确定掩模图案和曝光条件的方法以及计算的制造方法

确定掩模图案和曝光条件的方法以及计算的制造方法
【专利摘要】本发明涉及确定掩模图案和曝光条件的方法以及计算机。一种确定方法包括如下步骤：设定用于定义掩模的多个图案元素的形状的第一参数；设定用于定义有效光源分布的第二参数；以及在改变第一参数和第二参数的值的同时重复掩模图案的图像的计算以及评价项目的值的计算的过程，由此确定有效光源分布以及掩模图案，其中通过使用表示邻近效应的指标的值将图案元素的参数设定作为一个参数。
【专利说明】确定掩模图案和曝光条件的方法以及计算机
【技术领域】
[0001]本公开涉及确定掩模图案和曝光条件的方法以及用于其的计算机。
【背景技术】
[0002]曝光设备是在用于半导体装置等的制造工艺中包括的光刻步骤中通过投影光学系统将掩模(原版)上形成的图案转印到感光的衬底(其表面上形成有抗蚀剂层的晶片(wafer)等)上的设备。近来曝光设备被配置为通过使用诸如变形照明、光学邻近校正(optical proximity correction, 0PC)等之类的超分辨率技术运行被用作曝光条件的在照射掩模时的照明形状(有效光源分布)或者掩模图案的优化，以便顺应装置小型化的发展。在照明形状的优化期间，首先，设定对于装置的目标图案(布局图案)、对于图像形成特性的评价位置、以及评价位置处的评价项目(例如尺寸、焦深(DOF)、曝光裕度、等等)。然后，执行转印图案(要形成在投影光学系统的像面上的图案)的计算，该转印图案与照明形状的变化关联，由此获得对于转印图案上的评价位置处的评价项目的值。转印图案的计算以及评价值的计算被重复直到值满足评价标准或者直到照明形状的改变的次数达到预定次数为止。在这时候，可以用数字表示照明形状，并且例如，在具有特定强度的环状的照明中，照明形状由使用内侧σ和外侧σ作为参数(变量)的函数来表示。使用蒙特卡罗方法(Monte Carlo Method)等来优化这些参数。然而，即使掩模的图案是相同的，当照明形状被改变时，转印图案也改变。因此，当改变照明形状时，存在转印图案将偏离目标图案的可能性。因此，需要OPC以便确保转印图案和目标图案之间的对应。每当照明形状改变或者当照明形状改变了特定量时运行0PC。以这样的方式顺序地校正照明形状和掩模图案的方法被称为传统的源掩模优化(Source Mask Optimization, SM0)技术。
[0003]在这点上，正变得越来越难以在掩模上形成具有足够精度的图案以便跟上小型化的快速发展。这是由于与照明形状分离地优化掩模图案的事实。如上面公开的，作为依赖于照明形状的结果，通常在确定(优化)照明形状之后运行0PC。因此，因为掩模图案随着OPC的运行的结果而改变，所以可能有在运行OPC之前确定的照明形状将不再最佳的情况。在该上下文中，日本专利申请公开N0.2011-95729公开了当处理作为装置的存储单元或者电路元件的库单元等时用于同时优化照明形状和掩模图案的SMO技术。这个技术使得能够确定照明形状(照明形状参数)和掩模图案(图案参数)两者，由此使得能够在衬底上形成具有足够精度的转印图案。
[0004]当应用于具有相对大量的图形的装置图案(诸如单元块或者外围电路)时，日本专利申请公开N0.2011-95729中公开的技术由于形成优化变量的一部分的大量的图案参数而需要用于优化收敛的时间。结果，例如，虽然可以提出在预定次数处截断优化计算，但是在那种情况下，不能获得高精度图案参数或者照明形状参数。

【发明内容】

[0005]本公开提供一种用于有效确定曝光条件和掩模图案由此使得能够在衬底上形成高精度图案的方法。
[0006]本公开涉及一种用于通过使用计算机确定由照明光学系统形成的有效光源分布以及用在曝光设备中的掩模的图案的确定方法，所述曝光设备包括被配置为使用来自光源的光照射掩模的照明光学系统和被配置为将掩模的多个图案元素的图像投影到衬底上的投影光学系统。所述方法包括如下的步骤:设定用于评价在投影光学系统的像面上的掩模的多个图案元素的图像的评价位置、以及用于在评价位置处评价的评价项目；设定用于定义掩模的多个图案元素的形状的第一参数；设定用于定义有效光源分布的第二参数；以及在改变第一参数和第二参数的值的同时重复掩模的多个图案元素的图像的计算以及评价项目的值的计算的过程，由此确定有效光源分布以及掩模的图案。在设定第一参数的步骤中，掩模的多个图案元素中的图案元素的参数通过使用表示邻近效应的指标的值被设定作为一个参数，所述邻近效应为掩模的多个图案元素中的与评价图案元素相邻的相邻图案元素对评价图案元素的评价位置处的评价图案元素的图像所具有的邻近效应。
[0007]从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。
【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1是示出根据第一示例性实施例的确定方法的次序的流程图。
[0009]图2八示出根据第一示例性实施例的目标图案的形状。
[0010]图28示出根据第一示例性实施例的设定图案参数的示例。
[0011]图2(:示出根据第一示例性实施例的照明形状。
[0012]图20示出根据第一示例性实施例的关于照明形状的偏振方向。
[0013]图3是示出各个比较示例中的评价项目值的衰减的图示。
[0014]图4是示出根据第一示例性实施例的评价项目值的衰减的图示。
[0015]图5是示出根据第二示例性实施例的评价项目值的衰减的图示。
[0016]图6是示出根据第三示例性实施例的确定方法的次序的流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面将参考附图描述用于运行本公开的优选实施例。
[0018]第一示例性实施例
[0019]首先,将描述与本公开的第一不例性实施例有关的曝光条件和掩模图案的确定方法。例如，在用于半导体装置等的制造工艺中包括的光刻步骤中，使用曝光设备，该曝光设备被配置为通过使用包括光源的照明光学系统将光照射到掩模(原版)上并且由此通过投影光学系统将掩模上形成的图案转印到感光的衬底(晶片等)上。特别地，根据本示例性实施例的确定方法确定(优化)用在此类曝光设备中的掩模的图案以及特别在掩模的照明被配置为曝光条件时的照明形状(有效光源分布在该上下文中，照明形状是在照明光学系统的光瞳面上形成的光强分布，并且还包括照射掩模的光的角分布。图1是示出根据这个示例性实施例的确定方法的次序的流程图。确定方法由通用信息处理设备(计算机)例如以程序的配置的方式运行。
[0020]首先，在3101中，设定要在衬底上形成的图案(目标图案丨。目标图案根据环境被配置作为各种阵列(布置((1181)0841011)),并且包括诸如测试图案之类的规则的阵列、的图案参数和在3103中设定的照明形状参女和照明形状参数。图案参数和照明形状参号优化图案参数和照明形状参数。首先，在[执行临时计算。根据本实施例的确定方法月向最佳值收敛。因此，当在有限范围中时，珍状参数值的值。接下来，在3106中，基于数值获取(计算)在投影光学系统的像面8105中临时确定的照明形状参数值定义的&在3105中临时确定的图案参数值定义的3107中，关于在3106中获取的临时图案的的评价项目的值。然后在3108中，确定临I否满足评价标准。响应于曝光设备的性能斤标准。在该上下文中，当确定临时图案的兵准(“是”)时，处理进行到3109。另一方价项目的值不满足评价标准(“否”)时，处值被再次临时地确定，由此重复3106、3107影响)使用基于中心图案和其它图案之间的关键尺寸(CD)差的指标。首先，将描述使用用于掩模的所有变量的第一比较示例。在第一比较示例中，在SlOl中设定的目标图案被配置为具有多个类似的矩形图案的排列(arrangement)示例。图2A-2D是第一比较示例中的目标图案形状或者照明形状的示意性平面图。图2A-2D中的各个条件也应用于以下描述的示例性实施例(当来自S201的图案参数的设定被考虑时)。图2A是示出目标图案的形状的示意图。目标图案包括以具有在X方向上为240nm和在Y方向上为160nm的节距的5X5格子配置的多个图案元素。这些图案中的一个被配置为具有50nm的X宽度和40nm的Y宽度的矩形。图2B是示出图案参数的设定示例的示意图。第j行和第i列中的矩形的各个边的长度(X方向和Y方向上的长度)PA(i，j)和PB(i，j) {I≤i≤5，1≤j≤5}被设定作为关于掩模图案的图案参数。图2C是示出照射掩模时的照明图案(照明形状的基本形状)的示意图。如图2C中所示出的，照明形状被配置为具有偶极形状，并且在圆周方向上和在孔径角(aperture angle)方向上具有相同的强度。关于照明形状，Pa被设定作为照明形状的外侧σ，并且外侧σ和内侧σ的比例Pb以及孔径角ΡΦ被设定作为照明形状参数。图2D是示出照明形状中的偏振方向的示意图。偏振方向被取为X偏振光。
[0023]如上所述，考虑到装置特性或者掩模的制造特性，图案参数被设定为有限范围。例如，当图案参数PA、PB太小时，不会转印检查中的图案。另一方面，当图案参数PA、PB太大时，相邻的图案之间的间隔将变窄，并且存在不会获得期望的分辨率的可能性。在这点上，响应于装置的容限、重叠精度以及图案的尺寸等等，适当地设定图案参数的下限值和上限值。以同样方式，考虑到曝光设备的性能或者掩模的光刻特性，照明形状参数被设定为有限范围。即使在可以定义照明形状参数的形状时，如果曝光设备(照明光学系统)不能形成那个形状，用于照明形状参数的值也没有实际用途。在这点上，对于照明形状参数的下限值和上限值被设定在可以由曝光设备形成的范围中。在曝光光的波长为193nm并且投影光学系统的孔径数(NA)为1.35的情况下考虑关于图2C中示出的照明形状和图2B中示出的掩模图案的照明形状和掩模图案的优化。
[0024]首先，在S102中，如图2B中所示出的，将用于评价与目标图案对应的临时图案的图像的评价位置设定为评价位置EPl (i，j)和EP2(i，j) {I≤i≤5，I≤j≤5}。评价位置EP1、EP2处的理想尺寸(参考值)分别为50nm和40nm。用于评价的特征被设定为临时图案的图像尺寸和参考尺寸之间的差的均方根CD_RMS(nm)。图案参数PA、PB的极限范围被设定为20nm〈PA(i，j)〈100nm，并且10nm〈PB (i，j) <90nm。此外，照明形状参数的极限范围被设定为0.7〈Pa〈0.95，0.5〈Pb〈0.8，并且O度〈P Φ〈150度。表1示出图案参数PA的分配(allocation)并且表2示出图案参数PB的分配。使用这个设定配置参数空间(PA(i，j)，PB(i，j), Pa, Pb，ΡΦ) {I≤i≤5，1≤j≤5}，该参数空间包括图案参数PA和PB以及照明形状参数。
[0025]表1
【权利要求】
1.一种用于通过使用计算机确定由照明光学系统形成的有效光源分布以及用在曝光设备中的掩模的图案的确定方法，所述曝光设备包括被配置为使用来自光源的光照射掩模的照明光学系统和被配置为将掩模的多个图案元素的图像投影到衬底上的投影光学系统，所述方法包括如下的步骤: 设定用于评价在投影光学系统的像面上的掩模的多个图案元素的图像的评价位置、以及用于在评价位置处评价的评价项目； 设定用于定义掩模的多个图案元素的形状的第一参数； 设定用于定义有效光源分布的第二参数；以及 在改变第一参数和第二参数的值的同时重复掩模的多个图案元素的图像的计算以及评价项目的值的计算的过程，由此确定有效光源分布以及掩模的图案， 其中在设定第一参数的步骤中，掩模的多个图案元素中的图案元素的参数通过使用表示邻近效应的指标的值被设定作为一个参数，所述邻近效应为掩模的多个图案元素中的与评价图案元素相邻的相邻图案元素对评价图案元素的评价位置处的评价图案元素的图像所具有的邻近效应。
2.根据权利要求1所述的确定方法，其中设定第一参数的步骤包括如下的步骤: 定义图像形成特性； 设定被配置为评价图像形成特性的第二评价位置； 计算关于每个第二评价位置的图像形成特性的每个值； 将所计算出的图像形成特性的值分组到预设的组中，并且将图像形成特性的多个值分组到一个组中；以及 将与被分组到一个组中的图像形成特性的值对应的第二评价位置中的第一参数设定作为一个参数。
3.根据权利要求2所述的确定方法， 其中设定第一参数的步骤包括定义用于将所计算出的图像形成特性的值分组到预设数量的组中的算法的步骤，以及 其中所述算法是用于在被输入到相同的组中的图像形成特性的值的范围内分组的算法，以及 其中，在分组的步骤中，计算图像形成特性的值的范围中的每个组的中值，并且对于包括所计算出的中值的每个组执行分组。
4.根据权利要求3所述的确定方法，其中中值被计算为使中值和各个图像形成特性的值之间的差的平方和最小化。
5.根据权利要求3所述的确定方法，其中使用等差数列设定中值。
6.根据权利要求1所述的确定方法，其中表示邻近效应的指标是评价图案元素的图像和相邻图案元素的图像之间的尺寸差。
7.根据权利要求1所述的确定方法，其中表示邻近效应的指标是在使用第一有效光源分布照射评价图案元素的情况与使用具有与第一有效光源分布的形状不同的形状的第二有效光源分布照射评价图案元素的情况之间的评价图案元素的⑶差。
8.根据权利要求1所述的确定方法，还包括改变组数量并且重复有效光源分布和掩模的图案的确定的步骤。
9.根据权利要求8所述的确定方法，其中通过对于有效光源分布和掩模的图案的确定的计算次数是否已经超过预定数量，来确定是否改变组数量。
10.一种计算机，被配置为运行根据权利要求1所述的确定方法。
【文档编号】G03F1/36GK103838089SQ201310593722
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2012年11月26日
【发明者】三上晃司 申请人:佳能株式会社