光刻中的照明光源形状定义的制作方法

专利名称：光刻中的照明光源形状定义的制作方法
光刻中的照明光源形状定义发明领域
本发明涉及光刻领域，光刻中的照明光源形状定义。更具体地，其涉及用于优化光 刻处理的方法和系统，优化光刻处理诸如优化将被用于光刻处理的光源照明、阈值和掩模 之类。
发明背景
光刻是被用于微芯片制造中的技术之一。其使用“刻线”，也被称为“光掩模”或“掩 模”，来在被覆盖有“晶片”的“光致抗蚀层”中形成特定图案。这个掩模包含图案，当其图像 被投影在晶片上时，在这个光致抗蚀层被化学地显影后在光致抗蚀层中产生期望图案。通 过用具有特定波长和光源形状的光源照明掩模在该光致抗蚀层上形成投影图像。然后穿过 掩模的光由光刻曝光工具的投影透镜所捕捉，且这个透镜在光致抗蚀层中形成掩模图案的 图像。掩模其本身包括透光板，图案已经被创建在该透光板一侧上这些图案包括其中掩模 的透光性质相对于“未图案化的区域”而修改的多边形。作为示例，这些多边形形状掩模图 案可包括吸收或衰减穿过其中的光的薄层。
然而光投影-光刻的上述基本概念由两个因素而被复杂化。形成在晶片上的图案 中的形状，绝不是掩模上的图案形状的相同副本，且随着使用光刻步骤的“技术节点”变得 越来越高阶，即，随着需要被产生的图案尺寸和图案密度分别变得越小和越密(诸如例如低 于20nm的节点)，这两者之间的差异变得越大。掩模图像图案和所投影的图像图案之间的 差异的效应被称为“光学邻近效应”。由于很多年来，通过对掩模图案应用所谓“光学邻近 校正”(OPC)而应对这个效应有意将掩模图案制造地与想要形成在晶片上的图案不同，不 过以此方式所投影的图案变得更接近于期望的晶片图案。这个修改一般地暗指掩模图案的 形状(多边形)以某个合适的方式被制成不同于期望的印刷的形状，不过其也可暗指对掩模 图案增加附加多边形，该附加多边形并不意在于晶片上形成印刷图案，不过某种程度上改 进了意在印刷的多边形的处理宽容度(见下一个项目符号)。这些“额外的”掩模多边形经 常被称为“辅助掩模特征”、或“辅助特征”。现在OPC已经成为多年来的标准技术，且如果 给定了所意在的晶片图案，一些公司提供产生光学邻近校正的掩模图案的软件，以及在光 刻工具中掩模将被曝光的方式的充分的细节。
使得光投影-光刻变得更加复杂的第二个元素是晶片图案的保真度还受到光刻 处理中的瑕疵的存在(不可避免地到一定程度)的影响。所印刷的图案形状取决于被用于在 晶片上产生图案的光量，所谓“照射剂量”或“剂量”。由于一般不可能准确地以理想剂量曝 光，如，由于不可避免的机器或操作者误差，光刻者想要在具有充足量的“曝光宽容度(EL)” 的条件下作业，此条件是可容忍相距理想剂量特定偏移量(一般被表达为剂量本身的百分 比)的条件。形成图像的光刻投影透镜具有所谓“最佳聚焦平面”，即空间中的一特定平面， 在其中图像并不是最“尖锐”且因此最接近所意在的图像。如果晶片没有理想地相对于这 个最佳聚焦平面而被定位，可以说这个晶片“离焦”。由于一般不可能准确地定焦来照射晶 片，如，由于不可避免的机器或操作者误差，光刻者想要在具有充足量的“景深(D0F)”的条 件下作业，此条件是可容忍相距理想平面特定偏移量(一般用指出实际晶片平面相距理想平面多少纳米来表达)的条件。通过例如上述OPC-软件产生的掩模图案一般不可完美地在 光刻处理中所使用的实际光掩模上实现一般存在“掩模误差”，即，掩模图案与期望掩模图 案在尺寸或形状(或二者兼有)上有偏差。与期望的掩模图案的任何偏差(“掩模误差”)还 导致晶片图案的偏差。由于一般不可能避免掩模误差，光刻者想要在可容忍一定量掩模误 差的条件下作业。
一般，需要找到光刻处理条件，在该条件下对于掩模误差的足够的EL、D0F、和公差 得以实现。相对于上述公差的光刻处理的实际性能一般以被称为“临界尺寸均一性”的刻 度而被量化，此可读被简称为⑶U (用纳米来表达)。这个刻度表达了由于诸如曝光焦距或 剂量或实际掩模误差之类的工艺变化引起的晶片图像中的特定结构的尺寸将实际地变化 (如，在所印刷的晶片中或各晶片之间)多少。光刻处理条件的优化然后表达为这个CDU刻 度的最小化。此处一个重要的元素-尽管不是唯一的元素-是在光刻曝光工具中所使用的 照明光源形状的选择。
上述两个因素现今一般通过执行所谓光源-掩模优化(一般简称为“SM0”)来处 理。这是其中照明光源和经OPC的掩模被同时改变从而找出提供剂量、焦距、和/或掩模误 差的最佳可能、或至少充分公差(也称为“处理余量”)的光源-掩模组合的计算处理。如果 给定期望的晶片图像，以及其他输入，诸如期望的处理余量和在由用户所允许的掩模复杂 度上定义限制的特定参数，一些软件公司提供自动软件来进行这样的SMO计算。
这些掩模复杂度限制构成最大化光刻处理宽容度和成本之间的折衷。这可以如下 理解如果就掩模图案应该理想地看起来像什么从而产生尽可能接近所要求图像的图像这 一点做出计算，所得到的掩模多边形一般极为复杂，这意味着意在产生印刷图像和辅助特 征的量、密度、和形状的掩模多边形的形状非常复杂。这样复杂的掩模，即使可被制造，也是 非常昂贵的，因为当需要被创建的多边形数量增加、或如果独个多边形的形状变得非常复 杂时，掩模成本增加。进一步，使用任意形状的辅助特征将导致非常大的掩模文件，此文件 是描述在掩模上的所有图案的精确形状的文件，对此业界使用被称为gds或gds2文件的标 准文件格式。因此，OPC-或SMO-软件具有影响(限制)用户乐于接受的解决方案的复杂度 的多个数值参数，且对此软件的用户必须选择他认为合适的数值或设置。出现在最终掩模 方案中的辅助多边形的实际复杂度进一步受到被称为“掩模规则验证”的SMO计算的一组 输入参数的值或MRC参数的值的影响。这些参数(必须由运行该计算的人所设置)的实际 值对每一个独个掩模多边形的所允许的复杂度设置限制。作为示例，这些MRC参数对于掩 模多边形的所允许的段长度设置最小值。允许非常复杂形状的MRC参数组将被称为“激进 的”:具有这样的激进MRC输入参数集合的所印刷的图像将大体上更接近期望的理想图像， 不过所得到的掩模可能无法制造或非常昂贵。这是为什么一般人们宁愿运行具有更“缓和 MRC”输入参数的SMO软件，导致有欠完美的印刷图像不过输出较为不复杂且因此更能被制 造或更便宜的掩模。
允许仅矩形辅助的决定限制掩模成本，不过也经常导致较小的处理宽容度很多 情况是已知的，其中如果非矩形辅助特征被允许，相比其中仅允许矩形辅助的情况，光刻处 理容忍度改进。更激进的输入MRC参数还经常导致更大的处理余量。
发明概述
本发明的实施例的目的在于提供用于确定光刻处理条件的良好的方法与系统。
本发明的实施例的优势在于，可确定光刻处理条件用于在允许掩模中所用的子分辨率(sub-resolution)辅助特征的低复杂度的同时提供具有良好景深(DoF)性能的光刻处理。本发明的实施例的优势在于用于制造掩模的制造投入和经济成本可较低，同时仍然获得具有良好DoF性能的光刻处理。
本发明的实施例的优势在于，可对于其中掩模复杂度较低或被限制(S卩，例如仅矩形形状的子分辨率辅助特征存在)的光刻处理确定光刻处理条件，同时该光刻处理允许获得与如果非矩形子分辨率特征也被允许在掩模中的情况下类似或一样的临界尺寸均一性 (CDU)。
本发明的实施例的优势在于可限制掩模文件(定义了掩模特征和所用子分辨率辅助特征)的尺寸，同时获得良好的光刻处理。
以上目标由根据本发明的方法和设备来实现。
本发明涉及用于确定光刻处理的光刻条件的方法，该方法包括获得照明光源和掩模设计(该掩模设计包括光刻图案)的特性；执行用于组合优化光刻处理的照明光源特性和掩模设计特性的第一优化，藉此对于所述第一优化，掩模的非矩形子分辨率辅助特征被允许；从所述第一优化中确定一组经优化的照明光源特性；执行用于优化光刻处理的掩模设计特性的一个或多个进一步优化，藉此对于所述一个或多个进一步优化，所述掩模设计的非矩形子分辨率辅助特征基本被排除，且藉此所述一个或多个进一步优化考虑所述一组经优化的照明光源特性；以及从所述一个或多个进一步优化中确定确定一组基本排除了非矩形子分辨率辅助特征的经优化的掩模设计特性。惊讶地发现，使用不允许非矩形子分辨率辅助特征的受限掩模设计设置的同时使用在使用允许非矩形子分辨率辅助特征的非受限或较少受限掩模设计设置时确定的照明光源条件来优化掩模设计特性，提供了良好光刻处理的光刻处理条件(如，良好的DoF、良好的CDU)，同时掩模设计复杂度被限制。在参考基本排除了非矩形子分辨率辅助特征的情况下，这可称为仅使用矩形子分辨率辅助特征。该方法可被计算机实现。
可考虑掩模规则验证设置来进行该一个或多个进一步优化，掩模规则验证设置表示至少在该一个或多个进一步优化中被允许的最复杂的掩模设计特征欠复杂于在第一优化中被允许的最复杂的掩模设计特征，而执行该一个或多个进一步优化。本发明的至少一些实施例的优势在于，相比为良好光刻处理使用常规掩模优化进行的掩模设计中的掩模特征，不仅在最终掩模设计中子分辨率辅助特征可较为不复杂，在最终掩模设计中其他掩模特征也可较为不复杂。
可在仅作为掩模设计一部分的优化片段(clip)上执行第一优化。本发明的至少一些实施例的优势在于，可仅在掩模的较小一部分上执行优化，因`此允许在受限计算能力下的有效处理。
该一个或多个优化可包括优化光刻处理的阈值。
执行该一个或多个优化可包括执行用于优化光刻处理的阈值和掩模设计特性的第二优化，藉此对于所述第二优化，基本排除了所述掩模的非矩形子分辨率辅助特征的存在，且藉此第二优化考虑了一组经优化的照明光源特性；以及执行用于优化光刻处理的掩模设计特性的第三优化，藉此对于所述第三优化，基本排除了所述掩模的非矩形子分辨率辅助特征的存在，且藉此第三优化考虑从第一优化确定的一组经优化的照明光源特性和从第二优化确定的经优化的阈值。本发明的至少一些实施例的优势在于可在不同的优化步骤 中优化所要选择的照明光源、阈值、和掩模特性，允许用其各自的辅助-和掩模规则验证设 置来优化每一个参数。至少一些实施例的优势在于使用不同辅助-和掩模规则验证设置可 允许优化照明光源、阈值和掩模特性，从而使用该光刻处理可获得良好的DoF和/或CDU且 同时可对光刻处理使用具有有限复杂度的掩模。
可在仅作为掩模设计一部分的优化片段(clip)上应用执行第二优化。本发明的 至少一些实施例的优势在于，可仅在掩模的较小一部分上执行优化，因此允许在有限的计 算能力下的有效处理。
可对于整个掩模设计应用执行第三优化。本发明的至少一些实施例的优势在于可 获得为整个掩模而确定的掩模特征。
光刻处理可包括用于图案化将被处理的图案的不同部分的多个图案化步骤。本发 明的实施例可特别适用于多图案化光刻处理，因为在多图案化中，子图案一般在特征之间 具有较宽的间距。换言之，使用多图案化光刻处理，更经常发生分立的图案。由于这对于景 深余量和⑶(关键尺寸)变化具有内在地负面的影响，如使用本发明的至少一些实施例获 得的用于改进景深和CD均一性的策略对于多图案化技术是有益的。
对于执行第一优化或一个或多个进一步优化中的每一个或任一个，可基于全抗蚀 模型(full resist model)或空气成像模型(aerial image model)中的任一个来使用光 源-掩模优化算法。
本发明还涉及用于确定光刻处理的光刻处理条件的系统，该系统包括用于获得 照明光源和掩模设计(所述掩模设计包括光刻图案和子象素辅助特征)的特性的输入装置、 处理装置，该处理装置被编程为执行用于组合优化光刻处理的照明光源特性和掩模设计 特性的第一优化，藉此对于所述第一优化，非矩形子分辨率辅助特征被允许，从所述第一优 化中确定一组经优化的照明光源特性；执行用于优化光刻处理的掩模设计特性的一个或多 个进一步优化，藉此对于所述一个或多个进一步优化，所述掩模的非矩形子分辨率辅助特 征的存在被基本排除，且藉此所述一个或多个进一步优化考虑了所述一组经优化的照明光 源特性；以及从所述一个或多个进一步优化中确定一组基本排除了非矩形子分辨率辅助特 征的经优化的掩模设计特性。
处理装置可适于执行用于优化光刻处理的阈值和掩模设计特性的第二优化，藉 此对于所述第二优化，基本排除了所述掩模的非矩形子分辨率辅助特征的存在，且藉此第 二优化考虑了一组经优化的照明光源特性；以及用于优化光刻处理的掩模设计特性的第三 优化，藉此对于所述第三优化，基本排除了所述掩模的非矩形子分辨率辅助特征的存在，且 藉此第三优化考虑从第一优化确定的一组经优化的照明光源特性和从第二优化确定的经 优化的阈值。
该系统可被实现为计算机程序产品，当在处理装置上执行时，用于执行上述方法之一 O
本发明还涉及数据载体，用于存储计算机程序产品，当在处理装置上执行该计算 机程序产品时，用于执行上述方法之一。
本发明还涉及计算机程序产品的传输，当在处理装置上执行该计算机程序产品 时，用于执行上述方法之一。
本发明进一步涉及在光刻处理中使用的成套部件，该成套部件包括含有使用上述 方法确定的照明光源特性的载体、以及根据使用相同方法确定的掩模设计的掩模。
本发明进一步涉及电子器件，该电子器件包括至少一个图案化的层，该图案化的 层是使用根据用上述方法确定的光刻处理条件的光刻处理制成的。
本发明还涉及制造电子器件的方法，该方法包括使用如上所述的用于确定光刻处 理条件的方法确定一组光刻处理条件，该光刻处理条件包括照明光源特性和掩模特性、以 及使用光刻处理条件在半导体衬底上曝光光致抗蚀层以形成电子器件。
本发明的实施例的优势在于为提供具有良好景深性能的光刻处理可确定光刻处 理条件。
本发明的特别和优选方面在所附独立和从属权利要求中阐述。从属权利要求中的 技术特征可以与独立权利要求的技术特征相结合或适当地与其他从属权利要求中的技术 特征相结合，而不仅仅是其在权利要求中明确阐明的那样。
本发明的这些和其他方面从下文描述的实施例(多个)中将是显而易见的且被说 明的。
附图简述


图1-现有技术，示出矩形(A部分)和非矩形(B部分)子分辨率辅助特征。这样的 特征还可被有利地用在本发明的实施例中。
图2-现有技术，示出常规的光源-掩模优化流程，如已知的现有技术一样。
图3示出根据本发明的实施例用于确定光刻处理条件的方法。
图4示出使用仅允许矩形SRAF的常规流程(A流程)、使用允许非矩形SRAF的常规 流程(B流程)、以及使用根据本发明的SMO流程(C流程)而产生的SRAM图案的比较示例。
图5示出对于仅允许矩形SRAF的常规流程和对于根据本发明的实施例的流程的 在如图4中所示的SRAM图案的示例中所示的切割线(cut line)上的归一化图像对数斜率 (NILS)。
图6示出多个实例，根据本发明的实施例，其中示出了 SMO流程的主要步骤。
图7不出根据本发明的实施例用于确定光刻处理条件的系统。
图8示出对于使用矩形SRAF的常规流程和对于根据本发明的流程的逻辑布局的 250个接触孔在6%曝光宽容度(EL)下的DoF的直方图。
图9示出对于不同SMO流程的临界尺寸均一性(⑶U)和⑶S文件的大小，示出根 据本发明的实施例的优势。
图10示出对于20nm节点，对于不同SMO流程的临界尺寸均一性(⑶U)和⑶S文 件的大小，结合对于不同SMO流程的相应掩模设计，示出根据本发明的实施例的优势。
附图只是示意性而非限制性的。在附图中，出于说明目的，将某些元素的尺寸放大 且未按比例绘出。
权利要求中的任何参考标记不应被认为限制范围。
在不同附图中，相同参考标记涉及相同或相似的部件。
说明性实施例的详细描述
虽然将关于具体实施例并参考特定附图描述本发明，但是本发明不限于此而仅由 权利要求来限定。所描述的附图只是示意性而非限制性的。在附图中，出于说明目的，可将某些元素的尺寸放大且未按比例绘出。尺寸和相对尺寸并不对应于为实践本发明的实际缩 减。
此外，在说明书和权利要求书中术语第一、第二等被用于在类似元素间加以区别， 而没有必要描述或时间或空间上的顺序、或次序、或以其他方式。应该理解如此使用的这些 术语在合适环境下可以互换，并且在此描述的本发明的实施方式能够以除了本文描述或示 出的之外的其他顺序来操作。
另外，说明书中的术语顶部、之下等被用于描述目的且并不必要描述相对位置。应 该理解如此使用的这些术语在合适环境下可以互换，并且在此描述的本发明的实施方式能 够以除了此处描述或示出的之外的其他取向来操作。
要注意的是在权利要求中所使用的术语“包括”，应该被解释为显示于下文所列的 方式；其并不排除其他部件或步骤。因此其应被解释为规定所涉及的所陈述的特征、数字、 步骤、或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤或组件、或其组合的存 在。因此，表述“包括装置A和B的设备”的范围不应被限制为仅包括组件A和B的设备。 它意味着相对于本发明，设备中相关的组件仅是A和B。
整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的 特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现 的短语“在一个实施例中”和“在实施例中”不一定都指同一个实施例，不过有可能。进一 步，可以任何合适方式组合在一个或多个实施例中的特定特征、结构、或特性，如从本公开 中对本领域技术人员而言显而易见的那样。
类似地，应理解，在本发明的示例性实施例的描述中，为了有效阐明本公开并帮助 理解各创新性方面的一个或多个方面的目的，本发明的各种特征优势被集中在单个实施 例、附图、或描述中。然而，此公开方法不应被解释为反映所要求保护的发明要求比每个权 利要求中明确陈述的更多特征的意图。相反，如下面的权利要求所反映的，本发明的方面在 于少于上述单个所公开的实施例的所有特征。从而，据此将所附权利要求直接地结合进详 细描述中，其中每个权利要求独立地代表本发明的一个单独的实施方式。
进一步，尽管此处描述的一些实施例包括在其他实施例中包括的一些特征而没有 其他实施例中包括的其他特征，不同实施例的特征的组合意图落在本发明的范围内，且形 成不同实施例，正如本领域技术人员所理解的那样。例如，在之后的权利要求中，所要求保 护的实施例中的任意可被以任意组合使用。
在此处提供的描述中，阐明了数量众多的具体细节。然而，可理解的是本发明的实 施例可没有这些具体细节而被实践。在其他实例中，众所周知的方法、结构、和技术没有被 详细地示出，为的是不妨碍对于本说明书的理解。
其中在下文讨论的实验和根据本发明的实施例中，参照了分辨率辅助特征 (SRAF)，参照了被添加至掩模且允许修正光学邻近误差(如果应用了完全地基于要图案化 的特征的掩模，则引入该光学邻近误差)的特征。一般存在两种类型的辅助特征。第一种 类型是形状一般为矩形的矩形子分辨率辅助特征。第二种类型是非矩形子分辨率辅助特 征(SRAF)，除了任选的矩形特征外，其还包括非矩形的SRAF部分。这些还被称为自由形式 SRAF。一般而言，辅助特征可以是任何形状的对象，例如具有任意多数量顶点的多边形。在 一些实施例中，可将这样的非矩形SRAF限制为多边形的SRAF且甚至限制为其中所用角度被限为0° ,90° ,180°或270°的角度的多边形SRAF，本发明的实施例并不限于此处所 列。以说明的方式，本发明的实施例并不限于此，矩形SRAF校正(A部分)和用于双图案化的 非矩形SRAF (B部分)校正的示图被图示于图1中。黑色部分表示子分辨率辅助特征，而阴 影部分表示原始图案特征。如已知，双图案化中非矩形SRAF的使用充分增加了景深(DoF)， 不过也充分增加了掩模文件大小(GDS)。
在本发明的实施例或实验中，参照了光源-掩模优化(SM0)、参照了用于优化照明 光源和掩模的技术。该优化可对于照明光源的不同边缘和特征具有不同效果。例如其可对 于光源形状或照明图案有效果。例如其还还包括使用射光孔来限制光源照明至所选照射图 案。优化掩模可对于掩模的不同特征和边缘具有效果。例如其可包括改变或偏置边缘位置 或线宽以及辅助特征应用，该辅助特征并不意在印刷其本身而将影响将被印刷的相关联的 图案特征的性质。SMO—般还包括阈值的优化。在本发明的实施例中，参照了阈值、参照了 照明亮度或被用于照明的剂量，且在这些参数上被照射的光致抗蚀剂将被改变从而可导致 图案的形成。所使用的阈值直接影响可获得的关键尺寸。
其中在根据本发明的实施例中，参照了常规SMO流程或标准SMO流程，参照了 一般 根据图2所示方法执行的SMO优化。在图2中示出了这样的常规SMO流程200的关键部 分。在第一步骤210中，在电路部分(如，SRAM单元)上实现光源掩模优化，从而定义光源和 掩模形状。在这个步骤中所使用的图案并不一定被限制在诸如SRAM单元之类的一个电路 部分上，还可使用其中的例如来自逻辑电路块的其他部分或其组合。在下一个步骤220中， 在逻辑图案上进行掩模优化(MO)，这部分有必要与光学邻近校正(OPC) —致。掩模形状的 结果应该被考虑在掩模可制造性中。因此，一般在缓和的掩模限制规定(MRC)下且使用矩 形SRAF来执行SMO和MO优化，因为对于非矩形SRAF，DGS掩模文件大小一般变得很大。如 果较大的GDS文件大小和复杂的掩模并不是太限制性的，也可用更为激进的掩模限制规定 并使用非矩形SRAF来执行常规SMO流程。
在第一方面，本发明涉及用于确定光刻处理的光刻处理条件的方法。该方法特别 适用于图案化较小的图案。在多图案化处理中使用该方法可能是有利的，诸如例如在双图 案化光刻处理中，但是本发明的实施例并不限于此。使用光源-掩模优化(SMO)的算法。本 领域中已知执行SMO的不同算法，且本发明的实施例可利用每一个这样的算法。可使用的 SMO算法的示例被描述在国际专利公开W02010/059954A2中，但是本发明的实施例并不限 于此。光源掩模优化的算法一般可利用光学成像模型模拟。例如，SMO优化可利用空气成 像模型或全抗蚀模型，本发明的实施例并不由所用特定模型而限制。进一步，本发明的实施 例使用不同的优化步骤。在每一个步骤中，可使用相同或不同的SMO算法，使用诸如空气成 像模型或全抗蚀模型之类的相同或不同的光学成像模拟模型。对于一些SMO步骤，光源条 件是固定的，例如在之前的步骤中被确定。在这样的条件下，算法还可被称为掩模优化算法 (MO)。根据本发明的实施例的方法包括获得将要被优化的光源和掩模设计的特性的步骤。 掩模设计特性或掩模设计藉此包括初始图案。掩模设计特性还可包括将被定义的一组子分 辨率辅助特征或者辅助特征可在将被执行的优化步骤过程中被引入。在获得初始设置后， 执行第一优化用于光刻处理的照明光源特性和掩模设计特性的组合优化。根据本发明的实 施例，执行第一优化以使得掩模的非矩形子分辨率辅助特征被允许。如上所述，可对于这个 优化使用一般的SMO算法，本发明的实施例并不限于此。例如，该优化可基于全抗蚀模型和基于空气成像模型。一般可在作为要被优化的掩模设计的仅一部分的优化片段上进行第一 优化，但本发明的实施例并不限于此。从这个第一优化中，确定了一组经优化的照明光源特 性和一组经优化的掩模设计特性，不过仅该组经优化的照明光源特性被维持且将在该方法中被进一步使用。
此后，执行一个或多个进一步优化的步骤，用于优化光刻处理的掩模设计特性来。 可在单个步骤或在不同优化(如，如果诸如例如阈值之类的其他参数也要被优化)中进行这 个优化。对于这些一个或多个进一步优化，在第一优化中所确定的该组经优化的照明光源 特性被用作固定的光源特性，而不允许这些照明光源特性的进一步变化。如上所述，所用算 法可与第一优化中所用是一样的或不同的算法。可以是基于全抗蚀模型的算法和基于空气 成像模型的算法。在用于优化掩模设计特性的一个或多个进一步优化中，基本排除了掩模 设计的非矩形子分辨率辅助特征的存在。进一步，掩模规则验证设置可被设置为使得允许 较为不复杂的掩模设计特征。这些优化将导致比使用第一优化获得的掩模设计较为不复杂 的掩模设计，不过令人惊喜的是具有获得良好景深(DoF)的优势，与执行在允许非矩形子分 辨率辅助特征的情况下的照明光源和掩模的优化时获得的一样良好。从这些一个或多个进 一步优化中，确定了一组经优化的掩模设计特性，藉此对于该掩模设计特性，基本排除了非 矩形子分辨率辅助特征。可对于全部掩模设计而进行这些一个或多个优化。通过说明的方 式，根据本发明的实施例的示例性方法被图示于图3中。该示例性方法包括获得310照明 光源和掩模设计的初始设置。在定义光源320和定义阈值与掩模330的优化步骤之间的分 隔允许使用关于子分辨率辅助特征的不同条件，即允许使用允许非矩形子分辨率辅助特征 的掩模特性来定义光源且允许使用不允许非矩形子分辨率辅助特征的条件来定义掩模特 性和阈值。如下文实验结果中所示的，这导致如下优势获得导致良好景深的光刻处理条件 的同时，限制掩模设计复杂度和存储掩模特性的文件的掩模设计文件大小。
该方法还包括经由输出端口通过显示或以任何其他方式输出340如上确定的光 刻处理条件，至数据载体。所提供的输出是光刻处理条件，包括有关在光刻处理过程中将被 使用的照明光源的信息、以及在光刻处理中所用的掩模设计。
根据本发明的实施例的方法有利之处在于是至少部分地由计算机实现的。例如， 至少其中应用优化算法的优化步骤可以计算机实现的方式进行。在一些实施例中，该方法 可以是全部由计算机实现的。
在一些实施例中，该一个或多个进一步优化还包括光刻处理的阈值的优化。后者 可在单独步骤中被执行或者与掩模特性的优化步骤相组合。
在一个实施例中，在定义照明光源特性的优化步骤之后，在单个优化步骤中执行 阈值和掩模设计特性的优化。然后可在全部掩模设计上(即，对于全部电路)进行后者，从而 获得全部掩模设计的优化。在这样的实施例中，在同一个步骤中定义了阈值和掩模设计特 性。根据本发明的实施例，在排除了非矩形子分辨率辅助特征同时执行该优化。
在一些实施例中，在分开的优化步骤中执行阈值和掩模设计的优化。因此该一个 或多个优化步骤可包括在排除了非矩形子分辨率辅助特征的情况下并使用在第一优化中 定义的照明光源设置来用于优化阈值和掩模设计的第二优化步骤。从该第二优化步骤中， 至少阈值设置被定义。任选地，还可定义掩模设计特性的一部分，例如，可定义对于作为电 路掩模设计仅一部分的电路片段所获得的那些特性。然后，所定义的阈值，且任选地还有掩模设计特性的一部分，可用作为第三优化步骤的固定值，其中在第三优化步骤中对于整个 掩模设计(即，对应于整个电路)而确定进一步掩模设计特性的掩模设计特性。
在本发明的特定实施例中，除了排除或允许非矩形子分辨率辅助特征，还在不同 优化之间不同地选择掩模规则验证设置。掩模规则验证设置或掩模规则验证参数(MRC)是 对于每一个独立掩模多边形所允许的复杂度设置极限的参数。作为示例，这些MRC参数可 对于掩模多边形的所允许的段长度(segmentlength)设置最小值。允许非常复杂形状的 MRC参数组将被称为“激进的”具有这样的激进一组MRC输入参数的所印刷的图像形状将 大体上更接近期望的理想图像，不过所得到的掩模更为复杂且可能难以制造和/或非常昂 贵。缓和的MRC设置导致欠完美的所印刷图像，但是输出较为不复杂且因此更可制造或不 昂贵的掩模。根据本发明的实施例，可选择掩模规则验证设置，使得至少在一个或多个进一 步优化中被允许的最复杂的掩模设计特征欠复杂于在第一优化中被允许的最复杂的掩模 设计特征。
根据本发明实施例的优势在于，可在其中排除了非矩形子分辨率辅助特征的条件 下确定阈值设置，因为这样允许具有良好的DoF，优于使用其中非矩形子分辨率辅助特征被 排除的常规SMO流程所获得的DoF。
仍如上所述，可使用基于同一个或不同模拟模型(如使用空气成像模型或全抗蚀 模型)的SMO优化算法执行不同的优化。
图4示出使用仅允许矩形SRAF的常规流程(A流程)、使用允许非矩形SRAF的常 规流程(B流程)、以及使用根据本发明的SMO流程(C流程)而产生的SRAM图案的示例。可 见，对于根据本发明的实施例的SMO流程，SRAF的数量充分多于流程A且SRAF的布局大 体上更接近于允许非矩形SRAF (流程B)的常规流程。如从图5中可推出的，对于仅具有矩 形SRAF的常规流程和对于根据本发明的实施例的流程的NILS的比较显示，对于最佳焦距 和散焦条件在NILS上都存在明显优势。图5示出在图4所示的切割线上的归一化图像对 数斜率(NILS)。
以说明的方式，多个可能的SMO流程的主要步骤被图示于图6中，说明了根据本发 明的实施例的不同可能流程的一些示例。
在一个方面，本发明还涉及用于确定光刻处理的光刻处理条件的系统。该系统可 特别适用于执行如上所述地根据本发明的第一方面的方法，尽管实施例并不限于此。该系 统可被计算机实现。这样的计算机实现可以是软件实现、硬件实现的、或者两者组合。以 说明的方式，本发明的实施例并不限于此，根据本发明的实施例的示例性系统被图示于图7 中，说明这样的系统的标准和任选特征。该系统700包括用于获得照明光源和掩模设计的 特性的输入装置710。特性一般包括将被实现的光刻图案。还可为进一步优化定义子分辨 率辅助特征，或者这些辅助特征可在优化同时被引入，则并不是掩模设计特性的一部分。一 般以电子数据格式获得输入。
该系统进一步包括处理装置。藉此，处理装置720被编程为执行第一优化用于组 合优化光刻处理的照明光源特性和掩模设计特性。处理装置720进一步被编程为执行第一 优化以使得掩模的非矩形子分辨率辅助特征被允许。
处理装置720还被编程为用于从第一优化中确定一组经优化的照明光源特性。
处理装置720还被编程为执行一个或多个进一步优化用于优化对于光刻处理的掩模设计特性，藉此对于该一个或多个进一步优化，基本排除所述掩模的非矩形子分辨率 辅助特征的存在。该一个或多个进一步优化藉此考虑所述一组经优化的照明光源特性。
处理装置720还被编程为从该一个或多个进一步优化中，确定基本排除了非矩形 子分辨率辅助特征的一组经优化的掩模设计特性。处理装置720可进一步被适于为不同优 化步骤考虑不同掩模规则验证设置。
为了执行上述流程，处理装置720可包括用于定不同动作时序的控制器722。进一 步，处理装置720还可包括SMO优化模块724，其被适于执行考虑了所提供的特定设置(如， 为特定模拟而提供的特定设置)的SMO优化。这些特定设置可从用户输入获得或可从控制 器722获得。这样的设置可以是确定掩模复杂程度的设置、确定非矩形子辅助特征是否被 接受的设置，表达图案特征所允许的复杂程度的掩模规则验证设置，等。SMO优化模块724 可以是本领域技术人员所知的任何合适的光源掩模优化模块。其可基于特定模型，诸如例 如空气成像模型或全抗蚀模型、或其可适于选择感兴趣的模型。该系统进一步包括输出装 置，用于输出将要使用的光刻处理条件。这样的光刻处理条件一般包括照明光源特性和掩 模设计特性，且可被输出为电子数据、被显示、等。进一步的系统组件可以是适于执行在第 一方面中所描述的用于确定光刻处理条件的方法的步骤的一个、多个、或一部分的任何组 件。
在另一方面，本发明还涉及计算机程序产品，当在处理装置上执行该计算机程序 产品时，执行在第一方面中所述的方法之一。该计算机程序产品可在处理系统上实现，该系 统包括耦合至存储器子系统的至少一个可编程处理器，而该存储器子系统则包括至少一种 形式的存储器，例如RAM、R0M等。注意到处理器或多个处理器可以是通用目的、或专用目的 处理器，并且可以包含在一器件内，诸如具有执行其他功能的其他组件的芯片。于是，本发 明实施例的一个或多个方面可以实现于数字电子电路中，或计算机硬件、固件、软件中，或 它们的组合中。该处理器可适于执行用于确定光刻处理条件的方法、或可包括用于执行这 样的方法的指令。该处理器可包括具有至少一个盘驱动器和/或CD-ROM驱动器和/或DVD 驱动器的存储子系统。在某些实现中，可包括显示系统、键盘或指向设备，作为用户界面子 系统的一部分，供用户手动输入信息。也可以包括用于输入和输出数据的端口。可包括更 多部件，诸如网络连接、到各设备的接口、等。处理系统的各部件可被以各种方式耦合，包括 经由总线子系统。存储器子系统的存储器可有时保持一组指令的部分或全部，当在处理系 统上执行该组指令时，实现上述方法实施例的步骤。尽管这样的处理系统是现有技术，包括 实现如上所述本方法的指令的系统并不是现有技术。
该计算机程序产品可被有形地体现在载体介质中，该介质携载有由可编程处理器 执行的机器可读代码。因此本发明涉及携载计算机程序产品的载体介质，当计算机程序产 品在计算装置上被执行时，提供根据如上所述任意方法用于执行光刻处理条件的确定的指 令。术语“载体介质”是指参与向执行的处理器提供指令的任何介质。这样的介质可采取 许多形式，包括但不限于非易失性介质和传输介质。非易失性介质可包括例如光盘或磁盘， 诸如作为大容量存储一部分的存储设备。计算机可读介质的通常形式包括CD-R0M、DVD、柔 性盘或软盘、磁带、存储器芯片或盒、或计算机可读的任何其他介质形式。计算机可读介质 的各种形式可用于将一个或多个指令的一个或多个序列载入处理器以供执行。计算机程序 产品还可以经由诸如LAN、WAN或因特网之类的网络内的载波传输。传输介质也可以采用声波或光波的形式，诸如那些在无线电波和红外数据通信期间生成的波。传输介质包括同轴 电缆、铜导线和光纤，这包括含有计算机内总线的各类导线。
在进一步的方面中，本发明还涉及在光刻处理中使用的成套部件。该成套部件包 括含有数据的载体(该数据包括使用在第一方面中所述的方法而确定的照明光源特性)，以 及根据使用同一个方法确定的掩模设计的掩模。
在又一个方面中，本发明还涉及电子器件，其中该电子器件包括至少一个图案化 的层，该图案化的层是使用根据在第一个方面中所述方法确定的光刻处理条件的光刻处理 制成的。
在又一个方面中，本发明涉及用于制造电子器件的方法，该方法包括使用在第一 方面中所述方法确定一组光刻处理条件，且此后使用该光刻处理条件在半导体衬底上曝光 光致抗蚀剂，用于形成电子器件。更具体地，该方法包括；获得照明光源和掩模设计(掩模设 计包括光刻图案和子分辨率辅助特征)的特性；执行用于组合优化光刻处理的照明光源特 性和掩模设计特性的第一优化，藉此所述第一优化非矩形子分辨率辅助特征被允许；从所 述第一优化中确定一组经优化的照明光源特性；执行用于优化光刻处理的掩模设计特性的 一个或多个进一步优化，藉此所述一个或多个进一步优化所述掩模的非矩形子分辨率辅助 特征的存在被基本排除且藉此所述一个或多个进一步优化考虑了所述一组经优化的照明 光源特性；以及从所述一个或多个进一步优化中确定了基本排除了非矩形子分辨率辅助特 征的一组经优化的掩模设计特性。该方法进一步包括使用由此获得的光刻处理条件在半导 体衬底上曝光光致抗蚀剂。
以说明的方式，本发明的实施例并不限于此，上述原理的特征和优势将通过实验 结果进一步说明。使用光源-掩模优化和使用Tachyon-SMO 的基于模型的子分辨率辅助 特征替换来进行实验。实验中所用的电路图案是静态随机存取存储器(SRAM)单元和逻辑 标准单元。前者是6-晶体管SRAM，其被设计为实现高图案密度。后者是4-标准单元、触发 器、全加器、反相器、和与非门的组合。两者均被设计在28、22、和20nm节点上。逻辑单元中 的接触孔的总数约250。双图案化的图案分割在22和20nm单元上被实现。
在不同的实验中，利用估算的⑶U与目标⑶U进行比较。使用由Tachyon-SMO 提 取的光刻轮廓(lithography contour)估算CDU。仿真条件列在表I中。
权利要求
1.-用于确定光刻处理的光刻处理条件的方法(300),所述方法(300)包括-获取(310)照明光源和掩模设计的特性，所述掩模设计包括光刻图案，-执行用于组合优化所述光刻处理的至少所述照明光源特性和所述掩模设计特性的第一优化(320)，藉此对于所述第一优化，所述掩模的非矩形子分辨率辅助特征(130)被允许，-从所述第一优化中确定一组经优化的照明光源特性，-执行用于优化所述光刻处理的所述掩模设计特性的一个或多个进一步优化(330)， 藉此对于所述一个或多个进一步优化，所述掩模设计的非矩形子分辨率辅助特征(130)的存在基本被排除，且藉此所述一个或多个进一步优化考虑了所述一组经优化的照明光源特性，和-从所述一个或多个进一步优化中确定一组基本排除了非矩形子分辨率辅助特征 (130)的经优化的掩模设计特性。
2.-如权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，执行所述一个或多个进一步优化 (330)包括考虑掩模规则验证设置，所述掩模规则验证设置表达至少在所述一个或多个进一步优化中被允许的最复杂的掩模设计特征欠复杂于在所述第一优化中被允许的最复杂的掩模设计特征。
3.-如权利要求1或2中任一个所述的方法(300)，其特征在于，在作为所述掩模设计仅一部分的优化片段上执行所述第一优化。
4.-如根据权利要求1到3中任一个所述的方法(300)，其特征在于，执行所述一个或多个优化(330)进一步包括优化所述光刻处理的阈值。
5.-如权利要求4所述的方法，其特征在于所述一个或多个优化包括-用于优化所述光刻处理的阈值和所述掩模设计特性的第二优化，藉此对于所述第二优化，基本排除了所述掩模的非矩形子分辨率辅助特征(130)的存在，且藉此所述第二优化考虑了所述一组经优化的照明光源特性，和-用于优化所述光刻处理的所述掩模设计特性的第三优化，藉此对于所述第三优化，基本排除了所述掩模的非矩形子分辨率辅助特征的存在，且藉此所述第三优化考虑了从所述第一优化中确定的所述一组经优化的照明光源特性和从所述第二优化中确定的经优化的阈值。
6.-如权利要求5所述的方法(300),其特征在于,对于作为所述掩模设计仅一部分的优化片段而应用执行所述第二优化。
7.-如权利要求5或6中任一个所述的方法(300)，其特征在于对所述整个掩模设计而应用执行所述第三优化。
8.-如前述权利要求中任一个所述的方法(300)，其特征在于，所述光刻处理包括用于图案化所要处理的图案的不同部分的多个图案化步骤。
9.-如前述权利要求中任一个所述的方法(300)，其特征在于，对于所述第一优化或所述一个或多个进一步优化中的每一个，基于全抗蚀模型(full resist model)或空气成像模型(aerial image model)来使用光源-掩模优化算法。
10.-用于确定光刻处理的光刻处理条件的系统(700),所述系统包括-输入装置(710)，用于获取照明光源和掩模设计的特性，所述掩模设计包括光刻图案，-处理装置(720)，被编程为-执行用于组合优化所述光刻处理的所述照明光源特性和所述掩模设计特性的第一优化，藉此对于所述第一优化，所述掩模的非矩形子分辨率辅助特征(130)被允许，-从所述第一优化中确定一组经优化的照明光源特性，-执行用于优化所述光刻处理的所述掩模设计特性的一个或多个进一步优化，藉此对于所述一个或多个进一步优化，所述掩模的非矩形子分辨率辅助特征(130)的存在基本被排除，且藉此所述一个或多个进一步优化考虑了所述一组经优化的照明光源特性，和-从所述一个或多个进一步优化中确定一组基本排除了非矩形子分辨率辅助特征 (130)的经优化的掩模设计特性。
11.-如权利要求10所述的系统(700)，所述系统(700)被实现为计算机程序产品，当在处理装置上执行所述计算机程序产品时，所述计算机程序产品用于执行如权利要求1到 9中的任意所述的方法之一。
12.-用于存储计算机程序产品的数据载体或这样的计算机程序产品的传输，当在处理装置上执行所述计算机程序产品时，所述计算机程序产品用于执行如权利要求1到9中的任意所述的方法之一。
13.-在所述光刻处理中所用的成套部件，所述成套部件包括-包括至少照明光源特性的载体，所述照明光源特性是使用根据权利要求1-9中任一个的方法确定的，和-根据使用同一个方法确定的掩模设计的掩模。
14.-一种电子器件，所述电子器件包括至少一个图案化的层，所述图案化的层是使用如权利要求1到9中的任意所述的方法确定的光刻处理条件的光刻处理制成的。
15.-制造电子器件的方法，所述方法包括-使用如权利要求1到9中的任意所述的方法(300)确定包括照明光源特性和掩模特性的一组光刻处理条件，和-使用所述光刻处理条件在半导体衬底上曝光光致抗蚀层，用于形成所述电子器件。
全文摘要
本发明涉及光刻中的照明光源形状定义，描述了用于确定光刻处理的光刻处理条件的方法和系统。在获得输入之后，在允许非矩形子分辨率辅助特征的条件下对于照明光源和掩模设计进行第一优化。此后，在一个或多个进一步优化中优化掩模设计，对于该一个或多个进一步优化仅允许矩形子分辨率辅助特征。后者导致良好的光刻处理，同时限制了掩模设计的复杂度。
文档编号G03F7/20GK103064257SQ20121034244
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月14日 优先权日2011年9月16日
发明者岩濑和也, P·德毕晓普 申请人:Imec公司, 索尼株式会社