[发明专利]用于设计掩模的方法和设备

说明书

技术领域

本发明通常涉及VLSI电路设计，以及更具体而言涉及在需要着色的光刻掩模的设计中例如在交替相移掩模或双曝光掩模中的光学邻近校正。

背景技术

通过一系列的材料添加(即低气压化学气相淀积、溅射操作等)、材料去除(即湿法蚀刻、反应离子蚀刻等等)以及材料修改(即氧化、离子注入等)在硅晶片上制造包括超大规模集成(VLSI)互补金属氧化物半导体(COMS)器件的集成电路。这些物理和化学的操作与整个晶片相互作用。例如，如果将晶片放入酸浴器，将蚀刻掉晶片的整个表面。为了在晶片上构建非常小的电子有源器件，必须将这些操作的影响限制到小的、精确限定的区域。

在CMOS器件的VLSI制造的范畴中，光刻是在光敏聚合物(有时称为光致抗蚀剂或抗蚀剂)中构图开口的工艺，其限定了小的区域，在其中通过处理步骤序列中的特定的操作修改硅基(或其它)材料。CMOS芯片的制造包括光致抗蚀剂的重复构图，随后蚀刻、注入、淀积、或其它操作，并结束于去除消耗的光致抗蚀剂，以便让位于新的抗蚀剂，该新的抗蚀剂将应用于该工艺序列的另一个反复。

基本的光刻系统包括光源、包含将被转移到晶片的图形的模版或光掩模、镜头的集合、以及用于对准晶片上存在的图形与掩模上的图形的装置。由于以每次一个到四个芯片的步骤构图包含五十到一百个的芯片的晶片，因此光刻步进机受限于Rayleigh方程所描述的参数：

R=k1λNA---(1)]]>

其中λ是在投影系统中使用的光源的波长，NA是使用的投影光学组件的数值孔径。k₁是描述组合的光刻系统在实践中可以多好地利用理论的分辨率极限并且对于标准的曝光系统可以在从0.8下至0.5的范围变化。当前使用操作在248nm波长的深紫外(DUV)步进机获得了光学光刻的最高分辨率。同样广泛使用操作在356nm的波长的步进机。

常规的光掩模包括在石英板上的铬图形，允许光穿过从掩模去除铬的任何地方。投影特定波长的光通过掩模到涂敷了光致抗蚀剂的晶片上，在掩模上任何构图孔的地方暴露抗蚀剂。将光抗蚀剂暴露至合适波长的光造成了抗蚀剂聚合物的分子结构的改变，这允许显影剂化学溶解并去除在暴露的区域中的抗蚀剂。(相反地，负抗蚀剂系统仅仅允许显影掉未曝光的抗蚀剂。)

当被照射时，光掩模可以成像为单独的、无穷小的光源的阵列，其可以被打开(透明区域覆盖的点)或者关闭(铬覆盖的点)。

这些常规的光掩模通常称为玻璃上铬(COG)二进制掩模。完美方形阶跃函数只存于精确的掩模平面的理论极限中。在离开掩模的任何距离处，例如在晶片平面中，衍射效应将导致图像呈现有限的图像斜度。在小尺寸处，即，当将印刷的图像的尺寸和间隔相对于λ/NA(NA为曝光系统的数值孔径)是小的时，邻近图像的电场矢量将相互作用并建设性相加。在特征之间产生的光强度曲线不是完全暗的，而是表现由邻近的特征的相互作用而产生的显著量的光强度。投影的光图像的对比度即在邻近的明与暗特征之间的强度差异，限制了曝光系统的分辨率。在名义上的暗区域中的光强度的增加将最终造成邻近的特征印刷为一个组合的结构而不是分离的图像。