃描器)而將相同"過程"用於成像給定圖案，而不必花費大量時間及資源來判定每一微影系統之必要設定以達成最佳/可接受成像效能。如所知，當初始地設定給定過程以與特定掃描器合作以使得所得影像滿足設計需求時，設計師/工程師花費大量時間及金錢來判定微影系統(例如，掃描器)之最佳設定，其包括數值孔徑(NA)、σin 、σout ，等等。實際上，此通常為試誤過程，其中掃描器設定經選擇且所要圖案經成像且接著經量測以判定所得影像是否在指定容許度內。若不在指定容許度內，則掃描器設定經調整且圖案經再一次成像及量測。重複此過程，直到所得影像在指定容許度內為止。
然而，因為當成像圖案時每一掃描器(甚至相同模型類型)展現不同光學近接效應(OPE)，所以成像於基板上之實際圖案歸因於不同OPE而在掃描器之間不同。舉例而言，與給定掃描器相關聯之不同OPE可經由間距而引入顯著CD變化。如此，僅在標稱設定下利用新掃描器來成像給定圖案為不可行的，因為所得影像可與所要目標顯著地不同。因此，若需要利用不同掃描器來列印給定圖案，則工程師必須最佳化或調諧新掃描器，使得所得影像滿足設計需求。當前，此通常藉由試誤過程而加以完成，試誤過程如以上所述為昂貴且費時的。
如此，需要一種用於最佳化用於成像給定圖案之過程的方法，其允許藉由不同微影系統來利用過程，其不需要執行試誤過程來最佳化用於每一個別掃描器之過程及掃描器設定。換言之，需要一種用於最佳化多個掃描器相對於給定目標光罩之成像效能的方法，其不需要試 誤最佳化過程。
因此，本發明係關於一種用於調諧微影系統以便允許不同微影系統利用已知過程來成像給定目標圖案之方法，其不需要執行試誤過程來最佳化用於每一個別微影系統之過程及微影系統設定。
更具體而言，本發明係關於一種用於利用參考微影系統來調諧第一微影系統之以模型為基礎之調諧方法，兩個微影系統中之每一者具有用於控制成像效能之可調諧參數。方法包括以下步驟：界定測試圖案及成像模型；利用參考微影系統來成像測試圖案且量測成像結果；利用第一微影系統來成像測試圖案且量測成像結果；對應於參考微影系統而利用成像結果來校準成像模型，其中經校準成像模型具有第一參數值集合；對應於第一微影系統而利用成像結果來調諧經校準成像模型，其中經調諧之經校準模型具有第二參數值集合；及基於第一參數值集合與第二參數值集合之間的差來調整第一微影系統之參數。
本發明亦係關於一種利用成像模型來調諧微影系統之方法，其中微影系統及成像模型兩者各自具有用於控制成像效能之可調諧參數。方法包括以下步驟：界定測試圖案；利用微影系統來成像測試圖案且量測成像結果，其中微影系統具有第一參數值集合；對應於微影系統而利用成像結果來調諧成像模型，經調諧成像模型具有第二參數值集合；基於第一參數值集合與第二參數值集合之間的差來調整微影系統之第一參數集合。
在另一實施例中，本發明係關於一種利用目標圖案來調諧微影系統之方法，其中微影系統具有用於控制成像效能之可調諧參數。方法包括以下步驟：界定測試圖案及成像模型；利用第一微影系統來成像目標圖案且量測成像結果；利用成像模型來模擬目標圖案之成像且判定經模擬成像結果，成像模型具有第一參數值集合；基於經模擬成像 結果及成像結果與目標圖案之間的差來判定目標晶圓資料；及利用目標晶圓資料來調諧成像模型，其中經調諧成像模型具有第二參數值集合；基於第一參數值集合與第二參數值集合之間的差來調整微影系統之可調諧參數。
本發明提供優於先前技術方法之顯著優點。最重要地，本發明提供一種用於最佳化用以成像相同目標圖案之不同微影系統(包括掃描器)之間的成像效能及OPE匹配之系統性且具成本效益之以模型為基礎之調諧方法。結果，方法易於允許相同模型之不同掃描器之間的效能匹配以及不同模型掃描器之間的效能匹配。
對於熟習此項技術者而言，自本發明之例示性實施例之以下詳細描述，本發明之額外優點將變得顯而易見。
儘管在此本文中可特定地參考本發明在IC製造中之使用，但應明確地理解，本發明具有許多其他可能應用。舉例而言，其可用於製造積體光學系統、用於磁域記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示面板、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在該等替代應用之情境中，應將在此本文中之術語"主光罩"、"晶圓"或"晶粒"之任何使用認為係分別由更通用之術語"光罩"、"基板"及"目標部分"替換。
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 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及EUV(遠紫外線輻射，例如，具有在為5 nm至20 nm之範圍內的波長)。
如在此本文中所使用之術語光罩可被廣泛地解釋為指代可用以對應於待建立於基板之目標部分中之圖案而向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面的通用圖案化構件；術語"光閥"亦可在此情境中使用。除了傳統光罩(透射或反射；二元、相移、混合，等等)以外，其他該等圖案化構件之實例包括： 可程式化鏡面陣列。該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。該裝置所隱含之基本原理為(例如)：反射表面之經定址區域反射入射光作為繞射光，而未經定址區域反射入射光作為非繞射光。藉由使用適當濾波器，可將該非繞射光濾出經反射光束，從而僅留下繞射光；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。可使用適當電子構件來執行所需矩陣定址。可(例如)自以引用之方式併入本文中的美國專利US 5,296,891及US 5,523,193搜集到關於該等鏡面陣列之更多資訊。
可程式化LCD陣列。以引用之方式併入本文中的美國專利US 5,229,872中給出該構造之實例。
可藉由參考以下詳細描述及隨附示意性圖式來更好地理解本發明自身連同另外目的及優點。
100‧‧‧電腦系統
102‧‧‧匯流排
104‧‧‧處理器
106‧‧‧主記憶體
108‧‧‧唯讀記憶體
110‧‧‧儲存器件
112‧‧‧顯示器
114‧‧‧輸入器件
116‧‧‧游標控制器
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
128‧‧‧網際網路
130‧‧‧伺服器
AM‧‧‧調整構件
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
Ex‧‧‧輻射系統
IF‧‧‧干涉量測構件
IL‧‧‧輻射系統
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧輻射源
MA‧‧‧光罩
MT‧‧‧第一載物台
PB‧‧‧投影輻射光束
PL‧‧‧項目/投影系統/透鏡
W‧‧‧基板
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
圖1為說明本發明之方法的例示性流程圖。
圖2說明圖1所闡明之過程的圖形表示。
圖3為由成像模型之可調諧及非可調諧參數所橫跨之空間的第一圖形表示，其說明可調諧參數對非可調諧參數具有正交影響之實例。
圖4為由成像模型之可調諧及非可調諧參數所橫跨之空間的第二圖形表示，其說明可調諧參數對非可調諧參數不具有正交影響之實例。
圖5為以圖形說明本發明之以模型為基礎之掃描器調諧過程中所涉及之組件的方塊圖。
圖6說明本發明之第一實施例之另一實例的圖形表示。
圖7說明本發明之方法之第二實施例的圖形表示。
圖8說明本發明之方法之第三實施例的圖形表示。
圖9為說明可輔助建構本發明之以模型為基礎之調諧過程之電腦系統的方塊圖。
圖10示意性地描繪適合以本發明之方法使用的微影投影裝置。
圖1為說明本發明之以模型為基礎之掃描器調諧方法的例示性流程圖。如以下詳細所解釋，本發明之方法允許同時最佳化用以成像相同目標圖案之不同微影系統(包括掃描器)之間的成像效能及OPE匹配。
參看圖1，過程中之第一步驟(步驟10)為界定待用以校準參考掃描器之模型的測試圖案。可利用適當測試圖案(亦被稱作模型校準規測圖案)。所利用之測試圖案應充分地表示待成像之特徵，使得可產生能夠精確地預測微影系統之成像效能的穩固模型。一旦判定目標圖案或應用，則熟習此項技術者可易於產生/選擇該等測試圖案。注意，亦有可能利用待成像之目標圖案作為校準過程中之測試圖案。
一旦界定測試圖案，則在下一步驟(步驟20)中，待調諧之每一掃描器(包括參考掃描器)成像測試圖案且量測成像結果。當成像測試圖案時，以在過程設計期間所選擇之預定標稱值來設定每一掃描器之參數P。較佳地，在成像測試圖案期間，將每一參數之相同標稱值用於每一掃描器。緊接著，量測經成像晶圓中之每一者中之所得特徵，以便獲得指示給定掃描器之成像效能的晶圓資料。為了有助於以下解釋之目的，將經量測晶圓資料(WD)表示為WD_1、WD_2、......、WD_n，其中WD_1對應於第一掃描器之晶圓資料/成像結果，WD_2對應於第二掃描器之晶圓資料/成像結果，等等，直到第n掃描器。注意，可(例如)藉由執行各種CD量測或量測經成像特徵之整個輪廓(其可利用SEM來執行)來進行晶圓資料之量測。通常，將藉由用以表示成像過程之模型加上界定相關圖案空間之設計規則來界定晶圓資料之必要量測。
一旦量測晶圓資料，則下一步驟(步驟30)為利用與參考掃描器相關聯之晶圓資料來校準模型。與參考掃描器相關聯之模型參數被表示為MP_R且包括可調諧及非可調諧參數。如所知，在校準過程(其為迭 代過程)期間，固定非可調諧參數且調整可調諧參數，直到由模型所產生之影像(亦即，經模擬結果)匹配由參考掃描器所產生之實際成像結果為止。因此，調整(亦即，校準)模型參數MP_R，使得由模型所產生之成像結果等於在某些預定誤差準則或可能最佳匹配內與參考掃描器WD_R相關聯之實際晶圓資料。注意，用於模擬掃描器之成像效能的任何適當模型可用於此過程中，例如，由ASML所提供之超光速粒子FEM(聚焦曝光模型)或LithoCruiserTM 。進一步注意，可利用待調諧之掃描器中之任一者及關聯晶圓資料WD_1、......、WD-n來校準模型。作為另一替代例，有可能針對待輸入至模型中之每一必要量測來平均化掃描器中之每一者的晶圓資料(WD_1、......、WD-n)，且利用此等平均值作為用以校準模型參數MP_R之參考晶圓資料。
在下一步驟(步驟40)中，對於待調諧之每一掃描器，根據與給定掃描器(亦即，掃描器i)相關聯之晶圓資料WD_i來調諧具有參數MP_R之在先前步驟中所校準的模型。更具體而言，藉由將模型參數MP_R用作起始點，MP_R之非可調諧參數保持固定且MP_R中之可變或可調諧參數經調諧，使得給定掃描器之模型MP_Ri產生與在某些預定誤差準則或可能最佳匹配內與給定掃描器(i)相關聯之實際晶圓資料WD_i相同的成像結果。此步驟為標準校準步驟，其為迭代過程，其中MP_Ri中之可變模型參數經調整，直到成像模型之輸出對應於所要影像(WD_i)為止。針對待調諧之每一掃描器來執行步驟40。
一旦針對掃描器中之每一者來調諧模型MP_R，藉此建立"n"個模型MP_R1、......、MP_Rn(其中n為掃描器之數目)，則在步驟50中自用以利用參考模型MP_R之參數值及經調整模型參數MP_Ri來產生初始晶圓資料WD_1、......、WD_n之標稱參數值調諧掃描器中之每一者。更具體而言，根據以下方程式來調諧每一掃描器之參數Pi：Pi=Pi(標稱)+MP_R-MP_Ri， 其中Pi(標稱)對應於用以產生初始晶圓資料WD_i之標稱參數；MP_R對應於參考掃描器之經校準模型的參數，且MP_Ri對應於掃描器(i)之經校準模型的參數。所得參數Pi接著用以調諧對應掃描器(i)。
注意，在前述過程中，當執行前述方程式時，僅自彼此中減去相同參數。舉例而言，假定可調諧參數為(T1、T2、......、Tm)且其參考模型之值為(T1r、T2r、......、Tmr)且對於掃描器(i)為(T1i、T2i、......、Tmi)，則藉由等於(T1r-T1i、T2r-T2i、......、Tmr-Tmi)之差值(delta)而調諧此等參數之標稱值Pi。藉由執行前述操作，有可能減少/最小化模型之間的差，使得兩個掃描器以大體上相同方式來執行。因此，前述過程提供系統性過程，系統性過程允許類似掃描器(相同類型及模型之機器)的匹配以及不同掃描器(亦即，不同模型及/或製造商)之成像效能的匹配。注意，可調諧參數通常包括(但不限於)焦點、劑量照明標準差(dose illumination sigma)、平台傾斜度，等等。固定參數包括(例如)(但不限於)抗蝕劑參數及蝕刻參數。
圖2說明前述過程之圖形表示。如圖2所示，過程有效地計算兩個虛擬掃描器(MP_R與MP_Ri)之間的差，且接著利用此經計算差來調諧實際掃描器。圖3及圖4為由可調諧及非可調諧參數所橫跨之空間的圖形表示。圖3說明可調諧參數對非可調諧參數具有正交效應之實例，且圖4說明可調諧參數對非可調諧參數不具有正交效應之實例。如所展示，任何殘餘誤差均正交於由可調諧參數所橫跨之空間。在來自可調諧參數與非可調諧參數之效應不正交的情況下，有可能經由調諧可調諧參數之值而在某種程度上補償由非可調諧參數所導致之差。
圖5為以圖形說明本發明之以模型為基礎之掃描器調諧過程中所涉及之組件的方塊圖。如所展示，組件包括調諧目標及待調諧之掃描器。自前文清楚可見，儘管始終存在待調諧之至少一掃描器，但有可能將存在待調諧之多個掃描器。待調諧之掃描器始終為實體掃描器(亦 即，實際器件)。然而，如以下進一步詳細所解釋，調諧目標可為真實掃描器或虛擬掃描器或輪廓。如以上所詳述，調諧量為待調諧之掃描器之虛擬掃描器(亦即，模型)與調諧目標之虛擬掃描器(亦即，模型)之間的差。在本文所揭示之以模型為基礎之調諧過程中，模型(亦即，虛擬掃描器)提供調諧目標與待調諧之掃描器之間的鏈路。
如所述，有可能在前述過程中利用至少三個不同調諧目標。三個可能性為實體掃描器、虛擬掃描器及所要晶圓輪廓。以下描述三個不同調諧目標之使用的實例。第一選項為將實體掃描器用作調諧目標。以上所詳述之實例中利用實體掃描器。將實體掃描器用作調諧目標會提供掃描器之間的OPE匹配。此外，其允許相同掃描器單元(例如，SN1、......、SNn)之間的匹配，其中SN表示相同掃描器模型。其亦允許來自相同製造商之不同掃描器類型之間的匹配以及來自不同製造商之掃描器之間的匹配。
當在不同掃描器器件之間執行以模型為基礎之掃描器調諧時，利用如以上在圖1中所闡明之相同過程。作為一實例，假定待調諧之掃描器為掃描器A且調諧目標為掃描器R，則第一步驟為在掃描器A及掃描器R上利用標稱掃描器參數P來列印測試圖案，以便產生晶圓資料WD_A及WD_R。接著，針對掃描器R來校準所利用之成像模型，使得模型之結果在某些預定準則內精確地對應於WD_R。緊接著，將模型MP_R中之非可調諧參數固定且用於模型中，且調整可調諧參數，使得與掃描器A相關聯之模型(現被稱作MP_RA)的結果在某些預定誤差準則內對應於WD_A。接著，在最後步驟中，將被稱作PA之掃描器A的參數自用以產生WD_A之標稱參數P調諧至"P+MP_R-MP-RA"。圖6提供此過程之圖形表示。
作為前文之替代例，亦有可能校準掃描器A之模型，使得模型之結果在某些預定誤差準則內精確地對應於WD_A，且接著在模型MP_A 中固定非可調諧參數且在模型MP_AR中利用此等參數。接著，調整MP_AR之可調諧參數，使得與掃描器R相關聯之模型MP_AR的結果在某些預定誤差準則內對應於WD_R。接著，在最後步驟中，將被稱作PA之掃描器A的參數自用以產生WD_A之標稱參數P調諧至"P+MP_AR-MP_A"。在又一變化中，亦有可能在判定調諧掃描器A之量時利用兩個前述過程之平均值。當調諧來自不同製造商之掃描器時，亦可利用此等過程。
緊接著，提供將虛擬掃描器(亦即，模型)用作調諧目標之實例。過程中之第一步驟為獲得被稱作MP_K之已知模型。較佳地，模型MP_K針對所利用之給定過程而被校準且產生在某些預定誤差準則內之結果。下一步驟為藉由當前掃描器C(亦即，待調諧之掃描器)來列印測試圖案且量測所得晶圓資料，藉此產生資料WD_C。緊接著，固定模型MP_K中之所有非可調諧參數且調整模型MP_K之可調諧參數，使得現被稱作MP_KC之模型的結果在某些預定誤差準則內對應於WD_C。接著，在過程之最後步驟中，將掃描器C之設定自用以初始產生WD_C之當前設定"PC"調諧至"PC+MP_K-MP_KC"。此過程可有用於校正掃描器內之漂移(例如，雷射漂移)以及校正其他微影過程(例如，抗蝕劑過程、蝕刻過程，等等)中之漂移。過程亦有用於最佳化用於給定OPC過程之給定掃描器，其中OPC過程有效地併入至掃描器將被調諧至之模型中。注意，有可能將前述過程中之FEM模型用作參考模型。另外，模型可在聚焦及散焦條件下考慮。圖7中說明此過程之圖形表示。
如上文所述，亦有可能將晶圓輪廓用作調諧目標。此過程有用於最佳化特定器件光罩之掃描器以最佳化CDU(臨界尺寸均一性)以及針對已知光罩誤差來最佳化掃描器。過程中之第一步驟為成像/列印特定器件光罩且量測被稱作WD_M之資料。利用待調諧之掃描器來成像光罩，其中將掃描器之參數初始地設定至標稱值"PC"。注意，獲得最佳 CDU之目標或所要晶圓資料被稱作WD_T。在下一步驟中，藉由利用被稱作MP_C之給定模型(如同以上實例一樣，可利用任何適當模擬模型)，目標圖案由模型MP_C處理且產生經模擬晶圓資料WD_C。緊接著，為獲得被稱作WD_CT之所要經模擬成像結果所必要之模型MP_C的調諧藉由下列方程式來判定：WD_CT=WD_C+(WD_T-WD_M)其後，固定模型MP_C中之所有非可調諧參數且調整可調諧參數，使得現被稱作MP_CT之模型產生對應於WD_CT之經模擬成像結果。在最後步驟中，將待調諧之掃描器自"PC"之標稱設定調諧至"PC+MP_CT-MP_C"。圖8說明前述過程之圖形表示。
注意，前述過程可有用於在針對許多臨界圖案來製造光罩之後跨越晶片而最佳化CDU。亦注意，在前述過程中，對調諧之限制可能為防止用於CDU中所考慮之有限器件圖案的過度調諧所必要。舉例而言，可混合測試圖案，以便錨定調諧過程。
此第三種類之掃描器調諧亦允許針對給定光罩誤差之掃描器最佳化。更具體而言，過程需要獲得被稱作MP_M之具有已知光罩誤差的當前模型。注意，在給定實例中，MP_M基本上為具有以已知量而改變之已知非可調諧參數(光罩誤差)的FEM。接著，藉由利用無光罩誤差之模型MP_M，模擬測試圖案(亦即，晶圓輪廓)，以便獲得具有光罩誤差之經模擬晶圓資料WD_T。緊接著，固定模型MP_M中之所有非可調諧參數，且調諧可調諧參數，使得現被稱作MP_MT之模型基於對應於WD_T之測試圖案而產生經模擬成像結果。在最後步驟中，將待調諧之掃描器自"PC"之標稱設定調諧至"PC+MP_MT-MP_M"。此過程允許待調諧之掃描器成像具有已知系統性誤差之光罩。
如上文所述，以模型為基礎之掃描器調諧提供優於先前技術方法之眾多優點。最重要地，本發明提供一種用於最佳化用以成像相同目 標圖案之不同微影系統(包括掃描器)之間的成像效能及OPE匹配之系統性且具成本效益之方法。結果，本發明易於允許相同模型之不同掃描器之間的效能匹配以及不同模型掃描器之間的效能匹配。
本發明之方法亦允許將掃描器調諧至已知模型或已知晶圓輪廓(亦即，目標圖案)。此等過程允許微影過程漂移校正、針對給定OPC過程之掃描器最佳化、為了最佳化CDU之針對特定器件光罩之掃描器最佳化，及針對已知光罩誤差之掃描器最佳化。
進一步注意，模型可分離性為本發明之以模型為基礎之調諧/匹配/最佳化過程的重要態樣。換言之，可藉由僅調整可調諧參數而精確地描述總微影行為。布利昂(Brion)之聚焦曝光模型"FEM"跨越聚焦曝光過程視窗變化而達成可分離性。另外，FEM亦可在合理之參數改變範圍內相對於諸如(但不限於)NA、照明等等之許多其他可調諧參數而達成模型可分離性。若調諧量過大而使得其超出模型可分離性範圍，則可經由兩個或兩個以上步驟而達成調諧。
亦注意，必要時，可使用OPC核對工具(諸如，超光速粒子之LMC(微影可製造性檢查))來分析調諧對圖案之效應，因為模型可定量地分析模型之改變(亦即，調諧)對完整晶片圖案的影響。用於執行此檢查之程序如下。首先，使用LMC以在調諧之前及之後使用模型來模擬完整晶圓上晶片輪廓。緊接著，比較兩個輪廓之間的差以分析兩個輪廓之間的差。
在允許非可調諧參數變化之情況下，亦有可能定量地分析殘餘誤差對完整晶片圖案之效應。殘餘誤差為調諧後目標與調諧目標之間的差。此可藉由擬合用於晶圓資料之模型且允許可調諧及非可調諧參數變化(亦即，基於晶圓資料來擬合完整模型，且接著使用LMC以使用下列模型來模擬完整晶圓上晶片輪廓：(1)僅允許可調諧參數變化(亦即，出自調諧程序之模型)，及(2)允許可調諧參數及非可調諧參數變化(亦 即，出自以上額外步驟之模型))而加以完成。一旦此被進行，則進行比較以識別兩個輪廓之間的差。輪廓之間的差為在調諧之後的殘餘誤差。若存在過大而不可接受之輪廓差，則基於現有可調諧參數之正常掃描器調諧不能達成調諧目標。可採取額外行動以使更多參數能夠為可調諧的，或可能需要掃描器改變。
前述過程之替代例亦為可能的。作為一實例，當晶圓資料可用於當前掃描器條件及調諧目標條件時(例如，在兩個實體掃描器之間匹配而無先前模型的情況下)，替代實施例為利用當前掃描器條件及目標掃描器條件而對晶圓資料執行接合校準。此需要執行接合模型校準過程，其允許非可調諧參數在校準過程中變化，但強制非可調諧參數在當前掃描器條件及目標掃描器條件中為相同的，且其允許可調諧參數在兩種條件下獨立地變化。在接合校準之後，兩種條件之可調諧參數之間的差為最佳調諧量。
圖9為說明可輔助本文所揭示之以模型為基礎之掃描器調諧方法之電腦系統100的方塊圖。電腦系統100包括匯流排102或用於傳達資訊之其他通信機構，及與匯流排102耦接以用於處理資訊之處理器104。電腦系統100亦包括主記憶體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變數或其他中間資訊。電腦系統100進一步包括唯讀記憶體(ROM)108或耦接至匯流排102以用於儲存用於處理器104之靜態資訊及指令的其他靜態儲存器件。儲存器件110(諸如，磁碟或光碟)經提供且耦接至匯流排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)或平板或觸控面板顯示器。輸入器件114(包括文數字及其他鍵)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器116，諸如，滑鼠、軌跡球或游標方向鍵。此輸入器件通常在兩個軸線(第一軸線(例如，x)及第二軸線(例如，y))中具有兩個自由度，其允許器件在平面中指定位置。亦可將觸控面板(螢幕)顯示器用作輸入器件。
根據本發明之一實施例，可回應於處理器104執行主記憶體106中所含有之一或多個指令之一或多個序列而藉由電腦系統100來執行掃描器調諧過程之部分(例如，模擬操作)。可自另一電腦可讀媒體(諸如，儲存器件110)將該等指令讀取至主記憶體106中。主記憶體106中所含有之指令序列的執行導致處理器104執行本文所描述之過程步驟。多處理配置中之一或多個處理器亦可用以執行主記憶體106中所含有之指令序列。在替代實施例中，硬連線電路可代替或組合軟體指令而用以建構本發明。因此，本發明之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"指代參與將指令提供至處理器104以用於執行之任何媒體。該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。傳輸媒體包括同軸電纜、銅導線及光纖，包括包含匯流排102之導線。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(IR)資料通信期間所產生之聲波及光波。普通形式之電腦可讀媒體包括(例如)軟碟、可撓性碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或晶匣、如在下文中所描述之載波，或電腦可自其中 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載運至處理器104以用於執行時涉及各種形式之電腦可讀媒體。舉例而言，指令可初始地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路而發送指令。對於電腦系統100而言為區域之數據機可接收電話線路上之資料，且使用紅外傳輸器以將資料轉換成紅外信號。耦接至匯流排102之紅外偵測器可接收紅外信號中所載運之資料且將資料置放於匯流排102上。匯流排102將資料載運至主記憶體106，自主記憶體106，處理器104擷取及執行指令。由主記憶體106所接收之指令可在由處理器104執行之前或之後視情況儲存於儲存器件110上。
電腦系統100亦較佳地包括耦接至匯流排102之通信介面118。通信介面118提供至連接至區域網路122之網路鏈路120的雙向資料通信耦接。舉例而言，通信介面118可為整合服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供至對應類型之電話線路的資料通信連接。作為另一實例，通信介面118可為區域網路(LAN)卡以提供至相容LAN之資料通信連接。亦可建構無線鏈路。在任何該建構中，通信介面118發送及接收載運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通常提供經由一或多個網路而至其他資料器件之資料通信。舉例而言，網路鏈路120可提供經由區域網路122而至主機電腦124或至由網際網路服務提供者(ISP)126所操作之資料設備的連接。ISP 126又提供經由全球封包資料通信網路(現通常被稱作"網際網路"128)之資料通信服務。區域網路122及網際網路128均使用載運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與在網路鏈路120上及經由通信介面118之信號(其將數位資料載運至電腦系統100且自電腦系統100載運數位資料)為傳送資訊之例示性形式的載 波。
電腦系統100可經由網路、網路鏈路120及通信介面118而發送訊息且接收資料(包括程式碼)。在網際網路實例中，伺服器130可能經由網際網路128、ISP 126、區域網路122及通信介面118而傳輸應用程式之經請求程式碼。根據本發明，一種該經下載應用程式提供(例如)本實施例之照明最佳化。所接收程式碼可在其經接收時由處理器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用於稍後執行。以此方式，電腦系統100可以載波之形式來獲得應用程式碼。
圖10示意性地描繪可利用本發明之過程而加以調諧之例示性微影投影裝置。裝置包含：- 輻射系統Ex、IL，其用於供應投影輻射光束PB。在此特定情況下，輻射系統亦包含輻射源LA；- 第一載物台(光罩台)MT，其具備用於固持光罩MA(例如，主光罩)之光罩固持器，且連接至用於相對於項目PL而精確地定位光罩之第一定位構件；- 第二載物台(基板台)WT，其具備用於固持基板W(例如，塗覆抗蝕劑之矽晶圓)之基板固持器，且連接至用於相對於項目PL而精確地定位基板之第二定位構件；- 投影系統("透鏡")PL(例如，折射、反射或反射折射光學系統)，其用於將光罩MA之經照射部分成像至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
如本文所描繪，裝置為透射類型(亦即，具有透射光罩)。然而，一般而言，其亦可為(例如)反射類型(具有反射光罩)。或者，裝置可將另一類別之圖案化構件用作光罩之使用的替代例；實例包括可程式化鏡面陣列或LCD矩陣。
源LA(例如，汞燈或準分子雷射)產生輻射光束。此光束直接或在 已橫穿諸如(例如)光束放大器Ex之調節構件之後饋入至照明系統(例如，照明器)IL中。照明器IL可包含調整構件AM，其用於設定光束中之強度分布的外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常被分別稱作σ外徑及σ內徑)。此外，其將通常包含各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。以此方式，撞擊於光罩MA上之光束PB在其橫截面中具有所要均一性及強度分布。
關於圖10應注意，源LA可在微影投影裝置之外殼內(如通常為當源LA為(例如)汞燈時之情況)，但源LA亦可遠離於微影投影裝置，其所產生之輻射光束經引導至裝置中(例如，借助於適當引導鏡面)；此後者情景通常為當源LA為準分子雷射(例如，基於KrF、ArF或F2 雷射)時之情況。本發明涵蓋此等情景中之至少兩者。
光束PB隨後截取光罩MA，光罩MA固持於光罩台MT上。在橫穿光罩MA後，光束PB穿過透鏡PL，透鏡PL將光束PB聚焦至基板W之目標部分C上。借助於第二定位構件(及干涉量測構件IF)，基板台WT可精確地移動，例如，以便在光束PB之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位構件可用以(例如)在光罩MA自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於光束PB之路徑來精確地定位光罩MA。一般而言，載物台MT、WT之移動將借助於未在圖10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)而加以實現。然而，在晶圓步進器(與步進及掃描工具相對)之情況下，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。
所描繪工具可用於兩種不同模式中：
- 在步進模式中，光罩台MT保持基本上靜止，且整個光罩影像一次性地投影(亦即，單次"閃光")至目標部分C上。接著，基板台WT在x及/或y方向上移位，使得可藉由光束PB來照射不同目標部分C。
- 在掃描模式中，除了在單次"閃光"中不曝光給定目標部分C以 外，基本上應用相同情景。實情為，光罩台MT可以速度v 而在給定方向(所謂的"掃描方向"，例如，y方向)上移動，使得導致投影光束PB在光罩影像上掃描；同時，基板台WT以速度V =Mv 而在相同或相反方向上同時移動，其中M 為透鏡PL之放大率(通常，M =1/4或1/5)。以此方式，可在不必損害解析度之情況下曝光相對較大目標部分C。
本文所揭示之概念可模擬或數學地模型化用於成像次波長特徵之任何通用成像系統，且可特別有用於能夠產生具有愈來愈小之尺寸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波長且藉由使用氟雷射來產生甚至157 nm波長之EUV(遠紫外線)微影術。此外，EUV微影術能夠藉由使用同步加速器或藉由以高能電子來撞擊材料(固體或電漿)而產生在為20 nm至5 nm之範圍內的波長，以便產生在此範圍內之光子。因為大多數材料在此範圍內為吸收性的，所以可藉由具有多堆疊之鉬與矽的反射鏡面而產生照明。多堆疊鏡面具有40層對之鉬與矽，其中每一層之厚度為四分之一波長。可藉由X射線微影術而產生甚至更小的波長。通常，同步加速器用以產生X射線波長。因為大多數材料在x射線波長下為吸收性的，所以薄吸收材料片界定特徵將列印(正抗蝕劑)或不列印(負抗蝕劑)於何處。
儘管本文所揭示之概念可用於成像於諸如矽晶圓之基板上，但應理解，所揭示之概念可用於任何類型之微影成像系統，例如，用於成像於除了矽晶圓以外之基板上的微影成像系統。
儘管已詳細地描述及說明本發明，但應清楚地理解，本發明僅作為說明及實例且不將作為限制來採取，本發明之範疇僅受隨附申請專利範圍之諸項限制。

Claims (17)

  1. 一種利用一成像模型來調諧一微影系統之方法，該微影系統及該成像模型各自具有用於控制成像效能之可調諧參數，該方法包含以下步驟：利用該微影系統來成像一測試圖案且量測成像結果，一第一參數值集合係關聯至該測試圖案；利用該等成像結果來調諧該成像模型，該經調諧成像模型具有一第二參數值集合；基於該第一參數值集合與該第二參數值集合之間的一差來調整該微影系統之該等可調諧參數。
  2. 如請求項1之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中該方法進一步包含以下步驟：界定該測試圖案；且其中該第一參數值集合對應於用於成像該測試圖案的該微影系統之該等可調諧參數；且其中該調諧該成像模型之步驟包含利用該等對應於該微影系統之成像結果來調諧該成像模型。
  3. 如請求項1之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中該測試圖案係一目標圖案，且其中該方法進一步包含以下步驟：界定該成像模型；利用該成像模型來模擬該目標圖案之成像，並且判定經模擬成像結果，其中該第一參數值集合對應於用於模擬該目標圖案的該成像的該成像模型之該等可調諧參數；基於該等經模擬成像結果及該等成像結果與該目標圖案之間的一差來判定目標晶圓資料；且 其中該調諧該成像模型之步驟包含利用該目標晶圓資料來調諧該成像模型。
  4. 如請求項1、2或3之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中該微影系統包含一掃描器。
  5. 如請求項1、2或3之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中該成像模型進一步包含固定參數。
  6. 如請求項1、2或3之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中該微影系統之該等可調諧參數對應於該成像模型之該等可調諧參數。
  7. 如請求項1、2或3之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中當成像該測試圖案時，以一標稱值來設定該微影系統之該等可調諧參數。
  8. 如請求項3之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中該微影系統包含一掃描器。
  9. 如請求項3之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中該成像模型包含固定參數。
  10. 如請求項3之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中該微影系統之該等可調諧參數對應於該成像模型之該等可調諧參數。
  11. 如請求項3之利用該成像模型來調諧一微影系統之方法，其中將該微影系統及該成像模型之該等可調諧參數初始地設定至標稱值。
  12. 一種電腦可讀媒體，其含有一致使一電腦執行一利用一成像模型來調諧一微影系統之方法的指令序列，該微影系統及該成像模型各自具有用於控制成像效能之可調諧參數，該方法包含以下步驟： 利用該微影系統來成像一測試圖案且量測成像結果，一第一參數值集合係關聯至該測試圖案；利用該等成像結果來調諧該成像模型，該經調諧成像模型具有一第二參數值集合；基於該第一參數值集合與該第二參數值集合之間的一差來調整該微影系統之該等可調諧參數。
  13. 如請求項12之電腦可讀媒體，其中該方法進一步包含以下步驟：界定該測試圖案；且其中該第一參數值集合對應於用於成像該測試圖案的該微影系統之該等可調諧參數；且其中該調諧該成像模型之步驟包含利用該等對應於該微影系統之成像結果來調諧該成像模型。
  14. 如請求項12之電腦可讀媒體，其中該測試圖案係一目標圖案，且其中該方法進一步包含以下步驟：界定該成像模型；利用該成像模型來模擬該目標圖案之成像，並且判定經模擬成像結果，其中該第一參數值集合對應於用於模擬該目標圖案的該成像的該成像模型之該等可調諧參數；基於該等經模擬成像結果及該等成像結果與該目標圖案之間的一差來判定目標晶圓資料；且其中該調諧該成像模型之步驟包含利用該目標晶圓資料來調諧該成像模型。
  15. 一種具有一經組態以執行一利用一成像模型來調諧一微影系統之方法之處理器的裝置，該微影系統及該成像模型各自具有用於控制成像效能之可調諧參數，該方法包含以下步驟：利用該微影系統來成像一測試圖案且量測成像結果，一第一參 數值集合係關聯至該測試圖案；利用該等成像結果來調諧該成像模型，該經調諧成像模型具有一第二參數值集合；基於該第一參數值集合與該第二參數值集合之間的一差來調整該微影系統之該等可調諧參數。
  16. 如請求項15之裝置，其中該方法進一步包含以下步驟：界定該測試圖案；且其中該第一參數值集合對應於用於成像該測試圖案的該微影系統之該等可調諧參數；且其中該調諧該成像模型之步驟包含利用該等對應於該微影系統之成像結果來調諧該成像模型。
  17. 如請求項15之裝置，其中該測試圖案係一目標圖案，其中該方法進一步包含以下步驟：界定該成像模型；利用該成像模型來模擬該目標圖案之成像，並且判定經模擬成像結果，其中該第一參數值集合對應於用於模擬該目標圖案的該成像的該成像模型之該等可調諧參數；基於該等經模擬成像結果及該等成像結果與該目標圖案之間的一差來判定目標晶圓資料；且其中該調諧該成像模型之步驟包含利用該目標晶圓資料來調諧該成像模型。
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