量测目标仿真的制作方法

本发明涉及量测目标仿真。特别地，本发明涉及一种对具有多层结构的量测目标的电磁响应进行仿真的计算机实施的方法。

背景技术：

1、光刻设备是被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如制造集成电路(ic)。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

2、为了将图案投影在衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。目前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用波长在4nm至20nm的范围内(例如6.7nm或13.5nm)的极紫外(euv)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成比使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备更小的特征。

3、可以使用低k1光刻来处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这样的过程中，分辨率公式可以被表示为cd＝k1×λ/na，其中，λ是所采用的辐射的波长，na是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，cd是临界尺寸(通常是印刷的最小的特征尺寸，但在这种情况下是半节距)，并且k1是经验分辨率因子。一般而言，k1越小，在衬底上再现类似于由电路设计者计划的形状和尺寸以便实现特定的电功能性和性能的图案就越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于na的优化、定制的照射方案、相移型图案形成装置的使用、设计布局的各种优化，诸如设计布局中的光学邻近效应校正(opc，有时也称为“光学和过程校正”)，或通常定义为“分辨率增强技术”(ret)的其他方法。可替代地，用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路可以用于改善在低k1下的图案的再现。

4、可以通过在衬底(例如，晶片)上制造一系列层来产生基于半导体的器件，这些层中的一些或全部层包括各种结构。这些结构在单个层内以及相对于其他层中的结构的相对位置在器件的性能方面起关键作用。重叠误差涉及各种结构之间的对准不良。重叠通常涉及确定第一图案化层相对于设置在其上方或下方的第二图案化层如何精确地对准，以及确定第一图案相对于设置在同一层上的第二图案如何精确地对准。经由与晶片的层一起印刷的量测目标来执行重叠测量。量测目标的图像经由成像工具而被捕获，并且经分析以确定x重叠测量结果和y重叠测量结果两者。

5、存在用于在将量测目标制造到衬底上之前在仿真软件中对量测目标的电磁响应进行仿真的已知的技术。该仿真使得设计者能够确定与量测目标的电磁响应相关联的一个或更多个参数，并且对量测目标的设计做出改变以优化一个或更多个参数。

技术实现思路

1、用于对量测目标的电磁响应进行仿真的已知技术通常应用于包括多层结构的量测目标，所述多层结构包括上部光栅和下部光栅，其中，上部光栅和下部光栅的光栅线具有相同的节距。这涉及使用maxwell求解器对量测目标的电磁响应进行严格仿真，例如，针对入射到量测目标上的光的各种参数以及针对量测目标的不同临界尺寸(cd)和节距，使用严格耦合波分析(rcwa)对量测目标的电磁响应进行严格仿真。

2、发明人已经认识到，当上部光栅和下部光栅的光栅线不相等，即具有不同的节距时，仿真的计算复杂度增加，使得使用已知的maxwell求解技术花费更长的时间长度，从而使得使用已知的maxwell求解技术用于这种量测目标设计是不切实际的或有时甚至是不可能的。

3、根据本公开内容的一个方面，提供一种对量测目标的电磁响应进行仿真的计算机实施的方法，所述量测目标具有包括第一光栅和第二光栅的多层结构，其中，在所述多层结构中，所述第二光栅位于所述第一光栅下方，所述方法包括：接收表示所述多层结构的模型，所述模型(i)将所述第一光栅限定成在所述多层结构的节距内具有第一预定数量的光栅线，所述第一预定数量的光栅线中的每条光栅线相隔第一节距；以及(ii)将所述第二光栅限定成在所述多层结构的节距内具有第二预定数量的光栅线，所述第二预定数量的光栅线中的每条光栅线相隔第二节距；使用所述模型和所述第一节距来对所述第一光栅的透射特性和反射特性进行仿真，并且生成与所述第一光栅相关联的第一散射矩阵；使用所述模型和所述第二节距来对所述第二光栅的透射特性和反射特性进行仿真，并且生成与所述第二光栅相关联的第二散射矩阵；通过组合所述第一散射矩阵和所述第二散射矩阵，生成限定所述多层结构的散射特性和反射特性的散射矩阵。

4、本公开内容的实施例利用了当第一(上部)光栅和第二(下部)光栅不相等(即，第一节距和第二节距是不同的)时存在的maxwell求解器方案中的“稀疏性”。特别地，使仿真这样的量测目标的电磁响应所需的计算资源最少化，从而减少执行仿真所花费的时间。

5、所述方法可以包括：使用所述模型和所述第一节距来对所述第一光栅的透射特性和反射特性进行仿真，以生成与所述第一光栅相关联的第一分块对角矩阵；以及对所述第一分块对角矩阵进行重新排序，以生成与所述第一光栅相关联的所述第一散射矩阵。

6、所述第一分块对角矩阵可以包括多个散射矩阵，所述多个散射矩阵中的每个散射矩阵响应于对以相应的入射角入射在第一光栅的上表面上的光和以相应的角度入射在第一光栅的下表面上的光进行仿真而限定第一光栅的透射特性和反射特性。

7、所述第一分块对角矩阵可以包括第一预定数量的散射矩阵。

8、所述方法可以包括：使用所述模型和所述第二节距来对所述第二光栅的透射特性和反射特性进行仿真，以生成与所述第二光栅相关联的第二分块对角矩阵；以及对所述第二分块对角矩阵进行重新排序，以生成与所述第二光栅相关联的所述第二散射矩阵。

9、所述第二分块对角矩阵可以包括多个散射矩阵，所述多个散射矩阵中的每个散射矩阵响应于对以相应的入射角入射在第二光栅的上表面上的光进行仿真而限定第二光栅的透射特性和反射特性。

10、所述第二分块对角矩阵可以包括第二预定数量的散射矩阵。

11、所述第一散射矩阵可以包括：(i)第一散射矩阵分量，所述第一散射矩阵分量响应于对入射到所述第一光栅的上表面上的光进行仿真而限定所述第一光栅的所述透射特性；(ii)第二散射矩阵分量，所述第二散射矩阵分量响应于对入射到所述第一光栅的上表面上的光进行仿真而限定所述第一光栅的所述反射特性；(iii)第三散射矩阵分量，所述第三散射矩阵分量响应于对入射到所述第一光栅的下表面上的光进行仿真而限定所述第一光栅的所述反射特性；以及(iv)第四散射矩阵分量，所述第四散射矩阵分量响应于对入射到所述第一光栅的下表面上的光进行仿真而限定所述第一光栅的所述透射特性；其中，所述第二散射矩阵可以包括：(v)第五散射矩阵分量，所述第五散射矩阵分量响应于对入射到所述第二光栅的上表面上的光进行仿真而限定所述第二光栅的所述透射特性；以及(vi)第六散射矩阵分量，所述第六散射矩阵分量响应于对入射到所述第二光栅的上表面上的光进行仿真而限定所述第一光栅的所述反射特性。

12、组合所述第一散射矩阵和所述第二散射矩阵可以包括：对通过从单位矩阵中减去所述第三散射矩阵分量和所述第六散射矩阵分量的乘积而获得的矩阵执行矩阵求逆。

13、组合所述第一散射矩阵和所述第二散射矩阵可以包括：对通过从单位矩阵中减去所述第三散射矩阵分量和所述第六散射矩阵分量的乘积而获得的矩阵的矩阵求逆进行近似。

14、对所述矩阵求逆进行近似可以包括使用几何级数，或者包括使用迭代求解器。

15、限定所述多层结构的散射特性和反射特性的散射矩阵可以是由所述第一散射矩阵和所述第二散射矩阵的redheffer乘积生成的。

16、所述方法还可以包括：使用限定所述多层结构的透射特性和反射特性的所述散射矩阵确定与所述量测目标的所述电磁响应相关联的一个或更多个参数。

17、在实施方案中，所述第一预定数量的光栅线多于所述第二预定数量的光栅线，使得所述第一节距小于所述第二节距。

18、在实施方案中，所述第一预定数量的光栅线可以少于所述第二预定数量的光栅线，使得所述第一节距大于所述第二节距。

19、在实施方案中，所述第一预定数量的光栅线彼此相同，并且所述第二预定数量的光栅线彼此相同。

20、根据本公开内容的一个方面，提供一种设计用于半导体晶片的量测目标的计算机实施的方法，所述量测目标具有多层结构，所述多层结构包括第一光栅和第二光栅，其中，在所述多层结构中，所述第二光栅位于所述第一光栅下方，所述方法包括：对于多个候选量测目标中的每一个，执行前述权利要求中任一项所述的方法；以及使用所述候选量测目标的散射矩阵确定与所述候选量测目标的电磁响应相关联的一个或更多个参数；从所述多个候选量测目标中识别优化所述一个或更多个参数的候选量测目标。

21、根据本公开内容的另一方面，提供一种包括处理器和存储器的计算装置，所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使得所述计算装置执行本文中描述的方法步骤。

22、根据本公开内容的另一方面，提供一种包括指令的计算机可读存储介质，所述指令在由计算装置的处理器执行时使得所述计算装置执行本文中描述的方法步骤。

23、可以在诸如光盘、cd或dvd-rom的载体、诸如只读存储器(固件)的编程存储器上、或者在诸如光或电信号载体的数据载体上提供指令。用于实现本公开内容的实施例的代码(和/或数据)可以包括源、诸如c语言的常规编程语言(解释或编译)中的可执行代码或对象、或汇编代码、或用于构建或控制asic(专用集成电路)或fpga(现场可编程门阵列)的代码、或用于硬件描述语言的代码。