一种获取光刻机最佳参数的方法及装置

摘要

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。

说明书

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：

$R=\frac{K_1\lambda }{\mathrm{NA}}---\left(1\right)$

$\mathrm{DOF}=\frac{K_2\lambda }{{\mathrm{NA}}^2}---\left(2\right)$

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：

$\mathrm{NAc}=\frac{K_2}{K_1}---\left(3\right)$

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。