[發明專利]帶輔助線條的雙吸收層衰減相移掩模衍射場的計算方法

有效

• 申請號: 201210046143.7
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102621800A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 李艷秋;楊亮
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G03F1/32
• 分類號: G03F1/32
• 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

本發明涉及一種帶輔助線條的雙吸收層衰減相移掩模衍射場的計算，屬于光刻分辨率增強技術領域。

背景技術

半導體產業的飛速發展，主要得益于微電子技術的微細加工技術的進步，而光刻技術是芯片制備中最關鍵的制造技術之一。由于光學光刻技術的不斷創新，它一再突破人們預期的光學曝光極限，使之成為當前曝光的主流技術。

光刻系統主要分為：照明系統(光源)、掩模、投影系統及晶片四部分。光入射到掩模上發生衍射，衍射光進入投影系統后在晶片上干涉成像，再經過顯影和蝕刻處理后，就將掩模圖形轉移到晶片上。

為了改善半密集、孤立線條的焦深，我們需要添加一些輔助線條。輔助線條(襯線)主要是利用在掩模上添加亞分辨輔助線條(Sub-Resolution?Assist?Feature，SRAF)改變其空間像的光場分布，使孤立線條的空間像能和密集線條的空間像具有相同的線寬，以達到校正鄰近效應的目的。

這些亞分辨輔助線條包括各種襯線和散射條。襯線和散射條的寬度及其與主特征圖形的距離較為重要，需要根據具體情況進行優化，以期通過散射條影響位相頻譜的變化實現對空間像的輪廓調節。這些散射條或襯線通過改善圖形頻譜中各種頻率成分的能量和位相分布，有效地調整空間像的光強分布，而不會在抗蝕劑上形成圖形，能起到改善線寬偏差，強化邊角輪廓和增加曝光焦深的作用。

為了更好地理解上述過程發生的物理機理，需要建立模型，并模擬仿真光在其中的傳播。且光刻仿真已經成為發展、優化光刻工藝的重要工具。這里我們重點介紹一種模擬仿真光刻中帶輔助線條的雙吸收層衰減相移掩模衍射的方法。

模擬仿真掩模衍射主要有兩種方法：基爾霍夫方法(Kirchhoff?approach)及嚴格的電磁場方法(Rigorous?electromagnetic?field)。Kirchhoff方法將掩模當成無限薄的，透過電場的幅值、相位直接由掩模布局(mask?layout)決定。例如在二元掩模(binary?masks，BIM)中，透光區域的透過電場強度為1，不透光區域透過電場強度為0，兩者所透過電場的相位皆為0。例如在6％衰減相移掩模(attenuated?phase?shift?masks，Att.PSM)中，部分透光區透過率為6％且產生180°的相移，無吸收層區域透過率為1相移為0。Kirchhoff方法的主要特點是掩模不同區域的強度、相位變化很陡直。

當掩模特征尺寸遠大于波長，且厚度遠小于波長時候，光的偏振特性不明顯，此時Kirchhoff近似是十分精確的。由于掩模的輔助線條比波長更小，掩模厚度也達到波長量級，再加上采用大數值孔徑(Numerical?Aperture，NA)的浸沒式光刻，光的偏振效應十分明顯，必須采用嚴格的電磁場模型來模擬帶輔助線條的掩模的衍射。

嚴格的電磁場模型完全考慮了掩模的3D(Three?Dimensional)效應及材料的影響。采用的數值方法主要包括：時域有限差分法(finite-difference?time?domain?method，FDTD)、嚴格耦合波法(rigorous?coupled?wave?analysis，RCWA)、波導法(the?waveguide?method，WG)及有限元法(finite?element?methods，FEM)。FDTD中，將麥克斯韋(Maxwell)方程在空間、時間上進行離散化，這些離散化的方程對時間進行積分就得到了掩模衍射場，解的精度取決于離散化時步長的大小。RCWA及WG是將掩模電磁場、介電常數進行Fourier級數展開得到特征值方程，再通過求解特征值方程得到問題的解，解的精度取決于Fourier展開時的階數。FEM比較復雜，理解起來也很困難，并不十分流行。通過這些嚴格的電磁場模型，要么得到掩模近場的幅值、相位，要么直接得到遠場衍射光的幅值、相位。嚴格電磁場模型表明，掩模透過區域與不透過區域透過電場幅值、相位變化不再那么陡直。

現有技術(J.Opt.Soc.Am.A，1995，12：1077-1086；LaserJournal，2007，28：26-27)公開了一種利用多層近似的方法模擬任意面形介質光柵的衍射特性。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構。第二，該方法分析的是電介質光柵衍射特性，當分析TM偏振光入射有損掩模光柵時，收斂性變差。