CN109283796B - 一种光刻仿真系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光刻仿真系统，涉及半导体技术领域。所述系统包括：掩模，所述掩模包括透光区域和不透光区域；照明光源，用于发出光束；投影成像透镜系统，从所述掩模透过的至少部分光经所述投影成像透镜系统后照射到衬垫区并形成光斑，其中，所述衬垫区设置在晶圆上；光瞳探测器，设置在所述投影成像透镜系统的光瞳面位置，其中所述光瞳探测器用于接收所述光斑从所述晶圆表面反射回的光形成光瞳图像并探测和输出所述光瞳图像。该光刻仿真系统通过硬件辅助方式能够提高光刻仿真精度，并降低计算量，还能用于对晶圆表面的一些例如粗糙度的检测，以及改善足部或底切等缺陷。

Description

一种光刻仿真系统
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种光刻仿真系统。
背景技术
光刻是大规模集成电路制造的关键环节，是互补金属氧化物半导体(CMOS)和片上系统(SOC)制造的关键工艺，随着大规模集成电路进入纳米时代，光刻技术变得越来越复杂，光刻仿真能够帮助半导体技术人员模拟光刻工艺，缩短开发周期，提高产品质量，是版图设计的必要工具。
传统关于空间像(aerial image)、驻波(standing wave)和反射率(reflectivity)的光刻仿真在仿真精度和计算量之间斗争。常用的时域有限差分法(FDTD，Finite-Difference Time-Domain)虽然具有良好的精度，但是其计算量过大，使得仿真周期很长，而如果不使用时域有限差分法(FDTD)，则相干性的复杂度(complexity ofcoherence)总是低于其他近似法(approximation)的精度，不能保证仿真的精度。因此，通过光刻仿真无法实现抗蚀剂(resist)或光阻轮廓或关键尺寸(CD)的容易控制。
因此，为了解决上述技术问题，本发明提供一种光刻仿真系统。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
针对现有技术的不足，本发明提供一种光刻仿真系统，所述系统包括：
掩模，所述掩模包括透光区域和不透光区域；
照明光源，用于发出光束；
投影成像透镜系统，从所述掩模透过的至少部分光经所述投影成像透镜系统后照射到衬垫区并形成光斑，其中，所述衬垫区设置在晶圆上；
光瞳探测器，设置在所述投影成像透镜系统的光瞳面位置，其中所述光瞳探测器用于接收所述光斑从所述晶圆表面反射回的光形成光瞳图像并探测和输出所述光瞳图像。
进一步，所述掩模仅对所述衬垫区透光，所述掩模上的其他区域均不透光。
进一步，所述投影成像透镜系统等效成包括前组透镜和后组透镜，其中所述后组透镜的前焦平面位置，即所述投影成像透镜系统的光瞳面位置。
进一步，所述前组透镜包括第一透镜，从所述掩模透过的光照射到所述第一透镜，并从所述第一透镜透过后改变为平行光，所述平行光照射到所述后组透镜上。
进一步，还包括图像处理分析模块，用于接收所述光瞳图像，并根据该光瞳图像信息计算分析与所述光瞳图像相关的各种数据。
进一步，所述光瞳图像相关的各种数据包括反射率和驻波，并能够根据所述反射率和驻波的结果调整所述晶圆上的掩膜层厚度到理想厚度。
进一步，所述图像处理分析模块还能够根据所述光瞳图像信息检测所述晶圆表面的粗糙度。
进一步，所述光瞳探测器遮挡部分从所述前组透镜透过的光。
进一步，当从所述前组透镜透过的光为平行光时，所述光瞳探测器的平面形状为半圆形、矩形、或半椭圆形，并且所述光瞳探测器的平面遮挡从所述前组透镜透过的光的总数的二分之一。
进一步，所述晶圆包括衬底，以及依次设置在所述衬底表面的硬掩膜层和掩膜层，或者，所述晶圆包括衬底以及设置在所述衬底表面的硬掩膜层。
进一步，还包括照射系统，用于引导、成型或控制从所述照明光源发出的光束，光束离开所述照射系统后照射到所述掩模上。
进一步，当测量有掩膜的反射光时，掩模图样方向与所述光瞳探测器边沿方向垂直。
综上所述，本发明的光刻仿真系统作用在所述晶圆上的衬垫(pad)区上，从掩模透过的至少部分光经所述投影成像透镜系统后照射到所述衬垫区并形成光斑；在投影成像透镜系统外设置有光瞳探测器，设置在所述投影成像透镜系统的光瞳面位置，其中所述光瞳探测器用于接收所述光斑从所述晶圆表面反射回的光形成光瞳图像并探测和输出所述光瞳图像，该光刻仿真系统通过硬件辅助方式能够提高光刻仿真精度，并降低计算量，还能用于对晶圆表面的一些例如粗糙度、足部或底切等缺陷的检测。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了表面形成有抗蚀剂的晶圆的剖视图；
图2A示出了从掩模上穿过的光的示例性传输方向；
图2B示出了入射到晶圆表面的光发生干涉的示意图；
图3示出了现有的一种光刻仿真系统的示意图；
图4A示出了本发明一个具体实施方式中的晶圆的剖视图；
图4B示出了本发明另一个具体实施方式中的晶圆的剖视图；
图4C示出了本发明一个具体实施方式中的衬垫(pad)区的俯视图；
图5A示出了本发明一个具体实施方式中的光刻仿真系统的主视图；
图5B示出了本发明一个具体实施方式中的光刻仿真系统的左视图；
图6A示出了抗蚀剂(或氧化物)厚度曲线(Swing Curve)，其中，横坐标表示氧化物或抗蚀剂的厚度，坐标表示反射率；
图6B示出了驻波(Standing wave)曲线图，其中，横坐标表示在抗蚀剂中的位置，纵坐标表示驻波能量(Energy)。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
如图1所示，待光刻晶圆通常包括衬底100、氧化物101和抗蚀剂102，其中，光传输到抗蚀剂102中会发生反射和折射，折射光进入氧化物101中又会被衬底100反射再折射进入抗蚀剂102中，抗蚀剂102中的折射光和反射光发生干涉。光刻仿真中经常使用的近似法包括：1)光源(source)中的每个点是不相干的，因此，在掩模或掩模(mask)平面或者图像平面上的共享不同方向的平面波不能是相干的。2)共享相同方向的平面波是相干的，因为相反的情况不容易计算，如图2A和图2B所示。
进入抗蚀剂的光线来自不同方向，由于入射的数值孔径(NA)不同，有不同的相干度，在多层衬底中进行复杂的反射与折射，所以反射光在与入射光相干时很难用简单的近似表示，但是可以用在衬底上方测得的不同方向反射光的权重函数(weight function)来间接表示，这个权重函数可以作为精确计算有很强反射时空间像的中间量。如图3所示，目前常规的光刻仿真系统包括照射系统，用于引导、成型或控制从照明光源发出的光束，光束离开所述照射系统后照射到所述掩模上，从掩模透过的光照射到前组透镜后形成为平行光，该平行光穿过后组透镜后发生会聚，晶圆可以放置在后组透镜的焦点处，而未放置晶圆时，则不会发生光的反射，光会继续向远处传播，因此可以通过例如图3所示的光刻仿真系统在远场测量这些未经反射的信息，该测量方法无法在测量反射光时工作。
为了解决前述的技术问题，本发明提供一种光刻仿真系统，所述系统主要包括：
掩模，所述掩模包括透光区域和不透光区域；
照明光源，用于发出光束；
投影成像透镜系统，从所述掩模透过的至少部分光经所述投影成像透镜系统后照射到所述衬垫区并形成光斑；
光瞳探测器，设置在所述投影成像透镜系统的光瞳面位置，其中所述光瞳探测器用于接收所述光斑从所述晶圆表面反射回的光形成光瞳图像并探测和输出所述光瞳图像。
综上所述，本发明的光刻仿真系统作用于所述晶圆上的衬垫(pad)区上，从掩模透过的至少部分光经所述投影成像透镜系统后照射到所述衬垫区并形成光斑；在投影成像透镜系统外设置有光瞳探测器，设置在所述投影成像透镜系统的光瞳面位置，其中所述光瞳探测器接收所述光斑从所述晶圆表面反射回的光形成光瞳图像并探测和输出所述光瞳图像，该光刻仿真系统通过硬件辅助方式能够提高光刻仿真精度，并降低计算量，还能用于对晶圆表面的一些例如粗糙度的检测，以及改善足部或底切等缺陷。
下面，参照图4A-图4C和图5A-5B来描述本发明的一个实施例提出的光刻仿真系统。其中，图4A示出了本发明一个具体实施方式中的晶圆的剖视图；图4B示出了本发明另一个具体实施方式中的晶圆的剖视图；图4C示出了本发明一个具体实施方式中的衬垫(pad)区的俯视图；图5A示出了本发明一个具体实施方式中的光刻仿真系统的主视图；图5B示出了本发明一个具体实施方式中的光刻仿真系统的左视图。
作为示例，本发明的一个实施例的光刻仿真系统，所述光刻仿真系统作用于晶圆200上，其中，在所述晶圆200上设置有衬垫(pad)区。
其中，所述晶圆200可以是本领域技术人员熟知的任何待曝光的晶圆，该晶圆上可以已经完成了部分的工艺制程。
在一个示例中，所述晶圆200包括涂覆在晶圆表面的目标层(例如抗蚀剂)或者该晶圆还可以不包括目标层(例如抗蚀剂)，该目标层是指待曝光的材料层，例如光敏感型材料(抗蚀剂)。
例如，如图4A所示，所述晶圆200包括衬底2001，以及依次设置在所述衬底2001表面的硬掩膜层2002和掩膜层2003，或者，如图4B所示，所述晶圆包括衬底2001以及设置在所述衬底表面的硬掩膜层2002。
其中，衬底2001为体硅衬底，其可以是以下所提到的材料中的至少一种：Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC、InAs、GaAs、InP或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。
其中，所述掩膜层2003的材料包括抗蚀剂，例如光阻。光阻的材料包括正性光阻材料、负性光阻材料和混合光阻材料的组中的光阻材料。
可选地，硬掩膜层2002的材料可以包括氧化物，例如氧化硅等，也可以包括其他的适合的替代材料，例如氮化物、氮氧化物等。
在一个示例中，为了减少反射，还可在掩膜层2003的底部形成底部抗反射涂层(BARC)和/或在顶部形成顶部抗反射涂层(TARC)。
进一步地，如图4C所示，在所述晶圆上设置有衬垫(pad)区2004，从光刻仿真系统的投影物镜系统传播出的光(例如经折射后的折射光)照射到所述衬垫区形成光斑2005。
其中，该衬垫区2004可以定义在晶圆上的任意的区域，在此不做具体限制，该衬垫区2004的大小可以根据实际的需求进行合理设定，例如衬垫区2004可以为长度为12mm，宽度为12mm的正方形。
在一个示例中，本发明的光刻仿真系统包括照明光源，该照明光源用于发出光束，该光束可以是本领域技术人员熟知的任何可以用于光刻曝光的光束，例如，激光光束(例如，Krf准分子激光或Arf准分子激光)。示例性地，照明光源可以为准分子激光器或者汞灯等。
进一步地，所述光刻仿真系统还包括照射系统(未示出)，该照射系统可以包括反射部件(和/或折射部件)和可选地各种其他类型的光学部件，用以引导、成型或控制从照明光源发出的光束。所述照射系统调节光束以便提供具有想要的均匀性和想要的照射模式的光束。照射系统可以包括多种其他部件，例如积分器和聚光器。
在一个示例中，如图5A和图5B所示，所述光刻仿真系统还包括掩模(Mask)204，该掩模204包括透光区域和透光区域周围的不透光区域。
该掩模204可以使本领域技术人员熟知的任何类型的掩模，本实施例中，掩模204仅对所述衬垫区的图形透光，所述掩模上的其他区域均不透光。
其中，光束离开照射系统后，照射到掩模204上，经掩模上的透光区域(或者透光孔)等发生衍射，可以使一束光衍射为多个不同方向传播的光。
进一步地，所述光刻仿真系统还包括投影成像透镜系统，从所述掩模透过的至少部分光经所述投影成像透镜系统后照射到所述衬垫区并形成光斑，投影成像透镜系统设置在掩模和晶圆之间。
其中，该投影成像透镜系统可以是本领域技术人员熟知的任何可以用作光刻仿真系统的成像物镜，其可以由多个透镜组成，也可以由凹透镜、凸透镜和各种曲面镜通过组合而形成。
示例性地，本发明的投影成像透镜系统可以等效成包括前组透镜201和后组透镜203，其中，前组透镜201用于改变从掩模的透光区域衍射出的光束的光路(也即光的传播路径)，使从所述前组透镜201中透过的光束转变为平行光，该些平行光的光路在三维空间上构成圆柱形。
其中，前组透镜201可以包括本领域技术人员熟知的任何适合的多个透镜的组合或者单一的透镜，本实施例中，所述前组透镜201包括第一透镜，从所述掩模透过的光照射到所述第一透镜，并从所述第一透镜透过后改变为平行光，所述平行光照射到所述后组透镜上，进一步地，前组透镜201包括单一凸透镜，可以将掩模204的透光区域设置在该单一透镜的焦点处，该单一透镜可以包括Rema透镜。
进一步地，该投影成像透镜系统包括后组透镜203，从前组透镜中透过的光经该后组透镜后在晶圆表面成像。
其中，后组透镜203可以包括本领域技术人员熟知的任何适合的多个透镜的组合，该透镜可以是凸透镜、凹透镜或其他的曲面透镜的组合，本实施例中，该后组透镜203包括一个凸透镜。
进一步地，如图4C所示，从所述掩模透过的至少部分光经所述投影成像透镜系统后照射到所述衬垫区2004并形成光斑2005，也即光束从投影成像透镜系统的后组透镜离开后，照射到晶圆表面的衬垫区2004上并会聚形成光斑2005。
进一步地，为了增大光刻仿真的分辨率，可以使后组透镜203具有高的数值孔径(NA)。
进一步地，本发明的光刻仿真系统还包括光瞳探测器202(Pupil Detector)，其中，该光瞳探测器202设置在所述投影成像透镜系统的光瞳面位置，其中所述光瞳探测器202接收所述光斑2005从所述晶圆表面反射回的光形成光瞳图像并探测和输出所述光瞳图像。进一步地，所述光瞳图像反应光瞳面的光强度分布。
示例性地，该光瞳探测器位于前组透镜201和后组透镜203之间的光瞳面位置，其中，所述后组透镜的前焦平面位置，即所述投影成像透镜系统的光瞳面位置。
示例性地，如图5A和图5B所示，所述光瞳探测器202遮挡部分从所述前组透镜透过的光，也即该光瞳探测器阻挡从前述透镜201中透过的光的光路，使被遮挡的光束不能传播到所述后组透镜，而未被遮挡的光束能够传输到所述后组透镜。
进一步地，该光瞳探测器202为平面型，其具有和前组透镜相对的第一表面，以及与后组透镜相对的第二表面，该两个表面均可以为不透光的表面。
示例性地，光瞳探测器202遮挡的从前组透镜201中透过的光的数量可以为任意适合的量，例如，所述光瞳探测器202遮挡从所述前组透镜201透过的光的总数的二分之一。
在一个示例中，当测量有掩模的光刻仿真系统中的反射光时(也即当测量有掩模的光刻仿真系统中的从晶圆表面的衬垫区反射的光)，掩模图样方向需与所述光瞳探测器边沿方向垂直，其中，掩模图样(也即掩膜版上的目标图案)通常由若干一维的透光图形(例如透光条状图形)和不透光图形构成，而掩模图样方向则是指从不透光图形指向透光图形的方向，或者，从透光图形指向不透光图形的方向；光瞳探测器边沿方向是指与探测器的上表面和下表面均相交的平面的延伸方向，例如，当光瞳探测器202的平面形状为半圆形时，探测器边沿则指与探测器的上表面和下表面均相交且经过半圆的直径的平面的延伸方向。
在一个示例中，当从所述前组透镜201透过的光为平行光时，所述光瞳探测器202的平面形状为半圆形、矩形、或半椭圆形，还可以使所述光瞳探测器202的平面遮挡从所述前组透镜201透过的光的总数的二分之一。
在一个示例中，还可以使该光瞳探测器位于最外侧的边缘位于前组透镜201的边缘外侧，以遮挡足够的光。
其中，从后组透镜203离开的光束中的至少部分在晶圆表面的衬垫区2004会聚形成光斑2005，所述光斑被晶圆表面或晶圆的衬底表面反射后再穿过后组透镜203照射到光瞳探测器202的表面上(该表面是指与后组透镜203相对的第二表面)。
光瞳探测器202探测被反射到光瞳探测器表面的光，并根据光强度等信息形成光瞳图像，因此，该光瞳图像也反应出光在光瞳面的光强度分布。
其中，本实施例中，光瞳探测器202探测输出的光瞳图像可以为环形图像也可以为其他形状类型。
其中，光斑反射后在光瞳面形成的光瞳图像的数量可以不仅仅包括一个，也可以是多个，并且该光瞳探测器202还可以探测多个光瞳图像。而光离开后组透镜203后在晶圆上形成的光斑的数量也可以为一个或者多个，衬垫区的数量也可以为至少一个。
进一步地，所述光刻仿真系统还包括图像处理分析模块，用于接收所述光瞳图像，并根据该光瞳图像信息计算分析与所述光瞳图像相关的各种数据。
其中，该图像处理分析模块可以是安装在计算机系统上的各种能够用于分析的软件，将从光瞳探测器输出的光瞳图像输入到图像处理分析模块。
进一步地，所述光瞳图像相关的各种数据包括反射率(reflectivity)和驻波(standing wave)，并能够根据所述反射率和驻波的结果调整所述晶圆上的掩膜层厚度到理想厚度，例如，可以参考图6A和图6B的曲线，不同的反射率其对应的掩膜层(例如抗蚀剂层或氧化物和抗蚀剂的叠层等)的理想厚度可能不同，可根据如图6A所示的反射率与厚度的关系，获得掩膜层厚度的理想值，而可以根据如图6B所示的曲线，调整抗蚀剂的厚度，使驻波效应尽可能的小，以保证光刻的质量。
示例性地，在所述掩膜层包括底部抗反射涂层、顶部抗反射涂层和光阻时，可根据计算获得反射率和驻波等数据调整该些膜层的厚度到理想值。
示例性地，所述图像处理分析模块还能够根据所述光瞳图像信息检测所述晶圆表面的粗糙度、足部或底切情况，例如，当晶圆表面的粗糙度差时，其会降低反射率，影响光瞳图像的质量，因此，光瞳图像信息也能够反映出晶圆表面的粗糙度等缺陷情况。
进一步地，通过仿真拟合由光瞳探测器输出的光瞳图像，以描述与光瞳图像相比较不同方向光线之间的相干关系。
至此完成了对本发明的光刻仿真系统的关键部件的介绍，对于完整的仿真系统还可能包括其他的结构，在此不做一一赘述。
综上所述，本发明的光刻仿真系统作用在所述晶圆上的衬垫(pad)区上，从掩模透过的至少部分光经所述投影成像透镜系统后照射到所述衬垫区并形成光斑；在投影成像透镜系统外设置有光瞳探测器，设置在所述投影成像透镜系统的光瞳面位置，其中所述光瞳探测器用于接收所述光斑从所述晶圆表面反射回的光形成光瞳图像并探测和输出所述光瞳图像，并包括图像处理分析模块，其用于接收所述光瞳图像，并根据该光瞳图像信息计算分析与所述光瞳图像相关的各种数据(例如反射率和驻波)，根据计算获得例如反射率和驻波的数据调整掩膜层的厚度，并且还可以根据光瞳图像检测晶圆表面粗糙度，改善足部或底切等缺陷情况，因此，该光刻仿真系统通过硬件辅助方式能够提高光刻仿真精度，并降低计算量，还能用于对晶圆表面的一些例如粗糙度(roughness)等缺陷的检测，并可通过对数据分析运算等方式，改善足部(footing)或底切(undercut)等问题。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (12)

1.一种光刻仿真系统，其特征在于，所述系统包括：
掩模，所述掩模包括透光区域和不透光区域；
照明光源，用于发出光束；
投影成像透镜系统，从所述掩模透过的至少部分光经所述投影成像透镜系统后照射到衬垫区并形成光斑，其中，所述衬垫区设置在晶圆上；
光瞳探测器，设置在所述投影成像透镜系统的光瞳面位置，其中所述光瞳探测器用于接收所述光斑从所述晶圆表面反射回的光形成光瞳图像并探测和输出所述光瞳图像，所述光瞳图像反应光瞳面的光强度分布。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述掩模仅对所述衬垫区透光，所述掩模上的其他区域均不透光。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影成像透镜系统等效成包括前组透镜和后组透镜，其中所述后组透镜的前焦平面位置，即所述投影成像透镜系统的光瞳面位置。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述前组透镜包括第一透镜，从所述掩模透过的光照射到所述第一透镜，并从所述第一透镜透过后改变为平行光，所述平行光照射到所述后组透镜上。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括图像处理分析模块，用于接收所述光瞳图像，并根据该光瞳图像信息计算分析与所述光瞳图像相关的各种数据。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述光瞳图像相关的各种数据包括反射率和驻波，并能够根据所述反射率和驻波的结果调整所述晶圆上的掩膜层厚度到理想厚度。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述图像处理分析模块还能够根据所述光瞳图像信息检测所述晶圆表面的粗糙度。
8.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述光瞳探测器遮挡部分从所述前组透镜透过的光。
9.如权利要求3所述的系统，其特征在于，当从所述前组透镜透过的光为平行光时，所述光瞳探测器的平面形状为半圆形、矩形、或半椭圆形，并且所述光瞳探测器的平面遮挡从所述前组透镜透过的光的总数的二分之一。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述晶圆包括衬底，以及依次设置在所述衬底表面的硬掩膜层和掩膜层，或者，所述晶圆包括衬底以及设置在所述衬底表面的硬掩膜层。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括照射系统，用于引导、成型或控制从所述照明光源发出的光束，光束离开所述照射系统后照射到所述掩模上。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当测量有掩模的反射光时，掩模图样方向与所述光瞳探测器边沿方向垂直。
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CN112162469B (zh) * 2020-10-22 2021-06-08 南京晶驱集成电路有限公司 一种光刻图形的仿真方法及仿真系统
CN114509921B (zh) * 2022-01-13 2023-06-16 华中科技大学 一种光刻缺陷衍射光强差分检测方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2132973Y (zh) * 1992-08-05 1993-05-12 李纯甫 激光表面粗糙度检查仪
JP2009277903A (ja) * 2008-05-15 2009-11-26 Panasonic Corp 電子部品形成装置および電子部品
JP2010191127A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Hitachi High-Technologies Corp 露光装置、露光方法、及び表示用パネル基板の製造方法
US9041903B2 (en) * 2009-04-13 2015-05-26 Asml Holding N.V. Mask inspection with fourier filtering and image compare
US9690210B2 (en) * 2011-08-18 2017-06-27 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
CN105988297B (zh) * 2015-01-29 2019-03-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 测量系统和测量方法

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