专利名称：产生掩模数据的方法、制造掩模的方法和曝光方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生掩模数据的方法、用于制造掩模的方法和曝光方法。
背景技术：
曝光装置被用在用于制造集成电路(IC)、大规模集成电路(LSI)和其它半导体器件的工艺中。曝光装置用照射设备照射掩模(中间掩模)，并通过使用投射光学系统将绘制在掩模上的图案的图像投射到衬底(晶片)上，以用于衬底曝光。在用于改进曝光装置的分辨率性能的技术之中有一种超分辨率技术。根据该技术，例如，本身不解析(resolve)图像的辅助图案形成在掩模上。这样的掩模然后被用于解析将形成在衬底上的图案。可用于设计辅助图案的布局的方法包括使用干涉图的方法(Robert Socha 等人，"Simultaneous Source Mask Optimization(SMO), " Proc. SPIE5853，180-193 (2005))、使用反向光刻的方法(Daniel S. Abrams 等人，"Fast Inverse Lithography Technology, " Proc. SPIE 6154,61541J(2006))和日本专利申请公开 No. 2009-093138中所论述的方法。根据Robert Socha 等人的"Simultaneous Source MaskOptimization(SMO)，" Proc. SPIE 5853，180-193 (2005)，在图案形状优化中分别确定将转印到衬底的主图案的形状和辅助图案的形状。由于这两个形状可影响投射在衬底上的投射图像，所以分开确定方法趋向于陷入局域极小值(局部解)中，并且不太可能达到掩模图案的最优形状(最优解)。还存在确定最优解所需的计算量增大的问题。日本专利申请公开No. 2009-093138中所论述的方法通过使主图案和辅助图案变形来确定掩模图案。该方法使用近似航拍图像，而不是忠实地基于物理模型而计算的严谨图像。由于仅基于掩模图案的近似航拍图像来确定该掩模图案，所以存在引起优化结果误差的可能性。近似航拍图像可表现出可使掩模图案形状复杂的复杂图案。Daniel S. Abrams 等人的"Fast Inverse LithographyTechnology, " Proc. SPIE 6154，61541J(2006)中所论述的反向光刻一次确定主图案和辅助图案。然而，反向光刻具有这样的缺点，即，由于掩模图案从具有连续变化值的复杂图案的二维图产生，所以所得掩模图案复杂，并且掩模制造成本高。
发明内容
本发明旨在一种可实现高分辨率性能和抑制的掩模制造成本的掩模数据产生程序和方法。根据本发明的一方面，一种通过计算机产生将在曝光装置中使用的掩模的数据的方法，所述曝光装置使用用于将所述掩模的图案的图像投射到衬底上的投射光学系统使衬底曝光，其中，所述掩模包括用于解析将形成在衬底上的目标图案的主图案和不进行解析的辅助图案，以及所述方法包括以下步骤设置所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值；计算在通过使用所述投射光学系统投射分别由所述主图案和辅助图案的参数的设置值确定的所述主图案和辅助图案的情况下形成的图像；和基于通过修改所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值而执行的计算的结果来确定所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值，并产生包括所确定的所述主图案和辅助图案的掩模的数据。根据本发明的另一方面，一种通过计算机确定将在曝光装置中使用的掩模的数据和曝光条件的方法，所述曝光装置使用用于将所述掩模的图案的图像投射到衬底上的投射光学系统使衬底曝光，其中，所述掩模包括用于解析将形成在衬底上的目标图案的主图案和不进行解析的辅助图案，以及所述方法包括以下步骤设置所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值；设置用于照射所述掩模的照射光学系统的光瞳面上的光强度分布的参数的值；计算在通过在所述照射光学系统的光瞳面上的所设置的光强度分布下使用所述投射光学系统来投射分别由所述主图案和辅助图案的参数的设置值确定的所述主图案和辅助图案的情况下形成的图像；和基于通过修改所述主图案的参数的值、所述辅助图案的参数的值和所述照射光学系统的光瞳面上的光强度分布的参数的值而执行的计算的结果，确定所述主图案的参数的值、所述辅助图案的参数的值和所述照射光学系统的光瞳面上的光强度分布的参数的值。从以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的进一步的特征和方面将变
得清楚。
合并在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出本发明的示例性实施例、 特征和方面，并与描述一起用于说明本发明的原理。图20示出根据常规技术的掩模图案。
具体实施例方式以下将参照附图对本发明的各个示例性实施例、特征和方面进行详细描述。图I是用于确定掩模图案的流程图。通过将用于执行步骤的程序安装在计算机中并使计算机执行该程序来确定掩模图案。在第一示例性实施例中，掩模包括将转印到衬底的主图案和不转印到衬底的辅助图案(也称为次分辨率辅助特征(SRAF))。将确定这两个图案的形状和位置。还确定曝光条件，该曝光条件在将包括主图案和辅助图案这二者的掩模图案的图像投射到晶片(衬底) 上以用于晶片曝光中所使用。将参照图I对根据本示例性实施例的用于确定掩模图案和曝光条件的方法进行描述。在步骤S102中，计算机设置主图案的基本形状和基本布局。例如，基本形状可以是矩形或正方形形状，基本布局可以是双侧对称的。在步骤S104中，计算机设置用于确定主图案的形状和位置的参数。在步骤S106中，计算机设置辅助图案的基本形状和基本布局。在步骤S108中，计算机设置用于确定辅助图案的形状和位置的参数。在步骤SllO中，计算机设置参数，所述参数描述用于将掩模图案的图像投射到晶片上以用于曝光的曝光条件。在步骤S112中，计算机设置用于评估投射在晶片上的图案的图像的位置和评估项目。为了进行这样的设置，用户可输入数据，计算机可设置输入数据。可替换地，计算机可通过执行在程序中实现的代码来自动地执行设置。在步骤S114中，计算机确定在步骤S104、S108和SllO中设置的参数的初始值。 在步骤S116中，使用由在步骤S114中确定的初始值表达的图案和曝光条件，计算机计算当图案布置在物体面上并通过在曝光条件下使用投射光学系统投射时投射在晶片上的图案图像。关于图像计算，计算机可使用已知的计算方法，诸如阿贝的成像理论和使用相互透射系数(TCC)的方法。在步骤S118中，计算机对在步骤S116中计算的图案图像进行评估，以获取评估结果。在步骤S120中，计算机将在步骤S118中获取的评估结果与目标进行比较，以确定评估结果是否满足目标。如果评估结果被确定为满足目标(在步骤S120中为是)，则在步骤S122中，计算机将在步骤SI 14中确定的各个参数的值作为最终值输出。计算机然后结束工作流程。如果评估结果被确定为不满足目标(在步骤S120中为否)，则在步骤S124中， 计算机修改主图案、辅助图案和曝光条件的参数中的至少一个的值。如此再次确定参数的值之后，计算机再次执行步骤S116、S118和S120中的处理。计算机重复步骤SI 16、SI 18、S120和S124中的处理，直到图像的评估结果满足目标为止。在步骤S120中，如果评估结果被确定为满足目标(在步骤S120中为是)，则在步骤S122中，计算机将在步骤S124中确定的参数的值确定为最终值，并产生掩模数据。可将通过相应参数的值而确定的关于掩模图案和曝光条件的数据存储在存储设备中。数据可作为计算结果显示在显示设备上。在步骤S116、S118、S120和S124的重复循环中，修改主图案、辅助图案和曝光条件的参数的值，并执行图案图像计算和评估。接下来，将结合特定示例给出描述。一开始，将对前提条件进行描述。曝光光是氩氟化物(ArF)准分子激光。投射光学系统具有I. 35的数值孔径(NA)。假设用投射光学系统与晶片之间填充的液体执行曝光的浸没式曝光装置。掩模是二进制掩模。正性抗蚀剂涂敷到晶片。在本示例性实施例中，投射光学系统具有1/4倍的投射倍率。为了方便，将用像平面上的坐标(即，乘以投射倍率的值)表达掩模图案上的坐标。图2是将形成在晶片上的目标图案的形状的中心部分的放大图。阴影部分表示将不被曝光的区域。白色部分表示将被曝光的区域。目标图案是垂直和水平对称的。垂直对称的轴将被称为X轴，水平对称的轴将被称为I轴。线图案102和104具有70nm的宽度 110。线端之间的距离112为lOOnm。线图案102和104具有足够长的长度。图案106和 108是布置在线图案附近的大图案，这些图案在水平和垂直方向上都具有足够大的尺寸。大图案106和108之间具有670nm的间隔114。用于照射掩模的光学系统(照射光学系统)的光瞳面上的光强度分布(有效光源分布)具有环形形状。以下将对环形照射进行详细描述。投射光学系统的像差是可忽略的。图3示出主图案的基本形状和基本布局以及用于确定在图I中的流程图的步骤 S102和S104中设置的主图案的形状和位置的参数。图形122、124、126和128构成主图案。 主图案具有边与X轴和y轴平行的矩形配置的基本形状。由于目标图案是垂直和水平对称的并且有效光源分布是对称的，所以也将主图案的基本布局设置为垂直和水平对称的。参数130指示掩模上的线图案122和124的线宽。参数132指示掩模上的线图案122与124之间的间隔。参数134指示大图案126与128之间的间隔。如果这三个参数 130、132和134的值被确定，则从上述图案对称性唯一地确定主图案的形状和位置。因此， 对于主图案设置这三个参数130、132和134。图4示出用于确定在流程图的步骤S106和S108中设置的辅助图案的基本形状和基本布局以及辅助图案的形状和位置的参数。图形142、144、146、148、152、154、156、158、 162、164、166和168构成辅助图案。辅助图案具有边与x轴和y轴平行的矩形配置的基本形状。由于目标图案是垂直和水平对称的并且有效光源分布是对称的，所以也将辅助图案的基本布局设置为垂直和水平对称的。参数170指示掩模上位于最里面的第一辅助图案142至148的宽度。参数172指示X方向上的第一辅助图案之间的间隔。参数174指示Y方向上的第一辅助图案之间的间隔。如果这三个参数170、172和174的值被确定，则从图案对称性唯一地确定第一辅助图案的形状和位置。类似地，如果包括宽度176、X方向上的间隔178和Y方向上的间隔180 的三个参数的值被确定，则唯一地确定第二辅助图案152至158的形状和位置。类似地，如果包括宽度182、X方向上的间隔184和Y方向上的间隔186的三个参数的值被确定，则唯一地确定第三辅助图案162至168的形状和位置。以这种方式，对于辅助图案，设置9个参数 170 至 186。尽管前述主图案和辅助图案被设置为具有矩形配置的基本形状，但是基本形状不限于矩形。例如，线图案可具有锤头形末端。在这样的情况下，锤头的大小可被设置为图案参数。单个图案可用多个多边形形状的组合来表达。主图案和辅助图案的参数的前述设置仅仅是示例。可使用其它设置，只要图案被唯一确定即可。通过矩形基本形状，矩形的中心坐标以及X方向和Y方向这二者上的宽度可被用作参数。可使用图案顶点的坐标。在本示例性实施例中，参照日本专利申请公开No. 2009-093138确定辅助图案的基本形状和基本布局。图5示出叠加在(实线的)目标图案上的、日本专利申请公开 No. 2009-093138中所论述的近似航拍图像的二阶微分(拉普拉斯)。除了目标图案的部分之外的相对暗的部分是适合于辅助图案的位置。尽管参照日本专利申请公开No. 2009-093138中所论述的方法确定本示例性实施例中的辅助图案的基本形状和基本布局，但是确定方法不限于此。例如，可参照Robert Socha 等人的 〃 SimultaneousSource Mask Optimization(SMO), " Proc. SPIE 5853, 180-193(2005)中所论述的干涉图确定辅助图案的基本形状和基本布局。可参照Daniel S.Abrams 等人的"Fast Inverse Lithography Technology, " Proc.SPIE 6154, 61541J(2006)中所论述的反向光刻的结果确定辅助图案的基本形状和基本布局。以下将对辅助图案的详细形状的确定进行描述。接着，在流程图的步骤SllO中，计算机设置曝光条件的参数。关于曝光条件，本示例性实施例处理有效光源分布。图6示出有效光源分布和参数设置。图6的上部是示出有效光源分布的二维图。图6的下部是沿着X轴截取的截面图。上部中的有效光源分布用黑色的强度显示光强度的幅度。在示图中，参数ra与环形明亮部分的半径相关，参数wa与环形形状的宽度相关。更具体地讲，如以下公式I那样表达光强度分布I。
权利要求
1.一种通过计算机产生将在曝光装置中使用的掩模的数据的方法，所述曝光装置使用用于将所述掩模的图案的图像投射到衬底上的投射光学系统使衬底曝光，其中，所述掩模包括用于解析将形成在衬底上的目标图案的主图案和不进行解析的辅助图案，以及所述方法包括以下步骤设置所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值；计算在通过使用所述投射光学系统投射分别由所述主图案和辅助图案的参数的设置值确定的所述主图案和辅助图案的情况下形成的图像；和基于通过修改所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值而执行的计算的结果来确定所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值，并产生包括所确定的所述主图案和辅助图案的掩模的数据。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括以下步骤对计算的图像进行评估，并确定评估结果是否满足目标；如果评估结果被确定为不满足目标，则通过修改所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值来执行计算；和如果评估结果被确定为满足目标，则产生包括由当评估结果被确定为满足目标时设置的所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值确定的所述主图案和辅助图案的掩模的数据。
3.根据权利要求I所述的方法，还包括以下步骤设置用于照射所述掩模的照射光学系统的光瞳面上的光强度分布的参数的值；计算在通过在所述照射光学系统的光瞳面上的所设置的光强度分布下使用所述投射光学系统投射分别由所述主图案和辅助图案的参数的设置值确定的所述主图案和辅助图案的情况下形成的图像；和基于通过修改所述主图案的参数的值、所述辅助图案的参数的值和所述照射光学系统的光瞳面上的光强度分布的参数的值而执行的计算的结果，确定所述主图案的参数的值、 所述辅助图案的参数的值和所述照射光学系统的光瞳面上的光强度分布的参数的值；并产生包括所确定的主图案和辅助图案的掩模的数据。
4.一种通过计算机确定将在曝光装置中使用的掩模的数据和曝光条件的方法，所述曝光装置使用用于将所述掩模的图案的图像投射到衬底上的投射光学系统使衬底曝光，其中，所述掩模包括用于解析将形成在衬底上的目标图案的主图案和不进行解析的辅助图案，以及所述方法包括以下步骤设置所述主图案的参数的值和所述辅助图案的参数的值；设置用于照射所述掩模的照射光学系统的光瞳面上的光强度分布的参数的值；计算在通过在所述照射光学系统的光瞳面上的所设置的光强度分布下使用所述投射光学系统来投射分别由所述主图案和辅助图案的参数的设置值确定的所述主图案和辅助图案的情况下形成的图像；和基于通过修改所述主图案的参数的值、所述辅助图案的参数的值和所述照射光学系统的光瞳面上的光强度分布的参数的值而执行的计算的结果，确定所述主图案的参数的值、 所述辅助图案的参数的值和所述照射光学系统的光瞳面上的光强度分布的参数的值。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述主图案具有多边形形状，所述主图案的参数是与所述多边形形状相关的参数。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述辅助图案具有多边形形状，所述辅助图案的参数是与所述多边形形状相关的参数。
7.一种用于制造掩模的方法，所述方法包括通过根据权利要求I所述的方法产生掩模的数据；和使用所产生的掩模的数据制造掩模。
8.—种曝光方法,包括通过根据权利要求7所述的用于制造掩模的方法制造掩模；和将所制造的掩模的图案的图像投射到衬底上，以使所述衬底曝光。
全文摘要
本申请涉及产生掩模数据的方法、制造掩模的方法和曝光方法。掩模包括用于解析将形成在衬底上的目标图案的主图案和不进行解析的辅助图案。设置主图案和辅助图案的参数的值。计算在通过投射光学系统投射由主图案和辅助图案的参数值确定的主图案和辅助图案的情况下形成的图像。基于通过修改主图案和辅助图案的参数值而执行的计算的结果，确定主图案和辅助图案的参数值，以产生包括所确定的主图案和辅助图案的掩模的数据。
文档编号G03F7/00GK102592002SQ20111033353
公开日2012年7月18日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年10月29日
发明者石井弘之, 辻田好一郎 申请人:佳能株式会社