CN1550900A - 为用于深的亚波长光刻的掩模原版图案提供光学逼近特征的方法和装置 - Google Patents

为用于深的亚波长光刻的掩模原版图案提供光学逼近特征的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种产生具有设置在其中的光学逼近校正特征的掩模设计的方法，该方法包括下述步骤：获得具有在衬底上要成像的特征的所希望的靶图案；基于所述靶图案确定干涉图，所述干涉图在至少一个要成像的所述特征与邻接所述至少一个特征的场区域之间限定相长干涉区域和相消干涉区域；以及在掩模设计中基于相长干涉区域和相消干涉区域来设置辅助特征。

Description

为用于深的亚波长光刻的掩模原版 图案提供光学逼近特征的方法和装置
技术领域
本发明涉及光刻技术，特别是涉及将光学逼近技术应用于深的亚波长图案的掩模布局的方法，可供实质上利用任何照明条件使掩模图案成像之用，并全间距保持分辨率特性。此外，本发明涉及利用光刻装置的器件制造方法，该光刻装置包括用于提供辐射的投影光束的辐射系统；用于保持掩模的掩模台，所述掩模用于对投影光束进行构图；用于保持衬底的衬底台；和用于将已构图的投影光束投射到衬底的靶部上的投影系统。
背景技术
光刻投影装置(设备)可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，掩模包含对应于IC的一个单层的电路图案，该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的衬底(硅片)的靶部(例如包括一个或者多个小片)上。一般地，单一的晶片将包含相邻靶部的整个网格，该相邻靶部经由投影系统受到逐次辐射。在一种类型的光刻投影装置中，通过对靶部上的整个掩模图案进行一次曝光而辐射各靶部；这种装置通常称作晶片步进器。另一种装置(通常称作分步扫描装置)通过在投影光束下沿给定的参考方向(“扫描”方向)依次扫描掩模图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描衬底台来辐射各靶部；因为一般来说，投影系统有一个放大系数M(通常＜1)，因此衬底台受到扫描的速度V是掩模台受到扫描的速度的M倍。关于如这里描述的光刻设备的更多信息可以从例如美国专利US6,046,792中搜集，在这里引入供参考。
在用光刻投影装置的制造工艺中，掩模图案成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的衬底上。在这种成像步骤之前，可以对衬底进行各种程序，如涂底胶，涂敷抗蚀剂并进行软烘烤。在曝光后，可以对衬底进行其它的程序，如曝光后烘烤(PEB)，显影，硬烘烤和测量/检查成像特征。以这一系列工艺为基础，对器件例如IC的一个单层构成图案。这种构图后的层然后可进行各种处理，如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学-机械抛光等完成一个单层所需的所有处理。如果需要若干层，那么必须对每一新层重复整个程序或者其一种变形。终于，在衬底(晶片)上出现器件阵列。然后采用例如切割或者锯断的技术将这些器件彼此分开。此后，单个器件可以安装在载体上，与管脚等连接。关于这些处理的进一步信息可从例如Peter van Zant的“微芯片制造：半导体加工实用入门(Microchip Fabrication：A Practical Guideto Semiconductor Processing)”一书(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中获得，在这里引入供参考。
光刻设备可以是具有两个或者多个衬底台(和/或两个或者多个掩模台)的类型。在这种“多级”器件中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述了二级光刻设备，在这里引入供参考。
上面提到的光刻掩模包括与集成到硅晶片上的电路元件对应的几何图案。利用CAD(计算机辅助设计)程序生成用于建立这种掩模的图案，这一过程通常称为EDA(电子设计自动化)。为了建立功能性掩模，大部分CAD程序遵从一组预定的设计规则。这些规则通过加工和设计限制来设定。例如，设计规则限定电路器件(如门电路，电容器等)之间或互连线之间的间隔公差，从而确保电路器件或互连线不会以不希望的方式互相影响。
当然，集成电路制造的一个目的是忠实地将原始电路设计复制到晶片上(通过掩模)。另一个目的是采用尽可能多的半导体晶片的真实状况。然而，随着集成电路尺寸的减小及其密度的增加，其对应掩模图案的CD(临界尺寸)已经接近光学曝光设备的分辨率极限。曝光设备的分辨率被定义为曝光设备可以对晶片重复地曝光的最小特征。现有曝光设备的分辨率值常常制约许多先进IC电路设计的CD。
此外，微处理器速率、存储器封装密度和微电子元件低功耗的不断改进与光刻技术将图案传递和形成在半导体器件的各层上的能力有直接关系。技术现状要求CD的构图尺寸小于可得到的光源波长。例如，目前生产中所用的248nm波长正推动CD的构图尺寸小于100nm。这种工业趋势将持续并且可能在接下来的5～10年中加速，如国际半导体技术路线图(ITRS2000)中所描述的那样。
旨在提高分辨率而保持可以接受的加工范围和坚固性的光刻方法被分类为分辨率提高技术(RET’s)并且包括非常广阔的应用范围。众所周知，在接近或小于光学曝光波长的一半时印刷掩模特征需要应用这种分辨率提高技术，例如离轴照明(OAI)、相移掩模(PSM)和与采用非常高的数值孔径(NA＞0.7)相结合的光学逼近校正(OPC)。
但是，在利用这种技术印制亚波长图案时，问题依然存在。如上面提到的，OAI的采用是一种已经被证实并且成功地用于改善密集间距特征的分辨率的技术。可是迄今为止，该技术已经显示出在暗场和亮场掩模类型的情况下都会严重降低隔离的几何图形的成像质量。因此，OAI技术本身不适合用于印制随机间距特征(即从隔离间隔到密集间隔的特征)。子分辨率辅助特征(SRAF，亦称为散射条SBs)也可以被用于改进对隔离特征的印制。通过在亮场掩模类型中邻接隔离的特征设置SBs，使得隔离的特征表现为密集的特征，从而当在OAI下曝光时实现改善的印制性能。到目前为止，SBs的设置已经通过应用经验规则进行。但是，对于半隔离的或者中间间距的随机特征，主要因为缺少足够空间供SB设置，SB设置规则常常需要折衷。类似地，尽管在掩模设计中加入抗散射条(即抗散射条是被应用于暗场掩模的亮掩模特征，而散射条是被应用于亮场掩模的暗特征)可以改善对暗场掩模类型的成像，但已经证明全间距并且以随机几何图形应用这样的抗散射条是有问题的。当利用变细的PSM时该问题变得更加严重。这是由于与非相移掩模类型相比光学逼近效应强得多的缘故。更强的光学逼近效应导致全间距印制的问题变得更加严重。因此，为了令人满意地扩大对于深的亚波长特征的印制分辨率，必需超越用于非相移和相移掩模类型的基于目前规则的SB方法。
因此，存在对于将OPC应用于掩模布局的方法的需求，该方法允许全间距的深的亚波长特征的印制，并且消除与上述现有RET技术相关的缺陷和问题。
发明内容
在解决上述需求的努力中，本发明的一个目的是提供一种为掩模图案提供光学逼近校正特征的方法，该方法可以基本上采用任何照明条件，包括高度相干同轴(局部相干＜0.4)和强离轴照明(例如，类星体、双偶极子和单偶极子照明)允许深的亚波长掩模图案的全间距范围成像。如在下文将要详细描述的，依照本发明的方法，辅助特征被加入到不在晶片上印制的掩模图案中(即子分辨率或非印制特征)，但是想要的掩模特征的空中像的增强导致更大的加工范围的更高的印制分辨率。重要的是，辅助特征的设置基于“干涉图”而被确定，该“干涉图”限定光学区域中每个点是否与所希望的靶图案发生感兴趣的相长或相消干涉。
更具体地，本发明涉及产生具有设置在其中的光学逼近校正特征的掩模设计的方法。该方法包括下述步骤：获得具有在衬底上要成像的特征的所希望的靶图案；基于靶图案确定干涉图，该干涉图在至少一个要成像的特征与邻接该至少一个特征的场区域之间限定相长干涉区域和相消干涉区域；以及在掩模设计中基于相长干涉区域和相消干涉区域来设置辅助特征。
虽然在本文中可应用本发明作为具体的参考来制造IC，但是应该明确理解本发明有多种可能的其它应用。例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头等等。本领域有经验的技术人员将理解，在这种可供选择的另外的应用范围中，在本文中术语“掩模原版”，“晶片”或者“小片”的任何使用应被认为分别可以由更普通的术语“掩模”，“衬底”和“靶部”代替。
在本文件中，术语“辐射”和“光束”常常包含所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波长)和EUV(极远紫外辐射，例如具有5-20nm范围的波长)。
本文中使用的术语“掩模”可广义地解释为常常能够给入射的辐射光束赋予已构图的截面的普通构图部件，对应于要在衬底的靶部建立的图案；本文中也可使用术语“光阀”。除经典的掩模(透射或反射型、二进制型、相移型、混合型等)外，其它这种构图部件的示例包括：
a)可编程反射镜阵列。这种设备的一个例子是具有一个粘弹性控制层和一个反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置背后的基本原理是(例如)反射表面的定址区域将入射光作为衍射光反射，而非定址区域将入射光作为非衍射光反射。用适当的滤光器可从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光；按照这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而产生图案。可以用适当的电子装置进行所需的矩阵寻址。关于这种反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891和美国专利US5,523,193中获得，这些文献在这里引入供参考。
b)可编程LCD阵列。例如由美国专利US 5,229,872给出的这种结构，此文献在这里引入供参考。
本发明的方法提供了超越现有技术的重大优势。最重要的是，本发明的OPC技术可以使深的亚波长掩模图案基本上利用全间距的任何照明成像。因而，本发明允许采用单一照明印制例如触点阵列的技术，所述触点阵列具有从隔离触点到密集触点的随机设置的触点范围(即不是所有触点彼此均匀地隔开)。相反，为了同时提供隔离和密集间隔特征的印刷，现有OPC技术典型地需要多次曝光以获得可以接受的分辨率结果。一个特别的优点在于本发明利用OAI实现了对于全间距范围特征的最佳印制性能。
从下面本发明的示范性实施例的详细描述中，本发明另外的优点对于本领域有经验的技术人员是显而易见的。
通过参照下面的详细描述和附图，可以更好地理解本发明本身以及另外的目的和优点。
附图说明
图1为表示根据本发明将OPC技术应用于掩模图案的方法的示范性流程图。
图2表示利用现有技术全间距印制接触孔的问题。
图3(a)-3(f)表示利用本发明的方法从三种不同的照明设置获得的本发明的干涉图。
图4表示如何利用图3(a)中示出的IM改变靶部掩模图案以包括OPC特征。
图5(a)-5(h)表示如何利用根据本发明的IM和最终的接触点图案的模拟空中像来产生包含辅助特征的掩模图案的另一个实例。
图6(a)-6(f)表示如何从如图3(c)中所示的环形照明获得的IM产生CPL隔离触点掩模。
图7表示对于图5中三个CPL触点掩模设计利用峰值空中像光强的预期印制性能的对照。
图8表示对于图6中两个CPL触点掩模设计利用峰值空中像光强的预期印制性能的对照。
图9(a)表示偶极子照明的一个实例，图9(b)表示最终的与隔离接触孔相关的干涉图。
图10(a)表示对于随机触点图案的IM的一个实例，图10(b)表示用于进行模拟的照明装置。
图11示意性地表示了适于采用借助于本发明设计的掩模的光刻投影装置。
具体实施方式
如下面所更详细地描述的，本发明的OPC技术允许基本上利用任何照明条件使全间距范围的深的亚波长掩模图案成像。OPC技术要求产生干涉图(IM)，该干涉图表示围绕所需靶图案的场中的每个点如何与靶图案相互作用。其可能性在于，相对于靶图案给出相长干涉、相消干涉或者中性(即既不是相长干涉又不是相消干涉)的点。一旦IM产生，即被用来确定相对于所需图案设置辅助特征的位置。特别是，增强相长干涉的辅助特征位于由IM表示的场的地址以提供相长干涉，用于减小相消干涉的辅助特征位于由IM表示的场的地址以提供相消干涉，并且在场的中性区域中可以采用其中任何一种类型的辅助特征(或者两种类型)。本发明的方法扩展了散射条“SB”和抗散射条“ASB”的概念以包含一并使用SB/ASB和非印制特征“NPF”作为用于增强深的亚波长特征的印制的OPC方法。
应当指出，下面是在接下来的描述和附图中使用的非印制特征(NPF)和抗散射条(ASB或用于暗场掩模类型的亚分辨率辅助特征)的定义。
NPF-一种图案类型，在标准成像条件下可以印制，但是因为相移(-1电场振幅)、非相移(+1电场振幅)和/或不透明(0电场振幅)区域的设计，相消干涉导致图案在暗场掩模类型中变暗或者成为非印制。这种图案的目的是增强靶图案的印制。
ASB-ASB是应用于暗场掩模类型的亮掩模特征(而SBs是用于亮场掩模中的暗特征)，因其低于光学系统的分辨能力，因此在标准成像条件下不能印制。ASB特征的用途是增强靶图案的印制。
应当指出，下面的讨论提出本发明利用暗场掩模类型的一个实例，但是，正如对本领域有经验的技术人员来说显而易见的，该方法也可以用于亮场掩模类型。图1为表示根据本发明将OPC技术应用于掩模图案的方法的示范性流程图。参照图1，该处理的第一步骤(步骤10)是干涉图的产生。应当指出，可以利用许多方法产生IM，例如，采用在即时申请中公开的常规空中像模拟器(例如MaskTools公司提供的Lithocruiser或MaskWeaver模拟产品)，或者采用在共同审理的申请(序列号待定)中公开的赋予本征值的图像模型核心。采用常规的空中像模拟器产生IM的步骤在下面描述。应当指出，还可以对于亮场掩模类型建立类似的程序。
如上面指出的，对于任何给定的图案，IM在感兴趣的光学区域中的每个点(例如栅格点)表示在该点所传输的光是否与所需靶图案相长干涉(从而使靶图案上所传输的光的强度更大)、相消干涉(从而使靶图案上所传输的光的强度更小)或者为中性(不改变靶图案上所传输的光的强度)。产生IM的一个实例如下。
首先，获得靶图案(步骤12)并且减小场靶图案(例如暗场)的尺寸，这样，靶几何图形(即图案)就变得明显比用于掩模成像的光学系统的分辨能力小。例如，减小靶图案中包含的特征尺寸，这样，特征的临界尺寸就小于λ/(2π·NA)，其中，λ为成像设备的曝光波长，NA表示曝光系统中透镜的数值孔径。该减小的靶图案表示靶图案中所有几何图形的中心区域，基本上将所需的靶特征改变为点光源。换句话说，物体将在特征的中心与周围场区之间发生相互作用(即干涉)处聚焦。应当指出，只减小所需图案中给定特征的尺寸，而特征之间的间距(即从给定特征的中心到另一个特征的中心的距离)自原始靶图案保持不变。通过利用“点光源”图案，暗场区域中特定点的光学区域之中所有目标几何图形的影响将被包括在当给定相位的光穿过场点传输时光强是否从目标图案增加或者减少的判定中。作为一个实例，光学区域可以是等于成像器件的10倍波长或更小的区域。
一旦减小靶图案，就进行减小了的图案的光学模拟，设置减小了的尺寸图案的透射使得“暗”场区域具有大于零的透射，但远远小于穿过“亮”几何图形的透射(步骤16)。场透射相对于几何图形还具有180度的相移。典型值可以是180度相移时0.10的场透射和0相移时100％几何图形/特征透射。当然，也可以采用其它值(例如，场透射在4％-10％的范围)。应当指出，光学模拟采用靶被成像时的所希望的光学条件(例如，波长、NA和照度)进行。该光学模拟的结果为IM(步骤18)，如下面提出的实例中更清楚地表示的，IM表示对应于减小了的靶图案的像平面中的电场。
应当指出，将场透射调整为不同于0％的透射是将DC偏移引入由模拟产生的电场而进行的。通过引入该DC偏移，可以使因模拟结果产生的电场表现出电场相对于DC偏移中的正、负位移。没有DC偏移，就不可能辨别电场中的负位移。
一旦IM产生，加工中的下一个步骤是分析围绕每一个要印制的特征的场区中的干涉图案，并且根据给定区域相对于DC偏移水平是正、负还是中性而在场区域中设置SB、ASB或NPF(步骤20)。更具体地，采用如本实例所定义的场区域的透射值(例如，10％透射和180度相移)：
i.空中像光强大于.10的场区域表示当180度相移的光在其上透射时的场的区域，该光将与靶图案发生相长干涉，使靶图案更亮，
ii.空中像光强小于.10的场区域表示当180度相移的光在其上透射时的场的区域，该光将与靶图案发生相消干涉，使靶图案更暗，以及
iii.空中像光强接近.10的场区域表示当180度相移的光在其上透射时的场的区域，该光将与靶图案既不发生相长干涉又不发生相消干涉。
一旦辨认了前述的三个区域，就在区域(i)和/或(ii)内设置辅助特征，使得这些区域的功能为与靶图案发生相长干涉。对于区域(i)，在该给定的例子中通过在这些场区域中设置π相移辅助特征，以及通过在被分类为区域(ii)的场区域中设置非相移辅助特征来完成。应当指出，由于区域(ii)中的π相移的光产生相消干涉，非相移辅助特征将导致这些区域中的相长干涉。因此，通过产生IM图可以具体地识别甚至在没有这样的处理的区域中如何利用辅助特征产生相长干涉，这将导致成像过程的最终分辨率的退降。还应当指出，当前述的例子采用π相移模拟的场区域时，也可以采用没有相移的场区域。在这种情况下，所得到的区域和在其中被采用的辅助特征也可以是相反的(例如，在区域(i)中，如果非相移区域导致相长干涉，那么在掩模设计中将在给定区域中采用非相移辅助特征)。
在中性的场区域(即区域(iii))中，可以采用如上所述或为π相移、非相移辅助特征或为非印制特征。但是。应当指出，在这个区域(或者其它区域)中包含的辅助特征不能大到导致印制了辅助特征。因此，辅助特征的设计可以包括π相移和非相移区域，使得所得到的辅助特征保持不可印制。
这样，利用前述的例子，在二进制暗场掩模原版的情况下，只有ASB可以使用，因为掩模原版上没有相移区域。ASB可以位于与空中像光强小于.10的IM区域对应的掩模图案的区域中。特征的尺寸应做得尽可能地大，使之没有图像印制并且包含尽可能多的极小区域。
在暗场相移掩模原版的情况下，相移和非相移ASB都可以被采用。和使用二进制图案一样，非相移特征可以位于与空中像光强小于.10的IM区域对应的掩模图案的区域中。相移特征位于与空中像光强大于.10的IM区域对应的掩模图案的区域中。在空中像光强接近.10的区域中，为了使可印制图案成为不可印制的，图案将被限定为非相移、相移或零透射。
另一种确定正、负干涉区域(即产生IM)的方法是采用经验方法。例如，可以用缩小了10％的掩模原版将图案在低对比度抗蚀剂上曝光。然后，对该抗蚀剂进行局部显影，并且可以用保留的抗蚀剂厚度(即表面轮廓)确定正、负区域。抗蚀剂比没有构图的场区域较多地被显影的区域是表示应当设置相移辅助特征的相长干涉区域。抗蚀剂较少地被显影(或较厚)的区域是表示应当设置非相移辅助特征的相消干涉区域。
利用本发明的方法印制接触孔图案的几个例子在下面表示。但是，应当指出，本发明不限于印制接触孔。确实，可以与基本上印制任何掩模图案结合起来使用。
图2表示采用现有技术全间距印刷接触孔的问题。参照图2，所示隔离触点图像最好用低σ常规照明。但是，密集触点图像最好用强离轴照明。因此，为了采用现有技术同时印制隔离的和密集的接触孔，必需采用供密集和隔离或分离间距的双曝光/双掩模处理，或者产生定制的照明。众所周知，采用双曝光掩模增加了成本并且受到掩模与掩模重迭精确度的制约。另外，具有单一曝光掩模的定制照明可以比OAI进行得更好，但是最适合在掩模图案中具有有限的空间频率分布的周期性设计图案。
另外，当用常规照明印制密集触点时，密集间距由λ/(NA(1+σ))限定，其中，NA为数值孔径，λ为相干比率。为了采用低σ(＜0.4)的常规照明印制非常密集的触点掩模特征，可以考虑另外可供选择的PSM。但是，由于不可避免的相位矛盾约束，掩模设计异常复杂。当在强离轴照明(σ-外→1.0)下采用缩小了的PSM或CPL掩模时，可以印制更密集的间距(与低σ常规照明相对)。但是，对于隔离的和半隔离的触点特征，为了与密集触点特征的印制性能相配，必需采用ASB和NPF。
因此，现有技术不能提供一种简单的全间距印制随机接触孔图案的解决方案。
图3(a)-3(f)表示利用本发明方法从三种不同的照明设置获得的本发明的干涉图。如上面指出的，IM依赖于成像系统的照明和处理条件。像这样，IM必须采用用来对最终掩模成像的设置来产生。在图3(a)所示的例子中，100nm的隔离接触孔特征用193nm(ArF)激光器和0.75NA曝光。由类星体、环形和低σ(即σ＝0.4)的常规照明形成的最终IM分别示于图3(a)、(c)和(e)中。图3(b)、3(d)和3(f)分别表示三种照明设置。
参照图3(a)，它表示采用类星体照明(示于图3(b)中)产生的IM，区域31对应于相长干涉区域(即具有高于DC调制水平的强度水平的区域)并且因此提高了接触孔的光强，区域32对应于中性区域(即既不相长又不相消的区域，具有基本上等于DC调制水平的强度水平)，以及区域33对应于相消干涉区域(即具有低于DC调制水平的强度水平的区域)，降低了接触孔的光强。图3(c)和3(e)分别表示采用环形和常规照明产生的干涉图。
图4表示如何利用图3(a)所示的IM修正靶部掩模图案以包括OPC特征。参照图4，如该图所示，修正了的掩模图案被叠加在IM上。如上面指出的，相长干涉区域(图3(a)中的区域31)在修正了的掩模图案的对应部分中具有设置在其中的π相移特征。这些区域用图4中的单元41表示。相消干涉区域(图3(a)中的区域33)在修正了的掩模图案的对应区域中具有设置在其中的非相移特征。这些区域用图4中的单元42表示。最后，中性区域(图3(a)中的区域32)在给出的例子中不具有设置在其中的任何辅助特征。因此，图4表示如何用根据本发明的靶掩模图案设置辅助特征。
图5(a)-5(h)表示如何利用根据本发明的IM和最终的触点图案的模拟空中像产生包含辅助特征的掩模图案的另外的例子。更具体地，图5(b)、5(e)和5(g)表示利用类星体照明设计要成像的CPL隔离触点掩模图案。应当指出，图5(a)和5(d)表示的干涉图对应于图3(a)所示的干涉图，并且包含重叠在IM图的相消区域33的非印制特征51。接触孔用单元52表示。图5(d)表示相同的IM，但是围绕设置辅助特征的接触孔的感兴趣的区域与图5(a)相比被扩大了。图5(b)和5(e)分别对应于修正了的掩模图案的CPL设计，而所述CPL设计对应于图5(a)和5(d)。参照图5(b)，区域33对应于相消干涉区域，并且因此在掩模设计中具有设置在其中的非相移特征53。接触孔54具有与非相移特征53相同的相位。围绕相消区域的区域对应于上面结合图3(a)描述的相长干涉区域。像这样，这些区域在掩模设计中具有设置在其中的π相移特征55。感兴趣的区域外面的区域被认为是中性的，并且因而在该区域中设置零透射特征56(即铬)。在给出的例子中，相移特征55和非相移特征53的透射率为100％。图5(e)表示相同IM的掩模设计的例子，其中设置辅助特征的感兴趣的区域被扩大超出图5(b)所示的区域。如图5(e)所示，将附加非相移特征53加入相消干涉区域，并且也将对应于相长干涉区域的π相移特征55的附加区域加入掩模。此外，可以利用π相移特征的设置防止非相移特征的印制。图5(g)表示如图5(a)和5(d)中所示的相同IM的掩模设计的例子，其中用于设置辅助特征的感兴趣的区域被扩大超出图5(e)所示区域。与图5(e)类似，将附加非相移特征53加入相消干涉区域，并且也将对应于相长干涉区域的π相移特征55的附加区域加入掩模。
图5(c)、5(f)和5(h)分别表示在图5(b)、5(e)和5(g)中示出的掩模图案的模拟二维图像。如图所示，随着感兴趣的区域被扩大，以及更多辅助特征被应用，最终获得的印制性能更好。但是，应当指出，随着更多辅助特征被应用，掩模设计变得更加复杂。因此，设计者应当确定需要多大的感兴趣的区域来获得可以接受的结果，例如可以通过利用模拟处理和改变感兴趣的区域来进行。
应当着重指出，如图5(a)中所示，CPL触点的干涉图的中心是暗的(即具有非常低的光透射)。因此，该中心由相消干涉形成。但是，在将校正应用于实际CPL图案设计之后，对于示于图5(c)、5(f)和5(h)中的接触孔掩模，中心光强达到预计的峰值。
图6(a)-6(f)表示如何从图3(c)所示的环形照明获得的IM来产生CPL隔离触点掩模。与上面结合图5(a)-5(h)表示的讨论相类似，图6(a)对应于图3(c)所示的干涉图，并且包含重叠在IM图相消区域33上的非印制特征61。接触孔用单元62表示。图6(d)表示相同的IM，但是，围绕设置辅助特征的接触孔的感兴趣的区域与图6(a)相比被扩大。图6(b)和6(e)分别对应于修正了的掩模图案的CPL设计，所述修正了的掩模图案对应于图6(a)和6(d)。参照图6(b)，区域33对应于相消干涉区域并且因此在掩模设计中具有设置在其中的非相移特征61。接触孔62具有与非相移特征61相同的相位。围绕相消区域61的区域对应于上面结合图3(c)描述的相长干涉区域32。像这样，这些区域在掩模设计中具有设置在其中的π相移特征65。感兴趣的区域外部的区域被认为是中性的，并且因此在该区域内设置零透射特征66(即铬)。在给出的例子中，相移特征61和非相移特征65的透射率为100％。图6(c)和6(f)分别表示在图6(b)和6(e)中示出的掩模图案的模拟二维图像。一而再，随着感兴趣的区域被扩大，以及更多辅助特征被应用，最终的印制性能更好。
图7表示利用图5(b)-CPL1；5(e)-CPL2和5(g)-CPL3中示出的三个CPL触点掩模设计的空中像光强来比较印制性能，其中采用了类星体照明与不具备任何OPC的典型的缩小了9％的接触孔掩模。
如图所示，为了表示潜在印制性能的上限和下限，该图表包括缩小了9％的SPM(常规σ＝0.35)和缩小了9％的PSM(类星体)。参照图7，对于印制接触孔掩模来说，峰值光强越高，预期的印制性能就越好。如图所示，CPL3设计具有最佳的预期印制性能，因为它具有最全面的ASB和NPF设计。CPL1设计具有相对简单的设计，然而与类星体照明下缩小了9％的PSM触点掩模相比其印制性能得到显著改善。最后，CPL2设计具有与缩小了9％的SPM常规照明基本上相同的性能。
图8表示利用图6(b)-CPL1和6(e)-CPL2中示出的两个CPL触点掩模设计的峰值空中像光强比了预期的印制性能，其中采用了环形照明与不具备任何OPC的典型缩小了9％的接触孔掩模。
如图所示，用环形照明的CPL触点掩模设计与用环形照明的缩小了9％的PSM触点相比表现出峰值光强水平的显著改善。如用类星体照明的例子，OPC设计越全面，最终的印制性能就越好。如图8中所示，用环形照明的CPL2设计的预期印制性能非常接近于缩小了9％的PSM常规照明(σ＝0.35)。
应当指出，本发明的方法还可以用于其它照明，例如，偶极子照明。图9(a)表示偶极子照明器的一个例子。图9(b)表示与隔离的接触孔相联系的最终干涉图。如图9(b)中所示，IM表示相长干涉区域91、相消干涉区域92和中性区域93。继续在遍及前面附图中所利用的本例，相长干涉区域91在掩模图案中具有设置在其中的π相移辅助特征，相消干涉区域92在掩模图案中具有设置在其中的非相移辅助特征。中性区域93具有设置在其中的0透射辅助特征。图9(c)表示图9(b)中所示IM的三维图像。如图所示，IM具有用于确定相长和相消干涉区的负值和正值。
图10(a)为随机触点图案的IM的一个例子。与前面的例子相类似，场区域101表示空中像光强大于.10的区域，区域102表示空中像光强小于.10的区域，并且区域104是空中像光强接近.10的区域。该模拟利用ArF、0.75NA、.92/.72/30度C-quad)照明而进行，如图10(b)中所示。与前面的例子一样，一旦IM被产生并且前面的区域被确定，辅助特征就可以用上面讨论的方式被设置在掩模图案中。
因此，本发明的方法描述了一种包含IM和SB、ASB和NPF的使用的新颖的OPC技术。通过采用本发明，可以利用OAI(或任何其它照明)对于深的亚波长尺寸的掩模特征的全间距范围达到最佳印制性能。
也可以自动地执行本发明的方法以产生最佳OPC掩模设计。可以采用电子CAD设计工具，例如Mask Weaver来实现。
图11示意性地表示出适合与通过本发明而设计的掩模一起使用的一光刻投射装置。该装置包括：
辐射系统Ex，IL，用于提供辐射的投影光束PB。在这种具体情形中，该辐射系统还包括辐射源LA；
第一目标台(掩模台)MT，配备有用于保持掩模MA(例如划线板)的掩模保持器，并与用于将该掩模相对于元件PL精确定位的第一定位装置连接；
第二目标台(衬底台)WT，配备有用于保持衬底W(例如涂敷了抗蚀剂的硅晶片)的衬底保持器，并与用于将衬底相对于元件PL精确定位的第二定位装置连接；
投影系统(“镜头”)PL(例如折射、反射或折反射光学系统)，用于将掩模MA的受辐照部分成像在衬底W的靶部C(例如包括一个或多个小片)上。
如这里描述的，该装置属于透射型(例如具有透射掩模)。可是，一般来说，它还可以是例如反射型(具有反射掩模)。另外，该装置可以利用其它种类的构图部件作为使用掩模的替换品，其例子包括可编程反射镜阵列或LCD矩阵。
辐射源LA(例如汞灯、受激准分子激光器或等离子放电源)产生辐射光束。该光束直接或横过如扩束器Ex的调节装置后，再照射到照明系统(照明器)IL上。照明器IL可包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的外径和/或内径值(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，它一般包括各种其它组件，如积分器IN和聚光器CO。按照这种方式，照射到掩模MA上的光束PB在其横截面具有所要求的均匀度和强度分布。
应该注意，对图11而言，辐射源LA可以置于光刻投影装置的壳体中(例如当辐射源LA是汞灯时经常是这种情况)，但也可以远离光刻投影装置，其产生的辐射光束(例如借助于合适的定向反射镜)被引导至该装置中；当辐射源LA是受激准分子激光器(例如基于KrF、ArF或F2发射激光)时通常是后面的那种情况。本发明包含这两种情况。
其后，光束PB与保持在掩模台MT上的掩模MA相交。横穿掩模MA后，光束PB通过镜头PL，该镜头将光束PB聚焦在衬底W的靶部C上。利用第二定位装置(和干涉测量装置IF)，衬底台WT可以精确地移动，例如在光束PB的光路中使不同的靶部C定位。类似地，例如在从掩模库中用机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置将掩模MA相对于光束PB的光路进行精确定位。一般地，用图11中未明确表示的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)，可以实现目标台MT、WT的移动。可是，在晶片步进器(与分步扫描装置对置)的情况下，掩模台MT可与短冲程执行装置连接，或者固定。
所示的设备可以按照二种不同模式使用：
1.在步进模式中，掩模台MT基本保持不动，整个掩模图像被一次投影(即单“闪光”)到靶部C上。然后衬底台WT沿x和/或y方向移动，以使不同的靶部C能够受到光束PB照射；
2.在扫描模式中，基本上为相同的情况，只是所给的靶部C没有暴露在单“闪光”中。可代之以，掩模台MT沿给定的方向(所谓的“扫描方向，例如y方向”)以速度v移动，以使投影光束PB对整个掩模图像扫描；同时，衬底台WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中M是镜头PL的放大倍数(在典型情况下，M＝1/4或1/5)。在这种方式中，可以使相当大的靶部C曝光，而不必损害分辨率。
涉及编程的计算机系统的软件功能性，包括可执行代码，可以用于实现上述成像模型。软件代码可以通过通用计算机执行。在运算中，代码和可能还有关联数据记录被存储在通用计算机平台中。然而，在另外的场合中，软件可以存储在其他地址和/或运送装载到适当的通用计算机系统中。因此，上述的实施方式包括一个或多个以至少一种机器可读入介质运载的一个或多个代码的模块的形式的软件产品。用计算机系统的处理器执行这样的代码，使平台基本上以这里讨论和示出的实施例中进行的方式实现分类和/或软件下载功能。
如这里所用的，术语如计算机或机器“可读入介质”指的是参与向处理器提供指令用于执行的任何介质。这样的介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质，易失性介质，以及传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如上面讨论的在作为服务器平台之一而运行的任何计算机中的任何存储器件。易失性介质包括动态存储器，诸如这样一种计算机平台的主存储器。物理传输介质包括同轴电缆；铜线和纤维光学装置，包括计算机系统中的总线在内的导线。载波传输介质可以采用以下形式：电信号或电磁信号，或者如在无线电频率(RF)和红外(IR)数据通信中产生的声波或光波。因此，计算机可读入介质的普通形式包括，例如：软盘，软磁盘，硬盘，磁带，任何其他磁性介质，CD-ROM，DVD，任何其他光学介质，诸如穿孔卡，纸带，带穿孔图案的任何其他物理介质这类不太常用的介质，RAM，PROM，和EPROM，FLASH-EPROM，任何其他的存储器芯片或盒式存储器，载波传输数据或指令，传输这种载波的电缆或连接线，或者计算机可以从中读取编程码和/或数据的任何其他介质。许多这些形式的计算机可读入介质可以包含将一个或多个指令的一种或多种程序运送到处理器来执行。
如上面所描述的，本发明的方法提供了胜过现有技术的重要优点。最重要的是，本发明的OPC技术允许基本上采用全间距的任何照明条件对深的亚波长掩模图案成像。因此，本发明提供利用单一照明来印制例如触点阵列的技术，所述触点阵列具有从隔离触点到密集触点随机设置的触点(即不是所有触点彼此均匀间隔)。相反，为了使得隔离和密集间隔的特征都得以印制以获得可以接受的分辨率结果，现有OPC技术在典型情况下需要多次曝光。一个特别的优点在于，本发明利用OAI对于全间距范围特征实现最佳印制性能。
另外，前述方法的变化也是可以的。例如，该方法可以用于二进制掩模原版图案(电场振幅0和+1)和相移掩模原版图案(电场振幅0、+1和-1)。前面的例子已经说明了本发明的方法用于对暗场掩模类型印制亮掩模图案。但是，同样的方法可以同样很好地应用于对亮场掩模类型印制全间距范围的暗特征。
此外，这里公开的概念可以模拟用于使亚波长特征成像的任何普通的成像系统或者使之数学模型化，并且对于能够产生越来越小尺寸的波长的新兴成像技术特别有益。已经使用的新兴技术包括能够利用ArF激光器产生193nm波长，甚至是利用氟激光器产生157nm波长的EUV(极远紫外)光刻技术。此外，EUV光刻技术能够通过利用同步加速器或者用高能电子撞击材料(固体或等离子体)产生在20-5nm范围内的波长，以产生该波长范围内的光子。由于大部分材料在该波长范围内是吸收性的，因此可以通过带多层层叠钼和硅的反射镜进行照明。多层层叠反射镜具有40层成对的钼和硅，每层的厚度是四分之一波长。利用X-射线光刻技术可以产生甚至更小的波长。典型情况下，利用同步加速器产生X射线波长。由于大多数材料在x射线波长处是吸收性的，因此吸收材料的薄片限定特征所印制(正抗蚀剂)或不印制(负抗蚀剂)的位置。
还应当指出，尽管在这里公开的概念可以用于在衬底如硅晶片上成像时，但是应当理解为该公开的概念可以用于任何类型的光刻成像系统，例如那些用于在除硅晶片之外的衬底上成像的光刻成像系统。
尽管本发明的某些具体实施例已经公开，但是应当指出，本发明可以以不背离其宗旨和基本特性的其它形式实施。因此，本发明的实施例在所有方面均被认为是例示性而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求书表示，因而在权利要求书的涵义及其等价范围内发生的所有变化意为包含在其中。

Claims (21)

1.一种产生具有设置在其中的光学逼近校正特征的掩模设计的方法，该方法包括下述步骤：
获得具有在衬底上要成像的特征的所希望的靶图案；
基于所述靶图案确定干涉图，所述干涉图在至少一个要成像的所述特征与邻接所述至少一个特征的场区域之间限定相长干涉区域和相消干涉区域；以及
在掩模设计中基于相长干涉区域和相消干涉区域来设置辅助特征。
2.如权利要求1的方法，其中，确定干涉图的步骤包括以下步骤：
减小包含在所希望的靶图案中的特征的尺寸，使得该特征的尺寸小于用于对掩模成像的图像系统的分辩能力，从而产生尺寸减小的靶图案；以及
进行尺寸减小的靶图案的光学模拟，所述模拟如此进行使得尺寸减小的靶图案的场区域具有大于零的百分比透射率。
3.如权利要求2的方法，其中，包含在尺寸减小的靶图案中的特征的临界尺寸小于λ/(2π·NA)，其中，λ为成像设备的曝光波长，NA表示图像系统中投影透镜的数值孔径。
4.如权利要求1的方法，其中，所述干涉图还限定了干涉的中性区域，所述中性区域相对于要成像的特征既不导致相长干涉，又不导致相消干涉。
5.如权利要求1的方法，其中，设置在所述掩模设计中的所述辅助特征包括散射条、抗散射条和非印制辅助特征。
6.如权利要求5的方法，其中，增强所述要成像的特征的印制的辅助特征被设置在干涉的相长区域中，并且使相消干涉无效的辅助特征被设置在干涉的相消区域中。
7.如权利要求1的方法，其中，干涉图相对于要成像的特征限定场的强度水平，所述干涉图能够表示相对于非零DC水平的强度的正和负值，
其中，具有相对于所述非零DC水平为正的强度值的场区域对应于干涉的相长区域，具有相对于所述非零DC水平为负的强度值的场区域对应于干涉的相消区域。
8.一种用于产生具有设置在其中的光学逼近校正特征的掩模设计的装置，该装置包括下述步骤：
获得具有在衬底上要成像的特征的所希望的靶图案的部件；
基于所述靶图案确定干涉图的部件，所述干涉图在至少一个要成像的所述特征与邻接所述至少一个特征的场区域之间限定相长干涉区域和相消干涉区域；以及
在掩模设计中基于相长干涉区域和相消干涉区域来设置辅助特征的部件。
9.如权利要求8的装置，其中，确定干涉图包括：
减小包含在所希望的靶图案中的特征的尺寸，使得该特征的尺寸小于用于对掩模成像的图像系统的分辩能力，从而产生尺寸减小的靶图案；以及
进行尺寸减小的靶图案的光学模拟，所述模拟如此进行使得尺寸减小的靶图案的场区域具有大于零的百分比透射率。
10.如权利要求9的装置，其中，包含在尺寸减小的靶图案中的特征的临界尺寸小于λ/(2π·NA)，其中，λ为成像设备的曝光波长，NA表示图像系统中投影透镜的数值孔径。
11.如权利要求8的装置，其中，所述干涉图还限定了干涉的中性区域，所述中性区域相对于要成像的特征既不导致相长干涉，又不导致相消干涉。
12.如权利要求8的装置，其中，设置在所述掩模设计中的所述辅助特征包括散射条、抗散射条和非印制辅助特征。
13.如权利要求12的装置，其中，增强所述要成像的特征的印制的辅助特征被设置在干涉的相长区域中，并且使相消干涉无效的辅助特征被设置在干涉的相消区域中。
14.如权利要求8的装置，其中，干涉图相对于要成像的特征限定场的强度水平，所述干涉图能够表示相对于非零DC水平的强度的正和负值，
其中，具有相对于所述非零DC水平为正的强度值的场区域对应于干涉的相长区域，具有相对于所述非零DC水平为负的强度值的场区域对应于干涉的相消区域。
15.一种用于控制计算机的计算机程序产品，包括可以由计算机读取的记录介质，在记录介质上记录的装置用于指导计算机产生对应于光刻成像处理中使用的掩模的文件，所述文件的所述生成包括下述步骤：
获得具有在衬底上要成像的特征的所希望的靶图案；
基于所述靶图案确定干涉图，所述干涉图在至少一个要成像的所述特征与邻接所述至少一个特征的场区域之间限定相长干涉区域和相消干涉区域；以及
在掩模设计中基于相长干涉区域和相消干涉区域来设置辅助特征。
16.如权利要求15的计算机程序产品，其中，确定干涉图的步骤包括以下步骤：
减小包含在所希望的靶图案中的特征的尺寸，使得该特征的尺寸小于用于对掩模成像的图像系统的分辩能力，从而产生尺寸减小的靶图案；以及
进行尺寸减小的靶图案的光学模拟，所述模拟如此进行使得尺寸减小的靶图案的场区域具有大于零的百分比透射率。
17.如权利要求16的计算机产品，其中，包含在尺寸减小的靶图案中的特征的临界尺寸小于λ/(2π·NA)，其中，λ为成像设备的曝光波长，NA表示图像系统中投影透镜的数值孔径。
18.如权利要求15的计算机产品，其中，所述干涉图还限定了干涉的中性区域，所述中性区域相对于要成像的特征既不导致相长干涉，又不导致相消干涉。
19.如权利要求15的计算机产品，其中，设置在所述掩模设计中的所述辅助特征包括散射条、抗散射条和非印制辅助特征。
20.如权利要求19的计算机产品，其中，增强所述要成像的特征的印制的辅助特征被设置在干涉的相长区域中，并且使相消干涉无效的辅助特征被设置在干涉的相消区域中。
21.如权利要求15的计算机产品，其中，干涉图相对于要成像的特征限定场的强度水平，所述干涉图能够表示相对于非零DC水平的强度的正和负值，
其中，具有相对于所述非零DC水平为正的强度值的场区域对应于干涉的相长区域，具有相对于所述非零DC水平为负的强度值的场区域对应于干涉的相消区域。
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