專利名稱：雙吸收層交替相移接觸孔掩模衍射場(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接觸孔掩模衍射場(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，就將圖形轉(zhuǎn)移到晶片上。掩模上的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，按照在各方向上的周期性，掩?？梢苑殖梢痪S、二維圖形。一維圖形僅在一個(gè)方向上具有周期性，比較簡(jiǎn)單，常見(jiàn)的線條/空間(Line/Space)結(jié)構(gòu)就是一維圖形。二維圖形在兩個(gè)方向上都具有周期性，是一些較復(fù)雜的幾何圖形，與實(shí)際器件結(jié)構(gòu)更為接近。接觸孔(Contact Hole)、L圖形、拼接圖形及H圖形都是二維結(jié)構(gòu)。另夕卜，按照?qǐng)D形密度又可以分為密集圖形、半密集圖形和孤立圖形三類。為了更好地理解上述過(guò)程發(fā)生的物理機(jī)理，需要建立模型，并模擬仿真光在其中的傳播。且光刻仿真已經(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)介紹掩模衍射的計(jì)算方法。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(Rgorous electromagnetic 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。例如在二元掩模(binarymasks, BIM)中，透光區(qū)域的光強(qiáng)為I,相位為0,不透光區(qū)域光強(qiáng)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)光強(qiáng)度為I,相位為，透光區(qū)域的非刻蝕區(qū)透過(guò)光強(qiáng)度為1，相位為0，不透光區(qū)域的透過(guò)光強(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),再加上采用大數(shù)值孔徑(Numerical Aperture, NA)的浸沒(méi)式光刻，光的偏振效應(yīng)十分明顯，必須米用嚴(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，將麥克斯韋(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)域與不透過(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，1994，11，9 :2494-2502 JOURNAL OF MUDANJIANGCOLLEGE OF EDUCATION, 2009,6 :57-59)公開(kāi)了一種利用RCWA分析二維亞波長(zhǎng)光柵的衍射特性。但該方法具有以下不足，其只能分析周期相同的多層二維光柵；該方法分析的是電介質(zhì)光柵衍射特性，且收斂性較差；同時(shí)該方法只分析了一層二維光柵的衍射，而在交替相移接觸孔掩模中，掩模有三個(gè)光柵層，玻璃基底中刻蝕區(qū)域在兩個(gè)正交的方向上(x、y)的周期是掩模吸收層對(duì)應(yīng)周期的二倍，兩個(gè)正交方向上的周期都不相同，且基底移相區(qū)呈現(xiàn)交叉光柵特性。因此采用上述方法不能計(jì)算雙吸收層交替相移接觸孔掩模的衍射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種雙吸收層交替相移接觸孔掩模衍射的計(jì)算方法，該方法可以快速計(jì)算光刻中雙吸收層交替相移接觸孔掩模的衍射。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接觸孔掩模衍射的計(jì)算方法，具體步驟為步驟一、設(shè)定X方向上保留的諧波數(shù)為L(zhǎng)x，設(shè)定y方向上保留的諧波數(shù)為L(zhǎng)y ；步驟二、根據(jù)布洛開(kāi)(Floquet)條件，求解第(m，n)個(gè)衍射級(jí)次的波矢量沿著切向、法向的分量，其中m為取遍[_DX，DJ之間的整數(shù)，n為取遍[_Dy，Dy]之間的整數(shù)，Lx =2DX+1, Ly = 2Dy+l ；波矢量沿著切向即x、y軸的分量％、Pn為
權(quán)利要求
1.一種雙吸收層交替相移接觸孔掩模衍射場(chǎng)的計(jì)算方法，其特征在于，具體步驟為 步驟一、設(shè)定X方向上保留的諧波數(shù)為L(zhǎng)x，設(shè)定y方向上保留的諧波數(shù)為L(zhǎng)y ； 步驟二、根據(jù)布洛開(kāi)(Floquet)條件，求解第(m，η)個(gè)衍射級(jí)次的波矢量沿著切向、法向的分量，其中m為取遍[_DX，DJ之間的整數(shù)，η為取遍[_Dy，Dy]之間的整數(shù)，Lx = 2DX+1,Ly = 2Dy+l ； 波矢量沿著切向即x、y軸的分量am、βη* :
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙吸收層交替相移接觸孔掩模衍射的計(jì)算方法，該方法可以快速計(jì)算光刻中雙吸收層交替相移接觸孔掩模的衍射。具體步驟為步驟一、設(shè)定x方向上保留的諧波數(shù)，設(shè)定y方向上保留的諧波數(shù)；步驟二、根據(jù)布洛開(kāi)條件，求解各個(gè)衍射級(jí)次的波矢量沿著切向、法向的分量；步驟三、將每一層二維光柵的介電常數(shù)及介電常數(shù)倒數(shù)進(jìn)行傅里葉Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)；步驟四、利用增強(qiáng)透射矩陣法求解出射區(qū)域的衍射場(chǎng)。本發(fā)明在兩個(gè)正交的方向上，通過(guò)選取三個(gè)光柵層在對(duì)應(yīng)正交方向上周期的最小公倍數(shù)，進(jìn)行Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)，可分析兩個(gè)正交方向上周期都不同的多層二維掩模光柵的衍射，同時(shí)本發(fā)明能快速求解得到雙吸收層交替相移接觸孔掩模的衍射場(chǎng)。
文檔編號(hào)G03F1/26GK102636951SQ201210148199
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者李艷秋, 楊亮 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)