用于确定图案形成装置的曲线图案的方法
阅读说明：本技术 用于确定图案形成装置的曲线图案的方法 (Method for determining a curved pattern of a patterning device ) 是由 张权 *** 拉斐尔·C·豪厄尔 苏静 邹毅 卢彦文 于 2019-02-28 设计创作，主要内容包括：本文描述了一种用于确定图案形成装置的曲线图案的方法,所述方法包括：获得(i)对应于待印制于经受图案化过程的衬底上的目标图案的所述图案形成装置的初始图像和(ii)配置成根据所述初始图像预测所述衬底的上的图案的过程模型；通过硬件计算机系统从所述初始图像生成增强型图像；通过所述硬件计算机系统使用所述增强型图像生成水平集图像；通过所述硬件计算机系统基于所述水平集图像、所述过程模型和成本函数迭代地确定所述图案形成装置的曲线图案,其中所述成本函数(例如,EPE)确定所预测的图案与所述目标图案之间的差,其中所述差被迭代地减小。(Described herein is a method for determining a curvilinear pattern of a patterning device, the method comprising: obtaining (i) an initial image of the patterning device corresponding to a target pattern to be printed on a substrate undergoing a patterning process and (ii) a process model configured to predict a pattern on the substrate from the initial image; generating, by a hardware computer system, an enhanced image from the initial image; generating, by the hardware computer system, a level set image using the enhanced image; iteratively determining, by the hardware computer system, a curve pattern of the patterning device based on the level set image, the process model, and a cost function, wherein the cost function (e.g., EPE) determines a difference between the predicted pattern and the target pattern, wherein the difference is iteratively reduced.)
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年3月19日提交的美国申请62/645,155的优先权，该美国申请通过引用全文并入本文。
技术领域
本文的描述总体上涉及掩模制造和图案化过程。更具体地涉及用于确定设计布局的图案形成装置图案的设备和方法。
背景技术
光刻投影设备例如能够用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，图案形成装置(例如，掩模)可以包括或提供对应于IC的单层的图案(“设计布局”)，并且这一图案能够通过诸如穿过图案形成装置上的图案辐照已经涂覆有辐射敏感材料(“抗蚀剂”)层的衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或更多个管芯)的方法，被转印到所述目标部分上。通常，单个衬底包括被光刻投影设备连续地、一次一个目标部分地将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，整个图案形成装置上的图案被一次转印到一个目标部分上；这样的设备通常称作为步进器。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小比率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。关于本文描述的光刻装置的更多信息可以从例如US 6,046,792中搜集到，该文献通过引用并入本文中。
在将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，器件将存在于衬底上的每一目标部分中。之后通过诸如切片或锯割等技术，使这些器件彼此分离，据此单个器件可以安装在载体上，连接至引脚等。
因此，制造器件(诸如半导体器件)典型地涉及使用多个制作过程处理衬底(例如，半导体晶片)，以形成所述器件的各种特征和多个层。这些层和特征典型地使用例如沉积、光刻、蚀刻、化学机械抛光、离子注入来制造和处理。可以在衬底上的多个管芯上制作多个器件，之后将它们分离成单个器件。这种器件制造过程可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的图案化步骤，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上，而且图案化过程典型地但可选地涉及一个或更多个相关的图案处理步骤，诸如通过显影设备进行抗蚀剂显影、使用焙烤工具来焙烤衬底、使用蚀刻设备而使用的图案进行蚀刻等。
如所提及的，光刻术是制造器件(诸如IC)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、微机电系统(MEMS)和其它器件。
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“莫尔定律(Moore’s law)”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。
其中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器件的数值孔径，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规划的形状和尺寸以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施加到光刻投影设备、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、设计布局中的光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学过程校正”)，或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。如本文中使用的术语“投影光学器件”应该被宽泛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、孔径和反射折射型光学器件。术语“投影光学器件”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“投影光学器件”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哪个地方。投影光学器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。投影光学器件通常不包括所述源和图案形成装置。
发明内容
根据一实施例，提供了一种确定图案形成装置的曲线图案的方法。所述方法包括：获得(i)对应于待印制于经受图案化过程的衬底上的目标图案的所述图案形成装置的初始图像和(ii)配置成根据所述初始图像预测所述衬底的上的图案的过程模型；通过硬件计算机系统从所述初始图像生成增强型图像；通过所述硬件计算机系统使用所述增强型图像生成水平集图像；通过所述硬件计算机系统基于所述水平集图像、所述过程模型和成本函数迭代地确定所述图案形成装置的曲线图案，其中所述成本函数确定所预测的图案与所述目标图案之间的差，其中所述差被迭代地减小。
在实施例中，生成增强型图像包括：选择与整个所述初始图像的像素的平均强度相比具有相对较低强度的像素；放大所述初始图像的被选择的像素的强度；和将被选择的像素的强度与所述初始图像中的像素的强度组合以生成所述增强型图像。
在实施例中，放大所述初始图像的像素的强度基于基于图像的操作，诸如边缘检测滤波器、去模糊、平均和/或特征提取或其它类似的操作。
在实施例中，被选择的像素对应于第一阶、第二阶、第三阶和/或其它更高阶亚分辨率辅助特征，其中所述第二阶亚分辨率辅助特征是比第一阶亚分辨率特征距离对应于所述目标图案的特征更远的辅助特征。
在实施例中，其中所述生成增强型图像还包括从所述增强型图像中滤除噪声；和对所述增强型图像执行平滑操作。
在实施例中，生成所述曲线掩模图案包括将所述增强型图像变换成水平集函数/图像，并描绘与所述水平集函数相交的阈值平面的轮廓，所述轮廓对应于所述曲线图案。
在实施例中，确定所述曲线图案的迭代包括：修改对应于所述水平集图像的掩模变量；确定所述成本函数的梯度；和基于所述成本函数的梯度优化所述水平集图像的掩模变量的值，使得所述成本函数被减小。
在实施例中，所述成本函数被最小化。
在实施例中，所述成本函数包括边缘放置误差、旁瓣印制惩罚和/或掩模规则检查违反惩罚。惩罚可以是成本函数的项，该项依赖于违反量，例如，掩模测量结果与给定的MRC或掩模参数(例如，掩模图案宽度和所允许的(例如，最小或最大)掩模宽度)之间的差。在成本函数中包括惩罚项允许减小(在实施例中，最小化)这种差。
在实施例中，所述方法还包括通过所述硬件计算机系统使用所述曲线掩模执行图案化步骤以经由所述图案化过程将图案印制在所述衬底上。
在实施例中，所述初始图像是连续透射掩模图像，所述连续透射掩模图像包括对应于所述目标图案的特征和辅助特征。
在实施例中，所述方法还包括制造包括对应于所述曲线图案的结构特征的所述图案形成装置。
在实施例中，所述结构特征对应于光学邻近校正，所述光学邻近校正包括辅助特征和/或轮廓修改。
在实施例中，所述方法还包括经由光刻设备将所述图案形成装置的曲线图案转印到所述衬底上。
此外，根据一实施例，提供了一种确定图案形成装置的曲线图案的方法。所述方法包括：获得(i)对应于待印制于经受图案化过程的衬底上的目标图案的所述图案形成装置的初始图像和(ii)配置成根据所述初始图像预测所述衬底的上的图案的过程模型；通过硬件计算机系统通过施加二元变换(例如，使用S型或其他二值化函数)从为连续掩模图像的所述初始图像生成被变换的图像；通过所述硬件计算机系统基于所述被变换的图像、所述过程模型和成本函数迭代地确定所述图案形成装置的曲线图案，其中所述成本函数确定所预测的图案与所述目标图案之间的差，其中所述差被迭代地减小。
在实施例中，确定所述曲线图案的迭代包括：修改对应于所述被变换的图像的初始图像的掩模变量；确定所述成本函数的梯度；和基于所述成本函数的梯度确定所述水平集图像的掩模变量的值，使得所述成本函数被减小。
在实施例中，所述成本函数被最小化。
在实施例中，所述成本函数包括边缘放置误差、旁瓣印制惩罚和/或掩模规则检查违反惩罚。
在实施例中，所述方法还包括通过所述硬件计算机系统使用所述曲线掩模执行图案化步骤以经由所述图案化过程将图案印制在所述衬底上。
在实施例中，所述方法还包括：通过所述硬件计算机系统从所述初始图像生成增强型图像；通过所述硬件计算机系统通过将二元变换施加至为连续掩模图像的所述增强型图像生成被变换的图像；和通过所述硬件计算机系统基于所述被变换的图像、所述过程模型和所述成本函数迭代地确定所述图案形成装置的曲线图案，其中所述成本函数确定所预测的图案和目标图案之间的差，其中所述差被迭代地减小。
在实施例中，所述二元变换通过逻辑(logistic)函数、阶梯函数和/或S型函数执行。
在实施例中，所述初始图像是连续透射掩模图像，所述连续透射掩模图像包括对应于所述目标图案的特征和亚分辨率辅助特征。
在实施例中，所述方法还包括制造包括对应于所述曲线图案的结构特征的所述图案形成装置。
此外，根据一实施例，提供了一种计算机程序产品，包括具有被记录在其上的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述方面所列出的方法。
附图说明
图1示出了光刻系统的各种子系统的框图。
图2是根据实施例的用于确定对应于待印制到衬底上的目标图案的图案形成装置图案的方法的流程图。
图3图示了根据实施例的目标图案的简单示例。
图4A图示了根据实施例的对应于目标图案的示例CTM图像。
图4B图示了根据实施例的图4A的CTM图像内的信号的示例。
图5A图示了根据实施例的对应于图4A的CTM图像的示例增强图像。
图5B图示了根据实施例的图5A的增强图像内的信号的示例。
图6A图示了根据实施例的图5A的增强图像的平滑版本。
图6B图示了根据实施例的对应于图6A或5A的示例初始曲线图案。
图7A图示了根据实施例的优化水平集图像。
图7B图示了根据实施例的对应于图3的目标图案的最终曲线图案。
图8A图示了根据实施例的图7B的最终曲线图案的图像，所述图像的区域被图案填满。
图8B图示了根据实施例的图7B的曲线图案和图3的目标图案的轮廓。
图9是根据实施例的示例计算机系统的框图。
图10是根据实施例的光刻投影设备的示意图。
图11是根据实施例的另一光刻投影设备的示意图。
图12是根据实施例的图10中的设备的更详细视图。
图13是根据实施例的图11和图12的设备的源收集器模块SO的更详细视图。
具体实施方式
尽管本文已经具体参考了IC的制造，但是应明确理解，本文的描述具有许多其它可能的应用。例如，它可用于集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头等。本领域技术人员将了解，在这种替代应用的上下文中，本文中任何使用的术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“掩模”、“衬底”或“目标部分”互换。
在本文中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外辐射(EUV，例如具有在约5-100nm的范围内的波长)。
图案形成装置能够包括或能够形成一个或更多个设计布局。设计布局能够使用CAD(计算机辅助设计)程序来产生，这种过程经常被称作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，以便产生功能设计布局/图案形成装置。这些规则通过处理和设计限制来设定。例如，设计规则限定器件(诸如栅极、电容器等)、或互连线之间的空间容许度，以便确保器件或线不以不被期望的方式彼此互相作用。设计规则限制中的一个或更多个可以被称为“临界尺寸”(CD)。器件的临界尺寸能够被限定为线或孔的最小宽度，或者两条线或两个孔之间的最小空间。因此，CD决定了所设计的器件的整体尺寸和密度。当然，器件制作中的目标中的一个是在衬底上如实地重现原始设计意图(经由图案形成装置)。
如本文中所使用的术语“掩模”或“图案形成装置”可以被宽泛地解释为指能够用于将图案化的横截面赋予入射辐射束的通用图案形成装置，所述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；术语“光阀”也可以用于这种内容背景中。除了经典掩模(透射式或反射式；二元式、相移式、混合式等)以外，其它此类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。这种设备所依据的基本原理是(例如)反射表面的已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。在使用适当的滤光器的情况下，可以从反射束滤除所述非衍射辐射，从而仅留下衍射辐射；这样，所述束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而变成图案化的。所需的矩阵寻址能够使用适当的电子装置来执行。
-可编程LCD阵列。这种构造的示例在美国专利No.5,229,872中给出，该专利通过引用并入本文。
作为简要介绍，图1图示了示例性光刻投影设备10A。主要部件为：辐射源12A，其可以是深紫外线准分子激光源或包括极紫外线(EUV)源的其他类型的源(如上文所论述，光刻投影设备自身无需具有辐射源)；照射光学器件，其例如限定部分相干性(被表示为西格玛)且其可以包括成形来自源12A的辐射的光学器件14A、16Aa和16Ab；图案形成装置18A；和透射光学器件16Ac，其将图案形成装置图案的图像投影到衬底平面22A上。在投影光学器件的光瞳平面处的可调整滤光器或孔径20A可以限制射于衬底平面22A上的束的角度的范围，其中最大可能的角度限定投影光学器件的数值孔径NA＝n sin(Θmax)，其中n为投影光学器件的最后元件与衬底之间的介质的折射率，Θmax为从投影光学器件射出的仍然能够射于衬底平面22A上的束的最大角度。
在光刻投影设备中，源将照射(即，辐射)提供到图案形成装置上，投影光学器件经由图案形成装置将所述照射引导并成形到衬底上。投影光学器件可以包括部件14A、16Aa、16Ab和16Ac中的至少一些部件。空间图像(AI)是衬底水平处的辐射强度分布。抗蚀剂模型可以用于根据空间图像计算出抗蚀剂图像，可以在美国专利申请公开No.US 2009-0157630中找到这种方案的示例，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。抗蚀剂模型仅与抗蚀剂层的属性有关(例如，所述属性例如是在曝光、曝光后焙烤(PEB)和显影期间出现的化学过程的效应)。光刻投影设备的光学属性(例如照射、图案形成装置和投影光学器件的属性)规定空间图像，并能够被限定在光学模型中。由于用于光刻投影设备中的图案形成装置能被改变，所以期望使图案形成装置的光学属性与至少包括所述源和投影光学器件的光刻投影设备的其余部分的光学属性分离。用于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)、使用那些技术和模型施加OPC和评估性能(例如在过程窗口方面)的技术和模型的细节被描述于美国专利申请公开案第US 2008-0301620号、第US 2007-0050749号、第US 2007-0031745号、第US 2008-0309897号、第US 2010-0162197号和第US2010-0180251号中，所述公开案中的每个公开案的公开内容的全部内容在此通过引用并入本文。
理解光刻过程的一个方面是理解辐射与图案形成装置的相互作用。在辐射通过图案形成装置之后的辐射的电磁场可以根据在辐射到达图案形成装置之前的辐射的电磁场和表征该相互作用的函数确定。这一函数可以称为掩模透射函数(该函数能够用于描述透射式图案形成装置和/或反射式图案形成装置的相互作用)。
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图案形成装置上的任何给定部位处具有两个值(例如零和正的常数)中的任一个。呈二元形式的掩模透射函数可以被称作二元掩模。另一形式是连续的。也就是，图案形成装置的透射率(或反射率)的模数是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，CTM可被表示为像素化图像，其中每个像素可被分配介于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可以是像素化灰阶图像，其中每个像素具有多个值(例如在范围[-255，255]内、在范围[0，1]或[-1，1]或其他适当范围内的归一化值)。
薄掩模近似(也被称为克希霍夫(Kirchhoff)边界条件)广泛地用于简化对辐射与图案形成装置的相互作用的确定。薄掩模近似假定图案形成装置上的结构的厚度相比于波长非常小，且掩模上的结构的宽度相比于波长非常大。因此，薄掩模近似假定在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，由于光刻过程使用越来越短的波长的辐射且图案形成装置上的结构变得越来越小，所以薄掩模近似的假定能被破坏。例如，由于结构(例如顶部表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”)可以变得显著。在掩模透射函数中涵盖这种散射可以实现掩模透射函数更好地捕获辐射与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。
根据本公开的实施例，一个或更多个图像可以被生成。图像包括可通过每个像素的像素值或强度值表征的各种类型的信号。依赖于图像内像素的相对值，信号可被称作例如弱信号或强信号，如由本领域技术人员可理解的那样。术语“强”和“弱”是基于图像内的像素的强度值的相对术语，强度的具体值可能并不限制本公开的范围。在实施例中，强信号和弱信号可基于所选择的阈值来标识。在实施例中，阈值可以是固定的(例如，图像内像素的最高强度与最低强度的中点)。在实施例中，强信号可以指具有大于或等于整个图像的平均信号值的值的信号，弱信号可以指具有低于平均信号值的值的信号。在实施例中，相对强度值可以基于百分数。例如，弱信号可以是具有低于图像内像素(例如，对应于目标图案的像素可被认为是具有最高强度的像素)的最高强度的50％的强度的信号。此外，图像内的每个像素可以被认为是变量。根据本实施例，导数或偏导数可以相对于图像内的每个像素确定，并且每个像素的值可以根据基于成本函数的评估和/或成本函数的基于梯度的计算来确定或修改。例如，CTM图像可以包括多个像素，其中每个像素是能够采用任意实数值的变量。
图2是用于从图像(例如，连续透射掩模图像、二元掩模图像、曲线掩模图像等)确定图案形成装置图案(或下文中的掩模图案)的方法2000的流程图，该图案形成装置图案对应于待经由涉及光刻过程的图案化过程印制于衬底上的目标图案。在实施例中，设计布局或目标图案可以是二元设计布局、连续色调设计布局，或另一合适形式的设计布局。
方法2000为迭代过程，其中初始图像(例如，增强型图像、从CTM图像初始化的水平集图像等)被渐进地修改以根据本公开的不同过程产生不同类型的图像以最终产生进一步用以制作/制造掩模的掩模图案或图像(例如，对应于最终曲线掩模的水平集图像)的信息。初始图像的迭代修改可以基于成本函数，其中在迭代期间，初始图像可被修改以使得成本函数减小，在实施例中被最小化。在实施例中，方法2000也可以被称作CTM+过程，其中初始图像为优化的CTM图像，优化的CTM图像进一步根据本公开被处理成产生曲线掩模图案(例如，曲线掩模或曲线图案的几何形状或多边形表示形状)。在实施例中，初始图像可以是CTM图像的增强型图像。曲线掩模图案可以呈向量、表、数学等式的形式或表示几何/多边形形状的其他形式。
在实施例中，过程P201可以涉及获得初始图像(例如，CTM图像或优化的CTM图像，或二元掩模图像)。在实施例中，初始图像2001可以是基于待印制于衬底上的目标图案通过CTM产生过程产生的CTM图像。CTM图像可以接着由过程P201接收。在实施例中，过程P201可以配置成产生CTM图像。例如，在CTM产生技术中，将逆光刻问题阐释为优化问题。变量与掩模图像中像素的值有关，诸如EPE或旁瓣印制的光刻量测用作成本函数。在所述优化的迭代中，从变量构建掩模图像，接着施加过程模型(例如，Tachyon模型)以获得光学或抗蚀剂图像，并计算成本函数。成本计算接着给出梯度值，所述梯度值用于优化解算器中以更新变量(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，该最终掩模图像进一步用作用于图案提取的导引图(例如，如以Tachyon iOPC和SMO软件实施)。这种初始图像(例如，CTM图像)可以包括对应于待经由图案化过程印制于衬底上的目标图案的一或更多个特征(例如，目标图案的特征、SRAF、衬线等)。
在实施例中，CTM图像(或CTM图像的增强型版本)可用以初始化水平集图像(或水平集函数)，该水平集图像能够用作初始图像2001，该初始图像2001如下文所论述迭代地进行修改。
在实施例中，图3图示了目标图案300的简单示例，该目标图案300包括定位于衬底上的不同部位处的接触孔301和302。典型地，目标图案复杂得多，包括相对靠近于彼此定位的具有不同大小和形状的数百、数千或甚至数百万个特征。对于这种目标图案300，可以产生/获得CTM图像。
图4A是对应于目标图案300的示例CTM图像400(初始图像2001的示例)。CTM图像400包括对应于目标特征(即，接触孔302)的特征402和围绕特征402的附加特征(例如，SRAF404)。在实施例中，根据辅助特征(例如，SRAF)距目标特征的距离，辅助特征可被称作第一阶、第二阶、第三阶等。例如，SRAF可被称作第一阶SRAF(即，最接近目标图案)、位于第一阶SRAF之后的第二阶SRAF、位于第二阶SRAF之外的第三阶SRAF等等。在实施例中，第一阶、第二阶、第三阶SRAF可以通过像素值表征。在实施例中，靠近于目标的SRAF可以具有较高的强度，并且所述强度随着SRAF距目标图案定位得更远而逐渐地减小。换句话说，在CTM图像内，可以观测到具有逐渐地较低的像素值或较弱信号的特征(例如，SRAF)。根据实施例，作为一示例，远离目标图案，白色区可以指示无信号(不具有强度)，黑色区(或暗区)可以指示“信号”(具有一定的强度)。例如，CTM图像400的暗区指示强的信号，白色或灰色区指示相对弱的信号。例如，SRAF 404(第一阶SRAF的示例)相较于SRAF 406(第二阶SRAF的示例)可以具有相对较高的像素值(或更强的信号)。超出SRAF 406，信号进一步减弱，该信号可被忽略，即指示无SRAF或其它特征可包括在这种区内。沿着穿过接触孔402的线412的信号的示例在图4B中进行图示。在图4B中，信号450可被视为是强(相对于例如100具有大的振幅，或具有振幅中的较大变化)至例如350nm，信号450可在350nm之后逐渐地减弱(振幅中的相对小的改变)。
在实施例中，如果特征在目标图案内，例如在相对大的目标多边形内，则白色可以指示信号(例如，以放置SRIF)，而黑色可以指示无信号。
此外，过程P201可以涉及基于初始图像2001产生增强型图像2002。增强型图像2002可以是初始图像2001内的某些所选择的像素被放大的图像。所选择的像素可以是初始图像2001内具有相对较低的值(或弱信号)的像素。在实施例中，所选择的像素是信号值低于例如贯穿初始图像的像素的平均强度或给定阈值的像素。换句话说，初始图像2001内具有较弱的信号的像素被放大，因此增强初始图像2001内的一个或更多个特征。例如，围绕目标特征的第二阶SRAF可以具有可被放大的弱信号。因此，增强型图像2002可以突出显示或标识附加特征(或结构)，所述特征可被包括于掩模图像(在该方法中稍后产生)内。在确定掩模图像的常规方法(例如，CTM方法)中，初始图像内的弱信号可被忽略，因此掩模图像可能不包括可由初始图像2001中的弱信号形成的特征。
增强型图像2002的产生涉及施加诸如滤波器(例如，边缘检测滤波器)的图像处理操作以放大初始图像2001内的弱信号。替代地或附加地，图像处理操作可以是去模糊、平均和/或特征提取或其他类似的操作。边缘检测滤波器的示例包括普瑞维特(Prewitt)运算符、拉普拉斯运算符、高斯拉普拉斯(LoG)滤波器等。产生步骤可以进一步涉及在修改或不修改初始图像2001的原始强信号的情况下组合初始图像2001的被放大的信号与初始图像2001的原始信号。例如，在实施例中，对于横跨初始图像2001的一个或更多个部位处(例如，接触孔处)的一个或更多个像素值，原始信号可以是相对强的(例如，高于某阈值，诸如150，或低于-50)，则一个或更多个部位处(例如，接触孔处)的原始信号可能并不被修改或与该部位的被放大的信号组合。
在实施例中，初始图像2001中的噪声(例如，亮度或色彩或像素值的随机变化)也可被放大。因此，替代地或附加地，平滑过程可以被施加以减小被组合的图像中的噪声(例如，亮度或色彩或像素值的随机变化)。图像平滑方法的示例包括高斯模糊、滑动平均、低通滤波器等。
在实施例中，增强型图像2002可以使用边缘检测滤波器产生。例如，边缘检测滤波器可以被施加至初始图像2001以产生被滤波的图像，所述被滤波的图像突出显示初始图像2001内的一个或更多个特征的边缘。所得到的被滤波的图像可以与原始图像(即，初始图像2001)进一步组合以产生增强型图像2002。在实施例中，初始图像2001与在边缘滤波之后获得的图像的组合可以涉及修改仅初始图像2001的具有弱信号的那些部分而不修改具有强信号的区，该组合过程可以基于信号强度进行加权。在实施例中，放大弱信号也可能放大被滤波的图像内的噪声。因此，根据实施例，平滑过程可以对所组合的图像执行。图像的平滑可以指近似函数，所述近似函数试图捕获图像中的重要图案(例如，目标图案、SRAF)，同时省去噪声或其它精细尺度结构/快速现象。在平滑中，信号的数据点可以被修改，使得个别的点(假定因为噪声)可被减小，并且可能低于邻接点的点可被增大从而导致更平滑的信号或更平滑的图像。因此，在平滑操作之后，根据本公开的实施例，可以获得具有减小的噪声的增强型图像2002的进一步平滑版本。
图5A图示了由初始CTM图像400产生的示例增强型图像500(增强型图像2002的示例)。在图像500中，增强初始CTM图像400的若干特征。例如，接触孔502和第一SRAF 504相较于初始CTM图像400中的孔406和SRAF 404是更明显的(例如，在强度和边缘鋭度方面)。更重要地，远离接触孔502且距第一SRAF 504相对更远地定位的第二或更高阶SRAF 506、508和/或510相较于初始图像400中可见的强度具有更大的强度(或更强的信号)。沿着穿过接触孔502的线512(对应于初始图像400中的线412)的示例信号550在图5B中进行图示。在图5B中，信号550相较于信号450可以是更强的。信号550具有相对较大的振幅(或振幅的变化)，例如，信号550相较于信号450中可见的强度是相对更强的。
在实施例中，增强型图像500可以使用如较早论述的平滑函数被进一步平滑以产生增强型图像500的更平滑化的版本。例如，图6A图示了从增强型图像500产生的平滑的增强型图像600。
另外，所述方法在过程P203中可以涉及基于增强型图像2002产生水平集图像2003。在第一次迭代中，增强型图像2002可以用于初始化水平集图像2003。在后面的迭代中，水平集图像2003被迭代地更新。
n个实数变量的实值函数f的水平集是具有如下形式的集合：
Lc(f)＝{(x1，x2，...xn)|f(x1，x2，...xn)＝c}
在二维空间中，所述集合界定表面上的函数f等于给定值c的所有点，水平集Lc(f)通常是被称作水平曲线的曲线、轮廓(例如，曲线形状)或等值线。在二维空间中，水平集函数f通过指明，该指水平集图像。
在以上等式中，f指诸如每个像素的强度的掩模变重，其确定曲线掩模边缘以给定恒定值c存在的部位(例如，在如以下过程P205中论述的阈值平面)。
在实施例中，在一迭代处，水平集图像2003的产生可以涉及基于例如初始化条件或梯度映射(其可在所述方法中稍后产生)在增强型图像2002内修改变量的一个或更多个值(例如，在一个或更多个部位处的像素值)。例如，可以增大或降低一个或更多个像素值。换句话说，可以增大或降低增强型图像2002内的一个或更多个信号的振幅。信号的这种被修改的振幅根据信号(例如，信号550)的振幅中的改变量实现不同曲线图案的产生。因此，曲线图案逐渐地发展，直至成本函数被减小，在实施例中被最小化。在实施例中，可以对水平集图像2003执行进一步平滑。
此外，过程P205涉及基于水平集图像2003产生曲线掩模图案2005(例如，具有以向量形式表示的多边形形状)。曲线掩模图案2005的产生可以涉及水平集图像2003的阈值设定以从水平集图像2003描绘或产生曲线(或弯曲)图案。例如，阈值设定可以使用具有固定值的阈值平面(例如，x-y平面)执行，该阈值平面与水平集图像2003的信号相交。阈值平面与水平集图像2003的信号的相交产生迹线或外形(即，弯曲的多边形形状)，所述迹线或外形形成充当曲线掩模图案2005的曲线图案的多边形形状。例如，水平集图像2003可以与平行于(x，y)平面的零平面相交。因此，曲线掩模图案2005可以是如上产生的任何曲线图案。在实施例中，从水平集图像2003描绘或产生的曲线图案依赖于增强型图像2002的信号。例如，如果第二阶SRAF 506(或606)的信号不存在于增强型图像2002中，则曲线图案可能不产生对应于这种SRAF 506(或606)的多边形形状。因此，图像增强过程P203促进针对最终曲线掩模图案产生的图案的改良。最终曲线掩模图案可以被掩模制造商进一步被使用以制作用于光刻过程中的掩模。
图6A和6B图示了从增强型图像500和/或对初始图像的迭代更新获得的初始水平集图像600的示例(水平集图像2003的示例)。包括目标图案和SRAF的不同图案的轮廓从水平集图像600产生(例如，使用P205的阈值设定过程)。例如，水平集图像600可以包括对应于目标图案(即，接触孔302)的轮廓652、围绕轮廓652的第一SRAF轮廓634以及诸如631、632、635、637和636的其它第二阶或第三阶SRAF轮廓，每个这种SRAF对应于水平集图像600中和/或增强型图像500中的信号。
此外，过程P207可以涉及呈现曲线掩模图案2005以产生掩模图像2007。呈现是对曲线掩模图案执行的标准操作，其是与将矩形掩模多边形转换为离散的灰度图像表示类似的过程。这种过程可理解为将连续坐标(多边形)的框函数(box function)取样成图像像素的每个点处的值。
所述方法进一步涉及使用产生或预测图案2009的过程模型的图案化过程的前向模拟，该图案可以基于掩模图像2007印制于衬底上。例如，过程P209可以涉及使用掩模图像2007作为输入执行和/或模拟过程模型，并在衬底上生成过程图像2009(例如，空间图像、抗蚀剂图像、蚀刻图像等)。在实施例中，所述过程模型可以包括耦合至光学器件模型的掩模透射模型，该光学器件模型进一步耦合至抗蚀剂模型和/或蚀刻模型。过程模型的输出可以是在模拟过程期间以不同的过程变化用因子表示的过程图像2009。过程图像可以通过例如描绘过程图像内的图案的轮廓来进一步用以确定图案化过程的参数(例如，EPE、CD、重叠、旁瓣等)。所述参数可以进一步用于限定成本函数，该成本函数进一步用于优化掩模图像2007，使得成本函数被减小，或在实施例中被最小化。
在过程P211中，成本函数可以基于过程模型图像2009(也被称作被模拟的衬底图像或衬底图像或晶片图像)来评估。因此，成本函数在图案化过程的变化之处可被视为过程感知的，从而实现考虑图案化过程的变化的曲线掩模图案的产生。例如，成本函数可以是边缘放置误差(EPE)、旁瓣、均方误差(MSE)或基于过程图像中图案的轮廓限定的其他适当的变量。EPE可以是与一个或更多个图案相关联的边缘放置误差和/或与过程模型图像2009的所有图案和对应的目标图案相关的所有边缘放置误差的总和。在实施例中，成本函数可以包括可以被同时减小或最小化的一个以上的条件。例如，除了MRC违反概率外，缺陷的数目、EPE、重叠、CD或其它参数可以被包括，而且所有条件可以被同时减小(或最小化)。
此外，一或更多个梯度映射(稍后论述)可以基于成本函数(例如，EPE)产生，掩模变量可以基于这种梯度映射来修改。掩模变量(MV)指水平集图像
在实施例中，图像规则化可以被添加以减小可被产生的掩模图案的复杂度。这种图像规则化可以是掩模规则检查(MRC)。MRC指掩模制造过程或设备的限制条件。因此，成本函数例如基于EPE和MRC违反惩罚而可包括不同的分量。惩罚可以是成本函数的一项，该项依赖于违反量，例如掩模测量结果与给定的MRC或掩模参数(例如，掩模图案宽度与所允许的(例如，最小或最大)掩模图案宽度)之间的差。因此，根据本公开的实施例，掩模图案可以被设计，对应的掩模可以不仅基于图案化过程的前向模拟而且另外基于掩模制造设备/过程的制造限制来制作。因此，可获得在例如EPE或印制于图案上的重叠方面产生高良率(即，最小缺陷)和高准确性的可制造的曲线掩模。
理想地，对应于过程图像的图案应该与目标图案准确地相同，然而，这种准确的目标图案可能并非是可行的(例如，典型地尖鋭拐角)，并且一些冲突由于该图案化过程自身中的变化和/或图案化过程的模型中的近似被引入。
在所述方法的第一次迭代中，掩模图像2007可能并不产生类似于目标图案(例如，目标图案300)的图案(在抗蚀剂图像中)。抗蚀剂图像(或蚀刻图像)中印制的图***性或接受度的确定可以基于诸如EPE的成本函数。例如，如果抗蚀剂图案的EPE较高，则其指示使用掩模图像2007印制的图案是不可接受的，必须修改水平集图像2003中的图案。
为了确定掩模图像2007是否是可接受的，过程P213可以涉及确定成本函数是否被减小或最小化，或是否达到了给定的迭代数目。例如，可以将先前迭代的EPE值与当前迭代的EPE值比较以确定EPE是否已经减小、最小化或收敛(即，没有观测到被印制的图案中的实质改良)。当成本函数被最小化时，所述方法可以停止，并且产生的曲线掩模图案信息被视作优化结果。
然而，如果成本函数并没有被减小或最小化，则可以更新掩模相关的变量或增强型图像相关的变量(例如，像素值)。在实施例中，更新可以是基于基于梯度的方法。例如，如果成本函数并没有被减小，则所述方法2000在执行过程P215和P217之后继续产生掩模图像的下一次迭代，该迭代指示如何进一步修改水平集图像2003或(过程P203的)水平集图像的变量。
过程P215可以涉及基于成本函数产生梯度映射2015。梯度映射可以是成本函数的导数和/或偏导数。在实施例中，成本函数的偏导数可以利用掩模图像的各别像素确定，导数可以进一步链接以相对于水平集图像2003的变量确定偏导数。这种梯度计算可以涉及确定掩模图像2007与水平集图像2003之间的逆关系。此外，必须考虑在过程P205和P203中执行的任何平滑操作(或函数)的逆关系。
梯度图映射2015可以使得成本函数的值被减小(在实施例中被最小化)的方式提供关于增大或减小掩模变量的值(即，水平集图像或CTM图像的值)的推荐。在实施例中，可以将优化算法施加至梯度映射2015以确定掩模变量的值。在实施例中，优化解算器(例如，第二阶解算器布洛伊登-费莱雪-高德法伯-香农(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)，BFGS)可以用于执行基于梯度的计算(在过程P217中)。
在实施例中，对于一迭代，水平集图像的变量可以被改变，同时阈值平面可以保持固定或不变以便逐渐地减小或最小化成本函数。因此，所产生的曲线图案可以在迭代期间逐渐发展，使得成本函数被减小，或在实施例中被最小化。在另一实施例中，水平集图像的变量以及阈值平面可以都改变以实现优化过程的更快收敛。在成本函数的若干迭代和/或最小化之后可导致CTM+结果的最终集合(即，增强型图像、水平集图像或曲线掩模的被修改的版本)。例如，图7A图示了最终水平集图像700和曲线掩模图案750的对应的图像表示(图7B中)，该表示包括多边形形状，例如，SRAF731、725和706，所述多边形形状是初始增强型图像500或初始水平集图像600中SRAF的逐渐变形的结果。
在本公开的实施例中，从利用灰度图像进行的CTM优化至利用曲线掩模进行的CTM+优化的转变可以通过用不同过程替换水平集过程和阈值设定过程(即，P203和P205)来简化，在该不同的过程处，S型变换施加至增强型图像2002，并且执行梯度计算的对应改变。增强型图像2002的S型变换产生被变换的图像，该被变换的图像在优化过程(例如，最小化成本函数)期间逐渐地发展成曲线图案。在迭代或优化步骤期间，与S型函数相关的变量(例如，陡度和/或阈值)可以基于梯度计算来修改。由于S型变换在连续迭代期间变得更陡峭(例如，S型变换的斜率的陡度增大)，因此可以实现从CTM图像至最终CTM+图像的逐渐转变，从而允许利用曲线掩模图案进行的最终CTM+优化的改良的结果。
在本公开的实施例中，附加步骤/过程可以***到优化的迭代的循环中，以加强结果从而具有所选择或所期望的属性。例如，平滑度可以通过添加平滑步骤来确保，或其它滤波器可用以加强图像以有利于水平/竖直结构。
本发明的方法具有若干特征或方面。例如，使用利用图像增强方法优化的CTM掩模图像来改良信号，该信号进一步用作优化流程中的种子。在另一方面中，利用CTM技术的水平集方法(被称作CTM+)的使用实现曲线掩模图案的产生。在又一方面中，梯度计算的完整公式(即，封闭循环公式)允许将基于汉森(Hessian)(2阶)的解算器用于水平集优化。CTM+结果可以用作局部解决方案(作为热点维修)或用作全芯片解决方案。CTM+结果可以与机器学***滑的转变。所述方法允许调谐优化的阈值以改良结果。所述方法包括至优化的迭代的附加变换以加强结果的良好属性(要求CTM+图像中的平滑度)。
随着光刻节点保持收缩，其需要越来越复杂的掩模。利用多电子束写入器(通过IMS)的新近突破，据信至少根据本公开的充分曲线掩模可以用于利用DUV扫描仪、EUV扫描仪和/或其它扫描仪的关键层中。
可以在包括源掩模优化、掩模优化的掩模优化过程的不同方面中包括根据本公开的方法，和/或可以确定OPC和适当的曲线掩模图案。
图9是图示能够辅助实施本文中所公开的方法、流程或设备的计算机系统100的框图。计算机系统100包括用于通信信息的总线102或其它通信机构，和与总线102耦合以用于处理信息的处理器104(或多个处理器104和105)。计算机系统100还包括耦合至总线102以用于储存待由处理器104执行的信息和指令的主存储器106，诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态储存装置。主存储器106还可以用于在待由处理器104执行的指令的执行期间储存暂时性变量或其它中间信息。计算机系统100还包括耦合至总线102以用于储存用于处理器104的静态信息和指令的只读存储器(ROM)108或其它静态储存装置。设置诸如磁盘或光盘的储存装置110，且将该储存装置耦合至总线102以用于储存信息和指令。
计算机系统100可经由总线102耦合至用于向计算机使用者显示信息的显示器112，诸如阴极射线管(CRT)或平板显示器或触控面板显示器。包括字母数字键和其它键的输入装置114耦合至总线102以用于将信息和命令选择通信至处理器104。另一类型的使用者输入装置是光标控制器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通信至处理器104且用于控制显示器112上的光标移动。这种输入装置典型地在两个轴线(第一轴线(例如x)和第二轴线(例如y))上具有两个自由度，这允许所述装置指定平面中的位置。触摸面板(屏)显示器也可以用作输入装置。
根据一个实施例，本文描述的一个或更多个方法的部分可以由计算机系统100响应于用于执行包含在主存储器106中的一个或更多个指令的一个或更多个序列的处理器104而被执行。这种指令可以被从另一计算机可读介质(诸如储存装置110)读取到主存储器106中。包含在主存储器106中的指令的序列的执行使得处理器104执行本文描述的过程步骤。在多处理布置中的一个或更多个处理器也可以被用于执行包含在主存储器106中的指令的序列。在可替代的实施例中，硬接线电路可以用于替代软件指令或与软件指令结合。因此，本文的描述不限于硬件电路和软件的任何特定的组合。
本文中使用的术语“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。这种介质可以采用很多形式，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，包括包含总线102的电线。传输介质还能够采用声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的声波或光波。常见形式的计算机可读介质包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒、如下文中所述的载波、或计算机可以从其进行读取的任何其它介质。
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传送到处理器104以供执行。例如，指令最初可以承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机能够将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发送指令。计算机系统100本地的调制解调器能够在电话线上接收数据并且使用红外发射器将数据转换成红外信号。耦合到总线102的红外检测器能够接收红外信号中携带的数据并且将数据放置在总线102上。总线102将数据传送到主存储器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接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后储存在储存装置110上。
计算机系统100还可以包括耦合到总线102的通信接口118。通信接口118提供耦合到网络链路120的双向数据通信，所述网络链路连接到本地网络122。例如，通信接口118可以是用于向相应类型的电话线提供数据通信连接的综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器。作为另一示例，通信接口118可以是向兼容LAN提供数据通信连接的局域网(LAN)卡。还可以实施无线链路。在任何这样的实施方式中，通信接口118发送和接收携带表示各种类型的信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。
网络链路120典型地通过一个或更多个网络提供到其它数据装置的数据通信。例如，网络链路120可以通过本地网络122提供到主计算机124或到由因特网服务提供商(ISP)126操作的数据设备的连接。ISP 126又通过现在通常称为“因特网”128的全球分组数据通信网络提供数据通信服务。本地网络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。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(其将数字数据传送到计算机系统100和从计算机系统100传送数字数据)是输送信息的载波的示例性形式。
计算机系统100能够通过网络、网络链路120和通信接口118发送消息和接收数据，其包括程序代码。在因特网的示例中，服务器130可以通过因特网128、ISP 126、本地网络122和通信接口118传输用于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描述的方法中的全部或部分。所接收的代码可以在被接收时由处理器104执行，和/或储存在储存装置110或其它非易失性储存器中以供稍后执行。以这种方式，计算机系统100可以获得呈载波的形式的应用代码。
图10示意性地描绘了能够结合使用本文中描述的技术的示例性光刻投影设备。所述设备包括：
-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；
-第一物体台(例如图案形成装置台)MT，具有用于保持图案形成装置MA(例如，掩模版)的图案形成装置保持器并连接到用于相对于物体PS来准确地定位图案形成装置的第一***；
-第二物体台(衬底台)WT，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物体PS来准确地定位衬底的第二***；
-投影系统(“透镜”)PS(例如，折射、反射或反射折射光学系统)，用于将图案形成装置MA的被辐照部分成像到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。
如本文所描绘的，所述设备属于透射型(即，具有透射式图案形成装置)。然而，一般而言，它也可以属于反射型(例如，采用反射式图案形成装置)。所述设备可以采用与经典掩模不同种类的图案形成装置；多个示例包括可编程反射镜阵列或LCD矩阵。
源SO(例如汞灯或准分子激光器、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通常会包括各种其它部件，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。
关于图10，应注意，虽然源SO可以在光刻投影设备的壳体内(例如，这经常是当源SO为汞灯时的情况)，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为准分子激光器(例如，基于KrF、ArF或F2激光)时的情况。
束PB随后截断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B传递通过透镜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，以便将不同的目标部分C定位在束PB的路径中。类似地，第一定位装置能够用于例如在从图案形成装置库机械地检索图案形成装置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，将借助于未在图10中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。
所描绘的工具能够用于两种不同的模式中：
-在步进模式下，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，单一“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辐照。
-在扫描模式下，除了给定目标部分C不是在单次“闪光”中被曝光之外，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在相同或相反的方向上同时移动，其中，M是透镜PL的放大率(典型地M＝1/4或1/5)。这样，可以在不必折中分辨率的情况下曝光相对大的目标部分C。
图11示意性地描绘了能够结合使用本文中描述的技术的另一示例性光刻投影设备1000。
所述光刻投影设备1000包括：
-源收集器模块SO；
-照射系统(照射器)IL，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，构造成支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA并且连接到第一***PM，所述第一***PM配置成准确地定位图案形成装置；
-衬底台(例如，晶片台)WT，构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二***PW，所述第二***PW配置成准确地定位衬底；和
-投影系统(例如反射式投影系统)PS，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C(例如包括一个或更多个管芯)上。
如此处所描绘的，所述设备1000属于反射型(例如，采用反射式图案形成装置)。应该注意的是，由于大多数材料在EUV波长范围内具有吸收性，所以图案形成装置可以具有包括例如钼和硅的多叠层的多层反射器。在一个示例中，多叠层反射器具有钼和硅的40个层对，其中，每一层的厚度为四分之一波长。可以利用X射线光刻术来产生甚至更小的波长。由于大多数材料在EUV和x射线波长下具有吸收性，所以图案形成装置形貌或拓扑(topography)上的图案化的吸收材料的薄片(例如，多层反射器的顶部上的TaN吸收体)限定特征将印制(正性抗蚀剂)或不印制(负性抗蚀剂)的地方。
参照图11，所述照射器IL接收从源收集器模块SO发出的极紫外辐射束。用于产生EUV辐射的方法包括但不必限于将材料转换为等离子体状态，该材料具有在EUV范围内具有一个或更多个发射线的至少一种元素(例如氙、锂或锡)。在通常称为激光产生等离子体(“LPP”)的一种这样的方法中，等离子体可以通过用激光束辐照燃料来产生，所述燃料诸如是具有线发射元素的材料的液滴、束流或簇。源收集器模块SO可以是包括用于提供激发燃料的激光束的激光器(图11中未示出)的EUV辐射系统的一部分。所得到的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其通过使用设置在源收集器模块内的辐射收集器收集。激光器和源收集器模块可以是分立的实体，例如当使用CO2激光器提供用于燃料激发的激光束时。
在这些情况下，激光器并不会被看作是构成光刻设备的一部分，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，辐射束被从激光器传递到源收集器模块。在其它情况下，所述源可以是源收集器模块的组成部分，例如，当所述源是放电产生等离子体EUV产生器(通常被称为DPP源)时。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。一般而言，能够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(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，诸如琢面场反射镜装置和光瞳反射镜装置。所述照射器可以用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所期望的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，图案形成装置台)MT上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过图案形成装置来形成图案。已经被图案形成装置(例如，掩模)MA反射后，所述辐射束B传递通过投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。借助于第二***PW和位置传感器PS2(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)，可以准确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，可以将所述第一***PM和另一个位置传感器PS1用于相对于所述辐射束B的路径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和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。
所描绘出的设备1000可以用于下列模式中的至少一种：
1.在步进模式中，在将支撑结构(例如图案形成装置台)MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得能够对不同目标部分C曝光。
2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如图案形成装置台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如图案形成装置台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的放大(缩小)率和图像反转特性来确定。
3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如图案形成装置台)MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式能够易于应用于利用可编程图案形成装置(诸如，上文所提及类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
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和投影系统PS。源收集器模块SO构造和布置成能够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气产生，例如氙气、锂蒸气或锡蒸气，其中产生极热的等离子体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极热的等离子体210。为了有效地产生辐射，可能需要为例如分压为10Pa的Xe、Li、Sn蒸气或任何其它适当的气体或蒸气。在实施例中，提供被激发的锡(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。
由热等离子体210发射的辐射经由定位于源腔室211中的开口中或后方的可选的气体阻挡件或污染物截留器230(在一些情况下，也被称作污染物阻挡件或箔片截留器)而从源腔室211传递到收集器腔室212中。污染物截留器230可以包括通道结构。污染物截留器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截留器或污染物阻挡件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是发射辐射的等离子体210的图像。
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被布置成在图案形成装置MA处提供辐射束21的期望的角分布，以及在图案形成装置MA处提供辐射强度的期望的均匀性。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，形成被图案化的束26，并且通过投影系统PS将被图案化的束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。
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中可以存在图12中示出的元件以外的1-6个附加的反射元件。
如图12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。
可替代地，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。在这些离子的去激励(de-excitation)和再结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。
本实施例还可以使用以下方面进行描述：
1.一种用于确定图案形成装置的曲线图案的方法，所述方法包括：
获得：(i)对应于待印制于经受图案化过程的衬底上的目标图案的所述图案形成装置的初始图像；和(ii)过程模型，所述过程模型被配置成根据所述初始图像预测所述衬底的上的图案；
通过硬件计算机系统从所述初始图像生成增强型图像；
通过所述硬件计算机系统使用所述增强型图像生成水平集图像；以及
通过所述硬件计算机系统基于所述水平集图像、所述过程模型和成本函数迭代地确定所述图案形成装置的曲线图案，其中所述成本函数确定所预测的图案与所述目标图案之间的差，其中所述差被迭代地减小。
2.如方面1所述的方法，其中，所述生成增强型图像包括：
选择与整个所述初始图像的像素的平均强度相比具有相对较低强度的像素；
放大所述初始图像的被选择的像素的强度；和
将被选择的像素的强度与所述初始图像中的像素的强度组合以生成所述增强型图像。
3.如方面1-2中任一项所述的方法，其中，放大所述初始图像的像素的强度基于包括边缘检测滤波器的图像处理操作。
4.如方面2-3中任一项所述的方法，其中，被选择的像素对应于第一阶、第二阶、第三阶和/或第四阶亚分辨率辅助特征，其中所述第二阶亚分辨率辅助特征是比所述第一阶亚分辨率特征距离对应于所述目标图案的特征更远的辅助特征。
5.如方面1-4中任一项所述的方法，其中，所述生成增强型图像还包括：
从所述增强型图像中滤除噪声；和
对所述增强型图像执行平滑操作。
6.如方面1-5中任一项所述的方法，其中，所述生成所述曲线图案还包括：
将所述增强型图像变换成水平集图像。
7.如方面1-6中任一项所述的方法，其中，确定所述曲线图案的迭代包括：
修改对应于所述水平集图像的掩模变量；
描绘与所述水平集图像相交的阈值平面的轮廓，所述轮廓对应于所述曲线图案；
确定所述成本函数的梯度；和
基于所述成本函数的梯度优化所述水平集图像的掩模变量的值，使得所述成本函数被减小。
8.如方面1-7中任一项所述的方法，其中所述成本函数被最小化。
9.如方面8所述的方法，其中所述成本函数包括边缘放置误差、旁瓣印制惩罚和/或掩模规则检查违反惩罚。
10.如方面1-5中任一项所述的方法，还包括：
通过所述硬件计算机系统使用曲线掩模执行图案化步骤以经由图案化过程将图案印制在所述衬底上。
11.如方面1-10中任一项所述的方法，其中所述初始图像是连续透射掩模图像，所述连续透射掩模图像包括对应于所述目标图案的特征和辅助特征。
12.如方面1-11中任一项所述的方法，还包括：
制造包括对应于所述曲线图案的结构特征的所述图案形成装置。
13.如方面12所述的方法，其中所述结构特征对应于光学邻近校正，所述光学邻近校正包括辅助特征和/或轮廓修改。
14.如方面12所述的方法，还包括经由光刻设备将所述图案形成装置的曲线图案转印到所述衬底上。
15.一种用于确定图案形成装置的曲线图案的方法，所述方法包括：
获得：(i)对应于待印制于经受图案化过程的衬底上的目标图案的所述图案形成装置的初始图像；和(ii)过程模型，所述过程模型被配置成根据所述初始图像预测所述衬底的上的图案；
通过硬件计算机系统通过施加二元变换从为连续掩模图像的所述初始图像生成被变换的图像；以及
通过所述硬件计算机系统基于所述被变换的图像、所述过程模型和成本函数迭代地确定所述图案形成装置的曲线图案，其中所述成本函数确定所预测的图案与所述目标图案之间的差，其中所述差被迭代地减小。
16.如方面15所述的方法，其中，确定所述曲线图案的迭代包括：
修改对应于所述被变换的图像的初始图像的掩模变量；
确定所述成本函数的梯度；和
基于所述成本函数的梯度确定所述水平集图像的掩模变量的值，使得所述成本函数被减小。
17.如方面15-16中任一项所述的方法，其中所述成本函数被最小化。
18.如方面17所述的方法，其中所述成本函数包括边缘放置误差、旁瓣印制惩罚和/或掩模规则检查违反惩罚。
19.如方面1-18中任一项所述的方法，还包括：
通过所述硬件计算机系统从所述初始图像生成增强型图像；
通过所述硬件计算机系统通过将二元变换施加至为连续掩模图像的所述增强型图像生成被变换的图像；和
通过所述硬件计算机系统基于所述被变换的图像、所述过程模型和所述成本函数迭代地确定所述图案形成装置的曲线图案，使得所述成本函数被减小。
20.如方面1-19中任一项所述的方法，其中所述二元变换通过逻辑函数、阶梯函数和/或S型函数执行。
21.如方面15-20中任一项所述的方法，还包括：
通过使用所述曲线掩模执行图案化步骤以经由所述图案化过程将图案印制在所述衬底上。
22.如方面15-21中任一项所述的方法，其中所述初始图像是连续透射掩模图像，所述连续透射掩模图像包括对应于所述目标图案的特征和亚分辨率辅助特征。
23.如方面15-22中任一项所述的方法，还包括：
并入对应于所述曲线图案的结构特征以制作所述图案形成装置。
24.一种计算机程序产品，包括具有被记录在其上的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以上方面中任一项所述的方法。
本文中所公开的构思可以模拟或以数学方法模型化用于使亚波长特征成像的任何通用的成像系统，并且可以尤其与能够产生越来越短的波长的新兴成像技术一起使用。已经处于使用中的新兴技术包括能够通过使用ArF激光器来产生193nm波长并且甚至能够通过使用氟激光器来产生157nm波长的极紫外(EUV)、DUV光刻术。此外，EUV光刻术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)产生5nm至20nm范围内的波长，以便产生该范围内的光子。
虽然本文公开的构思可以用于在衬底(诸如硅晶片)上成像，但是应当理解，所公开的构思可以与任何类型的光刻成像系统一起使用，例如用于在除了硅晶片之外的衬底上成像的光刻成像系统。
以上的描述旨在是说明性的，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。
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