專(zhuān)利名稱(chēng)：雙吸收層交替相移l/s掩模錐形衍射場(chǎng)的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種雙吸收層交替相移L/S掩模錐形衍射場(chǎng)的計(jì)算方法，屬于光刻分辨率增強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，主要得益于微電子技術(shù)的微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步，而光刻技術(shù)是芯片制備中最關(guān)鍵的制造技術(shù)之一。由于光學(xué)光刻技術(shù)的不斷創(chuàng)新，它一再突破人們預(yù)期的光學(xué)曝光極限，使之成為當(dāng)前曝光的主流技木。光刻系統(tǒng)主要分為照明系統(tǒng)(光源)、掩模、投影系統(tǒng)及晶片四部分。光入射到掩模上發(fā)生衍射，衍射光進(jìn)入投影系統(tǒng)后在晶圓上干渉成像，再經(jīng)過(guò)顯影和蝕刻處理后，就將圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上。為了更好地理解光刻中發(fā)生的ー些現(xiàn)象，對(duì)實(shí)際操作進(jìn)行理論指導(dǎo)。需要模擬仿真光在整個(gè)系統(tǒng)中的傳播。目前光刻仿真已經(jīng)成為發(fā)展、優(yōu)化光刻エ藝的重要工具。這里我們重點(diǎn)研究掩模線條/空間(Line/Space，L/S)結(jié)構(gòu)衍射的影響。模擬仿真掩模衍射主要有兩種方法基爾霍夫方法(Kirchhoff approach)及嚴(yán)格的電磁場(chǎng)方法(Rigorous electromagneric field)。Kirchhoff方法將掩模當(dāng)成無(wú)限薄的，透過(guò)電場(chǎng)的幅值、相位直接由掩模布局(mask layout)決定。在ニ元掩模(binarymasks, BIM)中，透光區(qū)域的光強(qiáng)為1，相位為0，不透光區(qū)域光強(qiáng)為O。在交替相移掩模(alternating phase shift masks, Alt. PSM)中，透光區(qū)域的刻蝕區(qū)透過(guò)強(qiáng)度為I,相位為
，透光區(qū)域的非刻蝕區(qū)透過(guò)強(qiáng)度為1，相位為0，不透光區(qū)域的透過(guò)強(qiáng)度都為O。Kirchhoff方法的主要特點(diǎn)是掩模不同區(qū)域的強(qiáng)度、相位變化很陡直。當(dāng)掩模特征尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，且厚度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)候，光的偏振特性不明顯，此時(shí)Kirchhoff近似是十分精確的。隨著光刻技術(shù)發(fā)展到45nm時(shí),掩模的特征尺寸接近光源波長(zhǎng)(ArF)，且掩模厚度也達(dá)到波長(zhǎng)量級(jí)，光波的偏振效應(yīng)十分明顯。再加上采用大數(shù)值孔徑(Numerical Aperture,NA)的浸沒(méi)式光刻,掩模導(dǎo)致的偏振效應(yīng)十分顯著,進(jìn)而影響成像質(zhì)量。這時(shí)必須采用嚴(yán)格的電磁場(chǎng)模型來(lái)模擬掩模的衍射。嚴(yán)格的電磁場(chǎng)模型完全考慮了掩模的3D(Three Dimensional)效應(yīng)及材料的影響。采用的數(shù)值方法主要包括時(shí)域有限差分法(finite-difference time domainmethod, FDTD)、嚴(yán)格稱(chēng)合波法(rigorous coupled wave analysis, RCWA)、波導(dǎo)法(thewaveguide method,WG)及有限兀法(finite element methods,FEM)。FDTD 中，將麥克斯,(Maxwell)方程在空間、時(shí)間上進(jìn)行離散化，這些離散化的方程對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分就得到了掩模衍射場(chǎng)，解的精度取決于離散化時(shí)步長(zhǎng)的大小。RCWA及WG是將掩模電磁場(chǎng)、介電常數(shù)進(jìn)行Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)得到特征值方程，再通過(guò)求解特征值方程得到問(wèn)題的解，解的精度取決于Fourier展開(kāi)時(shí)的階數(shù)。FEM比較復(fù)雜，理解起來(lái)也很困難，并不十分流行。通過(guò)這些嚴(yán)格的電磁場(chǎng)模型，要么得到掩模近場(chǎng)的幅值、相位，要么直接得到遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光的幅值、相位。嚴(yán)格電磁場(chǎng)模型表明，掩模透過(guò)區(qū)域、不透過(guò)區(qū)域透過(guò)電場(chǎng)幅值、相位變化不再那么陡直?，F(xiàn)有技術(shù)(J. Opt. Soc. Am. A, 1995，12 =1077-1086)公開(kāi)了ー種利用多層近似的方法模擬TM偏振入射任意面形介質(zhì)光柵的衍射特性。但該方法具有以下兩方面的不足。第一，該方法只分析周期相同的多層光柵。第二，該方法分析的是電介質(zhì)光柵衍射特性，且收斂性較差，所需時(shí)間內(nèi)存都較大?，F(xiàn)有技術(shù)(J. Opt. Soc. Am. A, 1996,13 :779-784)公開(kāi)了ー種改善收斂性的方法，但其只分析單層光柵的衍射。而在交替相移掩模中，玻璃基底中刻蝕區(qū)域的周期是掩模吸收層周期的二倍，兩者周期不同，且掩模有兩個(gè)吸收層。因此采用上述方法不能計(jì)算雙吸收層交替相移L/S掩模的錐形衍射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種雙吸收層交替相移L/S掩模錐形衍射場(chǎng)的計(jì)算方法，該方法能快速計(jì)算出具有不同周期的多層掩模光柵的衍射場(chǎng)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下步驟一、設(shè)定電磁場(chǎng)展開(kāi)時(shí)的空間諧波數(shù)n，n為奇數(shù)；步驟ニ、根據(jù)布洛開(kāi)條件，分別求解第i個(gè)衍射級(jí)次的波矢量沿著切向和法向的分量，其中i取遍[-m, m]中的整數(shù),2m+l = n,即i所取值的個(gè)數(shù)為n, m為正整數(shù)；波矢量沿著切向即X、y方向的分量為
權(quán)利要求
1. ー種雙吸收層交替相移L/S掩模錐形衍射場(chǎng)的計(jì)算方法，其特征在于，具體步驟如下 步驟一、設(shè)定電磁場(chǎng)展開(kāi)時(shí)的空間諧波數(shù)n，n為奇數(shù)； 步驟ニ、根據(jù)布洛開(kāi)條件，分別求解第i個(gè)衍射級(jí)次的波矢量沿著切向和法向的分量，其中i取遍[-m, m]中的整數(shù),2m+1 = n,即i所取值的個(gè)數(shù)為n, m為正整數(shù)； 波矢量沿著切向即x、y方向的分量為
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙吸收層交替相移L/S掩模錐形衍射場(chǎng)的計(jì)算方法，步驟一、設(shè)定電磁場(chǎng)展開(kāi)時(shí)的空間諧波數(shù)n，n為奇數(shù)；步驟二、根據(jù)布洛開(kāi)條件，分別求解第i個(gè)衍射級(jí)次的波矢量沿著切向和法向的分量；步驟三、針對(duì)雙吸收層交替相移L/S掩模的每一光柵層，對(duì)其介電常數(shù)和介電常數(shù)倒數(shù)進(jìn)行傅里葉Fourier展開(kāi)；步驟四、利用步驟二中和步驟三中所計(jì)算的參數(shù)，求解每層光柵的特征矩陣，根據(jù)電磁場(chǎng)切向連續(xù)邊界條件，利用增強(qiáng)透射矩陣法求解出射衍射場(chǎng)。采用本發(fā)明能快速計(jì)算出雙吸收層交替相移L/S掩模錐形衍射場(chǎng)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102654734SQ201210099559
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者李艷秋, 楊亮 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)