Euv設(shè)計(jì)規(guī)則、光源和掩模的聯(lián)合優(yōu)化和成像建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種極紫外光刻(EUV)中的設(shè)計(jì)規(guī)則、 光源、掩模聯(lián)合優(yōu)化方法以及極紫外光刻的成像建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光刻技術(shù)是芯片制造流程最重要的組成部分，由于光刻是唯一產(chǎn)生圖形的工藝步 驟，因此它是摩爾定律的主要驅(qū)動(dòng)力。目前，14nm節(jié)點(diǎn)的光刻工藝通過(guò)193nm浸沒(méi)式光刻系 統(tǒng)結(jié)合雙圖形曝光技術(shù)實(shí)現(xiàn)，業(yè)界預(yù)期l〇nm及以下節(jié)點(diǎn)將采用多重曝光技術(shù)實(shí)現(xiàn)。但是雙 圖形曝光以及多重圖形方法會(huì)帶來(lái)設(shè)計(jì)規(guī)則繁瑣、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本劇增等問(wèn)題，隨著技 術(shù)節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步推進(jìn)，相關(guān)工藝的研發(fā)成本與難度也越來(lái)越高。這使得芯片中單個(gè)晶體管 成本不降反升，業(yè)界急需新的光刻技術(shù)降低先進(jìn)節(jié)點(diǎn)集成電路生產(chǎn)成本。極紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光刻使用極紫外光作為光源，曝光波長(zhǎng)降到13.5nm,由于成像分辨率與 曝光波長(zhǎng)成反比，EUV光刻能夠極大提高光刻分辨率，單次曝光的分辨率可滿足先進(jìn)節(jié)點(diǎn) (7nm)的需求，從而能夠取代多重圖形技術(shù)，減少曝光次數(shù)并降低工藝的復(fù)雜度。業(yè)界普遍 認(rèn)為，7nm節(jié)點(diǎn)將是EUV光刻技術(shù)介入的最好時(shí)機(jī)，屆時(shí)將取代多重曝光技術(shù)成為先進(jìn)節(jié)點(diǎn) 光刻的主流技術(shù)。
[0003] 當(dāng)技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入亞波長(zhǎng)后，光刻技術(shù)需要復(fù)雜的計(jì)算光刻，尤其是光源掩模聯(lián)合 優(yōu)化(Source and Mask 0ptimization，SM0)方法輔助光刻工藝研發(fā)。SM0是一種先進(jìn)的分 辨率增強(qiáng)技術(shù)，根據(jù)光刻光學(xué)成像模型，采用預(yù)畸變方法調(diào)整光源形狀及強(qiáng)度分布，修正掩 模圖形，調(diào)制透過(guò)掩模的電磁場(chǎng)分布，從而提高光刻系統(tǒng)的成像性能，促使光刻系統(tǒng)達(dá)到其 分辨率極限。相比于193nm光刻技術(shù)，雖然EUV光刻技術(shù)在分辨率方面占有極大的優(yōu)勢(shì)，但其 在光刻仿真及優(yōu)化方面也迎接了新的挑戰(zhàn)，目前，業(yè)界并沒(méi)有實(shí)用的針對(duì)EUV光刻的SM0方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)了一種極紫外光刻的設(shè)計(jì)規(guī)則，光源和 掩模的聯(lián)合優(yōu)化方法，包括:針對(duì)提供的EUV模型進(jìn)行第一優(yōu)化仿真并獲取滿足第一光刻工 藝條件的光源和掩模版圖；進(jìn)行第二優(yōu)化仿真并獲取滿足第二光刻工藝條件的最佳設(shè)計(jì)規(guī) 貝1J、光源和掩模版圖。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，進(jìn)行第一優(yōu)化仿真包括:S05:在整個(gè)掩模版圖上 使用統(tǒng)一的吸收層厚度，對(duì)所述熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行光源和掩模聯(lián)合的第一優(yōu)化仿真，并獲取優(yōu) 化后的光源和掩模版圖；S06:對(duì)優(yōu)化后的光源和掩模版圖進(jìn)行分析，評(píng)估成像結(jié)果是否滿 足第一光刻工藝條件，若光刻成像質(zhì)量滿足第一光刻工藝條件，則光源掩模聯(lián)合優(yōu)化SM0完 成，執(zhí)行步驟S08，如果不能夠滿足第一光刻工藝條件，則執(zhí)行步驟S07; S07:根據(jù)第一優(yōu)化 仿真的成像結(jié)果分析光刻條件中的不足，調(diào)整光刻工藝參數(shù)以及重復(fù)執(zhí)行步驟S05、步驟 S06，直至優(yōu)化后的光源和掩模版圖滿足第一光刻工藝條件;S08:確定滿足第一光刻工藝條 件的光源和掩模版圖。
[0006] 其中，步驟S07中調(diào)整的工藝參數(shù)可以包括:掩模可制造性的基本規(guī)則以及參與優(yōu) 化的掩模誤差、曝光劑量浮動(dòng)和離焦量。
[0007] 其中，第一光刻工藝條件可以包括:預(yù)設(shè)測(cè)量位置處的特征尺寸容限，預(yù)設(shè)曝光寬 容度的焦深。
[0008] 其中，預(yù)設(shè)測(cè)量位置處的特征尺寸容限可以為圖形寬度的±10%，焦深可以為5% 曝光寬容度處的焦深。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行第二優(yōu)化仿真可以包括:S09:確定掩模版圖的吸 收層厚度的范圍以及步長(zhǎng)，按照預(yù)先設(shè)定的步長(zhǎng)將一定范圍的吸收層厚度進(jìn)行采樣，分別 計(jì)算不同吸收層厚度下的極紫外光刻成像模型，利用不同吸收層厚度進(jìn)行多次SM0;S10:對(duì) 不同的吸收層厚度的SM0結(jié)果的工藝窗口進(jìn)行第二優(yōu)化仿真，選擇出最佳的吸收層厚度、光 源和掩模版圖；S11:評(píng)估上述最佳的光源、掩模版圖成像結(jié)果是否滿足第二光刻工藝條件， 如果能夠滿足第二光刻工藝條件，則執(zhí)行步驟S13，若不滿足要求，則執(zhí)行步驟S12; S12:分 析上述結(jié)果的工藝窗口，確定限制工藝窗口的設(shè)計(jì)圖形，確定該設(shè)計(jì)圖形中哪個(gè)尺寸可以 改變及其范圍，對(duì)掩模設(shè)計(jì)規(guī)則、光源、掩模圖形進(jìn)行優(yōu)化，直至所述第二優(yōu)化仿真的評(píng)估 結(jié)果滿足第二光刻工藝條件，確定滿足第二光刻工藝條件的最佳設(shè)計(jì)規(guī)則、光源和掩模版 圖。
[0010] 其中，步驟S09中對(duì)不同吸收層厚度的光源掩模聯(lián)合優(yōu)化可以包括:確定掩模版圖 的吸收層厚度的范圍以及步長(zhǎng)，按照預(yù)先設(shè)定的步長(zhǎng)將一定范圍的吸收層厚度進(jìn)行采樣， 分別計(jì)算不同吸收層厚度下的極紫外光刻成像模型，利用不同吸收層厚度進(jìn)行多次SM0。
[0011] 其中，所述第二光刻工藝條件可以包括:特征尺寸容限、特征尺寸均勻性、頸縮、橋 接和套刻精度。
[0012] 其中，步驟S12中對(duì)掩模設(shè)計(jì)規(guī)則、光源和掩模圖形進(jìn)行優(yōu)化可以包括:從改變芯 片設(shè)計(jì)尺寸的角度出發(fā)，基于上述步驟光刻成像結(jié)果反饋的信息進(jìn)行分析，得到一套健全 的版圖設(shè)計(jì)規(guī)則，并在優(yōu)化過(guò)程中根據(jù)得到的設(shè)計(jì)規(guī)則對(duì)相關(guān)圖形尺寸重新定義，同步進(jìn) 行目標(biāo)圖形、光源、掩模圖形的優(yōu)化，直至滿足極紫外光刻工藝指標(biāo)。
[0013] 其中，步驟S12中最終優(yōu)化結(jié)果可以包括版圖設(shè)計(jì)規(guī)則相關(guān)參數(shù)、目標(biāo)圖形、更新 后的測(cè)量參數(shù)、優(yōu)化后的光源和掩模圖形。
[0014] 本發(fā)明的實(shí)施例還公開(kāi)了一種極紫外光刻的成像建模方法，包括:S03:根據(jù)輸入 的光源信息和掩模版圖信息，對(duì)雜散光進(jìn)行計(jì)算并補(bǔ)償?shù)玫诫s散光光強(qiáng)分布;S04:計(jì)算理 想的光刻光強(qiáng)分布，結(jié)合得到的雜散光光強(qiáng)分布，計(jì)算得到含雜散光的成像光強(qiáng)分布，即在 極紫外光刻成像光強(qiáng)分布中，建立極紫外光刻成像模型，所述極紫外光刻成像模型包括優(yōu) 化后的光源和掩模版圖；在步驟S04之后，則根據(jù)上述的方法對(duì)極紫外光刻成像模型進(jìn)行設(shè) 計(jì)規(guī)則，光源和掩模的聯(lián)合優(yōu)化;S13:計(jì)算優(yōu)化后的掩模版圖的每個(gè)邊緣的陰影寬度并進(jìn) 行調(diào)整，在極紫外光刻成像模型中補(bǔ)償極紫外光刻陰影效應(yīng);S14:獲得優(yōu)化后的光源和掩 豐吳版圖并輸出結(jié)果。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，在步驟S03之前還可以進(jìn)一步包括:S01:輸入光刻 工藝參數(shù)、光源信息和掩模版圖信息;S02:對(duì)所述掩模版圖進(jìn)行檢測(cè)，并選擇熱點(diǎn)區(qū)域。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，，所述光源信息包括:光源類型、數(shù)值孔徑;所述掩 模版圖信息包括:掩模極性、掩模設(shè)計(jì)圖形和光阻信息。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，步驟S03中雜散光的計(jì)算方法包括：
[0018] 使用改進(jìn)的"余弦法則"對(duì)陰影效應(yīng)建模：
[0020]其中，Ifiare(x，y)表不雜散光光強(qiáng)分布，PSFsc(x，y)表不雜散光點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，PD表 示版圖圖形密度。
[0021]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，，步驟S04中所述極紫外光刻成像光強(qiáng)計(jì)算方法包 括：
[0023]其中，Is(x，y)表示極紫外成像光強(qiáng)分布，I(x，y)表示理想的光刻成像光強(qiáng)分布， 基于Abbe成像理論的光刻矢量成像模型，計(jì)算方法為：
[0026]其中，下標(biāo)s表示照明光源上某個(gè)點(diǎn)光源，as表示點(diǎn)光源s在成像面上的電磁場(chǎng)分 布，α/是它的共輒。S(fx，fy)表示照明光學(xué)系統(tǒng)由通過(guò)有效光源分布函數(shù)，表征不同角度的 非相干平面波的強(qiáng)度分布?？臻g頻率f定義為平面波傳播方位