CN101256362A - 化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，可同时考虑掩膜板图形的图形分布密度对于光刻胶扩散长度的影响，从而可以建立更为准确的光刻胶等效扩散模型，提高对光刻工艺各项参数的模拟结果的精确度。包括以下步骤：(1)测量光刻胶对一组不同类型的测试图形在不同图形分布密度时的光刻工艺参数；(2)通过空间像模拟解算出光刻胶光酸对所述不同类型的测试图形在不同图形分布密度时的等效扩散长度值；(3)建立光刻胶光酸的等效扩散长度对各种类型的测试图形在不同图形分布密度时的函数或者表格；(4)根据待模拟图形的图形类型及图形分布密度，选择该待模拟图形相应的最佳等效扩散长度值。

Description

化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法
技术领域
本发明涉及一种等效扩散模型的建立方法，尤其涉及一种化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法。
背景技术
目前，化学增幅光刻胶等效扩散的模型是一个对任何图形都相同的均匀扩散模型。这种扩散模型假设光酸生成剂(photoacid generator)将照射的光转换成光酸，光酸在经过边扩散边催化的过程催化链接或者断链反应，以在光刻胶中形成溶解或者不溶解于显影液的区域。由于光酸的扩散会对空间像的对比度造成影响，而且这种影响会随扩散长度的增加而增加。但是现在商业化的模拟软件中所使用的光刻胶等效扩散模型仍然假设了光刻胶的等效扩散长度不随掩膜板图形的图形分布密度变化，因此仅使用扩散长度一个数值来对光刻胶光酸的等效扩散现象进行表征。但是在实际应用中可以发现，对于大多数光刻胶来说，扩散长度对于不同数据率的掩膜板图形并不是一个常数，而是会随着掩膜板图形的图形分布密度而发生变化，其变化范围在0到100纳米之间。因此现有技术中所使用这种扩散模型会造成对光刻工艺的各项参数的模拟结果不够精确，使得模拟结果同硅片的实际曝光结果不符。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，可同时考虑掩膜板图形的图形分布密度对于光刻胶的扩散长度的影响，从而可以建立更为准确的光刻胶等效扩散模型，提高对光刻工艺各项参数的模拟结果的精确度。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，包括以下步骤：
(1)测量光刻胶对一组不同类型的测试图形在不同图形分布密度时的光刻工艺参数；
(2)通过空间像模拟解算出光刻胶光酸对所述不同类型的测试图形在不同图形分布密度时的等效扩散长度值；
(3)建立光刻胶光酸的等效扩散长度对各种类型的测试图形在不同图形分布密度时的函数或者表格；
(4)根据待模拟图形的图形类型及图形分布密度，选择该待模拟图形相应的最佳等效扩散长度值。
本发明由于采用了上述技术方案，具有这样的有益效果，即通过测量出光刻胶在不同图形分布密度下的等效扩散长度，建立函数或者列表，然后再在各种光刻工艺模拟软件中进行使用，由此提高了对光刻工艺各项参数的模拟结果的精确度，减少了硅片曝光的测量工作，从而提高了效率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明所述化学增幅光刻胶等效扩散模型建立方法的流程示意图；
图2a为类型为密集的线条的测试图形的示意图；
图2b为类型为孤立的线条的测试图形的示意图；
图2c为类型为孤立的槽的测试图形的示意图；
图2d为类型为对顶线的二维测试图形的示意图；
图2e为类型为倒T型线的二维测试图形的示意图；
图2f为类型为倒T型槽的二维测试图形的示意图；
图3a-3c为密集的线条对应于不同图形分布密度时的示意图；
图4a-4c为对顶线对应于不同图形分布密度时的示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明所述化学增幅光刻胶等效扩散模型建立方法的流程示意图，包括以下步骤：
第一步，测量光刻胶对一组不同类型的测试图形在不同图形分布密度时的光刻工艺参数，如掩膜板误差因子(Mask error factor)、曝光剂量裕度(Exposure latitude)，或者通过前面两个参数解算出的空间像对比度。其中，所述光刻胶主要指使用光酸产生剂(Photo Acid generator)的化学增幅的光刻胶(Chemically Amplified Resist)，也包括使用能够扩散的光敏感成分(Photo Active Compound)的其他光刻胶。所述测试图形的类型，如图2所示，主要包括密集的线条(如图2a所示)、孤立的线条(如图2b所示)、密集线端缩短、孤立线端缩短、密集槽端缩短、孤立槽端缩短、密集的槽、孤立的槽(如图2c所示)及各种二维测试图形，如对顶线(如图2d所示)、倒T型线(如图2e所示)、对顶槽(如图2f所示)、倒T型槽等。其中，每种类型测试图形的图形分布密度是由其在单位面积内所包含的线条的根数、线条宽度及间距的宽窄等决定的，如图3a到3c所示为密集的线条在不同图形分布密度时的示意图，而图4a到4c所示则为对顶线在不同图形分布密度时的示意图。在本发明中，对于各种类型的测试图形所对应的图形分布密度有如下规定：即其线条宽度的最小值应该小于等于待测光刻胶的最小分辨线宽，而对于其最大值在本发明中则没有限制；对于线条类(孤立的线条、孤立的槽、孤立线端缩短、孤立槽端缩短等)的测试图形，其长度应该至少为其宽度的5倍；而对于密集类测试图形(密集的线条、密集线端缩短、密集槽端缩短及密集的槽等)来说，其空间周期的最小值应该小于等于待测光刻胶的最小分辨空间周期，其最大值在本发明中则没有限制。
第二步，通过空间像模拟解算出光刻胶光酸对所述不同类型的测试图形在不同图形分布密度时的等效扩散长度值。这种空间像模拟计算可以通过专门的商业化的软件，如Prolith、Sigma-C、Solid-C等进行，或通过其它方法进行，如按照在2004年5月发表于第5377期国际光学工程协会(SPIE)学报第1510-1521页的论文“The Effect of Effective ResistDiffusion Length to the Photolithography at 65and 45nm Nodes：AStudy with Simple and Accurate Analytic Equations”中所提到的方法进行计算。在另一个实施例中，由于在对所述测试图形在不同图形分布密度时的光刻工艺参数进行测量时，也可以将所述测试图形放在各种类型的掩膜板上，如简单的铬-玻璃掩膜板和各种相移掩膜板，因此在进行所述空间像模拟计算时则还需加入掩膜板的种类信息。
第三步，建立光刻胶光酸的等效扩散长度对各种类型的测试图形在不同图形分布密度时的函数或者表格。
第四步，根据待模拟图形的图形类型(如平行线条、对顶线条等)及其图形分布密度，选择该待模拟图形相应的最佳等效扩散长度值，然后将该最佳等效扩散长度值输入光刻工艺模拟软件，就可计算出表征光刻工艺各项参数了。所述最佳等效扩散长度值选择的原则为：依据所述待模拟图形与所述测试图形的形状相似性和待模拟图形的图形分布密度来决定。其中所述形状相似性的判断原则为：根据所述待模拟图形与所述测试图形的空间周期(如密集或者孤立)，在平面上的延伸性(如一维或者二维)，以及图形的属性(如透明或者不透明)为依据进行判断。总的原则是，光刻胶在一定掩膜板区域中随不同图形分布密度的扩散长度是不一样的。例如，若待模拟图形属于密集的线条，则该待模拟图形所使用的等效扩散长度值可以在相对应的图形分布密度的密集线条测试图形所确定的函数或表格中测得。
本发明所述选择的最佳扩散长度值的方法，对于正性和负性光刻胶都适用，其中所述正性光刻胶指经过曝光此种光刻胶在显影液中的溶解率会增加，负性光刻胶指经过曝光此种光刻胶在显影液中的溶解率会降低。

Claims (13)

1. 一种化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)测量光刻胶对一组不同类型的测试图形在不同图形分布密度时的光刻工艺参数；
(2)通过空间像模拟解算出光刻胶光酸对所述不同类型的测试图形在不同图形分布密度时的等效扩散长度值；
(3)建立光刻胶光酸的等效扩散长度对各种类型的测试图形在不同图形分布密度时的函数或者表格；
(4)根据待模拟图形的图形类型及图形分布密度，选择该待模拟图形相应的最佳等效扩散长度值。
2. 根据权利要求1所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，步骤(1)中所测量的所述光刻工艺参数主要是掩膜板误差因子、曝光剂量裕度，或者通过前面两个参数解算出的空间像对比度。
3. 根据权利要求1所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，所述光刻胶主要指使用光酸产生剂的化学增幅的光刻胶，也包括使用能够扩散的光敏感成分的其他光刻胶。
4. 根据权利要求1所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，所述测试图形的类型主要包括密集的线条、孤立的线条、密集线端缩短、孤立线端缩短、密集槽端缩短、孤立槽端缩短、密集的槽、孤立的槽及对顶线、倒T型线、对顶槽、倒T型槽。
5. 根据权利要求1或4所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，所述图形分布密度至少决定于各种类型的测试图形在单位面积内所包含的线条的根数、线条宽度及间距的宽窄。
6. 根据权利要求1或4所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，所述测试图形的线条宽度的最小值应该小于等于待测光刻胶的最小分辨线宽。
7. 根据权利要求1或4所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，当所述测试图形为线条类型的测试图形时其长度应该至少为其宽度的5倍。
8. 根据权利要求1或4所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，当所述测试图形为密集类型的测试图形时其空间周期的最小值应该小于等于待测光刻胶的最小分辨空间周期。
9. 根据权利要求1所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，步骤(2)中所述空间像模拟计算可通过专门的商业化的软件进行。
10. 根据权利要求1或9所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，在进行步骤(2)中所述空间像模拟计算时需加入掩膜板的种类信息。
11. 根据权利要求1所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，步骤(4)中所述最佳等效扩散长度值选择的原则为：依据所述待模拟图形与所述测试图形的形状相似性和待模拟图形的图形分布密度来决定。
12. 根据权利要求11所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，所述形状相似性的判断原则为：根据所述待模拟图形与所述测试图形的空间周期，在平面上的延伸性，以及图形的属性为依据进行判断。
13. 根据权利要求1或3所述的化学增幅光刻胶等效扩散模型的建立方法，其特征在于，所述光刻胶为正性光刻胶或者负性光刻胶。
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