襯底拓撲可知的光刻模型化制造技術

本發明專利技術公開了一種襯底拓撲可知的光刻模型化方法，具體公開了用于模擬由入射輻射導致在襯底上的抗蝕劑內形成的圖像的方法，所述襯底具有在抗蝕劑層下面的第二特征和第一特征，所述方法包括步驟：在不使用入射輻射和第二特征的相互作用的情況下使用入射輻射和第一特征的相互作用模擬在抗蝕劑層內的第一分圖像；在不使用入射輻射和第一特征的相互作用的情況下使用入射輻射和第二特征的相互作用模擬在抗蝕劑層內的第二分圖像；由第一分圖像和第二分圖像計算在抗蝕劑層內形成的圖像；其中，入射輻射和第一特征的相互作用與入射輻射和第二特征的相互作用不同。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種襯底拓撲可知的光刻模型化方法。
技術介紹
例如，可以將光刻投影設備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，掩模可以包含對應IC的單層的電路圖案，并且該圖案被成像到已經涂覆有輻射敏感材料(抗蝕齊IJ)層的襯底(例如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括一個或多個管芯)上。通常，單個晶片將包含通過光刻投影設備的投影系統一次一個地被連續照射的相鄰目標部分的整個網絡。在一種類型的光刻投影設備中，通過將整個掩模圖案一次曝光到目標部分上來照射每個目標部分；這種設備通常被稱為晶片步進機。在替換的設備中，通常稱為步進-掃描設備，通過沿給定的參照方向(“掃描”方向)在投影束下漸進地掃描掩模、同時同步地沿與該方向平行或反向平行的方向掃描襯底臺來輻射每一個目標部分。因為通常投影系統將具有放大因子M(通常< I)，因此襯底臺掃描的速度V將是掩模臺掃描速度的因子M倍。有關如這里所述的光刻裝置的更多信息可以參考例如美國專利US6046792，這里通過參考合并于此。在使用光刻投影設備的制造過程中，掩模圖案被成像到至少由輻射敏感材料(例如抗蝕劑)層部分地覆蓋的襯底上。在該成像步驟之前，襯底可以經過多種工序，例如涂底料、抗蝕劑涂覆和軟烘烤。在曝光之后，襯底可以經歷其它工序，例如曝光后烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤和成像特征的測量/檢驗。這一系列的工序被用作對器件(例如IC)的單層進行圖案化的基礎。然后，這樣的圖案化層可以經過多種處理，例如蝕刻、離子注入(摻雜)、金屬化、氧化、化學-機械拋光等，所有這些處理用于完成對一個單層的處理。如果需要幾個層，則對于每個新的層必須重復整個工序或其變體。最后，在襯底(晶片)上將形成器件的陣列。然后，這些器件通過例如劃片(dicing)或切割等技術彼此分割開，然后獨立的器件可以安裝到連接至插腳等的載體上。為了簡化起見，下文中投影系統可被稱為“透鏡”;然而，這個術語應該被廣義地解釋為包括各種類型的投影系統，包括例如折射式光學系統、反射式光學系統和反射折射式系統。輻射系統還可以包括根據用于引導、成形或控制投影輻射束的這些設計類型中的任意類型來操作的部件，并且這些部件在下文中還可以被統稱為或單獨地稱為“透鏡”。此外，光刻投影設備可以是具有兩個或多個襯底臺(和/或兩個或多個掩模臺)的類型。在這種“多臺”裝置中，附加的臺可以并行地使用，或者在一個或多個臺用于曝光的同時在一個或多個其他臺上執行預備步驟。上面提及的光刻掩模包括與將要被集成到硅晶片上的電路部件相對應的幾何圖案。用來形成這種掩模的圖案通過使用CAD(計算機輔助設計)程序來生成，這種過程通常被稱為EDA (電子設計自動化)。大多數CAD程序依照一系列預定的設計規則以便產生功能化掩模。這些規則通過工藝和設計限制來設定。例如，設計規則限定電路器件(例如柵極、電容等)或互連 線之間的間隔容許量，使得確保電路器件或線不會彼此以不希望的方式相互作用/影響。通常，設計規則限制被稱為“臨界尺寸”(CD)。電路的臨界尺寸可以被定義成線或孔的最小寬度或兩條線或兩個孔之間的最小間隔。因此，CD決定所設計的電路的總的尺寸和密度。當然，集成電路制造的目標之一是在晶片上(通過掩模)忠實地復制原始電路設計。正如提到的，光刻是半導體集成電路制造過程中的核心步驟，其中形成在襯底上的圖案限定半導體器件的功能元件，例如微處理器、存儲器芯片等。類似的光刻技術也被用于形成平板顯示器、微電子機械系統(MEMS)和其他器件。隨著半導體制造過程持續進步，在每個器件的功能元件(例如晶體管)的數量在過去幾十年中已經遵照通常被稱作為“摩爾定律”的趨勢穩定地增加的同時，電路元件的尺寸持續地減小。在目前的技術狀態下，前沿器件的關鍵層使用已知為掃描器的光學光刻投影系統進行制造，其使用來自深紫外激光光源的照射將掩模圖像投影到襯底上，產生具有IOOnm以下尺寸的電路特征，也就是尺寸小于投影光的波長的一半的各個電路特征。依照分辨率公式⑶=Ic1X λ /NA，這種印刷具有小于光學投影系統的傳統分辨率極限的尺寸的特征的工藝通常被稱為低-kidow-1o光刻術，其中λ是所采用的輻射的波長(目前大多數情況是248nm或193nm)，NA是投影光學裝置的數值孔徑，CD是“臨界尺寸”(通常是所印刷的最小特征尺寸)，以及h是經驗分辨率因子。通常，Ic1越小，越難以在晶片上復制與電路設計者設計的、以便獲得特定電功能性和性能的形狀和尺寸相符的圖案。為了克服這些困難，對投影系統和掩模設計實施復雜的精細的微調步驟。這些步驟例如包括但不限于NA和光學相干性設置的優化、定制照射方案、使用相移掩模、掩模布局中的光學鄰近效應校正，或其它通常稱為“分辨率增強技術”(RET)的方法。作為RET的一個重要示例，光學鄰近效應校正(OPC)解決這樣的事實或問題，即，晶片上印刷的特征的最終尺寸和位置不是簡單地作為掩模上的對應特征的尺寸和位置的函數。要注意的是，術語“掩模”和“掩模版”在此可以互換地使用。對于通常的電路設計中存在的小的特征尺寸和高的特征密度，給定特征的特定邊緣的位置會由于其他鄰近特征的存在或不存在而在一定程度上受到影響。這些鄰近效應由于從一個特征到另一個特征耦合的小量的光而產生。類似地，鄰近效應可能由于后曝光烘烤(PEB)、抗蝕劑顯影以及通常跟隨光刻曝光的蝕刻期間的擴散和其他化學效應而引起。為了確保在半導體襯底上根據給定目標電路設計的要求產生特征，需要使用復雜的數字模型預測鄰近效應，并且需要在可以成功地制造高端器件之前將校正或預變形應用至掩模的設計中。在通常的高端設計中，幾乎每一個特征邊緣都需要一些修正，以便使印刷的圖案能夠充分接近目標設計。這些修正可以包括邊緣位置或線寬的偏移或偏置以及應用本身不是為了印刷、但是將影響相關主要特征的屬性的“輔助”特征。在半導體工業中，微光刻(或簡單光刻)是在半導體晶片上印刷電路圖案的工藝(例如，硅或GaAs晶片)。當前，光學光刻技術是用于半導體器件和諸如平板顯示器等其他器件或裝置的批量制造中的主要技術。這種光刻技術采用可見光至深紫外光譜范圍的光曝光襯底上的光致抗蝕劑。未來，可以采用極紫外(EUV)和軟X射線。曝光之后，抗蝕劑被顯影以得出抗蝕劑圖像。 圖1示出示例性的光刻投影系統10。主要部件是:光源12，其可以是例如深紫外受激準分子激光器源或具有包括EUV波長的其他波長的光源；照射光學元件，其限定部分相干性，并且可以包括特定源成形光學元件14、16a和16b ;掩模或掩模版18 ;以及投影光學元件16c，其將掩模版圖案的圖像產生到晶片平面22上去。在光瞳平面處的可調節濾光片或孔20可以限制入射到晶片平面22上的束角度的范圍，其中最大可能的角度限定投影光學元件的數值孔徑NA = sin ( Θ max)。圖2中示出模擬光刻投影設備中的光刻的示例性流程圖。源模型31表示源的光學特性(包括光強度分布和/或相分布)。投影光學元件模型32表示投影光學元件的光學特性(包括由投影光學元件引起的光強度分布和/或相分布的改變)。設計布局模型35表示設計布局的光學特性(包括給定設計布局33引起的相分布和/或光強度分布的改變)，其表示掩模上的多個特征的布置。空間圖像36可以通過設計布局模型35、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于模擬由入射輻射導致在襯底上的抗蝕劑內形成的圖像的方法，所述襯底具有在抗蝕劑層下面的第一特征和第二特征，所述方法包括步驟：在不使用入射輻射和第二特征的相互作用的情況下使用入射輻射和第一特征的相互作用模擬在抗蝕劑層內的第一分圖像；在不使用入射輻射和第一特征的相互作用的情況下使用入射輻射和第二特征的相互作用模擬在抗蝕劑層內的第二分圖像；由第一分圖像和第二分圖像計算在抗蝕劑層內形成的圖像；其中，入射輻射和第一特征的相互作用與入射輻射和第二特征的相互作用不同。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：蘭崧，
申請(專利權)人：ASML荷蘭有限公司，
類型：發明
國別省市：