確定掩模圖案和曝光條件的方法以及計算的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及確定掩模圖案和曝光條件的方法以及計算機。一種確定方法包括如下步驟：設(shè)定用于定義掩模的多個圖案元素的形狀的第一參數(shù)；設(shè)定用于定義有效光源分布的第二參數(shù)；以及在改變第一參數(shù)和第二參數(shù)的值的同時重復掩模圖案的圖像的計算以及評價項目的值的計算的過程，由此確定有效光源分布以及掩模圖案，其中通過使用表示鄰近效應(yīng)的指標的值將圖案元素的參數(shù)設(shè)定作為一個參數(shù)。
【專利說明】確定掩模圖案和曝光條件的方法以及計算機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及確定掩模圖案和曝光條件的方法以及用于其的計算機。
【背景技術(shù)】
[0002]曝光設(shè)備是在用于半導體裝置等的制造工藝中包括的光刻步驟中通過投影光學系統(tǒng)將掩模(原版)上形成的圖案轉(zhuǎn)印到感光的襯底(其表面上形成有抗蝕劑層的晶片(wafer)等)上的設(shè)備。近來曝光設(shè)備被配置為通過使用諸如變形照明、光學鄰近校正(optical proximity correction, 0PC)等之類的超分辨率技術(shù)運行被用作曝光條件的在照射掩模時的照明形狀(有效光源分布)或者掩模圖案的優(yōu)化，以便順應(yīng)裝置小型化的發(fā)展。在照明形狀的優(yōu)化期間，首先，設(shè)定對于裝置的目標圖案(布局圖案)、對于圖像形成特性的評價位置、以及評價位置處的評價項目(例如尺寸、焦深(DOF)、曝光裕度、等等)。然后，執(zhí)行轉(zhuǎn)印圖案(要形成在投影光學系統(tǒng)的像面上的圖案)的計算，該轉(zhuǎn)印圖案與照明形狀的變化關(guān)聯(lián)，由此獲得對于轉(zhuǎn)印圖案上的評價位置處的評價項目的值。轉(zhuǎn)印圖案的計算以及評價值的計算被重復直到值滿足評價標準或者直到照明形狀的改變的次數(shù)達到預(yù)定次數(shù)為止。在這時候，可以用數(shù)字表示照明形狀，并且例如，在具有特定強度的環(huán)狀的照明中，照明形狀由使用內(nèi)側(cè)σ和外側(cè)σ作為參數(shù)(變量)的函數(shù)來表示。使用蒙特卡羅方法(Monte Carlo Method)等來優(yōu)化這些參數(shù)。然而，即使掩模的圖案是相同的，當照明形狀被改變時，轉(zhuǎn)印圖案也改變。因此，當改變照明形狀時，存在轉(zhuǎn)印圖案將偏離目標圖案的可能性。因此，需要OPC以便確保轉(zhuǎn)印圖案和目標圖案之間的對應(yīng)。每當照明形狀改變或者當照明形狀改變了特定量時運行0PC。以這樣的方式順序地校正照明形狀和掩模圖案的方法被稱為傳統(tǒng)的源掩模優(yōu)化(Source Mask Optimization, SM0)技術(shù)。
[0003]在這點上，正變得越來越難以在掩模上形成具有足夠精度的圖案以便跟上小型化的快速發(fā)展。這是由于與照明形狀分離地優(yōu)化掩模圖案的事實。如上面公開的，作為依賴于照明形狀的結(jié)果，通常在確定(優(yōu)化)照明形狀之后運行0PC。因此，因為掩模圖案隨著OPC的運行的結(jié)果而改變，所以可能有在運行OPC之前確定的照明形狀將不再最佳的情況。在該上下文中，日本專利申請公開N0.2011-95729公開了當處理作為裝置的存儲單元或者電路元件的庫單元等時用于同時優(yōu)化照明形狀和掩模圖案的SMO技術(shù)。這個技術(shù)使得能夠確定照明形狀(照明形狀參數(shù))和掩模圖案(圖案參數(shù))兩者，由此使得能夠在襯底上形成具有足夠精度的轉(zhuǎn)印圖案。
[0004]當應(yīng)用于具有相對大量的圖形的裝置圖案(諸如單元塊或者外圍電路)時，日本專利申請公開N0.2011-95729中公開的技術(shù)由于形成優(yōu)化變量的一部分的大量的圖案參數(shù)而需要用于優(yōu)化收斂的時間。結(jié)果，例如，雖然可以提出在預(yù)定次數(shù)處截斷優(yōu)化計算，但是在那種情況下，不能獲得高精度圖案參數(shù)或者照明形狀參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開提供一種用于有效確定曝光條件和掩模圖案由此使得能夠在襯底上形成高精度圖案的方法。
[0006]本公開涉及一種用于通過使用計算機確定由照明光學系統(tǒng)形成的有效光源分布以及用在曝光設(shè)備中的掩模的圖案的確定方法，所述曝光設(shè)備包括被配置為使用來自光源的光照射掩模的照明光學系統(tǒng)和被配置為將掩模的多個圖案元素的圖像投影到襯底上的投影光學系統(tǒng)。所述方法包括如下的步驟:設(shè)定用于評價在投影光學系統(tǒng)的像面上的掩模的多個圖案元素的圖像的評價位置、以及用于在評價位置處評價的評價項目；設(shè)定用于定義掩模的多個圖案元素的形狀的第一參數(shù)；設(shè)定用于定義有效光源分布的第二參數(shù)；以及在改變第一參數(shù)和第二參數(shù)的值的同時重復掩模的多個圖案元素的圖像的計算以及評價項目的值的計算的過程，由此確定有效光源分布以及掩模的圖案。在設(shè)定第一參數(shù)的步驟中，掩模的多個圖案元素中的圖案元素的參數(shù)通過使用表示鄰近效應(yīng)的指標的值被設(shè)定作為一個參數(shù)，所述鄰近效應(yīng)為掩模的多個圖案元素中的與評價圖案元素相鄰的相鄰圖案元素對評價圖案元素的評價位置處的評價圖案元素的圖像所具有的鄰近效應(yīng)。
[0007]從以下參考附圖的示例性實施例的描述中本發(fā)明更多的特征將變得清晰。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是示出根據(jù)第一示例性實施例的確定方法的次序的流程圖。
[0009]圖2八示出根據(jù)第一示例性實施例的目標圖案的形狀。
[0010]圖28示出根據(jù)第一示例性實施例的設(shè)定圖案參數(shù)的示例。
[0011]圖2(:示出根據(jù)第一示例性實施例的照明形狀。
[0012]圖20示出根據(jù)第一示例性實施例的關(guān)于照明形狀的偏振方向。
[0013]圖3是示出各個比較示例中的評價項目值的衰減的圖示。
[0014]圖4是示出根據(jù)第一示例性實施例的評價項目值的衰減的圖示。
[0015]圖5是示出根據(jù)第二示例性實施例的評價項目值的衰減的圖示。
[0016]圖6是示出根據(jù)第三示例性實施例的確定方法的次序的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將參考附圖描述用于運行本公開的優(yōu)選實施例。
[0018]第一示例性實施例
[0019]首先,將描述與本公開的第一不例性實施例有關(guān)的曝光條件和掩模圖案的確定方法。例如，在用于半導體裝置等的制造工藝中包括的光刻步驟中，使用曝光設(shè)備，該曝光設(shè)備被配置為通過使用包括光源的照明光學系統(tǒng)將光照射到掩模(原版)上并且由此通過投影光學系統(tǒng)將掩模上形成的圖案轉(zhuǎn)印到感光的襯底(晶片等)上。特別地，根據(jù)本示例性實施例的確定方法確定(優(yōu)化)用在此類曝光設(shè)備中的掩模的圖案以及特別在掩模的照明被配置為曝光條件時的照明形狀(有效光源分布在該上下文中，照明形狀是在照明光學系統(tǒng)的光瞳面上形成的光強分布，并且還包括照射掩模的光的角分布。圖1是示出根據(jù)這個示例性實施例的確定方法的次序的流程圖。確定方法由通用信息處理設(shè)備(計算機)例如以程序的配置的方式運行。
[0020]首先，在3101中，設(shè)定要在襯底上形成的圖案(目標圖案丨。目標圖案根據(jù)環(huán)境被配置作為各種陣列(布置((1181)0841011)),并且包括諸如測試圖案之類的規(guī)則的陣列、的圖案參數(shù)和在3103中設(shè)定的照明形狀參女和照明形狀參數(shù)。圖案參數(shù)和照明形狀參號優(yōu)化圖案參數(shù)和照明形狀參數(shù)。首先，在[執(zhí)行臨時計算。根據(jù)本實施例的確定方法月向最佳值收斂。因此，當在有限范圍中時，珍狀參數(shù)值的值。接下來，在3106中，基于數(shù)值獲取(計算)在投影光學系統(tǒng)的像面8105中臨時確定的照明形狀參數(shù)值定義的&在3105中臨時確定的圖案參數(shù)值定義的3107中，關(guān)于在3106中獲取的臨時圖案的的評價項目的值。然后在3108中，確定臨I否滿足評價標準。響應(yīng)于曝光設(shè)備的性能斤標準。在該上下文中，當確定臨時圖案的兵準(“是”)時，處理進行到3109。另一方價項目的值不滿足評價標準(“否”)時，處值被再次臨時地確定，由此重復3106、3107影響)使用基于中心圖案和其它圖案之間的關(guān)鍵尺寸(CD)差的指標。首先，將描述使用用于掩模的所有變量的第一比較示例。在第一比較示例中，在SlOl中設(shè)定的目標圖案被配置為具有多個類似的矩形圖案的排列(arrangement)示例。圖2A-2D是第一比較示例中的目標圖案形狀或者照明形狀的示意性平面圖。圖2A-2D中的各個條件也應(yīng)用于以下描述的示例性實施例(當來自S201的圖案參數(shù)的設(shè)定被考慮時)。圖2A是示出目標圖案的形狀的示意圖。目標圖案包括以具有在X方向上為240nm和在Y方向上為160nm的節(jié)距的5X5格子配置的多個圖案元素。這些圖案中的一個被配置為具有50nm的X寬度和40nm的Y寬度的矩形。圖2B是示出圖案參數(shù)的設(shè)定示例的示意圖。第j行和第i列中的矩形的各個邊的長度(X方向和Y方向上的長度)PA(i，j)和PB(i，j) {I≤i≤5，1≤j≤5}被設(shè)定作為關(guān)于掩模圖案的圖案參數(shù)。圖2C是示出照射掩模時的照明圖案(照明形狀的基本形狀)的示意圖。如圖2C中所示出的，照明形狀被配置為具有偶極形狀，并且在圓周方向上和在孔徑角(aperture angle)方向上具有相同的強度。關(guān)于照明形狀，Pa被設(shè)定作為照明形狀的外側(cè)σ，并且外側(cè)σ和內(nèi)側(cè)σ的比例Pb以及孔徑角ΡΦ被設(shè)定作為照明形狀參數(shù)。圖2D是示出照明形狀中的偏振方向的示意圖。偏振方向被取為X偏振光。
[0023]如上所述，考慮到裝置特性或者掩模的制造特性，圖案參數(shù)被設(shè)定為有限范圍。例如，當圖案參數(shù)PA、PB太小時，不會轉(zhuǎn)印檢查中的圖案。另一方面，當圖案參數(shù)PA、PB太大時，相鄰的圖案之間的間隔將變窄，并且存在不會獲得期望的分辨率的可能性。在這點上，響應(yīng)于裝置的容限、重疊精度以及圖案的尺寸等等，適當?shù)卦O(shè)定圖案參數(shù)的下限值和上限值。以同樣方式，考慮到曝光設(shè)備的性能或者掩模的光刻特性，照明形狀參數(shù)被設(shè)定為有限范圍。即使在可以定義照明形狀參數(shù)的形狀時，如果曝光設(shè)備(照明光學系統(tǒng))不能形成那個形狀，用于照明形狀參數(shù)的值也沒有實際用途。在這點上，對于照明形狀參數(shù)的下限值和上限值被設(shè)定在可以由曝光設(shè)備形成的范圍中。在曝光光的波長為193nm并且投影光學系統(tǒng)的孔徑數(shù)(NA)為1.35的情況下考慮關(guān)于圖2C中示出的照明形狀和圖2B中示出的掩模圖案的照明形狀和掩模圖案的優(yōu)化。
[0024]首先，在S102中，如圖2B中所示出的，將用于評價與目標圖案對應(yīng)的臨時圖案的圖像的評價位置設(shè)定為評價位置EPl (i，j)和EP2(i，j) {I≤i≤5，I≤j≤5}。評價位置EP1、EP2處的理想尺寸(參考值)分別為50nm和40nm。用于評價的特征被設(shè)定為臨時圖案的圖像尺寸和參考尺寸之間的差的均方根CD_RMS(nm)。圖案參數(shù)PA、PB的極限范圍被設(shè)定為20nm〈PA(i，j)〈100nm，并且10nm〈PB (i，j) <90nm。此外，照明形狀參數(shù)的極限范圍被設(shè)定為0.7〈Pa〈0.95，0.5〈Pb〈0.8，并且O度〈P Φ〈150度。表1示出圖案參數(shù)PA的分配(allocation)并且表2示出圖案參數(shù)PB的分配。使用這個設(shè)定配置參數(shù)空間(PA(i，j)，PB(i，j), Pa, Pb，ΡΦ) {I≤i≤5，1≤j≤5}，該參數(shù)空間包括圖案參數(shù)PA和PB以及照明形狀參數(shù)。
[0025]表1
【權(quán)利要求】
1.一種用于通過使用計算機確定由照明光學系統(tǒng)形成的有效光源分布以及用在曝光設(shè)備中的掩模的圖案的確定方法，所述曝光設(shè)備包括被配置為使用來自光源的光照射掩模的照明光學系統(tǒng)和被配置為將掩模的多個圖案元素的圖像投影到襯底上的投影光學系統(tǒng)，所述方法包括如下的步驟: 設(shè)定用于評價在投影光學系統(tǒng)的像面上的掩模的多個圖案元素的圖像的評價位置、以及用于在評價位置處評價的評價項目； 設(shè)定用于定義掩模的多個圖案元素的形狀的第一參數(shù)； 設(shè)定用于定義有效光源分布的第二參數(shù)；以及 在改變第一參數(shù)和第二參數(shù)的值的同時重復掩模的多個圖案元素的圖像的計算以及評價項目的值的計算的過程，由此確定有效光源分布以及掩模的圖案， 其中在設(shè)定第一參數(shù)的步驟中，掩模的多個圖案元素中的圖案元素的參數(shù)通過使用表示鄰近效應(yīng)的指標的值被設(shè)定作為一個參數(shù)，所述鄰近效應(yīng)為掩模的多個圖案元素中的與評價圖案元素相鄰的相鄰圖案元素對評價圖案元素的評價位置處的評價圖案元素的圖像所具有的鄰近效應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，其中設(shè)定第一參數(shù)的步驟包括如下的步驟: 定義圖像形成特性； 設(shè)定被配置為評價圖像形成特性的第二評價位置； 計算關(guān)于每個第二評價位置的圖像形成特性的每個值； 將所計算出的圖像形成特性的值分組到預(yù)設(shè)的組中，并且將圖像形成特性的多個值分組到一個組中；以及 將與被分組到一個組中的圖像形成特性的值對應(yīng)的第二評價位置中的第一參數(shù)設(shè)定作為一個參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定方法， 其中設(shè)定第一參數(shù)的步驟包括定義用于將所計算出的圖像形成特性的值分組到預(yù)設(shè)數(shù)量的組中的算法的步驟，以及 其中所述算法是用于在被輸入到相同的組中的圖像形成特性的值的范圍內(nèi)分組的算法，以及 其中，在分組的步驟中，計算圖像形成特性的值的范圍中的每個組的中值，并且對于包括所計算出的中值的每個組執(zhí)行分組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的確定方法，其中中值被計算為使中值和各個圖像形成特性的值之間的差的平方和最小化。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的確定方法，其中使用等差數(shù)列設(shè)定中值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，其中表示鄰近效應(yīng)的指標是評價圖案元素的圖像和相鄰圖案元素的圖像之間的尺寸差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，其中表示鄰近效應(yīng)的指標是在使用第一有效光源分布照射評價圖案元素的情況與使用具有與第一有效光源分布的形狀不同的形狀的第二有效光源分布照射評價圖案元素的情況之間的評價圖案元素的⑶差。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，還包括改變組數(shù)量并且重復有效光源分布和掩模的圖案的確定的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的確定方法，其中通過對于有效光源分布和掩模的圖案的確定的計算次數(shù)是否已經(jīng)超過預(yù)定數(shù)量，來確定是否改變組數(shù)量。
10.一種計算機，被配置為運行根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法。
【文檔編號】G03F1/36GK103838089SQ201310593722
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月26日
【發(fā)明者】三上晃司 申請人:佳能株式會社