光刻膠模型校準

光刻模型包含光學模型和光刻膠模型，其中光刻膠模型描述了光刻膠曝光顯影過程中發生的物理化學反應。光刻膠模型可以為光刻膠的研發和光刻工藝的最佳化提供指導。然而，由於模型中許多參數不可直接測量或測量較為困難，通常採用實際曝光結果來校準模型，即光刻膠模型的校準。

基本介紹

• 中文名：光刻膠模型校準

鑒於模型校準的必要性，業界通常需要花費大量精力用於模型校準的實驗與結果，如圖1所示。

圖1 光刻膠模型校準和驗證的實驗示例

光刻膠模型的校準的具體流程如圖2所示。

圖2 光刻膠模型校準流程

光刻膠模型校準主要包含四個部分：實驗條件的對標、光刻膠形貌的測量、模型校準、模型驗證。

具體流程

實驗條件的對標

首先，要將模型中的實驗設定與實際的實驗條件進行對標，包含各項工藝參數和測試圖案的信息。其中工藝參數包含光刻機信息、照明條件、光刻塗層設定等信息。測試圖案要基於設計規則來確定，同時要確保測試圖案的幾何特性具有一定的代表性。

光刻膠形貌的測量

進行光刻膠形貌測量時，通常需要利用掃描電子顯微鏡（SEM）收集每個聚焦能量矩陣（FEM）自上而下的CD、光刻膠截面輪廓、光刻膠高度和側壁角，並將其用於光刻膠模型校準，如圖3所示。

圖3 所關注光刻結果

模型校準

在進行模型校準時要依次確定用於校準的參數和關鍵圖案，並建立校準過程的評估標準。

校準參數和校準圖案的選擇結果直接影響校準後光刻膠模型的準確性和校準的運行時間，如圖4所示。

圖4 校準圖案的選擇影響校準後的模型精度

通常，校準參數包括曝光、烘烤、顯影等工藝參數和光酸擴散長度等光刻膠物理化學參數，如圖5所示。

圖5 校準參數

關鍵圖案的選擇方式主要包含基於經驗的選擇方式、隨機選擇方式、根據圖案密度等特性選擇的方式、主成分分析選擇方式、高維空間映射的選擇方式、基於複雜數學模型的自動選擇方式、頻譜聚類選擇方式、基於頻譜覆蓋率的選擇方式等。

校準過程的評估標準通常使用模型預測值與晶圓測量值之間的偏差的均方根（RMS）。

最後，選擇特定的最佳化算法並進行疊代運算，直到參數的取值可以使校準圖案的預測偏差最小。

模型驗證

模型驗證是要檢查校準後的模型是否可以套用於整個測試圖案集。由於未被選擇的關鍵圖案在模型校準過程中是不可見，所以要避免過擬合降低模型的準確性。在驗證過程中，如果用於模型校準的關鍵圖案的預測精度不足，則需要修改校準參數或參數的範圍重新進行疊代操作。如果關鍵圖案的精度足夠，就對測試圖案集的其餘圖案進行驗證。如果驗證偏差在可接受的範圍內，則可以確定最終的光刻膠模型。否則，需要重新選擇用於校準的關鍵圖案並重新進行光刻膠模型校準和驗證的循環。