用于图案化过程建模的方法与流程

用于图案化过程建模的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年6月20日递交的美国申请62/864,322的优先权，所述美国申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
3.本文中的描述总体涉及掩模制造和图案化过程。更特别地，本说明书涉及一种用于图案化过程建模的设备和方法。


背景技术：

4.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)可以提供与ic(“设计布局”)的单层对应的图案，并且这种图案可以通过诸如穿过所述图案形成装置上的图案照射已涂覆有辐射敏感材料(“抗蚀剂”)层的(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或更多个管芯)的方法而被转印至所述衬底的所述目标部分上。通常，单个衬底包括由光刻投影设备连续地、一次一个目标部分地将所述图案转印到其上的多个相邻目标部分。在一种类型的光刻投影设备中，在一个操作中，整个图案形成装置上的图案被转印到一个目标部分上。这种设备通常被称作步进器。在一种替代的设备(通常称为步进扫描设备)中，投影束沿给定的参考方向(“扫描”方向)在图案形成装置之上扫描，同时沿与所述参考方向平行或反向平行的方向同步移动衬底。图案形成装置上的图案的不同部分被逐渐地转印到一个目标部分上。因为通常光刻投影设备将具有缩减比率m(例如，4)，所以衬底被移动的速率f将是投影束扫描图案形成装置的速率的1/m倍。可以例如从以引用方式并入本文中的us 6,046,792搜集到关于如本文中所描述的光刻装置的更多信息。
5.在将所述图案从图案形成装置转印至衬底之前，衬底可能经历各种工序，诸如涂底料、抗蚀剂涂覆以及软焙烤。在曝光之后，衬底可能经历其它工序(“曝光后工序”)，诸如曝光后焙烤(peb)、显影、硬焙烤以及对所转印的图案的测量/检查。这一系列的工序被用作为制造器件(例如ic)的单个层的基础。之后衬底可能经历各种过程，诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有的这些过程都旨在最终完成器件的单个层。如果器件需要多个层，则针对每一层重复整个工序或其变形。最终，器件将设置在衬底上的每一目标部分中。之后通过诸如切片或切割等技术，将这些器件互相分开，据此单独的器件可以安装在载体上，连接至引脚等。
6.因而，制造器件(诸如半导体器件)通常涉及使用多个制造过程来处理衬底(例如，半导体晶片)以形成器件的各种特征和多个层。这些层和特征通常使用例如淀积、光刻、蚀刻、化学机械抛光、和离子注入来制造和处理。可在衬底上的多个管芯上制造多个器件，且然后将其分成单独的器件。此器件制造过程可以被认为是图案化过程。图案化过程涉及图案形成步骤，诸如在光刻设备中使用图案形成装置的光学和/或纳米压印光刻，以将图案形成装置上的图案转印到衬底上，并且通常但可选地涉及到一个或更多个相关的图案处理步
骤，诸如通过显影设备的抗蚀剂显影、使用烘焙工具的衬底烘焙、使用蚀刻设备而使用图案进行蚀刻等。另外，通常在所述图案化过程中涉及一个或更多个量测过程。
7.如所提及的，光刻术是制造器件(诸如ic)中的核步骤，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、微机电系统(mems)和其它器件。
8.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的同时每一个器件的功能元件(诸如晶体管)的量已经在稳定地增加这遵循着通常称为“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个层，光刻投影设备使用来自深紫外线照射源的照射将设计布局投影到衬底上，从而形成具有远低于100nm(即，小于来自照射源(例如193nm照射源)的辐射的波长的一半)的尺寸的单个功能元件。
9.其中具有尺寸小于光刻投影设备的经典分辨率极限的特征被印制的这种过程通常被称为低k1光刻术，它所依据的分辨率公式是cd＝k1×
λ/na，其中，λ是所采用的辐射的波长(当前大多数情况下是248nm或193nm)，na是光刻投影设备中的投影光学元件的数值孔径，cd是“临界尺寸”(通常是所印制的最小特征尺寸)以及，k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，在衬底上再现类似于由设计者所规划的形状和尺寸以便实现特定电学功能性和性能的图案就变得越困难。为了克服这些困难，将复杂的精调整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和光学相干性设定的优化、自定义照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局中的光学近接校正(opc，有时也称作“光学和过程校正”)，或通常被定义为“分辨率增强技术”(ret)的其它方法。如本文中所使用的术语“投影光学器件”应被广义地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、孔阑、和反射折射型光学器件。术语“投影光学元件”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个来操作的部件。术语“投影光学元件”可以包括光刻投影设备中的任何光学部件，无论光学部件位于光刻投影设备的光学路径上的什么地方。投影光学元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/或投影该辐射的光学部件，或者用于在该辐射通过图案形成装置之后成形、调整和/或投影该辐射的光学部件。投影光学元件通常不包括源和图案形成装置。


技术实现要素：

10.根据实施例，提供一种图案化过程建模方法。所述方法包括：利用过程模型的前端确定与图案化过程流程内的操作的过程物理学和/或过程化学相关联的函数；和利用所述过程模型的后端确定预测的晶片几何形状。所述过程模型的所述后端包括所述晶片上的目标区域的体积表示。由所述后端通过应用来自所述前端的与所述过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数以操控所述晶片上的所述目标区域的体积表示来确定所述预测的晶片几何形状。
11.在实施例中，所述方法包括：利用所述过程模型的第二前端确定与所述图案化过程流程内的第二操作的过程物理学和/或过程化学相关联的第二函数；和利用所述过程模型的同一后端确定第二预测的晶片几何形状。所述过程模型的所述后端包括所述晶片上的所述目标区域的相同体积表示。由所述后端通过应用与所述图案化过程流程内的所述第二操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述第二函数以操控所述晶片上的所述目标区
域的所述体积表示来确定所述第二预测的晶片几何形状。
12.在实施例中，所述图案化过程流程内的所述操作包括蚀刻，并且所述图案化过程流程内的所述第二操作包括沉积。
13.在实施例中，所述方法包括由所述过程模型实施从前端逻辑切换至后端逻辑的基于时间的迭代流程控制。
14.在实施例中，所述前端和所述后端经由(1)由所述前端所限定的一组可配置的表面点参数来通信。所述表面点参数是在应用来自所述前端的函数之前由所述后端从所述前端获得的。所述前端和所述后端也经由(2)由所述前端基于所述表面点参数所确定的速度场来通信。
15.在实施例中，所述方法包括利用所述过程模型的所述后端使用体积动态b树来产生所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示。
16.在实施例中，所述方法包括利用所述过程模型的所述后端使用水平集合方法来操控所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示。
17.在实施例中，与所述图案化过程流程内的所述操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数是速度/速率函数。在实施例中，所述速度/速率函数描述所述晶片的表面的在所述晶片与所述晶片周围的环境之间的界面处的运动。在实施例中，所述速度/速率函数被配置成针对所述表面上的不同点产生不同速度值。所述不同速度值随着所述图案化过程流程内的所述操作的针对所述晶片的所述表面上的不同点的过程物理学和/或过程化学而变化。
18.在实施例中，与所述图案化过程流程内的所述操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数包括定性参数和与所述定性参数相关联的数值常数。由所述前端使用机器学习模型来确定所述数值常数，所述机器学习模型被配置成增强对实体晶片进行的测量与来自所述后端的所述预测的晶片几何形状之间的一致性。
19.在实施例中，所述方法包括利用所述过程模型的所述前端使用射线追踪来确定在所述晶片与所述晶片周围的环境之间的界面处、在所述晶片的模型化表面上的多个单独点处的入射通量。在实施例中，与所述图案化过程流程内的所述操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数是水平集合速度函数，并且利用图形处理单元根据所述水平集合函数直接地执行入射通量确定。
20.在实施例中，所述方法包括使用射线追踪、基于使用体积动态b树所产生的所述晶片上的所述目标区域的表示来确定所述入射通量。
21.在实施例中，所述图案化过程流程内的所述操作包括蚀刻、沉积、化学机械抛光、或其他操作。
22.根据另一个实施例，提供一种图案化过程建模方法。所述方法包括利用过程模型的前端确定与图案化过程流程内的操作的过程物理学和/或过程化学相关联的函数。所述方法包括利用所述过程模型的后端确定所述预测的晶片几何形状。所述过程模型的所述后端包括所述晶片上的目标区域的体积表示。由所述后端通过应用来自所述前端的与所述过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数以操控所述晶片上的所述目标区域的体积表示来确定所述预测的晶片几何形状。所述方法包括基于来自所述过程模型的预测确定一个或更多个过程参数；和基于所确定的所述一个或更多个过程参数确定对晶片制造设备的调
整。
23.在实施例中，所述方法包括：利用所述过程模型的第二前端确定与所述图案化过程流程内的第二操作的过程物理学和/或过程化学相关联的第二函数；和利用所述过程模型的同一后端确定第二预测的晶片几何形状。所述过程模型的所述后端包括所述晶片上的所述目标区域的相同体积表示。由所述后端通过应用与所述图案化过程流程内的所述第二操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述第二函数以操控所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示来确定所述第二预测的晶片几何形状。
24.在实施例中，所述图案化过程流程内的所述操作包括蚀刻，并且所述图案化过程流程内的所述第二操作包括沉积。在实施例中，所述图案化过程流程内的所述操作和/或所述图案化过程流程内的所述第二操作可包括蚀刻、沉积、化学机械抛光、来自可以由所述前端(例如压力场)转换成速度场的外部模拟的中间数据集，和/或其它操作。在实施例中，所确定的所述一个或更多个过程参数包括掩模设计、光瞳形状、剂量、或焦距中的一个或更多个。在实施例中，所确定的所述一个或更多个过程参数包括所述掩模设计，并且基于所述掩模设计调整所述晶片制造设备包括将所述掩模设计从第一掩模设计改变至第二掩模设计。
25.在实施例中，所确定的所述一个或更多个过程参数与粒子性质和表面反应速率中的一个或两者相关联。
26.在实施例中，所述方法包括基于所确定的调整来调整所述晶片制造设备。
27.根据另一个实施例，提供一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上记录有指令，所述指令在由计算机执行时实施如上所描述的方法中的任一方法。
附图说明
28.被合并入本说明书中且构成本说明书的一部分的随附附图图示了一个或更多个实施例，且连同本说明书一起解释这些实施例。现在将参考随附示意性附图而仅作为示例来描述本发明的实施例，在所述附图中，对应附图标记指示对应构件，并且在所述附图中：
29.图1示意性地描绘根据实施例的光刻设备。
30.图2示意性地描绘根据实施例的光刻元或光刻簇的实施例。
31.图3a是示出根据实施例的用于控制过程流程的设计的各个阶段的流程图。
32.图3b是示出根据实施例的用于可视化的各个阶段的框图。
33.图3c是示出根据实施例的用于控制过程的设计如何确定相对于过程扰动而稳固的量测目标设计的流程图。
34.图4图示根据实施例的在用于控制过程流程的设计的情境中用于蚀刻模拟的本软件架构的示例使用。
35.图5图示根据实施例的本系统和方法的软件架构的示例。
36.图6图示根据实施例的将多分辨率栅格应用至晶片表面轮廓的区域。
37.图7图示根据实施例的对表面的时间演化进行追踪。
38.图8示意性地图示根据实施例的对包括速度函数的模型(例如本软件架构)进行培训、应用、评估和更新。
39.图9图示根据实施例的射线步进(ray marching)射线追踪器功能性的示例。
40.图10是根据实施例的示例计算机系统的框图。
41.图11是根据实施例的类似于图1的光刻投影设备的示意图。
42.图12是根据实施例的图11中的所述设备的较详细视图。
43.图13是根据实施例的图11和图12的所述设备的源收集器模块so的较详细视图。
具体实施方式
44.本文中的描述涉及用于半导体器件处理和/或过程建模的设备和方法。所述设备或方法可以包括模拟系统或与模拟系统相关联，所述模拟系统被配置成基于模型化的过程物理学和/或过程化学来预测或以其它方式确定晶片层(例如，在蚀刻、沉积、化学机械抛光等之后)轮廓。可以用不同方式进行半导体过程建模，所述方式具有取决于应用领域而可能相关或可能不相关的优点和缺点。用以处理所述问题的一种方式是实施经简化的几何模型，所述几何模型实施针对需要被建模的过程步骤的先验语义，所述过程步骤例如蚀刻、沉积(包括物理气相淀积、化学气相淀积、电化学淀积、原子层淀积)、化学机械抛光(cmp)等。这种方法是由当前建模工具(例如，asml的design4control(d4c，即“用于控制的设计”)，其使用b-rep(即边界表示法)几何形状表示和b-rep cad架构以用于使过程模型的语义得以实施的几何变换)来实施。
45.本系统和方法在无先验语义的情况下促成了对半导体过程操作进行建模即模型化。本系统和方法包括实体晶片(例如叠层、层，当等)的模型，所述模型是使用在给定制造操作(例如蚀刻、沉积等)中所涉及的物理学和/或化学直接相关的一组量和模拟开始状态而参数化的。相比之下，典型过程模拟器通常使用几种体积建模方法来对仅诸如蚀刻或沉积之类的特定过程操作进行建模。
46.现有过程模拟器的缺点在于，它们具有对过程操作(的子集)的狭窄关注范围。例如，蚀刻模拟器可以仅实施针对蚀刻操作的子集(仅针对受限的起始配置集合等)的受限/受约束的蚀刻模型。沉积模型可以仅实施保形沉积，而不实施平面沉积。cmp模型可以能够使用某种其它沉积模型的输入，但其输出对于后续蚀刻模拟器可能不可用。
47.本系统和方法包括软件架构，所述软件架构将体积表示和操控与实施用于模拟的特定过程模型的物理学和/或化学方法的域特定模拟逻辑相分离。所述软件架构被拆分成后端和前端，所述后端使用体积动态b树(vdb)以储存模拟状态且使用水平集合方法(lsm)以操控所述模拟状态，所述前端实施过程物理学和/或过程化学。所述后端表示可以由不同(例如第二、第三、第四等)前端再使用。例如，保形沉积前端可以使用由蚀刻前端所实施的过程模拟的结果，而将在所述蚀刻模拟之后的后端vdb表示视为其输入。所述前端被配置成描述(单独的和可互换的)半导体制造操作的行为和这种行为的结果，其可以用以监测和控制过程变化、用于发现缺陷根本原因、用于改善生产率、和/或用于其它目的。
48.通过允许组合和调换模拟前端，则与组合来自不同供货商的不同模拟器和/或使用不同输入/输出表示(例如，如可以是利用典型系统的情况所需的)相比，本模拟架构促成了更容易且更高效地模拟包括不同过程操作的整个半导体生产流程。本架构也允许在对相同过程操作进行近似/模拟的不同实体模型之间更容易地进行比较。例如，可以将干式蚀刻前端对等离子体蚀刻前端的效应进行直接比较，这是由于它们共享相同的输入/模拟/输出表示(例如vdb)。另一优点在于：通常实施于所述后端上的任何改善和/或改变可以对于多
个前端(例如与不同处理操作相关联的、或与具有不同处理变量的相同操作相关联的不同前端)中的任一前端是可用的。
49.虽然在本文中可以具体参考集成电路(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”的任何使用应被认为分别能够与较上位的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”互换。
50.作为引言，图1示意性地描绘可以被包括在本系统和/或方法中和/或与本系统和/或方法相关联的光刻设备la的实施例。所述设备包括：
[0051]-照射系统(照射器)il，所述照射系统被配置成调节辐射束b(例如，uv辐射、duv辐射或euv辐射)；
[0052]-支撑结构(例如，掩模台)mt，所述支撑结构被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)ma，并且连接至被配置成根据某些参数准确地定位图案形成装置的第一定位装置pm；
[0053]-衬底台(例如，晶片台)wt(例如，wta、wtb或两者)，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且被连接至被配置成根据某些参数准确地定位衬底的第二定位装置pw；以及
[0054]-投影系统(例如，折射式投影透镜系统)ps，所述投影系统被配置成将通过图案形成装置ma赋予至辐射束b的图案投影至衬底w的目标部分c(例如，包括一个或更多个管芯且常常被称作场)上，所述投影系统被支撑在参考框架(rf)上。
[0055]
如所描绘的，所述设备属于透射类型(例如，使用透射式掩模)。替代地，所述设备可以属于反射类型(例如，使用如上文提及的类型的可编程反射镜阵列，或使用反射式掩模)。
[0056]
照射器il从辐射源so接收辐射束。例如，当源为准分子激光器时，源和光刻设备可以是分立的实体。在这样的情况下，不将源视为形成光刻设备的部分，并且借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统bd将辐射束从源so传递至照射器il。在其它情况下，例如当源为汞灯时，所述源可以是设备的组成部分。源so和照射器il连同束传递系统bd(在需要时)可以被称作辐射系统。
[0057]
照射器il可以改变束的强度分布。照射器可以被布置成限制辐射束的径向范围，使得在照射器il的光瞳平面中的环形区内的强度分布是非零的。另外或替代地，照射器il可以是可操作的以限制束在光瞳平面中的分布，使得在光瞳平面中的多个等距间隔开的区段中的强度分布是非零的。辐射束在照射器il的光瞳平面中的强度分布可以被称作照射模式。
[0058]
照射器il可以包括被配置成调整束的(角度/空间)强度分布的调整器am。通常，可以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-外部和σ-内部)。照射器il可以是可操作的以改变束的角分布。例如，照射器可以是可操作的以改变强度分布是非零的光瞳平面中的区段的数目和角度范围。通过调整束在照射器的光瞳平面中的强度分布，可以实现不同的照射模式。例如，通过限制照射器il的光瞳平面中的强度分布的径向范围和角度范围，强度分布可以具有多极分布，诸如偶极、四极或六极分布。可以例如通过将提供期望的照射模式的光学器件插入至照射器il中或使用
空间光调制器来获得所述照射模式。
[0059]
照射器il可以是可操作的以改变束的偏振且可以是可操作的以使用调整器am来调整偏振。跨越照射器il的光瞳平面的辐射束的偏振状态可以被称作偏振模式。使用不同的偏振模式可以允许在形成在衬底w上的图像中实现较大的对比度。辐射束可以是非偏振的。替代地，照射器可以被布置成使辐射束线性地偏振。辐射束的偏振方向可以跨越照射器il的光瞳平面而变化。辐射的偏振方向在照射器il的光瞳平面中的不同区中可以是不同的。可以依赖于照射模式来选择辐射的偏振状态。对于多极照射模式，辐射束的每个极的偏振通常可以垂直于照射器il的光瞳平面中的所述极的位置矢量。例如，对于偶极照射模式，辐射可以在大体上垂直于平分偶极的两个相对区段的线的方向上线性地偏振。辐射束可以在两个不同的正交方向中的一个正交方向上偏振，这可以被称作x偏振状态和y偏振状态。对于四极照射模式，每个极的区段中的辐射可以在大体上垂直于平分所述区段的线的方向上线性地偏振。这种偏振模式可以被称作xy偏振。类似地，对于六极照射模式，每个极的区段中的辐射可以在大体上垂直于平分所述区段的线的方向上线性地偏振。这种偏振模式可以被称作te偏振。
[0060]
此外，照射器il通常包括各种其它部件，诸如积分器in和聚光器co。照射系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射式、反射式、磁性式、电磁式、静电式或其它类型的光学部件，或其任何组合。因此，照射器提供在横截面中具有期望的均一性和强度分布的调节后的辐射束b。
[0061]
支撑结构mt以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计和诸如图案形成装置是否保持于真空环境中之类的其它条件的方式支撑图案形成装置。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术以保持图案形成装置。支撑结构可以是例如框架或台，其可以根据需要是固定的或可移动的。支撑结构可以确保图案形成装置例如相对于投影系统处于期望的位置。本发明中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用都可以被视为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
[0062]
本发明中所使用的术语“图案形成装置”应被广泛地解释为是指可以用于在衬底的目标部分中赋予图案的任何装置。在实施例中，图案形成装置是可以用于在辐射束的横截面中向辐射束赋予图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应注意，例如，如果被赋予至辐射束的图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则所述图案可能不会准确地对应于衬底的目标部分中的期望的图案。通常，被赋予至辐射束的图案将对应于在目标部分中产生的器件(诸如，集成电路)中的特定功能层。
[0063]
图案形成装置可以是透射式或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程lcd面板。掩模在光刻术中是众所周知的，并且包括诸如二元、交变相移和衰减相移的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例使用小反射镜的矩阵布置，所述小反射镜中的每个小反射镜可以单独地倾斜，以便使入射辐射束在不同方向上反射。被倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射束中赋予图案。
[0064]
本发明中所使用的术语“投影系统”应被广泛地解释为涵盖如适于所使用的曝光辐射或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的任何类型的投影系统，包括折射式、反射式、反射折射式、磁性式、电磁式和静电式光学系统，或其任何组合。本发明中对术语“投影透镜”的任何使用都可以被视为与更上位的术语“投影系统”同义。
[0065]
投影系统ps具有可以是非均一且可能影响成像至衬底w上的图案的光学传递函数。对于非偏振辐射，这样的效应可以由两个纯量映射相当良好地描述，所述两个纯量映射描述作为射出投影系统ps的辐射的光瞳平面中的位置的函数的所述辐射的透射(变迹)和相对相位(像差)。可以将能够被称作透射映射和相对相位映射的这些纯量映射表达为基底函数的全集的线性组合。特别适宜的集合为泽尼克(zernike)多项式，所述泽尼克多项式形成在单位圆上定义的正交多项式集合。每个纯量映射的确定可以涉及确定这种展开式中的系数。由于泽尼克多项式在单位圆上正交，因此可以通过依次计算所测量的纯量映射与每个泽尼克多项式的内积且将这种内积除以所述泽尼克多项式的范数的平方来确定泽尼克系数。
[0066]
透射映射和相对相位映射是依赖于场和系统的。即，通常，每个投影系统ps将针对每个场点(即，针对投影系统的像平面中的每个空间部位)具有不同的泽尼克展开式。可以通过经由投影系统ps投影例如来自投影系统ps的物平面(即，图案形成装置ma的平面)中的类点源的辐射且使用剪切干涉仪测量波前(即，具有相同相位的点的轨迹)来确定投影系统ps在其光瞳平面中的相对相位。剪切干涉仪是共同路径干涉仪，并且因此有利地，无需次级参考束来测量波前。剪切干涉仪可以包括投影系统的像平面(即，衬底台wt)中的衍射光栅(例如二维栅格)，和被布置成检测与投影系统ps的光瞳平面共轭的平面中的干涉图案的检测器。干涉图案与辐射的相位与在剪切方向上的光瞳平面中的坐标的导数有关。检测器可以包括诸如例如电荷耦合装置(ccd)之类的感测元件的阵列。
[0067]
光刻设备的投影系统ps可能不产生可见条纹，并且因此可以使用相位步进技术(诸如，移动衍射光栅)来增强波前确定的准确度。可以在衍射光栅的平面中且在垂直于测量的扫描方向的方向上执行步进。步进范围可以是一个光栅周期，并且可以使用至少三个(均一地分布)相位步进。因此，例如，可以在y方向上执行三次扫描测量，在x方向上针对不同位置执行每次扫描测量。衍射光栅的这种步进有效地将相位变化转换成强度变化，从而允许确定相位信息。光栅可以在垂直于衍射光栅的方向(z方向)上步进以校准检测器。
[0068]
可以在两个垂直方向上依序地扫描衍射光栅，所述两个垂直方向可以与投影系统ps的坐标系统的轴线(x和y)重合或可以与这些轴线成角度(诸如45度)。可以在整数个光栅周期(例如，一个光栅周期)内执行扫描。扫描对在一个方向上的相位变化求平均值，从而允许重构在另一方向上的相位变化。这允许将波前确定为两个方向的函数。
[0069]
可以通过经由投影系统ps投影例如来自投影系统ps的物平面(即，图案形成装置ma的平面)中的类点源的辐射且使用检测器测量与投影系统ps的光瞳平面共轭的平面中的辐射强度来确定投影系统ps在其光瞳平面中的透射(变迹)。可以使用与用于测量波前以确定像差的检测器相同的检测器。
[0070]
投影系统ps可以包括多个光学(例如，透镜)元件，并且还可以包括被配置成调整所述光学元件中的一个或更多个光学元件以便校正像差(跨越整个场的光瞳平面的相位变化)的调整机构am。为实现这种调整，所述调整机构可以是可操作的以用一种或更多种不同的方式来操控投影系统ps内的一个或更多个光学(例如，透镜)元件。所述投影系统可以具有一坐标系，其中所述投影系统的光轴在z方向上延伸。调整机构可以是可操作的以进行以下各项的任何组合：使一个或更多个光学元件移位；使一个或更多个光学元件倾斜；和/或使一个或更多个光学元件变形。光学元件的移位可以在任何方向(x、y、z或其组合)上进行。
光学元件的倾斜通常在垂直于光轴的平面外，通过绕x和/或y方向上的轴线旋转而进行，但对于非旋转对称的非球面光学元件来说可以使用绕z轴的旋转。光学元件的变形可以包括低频形状(例如，像散)和/或高频形状(例如，自由形式非球面)。可以例如通过使用一个或更多个致动器以对光学元件的一侧或更多侧施加力和/或通过使用一个或更多个加热元件以对光学元件的一个或更多个选定区进行加热来执行光学元件的变形。通常，不可能调整投影系统ps以校正变迹(跨越光瞳平面的透射变化)。可以在设计用于光刻设备la的图案形成装置(例如，掩模)ma时使用投影系统ps的透射映射。使用计算光刻技术，图案形成装置ma可以被设计成至少部分地校正变迹。
[0071]
光刻设备可以属于具有两个(双平台)或更多个台(例如，两个或更多个衬底台wta、wtb，两个或更多个图案形成装置台，在无专用于例如促进测量和/或清洁等的衬底的情况下在投影系统下方的衬底台wta和台wtb)的类型。在这些“多平台”机器中，可以并行地使用额外的台，或可以在一个或更多个台上进行预备步骤的同时将一个或更多个其它台用于曝光。例如，可以使用对准传感器as进行对准测量和/或使用水平传感器(或水准传感器)ls进行水平(高度、倾角等)测量。
[0072]
光刻设备也可以属于如下类型：其中衬底的至少一部分可以由具有相对较高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加至光刻设备中的其它空间，例如图案形成装置与投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中是众所周知的，用于增加投影系统的数值孔径。本发明中所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底之类的结构必须浸没在液体中，而是仅意味着液体在曝光期间位于投影系统与衬底之间。
[0073]
在光刻设备的操作中，辐射束由照射系统il调节和提供。辐射束b入射至保持在支撑结构(例如，掩模台)mt上的图案形成装置(例如，掩模)ma上，并且通过图案形成装置被图案化。在已横穿图案形成装置ma的情况下，辐射束b穿过投影系统ps，所述投影系统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和位置传感器if(例如，干涉装置、线性编码器、2-d编码器或电容式传感器)，衬底台wt可以被准确地移动例如以便在辐射束b的路径中定位不同的目标部分c。类似地，第一定位装置pm和另一位置传感器(在图1中未明确地描绘)可以用于相对于辐射束b的路径准确地定位图案形成装置ma，例如在从掩模库机械获取之后或在扫描期间。通常，可以借助于形成第一定位装置pm的部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现支撑结构mt的移动。类似地，可以使用形成第二定位装置pw的部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台wt的移动。在步进器(相对于扫描仪)的情况下，支撑结构mt可以仅连接至短行程致动器，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准图案形成装置ma和衬底w。尽管如所图示的衬底对准标记占据专用目标部分，但所述标记可以位于目标部分之间的空间中(这些标记被称为划线对准标记)。类似地，在多于一个管芯被提供在图案形成装置ma上的情形中，图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。
[0074]
可以在以下模式中的至少一个模式下使用所描绘的设备：
[0075]
1.在步进模式中，在使支撑结构mt和衬底台wt保持基本上静止的同时将赋予至辐射束的图案一次性投影至目标部分c上(即，单次静态曝光)。随后，使衬底台wt在x和/或y方向上偏移，使得可以曝光不同的目标部分c。在步进模式下，曝光场的最大大小限制单次静
态曝光中成像的目标部分c的大小。
[0076]
2.在扫描模式中，同步地扫描支撑结构mt和衬底台wt，同时将赋予至辐射束的图案投影至目标部分c上(即，单次动态曝光)。可以通过投影系统ps的(缩小)放大率和图像反转特性来确定衬底台wt相对于支撑结构mt的速度和方向。在扫描模式下，曝光场的最大大小限制单次动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定目标部分的高度(在扫描方向上)。
[0077]
3.在另一模式中，使支撑结构mt保持基本上静止，从而保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描衬底台wt，同时将赋予至辐射束的图案投影至目标部分c上。在这种模式下，通常使用脉冲辐射源，并且在衬底台wt的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要来更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以容易地应用至利用可编程图案形成装置(诸如，上文提及的类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术。
[0078]
也可以使用上文所描述的使用模式的组合和/或变型或完全不同的使用模式。
[0079]
可以在曝光之前或之后在例如涂覆显影系统或轨道(track)(通常将抗蚀剂层施加至衬底且对曝光后的抗蚀剂进行显影的工具)、或者量测或检查工具中处理本发明中提及的衬底。在适用的情况下，可以将本发明中的公开内容应用至这些和其它衬底处理工具。另外，可以对衬底处理一次以上，例如以便产生多层ic，使得本发明中所使用的术语衬底也可以指已包括多个处理后的层的衬底。
[0080]
本发明中所使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线(uv)或深紫外(duv)辐射(例如，具有365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外线(euv)辐射(例如，具有在5至20nm的范围内的波长)以及粒子束，诸如离子束或电子束。
[0081]
图案形成装置上或由图案形成装置提供的各种图案可以具有不同的过程窗口，即，将产生规格内的图案所处的处理变量的空间。与潜在系统性缺陷有关的图案规格的示例包括检查颈缩、线拉回、线薄化、cd、边缘放置、重叠、抗蚀剂顶部损耗、抗蚀剂底切和/或桥接。可以通过合并每个单独的图案的过程窗口(例如，使所述过程窗口重叠)来获得图案形成装置或其区域上的所有图案的过程窗口。所有图案的过程窗口的边界包含单独的图案中的一些图案的过程窗口的边界。换句话说，这些单独的图案限制所有图案的过程窗口。这些图案可以被称作“热点”或“过程窗口限制图案(pwlp)”，“热点”或“过程窗口限制图案(pwlp)”在本发明中可互换使用。当控制图案化过程的一部分时，关注热点是可能且经济的。当热点无缺陷时，最可能的是所有图案都无缺陷。
[0082]
如图2中所示出的，光刻设备la可以形成光刻单元lc(有时也被称作光刻元或光刻簇)的部分，光刻单元也包括用于对衬底执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些装置包括用于沉积一个或更多个抗蚀剂层的一个或更多个旋涂器sc、用于显影曝光后的抗蚀剂的一个或更多个显影器、一个或更多个激冷板ch和/或一个或更多个焙烤板bk。衬底处理装置或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取一个或更多个衬底，将这些衬底在不同的过程设备之间移动且将这些衬底传递至光刻设备的进料台lb。常常被统称为涂覆显影系统或轨道(track)的这些设备由涂覆显影系统控制单元或轨道控制单元tcu控制，涂覆显影系统控制单元自身受管理控制系统scs控制，管理控制系统也经由光刻控制单元lacu来控制光刻设备。因而，不同设备可以被操作以最大化吞吐量和处理效率。
[0083]
为了正确且一致地曝光由光刻设备曝光的衬底和/或为了监测包括至少一个图案
转印步骤(例如，光学光刻步骤)的图案化过程(例如，装置制造过程)的一部分，期望检查衬底或其它物体以测量或确定一个或更多个属性，诸如对准、重叠(所述重叠可以例如是重叠层中的结构之间的或同一层中的已通过例如双重图案化过程与所述层分离地提供的结构之间的重叠)、线厚度、临界尺寸(cd)、聚焦偏移、材料属性等。因此，被定位有光刻单元lc的制造设施通常也包括量测系统，所述量测系统测量已在所述光刻单元中处理的衬底w(图1)中的一些或全部衬底、或者所述光刻单元中的其它物体。测量系统可以是光刻单元lc的部分，例如其可以是光刻设备la的部分(诸如，对准传感器as(图1))。
[0084]
例如，一个或更多个所测量的参数可以包括：形成在被图案化的衬底中或被图案化的衬底上的连续层之间的对准、重叠、例如形成在被图案化的衬底中或被图案化的衬底上的特征的临界尺寸(cd)(例如，临界线宽)、光学光刻步骤的聚焦或聚焦误差、光学光刻步骤的剂量或剂量误差、光学光刻步骤的光学像差等。可以对产品衬底自身的目标和/或对提供在衬底上的专用量测目标执行这种测量。可以在抗蚀剂显影之后但在蚀刻之前、在蚀刻之后、在沉积之后、和/或在其它时间执行所述测量。
[0085]
存在用于对在图案化过程中形成的结构进行测量的各种技术，包括使用扫描电子显微镜、基于图像的量测工具和/或各种专用工具。如上文论述的，专用量测工具的快速和非侵入式形式为辐射束被引导至衬底的表面上的目标上且测量被散射(被衍射/被反射)的束的属性的测量工具。通过评估由衬底散射的辐射的一种或更多种属性，可以确定衬底的一个或更多个属性。这可以被称为基于衍射的量测。这种基于衍射的量测的一个这样的应用是在目标内的特征不对称性的测量中。这可以用作例如重叠的量度，但其它应用也是已知的。例如，可以通过比较衍射光谱的相对部分(例如，比较周期性光栅的衍射光谱中的-1阶与 1阶)来测量不对称性。这可以如上文所描述的且如例如以全文引用的方式并入本文中的美国专利申请公开号us2006-066855中所描述的那样来进行。基于衍射的量测的另一应用是在目标内的特征宽度(cd)的测量中。
[0086]
因而，在器件制作过程(例如，图案化过程或光刻过程)中，衬底或其它物体可以在过程期间或在过程之后经受各种类型的测量。测量可以确定特定衬底是否有缺陷，可以对过程和用于过程中的设备进行调整(例如，对准衬底上的两个层或对准图案形成装置与衬底)，可以测量过程和设备的性能或可以用于其它目的。测量的示例包括光学成像(例如，光学显微镜)、非成像光学测量(例如，基于衍射的测量，诸如asml yieldstar量测工具、asml smash量测系统)、机械测量(例如，使用触控笔的轮廓探测、原子力显微法(afm))，和/或非光学成像(例如，扫描电子显微法(sem))。如以全文引用的方式并入本发明中的美国专利号6,961,116中所描述的智能型对准传感器混合式(smash)系统使用自参考干涉仪，所述自参考干涉仪产生对准标识的两个重叠的且相对旋转的图像，检测在使图像的傅立叶变换引起干涉的光瞳平面中的强度，并且从两个图像的衍射阶之间的相位差提取位置信息，所述相位差表示为干涉阶中的强度变化。
[0087]
可以将量测结果直接地或间接地提供至管理控制系统scs。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光(尤其在可以足够迅速且快速地完成检查使得所述批次的一个或更多个其它衬底仍将要曝光的情况下)和/或曝光后的衬底的后续曝光进行调整。此外，已曝光的衬底可以被剥离和返工以改善产率，或者被舍弃，由此避免对已知有疵点的衬底执行进一步处理。在衬底的仅一些目标部分有疵点的情况下，可以仅对满足规格的那些目标部分
执行进一步曝光。
[0088]
在量测系统met内，量测设备用于确定衬底的一个或更多个属性，并且具体地，确定不同衬底的一个或更多个属性如何变化或同一衬底的不同层在层间如何变化。如上文所提到，量测设备可以集成至光刻设备la或光刻单元lc中，或可以是单独的装置。
[0089]
为了实现量测，可以在衬底上提供一个或更多个目标。在实施例中，目标被专门设计且可以包括周期性结构。在实施例中，目标是器件图案的一部分，例如是器件图案的周期性结构。在实施例中，器件图案是存储器装置的周期性结构(例如，双极晶体管(bpt)、位线触点(blc)等结构)。
[0090]
在实施例中，衬底上的目标可以包括一个或更多个一维周期性结构(例如，光栅)，其被印制成使得在显影之后，周期性结构特征由实体抗蚀剂线形成。在实施例中，所述目标可以包括一个或更多个二维周期性结构(例如，光栅)，其被印制成使得在显影之后，一个或更多个周期性结构由抗蚀剂中的实体抗蚀剂导柱或通孔形成。栅条、导柱或通孔可替代地被蚀刻至衬底中(例如，被蚀刻至衬底上的一个或更多个层中)。
[0091]
在实施例中，图案化过程的关注的参数中的一个关注的参数是重叠。可以使用暗场散射量测术来测量重叠，其中阻挡零阶衍射(对应于镜面反射)，并且仅处理较高阶。可以在pct专利申请公开号wo 2009/078708和wo 2009/106279中找到暗场量测的示例，所述专利申请公开出版物由此以全文引用的方式并入。美国专利申请公开us2011-0027704、us2011-0043791和us2012-0242970中已描述了所述技术的进一步开发，所述专利申请公开出版物由此以全文引用的方式并入。使用衍射阶的暗场检测的基于衍射的重叠实现对较小目标的重叠测量。这些目标可以小于照射斑且可以由衬底上的器件产品结构环绕。在实施例中，可以在一次辐射捕获中测量多个目标。
[0092]
随着光刻节点保持缩小，可以实施越来越复杂的晶片设计。可以由设计者使用各种工具和/或技术以确保复杂设计被准确地转印至实体晶片。这些工具和技术可以包括掩模优化、源掩模优化(smo)、opc、用于控制的设计、和/或其它工具和/或技术。例如，在全文以引用方式而被并入的标题为“optimization flows of source,mask and projection optics”的美国专利号9,588,438中描述了源掩模优化过程。
[0093]
图3a示出列出“用于控制的设计”(d4c)方法的主要阶段的流程图。在阶段310中，选择了待用于所述光刻过程中的材料。所述材料可以选自经由适当gui而与d4c对接的材料库。在阶段320中，通过录入所述过程步骤中的每个过程步骤、且构建用于整个过程序列的计算机模拟模型，来限定光刻过程。
[0094]
例如，所述模拟可以用以配置所述图案化器件图案的一个或更多个特征(例如执行光学邻近效应校正)，所述照射的一个或更多个特征(例如改变所述照射的空间/角强度分布的一个或更多个特性，诸如改变形状)，投影光学器件的一个或更多个特征(例如数值孔径等)，诸如蚀刻、沉积、cmp等的多个单独光刻操作的一个或更多个特征，和/或过程序列的其它方面。在一些实施例中，所述模拟可以包括用于过程序列(例如蚀刻、沉积、cmp等)的多个单独方面的多个单独模型，其中来自先前过程步骤模型的输出被用作用于后续过程步骤模型的输入。
[0095]
在一些实施例中，模型可以用以优化晶片制造过程(中的步骤(操作))。可以将制造过程的优化过程表示为成本函数。所述优化过程可以包括寻找所述系统的使成本函数最
小化的参数集合(设计变量、过程变量等)。所述成本函数可以具有取决于所述优化的目标的任何合适形式。例如，所述成本函数可以是所述系统的某些特性(评估点)的相对于这些特性的预期值(例如理想值)的偏差的加权均方根(rms)。所述成本函数也可以是这些偏差的最大值(即，最差偏差)。术语“评估点”应被广义地解释为包括所述系统或制作方法的任何特性。由于上述系统和/或方法的实施的实用性，所述系统的设计和/或过程变量可以被局限于有限范围和/或是相互依赖的。在光刻投影设备的情况下，所述约束常常与硬件的实体性质和特性(诸如可调谐范围和/或图案形成装置可制造性设计规则)相关联。所述评估点可以包括衬底上的图像上的实体点，以及非实体特性。
[0096]
在一些实施例中，与集成电路制造过程相关联的和/或被包括在集成电路制造过程中的给定模型可以是对于对应处理方法的操作进行建模的经验模型。所述经验模型可以基于各种输入之间的相关性来预测输出(例如掩模或晶片图像的一个或更多个特性、设计布局的一个或更多个特性、所述图案形成装置的一个或更多个特性、所述光刻过程(例如蚀刻、沉积、cmp等)的一个或更多个特性)。
[0097]
作为示例，经验模型可以是机器学习模型和/或任何其它参数化模型。在一些实施例中，机器学习模型(例如)可以是和/或包括数学方程式、算法、绘制图、图表、网络(例如神经网络)，和/或其它工具和机器学习模型部件或分量。例如，机器学习模型可以是和/或包括具有输入层、输出层、和一个或更多个中间或隐藏层的一个或更多个神经网络。在一些实施例中，所述一个或更多个神经网络可以是和/或包括深度神经网络(例如，在输入层与输出层之间具有一个或更多个中间或隐藏层的神经网络)。
[0098]
作为示例，所述一个或更多个神经网络可以基于神经元单元(或人工神经元)的大集合。所述一个或更多个神经网络可以不严格地模仿生物大脑工作的方式(例如，经由被轴突所连接的多个生物神经元的多个大型簇)。神经网络的每个神经元单元可以与所述神经网络的许多其它神经元单元相连接。这样的连接可以加强或抑制它们的对所连接的神经元单元的激活状态的影响。在一些实施例中，每个单独的神经元单元可以具有将所有它的输入的值组合在一起的求和函数。在一些实施例中，每个连接(或神经元单元自身)可以具有阈值函数，使得信号在其被允许传播至其它神经元单元之前必须超出阈值。这些神经网络系统可以是自学习的和经训练的，而不是被明确编程的，并且与传统计算机程序相比，在某些问题解决领域中的表现可能显著更好。在一些实施例中，所述一个或更多个神经网络可以包括多个层(例如，其中信号路径从前端层横穿至后端层)。在一些实施例中，神经网络可以利用反向传播技术，其中使用前向刺激以对“前端”神经元单元重设权重。在一些实施例中，对所述一个或更多个神经网络的刺激和抑制可能较自由流动，其中连接以较混乱且复杂的方式相互作用。在一些实施例中，所述一个或更多个神经网络的中间层包括一个或更多个卷积层、一个或更多个重现层或递归层(recurrent layer)、和/或其它层。
[0099]
可以使用训练数据的集合来训练所述一个或更多个神经网络(即，确定神经网络的参数)。所述训练数据可以包括训练样本的集合。每个样本可以是包括输入对象(通常是向量，其可以被称为特征向量)和期望的输出值(也被称为管理信号)的对。训练算法分析所述训练数据，并且通过基于所述训练数据对所述神经网络的参数(例如一个或更多个层的权重)进行调整来调整所述神经网络的行为。例如，在给出形式是{(x1,y1),(x2,y2),
…
,(xn,yn)}的n个训练样本的集合以使得xi是第i个示例的特征向量且yi是它的管理信号的情
况下，则训练算法寻求神经网络g:x
→
y，其中x是输入空间且y是输出空间。特征向量是表示某一对象(例如，如在以上示例中的晶片设计、片段，等等)的数值特征的n维向量。与这些向量相关联的向量空间常常被称作特征空间。在训练之后，所述神经网络可以用于使用新样本来进行预测。
[0100]
在阶段330中，限定了量测目标，即，被包括于所述目标中的各种特征的尺寸和其它特性被录入至所述d4c程序中。例如，如果在结构中包括光栅，则必须限定光栅元件的数目、单独的光栅元件的宽度、两个光栅元件之间的间距等。在阶段340中，产生3d几何形状。这种步骤也考虑是否存在与多层目标设计相关的任何信息，例如，不同层之间的相对移位。这种特征启用多层目标设计。在阶段350中，使所设计的目标的最终几何形状可视化。如下文将更详细地解释的，不仅最终设计被可视化，而且随着设计者应用所述光刻过程的各种步骤，设计者可以对3d几何形状如何被形成和由于过程引发的效应而改变进行可视化。例如，在抗蚀剂图案化之后的3d几何形状不同于在抗蚀剂移除和蚀刻之后的3d几何形状。
[0101]
本公开的重要方面为：使目标设计者能够将方法的阶段可视化以促成它们的在建模和模拟期间的感知和控制。被称作“查看器”的不同可视化工具被构建于d4c软件中。例如，如图3b中示出的，设计者可以根据所限定光刻过程和目标来查看材料绘制图360(并且也可以获得运行时间估计绘制图)。一旦产生了所述光刻模型，则所述设计者就可以通过模型查看器工具375来查看所述模型参数。设计布局查看器工具380可以用以查看所述设计布局(例如，gds档案的视觉呈现/渲染)。抗蚀剂轮廓查看器工具385可以用以查看抗蚀剂中的图案轮廓。几何形状查看器工具390可以用以查看衬底上的3d结构。光瞳查看器工具395可以用以查看对量测工具的模拟响应。本领域技术人员将会理解，这些查看工具可以用以增强在设计和模拟期间所述设计者的理解。在d4c软件的一些实施例中可以不存在这些工具中的一个或更多个工具，并且在一些其它实施例中可以存在额外查看工具。
[0102]
图3c示出图示d4c过程如何通过减小针对所述光刻过程的实际模拟而选择的量测目标的数目来增加总体模拟过程中的效率的流程图。如之前提及的，d4c使得设计者能够设计数千或甚至数百万种设计。不是所有这些设计都可以相对于所述过程步骤中的变化是稳固的。为了选择目标设计的可耐受过程变化的子集，光刻人员可以有意地扰动所限定光刻过程的一个或更多个步骤，如区块352中所示出。所述扰动的引入在其最初被如何定义方面变更了整个过程序列。因此，应用经扰动过程序列(区块354)也会变更所设计的目标的3d几何形状。光刻人员仅选择了示出在原始设计目标中的非零变更的扰动，且创建了选定过程扰动的子集(区块356)。接着利用过程扰动的这种子集来模拟所述光刻过程(区块358)。
[0103]
使用所述光刻过程(或通常，图案化过程)来制造或制作衬底通常涉及过程变化。所述过程变化并非跨越整个所述衬底为均一的。例如，在沉积过程中，膜趋向于在所述衬底的中心处是较厚的并且当靠近于边缘时是较薄的。这些系统性变化通常在测量数据中被反映为“指纹”，其为基于已知过程条件的衬底的特性。换句话说，衬底上存在叠层，所述叠层具有作为衬底坐标的函数的空间变化。叠层包括在所述图案化过程期间形成于衬底上的多个层，以在所述衬底上形成所选图案(例如，设计图案)。所述叠层的每个层可以与厚度、材料性质、和特征以及所述图案化过程的相关参数(例如，cd、节距、重叠，等等)相关联。
[0104]
本系统、和/或方法可以作为单独的工具和/或技术来使用、与d4c过程结合使用、和/或与使用所述过程建模的其它半导体制造过程相结合使用，以增强复杂设计至实体晶
片的准确转印。如上文所描述的，本系统和方法包括软件架构，所述软件架构将体积表示和操控与实施用于模拟的特定过程模型的物理学和/或化学方法的域特定模拟逻辑分离。所述软件架构被拆分成使用体积动态b树(vdb)以储存所述模拟状态和使用水平集合方法(lsm)以操控所述模拟状态的后端，以及实施过程物理学和/或过程化学的前端。所述后端表示可以由不同(例如第二、第三、第四等)前端再使用。
[0105]
作为非限制性示例，图4图示了在d4c过程流程402的情境下本软件架构用于蚀刻模拟400的示例使用(使用本文中所描述的水平集合方法(lsm))。应注意，即便在蚀刻模拟的情境下呈现图4，但所述蚀刻模拟可以被替代任何其它光刻过程模拟。如图4中示出的，模拟400是基于模拟(例如在这个示例中为蚀刻)参数404、几何形状至lsm的转换406、和/或其它信息。转换406是基于材料408、基于多边形的几何形状(例如来自a.gds文件)410、brep几何形状412、和/或其它信息。几何形状412是基于下一代几何形状(ngg)呈现操作414、ngg选配方案(例如xml)416、和/或其它信息。来自模拟400的输出可以由横截面提取器420、lsm切片器422使用以供用于lsm至网格的转换424、和/或用于其它目的。横截面提取器420可以产生横截面430(例如图像、轮廓数据，等等)和/或其它信息。切片器422可以产生用于rcwa求解过程442的经切片的几何形状(例如以基于xml的格式储存)440、经切片的蚀刻体积444、和/或其它信息。转换424可以用以产生蚀刻体积网格426和/或其它信息。可以将转换424、经切片的蚀刻体积444、和/或其它信息应用于d4c蚀刻模拟会话450。会话450也可以接收蚀刻前brep几何形状452、蚀刻前ngg选配方案454、和/或其它信息作为输入。会话450可以产生蚀刻后brep几何形状456、蚀刻后ngg选配方案458、和/或其它信息作为输出。
[0106]
图5图示了本系统和方法的软件架构500的示例。如图5中示出的，架构500包括前端502、后端504、前端准备部分506、和/或其它部件。在一些实施例中，前端准备部分506可以形成前端502的一部分或被包括在前端502中。在一些实施例中，前端准备部分506可以被配置成确定晶片表面上的多个单独点处的处理和/或晶片性质。前端502可以被配置成使用所述处理和/或晶片性质来对所述晶片表面执行过程物理学和/或过程化学模拟。
[0107]
架构500可以被配置成执行一个或更多个图案化过程流程操作建模方法。在一些实施例中，所述方法包括：利用前端502确定与图案化过程流程内的给定操作的过程物理学和/或过程化学相关联的函数；和利用后端504确定预测的晶片几何形状。后端504包括晶片的目标区域的体积表示。由后端504通过应用来自前端502的与所述过程物理学和/或过程化学相关联的函数以操控所述晶片上的目标区域的体积表示，来确定所述预测的晶片几何形状。
[0108]
在一些实施例中，所述方法包括：利用不同(例如第二、第三、第四，等等)前端确定与所述图案化过程流程内的不同的(例如第二、第三、第四，等等)操作的过程物理学和/或过程化学相关联的不同(例如第二、第三、第四，等等)函数；和利用所述过程模型的同一后端(例如后端504)确定不同的(例如第二、第三、第四，等等)所述预测的晶片几何形状。在这些实施例中，后端504包括所述晶片的所述目标区域的相同体积表示。由后端504通过应用与所述图案化过程流程内的不同的(例如第二、第三、第四，等等)操作的过程物理学和/或过程化学相关联的不同函数以操控所述晶片上的所述目标区域的体积表示来确定不同的(例如第二、第三、第四，等等)所述预测的晶片几何形状。例如，在一些实施例中，所述图案化过程流程内的不同的(例如第二、第三、第四，等等)操作包括蚀刻和沉积(和/或化学机械
抛光，和/或任何其它过程)。后端504可以用能够与关联于不同蚀刻和沉积(或其它)操作的前端(例如502a、502b，它们在图5中没有被示出)互换的方式而被使用。
[0109]
在一些实施例中，架构500被配置成实施从前端逻辑切换至后端逻辑的基于时间的迭代流程控制。在一些实施例中，前端502和后端504经由(1)由前端502的前端准备部分506所限定的可配置的表面点参数510集合(例如每积分点参数)而通信。可以例如在应用来自前端502的函数之前由后端504从前端502获得所述表面点参数。所述前端和所述后端也经由(2)被前端502基于表面点参数510所确定的速度场512而通信。
[0110]
如图5中所示，后端504可以被配置成用以接收513与每积分点参数516(其可替代地被包括在前端准备部分506中-在516处，确定每积分点参数的配置(即，计算其子集及其如何由前端502配置)，而506关于每积分点参数的值(如由后端504根据在所述模拟之前由所述前端502所设置的所述配置来计算))、全局建模参数518、材料参数520相关的输入叠层的信息，和/或其它信息。后端504可以被配置成执行可选的lsm减少取样(down sample)操作522、单位单元延伸操作524、等值面(例如处于“相同值
”‑
提取水平集合函数的所有相同值的部位(例如具有值0的所有部位)将得到表面(“零水平集合”或“零水平等值面”)提取操作526、和积分点计算操作528。前端准备部分506可以提取梯度530，执行可见性计算532，映射材料蚀刻(在这个示例中)率534，和/或执行其它操作。前端可以执行速度函数确定操作540、速度场确定操作512、和/或其它操作。在一些实施例中，后端504被配置成执行对流(advection)操作542、单位单元裁剪操作544、和/或其它操作。在一些实施例中，架构500被配置成使得迭代地执行550这些操作中的一个或更多个操作直到提取552蚀刻(在这个示例中)结果为止。在一些实施例中，利用前端502确定与图案化过程流程内的给定操作(例如在这个示例中进行蚀刻)的过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数包括操作540和512中的一个或两者。在一些实施例中，利用前端502确定与所述图案化过程流程内的给定操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数包括操作540、512、510、532和/或534中的一个或更多个操作。在一些实施例中，利用后端504确定所述预测的晶片几何形状(例如通过应用与过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数)包括操作542和544中的一个或两者。在一些实施例中，利用后端504确定所述预测的晶片几何形状包括操作542、544、522、524、526、528和/或513中的一个或更多个。
[0111]
在一些实施例中，后端504被配置成使用体积动态b树产生所述晶片的所述目标区域的所述体积表示。在一些实施例中，例如，使用体积动态b树产生所述晶片的所述目标区域的所述体积表示包括操作513、524、526或528中的一个或更多个操作。使用体积动态b树产生所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示可以包括将动态多分辨率栅格应用至晶片表面轮廓的多个区域。在栅格的覆盖较多特征、较密集特征、和/或关键或至关重要特征的区域中，后端504可以被配置成增大所述栅格的分辨率且储存关于所述表面轮廓的较多几何信息和/或其它信息。例如，这样的区域可以包括所述表面上的特征的边缘。在栅格的覆盖具有较少、较稀疏和/或较不重要特征的区域中，后端504可以被配置成降低所述栅格的分辨率且储存关于所述表面轮廓的较少几何信息和/或其它信息。这样的区域可以包括所述晶片的表面的尺寸和/或材料性质不发生改变的平面区域和/或平坦线区(plateau)。所述栅格可以在某种意义上是动态的，这是因为随着特征贯穿晶片的层的厚度(例如在z方向上)、在层与层之间、针对在模拟期间在各个迭代时间点处变动的相同表面点等等发生改
变，栅格分辨率可以跨越整个所述层发生改变。储存关于所述表面轮廓的几何信息和/或其它信息可以包括：对晶片表面上的不同点处的信息进行取样、提取局部表面性质、确定尺寸，等等(使得针对所述栅格分辨率为高的较多点储存较多信息，且针对所述栅格分辨率为低的较少点储存较少信息)。在一些实施例中，使用体积动态b树来产生所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示减少了由架构500所需的计算资源和储存资源的量(例如，因为仅针对晶片表面的存在较多特征、较密集特征和/或关键或至关重要特征的区域来储存信息和/或执行计算)。
[0112]
作为非限制性示例，图6图示了将多分辨率栅格600应用至晶片表面轮廓的区域602。栅格600包括具有不同大小的分辨率方框604、606、607、608(例如从最大至最小列出)。在栅格600的覆盖较多特征、较密集特征、和/或关键或至关重要特征(例如沿区域602的特征622的圆形边缘620)的区域中，后端504(图5)可以被配置成增大所述栅格的分辨率(例如使用较小方框607和608)且储存关于表面轮廓的较多几何信息和/或其它信息。例如，这样的区域可以包括所述表面上的特征的边缘，诸如边缘620。在栅格600的覆盖了具有较少、较稀疏、和/或较不重要特征的区域的多个区域中，后端504可以被配置成降低栅格的分辨率(例如使用较大方框604和606)且储存关于所述表面轮廓的较少几何信息和/或其它信息。这样的区域可以包括平面区域和/或平坦线区650，或超出特征之外的区域652，其中所述晶片的所述表面的尺寸和/或材料性质不改变。
[0113]
返回至图5，在一些实施例中，后端504被配置成使用水平集合方法(lsm)操控所述晶片的所述目标区域的所述体积表示。在一些实施例中，操控所述晶片的所述目标区域的所述体积表示包括操作542、544和/或其它操作。lsm是适于对表面的时间演化进行追踪的概念性架构。对所述晶片的所述目标区域的所述体积表示进行操控包括将传播界面嵌入为较高维水平集合函数φ的零水平集合。用于图6中示出的特征的这种函数可以例如为
[0114][0115]
例如，其中针对圆圈外部的区域，φ(x,y)》0且针对圆圈内部的区域，φ(x,y)》0。接着通过操控所述水平集合函数φ来描述所述界面的运动。在给出所述界面(例如介于晶片叠层的层与空气之间的界面)的部位的情况下，可以基于在所述界面自身处的表面上的多个单独点处的速率(基于φ而确定)来预测所述前端的新部位(例如所述晶片的在所述界面处的表面)。所述速率继而取决于与关于由前端502所确定的等离子体物理学、粒子输送、表面化学反应等的各种方程组相关联的解(下文所描述的)。
[0116]
例如，图7图示了对表面702的时间演化700进行追踪。在一些实施例中，针对表面702的运动方程式(用以在多个单独时间点t处对表面702的部位进行追踪)可以是：
[0117][0118]
其中v为速度函数(例如，如下文所描述的)。如果(在正常方向上的速度)，则：
[0119][0120]
f可以是所述速度函数的法向分量。例如在跨越整个表面702的每个单独点处可以
存在f的不同值。f的值可以例如取决于晶片特性，诸如区域中的特征的密度或尺寸(例如在设计中的敞开空间的大小)、正在执行的过程(例如蚀刻、沉积等)和/或其它特性。因而，可以基于速度函数来对表面702(例如介于晶片层与周围环境之间的界面)的运动进行建模。
[0121]
图7也图示了表面702的所述时间演化700的截面图704。表面702位于晶片708(包括部分710、712、714和716)与空气720的界面处。可以将表面702的初始边界703设置为零(水平集合)且可以确定750带正负号距离场(sdf)。sdf是一种标量场，其每个值指示了至隐含表面的距离，其中值的正负号指示(按照惯例)在内部或外部。水平集合函数常常是sdf、或作为sdf开始，但操控所述水平集合可能“破坏”带正负号的距离性质，这是因为所述值不再是确切距离，其使得用以周期性地将所述水平集合再次重新初始化/重新归一化为sdf的需求成为必要。sdf性质(尤其)有用于对可见性/通量计算进行射线追踪(本文中所描述的)，这是由于其允许沿表面法线的有效遍历，其中步长大小(距离)直接从所述水平集合函数读取(这通常被称作“射线步进”)。如图7中示出的，边界703借助于水平集合函数(本文中所描述的)的对流随着时间推移演化。
[0122]
返回至图5，存在能够以数值方式对诸如蚀刻之类的图案化过程流程内的复杂操作进行建模的一些模拟器。然而，严密过程(例如等离子体蚀刻)建模在计算方面是昂贵的，这是至少由于所涉及现象的多尺度性质，范围从等离子体物理学至流体输送和表面化学反应。从数值建模观点来看，在不同空间尺度(并且因此时间尺度)上组合与这样的现象相关联的数学方程式是复杂的，这是由于离散化方案必须遵循问题的多尺度性质。在图案化过程流程(例如蚀刻)内对操作的严密建模通常需要同时求解非常不同的物理方程式(反应器中的等离子体物理学、粒子输送、表面化学反应、电磁方程式、表面时间演化，等等)。这些常常需要不同的离散化方案。因此，不存在可以适应整个建模流程的统一架构。这可能导致需要被模型化和/或考虑大量的参数，这导致模拟时间惊人地过长。另外，模拟的特定参数通常是先验未知的，并且可能需要许多试验以调谐模型参数。例如，可能存在于一个特定等离子体气体实验中的离子集合是未知的，且可以被猜测直到结果与观测值匹配为止。通常，所开发的气相化学方法包括数十种物质和数百个化学反应。当前学术界的等离子体和化学模型是基于很大部分的假定且不存在例如真正的全始(ab initio)模型即从头开始模型。仅数据驱动方法常常产生具有人工效应的复杂的错误趋势、依赖于加权以在图案当中进行折衷(例如由于预测能力不足)、缺乏物理基础、和/或具有其它缺点。
[0123]
相比之下，本系统和方法利用速度(或速率)函数来对复杂等离子体物理学、粒子输送、表面化学反应等进行建模。在一些实施例中，确定所述速度函数包括操作540、512中的一个或更多个操作、和/或图5中示出的其它操作。在一些实施例中，前端502可以被配置成使得与所述图案化过程流程内的操作的过程物理学和/或过程化学相关联的函数是速度函数。在一些实施例中，所述速度函数描述在所述晶片与晶片周围的环境之间的界面处所述晶片的表面的运动(例如，如上文关于lsm所描述的)。在实施例中，所述速度函数被配置成针对所述表面上的不同点产生不同速度值。所述不同速度值随着针对所述晶片的所述表面上的不同点的所述图案化过程流程内的操作的过程物理学和/或过程化学而变化。
[0124]
例如，复杂等离子体物理学、粒子输送、表面化学反应等现象的组合效应可以由经简化的速度函数来近似，所述经简化的速度函数仅取决于非常受限的参数集合。这些参数不必对应于在与所述现象相关联的物理方程式中出现的数学参数。架构500不求解这样的
物理方程式。替代地，架构500(前端502和/或前端准备部分506)确定它们的组合效应以产生速度函数v。所述速度函数以准确地表示制造操作行为的方式而被公式化。例如，在利用蚀刻的情况下，已知敞开区域趋向于较快速地蚀刻。所述速度函数被配置成考虑这种情况，这是因为其依赖于从所述等离子体源所收集的能量的分率(例如借助于下文所描述的射线追踪技术来估计)。所述速度函数是可配置的且可以被设计为以定量方式再现在处理期间的晶片的表面轮廓的预期(观测到的)演化，其中参数经校准以用于定量匹配。
[0125]
在一些实施例中，与图案化过程流程内的操作的过程物理学和/或过程化学相关联的函数(例如以上所描述的所述速度函数)包括定性参数和与所述定性参数相关联的数值常数。数值常数由前端502使用机器学习模型来确定，所述机器学习模型被配置成增强在对实体晶片所进行的测量与从后端504的所述预测的晶片几何形状之间的一致性。
[0126]
例如，前端502和/或前端准备部分506可以使用机器学习来校准所述速度函数。校准可以包括确定所述速度函数的参数(例如在晶片制造(蚀刻)过程期间控管表面演化的偏微分方程式的参数)。可以将这些参数确定如下：(1)所述速度函数v可以被配置成根据以下方程定性地再现预期行为
[0127]
v＝v(x)
[0128]
其中x是表示所述函数的参数的通用向量。例如，函数v可以被配置成考虑等离子体源的角度能谱、对正在蚀刻的材料的依赖性、和/或诸如充电效应和/或微开槽之类的其它特征。(2)可以使用机器学习(例如最小化由所述函数相对于对实体晶片进行的临界尺寸扫描电子显微镜测量的大的集合所产生的误差)根据以下方程来校准所述函数的数值常数：
[0129]
在的条件下x0＝arg min
x
(f(x))
[0130]
其中f(x)是误差的量度，并且i和j是限定约束的指数的集合(可能为空集)。这种校准包括对参数空间(∈)进行探索以寻找最佳地对从显影后(ad)轮廓至蚀刻后(ae)轮廓(针对这种蚀刻示例)的映射进行近似的点x0∈x。
[0131]
作为非限制性示例，图8示意性地图示了训练800、应用802、评估804、和更新806包括所述速度函数的所述模型(例如图5中示出的架构500)。在这个示例中，训练800可以基于已知ad/ae对轮廓信息。可以将与ad叠层、过程和/或模型参数相关的信息810、和/或其它信息输入至所述模型中且可以应用802所述模型。可以基于例如对应的实体晶片的sem图像830和/或其它信息来评估804模型输出820(例如ae叠层822和/或其它输出)。评估804可以包括例如确定所预测的ad叠层与对应叠层的实际图像之间的差。更新806可以基于评估804和/或其它信息。例如，更新806可以包括更新所述速度函数和/或其它更新。
[0132]
返回至图5，在校准之后，由前端502(和/或前端部分506)连同后端504所产生的所述速度函数可以提供简化的和可配置的处理操作(例如蚀刻)模型，其无需建模和求解与在处理期间发生的复杂物理现象相关联的物理方程式。由于这种情况，架构500的使用者无需是能够设置复杂的物理模拟或具有关于特定晶片制造(例如蚀刻)过程的深度知识的专家。此外，与用于先前系统的数天或数周模拟时间相比，可以在数小时内测量模拟时间。
[0133]
在一些实施例中，前端502(和/或前端准备部分506)被配置成使用射线追踪确来定在介于所述晶片与所述晶片周围的环境之间的界面处(例如针对与以上所描述的lsm相
关联的移动表面)在所述晶片的模型化表面上的多个单独点处的入射通量。在一些实施例中，这可以包括例如图5中示出的操作532和/或其它操作。在一些实施例中，与图案化过程流程内的所述操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数是水平集合函数，并且利用图形处理单元(例如下文所描述的图9中所示出的计算系统)根据水平集合函数直接地执行入射通量确定。(作为简要图示，所述水平集合函数是描述几何形状的标量场，所述速度函数是用以对流所述水平集合函数的向量场)。在一些实施例中，前端502被配置成使用射线追踪基于使用体积动态b树(例如以上所描述的)所产生的所述晶片的表示来确定所述入射通量。
[0134]
例如，存在用以在半导体制造过程期间模拟在晶片的表面附近的粒子(例如离子、中性粒子、和电子)的轨迹的不同方法。例如，这些方法包括蒙特卡洛模拟。为了在保留模拟准确度的同时增大模拟速率，可以使用通量模拟。用于执行通量计算以供进行形貌模拟的通用方法使用了射线追踪。这有助于通过对来自每个表面样本点的射线的一些角分布进行追踪且将可以(直接地、或在一次或更多次反射之后)到达源平面(例如在粒子源处)的那些射线集成来确定经模拟表面上的取样点处的可见性(例如在表面部位处可见的/暴露的粒子源的区域)。
[0135]
可以对经模拟晶片层表面的不总是与最适于形貌操控(例如，如上文所描述的)的表示匹配的网格表示来执行射线追踪。对于被执行为移动表面问题(例如，如本文中所描述的)的形貌模拟，其中可以根据到达经模拟表面(例如蚀刻、沉积、和/或其它模拟)的粒子的粒子通量来确定表面速度，经模拟形貌的表示可以是例如水平集合函数(的离散化)。
[0136]
然而，使用传统(显式)网格射线追踪器需要在每次迭代处提取这种网格，之后射线追踪器将必须构建加速结构(例如边界体积层次结构，即包围盒层次)以能够有效地对网格进行射线追踪。最后，射线追踪结果需要被映射回至(隐含)水平集合函数上。这种网格提取和边界体积层次结构或包围盒层次(bvh)不仅构建了在计算方面昂贵的操作，而且它们由于数值耗散也引入了常常不想要的平滑化和精度损失。将射线追踪结果投影回至水平集合函数上需要可见性样本至水平集合函数的离散化点上的某种形式的内插，这不是琐碎无足轻重的且也可以能影响例如模拟准确度。另外，用于在模拟器的确定了表面速度(经由射线追踪)的那些部分与变换了所述模拟形貌(水平集合对流)的那些部分之间切换表示的要求可以使集成式方案的实施复杂化，所述方案允许在这些部分之间共享信息和逻辑。
[0137]
架构500可以借助于射线步进射线追踪器而被实施为直接地在所述水平集合函数(以上所描述的)上的通量计算，所述射线步进射线追踪器运行于图形处理单元(gpu)上、且使用遍及架构500而使用的相同体积动态b树(vdb)表示(例如用于对所述表面取样、提取局部表面性质、对流，等等)。架构500至少由于以下各项的组合而是相较于现有技术系统的改善：a)针对通量计算(射线追踪)和所述模拟的其余部分两者使用相同的表示；和b)在gpu上运行所述射线步进水平集合射线追踪器。这种情况a)由于无需网格提取、bvh构建、和将所述射线追踪器结果投影回至所述水平集合函数上而节省了计算时间；b)允许显著较高的射线追踪器吞吐量(以射线/秒为单位而计)；和c)防止和/或以其它方式减少由于数值耗散和内插而导致的准确度损失。至少借助于这些和其它优点，架构500促成了模拟较进阶的物理学效应，否则其将会产生不切实际的模拟运行时间。
[0138]
图9图示了射线步进射线追踪器功能性的示例。在图9中，单独的圆圈900指示了所
述射线步进器可以一步朝向表面902前进而不会“超越/超出”其范围。以这种方式，所述射线追踪器可以找到射线-表面相交点904，而无需比如三角形的某一显式表示，这是“正常的”基于网格的射线追踪器工作的方式。有利地，在利用射线步进水平集合(如本文中所描述的)的情况下，至所述表面的最接近距离(例如每个圆圈900的半径)是针对所述点处的所述水平集合所储存的值(例如，只要其保持为距离函数，且所述值不因例如对流而受到过多干扰，因此需要以上所描述的周期性重新归一化)。
[0139]
返回至图5，在一些实施例中，架构500被配置成基于来自后端504的预测来确定一个或更多个制造操作过程参数。架构500可以基于所确定的所述一个或更多个过程参数来确定针对晶片制造设备的调整。在一些实施例中，所述制造操作过程包括蚀刻、沉积、化学机械抛光、和/或其它晶片制造过程。在一些实施例中，所确定的所述一个或更多个过程参数包括掩模设计、光瞳形状、剂量、或聚焦中的一个或更多个。在一些实施例中，所确定的所述一个或更多个过程参数包括掩模设计，并且基于所述掩模设计来调整所述晶片制造设备包括将所述掩模设计从第一掩模设计改变至第二掩模设计。在一些实施例中，所确定的所述一个或更多个过程参数与粒子性质和表面反应速率中的一个或两者相关联。在一些实施例中，所述方法包括基于所确定的调整来调整所述晶片制造设备。
[0140]
图10是示出了可以辅助实施本文所披露的方法、流程或系统的计算机系统100的框图。计算机系统100包括总线102或用于通信信息的其他通信机构、以及与总线102联接以用于处理信息的处理器104(或多个处理器104和105)。计算机系统100还包括主存储器106，诸如随机存取存储器(ram)或其他动态储存装置，其联接到总线102，以用于存储待由处理器104执行的信息和指令。主存储器106还可用于在执行待由处理器104执行的指令期间存储临时变量或其他中间信息。计算机系统100还包括与总线102联接的只读存储器(rom)108或其他静态储存装置，用于存储用于处理器104的静态信息和指令。提供诸如磁盘或光盘之类的储存装置110，并将其联接到总线102以用于储存信息和指令。
[0141]
计算机系统100可以经由总线102联接到显示器112，诸如用于向计算机用户显示信息的阴极射线管(crt)或平板或触摸面板显示器。包括字母数字键和其他键的输入装置114被联接到总线102，以用于将信息和命令选择传递至处理器104。用户输入装置的另一种类型是光标控件116，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键，用于将方向信息和命令选择传递给处理器104并且用于控制光标在显示器112上的移动。此输入装置通常在两个轴上具有两个自由度，即第一轴(例如，x)和第二轴(例如，y)，这允许该装置指定平面中的位置。触摸面板(屏幕)显示器也可以用作输入装置。
[0142]
根据一个实施例，可以由计算机系统100响应于处理器104执行被包含于主存储器106中的一个或更多个指令的一个或更多个序列来执行本文中所描述的一种或更多种方法的部分。可以从诸如储存装置110之类的另一计算机可读介质将这样的指令读取到主存储器106内。执行被包含在主存储器106中的指令的序列导致处理器104执行本文所述的过程步骤。也可以采用多处理布置中的一个或更多个处理器来执行被包含于主存储器106中的指令的序列。在替代实施例中，可以使用硬连线电路来代替软件指令、或与软件指令结合使用。因而，本文的描述不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
[0143]
如本文所使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器104提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采用许多形式，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，诸如储存装置110。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器106。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线102的线缆。传输介质还可以采用声波或光波的形式，诸如在射频(rf)和红外(ir)数据通信期间所产生的声波或光波。计算机可读介质的常见形式包括，例如，软式磁碟片、挠性磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、cd-rom、dvd、任何其他光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、ram、prom和eprom、flash-eprom、任何其他存储器芯片或卡匣、以及下文所述的载波、或可供计算机从中读取的任何其他介质。
[0144]
各种形式的计算机可读介质可以涉及携载一个或更多个指令的一个或更多个序列至处理器104以供执行。例如，所述指令可以最初承载于远程计算机的磁盘上。所述远程计算机可以将所述指令加载到其动态存储器中，并且使用调制解调器通过电话线路发送指令。计算机系统100本地的调制解调器可以在电话线路上接收数据，并且使用红外发射器将数据转换为红外信号。联接到总线102的红外检测器可以接收在红外信号中所携载的数据，并且将数据置于总线102上。总线102将数据携载至主存储器106，处理器104从主存储器106检索并且执行指令。由主存储器106所接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后被储存在储存装置110上。
[0145]
计算机系统100也可以包括联接到总线102的通信接口118。通信接口118提供联接到与本地网络122相连接的网络链路120的双向数据通信。例如，通信接口118可以是集成服务数字网络(isdn)卡或调制解调器，以提供通往对应类型电话线路的数据通信连接。作为另一个示例，通信接口118可以是局域网(lan)卡，以提供通往兼容lan的数据通信连接。无线链接也可以被实施。在任何这样的实施方式中，通信接口118发送和接收携带有表示各种类型信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。
[0146]
网络链路120通常通过一个或更多个网络提供通往其他数据装置的数据通信。例如，网络链路120可以提供穿过局域网122到主机电脑的连接或到由互联网服务提供商(isp)126所操作的数据设备的连接。isp 126继而通过全球封包数据通信网络(现在通常称为“互联网”128)提供数据通信服务。局域网122和互联网128两者都使用携带数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。通过各种网络的信号和在网络链路120上并且通过通信接口118的信号(其携带发送给计算机系统100和来自计算机系统100的数字数据)是传输信息的载波的示例形式。
[0147]
计算机系统100可以通过网络、网络链接120和通信接口118来发送消息并且接收数据，包括程序代码。在互联网的示例中，服务器130可以通过互联网128、isp 126、局域网122和通信接口118来传输针对应用程序的所请求的代码。例如，一个这样的下载的应用可以提供本文中所描述的方法的全部或部分。所接收到的代码可以在被接收到时由处理器104执行，和/或被储存在储存装置110或其他非易失性储存装置中，以供稍后执行。以这种方式，计算机系统100可以获得呈载波形式的应用代码。
[0148]
图11示意性地描绘可以与本文中所描述的技术结合使用的与图1中示出的设备相似和/或相同的示例性光刻投影设备。所述设备包括：
[0149]-照射系统il，所述照射系统il用于调节辐射束b。在这种特定情况下，照射系统还包括辐射源so；
[0150]-第一物体台(例如图案形成装置台)mt，所述第一物体台具有用于保持图案形成
装置ma(例如，掩模台)的图案形成装置保持器并连接到用于相对于项ps来准确地定位图案形成装置的第一定位器；
[0151]-第二物体台(衬底台)wt，所述第二物体台具有用于保持衬底w(例如涂覆有抗蚀剂的硅晶片)的衬底保持器并连接到用于相对于项ps来准确地定位衬底的第二定位器；
[0152]-投影系统(“透镜”)ps(例如，折射型、反射型或反射折射型光学系统)，所述投影系统用于将图案形成装置ma的被辐射的部分成像到衬底w的目标部分c(例如包括一个或更多个管芯)上。
[0153]
如本文所描绘的，所述设备属于透射类型(例如，采用透射型图案形成装置)。然而，一般而言，它可以属于反射类型(例如，采用反射型图案形成装置)。所述设备可以采用与经典掩模不同种类的图案形成装置；示例包括可编程反射镜阵列或lcd矩阵。
[0154]
源so(例如汞灯或准分子激光、激光产生等离子体(lpp)euv源)产生辐射束。例如，这个束直接地或在已横穿诸如扩束器ex之类的调节装置之后馈送至照射系统(照射器)il中。照射器il可以包括调整装置ad，用于设定束中的强度分布的外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称作σ-外部和σ-内部)。另外，照射器il通常会包括各种其他部件，诸如积光器in和聚光器co。这样，照射于图案形成装置ma上的束b在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
[0155]
关于图11应注意，虽然源so可以在光刻投影设备的外壳内(这经常是当源so为例如汞灯时的情况)，但它也可以远离光刻投影设备，它所产生的辐射束被引导到该设备中(例如，借助于适当的定向反射镜)；后一情形经常是当源so为准分子激光(例如，基于krf、arf或f2激光作用)时的情况。
[0156]
束pb随后截断于被保持于图案形成装置台mt上的图案形成装置ma。在已横穿图案形成装置ma的情况下，束pb穿过透镜pl，该透镜pl将所述束b聚焦到衬底w的目标部分c上。借助于第二定位装置(和干涉测量装置if)，可以准确地移动衬底台wt，例如，以便将不同目标部分c定位在束pb的路径中。类似地，第一定位装置可以用于例如在从图案形成装置库机械地获取图案形成装置ma之后或在扫描期间相对于束b的路径来准确地定位图案形成装置ma。通常，将借助于没有被明确地描绘的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现物体台mt、wt的移动。然而，在步进器(与步进扫描工具相反)的情况下，图案形成装置台mt可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。
[0157]
所描绘的工具可以用于两种不同的模式中：
[0158]-在步进模式中，将图案形成装置台mt保持基本静止，并且将整个图案形成装置图像一次投影(即，单次“闪光”)到目标部分c上。然后，使衬底台wt在x和/或y方向上移位，以使得不同的目标部分c可以被束pb辐射；
[0159]-在扫描模式下，除了单次“闪光”中不曝光给定目标部分c之外，基本上适用于相同的情形。可替代地，图案形成装置台mt能够在给定方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)上以速率v移动，以使得投影束b在图案形成装置图像上进行扫描；同时，衬底台wt以速率v＝mv在相同或相反方向上同时移动，其中，m是透镜pl的放大率(典型地m＝1/4或1/5)。这样，可以在不必对分辨率进行折衷的情况下曝光相对大的目标部分c。
[0160]
图12更详细地示出设备1000，包括源收集器模块so、照射系统il以及投影系统ps。源收集器模块so构造和布置成将真空环境维持在源收集器模块so的围封结构220中。发射
euv辐射的等离子体210可以由放电产生等离子体源形成。euv辐射可以通过气体或蒸汽产生，例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽，其中产生非常热的等离子体210以发射在电磁光谱的euv范围内的辐射。例如，通过引起至少部分地电离的等离子体的放电而产生热的等离子体210。为了有效产生辐射，可能需要为例如分压为10pa的xe、li、sn蒸汽或任何其他适当的气体或蒸汽。在实施例中，提供被激发的锡(sn)的等离子体以产生euv辐射。
[0161]
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。污染物阱230也可以包括气体阻挡件，或气体阻挡件与通道结构的组合。如本领域中已知的，本文中进一步示出的污染物阱或污染物阻挡件230至少包括通道结构。
[0162]
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和下游辐射收集器侧252。横穿收集器co的辐射可以由光栅光谱滤光器240反射，然后沿着点划线“o”所指示的光轴而聚焦在虚源点if处。虚源点if通常被称作中间焦点，并且源收集器模块被布置成使得中间焦点if位于围封结构220中的开口221处或附近。虚源点if是辐射发射等离子体210的图像。
[0163]
随后，辐射横穿照射系统il，该照射系统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，该琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24被布置成提供在图案形成装置ma处具有期望的角分布的辐射束21，以及在图案形成装置ma处具有期望的均匀性的辐射强度。在辐射束21在由支撑结构mt保持的图案形成装置ma处反射之后，形成图案化的束26，并且通过投影系统ps将图案化的束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。
[0164]
在照射光学器件单元il和投影系统ps中通常可以存在比示出的元件更多的元件。依赖于光刻设备的类型，可以可选地呈现光栅光谱滤光器240。此外，可以存在比图中示出的反射镜更多的反射镜，例如在投影系统ps中可以存在有在图18中示出的元件以外的1至6个额外的反射元件。
[0165]
如图10中所图示的收集器光学器件co被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的嵌套收集器，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设置成围绕光轴o轴对称，并且这种类型的收集器光学器件co可以与经常被称作dpp源的放电产生等离子体源组合使用。
[0166]
替代地，源收集器模块so可以是如图13所示的lpp辐射系统的一部分。激光器la布置成将激光能量沉积到诸如氙(xe)、锡(sn)或锂(li)的燃料中，从而产生具有几十电子伏特的电子温度的高度电离的等离子体210。在这些离子的去激发和再结合或复合期间产生的高能辐射从等离子体发射，由近正入射收集器光学器件co收集，并且聚焦到围封结构220中的开口221上。
[0167]
本文中所披露的构思可以对用于对次波长特征进行成像的任何通用成像系统进行模拟或在数学上建模，并且在能够产生具有越来越小的大小的波长的新兴成像技术中可能尤其有用。已经在使用中的新兴技术包括能够通过使用arf激光器产生193nm波长且甚至能够通过使用氟激光器产生157nm波长的极紫外线(euv)光刻术。此外，euv光刻能够通过使用同步加速器或通过利用高能电子来射到材料(固体或等离子体)而产生在20至5nm的范围
内的波长，以便产生这种范围内的光子。
[0168]
可以在以下方面中进一步描述本公开的实施例。
[0169]
1.一种方法，包括：
[0170]
利用过程模型的前端确定与图案化过程流程内的操作的过程物理学和/或过程化学相关联的函数；
[0171]
利用所述过程模型的后端确定所述预测的晶片几何形状，所述过程模型的所述后端包括所述晶片上的目标区域的体积表示，由所述后端通过应用来自所述前端的与所述过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数以操控所述晶片上的所述目标区域的体积表示来确定所述预测的晶片几何形状；
[0172]
基于来自所述过程模型的预测确定一个或更多个过程参数；和
[0173]
基于所确定的所述一个或更多个过程参数确定对晶片制造设备的调整。
[0174]
2.根据方面1所述的方法，还包括：
[0175]
利用所述过程模型的第二前端确定与所述图案化过程流程内的第二操作的过程物理学和/或过程化学相关联的第二函数；和
[0176]
利用所述过程模型的同一后端确定第二预测的晶片几何形状，所述过程模型的所述后端包括所述晶片上的所述目标区域的相同体积表示，由所述后端通过应用与所述图案化过程流程内的所述第二操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述第二函数以操控所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示来确定所述第二预测的晶片几何形状。
[0177]
3.根据方面2所述的方法，其中所述图案化过程流程内的所述操作包括蚀刻，并且其中所述第二操作包括沉积或化学机械抛光。
[0178]
4.根据方面1至3中任一项所述的方法，其中所确定的所述一个或更多个过程参数包括掩模设计、光瞳形状、剂量、或焦距中的一个或更多个。
[0179]
5.根据方面4所述的方法，其中所确定的所述一个或更多个过程参数包括所述掩模设计，并且基于所述掩模设计调整所述晶片制造设备包括将所述掩模设计从第一掩模设计改变至第二掩模设计。
[0180]
6.根据方面1至3中任一项所述的方法，其中所确定的所述一个或更多个过程参数与粒子性质和表面反应速率中的一个或两者相关联。
[0181]
7.根据方面1所述的方法，还包括基于所确定的调整来调整所述晶片制造设备。
[0182]
8.一种方法，包括：
[0183]
利用过程模型的前端确定与图案化过程流程内的操作的过程物理学和/或过程化学相关联的函数；和
[0184]
利用所述过程模型的后端确定所述预测的晶片几何形状，所述过程模型的所述后端包括所述晶片上的目标区域的体积表示，所述预测的晶片几何形状由所述后端通过应用来自所述前端的与所述过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数以操控所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示来确定。
[0185]
9.根据方面8所述的方法，还包括利用所述过程模型的第二前端确定与所述图案化过程流程内的第二操作的过程物理学和/或过程化学相关联的第二函数；和
[0186]
利用所述过程模型的同一后端确定第二预测的晶片几何形状，所述过程模型的上述后端包括所述晶片上的所述目标区域的相同体积表示，由所述后端通过应用与所述图案
化过程流程内的所述第二操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述第二函数以操控所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示来确定所述第二预测的晶片几何形状。
[0187]
10.根据方面9所述的方法，其中所述图案化过程流程内的所述操作包括蚀刻，并且其中所述图案化过程流程内的所述第二操作包括沉积或化学机械抛光。
[0188]
11.根据方面8至10中任一项所述的方法，还包括由所述过程模型实施从前端逻辑切换至后端逻辑的基于时间的迭代流程控制。
[0189]
12.根据方面8至11中任一项所述的方法，其中所述前端和所述后端经由以下各项来通信：(1)由所述前端所限定的一组可配置的表面点参数，所述表面点参数是在应用来自所述前端的函数之前由所述后端从所述前端获得的，和(2)由所述前端基于所述表面点参数所确定的速度场。
[0190]
13.根据方面8至12中任一项所述的方法，还包括利用所述过程模型的所述后端使用体积动态b树来产生所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示。
[0191]
14.根据方面8至13中任一项所述的方法，还包括利用所述过程模型的所述后端使用水平集合方法来操控所述晶片上的所述目标区域的所述体积表示。
[0192]
15.根据方面8至14中任一项所述的方法，其中与所述图案化过程流程内的所述操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数是速度/速率函数。
[0193]
16.根据方面15所述的方法，其中所述速度/速率函数描述所述晶片的表面的在所述晶片与所述晶片周围的环境之间的界面处的运动。
[0194]
17.根据方面16所述的方法，其中所述速度/速率函数被配置成针对所述表面上的不同点产生不同速度值，所述不同速度值随着所述图案化过程流程内的所述操作的针对所述晶片的所述表面上的不同点的过程物理学和/或过程化学而变化。
[0195]
18.根据方面8至17中任一项所述的方法，其中与所述图案化过程流程内的所述操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数包括定性参数和与所述定性参数相关联的数值常数，由所述前端使用机器学习模型来确定所述数值常数，所述机器学习模型被配置成增强对实体晶片进行的测量与来自所述后端的所述预测的晶片几何形状之间的一致性。
[0196]
19.根据方面8至18中任一项所述的方法，还包括利用所述过程模型的所述前端使用射线追踪来确定在所述晶片与所述晶片周围的环境之间的界面处、在所述晶片的模型化表面上的多个单独点处的入射通量。
[0197]
20.根据方面19所述的方法，其中与所述图案化过程流程内的所述操作的过程物理学和/或过程化学相关联的所述函数是水平集合速度函数，并且其中利用图形处理单元根据所述水平集合函数直接地执行入射通量确定。
[0198]
21.根据方面20所述的方法，还包括利用所述图形处理单元基于所述水平集合函数来执行射线追踪，以增大建模的速率。
[0199]
22.根据方面20所述的方法，还包括使用射线追踪、基于使用体积动态b树所产生的所述晶片上的所述目标区域的表示来确定所述入射通量。
[0200]
23.根据方面8所述的方法，其中所述图案化过程流程内的所述操作包括蚀刻、沉积、或化学机械抛光。
[0201]
24.一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可
读介质上记录有指令，所述指令在由计算机执行时实施根据方面1至23中任一项所述的方法。
[0202]
虽然本文中所披露的构思可以用于在诸如硅晶片的衬底上的晶片制造，但应理解，所披露的构思可以与任何类型的制造系统一起使用，例如，用于在除了硅晶片以外的衬底上的制造的制造系统。另外，所披露元件的组合和子组合可以包括多个单独实施例。例如，所述软件架构的所述前端和所述后端可以包括多个单独实施例，和/或这些特征可以一起用于同一实施例中。
[0203]
以上描述描述旨在是示例性的而不是限制性的。因此，本领域的技术人员将明白，在不背离下面阐述的权利要求书的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。