課程設(shè)計(jì)參考報(bào)告-提高光學(xué)光刻分辨率的方法研究（精）

1、微電子工藝課程設(shè)計(jì)提供光學(xué)光刻分辨率的方法研究目錄 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc327539637 摘要 PAGEREF _Toc327539637 h 5 HYPERLINK l _Toc327539638 關(guān)鍵詞 PAGEREF _Toc327539638 h 5 HYPERLINK l _Toc327539639 引言 PAGEREF _Toc327539639 h 5 HYPERLINK l _Toc327539640 正文 PAGEREF _Toc327539640 h 6 HYPERLINK l _Toc327539641 一、提高分辨率的方法

2、PAGEREF _Toc327539641 h 6 HYPERLINK l _Toc327539642 1.影響圖形光刻分辨率的主要因素 PAGEREF _Toc327539642 h 6 HYPERLINK l _Toc327539643 掩膜（Mask） PAGEREF _Toc327539643 h 6 HYPERLINK l _Toc327539644 照明系統(tǒng)（Illumination system） PAGEREF _Toc327539644 h 7 HYPERLINK l _Toc327539645 投影（Projection） PAGEREF _Toc327539645 h 7

3、 HYPERLINK l _Toc327539646 發(fā)射和過濾特性 PAGEREF _Toc327539646 h 8 HYPERLINK l _Toc327539647 成像(Image) PAGEREF _Toc327539647 h 9 HYPERLINK l _Toc327539648 曝光（Expose） PAGEREF _Toc327539648 h 10 HYPERLINK l _Toc327539649 烘烤（Bake） PAGEREF _Toc327539649 h 11 HYPERLINK l _Toc327539650 顯影（Develop） PAGEREF _Toc3

4、27539650 h 11 HYPERLINK l _Toc327539651 一些效應(yīng)的影響 PAGEREF _Toc327539651 h 12 HYPERLINK l _Toc327539652 2.提高分辨率的措施 PAGEREF _Toc327539652 h 14 HYPERLINK l _Toc327539653 掩膜 PAGEREF _Toc327539653 h 14 HYPERLINK l _Toc327539654 照明系統(tǒng) PAGEREF _Toc327539654 h 15 HYPERLINK l _Toc327539655 投影（Projection） PAGERE

5、F _Toc327539655 h 16 HYPERLINK l _Toc327539656 發(fā)射和過濾特性 PAGEREF _Toc327539656 h 17 HYPERLINK l _Toc327539657 成像（Image） PAGEREF _Toc327539657 h 18 HYPERLINK l _Toc327539658 曝光（Expose） PAGEREF _Toc327539658 h 18 HYPERLINK l _Toc327539659 烘烤（Bake） PAGEREF _Toc327539659 h 19 HYPERLINK l _Toc327539660 顯影（

6、Develop） PAGEREF _Toc327539660 h 20 HYPERLINK l _Toc327539661 一些常見且有效的技術(shù) PAGEREF _Toc327539661 h 22 HYPERLINK l _Toc327539662 采用先進(jìn)的光刻技術(shù) PAGEREF _Toc327539662 h 28 HYPERLINK l _Toc327539663 二、一個(gè)優(yōu)化的工藝組合方案的各參數(shù)的確定 PAGEREF _Toc327539663 h 31 HYPERLINK l _Toc327539664 1 掩膜版和照明窗口的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327539664 h

7、 31 HYPERLINK l _Toc327539665 仿真1 PAGEREF _Toc327539665 h 33 HYPERLINK l _Toc327539666 仿真2 PAGEREF _Toc327539666 h 35 HYPERLINK l _Toc327539667 仿真3 PAGEREF _Toc327539667 h 36 HYPERLINK l _Toc327539668 仿真4 PAGEREF _Toc327539668 h 37 HYPERLINK l _Toc327539669 仿真5 PAGEREF _Toc327539669 h 39 HYPERLINK l

8、 _Toc327539670 仿真6 PAGEREF _Toc327539670 h 40 HYPERLINK l _Toc327539671 結(jié)論 PAGEREF _Toc327539671 h 41 HYPERLINK l _Toc327539672 2 數(shù)值孔徑 PAGEREF _Toc327539672 h 42 HYPERLINK l _Toc327539673 3光照波長(zhǎng) PAGEREF _Toc327539673 h 42 HYPERLINK l _Toc327539674 仿真1： PAGEREF _Toc327539674 h 42 HYPERLINK l _Toc32753

9、9675 仿真2： PAGEREF _Toc327539675 h 43 HYPERLINK l _Toc327539676 仿真3： PAGEREF _Toc327539676 h 44 HYPERLINK l _Toc327539677 仿真4： PAGEREF _Toc327539677 h 45 HYPERLINK l _Toc327539678 結(jié)論 PAGEREF _Toc327539678 h 46 HYPERLINK l _Toc327539679 4 照明系統(tǒng)與光軸的角度和離軸照明技術(shù)的結(jié)合使用 PAGEREF _Toc327539679 h 46 HYPERLINK l _

10、Toc327539680 仿真1： PAGEREF _Toc327539680 h 47 HYPERLINK l _Toc327539681 仿真2： PAGEREF _Toc327539681 h 47 HYPERLINK l _Toc327539682 仿真3： PAGEREF _Toc327539682 h 48 HYPERLINK l _Toc327539683 仿真4： PAGEREF _Toc327539683 h 49 HYPERLINK l _Toc327539684 仿真5： PAGEREF _Toc327539684 h 49 HYPERLINK l _Toc3275396

11、85 結(jié)論： PAGEREF _Toc327539685 h 50 HYPERLINK l _Toc327539686 5 光刻膠的厚度、光照強(qiáng)度和曝光劑量 PAGEREF _Toc327539686 h 50 HYPERLINK l _Toc327539687 仿真1 PAGEREF _Toc327539687 h 50 HYPERLINK l _Toc327539688 仿真2 PAGEREF _Toc327539688 h 51 HYPERLINK l _Toc327539689 仿真3 PAGEREF _Toc327539689 h 52 HYPERLINK l _Toc3275396

12、90 仿真4 PAGEREF _Toc327539690 h 52 HYPERLINK l _Toc327539691 仿真5 PAGEREF _Toc327539691 h 53 HYPERLINK l _Toc327539692 仿真6 PAGEREF _Toc327539692 h 54 HYPERLINK l _Toc327539693 仿真7 PAGEREF _Toc327539693 h 54 HYPERLINK l _Toc327539694 仿真8 PAGEREF _Toc327539694 h 55 HYPERLINK l _Toc327539695 仿真9 PAGEREF

13、_Toc327539695 h 56 HYPERLINK l _Toc327539696 仿真10 PAGEREF _Toc327539696 h 56 HYPERLINK l _Toc327539697 結(jié)論 PAGEREF _Toc327539697 h 57 HYPERLINK l _Toc327539698 6 耀斑數(shù) PAGEREF _Toc327539698 h 57 HYPERLINK l _Toc327539699 仿真1 PAGEREF _Toc327539699 h 58 HYPERLINK l _Toc327539700 仿真2 PAGEREF _Toc327539700

14、 h 58 HYPERLINK l _Toc327539701 仿真3 PAGEREF _Toc327539701 h 59 HYPERLINK l _Toc327539702 結(jié)論 PAGEREF _Toc327539702 h 60 HYPERLINK l _Toc327539703 7 損傷因子 PAGEREF _Toc327539703 h 60 HYPERLINK l _Toc327539704 仿真1 PAGEREF _Toc327539704 h 60 HYPERLINK l _Toc327539705 仿真2 PAGEREF _Toc327539705 h 61 HYPERLI

15、NK l _Toc327539706 仿真3 PAGEREF _Toc327539706 h 63 HYPERLINK l _Toc327539707 結(jié)論 PAGEREF _Toc327539707 h 64 HYPERLINK l _Toc327539708 8反射的次數(shù)和POWER MIN PAGEREF _Toc327539708 h 64 HYPERLINK l _Toc327539709 仿真1 PAGEREF _Toc327539709 h 64 HYPERLINK l _Toc327539710 仿真2 PAGEREF _Toc327539710 h 65 HYPERLINK

16、l _Toc327539711 仿真3 PAGEREF _Toc327539711 h 66 HYPERLINK l _Toc327539712 結(jié)論 PAGEREF _Toc327539712 h 67 HYPERLINK l _Toc327539713 9 烘烤的溫度和時(shí)間 PAGEREF _Toc327539713 h 67 HYPERLINK l _Toc327539714 仿真1 PAGEREF _Toc327539714 h 67 HYPERLINK l _Toc327539715 仿真2 PAGEREF _Toc327539715 h 68 HYPERLINK l _Toc327

17、539716 仿真3 PAGEREF _Toc327539716 h 69 HYPERLINK l _Toc327539717 仿真4 PAGEREF _Toc327539717 h 70 HYPERLINK l _Toc327539718 仿真5 PAGEREF _Toc327539718 h 71 HYPERLINK l _Toc327539719 結(jié)論 PAGEREF _Toc327539719 h 72 HYPERLINK l _Toc327539720 10 顯影的模型和顯影的時(shí)間 PAGEREF _Toc327539720 h 72 HYPERLINK l _Toc32753972

18、1 仿真1 PAGEREF _Toc327539721 h 72 HYPERLINK l _Toc327539722 仿真2 PAGEREF _Toc327539722 h 73 HYPERLINK l _Toc327539723 仿真3 PAGEREF _Toc327539723 h 74 HYPERLINK l _Toc327539724 結(jié)論： PAGEREF _Toc327539724 h 75 HYPERLINK l _Toc327539725 11 一些常見且有效的技術(shù) PAGEREF _Toc327539725 h 75 HYPERLINK l _Toc327539726 消除駐

19、波效應(yīng)技術(shù) PAGEREF _Toc327539726 h 75 HYPERLINK l _Toc327539727 消除光學(xué)鄰近效應(yīng)的技術(shù) PAGEREF _Toc327539727 h 76 HYPERLINK l _Toc327539728 曝光均勻性問題解決技術(shù) PAGEREF _Toc327539728 h 80 HYPERLINK l _Toc327539729 采用浸入式光刻技術(shù) PAGEREF _Toc327539729 h 80 HYPERLINK l _Toc327539730 多次曝光技術(shù) PAGEREF _Toc327539730 h 84 HYPERLINK l _T

20、oc327539731 11.6 NA增強(qiáng)技術(shù) PAGEREF _Toc327539731 h 86 HYPERLINK l _Toc327539732 三、優(yōu)化方案的總結(jié) PAGEREF _Toc327539732 h 86 HYPERLINK l _Toc327539733 方案的匯總 PAGEREF _Toc327539733 h 86 HYPERLINK l _Toc327539734 上述方案的評(píng)定 PAGEREF _Toc327539734 h 88 HYPERLINK l _Toc327539735 優(yōu)點(diǎn)： PAGEREF _Toc327539735 h 88 HYPERLINK

21、 l _Toc327539736 .2 不足點(diǎn)： PAGEREF _Toc327539736 h 88 HYPERLINK l _Toc327539737 3.最小接觸孔光刻圖形尺寸 PAGEREF _Toc327539737 h 88 HYPERLINK l _Toc327539738 四、該系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化 PAGEREF _Toc327539738 h 88 HYPERLINK l _Toc327539739 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc327539739 h 89摘要摘要：本文首先介紹了影響分辨的主要因素，然后針對(duì)這些因素提出了提高分辨率的方法，結(jié)合影響分辨率的因素和先進(jìn)的光刻技

22、術(shù)提出一個(gè)優(yōu)化的光刻工藝組合方案。該方案考慮到了大部分影響分辨率的因素，并且進(jìn)行了眾多參數(shù)的綜合優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了該方案的優(yōu)點(diǎn)和不足，提出了進(jìn)一步優(yōu)化努力的方向。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：分辨率、 波長(zhǎng)、數(shù)值孔徑、工藝因素，綜合優(yōu)化引言光學(xué)光刻是IC制造的基礎(chǔ)工藝之一，當(dāng)前幾乎所有的IC芯片都由光學(xué)光刻制造。光刻的原理是將對(duì)光敏感的光刻膠旋涂到硅片上，在表面形成一層薄膜；隨后使用光刻版，版上包含著所要制作的特定層的圖形信息，光源拖過光刻版照射到光刻膠上使得光刻膠選擇性地曝光；接著對(duì)光刻膠顯影，于是就完成了從版圖上到硅片的圖形轉(zhuǎn)移。對(duì)光刻技術(shù)分辨率、曝光視場(chǎng)、圖形放置精度、產(chǎn)率和缺陷密度等方面的要求使

23、得光刻成為主流微電子制造過程中最復(fù)雜、昂貴和關(guān)鍵的工藝。分辨率是指能精確轉(zhuǎn)移到襯底表面光刻膠上的最小特征尺寸，是光學(xué)光刻工藝中重要的系統(tǒng)指標(biāo)，提高光學(xué)光刻的分辨率對(duì)提高光學(xué)光刻的質(zhì)量至關(guān)重要。正文提高分辨率的方法影響圖形光刻分辨率的主要因素影響光刻分辨率的因數(shù)很多，有分辨率，知，影響分辨率的主要因素有、。要想提高分辨率，應(yīng)該主要從這三個(gè)參數(shù)著手。由的表達(dá)式知，我們可以通過提高，減小，減小來提高分辨率。但是由分辨率的表達(dá)式和焦深的表達(dá)式對(duì)比知，任何分辨率的提高總是伴隨著聚焦深度的下降。所以為了提高光刻工藝的整體效果，有時(shí)我們需要在分辨率和聚焦深度兩方面進(jìn)行折中處理。為了能較深入的分析影響分辨率的

24、因素，下面我將從光刻的工藝過程出發(fā)，將涉及到光刻分辨率的主要因素一一進(jìn)行分析。1.1掩膜（Mask）掩膜版掩膜版的作用是有選擇地遮擋照射到襯底表面的光電子束X 射線，以便在襯底光刻膠薄膜上形成需要轉(zhuǎn)移的圖形。掩膜版的材料、形狀、熱膨脹系數(shù)等方面的性質(zhì)不一樣，對(duì)分辨率的影響也不一樣。例如，一種掩膜版的熱膨脹系數(shù)比較大，如果把它用在溫度比較高的環(huán)境中勢(shì)必會(huì)引起圖形較大的形變，導(dǎo)致較大的誤差。針對(duì)不同的應(yīng)用要求選擇合適的掩膜版對(duì)提高分辨率很重要。掩膜尺寸的偏移掩膜尺寸的偏移會(huì)改變mask的CD（critical dimension）。Mask的CD對(duì)分辨率較大的影響。如果Mask的CD與光刻系統(tǒng)的要

25、求不匹配，會(huì)使分辨率的要求在掩膜版這個(gè)級(jí)別就被阻斷了，更別提其他因素的限制。 照明系統(tǒng)（Illumination system）.1光源的波長(zhǎng)由知，減小可以提高分辨率。但是，減小會(huì)使DOF減小，所以選擇合適的對(duì)提高光刻工藝的整體性能非常重要。光刻工藝的發(fā)展伴隨著光源波長(zhǎng)的不斷減小。目前最先進(jìn)的光刻物鏡的數(shù)值孔徑NA 己經(jīng)達(dá)到，曝光波長(zhǎng)己從g 線（436nm）、i 線（365nm）縮短到深紫外（DUV）的準(zhǔn)分子激光 KrF（248nm）以及真空紫外（VUV）的 ArF（193nm）、F2 （ 157nm）等. 目前，曝光波長(zhǎng)為248nm（KrF）、193nm（ArF）的準(zhǔn)分子激光光刻已經(jīng)成為主流

26、光刻技術(shù). 157nm（F2）光刻作為小于m 的光刻技術(shù)仍在研究之中.照明系統(tǒng)和光軸的角度照明系統(tǒng)與光軸的角度會(huì)影響分辨率。由信息光學(xué)理論可知，透射光波經(jīng)投影物鏡成像時(shí)，高次的衍射波包含較多的掩模圖形空間調(diào)制信息。投影物鏡的數(shù)值孔徑越大，則進(jìn)入光瞳的高頻部分越多，成像質(zhì)量越高。然而投影物鏡的數(shù)值孔徑大小有限，隨著圖形線寬以及間距的減小，衍射現(xiàn)象愈加劇烈，各級(jí)衍射波之間的張角越來越大。通過改變照明系統(tǒng)和光軸的角度，改變高頻成分在總光強(qiáng)中的比例，從而改變了空間像的分辨率。光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度會(huì)影響曝光時(shí)間、光刻膠的厚度等因素，影響曝光的效果（是過曝光還是欠曝光），從而影響分辨率。 投影（Project

27、ion）數(shù)值孔徑（NA）由知， 會(huì)影響分辨率。 耀斑數(shù)耀斑的數(shù)目會(huì)影響像面的對(duì)比度，耀斑數(shù)越低，對(duì)比度越低。這會(huì)降低圖像的可識(shí)別程度，影響分辨率。發(fā)射孔的類型與光源的形狀發(fā)射孔的類型和光源的形狀主要影響發(fā)射光的性質(zhì)，從而影響分辨率。應(yīng)該針對(duì)不同的系統(tǒng)選擇合適的發(fā)射孔和光源的形狀。濾波特性導(dǎo)致光刻分辨率降低的主要原因是光瞳不是無限大，使得經(jīng)過高空額物體后衍射光的高級(jí)次不能被光瞳所捕獲來參與成像(郎光瞳是一個(gè)低通濾波器)，導(dǎo)致像強(qiáng)度分布斜率減小(即圓滑)。濾液的思想不是絕對(duì)提高孔徑來捕獲盡可能多的高衍射級(jí)次，而是采用降低不攜帶任何物體信息的衍射0級(jí)或一級(jí)光的含量(即構(gòu)成一個(gè)帶通濾波器)，從而提高高

28、衍射級(jí)的相對(duì)含量，達(dá)到增加光強(qiáng)對(duì)比度的目的。采用數(shù)值孔徑06波長(zhǎng)為193nm的mF準(zhǔn)分子激光光源，部分相干因子為03，離焦O0um的028um為周期，占寬比為1：l的密集型線條曝光。圖中，a為光瞳函數(shù)，b為逆傅利葉變換濾波函數(shù)的透過率，c為相位分布，d為無濾波時(shí)像強(qiáng)度分布，共對(duì)比度為0217，e為加入a所示濾波函數(shù)時(shí)的像強(qiáng)度分布，其對(duì)比度接近于1，f位加入逆傅利葉變換卷積濾波函數(shù)時(shí)的像強(qiáng)度分布，對(duì)比度達(dá)到047。圖 傳統(tǒng)的發(fā)射孔濾波和IFTCF中晶圓上的空間圖像1.5成像(Image)損傷因子（DEMAG）損傷因子影響版圖上的元素及成像窗口和網(wǎng)格的大小，從而影響分辨率。掩膜版到晶圓的距離（GA

29、P）掩膜版到晶圓的距離會(huì)影響到衍射效應(yīng)的強(qiáng)弱，從而影響分辨率。存在兩種衍射:(1)近場(chǎng)菲涅爾衍射近場(chǎng)菲涅爾衍射：像平面靠近孔徑，中間無鏡頭系統(tǒng)，光從孔徑直接入射到像平面成像。接觸和接近式曝光系統(tǒng)工作于近場(chǎng)Fresnel 衍射區(qū)域。掩膜版與光刻膠之間沒有透鏡，間隙大小 。Fresnel 衍射適用的間隔范圍： 。最小分辨/特征尺寸：。可見，改變間隔大小g可以分辨/特征尺寸，從而改變分辨率。（2）遠(yuǎn)場(chǎng)夫瑯和費(fèi)衍射：遠(yuǎn)場(chǎng)夫瑯和費(fèi)衍射：像平面遠(yuǎn)離孔徑，中間設(shè)置鏡頭捕捉和聚焦影像。如果要在像平面（光刻膠）上得到孔徑的像，可以采用聚焦透鏡將孔徑的完整信息收集并聚焦； 但透鏡尺寸有限，會(huì)損失一些由于衍射而在空

30、間擴(kuò)散的信息。改變g可以改變信息的損害程度，改變分辨率。1.6曝光（Expose）曝光的光波類型（TE or TM）TE波是指在傳播方向上有磁場(chǎng)分量但無電場(chǎng)分量，也稱為橫 HYPERLINK :/wenwen.soso /z/Search.e?sp=S%E7%94%B5%E6%B3%A2&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 電波；TM波是指在傳播方向上有電場(chǎng)分量而無磁場(chǎng)分量，也稱為橫磁波。TE模和TM模PR SW光波電矢量振幅都呈現(xiàn)出從表面到體內(nèi)震蕩衰減的形式。隨著傳播常數(shù)的增大表面波的空間頻率逐漸減小，空間周期逐漸增加，TE模和

31、TM模具有類似的特征。對(duì)于SBN晶體，TM模比TE模從表面到體內(nèi)衰減更快速是由于電光系數(shù)與間的差異導(dǎo)致的。因而TM模更有利于PR SW能量在表面的集中。對(duì)于TE模式PR SW光波電矢量只含有分量，對(duì)應(yīng)偏振光為o光；對(duì)于TM模式PR SW光波電矢量包含、兩個(gè)分量，對(duì)應(yīng)偏振光為e光和o光。因此在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)不同模式PR SW的激發(fā)，須采用不同的偏振光。曝光劑量（dose）曝光劑量會(huì)影響曝光時(shí)間、光刻膠的厚度等因素，影響曝光的效果（是過曝光還是欠曝光），從而影響分辨率。反射的次數(shù)（numrefl）和由于存在駐波效應(yīng)，我們可以通過控制反射的次數(shù)和反射光的最小能量來減小駐波效應(yīng)的影響，從而調(diào)節(jié)分辨率。多次

32、曝光（mult-expose）把原來一次光刻難以分辨的掩模圖形交替式地分成兩塊掩模，每塊掩模上圖形的分辨率可以減少一半，減少了曝光設(shè)備分辨率的壓力，同時(shí)還可以利用第二塊掩模版對(duì)第一次曝光的圖形進(jìn)行修整。兩次曝光有效地拓展了，現(xiàn)有曝光設(shè)備干法光刻的應(yīng)用，不必等待更高的分辨率和更高數(shù)值孔徑系統(tǒng)的出現(xiàn)就可以投入下一個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。1.7烘烤（Bake）烘烤的溫度烘烤的過程對(duì)溫度的要求很高，溫度的不同會(huì)導(dǎo)致烘烤的效果不同。烘烤的時(shí)間長(zhǎng)度烘烤的過程對(duì)時(shí)間的要求很高，時(shí)間的不同會(huì)導(dǎo)致烘烤的效果不同。1.8顯影（Develop）.1顯影采用的模型顯影中常用的模型有MACK 、 DILL 、TREFONAS

33、、HIRAI 、 KIM 和EIB。不同的模型并結(jié)合相應(yīng)的參數(shù)配置對(duì)模擬顯影的產(chǎn)生的效果不同，對(duì)分辨率的影響也不同的。顯影的時(shí)間顯影的時(shí)間長(zhǎng)度取決于光刻膠的厚度、材料、系統(tǒng)的要求等因素，會(huì)影響到顯影的效果，從而影響分辨率。光刻膠的性能.1光刻膠性能不同光刻膠在光學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和其他方面的性能是不一樣的，對(duì)分辨率的影響也是不一樣的。例如：靈敏度衡量的是需要多少光才能曝光膠。g線和i線光刻膠的典型值是100mJ cm-2 。新的深紫外（DUV）膠由于采用了化學(xué)增強(qiáng)，靈敏度達(dá)到了20-40 mJ cm-2，采用化學(xué)增強(qiáng)技術(shù)可以提高光刻膠的靈敏度。高靈敏可以降低膠的曝光時(shí)間，從而提高光刻工藝的產(chǎn)率。但

34、過高的靈敏度會(huì)使膠材料部穩(wěn)定，使膠對(duì)溫度敏感，曝光過程中的噪聲引起曝光量統(tǒng)計(jì)起伏，也會(huì)帶來問題。可見選擇合適靈敏度的光刻膠非常重要。.3.2光刻膠的厚度當(dāng)光刻膠的厚度（k=1，2，3）如果光刻膠的厚度不合適，會(huì)引起駐波效應(yīng)。一些效應(yīng)的影響.1 駐波效應(yīng)圖 駐波效應(yīng)入射光與光刻膠下表面反射光的相長(zhǎng)和相消干涉形成駐波，使光向側(cè)邊散射，降低分辨率。駐波效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致光刻膠側(cè)壁出現(xiàn)脊?fàn)顥l紋，在曝光區(qū)與非曝光區(qū)邊界形成曝光強(qiáng)弱相間的過渡區(qū)，影響顯影后所形成的圖形尺寸和分辨率。入射光與光刻膠下表面反射光的相長(zhǎng)和相消干涉形成駐波，使光向側(cè)邊散射，降低分辨率。.2 光學(xué)鄰近效應(yīng)在成像過程中，掩模圖形對(duì)光波來說，相

35、當(dāng)于傳播路線上的障礙。根據(jù)光的傳播原理光波繞過障礙時(shí)會(huì)發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象，困此實(shí)際投射到硅片上的光強(qiáng)分布是衍射光波的迭加效果，光刻膠表面的圖形與掩模圖形并不是完全相同的。當(dāng)掩模版圖形尺寸遠(yuǎn)大于光源波長(zhǎng)，亦即遠(yuǎn)大于分辨率R時(shí)，由衍射產(chǎn)生的圖形偏差可以忽略不計(jì)，在這種情況下光刻膠膜中通過曝光形成的光刻圖形與掩模版圖形基本相同.然而隨著生產(chǎn)工藝的演進(jìn)，光刻波長(zhǎng)與特征尺寸兩者之間的差距越來越小，所生產(chǎn)集成電路的特征尺寸接近曝光系統(tǒng)的理論分辨率極限。在這種情況下，硅片表面成像相對(duì)于原始版圖出現(xiàn)邊角圓化，線端縮短，線寬偏差等嚴(yán)重的不一致。這種掩模圖形和硅基表面實(shí)際印刷圖形之間的圖形轉(zhuǎn)移失真現(xiàn)象，一般被稱之

36、為光學(xué)鄰近效應(yīng)(OPE，optical proximity effects。這些圖形失真現(xiàn)象最終將造成集成電路電學(xué)特性的偏差，從而影響最后產(chǎn)品的性能參數(shù)并降低集成電路的生產(chǎn)成品率。曝光均勻性問題至此我們對(duì)膠的討論，按膠具有均勻厚度來處理，而對(duì)于曝光的處理，也是按光線同一時(shí)間貫穿整個(gè)光刻膠體來進(jìn)行的。事實(shí)上，在多數(shù)情況下，上述假定都是不好的。圖 示出了某些這方面的問題。請(qǐng)注意，圖中光刻膠的厚度在整個(gè)硅片上傾向于不均勻，因?yàn)槟z是作為液體旋涂在硅片上的，所以總是試圖填充其下形貌的“峰和谷”。這樣，曝光的過程通常也是在不同的區(qū)域遇到不用的厚度。從效果上看，較高結(jié)構(gòu)頂上的膠較薄，較低結(jié)構(gòu)上方的膠較厚。這

37、就導(dǎo)致了一個(gè)特殊的問題，在結(jié)構(gòu)薄膜邊緣處，光刻膠的厚度可能發(fā)生突然變化。這些效果的結(jié)果是，在膠厚的地方，光刻膠實(shí)際上曝光不足，而在膠薄的地方，光刻膠被過曝光。這可能引起線寬變化，尤其是光刻膠圖形跨越下面結(jié)構(gòu)中的臺(tái)階時(shí)。圖 曝光過程注：空間圖像中的黑色橫道代表掩膜版上不透明的區(qū)域，理想情況下沒有光子打到這些區(qū)域的膠上。第二個(gè)問題是光刻膠所吸收的光隨著膠厚度變化，同時(shí)在曝光時(shí)也隨時(shí)間而改變。在曝光過程剛剛開始，假定光刻膠各處PAC的濃度均勻，隨著接近光刻膠表面的PAC分子吸收光子，這些光子將不能再用于深層光刻膠曝光，所以光的濃度會(huì)隨著深度下降。光強(qiáng)是隨深入膠中的距離指數(shù)下降的，。注：這里z是表面下

38、的深度，Io是表面處的光強(qiáng)， 是光刻膠的光吸收系數(shù)。這樣，膠的曝光首先是發(fā)生在接近表面處。提高分辨率的措施掩膜版從上面的分析知，選擇合適的掩膜版對(duì)提高分辨率非常重要，常見的掩膜版的類型有：超微粒干版（乳膠版）、金屬硬面版以及一些滿足特殊需要的掩模版（如X 射線掩模、柔性掩模、凸起掩模和軟片掩模等）。在選擇掩膜版的是要考慮的很多，常見的因素有掩膜版的材料、形狀、熱膨脹系數(shù)，機(jī)械強(qiáng)度等。在工程中常選擇的掩模板如圖所示 圖 工程中常使用的掩膜版從上往下依次是1-2um蒙膜（pellicle），其作用是保護(hù)掩膜版，防止掩膜版被玷污；10-15um ；80nm ，它的濺射和刻蝕相對(duì)容易且對(duì)光線完全不透明

39、，其用于制造掩膜圖形、濺射淀積；襯底，襯底為熔融石英玻璃片，其熱膨脹系數(shù)小，短波長(zhǎng)光透射率高，且有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。掩膜尺寸的偏移由前面的討論知掩膜尺寸的偏移會(huì)影響分辨率。為了提高分辨率，我們必須對(duì)掩膜尺寸的偏移做合理地設(shè)置。一般情況下，這個(gè)值需要根據(jù)系統(tǒng)的要求來定，不同的系統(tǒng)要求的值不一樣。不過如果你不能很好地把握這個(gè)參數(shù)的設(shè)置，可以將其設(shè)置為默認(rèn)（在其他參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)模式下）。光源的波長(zhǎng)由，和，在DOF保證的前提下，應(yīng)盡可能選擇較小的，以提高分辨率。照明系統(tǒng)和光軸的角度設(shè)置照明系統(tǒng)和光軸的角度為合適的值可以掩膜版的光束聚焦于投影透鏡入瞳或使某些高階衍射光被捕捉，減小衍射效應(yīng)的影響。這種方法不僅能

40、夠提高分辨率，而且可以明顯地改善焦深。利用此性質(zhì)，常用的提高分辨率的技術(shù)是離軸照明技術(shù)（OIA）。離軸照明技術(shù)(Off-Axis Illumination，OAI)通過改變照明光源的形狀來改變透射光場(chǎng)各級(jí)衍射波的方向。由信息光學(xué)理論可知，透射光波經(jīng)投影物鏡成像時(shí)，高次的衍射波包含較多的掩模圖形空間調(diào)制信息。投影物鏡的數(shù)值孔徑越大，則進(jìn)入光瞳的高頻部分越多，成像質(zhì)量越高。然而投影物鏡的數(shù)值孔徑大小有限，隨著圖形線寬以及間距的減小，衍射現(xiàn)象愈加劇烈，各級(jí)衍射波之間的張角越來越大。在這種前提下會(huì)出現(xiàn)如圖2.2a所示情形，由與光軸平行或夾角較小的照射光產(chǎn)生的透射光場(chǎng)經(jīng)投影物鏡成像時(shí)只有不包含掩模圖形的

41、任何空間調(diào)制信息的0級(jí)衍射波通過光瞳，這種情況下在硅基表面上只能得到處處相等的背景光。而在相同的條件下，與光軸夾角較大的照射光產(chǎn)生的透射光場(chǎng)經(jīng)投影物鏡成像時(shí)衍射波的投射情況如圖2.2b所示，此時(shí)+1級(jí)或者一1級(jí)衍射波能夠進(jìn)入光瞳共同參與成像，使得所成空間像有一定的分辨率。圖 離軸照明原理示意離軸照明去除了照明光中與光軸夾角較小的成分，從而使得更多的高級(jí)衍射波能夠參與成像，即提高了高頻成分在總光強(qiáng)中的比例，從而提高了空間像的分辨率。光照強(qiáng)度合理地控制光強(qiáng)的大小能夠有效地避免過曝光或欠曝光的現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的分辨率。但是光照強(qiáng)度的設(shè)置應(yīng)該考慮多種因素，如光照時(shí)間，光刻膠的厚度，光源波長(zhǎng)等方面的要求。

42、當(dāng)光照強(qiáng)度和這些要求符合地很好時(shí)，可以大大提高系統(tǒng)的分辨率。由于不同系統(tǒng)的要求不一樣，應(yīng)該針對(duì)不同的系統(tǒng)分別考慮。2.3投影（Projection）數(shù)值孔徑由知，增大可以提高分辨率。但是，增大會(huì)使減小，所以選擇合適的對(duì)提高光刻工藝的整體性能非常重要?，F(xiàn)今有許多增大孔徑的技術(shù)都致力于從這個(gè)方面進(jìn)行突破的，產(chǎn)生了很多提高數(shù)值孔徑的技術(shù)。提高193nm ArF浸入式光刻機(jī)NA有三條途徑：一是設(shè)計(jì)好光學(xué)鏡頭，不僅要設(shè)計(jì)好鏡頭材料和尺寸，而且要設(shè)計(jì)好反射折射鏡頭組系統(tǒng)。二是提高浸入液體的折射率，因?yàn)榻胍后w的折射率與鏡頭NA 成正比，若能找到折射率的浸入液體，相當(dāng)于獲得NA 1.65 的鏡頭。三是尋找新

43、型光刻膠。綜合采用這三種方法，提高193nm浸入式光刻機(jī)的解決方案是：（1）NA-1.37，水+ 平底透鏡+ 石英透鏡；（2），第二代浸入液體+ 平底透鏡+ 石英透鏡；（3）NA-，第二代浸入液體+ 弧形底透鏡+ 石英透鏡；（4）NA-1.55，第二代浸入液體+ 新型玻璃材料（如CaF2或SiO2 ）；（5）NA-，第三代浸入液體+ 新型玻璃材料+ 新型光刻膠；（6）NA-1.75，第三代浸入液體+ 新型玻璃材料+ 新型光刻膠+ 半視場(chǎng)尺寸。耀斑數(shù)盡量減少耀斑數(shù)。減小耀斑數(shù)的方法是使耀斑不參與反射。這樣雖然使軸外像點(diǎn)的能量有所損失而產(chǎn)生漸暈，但總體來說能改善軸外光線的成像質(zhì)量發(fā)射孔的類型和光源

44、的類型應(yīng)該針對(duì)不同的系統(tǒng)選擇合適的發(fā)射孔和光源的形狀。濾波特性利用濾波提高分辨率的方法主要由兩種：(1)光瞳濾波在光刻投影物鏡內(nèi)插入濾波片，降低不攜帶任何物體信息的衍射0級(jí)或一級(jí)光的含量(即構(gòu)成一個(gè)帶通濾渡器)，從而提高高衍射級(jí)的相對(duì)含量，達(dá)到增加光強(qiáng)對(duì)比度的目的。(2)逆傅利葉變換卷積濾波把濾波光瞳移出物鏡，放置于物鏡外，這樣會(huì)使插入濾波片更加容易.光瞳面的逆傅利葉變換是物平面的場(chǎng)分布. 2.5成像（Image）損傷因子（DEMAG）應(yīng)該盡量減小損傷因子。減小的方法很多，主要有：（1）選擇高質(zhì)量的設(shè)備；（2）合理地操作步驟；（3）高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。掩膜版到晶圓的間隔（GAP）對(duì)于接觸式和接近

45、式曝光系統(tǒng)，主要存在的是近場(chǎng)菲涅爾衍射。由最小分辨/特征尺寸，應(yīng)該在滿足其他的條件下盡可能的減小g。對(duì)于投影式曝光系統(tǒng)，減小g可以減小信息的損害程度，提高分辨率。2.6曝光（Expose）曝光的光波類型（TE or TM）不同的波導(dǎo)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)的分量的大小不同，且偏振光的在各方向分量也不同。我們應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用來選擇光導(dǎo)的類型。曝光劑量（dose）合理地控制曝光劑量的大小能夠有效地避免過曝光或欠曝光的現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的分辨率。但是光照強(qiáng)度的設(shè)置應(yīng)該考慮多種因素，如光照時(shí)間，光刻膠的厚度，光源波長(zhǎng)等方面的要求。當(dāng)曝光劑量和這些要求符合地很好時(shí)，可以大大提高系統(tǒng)的分辨率。由于不同系統(tǒng)的要求不一樣，應(yīng)該針

46、對(duì)不同的系統(tǒng)分別考慮。反射的次數(shù)（numrefl）和調(diào)節(jié)反射的次數(shù)和反射光最小的能量使反射到光刻膠內(nèi)的光減小至1%一下，從而有效地減小駐波效應(yīng)。多次曝光（mult-expose）多次曝光技術(shù)可以把193i技術(shù)進(jìn)一步推進(jìn)到32 nm和22 nm的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。以兩次曝光技術(shù)為例，兩次曝光技術(shù)(或叫兩次成型技術(shù)，DPT)的原理很簡(jiǎn)單，就是把原來一次光刻難以分辨的掩模圖形交替式地分成兩塊掩模，每塊掩模上圖形的分辨率可以減少一半，減少了曝光設(shè)備分辨率的壓力，同時(shí)還可以利用第二塊掩模版對(duì)第一次曝光的圖形進(jìn)行修整。兩次曝光有效地拓展了，現(xiàn)有曝光設(shè)備干法光刻的應(yīng)用，不必等待更高的分辨率和更高數(shù)值孔徑系統(tǒng)的出現(xiàn)就

47、可以投入下一個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。兩次曝光技術(shù)在使用中，很像移相掩模技術(shù)中的位相沖突問題，需要重點(diǎn)解決分色沖突問題。為此還有可能需要三次曝光光刻(TPT)。兩次曝光技術(shù)可以是兩次曝光兩次刻蝕方式(1ithoetchlithoetch)；也可以是第一次曝光顯影后進(jìn)行抗蝕劑固化處理后再涂膠進(jìn)行第二次曝光顯影，最后一起刻蝕的方式(1itho-processlithoetch alternatives)。此外。過去經(jīng)常使用的犧牲體結(jié)構(gòu)側(cè)墻技術(shù)的自對(duì)準(zhǔn)兩次成型技術(shù)(selfaligned (spacer) double patterning)也可以歸入兩次曝光技術(shù)中。當(dāng)然，兩次曝光技術(shù)也有問題，如對(duì)套刻精度

48、要求更苛刻和生產(chǎn)效率降低等問題。2.7烘烤（Bake）烘烤的溫度根據(jù)應(yīng)用合理控制烘烤溫度。烘烤的時(shí)間長(zhǎng)度根據(jù)應(yīng)用合理控制烘烤時(shí)間。2.8顯影（Develop）顯影采用的模型由于找到的資料有限，我對(duì)這幾種模型的認(rèn)識(shí)不是很清楚，只有下面一點(diǎn)認(rèn)識(shí)：DILL 曝光模型是建立在Lambert-Beer 經(jīng)驗(yàn)定律之上，其前提假設(shè)條件為抗蝕劑的折射率在曝光過程中保持不變，以及抗蝕劑與基底的折射率較好匹配。與薄抗蝕劑不同，光被厚層抗蝕劑吸收的特性相對(duì)更為復(fù)雜，其未能較好地符合Beer 定律假設(shè)的假設(shè)條件。通過合理地設(shè)置Dill模型的參數(shù)可以獲得較好的顯影效果。顯影的時(shí)間實(shí)際中在確定顯影的時(shí)間應(yīng)該考慮光刻膠的厚

49、度、材料、系統(tǒng)的要求等因素。綜合情況下確定顯影時(shí)間。 光刻膠的性能.1高性能的光刻膠選擇光學(xué)性質(zhì)（分辨率、靈敏度、對(duì)比度、折射率）、力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)（固溶度、黏附性、抗蝕性、熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性和對(duì)環(huán)境氣氛的敏感度）和其他性質(zhì)（純度、金屬含量、可使用范圍、有效期和燃點(diǎn)）適中的光刻膠可以提高光刻分辨率。特別是提高光刻膠的光學(xué)性質(zhì)： （1）適當(dāng)提高光刻膠的分辨率光刻膠的分辨率非常重要。膠材料和工藝（曝光計(jì)量、烘烤和顯影周期）應(yīng)當(dāng)仔細(xì)地控制，以使膠中圖像達(dá)到衍射極限。（2）適當(dāng)提高光刻膠的靈敏度靈敏度衡量的是需要多少光才能曝光膠，通常以mJ cm-2 來計(jì)量，對(duì)于g線和i線光刻膠，典型值是100 mJ c

50、m-2 。 新的深紫外（DUV）膠由于采用化學(xué)增強(qiáng)，靈敏度達(dá)到了20-40 mJ cm-2，高靈敏度可以降低膠的曝光時(shí)間，從而提高光刻工藝的產(chǎn)率。不過過高的靈敏度是不合適的，因?yàn)闀?huì)使膠材料不穩(wěn)定，使膠對(duì)溫度敏感，曝光過程中的噪聲引起曝光量統(tǒng)計(jì)起伏，也會(huì)帶來問題。（3）適當(dāng)提高光刻膠的對(duì)比度對(duì)比度衡量的是光刻膠區(qū)分該像的亮區(qū)和暗區(qū)的能力。衍射效應(yīng)，或者還有曝光系統(tǒng)的其他缺陷，造成空間圖像從暗到亮?xí)r并不是陡變的，對(duì)于空間圖像中特征邊緣的“灰”區(qū)， 光刻膠的響應(yīng)可以用“對(duì)比度”來衡量，對(duì)比度參數(shù)由實(shí)驗(yàn)確定。 對(duì)比度的定義為。其中Qo是曝光開始起作用時(shí)的劑量，Qf 是曝光完全起作用時(shí)的劑量。典型的g線

51、和i線膠，對(duì)比度達(dá)到2-3， Qf 值約為100mJ cm-2。與之相比，DUV膠可達(dá)到好得多的對(duì)比對(duì)和靈敏度，這基本上是DUV中出現(xiàn)的化學(xué)增強(qiáng)，使為受到曝光狀態(tài)到曝光狀態(tài)的轉(zhuǎn)變更為陡峭的緣故（一旦反應(yīng)開始，這一過程的催化反應(yīng)本性，促使反應(yīng)會(huì)進(jìn)行到底，而不會(huì)像DUV膠那樣， 膠中的PAC分子，只能被曝光期間到達(dá)的光子一個(gè)一個(gè)地曝光）。所以DUV的值，典型地可達(dá)5-10，Qf值約為20-40 mJ cm-2。對(duì)于某種特定的膠的組成，并不是一個(gè)常數(shù)。從實(shí)驗(yàn)中提取的值依賴于一下工藝參數(shù)：顯影液化學(xué)成分，烘烤時(shí)間，曝光前和曝光后的溫度、曝光波長(zhǎng)，光刻膠涂敷于其上的硅片的表層結(jié)構(gòu)。總的來說，人們希望光刻

52、膠有更高的對(duì)比度，因?yàn)檫@會(huì)使顯影后的膠圖像有更好（更陡）的臺(tái)階（參見圖）.從直觀上看，這是因?yàn)槟z的高對(duì)比度，暗示著膠對(duì)空間圖像的暗區(qū)和亮區(qū)的區(qū)分很“銳利”，所以說，高對(duì)比度的膠可以銳化一個(gè)不佳的空間圖像。圖 空間圖像的質(zhì)量和光刻膠度必讀結(jié)合起來確定膠的邊緣形式的示例。左方顯示了銳利的空間圖像和陡峭的光刻膠邊緣，右方顯示了較差的空間圖像，其結(jié)果是膠的邊沿還變（4）選擇合理地光刻膠的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）MTF是其光強(qiáng)“亮”和“暗”的一種對(duì)比性度量。臨界調(diào)制傳遞函數(shù)（CMTF）粗略地是膠中分辨某一圖形所需的最小光學(xué)傳遞函數(shù)。g線和i線光刻膠，CMTF的典型值在0.4左右?；瘜W(xué)增強(qiáng)的DUV膠，其值很

53、高，可達(dá)到小得多的CMTF（）。CMTF值的意義在于，如果光刻膠要能夠分辨空間圖像，CMTF必須小于空間圖像的MTF。2.2光刻膠的厚度選擇合理地光刻膠的厚度，避免駐波效應(yīng)和過曝光或強(qiáng)曝光等效應(yīng)。由于旋涂速度和膠的粘度決定了最終的膠厚度，所以從下面兩個(gè)方面來控制光刻膠的厚度。選擇粘度合適的光刻膠；合理控制旋涂速度些常見且有效的技術(shù)2.消除駐波效應(yīng)的技術(shù)如果在膠下有高反射層，全程穿過膠層面沒有被吸收的光，將被這些下方的層反射，回轉(zhuǎn)向上再一次通過光刻膠。盡管這樣會(huì)加速曝光過程，由于入射和反射光之間的相長(zhǎng)和相消干涉，它也有在膠中形成光駐波圖案的可能。進(jìn)一步說，如果光向側(cè)邊散射，將會(huì)降低圖像分辨率。減

54、小駐波效應(yīng)的方法：在硅片上淀積一層防反層（ARC），但是會(huì)增加工藝復(fù)雜度；向膠中添加燃料，以吸收光并降低反射。曝光后顯影前的烘烤，對(duì)于 “齒形”邊緣形狀有強(qiáng)烈的影響，這種熱處理將允許g線或i線膠中的PAC或DUV膠中的PAG，在一定范圍內(nèi)擴(kuò)散，這就平滑了駐波圖案。消除光學(xué)鄰近效應(yīng)的技術(shù)為了減輕以及抵消亞波長(zhǎng)光刻工藝產(chǎn)生的日益嚴(yán)重的光學(xué)鄰近效應(yīng)，業(yè)界提出并廣泛采用了在不改變光刻波長(zhǎng)的前提下通過控制光刻系統(tǒng)的其他各項(xiàng)參數(shù)(減小k1，增大k2)來實(shí)現(xiàn)提高圖形轉(zhuǎn)移質(zhì)量，減小光刻畸變和提高系統(tǒng)焦深的分辨率增強(qiáng)技術(shù)(Resolution Enhancement Technology，RET)，這其中主要包

55、括了如下幾類：.2.1 光學(xué)鄰近修正當(dāng)光刻線寬尺寸接近曝光波長(zhǎng)時(shí)，光線穿過掩膜版后會(huì)產(chǎn)生衍射，這些衍射光的疊加會(huì)使曝光圖形嚴(yán)重失真。光學(xué)鄰近修正(Optical Proximity Correction，OPC)的基本方法是通過系統(tǒng)的改變掩模版上圖形的形狀，從而改變光刻過程中的透射光場(chǎng)的分布。由光學(xué)衍射和工藝的非線性所引起的失真因此可以得到適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。圖b給出了圖a所示原始版圖經(jīng)過光學(xué)鄰近修正以后的版圖形狀以及其在相同工藝條件下的仿真結(jié)果，可見經(jīng)過對(duì)掩模的形狀進(jìn)行系統(tǒng)的修正后，光刻結(jié)果能夠有較大的改善。圖 光學(xué)臨近修正技術(shù)示意基于模型的OPC利用光學(xué)模型對(duì)掩膜圖形進(jìn)行光刻模擬成像，迭代優(yōu)化校正

56、目標(biāo)圖形形狀。基于規(guī)則的OPC先生成一組校正規(guī)則，根據(jù)掩膜區(qū)域形狀來匹配規(guī)則，然后根據(jù)規(guī)則對(duì)掩膜做出校正。由于實(shí)施光學(xué)鄰近修正需要改變的只是版圖形狀，而對(duì)光刻工藝和光掩模制造工藝都沒有任何特殊要求，因此應(yīng)用此技術(shù)所需付出的代價(jià)較小，且易于與其他的分辨率增強(qiáng)技術(shù)聯(lián)合使用。目前光學(xué)鄰近修正已成為超深亞微米集成電路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中最常用、應(yīng)用最廣泛的分辨率增強(qiáng)技術(shù)，在018#m以下的技術(shù)結(jié)點(diǎn)，幾乎所有的設(shè)計(jì)都應(yīng)用了這一技術(shù)。而且當(dāng)今學(xué)術(shù)界和工業(yè)界所研究的OPC，已不僅僅是對(duì)光學(xué)鄰近效應(yīng)的修正，也包括了對(duì)上節(jié)所述光刻膠定影、顯影以及蝕刻過程以及電子束刻寫掩模圖形過程中所存在畸變的預(yù)測(cè)與修正。有的學(xué)者將之稱

57、為制程鄰近效應(yīng)修正(Process Proximity Correction，PPC)或全制程修正(Overall Process Correction，OPC)。2.9.2.2移相掩模與光學(xué)鄰近修正技術(shù)不同，移相掩模(Phase Shifted Mask，PSM)通過改變光刻過程中透射光場(chǎng)的相位分布來補(bǔ)償光學(xué)衍射和工藝的非線性所引起的失真。傳統(tǒng)掩模僅由透射率為1和透射率為0的部分組成版圖圖形，因此又被稱為二值掩模(Binary Mask)。移相掩模則添加了透光但附加180度相移的區(qū)域，利用了相干光的破壞性干涉，即相位相差180度的相干光交疊可以產(chǎn)生光強(qiáng)為零的區(qū)域，來改善光刻成像的清晰度。使用

58、最廣泛的移相掩模有如下兩種：1. 交替式移相掩模(Alternating PSM，AltPSM)在掩模上相鄰區(qū)域交替的使用不同厚度的石英層使得相鄰區(qū)域的透射率有180度相移。2. 削弱式移相掩模(AttPSM，Attenuated PSM)將傳統(tǒng)二值掩模上不透光的背景部分改成能夠部分透光。背景部分有7-8的透光率且與全透光區(qū)域有180度的相移。圖 使用二值掩膜、交替式移相掩膜以及削弱式移相掩膜是雙線圖形的成像情況圖演示了當(dāng)使用二值掩模、交替式移相掩模以及削弱式移相掩模時(shí)雙線圖形(double line)的成像情況：第一行是三種掩模的基本結(jié)構(gòu)；第二行是掩模的透射率函數(shù)；第三行給出了透射光場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)

59、度的分布，其中虛線代表當(dāng)線條或部分透光背景單獨(dú)存在時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度，而實(shí)線代表其疊加后的結(jié)果；最后一行給出了光強(qiáng)的分布(與電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比)?？梢钥炊笛谀５墓鈭?chǎng)同相位疊加導(dǎo)致雙線圖形的中間區(qū)域光強(qiáng)也超過了光刻膠閾值，從而最終的成像輪廓兩條線是連接在一起的；交替式移相掩模的光場(chǎng)是反相位疊加亦即相互抵消的，雙線圖形的中間區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度是0，從而雙線中間區(qū)域的光強(qiáng)小于光刻膠閾值，雙線的成像輪廓可以互相分離；而當(dāng)使用削弱式移相掩模時(shí)，雙線的光場(chǎng)與部分透光背景的光場(chǎng)是互相抵消的，減小了雙線中間區(qū)域的光強(qiáng)，雙線的成像輪廓也是可以互相分離的，然而由于背景透光的原因，在暗場(chǎng)區(qū)域的出現(xiàn)所謂“側(cè)突”(sidelo

60、be)以及“浮渣”(scum)圖形(即本不應(yīng)該出現(xiàn)的小塊圖形)的可能性也會(huì)增大。除了上述兩種常用技術(shù)，其他的移相掩模技術(shù)還有Rim PsM和Chromeless PsM等，但是由于OPC和掩模制造比較困難，其應(yīng)用目前還不廣泛。.3 離軸照明離軸照明技術(shù)(Off-Axis Illumination，OAI)通過改變照明光源的形狀來改變透射光場(chǎng)各級(jí)衍射波的方向。由信息光學(xué)理論可知，透射光波經(jīng)投影物鏡成像時(shí)，高次的衍射波包含較多的掩模圖形空間調(diào)制信息。投影物鏡的數(shù)值孔徑越大，則進(jìn)入光瞳的高頻部分越多，成像質(zhì)量越高。然而投影物鏡的數(shù)值孔徑大小有限，隨著圖形線寬以及間距的減小，衍射現(xiàn)象愈加劇烈，各級(jí)衍射