專利名稱：用于光刻工藝的模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一用于光刻工藝(lithographic process)的模擬的方法；特別是關(guān)于一種模擬采用半導(dǎo)體元件制造程序、發(fā)光晶體二極管(light crystal diode，LCD)制造程序，以及光(例如電子束或X射線)的光刻工藝的方法。
即使光學(xué)的光刻工藝模擬技術(shù)的發(fā)展，晚于光學(xué)的光刻應(yīng)用在半導(dǎo)體工業(yè)的時(shí)間，但由于其優(yōu)良的效率擅長(zhǎng)于單元布局的最佳化、復(fù)雜程序中最佳化條件的預(yù)期、或是在大量資料的快速處理，該技術(shù)已成為主要的必需方式，在一單位工藝過(guò)程或新發(fā)展上減少試誤，并縮短其發(fā)展期間。
對(duì)于最佳化一掩模布局而言，光學(xué)近似效應(yīng)修正(opticalproximity effect correction，OPC)是很基本的。它是用以進(jìn)行光學(xué)近似效應(yīng)修正所最常用的方法。使用時(shí)，修正掩模布局以便投射影像(aerial image)很接近所要的目標(biāo)布局，且投射影像的強(qiáng)度分布輪廓視為如同抗蝕劑圖案(resist pattern)的俯視圖。
因?yàn)樗峁┹^好效率與使用的便利，本方法使用得很廣。然而當(dāng)中有一不利點(diǎn)，就是其正確度落在解析極限的附近；而且當(dāng)圖形，其種類、大小和密度異于另一者，存在于不同形狀的掩模上時(shí)，這就很難預(yù)期只使用投射影像所刻成圖形的狀況。
值得一提的，光刻工藝中的近似效應(yīng)包括光學(xué)與非光學(xué)成分。由于OPC一般是對(duì)整個(gè)光刻工藝的鄰近效應(yīng)校正，它不能滿足投射影像的修正(即純光學(xué)成分)，因而抗蝕工藝造成的鄰近效應(yīng)(即非光學(xué)成分)電應(yīng)該考慮。
即使包含抗蝕工藝的OPC是本領(lǐng)域最想要的，因抗蝕工藝的模擬屬于不同領(lǐng)域，完整程序的OPC并不常被考慮。為了增加OPC的精確度，取而代之地，已主動(dòng)研究一種采取適當(dāng)近似于完整程序的方法。
一近似的模擬方法，它能獲得比較正確的結(jié)果，而不必模擬完整的程序，而本方法應(yīng)用到1GD OPC的結(jié)果，將在些之后加以解說(shuō)。
有許多不同的方式來(lái)模擬光刻工藝，然后分析所得結(jié)果。其中一種方式模擬光刻工藝的全部過(guò)程。該過(guò)程廣泛地包括三步1)計(jì)算投射影像、2)呼叫潛像(latent image)、3)計(jì)算顯影過(guò)程。(參見(jiàn)

圖1)投射影像定義為正好在光線抵達(dá)晶片表面的抗蝕層之前的光強(qiáng)度分布，其間掩模裝于一曝光裝置中，而晶片被曝光。為了模擬投射影像，掩模上的布局和曝光裝置的曝光條件(例如NA數(shù)值孔徑(numericalaperture)、σ部分相干因子(partialcoherencefactor)應(yīng)為輸入?yún)?shù)所必需。
在抗蝕層被投射影像曝光的情況下，有一些復(fù)雜的情形每個(gè)從表面反射回來(lái)的部分光量，會(huì)被抗蝕層吸收，或者從晶片基片的表面反射回來(lái)，然后再回到抗蝕層。此時(shí)潛在影像，也就是曝光后吸收在抗蝕層上的光強(qiáng)度分布，就發(fā)生了。不僅抗蝕層的特性(例如折射率Dill′s A，B，C)，一些代表晶片基片特性的參數(shù)(例如albed，漫反射系數(shù))也應(yīng)該包含在輸入?yún)?shù)里，以模擬潛像。
在化學(xué)擴(kuò)大抗蝕層(chemical amplification resist)的情況下，光敏酸發(fā)生源(photo acid generator，PAG)因抗蝕層吸收的能量而溶解，然后就產(chǎn)生了酸。接下來(lái)，酸因曝光后烘烤(post exposure bake，PEB)而經(jīng)過(guò)一擴(kuò)散過(guò)程，這也是下一個(gè)程序。然后為了響應(yīng)一保護(hù)群，產(chǎn)生一非保護(hù)群和另一個(gè)酸。接續(xù)下來(lái)，該酸與其他非保護(hù)群反應(yīng)的相似連續(xù)過(guò)程就發(fā)生了，而且此一過(guò)程在本發(fā)明中表示為擴(kuò)大現(xiàn)象。因此，最后顯影液把非保護(hù)群溶解掉，從而形成抗蝕劑圖形。
為了模擬在此一行為下的抗蝕層剖面圖，當(dāng)中應(yīng)該要有PEB參數(shù)(例如溫度、時(shí)間)與顯影參數(shù)(例如顯影速率、顯影液的種類與濃度)。
商用軟件中計(jì)算投射影像的程序已經(jīng)發(fā)展得很好，以及模擬抗蝕層剖面圖的程序也已發(fā)展出來(lái)。然而，即使投射影像模擬的建立是基于一明顯的理論，抗蝕層剖面圖模擬的形式幾乎全是模型，而且需要很多參數(shù)來(lái)模擬整個(gè)過(guò)程。因此，全程模擬還用得不多，這是因仍有一些不利之處，其中需要長(zhǎng)的模擬時(shí)間，而且就只因?yàn)槌艘蛔钇鸫a的因素外，不知道一個(gè)抗蝕層參數(shù)而使精確度不夠。
因此，所用的主要方法，不是全程模擬，而是一種只模擬投射影像，然后以一臨界模型(thresholdmodel)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法。在此，臨界模型是一種分析方法，當(dāng)中或多或少有些數(shù)值，集中在由投射影像模擬的結(jié)果所獲得的強(qiáng)度分布中的任何強(qiáng)度(即臨界值)的附近，決定了圖形的存在/不存在。
換言之，以這種方法而言，在正抗蝕劑的情況下，顯影液把抗蝕層溶解，然后超過(guò)臨界值的都被溶盡，然而沒(méi)有被顯影液溶解的抗蝕層就留下當(dāng)作圖形。因此，當(dāng)中的好處就是它很簡(jiǎn)單，并且不花很多時(shí)間。在這種方式下，根據(jù)投射影像的臨界切下去，能級(jí)與圖形大小(正確地說(shuō)是投射影像大小)就知道了。
圖2顯示0.25μm密集線L/S、獨(dú)立線I/L、以及獨(dú)立間隔I/S的投射影像的強(qiáng)度。如圖2所示，當(dāng)臨界水準(zhǔn)定在0.25的標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度的情況下，曝光能量反比于強(qiáng)度。在此情形中，曝光量是4倍于臨界曝光能量Eth。因此，每一個(gè)密集線L/S、獨(dú)立線I/L、以及獨(dú)立間隔I/S的圖形大小，分別就是WL/S(≈0.20μm)、WI/L(≈0.25μm)、和WI/S(≈0.30μm)等影像大小。
在這樣一種臨界模型的情況下，當(dāng)某一種圖形的曝光能量的變化小，或者偏離聚焦值不太高時(shí)，相對(duì)上有可能預(yù)估正確的期望值。然而，當(dāng)曝光能量的變化空間廣、偏離聚焦值高、或是圖形的種類與大小改變時(shí)，期望值就不同于實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如上所述，正由于在一般的環(huán)境下，投射影像的臨界模型很難解釋其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的期望值，它已廣泛地使用于這個(gè)領(lǐng)域是基于以下優(yōu)點(diǎn)1)只有投射影像的計(jì)算才能預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2)因模型本身已非常簡(jiǎn)化，相較于全程模擬，使用方式容易。3)不復(fù)雜狀態(tài)下之實(shí)驗(yàn)結(jié)果的期望值，可在短時(shí)間內(nèi)獲得。
在這些環(huán)境之下，只用投射影像而來(lái)解釋包含抗蝕工藝的全部工藝過(guò)程，臨界模型應(yīng)已顯示出相對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的歧異。再者，由于速率慢且許多輸入?yún)?shù)必須正確輸入的負(fù)擔(dān)之下，全程模擬對(duì)真實(shí)的工藝過(guò)程提供的幫助很少。
解決現(xiàn)有技術(shù)所涉及的缺陷是本發(fā)明的目的，并且提供一能預(yù)估抗蝕劑圖形大小的模擬方法，當(dāng)作一擴(kuò)散投射影像模型(diffusedaerialimage model，DAIM)，它是一可取代抗蝕工藝的簡(jiǎn)化模型，而不模擬包括抗蝕工藝的完整工藝過(guò)程。
就本發(fā)明某一方面來(lái)說(shuō)，提供一用于光刻工藝的模擬方法，包括的步驟有通過(guò)在I-line的抗蝕工藝中，輸入曝光裝置條件與掩模布局，而獲得一投射影像；以從曝光工藝中抗蝕層所產(chǎn)生的酸分布，來(lái)平均地處理投射影像；并且考慮在后烘烤程度中酸的擴(kuò)散，而獲得一擴(kuò)散投射影像；根據(jù)擴(kuò)散投射影像來(lái)預(yù)期圖形的大小，再被應(yīng)用到一臨界模型。
擴(kuò)散投射影像Id出下式得到其中I0是所謂的投射影像，F(xiàn)、F-1各代表到ξ，η空間的Fourer變換，與從ξ，η空間的Fourier反變換，而σB為一適合參數(shù)(fiting parameler)。
就本發(fā)明另一方面說(shuō)，提供一用于光刻工藝的模擬方法，包括的步驟有借助于把化學(xué)擴(kuò)大光陰層曝光，獲得一投射影像；以從抗蝕層所產(chǎn)生的酸分布，來(lái)平均地處理投射影像；并且考慮在后烘工藝中酸的擴(kuò)散和擴(kuò)大，而獲得一后烘烤程序中的擴(kuò)散投射影像；根據(jù)擴(kuò)散投射影像來(lái)預(yù)期圖形的大小，再被應(yīng)用到一臨界模型。
擴(kuò)散投射影像Id由下式得到I0≅F-1(e-σB2(ξ2+η2)2F(I0))]]>其中I0是所謂的投射影像，F(xiàn)、F-1各代表到ξ，η空間的Fourier變換，與從ξ，η空間的Fourier反變換，而σB為一適合參數(shù)。借助于參照附圖所描述之后的較佳實(shí)施例，本發(fā)明上述的目的和其他特征將變得較明顯。其中
圖1為一簡(jiǎn)化圖解，說(shuō)明光刻工藝與模擬之間的交互關(guān)系。
圖2為一說(shuō)明根據(jù)應(yīng)用到投射影像的臨界模型對(duì)圖形大小進(jìn)行預(yù)測(cè)的圖形。
圖3為一說(shuō)明根據(jù)應(yīng)用到從本發(fā)明所獲得之?dāng)U散投射影像的臨界模型，所做的圖形大小進(jìn)行預(yù)測(cè)的圖形。
圖4A與4B為說(shuō)明比較圖形大小與借助于在臨界模型中應(yīng)用投射影像同時(shí)改變曝光能量所獲得的抗蝕層圖形之間的實(shí)驗(yàn)性比較結(jié)果的圖形。
圖5A與5B為說(shuō)明比較圖形大小與借助于在臨界模型中應(yīng)用擴(kuò)散投射影像同時(shí)改變能量所獲得的抗蝕層圖形之間的實(shí)驗(yàn)性比較結(jié)果的圖形。
圖6A與6B為說(shuō)明比較圖形大小與借助于在臨界模型中應(yīng)用投射影像同時(shí)變曝光能量所獲得的抗蝕層圖形之間的實(shí)驗(yàn)性比較結(jié)果的圖形。
圖7A與7B為說(shuō)明比較圖形大小與借助于在臨界模型中應(yīng)用擴(kuò)散投射影像同時(shí)改變能量所獲得的抗蝕層圖形之間的實(shí)驗(yàn)性比較結(jié)果的圖形。
圖8A與8B為說(shuō)明比較圖形大小與從投射影像及擴(kuò)散投射影像同時(shí)形成一孔洞所獲得的抗蝕層圖形之間的實(shí)驗(yàn)性比較結(jié)果的圖形。
圖9A與9F為說(shuō)明比較布局案大小與從投射影像及擴(kuò)散投射影像同時(shí)偏離聚焦值和圖形大小分別先天有所不同所獲得的抗蝕層圖形之間的實(shí)驗(yàn)性比較結(jié)果的圖形。
圖10A與10D為利用到抗蝕層圖形的形成，當(dāng)中使用一些掩模、一投影像及一擴(kuò)散投射影像的模擬圖。
圖11A與11D為利用到抗蝕層圖形的形成，當(dāng)中使用固定的掩模、一投射影像及一擴(kuò)散投射影像的模擬圖。光的投射分布，在進(jìn)行曝光程序時(shí)被吸收到抗蝕層內(nèi)，不可能只用二維的投射影像和偏離焦聚值來(lái)解釋，而是三維的復(fù)雜分布，其中應(yīng)該考慮抗蝕層的一表面與晶片基片間的多重干涉。三維曝光能量的吸收，是接近或量化抗蝕工藝的主要障礙。如果兩投射影像因抗蝕層厚度足夠薄，而使得其偏聚焦值和抗蝕層厚度一樣多，則即使考慮到多重干涉，仍可近似地表示出只用二維聚焦面的投射影像被吸收到抗蝕層內(nèi)之曝光能量的分布。
因此，本發(fā)明的較佳實(shí)施例建議如下條件由于抗蝕層厚度TPR足夠薄，可以忽略焦距f處的投射影像I0(f)，與焦距f+TPR處的投射影像I0(f+TPR)之間的差別。在此，有可能抗蝕層厚度小于15000埃。
根據(jù)這些條件，目前的實(shí)施例將考慮二維的投射影像。
當(dāng)進(jìn)行曝光程序時(shí)，一種化學(xué)抗蝕工藝，其中光子活化發(fā)生源(photo active generator，PAG)被光子能量打破，是為人所熟知的。如果我們現(xiàn)定義P和I各是標(biāo)準(zhǔn)化的PAG濃度與光強(qiáng)度，則曝光時(shí)間t內(nèi)，因PAG溶解所引起的濃度變化將表示為∂P(x,y,t)∂t=-CI(x,y)P(x,y,t)]]>式(1)其中C為一比較常數(shù)，相當(dāng)于Dill標(biāo)示的“C”。
借助于應(yīng)用強(qiáng)度I非時(shí)間函數(shù)的條件，以及進(jìn)行曝光程序前PAG并沒(méi)有被溶解的初始條件，微分方程序(1)很容易解。由于產(chǎn)生的酸量與PAG溶解量一樣多，PAG濃度與酸濃度的總和將固定不變。因此，就在曝光后酸的標(biāo)準(zhǔn)化濃度分布A0可寫(xiě)作A0(x,y)-1-P(x,y,t-te)-1-e-CI(x,y)te]]>式(2)其中te是曝光時(shí)間。由于把強(qiáng)度I乘上全部曝光時(shí)間te得到全部曝光能量，所以方程序(2)可以取代為A0(x，y)＝1-e-CE(x，y)式(3)如果引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化的強(qiáng)度分布I0，強(qiáng)度I將由I＝iI0取代，其中由于I表示成固定不變的時(shí)間，i定義成一比例常數(shù)。所以方程序(2)現(xiàn)可取代為A0(x,y)=1-e-αI0(x,y)]]>式(4)其中α是一新的常數(shù)，滿足α＝Cite式子。
曝光程序所產(chǎn)生的酸，因下一程序的曝光后烘烤(PEB)的熱能而擴(kuò)散。如果酸的擴(kuò)散系數(shù)D視作常數(shù)，根據(jù)Fick第一定律，F(xiàn)EB程序中標(biāo)準(zhǔn)化酸的濃度A可寫(xiě)作∂A(x,y,t′)∂t′=D▿2A(x,y,t′)]]>式(5)其中t′為代表PEB時(shí)間的變數(shù)。借助于在式子兩邊做Fourier變換，并決定適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件，微分方程序(5)很容易解。符號(hào)ξ、η定義為Fourier參數(shù)。Fξ,η=∫∫dxdye-i(ξx+ηy)]]>式(6)再乘以ξ、η，然后再積分，因此，我們得到下面關(guān)系A(chǔ)(x,y,t′)=Fx,y-1(e-σ2(ξ2+η2)2Fξ,η(A0(x′,y′)))]]>式(7)其中F、F-1各代表從x′，y′空間到ξ，η空間、與x，y空間的Fourier變換，并且x′，y′與x，y各是初始空間與最終空間。在此階段，PEB時(shí)間t′內(nèi)擴(kuò)散的長(zhǎng)度定義為σ=2Dt′]]>因此，就在PEB程序之后的擴(kuò)散長(zhǎng)度變成σB=2DtB′]]>其中t′B為全部PEB時(shí)間如前所述，曝光能量所產(chǎn)生的酸，因PEB程序中產(chǎn)生的熱能而擴(kuò)散，同時(shí)它扮演打破保護(hù)群的角色。在顯影程序中，顯影劑把打破中的保護(hù)群溶解掉，因而形成了圖形。保護(hù)群的標(biāo)準(zhǔn)化濃度M的變化量可寫(xiě)作∂M(x,y,t′)∂t′=-C′exp(-ϵAkBT)A(x,y,t′)mM(x,y,t′)]]>式(8)其中C′為比例常數(shù)，指數(shù)項(xiàng)中的Boltzmann因子εA、kB以及T分別是保護(hù)群的活化能、Boltzmann常數(shù)、以及PEB溫度。同時(shí)m，通常定為1，為酸的反應(yīng)度，也可視為要打破一個(gè)保護(hù)群所需酸的數(shù)目。
由於時(shí)間t′的函數(shù)只有M與A，方程序(8)很容易解。如果現(xiàn)讓N為進(jìn)行PEB后打破的保護(hù)群之標(biāo)準(zhǔn)化濃度，由於仍保留含M的總計(jì)值，濃度N可表為N(x,y)=1-M(x,y,t′=tB′)]]>N(x,y)=1-exp[-βD∫0tB′A(x,y,t′)dt′]]]>N(x,y)=1-exp[-βD∫0σBA(x,y,σ)σdσ]]]>N(x,y)=1-exp[-12σB2βS(x,y)]]]>式(9)其中β＝C′/Dexp(-εA/kBT)為另一個(gè)與時(shí)間、空間無(wú)關(guān)的常數(shù)，S為在擴(kuò)散長(zhǎng)度內(nèi)，酸的標(biāo)準(zhǔn)化空間平均。所以，若把方程序(7)代入方程序(9)可得S(x,y)=2σB2∫0σBFx,y-1(e-σ2(ξ2+η2)2Fξ,η(A0(x′,y′)))σdσ]]>S(x,y)=2σB2Fx,y-1(∫0σBe-σ2(ξ2+η2)2σdσFξ,η(A0(x′,y′)))]]>S(x,y)=2σB2Fx,y-1(1-e-σ2(ξ2+η2)2ξ2+η2Fξ,ηA0(x′,y′)))]]>式(10)很難用一解析方程序來(lái)表示一抗蝕層從頂?shù)降椎娘@影過(guò)程，顯然正常是用一數(shù)值方式來(lái)逼近。然而，在抗蝕層厚度很薄的情況下，如前面假設(shè)，可以考慮成為二維平面。在這樣的情況下，圖形的邊界是沿著相當(dāng)於打破保護(hù)群程度之輪廓來(lái)生成。在考慮抗蝕層厚度的情況下，如果抗蝕層的顯影對(duì)比非常高，則如同薄抗蝕層的情況，考慮成圖形是沿著相當(dāng)於打破保護(hù)群程度之輪廓來(lái)生成。因此如后所述，有關(guān)顯影的過(guò)程，有可能如前所述般近似地逼近。
在顯影的過(guò)程里，由打破保護(hù)群所產(chǎn)生的非保護(hù)濃度分布N當(dāng)中，顯影劑把超過(guò)任何常數(shù)值(臨界濃度Nth)的抗蝕劑溶掉，而低於該常數(shù)值的抗蝕劑就保留而沒(méi)有溶解。換言之，圖形是沿著Nth的輪廓來(lái)生成。
有可能非保護(hù)群的臨界濃度Nth關(guān)聯(lián)到曝光能量(即臨界曝光劑量Eth)，并且易於假設(shè)當(dāng)進(jìn)行黑曝光多到Eth時(shí)，它直接變成Nth濃度。在化學(xué)擴(kuò)大抗蝕劑中的參數(shù)知道很清楚的情況下，由于C和Eth的值分別大約為0.001(mJ/cm2)-1和10mJ/cm2，CEth太小。所以，近似上可以有這樣的關(guān)系1-e-CEth≅CEth]]>式(11)因此，由方程序(3)和(9)，我們得到如下關(guān)系Nth≅1-exp[-12βσB2CEth]]]>式(12)然后，考慮進(jìn)行正常的情形到Eth，而不是黑曝光。顯影程序完成后仍保留的圖形邊界，是N＝Nth的一部分，并且即使這部分里面的E一般同於Eth，這部分里面的E可能與Eth有相等的數(shù)量級(jí)大小。因此，我們得到如下關(guān)系
當(dāng)方程序(3)或(4)用方程序(13)來(lái)做近似，若想到A0和I0是標(biāo)準(zhǔn)化的，從圖形的邊界，A0≅I0]]>式(14)可以得到方程序(14)，而且從方程序(10)，在擴(kuò)散長(zhǎng)度內(nèi)，酸的標(biāo)準(zhǔn)化空間平均S可表為S≅2σB2F-1(1-e-σB2(ξ2+η2)2ξ2+η2F(I0))]]>式(15)其中I0為投射影像，F(xiàn)、F-1各代表到ξ，η空間的Fourier變換，與從ξ，η空間的Fourier反變換，而σB為一適合參數(shù)(fittingparameter)。
方程序(15)顯示一種關(guān)系投射影像強(qiáng)度I0變換成酸濃度分布S，并定義為擴(kuò)散投射影像Id。
出于I0和S是標(biāo)準(zhǔn)化的，并有一線性關(guān)系，所以他們有一對(duì)一的關(guān)系。投射影像的臨界模型，只用Id米預(yù)估圖形的大小?？梢灶A(yù)期到如果用方程序(15)的S而非I0，由于擴(kuò)散和擴(kuò)大已包含其中，因采取臨界模型本身所保有的便利，它逼近抗蝕工藝，會(huì)非常有效。
擴(kuò)散投射影像模型(diffused aerial image model，DAIM)代表用方程序(15)所期望的圖形狀態(tài)。由于I0值可容易地用一般模擬工具獲得，并且F、F-1各為Fourier變換、Fourier反變換，可根據(jù)快速Fourier變換(Fast Fourier Transformation，F(xiàn)FT)加以程序化，因此計(jì)算S很容易。
當(dāng)然，當(dāng)使用方程序(15)來(lái)計(jì)算S時(shí)，有一未知量σB對(duì)應(yīng)到擴(kuò)散長(zhǎng)度。在DAIM里，σB由一簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)獲得，然后擴(kuò)充到一般情況后使用其結(jié)果值。換言之，σB用作一適合參數(shù)?？梢灶A(yù)期到如果抗蝕層(即抗蝕劑的種類、厚度、軟烤、PEB條件、以及顯影配方)已決定，σB將被均等地決定；如果抗蝕工藝的配方不同，σB也就有不同的值。
因此，較合理的是；σB不是擴(kuò)散長(zhǎng)度，而是一抗蝕工藝配方的代表值。
圖3展示在從圖2所示之投射影像，用方程序(15)獲得S后的0.25μm密集線L/S、獨(dú)立線I/L、以及獨(dú)立間隔I/S的擴(kuò)散投射影像，而且特別顯示當(dāng)σB定義0.7μm的一個(gè)結(jié)果。如果切水準(zhǔn)同圖2情況定為0.25，預(yù)期的圖形大小則為WL/S≈0.16μm、WI/L≈0.21μm、和WI/S≈0.31μm，有點(diǎn)不同于投射影像。此后將描述一些利用根據(jù)這種方式的DAIM的實(shí)施例。
圖4A與4B屬于只用投射影像來(lái)預(yù)期圖形大小的情況，并且說(shuō)明密集線L/S、獨(dú)立線I/L、以及獨(dú)立間隔I/S的圖形大小(例如圖4A的0.25μm，圖4B的0.20μm)的兩實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以及每個(gè)投射影像的比較結(jié)果。圖4A與4B當(dāng)中，以及此后所示的其他圖形里，當(dāng)形成抗蝕劑圖形時(shí)，細(xì)線與●○各代表由模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得的圖形。此處Eth并非一真正測(cè)量值，而是一定義值，以致0.25μm密集線的投射影像的大小變成0.20μm。對(duì)投射影像而言，在圖形種類不同的情況下，不太容易解釋關(guān)系到曝光能量改變之圖形大小的變化，如圖4A與一種圖形中所示。進(jìn)一步來(lái)講，當(dāng)大小不同的圖形同時(shí)存在，如圖4B所示(本實(shí)施例里，當(dāng)模擬量基于0.25μm而對(duì)0.20μm做預(yù)估)，投射影像的大小無(wú)法預(yù)估。
圖5A與5B屬于用擴(kuò)散投射影像來(lái)預(yù)期圖形大小的情況，并且說(shuō)明密集線L/S、獨(dú)立線I/L、以及獨(dú)立間隔I/S的圖形大小(例如圖5A的0.25μm，圖5B的0.20μm)的兩實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以及每個(gè)投射影像的比較結(jié)果。當(dāng)然，在DAIM的情況下，即使它不完全等于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，它顯示出驚人的改進(jìn)，非只用投射影像的情況所能相比。
因此，DAIM能應(yīng)用于密集線L/S、獨(dú)立線I/L、以及獨(dú)立間隔L/S同時(shí)存在，且大小分散的情況。
圖6A、6B與7A、7B屬于用投射影像與擴(kuò)散投射影像來(lái)預(yù)期圖形大小的情況，其中軟烤條件決定在105℃，并且說(shuō)明密集線L/S、獨(dú)立線I/L、以及獨(dú)立間隔I/S的圖形大小(例如圖6A、7A的0.25μm，圖6B、7B的0.20μm)的兩實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以及每個(gè)投射影像的比較結(jié)果。
值得一提的是圖7所示用擴(kuò)散投射影像的結(jié)果，遠(yuǎn)優(yōu)于圖6所示只用投射影像所得的結(jié)果。在此情況下，為人所熟知的是軟烤溫度條件改變，Eth也就不同；意味有可能由于抗蝕工藝的配方基本上已改變，DAIM里的適合參數(shù)σB也將會(huì)改變。
雖然這兩情況用σB＝0.7μm對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述得很好，這并不意味酸的擴(kuò)散長(zhǎng)度沒(méi)改變，即使軟烤溫度有改變。正確地說(shuō)，雖然這兩情況的σB不同，寧可假設(shè)所有的適合值，配合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，是在0.7μm附近。
在一接觸孔圖形中，不能保證圖形大小的線性，這是一般的事實(shí)。所以，當(dāng)每個(gè)大小的接觸孔定義于單元與周邊電路區(qū)域內(nèi)，例如-poly2接觸P2C，或是一金屬1接觸M1C，若基于該單元進(jìn)行曝光，周邊電路的接觸孔大小將會(huì)大得多。
圖8A與8B展示圖形大小的線性，而圖4A與4B分別屬于只用投射影像、與使用DAIM來(lái)預(yù)期圖形大小的情況。當(dāng)0.225μm接觸孔無(wú)偏差的曝光、或過(guò)曝光、或曝光不足時(shí)，其掩模圖形大小有0.25μm、0.275μm、0.30μm的接觸孔之DI圖形大小，可能比設(shè)計(jì)的還大超過(guò)1.5倍。在接觸孔還有其他大小同時(shí)存在一掩模的情況下，若使用DAIM，則能預(yù)估所有對(duì)應(yīng)的大小。
因此，當(dāng)晶片上的圖形決定了，就易于決定能滿足此決定的掩模圖形的大小。當(dāng)然，在目前實(shí)施例的DAIM中，并未考慮底層漫反射系統(tǒng)的差異，或是拓樸結(jié)構(gòu)造成的影響。
在i-line的情況下，相對(duì)于上面基礎(chǔ)地討論之DUV的情況，抗蝕工藝并無(wú)太多差異。由于抗蝕工藝并非化學(xué)擴(kuò)大抗蝕劑的事實(shí)，抗蝕工藝將簡(jiǎn)單地表示出來(lái)。因此，考慮打破的PAG之?dāng)U散，而非酸的擴(kuò)散，而不要考慮擴(kuò)大的現(xiàn)象，這樣是可以接受的。因此，若應(yīng)用方程序(14)本身的近似關(guān)系，定義Ni為i-line的破碎PAG之標(biāo)準(zhǔn)化濃度，從方程序(7)我們可得Ni≅F-1(e-σB2(ξ2+η2)2F(I0))]]>式(16)當(dāng)應(yīng)用方程序(16)時(shí)，σB非擴(kuò)散長(zhǎng)度，而當(dāng)成適合參數(shù)，這樣比較恰當(dāng)。
圖9A、9C與9E展示當(dāng)形成的圖形大小有0.30μm、0.35μm、0.40μm，與用投射影像所得到的模擬圖形大小時(shí)，根據(jù)偏離聚焦的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖9B、9D與9F展示當(dāng)形成的圖形大小有0.30μm、0.35μm、0.40μm，與用擴(kuò)散投射影像所得到的模擬圖形大小時(shí)，根據(jù)偏離聚焦值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
根據(jù)圖9A到9F，值得一提的是當(dāng)用i-line定義密集線L/S、獨(dú)立線I/L的圖形時(shí)，應(yīng)用本發(fā)明DAIM的模擬方式，遠(yuǎn)優(yōu)于只用投射影像的方式。具中，虛線所組成的代表模擬的圖形，●○所表示的代表形成抗蝕劑圖形的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
進(jìn)一步地來(lái)說(shuō)，當(dāng)決定曝光能量使用0.35μm密集線L/S沒(méi)有偏差，圖9A到9F比較了因偏離聚焦所引起的線寬變化時(shí)，投射影像模擬結(jié)果與DAIM模擬結(jié)果。在此情況下，值得一提的是由于i-line情況下的顯影對(duì)比，沒(méi)有優(yōu)于DUV情況下的顯影對(duì)比，DAIM的可靠性便下降了。
接下來(lái)清楚地展示DAIM的極度有效性，并應(yīng)用到真實(shí)元件制造的顯影。
圖10A展示一掩模圖形，圖10B為俯視圖，當(dāng)使用如圖10A所示之掩模來(lái)形成抗蝕劑圖形，以臨界尺寸掃描式電子顯微鏡(Criticaldimension scanning electron microscope，CDSEM)拍攝下來(lái)，其中發(fā)生5處空橋(bridge)。圖10C展示當(dāng)只用投射影像進(jìn)行模擬時(shí)，任何空橋都看不出來(lái)。同時(shí)，圖10D展示當(dāng)使用擴(kuò)散投射影像進(jìn)行模擬時(shí)，空橋發(fā)生了。
根據(jù)圖10A到10D，只用掩模的布局不僅不易預(yù)測(cè)圖10B的示的5處橋，并且對(duì)投射影像的模擬結(jié)果不能解釋空橋現(xiàn)象。雖然從單一聚焦與單一能量獲得投射影像的模擬結(jié)果，仍無(wú)法解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即使考慮到能級(jí)與偏離聚焦。
根據(jù)11A展示一掩模圖形，乃根據(jù)應(yīng)用DAIM來(lái)修正如圖10A所示的掩模。圖11B為俯視圖，當(dāng)使用如圖11A所示之掩模來(lái)形成抗蝕劑圖形，以CDSEM拍攝下來(lái)，其中空橋沒(méi)有發(fā)生。而圖11C為當(dāng)只用投射影像進(jìn)行模擬時(shí)的圖形。同時(shí)，圖10D為當(dāng)使用擴(kuò)散投射影像進(jìn)行模似時(shí)的圖形。
根據(jù)圖11A到11D，DAIM不僅清楚地解釋空橋現(xiàn)象，并且也顯示出空橋程度的相對(duì)差距同于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，從而容易地辨識(shí)出真實(shí)應(yīng)用中DAIM的驗(yàn)證性。在那里之后，后圖11所示，使用DAIM來(lái)做poly1掩模的修正是非常成功的。
如上所述，光學(xué)光刻術(shù)的鄰近效應(yīng)，區(qū)分成導(dǎo)致光繞的元素，與引起抗蝕工藝的元素。然而一般參照的OPC，意指擴(kuò)充到全部光刻工藝的鄰近效應(yīng)之修正；而且到目前為止，許多正在商業(yè)化的模擬工具是考慮投射影像。
據(jù)此，可以堅(jiān)持的是由于DAIM不僅提供先前投射影像計(jì)算加入Fourier變換的型態(tài)，并且計(jì)算速率幾乎保持在計(jì)算投射影像的水準(zhǔn)，而正確性遠(yuǎn)優(yōu)于投射影像，所以本發(fā)明的DAIM是一種適合應(yīng)用到OPC的模型。
再者，本發(fā)明的DAIM提供下列優(yōu)點(diǎn)第一，當(dāng)抗蝕層厚度很薄時(shí)，前述的理論配合得很好。
第二，抗蝕工藝中最重要的一點(diǎn)是酸或破裂的PAG的擴(kuò)散。
第三，在化學(xué)擴(kuò)大抗蝕劑中，甚至考慮到擴(kuò)大性。
第四，顯影程序中，非保護(hù)群的濃度分布沿著固定的輪廓顯影出來(lái)。
第五，數(shù)學(xué)上，借助于連接到一項(xiàng)代表擴(kuò)散(Gaussian函數(shù))與擴(kuò)大(Gaussian積分型態(tài))之投射影像的回旋盤(pán)繞，把DAIM表達(dá)出來(lái)。
相關(guān)于目前較佳實(shí)施例一些不同的敘述，本發(fā)明已描述出來(lái)。然而，對(duì)于熟悉此藝者，額外的實(shí)施例與本實(shí)施例的變化將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一用于光刻工藝的模擬方法，包括的步驟有借助于在I-line的抗蝕工藝中，輸入曝光裝置條件與掩模布局，而獲得-投射影像；以從曝光程序中抗蝕層所產(chǎn)生的酸分布，來(lái)平均地處理所謂的投射影像，并且考慮在后烘烤程序中所謂的酸的擴(kuò)散，而獲得一擴(kuò)散投射影像；根據(jù)所謂的擴(kuò)散投射影像來(lái)預(yù)期圖形的大小，再被應(yīng)用到一臨界模型。
2.如權(quán)利要求1所限定的模擬方法，所謂的投射影像由下式得到I0≅F-1(e-σB2(ξ2+η2)2F(I0))]]>其中I0是所謂的投射影像，F(xiàn)、F-1各代表到ζ，η空間的Fourier變換，與從ζ，η空間的Fourier反變換，而σB為一適合參數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所限定的模擬方法，其中所謂的酸分布是以二維來(lái)處理，而非三維，所以用所謂的抗蝕層所產(chǎn)生所謂的酸分布，來(lái)平均地處理所謂的投射影像。
4.如權(quán)利要求1所限定的模擬方法，其中所謂的抗蝕層厚度被決定成小于15000埃，所以用所謂的抗蝕層所產(chǎn)生所謂的酸分布，來(lái)平均地處理所謂的投射影像。
5.一用于光刻工藝的模擬方法，包括的步驟有借助于把化學(xué)擴(kuò)大抗蝕層曝光，而獲得一投射影像；以從抗蝕層所產(chǎn)生的酸分布，來(lái)平均地處理所謂的投射影像，并且考慮在后烘烤程序中所謂的酸的擴(kuò)散和擴(kuò)大，而獲得一擴(kuò)散投射影像；根據(jù)所謂的擴(kuò)散投射影像來(lái)預(yù)期布局圖的大小，再被應(yīng)用到一臨界模型。
6.如權(quán)利要求5所限定的模擬方法，所謂的投射影像由下式得到I0≅F-1(e-σB2(ξ2+η2)2F(I0))]]>其中I0為所謂的投射影像，F(xiàn)、F-1各代表到ζ，η空間的Fourier變換，與從ζ，η空間的Fourier反變換，而σB為一適合參數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所限定的模擬方法，其中所謂的酸分布是以二維來(lái)處理，而非三維，所以用所謂的抗蝕層所產(chǎn)生所謂的酸分布，來(lái)平均地處理所謂的投射影像。
8.如權(quán)利要求5所限定的模擬方法，其中所謂的抗蝕層厚度被決定成小于15000埃，所以用所謂的抗蝕層所產(chǎn)生所謂的酸分布，來(lái)平均地處理所謂的投射影像。
全文摘要
揭示一種用于模擬光刻工藝的模擬方法,并且該方法能預(yù)估抗蝕劑圖形的大小,是借助于決定投射影像中的簡(jiǎn)化模型來(lái)代表抗蝕工藝,而不模擬包括抗蝕工藝的完整工藝過(guò)程,來(lái)獲得擴(kuò)散投射影像模型(DAIM),然后再把DAIM應(yīng)用到臨界模型。
文檔編號(hào)G03F7/004GK1187688SQ97125740
公開(kāi)日1998年7月15日 申請(qǐng)日期1997年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月27日
發(fā)明者安昌男, 金熙范 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社