照明补偿方法

本公开涉及集成电路制造中的曝光分辨力增强，尤其涉及一种照明补偿方法。

背景技术：

1、在曝光过程中，照明光源发出的入射光波经过照明系统，以正入射或斜入射的方式透过模板基底到达模板处，和模板发生相互作用，携带有模板图形亚波长信息的倏逝波与衬底旋涂的光致抗蚀剂层发生光化学反应，光致抗蚀剂层被显影后形成模板图形的像。模板与含有光致抗蚀剂层的成像膜层结构之间的间隙称为工作间隙，光致抗蚀剂层内的光场强度对工作间隙的变化较为敏感。当工作间隙发生变化时，光致抗蚀剂层内光场强度发生变化，成像图形线宽也会发生变化。理想情况下，当模板上的图形为同一线宽的均匀分布时，光致抗蚀剂层内光场强度和成像图形也是同一尺寸的均匀分布。

2、然而，在实际曝光过程中，各处工作间隙并不相同，使得光致抗蚀剂层内光场强度分布不均匀，而是随着起伏而变化，最终导致成像图形也变成了非均匀线宽的分布。工作间隙的不同可能是多种原因导致的，如成像膜层衬底面形起伏、成像膜层加工的厚度不一致或模板图形高度不一致等原因，如成像膜层衬底的表面并非绝对平整的，往往存在一定起伏，由于成像膜层厚度很薄，因此，涂覆成像膜层后并不能改善成像膜层衬底的表面低频起伏，这种起伏减小或增加了工作间隙，使得光致抗蚀剂层内光场强度不再是均匀分布的，而是随着起伏而变化，最终导致成像图形也变成非均匀分布，进而严重影响曝光结果甚至导致曝光失败。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本公开提供一种照明补偿方法，用于至少部分解决现有技术中工作间隙不相同导致成像图形不均匀，严重影响曝光结果的技术问题。

2、基于此，本公开提供一种照明补偿方法，包括：获取曝光成像系统中成像膜层与模板之间的工作间隙；计算不同工作间隙对应的成像膜层中光致抗蚀剂层的成像光场强度，根据成像光场强度构建成像膜层中光致抗蚀剂层的成像图形线宽随工作间隙变化的关系；根据成像图形线宽随工作间隙变化的关系计算照明光所需的补偿参量；根据补偿参量对曝光成像系统进行照明补偿。

3、根据本公开的实施例，获取曝光成像系统中成像膜层与模板之间的工作间隙，具体包括：测量成像膜层表面的起伏信息；根据起伏信息确定成像膜层与模板之间的工作间隙。

4、根据本公开的实施例，计算不同工作间隙对应的成像膜层中光致抗蚀剂层的成像光场强度，具体包括：建立从照明光至光致抗蚀剂层中成像光场的光学仿真模型，其中，光学仿真模型包括从照明光至模板上表面入射光的镜组光学仿真模型和由模板上表面入射光至光致抗蚀剂中成像光场的成像膜层光学仿真模型；基于光学仿真模型计算给定模板图形和照明光分布下不同工作间隙对应的光致抗蚀剂层的成像光场强度。

5、根据本公开的实施例，光学仿真模型为：

6、

7、其中，ipr(x，y)为光致抗蚀剂层中的成像光场强度分布，iill(x，y)为照明光相应参量分布，psflens和psfnear-filed分别为镜组光学仿真模型和成像膜层光学仿真模型的光学点扩散函数，mask(x，y)为模板图形分布。

8、根据本公开的实施例，采用有限时域差分法或严格耦合波分析法或者有限元法构建光学仿真模型。

9、根据本公开的实施例，根据成像光场强度构建成像膜层中光致抗蚀剂层的成像图形线宽随工作间隙变化的关系，具体包括：对每一工作间隙对应的光致抗蚀剂层的成像光场强度取阈值，得到该工作间隙对应光致抗蚀剂层的成像图形线宽；基于每一工作间隙及该工作间隙对应的成像图形线宽构建光致抗蚀剂层的成像图形线宽随工作间隙变化的关系。

10、根据本公开的实施例，根据成像图形线宽随工作间隙变化的关系计算照明光所需的补偿参量，具体包括：根据原始成像图形线宽随工作间隙变化的关系和预期成像图形线宽随工作间隙变化的关系，计算出不同工作间隙下需要补偿的光致抗蚀剂层的成像图形线宽；将需要补偿的光致抗蚀剂层的成像图形线宽转化为成像光场强度，代入光学仿真模型，计算补偿参量，其中，补偿参量包括光强、偏振和相位。

11、根据本公开的实施例，根据补偿参量对曝光成像系统进行照明补偿，具体包括：根据补偿参量，利用光场调制技术构建照明补偿系统；利用照明补偿系统对曝光成像系统的入射光场进行像素化调节。

12、根据本公开的实施例，照明补偿方法还包括：分别计算照明补偿前后光致抗蚀剂层的成像图形线宽均匀性评价指标；判断补偿后光致抗蚀剂层的成像图形线宽均匀性指标是否优于补偿前光致抗蚀剂层的成像图形线宽均匀性指标；若是，则确定照明补偿为有效补偿。

13、根据本公开的实施例，计算光致抗蚀剂层的成像图形线宽均匀性评价指标，具体包括：确定中心工作间隙；将工作间隙在中心工作间隙附近变化时光致抗蚀剂层的成像图形线宽均匀性值作为均匀性评价指标。

14、根据本公开实施例提供的照明补偿方法，至少包括以下有益效果：

15、根据工作间隙的分布，计算不同工作间隙对应的成像光场强度，基于成像光场强度确定成像图形线宽随工作间隙变化的关系，能够计算照明光所需的补偿参量，进而能够根据补偿参量对不同位置处入射光的光强、偏振、相位等参量进行像素化调节，使得不同工作间隙处的光致抗蚀剂层成像光场趋于一致，从而改善大面积成像图形线宽的均匀性，达到曝光线宽均匀性(cdu)要求。

16、进一步地，通过构建光学仿真模型，能够准确计算出对不同位置处入射光的光强、偏振、相位的补偿参量，提高了照明补偿的准确性，进而保证了成像图形线宽的均匀性。

17、更近一步地，根据补偿参量，利用光场调制技术构建照明补偿系统对入射光场进行像素化调节，使得照明补偿方法易于通过调制器实现，提高了照明补偿的便捷性。

18、此外，由于入射光的光强、偏振态、相位变化，成像图形线宽也会发生变化，因此，该照明补偿方法不仅可以适用于工作间隙不同的曝光，增加成像线宽的均匀性，提高模板图形的成像质量，还可以通过照明补偿技术，来实现具有不同线宽的模板图形清晰的成像。

技术特征：

1.一种照明补偿方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的照明补偿方法，其特征在于，所述获取曝光成像系统中成像膜层与模板之间的工作间隙，具体包括：

3.根据权利要求1所述的照明补偿方法，其特征在于，所述计算不同工作间隙对应的成像膜层中光致抗蚀剂层的成像光场强度，具体包括：

4.根据权利要求3所述的照明补偿方法，其特征在于，所述光学仿真模型为：

5.根据权利要求3或4所述的照明补偿方法，其特征在于，采用有限时域差分法或严格耦合波分析法或者有限元法构建所述光学仿真模型。

6.根据权利要求3或4所述的照明补偿方法，其特征在于，所述根据所述成像光场强度构建成像膜层中光致抗蚀剂层的成像图形线宽随所述工作间隙变化的关系，具体包括：

7.根据权利要求3或4所述的照明补偿方法，其特征在于，所述根据所述成像图形线宽随所述工作间隙变化的关系计算照明光所需的补偿参量，具体包括：

8.根据权利要求1所述的照明补偿方法，其特征在于，所述根据所述补偿参量对所述曝光成像系统进行照明补偿，具体包括：

9.根据权利要求1所述的照明补偿方法，其特征在于，所述照明补偿方法还包括：

10.根据权利要求9所述的照明补偿方法，其特征在于，计算所述光致抗蚀剂层的成像图形线宽均匀性评价指标，具体包括：

技术总结
本公开提供一种照明补偿方法，包括：获取曝光成像系统中成像膜层与模板之间的工作间隙；计算不同工作间隙对应的成像膜层中光致抗蚀剂层的成像光场强度，根据成像光场强度构建成像膜层中光致抗蚀剂层的成像图形线宽随工作间隙变化的关系；根据成像图形线宽随工作间隙变化的关系计算照明光所需的补偿参量；根据补偿参量对曝光成像系统进行照明补偿。该方法能够计算不同工作间隙对应的照明光所需的补偿参量，进而能够根据补偿参量对不同位置处入射光的光强、偏振、相位等参量进行像素化调节，使得不同工作间隙处的光致抗蚀剂层成像光场趋于一致，从而改善大面积成像图形线宽的均匀性，达到曝光线宽均匀性要求。

技术研发人员：罗先刚,王彦钦,孔维杰,王长涛,尹格,唐燕,何渝,赵承伟,赵泽宇
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13