[发明专利]用于光刻中的照明光源形状定义的方法、系统和器件

说明书

发明领域

本发明涉及光刻领域，光刻中的照明光源形状定义。更具体地，其涉及用于优化光刻处理的方法和系统，优化光刻处理诸如优化将被用于光刻处理的光源照明、阈值和掩模之类。

发明背景

光刻是被用于微芯片制造中的技术之一。其使用“刻线”，也被称为“光掩模”或“掩模”，来在被覆盖有“晶片”的“光致抗蚀层”中形成特定图案。这个掩模包含图案，当其图像被投影在晶片上时，在这个光致抗蚀层被化学地显影后在光致抗蚀层中产生期望图案。通过用具有特定波长和光源形状的光源照明掩模在该光致抗蚀层上形成投影图像。然后穿过掩模的光由光刻曝光工具的投影透镜所捕捉，且这个透镜在光致抗蚀层中形成掩模图案的图像。掩模其本身包括透光板，图案已经被创建在该透光板一侧上：这些图案包括其中掩模的透光性质相对于“未图案化的区域”而修改的多边形。作为示例，这些多边形形状掩模图案可包括吸收或衰减穿过其中的光的薄层。

然而光投影-光刻的上述基本概念由两个因素而被复杂化。形成在晶片上的图案中的形状，绝不是掩模上的图案形状的相同副本，且随着使用光刻步骤的“技术节点”变得越来越高阶，即，随着需要被产生的图案尺寸和图案密度分别变得越小和越密（诸如例如低于20nm的节点），这两者之间的差异变得越大。掩模图像图案和所投影的图像图案之间的差异的效应被称为“光学邻近效应”。由于很多年来，通过对掩模图案应用所谓“光学邻近校正”（OPC）而应对这个效应：有意将掩模图案制造地与想要形成在晶片上的图案不同，不过以此方式所投影的图案变得更接近于期望的晶片图案。这个修改一般地暗指掩模图案的形状（多边形）以某个合适的方式被制成不同于期望的印刷的形状，不过其也可暗指对掩模图案增加附加多边形，该附加多边形并不意在于晶片上形成印刷图案，不过某种程度上改进了意在印刷的多边形的处理宽容度（见下一个项目符号）。这些“额外的”掩模多边形经常被称为“辅助掩模特征”、或“辅助特征”。现在OPC已经成为多年来的标准技术，且如果给定了所意在的晶片图案，一些公司提供产生光学邻近校正的掩模图案的软件，以及在光刻工具中掩模将被曝光的方式的充分的细节。

使得光投影-光刻变得更加复杂的第二个元素是晶片图案的保真度还受到光刻处理中的瑕疵的存在（不可避免地到一定程度）的影响。所印刷的图案形状取决于被用于在晶片上产生图案的光量，所谓“照射剂量”或“剂量”。由于一般不可能准确地以理想剂量曝光，如，由于不可避免的机器或操作者误差，光刻者想要在具有充足量的“曝光宽容度（EL）”的条件下作业，此条件是可容忍相距理想剂量特定偏移量（一般被表达为剂量本身的百分比）的条件。形成图像的光刻投影透镜具有所谓“最佳聚焦平面”，即空间中的一特定平面，在其中图像并不是最“尖锐”且因此最接近所意在的图像。如果晶片没有理想地相对于这个最佳聚焦平面而被定位，可以说这个晶片“离焦”。由于一般不可能准确地定焦来照射晶片，如，由于不可避免的机器或操作者误差，光刻者想要在具有充足量的“景深（DOF）”的条件下作业，此条件是可容忍相距理想平面特定偏移量（一般用指出实际晶片平面相距理想平面多少纳米来表达）的条件。通过例如上述OPC-软件产生的掩模图案一般不可完美地在光刻处理中所使用的实际光掩模上实现：一般存在“掩模误差”，即，掩模图案与期望掩模图案在尺寸或形状（或二者兼有）上有偏差。与期望的掩模图案的任何偏差（“掩模误差”）还导致晶片图案的偏差。由于一般不可能避免掩模误差，光刻者想要在可容忍一定量掩模误差的条件下作业。

一般，需要找到光刻处理条件，在该条件下对于掩模误差的足够的EL、DOF、和公差得以实现。相对于上述公差的光刻处理的实际性能一般以被称为“临界尺寸均一性”的刻度而被量化，此可读被简称为CDU（用纳米来表达）。这个刻度表达了由于诸如曝光焦距或剂量或实际掩模误差之类的工艺变化引起的晶片图像中的特定结构的尺寸将实际地变化（如，在所印刷的晶片中或各晶片之间）多少。光刻处理条件的优化然后表达为这个CDU刻度的最小化。此处一个重要的元素-尽管不是唯一的元素-是在光刻曝光工具中所使用的照明光源形状的选择。

上述两个因素现今一般通过执行所谓光源-掩模优化（一般简称为“SMO”）来处理。这是其中照明光源和经OPC的掩模被同时改变从而找出提供剂量、焦距、和/或掩模误差的最佳可能、或至少充分公差（也称为“处理余量”）的光源-掩模组合的计算处理。如果给定期望的晶片图像，以及其他输入，诸如期望的处理余量和在由用户所允许的掩模复杂度上定义限制的特定参数，一些软件公司提供自动软件来进行这样的SMO计算。