確定曝光條件和掩模圖案的方法
2023-06-10 09:36:06
專利名稱：確定曝光條件和掩模圖案的方法
技術領域：
本發明一般涉及用於製造例如半導體集成電路、液晶面板和圖像傳感器的光刻技術，並且更特別地，涉及確定曝光條件和掩模圖案的方法。
背景技術：
伴隨半導體器件的微構圖的最近的進展，對於曝光裝置轉印(解析)希望的圖案而言變得困難。由此，為了跟上半導體器件的小型化，曝光裝置使用諸如變更的照明和光學接近校正(optical proximity correction,0PC)的解析度提高技術，以優化用於對掩模照明的照明配置(有效光源分布)或掩模圖案。照明配置(有效光源分布)是在照明光學系統的光瞳平面(pupil plane)上形成的光強度分布，並且還用作對掩模照明的光的角度分布。為了優化照明配置，首先，設定用於器件的布局圖案(目標圖案)、用於轉印圖案(光學圖像)的評價位置、以及評價位置處的評價值(例如，尺寸、DOF或曝光裕度)。然後，在改變照明配置的同時計算轉印圖案，以獲得轉印圖案上的評價位置處的評價值。重複執行轉印圖案計算和評價值獲得，直到所獲得的評價值達到允許範圍或者照明配置的改變次數達到預定的數量。在具有預定強度的環形(annular)照明中，通過例如將內側σ (inner ο ) 和外側ο (outer ο)作為其參數(變量)的函數，數值地表現照明配置，所述參數(變量) 被使用例如Monte Carlo方法優化。即使當使用同一掩模圖案時，轉印圖案也隨著照明配置的變化而變，因此，在改變照明配置之後，轉印圖案從目標圖案偏移。因此，需要OPC以使轉印圖案與目標圖案匹配。每當照明配置改變或照明配置改變預定的量時進行0PC。美國專利No. 6563566提出設定要在基板(晶片)上形成的圖案並且計算通過數學方法優化的照明配置和掩模圖案的技術。在美國專利No. 6563566中公開的技術解析地計算解(掩模圖案和照明配置)而不是重複演算。雖然在美國專利No. 6563566中公開的技術沒有採用0PC，但是，要在基板(例如，晶片)上形成的圖案和優化的掩模圖案相互不同，因此，可以說該技術在廣義上是包含掩模圖案校正的照明配置優化技術。在美國專利 No. 6563566中公開的技術具有解析地計算解的優點，但是，它不僅需要將評價值限於光學圖像的傾斜(tilt)，而且需要將要在基板上形成的圖案的類型限於一種特定類型。以這種方式，由於在美國專利No. 6563566中描述的技術具有僅提供少量的自由度的缺點，因此它是不實用的。不幸的是，對於與掩模圖案和照明配置的優化有關的現有技術而言，以足夠的精度形成迅速變得微細化的圖案成為不可能的。這是由於，掩模圖案和照明配置被單獨地優化，即，它們不同時被優化。如上所述，OPC依賴於照明配置，並因此一般在確定(優化)照明配置之後被執行。但是，掩模圖案在OPC之後變形，因此，在OPC之後，在OPC之前確定的照明配置可能不再是最優的。
發明內容
本發明提供可確定曝光條件和掩模圖案的方法，所述曝光條件和掩模圖案取得良好的成像性能。本發明在其第一方面中提供一種使用計算機來確定用於曝光裝置的曝光條件和掩模圖案的方法，所述曝光裝置經由投影光學系統將掩模圖案投影到基板上以將基板曝光，所述方法包括第一步驟，設定曝光條件和掩模圖案；第二步驟，使用在第一步驟中設定的曝光條件、使用描述通過投影光學系統在基板上形成的掩模圖案的圖像的質量的指標的第一評價函數來暫時確定掩模圖案；第三步驟，使用在第二步驟中暫時確定的掩模圖案和在第一步驟中設定的曝光條件來計算描述通過投影光學系統在基板上形成的掩模圖案的圖像的質量的指標的第二評價函數的值；第四步驟，基於在第三步驟中計算的第二評價函數的值來改變曝光條件和掩模圖案；以及第五步驟，包括判斷是否要在將在第四步驟中改變的曝光條件和掩模圖案定義為初始值之後執行重複第二步驟和第三步驟的處理的處理，其中，在第五步驟中，如果第二步驟和第三步驟的重複次數還沒有達到預定的數量並且在最新的第三步驟中計算的第二評價函數的值還沒有達到允許範圍，那麼判斷要執行重複第二步驟和第三步驟的處理；或者，如果第二步驟和第三步驟的重複次數已達到了預定的數量或者在最新的第三步驟中計算的第二評價函數的值已達到了允許範圍，那麼判斷將不執行重複第二步驟和第三步驟的處理，並且，在最新的第二步驟中暫時確定的掩模圖案和在最新的第四步驟中改變的曝光條件分別被確定為掩模圖案和曝光條件。本發明在其第二方面中提供一種使用計算機來確定用於曝光裝置的曝光條件和掩模圖案的方法，所述曝光裝置經由投影光學系統將掩模圖案投影到基板上以將基板曝光，所述方法包括第一步驟，設定曝光條件和掩模圖案；第二步驟，使用在第一步驟中設定的掩模圖案、使用描述通過將掩模圖案投影到基板上以在所述曝光條件下將基板曝光而在基板上形成的掩模圖案的圖像的質量的指標的第一評價函數來暫時確定曝光條件；第三步驟，使用在第一步驟中設定的掩模圖案和在第二步驟中暫時確定的曝光條件來計算描述通過投影光學系統在基板上形成的掩模圖案的圖像的質量的指標的第二評價函數的值；第四步驟，基於在第三步驟中計算的第二評價函數的值來改變曝光條件和掩模圖案；以及第五步驟，包括判斷是否要在將在第四步驟中改變的曝光條件和掩模圖案定義為初始值之後執行重複第二步驟和第三步驟的處理的處理，其中，在第五步驟中，如果第二步驟和第三步驟的重複次數還沒有達到預定的數量並且在最新的第三步驟中計算的第二評價函數的值還沒有達到允許範圍，那麼判斷要執行重複第二步驟和第三步驟的處理；或者，如果第二步驟和第三步驟的重複次數已達到了預定的數量或者在最新的第三步驟中計算的第二評價函數的值已達到了允許範圍，那麼判斷將不執行重複第二步驟和第三步驟的處理，並且，在最新的第二步驟中暫時確定的曝光條件和在最新的第四步驟中改變的掩模圖案分別被確定為曝光條件和掩模圖案。參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發明的其它特徵將變得清晰。
圖IA和圖IB分別是表示有效光源和掩模圖案的示圖；圖2A 2G是表示通過根據在先發明的方法和根據第一實施例的方法所獲得的優化結果的示圖；圖3是根據第一實施例的優化方法的流程圖4是表示有效光源的示圖；圖5是根據第二實施例的優化方法的流程圖；圖6是表示根據第二實施例的評價圖案的示圖；圖7A是表示通過根據在先發明的方法所確定的有效光源分布的示圖；圖7B是表示通過根據第二實施例的方法所確定的有效光源分布的示圖；以及圖8是根據在先發明的優化方法的流程圖。
具體實施例方式本發明的申請人對於在美國專利No. 6563566中描述的現有技術作了進一步發展，並且提出了建立描述曝光條件和掩模圖案的函數以同時優化和確定用於曝光裝置的曝光條件和掩模圖案的方法(日本專利申請No. 2010-207153)。將參照圖8來描述根據該在先發明的方法。在根據該在先發明的方法中，在步驟S301中，計算機(或者，例如CPU或 MPU)設定用於曝光條件和掩模圖案的參數的初始值。在步驟S302中，計算機評價描述各評價部分中的多個評價項的指標的評價函數。指標在這裡意味著與通過經由投影光學系統將掩模圖案投影到基板上以曝光基板而在基板上產生的圖像的質量相關聯的指標。在步驟 S303中，計算機判斷評價函數的值是否已達到了允許範圍。如果在步驟S303中判斷評價函數的值還沒有達到允許範圍，那麼在步驟S304中計算機改變曝光條件和掩模圖案的參數， 並且，執行重複步驟S302的處理。如果在步驟S303中判斷評價函數的值已達到允許範圍， 那麼計算機將在最新的循環的步驟S304中改變的曝光條件和掩模圖案的參數確定為曝光條件和掩模圖案的參數，並且結束該序列。圖IA表示根據在先發明的方法中的曝光條件和掩模圖案的參數。使用在圖IA 所示的具有外側σ 101、內側σ 102和開口(aperture)角103的斜的四極(diagonal quadrupole)中限定的參數作為照明配置(有效光源分布)的參數。作為曝光條件的參數，數值孔徑(numerical aperture, ΝΑ)也改變。曝光條件的參數在以下範圍中改變ΝΑ 在0. 60到0. 86之間改變；外側σ在0. 70到0. 95之間改變；σ比(內側σ /外側σ )在 0.50到0.80之間改變；並且，開口角在20°到90°之間改變。使用圖IB所示的包含線寬度為125nm並且節距(pitch)為250nm的21 X 21個密集地排布的孔的圖案作為掩模圖案。限定總共12個評價部分圖IB所示的六個孔201 206的垂直線寬度和水平線寬度。掩模圖案的參數在以下範圍中改變掩模圖案的線寬度 (像面上換算)在9Onm到ISOnm之間改變；並且，圖像偏移的量(像面上換算)在_5nm到 +5nm之間改變。表1表示由用來優化曝光條件和掩模圖案兩者的評價函數描述的用於成像性能的指標和它們的允許範圍的閾值。表 權利要求
1.一種確定用於曝光裝置的曝光條件和掩模圖案的方法，所述曝光裝置經由投影光學系統將掩模圖案投影到基板上以將基板曝光，所述方法包括第一步驟，設定曝光條件和掩模圖案；第二步驟，使用在第一步驟中設定的曝光條件、使用描述通過投影光學系統在基板上形成的掩模圖案的圖像的質量的指標的第一評價函數來暫時確定掩模圖案；第三步驟，使用在第二步驟中暫時確定的掩模圖案和在第一步驟中設定的曝光條件， 計算描述通過投影光學系統在基板上形成的掩模圖案的圖像的質量的指標的第二評價函數的值；第四步驟，基於在第三步驟中計算的第二評價函數的值來改變曝光條件和掩模圖案；以及第五步驟，包括判斷是否要在將在第四步驟中改變的曝光條件和掩模圖案定義為初始值之後執行重複第二步驟和第三步驟的處理的處理，其中，在第五步驟中，如果第二步驟和第三步驟的重複次數還沒有達到預定的數量並且在最新的第三步驟中計算的第二評價函數的值還沒有達到允許範圍，那麼判斷要執行重複第二步驟和第三步驟的處理；或者，如果第二步驟和第三步驟的重複次數已達到了預定的數量或者在最新的第三步驟中計算的第二評價函數的值已達到了允許範圍，那麼判斷將不執行重複第二步驟和第三步驟的處理，並且，在最新的第二步驟中暫時確定的掩模圖案和在最新的第四步驟中改變的曝光條件分別被確定為掩模圖案和曝光條件。
2.根據權利要求1的方法，其中， 第二步驟包含通過改變掩模圖案而獲得由第一評價函數描述的指標的值的步驟； 基於所獲得的每一個指標的值的變化量和掩模圖案的變化量而計算表示所獲得的每一個指標的值關於掩模圖案的變化量的變化率的靈敏度的步驟；以及根據所計算的每一個指標的靈敏度以及所獲得的每一個指標的值與該指標的值的目標值的差值而確定下一個要評價的掩模圖案的步驟。
3.一種確定用於曝光裝置的曝光條件和掩模圖案的方法，所述曝光裝置經由投影光學系統將掩模圖案投影到基板上以將基板曝光，所述方法包括第一步驟，設定曝光條件和掩模圖案；第二步驟，使用在第一步驟中設定的掩模圖案、使用描述通過投影光學系統在基板上形成的掩模圖案的圖像的質量的指標的第一評價函數來暫時確定曝光條件；第三步驟，使用在第一步驟中設定的掩模圖案和在第二步驟中暫時確定的曝光條件， 計算描述通過投影光學系統在基板上形成的掩模圖案的圖像的質量的指標的第二評價函數的值；第四步驟，基於在第三步驟中計算的第二評價函數的值來改變曝光條件和掩模圖案；以及第五步驟，包括判斷是否要在將在第四步驟中改變的曝光條件和掩模圖案定義為初始值之後執行重複第二步驟和第三步驟的處理的處理，其中，在第五步驟中，如果第二步驟和第三步驟的重複次數還沒有達到預定的數量並且在最新的第三步驟中計算的第二評價函數的值還沒有達到允許範圍，那麼判斷要執行重複第二步驟和第三步驟的處理；或者，如果第二步驟和第三步驟的重複次數已達到了預定的數量或者在最新的第三步驟中計算的第二評價函數的值已達到了允許範圍，那麼判斷將不執行重複第二步驟和第三步驟的處理，並且，在最新的第二步驟中暫時確定的曝光條件和在最新的第四步驟中改變的掩模圖案分別被確定為曝光條件和掩模圖案。
4.根據權利要求3的方法，其中，第二步驟包含通過改變曝光條件而獲得由第一評價函數描述的指標的值的步驟；基於所獲得的每一個指標的值的變化量和曝光條件的變化量而計算表示所獲得的每一個指標的值關於曝光條件的變化量的變化率的靈敏度的步驟；以及根據所計算的每一個指標的靈敏度以及所獲得的每一個指標的值與該指標的值的目標值的差值而確定下一個要評價的曝光條件的步驟。
5.根據權利要求2的方法，其中，由用戶輸入的值被設定為每一個指標的靈敏度的初始值。
6.根據權利要求2的方法，其中，如果在計算靈敏度的步驟中所計算的靈敏度沒有落入事先設定的允許值，那麼所計算的靈敏度被校正為落入允許範圍的靈敏度。
7.根據權利要求1的方法，其中，第一步驟中的優化使用下坡式單純形法。
8.根據權利要求1的方法，其中，第一評價函數包含以投影光學系統的像平面上的線寬誤差、圖案的偏移量、圖案邊緣的偏移量、以及NILS中的至少一個作為變量的函數，以及第二評價函數包含以投影光學系統的像平面上的線寬誤差、圖案的偏移量、圖案邊緣的偏移量、NILS、圖像的對比度、焦深、以及曝光裕度中的至少一個作為變量的函數。
全文摘要
本發明涉及確定曝光條件和掩模圖案的方法，所述確定曝光條件和掩模圖案的方法包括設定曝光條件和掩模圖案；使用設定的曝光條件、使用描述掩模圖案的圖像的質量的指標的第一評價函數來暫時確定掩模圖案；使用暫時確定的掩模圖案和設定的曝光條件計算描述掩模圖案的圖像的質量的指標的第二評價函數的值；基於計算的第二評價函數的值改變曝光條件和掩模圖案；以及判斷是否要執行重複暫時確定步驟和計算步驟的處理。在判斷步驟中，在最新的第二步驟中暫時確定的掩模圖案和在最新的第四步驟中改變的曝光條件分別被確定為掩模圖案和曝光條件。
文檔編號G03F1/36GK102455602SQ201110310460
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月14日 優先權日2010年10月19日
發明者荒井禎 申請人:佳能株式會社