[发明专利]能够提高成像质量的光刻图像获得方法

说明书

能够提高成像质量的光刻图像获得方法属于半导体硅片光刻技术领域。本发明首先根据环形照明内部、外部相干因子σ_in、σ_out与成像畸变之间的关系，运用粒子群算法确定能够使成像畸变达到最小的σ_in和σ_out，减轻光刻图像的成像畸变；其次，将初始二进制掩模图形通过光刻成像模型得到空间像，根据空间像的光强分布，确定光强对比度γ，划定光强偏高、偏低的部分，修改初始二进制掩模图形，减轻光刻图像中的成像断裂；最后，利用梯度算法优化修改后的初始二进制掩模图形，得到实值掩模图形，再将该实值掩模图形转换为二进制掩模图形，将该二进制掩模图形作为最终的初始二进制掩模图形进行光刻成像，得到最终的光刻图像，成像畸变、成像断裂同时得到进一步减轻。

技术领域

本发明涉及一项名称为能够提高成像质量的光刻图像获得方法的发明创造，用于DMD无掩模光刻，属于半导体硅片光刻技术领域。

背景技术

DMD光刻机在光刻成像过程中，以初始二进制掩模图形作为驱动信号，驱动已经得到照明的DMD成像，经投影光学系统后，在光刻胶层上得到光刻图像。DMD光刻机具有灵活、高效的特点，已成为某些现代电子及光学领域中的关键制造设备，例如电路版制造、微米量级的MEMS和MOEMS制造等。DMD的微镜单元尺寸为13.68μm，有效像素尺寸为12.68μm，相邻像素间有1μm的间隔，中心还有一个约为2μm的开孔，因此，开口率也只有78.07％。随着制作DMD的技术的发展，微镜单元面积越来越小，成像中的像素栅格的特征尺寸与像素单元尺寸之比变大，开口率进一步变低，因此，这样的栅格结构会造成DMD成像断裂，破坏DMD光刻机曝光图形及之后的光刻成像的连续性。并且，光学邻近效应会引起成像畸变，使得DMD光刻机曝光图形及之后的光刻成像局部失真，当所述像素栅格特征尺寸接近DMD成像系统理论分辨率极限时，成像畸变更为严重。因此，成像断裂与成像畸变这两个缺陷对成像质量的不利影响最终导致光刻产品质量的下降。

在现有技术中，改善成像断裂的方法有两种：

第一种是优化DMD成像的设计参量，改进DMD成像的栅格结构。由于成像中像素栅格部分携带大部分的高频成分，因此，通过调节DMD成像系统中的投影系统的数值孔径及成像倍率来缩小成像尺寸，从而使像素栅格的特征尺寸远远小于像素单元尺寸，滤掉了像素栅格部分中大部分高频成分，成像断裂得到改善。不过，该方法还有其缺点，即在该方法中，结合DMD可编程特性有效抑制像素栅格，改变了DMD成像栅格结构，使得现有DMD无掩模光刻设备的成像设定难度增加。

第二种是通过调节DMD成像系统常规照明的部分相干因子σ，搜寻能够使相邻像素单元光强中间凹陷消失的临界值，填充像素之间的缝隙，抑制栅格现象，改善成像断裂。与第一种方法不同，该方法不改变DMD成像的栅格结构，易于由现有的DMD无掩模光刻设备实现。然而，该方法针对常规照明方式，而非环形照明(空心光)，在任意方向上排布的曝光线条的分辨能力弱，成像质量不佳。

在现有技术中，改善成像畸变的方法也有两种：

第一种是基于光学邻近校正的优化，在初始掩模中添加衬线、散射条等方式改变掩模图形修正光学邻近效应。该技术掩模制造性强，缺点是精度不高。

第二种是基于反向光刻技术的掩模优化，利用优化算法，通过光刻成像模型反像计算出理想的掩模图形。

然而，所述现有提高DMD无掩模光刻成像质量的各项技术要么只是针对成像断裂，要么只是针对成像畸变，不仅如此，还忽略了两种成像质量问题对成像质量还存在耦合的影响，也就是成像断裂与成像畸变互相牵制，此消彼长，并且，这种影响要超出各自对成像质量的影响。

发明内容

为了全面改善DMD无掩模光刻成像质量，本发明给出一项能够提高成像质量的光刻图像获得方法的解决方案，该方案能够优化处理成像断裂和成像畸变对光刻成像的成像质量的影响。