TWI633393B - 非單調劑量靈敏度之判定及應用 - Google Patents

非單調劑量靈敏度之判定及應用 Download PDF

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Abstract

一種在一微影裝置中進行微影的方法，該微影裝置經組態以將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上，該方法包含：判定該圖案之至少部分在一劑量之複數個值下的一劑量靈敏度，其中該劑量靈敏度並非該劑量的一單調遞增或單調遞減函數。揭示一種包含一處理器、一記憶體及一儲存器件的電腦產品，其中該儲存器件至少儲存一微影圖案之至少一部分在複數個劑量值下的一劑量靈敏度之值或描述該劑量靈敏度的一函數，其中該劑量靈敏度並非該劑量的一單調遞增或單調遞減函數。

Description

非單調劑量靈敏度之判定及應用
本發明係關於一種微影裝置及一種器件製造方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描儀，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上用輻射光束掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
將圖案自圖案化器件轉印於基板上之製程中的劑量可意謂基板上之一區域在一時間量內接收的在一波長範圍內之輻射能量的量。劑量靈敏度可特徵化轉印於基板上之圖案之參數對劑量的相依性。舉例 而言，參數可為光阻影像(亦即，在顯影或蝕刻之後轉印至基板上之抗蝕劑層的圖案)的實體參數(例如，臨界尺寸(CD)、影像對數斜率(ILS))。參數可為經由圖案化器件投影於基板之表面上的光學影像(亦即，空中影像)的參數(例如，CD、ILS)。在一個實例中，劑量靈敏度可為參數之作為劑量之函數的導數。在一個實例中，劑量靈敏度係臨界尺寸對劑量之相依性。臨界尺寸可被定義為線或孔之最小寬度，或者兩根線或兩個孔之間的最小空間。
根據一實施例，本文中描述一種使用一微影裝置進行微影的方法，該微影裝置經組態以將一圖案自一圖案化器件轉印於一基板上，該方法包含：判定該圖案之至少部分在複數個劑量值下之劑量靈敏度的值或描述該劑量靈敏度之一函數，其中該劑量靈敏度並非該劑量的一單調遞增或單調遞減函數。
根據一實施例，該圖案之至少一部分在複數個劑量值下的劑量靈敏度之該等值或描述該劑量靈敏度的該函數藉由一計量技術來判定。
根據一實施例，該劑量靈敏度為該基板上該圖案之一抗蝕劑影像中之一特徵的一參數關於劑量的一導數。
根據一實施例，該劑量靈敏度為該圖案之一空中影像中一特徵之一參數關於劑量的一導數。根據一實施例，該劑量靈敏度為該圖案之一空中影像中之一特徵的一參數的作為空中影像中之臨限值的函數的一導數。
根據一實施例，劑量為圖案之光阻影像在基板上之位置的函數。
根據一實施例，參數係在基板上之抗蝕劑層中於預定深度量測的臨界尺寸。
根據一實施例，該劑量靈敏度係該基板上該圖案之一抗蝕劑影 像中之一特徵的一側壁角的作為劑量的函數的一導數。
根據一實施例，方法進一步包含使用該劑量靈敏度來計算該基板上該圖案之一抗蝕劑影像中之一特徵的一尺寸。
根據一實施例，計算特徵之尺寸包含使用選自以下各者的一或多個參數計算該尺寸：該微影裝置之一輻射源的一參數、該微影裝置之投影光學器件的一參數、該微影裝置之一照明源的一參數、一抗蝕劑參數、一顯影參數及/或一蝕刻參數。
根據一實施例，方法進一步包含最佳化或調整一設計變數，其中該劑量靈敏度係該設計變數的一函數。
根據一實施例，該設計變數係選自由以下各者組成之一群：z方向上之移動標準偏差(MSDz)、一相干設定、曝光後烘焙溫度、曝光後烘焙時間、抗蝕劑調配物、投影光學器件中的一可控制元件、在該圖案化器件上的一圖案之形狀及位置、在該圖案化器件上的一圖案之偏置、一顯影劑的一參數，及其一組合。
根據一實施例，本文中描述一種包含上面記錄有指令之電腦可讀媒體的非暫時性電腦程式產品，該等指令在由電腦執行時實施如本文中所描述的方法。
根據一實施例，本文中描述一種包含一處理器、一記憶體及一儲存器件的電腦產品，其中該儲存器件至少儲存一微影圖案之至少部分於複數個劑量值下的一劑量靈敏度的值或描述該劑量靈敏度的一函數，其中該劑量靈敏度並非該劑量的一單調遞增或單調遞減函數。
根據一實施例，該電腦產品經組態以使用劑量靈敏度之值或描述該劑量靈敏度的函數來計算微影圖案之抗蝕劑影像中之一特徵的尺寸。
根據一實施例，該電腦產品經組態以計算係一或多個設計變數之一函數的一成本函數，該一或多個設計變數包括劑量。
根據一實施例，該電腦產品經組態以使用該劑量靈敏度之該等值或描述該劑量靈敏度之該函數來模擬一空中影像或一抗蝕劑影像。
201‧‧‧幾乎直線
202‧‧‧例示性特徵
301‧‧‧劑量靈敏度
401‧‧‧例示性劑量靈敏度
402‧‧‧例示性劑量靈敏度
404‧‧‧特徵
405‧‧‧側壁角(SWA)
501‧‧‧泊桑曲線
601‧‧‧劑量之函數
701‧‧‧函數
1004‧‧‧處理器
1008‧‧‧介面
1012‧‧‧記憶體
1016‧‧‧儲存器件
1020‧‧‧匯流排
1080‧‧‧電腦
1110‧‧‧步驟
1120‧‧‧步驟
1130‧‧‧步驟
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統(照明器)
IN‧‧‧積光器
M1‧‧‧對準標記
M2‧‧‧對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧支撐結構
P1‧‧‧對準標記
P2‧‧‧對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
現在將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件，且其中：圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。
圖2示意性地描繪CD對劑量之幾乎線性相依性。
圖3為展示劑量靈敏度在不同劑量下幾乎恆定的示意圖。
圖4展示作為劑量的函數的三個例示性劑量靈敏度。
圖5展示在各種劑量下轉印至基板上之40nm密度線及間距之圖案的泊桑(Bossung)曲線。
圖6展示針對轉印於基板上之40nm密度線及間隔之圖案的作為劑量之函數的劑量靈敏度。
圖7展示針對轉印於基板上之40nm密度線及間隔之圖案的作為劑量之函數的SWA。
圖8展示在17mJ/cm2之劑量下轉印於基板上之40nm密度線及間隔之圖案的橫截面圖。
圖9展示在14mJ/cm2之劑量下轉印於基板上之40nm密度線及間隔之圖案的橫截面圖。
圖10展示使用劑量靈敏度之方法的流程圖。
圖11展示電腦之方塊圖。
圖1示意性地描繪根據本發明之一個實施例的微影裝置。該裝置包含：-照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)； -支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以固持圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；-基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及-投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、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。
支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，該圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持該圖案化器件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用均與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中建立圖案的任何器件。應注意，例如，若被賦予給輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則圖案可能不會準確地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於器件中之在目標部分中所建立之特定功能層(諸如，積體電路)。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光 罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射傳入輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予由鏡面矩陣反射之輻射光束。
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沒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」之任何使用均與更通用之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可為反射類型(例如，使用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上支撐結構)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台/支撐結構，或可在一或多個台/支撐結構上進行預備步驟，同時將一或多個其他台/支撐結構用於曝光。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源與微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為源形成微影裝置之部件，且輻射光束係借助於包含(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，例如，當源為水銀燈時，源可為微影裝置之整體部件。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含經組態以調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向 範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。借助於第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，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。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化器件MA。一般而言，可借助於形成第一定位器PM之部件的長衝程模組(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。類似地，可使用形成第二定位器PW之部件的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(與掃描儀對照)之狀況下，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。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MA與基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件MA上之情形中，圖案化器件對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中的至少一者中：
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。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構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MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分的高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使固持可程式化圖案化器件的支撐結構MT保持基本上靜止，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。
亦可使用上述使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
至少在關於微影製程之範圍內(例如，在標稱劑量的±10%內或±20%內)，微影圖案之至少部分的臨界尺寸(CD)通常具有對劑量的幾乎線性相依性。圖2包括示意性圖形，該圖形展示說明此幾乎線性相依性的幾乎直線201。垂直軸線為CD，且水平軸線為劑量。雖然圖2展示CD可隨劑量發生變化，但在一些狀況下，CD可基本上恆定。圖2亦描繪不同劑量下轉印之抗蝕劑影像中圖案的例示性特徵202，從而展示在描繪於圖2之圖形中的實例中特徵202之臨界尺寸如何隨劑量而改變(特徵202並非實際大小，且特徵202中之大小差異經誇示以展示CD的變化；抗蝕劑中特徵202的頂部對應於特徵202的左側邊緣，抗 蝕劑中特徵202的底部對應於特徵202的右側邊緣，且抗蝕劑中特徵202的橫向範圍對應於特徵202的底部及頂部邊緣)。
圖3為示意性圖形，從而展示劑量靈敏度301在不同劑量下為幾乎恆定的(可能具有靈敏度相對於劑量的略微單調增加或減少)。垂直軸線為劑量靈敏度，且水平軸線為劑量。因此，在微影製程之設計及操作中，劑量靈敏度可被看作在自標稱劑量起之工作範圍(例如，10%)中是恆定的。雖然影像對比度隨強度而改變，但此效應為弱的，且導致劑量靈敏度隨劑量的小變化。
然而，已出乎意料地發現，劑量靈敏度不一定關於劑量為恆定的，且劑量靈敏度不一定相對於劑量單調地增加或減少。在各種情形下，劑量靈敏度可在一劑量範圍中並非恆定。使用遠紫外(EUV)或深紫外(DUV)輻射時，劑量靈敏度在關於微影製程之劑量範圍內可具有相對大的變化。另外或替代地，劑量靈敏度可關於劑量係非單調的。在10%至15%之劑量範圍中，可發生劑量靈敏度的大於或等於25%、大於或等於30%、大於或等於40%或者大於或等於50%的變化。CD的劑量靈敏度可強烈取決於所應用之劑量，此情形導致對局部劑量靈敏度的考量。
圖4包括作為劑量的函數之兩種例示性劑量靈敏度401及402的圖形。垂直軸線係以nm/mJ/cm2為單位的劑量靈敏度，且水平軸線係自標稱劑量起以百分數改變的劑量。兩個劑量靈敏度401及402分別地特徵化抗蝕劑影像中特徵404之中間及底部處所量測的CD對劑量之相依性。特徵404的大小及橫截面形狀可隨劑量而改變。特定言之，曝光不足(低於標稱劑量之劑量)可傾向於引起底腳(footing)(亦即，特徵在其底部或底部附近的加寬)。曝光過度(高於標稱劑量之劑量)可傾向於引起抗蝕劑損失。標稱劑量下之曝光可具有由抗蝕劑之吸收及擴散驅動的SWA差異。
圖4描繪在不同劑量下轉印之抗蝕劑影像中圖案的例示性特徵404，從而展示特徵404隨劑量如何改變(特徵404並非實際大小，且特徵404的改變經誇示以展示隨劑量的變化；抗蝕劑中特徵404之頂部對應於特徵404的左側邊緣，抗蝕劑中特徵404的底部對應於特徵404的右側邊緣，且抗蝕劑中特徵404的橫向範圍對應於特徵404的底部及頂部邊緣)。劑量靈敏度亦可特徵化特徵404之側壁角(SWA)405對劑量的相依性。
如在圖4中可看出，兩個劑量靈敏度401及402具有大的變化，且係非單調的。實際上，劑量靈敏度曲線具有各種偏移，特別是在較高劑量(曝光過度)的情況下。舉例而言，曲線看起來展現在各種劑量範圍中的振盪。此外，特定劑量下之劑量靈敏度關於抗蝕劑中特徵的深度而發生變化。抗蝕劑輪廓之底部、中部及頂部部分的劑量靈敏度不同。因此，應針對特定應用識別抗蝕劑之特定部分及其劑量靈敏度(例如，應更好地成形頂部、中部抑或底部)。此情形可藉由研究經由蝕刻之圖案轉印來識別。
圖5展示在各種劑量下轉印於基板上之40nm密度線及間隔之圖案的泊桑曲線501。泊桑曲線圖形映射了在各種劑量下作為焦點之函數(水平軸線)的CD(垂直軸線)(每一泊桑曲線表示不同劑量)。泊桑曲線之間的非均一間隔確認，劑量靈敏度並非關於劑量為恆定的。
圖6展示轉印於基板上之40nm密度線及間隔之圖案的作為劑量之函數601的劑量靈敏度。垂直軸線係以nm/mJ/cm2為單位的劑量靈敏度，且水平軸線係自標稱劑量起以百分數改變的劑量。函數601係非恆定且非單調的。
圖7展示轉印於基板上的40nm密度線及間隔之圖案的作為劑量之函數701的SWA。垂直軸線係以度為單位的SWA，且水平軸線為自標稱劑量起以百分數改變的劑量。劑量靈敏度對劑量之非單調相依性 及特徵上之不同位置處的劑量靈敏度對劑量之相依性之間的差(例如，劑量靈敏度401及402)可被歸因於SWA對劑量的相依性。在一個實例中，SWA在標稱劑量之±10%至15%之範圍內可變化超過或等於1度，超過或等於2度，超過或等於3度，超過或等於4度，或者超過或等於5度。
圖8展示以17mJ/cm2之劑量轉印於基板上之40nm密度線及間隔之圖案的橫截面圖。圖9展示以14mJ/cm2之劑量轉印於基板上之40nm密度線及間隔之圖案的橫截面圖。此等狀況下之SWA明顯不同。
SWA可不僅取決於劑量。SWA(因此劑量靈敏度)亦可取決於許多其他參數，諸如，圖案化器件上之特徵之幾何細節、照明之一或多個參數、投影光學器件之一或多個參數，及/或任何曝光後處理的一或多個參數(例如，焙烤溫度及/或持續時間、蝕刻等)。
對於與圖案相關聯之不同間距，SWA隨劑量的改變可不同。舉例而言，對於不同間距的40nm線，可存在3度或3度以上之差。因此，對於70nm之抗蝕劑高度，此可在間距下的特徵之間導致CD之大致3.6nm差(取決於計量在抗蝕劑輪廓上的何處量測CD)。
圖10展示使用劑量靈敏度之方法的流程圖。在步驟1110中，判定微影圖案之至少部分在複數個劑量值下的劑量靈敏度值或描述該劑量靈敏度的函數，其中劑量靈敏度並係劑量的單調遞增或單調遞減函數。在步驟1120中，使用劑量靈敏度來計算抗蝕劑影像或空中影像中圖案之一特徵的尺寸。在步驟1130中，最佳化或調整微影製程或微影裝置之一或多個設計變數，其中劑量靈敏度係一或多個設計變數的函數。在一個實例中，一或多個設計變數包括劑量。為了判定局部劑量靈敏度，應使用一種計量技術，該計量技術能夠量測相關量度(例如，CD、SWA、抗蝕劑高度)以能夠達到相對於劑量之劑量靈敏度或相對於劑量的SWA。在一實施例中，計量技術可涉及掃描電子顯微鏡 (SEM)或散射計計量工具。在一實施例中，計量工具定位於微影裝置中，且可電子地連接至微影裝置之控制器(及/或至輻射源及/或基板處理裝置的控制器)。此等量測之結果應被回饋或前饋至製程中以判定達成最佳工作點要不然進行校正。
最佳化及調整可包括應用至微影裝置及/或設計佈局的微調步驟。此等步驟包括(例如但不限於)一或多個數值孔徑(NA)及/或光學相干設置的最佳化或調節，一或多個基板處理參數(例如，曝光後烘焙溫度、蝕刻速率等)的最佳化或調節、微影裝置之投影光學器件之參數的最佳化或調節、定製照明方案、相移圖案化器件的使用、設計佈局中之光學近接校正(OPC)，或通常被定義為「解析度增強技術」(RET)的其他方法。如本文中所使用之術語「投影光學器件」應廣泛地解釋為涵蓋各種類型之光學系統，包括(例如)折射光學器件、反射光學器件及反射折射光學器件。術語「投影光學器件」可包括根據此等設計類型中之任一者操作從而共同地或單獨地引導、塑形或控制輻射之投影束的組件。術語「投影光學器件」可包括微影投影裝置中的任何光學組件，無論光學組件定位於微影投影裝置之光學路徑中的哪一地方。投影光學器件可包括用於在輻射通過圖案化器件之前對來自輻射源之輻射進行塑形、調整及/或投影的光學組件，及/或在輻射通過圖案化器件之後對輻射進行塑形、調整及/或投影的光學組件。投影光學器件通常不包括輻射源及圖案化器件。
此外或替代地，為了使設計佈局或圖案化器件(例如，OPC)最佳化，照明源亦可經最佳化或調整以致力於改良總體微影保真度。在一實施例中，照明源係藉由圖案化器件最佳化或調整來共同地最佳化或調整(其常常被稱作「源光罩最佳化」)。如本文中所使用，照明源係指在系統中之特定光學平面處的照明之一或多個特性，其中一或多個特性可包括(例如)角輻射分佈、相干等。照明源可包括具有各種相干 設置的環形或多極(例如，偶極或四偶極)照明。諸如環形或多極(例如，偶極或四偶極)照明的離軸照明源可為OPC設計提供更大自由度，藉此改良成像結果。
因此，局部劑量靈敏度可用於模擬器(軟體及/或硬體)中以描述並找尋光學微影中的最佳及/或經轉變的工作點。此模擬器可用於(但不限於)上述光學近接校正及/或源光罩最佳化。在一實施例中，模擬器可使用光學模型及/或抗蝕劑模型來模擬圖案在基板上之投影及曝光。在一實施例中，抗蝕劑模型用於模擬器中以描述局部劑量靈敏度。在一實施例中，可使用全抗蝕劑模型，從而描述所有相關效應(例如，底腳、SWA、抗蝕劑缺失)。此類抗蝕劑模型可使得模擬為緩慢的。因此，合意地使用描述光學柱的光學模型或簡單抗蝕劑模型(例如，包含擴散項以描述酸擴散)，但其可能不能恰當地慮及劑量靈敏度對劑量。因此，在一實施例中，可使用描述隨劑量變化的相關參數(例如，SWA、抗蝕劑損失)的經驗模型，該經驗模型係藉由可量測彼等參數之量測技術來校準。對於該模型，可藉由計量技術(例如，散射量測)經由間距來量測側壁，且自此資料擬合模型。在一實施例中，可藉由使用空中影像模型乘以針對局部劑量靈敏度的校正係數而將局部劑量靈敏度併入模擬器中。此種類之模型可適合於相對簡單結構(例如，1維結構或簡單2維結構，諸如接觸孔)；此模型對於多個特徵或複雜幾何結構可不起作用。
如本文所使用之術語「設計變數」包含微影裝置的一組參數，例如，微影裝置之使用者可調整的參數。應瞭解，微影製程之任何特性(包括輻射源、照明源、圖案化器件、投影光學器件、曝光後製程的特性及/或抗蝕劑特性)可係在受最佳化的設計變數中。最佳化可包括使係一或多個設計變數之函數的成本函數最小化。任何合適之演算法可用於最佳化。
另外，作為最佳化及/或調節之部分，對最終效能/良率有影響之抗蝕劑輪廓的一或多個參數(CD、SWA、底腳、抗蝕劑缺失)應經識別，且經最佳化及/或調節。舉例而言，若底腳在(例如)蝕刻期間被移除，則抗蝕劑輪廓之小底腳可顯著地影響局部劑量靈敏度，但對最終良率/效能可能無影響。因此，慮及局部劑量靈敏度之計算可忽略底腳或使底腳權重減低。另一方面，若底腳未經變更且被轉印至下一層中，則此對效能/良率可具有顯著影響。在該狀況下，最佳化可集中於底腳上，及/或底腳可被重度加權。此等一或多個參數將使用適當計量技術在處理步驟(例如，曝光、顯影、蝕刻)中予以量測。
一個設計變數可為設計佈局之偏置的調整。偏置係設計佈局中之圖案或特徵與意欲印刷於基板上之圖案或特徵之間的差。舉例而言，25nm直徑之環形圖案可藉由設計佈局中的50nm直徑圖案印刷於基板上或藉由設計佈局中20nm直徑圖案但以高劑量印刷於基板上。在一實施例中，所應用之圖案或特徵的特定偏置與適用之劑量靈敏度成反比。
另一設計變數可為曝光基板之製程參數的調整。舉例而言，曝光後烘焙溫度及/或時間可經調節，此係由於此等參數可影響抗蝕劑中的擴散。作為一實例，在溝槽狀況下，溝槽之腰部與溝槽之末端之間的劑量靈敏度之比率可被認為是與曝光後烘焙溫度相關的參數。此比率可展示在某劑量下的最大值。可藉由改變曝光後烘焙溫度來使此最大值之劑量位置移位。但，若劑量設定點具有兩個特徵之劑量靈敏度的相對大比率，則可難以控制溝槽的縱橫比。然而，若劑量設定點具有兩個特徵之劑量靈敏度的相對低比率，則有可能良好地維持溝槽的縱橫比(形狀)。
另一設計變數可為抗蝕劑之本質及/或用以使抗蝕劑顯影的顯影劑之本質的調整。舉例而言，可存在正色調顯影劑或抗蝕劑與負色調 顯影劑或抗蝕劑之間的選定。對於兩個色調，均可存在SWA對劑量的相依性。舉例而言，在同一劑量靈敏度下，負色調顯影劑相較於正色調顯影劑可能夠產生特徵的較小臨界尺寸。然而，負色調顯影劑可具有重入輪廓(亦即，相較於側壁角小於90度之進入輪廓，具有大於90度之側壁角)，且可具有隨劑量改變的SWA。因此，應考慮到彼等考量因素，且因此計算微影應能夠模擬相對劑量的SWA及劑量靈敏度，且在選出抗蝕劑/顯影劑時考慮其對其他參數的影響。
另一設計變數可為對微影裝置中焦點之位置的控制。舉例而言，若微影裝置具有z方向上之移動標準偏差(MSDz)的相對大的值(例如，25或以上)(例如，基板台在z方向(例如垂直方向)上的振動)，則存在穿過抗蝕劑高度的空中影像之相對強模糊，且局部劑量靈敏度可相對於劑量實質上恆定。對於小MSDz(例如，小於25)，局部劑量靈敏度可隨劑量顯著地改變。因此，可存在對諸如曝光後烘焙溫度之一或多個其他參數的嚴格要求。因此，改良光學對比度(例如，經由小MSDz)可僅在一或多個其他參數可用以調節局部劑量靈敏度或彼等一或多個其他參數可良好地受到控制(亦即，製程控制係非常穩定的)的情況下提供益處。若並非該狀況，則可為有益的是，使MSDz增加且塗掉抗蝕劑高度上的空中影像。劑量靈敏度可較高，但可更易於控制及/或相對於劑量實質上恆定。因此，MSDz之注入可能係有益的，以使得SWA/局部劑量靈敏度相對於一或多個其他參數(例如，曝光後烘焙)之干擾更強健。
慮及劑量靈敏度變化之另一方式係改變抗蝕劑輪廓內容脈絡(context)以便改變光學微影中的工作點。舉例而言，可改變掃描儀之相干設定以慮及抗蝕劑輪廓中的掃描儀間的差，以旨在具有由使用各種掃描儀產生之均一抗蝕劑輪廓。類似地，可改變烘焙板之曝光後烘焙溫度以慮及抗蝕劑輪廓中烘焙板間的差，以旨在具有由使用各種烘 焙板產生之均一抗蝕劑輪廓。
慮及劑量靈敏度相對於劑量的變化的另一方式係提供具有低局部劑量靈敏度的抗蝕劑。舉例而言，可改變抗蝕劑調配物，使得輪廓隨劑量顯著地改變。
慮及劑量靈敏度相對於劑量的變化的另一方式係經由劑量映射校正，亦即，經由(例如)投影光學器件中的可控制元件校正輻射光束中之離散區域中的劑量。舉例而言，在劑量映射校正中，劑量可被局部地改變以慮及微影裝置中之外部因素(例如，歸因於由加熱引起的光學元件之折射率之改變的對光束的影響)。因此，在進行校正中，可在對劑量之改變中考慮局部劑量靈敏度。類似地，劑量可被局部改變以主動地改變劑量靈敏度(亦即，進行改變而不補償外部因素)。
在考慮劑量靈敏度對劑量時，在最佳化及/或調節程序中可考慮特徵上之特定位置、特徵之另一部分相對於特徵上之該位置的位置及/或另一特徵相對於特徵上之該位置的位置。舉例而言，「磚塊」或溝槽之腰部及「磚塊」或溝槽之末端的側壁可不同。因此，隨劑量之側壁改變及/或局部劑量靈敏度對於腰部及末端可不同。因此，腰部與末端之間的劑量靈敏度之比率可隨劑量改變。由於此情形，可難以控制「磚塊」或溝槽的形狀。可在特定劑量下觀測到針對腰部及末端兩者之最低劑量靈敏度以及劑量靈敏度之比率。因此，在許多狀況下，此情形將為劑量的較佳設定點；溝槽之CD及縱橫比兩者可受到最佳控制。然而，使用不同劑量之劑量時，在腰部與末端之間可存在較高劑量靈敏度比率。此情形對於調節「磚塊」或溝槽縱橫比可為最佳狀況；舉例而言，小劑量改變對末端的影像可比對腰部的影響多得多。
貫穿本說明書，已論述了劑量靈敏度對劑量。在一實施例中，本文中對劑量靈敏度對劑量的參考在適當時可與對SWA對劑量的參考互換。
如圖11中所示，電腦1080可包含藉由一或多個軟體應用程式而程式化的通用電腦，該等應用程式允許實現本發明之如下文更詳細地描述的各種特徵及功能。在一個例示性實施中，電腦1080可包含個人電腦。電腦1080可包含攜帶型(例如，膝上型)電腦、手機、智慧型手機、PDA、口袋型PC，或其他器件。
電腦1080可包含經由匯流排1020耦接的一或多個處理器1004、一或多個介面1008(至一或多個各種周邊裝置器件或組件)、記憶體1012、一或多個儲存器件1016，及/或其他組件。記憶體1012可包含隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)或其他記憶體。記憶體1012可儲存待由一或多個處理器1004執行之電腦可執行指令，以及可由一或多個處理器1004操控的資料。儲存器件1016可包含硬碟、光碟、磁帶儲存器，或用於儲存電腦可執行指令及/或資料的其他儲存器件。一或多個軟體應用程式可被載入至記憶體1012中，且在電腦1080的作業系統上執行。在一些實施中，應用程式介面(API)可經提供以(例如)使得第三方開發人員能夠建立補充應用程式及/或允許實現內容交換。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容脈絡中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)自動化光阻塗佈及顯影系統(track)(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、計量工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適當時，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可處理基板一次以上，(例如)以便產生多層IC，使 得本文中所使用之術語基板亦可指已含有多個經處理層之基板。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容脈絡中使用本發明之實施例，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容脈絡允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定建立於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，隨之藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而使抗蝕劑固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
微影裝置亦可為如下類型：其中基板之表面被浸沒於具有相對高折射率之液體(例如，水)中，以便填充在投影系統之最終元件與基板之間的空間。亦可將浸沒液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，圖案化器件與投影系統之第一元件之間。浸沒技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或約為365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及遠紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內的波長)；以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容脈絡允許時可指各種類型之光學組件中的任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文已描述了本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，該電腦程式含有經組態以導致執行如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或電腦可讀資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，該電腦可讀資料儲存媒體中儲存有此電腦程式。
可使用以下條項來進一步描述本發明：
1.一種使用一微影裝置進行微影的方法，該微影裝置經組態以將一圖案自一圖案化器件轉印於一基板上，該方法包含判定該圖案之至少部分在複數個劑量值下之劑量靈敏度之值或描述該劑量靈敏度之一函數，其中該劑量靈敏度並非該劑量的一單調遞增或單調遞減函數。
2.如條項1之方法，其中該劑量靈敏度為該基板上該圖案之一抗蝕劑影像中之一特徵的一參數關於該劑量的一導數。
3.如條項2之方法，其中該參數係在基板上之抗蝕劑層中於某深度量測的臨界尺寸。
4.如條項2之方法，其中該參數為特徵的側壁角。
5.如條項1之方法，其中該劑量靈敏度為該圖案之一空中影像中的一特徵之一參數關於該劑量的一導數。
6.如條項1之方法，其中劑量為圖案之光阻影像在基板上之位置的函數。
7.如條項1至6中任一項之方法，其進一步包含使用該劑量靈敏度來計算該基板上該圖案之一抗蝕劑影像中之一特徵的一尺寸。
8.如條項7之方法，其中計算特徵之尺寸包含使用選自以下各者的一或多個參數計算該尺寸：該微影裝置之一輻射源的一參數、該微影裝置之投影光學器件的一參數、該微影裝置之一照明源的一參數、一抗蝕劑參數、一顯影參數及/或一蝕刻參數。
9.如條項1至8中任一項之方法，其進一步包含最佳化或調整一設計變數，其中該劑量靈敏度係該設計變數的一函數。
10.一種方法，其包含基於圖案之至少一部分在複數個劑量值下的一劑量靈敏度之值或描述該劑量靈敏度的一函數計算用以將該圖案自一圖案化器件轉印於一基板上的一微影製程的一參數，其中該劑量 靈敏度並非該劑量的一單調遞增或單調遞減函數。
11.如條項10之方法，其中該參數係選自以下各者：該微影裝置之一輻射源的一參數、該微影裝置之投影光學器件的一參數、該圖案化器件上之該圖案的一參數、該微影裝置之一照明源的一參數、一抗蝕劑參數、一顯影參數及/或一蝕刻參數。
12.如條項10或條項11之方法，其包含使用該劑量靈敏度之該等值或描述該劑量靈敏度之該函數來模擬一空中影像或一抗蝕劑影像。
13.如條項10至12中任一項之方法，其進一步包含計算係一或多個設計變數之一函數的一成本函數，該一或多個設計變數包括劑量。
14.一種包含記錄有指令之電腦可讀媒體的非暫時性電腦程式產品，該等指令在由一電腦執行時實施如前述條項中任一項的方法。
15.一種包含一處理器，一記憶體及一儲存器件的電腦產品，其中該儲存器件至少儲存一微影圖案的至少部分在複數個劑量值下的一劑量靈敏度之值或描述該劑量靈敏度的一函數，其中該劑量靈敏度並非該劑量的一單調遞增或單調遞減函數。
16.如條項15之電腦產品，其經進一步組態以使用劑量靈敏度之值或描述該劑量靈敏度的函數來計算微影圖案之抗蝕劑影像中的一特徵的尺寸。
17.如條項15或條項16之電腦產品，其經進一步組態以計算係一或多個設計變數之一函數的一成本函數，該一或多個設計變數包括劑量。
18.如條項15至17中任一項之電腦產品，其經組態以使用該劑量靈敏度之該等值或描述該劑量靈敏度之該函數來模擬一空中影像或一抗蝕劑影像。
19.如條項1之方法，其中該劑量靈敏度為該圖案之一空中影像中之一特徵的一參數的作為空中影像中之臨限值的函數的一導數。
20.如條項9之方法，其中該設計變數係選自由以下各者組成之一群：z方向上之移動標準偏差(MSDz)、一相干設定、曝光後烘焙溫度、曝光後烘焙時間、抗蝕劑調配物、投影光學器件中的一可控制元件、在該圖案化器件上的一圖案之形狀及位置、在該圖案化器件上的一圖案之偏置、一顯影劑的一參數，及其一組合。
21.如條項1之方法，其中該圖案之至少部分在複數個劑量值下的劑量靈敏度之該等值或描述該劑量靈敏度的該函數係藉由一計量技術來判定。
以上描述內容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的是，可在不偏離以下所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。

Claims (20)

  1. 一種使用一微影裝置進行微影的方法，該微影裝置經組態以將一圖案自一圖案化器件轉印(transfer)於一基板上，該方法包含藉由包含一記憶體的一電腦來判定該圖案之至少部分在複數個劑量值下之劑量靈敏度(dose sensitivity)之值或描述該劑量靈敏度之一函數，其中該劑量靈敏度在標稱劑量周圍並非該劑量的一常數(constant)或一單調遞增或單調遞減函數。
  2. 如請求項1之方法，其中該劑量靈敏度為該基板上該圖案之一抗蝕劑影像中之一特徵的一參數關於該劑量的一導數。
  3. 如請求項2之方法，其中該參數係選自包含以下各者的一清單：在該基板上之一抗蝕劑層中於一特定深度處量測的一臨界尺寸；及該特徵的一側壁角。
  4. 如請求項1之方法，其中該劑量靈敏度為該圖案之一空中影像中一特徵之一參數關於該劑量的一導數。
  5. 如請求項1之方法，其中一特定劑量下之該劑量靈敏度關於該圖案在一抗蝕劑層中之深度而發生變化。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包含使用該劑量靈敏度來計算該基板上該圖案之一抗蝕劑影像中之一特徵的一尺寸。
  7. 如請求項6之方法，其中計算該特徵之該尺寸包含使用選自以下各者的一或多個參數計算該尺寸：該微影裝置之一輻射源的一參數、該微影裝置之投影光學器件的一參數、該微影裝置之一照明源的一參數、一抗蝕劑參數、一顯影參數及/或一蝕刻參數。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含基於該劑量靈敏度或自該劑量靈敏度獲得之一值來最佳化或調整一設計變數，其中該劑量靈 敏度係該設計變數的一函數。
  9. 如請求項8之方法，其中該設計變數係選自由以下各者組成之一群：z方向上之移動標準偏差(MSDz)、一相干設定、曝光後烘焙溫度、曝光後烘焙時間、抗蝕劑調配物、投影光學器件中的一可控制元件、在該圖案化器件上的一圖案之形狀及位置、在該圖案化器件上的一圖案之偏置、一顯影劑的一參數，及其一組合。
  10. 如請求項1之方法，其中該圖案的至少部分在複數個劑量值下的劑量靈敏度之該等值或描述該劑量靈敏度的該函數係藉由一計量技術來判定。
  11. 一種方法，其藉由包含一記憶體的一電腦來判定包含基於一圖案之至少部分在複數個劑量值下的一劑量靈敏度之值或描述該劑量靈敏度的一函數計算用以將該圖案自一圖案化器件轉印於一基板上的一微影製程的一參數，其中該劑量靈敏度並非該劑量的一常數或一單調遞增或單調遞減函數。
  12. 如請求項11之方法，其中該參數係選自以下各者：該微影裝置之一輻射源的一參數、該微影裝置之投影光學器件的一參數、該圖案化器件上之該圖案的一參數、該微影裝置之一照明源的一參數、一抗蝕劑參數、一顯影參數及/或一蝕刻參數。
  13. 如請求項11之方法，其包含使用該劑量靈敏度之該等值或描述該劑量靈敏度之該函數來模擬一空中影像或一抗蝕劑影像。
  14. 如請求項11之方法，其進一步包含計算係一或多個設計變數之一函數的一成本函數，該一或多個設計變數包含劑量。
  15. 一種包含一處理器、一記憶體及一儲存器件的電腦產品，其中該儲存器件至少儲存一微影圖案之至少部分於複數個劑量值下的一劑量靈敏度的值或描述該劑量靈敏度的一函數，其中該劑 量靈敏度在標稱劑量周圍並非該劑量的一常數或一單調遞增或單調遞減函數；及(i)該記憶體及/或該儲存器件包含經組態以使得該處理器使用該劑量靈敏度來計算於該基板上的該圖案之一抗蝕劑影像中之一特徵的一尺寸(dimension)之指令，或(ii)該記憶體及/或該儲存器件包含基於該劑量靈敏度或自該劑量靈敏度獲得之一值來最佳化或調整一設計變數之指令，其中該劑量靈敏度係該設計變數的一函數，或(iii)上述(i)及(ii)兩者。
  16. 如請求項15之電腦產品，其中該劑量靈敏度為該基板上該圖案之一抗蝕劑影像中之一特徵的一參數關於該劑量的一導數。
  17. 如請求項15之電腦產品，其中該劑量靈敏度為該圖案之一空中影像中一特徵之一參數關於該劑量的一導數。
  18. 如請求項15之電腦產品，其中一特定劑量下之該劑量靈敏度關於該圖案在一抗蝕劑層中之深度而發生變化。
  19. 如請求項15之電腦產品，其中該記憶體及/或該儲存器件包含經組態而使得該處理器使用該劑量靈敏度來計算該基板上該圖案之一抗蝕劑影像中之一特徵的一尺寸之指令。
  20. 如請求項15之電腦產品，其中該記憶體及/或該儲存器件包含經組態而使得該處理器基於該劑量靈敏度或自該劑量靈敏度獲得之一值來最佳化或調整一設計變數之指令，其中該劑量靈敏度係該設計變數的一函數。
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