極紫外光刻含缺陷掩模衍射譜的快速嚴格仿真方法
【專利摘要】一種極紫外光刻含缺陷掩模衍射譜的快速嚴格仿真方法，該方法將含缺陷多層膜分為無缺陷部分和含缺陷部分兩部分，并通過分割法和等效膜層法建模。首先通過薄掩模近似和相位補償?shù)玫窖谀Ｎ諏友苌渥V，再經(jīng)過含缺陷多層膜的衍射，最后通過薄掩模近似和相位補償，得到極紫外光刻含缺陷掩模的衍射譜。本發(fā)明提供了一種可快速有效仿真極紫外光刻含缺陷掩模衍射譜的快速嚴格仿真方法。
【專利說明】極紫外光刻含缺陷掩模衍射譜的快速嚴格仿真方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及極紫外光刻掩模，特別是一種極紫外光刻含缺陷掩模衍射譜的快速嚴 格仿真方法。

【背景技術】
[0002] 極紫外（EUV)光刻被譽為是最有前景的下一代光刻技術，掩模缺陷是阻礙極紫外 光刻技術發(fā)展的主要難題之一。極紫外光刻掩模缺陷主要分為兩種：振幅型缺陷和相位型 缺陷，振幅型缺陷分布于吸收層和多層膜表面，主要影響掩模衍射譜的振幅；相位型缺陷分 布于多層膜內部，造成多層膜的變形，主要影響多層膜衍射譜的相位。相較于振幅型缺陷， 相位型缺陷對掩模衍射譜的影響更為復雜且難于修復，因此需要一定的方法進行補償，而 準確快速的仿真相位型缺陷對于掩模衍射譜的影響是補償?shù)闹饕罁?jù)和大面積掩模仿真 的需求。
[0003] 目前，極紫外光刻掩模仿真通常采用的是嚴格仿真方法求解掩模衍射場分 布如 FDTD 方法（參見在先技術 1，T. Pistor, Y. Deng, and A. Neureuther, "Extreme ultraviolet mask defect simulation:low-profile defects"，J. Vac.Sci.Technol. B18, 2926-2929 (2000))，波導法（參見在先技術 2，Peter Evanschitzky and Andreas Erdmann, "Fast near field simulation of optical and EUV masks using the waveguide method"，Proc. of SPIE Vol. 6533, 65330Y (2007))。在先技術主要通過計算麥克斯韋方程 組得到準確的掩模衍射場分布，計算量大，計算速度慢，不利于大面積的掩模仿真計算和數(shù) 據(jù)統(tǒng)計分析。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種極紫外光刻含缺陷掩模衍射譜的快速嚴格仿真方法。 本發(fā)明可以有效地仿真掩模缺陷對掩模成像的影響，并提高含缺陷掩模衍射譜的仿真速 度。
[0005] 本發(fā)明的技術解決方案如下：
[0006] -種極紫外光刻含缺陷掩模衍射譜的快速嚴格仿真方法，該方法包含如下步驟：
[0007] 1)仿真掩模吸收層衍射譜：
[0008] 掩模吸收層的等效薄掩模模型的復透射系數(shù)為：
[0009]

【權利要求】
1. 一種極紫外光刻含缺陷掩模衍射譜的快速嚴格仿真方法，該極紫外光刻含缺陷掩模 的構成沿入射光方向依次包括掩模吸收層（1)、含缺陷多層膜（2)和基底（3)，所述的掩模 吸收層（1)為周期性條狀結構，其特征在于：該方法對所述的掩模吸收層（1)采用等效薄掩 模模型（4)建模，對所述的含缺陷多層膜（2)采用分割法結合等效膜層法建模，該方法包括 如下步驟： 1)仿真掩模吸收層衍射譜： 所述的掩模吸收層（1)的等效薄掩模模型（4)的近似復透射系數(shù)為t'（X):
-p p 、 2^<X<2^ 其中, WW ,，χ軸為水平方向的坐標軸，坐標原 乂-I -P rp 1 th -< X <-Ο,?Ι?ι- < ·\* < - 、2w2w 2w2w 點位于孤立空的中間位置，t(x)為無限薄掩模的透射系數(shù)，P為掩模上的孤立空的尺寸，W為掩模上的圖形周期的尺寸，ta為孤立空尺寸P范圍內的等效透射系數(shù)，tb為Pabs范圍內的 等效透射系數(shù)，Pabs為圖形周期內吸收層的寬度，即Pabs =W-P,AeW為等效薄掩模模型（4) 的邊界修正脈沖，A為所述修正脈沖的振幅，Φ為所述修正脈沖的相位； δ (X)定義為X尹〇時δ(X)= 〇,并且?5(-v)山' = 1; J-OO 對復透射系數(shù)t'（X)進行傅里葉變換得到所述等效薄掩模模型（4)的衍射譜為：
其中，m為所述等效薄掩模模型（4)的衍射譜的衍射級次，m的取值范圍由所需的衍射 級次決定，通常取值范圍為-w/λ和w/λ之間任意所需的整數(shù)區(qū)間，λ為極紫外光刻機的 工作波長； 入射光（6)為傾斜單位平面波，傾角表示為入射光方向與ζ軸的夾角P和入射光方向 投影于x-o-y平面與X軸的夾角θ，所述掩模吸收層（1)的衍射譜為：
其中，F(xiàn)thin(aαin，ββin) =Fthin(aαin)δ(ββJ，e 此為光從 所述掩模吸收層（1)上表面到達所述等效薄掩模模型（4)的等效面位置的附加相位， 為光從所述等效薄掩模模型（4)的等效面位置到達所述掩模吸收層（1)下 表面的附加相位，ain和β?η分別為所述入射光（6)的X軸和y軸方向的方向余弦，且%,=sinpcosi9，見=sinpsin0，％為X軸方向m級次衍射光的方向余弦，并且α^πιλ， 1為7軸方向m級次衍射光的方向余弦，二維圖形時βπ=i3in，dabs為所述掩模吸收層（1) 的厚度； 其中，
為復透射糸數(shù)的傅里葉變怏，即所述等效溥掩模模型（4)的佑射諧； 通過商用光刻仿真軟件Dr.LiTHO進行嚴格仿真得到所述掩模吸收層（1)衍射譜的數(shù) 值分布，將Fthidt(am，βπ;α?η，β?η)與得到的衍射譜數(shù)值分布中的任意相應的三個衍射級 次的衍射譜匹配得到三元一次方程組，解方程組得到復透射系數(shù)表達式中的參數(shù)ta、tb和 Ae^的值，并且該參數(shù)值僅在改變所述掩模吸收層（1)材料和厚度時需要重新求解，即對 于同一材料和厚度，只需求解一次參數(shù)即可； 2)仿真含缺陷多層膜反射后的衍射譜： 將所述含缺陷多層膜（2)分為無缺陷部分（21)和含缺陷部分（22)，其中所述的含缺陷 部分（22)的范圍為缺陷影響多層膜的復反射系數(shù)的水平范圍，如高斯型缺陷的含缺陷部 分的范圍為缺陷中心向周圍擴展距離為含缺陷多層膜表面缺陷的半峰全寬得到的范圍，所 述無缺陷部分（21)的復反射系數(shù)由等效膜層法求得，并且對于同一入射角，整個無缺陷部 分的復反射系數(shù)是相同的； 將所述含缺陷部分（22)沿X軸方向等分為N小份，N為奇數(shù)，每一小份的多層膜中各 膜層之間是平行的，并且各層的厚度由該小份多層膜的中心位置的各膜層厚度決定，每一 小份多層膜的復反射系數(shù)由等效膜層法求得，其中在一個周期內所述無缺陷部分（21)的 寬度為W1，所述含缺陷部分（22)的寬度為W2，則所述含缺陷部分（22)等分后的每份寬度 為w2/N; 通過等效膜層法求得所述無缺陷部分（21)的復反射系數(shù)和所述含缺陷部分（22)中一 系列小份多層膜（2201，2202, 2203)的復反射系數(shù)；由此得到所述含缺陷多層膜（22)反射 后的衍射譜為：
其中，& = 2界2/\￥,1：為叉軸方向的坐標,取值為〇,±^，±^^,±￥,...,±^~1：_|，€[ (1和 β,分別為所述含缺陷多層膜（2)反射后的q級衍射光的沿X軸方向和y軸方向的方向余 弦，q為所述含缺陷多層膜⑵衍射譜的衍射級次，取值范圍與m相同，A為m級衍射光的 衍射角，且A=arCC〇S(Vl- < -允)，以為采用等效膜層法求得的入射角為％;時所述無 缺陷部分（21)的復反射系數(shù)，/'(MU為采用等效膜層法求得的入射角為，《時t坐標處所 述含缺陷部分（22)的復反射系數(shù)，hjt)為所述含缺陷多層膜（1)的所述含缺陷部分（22) 的上表面t坐標處的缺陷高度； 3)仿真含缺陷掩模衍射譜： 所述含缺陷多層膜（2)反射的衍射光再次經(jīng)過所述掩模吸收層（1)的衍射，在所述掩 模吸收層（1)的上表面得到含缺陷掩模衍射譜：
其中，η為含缺陷掩模衍射譜的衍射級次，取值范圍與m相同，αη，βη分別為η級衍射 光的沿X軸方向和y軸方向的方向余弦； GUη，βη)即所要仿真的含缺陷掩模衍射譜。
2.根據(jù)權利要求1所述的極紫外光刻含缺陷掩模衍射譜的快速嚴格仿真方法，其特征 在于，所述的等效膜層法求解多層膜的復反射系數(shù)的步驟如下： ① 設多層膜共有M層，第M層與基底相鄰，第1層與真空相鄰，設真空為第O層，基底為 弟Μ+1層； ② 把第M-I層到第O層視為一個整體F1，則基底、第M層和F1構成了一個單層膜，此單 層膜的復反射系數(shù)為：
其中，為光以角由第M-I層入射到第M層的復反射系數(shù)，rM(M+1) (ΘΜ)為光以ΘΜ角由第M層入射到基底的復反射系數(shù)，ΘΜ可由入射到多層膜的入射 角根據(jù)iViSir^Θ^1) =nMsin(θΜ)求得，ηΗ、ηΜ分別為第M-I層介質復折射率《n、 第M層介質復折射率心的實部，％(ΘΜ)為光在第M層膜中往返一次的相位變化，且 %隊）=exP(-./$2AAcos0w)，dM 為第M層膜的厚度； ③ 把第M-2層到第O層視為一個整體F2，基底和第M層視為一個整體P2，則第M-I層、 F2和P2構成一個單層膜，其復反射系數(shù)為
其中，ιν2)αΗ)(θΜ-2)為光以ΘΜ_2角由第M-2層入射到第M-I層的復反射系數(shù)，可 由入射到多層膜的入射角根據(jù)nM_2sin(ΘM_2) =ni^sir^Θ^1)求得，nM_2、Iv1分別為第Μ-2 層介質復折射率％-2、第M-I層介質復折射率/lu的實部，Ssh (ΘM_i)為光在第M-I層膜中 2ττ 往返一次的相位變化，且(V1為第M-I層膜的 A 厚度； ④ 把第i-Ι層到第〇層看成一個整體FM_i+1，基底到第i+Ι層視為一個整體PM_i+1，則第 i層、FM_i+1和PM_i+1構成一個單層膜，其復反射系數(shù)為
其中，r(i_m(θη)為光以θη角由復折射率為L的第i-Ι層膜介質入射到復折射率 為乓的第i層膜介質的復反射系數(shù)，L⑷）為光以Si角由第i層膜介質入射到PM_i+1的復 反射系數(shù)，ΘH為光入射角，Θi為以ΘH角由第i-ι層膜介質入射到第i層膜介質中的 折射角，其滿足叫_18；[11(0卜1)=1^；[11(0 1)，]^_1、1^分別為41、戈的實部，81(0 1)為光在 第i層膜中往返一次的相位變化，且.V,.⑷）=cxp(-/^_2/V/,.c〇；^.)，Cli為第i層膜的厚度， λ i為Μ-2到1的整數(shù)； ⑤由i=M-2開始取值，重復④過程，直到i= 2,當i= 1時，把基底（第M+1層）到 第2層視為一個整體PM，則第1層、真空層（第O層）和Pm構成一個單層膜，其復反射系數(shù)：
其中，(Gtl)為光以Qtl角由復折射率為七的真空層入射到復折射率為&的第1層介 質的復反射系數(shù)，6供)為光以Θi角由第1層膜介質入射到PM_2的復反射系數(shù)，PM_2為基底 到第3層膜組成的整體，Qtl為光入射角，Q1為以Qtl角由真空入射到第1層膜介質中的折 射角，其滿足IitlSin(ΘJ=npin(ΘJ，n(l、Ii1分別為^A的實部，S1 (ΘD為光在第1層 膜中往返一次的相位變化，且\Cl1為第1層膜的厚度；由此， A 采用等效膜層法計算多層膜的復反射系數(shù)為：
其中，P為入射到多層膜上的入射角。
【文檔編號】G06F17/50GK104238282SQ201410487246
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權日:2014年9月23日
【發(fā)明者】劉曉雷, 李思坤, 王向朝, 步揚, 管文超 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所