Euv设计规则、光源和掩模的联合优化和成像建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种极紫外光刻(EUV)中的设计规则、 光源、掩模联合优化方法以及极紫外光刻的成像建模方法。
【背景技术】
[0002] 光刻技术是芯片制造流程最重要的组成部分，由于光刻是唯一产生图形的工艺步 骤，因此它是摩尔定律的主要驱动力。目前，14nm节点的光刻工艺通过193nm浸没式光刻系 统结合双图形曝光技术实现，业界预期l〇nm及以下节点将采用多重曝光技术实现。但是双 图形曝光以及多重图形方法会带来设计规则繁琐、工艺复杂、生产成本剧增等问题，随着技 术节点的进一步推进，相关工艺的研发成本与难度也越来越高。这使得芯片中单个晶体管 成本不降反升，业界急需新的光刻技术降低先进节点集成电路生产成本。极紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光刻使用极紫外光作为光源，曝光波长降到13.5nm,由于成像分辨率与 曝光波长成反比，EUV光刻能够极大提高光刻分辨率，单次曝光的分辨率可满足先进节点 (7nm)的需求，从而能够取代多重图形技术，减少曝光次数并降低工艺的复杂度。业界普遍 认为，7nm节点将是EUV光刻技术介入的最好时机，届时将取代多重曝光技术成为先进节点 光刻的主流技术。
[0003] 当技术节点进入亚波长后，光刻技术需要复杂的计算光刻，尤其是光源掩模联合 优化(Source and Mask 0ptimization，SM0)方法辅助光刻工艺研发。SM0是一种先进的分 辨率增强技术，根据光刻光学成像模型，采用预畸变方法调整光源形状及强度分布，修正掩 模图形，调制透过掩模的电磁场分布，从而提高光刻系统的成像性能，促使光刻系统达到其 分辨率极限。相比于193nm光刻技术，虽然EUV光刻技术在分辨率方面占有极大的优势，但其 在光刻仿真及优化方面也迎接了新的挑战，目前，业界并没有实用的针对EUV光刻的SM0方 法。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明的实施例公开了一种极紫外光刻的设计规则，光源和 掩模的联合优化方法，包括:针对提供的EUV模型进行第一优化仿真并获取满足第一光刻工 艺条件的光源和掩模版图；进行第二优化仿真并获取满足第二光刻工艺条件的最佳设计规 贝1J、光源和掩模版图。
[0005] 根据本发明的一个实施例，其中，进行第一优化仿真包括:S05:在整个掩模版图上 使用统一的吸收层厚度，对所述热点区域进行光源和掩模联合的第一优化仿真，并获取优 化后的光源和掩模版图；S06:对优化后的光源和掩模版图进行分析，评估成像结果是否满 足第一光刻工艺条件，若光刻成像质量满足第一光刻工艺条件，则光源掩模联合优化SM0完 成，执行步骤S08，如果不能够满足第一光刻工艺条件，则执行步骤S07; S07:根据第一优化 仿真的成像结果分析光刻条件中的不足，调整光刻工艺参数以及重复执行步骤S05、步骤 S06，直至优化后的光源和掩模版图满足第一光刻工艺条件;S08:确定满足第一光刻工艺条 件的光源和掩模版图。
[0006] 其中，步骤S07中调整的工艺参数可以包括:掩模可制造性的基本规则以及参与优 化的掩模误差、曝光剂量浮动和离焦量。
[0007] 其中，第一光刻工艺条件可以包括:预设测量位置处的特征尺寸容限，预设曝光宽 容度的焦深。
[0008] 其中，预设测量位置处的特征尺寸容限可以为图形宽度的±10%，焦深可以为5% 曝光宽容度处的焦深。
[0009] 根据本发明的一个实施例，进行第二优化仿真可以包括:S09:确定掩模版图的吸 收层厚度的范围以及步长，按照预先设定的步长将一定范围的吸收层厚度进行采样，分别 计算不同吸收层厚度下的极紫外光刻成像模型，利用不同吸收层厚度进行多次SM0;S10:对 不同的吸收层厚度的SM0结果的工艺窗口进行第二优化仿真，选择出最佳的吸收层厚度、光 源和掩模版图；S11:评估上述最佳的光源、掩模版图成像结果是否满足第二光刻工艺条件， 如果能够满足第二光刻工艺条件，则执行步骤S13，若不满足要求，则执行步骤S12; S12:分 析上述结果的工艺窗口，确定限制工艺窗口的设计图形，确定该设计图形中哪个尺寸可以 改变及其范围，对掩模设计规则、光源、掩模图形进行优化，直至所述第二优化仿真的评估 结果满足第二光刻工艺条件，确定满足第二光刻工艺条件的最佳设计规则、光源和掩模版 图。
[0010] 其中，步骤S09中对不同吸收层厚度的光源掩模联合优化可以包括:确定掩模版图 的吸收层厚度的范围以及步长，按照预先设定的步长将一定范围的吸收层厚度进行采样， 分别计算不同吸收层厚度下的极紫外光刻成像模型，利用不同吸收层厚度进行多次SM0。
[0011] 其中，所述第二光刻工艺条件可以包括:特征尺寸容限、特征尺寸均匀性、颈缩、桥 接和套刻精度。
[0012] 其中，步骤S12中对掩模设计规则、光源和掩模图形进行优化可以包括:从改变芯 片设计尺寸的角度出发，基于上述步骤光刻成像结果反馈的信息进行分析，得到一套健全 的版图设计规则，并在优化过程中根据得到的设计规则对相关图形尺寸重新定义，同步进 行目标图形、光源、掩模图形的优化，直至满足极紫外光刻工艺指标。
[0013] 其中，步骤S12中最终优化结果可以包括版图设计规则相关参数、目标图形、更新 后的测量参数、优化后的光源和掩模图形。
[0014] 本发明的实施例还公开了一种极紫外光刻的成像建模方法，包括:S03:根据输入 的光源信息和掩模版图信息，对杂散光进行计算并补偿得到杂散光光强分布;S04:计算理 想的光刻光强分布，结合得到的杂散光光强分布，计算得到含杂散光的成像光强分布，即在 极紫外光刻成像光强分布中，建立极紫外光刻成像模型，所述极紫外光刻成像模型包括优 化后的光源和掩模版图；在步骤S04之后，则根据上述的方法对极紫外光刻成像模型进行设 计规则，光源和掩模的联合优化;S13:计算优化后的掩模版图的每个边缘的阴影宽度并进 行调整，在极紫外光刻成像模型中补偿极紫外光刻阴影效应;S14:获得优化后的光源和掩 丰吴版图并输出结果。
[0015] 根据本发明实施例的一个方面，在步骤S03之前还可以进一步包括:S01:输入光刻 工艺参数、光源信息和掩模版图信息;S02:对所述掩模版图进行检测，并选择热点区域。
[0016] 根据本发明实施例的一个方面，，所述光源信息包括:光源类型、数值孔径;所述掩 模版图信息包括:掩模极性、掩模设计图形和光阻信息。
[0017] 根据本发明实施例的一个方面，步骤S03中杂散光的计算方法包括：
[0018] 使用改进的"余弦法则"对阴影效应建模：
[0020]其中，Ifiare(x，y)表不杂散光光强分布，PSFsc(x，y)表不杂散光点扩散函数，PD表 示版图图形密度。
[0021]根据本发明实施例的一个方面，，步骤S04中所述极紫外光刻成像光强计算方法包 括：
[0023]其中，Is(x，y)表示极紫外成像光强分布，I(x，y)表示理想的光刻成像光强分布， 基于Abbe成像理论的光刻矢量成像模型，计算方法为：
[0026]其中，下标s表示照明光源上某个点光源，as表示点光源s在成像面上的电磁场分 布，α/是它的共辄。S(fx，fy)表示照明光学系统由通过有效光源分布函数，表征不同角度的 非相干平面波的强度分布。空间频率f定义为平面波传播方位