專利名稱：分析用于光刻的掩膜板的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及分析用于光刻的掩膜板的方法，其中模擬了光刻晶片曝光。
背景技術：
諸如用于計算機技術中的處理器中以及目前更多地也用于可交換存儲介質中的 半導體結構制造的發(fā)展趨勢朝向在相同的面積中制造更小的結構。目前可用的計算機芯片 由一個疊在另一個上的約30個不同的層構成，且功能結構的尺寸，即所謂的特征的尺寸約 為45nm。必須以相應的高精確度制造用于制造這些特征的光刻掩膜板。在此情況下，晶片 被曝光高達三十次，而每一層需要不同的掩膜板。為了在光刻條件下分析和最終檢測用于光刻的掩膜板，長期以來已經(jīng)熟知和建立 了例如借助于Carl Zeiss SMS GmbH的AIMS的空間圖像(aerial image)分析。在此情況 下，以相同的曝光設置并以與光刻后期采用的波長相同的波長曝光掩膜板。與掩膜板結構 被以高度縮小的方式成圖像到晶片上的光刻相比，AIMS被用于產(chǎn)生放大的空間圖像，所述 空間圖像被成像到探測單元(例如，C⑶照相機)上，并被數(shù)字化和存儲。因此，空間圖像 對應于光刻膠層上的、將在光刻掃描器中產(chǎn)生的圖像。因此借助于AIMS可檢查光刻掩膜板 的正確光刻行為，而不用昂貴的必須被曝光的測試系列。例如在DE19757696B4中描述了不同的能夠省卻測試系列的方法。在其公開的模 擬方法中，在沒有曾經(jīng)必須使用的真實掩膜板的情況下模擬了所有步驟。首先，計算對應于 掩膜板的空間圖像的虛擬圖像或中間圖像。為此，掩膜板布局被用于計算。所述掩膜板布 局隨后影響光刻膠的曝光的模擬。為了從虛擬圖像產(chǎn)生輸入數(shù)據(jù)，閾值模型被應用到圖像， 所述閾值模型產(chǎn)生在該圖像的位置處是否存在掩膜板結構作為結果。隨后根據(jù)閾值執(zhí)行光 刻膠層的顯影的模擬。在正光刻膠的情況下，顯影意味著在閾值以上，光刻膠被完全溶解或 消耗，然而在中間圖像中的強度值在閾值以下的位置處光刻膠保留。DE19757696B4中描述 的發(fā)明改進了此極其簡單的模型，其中首先模擬空間圖像且隨后以酸分布形式考慮此空間 圖像，其中酸分布由曝光工藝中的光刻膠產(chǎn)生?？紤]在曝光之后發(fā)生的固化(curing)工藝 中的酸的擴散，這產(chǎn)生擴散中間圖像。最后，將此擴散中間圖像轉化成閾值模型，從而可以 調(diào)制光刻膠中的輪廓線(contours)的期望尺寸。此方法的一個優(yōu)點是不必模擬也考慮了 沿Z方向的擴散的三維的光刻膠層的曝光和顯影的整個工藝。酸分布或光刻膠層由二維平 面近似，也就是說，假定光刻膠層非常薄，二維平面構成很好的近似。US 7，072，502B2描述了檢查相移掩膜板(PSM)的方法。其包括記錄掩膜板的多個 空間圖像，其隨后用于模擬光刻膠的曝光和顯影?？臻g圖像的本質上的不同點在于它們被 記錄在不同的焦點設置上?；谟涗浽诓煌腇oki上的圖像或根據(jù)其模擬的曝光，不可能 得到關于掩膜板上的缺陷的結論。這里，晶片曝光的模擬是三維的。現(xiàn)有技術已知的方法或多或少能夠準確分析掩膜板。然而，在某些情況下，對模擬 的結果的評價是極其復雜的，例如若對不同的能量劑量(即，照射到晶片表面的單元面積 上的能量)記錄空間圖像的不同焦點堆棧，并且例如為了確定工藝窗口對每個焦點堆棧執(zhí)
4行曝光模擬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于進一步發(fā)展一種分析用于光刻的掩膜板的方法以便簡化和加 速分析。一種實現(xiàn)此目的的分析用于光刻的掩膜板的方法，包括下面的步驟首先，對于第一焦點設置，產(chǎn)生掩膜板的空間圖像并將其存儲在空間圖像數(shù)據(jù)記 錄中?？臻g圖像數(shù)據(jù)記錄被轉移到模擬光刻晶片曝光的算法。這種光刻晶片曝光的模擬包 括這樣的事實對于預定的曝光參數(shù)(特別是對預定的能量劑量)，模擬被施加到晶片表面 的具有預定厚度的光刻膠層的曝光和顯影?；诳臻g圖像數(shù)據(jù)記錄，算法可確定光刻膠層 在晶片上的具體位置處被曝光的程度。算法特別模擬光刻膠的化學處理和顯影。原則上， 模擬的結果一般情況下對應于顯影再生之后的晶片上的光刻膠層的三維形貌。在根據(jù)本發(fā) 明的方法中，隨后對至少兩個相互不同的能量劑量執(zhí)行模擬。隨后在離晶片表面的預定高 度處，在每個情況下確定將具有光刻膠的區(qū)域與不具有光刻膠的區(qū)域分開的輪廓線。對每 個能量劑量，將結果(輪廓線)在每個情況下存儲為帶有能量劑量作為參數(shù)的二維輪廓線 數(shù)據(jù)記錄。在此情況下可以各種方式產(chǎn)生空間圖像。一種傳統(tǒng)的且非常準確的方法包括通 過模擬光刻掃描器中掩膜板成像到光刻膠層上的模擬成像系統(tǒng)產(chǎn)生空間圖像。例如，這種 模擬成像系統(tǒng)為Carl Zeiss SMS GmbH的AIMS。在此特殊的顯微鏡中，一般為照明使用相 同的設置，例如涉及波長、偏振、掩膜板側的數(shù)位孔徑。然而，這不是強制性的，也可采用更 簡單構造的顯微鏡，在此情況下則必須接受對準確度的減小的預期。另一種可能性在于不僅模擬曝光而且通過空間圖像模擬算法模擬空間圖像。這樣 的程序同樣是商業(yè)可得的，并且使用存儲在掩膜板設計文件中的掩膜板布局的數(shù)據(jù)或實際 存在的掩膜板的測量的結構。用于模擬晶片曝光的程序是商業(yè)可得的，例如Synopsys Inc的Sol id Ε、 Panoramic Technology ^ Panoramics KLA Tencor 白勺 ProIith。 白勺力亥Ij月交牛白勺— 個簡單構造基于這樣的事實在第一步中，具有Gaussian函數(shù)的三維卷積被施加到空間圖 像數(shù)據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，且這修改強度分布。這特別考慮光刻膠內(nèi)的擴散，即曝光和顯影期間的 曝光和未曝光的粒子的混合。然而，由于僅對預定高度處的光刻膠層感興趣，因此，在此情 況下，卷積也可被限制在此區(qū)域，即不必考慮垂直于晶片表面的擴散，換句話說，與不具有 垂直分量的Gaussian函數(shù)的二維卷積是足夠的。因此結果的準確度僅被稍微降低。然而， 與純二維光刻膠層存在差異，因為，光刻膠層位于從晶片表面測得的某一高度處，例如，在 光刻膠層的總厚度的5% -15%的范圍內(nèi)，S卩，確實在晶片表面附近，但不在其上。因此，同 樣必須考慮位于更深處且不在也要被曝光的光刻膠表面上的此層所需的時間。通過示例的 方式，光刻膠層的深度影響所吸收的能量和焦點位置。這構成與DE 197 57 696 B4中描述 的模型的重大不同。如果在二維卷積之后，在第二步中，應用閾值函數(shù)，其在存在光刻膠時 產(chǎn)生具有非零值的值，否則產(chǎn)生零，則結果不依賴于晶片表面上方的高度，從而可直接將結 果二維地存儲在輪廓線數(shù)據(jù)記錄中。如果不期望采用此簡化的二維近似，則也可以產(chǎn)生(記錄或模擬)不同焦點設置上的空間圖像，并將其組合到空間圖像數(shù)據(jù)記錄中以形成三維空間圖像，其范圍平行于光 軸從光刻膠層的下側延伸到頂側。在此情況下，必須以已知的方式對應地轉換焦點位置，這 種情況下必須考慮成圖像比例尺以及光刻膠的折射率。如果僅小數(shù)目的具有不同焦點設置 的空間圖像可用，則可以在它們之間內(nèi)插或者甚至在它們之外外插。原則上，當然也可以首先計算三維光刻膠形貌，隨后采用所述形貌繼續(xù)工作。然 后，在總共三個空間方向上的模擬中，可以通過在光刻曝光的模擬之后，對從模擬獲得的每 個數(shù)據(jù)記錄在預定高度處執(zhí)行至少一個平行于晶片表面的截面來確定輪廓線。此外，不僅在一個高度處而且在預定高度附近的預定厚度的范圍內(nèi)的多個高度處 執(zhí)行截面，從而，似乎對從模擬獲得的每個數(shù)據(jù)記錄都切出層。輪廓線隨后通過平均該層的 整個厚度確定輪廓線并將其存儲到輪廓線數(shù)據(jù)記錄中。一旦已經(jīng)產(chǎn)生了至少兩個輪廓線數(shù)據(jù)記錄，則將它們組合來形成三維多輪廓線數(shù) 據(jù)記錄，其具有工藝閾值或能量劑量的倒數(shù)作為第三維?；诙噍喞€數(shù)據(jù)記錄中的輪廓 線中從零到非零的值的轉變，產(chǎn)生依賴于掩膜板上的位置的能量劑量的三維形貌。能量劑 量的倒數(shù)或能量劑量的某些依賴于掩膜板上的位置的其它函數(shù)，而不是能量劑量，也可以 被有利地輸出為結果或用作第三維。這樣的多輪廓線數(shù)據(jù)記錄可由例如80或更多個輪廓 線數(shù)據(jù)記錄組成。輪廓線的邊緣被用于確定形貌；例如這可以通過多維多項式逼近。能量劑量的倒數(shù)與所謂的工藝閾值成比例。0.25的工藝閾值意味著照射到掩膜板 的沒有結構的區(qū)域上的光的1/4足以顯影光刻膠層。若曝光時間總是相同的，這對應于高 劑量，即，高強度。此形貌或穿過此形貌的截面隨后可被輸出和/或存儲在形貌數(shù)據(jù)記錄中 和/或被自動評價。通過示例的方式，可執(zhí)行與空間圖像記錄的直接對比。為此，若空間圖 像數(shù)據(jù)記錄與形貌兩者都被歸一化到穿過掩膜板的光透射區(qū)域的曝光，則是有利的。所獲 得的形貌不與晶片上的光刻膠層的空間形貌對應，而與有效空間圖像對應，即，晶片上的依 賴于光刻膠層被曝光的能量劑量的光刻膠分布。由此可容易地推出，通過示例的方式，臨界 尺寸將根據(jù)能量劑量的改變而改變，還可推出其它工藝變量的行為。不言而喻，在模擬期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，不僅可以專門用于形成形貌的另外的工藝，而 且轉移到另外的算法用于另外的評價也是可能的。優(yōu)選地，當產(chǎn)生每個空間圖像數(shù)據(jù)記錄時，還考慮由于矢量效應的對比度損失。例 如，如同族專利DE 10, 2004, 033, 603A1, DE 10，2004，033，602 (它們的公開被明確地合并 到這里)中所述，當產(chǎn)生空間圖像時，可以通過計算以及光學測量實現(xiàn)這一點。因此，在空 間圖像數(shù)據(jù)記錄被轉移到算法之前已經(jīng)考慮了矢量效應；因此，對于每個空間圖像它們僅 需要被計算一次，而不管對其執(zhí)行模擬并因此產(chǎn)生輪廓線數(shù)據(jù)記錄的能量劑量的數(shù)量輪廓 線。在本發(fā)明的一個優(yōu)選配置中，記錄了另外的焦點設置上的另外的空間圖像，即產(chǎn) 生焦點堆棧。這些另外的空間圖像被存儲為另外的空間圖像數(shù)據(jù)記錄并被轉移到算法。后 者產(chǎn)生另外的數(shù)據(jù)記錄、多輪廓線數(shù)據(jù)記錄以及后續(xù)的另外的形貌，它們存儲在另外的形 貌數(shù)據(jù)記錄中和/或與初始確定的形貌一起被評價和/或被以整體或以截面輸出。在每個 焦點設置中，焦點被設置得不同，也就是說在每種情況下焦平面位于不同的位置；其特別地 也可位于光刻膠層外。將具有能量劑量的對應變化的模擬施加到在此焦平面中記錄的每個 空間圖像并產(chǎn)生對應的形貌?；谶@些形貌，隨后可以執(zhí)行另外的評價，例如依賴于工藝閾值的線寬的圖形表示、Bossung曲線的表示、工藝窗口的分析或樞軸點(即，在改變聚焦的 情況下輪廓線的位置沒有發(fā)生明顯改變的劑量)的確定輪廓線。因此在能量劑量變化時， 也沒有獲得關于散焦影響輪廓線的范圍以及源于其的臨界尺寸的范圍的程度的任何進一 步的花費(outlay)說明輪廓線。根據(jù)本發(fā)明的方法還可被應用于晶片的多次曝光，諸如在例如兩次圖案化 (double patterning)期間采用。在一個焦點設置上，晶片連續(xù)使用至少兩個掩膜板的曝光 意味著對兩個掩膜板產(chǎn)生空間圖像數(shù)據(jù)記錄并將其逐像素地添加到空間圖像數(shù)據(jù)記錄中。 因此在被顯影之前，光刻膠層似乎被兩次曝光。另一種可能性在于對兩個掩膜板產(chǎn)生空間 圖像數(shù)據(jù)記錄。首先被用以實現(xiàn)曝光的掩膜板的空間圖像數(shù)據(jù)記錄隨后被轉移到算法，其 中，對于一個或多個互不相同的能量劑量，分別基于所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄模擬施加到晶 片表面的光刻膠層的曝光和顯影。隨后，在后被用以實現(xiàn)曝光的掩膜板的空間圖像數(shù)據(jù)記 錄被轉移到算法，且對一個或多個能量劑量同樣采用對應的程序。從模擬生成的數(shù)據(jù)隨后 被共同呈現(xiàn)、組合以形成數(shù)據(jù)記錄和/或被進一步處理。優(yōu)選地，在每種情況下考慮由首先 用于實現(xiàn)曝光的掩膜板的空間圖像數(shù)據(jù)記錄產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這對應于在利用第一掩膜板曝光 之后和利用第二掩膜板曝光之前施加新的光刻膠層。當在第一次曝光之后模擬蝕刻工藝使 得晶片表面不再平坦時，這是尤其有利的。最后，也可以利用真實的光刻膠形貌執(zhí)行基于用于光刻工藝的多輪廓線數(shù)據(jù)記錄 的表示或評價的上述分析。為此，通過掩膜板和諸如掃描器的投射曝光裝置對至少兩個能 量劑量曝光晶片，并隨后顯影晶片，其中在每次更新的曝光之前，更新光刻膠層，或者采用 不同的晶片位置。在顯影之后，例如通過掃描電子顯微鏡(SEM)掃描產(chǎn)生的光刻膠形貌。將 結果分別存儲在光刻膠形貌數(shù)據(jù)記錄中?；诠饪棠z形貌數(shù)據(jù)記錄，將具有光刻膠的區(qū)域 與不具有光刻膠的區(qū)域分開的輪廓線分別被確定，且結果被分別存儲為二維輪廓線數(shù)據(jù)記 錄。輪廓線數(shù)據(jù)記錄隨后被組合以形成三維多輪廓線數(shù)據(jù)記錄，并以上述方式表示和/或 評價其。不言而喻，在不偏離本發(fā)明范圍下，上述特征以及那些下面要解釋的特征不僅可 用于指出的組合，還可用于它們的其它組合。


以下，將參照附圖通過示例的方式更加具體地解釋本發(fā)明，附圖也公開了本發(fā)明 的本質特征，其中圖1顯示關于能量劑量的倒數(shù)創(chuàng)建掩膜板形貌(profile)的步驟，圖2顯示形貌的平面圖，圖3顯示圖1的形貌與為掩膜板記錄的空間圖像的對比，圖4顯示不同焦點設置的多個形貌，以及圖5顯示根據(jù)現(xiàn)有技術的曝光的圖解。
具體實施例方式在分析用于光刻的掩膜板的方法中，第一步包括在一焦點設置上記錄掩膜板的空 間圖像。在此情況下，焦點被設置于實際上位于施加到晶片的光刻膠層的區(qū)域中的平面內(nèi)。
7隨后，圖像被數(shù)字化并存儲在空間圖像數(shù)據(jù)記錄中。此空間圖像數(shù)據(jù)記錄然后被轉移到模 擬光刻晶片曝光的算法。根據(jù)諸如能量劑量(即每單元面積的能量輸入)的預定參數(shù)，模 擬施加到晶片表面且具有預定厚度的光刻膠層的曝光和顯影。在此情況下，空間圖像數(shù)據(jù) 記錄定義光刻膠層上的那些光照射到其上的位置以及那些光不照射到其上的位置。然后根 據(jù)光刻膠的類型模擬曝光和顯影。在正光刻膠的情況下，這意味著在顯影期間，根據(jù)能量劑 量，曝光的位置被洗去或失去光刻膠。若能量劑量不夠高，則光刻膠保留。負光刻膠的特 征在于曝光后其被硬化或變得化學穩(wěn)定，從而在顯影期間僅光刻膠的未被曝光的區(qū)域被剝 離，或者能量被輸入到這種程度的曝光區(qū)域。此外，在曝光之后并在顯影之前和/或在顯影 期間，光刻膠的曝光部分仍可移動一定的距離，即所謂的擴散長度。這導致圖像的一定模 糊。圖Ia表示對于預定的能量劑量D，例如，晶片上的光刻膠層的通常的三維形貌，但僅在 沿晶片表面上的預定方向的截面中，例如在X-Z截面中。這里包括負光刻膠，即原則上在晶 片層上的邊緣處，能量劑量越高，剩余越多的光刻膠。在此情況下，可以以各種方法產(chǎn)生空間圖像。一個傳統(tǒng)且非常準確的方法為通過 模擬成像系統(tǒng)產(chǎn)生空間圖像，該模擬成像系統(tǒng)模擬在光刻掃描器中將掩膜板成像到光刻膠 層上。這樣的模擬成像系統(tǒng)例如是Carl Zeiss SMS GmbH的AMS。另一種可能性在于不僅模擬曝光而且通過空間圖像模擬算法模擬空間圖像。還存 在基于在不同的焦點設置上記錄的空間圖像產(chǎn)生三維空間圖像。此外，不僅可以在一個高 度上而且可以在預定高度附近的預定厚度范圍內(nèi)的多個高度上可進行截面，從而似乎對于 從模擬獲得的每個數(shù)據(jù)記錄都切出層。然后，通過平均層的整個厚度確定輪廓線被并將其 存儲在輪廓線數(shù)據(jù)記錄中。在這里描述的方法中，隨后對至少兩個相互不同的能量劑量執(zhí)行模擬，且根據(jù)模 擬期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄，在離晶片表面預定高度處確定將具有光刻膠的區(qū)域與不具有光刻 膠的區(qū)域分開的輪廓線。在每種情況下，結果被存儲為以具有能量劑量作為參數(shù)的二維輪 廓線數(shù)據(jù)記錄。在圖Ia所示的三維光刻膠形貌的情況下，為了獲得輪廓線或輪廓線數(shù)據(jù)記錄，穿 過預定高度處的形貌進行至少一個截面就足夠。此外，不僅可以在一個高度處而且可以在 預定高度附近的預定厚度范圍內(nèi)的多個高度上進行截面，從而似乎對于從模擬獲得的每個 數(shù)據(jù)都切出層。隨后通過平均層的整個厚度確定輪廓線被并將其存儲在輪廓線數(shù)據(jù)記錄 中。以這種方式獲得例如包含圖Ib所示的輪廓線的二維輪廓線數(shù)據(jù)記錄。通過示例 的方式，光刻膠層的從晶片表面測量的原始厚度的大約10%的值可被預定為高度。為了進 一步的分析，這比例如原始厚度的約90%的值更接近于實際。在此情況下，10%僅為近似 值；具有原始厚度的5%或15%的值的高度偏離規(guī)定同樣是可能的；利用這些值同樣可獲 得真實的結果?？紤]到輪廓線被確定并因此在顯影期間的三維光刻膠結構的行為的完全模擬 是必要的事實，原則上，可以在不同的點上簡化用于晶片曝光的模擬的算法。因此，通過 示例的方式，可以忽略垂直于表面的空間擴散。通過與其中在模擬期間實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)與 Gaussian函數(shù)的三維卷積的慣例程序相比，現(xiàn)在因為僅對輪廓線感興趣，所以其具有僅需 要二維卷積的效果。例如，若規(guī)定根據(jù)Dili(即A= I-^p(HsfflisC-D)-B形式的等式)
8的光刻膠模擬，則由函數(shù)A與Gaussian函數(shù)的三維卷積產(chǎn)生的抑制劑濃度對于描述擴散是 至關重要。在此情況下，I 是光刻膠中的光分布的強度。C是來自Dili模型的參數(shù)C 且規(guī)定光刻膠的光敏感度。D是曝光的能量劑量。最后，B是光刻膠中堿的濃度，且A是產(chǎn) 生的光酸(Photo acid)的濃度。變量A和B被歸一化到曝光之前光酸產(chǎn)生器的初始濃度。 因此，由于它們不依賴于高度，所以直接從模擬產(chǎn)生輪廓線。如果不期望采用這種簡化的二維近似，也可產(chǎn)生(記錄或模擬)不同的焦點設置 上的空間圖像，被并被組合到第一空間圖像數(shù)據(jù)記錄中以形成三維空間圖像，其范圍從光 刻膠層的下側平行于光軸延伸到頂側。在此情況下，必須以已知的方式對應地轉換焦點位 置，這種情況下，必須考慮成像尺寸以及光刻膠的折射率。只要少量的具有不同焦點設置的 空間圖像可用，則可以在它們之間內(nèi)插或甚至在它們之外外插。由于僅對顯影結束后的輪廓線感興趣，所以也可以忽視依賴光刻膠被顯影為抑制 劑的濃度的函數(shù)的時間和速度而顯影光刻膠的步驟。取而代之，規(guī)定了用于光酸的閾值函 數(shù)。對于正光刻膠，這意味著擴散之后在光酸濃度超過一定的閾值濃度的位置處的光刻膠 被剝離；否則，光刻膠保留。對于負光刻膠情況相反。這導致計算的顯著加速，不過，當產(chǎn)生 空間圖像數(shù)據(jù)記錄時考慮作為矢量效應的結果的對比度損失，這又是有些相對的。然而，對 于每個空間圖像這些僅須被計算一次。對每個能量劑量的單獨計算是不必要的。若已經(jīng)確定了一系列(但至少兩個)的這種輪廓線數(shù)據(jù)記錄，則從空間圖像產(chǎn)生 的輪廓線數(shù)據(jù)記錄可被組合來形成三維的多輪廓線數(shù)據(jù)記錄，其以能量劑量或諸如能量劑 量的倒數(shù)的能量劑量的函數(shù)作為第三維度。這種多輪廓線數(shù)據(jù)記錄已經(jīng)可被圖表表示為 例如層堆棧的三維視圖或穿過所述層堆棧的二維截面，如圖Ic所示。在本示例中，包含負 光刻膠，也就是說，在高劑量下，整個光刻膠層被曝光并因此在顯影器的作用下變得不可溶 解。這由圖Ic中較低的實線表示。覆蓋的線段對應于在甚至更低的能量劑量下產(chǎn)生的輪 廓線等，直到劑量如此低以至于在顯影期間整個光刻膠被移除。為清楚起見，圖Ic中僅示 出四條線，但是實際上，可以相對迅速地并幾乎實時地產(chǎn)生例如80個能量劑量或更多的輪 廓線，這提高了精確度。隨后，基于第一多輪廓線數(shù)據(jù)記錄中的輪廓線從零到非零的值的轉變，產(chǎn)生了依 賴于掩膜板上的位置的能量劑量或諸如能量劑量的倒數(shù)的能量劑量的函數(shù)的三維形貌。這 由圖Id更具體地示出。輪廓線中從零到非零的值的轉變確定輪廓線的邊緣。選擇形貌使 得其包絡這些輪廓線，例如通過采用輪廓線邊緣上的數(shù)據(jù)點作為用于利用多維多項式的近 似的支撐點。輪廓線的邊緣隨后全部位于形貌上。在最后一步中，輸出形貌和/或穿過形貌的截面。例如在圖1中，這顯示在圖Ie 中，沿晶片表面的方向穿過形貌的截面。不言而喻，形貌也可作為三維數(shù)據(jù)記錄被存儲在形 貌數(shù)據(jù)記錄中。通過對應的評價算法，還可以進行，尤其是自動地進行進一步的處理。通過 示例的方式，根據(jù)形貌，還可以確定依賴工藝閾值(與能量劑量的倒數(shù)成比例)的臨界尺 寸；還可以確定工藝窗口、NILS表示(NILS =歸一化的圖像log斜率)、BoSSung曲線等等。 圖2顯示三維形貌的平面圖；在與具有輪廓線的地形圖的構造類似的方式中，所示的每個 輪廓線對應于能量劑量輪廓線或工藝閾值，從而可容易地以圖形表示三維形貌。由于對于所有確定的輪廓線，離晶片表面的約10%的預定高度是相同的，所以獲 得總體形貌，其反映光刻膠的最底層的依賴于劑量的行為；這也被稱為所謂的有效空間圖像。圖Ie所示的有效空間圖像也可與掩膜板的空間圖像直接對比，如圖3所示。在X 軸上標繪已作為圖1中的基的晶片表面上的方向(以nm為單位)。穿過例如可通過Carl Zeiss的AIMS產(chǎn)生的空間圖像的截面被表示為虛線，并且，由實線表示已在上面描述過其 產(chǎn)生的形貌。在此情況下，還對這兩條曲線執(zhí)行所謂的完全歸一化空間圖像和形貌兩者都 已被歸一化到穿過無結構的掩膜板的光透射區(qū)域的曝光，從而，左邊所示的刻度、歸一化的 強度以及歸一化的工藝閾值的倒數(shù)可被表示在圖中。Y軸上的A值1是指劑量僅為使得穿 過掩膜板的無結構區(qū)域的光剛剛足夠曝光光刻膠的量值。0. 25的工藝閾值或強度是指即使 穿過無結構區(qū)域的光的1/4也足以對應地曝光光刻膠。在此情況下，劑量是值為1的情況 下的劑量的四倍。考慮到擴散，有效空間圖像中的對比度較低。這也導致圖3中的圖的右 手側的較寬結構的平滑。擴散長度一般約為15nm;這個值可以被預先固定，但其也可留給 用戶自行輸入擴散長度的值。擴散長度的值可以如此被校準對不同的結構尺寸和周期，有 效空間圖像盡量好地對應真實的光刻膠圖像的行為。對于要被采用的每種類型的光刻膠， 此校準被有利地單獨實現(xiàn)。雖然前面的解釋包括從一個焦點設置上的第一空間圖像產(chǎn)生形貌，但在另外的焦 點設置上記錄另外的空間圖像以及將它們存儲為另外的空間圖像數(shù)據(jù)記錄可以是有利的。 這些另外的空間圖像數(shù)據(jù)記錄隨后被轉移到算法，并產(chǎn)生另外的輪廓線數(shù)據(jù)記錄，多輪廓 線數(shù)據(jù)記錄以及后續(xù)的另外的形貌，其被存儲在另外的形貌數(shù)據(jù)記錄中并且/或者與初始 計算的形貌一并被評價并且/或者與第一形貌一起或以截面輸出。這例如在圖4中示出。 虛線對應于諸如從空間圖像直接獲得的焦點堆棧，其可以例如通過AIMS產(chǎn)生。實線對應于 通過上述方法獲得的形貌。其中執(zhí)行測量的每個焦平面對應于從晶片表面測得的光刻膠層 中的高度。具有最高振幅的形貌或曲線對應于所謂的最佳焦平面，并且，相對于到物體的距 離，其它曲線多少位于焦點以外或以內(nèi)。在現(xiàn)有技術中，執(zhí)行其中焦點設置和能量劑量在特定范圍內(nèi)變化的測量或模擬系 列，并且如圖5所示，將結果表示為其中焦點在一個方向上變化而能量劑量在另一方向上 變化的圖的矩陣是慣例。在沒有額外輔助的情況下，從此圖示難以識別具體參數(shù)(例如線 寬之類)如何根據(jù)能量劑量和/或焦點設置而變化。與此形成對比，從圖4所示的空間圖 像的測量，可以容易地確定樞軸點(Pivot point)，即各曲線在其相交或具有它們的拐點的 點。若工藝閾值位于樞軸點上，則線寬不隨焦點設置而改變，也就是說即使在失焦的情況下 光刻工藝也將在此產(chǎn)生不變的結構寬度或臨界尺寸。然而，這里不考慮失焦情況下光刻膠 層的屬性及其行為。但是，在考慮所選擇的以形貌形式的表示時，即使在插入曝光模擬時， 也可確定樞軸點，但從圖中可以分辨出它們輕微地變化。因此，樞軸點的位置移動，從而輪 廓線的范圍也依賴于焦點而改變。此改變變得明顯的程度可從圖4中推出。此表示明顯比 如圖5中的單獨的圖的矩陣的慣例表示更清楚，其中矩陣的一個指數(shù)對應于焦點變化，矩 陣的另一指數(shù)對應于劑量變化。在改變焦點的情況下，樞軸點對應于等高線的位置中發(fā)生 最小改變的點。不言而喻，也可以考慮如在所謂的雙圖案化的情況下實現(xiàn)的利用兩個或更多個掩 膜板曝光的方法。對于一個焦點設置，在此情況下，可對兩個掩膜板產(chǎn)生空間圖像數(shù)據(jù)記錄 且將其逐像素地添加到第一空間圖像數(shù)據(jù)記錄。這對應于光刻膠層的雙曝光，而不插入將
10該層顯影的步驟。第一空間圖像數(shù)據(jù)記錄隨后以上述方式轉移到算法，且產(chǎn)生各種輪廓線 數(shù)據(jù)記錄并且最后產(chǎn)生形貌。當然，這對于多個焦點設置也是可以的，從而可在此產(chǎn)生具有 不同的焦點設置的形貌組。也可以以另一種通過對兩個掩膜板產(chǎn)生空間圖像數(shù)據(jù)記錄的方法考慮具有至少 兩個掩膜板的晶片的連續(xù)曝光。首先用于實現(xiàn)曝光的掩膜板的第一空間圖像數(shù)據(jù)記錄隨后 被轉移到算法，其中對于一個或多個互不相同的能量劑量，基于所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄分 別確定施加到晶片表面的光刻膠層的曝光和顯影。隨后，后續(xù)用于實現(xiàn)曝光的掩膜板的空 間圖像數(shù)據(jù)記錄被轉移到算法，且同樣對一個或多個能量劑量采用對應的程序。在此情況 下，可考慮在每種情況下從首先被用于實現(xiàn)曝光的空間圖像記錄產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這對應于在 利用第一掩膜板的曝光之后插入的光刻膠的顯影以及在利用第二掩膜板曝光之前新光刻 膠層的施加。最后，也可以利用真正的光刻膠形貌執(zhí)行上述基于用于光刻工藝的多輪廓線數(shù)據(jù) 記錄的表示或評價的分析。為此，通過掩膜板和諸如掃描器的投射曝光裝置，至少對兩個能 量劑量曝光晶片，且隨后將其顯影，其中在每次更新曝光之前，光刻膠層被更新或采用晶片 的不同位置。在顯影之后，例如通過掃描電子顯微鏡(SEM)掃描所產(chǎn)生的光刻膠形貌。在 每種情況下，結果被存儲在光刻膠形貌數(shù)據(jù)記錄中。在每種情況下基于光刻膠形貌數(shù)據(jù)記 錄確定輪廓線，該輪廓線將具有光刻膠的區(qū)域與那些不具有光刻膠的區(qū)域分開，并且結果 被分別存儲為二維輪廓線數(shù)據(jù)記錄。輪廓線數(shù)據(jù)記錄隨后被組合來形成三維的多輪廓線數(shù) 據(jù)記錄并被以上述方式表示和/或評價。也就是說，產(chǎn)生了依賴于掩膜板的位置的能量劑 量或能量劑量的函數(shù)的三維形貌。總之，就計算速度而言，上述方法具有優(yōu)勢，并且通過所計算的數(shù)據(jù)的特殊組合， 上述方法提供了清晰的表達，其允許由修訂器(reviser)包括的快速評價。
1權利要求
1.一種分析用于光刻的掩膜板的方法，其中用于第一焦點設置的掩膜板的空間圖像被產(chǎn)生并存儲到第一空間圖像數(shù)據(jù)記錄中，所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄被轉移到模擬光刻晶片曝光的算法，其中，對至少兩個互不相 同的能量劑量，基于所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄模擬每種情況下施加到晶片的表面的光刻膠層 的曝光和顯影，在離所述晶片表面的預定高度處，確定每種情況下將具有光刻膠的區(qū)域與不具有光刻 膠的區(qū)域分開的輪廓線，并且，在每種情況下，對每個所述能量劑量，將結果存儲為以所述 能量劑量作為參數(shù)的二維輪廓線數(shù)據(jù)記錄，組合所述輪廓線數(shù)據(jù)記錄以形成以所述能量劑量或所述能量劑量的函數(shù)作為第三維 度的三維多輪廓線數(shù)據(jù)記錄，基于所述多輪廓線數(shù)據(jù)記錄中的輪廓線從零到非零的值的轉變，產(chǎn)生依賴于所述掩膜 板上的位置的所述能量劑量或所述能量劑量的函數(shù)的三維第一形貌，并且，所述形貌和/或穿過所述形貌的截面被輸出和/或存儲到形貌數(shù)據(jù)記錄中，并/ 或被自動評價。
2.如權利要求1中所述的方法，其特征在于通過模擬成像系統(tǒng)產(chǎn)生所述空間圖像，所 述模擬成像系統(tǒng)模擬光刻掃描器中所述掩膜板到光刻膠層上的成像。
3.如權利要求1中所述的方法，其特征在于通過空間圖像模擬算法產(chǎn)生所述空間圖像。
4.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于產(chǎn)生不同焦點設置上的空間 圖像，并將其組合來在所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄中形成三維空間圖像。
5.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于在對從所述模擬獲得的每個 所述數(shù)據(jù)記錄模擬所述光刻曝光之后，通過執(zhí)行所述預定高度處的、平行于所述晶片表面 的至少一個截面確定所述輪廓線。
6.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于在模擬所述光刻曝光之后， 在所述預定高度處平行于所述晶片表面切出具有來自從所述光刻曝光的所述模擬獲得的 數(shù)據(jù)記錄的預定厚度的層，并且通過平均整個所述層的厚度來確定所述輪廓線。
7.如權利要求1至3中的任一項所述的方法，其特征在于在對每個所述能量劑量模 擬的所述光刻曝光期間，所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄被執(zhí)行與高斯函數(shù)的二維卷積，以及將閾 值函數(shù)施加到所述結果，當存在光刻膠時，所述閾值函數(shù)產(chǎn)生非零值，否則產(chǎn)生零，并且所 述結果在每種情況下都被存儲為輪廓線數(shù)據(jù)記錄中的輪廓線。
8.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于在另外的焦點設置上的另外 的空間圖像被記錄并存儲為另外的空間圖像數(shù)據(jù)記錄，且所述的另外的空間圖像數(shù)據(jù)記錄 被轉移到所述算法，所述算法產(chǎn)生另外的輪廓線數(shù)據(jù)記錄、多輪廓線數(shù)據(jù)記錄以及后續(xù)的 另外的形貌，它們被存儲在另外的形貌數(shù)據(jù)記錄中和/或與所述第一形貌一起被評價和/ 或被整體或以截面輸出。
9.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于基于所述形貌確定樞軸點， 對于所述樞軸點，在改變聚焦的情況下，所述輪廓線的位置不發(fā)生明顯改變。
10.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于每個形貌被歸一化到穿過 所述掩膜板的光透射區(qū)域的曝光。
11.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于當產(chǎn)生每個空間圖像數(shù)據(jù) 記錄時，考慮作為矢量效應的結果的對比度損失。
12.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于約所述光刻膠層的原始厚 度的10%被預定為從所述晶片表面測得的高度。
13.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于對所述焦點設置考慮連續(xù) 利用至少兩個掩膜板曝光所述晶片，對兩個掩膜板都產(chǎn)生空間圖像數(shù)據(jù)，并將所述空間圖 像數(shù)據(jù)逐像素地添加到所述第一空間圖像數(shù)據(jù)記錄。
14.如權利要求1至12中的任一項所述的方法，其特征在于通過以下步驟對所述焦 點設置考慮連續(xù)利用至少兩個掩膜板曝光所述晶片，對兩個掩膜板都產(chǎn)生空間圖像數(shù)據(jù)記錄，首先用于實現(xiàn)曝光的所述掩膜板的所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄被轉移到所述算法，其中， 對一個或多個互不相同的能量劑量，基于所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄，在每個情況下模擬施加 到晶片的所述表面的光刻膠層的所述曝光和顯影，后續(xù)用于實現(xiàn)曝光的所述掩膜板的所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄被轉移到所述算法，其中， 對于一個或多個互不相同的能量劑量，基于所述空間圖像數(shù)據(jù)記錄，在每種情況下模擬施 加到晶片的所述表面的光刻膠層的所述曝光和顯影，且所生成的數(shù)據(jù)被聯(lián)合呈現(xiàn)。
15.一種分析光刻工藝的方法，其中對至少兩個能量劑量，通過掩膜板和投射曝光裝置曝光和顯影晶片，結果產(chǎn)生光刻膠 形貌，所述光刻膠形貌被掃描且被電子地存儲為光刻膠形貌數(shù)據(jù)記錄，基于所述光刻膠形貌數(shù)據(jù)記錄，在每種情況下確定將具有光刻膠的區(qū)域與不具有光刻 膠的區(qū)域分開的輪廓線，并且對每個所述能量劑量將結果分別存儲為帶有所述能量劑量為 參數(shù)的二維輪廓線數(shù)據(jù)記錄，組合所述輪廓線數(shù)據(jù)記錄以形成帶有所述能量劑量或所述能量劑量的函數(shù)作為第三 維的三維多輪廓線數(shù)據(jù)記錄，基于所述多輪廓線數(shù)據(jù)記錄中的輪廓線中從零到非零值的轉變，產(chǎn)生了依賴所述掩膜 板上的位置的所述能量劑量或所述能量劑量的函數(shù)的三維形貌，并且所述形貌和/或穿過所述形貌的截面被輸出和/或存儲到形貌數(shù)據(jù)記錄中和/或被自 動評價。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分析用于光刻的掩膜板的方法。在此方法中，用于第一焦點設置的掩膜板的空間圖像被產(chǎn)生并存儲在空間圖像數(shù)據(jù)記錄中?？臻g圖像數(shù)據(jù)記錄被轉移到基于此數(shù)據(jù)模擬光刻晶片曝光的算法。在此情況下，對多個互不相同的能量劑量執(zhí)行模擬。然后，在離晶片表面的預定高度處，分別確定將具有光刻膠的區(qū)域與不具有光刻膠的區(qū)域分開的輪廓線。分別對于每個能量劑量，將結果(即，輪廓線)存儲在具有能量劑量作為參數(shù)的輪廓線數(shù)據(jù)記錄中。最后，組合輪廓線數(shù)據(jù)記錄以形成具有能量劑量的倒數(shù)作為第三維的三維多輪廓線數(shù)據(jù)記錄，并且，基于輪廓線中從零到非零值的轉變，產(chǎn)生依賴于掩膜板上的位置的能量劑量的倒數(shù)的三維形貌。輸出或存儲或自動的評價此形貌(所謂的有效空間圖像)。也可對穿過所述形貌的截面進行相同的處理。
文檔編號G03F7/20GK102007454SQ200980113449
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權日2008年4月15日
發(fā)明者烏爾里克·斯特羅斯納, 托馬斯·謝魯布爾 申請人:卡爾蔡司Sms有限責任公司