专利名称：设计相位光栅图形的方法和制造包括它的光掩模系统的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造中使用的光刻工艺，特别是，本发明涉及用于制造光掩模系统中的改性照度(Illumination)的相位光栅图形和制造具有相位光栅图形的光掩模的方法。
背景技术：
光刻工艺广泛地用于在制造半导体器件中转移图形图像。然而，必须提高光刻工艺的分辨率以满足具有越来越高的集成密度的半导体器件的当前需求，即满足在越来越小的设计规则下制造半导体器件的需求。光刻工艺的分辨率可能由几个因素限制，如曝光光源的波长、投影透镜的数值孔径、焦深、工艺参数等。然而，提高光刻工艺的分辨率的需要超越了目前曝光设备的限制。
人们为了克服由曝光设备对在光刻工艺中可实现的分辨率造成的限制而做出的尝试包括改进设备的照明系统和引入移相掩模。关于后者，已经向初级掩模添加光栅以衍射通过初级掩模透过的光，由此修改用于曝光工艺的照度。这种光栅衍射光引起照射到初级掩模上的曝光能量偏移，以便提供初级掩模的偏轴照度。由此可提供可以只用初级掩模实现的分辨率。
这种光栅至今已经被限制到简单线间隔或简单镶嵌型光栅。例如，在2000年5月2日公布的、授予J.Brett Rolson、并且名称为“具有衍射光栅和衰减移相器的光刻系统(Lithographoc System HavingDiffraction Grating and Attenuated Phase Shifters)”的美国专利US6057065公开了一种简单线间隔光栅图形。这种光栅图形基本上由简单线间隔或方形镶嵌形图形构成，因此限于提供对应简单双极或四极的改性照度。简单双极或四极改性照度只能实现光刻工艺的分辨率的有限的提高。
此外，在提供相位光栅图形的常规技术中，对于每个掩摸只能实现一种照度修改形式。然而，采用这种改性照度制造的半导体电路通常是各种布线图形的组合。因此，虽然在制造半导体电路的某些布线图形中使用一种形式的改性照度是最佳的，但是相同的改性照度对于用于制造构成相同电路的其它图形来说可能不是最佳的。换言之，现有技术可以实现的改性照度的简单形式不是对于用于制造相同半导体电路的所有图形都是最佳的。
因而，在实际实践中，进行光学邻近校正(OPC)或多曝光技术，以便补偿由对于它们的曝光不是最佳的光造成的那些区域的不良曝光，尽管光是通过初级掩模和用于修改初级掩模照度的相位光栅图形引导的。然而，这些技术显著提高了进行光刻工艺的时间和成本。此外，即使在进行这些附加补偿技术时，也很难实现对应所希望的目标图形的图形转移。
发明内容
本发明的目的是提供一种设计相位光栅图形的方法，通过该方法可以修改初级掩模的照度，以便提高光刻工艺的分辨率，其中初级掩模的主图形被转录到晶片上。
根据本发明的一个方案，设计相位光栅图形的方法首先包括决定经过光刻将要形成在晶片上的目标图形。建立在其上将要实现至少一部分相位光栅图形的区域。将这个区域分割成多个子单元。首先将相位值分配给每个子单元。每个相位值表示各个相位偏移，其中通过对应子单元的相位光栅图形的区域传输该相位偏移而进行光刻工艺的曝光。接着，选择子单元之一并改变被选择单元的相位值。重复这个工艺以便产生分配给子单元的相位值的各种设置。评估相位值的设置以确定用于相应相位光栅图形的设计，该设计提供在晶片上形成目标图形时使用的最佳照度的修改形式。
优选，为单元区设计相位光栅图形，并重复以产生相位光栅。而且，该方法可能需要用于要在晶片上形成的几种不同类型的目标图形的设计。在这种情况下，接着进行该工艺以获得对应其上要形成不同目标图形的晶片的区域的相位值的设置。在相位值的设置基础上设计的相位光栅图形组合在一起，形成和一个掩摸一起使用以产生不同目标图形的相位光栅。
初始相位值可以随机分配给子单元，或者相同初始相位值可首先分配给所有子单元。例如，可从由0°和180°构成的组中选择相位值。当改变被选择子单元的相位值时，优选从不同于现有相位值的那些相位值中选择新的相位值。
相位值的设置的评估包括获得在相位值的设置基础上的相位光栅图形将产生的照度修改形式的方式，和评估经过采用改性照度的光刻工艺形成的晶片的虚像是否对应将要形成在晶片上的目标图形的图像。
根据本发明的方案，在分配给子单元的相位值的设置基础上采用傅里叶变换函数评估相位值。在这种情况下，采用傅里叶变换函数获得表示改性照度的形式的傅里叶变换函数值，该改性照度的形式将在分配给子单元的相位值的新设置基础上由相位光栅图形产生。然后，获得晶片的虚像。该虚像可以是通过采用由傅里叶变换函数表示的改性照度形式进行光刻工艺看到的晶片的模拟图像。优选，该虚像作为散焦图像获得。
接着，获得表示虚像和要形成在晶片上的目标图像之间的差异的成本函数值(cost function value)。评估该成本函数值以确定照度的修改形式是否对应目标图形。从本发明的上述第一方案很清楚看出，重复这些步骤，直到在相位值设置的基础上确定相位光栅图形以提供能用于在晶片上形成目标图形的改性照度为止。
在重复设计程序中的步骤时，比较当前的成本函数值与先前的成本函数值。如果当前成本函数值小于先前的成本函数值，则分配给子单元之一的新相位值在其余工艺期间保持不变。另一方面，如果当前成本函数值大于先前的成本函数值，则分配给子单元的被选择一个的相位值改回到先前分配给子单元的被选择一个的相位值。这样，该方法是一种迭代法，其中成本函数值向前述值收敛，这表示步骤可以重复的次数，以便建立对应相位光栅的相位值的设置，该相位光栅将产生预定的改性照度。
根据本发明的另一方案，制造光掩模的方法包括选择经过光刻要形成在晶片上的目标图形；提供承载主图形的初级掩模，其中主图形的图像将要在光刻工艺中转移到晶片上，目的是产生目标图形；根据本发明的的上述方案设计相位光栅图形；和制造掩模系统，其中设计的相位光栅图形与初级掩模结合在一起。
相位光栅图形可以形成在初级掩模的与形成初级掩模的主掩模图形的表面相对的表面上。或者，相位光栅图形可形成在与初级掩模分开的衬底上，由此形成辅助掩模。在这种情况下，提供辅助掩模和初级掩模。
相位光栅图形是通过刻蚀辅助或初级掩模衬底以形成具有将在光通过它时产生相位偏移的深度的区域形成的，其中所述区域和相位偏移对应分配给相位光栅图形的最后设计中的子单元的相位值的位置和大小。
根据本发明，即使常规照明设备用作曝光光源，可以修改由该光源产发射的光以便实际上实现在掩模级别的很多形式照度。这样，可以改进在光刻工艺中可实现的分辨率或焦深。
本发明的上述和其它方面、特点和优点将从下面参照附图对优选实施例的详细说明中很容易地得出，其中图1是根据本发明的提供改性照度的设计相位光栅图形的方法的
具体实施例方式
下面参照附图详细介绍本发明。在附图中，为清楚起见放大了层或区的厚度。而且，在所有附图中相同的标记表示相同的元件。
本发明提供一种设计相位光栅图形的方法，用于向初级掩模即承载在光刻工艺中要转录到晶片上的图形的掩模提供最佳形式的改性照度。更具体地说，由相位光栅图形提供的像改性照度使掩模图形的图像以最佳方式转录到晶片上，用于在晶片上产生预定的图形。为此，相位光栅使来自曝光设备的光衍射，由此用影响初级掩模的图形向晶片的最佳转录的方式修改通过它的光的特性。
以提供给初级掩模的衍射光形式的改性照度可以具有设计者所期望的任何形状，特别是，可以具有可用于增强光刻工艺的预先确定的形状。例如，除了圆形、非对称形和不规则形之外，可形成八极形。如上所述，照度的修改形式对于将初级掩模的特定图形转录到晶片上是最佳的。可实现产生分别用于将不同掩模图形转录到晶片上的各种形式的最佳改性照度的相位光栅图形的设计方法具有很大用途，因为为了制造半导体电路必须在晶片上形成很多不同图形。
图1示出了根据本发明的相位光栅图形的设计方法的详细图。首先，在步骤110中设定要在晶片上实现的目标图形。例如，可以设置图2中所示的图形作为要在晶片的有源区上实现的目标图形。然而，在制造半导体器件时，要在晶片上形成形状不同于有源区的图形。特别是，必须在晶片上形成具有各种形状的元件的目标图像，这与由具有相同形状的图形元件构成的有源区的目标图形不一样，如图2所示。相应地，在步骤110中设置的目标图形可包括具有不同形状的元件。
参见图1中的步骤110，一旦设置了要形成在晶片上的目标图形，就可以建立初级掩模的掩模图形。之后，建立其上要形成相位光栅图形的一部分区域，作为单元区。在这种情况下，在这个单元区中建立的部分相位光栅图形将在整个区域中重复，以便实现相位光栅图形的总体形式。这简化了设计程序。然而，可以为整个区域一次设计相位光栅图形，即在不使用单元区的情况下设计相位光栅图形。接着，在步骤110中，将单元区分成子单元。
图3是表示被分成子单元315的单元区310的示意图。每个子单元315可在空间中表示为预定坐标。例如，每个子单元315可用相应的x、y坐标表示。而且，单元区310可分成任意尺寸和数量的子单元315。例如，单元区310可分成m行和n列，以便单元区310具有m×n个子单元315。这里，每个子单元315非常小，例如具有约200nm的最大宽度。在关于由曝光光线形成的图像提供1∶4的缩小尺寸的曝光设备的情况下，每个子单元315对应要投射在实际晶片上的约50nm的图像。
回过来再参见图1，在步骤110中，将初始相位值分配给子单元315。优选的是，分配的初始相位值分别表示由对应子单元315的部分相位光栅使曝光光线的相位偏移的程度。如果相位光栅将在通过的各个光线之间产生180°的相位差，则0°和180°的初始相位值可以任意分配给子单元315。然而，如果希望的话，0°、90°、180°和270°的相位值可以如此分配，使得可以产生较小的相位差。不管怎样，为了清楚起见，下面关于0°和180°的初始相位值介绍本发明。
0°(或180°)的相位值可以具体地分配给每个子单元315，作为初始相位值。或者，可以采用随机发生器将0°和180°的相位值随机分配给子单元315。如果这样的话，在任意位置(x，y)处的子单元315之一的初始相位值可以为0°(或180°)，而相同初始相位值可以分配给其它子单元315。虽然给子单元315分配初始相位值的技术与整个设计程序的速度相关，但是它基本上不会影响设计程序的结果。
将初始相位值分配给子单元315之后，从子单元315当中随机选择任意子单元(图1的步骤120)。例如，选择在图3中所示的位置(x，y)的子单元。
此后，将不同于已有相位值的新相位值分配给被选子单元，即在位置(x，y)的子单元(图1中的步骤130)。例如，如果0°的初始相位值已经分配给在位置(x，y)的子单元，则将180°的新相位值分配给在位置(x，y)的子单元。该新相位值是通过随机选择不同于初始的已有相位值的相位值来确定的。例如，当被分配的相位值由0°和180°构成时，将180°的新相位值分配给在位置(x，y)的子单元。另一方面，当要分配的相位值为0°、90°、180°和270°时，将除了初始分配相位值0°之外的三个相位值中的一个随机地分配给在位置(x，y)的子单元。相位值的这个再分配可以采用随机倒转工艺进行。给子单元315再分配相位值的特定工艺或技术可能影响设计程序集中在用于相位光栅图形的最佳设计上的速度，但是不影响相位光栅图形的设计结果。
将新相位值分配给子单元315之后，关于在步骤110中选择的改性照度评估以子单元315在单元区310中的相位值的设置为基础的相位光栅图形。相位光栅图形和通过相位光栅图形形成的改性照度的形式与傅里叶串相关。换言之，通过相位光栅图形实现的改性照度的形式可以通过对应当前相位值的傅里叶变换频率来确定，这与分配当前相位值的子单元的位置相关。
因此，为了评估，可采用根据当前相位值设计的相位光栅图形形成的改性照度，对对应当前相位值的频率值进行傅里叶变换(图1中的步骤140)。傅里叶变换可以是快速傅里叶变换(FFT)算法。换言之，采用傅里叶变换确定采用根据当前相位值设计的相位光栅图形可产生的改性照度的形式。然后，将改性照度的形式与在工艺的初始阶段设定的改性照度的形式相比较。采用傅里叶串评估相位光栅图形的工艺可结合在半导体领域中使用的光刻工艺而采用各种方法。
在采用傅里叶变换确定了由当前相位光栅图形产生的改性照度的形式之后，确定在改性照度通过初级掩模上的图形照射到晶片上时被转录到晶片上的图形(图1中的步骤150)。换言之，通过由相位光栅图形和预先建立的初级掩模图形提供的改性照度的模型确定要形成在晶片上的图形。这个确定步骤可以采用在半导体器件制造中使用的常规光刻模拟器来进行。这些模拟器可采用掩模图形和掩模图形的照度作为基本参数而操作，以便提供将要转录到晶片上的图形的虚像。
之后，评估虚像即将要转录到晶片上的图形，以便确定是否它对应在图1的步骤110中设定的目标图形。首先，计算成本函数值(步骤160)。成本函数值表示将要转换到晶片上的图形的模拟结果和目标图形之间的差异，其中采用由当前相位光栅图形提供的照度的修改形式照射初级掩模而将图形转换到晶片上。可以采用表示相位光栅图形、掩模图形和目标图形的各种值计算成本函数值。例如，成本函数值可以将被转移给晶片的图形的临界(CD)尺寸与目标图形的CD相比较。接着，在步骤170中评估计算的成本函数值。
作为选择，成本函数值可以提供在散焦晶片上的图形的图像与目标图形之间的对比。例如，可以采用由常规光刻模拟提供的标准化图像对数倾斜率(NILS)进行这种对比。通过用这种方式比较散焦晶片上的图像与目标图形的图像可以很容易地最佳化改性照度的当前形势，因此用于最佳化相位光栅图形的设计的时间可以最小化。
当前成本函数值与先前计算的成本函数值相比较，并进行评估(图1中的步骤160)。如果当前成本函数值小于特殊值，由于在当前相位值基础上得到的相位光栅图形被认为是将产生预定改性照度的相位光栅图形，因此停止设计工艺。然而，如果当前成本函数值大于特殊值，则重复图1中的步骤120-170。
如上所述，在尝试着将作为重复上述步骤的结果获得的新成本函数值向将等于或小于特殊预定值收敛时，改变分配给在步骤120中随机选择的子单元的相位值。在本例中，在步骤130中将180°的新相位值、不是0°的原始值分配给在位置(x1，y1)的子单元。然而，如果在图1的步骤160中计算的成本函数值高于预先计算的成本函数值，在工艺返回到步骤120中时(图1的步骤180)位置(x1，y1)的子单元被分配其0°原始相位值。当然，另一方面，如果在步骤170中确定在步骤160中计算的成本函数值低于先前的成本函数值但是仍然高于特殊预定值，当工艺返回到步骤120时在位置(x1，y1)的子单元的相位值保持在180°(图1中的步骤190)。
在依次重复步骤120(随机选择子单元)到步骤170(评估成本函数值)的工艺循环中连续进行步骤180和190时，成本函数值将逐渐收敛于(降低到)特殊预定值，例如零。然而，使成本函数值准确地收敛于零是很困难的。因而，作为确定工艺将要停止时的基础的特殊预定值可以设定为对应表示成本函数值的变化和工艺重复次数的曲线的收敛点的值。
最终相位光栅图形的例子示于图4中。这里，分配给低电平单元的相位值被限制到0°和180°。
图4示出了当从0°和180°中选择的相位值初始地分配给子单元315时根据本发明设计的最终相位光栅图形。图4的相位光栅图形只占据单元区。这样，通过重复为单元区设计的相位光栅图形形成了相位光栅本身。
图5示出了关于图4的相位光栅图形的傅里叶变换光谱，表示通过在图4的相位光栅图形的模拟基础上进行傅里叶变换函数得到的频率功能值。
用于评估对应图5的光谱的照度的修改形式是否为产生图2的目标图形的最佳化的装置示于图6中。具体而言，图6是表示当使用改性照度时形成在晶片上的图形的虚像的模拟的曲线。图6的曲线是在采用产生图5的光谱的改性照度形成图2的目标图形的基础上通过光刻模拟获得的。在这个模拟试验中，采用KrF用于曝光光线，并且将在有源区中提供图2的目标图形，该有源区被宽度为110nm的隔离区分开。此外，曝光工艺的数值孔径设定为0.7。改性照度的环形形式用于与具有图5所示光谱的改性照度相比较。
考虑到图6中所示的NILS的值，产生具有图5所示光谱的改性照度的形式的相位光栅图形提供显著大于通过现有技术实现的工艺余量。对于特定的焦深，通过环形改性照度实现的聚焦余量在阈值以上只为0.2μm；然而，可通过产生具有图5光谱的改性照度实现的聚焦余量约为0.6μm。换言之，采用根据本发明设计的相位光栅图形产生的改性照度可实现显著改进的焦深。
焦深和曝光量的差异可以通过晶片的图像模拟来确定。图7示出了在图6的点A的虚像，图8示出了在图6的点B的虚像。图7的图像与图8的图像相比较清楚地表明，与由图8的虚像获得的照度形式相比，由在图2的目标图形基础上根据本发明设计的相位光栅图形产生的改性照度对于产生图2的目标图形更理想。
可以进行比较形成在散焦晶片上的图像与目标图像的工艺，以便减少用于最佳化设计工艺中的改性照度所需要的时间。例如，如果在步骤170中评估成本函数值时采用图6所示信息进行散焦晶片上的图像与目标图像的比较工艺，可以有效地最优化改性照度的当前形式。
当将要在晶片上实现的目标图形有一种图形元件形成，或目标图形在几个区域中重复时，通过设计只用于初级掩模的单元区的相位光栅图形，然后在掩模的整个区域上重复相位光栅图形，由此可以实现根据本发明的光掩模系统。不管怎样，当制造半导体器件时，经常需要在晶片的各个区域上分别形成具有不同形状的图形。换言之，可以在晶片的不同区域中设置不同目标图形。在这种情况下，用于设计相位光栅的上述方法可以对于晶片的每个目标区域而分开进行，以便形成最优化于每个目标区域的相位光栅图形。分别对应部分相位关山的这些相位光栅图形设置在对应晶片上的目标区域的初级掩模的整个区域上，以便可以由一个光掩模预先提供最优化于每个目标区域的改性照度。
根据上述工艺设计的相位光栅图形可以形成在辅助掩模的表面上，如图9和10所示。
参见图9，在光刻工艺中使用的掩模系统中可采用具有根据图1所示步骤设计的相位光栅图形450的辅助掩模400。相位光栅图形450形成在辅助掩模400的一个表面上。最后分配给子单元的相位值作为通过刻蚀形成在辅助掩模400中的凹槽的各个深度而实现。例如，相位光栅图形450的第一区域451作为对应0°相位值的未刻蚀区域而实现，相位光栅图形450的第二区域453作为被刻蚀到对应90°相位值的预定深度的区域而实现，相位光栅图形450的第三区域455作为被刻蚀到对应180°相位值的不同预定深度的区域而实现。
而且，在图9中所示的例子中，承载相位光栅图形450的辅助掩模400的表面设置成面向与承载将要被转移到衬底上的初级掩模图形550的初级掩模500的表面相反的方向。辅助掩模400的相位光栅图形450用于修改从曝光设备的曝光光源传输到初级掩模图形550的照度。这样，如果设计辅助掩模400的相位光栅图形450以便产生图5所示的照度，则用该照度照射初级掩模图形500。
图10示出了根据本发明实施例的光掩模的第二例子。参见图10，辅助掩模450的相位光栅图形面向与承载初级掩模图形550的初级掩模500的表面相同的方向。
图11示出了根据本发明的光掩模的第三例。参见图11，相位光栅图形450可以在与其上形成初级掩模500’的初级掩模图形550’的表面相对的初级掩模500’的表面上实现。换言之，相位光栅图形可以与初级掩模结合在一起，以便它与初级掩模件形成一体。在这种情况下，与前述实施例相同，通过选择刻蚀初级掩模500’的背面的工艺可以形成相位光栅图形450。
根据本发明，可以在掩模系统水平中提供用于最佳化地在晶片上形成目标图形的改性照度。因此，可以在不需要改变包括常规照明源的曝光系统的情况下提高用于将要转移的掩模图形的分辨率和散焦。因此，还可以提供半导体制造工艺的工艺余量。
最后，虽然前面已经参照其优选实施例示出和介绍了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以在形式上和细节上作很多修改。
权利要求
1.一种设计相位光栅图形的方法，该方法包括选择经过光刻工艺将要形成在晶片上的目标图形；选择初级掩模的掩模图形，在光刻工艺中该掩模图形将被转录到晶片上；将对应初级掩模的至少一部分区域的区域分割成多个子单元；将多个相位值之一任意分配给子单元，由此每个子单元设有原始的一个相位值，每个相位值表示光刻工艺的曝光光线通过对应子单元的相位光栅图形的区域时产生的相位偏移；随机选择一个子单元，并将多个相位值之一分配给被选择的一个子单元，并重复各个子单元的所述随机选择和给它的相位值之一的所述分配，以便产生分配给子单元的相位值的多个设置；和在相位值的设置基础上，相对于相位光栅图形的倾向，评估相位值的多个设置，以便产生用于初级掩模的改性照度的形式，该照度的修改形式对于在光刻工艺中在曝光光线经过相位光栅图形照射到掩模上时，可以最佳化地在晶片上产生目标图形。
2.根据权利要求1的方法，其中被分割的区域只是将被整个相位光栅图形占据的单元区，并且重复形成为所述单元区设计的部分相位光栅图形，以便提供相位光栅图形的最终设计。
3.根据权利要求1的方法，其中被分割的区域只是将被整个相位光栅图形占据的单元区，并且重复形成为所述单元区设计的部分相位光栅图形，以便提供相位光栅图形的最终设计。
4.根据权利要求1的方法，其中给子单元任意分配多个相位值之一的所述步骤包括给所有子单元分配相同的一个相位值。
5.根据权利要求1的方法，其中给子单元任意分配多个相位值之一的所述步骤包括将从0°和180°的相位值组成的组中选择的相位值分配给每个子单元。
6.根据权利要求1的方法，其中给子单元任意分配多个相位值之一的所述步骤包括将从0°、90°、180°和270°的相位值组成的组中选择的相位值分配给每个子单元。
7.根据权利要求1的方法，其中相位值的设置的所述评估步骤包括采用由相位光栅图形产生的改性照度形式在晶片执行光刻工艺基础上产生晶片的虚像，其中相位光栅图形是根据当前相位值设置设计的，并评估所述虚像是否对应要形成在晶片上的所述目标图形的图像。
8.根据权利要求7的方法，其中虚像是作为散焦图像获得的。
9.一种设计相位光栅图形的方法，该方法包括(a)选择将要经过光刻工艺分别形成在晶片的各个区域上，并具有不同形状的目标图形；(b)将对应初级掩模并将由相位光栅图形占据的区域的区域分割成对应所述晶片的各个区域的多个区域；(c)将各所述多个区域的一个分割成多个子单元；(d)给子单元任意分配多个相位值之一，由此每个子单元设有初始的一个相位值，每个相位值表示光刻工艺的曝光光线通过对应子单元的相位光栅图形的区域时产生的各个相位偏移；(e)随机选择一个子单元，并将多个相位值之一分配给被选择的一个子单元，并重复各个子单元的所述随机选择和给它的相位值之一的所述分配，以便产生分配给子单元的相位值的多个设置；(f)在相位值的设置基础上，相对于相位光栅图形的倾向，评估相位值的多个设置，以便最优化产生目标图形；并且(g)连续地为对应晶片的所述各个区域的每个其它的所述多个区域进行步骤(b)-(f)；和(h)在对应晶片的所述各个区域的所述多个区域中相应设置作为步骤(g)的结果获得的相位光栅图形。
10.一种设计相位光栅图形的方法，该方法包括选择将要经过光刻形成在晶片上的目标图形；选择初级掩模的掩模图形，在光刻工艺中该掩模图形将被转录到晶片上；将对应初级掩模的至少一部分区域的区域分割成多个子单元；将多个相位值之一任意分配给子单元，由此每个子单元设有原始的一个相位值，每个相位值表示光刻工艺的曝光光线通过对应子单元的相位光栅图形的区域时产生的各个相位偏移；(a)随机选择一个子单元；(b)将先前分配给被选择一个子单元的相位值改变为不同于最后分配给它的相位值的一个新相位值，由此产生分配给子单元的相位值的新设置；(c)采用傅里叶变换函数获得傅里叶变换函数值，该傅里叶变换函数值表示将在分配给子单元的相位值的新设置基础上由相位光栅图形产生的改性照度的形式；(d)产生采用由傅里叶变换函数值表示的改性照度形式进行光刻工艺时晶片看上去像的虚像；(e)获得表示虚像和将要形成在晶片上的目标图形之间的差异的成本函数值；(f)评估成本函数值，确定分配给子单元的相位值的设置是否对应将在光刻工艺中产生目标图形的照度的修改形式；和(g)重复步骤(a)-(f)，直到相位值的新设置对应将产生所述改性照度的形式的相位光栅图形为止，其中所述改性照度的形式将在光刻工艺中产生目标图形。
11.根据权利要求10的方法，其中在步骤(f)中成本函数值的所述评估步骤包括将作为所述重复(a)-(e)的结果在步骤(d)中获得当前成本函数值与步骤(d)中获得的先前成本函数值相比较，并且步骤(g)进一步包括如果当前成本函数值小于先前的成本函数值，则在重复(a)-(e)的其余次数中保持给被选的一个子单元分配所述新的一个相位值，并且如果当前成本函数值大于先前的成本函数值，则将分配给被选择的一个子单元的相位值改变为先前分配给被选择的一个子单元的相位值。
12.根据权利要求10的方法，其中给子单元任意分配多个相位值之一的所述步骤包括给子单元随机分配相位值。
13.根据权利要求10的方法，其中给子单元任意分配多个相位值之一的所述步骤包括初始地给所有子单元分配相同的一个相位值。
14.根据权利要求10的方法，其中给子单元任意分配多个相位值之一的所述步骤包括将从0°和180°的相位值组成的组中选择的相位值分配给每个子单元。
15.根据权利要求10的方法，其中给子单元分配多个相位值之一的所述步骤包括将不同于最后分配给它的相位值的其余相位值之一任意分配给被选择的子单元。
16.根据权利要求10的方法，其中虚像是作为散焦图像获得的。
17.一种制造光掩模的方法，该方法包括提供承载主图形的初级掩模，其中主图形的图像将采用光刻工艺转移到衬底上，在光刻工艺中用由光源发射并通过主掩模引导的光照射衬底；设计相位光栅图形，该相位光栅图形将修改用光源的光照射主图形的照度，所述设计包括选择经过光刻将要形成在晶片上的目标图形；将对应初级掩模的至少一部分区域的区域分割成多个子单元；将多个相位值之一任意分配给子单元，由此每个子单元设有原始的一个相位值，每个相位值表示光刻工艺的曝光光线通过对应子单元的相位光栅图形的区域时产生的相位偏移；(a)随机选择一个子单元；(b)将先前分配给被选择一个子单元的相位值改变为不同于最后分配给它的相位值的一个新相位值，由此产生分配给子单元的相位值的新设置；(c)采用傅里叶变换函数获得傅里叶变换函数值，表示将在分配给子单元的相位值的新设置基础上由相位光栅图形产生的改性照度的形式；(d)产生采用由傅里叶变换函数值表示的改性照度形式进行光刻工艺时看上去像的虚像；(e)获得表示虚像和将要形成在晶片上的目标图形之间的差异的成本函数值；(f)评估成本函数值，确定分配给子单元的相位值的设置是否对应将在光刻工艺中产生目标图形的照度的修改形式；和(g)重复步骤(a)-(f)，直到相位值的新设置对应将产生所述改性照度的形式的相位光栅图形为止，其中所述改性照度的形式将在光刻工艺中产生目标图形；和产生掩模系统，其中在光通过该掩模系统时产生相位偏移，并对应相位值的最后设置的相位光栅图形与初级掩模结合在一起。
18.根据权利要求17的方法，其中所述产生掩模系统的步骤包括在与承载主图形的初级掩模的另一表面相对的初级掩模的衬底的一个表面上形成相位光栅图形，其中主图形的图像将被转录。
19.根据权利要求18的方法，其中所述形成相位光栅图形的步骤包括刻蚀初级掩模的衬底的所述一个表面，以便在其中形成一系列凹槽，由此相位光栅图形和所述主图形是单一体的一部分。
20.根据权利要求17的方法，其中所述产生掩模系统的步骤包括在与所述初级掩模分开的辅助衬底上形成相位光栅图形，由此形成辅助掩模，并使辅助掩模和初级掩模并置。
全文摘要
一种设计相位光栅图形的方法提供用于主掩模的照度的修改形式，最佳化地用于在光刻工艺中在晶片上产生一个很多个目标图形。一旦确定了要形成在晶片上的目标图形，由至少一部分相位光栅占据的区域被分成多个子单元，初始相位值分配给每个子单元，并且随机地选择子单元之一并改变最后分配给它的相位值，重复该工艺。该工艺是采用一种迭代法，其改变分配给子单元的相位值的设置，直到它们收敛于将提供用于相位光栅的设计的一个相位值设置上为止，其中该相位光栅将产生最佳化地用于在晶片上形成目标图形的照度的修改形式。
文档编号G03F1/76GK1495444SQ0317877
公开日2004年5月12日 申请日期2003年7月18日 优先权日2002年7月18日
发明者姜暎硕, 姜 硕, 朴钟洛 申请人:三星电子株式会社