[发明专利]用于光学邻近效应校正的多变量求解器

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于光刻掩模的分辨率增强技术，更具体地涉及一种用于光学邻近效应校正的多变量求解器。

背景技术

在半导体工业中，微光刻(或简单光刻)是将电路图案印刷到半导体晶片上的工艺(例如，硅晶片或GaAs晶片)。目前，光学光刻是用于批量制造半导体器件和诸如平板显示器等其它装置的主导技术。这种光刻采用可见光到深紫外光谱范围的光对衬底上的光敏抗蚀剂进行曝光。在未来，可以采用极紫外(EUV)和软X射线。在曝光之后，所述抗蚀剂被显影，以产生浮雕图像。

在光学光刻中，首先采用电子束或激光束直接刻写工具对用作将被制造的器件结构的模板的光掩模(经常被称为掩模或掩模版)进行刻写。用于光学光刻的典型的光掩模由六到八英寸的玻璃(或石英)片制成，所述玻璃片的侧面上的一个表面涂覆有大约100nm厚的薄金属层(例如铬)。所述器件图案被蚀刻入所述金属层，因此允许光透射通过透明区。所述金属层没有被蚀刻掉的区域阻挡光的透射。以这种方式，可以将图案投影到半导体晶片上。

掩模包括一定的图案和特征，所述特征被用于在晶片上形成所需的电路图案。用于将掩模图像投影到所述晶片上的工具被称为“步进机”或“扫描器”(在下文中统称为“曝光工具”)。图1是常规的曝光工具的光学投影光刻系统10的图。系统10包括照射源12、照射光瞳滤波器14、透镜子系统16a-c、掩模18、投影光瞳滤波器20和晶片22，掩模18的空间图像被投影到晶片22上。照射源12可以是例如以紫外(UV)或深紫外(DUV)波长工作的激光源。照射源12的光束在照射到照射光瞳14上之前被扩展和扰频。照射光瞳14可能是简单的圆孔，或可能具有为离轴照射而特殊设计的形状。离轴照射可能包括例如环形照射(即照射光瞳14是具有所设计的内外半径的环)、四极照射(即照射光瞳14在光瞳平面的四个象限中具有四个开口)和诸如双极照射等其它照射方式。

在照射光瞳14之后，光通过照射光学系统(例如透镜子系统16a)并入射到掩模18上，所述掩模18包含将通过投影光学系统在晶片22上成像的电路图案。由于晶片22上的所需的图案尺寸变得越来越小，且所述图案的特征彼此越来越近，所以光刻工艺变得更有挑战性。投影光学系统(例如透镜子系统16b和16c以及投影光瞳滤波器20)将掩模18成像到晶片22上。投影光学系统的光瞳20限制掩模图案的最大空间频率，所述掩模图案可以通过所述投影光学系统。称为“数值孔径”或NA的数字经常表征光瞳20。

当抗蚀剂被所投影的图像曝光并之后被烘烤和显影时，所述抗蚀剂趋于经历复杂的化学和物理变化。最终的抗蚀剂图案通常由其临界尺寸(或CD)表征，所述临界尺寸通常被定义为在抗蚀剂-衬底界面处的抗蚀剂特征的宽度。虽然CD通常试图表示在给定的器件中被图案化的最小特征，但是在实际中，术语CD被用于描述任何抗蚀剂特征的线宽。

在大多数曝光工具中，光学系统以缩小系数，典型为4x或5x，缩小从掩模水平面到晶片水平面的图案尺寸。为此，在掩模水平面上的图案通常大于晶片水平面上的所需图案，这放松了在掩模水平面上所需的尺寸控制公差，并改善了掩模制造工艺的产量和可加工性。曝光工具的所述缩小系数造成涉及曝光工艺的“尺寸”的一定的混淆。在此，特征大小和尺寸涉及晶片水平面特征的大小和尺寸，而“最小特征尺寸”涉及在晶片水平面上的最小特征。

对于用于将器件正确地图案化的曝光工艺，在所述器件中的所有临界结构的CD必须被图案化以获得设计目标尺寸。由于实际上不可能获得每个目标CD而没有误差，所以所述器件以一定的对于CD误差的公差进行设计。在这种情况下，如果所有临界特征的CD在这些预定的公差内，则图案被考虑成可接受的。对于制造环境改变的曝光工艺，全CD分布必须落入在工艺条件范围上的公差限制内，所述工艺条件的范围表示在制造中期望出现的工艺变量的典型范围。