TWI728126B - 增進微影可印性的方法及光源電子束最佳化系統 - Google Patents

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Abstract

一種用於增進微影可印性的方法。此方法之一示例，包括接收積體電路(IC)設計佈局，並使用此IC設計佈局，進行光源電子束最佳化(SBO)製程以產生光罩射域圖與照射光源圖，其中SBO製程使用SBO模型，其同時使用光罩射域圖模擬光罩製作製程、以及使用照射光源圖模擬晶圓製作製程。使用光罩射域圖來製作光罩且使用照射光源圖製作晶圓(在一些實施例中，使用光罩射域圖製作的光罩)。晶圓包括與由IC設計佈局定義的目標晶圓圖案對應的最終晶圓圖案。此方法可以有效減少(或消除)最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間的差異。

Description

增進微影可印性的方法及光源電子束最佳化系統
本揭露關於微影製程最佳化，更特別關於用以增進微影可印性之方法。
隨著半導體積體電路(IC)技術不斷朝向更小的部件尺寸(例如32奈米、28奈米、20奈米以及20奈米以下)發展，積體電路(IC)設計變得更具挑戰性。舉例來說，當製作IC元件時，IC元件性能受到微影可印性(lithography printability)能力的嚴重影響，微影可印性能力表示晶圓上形成的最終晶圓圖案與由IC設計佈局定義的目標晶圓圖案的對應程度。目前已經提出的增進微影可印性的各種方法(如光學鄰近校正(OPC)、光罩鄰近校正(MPC)與反向微影技術(ILT))，其集中於最佳化用於將與目標晶圓圖案對應的圖像投影在晶圓上的光罩。然而，微影可印性能力也受到使用最佳化的光罩的晶圓製作製程本身的限制。儘管現有的用於增進微影可印性的方法通常已足以達到所欲之目的，但仍無法適用於所有方面。
本揭露之實施例提供一種用於增進微影可印性的方法，包括下列步驟：接收一積體電路(IC)設計佈局；以及使 用積體電路設計佈局，進行一光源電子束最佳化(SBO)製程以產生一光罩射域圖以及一照射光源圖，其中SBO製程使用一光源電子束最佳化模型，最佳化模型同時使用光罩射域圖模擬一光罩製作製程以及使用照射光源圖模擬一晶圓製作製程。
10:IC製作系統
15:設計公司
20:光罩廠
25:IC製作商
30:IC裝置
35:IC設計佈局
40:光罩資料準備
45:光罩製作
50:投影的晶圓圖像
55:顯影後檢查
60:最終晶圓圖案
100:方法
110、130、140、160、170:操作
120:IC設計佈局
122、124、126、128:IC部件
132:虛置部件；
140:方法
142、144、146、148:操作
150:方法
150、154、156:操作
200:電子束寫入器
202:光罩
204:電子束敏感光阻層
206:光罩基底
208:站點
210:反應室
212:電子束源
214:電子束
216:電子束柱
218:幫浦單元
250:微影系統
252:照射光源
254:照射光學件
256:光罩
258:投影光學件
260:目標
270:半導體晶圓
275:半導體基底
280:晶圓材料層
285:圖案化的光阻層
300:光源電子束最佳化(SBO)系統
302:處理器
304:系統記憶體
306:大容量儲存裝置
308:通訊模組
310:光罩製作系統
315:晶圓製作系統
320:IC設計佈局模組
325:光罩切割模組
330:IC資料收集模組
335:IC製作資料庫
340:SBO模型模組
345:SBO製程模組
400:方法
410、430、440:操作
以下將配合所附圖式詳述本揭露之實施例，應注意的是，依照工業上的標準實施，以下圖示並未按照比例繪製，事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸以便清楚表現出本揭露的特徵。
第1圖係本揭露多種實施例中，積體電路(IC)製作系統的簡化區塊圖以及與IC製作系統相關的IC製作流程。
第2圖係本揭露多種實施例中，製作IC的方法的流程圖，其可由第1圖的IC製作系統實現。
第3圖與第4圖係本揭露多種實施例中，不同IC設計階段的IC設計佈局的示意圖，其可由第2圖的方法實現。
第5圖係本揭露多種實施例中，用以產生光罩射域圖與照射光源圖的光源電子束最佳化(SBO)方法的流程圖，其可由第2圖的方法實現。
第6圖係本揭露多種實施例中，用於建立SBO模型的方法的流程圖，其可由第5圖的方法實現。
第7圖係本揭露多種實施例中，電子束寫入器200的簡化區塊圖。
第8圖係本揭露多種實施例中，微影系統的簡化區塊圖。
第9A圖至第9D圖係本揭露多種實施例中，在各種晶圓製 作階段的半導體晶圓的部分或整體的局部示意圖。
第10圖係本揭露多種實施例中，SBO系統300的簡化區塊圖，其可以由第1圖的IC製作系統實現。
第11圖係本揭露多種實施例中，製作IC的方法的流程圖，其可由第1圖的IC製作系統實現。
本揭露關於微影製程最佳化，更特別關於用以增進微影可印性之方法。
下述內容提供的不同實施例或實例可實施本揭露的不同結構。特定構件與排列的實施例係用以簡化本揭露而非侷限本揭露。舉例來說，形成第一構件於第二構件上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外構件而非直接接觸。此外，本揭露之多種例子中可重複標號，但這些重複僅用以簡化與清楚說明，不代表不同實施例及/或設置之間具有相同標號之單元之間具有相同的對應關係。
第1圖係根據本揭露的多種實施例的積體電路(IC)製作系統10的簡化區塊圖以及與IC製作系統10相關的IC製作流程。IC製作系統10包括多個實體，諸如設計公司(design house)(或設計團隊)15、光罩廠(mask house)20與IC製作商25(例如：IC晶圓廠)，這些實體在設計、開發、以及與製作IC裝置30相關的製作週期及/或服務彼此互動。這些實體透過通訊網路連接，該通訊網路可以是單一網路或各種不同的網路，例如內聯網及/或網際網路，以及可以包括有線及/或無線通訊通道。每個實體可以與其他實體互動，並且可以向其他實體提 供服務及/或從其他實體接收服務。設計公司15、光罩廠20和IC製作商25中的一個或多個可以由單個大公司擁有，並且甚至可以共同存在於共同場所中並且使用共同資源。
設計公司15產生IC設計佈局(layout)35(也稱為IC設計圖案)。IC設計佈局35包括根據欲製作的IC產品的規格而設計的IC產品的各種電路圖案(以幾何形狀表示)。這些電路圖案對應於形成在各種材料層(例如金屬層、介電層及/或半導體層)中的幾何圖案，其組合以形成IC產品(例如IC裝置30)的IC部件(IC features)(組件)。例如，IC設計佈局35的一部分包括欲形成在基底(如矽晶圓)上及/或形成在設置在基底上的各種材料層中的各種IC部件。各種IC部件可以包括有主動區、閘極部件(例如閘極電介質或閘電極)、源極區/部件和汲極區/部件、互連部件(例如導電線及/或導電孔)、接合墊部件、其它IC部件或其組合。IC設計佈局35可包括用於提供成像效果、處理增進及/或識別資訊的輔助部件。在一些實施例中，使用幾何近似校正(geometry proximity correction，GPC)製程將輔助部件插入至IC設計佈局35中，其類似於用於最佳化光罩圖案(光罩佈局)的光學鄰近校正(optical proximity correction，OPC)製程。GPC可考慮與IC製作相關的環境影響，包括微影負載效應(例如與曝光和顯影製程相關的蝕刻負載效應和圖案化負載效應)以及由圖案密度變化引起的化學機械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)製程效應。設計公司15實施適當的設計程序以形成IC設計佈局35。此設計程序可包括邏輯設計、物理設計、佈局和佈線或其組合。IC設計佈局35係呈現在具有電路圖案 (幾何圖案)的資訊的一或多個資料檔案中。舉例來說，IC設計佈局35係以圖形資料庫系統檔案格式(如GDS或GDSII)表示。在另一例子中，IC設計佈局35可表示為另一合適的檔案格式，例如開放圖稿系統交換標準檔案(Open Artwork System Interchange Standard file)格式(如OASIS或OAS)。
光罩廠20使用IC設計佈局35來製作一個或多個光罩，其根據IC設計佈局35來製作IC裝置30的各層。光罩(也稱為罩幕或或倍縮光罩(reticle))指在微影製程中用於圖案化一晶圓(如半導體晶圓)的圖案化基底。光罩廠20進行光罩資料準備40，其中IC設計佈局35轉換成可由光罩寫入器寫入以產生光罩的形式。舉例來說，IC設計佈局35係轉換成用於光罩寫入器(例如電子束(e-beam)寫入器)的機器可讀指令。光罩資料準備40產生光罩圖案(光罩佈局)與對應的光罩射域圖(mask shot map)，其定義用於印刷光罩圖案的曝光圖案。光罩圖案藉由將IC設計佈局35切割(fracturing)成適合於光罩製作微影製程(例如電子束微影製程)的多個光罩部件(光罩區域)所產生。切割製程(fracturing process)可根據諸如IC部件幾何形狀、圖案密度差異及/或臨界尺寸(critical dimension，CD)差異等各種因素來實施，並且光罩部件係根據由光罩寫入器實施的用於印刷光罩圖案的方法來定義。在一些實施例中，其中電子束寫入器使用可變形束(variable-shaped beam，VSB)法來印刷光罩圖案，光罩圖案可藉由將IC設計佈局35切割成多邊形(例如：矩形或梯形)來產生，其中對應的光罩射域圖包括每個多邊形的曝光照射資訊(exposure shot information)。例如，為每個多邊形定義 至少一個對應的曝光照射(exposure spot)，其包括曝光劑量、曝光時間及/或曝光形狀。在一些實施例中，在電子束寫入器使用字元投影(character projection，CP)法來印刷光罩圖案的情況下，可藉由將IC設計佈局35切割成與由電子束寫入器所使用的模板(stencil)相對應的多個字元(一般表示複雜圖案)來產生光罩圖案(mask pattern)，其中對應的光罩射域圖包括每個字元的曝光照射資訊。舉例來說，可為每個字元定義至少一個對應的曝光照射，其包括曝光劑量、曝光時間及/或曝光形狀。在此實施例中，切割的IC設計佈局35中與模板中的字元不匹配的任何部分可以使用VSB法加以印刷。
光罩資料準備40可以包括用於最佳化光罩圖案的各種製程，使得藉由使用從光罩圖案所製作出的光罩的微影製程而在晶圓上形成的最終圖案(通常亦稱為最終晶圓圖案)呈現增進的解析度和精度。舉例來說，光罩資料準備40可以實施光學鄰近校正(OPC)，其使用微影增進技術來補償影像失真和誤差，比如由繞射(diffraction)、干涉(interference)或其他製程效應引起的圖像失真和誤差。OPC可以根據光學模型或光學規則來添加輔助部件(例如散射條(scattering bar)、襯線(serifs)及/或錘頭狀圖案(hammerhead)等)至光罩圖案，使得在微影製程之後，晶圓上的最終圖案表現出增進的解析度和精度。在一些實施例中，輔助部件可補償由不同密度的周圍幾何形狀產生的線寬度差異。在一些實施例中，輔助部件可以防止直線末端緊縮(line end shortening)及/或直線末端圓形化(line end rounding)。OPC可以進一步修正電子束(e-beam)鄰近效應及/ 或進行其他最佳化部件。在一些實施例中，光罩資料準備40可以實施光罩規則檢查(mask rule check，MRC)製程，其在OPC製程之後檢查光罩圖案，其中MRC製程使用一組光罩建立規則。光罩建立規則可以定義幾何限制及/或連接限制，以補償IC製作製程中的各項變異。在一些實施例中，光罩資料準備40可實施一微影製程檢查(lithography process check，LPC)製程，其模擬將由IC製作商25實施以製作IC裝置30的晶圓製作製程。在一些實施例中，LPC製程依據使用各種LPC模型(或規則)產生的光罩圖案來模擬光罩的影像，其可從IC晶圓廠25實施的實際製程參數中導出。製程參數可以包括與IC製作週期的各種製程相關的參數、與用於製作IC的工具機台(tool)相關的參數、以及/或製作過程的其它方面相關的參數。LPC製程考慮各種因素，例如：影像對比度、聚焦深度(depth of focus，”DOF”)、光罩誤差靈敏度(mask error sensitivity，”MEEF”)、其它合適的因素或其組合。在藉由LPC建立一模擬的製作元件之後，如果所模擬出的元件在形狀上不夠滿足設計規則，則可重複光罩資料準備40中的某些步驟(如OPC和MRC)以進一步改進IC設計佈局。應當理解的是，為了清楚起見，已經簡化了光罩資料準備40，並且光罩資料準備40可以包括用於修改IC設計佈局以補償由IC製作工廠25使用的微影製程中的限制的附加特徵部件、製程及/或操作。
光罩廠20亦進行光罩製作45，其中光罩根據由光罩資料準備40產生的光罩圖案和對應的光罩射域圖來製作。在一些實施例中，光罩圖案和對應的光罩射域圖在光罩製作45期 間進行修改以符合特定光罩寫入器及/或光罩製作商(mask manufacturer)。在光罩製作45的過程中，實施一光罩製作製程，其依據光罩圖案(光罩佈局)和對應的光罩射域圖製作光罩。此光罩包括光罩基底和圖案化光罩層，其中圖案化光罩層包括最終(實際)光罩圖案。最終光罩圖案(例如：光罩輪廓)對應於光罩圖案(其對應於由IC設計佈局35提供的目標晶圓圖案)。在一些實施例中，此光罩為二元式光罩。在這些實施例中，根據一個示例，在透明光罩基底(例如熔融石英基底(fused quartz substrate)或氟化鈣(CaF2))上形成不透明材料層(例如鉻)，並且不透明材料層使用光罩射域圖圖案化以形成具有不透明區域和透明區域的光罩。在一些實施例中，光罩是相位移式光罩(phase shift mask，PSM)，其可以增進成像解析度和品質，例如衰減式PSM或交替式PSM。在這些實施例中，根據一實例，在透明光罩基底(如熔融石英基底或氟化鈣)上形成相位移材料層(如矽化鉬(MoSi)或二氧化矽(SiO2))，並且相位移材料層係使用光罩射域圖圖案化，以形成具有部分透射的相位移區域和透射區域的光罩。在另一例子中，相位移材料層為透明光罩基底的一部分，以利用光罩射域圖在透明光罩基底中形成光罩圖案。在一些實施例中，光罩為極紫外光(extreme ultraviolet，EUV)光罩。在此類實施例中，根據一個實例，在基底上形成反射層，在反射層上形成吸收層，且將吸收層(如鉭氮化硼(TaBN))使用光罩射域圖圖案化以形成具有反射區域的光罩。此基底包括低熱膨脹材料(LTEM)，比如熔融石英、TiO2摻雜的SiO2或其它合適的低熱膨脹材料。反射層可以包括 形成在基底上的多個層狀物，其中多個層狀物包括多個膜對(film pairs)如鉬-矽化物(Mo/Si)膜對、鉬-鈹(Mo/Be)膜對或用於反射EUV輻射(光)的其它合適的材料膜對。EUV光罩還可以包括配置在反射層和吸收層之間的覆蓋層(如釕(Ru))。或者，在反射層上形成另一反射層並將其使用最佳化的光罩射域圖來圖案化以形成EUV相位移光罩。
光罩製作45可以實施用於製作光罩的各種微影製程。舉例來說，光罩製作製程包括微影製程，其包括使用光罩射域圖在光罩材料層上形成圖案化的能量敏感光阻層(energy-sensitve resist layer)，並將在圖案化的光阻層中定義的圖案轉移至光罩圖案層(mask patterning layer)。光罩材料層為一吸收層、一相位移材料層、一不透明材料層、一光罩基底的一部分及/或其它合適的光罩材料層。形成圖案化的能量敏感光阻層可以包括在光罩材料層上形成能量敏感的光阻層(如藉由旋轉塗佈)、進行帶電粒子束曝光製程、以及進行顯影製程。根據光罩射域圖，帶電粒子束曝光製程使用帶電粒子束(如電子束或離子束)，將圖案直接”寫入”至能量敏感光阻層之上。由於能量敏感光阻層對帶電粒子束敏感，能量敏感光阻層的曝光部分發生化學變化，並且能量敏感光阻層的曝光(或未曝光)部分取決於能量敏感光阻層的特徵與在顯影製程中使用的顯影液(developing solution)的特徵而在顯影製程中溶解。顯影之後，圖案化的光阻層包括對應光罩圖案的光阻圖案。接著，藉由任何合適的製程將光阻圖案轉移至光罩材料層，使得在光罩材料層上形成最終光罩圖案。舉例來說，光罩製作製程 可以包括進行移除部分的光罩材料層的蝕刻製程，其中蝕刻製程在蝕刻製程中使用圖案化的能量敏感光阻層作為蝕刻光罩。在蝕刻製程之後，微影製程可以包括如藉由光阻剝離製程，移除光罩材料層上的圖案化的能量敏感光阻層。於蝕刻製程中，蝕刻速率和蝕刻性能可取決於整體蝕刻圖案密度，也稱為整體蝕刻負載效應。
IC製作商25(如半導體晶圓代工廠)使用由光罩廠20製作的光罩(或多個光罩)來製作IC裝置30。例如，實施使用光罩來製作一部分的IC裝置30在晶圓(例如半導體晶圓)上的晶圓製作製程。在一些實施例中，IC製作商25使用各種光罩進行多次晶圓製作製程以完成IC裝置30的製作。取決於IC製作階段，於晶圓製作製程中，晶圓可包括各種材料層(比如介電材料層、半導體材料層、及/或導電材料層)及/或IC部件(比如摻雜區/部件、閘極部件及/或互連部件)。晶圓製作製程包括微影製程，其包含使用光罩(如由光罩廠20製作的光罩)在晶圓材料層上形成圖案化的光阻層以及將圖案化的光阻層中定義的圖案轉移至晶圓材料層上。晶圓材料層可為介電材料層、半導體材料層、導電材料層、基底的一部分及/或其它合適的晶圓材料層。
形成圖案化的光阻層可包括在晶圓材料層上形成光阻層(例如通過旋轉塗佈)，進行曝光前烘烤製程、使用光罩進行曝光製程(包括光罩對準)、進行曝光後烘烤製程、以及進行顯影製程。在曝光製程期間，使用照射光源將光阻層暴露於輻射能(如紫外(UV)光、深紫外(DUV)光或極紫外(EUV)光)，其 中光罩根據光罩及/或光罩類型(如二元光罩、相位移光罩或EUV光罩)的最終光罩圖案阻擋、傳送或者反射輻射線至光阻層，使得一圖像投影至對應最終光罩圖案的光阻層上。此圖像在此處稱為投影的晶圓圖像50。由於光阻層對輻射能量敏感，能量敏感光阻層的曝光部分發生化學變化，並且能量敏感光阻層的曝光(或未曝光)部分取決於能量敏感光阻層的特徵與在顯影製程中使用的顯影液(developing solution)的特徵而在顯影製程中溶解。顯影之後，圖案化的光阻層包括對應光罩圖案的光阻圖案。可進行顯影後檢查(after development inspection，ADI)55，以擷取與光阻圖案相關的資訊，如臨界尺寸一致性(critical dimentsion uniformity，CDU)資訊、覆蓋資訊及/或缺陷資訊。
將圖案化的光阻層中定義的光阻圖案轉移至晶圓材料層可以多種方式完成，以在晶圓材料層上形成最終晶圓圖案60。例如，晶圓製作製程可包括進行植入製程，以在晶圓材料層上形成各種摻雜區域/部件，其中圖案化的光阻層在植入製程中作為植入光罩。在另一例子中，晶圓製作製程可包括進行蝕刻製程，移除部分的晶圓材料層，其中蝕刻製程在蝕刻製程中使用圖案化的光阻層作為蝕刻光罩。在植入製程或蝕刻製程之後，微影製程包括從晶圓移除圖案化的光阻層，比如藉由光阻剝離製程移除。在另一例子中，晶圓製作製程可包括進行利用電介質材料、半導體材料或導電材料填充圖案化的光阻層(由光阻層的移除部分形成)中的開口的沉積處理。在此類實施例中，移除圖案化的光阻層將留下被具有圖案化的光阻層的負 像(negative image)圖案化的晶圓材料層。進行蝕刻後檢查(after etch inspection，AEI)以擷取與晶圓材料層上形成的最終晶圓圖案60相關的資訊，如臨界尺寸一致性(CDU)。
理想上，最終晶圓圖案60會與由IC設計佈局35提供的目標晶圓圖案一致。然而，由於與光罩製作製程和晶圓製作製程相關的各種因素，光罩上形成的最終光罩圖案經常與光罩圖案(由用於目標晶圓圖案的IC設計佈局35產生)不同，使得形成在晶圓上的最終晶圓圖案60與目標晶圓圖案不同。例如，光罩寫入模糊(如電子束寫入模糊)及/或其它光罩製作因素導致最終光罩圖案與光罩圖案之間的變化，從而導致最終晶圓圖案60(使用具有最終光罩圖案的光罩所製成)與目標晶圓圖案的差異。晶圓製作製程相關的各種因素(比如，光阻模糊、光罩繞射、投影成像解析度、酸擴散、蝕刻偏差、及/或其它晶圓製作因素)進一步加劇了最終晶圓圖案60與目標晶圓圖案之間的差異。以下討論提出用於增進光罩製作製程與晶圓製作製程的各種最佳化技術，從而使最終晶圓圖案60與目標晶圓圖案之間的差異最小化並增進微影可印性。
第2圖係本揭露多種實施例中，製作積體電路(IC)的方法100的流程圖，其可以由第1圖的IC製作系統10完成。設計公司15、光罩廠20及/或IC製作商25可進行方法100。在一些實施例中，設計公司15、光罩廠20及/或IC製作商25可協同作業進行方法100。方法100之操作110包括接收用於目標晶圓圖案的IC設計佈局如IC設計佈局35。IC設計佈局呈現在具有目標圖案的資訊的一或多個資料檔案中。例如，IC設計佈局以GDSII 檔案格式或OASIS檔案格式接收。IC設計佈局包括根據欲製作的IC產品的規格所設計出的IC產品的各種電路圖案(以幾何形狀表示)。電路圖案對應於組合以形成IC產品的IC部件的各種材料層(比如，金屬層、介電層及/或半導體層)中形成的幾何圖案。例如，IC設計佈局的一部分包括欲在基底(如，矽基底)及/或設置在基底上的各種材料層中形成的各種IC部件。第3圖係本揭露多種實施例中，IC設計佈局120的示意圖。IC設計佈局120包括表示IC部件(亦稱為主要部件)如IC部件122、IC部件124、IC部件126與IC部件128的各種幾何圖案。IC設計佈局120中的主要部件構成欲形成或定義在晶圓的材料層中的IC裝置(例如IC裝置30)的一部分。每個主要部件表示有主動區、閘極部件(例如閘電極)、源極區/部件與汲極區/部件、互連部件、接合墊部件或其它IC部件。
再次參閱第2圖。方法100之操作130可包括修改目標晶圓圖案的IC設計佈局，從而產生目標晶圓圖案的一修改的IC設計佈局。在一些實施例中，在IC製作時，將虛置部件加入至IC設計佈局(如IC設計佈局120)，以最佳化在晶圓上製作的最終晶圓圖案。第4圖係根據本揭露多種實施例，經歷修改(最佳化)製程之後的IC設計佈局(如IC設計佈局120)的示意圖。在第4圖中，IC設計佈局120中插入虛置部件132。在一些實施例中，IC設計佈局120中加入虛置部件132，以調整局部圖案密度，使得位置間的圖案密度變化較小，從而減少處理變化(例如藉由提供拋光均勻性、蝕刻均勻性及/或熱退火均勻性)及/或其它意外效應(例如機械應力)。例如，IC設計佈局120可以包括定義有 欲在晶圓上形成的各種主動區的目標晶圓圖案。可藉由在晶圓上形成圖案化層(例如，實施微影曝光與顯影製程以在晶圓上形成圖案化的光阻層)、在晶圓上形成溝槽(例如，使用圖案化的光阻層作為蝕刻光罩來蝕刻晶圓)、以電介質材料填充溝槽、以及進行CMP製程以形成定義晶圓的主動區的隔離部件等步驟，在晶圓上定義主動區。移除多餘的電介質材料並平坦化晶圓的頂表面的CMP製程常常引入凹陷及/或腐蝕效應。加入IC設計佈局120的虛置部件132可調整圖案密度，從而減少此類邊際效益並且改善CMP製程的結果。在另一實施例中，IC設計佈局120包括定義欲在晶圓上形成的源極/汲極部件的目標晶圓圖案，可以將虛置部件132加入至IC設計佈局120中，以減少不同位置間(Location to location)的熱退火變異，藉以改善施加到晶圓的熱退火處理(例如，實施以活性離子植入的摻雜劑)。在另一實施例中，IC設計佈局120包括定義互連結構的導電線的目標晶圓圖案，可在晶圓的各種區域如晶粒角落電路禁止區(die-corner-circuit-forbidden region)中將虛置部件132加入至IC設計佈局120，以緩解角落晶片應力。其它部件可以在適當的位置(例如在晶圓的骨架區(frame region)中)加入至IC設計佈局120。此類部件包括取決於各種IC製作用途及/或條件的光罩標識號碼(如條碼)、對準標記、測試圖案、其它部件或上述之組合。
再次參閱第2圖，方法100之操作140包括使用用於目標晶圓圖案的IC設計佈局(其在操作110接收或在操作130產生)，進行光源電子束最佳化(Source beam optimization，SBO) 製程以產生光罩射域圖與照射光源圖。光罩射域圖與光罩製作製程相關，其中光罩射域圖定義用於在光罩製作製程中在光罩上印刷(寫入)最終光罩圖案的曝光圖案。最終光罩圖案對應於基於IC設計佈局的目標晶圓圖案的光罩圖案。曝光圖案可定義光罩圖案的每個光罩區域(亦稱為光罩部件或光罩多邊形)的光罩曝光資訊。在一些實施例中，光罩曝光資訊包括印刷光罩圖案的相應光罩部件所需的曝光劑量(能量)及/或曝光形狀。在一些實施例中，光罩曝光資訊可定義光罩部件的一個以上的光罩照射(mask shot)(曝光照射)，其用於定義曝光劑量(能量)及/或曝光形狀。相比之下，照射光源圖與晶圓製作製程相關，其中照射光源圖定義了用於在晶圓製作過程中，於晶圓上印刷最終晶圓圖案時照射光罩的照射光源光學件。最終晶圓圖案對應於最終光罩圖案，例如照射光源光學件下投影至晶圓上的最終光罩圖案的圖像。照射光源光學件可以定義照射資訊如照射光源形狀，其表示落在光罩及/或晶圓上的輻射的角度分佈。在一些實施例中，照射光源圖可以定義表示輻射角度分佈的幾何形狀(比如，環形、四極形或雙極形)。為了便於討論，以下稱操作140為SBO製程140。
第5圖係根據本揭露多種實施例，SBO製程140的流程圖，其可以在方法100中實現。在操作142中，SBO製程140包括接收光罩射域圖和照射光源圖。在一些實施例中，根據與光罩製作製程及/或晶圓製作製程相關的歷史資料及/或模擬資料(例如用於產生IC設計佈局所定義的最終晶圓圖案的資料)來產生光罩射域圖及/或照射圖。在操作144中，使用SBO模型， 根據光罩射域圖與照射光源圖來模擬最終晶圓圖案。例如，SBO模型可藉由共同模擬(1)使用光罩射域圖來製作光罩的光罩製作製程與(2)使用照射光源圖(並且在一些實施例中，使用光罩射域圖製作的光罩)的晶圓製作製程來預測最終晶圓圖案。在操作146中，SBO製程140調整(調節)光罩射域圖與照射光源圖，直到模擬的最終晶圓圖案符合IC設計佈局(例如在操作110接收的或在操作130產生的)的目標晶圓圖案。在一些實施例中，調整(調節)光罩射域圖的曝光圖案且調整(調節)由照射光源圖定義的照射光源光學件，例如個別曝光劑量及/或個別曝光形狀。在一些實施例中，與晶圓製作製程和光罩製作製程相關的各種參數保持固定，而SBO製程140改變與光罩製作製程與晶圓製作製程相關的曝光條件。在操作148中，SBO製程140輸出最佳化的光罩射域圖與最佳化的照射光源圖。在一些實施例中，光罩製作製程使用經最佳化的光罩射域圖來製作光罩。在一些實施例中，在晶圓製作製程時，晶圓製作過程使用經最佳化的照射光源圖來照射由經最佳化的光罩射域圖製作的光罩。在SBO製程140之前、之中、與之後可進行額外操作，且其他實施例可移除、置換或省略SBO製程140的一些操作。
同時對照第2圖與第5圖，根據本揭露的各種實施例進一步描述SBO製程140及其相關的SBO模型。SBO製程140為以模型為主的製程，其根據可使所需的目標晶圓圖案(T)(在一些實施例中，一組所需的目標晶圓圖案T)與預測的最終晶圓圖案P(在一些實施例中，一組模擬的最終晶圓圖案P)之間的任 何差異達到最小化(或消除)的SBO模型來調整(調節)給定的光罩射域圖mf與給定的照射光源圖S。明確來說，藉由迭代過程，SBO模型利用使預測的最終晶圓圖案P與目標晶圓圖案T之間的差最小化的最佳化(最小化)問題來最佳化光罩射域圖mf與照射光源圖S：
Figure 106119223-A0305-02-0019-1
 其中目標晶圓圖案T由在操作110及/或操作130中(即便本揭露考慮用於目標晶圓圖案T的其他來源)接收到的一或多個IC設計佈局所定義，並且藉由可共同模擬(1)使用光罩射域圖mf來製作光罩的光罩製作製程與(2)使用照射光源圖S(以及，在一些實施例中，使用光罩射域圖mf製作的光罩)的晶圓製作製程來預測最終晶圓圖案。在迭代過程中，SBO模型將預測(模擬)的最終晶圓圖案P與目標晶圓圖案T進行比較，調整(調節)光罩射域圖mf與照射光源圖S，直到預測的最終晶圓圖案P最符合目標晶圓圖案T。在一些實施例中，於模擬的最終晶圓圖案輪廓與目標晶圓圖案輪廓相符時或者當兩者之間的任何差異小於定義的容忍範圍時，預測的最終晶圓圖案P即與目標晶圓圖案T一致。SBO製程140因此共同最佳化光罩射域圖mf和照射光源圖S，使得預測的最終晶圓圖案P與目標晶圓圖案T一致。
預測的最終晶圓圖案P可藉由預測的最終晶圓圖案P(x，y)在x維度和y維度上以二維方式表示，其中預測的最終晶圓圖案P(x，y)定義在模擬晶圓上的晶圓製作製程之後，在晶圓材料層中形成的最終晶圓圖案的輪廓。模擬晶圓製作製程包括模擬用以在晶圓材料層中形成圖案的任何製程，例如第 1圖所述的微影製程。舉例而言，模擬晶圓製作製程包括在晶圓材料層上形成圖案化的光阻層並將在圖案化的光阻層中定義的圖案轉移至晶圓材料層上。此類製程可包括曝光製程、顯影製程、以及蝕刻製程。在一些實施例中，預測的最終晶圓圖案P(x，y)表示在將光阻圖案(在光阻層中形成)轉移至晶圓材料層之後(例如，在曝光製程、顯影製程、以及蝕刻製程之後)，在晶圓材料層中形成的圖案。或者，在一些實施例中，預測的最終晶圓圖案P(x，y)表示(例如，在曝光製程與顯影製程之後)在設置在晶圓材料層上的光阻層中形成的光阻圖案。
晶圓圖案化函數Γ定義與模擬晶圓製作製程(如微影製程)相關的特性及/或行為，以形成預測的最終晶圓圖案P(x，y)。晶圓圖案化函數Γ可解釋與形成在晶圓(其包括對應於光罩的最終光罩圖案的光阻圖案)及/或圖案化晶圓上的圖案化光阻層相關的特性及/或行為。例如，晶圓圖案化函數Γ模擬在微影製程中形成在晶圓上的圖案化的光阻層的特性及/或行為，如在曝光前烘烤製程中光阻層的響應、在曝光製程中光阻層的響應(例如相應於在曝光製程中使用的照射(如輻射能量)，對應光阻層的反應的特性及/或行為)光阻層的響應、曝光後烘烤製程中光阻層的響應、在顯影製程中光阻層的響應及/或在與晶圓製作製程相關的任何其它製程中光阻層的響應。晶圓圖案化函數Γ可更模擬與將圖案化光阻層中的圖案轉移至晶圓材料層相關的特性及/或行為，例如來自蝕刻製程的蝕刻偏差。
晶圓圖案化函數Γ為投影的晶圓圖像I(在一些實 施例中，為一組投影的晶圓圖像I)的一個函數，其模擬在與微影製程相關的曝光製程中，在光阻層上的光罩的成像。因此，預測的最終晶圓圖案P(x，y)依據投影的晶圓圖像I可表示如下式：P(x,y)=Γ(I(x,y))，公式(2)其中I(x，y)定義具有在x維度和y維度中定義的二維形貌(例如輪廓)的投影的晶圓圖像。在一些實施例中，模擬曝光製程，以產生投影的晶圓圖像I(x，y)。曝光製程包括用輻射(使用照射光源)照射具有最終光罩圖案的光罩，使得與最終光罩圖案對應的圖像投影至光阻層上。照射光源根據照射光源圖S照射光罩。在此類實施例中，投影的晶圓圖像I(x，y)為照射光源圖S(在一些實施例中，為一組照射光源圖S)與最終光罩圖案m(在一些實施例中，為一組最終光罩圖案m)的一個函數，使得下式成立：I=I(x,y)=I(S(x,y),m(x,y))，公式(3)其中S(x，y)表示在x維度與y維度中定義的二維照射光源圖，並且m(x，y)表示在x維度與y維度中定義的二維最終光罩圖案。照射光源圖S(x，y)定義用於在模擬晶圓製作製程中照射光罩的照射光源光學件，並且最終光罩圖案m(x，y)定義藉由模擬光罩製作製程，在光罩上形成的光罩輪廓。光罩圖案化函數(Φ)定義與用於模擬最終光罩圖案m(x，y)的光罩製作製程相關的特性及/或行為，其中光罩製作製程使用光罩射域圖mf與對應的光罩圖案(光罩佈局)，以形成最終光罩圖案m(x，y)，使得最終光罩圖案m(x，y)可以表示為： m(x,y)=Φ(m f (x,y))，公式(4)其中mf(x，y)表示在x維度和y維度中定義的二維光罩射域圖。光罩射域圖mf(x，y)定義用於在模擬光罩製作製程中製作光罩的曝光圖案，其中曝光圖案可以表示用於光罩圖案的對應光罩區域(或光罩多邊形)的曝光劑量及/或曝光形狀(如在x維度和y-維度)。因此，晶圓上(特別是設置在晶圓上的光阻層上)的投影的晶圓圖像I為光罩製作函數Φ的函數，使得下式成立：I=I(x,y)=I(S(x,y),Φ(m f (x,y))，公式(5)並且可以藉由以下公式預測出預測的最終晶圓圖案P：P(x,y)=Γ(I(S(x,y),Φ(m f (x,y)))，公式(6)在透過電子束寫入製程將最終光罩圖案m(x，y)轉移至光罩的一些實施例中，光罩射域圖mf(x，y)為一電子束照射圖，其定義用以製作光罩的電子束曝光圖案，其中電子束曝光圖案表示光罩圖案的對應光罩區域的曝光劑量及/或曝光形狀。
考慮與在公式1-6中表示的光罩製作製程(與光罩圖案化函數Φ相關)與晶圓製作製程(與投影成像函數I與晶圓圖案化函數I'相關)相關的所有上述因素，SBO模型的最佳化(最小化)問題變為：
Figure 106119223-A0305-02-0022-2
 其藉由調整光罩射域圖mf與照射光源圖S，使預測的最終晶圓圖案P與目標晶圓圖案T之間的差異最小化。接著，SBO製程140使用最佳化(最小化)問題中的SBO模型來改變照射光源圖S(換句話說，改變晶圓製作製程的照射條件)與光罩射域圖(改變光 罩製作製程的曝光條件)，以使預測的晶圓圖案P最佳地擬合至目標晶圓圖案T。
在一些實施例中，SBO模型假設照射光源S由矩形陣列表示以及光罩射域圖mf由多個光罩照射p的總和表示(例如，電子束照射的總和)來模擬光罩製作製程，使得光罩圖案函數Φ可以由旋積運算(convolution operation)
Figure 106119223-A0305-02-0023-12
表示，並且最終光罩圖案m(x，y)表示為：
Figure 106119223-A0305-02-0023-3
 其中q表示光罩圖案(光罩佈局)的光罩區域(亦稱為光罩多邊形或光罩部件)的個數，pi為在x維度與y維度方向二維地定義的光罩圖案的第i個光罩區域的光罩曝光資訊，且G(x，y)表示與光罩圖案相關的光罩製作行為及/或光罩製作特性的格林函數。光罩曝光pi可包括曝光劑量及/或曝光形狀資訊。在此類實施例中，SBO最佳化(最小化)問題變為：
Figure 106119223-A0305-02-0023-4
 其藉由調整包括曝光劑量及/或曝光形狀(以及因此產生光罩射域圖mf)的光罩曝光資訊與照射光源圖S以使預測的最終晶圓圖案P與目標晶圓圖案T之間的差異最小化。在一些實施例中，SBO使用光罩圖案的q個光罩區域的子集，以最小化預測的最終晶圓圖案P與目標晶圓圖案T之間的任何差異。
在一些實施例中，SBO模型使用光阻模型(RM)模擬預測的最終晶圓圖案P，以使預測的最終晶圓圖案P可藉由以下公式模擬： P(x,y)=Γ(I(x,y),RM)，公式(10)其中光阻模型RM模型化光阻圖像資訊。在一些實施例中，光阻模型RM表示與其中在晶圓製作製程中在其上形成投影的晶圓圖像I(x，y)的光阻層相關的光阻行為及/或光阻特性。在此類實施例中，SBO最佳化(最小化)問題變為：
Figure 106119223-A0305-02-0024-5
 其藉由調整包括曝光劑量及/或曝光形狀的光罩曝光資訊(並因此產生光罩射域圖mf)和照射光源圖S來最小化預測的最終晶圓圖案P與目標晶圓圖案T之間的差異。在一些實施例中，當使用光阻模型RM時，SBO使用光罩圖案的q個光罩區域的子集使預測的最終晶圓圖案P和目標晶圓圖案T之間的任何差異最小化。
在SBO製程140中，最小化過程可以實施一成本函數(也稱為損失函數)，以最小化目標晶圓圖案T與預測的最終晶圓圖案P之間的差異。例如，在一些實施例中，成本函數根據邊緣放置誤差來定義，其中SBO製程140利用使預測的最終晶圓圖案P與目標晶圓圖案T之間的邊緣放置誤差之總和最小化的最佳化問題來最佳化光罩射域圖mf與照射光源圖S：
Figure 106119223-A0305-02-0024-6
在公式(12)中，其中目標晶圓圖案T與預測的最終晶圓圖案P具有n個對應的位置(點)，邊緣放置誤差函數(EPE)定義在由對應x坐標(xj)與對應y坐標(yj)給出的第j個對應位置 處的目標晶圓圖案T的邊緣與預測的最終晶圓圖案P的邊緣之間的差異。在一些實施例中，以EPE為主的最佳化問題(即公式(12))使n個對應位置的子集上的邊緣放置誤差之和最小化。在另一實例中，在一些實施例中，根據面積差異來定義成本函數，其中SBO製程140最佳化光罩射域圖mf與照射光源圖S，以使預測的最終晶圓圖案P與目標晶圓圖案T之間的面積差異的總和最小化：
Figure 106119223-A0305-02-0025-7
 在公式(13)中，目標晶圓圖案T與預測的最終晶圓圖案P具有m個對應區域(或對應多邊形)，面積函數(△Area)定義了目標晶圓圖案T與預測的最終晶圓圖案P的第k個對應區域(或第k個對應多邊形)的面積之間的差異。在一些實施例中，以面積差異為主的最佳化問題(即公式(13))使m個對應區域(或相應多邊形)的子集上的面積差異的總和最小化。
SBO模型採用來自光罩製作製程與晶圓製作製程的歷史資料來建立。與SBO模型(如光罩圖案化函數Φ、投影成像函數I、以及晶圓圖案化函數Γ)相關的各種行為可以根據IC設計與製作考量而單獨地或同時校準。此外，在一些實施例中，SBO模型使用用於光罩製作製程與晶圓製作製程的模擬資料來建立。第6圖係本揭露各種實施例中，用於產生SBO模型(例如第2圖與第5圖所描述的SBO模型)之方法150的流程圖。在一些實施例中，方法150可由第1圖的IC製作系統10的其中實體(如光罩廠20)完成。在方法150之前、之中、與之後可進行額外 操作，且其他實施例可移除、置或省略方法150的一些操作。在方法150之前，期間和之後可以提供附加操作，並且對於方法150的另外的實施例，可以移動，替換或消除所描述的一些操作。
方法150之操作152包括收集光罩製作製程與晶圓製作製程中的歷史資料。在一些實施例中，歷史光罩製作製程資料包括與用以在光罩上形成最終光罩圖案的光罩寫入製程(如電子束寫入製程)及/或蝕刻製程相關的資料，其中最終光罩圖案對應於用於目標晶圓圖案的IC設計佈局所產生的光罩圖案。在實現此類實施例時，可以從對應的微影製程(如電子束微影製程)及/或蝕刻製程中收集歷史光罩製作製程資料。在一些實施例中，歷史晶圓製作製程資料包括來自用於在晶圓上形成最終晶圓圖案的微影製程的資料，其中最終晶圓圖案對應於最終光罩圖案。在實現此類實施例時，可以從對應的微影製程、蝕刻製程及/或離子植入製程中收集歷史晶圓製作製程資料。
方法150之操作154使用光罩製作製程與晶圓製作製程的歷史資料來建立SBO模型。可實施任何適當的製程以有效地建立SBO模型。在一些實施例中，藉由建立單一數學模型來建立SBO模型，此單一數學模型同時將光罩製作製程與晶圓製作製程模擬為給定光罩射域圖與給定照射光源圖的函數，並且使用歷史資料(例如，藉由進行最小二元乘法匹配)決定數學模型的係數或其它參數。在一些實施例中，SBO模型可根據各種輸入如光罩製作製程與晶圓製作製程的理論分析、經驗公 式、工程輸入、其他合適的輸入或上述組合來建構。
方法150之操作156可以維護SBO模型。由於SBO模型模擬光罩製作製程與晶圓製作製程，因此SBO模型為光罩製作製程、晶圓製作製程、以及對應的光罩製作與晶圓製作系統及/或工具(如電子束微影系統/工具、光學微影系統/工具、蝕刻系統/工具等等)的函數。由於各種因素(例如，化學壽命或與微影製程相關的化學批次的特性)，光罩製作製程與晶圓製作製程可能會隨時間改變。對應的光罩製作工具與晶圓製作工具也可能隨時間改變(例如，不同的校準設置或在校準之間的延長時間期間)。如此一來，當方法150在操作152持續收集光罩製作製程與晶圓製作製程中的歷史資料時，可根據最新收集到的歷史IC製作資料以調整SBO模型。例如，可用最近收集到的歷史IC製作資料以決定(調整)SBO模型的係數，以補償光罩製作製程與晶圓製作製程中的偏移(變化)。在一些實施例中，以給定的頻率更新SBO模型。在一些實施例中，當觀察(例如，由統計的製程控制圖觀察)到光罩製作製程與晶圓製作製程中的偏移時，觸發更新SBO模型的操作。
如第2圖所示，方法100可以繼續進行操作160，其使用最佳化的光罩射域圖(例如由SBO製程140產生的最佳化光罩射域圖mf)製作光罩。光罩包括光罩基底與圖案化光罩層，其係根據各種光罩技術製作。例如，IC製作系統10的光罩廠20可使用最佳化的光罩射域圖，實現如上述第1圖所詳細描述的光罩製作製程，以形成圖案化光罩層。在一些實施例中，電子束微影系統(也稱為電子束寫入器或電子束寫入器系統)進行電 子束微影製程，以用最終光罩圖案來圖案化光罩，其中最終光罩圖案對應於IC設計佈局的目標圖案。電子束微影製程可包括在光罩材料層上形成電子束敏感光阻層，以及根據最佳化的光罩(由SBO製程140產生)，掃描通過電子束敏感光阻層的電子束來曝光電子束敏感光阻層。在曝光製程中，可根據最佳化的光罩射域圖調整用於形成各個光罩部件的每個電子束曝光照射(光罩照射)的劑量及/或形狀。電子束敏感光阻層的曝光部分發生化學變化，使得能夠在顯影製程中選擇性移除電子束敏感光阻層的曝光或未曝光部分，從而形成圖案化的電子束敏感光阻層。電子束微影製程可更包含進行以圖案化的電子束敏感光阻層作為蝕刻光罩的蝕刻製程，以移除部分的光罩材料層(例如不透明層、相位移材料層、吸收層或光罩基底的一部分)，從而藉由將圖案化的電子束敏感光阻層中定義的圖案轉移至光罩材料層而在光罩材料層上形成最終的光罩圖案。接著，可藉由例如藉由光阻剝離製程以移除圖案化的電子束敏感光阻層。或者，在一些實施例中，電子束微影製程根據最佳化的光罩射域圖，直接將最終光罩圖案寫入至光罩材料層，而省略了與電子束敏感的光阻層相關的處理。
第7圖係本揭露多種實施例中，電子束寫入器200的簡化區塊圖，其可用以操作160中製作光罩。根據最佳化的光罩射域圖(例如由方法100的SBO製程140所產生的最佳化的光罩射域圖)，電子束寫入器200可以藉由在形成於光罩基底206上的電子束敏感光阻層204上寫入IC圖案來製作光罩202。在一些實施例中，電子束寫入器200接收(例如，從圖案產生器 接收)以圖案寫入指令集的形式表示的最佳化的光罩射域圖。如第7圖所示，光罩202位於反應室(chamber)210內的站點(stage)208上。電子束源(e-beam source)212產生電子束214。在一些實施例中，電子束源212為具有電子產生機制(如熱電子發射)的電子槍。在特定例子中，電子槍包括被設計與偏置以熱發射電子的鎢(或其他合適的材料)絲。電子束214藉由電子束柱(e-beam column)216被導向並定位在光罩202(特別是電子束敏感光阻層204)上。在一些實施例中，電子束柱216包括用於聚焦由電子束源212產生的電子以達到期望的成像效果的多個透鏡(例如，靜電透鏡及/或電磁透鏡)、用於定義電子束214的形狀及/或分佈的孔、用於掃描通過光罩202的電子束214的偏轉系統(deflection system)(例如，在向量模式或光柵模式)、以及其它電子束柱組件。在一些實施例中，電子束源212亦視為電子束柱216的一部分。在一些實施例中，偏轉系統為以磁性地(例如，使用導電線圈)或靜電地(例如，使用導電板)在兩個正交的方向上偏轉電子束214的掃描器，使得電子束214在光罩202的表面(例如電子束敏感的光阻層204的表面)上被掃描。幫浦(pump)單元218可以在進行電子束微影製程時，於反應室210中產生真空環境或其他合適的環境。為了清楚起見，第7圖已經被簡化以更好地理解本揭露的發明構思。可在電子束寫入器200中添加附加部件，並且在電子束寫入器200的另些實施例中，可以替換或消除以下描述的一些部件。
如第2圖所示，在製作光罩之後可以進行其它製程操作。例如，方法100之操作160包括製作晶圓。方法100之操 作170包括使用最佳化的照射光源圖(由操作140的SBO製程產生)及/或最佳化的光罩(由操作160的光罩製作製程產生)製作晶圓。例如，IC製作系統10的IC晶圓廠25可實施如上第1圖詳細描述的晶圓製作製程，使用最佳化的照射光源圖以形成圖案化的晶圓材料層。在一些實施例中，微影系統進行微影製程以用最終晶圓圖案來圖案化晶圓材料層，其中最終晶圓圖案對應於IC設計佈局的目標圖案。微影製程可包括在晶圓材料層上形成(如藉由旋轉塗佈)光阻層，以及根據最佳化的照射光源圖(由SBO製程140產生)，藉由照射光罩(例如在操作160中製作的光罩)以曝光光阻層。在曝光製程中，照射光源光學件配置以用輻射能(例如UV光、DUV光、或EUV光)照射光罩。可調整微影系統的各種部件以如照射光源圖定義的配置照射光源光學件。光罩根據光罩的類型(例如，二元光罩、相位移光罩或EUV光罩)、光罩的最終光罩圖案、以及用於以輻射能量照射光罩的照射光源光學件，阻擋來自光阻層的輻射及/或將輻射透射至光阻層，以使圖像投影至與最終光罩圖案對應的光阻層上。光阻層的曝光部分發生化學變化，使得能夠在顯影製程中選擇性地移除光阻層的曝光或未曝光部分，從而形成圖案化的光阻層。微影製程可更包括進行使用圖案化的光阻層作為蝕刻光罩的蝕刻製程以移除晶圓材料層的部分(例如電介質材料層、半導體材料層、導電材料層或部分晶圓基底)，從而藉由將在圖案化的光阻層中定義的圖案轉移至晶圓材料層上，而在晶圓材料層上形成最終的晶圓圖案。接著可以藉由如光阻剝離製程移除圖案化的光阻層。
第8圖係本揭露多種實施例中，微影系統250的簡化區塊圖，其可以被實現用於在操作170中製作晶圓。根據最佳化的照射光源圖(例如由方法100的SBO製程140產生的)，微影系統250可以藉由在晶圓材料層上形成IC圖案來製作晶圓。在一些實施例中，微影系統250接收以照射光源光學指令集形式表示的最佳化照射光源圖。如第8圖所示，微影系統250包括照射光源252、照射光學件254、光罩256、投影光學件258、以及目標260(如基底座(substrate stage)上的半導體晶圓)。照射光源252發射合適波長的輻射，比如UV輻射、DUV輻射、或EUV輻射。在一些實施例中，照射光源252可包括用於提供UV輻射(例如436nm(G線)與365nm(I線))的汞燈。在一些實施例中，照射光源252可以包括用於提供DUV輻射例如248nm、193nm以及157nm的準分子雷射(excimer laser)。準分子雷射的實例包括氟化氪(Krypton Fluoride,KrF)準分子雷射、氟化氬(Argon Fluoride,ArF)準分子雷射或氟氣(Fluoride,F2)準分子雷射。照射光學件254收集、引導並導向由照射光源252發射的輻射至光罩256。在一些實施例中，照射光源252與照射光學件254可根據最佳化的照射光源圖(例如，由SBO製程140產生)進行配置。光罩256根據光罩256的最終光罩圖案以及用於製作光罩256的光罩技術來透射、吸收及/或反射輻射，從而提供圖案化的輻射。在一些實施例中，光罩256為由方法100之操作160中製作的光罩，其使用由SBO製程140產生的光罩射域圖。投影光學件258收集、引導並導向圖案化的輻射至目標260，使得光罩256(對應於最終光罩圖案)的影像投影至目標260上。照射光學 件254與投影光學件258包括折射光學件(如一個或多個透鏡)、反射光學件(如一個或多個反射鏡)及/或任何用於協助照射光學件254與投影光學件258收集、引導以及導向來自照射光源252的輻射至目標260的其它照射/投影部件。在一些實施例中，照射光學件254的各種透鏡的孔徑可以依據最佳化的照射光源圖進行調整。目標260包括具有設置在其上的輻射敏感層(例如，光阻層)的晶圓，其中暴露於輻射的輻射敏感層的部分發生化學變化。目標260可固定在晶圓底座上，此晶圓底座提供對微影系統250內的目標260的位置的控制，使得光罩256的圖像可以以重複方式(儘管也可採用其他可能的微影方法)掃描至目標260上。微影系統250可取決於所實施的微影製程技術而包括多個附加項目。為了清楚起見，第8圖已經被簡化以更好地理解本揭露的發明構思。可在微影系統250中添加附加部件，並且在微影系統250的另些實施例中，可以替換或消除以下描述的一些部件。
第9A圖至第9D圖係本揭露多種實施例中，在各種晶圓製作階段(例如與方法100的操作170相關的那些階段)的半導體晶圓270的部分或整體的局部示意圖。如第9A圖所示，半導體晶圓270包括半導體基底275，例如矽基底。或者或另外，半導體基底275包括其它半導體材料，例如鍺、矽鍺、碳化矽或砷化鎵。晶圓材料層280形成在半導體基底275上。在一些實施例中，晶圓材料層280為一介電層、一半導體層或一導電層。根據晶圓製作階段，半導體晶圓270可在晶圓製作製程中包括各種材料層(例如，介電材料層、半導體材料層、及/或導電材 料層)及/或IC部件(例如摻雜區/部件、及/或互連部件)。晶圓製作製程使用微影製程來圖案化晶圓材料層280，其可包括此處詳述的光阻塗佈製程、曝光製程與顯影製程。如第9B圖所示，微影圖案化製程在晶圓材料層280上形成圖案化的光阻層285。在一些實施例中，微影圖案化製程包括使用利用最佳化的光罩射域圖製作的光罩(如在方法100之操作160中製作的光罩)，在一微影系統(如第8圖的微影系統250)中曝光光阻層。晶圓製作製程可接著繼續將圖案化的光阻層285中定義的圖案轉移至晶圓材料層280上。例如，參照第9C圖，進行蝕刻製程，其使用圖案化的光阻層作為蝕刻光罩來移除晶圓材料層280的部分。如第9D圖所示，可藉由光阻剝離製程移除圖案化的光阻層。為了清楚起見，第9A圖至第9C圖已經被簡化以更好地理解本揭露的發明構思。可在半導體晶圓270中添加附加部件，並且在半導體晶圓270的另些實施例中，可以替換或消除以下描述的一些部件。
第10圖係本揭露多種實施例中，光源電子束最佳化(SBO)系統300的簡化區塊圖，其可以由第1圖的IC製作系統10實現。在一些實施例中，光罩廠20實作SBO系統300，其中SBO系統300可操作以進行第1圖中的光罩資料準備40所描述的各項功能。SBO系統300包括硬體以及軟體，其係整合在一起以進行用於產生光罩射域圖與照射光源圖的各種操作及/或功能，如此處所述。在一些實施例中，SBO製程如SBO製程140可以實現為在SBO系統300上執行的軟體指令。為了清楚起見，第10圖已經被簡化以更好地理解本揭露的發明構思。可在 SBO系統300中添加附加部件，並且在SBO系統300的另些實施例中，可以替換或消除以下描述的一些部件。
SBO系統300包括通訊地耦接至系統記憶體304、大容量儲存裝置306以及通訊模組308的處理器302。系統記憶體304向處理器302提供非暫時性電腦可讀取儲存裝置，以有利於處理器302執行對應電腦指令。系統記憶體304的實例包括動態隨機存取記憶體(RAM)裝置，例如動態隨機存取記憶體(DRAM)、同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)、固態記憶體裝置及/或各種其它記憶體裝置。電腦程式、指令與資料儲存在大容量儲存裝置306上。大容量儲存裝置306的實例包括硬碟、光碟、磁光碟、固態儲存裝置及/或各種其他大容量儲存裝置。通訊模組308可用以與IC製作實體的各種組件(例如IC製作系統10的設計公司15、光罩廠20、以及IC晶圓廠25)傳送資訊。如第10圖所示，通訊模組308允許SBO系統300與光罩製作系統310(如第7圖的電子束微影系統200)與晶圓製作系統315(如第8圖的微影系統250)進行通訊。通訊模組308包括乙太網卡、802.11 WiFi裝置、蜂窩資料(cellular data)無線電裝置及/或任何用於有利於SBO系統300與IC製作實體通訊的其它通訊裝置。
SBO系統300更包括IC設計佈局模組320、光罩切割模組325、IC資料收集模組330、IC製作資料庫335、SBO模型模組340、以及SBO製程模組345，其係通訊地耦接在一起以進行SBO製程(如SBO製程140)。在操作時，IC設計佈局模組320接收用於目標晶圓圖案(例如，來自設計公司15)的IC設計佈 局，並為SBO製程準備IC設計佈局。在一些實施例中，IC設計佈局模組320修改目標晶圓圖案的IC設計佈局，例如上述第2圖所描述的方法100的操作130。在一些實施例中，IC設計佈局模組320提取IC設計佈局的部分，使得SBO製程使用選定的IC設計佈局的部分來進行，其可有效地加快SBO製程的速度。IC資料收集模組330配置以收集、儲存與維護IC製作資料，例如來自與光罩製作系統310相關的光罩製作製程的資料以及來自與晶圓製作系統315相關的晶圓製作製程的資料。IC製作資料庫335可儲存IC製作資料。在一些實施例中，IC資料收集模組330分析所收集到的IC製作資料。在一些實施例中，分析所收集到的IC製作資料可包括過濾掉低品質IC製作資料(比如視為不可靠的資料)及/或將製作資料合併成有用的統計IC製作資訊(比如平均資料)。在一些實施例中，僅為了說明的目的，所收集到的IC製作資料包括電子束模糊資訊、光阻特性資訊(比如，在顯影製程之後與光阻圖案相關的CD)、蝕刻偏差資訊(例如蝕刻製程之後的晶圓圖案的CD)、及/或其它有用的IC製作資料。
SBO模型模組340用以使用IC製作資料如由IC製作資料庫335所儲存的IC製作資料來建立一或多個SBO模型。SBO模型同時將光罩製作製程與晶圓製作製程模擬為光罩射域圖與照射光源圖的一個函數。SBO模型模組340可以在SBO資料庫(未繪示)中儲存此一或多個SBO模型。在一些實施例中，SBO模型模組340進行方法150的各種操作，例如操作154與操作156所描述的操作。具體來說，SBO模型模組340使用收集到的IC製作資料建立SBO模型並根據新收集到的IC製作資料維護SBO 模型，以調整SBO模型以補償光罩製作製程與晶圓製作製程的變化。SBO製程模組345用以使用SBO模型進行SBO製程(如SBO製程140)，其中SBO製程模組345根據IC設計佈局來最佳化給定的光罩射域圖與給定的照射光源圖，從而最小化由IC設計佈局定義的目標晶圓圖案與使用給定的光罩射域圖與給定的照射光源圖產生的模擬最終晶圓圖案之間的差異。SBO製程模組345可提供最佳化的光罩射域圖至光罩製作系統310並且提供最佳化的照射光源圖至晶圓製作系統315。在一些實施例中，SBO製程模組340進行方法140的各種操作，例如第5圖所描述的各操作。在一些實施例中，光罩切割模組325用以產生光罩圖案，例如藉由將IC設計佈局壓裂成如此處所描述的光罩區域(光罩多邊形)。光罩射域圖可對應光罩圖案。例如，在一些實施例中，SBO製程模組340產生的光罩射域圖針對光罩圖案的每個光罩區域定義曝光資訊(例如曝光劑量)。在其他實施例中，可以移除光罩切割模組325，使得SBO製程模組345產生光罩射域圖以供光罩製作系統310直接使用。
再次參考第2圖，在一些實施例中，使用IC設計佈局來實施用於全晶片光罩合成的SBO製程140，以產生光罩射域圖與照射光源圖。或者，為了減少處理時間，在一些實施例中，SBO製程140使用IC設計佈局的部分，以用於產生光罩射域圖與照射光源圖。第11圖係本揭露多種實施例中，製作積體電路(IC)的方法400的流程圖，其可由第1圖的IC製作系統10實現。在方法400中，如下所述，晶圓製作製程使用了藉由一使用IC設計佈局的部分的SBO製程產生的照射光源圖，而光罩製 作製程使用了藉由一使用IC設計佈局的反式電子束技術(IBT)製程產生的光罩射域圖。類似於方法100，方法400可增進微影可印性，同時與方法100相比可增加產出量。由於方法400在許多方面類似於方法100，為了清楚和簡單起見，第2圖與第11圖中的類似操作係以相同的附圖標記表示。在SBO製程140之前、之中、與之後可進行額外操作，且其他實施例可移除、置換或省略SBO製程140的一些操作。
晶圓製作製程可以從操作410與操作430開始，其中方法400包括接收用於目標晶圓圖案的IC設計佈局的部分，以及可選地，修改用於目標晶圓圖案的IC設計佈局的部分。操作410與操作430類似於上述方法100描述的操作110與操作130，除了操作410與操作430僅涉及IC設計佈局的一部分。因此，方法400進行至SBO製程140，其使用IC設計佈局的該部分產生最佳化的照射光源圖與最佳化的光罩射域圖。方法400繼續進行操作170，其中進行晶圓製作製程以使用最佳化的照射光源圖製作晶圓。
光罩製作製程可以從操作110與操作130開始。方法400進行到操作440，其中IBT製程使用IC設計佈局，產生光罩射域圖mf(IBT)(以下稱為IBT產生的光罩射域圖)。為了便於討論，操作440也可稱為IBT製程440。IBT製程440使用一IBT模型，此IBT模型藉由同時將光罩製作製程與晶圓製作製程模擬為給定光罩射域圖的函數，以模擬最終晶圓圖案的IBT模型。在一些實施例中，IBT模型與在SBO製程140中使用的SBO模型相同，然而以下討論係針對IBT模型與SBO模型實現不同參數 時的實施例。使用IBT模型，IBT製程440調整光罩射域圖以最小化IBT預測的最終晶圓圖案PIBT與由IC設計佈局定義的目標晶圓圖案T之間的差異。IBT模型產生作為模擬光罩製作製程與模擬晶圓標記製程的函數的預測的最終晶圓圖案PIBT，如下表示：P IBT (x,y)=Γ IBT (I IBT (Φ IBT (m f(IBT)(x,y))))，公式(14)其中預測的最終晶圓圖案PIBT(x，y)定義在由IBT模擬晶圓製作製程產生的晶圓材料層中形成的最終晶圓圖案的輪廓，晶圓圖案化函數ΓIBT定義與IBT-模擬晶圓製作製程相關的微影製程特性，投影的晶圓圖像函數IIBT定義在與微影製程相關的曝光製程中，在光阻層上的光罩的圖像，光罩圖案化函數ΦIBT定義與IBT模擬光罩製作製程相關的微影製程特性，以及光罩射域圖mf(IBT)(x，y)定義用於在IBT模擬光罩製作製程中製作光罩的曝光圖案。在IBT製程中進一步使用IBT模型來定義最佳化(最小化)問題，如下式所示：
Figure 106119223-A0305-02-0038-8
 其中IBT製程440以使IBT預測的最終晶圓圖案PIBT(x，y)與目標晶圓圖案T之間的差異最小化的方式調整光罩射域圖mf(IBT)(x，y)的曝光圖案。IBT製程440和相關的IBT模型可共同參照由2015年8月21日提交的美國專利申請號第14/832,026號描述的內容，全部揭露內容通過引用併入本文。IBT製程440可消除逐級光罩最佳化方法，如光學鄰近校正(OPC)方法、反向微影技術(ILT)方法及/或光罩製程校正(MPC) 方法等引起的誤差。在一些實施例中，IBT製程440可於IBT模擬晶圓製作製程時，使用由SBO製程140產生的最佳化的照射光源圖，但應注意，IBT製程440並未最佳化照射光源光學件(如由照射光源地圖所定義的光學件)資訊。在一些實施例中，在IBT模型與SBO模型使用相同參數的情況下，SBO製程可以根據IC設計佈局的一部分產生光罩射域圖的一部分，並且IBT製程可根據整個IC設計佈局及/或由SBO製程產生的最佳化的光罩佈局來產生光罩射域圖的剩餘部分。方法400之操作160包括使用由IBT製程440產生的光罩射域圖(例如IBT產生的光罩射域圖mf(IBT)(x，y))製作光罩。在一些實施例中，操作170的晶圓製作製程使用在操作160中製作的光罩結合由SBO製程140產生的最佳化的照射光源圖。
本揭露實施例提供用於增進微影可印性的光源電子束最佳化(SBO)製程。本揭露之SBO製程產生用於光罩製作製程與晶圓製作製程的最佳化的曝光資料，例如最佳化的光罩射域圖與最佳化的照射光源圖。不同於未考慮光罩製作效應的習知微影最佳化製程(例如OPC製程、ILT製程及/或光源光罩最佳化(SMO)製程)，所述的SBO製程最佳化曝光資料，以補償兩種光罩製作效應(例如由光罩寫入模糊及/或其它光罩製作因素引起的效應)與晶圓製作效應(例如由光阻模糊、光罩繞射(其受照射光源光學件影響)、投影成像解析度、蝕刻偏差、及/或其它晶圓製作製程引起的效應)。藉由同時最佳化兩個曝光源，SBO(特別是相較於習知的微影最佳化製程如SMO)可有效減少甚至消除最終晶圓圖案(例如最終晶圓圖案60)與由IC設計佈局 (例如IC設計佈局35)提供的目標晶圓圖案之間的差異。在一些實施例中，SBO可替代或與其它微影最佳化製程(例如OPC(其僅模擬只最佳化光罩圖案的晶圓製作製程)、ILT(其僅模擬只最佳化光罩圖案的晶圓製作製程)及/或SMO(其僅模擬用於使用照射光源最佳化光罩圖案的晶圓製作製程)。在一些實施例中，SBO可消除由逐級光罩最佳化過程(例如OPC、ILT及/或MPC)引起的誤差。此外，SBO藉由同時考慮照射光源圖與光罩射域圖以改進IBT製程，從而提供更多的最佳化自由度。應注意的是，本揭露的不同實施例提供不同的優點，並且在所有實施例中不一定需要特別的優點。
本揭露一實施例提供一種用於增進微影可印性的方法，其包括接收一IC設計佈局以及使用IC設計佈局，進行一SBO製程，以產生一光罩射域圖以及一照射光源圖。SBO製程使用一SBO模型，SBO模型同時使用光罩射域圖模擬一光罩製作製程以及使用照射光源圖模擬一晶圓製作製程。可使用光罩射域圖來製作光罩，並且可使用照射光源圖(並且在一些實施例中，使用利用光罩射域圖製作的光罩)來製作晶圓。晶圓包括與由IC設計佈局定義的目標晶圓圖案對應的最終晶圓圖案。在一些實施例中，SBO製程產生光罩射域圖與使預測的最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間的差異最小化的照射光源圖，其中SBO製程從模擬的光罩製作製程與模擬的晶圓製作製程中產生預測的最終晶圓圖案，並且其中IC設計佈局定義目標晶圓圖案。SBO模型將最終晶圓圖案模擬為定義的光罩射域圖與照射光源圖的函數，其係晶圓圖案化函數、光罩圖案化函數 與投影晶圓成像函數的函數。SBO製程使用SBO模型來定義使模擬的最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間的差異最小的最佳化問題。此些函數及/或最佳化(最小化)問題之間的示例性關係已詳細描述於上。SBO製程可以包括調整光罩射域圖與照射光源圖，直到預測的最終晶圓圖案和目標晶圓圖案之間達到預期的匹配度。
在一些實施例中，其中SBO製程產生光罩射域圖與使預測的最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間的差異最小化的照射光源圖，其中SBO製程從模擬的光罩製作製程與模擬的晶圓製作製程中產生預測的最終晶圓圖案，並且其中目標晶圓圖案由IC設計佈局定義。
在一些實施例中，SBO模型產生預測的最終晶圓圖案作為模擬的光罩製作製程與模擬的晶圓製作製程的函數如下表示：P(x,y)=Γ(I(S(x,y),Φ(m f (x,y))))；其中：預測的最終晶圓圖案P(x，y)定義在模擬的晶圓製作製程所產生的晶圓材料層中形成的最終晶圓圖案的輪廓，晶圓圖案化函數Γ定義與模擬的晶圓製作製程相關的微影製程特性，投影晶圓圖像函數I定義在與微影製圖相關的曝光製程中，在光阻層上的光罩的圖像，照射光源圖S(x，y)定義了用以在模擬的晶圓製作製程中照射光罩的照射光源光學件，光罩圖案化函數Φ定義與模擬的光罩製作製程相關的微影製程特性以及光罩射域圖mf(x，y)定義用以在模擬的光罩製作製程中製作光罩的曝光圖案。
在一些實施例中，SBO模型係使用於SBO製程中，以定義使預測的最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間的差異最小化的最佳化問題，如下式所示：
Figure 106119223-A0305-02-0042-9
 其中P是預測的最終晶圓圖案P(x，y)，並且T依據IC設計佈局定義目標晶圓圖案的輪廓。在一些實施例中，SBO製程包括調整光罩射域圖mf與照射光源圖S，直到預測的最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間達到預期的匹配度為止。
在一些實施例中，此方法更包括使用上述光罩射域圖製作光罩，其中上述光罩包括對應於與上述光罩射域圖相關的光罩圖案的最終光罩圖案，且上述光罩圖案對應於由IC設計佈局定義的目標晶圓圖案。在一些實施例中，光罩射域圖為電子束照射圖，並且製作光罩的步驟還包括使用電子束照射圖進行電子束微影製程。在此類實施例中，此方法更包括藉由將IC設計佈局切割成光罩區域來產生光罩圖案，其中上述電子束照射圖定義用於將光罩上的每個光罩區域圖案化的曝光劑量及/或曝光形狀。在一些實施例中，此方法更包括使用上述照射光源圖製作晶圓，其中上述晶圓包括對應於由上述IC設計佈局定義的目標晶圓圖案的最終晶圓圖案。製作晶圓可以包括進行利用由照射光源圖定義的照射光源光學件照射光罩的曝光製程。在曝光製程中使用的光罩可使用光罩射域圖來製作。在一些實施例中，使用IC設計佈局的一部分來進行SBO製程以產生光罩射域圖與照射光源圖，且此方法更包括使用照射光源圖 製作晶圓。在此類實施例中，此方法可更包括使用IC設計佈局進行反式電子束技術(IBT)製程以產生IBT產生的光罩射域圖，其中IBT製程使用一IBT模型，IBT模型共同將光罩製作製程與晶圓製作過程模擬為給定光罩射域圖的函數。在一些實施例中，IBT模型使用由SBO製程產生的最佳化照射光源圖來模擬晶圓製作製程。此類實施例可更包括使用IBT產生的光罩射域圖製作光罩，其中於製作晶圓時使用上述光罩。
本揭露另一方法實施例包括接收定義目標晶圓圖案、光罩射域圖與照射光源圖的IC設計佈局，以及根據光罩射域圖與照射光源圖來模擬最終晶圓圖案，其中上述模擬步驟使用一光源電子束最佳化(SBO)模型，SBO模型共同使用光罩射域圖模擬光罩製作製程與使用照射光源圖模擬晶圓製作製程。此方法可更包括根據模擬的最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間的擬合來調整光罩射域圖與照射光源圖，並且於上述擬合使模擬的最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間的差異最小化時，產生最佳化的光罩射域圖與最佳化的照射光源圖。SBO模型將最終晶圓圖案模擬為定義的光罩射域圖與照射光源圖的函數，其係為晶圓圖案化函數、光罩圖案化函數與投影的晶圓成像函數的函數。SBO模型更定義使模擬的最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間的差異最小化的最佳化問題。此些函數及/或最佳化(最小化)問題之間的示例性關係已詳細描述於上。
在一些實施例中，SBO模型模擬最終晶圓圖案的公式表示如下：P(x,y)=Γ(I(S(x,y),Φ(m f (x,y))))； 其中：預測的最終晶圓圖案P(x，y)定義在模擬的晶圓製作製程所產生的晶圓材料層中形成的最終晶圓圖案的輪廓，晶圓圖案化函數Γ定義與模擬的晶圓製作製程相關聯的微影製程特性，投影晶圓圖像函數I定義在與微影製圖相關聯的曝光製程期間中，在光阻層(resist layer)上的光罩的圖像，照射光源圖S(x，y)定義了用以在模擬的晶圓製作製程期間照射光罩的照射光源光學器件，光罩圖案化函數Φ定義與模擬的光罩製作製程相關的微影製程特性以及光罩射域圖mf(x，y)定義用以在模擬的光罩製作製程期間製作光罩的曝光圖案。
在一些實施例中，SBO模型係使用於SBO製程中，以定義使模擬的最終晶圓圖案與目標晶圓圖案之間的差異最小化的最佳化問題，如下式所示：
Figure 106119223-A0305-02-0044-10
 其中P是預測的最終晶圓圖案P(x，y)，並且T依據IC設計佈局定義目標晶圓圖案的輪廓。
在一些實施例中，此方法更包括使用最佳化的光罩射域圖製作光罩，其中上述光罩包括對應於與光罩射域圖相關的光罩圖案的最終光罩圖案，且其中光罩圖案對應於目標晶圓圖案。在一些實施例中，此方法更包括使用最佳化照射光源圖製作晶圓，其中上述晶圓包括對應於由IC設計佈局定義的目標晶圓圖案的最終晶圓圖案。製作晶圓可包括進行曝光製程，曝光過程用由最佳化的照射光源圖定義的照射光源光學件照射光罩。在一些實施例中，此方法更包括藉由將IC設計佈局切 割成光罩區域來產生光罩圖案，其中光罩射域圖定義用於圖案化光罩上的每個光罩區域的曝光劑量及/或曝光形狀。
本揭露另一實施例提供用於積體電路(IC)製作中的光源電子束最佳化(SBO)系統，其包括用以收集與光罩製作製程與晶圓製作製程相關的IC製作資料的IC製作資料收集模組；用以使用上述製作資料建立SBO模型的SBO模型模組，其中上述SBO模型共同使用給定的光罩射域圖模擬光罩製作製程與使用給定照射光源圖模擬晶圓製作製程；以及用以使用上述SBO模型進行SBO製程的SBO製程模組，以根據IC設計佈局來最佳化給定光罩射域圖與給定照射光源圖，從而最小化由IC設計佈局定義的目標晶圓圖案與使用給定光罩射域圖與給定照射光源圖產生的模擬最終晶圓圖案之間的差異。
上述實施例之特徵有利於本技術領域中具有通常知識者理解本揭露。本技術領域中具有通常知識者應理解可採用本揭露作基礎，設計並變化其他製程與結構以完成上述實施例之相同目的及/或相同優點。本技術領域中具有通常知識者亦應理解，這些等效置換並未脫離本揭露精神與範疇，並可在未脫離本揭露之精神與範疇的前提下進行改變、替換、或更動。
100:方法
110、130、140、160、170:操作

Claims (10)

  1. 一種用於增進微影可印性的方法，包括下列步驟：接收一積體電路(IC)設計佈局；以及使用該積體電路設計佈局，進行一光源電子束最佳化(SBO)製程以產生一光罩射域圖以及一照射光源圖，其中該光源電子束最佳化製程使用一光源電子束最佳化模型，該光源電子束最佳化模型共同使用該光罩射域圖模擬一光罩製作製程以及使用該照射光源圖模擬一晶圓製作製程。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於增進微影可印性的方法，其中該光源電子束最佳化製程產生該光罩射域圖與一照射光源圖，該照射光源圖使一預測最終晶圓圖案與一目標晶圓圖案之間的差異最小化，其中該光源電子束最佳化製程從模擬的該光罩製作製程與模擬的該晶圓製作製程中產生該預測最終晶圓圖案，並且該目標晶圓圖案由該積體電路設計佈局定義。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之用於增進微影可印性的方法，其中該光源電子束最佳化模型產生該預測最終晶圓圖案作為模擬的該光罩製作製程與模擬的該晶圓製作製程的函數如下表示：P(x,y)=Γ(I(S(x,y),Φ(m f (x,y))))，其中：一預測最終晶圓圖案P(x，y)定義在由模擬的該晶圓製作製程所產生的一晶圓材料層中形成的一最終晶圓圖案的輪廓，一晶圓圖案化函數Γ定義與模擬的該晶圓製作製程相關的一微影製程的複數微影製程特性， 一投影晶圓圖像函數I定義在與微影製程相關的一曝光製程期間在一光阻層上的一光罩的一圖像，依照射光源圖S(x，y)定義用以在模擬的該晶圓製作製程期間照射該光罩的複數照射光源光學件，一光罩圖案化函數Φ定義與模擬的該光罩製作製程相關的複數微影製程特性，一光罩射域圖mf(x，y)定義用以在模擬的該光罩製作製程期間製作該光罩的一曝光圖案。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之用於增進微影可印性的方法，該光源電子束最佳化模型係用於該光源電子束最佳化製程期間，以定義使預測的該最終晶圓圖案與該目標晶圓圖案之間的差異最小化的一最佳化問題，如下式所示：
    Figure 106119223-A0305-02-0050-11
     其中P是該預測最終晶圓圖案P(x，y)，並且T基於該積體電路設計佈局定義該目標晶圓圖案的輪廓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之用於增進微影可印性的方法，該光源電子束最佳化製程包括調整該光罩射域圖mf與該照射光源圖S，直到該預測最終晶圓圖案與該目標晶圓圖案之間達到一預期匹配度為止。
  6. 一種用於增進微影可印性的方法，包括下列步驟：接收定義一目標晶圓圖案的一積體電路設計佈局；接收一光罩射域圖與一照射光源圖；在一光源電子束最佳化製程中，基於該光罩射域圖與該照射光源圖來模擬一最終晶圓圖案，其中該模擬步驟使用一光源 電子束最佳化(SBO)模型，該光源電子束最佳化模型共同地使用該光罩射域圖模擬一光罩製作製程與使用該照射光源圖模擬一晶圓製作製程；基於模擬的該最終晶圓圖案與該目標晶圓圖案之間的一擬合，來調整該光罩射域圖與該照射光源圖；以及當該擬合使模擬的該最終晶圓圖案與該目標晶圓圖案之間的差異最小化時，產生一最佳化光罩射域圖與一最佳化照射光源圖。
  7. 一種光源電子束最佳化(SBO)系統，用於積體電路(IC)製作，該光源電子束最佳化系統包括：一積體電路製作資料收集模組，被配置以收集與一光罩製作製程與一晶圓製作製程相關的一積體電路製作資料；一光源電子束最佳化模型模組，被配置以使用該積體電路製作資料建立一光源電子束最佳化模型，其中該光源電子束最佳化模型共同使用一給定光罩射域圖模擬一光罩製作製程與使用一給定照射光源圖模擬一晶圓製作製程；以及一光源電子束最佳化製程模組，被配置以使用該光源電子束最佳化模型進行一光源電子束最佳化製程，該光源電子束最佳化製程基於一積體電路設計佈局來最佳化該給定光罩射域圖與該給定照射光源圖，從而最小化由該積體電路設計佈局定義的一目標晶圓圖案與使用該給定光罩射域圖與該給定照射光源圖產生的一模擬最終晶圓圖案之間的差異。
  8. 一種用於增進微影可印性的方法，包括：接收定義一目標晶圓圖案的一積體電路(IC)設計佈局； 接收一光罩射域圖與一照射光源圖，其中該光罩射域圖定義用於製作一光罩的一曝光圖案，並且該照射光源圖定義用於當製作一晶圓時照射該光罩複數照射光源光學件；以及藉由進行一迭代過程產生一最佳化光罩射域圖和一最佳化照射光源圖，該迭代過程包括：使用該光罩射域圖模擬一光罩製作製程和使用該照射光源圖模擬一晶圓製作製程，以產生一預測最終晶圓圖案，其中該模擬步驟係基於一光源電子束最佳化(SBO)模型，該光源電子束最佳化(SBO)模型將模擬的該光罩製作製程與模擬的該晶圓製作製程整合，使得模擬的該晶圓製作製程依據該光罩製作製程，以及基於模擬的該光罩製作製程與模擬的該晶圓製作製程，調整該光罩射域圖與該照射光源圖，直到該預測最終晶圓圖案和該目標晶圓圖案之間達到預期的匹配度。
  9. 一種用於增進微影可印性的方法，包括：收集與光罩製作製程與晶圓製作製程相關的一積體電路製作資料；使用該積體電路製作資料建立一光源電子束最佳化(SBO)模型，其中該光源電子束最佳化模型共同使用一光罩射域圖模擬一光罩製作製程與使用一照射光源圖模擬一晶圓製作製程；以及藉由進行一迭代過程產生用於一光罩的一最佳化光罩射域圖和用於一晶圓的一最佳化照射光源圖，該迭代過程包括：使用該光罩射域圖模擬一光罩製作製程和使用該照射光源 圖模擬一晶圓製作製程，以產生一預測最終晶圓圖案，其中該模擬步驟係基於該光源電子束最佳化模型，以及基於模擬的該光罩製作製程與模擬的該晶圓製作製程，調整該光罩射域圖與該照射光源圖，直到該預測最終晶圓圖案和一目標晶圓圖案之間達到一最小差異。
  10. 一種用於增進微影可印性的方法，包括：接收一積體電路(IC)設計佈局；使用該積體電路設計佈局的一部分，進行一光源電子束最佳化(SBO)製程以產生一最佳化光罩射域圖和一最佳化照射光源圖，其中該光源電子束最佳化製程使用一光源電子束最佳化模型，該光源電子束最佳化模型共同使用一給定光罩射域圖模擬一光罩製作製程和使用一給定照射光源圖模擬一晶圓製作製程；以及使用該積體電路設計佈局進行一反式電子束技術(IBT)製程以產生一反式電子束技術產生光罩射域圖，其中該反式電子束技術製程使用一反式電子束技術模型，該反式電子束技術模型使用該最佳化照射光源圖共同模擬一光罩製作製程與一晶圓製作製程。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9990460B2 (en) * 2016-09-30 2018-06-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Source beam optimization method for improving lithography printability
JP2018170448A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 株式会社ニューフレアテクノロジー 描画データ作成方法
US10386726B2 (en) * 2017-09-29 2019-08-20 Globalfoundries Inc. Geometry vectorization for mask process correction
US10867112B2 (en) 2018-06-28 2020-12-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Methods of making mask using transmission cross coefficient (TCC) matrix of lithography process optical system
US20200096876A1 (en) * 2018-09-25 2020-03-26 Asml Us, Llc F/K/A Asml Us, Inc. Dose Map Optimization for Mask Making
US11263496B2 (en) 2019-02-25 2022-03-01 D2S, Inc. Methods and systems to classify features in electronic designs
US11182929B2 (en) * 2019-02-25 2021-11-23 Center For Deep Learning In Electronics Manufacturing, Inc. Methods and systems for compressing shape data for electronic designs
CN113874787B (zh) 2019-05-21 2024-04-16 Asml荷兰有限公司 用于确定与期望图案相关联的随机变化的方法
CN111338179B (zh) * 2020-04-17 2021-07-06 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于多宽度表征的全芯片光源掩模优化关键图形筛选方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8146026B2 (en) * 2009-11-17 2012-03-27 International Business Machines Corporation Simultaneous photolithographic mask and target optimization
US8176445B1 (en) * 2005-04-15 2012-05-08 Qi-De Qian Method and system for optimizing integrated circuit layout
US8245159B2 (en) * 2009-08-05 2012-08-14 International Business Machines Corporation Gradient based search mechanism for optimizing photolithograph masks
US8365106B2 (en) * 2008-07-11 2013-01-29 Canon Kabushiki Kaisha Method for optimization of light effective source while target pattern is changed
TW201630074A (zh) * 2010-02-26 2016-08-16 半導體能源研究所股份有限公司 半導體元件之製造方法及沉積設備
TW201630048A (zh) * 2003-06-19 2016-08-16 尼康股份有限公司 曝光裝置、曝光方法、及元件製造方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3012242B2 (ja) * 1988-10-17 2000-02-21 日本電気株式会社 半導体集積回路の製造方法
JP3385678B2 (ja) * 1993-11-18 2003-03-10 セイコーエプソン株式会社 光走査装置
AU783980B2 (en) * 1999-06-01 2006-01-12 Arkwright Incorporated Inkjet transfer systems for dark textile substrates
US20070253637A1 (en) 2006-03-08 2007-11-01 Mentor Graphics Corp. Image intensity calculation using a sectored source map
US8542340B2 (en) * 2008-07-07 2013-09-24 Asml Netherlands B.V. Illumination optimization
US8039176B2 (en) 2009-08-26 2011-10-18 D2S, Inc. Method for fracturing and forming a pattern using curvilinear characters with charged particle beam lithography
US8732626B2 (en) 2012-01-05 2014-05-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System and method of circuit layout for multiple cells
US8589828B2 (en) 2012-02-17 2013-11-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Reduce mask overlay error by removing film deposited on blank of mask
US8572520B2 (en) 2012-03-01 2013-10-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Optical proximity correction for mask repair
US8589830B2 (en) 2012-03-07 2013-11-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for enhanced optical proximity correction
US8527916B1 (en) 2012-03-14 2013-09-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dissection splitting with optical proximity correction to reduce corner rounding
US9367655B2 (en) 2012-04-10 2016-06-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Topography-aware lithography pattern check
US8627241B2 (en) 2012-04-16 2014-01-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Pattern correction with location effect
US8631360B2 (en) 2012-04-17 2014-01-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methodology of optical proximity correction optimization
US8631361B2 (en) 2012-05-29 2014-01-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated circuit design method with dynamic target point
US8762900B2 (en) 2012-06-27 2014-06-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for proximity correction
US8751976B2 (en) 2012-06-27 2014-06-10 Cheng-Lung Tsai Pattern recognition for integrated circuit design
US8745550B2 (en) 2012-07-09 2014-06-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Fracture aware OPC
US8850366B2 (en) 2012-08-01 2014-09-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for making a mask by forming a phase bar in an integrated circuit design layout
US8739080B1 (en) 2012-10-04 2014-05-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Mask error enhancement factor (MEEF) aware mask rule check (MRC)
US8954899B2 (en) 2012-10-04 2015-02-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Contour alignment system
US8906595B2 (en) 2012-11-01 2014-12-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for improving resist pattern peeling
US8966409B2 (en) 2012-12-20 2015-02-24 Micron Technology, Inc. Methods of forming a mask and methods of correcting intra-field variation across a mask design used in photolithographic processing
US8812999B2 (en) 2013-01-02 2014-08-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method and system of mask data preparation for curvilinear mask patterns for a device
US8984450B2 (en) 2013-03-14 2015-03-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for extracting systematic defects
US9250535B2 (en) 2013-03-15 2016-02-02 International Business Machines Corporation Source, target and mask optimization by incorporating countour based assessments and integration over process variations
CN104347345B (zh) * 2013-07-24 2017-11-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 电容结构的形成方法
US8972908B2 (en) 2013-07-30 2015-03-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for electron beam proximity correction with improved critical dimension accuracy
US9529268B2 (en) 2014-04-03 2016-12-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Systems and methods for improving pattern transfer
US9990460B2 (en) * 2016-09-30 2018-06-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Source beam optimization method for improving lithography printability

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201630048A (zh) * 2003-06-19 2016-08-16 尼康股份有限公司 曝光裝置、曝光方法、及元件製造方法
US8176445B1 (en) * 2005-04-15 2012-05-08 Qi-De Qian Method and system for optimizing integrated circuit layout
US8365106B2 (en) * 2008-07-11 2013-01-29 Canon Kabushiki Kaisha Method for optimization of light effective source while target pattern is changed
US8245159B2 (en) * 2009-08-05 2012-08-14 International Business Machines Corporation Gradient based search mechanism for optimizing photolithograph masks
US8146026B2 (en) * 2009-11-17 2012-03-27 International Business Machines Corporation Simultaneous photolithographic mask and target optimization
TW201630074A (zh) * 2010-02-26 2016-08-16 半導體能源研究所股份有限公司 半導體元件之製造方法及沉積設備

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TW201823860A (zh) 2018-07-01
US10417376B2 (en) 2019-09-17
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