TWI442254B - 決定將形貌變化影響模型化之光學微影製程模型之方法及設備 - Google Patents
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Description
本發明係大致有關電子設計自動化。更具體而言，本發明係有關用來決定將對形貌變化的影響模型化的光學微影製程模型之方法及設備。
運算技術的迅速進展大部分可歸功於半導體製造技術的改良，因而已能夠將數千萬個裝置整合到一單晶片中。
製程模型通常被用來將半導體製程模型化。於半導體晶片的設計期間，可將製程模型用於一些應用。例如，製程模型通常被用來修正佈局，以便補償半導體製程的不想要的結果。
製程模型的不準確對使用這些模型的應用之效力可能有不利的影響。例如，光學微影製程模型的不準確可能將減少光學鄰近修正(Optical Proximity Correction；簡稱OPC)的效力。某些光學微影製程將多個曝光及顯影步驟用來印製所需的特徵。傳統的製程模型無法將這些光學微影製程準確地模型化。因此，最好是能決定使用多個曝光及顯影步驟的光學微影製程之準確的製程模型。
本發明之一實施例提供了一種用來決定將對形貌變化的影響模型化的光學微影製程模型之系統。傳統的光學微影製程模型假定晶圓的表面是平坦的。然而，該假設在使用多個曝光及顯影步驟的光學微影製程可能是不正確的。具體而言，於執行第一曝光及顯影步驟時，晶圓的表面可能是平坦的，但是在後續的曝光及顯影步驟中，晶圓的表面可能有形貌變化。
具體而言，光學微影製程可能使用第一佈局而將一晶圓曝光，後來使用第二佈局而將該晶圓曝光。當使用該第二佈局將晶圓曝光時，該晶圓的表面可能包含使用該第一佈局將該晶圓曝光時產生的光阻特徵所造成之形貌變化。
本發明之某些實施例可使用一形貌項而將形貌變化對該第二曝光及顯影步驟的影響模型化。具體而言，該光學微影製程可包含一形貌變化項，該形貌變化項可包含一第一項及一第二項。可計算該第一項與一第一佈局函數及一第二佈局函數的總和間之卷積，其中該第一佈局函數代表該第一佈局，且該第二佈局函數代表該第二佈局。可計算該第二項與該第二佈局函數間之卷積。
在某些實施例中，該第一項及該第二項可將在不同影像深度(image depth)下的該第二曝光及顯影製程模型化。具體而言，該第一項可將該第二曝光及顯影製程在該晶圓的表面上產生的空間影像(aerial image)模型化，且該第二項可將該第二曝光及顯影製程在該晶圓的表面之下產生的空間影像模型化。
此外，在某些實施例中，該第一項及該第二項只使用較低階的Zernike多項式，以便使該製程模型更有效率。具體而言，該第一項及該第二項中使用之該等較低階的Zernike多項式可能不足以將空間影像準確地模型化。然而，因為形貌變化是較平滑的，所以可只使用較低階的Zernike多項式而在適當的準確性下將該等形貌變化之影響模型化。
提供了下文中之說明，使熟悉此項技術者能夠製作且使用本發明，且係在一特定應用其及要求的環境中提供該說明。熟悉此項技術者將易於對所揭示的實施例作出各種修改，且可在不脫離本發明的精神及範圍下，將本發明所界定之一般性原理應用於其他實施例及應用。因此，本發明不限於所示之該等實施例，而是將適用於本發明揭示的原理及特徵一致之廣義範圍。
積體電路(Integrated Circuit；簡稱IC)設計流程第1圖示出根據本發明的一實施例而設計及製造積體電路時的各階段。
該程序通常開始於步驟100，此時在步驟110中使用一電子設計自動化(EDA)程序實現一產品構想。一旦完成該設計之後，通常在步驟140中將該設計定案(tape out)，並於步驟150中完成製造程序，且在步驟160中執行封裝及裝配程序，以便在在結果步驟170中作出成品晶片。
步驟110中之該EDA程序包含將於下文中說明之步驟112-130，該等步驟只是用於例示，其用意並非在限制本發明。具體而言，實際的積體電路設計可能要求設計者按照與將於下文中說明的該流程順序不同之順序執行該等設計步驟。
系統設計(步驟112)：在該步驟中，設計者描述其想要執行的功能。設計者亦可執行假設分析計劃，使功能完善，並檢查成本等的因素。可在此階段進行硬體/軟體架構分割。此步驟可使用的Synopsys,Inc.供應之例示EDA軟體產品包括Model Architect、Saber、System Studio、及DesignWare產品。
邏輯設計及功能驗證(步驟114)：於此階段中，撰寫該系統中之各模組的VHDL或Verilog碼，且檢查該設計的功能正確性。更具體而言，檢查該設計，以便保證該設計產生正確的輸出。此步驟可使用的Synopsys,Inc.供應之例示EDA軟體產品包括VCS、Vera、DesignWare、Magellan、Formality、ESP、及Leda。
合成及測試設計(步驟116)：於此階段中，VHDL/Verilog可被轉換為一網路表(netlist)。可針對目標技術而將該網路表最佳化，且可設計及執行測試，以便檢查成品的晶片。此步驟可使用的Synopsys,Inc.供應之例示EDA軟體產品包括Design Compiler、Physical Complier、Test Complier、Power Compiler、FPGA Compiler、TetraMAX、及DesignWare。
網路表驗證(步驟118)：於此步驟中，檢查該網路表是否符合時序限制且是否對應於VHDL/Verilog原始碼。此步驟可使用的Synopsys,Inc.供應之例示EDA軟體產品包括Formality、PrimeTime、及VCS。
設計計劃(步驟120)：於此步驟中，建構晶片之整體佈局規劃(floor plan)，並分析該佈局規劃之時序及最上層佈線。此步驟可使用的Synopsys,INC.供應之例示EDA軟體產品包括AstroTM
及IC Compiler產品。
實體執行(步驟122)：於此步驟中進行置放(電路元件之定位)及佈線(電路元件的連接)。此步驟可使用的Synopsys,Inc.供應之例示EDA軟體產品包括AstroTM
及IC Compiler產品。
分析及萃取(步驟124)：於此階段中，在電晶體層級上驗證電路功能；此步驟又可進行假設分析的精微調整。此步驟可使用的Synopsys,Inc.供應之例示EDA軟體產品包括AstroRailTM
、PrimeRail、PrimeTime、及Star-RCXTTM
。
實體驗證(步驟126)：於此步驟中，檢查該設計，以便保證製造、電氣問題、微影問題、及電路之正確性。此步驟可使用的Synopsys,Inc.供應之例示EDA軟體產品包括HerculesTM
。
解析度增強(步驟128)：此步驟涉及對佈局的幾何形狀操作，以便改善該設計的可製造性。此步驟可使用的Synopsys,Inc.供應之例示EDA軟體產品包括Proteus/Progen、Proteus AF、及PSMGen。
光罩資料準備(步驟130)：此步驟提供用來製造光罩的“定案”資料，以便製造成品晶片。此步驟可使用的Synopsys,Inc.供應之例示EDA軟體產品包括CATS系列產品。
可在解析度增強(步驟128)期間使用本發明之某些實施例。
製程模型將通常涉及複雜的物理及化學相互作用的一或多個半導體製程之行為模型化。可將一製程模型表示為核心的一加權總和，其中係以經驗資料配適或校準各核心係數及(或)參數，而決定該等核心係數。該製程模型可包含被用來將光學系統模型化之核心(例如，該製程模型可包含自該光學系統的透射相交係數(transmission cross-coefficient)矩陣推導之核心)，且該製程模型亦可包含被用來將在利用光罩佈局使晶圓曝光之後被施加到該晶圓曝光的物理及化學製程模型化之核心。
通常將被模型化的該等半導體製程施加到一或多個測試佈局，而產生該等經驗資料。例如，可將一光學微影製程用來在一晶圓上印製一測試佈局。然後，可量測特徵的關鍵尺寸(Critical Dimension；簡稱CD)，而得到該等經驗資料。然後可以一未被校準的製程模型配適到該等經驗資料，而得到將該光學微影製程模型化之一被校準之製程模型。
一旦決定了一製程模型之後，即可在一半導體晶片的設計及製造期間將該製程模型用於一些應用。例如，通常將製程模型用來支援光學鄰近修正(OPC)及解析度增強技術(Resolution Enhanced Technologies；簡稱RET)。這些模型可在設計定案流程期間於合理的時程內進行全晶片資料庫操縱。
未被校準之製程模型通常包含與參數及(或)係數相關聯的成分。於校準期間，可以統計方式將該等參數及(或)係數配適到經驗資料，而得到最終的製程模型。製程模型中之成分通常是被設計成將特定的物理效應模型化之數學式。例如，可將一製程模型表示為，其中ki
是一成分或核心，且ci
是與ki
相關聯的一係數。經驗資料可包括佈局的不同位置上之所需特性(例如，CD)之值。一旦將該製程模型配適到該等經驗資料之後，然後可將該製程模型用來預測其他佈局的該所需特性之值。
可能無法校準係數值使被預測的資料正好匹配經驗資料。縱然可進行精確的配適，可能也不是所需的，這是因為所得到的製程模型可能無法正確地執行內插法及(或)外插法。統計配適技術通常被用來決定該等參數及(或)係數，以便將經驗資料與預測資料間之誤差最小化。在一實施例中，該系統可將一最小平方配適技術用來決定該等參數及(或)係數值。
如果一製程模型可正確地執行內插法及外插法，亦即，如果該製程模型被施加到與配適程序期間使用的佈局不同之佈局時，產生了準確的結果，則該製程模型被視為具有強健性。一般而言，一製程模型使用的模型函數或核心愈少，則該製程模型愈具有強健性。然而，使用較少的核心時，可能會降低該製程模型的準確度。因此，製程模型的強健性與準確度之間通常有一取捨。
光學微影製程模型
可利用統計模型化及(或)物理模型化以決定製程模型。統計模型化技術通常使用具有被配適到經驗資料的係數及(或)參數之一般用途模型函數。請注意，統計模型所使用的該等函數通常不是基於基本物理製程之運作，該等函數反而是具有一般適用性而可被用來配適任何種類的經驗資料之模型函數。
與統計模型化對比之下，物理模型化嘗試將基本物理製程模型化。例如，一光學微影製程之一物理模型通常將包含一光學模型及一堆疊模型。該光學模型可將被用來將光阻曝光之光學系統模型化，且該堆疊模型可將堆疊層(例如，光阻層、抗反射塗層等的堆疊層)暴露於輻射時之行為模型化。
光學模型
光學微影製程模型中之光學模型通常係基於用來將部分相干(partially coherent)光學系統之行為模型化之Hopkins模型。
第2圖示出根據本發明的一實施例之一典型光學系統。
來自光源202之輻射可被聚光鏡204準直。然後被準直的光可通過光罩206、孔208、透鏡體210，且在晶圓212上形成一影像。
可利用下式描述該Hopkins模型：
其中I(x,y)是該晶圓的點(x,y)上之光強度，L(x,y;x',y')是該光源及該光罩的一集總模型(lumped model)，L*
是L的共軛複數，且J(x',y'；x",y")將該光罩上的光的兩點間之非相干性(incoherence)模型化。該集總模型(L)實質上將該光罩視為一陣列的光源。L(x,y;x',y')尤其將該光罩上作為一點光源的點(x',y')模型化，且J(x',y'；x",y")將自該光罩上的點(x',y')與(x",y")發射的光間之非相干性(incoherence)模型化。可將該集總模型(L)表示為該光罩與該光源間之卷積。例如，可使用一光罩模型及一光源模型將該集總模型表示為下式：
L
(x
,y
;x
',y
')=M
(x
',y
')ⓍK
(x
,y
;x
',y
'),
其中M(x',y')將該光罩模型化，且K(x,y;x',y')將該光源模型化。
可將該Hopkins模型用來決定將該光學系統模型化的被稱為透射相交係數(Transmission Cross-Coefficient；簡稱TCC)矩陣之一四維矩陣。然後可使用一組正交二維核心以代表該TCC矩陣。可利用該TCC矩陣的特徵函數(eigenfunction)以決定該組正交核心。可計算該組二維核心與該光罩間之卷積，而決定該晶圓上之特徵。若要得知與光學微影及製程模型化有關之一般資訊，可參閱Alfred Kwok-Kit Wong發表的論文“Optical Imaging in Projection Microlithography”(發表於SPIE-International Society for Optical Engine,2005)、以及Grant R. Fowles所著的“Introduction to Modern Optics,2nd Edition”(Dover Publications,1989)。
在一實施例中，該系統可將一組被稱為Zernike多項式之正交函數用來代表該光學系統。係由與光學系統中經常被觀察到的像差(aberration)類型相同形式之項構成Zernike多項式。例如，一個Zernike多項式可與散焦(defocus)相關聯，而另一個Zernike多項式可與傾斜(tilt)等的像差相關聯。可使用數學式以代表該光學系統，其中zi
是一Zernike多項式，且ci
是與zi
相關聯之一光學係數。
一實施例將Zernike多項式用於光學模型中，以便也將堆疊層模型化。具體而言，該堆疊模型使用與該光學模型相同的正交函數，但是具有不同的參數及(或)係數。支持將該光學模型用來模型化堆疊的行為之直覺是：因為該光學模型被用來描述光在流體相(fluid phase)媒介之行為，所以亦可將相同的模型用來描述光在該堆疊媒介中之行為。請注意，可利用諸如光阻厚度、抗反射塗層(Anti-Reflective-Coating；簡稱ARC)厚度、ARC折射率、以及ARC擴散參數等的物理參數以決定該堆疊模型中之某些參數。
只是為了例示及說明之目的而提供了前文中對一光學微影製程模型之說明。該等說明將不具有耗盡性，也並非將本發明限制於所揭示之形式。因此，熟悉此項技術者顯然將可作出許多修改及變化。
雙重圖案化(Double Patterning)
傳統的光學微影製程快要到達其可印製的最小特徵尺寸之物理極限。因此，半導體工業正積極地考慮將能夠更進一步微縮特徵尺寸的各種技術。一種此類的技術被稱為雙重圖案化，雙重圖案化通常意指一種將多次曝光及(或)顯影步驟用來產生所需特徵之光學微影製程。
第3A圖示出根據本發明的一實施例而使用多次曝光及顯影步驟及單一蝕刻步驟之一光學微影製程。
在步驟302中，對晶圓執行一第一曝光及顯影製程，以便產生光阻特徵308及310。然後，在步驟304中，對該晶圓執行一第二曝光及顯影製程，以便產生光阻特徵312及314。在步驟306中，對該晶圓執行一蝕刻製程，以便在該晶圓的表面上產生特徵316。(請注意，術語“晶圓的表面”意指晶圓上目前存在的最上層之表面。)
在此種方式下，雙重圖案化製程可將多次曝光及顯影步驟用來產生比使用單一曝光及顯影步驟時所能印製的最小特徵更小之特徵。
只是為了例示及說明之目的而提供了第3A圖所示之該雙重圖案化製程，且該雙重圖案化製程只是許多可能的雙重圖案化製程中之一製程。例如，可“凍結”該第一曝光及顯影製程產生的該等光阻特徵，使該等“被凍結的”光阻特徵可抗拒該晶圓於該第二曝光及顯影步驟期間所經歷的化學及物理製程。
此外，某些雙重圖案化製程可使用不同數目或不同順序的曝光、顯影、及蝕刻製程。具體而言，第3B圖示出根據本發明的一實施例而使用多次曝光、顯影、及蝕刻步驟之一光學微影製程。
在步驟352中，對晶圓執行一第一曝光及顯影製程，以使產生光阻特徵360及362。然後，在步驟354中，對該晶圓執行一蝕刻製程，以便在該晶圓的表面上產生特徵364。
在步驟356中，在該晶圓的表面上覆蓋另一層光阻，並對該晶圓執行一第二曝光及顯影製程，以便產生光阻特徵366、368、及370。然後，在步驟358中，對該晶圓再度執行一蝕刻製程，以便在該晶圓的表面上產生特徵372。
不論使用哪一種雙重圖案化製程，該系統通常都得到具有無法利用單一曝光及顯影步驟印製的圖案之一佈局。該系統然後決定被用來利用多次曝光及顯影步驟以產生所需特徵之兩個或更多個佈局。例如，在第3A圖中，可將一第一佈局用來產生光阻特徵308及310，並可將一第二佈局用來產生光阻特徵312及314。
此外，不論使用哪一種雙重圖案化製程，通常是對表面已有先前曝光及顯影步驟造成的形貌變化之晶圓執行該第二(或第三、第四等)曝光及顯影步驟。
第3C圖示出根據本發明的一實施例的一晶圓的表面在一曝光及顯影步驟期間之形貌變化。具體而言，第3C圖示出第3A圖所示的該雙重圖案化製程中之該第二曝光及顯影製程。
一第一曝光及顯影製程利用一第一佈局產生了光阻特徵308及310。在步驟380中，以光阻層382覆蓋該晶圓，且利用一第二佈局進行曝光。請注意，光阻層382具有形貌變化，這是因為係在先前曝光及顯影製程產生的現有光阻特徵之頂部上覆蓋該光阻層。
係為了解說晶圓的表面有形貌變化之某些情況而提供了前文中對雙重圖案化製程之說明。然而，本發明之實施例不限於雙重圖案化製程。具體而言，熟悉此項技術者應可了解：在想要將形貌變化對一光學微影製程的影響模型化時，都可使用本發明之實施例。
模型化形貌變化之影響
晶圓的表面上之形貌變化至少以兩種方式影響到空間影像。第一，形貌變化因為自斜面反射的光線而造成繞射。例如，在第3C圖中，自光阻層382的“丘陵”及“山谷”的斜坡反射的光線將影響到光阻特徵312及314之空間影像。第二，形貌變化造成在不同於標稱影像深度的一些距離上形成空間影像的一些部分。例如，在“丘陵”的頂部上形成的空間影像於曝光深度(exposure depth)上係不同於在“山谷”的底部上形成的影像。
因為形貌變化影響到空間影像，所以形貌變化也將影響到最後在晶圓上印製的特徵之尺寸及形狀。這些形貌變化的影響在目前的積體密度下是不可忽視的，且預期該影響於未來將變得更為顯著。因此，最好是能決定用來將形貌變化的影響模型化之方法及技術。
請注意，可執行基於馬克斯威爾方程式(Maxwell’s equation)之一全面性模擬，而模擬形貌變化之影響。然而，該方法是不切實際的，這是因為該模擬可能耗用極長的時間才能完成。例如，根據一估計，一個45奈米層的一全面性模擬可能要耗用3000年才能完成。
本發明之一實施例提供了將形貌變化對一光學微影製程的影響有效率地模型化之系統及技術。具體而言，一實施例使用下文所述的見解而將形貌變化的影響有效率地模型化。
第一個見解是使用在不同的曝光深度下將空間影像模型化之多個光學微影模型，而將形貌變化的影響模型化。請注意，傳統的製程模型通常在標稱影像深度下決定空間影像。然而，因為形貌變化造成在不同曝光深度下形成空間影像，所以本發明的某些實施例使用在不同的曝光深度下將空間影像模型化之多個光學微影模型，而將該影響模型化。請注意，因為光學模型通常是(諸如基於Hopkins模型之)一物理模型，所以可改變該光學模型中之適當的參數，而改變該光學微影製程模型之曝光深度。
第二個見解是計算形貌變化項與第一佈局函數及第二佈局函數的加權總和間之卷積，其中該第一佈局函數代表被用於該第一曝光及顯影製程之該第一佈局，且該第二佈局函數代表被用於該第二曝光及顯影製程之該第二佈局。
請注意，該第一佈局上之圖案係與晶圓的表面上之形貌變化有關。因此，計算形貌變化項與該第一佈局函數及該第二佈局函數的加權總和間之卷積時，可有助於將形貌變化的影響模型化。該見解是反直覺的，這是因為傳統的製程模型計算製程模型核心與正被用於曝光及顯影製程的佈局函數間之卷積。換言之，因為該第一佈局於該第二曝光及顯影製程期間並未被使用，所以將該第一佈局函數用來將該第二曝光及顯影製程產生的圖案模型化是反直覺的。
第三個見解是只將較低階的Zernike多項式用來將形貌變化的影響模型化，而使製程模型更有效率。該見解仍然是反直覺的，這是因為通常需要將較高階的Zernike多項式用來將空間影像準確地模型化。然而，因為我們知道形貌變化是較平滑的，所以可省略掉較高階的Zernike多項式，因而加快該模擬的速度。
具體而言，在一實施例中，可以下式表示該第二曝光及顯影製程之空間影像強度I2
：
I 2
=P 2
ⓍM 2
+I T
,
其中P2
是在不考慮形貌變化的影響之情形下將該第二曝光及顯影製程模型化之一製程模型，M2
是用來代表該第二佈局之一函數，且IT
是形貌變化對空間影像強度之影響。
可以下式表示形貌變化的影響IT
：
I T
=P 2 a
Ⓧ(M 1
+M 2
)-P 2 b
ⓍM 2
,
其中P2a
是在第一影像深度下將該第二曝光及顯影製程模型化之一製程模型，P2b
是在第二影像深度下將該第二曝光及顯影製程模型化之一製程模型，且M1
是用來代表該第一佈局之一函數。可將用於IT
之該數學式視為一種隔離M1
對該第二曝光及顯影製程的影響(該影響代表了形貌變化)之方式，該方式是利用M1
及M2
產生一干涉圖案，然後部分地去除M2
的影響。
可將製程模型P2
、P2a
、及P2b
表示為一些Zernike多項式之加權總和。P2
、P2a
、及P2b
可使用不同組的Zernike多項式以及不同組的係數值。在一實施例中，P2a
及P2b
只使用較低階的Zernike多項式。具體而言，在一實施例中，P2
使用比P2a
或P2b
中使用的最高階的Zernike多項式更高階之至少一個Zernike多項式。
在一實施例中，將只使用該第二曝光及顯影製程而產生的第一組製程資料用來配適該等Zernike係數，而決定P2
。換言之，配適P2
時，不使用第一曝光及顯影製程；反而將該第二曝光及顯影製程直接用來產生第一組製程資料。一旦決定了P2
之後，可使用該第一曝光及顯影製程以及接續的該第二曝光及顯影製程以產生第二組製程資料。然後可將該第二組製程資料用來配適P2a
及P2b
之Zernike係數。在另一實施例中，並不產生該第一組製程資料；該系統反而將該第二組製程資料用來配適P2
、P2a
、及P2b
之Zernike係數。
只是為了例示及說明之目的而提供了前文中之說明，且熟悉此項技術者將易於作出許多修改及變化。例如，在一變形中，可計算P2a
與M1
及M2
的加權總和之卷積。換言之，可將IT
表示為
L T
=P 2 a
Ⓧ(α‧M 1
+β‧M 2
)-P 2 b
ⓍM 2
,
其中α及β是可於模型配適期間決定的權值。
決定及使用一製程模型之程序
第4圖是根據本發明的一實施例而決定用來將形貌變化的影響模型化的一光學微影製程模型的一程序之一流程圖。
如前文所述，某些光學微影製程使用多次曝光及顯影製程而在一層上產生特徵。具體而言，一光學微影製程可使用一第一佈局而對一晶圓執行一第一曝光及顯影製程，且稍後使用一第二佈局而對該晶圓執行一第二曝光及顯影製程。當對該晶圓執行該第二曝光及顯影製程時，該晶圓的表面可能包含至少部分由於該第一曝光及顯影製程而產生的形貌變化。
於操作期間，該系統可在步驟402中接收其中包括在對晶圓執行該第二曝光及顯影製程之後的圖案的關鍵尺寸量測值之製程資料。
然後，在步驟404中，該系統可決定一未被校準之製程模型，其中該未被校準之製程模型包含用來將形貌變化對該第二曝光及顯影製程的影響模型化之一形貌項。
在一實施例中，該形貌項包含一第一項及一第二項，其中計算該第一項與一第一佈局函數及一第二佈局函數的總和間之卷積，其中該第一佈局函數代表該第一佈局，且該第二佈局函數代表該第二佈局，且其中計算該第二項與該第二佈局函數間之卷積。
該系統然後可在步驟406中將該未被校準之製程模型配適到該等製程資料，而決定該製程模型。
第5圖是根據本發明的一實施例而使用一光學微影製程模型的方式之一流程圖。
可將該製程模型用來決定一印製指標，該印製指標指示：當對一晶圓執行該光學微影製程時，是否預期在該晶圓的一評估點上印製一特徵。
具體而言，該程序開始時，可在步驟502中接收用來代表該第一佈局之一第一佈局函數，並接收用來代表該第二佈局之一第二佈局函數。
然後，在步驟504中，該系統可接收用來將該光學微影製程模型化之一製程模型，其中該製程模型包含用來將形貌變化對該第二曝光及顯影製程的影響模型化之一形貌項。
在步驟506中，該系統然後可計算該形貌項中之第一項與該第一佈局函數及該第二佈局函數的總和間之卷積，並計算該形貌項中之第二項與該第二佈局函數間之卷積，而決定該印製指標。請注意，係在該評估點上執行該卷積計算。
然後，該系統可將該印製指標與一臨界值比較，以便決定是否可能在該評估點上印製一特徵。具體而言，在一實施例中，該印製指標代表晶圓的表面上的一點之空間影像強度，且該臨界值代表足量改變光阻的特性以便使圖案最後可被印製在該晶圓上之所需能量。
第6圖示出根據本發明的一實施例之一電腦系統。
電腦系統602包含處理器604、記憶體606、以及儲存裝置608。電腦系統602可被耦合到顯示器614、鍵盤610、以及指向裝置612。儲存裝置608可儲存佈局616、製程模型618、製程資料620、以及應用程式622。
製程資料620可包括於一雙重圖案化製程中使用佈局616時被印製在晶圓的表面上的特徵之關鍵尺寸量測值。應用程式622可包括一些指令，該等指令被處理器604執行時，將使電腦系統602執行決定或使用一製程模型之一方法。
於操作期間，電腦系統602可將應用程式622載入記憶體606。然後，該系統可決定一未被校準之製程模型，然後將製程資料620用來配適該未被校準之製程模型。一旦配適之後，該系統可儲存相關聯的參數及(或)係數，而將該製程模型儲存在儲存裝置608中。具體而言，在一實施例中，該系統可儲存參數、係數、核心識別碼、以及使該等參數及係數與其各別的核心識別碼相關聯之資訊，而儲存該製程模型。核心識別碼可以是用來識別一核心之一字串，或者核心識別碼可以是用來代表該核心之一表示式。然後，系統可將該製程模型用來決定一鄰近修正，或可該製程模型用來預測被印製的一圖案之形狀。
結論
通常將該實施方式中述及的資料結構及碼儲存在一電腦可讀取的儲存媒體中，該電腦可讀取的儲存媒體可以是可儲存電腦系統使用的碼及(或)資料之任何裝置或媒體。該電腦可讀取的媒體包括(但不限於)揮發性記憶體、非揮發性記憶體、諸如磁碟機、磁帶、光碟、數位多功能光碟或數位視訊光碟(Digital Versatile Disc or Digital Video Disc；簡稱DVD)等的磁性及光學儲存裝置、或目前已知或將於未來被開發的可儲存電腦可讀取的資料之其他媒體。
可將該實施方式中述及的該等方法及程序實施為碼及(或)資料，且該等碼及(或)資料可被儲存在前文所述之電腦可讀取的儲存媒體中。當一電腦系統讀取且執行該電腦可讀取的儲存媒體中儲存的碼及(或)資料時，該電腦系統執行被實施為資料結構及碼且被儲存在該電腦可讀取的儲存媒體內之該等方法及程序。
此外，前文所述之該等方法及程序可被包含在硬體模組中。例如，該等硬體模組可包括(但不限於)特定應用積體電路(Application-Specific Integrated Circuit；簡稱ASIC)晶片、客戶端可程式閘陣列(Field-Programmable Gate Array；簡稱FPGA)、以及目前已知或將於未來被開發的其他可程式邏輯裝置。當該等硬體模組被啟動時，該等硬體模組執行被包含在該等硬體模組內之該等方法及程序。
只是為了例示及說明之目的而提供了前文中對本發明的實施例之說明。該等說明將不具有耗盡性，也並非將本發明限制於所揭示之形式。因此，熟悉此項技術者將可易於作出許多修改及變化。此外，前文揭示之用意並非在限制本發明。係由最後的申請專利範圍界定本發明之範圍。
202．．．光源
204．．．聚光鏡
206．．．光罩
208．．．孔
210．．．透鏡體
212．．．晶圓
308,310,312,314,360,362,
366,368,370．．．光阻特徵
316,364,372．．．特徵
382．．．光阻層
602．．．電腦系統
604．．．處理器
606．．．記憶體
608．．．儲存裝置
614．．．顯示器
610．．．鍵盤
612．．．指向裝置
616．．．佈局
618．．．製程模型
620．．．製程資料
622．．．應用程式
第1圖示出根據本發明的一實施例而設計及製造積體電路時的各階段。
第2圖示出根據本發明的一實施例之一典型光學系統。
第3A圖示出根據本發明的一實施例而使用多次曝光及顯影步驟及單一蝕刻步驟之一光學微影製程。
第3B圖示出根據本發明的一實施例而使用多次曝光、顯影、及蝕刻步驟之一光學微影製程。
第3C圖示出根據本發明的一實施例的一晶圓的表面在一曝光及顯影步驟期間之形貌變化。
第4圖是根據本發明的一實施例而決定用來將形貌變化的影響模型化的一光學微影製程模型的一程序之一流程圖。
第5圖是根據本發明的一實施例而使用一光學微影製程模型的方式之一流程圖。
第6圖示出根據本發明的一實施例之一電腦系統。
Claims (20)
- 一種決定光學微影製程的製程模型之方法，其中該光學微影製程使用一第一佈局而對一晶圓執行一第一曝光及顯影製程，且稍後使用一第二佈局而對該晶圓執行一第二曝光及顯影製程，其中當對該晶圓執行該第二曝光及顯影製程時，該晶圓的表面包含至少部分由於該第一曝光及顯影製程而產生的形貌變化，該方法包含下列步驟：接收製程資料，其中該製程資料包括在對該晶圓執行該第二曝光及顯影製程之後的圖案之關鍵尺寸量測值；決定一未被校準之製程模型，其中該未被校準之製程模型包含用來將該形貌變化對該第二曝光及顯影製程的影響模型化之一形貌項，其中該形貌項包含一第一項及一第二項，其中計算該第一項與一第一佈局函數及一第二佈局函數的總和間之卷積，其中計算該第二項與該第二佈局函數間之卷積，且其中該第一佈局函數代表該第一佈局，且該第二佈局函數代表該第二佈局；以及將該未被校準之製程模型配適到該製程資料，而決定該製程模型。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一項及該第二項係在不同的曝光深度下將該第二曝光及顯影製程模型化。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該未被校準之製程模型包含一第三項，用以在不考慮該形貌變化的影響下將該第二曝光及顯影製程模型化，其中係使用Zernike多項式之加權總和代表該第一項、該第二項、及該第三項，且其中該第三項使用比該第一項的Zernike多項式及該第二項的Zernike多項式更高階之至少一個Zernike多項式。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中係在光學鄰近修正期間使用該光學微影製程模型。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中在將一圖案印製在該晶圓時，將該光學微影製程模型用來預測該圖案之輪廓。
- 一種電腦可讀取的儲存媒體，其儲存指令，該等指令被一電腦執行時，將使該電腦執行決定光學微影製程的製程模型之一方法，其中該光學微影製程使用一第一佈局而對一晶圓執行一第一曝光及顯影製程，且稍後使用一第二佈局而對該晶圓執行一第二曝光及顯影製程，其中當對該晶圓執行該第二曝光及顯影製程時，該晶圓的表面包含至少部分由於該第一曝光及顯影製程而產生的形貌變化，該方法包含下列步驟：接收製程資料，其中該製程資料包括在對該晶圓執行該第二曝光及顯影製程之後的圖案之關鍵尺寸量測值；決定一未被校準之製程模型，其中該未被校準之製程模型包含用來將該形貌變化對該第二曝光及顯影製程的影響模型化之一形貌項，其中該形貌項包含一第一項及一第二項，其中計算該第一項與一第一佈局函數及一第二佈局函數的總和間之卷積，其中計算該第二項與該第二佈局函數間之卷積，且其中該第一佈局函數代表該第一佈局，且該第二佈局函數代表該第二佈局；以及將該未被校準之製程模型配適到該製程資料，而決定該製程模型。
- 如申請專利範圍第6項之電腦可讀取的儲存媒體，其中該第一項及該第二項係在不同的曝光深度下將該第二曝光及顯影製程模型化。
- 如申請專利範圍第6項之電腦可讀取的儲存媒體，其中該未被校準之製程模型包含一第三項，用以在不考慮該形貌變化的影響下將該第二曝光及顯影製程模型化，其中係使用Zernike多項式之加權總和代表該第一項、該第二項、及該第三項，且其中該第三項使用比該第一項的Zernike多項式及該第二項的Zernike多項式更高階之至少一個Zernike多項式。
- 如申請專利範圍第6項之電腦可讀取的儲存媒體，其中係在光學鄰近修正期間使用該光學微影製程模型。
- 如申請專利範圍第6項之電腦可讀取的儲存媒體，其中在將一圖案印製在該晶圓時，將該光學微影製程模型用來預測該圖案之輪廓。
- 一種決定印製指標之方法，該印製指標指示當對一晶圓執行一光學微影製程時是否預期在該晶圓的一評估點上印製一特徵，其中該光學微影製程使用一第一佈局而對該晶圓執行一第一曝光及顯影製程，且稍後使用一第二佈局而對該晶圓執行一第二曝光及顯影製程，其中當對該晶圓執行該第二曝光及顯影製程時，該晶圓的表面包含至少部分由於該第一曝光及顯影製程而產生的形貌變化，該方法包含下列步驟：接收用來代表該第一佈局之一第一佈局函數；接收用來代表該第二佈局之一第二佈局函數；接收用來將該光學微影製程模型化之一製程模型，其中該製程模型包含用來將該形貌變化對該第二曝光及顯影製程的影響模型化之一形貌項；以及藉由執行下列步驟而決定該印製指標：在該評估點上計算該形貌項中之第一項與該第一佈局函數及該第二佈局函數的總和間之卷積；以及在該評估點上計算該形貌項中之第二項與該第二佈局函數間之卷積。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中該第一項及該第二項係在不同的曝光深度下將該第二曝光及顯影製程模型化。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中該製程模型包含一第三項，用以在不考慮該形貌變化的影響下將該第二曝光及顯影製程模型化，其中係使用Zernike多項式之加權總和代表該第一項、該第二項、及該第三項，且其中該第三項使用比該第一項的Zernike多項式及該第二項的Zernike多項式更高階之至少一個Zernike多項式。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中係在光學鄰近修正期間使用該印製指標。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中在將一圖案印製在該晶圓時，將該印製指標用來預測該圖案之輪廓。
- 一種電腦可讀取的儲存媒體，其儲存指令，該等指令被一電腦執行時，將使該電腦執行決定印製指標之一方法，該印製指標指示當對一晶圓執行一光學微影製程時是否預期在該晶圓的一評估點上印製一特徵，其中該光學微影製程使用一第一佈局而對該晶圓執行一第一曝光及顯影製程，且稍後使用一第二佈局而對該晶圓執行一第二曝光及顯影製程，其中當對該晶圓執行該第二曝光及顯影製程時，該晶圓的表面包含至少部分由於該第一曝光及顯影製程而產生的形貌變化，該方法包含下列步驟：接收用來代表該第一佈局之一第一佈局函數；接收用來代表該第二佈局之一第二佈局函數；接收用來將該光學微影製程模型化之一製程模型，其中該製程模型包含用來將該形貌變化對該第二曝光及顯影製程的影響模型化之一形貌項；以及藉由執行下列步驟而決定該印製指標：在該評估點上計算該形貌項中之第一項與該第一佈局函數及該第二佈局函數的總和間之卷積；以及在該評估點上計算該形貌項中之第二項與該第二佈局函數間之卷積。
- 如申請專利範圍第16項之電腦可讀取的儲存媒體，其中該第一項及該第二項係在不同的曝光深度下將該第二曝光及顯影製程模型化。
- 如申請專利範圍第16項之電腦可讀取的儲存媒體，其中該製程模型包含一第三項，用以在不考慮該形貌變化的影響下將該第二曝光及顯影製程模型化，其中係使用Zernike多項式之加權總和代表該第一項、該第二項、及該第三項，且其中該第三項使用比該第一項的Zernike多項式及該第二項的Zernike多項式更高階之至少一個Zernike多項式。
- 如申請專利範圍第16項之電腦可讀取的儲存媒體，其中係在光學鄰近修正期間使用該印製指標。
- 如申請專利範圍第16項之電腦可讀取的儲存媒體，其中在將一圖案印製在該晶圓時，將該印製指標用來預測該圖案之輪廓。
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