涉及光学像差的图案化过程改进的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年12月22日提交的美国申请62/609，802的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本文的描述涉及图案化设备和过程，并且更具体地涉及用于优化图案化过程的方面的方法或工具，例如用于图案化过程的光刻设备或过程的照射模式和/或图案化器件图案。
背景技术：
光刻设备是一种将期望的图案施加到衬底的目标部分上的机器。例如，光刻设备可以用于制造集成电路(ic)。在这种情况下，图案形成装置(例如，掩模或掩模版)可以用于生成与器件的单个层相对应的图案，并且该图案可以被转印到具有例如辐射敏感材料(抗蚀剂)层的衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个或若干个管芯)上，通过诸如经由图案形成装置上的图案来辐照目标部分的方法。通常，单个衬底将包含多个相邻的目标部分，通过光刻设备将图案一次一个目标部分地连续地转印到目标部分。在一种类型的光刻设备中，将整个图案形成装置上的图案一次转印到一个目标部分上；这种设备通常被称为步进器。在通常称为步进扫描设备的替代设备中，投影束沿给定的参考方向(“扫描”方向)在图案形成装置上进行扫描，同时使衬底平行于或反向平行于该参考方向移动。图案形成装置上的图案的不同部分被逐步转印到一个目标部分。通常，由于光刻投影设备将具有缩小系数m(通常>1)，因此衬底移动的速度f将是投影束扫描所述图案形成装置的速度的m倍。
在将图案从图案形成装置转印到衬底之前，衬底可以经历各种程序，例如底涂、抗蚀剂涂覆和软焙烤。在曝光之后，可以对衬底进行其它程序，例如曝光后焙烤(peb)、显影、硬焙烤以及转印图案的测量/检查。该程序阵列用作制作器件(例如ic)的单个层的基础。然后，衬底可以经历各种过程，例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有这些都旨在完成器件的单个层。如果器件中需要若干层，则对每个层重复整个程序或其变体。最终，器件将呈现在衬底上的每个目标部分中。然后通过诸如切割或锯切之类的技术将这些器件彼此分开，从而可以将单个器件安装在载体上、连接到引脚等。
因此，制造诸如半导体器件之类的器件通常涉及使用多种制备过程来处理衬底(例如，半导体晶片)以形成器件的各种特征和多个层。通常使用例如沉积、光刻、蚀刻、化学机械抛光和离子注入来制造和处理这样的层和特征。可以在衬底上的多个管芯上制备多个器件，然后将其分离成单独的器件。该器件制造过程可以被认为是图案化过程。图案化过程涉及图案化步骤，例如使用光刻设备中的图案形成装置进行光学和/或纳米压印光刻，以将图案形成装置上的图案转印到衬底上，并且通常但可选地涉及一个或更多个相关的图案处理步骤，例如，通过显影设备进行的抗蚀剂显影、使用焙烤工具进行的衬底焙烤、使用蚀刻设备进行的蚀刻图案等。
技术实现要素：
光学像差可能在图案化过程的性能中起作用。因此，本文提供了一种技术，该技术实施考虑了光学像差的图案化过程设计、修改、控制等。
在一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括：获得图案化过程的过程模型，所述过程模型包括或考虑用于图案化过程的多个设备的光学系统的平均光学像差；和由硬件计算机系统应用所述过程模型以确定对所述图案化过程的参数的调整从而考虑所述平均光学像差。
在一个实施例中，提供了一种方法，包括：获得图案化过程的多个设备的光学系统的平均光学像差；和由硬件计算机系统生成过程模型，所述过程模型被配置为确定对所述图案化过程的参数的调整从而考虑所述平均光学像差。
在一个实施例中，提供了一种方法，包括：获得用于图案化过程中的多个光刻设备中的每个光刻设备的光学系统的光学像差，每个光学像差是在光刻设备的曝光场的多个位置处被获得的；和通过硬件计算机系统计算在所述曝光场的所述多个位置中的每个位置处的所述多个光刻设备的平均光学像差。
在一个实施例中，提供了一种方法，包括：确定在图案化过程中使用的多个设备的光学系统的平均光学像差；和通过硬件计算机系统生成光学邻近效应模型，所述光学邻近效应模型用于调整将要使用所述图案化过程成像在衬底上的图案，其中，所述光学邻近效应模型被配置为对所述图案施加光学邻近效应校正以至少部分地补偿所确定的平均光学像差。
在一个实施例中，提供了一种调整将要使用图案化过程成像在衬底上的图案的方法，所述方法包括应用本文所述的模型。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上记录有指令，所述指令在由计算机执行时实现本文所述的方法。
附图说明
通过结合随附附图阅读以下对具体实施例的描述，本领域普通技术人员将明白上述方面以及其它方面和特征。
图1示意性地示出了根据一个实施例的光刻设备；
图2示意性地示出了光刻单元或簇的实施例；
图3是与图1中的子系统相对应的模拟模型的框图；
图4示出了优化光刻投影设备的一般方法的流程图；
图5示出了用于优化光刻投影设备的方法的流程图，其中，交替进行所有设计变量的优化；
图6示出了一种示例性的优化方法；
图7示出了根据实施例的用于确定光学像差的平均值的方法的流程图；
图8a示出了根据实施例的使用名义处理模型而没有光学像差地产生的图案的示例结果；
图8b示出了根据一个实施例的使用具有用于具体光刻设备的光学像差的光学邻近效应校正模型为图8a生成的图案的示例结果；
图8c示出了根据实施例的使用名义处理模型生成的图案的示例结果，该名义处理模型针对使用包括平均光学像差的处理模型创建的图案；
图8d示出了根据一个实施例的使用具有用于具体光刻设备的光学像差的光学邻近效应校正模型为图8c生成的图案的示例结果；
图9示出了根据一个实施例的用于应用包括平均光学像差的过程模型的方法的流程图；
图10示意性地示出了根据一个实施例的曝光场；
图11a、图11b和图11c分别示出了根据一个实施例的根据某个泽尼克多项式的光学像差、该泽尼克多项式的光学像差的平均值、以及去除了平均光学像差的光学像差值的示例；
图12a、图12b和图12c分别示出了根据一个实施例的根据另一个特定泽尼克多项式的光学像差、该泽尼克多项式的光学像差的平均值、以及去除了平均光学像差的光学像差值的示例；
图13是其中可以实现实施例的示例计算机系统的框图；
图14是另一光刻投影设备的示意图；
图15是图14中设备的更详细的视图；和
图16是图14和图15的设备的源收集器模块的更详细的视图。
现在将参考附图详细描述实施例，这些附图被提供作为说明性示例，以使得本领域技术人员能够实践实施例。值得注意的是，下面的附图和示例并不意味着将范围限制至单个实施例，而是可以通过互换所描述或图示的一些或全部元件来实现其它实施例。在方便的情况下，在所有附图中将使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。在可以使用已知部件部分地或完全地实现这些实施例的某些元件的情况下，将仅描述对于理解实施例所必要的这些已知部件的那些部分，并且将省略这些已知部件的其它部分的详细描述，因此以免混淆实施例的描述。在本说明书中，示出单个部件的实施例不应被认为是限制性的；相反，除非本文另外明确指出，否则该范围旨在涵盖包括多个相同部件的其它实施例，反之亦然。此外，除非明确提出，否则申请人不旨在说明书或权利要求书中的任何术语具有不常见或特殊的含义。此外，该范围涵盖本文中通过图示说明所指的当前和将来已知的等效形式。
具体实施方式
在详细地描述实施例之前，提出一个可以实施实施例的示例性环境是有指导意义的。
图1示意性地示出了一种光刻设备la。所述光刻设备包括：
-照射系统(照射器)il，被配置为调节辐射束b(例如，极紫外(euv)辐射或电磁辐射，例如uv辐射或duv)；
-支撑结构(例如，掩模台)mt，被构造成支撑图案形成装置(例如掩模)ma，并被连接到被配置成用于根据某些参数准确地定位图案形成装置的第一定位器pm；
-衬底台(例如，晶片台)wt(例如，wta、wtb或二者)，被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)w，且连接至配置成根据某些参数准确定位衬底的第二定位器pw；以及
-投影系统(例如折射、反射或折反射投影系统)ps，被配置为将通过图案形成装置ma将被赋予至辐射束b的图案投影到衬底w上的目标部分c(例如，包括一个或更多个管芯并通常称之为场)上，投影系统被支撑在参考框架(rf)上。
如这里所示，所述设备是透射型的(例如采用透射式掩模)。或者，该设备可以是反射型的(例如，采用可编程反射镜阵列或lcd矩阵，或者采用反射式掩模)。
照射器il从辐射源so(例如，汞灯或准分子激光器)接收辐射束。例如，当辐射源为准分子激光器时，辐射源及光刻设备可以是分离的实体。在这种情况下，不将辐射源看成是形成了光刻设备的一部分，且辐射束借助于包括(例如)合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统bd的帮助从辐射源so被传至照射器il。在其它情况下，例如，当辐射源为汞灯时，辐射源可以是设备的组成部分。辐射源so及照射器il以及束传递系统bd(如果需要的话)可以被称作辐射系统。
照射器il可以改变束的强度分布。照射器可以被布置成限制辐射束的径向范围，使得强度分布在照射器il的光瞳平面中的环形区域内是非零的。附加地或替代地，照射器il可以是可操作的以限制束在光瞳平面中的分布，使得强度分布在光瞳平面中的多个等间隔的扇区中是非零的。在照射器il的光瞳平面中的辐射束的强度分布可以被称为照射模式。
因此，照射器il可以包括被配置为调整束的(角度/空间)强度分布的调整器am。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部径向范围和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。照射器il可以是可操作的以改变束的角度分布。例如，照射器可以是可操作的以改变光瞳平面中强度分布是非零的扇区的数量和角度范围。通过调整束在照射器的光瞳平面中的强度分布，可以实现不同的照射模式。例如，通过限制照射器il的光瞳平面中的强度分布的径向范围和角度范围，强度分布可以具有多极分布，例如偶极、四极或六极分布。可以例如通过将提供照射模式的光学器件插入到照射器il中或使用空间光调制器来获得期望的照射模式。
照射器il可以是可操作的以改变束的偏振并且可以是可操作的以使用调整器am来调整偏振。跨越照射器il的光瞳平面的辐射束的偏振状态可以被称为偏振模式。不同偏振模式的使用可以允许在衬底w上形成的图像中实现更大的对比度。辐射束可以是非偏振的。可替代地，照射器可以被布置成使辐射束线性偏振。辐射束的偏振方向可以横跨照射器il的光瞳平面变化。辐射的偏振方向在照射器il的光瞳平面中的不同区域中可以不同。可以根据照射模式选择辐射的偏振状态。对于多极照射模式，辐射束的每个极的偏振通常可以垂直于该极在照射器il的光瞳平面中的位置矢量。例如，对于偶极子照射模式，辐射可以在与将偶极子的两个相对的扇区二等分的线基本上垂直于的方向上被线性偏振。辐射束可以在两个不同的正交方向之一上被偏振，这可以被称为x偏振态和y偏振态。对于四极照射模式，每个极的扇区中的辐射可以在与将该扇区二等分的线基本上垂直的方向上被线性极化。该偏振模式可以被称为xy偏振。类似地，对于四极照射模式，每个极的扇区中的辐射可以在与将该扇区二等分的线基本上垂直的方向上被线性极化。该偏振模式可以被称为te偏振。
另外，照射器il通常包括各种其它部件，例如积分器in和聚光器co。照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，用以引导、成形、或控制辐射。
因此，照射器提供调节后的辐射束b，所述调节后的辐射束在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
支撑结构mt以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置ma是否保持在真空环境中等其它条件的方式支撑图案形成装置ma。支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于期望的位置上(例如相对于投影系统)。可以认为本发明中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用皆与更上位的术语“图案形成装置”同义。
在本文中使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释为是指可以用于在衬底的目标部分中施加图案的任何装置。在一个实施例中，图案形成装置是可以用于在辐射束的横截面上赋予图案以在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。应当注意，被赋予至辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，被赋予至辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(lcd)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型和衰减型相移掩模类型，以及各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束中。
本文中使用的术语“投影系统”应该被广义地理解为包括适合于所使用的曝光辐射或者其它因素(诸如使用浸没液体或使用真空)的任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统，或它们的任何组合。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更上位的术语“投影系统”同义。
投影系统ps具有可能不均匀的光学传递函数，这会影响在衬底w上成像的图案。对于非偏振辐射，这种影响可以通过两个纯量映射很好地描述，这两个纯量映射描述了从投影系统ps出射的辐射的透射(切趾)和相对相位(像差)，作为光瞳平面中位置的函数。这些纯量映射可以被称为透射映射和相对相位映射，这些纯量映射可以表示为基函数的全集的线性组合。一个特别方便的集合是泽尼克多项式，它形成在单位圆上定义的正交多项式集合。每个纯量映射的确定可以涉及确定这种展开式中的系数。由于泽尼克多项式在单位圆上正交，因此泽尼克系数可以通过依次用每个泽尼克多项式来计算所测量的纯量映射的内积并将其除以该泽尼克多项式范数的平方来确定。
透射映射和相对相位映射依赖于场和系统。即，通常，每个投影系统ps对于每个场点(即，对于在其像平面中的每个空间位置)将具有不同的泽尼克展开式。通过投影系统ps并使用剪切干涉仪测量波前(即，具有相同相位的点的轨迹)，投影系统ps在其光瞳平面中的相对相位可以通过例如对来自投影系统ps的物平面(即，图案形成装置ma的平面)中的点状源的辐射进行投影来确定。剪切干涉仪是公共路径干涉仪，因此，有利地，不需要次级参考束来测量波前。剪切干涉仪可以包括在投影系统的像平面(即，衬底台wt)中的衍射光栅，例如二维栅格，以及被布置为检测与投影系统ps的光瞳平面共轭的平面中的干涉图案的检测器。干涉图案与辐射的相位相对于剪切方向上的光瞳平面中的坐标的导数有关。该检测器可以包括感测元件的阵列，例如，电荷耦合器件(ccd)。
光刻设备的投影系统ps可能不会产生可见的条纹，因此可以使用诸如例如移动衍射光栅的相位步进技术来增强波前确定的准确性。可以在衍射光栅的平面中并且在垂直于测量的扫描方向的方向上执行步进。步进范围可以是一个光栅周期，并且可以使用至少三个(均匀分布)的相位步进。因此，例如，可以在y方向上执行三次扫描测量，每次扫描测量针对x方向上的不同位置执行。衍射光栅的这种步进将相位变化有效地转换为强度变化，从而可以确定相位信息。光栅可以在垂直于衍射光栅的方向(z方向)上步进以校准检测器。
可以在两个竖直方向上顺序扫描衍射光栅，该两个竖直方向可以与投影系统ps的坐标系的轴线(x和y)重合，或者可以与这些轴线成角度，诸如45度。扫描可以在整数个光栅周期内进行，例如一个光栅周期。扫描将一个方向上的相位变化平均化，从而允许重建另一方向上的相位变化。这允许将波前确定为两个方向的函数。
通过投影系统ps并使用检测器测量与投影系统ps的光瞳平面共轭的平面中的辐射强度，投影系统ps在其光瞳平面中的透射(切趾)可以通过对例如来自投影系统ps的物平面(即，图案形成装置ma的平面)中的点状源的辐射进行投影来确定。可以使用与用于测量波前以确定像差的检测器相同的检测器。
投影系统ps可以包括多个光学(例如，透镜)元件，并且还可以包括调整机构am，所述调整机构被配置为调整一个或更多个光学元件，以校正像差(整个场上横跨光瞳平面的相位变化)。为了实现这一点，调整机构可以是可操作的以便以一种或更多种不同方式来操纵投影系统ps内的一个或更多个光学(例如，透镜)元件。投影系统可以具有坐标系，其中，投影系统的光轴在z方向上延伸。调整机构可以是可操作的以进行以下的任何组合：对一个或更多个光学元件进行移位；使一个或更多个光学元件倾斜；和/或使一个或更多个光学元件变形。光学元件的移位可以沿任何方向(x、y、z或其组合)。通过绕x和/或y方向上的轴线旋转，光学元件的倾斜通常在垂直于光轴的平面之外，尽管绕z轴的旋转可以用于非旋转对称的非球面光学元件。光学元件的变形可以包括低频形状(例如，像散)和/或高频形状(例如，自由形式的非球面)。光学元件的变形例如可以通过使用一个或更多个致动器在光学元件的一个或更多个侧面上施加力和/或通过使用一个或更多个加热元件来加热光学元件的一个或更多个选定区域来执行。通常，不可能调整投影系统ps以校正切趾(横跨光瞳平面的透射变化)。当设计用于光刻设备la的图案形成装置(例如，掩模)ma时，可以使用投影系统ps的透射映射。使用计算光刻技术，可以将图案形成装置ma设计为至少部分地校正切趾。
光刻设备可以是具有两个平台(双平台)或更多个平台(例如，两个或更多个衬底台wta、wtb，两个或更多个图案形成装置台，衬底台wta和位于投影系统下方的不具有衬底的专用于例如便于测量和/或清洁等的台wtb)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时将一个或更多个其它台用于曝光。例如，可以进行使用对准传感器as的对准测量和/或使用水平传感器ls的水平(高度、倾斜等)测量。
光刻设备也可以为如下类型：其中衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可将浸没液体施加至光刻设备中的其它空间，例如，图案形成装置与投影系统之间的空间。在本领域中公知浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底之类的结构必须浸没在液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
因此，在光刻设备的操作中，照射系统il调节并提供辐射束。所述辐射束b入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)mt上的所述图案形成装置(例如，掩模)ma上，并且通过所述图案形成装置来图案化。穿过图案形成装置ma后，所述辐射束b穿过投影系统ps，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底w的目标部分c上。借助于第二定位器pw及位置传感器if(例如，干涉量测装置、线性编码器、2d编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台wt，例如，以将不同的目标部分c定位在辐射束b的路径中。类似地，第一定位器pm及另一位置传感器(在图1中未被明确地示出)可以被用于(例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间)相对于辐射束b的路径来精确地定位图案形成装置ma。通常，掩模支撑结构mt的移动可以借助于长行程模块(粗定位)和短行程模块(精细定位)来实现，长行程模块和短行程模块构成第一定位器pm的一部分。类似地，可以使用长行程模块和短行程模块来实现衬底台wt的移动，所述长行程模块和短行程模块构成第二定位器pw的一部分。在步进器的情况下(与扫描器相反)，支撑结构mt可以仅被连接到短行程致动器，或者可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记ml、m2及衬底对准标记p1、p2来对准图案形成装置ma及衬底w。尽管所图示的衬底对准标记占据专用目标部分，但所述衬底对准标记可以位于目标部分之间的空间中(这些衬底对准标记被称为划线对准标记)。相似地，在多于一个管芯设置在图案形成装置ma上的情形中，图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。
示出的设备可以用于下列模式中的至少一种：
1.在步进模式中，在将支撑结构mt和衬底台wt保持为基本静止的同时，将赋予至所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分c上(即，单次静态曝光)。然后将所述衬底台wt沿x和/或y方向移动，使得可以对不同目标部分c曝光。在步进模式中，曝光区域的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分c的尺寸。
2.在扫描模式中，在对支撑结构mt和衬底台wt同步地进行扫描的同时，将赋予至所述辐射束的图案投影到目标部分c上(即，单次动态曝光)。衬底台wt相对于支撑结构mt的速度和方向可以通过所述投影系统ps的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光区域的最大尺寸限制了单次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分(在扫描方向上)的高度。
3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)mt保持为基本静止，并且在对所述衬底台wt进行移动或扫描的同时将赋予至所述辐射束的图案投影到目标部分c上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台wt的每次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用至利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
如图2所示，光刻设备la可能构成光刻单元lc的一部分，并且有时被称为光刻元或簇，其还可以包括用于在衬底上进行曝光前和曝光后处理的设备。常规地，这些设备包括：用于沉积一个或更多个抗蚀剂层的一个或更多个旋涂机sc、用于显影曝光后的抗蚀剂的一个或更多个显影机de、一个或更多个激冷板ch和/或一个或更多个焙烤板bk。衬底处理器或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取一个或更多个衬底，在不同的处理设备之间移动衬底，然后将其传送到光刻设备的进料台lb。这些设备通常统称为涂覆显影系统，并且由涂覆显影系统控制单元tcu控制，该涂覆显影系统控制单元tcu本身由管理控制系统scs控制，该管理控制系统scs也通过光刻控制单元lacu来控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化生产量和处理效率。
随着用于制造诸如ic之类的器件的器件制造过程的不断发展，功能元件的尺寸不断减小，而每个器件的功能元件(例如晶体管)的数量已经稳定地增加了数十年，遵循通常被称为“摩尔定律”的趋势。为了实现这一点，某些过程旨在创建等于或低于经典分辨率极限的图案。
印制尺寸小于光刻投影设备经典分辨率极限的特征的过程通常称为低k1光刻，根据分辨率公式cd＝k1×λ/na，其中λ是采用的辐射波长(例如193nm或约13nm，例如约13.5nm)，na是光刻投影设备中投影光学器件的数值孔径，cd是“临界尺寸”(通常是印制的最小特征尺寸)，k1是经验分辨率因数。通常，k1越小，在衬底上再现类似于器件设计者为实现特定的电气功能和性能而计划的形状和尺寸的图案的难度就越大。为了克服这些困难，将复杂的微调步骤应用至光刻投影设备和/或图案化器件图案。这些包括例如但不限于，光学相干设置的优化、定制的照射方案、相移图案形成装置的使用、图案化器件图案中的光学邻近效应校正(opc)、na的优化、或通常定义为“分辨率增强技术”(ret)的其它方法。
作为示例，opc解决了以下事实：除了光刻投影设备的任何缩小之外，投影到衬底上的图案化器件图案的图像的最终尺寸和位置将不完全相同于、或者仅依赖于图案形成装置上相应的图案形成装置的图案特征的尺寸和位置。注意，术语“掩模”、“掩模版”、“图案形成装置”在本文可互换使用。而且，本领域技术人员将认识到，尤其是在光刻模拟/优化的情况下，术语“掩模图案”、“掩模版图案”和“图案化器件图案”可以互换使用，如在光刻模拟/优化中，不一定要使用物理图案化器件，但是可以使用图案化器件图案来表示物理图案化器件。对于某些图案化器件图案上存在的小特征尺寸和高特征密度，给定特征的特定边缘的位置将在一定程度上受到其它相邻特征的存在或不存在的影响。这些邻近效应是由从一个特征耦合到另一特征的微量辐射和/或非几何光学效应(例如衍射和干涉)引起的。类似地，邻近效应可能是由曝光后焙烤(peb)、抗蚀剂显影以及通常在光刻之后进行的蚀刻期间的扩散和其它化学作用引起的。
为了确保图案化器件图案的投影图像符合给定目标设计的要求，应使用复杂的数值模型对图案化器件图案的校正或预失真进行预测和补偿邻近效应。文章“full-chiplithographysimulationanddesignanalysis-howopcischangingicdesign”，c.spence，proc.spie，第5751卷，第1-14页(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，图案化器件图案的几乎每个特征都具有一些修改，以便实现投影图像对目标设计的高保真度。这些opc修改可能包括边缘位置或线宽的偏移或偏置和/或旨在帮助其它特征的投影的“辅助”特征的应用。
考虑到器件设计中通常存在的数百万个特征，将基于模型的opc应用至目标设计涉及良好的过程模型和大量的计算资源。但是，应用opc通常不是一门精确的科学，而是经验的、迭代的过程，并不总是能补偿所有可能的邻近效应。因此，opc的影响(例如，在应用opc和任何其它ret之后图案化器件图案)应通过设计检查来验证，例如，使用校准的数值过程模型进行密集的全芯片模拟，以减少或最小化图案化器件图案中内置的设计缺陷可能性。这是由制造高端图案形成装置的巨额成本(在数百万美元范围内运行)、以及由制造出实际的图案形成装置后对其进行返工或维修对周转时间的影响所驱动的。opc和全芯片ret验证都可以基于数值建模系统和方法，例如美国专利第7,003,758号和y.cao等人的标题为“optimizedhardwareandsoftwareforfast，fullchipsimulation”，proc.spie，第5754卷、405(2005)的文章中所述，其通过引用被整体并入本文。
opc的最简单形式之一是选择性偏置。给定cd与节距数据，通过改变图案化器件水平的cd，至少在最佳聚焦和曝光下所有不同的节距都可能被迫产生相同的cd。因此，如果特征在衬底水平上印制得太小，则图案化器件水平特征将被偏置为略大于名义值，反之亦然。由于从图案化器件水平到衬底水平的图案转印过程是非线性的，因此偏置的量不仅是最佳聚焦和曝光倍数缩小率下测量的cd误差，而是通过建模和实验可以确定适当的偏置。选择性偏置不能完全解决邻近效应问题，特别是如果仅在名义过程条件下应用时。即使原则上可以使用这种偏置来在最佳聚焦和曝光下给出均匀的cd与节距曲线，但是一旦曝光过程偏离名义条件，每个偏置节距曲线将有不同的响应，从而导致对于不同特征的不同的过程窗。过程窗是两个或更多个过程参数(例如，光刻设备中的聚焦和辐射剂量)的值的范围，在该范围内可以充分适当地创建特征(例如，特征的cd在一定范围内，例如±10％或±5％)。因此，提供相同的cd与节距的“最佳”偏置甚至可能对整个过程窗产生负面影响，从而减少而不是扩大了聚焦和曝光范围，在该范围内，所有目标特征均在期望的过程公差内被印制在衬底上。
还开发了其它更复杂的opc技术用于上面的一维偏置示例外的应用。二维邻近效应是线端缩短。线端趋向于作为曝光和聚焦的函数从其期望的端点位置“回拉”。在许多情况下，长线端的端部缩短程度可能比相应的线窄化程度大几倍。如果线端无法完全越过其旨在覆盖的基础层(例如源极-漏区上方的多晶硅栅极层)，则这种类型的线端回拉可能会导致正在制造的器件发生灾难性故障。由于这种类型的图案对聚焦和曝光高度敏感，因此仅将线端偏置成比设计长度更长是不够的，因为处于最佳聚焦和曝光、或曝光不足条件的情况下，该线会过长，从而在延长的线端接触相邻结构时导致短路，或者如果在电路中的各个特征之间添加更多的空间，则电路尺寸会不必要地增加。由于器件设计和制造的目标之一通常是在最大化功能元件的数量的同时最小化每个芯片所需的面积，因此增加多余的空间是不期望的解决方案。
二维opc方法可能有助于解决线端回拉问题。可以将额外的结构(也称为“辅助特征”)(例如“锤头”或“衬线”)添加到线端，以有效地将其锚定在适当的位置，并在整个过程窗内减少回拉。即使在最佳聚焦和曝光下，这些额外的结构也不会消退，但是它们会改变主要特征的外观，而无法完全自行消退。如本文所用，“主要特征”是指旨在在过程窗中的某些或全部条件下在衬底上印制的特征。辅助特征可以采取比添加到线端的简单锤头更具侵略性的形式，以达到如下程度：图案形成装置上的图案不再仅仅是通过缩小比例而被放大的期望的衬底图案。辅助特征(如衬线)可以用于更多情况，而不仅仅是减少线端回拉。可以将内衬线或外衬线应用至任何边缘，尤其是二维边缘，以减少边角倒圆或边缘挤压。在具有所有尺寸和极性的足够的选择性偏置和辅助特征的情况下，图案形成装置上的特征与在衬底水平上期望的最终图案的相似性越来越小。通常，图案化器件图案变成衬底水平图案的预变形版本，其中变形旨在抵消或逆转在制造过程(以在衬底上生产图案，该图案尽可能接近设计者意图的图案)期间发生的图案变形。
另一种opc技术涉及使用完全独立且不可消退的辅助特征，以代替或补充那些与主要特征相连的辅助特征(例如衬线)。这里术语“独立”意味着这些辅助特征的边缘未连接至主要特征的边缘。这些独立的辅助特征并非旨在或期望印制为衬底上的特征，而是旨在修改附近主要特征的空间图像，以增强该主要特征的可印制性和过程公差。这些辅助特征(通常称为“散射条”或“sbar”)可以包括亚分辨率辅助特征(sraf)和亚分辨率逆特征(srif)，亚分辨率辅助特征是主要特征的边缘之外的特征，亚分辨率逆特征是从主要特征的边缘内侧被挖出的特征。sbar的存在为图案化器件图案增加了又一层复杂性。使用散射条的一个简单示例是，在隔离线特征的两侧绘制规则的亚分辨散射条阵列，从空间图像的角度来看，其效果是使隔离线看起来像是更能代表密集线阵列内的单条线，从而使过程窗的聚焦和曝光公差更接近于密集图案的聚焦和曝光公差。与在图案化器件水平上隔离的所绘制的特征相比，这种修饰性隔离特征和密集图案之间的共同过程窗将对聚焦和曝光变化具有更大的共同公差。
辅助特征可以被视为图案形成装置上的特征与图案化器件图案中的特征之间的差异。术语“主要特征”和“辅助特征”并不意味着必须将图案形成装置上的特定特征标记为一个或另一个。
作为对图案化器件图案(例如，opc)的优化的补充或替代，可以与图案形成装置的优化结合来优化照射模式或单独地优化照射模式，以努力提高整体光刻的保真度。已经使用了许多离轴照射模式，例如环形、四极和偶极子，并为opc设计提供了更大的自由度，从而改善了成像结果。众所周知，离轴照射是解析包含在图案形成装置中的精细结构(即目标特征)的一种行之有效的方法。然而，当与传统照射模式相比时，离轴照射模式通常为空间图像(ai)提供较小的辐射强度。因此，期望尝试优化所述照射模式，以在更精细的分辨率与降低的辐射强度之间实现最佳平衡。例如，在rosenbluth等人的文章“optimummaskandsourcepatternstoprintagivenshape”,journalofmicrolithography,microfabrication,microsystems1(1),pp.13-20,(2002)中可找到若干照射优化方法，其通过引用整体并入本文。
不断减少的设计规则的压力驱使半导体芯片制造商更深入地向低k1光刻术发展。朝向低k1的光刻术对ret、曝光工具以及对光刻友好设计的需要提出了很高的要求。因此，为了帮助确保可以在可行的过程窗下在衬底上生产器件设计，照射模式-图案化器件图案的优化(在某些情况下称为源掩模优化或smo)正成为一项重要的ret以实现，例如，较小的特征。
因此，对于低k1光刻术，优化照射模式和图案化器件图案对于确保关键器件图案的投影的可行的过程窗非常有用。某些算法(例如，如socha等人在“simultaneoussourcemaskoptimization(smo)，”proc.spievol.5853,180-193(2005)中描述的，其通过引用被整体并入本文中)将照射离散化为独立的照射分布点，并将图案形成装置图案离散化为空间频域中的衍射阶，并基于过程窗指标(例如曝光范围)分别制定目标函数(其定义为所选设计变量的函数)，过程窗指标可以通过光学成像模型根据照射分布点强度和图案化器件图案的衍射阶来预测。
在pct专利申请公开号wo2010/059954(题目为“fastfreeformsourceandmaskco-optimizationmethod”，该专利申请以引用的方式全文并入本文)中描述了另外的照射模式以及图案化器件图案优化方法和系统，该方法和系统允许使用目标函数无限制地且在可行的时间量内同时优化照射模式和图案化器件图案。美国专利申请公开号2010/0315614(标题为“source-maskoptimizationinlithographicapparatus”，这里以引用的方式全文并入本文)描述了另一种照射和图案形成装置优化方法和系统，其涉及通过调节照射分布的像素来优化照射。
现在，上述图案形成装置可以包括一个或更多个图案化器件图案。可以利用cad(计算机辅助设计)程序来生成图案化器件图案，该过程通常称为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，以便为图案形成装置创建功能性图案化器件图案。这些规则是由处理和设计限制设置的。例如，设计规则定义了器件特征(例如门、电容器等)或互连线之间的空间公差，以确保器件或线不会以不期望的方式相互作用。设计规则限制可以被称为“临界尺寸”(cd)。器件的临界尺寸可以被定义为线或孔的最小宽度或两条线或两个孔之间的最小间距。因此，cd决定了所设计的器件的整体尺寸和密度。器件制备的目标之一是在衬底上(通过图案形成装置)如实地复制原始器件设计。
此外，在系统的优化过程中，系统的品质因数可以表示为目标函数(例如成本函数)。优化过程通常归结为寻找使目标函数最小化或最大化的一组系统参数(设计变量)的过程。目标函数可以具有任何合适的形式，这依赖于优化的目标。例如，目标函数可以是系统的某些特性(评估点)相对于这些特性的预期值(例如，理想值)的偏差的加权均方根(rms)。目标函数也可以是这些偏差的最大值。如本文中所使用的，术语“设计变量”包括图案化过程(例如，光刻过程、光刻投影设备等)的一组参数，例如，光刻投影设备的用户可以调节的参数。应当理解的是，图案化过程的任何特性，包括照射模式、图案化器件图案(或图案化器件构造)、投影光学器件和/或抗蚀剂特性之类的特征，都可以是优化中的设计变量。目标函数通常是设计变量的非线性函数。然后使用标准优化技术来例如最小化或最大化目标函数。本文中的术语“评估点”应被广义地解释为包括系统或过程的任何特性。由于系统或过程的实施的实用性，可以将系统的设计变量限制在有限范围内和/或可以是相互依赖的。在光刻投影设备的情况下，约束通常与硬件的物理性质和特性(例如可调范围和/或图案形成装置可制造性设计规则(mrc))相关联，并且评估点可以包括衬底上的抗蚀剂图像上的物理点，以及非物理特性(例如剂量和焦点)。
因此，在光刻投影设备中，照射系统向图案形成装置提供照射(即辐射)，并且投影光学器件将照射从图案形成装置引导到衬底上。在一个实施例中，投影光学器件使得能够形成空间图像(ai)，其是衬底上的辐射强度分布。曝光衬底上的抗蚀剂层，并且将空间图像作为其中的潜在“抗蚀剂图像”(ri)转印到抗蚀剂层。抗蚀剂图像(ri)可以定义为在抗蚀剂层中的抗蚀剂溶解度的空间分布。在一个实施例中，光刻过程的模拟可以模拟空间图像和/或抗蚀剂图像的产生。
在图3中示出了用于建模和/或模拟图案化过程的部分的示例性流程图。将会理解，模型可以表示不同的图案化过程，并且不需要包括下面描述的所有模型。
照射模型31表示用于生成被图案化的辐射束的照射模式的光学特性(包括辐射强度分布和/或相位分布)。照射模型31可以表示照射的光学特性，其包括但不限于数值孔径设置、照射西格玛(σ)设置以及任何特定的照射模式形状(例如离轴辐射形状，例如环形、四极、偶极等)，其中σ或西格玛)是照射器的外部径向范围。
投影光学器件模型32表示投影光学器件的光学特性(包括由投影光学器件引起的辐射强度分布和/或相位分布的变化)。投影光学器件模型32可以包括由各种因素引起的光学像差，例如，投影光学器件的部件的加热、由投影光学器件的部件的机械连接引起的应力等。投影光学器件模型32可以表示投影光学器件的光学特性，包括从以下各项中选择的一项或更多项：像差、失真、折射率、物理尺寸、物理维度、吸收率等。光刻投影设备的光学特性(例如照射性质、图案化器件图案和投影光学器件)决定了空间图像。由于可以改变在光刻投影设备中使用的图案化器件图案，因此期望将图案化器件图案的光学性质与光刻投影设备的包括至少照射和投影光学器件的其余部分的光学性质分开。照射模型31和投影光学器件模型32可以组合成透射交叉系数(tcc)模型。
图案化器件图案模型33表示图案化器件图案(例如，与集成电路、存储器、电子器件等的特征相对应的器件设计布局)的光学特性(包括由给定的图案化器件图案引起的辐射强度分布和/或相位分布的变化)，其是图案形成装置上的或由图案形成装置形成的特征的布置的表示。图案形成装置模型33捕获如何在图案形成装置的图案中布置设计特征，并且图案形成装置模型33可以包括图案形成装置和图案化器件图案的详细物理性质的表示，例如在美国专利7,587,704中描述的，其通过引用整体并入。
抗蚀剂模型37可以用于从空间图像计算抗蚀剂图像。这样的抗蚀剂模型的一个示例可以在美国专利号8,200,468中找到，其通过引用整体合并本文中。抗蚀剂模型通常描述在抗蚀剂曝光、曝光后焙烤(peb)和显影期间发生的化学过程的影响，以便预测例如在衬底上形成的抗蚀剂特征的轮廓，因此其通常仅与抗蚀剂层的这样的性质有关(例如，在曝光、曝光后焙烤和显影期间发生的化学过程的影响)。在一个实施例中，抗蚀剂层的光学性质，例如折射率、膜厚度、传播和偏振效应，可以作为投影光学器件模型32的一部分被捕获。
在具有这些模型的情况下，可以根据照射模型31、投影光学器件模型32和图案化器件图案模型33模拟空间图像36。空间图像(ai)是衬底水平处的辐射强度分布。光刻投影设备的光学特性(例如照射性质、图案形成装置和投影光学器件)决定了空间图像。
衬底上的抗蚀剂层被空间图像曝光，并且空间图像作为其中的潜在的“抗蚀剂图像”(ri)被转印到抗蚀剂层。抗蚀剂图像(ri)可以定义为在抗蚀剂层中的抗蚀剂溶解度的空间分布。可以使用抗蚀剂模型37根据空间图像36模拟抗蚀剂图像38。因此，通常，光学模型和抗蚀剂模型之间的联系是抗蚀剂层内模拟的空间图像强度，其是由辐射到衬底上的投影、抗蚀剂界面处的折射以及抗蚀剂薄膜叠层中的多次反射引起的。通过吸收入射能量，辐射强度分布(空间图像强度)变成潜在的“抗蚀剂图像”，这通过扩散过程和各种加载效果被进一步修改。对于全芯片应用而言，足够快的高效模拟方法可以通过二维空间(和抗蚀剂)图像近似抗蚀剂叠层中的实际三维强度分布。
在一个实施例中，可以使用抗蚀剂图像作为图案转印后过程模型39的输入。图案转印后过程模型39定义一个或更多个抗蚀剂显影后过程(例如，蚀刻、cmp等)的性能，并且可以产生蚀刻后图像。
因此，模型公式描述了整个过程中大多数(如果不是全部)已知的物理学和化学效应，并且每个模型参数都期望地对应于不同的物理或化学效应。因此，模型公式设定了模型可以用于模拟整个制造过程的优良程度的上限。
图案化过程的模拟可以例如预测在空间图像、抗蚀剂图像和/或蚀刻后的图像中的轮廓、cd、边缘放置(例如，边缘放置误差)、图案偏移等。因此，模拟的目的是准确地预测例如被印制的图案的边缘放置和/或轮廓、和/或图案偏移、和/或空间图像强度斜率、和/或cd等。可以将这些值与预期设计进行比较，以例如校正图案化过程、确定预测将发生缺陷的位置等。预期设计通常被定义为前opc设计布局，其可以被提供为以标准化数字文件格式，例如gdsii或oasis或其它文件格式。
美国专利申请公开号us2008-0301620、2007-0050749、2007-0031745、2008-0309897、2010-0162197、2010-0180251和2011-0099526中描述了用于将图案化器件图案转印为各种光刻图像(例如，空间图像、抗蚀剂图像等)的技术和模型的细节、使用这些技术和模型应用opc并评估性能(例如，在过程窗方面)的技术和模型的细节，由此每个所述美国专利申请的公开内容通过引用并入。
为了促进评估模型的速度，可以从图案化器件图案中识别出一个或更多个部分，这些部分被称为“片段”。在特定实施例中，提取表示图案化器件图案中的复杂图案的一组片段(通常约50至1000个片段，尽管可以使用任何数量的片段)。如本领域技术人员将理解的，这些图案或片段代表设计的小部分(即，电路、单元或图案)，尤其是片段代表需要特别注意和/或验证的小部分。换句话说，片段可以是图案化器件图案的部分，或者可以与图案化器件图案的部分类似的或具有类似的行为，其中关键特征通过经验(包括客户提供的片段)、通过试错法或通过运行全芯片模拟来识别。片段通常包含一个或更多个测试图案或测规图案。客户可以基于图案化器件图案中的已知的关键特征区域来事先提供初始的、较大组片段，这需要特定的图像优化。可选地，在另一个实施例中，可以通过使用识别关键特征区域的某种自动算法(例如机器视觉)或手动算法从整个图案化器件图案中提取初始的、较大组片段。
此外，图案形成装置上的各种图案或由图案形成装置提供的各种图案可以具有不同的过程窗(即，将在其下产生规格内的图案的处理变量空间)。与潜在的系统缺陷有关的图案规格的示例包括针对颈缩、线拉回、线细化、cd、边缘放置、重叠、抗蚀剂顶部损失、抗蚀剂底切和/或桥接的检查。可以通过合并(例如，重叠)每个单独的图案的过程窗来获得图案形成装置或其区域上的所有图案的过程窗。所有图案的过程窗的边界都包含单独的图案中的一些的过程窗的边界。换句话说，这些单独的图案限制了所有图案的过程窗。这些图案可以称为“热斑”或“过程窗限制图案(pwlp)”，它们在本文中可以互换使用。当使用例如本文描述的模型设计、修改等图案化过程的一部分时，集中在热斑上是可能且经济的。当热斑没有缺陷时，很可能所有图案都没有缺陷。
返回图案化过程的建模，可以使用例如目标函数来执行优化，诸如：
其中(z1，z2，…，zn)是n个设计变量或其值；fp(z1，z2，…，zn)可以为对于(z1，z2，…，zn)的设计变量的一组值、在第p个评估点处的特性的实际值和预期值之间的差的函数。wp是分配给第p个评估点的权重常数。比其它评估点或图案更关键的评估点或图案可以被分配更高的wp值。出现次数较多的图案和/或评估点也可以分配较高的wp值。评估点的示例可以是衬底上的任何物理点或图案，或者是图案化器件图案、抗蚀剂图像或空间图像上的任何点。
目标函数可以代表图案化过程的任何合适的特性，例如光刻投影设备或衬底的特性，例如，聚焦、cd、图像偏移、图像失真、图像旋转等。例如，目标函数可以是以下光刻指标的一个或更多个指标的函数：边缘放置误差、临界尺寸、抗蚀剂轮廓距离、最坏缺陷尺寸、图案偏移、随机效应、图案形成装置的三维效应、抗蚀剂的三维效应、最佳焦点偏移、光瞳填充系数、曝光时间和/或产量。由于通常由抗蚀剂图像决定衬底上的图案，因此目标函数通常包括代表抗蚀剂图像的某些特性的函数。例如，这种评估点的fp(z1，z2，…，zn)可以仅仅是抗蚀剂图像中的点与该点的预期位置之间的距离(即，边缘放置误差epep(z1，z2，…，zn))。设计变量可以是任何可调参数，例如照射模式、图案化器件图案、投影光学器件、剂量、聚焦等的可调参数。
光刻设备可以包括一个或更多个部件，这些部件被统称为“波前操纵器”，其可以用于调节波前的形状以及辐射束的强度分布和/或相移。可以在沿着光刻投影设备的光路的任何位置，例如在图案形成装置之前、在光瞳平面附近、在像平面附近或在焦平面附近，调整波前和强度分布。投影光学器件可以用于校正或补偿由例如照射、图案形成装置、光刻投影设备中的温度变化、和/或光刻投影设备的部件的热膨胀引起的波前和强度分布的某些失真。调整波前和强度分布可以改变评估点和目标函数的值。可以根据模型模拟或实际测量这样的变化。
应当注意，将fp(z1，z2，…，zn)的正态加权均方根(rms)定义为
此外，如果过程窗(pw)被最大化，则可以将不同pw条件下的相同物理位置视为等式1中目标函数中的不同评估点。例如，如果考虑n个pw条件，则可以根据评估点的pw条件对评估点进行分类并且目标函数可以写为：
其中，
设计变量可能具有约束，可以表示为(z1，z2，…，zn)∈z，其中z是设计变量的一组可能值。约束可以表示例如光刻投影设备的硬件实现中的物理限制。约束可以包括选自以下项中的一个或更多个：调节范围、管理图案形成装置可制造性(mrc)的规则和/或两个或更多个设计变量之间的相互依赖性。
因此，优化过程是在约束(z1，z2，…，zn)∈z下找到设计变量的例如最小化目标函数的一组值，即找到
根据实施例，优化光刻投影设备的一般方法在图4中示出。该方法包括定义多个设计变量的多变量目标函数的步骤302。设计变量可以包括选自以下项的任何合适的组合：照射模式的一个或更多个特性(300a)(例如，光瞳填充率，即穿过光瞳或孔的照射的辐射的百分比)、投影光学元件的一个或更多个特性(300b)、和/或图案化器件图案的一个或更多个特性(300c)。例如，设计变量可以包括照射模式的特性(300a)和图案化器件图案的特性(300c)(例如，全局偏置)，但是不包括投影光学器件的特性(300b)，这导致smo。可选地，设计变量可以包括照射模式的特性(300a)、投影光学器件的特性(300b)以及图案化器件图案的特性(300c)，这导致照射的优化、图案化器件图案的优化和投影光学器件的优化(有时称为源-掩模-透镜优化(smlo))。在步骤304中，同时调整设计变量，以使目标函数朝向收敛移动。在步骤306中，确定是否满足预定的终止条件。预定的终止条件可以包括各种可能性，例如，如所使用的数值技术所要求的，可以最小化或最大化目标函数、目标函数的值等于阈值或已经越过阈值、目标函数的值已达到预设的误差范围内、和/或达到了目标函数评估的预设迭代次数。如果满足步骤306中的终止条件，则该方法结束。如果不满足步骤306中的终止条件，则迭代地重复步骤304和306，直到获得期望的结果为止。该优化不一定会导致设计变量的单独一组值，因为可能会存在由诸如光瞳填充因子、抗蚀剂化学成分、产量等因素导致的物理限制。该优化可能会为设计变量和相关的性能特性(例如产量)提供多组值，并允许光刻设备的用户选择一组或更多组值。
在一个实施例中，代替或除了计算和/或确定对照射系统和/或投影光学器件的光学特性的影响之外，可以设想照射系统和/或投影光学器件的可调光学特性可以被包含在所述设计变量中。示例性的可调节光学特性可以包括一个或更多个透镜操纵器、温度数据或信号(与用于控制照射系统和/或投影系统的光学元件的温度一个或更多个装置(例如，加热器)的温度数据相关联)、一个或更多个泽尼克系数等。然后可以执行smo或smlo程序，并且包括可调光学特性的设计变量可以同时被调整，以使目标函数朝向收敛移动。
在图4中，所有设计变量的优化同时执行。这样的流程可以称为同时优化、联合优化或共同优化。如本文所用，术语“同时的”、“同时地”、“联合的”和“联合地”是指允许照射模式、图案形成装置、投影光学器件的特性的设计变量，和/或任何其它设计变量同时改变。
或者，所有设计变量的优化交替执行，如图5所示。在这种流程中，在每个步骤中，一些设计变量是固定的而其它设计变量则作为目标函数的评估的一部分被优化；然后在下一步中，不同的一组变量被固定同时其它组作为目标函数评估的一部分被优化。交替执行这些步骤，直到满足收敛条件或某些终止条件为止。如图5的非限制性示例流程图中所示，首先，获得图案化器件图案(步骤402)，然后在步骤404中执行照射模式优化的步骤，其中照射模式的所有设计变量都作为适当的目标函数的评估一部分被优化(so)而所有其它设计变量都被固定。然后，在下一步骤406中，执行掩模优化(mo)，其中将图案形成装置的所有设计变量作为适当的目标函数的评估的一部分被优化而所有其它设计变量均被固定。交替执行这两个步骤，直到在步骤408中满足某一终止条件为止。可以使用各种终止条件，例如，目标函数的值等于阈值、目标函数的值越过阈值、目标函数的值达到预设的误差范围内、或达到目标函数的评估的预设迭代次数等。请注意，将so-mo-交替-优化作为替代流程的示例。替代流程可以采用许多不同的形式，例如so-lo-mo-交替-优化，在其中执行so、lo(透镜优化)，并且mo交替、迭代地进行；或者先执行一次smo，然后交替地、迭代地执行lo和mo；等等。最后，在步骤410中获得优化结果的输出，并且该过程停止。
如前所述，图案选择算法可以与同时或交替优化集成在一起。例如，当采用交替优化时，首先可以执行全芯片so，识别“热斑”和/或“暖斑”，然后执行mo。鉴于本公开，为了获得期望的优化结果，许多次优化的排列和组合是可能的。
图6显示了一种示例性的优化方法，其中定义并评估了目标函数。在步骤502中，获得设计变量的初始值，包括其调节范围，如果有的话。在步骤504中，建立多变量目标函数。在步骤506，在第一迭代步骤(i＝0)的设计变量的起点值附近足够小的邻域内扩展目标函数。在步骤508中，应用标准多变量优化技术以最小化或最大化目标函数。注意，在508中的优化过程期间或在优化过程中的稍后阶段，优化可以具有约束，例如调节范围。使用给定的测试图案(也称为“测规”)针对识别的已选择的用于优化光刻过程的评估点来评估每次迭代。在步骤510中，预测光刻响应(例如，空间图像的一个或更多个特定特性、抗蚀剂图像的一个或更多个特定特性、或光刻过程的一个或更多个特定特性，例如过程窗)。在步骤512中，将步骤510的结果与期望的或理想的光刻响应值进行比较。如果在步骤514中满足终止条件，即，优化产生充分接近期望值的光刻响应值，则然后在步骤518中输出设计变量的最终值。输出步骤还可以包括使用设计变量的最终值输出其它功能，例如在光瞳平面(或其它平面)处输出波前像差调整图、优化的照射模式图、优化的图案化器件图案(例如包括光学邻近效应校正)等。如果不满足终止条件，则在步骤516中使用第i次迭代的结果更新设计变量的值，然后过程返回到步骤506。诸如高斯-牛顿算法、levenberg-marquardt算法、梯度下降算法、模拟退火算法、遗传算法等算法可以用于评估和求解目标函数。
优化图案化过程可以扩大过程窗。较大的过程窗为过程设计和器件设计提供了更大的灵活性。可以将过程窗定义为使抗蚀剂图像在抗蚀剂图像的设计目标的某一限制内的一组焦点值和剂量值。注意，这里讨论的所有方法也可以扩展到广义的过程窗定义，还可以通过除了曝光剂量和散焦之外或与曝光剂量和散焦不同的不同的或额外的基本参数来建立通用的过程窗定义。这些可以包括但不限于光学设置，例如na、光学西格玛、光学像差、偏振、或抗蚀剂层的光学常数。例如，如前所述，如果pw还涉及不同的掩模偏置，则优化可以包括meef的最小化。对焦点值和剂量值定义的过程窗仅作为本公开中的示例。
下面描述根据实施例的最大化过程窗的方法。在第一步中，从过程窗中的已知条件(f0,ε0)开始，其中f0是名义焦点，ε0是名义剂量，在(f0±δf，ε0±ε)附近执行以下示例目标函数之一的最小化：
或者
如果允许名义焦点f0和名义剂量ε0偏移，则它们可以与设计变量(z1，z2，…，zn)联合优化。在下一步中，如果可以找到(z1，z2，…，zn，f，ε)的一组值以使目标函数在预设极限之内，则将(f0±δf，ε0±ε)接收作为过程窗的一部分。
或者，如果焦点和剂量不允许偏移，则优化设计变量(z1，z2，…，zn)，将焦点和剂量固定在名义焦点f0和名义剂量ε0。在替代实施例中，如果可以找到(z1，z2，…，zn)的一组值以使目标函数在预设极限之内，则将(f0±δf，ε0±ε)作为过程窗的一部分。
在本公开中较早描述的方法可以用于最小化等式(4)或(5)的对应的目标函数。如果设计变量是投影光学器件的特性(例如泽尼克系数)，则最小化等式(4)或(5)的目标函数会导致基于投影光学器件优化(即lo)的过程窗最大化。如果设计变量是(除了投影光学器件的照射模式和图案化器件图案的特性之外的)照射模式和图案化器件图案的特性，则最小化等式(4)或(5)的目标函数会导致基于smlo的过程窗最大化。如果设计变量是照射模式和图案化器件图案的特性，则最小化等式(4)或(5)的目标函数会导致基于smo的过程窗最大化。
上面描述的优化可以用于找到(z1，z2，…，zn)的一组值，以减少可能对光刻过程不利的许多物理效应。可以在不同条件下、针对光刻设备的不同部件、对不同的物理效应依次进行多次优化。
现在，图案化过程的参数(例如，cd、重叠、聚焦等)可能对在图案化过程中使用的设备(例如光刻设备)的光学像差敏感，并且通常确定适当的校正/控制以补偿在图案化过程中由于光学像差引起的误差。如上所述，用于建立、修改等图案化过程的建模可以考虑光刻设备的光学像差，但是建模将是依赖于设备的。对每个设备的光学像差的考虑可以涉及光学像差对图案化过程的贡献的大量测量和相关计算。此外，不止一个光刻设备可以用于图案化过程，每个光刻设备都具有特定的光学像差特性，因此使用依赖于设备的像差进行建模来创建图案形成装置极大地限制了图案形成装置的有用性。
因此，期望产生并应用考虑光学像差的过程模型，使得该模型不必考虑在图案化过程中使用的设备的各个光学像差。因此，在一个实施例中，本文描述了一种技术，该技术在过程模型(例如，opc模型、空间图像模型等)的使用和/或生成中使用多个设备的平均光学像差，从而至少部分地考虑了在图案化过程中发生的光学像差。例如，平均光学像差可以被包括在opc模型中，其在确定图案形成装置的光学邻近效应校正中可以修改设计布局，以实现目标设计的投影图像的更高保真度。opc模型可以应用一种或更多种opc校正，例如边缘位置或特征宽度的偏移或偏置和/或一种或更多种辅助特征的应用，其旨在基于光刻设备的平均光学像差的影响来对布局的主要特征进行辅助成像，从而至少部分地考虑在图案化过程期间预期发生的光学像差。
本文中以示例的方式使用opc模型来解释该技术，但是该技术不限于opc模型，并且可以将本文讨论的任何模型修改为包括平均光学像差。过程模型可以是用于设计、改善和/或优化图案化过程的一个或更多个方面)(包括图案化过程的任何设备)的任何模型。例如，平均光学像差可以在图案形成装置/设计布局模型、确定过程变量对图案化过程的参数(例如重叠模型、聚焦模型和/或cd模型、控制模型、源-掩模优化模型、抗蚀剂模型、成像模型、测量模型(例如，对测量过程进行建模的模型))的影响等的模型中实现。在一个实施例中，平均光学像差可以被施加以在执行图案化过程之前设置或改进图案化过程，例如以确定考虑了平均光学像差的图案形成装置布局和/或照射模式。在一个实施例中，平均光学像差可以在图案化过程期间被施加，例如，以确定可以被施加到光刻设备的投影系统的光学元件、被施加到衬底的水平控制等的控制/补偿。
此外，虽然将焦点放在光刻设备的光学像差上，但是其它设备可能具有影响图案化过程的光学像差。例如，测量系统可能具有光学像差，因此可以在图案化过程(例如，在这种情况下，在图案化过程的测量方面)的设计、校正等过程中可以基于平均光学像差考虑多个测量系统的平均像差。
图7示意性示出了根据一个实施例的用于应用包括平均光学像差的过程模型的方法的流程图。在该方法中，一个或更多个光刻设备的平均光学像差700用于过程模型704中和/或用于生成过程模型704。然后可以将具有平均光学像差700的过程模型704应用至使用一个或更多个光刻设备中的一个或更多个或者使用一个或更多个光刻设备中的一个或更多个的类型的光刻设备的图案化过程。
在一个实施例中，获得和/或生成多个光刻设备的投影系统的平均光学像差700。可以测量和/或计算每个光刻设备的光学像差，并且可以通过将光刻设备的光学像差的总和除以光刻设备的总数来确定平均光学像差700。关于图11a-11c和图12a-12c进一步讨论了六个光刻设备的平均光学像差的示例计算。然而，本公开不限于某一数量的光刻设备，并且可以对两个或更多个(例如，2、4、5、6、10个等)光刻设备获得。
在一个实施例中，光刻设备是由光刻设备制造商生产的光刻设备池中的设备(例如，不一定提供给器件制造商)。在一个实施例中，光刻设备是用于特定图案化过程的设备(例如，特定器件制造公司或场所的光刻设备)。在一个实施例中，光刻设备是设计成使用euv辐射的设备。即，在一个实施例中，从euv光刻设备的主反射光学系统获得像差。
在一个实施例中，该平均值可以是加权平均值，其中可以例如基于使用情况(例如，可以为与一个或更多个其它光刻设备相比使用次数更多的光刻设备分配更多的权重)或在该过程中使用光刻设备的顺序(例如，可以将更大的权重分配给首先出现的光刻设备，而可以将相对小的权重分配给在图案化过程中随后出现的光刻设备)向每个光刻设备分配特定的权重。在一个实施例中，加权平均值可以使得一个或更多个值被省略或以其它方式修改。
在过程702中，可以生成或更新过程模型704(例如，opc模型、空间图像模型等)，以将平均光学像差700包括在过程模型中。这样的过程模型704可以被配置为确定对图案化过程的参数(例如，图案特征的cd、波前、控制参数等)的调整，以考虑平均光学像差。该调整可以是基于平均光学像差和过程模型704的任何其它变量确定的校正、修改等。例如，调整可以是增加或减小图案化器件图案中的特征的尺寸、和/或添加或修改图案化器件图案中的辅助特征以作为opc模型的使用的一部分、修改波前或照射以作为照射模型的使用的一部分、控制投影系统的光学元件以作为投影光学器件模型的使用的一部分、控制衬底水平化以作为衬底位置控制模型的使用的一部分、减少或最小化重叠误差以作为重叠模型的使用的一部分等。
如上所述，在一个实施例中，过程模型704是包括平均光学像差的光学邻近效应校正模型。这样的opc模型用于确定对图案化器件图案的调整，包括例如对特征尺寸的调整、辅助特征放置或修改等，并且包括平均光学像差的这种opc模型然后可以被用于使调整考虑到平均光学像差，以便修改或优化图案化器件图案布局，以改善在图案化过程期间图案向衬底的转印。
在过程710中，可以应用具有平均光学像差的过程模型704来获得与图案化过程的参数(例如，cd)有关的过程变量(例如，opc校正)中的校正/控制/改进/修改712。应用平均光学像差可以提高图案化过程的产量和/或良率。
在可选过程722中，可以使用不考虑平均光学像差的名义模型(例如名义opc模型)来生成与图案化过程的参数(例如，cd)有关的过程变量(例如，opc校正)中的校正/控制/改进/修改724。名义模型可以采用与过程702和模型704相同的输入中的所有输入或大部分输入。此外，在可选过程726中，结果712和724可以与参考(例如，具有正在使用的光刻设备的特定光学像差的模型，然后将该模型用于在过程710和722中生成的过程变量)相比较，并用于评估性能参数(例如，相对于设计意图或参考的改进百分比)，以确定结果712相比于724是否得到了充分改进。
在图8a-8d中，使用几个测试特征(例如，在图案化器件图案的平面中在水平和竖直方向上布置的具有某一节距的两个平行栅条)进一步说明了使用过程模型704的图案化过程的改进。
图8a示出了名义(或理想)过程模型的示例结果，其假设在投影系统中不存在光学像差，并且基于这样的假设应用名义opc模型校正(例如，应用至图案化器件图案)。换句话说，名义模型不考虑任何光学像差。沿竖直轴线的曲线图示出了各种测试特征的预测cd，而沿水平轴线的曲线图示出了沿曝光场某一维度(例如，沿曝光场的长度或宽度)的位置，位置0对应于相关的预测cd值的曝光场的中心。如本领域中已知的，曝光场(例如，呈细长狭缝的形式)用于在图案化过程期间将图案化器件图案曝光到衬底上。
结果或预测表明，特征的cd可以均匀地印制在曝光场的某一区域(即，在虚线l1和l2之间界定)内的衬底上。在该示例中，四个不同的特征f1、f2、f3和f4(每个具有24nm的名义cd)沿l1和l2之间的区域中的场被非常均匀且准确地印制，两个不同的特征f5和f6(每个具有22nm的名义cd)沿l1和l2之间的区域中的场也被非常均匀且准确地印制。在这个示例中，特征f1和f2是在竖直方向上对准的相邻栅条，特征f5是f1和f2的栅条之间的间隙，特征f3和f4是在水平方向上对准的邻近条，而特征f6是f3和f4的条之间的间隙。
现在，图8b示出了过程模型的示例结果，该过程模型结合了使用具有使用图8a的模型进行的opc校正的图案化器件图案的特定光刻投影设备的投影系统光学像差。使用该过程模型的预测结果表明，与图17a中l1和l2之间的区域的结果相比，特征f1-f4的cd沿l1和l2之间的区域中的场在23nm到24.5nm之间变化很大。临界尺寸的变化至少部分是由于光刻设备的投影系统的光学像差导致的。
因此，期望减小图8b所示的cd的变化。这可以通过使用考虑了根据本公开的多个光刻设备的平均光学像差的模型来完成。当然，虽然图8b的模型可以用于为图8b中考虑的特定光刻设备创建改进的opc校正，但结果将是为该光刻设备专门调整的图案化器件图案，这严重限制了图案形成装置的实用性。已经发现，即使单个光刻设备可能不具有与平均光学像差匹配的光学像差，平均光学像差也可以对各个光刻设备产生显著改善的结果。
因此，通过具有合并平均光学像差的模型，该模型可以例如达到过程变量(例如，opc修正)中的校正/控制/改进/修改，其有效地反转了光刻设备的投影系统的大部分(如果不是全部)像差效应。像差效应的反转可应用至例如图案化器件图案，以针对平均光学像差预校正图案化器件图案，因此，该预校正将随后能够校正图案化器件图案经历的实际光学像差中的至少一部分。
在图8c中可以看到这种反转。该图示出了使用名义模型(例如，没有像差)的预测结果，该名义模型使用具有由具有平均光学像差的过程模型进行的opc校正的图案化器件图案。当与图8b进行比较时，可以看出，许多特征f1-f4的尺寸更改已被反转。例如，对于大部分曝光场，图8b中的特征f4在24nm以下，而对于大部分曝光场，图8c中的特征f4在24nm以上。尽管这对于不具有光学像差的投影系统将是不令人满意的，但是对于具有光学像差的投影系统，结果将是完全不同的。特别地，当将光学像差应用至经过opc校正的特征f4时，最终结果应该是其cd接近于名义的24nmcd的特征f4。因此，尽管在考虑没有光学像差的名义模型时这种预校正对图案化器件图案的影响将导致cd的实质性变化(与图8a中的结果相比)(如图8c所示)，但是使用考虑了平均光学像差的过程模型获得的预校正在具有光学像差的投影系统上应用时使投影系统的像差的大部分(如果不是全部)像差效应有效地反转，从而产生实质上更好的结果，如图8d所示。
图8d示出了过程模型的示例结果，该过程模型结合了使用具有opc校正的图案化器件图案的特定光刻投影设备的投影系统光学像差(即与图8b所使用的光学像差相同)，该opc校正使用包括平均光学像差(使用没有光学像差的名义模型，其结果显示在图8c中)的模型完成。如图8d所示，即使光刻设备的投影系统具有光学像差，四个特征f1-f4也具有大约24nm的cd，因此与使用不考虑光学像差的模型进行了opc校正的图8b的结果相比，显示出显著减小的变化。因此，当在过程建模和/或模拟中考虑平均光学像差时，可以获得明显改善的结果。
图9示出了根据实施例的用于确定光学像差的平均值的方法的流程图。在这种方法中，可以获得和/或生成光学像差值802。光学像差值802可以是沿着曝光场(例如，狭缝)的不同位置处的测量值和/或模拟值。通过使用曝光场位置，可以评估像差的变化。在一个实施例中，如图10所示，可以使用例如本文所述的剪切干涉仪在沿着曝光场800的长度l的不同位置处测量光学像差。在图10中还示出了曝光场的方向与扫描方向806之间的关系。在一个实施例中，光学像差的特征可以在于通过例如沿着曝光场800的长度l在每个位置处的泽尼克多项式进行的曲线拟合。在图11a-11c和图12a-12c中示出了根据泽尼克多项式表征的针对六个不同光刻设备的投影系统的示例光学像差。
在一个实施例中，每个设备的光学像差可以在某一极限内具有变化性。例如，在以纳米为单位测量像差的情况下，变化性可以在±0.2纳米之内。可以测量光学像差的变化性，以确定该设备是应当被包括在图案化过程中还是应该被包括在过程模型的平均光学像差中。例如，如果一种设备的光学像差相对于其它设备有很大变化，则可以在图案化过程中或作为为过程模型确定平均光学像差的一部分使用之前，对这种设备就其光学像差进行校正或对其进行更换。
在一个实施例中，光学像差是从例如在器件制造公司或场所的图案化过程中使用的多个光刻设备获得的。在一个实施例中，光学像差是从例如在器件制造公司或过程的图案化过程中使用的类型的多个光刻设备获得的。例如，多个光刻设备可以由制造商生产但是不出售、租赁等给器件制造公司或场所。在一个实施例中，光学像差可以是在器件制造公司或场所处的一个或更多个光刻设备与不在器件制造公司或场所处的一个或更多个光刻设备(例如，在一个或更多个光刻设备的制造商处)的组合。
在步骤810中，确定多个光刻设备的平均光学像差804。平均光学像差804可以通过将光刻设备的光学像差的总数相加并除以光刻设备的总数来确定。
在一个实施例中，在曝光场的多个位置的每个位置处确定平均光学像差804。因此，例如，通过获取来自在那些光刻设备的曝光场中的相当的位置处的光刻设备的光学像差的平均值，来获得每个位置的平均值。参照图11，可以在曝光场800的中心0处、距中心±1mm处、距中心±2mm处、距中心±3mm处等评估平均光学像差804。在一个实施例中，距中心的增量可以是例如0.1mm、或0.2mm、或0.5mm、或1.5mm、或2mm等，例如，如针对特定应用所选择的(例如，较小的增量应产生增加的准确性，但以耗费计算时间为代价)。
在一个实施例中，针对特定的一种或更多种类型的光学像差确定平均光学像差804。例如，可以为由某个泽尼克多项式表示的特定类型的像差确定平均光学像差804。在一个实施例中，可以为多种不同类型的光学像差中的每种类型的光学像差确定平均光学像差。在一个实施例中，为一种以上类型的光学像差的集合组确定平均光学像差(例如，由两个或更多个不同的泽尼克多项式定义的像差的平均值)。应当理解，对一种或更多种特定光学像差类型中的每种光学像差类型的平均光学像差的确定可以与沿着曝光场的多个位置处的平均值的确定相结合。
如上所述，该平均值可以是加权平均值，其中可以为每个光刻设备分配特定的权重。例如，加权可以基于在过程中使用光刻设备的顺序(例如，可以将更多的权重分配给首先出现的光刻设备，而可以将相对小的权重分配给在图案化过程中稍后出现的光刻设备)或使用情况(例如，可以为与一个或更多个其它光刻设备相比使用次数更多的光刻设备分配更多的权重)。在一个实施例中，加权平均值可以使得一个或更多个值被省略或以其它方式修改。
在一个实施例中，光学模型中使用的平均值可以是每种特定类型的光学像差的不同平均值的加权平均值。例如，针对一个或更多个特定曝光场位置的一个或更多个特定泽尼克多项式的平均值可以比针对那些一个或更多个特定曝光场位置的另一个或更多个其它某些泽尼克多项式的加权更高。例如，在使用投影系统中的一个或更多个光学元件的投影设备中可以更容易地校正一个或更多个特定泽尼克多项式(例如noll指数4)，因此可以将其平均值加权得比一个或更多个其它泽尼克多项式(它们不易通过光刻设备中的光学元件进行校正(因此应预校正，例如使用opc校正))的平均值更低。
图11a、图11b和图11c示出了以特定的泽尼克多项式(在这种情况下，是第23个泽尼克多项式)为特征的光学像差的示例，例如，noll指数23。在该示例中，光学像差针对六个不同的设备。图11a示出了横跨曝光场上的六个光刻设备中的每个光刻设备的原始光学像差(每条线对应于不同的光刻设备)。水平轴线对应于曝光场位置，其中0是曝光场的中心，竖直轴线对应于光学像差的量(在这种情况下，以nm为单位)。在多个场位置中的每个场位置处确定光学像差902，例如，距离场中心0为-13mm至13mm(例如，在-13mm,-12mm,…,-1mm,0,1mm,..,13mm)。如图11a所示，每个设备的光学像差902具有显著的变化，例如，沿着曝光场的长度在大约0.2nm内的变化。
图11b示出了根据图11a的光学像差确定的光学像差的平均值904。通过将每个位置处的六个光刻设备的每个光刻设备的光学像差相加并除以设备的总数(即6个)来确定平均光学像差904。在一个实施例中，该平均值可以在如上所述的过程模型中使用。
图11c示出了去除了平均光学像差的六个设备中的每个设备的光学像差值。即，可以从初始光学像差902中去除平均光学像差904，这导致每个设备的残余像差906，如图11c所示。图11c示出了与每个设备的初始光学像差902相比，残余光学像差906具有显著减小的变化。因此，平均光学像差904可以考虑不同设备中的每个设备的大部分光学像差，而留下相对少量的残余像差。因此，当在过程模型中使用这种平均光学像差904时，该过程模型(例如，如关于图8a-8d所讨论的)可以产生这样的结果：该结果考虑了当使用特定的光刻设备时预期会经历的大部分(如果不是全部)光学像差。
当然，当各种光刻设备之间的变化相对较小时，平均光学像差的使用被保留。即，如果在特定的曝光场位置处的光刻设备之间的光学像差的差异较小，即使横跨曝光场的变化较大，平均光学像差也将是有效的。在一个实施例中，当光学像差根据泽尼克多项式定义时，该差应小于0.1nm。
在另一个示例中，例如第14个泽尼克多项式(noll指数14)表示的某种类型的光学像差只能通过包括平均光学像差而被部分地校正，如参考图12a-12c所讨论的。
图12a、图12b和图12c分别示出了根据一个实施例的以第14个泽尼克多项式为特征的光学像差、光学像差的平均值、以及去除了平均光学像差的光学像差值的示例。在图12a中，对于第14个泽尼克多项式，光学像差912对于每个设备显示出相对较低的变化，并且在不同设备之间显示出相对类似的变化(注意，线如何彼此很好地跟踪)。实际上，可以认为光学像差912的变化性小于光学像差902的变化性(参见图11a)。
基于光学像差912，可以以与先前关于图11a和图11b所讨论的类似的方式来确定平均光学像差914(参见图12b)。此外，可以从初始光学像差912中去除平均光学像差914，这导致每个设备的残余光学像差916，如图12c所示。图12c示出了与每个设备的初始光学像差912相比，残余光学像差916具有显著变化并且没有显著改善。因此，平均光学像差914可能没有考虑不同设备中这种特定类型的光学像差的变化。这是因为不同设备之间的光学像差值的差异具有重大影响。因此，当在过程模型中使用这种平均光学像差914时，过程模型可能不会产生改善的结果。因此，这可以以多种方式中的任何一种来解决。例如，在过程模型中，这种类型的光学像差平均值的权重可以较小(包括可能被完全去除)。附加地或可替代地，这种类型的光学像差可以通过光刻设备中的另一种校正机制，例如波前校正光学元件，通过衬底水平控制等来解决。
因此，已经认识到，与现有技术的设备相比，在图案化过程中使用的设备(诸如光刻设备(诸如euv光刻设备)的投影光学器件)中的(残余)像差可能在设备之间主要是系统的。这提供了机会来将设备的平均工具像差指纹用到图案化过程设计、校正等(例如到opc建模)中，以至少部分地补偿(例如，使用这种opc模型)在图案化过程中发生的由这种设备引起的光学像差。该方法的优点在于，可以在提供独立于设备的图案化过程校正、设计等过程和/或模型的同时，显著改善总体cd均匀性(cdu)和/或图案移位均匀性(psu)。
因此，提供了一种技术，该技术在计算图案化过程的参数(例如，opc校正、照射模式配置、剂量分布等)中结合了多个设备的平均光学像差，以至少部分地校正预期在图案化过程中会发生光学像差。例如，使用这样的技术，当过程模型考虑了光刻设备的投影系统的特定光学像差时，与例如未考虑光学像差和/或在使用图案形成装置中获得增加的灵活性的过程相比，可以实现改进的图案保真度。
本文所述的平均光学像差的使用可以用于各种目的，包括控制图案化过程中的过程或其中的设备、监视由图案化过程产生的衬底、图案化过程的过程或设备的设计等。例如，该结果或从中得出的另一结果可以用于改变图案化过程的设备或过程，以用于衬底的进一步处理或另一衬底的处理。例如，该结果可以用于预测缺陷。缺陷的预测可以例如用于控制量测工具以检查受影响的区域和/或改变图案化过程的设备或过程，以用于衬底的进一步处理或另一衬底的处理。此外，该结果可以用于通过例如得出用于校正光刻设备的剂量选配方案，来设计图案化过程，实现图案形成装置及其图案的设计、过程的设置等。这些结果可以用于确定一个或更多个过程变量(例如，最佳曝光和/或最佳剂量)，然后可以将其用于各种目的。如将意识到的，可以有许多其它用途。
在一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括：获得图案化过程的过程模型，所述过程模型包括或考虑用于图案化过程的多个设备的光学系统的平均光学像差；和由硬件计算机系统应用所述过程模型以确定对所述图案化过程的参数的调整从而考虑所述平均光学像差。
在一个实施例中，过程模型包括光学邻近效应校正模型。在一个实施例中，对所述参数的调整的确定包括：补偿所述平均光学像差的光学邻近效应校正的确定。在一个实施例中，所述平均光学像差针对多个光刻设备并且在曝光场的多个位置中的每个位置处被指定。在一个实施例中，所述曝光场是狭缝，并且所述多个位置沿着所述狭缝的长度分布。在一个实施例中，针对特定类型的光学像差来指定所述平均光学像差。在一个实施例中，根据多种不同类型的光学像差中的每种类型的光学像差来指定所述平均光学像差。在一个实施例中，根据泽尼克多项式来定义所述平均光学像差。在一个实施例中，该方法还包括获得用于图案化过程的所述多个设备的光学系统的所述平均光学像差；和生成包括所述平均光学像差的所述过程模型，所述过程模型被配置为确定对所述图案化过程的参数的调整从而考虑所述平均光学像差。在一个实施例中，该方法还包括：获得所述多个设备中的每个设备的光学系统的光学像差，每个光学像差是在曝光场的多个位置处被获得的；和计算在所述曝光场的所述多个位置中的每个位置处的所述多个设备处的所述平均光学像差。在一个实施例中，该方法还包括将所述参数的调整应用至所述图案化过程。
在一个实施例中，提供了一种方法，包括：获得图案化过程的多个设备的光学系统的平均光学像差；和由硬件计算机系统生成过程模型，所述过程模型被配置为确定对所述图案化过程的参数的调整从而考虑所述平均光学像差。
在一个实施例中，过程模型包括光学邻近效应校正模型。在一个实施例中，对所述参数的调整的确定包括：补偿所述平均光学像差的光学邻近效应校正的确定。在一个实施例中，所述平均光学像差针对多个光刻设备，并且在曝光场的多个位置中的每个位置处被指定。在一个实施例中，所述曝光场是狭缝，并且所述多个位置沿着所述狭缝的长度分布。在一个实施例中，针对特定类型的光学像差来指定所述平均光学像差。在一个实施例中，根据多种不同类型的光学像差中的每种类型的光学像差来指定所述平均光学像差。在一个实施例中，根据泽尼克多项式来定义所述平均光学像差。在一个实施例中，该方法还包括：获得所述多个设备中的每个设备的光学系统的光学像差，每个光学像差是在曝光场的多个位置处被获得的；和计算在所述曝光场的所述多个位置中的每个位置处的所述多个设备的所述平均光学像差。在一个实施例中，该方法还包括：使用所述过程模型来确定对所述图案化过程的所述参数的调整以考虑所述平均光学像差；和将所述参数的调整应用至所述图案化过程。
在一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括：获得用于图案化过程中的多个光刻设备中的每个设备的光学系统的光学像差，每个光学像差是在光刻设备的曝光场的多个位置处被获得的；和通过硬件计算机系统计算在所述曝光场的所述多个位置中的每个位置处的所述多个光刻设备的平均光学像差。
在一个实施例中，针对特定类型的光学像差来指定所述平均光学像差。在一个实施例中，根据多种不同类型的光学像差中的每种类型的光学像差来指定所述平均光学像差。在一个实施例中，根据泽尼克多项式来定义所述平均光学像差。在一个实施例中，光学像差在某一极限内具有变化性。在一个实施例中，光学像差具有在±0.2nm内的变化性。在一个实施例中，所述曝光场是狭缝，并且所述多个位置沿着所述狭缝的长度分布。在一个实施例中，根据泽尼克多项式来定义所述光学像差。在一个实施例中，该方法还包括：使用所述平均光学相差来确定对所述图案化过程的参数的调整以考虑所述平均光学像差；和将所述参数的调整应用至所述图案化过程。
在一个实施例中，提供了一种方法，包括：确定在图案化过程中使用的多个设备的光学系统的平均光学像差；和通过硬件计算机系统生成光学邻近效应模型，所述光学邻近效应模型用于调整将要使用所述图案化过程成像到衬底上的图案，其中，所述光学邻近效应模型被配置为对所述图案施加光学邻近效应校正以至少部分地补偿所确定的平均光学像差。
可以使用以下方面进一步描述实施例：
1.一种方法，包括：
获得图案化过程的过程模型，所述过程模型包括或考虑用于图案化过程的多个设备的光学系统的平均光学像差；和
由硬件计算机系统应用所述过程模型以确定对所述图案化过程的参数的调整从而考虑所述平均光学像差。
2.根据方面1所述的方法，其中，所述过程模型包括光学邻近效应校正模型。
3.根据方面1或方面2所述的方法，其中，对所述参数的调整的确定包括：补偿所述平均光学像差的光学邻近效应校正的确定。
4.根据方面1-3中的任一项所述的方法，其中，所述平均光学像差针对多个光刻设备，并且在曝光场的多个位置中的每个位置处被指定。
5.根据方面4所述的方法，其中，所述曝光场是狭缝，并且所述多个位置沿着所述狭缝的长度分布。
6.根据方面1-5中的任一项所述的方法，其中，针对特定类型的光学像差来指定所述平均光学像差。
7.根据方面6所述的方法，其中，根据多种不同类型的光学像差中的每种类型的光学像差来指定所述平均光学像差。
8.根据方面6或方面7所述的方法，其中，根据泽尼克多项式来定义所述平均光学像差。
9.根据方面1-8中的任一项所述的方法，还包括：
获得用于图案化过程的所述多个设备的光学系统的所述平均光学像差；和
生成包括所述平均光学像差的所述过程模型，所述过程模型被配置为确定对所述图案化过程的参数的调整从而考虑所述平均光学像差。
10.根据方面1-9中的任一项所述的方法，还包括：
获得所述多个设备中的每个设备的光学系统的光学像差，每个光学像差是在曝光场的多个位置处被获得的；和
计算在所述曝光场的所述多个位置中的每个位置处的所述多个设备的所述平均光学像差。
11.根据方面1-10中的任一项所述的方法，还包括：将所述参数的调整应用至所述图案化过程。
12.一种方法，包括：
获得图案化过程的多个设备的光学系统的平均光学像差；和
由硬件计算机系统生成过程模型，所述过程模型被配置为确定对所述图案化过程的参数的调整从而考虑所述平均光学像差。
13.根据方面12所述的方法，其中，所述过程模型包括光学邻近效应校正模型。
14.根据方面12或方面13所述的方法，其中，对所述参数的调整的确定包括：补偿所述平均光学像差的光学邻近效应校正的确定。
15.根据方面12-14中的任一项所述的方法，其中，所述平均光学像差针对多个光刻设备，并且在曝光场的多个位置中的每个位置处被指定。
16.根据方面15所述的方法，其中，所述曝光场是狭缝，并且所述多个位置沿着所述狭缝的长度分布。
17.根据方面12-16中的任一项所述的方法，其中，针对特定类型的光学像差来指定所述平均光学像差。
18.根据方面17所述的方法，其中，根据多种不同类型的光学像差中的每种类型的光学像差来指定所述平均光学像差。
19.根据方面17或方面18所述的方法，其中，根据泽尼克多项式来定义所述平均光学像差。
20.根据方面12-19中的任一项所述的方法，还包括：
获得所述多个设备中的每个设备的光学系统的光学像差，每个光学像差是在曝光场的多个位置处被获得的；和
计算在所述曝光场的所述多个位置中的每个位置处的所述多个设备的所述平均光学像差。
21.根据方面12-20中的任一项所述的方法，还包括：使用所述过程模型来确定对所述图案化过程的所述参数的调整以考虑所述平均光学像差；和将所述参数的调整应用至所述图案化过程。
22.一种方法，包括：
获得用于图案化过程中的多个光刻设备中的每个光刻设备的光学系统的光学像差，每个光学像差是在光刻设备的曝光场的多个位置处被获得的；和
通过硬件计算机系统计算在所述曝光场的所述多个位置中的每个位置处的所述多个光刻设备的平均光学像差。
23.根据方面22所述的方法，其中，针对特定类型的光学像差来指定所述平均光学像差。
24.根据方面22或方面23所述的方法，其中，根据多种不同类型的光学像差中的每种类型的光学像差来指定所述平均光学像差。
25.根据方面23或方面24所述的方法，其中，根据泽尼克多项式来定义所述平均光学像差。
26.根据方面22-25中的任一项所述的方法，其中，所述光学像差具有在某一极限内的变化性。
27.根据方面26所述的方法，其中，所述光学像差具有在±0.2nm内的变化性。
28.根据方面22-27中的任一项所述的方法，其中，所述曝光场是狭缝，并且所述多个位置沿着所述狭缝的长度分布。
29.根据方面22-28中的任一项所述的方法，其中，根据泽尼克多项式来定义光学像差。
30.根据方面22-29中的任一项所述的方法，还包括：使用所述平均光学相差来确定对所述图案化过程的参数的调整以考虑所述平均光学像差；和将所述参数的调整应用至所述图案化过程。
31.一种方法，包括：
确定在图案化过程中使用的多个设备的光学系统的平均光学像差；和
通过硬件计算机系统生成光学邻近效应模型，所述光学邻近效应模型用于调整将要使用所述图案化过程成像在衬底上的图案，其中，所述光学邻近效应模型被配置为对所述图案施加光学邻近效应校正以至少部分地补偿所确定的平均光学像差。
32.一种调整将要使用图案化过程成像在衬底上的图案的方法，所述方法包括应用根据方面1-21和31所述的模型。
33.一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上记录有指令，所述指令在由计算机执行时实现方面1-32中的任一项所述的方法。
图13是示出了可以帮助实现本文公开的优化方法和流程的计算机系统100的框图。计算机系统100包括总线102或用于传递信息的其它通信机构、以及与总线102耦合以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，例如随机存取存储器(ram)或其它动态存储装置，其耦合到总线102以存储将要由处理器104执行的信息和指令。主存储器106还可以用于在执行将要由处理器104执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。计算机系统100还包括耦合到总线102的只读存储器(rom)108或其它静态存储装置，以存储用于处理器104的静态信息和指令。提供诸如磁盘或光盘之类的存储装置110，并将其耦合到总线102以存储信息和指令。
计算机系统100可以通过总线102耦合到显示器112，例如用于向计算机用户显示信息的阴极射线管(crt)或平板或触摸面板显示器。包括字母数字键和其它键的输入装置114耦合到总线102，以将信息和命令选择传递给处理器104。用户输入装置的另一种类型是光标控件116，例如鼠标、轨迹球或光标方向键，用于将方向信息和命令选择传递给处理器104并控制在显示器112上的光标移动。该输入装置通常在两个轴线上具有两个自由度，即第一轴线(例如，x)和第二轴线(例如，y)，这允许该装置指定平面中的位置。触摸面板(屏幕)显示器也可以用作输入装置。
根据一个实施例，可以由计算机系统100响应于处理器104执行包含在主存储器106中的一个或更多个指令的一个或更多个序列从而执行本文所述的过程的多个部分。可以从诸如存储装置110之类的另一计算机可读介质将这样的指令读入主存储器106中。执行包含在主存储器106中的指令序列使处理器104执行本文所述的处理步骤。也可以采用多处理布置中的一个或更多个处理器来执行包含在主存储器106中的指令序列。在替代实施例中，可以使用硬连线电路代替软件指令或与软件指令结合使用。因此，实施例不限于硬件电路和软件的任何具体组合。
如本文所使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器104提供指令以供执行的任何介质。这种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，例如存储装置110。易失性介质包括动态存储器，例如主存储器106。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线102的电线。传输介质还可以采用声波或光波的形式，例如在射频(rf)和红外(ir)数据通信期间产生的声波或光波。计算机可读介质的常见形式包括，例如，软式磁碟片、软盘、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、具有孔图案的任何其它物理介质、ram、prom和eprom、flash-eprom、任何其它存储器芯片或盒、以及下文所述的载波、或计算机可以从中读取的任何其它介质。
各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或更多个指令的一个或更多个序列携带至处理器104以供执行。例如，指令最初可以承载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内存中，并使用调制解调器在电话线上发送指令。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，并使用红外发射器将数据转换为红外信号。耦合到总线102的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据，并将数据放置在总线102上。总线102将数据携带到主存储器106，处理器104从主存储器106检索并执行指令。由主存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后被存储在存储装置110上。
计算机系统100还可以包括耦合到总线102的通信接口118。通信接口118提供耦合到被连接到本地网络122的网络链路120的双向数据通信。例如，通信接口118可以是集成服务数字网络(isdn)卡或调制解调器，以向对应类型的电话线提供数据通信连接。作为另一个示例，通信接口118可以是局域网(lan)卡，以向兼容lan提供数据通信连接。无线链路也可以实现。在任何这样的实现方式中，通信接口118发送和接收携带表示各种类型的信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。
网络链路120通常通过一个或更多个网络向其它数据装置提供数据通信。例如，网络链路120可以通过本地网络122向主机计算机124或由互联网服务提供商(isp)126操作的数据设备提供连接。isp126依次通过全球分组数据通信网络(现在通常称为“互联网”128)提供数据通信服务。局域网122和互联网128都使用携带数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。通过各种网络的信号和在网络链路120上并且通过通信接口118的信号(其携带向计算机系统100发送和来自计算机系统100的数字数据)是传输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发送消息并接收数据，包括程序代码。在互联网的示例中，服务器130可以通过互联网128、isp126、本地网络122和通信接口118传输应用程序的请求代码。根据一个或更多个实施例，一个这样的所下载的应用例如提供了实施例的照射优化。接收到的代码可以在其被接收到时由处理器104执行，和/或存储在存储装置110或其它非易失性存储中，以供以后执行。以这种方式，计算机系统100可以获得载波形式的应用代码。
图14示意性地描绘了另一示例性光刻投影设备la，其包括：
-提供辐射的源收集器模块so；
-照射系统(照射器)il，被配置为调节来自源收集器模块so的辐射束b(例如，euv辐射)；
-支撑结构(例如掩模台)mt，被构造成用于支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)ma，并与配置成用于精确地定位图案形成装置的第一定位器pm相连；
-衬底台(例如，晶片台)wt，被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)w，且被连接至配置成准确定位衬底的第二定位器pw；以及
-投影系统(例如反射式投影系统)ps，被配置成用于将由图案形成装置ma赋予至辐射束b的图案投影到衬底w的目标部分c(例如包括一个或更多个管芯)上。
如这里所示，所述设备la是反射型的(例如采用反射式掩模)。要注意的是，因为大多数材料在euv波长范围内是吸收性的，所以图案形成装置可以具有多层反射器，该多层反射器包括例如钼和硅的多层叠层。在一个示例中，多层叠层反射器具有40个钼和硅层对，其中每个层对的厚度为四分之一波长。x射线光刻术可以产生甚至更小的波长。由于大多数材料在euv和x射线波长下都具有吸收性，因此在图案形成装置的形貌上的一薄片的被图案化的吸收材料(例如，多层反射器的顶部上的tan吸收体)定义了特征将在何处被印制(正性抗蚀剂)或不被印制(负性抗蚀剂)。
参照图14，照射器il从源收集器模块so接收极紫外辐射束。用于产生euv辐射的方法包括但不必限于将材料转换为等离子体状态，该材料具有至少一种元素(例如氙、锂或锡)，其中在euv范围内具有一个或更多个发射线。在一种这样的方法中，通常称为激光产生等离子体(“lpp”)，等离子体可以通过用激光束照射燃料来产生，燃料例如可以是具有线发射元素的材料的液滴、流或簇团。源收集器模块so可以是包括用于提供激发燃料的激光束的激光器(图14中未示出)的euv辐射系统的一部分。所得到的等离子体发射输出辐射，例如euv辐射，其通过使用设置在源收集器模块内的辐射收集器来收集。激光器和源收集器模块可以是分立的实体(例如当使用co2激光器提供用于燃料激发的激光束时)。
在这种情况下，不会将激光器考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统的帮助，将所述激光束从激光器传到源收集器模块。在其它情况下，辐射源可以是源收集器模块的组成部分，例如，当辐射源是通常被称为dpp源的放电产生的等离子体euv发生器时。
所述照射器il可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部径向范围和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，照射器il可以包括各种其它部件，例如琢面场反射镜装置和琢面光瞳反射镜装置。可以将照射器用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束b入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)mt上的图案形成装置(例如，掩模)ma上，并且通过图案形成装置来图案化。在从图案形成装置(例如，掩模)ma反射之后，辐射束b穿过投影系统ps，投影系统ps将束聚焦到衬底w的目标部分c上。借助于第二定位器pw及位置传感器ps2(例如，干涉量测装置、线性编码器或电容传感器)，可以精确地移动衬底台wt，例如，以将不同的目标部分c定位在辐射束b的路径中。类似地，第一定位器pm和另一个位置传感器ps1可以用于相对于辐射束b的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)ma。可以使用图案形成装置对准标记ml、m2和衬底对准标记p1、p2来对准图案形成装置(例如掩模)ma和衬底w。
所描绘的设备la可以在以下模式中的至少一种中使用：
1.在步进模式中，在将支撑结构(例如掩模台)mt和衬底台wt保持为基本静止的同时，将赋予至所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分c上(即，单次静态曝光)。然后将所述衬底台wt沿x和/或y方向移动，使得可以对不同目标部分c进行曝光。
2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如掩模台)mt和衬底台wt同步地进行扫描的同时，将赋予至所述辐射束的图案投影到目标部分c上(即，单次动态曝光)。衬底台wt相对于支撑结构(例如掩模台)mt的速度和方向可以通过所述投影系统ps的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。
3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)mt保持为基本静止，并且在对所述衬底台wt进行移动或扫描的同时，将赋予至所述辐射束的图案投影到目标部分c上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台wt的每次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可以易于应用至利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
图15更详细地示出了设备la，包括源收集器模块so、照射系统il和投影系统ps。源收集器模块so被构造和布置成使得真空环境可以被保持在源收集器模块so的封闭结构220中。发射euv辐射的等离子体210可以由放电产生等离子体辐射源形成。euv辐射可以由气体或蒸气产生，例如氙气、锂蒸气或锡蒸气，其中产生非常热的等离子体210以发射电磁光谱的euv范围内的辐射。非常热的等离子体210例如通过放电产生，该放电引起至少部分地电离的等离子体。为了有效地产生辐射，可能需要例如10pa的xe、li、sn蒸气或任何其它合适的气体或蒸气的分压。在一个实施例中，提供激发锡(sn)的等离子体以产生euv辐射。
由热等离子体210发射的辐射通过位于源室211中的开口中或后面的可选气体屏障或污染物阱230(在某些情况下也称为污染物屏障或箔片阱)从源室211进入收集器室212中。污染物阱230可以包括通道结构。污染物阱230还可以包括气体屏障或气体屏障与通道结构的组合。如本领域中已知的，本文进一步指出的污染物阱或污染物屏障230至少包括通道结构。
收集器室211可以包括辐射收集器co，其可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器co具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。穿过收集器co的辐射可以从光栅光谱滤光器240反射出来，以沿着点划线“o”指示的光轴聚焦在虚源点if中。虚源点if通常被称为中间焦点，并且源收集器模块被布置成使得中间焦点if位于封闭结构220中的开口221处或附近。虚源点if是发射辐射的等离子体210的图像。
随后，辐射穿过照射系统il，该照射系统il可以包括琢面场镜装置22和琢面光瞳镜装置24，该琢面场镜装置22和琢面光瞳镜装置24被布置为在图案形成装置ma处提供辐射束21的期望的角度分布并在图案形成装置ma处提供辐射强度的期望的均匀性。当辐射束21在由支撑结构mt保持的图案形成装置ma处反射时，形成被图案化的束26，并且被图案化的束26被投影系统ps经由反射元件28、30成像到由衬底台wt保持的衬底w上。
在照射光学单元il和投影系统ps中通常可以存在比所示的更多的元件。依赖于光刻设备的类型，可以可选地存在光栅光谱滤光器240。此外，可能存在比图中所示的更多的反射镜，例如，与图15所示的相比，在投影系统ps中可能存在1-6个附加的反射元件。
如图15中所示，收集器光学元件co被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的巢式收集器，仅作为收集器(或收集器反射镜)的示例。掠入射反射器253、254和255围绕光轴o轴向对称地布置，并且期望这种类型的收集器光学器件co与放电产生等离子体辐射源结合使用。
或者，源收集器模块so可以是lpp辐射系统的一部分，如图16所示。激光器las被布置成将激光能量沉积到燃料中，例如氙(xe)、锡(sn)或锂(li)，从而产生高度电离的等离子体210，电子温度为几十ev。在这些离子的去激发和再结合期间产生的高能辐射从等离子体发射、由近法向入射收集器光学器件co收集并聚焦在封闭结构220中的开口221上。
本文公开的概念可以对用于成像亚波长特征的任何通用成像系统进行模拟或数学建模，并且对于能够产生尺寸越来越小的波长的新兴成像技术尤其有用。已经使用的新兴技术包括euv(极紫外)光刻术，该技术能够使用arf激光器产生193nm的波长，甚至使用氟激光器产生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)以产生在该范围内的光子从而产生5-20nm范围内的波长。
尽管本文公开的概念可以用于在诸如硅晶片之类的衬底上成像，但是应当理解，所公开的概念可以用于任何类型的光刻成像系统，例如，用于在除硅晶片之外的衬底上成像的那些光刻系统。。
尽管在本文中可以具体参考实施例在ic的制造中的使用，但是应当理解，本文的实施例可以具有许多其它可能的应用。例如，它可以用于制造集成光学系统、磁畴存储器、液晶显示器(lcd)、薄膜磁头、微机械系统(mem)等的引导和检测图案。本领域技术人员将理解，在这样的替代应用的上下文中，在本文中对术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用可以被认为与更上位的术语“图案形成装置”、“衬底”或“目标部分”同义或可互换。本文提到的衬底可以在曝光之前或之后在例如涂覆显影系统(通常将抗蚀剂层施加到衬底并使曝光后的抗蚀剂显影的工具)、或者量测工具或检查工具中进行处理。在适用的情况下，本文的公开内容可以被应用至这种衬底处理工具和其它衬底处理工具。此外，衬底可以被处理一次以上，例如以便产生例如多层ic，使得本文使用的术语“衬底”也可以指已经包含多个处理过的层的衬底。
在本文件中，这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，所述电磁辐射包括紫外辐射(例如具有等于或为约365nm、约248nm、约193nm、约157nm或约126nm的波长)和极紫外(euv)辐射(例如具有处于5nm至20nm的范围内的波长)以及诸如离子束或电子束等粒子束。
如本文所用，术语“优化(optimizing/optimization)”是指或意味着调整图案形成设备(例如，光刻设备)、图案化过程等，使得结果和/或过程具有更期望的特性，例如设计图案在衬底上的投影的更高的准确度、更大的过程窗等。因此，本文所用的术语“优化(optimizing/optimization)”是指或意味着标识用于一个或更多个参数的一个或更多个值的过程，与针对那些一个或更多个参数的一个或更多个值的初始集合相比，该一个或更多个参数的一个或更多个值在至少一个相关指标中提供改进(例如局部最佳)。“最佳”和其它相关术语应据此解释。在一个实施例中，可以迭代地应用优化步骤以提供一个或更多个指标的进一步改进。
本发明的方面可以以任何方便的形式实现。例如，实施例可以通过一个或更多个适当的计算机程序来实现，该计算机程序可以在适当的载体介质上承载，该适当的载体介质可以是有形的载体介质(例如磁盘)或无形的载体介质(例如通信信号)。本发明的实施例也可以使用适当的设备来实现，该设备可以具体地采取运行被布置为实施本文描述的方法的计算机程序的可编程计算机的形式。因此，本公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。本公开的实施例还可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，该指令可以被一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算装置)可读的形式存储或传输信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(rom)；随机存取存储器(ram)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存装置；电、光、声或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例行程序、指令在本文中可以被描述为执行某些动作。但是，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上是由执行固件、软件、例行程序、指令等的计算装置、处理器、控制器或其它装置引起的。
在框图中，图示的部件被描绘为离散的功能块，但是实施例不限于其中描述的功能被如所示处的那样组织的系统。由每个部件提供的功能可以由与当前所描绘的内容不同地组织的软件或硬件模块来提供，例如，这样的软件或硬件可以被混合、结合、复制、分解、分配(例如，在数据中心或在地理上)、或以其它方式组织。本文描述的功能可以由执行存储在有形的、非暂时性的机器可读介质上的代码的一台或更多台计算机的一个或更多个处理器来提供。在一些情况下，第三方内容分发网络可以托管在网络上传输的一些或全部信息，在这种情况下，在一定程度上对于信息(例如，内容)可以被认为被供应或以其它方式被提供，可以通过发送指令以从内容分发网络检索该信息来提供该信息。
除非另有明确说明，否则从讨论中可以明显看出，在整个说明书中，利用诸如“处理”、“计算(computing/calculating)”、“确定”等术语的讨论是指具体设备的动作或过程，例如专用计算机或类似的专用电子处理/计算装置。
读者应该理解，本申请描述了若干发明。并非将这些发明分成多个独立的专利申请，而是将这些发明归为一个文档，因为它们的相关主题可以使申请过程更加经济。但是，这样的发明的不同优点和方面不应混为一谈。在一些情况下，实施例解决了本文指出的所有缺陷，但是应当理解，本发明是独立有用的，并且一些实施例仅解决了这些问题的子集，或者提供了其它未提及的益处，阅读了本公开的本领域技术人员将明白这些未提及的益处。由于成本的限制，本文中公开的某些发明目前可能没有要求保护，而是可能在以后的申请中要求保护，例如连续申请或通过修改本权利要求书。同样，由于篇幅所限，本文件的摘要和发明内容均不应视为包含所有这样的发明或这样的发明的所有方面的全面列表。
应该理解的是，说明书和附图并非旨在将本公开限制为所公开的特定形式，而是相反，其意图是涵盖落入如所附权利要求书所定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等同和替代。
鉴于本说明书，本领域技术人员将明白本发明的各个方面的修改和替代实施例。因此，本说明书和附图仅应被解释为说明性的，并且是为了向本领域技术人员教导实施本发明的一般方式。应当理解，本文示出和描述的本发明的形式将被视为实施例的示例。已经受益于本说明书的本领域技术人员将明白，元件和材料可以代替本文中图示和描述的那些元件和材料，部件和过程可以颠倒或省略，某些特征可以独立地利用，并且实施例或实施例的特征可以组合。在不脱离如所附权利要求书中所描述的本发明的精神和范围的情况下，可以对本文所述的元件进行改变。本文使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用来限制本说明书的范围。
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在以上描述中，流程图中的任何过程、描述或方框应被理解为代表代码的模块、段或部分，其包括用于实现过程中的具体逻辑功能或步骤的一个或更多个可执行指令，并且替代实现方式包括在具有当前益处的示例实施例的范围内，如本领域技术人员将理解的，在示例实施例中，根据所涉及的功能，可以以超出所示出或所讨论的顺序执行这些功能，包括基本上同时或以相反的顺序执行这些功能。
在一定程度上已经通过引用并入的某些美国专利、美国专利申请或其它材料(例如文章)的情况下，这样的美国专利、美国专利申请和其它材料的文本仅以引用的方式并入，并入的程度为这样的材料与本文阐述的陈述和附图之间不存在冲突。在发生这种冲突的情况下，在通过引用并入的美国专利、美国专利申请和其它材料中的任何这种冲突的文本不具体地通过引用并入本文中。
尽管已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅是通过示例的方式给出的，并且不意图限制本公开的范围。实际上，本文描述的新颖的方法、设备和系统可以以多种其它形式来体现。此外，在不脱离本公开的精神的情况下，可以对本文所述的方法、设备和系统的形式进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖落入本公开的范围和精神内的这样的形式或修改。
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