专利名称：进行抗蚀剂工艺校准/优化和doe优化的方法
技术领域：
本发明的技术领域一般涉及用于执行抗蚀剂工艺校准和最佳化及衍射光学元件(DOE)最佳化的方法和程序产品，以允许在不同光刻系统之间匹配光学邻近效应(OPE)。
背景技术：
光刻投影装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，掩模包含对应于IC的单个层的电路图案，该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的衬底(硅片)的目标部分上(例如包括一个或者多个管芯)。一般的，单个的晶片将包含通过投影系统连续辐射的相邻的目标部分的整个网格。在一类光刻投影装置中，通过一次将整个掩模图案曝光到目标部分上而辐射每一目标部分；这种装置通常称作晶片分步投影光刻机(stepper)。在通常称作步进一扫描装置的另一种装置中，通过沿给定的参考方向(“扫描”方向)在投射光束下逐步地扫描掩模图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描衬底台来辐射每一目标部分。因为一般来说，投影系统有一个放大倍数M(通常＜1)，因此对衬底台的扫描速度V是对掩模台扫描速度的M倍。如这里描述的关于光刻设备的更多信息可以从例如美国专利US6,046,792中获得，该文献这里作为参考引入。
在用光刻投影装置的制造过程中，掩模图案成像在至少部分由辐射敏感材料(抗蚀剂)层覆盖的衬底上。在这种成像步骤之前，可以对衬底可进行各种处理，如涂底料、涂敷抗蚀剂和软烘烤。在曝光后，可以对衬底进行其它的处理，如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤和成像特征的测量/检查。以这一系列工艺为基础，图形化例如IC的器件的单层。这种图形化的层随后可进行各种不同的处理，如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学—机械抛光等完成一单层所需的所有处理。如果需要多层，那么对每一新层重复整个工艺或者其变体。最终，在衬底(晶片)上出现器件阵列。然后采用例如划片或者切割的技术将这些器件彼此分开，由此单个器件可以安装在载体上、与管脚连接等。
为了简单起见，投影系统在下文称为“透镜”；可是，该术语应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括例如折射光学装置、反射光学装置、和折反射系统。辐射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计工作的部件，该操作部件用于引导、整形或者控制辐射投射影束，这种部件在下文还可统一地或者单独地称作“透镜”。另外，光刻装置可以具有两个或者多个衬底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多级式”设备中，可以并行使用这些附加的工作台，或者可以在一个或者多个工作台上进行准备步骤，而一个或者多个其它工作台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441中描述的双级光刻装置，这里作为参考引入。
上述光刻掩模包括与要集成到硅晶片上的电路组件相对应的几何图案。利用CAD(计算机辅助设计)程序来形成用于制造这种掩模的图案，该过程一般称作EDA(电子设计自动化)。大多CAD程序都遵循一套预定的设计规则，以便产生功能掩模。由处理和设计限制来设定这些规则。例如，设计规则定义了电路器件(例如门电路、电容器等)或互连线之间的间隔容差，从而确保电路器件或线不会以不希望的方式彼此相互作用。设计规则限制一般称作“临界尺寸”(CD)。电路的临界尺寸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隔。因而，CD决定了所设计的电路的整体尺寸和密度。当然，集成电路制造的一个目标是(通过掩模)在晶片上如实地再现原始电路设计。
另一个目标是能够在不必为了获得最佳/可接受的成像性能而消耗大量时间和资源来确定每个光刻系统的必要设置的情况下，用不同的光刻系统(例如扫描器(scanner))，利用相同的“工艺”来成像指定的图案。如公知的，在为特定扫描器工作的最初建立特定工艺、从而使得得到的图像满足设计要求时，设计者/工程师花费大量时间和金钱来确定光刻系统的最佳设置，该设置包括数值孔径(NA)、σin、σout等。实际上，这是典型的反复试验过程，其中选择扫描器设置并成像所设计的图案，然后对其进行测量，以确定得到的图像是否在规定容差范围内。如果不是，则调整扫描器设置并再次成像该图案和进行测量。重复该过程，直到得到的图像在规定容差范围内为止。
一旦对于指定系统完成了该过程，则有利的是，在不必进行费时且价格昂贵的修正该过程的过程和优化光刻系统的条件下，允许在另一类扫描器、例如不同模式的扫描器、或者甚至在相同模式的扫描器、但不同于确定所述过程的机器上采用相同的过程。由于不必进行上述的反复试验过程，这节省了大量时间和成本。
然而，因为当成像图案时，每个扫描器，甚至是相同的模式类型都表现出不同的光学邻近效应(OPE)，所以由于不同的OPE，故而成像在衬底上的实际图案在扫描器与扫描器之间也是不同的。例如，参照图1，扫描器之间不同的OPE贯穿间距引入了差不多10nm CD的变化。参照图1，该曲线图表现出成像相同图案的扫描器I和扫描器II的结果。如清楚示出的，所得到的CD度量在两个扫描器之间关于间距变化。这样，不可能简单利用任一扫描器来成像指定图案，因为得到的图像变化很大。
因而，如果希望利用不同的扫描器印制指定的图案，则工程师必须优化或调整新的扫描器，包括选择衍射光学元件(DOE)(例如，环形的、Quasar、正交(quadrature)等)并调整扫描器的曝光条件(例如NA、σin、σout等)，从而使得到的图像满足设计要求(例如，临界尺寸(CD)、焦点深度(DOF)、曝光宽容度(EL)等)。当前，这通过上述昂贵和费时的反复试验过程完成。
这样，需要一种优化成像指定图案的过程的方法，其允许不同的光刻系统利用所述过程，所述光刻系统不需要进行反复试验过程来为每个单独的扫描器优化所述过程和扫描器设定。换句话说，需要一种优化过程，其允许工艺工程师在不必改变或重新调整工艺的情况下，利用不同光刻系统来成像指定图案。
发明内容
因此，本发明涉及一种方法，该方法允许不同光刻系统利用公知的工艺来成像指定的目标图案，其不需进行反复试验过程来为每个单独的光刻系统优化该工艺和光刻系统设定。
更具体地说，本发明涉及一种优化多个光刻系统使用的工艺的方法。所述方法包括下述步骤(a)利用第一光刻系统为指定工艺和目标图案确定校准的抗蚀剂模型；(b)选择要使用的第二光刻系统，以利用所述指定工艺成像所述目标图案，所述第二光刻系统可配置有多个衍射光学元件之一，所述多个衍射光学元件的每一个都具有用于优化指定衍射光学元件的性能的相应的可变参数；(c)选择所述多个衍射光学元件之一并利用所述选择的多个衍射光学元件之一、所述校准的抗蚀剂模型和所述目标图案来模拟所述第二光刻系统的成像性能；以及(d)通过执行遗传算法优化所选择的所述多个衍射光学元件之一的成像性能，所述遗传算法辨别将使目标图案的成像最佳的所选择的多个衍射光学元件之一的参数值。
本发明显著优于现有方法。更重要的是，本发明非常节省成本，因为本发明允许在不同的光刻系统上执行一个工艺，不必进行昂贵和费时的反复试验过程来配置不同的光刻设备以允许目标图像的印制。
此外，利用现有技术配置光刻系统使其以指定工艺工作所需的时间大大依赖于配置该系统的工艺工程师的经验和知识。本发明的方法将对工艺工程师的这种知识的需求最小化，因为该过程基本上是自动化的，并允许以最快和有效的方式和基本上自动化的方式来确定光刻系统的最佳设置，由此消除了对于有经验的工艺工程师的需求。
另一个优点是本发明的方法允许使用各种光刻系统来印制指定目标图案，并且允许当成像目标图案时在最佳操作条件下使用每个光刻系统。
通过下面本发明示例性实施方案的详细描述，本发明另外的优点将对于本领域熟练技术人员是显而易见的。
尽管在本文中具体参照了本发明在IC制造中的使用，但是应该明确理解本发明还具有其它可能的应用。例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头等。本领域的技术人员将理解，就这种可选择的用途而言，在本说明书中术语“光刻版”、“晶片”或者“管芯”的任何使用应认为分别可以由更通用的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”代替。
在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365、248、193、157或者126nm的波长)和EUV(极紫外辐射，例如具有5-20nm的波长)。
本文中使用的术语掩模应广义地解释为能够给入射的辐射光束提供图案化的截面的一般图案化工具，其中所述图案与要在衬底的目标部分上形成的图案一致；本文中也使用术语“光阀”。除了传统的掩模(透射型或反射型；二进制型、相移型、混合型等)之外，其它这种图案化工具的例子包括●可编程反射镜阵列。这种装置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。这种装置的基本原理是(例如)反射表面的被寻址区域将入射光反射为衍射光，而未被寻址区域将入射光反射为为非衍射光。用一个适当的滤光器，可从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光；按照这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而被图案化。可以用适当的电子装置进行所需的矩阵寻址。这种反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891和US5,523,193中获得，这些文献在这里引入作为参照。
●可编程LCD阵列。这种结构的一个例子由美国专利US 5,229,872给出，它在这里引入作为参照。
通过参照下面详细的描述和示意性附图，可以更好地理解该发明本身与本发明进一步的目的和优点。
图1图解了当利用两个不同的扫描器成像相同的目标图案时，由OPE导致的成像性能的可能的差别的例子。
图2是图解本发明方法的示例性流程图。
图3是图解本发明多DOE优化过程的示例性流程图。
图4图解了描述了遗传算法的操作的一般性框图。
图5是图解与本发明结合利用的遗传算法的示例性方块图。
图6示意性地描述了适合本发明方法使用的光刻投影装置。
具体实施例方式
图2图解本发明方法的示例性流程图。如下面详细解释的，本发明的方法允许同时优化抗蚀剂工艺和DOE以提供OPE匹配，使得可利用不同的光刻系统(包括扫描器)来成像相同的图案，而不必为每个单独的扫描器重新调整或重新校准该过程。
该过程的第一阶段是确定抗蚀剂模型，其量化了抗蚀剂的性能。可以使用任何公知的抗蚀剂模型，如Brunner-Fergusson，Lumped Parameter模型等。
更具体地说，参照图2，这需要(步骤12)识别要被成像的目标图案；选择指定的光刻系统(即扫描器I)来最初成像目标图案；以及确定被利用来成像目标图案的工艺，其包括确定提供最佳成像的扫描器的DOE元件、NA、σin和σout。
该过程的下一步(步骤14)是利用步骤12中确定的扫描器I和工艺条件在衬底上实际成像目标图案，然后测量得到的图案。可通过测量预定位置处特征的CD的预定数目、或通过测量特征的二维轮廓、或通过结合以上两种测量来执行成像在衬底上的图案的测量。可通过扫描电子显微镜(SEM)或通过任何其它合适的装置来进行前述测量。
一旦完成了前述步骤，该过程的下一步(步骤16)是利用合适的模拟工具、如由ASMLMaskTools提供的LithoCruiserTM在衬底上模拟目标图案的成像，以允许确定准确的抗蚀剂模型。必须利用在步骤14中用于实际成像图案的相同的工艺和扫描器设定来进行所述模拟。
一旦进行了所述模拟，就将模拟的结果与形成在衬底上的图案的实际图像进行比较，来确定模拟结果与实际结果多么接近地匹配。然后进行反复的过程，其中调整与抗蚀剂模型相关的参数，直到模拟结果在某一预定的容差内与实际成像结果匹配，所述抗蚀剂模型如上所述可以是Brunner-Fergusson模型。注意，在将模拟结果与实际结果之间的差别最小化的过程中，可能进行多个模拟，其中抗蚀剂模型的参数在每一个反复都变化。一旦模拟结果和实际结果在预定容差范围内相匹配，则记录与最佳匹配相关的抗蚀剂模型参数(当然，理想的是，调整抗蚀剂模型参数，以使模拟结果与实际结果之间的差别尽可能小)。抗蚀剂模型和记录的参数代表在实际工艺中抗蚀剂的性能，或换句话说，校准的抗蚀剂模型。
如上所述，模拟结果和实际图像之间的比较基于沿模拟结果和实际图像的相同特征截面进行的CD测量的比较，或可以是利用SEM产生的实际图像的2维轮廓图像和模拟结果的二维轮廓图像的比较。进一步注意，利用任何适当的数据形式，如GDSII StreamTM进行前述的比较。
在指定工艺中有效表现抗蚀剂和目标掩模的成像性能的校准的抗蚀剂模型用作开始点，该开始点用于选择第二光刻系统(例如第二扫描器)使用的适当的DOE，以允许OPE的匹配，从而将印制性能中的退化最小化，并允许第二扫描器使用对于第一扫描器的使用已经最佳化的工艺。
换句话说，一旦以上面列出的方式确定了校准的抗蚀剂模型，则有效代表与第一扫描器相关的抗蚀剂的性能、目标图案和OPE的校准的抗蚀剂模型就被用作确定第二扫描器(即不同模式或模式相同的不同机器)的最佳DOE设定的基础，该基础对于使第二扫描器在可接受的设计规格内利用与第一扫描器印制目标图像相同的工艺来印制目标图像是必要的。如将要解释的，第二扫描器的最佳DOE的确定也是重复的过程。然而，与现有技术不同，本发明的方法不是随机的反复试验过程。相反，本发明提供了更加有效和更快的方法来将第二扫描器的照明元件最佳化(注意，这里指的第二扫描器意指非用于确定校准的抗蚀剂模型的扫描器的任何扫描器)。
再次参照图2，该过程的下一步(步骤18)是在得出不能确认第二扫描器可接受的DOE的结论之前，确认将进行多少次DOE选择过程的重复。在这点上，注意利用校准的抗蚀剂工艺，对于指定扫描器不存在解是可能的。在这种情形中，如下面详细解释的，可重新校准抗蚀剂模型或利用不同的扫描器(即光刻系统)。
此外，在步骤18中指定用于确定由第二扫描器产生的最终图像是否在可接受的限度内的标准或规格，并将其输入模拟器。更具体地说，设计者/工艺工程师确定将利用哪个设计标准来确定第二扫描器是否产生可接受的结果。可采用一个或多个具体标准。这种设计标准包括，但并不限于临界尺寸、焦点深度、曝光宽容度、工艺窗口等。
该过程的下一步(步骤20)是建立目标光刻系统(即第二扫描器，其被调整成执行由第一扫描器执行的工艺)，该系统也称作模拟环境。该步骤需要输入将要被模拟的目标图案、以及在模拟抗蚀剂的过程中使用的其它任何处理条件，所述目标图案与用于模拟抗蚀剂的目标图案相同。
换句话说，使用于进行模拟以优化第二扫描器的DOE的条件(即模拟变量)尽可能与抗蚀剂模拟过程中使用的条件相同。例如，这种条件包括，但并不限于透镜象差、偏振、浸入条件、或其它任何其它机器的特定条件。此外，把步骤16中确定的校准的抗蚀剂模型输入进模拟器，因为在模拟过程装将使用该模型。注意，DOE元件和相应的曝光条件(例如，NA、σin、σout)不被作为模拟过程的固定变量输入，因为本发明的方法用于优化第二扫描器的这些元件。
接下来(步骤22)，确定优化所需过程和目标图案的成像结果的第二扫描器的DOE元件。如上所述，对于工艺条件和在步骤20中输入到模拟器中的抗蚀剂模型，优化DOE元件。图3图解了依照本发明、选择最佳的DOE元件和曝光条件的示例性过程。参照图3，第一步(步骤30)确定对于在考虑中的扫描器可用的所有DOE元件(例如，正交、QuasarTM偶极子(dipole)、环形等)。在下一步(步骤32)中，考虑选择一个DOE元件，并将在考虑中的DOE的相关边界条件提供给模拟器。注意，一般通过扫描器的制造来提供边界条件，如NA、和给定NA下的σin和σout。如公知的，NA的范围由使用的光刻系统确定并由制造商来指定，σin和σout的值是基于NA的值。
在下一步(步骤34)中，利用遗传算法(即人工智力算法)来确定所考虑的用于产生与目标图案最接近匹配的图像的指定DOE的最佳参数。更具体地说，通过模拟器实现和执行的遗传算法用于确定所考虑的用于产生与目标图案最接近匹配的图像的指定DOE的可变参数的具体值。注意，在模拟过程中，模拟器利用步骤18中设定的规格作为标准来确定DOE和当前选择的参数是否满足设计要求。选择最满足规格(即与目标设计最接近匹配)的指定DOE元件的可变参数值作为指定DOE元件的最佳解。
一旦在步骤34中为第一DOE确定了最佳参数(记录第一DOE的这些最佳参数并将其存储在存储器中)，该过程就进行到步骤35，在该步骤中确定是否存在任何其它没有经过步骤34的优化过程的DOE。如果继续优化DOE，则该过程返回到步骤32，在该步骤中选择下一个DOE，并对该下一个DOE重复步骤34和35。
一旦优化了最后一个DOE，则该过程进行到步骤36，在该步骤中将所有刚刚被分析和优化的DOE相互比较，以确定哪个DOE提供最佳结果(即与目标图案最接近匹配)。这可通过比较每个DOE的结果并确定哪个DOE远低于由步骤18中设定的规格定义的最小设计要求来确定。在该过程之后选择的DOE元件代表将提供最佳成像性能(即产生与目标图案最接近匹配的图像)的第二扫描器的DOE元件。
一旦选择了最佳的DOE，该过程就返回图1中所示的步骤24，其中所述最佳的DOE元件用于利用第二扫描器在衬底上实际成像目标图案。注意，所有其它的工艺条件与在步骤14中使用第一扫描器最初成像目标图案时用来产生校准的抗蚀剂模型的那些条件相同。之后拍摄所得到的图像的SEM图像，并在步骤25中将通过第二扫描器利用最佳化的DOE元件产生的最终图像与预定规格进行比较。如上所述，该比较可基于预定的切割线(即CD测量)或通过提取自SEM图像的特征的二维轮廓的比较进行。当然，当进行该比较时可以仅使用整个图像的一部分。
如果得到的图像满足设计规格，则该过程结束，并在第二扫描器中使用最佳的DOE。然而，如果得到的图像不满足设计规格，则该过程进行到步骤26，在该步骤中确定是否可能增大设计规格的容差(即放宽设计要求)。例如，可能通过使用公式新容差＝旧容差×(1+因数)(例如因数＝10％)自动地调整容差。如果这样的话，增加了误差容差并通过返回步骤25而再次将由第二扫描器产生的最终图像与严格程度降低的设计要求重新进行对比。如果最终图像满足所述严格程度降低的设计要求，则该过程完成。
然而，如果不可能放宽设计要求，或得到的图像仍不满足所述严格程度降低的设计要求，则该过程进行到步骤27，其中利用第二扫描器确定新的校准的抗蚀剂模型(将要在模拟中使用的)。除了在当确定该抗蚀剂模型参数时在比较过程中利用由第二扫描器产生的目标图案的图像之外，以与上述步骤12-16中讨论的第一抗蚀剂模型相同的方式产生新的抗蚀剂模型。
一旦产生了新的校准的抗蚀剂模块，该过程进行到步骤28，在该步骤中确定是否已超过了最大的重复次数。如果没有，该过程就返回到步骤20，并利用新的校准的抗蚀剂模型再次执行步骤20-27。如果已经达到了最大的重复次数，则利用第二扫描器没有可接受的解，且必须利用新的光刻系统。在一般的应用中将仅仅利用两次重复。
对于步骤34中利用的遗传算法，作为背景信息，遗传算法(或遗传优化器)以生物进化过程的基本概念为前提。这种算法的主要三种是由Holland提出的遗传算法(GA)、由Fogel提出的进化编程(EP)和由Rechenberg和Schwefel提出的进化策略(ES)。遗传算法从进化理论的复制(繁殖)、变化(变异)和选择提取了基本理论。通过它们对广泛分布在搜索空间上的候选解的种群的依赖来区别这些算法。与基于梯度或成本函数的更高阶统计产生一系列解的最经典的确定性优化方法比较，遗传算法使用/不使用梯度或高阶统计信息的知识进行复杂的非线性优化。
图4图解了描述遗传算法操作的一般的方块图。遗传算法的使用涉及的主要理论是使候选解的池(poo1)(称作种群)进化。如公知的，候选解称作染色体。候选解的当前代与从旧种群产生的候选解的池相同。从父母和子孙群产生下一代。当前代变为父母。子孙是通过从父母群任意选出的候选解的变异或重组产生的尺寸为λ的候选解的群。从(μ+λ)个候选解(父母+子孙)，产生了尺寸为μ的候选解的新一代。
种群是尺寸为μ的候选解的池。每个候选解(si∈Ω，i＝1，...，μ)编码在解空间(Ω)内。假设S(t)＝{st1，st2，...，stμ}为代t的种群中的μ个候选解，并且 为真实值的成本函数(即cost_value＝f(si)，其中i＝1，...，μ)，则产生了候选解的池S(0)。然后用指定的成本度量函数评价每个候选解，然后重复下面的程序，直到满足了指定的停止标准为止1.将当前的池复制到父母群，S’(t)。
2.制造λ个子孙，S”(t)a.从父母群，S’(t)中选择η个候选解(选择用于繁殖)b.从η个候选解选择两个候选解。
c.通过变异或重组两个候选解产生新的候选解，并将新的候选解加到S”(t)。
3.评价S”(t)，及4.从S’(t)和S”(t)产生S(t+1)(选择用于替换)。
表I示出了在遗传算法中使用的示例性的基本重组和变异算子。所述重组和变异算子用于从现有的候选解产生新的(多个)候选解。每个候选解都是基因阵列。基因是数据阵列。这些算子改变候选解中的基因并提高找到最佳值的能力。
表I显示了一个例子，其中候选解被二进制编码。这样基因可表示为(0110)。候选解表示为(0110010111)，其中0110(基因1)，010(基因2)，和111(基因3)。
另一候选解表示为(1110001010)。
重组算子用于在候选解之间切换基因。在特定点处切换两个染色体产生两个新的染色体。
(0110010111)＝＞(0110001010)(1110001010)＝＞(1110010111)变异算子用于使候选解中的特定基因变异。
(0110010111)＝＞(0110110111)
表I注意，产生的子孙染色体具有新的基因，这些新的基因的值在它们的父母周围变化。对于真实编码的参数，每个染色体和变异的变化都如下进化。
σin+1=σin+N(0,ϵσin)]]>sin+1=sin+N(0,σin)]]>其中N(0，1)表示具有零平均数和变化为1的正常分布。
该选择方案在提高种群平均质量和多样性方面起到了重要的作用。如果每个候选解过早饱和(即所有的候选解都相同)，则种群预成熟，最后的解就不是最佳的。当产生父母群(选择用于繁殖)或从父母和/或子孙选择下一代(选择用于繁殖)时应用所述选择方案。下面描述选择方案中经常使用的技术。
A.成比例的选择使用如下概率从当前代选择下一代的父母p(sit)=f(sit)Σf(sit)]]>其中f(sit)称作代t的种群中第i个候选解(si)的成本度量值。∑f(sit)是该种群中候选解的成本度量值的总和(候选解的成本度量值越高，则候选解必需被选为下一代中的父母的机会越大)。
B.(μ+λ)选择μ个父母用于产生λ个子孙，所有(μ+λ)个解都在成本度量值方面被比较，并选择最好的μ个解作为下一代的父母。
C.(μ，λ)选择只有λ个子孙在生存上竞争，且父母完全被每一代取代。
D.q-竞赛(tournament)选择从父母和子孙的并集中选择μ个候选解。理论上，对于每个ssit∈S(t)∪S”(t)，通过与从该并集中随机选择的q个候选解竞争来计算得分wi，i＝1，2，...，μ+λ，wi=Σj=1q1C(si)≤C(sNj)0otherwise]]>其中Nj∈{1，2，...，μ+λ}是均匀随机变量，对于每个比较都采样一个新的。
图5是图解结合本发明使用遗传算法的示例性方块图。更具体地说，图5图解了如何结合光刻模拟器(例如由ASML MaskTools，Inc.提供的模拟工具)使用该算法。从图4可以看出，遗传算法需要成本度量函数来评价候选解，候选解应在光刻模拟器中满足边界条件。通过光刻模拟器和遗传算法之间的接口给出边界条件和成本度量函数。注意，在通常的应用中，执行模拟程序的计算机系统也执行遗传算法。参照图5，一般地，该过程如下步骤1-用户设置模拟条件作为参数、输入参数等的初始范围。
步骤2-遗传算法根据用户定义的条件产生最初的候选解池，遗传算法将用户定义的模拟条件传给模拟器。
步骤3-遗传算法请求光刻模拟器评价每个候选解。
步骤4-光刻模拟器检查内部边界条件，并返回被评价的成本度量值。
步骤5-遗传算法根据内部选择方案和变异/重组算子产生新的候选解池。
步骤-6重复C-F，直到满足停止标准(即确定了可接受的解，或已经确定了不存在可接受的解)。
如上所述，本发明提供了比现有方法更显著的优点。更重要的是，本发明非常节省成本，因为本发明允许在不同的光刻设备上执行一个工艺，不必进行昂贵和费时的反复试验过程来配置不同的光刻设备以进行目标图像的印制。
此外，利用现有技术配置光刻设备以使其利用指定的工艺工作所需的时间大大依赖于配置该机器的工艺工程师的经验和知识。本发明的方法将对工艺工程师的这种知识的需求最小化，因为该过程基本上是自动化的，并允许以最快和有效的方式和基本上自动化的方式确定光刻机的最佳设置，由此消除了对于有经验的工艺工程师的需求。
另一个优点是本发明的方法允许使用各种扫描器，并允许在最佳操作条件下使用扫描器。
图6示意性地描述了适于与借助于本发明设计的掩模一起使用的光刻投影装置。该装置包括-辐射系统Ex、IL，用于提供辐射投影束PB。在该具体的例子中，该辐射系统还包括辐射源LA；-第一载物台(掩模台)MT，设有用于支撑掩模MA(例如光刻版)的掩模支架，并与用于将该掩模相对于PL准确定位的第一定位装置连接；-第二载物台(衬底台)WT，设有用于支撑衬底W(例如涂敷抗蚀剂的硅晶片)的衬底支架，并与用于将衬底相对于PL准确定位的第二定位装置连接；和-投影系统(“透镜”)PL(例如折射、反射或折反射光学系统)，用于将掩模MA的受辐射部分成像在衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上。
如这里所述，该装置是透射型的(即具有透射掩模)。但是该装置通常也可以例如是反射型的(具有反射掩模)。或者该装置可以采用其它类型的图形化工具以代替掩模的使用；例子包括上述可编程反射镜阵列或LCD矩阵。
辐射源LA(例如汞灯或准分子激光器)产生辐射束。该光束直接或经过如扩束器Ex的调节装置后，馈入到照明系统(照明器)IL。照明器IL包括调节装置AM，其用于设定光束强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，它一般包括各种其它部件，如积分器(IN)和聚光器(CO)。按照这种方式，照射到掩模MA上的光束PB在其横截面具有理想的均匀性和强度分布。
对于图6应该注意，辐射源LA可以置于光刻投影装置的壳中(例如当源LA是汞灯时经常是这种情况)，但也可以远离光刻投影装置，其产生的辐射光束被(例如借助于适当的定向反射镜)引导至该装置中；当光源LA是(例如基于KrF、ArF或F2激射的)准分子激光器时通常是后面的那种情况。本发明至少包含这两种情况。
光束PB然后与保持在掩模台MT上的掩模MA交叉。横穿掩模MA之后的光束PB通过透镜PL，该透镜将光束PB聚焦在衬底W的目标部分C上。在第二定位装置(和干涉测量装置IF)的辅助下，衬底台WT可以精确地移动，例如，以便在光束PB的光路中定位不同的目标部分C。类似的，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地，用图6中未明确显示的长冲程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可以实现载物台MT、WT的移动。可是，在晶片步进器中(与步进-扫描装置相反)，掩模台MT可仅与短冲程致动器连接，或者可以固定。
所示的装置可以按照两种不同模式使用-在步进模式中，掩模台MT基本保持不动，整个掩模图像被一次投影(即单次“闪光”)到目标部分C上。然后衬底台WT沿x和/或y方向移动，以使不同的目标部分C能够被光束PB照射；和-在扫描模式中，基本为相同的情况，只是给定目标部分C不以单次“闪光”方式曝光。取而代之的是，掩模台MT可沿给定的方向(所谓的“扫描方向，例如y方向”)以速度v移动，以使投射光束PB扫描整个掩模图像；同时，衬底台WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中M是透镜PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在这种方式中，可以曝光相当大的目标部分C，而不必牺牲分辨率。
这里披露的概念可以模拟或数学建模任何用于成像亚波长特征的遗传成像系统，尤其对新兴的能提供越来越小尺寸的波长的成像技术有用。已经使用的新兴技术包括EUV(极紫外)光刻，其可使用ArF激光器产生193nm的波长，甚至用氟激光器产生157nm的波长。此外，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)，EUV光刻能产生20-5nm范围内的波长，以便产生该范围内的光子。因为大多数材料在该范围内是吸收性的，所以可以通过具有多层钼和硅的反射镜产生照射。多层反射镜具有40层成对的钼和硅，其中每层的厚度是四分之一波长。用X射线光刻可以产生甚至更小的波长。通常，用同步加速器产生X射线波长。因为大多数材料在X射线波长处是吸收性的，所以吸收材料的薄片确定了特征将在哪印制(正型抗蚀剂)或不在哪印制(负型抗蚀剂)。
尽管这里披露的概念用于在衬底(如硅晶片)上成像，但应当理解，所披露的概念可用于任何类型的光刻成像系统，例如那些用于在除硅晶片以外的衬底上成像的系统。
计算机系统的软件功能性涉及编程，包括可执行代码，用于执行为不同光刻系统确定最佳DOE的上述方法。通过通用计算机可执行所述软件代码。在操作中，代码和可能的相关数据记录都存储在通用计算机平台内。然而，在其它时间，软件可以存储在其它位置和/或传输装载进适当的通用计算机系统内。因此，上述讨论的实施方案包括被至少一个机器可读介质装载的、一个或多个代码模块形式的一个或多个软件产品。计算机系统的处理器对这种代码的执行以在这里讨论和图解的实施方案中实质执行的方式，使得所述平台能够进行编目和/或软件下载功能。
如这里所使用的，例如计算机或机器“可读介质”的术语是指参与将指令提供给处理器以便执行的任何介质。这种介质可以是任何形式，包括但并不限于非易失性介质、易失性介质和传送介质。非易失性介质包括，例如光盘或磁盘，诸如如上述讨论的作为服务器平台之一操作的任何计算机中的任意存储装置。易失性介质包括动态存储器，如这种计算机平台的主存储器。物理传送介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括构成计算机系统内总线的导线。载波传送介质的形式可以是电或电磁信号，或声波或光波，所述声波或光波是例如在射频(RF)和红外(IR)数据通讯中产生的那些波。因此计算机可读介质的一般形式包括，例如软盘、柔性盘(flexible disk)、硬盘、磁带、任何其它的磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它的光学介质，通常较少使用的介质如穿孔卡片、纸带、任何其他的具有孔图案的物理介质，RAM、PROM、和EPROM，FLASH-EPROM、任何其它的存储芯片或模块、传输数据或指令的载波，传输这种载波的电缆或链路，或任何其它的、计算机能从其读取程序代码和/或数据的介质。很多这些形式的计算机可读介质可以将一个或多个指令的一个或多个序列装载进处理器，以用于执行。
尽管已经描述并详细图解了本发明，但应清楚地理解到，仅仅是图解和举例的目的并不是限制本发明，本发明的范围仅由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种优化多个光刻系统使用的工艺的方法，所述方法包括下述步骤(a)利用第一光刻系统为指定工艺和目标图案确定校准的抗蚀剂模型；(b)选择要用于使用所述指定工艺成像所述目标图案的第二光刻系统，所述第二光刻系统可配置有多个衍射光学元件之一，所述多个衍射光学元件的每一个都具有用于优化指定衍射光学元件的性能的相应的可变参数；(c)选择所述多个衍射光学元件之一，并利用所述选择的所述多个衍射光学元件之一、所述校准的抗蚀剂模型和所述目标图案来模拟所述第二光刻系统的成像性能；以及(d)通过执行遗传算法优化所选择的所述多个衍射光学元件之一的成像性能，所述遗传算法辨别使目标图案的成像最佳的所选择的多个衍射光学元件之一的参数值。
2.权利要求1所述的方法，进一步包括下述步骤对于所述多个衍射光学元件的每一个重复步骤(c)和步骤(d)；将与该多个衍射光学元件中每一个相关的参数值存储在存储器中，所述参数值对应于指定衍射光学元件的最佳成像性能；以及比较该多个衍射光学元件中每一个的最佳成像性能，并选择具有最佳成像性能的衍射光学元件作为要在所述第二光刻系统中使用的衍射光学元件。
3.权利要求1所述的方法，其中所述第一光刻系统和所述第二光刻系统均包括扫描器。
4.一种计算机程序产品，包括可由至少一个机器可读介质传送的可执行代码，其中至少一个可编程计算机对所述代码的执行使得该至少一个可编程计算机执行一系列步骤，该一系列步骤用于优化多个光刻系统使用的工艺，所述一系列步骤包括(a)利用第一光刻系统为指定工艺和目标图案确定校准的抗蚀剂模型；(b)选择要用于使用所述指定工艺成像所述目标图案的第二光刻系统，所述第二光刻系统可配置有多个衍射光学元件之一，所述多个衍射光学元件的每一个都具有用于优化指定衍射光学元件的性能的相应的可变参数；(c)选择所述多个衍射光学元件之一，并利用所述选择的所述多个衍射光学元件之一、所述校准的抗蚀剂模型和所述目标图案来模拟所述第二光刻系统的成像性能；以及(d)通过执行遗传算法优化所选择的所述多个衍射光学元件之一的成像性能，所述遗传算法辨别使目标图案的成像最佳的所选择的多个衍射光学元件之一的参数值。
5.权利要求4所述的程序产品，进一步包括下述步骤对于所述多个衍射光学元件中的每一个重复步骤(c)和步骤(d)；将与该多个衍射光学元件中每一个相关的参数值存储在存储器中，所述参数值对应于指定衍射光学元件的最佳成像性能；以及比较该多个衍射光学元件中每一个的最佳成像性能，并选择具有最好成像性能的衍射光学元件作为要在所述第二光刻系统中使用的衍射光学元件。
6.权利要求4所述的程序产品，其中所述第一光刻系统和所述第二光刻系统均包括扫描器。
全文摘要
一种将多个光刻系统使用的工艺最佳化的方法，所述方法包括下述步骤(a)利用第一光刻系统确定为指定工艺和目标图案确定校准的抗蚀剂模型；((b)选择要用于使用所述指定工艺成像所述目标图案的第二光刻系统，所述第二光刻系统可配置有多个衍射光学元件之一，所述多个衍射光学元件的每一个都具有用于优化指定衍射光学元件的性能的相应的可变参数；(c)选择所述多个衍射光学元件之一，并利用所述选择的所述多个衍射光学元件之一、所述校准的抗蚀剂模型和所述目标图案来模拟所述第二光刻系统的成像性能；以及(d)通过执行遗传算法优化所选择的所述多个衍射光学元件之一的成像性能，所述遗传算法辨别使目标图案的成像最佳的所选择的多个衍射光学元件之一的参数值。
文档编号G06F17/50GK1758139SQ20051011321
公开日2006年4月12日 申请日期2005年8月26日 优先权日2004年8月26日
发明者S·卜克, J·F·陈, A·利布亨 申请人:Asml蒙片工具有限公司