[發明專利]多吸收層二維光掩模近場分布的計算方法

有效

• 申請號: 201210166471.0
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102662303A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 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: G03F1/30
• 分類號: G03F1/30;G06F17/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張利萍;高燕燕

技術領域

本發明涉及一種多吸收層二維光掩模近場分布的計算方法，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圓上干涉成像，再經過顯影和蝕刻處理后，就將圖形轉移到晶圓上。

掩模上的結構比較復雜，按照在各方向上的周期性，掩模可以分成一維、二維圖形。一維圖形僅在一個方向上具有周期性，比較簡單，常見的線條/空間(Line/Space)結構就是一維圖形。二維圖形在兩個方向上都具有周期性，是一些較復雜的幾何圖形，與實際器件結構更為接近。接觸孔(Contact?Hole)、L圖形、拼接圖形及H圖形都是二維結構。另外，按照圖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。這里我們重點研究光在接觸孔結構掩模中的傳播。

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。在二元掩模(binary?masks，BIM)中，透光區域的光強為1，相位為0，不透光區域光強為0。在交替相移掩模(alternating?phase?shift?masks，Alt.PSM)中，透光區域的刻蝕區透過強度為1，相位為π，透光區域的非刻蝕區透過強度為1，相位為0，不透光區域的透過強度都為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。隨著光刻技術發展到45nm時，掩模的特征尺寸接近光源波長(ArF)，且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。

現有技術(J.Opt.Soc.Am.A，1994，11，9：2494-2502；JOURNAL?OF?MUDANJIANG?COLLEGE?OF?EDUCATION，2009，6：57-59)公開了一種利用RCWA分析二維光柵的衍射特性。其中只給出了如何求解光柵的衍射效率，描述了光柵的遠場特性，而有時候我們更關心掩模的近場分布特性。這里我們給出一種多吸收層二維光掩模近場分布的計算方法。

發明內容

本發明涉及一種多吸收層二維光掩模近場分布的計算方法，該方法可以快速計算任意平面波(任意入射角、任意方位角及任意偏振角)入射時的近場分布。

實現本發明的技術方案如下：

多吸收層二維光掩模近場分布的計算方法，具體步驟為：