專利名稱：產(chǎn)生掩模數(shù)據(jù)的方法、制造掩模的方法和曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生掩模數(shù)據(jù)的方法、用于制造掩模的方法和曝光方法。
背景技術(shù)：
曝光裝置被用在用于制造集成電路(IC)、大規(guī)模集成電路(LSI)和其它半導(dǎo)體器件的工藝中。曝光裝置用照射設(shè)備照射掩模(中間掩模)，并通過使用投射光學(xué)系統(tǒng)將繪制在掩模上的圖案的圖像投射到襯底(晶片)上，以用于襯底曝光。在用于改進(jìn)曝光裝置的分辨率性能的技術(shù)之中有一種超分辨率技術(shù)。根據(jù)該技術(shù)，例如，本身不解析(resolve)圖像的輔助圖案形成在掩模上。這樣的掩模然后被用于解析將形成在襯底上的圖案?？捎糜谠O(shè)計輔助圖案的布局的方法包括使用干涉圖的方法(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))和日本專利申請公開 No. 2009-093138中所論述的方法。根據(jù)Robert Socha 等人的"Simultaneous Source MaskOptimization(SMO)，" Proc. SPIE 5853，180-193 (2005)，在圖案形狀優(yōu)化中分別確定將轉(zhuǎn)印到襯底的主圖案的形狀和輔助圖案的形狀。由于這兩個形狀可影響投射在襯底上的投射圖像，所以分開確定方法趨向于陷入局域極小值(局部解)中，并且不太可能達(dá)到掩模圖案的最優(yōu)形狀(最優(yōu)解)。還存在確定最優(yōu)解所需的計算量增大的問題。日本專利申請公開No. 2009-093138中所論述的方法通過使主圖案和輔助圖案變形來確定掩模圖案。該方法使用近似航拍圖像，而不是忠實地基于物理模型而計算的嚴(yán)謹(jǐn)圖像。由于僅基于掩模圖案的近似航拍圖像來確定該掩模圖案，所以存在引起優(yōu)化結(jié)果誤差的可能性。近似航拍圖像可表現(xiàn)出可使掩模圖案形狀復(fù)雜的復(fù)雜圖案。Daniel S. Abrams 等人的"Fast Inverse LithographyTechnology, " Proc. SPIE 6154，61541J(2006)中所論述的反向光刻一次確定主圖案和輔助圖案。然而，反向光刻具有這樣的缺點，即，由于掩模圖案從具有連續(xù)變化值的復(fù)雜圖案的二維圖產(chǎn)生，所以所得掩模圖案復(fù)雜，并且掩模制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在一種可實現(xiàn)高分辨率性能和抑制的掩模制造成本的掩模數(shù)據(jù)產(chǎn)生程序和方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種通過計算機(jī)產(chǎn)生將在曝光裝置中使用的掩模的數(shù)據(jù)的方法，所述曝光裝置使用用于將所述掩模的圖案的圖像投射到襯底上的投射光學(xué)系統(tǒng)使襯底曝光，其中，所述掩模包括用于解析將形成在襯底上的目標(biāo)圖案的主圖案和不進(jìn)行解析的輔助圖案，以及所述方法包括以下步驟設(shè)置所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值；計算在通過使用所述投射光學(xué)系統(tǒng)投射分別由所述主圖案和輔助圖案的參數(shù)的設(shè)置值確定的所述主圖案和輔助圖案的情況下形成的圖像；和基于通過修改所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值而執(zhí)行的計算的結(jié)果來確定所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值，并產(chǎn)生包括所確定的所述主圖案和輔助圖案的掩模的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種通過計算機(jī)確定將在曝光裝置中使用的掩模的數(shù)據(jù)和曝光條件的方法，所述曝光裝置使用用于將所述掩模的圖案的圖像投射到襯底上的投射光學(xué)系統(tǒng)使襯底曝光，其中，所述掩模包括用于解析將形成在襯底上的目標(biāo)圖案的主圖案和不進(jìn)行解析的輔助圖案，以及所述方法包括以下步驟設(shè)置所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值；設(shè)置用于照射所述掩模的照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的光強(qiáng)度分布的參數(shù)的值；計算在通過在所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的所設(shè)置的光強(qiáng)度分布下使用所述投射光學(xué)系統(tǒng)來投射分別由所述主圖案和輔助圖案的參數(shù)的設(shè)置值確定的所述主圖案和輔助圖案的情況下形成的圖像；和基于通過修改所述主圖案的參數(shù)的值、所述輔助圖案的參數(shù)的值和所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的光強(qiáng)度分布的參數(shù)的值而執(zhí)行的計算的結(jié)果，確定所述主圖案的參數(shù)的值、所述輔助圖案的參數(shù)的值和所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的光強(qiáng)度分布的參數(shù)的值。從以下參照附圖對示例性實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和方面將變
得清楚。


合并在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實施例、 特征和方面，并與描述一起用于說明本發(fā)明的原理。圖20示出根據(jù)常規(guī)技術(shù)的掩模圖案。
具體實施例方式以下將參照附圖對本發(fā)明的各個示例性實施例、特征和方面進(jìn)行詳細(xì)描述。圖I是用于確定掩模圖案的流程圖。通過將用于執(zhí)行步驟的程序安裝在計算機(jī)中并使計算機(jī)執(zhí)行該程序來確定掩模圖案。在第一示例性實施例中，掩模包括將轉(zhuǎn)印到襯底的主圖案和不轉(zhuǎn)印到襯底的輔助圖案(也稱為次分辨率輔助特征(SRAF))。將確定這兩個圖案的形狀和位置。還確定曝光條件，該曝光條件在將包括主圖案和輔助圖案這二者的掩模圖案的圖像投射到晶片(襯底) 上以用于晶片曝光中所使用。將參照圖I對根據(jù)本示例性實施例的用于確定掩模圖案和曝光條件的方法進(jìn)行描述。在步驟S102中，計算機(jī)設(shè)置主圖案的基本形狀和基本布局。例如，基本形狀可以是矩形或正方形形狀，基本布局可以是雙側(cè)對稱的。在步驟S104中，計算機(jī)設(shè)置用于確定主圖案的形狀和位置的參數(shù)。在步驟S106中，計算機(jī)設(shè)置輔助圖案的基本形狀和基本布局。在步驟S108中，計算機(jī)設(shè)置用于確定輔助圖案的形狀和位置的參數(shù)。在步驟SllO中，計算機(jī)設(shè)置參數(shù)，所述參數(shù)描述用于將掩模圖案的圖像投射到晶片上以用于曝光的曝光條件。在步驟S112中，計算機(jī)設(shè)置用于評估投射在晶片上的圖案的圖像的位置和評估項目。為了進(jìn)行這樣的設(shè)置，用戶可輸入數(shù)據(jù)，計算機(jī)可設(shè)置輸入數(shù)據(jù)。可替換地，計算機(jī)可通過執(zhí)行在程序中實現(xiàn)的代碼來自動地執(zhí)行設(shè)置。在步驟S114中，計算機(jī)確定在步驟S104、S108和SllO中設(shè)置的參數(shù)的初始值。 在步驟S116中，使用由在步驟S114中確定的初始值表達(dá)的圖案和曝光條件，計算機(jī)計算當(dāng)圖案布置在物體面上并通過在曝光條件下使用投射光學(xué)系統(tǒng)投射時投射在晶片上的圖案圖像。關(guān)于圖像計算，計算機(jī)可使用已知的計算方法，諸如阿貝的成像理論和使用相互透射系數(shù)(TCC)的方法。在步驟S118中，計算機(jī)對在步驟S116中計算的圖案圖像進(jìn)行評估，以獲取評估結(jié)果。在步驟S120中，計算機(jī)將在步驟S118中獲取的評估結(jié)果與目標(biāo)進(jìn)行比較，以確定評估結(jié)果是否滿足目標(biāo)。如果評估結(jié)果被確定為滿足目標(biāo)(在步驟S120中為是)，則在步驟S122中，計算機(jī)將在步驟SI 14中確定的各個參數(shù)的值作為最終值輸出。計算機(jī)然后結(jié)束工作流程。如果評估結(jié)果被確定為不滿足目標(biāo)(在步驟S120中為否)，則在步驟S124中， 計算機(jī)修改主圖案、輔助圖案和曝光條件的參數(shù)中的至少一個的值。如此再次確定參數(shù)的值之后，計算機(jī)再次執(zhí)行步驟S116、S118和S120中的處理。計算機(jī)重復(fù)步驟SI 16、SI 18、S120和S124中的處理，直到圖像的評估結(jié)果滿足目標(biāo)為止。在步驟S120中，如果評估結(jié)果被確定為滿足目標(biāo)(在步驟S120中為是)，則在步驟S122中，計算機(jī)將在步驟S124中確定的參數(shù)的值確定為最終值，并產(chǎn)生掩模數(shù)據(jù)?？蓪⑼ㄟ^相應(yīng)參數(shù)的值而確定的關(guān)于掩模圖案和曝光條件的數(shù)據(jù)存儲在存儲設(shè)備中。數(shù)據(jù)可作為計算結(jié)果顯示在顯示設(shè)備上。在步驟S116、S118、S120和S124的重復(fù)循環(huán)中，修改主圖案、輔助圖案和曝光條件的參數(shù)的值，并執(zhí)行圖案圖像計算和評估。接下來，將結(jié)合特定示例給出描述。一開始，將對前提條件進(jìn)行描述。曝光光是氬氟化物(ArF)準(zhǔn)分子激光。投射光學(xué)系統(tǒng)具有I. 35的數(shù)值孔徑(NA)。假設(shè)用投射光學(xué)系統(tǒng)與晶片之間填充的液體執(zhí)行曝光的浸沒式曝光裝置。掩模是二進(jìn)制掩模。正性抗蝕劑涂敷到晶片。在本示例性實施例中，投射光學(xué)系統(tǒng)具有1/4倍的投射倍率。為了方便，將用像平面上的坐標(biāo)(即，乘以投射倍率的值)表達(dá)掩模圖案上的坐標(biāo)。圖2是將形成在晶片上的目標(biāo)圖案的形狀的中心部分的放大圖。陰影部分表示將不被曝光的區(qū)域。白色部分表示將被曝光的區(qū)域。目標(biāo)圖案是垂直和水平對稱的。垂直對稱的軸將被稱為X軸，水平對稱的軸將被稱為I軸。線圖案102和104具有70nm的寬度 110。線端之間的距離112為lOOnm。線圖案102和104具有足夠長的長度。圖案106和 108是布置在線圖案附近的大圖案，這些圖案在水平和垂直方向上都具有足夠大的尺寸。大圖案106和108之間具有670nm的間隔114。用于照射掩模的光學(xué)系統(tǒng)(照射光學(xué)系統(tǒng))的光瞳面上的光強(qiáng)度分布(有效光源分布)具有環(huán)形形狀。以下將對環(huán)形照射進(jìn)行詳細(xì)描述。投射光學(xué)系統(tǒng)的像差是可忽略的。圖3示出主圖案的基本形狀和基本布局以及用于確定在圖I中的流程圖的步驟 S102和S104中設(shè)置的主圖案的形狀和位置的參數(shù)。圖形122、124、126和128構(gòu)成主圖案。 主圖案具有邊與X軸和y軸平行的矩形配置的基本形狀。由于目標(biāo)圖案是垂直和水平對稱的并且有效光源分布是對稱的，所以也將主圖案的基本布局設(shè)置為垂直和水平對稱的。參數(shù)130指示掩模上的線圖案122和124的線寬。參數(shù)132指示掩模上的線圖案122與124之間的間隔。參數(shù)134指示大圖案126與128之間的間隔。如果這三個參數(shù) 130、132和134的值被確定，則從上述圖案對稱性唯一地確定主圖案的形狀和位置。因此， 對于主圖案設(shè)置這三個參數(shù)130、132和134。圖4示出用于確定在流程圖的步驟S106和S108中設(shè)置的輔助圖案的基本形狀和基本布局以及輔助圖案的形狀和位置的參數(shù)。圖形142、144、146、148、152、154、156、158、 162、164、166和168構(gòu)成輔助圖案。輔助圖案具有邊與x軸和y軸平行的矩形配置的基本形狀。由于目標(biāo)圖案是垂直和水平對稱的并且有效光源分布是對稱的，所以也將輔助圖案的基本布局設(shè)置為垂直和水平對稱的。參數(shù)170指示掩模上位于最里面的第一輔助圖案142至148的寬度。參數(shù)172指示X方向上的第一輔助圖案之間的間隔。參數(shù)174指示Y方向上的第一輔助圖案之間的間隔。如果這三個參數(shù)170、172和174的值被確定，則從圖案對稱性唯一地確定第一輔助圖案的形狀和位置。類似地，如果包括寬度176、X方向上的間隔178和Y方向上的間隔180 的三個參數(shù)的值被確定，則唯一地確定第二輔助圖案152至158的形狀和位置。類似地，如果包括寬度182、X方向上的間隔184和Y方向上的間隔186的三個參數(shù)的值被確定，則唯一地確定第三輔助圖案162至168的形狀和位置。以這種方式，對于輔助圖案，設(shè)置9個參數(shù) 170 至 186。盡管前述主圖案和輔助圖案被設(shè)置為具有矩形配置的基本形狀，但是基本形狀不限于矩形。例如，線圖案可具有錘頭形末端。在這樣的情況下，錘頭的大小可被設(shè)置為圖案參數(shù)。單個圖案可用多個多邊形形狀的組合來表達(dá)。主圖案和輔助圖案的參數(shù)的前述設(shè)置僅僅是示例?？墒褂闷渌O(shè)置，只要圖案被唯一確定即可。通過矩形基本形狀，矩形的中心坐標(biāo)以及X方向和Y方向這二者上的寬度可被用作參數(shù)?？墒褂脠D案頂點的坐標(biāo)。在本示例性實施例中，參照日本專利申請公開No. 2009-093138確定輔助圖案的基本形狀和基本布局。圖5示出疊加在(實線的)目標(biāo)圖案上的、日本專利申請公開 No. 2009-093138中所論述的近似航拍圖像的二階微分(拉普拉斯)。除了目標(biāo)圖案的部分之外的相對暗的部分是適合于輔助圖案的位置。盡管參照日本專利申請公開No. 2009-093138中所論述的方法確定本示例性實施例中的輔助圖案的基本形狀和基本布局，但是確定方法不限于此。例如，可參照Robert Socha 等人的 〃 SimultaneousSource Mask Optimization(SMO), " Proc. SPIE 5853, 180-193(2005)中所論述的干涉圖確定輔助圖案的基本形狀和基本布局?？蓞⒄誅aniel S.Abrams 等人的"Fast Inverse Lithography Technology, " Proc.SPIE 6154, 61541J(2006)中所論述的反向光刻的結(jié)果確定輔助圖案的基本形狀和基本布局。以下將對輔助圖案的詳細(xì)形狀的確定進(jìn)行描述。接著，在流程圖的步驟SllO中，計算機(jī)設(shè)置曝光條件的參數(shù)。關(guān)于曝光條件，本示例性實施例處理有效光源分布。圖6示出有效光源分布和參數(shù)設(shè)置。圖6的上部是示出有效光源分布的二維圖。圖6的下部是沿著X軸截取的截面圖。上部中的有效光源分布用黑色的強(qiáng)度顯示光強(qiáng)度的幅度。在示圖中，參數(shù)ra與環(huán)形明亮部分的半徑相關(guān)，參數(shù)wa與環(huán)形形狀的寬度相關(guān)。更具體地講，如以下公式I那樣表達(dá)光強(qiáng)度分布I。
權(quán)利要求
1.一種通過計算機(jī)產(chǎn)生將在曝光裝置中使用的掩模的數(shù)據(jù)的方法，所述曝光裝置使用用于將所述掩模的圖案的圖像投射到襯底上的投射光學(xué)系統(tǒng)使襯底曝光，其中，所述掩模包括用于解析將形成在襯底上的目標(biāo)圖案的主圖案和不進(jìn)行解析的輔助圖案，以及所述方法包括以下步驟設(shè)置所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值；計算在通過使用所述投射光學(xué)系統(tǒng)投射分別由所述主圖案和輔助圖案的參數(shù)的設(shè)置值確定的所述主圖案和輔助圖案的情況下形成的圖像；和基于通過修改所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值而執(zhí)行的計算的結(jié)果來確定所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值，并產(chǎn)生包括所確定的所述主圖案和輔助圖案的掩模的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟對計算的圖像進(jìn)行評估，并確定評估結(jié)果是否滿足目標(biāo)；如果評估結(jié)果被確定為不滿足目標(biāo)，則通過修改所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值來執(zhí)行計算；和如果評估結(jié)果被確定為滿足目標(biāo)，則產(chǎn)生包括由當(dāng)評估結(jié)果被確定為滿足目標(biāo)時設(shè)置的所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值確定的所述主圖案和輔助圖案的掩模的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟設(shè)置用于照射所述掩模的照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的光強(qiáng)度分布的參數(shù)的值；計算在通過在所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的所設(shè)置的光強(qiáng)度分布下使用所述投射光學(xué)系統(tǒng)投射分別由所述主圖案和輔助圖案的參數(shù)的設(shè)置值確定的所述主圖案和輔助圖案的情況下形成的圖像；和基于通過修改所述主圖案的參數(shù)的值、所述輔助圖案的參數(shù)的值和所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的光強(qiáng)度分布的參數(shù)的值而執(zhí)行的計算的結(jié)果，確定所述主圖案的參數(shù)的值、 所述輔助圖案的參數(shù)的值和所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的光強(qiáng)度分布的參數(shù)的值；并產(chǎn)生包括所確定的主圖案和輔助圖案的掩模的數(shù)據(jù)。
4.一種通過計算機(jī)確定將在曝光裝置中使用的掩模的數(shù)據(jù)和曝光條件的方法，所述曝光裝置使用用于將所述掩模的圖案的圖像投射到襯底上的投射光學(xué)系統(tǒng)使襯底曝光，其中，所述掩模包括用于解析將形成在襯底上的目標(biāo)圖案的主圖案和不進(jìn)行解析的輔助圖案，以及所述方法包括以下步驟設(shè)置所述主圖案的參數(shù)的值和所述輔助圖案的參數(shù)的值；設(shè)置用于照射所述掩模的照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的光強(qiáng)度分布的參數(shù)的值；計算在通過在所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的所設(shè)置的光強(qiáng)度分布下使用所述投射光學(xué)系統(tǒng)來投射分別由所述主圖案和輔助圖案的參數(shù)的設(shè)置值確定的所述主圖案和輔助圖案的情況下形成的圖像；和基于通過修改所述主圖案的參數(shù)的值、所述輔助圖案的參數(shù)的值和所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的光強(qiáng)度分布的參數(shù)的值而執(zhí)行的計算的結(jié)果，確定所述主圖案的參數(shù)的值、 所述輔助圖案的參數(shù)的值和所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的光強(qiáng)度分布的參數(shù)的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中，所述主圖案具有多邊形形狀，所述主圖案的參數(shù)是與所述多邊形形狀相關(guān)的參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中，所述輔助圖案具有多邊形形狀，所述輔助圖案的參數(shù)是與所述多邊形形狀相關(guān)的參數(shù)。
7.一種用于制造掩模的方法，所述方法包括通過根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法產(chǎn)生掩模的數(shù)據(jù)；和使用所產(chǎn)生的掩模的數(shù)據(jù)制造掩模。
8.—種曝光方法,包括通過根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造掩模的方法制造掩模；和將所制造的掩模的圖案的圖像投射到襯底上，以使所述襯底曝光。
全文摘要
本申請涉及產(chǎn)生掩模數(shù)據(jù)的方法、制造掩模的方法和曝光方法。掩模包括用于解析將形成在襯底上的目標(biāo)圖案的主圖案和不進(jìn)行解析的輔助圖案。設(shè)置主圖案和輔助圖案的參數(shù)的值。計算在通過投射光學(xué)系統(tǒng)投射由主圖案和輔助圖案的參數(shù)值確定的主圖案和輔助圖案的情況下形成的圖像。基于通過修改主圖案和輔助圖案的參數(shù)值而執(zhí)行的計算的結(jié)果，確定主圖案和輔助圖案的參數(shù)值，以產(chǎn)生包括所確定的主圖案和輔助圖案的掩模的數(shù)據(jù)。
文檔編號G03F7/00GK102592002SQ20111033353
公開日2012年7月18日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者石井弘之, 辻田好一郎 申請人:佳能株式會社