CN102540754B - 源、掩模和投影光学装置的优化流程 - Google Patents

源、掩模和投影光学装置的优化流程 Download PDF

Info

Publication number
CN102540754B
CN102540754B CN201110353099.XA CN201110353099A CN102540754B CN 102540754 B CN102540754 B CN 102540754B CN 201110353099 A CN201110353099 A CN 201110353099A CN 102540754 B CN102540754 B CN 102540754B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optimization
mask
layout
cost function
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110353099.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102540754A (zh
Inventor
徐端孚
陈洛祁
冯函英
R·C·豪威尔
周新建
陈逸帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASML Netherlands BV
Original Assignee
ASML Netherlands BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ASML Netherlands BV filed Critical ASML Netherlands BV
Publication of CN102540754A publication Critical patent/CN102540754A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102540754B publication Critical patent/CN102540754B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70433—Layout for increasing efficiency or for compensating imaging errors, e.g. layout of exposure fields for reducing focus errors; Use of mask features for increasing efficiency or for compensating imaging errors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70066—Size and form of the illuminated area in the mask plane, e.g. reticle masking blades or blinds
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70125—Use of illumination settings tailored to particular mask patterns
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70433—Layout for increasing efficiency or for compensating imaging errors, e.g. layout of exposure fields for reducing focus errors; Use of mask features for increasing efficiency or for compensating imaging errors
    • G03F7/70441—Optical proximity correction [OPC]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/705—Modelling or simulating from physical phenomena up to complete wafer processes or whole workflow in wafer productions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Abstract

本发明提供了一种源、掩模和投影光学装置的优化流程。本发明的实施例提供用于优化光刻投影设备的方法，所述方法包括优化其中的投影光学装置。当前的实施例包括几个流程，包括优化源、掩模和投影光学装置和各种连续的且迭代的优化步骤，其将投影光学装置、掩模和源任意组合。投影光学装置有时被广义地称作为“透镜”，因此优化过程可以用术语源掩模透镜优化来表示。源掩模透镜优化可能相对于已有的源掩模优化过程或其它优化过程是被期望的，该其它的优化过程不包括投影光学装置优化，部分原因在于将投影光学装置包括在优化中可能通过引入投影光学装置的多个可调节的特性导致更大的过程窗口。投影光学装置可以用于对光刻投影设备中的波前成形，使得能够对整个成像过程进行像差控制。

Description

源、掩模和投影光学装置的优化流程
技术领域
所要求的本发明涉及光刻设备和过程，且尤其涉及用于同时或交替优化用在光刻设备和过程中的照射源、掩模/设计布局和投影光学装置的工具。
背景技术
可以将光刻投影设备用在例如集成电路(IC)的制造中。在这种情形中，掩模可以包含对应于IC的单个层的电路图案(“设计布局”)，这一电路图案可以通过例如穿过掩模上的电路图案辐射目标部分等方法，被转移到已经涂覆有辐射敏感材料(“抗蚀剂”)层的衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或更多的管芯)上。通常，单个衬底包含被经由光刻投影设备连续地、一次一个目标部分地将电路图案转移到其上的多个相邻目标部分。在一种类型的光刻投影设备中，整个掩模上的电路图案一下子被转移到一个目标部分上，这样的设备通常称作为晶片步进机。在一种可替代的设备(通常称为步进扫描设备)中，投影束沿给定的参考方向(“扫描”方向)在掩模上扫描，同时沿与该参考方向平行或反向平行的方向同步移动衬底。掩模上的电路图案的不同部分渐进地转移到一个目标部分上。因为通常光刻投影设备将具有放大率因子M(通常＜1)，所以衬底被移动的速度F将是投影束扫描掩模的速度的M倍。关于在此处描述的光刻装置的更多的信息可以例如参见美国专利No.6,046,792，在此处通过参考将其并入本文中。
在将电路图案从掩模转移至衬底之前，衬底可能经历各种工序，诸如涂底、抗蚀剂涂覆以及软焙烤。在曝光之后，衬底可能经历其它工序，例如曝光后焙烤(PEB)、显影、硬焙烤以及对所转移的电路图案的测量/检验。这一系列的工序被用作为制造器件(例如IC)的单个层的基础。之后衬底可能经历各种过程，诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有的这些工序都是用于最终完成器件的单个层。如果器件需要多个层，那么将不得不对于每一层重复整个工序或其变形。最终，器件将设置在衬底上的每一目标部分中。之后这些器件通过诸如切片或切割的技术，将这些器件彼此分开，据此独立的器件可以安装在载体上，连接至引脚等。
如注意到的，微光刻术是集成电路的制造中的核心步骤，其中在衬底上形成的图案限定了IC的功能元件，诸如微处理器、存储器芯片等。类似的光刻技术也用于形成平板显示器、微机电系统(MEMS)以及其它器件。
随着半导体制造工艺不断前进，功能元件的尺寸被不断地降低，同时每一器件的功能元件(诸如晶体管)的数量在数十年来一直遵循通常称为“摩尔定律”的趋势而稳步地增长。在现有技术的情形下，通过使用光刻投影设备来制造器件的层，该光刻投影设备使用来自深紫外照射源的照射将设计布局投影到衬底上，从而产生具有充分地低于100nm的尺寸的独立的功能元件，即该功能元件的尺寸小于照射源的光的波长的一半。
印刷具有小于光刻投影设备的经典的分辨率极限的尺寸的特征的过程，通常被称为低k1光刻术，其基于分辨率公式CD＝k1×λ/NA，其中λ是所采用的辐射波长(当前在大多数情形中是248nm或193nm)，NA是光刻投影设备中的投影光学装置的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是所印刷的最小特征尺寸)，以及k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，在晶片上复现图案(类似由电路设计者为获得特定的电功能和性能而设计的形状和尺寸)变得越困难。为了克服这些困难，复杂的精细调节步骤被应用于光刻投影设备以及设计布局。这些例如包括但不限于NA和光学相干性设定的优化、定制的照射方案、相移掩模的使用、在设计布局中的光刻邻近效应校正(OPC，有时称为“光学和过程校正”)或通常被定义成“分辨率增强技术(RET)”的其它方法等。
作为一个重要的例子，光学邻近效应校正解决的问题是被投影到衬底上的设计布局的图像的最终尺寸和定位将不仅仅是与掩模上的设计布局的尺寸和定位一致或不仅仅只依赖于掩模上的设计布局的尺寸和定位。注意到，术语“掩模”和“掩模版”在此处是可以相互通用的。另外，本领域技术人员将认识到，尤其是在光刻术模拟/优化的情形中，术语“掩模”和“设计布局”可以相互通用，这是因为在光刻术模拟/优化中，物理掩模不是必须使用的，而是可以用设计布局来代表物理掩模。对于在一些设计布局上出现的小的特征尺寸和高的特征密度，给定特征的特定边缘的位置在一定程度上将受其它邻近特征的存在或不存在的影响。这些邻近效应由于从一个特征耦合至另一特征的微小量的光而产生和/或由非几何光学效应(诸如衍射和干涉)产生。类似地，邻近效应可能由在通常在光刻术之后的曝光后焙烤(PEB)、抗蚀剂显影和蚀刻期间的扩散和其它化学效应产生。
为了确保设计布局中的投影图像与给定的目标电路设计的需要一致，需要使用复杂的数值模型针对于设计布局的校正或预变形来预测和补偿邻近效应。文章“Full-Chip Lithography Simulation and DesignAnalysis-How OPC Is Changing IC Design”，C.Spence，Proc.SPIE，Vol.5751，pp 1-14(2005)提供了当前的“基于模型的”光学邻近效应校正过程的概述。在典型的高端设计中，几乎设计布局的每一特征都需要一些修改，用以实现投影图像对于目标设计的高保真度。这些修改可以包括边缘位置或线宽的位移或偏置以及“辅助”特征的应用，所述“辅助”特征用来辅助其它特征的投影。
假定典型地在芯片设计中设置有数百万个特征，则将基于模型的OPC应用至目标设计，需要良好的过程模型和相当大量的计算资源。然而，应用OPC通常不是“精确的科学”，而是经验性的迭代过程，其不总是能补偿所有可能的邻近效应。因此，OPC效果(例如在应用OPC和任何其它的RET之后的设计布局)需要通过设计检查进行验证，即，使用经过校准的数值过程模型的透彻的全芯片模拟，用以最小化设计缺陷被引入掩模的制造中的概率。这是由在几百万美元的范围内运行的制造高端掩模的巨大成本驱动的，以及由如果已经制造了实际掩模而重新加工或重新修复它们对周转时间的影响所驱动。
OPC和全芯片RET验证都可以基于如例如在美国专利申请No.10/815,573和文章题目为“Optimized Hardware and Software For Fast，Full Chip Simulation”，by Y.Cao et al.，Proc.SPIE，Vol.5754，405(2005)中所描述的数值模型化系统和方法。
除了对设计布局或掩模(例如OPC)的优化之外，照射源也可以被优化，或者与掩模优化一起进行优化或单独地进行优化，致力于改善整体的光刻保真度。自20世纪90年代起，已经引入了许多离轴照射源(诸如环形的、四极以及双极的)，它们为OPC设计提供了更大的自由度，从而改善了成像结果。已知，离轴照射是一种分辨包含在掩模中的精细结构(即目标特征)的经证实的方式。然而，在与传统的照射源相比较时，离轴照射源通常为空间图像(AI)提供较低的光强度。因此，需要试图优化照射源，以在更精细的分辨率和降低的光强度之间获得优化的平衡。在本文中术语“照射源”和“源”可以相互通用。
例如，在Rosenbluth等题目为“Optimum Mask and Source Patternsto Print A Given Shape”，Journal of Microlithography，Microfabrication，Microsystems 1(1)，pp.13-20，(2002)的文章中，可以发现诸多的照射源优化方法。所述源被细分成多个区域，每一区域对应于光瞳光谱的特定区域。之后，假定源分布在每一源区域中是均匀的，且对于过程窗口优化每一区域的亮度。然而，这样的假定“源分布在每一源区域中是均匀的”不总是有效的，因此这一方法的有效性受到影响。在Granik的题目为“Source Optimization for Image Fidelity and Throughput”，Journal ofMicrolithography，Microfabrication，Microsystems 3(4)，pp.509-522，(2004)的文章中阐述的另一例子中，综述了几个现有的源优化方法，提出了基于照射器像素的方法，该方法将源优化问题转换成一系列非负的最小二乘优化。虽然这些方法已经证实了一些成功，但是它们典型地需要多个复杂的迭代以收敛。另外，可能难以为一些额外的参数(诸如在Granik方法中的γ)确定适合的值/优化的值，这些额外的参数规定了在为晶片图像保真度对源进行的优化和源的平滑度要求之间的折衷。
对于低k1光刻术，对源和掩模的优化对于确保用于临界电路图案的投影的可行的过程窗口是非常有用的。一些算法(例如Socha等.Proc.SPIE vol.5853，2005，p.180)使得照射离散成独立的源点和使掩模离散成空间频率域中的衍射级，和基于过程窗口度量(诸如曝光宽容度)独立地用公式表达成本函数(其被定义为所选择的设计变量的函数)，所述过程窗口度量可以通过光学成像模型由源点强度和掩模衍射级进行预测。此处使用的术语“设计变量”的意思是光刻投影设备的一组参数，例如光刻投影设备的使用者可以调节的参数。应当认识到，光刻投影设备的任何特性(包括源、掩模、投影光学装置中的这些特性)可以在优化中的设计变量之中。成本函数通常是设计变量的非线性函数。之后标准优化技术用于最小化成本函数。
用公式表达成本函数的这些算法的一个问题是，在实现优化的源和掩模上的收敛之前它们需要大量的完全前向(full forward)的光学成像模型模拟。因此使用中规模集成度的片段(clip，其被定义为具有校准特征的设计布局的一部分，所述校准特征可以用于优化光刻投影设备，如在具体实施方式部分中所进一步地详细阐述的)优化光刻投影设备在最新的标准PC硬件上将花费几周或甚至几月，这通常认为是不切合实际的。实际的优化过程通常花费小于约24小时。
相关地，EUV光刻术的延迟和不断紧缩的设计规则的压力已经驱动半导体芯片制造者更深地进入到具有已有的193nm ArF光刻术的低k1光刻术时代。朝向较低的k1的光刻术对分辨率增强技术(RET)、曝光工具以及光刻友好设计的需要提出了很高的要求。1.35ArF的超高数值孔径(NA)曝光工具将是芯片制造商用在今后两年中的曝光工具。为了确保可以用可工作的过程窗口来将所述电路设计印刷到衬底上，源-掩模优化(SMO)成为了对于2xnm节点所需要的重要的RET。
源和掩模(设计布局)优化方法和系统允许使用成本函数没有约束地且在实际可行的时间量内同时优化源和掩模，其在共同转让的于2009年11月20日申请的国际专利申请No.PCT/US2009/065359、公开号为WO2010/059954的题目为“Fast Freeform Source and MaskCo-Optimization Method”中进行了描述，通过参考将其全部内容并入本文中。
光刻投影设备的硬件和软件上的新的发展通过使得其中的投影光学装置是可调节的而提供了更大的灵活性。如此处使用的术语“投影光学装置”应当被广义地解释成包括各种类型的光学系统，例如包括折射式光学装置、反射式光学装置、孔阑和折射反射式光学装置。术语“投影光学装置”还可以统一地或单独地包括根据用于引导、成形或控制辐射投影束的这些设计类型中的任一种进行操作的部件。术语“投影光学装置”可以包括在光刻投影设备中的任何光学部件，而不管光学部件处于光刻投影设备的光路上的哪一位置上。投影光学装置可以包括用于在光穿过掩模之前成形、调整和/或投影来自源的光的光学部件，和/或用于在光穿过掩模之后成形、调整和/或投影光的光学部件。投影光学装置通常不包括源和掩模。
例如，投影光学装置的可调节的参数(“旋钮(knob)”)使得与由已有的SMO技术所提供的方案相比，可以在更多的自由度(例如波前形状、强度分布等)上对光成形和/或容纳更宽范围的源和掩模的条件(即提供更大的过程窗口(PW))。
然而，优化这些另外的旋钮造成非常高的计算成本。因此，期望简化和加快对与投影光学装置相关的这些旋钮与源和掩模相关的旋钮的联合的优化的方法。
因此，所需要的是用于表征光刻过程的有计算效率的全面的优化方法和流程，基于其决定光刻设备的设定(包括对投影光学装置系统的设定)和设计掩模。
发明内容
此处描述的实施例提供了用于改善/优化光刻投影设备的方法和流程，所述方法和流程包括改善或优化其中的投影光学装置，且优选地包括同时或交替地改善或优化源、掩模和所述投影光学装置的能力。流程的目标是代表可能的工作流程，其可以例如用于优化或改善光刻投影设备与用于特定设计的设计布局。投影光学装置有时被称作“透镜”，因此联合的优化过程可以用术语“源掩模透镜优化(SMLO)”来表示。用于描述SMLO过程的另一术语是源掩模光瞳优化(SMPO)，如在特定实施例中，透镜优化是针对于投影光学装置的光瞳面完成的。然而，本发明的范围不仅限于光瞳面中的优化。SMLO相对于已有的源掩模优化过程(SMO)或不考虑投影光学装置优化的其它的优化过程是被期望的，部分原因在于将投影光学装置包括在优化中可以通过引入投影光学装置的多个可调节特性导致更大的过程窗口。投影光学装置可以用于对光刻投影设备中的波前成形。根据此处的实施例，投影光学装置的可调节的特性与用SMO的之前的可能情况相比，允许更大的过程窗口。虽然投影光学装置、源和掩模的可调节的特性被在所述实施例的描述中使用，但是在该优化中可以调节光刻投影设备中的其它的可调节的特性，诸如剂量和焦距。
此处的实施例通过最小化设计变量的适合的成本函数来改善或优化光刻投影设备，所述设计变量可以是源、投影光学装置和掩模的特性。给出了成本函数的非限制性例子。其它形式的成本函数也是可以的，且可以包含宽变化范围的光刻术指标。成本函数可以是设计变量的线性或非线性函数。
已经公开了同时SMLO和交替的SMLO的方法。可以通过结合SMLO与各种图案选择方法来加快SMLO过程。另外包括全芯片SMLO的流程被包括，其中SMLO最初被应用至设计的一部分的已选择的子类(subgroup)，在其之后芯片的其余部分经由最终的掩模优化步骤来校正，同时保持例如源和透镜参数是固定的。
在本发明的实施例中，在本发明的方法内的优化步骤的输出和经过优化的过程的条件手段不需要全局的优化方法。相反，术语“优化”在此处被用于表示识别用于成像参数的值的过程，所述成像参数与这些参数的初始组的值相比在至少一个相关指标上提供了改进，例如局部最优。因此，“最优”和其它的相关术语应当被相应地解释。在本发明的一实施例中，优化步骤可以被迭代地应用，以提供在一个或更多的指标上的进一步的改进。
附图说明
在结合附图阅读本发明的特定实施例的下述描述时，本领域普通技术人员将明白本发明的上文的和其它的方面和特征，其中：
图1是根据本发明的示例性的实施方式的光刻系统的各子系统的方块图；
图2是对应于图1中的子系统的模拟模型的方块图；
图3是示出根据本发明的联合优化的示例性方法的方面的流程图；
图4A显示根据本发明的实施例的优化方法或优化流程的实施例；
图4B显示另外的优化方法的实施例，其中迭代地进行透镜和图案/设计布局的优化；
图4C显示另一优化方法的实施例，其中经由共同优化进行透镜和图案/设计布局的优化；
图4D显示优化方法的实施例，其中经由共同优化过程进行源、掩模/设计布局和透镜的优化；
图4E-G显示SMLO方法的各实施例，其中图案选择或计量选择被集成到优化过程中；
图5-7显示根据本发明的实施例的各优化过程的示例性的流程图；
图8A-8F显示被应用至设计的一部分的如图4B中显示的源-掩模-透镜的优化；
图9是其中可以执行本发明的实施例的示例性计算机系统的方块图；和
图10是可以将本发明的实施例应用至其上的光刻投影设备的示意图。
具体实施方式
尽管在本文中可以做出具体的参考，将本发明用于制造IC，但应当清楚地理解本发明可以有其他的许多可能的应用。例如，它可以被用在集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，在这种替代应用的情况中，可以将这种情形中的使用的任意术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”分别认为与更上位的术语“掩模”、“衬底”或“目标部分”相互通用。
在本文中，术语“辐射”和“束”用于包括各种类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365、248、193、157或126nm的波长)和EUV(极紫外辐射，例如具有在5-20nm范围内的波长)。
如此处使用的术语“进行优化”和“优化”的意思是调节光刻投影设备，使得光刻的结果和/或过程具有更加理想的特性，诸如衬底上的设计布局的更高的投影精度、更大的过程窗口等。
此外，光刻投影设备可以是具有两个或更多的衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这样的“多平台”装置中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多的台上进行预备步骤的同时，将一个或更多的其它台用于曝光。例如，在美国专利US5,969,441中描述了双平台光刻投影设备，通过参考将其并入本文中。
上文提及的掩模包括设计布局。可以利用CAD(计算机辅助设计)程序来产生设计布局，该过程通常被称作为EDA(电子设计自动化)。大多数CAD程序遵循一组预定的设计规则，用于产生功能设计布局/掩模。这些规则由处理和设计限制来设定。例如，设计规则限定了电路器件(诸如栅极、电容器等)或互连线之间的间隔容许度，以便于确保电路器件或线不会以不被期望的方式相互作用。设计规则限制典型地称作为“临界尺寸”(CD)。电路的临界尺寸可以被定义为线或孔的最小宽度或者两条线或两个孔之间的最小间隔。因此，CD确定了所设计的电路的整体尺寸和密度。当然，集成电路制造中的目标之一是如实地在衬底上(经由掩模)复现原始的电路设计。
在这种情形中采用的术语“掩模”可以广义地解释成表示可以用于为入射的辐射束赋以对应于将要在衬底的目标部分中产生的图案的图案化的横截面的一般性的图案形成装置；术语“光阀”也可以用于这种情形。除了传统的掩模(透射式或反射式掩模；二元掩模、相移掩模、混合型掩模等)之外，其它的图案形成装置的例子包括：
-可编程反射镜阵列。这样的器件的一个例子是具有粘弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这样的设备所依据的基本原理是(例如)反射表面的已寻址区域将入射光反射成衍射光，而未寻址区域将入射光反射成非衍射光。使用适合的滤光片，可以从反射束中过滤掉所述非衍射光，从而之后仅留下衍射光；这样，所述束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而被图案化。所需要的矩阵寻址可以通过使用适合的电子装置进行。关于这样的反射镜阵列的更多的信息可以参见例如美国专利No.5,296,891和No.5,523,193，通过参考将它们并入本文中。
-可编程LCD阵列。在美国专利No.5,229,872中给出了这样的构造的一个例子，通过参考将其并入本文中。
作为简短介绍，图1示出了示例性的光刻投影系统10。主要部件是：照射源12，其可以是深紫外准分子激光源或包括极紫外(EUV)源的其它类型的源；照射光学装置，其限定了部分相干性(标记为σ)且可以包括光学装置14、16a和16b，其对来自源12的光成形；掩模或掩模版18；以及透射光学装置16c，其将掩模版图案的图像投影到衬底平面22上。在投影光学装置的光瞳面处的可调整的滤光片或孔阑20可以限制射到衬底平面22上的束角的范围，其中最大的可能的角度限定了投影光学装置的数值孔径NA＝sin(Θmax)。
在系统的优化过程中，系统的品质因数可以表示为成本函数。优化过程归结为求出使成本函数最小化的一组系统参数(设计变量)的过程。成本函数可以依赖于优化的目标而具有任何适合的形式。例如，成本函数可以是系统的特定特性(评价点)相对于这些特性的期望值(例如理想值)的偏差的加权均方根(RMS)；成本函数还可以是这些偏差的最大值。此处的术语“评价点”应当被广义地解释成包括系统的任何特性。系统的设计变量可以限制成有限的范围和/或是由于系统的实施的实用性而是相互依赖的。在光刻投影设备的情形中，这些约束通常与硬件的物理性质和特性(诸如可调节范围)和/或掩模可制造性设计规则相关，评价点可以包括衬底上的抗蚀剂图像上的物理点以及诸如剂量和焦距等非物理特性。
在光刻投影设备中，源提供了照射(即光)；投影光学装置对通过掩模且到衬底上的照射进行引导和成形。术语“投影光学装置”在此处被广义地限定为包括可以改变辐射束的波前的任何光学部件。例如，投影光学装置可以包括部件14，16a，16b和16c中的至少一些部件。空间图像(AI)是衬底上的光强度分布。衬底上的抗蚀剂层被曝光，空间图像被转移至抗蚀剂层，作为其中的潜在的“抗蚀剂图像”(RI)。抗蚀剂图像(RI)可以被定义为抗蚀剂层中的抗蚀剂的溶解度的空间分布。抗蚀剂模型可以用于从空间图像计算抗蚀剂图像，其示例可以在共同转让的美国专利申请No.12/315,849中找到，该文献的公开内容通过参考将其全部内容并入本文中。抗蚀剂模型仅与抗蚀剂层的性质(例如在曝光、PEB和显影期间发生的化学过程的作用)相关。光刻投影设备的光学性质(例如源、掩模和投影光学装置的性质)规定了空间图像。因为可以改变在光刻投影设备中使用的掩模，所以期望将掩模的光学性质与包括至少源和投影光学装置的光刻投影设备的其余部分的光学性质分离开。
在图2中示出了光刻投影设备中的模拟光刻的示例性流程图。源模型31表示源的光学特性(包括光强度分布和/或相位分布)。投影光学模型32表示投影光学装置的光学特性(包括由投影光学装置所引起的相位分布和/或光强度分布的变化)。如下文之后说明的，可以将源模型31和投影光学装置模型32组合成传递交叉系数(TCC)模型34。设计布局模型35表示设计布局33的光学特性(包括由给定的设计布局33所引起的相位分布和/或光强度分布的变化)，其是掩模上的特征的布置的表示。空间图像36可以由传递交叉系数34和设计布局模型35模拟。抗蚀剂图像37可以使用抗蚀剂模型37由空间图像36来模拟。对光刻的模拟可以例如预测在抗蚀剂图像中的轮廓和CD。
更具体地，注意到，源模型31可以表示源的光学特性，包括但不限于NA-西格玛(σ)设定以及任何特定的照射源形状(例如诸如环形的、四极和双极等的离轴光源等)。投影光学装置模型32可以表示投影光学装置的光学特性，其包括像差、变形、折射率、物理大小、物理尺寸等。设计布局模型35还可以表示物理掩模的物理性质，如所描述的，例如在美国专利No.7,587,704中所描述的，通过参考将其全部内容并入本文中。模拟的目标是精确地预测例如边缘的定位和CD，其之后可以与期望的设计相比较。所述期望的设计通常定义为预先OPC设计布局，其可以被提供成标准数字文件格式(诸如GDSII或OASIS)或其它文件格式。
可以根据这一设计布局识别一个或更多的部分，其被称作为“片段”。在本发明的特定实施例中，提取一组片段，其表示设计布局中的复杂的图案(典型地大约50至1000个片段，尽管可以使用任何数量的片段)。如本领域技术人员所认识到的，这些图案或片段表示设计的小的部分(即电路、单元或图案)，尤其是片段代表了需要特别关注和/或验证的小的部分。或者说，片段可以是设计布局的部分或可以类似于设计布局的部分或具有与设计布局的部分相类似的行为，其中通过经验(包括由客户提供的片段)、通过反复试验或通过运行全芯片模拟来识别临界特征。片段通常包含一个或更多的测试图案或计量图案。
可以基于设计布局中已知的临界特征区域由客户先验地提供初始的较大组的片段，其需要特定的图像优化。可替代地，在本发明的另一实施例中，可以通过使用一些类型的识别临界特征区域的自动化的(诸如机器视觉)或手工的算法从整个设计布局提取所述初始的较大组片段。
为了减小整个计算负担，可以预想各种方式的优化。在一个实施例中，首先通过基于衍射识别标志分析(diffraction signature analysis)的图案选择方法或任何其它的方法来选择一组片段，之后执行SMLO过程。可替代地，首先执行全芯片模拟，由全芯片模拟识别“热点”和/或“温点(warm spot)”，且之后执行图案选择步骤。基于选择的图案完成优化。图案选择算法(基于衍射识别标志分析或其它方法)可以与SMLO过程无缝地集成在一起。
在光刻投影设备中，例如，可以将成本函数表达成：
CF ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) = Σ p = 1 P w p f p 2 ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) (方程1)
其中(z1，z2，…，zN)是N个设计变量或该设计变量的值；fp(z1，z2，…，zN)是针对于(z1，z2，…，zN)的一组设计变量值在第p个评价点处的特性的实际值和期望值之间的差别。wp是指派给第p个评价点的权重常数。比其它图案或评价点更加关键的图案或评价点可以被分配更高的wp值。具有更大的发生次数的图案和/或评价点也可以被分配更高的wp值。评价点的示例可以是晶片上的任何物理点或图案、或抗蚀剂图像或空间图像或虚拟设计布局上的任何点。成本函数可以表示光刻投影设备或衬底的任何适合的特性，例如焦距、CD、图像偏移、图像变形、图像旋转等。因为正是抗蚀剂图像通常决定衬底上的电路图案，所以成本函数通常包括表示抗蚀剂图像的一些特性的函数。例如，这样的评价点的fp(z1，z2，…，zN)可以简单地是抗蚀剂图像中的点至所述点的期望位置之间的距离(即边缘定位误差EPEp(z1，z2，…，zN))。所述设计变量可以是任何可调节的参数，诸如源、掩模、投影光学装置、剂量、焦距等的可调节参数。优选地，至少一些设计变量是投影光学装置的可调节特性。投影光学装置可以包括统称为“波前操纵器”的部件，其可以用于调整波前的形状和辐射束的强度分布和/或相移。投影光学装置优选地可以在沿着光刻投影设备的光路的任何位置调整波前和强度分布，诸如在掩模之前、光瞳面附近、像平面附近、焦平面附近。投影光学装置可以用于校正或补偿例如由源、由掩模、由光刻投影设备中的温度变化、由光刻投影设备中的部件的热膨胀所引起的波前和强度分布的特定变形。调整波前和强度分布可以改变评价点的值和成本函数。可以由模型来模拟或实际测量这样的变化。
应当注意，fp(z1，z2，…，zN)的通常的加权均方根(RMS)被定义为因此最小化fp(z1，z2，…，zN)的加权RMS等同于最小化方程1中定义的成本函数 CF ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) = Σ p = 1 P w p f p 2 ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) . 因此，为在本文中表示简单起见，fp(z1，z2，…，zN)的加权RMS和方程1可以相互通用。
此外，如果我们考虑最大化PW(过程窗口)，那么我们可以将不同的PW条件的相同的物理位置认为是在(方程1)中的成本函数的不同的评价点。例如，如果我们考虑N个PW条件，那么我们可以根据它们的PW条件对评价点进行分类，且将成本函数写成：
CF ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) = Σ p = 1 P w p f p 2 ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) = Σ u = 1 U Σ p u = 1 P u w p u f p u 2 ( z 1 , z 2 , . . . , z ) (方程1’)
其中是第u个PW条件(u＝1，…，U)下(z1，z2，…，zN)的设计变量的一组值的第pi评价点的预期值和实际值之间的差别。在所述差别是EPE时，那么最小化上文的成本函数等价于在各种PW条件下最小化边缘偏移，因此等价于最大化PW。尤其是，如果PW还由不同的掩模偏置构成，那么最小化上文的成本函数还包括对MEEF(掩模误差增强因子)的最小化，其被定义成晶片EPE和引起的掩模边缘偏置之间的比例。
设计变量可以具有约束条件，其可以表达成(z1，z2，…，zN)∈Z，其中Z是设计变量的一组可能的值。
因此，优化过程是在约束条件(z1，z2，…，zN)∈Z下找到能够最小化成本函数设计变量的一组值，即找到
( z ~ 1 , z ~ 2 , . . . z ~ N ) = arg min ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) ∈ Z CF ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) = arg min ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) ∈ Z Σ p = 1 P w p f p 2 ( z 1 , z 2 , . . . , z N ) (方程2)
SMLO过程的详细的计算架构可以在Feng等人的共同未决的共同拥有的临时申请题目为“Optimization of Source，Mask and ProjectionOptics，”(P-3745.000-US；atty.Docket no.081468.0387211)(US61/412,372)中找到，其是与本申请同一日申请的申请且通过参考将其全部内容并入本文中。(该内容也被记载在本申请人在与本申请同日递交的发明名称为“源、掩模和投影光学装置的优化”的中国专利申请中。)
在图3中示出了根据实施例的优化光刻投影设备的一般方法。该方法包括定义多个设计变量的多变量成本函数的步骤302。其中至少一些设计变量是投影光学装置的特性，如步骤300B所示。其它的设计变量可以与照射源(步骤300A)和设计布局(步骤300C)相关。在步骤304中，同时调节设计变量，使得朝向收敛移动成本函数。在步骤306中，确定预定的终止条件是否被满足。预定的终止条件可以包括各种可能性，即成本函数可以被最小化或最大化，如由使用的数值技术所要求的，成本函数的值与阈值相等或越过阈值，成本函数的值达到预定的误差极限内，或达到预定的迭代次数。如果步骤306中的任一条件被满足，那么所述方法终止。如果步骤306中的条件都没有被满足，那么步骤304和306被重复地迭代，直到获得了期望的结果为止。
在光刻投影设备中，源、掩模和投影光学装置可以根据实施例被交替地优化(称为“交替优化”)或被同时优化(称为同时优化)。如在此处使用的术语“同时”、“同时地”、“联合”和“联合地”意思是源、掩模、投影光学装置和/或任何其它的设计变量的特性的设计变量被允许同时变化。如在此处使用的术语“交替的”或“交替地”的意思是不是所有的设计变量都允许同时变化。
在图3中，同时执行所有设计变量的优化。我们称这样的流程为同时流程或共同优化流程。可替代地，如图4A所示，交替地执行所有设计变量的优化。在这一流程中，在每一步骤中，一些设计变量是固定的，而其它的设计变量被优化以最小化成本函数；之后在下一步骤中，不同组的变量是固定的，而其它的变量被优化以最小化成本函数。这些步骤被交替地执行，直到收敛或特定的终止条件被满足为止。如在图4A的非限制性示例性的流程图中所显示的，我们首先获得设计布局(步骤402)，之后在步骤404中执行SMO(源-掩模-优化)步骤，其中来自投影光学装置的所有设计变量是固定的，而所有另外的设计变量(来自照射源和掩模设计布局)被优化以最小化成本函数。在这一SMO中，源可以由独立的源点来表征，用于SMO的设计布局的一部分或掩模布局可以表征为例如空间频域中的衍射元件。这实际上类似于在共同未决的共同拥有的申请WO 2010/059954中所描述的方案，通过参考将其全部内容并入本文中。基于优化结果对设计布局的一部分或掩模布局的重新配置包括利用光学临近效应校正(OPC)和再次表征该重新配置的掩模的重新配置。之后在下一步骤406中，执行LO(透镜优化)，其中来自照射源和掩模设计的所有设计变量是固定的，而来自投影光学装置的设计变量被优化以最小化成本函数。这两个步骤可以交替地执行，直到满足步骤408中的特定终止条件为止。可以使用各种终止条件，诸如成本函数的值等于阈值，成本函数的值跨过阈值，成本函数的值达到预定的误差极限内，或达到了预定次数的迭代等。注意到，我们使用SMO-LO-交替优化作为交替流程的例子。交替流程可以采用许多不同的形式，诸如SO-LO-MO交替优化，其中我们交替地和迭代地执行SO(源优化)、LO(透镜优化)和MO(掩模优化)；或我们可以首先执行一次SMO，之后交替地和迭代地执行LO和MO，等等。最终，在步骤410中获得了优化结果的输出且所述过程停止。将在后面的图中显示这些流程的另外的例子。
图4B显示根据本发明的实施例的源-掩模-透镜流程，其中在步骤4010中提供了初始源和初始目标设计布局。初始目标设计布局可以例如是实际的设计布局或实际设计布局的一部分或片段或片段组或预期的设计布局的任何其它的表示。接下来，在初始目标设计布局以及初始源上执行源-掩模-优化，其在步骤4020中示出。该源-掩模-优化可以包括产生和包含亚分辨率辅助特征(SRAF)。在一个实施例中，利用自由形式的SMO执行所述SMO。该SMO步骤还可以包括用于从例如初始的较大的一组片段或设计布局的部分选择较小、更加受限制的一组片段或设计布局的部分来进行所述SMO过程的方法。这样的通过选择一子组片段或设计布局的部分的缩减步骤通常加快计算和优化过程。还可以从共同转让的于2010年10月28日申请的美国专利申请No.12/914,954和共同转让的于2010年10月26日申请的WO专利申请No.PCT/EP2010/066106了解这样的选择过程，通过参考将其的公开内容并入本文中。将该步骤4020作为初始步骤执行的原因在于为了保证在优化过程的全局的最小值处或附近进行全SMLO的优化。根据这一SMO过程，优化的源和优化的掩模或优化的设计布局的部分的结果被分别在图4B中用步骤4030和4040表示。在当前的过程中，源布局4030是固定的，优化的掩模或优化的设计布局的部分随后用于用步骤4050表示的迭代过程，其包括在步骤4060中显示的迭代相位校正和如在步骤4070中显示的掩模校正或对该部分设计布局的校正。在相位校正步骤4060中，生成成本函数，其中代表掩模(或该部分设计布局)和源的设计变量保持恒定，仅仅代表(与投影光学装置相关的)相位的设计变量被允许变化，使得相位被优化。相位优化是透镜/投影光学装置优化的类型。在掩模(或该部分设计布局)校正步骤4070中，生成了成本函数，其中代表相位和源的设计变量保持恒定，而仅仅代表掩模(或该部分设计布局)的设计变量被允许改变，使得掩模被优化。如果该迭代过程导致了与预定的终止条件一致，那么停止迭代过程，且在步骤4080中获得了最终的源、掩模和相位校正。
图4C显示了与图4B类似的流程，其中步骤4010提供了初始的源和目标设计布局或掩模或一部分设计布局，执行SMO的步骤4020类似于图4B中的流程。再次，步骤4030表示优化的源布局针对于该例子是固定的，但是现在用于优化掩模(或一部分设计布局)和相位的优化过程被在步骤4055中的共同优化过程中执行。在该共同优化过程4055中，生成了成本函数，其中代表源的设计变量保持恒定，仅代表掩模(或该部分设计布局)和相位的设计变量被允许改变，使得掩模与相位一起被同时优化，或被共同优化。再者，如果该迭代过程达成了预定的终止条件，那么停止迭代过程，且在步骤4080中获得了最终的源、掩模和相位校正。
在图4D中，显示了一流程，在该流程中显示了全源-掩模-透镜-优化。提供初始源和目标设计或掩模或一部分设计布局的步骤4010仍然是类似的，但是替代如在前述的流程中显示的SMO步骤4020，现在在步骤4100中执行全源-掩模-透镜-优化过程。在该共同优化过程4100中，生成了成本函数，其中代表源、掩模(或该部分设计布局)和相位的设计变量全都允许改变，使得所有三个参数同时一起优化，或所有三个参数一起被共同优化。在可选的调节步骤4090中，可以分别在步骤4092和4094中应用另外的掩模和/或相位调节，以进一步优化掩模和相位校正，例如通过与SMLO步骤4100相比进一步地收紧或改变终止条件。再者，如果所有的终止条件被满足，那么在步骤4080中获得了最终的源、掩模和相位校正。
注意到，对于图4B-D中的示例性过程，独立的成本函数可以针对于各个阶段的优化来公式化。例如，用于SMO的成本函数和用于随后的LO的成本函数可以是不一样的。可以基于来自优化的之前的步骤的结果迭代地更新优化的后期的成本函数，该优化的之前的步骤使用不同的成本函数。类似地，终止条件还可以在每一优化步骤的结束时是不同的或相同的。权利要求部分进一步地详细描述了该构思。
本领域技术人员还将理解，如之前讨论的，图案选择算法可以与同时或交替SMLO集成。例如，在采用交替SMLO时，可以首先执行全芯片SMO，识别“热点”和/或“温点”，之后执行LO或SLO(源-透镜优化)。鉴于本发明的公开内容，本领域技术人员将理解，诸多的子优化的排列和组合能够用于实现期望的优化结果。
在图4E中的流程图中显示的一个示例性的实施例中，图案选择集成到SMLO中，以进一步加快优化过程，其对于全芯片(或整个设计布局)优化是尤其有用的。如果存在具有太多的测试图案(也称作为“计量器”或“计量图案”)和/或太多的评价点的太多的片段，那么优化可能会太慢或需要太多的存储量。为了减小用于具有许多计量图案的大的设计布局的计算成本，我们将图案选择应用至所有的计量图案。例如，在步骤420中，我们可以首先识别一些重要的片段(例如基于衍射特性)，然后在步骤422中我们可以针对于这些片段中的所有的评价点进行SMLO，且之后在步骤424中我们可以根据SMLO结果来将照射和投影光学装置的功能固定，且针对于整个设计布局执行掩模优化。在终止条件被满足时，在步骤426中终止所述过程。
可替代地，我们可以通过热点或温点识别计量器，即缺陷或几乎是缺陷的图案。这样的可替代的流程在图4F中示出。尤其是，我们可以首先在仅固定至少投影光学装置的特性时运行全芯片SMO(步骤430)或MO，且在步骤432中识别热点和温点。如果过程窗口不是足够好的，那么如在步骤434中所确定的，将热点和温点转换成步骤436中的计量器。在步骤438中，执行计量选择或图案选择方法以减小计量器的数量和将已选择的计量器增添到计量池中。在步骤440中，在已选择的计量池上执行SMLO。如果需要的话，可以重复该过程。注意到，还可以结合其它的修改来应用图4E和4F中的这两个可替代的流程。例如，我们可以首先应用图4A的第一流程，之后识别所产生的热点和温点，然后应用图4F中的第二流程。
根据本发明的实施例的一个示例性的SMLO方法将结合图4G中的流程图进行说明。类似的方法可以在共同转让的于2010年10月28日申请的美国专利申请No.12/914,946中找到，通过参考将其全部公开内容并入本文中。美国专利申请No.12/914,946和本申请之间的差别在于美国专利申请No.12/914,946重点在于SMO，而本申请重点在于SMLO。
在图4G中，目标设计布局4300(典型地包括成标准数字格式(诸如OASIS、GDSII等)的布局)包括存储器、测试图案和逻辑电路，针对于该目标设计布局4300将优化光刻过程。从该设计布局，提取全组片段4302，其代表了在设计4300中的所有的复杂的图案(典型地大约50至1000个片段)。如由本领域技术人员所能理解的，这些片段代表了需要特别关注和/或验证的设计的小的部分(即电路、单元或图案)。
如在4304中通常显示的，从全组4302中选择小的子组的片段4306(例如15至50个片段)。如在下文更详细地说明的，优选地执行对片段的选择，使得已选择的图案的过程窗口尽可能接近地匹配全组临界图案的过程窗口。选择的有效性还通过总的周期运行时间(图案选择和SMLO)缩减来权衡。
在4308中，用已选择的图案(15至50个图案)4306执行SMLO。更具体地，针对于已选择的图案4306来优化照射源。可以使用宽范围的已知方法中的任何方法来进行优化，例如在美国专利公开出版物No.2004/0265707中所描述的，通过参考将其内容并入本文中。
在4310中，用在4308中获得的源和投影光学装置执行对已选择的图案4306的可制造性的验证。更具体地，验证包括执行对优化的源和投影光学装置和已选择的图案4306的空间图像模拟，和验证图案是否能够横跨充分宽的过程窗口印刷。可以使用宽范围的已知方法中的任意方法来执行该验证，例如在美国专利No.7,342,646中所描述的，通过参考将其内容并入本文中。
如果在4310中的验证是满意的，那么如在4312中所确定的，进程前进至4314中的全芯片优化。另外地，进程返回至4308，在那里再次执行SMLO，但是采用不同的源或图案组。例如，如由验证工具所估计的过程性能可以与特定的过程窗口参数(诸如曝光宽容度和焦深)的阈值相比较。可以由使用者预先确定或设定这些阈值。
在4316中，在已选择的图案满足如在4312中确定的光刻术性能规格之后，优化的源和投影光学装置4314将被用于优化全组片段或甚至用于实际的全芯片或全目标设计布局，其被所述组的片段代表且将被在衬底上形成图案。
在4318中，执行用于在全组片段4316中的全部图案或全部芯片或全部目标设计布局的基于模型的亚分辨率辅助特征定位(MB-SRAF)和光学临近效应校正(OPC)。可以使用宽范围的已知方法中的任意方法来执行所述过程，例如在美国专利Nos.5,663,893，5,821,014，6,541,167和6,670,081中所描述的。
在4320中，使用类似于步骤4310的过程，基于全图案模拟的可制造性的验证被用优化的源和投影光学装置4314和全组片段4316或如在4318中校正的全芯片执行。
在4322中，全组片段4316或全芯片或全目标设计布局的性能(例如诸如曝光宽容度和焦深等过程窗口参数)与(如由方块4313表示的)子组片段4306相比较。在一个示例性的实施例中，图案选择被认为是完整的，和/或源和投影光学装置在类似的(＜10％)光刻性能被针对于已选择的图案(15至20)4306和所有的临界图案(50至1000)4316获得时对于全芯片来说是完全合格的。
另外地，在4324中，提取热点，在4326中将这些热点添加至子组4306，过程重新开始。例如，在验证4320期间识别的热点(即在限制过程窗口性能的全组片段4316之间的特征)被用于另外的源调节或重新运行SMLO。源和投影光学装置在全组片段4316的过程窗口在最后一次运转和在最后一次运转之前的运转4322之间相同时被认为是完全收敛的。
因此，从上文的非限制性示例中，阅读者应当理解SMLO被容易地适应到现有的成各种形式的优化构架中。
如之前讨论的，对成本函数(CF)的优化居于SMLO方法的核心。CF可以是一些光刻指标的RMS值。当然，CF(z1，z2，…，zN)不限于fp(z1，z2，…，zN)的RMS。CF(z1，z2，…，zN)可以成任何其它的适合形式。
图5显示所述优化的一个示例性方法，其中成本函数被最小化。在步骤502中，获得了设计变量的初始值，包括它们的调节范围(如果有的话)。在步骤504中，建立多变量成本函数。在步骤506中，针对于第一迭代步骤(i＝0)在足够邻近设计变量的开始点值的附近范围内展开成本函数。在步骤S508中，应用标准多变量优化技术来最小化成本函数。注意到，优化问题可以在S508的优化过程期间或在优化过程中的后期阶段应用约束条件，诸如调节范围。步骤S520规定针对于用于已识别的评价点的给定的测试图案(也称作为“计量器”)进行每一迭代，该已识别的评价点已经被选择用于优化光刻过程。在步骤S510中，预测光刻响应。在步骤S512中，步骤S510的结果与在步骤S522中获得的期望的或理想的光刻响应值进行比较。如果在步骤S514中满足了终止条件，即优化产生了充分接近期望值的光刻响应值，那么在步骤S518中输出设计变量的最终值。输出步骤还可以包括利用设计变量的最终值输出其它的功能，诸如输出在光瞳面(或其它平面)处的经过调节的波前像差分布图、优化的源分布图以及优化的设计布局等。如果终止条件未被满足，那么在步骤S516中，用第i次迭代的结果更新设计变量的值，所述过程返回至步骤S506。
图6显示示出第二优化过程的关键步骤的示例性流程图。图6的许多步骤非常类似于图5中的对应步骤，在此另有说明除外。一个主要的区别在于：在步骤S604中，多变量成本函数被表达成包括与之相关的拟合系数的高阶(诸如二次)多项式，例如，传递交叉系数(TCC)的偏导数。在步骤S606中针对于每一次迭代在开始点的附近展开TCC，在步骤S607中展开空间图像、抗蚀剂图像和边缘定位误差(EPE)。其余的步骤类似于图5中描述的对应的步骤。从上文的阐释中本领域技术人员将明白，在本发明的特定的实施例中，迭代的次数可以甚至是一次，从而导致单次计算次序。这可以例如在对一些设计变量的描述最初是足够充分的以致于在单次计算之后满足了预定的终止条件时发生。
因此，根据实施例的最大化过程窗口的方法包括：找到设计变量的值，其将在任何评价点p(RIp)处的抗蚀剂图像(例如抗蚀剂层中的抗蚀剂的溶解度)落到被许可的范围之外的概率的最大值最小化。
图7显示同时SMLO过程可以如何使用高斯牛顿算法进行优化的一个具体的例子。在步骤S702中，设计变量的开始值被识别。还可以识别每一变量的调节范围。在步骤S704中，使用设计变量定义成本函数。在步骤S706中，针对于在设计布局中的所有评价点的开始值附近展开成本函数。在可选的步骤S710中，执行全芯片模拟以涵盖在全芯片设计布局中的所有临界图案。期望的光刻响应指标(诸如CD或EPE)被在步骤S714中获得，且在步骤S712中与这些量的预测值比较。在步骤S716中，确定了过程窗口。如关于图5所描述的，步骤S718、S720和S722类似于对应的步骤S514、S516和S518。如之前所述，最终的输出可以是光瞳面中的波前像差分布图，被优化以产生期望的成像性能。最终输出还可以是优化的源分布图和/或优化的设计布局。
图8A-8F显示被应用至设计布局的一部分的如在图4B中显示的源-掩模-透镜优化。在图8A中，显示了目标设计布局。该目标设计布局可以设置成诸如GDSII或Oasis设计格式的电子形式，且可以是子组图案中的一个图案。在当前的例子中，目标设计布局是单个图案，例如来自该部分设计的图案的子组。可替代地，目标图案可以包括来自子组图案的所有已选择的图案，以实现对被成像到衬底上的该设计布局部分的良好覆盖。注意到，所述子组图案可以包括在全芯片设计布局中的所有图案。目标图案或从子组图案选择的图案可以包括热点、温点、片段，且甚至可以包括手动地或自动地从所述设计布局部分提取的图案。在该例子中的初始源是公知的环形照射源，因此没有在任何附图中将其示出。图8A中显示的该目标设计与初始源一起被随后用于对源和目标图案的同时优化中，也通常称作为源-掩模优化或SMO。在SMO中，如在图8B中的优化的目标设计中所看到的，还添加亚分辨率辅助特征或SRAF810。SMO过程还提出对可以在图8C中看到的源或照射光瞳的改变。图8C中的图例显示了在任意相对尺度上的强度值。接下来，如图8C中显示的优化的源光瞳和图8B中显示的优化的目标图案保持是固定的，且应用相位(即透镜)校正。通过选择性地重复以下步骤来进行相位校正：定义多个设计变量的多变量成本函数，所述设计变量是光刻过程的特性，其中该成本函数中的多个设计变量中的至少一些设计变量是投影光学装置的特性；和迭代地重新配置所述多个设计变量，直到预定的终止条件被满足为止。
已经使用两个不同的终止条件来执行在当前例子中的相位校正步骤，从而导致了用于投影透镜的光瞳面校正的两个不同的实施例。如在图8D中显示的光瞳面校正的第一实施例通过使用在光瞳面中的被最小化的相位像差来产生，如在图8E中显示的光瞳面校正的第二实施例由最小化计量器上的CD误差来产生。再者，图8D和8E中的各个图例显示了在任意的相对尺度上的强度值。
图8F显示另外的修改的且另外的优化的目标设计布局，其已经被利用优化的源(其在SMO过程之后未被改变且仍然由图8C表示)和如在图8E中显示的最新优化的相位校正一起进行优化。比较图8B和8E表明在优化的相位校正被用于生成另外的优化的目标布局时可以实现对整个过程窗口的进一步的改进。在这一程序中且如图4B(参见步骤4050)所示的，相位校正(参见图4B中的步骤4060)和目标图案(参见图4B中的步骤4070)的连续的优化可以继续，直到实现了预定的终止条件为止。
图9是显示计算机系统100的方块图，该计算机系统100可以辅助执行此处公开的优化方法和流程。计算机系统100包括：总线102或用于信息通信的其它通信机制；和与总线102耦接的用于处理信息的处理器104(或多个处理器104和105)。计算机系统100还包括主存储器106(诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态储存装置)，所述主存储器106耦接至总线102用于储存被处理器104执行的信息和指令。主存储器106还可以用于在由处理器104执行的指令的执行期间储存临时变量或其它中间信息。计算机系统100还包括被耦接至总线102的只读存储器(ROM)108或其它静态储存装置，其用于存储用于处理器104的静态信息和指令。存储装置110(诸如磁盘或光盘)被提供并耦接至总线102，用于存储信息和指令。
计算机系统100可以经由总线102耦接至显示器112(诸如阴极射线管(CRT)或平板或触摸面板显示器)，用于给计算机使用者显示信息。输入装置114(包括字母数字键和其它键)耦接至总线102用于将信息和命令选择与处理器104通信。另一类型的使用者输入装置是光标控制器116(诸如鼠标、轨迹球、或光标方向键)，用于将方向信息和命令选择与处理器104通信和用于控制显示器112上的光标移动。这一输入装置典型地在两个轴线(第一轴线(例如x)和第二轴线(例如y))上具有两个自由度，这允许所述装置指定平面中的位置。触摸面板(屏)显示器也可以用作输入装置。
根据本发明的一个实施例，优化过程的部分可以由计算机系统100响应于用于执行包含在主储存器106中的一个或更多的指令的一个或更多的序列的处理器104而被执行。这样的指令可以被从另一计算机可读介质(诸如储存装置110)读取到主储存器106中。包含在主存储器106中的指令的序列的执行使得处理器104执行此处描述的方法步骤。在多处理布置中的一个或更多的处理器也可以被用于执行包含在主存储器106中的指令的序列。在可替代的实施例中，硬接线电路可以用于替代软件指令或与软件指令结合，以实施本发明。因此，本发明的实施例不限于硬件电路和软件的任何特定的组合。
如此处使用的术语“计算机可读介质”表示参与为了执行而提供指令至处理器104的任何介质。这样的介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如储存装置110。易失性介质包括动态存储器，诸如主储存器106。传输介质包括同轴电缆、铜导线和光纤，包含包括总线102的导线。传输介质还可以采用声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的这些声波或光波。计算机可读介质的通常形式包括例如软盘、软碟(flexible disk)、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡、纸带、任何具有孔图案的其它物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它储存器芯片或卡带、如下文描述的载波或计算机可以读取的任何其它介质。
各种形式的计算机可读介质可能涉及将一个或更多的指令的一个或更多的序列传送至处理器104，用于执行。例如，指令可以最初出现在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中且使用调制解调器在电话线上发送所述指令。在计算机系统100本地的调制解调器可以接收电话线上的数据，且使用红外发送器将数据转换成红外信号。耦接至总线102的红外探测器可以接收在红外信号中携带的数据和将数据置于总线102上。总线102将数据传送至主存储器106，处理器104从主存储器106获取和执行指令。由主存储器106接收的指令可以可选择地在处理器104的执行之前或之后被储存在储存装置110上。
计算机系统100还优选地包括耦接至总线102的通信接口118。通信接口118提供耦接至网络链路120的双向数据通信，该网络链路120连接至本地网络122。例如，通信接口118可以是综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器，用于提供数据通信连接至对应类型的电话线。作为另一例子，通信接口118可以是局域网(LAN)卡，以提供数据通信连接至兼容的LAN。无线链路也可以被实现。在任何这样的实施方式中，通信接口118发送和接收电、电磁或光信号，其携带表示各种类型的信息的数字数据流。
典型地，网络链路120通过一个或更多的网络将数据通信提供至其它数据装置。例如，网络链路120可以通过本地网络122提供连接至主机124或由网络服务商(ISP)126操作的数据设备。ISP126又通过全球分组数据通信网络(现在被通常称为“互联网”)128提供数据通信服务。本地网络122和互联网128都使用携带数字数据流的电、电磁或光信号。通过各种网络的信号和网络链路120上和通过通信接口118的信号将数字数据传送至计算机系统100和从计算机系统100传送回，其是用于运送信息的载波的示例性形式。
计算机系统100可以通过网络、网络链路120和通信接口118发送信息和接收数据，包括程序码。在互联网的例子中，服务器130可以通过互联网128、ISP126、局域网122和通信接口118为应用程序发送请求码。根据本发明，一个这样的被下载的应用程序提供用于例如实施例的照射优化。在它在储存装置110或用于之后的执行的其它非易失性储存器中被接收和/或储存时，接收码可以被处理器104执行。如此，计算机系统100可以获得成载波形式的应用码。
图10示意性地显示示例性的光刻投影设备，其照射源可以通过使用此处描述的方法而被优化。所述设备包括：
辐射系统IL，用于供给投影辐射束B。在这一特定的情形中，辐射系统还包括辐射源SO；
第一载物台(掩模台)MT，设置有用于保持掩模MA(例如掩模版)的掩模保持器并连接至第一定位装置，所述第一定位装置用于精确地相对于投影系统PS定位掩模；
第二载物台(衬底台)WT，设置有用于保持衬底W(例如涂覆抗蚀剂的硅晶片)的衬底保持器并连接至第二定位装置，所述第二定位装置用于相对于投影系统PS精确地定位衬底；
投影系统(“透镜”)PS(例如折射式、反射式或折射反射式的光学系统)，用于将掩模MA的受辐射部分成像到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多的管芯)上。
如此处显示的，所述设备是透射式的(即具有透射式掩模)。然而，例如，通常它还可以是反射式的(具有反射式掩模)。可替代地，所述设备可以采用另一类型的图案形成装置来替代掩模使用；例子包括可编程反射镜阵列或LCD矩阵。
源SO(例如汞灯或准分子激光器)产生辐射束。例如，这一辐射束被直接地供给到照射系统(照射器)IL中，或在穿过调节装置(诸如扩束器Ex)之后供给到照射系统(照射器)IL中。照射器IL可以包括调整装置AD，所述调整装置AD用于设定在辐射束中的强度分布的外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)。另外，它通常包括各种其它部件，诸如积分器IN和聚光器CO。这样，照射到掩模MA上的辐射束B在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
关于图10应当注意的是，源SO可以位于光刻投影设备的壳体内(当源SO是例如汞灯时经常是这样的情形)，但是它还可以远离光刻投影设备，其产生的辐射束被引导到所述设备中(例如在适合的定向反射镜的帮助下)；所述后一种情况通常是当源SO是准分子激光器(例如是基于KrF，ArF或F2激光的准分子激光器)的情形。
辐射束B随后被保持在掩模台MT上的掩模MA所拦截。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B穿过透镜PL，其将辐射束B聚焦到衬底W的目标部分C上。在第二定位装置(和干涉仪测量装置IF)的辅助下，衬底台WT可以精确地移动，例如以便在辐射束B的路径上定位不同的目标部分C。类似地，例如在从掩模库机械获取掩模MA之后或在扫描期间，第一定位装置可以用于相对于辐射束B的路径定位掩模MA。通常，在长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)(未在图10中明确地示出)的帮助下，实现载物台MT、WT的移动。然而，在晶片步进机的情形中(与步进扫描工具相反)，掩模台MT可以仅仅连接至短行程致动器或可以是固定的。
所示出的工具可以在两种不同的模式中使用：
在步进模式中，掩模台MT可以保持为基本静止，且一次(即单个“闪光”)将整个掩模图像投影到目标部分C上。衬底台WT之后在x和/或y方向上被移动，使得可以通过辐射束PB来辐射不同的目标部分C。
在扫描模式中，除了给定的目标部分C不在单个“闪光”中曝光之外，实质上应用了相同的方式。替代地，掩模台MT可以沿给定方向(所谓“扫描方向”，例如y方向)以速度v移动，使得投影束B在掩模图像上扫描；同时，衬底台WT沿相同或相反的方向以速度V＝Mv同时地移动，其中M是透镜PL的放大率(典型地M＝1/4或1/5)。这样，可以曝光相对大的目标部分C，而不对分辨率进行折衷。
此处公开的概念可以模拟用于使亚波长特征成像的任何一般性成像系统或在数学上对用于使亚波长特征成像的任何一般性成像系统进行建模，且可能随着能够产生尺寸不断变小的波长的成像技术的出现是特别有用的。已经使用的现有的技术包括EUV(极紫外线)光刻术，其能够用ArF激光器产生193nm波长，甚至可以用氟激光器产生157nm的波长。此外，EUV光刻术能够通过使用同步加速器或通过用高能电子撞击材料(固体或等离子体)来产生在20-5nm范围内的波长，用于产生在这一范围内的光子。
可以使用下述方面进一步描述本发明：
1.一种用于利用光刻投影设备改进用于将设计布局的一部分成像到衬底上的光刻过程的计算机执行的方法，所述光刻投影设备包括照射源和投影光学装置，所述方法包括步骤：
从所述设计布局中的所述部分选取一子组图案且选取初始的照射源；
同时优化所述子组图案和所述照射源；和
通过利用所述优化的照射源来优化所述投影光学装置的特性。
2.根据方面1所述的方法，其中所述同时优化所述子组图案和所述照射源的步骤通过选择性重复下述步骤来执行：
定义多个第一设计变量的第一多变量成本函数，所述多个第一设计变量是所述光刻过程的特性，所述多个第一设计变量中的至少一些设计变量是所述照射源的特性和所述子组图案的特性；
迭代地重新配置所述多个第一设计变量，直到第一预定的终止条件被满足为止。
3.根据方面1所述的方法，其中所述优化所述投影光学装置的特性的步骤通过选择性地重复下述步骤来执行：
定义多个第二设计变量的第二多变量成本函数，所述多个第二设计变量是所述光刻过程的特性，所述第二成本函数的多个第二设计变量中的至少一些设计变量是所述投影光学装置的特性；
迭代地重新配置所述多个第二设计变量，直到第二预定的终止条件被满足为止。
4.根据方面1所述的方法，其中所述设计布局的所述部分包括下述中的一个或更多个：整个设计布局、片段、已知具有一个或更多的临界特征的一段设计布局、已经从全芯片模拟识别出热点或温点的一段所述设计布局以及已经由图案选择方法识别出一个或更多的临界特征的一段设计布局。
5.根据方面2或3所述的方法，其中所述第一和/或第二预定的终止条件包括下述中的一个或更多个：所述成本函数的最小化；所述成本函数的最大化；达到预设的迭代次数；达到等于或超过预设阈值的所述成本函数的值；达到预定的计算时间；达到预定的过程窗口；和达到在可接受的误差界限内的成本函数的值。
6.根据方面1所述的方法，其中所述方法还包括步骤：
利用所述优化的照射源和所述优化的投影光学装置，用于进一步优化所述子组图案。
7.根据方面6所述的方法，其中所述利用所述优化的照射源和所述优化的投影光学装置用于进一步优化所述子组图案的步骤是通过选择性地重复下述步骤来执行：
定义多个第三设计变量的第三多变量成本函数，所述第三设计变量是所述光刻过程的特性，所述第三成本函数的所述多个第三设计变量中的至少一些设计变量是所述子组图案的特性；和
迭代地重新配置所述多个第三设计变量，直到第三预定的终止条件被满足为止。
8.根据方面6所述的方法，其中所述在利用之前优化的所述投影光学装置和所述优化的照射源的同时优化所述子组图案的步骤、和所述在利用之前优化的子组图案和所述优化的照射源的同时优化所述投影光学装置的步骤被迭代地执行，直到第四预定的终止条件被满足为止。
9.根据方面3所述的方法，其中所述第二成本函数的多个第二设计变量包括所述投影光学装置的特性和所述子组图案的特性。
10.一种用于利用光刻投影设备改进用于将设计布局的一部分成像到衬底上的光刻过程的计算机执行的方法，所述光刻投影设备包括照射源和投影光学装置，所述方法包括：
从所述设计布局中的所述部分选取一子组图案且选取初始的照射源；
同时优化所述子组图案、所述照射源和所述投影光学装置。
11.根据方面10所述的方法，其中所述同时优化所述子组图案、所述照射源和所述投影光学装置的步骤通过选择性地重复下述步骤来执行：
定义多个设计变量的多变量成本函数，所述多个设计变量是所述光刻过程的特性，所述多个设计变量中的至少一些设计变量是所述照射源的特性、所述子组图案的特性和所述投影光学装置的特性；
迭代地重新配置所述多个设计变量，直到预定的终止条件被满足为止。
12.根据方面10所述的方法，其中所述方法包括调节所述子组图案和/或调节所述投影光学装置的另外的步骤。
13.根据方面12所述的方法，其中所述调节所述子组图案和/或调节所述投影光学装置的步骤通过选择性地重复下述步骤来执行：
定义另外多个设计变量的另外的多变量成本函数，所述另外的多个设计变量是所述光刻过程的特性，所述另外的多个设计变量中的至少一些设计变量是所述子组图案的特性和/或所述另外的多个设计变量是所述投影光学装置的特性；
迭代地重新配置所述多个设计变量的组，直到另外的预定的终止条件被满足为止。
14.根据方面2、3、7、11或13所述的方法，其中所述迭代地重新配置步骤中的至少一个步骤在没有约束条件或具有规定所述设计变量中的至少一些设计变量的范围的约束条件的情况下进行。
15.根据方面14所述的方法，其中所述设计变量中的至少一些设计变量是处于代表在所述光刻投影设备的硬件实施中的物理限制的约束条件的约束之下。
16.根据方面15所述的方法，其中所述约束条件包括下述中的一个或更多个：调节范围、管理掩模可制造性的规则以及所述设计变量之间的相互依赖性。
17.根据方面2、3、7、11或13所述的方法，其中所述成本函数是所述下述光刻指标中的一个或更多个指标的函数：边缘定位误差、临界尺寸、抗蚀剂轮廓距离、最差缺陷尺寸和最佳焦距偏移。
18.根据方面1或10所述的方法，其中所述方法包括：在执行所述优化过程的步骤之前选择子组目标图案，所述目标图案在特性上代表所述设计布局的所述部分的特征。
19.根据方面2、3、7、11或13所述的方法，其中所述优化过程包括在每一次迭代的开始点附近的预定的相对小的邻域内计算线性拟合系数来迭代地最小化所述成本函数。
20.根据方面19所述的方法，其中所述成本函数通过从由高斯-牛顿算法、Levenberg-Marquardt算法、梯度下降算法、模拟退火和遗传算法构成的组中选择的方法来最小化。
21.根据方面2、3、7、11或13所述的方法，其中所述成本函数通过求解所述设计变量的多项式来最小化，所述多项式包括所述设计变量的高阶多项式。
22.根据方面21所述的方法，其中所述成本函数被以拟合常数系数的项展开。
23.根据方面22所述的方法，其中所述拟合常数系数由来自传递交叉系数(TCC)的多项式展开的系数计算。
24.根据方面23所述的方法，包括计算所述传递交叉系数的偏导数。
25.根据方面24所述的方法，其中所述传递交叉系数的偏导数由所述设计变量的冲激响应来计算。
26.根据方面2、3、7、11或13所述的方法，其中所述成本函数包括抗蚀剂图像或空间图像的特性。
27.根据方面2、3、7、11或13所述的方法，其中所述成本函数通过求解二次规划问题来最小化。
28.根据方面2、3、7、11或13所述的方法，其中所述成本函数是仅仅所述投影光学装置的特性的设计变量的函数，而另外的设计变量被指派预定的值。
29.根据方面2、3、7、11或13所述的方法，其中所述成本函数代表了在所述设计布局的一部分中找到热点的概率。
30.一种计算机程序产品包括：在其上记录了指令的计算机可读介质，所述指令在被计算机执行时实施根据上述方面中的任一方面所述的方法。
虽然此处公开的概念可以用于在诸如硅晶片等衬底上成像，但是应当理解，所公开的概念可以与任何类型的光刻成像系统一起使用，例如用于在除了硅晶片之外的衬底上成像的那些光刻成像系统。
上文描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域技术人员应当清楚可以在不背离所附的权利要求的范围的情况下对上述实施例做出修改。

Claims (15)

1.一种用于利用光刻投影设备改进用于将设计布局的一部分成像到衬底上的光刻过程的方法，所述光刻投影设备包括照射源和投影光学装置，所述方法包括步骤：
从所述设计布局的所述部分选取一子组图案且选取初始的照射源；
同时优化所述子组图案和所述照射源；和
通过利用所述优化的照射源来优化所述投影光学装置的特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述同时优化所述子组图案和所述照射源的步骤通过选择性地重复下述步骤来执行：
定义多个第一设计变量的第一多变量成本函数，所述多个第一设计变量是所述光刻过程的特性，所述多个第一设计变量中的至少一些设计变量是所述照射源的特性和所述子组图案的特性；
迭代地重新配置所述多个第一设计变量，直到第一预定的终止条件被满足为止。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述优化所述投影光学装置的特性的步骤通过选择性地重复下述步骤来执行：
定义多个第二设计变量的第二多变量成本函数，所述多个第二设计变量是所述光刻过程的特性，所述第二多变量成本函数的多个第二设计变量中的至少一些设计变量是所述投影光学装置的特性；
迭代地重新配置所述多个第二设计变量，直到第二预定的终止条件被满足为止。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述设计布局的所述部分包括下述中的一个或更多个：整个设计布局、片段、已知具有一个或更多的临界特征的一段设计布局、已经从全芯片模拟识别出热点或温点的一段设计布局以及已经通过图案选择方法识别出一个或更多的临界特征的一段设计布局。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述第一和/或第二预定的终止条件包括下述中的一个或更多个：所述成本函数的最小化；所述成本函数的最大化；达到预设的迭代次数；达到等于或超过预设阈值的所述成本函数的值；达到预定的计算时间；达到预定的过程窗口；和达到在可接受的误差界限内的所述成本函数的值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括步骤：
利用所述优化的照射源和所述优化的投影光学装置，用于进一步优化所述子组图案。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述利用所述优化的照射源和所述优化的投影光学装置进一步优化所述子组图案的步骤通过选择性地重复下述步骤来执行：
定义多个第三设计变量的第三多变量成本函数，所述第三设计变量是所述光刻过程的特性，所述第三多变量成本函数的所述多个第三设计变量中的至少一些设计变量是所述子组图案的特性；和
迭代地重新配置所述多个第三设计变量，直到第三预定的终止条件被满足为止。
8.根据权利要求6所述的方法，其中在利用之前优化的所述投影光学装置和所述优化的照射源的同时优化所述子组图案的步骤、和在利用之前优化的子组图案和所述优化的照射源的同时优化所述投影光学装置的步骤被迭代地执行，直到第四预定的终止条件被满足为止。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二多变量成本函数的多个第二设计变量包括所述投影光学装置的特性和所述子组图案的特性。
10.根据权利要求2、3或7所述的方法，其中所述迭代地重新配置步骤中的至少一个步骤在没有约束条件或具有规定所述设计变量中的至少一些设计变量的范围的约束条件的情况下进行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述设计变量中的至少一些设计变量处于代表在所述光刻投影设备的硬件实施中的物理限制的约束条件的约束之下。
12.根据权利要求2、3或7所述的方法，其中所述成本函数是所述下述光刻指标的一个或更多个指标的函数：边缘定位误差、临界尺寸、抗蚀剂轮廓距离、最差缺陷尺寸和最佳焦距偏移。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括在执行所述优化过程的步骤之前选择子组目标图案，所述目标图案在特性上代表所述设计布局的所述部分的特征。
14.根据权利要求2、3或7所述的方法，其中所述成本函数包括抗蚀剂图像或空间图像的特性。
15.根据权利要求2、3或7所述的方法，其中所述成本函数代表在所述设计布局的所述部分中找到热点的概率。
CN201110353099.XA 2010-11-10 2011-11-09 源、掩模和投影光学装置的优化流程 Active CN102540754B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US41238110P 2010-11-10 2010-11-10
US61/412,381 2010-11-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102540754A CN102540754A (zh) 2012-07-04
CN102540754B true CN102540754B (zh) 2014-12-10

Family

ID=46019353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110353099.XA Active CN102540754B (zh) 2010-11-10 2011-11-09 源、掩模和投影光学装置的优化流程

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9588438B2 (zh)
JP (1) JP5180359B2 (zh)
KR (1) KR101279462B1 (zh)
CN (1) CN102540754B (zh)
NL (1) NL2007642A (zh)
TW (1) TWI424285B (zh)

Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5389421B2 (ja) * 2008-11-18 2014-01-15 東京パイプ株式会社 ガスライターの燃料吐出流量調整装置
NL2007579A (en) * 2010-11-10 2012-05-14 Asml Netherlands Bv Pattern-dependent proximity matching/tuning including light manipulation by projection optics.
NL2007577A (en) 2010-11-10 2012-05-14 Asml Netherlands Bv Optimization of source, mask and projection optics.
NL2007425A (en) 2010-11-12 2012-05-15 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, and device manufacturing method.
NL2007765A (en) 2010-11-12 2012-05-15 Asml Netherlands Bv Metrology method and inspection apparatus, lithographic system and device manufacturing method.
NL2008311A (en) * 2011-04-04 2012-10-08 Asml Netherlands Bv Integration of lithography apparatus and mask optimization process with multiple patterning process.
NL2008957A (en) * 2011-07-08 2013-01-09 Asml Netherlands Bv Methods and systems for pattern design with tailored response to wavefront aberration.
NL2009508A (en) 2011-10-24 2013-04-25 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, and device manufacturing method.
WO2013143814A1 (en) 2012-03-27 2013-10-03 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, lithographic system and device manufacturing method
NL2010458A (en) 2012-04-16 2013-10-17 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus, substrate and device manufacturing method background.
NL2010717A (en) 2012-05-21 2013-11-25 Asml Netherlands Bv Determining a structural parameter and correcting an asymmetry property.
JP6108693B2 (ja) * 2012-06-08 2017-04-05 キヤノン株式会社 パターン作成方法
US10191384B2 (en) * 2013-02-25 2019-01-29 Asml Netherlands B.V. Discrete source mask optimization
US8954898B2 (en) 2013-03-15 2015-02-10 International Business Machines Corporation Source-mask optimization for a lithography process
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
CN104516206B (zh) * 2013-09-27 2017-03-08 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种优化光学临近修正拟合结果的方法
WO2015139951A1 (en) * 2014-03-18 2015-09-24 Asml Netherlands B.V. Pattern placement error aware optimization
CN106164777B (zh) * 2014-04-14 2019-06-18 Asml荷兰有限公司 光刻过程的优化流程
EP2980646B1 (en) * 2014-07-30 2020-09-02 GenISys GmbH Process artefact compensation upon transfer of a mask layout onto a mask substrate
CN104155852B (zh) * 2014-08-26 2016-04-13 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种光刻机光源的优化方法
TWI620980B (zh) 2015-02-13 2018-04-11 Ａｓｍｌ荷蘭公司 影像對數斜率（ｉｌｓ）最佳化
TWI571701B (zh) * 2015-04-30 2017-02-21 力晶科技股份有限公司 偵測微影熱點的方法
NL2016855A (en) 2015-06-22 2016-12-29 Asml Netherlands Bv Lithographic Method and Apparatus
US10699971B2 (en) * 2015-08-17 2020-06-30 Qoniac Gmbh Method for processing of a further layer on a semiconductor wafer
US10008422B2 (en) * 2015-08-17 2018-06-26 Qoniac Gmbh Method for assessing the usability of an exposed and developed semiconductor wafer
WO2017067748A1 (en) 2015-10-19 2017-04-27 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus to reduce effects of nonlinear behavior
KR102087310B1 (ko) 2015-10-19 2020-03-11 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 패터닝 프로세스 오차를 정정하기 위한 방법 및 장치
WO2017067765A1 (en) 2015-10-19 2017-04-27 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus to correct for patterning process error
WO2017067755A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-27 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus to correct for patterning process error
KR102059018B1 (ko) 2015-10-19 2019-12-24 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 패터닝 공정 오차를 보정하는 장치 및 방법
WO2018050432A1 (en) * 2016-09-13 2018-03-22 Asml Netherlands B.V. Optimization of a lithography apparatus or patterning process based on selected aberration
CN108345107B (zh) * 2017-01-24 2020-03-17 清华大学 自由曲面照明系统的设计方法
NL2021024A (en) 2017-06-14 2018-12-19 Asml Netherlands Bv Lithographic Apparatus and Method
US10815008B2 (en) 2017-07-27 2020-10-27 Bell Helicopter Textron Inc. Lift propulsion module for a tiltrotor aircraft
US11373018B2 (en) * 2018-01-25 2022-06-28 Kioxia Corporation Method of displaying model and designing pattern, and storage medium
TWI794544B (zh) 2018-10-09 2023-03-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於高數值孔徑穿縫源光罩最佳化之方法
US20210349404A1 (en) * 2018-10-19 2021-11-11 Asml Netherlands B.V. Method to create the ideal source spectra with source and mask optimization
CN113168085A (zh) * 2018-11-30 2021-07-23 Asml荷兰有限公司 用于基于可制造性确定图案形成装置图案的方法
US11797748B2 (en) 2018-12-28 2023-10-24 Asml Netherlands B.V. Method for generating patterning device pattern at patch boundary
US11086230B2 (en) 2019-02-01 2021-08-10 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for source mask optimization configured to increase scanner throughput for a patterning process
KR102642972B1 (ko) * 2019-02-27 2024-03-04 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 모델 캘리브레이션을 위한 게이지 선택의 향상
US11061318B2 (en) * 2019-02-28 2021-07-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Lithography model calibration
KR20210122845A (ko) * 2019-03-08 2021-10-12 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 회절 패턴 유도 소스 마스크 최적화를 위한 장치 및 방법
EP3734365A1 (en) 2019-04-30 2020-11-04 ASML Netherlands B.V. Method and apparatus for photolithographic imaging
CN113767337B (zh) 2019-04-30 2024-04-16 Asml荷兰有限公司 用于光刻成像的方法和设备
CN114008533A (zh) 2019-06-20 2022-02-01 Asml荷兰有限公司 用于图案化过程建模的方法
WO2021023602A1 (en) 2019-08-08 2021-02-11 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for photolithographic imaging
KR20220054425A (ko) 2019-10-02 2022-05-02 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 예측 모델들을 사용한 공정 모니터링 및 튜닝
US20220390860A1 (en) 2019-11-07 2022-12-08 Asml Holding N.V. Systems for cleaning a portion of a lithography apparatus
WO2021099408A1 (en) 2019-11-19 2021-05-27 Asml Holding N.V. Optimization using a non-uniform illumination intensity profile
CN115087925A (zh) 2020-02-12 2022-09-20 Asml荷兰有限公司 包括使用经训练机器学习模型的光学邻近效应校正的用于确定掩模图案的方法
CN115605810A (zh) 2020-04-03 2023-01-13 Asml控股股份有限公司（Nl） 用于在表面上形成结构的系统和方法
CN115516381A (zh) 2020-05-09 2022-12-23 Asml荷兰有限公司 确定衬底上的图案的部分的指标
TWI792198B (zh) 2020-06-01 2023-02-11 荷蘭商Ａｓｍｌ控股公司 用於清潔微影設備之一部分之清潔工具及方法
US20230185187A1 (en) 2020-06-02 2023-06-15 Asml Netherlands B.V. Verifying freeform curvilinear features of a mask design
DE102020209784A1 (de) 2020-08-04 2022-02-10 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur herstellung oder einstellung einer projektionsbelichtungsanlage
KR20230117366A (ko) 2020-12-18 2023-08-08 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 마스크 패턴을 결정하고 기계학습 모델을 트레이닝하는 방법
CN112817212B (zh) * 2021-01-11 2024-02-20 中国科学院微电子研究所 用于优化光刻工艺窗口的方法及装置、计算机存储介质
WO2022246286A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 Synopsys, Inc. Machine learning for selecting initial source shapes for source mask optimization
KR20240023521A (ko) 2021-06-18 2024-02-22 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 기계 학습 모델을 사용하여 어시스트 피처들을 생성하기 위한 컴퓨터 판독가능한 매체
WO2023006346A1 (en) 2021-07-30 2023-02-02 Asml Netherlands B.V. Method for generating mask pattern
WO2023138916A1 (en) 2022-01-21 2023-07-27 Asml Netherlands B.V. Systems and methods for inspecting a portion of a lithography apparatus
WO2023160925A1 (en) 2022-02-25 2023-08-31 Asml Netherlands B.V. Systems and methods for cleaning a portion of a lithography apparatus
CN117348332B (zh) * 2023-12-04 2024-02-02 粤芯半导体技术股份有限公司 版图修正方法、装置、设备及存储介质

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523193A (en) 1988-05-31 1996-06-04 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for patterning and imaging member
DE59105735D1 (de) 1990-05-02 1995-07-20 Fraunhofer Ges Forschung Belichtungsvorrichtung.
JP3243818B2 (ja) * 1992-02-14 2002-01-07 株式会社ニコン 投影露光装置及び方法、並びに素子製造方法
US5229872A (en) 1992-01-21 1993-07-20 Hughes Aircraft Company Exposure device including an electrically aligned electronic mask for micropatterning
US5663893A (en) 1995-05-03 1997-09-02 Microunity Systems Engineering, Inc. Method for generating proximity correction features for a lithographic mask pattern
EP0824722B1 (en) 1996-03-06 2001-07-25 Asm Lithography B.V. Differential interferometer system and lithographic step-and-scan apparatus provided with such a system
JP2000505958A (ja) 1996-12-24 2000-05-16 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ２個の物品ホルダを有する二次元バランス位置決め装置及びこの位置決め装置を有するリソグラフ装置
US5821014A (en) 1997-02-28 1998-10-13 Microunity Systems Engineering, Inc. Optical proximity correction method for intermediate-pitch features using sub-resolution scattering bars on a mask
US6335130B1 (en) 2000-05-01 2002-01-01 Asml Masktools Netherlands B.V. System and method of providing optical proximity correction for features using phase-shifted halftone transparent/semi-transparent features
EP1164432A1 (en) 2000-06-13 2001-12-19 ASML Masktools Netherlands B.V. Optical proximity correction method utilizing serifs having variable dimensions
US7245356B2 (en) 2003-02-11 2007-07-17 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method for optimizing illumination using a photolithographic simulation
SG146424A1 (en) 2003-03-31 2008-10-30 Asml Masktools Bv Source and mask optimization
US7355673B2 (en) * 2003-06-30 2008-04-08 Asml Masktools B.V. Method, program product and apparatus of simultaneous optimization for NA-Sigma exposure settings and scattering bars OPC using a device layout
US7003758B2 (en) 2003-10-07 2006-02-21 Brion Technologies, Inc. System and method for lithography simulation
US7342646B2 (en) 2004-01-30 2008-03-11 Asml Masktools B.V. Method of manufacturing reliability checking and verification for lithography process using a calibrated eigen decomposition model
CN101305320B (zh) 2005-09-09 2012-07-04 Asml荷兰有限公司 采用独立掩模误差模型的掩模验证系统和方法
WO2007044557A2 (en) * 2005-10-06 2007-04-19 Luminescent Technologies, Inc. System, masks, and methods for photomasks optimized with approximate and accurate merit functions
US20070121090A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP2007305972A (ja) * 2006-04-11 2007-11-22 Toshiba Corp 露光条件設定方法及び半導体デバイスの製造方法
US7580113B2 (en) * 2006-06-23 2009-08-25 Asml Netherlands B.V. Method of reducing a wave front aberration, and computer program product
NL1036189A1 (nl) * 2007-12-05 2009-06-08 Brion Tech Inc Methods and System for Lithography Process Window Simulation.
JP2009218366A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Canon Inc 露光装置、露光方法、算出方法及びデバイス製造方法
JP5225463B2 (ja) * 2008-06-03 2013-07-03 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． レンズ加熱補償方法
NL2003696A (en) * 2008-11-10 2010-05-11 Brion Tech Inc Scanner model representation with transmission cross coefficients.
WO2010059954A2 (en) 2008-11-21 2010-05-27 Brion Technologies Inc. Fast freeform source and mask co-optimization method
US8479125B2 (en) * 2009-03-31 2013-07-02 Christophe Pierrat Lithography modeling and applications
NL2005522A (en) 2009-10-28 2011-05-02 Asml Netherlands Bv Pattern selection for full-chip source and mask optimization.
US8372565B2 (en) * 2010-08-31 2013-02-12 International Business Machines Corporation Method for optimizing source and mask to control line width roughness and image log slope
NL2007577A (en) 2010-11-10 2012-05-14 Asml Netherlands Bv Optimization of source, mask and projection optics.

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012104821A (ja) 2012-05-31
TW201234131A (en) 2012-08-16
US20170176864A1 (en) 2017-06-22
NL2007642A (en) 2012-05-14
KR101279462B1 (ko) 2013-06-26
US20120113404A1 (en) 2012-05-10
KR20120050392A (ko) 2012-05-18
CN102540754A (zh) 2012-07-04
JP5180359B2 (ja) 2013-04-10
TWI424285B (zh) 2014-01-21
US9588438B2 (en) 2017-03-07
US10401732B2 (en) 2019-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102540754B (zh) 源、掩模和投影光学装置的优化流程
CN102466984B (zh) 源、掩模和投影光学装置的优化
CN102566299B (zh) 包括通过投影光学装置的光操纵的依赖图案的邻近匹配/调节
CN102466985B (zh) 包括通过投影光学装置的光操纵的独立于图案和混合型匹配/调节
CN102841509B (zh) 光刻设备和掩模优化过程与多重图案化过程的集成
CN102224459B (zh) 用于优化光刻过程的方法及设备
CN102054092B (zh) 对于全芯片源的图案选择和掩模优化
CN104395828B (zh) 基于梯度的图案和评价点选择
CN102057330B (zh) 基于模型的扫描器调节方法
CN102799075B (zh) 控制光刻过程的方法
CN106462086B (zh) 蚀刻变化容差优化
CN106164777A (zh) 光刻过程的优化流程
CN102841510B (zh) 用以确保源和图像稳定性的系统和方法
JP2022524970A (ja) パターニングプロセスにおいてパターンを決定するための方法
CN105008997A (zh) 离散源掩模优化
CN103246175A (zh) 用于先进光刻术的透镜加热感知的源掩模优化
US20210407112A1 (en) Method in the manufacturing process of a device, a non-transitory computer-readable medium and a system configured to perform the method
JP2020535479A (ja) デバイス製造方法の制御パラメータを決定する方法、本方法を実行するよう構成される非一時的コンピュータ可読媒体およびシステム
TWI620034B (zh) 用於微影模擬的電腦實施方法及電腦程式產品
US20230023153A1 (en) Method for determining a field-of-view setting
KR102652685B1 (ko) 패턴화 장치의 광학적 특성의 성분의 서브세트의 결정
EP3822703A1 (en) Method for determining a field-of-view setting

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant