TW200900872A - Method for predicting resist pattern shape, computer readable medium storing program for predicting resist pattern shape, and computer for predicting resist pattern shape - Google Patents

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200900872 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於預測藉由曝光和顯影光阻所形成的光阻 圖案之形狀。 【先前技術】 在光微影中’投影曝光設備將標線片圖案傳送至施加 於基板（例如：半導體晶圓或玻璃板）上之光阻（光敏劑 )上’並且顯影裝置顯影該光阻，藉此獲得光阻圖案。可 使用SEM (掃描電子顯微鏡）來量測光阻圖案形狀。 隨著半導體裝置之元件的積體化之等級的劇烈性增加 ’其最小線寬（設計規則）係逐漸地變爲更短。在此情況 之下’藉由縮短曝光光線之波長以及增加投影光學系統的 數値孔徑而增強解析度。 不幸地’此種增加解析度之方法無法符合所需之最小 線寬。爲了要對抗此缺點，係利用使用光學近接效應之圖 案修正技術。 圖案修正必須針對整體標線片圖案來執行。針對此原 因’標線片圖案修正操作需要相當長的時間。 專利參考文件1以及非專利參考文件1和2係揭示藉 由計算虛擬影像（亦即，使用標線片圖案而形成在光阻上 之光強度分佈）以及藉由決定在任意光強度層級上之光學 輪廓形狀作爲光阻圖案形狀，來預測光阻圖案形狀。由於 在產生計算模式方程式時的近似誤差，這些預測方法的計 -4 - 200900872 算準確度係相當地低。 專利參考文件2係計算使用標線片圖案而形成在光阻 上之虛擬影像的光強度分佈。基於所得之光強度分佈，獲 得二參數（亦即製程因子以及邊緣光強度位移）的指數衰 減函數。計算光強度分佈和指數衰減函數之迴旋積分，藉 此計算光阻圖案形狀。此方法需要長時間，以計算迴旋積 分。 [專利參考文件1]美國專利公告號No. 6643616 [專利參考文件2]日本專利公開號No. 2000-58417 [非專利參考文件1 ]用於近接修正之數學和C A D架 構（光學光微影，1 996 SPIE Vol. 2726，P208〜222 ) [非專利參考文件2] 具有可變臨界光阻模式之光學 近接修正的實驗結果（光學光微影，1 9 9 7 S PIE V ο 1. 3 0 5 1 ，P45 8〜468 ) 【發明內容】 本發明已考量前述情況而提出，並具有例如提供預測 藉由曝光和顯影光阻所形成之光阻圖案之形狀的新穎技術 作爲其目的。 根據本發明的第一態樣，係提供一種預測光阻圖案的 形狀之方法’該光阻圖案係藉由曝光製程和顯影製程而形 成，該曝光製程經由投影光學系統將光從標線片圖案投影 至光阻上以曝光該光阻，該顯影製程顯影該光阻，該方法 包含第一 g十算步驟’ rf*算形成在該光阻上的虛擬影像之 -5- 200900872 輪廓形狀，該虛擬影像 作爲該標線片圖案之測 測步驟，量測藉由使用 製程所形成的光阻圖案 廓形狀的特徵量以及修 正量係根據在該第一計 在該量測步驟中所量測 決定；第二計算步驟， 輪廓形狀，該虛擬影像 作爲該標線片圖案之任 及預測步驟，藉由使用 修正模式所給定之修正 算之該虛擬影像的該輪 的光阻圖案之形狀。 根據本發明的第二 形狀之方法，該光阻圖 成，該曝光製程經由投 至光阻上以曝光該光阻 包含：第一計算步驟， 輪廓形狀，該虛擬影像 作爲該標線片圖案之測 得步驟，取得藉由使用 製程所形成之光阻圖案 生指出該輪廓形狀的特 係藉由經由該投影光學系統將光從 試圖案投影至該光阻上而形成；量 該測試圖案的該曝光製程和該顯影 之形狀；產生步驟，產生指出該輪 正量之間的關係之修正模式，該修 算步驟中所計算的該輪廓形狀以及 的該光阻圖案之該形狀之間的差而 計算形成在該光阻上的虛擬影像之 係藉由經由該投影光學系統將光從 意圖案投影至該光阻上而形成；以 與該輪廓形狀的該特徵量相符之該 量，修正在該第二計算步驟中所計 廓形狀，以預測對應於該任意圖案 態樣，係提供一種預測光阻圖案的 案係藉由曝光製程和顯影製程而形 影光學系統將光從標線片圖案投影 ’該顯影製程顯影該光阻，該方法 計算形成在該光阻上的虛擬影像之 係藉由經由該投影光學系統將光從 試圖案投影至該光阻上而形成；取 該測試圖案的該曝光製程和該顯影 的形狀之量測結果；產生步驟，產 徵量以及修正量之間的關係之修正 -6- 200900872 模式，該修正量係根據在該第一計算步驟中所計算的該輪 廓形狀以及在該取得步驟中所取得的該光阻圖案之該形狀 之間的差而決定；第二計算步驟，計算形成在該光阻上的 虛擬影像之輪廓形狀，該虛擬影像係藉由經由該投影光學 系統將光從作爲該標線片圖案之任意圖案投影至該光阻上 而形成；以及預測步驟，藉由使用與該輪廓形狀的該特徵 量相符之該修正模式所給定之修正量，修正在該第二計算 步驟中所計算之該虛擬影像的該輪廓形狀，以預測對應於 該任意圖案的光阻圖案之形狀。 根據本發明的第三態樣，係提供一種儲存程式的電腦 可讀取媒體’該程式用於致使電腦執行預測光阻圖案的形 狀之製程，該光阻圖案係藉由曝光製程和顯影製程而形成 ，該曝光製程經由投影光學系統將光從標線片圖案投影至 光阻上以曝光該光阻，該顯影製程顯影該光阻，該程式致 使該電腦執行：第一計算步驟，計算形成在該光阻上的虛 擬影像之輪廓形狀，該虛擬影像係藉由經由該投影光學系 統將光從作爲該標線片圖案之測試圖案投影至該光阻上而 形成；取得步驟，取得藉由使用該測試圖案的該曝光製程 和該顯影製程所形成之光阻圖案的形狀之量測結果；產生 步驟，產生指出該輪廓形狀的特徵量以及修正量之間的關 係之修正模式，該修正量係根據在該第一計算步驟中所計 算的該輪廓形狀以及在該取得步驟中所取得的該光阻圖案 之該形狀之間的差而決定；第二計算步驟，計算形成在該 光阻上的虛擬影像之輪廓形狀，該虛擬影像係藉由經由該 -7- 200900872 投影光學系統將光從作爲該標線片圖案之任意圖案投影至 該光阻上而形成；以及預測步驟，藉由使用與該輪廓形狀 的該特徵量相符之該修正模式所給定之修正量，修正在該 第二計算步驟中所計算之該虛擬影像的該輪廓形狀，以預 測對應於該任意圖案的光阻圖案之形狀。 根據本發明的第四態樣，係提供一種預測光阻圖案的 形狀之電腦，該光阻圖案係藉由曝光製程和顯影製程而形 成，該曝光製程經由投影光學系統將光從標線片圖案投影 至光阻上以曝光該光阻，該顯影製程顯影該光阻，該電腦 包含：第一計算單元，其組態以計算形成在該光阻上的虛 擬影像之輪廓形狀，該虛擬影像係藉由經由該投影光學系 統將光從作爲該標線片圖案之測試圖案投影至該光阻上而 形成；取得單元，其組態以取得藉由使用該測試圖案的該 曝光製程和該顯影製程所形成之光阻圖案的形狀之量測結 果；產生單元，其組態以產生指出該輪廓形狀的特徵量以 及修正量之間的關係之修正模式，該修正量係根據在該第 一計算單元中所計算的該輪廓形狀以及在該取得單元中所 取得的該光阻圖案之該形狀之間的差而決定；第二計算單 % ’其組態以計算形成在該光阻上的虛擬影像之輪廓形狀 ’該虛擬影像係藉由經由該投影光學系統將光從作爲該標 線片圖案之任意圖案投影至該光阻上而形成；以及預測單 兀’其組態以藉由使用與該輪廓形狀的該特徵量相符之該 修正模式所給定之修正量，修正在該第二計算單元中所計 算之該虛擬影像的該輪廓形狀，以預測對應於該任意圖案 -8- 200900872 的光阻圖案之形狀。 根據本發明，例如提供預測藉由曝光和顯影光阻所 成之光阻圖案之形狀的新穎技術是可行的。 本發明的進一步特徵將從範例實施例之以下敘述並 考所附圖式而變爲明顯。 【實施方式】 (第一實施例） 本發明係有關於，例如在光微影中，一種預測光阻 案的形狀之方法，該光阻圖案係藉由曝光製程和顯影製 而形成’該曝光製程經由投影曝光設備之投影光學系統 光從標線片圖案投影至光阻上以曝光該光阻，該顯影製 顯影該光阻。標線片圖案意謂形成在標線片上的圖案。 線片意謂原型且亦通常稱爲光罩。標線片圖案可包括例 :裝置（例如半導體裝置、液晶顯示裝置、或薄膜磁頭 之複數個元件的圖案 第1 7圖係爲顯示使用於光微影中之投影曝光設備 配置之圖式。投影曝光設備1 〇 〇包含光源（例如雷射） 、照明光學系統2 5、標線片平台2 7、投影光學系統2 8 以及基板平台3、0。 標線片2 6 (標線片圖案形成於其上）係藉由標線片 台2 7而保持和對準。塗佈有作爲光敏劑的光阻之基板 例如：晶圓或玻璃板）2 9係藉由基板平台3 0而保持和 準。藉由照明光學系統25所照射之來自標線片26的光 形 參 圖 程 將 程 標 如 ) 的 2 4 平 ( 對 -9- 200900872 經由投影光學系統28而被投影至基板29之光 光阻上形成虛擬影像（光學影像）。光阻係經 像而曝光，藉此形成潛像圖案在其上。當顯影 阻時，潛像圖案被圖案化在光阻圖案上。虛擬 圖案的形狀一般係與藉由顯影製程所形成的光 狀不同。SEM可量測光阻圖案形狀。 第1圖係爲說明根據本發明的較佳實施例 形狀預測方法之順序的流程圖。第2圖係爲說 模式方法（係選自第1圖的步驟S3 )之順序 光阻模擬器可執行如第1圖所示的製程，以及 示除了步驟S 1 9和S 2 0以外之製程。 第2 0圖係爲顯示光阻模擬器的組態之方 20圖所示的光阻模擬器200可藉由將程式250 2 0 1中而構成。電腦2 0 1包括例如：c P U 2 1 0 例如DRAM或硬碟）22 0、輸入單元（例如鍵 面、或媒體讀取器）230、以及輸出單元（例 記憶體、或通訊介面）2 4 0。例如，程式2 5 0 單元230而被載入至電腦201，且以預定之格 記憶體220中。例如，光阻模擬器200或電腦 投影曝光設備1 〇 〇之構成組件，如第1 7圖所 光設備1 0 0之除了電腦2 0 1以外的部分之整體 係定義爲主體部分，其連接至電腦20 1。 將說明如第1圖所示的光阻圖案形狀預測 驟S 1，決定任意標線片圖案和曝光條件。此 阻上，以在 由此虛擬影 裝置顯影光 影像或潛像 阻圖案之形 之光阻圖案 明產生修正 的流程圖。 如第2圖所 塊圖。如第 安裝在電腦 、記憶體（ 盤、通訊介 如顯示器、 可經由輸入 式而寫入在 2 0 1可以爲 述。投影曝 部分或部分 方法。在步 決定係興型 -10- 200900872 地藉由經由輸入單元2 3 0而將標線片圖案和曝光條件輸入 至光阻模擬器2 0 0來完成。第5圖係爲敘述局部標線片圖 案之圖式。 在步驟S2，決定參考圖案以及其目標尺寸和評估位 置。此決定係典型地藉由經由輸入單元230而將參考圖案 以及其目標尺寸和評估位置輸入至光阻模擬器200來完成 。此處，參考圖案意謂作爲用於決定標線片圖案之曝光量 之準則的圖案。第3圖敘述參考圖案的一範例。參考第3 圖，位置1係爲評估位置的一範例。 在步驟S 3，根據作爲光阻圖案形狀預測目標之光阻 (光敏劑）而選擇複數個修正模式中的一者。藉由如第2 圖所示的製程來形成作爲選擇候選者的複數個修正模式。 在步驟S4，計算在步驟S2中所決定之參考圖案的虛 擬影像（形成在投影光學系統之影像平面上的影像），以 決定光學限幅位準，用於在其評估位置上達成參考圖案的 目標尺寸。第4圖係爲說明光學限幅位準決定方法，以及 顯示在步驟S2中所決定之評估位置1的虛擬影像之光強 度分佈的曲線圖。參考第4圖，參考數字「2」指出在步 驟S2中的目標尺寸輸入；且「3」指出光學限幅位準，在 該位準上獲得目標尺寸2。 在步驟S5，計算當使用在步驟S1中決定之標線片圖 案（例如，如第5圖所示的圖案）時之虛擬影像，亦即形 成在投影光學系統28之影像平面（即基板表面）上的光 強度分佈。可採用各種已知方法來計算形成於投影光學系 -11 - 200900872 統之影像平面上的虛擬影像。例如，當給定標線片圖案作 爲投影光學系統之物體平面上的資訊以及給定標線片圖案 之照射條件時，可計算虛擬影像，亦即形成在投影光學系 統之影像平面上的光強度分佈。 在步驟S6 (第二計算製程），當以步驟S4中決定之 光學限幅位準而平行於基板表面切割時，計算光強度分佈 之斷面的輪廓形狀（之後將稱爲光學輪廊形狀），其係在 步驟S5計算。第6圖係爲敘述藉由使用如第5圖所示的 標線片圖案而獲得的光學輪廓形狀之圖式。「a」顯示對 應於整體標線片圖案之光學輪廓形狀，如第5圖所示。「 b」顯示「a」的局部放大圖。參考數字「4」指出光學輪 廓形狀。 在步驟S7 (修正製程的部分），計算在形成光學輪 廓形狀的各個光學輪廓點上的曲率和對數斜率，作爲指出 光學輪廓形狀的特徵之特徵量。將參考第6圖來說明指出 光學輪廓形狀的特徵之特徵量之計算範例。考量沿著光學 輪廓形狀4的細微區9，其具有光學輪廓點5作爲其中心 。在細微區9的光學輪廓點係假定爲匹配近似圓形的周邊 。在光學輪廓點5上之圓的曲率半徑之倒數係定義爲曲率 。儘管將例不圓作爲光學輪廓形狀’其可爲橢圓函數或其 他函數（例如多邊形）的曲率，其可獲得第二導數。在連 接光學輪廓點5以及圓的中心點之線上，光學強度分佈之 對數的第一導數，相對於該線上之座標位置，係定義爲對 數斜率。對數斜率的方向可爲正交於光學輪廓形狀之切線 -12- 200900872 或是正交於光學強度分佈之切線平面的方向 中，可計算在光學輪廓點7上的光學輪廓形 數斜率，作爲細微區1 〇之中心。 在步驟S8(修正製程的另一部分）， 曲率和對數斜率，計算由修正模式所決定之 量可爲正或負的。 在步驟S9 (修正製程的又另一部分） 之中心上的法線向量而決定修正方向。可從 之切線或是從已計算之光強度分佈的切線平 線向量。 例如，用於決定光阻圖案形狀之光阻圖 式可由以下來定義： (光阻圖案之輪廓點的位置） =(光學輪廓點之位置）+(光阻圖案之 在步驟S 1 0 (預測製程），光學輪廓點 修正方向而移動在步驟s 8所計算之修正量 細微區的中心之光阻圖案的一輪廓點，其形 狀°亦S卩’藉由修正光學輪廓點而決定光阻 。例如’決定如第6圖所示之對應於光學輪 圖案之輪廓點6。 在步驟S 1 1，決定複數個光學輪廓點之 其开彡成光學輪廓形狀）是否被處理。假如未 廓點係保持’則處理目標被改變爲未處理之 且該製程返回至步驟S7。 。在相同方式 狀之曲率和對 根據已計算之 修正量。修正 ，基於細微區 光學輪廓形狀 面而獲得此法 案形狀計算模 :修正量） 沿著已計算之 。決定對應於 成光學輪廓形 圖案之輪廓點 廓點5的光阻 所有輪廓點（ 處理之光學輪 光學輪廓點， -13- 200900872 藉由上述之製程，決定對應於在步驟S1決定之標線 片圖案之光阻圖案形狀。第7圖說明在步驟S6決定之光 學輪廓形狀12以及藉由重複步驟S7至S11決定之光阻圖 案形狀11。 此處例示曲率和對數斜率，作爲從光學強度分佈所得 之特徵（參數）的量。然而，例如可基於從光強度分佈所 獲得之其他特徵（參數）的量而決定光阻圖案，該特徵量 例如多邊形之導數。 如上所述之光阻圖案形狀預測方法縮短藉由使用將修 正量加至光學輪廓點之位置的簡單方法之預測光阻圖案形 狀的計算時間。 將說明如第2圖所示之修正模式產生。在步驟S13, 決定作爲修正模式產生目標之光阻。此決定典型地係藉由 將形狀、識別資訊、或是光阻之特徵資訊經由輸入單元 230輸入至光阻模擬器200而完成。 在步驟S 1 4，決定用於產生修正模式之複數個測試圖 案。再者，決定曝光條件以及用於個別測試圖案之複數個 評估位置。此決定典型地係藉由將曝光條件和評估位置經 由輸入單元2 3 0輸入至光阻模擬器200而完成。 第8、9和1 0圖說明測試圖案A、B和C。測試圖案 、曝光條件和評估位置係決定以使獲得用於各種線、間隔 和間隙之評估結果。儘可能多地評估測試圖案、線、間隔 和間隙，且評估結果係反映在修正模式中，藉此改善預測 準確度。 -14- 200900872 在步驟S15，決定參考圖案和其目標尺寸以及評估位 置。第3圖說明參考圖案之範例。爲了要增加選擇測試圖 案和其目標尺寸以及評估位置之自由度’需要儘可能多地 評估參考圖案和其目標尺寸以及評估位置，並且反映評估 結果在修正模式中。 在步驟S16，計算在步驟S15所決定之參考圖案之虛 擬影像，以決定用於達成在其評估位置上之參考圖案的目 標尺寸之光學限幅位準。此製程的詳細範例係與步驟S4 中之相同製程。 在步驟S 1 7 (第一計算製程的部分），計算虛擬影像 ，亦即當使用根據在步驟S 1 4所決定之測試圖案的標線片 時形成在投影光學系統之影像平面上的光學強度分佈。 在步驟S18，計算標線片圖案和光學輪廓形狀之間的 差。尤其，當平行於在步驟S16決定之光學限幅位準之基 板平面而切割時，計算光學強度分佈（在步驟S 1 7計算） 之斷面的光學輪廓形狀（第一計算製程）。在各個測試圖 案之評估位置（其在步驟S 1 4決定）上，計算根據各個測 試圖案之標線片圖案之形狀，以及使用根據各個測試圖案 之標線片圖案的投影光學系統2 8之影像平面上所形成之 虛擬影像之光學輪廓形狀的差。第8、9和1 0圖說明評估 位置，在各個評估位置上計算此差。在第8圖所述之測試 圖案包括線1 4和間隔1 5，並且可在例如評估位置1 3上計 算它們的差。在第9圖所述之測試圖案包括線1 7、間隔 1 8和間隙（線之間的間隙）1 9，並且可在例如評估位置 -15- 200900872 1 6上a十算匕們的差。在第1 〇圖所述之測試圖案包括線2 2 、間隔2 1和間隙（間隔之間的間隙）23，並且可在例如 評估位置20上計算它們的差。 在步驟S23 ’計算曲率和對數斜率，作爲指出評估位 置上的測試圖案之特徵的特徵量，該評估位置係包括在作 爲參考區域之細微區中。在複數個評估位置之各個上，計 算特徵量。特徵量並未特別地偏限於曲率和對數斜率，且 可爲其他參數。 在步驟S19至S21之製程係與步驟S16至S23之製程 分開地執行。 在步驟s 1 9 ’曝光設備使用包括參考圖案和複數個測 試圖案之標線片來曝光基板。接著顯影已曝光之基板。藉 由此操作，光阻圖案形成在基板上。曝光量係根據參考圖 案之目標尺寸而決定。 在步驟S20 (量測製程和取得製程），量測已形成之 光阻圖案的形狀。光阻模擬器200經由輸入單元23 0而取 得量測結果。此量測可使用例如SEM而完成。第8、9和 1 〇圖說明量測評估位置。在第8圖所述之測試圖案包括線 1 4和間隔1 5，並且可在例如評估位置1 3上完成測量。在 第9圖所述之測試圖案包括線1 7、間隔1 8和間隙（線之 間的間隙）1 9，並且可在例如評估位置1 6上完成測量。 在第1 〇圖所述之測試圖案包括線22、間隔2 1和間隙（間 隔之間的間隙）23，並且可在例如評估位置20上完成測 -16- 200900872 在步驟S2 1，在各個測試圖案之評估位置上’基於在 步驟S 2 0所獲得之量測結果，計算根據各個測試圖案的標 線片圖案之形狀以及藉由其所形成之光阻圖案的形狀之差 〇 在步驟S22，在各個測試圖案之評估位置上，基於在 步驟S 1 8和S2 1所獲得之計算結果，計算光學輪廓形狀以 及光阻圖案形狀之間的差。此差係爲光阻圖案之修正量。 在此實施例中，係基於在步驟S 1 8所獲得之標線片圖案形 狀和光學輪廓形狀之間的差，以及在步驟S21所獲得之標 線片圖案形狀和光阻圖案形狀之間的差，而計算光阻輪廓 形狀以及光阻圖案形狀之間的差。此實施例已例示其中經 由標線片圖案獲得光學輪廓形狀和光阻圖案形狀之間的差 之例子。然而，可使用例如測試圖案之對稱。亦即，針對 線寬以及相對線之邊緣之間的寬度，可計算光學輪廓形狀 並且可量測光阻圖案形狀，藉此決定它們的差之一半，作 爲修正量。在此方式中，可直接地計算光學輪廓形狀以及 光阻圖案形狀之間的差。 在步驟S24，藉由近似特徵（曲率和對數斜率）之量 以及基於步驟S22和S23所獲得之計算結果之平面函數的 修正量之間的關係，而產生修正模式。 此修正模式可由以下定義： Z=aX+bY+c 其中Z是修正量之變數、X是曲率之變數、γ是對數 斜率之變數，且a、b、c是係數。 -17- 200900872 此修正模式係藉由在輪廓形狀之各個輪廓點上之@ $ X以及在各個輪廓點上之虛擬影像的對數斜率γ的，線彳4 M 數。 第11圖顯示修正量相對於如第8圖所示之圖案八的 各種曲率和對數斜率之組合的曲線圖。第1 2和1 3圖分別 顯τκ修正量相對於如第9和10圖所不之圖案b和c之曲 線圖。第1 4和1 5圖顯示藉由同步地繪製這些修正量所得 之回歸平面函數（回歸函數）。此回歸平面函數作爲修正 模式之用。平面函數係相當簡單足以縮短基於如第1圖所 示之製程中的修正模式從光學輪廓形狀計算光阻圖案形狀 所需之時間。 修正模式之適配可使用例如最小平方法。最小平方法 的適配準確度係如同例如RM S (均方根’亦稱爲均方差） 之約2 nm般地高。再者，由於此適配準確度縮減個別資 料之誤差（例如條件設定差和量測誤差）的影響，光阻圖 案修正模式之預測準確度是相當高的。 如上所述，係藉由達到高速度和高準確度之平面函數 來描述修正模式。 第1 6圖顯示同步地繪製藉由改變照射之數値孔徑和 形狀而產生之修正模式的回歸平面函數（回歸函數）。照 射之數値孔徑和形狀具有p 1至P7七種類型。數値孔徑係 在0.8 1至0.8 5之範圍中改變。環狀照射形狀係改變’以 使得其內部形狀之改變比例係在從0.47至0.62之範圍’ 而其外部形狀之改變比例係在從0.85至0.93之範圍。七 -18- 200900872 種類型修正模式之回歸平面函數（回歸函數）密集地彼此 重疊。亦即，在此修正模式中，計算準確度是較少可能反 應於投影曝光設備之照射條件中的改變而改變。此意謂在 一條件之下產生之修正模式亦可適用於其他照射條件。 藉由上述光阻圖案形狀預測方法和修正模式，可以高 速度和高準確度而預測光阻形狀。此使得基於即使相對大 尺度標線片圖案，預測已形成的光阻圖案之形狀是可行的 〇 使用根據本發明之較佳實施例之光阻圖案形狀預測方 法，使得只要修正模式係針對所使用之光阻成而產生，以 高速度和高準確度來預測曝光結果而不需任何實際的曝光 或顯影是可行的。 使用根據本發明之較佳實施例之光阻圖案形狀預測方 法’亦使得可產生標線片圖案（其獲得目標光阻圖案形狀 )是可行的。例如，使用目標光阻圖案形狀作爲標線片圖 案’預測光阻圖案形狀。假如預測與目標光阻圖形狀案不 同之光阻圖案形狀，改變標線片圖案，以使得改變不同光 阻圖案部分之光強度。針對此已改變之標線片圖案而預測 光阻圖案形狀。重複此操作，直至獲得目標光阻圖案形狀 0 根據本發明之較佳實施例之光阻圖案形狀預測方法可 捜尋照射條件’以使用形成在標線片上之複數個圖案而同 步地獲得複數個目標光阻圖案形狀。例如，在複數個條件 之下（在該些條件下設定不同的形狀和照射之數値孔徑） -19- 200900872 ，針對形成於標線片上的各個圖案，預測反應於曝光量和 焦點深度上之改變的光阻圖案形狀上之改變。基於此預測 結果，針對於形成於標線片上之各個圖案，計算符合目標 光阻圖案形狀之需求的曝光界限和焦點深度。針對各個照 射條件，評估標線片圖案共同之曝光界限和焦點深度之範 圍。此使得搜尋用以使用形成在標線片上之複數個圖案而 同步地獲得複數個目標光阻圖案形狀之照射條件是可行的 〇 結合上述標線片產生方法和照射條件捜尋亦是可行的 (第二實施例） 在本發明的第二實施例中，藉由參照投影曝光設備之 可變參數（例如：像差、照度、和偏極化）以決定參數內 容，而預測光阻圖案形狀，藉由該參數內容獲得目標光阻 圖案形狀。該投影曝光設備係根據該決定內容而控制。一 序列的這些製程係自動地執行。 第1 8圖係爲顯示根據第二實施例之投影曝光設備之 配置的圖式。參數決定模擬器3 1包括根據第一實施例之 光阻模擬器的功能。當使用此功能預測光阻圖案形狀時， 參數決定模擬器31決定投影曝光設備300之參數內容， 使得其形成具有目標形狀之光阻圖案。參數決定模擬器3 1 將已決定之參數內容傳送至控制器3 2。控制器3 2根據已 傳送之參數內容而操作曝光投影設備3 00。投影曝光設備 -20- 200900872 3 0 0之參數’可例如爲：數値孔徑、相干因子σ、像差、 偏極化。 第1 9圖係爲說明根據第二實施例之投影曝光設備之 操作的流程圖。在步驟S25，控制器32收集投影曝光設 備300之可變參數上的資訊。在步驟S26，控制器32取 得標線片圖案資訊。在步驟S 27，控制器3 2取得光阻資 訊。光阻資訊可包括例如··修正模式、參考圖案和光學限 幅位準。 在步驟S 2 8，控制器3 2將步驟s 2 5至S 2 7中所取得 之資訊片段傳送至參數決定模擬器3 1。 在步驟S 2 9，基於從控制器3 2所傳送至資訊片段， 參數決定模擬器3 1藉由參照在目前時間上投影曝光設備 3 00之參數內容而預測光阻圖案形狀。在步驟S30，參數 決定模擬器3 1計算最佳曝光量和聚焦範圍。在步驟s 3 1 ’虽投影曝光設備1 〇 〇係控制而根據在目前時間上之參數 內容執行曝光時，參數決定模擬器31決定是否獲得目標 光阻圖案形狀。 假如在步驟S 3 1參數決定模擬器3 1決定未獲得目標 光阻圖案形狀’則在步驟S32，其改變曝光投影設備1 00 之參數的値。之後，重複步驟S29至S31之製程。 假如在步驟S 3 1參數決定模擬器3 1決定已獲得目標 光阻圖案形狀’則在步驟S 3 3，控制器3 2設定曝光投影 設備300中之參數內容，藉由該參數內容決定待被獲得之 目標光阻圖案。 -21 - 200900872 (應用範例） 接著將說明使用具有模擬器之投影曝光設備（如上述 投影曝光設備100或300所表示）的裝置製造方法。第21 圖係爲說明整體半導體裝置製造方法之順序的流程圖。在 步驟1 (電路設計），設計半導體裝置之電路。在步驟2 (標線片製造），基於已設計之電路圖案來製造標線片（ 亦稱爲原型或光罩）。在步驟3 (晶圓製造），使用例如 矽的材料來製造晶圓（亦稱爲基板）。在稱爲預處理之步 驟4 (晶圓處理），藉由使用標線片和晶圓之光微影而將 實際電路形成於晶圓上。在稱爲後處理之步驟5 (組裝） ，使用在步驟4所製造之晶圓而形成半導體晶片。此步驟 包括例如組裝（切割和接合）以及封裝（晶片封入）之製 程。在步驟6 (檢驗），執行檢驗，包括在步驟5所製造 之半導體裝置之操作檢查測試和耐久性測試。藉由這些製 程完成半導體裝置，並在步驟7中配送。 第2 2圖係爲說明晶圓處理之詳細順序之流程圖。在 步驟1 1 (氧化），將晶圓表面氧化。在步驟1 2 ( CVD ) ，將絕緣膜形成在晶圓表面上。在步驟1 3 (電極形成）’ 藉由氣相沈積而在晶圓上形成電極。在步驟1 4 (離子佈植 )，將離子佈植到該晶圓。在步驟1 5 ( CMP ) ’藉由 CMP來平面化該絕緣膜。在步驟1 6 (光阻處理）’將光 敏劑施加至晶圓上。在步驟1 7 (曝光）’使用上述曝光設 備，藉由以光敏劑來塗佈該晶圓而經由光罩（在該光罩上 -22- 200900872 形成電路圖案）來曝光，將潛像圖案形成在光阻上。在步 驟1 8 (顯影），將形成在晶圓之光阻上的潛像圖案予以顯 影，以形成光阻圖案。在步驟1 9 (鈾刻），通過光阻圖案 之開口而蝕刻在光阻圖案下方之層或基板。在步驟20 (光 阻移除），移除在蝕刻之後保持的任何非所需之光阻。藉 由重複這些步驟，電路圖案之多層結構形成在晶圓上。 儘管本發明已參照範例實施例而敘述，應理解的是， 本發明未侷限於所述之範例實施例。下述申請專利範圍之 範疇係用以符合最廣之闡釋，以使包含所有此類修飾和均 等結構以及功能。 【圖式簡單說明】 第1圖係爲說明根據本發明的較佳實施例之光阻圖案 形狀預測方法之順序的流程圖； 第2圖係爲說明修正模式產生方法之順序的流程圖； 第3圖係爲顯示參考圖案之範例的圖式； 第4圖係爲用於解說光學限幅位準決定方法之曲線圖 第5圖係爲說明局部標線片圖案之圖式； 第6圖係爲說明投影光學系統之影像平面上所形成的 虛擬影像之光學輪廓形狀之圖式； 第7圖係爲說明在光學輪廓形狀和光阻圖案形狀之間 的差之圖式； 第8圖係爲顯示用於產生修正模式之測試圖案A的範 -23- 200900872 例之圖式； 第9圖係爲顯示用於產生修正模式之測試圖案b的範 例之圖式； 第10圖係爲顯示用於產生修正模式之測試圖案c的 範例之圖式； 第1 1圖係爲顯示修正量相對於使用測試圖案A所評 估的曲率和對數斜率之繪製圖的曲線圖； 第1 2圖係爲顯示修正量相對於使用測試圖案B所評 估的曲率和對數斜率之繪製圖的曲線圖； 第1 3圖係爲顯示修正量相對於使用測試圖案C所評 估的曲率和對數斜率之繪製圖的曲線圖； 第1 4圖係爲顯示藉由使用測試圖案A、B和C繪製 的評估之所有結果所獲得之近似回歸平面函數之曲線圖； 第1 5圖係爲顯示藉由使用測試圖案A、B和C繪製 的評估之所有結果所獲得之近似回歸平面函數之曲線圖； 第1 6圖係爲顯示修正模式以及照射之數値孔徑和形 狀之間的關係之曲線圖； 第17圖係爲顯示投影曝光設備之配置的圖式； 第18圖係爲顯示投影曝光設備之另一配置的圖式； 第19圖係爲說明根據第二實施例之投影曝光設備的 操作之流程圖； 第2 0圖係爲顯示光阻模擬器之組態的區塊圖； 第2 1圖係爲說明整體半導體裝置製造方法之順序的 流程圖；以及 -24- 200900872 第22圖係爲說明晶圓處理之詳細順序的流程圖。 【主要元件符號說明】 1 :評估位置 2 :目標尺寸輸入 3 :光學限幅位準 4 :光學輪廓形狀 5 :光學輪廓點 6 =光學輪廓點 7 =光學輪廓點 8 =光學輪廓點 9 :細微區 1 〇 :細微區 1 1 :光阻圖案形狀 1 2 :光學輪廓形狀 1 3 :評估位置 14 :線 1 5 :間隔 1 6 :評估位置 17 :線 1 8 :間隔 1 9 :間隙 20 :評估位置 21 :間隔 -25- 200900872 22 :線 23 :間隙 24 :光源 2 5 :照明光學系統 2 6 :標線片 2 7 :標線片平台 2 8 :投影光學系統 2 9 :基板 3 0 :基板平台 1 〇 〇 :投影曝光設備 3 1 :參數決定模擬器 3 2 :控制器 3 0 0 :投影曝光設備 2 0 1 :電腦 2 10： CPU 220 :記憶體 2 5 0 :程式 23 0 :輸入單元 240 :輸出單元 200 :光阻模擬器

Claims (1)

1. 200900872 十、申請專利範圍 1 . 一種預測光阻圖案的形狀之方法，該光阻圖案係 藉由曝光製程和顯影製程而形成，該曝光製程經由投影光 學系統將光從標線片圖案投影至光阻上以曝光該光阻，該 顯影製程顯影該光阻，該方法包含： 第一計算步驟’計算形成在該光阻上的虛擬影像之輪 廓形狀，該虛擬影像係藉由經由該投影光學系統將光從作 爲該標線片圖案之測試圖案投影至該光阻上而形成； 量測步驟’量測藉由使用該測試圖案的該曝光製程和 該顯影製程所形成的光阻圖案之形狀； 產生步驟’產生指出該輪廓形狀的特徵量以及修正量 之間的關係之修正模式’該修正量係根據在該第一計算步 驟中所計算的該輪廓形狀以及在該量測步驟中所量測的該 光阻圖案之該形狀之間的差而決定； 第二計算步驟，計算形成在該光阻上的虛擬影像之輪 廓形狀，該虛擬影像係藉由經由該投影光學系統將光從作 爲該標線片圖案之任意圖案投影至該光阻上而形成；以及 預測步驟，藉由使用與該輪廓形狀的該特徵量相符之 該修正模式所給定之修正量，修正在該第二計算步驟中所 計算之該虛擬影像的該輪廓形狀，以預測對應於該任意圖 案的光阻圖案之形狀。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法’其中該修正 模式包括描述該特徵量和該修正量之間的關係之函數。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法’其中該特徵 -27- 200900872 里包括在該輪廓形狀的輪廓點上之曲率，以及在該輪廓點 上之該虛擬影像的對數斜率。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該修正 模式包括在該輪廓形狀的輪廓點上之曲率，以及在該輪廓 點上之該虛擬影像的對數斜率之線性函數。 5· 一種預測光阻圖案的形狀之方法，該光阻圖案係 藉由曝光製程和顯影製程而形成，該曝光製程經由投影光 學系統將光從標線片圖案投影至光阻上以曝光該光阻，該 顯影製程顯影該光阻，該方法包含： 第一計算步驟’計算形成在該光阻上的虛擬影像之輪 廓形狀’該虛擬影像係藉由經由該投影光學系統將光從作 爲該標線片圖案之測試圖案投影至該光阻上而形成； 取得步驟’取得藉由使用該測試圖案的該曝光製程和 該顯影製程所形成之光阻圖案的形狀之量測結果； 產生步驟’產生指出該輪廓形狀的特徵量以及修正量 之間的關係之修正模式，該修正量係根據在該第一計算步 驟中所計算的該輪廓形狀以及在該取得步驟中所取得的該 光阻圖案之該形狀之間的差而決定； 第二計算步驟，計算形成在該光阻上的虛擬影像之輪 廓形狀’該虛擬影像係藉由經由該投影光學系統將光從作 爲該標線片圖案之任意圖案投影至該光阻上而形成；以及 預測步驟，藉由使用與該輪廓形狀的該特徵量相符之 該修正模式所給定之修正量，修正在該第二計算步驟中所 計算之該虛擬影像的該輪廓形狀，以預測對應於該任意圖 -28- 200900872 案的光阻圖案之形狀。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該修正 模式包括描述該特徵量和該修正量之間的關係之函數。 7.如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該特徵 量包括在該輪廓形狀的輪廓點上之曲率，以及在該輪廓點 上之該虛擬影像的對數斜率。 8 ·如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該修正 模式包括在該輪廓形狀的輪廓點上之曲率，以及在該輪廓 點上之該虛擬影像的對數斜率之線性函數。 9 · 一種儲存程式的電腦可讀取媒體，該程式用於致 使電腦執行預測光阻圖案的形狀之製程，該光阻圖案係藉 由曝光製程和顯影製程而形成，該曝光製程經由投影光學 系統將光從標線片圖案投影至光阻上以曝光該光阻，該顯 影製程顯影該光阻，該程式致使該電腦執行： 第一計算步驟’計算形成在該光阻上的虛擬影像之輪 廓形狀，該虛擬影像係藉由經由該投影光學系統將光從作 爲該標線片圖案之測試圖案投影至該光阻上而形成； 取得步驟，取得藉由使用該測試圖案的該曝光製程和 該顯影製程所形成之光阻圖案的形狀之量測結果； 產生步驟，產生指出該輪廓形狀的特徵量以及修正量 之間的關係之修正模式，該修正量係根據在該第一計算步 驟中所計算的該輪廓形狀以及在該取得步驟中所取得的該 光阻圖案之該形狀之間的差而決定； 第二計算步驟，計算形成在該光阻上的虛擬影像之輪 -29- 200900872 廓形狀，該虛擬影像係藉由經由該投影光 爲該標線片圖案之任意圖案投影至該光阻 預測步驟，藉由使用與該輪廓形狀的 該修正模式所給定之修正量，修正在該第 計算之該虛擬影像的該輪廓形狀，以預測 案的光阻圖案之形狀。 1 〇. —種預測光阻圖案的形狀之電腦 藉由曝光製程和顯影製程而形成，該曝光 學系統將光從標線片圖案投影至光阻上以 顯影製程顯影該光阻，該電腦包含： 第一計算單元，其組態以計算形成在 影像之輪廓形狀，該虛擬影像係藉由經由 將光從作爲該標線片圖案之測試圖案投影 成； 取得單元，其組態以取得藉由使用該 光製程和該顯影製程所形成之光阻圖案的 » 產生單元，其組態以產生指出該輪廓 及修正量之間的關係之修正模式，該修正 一計算單元中所計算的該輪廓形狀以及在 取得的該光阻圖案之該形狀之間的差而決 第二計算單元，其組態以計算形成在 影像之輪廓形狀，該虛擬影像係藉由經由 將光從作爲該標線片圖案之任意圖案投影 學系統將光從作 上而形成；以及 該特徵量相符之 二計算步驟中所 對應於該任意圖 ，該光阻圖案係 製程經由投影光 曝光該光阻，該 該光阻上的虛擬 該投影光學系統 至該光阻上而形 測試圖案的該曝 形狀之量測結果 形狀的特徵量以 量係根據在該第 該取得單元中所 > ~^~7 · 疋， 該光阻上的虛擬 該投影光學系統 至該光阻上而形 -30- 200900872 成；以及 預測單元，其組態以藉由使用與該輪廓形狀的該特徵 量相符之該修正模式所給定之修正量’修正在該第一計算 單元中所計算之該虛擬影像的該輪廓形狀’以預測對應於 該任意圖案的光阻圖案之形狀。 1 1 . 一種投影曝光設備，其經由投影光學系統將光從 標線片圖案投影至光阻上並曝光該光阻，該設備包含： 如申請專利範圍第1 〇項所界定的電腦。 12. —種用於製造半導體裝置的方法，該方法包含： 曝光步驟’使用如申請專利範圍第1 1項所界定的投 影曝光設備而將光阻曝光在基板上；以及 顯影步驟，顯影該光阻。 -31 -