CN104238261B - 掩模图案生成方法、记录介质和信息处理装置 - Google Patents

掩模图案生成方法、记录介质和信息处理装置 Download PDF

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Abstract

一种掩模图案生成方法、记录介质和信息处理装置。还涉及一种用于通过处理器进行的计算来生成用于曝光装置的掩模的图案的方法，包括：在代表性辅助图案的位置相对于代表性主图案改变的同时对目标主图案应用对于多个位置中的每一个所计算出的、代表性主图案的图像的特性值相对于代表性辅助图案的位置的参考图，并且计算目标主图案的图像的特性值相对于辅助图案的位置的图，并且通过使用目标主图案的图像的特性值的图的数据来确定辅助图案的位置和生成包括目标主图案和所确定的辅助图案的掩模的图案。

Description

掩模图案生成方法、记录介质和信息处理装置
技术领域
本发明涉及一种掩模图案生成方法、一种记录介质、以及一种信息处理装置。
背景技术
近年来，针对半导体器件的掩模图案的小型化已经进步，并且难以通过投影曝光装置来执行掩模图案的图像分解。作为用于解决该问题的技术，提出把不经受图像分解的小辅助图案添加到掩模图案的技术。这种辅助图案可以被称为亚分辨率辅助特征(SRAF)。
日本专利公开No.2004-221594公开了一种用于通过数值计算来得到辅助图案的插入位置的技术。根据该技术，通过数值计算来获得相互干涉产生在掩模上的位置和干涉相互抵消的位置，并且推导干涉图。然后，在干涉图上产生干涉的位置处插入辅助图案，利用所述辅助图案，已经穿过主图案以转印到基板(例如晶片)的光的相位和已经相对于主图案穿过辅助图案的光的相位彼此相等。因此，已经穿过主图案的光和已经穿过辅助图案的光彼此强烈干涉。
另一方面，在曝光装置中的部分相干图像形成中，根据投影光学系统的光瞳平面上的有效光源分布的信息来获得相干性，并且可以根据相干性和掩模图案的谱分布(衍射光分布)来计算虚像。在此，相干性指代掩模平面上的特定两点之间的干涉程度。相干性由透射交叉系数(transmission cross coefficient，TCC)表示。TCC由投影光学系统的光瞳平面定义，并且与有效光源分布、投影光学系统中的光瞳函数、以及投影光学系统中的光瞳函数的复共轭数的重叠部分对应。
根据日本专利公开No.2008-040470，投影光学系统中的光瞳函数的位置以及有效光源分布是固定的，并且仅投影光学系统中的光瞳函数的复共轭数的位置被设置为二维可变的，以获得二维TCC，以使得通过使用二维TCC来计算对于主图案的近似虚像。然后，在近似虚像的峰值位置附近插入辅助图案。
日本专利公开No.2004-221594中所描述的干涉图以及还有日本专利公开No.2008-040470中所描述的近似虚像示出指示来自辅助图案存在的位置的光与来自主图案的光干涉以强化和弱化主图案的图像的程度的位置。然而，它们不是直接根据辅助图案的位置来指示主图案的图像特征(例如图像的聚焦深度、图像的对比度、图像的ILS等) 变为多大的值的数据。上述特征表示在掩模上的图案受照射的同时在基板上所形成的图案的图像的特征，并且图案的图像经由投影光学系统投影在物体上，以对基板进行曝光。
为此，根据日本专利公开No.2004-221594以及日本专利公开 No.2008-040470中所公开的技术，难以根据辅助图案的位置来区分主图案的图像特征，并且在一些情况下可能无法以足够的精度在基板上针对目标图案形成主图案的图像。
发明内容
根据本发明的一方面，一种用于通过处理器进行的计算来生成用于曝光装置的掩模的图案的方法，所述曝光装置通过使用在基板上投影掩模的图案的图像的投影光学系统来对基板进行曝光，所述方法包括处理器执行的以下步骤：在代表性辅助图案的位置相对于代表性主图案改变的同时对目标主图案应用对于多个位置中的每一个所计算出的、代表性主图案的图像的特性值相对于代表性辅助图案的位置的参考图，计算目标主图案的图像的特性值相对于辅助图案的位置的图，并且通过使用目标主图案的图像的特性值的图的数据来确定辅助图案的位置和生成包括目标主图案和所确定的辅助图案的掩模的图案。
从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是用于生成掩模图案的流程图。
图2示出主图案。
图3A和图3B示出根据第一示例性实施例的代表性主图形和代表性SRAF图形。
图4A、图4B和图4C示出参考图、主图案的图像特性值图以及所生成的掩模图案。
图5示出根据第一示例性实施例的SRAF图形的修改示例。
图6A、图6B和图6C示出根据第二示例性实施例的主图案、主图案的图像特性值图以及所生成的掩模图案。
图7A、图7B和图7C示出根据第三示例性实施例的参考图、主图案的图像特性值图以及所生成的掩模图案。
图8A和图8B示出根据第四示例性实施例的代表性主图形和代表性SRAF图形。
图9A、图9B、图9C和图9D示出第四示例性实施例的参考图、缩小的主图案、主图案的图像特征图以及所生成的掩模图案。
图10示出根据第四示例性实施例的SRAF图形的修改示例。
图11A和图11B示出根据第五示例性实施例的代表性主图形和代表性SRAF图形。
图12A、图12B和图12C示出根据第五示例性实施例的参考图、主图案的图像特性值图以及所生成的掩模图案。
具体实施方式
第一示例性实施方式
该示例性实施方式涉及用于制造半导体器件的光刻技术，并且涉及生成对于曝光装置所使用的掩模的图案，所述曝光装置被配置为：通过使用用于照射掩模的照射光学系统以及用于在基板上投影掩模的图案的图像的投影光学系统用光来对基板进行曝光。
在计算机的处理单元(CPU、MPU、DSP、FPGA等)读出程序的同时，执行掩模图案的生成。用于实现该示例性实施方式的功能的软件或程序经由网络或各种类型的存储介质而提供给由一台或多台计算机构成的信息处理装置。在信息处理装置的处理单元读出记录介质或存储介质中所记录或存储的程序的同时，执行程序。在多台位于分离的地方处的计算机经由有线或无线通信相互发送并且接收数据的同时，可以执行程序的各种处理。
关于与待在基板(晶片等)上形成的目标图案对应的充当掩模的图案的主图案来执行掩模图案的生成。信息处理装置(计算机)辅助主图案的图像分解并且确定未经受图像分解的辅助图案的位置，以便生成包括主图案以及如此确定的辅助图案的掩模的图案的数据。
首先，在代表性辅助图案相对于代表性主图案的位置改变的同时，计算机获得针对多个位置中的每一个所计算的、相对于代表性辅助图案的位置的代表性主图案的图像的特性值的参考图。然后，所获得的参考图被应用于目标主图案，以计算主图案的图像的特性值相对于辅助图案的位置的图。随后，通过使用主图案的图像的特性值的图的数据来确定辅助图案的位置，并且生成包括主图案和所确定的辅助图案的掩模的图案。
下文中，将详细参照附图描述本发明的示例性实施例。
第一示例性实施例
图1是根据该示例性实施例的用于生成(创建)掩模图案的流程图。
首先，在S102中，计算机的处理单元获得与待在基板(晶片等) 上形成的目标图案对应的充当掩模的图案的主图案的数据。该数据可以从用户输入到数据输入装置的数据获得，或可以从外部计算机或记录介质获得。该数据可以存储在计算机的存储单元(存储器)中，并且每次通过从存储单元读取该数据而获得。
根据该示例性实施例使用图2所示的主图案100。具有66nm边长的正方形的九个主图形102被布置在132nm的空间处的三行和三列中。在考虑投影曝光装置的投影倍率的同时，实际掩模图形的大小是例如像面上的大小的四倍，但为了简化描述，掩模平面(投影光学系统中的物体面)的尺寸在被基板平面(投影光学系统中的像面)的尺寸替代的同时被表示。因此，上述66nm的数值是像面上的尺寸，而实际掩模上的尺寸是例如通过将66nm乘以4所获得的264nm。在该示例性实施例的情况下，具有正方形形状的主图形102的内部部分是光透射部分，主图形102外部的背景(背景部分)是光屏蔽部分。
接下来，在S104中，为了计算图像的特性值的参考图，在计算机计算的掩模平面上布置表示主图案100的代表性主图形112(代表性主图案)。代表性主图案是简单地表示主图案100的各个图形的特征(如尺寸、形状等)的代表性图案。根据该示例性实施例，布置图 3A中所示的一个代表性主图形112。代表性主图形112是具有与主图形102的形状相同的正方形形状的图形，并且边长是4.4nm。然而应注意，在根据该示例性实施例的由计算机进行的计算方面，由于物体面和像面的分辨率是4.4nm，因此在计算方面代表性主图形112与单个点是同义的。
接下来，在S106中，在计算机计算的掩模平面上在代表性主图形112的周围的任意位置处布置代表性SRAF图形(代表性辅助图案) 122。图3B示出所布置的单个代表性主图形112和单个代表性SRAF 图形122。根据该示例性实施例，代表性SRAF图形122的大小被设置为具有边长为4.4nm的正方形，但不限于此。代表性SRAF图形122 的大小优选地相似于或者小于或等于应该实际上被布置在掩模上的 SRAF的大小，并且形状也优选地相似于SRAF的形状。代表性辅助图案是简单地表示应该实际上被布置在掩模上的SRAF的特征(如尺寸、形状等)的代表性图案。
在S108中，针对仅包括在S104中布置的代表性主图形112的第一掩模图案和包括代表性主图形112和在S106中布置的代表性SRAF 图形122的第二掩模图案来执行光刻仿真。在光刻仿真中，掩模上的图案受照射，以用于经由投影光学系统在基板上投影图案的图像，以对基板进行曝光，并且计算可在基板上形成的图案的图像，以便获得图像的特征(光刻特征)的值。对于图像的计算，可以使用相关技术计算方法，如Abbe的成像理论或使用透射交叉系数(TCC)的方法。当掩模上的图案受照射以用于经由投影光学系统在基板上投影图案的图像来对基板进行曝光时，图像特征表示基板上所形成的图案的图像的特征。根据该示例性实施例，为了增加聚焦深度，计算聚焦深度作为图像特征。作为用于光刻仿真的条件，曝光的光被设置为来自ArF 准分子激光器的光(在193nm处的波长)，投影光学系统的NA被设置为1.35，并且有效光源分布被设置为具有0.80至0.95的σ的环形照射。σ表示在投影光学系统的光瞳平面上所形成的有效光源分布的大小相对于投影光学系统的光瞳平面的大小的比率。
首先，计算在掩模平面上仅包括代表性主图形112的第一掩模图案110中不存在散焦的状态下代表性主图形112的图像的宽度(尺寸) 变为与主图形102的大小相同的66nm的图像强度(曝光量)级别。然而应注意，代表性主图形112的图像的宽度被设置为具有与主图形 102相同的大小。该宽度可以与主图形102的大小不同，但优选地接近主图形102的大小。随后，在50-nm散焦产生的状态下，在该图像强度级别计算代表性主图形112的图像在x方向上的宽度W0x和在y 方向上的宽度W0y。相对于投影光学系统的光轴的垂直方向被设置为 x方向和y方向。接下来，计算在掩模平面上包括代表性主图形112 和代表性SRAF图形122的第二掩模图案120中不存在散焦的状态下代表性主图形112的图像的宽度变为与主图形102的大小相同的66nm 的图像强度级别。随后，在50-nm散焦产生的状态下，在该图像强度级别计算代表性主图形112的图像在x方向上的宽度Wkx和在y方向上的宽度Wky。然后，将所获得的宽度分配给表达式 P1＝(Wkx-W0x)+(Wky-W0y)，以计算与代表性主图形112的图像的聚焦深度有关的特性值P1。值P1指示与在散焦产生的状态下辅助图案不存在的情况相比代表性主图案的图像的宽度增加或减少的程度。当P1 的值很高时，聚焦深度很大，以使得值P1和聚焦深度具有相关性。
在该示例性实施例的情况下，代表性主图形112的大小与代表性SRAF图形122的大小相同。为此，在如果设置保持原样使代表性 SRAF图形还与代表性主图形同时经受图像分解的情况下或者在代表性主图形接近代表性SRAF图形的情况下，代表性主图形的图像的失真很大，并且在一些情况下不能正确地获得代表性主图形的图像的宽度。可以通过调整代表性SRAF图形或代表性主图形的振幅透射率来解决该问题。在该示例性实施例的情况下，代表性SRAF图形的振幅透射率被设置为代表性主图形的振幅透射率的1/6，并且代表性SRAF 图形的图像强度被设置为相对于代表性主图形的图像强度足够小。根据该示例性实施例的掩模是背景部分的透射率很低的暗场。与之对照，即使在掩模是亮场的情况下，该问题也可以通过将代表性SRAF图形的振幅透射率设置在代表性主图形的振幅透射率与背景的振幅透射率之间来解决。
接下来，在S110中，判断在代表性主图形112的周围的设置区域中是否完成针对可以布置辅助图案的所有位置中的每一个来布置代表性SRAF图形122并且计算图像的特性值P1的处理。
根据该示例性实施例，在把代表性主图形112设置为中心的同时，周围设置区域被设置为具有近似870nm高度和宽度的边的正方形区域。该区域被划分为近似4.4nm高度和宽度的栅格，在每个栅格(每个位置)处获得图像的特性值P1。如果尚未对于该设置区域中的所有栅格获得图像的特性值P1，则流程进入S112，如果对于所有栅格获得图像的特性值P1，则流程进入S114。
在S112中，代表性SRAF图形122移动到尚未执行布置代表性 SRAF图形122并且计算图像的特性值P1的处理的位置并且被布置在设置区域中。然后，在S108中，针对包括位置已经移动的代表性SRAF 图形122和代表性主图形112的掩模图案来获得代表性主图形112的图像的特性值P1。
以此方式，重复地执行S108、S110和S112，以使得在代表性主图形112的周围的设置区域中，执行在代表性SRAF图形122的位置改变的同时关于多个位置中的每一个计算代表性主图形112的图像的特性值P1的处理。
接下来，在S114中，生成(创建)在代表性SRAF图形122的位置改变的同时针对多个位置中的每一个所计算的、代表性主图形 112的图像的特性值P1相对于代表性SRAF图形122的位置的参考图。参考图是以下将描述的在S116中涉及的图，并且应用于主图案100，以与主图案100一起经历卷积积分。图4A示出根据该示例性实施例的所生成的参考图。生成针对代表性SRAF图形122的每个位置所计算的代表性主图形112的图像的特性值P1被输入到的具有197行和 197列的矩阵，作为参考图。
由于当散焦产生在包括代表性辅助图案的掩模图案中时代表性主图形112的图像的宽度减少，因此当P1是正值时聚焦深度改进，而当P1是负值时聚焦深度恶化。具体地说，可以据图像的特性值P1 的符号来得出代表性主图形112的图像的特征是改进还是恶化。为此，以满意的精度，可以通过估计特性值P1的值来确定用于以足够的精度在基板上形成主图案的辅助图案的位置。此外，实现这样的优点：用于图像的特性值P1的计算的计算量很小。图像的特性值不限于P1，也可以计算聚焦深度自身的值。在S116中，通过使用所获得的参考图和在S102中所获得的主图案100来执行卷积积分(卷积)，并且生成主图案100的图像的特性值图(图像特征灵敏度图)。具体地说，执行图4A所示的图和图2所示的图案的卷积积分。图4B示出所生成的图像特征灵敏度图。
接下来，在S118中，基于图像特征灵敏度图来确定SRAF(辅助图案)的位置。基于图像的特性值P1的定义，当在图4B所示的图像特征灵敏度图的值为正的位置处布置SRAF时，聚焦深度改进。鉴于以上情况，根据该示例性实施例，在图像特征灵敏度图的值为正并且是相对较大的局部最大值的位置处布置SRAF132(辅助图案)。
接下来，在S120中，生成包括主图案100和位置在S118中被确定的辅助图案的掩模图案。图4C示出通过把SRAF132布置图2所示的主图案100中所获得的掩模图案130。SRAF132被设置为具有在一个边上的宽度是22nm的矩形。
为了检查所布置的SRAF132的效果，在主图案100中布置SRAF 132的情况和不布置SRAF132的情况下检查主图案100的图像的聚焦深度。在检查聚焦深度之前，在布置SRAF132和不布置SRAF132 的这两种情况下执行光学接近性校正(OPC)。具体地说，调整主图形102的各个边的位置和长度以使得在不存在散焦的状态下各个主图形102的图像的宽度变为66nm。然后，其中聚焦深度被检查的位置是相应的九个主图形102在x方向和y方向上的宽度，并且检查相对于目标宽度(66nm)的误差在10％以内的散焦范围，以便检查共用聚焦深度。在不插入SRAF132的情况下的聚焦深度是73nm，在插入 SRAF132的情况下的聚焦深度是84nm。根据该示例性实施例，可以理解，主图案的图像的聚焦深度增加。
因此，根据该示例性实施例，可以生成这样的掩模的图案：使用该掩模的图案可以以足够的精度在基板上形成主图案的图像。
根据该示例性实施例，在S106中仅布置一个代表性SRAF图形，但代表性SRAF图形的数量不限于一个。在该示例性实施例的情况下，由于掩模图案和有效光源分布关于直线x＝0、y＝0、y＝x以及y＝-x是彼此对称的，所以可以使用图5所示那样的通过以对称方式布置八个代表性SRAF图形142所获得的图案140。
第二示例性实施例
第二示例性实施例与第一示例性实施例不同在于，掩模图案是矩形，而不是正方形。虽然省略与第一示例性实施例重叠的部分的描述，但将参照图1的流程图来描述第二示例性实施例。
首先，在S102中，获得主图案的数据。根据该示例性实施例，使用图6A所示的主图案200。布置具有128nm×66nm边长的矩形形状的七个主图形202。根据该示例性实施例，S104和S106与第一示例性实施例相同，从而将省略其描述。
根据该示例性实施例的S108与第一示例性实施例相似。然而，注意，在S108中，计算针对仅包括代表性主图形112的掩模图案、在不存在散焦的状态下、代表性主图形112的图像的宽度变为与主图形 202的短边相同的66nm的图像强度级别。根据该示例性实施例，代表性主图形112的图像的宽度被设置为与主图形202的短边的长度相同，但可以与长度不同。该宽度优选地在长边的长度与短边的长度之间，并且优选地接近图像特征更严格的那一边的长度。然后，计算当在该图像强度级别产生50-nm散焦时图像在x方向上的宽度W0x和y方向上的宽度W0y。在计算W0x和W0y之后的过程与第一示例性实施例相同，并且将省略其描述。
S110至S114与第一示例性实施例相同，因此将省略其描述。在 S114中所获得的参考图与第一示例性实施例相似，并且是图4A所示的参考图。
接下来，在S116中，通过使用S114中所获得的参考图以及S102 中所获得的主图案200来执行卷积积分(卷积)，并且生成主图案200 的图像的特性值图(图像特征灵敏度图)。具体地说，执行图4A的图和图6A的图案的卷积积分。图6B示出所生成的图像特征灵敏度图。
接下来，在S118中，基于图像特征灵敏度图来确定SRAF(辅助图案)的位置。当在图6B所示的图像特征灵敏度图的值为正的部分处布置SRAF时，聚焦深度基于图像特性值P1的定义而改进。鉴于以上情况，根据该示例性实施例，在图像特征灵敏度图的值为正并且是相对较大的局部最大值的位置处布置SRAF232。
接下来，在S120中，生成包括主图案200和位置在S118中被确定的SRAF232的掩模图案。图6C示出通过在图6A所示的主图案200 中布置SRAF232所获得的掩模图案230。SRAF232被设置为具有 40nm边长的正方形。
为了检查所布置的SRAF232的效果，在主图案200中布置SRAF 232的情况和不布置SRAF232的情况下检查主图案200的图像的聚焦深度。在检查聚焦深度之前，针对布置SRAF232的情况和不布置 SRAF232的情况执行OPC。具体地说，调整主图形202的各个边的位置和长度，以使得在不存在散焦的状态下在各个主图形202的图像的长边方向上的宽度变为128nm，而短边方向上的宽度变为66nm。然后，其中聚焦深度被检查的位置是相应的七个矩形主图形202在x 方向和y方向上的宽度，并且检查相对于目标宽度(128nm×66nm) 的误差在10％以内的散焦范围，以便检查共用聚焦深度。在不插入 SRAF232的情况下的聚焦深度是74nm，在插入SRAF232的情况下的聚焦深度是82nm。根据该示例性实施例，可以理解，主图案的图像的聚焦深度增加。
以此方式，该配置即使在主图形不是正方形的情况下也是有效的。类似地，该配置在主图案包括多个具有不同形状的主图形的情况下也是有效的。
因此，根据该示例性实施例，可以生成这样的掩模的图案：使用该掩模的图案可以以足够的精度在基板上形成主图案的图像。
第三示例性实施例
上述示例性实施例旨在增加聚焦深度，但本示例性实施例旨在加宽处理窗口。虽然省略上述示例性实施例的重叠部分的描述，但将参照图1的流程图来描述第三示例性实施例。
S102至S106与第二示例性实施例相同，因此将省略其描述。
在S108中，通过光刻仿真来执行用于图像强度分布的计算，并且获得想要的图像特征的值。对于仿真条件，曝光的光被设置为来自 ArF准分子激光器的光(在193nm的波长)，投影光学系统的NA被设置为1.35，并且有效光源形状被设置为四极照射形状。
为了加宽根据该示例性实施例的处理窗口，计算将在以下描述的图像特征的值。首先，计算针对仅包括代表性主图形112的掩模图案、在不存在散焦的状态下、代表性主图形112的图像的宽度变为与主图形202的短边相同的66nm的图像强度(曝光量)级别。然后，计算当在比所计算的图像强度级别高1.05倍的图像强度级别产生50-nm散焦时的图像在x方向上的宽度W0x2和y方向上的宽度W0y2。接下来，计算针对包括代表性主图形112和代表性SRAF图形122的掩模图案、不存在散焦的状态下、代表性主图形112的图像的宽度变为与仅包括代表性主图形112的掩模图案相同的66nm的图像强度级别。然后，在1.05倍图像强度级别，计算当产生50-nm散焦时的图像在x方向上的宽度Wkx2和在y方向上的宽度Wky2。根据也与第一示例性实施例相似的本示例性实施例，调整掩模图形的振幅透射率。然后，通过将如此计算出的图像的宽度分配给表达式P2＝(Wkx2-W0x2)+(Wky2-W0y2) 来计算图像特性值P2。
由于根据该示例性实施例所使用的主图形202的图像的宽度在散焦的情况下减少，并且此外，当图像强度级别乘以1.05时宽度进一步减少，因此当图像特性值P2为正值时，处理窗口改进，而当图像特性值P2为负值时，处理窗口恶化。实现了这样的特征：根据本示例性实施例所使用的图像特性值P2具有小的计算量，并且此外，可以通过图像特性值P2的符号来得出图像特征是改进还是恶化，以使得当SRAF的位置确定时便于估计图像特性值P2。处理窗口自身的范围的大小也可以用于图像特性值。
S110至S112与第一示例性实施例相同，因此将省略其描述。
在S114中，通过使用在S108至S112中的重复计算所获得的图像特性值P2来生成图像特性值P2的参考图。生成以下矩阵作为参考图：在该矩阵中，图像特性值输入到与布置代表性SRAF图形122的每个位置相对应的元素。根据本示例性实施例，图7A示出具有197 行和197列的矩阵。
接下来，在S116中，通过使用所获得的参考图和在S102中所获得的主图案200来执行卷积积分(卷积)，并且生成主图案200的图像的特性值P2的图(图像特征灵敏度图)。具体地说，执行图7A的图和图6A的图案的卷积积分。图7B示出所生成的图像特征灵敏度图。
接下来，在S118中，基于图像特征灵敏度图来确定SRAF(辅助图案)的位置。当在图7B所示的图像特征灵敏度图的值为正的位置处布置SRAF时，处理窗口基于图像特性值P2的定义而改进。鉴于以上情况，根据本示例性实施例，在图像特征灵敏度图的值为正并且是相对较大的局部最大值的位置处布置SRAF332。
接下来，在S120中，生成包括主图案200和位置在S118中被确定的SRAF332的掩模图案。图7C示出通过在图7A所示的主图案200 中布置SRAF332所获得的掩模图案330。SRAF332被设置为具有 44nm边长的正方形。
为了检查所布置的SRAF332的效果，在主图案200中布置SRAF 332的情况和不布置SRAF332的情况下检查主图案200的图像的处理窗口。在检查处理窗口之前，针对布置SRAF332的情况和不布置 SRAF332的情况执行OPC。具体地说，调整主图形202的各个边的位置和长度，以使得在不存在散焦的状态下，在各个主图形202的图像的长边方向上的宽度变为128nm，而短边方向上的宽度变为66nm。然后，其中处理窗口被检查的位置是相应的七个矩形主图形202在x 方向和y方向上的宽度，并且目标宽度被设置为128nm×66nm。在散焦量改变的同时，通过光刻仿真来计算图像强度分布，针对每个散焦量获得当用于主图形202的图像宽度的误差许可值被设置为10％时的曝光裕量的大小。然后，曝光裕量的大小大于或等于5％的共用聚焦范围被设置为处理窗口。
在不插入SRAF332的情况下，处理窗口是67nm，在插入SRAF 332的情况下，处理窗口是92nm。根据该示例性实施例，可以理解，主图案的图像的处理窗口增大。
因此，根据该示例性实施例，可以生成这样的掩模的图案：使用该掩模的图案可以以足够的精度在基板上形成主图案的图像。
第二示例性实施方式
根据该示例性实施方式，根据第一示例性实施例的流程图中的 S116是不同的。根据该示例性实施方式，在S116中，准备缩小主图案中所包括的各个图形的过程、以及通过使用所生成的图像特征的参考图和缩小的主图案来执行卷积积分(卷积)和生成主图案的图像特征灵敏度图的过程。
下文中，将基于附图详细描述本发明的示例性实施例。
第四示例性实施例
将通过使用图1 的流程图来描述本发明的第四示例性实施例。
在102中，获得图2所示的主图案100的数据。接下来，在S104 中，在计算机的计算的掩模平面上布置代表性主图形412(代表性主图案)。根据该示例性实施例，图8A示出单个代表性主图形412。代表性主图形412等同于单个主图形102，并且具有66nm边长的正方形形状。代表性主图形412的大小优选地接近实际主图形102。在主图形102的形状和大小存在变化的情况下，代表性主图形412的形状和大小优选地是实际主图形102的平均形状和大小。在此提到的平均可以是在所有图形当中的平均值或最大值和最小值的平均值。
接下来，在S106中，在计算机的计算的掩模平面上在代表性主图形412的周围的任意位置处布置代表性SRAF图形(代表性辅助图案)422。图8B示出包括所布置的单个代表性主图形412和单个代表性SRAF图形422的图案420。图8B示出图8A的轴的扩展范围。根据该示例性实施例，代表性SRAF图形422的大小被设置为具有4.4nm 边长的正方形，但不限于此。该大小优选地等于或小于待实际在掩模上布置的SRAF的大小。
接下来，在S108中，执行光刻仿真，以计算像面上的图像强度分布，并且获得想要的图像特征的值。仿真条件与根据第一示例性实施例的相似。为了增加聚焦深度，在与第一示例性实施例相似的方法中所获得的值P1被设置为根据该示例性实施例的图像特征的值。首先，计算针对仅包括代表性主图形412的掩模图案410、在不存在散焦的状态下、代表性主图形412的图像的宽度变为与主图形102的大小相同的66nm的图像强度级别。然后，计算当在该图像强度级别产生50-nm散焦时图像在x方向上的宽度W0x和在y方向上的宽度W0y。接下来，计算在掩模平面上包括代表性主图形412和代表性SRAF图形422的掩模图案不存在散焦的状态下代表性主图形412的图像的宽度变为与主图形102相同的66nm的图像强度级别。然后，在该图像强度级别，计算当50-nm散焦产生时的图像在x方向上的宽度Wkx和在y方向上的宽度Wky。
在该示例性实施例的情况下，由于代表性SRAF图形422的大小相对于代表性主图形412极小，所以如果设置保持如常，则代表性主图形412的图像的宽度取决于代表性SRAF图形422的存在或缺少的改变变得很小，并且计算精度可能降低。可以通过调整代表性SRAF图形或代表性主图形的振幅透射率来解决该问题。在该示例性实施例的情况下，代表性SRAF图形422的振幅透射率被设置为代表性主图形412的25倍。当然，也可以增加代表性SRAF图形422的大小。
接下来的S110至S112与第一示例性实施例相同，并因此将省略其描述。
在S114中，生成图像的特性值P1的参考图。图9A示出根据该示例性实施例的参考图。
接下来，在S116中，缩小主图案100中所包括的各个主图形102。图9B示出处于缩小状态下的主图案450。主图形452是通过缩小各个主图形102所获得的图形。在该示例性实施例的情况下，由于缩小的主图形452的大小是具有4.4nm的高度和宽度的正方形，并且光刻仿真的物体面和像面的分辨率是4.4nm，因此在仿真方面，缩小的主图形452与单个点同义。接下来，通过使用所生成的图像特征的参考图和缩小的主图案450来执行卷积积分(卷积)，生成主图案450的图像特征灵敏度图。具体地说，执行图9A的图和图9B的图案的卷积积分。图9C示出所生成的图像特征灵敏度图。
接下来，在S118中，基于图像特征灵敏度图来确定SRAF(辅助图案)的位置。当在图9C所示的图像特征灵敏度图的值为正的位置处布置SRAF时，聚焦深度基于图像特性值P1的定义而改进。鉴于以上情况，根据该示例性实施例，在图像特征灵敏度图的值为正并且是相对较大的局部最大值的位置处布置SRAF432。
接下来，在S120中，生成包括主图案100和位置在S118中确定的辅助图案的掩模图案。图9D示出通过在主图案100上布置SRAF 432所获得的掩模图案430。SRAF432被设置为具有31nm边长的正方形。
为了检查所布置的SRAF432的效果，在主图案100中布置SRAF 432的情况和不布置SRAF432的情况下检查主图案100的图像的聚焦深度。在检查聚焦深度之前，针对布置SRAF432的情况和不布置 SRAF432的情况执行OPC。具体地说，调整主图形102的各个边的位置和长度，以使得在不存在散焦的状态下各个主图形102的图像的宽度变为66nm。然后，其中聚焦深度被检查的位置是相应的九个主图形102在x方向和y方向上的宽度，并且检查相对于目标宽度 (66nm)的误差在10％以内的散焦范围，以便检查共用聚焦深度。在不插入SRAF432的情况下，聚焦深度是73nm，在插入SRAF432 的情况下，聚焦深度是83nm。根据该示例性实施例，可以理解，主图案的图像的聚焦深度增加。
因此，根据该示例性实施例，可以生成这样的掩模的图案：使用该掩模的图案可以以足够的精度在基板上形成主图案的图像。
根据该示例性实施例，在S106中仅布置一个代表性SRAF图形，但代表性SRAF图形的数量不限于一个。在该示例性实施例的情况下，由于掩模图案和有效光源分布关于直线x＝0、y＝0、y＝x以及y＝-x是彼此对称的，所以可以使用图10所示那样的通过以对称方式布置八个代表性SRAF图形442获得的图案440。
第五示例性实施例
根据第五示例性实施例，目的是减少掩模误差增强因素 (MEEF)。将省略与第四示例性实施例重叠的部分的描述。
根据该示例性实施例也使用图2所示的主图案100。在S104中，在计算机计算的掩模平面上布置代表性主图形512。根据该示例性实施例，布置图11A所示的单个代表性主图形512。代表性主图形512 被设置为具有66nm的边长的正方形图形。
接下来，在S106中，在计算机计算的掩模平面上，在代表性主图形512的周围的任意位置处布置代表性SRAF图形(代表性辅助图案)522。图11B示出所布置的单个代表性主图形512和单个代表性 SRAF图形522。图11B示出图11A的轴的扩大范围。代表性SRAF 图形522的大小优选地接近掩模上实际所形成的SRAF图形。根据该示例性实施例，代表性SRAF图形522的大小被设置为具有31nm边长的正方形。
接下来，在S108中，执行光刻仿真，以计算像面上的图像强度分布，并且获得想要的图像特征的值。对于仿真条件，曝光的光被设置为来自ArF准分子激光器的光(在193nm的波长)，投影光学系统的NA被设置为1.35，并且有效光源形状被设置为具有在0.3处的σ的小σ照射形状。
由于该示例性实施例旨在减少MEEF，因此计算以下将描述的图像特征的值。首先，计算对于仅包括代表性主图形512的掩模图案510 而言代表性主图形512的图像的宽度变为与主图形102的大小相同的 66nm的图像强度级别。接下来，代表性主图形512的四个边分别朝向外侧边移动1nm，以扩大代表性主图形512，并且计算在上述图像强度级别的代表性主图形512的图像在x方向上的宽度W0x3和y方向上的宽度W0y3。接下来，计算对于在掩模平面上包括代表性主图形512 和代表性SRAF图形522的掩模图案520而言代表性主图形512的图像的宽度变为与代表性主图形512相同的66nm的图像强度级别。接下来，代表性主图形512和代表性SRAF图形522的各个边朝向外侧移动1nm，以扩大图形，并且计算如此计算出的图像强度级别的图像在x方向上的宽度Wkx3和y方向上的宽度Wky3。然后，如此计算出的图像的宽度被分配给表达式P3＝(Wkx3-W0x3)+(Wky3-W0y3)，以便计算图像特性值P3。
当图案的图形扩大时，图像的宽度也增加。因此，当P3是负值时，MEEF改进，而当P3是正值时，MEEF恶化。可以通过根据该示例性实施例所使用的图像特性值P3的符号来得到图像特征是改进还是恶化，并且存在这样的特征：当SRAF的位置确定时便于估计图像特性值P3。MEEF值自身也可以用于图像特征的值。
接下来的S110至S112与第四示例性实施例相同，因此将省略其描述。
在S114中，通过使用上述重复计算获得的图像特性值P3来生成图像特性值P3的参考图。这是以下矩阵：代表性主图形512的图像特征的值在与依次布置代表性SRAF图形522的位置对应的同时被输入在该矩阵中。根据该示例性实施例，图12A示出具有197行和197列的矩阵。
接下来，在S116中，缩小主图案100中所包括的各个主图形102。该过程与第四示例性实施例相似。接下来，通过使用所生成的图像特性值P3的参考图和所缩小的主图案450来执行卷积积分(卷积)，并且生成主图案450的图像特征灵敏度图。具体地说，执行图12A的图和图9B的图案的卷积积分。图12B示出所生成的图像特征灵敏度图。
接下来，在S118中，基于图像特征灵敏度图来确定SRAF(辅助图案)的位置。当在图12B所示的图像特征灵敏度图的值为负的部分处布置SRAF时，MEEF基于图像特性值P3的定义而改进。鉴于上述情况，根据该示例性实施例，在图像特征灵敏度图的值为负和相对较大的局部最大值的位置处布置SRAF图形532和533。
接下来，在S120中，生成包括主图案100和位置在S118中确定的辅助图案的掩模图案。图12C示出通过在主图案100中布置SRAF 图形532和533所获得的掩模图案530。SRAF图形532被设置为具有31nm边长的正方形，而SRAF图形533被设置为短边长度为19nm 并且长边长度为50nm的矩形。
为了检查所布置的SRAF532和533的效果，在主图案100中布置SRAF532和533的情况和不布置SRAF532和533的情况下检查主图案100的MEEF。在检查MEEF之前，针对布置SRAF的情况和不布置SRAF的情况执行OPC。具体地说，在不存在散焦的状态下，调整主图形102的各个边的位置和长度，以使得各个主图形102的图像的宽度变为66nm。其中MEEF被检查的位置是相应的九个主图形 102在x方向上的宽度和y方向上的宽度。在不插入SRAF的情况下，最大MEEF是2.7，而在插入SRAF的情况下，最大MEEF是2.6。根据该示例性实施例，可以理解，主图案的MEEF减少。
因此，根据该示例性实施例，可以生成这样的掩模的图案：使用该掩模的图案可以以足够的精度在基板上形成主图案的图像。
图像特征不限于根据上述示例性实施例的图像特征，而是可以是表示当掩模上的图案受照射用于经由投影光学系统在基板上投影图案的图像以对基板进行曝光时在基板上形成的图案的图像的特征的指标。该配置可以应用于各种图像特征(如图像对比度、图像强度对数斜率(ILS)、图像归一化ILS(NILS)、用于曝光的自由度、以及 PV带)作为图像特征。此外，也可以使用它们的组合。在此，PV带是工艺变化带，并且指示当聚焦控制精度、曝光量控制精度和掩模绘制准确度具有有限值时的图像的边缘的变化范围。
此外，根据上述示例性实施例，像面上的图像的特征，具体地说，在基板上涂敷的抗蚀剂上形成的潜像的特性值由光刻仿真来计算。然而，特征不限于此，可以使用表示基板上所形成的图案的图像的精度的任何图像特征。例如，可以获得通过对基板上所涂敷的抗蚀剂上形成的潜像进行显影而获得的抗蚀剂图像的特征，或获得在预定工艺处理(如蚀刻)之后形成的在基板上形成的处理图像的特征，并且可以使用所获得的特征。
第三示例性实施方式
根据上述示例性实施例所生成的掩模图案的数据被输入到掩模制造装置(图案绘制装置)，并且该装置通过基于所输入的数据在掩模胚体(mask blank)上绘制图案来制造掩模。然后，在曝光装置中设置先前所设置的曝光条件。所制造的掩模受照射，并且掩模图案的图像被投影在基板上的光敏剂(抗蚀剂)上，以对光敏剂进行曝光。
接下来，将描述使用上述曝光装置来制造器件(如半导体IC元件或液晶显示器元件)的方法。通过对使用所制造的掩模和曝光装置对涂敷光敏剂的基板(如晶片或玻璃基板)进行曝光、对基板(光敏剂)进行显影并且执行其它相关技术处理来制造器件。其它相关技术处理包括蚀刻、抗蚀剂移除、切割、键合、封装等。根据该器件制造方法，与相关技术相比，可以制造更高质量的器件。
其它实施例
本发明的实施例也可以如下实现：通过读出并且执行存储介质 (例如非易失性计算机可读存储介质)上所记录的计算机可执行指令以执行本发明的上述实施例中的一个或多个的功能的系统或装置的计算机实现，以及通过例如通过读取并且执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或多个的功能的系统或装置的计算机执行的方法来实现。计算机可以包括中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)或其它电路中的一个或多个，并且可以包括单独计算机或单独计算机处理器的网络。计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储件、光盘(如致密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或蓝光盘(BD)TM)、闪存器件、存储卡等中的一个或多个。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围将要被赋予最宽泛的解释，以便包括所有这样的修改以及等效结构和功能。

Claims (10)

1.一种生成要用于曝光装置的掩模的图案的通过处理器进行的计算的方法，所述曝光装置通过使用在基板上投影掩模的图案的图像的投影光学系统对基板进行曝光，所述方法包括由处理器执行的以下步骤：
对目标主图案应用代表性主图案的图像的特性值相对于代表性辅助图案的位置的参考图，并且计算目标主图案的图像的特性值相对于辅助图案的位置的图；以及
通过使用目标主图案的图像的特性值的图的数据来确定辅助图案的位置，并且生成包括目标主图案和所确定的辅助图案的掩模的图案，
其中辅助图案用于所述主图案并且未被分解，
其中参考图的在任一个位置的特性值是在代表性主图案和布置于所述一个位置的代表性辅助图案存在于物体面上时的在像面上投影的代表性主图案的图像的特性值，以及
所述参考图具有：投影在像面上的代表性主图案的图像的特性值，在代表性辅助图案的位置在物体面上的代表性主图案周围改变的同时获得的特性值。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
当投影光学系统的物体面上仅存在代表性主图案和代表性辅助图案当中的代表性主图案时，计算像面上所投影的代表性主图案的第一图像；以及
在改变代表性辅助图案的位置的同时，当对于多个位置中的每一个在投影光学系统的物体面上存在代表性主图案和代表性辅助图案时，计算在像面上投影的代表性主图案的第二图像，
其中，通过使用第一图像和第二图像来获得参考图。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述图像的特性值指示包括聚焦深度、对比度、强度对数斜率(ILS)、归一化ILS(NILS)、用于曝光的自由度、处理窗口、掩模误差增强因素(MEEF)和工艺变化(PV)带的值中的至少一个。
4.如权利要求1所述的方法，其中，执行其中代表性主图案被作为一个点进行计算的参考图和具有比该点大的尺寸的目标主图案的卷积积分，以获得目标主图案的图像的特性值的图。
5.如权利要求1所述的方法，其中，执行其中代表性主图案被计算为具有比一个点大的尺寸的参考图和被设置为该点的目标主图案的卷积积分，以获得目标主图案的图像的特性值的图。
6.如权利要求1所述的方法，其中，代表性辅助图案的振幅透射率处于代表性主图案的振幅透射率与掩模的背景的振幅透射率之间。
7.一种掩模制造方法，包括：
通过使用如权利要求1至6中任一项所述的方法来生成掩模的图案的数据；以及
通过使用所生成的掩模的图案的数据来制造掩模。
8.一种曝光方法，包括：
通过使用如权利要求7所述的掩模制造方法来制造掩模；以及
通过使用所制造的掩模来对基板进行曝光。
9.一种器件制造方法，包括：
通过使用如权利要求8所述的曝光方法来对基板进行曝光；以及
对已曝光的基板进行显影。
10.一种信息处理装置，包括：处理单元，被配置为通过计算来生成用于通过使用投影光学系统来对基板进行曝光的曝光装置的掩模的图案，所述投影光学系统在基板上投影掩模的图案的图像，
其中，所述处理单元对目标主图案应用代表性主图案的图像的特性值相对于代表性辅助图案的位置的参考图，计算目标主图案的图像的特性值相对于辅助图案的位置的图，通过使用目标主图案的图像的特性值的图的数据来确定辅助图案的位置，并且生成包括目标主图案和所确定的辅助图案的掩模的图案，
其中辅助图案用于所述主图案并且未被分解，
其中参考图的在任一个位置的特性值是在代表性主图案和布置于所述一个位置的代表性辅助图案存在于物体面上时的在像面上投影的代表性主图案的图像的特性值，以及
所述参考图具有：投影在像面上的代表性主图案的图像的特性值，在代表性辅助图案的位置在物体面上的代表性主图案周围改变的同时获得的特性值。
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