專利名稱：光刻裝置和使用光刻模擬技術優(yōu)化照明光源的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于優(yōu)化光刻裝置照明光源的方法。尤其是涉及一種利用計算機模擬技術優(yōu)化照明光源的方法。
背景技術：
此處使用的術語“構圖部件”應當廣義地理解為涉及能夠給入射輻射光束賦予帶圖案的橫截面的部件，其中所述圖案與要在基底的靶部上產生的圖案一致；術語“光閥”也用于本文中。一般地，所述圖案與在靶部中形成的諸如集成電路或其它器件的特殊功能層相對應靶部。這類構圖部件的一個實例為掩膜。掩膜的概念在光刻中是公知的，它包括例如雙掩膜型、交替相移掩膜型、衰減相移掩膜型，及各種混合掩膜型。這類掩膜在輻射光束中的設置使入射到掩膜上的輻射能根據掩膜上的圖案而選擇性地被透射(在透射性掩膜的情形下)或被反射(在反射性掩膜的情形下)。在使用掩膜的情形中，支承結構一般是一個掩膜臺，它確保掩膜能夠被保持在入射輻射光束中的所需位置處，并且如果需要，該臺會相對于光束移動。
構圖部件的另一個實例為可程控反射鏡陣列。這類陣列的一個實例是帶有粘性控制層和反射面的可尋址矩陣面。這類裝置的基本原理是，例如，反射面的尋址區(qū)域反射作為衍射光的入射光，而未尋址區(qū)域反射作為非衍射光的入射光。利用合適的濾光器，所述非衍射光能夠從反射束中被濾除，只保留衍射光；這樣，光束根據可尋址矩陣面的尋址圖案而產生圖案?？沙炭胤瓷溏R列的另一個實例采用微反射鏡的矩陣排列，其中的每一個微反射鏡都能通過施加適當的局部電場或使用壓電致動裝置而獨立的關于一軸傾斜。再者，這些反射鏡是矩陣可尋址的，從而尋址反射鏡將沿不同于非尋址反射鏡的方向反射入射輻射光束；這樣，反射的光束就被根據可尋址反射鏡列的尋址圖案來形成圖案。所需的尋址矩陣可以使用合適的電子裝置來完成。在上述的兩種情況中，構圖部件可以包括一個或多個可程控反射鏡陣列。有關此處提到的反射鏡陣列的更多信息可以從例如美國專利US5296891和US5523193及PCT專利申請WO98/38597和WO98/33096中獲得，這些文獻在此引入作為參考。在可程控反射鏡列的情形中，所述支承結構可以具體化為框架或工作臺，例如所述結構根據需要可以是固定的或是可移動的。
構圖部件的另一個實例為可程控LCD陣列。在美國專利US5229872中給出這類構造的一個例子，在此引作參考。同上，所述支承結構可以具體化為框架或工作臺，例如所述結構根據需要可以是固定的或是可移動的。
為了簡單起見，本文其余部分中一些情況中具體以掩膜和掩膜臺為例；但是，在這些例子中所討論的一般原理應當被理解為在如上所述構圖部件的更寬范圍內。
光刻投影裝置可以用于例如集成電路(ICs)的制造中。在這種情況中，構圖部件可生成對應于IC一個單層的電路圖案，此電路圖案可成像在已經涂有輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)的靶部(例如，包括一個或多個電路小片(die))上。一般地，單個晶片將包含相鄰靶部的整個網格(network)，其中這些相鄰的靶部由投影系統逐個相繼輻射。在目前通過采用掩膜臺上的掩膜來形成圖案的裝置中，有兩種不同類型的機器。在一種類型的光刻投影裝置中，通過將整個掩膜圖案一次曝光在該靶部上而照射每個靶部。這類裝置通常被稱作晶片分檔器。另一種裝置，通常稱作分布掃描裝置，通過在投射光束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)漸進地掃描掩膜圖案，并同時沿平行于或反平行于該給定參考方向同步掃描基底基底臺來輻射每個靶部；因為一般來說，投影系統具有放大系數M(一般＜1)，因此基底臺的掃描速度V是掩膜臺掃描速度的M倍。從例如美國專利US6046792中可以收集到有關此處描述的光刻裝置的更多信息。
在一種已知的光刻投影裝置的制作方法中，圖案(例如，在掩膜中)被成像在至少部分覆蓋有輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底上。在此成像步驟之前，可以對基底進行各種處理，例如涂底漆、涂覆抗蝕劑及軟烤。在曝光后，可以對基底進行其它處理，例如曝光后烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤和測量/檢查成像特性。以這一系列工藝為基礎，對例如IC的器件的單層形成圖案。然后，可對這種圖案層進行各種處理，像蝕刻、離子注入(摻雜)、噴鍍金屬、氧化、化學、機械拋光等所有的的處理這些都是用來制造一個單層。如果需要若干層，那么每一新層都要重復該全部步驟或者其變化。確保各種層疊體的疊層(并置層)盡可能地精確是很重要的。為此目的，在晶片的一個或多個位置上設置一個小的標記掩膜，進而限定晶片上坐標系的原點。結合基底保持架定位設備(下文稱為“定位系統“)使用光學和電氣器件，在一新層將要并置在已有層上時，該標記每次都可被重定位，而且可以用作定位參照。最終，基底(晶片)上出現一排器件。然后，通過諸如切割或鋸斷的操作技術將這些器件彼此分開，由此單個的器件就可安裝在載體上，與管角等連接。從例如在此引作參考的一書“微芯片制作半導體加工實踐入門”，第三版，Peter van ant，McGraw Hill出版社，1997，ISBN0-07-067250-4，可以獲得有關這些加工的進一步信息。
為了簡單起見，在下文中投影系統被稱作“鏡頭”；但是，該術語應當被廣義理解為包含各種類型的投影系統，例如包括折射光學裝置、反射光學裝置和反折射系統。輻射系統還包括依照用來引導、成形或控制透射輻射束的任一設計類型進行操作的部件，這些部件也可以共同地或單個地稱作“透鏡”。此外，光刻裝置可以是具有兩個或多個基底臺(和/或兩個或多個掩膜臺)的類型。在這種“多級”設備中，可以并行地使用這些附加工作臺，或者在一個或多個工作臺被用于曝光的同時而在一個或多個工作臺上進行準備工作。例如，在美國專利US5,969,441和US6,262,796中描述了雙級光刻裝置。
光刻被廣泛公認為是集成半導體電路制造中的一個關鍵步驟。目前，沒有能提供具有相似精確度、速度和經濟生產率的所需構圖系統結構的可替換技術。但是，由于ICs的尺寸變得更小，光刻將成為，如果不是最重要，也是重要控制因素之一，其中所述因素使得以真正大規(guī)模制造小型半導體元件裝置得以實現。
圖案打印局限的理論估算可以由等式(1)中瑞利判據分辨率R給出R＝k1*λ/NA (1)
其中λ為所用輻射光束的波長，NA為投影系統中透鏡的數值孔徑以及k1為工藝相關調節(jié)系數。
遵循等式(1)，分辨率可以通過三種方法得到改善縮短輻射波長λ，增加數值孔徑NA或是減少k1值。在過去已經實行了這些方案，并希望將來仍繼續(xù)實行。
光刻裝置的工作性能及其限制也可通過焦深(Depth Of Focus)(DOF)予以解釋和說明，它通常被視為限定光刻投影裝置分辨率的最重要因素之一。等式(2)中定義的DOF，也被定義為圖案的足夠清晰圖像上沿光軸的距離。
DOF＝+/-k2*λ/NA2(2)其中k2經驗常數。
附加的特征曲線/測量值幫助更好地理解光刻在分辨率限制上的實際難度包括曝光寬容度(EL)，疏密偏差(Dens Isolate Bias)(DIB)，以及掩膜誤差放大系數(MEEF)。曝光寬容度指打印圖案的臨界尺寸(CD)可允許的百分比定量范圍，通常為10％。其和DOF一起被用作限定加工窗口，即根據規(guī)定的技術要求保持最終保護層外形的聚焦和曝光區(qū)域。DIB相似特征之間尺寸差異的測量值，取決于圖案的密度。最后，MEEF說明分劃板(reticle)CD誤差如何轉換為晶片CD誤差。
隨著半導體工業(yè)進入長時間的亞微米時代，由于焦深的降低、鏡頭設計的難度和透鏡制造技術的復雜度，目前可用的光刻技術的分辨率已達到極限。為了解決上述問題，一直在努力完善分辨率改進技術。
過去，光刻投影設備的分辨率極限通過照明系統數值孔徑(NA)的相關尺寸的控制予以優(yōu)化。這種關于投影系統物鏡NA的控制考慮到在掩膜板上的空間相干性改變，通常稱作局部相干性。這種控制通過Khler照明系統中聚光透鏡光瞳的特性予以實現。實質上，這涉及到衍射信息的光處理操作。通常利用呈整圓形的照明器裝置實現投影成像系統的局部相干性的優(yōu)化。通過用照明器光瞳尺寸控制物鏡中衍射信息的分布，可獲得最大圖像調制。照明系統還可通過對整圓形照明器裝置的各種變化得到進一步改善。系統中光照以一定的角度傾斜入射在掩膜上，使得零級和一級衍射分布在光軸兩側的任一側，系統為分辨率改進創(chuàng)造條件。這種方法通常稱作離軸照射。
離軸照射通過輻射光束關于透鏡光軸以一定的角度照射掩膜來改善分辨率。輻射光束入射在掩膜上，起到衍射光柵的作用，通過傳輸穿過透鏡的更多衍射級輻射光束改善圖像的對比度。與常規(guī)掩膜共用的離軸照射技術所產生的分辨率改善效果同使用相移掩膜獲得的分辨率改善效果相類似。
已經完善其它各種改進技術來提高分辨率和增加焦深，這些技術包括光學鄰近誤差(OPE)的光學鄰近修正(OPC)，相移掩膜(PSM)和亞分辨率輔助特征(SRAF)。每項技術可以單獨使用，或和其他技術共用來改善光刻投射設備的分辨率。
一種產生離軸照射的方法是將金屬光圈擋片濾波器插入提供傾斜照射的投影系統照明器的復眼透鏡組件中。上述金屬板上的圖案有四個對稱設置的孔(區(qū)域)，所述孔的尺寸大小和間隔設置對特定幾何尺寸定位和負載比例允許衍射級重疊在光掩膜上的。這樣的方法使射到掩膜上的光強損失巨大、光通量降低并使該方法不令人滿意。另外，四個圓形孔需要針對某些掩膜幾何圖形和傾斜度予以特殊設計而且不改善其它幾何尺寸和間隙的特性。本領域的在先技術描述了這樣的方法，其使用光圈擋片的兩個或四個孔。例如，參看EP0500393，美國專利US5305054、US5673103、US5638211，以及EP0496891和EP0486316。
離軸照射的另一個方法是使用在專利U.S.6,452,662中披露的四區(qū)結構，該方法將投影系統的照明區(qū)域分成光束，所述光束可將離軸照明光成形分布到光掩膜上。由于具體表現為使離軸照射成形的能力，曝光光源的輸出量和適應性得以保持。另外，這種方法涉及到離軸和軸上(常規(guī)的)結合照明的特性。這樣，用離軸照射方法照射的密致特征的改進比直接離軸照射有顯著降低?？墒?，由于這些特征更優(yōu)選采用同軸照射，故較小密致特征的性能更佳。其結果是密致和稀疏特征之間的光學鄰近效應降低，優(yōu)化更少依賴于幾何特性并能選擇更普遍的照明條件。
參照附圖2-5，截面圖用被照明區(qū)域(下文統稱為孔)示出了目前可得到的照明強度分布或照明裝置，包括小或少的希格瑪(σ)形(附圖2)，環(huán)形(附圖3)，四極形(附圖4)以及類星體形(quasar)(附圖5)。附圖3-5的環(huán)形，四極形和類星體形技術是軸外照明方案的示意圖。
小σ形照明是近似零照射角度(例如幾乎垂直于掩膜)入射在掩膜上，并利用相移掩膜產生分辨率提高和焦深增加的良好效果。環(huán)形照明以環(huán)形對稱的角度入射在掩膜上，其提高分辨率并增大焦深，而比其它照明方案更少依賴圖案。四極形和類星體形照明以四個主要角度入射在掩膜上，提高分辨率并增大焦深，但具有很強的圖案依賴。
參照附圖6和7，示意說明了兩種照明系統。附圖6和7說明的照明系統包括光聚集/準直光學元件10；軸棱鏡/變焦模塊12；和光聚集及投影元件14。照明系統限定光軸16，光瞳平面18，和掩膜板20。軸棱鏡/變焦模塊12包括一對軸棱鏡22，一個凹透鏡和一個凸透鏡，它們之間的間距可以變化。模塊12也包括一個變焦透鏡24。
對于錐形軸棱鏡的情況，附圖8中示出了光瞳平面18處可得到的照明強度分布的一些實例。光斑的大小可通過改變變焦透鏡的位置在狀態(tài)A和B之間改變。類似地，環(huán)狀光斑可以通過改變軸棱鏡的空隙(軸棱鏡之間的間距)在狀態(tài)A和C之間變化。
為了改善照明的均勻性，使用光學積分器26。附圖6中的光學積分器采用如玻璃、氟化鈣或石英棒形成的光管26。耦合器28將光瞳平面18處的照明光耦合到棒26中，系統中還設有棒狀圖像出射光學元件30。附圖7中的復眼(fly’seye)元件32起到積分器的作用。另外，物鏡34和36使該投射光學裝置完整。
從上述討論可知，對于提高光刻透射裝置的分辨率和增大加工窗口，工藝工程師有多種方案可選擇。然而，在給定經費和時間內，在半導體制造設備上(fab)進行試驗，這種包括全面測試這些方案來完善一耐用加工(robustprocess)的方法是完全不切實際的。由于半導體領域中生產循環(huán)周期相對短，在研發(fā)每一條新生產線或每一制造工序所花費的時間量受到嚴格限制。
為了適應上述情況在本行業(yè)中光刻模擬技術已成為一種增長興趣。用于對一個新掩膜測試優(yōu)化光學近似校正特性的模擬試驗可以僅用一天時間，取代為期數月的晶片試驗已成為既定事實，模擬目前被視為輔助光刻設備完善和優(yōu)化的有效手段。
由于模擬可快速評估方案、優(yōu)化工序以及通過減少所需試驗次數以節(jié)省時間和金錢，因此模擬作為完善手段是非常有用的。模擬也能在研究范圍中幫助理解許多物理現象，如推進(pushing)分辨率的局限來獲得光刻裝置波長同級或低級特征尺寸時出現的現象。最后，模擬是使光學光刻延伸到亞-150nm范圍并延長百萬美元分檔器和十億美元fabs使用壽命的有力手段。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是借助于計算機模擬技術優(yōu)化光刻投影裝置的照明條件。本發(fā)明提供適應各種光刻投影裝置照明條件的優(yōu)化技術，例如包括，加工窗口(曝光/劑量范圍與焦深的比值(exposure/dose latitude versus depth offocus))，邊帶(side lobe)印刷和掩膜誤差放大系數。
根據本發(fā)明的這個目的，提供一種借助計算機模擬技術優(yōu)化光刻投影裝置照明條件的方法，其中光刻裝置包括照明器和投影系統，所述方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器光瞳平面的源點格柵(gride)；計算個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列使用模擬模型的模擬結果；并在該單獨計算值的累計結果分析基礎上調節(jié)照度分布。
根據本發(fā)明的另一個目的，提供一種借助運用全抗蝕計算的計算機模擬技術優(yōu)化光刻裝置照明條件的方法，其中光刻裝置包括照明器和投影系統，所述方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇一個抗蝕模型；選擇光瞳板上的源點格柵；計算個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列使用抗蝕模型的模擬結果；并在單獨計算值的累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
根據本發(fā)明的另一個目的，提供一種借助運用等焦距補償技術的計算機模擬技術優(yōu)化光刻裝置照明條件的方法，其中光刻裝置包括照明器和投影系統，所述方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面上的源點格柵；計算個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列所用模型的模擬結果；對具有散焦的個別源點計算表示單獨響應變化的度量標準(metric)，并在度量標準的分析基礎上調節(jié)照度分布。
根據本發(fā)明的另一個目的，提供一種借助運用像差靈敏度(aberrationsensitivity)的計算機模擬技術優(yōu)化光刻裝置照明條件的方法，其中光刻裝置包括照明器和投影系統，所述方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面中源點格柵；對于投影系統確定至少一個像差組，計算個別源點以及至少一個像差組的單獨響應，每個響應表示一個或一系列所用模型的模擬結果；并在單獨計算值的累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
根據本發(fā)明的另一個目的，提供一種借助運用照明器水平面掩膜輔助構件的計算機模擬技術優(yōu)化光刻裝置照明條件的方法，其中光刻裝置包括照明器和投影系統，所述方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；確定掩膜輔助構件的配置以有助于在基底上印刷光刻圖案；選擇照明器的光瞳平面中源點格柵；計算具有和沒有掩膜輔助部件的個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列所用模型的模擬結果；并在單獨計算值的累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
根據本發(fā)明的另一個目的，提供一種借助運用最佳CD(臨界尺寸)均勻性度量標準的計算機模擬技術優(yōu)化光刻裝置照明條件的方法，其中光刻裝置包括照明器和投影系統，所述方法包括限定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面中源點格柵，限定多個參數及其變化范圍；計算個別源點以及每個參數的單獨響應，每個響應表示一個或一系列所用模型的模擬結果；計算一個表示根據很多參數以及個別源點設定光刻圖案的CD變化的度量標準；并在度量標準的分析基礎上調節(jié)照度分布。
根據本發(fā)明的另一個目的，提供一種光刻投影裝置，包括一個用于提供輻射投射光束的照明系統；一個用于支撐構圖部件的支撐部件，所述構圖部件能根據所需圖案對投射光束進行構圖；一個固定基底的基臺；一個用于投射圖案光束到基底靶部的投影系統；一個用于限定要印刷在基底上的光刻圖案的處理器，在照明系統的光瞳平面中選擇一個源點格柵，計算個別源點的各自響應，每個響應表示一個或一系列運用模擬模型的模擬結果，并在每個計算累計結果的分析基礎上計算優(yōu)化后照明的設置；以及一個可選擇地可變光束控制器，它適合調整在投影光束出射其根據處理器所計算出的優(yōu)化照度分布，調整照明系統出射的投射光束的截面光強分布。
根據本發(fā)明的另一個目的，提供一種具有機械可執(zhí)行命令的機械可讀介質編碼，所述命令用于優(yōu)化根據下述方法的照明器中照度分布，該方法包括確定印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器中光瞳平面處源點格柵；計算個別源點的各自響應，每個響應表示一個或一系列使用模擬模型的模擬結果；并在各自計算累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
根據本發(fā)明的另一個目的，提供一種設備的制造方法，包括投射一輻射圖案光束到基底上輻射敏感材料層的靶部，其中在入射掩膜之前，投射光束的截面強度分布應用上述方法已予以優(yōu)化。
盡管根據本發(fā)明的裝置在本文中具體用于ICs的制造，但應當明確地理解，這樣的裝置可能具有許多其它應用。例如，所述裝置可以用于集成光學系統，用于磁疇存儲器的引導和檢測圖案，液晶顯示板，薄膜磁頭等的制造。應當理解，在這種可替換的用途范圍中，本文所使用的術語“分劃板(reticle)”，“晶片”或“電路小片(die)”應認為分別可被更普通的術語“掩膜”，“基底”和“靶部”予以替換。
在本文中，術語“輻射”和“光束”包含所用類型的電磁輻射，包括紫外輻射(例如，波長為365，248，193，157或126nm的輻射)和EUV(極遠紫外輻射，例如具有波長在5-20nm范圍內的輻射)，以及粒子束，如離子光束或電子光束。


以下將參考所附示意圖，僅通過實施例的方式說明
具體實施例方式圖1是光刻投影裝置的示意圖；圖2是小或少，σ形照度分布的示意圖；圖3是離軸環(huán)形照度分布的示意圖；圖4是離軸四極照射設置的示意圖；圖5是離軸類星體形照射設置的示意圖；圖6是照明系統的示意圖；圖7是另一照明系統的示意圖；圖8是圖6和7的照明系統可獲得的照度分布示意圖；圖9也是一照明系統的示意圖；圖10a是圖9中照明系統的多極模發(fā)射元件的示意圖；圖10b是根據本發(fā)明另一實施例的多極模發(fā)射元件的示意圖；圖11是根據本發(fā)明另一實施例的多極模發(fā)射元件的示意圖；圖12是另一照明系統的截面示意圖及其所獲得的照度分布示意圖；圖13是說明用于優(yōu)化根據本發(fā)明實施例的光刻投影裝置的照明條件方法的流程圖；圖14(a)是具有少σ形照度分布的照明器的截面示意圖；圖14(b)是具有四極形照度分布的照明器的截面示意圖；圖15說明標準化空間像對數斜率(NILS)作為特定光刻圖案(由ChromelessPhase光刻掩膜印制的65nm隔離線)的源點位置函數的等高線圖；圖16是說明用于優(yōu)化根據本發(fā)明實施例的光刻投影裝置的照明條件方法的流程圖；圖17是圖16所述方法獲得的等高線圖；圖18是說明用于優(yōu)化根據本發(fā)明實施例照明條件方法的流程圖；圖19是比較用不同試驗照明條件模擬的焦深(DOF)和用圖16和18中所述方法獲得的DOF值曲線圖；圖20是圖19所用幾種照度分布的示意說明圖；圖21是根據商業(yè)模擬軟件(ProlithTM)以及權重劑量(weighted dose)并添加光源測量的本發(fā)明實施例而獲得的幾種照明分布的DOF數值比較表；圖22是兩個DOF數值的比較示意圖，即圖16和18中所描述的用于圖20所示照度分布的方法獲得的DOF數值，以及根據運用全照明器計算商業(yè)模擬軟件所獲得的DOF數值；圖23是兩個DOF數值的比較示意圖，即圖16和18中所描述的用于圖20所示照度分布的方法獲得的DOF數值，以及根據運用全照明器計算商業(yè)模擬軟件所獲得的DOF數值；圖24是說明根據本發(fā)明實施例所使用的等焦距補償技術優(yōu)化照明的方法流程圖；圖25是示出多CD與散焦曲線的對照Bossung曲線圖，每個曲線代表的曝光不同；圖26a和26b示出通過抗蝕計算和空間像計算的等焦距曲率示意圖；圖26c示出了圖26a和26b根據孔距為360nm處90nm孔圖案所研究的光刻問題；圖27a和27b是通過抗蝕計算和空間像計算的等曲率示意圖并說明照明器中對立等焦距的狀態(tài)；圖28是示出對立等焦距的狀態(tài)并說明特定固有圖案(90nm孔/360nm孔距)的最佳照度分布的等高曲線示意圖；圖29示出了CD作為照明條件優(yōu)化后幾個曝光能量散焦的函數的各種變化；圖30a說明了位于照明器中每個源點對最大曝光寬容度max-EL所作貢獻的等值曲線圖；圖30b說明了位于照明器中每個源點對輻射量尺寸比E1∶1所作貢獻的等值曲線圖；圖31是照明器中光瞳板處照度分布，其中照明器包括涉及等焦距補償，曝光寬容度以及輻射量尺寸比的信息；圖32是通過圖31中照度分布所獲得的聚焦曝光矩陣；圖33示出了圖31所示照度分布所獲得的曝光寬容度；圖34示出了對應不同照明條件散焦的曝光寬容度的各種變化；圖35a-d分別說明對曝光寬容度焦深、在曝光寬容度8％處焦深以及位于400nm孔距處對應75nm孔圖案的等焦距曲線的模擬結果；圖36a示出了表示在8％曝光寬容度處焦深(DOF@8％EL)變化的模擬結果，其中所述曝光寬容度作為不同類型照的分布孔距(pitch)的函數，所述函數如圖36b和36c中所示用于相應75nm孔的圖案；圖36b為照明器的光瞳平面處照度分布，所述照明器包括涉及等焦距補償，曝光寬容度和輻射量尺寸比的信息并具有0.4σ+0.90/0.4類星體形照明；圖36c為照明器的光瞳板處照度分布，所述照明器包括涉及等焦距補償，曝光寬容度和輻射量尺寸比的信息并具有0.4σ+0.97/0.4類星體形照明；圖37為說明根據本發(fā)明實施例優(yōu)化照明條件的方法流程圖；圖38a示出了對于三個透鏡，雙直線圖CD變化作為透鏡像差引起的波前誤差函數；圖38b為說明用于模擬由透鏡像差引起的CD變化的雙直線結構示意圖；圖39a是為等高曲線圖，其說明了位于照明器中每個源點對8％曝光寬容度焦深的影響以及對圖38b中所述雙直線結構的估算的聚焦深度處照明器中每個源點的分布；圖39b為說明等焦距曲率以及圖38b中所示雙直線結構估算的等值曲線圖；圖40表示對于三個透鏡以及作為波前像差函數的三種類型照明(σ＝0.25，σ＝0.15，以及小CQuad+σ＝0.15)的雙直線結構CD變化；圖41示出了照明器的光瞳平面處不同的照度分布，其中照明器為圖40的試例，例如σ＝0.25，σ＝0.15，以及小CQuad+σ＝0.15；
圖42是根據本發(fā)明實施例，作為源點位置函數的像差所引起的CD變化的等高曲線圖；圖43是表示8％曝光寬容度焦深變化的等高曲線圖，其中曝光寬容度焦深作為圖38b中所示相同雙直線結構以及無鉻(Chromeless)相位光刻掩膜模擬的源點位置函數；圖44是表示由于根據本發(fā)明實施例，作為源點位置函數的像差所引起的CD變化等高曲線圖；圖45表示對于三個透鏡和作為波前誤差函數的三種類型照明(相位轉換掩膜σ＝0.25，CPL掩膜0.80/0.55類星體30°，以及CPL掩膜0.85/0.50類星體45°)的雙直線結構的CD變化；圖46示出了作為圖44所示三種類型照度分布焦深函數的曝光寬容度變化；圖47是說明根據本發(fā)明實施例的優(yōu)化照明條件的方法流程圖；圖48是具有設置在每個溝道兩邊的掩膜輔助部件(抗擴散條)的溝槽圖案示意圖；圖49a和49b是兩個等高曲線圖，其說明了焦深以及用于模擬圖48種所示部件和6％衰減相位轉換掩膜的源點位置函數的曝光寬容度的變化；圖50示出了作為關于各種抗擴散條間距和各種CQuad柱大小及長短的焦深的函數的曝光寬容度變化；圖51a和51b是兩個等高曲線圖，其說明了焦深以及用于模擬圖48種所示部件(沒有抗擴散棒)和6％衰減相移掩膜的源點位置函數的曝光寬容度的變化；圖52示出了溝槽的CD變化，其中溝槽為35℃Quad溝槽曝光和0.1σ照明的散焦深度函數，所述照明已經通過使用等焦距補償分析選定；圖53表示作為焦深函數的曝光寬容度的變化，其中焦深表示圖47中所示本發(fā)明實施例選定的兩個照度分布；圖54表示作為焦深函數的曝光寬容度的變化，其中焦深表示基于曝光寬容度的效果；圖55為說明根據本發(fā)明實施例，用最佳CDU度量優(yōu)化照明條件的方法流程圖；
圖56示意說明了印在CPL掩膜上的50nm雙直線構圖；圖57根據本發(fā)明實施例，說明作為源點位置函數的DOF@8％EL變化等高曲線圖；圖58為說明根據圖55中所示本發(fā)明實施例的作為源點位置函數的CD變化等高曲線圖；和圖59說明了關于幾種照度分布以及各種參數的CD變化。
具體實施例方式
圖1示意說明了根據本發(fā)明實施例的光刻投影裝置1。所述裝置包括輻射系統Ex、IL，并構造使其施加輻射投射光束PB(例如UV或EUV輻射，例如，由工作波長為248nm，193nm或157nm的準分子激光器發(fā)出的或由13.6nm工作波長的激光放電等離子光源所發(fā)出的輻射)。在本實施例中，輻射系統還包括輻射源LA。所述裝置也包括第一目標(掩膜)臺MT，其設有用于保持掩膜MA(例如，分劃板)的掩膜保持器，并連接到第一定位裝置PM(未示出)以使該掩膜相對于投影系統或透鏡PL精確定位；第二目標(基底)臺WT，其設有用于保持基底W(例如，涂覆抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器，并連接到第二定位裝置PW以使基底相對于投影系統或透鏡PL精確定位。投影系統或透鏡PL(例如石英和/或CaF2透鏡系統或折射或反折射系統，反射鏡組或場致偏轉器(field deflector)陣列)將掩膜MA的輻射部分成像到基底W的靶部C上(例如，包括一個或多個電路小片(die))。投影系統PL被支撐在基準架RF上。
如在此所述，裝置可為透射型(例如，具有透射掩膜)?？墒牵话銇碚f，裝置也可是反射型，(例如具有反射掩膜)。另外，所述裝置可以利用其它種類的構圖部件，如上述涉及的可程控反射鏡陣列型。
輻射源LA(例如，設置在存儲環(huán)或同步加速器中電子束光路周圍的UV準分子激光器、波蕩器或擺動器，激光生成等離子光源，放射光源或電子或粒子束光源)產生輻射光束PB。所述光束PB直接和橫穿過如擴束器Ex的調節(jié)裝置后，再進入照明系統(照明器)IL，照明器IL可以包括可選擇地變光束控制器或調節(jié)裝置AM，該裝置用于設定光束光強分布的外和/或內徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內)。另外，照明器也通常包括各種其它元件，例如積分器IN和聚光器CO。在這種方式中，照射到掩膜MA上的光束PB在其截面具有所需的均勻度和光強分布。
仍參照圖1，投影裝置還包括一個控制單元CU，其可被程控以執(zhí)行例如圖14，16，18，24，37，47和55中所說明的方法，并可控制光刻裝置的不同元件。在本發(fā)明的一個實施例中，控制單元CU可以包括一個處理器，該處理器控制調節(jié)裝置AM以及調整照明器IL出射的投射光束截面光強分布。
參照圖1也應當注意到，光源LA可以位于光刻投影裝置(例如，通常情況時，光源LA為汞燈)的殼體內，但也可以遠離光刻投影裝置，產生的輻射光束被導入所述裝置中(例如在適合的引導反射鏡的輔助下)。在光源LA為準分子激光器時，經常出現后者所述情況。本發(fā)明包括這兩種情況。特別地，本發(fā)明包括的實施例中，輻射系統Ex，IL適于產生小于250nm波長的投影輻射光束，例如具有248nm，193nm，157nm，126nm和13.6nm的波長。
光束PB然后與固定在掩膜臺MT上的掩膜MA相交。橫向穿過掩膜MA后，光束PB穿過鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚焦在基底W上的靶部C處。在第二定位設備PW和干涉儀IF的幫助下，基底臺WT可被準確地移動，例如為了在光束PB的光路中定位不同的靶部C。類似地，例如在從掩膜庫中機械取出掩膜MA后或者在掃描過程中，第一定位設備PM(未示出)能夠根據光束PB的光路精確定位掩膜MA。通常，在長沖程功能塊(粗定位)以及短沖程功能塊(精定位)的幫助下，可實現目標臺MT，WT的移動。可是，在晶片分檔器中(與分步掃描裝置相對)掩膜臺MT僅能被連接到或固定在短沖程致動器上。使用掩膜對準標記M1，M2和基底對準標記P1，P2使掩膜MA和基底W對準。
所述裝置可用于以下優(yōu)選模式1.在步進模式中，賦予投影光束的整個掩膜圖像被一次投射(即單靜態(tài)曝光)到靶部C上，掩膜臺MT和基底臺WT基本保持不動?；着_WT進而在X和/或Y方向移動，以使不同的靶部C得到曝光。在步進模式中，曝光的最大區(qū)域限定了單靜態(tài)曝光成像的靶部C的大小。
2.在掃描的模式中，賦予投影光束的掩膜圖案被投射(即單動態(tài)曝光)到靶部C上，掩膜臺MT和基底臺WT被同時掃描。通過(縮)放大和投影系統PL的反向成像特性，相對于掩膜臺MT確定基底臺WT的速率和方向。在掃描模式中，曝光的最大區(qū)域限定了單動態(tài)曝光中靶部的寬度(在非掃描方向)，而掃描運動的長度確定了靶部的高度(在掃描方向)。
3.在其它模式中，固定可程控構圖部件的掩膜臺MT基本保持穩(wěn)定，賦予投影光束的掩膜圖案被投射到靶部C時，移動或掃描基底臺WT。在該模式中，通常使用脈沖輻射光源并在基底臺WT的每次移動后或在一次掃描過程中的連續(xù)兩次輻射脈沖之間按所需更新可程控構圖部件。這種運作模式能被很容易地應用到無掩膜光刻中，所述無掩膜光刻利用可程控構圖部件，如上面所涉及可程控反射鏡陣列型。
還可運用上述模式的組合和/或變化，或可運用完全不同的使用模式。
參照圖9，照明系統可以包括光聚集/準直光學元件10；軸棱鏡/變焦模塊12；多極模發(fā)射元件38；以及光聚集和投射光學元件14。所述元件沿光軸16放置并用于照射位于掩膜板20上的掩膜MA，進而經由投影系統或鏡頭PL在晶片W上的抗蝕層中產生曝光圖案。圖9中所說明的照明系統包括石英棒狀光聚集器26。圖9中所示的光軸16能被折疊以產生更緊湊的照明系統。
圖10a示出多極模發(fā)射元件38的一個優(yōu)選實施例。元件38插入在光瞳平面18處的光路中，該元件具有四個三角形葉片41，42，43，44并形成馬耳他十字40，在此也可稱為馬耳他孔徑葉片(MAB)。每個葉片有一頂角β。圖10b示出了軸棱鏡/變焦模塊12和MAB40所產生的環(huán)形照明模式的組合而產生的照明強度分布。所述分布具有四個光束或極45。本實施例能實現連續(xù)可變化的四極照明模式。每個極45的徑向位置可通過調整軸棱鏡光學元件22予以改變，每個極的徑向寬度通過調整變焦鏡頭24予以改變，切向極寬度可通過插入另一具有不同頂角β1的葉片組予以改變，如圖11中所示的馬耳他十字形40。去除所有葉片，照明系統可以用于常規(guī)和/或環(huán)形模式，再一次連續(xù)變化。
通過插入不同頂角的葉片使得切向極寬度以不連續(xù)的步驟予以改變。根據本發(fā)明的另一個實施例，切向極寬度可被包括n組葉片的馬耳他十字形的每個臂連續(xù)改變，其關于它們頂點處的系統光軸可相互旋轉。
根據另外實施例，在光學系統中多極模發(fā)射元件38僅使用兩個葉片，所述系統如圖9中所示的照明系統，包括如矩形石英棒26的光導管。葉片之一和光導管26矩形截面的短邊平行，另一葉片和長邊平行。由于光導管26中的多個反射，由此產生的照明模式是環(huán)形和四極形混合的模式。雙葉片系統可產生包括四極元件的照明模式，由于所述四極元件相比馬耳他十字有較少阻擋光束的葉片，從而具有較低的能量損耗。在一個實施例中葉片都為三角形，并象馬耳他十字的兩個垂直臂，例如圖10a中所示的葉片41和42。本實施例中的一個或兩個葉片可以是包括如上所述的可旋轉小葉片組的組合葉片。
葉片一般沿與掩膜MA正交線一致的方向定位，以使得光極45位于與正交線成45°中心角的每個象限內。這種定向可產生線優(yōu)化投射，特別用于致密構件(dense structures)，如用于類似DRAM的構件。正交線通常稱為水平線和垂直線。由于圖案特征在尺寸上的減少，更優(yōu)選位于各個象限內與正交線成90°中心角的光極。適于四極照射的最佳σ形可通過公式估算 適于偶極和45°旋轉四極的最佳σ形可通過公式估算σ＝λ/(2NA·孔距)。
上述使用葉片的實施例的進一步變化是使所有葉片關于照明系統的光軸16旋轉，以使得光極的位置可旋轉。
參照圖12，本發(fā)明的另一個典型實施例包括，具有作為多極模發(fā)生元件的錐形棱鏡50的軸棱鏡/變焦模塊。這也使得常規(guī)的，環(huán)形的和四極形照明產生連續(xù)變化的模式。圖12示出了軸棱鏡/變焦模塊的光學元件。圖12的右側示出了對于軸棱鏡對22a，22b以及變焦透鏡24的各種定位光瞳平面處18的照明強度分布。軸棱鏡對22包括一對具有圓錐表面的元件，一個凹體22a，一個凸體22b，以產生圓形和環(huán)形照明圖案。第四排示出了凸體元件22b中錐形棱鏡50分離的效果。凸體元件22b朝向棱錐50的一邊是凹形錐體，其用于接合錐體50。凸體元件22b和錐體50包括公知的錐形軸棱鏡或小金字塔形的第二軸棱鏡。錐形棱鏡50具有一四邊底部，其相應產生四極模式照明圖案，如圖12右下側所示的四點照明。
圖12中所示的軸棱鏡/變焦模塊允許照明模式從常規(guī)至環(huán)形或四極的連續(xù)變化。變焦透鏡24確定光斑大小或部分相干系數，軸棱鏡對22確定環(huán)形，以及棱錐50確定四極形。另外，因為光通量被重新分配而不是被阻擋，實際上沒有光損耗，從而獲得高輸出量。
本發(fā)明的方法便于光刻裝置的照明條件的優(yōu)化，所述優(yōu)化通過借助計算機模擬選擇照明器的適合分布方案。在本發(fā)明的實施例中，照明條件的優(yōu)化通過一種方法獲得，該方法包括限定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面的源點格柵；計算個別源點的各自響應，每個響應表示一個或一系列使用模擬模型的模擬結果；并在分別計算的累計結果的分析基礎上調節(jié)照明器的照度分布。
參照圖13，將說明光刻裝置照明條件的優(yōu)化方法的典型實施例。
方法開始于步驟(A1)，其中確定了光刻問題。光刻問題指要印刷在基底上的特定圖案。該圖案用于優(yōu)化光刻裝置的參數以及選擇照明系統的適當結構，它是掩膜設計中最具代表性的積極(aggressive)布局。例如，這可以是具有線隔占空比為1∶1至1∶20的特征或同時將密致特征和稀疏特征分組的圖案。
所述方法的步驟(A2)，選定計算圖案分布圖的模擬模型。
本發(fā)明實施例的模擬模型可包括一空間像模型。在這種情況中，將計算出入射光束能量分配在光致抗蝕劑上的分布?？臻g像的計算值以傅立葉光學裝置中的標量或矢量形式表示。特別地，這種模擬可在市售的模擬軟件，如ProlithTM，Solid-CTM等的輔助下予以實現。在本實施例中，光刻裝置的不同元件的特性，如數值孔徑NA或特定圖案，可以為了模擬而作為輸入參數被輸入。
本實施例計算出的圖像可以對照一些預設標準評估，以判定圖像是否有足夠的對比度以在晶片上的光致抗蝕劑中成功地印出所需特征。可通過聚焦范圍分析空間像，提供曝光寬容度和DOF的估測以及為達到最佳光學條件而反復進行的程序。特別地，空間像的質量可以通過使用對比度或標準化的空間像對數斜率(NILS)度量標注(標準化至特征尺寸)而確定。該數值和圖像強度(或空間像)的斜率相一致。
在此具體實施例中，用于運行空間像模擬的關鍵相關參數可包括高斯像面的焦平面距離，即到最佳聚焦面的距離，其通過幾何射線光學元件或準單色光源的中心波長予以確定。這些參數還可以包括照明系統空間部分相干度的測量值、照射半導體基底的透鏡系統的數值孔徑、光學系統的像差以及說明光學掩膜空間傳輸函數的整體描述。
應當理解，步驟(A2)中模擬模型的選擇，不僅限于空間像模型。其它的模型，象集總參量模型或可變閾抗蝕模型都可以用于本發(fā)明的其它實施例中。在所有這些實施例中，選用已與試驗數據相匹配的模型。
也應當理解，步驟(A2)中模擬的使用不限于抗蝕劑的圖形的計算，并且該模擬也可運行選出附加/互補的響應，象加工寬容度、疏密特征偏差，邊帶印刷以及掩膜誤差敏感度。
在限定抗蝕模型和關鍵相關參數之后，方法進行到步驟(A3)，即表示源光束離散化的源點格柵，在照明器的光瞳平面中被限定。
更具體地說，每個表示單獨格柵點的照明數據產生并寄存在模擬軟件中。在數據中的光源點形成光源點格柵，所述光源點格柵空間覆蓋圖7-9中所示照明系統的光瞳平面18處照明器的整個截面。根據每個格柵點計算出光刻投影裝置的響應。每個單獨的響應結果可以繪制于等高曲線圖上，如圖15中所示。單獨源點響應結果的定量分析允許不同試驗照明分布的相互比較以確定一個最佳照度分布。
每個光源點相對于整個照明孔徑的物理位置被置于單獨源點數據中，并可根據所需精度變化。每個光源點之間的小間距提供更多關于光源響應的詳細信息，然而沒有明顯增加計算時間。相反地，每個光源點之間的大間距可提供較少的有關光源響應的精確信息，但明顯減少了計算時間。在本發(fā)明的一個實施例中，相對于整個照明器孔徑的格柵間距大約為0.1。在其它的實施例中，格柵間距大約為0.01至0.2。
參照圖14(a)和14(b)，說明了照明器的截面圖示，所述照明器已被光源點格柵覆蓋。在本發(fā)明中，根據每個格柵點計算出投影光刻裝置的響應。照明器截面周長通過圓周1予以說明，所述圓周描繪了整個照明孔徑(最大數值孔徑)的輪廓。這些圖形也說明了光源格柵2。
在本發(fā)明的一個實施例中，為了評估一個試驗照明器將如何工作，即考慮照明器使用和與光刻投影裝置的可配置，將試驗照明圖案覆蓋在格柵上并且在遍及所包括的格柵點中以某種方式平均所計算的響應。圖14(a)說明了具有環(huán)形分布的投射光束的光強，圖14(b)說明了具有類星體分布的投射光束的光強。
也應當理解，在本發(fā)明的其它實施例中源點格柵可為不同的限定。例如，作為照明數據的一種替換，在模擬程序軟件中源點格柵可以被具體的參量(parametrically)確定。
仍參照圖13，光刻投影裝置照明光源的優(yōu)化方法進入步驟(A4)，其中根據每個格柵源點計算單獨響應。
更具體的說，每個單獨響應表示一個或一系列的使用模擬模型的模擬結果。潛在的響應例如可包括，圖案的臨界尺寸或限定基底上靶部CD的所需強度的臨界值。在本發(fā)明的另一個實施例中，其它響應可以包括焦深(DOF)，曝光寬容度(EL)，8％EL處焦深(DOF@8％EL)，劑量尺寸比E1∶1，疏密特征偏差，任意特征尺寸偏差，邊帶(sidelobe)印刷，薄膜損耗，側壁角，掩膜誤差放大系數(MEEF)，線性清晰度，或絕對分辨率。
為了輔助照明條件的優(yōu)化，可通過源點位置函數響應的等高曲線繪圖能目測出計算結果。
參照圖15，提供一種根據本發(fā)明方法的等高曲線圖的典型實施例。圖15對應于光瞳平面18處照明器的右上部分。正如該圖中所示，源點格柵相對于照明器的全數值孔徑具有0.1∶0.1間距。因為對稱，僅需要觀察照明器右上象限。
光刻問題是用無鉻(Chromeless)相位光刻(CPL)掩膜印制65nm間隔線的圖案。在本實施例中，投射光束的波長為193nm以及光刻投影裝置的數值孔徑為0.85NA。實現0.2μm散焦的模擬。
在圖15中說明的實施例中，所研究的響應為標準化空間像對數斜率(NILS)，其對應于強度圖像(或空間像)的對數斜率。如圖15中所示，等高曲線圖說明了在晶片上獲得的作為照明器中源點位置函數的NILS數值。圖示出了源點位置僅位于大約45°(相對于掩膜上線取向)和0.7至0.8半徑范圍內，才具有較大NILS數值的明顯分布，因而具有焦深的明顯分布。從該區(qū)域發(fā)出的照明光適于印刷間隔線而此區(qū)域外的照明光則不適合。因此期望對于這種特定光刻問題的加工窗口利用類星體分布使其最大化。例如可通過平均由照明器捕獲的單獨源點引起的響應確定類星體分布的性能。
回看圖13，光刻投影裝置的照明條件優(yōu)化的方法進入步驟(A5)，即在響應的分析基礎上調整照明器的照明條件。在本發(fā)明的實施例中，例如可通過變換圖12中軸棱鏡22a，22b和變焦透鏡24的位置予以實現。在本發(fā)明的一個實施例中，借助控制單元CU實現照明器的調節(jié)。
應當理解，在需要評價試驗照明器性能的情況中，完成了對照明器光孔所俘獲源點的響應計算。這些源點通過圖14(a)和14(b)中的黑圓點予以示意說明。在此特殊情況中，例如，通過平均由這些所俘獲的單獨源點引起的響應來確定照明器的性能。
參照圖16，將說明根據本發(fā)明實施例的光刻投影裝置的照明條件優(yōu)化的方法。在本發(fā)明的這個實施例中，通過使用由一種方法得出的全抗蝕計算結果的計算機模擬獲得照明條件的優(yōu)化，其中所述方法包括限定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇一個抗蝕模型；選擇源點格柵；計算個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列使用抗蝕模型的模擬結果；并在單獨計算值累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
如前所示，可通過模擬光致抗蝕劑表面上入射光能量分布來限定照明器的最佳照明條件和選擇孔徑的適合設計。根據在進入抗蝕劑之前，光強度在光致抗蝕劑的頂部表面中的事實，該量的定義為空間像。進而根據預定標準評估所計算出的圖像，判定圖像是否有足夠的對比度能成功地在晶片的光致抗蝕劑中印制所需圖形。分析空間像以提供曝光寬容度和焦深的估算，并反復執(zhí)行該步驟以獲得最佳光學條件。
如前所示，空間像的質量可以通過使用標準化空間像對數斜率(NILS)度量標準(已標準化的圖形尺寸)予以確定。該數值與強度圖像(或空間像)的對數斜率相一致。在該方法中，最佳照明調整或定形可利用在某些固定散焦值處的空間像度量標準(如NILS或對比度)的分析予以確定?？稍诟哔|量空間像中找到最佳光刻加工寬容度。
為了模擬掩膜圖案的空間像，光刻裝置不同元件的參數作為模擬程序中的輸入參數。這些參數一般包括投影系統和照明器的幾何參數和光學參數，如投影系統的數值孔徑NA以及光刻裝置的部分相干系數σ。盡管一些參數足可以限定光致抗蝕劑頂部空間像的輪廓，但用于計算圖像的理論十分發(fā)達并且該理論基于標量或矢量形式的傅立葉光學。
可是，“純空間像”方法不能準確的描繪印制于基底上的最終圖形。這是由于該方法忽視了圖像接收器的影響，即光致抗蝕劑的影響。例如，光致抗蝕劑電磁場的作用，也稱作矢量效應，以及抗蝕劑的物理和化學特性都沒有考慮到計算中?；旧?，為了和空間像預算值相匹配，使用固定光強度閾確定打印CD，光致抗蝕劑必須相對于光生體(photo-generated species)的零級擴散具有無限大的溶解度。然而，這樣的光致抗蝕劑方法并不存在。一種精確光致抗蝕劑模擬模型，包括同活性物(其“涂抹”到投影光學圖像)的擴散和相對于實際光致抗蝕劑的有限溶解相關的效應，并給出符合試驗的預測。空間像預測和實際抗蝕劑方法之間差異的原因，以及它們的一些特性，在“The ResistVectorConnectiong the Aerial Image to Reality，”Proc.SPIE，Vol.4690，p.366(2002)一文予以討論，其全文在此引作參考。
因此，為了精確預測光刻加工的加工窗口，或選擇最佳的照度分布，全抗蝕計算是可取的。理論上，該計算應當考慮光致抗蝕劑曝光、光致抗蝕劑烘烤(PEB)以及光致抗蝕劑顯影的步驟。光致抗蝕劑曝光發(fā)生在投射光束通過激活抗蝕劑材料分子改變抗蝕劑化學特性時。根據抗蝕劑的特性，即，常規(guī)的I-線抗蝕性或化學放大抗蝕性，使用不同模型模擬投射光束和抗蝕劑材料之間的相互作用并計算抗蝕劑材料的吸收系數變化。
所述方法開始于步驟(B1)，在此確定了光刻問題。光刻問題可以說明要印制于晶片上的特定幾何圖案。
進而，進入步驟(B2)，確定印制圖案使用的抗蝕方法，建立模型并加載在模擬軟件中，如ProlithTM，Solid-CTM等。優(yōu)選地，抗蝕劑模型應當在以下的計算中予以考慮，抗蝕劑的臨界尺寸(或大小)以及它隨諸如劑量和聚焦變量的變化，光致抗蝕劑曝光，光致抗蝕劑烘烤以及光致抗蝕劑顯影。其它原因，如疏密特征偏差，邊帶印制和掩膜誤差放大系數，也可以通過模擬軟件予以確定和模擬。
同樣地，可考慮在(B2)中選定抗蝕劑模型，在本發(fā)明實施例，電磁場的發(fā)散由抗蝕劑的不均勻性、空間構形以及矢量效應引起。矢量效應涉及使用高數值孔徑時的電磁波傾斜傳播。盡管這些矢量效應能夠在計算空間像時予以考慮，但空中矢量效應的計算過高評估了晶片上的對比度損耗。這是由于一個事實，即入射光線在抗蝕劑中傳播時，由于抗蝕劑折射率而易于被矯直。因此具有精確電磁計算的抗蝕劑模型可以優(yōu)選來精確確定抗蝕劑響應。
(B2)中的抗蝕劑模型選擇也可以在本發(fā)明實施例的光致抗蝕劑烘烤中予以考慮?？梢栽陲@影抗蝕劑圖案之前進行后曝光烘干。除溶劑之外，允許光敏化合物中高濃度區(qū)域擴散到低濃度區(qū)域，從而濾除駐波圖案?？梢允褂脗鹘y散射方法來模擬該烘烤方法。另外，在本發(fā)明的其它實施例中可以使用另外的解決非線性散射效應的模擬方法。
所述方法進而進入步驟(B3)分別表示單獨格柵點的照明數據在模擬軟件中產生并加載。數據所包含的光源點形成光源點格柵，其空間覆蓋照明系統的光瞳平面18處的照明器的整個截面，如圖7和9中所示。
所述方法進而進入步驟(B4)根據利用全抗蝕計算法對每個單獨源點而計算出單獨響應。在圖16所示的本發(fā)明實施例中，每個單獨響應可以表示一個或一系列運用模擬模型模擬的單一或一系列結果。所計劃的響應可以包括，例如焦深(DOF)，曝光寬容度(EL)，8％曝光寬容度(DOF)處的焦深(DOF@8％EL)，劑量尺寸比E1∶1，疏密特征偏差，任意特征的尺寸偏差，邊帶(sidelobe)印刷，薄膜損耗，側壁角，掩膜誤差放大系數(MEEF)，線性清晰度，或絕對分辨率。這些響應可通過繪制作為源點位置函數結果的等高線圖直觀顯示出來。
參照圖17，示出了由此方法獲得的等高曲線圖的一個例子。該圖形表示了光瞳平面18處照明器的右上象限部分。形象化的響應為微米級的焦深。如圖17中所示，源點格柵相對于照明器的全孔徑具有0.1∶0.1間距。光刻問題為用無鉻相位光刻(CPL)掩膜、0.85NA和193nm輻射印制具有65nm分隔線的圖案。因為對稱，僅需要目測右上部分象限。該等值曲線圖表示晶片上獲得的作為照明器中源點位置函數的焦深。圖僅示出了位于大約45°(相對于掩膜上線取向)處以及大約0.5至0.8半徑范圍的源點，其具有明顯的焦深分布。從該區(qū)域發(fā)出的照明光適于印刷分隔線圖案而區(qū)域外的照明光則不適合。圖也示出了大約0.5至0.6μm的最大焦深，其被期望具有最佳類星體分布。類似等高曲線圖可以根據曝光寬容度和劑量尺寸比E1∶1而獲得。
在根據個別源點計算的單獨響應后，所述方法進而進入步驟(B5)，即在單獨計算值的積累結果的分析基礎上調整照度分布。也可限定最佳分布的性能，例如可以通過平均實際照明器所俘獲的響應而實現。
參照圖18，將說明一個用于獲得光刻精確加工窗口的典型實施例。在此實施例中，所述方法以圖16中所示的實施例同樣的方式起始于步驟(B1)并進入到(B5)。所述方法進而進入步驟(B6)，對平均響應值進行第一級劑量校正。第一級校正可由簡單平均實現，即通過數出圓1中的點實現。第一級校正也可以通過制造額外格柵點的插入法實現。在優(yōu)選實施例中，第一級校正仍可通過基于所計算的精準劑量的源點加權(weighting)，例如通過劑量加權平均實現。投影裝置可以僅用一種劑量?？墒牵撚嬎憬Y果可為每個單獨格柵點確定一個最佳劑量。即使圓1所包含的一個點具有一個良好的單獨響應，但如果它的劑量不接近光刻投影裝置所提供的劑量，該點對實際照明器所具有的響應也沒有有利的影響。單獨的點進而在它們各自的劑量和光刻投影裝置的劑量的差值基礎上被權重。具有較小差別的點權重高于具有較大差別點。第一級校正可以通過組合插入法和劑量加權平均予以實現。
在本發(fā)明的一個實施例中，通過增加孔徑所包含的源點數量獲得精確的數值。這可通過減少源點之間的間距予以實現。在本發(fā)明的另一個實施例中，線性插入格柵可與較小格柵間距共同運用。插入的格柵通過提供“高分辨率”格柵而具有平滑平均值作用，該“高分辨率”格柵減少由試驗照明器因改變捕獲的特定源點而輕微位移所引起的數據誤差。
第一級校正被運用到圖16所述方法的平均響應計算，即使用全抗蝕計算的平均響應，應當理解類似方法可以在圖13，24，37，47和55中說明的方法中予以實行。
參照圖19，通過運用全抗蝕計算的商業(yè)模擬軟件而獲得的模擬，與圖16和18中所述方法獲得的計算結果相對照。根據上述幾個實施例完成計算。也就是，使用單獨源點(圖16所示的方法，“平均照明圖”)DOF數值，第一級劑量校正(“照明圖的劑量加權平均”)，插入格柵(“插入以及照明平均圖”)或插入格柵和第一級劑量校正結合(“插入和劑量權重”)計算焦深。
圖表中條帶表示通過照明器的幾種設置獲得的焦深值(具有一同時發(fā)生的8％曝光寬容度約束條件)。圖20表示在此試驗中使用的不同分布。示出了每個照明器光瞳平面18處的投射光束截面。例如，通過圖9中多極模發(fā)射元件38的適當調整獲得這些不同照度分布。
本試驗中設計的光刻問題與具有200nm孔距的80nm孔的圖案相一致。通過運用全照明器計算法的商業(yè)軟件(ProlithTM)獲得抗蝕劑中孔尺寸的模擬，該模擬結果與格柵模擬的平均結果相對比。用試驗照明器獲得的計算結果與上述不同平均方法獲得的結果比較，可對這些平均方法進行精確定量分析并可選擇最佳照明器。由于平均計算的格柵點比運行各種試驗照明器模擬所需的時間少，因此本發(fā)明能根據特定光刻問題快速確定最佳照明器。
圖19說明了用冗長的ProlithTM計算以及圖16和18中所述方法獲得的計算結果，同時發(fā)生在最佳照明器劑量權重插入法的選擇中。
參照圖21，基于權重和插入源點測量的DOF預測值(模擬約束在8％曝光寬容度)，與ProlithTM所獲得的預測值相對照。上述對照針對幾個試驗照明器(圖18中所示)而進行。數據表明，本發(fā)明方法所獲得的預測值較好地匹配ProlithTM所獲得的預測值。這些結果指出，本發(fā)明的方法較好地匹配實際照明器所獲得的預測值并用于光源選擇、優(yōu)化和設計。
參照圖22，全抗蝕計算(根據圖16中所述方法)所獲得的預測值，與標準空間像度量標準在不同散焦值(NILSF2和NILSF3)所獲得的預測值相對照。用于最大化加工窗口以及確定最佳照明條件的散焦為0.2μm(NILSF2)和0.3μm(NILSF3)。光刻問題與上述相同并與200nm孔距的80nm孔的圖案相同，并且所使用的試驗照明器與圖20中所描述的相同。其結果說明空間像度量標準將最佳照明器預測到一更小的范圍。
參照圖23，對不同的光刻問題進行了與圖22相似的試驗。本試驗中設計的光刻問題與具有300nm孔距的80nm孔的圖案相一致。NILS和掩膜邊緣MEF2(例如具有0.2μm散焦)處的空間像光強都沒有得到由全抗蝕模擬推算的最佳照明器。
圖22和23所描述的試驗結果說明NILS測量，其可以用于最大化加工窗口，更少精確推算最佳照明條件而且沒有更進一步的定量推算加工窗口。對于某些具有適合對比度的加工和不受空間像限制的打印，隨著NA增大(更強的矢量效應)精確度下降是所不期望的。
參照圖24，將說明根據本發(fā)明實施例的一種用于優(yōu)化光刻投影裝置照明條件的方法。在本實施例中，確定照明器設備的選擇以使獲得的光刻方法基本等焦距覆蓋于預定散焦范圍上。在本發(fā)明的一個實施例中，獲得等焦距補償的方法包括限定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器光瞳平面上的源點格柵；計算個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列所用模型的模擬結果；計算一個表示獨立散焦源點各自相應變量的度量標準，并在度量標準的分析基礎上調節(jié)照度分布。
在圖24所示的方法中，照明條件的優(yōu)化基于一個事實，即對于許多光刻問題，在散焦中存在兩個相反的失效機理。圖25中說明的原理，表示掩膜上固定CD處的聚焦曝光矩陣。也稱為Bossung曲線圖的所述矩陣，獲取重要的光刻信息以及更特別地獲取作為對于不同曝光能量聚焦函數的CD變量。
在圖25中，光刻有效的劑量和焦距，由其等印制所需尺寸特征性能限定。在此圖表中，如果焦距和劑量的大幅變量最小程度地影響到靶部CD，則認為所述光刻方法是耐用的。特別地，這要求所印制的CD保持在可接受CD的范圍內。所述范圍在圖25中虛線(1)和(2)之間所包含的CD予以示意說明。理論上，這種耐用方法通過Bossung曲線圖中AB“等焦距”段予以描繪。
如此圖表中所示，焦距和劑量的誤差能導致兩種相反的效果，其可以對光刻方法引發(fā)失效機理。第一種效果其特征在于CD增幅超出可接受CD范圍外，而第二種效果為CD減幅超出可接受CD范圍外。
因此，為了充分提出光刻方法，在本發(fā)明的一個實施例中通過用一效果與另一效果相互補償的方式實現光刻的等焦距(例如對聚焦誤差的不靈敏性)優(yōu)化。更特別地，在本發(fā)明的實施例中，通過由散焦處小CD產生的失效區(qū)域平衡由散焦處高CD產生的失效區(qū)域，來獲得等焦距優(yōu)化。通過如此做，加工窗口內的CD變量驟然減少，可獲得在預定聚焦范圍內的基本等焦加工，并且增大剩余可接受CD區(qū)域的聚焦范圍(DOF)。
更特別地，本發(fā)明實施例的一種用于優(yōu)化光刻裝置照明條件的方法，提供一種計算散焦靶部CD變量的新度量標準。對于設置在照明器中的每個源點，本實施例中所述度量標準計算給定散焦處的CD并將該計算結果與在最佳聚焦處獲得的CD結果進行比較。對位于照明器中所有源點的這種計算連續(xù)反復進行。進而在每個源點獲得的結果對照基礎上，完成照明條件的調節(jié)。更具體地說，通過選擇一種合并照明器在散焦條件下于基底上產生高CD的區(qū)域以及照明器在基底上產生小CD的區(qū)域的照度分布，來實現照明條件的調節(jié)。
本發(fā)明的實施例考慮圖案CD的計算以及通過計算機模擬每個源點更一般地響應。
在本發(fā)明的一個實施例中，空間像模型可以用來計算單獨響應。在本實施例中，模擬入射光在光致抗蝕劑表面的能量分布。在市售的模擬軟件，如ProlithTM等的輔助下實現空間像的模擬。如前所述，用于這種情況中的所述模型是公知的，它基于傅立葉光學的矢量形式或標量形式。在本實施例中，光刻裝置中不同元件的特性，如數值孔徑NA或特定圖案，可以為了模擬而作為輸入參數被輸入。
在本實施例中，計算出的圖像也可以相對于一些標準予以估算，以判定圖像是否具有足夠的對比度在晶片上的光致抗蝕劑中印制所需圖形?？臻g像可通過聚焦范圍予以分析，以提供曝光寬容度和DOF的估算并且該過程可被反復進行以達到最佳光學條件。特別地，空間像的質量可以通過使用對比度或標準化空間像對數斜率(NILS)度量標準(圖形尺寸標準化)予以確定。這個數值與圖像強度(或空間像)的斜率值一致。
在本實施例中，研究的每個源點的響應可以是一種給出靶部CD空間像光強臨界值的變量，其具有散焦。另外，在本發(fā)明的其它實施例中，該研究的響應可以是具有固定強度臨界值(例如，給出靶部CD的空間像強度臨界值)散焦的CD變量。
在本發(fā)明的另一個實施例中，每個源點響應的模擬可以通過使用全抗蝕計算予以實現。在此方法中，圖像接收器的影響，即光致抗蝕劑，更具體地說，由于光致抗蝕劑與電磁場的相互作用產生的影響將在計算中予以考慮。全抗蝕方法模擬也可以考慮光致抗蝕劑烘烤以及光致抗蝕劑顯影的步驟，并由此考慮活性物體的非零擴散以及有限溶解對比度引起的影響。
在這個模型中，輸入參數可以包括溶解參數(Rmin，Rmax；Mack4n和Mth；刻痕模型n，nnotch，以及Mth)，烘烤參數(擴散長度，冷卻劑濃度(Q)，放大率常數[Kamp])以及光學參數(Dill B)。
參照圖24，將說明一個使用等焦距補償的光刻裝置照明條件優(yōu)化方法的一個典型實施例。
所述方法開始于限定光刻問題的步驟(C1)。所述光刻問題表示要印制在基底上的特定圖案。這個圖案，用來優(yōu)化光刻裝置的參數以及選擇照明系統的適當結構，更優(yōu)選地為包括在掩膜設計中先進構造的典型代表。
所述方法進入步驟(C2)，在此選定模擬模型計算出圖案的外形。
本發(fā)明的模擬模型可以包括一個空間像模型。在此情形中，可計算出分布在光致抗蝕劑上的入射光能量分布?？臻g像的計算可以以傅立葉光學的矢量形式或標量形式予以完成。特別地，這種模擬可以在商業(yè)可得到的模擬軟件，如ProlithTM，Solid-CTM等的輔助下予以實現。
如前所述，運行空間像模擬的關鍵相關參數可包括高斯像面的焦平面距離，即到最佳聚焦面的距離，其通過幾何射線光學元件或準單色光源的中心波長予以確定。這些參數還可以包括照明系統的空間部分相干度的測量、照射半導體基底的透鏡系統的數值孔徑、光學系統的像差以及說明光學掩膜的空間傳輸函數的整體描述。
另外，在本發(fā)明的另一個實施例中，模擬模型可以基于全抗蝕計算。在此情況中，模擬可以考慮由光致抗蝕劑的異質性，非平板外形或矢量效應所引起的電磁場散射。所述抗蝕劑模型應當優(yōu)選考慮光致抗蝕劑曝光，光致抗蝕劑烘烤和光致抗蝕劑顯影。
自然地，在使用全抗蝕計算的情況中，在照明器中確定和加載運行模擬的重要參數。這些參數除空間像模擬中所用的一系列參數之外，還包括溶解率和烘烤參數。
應當理解，在步驟(C2)中模擬模型的選擇決不限于空間像模型或全抗蝕計算模型。另外的模型，如集總參數模型或可變閾值的抗蝕模型也可以用于本發(fā)明的其它實施例中。在所有這些實施例中，由于模型與實驗數據匹配而被選定。
也應當理解，步驟(C2)中的模擬運用也不限于抗蝕劑層外形的計算，可進行模擬來提煉出附加/互補響應，如加工寬容度，疏密特征偏差，邊帶印制以及掩膜誤差敏感度。
所述方法進而進入步驟(C3)，表示光源光束離散化的源點格柵在照明器的光瞳平面中被限定。
更具體地說，各自表示獨立格柵點的照明數據，產生并加載于模擬軟件中。數據中包含光源點形成的光源點格柵，空間覆蓋了圖7-9中所示照明系統光瞳平面18處照明器的整個截面。如前所討論的，應當理解，源點格柵在本發(fā)明的其它實施例中可有不同地限定。例如，作為照明數據的替換，源點格柵可以在模擬軟件中被參數設定。
仍參照圖24，使用等焦距補償的優(yōu)化照明光源的方法進入到步驟(C4)，即根據每個格柵源點計算單獨響應。
更具體地說，每個單獨源點表示一個或一系列運用模擬模型得到的模擬結果。潛在響應可以包括，例如，所設計圖形的臨界尺寸或在基底上限定靶部CD的必要強度臨界值。
在個別源點的單獨響應計算之后，所述方法進入到步驟C5以估算具有散焦個別源點的單獨響應變量。
在本發(fā)明的一個實施例中，可通過計算另一組給定散焦單獨光源響應的度量標準獲得上述結果。所述度量標準進而比較散焦處獲得的響應與最佳聚焦處計算的響應，并為每個源點產生一個度量標準響應。在此情況中，所述響應是一個臨界尺寸，將在沒有散焦處計算的CD中減去散焦處獲得的CD，反之亦然。另外，如果設計的響應是強度臨界值，將從沒有散焦處確定的臨界值減去散焦處獲得的臨界值。在這種情況下，可設定CD變量或具有散焦的強度閾值。散焦值可設置在最初尋求的焦深范圍之內或之外。在本發(fā)明的一個實施例中，散焦值可以在0.02到0.4μm的范圍內。
為了輔助照明條件的優(yōu)化，所述度量標準的結果能通過描繪作為源點位置函數的響應等高曲線圖予以目測。
參照圖26a和26b，提供根據本發(fā)明方法獲得的等高曲線圖的典型實施例。圖26a-b對應于光瞳平面18處照明器的右上部分。如這些圖形中所示，源點格柵相對于照明器的全孔徑具有0.1∶0.1的間距。由于對稱的原因，僅需要目測照明器右上部分的象限。
光刻問題是360nm孔距的90nm孔(見圖26c)。圖26a表示通過抗蝕計算獲得的度量標準響應的等高曲線圖。在此情形中，所述度量標準計算和比較在最佳聚焦和散焦處獲得的圖案臨界尺寸。圖26b是等高曲線圖的一個實例，其可通過空間像模擬獲得。在此實施例中，所述度量標準比較最佳聚焦處的強度臨界值以及0.2μm散焦的強度臨界值。在此實施例中，應當注意空間像模擬中的強度臨界值的變量與CD變量相同。
這些等高曲線圖示出了照明器的區(qū)域，該區(qū)域用散焦產生孔CD的增加或減少，以及尺寸偏移量。照明器的每個區(qū)域比較最佳聚焦處獲得的CD給出具有散焦的CD改變。在圖26a中以毫微米級計算CD，而圖26b中強度臨界值變量中的1.0強度值表示自由框架值。
現在參照圖26a的更多細節(jié)，產生CD增加量的照明器區(qū)域被集中在象限的最左下部。它們反映約25-50nm的CD增量。這個在Bossung曲線圖值對應“微笑(smiling)”曲線。通過對比，引起CD減少的照明器區(qū)域被定位于圖的中間。在此情況中，Bossung曲線圖中的曲線將嚴重地“皺眉”并在焦點外封閉(CD＝0)孔。
從圖26b所示的等高曲線圖中可獲得相似信息。如圖表中所示，照明器區(qū)域位于象限左下部分，所述照明器區(qū)域中CD的增量是最明顯的。相反地，象限中心表示在照明器中產生強度臨界值和CD減少值的區(qū)域。
這些等高曲線圖在本發(fā)明的一個實施例中將被縮減為表示相反于等焦距情況的等高曲線圖，如圖27a-b中所示。
在這些圖中僅示出了兩個區(qū)域。第一個區(qū)域對應于產生CD增量的照明器區(qū)域，其分別由全抗蝕模型中正號區(qū)域和空間像計算中負號區(qū)域說明。相反地，所述第二區(qū)域對應于產生CD減少的照明器區(qū)域，其由相反符號的區(qū)域示明。
回看圖24，使用等焦距補償優(yōu)化照明條件的方法進入到步驟(C6)，在分析度量標準的基礎上調節(jié)照明器的照明條件。
在本發(fā)明的一個實施例中，通過選擇一類照明實現照明條件的優(yōu)化，其合產生響應(CD或強度臨界值)數值增量的區(qū)域和產生響應數值減少量的區(qū)域。特別地，在圖27a-b中這個意指，正號區(qū)域用負號區(qū)域均衡，反之亦然。
本發(fā)明中所述區(qū)域的均衡可通過在正號區(qū)域和負號區(qū)域里選擇一些源點來實現，如圖28所示。特別地，這些源點的選擇應當考慮用于印制靶部CD的源點性能。換句話說，在本發(fā)明的實施例中，權重可歸因于每個源點。在空間像模擬的情況中，源點的權重將依賴于源點獲得的空間像的強度。在全抗蝕計算的情形中，源點的權重與在最佳聚焦處印制靶部CD(例如CD尺寸)所需劑量成反比。結果，如果該源點的所需劑量低，那么源點可以在相反符號區(qū)域中潛在地平衡相對大的面積。自然地，如果源點具有基本上相同的權重，通過在正號區(qū)域和負號區(qū)域中選擇相等數量的源點實現區(qū)域的均衡。在圖28中，這導致選擇0.25-σ照明設備(即，限定對應于圖28中所示弧形的孔徑的分布)的結果。這樣，提出了在所設計的散焦范圍上，基本上等焦距的實施光刻加工。
圖29示出了按照具有0.25-σ照度分布的CD變量結果。該圖表對應于矩陣曝光，說明對于幾種曝光，作為聚焦函數的90nm孔臨界尺寸的變量。如圖表中所示，無論曝光能量如何，在所設計的聚焦范圍上CD幾乎沒有變量。
應當理解，在選擇最佳照明條件時也可以考慮附加的響應。在本發(fā)明中的一個實施例中，這些響應可以包括曝光寬容度EL，劑量尺寸比E1∶1，8％EL處的焦深(DOF@8％EL)，疏密特征偏差或MEEF。
這些響應可帶有附加信息，這些信息在照明器最佳分布確定中可作為相關信息。所述響應的計算可以以本發(fā)明中所闡明的同樣原理為基礎。也就是說，可以計算出個別源點的每個響應，其中每個響應表示運用模擬模型的一個或一系列的模擬結果。自然地，對于所述響應中每個響應的模擬，可以通過空間像模型或全抗蝕計算予以運行。
圖30a-b說明了包含全抗蝕計算的等高曲線圖。在第一個圖表中，所分析的響應是最大曝光寬容度。在第二個圖表中，分析了劑量尺寸比E1∶1響應。如圖表中所示，照明器的不同區(qū)域對于這些響應給出了不同的數值并提供一種照明條件的優(yōu)化。例如，增強曝光寬容度的照明器區(qū)域位于象限右上部分。類似地，產生適當低E1∶1的區(qū)域也被設置在等高曲線圖的右上部分。
因此所期望的印制360nm孔距90nm孔的最佳照明條件，通過圖31中所示的照明設備予以提供。該圖示出了照明器的光瞳平面中投射光束的輪廓。這種分布包括組合同軸照射和軸外類星體照射。根據焦深和曝光寬容度通過圖31中所示的照度分布所獲得的模擬結果，分別在圖32和33中給出。如這些圖中所示，CD和曝光寬容度經過散焦后幾乎沒有變量。
圖34借助一種優(yōu)化方法比較具有散焦的曝光寬容度變量，其中所述方法具有(1)標準計算(全抗蝕計算情形)，其在固定劑量寬容度處將焦深最大化，(2)基于簡單照明器設計的等焦距補償，或(3)基于復合照明器和最大劑量寬容度的等焦距補償。該圖示出了等焦距補償主要增加了DOF。這個圖也示出了通過結合適當的照明器部件，在維持高DOF同時也可以大幅提高曝光寬容度。值得注意的是，通過分析包括最佳聚焦處NILS信息的空間像計算值可獲得同樣的增強。因為NILS與曝光寬容度成比例，這樣的分析也將導致軸上和離軸照射的結合，以給出具有高劑量寬容度的等焦距性能。
對于其它光刻問題使用類似方法來優(yōu)化照明條件。檢查情況，對必須使用衰減相移掩膜同時印制的大范圍接觸孔孔距的檢查得出一個結論，即類星體照明(對于密集孔距)和小希格瑪型(對于稀疏孔距)照明的結合給出了最佳結果。在此情況中，所設計的光刻圖案對應于1.1數值孔徑中193nm的光源照射的400nm孔距的75nm孔，“稀疏孔距”的更精細分析提供新的信息。圖35a-b示出了分別對曝光寬容度(最大-EL)，焦深(最大-DOF)，8％曝光寬容度處的焦深(DOF@8％EL)以及等焦距曲線獲得模擬結果。
用全抗蝕計算獲得最初三個響應說明了正如所期望的，小希格瑪形照明對于稀疏孔距是最好的。通過對照，等焦距曲線模擬示出了光瞳最邊緣處的小類星體分布的補充，將等焦距補償增補到光刻性能中。因此斷定，最佳照明分布將類星體形加上小σ形照明延伸到印制密集孔距正常所需的以外。
用本申請方法推算的各類照明分布的模擬結果按照8％曝光寬容度(DOF@8％EL)處測量的焦深示于圖36a中。該圖表示出了作為孔距函數的DOF@8％EL的變量。為了參考，圖36b和36c說明了照明器的光瞳平面處具有兩種類型分布(就NA和類星體照明而論)的光源形狀。
如該圖表中所示，無論孔距如何，DOF@8％EL保持穩(wěn)定。更重要地，該圖說明了類星體照明的微小變量可以導致焦深的顯著增加。在此情況中，等焦距補償已示出0.97類星體照明比0.90類星體照明要好，特別是對于稀疏孔距。作為孔距函數的DOF@8％EL的變量模擬清楚地證實該結果。用標準計算法不能推算的DOF中的顯著增加，清楚地說明了等焦距補償計算對于優(yōu)化光刻加工是非常有利的。
參照圖37，說明一種根據本發(fā)明實施例的光刻投影裝置照明條件的優(yōu)化方法。在本發(fā)明的該實施例中，透鏡像差影響在照明條件的優(yōu)化中予以說明。更特別地，計算出作為源點位置函數的照明條件的像差敏感度，并且該信息進而被用于選擇最佳照明條件。
在本發(fā)明的這個實施例中，對于最小化像差敏感度光源的優(yōu)化通過一種方法實現，該方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面的源點格柵，對于投影系統限定至少一個像差組；計算個別源點以及至少一個像差組的單獨響應，每個響應表示一個或一系列所用模型的模擬結果；并在單獨計算值累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
光刻中CD變量主要是由透鏡像差引起的。因此無論制造工序中使用何種光源，具有150nm或更小臨界尺寸裝置的制造都要求制造工序中所使用的附近衍射受限的透鏡基本上是沒有像差的。正如本行業(yè)中所熟知的，像差由不同原因引起，如有缺陷的透鏡或老化的激光器，這樣的激光器發(fā)射出的光束與理想值有一頻率位移。相應地，在安裝之前校驗透鏡的性能(使透鏡符合要求)，以及隨后在使用過程中(例如在IC制造工序中)充分監(jiān)測透鏡性能是必要的。
在透鏡制造工序中，透鏡性能通過干涉測量被充分地測試。一般的，透鏡首先在工廠驗證合格，進而在初裝過程中再次驗證。一種通常利用的透鏡合格性慣常方法是印制晶片并隨后對最小圖形寬度尺寸或臨界尺寸(CD)的測量。在此驗證合格性工序中，“垂直”和“水平”方向上(即，基底板上正交的兩個方向)的特征都要測量。在一些例子中，也測量45度特征的CD。為了校驗透鏡性能，整個曝光區(qū)域需要有足夠的CD測量次數。然后分析CD測量的結果并確定透鏡性能是否可被接受。
圖38a示出了由透鏡像差產生的CD變量的一個實例。該圖說明了雙線結構的模擬CD變量(任意單元)以及更特別地，左線和右線(該雙線結構的)在寬度上存在差異，而所述差異是透鏡像差的函數。由于這種結構對透鏡像差具有良好的敏感度因此將其選入這個實驗。僅供參考，在圖38b中示出了所述雙線結構。如該圖中所示，這種結構包括基于50nm寬度的兩條線。所述線的間距為230nm并且在更大間距處重復設置有這樣的兩條線。一個透明180°相移窗口PSW也設置在所述兩條線之間(參見圖38b)。
在本實驗中，CD變量的模擬由具有0.75NA數值孔徑以及0.25σ照明條件和157nm輻射光的光刻投影裝置中的三個相似透鏡而實現。對于每個透鏡，用公知的常規(guī)測量技術(例如干涉測量法)推斷出像差組RMS(均方根)值，該像差組對應于透鏡區(qū)域中若干點的像差值。對應于所述區(qū)域中特定點處所測量的像差的每個RMS值，表示澤爾尼克多項式的(澤爾尼克)系數的平方和，其用于模擬透鏡中特殊點處的波前像差。更具體地說，所述RMS值表示球形(sphericity)傳輸波的波前偏差值。應當注意到，在圖37中所述方法的這個實驗以及本實施例中，該像差應被認為是全波前偏差而不是特定像差。換句話說，每個RMS像差值可以表示不同的像差類型(如塞德爾象差，其包括彗形象差，象散，場域曲率，失真或球形像差)。
正如這些圖中所示，雙線結構對像差非常靈敏。例如，一個10毫波的微小像差，在大約10％區(qū)域中可以產生左/右正交線CD變量。
圖39a和39b示出了DOF@8％EL的等高曲線圖以及根據雙線結構的等焦距曲線模擬響應。使用全抗蝕計算以及在前面所述同樣的照明條件(0.75NA和157nm)下實現模擬。如圖39a中所示，DOF@8％EL的等高曲線圖示出了照明器中間的一個較小的部分，其有高的焦深。通過對比，等焦距曲線圖示出來自照明器邊緣的照明可增大加工窗口。因此較小σ形和寬的類星體照明結合，極大地改善光刻加工是所期望的。
為了驗證照度分布的選擇(例如，參見圖41，小σ和寬類星體照明)，實施類似圖38a中所述的一個實驗。圖40示出了所述實驗的結果。如該圖中所示，其說明了該可選設置具有高敏感像差并且σ＝0.25的照明對雙線結構的CD變量保持良好限制。這些結果清楚地表明在優(yōu)化照明中考慮透鏡像差是必要的。
回看圖37，通過降低像差敏感度優(yōu)化照明條件的方法開始于步驟(D1)并且以例如圖13和24所示的、與本發(fā)明實施例中相同的方式進入到步驟(D3)。所述方法進而進入步驟(D4)，投影系統的至少一個像差組被限定。如之前所說明的，該像差組包含對應于區(qū)域中不同位置的像差。在本發(fā)明的一個實施例中，相差組包含13個單獨點?？墒牵瑧斃斫?，取決于所需精確度，該像差組可以包含更多或更少的點。應當注意，在這個方面，制造者通常根據13個點詳細說明透鏡。另外，應當理解，可以在步驟(D4)中確定對應于幾個相似投影系統或透鏡的幾個像差組。那樣，模擬透鏡像差的偏移以及在照明條件優(yōu)化中說明這種偏移是有可能的。更重要地，根據本發(fā)明實施例，計算工廠中(或來自工廠的)光刻裝置的分布(和由此產生的像差)也是可能的，并可能因此產生更完善的光刻方法。
如前說明，像差組中的每個點都有一個相應的RMS值。這個數值表示澤爾尼克多項式系數的平方和，所述澤爾尼克多項式用于模擬區(qū)域中特定點的波前像差。
盡管步驟(D4)中的像差組對應于一個或幾個透鏡產生的像差，但也應當理解，所述像差組可以被不同地限定。在本發(fā)明的一個實施例中，例如，被限定的像差組，針對照明條件估算特殊像差的敏感度。在這種情況中，所述相差組包括典型像差值。在另一個實施例中，像差組可以包括有影響的/重要的像差，其顯著影響精確光刻加工(例如，要印制的光刻圖案或照明條件)所述方法進而進入步驟(D5)，根據格柵中獨立光源點以及像差組中每個RMS計算單獨響應。使用全抗蝕模型或空間像模型或上述的其它模型實現所述計算。特別地，這些模擬可以用任意商業(yè)可得到的模擬軟件，如ProlithTM，Solid-CTM等予以運行。在步驟(D5)中，光刻圖案的CD根據每個源點和場域透鏡(或投射透鏡)中單獨點/像差被計算。這樣，計算出每個光源點的一組CD，每一CD值對應一個像差。隨后，所計算圖案的CD(借助場域透鏡中幾個點獲得的)彼此相互比較以估算整個CD范圍或可選地，相對于每個源點估算出與靶部CD相關的最大CD變量。在此情況中，附加像差組(相當于其它透鏡或前段中所討論的由特別影響的像差)在步驟(D4)中被限定，在確定像差敏感度以及選擇最佳照明條件中，可考慮在任一透鏡中的最大范圍或最大CD變量。
應當理解，為了找出最佳照明條件，由本發(fā)明的使用者決定來選擇一種權重像差的方法。因此權重像差敏感度和選擇最佳照明條件的其它方法可以在本發(fā)明的其它實施例中予以使用。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，可計算出CD變量的平均值用于估算像差敏感度。
為了輔助照明條件的優(yōu)化，所述計算的結果進而可以通過描繪作為源點位置函數的響應的等高曲線圖被目測。
參照圖42，提供一個根據圖37中所示的本發(fā)明實施例獲得的等高曲線圖的典型實施例。圖42對應于光瞳平面18處照明器部分。該等高曲線圖表示由作為源點位置函數的像差所引起的CD變量。對于每個源點，描繪了最高CD變量。在圖42中所示的本發(fā)明實施例中，針對三個相似透鏡做出的計算值以及對每個源點繪制出在任意透鏡中的最高CD變量。
如圖42中所示，最小化偏差敏感度的照明器的區(qū)域位于照明器左下方?？墒牵瑘D也示出了小σ照明由于像差將加大CD變量。因此期望，最佳照明設備組合一至少0.25的σ照明(為了降低像差敏感度)和一CQuad照明(為了增加焦深)。在此特定實驗中，小σ照明的增量能徹底地降低對照明條件的像差敏感度而保持穩(wěn)固的加工窗口。
這個方法可適用于為通過無鉻相位光刻(CPL)掩膜印制的相同光刻圖案(例如雙線結構)選擇最佳照明條件。
參照圖43，該圖示出了作為源點位置函數的DOF@8％EL的變量。例如，通過圖13和24中所說明的本發(fā)明實施例獲得上述等高曲線圖。如圖中所示，提供緊密類星體照明的照明設備顯著增加了光刻加工中的焦深。
根據由像差引起的CD變量，通過圖37中所示本發(fā)明實施例獲得的結果在圖44中被再次說明。所述等高曲線圖說明了類星體分布適當地減少了由像差引起的CD變量。圖44中所述等值曲線圖也建議，具有比圖43中最初選定極還要大的(0.85/0.50Q45°)的類星體照明可以給出更好的結果(因為它包含一個CD變量為零的大的范圍)。
這種假定在圖45中被證實，該圖表示作為波前像差(RMS中)函數的雙線結構的CD變量。該圖清楚地說明了通過使用0.85/0.50類星體45°照度分布顯著降低了像差敏感度。對于這種照明構造，甚至使用達到60毫波的透鏡像差仍可獲得低于5nm的CD變量。
圖46說明了曝光寬容度的變量，其作為圖44中所用照度分布的焦深函數。如圖中所示，具有較大極(0.85/0.50類星體45°)的照度分布仍可給出適合的加工窗口。該分布給出了一個好的折中方案，因為該設備適當地減小了由像差引起的CD變量，而仍保持一個良好的加工窗口。
參照圖47，將說明一種根據本發(fā)明的用于優(yōu)化照明投影裝置照明條件的方法。在本發(fā)明的這個實施例中，為了匹配通常由掩膜輔助特征技術所獲得的結果，而進行照明條件的優(yōu)化抗蝕。在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種用于優(yōu)化照明設備的方法，其中該設備具有與通過復合光鄰近誤差(OPC)獲得的結果相似的結果。根據圖47中所示本發(fā)明的實施例，低DOF特征能通過結合沒有復雜和昂貴掩膜輔助特征技術抗蝕的照明器的完全不同區(qū)域被顯著地改善。
已經廣泛地使用掩膜輔助特征或分劃板增強技術(RET)來改善保真度以及集成電路中小尺寸構件的制造。它們通常包括光學近似誤差(OPC)以及相移掩膜(PSM)。
OPC涉及對設計圖案進行修正來補償特征形狀和大小的改變，所述改變出現在圖案從分劃板到晶片的傳輸過程中。當圖案從分劃板傳到晶片時，幾種效應將失真引入到圖案中。這些失真包括取決于圖案密度的線寬變量，切角整圓以及線末端縮短。圖案變化可產生不正確的連接或使裝置以低于最佳速度運行。失真的原因包括分劃板圖案不精確、光學近似效應、衍射和干涉以及抗蝕和蝕刻加工中的擴散和負載效應。
OPC使IC圖案具有小的改變，所述改變用于對上述失真進行預測和校正。例如，線末端縮短可通過使用錘頭狀形狀延長所述線來予以校正，導致抗蝕劑中的線更加類似原始預期設計。切角整圓通過添加(或刪減)切角截線形狀予以校正。
相移掩膜利用相干或部分相干圖像系統中的干涉效應來降低給定物體的空間頻率，或增強其邊緣對比度，或以上兩者?？赏ㄟ^在掩膜上增加傳輸材料的附加圖案層，在圖樣的臨界位置局部控制干涉，相消相干或相長相干。這種技術導致更高分辨率，更大曝光范圍以及更大焦深的結合。在相位轉換光刻中，在透明區(qū)域上布置透明涂層。經過所述覆蓋區(qū)域的光波較經過無覆蓋區(qū)域的光波相位滯延180°。在相移區(qū)域的邊緣，來自相移區(qū)域和空白(clear)區(qū)域的光波將消除較清晰的分界線。
相移窗口的擴展和對更多復雜圖形的光學近似校正導致掩膜設計的復雜性大幅提高。準確確定進行何種校正(用OPC或相移窗口)是一個非常復雜的過程，其取決于相鄰幾何圖形以及過程參數。例如，當在密集圖形上設置相移窗口時，可能出現相位沖突。另外，可在單一集成電路的圖形中設置很多圖形，在這樣大量的圖形上用于進行重復運作的數據處理資源的負荷是非常巨大的，并且在某些情況中重復運作不實際。
在本發(fā)明的一個實施例中，可通過一種方法獲得光源的優(yōu)化，所述方法包括限定要印刷在基底上的光刻圖案；限定掩膜輔助特征的配置以有助于在基底上印刷光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器光瞳平面的源點格柵；計算具有和沒有掩膜輔助特征的個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列所用模型的模擬結果；并在單獨計算值累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
回看圖47，由于優(yōu)化照明條件的方法開始于確定光刻問題的步驟(E1)。所述方法隨后進入步驟(E2)，確定掩膜輔助特征并被加入模擬器中。這些掩膜輔助特征，有助于在基底上印刷光刻圖案，在本發(fā)明的實施例中可以包括光學近似校正。在本發(fā)明的其它實施例中，它們還可包括相移窗口。圖48示出了掩膜輔助特征的一個實例。在此圖中，掩膜輔助特征對應于設置在75nm溝道兩邊的50nm的抗散射條(ASB)。
隨后，所述方法從步驟(E3)進入到步驟(E4)。在這兩個步驟中，選擇實現模擬的模型以及在照明器的光瞳平面中選擇源點格柵。
然后，所述方法進入步驟(E5)，計算設有掩膜輔助特征以及沒有掩膜輔助特征的獨立光源點的單獨響應，每個響應表示單一或一系列使用模擬模型的模擬結果。響應可以包括焦深(DOF)，曝光范圍(EL)，8％曝光范圍(DOF)處的焦深，劑量尺寸比E1∶1，疏密特征偏差，任意特征尺寸偏差，邊帶(sidelobe)印刷，薄膜損耗，側壁角，掩膜誤差放大系數(MEEF)，線性清晰度，或絕對分辨率。
所述方法結束于步驟(E6)，在單獨計算值的累計結果的分析基礎上選出照明器的照度分布。更具體的說，在本發(fā)明實施例中通過比較具有掩膜輔助特征計算出的響應與沒有掩膜輔助特征計算出的響應，實現照明條件的優(yōu)化。進而，通過確定照明器區(qū)域選擇照明器分布，所述區(qū)域給出了與掩膜輔助特征計算出的最佳響應同樣好或基本相似的響應。這確保了所得到的照明器分布，該分布用于曝光沒有掩膜輔助特征的圖案，它將給出與用掩膜輔助特征獲得的結果至少相當的結果。在此方法中，可產生例如通常經過在照明器水平面應用“輔助特征”的分化板OPC獲得的一些益處，例如通?？赏ㄟ^在照明器等高處應用“抗蝕輔助特征”的分劃板OPC獲得。因此，可以極大程度地降低對昂貴和復雜的分劃板的需求。
應當理解，根據圖47中實施例，包括一些特定影響的掩膜輔助特征的照明條件的優(yōu)化也可以被實現。在此情況中，照度分布的優(yōu)化通過比較具有掩膜輔助特征和沒有掩膜輔助特征而獲得的模擬結果來實現。
也應當理解，實現照明條件的優(yōu)化以形成最經濟合算的方法。更具體的說，應當緊記掩膜或光源“增強”承擔產生一個適當的制造產量的任務。因此，可以嘗試使用具有復雜掩膜的相對簡單模擬，或可選擇的具有簡單掩膜的復雜照度分布。在某種情況，這兩種條件可以結合(例如針對一個非常困難的加工)。為了獲得最經濟合算的方法，本發(fā)明提供一種有助于決定下面方法的有利手段。
已成功實施該方法以選定一個照度分布，該分布具有與圖48中帶有抗擴散帶的分布相同的結果。如上所述，照明條件的優(yōu)化首先通過選擇使用利用響應的最佳照度分布來實現，其中由掩膜輔助特征計算出所述響應。通過最大DOF和最大EL響應確定最佳照明設備的選擇。作為參考，圖49a和49b示出了作為源點位置函數的這兩個響應的變量。在該實驗中，所使用的分劃板是6％衰減的相移掩膜，輻射束具有193nm波長以及用0.93數值孔徑完成曝光。
如圖49a和49b中所示，需要非常寬的CQuad和類星體分布來獲得最佳照明條件。圖50示出了根據曝光寬容度的這些類型照度分布的結果。該圖示出了對于CQuad極以及各種抗擴散帶孔距的各種長度和大小(所述長度以弧度表示)，作為焦深函數的EL的變量。該圖示出了由于ASB設置在160nm孔距和在22.5°CQuad極曝光，而獲得最佳照度分布以及最佳光刻加工。在此實驗中，對應85nm以及95nm大小的溝道，分別有10nm和20nm正偏差被施加到掩膜上。
在得到最佳照明以及ASB布置后，圖47中示出了根據本發(fā)明實施例的照明條件的優(yōu)化，其通過計算沒有掩膜輔助特征的相同響應而得出。個別源點的單獨響應的計算以及等高曲線圖的確定，例如，可以由圖13和18中所說明的本發(fā)明實施例予以實現。如這些圖中所示，DOF響應提示CQuad照明可理想地獲得良好的加工窗口。通過對照，EL響應說明了對于這個光刻問題，小希格瑪形照明是最好的。因此期望，組合小希格瑪(σ)形照射和寬CQuad照明構成最好的照度分布，從而獲得一個大的加工窗口。
在特定情況下，CQuad照明中極尺寸以及σ照明尺寸的選擇，根據圖24中所示的本發(fā)明實施例通過等焦距補償分析被予以確定。也就是，選擇CQuad和σ點的尺寸使得所得到的光刻加工被基本等焦距的提供。這樣，加工窗口中的CD變量急劇減少，可獲得預定聚焦范圍和CD的基本等焦距加工，以及CD保持可接受值的聚焦范圍(DOF)增大。
使用等焦距補償分析，通過選擇0.1σ照度的35°CQuad照明，計算出可至少匹配用掩膜輔助特征獲得的結果抗蝕。如圖52所示，具有這種照度分布的溝道CD變量，在預定聚焦范圍內是相對穩(wěn)定的。作為參照，在該圖中示出了照明器的光瞳平面處所得光束強度的截面。
應當注意，在一些情況中，為了優(yōu)化照明條件減少來自小極的照明強度是所期望的。例如，沒有采用不切實際的小極尺寸而獲得所需“等焦距平衡”是可能的。這可以通過減少極強度而增加其尺寸來獲得。
參照圖53，該圖表根據掩膜輔助特征確定的最佳光刻方法以及另外方法，示出了作為焦深函數的曝光范圍的變量，其中所述的可選方法沒有使用抗蝕特征但已被開發(fā)用于給出很好的結果。如圖中所示，已開發(fā)的沒有掩膜輔助特征的光刻方法，比已開發(fā)的具有掩膜輔助特征的方法給出更好的結果。這個結果表示，通過例如根據圖13和18中所示的本發(fā)明方法，選擇一個適當的照明布置，重復掩膜輔助特征所獲得的正面效果是可能的。因此斷定，通過根據圖47中所示本發(fā)明實施例選擇一個適當的照明器布置，能迅速開發(fā)一種不使用掩膜輔助特征可給出良好結果的光刻方法。根據圖47種所示的本發(fā)明實施例，在照明器中應用“抗蝕特征”以及印制亞150nm圖案的復雜和昂貴分劃板的需求被排除。
應當注意，通過使用圖47中“簡單掩膜/復雜照明器”的方法，減少掩膜上圖案偏差和增加光刻方法的焦深是可能的。進而，由于在掩膜上沒有設置輔助特征，所以通過高曝光能量沒有開放它們的危險。因此有可能使用具有低偏差的高劑量來改善加工窗口。為了說明這個原理，參照圖54。該圖說明了各種偏差作為焦深函數的曝光范圍的變化。如圖中所示，加大具有-5nm偏差(對應于掩膜上70nm溝道)的焦深是可能的。
現在參照圖55，說明了根據本發(fā)明實施例的光刻投影裝置照明條件的優(yōu)化方法。在本發(fā)明的這個實施例中，使用最佳CDU(臨界尺寸均一性)度量標準實現照明優(yōu)化。更特別地，光刻圖案的臨界尺寸均一性按照源點位置函數被計算，同時該信息進而被用于選擇最佳照明條件。
在本發(fā)明的這個實施例中，使用最佳CDU度量標準的光源優(yōu)化通過一種方法實現，所述方法包括限定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面的源點格柵，限定多個參數及其變量范圍；計算個別源點以及每個參數的單獨響應，每個響應表示一個或一系列所用模型的模擬結果；計算一個表示根據很多參數以及個別源點設定光刻圖案的CD變量的度量標準；并在度量標準的分析基礎上調節(jié)照度分布。在本發(fā)明的這個實施例中，實現照明條件的優(yōu)化以最大化光刻圖案的臨界尺寸均一性(CDU)。這在本發(fā)明的實施例中可在選擇最佳照明器布置時，通過包含一些重要的CD變量的分布器予以實現。
被用來監(jiān)測所述圖案的尺寸并確保其在客戶的技術要求之內的臨界尺寸(CDs)，對于在基板加工過程中使得尺寸保持是特別重要的。CD均一性(CDU)參照，所設計的數值和基板上實際數值相匹配時，或位于相同半導體設備的多個相似特征的CD相同時。CDU通常被工藝工程師在確定設備是否在技術要求內起作用時作為一個最直接指標予以考慮。
可是，圖案保真度在亞波長光刻中顯著惡化，并且由此產生的半導體構件可能在尺寸和形狀上顯著地偏離電路設計師所繪制的圖案。假設來自目標CD的偏差可以明顯影響生產量和產品性能，則期望在選擇最佳照明條件時考慮CDU。
應當注意，確定模擬最佳CD均一性的眾多途徑之一是使用蒙特卡洛方法。在此方法中，所有的變量根據假定(或已知)數值分布中隨機選出的數值被同時改變。根據本發(fā)明的方法，有可能獲得與用蒙特卡洛計算獲得的結果相似的結果。
回看圖55，使用CDU度量標準的照明條件優(yōu)化方法開始于步驟(F1)并進入到步驟(F3)。也就是，在步驟(F1)中確定光刻問題，在步驟(F2)中選擇模擬模型并在步驟(F3)中于照明器光瞳平面處產生一個源點格柵。隨后，所述方法進入步驟(F4)，在此多個參數以及它們的相關變量范圍被確定并加入模擬器中。
在圖55所示的本發(fā)明實施例中，計算至少兩個獨立響應?？墒?，為了確定良好的操作窗口，對于每個源點期望計算盡可能多的響應。在本發(fā)明的一個實施例中，大量的參數可以包括聚焦范圍(μm)，劑量范圍(％)，透鏡像差(毫波中的RMS)，系統閃爍程度(％)，圖案密度差異(％)以及掩膜CD范圍(nm)。所述閃爍級對應于到達基板的無圖案形態(tài)的光束，其通常在最終圖形中導致對比度的損耗。應當理解，這個潛在參數列表并不是詳盡的以及可以在計算中包含附加的參數。
根據圖55所示的本發(fā)明實施例的所述方法隨后進入步驟(F5)，在此根據每個源點和每個參數計算單獨響應。在圖55中，所計算的響應是步驟(F1)中確定的光刻圖案的臨界尺寸(CD)。更特別地，根據步驟(F4)中確定的預定范圍外的每個源點計算CD變量。在圖55所示的本發(fā)明實施例中，每個參數，例如每個CD變量因素被獨立處理。
在確定多個CD變量(通過改變它們預定范圍外參數值予以獲得每個變量)之后，所述方法進入計算度量的步驟(F6)。所述度量確定了由全部參數引起的全部CD變量。更特別地，所述度量計算參數的平方和以及根據每個源點確定平均CD變量。所述方法進而進入步驟(F7)，在此基于度量標準的分析基礎調整照明布置。
應當理解，由本發(fā)明方法的使用者來確定一種權重CD變量的方法。因此，應當理解，每個源點的CD變量可以在其它實施例中被不同確定。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，通過對于所設計的源點可以說明CD變量的參數引出最高CD變量。
根據圖55所示的本發(fā)明實施例的優(yōu)化方法，根據圖56中所示的光刻問題已被成功地用于選擇最佳照明布置。所述問題對應于50nm雙線結構的由CPL掩膜印制的圖案。如圖57中所示，根據圖16中所示的本發(fā)明實施例，作為源點位置函數的DOF@8％EL的計算，說明了小類星體照明對于這個特定光刻圖案是適合印刷的。
現在參照圖58，該等值曲線圖說明了作為源點位置函數的整個CD變量，根據圖55所示的本發(fā)明實施例被予以確定。該圖提出具有大極(或至少比圖57中限定的極大)的類星體照明可以是適合低CD變量的。
圖59示出了對于不同照明布置和不同參數的CD變量對照。對于上述每個布置的CD變量的計算，借助圖55所示的本發(fā)明實施例予以完成。在圖59中，通過使用所描述的實際照明器計算CDU值?？墒?，可以通過平均照明點(類似于圖18中所示的本發(fā)明實施例)所包含的每點的CD值確定每個布置的CD值。如該圖中所示，具有比圖57中限定極大的極的類星體分布，減弱了CD變量。更特別地，該圖表示選擇一個基于加工窗口的照明器，不僅僅能充分減少CD變量。因此可以斷定，圖55所述的本發(fā)明實施例中確定的最佳CDU方法，是一個有用的工具來根據給定光刻問題優(yōu)化照明條件。
雖然以上已經說明了本發(fā)明的特定實施例，但應當理解本發(fā)明可以以不同于所描述的方式實施。上述說明不限制本發(fā)明。
權利要求
1.一種用于利用計算機模擬技術優(yōu)化光刻裝置照明條件的方法，所述光刻裝置包括一個照明器和一個投影系統，所述方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面中的一格柵的源點；計算個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列使用模擬模型的模擬結果；以及在單獨計算值累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
2.根據權利要求1中所述的方法，其特征在于每個響應是一個聚焦曝光矩陣并產生在一加工窗口中，所述加工窗口包括劑量寬容度和焦深信息。
3.根據權利要求1中所述的方法，進一步包括根據包含于照度分布中的每個個別光源點的平均單獨響應，計算實驗照明方案的一個響應。
4.根據權利要求1中所述的方法，其特征在于所述響應為E1∶1，疏密特征偏差，任意特征尺寸偏差，邊帶印制，薄膜損耗，側壁角，掩膜誤差放大系數，線性清晰度，或絕對分辨率。
5.根據權利要求1中所述的方法，進一步包括繪制作為個別源點位置函數的響應圖。
6.根據權利要求3中所述的方法，進一步包括使用一劑量所述響應的加權平均值。
7.根據權利要求1中所述的方法，其特征在于格柵間距在0.01至0.2范圍內。
8.根據權利要求1中所述的方法，其特征在于插入模擬格柵以增加格柵點密度來輔助求平均值。
9.根據權利要求1中所述的方法，其中調節(jié)照度分布包括，通過改變相對于錐形棱鏡的軸棱鏡/變焦模塊的位置，衍射光學元件位置，孔徑葉片的位置，或通過調節(jié)可程控反射鏡陣列來調節(jié)照度分布。
10.根據權利要求1中所述的方法，其中調節(jié)照度分布包括選擇多極照明器布置。
11.根據權利要求1中所述的方法，其中調節(jié)照度分布包括通過多極發(fā)射元件確定一種照明布置。
12.根據權利要求1中所述的方法，其中選擇一個模擬模型包括，選擇一種用于在基底上印制圖案的抗蝕方法。
13.根據權利要求12中所述的方法，其特征在于所述抗蝕模型是能充分預測實驗結果的標準模型。
14.根據權利要求12中所述的方法，其特征在于確定所述抗蝕模型包括，確定抗蝕模型至少考慮矢量效應、活性體的非零級擴散以及有限溶解對比度中的一個。
15.根據權利要求1中所述的方法，進一步包括，計算表示具有散焦的個別源點的單獨響應變量的度量標準，其中調節(jié)照度分布步驟包括基于度量標準分析調節(jié)照度分布。
16.根據權利要求15中所述的方法，其特征在于計算所述度量標準步驟包括使用散焦；計算散焦處的個別源點的單獨散焦響應，每個散焦響應表示一個或一系列使用模擬模型的模擬結果；以及對比個別源點的單獨響應和單獨散焦響應。
17.根據權利要求16中所述的方法，其特征在于對照步驟包括對個別源點確定單獨的度量標準響應。
18.根據權利要求17中所述的方法，其特征在于所述單獨度量標準響應對應于散焦響應值的增量或散焦響應值的減少量。
19.根據權利要求17中所述的方法，其特征在于確定步驟包括從個別源點的單獨響應中減去單獨的散焦響應。
20.根據權利要求17中所述的方法，其特征在于調節(jié)照度分布的步驟包括繪制作為個別源點位置函數的度量標準響應圖。
21.根據權利要求18中所述的方法，其特征在于調節(jié)照度分布的步驟包括選擇一個俘獲具有相反度量際準響應特性的源點的照度分布。
22.根據權利要求15中所述的方法，其特征在于所述散焦在0.02至0.4μm范圍內。
23.根據權利要求15中所述的方法，其特征在于選擇模擬模型的步驟包括，選擇全抗蝕模型、空中影像模型、集總參數模型以及可變閾值抗蝕模型中的一個。
24.根據權利要求23中所述的方法，其特征在于所述抗蝕模型是能充分預測試驗結果的標準模型。
25.根據權利要求24中所述的方法，其特征在于所述抗蝕模型包括，確定抗蝕模型要至少考慮矢量效應，活性體的非零擴散以及有限溶解對比度這些中的一個。
26.根據權利要求15中所述的方法，其特征在于所述單獨響應包括圖案臨界尺寸和強度臨界值之一。
27.根據權利要求15中所述的方法，其特征在于所述調節(jié)照度分布步驟包括，選擇一種照明布置以使得通過散焦最小化或減小所述單獨響應的變量。
28.根據權利要求15中所述的方法，進一步包括計算個別源點其它單獨響應的步驟，每個所述的其它響應表示使用模擬模型的單一或一系列模擬的結果。
29.根據權利要求28中所述的方法，其特征在于所述調節(jié)照度分布的步驟包括，在所述其它單獨響應分析的基礎上調節(jié)照度分布。
30.根據權利要求28中所述的方法，其特征在于所述其它響應包括，曝光寬容度，焦深，E1∶1，疏密特征偏差，任意特征偏差，邊帶印制，薄膜損耗，側壁角，掩膜誤差放大系數，線性清晰度，或絕對分辨率中的一個。
31.根據權利要求28中所述的方法，進一步包括繪制作為個別源點位置函數的所述其它單獨響應的圖。
32.根據權利要求15中所述的方法，進一步包括繪制作為個別源點位置函數的所述單獨響應變量的步驟。
33.根據權利要求15中所述的方法，其特征在于格柵中源點的間距在0.01至0.2范圍內。
34.根據權利要求15中所述的方法，其特征在于調節(jié)所述照度分布的步驟包括，改變相對于錐形棱鏡的軸棱鏡/變焦模塊的位置，衍射光學元件的位置，孔徑葉片的位置，或調節(jié)可程控反射鏡陣列。
35.根據權利要求15中所述的方法，其特征在于調節(jié)照度分布的步驟包括選擇多極照明器布置。
36.根據權利要求1中所述的方法，進一步包括，對于投影系統至少確定一個像差組，以及其中所述根據個別源點計算單獨響應的步驟包括，根據個別源點和至少一個像差組計算單獨響應。
37.根據權利要求36中所述的方法，其特征在于根據個別源點和至少一個像差組計算單獨響應的步驟包括，對于每個源點計算具有像差組的單獨響應。
38.根據權利要求37中所述的方法，進一步包括對于每個源點比較所述單獨響應并確定最大的一個。
39.根據權利要求38中所述的方法，其特征在于所述響應是光刻圖案的CD變量。
40.根據權利要求39中所述的方法，進一步包括繪制作為個別源點位置函數的最大CD變量的步驟。
41.根據權利要求36中所述的方法，其特征在于所述至少一個像差組包括位于投影系統區(qū)域中單獨位置的像差。
42.根據權利要求41中所述的方法，其特征在于所述像差組是來自或表征實際光學系統的像差組。
43.根據權利要求41中所述的方法，其特征在于所述像差當作是總波前偏差。
44.根據權利要求36中所述的方法，其特征在于根據投影系統確定至少一個像差組的步驟包括確定多個像差組，每組對應來自或表征實際投影系統的像差組。
45.根據權利要求1中所述的方法，進一步包括將掩膜輔助特征確定成為有助于在基底上印制光刻圖案，以及其中所述根據個別源點計算單獨響應的步驟包括，根據具有以及沒有掩膜輔助特征的個別源點計算單獨響應。
46.根據權利要求45中所述的方法，其特征在于調節(jié)所述照明布置的步驟包括，在格柵中選擇源點，所述格柵給出沒有掩膜輔助特征計算的響應，其與具有掩膜輔助特征所計算的最佳響應相似。
47.根據權利要求45中所述的方法，其特征在于所述掩膜輔助特征是光學鄰近校正，抗散射帶以及設置在掩膜上的相移窗口。
48.根據權利要求1中所述的方法，進一步包括確定多個參數及其相關變量范圍，根據多個參數和個別源點計算表示光刻圖案的CD變量的度量標準，以及其中根據個別源點計算單獨響應的步驟包括根據個別源點和多個參數中的每個計算單獨CD變量。
49.根據權利要求48中所述的方法，其特征在于調節(jié)所述照度分布的步驟包括在度量標準分析的基礎上調節(jié)照度分布。
50.根據權利要求48中所述的方法，其特征在于對于多個參數的每一個的CD變量作為獨立變量。
51.根據權利要求50中所述的方法，其特征在于計算度量標準的步驟包括根據每個源點計算CD變量的平方和。
52.根據權利要求48中所述的方法，其特征在于所述多個參數包括聚焦范圍，劑量范圍，透鏡像差，閃爍級，圖案密度變量以及掩膜CD范圍。
53.一種光刻投影裝置，包括一種提供投射輻射光束的照明系統；一個支撐構圖構件的支撐構件，所述構圖構件用于根據所需圖案對所述投射光束進行構圖；一個固定基底的基臺；一個將圖案光束投射在基底靶部的投影系統；一個確定要印制在基底上的光刻圖案的處理器，在照明系統的光瞳平面處選擇一個格柵的源點，根據個別源點計算單獨響應，每個單獨響應表示使用模擬模型的單一或一系列模擬的結果，并在單獨計算累計結果的分析基礎上計算一種優(yōu)化的照度分布；以及一種可選擇的變化束控制器，其適于改變投射光束的截面強度分布，所述光束存在于根據由所述處理器計算的優(yōu)化照度分布的照明系統中。
54.根據權利要求53中所述的光刻投影裝置，其特征在于所述處理器被進一步配置以計算一種度量標準，所述度量標準表示具有散焦個別源點的單獨響應的變量，以及一種表示具有多個參數CD變量的度量標準，其中所述參數包括聚焦范圍，劑量范圍，透鏡像差，閃爍級，圖案密度變量以及掩膜CD范圍。
55.一種具有機械可執(zhí)行命令編碼的機械可讀媒介，其用于根據一種方法優(yōu)化照明器的照度分布，其中所述方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面中源點格柵；計算個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列使用模擬模型的模擬結果；以及在單獨計算累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
56.一種設備的制造方法，包括投射帶有圖案的輻射光束到基底上輻射敏感層的靶部，其中在入射掩膜之前，使用一種優(yōu)化投射光束的截面強度分布的方法，所述優(yōu)化方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面中源點格柵；計算個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列使用模擬模型的模擬結果；以及在單獨計算累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
57.根據權利要求17所述的方法，其特征在于所述調節(jié)步驟包括權重個別源點。
58.根據權利要求36所述的方法，其特征在于，確定至少一個像差組的步驟，包括確定典型像差組以及對投影系統有特定影響典型像差組中一個。
59.根據權利要求36所述的方法，其特征在于所述響應是CD變量，所述方法進一步包括繪制作為個別源點位置函數的CD變量的步驟。
全文摘要
一種利用計算機模擬技術用于優(yōu)化光刻照明條件的方法，所述光刻裝置包括一個照明器以及一個投影系統，所述方法包括確定要印刷在基底上的光刻圖案；選擇模擬模型；選擇照明器的光瞳平面中源點格柵；計算個別源點的單獨響應，每個響應表示一個或一系列使用模擬模型的模擬結果；以及在單獨計算值累計結果的分析基礎上調節(jié)照度分布。
文檔編號H01L21/027GK1530755SQ20041003527
公開日2004年9月22日 申請日期2004年2月11日 優(yōu)先權日2003年2月11日
發(fā)明者S·G·漢森, S G 漢森 申請人:Asml荷蘭有限公司