CN101561634A - 一种获取光刻机最佳参数的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获取光刻机最佳参数的方法,设置所需分辨率,该方法包括:输入参数并计算断截数值孔径值;判断当前数值孔径值是否小于断截数值孔径值,如果小于,则计算当前数值孔径值对应的景深值、分辨率并保存,将数值孔径值增加数值孔径增加步长作为新的当前数值孔径值,再次计算;否则,选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值输出。本发明还公开了相应装置,根据输入参数计算并选出最佳的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值输出。本发明提高光刻机调机效率,延长了硅片的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光刻工艺,特别是涉及一种获取光刻机最佳参数的方法及装置。
背景技术
光刻机是半导体的核心技术之一,主要用于半导体超小线宽图形的光刻工艺。通常光刻机批量生产之前,需要对光刻机的参数进行调试,以确保光刻机的使用效果。在光刻机调试过程中,有两个重要参数需要慎重处理,即分辨率(Resolution)与景深(DOF,Depth Of Focus)。景深涉及弥散圆的概念,所谓弥散圆是指在镜头焦点前后,光线开始聚集、扩散,影像逐渐变成模糊的,形成一个扩大的圆。如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力,在一定范围内实际影像产生的模糊是不能辨认的,这个不能辨认的弥散圆就称为容许弥散圆。在焦点前后各有一个容许弥散圆,如图1所示,这两个弥散圆之间的距离就叫景深。分辨率则是指可以重复达到的最小的图形尺寸。分辨率R与景深DOF分别通过公式(1)、公式(2)计算得到:
其中,λ为曝光光源的波长,NA为光学镜头的数值孔径(NA,NumericalAperture),K1,K2分别是光刻胶常数,一般K1值在0.6至0.8之间,K2值约0.5。
在实际应用中,为保持良好的清晰度与图像的深度,R值需要愈小愈好,同时希望DOF值愈大愈好,DOF值、R值与NA值的关系如图2所示,DOF值与R值的最佳取值组合应落于图2的阴影区域内。图2中,实线曲线表示R值,虚线曲线表示DOF值,假如C点为两条曲线R与DOF的交点,对应C点可以得到NAc,NAc被称为断截数值孔径(cut off Numerical Aperture),对应C点,由公式(1)、(2)可得:
当NA值大于NAc时,分辨率R虽得到改善,但DOF将快速地下降,进而会导致景深减弱,图像失真。
由于每种光刻机对分辨率与景深有不同的要求,需要通过调试来寻找光刻机分辨率与景深的最佳组合。通常采用试刻的方式,即调整光刻机的NA值,逐次将图像试刻在硅片上,观察图像的清晰度,来确定所需的参数。这种方式下,需要多次试刻,增加了光刻机调试的复杂度,尽管试刻后的硅片能够重复利用,但是硅片的使用寿命也受到影响。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种获取光刻机最佳参数的方法及装置,简单高效,节约原料。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种获取光刻机最佳参数的方法,设置所需分辨率,该方法包括:
A、输入曝光光源的波长、第一光刻胶常数、第二光刻胶常数、起始数值孔径值和数值孔径增加步长,并计算断截数值孔径值;
B、判断当前数值孔径值是否小于断截数值孔径值,如果小于,则执行步骤C;否则,执行步骤D;
C、计算当前数值孔径值对应的景深值、分辨率并保存,将数值孔径值增加数值孔径增加步长作为新的当前数值孔径值,返回步骤B;
D、选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值输出。
该方法还包括:根据输出的参数,模拟光刻机刻出的图像并显示。
设置所述起始数值孔径值为0.30。
设置所述数值孔径增加步长为0.02。
该方法还包括:重新设置所需分辨率,之后执行步骤D。
一种获取光刻机最佳参数的装置,设置所需分辨率,该装置包括参数输入模块、计算模块、选择模块和输出模块;其中,
参数输入模块,用于接收输入参数,并将接收的输入参数发送到计算模块;所述输入参数包括曝光光源的波长、第一光刻胶常数、第二光刻胶常数、起始数值孔径值、数值孔径增加步长;
计算模块,用于接收参数输入模块发送的参数,并在若当前数值孔径值小于断截数值孔径值时,则计算相应的分辨率、景深值,并将计算出的分辨率和景深值发送到选择模块;
选择模块,用于接收计算模块发送的参数,并选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组分辨率、景深值及对应的数值孔径值,发送到输出模块;
输出模块,用于输出选择模块发来的选定参数。
该装置还包括存储模块,用于接收计算模块发送的各组分辨率、景深值及对应的数值孔径值并存储。
所述选择模块从存储模块中选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值,发送到输出模块;输出模块将发来的选定参数输出。
该系统还包括:所述选择模块根据重新设置的所需分辨率,从存储模块中重新选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组分辨率、景深值及对应的数值孔径值,发送到输出模块。
该装置还包括图像模拟显示模块,根据输出的参数,模拟光刻机刻出的图像并显示。
本发明将NA值作为关键参数,通过NA值的变化计算相应的景深及分辨率值。计算经验NA值0.03至断截数值孔径值NAc之间的NA值对应的景深、分辨率,选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值输出,实现简单高效。
进一步地,本发明还能够根据所选参数模拟光刻机调机效果,不需硅片试刻,不仅节约了原料,降低了成本,而且能延长硅片的使用寿命。对于不同的光刻机,只需改变输入参数,通用性更强,适用范围更广。
附图说明
图1为现有技术中景深的示意图;
图2为现有技术中景深、分辨率与NA值关系示意图;
图3为本发明获取光刻机最佳参数的方法一种实施例的流程图;
图4为本发明获取光刻机最佳参数的装置一种实施例的结构图。
具体实施方式
本发明的基本思想是:以NA值为依据,逐步计算从起始NA值到断截数值孔径NAc值中,各NA值对应的分辨率和景深,根据所需分辨率选择并输出最佳的一组参数给用户;进而,根据输出参数模拟光刻机调机效果,即可减少硅片试刻,节约成本。
下面结合附图对本发明具体的方法实现进一步说明,如图3所示,该方法包括:
步骤101、输入参数并设置所需分辨率。
这里,所述输入参数包括曝光光源的波长λ、光刻胶常数K1、光刻胶常数K2、起始NA值和NA值增加步长ΔNA。
一般,根据所要调试的光刻机,确定曝光光源的波长λ、光刻胶常数K1、光刻胶常数K2;起始NA值根据经验通常从0.30开始,NA值增加步长ΔNA根据经验,通常取0.02。所需分辨率根据需调试的光刻机确定,例如,0.4微米。
步骤102、根据公式(3)计算断截数值孔径NAc值。
步骤103、判断当前NA值是否小于NAc值,如果小于,则计算当前NA值对应的DOF值、R值并保存,进入步骤104;否则,进入步骤105;
由于NA值超过NAc值时,将会导致图像失真,故只计算起始NA值至NAc值范围内的DOF值与R值。判断当前NA值是否小于NAc值,如果小于,则根据公式(1)及公式(2)分别计算当前NA值对应的DOF值与R值并保存,之后执行步骤104继续处理;否则,执行步骤105继续处理。
步骤104、将当前NA值增加ΔNA,将增加ΔNA后的NA值作为新的当前NA值,返回步骤103;
也就是说,当前NA值仍小于断截数值孔径NAc值时,则继续将当前NA值增加ΔNA,并将增加ΔNA后的NA值作为新的当前NA值,返回步骤103,计算下一个NA值对应的DOF值与R值。
步骤105、选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值输出。
举个例子来说,所需分辨率R为0.4微米的光刻机,在所计算出的各组参数中选择参数的原则是:R值必须低于0.4微米,同时,选择DOF值最大的一组。因为所需分辨率为0.4微米,如果R大于0.4微米,则分辨率不满足要求;在R小于0.4微米的情况下,则同时选择DOF值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值输出。
该方法还可以包括图像模拟显示步骤,根据输出的参数,模拟光刻机刻出的图像并显示,以更直观的方式,向用户展示该组参数下光刻机调机结果。
由于计算与实际的情况存在误差,在步骤105之后,也可以根据输出参数进行硅片试刻,如果硅片试刻不理想,则重新设置所需分辨率,重新选择一组参数,直到硅片试刻效果理想。该方法缩小了光刻机调试时参数选择的范围,减少了硅片试刻次数,提高了光刻机调试效率。
光刻机调机时,对于不同的光刻机,只需输入不同的参数即可,通用性强。
为实现以上方法,本发明还提供了相应的装置,如图4所示,该装置包括参数输入模块41、计算模块42、选择模块43和输出模块44,其中:
参数输入模块41,用于接收输入参数,并将接收的输入参数发送到计算模块42;输入参数包括曝光光源的波长λ、光刻胶常数K1、光刻胶常数K2、起始NA值、NA值增加步长ΔNA;
计算模块42,用于接收参数输入模块41发送的参数,并在当前NA值小于NAc值时,计算当前NA值对应的分辨率、景深值,并将计算出的分辨率、景深值和对应的NA值发送到选择模块43;
选择模块43,用于接收计算模块42发送的参数,并选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组分辨率、景深值及对应的NA值,发送到输出模块44;
输出模块44,用于输出选择模块43发来的选定参数。
该装置还包括存储模块,用于接收计算模块42发送的各组分辨率、景深值及对应的数值孔径值并存储。相应的,计算模块42将计算结果发送到存储模块,选择模块43可以从存储模块中选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值,发送到输出模块44,输出模块44将发来的选定参数输出。
选择模块43还可以根据重新设置的所需分辨率,从存储模块中重新选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值,发送到输出模块44。相应的,输出模块44再输出重新选定的参数。
该装置还包括图像模拟显示模块,根据输出的参数,模拟光刻机刻出的图像并显示,给用户更直观的体验。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种获取光刻机最佳参数的方法,设置所需分辨率,其特征在于,该方法包括:
A、输入曝光光源的波长、第一光刻胶常数、第二光刻胶常数、起始数值孔径值和数值孔径增加步长,并计算断截数值孔径值;
B、判断当前数值孔径值是否小于断截数值孔径值,如果小于,则执行步骤C;否则,执行步骤D;
C、计算当前数值孔径值对应的景深值、分辨率并保存,将数值孔径值增加数值孔径增加步长作为新的当前数值孔径值,返回步骤B;
D、选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值输出。
2、根据权利要求1所述的获取光刻机最佳参数的方法,其特征在于,该方法还包括:根据输出的参数,模拟光刻机刻出的图像并显示。
3、根据权利要求2所述的获取光刻机最佳参数的方法,其特征在于,设置所述起始数值孔径值为0.30。
4、根据权利要求1至3任一所述的获取光刻机最佳参数的方法,其特征在于,设置所述数值孔径增加步长为0.02。
5、根据权利要求1所述的获取光刻机最佳参数的方法,其特征在于,该方法还包括:重新设置所需分辨率,之后执行步骤D。
6、一种获取光刻机最佳参数的装置,设置所需分辨率,其特征在于,该装置包括参数输入模块、计算模块、选择模块和输出模块;其中,
参数输入模块,用于接收输入参数,并将接收的输入参数发送到计算模块;所述输入参数包括曝光光源的波长、第一光刻胶常数、第二光刻胶常数、起始数值孔径值、数值孔径增加步长;
计算模块,用于接收参数输入模块发送的参数,并在若当前数值孔径值小于断截数值孔径值时,则计算相应的分辨率、景深值,并将计算出的分辨率和景深值发送到选择模块;
选择模块,用于接收计算模块发送的参数,并选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组分辨率、景深值及对应的数值孔径值,发送到输出模块;
输出模块,用于输出选择模块发来的选定参数。
7、根据权利要求6所述的获取光刻机最佳参数的装置,其特征在于,该装置还包括存储模块,用于接收计算模块发送的各组分辨率、景深值及对应的数值孔径值并存储。
8、根据权利要求7所述的获取光刻机最佳参数的装置,其特征在于,所述选择模块从存储模块中选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组景深值、分辨率及对应的数值孔径值,发送到输出模块;输出模块将发来的选定参数输出。
9、根据权利要求7所述的获取光刻机最佳参数的装置,其特征在于,该系统还包括:所述选择模块根据重新设置的所需分辨率,从存储模块中重新选择分辨率小于所需分辨率,且景深值最大的一组分辨率、景深值及对应的数值孔径值,发送到输出模块。
10、根据权利要求6至9任一项所述的获取光刻机最佳参数的装置,其特征在于,该装置还包括图像模拟显示模块,根据输出的参数,模拟光刻机刻出的图像并显示。
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