專(zhuān)利名稱(chēng)：雙吸收層交替相移掩模衍射場(chǎng)的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙吸收層交替相移掩模衍射場(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)前曝光的主流技術(shù)。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)后在晶片上干涉成像，再經(jīng)過(guò)顯影和蝕刻處理后，就將掩模圖形轉(zhuǎn)移到晶片上。為了更好地理解光刻中發(fā)生的一些現(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)化光刻工藝的重要工具。這里我們重點(diǎn)研究掩模衍射的影響。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 electromagnetic field)。Kirchhoff方法將掩模近似成無(wú)限薄，透過(guò)電場(chǎng)的幅值、相位直接由掩模布局(mask layout)決定。例如在二元掩模(binary masks, BIM)中，透光區(qū)域的透過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度為1，不透光區(qū)域透過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度為0，兩者所透過(guò)電場(chǎng)的相位皆為O。例如在交替相移掩模(alternating phase shift masks,Alt. PSM)中， 透光區(qū)域的刻蝕區(qū)透過(guò)強(qiáng)度為1，相位為n，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)域的電場(chǎng)強(qiáng)度和相位變化很陡直。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 domain method, FDTD)、嚴(yán)格稱(chēng)合波法(rigorous coupled wave analysis, RCWA)、波導(dǎo)法(the waveguide method, WG)及有限兀法(finite element methods, FEM)。FDTD 中，將麥克斯韋Maxwell方程在空間和時(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)行傅里葉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, 1"5，12 :IO77-IO86 ;Laser Journal, 2007, 28 26-27)公開(kāi)了一種利用多層近似的方法模擬任意面形介質(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結(jié)構(gòu)。第二，該方法分析的是電介質(zhì)光柵衍射特性，當(dāng)分析TM偏振光入射有損掩模光柵時(shí)，收斂性變差?，F(xiàn)有技術(shù)(J. Opt. Soc. Am. A, 1996，13 :779-784)公開(kāi)了一種改善TM偏振收斂性的方法，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)域的周期與掩模吸收層的周期不同，同時(shí)交替相移掩模具有兩個(gè)吸收層，因此上述方法不適用于對(duì)交替相移掩模衍射場(chǎng)的求解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種雙吸收層交替相移掩模衍射場(chǎng)的計(jì)算方法，該方法可以快速準(zhǔn)確計(jì)算TM偏振光入射掩模所形成的衍射場(chǎng)，且能分析具有不同周期的三層掩模光柵的衍射。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種雙吸收層交替相移掩模衍射場(chǎng)的計(jì)算方法，具體步驟為步驟一、設(shè)定電磁場(chǎng)展開(kāi)時(shí)的空間諧波數(shù)(the number of space harmonics)n ；步驟二、將每一層光柵的介電常數(shù)進(jìn)行傅里葉Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)；對(duì)于TE偏振光，貝U為
權(quán)利要求
1.一種雙吸收層交替相移掩模衍射場(chǎng)的計(jì)算方法，其特征在于，具體步驟為步驟一、設(shè)定電磁場(chǎng)展開(kāi)時(shí)的空間諧波數(shù)n ；步驟二、將每一層光柵的介電常數(shù)進(jìn)行傅里葉Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)；對(duì)于TE偏振光,則為
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙吸收層交替相移掩模衍射場(chǎng)的計(jì)算方法，具體步驟為步驟一、設(shè)定電磁場(chǎng)展開(kāi)時(shí)的空間諧波數(shù)n；步驟二、將每一層光柵的介電常數(shù)進(jìn)行傅里葉Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)，其中對(duì)TM偏振光，通過(guò)對(duì)介電常數(shù)倒數(shù)進(jìn)行Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)；步驟三、針對(duì)TE偏振光和TM偏振光，求解每層光柵的特征矩陣，再利用電磁場(chǎng)切向連續(xù)的邊界條件，獲取TE偏振光所對(duì)應(yīng)的衍射場(chǎng)。本發(fā)明針對(duì)TM偏振光，通過(guò)對(duì)介電常數(shù)倒數(shù)進(jìn)行Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)，改善了TM偏振光入射有損掩模光柵時(shí)收斂性，使得計(jì)算出的衍射場(chǎng)具有更高的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G03F1/26GK102540698SQ201210046169
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者李艷秋, 楊亮 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)