对NA－Σ曝光设置和散射条OPC同时优化的方法和装置.pdf

公开了一种基于目标布局对光刻系统的数值孔径(“NA”)和西格马因子进行优化的方法、程序产品和装置。对图案进行节距或者间距分析以确定设计的临界节距的分布。根据该节距或者间距分析确定临界密集节距。对参数NA、西格马－内和西格马－外进行优化，使得印制临界特征可以通过偏置调整或者不需要偏置调整而进行。对于除了临界特征之外的特征，根据OPC进行调整，因而光刻装置设置进一步得到相互优化。因此，对任何图案，光刻装置设置可以通过兼顾OPC得到优化。

1.  一种对光刻装置设置进行优化和对基板表面上将形成的图案的光学近似修正(OPC)进行优化的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)识别临界密集节距并对应到第一临界特征和第二临界特征；
(b)对于该临界特征确定最佳光刻装置设置；
(c)根据该临界特征的分析执行OPC；
(d)对其它临界特征执行OPC调整；和
(e)对其它的临界特征优化光刻装置设置。

2.  如权利要求1所述的方法，其中光刻设置包括透镜的数值孔径和照明器的西格马。

3.  如权利要求1所述的方法，还包括步骤：对多个临界特征重复步骤(d)和(e)直到OPC调整符合预定标准为止。

4.  如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
(f)识别设计的多个间距或者多个节距；
(g)将该多个间距中相同的间距分类，或者将该多个节距中相同的节距分类；以及
(h)确定出现率最多的间距或者节距。

5.  一种计算机程序产品，它包含可在至少一个机器可读介质上传输的可执行代码，其中，该代码由至少一个可编程计算机执行使得该至少一个可编程计算机能够执行一序列对光刻装置设置进行优化和对基板表面上将形成的图案的光学近似修正(OPC)进行优化的步骤，包括以下步骤：
(a)识别临界密集节距并对应到第一临界特征和第二临界特征；
(b)对该临界特征确定最佳的光刻装置设置；
(c)根据对该临界特征的分析执行OPC；
(d)对其它临界特征执行OPC调整；以及
(e)对其它临界特征优化光刻装置设置。

6.  如权利要求5所述的计算机程序产品，其中光刻设置包括透镜的数值孔径和照明器的西格马-内(Sigma-in)和西格马-外(Sigma-out)设置。

7.  如权利要求5所述的计算机程序产品，还包括步骤：对多个临界特征重复步骤(d)和(e)直到OPC调整充分为止。

8.  如权利要求5所述的计算机程序产品，还包括以下步骤：
(f)识别设计的多个间距或者多个节距；
(g)把该多个间距中相同的间距分类或者把该多个节距中相同的节距分类；以及
(h)确定出现率最多的间距或者节距。

9.  一种对光刻装置设置进行优化和对基板表面上将形成的图案的光学近似修正(OPC)进行优化的装置，所述装置包括：
辐射系统，用于提供投影束；
照明器，用于接收辐射投影束，并将调整过的辐射束投影一部分掩模，其中该照明器有预计的西格马-外和预计的西格马-内参数，以及
投影系统，具有数值孔径(NA)，用于将掩模对应的受辐射部分成像在基底的目标部分上，
其中，
对于所述图案中包括临界特征的多个临界特征来相互优化NA、预计的西格马-外、预计的西格马-内和OPC。

10.  如权利要求9所述的装置，它还包括：
计算机系统，配置为通过以下步骤来确定所述预计的NA、预计的西格马-外、预计的西格马-内参数：
(a)识别临界密集节距并对应到第一临界特征和第二临界特征；
(b)该临界特征确定最佳的光刻装置设置；
(c)根据对该临界特征的分析执行OPC；
(d)对其它临界特征执行OPC调整；以及
(e)对其它临界特征优化光刻装置设置。

11.  如权利要求10所述的装置，还包括步骤：对多个非临界特征重复步骤(d)和(e)直到OPC调整充分。

对NA-σ曝光设置和 散射条OPC同时优化的方法和装置
优先权声明
本专利申请以及由此提出的任何专利要求申请号为60/483102的美国临时专利申请作为其优先权，其申请日为2003年6月30日，名称为“利用器件布局对NA-西格马曝光设置值和散射条OPC同时优化的方法和程序产品(A methodand program product of simultaneous optimization for NA-Sigmaexposure settingsand scattering bars OPC using a device layout)”，在这里全文引入作为参考。
技术领域
本申请的技术领域一般性地涉及一种用于优化光刻装置设置值并优化光学近似修正(OPC)的方法、程序产品和装置。
背景技术
光刻装置可以用于例如制造集成电路(IC)。在这种情况下，掩模包含对应于IC一个单独层的电路图案，该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(硅片)的目标部分上(例如包括一个或者多个电路小片(die))。一般的，单一的晶片将包含由相邻目标部分构成的整个网格，该相邻目标部分由投影系统逐个相继辐射。一种光刻投影装置是将整个掩模图案一次性曝光在目标部分上而使每个目标部分受到辐射；这种装置通常称作晶片步进器。另一种可选择的装置(通常称作步进扫描装置)是通过投影束沿给定的参考方向(“扫描”方向)依次扫描掩模图案同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底台而使每个目标部分受到辐射。一般来说，因为投影系统有一个放大系数M(通常＜1)，因此对基底台的扫描速度V是对掩模台扫描速度的M倍。关于这里所述的光刻设备，可以从例如美国专利US6,046,792中了解到更多信息，该专利在这里作为参考引入。
在使用光刻投影装置的制造方法中，掩模图案在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基底上成像。在该成像步骤之前，可以对基底可进行各种处理，如涂底漆、涂敷抗蚀剂和软烘烤。在曝光后，可以对基底进行其它的处理，如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤和测量/检查成像特征。以这一系列工艺为基础，对例如IC器件的单层形成图案。这种图案层然后可进行各种不同的处理，如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学-机械抛光等形成一单层所需的所有处理。如果需要多层，那么可对每一新层重复其中的全部步骤或者作出改变的步骤。最终，在基底(晶片)上形成器件阵列。然后采用例如切割或者锯断的技术将这些器件彼此分开，所形成的单个器件可以安装在载体上，或者连接到管脚上等等。
为了简单起见，投影系统在下文称为“透镜”；但是应将该术语广义地理解为包含各种类型的投影系统，包括例如折射光学装置、反射光学装置和反折射系统。辐射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计进行操作的部件，该操作部件用于引导、整形或者控制辐射投影束，下文中这种部件还可笼统地或者单独地称作“透镜”。另外，光刻装置可以具有两个或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多级式”器件中，这些附加台可以并行使用，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而在一个或者多个其它台上进行曝光。例如在美国专利US5,969,441中描述了一种二级光刻装置，这里作为参考引入。
光刻掩模指的是上述由几何图案构成的部件，该图案对应硅晶片上集成的电路图案。用于产生这种掩模的图案是利用CAD(计算机辅助设计)程序而形成的，这种方法一般称为EDA(电子设计自动化)。为了形成这些功能掩模，多数CAD程序遵循一套预定的设计规则。这些规则由工艺限度和设计限度所确定。例如，设计规则定义电路器件(例如门电路，电容器等)之间或者互连线之间的间距容差，以确保电路器件或者导线不会以不希望的方式发生相互作用。设计规则的限度一般称为“临界尺寸”(CD)。电路的临界尺寸定义为线或者孔的最小宽度，或者是两条线或者两个孔之间的最小间距。因而，CD确定了所设计的电路的总体大小以及密度。
当然，在集成电路制造中，目标之一就是在晶片上如实复制原始电路设计(通过掩模)。然而，当由光刻法所形成的结构的尺寸减小并且结构的密度增大时，设计掩模就会额外地增加成本和复杂性。就是说，当要求半导体器件性能更高时，设计规则受到的限制比在减小曝光波长和增大透镜数值孔径(NA)两方面所取得的进展要大。因此，在低kl(low kl)系统中提高分辨率的技术已经必不可少。提高分辨率的技术包括光学近似修正(OPC)和光刻装置优化特别是NA和部分相干因子(西格马)的优化。这些技术有助于克服一定的邻近效应；然而，它们都是用人工的方式完成的。
另外，OPC技术包括在原始掩模图案上对特征进行偏置和对次光刻特征进行巧妙放置以补偿邻近效应，从而改善最终转印的电路图案。用次分辨率辅助特征、或者散射条作为修正光学邻近效应的装置已经表明，它能够有效地增大整个处理窗口(也即，不管特征和与之相邻的特征是否分立或者密集组装在一起，一致地印制具有规定CD的特征的能力)。散射条起到增大有效图案密度(分立部件或者密度较小的特征)的作用，因而由此抵消和印制分立或者密度较小的特征相关的不想要的效应。
对于中等节距特征节距来说，由于其间插不下SB，因此一般的光学近似修正(OPC)法是调整特征边界(或者进行偏置)，使得印制的特征的宽度接近想要的宽度。为了能够使用次分辨率特征和/或对特征偏置以有效地减小光学邻近效应，要求应具备有关掩模设计和印制工艺的大量知识以及大量经验的操作者，对掩模设计进行修改，使得，如果要达到所需目的的话，能够使用次分辨率特征和/或对特征边界进行调整(偏置)。实际上，即使有经验的操作者完成这项任务的时候，为了将次分辨率特征正确地定位，往往也需要进行“反复试验”过程以获得想要的修正量。这个反复试验过程，要求通过对掩模反复修正随之以反复模拟，这既耗时间又使得费用昂贵。
依照前面地描述，有人开发出一种系统方法，在该方法中设计者对掩模图案优化。图13示出该系统方法的流程图。在步骤S200中检查器件布局以确定临界节距(S202)。据此调整给定光刻装置的NA、西格马-外(Sigma-outer)和西格马-内(Sigma-inner)参数(S204)。模拟器可以基于这些参数产生给定掩模图案的空间像，以确定给定图案明显的邻近效应。通过对掩模的散射条处理、或是OPC处理来调整图案、或是两种方法相结合(S206)可以消除这些效应。由于是采用散射条处理和/或OPC处理，优化的偏置值和OPC处理仍然取决于给定光刻装置的一些参数如NA、西格马-外和西格马-内。如果参数变化了，对掩模采取的这些步骤必须重复多次。人工完善给定掩模而进行的反复试验过程往往非常耗时，并且主要取决于设计者为了消除光学邻近效应而手动地调整光刻装置的参数并且完成各种处理的熟练程度。
因此，需要产生一种优化光刻装置参数或者利用OPC优化地配置偏置的方法或过程。
发明内容
本申请公开了一种对光刻装置设置值进行优化以及基于这些设置值对形成于基板表面上的图案进行光学邻近修正(OPC)优化的方法和程序产品。有以下步骤：识别临界密集节距，并对应到第一临界特征和第二临界特征；针对该临界部件确定优化的光刻装置设置值；根据对该临界特征的分析完成OPC；对其它临界特征完成OPC调整；针对其它临界特征对光刻装置设置值进行优化。有利的是，OPC和光刻装置设置值可以相互得到优化。
本申请还公开了一种对光刻装置设置值进行优化以及基于这些设置对形成于基板表面上的图案进行光学近似修正(OPC)优化的装置。该装置包括一个用于提供投影束的辐射系统，一个用于接收投影辐射束、并将调整过的辐射束投影到一部分掩模上去的照明器，其中该照明器具有预定的西格马-外和西格马-内参数，还包括一个具有数值孔径(NA)的投影系统，用于将掩模的对应的受辐照的部分成像到基板的目标部分。针对图案上包括临界特征在内的多个特征，NA、预定的西格马-外和西格马-内以及OPC可以相互优化。
该装置还包括一个计算机系统，该系统被配置为通过识别多个特征中的临界特征和非临界特征，确定优化的NA、预定的西格马-外和预定的西格马-内设置使得印制临界特征而不需要偏置调整，根据对临界特征的分析完成OPC，完成对非临界特征的OPC调整，以及针对其它特征优化NA、预定的西格马-外和预定的西格马-内设置，通过以上方式来来确定预定的NA、预定的西格马-外和预定的西格马-内参数。
结合附图，从下面的详细描述中可以更加清楚地了解本发明前面所述的和别的特征、方面以及优点。
附图说明
图1示出一个示例性的光刻投影装置。
图2示出一个用于优化曝光设置和SB处理的示例性的流程图。
图3示出一个将要在基板表面上形成的示例性的图案或者它的一部分。
图4示出对图3所示的图案进行节距分析的示例性的图表。
图5示出一个示例性的目标图案，它已经根据所公开的独特内容得到优化。
图6示出一个对目标图案处理的处理窗口，该目标图案的曝光设置已经针对临界节距进行了优化。
图7示出对图5所示的多条切割线处理的处理窗口。
图8示出CD一致性分布。
图9示出对CD值和图5所示的多条切割线处理的处理窗口。
图10示出根据对多个特征的曝光设置和OPC进行的最新优化对所述多条切割线处理的处理窗口。
图11示出根据最新优化的曝光设置，所述多条切割线的CD一致性分布。
图12示出对所述多条切割线处理的处理窗口，这多条切割线是对多个特征和CD值的曝光设置和OPC进行的最新优化的结果。
图13示出现有技术中对曝光设置和SB处理进行优化的流程图。
具体实施方式
图1是光刻投影装置的简图，该光刻投影装置适于使用下面讨论的概念。该装置包括：
-辐射系统Ex，IL，用于提供辐射投影束PB。在这个具体例子中，该辐射系统还包括一辐射源LA；
-第一目标台(掩模台)MT，设有用于保持掩模MA(例如划线板)的掩模保持器，并与用于将该掩模相对于物体PL精确定位的第一定位装置连接；
-第二目标台(基底台)WT，设有用于保持基底W(例如涂敷抗蚀剂的硅晶片)的基底保持器，并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置连接；
-投影系统(“透镜”)PL(例如折射，反射，折反射光学系统)，用于将掩模MA的被照射部分成像在基底W的目标部分C(例如包括一个或多个电路小片(die))上。该投影系统的数值孔径(NA)可以调整。
如这里指出的，该装置属于透射型(例如具有透射掩模)。但通常它还可以是例如反射型(例如具有反射掩模)。另外，该装置可以采用其它类型的构图装置取代掩模；例如可编程反射镜阵列或者LCD矩阵。
源LA(例如，汞灯、受激准分子激光器)产生辐射束。该光束直接或横穿过如扩束器Ex这样的调节装置后，照射到照明系统(照射器)IL上。照明器IL可以包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的外径和/或内径范围(通常分别称为西格马-外和西格马-内)。另外，它通常还包括其它各种组件，如积分器IN和聚光器CO。按照这种方式，照射到掩模MA上的光束PB在其横截面上具有理想的均匀度和强度分布。
应该注意，图1中辐射源LA可以置于光刻投影装置的壳体中(例如当辐射源LA是汞灯时往往是这种设置)，但也可以远离光刻投影装置，其产生的辐射束被(例如借助于合适的定向反射镜)引导至该装置中；当光源LA是准分子激光器时(例如基于KrF，ArF或F₂激发作用)通常是后面的那种情况。这里讨论的实施例至少包含这两种情况。
随后，光束PB随后截取掩模台MT所保持的掩模MA。横穿过掩模MA后，光束PB通过透镜PL，透镜PL将光束PB聚焦到基底W的目标部分C上。例如，为了将不同的目标部分C在光束PB的光路中定位，可以借助于第二定位装置(和干涉测量装置IF)实现基底台WT的精确移动。类似的，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地，借助于图28中未明确显示的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)，可以实现目标台MT、WT的移动。可是，在晶片步进器中(与步进扫描装置相反)，掩模台MT可与短冲程致动装置连接，或者固定。
所示的装置可以按照二种不同模式使用：
-在步进模式中，掩模台MT基本保持不动，在目标部分C上一次投影(即单“闪”)整个掩模图像。然后基底台WT沿x和/或y方向移动，以使光束PB能够照射不同的目标部分C。
-在扫描模式中，情况基本相同，但是所给定的目标部分C不以单“闪”方式暴露。取而代之的是，掩模台MT可沿给定的方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)以速度v移动，以使投影束PB能够扫描整个掩模图像；同时，基底台WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同时移动，式中M是透镜PL的放大率(一般M＝1/4或1/5)。这种方式可以使得相当大的目标部分C曝光，而不会损害分辨率。
这里所揭示的概念可以对对任何一般的成像系统进行仿真模拟或者数学建模，以获得次波特征的成像情况，因而对于所涌现出的能够产生日益减小尺寸的波长的成像技术来说，这是特别有用的。已经投入使用的技术包括EUV(超紫外线)光刻术，这种光刻术能够利用ArF激光器产生波长为193nm的光，利用氟激光器甚至能够产生波长为157nm的光。此外，通过利用同步加速器或者用高能电子撞击材料(固体或者等离子体)来产生20-5nm范围内的光子，EUV光刻术能够产生这个波长范围内的波长。因为多数物质在这个范围具有吸收性，故可以利用具有钼和硅层叠结构的反射镜来产生照明。层叠结构的反射镜中，成对的钼和硅有40层，其中每一层的厚度为1/4波长。X射线光刻术甚至可提供更小的波长。通常，用同步加速器产生X射线波长。因为多数材料对X射线波长具有吸收性，所以薄薄的一片吸收材料就可以确定各特征将在哪里印制(正性光刻胶)或者在哪里不印制(负性光刻胶)。
图2是对光刻装置设置如NA和西格马-外(out)和西格马-内进行优化以及根据所优化的设置实施OPC处理的示例性流程图。步骤100中(以下步骤缩写为”S”)，选择基板表面上将形成的图案或者图案中的一部分(以下称之为“选定的设计”)进行分析，在选定设计上完成间距分析或者节距分析。
间距定义为某一特征边界到另一特征的另一边界的距离。节距则是间距和特征宽度之和。换句话说，间距指的是两个特征之间的距离，而节距对应着两个特征之间的距离加上每个特征的宽度。如这里所采用的并且如本领域普通技术人员所已知的一样，临界密集节距对应着设计中最小线宽度和间距。
间距或者节距分析(S100)需要识别选定设计中的间距或者节距分布。因为节距包括线宽和间距，并且因为在IC设计中最小的线宽由设计规则所限定，所以易于将间距分析的结果转化为节距分析的结果，反之亦然。因此，为便于解释起见，下面仅仅描述间距分析。但是本发明决不限于间距分析。
图3示出一个示例性的选定设计。然而，这里描述的间距和节距不限于这里所示出的选定设计，它可以是别的包括接触孔的设计或者包括线和接触孔的设计。间距A，B，C，D，E和F具有不同数值的间距。可以采用大量方法中的任何一种方法来完成间距分析(S100)，以识别图3示出的间距A-F。该方法包括人工方法检查选定设计以识别每个间距并确定它的数值。应用掩模仿真程序或许使该技术变得更为简单。ASML Mask Tools的MASKWEAVER是这种软件程序的一个示例，它能够检查任何选定设计并且对相同的间距进行识别和分组。
S102中确定临界密集节距。为了便于讨论，假定间距A对应着临界密集节距，也即最小组合的间距和线宽。因此特征30对应着临界特征。
S104中，光刻装置设置可以反复调整，直到临界特征30不再需要进行偏置调整而进行印制。发明人发现，调整NA和西格马(西格马-外和西格马-内)可以使得临界特征需要或者不需要偏置调整地进行印制。换句话说，大家都知道，任何对临界特征的偏置调整可以恶化光学邻近效应的影响，而且往往难于实现这种调整。不采用由OPC分析所确定的偏差B_A的调整(也即改变特征30的几何特征)，可以通过调整光刻装置设置(也即曝光量、NA、西格马-外和西格马-内)使得可以需要或者不需要偏置调整而印制特征30。因为对临界特征的偏置调整的量经常受到可利用的空间大小的限制，所以调整光刻装置设置就是一种印制临界特征的简单方法。
调整NA和西格马的方法对本领域普通技术人员来说是熟知的。或许调整这些参数的最佳方法是采用类如ASML MaskTools开发的Lithocuriser这样的仿真软件包实现，它能够自动地确定最佳NA和西格马，从而印制出临界特征。当然，熟练的光刻人员能够以人工方式反复调整这些参数，直到把印制临界特征的曝光量确定到合适为止。任何情形下，都可以确定最优的光刻装置参数例如NA_optimal、西格马-外_optimal和西格马-内_optimal，使得不再需要对印制特征30进行偏置调整B_A。
如果识别到临界节距多于一个，那么会识别“最”临界的特征，在多数情况下，它对应着最小节距，从而可以确定最佳的曝光量参数。其它的临界节距可以通过调整偏置B来解决。
在S106中，根据定向估算来对每个间距确定散射条(SB)位置、SB宽度和偏差。该技术对本领域普通技术人员来说也是熟知的，并且通常要求光刻人员对一个给定的间距选定SB的宽度和位置，并基于该间距确定特征的偏差。仿真软件，例如ASML Mask的Lithocuriser可以提供这样的定向估算。
把S106中定向估算的结果列表，如表1所示。从而，每个SB的尺寸、位置、长度和任何偏置调整一起在表中列出。