利用光刻/蚀刻建模平台，探讨极紫外电阻厚度对通径图案均匀性的影响

在高级节点上的通径图需要极低的临界维数(CD)值，通常低于30nm。控制这些尺寸是一个严峻的挑战，因为在光刻和蚀刻过程中有许多固有的变化来源。Coventor人员，以及我们来自ASML的同事^®和imec^®最近，研究人员研究了极紫外光刻(EUV)阻光剂厚度对经模制cd的影响。特别是，我们研究了在开发后检查(ADI)和蚀刻后检查(AEI)期间测量的局部临界尺寸均匀性(LCDU)。这项工作于2020年2月在加利福尼亚州圣何塞举行的SPIE先进光刻会议上发表。

本研究完成时不需要任何基于晶圆厂的测试，使用SEMulator3D^®虚拟制造软件。通过集成SEMulator3D分析模型和在Hyperlith上进行的光学仿真，开发了一个光刻/蚀刻仿真平台^®软件针对给定的光刻剂量、焦距和抗蚀剂厚度，模拟了一系列的三维抗蚀剂剖面。

通过将模拟结果与已有的硅截面数据进行校准，对不同的入射抗蚀剂剖面进行了模拟，对玻璃上硅(SOG) /碳化硅(SOC)蚀刻过程中的沟槽剖面演化进行了模拟。这种方法如图1所示。

采用虚拟实验设计(DOEs)，通过LCDU确定标称阻层厚度对ADI和AEI的影响。这些do引入了三种不同的变异来源(抗蚀剂厚度、剂量和聚焦)，以生成ADI和AEI CD分布并确定它们的标准差。

对于每一种标称抗蚀剂厚度(40,50,60nm)，假定均匀的蒙特卡罗分布为:

• 抵抗厚度与+/- 5%的变化范围的目标
• 岩片剂量与目标的+/-10%的变化范围
• 光刻焦与+/- 20nm的变化范围的目标

在研究过程中产生的300个模拟变异实验中，自动测量了ADI和AEI cd。

通过为显影后的相同中位CD (ADI CD)建立每个抗蚀剂厚度的名义剂量来执行初始DOE。图2(左)显示了光刻和蚀刻后测量的100个cd的分布和标准差。注意，当抗蚀层厚度增加时，AEI CD中值降低。而当抗蚀剂厚度在40 ~ 60 nm范围内时，对ADI LCDU的标准差影响不大，对AEI LCDU的标准差影响不大。

然后使用名义剂量补偿执行第二个DOE，以针对不同抗蚀厚度的相同中位CD (AEI CD)。在这种情况下，如图2(右)所示，在ADI和AEI情况下，Via CD标准偏差随着抗蚀层厚度的增加而减小。

该研究强调了通过增加EUV抗蚀层厚度来降低Via图案LCDU的关键改进路径，无论是在光刻后还是在蚀刻后。imec/ASML团队在晶圆厂的硅上验证了这一趋势。

使用虚拟制造技术，我们能够测试大量的实验EUV电阻条件，而不需要实际晶圆制造的时间和成本。由于测试了大量的实验变化，用硅数据再现这些实验结果是不切实际的。