[發明專利]極紫外光刻三維接觸孔掩模衍射譜快速仿真方法

有效

• 申請號: 201710011142.1
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106773546B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 張恒;李思坤;王向朝;諸波爾;孟澤江;成維
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31317
• 代理人: 張寧展

技術領域

本發明涉及極紫外光刻三維掩模，特別是一種基于分離變量降維方法的極紫外光刻三維接觸孔掩模衍射譜的快速仿真方法。

背景技術

光刻是集成電路制造的核心技術。極紫外光刻(EUVL)被認為是極有前景的下一代光刻技術。光刻仿真是推進極紫外光刻技術研究及發展的重要工具。掩模衍射譜仿真是光刻仿真的重要組成部分。通過掩模衍射譜仿真可得到照明光經過掩模反、衍射后的光場分布，并以此研究掩模衍射對成像的影響，解決與掩模相關的成像問題。由于EUVL采用三維反射式厚掩模，且其曝光波長(13.5nm)與圖像特征尺寸相近，對EUVL掩模衍射譜的精確仿真通常采用嚴格電磁場仿真方法。

嚴格電磁場仿真方法通過求解特定邊界條件下的電磁場麥克斯韋方程組得到掩模衍射電磁場分布(衍射譜)，常見方法有時域有限差分法(FDTD)，嚴格耦合波分析法(RCWA)、波導法(WG)等。嚴格電磁場仿真方法計算結果較為精確，然而對大面積三維掩模仿真，其計算量大，計算速度慢，難以滿足實際仿真需求。因此，研究人員提出多種快速仿真方法，其中一類如邊界層法、單平面近似法、掩模結構分解法(參見在先技術1，曹宇婷,王向朝,步揚."極紫外光刻接觸孔掩模的快速仿真計算",光學學報,2012,32(7):0705001)等快速仿真方法通常采取一定的近似、等效模型，模型參數需由嚴格仿真標定，可用于一定參數范圍內的掩模衍射譜快速仿真，但其仿真精度在不同參數變化下會有所降低甚至失準，當仿真參數如掩模厚度、材料變化時，通常需要重復標定(參見在先技術1)。另一類域分解方法對仿真圖形區域分解、降維后再進行嚴格電磁場仿真以提高速度，此類方法無需重復標定模型參數，但仍需結合等效薄層反射的近似結果，其仿真結果與全域無分解三維嚴格仿真相比存在一定偏移誤差(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))，尤其在多點光源照明計算成像時其精度有待提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種極紫外光刻三維接觸孔掩模衍射譜快速仿真方法，在保證仿真精度的同時提高仿真速度。

本發明的技術解決方案如下：

一種極紫外光刻三維接觸孔掩模衍射譜快速仿真方法，該極紫外光刻三維接觸孔掩模從下至上依次包括基底、多層膜和吸收層，該方法包括如下步驟：

(1)選擇吸收層具有矩形開孔圖形的極紫外光刻三維接觸孔掩模，以該吸收層圖形所在面為xy面，沿z軸依次堆疊分布基底、多層膜和吸收層；采用分離變量降維法將待仿真極紫外光刻三維接觸孔掩模分解成位于兩相互垂直平面上的二維掩模，即過該矩形開孔中心點的xz截面的二維掩模和yz截面的二維掩模；

(2)給定待仿真極紫外光刻三維接觸孔掩模照明光入射角和方位角θ，則對應兩二維掩模的入射光角度由如下投影計算給出：

其中，為xz截面二維掩模的入射角，為yz截面二維掩模的入射角，兩二維掩模的方位角皆為0°；

(3)采用嚴格電磁場仿真的波導法仿真xz截面的二維掩模，得到其衍射譜(x_±i)，采用相同方法仿真yz截面的二維掩模，得到其衍射譜(y_±j)，其中i＝1,2,3,…,m,j＝1,2,3,…,n,m、n為兩方向二維衍射譜最高級次，取值高于周期與波長比值的2倍；

(4)將仿真得到的兩二維掩模衍射譜(x_±i),(y_±j)相乘得到三維接觸孔掩模衍射譜,如下述公式所示：

其中kron*為克羅尼克(kronecker)矩陣乘符號。

所述的分離變量降維法具體指對于具有對稱性的矩形開孔圖形的掩模將其分解為過矩形中心且平行于矩形長、寬邊的截面上的二維掩模圖形。

與在先技術相比，本發明具有以下優點：

1.本發明由于分解后的二維仿真采取嚴格電磁場仿真，不存在需要重復標定的近似模型或參數，適用于不同的照明、掩模材料、掩模尺寸等仿真參數，更符合實際仿真需求。

2.本發明在更符合實際情況的多點光源采樣嚴格計算下具有更優的掩模仿真精度及仿真速度，有利于掩模仿真的實際應用。

附圖說明