用于平板印刷仿真的系统和方法技术方案

这里描述和图示有许多发明专利技术。在一个方面中，本发明专利技术针对一种技术和系统，用于仿真、验证、检查、特征化、确定和／或评价平板印刷设计、技术和／或系统以及／或者由此执行的单独功能或其中使用的部件。在一个实施例中，本发明专利技术是一种系统和方法，该系统和方法加速了平板印刷系统和处理技术的光学特征和／或属性以及效果和／或相互作用的平板印刷仿真、检查、特征化和／或评价。在这点上，在一个实施例中，本发明专利技术利用一种包括专用硬件加速器（１１６ａ…１１６ｎ）的平板印刷仿真系统架构（１１０）和一种包括整个平板印刷工艺的具体仿真和特征化的用以加速和促进掩模设计例如ＲＥＴ设计的验证、特征化和／或检查的处理技术，以验证该设计在最终的晶片图案上实现和／或提供了所需结果。系统（１１０）包括：（１）一个或多个通用型计算装置（１１４ａ、１４２ａ、１４２ｂ），用以在数据处理中执行具有分支和相互依赖的基于范例的逻辑，以及（２）加速器子系统（１４６ａ１…１４６ａｘ、…、１４６ｎ１…１４６ｎｘ），用以执行多数计算密集任务。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对有关申请的交叉引用本申请要求如下申请的优先权美国临时申请序列号60/509,600，名称为“System and Method of Fast Lithography Simulation”，提交于2003年10月7日(下文称为“临时申请”)。通过引用将该临时申请的内容整体结合于此。
技术介绍
本专利技术涉及用来测量、检查、特征化、仿真和/或评价平板印刷(lithographic)系统和技术的性能的系统和技术；更具体地，在一方面涉及用来测量、检查、特征化、仿真和/或评价平板印刷系统和处理技术(例如在半导体制造/处理环境中实施的系统和技术)的光学特征和效果的系统和技术。简言之，在半导体工业中，微平板印刷(或简称为平板印刷(lithography))是在半导体晶片(例如硅或GaAs晶片)上印刷电路图案的工艺。目前，光学平板印刷是大量半导体制造中所用的占主导地位的技术。这样的平板印刷利用了在可见到深紫外线光谱范围中的光来使晶片上的抗蚀剂曝光。未来可能利用极紫外线(EUV)和软X射线。在曝光之后，使抗蚀剂显影以产出浮雕图像。在光学平板印刷中，首先使用电子束或激光束直接写工具来写光掩模(常称为掩模或分划板)。用于光学平板印刷的典型光掩模在一侧上包括六至八英寸的玻璃(或石英)板，该板的一个表面涂覆有厚度约100nm的薄金属层(例如铬)。将芯片图案蚀刻到该金属层中，由此允许光透射过。未蚀刻掉金属层的区域阻碍光透射。以此方式，可以将图案投影到半导体晶片上。光掩模包含用来在晶片上创建所需电路图案的某些图案和特征。用于将掩模图像投影到晶片上的工具称为步进器或扫描器(下文统称为“光刻设备”、“扫描器”或“步进器”)。参照图1，常规步进器的光学投影平板印刷系统10的示意框图包括照明源12、照明瞳滤光器14、透镜子系统16a-c、掩模18、投影瞳滤光器20和晶片22，掩模18的空中图像(aerial image)投影于该晶片22上。参照图1，借助背景，照明源12可以是例如在UV(紫外线)或DUV(深紫外线)波长处工作的激光源。光束在入射到照明瞳14上之前已经扩张和杂乱。照明瞳14可以是简单的圆孔或者具有用于离轴照明的专门设计的形状。离轴照明可以包括例如环形照明(即该瞳是具有经设计的内和外半径的环)、四重照明(即该瞳在瞳平面的四个象限中具有四个开口)以及与偶极照明相似的其它形状。图2A和图2B分别图示了示范性的环形和四重照明。继续参照图1，在照明瞳14之后，光通过照明光学件(例如透镜子系统16)并且入射到光掩模(或掩模)18上。掩模18包含将通过投影光学件在晶片22上成像的电路图案。由于晶片22上的所需图案尺寸变得越来越小，并且图案变得越来越相互靠近，所以平板印刷工艺变得更具挑战性。在改进成像质量的努力中，目前的处理技术利用了分辨率增强技术(“RET”)，比如光学邻近校正(“OPC”)、相移掩模(“PSM”)、离轴照明(“OAI”)、聚光器和出口瞳滤光器，以及应用多级照明(例如FLEX)的技术。许多RET技术是在掩模18上应用或是直接应用于掩模18的。例如OPC和PSM，它们修正光波以(1)补偿投影光学件的成像属性的缺点，例如OPC技术用来补偿由于光干涉造成的光学邻近效应；以及/或者(2)利用经设计的光干涉来增强成像质量，例如相移掩模技术用来创建相邻图案之间的相位偏移以增强分辨率。值得注意的是，掩模18可能由于它自身的制造工艺而并不“完美”。例如，掩模18上的拐角可能并不锐利而可能是圆化的；以及/或者线宽可能与设计值有一偏差，其中该偏差还可能依赖于设计的线宽值和相邻图案。掩模18上的这些缺点可能影响最终的成像质量。投影光学件(例如透镜子系统16b和16c以及投影瞳滤光器20)将掩模18成像到晶片22上。在这点上，投影光学件包括投影瞳滤光器20。瞳20限制了能够通过投影光学系统的掩模图案的最大空间频率。称为“数值孔径”或NA的数字常常将瞳20特征化。还提出了修正瞳20的RET技术，一般称为瞳滤光。瞳滤光可以包括对于通过光束上的幅度和相位二者的调制。由于光的波长是有限的，以及利用了比印刷在晶片22上的最小线宽更大的波长的当前技术，在成像工艺期间典型地存在显著的光干涉和衍射。成像工艺不是掩模18上的图案的完美复制。当前技术利用了物理理论来对该成像工艺建模。另外，由于当前平板印刷工具的高NA值，光的不同偏振提供了不同的成像属性。为了更精确地对该工艺建模，可以使用基于矢量的模型。投影光学件可以是衍射受限的。然而，投影光学件中的透镜子系统16c最为经常地并不是完全“完美”。这些缺点可以建模为像差，这些像差常常抽象化为瞳平面处的一些不希望的相位调制，并且常常由一组Zernike系数代表。在光最终到达晶片22的表面之后，它们将进一步与晶片22上的涂层(例如光致抗蚀剂)相互作用。在这点上，不同的抗蚀剂厚度、不同的抗蚀剂光学属性(例如它的折射率)以及抗蚀剂下方的不同的材料堆叠(例如底部防反射涂层或BARC)可能进一步影响其自身成像特征。这些效应中的一些也可以通过瞳平面处的调制来抽象化。当抗蚀剂由该图像曝光、以及随后烘焙和显影时，抗蚀剂趋向于经受复杂的化学和物理变化。已经开发第一准则和经验模型以仿真这些工艺。为了设计和评价包括掩模实施RET的掩模的特定实施，以及估定与步进器设置和特征相结合的RET设计对于晶片上的印刷图案质量的影响，已经利用计算机仿真来模仿预期的和/或期望的结果。值得注意的是，已经为平板印刷工艺的几乎每个步骤开发了物理模型，包括掩模制作、步进器的从照明到晶片上图像的成像路径以及抗蚀剂曝光和显影。目前，有大量针对平板印刷仿真需求的计算机软件技术。例如有基于第一准则模型化的仿真软件，该软件进行物理和化学过程的具体仿真，但是运行极为缓慢并因此受限于极小的芯片设计面积(数平方微米级)，例如来自Sigma-C(Campbell，California，USA)的“SOLID-C”和来自KLA-Tencor(SanJose，California，USA)的“Prolith”。尽管有了更快执行和提供仿真结果的计算机软件，但是这样的软件使用了校准为实验数据的经验模型(例如来自Mentor-Graphics(Wilsonville，Oregon，USA)的“Calibre”)。甚至对于使用经验模型的“快速”仿真，全芯片级的仿真常常仍需数十小时至许多天。而且，为了更完全地理解、设计、分析和/或预计平板印刷工艺，应当或可能需要分析和/或仿真从照明到掩模到成像到抗蚀剂的整个工艺。由于复杂的模型和大量的设计数据(如今的VLSI设计数据能够达到每层数十GB)，通用微处理器上的蛮力计算趋向于难以处理和耗费时间。另外，利用高度专门化的大型计算机将可能要求大量的投资，由此使得该工艺不经济。对于这样的系统和技术存在需求，该系统和技术加速了对平板印刷系统和处理技术的光学特征和/或属性以及效果和/或相互作用的平板印刷仿真、检查、特征化和/或评价，其克服了常规系统和方法的一个、一些或全部缺陷。对于这样的系统和技术存在需求，该系统和技术促进对RET设计的验证、特征化和/或检查，该RET设计包括整个平板印刷工艺的具体仿真以便验证RET设计在最终的晶片图案上实现和/或提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对由以预定配置排列的多个多边形组成的平板印刷设计进行仿真的系统，该系统包括：微处理器子系统，用以将所述多个多边形转换成其基于像素的位图表示，其中所述基于像素的位图包括像素数据，且其中每个像素数据代表具有预定像素尺寸的像素；以 及加速器子系统，耦合到所述微处理器子系统，用以使用所述平板印刷设计的基于像素的位图表示，来计算所述平板印刷设计的空中图像的至少一部分，其中硬件加速器子系统包括配置为并行处理所述像素数据的多个可编程门阵列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶军，卢彦文，曹宇，陈洛祁，陈恂，
申请(专利权)人：睿初科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]