CN114503035A - 用于光刻成像的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种使用光刻***模拟待成像于衬底上的图案的方法，所述方法包括：获得待成像于所述衬底上的图案；使所述图案平滑化；以及模拟平滑化的图案的图像。所述平滑化可以包括应用图形低通滤波器，并且所述模拟可以包括应用来自边缘滤波器库的边缘滤波器。

Description

用于光刻成像的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月8日递交的美国申请62/884,462和于2020年7月15日递交的美国申请63/052,134的优先权，这些美国申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本说明书总体涉及光刻成像。更具体地，用于改善掩模建模的设备、方法和计算机程序。

背景技术

光刻投影设备可以用于例如制造集成电路(IC)。在这种情况下，图案形成装置(例如掩模)可以包含或提供对应于IC(“设计布局”)的单层的图案。这种图案可以通过多种方法(诸如经过所述图案形成装置上的所述图案来照射目标部分)而被转印到已涂覆有一层辐射敏感材料(“抗蚀剂”)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)上。通常，单个衬底包含多个邻近目标部分，图案由光刻投影设备连续地转印到所述多个邻近目标部分，一次一个目标部分。在一种类型的光刻投影设备中，在一次操作中将整个图案形成装置上的图案转印到一个目标部分上。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性设备中，在平行或反向平行于给定参考方向(“扫描”方向)地同步移动衬底的同时，投影束在所述参考方向上在图案形成装置上进行扫描。图案形成装置上的图案的不同部分逐渐地转印到一个目标部分。通常，由于光刻投影设备将具有缩减比率M(例如4)并且在x和y方向特征中的缩减比率可能不同，所以衬底移动的速度F将是投影束扫描图案形成装置的速度的1/M倍。可以例如从以引用方式并入本文中的US6,046,792搜集到关于如本文中所描述的光刻装置的更多信息。

在将图案从图案形成装置转印到衬底之前，衬底可以经历各种工序，诸如涂底料、抗蚀剂涂覆和软烘烤。在曝光之后，衬底可以经受其它工序(“曝光后工序”)，诸如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤以及已转印图案的测量/检查。这一系列工序用作制造器件(例如IC)的单层的基础。然后，衬底可以经历各种过程，诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学-机械抛光等，这些过程都意图完成器件的单层的加工。如果在器件中需要多个层，则针对每一层重复整个工序或其变型。最终，在衬底上的每一个目标部分中将存在一个器件。然后，通过诸如切块或锯切等技术来使这些器件彼此分离，据此，可以将各个器件安装于载体上、连接到引脚等。

因此，制造诸如半导体器件等器件通常涉及使用多个制作过程来处理衬底(例如半导体晶片)以形成所述器件的各种特征及多个层。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些层及特征。可以在衬底上的多个管芯上制作多个器件，然后将其分离成独立的器件。所述器件制造过程可以被认为是图案化过程。图案化过程涉及使用光刻设备中的图案形成装置进行图案化步骤，诸如光学和/或纳米压印光刻术，以将图案形成装置上的图案转印到衬底，并且图案化过程通常但可选地涉及一个或多个相关图案处理步骤，诸如通过显影装置进行抗蚀剂显影、使用烘烤工具来烘烤衬底、使用蚀刻设备利用图案进行蚀刻等。

如所提及的，光刻是在诸如IC等器件的制造中的核心步骤，其中，形成于衬底上的图案限定器件的功能元件，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***(MEMS)及其它装置。

随着半导体制造过程继续进步，几十年来，功能元件的尺寸已经不断地减小，而每个器件的诸如晶体管等功能元件的数量已经在稳定地增加，这遵循通常被称作“摩尔定律”的趋势。在目前技术下，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，从而产生尺寸低于100nm、即小于来自照射源(例如193nm照射源)的辐射的波长的一半的独立功能元件。

印制尺寸小于光刻投影设备的经典分辨率极限的特征的所述过程根据分辨率公式CD＝k₁×λ/NA而通常被称为低k₁光刻术，其中，λ是所使用辐射的波长(当前在大多数情况下为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为“临界尺寸”(通常是所印制的最小特征尺度)，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设计者规划的形状及尺寸以便达成特定电功能性及性能的图案变得越困难。为了克服这些困难，将复杂微调步骤应用到光刻投影设备、设计布局或图案形成装置。这些步骤包括(例如但不限于)NA及光学相干设定的优化、自定义照射方案、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，有时也被称作“光学及过程校正”)，或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。如本发明所使用的术语“投影光学装置”应当被宽泛地解释为涵盖各种类型的光学***，包括例如折射光学装置、反射光学装置、孔阑及反射折射光学装置。术语“投影光学装置”还可以包括根据用于集体地或单个地引导、成形或控制投影辐射束的这些设计类型中的任一者而操作的部件。术语“投影光学装置”可以包括光刻投影设备中的任何光学部件，而不论光学部件位于光刻投影设备的光学路径上的何处。投影光学装置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。投影光学装置通常排除源和图案形成装置。

发明内容

根据一种实施例，提供一种使用光刻***模拟待成像于衬底上的图案的方法，所述方法包括：获得待成像于所述衬底上的图案；修改所述图案以改善所述图案的图像的厚掩模模型；以及模拟修改后的图案的图像。

在实施例中，所述修改包括将低通滤波器应用至所述图案或其轮廓。

在实施例中，所述方法包括：修改包括在阶梯形图案中的多个边缘和顶点的图案，并且所述修改减少了所述图案中的边缘和顶点的数目。

在实施例中，还依赖于待应用的边缘附近的特征的几何形状来选择每个边缘滤波器。

在实施例中，所述边缘滤波器被施加至每个水平和每个竖直边缘。

在实施例中，所述边缘滤波器被施加至所有边缘。

如本文中描述的公开要素或元件的组合和子组合构成独立的实施例。例如，在这些实施例中任一实施例的情境下，可以采用选择所有边缘或仅选择所有水平和竖直边缘。同样，在这些实施例中任一实施例的情境下，在不偏离这些构思的原理的情况下，可以选择所述图案或所述图案的轮廓作为所述低通滤波的基础。每个要素或元件可以一起使用或分开使用。同样，所述方法可以包括成像到衬底上的步骤或可以结束于产生平滑化和滤波后的模型。每个所描述的方法可以可选地包括所述成像步骤。

根据另一实施例，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括其上记录有指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由计算机执行时实施上文中描述的方法。

附图说明

图1示出光刻***的各个子***的框图。

图2是根据实施例的用于确定图案形成装置图案或待印制到衬底上的目标图案的方法的流程图。

图3图示出具有变化的梯级尺度的一系列接触孔。

图4示意性地图示了梯级台阶特征上的一系列边缘滤波器的应用。

图5示出各种模拟方法的CD性能。

图6图示出由亚波长梯级台阶特征产生的低通滤波。

图7是根据本发明的各个实施例的在所述方法、工作流程中或在设备的操作中使用的计算***的示意图。

图8是根据实施例的光刻投影设备的示意图。

图9是根据实施例的图8中的设备的更详细视图。

图10是根据实施例的图8和图9的设备的源收集器模块SO的更详细视图。

具体实施方式

动态随机存取存储器储存节点半节距(DRAMSN HP)的持续缩小已经导致在光刻操作期间更小的衍射图案重叠。由于这种更小的衍射图案重叠和/或其它因素，典型的衍射图案成形光瞳和柱渲染光瞳展现出低照射效率，这降低了扫描器的生产率。

虽然在本文中可以具体地参考IC的制造，但应理解，本文中的描述具有许多其它可能的应用。例如，本文中的描述可以用于制造集成光学***、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。本领域技术人员应了解，在这样的替代应用的情境中，本文中对术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用应被认是分别与更上位的术语“掩模”、“衬底”与“目标部分”是可互换的。

在本文中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖EUV(极紫外辐射，例如具有约3nm至100nm范围内的波长)辐射。然而，设想到了本方法的其它申请具有其它类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如，具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)。

图案形成装置可以包括或可以形成一个或更多个设计布局。可以利用CAD(即计算机辅助设计)程序来产生所述设计布局。这种过程常常被称作EDA(即电子设计自动化)。大多数CAD程序遵循预定设计规则的集合，以便产生功能设计布局/图案形成装置。基于处理和设计限制而设定这些规则。例如，设计规则限定了器件(诸如栅极、电容器等)或互联线之间的空间容许度，以确保器件或线不会以不期望的方式彼此相互作用。设计规则限制中的一个或更多个限制可以被称作“临界尺寸”(CD)。可以将器件的临界尺寸定义为线或孔的最小宽度、或介于两条线或两个孔之间的最小空间/间隙。因而，CD调节了所设计的器件的总体尺度和密度。器件制造中的目标之一是在衬底上如实地再现原始设计意图(经由图案形成装置)。

如本文中采用的术语“掩模版”、“掩模版”或“图案形成装置”可以被广义地解释为指代可以用以向入射辐射束赋予经图案化的横截面的通用图案形成装置，所述经图案化的横截面对应于待在衬底的目标部分中产生的图案。在这种情境下也可以使用术语“光阀”。除经典掩模(透射或反射；二元式、相移式、混合式等等)以外，其它这样的图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列。这种装置的示例是具有黏弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种设备所隐含的基本原理是例如：反射表面的寻址区域将入射辐射反射为衍射辐射，而未寻址区域将入射辐射反射为非衍射辐射。在使用适当滤波器的情况下，可以从反射束滤出所述非衍射辐射，从而仅留下衍射辐射；以这种方式，束根据所述矩阵可寻址表面的寻址图案而变得被图案化。可以使用适合的电子装置来执行所需矩阵寻址。其它这样的图案形成装置的示例也包括可编程LCD阵列。在以引用方式并入本文中的专利号为5,229,872美国专利中给出这种构造的示例。

作为简介，图1图示了示例性光刻投影设备10A。主要部件为：辐射源12A，所述辐射源可以是极紫外线(EUV)源或另一类型的源(如上文所论述的，所述光刻投影设备自身无需具有辐射源)；照射光学器件，所述照射光学器件例如限定部分相干性(表示为σ(sigma))且可以包括对来自源12A的辐射进行成形的光学装置14A、16Aa和16Ab；图案形成装置(或掩模)18A；以及透射光学装置16Ac，所述透射光学装置将图案形成装置的图案的图像投影至衬底平面22A上。

光瞳20A可以被包括在透射光学装置16Ac中。在一些实施例中，在掩模18A之前和/或之后可以存在一个或更多个光瞳。如在本文中进一步详细描述的，光瞳20A可以提供最终到达衬底平面22A的光的图案化。在所述投影光学装置的光瞳平面处的可调整滤波器或孔阑可以限制射到所述衬底平面22A上的束角度范围，其中最大可能的角度限定所述投影光学装置的数值孔径NA＝n sin(Θ_max)，其中n是所述衬底与所述投影光学装置的最终元件之间的介质的折射率，Θ_max是从所述投影光学装置射出的、仍可以射到所述衬底平面22A上的束的最大角度。

在光刻投影设备中，向图案形成装置和投影光学装置提供照射(即辐射)的源经由所述图案形成装置将照射引导且成形至衬底上。投影光学装置可以包括部件14A、16Aa、16Ab和16Ac中的至少一些部件。空间图像(AI)是在衬底水平处的辐射强度分布。可以使用抗蚀剂模型以根据所述空间图像来计算抗蚀剂图像，可以在全部公开内容通过引用方式由此并入本文的公开号为US 2009-0157630的美国专利申请中找到这种情形的示例。所述抗蚀剂模型仅与抗蚀剂层的性质(例如，在曝光、曝光后焙烤(PEB)和显影期间发生的化学过程的效应)有关。所述光刻投影设备的光学性质(例如，照射、图案形成装置和投影光学装置的性质)指明了所述空间图像且可以被限定于光学模型中。由于可以改变用于光刻投影设备中的所述图案形成装置，所以期望使所述图案形成装置的光学性质与至少包括所述源和所述投影光学装置在内的所述光刻投影设备的其余部分的光学性质分离。用以将设计布局变换成各种光刻图像(例如，空间图像、抗蚀剂图像等)的技术和模型、通过使用那些技术和模型来应用OPC以及评估性能(例如，根据过程窗口)的细节在公开号为US 2008-0301620、2007-0050749、2007-0031745、2008-0309897、2010-0162197和2010-0180251的美国专利申请中加以描述，每个美国专利申请公开的公开内容由此以全文引用的方式并入本文。

理解光刻过程的一个方面是理解所述辐射与所述图案形成装置的相互作用。在辐射传递通过所述图案形成装置之后的所述辐射的电磁场可以根据在辐射到达所述图案形成装置之前的所述辐射的电磁场和表征所述相互作用的函数来确定。这种函数可以被称作掩模透射函数(其可以用以描述由透射图案形成装置和/或反射图案形成装置进行的相互作用)。

所述掩模透射函数可以具有多种不同形式。一种形式是二元的。二元掩模透射函数在所述图案形成装置上在任何给定部位处具有两个值(例如，零和正的常数)中的任一值。呈二元形式的掩模透射函数可以被称作二元掩模。另一种形式是连续的。即，所述图案形成装置的透射率(或反射率)的模数是所述图案形成装置上的部位的连续函数。透射率(或反射率)的相位也可以是所述图案形成装置上的部位的连续函数。呈连续形式的掩模透射函数可以被称作连续色调掩模或连续透射掩模(CTM)。例如，可以将CTM表示为经像素化的图像，其中可以向每个像素分派介于0与1之间的值(例如，0.1、0.2、0.3等)来代替0或1的二元值。在实施例中，CTM可以是经像素化的灰阶图像，其中每个像素具有多个值(例如，所述值在范围[-255,255]内、归一化值在范围[0,1]或[-1,1]内或其它适当范围内)。

也被称为基尔霍夫(Kirchhoff)边界条件的薄掩模近似(thin-maskapproximation)被广泛地用以简化对所述辐射与所述图案形成装置的相互作用的确定。所述薄掩模近似假定了所述图案形成装置上的结构的厚度与波长相比非常小，并且掩模上的结构的宽度与波长相比非常大。因此，所述薄掩模近似假定了在所述图案形成装置之后的电磁场是入射电磁场与掩模透射函数的乘积。然而，随着光刻过程使用具有越来越短的波长的辐射，且所述图案形成装置上的结构变得越来越小，则对薄掩模近似的假定会不成立。例如，由于结构(例如，介于顶面与侧壁之间的边缘)的有限厚度，辐射与所述结构的相互作用(“掩模3D效应”或“M3D”)可能变得显著。在所述掩模透射函数中涵盖这种散射可以使得所述掩模透射函数能够更好地捕获所述辐射与所述图案形成装置的相互作用。在薄掩模近似下的掩模透射函数可以被称作薄掩模透射函数。涵盖M3D的掩模透射函数可以被称作M3D掩模透射函数。

在一个实施例中，所述模型的产生依赖于首先产生薄掩模模型以创建薄掩模透射函数。然后产生厚掩模透射函数，并且所述厚掩模模型被施加至所述掩模设计布局以产生掩模3D残差。所述薄掩模模型随后与所述掩模3D残差组合以创建掩模3D(三维)透射函数，根据所述掩模三维透射函数，可以使用所述掩模3D透射和光学模型来模拟空间图像。随后可以使用所述空间图像和抗蚀剂模型来产生抗蚀剂图案。

M3D建模的一种方法是使用基于边缘的掩模3D模型。在这种类型的模型中，所述掩模被分解成基于边缘的衍射模型。例如，滤波器的库可以被设计并应用至边界图案处薄掩模的近场图像。通常通过建模或凭经验测量薄近场掩模图像和厚近场掩模图像两者的直线边缘的空间图像来开发所述滤波器。所计算的输出随后可以被存储在库中，使得其可以被调用而不是需要针对每个模型重新计算。在实施例中，用于产生所述滤波器的建模可以使用无限直线边缘。凭经验测量的滤波器虽然不能测量无限直线边缘，但可以使用相对长的隔离线来产生，使得线端处的2D衍射效应被最小化。

在实施例中，所述滤波器可以考虑相邻边缘。在这种方法中，识别各相邻边缘以及距相邻边缘的距离，并且选择适于相邻边缘距离的边缘滤波器。

所述M3D滤波器通常被施加至所述掩模设计的GDS(图形数据库***)表示中的每个边缘，并且假定所述近场掩模图像上的分段图案边缘类似于直线无限边缘衍射图案。虽然可以获得用于表示除了直线无限线之外的掩模边缘的M3D库的滤波器，但是这是高计算成本过程并且典型地不被执行。结果，当所述边缘不是无限直线边缘时M3D模拟可能是不准确的。

在一示例中，用于成0度、45度和90度的边缘的滤波器可以被包括在所述库中。作为更一般的问题，0度和90度滤波器可以被用于外推所有角度的滤波器。所述库可以包括针对所述图像源平面中的多个源点中的每个源点而开发的滤波器。滤波器被应用至所述布局元件，并且最终建模图像是每组滤波后的布局元件的总和。

图2是用于模拟光刻投影设备中的光刻的示例性流程图。源模型31表示所述源的光学特性(包括辐射强度分布和/或相位分布)。投影光学装置模型32表示所述投影光学装置的光学特性(包括由所述投影光学装置所引起的所述辐射强度分布和/或所述相位分布的改变)。设计布局模型35表示设计布局的光学特性(包括由给定的设计布局33所引起的所述辐射强度分布和/或所述相位分布的改变)，所述设计布局是形成于图案形成装置上或由所述图案形成装置形成的特征布置的表示。可以根据所述设计布局模型35、所述投影光学装置模型32和所述设计布局模型35来模拟空间图像36。可以使用抗蚀剂模型37，根据所述空间图像36来模拟抗蚀剂图像38。光刻的模拟可以例如预测所述抗蚀剂图像中的轮廓和CD。

在阿贝模型(Abbe model)中，所述输入源模型31、投影光学装置模型32和设计布局模型35的细节形成所述输入，并且可以进行所得到的抗蚀剂图案的完整计算。在霍普金斯模型(Hopkins model)中，所述设计布局模型35是至将所述源模型31与所述投影光学装置模型32结合的组合模型中的输入，使得所述模型中的大部分计算存在于所述光学装置和源(31和32)的模拟中，使得计算负荷在很大程度上不依赖于图案。在另一方法中，模拟部分还包括M3D效应以及所述源模型31和所述投影光学装置模型32。在优选情形下，所述掩模模拟基本上不依赖于图案形状或尽可能是独立的。

更具体地，应注意，所述源模型31可以表示所述源的光学特性，所述光学特性包括但不限于NA-西格玛(σ)设定以及任何特定照射源形状(例如，离轴辐射源，诸如环形、四极和偶极等等)。所述投影光学装置模型32可以表示所述投影光学装置的光学特性，所述投影光学装置的光学特性包括像差、变形、折射率、实体尺度、实体尺寸等等。所述设计布局模型35还可以表示例如在专利号为7,587,704的美国专利中所描述的实体掩模的物理性质，所述美国专利的全部内容通过引用并入本文。模拟的目的经常是准确地预测例如边缘定位、空间图像强度斜率和临界尺寸(CD)，其随后可以与所述预定设计进行比较。预定设计通常被解释为预光学邻近效应校正(OPC)设计布局，所述预OPC设计布局可以被提供成标准化数字文件格式(诸如GDSII或OASIS，或其它文件格式)。

根据这个设计布局，可以识别被称为“片段”的一个或更多个部分。在实施例中，提取一组片段，其表示设计布局中的复杂图案(通常约为50个至1000个片段，但可以使用任何数目个片段)。如本领域技术人员将了解的，这些图案或片段表示设计的小部分(即，电路、单元或图案)，并且特别地，所述片段表示需要特定注意和/或验证的小部分。换句话说，片段可以是设计布局的部分，或可以是类似的或可以具有临界特征是通过经验而识别(包括由客户提供的片段)、通过试误法(trial and error)来识别或通过执行全芯片模拟来识别的设计布局的部分的类似行为。片段通常包含一个或更多个测试图案或量规图案。

可以由客户基于设计布局中要求特定图像优化的已知临界特征区域而先验地提供初始的较大一组片段。替代地，在另一个实施例中，可以通过使用识别临界特征区域的某种自动化(诸如机器视觉)或手动算法而从整个设计布局提取该初始的较大的一组片段。

所述图案化过程(例如，抗蚀剂过程)的随机变化例如在特征的收缩电位和曝光剂量规格方面潜在地限制光刻术(例如，EUV光刻术)，这进而影响所述图案化过程的晶片生产率。在实施例中，抗蚀剂层的随机变化可以表现为随机失效，诸如闭合孔或沟槽和/或虚线。相较于例如随机CD变化，这种与抗蚀剂有关的随机变化更影响和限制连续的大批量制造(HVM)，所述随机CD变化是用于测量和调整所述图案化过程的性能的传统的感兴趣的指标。

在图案化过程(例如，光刻术、电子束光刻术等)中，沉积在衬底上的对能量敏感的材料(例如，光致抗蚀剂)经历图案转印步骤(例如，曝光)。在所述图案转印步骤之后，应用各种后步骤，诸如抗蚀剂焙烤和消减过程(诸如抗蚀剂显影、蚀刻等)。这些曝光后步骤或过程施加各种效应，使图案化层或被蚀刻的衬底形成具有尺寸不同于目标尺寸的结构。

在计算光刻术中，可以采用涉及所述图案化过程的不同方面的图案化过程模型(例如，在图2中论述的)，诸如掩模模型、光学模型、抗蚀剂模型、曝光后模型等，以预测将被印制到所述衬底上的图案。所述图案化过程模型在(例如，使用与所印制的晶片相关联的测量数据)被适当地校准时可以从所述图案化过程产生图案尺寸输出的准确预测。例如，基于经验测量来校准曝光后过程的图案化过程模型。所述校准过程涉及通过改变不同过程参数(例如，剂量、焦距等)、在曝光后过程之后测量所得到的临界尺寸印制图案以及校准所述图案化过程模型至测量结果来曝光测试衬底。在实践中，快速且准确的模型用于改善器件性能(例如，产率)，增大过程窗口、对选配方案进行图案化，和/或增加设计图案的复杂性。

在实施例中，所述过程可以涉及获得初始图像(例如，CTM图像或经优化的CTM图像，或二元掩模图像)。在实施例中，所述初始图像可以是由CTM产生过程基于待印制到衬底上的目标图案而产生的CTM图像。可以接着由所述过程接收所述CTM图像。在实施例中，所述过程可以被配置成产生CTM图像。例如，在CTM产生技术中，将逆向光刻或反演光刻问题归结为优化问题。所述变量涉及在掩模图像中的像素的值，并且诸如边缘定位误差(EPE)或旁瓣印制之类的光刻指标或度量可以用作成本函数。在优化的迭代中，根据所述变量来构造所述掩模图像，且接着应用过程模型(例如，Tachyon模型)以获得光学或抗蚀剂图像并且计算成本函数。成本计算接着给出梯度值，所述梯度值用于优化求解器以更新变量(例如，像素强度)。在优化期间的若干次迭代之后，产生最终掩模图像，所述最终掩模图像进一步用作用于图案提取的引导图(例如，如以Tachyon SMO软件实施)。这种初始图像(例如，CTM图像)可以包括与待经由所述图案化过程而印制到所述衬底上的所述目标图案相对应的一个或更多个特征(例如，目标图案的特征、SRAF、SRIF、配线等)。

在标题为“Optimization Flows of Source,Mask and Projection Optics”、专利号为9,588,438的美国专利中描述了典型的源掩模优化过程的示例，所述美国专利的全部内容通过引用而被并入本文。源掩模优化可以考虑跨越掩模设计布局的多个位置的成像变化。所述设计布局可以包括以下的一个或更多个：整个设计布局、片段，或所述设计布局的一个或更多个临界特征，和/或其它布局。例如，所述设计布局可以是通过基于衍射签名分析的图案选择方法或任何其它方法而选择的一组片段。替代地，可以执行全芯片模拟，可以从所述全芯片模拟识别出“热斑”和/或“温斑”，然后执行图案选择步骤。

用于光刻投影设备的模拟光刻术可以利用表示所述源的光学特性(包括光强度分布和/或相位分布)、表示所述投影光学装置的光学特性(包括由所述投影光学装置所引起的光强度分布和/或相位分布的改变)的光学模型(在一些实施例中，所述源模型和所述投影光学装置模型可以被组合成传递交叉系数(TCC)模型)、表示设计布局(其是掩模上的特征的布置的表示)的光学特性(包括由给定的设计布局所引起的光强度分布和/或相位分布的改变)的设计布局模型，和/或其它模型。根据所述传递交叉系数和所述设计布局模型来模拟空间图像。可以使用抗蚀剂模型，根据所述空间图像来模拟抗蚀剂图像。光刻的模拟可以例如预测所述抗蚀剂图像中的轮廓和CD。

并非针对每个可能的图案形状进行模拟，而是所述图案形状本身(或所述图案的轮廓)可以被修改以改善所述厚掩模建模，只要采取一些步骤来确保所得到的空间图像将足够接近凭经验测量的图案响应即可。

通过举例的方式，图3图示出一组接触孔50、52、54、56、58，每个接触孔具有相同面积。作为示例，每个接触孔的“直径”(即，沿长箭头所测量的距离)可以是60nm。在图示的情况下，接触孔50具有四个45度边缘，所述边缘可以被认为具有0nm的梯级尺度。依次经过孔52、54、56和58，梯级尺度分别以1nm、2nm、4nm和10nm的尺度增加。

经验测量示出，尽管所述图案中存在差异，但是当使用193nm光(DUV)成像时，所述图案示出非常类似或甚至几乎相同的响应。如将理解的，需要的相似程度依赖于所述***的数值孔径(NA)和/或波长。这是因为成像光的波长显著地大于边缘尺度。

然而，如果应用上文描述的边缘滤波器，则所述建模变得不准确。这是因为所述边缘滤波器被应用至各边缘，而不管边缘尺度。边缘滤波器还彼此干涉。这种干涉是由于在边缘滤波器的应用中不正确地假定无限直线边缘所引起的。图4图示出一系列边缘滤波器60对于阶梯形设计的应用。

图5图示出阶梯形图案中由于滤波器而引入的临界尺寸(CD)中的计算偏差。如图中可以看出的，M3D模型72(和eM3D模型70)可以引入与严格(RigM3D)模型76(和薄模型74)相比的显著改变。这种偏差是由于用于对各边缘进行建模的滤波器被应用至与成像辐射的波长相比较小的梯级台阶的事实所引起的，并且这种滤波器在某种意义上对于成像处理来说是不可见的。也就是说，所述模型考虑了对实际成像过程来说实质上不可见的边缘。通过用其自身的低通滤波形式来替换所述边缘，如图6中示出的，所述M3D模型变得明显更准确。在应用所述低通滤波器之后，所述阶梯形图案80示出如图案82中所示的圆拐角，所述图案82的图像将与原始图案的图像几乎相同。

所述GDS可以被处理为图像，并且图形低通滤波器可以被应用至所述图像。这可以例如通过对所述图像中的附近像素进行平均来实现。该平均可以是直接平均(例如，矩阵，所述矩阵是由内核中的元素除以这些元素的数目而得到的阵列)或加权平均，其中远离中心的像素与靠近边缘的像素具有不同的权重。在任一情况下，所述图像中的较高频信息被减少，而低频信息被保持。滤波后的GDS图像随后可以经受阈值化运算以获得滤波后的GDS轮廓。

图7是说明可以辅助实施本文中所披露的方法、流程或装置的计算机***100的框图。计算机***100包括用于传达信息的总线102或其它通信机制、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***100也包括耦合到总线102以用于存储待由处理器104执行的信息及指令的主存储器106，诸如，随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。主存储器106也可以用于在待由处理器104执行的指令的执行期间存储暂时性变量或其它中间信息。计算机***100还包括耦合到总线102以用于存储用于处理器104的静态信息及指令的只读存储器(ROM)108或其它静态存储装置。提供诸如磁盘或光盘等存储装置110，并且存储装置110耦合到总线102以用于存储信息及指令。

计算机***100可以经由总线102而耦合到用于向计算机用户显示信息的显示器112，诸如，阴极射线管(CRT)或平板显示器或触控面板显示器。包括字母数字按键及其它按键的输入装置114耦合到总线102以用于将信息及命令选择传达至处理器104。另一类型的用户输入装置是用于将方向信息及命令选择传达至处理器104且用于控制显示器112上的光标移动的光标控制件116，诸如，鼠标、轨迹球或光标方向按键。此输入装置通常具有在两个轴线(第一轴线(例如x)及第二轴线(例如y))中的两个自由度，其允许所述装置指定在平面中的位置。触控面板(屏幕)显示器也可以用作输入装置。

根据一个实施例，本发明中所描述的一种或多种方法的部分可以通过计算机***100响应于处理器104执行主存储器106中所包含的一个或多个指令的一个或多个序列而执行。可以将此类指令从另一计算机可读介质(诸如存储装置110)读取至主存储器106中。主存储器106中所包含的指令序列的执行使处理器104执行本文中所描述的过程步骤。呈多处理配置的一个或多个处理器也可以用于执行主存储器106中包含的指令序列。在可替代的实施例中，可以代替或结合软件指令而使用硬连线电路***。因此，本文的描述不限于硬件电路及软件的任何特定组合。

本文中使用的术语“计算机可读介质”是指参与将指令提供到处理器104以供执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质及传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储装置110。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器106。传输介质包括同轴线缆、铜线及光纤，其包括电线，该电线包括总线102。传输介质也可以采取声波或光波的形式，诸如在射频(RF)及红外(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盘、软碟、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它实体介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或卡匣、如下文所描述的载波，或可供计算机读取的任何其它介质。

在将一个或多个指令的一个或多个序列携带至处理器104以供执行的过程中可以涉及计算机可读介质的各种形式。例如，最初可以将所述指令承载于远程计算机(例如服务器和/或其它计算装置)的磁盘、固态存储装置上和/或其它位置。远程计算机可以将指令加载至其动态存储器中，并且使用调制解调器经由电话线而在无线通信网络(例如因特网、蜂巢式通信网络等)和/或通过其它方法发送指令。在计算机***100本地的调制解调器和/或其它数据接收部件可以经由无线通信网络接收电话线上的数据等，并且使用红外传输器以将数据转换成红外信号。耦合到总线102的红外检测器可以接收红外信号中所携带的数据且将数据放置于总线102上。总线102将数据携带至主存储器106，处理器104自所述主存储器106获取及执行指令。由主存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后存储于存储装置110上。

计算机***100还可以包括耦合到总线102的通信接口118。通信接口118提供对网络链路120的双向数据通信耦合，网络链路120连接到局域网络122。例如，通信接口118可以是综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器以提供到对应类型的电话线的数据通信连接。作为另一个示例，通信接口118可以是局域网络(LAN)卡以提供对兼容LAN的数据通信连接。也可以实现无线链路。在任何此类实施方案中，通信接口118发送且接收携带表示各种类型的信息的数字数据串流的电信号、电磁信号或光信号。

网络链路120通常经由一个或多个网络而向其它数据装置提供数据通信。例如，网络链路120可以经由局域网122而向主计算机124或向由因特网服务提供商(ISP)126操作的数据设备提供连接。ISP 126又经由全球封包数据通信网络(现在通常被称作“因特网”)128而提供数据通信服务。局域网122和因特网128两者都使用携带数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。经由各种网络的信号以及在网络链路120上并且经由通信接口118的信号(所述信号将数字数据加载至计算机***100以及从计算机***100加载数字数据)为输送信息的载波的示例性形式。

计算机***100可以经由网络、网络链路120和通信接口118发送消息及接收数据，该数据包括程序代码。在因特网示例中，服务器130可能经由因特网128、ISP 126、局域网122和通信接口118而传输用于应用程序的请求代码。例如，一个这种下载的应用程序可以提供本文中所描述的方法的全部或一部分。所接收的代码可以在其被接收时由处理器104执行，并且/或者存储于存储装置110或其它非易失性存储器中以供稍后执行。这样，计算机***100可以获得呈载波的形式的应用代码。

图8示意性地描绘可以结合本文中所描述的技术利用的示例性光刻投影设备。

所述光刻投影设备包括：

-源收集器模块SO；

-照射***(照射器)IL，所述照射***被配置成调节辐射束B(例如EUV辐射)；

-支撑结构(例如图案形成装置台)MT，所述支撑结构被构造成支撑图案形成装置(例如掩模或掩模板)MA并且连接到配置成准确地定位所述图案形成装置的第一定位装置PM；

-衬底台(例如晶片台)WT，所述衬底台被构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且连接到配置成准确地定位所述衬底的第二定位装置PW；以及

-投影***(例如反射式投影***)PS，所述投影***PS被配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C1(例如包括一个或多个管芯)上。

如图8中所描绘的，所述设备是反射类型的(例如采用反射型图案形成装置)。需要注意的是，由于大多数材料在EUV波长范围内是吸收性的，所以图案形成装置可以具有包括例如钼与硅的多个叠层的多层反射器。在一个示例中，多叠层反射器具有钼与硅的40个层对，其中，每一层的厚度为四分之一波长。可以利用X射线光刻术来产生更小波长。由于大多数材料在EUV及X射线波长下是吸收性的，所以图案形成装置形貌上的图案化的吸收材料的薄片段(例如多层反射器的顶部上的TaN吸收体)限定特征将印制(正型抗蚀剂)或者不印制(负型抗蚀剂)的位置。

照射器IL接收来自源收集器模块SO的极紫外辐射束。用于产生EUV辐射的方法包括但不一定限于用在EUV范围内的一种或多种发射谱线将材料转换成具有至少一种元素(例如氙、锂或锡)的等离子体状态。在一个这种方法(经常被称为激光产生等离子体“LPP”)中，可以通过利用激光束来照射燃料(诸如具有所述谱线发射元素的材料的液滴、流或簇)而产生等离子体。源收集器模块SO可以是包括激光器(图9中未图示)的EUV辐射***的一部分，所述激光器用于提供激发燃料的激光束。所得到的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，所述辐射使用放置于源收集器模块中的辐射收集器予以收集。例如，当使用CO2激光器以提供用于燃料激发的激光束时，激光器与源收集器模块可以是分立的实体。

在这种情况下，不认为激光器形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助于包括例如适当的引导反射镜和/或扩束器的束传递***而从激光器传递到源收集器模块。在其它情况下，例如，当源为放电产生等离子体EUV产生器(经常被称为DPP源)时，该源可以是源收集器模块的集成部分。在实施例中，可以使用DUV激光源。

照射器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器。通常，可调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称作σ外部及σ内部)。另外，照射器IL可以包括各种其它部件，诸如琢面场反射镜装置和琢面光瞳反射镜装置。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。

辐射束B入射于被保持于支撑结构(例如图案形成装置台)MT上的图案形成装置(例如掩模)MA上，并且被所述图案形成装置图案化。在被图案形成装置(例如掩模)MA反射之后，辐射束B穿过投影***PS，投影***PS将所述束聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW及位置传感器PS2(例如干涉仪装置、线性编码器或电容性传感器)，可以准确地移动衬底台WT，例如以便使不同目标部分C定位于辐射束B的路径中。类似地，第一定位装置PM和另一个位置传感器PS1可以用于相对于辐射束B的路径来准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M1、M2及衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。

所描绘的设备可以用于以下模式中的至少一者中：

在步进模式中，在将被赋予辐射束的整个图案一次投影到目标部分C1上时，使支撑结构(例如图案形成装置台)MT及衬底台WT保持基本上静止(即，单次静态曝光)。接着，使衬底台WT在X和/或Y方向上移位，使得可曝光不同的目标部分C1。

在扫描模式中，在将被赋予辐射束的图案投影到目标部分C1上时，同步地扫描支撑结构(例如图案形成装置台)MT及衬底台WT(即，单次动态曝光)。可以通过投影***PS的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台WT相对于支撑结构(例如图案形成装置台)MT的速度和方向。

在另一种模式中，在将被赋予辐射束的图案投影到目标部分C1上的同时，使支撑结构(例如图案形成装置台)MT保持基本上静止以保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描衬底台WT。在此模式中，通常使用脉冲式辐射源，并且在衬底台WT的每一次移动之后或在扫描期间的顺次辐射脉冲之间根据需要而更新可编程图案形成装置。所述操作模式可以易于应用于利用可编程图案形成装置(诸如，上文所提及的类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术。

图9更详细地示出所述设备，其包括源收集器模块SO、照射***IL及投影***PS。源收集器模块SO被配置成使得可以将真空环境维持于源收集器模块SO的围封结构220中。可以由放电产生等离子体源(和/或上文所描述的其它源)形成用于发射EUV辐射的等离子体210。可以通过气体或蒸汽(例如Xe气体、Li蒸汽或Sn蒸汽)而产生EUV辐射，其中产生热等离子体210以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。例如，通过造成至少部分离子化的等离子体的放电来产生热等离子体210。为了辐射的高效产生，可需要是例如10Pa的分压的Xe、Li、Sn蒸汽或任何其它适当的气体或蒸汽。在实施例中，提供受激发锡(Sn)等离子体以产生EUV辐射。

由热等离子体210发射的辐射经由定位于源腔室211中的开口中或该开口后方的可选的气体阻挡件或污染物阱230(在一些情况下，也被称作污染物阻挡件或箔片阱)而从源腔室211传递到收集器腔室212中。污染物阱230可以包括通道结构。污染阱230还可以包括气体阻挡件，或气体阻挡件与通道结构的组合。如在现有技术中已知的，本文中进一步指示的污染物阱或污染物阻挡件230至少包括通道结构。

收集器腔室211可以包括可以是所谓的掠入射收集器的辐射收集器CO。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251及下游辐射收集器侧252。横穿收集器CO的辐射可以从光栅光谱滤光片240反射离开以沿着由点划线“O”指示的光轴而聚焦于虚拟源点IF中。虚拟源点IF通常被称作中间焦点，并且源收集器模块被布置为使得中间焦点IF位于围封结构220中的开口221处或附近。虚拟源点IF为用于发射辐射的等离子体210的图像。

随后，辐射横穿照射***IL，照射***IL可以包括琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24，琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24被布置为提供在图案形成装置MA处辐射束21的期望的角度分布，以及在图案形成装置MA处的辐射强度的期望的均一性。在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处的辐射束21反射时，形成图案化束26，并且由投影***PS将图案化束26经由反射元件28、30而成像到由衬底台WT保持的衬底W上。

在照射光学器件单元IL及投影***PS中通常可以存在比所示出的元件更多的元件。依赖于光刻设备的类型，可以可选地存在光栅光谱滤光片240。另外，可以存在比附图所示出的反射镜更多的反射镜，例如，在投影***PS中可以存在比图9所示出的反射元件多1至10个或更多个额外的反射元件。

如图9所进一步说明的收集器光学装置CO被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的巢状收集器，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被放置为围绕光轴O轴向对称，并且该类型的收集器光学装置CO可以与经常被称为DPP源的放电产生等离子体源组合使用。

替代地，源收集器模块SO可以是如图10中所示出的LPP辐射***的一部分。激光器LA被布置为将激光能量沉积至诸如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)等燃料中，从而产生具有数十电子伏特的电子温度的高度离子化的等离子体210。在这些离子的去激发及再结合期间产生的能量辐射发射自等离子体、由近正入射收集器光学装置CO收集，并且聚焦至围封结构220中的开口221上。

本文中所披露的构思可以模拟或数学上模型化用于成像亚波长特征的任何通用成像***，并且可以尤其供能够产生越来越短波长的新兴成像技术使用。已经在使用中的新兴技术包括极紫外线(EUV)图案化过程。EUV光刻能够通过使用同步加速器或通过利用高能电子来撞击材料(固体或等离子体)而产生在5至20nm的范围内的波长，以便产生在所述范围内的光子。

可以使用以下方面来进一步描述本公开的实施例：

1.一种使用光刻***模拟待成像于衬底上的图案的方法，所述方法包括：

获得待成像于所述衬底上的图案；

修改所述图案以改善所述图案的图像的厚掩模模型；以及

模拟修改后的图案的图像。

2.根据方面1所述的方法，其中所述修改包括：

将低通滤波器应用至所述图案或所述图案的轮廓。

3.根据方面1所述的方法，其中所述图案包括阶梯形图案中的多个边缘和顶点；并且

其中所述修改减少了所述图案中的边缘和顶点的数目。

4.根据方面1所述的方法，其中所述模拟包括：

模型化对成像的三维掩模效应；

模型化对成像的源效应；以及

模型化所述光刻***的成像光学***的光学效应。

5.根据方面4所述的方法，其中所述模拟是不依赖于图案的。

6.根据方面4所述的方法，其中所述模拟还包括应用多个边缘滤波器。

7.根据方面6所述的方法，其中依赖于待应用的边缘的位置以及待应用的边缘的几何形状来选择每个边缘滤波器。

8.根据方面7所述的方法，其中还依赖于待应用的边缘附近的特征的几何形状来选择每个边缘滤波器。

9.根据方面6所述的方法，其中所述应用包括将所述多个边缘滤波器应用至每个水平边缘和每个竖直边缘。

10.根据方面6所述的方法，其中所述应用包括将所述多个边缘滤波器应用至所有边缘。

11.根据方面1所述的方法，其中所述模拟被用于执行源掩模优化。

12.根据方面11所述的方法，其中，由所述源掩模优化所产生的掩模和源被用于将所述图案成像到所述衬底上。

13.一种使用光刻***模拟待成像于衬底上的图案的***，所述***包括：

存储器，所述存储器用于储存待成像于所述衬底上的图案；和

处理器，所述处理器被配置和布置成：

修改所述图案以改善所述图案的图像的厚掩模模型；以及

模拟修改后的图案的图像。

14.根据方面13所述的***，其中，所述处理器被配置成通过将低通滤波器应用至所述图案或其轮廓来修改所述图案。

15.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质用机器可执行指令编码，所述机器可执行指令用于使用光刻***模拟待成像于衬底上的图案，所述指令包括用于以下各项的指令：

获得待成像于所述衬底上的图案；

修改所述图案以改善所述图案的图像的厚掩模模型；以及

模拟修改后的图案的图像。

虽然本文中所披露的构思可以用于在诸如硅晶片等衬底上的成像，但是所述理解的是，所披露的构思可以与任何类型的光刻成像***一起使用，例如用于在不同于硅晶片的衬底上的成像的光刻成像***。

以上描述意图是说明性的，而非限制性的。因此，技术人员将明白，可以在不脱离所给出的权利要求书的范围的情况下如所描述地进行修改。

Claims (15)

1.一种使用光刻***模拟待成像于衬底上的图案的方法，所述方法包括：

获得待成像于所述衬底上的图案；

修改所述图案以改善所述图案的图像的厚掩模模型；以及

模拟修改后的图案的图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述修改包括：

将低通滤波器应用至所述图案或所述图案的轮廓。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述图案包括阶梯形图案中的多个边缘和顶点；并且

其中所述修改减少了所述图案中的边缘和顶点的数目。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述模拟包括：

模型化对成像的三维掩模效应；

模型化对成像的源效应；以及

模型化所述光刻***的成像光学***的光学效应。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述模拟是不依赖于图案的。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述模拟还包括应用多个边缘滤波器。

7.根据权利要求6所述的方法，其中依赖于待应用的边缘的位置以及待应用的边缘的几何形状来选择每个边缘滤波器。

8.根据权利要求7所述的方法，其中还依赖于待应用的边缘附近的特征的几何形状来选择每个边缘滤波器。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述应用包括将所述多个边缘滤波器应用至每个水平边缘和每个竖直边缘。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述应用包括将所述多个边缘滤波器应用至所有边缘。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述模拟被用于执行源掩模优化。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，由所述源掩模优化所产生的掩模和源被用于将所述图案成像到所述衬底上。

13.一种使用光刻***模拟待成像于衬底上的图案的***，所述***包括：

存储器，所述存储器用于储存待成像于所述衬底上的图案；和

处理器，所述处理器被配置和布置成：

修改所述图案以改善所述图案的图像的厚掩模模型；以及

模拟修改后的图案的图像。

14.根据权利要求13所述的***，其中，所述处理器被配置成通过将低通滤波器应用至所述图案或其轮廓来修改所述图案。

15.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质用机器可执行指令编码，所述机器可执行指令用于使用光刻***模拟待成像于衬底上的图案，所述指令包括用于以下各项的指令：

获得待成像于所述衬底上的图案；

修改所述图案以改善所述图案的图像的厚掩模模型；以及

模拟修改后的图案的图像。

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