如何制定特定照明条件？

低k成像的关键使能技术是特殊照明方式的选择。如我们所看见的，最有效的技术能减小照明模式的旋转对称性。按照在最可能的工艺窗口下实现最小可能节距的目标，对称性的减小是从照明中消除掉对图形形成没有贡献的光线的直接结果。这样，这些照明条件就有一个主要的缺点：仅对特殊几何形状的版图最有效。例如，采用四极照明时，与方位相对Manhattan类型几何图形成45°的图形成像方式相比，Manhattan类型几何图形的成像方式明显不同。基于四极的方向，将使图形中某一种取向的图形有较低的对比度，从而使CD容限以及工艺窗口的性能变差。假定四极照明已被优化为对Manhattan几何图形最有效，则45°图形的工艺窗口和CD容限将明显变差。偶极照明的对称性更低，仅仅只有一个方向的线条能较好成像，这就对版图提出了十分严格的制约。然而，即使没有与偶极照明方式一起使用，采用单一方向线条版图最终生成的图形则具有额外的优点。由于不允许采用某一个栅方向的线条，就消除了导致栅线条宽度变化诸因素中的一个因素。如果两次曝光是可接受的选择，就无需只采用单一方向的版图，相应技术称作双倍偶极照明。遗憾的是两次曝光模式减小了曝光设备的生产效率，极大地增加了工艺费用，另外还增加了数据准备流程的复杂性。软件算法将图形中偶极方式的一个方向上的图形分开，形成掩膜版，单独光刻成像，而将其他的图形放在第二张掩膜上。在最简单的实现方案中，只是简单的基于它们的方向来分开图形。目前已经提出了更高级的处理方案，基于针对一对设计边界对比度的计算来划分图形^[27]。对于每个设计图形，计算偶极方式两个方向的光学对比度，再按照最好对比度的要求放置在相应的掩膜上。

特定照明条件的使用也意味着对于一定节距的图形其成像效果最好。图3-26所示为由线条和间距组成的简单结构图形阵列的工艺窗口，其中互连宽度固定，但是间距变化。如果使用环形照明，图中画出了工艺窗口与间距之间的关系曲线。在线宽等于间距这一条件附近一个相对较窄的区域，存在优化的工艺窗口，随着线宽与间距的差别越大，工艺窗口急剧退化。在正常工作条件下，较小的工艺窗口一般会导致较差的CD控制，甚至产生更差的、灾难性的失效。另外，这些区域一般对应较大的OPC修正区域。其结果是使用这些节距的版图将增大对OPC建模过程中误差的敏感性，线条宽度控制效果也较差。解决这些问题的一个可能的有效途径是引入禁止区，即对比可以获得的工艺窗口与最小需要的工艺窗口来确定禁止区。最小需要的工艺窗口来源于工艺团队对工艺波动的详细分析。基于最小需要窗口和图3-26这类图形，就可以确定那些不满足要求的节距。禁止区节距的细节、范围和位置与使用的光刻方式类型密切相关，并且在各个加工厂之间也不会相同。对0.13μm和0.1μm技术节点的详细讨论可参见参考文献[29]。从图3-26那样的图示曲线中还可以看到的另外一个结果是，如果一条单独的最细线条紧挨着很宽的间距，则存在工艺窗口严重化的问题。如果是一条单独的最细间距紧挨着很宽的线条，情况相同。一条较宽的电源总线与一条其宽度与电源总线相同的较宽地线之间采用的是最细间距相隔开的情况，对光刻和化学机械抛光来说是一个众人皆知的存在问题的领域。光刻团队通常没有选择，为了维持产量只能放弃他们的RET选择，因此更希望从设计角度采取解决方案。大部分情况下，即使略微增加最小宽度（10%～2%），也将得到明显的改善。

图3-26 由线条-间距组成的图形的工艺窗口，其中固定线宽，节距变化

[图中同时显示有代表最小工艺窗口要求的线条。工艺团队可以基于这一要求建立禁止区（即在版图中为了实现最优性能而应该避免采用的节距）]

亚分辨率辅助图形经常与环形照明联合使用，可以在很大程度上改善工艺窗口性能，并对所有的间距可以促使工艺窗口维持在最小要求之上。即使这样，对非常低的k值成像来说，工艺窗口问题仍然会存在。对于辅助图形工艺，在节距轴上会多处出现禁止节距区域。这是在节距轴上辅助图形的数量以十分规律的间隔增加的结果。对于节距略小于能引入额外辅助图形的节距的情况，工艺窗口最小。即使在整个节距范围，工艺窗口都足够大，如果试图使CD波动足够小，由额外增加的辅助图形所引入的空间像不连续问题对任何OPC模型来说都是一个极大的挑战。因此，对于像栅极这样的关键层次，有一种趋势是从允许的节距中排除这些转换区。然而，节距限制不再是单个层次的问题。一组完整的基本规则必须能适合于提供一个有用的版图框架。图3-27所示为多种基本规则的调整实例。在这一常见的版图实例中，两个栅被放置紧挨着有源区的一个拐角，接触孔放在两个栅之间。在这种安排中，为了避免像图3-27所示的版图那样导致所需版图面积的过多增加，许多基本规则，如栅的最小宽度、最小接触孔尺寸和图形的相对放置必须与允许的栅节距一致。迄今为止，我们的考虑基本上是针对一维版图，并且讨论了与工艺窗口有关的问题和OPC能力。从设计的观点来看，在面积方面能做的最重要的改善是尽可能地维持设计图形的单一方向，并减小不同的节距值数量。(www.xing528.com)

图3-27 栅节距、接触孔尺寸、最小栅接触孔、以及接触孔与有源区

边缘最小间距等设计规则之间相互关系的版图设计实例

（这些基本规则必须与PC禁止节距规则相匹配，以防止过大的版图面积）