用于实现基于模型的扫描器调整方法

专利名称：用于实现基于模型的扫描器调整方法
技术领域：
本发明主要涉及一种用于实现基于模型的扫描器调整和优化的方法和程序产品， 所述方法和程序产品能够进行多光刻系统的性能优化。
背景技术：
可以将光刻设备用在例如集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，掩模可能包含 对应于IC的单层的电路图案，且该图案可以被成像到衬底(硅晶片)上的目标部分(例如， 包括一部分管芯、一个或多个管芯)上，所述衬底具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层。通常， 单独的晶片将包含经由投影系统被一次一个地连续曝光的相邻目标部分的整个网络。在一 种类型的光刻投影设备中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标 部分；这种设备通常被称为晶片步进机。在可选的设备中，通常称为步进扫描设备，通过投 影辐射束沿给定方向(“扫描”方向)逐渐地扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平 行的方向扫描所述衬底台来辐射每一个目标部分。由于通常所述投影系统将具有放大率 M(通常< 1)，所以衬底台的扫描速度V将是放大率M乘以掩模台的扫描速度。关于在此所 描述的光刻装置的更多的信息可以例如从US6，046，792所收集，该专利的内容以引用的方 式并入本文中。在采用光刻投影设备的制造过程中，掩模图案被成像到至少部分被辐射敏感材料 (抗蚀剂)层所覆盖的衬底。在该成像步骤之前，所述衬底可能经历了多个工序，例如涂底 漆、涂覆抗蚀剂和软烘烤。在曝光后，所述衬底可能经历其它工序，例如曝光后烘烤(PEB)、 显影、硬烘烤和被成像的特征的测量/检验。该组工序被用作对器件(例如IC)的单层进 行图案化的基础。这种图案化的层之后可能经历多种工艺，例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金 属化、氧化、化学机械抛光等，所有这些工艺都试图制成单层。如果需要多个层，则这个工艺 或其变体将不得不针对每个新层进行重复。最后，器件阵列将存在于衬底(晶片)上。然 后，这些器件通过例如划片或锯割等技术被相互分离，从此，独立的器件可以被安装到载体 上，所述载体连接到管脚上等。为了简化起见，投影系统此后可以被称为“透镜”；然而，该术语应当被广义地解释 为包括各种类型的投影系统，例如，包括折射式光学系统、反射式光学系统和反射折射式光 学系统。辐射系统还可能包括根据这些设计类型中的任何一种而操作的部件，以引导、成形 或控制投影辐射束，且在下文中这种部件也被统称或单独称为“透镜”。进而，光刻设备可能 是具有两个或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多台”器件 中，附加的台可以被并行地使用，或者可以在一个或更多个台用于曝光的同时，在一个或更 多个其它台上执行预备步骤。双台光刻设备例如在US5，969，441中被描述，该专利的内容 在此以引用的方式合并入本文中。
如上所述的光刻掩模包括对应于将被集成到硅晶片上的电路部件的几何图案。用 于形成这种掩模的图案采用CAD(计算机辅助设计)程序生成，该过程经常被称为EDA(电 子设计自动化)。大多数CAD程序遵循一组预定的设计规则，以便形成功能化掩模。这些 规则通过处理和设计的限制条件而被设定。例如，设计规则限定了在电路器件(例如栅极、 电容等)或互联线之间的间隔的公差，以便确保所述电路器件或线以不希望的方式相互作 用。设计规则的限制通常被称为“临界尺寸”(CD)。电路的临界尺寸可以被定义为线或孔 的最小宽度或者在两条线或两个孔之间的最小间隔。于是，CD确定所设计的电路的总体尺 寸和密度。当然，在集成电路制造中的目标之一是忠实地将原始的电路设计复制到晶片上 (通过掩模)。另一个目标是能够利用相同的“工艺”通过不同的光刻系统(例如扫描器)对给 定图案成像，而不必花费大量的时间和资源来确定每种光刻系统的必需的设定，以实现最 优的/可接受的成像性能。众所周知，设计者/工程师花费大量的时间和金钱来确定光刻 系统(例如扫描器)的最佳设定，所述设定包括在最初建立与特定的扫描器一起工作的给 定过程时的数值孔径(NA)、ο in、σ。ut等，以使得所形成的图像满足设计需要。确实地，这经 常是尝试和错误的过程，其中所述扫描器设定被选择，所需的图案被成像，然后被测量，以 确定是否所形成的图像在特定的公差范围内。如果不在特定的公差范围内，所述扫描器的 设定被调整，且所述图案被再次成像并被测量。该过程一直重复到所形成的图像的公差在 特定的公差内为止。然而，因为对于每个扫描器，即使具有相同的模型类型，在对图案进行成像时也表 现出不同的光学邻近效应(OPE)，所以由于不同的0ΡΕ，被成像到衬底上的实际图案对于不 同的扫描器是不同的。例如，与给定的扫描器相关联的不同的OPE可以通过间距引起CD的 显著变化。同样，在用于对给定图案进行成像的名义设定下，简单地采用新的扫描器是不可 行的，这是因为所形成的图像可能与所期望的目标有很大的不同。于是，如果需要利用不同 的扫描器印刷给定的图案，则工程师必须优化或调整新的扫描器，以使得所形成的图像满 足设计需要。当前，这通常由尝试和错误的过程完成，如上所述，这些尝试和错误的过程都 是费时且成本昂贵的。同样地，需要一种用于对给定图案进行成像的过程进行优化的方法，所述方法允 许该过程用于不同的光刻系统，且不需要进行尝试和错误的过程来优化所述过程以及对于 每个独立的扫描器的扫描器设定。换句话说，需要一种用于相对于给定的目标掩模对多个 扫描器的成像性能进行优化的方法，所述给定的目标掩模不需要尝试和错误的优化过程。

发明内容
相应地，本发明涉及一种调整光刻系统的方法，所述方法能够允许不同的光刻系 统采用已知的过程对于给定的目标图案成像，所述已知过程不需要进行尝试和错误的过 程，以对于每个独立的光刻系统优化所述过程和光刻系统的设定。更具体地，本发明涉及一种基于模型的调整方法，所述方法用于采用参考光刻系 统调整第一光刻系统，每个参考光刻系统具有用于控制成像性能的可调整参数。所述方法 包括以下步骤定义测试图案和成像模型；采用参考光刻系统对测试图案进行成像并测量 成像结果；采用第一光刻系统对所述测试图案进行成像并测量成像结果；采用对应于参考光刻系统的该成像结果对成像模型进行校准，其中经过校准的成像模型具有第一组参数 值；采用对应于所述第一光刻系统的成像结果对经过校准的成像模型进行调整，其中经过 调整的被校准的模型具有第二组参数值；以及基于所述第一组参数值和所述第二组参数值 之差调整所述第一光刻系统的参数。本发明还涉及一种用于采用成像模型调整光刻系统的方法，其中，光刻系统和成 像模型中的每个具有用于控制成像性能的可调整参数。所述方法包括以下步骤定义测试 图案；采用光刻系统对所述测试图案进行成像并对成像结果进行测量，其中所述光刻系统 具有第一组参数值；采用对应于该光刻系统的成像结果对成像模型进行调整，所述经过调 整的成像模型具有第二组参数值；基于所述第一组参数值和所述第二组参数值之差对该光 刻系统的第一组参数进行调整。在另一个实施例中，本发明涉及一种用于采用目标图案调整光刻系统的方法，其 中该光刻系统具有用于控制成像性能的可调整参数。所述方法包括以下步骤定义测试图 案和成像模型；采用该第一光刻系统对测试图案进行成像并测量成像结果，采用该成像模 型对该目标图案的成像进行模拟并确定模拟得到的成像结果，所述成像模型具有第一组参 数值；基于所述模拟得到的成像结果以及该成像结果和该目标图案之间的差别确定目标晶 片数据，并采用该目标晶片数据调整成像模型；其中所述经过调整的成像模型具有第二组 参数值；基于所述第一组参数值和所述第二组参数值之差对光刻系统的可调整参数进行调 離
iF. ο本发明提供明显优于现有技术方法的优势。最重要地，本发明提供一种系统的、低 成本的基于模型的调整方法，所述方法用于对成像性能的优化以及不同的光刻系统之间的 OPE匹配，所述光刻系统包括扫描器，所述扫描器被用于对同一目标图案进行成像。因此，所 述方法容易地允许在具有同一模型的不同扫描器之间的性能匹配，以及在具有不同模型的 扫描器之间的性能匹配。从下文的本发明的示例性实施例的详细描述中，本发明的附加优势对于本领域的 技术人员是显而易见的。尽管在本文中已经对于将本发明用于IC的制造中进行了具体的参考，但是应当 清楚地理解，本发明具有许多其他可能的应用。例如，其可以被用于集成光学系统、磁畴存 储器的引导和检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头等的制造中。本领域的技术人员应当理 解，在这种可替代的应用的情况下，本文中的任何使用的术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”应 当被理解为能够分别由更上位的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”所替代。在本文中，术语“辐射”和“束”用于包括所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例 如，具有365、248、193、157或126nm的波长)和EUV (极紫外辐射，例如具有5_20nm范围的 波长)。在本文中所使用的术语“掩模”可以被广泛地解释为表示一般性的图案形成装置， 所述图案形成装置可以被用于将图案化的横截面赋予入射的辐射束，所述图案化的横截面 对应于将在衬底的目标部分中形成的图案；术语“光阀”还可以被用于这种情况中。除去典 型的掩模(透射式或反射式；二元的，相移的，混合的等)之外，其它的这种图案形成装置的 示例包括 可编程反射镜阵列。这种装置的示例是具有粘弹性控制层的可矩阵寻址的表面和反射表面。在这种设备后面的基本原理是(例如)反射表面的被寻址的区域将入射光作 为衍射光反射，而未被寻址的区域将入射光作为非衍射光反射。采用合适的滤光片，所述非 衍射光可以被从反射的辐射束中滤除，仅仅剩下衍射光；以这种方式，所述辐射束根据该可 矩阵寻址表面的寻址图案被图案化。所需要的矩阵寻址可以采用合适的电子装置进行。关 于这种反射镜矩阵的更多信息可以例如从美国专利US5，296, 891和US5，523，193获得，所 述专利的内容以引用的方式合并入本文中。 可编程液晶显示(IXD)阵列。这种结构的示例在美国专利US5，229，872中给出， 所述专利的内容以引用的方式合并入本文中。本发明本身、以及另外的目标和优势可以参照下列详细的描述和所附的示意图更 好地理解。


图1是示出本发明的方法的示例性流程图；图2是如图1所列出的过程的图示；图3是由成像模型的可调整的和不可调整的参数所跨越的间隔的第一图示，其示 出所述可调整参数对不可调整参数具有正交作用的示例；图4是由成像模型的可调整的和不可调整的参数所跨越的间隔的第二图示，其示 出所述可调整参数对不可调整参数不具有正交作用的示例；图5是框图，所述框图示出在本发明的基于模型的扫描器调整过程中所涉及的部 件；图6是本发明的第一个实施例的另一个示例的图示；图7是本发明的方法的第二个实施例的图示；图8是本发明的方法的第三个实施例的图示；图9是框图，所述框图示出计算机系统，所述计算机系统可以辅助实现本发明的 基于模型的调整过程；图10示意性地示出适于与本发明的方法一起使用的光刻投影设备。
具体实施例方式图1是表示本发明的基于模型的扫描器调整方法的示例性流程图。如在下文中所 详细解释的，本发明的方法允许对成像性能以及不同光刻系统之间的OPE匹配同时进行优 化，所述光刻系统包括扫描器，所述扫描器用于对同一目标图案进行成像。参照图1，在该过程中的第一步骤(步骤10)是定义用于对参考扫描器的模型进行 校准的测试图案。可以使用合适的测试图案(也被称为模型校准度量图案)。所采用的测 试图案应当充分地表示将被成像的特征，以使得可能生成鲁棒性的模型，所述模型能够精 确地预测光刻系统的成像性能。一旦确定了目标图案或应用，则这种测试图案能够被本领 域的技术人员容易地生成/选择。应该指出的是，也能够将被成像的目标图案用作校准过 程中的测试图案。一旦定义了测试图案，则在下一步骤(步骤20)中，每个待调整的扫描器(包括 参考扫描器)对所述测试图案进行成像，并测量成像结果。当对所述测试图案进行成像时，每个扫描器的参数P被设置成预定的名义值，所述名义值在工艺设计的过程中被选择。 优选地，对于每个参数的同一名义值在所述测试图案的成像过程中针对每个扫描器被使 用。接下来，在每个所成像的晶片中形成的特征被测量，以便获得表示该给定扫描器的成 像性能的晶片数据。出于便于以下的解释的目的，所测量的晶片数据(WD)被指定为WD_1， WD_2. . . WD_n，其中WD_1对应于所述第一扫描器的晶片数据/成像结果，WD_2对应于所述 第二扫描器的晶片数据/成像结果，由此类推至第η个扫描器。应该指出，所述晶片数据的 测量可以例如通过进行各种CD测量或测量可以采用SEM实现的被成像的特征的整个轮廓 来进行。典型地，所述晶片数据所必需的测量将由被用于表示成像过程的模型加上用于限 定相关图案间隔的设计规则而定义。一旦所述晶片数据被测量，下一步骤(步骤30)是采用与参考扫描器相关联的晶 片数据校准模型。与该参考扫描器相关联的所述模型参数被指定为MP_R，并包括可调整的 和不可调整参数。众所周知，在校准过程中(所述过程为迭代过程)，固定所述不可调整参 数，并调整所述可调整参数，直到由该模型生成的图像(即，模拟得到的结果)与由该参考 扫描器所产生的实际成像结果相匹配为止。于是，所述模型参数MP_R被调整(即被校准)， 以使得由所述模型所产生的成像结果与同参考扫描器10_1 相关联的实际晶片数据在一定 的预定误差准则或可能的最佳匹配条件内相一致。应该指出的是，在所述过程中，可以使用 任何用于模拟扫描器的成像性能的合适的模型，例如，Tachyon的FEM(聚焦曝光模型)或 由ASML提供的LithoCruiser 。还需指出的是，任何一个将被调整的扫描器以及相关联的 晶片数据WD_1. . . WD-n可以被用于校准所述模型。作为另一种替代情况，能够针对将被输 入到所述模型中的每个必需的测量，对扫描器中的每一个的晶片数据(WD_l...WD-n)进行 平均化，并将这些平均值用作参考晶片数据，所述参考晶片数据被用于校准模型参数MP_R。在下一个步骤(步骤40)中，对于每个将被调整的扫描器，在之前的步骤中所校准 的具有参数模型，根据与给定的扫描器(即扫描器i)相关联的晶片数据WD_i被调 整。更具体地，将模型参数MP_R用作起点，将MP_R的不可调整参数保持固定，并将MP_R中 的可变或可调整参数，以使得用于给定扫描器的模型MP_Ri产生成像结果，所述成像结果 与同给定扫描器(i)相关联的实际晶片数据WD_i在一定的预定误差准则或可能的最佳匹 配内相同。所述步骤是标准校准步骤，且是迭代过程，在所述迭代过程中，MP_Ri中的可变 的模型参数被调整直到成像模型的输出符合所需的图像(WD_i)为止。步骤40对于待调整 的每个扫描器进行。一旦模型MP_R针对每个扫描器进行调整，并因此形成“η”个模型MP_R1.....MP_
1 (其中η是扫描器的数量)，则在步骤50中，每个扫描器从名义参数值被调整，所述名 义参数值用于采用参考模型MP_R和调整的模型参数MP_Ri的参数值生成初始的晶片数据 WD_1. . . . WD_n。更具体地，每个扫描器的参数Pi根据下面的方程进行调整Pi = Pi (名义上)+MP_R-MP_Ri，其中Pi (名义上)对应于用于生成初始晶片数据WD_i的名义上的参数；MP_R对 应于用于参考扫描器的经过校准的模型的参数，且MP_Ri对应于用于扫描器(i)的经过校 准的模型的参数。然后，所得的参数Pi用于对对应的扫描器(i)进行调整。应该指出的是，在之前的过程中，当执行上述方程时，仅仅同样的参数被相减。 例如，假定可调整参数是(Tl，T2.....Tm)，且用于参考模型的值是(Tlr，T2r.....Tmr),对于扫描器⑴是(Tli，T2i.....Tmi)，这些参数的名义值Pi通过等于(Tlr-Tli，
T2r-T2i.....Tmr-Tmi)的增量进行调整。通过进行前述操作，能够减小/最小化模型之
间的差值，以使得这两个扫描器以大致相同的方式工作。于是，前述过程提供系统过程，所 述系统过程允许相似的扫描器(同一类型和模型的机器)的匹配，以及用于不同的扫描器 (即，不同的模型和/或制造商)的成像性能的匹配。应该指出，所述可调整参数通常包括， 但不限于聚焦、剂量照射西格玛(sigma)、台倾角等。所述固定的参数例如包括但不限于抗 蚀剂参数和蚀刻参数。图2是前述过程的图示。如图2所示，所述过程有效地计算在两个虚拟的扫描器 (MP_R*MP_Ri)之间的差别，并然后利用所述计算得出的差别调整实际的扫描器。图3和 图4是由所述可调整和不可调整参数所跨越的间隔的图示。图3是其中所述可调整参数对 所述不可调整参数具有正交作用的示例，且图4是其中所述可调整参数对所述不可调整参 数不具有正交作用的示例。如图所示，任何残差与由所述可调整参数所跨越的间隔正交。在 来自可调整和不可调整参数的作用不正交的情况下，能够通过调整所述可调整参数值在一 定程度上补偿由不可调整参数所造成的差别。图5是框图，所述框图示出在本发明的基于模型的扫描器调整过程中所涉及的部 件。如图所示，所述部件包括调整目标和待调整的扫描器。如前所知，尽管总是存在待调整 的至少一个扫描器，然而能够存在待调整的多个扫描器。所述待调整的扫描器总是物理扫 描器(即，实际装置)。然而，如下文进一步详细所述，调整目标可以是真实的扫描器，或者 是虚拟的扫描器或轮廓。如上详细所述，调整量是在待调整的扫描器的虚拟扫描器(即模 型)和所述调整目标的虚拟扫描器(即模型)之间的差值。在本文所公开的基于模型的调 整过程中，所述模型(即虚拟扫描器)提供在所述调整目标和待调整的扫描器之间的连接。应该指出的是，能够采用在前述过程中的至少三个不同的调整目标。三种可能的 调整目标是物理扫描器、虚拟扫描器和所需的晶片轮廓。下文将描述使用这三种不同的调 整目标的示例。第一种选择是将物理扫描器用作调整目标。物理扫描器被用在上述示例。 将物理扫描器用作调整目标提供在扫描器之间的OPE匹配。另外，其允许同样的扫描器单 元(例如，Sm……SNn)之间的匹配，其中SN表示同一个扫描器模型。其还允许在来自同 一个制造商的不同扫描器类型之间的匹配，并允许用于来自不同制造商的扫描器之间的匹 配。当在不同的扫描器装置之间进行基于模型的扫描器调整时，采用与上述图1中所 列出的过程相同的过程。作为示例，假定待调整的扫描器是扫描器A，且该调整目标是扫描 器R，所述第一步骤是采用名义上的扫描器参数P将测试图案印刷在扫描器A和扫描器R 上，以便生成晶片数据WD_A*WD_R。然后，所使用的成像模型对应扫描器R被校准，以使得 所述模型的结果在一定的预定准则内精确地与WD_R相符。接下来，固定在模型MP_R中的 所述不可调整参数，并在所述模型中使用这些参数，且调整所述可调整参数，以使得与扫描 器A相关联的模型的结果(在此被称为MP_RA)在一定的预定误差准则内与WD_A相符。然 后，在最后的步骤中，扫描器A的参数，被称为PA，从名义参数P调整，所述名义参数P用于 将WD_A产生为“P+MP_AR-MP_A”。图6提供所述过程的图示。作为上述过程的替代过程，还能够针对扫描器A对模型进行校准，以使得所述模 型的结果在一定的预定误差准则内精确地与WD_A相符，且之后将模型MP_A中的不可调整参数固定，并采用模型MP_AR中的这些参数。然后，调整MP_AR的可调整参数，以使得与扫 描器R相关联的模型MP_AR的结果在一定的预定误差准则内与WD_R相符。然后，在最后的 步骤中，扫描器A的参数(被称为PA)从名义参数P调整，所述名义参数P用于将10_八产 生为“P+MP_AR-MP_A”。在另一个变体中，还能够使用当确定用于调整扫描器A的量时两个 前述过程的平均值。这些过程还可以在调整来自不同制造商的扫描器时使用。接下来，提供将虚拟的扫描器(即模型)用作所述调整目标的示例。在该过程中 的第一步骤是获得已知的模型，称为MP_K。优选地，模型MP_K针对所使用的给定过程被校 准，并产生在一定的预定误差准则内的结果。下一个步骤是借助当前的扫描器C(即，待调 整的扫描器)印刷测试图案，并测量所形成的晶片数据，由此生成数据WD_C。接下来，在模 型MPJ(中的所有所述不可调整参数都被固定，且模型MP_K的所述可调整参数被调整，以使 得所述模型的结果(在此称为MP_KC)在一定的预定误差准则内与WD_C相符。然后，在所 述过程的最后步骤中，扫描器C的设定被从当前设定“PC”调整，所述设定“PC”用于最初将 WD_C产生为“PC+MP_K-MP_KC”。所述过程对于修正扫描器内的漂移(例如，激光器的漂移) 以及修正在其它的光刻过程(例如，抗蚀剂过程，蚀刻过程等)中的漂移也是有用的。所述 过程还用于对给定的OPC过程优化给定的扫描器，其中所述OPC过程被有效地合并入其中 所述扫描器将被调整成的模型中。应该指出的是，能够将前述过程中的FEM模型用作参考 模型。进而，所述模型可以考虑聚焦和离焦两种条件。该过程的图示如图7所示。如上所述，也能够将晶片轮廓用作调整目标。该过程用于针对特定的器件掩模优 化扫描器，以优化CDU(临界尺寸一致性)，且用于针对已知的掩模误差优化扫描器。在该 过程中的第一步骤是成像/印刷特定的器件掩模，并测量被称为WD_M的数据。采用待调整 的扫描器对掩模进行成像，其中所述扫描器的参数最初被设定为名义值“PC”。应该指出的 是，获得最佳CDU的目标或所期望的晶片数据被称为WD_T。在下一步骤中，采用给定的模 型(由于在上述示例的情况下，可以采用任何合适的模拟模型)，所述给定模型称为MP_C， 所述目标图案被模型MP_C所处理，并产生模拟的晶片数据WD_C。接下来，获得所期望的模 拟得到的成像结果(被称为WD_CT)所必需进行的模型MP_C的调整由以下方程确定WD_CT = WD_C+ (WD_T-ffD_M)此后，固定模型MP_C中的所有不可调整参数，并调整可调整参数，以使得在此被 称为MP_CT的模型产生与WD_CT相符的模拟得出的成像结果。在最后的步骤中，待调整的 扫描器从“PC”名义设定调整到“PC+MP_CT-MP_C”。图8是前述过程的图示。应该指出的是，所述前述过程可以被用于在掩模针对多个临界图案被制成之后对 芯片上的CDU进行优化。还应该指出，在前述过程中，可能需要对于调整的限制，以防止对 于在⑶U中所考虑的受限的器件图案进行过多的调整。例如，测试图案可以被固定，以便固 定调整过程。这第三类扫描器的调整还能够实现针对给定的掩模误差的扫描器优化。更具体 地，所述过程需要获得具有已知掩模误差的当前模型，称为MP_M。应该指出的是，在给定的 示例中，MP_M主要是具有被已知量改变的已知的不可调整参数(掩模误差)的FEM。然后， 在没有掩模误差的情况下，采用模型MP_M模拟测试图案(即晶片轮廓)，以便获得具有掩模 误差的模拟得出的晶片数据WD_T。接下来，固定模型MP_M中的所有不可调整参数，并调整 可调整参数，以使得在此称为MP_MT的模型基于对应于WD_T的测试图案的模拟得出的成像结果。在最后的步骤中，待调整的扫描器被从“PC”名义设定调整到“PC+MP_MT-MP_M”。该 步骤允许待调整的扫描器以已知的系统误差对掩模进行成像。如上所述，基于模型的扫描器调整提供超越现有方法的多个优势。最重要地，本发 明提供用于对成像性能以及在不同的光刻系统之间的OPE匹配进行优化的系统的、低成本 的方法，所述不同的光刻系统包括扫描器，所述扫描器用于对同一目标图案进行成像。因 此，本发明易于允许在同一模型的不同扫描器之间的性能匹配，以及易于允许在具有不同 模型的扫描器之间的性能匹配。本发明的方法还允许扫描器被调整到已知的模型或者已知的晶片轮廓(即目标 图案)。这些过程尤其允许光刻过程的漂移修正、针对给定的OPC过程的扫描器优化、为优 化CDU而进行的针对特定的器件掩模的扫描器优化、以及对于已知的掩模误差的扫描器优 化。还应该指出的是，模型的可分离性是本发明的基于模型的调整/匹配/优化过程 的重要方面。换句话说，整个的光刻行为可以通过仅仅调整所述可调整参数就能够被精确 地描述。Brion的聚焦曝光模型“FEM”获得在聚焦曝光过程窗口变化上的可分离性。进而， FEM也可以在合理的参数变化范围内获得相对于其它许多可调整参数的模型可分离性，所 述可调整参数例如但不限于数值孔径、照度等。如果调整量太大以使得其超过模型可分离 性范围，则所述调整可能通过至少两个步骤实现。还应该指出的是，如果需要，对于图案的调整作用可以采用诸如Tachyon的 LMC (光刻可制造性检查)等OPC验证工具进行分析，这是因为所述模型可以量化地分析模 型的改变(即调整)对于整个芯片图案的影响。用于进行所述检查的工序如下。首先，利 用调整之前和之后的模型，采用LMC模拟整个芯片的晶片上轮廓。接下来，比较这两个轮廓 之间的差别，以分析两者之间的差别。在不可调整参数允许变化的情况下，还能够量化分析整个芯片图案上的残余误差 的影响。所述残余误差是在调整后与调整目标之间的差别。这可以通过匹配晶片数据的模 型来完成，并允许可调整参数和不可调整参数变化，即基于所述晶片数据匹配整个模型，且 之后采用LMC，利用以下模型模拟整个芯片的晶片上轮廓(1)所述模型仅仅允许可调整参 数变化(即所述模型来自调整工序)，以及( 所述模型允许可调整参数和不可调整参数都 改变(即，所述模型来自上述附加步骤)。上述步骤一旦完成，则进行对比，以确定所述两个 轮廓之间的差别。所述轮廓之间的差别是调整之后的残余误差。如果轮廓差别太大以至于 不可接受，则基于现有的可调整参数的正常的扫描器调整不能实现所述调整目标。可以进 行附加动作，以使得更多的参数可调整，否则可能需要扫描器的改变。上述过程的替代方案也是可能的。作为一个示例，当晶片数据对于当前扫描器条 件和调整目标条件都是能够获得的，例如在不采用现有的模型时两个物理扫描器之间的匹 配的情况下，可替代的实施例是采用当前的扫描器条件和目标扫描器条件两者对晶片数据 进行联合校准。这导致进行联合模型校准过程，所述过程允许不可调整参数在该校准过程 中变化，但强迫它们在当前扫描器条件下和在目标扫描器条件下都相同，且所述过程允许 可调整参数在上述两种条件下独立地变化。在所述联合校准之后，上述两种条件的可调整 参数之间的差别是最佳调整量。图9是框图，所述框图示出计算机系统100，所述计算机系统100可以对在本文中所公开的基于模型的扫描器调整方法起辅助作用。计算机系统100包括总线102或其它 用于通信的通信机制；以及处理器104，所述处理器104为处理信息与总线102相连。计算 机系统100还包括主存储器106，例如随机存储器(RAM)或其它动态存储装置，所述主存储 器106为了存储信息和由处理器104所执行的指令而连接到总线102。主存储器106还可 以用于存储在由处理器104所执行的指令的执行过程中的临时变量或其它中间信息。计算 机100进一步包括只读存储器(ROM) 108或者其它静态存储器，所述只读存储器(ROM) 108 或者其它静态存储器为了存储静态信息和由处理器104所执行的指令而连接到总线102。 提供存储装置110，例如磁盘或光盘，并将其连接到总线102，以存储信息和指令。计算机系统100可以经由总线102被连接到显示器112，例如阴极射线管(CRT)或 平板或触摸板显示器，以将信息显示给计算机用户。包括字母数字键和其它键的输入装置 114连接到总线102，以与处理器104进行信息通信和命令选择通信。另一种类型的用户输 入装置是光标控制装置116，例如鼠标、轨迹球或者用于与处理器104进行方向信息通信和 命令选择通信并且用于控制光标在显示器112上的运动的光标方向键。该输入装置通常具 有在两个轴上的两个自由度，所述两个轴为第一轴(例如，χ)和第二轴(例如，y)，允许所 述装置明确在平面上的位置。触摸板(屏)显示器也可以被用作输入装置。根据本发明的一个实施例，所述扫描器调整过程的部分，例如模拟操作，可以通过 计算机系统100响应于处理器104进行，所述处理器104执行包含在主存储器106中的一 个或多个指令的一个或多个序列。这种指令可以从其它的计算机可读介质(例如存储装置 110)读入到主存储器106中。被包含在主存储器106中的指令序列的执行使得处理器104 进行在本文中所描述的处理步骤。在多处理设置中的一个或多个处理器也可以被用于执行 包含在主存储器106中的指令序列。在可替代的实施例中，硬线电路可以被用于替代或结 合软件指令来实现本发明。于是，本发明的实施例不限于任何特定的硬件电路和软件的结
I=I O在此所使用的术语“计算机可读介质”表示参与将指令提供给处理器104以用于 执行的任何介质。这种介质可能采用多种形式，包括但不限于，非易失性介质、易失性介质 和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，例如存储装置110。易失性介质包括动态 存储器，例如主存储器106。传输介质包括同轴线缆、铜线和光纤，包括包含总线102的电 线。传输介质还可以采取声波或光波形式，例如在射频(RF)和红外(IR)数据通信过程中 生成的声波或光波。计算机可读介质的共有形式例如包括软盘、软碟、硬盘、磁带、任何其 他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、冲孔卡、纸带、其它具有孔图案的物理介质、 RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPR0M、任何其它存储器芯片或卡带、如此后所述的载波、或计算 机可读的任何其它介质。各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或更多个指令的一个或更多个序列 携带到用于执行的处理器104。例如，所述指令可以最初被装载在远程计算机的磁盘上。所 述远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中，并采用调制解调器将所述指令在电话线 上传送。计算机系统100的本地调制解调器可以在电话线上接收数据，并采用红外发送器 将所述数据转换成红外信号。连接到总线102的红外探测器可以接收在所述红外信号中携 带的数据，并将所述数据置于总线102上。总线102将数据携带给主存储器106，从所述主 存储器106，处理器104获取并执行指令。由主存储器106接收到的指令可以在处理器104执行所述指令之前或之后，视情况被存储在存储装置110上。计算机系统110还优选包括通信接口 118，所述通信接口 118与总线102连接。通 信接口 118提供连接到网络链接120的双路数据通信，所述网络链接120与本地网络122 相连。例如，通信接口 118可以是综合业务服务网(ISDN)网卡或调制解调器，以提供与相 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(LAN)网 卡，以提供与可兼容的LAN的数据通信连接。也可以采用无线链接实现。在任何这种实现 中，通信接口 118发送和接收电信号、电磁信号或光学信号，所述信号携带表示各种类型的 信息的数字化数据流。网络链接120通常通过一个或多个网络提供到其它数据装置的数据通信。例如， 网络链接120可能通过本地网络122提供到主机计算机IM或到由因特网服务提供者 (ISP) 126所操作的数据装备的连接。ISPU6依次通过全球包数据通信网络提供数据通信 服务，在此通常被称为“因特网” 128。本地网络122和因特网1 都采用电信号、电磁信号 或光学信号，所述信号携带数字化数据流。通过各种网络的信号和在网络链接120上并通 过通信接口 118的信号，将数字化数据从计算机系统100携带走或携带到计算机系统100， 是示例性形式的用于传送所述信息的载波。计算机系统100可以通过网络、网络链接120和通信接口 118发送消息和接收数 据，包括程序代码。在因特网的示例中，服务器130可能将用于应用程序的所需代码通过因 特网U8、ISP126、本地网络122和通信接口 118发送。根据本发明，例如，一种这样的被下 载的应用提供对实施例的照度优化。所接收的代码可以随着其被接收和/或存储在存储装 置110或其它非易失性存储器中之后执行，而被处理器104所执行。以这样的方式，计算机 系统100可以获得载波形式的应用代码。图10示意性地示出示例性的光刻投影设备，所述光刻投影设备采用本发明的方 法进行调整。所述设备包括辐射系统Ex、IL，用于提供投影辐射束PB。在这种特定的情况下，所述辐射系统还 包括辐射源LA ；第一载物台(掩模台)MT，设置有掩模保持器，并连接到第一定位装置，所述掩模 保持器用于保持掩模MA (例如掩模版)，所述第一定位装置用于相对于PL精确地定位掩 模；第二载物台(衬底台)WT，设置有衬底保持器，并连接到第二定位装置，所述衬底 保持器用于保持衬底W (例如涂覆有抗蚀剂的硅晶片)，所述第二定位装置用于相对于PL精 确地定位衬底；投影系统(“透镜”)PL (例如，折射式、反射式或反射折射式光学系统)，用于将掩 模MA的被辐射部分成像到衬底W的目标部分C (例如，包括一个或多个管芯)上。如这里所述，所述设备是透射型的(即具有透射式掩模)。然而，通常，其还可以例 如是反射型的(具有反射式掩模)。可替代地，所述设备可以采用另一种图案形成装置作为 掩模的替代用品；示例包括可编程反射镜阵列或液晶显示(IXD)矩阵。源LA(例如汞灯或准分子激光器)产生辐射束。所述辐射束被直接地，或在穿过 调节装置之后(例如扩束器Ex)，馈送到照射系统(照射器)IL中。照射器IL可能包括调 整装置AM，所述调整装置AM用于设定所述辐射束中的强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。另外，通常其包括各种其它的部件，例如积分器 IN和聚光器CO。以这种方式，照射到掩模MA上的辐射束PB在其横截面上具有所需的均勻 性和强度分布。关于图10，应当注意，源LA可以位于光刻投影设备的壳体内(例如当源LA为汞灯 时经常是这种情况)，但是其也可以远离所述光刻投影设备，其产生的所述辐射束被引导到 所述设备中(例如，在合适的引导反射镜的帮助下)；所述后面的情况经常是当源LA是准 分子激光器(例如基于KrF、ArF或F2发光的)的情况。本发明包括至少这两种情况。所述辐射束随后与掩模MA相交，所述掩模MA被保持在掩模台MT上。已经穿过掩 模MA之后，所述辐射束PB通过透镜PL，所述透镜PL将辐射束PB聚焦到衬底W的目标部 分C上。在第二定位装置(和干涉测量装置IF)的帮助下，可以精确地移动衬底台WT，例 如以便将不同的目标部分C定位在辐射束PB的路径中。相似地，例如在来自掩模库的掩模 MA的机械获取之后或者在扫描期间，第一定位装置可以用于相对于辐射束PB的路径将掩 模MA精确地定位。通常，在长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助下，实 现载物台MT、WT的运动，所述长行程模块和短行程模块在图10中未清晰地示出。然而，在 晶片步进机的情况下(与步进扫描工具相反)，掩模台WT可以仅与短行程致动器连接，或可 以是固定的。所述工具可以用在两种不同的模式中在步进模式中，将掩模台MT保持基本静止，并将整个掩模图像一次(即单“闪”) 投影到目标部分C上。然后，沿着χ和/或y方向移动衬底台WT，以使得不同的目标部分C 可以被辐射束PB辐射；在扫描模式中，基本是相同的情况，但给定的目标部分C不是在单“闪”中被曝光。 替代地，掩模台MT可沿着给定的方向(所谓“扫描方向”，例如y方向)以速度ν运动，以使 得投影辐射束PB在掩模图像上扫描；同时，掩模台WT沿着相同或相反的方向以速度V = Mv 运动，其中M是透镜PL的放大率(典型地，M= 1/4或1/5)。以这种方式，可以对相对较大 的目标部分C进行曝光，而不必牺牲分辨率。本文所公开的概念可以模拟用于对亚波长特征进行成像的任何通用的成像系统， 或以数学方式对所述成像系统建模，并可能对于新出现的能够产生尺寸越来越小的波长的 成像技术尤其有用。在使用中已经应用的新出现的技术包括EUV (极紫外)光刻，所述EUV 光刻能够利用ArF激光器产生193nm的波长，甚至能够利用氟激光器产生154nm的波长。另 外，EUV光刻能够通过利用同位素或通过以高能量电子撞击材料(固体或等离子体)产生 在5-20nm范围内的波长，以便产生在该范围内的光子。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叠层的钼和硅的反射镜形成照射。所述多叠层的反射镜具有40 层对钼和硅，其中每层的厚度是四分之一波长。采用X射线甚至可以产生更小的波长。典 型地，同位素用于产生X射线的波长。由于大多数材料在X射线的波长范围内是吸收性的， 所以吸收材料薄片限定特征将在何处印刷(正性抗蚀剂)或不印刷(负性抗蚀剂)。尽管本文所公开的概念可以被用于在衬底(例如硅晶片)上成像，但是应当理解， 所公开的概念可以用于任何类型的光刻成像系统，例如，用于在衬底上成像而不是在硅晶 片上成像的光刻成像系统。尽管本发明已经被详细描述和表示，但是应当清楚地理解，同样这只是以说明和示例的方式进行，而不是以限制的方式进行，本发明的保护范围仅仅由所附的权利要求所限定。
权利要求
1.一种用于采用成像模型调整光刻系统的方法，所述光刻系统和所述成像模型中的每 个都具有用于控制成像性能的可调整参数，所述方法包括以下步骤采用所述光刻系统对测试图案进行成像，并对成像结果进行测量，第一组参数值与所 述测试图案相关联；采用所述成像结果对所述成像模型进行调整，所述经过调整的成像模型具有第二组参 数值；基于所述第一组参数值和所述第二组参数值之间的差对所述光刻系统的所述可调整 参数进行调整。
2.根据权利要求1所述的用于采用成像模型调整光刻系统的方法，其中所述方法还包 括步骤定义所述测试图案；其中所述第一组参数值对应于对所述测试图案进行成像所使用的所述光刻系统的所 述可调整参数；且其中调整所述成像模型的步骤包括采用对应于所述光刻系统的所述成像结果对所述 成像模型进行调整。
3.根据权利要求1所述的用于采用成像模型调整光刻系统的方法，其中所述测试图案 是目标图案，且其中所述方法还包括步骤定义所述成像模型；采用所述成像模型对所述目标图案的成像进行模拟，并确定模拟得到的成像结果，其 中所述第一组参数值对应于模拟所述目标图案的成像所采用的成像模型的所述可调整参 数；基于所述模拟得到的成像结果以及所述成像结果和所述目标图案之间的差别确定目 标晶片数据；以及其中调整所述成像模型的步骤包括采用所述目标晶片数据调整所述成像模型。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于采用成像模型调整光刻系统的方法，其中所 述光刻系统包括扫描器。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于采用成像模型调整光刻系统的方法，其中所 述成像模型还包括固定的参数。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的用于采用成像模型调整光刻系统的方法，其中所 述光刻系统的所述可调整参数对应于所述成像模型的所述可调整参数。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的用于采用成像模型调整光刻系统的方法，其中所 述光刻系统的所述可调整参数在对所述测试图案成像时被设定成名义值。
8.根据权利要求3所述的用于采用成像模型调整光刻系统的方法，其中所述光刻系统 和所述成像模型的所述可调整参数最初被设定成名义值。
9.一种采用成像模型调整光刻系统的设备，所述光刻系统和所述成像模型中的每个都 具有用于控制成像性能的可调整参数，所述设备包括采用所述光刻系统对测试图案进行成像并对成像结果进行测量的装置，第一组参数值 与所述测试图案相关联；采用所述成像结果对所述成像模型进行调整的装置，所述经过调整的成像模型具有第二组参数值；基于所述第一组参数值和所述第二组参数值之间的差对所述光刻系统的所述可调整 参数进行调整的装置。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述设备还包括 定义所述测试图案的装置；其中所述第一组参数值对应于对所述测试图案进行成像所使用的所述光刻系统的所 述可调整参数；且其中调整所述成像模型的装置配置成采用对应于所述光刻系统的所述成像结果对所 述成像模型进行调整。
11.根据权利要求9所述的设备，其中所述测试图案是目标图案，且其中所述设备还包括定义所述成像模型的装置；采用所述成像模型对所述目标图案的成像进行模拟并确定模拟得到的成像结果的装 置，其中所述第一组参数值对应于模拟所述目标图案的成像所采用的成像模型的所述可调 整参数；基于所述模拟得到的成像结果以及所述成像结果和所述目标图案之间的差别确定目 标晶片数据的装置；以及其中调整所述成像模型的装置被配置成采用所述目标晶片数据调整所述成像模型。
全文摘要
本发明公开了一种用于实现基于模型的扫描器调整方法，所述方法采用参考光刻系统对第一光刻系统进行调整，所述参考光刻系统和第一光刻系统中的每个都具有用于控制成像性能的可调整参数。所述方法包括以下步骤定义测试图案和成像模型；采用参考光刻系统对测试图案进行成像并测量成像结果；采用第一光刻系统对测试图案进行成像并测量成像结果；采用对应于参考光刻系统的成像结果对成像模型进行校准，其中经过校准的成像模型具有第一组参数值；采用对应于第一光刻系统的成像结果对经过校准的成像模型进行调整，其中经过调整的被校准的模型具有第二组参数值；以及基于第一组参数值和第二组参数值之差调整第一光刻系统的参数。
文档编号G03F7/20GK102063022SQ20111000951
公开日2011年5月18日 申请日期2008年8月22日 优先权日2007年8月22日
发明者叶均, 曹宇 申请人:Asml荷兰有限公司