专利名称：确定曝光条件和掩模图案的方法
技术领域：
本发明一般涉及用于制造例如半导体集成电路、液晶面板和图像传感器的光刻技术，并且更特别地，涉及确定曝光条件和掩模图案的方法。
背景技术：
伴随半导体器件的微构图的最近的进展，对于曝光装置转印(解析)希望的图案而言变得困难。由此，为了跟上半导体器件的小型化，曝光装置使用诸如变更的照明和光学接近校正(optical proximity correction,0PC)的分辨率提高技术，以优化用于对掩模照明的照明配置(有效光源分布)或掩模图案。照明配置(有效光源分布)是在照明光学系统的光瞳平面(pupil plane)上形成的光强度分布，并且还用作对掩模照明的光的角度分布。为了优化照明配置，首先，设定用于器件的布局图案(目标图案)、用于转印图案(光学图像)的评价位置、以及评价位置处的评价值(例如，尺寸、DOF或曝光裕度)。然后，在改变照明配置的同时计算转印图案，以获得转印图案上的评价位置处的评价值。重复执行转印图案计算和评价值获得，直到所获得的评价值达到允许范围或者照明配置的改变次数达到预定的数量。在具有预定强度的环形(annular)照明中，通过例如将内侧σ (inner ο ) 和外侧ο (outer ο)作为其参数(变量)的函数，数值地表现照明配置，所述参数(变量) 被使用例如Monte Carlo方法优化。即使当使用同一掩模图案时，转印图案也随着照明配置的变化而变，因此，在改变照明配置之后，转印图案从目标图案偏移。因此，需要OPC以使转印图案与目标图案匹配。每当照明配置改变或照明配置改变预定的量时进行0PC。美国专利No. 6563566提出设定要在基板(晶片)上形成的图案并且计算通过数学方法优化的照明配置和掩模图案的技术。在美国专利No. 6563566中公开的技术解析地计算解(掩模图案和照明配置)而不是重复演算。虽然在美国专利No. 6563566中公开的技术没有采用0PC，但是，要在基板(例如，晶片)上形成的图案和优化的掩模图案相互不同，因此，可以说该技术在广义上是包含掩模图案校正的照明配置优化技术。在美国专利 No. 6563566中公开的技术具有解析地计算解的优点，但是，它不仅需要将评价值限于光学图像的倾斜(tilt)，而且需要将要在基板上形成的图案的类型限于一种特定类型。以这种方式，由于在美国专利No. 6563566中描述的技术具有仅提供少量的自由度的缺点，因此它是不实用的。不幸的是，对于与掩模图案和照明配置的优化有关的现有技术而言，以足够的精度形成迅速变得微细化的图案成为不可能的。这是由于，掩模图案和照明配置被单独地优化，即，它们不同时被优化。如上所述，OPC依赖于照明配置，并因此一般在确定(优化)照明配置之后被执行。但是，掩模图案在OPC之后变形，因此，在OPC之后，在OPC之前确定的照明配置可能不再是最优的。
发明内容
本发明提供可确定曝光条件和掩模图案的方法，所述曝光条件和掩模图案取得良好的成像性能。本发明在其第一方面中提供一种使用计算机来确定用于曝光装置的曝光条件和掩模图案的方法，所述曝光装置经由投影光学系统将掩模图案投影到基板上以将基板曝光，所述方法包括第一步骤，设定曝光条件和掩模图案；第二步骤，使用在第一步骤中设定的曝光条件、使用描述通过投影光学系统在基板上形成的掩模图案的图像的质量的指标的第一评价函数来暂时确定掩模图案；第三步骤，使用在第二步骤中暂时确定的掩模图案和在第一步骤中设定的曝光条件来计算描述通过投影光学系统在基板上形成的掩模图案的图像的质量的指标的第二评价函数的值；第四步骤，基于在第三步骤中计算的第二评价函数的值来改变曝光条件和掩模图案；以及第五步骤，包括判断是否要在将在第四步骤中改变的曝光条件和掩模图案定义为初始值之后执行重复第二步骤和第三步骤的处理的处理，其中，在第五步骤中，如果第二步骤和第三步骤的重复次数还没有达到预定的数量并且在最新的第三步骤中计算的第二评价函数的值还没有达到允许范围，那么判断要执行重复第二步骤和第三步骤的处理；或者，如果第二步骤和第三步骤的重复次数已达到了预定的数量或者在最新的第三步骤中计算的第二评价函数的值已达到了允许范围，那么判断将不执行重复第二步骤和第三步骤的处理，并且，在最新的第二步骤中暂时确定的掩模图案和在最新的第四步骤中改变的曝光条件分别被确定为掩模图案和曝光条件。本发明在其第二方面中提供一种使用计算机来确定用于曝光装置的曝光条件和掩模图案的方法，所述曝光装置经由投影光学系统将掩模图案投影到基板上以将基板曝光，所述方法包括第一步骤，设定曝光条件和掩模图案；第二步骤，使用在第一步骤中设定的掩模图案、使用描述通过将掩模图案投影到基板上以在所述曝光条件下将基板曝光而在基板上形成的掩模图案的图像的质量的指标的第一评价函数来暂时确定曝光条件；第三步骤，使用在第一步骤中设定的掩模图案和在第二步骤中暂时确定的曝光条件来计算描述通过投影光学系统在基板上形成的掩模图案的图像的质量的指标的第二评价函数的值；第四步骤，基于在第三步骤中计算的第二评价函数的值来改变曝光条件和掩模图案；以及第五步骤，包括判断是否要在将在第四步骤中改变的曝光条件和掩模图案定义为初始值之后执行重复第二步骤和第三步骤的处理的处理，其中，在第五步骤中，如果第二步骤和第三步骤的重复次数还没有达到预定的数量并且在最新的第三步骤中计算的第二评价函数的值还没有达到允许范围，那么判断要执行重复第二步骤和第三步骤的处理；或者，如果第二步骤和第三步骤的重复次数已达到了预定的数量或者在最新的第三步骤中计算的第二评价函数的值已达到了允许范围，那么判断将不执行重复第二步骤和第三步骤的处理，并且，在最新的第二步骤中暂时确定的曝光条件和在最新的第四步骤中改变的掩模图案分别被确定为曝光条件和掩模图案。参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
图IA和图IB分别是表示有效光源和掩模图案的示图；图2A 2G是表示通过根据在先发明的方法和根据第一实施例的方法所获得的优化结果的示图；图3是根据第一实施例的优化方法的流程图4是表示有效光源的示图；图5是根据第二实施例的优化方法的流程图；图6是表示根据第二实施例的评价图案的示图；图7A是表示通过根据在先发明的方法所确定的有效光源分布的示图；图7B是表示通过根据第二实施例的方法所确定的有效光源分布的示图；以及图8是根据在先发明的优化方法的流程图。
具体实施例方式本发明的申请人对于在美国专利No. 6563566中描述的现有技术作了进一步发展，并且提出了建立描述曝光条件和掩模图案的函数以同时优化和确定用于曝光装置的曝光条件和掩模图案的方法(日本专利申请No. 2010-207153)。将参照图8来描述根据该在先发明的方法。在根据该在先发明的方法中，在步骤S301中，计算机(或者，例如CPU或 MPU)设定用于曝光条件和掩模图案的参数的初始值。在步骤S302中，计算机评价描述各评价部分中的多个评价项的指标的评价函数。指标在这里意味着与通过经由投影光学系统将掩模图案投影到基板上以曝光基板而在基板上产生的图像的质量相关联的指标。在步骤 S303中，计算机判断评价函数的值是否已达到了允许范围。如果在步骤S303中判断评价函数的值还没有达到允许范围，那么在步骤S304中计算机改变曝光条件和掩模图案的参数， 并且，执行重复步骤S302的处理。如果在步骤S303中判断评价函数的值已达到允许范围， 那么计算机将在最新的循环的步骤S304中改变的曝光条件和掩模图案的参数确定为曝光条件和掩模图案的参数，并且结束该序列。图IA表示根据在先发明的方法中的曝光条件和掩模图案的参数。使用在图IA 所示的具有外侧σ 101、内侧σ 102和开口(aperture)角103的斜的四极(diagonal quadrupole)中限定的参数作为照明配置(有效光源分布)的参数。作为曝光条件的参数，数值孔径(numerical aperture, ΝΑ)也改变。曝光条件的参数在以下范围中改变ΝΑ 在0. 60到0. 86之间改变；外侧σ在0. 70到0. 95之间改变；σ比(内侧σ /外侧σ )在 0.50到0.80之间改变；并且，开口角在20°到90°之间改变。使用图IB所示的包含线宽度为125nm并且节距(pitch)为250nm的21 X 21个密集地排布的孔的图案作为掩模图案。限定总共12个评价部分图IB所示的六个孔201 206的垂直线宽度和水平线宽度。掩模图案的参数在以下范围中改变掩模图案的线宽度 (像面上换算)在9Onm到ISOnm之间改变；并且，图像偏移的量(像面上换算)在_5nm到 +5nm之间改变。表1表示由用来优化曝光条件和掩模图案两者的评价函数描述的用于成像性能的指标和它们的允许范围的阈值。表 权利要求
1.一种确定用于曝光装置的曝光条件和掩模图案的方法，所述曝光装置经由投影光学系统将掩模图案投影到基板上以将基板曝光，所述方法包括第一步骤，设定曝光条件和掩模图案；第二步骤，使用在第一步骤中设定的曝光条件、使用描述通过投影光学系统在基板上形成的掩模图案的图像的质量的指标的第一评价函数来暂时确定掩模图案；第三步骤，使用在第二步骤中暂时确定的掩模图案和在第一步骤中设定的曝光条件， 计算描述通过投影光学系统在基板上形成的掩模图案的图像的质量的指标的第二评价函数的值；第四步骤，基于在第三步骤中计算的第二评价函数的值来改变曝光条件和掩模图案；以及第五步骤，包括判断是否要在将在第四步骤中改变的曝光条件和掩模图案定义为初始值之后执行重复第二步骤和第三步骤的处理的处理，其中，在第五步骤中，如果第二步骤和第三步骤的重复次数还没有达到预定的数量并且在最新的第三步骤中计算的第二评价函数的值还没有达到允许范围，那么判断要执行重复第二步骤和第三步骤的处理；或者，如果第二步骤和第三步骤的重复次数已达到了预定的数量或者在最新的第三步骤中计算的第二评价函数的值已达到了允许范围，那么判断将不执行重复第二步骤和第三步骤的处理，并且，在最新的第二步骤中暂时确定的掩模图案和在最新的第四步骤中改变的曝光条件分别被确定为掩模图案和曝光条件。
2.根据权利要求1的方法，其中， 第二步骤包含通过改变掩模图案而获得由第一评价函数描述的指标的值的步骤； 基于所获得的每一个指标的值的变化量和掩模图案的变化量而计算表示所获得的每一个指标的值关于掩模图案的变化量的变化率的灵敏度的步骤；以及根据所计算的每一个指标的灵敏度以及所获得的每一个指标的值与该指标的值的目标值的差值而确定下一个要评价的掩模图案的步骤。
3.一种确定用于曝光装置的曝光条件和掩模图案的方法，所述曝光装置经由投影光学系统将掩模图案投影到基板上以将基板曝光，所述方法包括第一步骤，设定曝光条件和掩模图案；第二步骤，使用在第一步骤中设定的掩模图案、使用描述通过投影光学系统在基板上形成的掩模图案的图像的质量的指标的第一评价函数来暂时确定曝光条件；第三步骤，使用在第一步骤中设定的掩模图案和在第二步骤中暂时确定的曝光条件， 计算描述通过投影光学系统在基板上形成的掩模图案的图像的质量的指标的第二评价函数的值；第四步骤，基于在第三步骤中计算的第二评价函数的值来改变曝光条件和掩模图案；以及第五步骤，包括判断是否要在将在第四步骤中改变的曝光条件和掩模图案定义为初始值之后执行重复第二步骤和第三步骤的处理的处理，其中，在第五步骤中，如果第二步骤和第三步骤的重复次数还没有达到预定的数量并且在最新的第三步骤中计算的第二评价函数的值还没有达到允许范围，那么判断要执行重复第二步骤和第三步骤的处理；或者，如果第二步骤和第三步骤的重复次数已达到了预定的数量或者在最新的第三步骤中计算的第二评价函数的值已达到了允许范围，那么判断将不执行重复第二步骤和第三步骤的处理，并且，在最新的第二步骤中暂时确定的曝光条件和在最新的第四步骤中改变的掩模图案分别被确定为曝光条件和掩模图案。
4.根据权利要求3的方法，其中，第二步骤包含通过改变曝光条件而获得由第一评价函数描述的指标的值的步骤；基于所获得的每一个指标的值的变化量和曝光条件的变化量而计算表示所获得的每一个指标的值关于曝光条件的变化量的变化率的灵敏度的步骤；以及根据所计算的每一个指标的灵敏度以及所获得的每一个指标的值与该指标的值的目标值的差值而确定下一个要评价的曝光条件的步骤。
5.根据权利要求2的方法，其中，由用户输入的值被设定为每一个指标的灵敏度的初始值。
6.根据权利要求2的方法，其中，如果在计算灵敏度的步骤中所计算的灵敏度没有落入事先设定的允许值，那么所计算的灵敏度被校正为落入允许范围的灵敏度。
7.根据权利要求1的方法，其中，第一步骤中的优化使用下坡式单纯形法。
8.根据权利要求1的方法，其中，第一评价函数包含以投影光学系统的像平面上的线宽误差、图案的偏移量、图案边缘的偏移量、以及NILS中的至少一个作为变量的函数，以及第二评价函数包含以投影光学系统的像平面上的线宽误差、图案的偏移量、图案边缘的偏移量、NILS、图像的对比度、焦深、以及曝光裕度中的至少一个作为变量的函数。
全文摘要
本发明涉及确定曝光条件和掩模图案的方法，所述确定曝光条件和掩模图案的方法包括设定曝光条件和掩模图案；使用设定的曝光条件、使用描述掩模图案的图像的质量的指标的第一评价函数来暂时确定掩模图案；使用暂时确定的掩模图案和设定的曝光条件计算描述掩模图案的图像的质量的指标的第二评价函数的值；基于计算的第二评价函数的值改变曝光条件和掩模图案；以及判断是否要执行重复暂时确定步骤和计算步骤的处理。在判断步骤中，在最新的第二步骤中暂时确定的掩模图案和在最新的第四步骤中改变的曝光条件分别被确定为掩模图案和曝光条件。
文档编号G03F1/36GK102455602SQ201110310460
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月14日 优先权日2010年10月19日
发明者荒井祯 申请人:佳能株式会社