本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生晶片結(jié)構(gòu)的光刻工藝的仿真的方法和裝置，所述方法和裝置基于具有預(yù)定結(jié)構(gòu)的掩模的空間像。

背景技術(shù)：

為了生產(chǎn)半導(dǎo)體，硅晶片涂覆有光敏膠(其被稱為抗蝕劑)。待設(shè)置在晶片上的結(jié)構(gòu)形成在掩模(光掩模或掩模母版)上，并借助于光刻掃描機(jī)通過(guò)曝光作為圖像投射到抗蝕劑的光敏層中。使用顯微鏡來(lái)檢查掩模的缺陷。這些顯微鏡設(shè)計(jì)為使得所記錄的空間像與通過(guò)掃描機(jī)在晶片上產(chǎn)生的圖像的精度相當(dāng)。這些顯微鏡也稱為掩模檢查顯微鏡。使用掩模檢查顯微鏡允許掩模被檢查(掩模復(fù)查)，而不需要執(zhí)行晶片的曝光來(lái)檢查掩模。

掩模檢查顯微鏡用于記錄掩模的區(qū)域的空間像。為了調(diào)研掩模結(jié)構(gòu)的行為，可以基于預(yù)定的結(jié)構(gòu)來(lái)仿真掩模的空間像。用于空間像的仿真的相對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序是已知的。

為了從掩模的空間像獲得在晶片上獲得的預(yù)期結(jié)構(gòu)，必須仿真抗蝕劑、光敏層的對(duì)比度增強(qiáng)效果。這通過(guò)固定強(qiáng)度閾值(以下簡(jiǎn)稱為閾值)并將該閾值應(yīng)用于空間像從而以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)。閾值可以被指定為空間像的最大強(qiáng)度值的比例。該方法在下文中稱為閾值法。

這里所討論的閾值在很好的近似上是劑量的度量。如果掩模在掃描機(jī)中用于曝光晶片，則曝光中的照明強(qiáng)度(劑量)適配為使得在抗蝕劑中繪示為圖案的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于公差極限內(nèi)的預(yù)定尺寸。

在曝光抗蝕劑時(shí)執(zhí)行的操作及其后續(xù)的顯影可以以高精度被仿真。除了閾值或劑量以外，為此目的還預(yù)定了描述所使用的抗蝕劑的多個(gè)參數(shù)。這些參數(shù)則在從空間像確定晶片結(jié)構(gòu)時(shí)則被考慮。這樣的計(jì)算機(jī)程序是已知的，并且被稱為抗蝕劑模擬器，該方法被稱為抗蝕劑模擬。這樣的方法例如在德國(guó)公開文件de19757696中公開。

為了從空間像確定晶片結(jié)構(gòu)，必須預(yù)定閾值或劑量。到目前為止，為此已經(jīng)任意地選擇了閾值。當(dāng)選擇該閾值時(shí)，不知道其是否將導(dǎo)致期望的結(jié)構(gòu)。

當(dāng)檢查掩模時(shí)，還應(yīng)當(dāng)確定待繪示為圖案的結(jié)構(gòu)相對(duì)于晶片的曝光期間的參數(shù)(例如散焦、曝光中的照射強(qiáng)度、以及劑量)的波動(dòng)的穩(wěn)定性。公差范圍也稱為工藝窗口，在該公差范圍內(nèi)，在晶片曝光期間相關(guān)的所有參數(shù)可能變化，但晶片結(jié)構(gòu)仍在預(yù)定的規(guī)格內(nèi)。用于確定與劑量和散焦相關(guān)的工藝窗口的快速且容易的方法是有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種方法，其使得可以確定晶片結(jié)構(gòu)，而避免所提到的缺點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)用于基于預(yù)定的掩模結(jié)構(gòu)生成晶片結(jié)構(gòu)的光刻工藝的仿真的方法實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，所述方法包括以下步驟：

-提供掩模的包含掩模結(jié)構(gòu)的區(qū)域的空間像，

-預(yù)定強(qiáng)度范圍，

-對(duì)于強(qiáng)度范圍內(nèi)的不同閾值的確定輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)，

-對(duì)于輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)確定結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量，

-確定穩(wěn)定性范圍，其由來(lái)自用于確定輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)的各種閾值的連續(xù)閾值組成，輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量保持不變或在預(yù)定范圍內(nèi)，

-基于空間像和穩(wěn)定性范圍內(nèi)的閾值確定晶片結(jié)構(gòu)。

本文的術(shù)語(yǔ)晶片結(jié)構(gòu)用于圖示為晶片的抗蝕劑中的圖像的任意結(jié)構(gòu)，或該處產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，或在顯影抗蝕劑之后和蝕刻晶片的表面之后已經(jīng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。

本文的術(shù)語(yǔ)輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)用于晶片結(jié)構(gòu)，其在此說(shuō)明書中被計(jì)算或仿真，并且在每個(gè)情況下產(chǎn)生作為仿真方法的結(jié)果的閾值。對(duì)仿真所選的閾值與實(shí)際光致抗蝕劑的行為越不同，輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)與實(shí)際曝光的偏差也將越大。在最適當(dāng)?shù)拈撝祷蚰繕?biāo)閾值處，實(shí)際晶片結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生為輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)中的一個(gè)。然而不一定是這種情況。

掩模的區(qū)域可以對(duì)應(yīng)于用于記錄空間像的顯微鏡的像場(chǎng)。

空間像可以描述為二維強(qiáng)度分布。強(qiáng)度的預(yù)定范圍可以包括空間像中出現(xiàn)的全部強(qiáng)度。如果空間像的強(qiáng)度值指明為空間像的最大強(qiáng)度值的比例，強(qiáng)度的預(yù)定范圍可以預(yù)定為從0至100％。還可以預(yù)定受限的范圍，例如10％至90％。在從0至100％的強(qiáng)度的范圍內(nèi)，可以預(yù)定多個(gè)閾值，例如50、40或30。

空間像可以為成像的最佳焦平面的空間像。還可以確定與最佳焦平面有一定距離的空間像。對(duì)于聚焦疊層(也稱為z-疊層或圖像疊層)中的每一個(gè)圖像，可以確定晶片結(jié)構(gòu)。這使得能夠以容易的方式確定相對(duì)于聚焦與最佳聚焦的偏差的掩模的區(qū)域的工藝窗口。

在每個(gè)情況下，范圍內(nèi)的預(yù)定閾值可以具有相同間隔。取決于結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量的變化，強(qiáng)度值的間隔也可以變化。在結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量依賴于各自的強(qiáng)度值較強(qiáng)變化的情況下，則選擇強(qiáng)度值的較小的間隔。

掩模的結(jié)構(gòu)元件為晶片結(jié)構(gòu)或輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)的相連區(qū)域。關(guān)于掩模的各區(qū)域，所述區(qū)域可以稱為透明或反射或非透射或吸收的。通常，具有反射區(qū)域的掩模用于在極紫外(euv)范圍中的波長(zhǎng)操作的微光刻設(shè)備。另一方面，透明掩模通常用在波長(zhǎng)大于150nm處，特別是在193nm處。掩模的透明或反射或非透射或吸收區(qū)域與晶片上對(duì)應(yīng)的區(qū)域的強(qiáng)度通常沒有直接關(guān)系。當(dāng)使用提高分辨率的方法時(shí)尤其是這種情況，比如當(dāng)使用opc方法(opc代表opticalproximitycorrection，光學(xué)臨近校正)或smo方法(smo代表sourcemaskoptimization，源掩模優(yōu)化)時(shí)。然而，對(duì)于描述晶片結(jié)構(gòu)，采用術(shù)語(yǔ)“透明的”(透過(guò)的)用于高強(qiáng)度的區(qū)域，即用于“曝光的區(qū)域”，并且采用術(shù)語(yǔ)“非透射”(不透明)用于低強(qiáng)度的區(qū)域，即“未曝光的區(qū)域”。本說(shuō)明書中使用了這些術(shù)語(yǔ)。

結(jié)構(gòu)元件被認(rèn)為是相連的透明或反射或非透射或吸收區(qū)域。結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量可以確定為透明或反射以及非透射或吸收結(jié)構(gòu)元件的總和。結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量還可以確定為透明或反射結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量或確定為非透射或吸收結(jié)構(gòu)特征的數(shù)量。

結(jié)構(gòu)元件的性質(zhì)稱為結(jié)構(gòu)特征。結(jié)構(gòu)特征的示例為色調(diào)(tone)、輪廓(contour)、寬度、臨界尺寸以及縱橫比。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉存在許多其他結(jié)構(gòu)特征，并且可以用于描述結(jié)構(gòu)元件。

結(jié)構(gòu)類型是結(jié)構(gòu)元件的分類，并且可以由結(jié)構(gòu)特征限定。如果結(jié)構(gòu)元件或結(jié)構(gòu)元件的組具有預(yù)定結(jié)構(gòu)特征，此結(jié)構(gòu)元件或此組結(jié)構(gòu)元件分配為結(jié)構(gòu)類型?？梢灶A(yù)定的結(jié)構(gòu)類型的示例為端到端(end-to-end)、接觸孔和線和間隔(space)。其他結(jié)構(gòu)類型為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知。

此方式具有的優(yōu)點(diǎn)為，可以在不預(yù)定閾值的情況下確定掩模的晶片結(jié)構(gòu)。在此情況下，確定閾值的范圍，所述閾值的范圍良好近似地表現(xiàn)晶片結(jié)構(gòu)的變化對(duì)于由掃描儀、劑量引起的曝光的強(qiáng)度的變化的依賴性。這使得能夠以容易的方式關(guān)于劑量確定掩模的區(qū)域的工藝窗口。

在本發(fā)明其他配置中，方法包括以下步驟：

將在穩(wěn)定性范圍中間的目標(biāo)閾值確定為閾值。

目的通常是確定目標(biāo)閾值，對(duì)于其，確定的晶片結(jié)構(gòu)關(guān)于強(qiáng)度或劑量中的波動(dòng)具有最大可能的不變性。從穩(wěn)定性范圍的最大和最小的閾值，可以容易地確定強(qiáng)度范圍的中間。

在其他方式中，可以通過(guò)其他標(biāo)準(zhǔn)確定目標(biāo)閾值。如果，例如，穩(wěn)定性范圍包括具有不同數(shù)量的結(jié)構(gòu)元件的輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)，可以將結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量的變化最小的閾值選為目標(biāo)閾值。

此方式具有的優(yōu)點(diǎn)是，容易確定導(dǎo)致關(guān)于劑量的波動(dòng)具有高不變性的晶片結(jié)構(gòu)的閾值。

在本發(fā)明的其他配置中，通過(guò)由顯微鏡記錄來(lái)確定空間像。

大體上重現(xiàn)掃描儀的成像行為的掩模檢查顯微鏡可以用于此方式。從而，使用發(fā)射與掃描儀相同的照明輻射的光源。這可以是波長(zhǎng)193nm或13.5nm的光。

在本發(fā)明的其他配置中，從對(duì)于掩模的區(qū)域的結(jié)構(gòu)的預(yù)定仿真空間像。

此方式具有的優(yōu)點(diǎn)是，首先可以在不使用顯微鏡的情況下快速而容易地確定掩模的空間像?？臻g像的仿真的方法為已知的。

尤其是在smo掩模的情況下或在可具有opc結(jié)構(gòu)的掩模的情況下，從而可以快速地確定晶片上預(yù)期的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的其他配置中，晶片結(jié)構(gòu)或輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)的從空間像的確定包括基于閾值或目標(biāo)閾值將空間像細(xì)分為第一區(qū)域和第二區(qū)域。

在本發(fā)明的其他配置中，如果空間像的強(qiáng)度值大于閾值或目標(biāo)閾值，將空間像的位置分配給第一區(qū)域，而如果強(qiáng)度值小于閾值，則將空間像的位置分配給第二區(qū)域。

前述兩種方式具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以進(jìn)行晶片結(jié)構(gòu)的快速和容易的確定和可視化。晶片結(jié)構(gòu)可以例如表現(xiàn)為二色圖像。在此情況下，第一區(qū)域可以表現(xiàn)為第一色彩，而第二區(qū)域?yàn)榈诙省?/p>

在本發(fā)明的其他配置中，第一區(qū)域的透明或反射結(jié)構(gòu)元件形成為閾值高于預(yù)定閾值或目標(biāo)閾值的相連區(qū)域，而非透射或吸收結(jié)構(gòu)元件形成為閾值低于預(yù)定閾值或目標(biāo)閾值的相連區(qū)域。

還可以相反的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)元件到第一區(qū)域和第二區(qū)域的分配。

在本發(fā)明的其他配置中，方法包括以下步驟：

-基于空間像和目標(biāo)閾值從晶片的光敏層的曝光和顯影的仿真確定晶片結(jié)構(gòu)。

此方式具有的優(yōu)點(diǎn)是，以提高的精確度確定晶片結(jié)構(gòu)?？梢詮挠煞抡娅@得的晶片結(jié)構(gòu)確定第一區(qū)域和第二區(qū)域。在變型中，此方式可以包括其他步驟：蝕刻曝光的晶片表面的操作的仿真。如上面解釋的，此方式也可稱為抗蝕劑仿真。

在本發(fā)明的其他配置中，方法包括以下步驟：

-修剪空間像的周邊區(qū)域，切割邊緣被選擇為，沿所述切割邊緣所述強(qiáng)度的波動(dòng)在預(yù)定范圍內(nèi)，此步驟在確定結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量之前進(jìn)行。

將要調(diào)研的掩模的區(qū)域的周邊可能為隨機(jī)選擇的。那么，有可能的是，周邊區(qū)域中的結(jié)構(gòu)元件已經(jīng)被切掉或打破。當(dāng)確定結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量時(shí)，這些不完整的結(jié)構(gòu)元件可能篡改結(jié)果。前述的方式使得當(dāng)確定結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量時(shí)，可以不考慮這些不完整的結(jié)構(gòu)元件。

空間像可以圍繞外圍切割到尺寸，并且可以修剪單獨(dú)邊緣或單獨(dú)邊緣的一部分。

可以沿空間像的邊緣確定強(qiáng)度分布。對(duì)于預(yù)定寬度的周邊區(qū)域進(jìn)行此確定。對(duì)于周邊區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)度分布中的每一個(gè)，確定為強(qiáng)度波動(dòng)的和不完整結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)的特征的變量。

強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差或強(qiáng)度和或強(qiáng)度的直方圖或強(qiáng)度分布的熵可以確定為特征變量。

在方法的變型中，可以修剪空間像用于輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)的確定，未修剪的空間像用作晶片結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)的空間像。則修剪的空間像可以稱為輔助空間像。

在本發(fā)明的其他配置中，對(duì)于至少50或40或30個(gè)不同閾值，確定輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的其他配置中，對(duì)于掩模結(jié)構(gòu)確定多個(gè)穩(wěn)定性范圍。

可能存在結(jié)構(gòu)具有多個(gè)穩(wěn)定性范圍的情況。這可能由掩模的預(yù)定結(jié)構(gòu)的性質(zhì)造成，或者由掩模的結(jié)構(gòu)上的缺陷造成?？梢詫?duì)于穩(wěn)定性范圍中的每一個(gè)確定晶片結(jié)構(gòu)和目標(biāo)閾值。

可以通過(guò)進(jìn)一步調(diào)研確定穩(wěn)定性范圍或目標(biāo)閾值中的哪個(gè)是優(yōu)選的那一個(gè)。

在本發(fā)明的其他配置中，從多個(gè)穩(wěn)定性范圍確定優(yōu)選的穩(wěn)定性范圍，將其中晶片結(jié)構(gòu)具有最大數(shù)量的或預(yù)定數(shù)量的結(jié)構(gòu)元件或包括強(qiáng)度的最大范圍的穩(wěn)定性范圍選為優(yōu)選的穩(wěn)定性范圍

此方式使得當(dāng)存在多個(gè)穩(wěn)定性范圍時(shí)，可確定晶片結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的其他配置中，方法包括以下步驟：

-從多個(gè)穩(wěn)定性范圍確定優(yōu)選的穩(wěn)定性范圍，將其中最接近于透明結(jié)構(gòu)區(qū)域的數(shù)量與非透射結(jié)構(gòu)區(qū)域的數(shù)量的預(yù)定比例或大于或小于該比例的穩(wěn)定性范圍選為優(yōu)選的穩(wěn)定性范圍。

此方式具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以容易地確定所需的穩(wěn)定性范圍。

在其他變型中，透明結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量與透明結(jié)構(gòu)元件和非透射結(jié)構(gòu)元件的總和的數(shù)量的預(yù)定比例形成為標(biāo)準(zhǔn)。

在其他變型中，非透射結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量與透明結(jié)構(gòu)元件和非透射結(jié)構(gòu)元件的總和的數(shù)量的預(yù)定比例形成為標(biāo)準(zhǔn)。

在本發(fā)明的其他配置中，對(duì)于至少兩個(gè)穩(wěn)定性范圍，確定結(jié)構(gòu)元件中的至少一個(gè)的結(jié)構(gòu)類型，將所確定的結(jié)構(gòu)類型對(duì)應(yīng)于預(yù)定結(jié)構(gòu)類型的穩(wěn)定性范圍選為優(yōu)選的穩(wěn)定性范圍。

結(jié)構(gòu)類型可以由結(jié)構(gòu)特征限定。如果結(jié)構(gòu)元件或結(jié)構(gòu)元件的組具有預(yù)定結(jié)構(gòu)特征，此結(jié)構(gòu)元件或此組結(jié)構(gòu)元件分配為一結(jié)構(gòu)類型。結(jié)構(gòu)特征的示例為色調(diào)(tone)、輪廓(contour)、寬度、臨界尺寸以及縱橫比。結(jié)構(gòu)類型的示例為“端到端”(end-to-end)、“接觸孔”以及“線和間隔”。

可以預(yù)定的結(jié)構(gòu)類型的示例為端到端(end-to-end)、接觸孔和線和間隔?？梢酝ㄟ^(guò)參數(shù)(比如色調(diào)(tone)、輪廓(contour)、寬度、臨界尺寸或縱橫比)的值或值的范圍預(yù)定結(jié)構(gòu)類型。示例在表1中給出。其他結(jié)構(gòu)類型為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知。

此方式具有的優(yōu)點(diǎn)是，能夠以高確定性來(lái)確定優(yōu)選的穩(wěn)定性范圍。還可以確定多個(gè)結(jié)構(gòu)類型且驗(yàn)證一致。那么，優(yōu)選的穩(wěn)定性范圍為其中全部確定的結(jié)構(gòu)類型為如預(yù)定的穩(wěn)定性范圍或其中最大數(shù)量的結(jié)構(gòu)類型如預(yù)定的穩(wěn)定性范圍。

此方式的變型中，當(dāng)對(duì)于輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)確定結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量時(shí)，可僅考慮一個(gè)預(yù)定結(jié)構(gòu)類型或結(jié)構(gòu)類型的選擇。

本發(fā)明還包括一種確定用于掩模結(jié)構(gòu)的確定的閾值的方法，包括以下步驟：

-提供掩模結(jié)構(gòu)的空間像，

-預(yù)定強(qiáng)度范圍，

-預(yù)定強(qiáng)度范圍內(nèi)的不同閾值，

-對(duì)于閾值中的每一個(gè)，確定輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)，

-對(duì)于輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)，確定結(jié)構(gòu)特征的數(shù)量，

-從強(qiáng)度范圍的閾值確定連續(xù)閾值的穩(wěn)定性范圍，對(duì)于所述穩(wěn)定性范圍，輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量落在預(yù)定范圍內(nèi)或保持不變，

-將閾值確定作為穩(wěn)定性范圍內(nèi)的閾值。

此方法的優(yōu)點(diǎn)和其他配置遵從上面所進(jìn)行的陳述。

本發(fā)明還包括用于確定掩模的晶片結(jié)構(gòu)的顯微鏡，具有：

-光源和用于照明掩模的照明光學(xué)單元，

-用于將掩模的圖像投射到探測(cè)器上的成像光學(xué)單元，

-用于從探測(cè)器讀出空間像的計(jì)算單元，計(jì)算單元編程為執(zhí)行根據(jù)前述的方法。

不言而喻，本發(fā)明的上述和下面將要進(jìn)一步解釋的特征不僅能在所描述的組合中使用，并且也可以在其他組合中或單獨(dú)使用，而不背離本發(fā)明的范圍。

附圖說(shuō)明

基于一些所選的示例性實(shí)施例并參考附圖，在下面更詳細(xì)地描述和解釋了本發(fā)明。圖中：

圖1：示出了顯微鏡的構(gòu)造的示意性表現(xiàn)；

圖2：示出了用于確定晶片結(jié)構(gòu)的方法的流程圖；

圖3：示出了將要調(diào)研的掩模的區(qū)域的示例；

圖4：示出了來(lái)自圖3的具有標(biāo)記的周邊區(qū)域的掩模的區(qū)域的空間像的示例；

圖5：示出了來(lái)自圖3的在一個(gè)邊緣處修剪的掩模的區(qū)域的空間像的表現(xiàn)；

圖6：示出了來(lái)自圖5的修剪的邊緣的強(qiáng)度分布的表現(xiàn)；

圖7：示出了結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量隨所用的閾值的強(qiáng)度的變化的表現(xiàn)；

圖8：示出了來(lái)自圖4的空間像的第一可能的晶片結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)；

圖9：示出了來(lái)自圖4的空間像的第二可能的晶片結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)。

具體實(shí)施方式

基于圖1來(lái)解釋適于掩模的調(diào)研的顯微鏡1的構(gòu)造。顯微鏡1具有掩模保持器10(也稱為臺(tái))，在其上擱置待成像的掩模5。掩模保持器10在掩模平面中可移動(dòng)，掩模平面也稱為x-y平面。顯微鏡1還具有形成為ccd芯片(電荷耦合裝置)的檢測(cè)器20。光源25通過(guò)具有光瞳面35的照明光學(xué)單元30來(lái)照射掩模5?？梢酝ㄟ^(guò)布置在光瞳面35中的光瞳濾波器以及偏振器36來(lái)設(shè)定照明設(shè)定。照明輻射具有193nm的波長(zhǎng)。當(dāng)使用檢測(cè)器20記錄掩模5的空間像時(shí)，使用適合于該結(jié)構(gòu)的照明設(shè)定和偏振設(shè)定。

在檢測(cè)器20的平面中通過(guò)具有光軸2的成像光學(xué)單元15來(lái)生成掩模5的空間像。通過(guò)移動(dòng)掩模保持器10，掩模5待成像的區(qū)域被引入到顯微鏡1的光線的路徑中。為了聚焦，成像光學(xué)單元15沿著光軸2在垂直于x-y平面的方向(稱為z方向)上移動(dòng)?？臻g像由形成為計(jì)算機(jī)的計(jì)算單元40讀出?？臻g像首先采用計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)記錄或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式。其可以在計(jì)算機(jī)的硬盤上存儲(chǔ)為圖形文件。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或圖形文件是二維的矩陣(也稱為陣列)，其由像素組成。像素的強(qiáng)度由從0到255的數(shù)值表示。掩模5上的像場(chǎng)是正方形的，邊長(zhǎng)為10μm。掩模5的記錄的部分結(jié)構(gòu)的切口由像場(chǎng)確定。

為了記錄照明光學(xué)單元30的光瞳面35中的強(qiáng)度分布的空間像，伯特朗透鏡(bertrandlens)16通過(guò)由計(jì)算單元40控制的驅(qū)動(dòng)器17引入到顯微鏡1的光線的路徑中。空間像被存儲(chǔ)在計(jì)算單元40的存儲(chǔ)器中，作為具有恒定分辨率的第一矩陣。

為了記錄聚焦疊層或z疊層，圖像被記錄在最佳焦平面中，且另外的圖像被記錄在在z方向上距離最佳焦平面一定距離的平行平面中。圖像被記錄在最佳焦平面上方和下方。

顯微鏡(例如描述的顯微鏡1)用于光刻中的掩模的調(diào)研，作為掩模檢查顯微鏡或作為位置測(cè)量裝置。

未示出的另一顯微鏡以13.5nm的波長(zhǎng)操作。其用于所謂的euv掩模的調(diào)研。

為了空間像的評(píng)估，使用由mathworks公司出售的程序matlab。

通過(guò)由顯微鏡1記錄空間像、或通過(guò)由計(jì)算單元40對(duì)從預(yù)定的掩模結(jié)構(gòu)獲取的空間像的仿真來(lái)進(jìn)行空間像的確定。

空間像的強(qiáng)度被歸一化，且在歸一化之后，被指定為百分比或者在0和1之間的范圍中的值。強(qiáng)度的測(cè)量的值im是相對(duì)于沒有結(jié)構(gòu)的掩模的空間像的強(qiáng)度iclear確定的，即利用照明輻射的最大透射率，即i＝im/iclear。

在方法的第一可選步驟中，修剪周邊區(qū)域。執(zhí)行修剪以使得避免僅部分地存在于圖像中的結(jié)構(gòu)的影響。這些將竄改(falsify)結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量。

沿著空間像的邊緣來(lái)確定強(qiáng)度分布。針對(duì)預(yù)定寬度的周邊區(qū)域進(jìn)行該確定。區(qū)域的寬度可以例如是10個(gè)像素、或者20或50個(gè)像素。在該范圍內(nèi)，針對(duì)每行像素確定強(qiáng)度分布。強(qiáng)度分布采用一維矩陣或一維陣列的形式。因此，確定了彼此平行的強(qiáng)度分布。在一個(gè)變型中，為了確定強(qiáng)度分布，通過(guò)形成相應(yīng)值的平均值來(lái)組合多個(gè)平行強(qiáng)度分布。針對(duì)每個(gè)強(qiáng)度分布，確定用于不完全結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)的特征變量。

例如，可以將下列變量確定為特征變量：強(qiáng)度分布的強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差、強(qiáng)度分布的所有強(qiáng)度的總和、強(qiáng)度分布的強(qiáng)度的直方圖、強(qiáng)度分布的熵或其標(biāo)準(zhǔn)偏差。

為了確定直方圖，針對(duì)強(qiáng)度分布內(nèi)的所有可能的強(qiáng)度值，計(jì)數(shù)相同幅度的所有強(qiáng)度值。結(jié)果被繪制為相對(duì)于強(qiáng)度值的幅度而發(fā)生的強(qiáng)度值的數(shù)量。matlab程序的函數(shù)imhist(i)＝[counts，binlocations]用于該方法。在這種情況下，返回計(jì)數(shù)中的相應(yīng)的強(qiáng)度值的數(shù)量以及binlocations中的相關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度值。i是強(qiáng)度分布。

強(qiáng)度分布的熵根據(jù)公式由直方圖確定：e＝-sum(counts*log2(counts))。這對(duì)應(yīng)于matlab函數(shù)熵(i)。

從空間像的周邊開始，隨后在所確定的每個(gè)強(qiáng)度分布的區(qū)域內(nèi)確定特征變量(例如熵)。從所有的強(qiáng)度分布中，確定具有最低熵值的強(qiáng)度分布。該強(qiáng)度分布被確立為切割邊緣(cuttingedge)。以這種方式為空間像的所有四個(gè)周邊確定切割邊緣。

移除位于切割邊緣之外的空間像的區(qū)域。在該方法的變型中，首先創(chuàng)建與空間像相同的輔助空間像，并且修剪該輔助空間像。輔助空間像隨后被用于進(jìn)一步的評(píng)估，而未修剪的空間像作為用于表示晶片結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

在該方法的另一步驟中，預(yù)定強(qiáng)度范圍，在該強(qiáng)度范圍內(nèi)確定晶片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性范圍。

強(qiáng)度范圍可以選自空間像的強(qiáng)度的0至100％，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型，也可以選擇較小的范圍。也可以排除強(qiáng)度值的范圍。

選擇的強(qiáng)度范圍被劃分為相同大小的間隔。對(duì)于如此確定的每個(gè)閾值，確定輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)。對(duì)于每個(gè)輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)，確定結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量。在該方法的變型中，強(qiáng)度值的間隔也可以根據(jù)結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量的變化而變化。當(dāng)根據(jù)強(qiáng)度值而存在結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量的更強(qiáng)變化時(shí)，則選擇強(qiáng)度值的更小的間隔。

用于確定晶片結(jié)構(gòu)的方法之一(閾值法或抗蝕劑仿真)用于晶片結(jié)構(gòu)、或輔助晶片結(jié)構(gòu)、或可能的晶片結(jié)構(gòu)的確定。

在閾值法的情況下，空間像的強(qiáng)度值大于閾值的空間像的位置被分配給第一區(qū)域，而如果強(qiáng)度值小于相應(yīng)的閾值，則空間像的位置被分配給第二區(qū)域。等于閾值的強(qiáng)度值可以分配給第一區(qū)域或第二區(qū)域。

將閾值應(yīng)用于空間像，使得強(qiáng)度值低于閾值的區(qū)域被標(biāo)記為“不透射”，并且強(qiáng)度值高于閾值的區(qū)域被標(biāo)記為“透明的”。在反射掩模的情況下，基于強(qiáng)度值將區(qū)域標(biāo)記為“吸收的”和“反射的”。因此，將強(qiáng)度值分配給第一區(qū)域和第二區(qū)域。隨后可以例如通過(guò)由標(biāo)記為透明或反射的掩模的區(qū)域的“白色”，以及標(biāo)記為不透射或吸收的掩模的區(qū)域的“黑色”，來(lái)圖形地表示晶片結(jié)構(gòu)?！昂谏焙汀鞍咨睒?biāo)記也可以以相反的方式使用。這取決于在晶片上使用的光敏漆(抗蝕劑)的類型。可以使用正性抗蝕劑或負(fù)性抗蝕劑，使暴露于具有高于閾值的強(qiáng)度的照明輻射的區(qū)域被蝕刻掉，或暴露于具有低于閾值的強(qiáng)度的照明輻射的區(qū)域被蝕刻掉。其他區(qū)域被分別地保留。

用于抗蝕劑仿真的合適的方法例如在已經(jīng)引用的德國(guó)公開文件de19757696中公開。通過(guò)該方法來(lái)執(zhí)行強(qiáng)度值到第一區(qū)域和第二區(qū)域的分配。如上所述來(lái)執(zhí)行圖形表示和進(jìn)一步的評(píng)估。

在該方法的另外的步驟中，針對(duì)每個(gè)輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)，確定結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量。

確定每個(gè)輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)的透明或非透射的結(jié)構(gòu)元件的相鄰的第一區(qū)域和第二區(qū)域。這由所提到的matlab程序的函數(shù)bwlabel、bwlabeln和bwconncomp來(lái)執(zhí)行。

為了評(píng)估穩(wěn)定性，確定結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量。可以將不同的變量確定為要考慮的結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量?？梢源_定所有的透明和非透射的結(jié)構(gòu)元件的總和。可以確定所有的透明的結(jié)構(gòu)元件的總和或所有的非透射的結(jié)構(gòu)元件的總和。在確定總和時(shí)，僅考慮預(yù)定尺寸的結(jié)構(gòu)元件?？梢詢H考慮低于或高于預(yù)定尺寸的結(jié)構(gòu)元件。

在該方法的變型中，僅計(jì)數(shù)具有預(yù)定的(多個(gè))結(jié)構(gòu)類型的結(jié)構(gòu)元件。

通過(guò)使用來(lái)自synopsis公司的設(shè)計(jì)軟件cats來(lái)執(zhí)行晶片結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件的結(jié)構(gòu)類型的分配。

預(yù)定了以結(jié)構(gòu)特征為特征的結(jié)構(gòu)類型。結(jié)構(gòu)特征被分配例如“非透射”或“透明”的性質(zhì)、或測(cè)量的變量的范圍的值。這些性質(zhì)或值的范圍是為結(jié)構(gòu)類型預(yù)定的標(biāo)稱值或容許公差范圍。在表1中給出了結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)特征、以及可能的值和值的范圍的示例。

表1

給出了相應(yīng)的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，還在括號(hào)中給出了cats設(shè)計(jì)環(huán)境中的術(shù)語(yǔ)。數(shù)值是示例。

結(jié)構(gòu)元件的結(jié)構(gòu)類型由cats軟件自動(dòng)確定。在該程序中，實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的圖像處理和分析算法。

形成相關(guān)數(shù)據(jù)記錄的決策準(zhǔn)則被預(yù)定用于結(jié)構(gòu)類型的自動(dòng)確定。該決策準(zhǔn)則可以具有層級(jí)結(jié)構(gòu)?？梢詾榻Y(jié)構(gòu)特征預(yù)定決策節(jié)點(diǎn)。在決策節(jié)點(diǎn)，預(yù)定結(jié)構(gòu)特征(例如色調(diào))，并且根據(jù)結(jié)構(gòu)特征的值來(lái)做出關(guān)于至少兩個(gè)替代路徑的決定。在示例中，對(duì)于色調(diào)結(jié)構(gòu)特征的值“非透射”，直接分配端到端結(jié)構(gòu)類型。如果色調(diào)結(jié)構(gòu)特征具有值“透明”，則在下一步驟中檢查結(jié)構(gòu)特征“縱橫比”。在那里預(yù)定閾值。如果該值低于閾值，則分配線和間隔結(jié)構(gòu)類型；如果該值高于閾值，則分配接觸孔結(jié)構(gòu)類型。

在該方法的另一步驟中，確定穩(wěn)定性范圍。穩(wěn)定性范圍是強(qiáng)度范圍，在該范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)不變化或變化很小。從閾值和結(jié)構(gòu)元件的相應(yīng)數(shù)量確定范圍，在該范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量保持恒定，或處于預(yù)定范圍內(nèi)，或者在預(yù)定的偏差內(nèi)從平均值變化。

可以從穩(wěn)定性范圍確定目標(biāo)閾值。目標(biāo)閾值是穩(wěn)定性范圍中間的閾值。目標(biāo)閾值不必是已經(jīng)在穩(wěn)定性范圍的確定中使用的閾值。已知的插值方法也可以用于確定。

通過(guò)閾值法或通過(guò)抗蝕劑仿真從空間像和目標(biāo)閾值來(lái)確定待仿真的晶片結(jié)構(gòu)。當(dāng)輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)由相應(yīng)的單獨(dú)的閾值產(chǎn)生時(shí)，計(jì)算具有目標(biāo)閾值的晶片結(jié)構(gòu)，從而盡可能地描述實(shí)際曝光操作的結(jié)果。隨后，該晶片結(jié)構(gòu)可以用于后續(xù)的分析中，例如在針對(duì)缺陷的掩模的檢查中。隨后，這些可以顯示在計(jì)算單元的監(jiān)視器上，也可以通過(guò)電子郵件發(fā)送。

可能獲得多個(gè)穩(wěn)定性范圍作為分析的結(jié)果?；谝韵聴l件中的一個(gè)或多個(gè)，可以從多個(gè)穩(wěn)定性范圍中確定優(yōu)選的穩(wěn)定性范圍：

-最大穩(wěn)定性范圍。

-具有最大數(shù)量的結(jié)構(gòu)特征的穩(wěn)定性范圍。該數(shù)量可以由上述方法獲得。

-包括預(yù)定的結(jié)構(gòu)類型、或者包括或不包括多個(gè)預(yù)定的結(jié)構(gòu)類型的穩(wěn)定性范圍。如上所述地執(zhí)行結(jié)構(gòu)元件的結(jié)構(gòu)類型的確定。

-最接近透明結(jié)構(gòu)區(qū)域的數(shù)量和非透射結(jié)構(gòu)區(qū)域的數(shù)量的預(yù)定比率、或者大于該比率或小于該比率的穩(wěn)定性范圍。

可以針對(duì)優(yōu)選的穩(wěn)定性范圍和相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)閾值來(lái)確定并顯示晶片結(jié)構(gòu)。

下面基于示例解釋該方法。待調(diào)研的掩模的區(qū)域是棋盤圖案101，如圖3中的平面圖所示。通過(guò)由顯微鏡1記錄，該掩模的空間像102被創(chuàng)建在最佳焦平面中?？臻g像102也可以由計(jì)算單元仿真?？臻g像102在圖4中示出，各種強(qiáng)度值被示為灰度值。空間像由四個(gè)邊緣102a、102b、102c和102d限定。邊緣的修剪由掩模的一個(gè)邊緣102d的示例來(lái)解釋。預(yù)定了具有空間像102的邊緣102的長(zhǎng)度103b的區(qū)域103。其在空間像102上以預(yù)定的寬度103a延伸。待修剪的空間像的邊緣102d和區(qū)域103的較長(zhǎng)邊緣103b在此重合。

在區(qū)域103內(nèi)，在掩模邊緣102d的方向上確定強(qiáng)度分布。在此，強(qiáng)度分布由沿著掩模邊緣的一行像素組成。針對(duì)每個(gè)強(qiáng)度分布計(jì)算熵。由此確定的熵對(duì)自掩模邊緣的強(qiáng)度分布的距離的相關(guān)性在圖6中示出。在該示例中，可以看到熵的清楚的最小值。空間像在沿著熵的第一最小值的邊緣處被修剪。切割邊緣平行于空間像的邊緣102d。在圖5中示出了在具有切割邊緣102e的邊緣102處被修剪的空間像。

空間像的其他三個(gè)邊緣以相同的方式被修剪。

針對(duì)在0和100％之間的等間隔的50個(gè)強(qiáng)度值，確定輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)。

針對(duì)每個(gè)輔助晶片結(jié)構(gòu)或可能的晶片結(jié)構(gòu)，確定結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量。在該示例中，計(jì)數(shù)所有的結(jié)構(gòu)元件，而無(wú)論它們的性質(zhì)。這里特別關(guān)鍵的是50％的閾值。在這種情況下，獲得棋盤圖案。具有高于閾值的強(qiáng)度的區(qū)域(即透明區(qū)域)在精確的四個(gè)點(diǎn)處與四個(gè)最近的透明區(qū)域接觸。由于結(jié)構(gòu)元件是相鄰的透明區(qū)域，所以將正好獲得一個(gè)結(jié)構(gòu)元件作為數(shù)量。當(dāng)閾值中存在輕微變化時(shí)，一些透明區(qū)域不再能夠通過(guò)角部連接到相鄰的區(qū)域。因此，結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量會(huì)發(fā)生很大變化。因此，在此示例中，特別是50％的閾值的選擇是非常不穩(wěn)定的。

在閾值從0％、50％和100％偏離足夠多的情況下，相鄰的區(qū)域的數(shù)量不再變化。確定結(jié)構(gòu)元件的連續(xù)區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量保持不變。結(jié)果顯示兩個(gè)相同大小的穩(wěn)定性范圍。在圖7中，相對(duì)于閾值的強(qiáng)度繪制結(jié)構(gòu)特征的數(shù)量。該圖示出了兩個(gè)相同大小的穩(wěn)定性范圍。目標(biāo)閾值被繪示為垂直線110、111。在一種情況下，當(dāng)存在不同的閾值時(shí)，由非透明區(qū)域或多或少地定界的透明結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量是恒定的，在另一種情況下，當(dāng)存在不同的閾值時(shí)，由透明區(qū)域或多或少地定界的非透明結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量是恒定的。

在圖8中示出了第一穩(wěn)定性范圍內(nèi)的第一目標(biāo)閾值的可能的晶片結(jié)構(gòu)115。

在圖9中示出了第二穩(wěn)定性范圍內(nèi)的第二目標(biāo)閾值的可能的晶片結(jié)構(gòu)116。

在接下來(lái)的步驟中，可以基于預(yù)定的結(jié)構(gòu)類型來(lái)選擇晶片結(jié)構(gòu)?！敖佑|孔”被預(yù)定為結(jié)構(gòu)類型。這允許從第一目標(biāo)閾值和第二目標(biāo)閾值中選擇合適的閾值。