照明源和掩模優化的制作方法

專利名稱：照明源和掩模優化的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及ー種用于優化用于微光刻的照明源和掩模特征的方法和程序產品。
背景技術：
光刻裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，光刻掩模可包含對應于IC每ー層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)的靶部上(例如包括一個或者多個電路小片(die))。一般地，単一的晶片將包含相鄰靶部的整個網格，該相鄰靶部由投影系統逐個相繼輻射。在一類光刻投射裝置中，通過一次曝光靶部上的全部掩模圖案而輻射每ー靶部；這種裝置通常稱作晶片分檔器。另ー種裝置一通常稱作步進掃描裝置一通過用投射光束沿給定參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩模圖案、并同時沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺來輻射每ー靶部；因為一般來說，投射系統有ー個放大系數M (通常< I)，因此對基底臺的掃描速度V是對掩模臺掃描速度的M倍。關于此處所述光刻設備的更多信息可以從例如美國專利US6，046，792中獲得，該文獻在此引作參考。在使用光刻投影裝置的制造方法中，掩模圖案成像在至少部分由一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基底上。在這種成像步驟之前，可以對基底進行各種處理，如涂底漆，涂敷抗蝕劑和軟烘烤。在曝光后，可以對基底進行其它的處理，如曝光后烘烤(PEB)，顯影，硬烘烤和測量/檢查成像特征。以這一系列エ藝為基礎，對例如IC的器件的單層進行構圖。這種圖案層然后可進行各種不同的處理，如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學-機械拋光等，所述這些都用于完成一單層。如果需要多層，那么對每一新層重復全部步驟或者其變化。最終，在基底(晶片)上出現器件陣列。然后采用例如切割或者鋸斷的技術將這些器件彼此分開，單個器件可以安裝在載體上，與管腳連接等。關于這些步驟的進ー步信息可從例如Peter van Zant的“微芯片制造半導體加工實踐入門(MicrochipFabrication A Practical Guide to Semiconductor Processing)，，一書、果ニte,McGrawHill Publishing Co.，1997, ISBN 0-07-067250-4)中獲得，這里作為參考引入。為了簡單起見，投射系統在下文稱為“鏡頭”;可是，該術語應廣義地解釋為包含各 種類型的投影系統，包括例如折射光學裝置，反射光學裝置，和反射折射系統。輻射系統還可以包括根據這些設計類型中任一設計的操作部件，該操作部件用于引導、整形或者控制輻射的投射光束，這種部件在下文還可共同地或者単獨地稱作“鏡頭”。另外，光刻裝置可以具有兩個或多個基底臺(和/或兩個或者多個掩模臺)。在這種“多級式”器件中，可以并行使用這些附加臺，或者可以在ー個或者多個臺上進行準備步驟，而ー個或者多個其他臺用于曝光。例如在美國專利No. US5, 969,441和W098/40791中描述的兩級光刻裝置，這里作為參考引入。上面提到的光刻掩模包括與集成到硅片上的電路元件相對應的幾何圖案。利用CAD (計算機輔助設計)程序生成用于產生這種掩模的圖案，這ー過程通常稱為EDA(電子設計自動化)。為了產生功能性掩模，大部分CAD程序遵從ー組預定的設計規則。這些規則通過加工和設計限制來設定。例如，設計規則限定電路器件(如門電路，電容器等)之間或互連線之間的間隔公差，從而確保電路器件或互連線不會以不希望的方式互相影響。設計規則限制通常稱為“臨界尺寸”(CD)。電路的臨界尺寸可以定義為一條線或ー個孔的最小寬度，或者定義為兩條線之間或兩個孔之間的最小距離。因此，CD決定設計電路的總尺寸和
滋擇
山I又O現有很多技術來完成用于光刻的照明優化。很多掩模優化技術也是公知的。然而，現下照明優化和掩模優化沒有很好的被結合在一起。在美國專利No. US6563566中，Rosenbluth等公開了通過一系列計算試圖線性化最優化掩模透射來完成照明優化和掩模優化。Rosenbluth披露，將最小值NILS(歸ー化像斜率對數)最大化并選擇計算中使用的各種限定條件。Rosenbluth也認識到計算的限制可能會依賴掩模的對稱性。然而,Rosenbluth采用線性化掩模透射在計算中需要作出幾次近似處理，而不是它們自身的實際成象等式，這樣在用掩模形成所需圖像時就會產生誤差。掩模透射線性化也需要使用大量變量，這就需要大量計算時間來執行計算。當邏輯特征尺寸減少時，就需要提供以最少的計算時間精確形成所需圖像的掩摸。

發明內容
按照本發明，用于掩模照明的照明源優化方法包括步驟從照明源提供照明到若干源點及一預定掩模圖案；在由提供到預定掩模圖案的照明形成的像面上選擇ー些分裂點；確定各分裂點處照明的強度和像斜率對數；確定ー優化光源作為照明源，其使該像斜率對數在所選定的分裂點處最大化并具有在預定范圍之內的強度。按照本發明，確定優化掩模的方法包括步驟確定理想掩模的最佳衍射級；基于理想掩模的最佳衍射級獲得一個優化透射掩模；及基于優化透射掩模確定優化掩模，其中，通過確定在像面上形成圖像的衍射級幅值和相位來確定該理想掩模的優化衍射級，使用戶所選擇分裂點處最小照明斜率對數最大化同時照明強度處于預定范圍之內。按照本發明，獲得優化源和優化掩模的方法包括步驟從照明源提供照明到若干 源點及預定掩模圖案；在由提供到預定掩模圖案的照明形成的像面上選擇ー些分裂點；確定每個分裂點的照明強度和像斜率對數；及同時改變照明源強度和形狀及掩模衍射級的幅值和相位以在像面形成圖像，以至于使分裂點處最小像斜率對數最大化同時照明強度在預定強度范圍之內。
按照本發明，掩模上的透射和相移特征的設置優化方法包括步驟基于掩模優化衍射級獲得優化掩模透射特征；找出最大和最小透射區域；將以最大透射或最小透射區域為中心的區域指定為基本區域；改變每個基本區域的邊界以適合優化衍射級，其中每個基本區域具有一最小尺寸，該尺寸基本上等于掩模的最小特征尺寸。在本發明的方法中，獲得優化掩模透射特征的步驟可包括確定優化掩模水平衍射級的步驟，其中水平衍射級數由下式決定/77 = 2floor+-^~ +1
Ar其中，m表示水平衍射級數；\表示照明源的波長；NA表示投影光學系統的數值孔徑；及表示照明源光束分布的徑向長度。在本發明的方法中，獲得優化掩模透射特征的步驟包括確定優化掩模的垂直衍射 級的步驟，其中該垂直衍射級數由下式決定
「dx + 腳In = 2floor --- -~~ + I
a _其中，n表示垂直衍射級數；\表示照明源的波長；NA表示投影光學系統的數值孔徑；及表示照明源光束分布的徑向長度。按照本發明，計算機可讀介質可包括用于計算機完成應用于掩模照明的照明源優化方法的指令，其中該方法包括步驟從照明源提供照明到若干源點及預定掩模圖形上；選擇被提供到預定掩模圖形的照明所形成的圖像所在的像面的分裂點；確定每個分裂點的照明強度及像斜率對數；確定優化照明源作為使在選擇的分裂點處像斜率對數最大且強度處于預定范圍之內的照明源。按照本發明的計算機可讀介質可包括用于計算機完成確定優化掩模方法的指令，其中該方法包括步驟確定理想掩模的優化衍射級；基于理想掩模的優化衍射級獲得優化透射掩模；并基于優化透射掩模確定優化掩模，其中該理想掩模的優化衍射級通過確定在像面中形成圖像的衍射級幅值及相位來確定，其使在使用者所選定的分裂點處最小照明斜率對數最大化同時使分裂點處的照明強度在預定范圍之內。按照本發明計算機可讀介質可包括用于計算機完成獲得優化源和優化掩模的方法的指令，所述方法包括步驟從照明源提供照明到若干源點及預定掩模圖形上；在提供到預定掩模圖形的照明所形成的圖像的像平面上選擇分裂點；確定每個分裂點處的照明強度和像斜率對數；及同步改變該照明源的強度和形狀及該掩模的幅值及相位以在像面上形成圖像，使分裂點處最小像斜率對數最大化同時分裂點處的強度處于預定強度范圍內。按照本發明計算機可讀介質可包括用于計算機完成優化布置掩模透射及相移特征方法的指令，其中該方法包括步驟基于該掩模優化衍射級獲得優化掩模透射特征；找出最大和最小透射區域；將以最大或最小透射區域為中心的區域指定為基本區域；改變每個基本區域的邊界以適合優化衍射級，其中每個基本區域具有基本等于該掩模最小特征尺寸的最小尺寸。按照本發明計算機可讀介質可包括用于計算機完成優化布置掩模透射及相移特征方法的指令，其中該方法包括步驟獲得優化掩模透射特征；找出最小透射區域；將以最小透射區域為中心的區域指定為基本區域；改變每個基本區域的邊界以適合優化衍射級，其中每個基本區域具有基本上等于該掩模最小特征尺寸的最小尺寸。一種計算機可讀介質可進ー步包括用計算機完成下列步驟的指令找出最大透射區域；將以最大透射區域為中心的區域指定為透射基本區域；改變透射基本區域的邊界以適合優化衍射級，其中透射基本區域具有基本上等于該掩模最小特征尺寸的最小尺寸。在本發明的計算機可讀介質中，獲得優化掩模透射特征的步驟可包括確定優化掩模水平衍射級的步驟，其中該水平衍射級數由下式決定W = 2 floor d' 'ょ歷 + I|_A_其中，m表示水平衍射級數；\表示照明源的波長；NA表示投影光學系統的數值孔徑；及表示照明源光束分布的徑向長度。在本發明的計算機可讀介質中，獲得優化掩模透射特征的步驟可包括確定優化掩模垂直衍射級的步驟，其中該垂直衍射級數由下式決定n = 2floor Pズぴ賺 + ])似 + j
A其中，n表示垂直衍射級數；\表示照明源的波長；NA表示投影光學系統的數值孔徑；及0 ■表示照明源光束分布的徑向長度。按照本發明，用于優化掩模照明的照明源的裝置包括ー輸入裝置，其輸入照明器件的特征；及ー處理裝置，其改變照明強度及形狀，以在使用者所選定的分裂點處使最小像斜率對數最大化的像面中形成圖像。按照本發明，優化掩模裝置包括ー輸入裝置，其輸入所需的圖像圖形；及ー處理裝置，其改變衍射級的幅值及相位以在使用者所選定的分裂點處使最小像斜率對數最大化同時使分裂點強度在預定強度范圍內的像面中形成圖像。按照本發明，獲得優化照明源及優化掩模的裝置包括一接收用戶輸入的輸入裝置；及ー處理裝置以同步改變照明源強度及形狀并改衍射級幅值及相位以在使用者所選定的分裂點處使最小像斜率對數最大化同時使分裂點強度在預定強度范圍內的像面中形成圖像。按照本發明，用于優化掩模透射及相移特征設計的裝置包括ー輸入裝置，其輸入照明器件的特征；及ー處理裝置，其基于掩模優化衍射級獲得優化掩模透射特征；找出最小和最大透射區域；將以最小透射或最大透射區域為中心的區域指定為基本區域，及改變該基本區域邊界以適合優化衍射級，其中，該基本區域具有基本上等于掩模最小特征尺寸的最小尺寸。在本發明裝置中，該優化掩模透射特征可包括優化掩模的水平衍射級，該水平衍射級數由下式決定m = Ifloor— + I
X其中，m表示水平衍射級數；\表示照明源的波長；NA表示投影光學系統的數值孔徑；及表示照明源光束分布的徑向長度。在本發明裝置中，該優化掩模透射特征可包括優化掩模的垂直衍射級，該垂直衍射級數由下式決定
權利要求
1.一種獲得目標源和目標掩模的方法，包括步驟 確定如何將照明從照明源提供到若干源點及對應于預定掩模圖案的掩模 在由提供到預定掩模圖案的照明形成的像的像面上選擇分裂點 確定每個分裂點照明的強度和像斜率對數；及 同時改變照明光源的強度和形狀，以及掩模衍射級的幅值和相位，以在像面形成圖像，在分裂點處使該最小像斜率對數最大化同時使在分裂點處的強度在預定強度范圍內，由此分別從所述改變的照明光源和掩模獲得所述目標源和目標掩摸。
2.如權利要求I所述的方法，其中獲得目標掩模的步驟包括確定水平衍射級數的步驟，其中該水平衍射級數由下式決定
3.如權利要求I所述的方法，其中獲得目標掩模的步驟包括確定垂直衍射級數的步驟，其中該垂直衍射級數由下式決定
4.如權利要求I所述的方法，其中獲得目標掩模的步驟包括在空間頻域中確定優化衍射級。
5.如權利要求I所述的方法，其中獲得目標掩模的步驟包括步驟 定位最大透射區域和最小透射區域； 將以最大透射區域或最小透射區域為中心的區域指定為基本區域； 改變所述基本區域的邊界以匹配優化衍射級， 其中所述基本區域具有一最小尺寸，該尺寸基本上等于目標掩模的最小特征尺寸。
6.一種優化在掩模上的透射布置和相移特征的方法，包括步驟 基于掩模優化衍射級獲得優化掩模透射特征； 基于所述得到的優化掩模透射特征定位通過所述掩模的最大和最小透射區域； 將以最大透射和最小透射區域之ー為中心的區域指定為所述掩模的基本區域； 改變所述基本區域的邊界以匹配優化衍射級， 其中所述基本區域具有一最小尺寸，該最小尺寸基本上等于掩模的最小特征尺寸。
7.如權利要求6所述的方法，其中獲得優化掩模透射特征的步驟包括確定將由確認的照明系統來照明的優化掩模的水平衍射級數的步驟，其中水平衍射級數由下式決定
8.如權利要求6所述的方法，其中獲得優化掩模透射特征的步驟包括確定將由確認的照明系統來照明的優化掩模的垂直衍射級數的步驟，其中該垂直衍射級數由下式決定
9.如權利要求6所述的方法,其中該掩模是CPL掩模。
全文摘要
本發明涉及獲得目標源和目標掩模的方法和優化在掩模上的透射布置和相移特征的方法。具體地，獲得目標源和目標掩模的方法，包括步驟確定如何將照明從照明源提供到若干源點及對應于預定掩模圖案的掩模在由提供到預定掩模圖案的照明形成的像的像面上選擇分裂點確定每個分裂點照明的強度和像斜率對數；及同時改變照明光源的強度和形狀，以及掩模衍射級的幅值和相位，以在像面形成圖像，在分裂點處使該最小像斜率對數最大化同時使在分裂點處的強度在預定強度范圍內，由此分別從所述改變的照明光源和掩模獲得所述目標源和目標掩模。
文檔編號G03F1/08GK102645851SQ20121009413
公開日2012年8月22日 申請日期2004年3月31日 優先權日2003年3月31日
發明者R·J·索查 申請人:Asml蒙片工具有限公司