[發(fā)明專利]基于Abbe矢量成像模型獲取非理想光刻系統(tǒng)空間像的方法

有效

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• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102323721A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 李艷秋;董立松;馬旭
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;楊志兵

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于Abbe(阿貝)矢量成像模型獲取非理想光刻系統(tǒng)空間像的方法，屬于光刻分辨率增強技術領域。

背景技術

當前的大規(guī)模集成電路普遍采用光刻系統(tǒng)進行制造。光刻系統(tǒng)主要分為：照明系統(tǒng)(包括光源和聚光鏡)、掩膜、投影系統(tǒng)及晶片等四部分。光源發(fā)出的光線經過聚光鏡聚焦后入射至掩膜，掩膜的開口部分透光；經過掩膜后，光線經由投影系統(tǒng)入射至涂有光刻膠的晶片上，這樣就將掩膜圖形復制在晶片上。

隨著光刻技術進入45nm及以下節(jié)點，電路的關鍵尺寸已經遠遠小于曝光光源的波長。此時光的干涉和衍射現象更加顯著，導致光刻成像產生扭曲和模糊。因此光刻系統(tǒng)必須采用分辨率增強技術，用以提高成像質量。

為了進一步提高光刻系統(tǒng)成像分辨率，目前業(yè)界普遍采用浸沒式光刻系統(tǒng)。浸沒式光刻系統(tǒng)為：在投影物鏡最后一個透鏡的下表面與光刻膠之間添加了折射率大于1的透光介質，從而起到擴大數值孔徑(numerical?aperture，NA)，提高成像分辨率的目的。由于浸沒式光刻系統(tǒng)具有高NA(NA＞1)的特性，而當NA＞0.6時，電磁場的矢量成像特性對光刻成像的影響已經不能忽視。因此對于浸沒式光刻系統(tǒng)，光刻成像的標量成像模型已經不再適用。

在實際光刻系統(tǒng)中，存在多種工藝變化因素。一方面，由于加工、裝調等因素造成投影系統(tǒng)會對入射光的相位產生一定的影響，進而影響光刻系統(tǒng)的成像質量，使得光刻系統(tǒng)為非理想的光刻系統(tǒng)，該影響主要體現在光刻系統(tǒng)的標量像差和偏振像差兩個方面。另一方面，由于控制等因素的影響，光刻系統(tǒng)中晶片的實際位置會發(fā)生變化，進而導致實際的像面位置(晶片位置)偏離光刻系統(tǒng)理想像面的位置，這種像面偏離的現象體現為光刻系統(tǒng)的像面離焦。在實際像面位置上獲取的空間像質量與理想像面處獲得空間像質量相比有較大的差異。因此，利用理想光刻系統(tǒng)空間像模型已不能準確得出的實際光刻系統(tǒng)的空間像。

為了較為精確的描述浸沒式光刻系統(tǒng)的成像特性，研究浸沒式光刻系統(tǒng)中的分辨率增強技術，必須建立準確獲取光刻系統(tǒng)空間像的矢量成像模型，且在該矢量成像模型中必須考慮光刻系統(tǒng)的標量像差和偏振像差的影響，并具備分析光刻系統(tǒng)像面離焦的功能。

相關文獻(Proc.of?SPIE?2009.7274：727431-1-727431-11)針對部分相干成像系統(tǒng)，提出了一種計算光刻空間像的方法。但是該方法中并沒有考慮光刻系統(tǒng)的偏振像差和離焦參數，采用該方法中的成像模型獲取的浸沒式光刻系統(tǒng)的空間像是不精確的。

相關文獻(Proc.of?SPIE?2010.7640：76402Y1-76402Y9.)針對部分相干成像系統(tǒng)，提出了一種計算光刻空間像的方法。但是以上方法并沒有給出矢量成像模型下光刻系統(tǒng)空間像與掩膜圖形之間的矩陣形式的解析表達式，因此不適用于高NA的光刻系統(tǒng)中分辨率增強技術優(yōu)化方法的研究。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種基于Abbe矢量成像模型獲取非理想光刻系統(tǒng)空間像的方法；該方法獲取的空間像不僅適用于低NA的光刻系統(tǒng)，而且適用于高NA的光刻系統(tǒng)，同時利用該方法獲取的空間像具有更高的準確性。

實現本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于Abbe矢量成像模型的獲取非理想光刻系統(tǒng)空間像的方法，具體步驟為：

步驟101、將掩膜圖形M柵格化為N×N個子區(qū)域；

步驟102、根據部分相干光源的形狀將光源面柵格化成多個點光源，用每一柵格區(qū)域中心點坐標(x_s，y_s)表示該柵格區(qū)域所對應的點光源坐標；

步驟103、根據光刻系統(tǒng)的離焦量δ，獲取由所述離焦量δ引起的光刻系統(tǒng)中傳播光線的相位變化量ξ(α′，β′)；

步驟104、獲取表示光刻系統(tǒng)光程差的標量像差矩陣W(α′，β′)和表示光刻系統(tǒng)偏振像差的偏振像差矩陣J(α′，β′)，其中(α′，β′，γ′)是晶片上全局坐標系進行傅立葉變換后的坐標系；

步驟105、針對單個點光源，利用其坐標(x_s，y_s)、入射光相位的變化量ξ(α′，β′)、標量像差矩陣W(α′，β′)及偏振像差矩陣J(α′，β′)，獲取該點光源照明時，非理想光刻系統(tǒng)中晶片位置上的空間像I(α_s，β_s)；

步驟106、判斷是否已經計算出所有單個點光源照明時，非理想光刻系統(tǒng)中晶片位置上的空間像，若是，則進入步驟107，否則返回步驟105；