图案化过程的配置的制作方法

本文中的描述涉及光刻设备和过程，并且包括用于基于与在半导体制造中使用的先前的图案化过程或设备相关联的特性来配置图案化过程的方法或设备。

背景技术：

1、光刻投影设备可以用于例如集成电路(ic)的制造中。在这样的情况下，图案形成装置(例如，掩模)可以包括或提供对应于ic的单独的层的电路图案(“设计布局”)，并且可以通过诸如经由图案形成装置上的电路图案而辐照已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，包括一个或更多个管芯)的方法将这种电路图案转印至所述目标部分上。通常，单个衬底包括多个相邻的目标部分，电路图案通过光刻投影设备以一次一个目标部分的方式被连续地转印至所述多个相邻的目标部分。在一种类型的光刻投影设备中，将整个图案形成装置上的电路图案一次性转印至一个目标部分上；这种设备通常被称作步进器。在通常被称作步进扫描设备的替代设备中，投影束在给定的参考方向(“扫描”方向)上在整个图案形成装置上进行扫描的同时平行或反向平行于这种参考方向而同步地移动衬底。图案形成装置上的电路图案的不同部分逐步地被转印至一个目标部分。通常，由于光刻投影设备将具有放大因子m(通常＜1)，因此衬底被移动的速度f将是投影束扫描图案形成装置的速度的因子m倍。可以例如从以引用的方式并入本文中的us6,046,792搜集到关于如本文中所描述的光刻设备的更多信息。

2、在将电路图案从图案形成装置转印至衬底之前，衬底可以经历各种工序，诸如上底漆、涂覆抗蚀剂和软焙烤。在曝光之后，衬底可以经受其它工序，诸如曝光后焙烤(peb)、显影、硬焙烤，和经转印的电路图案的测量/检查。这种工序阵列被用作制造器件(例如，ic)的单独的层的基础。衬底可以接着经历各种过程，诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所述过程都旨在精整器件的单独的层。如果在器件中需要若干层，则针对每个层来重复整个工序或其变体。最终，衬底上的每个目标部分中将存在器件。接着通过诸如切割或锯切之类的技术来使这些器件彼此分离，由此可以将单独的器件安装在载体上、连接至引脚等。

3、如提及的，光刻术是ic制造中的中心步骤，其中，形成在衬底上的图案限定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)和其它器件。

4、随着半导体制造过程持续发展，几十年来，功能元件的尺寸已经不断地被减小，而每器件的诸如晶体管之类的功能元件的量已经在稳固地增加，这遵循通常称作“摩尔定律”的趋势。在当前的技术状态下，使用光刻投影设备来制造器件的多层，所述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至衬底上，从而产生尺寸远低于100nm(即，小于来自照射源(例如，193nm的照射源)的辐射的波长的一半)的单独的功能元件。

5、用于印制具有小于光刻投影设备的经典分辨率限制的尺寸的特征的这种过程根据分辨率公式cd＝k1×λ/na而通常被称作低k1光刻，其中，λ为所采用的辐射的波长(当前在大多数情况下是248nm或193nm)，na是光刻投影设备中的投影光学器件的数值孔径，cd是“临界尺寸”(通常是所印制的最小特征尺寸)，并且k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，则在衬底上再现类似于由电路设计者规划的形状和尺寸以便实现特定的电功能性和性能的图案变得越困难。为了克服这些困难，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和光学相干设置的优化、定制照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局中的光学邻近效应校正(opc，有时也称作“光学和过程校正”)，或通常定义为“分辨率增强技术”(ret)的其它方法。如本文中所使用的术语“投影光学器件”应该广义地被解释为涵盖各种类型的光学系统，包括例如折射型光学器件、反射型光学器件、孔或光阑、和反射折射型光学器件。术语“投影光学器件”也可以包括用于共同地或单个地引导、成形或控制投影辐射束的根据这些设计类型中的任一设计类型来操作的部件。术语“投影光学器件”可以包括光刻投影设备中的任何光学部件，而不管光学部件位于光刻投影设备的光学路径上的何处。投影光学器件可以包括用于在来自源的辐射通过图案形成装置之前成形、调整和/或投影所述辐射的光学部件，和/或用于在所述辐射通过图案形成装置之后成形、调整和/或投影所述辐射的光学部件。投影光学器件通常不包括源和图案形成装置。

技术实现思路

1、本文中公开一种用于改善图案化过程的方法，例如使用光刻设备将设计布局的一部分成像至衬底上的不同图案化过程之间的图案化一致性。在实施例中，针对所使用的设计布局的不同定向维持第一图案化过程与第二图案化过程之间的图案化一致性。例如，在使用光刻设备的图案化过程期间，在掩模版(具有待印制在衬底上的图案)相对于参考定向旋转90°时，源也在不影响图案化过程的性能的情况下旋转90°。然而，使用一些光刻设备(例如，采用反射型掩模)，使掩模版和源两者旋转90°可能影响光刻过程的性能，从而导致衬底上的图案不满足设计规格。因此，根据本发明，为了实现一致的图案化过程性能，可以修改与图案化过程相关的一个或更多个设计变量(例如，源相关变量、掩模相关变量等)。因此，可以在不同的光刻设备之间、不同的图案化过程之间或图案化过程中所使用的被不同地定向的掩模图案之间维持一致的性能。

2、根据本发明的实施例，提供一种用于配置图案化过程的方法。所述方法包括通过使用在第一定向上的设计布局模拟第一图案化过程来获得衬底上的结构的轮廓的第一集合。轮廓的所述第一集合内的每个轮廓满足与所述设计布局相关联的设计规格。轮廓的所述第一集合对应于过程窗口条件的第一集合。此外，基于所述设计布局的第二定向、过程窗口条件的所述第一集合和轮廓的第一集合来配置第二图案化过程。所述第二定向不同于所述第一定向。所述第二图案化过程的特征在于影响所述结构的轮廓的第二集合的一个或更多个设计变量的值。所述配置包括调整一个或更多个设计变量直到轮廓的所述第二集合与轮廓的所述第一集合的匹配度位于期望的匹配阈值内，所述一个或更多个设计变量包括与所述第二图案化过程的照射源相关联的变量。

3、在实施例中，所述方法还包括调整所述一个或更多个设计变量直到所述第二图案化过程的性能指标位于所述第一图案化过程的第一性能指标的可接受界限内。在实施例中，所述第一性能指标包括但不限于：焦深，所述焦深与所述第一图案化过程相关联；图像对比度，所述图像对比度与所述第一图案化过程相关联；过程变化带，所述过程变化带与所述第一图案化过程的过程变量相关联，或其组合。

4、在实施例中，轮廓的所述第一集合包括所述结构的与过程窗口条件的所述第一集合相关联的被模拟的轮廓的集合。在实施例中，轮廓的所述第一集合包括：使用在过程窗口条件的所述第一集合内的第一过程窗口条件获得的第一轮廓；和使用在过程窗口条件的所述第一集合内的第二过程窗口条件获得的第二轮廓。

5、在实施例中，过程窗口条件的所述第一集合包括与所述第一图案化过程相关的过程变量的值，所述过程变量包括剂量、焦距、偏差、闪烁、像差或其组合中的至少一种。

6、在实施例中，被配置用于所述第二图案过程的所述设计变量包括与以下各项相关联的一个或更多个变量：所述光刻设备的照射源；所述设计布局的几何性质；所述光刻设备的投影光学器件；与抗蚀剂过程相关的参数；与蚀刻过程相关的参数，或其组合。

7、在实施例中，所述第二定向为相对于所述设计布局的所述第一定向的预定旋转量，所述预定旋转量与正被图案化的所述衬底的一部分的定向相关。在实施例中，所述预定旋转量位于相对于所述第一定向成0°至360°的范围内。在实施例中，所述设计布局的所述第二定向相对于所述设计布局的所述第一定向旋转90°。在实施例中，与所述第二图案化过程相关联的所述一个或更多个设计变量包括照射光瞳形状，针对同一设计布局，所述照射光瞳形状被旋转不同于与所述第一图案化过程相关联的照射光瞳形状的量。在实施例中，所述第一图案化过程包括在所述第一定向上具有第一光瞳形状的第一照射光瞳，并且所述第二图案化过程包括第二照射光瞳，所述第二照射光瞳具有不同于所述第一照射光瞳形状的第二形状和/或不同于所述第一定向和第二定向的定向。

8、在实施例中，所述第二图案化过程包括：使用第一过程窗口条件的集合作为输入、经由与所述第二图案化过程相关联的一个或更多个过程模型来执行源优化或源掩模共同优化，直到所述第二图案化过程的轮廓的所述第二集合中的每个轮廓与轮廓的所述第一集合中的每个相应的轮廓位于所述期望的匹配阈值内。

9、在实施例中，所述第二图案化过程的配置是迭代过程，每次迭代包括：(i)使用过程窗口条件的所述第一集合、所述设计布局的所述第二定向和所述一个或更多个设计变量模拟与所述第二图案化过程相关联的一个或更多个过程模型，以产生轮廓的所述第二集合；(ii)使用所述设计变量的值和模拟结果计算多变量成本函数；(iii)确定所述多变量成本函数是否满足终止条件；(iv)确定轮廓的所述第二集合中的每个轮廓是否在轮廓的所述第一集合中的每个相应的轮廓的所述期望的匹配阈值内；和(v)响应于不满足所述终止条件或轮廓的所述第二集合不在所述期望的匹配阈值内，进一步修改所述一个或更多个设计变量且执行步骤(i)至(v)。

10、根据实施例，提供一种用于配置使用光刻设备将设计布局成像至衬底上的图案化过程的方法。所述方法包括：通过使用设计变量的第一配置模拟第一图案化过程来获得与第一图案化过程相关的被模拟的特性的第一集合。被模拟的特性的第一集合中的每个被模拟的特性满足约束的第一集合，并且每个被模拟的特性与特定的过程窗口条件相关联。此外，基于以与第一配置不同地配置的第一设计变量的子集来配置第二图案化过程，所述第二图案化过程与影响结构的轮廓的第二集合的设计变量的第二集合相关联。配置包括调整设计变量的第二集合直到被模拟的特性的第二集合与被模拟的特性的第一集合的匹配度位于期望的匹配阈值内，被模拟的特性的第二集合中的每个被模拟的特性与每过程窗口条件的被模拟的特性的第一集合中的每个相应的被模拟的特性相比较。

11、在实施例中，被模拟的特性包括待使用设计布局印制在衬底上的被模拟的轮廓；与设计布局相关联的空间图像；与设计布局相关联的抗蚀剂图像；或与设计布局相关联的蚀刻图像。在实施例中，约束的第一集合包括设计规格，或与图案化过程的一个或更多个模型相关联的模型误差分布。

12、在实施例中，第一图案化过程与第一光刻设备(例如，duv)相关联，并且第二图案化过程与第二光刻设备(例如，euv)相关联。

13、根据实施例，提供一种用于配置图案化过程的方法。所述方法包括：使用与第一图案化过程相关联的设计变量的第一集合计算第一多变量成本函数，所述设计变量的第一集合表征第一照射源、设计布局和第一过程窗口条件；通过调整设计变量的第一集合来重新配置第一图案化过程，直到满足与设计规格相关的终止条件，以获得被模拟的特性的第一集合；使用与第二图案化过程相关联的设计变量的第二集合计算第二多变量成本函数，所述设计变量的第二集合表征第二照射源和设计布局；以及使用第一过程窗口条件，通过调整设计变量的第二集合来重新配置第二图案化过程，直到被模拟的特性的第二集合位于被模拟的特性的第一集合的期望的匹配阈值内。

14、在实施例中，在配置第二图案化过程后，设计变量的第二集合包括以下各项中的至少一项：用于第二图案化过程的设计布局的第二定向，所述第二定向不同于第一定向；表征待用于第二图案化过程的第二源的第二源变量，所述第二源不同于第一源；待用于第二图案化过程的第二掩模图案；待用于第二图案化过程的第二抗蚀剂参数；待用于第二图案化过程的第二蚀刻参数；或与用于第二图案化过程的光刻设备相关联的第二像差。

15、在实施例中，第一图案化过程与第一光刻设备(例如，duv)相关联，并且第二图案化过程与第二光刻设备(例如，euv)相关联。

16、在实施例中，第一被模拟的特性包括但不限于待使用设计布局印制在衬底上的被模拟的轮廓；与设计布局相关联的空间图像；与设计布局相关联的抗蚀剂图像；与设计布局相关联的蚀刻图像；或其组合。

17、在实施例中，第一或第二多变量成本函数包括以下各项中的至少一项：轮廓的第二集合相对于轮廓的第一集合的边缘放置误差、与轮廓的第二集合相关联的图案放置误差、轮廓的第二集合的临界尺寸(cd)、轮廓的第二集合的局部cd均一性、与第二图案化过程相关联的图像的图像对比度、抗蚀剂轮廓距离、最差缺陷尺寸、最佳焦点移位、或掩模规则检查。

18、根据实施例，提供一种用于改善使用光刻设备将设计布局的一部分成像至衬底上的光刻过程的非暂时性计算机可读介质，所述介质包括储存在其中的指令，所述指令在由一个或更多个处理器执行时引起包括本文中的方法的步骤的操作。