专利名称：用于利用邻近修正来控制晶片和掩膜的电子束曝光的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造晶片和掩膜的电子束光刻的方法。为了减少干扰性的邻近效应的影响，使用扩展的修正算法用于控制电子束，该算法使更精确的修正成为可能。
背景技术：
用于借助电子束曝光装置生成图案的方法早已公知。所需的图案分解成小的基本图形并且投射在感光涂料层上。在抗蚀膜的显影之后，图案应该尽可能准确地成像在抗蚀膜上。在用特定形式的电子束曝光抗蚀膜时(高斯轮廓射线或者形状射线或者多像素射线)，在抗蚀膜中产生不符合电子束的剂量轮廓的剂量分布。原因是电子在抗蚀膜和衬底的原子或者分子上的散射。这标称为邻近效应。在此，发生带有更小范围(约20nm…40nm，前向散射)的效应和带有更大范围(约5000nm…30000nm，后向散射)的效应。由此得出电子束的拓宽(“剂量分布的模糊不清”)和 不同的基本图形的剂量分布的相互影响，从而最終使得，如果所有希望的基本图形以相同的剂量和不改变的几何构造曝光，那么在抗蚀膜中产生的剂量分布如此混杂，以至于在抗蚀膜中产生的结构将没有所希望的图案的CDs。因此，产生的图案通常对于所希望的目的是无用的。为了能够修正这种效应，必须首先建立用于邻近效应的数学模型。如下可很大程度地被接受，即该效应能够通过两个高斯函数的叠加描述(公式
(I))，其中alpha和beta为了前向散射的和后向散射的范围而存在并且eta描述该效应的量化关系。
/ 2 ,.2 \这个函数也标称为点扩散函数(PSF)。为了使它能够应用首先还不能确定的修正方法中，必须确定參数a和b。此外，根据不同的方法，用定义的测试图案进行曝光，并且抗蚀膜中测出在测试图案上的图形的CDs。但是在此，除了 PSF外，随同测量其它的影响并且由此随同纳入校正方案中。这些影响特别是所谓的通过电子彼此间的库伦交互作用产生的波束模糊和电磁成像系统的透镜误差和在曝光和显影时由抗蚀膜的化学特性引发的效应。因此，经由整个制程校正的函数以下称为“制程邻近函数” (PPF)。为了定义PPF如下是可能需要的，即叠加多于两个高斯函数。然后，计算得到的剂量分布可以作为PPF与图案本身进行卷积运算的結果。如人们可简单地确信，这个函数径向对称、不依赖于位置并且向外单调递減。为了使通过电子束光刻生成的抗蚀膜图案可用，必须修正(出于物理原因)不可避免的邻近效应。在支持电子束的剂量控制的电子束曝光装置中，通常如此地进行，即，图案的图形如此程度地分割成更小的图形，并且为了这些必要情况下更小的图形如此地计算专门的剂量，使得在完成整个制程后(抗蚀膜的曝光和显影)，图案的图形具有希望的⑶。
在DE 4317899C2中描述ー种适合任意图案的、带有剂量修正或者几何修正的方法，并且在公知的和商业上可用的软件PR0XECC0中实现。这种方法以“通过合适的傅里叶变换进行的展开”的数学方法为依据，以下简短地称作“展开”。另ー种方法在DE19818440C2 中公开。所有与现有技术相应的修正方法受制于几个问题。我们公知的邻近修正的方法只有在图案中的图形的⑶s大于PPF的alpha參数的大约I. 3倍(參见Seo)时才令人满意地起作用。但在半导体エ艺中的目前的现有技术要求大约35nm的CDs,直至2016年甚至要求22nm(ITRS蓝图)。目前可用的和在半导体产品中可应用的光刻制程具有大约25…30nm的alpha參数,也就是说,直接曝光仅在低至约38…45nm是可能的。一系列的建议是公知的，如其针对现有的制程可以进ー步改善成像质量，參见例如US-PS 2008/0067446A1。所有这些用于改善修正的建议在基干“展开”的修正算法的修改方案的情况下着手，并且至今没有带来显著的质量改善
发明内容
因此，本发明的任务是，创造ー种经改善的修正方法，用该方法可以最优地控制图案的所有图形的对比度和CD。另ー个任务在干，不依赖于特定的、公知的修正算法和PPF的描述的类型构成这种修正方法。依据本发明，与权利要求I的特征相应地解决该任务。这种新方法以随后的思路和理解为基础。由邻近效应的模型得出，对于非常特殊的图案，没有“展开”的数学工具，可以算出邻近效应的修正。这种图案是在平面的两个维度中无限延伸的、由直线和具有相等间距的中间空间构成的样式。在计算剂量时表明，相对修正的剂量对于直线图形总是等于I. 0，不仅不依赖于线宽也不依赖于具体的PPF。如果为了计算待得出的剂量分布(Seo，Mack)(也就是说为了模拟剂量分布)而使用任意的PPF，这在卷积的数学工具不存在的情况下是可能的，那么表明，抗蚀膜对比度在alpha參数的大约O. 65倍时才最终消失(參见图I)。更小的结构则不可能在假定致密线图案的情况下成像。但是，实验表明(Seo)，实际上在alpha參数的I. 3倍时已经达到成像极限。由于修正和校正可以不会是错误的，因为这个结果根本不依赖于两者出现，所有尝试，即在这个范围中通过其它的修正算法或者PPF的校正达到成像的改善，也一定不可避免地判定为失败。该问题的原因在于，所有公知的方法尝试，经由控制图形的⑶在成像后达到“正确的”CD，也就是说，成像前的⑶(⑶控制)。在所提及的由大约O. 65alpha至I. 3alpha的范围中，CD控制是不足够的，并且必须通过对比度控制进行补充。即使图案的对比度(在待成像的图案数据中，在“图形”与“中间空间”之间的对比度总是=1.0)可能达不到，也必须执行可用的对比度的最大化，以便达到在成问题的区域中的成像。为此，引入几何感应的剂量修正的方法。在此，对比度的控制通过尺寸调整參数S确定(參见图2)。在此，图形的大小通过尺寸调整算子在X方向和y方向上各减小数值S(例如10nm)。接着，如此地修正分配给图形的剂量，使得，曝光制程在曝光时准确地产生原始图形的线宽，该曝光制程的PPF用于修正。图2的曲线示出，线宽确实总是相等的，但对比度和特别是对比度的梯度在具有变得更大的尺寸调整參数的抗蚀膜阈值的位置上同样变得更大。这种方法在由相等线宽的图形组成的测试图案中明显很好地起作用，但对一般图案的对比度控制还是不够的。在一般图案中，不仅包含有特定大小的图形，而且总是由多种组成的混合。现在如下被找到，对于所有PPF在对比度依赖于图形宽度中存在转折点。这个转折点位于PPF的alpha參数的大约2. 5倍时。(參见图3)。由这个物理事实的理解导出新的方法步骤。在此，主要的是參数对比度印记宽度K的额外的引入。根据权利要求I所述的新方法通过对比度和CDs的同时的控制，在电子束曝光时使图案的所有图形的高的成像准确性成为可能。其它用于单个方法步骤的、优选的方法变体包含在从属权利要求2至4中。在从属权利要求5中描述了ー种方法变体，该方法变体使在大图形中识别小空隙成为可能。在完成修正算法吋，由此可靠地避免对小空隙的忽略。
下面，该方法以示例阐明。图I示出依赖于线宽的对比度变化曲线的图表；图2示出在不同的尺寸调整參数时的剂量分布；图3示出最小剂量的和对比度的变化曲线；图4包含带有图形F的图案的原理示图；图5示出从F到KR和R的变换。
具体实施例方式在图4中，带有内嵌的线形空隙的矩形的形式的图形F可以用作对于图案的任意复杂的图形的样式。在第一运算中，由F产生剩余图形R。这通过数值(2XS+K)的尺寸减小运算达到。对比度框KR通过从图形F (F KR=F\R)几何地减去剩余图形R而生成。现在产生的对比度框KR的图形和剩余图形R分别通过数值S的尺寸减小运算缩小到KRsizrf和Rsize_s。然后，KRsizrf和Rsize_s —起移交给邻近修正算法，条件是分配各个剂量使得在图形KR的边缘上准确地达到抗蚀膜阈值并且在图形R的区域上确保超过该抗蚀膜阈值。附图标记列表CD结构宽度F图形K对比度印记宽度KR对比度框KRsize_s经缩小的 KRR剩余图形Rsize_s经缩小的 RS尺寸调整參数非专利文献
E.Seoj O. Kimj “Dose and Shape Modification Proximity Effect Correctionfor Forward Scattering Range Scale Features in Electron Beam Lithography，，，Jpn.J. AppI. Phys. Vol. 39 (2000) pp. 6827-6830C.Sauer, C. A. Mack, “Electron-beam lithography simulation for maskmaking, part IV:Effect of resist contrast on isofocal dose”，Photomask and X-RayMask Technology VIjProc. SPIE Vol. 37 48(1999)
权利要求
1.用于借助通过修正算法进行的邻近修正来控制晶片和掩膜的电子束曝光的方法，其特征在于 -用几何方法生成用于对所有图形(F)进行对比度控制的额外的对比度框(KR)和剰余图形(R)； -通过尺寸减小运算，由所述对比度框(KR)的图形和剩余图形(R)生成更小的图形(KRSiZe—s ^ロ Rsize-S );并且 -接着将这些图形(KRsize_s和Rsizrf)转交到邻近修正算法中，条件是通过剂量分配在所述图形(KR、R)的边缘上达到抗蚀膜阈值。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述几何方法由以下步骤组成 -通过数值2 X尺寸调整參数(S) +对比度印记宽度(K)的尺寸减小运算，由所述图形(F)生成剩余图形(R)； -通过从所述图形(F)中几何地减去所述剩余图形(R)而生成所述对比度框(KR)； -然后，产生的图形(R和KR)通过尺寸减小运算缩小尺寸调整參数(S)的数值，达到KRsize-S 和 Rsize-S
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述对比度框(KR)拥有的整个宽度为对比度印记宽度(K)+2X尺寸调整參数(S)，其中，所述对比度框(KR)的宽度< CDmin，并且所述对比度框(KR)的宽度的二倍< 2. 5alpha ( α )，并且对于所有宽度< 2. 5alpha ( α )的图形，自动地得出针对这些图形最优的、几何感应地剂量修正的方法。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述剩余图形(R)被转交到邻近修正算法中，条件是只分配对于整个的剩余图形(R)确保超过所述抗蚀膜阈值的剂量。
5.根据权利要求I至4之一所述的方法，其特征在于，为了更可靠的识别在大图形中的小空隙(在大图形中内嵌的反转的图形)，原始图案和通过色值转换反转的图案同时转送给修正算法，并且在将所述图案分解为基本图形和将经修正的剂量分配给这些基本图形时考虑两个色值。
全文摘要
本发明涉及用于制造晶片和掩膜的电子束光刻的方法。为了减小干扰性的邻近效应的影响，使用扩展的修正算法用于控制电子束，该算法使更精确的修正成为可能。因此，本发明的任务在于，创造一种经改善的修正方法，用该方法能够最优地控制图案的所有图形的对比度和CD。依据本发明由此解决该任务，即，为了对所有图形(F)进行对比度控制而用几何方法生成额外的对比度框(KR)和剩余图形(R)。然后，通过尺寸减小运算由对比度框(KR)的图形和剩余图形(R)生成更小的图形(KRsize-S和Rsize-S)，并且接着转交这些图形(KRsize-S和Rsize-S)到邻近修正算法中，条件是通过剂量分配在图形(KR、R)的边缘上达到抗蚀膜阈值。
文档编号H01J37/317GK102822742SQ201180006436
公开日2012年12月12日 申请日期2011年1月12日 优先权日2010年1月18日
发明者米夏埃尔·克吕格尔, 德特勒夫·梅尔泽, 马丁·祖茨勒, 莱茵哈德·加勒尔 申请人:埃克易康软件耶拿有限公司