TWI444787B - 記錄產生遮罩資料之程式的記錄媒體、製造遮罩之方法、及曝光方法 - Google Patents

記錄產生遮罩資料之程式的記錄媒體、製造遮罩之方法、及曝光方法 Download PDF

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Description

記錄產生遮罩資料之程式的記錄媒體、製造遮罩之方法、及曝光方法
本發明係關於一種於其上記錄產生遮罩資料之程式的記錄媒體、用於製造遮罩的方法和曝光方法。
曝光裝置被用在用於製造積體電路(IC)、大型積體電路(LSI)和其他半導體裝置的製程中。曝光裝置用照射設備照射遮罩(光罩(reticle))，並透過使用投射光學系統將繪製在遮罩上的圖案的圖像投射到基底(晶圓)上，以用於基底曝光。
在用於改進曝光裝置的解析度性能的技術之中有一種超解析度技術。根據該技術，例如，本身不解析(resolve)圖像的輔助圖案形成在遮罩上。這樣的遮罩然後被用於解析將形成在基底上的圖案。可用於設計輔助圖案的佈局的方法包括使用干涉圖的方法(Robert Socha等人,"Simultaneous Source Mask Optimization(SMO)," Proc. SPIE 5853,180-193(2005))、使用反向光刻的方法(Daniel S. Abrams等人,"Fast Inverse Lithography Technology," Proc. SPIE 6154,61541J(2006))和日本專利申請公開第2009-093138號中所論述的方法。
根據Robert Socha等人的"Simultaneous Source Mask Optimization(SMO)," Proc. SPIE 5853,180-193(2005)，在圖案形狀最佳化中分別決定將轉印到基底的主圖案的形狀和輔助圖案的形狀。由於這兩個形狀可影響投射在基底上的投射圖像，所以分開決定方法趨向於陷入局域極小值(局部解)中，並且不太可能達到遮罩圖案的最佳形狀(最佳解)。還存在決定最佳解所需的計算量增大的問題。
日本專利申請公開第2009-093138號中所論述的方法透過使主圖案和輔助圖案變形來決定遮罩圖案。該方法使用近似空拍圖像，而不是忠實地基於物理模型而計算的嚴謹圖像。由於僅基於遮罩圖案的近似空拍圖像來決定該遮罩圖案，所以存在引起最佳化結果誤差的可能性。近似空拍圖像可表現出可使遮罩圖案形狀複雜的複雜圖案。
Daniel S. Abrams等人的"Fast Inverse Lithography Technology," Proc. SPIE 6154,61541J(2006)中所論述的反向光刻一次決定主圖案和輔助圖案。然而，反向光刻具有這樣的缺點，即，由於遮罩圖案從具有連續變化值的複雜圖案的二維圖產生，所以所得遮罩圖案複雜，並且遮罩製造成本高。
本發明旨在一種可實現高解析度性能和抑制的遮罩製造成本的遮罩資料產生程式和方法。
根據本發明的一態樣，一種記錄媒體儲存用於使電腦產生將在曝光裝置中使用的遮罩上的資料的程式，該曝光裝置使用用於將該遮罩的圖案的圖像投射到基底上的投射光學系統使基底曝光，其中，該遮罩包括用於解析將形成在基底上的目標圖案的主圖案和不進行解析的輔助圖案，以及該程式使電腦執行以下步驟：設定該主圖案的參數的值和該輔助圖案的參數的值；計算在藉由使用該投射光學系統投射分別由該主圖案和輔助圖案的該等參數的設定值所決定的該主圖案和該輔助圖案的情況下形成的圖像；及基於藉由修改該主圖案的該參數的值和該輔助圖案的該參數的值而執行的計算的結果來決定該主圖案的該參數的值和該輔助圖案的該參數的值，並產生包括所決定的該主圖案和輔助圖案的遮罩的資料。
根據本發明的另一態樣，一種記錄媒體儲存用於使電腦決定將在曝光裝置中使用的遮罩的資料和曝光條件的程式，該曝光裝置使用用於將該遮罩的圖案的圖像投射到基底上的投射光學系統使基底曝光，其中，該遮罩包括用於解析將形成在基底上的目標圖案的主圖案和不進行解析的輔助圖案，以及該程式使電腦執行以下步驟：設定該主圖案的參數的值和該輔助圖案的參數的值；設定用於照射該遮罩的照射光學系統的光瞳面上的光強度分佈的參數的值；計算在藉由在該照射光學系統的光瞳面上的所設定的光強度分佈下使用該投射光學系統投射分別由該主圖案和輔助圖案的該等參數的設定值決定的該主圖案和該輔助圖案的情況下形成的圖像；及基於藉由修改該主圖案的該參數的值、該輔助圖案的該參數的值和該照射光學系統的該光瞳面上的光強度分佈的該參數的值而執行的計算的結果，決定該主圖案的該參數的值、該輔助圖案的該參數的值和該照射光學系統的該光瞳面上的光強度分佈的該參數的值。
從以下參照圖式對示例性實施例的詳細描述，本發明的進一步的特徵和態樣將變得清楚。
以下將參照圖式對本發明的各個示例性實施例、特徵和態樣進行詳細描述。
圖1是用於決定遮罩圖案的流程圖。透過在電腦中安裝將用於執行步驟的程式並使電腦執行該程式來決定遮罩圖案。
在第一示例性實施例中，遮罩包括將轉印到基底的主圖案和不轉印到基底的輔助圖案(也稱為次解析度輔助特徵(SRAF))。將決定這兩個圖案的形狀和位置。還決定曝光條件，該曝光條件在將包括主圖案和輔助圖案這二者的遮罩圖案的圖像投射到晶圓(基底)上以用於晶片曝光中所使用。
將參照圖1對根據本示例性實施例的用於決定遮罩圖案和曝光條件的方法進行描述。在步驟S102中，電腦設定主圖案的基本形狀和基本佈局。例如，基本形狀可以是矩形或正方形形狀，基本佈局可以是雙側對稱的。在步驟S104中，電腦設定用於決定主圖案的形狀和位置的參數。
在步驟S106中，電腦設定輔助圖案的基本形狀和基本佈局。在步驟S108中，電腦設定用於決定輔助圖案的形狀和位置的參數。在步驟S110中，電腦設定參數，該參數描述用於將遮罩圖案的圖像投射到晶圓上以用於曝光的曝光條件。
在步驟S112中，電腦設定用於評估投射在晶圓上的圖案的圖像的位置和評估項目。為了進行這樣的設定，用戶可輸入資料，電腦可設定輸入資料。或者，電腦可透過執行在程式中實現的代碼來自動地執行設定。
在步驟S114中，電腦決定在步驟S104、S108和S110中設定的參數的初始值。在步驟S116中，使用由在步驟S114中決定的初始值表達的圖案和曝光條件，電腦計算當圖案佈置在物體面上並透過在曝光條件下使用投射光學系統投射時投射在晶圓上的圖案圖像。關於圖像計算，電腦可使用已知的計算方法，諸如阿貝(Abbe)的成像理論和使用透射相交係數(TCC)的方法。在步驟S118中，電腦對在步驟S116中計算的圖案圖像進行評估，以獲取評估結果。
在步驟S120中，電腦將在步驟S118中獲取的評估結果與目標進行比較，以決定評估結果是否滿足目標。如果評估結果被決定為滿足目標(在步驟S120中為「是」)，則在步驟S122中，電腦將在步驟S114中決定的各個參數的值作為最終值輸出。電腦然後結束工作流程。如果評估結果被決定為不滿足目標(在步驟S120中為「否」)，則在步驟S124中，電腦修改主圖案、輔助圖案和曝光條件的參數中的至少一個的值。如此再次決定參數的值之後，電腦再次執行步驟S116、S118和S120中的處理。
電腦重複步驟S116、S118、S120和S124中的處理，直到圖像的評估結果滿足目標為止。在步驟S120中，如果評估結果被決定為滿足目標(在步驟S120中為「是」)，則在步驟S122中，電腦將在步驟S124中決定的參數的值決定為最終值，並產生遮罩資料。
可將透過各自參數的值而決定的遮罩圖案和曝光條件的資料片段儲存在儲存設備中。資料可作為計算結果顯示在顯示設備上。在步驟S116、S118、S120和S124的重複迴圈中，修改主圖案、輔助圖案和曝光條件的參數的值，並執行圖案圖像計算和評估。
接下來，將結合特定實例給出描述。一開始，將對前提條件進行描述。曝光光是氟化氬(ArF)準分子雷射。投射光學系統具有1.35的數值孔徑(NA)。假設用投射光學系統與晶圓之間填充的液體執行曝光的浸沒式曝光裝置。遮罩是二進位遮罩。正性抗蝕劑塗敷到晶圓。在本示例性實施例中，投射光學系統具有1/4倍的投射倍率。為了方便，將用圖像平面上的座標(即，乘以投射倍率的值)表達遮罩圖案上的座標。
圖2是將形成在晶圓上的目標圖案的形狀的中心部分的放大圖。陰影部分表示將不被曝光的區域。白色部分表示將被曝光的區域。目標圖案是垂直和水平對稱的。垂直對稱的軸將被稱為x軸，水平對稱的軸將被稱為y軸。線圖案102和104具有70nm的寬度110。線端之間的距離112為100nm。線圖案102和104具有足夠長的長度。圖案106和108是佈置在線圖案附近的大圖案，這些圖案在水平和垂直方向上都具有足夠大的尺寸。大圖案106和108之間具有670nm的間隔114。
用於照射遮罩的光學系統(照射光學系統)的光瞳面上的光強度分佈(有效光源分佈)具有環形形狀。以下將對環形照射進行詳細描述。投射光學系統的像差是可忽略的。
圖3示出主圖案的基本形狀和基本佈局以及用於決定在圖1中的流程圖的步驟S102和S104中設定的主圖案的形狀和位置的參數。圖形122、124、126和128構成主圖案。主圖案具有邊與x軸和y軸平行的矩形配置的基本形狀。由於目標圖案是垂直和水平對稱的並且有效光源分佈是對稱的，所以也將主圖案的基本佈局設定為垂直和水平對稱的。
參數130指示遮罩上的線圖案122和124的線寬。參數132指示遮罩上的線圖案122與124之間的間隔。參數134指示大圖案126與128之間的間隔。如果這三個參數130、132和134的值被決定，則從上述圖案對稱性唯一地決定主圖案的形狀和位置。因此，對於主圖案設定這三個參數130、132和134。
圖4示出用於決定在流程圖的步驟S106和S108中設定的輔助圖案的基本形狀和基本佈局以及輔助圖案的形狀和位置的參數。圖形142、144、146、148、152、154、156、158、162、164、166和168構成輔助圖案。輔助圖案具有邊與x軸和y軸平行的矩形配置的基本形狀。由於目標圖案是垂直和水平對稱的並且有效光源分佈是對稱的，所以也將輔助圖案的基本佈局設定為垂直和水平對稱的。
參數170指示遮罩上位於最裏面的第一輔助圖案142至148的寬度。參數172指示X方向上的第一輔助圖案之間的間隔。參數174指示Y方向上的第一輔助圖案之間的間隔。如果這三個參數170、172和174的值被決定，則從圖案對稱性唯一地決定第一輔助圖案的形狀和位置。類似地，如果包括寬度176、X方向上的間隔178和Y方向上的間隔180的三個參數的值被決定，則唯一地決定第二輔助圖案152至158的形狀和位置。類似地，如果包括寬度182、X方向上的間隔184和Y方向上的間隔186的三個參數的值被決定，則唯一地決定第三輔助圖案162至168的形狀和位置。以這種方式，對於輔助圖案，設定9個參數170至186。
儘管前述主圖案和輔助圖案被設定為具有矩形配置的基本形狀，但是基本形狀不限於矩形。例如，線圖案可具有錘頭形末端。在這樣的情況下，錘頭的大小可被設定為圖案參數。單個圖案可用多個多邊形形狀的組合來表達。主圖案和輔助圖案的參數的前述設定僅僅是示例。可使用其他設定，只要圖案被唯一決定即可。透過矩形基本形狀，矩形的中心座標以及X方向和Y方向這二者上的寬度可被用作參數。可使用圖案頂點的座標。
在本示例性實施例中，參照日本專利申請公開第2009-093138號決定輔助圖案的基本形狀和基本佈局。圖5示出疊加在(實線的)目標圖案上的、日本專利申請公開第2009-093138號中所論述的近似空拍圖像的二階微分(拉普拉斯(Laplacian))。除了目標圖案的部分之外的相對暗的部分是適合於輔助圖案的位置。
儘管參照日本專利申請公開第2009-093138號中所論述的方法決定本示例性實施例中的輔助圖案的基本形狀和基本佈局，但是決定方法不限於此。例如，可參照Robert Socha等人的"Simultaneous Source Mask Optimization(SMO)," Proc. SPIE 5853,180-193(2005)中所論述的干涉圖決定輔助圖案的基本形狀和基本佈局。可參照Daniel S. Abrams等人的"Fast Inverse Lithography Technology," Proc. SPIE 6154,61541J(2006)中所論述的反向光刻的結果決定輔助圖案的基本形狀和基本佈局。以下將對輔助圖案的詳細形狀的決定進行描述。
接著，在流程圖的步驟S110中，電腦設定曝光條件的參數。關於曝光條件，本示例性實施例處理有效光源分佈。圖6示出有效光源分佈和參數設定。圖6的上部是示出有效光源分佈的二維圖。圖6的下部是沿著x軸截取的截面圖。上部中的有效光源分佈用黑色的強度顯示光強度的幅度。在示圖中，參數ra與環形明亮部分的半徑相關，參數wa與環形形狀的寬度相關。
更具體地講，光強度分佈I如下式1所示。
這裏，r是離有效光源的中心的距離。ra和wa被設定為用於表達有效光源分佈的參數。在本示例性實施例中，透過使用平滑變化的函數來定義有效光源分佈。然而，這不是限制性的。例如，假設頂帽形狀的有效光源分佈，則可設定外σ值和內σ值。σ值是相關因數。還可將有效光源分佈中的偏振光的分佈設定為參數。
儘管本示例性實施例處理作為曝光條件的有效光源分佈，但是曝光條件還可包括投射光學系統的NA、以投射光學系統的像差作為代表的光瞳函數、曝光波長的光譜分佈和多散焦曝光中的散焦範圍。波前像差的Zernike係數可被設定為用於投射光學系統的像差的參數。如上所述，各種類型的曝光條件可被設定為參數。
圖7示出圖1中的流程圖的步驟S112中的評估位置的設定。粗線中的位置192、194、196和198是評估圖案圖像的地方。位置192中的評估項目是線圖案122的圖像的寬度。位置192中的另一個評估項目是圖像對數斜率(image log slope)(ILS)。在位置194中，對Y方向上的線圖案122與124的圖像之間的間隔進行評估。在位置194中，也對ILS進行評估。在位置196中，對大圖案126與128的圖像之間的間隔進行評估。位置198跨輔助圖案。由於輔助圖案不被轉印到基底，所以對這裏的圖像的存在或不存在進行評估。
在本示例性實施例中，目標圖案的形狀、物體面上的圖案的形狀和有效光源分佈是垂直和水平對稱的。此外，投射光學系統的像差是可忽略的，所形成的圖像也是垂直和水平對稱的。考慮這樣的對稱性設定評估位置。例如，用於評估線圖案的寬度的評估位置不限於位置192。如果需要，可與Y方向平行地移動評估位置。可設定多個這樣的評估位置。儘管本示例性實施例處理圖像寬度和ILS被設定為評估項目的情況，但是可使用各種其他項目，包括圖像位置、焦深、劑量敏感性、處理視窗、標準化圖像對數斜率(NILS)、圖像對比度、遮罩誤差增強因數(MEEF)和電特性。
在步驟S114中，電腦設定參數130至134、170至186、ra和wa的初始值。可用各種方法設定初始值。例如，可為每個參數設定上限和下限，並可用亂數決定這些上限和下限。如何決定參數的初始值與最佳化技術相關，最佳化技術不是本發明的主要主題。因此，將省略其詳細描述。
在步驟S116中，電腦獲取圖案圖像。電腦透過使用諸如波長和NA以及透過在步驟S114中設定的參數值決定的圖案和有效光源分佈的前提條件進行模擬，計算圖案圖像。儘管本示例性實施例處理將空拍圖像決定為圖案圖像的情況，但是可使用抗蝕劑圖像或者甚至由蝕刻產生的蝕刻圖像。
圖8是示出圖案圖像的示例的等高線圖。在本示例性實施例中，在步驟S112中設定的所有評估項目是非散焦狀態。獲取的圖像因此是非散焦圖像。例如，當評估焦深時，還可獲取散焦圖像。一般來講，應該獲取鑒於前提條件和評估項目需要的圖像。
在步驟S118中，電腦獲取評估結果。電腦在步驟S112中設定的評估位置處就在步驟S112中設定的評估項目對在步驟S116中獲取的圖像進行評估。
在步驟S120中，電腦決定評估項目是否滿足相應目標。本示例性實施例中所利用的目標係使線圖案的寬度192盡可能地接近70nm，Y方向上的線圖案之間的間隔194盡可能地接近100nm，大圖案之間的間隔196盡可能地接近670nm。或者，用像“70±2 nm”的值或範圍的條件設定目標。評估位置198中的目標是不形成圖像。
評估位置192和194中的目標ILS值可以係使評估位置192和194中的ILS值中的較小者盡可能地大。然而，“盡可能地大”的目標使得步驟S120中的決定總是「否」。為了避免此狀況，電腦可事先決定最大決定次數。在步驟S120中，電腦可決定是否達到最大次數，而非是否滿足目標，並且如果達到最大次數，則給出「是」。
如果在步驟S120中為「否」，則在步驟S124中，電腦修改主圖案、輔助圖案和曝光條件的參數中的至少一個的值，以再次決定參數的值。例如，可透過使用亂數來決定參數的值。可基於前面的計算利用被認為產生更佳結果的值。如何再次決定參數值與最佳化技術相關，最佳化技術不是本發明的主要主題。因此，將省略其詳細描述。再次決定參數值之後，電腦重複步驟S116、S118和S120中的處理。如果在S120中為「是」，則在步驟S122中，電腦將各個參數的那些值決定為參數的最終值。電腦將參數的最終值作為計算結果輸出到儲存設備或顯示設備。
如果當決定次數達到最大次數時在步驟S120中決定為「是」，則電腦將在到目前為止得到的評估結果之中的提供最高圖像性能的參數的值決定為參數的最終值。
圖9示出透過在步驟S122中決定的參數的最終值決定的遮罩圖案。圖10示出基於在步驟S122中決定的參數ra和wa繪製的有效光源分佈。圖10的上部中的有效光源分佈藉由黑色的強度顯示光強度的幅度。圖10中的下部顯示橫截面中的光強度分佈。依圖8中示出的圖案圖像，則評估結果如下：線圖案的寬度192為70.0nm。Y方向上的線圖案之間的間隔194為100.0nm。大圖案之間的間隔196為670.0nm。結果足夠接近目標。此外，在評估位置198中沒有形成輔助圖案的圖像。評估位置192和194中的ILS值分別為25.1和26.4。
如上所述，根據本示例性實施例，在修改主圖案、輔助圖案和曝光條件的參數的值的同時，對包括主圖案和輔助圖案的圖案的圖像性能進行評估。因此，本示例性實施例可獲取具有高解析度性能的遮罩圖案和曝光條件，並可提供與目標圖案高度類似的圖像。此外，在本示例性實施例中，預先決定遮罩圖案的簡單基本形狀和簡單基本佈局，並基於簡單基本形狀和簡單基本佈局對參數進行最佳化。這導致簡單遮罩圖案，與習知技術相比，該簡單遮罩圖案可抑制遮罩製造成本。
本示例性實施例的合適的應用實例是應用於儲存單元。儲存單元期望具有盡可能小的大小。曝光條件以及遮罩圖案的最佳化因此是非常有利的。
本示例性實施例的另一個合適的應用實例是應用於標準單元庫。標準單元庫是指諸如AND電路和NAND電路的具有有限功能的多個預製單一單元圖案的集合。標準單元庫主要用於設計邏輯裝置。在邏輯設計之後，參照標準單元庫產生遮罩上的圖案。可與包括在標準單元庫中的圖案的產生同步地對以有效光源分佈為代表的曝光條件進行最佳化。
還可透過反向光刻實現遮罩圖案和曝光條件的同時最佳化。然而，反向光刻具有這樣的缺點，即，由於遮罩圖案從具有連續變化值的複雜圖案的二維圖產生，所以所得遮罩圖案複雜，並且遮罩製造成本高。
本示例性實施例處理決定單個遮罩圖案的情況。然而，這不是限制性的，可一次決定多個遮罩圖案。更具體地講，可同時決定包括在標準單元庫中的所有圖案或部分圖案的遮罩圖案和曝光條件。
接下來，將參照圖11對根據第二示例性實施例的決定遮罩圖案的方法進行描述。圖11是根據第二示例性實施例的用於決定遮罩圖案的流程圖。在本示例性實施例中，遮罩圖案包括將轉印到基底的主圖案和將不轉印的輔助圖案。這兩個圖案的形狀和位置將被決定。應注意的是，曝光條件被預先決定，並且將不改變。
將參照圖11對根據本示例性實施例的用於決定遮罩圖案的方法進行描述。在步驟S202中，電腦一開始決定遮罩上的主圖案的基本形狀和基本佈局。在步驟S204中，電腦設定用於決定遮罩上的主圖案的形狀和位置的參數。在步驟S206中，電腦設定遮罩上的輔助圖案的基本形狀和基本佈局。
在步驟S208中，電腦設定用於決定遮罩上的輔助圖案的形狀和位置的參數。在步驟S212中，電腦設定用於將形成在晶圓上的圖案圖像的評估位置和評估項目。在步驟S214中，電腦決定在步驟S204和S208中設定的參數的初始值。
在步驟S216中，電腦獲取當透過在步驟S214中決定的初始值而決定的圖案被照射時形成在晶圓(圖像平面)上的圖案圖像。在步驟S218中，電腦對在步驟S216中獲取的圖案圖像進行評估，以獲取評估結果。
在步驟S220中，電腦將在步驟S218中獲取的評估結果與目標進行比較，以決定評估結果是否滿足目標。如果評估結果被決定為滿足目標(在步驟S220中為「是」)時，則在步驟S222中，電腦將在步驟S214中決定的參數的值決定為最終值，並輸出這些值。如果評估結果被決定為不滿足目標(在步驟S220中為「否」)，則在步驟S224中，電腦對主圖案和輔助圖案的參數中的至少一個的值進行修改。如此再次決定參數的值之後，電腦再次執行步驟S216、S218和S220中的處理。
電腦重複步驟S216、S218、S220和S224中的處理，直到圖像的評估結果滿足目標為止。在步驟S220中，如果評估結果被決定為滿足目標(在步驟S220中為「是」)，則在步驟S222中，電腦將在步驟S224中決定的參數的值決定為最終值，並產生遮罩資料。
接下來，將結合特定實例給出描述。將部分省略與第一示例性實施例共同的描述。前提條件與第一示例性實施例中的前提條件相同。曝光光是ArF準分子雷射。投射光學系統具有1.35的NA。假設用投射光學系統與晶圓之間填充的液體執行曝光的浸沒式曝光裝置。遮罩是二進位遮罩。正性抗蝕劑塗敷於晶圓。
圖12是將形成在晶圓上的目標圖案的形狀的中心部分的放大圖。陰影部分表示沒有被曝光的區域。白色部分表示將被曝光的區域。目標圖案是垂直和水平對稱的。垂直對稱的軸將被稱為x軸，水平對稱的軸將被稱為y軸。線圖案202和204具有70nm的寬度210。線端之間的距離212為100nm。線圖案202和204具有足夠長的長度。圖案206和208是佈置在線圖案附近的大圖案，這些圖案在水平和垂直這兩個方向上具有足夠大的尺寸。大圖案206和208之間具有550nm的間隔214。圖13示出預先設定的有效光源分佈。所設定的有效光源分佈是具有0.98的外σ和0.80的內σ的頂帽形狀的環形照明。
圖14示出主圖案的基本形狀和基本佈局以及用於決定在圖11中的流程圖的步驟S202和S204中設定的主圖案的形狀和位置的參數。主圖案包括圖案222、224、226和228。主圖案具有邊與x軸和y軸平行的矩形配置的基本形狀。由於目標圖案是垂直和水平對稱的並且有效光源分佈是對稱的，所以也將主圖案的基本佈局設定為垂直和水平對稱的。
參數230表示遮罩上的線圖案222和224的線寬。參數232指示遮罩上的線圖案222與224之間的間隔。參數234指示大圖案226與228之間的間隔。如果這三個參數230、232和234的值被決定，則從上述圖案對稱性唯一地決定主圖案的形狀和位置。因此，對於主圖案設定這三個參數230、232和234。
圖15示出輔助圖案的基本形狀和基本佈局以及用於決定在流程圖的步驟S206和S208中設定的輔助圖案的形狀和位置的參數。輔助圖案包括圖案242至258。輔助圖案具有邊與x軸和y軸平行的矩形配置的基本形狀。由於目標圖案是垂直和水平對稱的並且有效光源分佈是對稱的，所以也將輔助圖案的基本佈局設定為垂直和水平對稱。
參數270指示遮罩上的內部輔助圖案242至248的寬度。參數272指示X方向上的內部輔助圖案242至248的間隔。參數274指示Y方向上的內部輔助圖案242至248的間隔。如果這三個參數270、272和274被決定，則從圖案對稱性唯一地決定內部輔助圖案的形狀和位置。類似地，如果包括寬度276、X方向上的間隔278和Y方向上的間隔280的三個參數的值被決定，則唯一地決定外部輔助圖案252至258的形狀和位置。以這種方式，對於輔助圖案，設定六個參數270至280。
在本示例性實施例中，參照日本專利申請公開第2009-093138號決定輔助圖案的基本形狀和基本佈局。圖16示出疊加在(實線的)目標圖案上的、日本專利申請公開第2009-093138號中所論述的近似空拍圖像的二階微分(拉普拉斯)。除了目標圖案的部分之外的相對暗的部分是適合於輔助圖案的位置。
儘管參照日本專利申請公開第2009-093138號中所論述的方法決定本示例性實施例中的輔助圖案的基本形狀和基本佈局，但是決定方法不限於此。例如，可參照Robert Socha等人的"Simultaneous Source Mask Optimization(SMO)," Proc. SPIE 5853,180-193(2005)中論述的干涉圖決定輔助圖案的基本形狀和基本佈局。可參照Daniel S. Abrams等人的"Fast Inverse Lithography Technology," Proc. SPIE 6154,61541J(2006)中論述的反向光刻的結果決定輔助圖案的基本形狀和基本佈局。
圖17示出圖11中的流程圖的步驟S212中的評估位置的設定。粗線的位置292至298是評估圖案圖像的地方。位置292中的評估項目是線圖案的圖像的寬度。位置292中的另一個評估項目是ILS。在位置294中，對Y方向上的線圖案的圖像之間的間隔進行評估。在位置294中，還對圖像對數斜率(ILS)進行評估。在位置296中，對大圖案的圖像之間的間隔進行評估。位置298位於橫跨輔助圖案。由於輔助圖案不被轉印到基底，所以對這裏的圖像的存在或不存在進行評估。
在本示例性實施例中，目標圖案的形狀、物體面上的圖案的形狀和有效光源分佈是垂直和水平對稱的。此外，投射光學系統的像差是可忽略的，所形成的圖像也是垂直和水平對稱的。考慮這樣的對稱性設定評估位置。為了易於描述，本示例性實施例中的評估位置的數量減少。
在步驟S214中，電腦設定參數230至234和270至280的初始值。可以例如透過設定每個參數的上限和下限並透過亂數決定臨時值來設定初始值。如何決定參數的臨時值與最佳化技術相關，最佳化技術不是本發明的主要主題。因此，將省略其詳細描述。
在步驟S216中，電腦獲取圖案圖像。電腦透過使用前提條件，諸如波長、NA和有效光源分佈以及透過步驟S214中設定的參數值而決定的圖案進行模擬，來計算圖案圖像。圖18是示出圖案圖像的示例的等高線圖。在本示例性實施例中，在步驟S212中設定的所有評估項目是非散焦狀態。所獲取的圖像因此是非散焦圖像。
在步驟S218中，電腦獲取評估結果。電腦在步驟S212中設定的評估位置處就在步驟S212中設定的評估項目對在步驟S216中獲取的圖像進行評估。
在步驟S220中，電腦決定評估項目是否滿足相應目標。本示例性實施例中所利用的目標係使線圖案的寬度292盡可能地接近於70nm，Y方向上的線圖案之間的間隔294盡可能地接近於100nm，大圖案之間的間隔296盡可能地接近於550nm。評估位置292和294中的目標ILS值係使評估位置292和294中的ILS值中的較小者盡可能地大。評估位置298中的目標是在不形成圖像處。在本示例性實施例中，“盡可能地大”的目標使得步驟S220中的決定總是「否」。為了避免此狀況，在本示例性實施例中，預先設定最大決定次數。如果達到最大次數，則電腦給出「是」。
如果在步驟S220中為「否」，則在步驟S224中，電腦修改主圖案和輔助圖案的參數中的至少一個的值，以再次決定參數的值。如何再次決定臨時值與最佳化技術相關，最佳化技術不是本發明的主要主題。因此，將省略其詳細描述。再次決定參數值之後，電腦重複步驟S216、S218和S220中的處理。在這樣的重複回路中，修改主圖案和輔助圖案這二者的參數的值，並執行圖案圖像計算和評估。
如果在S220中為「是」，則在步驟S222中，電腦將各個參數的那些值決定為參數的最終值。電腦將參數的最終值作為計算結果輸出到儲存設備或顯示設備。在本示例性實施例中，當決定次數達到最大次數時，在步驟S220中決定為「是」。電腦然後將與到目前為止得到的最佳評估結果對應的參數決定為參數的最終值。
圖19示出透過在步驟S222中決定的參數的最終值決定的遮罩圖案。依圖18中示出的圖案圖像，則評估結果如下：線圖案的寬度292為70.0nm。Y方向上的線圖案之間的間隔294為100.0nm。大圖案之間的間隔296為550.0nm。結果因此足夠接近目標。此外，在評估位置298中沒有形成輔助圖案的圖像。評估位置292和294這二者中的ILS值為26.1。
為了比較，將對習知技術的使用結果進行描述。該習知示例處理用於透過使用日本專利申請公開第2009-093138號中所論述的方法產生輔助圖案的方法。圖20示出根據習知示例的遮罩圖案。評估結果如下：線圖案的寬度292為70.0nm。Y方向上的線圖案之間的間隔294為100.0nm。大圖案之間的間隔296為550.0nm。結果足夠接近目標。此外，在評估位置298中沒有形成輔助圖案的圖像。評估位置292和294中的ILS值分別為26.1和25.0。與本示例性實施例相比，線圖案的寬度部分292具有相同的ILS值。就兩個線圖案之間的間隔部分294中的ILS值而言，本示例性實施例較好。圖20中示出的輔助圖案是複雜圖案，包括多個矩形。相反，圖19中示出的根據本示例性實施例的遮罩圖案簡單。
如上所述，根據本示例性實施例，在對主圖案和輔助圖案的參數的值進行修改的同時，對包括主圖案和輔助圖案的圖案的圖像性能進行評估。因此，本示例性實施例可產生具有高解析度性能的遮罩圖案，該遮罩圖案可提供與目標圖案高度類似的圖像。此外，根據本示例性實施例，較少的遮罩參數使得遮罩圖案更簡單，與習知技術相比，這可抑制遮罩製造成本。
本示例性實施例的合適的應用實例是設計手冊的建立。在積體電路的電路設計中，通常將曝光條件最佳化為最佳圖案。與最佳圖案同時曝光的其他圖案則在曝光條件下具有充分的曝光餘量。然而，存在一些相對粗糙的圖案，這些圖案可能未能提供充分的曝光餘量，除非在適當的曝光條件下。這樣的圖案不可用於電路設計。例如，線和間隔圖案可以某個間距具有足夠的曝光餘量，但是可能未能在間距更大的某一間距範圍中提供足夠的曝光餘量。這樣的間距範圍有時被稱為禁止間距。設計手冊是可用於電路設計的圖案和不可用於電路設計的圖案的預檢查列表。
在設計手冊的全部或部分中，與第二示例性實施例的情形對應的曝光條件固定。根據第二示例性實施例的方法因此可被用於設計手冊的建立。根據習知技術的反向光刻也似乎可用於產生設計手冊。然而，在習知技術中，由於當建立設計手冊時和當最後產生遮罩時所談及的遮罩圖案被不同的遮罩圖案包圍，所以最終遮罩圖案可與建立設計手冊時產生的遮罩圖案極大不同。這產生裝置製造中所使用的最終遮罩圖案未能提供期望的圖像性能的問題。相反地，由於當在步驟S204和S208中設定遮罩上的圖案的參數時和當在步驟S214中決定參數的值時都可控制遮罩上的圖案的形狀和位置，所以根據第二示例性實施例的方法不具有這樣的問題。
本發明的本示例性實施例的另一個合適的應用實例是應用於標準單元庫。由於一些限制，有時在固定的曝光條件下建立標準單元庫。這樣的情形對應於第二示例性實施例。根據第二示例性實施例的方法因此可被用於建立標準單元庫。根據習知技術的反向光刻也似乎可用於建立標準單元庫。然而，在習知技術中，由於當建立標準單元庫時和當最終產生遮罩時所談及的遮罩圖案被不同的遮罩圖案包圍，所以最終的遮罩圖案可與建立庫時產生的遮罩圖案極大不同。這產生裝置製造中所使用的最終遮罩圖案未能提供期望的圖像性能的問題。相反地，由於當在步驟S204和S208中設定遮罩上的圖案的參數時和當在步驟S214中決定參數的值時都可控制遮罩圖案的形狀和位置，所以根據第二示例性實施例的方法不具有這樣的問題。
包括在上述示例性實施例中決定的遮罩圖案的參數值的遮罩資料被輸入到遮罩製造裝置(繪圖裝置)。遮罩製造裝置基於輸入資料繪製圖案，以製造遮罩。第一示例性實施例中所決定的曝光條件或者第二示例性實施例中的預定曝光條件接著被設定到曝光裝置。曝光裝置照射製造的遮罩，以將遮罩圖案的圖像投射到晶圓上的光敏劑(抗蝕劑)上，從而使光敏劑曝光。
接下來，對作為本發明實施例的製造裝置(半導體裝置、液晶顯示裝置等)的方法進行描述。
透過前端處理和後端處理製造半導體裝置，在該前端處理中，在諸如晶圓的基底上形成積體電路，在該後端處理中，從在前端處理中形成的晶圓上的積體電路完成諸如積體電路晶片的產品。前端處理包括使用本發明的上述曝光裝置使塗布有光抗蝕劑的基底曝光的步驟和使曝光的基底顯影的步驟。後端處理包括組裝步驟(切片和黏接)和封裝步驟(密封)。
透過形成透明電極的處理製造液晶顯示裝置。形成多個透明電極的處理包括：用其上沉積有光抗蝕劑的透明導電膜塗布諸如玻璃基底的基底的步驟；使用上述曝光裝置使其上塗布有光抗蝕劑的基底曝光的步驟；和使曝光的玻璃基底顯影的步驟。
與習知裝置製造方法相比，本實施例的裝置製造方法在裝置的性能、品質、生產率和生產成本中的至少一個中具有優點。
本發明的態樣還可透過系統或裝置的電腦和透過方法來實現，該電腦(或者諸如CPU或MPU的裝置)讀出並執行記錄在儲存設備上的執行上述實施例的功能的程式，該方法的步驟透過由系統或裝置的電腦透過例如讀出並執行記錄在儲存設備上以執行上述實施例的功能的程式來執行。為此目的，透過網路或者從用作儲存設備的各種類型的儲存媒體(比如，電腦可讀媒體)將該程式提供給該電腦。
儘管已參照示例性實施例對本發明進行了描述，但是將理解本發明不限於所公開的示例性實施例。將給予申請專利範圍的範圍以最廣泛的解釋，以涵蓋所有修改、等同結構和功能。
102．．．線圖案
104．．．線圖案
106．．．大圖案
108．．．大圖案
110．．．寬度
112．．．線端之間的距離
114．．．間隔
122．．．線圖案
124．．．線圖案
126．．．大圖案
128．．．大圖案
130．．．線圖案122和124的線寬
132．．．線圖案122與124之間的間隔
134．．．大圖案126與128之間的間隔
142,144,146,148．．．第一輔助圖案
152,154,156,158．．．第二輔助圖案
162,164,166,168．．．第三輔助圖案
170．．．第一輔助圖案的寬度
172．．．X方向上的第一輔助圖案之間的間隔
174．．．Y方向上的第一輔助圖案之間的間隔
182．．．寬度
184．．．X方向上的間隔
186．．．Y方向上的間隔
192,194,196,198．．．評估圖案圖像的位置
202．．．線圖案
204．．．線圖案
206．．．大圖案
208．．．大圖案
210．．．線圖案202和204的寬度
212．．．線端之間的距離
214．．．大圖案206和208之間的間隔
222．．．線圖案
224．．．線圖案
226．．．大圖案
228．．．大圖案
230．．．線圖案222和224的線寬
232．．．線圖案222與224之間的間隔
234．．．大圖案226與228之間的間隔
242,244,246,248．．．內部輔助圖案
252,254,256,258．．．外部輔助圖案
270．．．內部輔助圖案的寬度
272．．．X方向上的內部輔助圖案的間隔
274．．．Y方向上的內部輔助圖案的間隔
276．．．寬度
278．．．X方向上的間隔
280．．．Y方向上的間隔
292,294,296,298．．．評估圖案圖像的位置
合併在本說明書中並構成本說明書的一部分的圖式示出本發明的示例性實施例、特徵和態樣，並與描述一起用於本發明的原理。
圖1是示出根據第一示例性實施例的決定方法的流程圖。
圖2示出根據第一示例性實施例的目標圖案。
圖3示出根據第一示例性實施例的主圖案的基本形狀、基本佈局和參數。
圖4示出根據第一示例性實施例的輔助圖案的基本形狀、基本佈局和參數。
圖5示出根據第一示例性實施例的近似空拍圖像的二階微分。
圖6示出根據第一示例性實施例的有效光源分佈的參數的設定。
圖7示出根據第一示例性實施例的圖案圖像上的評估位置的設定。
圖8示出根據第一示例性實施例的圖案圖像的示例。
圖9示出第一示例性實施例中所決定的遮罩圖案。
圖10示出第一示例性實施例中所決定的有效光源分佈。
圖11是示出根據第二示例性實施例的用於決定遮罩圖案的方法的流程圖。
圖12示出根據第二示例性實施例的目標圖案。
圖13示出根據第二示例性實施例的有效光源分佈。
圖14示出根據第二示例性實施例的主圖案的基本形狀、基本佈局和參數。
圖15示出根據第二示例性實施例的輔助圖案的基本形狀、基本佈局和參數。
圖16示出根據第二示例性實施例的近似空拍圖像的二階微分。
圖17示出根據第二示例性實施例的評估位置的設定。
圖18示出根據第二示例性實施例的圖案圖像的示例。
圖19示出第二示例性實施例中所決定的遮罩圖案。
圖20示出根據習知技術的遮罩圖案。

Claims (8)

  1. 一種記錄媒體，其儲存用於使電腦產生將在曝光裝置中使用的遮罩之資料的程式，該曝光裝置使用用於將該遮罩的圖案的圖像投射到基底上的投射光學系統使該基底曝光，其中，該遮罩包括用於解析將形成在該基底上的目標圖案的主圖案和用於輔助該主圖案進行解析的輔助圖案，以及該程式使該電腦執行以下步驟：設定該主圖案的參數的主值和該輔助圖案的參數的輔助值；計算在藉由使用該投射光學系統投射分別由設定的該主值和該輔助值所決定的該主圖案和該輔助圖案的情況下形成的該主圖案之圖像；評估該主圖案之該計算之圖像；重複基於該計算之圖像之評估結果以改變該主值和該輔助值、使用該改變的主值和該改變的輔助值以計算該主圖案之圖像、且評估該主圖案之該計算之圖像之步驟；及基於重複該步驟的該等評估結果來決定該主值和該輔助值，並產生包括所決定的該主圖案和該輔助圖案的該遮罩的資料。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的記錄媒體，其中該程式使該電腦執行以下步驟：決定該評估結果是否滿足目標；如果評估結果不滿足該目標，則藉由修改該主值和該 輔助值來執行該主圖案之圖像計算；及產生包括由當評估結果滿足該目標時設定的該主值和該輔助值所決定的該主圖案和該輔助圖案的該遮罩的資料。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的記錄媒體，其中該程式使該電腦執行以下步驟：設定用於照射該遮罩的照射光學系統的光瞳面上的光強度分佈的參數的光強度值；計算在藉由所設定的光強度下使用該投射光學系統投射分別由該主值和該輔助值所決定的該主圖案和該輔助圖案的情況下形成的該主圖案之該圖像；及基於藉由修改該主值、該輔助值和該光強度值而執行的計算的該評估結果，決定該主值、該輔助值和該光強度值；並產生包括所決定的該主圖案和該輔助圖案的該遮罩的資料。
  4. 一種記錄媒體，其儲存用於使電腦決定將在曝光裝置中使用的遮罩的資料和曝光條件的程式，該曝光裝置使用用於將該遮罩的圖案的圖像投射到基底上的投射光學系統使該基底曝光，其中，該遮罩包括用於解析將形成在該基底上的目標圖案的主圖案和用於輔助該主圖案進行解析的輔助圖案，以及該程式使該電腦執行以下步驟：設定該主圖案的參數的主值和該輔助圖案的參數的輔助值； 設定用於照射該遮罩的照射光學系統的光瞳面上的光強度分佈的參數的光強度值；計算在藉由在該照射光學系統所設定的光強度下使用該投射光學系統投射分別由該所設定的主值和輔助值決定的該主圖案和該輔助圖案的情況下形成的該主圖案之圖像；評估該主圖案之該計算之圖像；重複基於該計算之圖像之評估結果以改變該主值和該輔助值、使用該改變的主值和該改變的輔助值以計算該主圖案之圖像、且評估該主圖案之該計算之圖像之步驟；及基於該步驟之重複之該評估結果決定該主值、該輔助值、和該光強度值。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的記錄媒體，其中，該主圖案之一特徵具有複數多邊形形狀之組合，且該主圖案的該參數具有該複數多邊形形狀的參數。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的記錄媒體，其中，該輔助圖案之一特徵具有多邊形形狀之組合，且該輔助圖案的該參數具有該複數多邊形形狀的參數。
  7. 一種用於製造遮罩的方法，該方法包括：藉由使電腦執行儲存於根據申請專利範圍第1項所述的記錄媒體的程式來產生遮罩的資料；及使用所產生的遮罩的資料製造遮罩。
  8. 一種曝光方法，包括：藉由根據申請專利範圍第7項所述的用於製造遮罩的 方法製造遮罩；及將所製造的遮罩的圖案的圖像投射到基底上，以使該基底曝光。
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