CN102007454A - 分析用于光刻的掩膜板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分析用于光刻的掩膜板的方法。在此方法中，用于第一焦点设置的掩膜板的空间图像被产生并存储在空间图像数据记录中。空间图像数据记录被转移到基于此数据模拟光刻晶片曝光的算法。在此情况下，对多个互不相同的能量剂量执行模拟。然后，在离晶片表面的预定高度处，分别确定将具有光刻胶的区域与不具有光刻胶的区域分开的轮廓线。分别对于每个能量剂量，将结果(即，轮廓线)存储在具有能量剂量作为参数的轮廓线数据记录中。最后，组合轮廓线数据记录以形成具有能量剂量的倒数作为第三维的三维多轮廓线数据记录，并且，基于轮廓线中从零到非零值的转变，产生依赖于掩膜板上的位置的能量剂量的倒数的三维形貌。输出或存储或自动的评价此形貌(所谓的有效空间图像)。也可对穿过所述形貌的截面进行相同的处理。

Description

分析用于光刻的掩膜板的方法

技术领域

本发明涉及分析用于光刻的掩膜板的方法，其中模拟了光刻晶片曝光。

背景技术

诸如用于计算机技术中的处理器中以及目前更多地也用于可交换存储介质中的半导体结构制造的发展趋势朝向在相同的面积中制造更小的结构。目前可用的计算机芯片由一个叠在另一个上的约30个不同的层构成，且功能结构的尺寸，即所谓的特征的尺寸约为45nm。必须以相应的高精确度制造用于制造这些特征的光刻掩膜板。在此情况下，晶片被曝光高达三十次，而每一层需要不同的掩膜板。

为了在光刻条件下分析和最终检测用于光刻的掩膜板，长期以来已经熟知和建立了例如借助于Carl Zeiss SMS GmbH的AIMS的空间图像(aerial image)分析。在此情况下，以相同的曝光设置并以与光刻后期采用的波长相同的波长曝光掩膜板。与掩膜板结构被以高度缩小的方式成图像到晶片上的光刻相比，AIMS被用于产生放大的空间图像，所述空间图像被成像到探测单元(例如，CCD照相机)上，并被数字化和存储。因此，空间图像对应于光刻胶层上的、将在光刻扫描器中产生的图像。因此借助于AIMS可检查光刻掩膜板的正确光刻行为，而不用昂贵的必须被曝光的测试系列。

例如在DE19757696B4中描述了不同的能够省却测试系列的方法。在其公开的模拟方法中，在没有曾经必须使用的真实掩膜板的情况下模拟了所有步骤。首先，计算对应于掩膜板的空间图像的虚拟图像或中间图像。为此，掩膜板布局被用于计算。所述掩膜板布局随后影响光刻胶的曝光的模拟。为了从虚拟图像产生输入数据，阈值模型被应用到图像，所述阈值模型产生在该图像的位置处是否存在掩膜板结构作为结果。随后根据阈值执行光刻胶层的显影的模拟。在正光刻胶的情况下，显影意味着在阈值以上，光刻胶被完全溶解或消耗，然而在中间图像中的强度值在阈值以下的位置处光刻胶保留。DE19757696B4中描述的发明改进了此极其简单的模型，其中首先模拟空间图像且随后以酸分布形式考虑此空间图像，其中酸分布由曝光工艺中的光刻胶产生。考虑在曝光之后发生的固化(curing)工艺中的酸的扩散，这产生扩散中间图像。最后，将此扩散中间图像转化成阈值模型，从而可以调制光刻胶中的轮廓线(contours)的期望尺寸。此方法的一个优点是不必模拟也考虑了沿Z方向的扩散的三维的光刻胶层的曝光和显影的整个工艺。酸分布或光刻胶层由二维平面近似，也就是说，假定光刻胶层非常薄，二维平面构成很好的近似。

US 7,072,502B2描述了检查相移掩膜板(PSM)的方法。其包括记录掩膜板的多个空间图像，其随后用于模拟光刻胶的曝光和显影。空间图像的本质上的不同点在于它们被记录在不同的焦点设置上。基于记录在不同的Foki上的图像或根据其模拟的曝光，不可能得到关于掩膜板上的缺陷的结论。这里，晶片曝光的模拟是三维的。

现有技术已知的方法或多或少能够准确分析掩膜板。然而，在某些情况下，对模拟的结果的评价是极其复杂的，例如若对不同的能量剂量(即，照射到晶片表面的单元面积上的能量)记录空间图像的不同焦点堆栈，并且例如为了确定工艺窗口对每个焦点堆栈执行曝光模拟。

发明内容

本发明的目的在于进一步发展一种分析用于光刻的掩膜板的方法以便简化和加速分析。

一种实现此目的的分析用于光刻的掩膜板的方法，包括下面的步骤：

首先，对于第一焦点设置，产生掩膜板的空间图像并将其存储在空间图像数据记录中。空间图像数据记录被转移到模拟光刻晶片曝光的算法。这种光刻晶片曝光的模拟包括这样的事实：对于预定的曝光参数(特别是对预定的能量剂量)，模拟被施加到晶片表面的具有预定厚度的光刻胶层的曝光和显影。基于空间图像数据记录，算法可确定光刻胶层在晶片上的具体位置处被曝光的程度。算法特别模拟光刻胶的化学处理和显影。原则上，模拟的结果一般情况下对应于显影再生之后的晶片上的光刻胶层的三维形貌。在根据本发明的方法中，随后对至少两个相互不同的能量剂量执行模拟。随后在离晶片表面的预定高度处，在每个情况下确定将具有光刻胶的区域与不具有光刻胶的区域分开的轮廓线。对每个能量剂量，将结果(轮廓线)在每个情况下存储为带有能量剂量作为参数的二维轮廓线数据记录。

在此情况下可以各种方式产生空间图像。一种传统的且非常准确的方法包括：通过模拟光刻扫描器中掩膜板成像到光刻胶层上的模拟成像系统产生空间图像。例如，这种模拟成像系统为Carl Zeiss SMS GmbH的AIMS。在此特殊的显微镜中，一般为照明使用相同的设置，例如涉及波长、偏振、掩膜板侧的数位孔径。然而，这不是强制性的，也可采用更简单构造的显微镜，在此情况下则必须接受对准确度的减小的预期。

另一种可能性在于不仅模拟曝光而且通过空间图像模拟算法模拟空间图像。这样的程序同样是商业可得的，并且使用存储在掩膜板设计文件中的掩膜板布局的数据或实际存在的掩膜板的测量的结构。

用于模拟晶片曝光的程序是商业可得的，例如Synopsys Inc的Solid E、Panoramic Technology的Panoramics或KLA Tencor的Prolith。这样的光刻胶模拟的一个简单构造基于这样的事实：在第一步中，具有Gaussian函数的三维卷积被施加到空间图像数据记录的数据，且这修改强度分布。这特别考虑光刻胶内的扩散，即曝光和显影期间的曝光和未曝光的粒子的混合。然而，由于仅对预定高度处的光刻胶层感兴趣，因此，在此情况下，卷积也可被限制在此区域，即不必考虑垂直于晶片表面的扩散，换句话说，与不具有垂直分量的Gaussian函数的二维卷积是足够的。因此结果的准确度仅被稍微降低。然而，与纯二维光刻胶层存在差异，因为，光刻胶层位于从晶片表面测得的某一高度处，例如，在光刻胶层的总厚度的5％-15％的范围内，即，确实在晶片表面附近，但不在其上。因此，同样必须考虑位于更深处且不在也要被曝光的光刻胶表面上的此层所需的时间。通过示例的方式，光刻胶层的深度影响所吸收的能量和焦点位置。这构成与DE 197 57 696 B4中描述的模型的重大不同。如果在二维卷积之后，在第二步中，应用阈值函数，其在存在光刻胶时产生具有非零值的值，否则产生零，则结果不依赖于晶片表面上方的高度，从而可直接将结果二维地存储在轮廓线数据记录中。

如果不期望采用此简化的二维近似，则也可以产生(记录或模拟)不同焦点设置上的空间图像，并将其组合到空间图像数据记录中以形成三维空间图像，其范围平行于光轴从光刻胶层的下侧延伸到顶侧。在此情况下，必须以已知的方式对应地转换焦点位置，这种情况下必须考虑成图像比例尺以及光刻胶的折射率。如果仅小数目的具有不同焦点设置的空间图像可用，则可以在它们之间内插或者甚至在它们之外外插。

原则上，当然也可以首先计算三维光刻胶形貌，随后采用所述形貌继续工作。然后，在总共三个空间方向上的模拟中，可以通过在光刻曝光的模拟之后，对从模拟获得的每个数据记录在预定高度处执行至少一个平行于晶片表面的截面来确定轮廓线。

此外，不仅在一个高度处而且在预定高度附近的预定厚度的范围内的多个高度处执行截面，从而，似乎对从模拟获得的每个数据记录都切出层。轮廓线随后通过平均该层的整个厚度确定轮廓线并将其存储到轮廓线数据记录中。

一旦已经产生了至少两个轮廓线数据记录，则将它们组合来形成三维多轮廓线数据记录，其具有工艺阈值或能量剂量的倒数作为第三维。基于多轮廓线数据记录中的轮廓线中从零到非零的值的转变，产生依赖于掩膜板上的位置的能量剂量的三维形貌。能量剂量的倒数或能量剂量的某些依赖于掩膜板上的位置的其它函数，而不是能量剂量，也可以被有利地输出为结果或用作第三维。这样的多轮廓线数据记录可由例如80或更多个轮廓线数据记录组成。轮廓线的边缘被用于确定形貌；例如这可以通过多维多项式逼近。

能量剂量的倒数与所谓的工艺阈值成比例。0.25的工艺阈值意味着照射到掩膜板的没有结构的区域上的光的1/4足以显影光刻胶层。若曝光时间总是相同的，这对应于高剂量，即，高强度。此形貌或穿过此形貌的截面随后可被输出和/或存储在形貌数据记录中和/或被自动评价。通过示例的方式，可执行与空间图像记录的直接对比。为此，若空间图像数据记录与形貌两者都被归一化到穿过掩膜板的光透射区域的曝光，则是有利的。所获得的形貌不与晶片上的光刻胶层的空间形貌对应，而与有效空间图像对应，即，晶片上的依赖于光刻胶层被曝光的能量剂量的光刻胶分布。由此可容易地推出，通过示例的方式，临界尺寸将根据能量剂量的改变而改变，还可推出其它工艺变量的行为。

不言而喻，在模拟期间产生的数据，不仅可以专门用于形成形貌的另外的工艺，而且转移到另外的算法用于另外的评价也是可能的。

优选地，当产生每个空间图像数据记录时，还考虑由于矢量效应的对比度损失。例如，如同族专利DE 10,2004,033,603A1，DE 10,2004,033,602(它们的公开被明确地合并到这里)中所述，当产生空间图像时，可以通过计算以及光学测量实现这一点。因此，在空间图像数据记录被转移到算法之前已经考虑了矢量效应；因此，对于每个空间图像它们仅需要被计算一次，而不管对其执行模拟并因此产生轮廓线数据记录的能量剂量的数量轮廓线。

在本发明的一个优选配置中，记录了另外的焦点设置上的另外的空间图像，即产生焦点堆栈。这些另外的空间图像被存储为另外的空间图像数据记录并被转移到算法。后者产生另外的数据记录、多轮廓线数据记录以及后续的另外的形貌，它们存储在另外的形貌数据记录中和/或与初始确定的形貌一起被评价和/或被以整体或以截面输出。在每个焦点设置中，焦点被设置得不同，也就是说在每种情况下焦平面位于不同的位置；其特别地也可位于光刻胶层外。将具有能量剂量的对应变化的模拟施加到在此焦平面中记录的每个空间图像并产生对应的形貌。基于这些形貌，随后可以执行另外的评价，例如依赖于工艺阈值的线宽的图形表示、Bossung曲线的表示、工艺窗口的分析或枢轴点(即，在改变聚焦的情况下轮廓线的位置没有发生明显改变的剂量)的确定轮廓线。因此在能量剂量变化时，也没有获得关于散焦影响轮廓线的范围以及源于其的临界尺寸的范围的程度的任何进一步的花费(outlay)说明轮廓线。

根据本发明的方法还可被应用于晶片的多次曝光，诸如在例如两次图案化(double patterning)期间采用。在一个焦点设置上，晶片连续使用至少两个掩膜板的曝光意味着对两个掩膜板产生空间图像数据记录并将其逐像素地添加到空间图像数据记录中。因此在被显影之前，光刻胶层似乎被两次曝光。另一种可能性在于对两个掩膜板产生空间图像数据记录。首先被用以实现曝光的掩膜板的空间图像数据记录随后被转移到算法，其中，对于一个或多个互不相同的能量剂量，分别基于所述空间图像数据记录模拟施加到晶片表面的光刻胶层的曝光和显影。随后，在后被用以实现曝光的掩膜板的空间图像数据记录被转移到算法，且对一个或多个能量剂量同样采用对应的程序。从模拟生成的数据随后被共同呈现、组合以形成数据记录和/或被进一步处理。优选地，在每种情况下考虑由首先用于实现曝光的掩膜板的空间图像数据记录产生的数据。这对应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胶层。当在第一次曝光之后模拟蚀刻工艺使得晶片表面不再平坦时，这是尤其有利的。

最后，也可以利用真实的光刻胶形貌执行基于用于光刻工艺的多轮廓线数据记录的表示或评价的上述分析。为此，通过掩膜板和诸如扫描器的投射曝光装置对至少两个能量剂量曝光晶片，并随后显影晶片，其中在每次更新的曝光之前，更新光刻胶层，或者采用不同的晶片位置。在显影之后，例如通过扫描电子显微镜(SEM)扫描产生的光刻胶形貌。将结果分别存储在光刻胶形貌数据记录中。基于光刻胶形貌数据记录，将具有光刻胶的区域与不具有光刻胶的区域分开的轮廓线分别被确定，且结果被分别存储为二维轮廓线数据记录。轮廓线数据记录随后被组合以形成三维多轮廓线数据记录，并以上述方式表示和/或评价其。

不言而喻，在不偏离本发明范围下，上述特征以及那些下面要解释的特征不仅可用于指出的组合，还可用于它们的其它组合。

附图说明

以下，将参照附图通过示例的方式更加具体地解释本发明，附图也公开了本发明的本质特征，其中：

图1显示关于能量剂量的倒数创建掩膜板形貌(profile)的步骤，

图2显示形貌的平面图，

图3显示图1的形貌与为掩膜板记录的空间图像的对比，

图4显示不同焦点设置的多个形貌，以及

图5显示根据现有技术的曝光的图解。

具体实施方式

在分析用于光刻的掩膜板的方法中，第一步包括在一焦点设置上记录掩膜板的空间图像。在此情况下，焦点被设置于实际上位于施加到晶片的光刻胶层的区域中的平面内。随后，图像被数字化并存储在空间图像数据记录中。此空间图像数据记录然后被转移到模拟光刻晶片曝光的算法。根据诸如能量剂量(即每单元面积的能量输入)的预定参数，模拟施加到晶片表面且具有预定厚度的光刻胶层的曝光和显影。在此情况下，空间图像数据记录定义光刻胶层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。然后根据光刻胶的类型模拟曝光和显影。在正光刻胶的情况下，这意味着在显影期间，根据能量剂量，曝光的位置被洗去或失去光刻胶。若能量剂量不够高，则光刻胶保留。负光刻胶的特征在于曝光后其被硬化或变得化学稳定，从而在显影期间仅光刻胶的未被曝光的区域被剥离，或者能量被输入到这种程度的曝光区域。此外，在曝光之后并在显影之前和/或在显影期间，光刻胶的曝光部分仍可移动一定的距离，即所谓的扩散长度。这导致图像的一定模糊。图1a表示对于预定的能量剂量D，例如，晶片上的光刻胶层的通常的三维形貌，但仅在沿晶片表面上的预定方向的截面中，例如在X-Z截面中。这里包括负光刻胶，即原则上在晶片层上的边缘处，能量剂量越高，剩余越多的光刻胶。

在此情况下，可以以各种方法产生空间图像。一个传统且非常准确的方法为通过模拟成像系统产生空间图像，该模拟成像系统模拟在光刻扫描器中将掩膜板成像到光刻胶层上。这样的模拟成像系统例如是Carl Zeiss SMS GmbH的AIMS。

另一种可能性在于不仅模拟曝光而且通过空间图像模拟算法模拟空间图像。还存在基于在不同的焦点设置上记录的空间图像产生三维空间图像。此外，不仅可以在一个高度上而且可以在预定高度附近的预定厚度范围内的多个高度上可进行截面，从而似乎对于从模拟获得的每个数据记录都切出层。然后，通过平均层的整个厚度确定轮廓线被并将其存储在轮廓线数据记录中。

在这里描述的方法中，随后对至少两个相互不同的能量剂量执行模拟，且根据模拟期间产生的数据记录，在离晶片表面预定高度处确定将具有光刻胶的区域与不具有光刻胶的区域分开的轮廓线。在每种情况下，结果被存储为以具有能量剂量作为参数的二维轮廓线数据记录。

在图1a所示的三维光刻胶形貌的情况下，为了获得轮廓线或轮廓线数据记录，穿过预定高度处的形貌进行至少一个截面就足够。此外，不仅可以在一个高度处而且可以在预定高度附近的预定厚度范围内的多个高度上进行截面，从而似乎对于从模拟获得的每个数据都切出层。随后通过平均层的整个厚度确定轮廓线被并将其存储在轮廓线数据记录中。

以这种方式获得例如包含图1b所示的轮廓线的二维轮廓线数据记录。通过示例的方式，光刻胶层的从晶片表面测量的原始厚度的大约10％的值可被预定为高度。为了进一步的分析，这比例如原始厚度的约90％的值更接近于实际。在此情况下，10％仅为近似值；具有原始厚度的5％或15％的值的高度偏离规定同样是可能的；利用这些值同样可获得真实的结果。

考虑到轮廓线被确定并因此在显影期间的三维光刻胶结构的行为的完全模拟是必要的事实，原则上，可以在不同的点上简化用于晶片曝光的模拟的算法。因此，通过示例的方式，可以忽略垂直于表面的空间扩散。通过与其中在模拟期间实现输入数据与Gaussian函数的三维卷积的惯例程序相比，现在因为仅对轮廓线感兴趣，所以其具有仅需要二维卷积的效果。例如，若规定根据Dill(即A＝1-exp(-I_空间图像C-D)-B形式的等式)的光刻胶模拟，则由函数A与Gaussian函数的三维卷积产生的抑制剂浓度对于描述扩散是至关重要。在此情况下，I_空间图像是光刻胶中的光分布的强度。C是来自Dill模型的参数C且规定光刻胶的光敏感度。D是曝光的能量剂量。最后，B是光刻胶中碱的浓度，且A是产生的光酸(photo acid)的浓度。变量A和B被归一化到曝光之前光酸产生器的初始浓度。因此，由于它们不依赖于高度，所以直接从模拟产生轮廓线。

如果不期望采用这种简化的二维近似，也可产生(记录或模拟)不同的焦点设置上的空间图像，被并被组合到第一空间图像数据记录中以形成三维空间图像，其范围从光刻胶层的下侧平行于光轴延伸到顶侧。在此情况下，必须以已知的方式对应地转换焦点位置，这种情况下，必须考虑成像尺寸以及光刻胶的折射率。只要少量的具有不同焦点设置的空间图像可用，则可以在它们之间内插或甚至在它们之外外插。

由于仅对显影结束后的轮廓线感兴趣，所以也可以忽视依赖光刻胶被显影为抑制剂的浓度的函数的时间和速度而显影光刻胶的步骤。取而代之，规定了用于光酸的阈值函数。对于正光刻胶，这意味着扩散之后在光酸浓度超过一定的阈值浓度的位置处的光刻胶被剥离；否则，光刻胶保留。对于负光刻胶情况相反。这导致计算的显著加速，不过，当产生空间图像数据记录时考虑作为矢量效应的结果的对比度损失，这又是有些相对的。然而，对于每个空间图像这些仅须被计算一次。对每个能量剂量的单独计算是不必要的。

若已经确定了一系列(但至少两个)的这种轮廓线数据记录，则从空间图像产生的轮廓线数据记录可被组合来形成三维的多轮廓线数据记录，其以能量剂量或诸如能量剂量的倒数的能量剂量的函数作为第三维度。这种多轮廓线数据记录已经可被图表表示为例如层堆栈的三维视图或穿过所述层堆栈的二维截面，如图1c所示。在本示例中，包含负光刻胶，也就是说，在高剂量下，整个光刻胶层被曝光并因此在显影器的作用下变得不可溶解。这由图1c中较低的实线表示。覆盖的线段对应于在甚至更低的能量剂量下产生的轮廓线等，直到剂量如此低以至于在显影期间整个光刻胶被移除。为清楚起见，图1c中仅示出四条线，但是实际上，可以相对迅速地并几乎实时地产生例如80个能量剂量或更多的轮廓线，这提高了精确度。

随后，基于第一多轮廓线数据记录中的轮廓线从零到非零的值的转变，产生了依赖于掩膜板上的位置的能量剂量或诸如能量剂量的倒数的能量剂量的函数的三维形貌。这由图1d更具体地示出。轮廓线中从零到非零的值的转变确定轮廓线的边缘。选择形貌使得其包络这些轮廓线，例如通过采用轮廓线边缘上的数据点作为用于利用多维多项式的近似的支撑点。轮廓线的边缘随后全部位于形貌上。

在最后一步中，输出形貌和/或穿过形貌的截面。例如在图1中，这显示在图1e中，沿晶片表面的方向穿过形貌的截面。不言而喻，形貌也可作为三维数据记录被存储在形貌数据记录中。通过对应的评价算法，还可以进行，尤其是自动地进行进一步的处理。通过示例的方式，根据形貌，还可以确定依赖工艺阈值(与能量剂量的倒数成比例)的临界尺寸；还可以确定工艺窗口、NILS表示(NILS＝归一化的图像log斜率)、Bossung曲线等等。图2显示三维形貌的平面图；在与具有轮廓线的地形图的构造类似的方式中，所示的每个轮廓线对应于能量剂量轮廓线或工艺阈值，从而可容易地以图形表示三维形貌。

由于对于所有确定的轮廓线，离晶片表面的约10％的预定高度是相同的，所以获得总体形貌，其反映光刻胶的最底层的依赖于剂量的行为；这也被称为所谓的有效空间图像。

图1e所示的有效空间图像也可与掩膜板的空间图像直接对比，如图3所示。在X轴上标绘已作为图1中的基的晶片表面上的方向(以nm为单位)。穿过例如可通过Carl Zeiss的AIMS产生的空间图像的截面被表示为虚线，并且，由实线表示已在上面描述过其产生的形貌。在此情况下，还对这两条曲线执行所谓的完全归一化：空间图像和形貌两者都已被归一化到穿过无结构的掩膜板的光透射区域的曝光，从而，左边所示的刻度、归一化的强度以及归一化的工艺阈值的倒数可被表示在图中。Y轴上的A值1是指剂量仅为使得穿过掩膜板的无结构区域的光刚刚足够曝光光刻胶的量值。0.25的工艺阈值或强度是指即使穿过无结构区域的光的1/4也足以对应地曝光光刻胶。在此情况下，剂量是值为1的情况下的剂量的四倍。考虑到扩散，有效空间图像中的对比度较低。这也导致图3中的图的右手侧的较宽结构的平滑。扩散长度一般约为15nm；这个值可以被预先固定，但其也可留给用户自行输入扩散长度的值。扩散长度的值可以如此被校准：对不同的结构尺寸和周期，有效空间图像尽量好地对应真实的光刻胶图像的行为。对于要被采用的每种类型的光刻胶，此校准被有利地单独实现。

虽然前面的解释包括从一个焦点设置上的第一空间图像产生形貌，但在另外的焦点设置上记录另外的空间图像以及将它们存储为另外的空间图像数据记录可以是有利的。这些另外的空间图像数据记录随后被转移到算法，并产生另外的轮廓线数据记录，多轮廓线数据记录以及后续的另外的形貌，其被存储在另外的形貌数据记录中并且/或者与初始计算的形貌一并被评价并且/或者与第一形貌一起或以截面输出。这例如在图4中示出。虚线对应于诸如从空间图像直接获得的焦点堆栈，其可以例如通过AIMS产生。实线对应于通过上述方法获得的形貌。其中执行测量的每个焦平面对应于从晶片表面测得的光刻胶层中的高度。具有最高振幅的形貌或曲线对应于所谓的最佳焦平面，并且，相对于到物体的距离，其它曲线多少位于焦点以外或以内。

在现有技术中，执行其中焦点设置和能量剂量在特定范围内变化的测量或模拟系列，并且如图5所示，将结果表示为其中焦点在一个方向上变化而能量剂量在另一方向上变化的图的矩阵是惯例。在没有额外辅助的情况下，从此图示难以识别具体参数(例如线宽之类)如何根据能量剂量和/或焦点设置而变化。与此形成对比，从图4所示的空间图像的测量，可以容易地确定枢轴点(pivot point)，即各曲线在其相交或具有它们的拐点的点。若工艺阈值位于枢轴点上，则线宽不随焦点设置而改变，也就是说即使在失焦的情况下光刻工艺也将在此产生不变的结构宽度或临界尺寸。然而，这里不考虑失焦情况下光刻胶层的属性及其行为。但是，在考虑所选择的以形貌形式的表示时，即使在插入曝光模拟时，也可确定枢轴点，但从图中可以分辨出它们轻微地变化。因此，枢轴点的位置移动，从而轮廓线的范围也依赖于焦点而改变。此改变变得明显的程度可从图4中推出。此表示明显比如图5中的单独的图的矩阵的惯例表示更清楚，其中矩阵的一个指数对应于焦点变化，矩阵的另一指数对应于剂量变化。在改变焦点的情况下，枢轴点对应于等高线的位置中发生最小改变的点。

不言而喻，也可以考虑如在所谓的双图案化的情况下实现的利用两个或更多个掩膜板曝光的方法。对于一个焦点设置，在此情况下，可对两个掩膜板产生空间图像数据记录且将其逐像素地添加到第一空间图像数据记录。这对应于光刻胶层的双曝光，而不插入将该层显影的步骤。第一空间图像数据记录随后以上述方式转移到算法，且产生各种轮廓线数据记录并且最后产生形貌。当然，这对于多个焦点设置也是可以的，从而可在此产生具有不同的焦点设置的形貌组。

也可以以另一种通过对两个掩膜板产生空间图像数据记录的方法考虑具有至少两个掩膜板的晶片的连续曝光。首先用于实现曝光的掩膜板的第一空间图像数据记录随后被转移到算法，其中对于一个或多个互不相同的能量剂量，基于所述空间图像数据记录分别确定施加到晶片表面的光刻胶层的曝光和显影。随后，后续用于实现曝光的掩膜板的空间图像数据记录被转移到算法，且同样对一个或多个能量剂量采用对应的程序。在此情况下，可考虑在每种情况下从首先被用于实现曝光的空间图像记录产生的数据。这对应于在利用第一掩膜板的曝光之后插入的光刻胶的显影以及在利用第二掩膜板曝光之前新光刻胶层的施加。

最后，也可以利用真正的光刻胶形貌执行上述基于用于光刻工艺的多轮廓线数据记录的表示或评价的分析。为此，通过掩膜板和诸如扫描器的投射曝光装置，至少对两个能量剂量曝光晶片，且随后将其显影，其中在每次更新曝光之前，光刻胶层被更新或采用晶片的不同位置。在显影之后，例如通过扫描电子显微镜(SEM)扫描所产生的光刻胶形貌。在每种情况下，结果被存储在光刻胶形貌数据记录中。在每种情况下基于光刻胶形貌数据记录确定轮廓线，该轮廓线将具有光刻胶的区域与那些不具有光刻胶的区域分开，并且结果被分别存储为二维轮廓线数据记录。轮廓线数据记录随后被组合来形成三维的多轮廓线数据记录并被以上述方式表示和/或评价。也就是说，产生了依赖于掩膜板的位置的能量剂量或能量剂量的函数的三维形貌。

总之，就计算速度而言，上述方法具有优势，并且通过所计算的数据的特殊组合，上述方法提供了清晰的表达，其允许由修订器(reviser)包括的快速评价。

Claims (15)

1.一种分析用于光刻的掩膜板的方法，其中

用于第一焦点设置的掩膜板的空间图像被产生并存储到第一空间图像数据记录中，

所述空间图像数据记录被转移到模拟光刻晶片曝光的算法，其中，对至少两个互不相同的能量剂量，基于所述空间图像数据记录模拟每种情况下施加到晶片的表面的光刻胶层的曝光和显影，

在离所述晶片表面的预定高度处，确定每种情况下将具有光刻胶的区域与不具有光刻胶的区域分开的轮廓线，并且，在每种情况下，对每个所述能量剂量，将结果存储为以所述能量剂量作为参数的二维轮廓线数据记录，

组合所述轮廓线数据记录以形成以所述能量剂量或所述能量剂量的函数作为第三维度的三维多轮廓线数据记录，

基于所述多轮廓线数据记录中的轮廓线从零到非零的值的转变，产生依赖于所述掩膜板上的位置的所述能量剂量或所述能量剂量的函数的三维第一形貌，

并且，所述形貌和/或穿过所述形貌的截面被输出和/或存储到形貌数据记录中，并/或被自动评价。

2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于：通过模拟成像系统产生所述空间图像，所述模拟成像系统模拟光刻扫描器中所述掩膜板到光刻胶层上的成像。

3.如权利要求1中所述的方法，其特征在于：通过空间图像模拟算法产生所述空间图像。

4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：产生不同焦点设置上的空间图像，并将其组合来在所述空间图像数据记录中形成三维空间图像。

5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：在对从所述模拟获得的每个所述数据记录模拟所述光刻曝光之后，通过执行所述预定高度处的、平行于所述晶片表面的至少一个截面确定所述轮廓线。

6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：在模拟所述光刻曝光之后，在所述预定高度处平行于所述晶片表面切出具有来自从所述光刻曝光的所述模拟获得的数据记录的预定厚度的层，并且通过平均整个所述层的厚度来确定所述轮廓线。

7.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于：在对每个所述能量剂量模拟的所述光刻曝光期间，所述空间图像数据记录被执行与高斯函数的二维卷积，以及将阈值函数施加到所述结果，当存在光刻胶时，所述阈值函数产生非零值，否则产生零，并且所述结果在每种情况下都被存储为轮廓线数据记录中的轮廓线。

8.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：在另外的焦点设置上的另外的空间图像被记录并存储为另外的空间图像数据记录，且所述的另外的空间图像数据记录被转移到所述算法，所述算法产生另外的轮廓线数据记录、多轮廓线数据记录以及后续的另外的形貌，它们被存储在另外的形貌数据记录中和/或与所述第一形貌一起被评价和/或被整体或以截面输出。

9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：基于所述形貌确定枢轴点，对于所述枢轴点，在改变聚焦的情况下，所述轮廓线的位置不发生明显改变。

10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：每个形貌被归一化到穿过所述掩膜板的光透射区域的曝光。

11.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：当产生每个空间图像数据记录时，考虑作为矢量效应的结果的对比度损失。

12.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：约所述光刻胶层的原始厚度的10％被预定为从所述晶片表面测得的高度。

13.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：对所述焦点设置考虑连续利用至少两个掩膜板曝光所述晶片，对两个掩膜板都产生空间图像数据，并将所述空间图像数据逐像素地添加到所述第一空间图像数据记录。

14.如权利要求1至12中的任一项所述的方法，其特征在于：通过以下步骤对所述焦点设置考虑连续利用至少两个掩膜板曝光所述晶片，

对两个掩膜板都产生空间图像数据记录，

首先用于实现曝光的所述掩膜板的所述空间图像数据记录被转移到所述算法，其中，对一个或多个互不相同的能量剂量，基于所述空间图像数据记录，在每个情况下模拟施加到晶片的所述表面的光刻胶层的所述曝光和显影，

后续用于实现曝光的所述掩膜板的所述空间图像数据记录被转移到所述算法，其中，对于一个或多个互不相同的能量剂量，基于所述空间图像数据记录，在每种情况下模拟施加到晶片的所述表面的光刻胶层的所述曝光和显影，且所生成的数据被联合呈现。

15.一种分析光刻工艺的方法，其中

对至少两个能量剂量，通过掩膜板和投射曝光装置曝光和显影晶片，结果产生光刻胶形貌，

所述光刻胶形貌被扫描且被电子地存储为光刻胶形貌数据记录，

基于所述光刻胶形貌数据记录，在每种情况下确定将具有光刻胶的区域与不具有光刻胶的区域分开的轮廓线，并且对每个所述能量剂量将结果分别存储为带有所述能量剂量为参数的二维轮廓线数据记录，

组合所述轮廓线数据记录以形成带有所述能量剂量或所述能量剂量的函数作为第三维的三维多轮廓线数据记录，

基于所述多轮廓线数据记录中的轮廓线中从零到非零值的转变，产生了依赖所述掩膜板上的位置的所述能量剂量或所述能量剂量的函数的三维形貌，并且

所述形貌和/或穿过所述形貌的截面被输出和/或存储到形貌数据记录中和/或被自动评价。

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