专利名称：双吸收层交替相移接触孔掩模衍射场的计算方法
技术领域：
本发明涉及一种双吸收层交替相移接触孔掩模衍射场的计算方法，属于光刻分辨率增强技术领域。
背景技术：
半导体产业的飞速发展，主要得益于微电子技术的微细加工技术的进步，而光刻技术是芯片制备中最关键的制造技术之一。由于光学光刻技术的不断创新，它一再突破人们预期的光学曝光极限，使之成为当前曝光的主流技术。光刻系统主要分为照明系统(光源)、掩模、投影系统及晶片四部分。光入射到 掩模上发生衍射，衍射光进入投影系统后在晶片上干涉成像，再经过显影和蚀刻处理后，就将图形转移到晶片上。掩模上的结构比较复杂，按照在各方向上的周期性，掩模可以分成一维、二维图形。一维图形仅在一个方向上具有周期性，比较简单，常见的线条/空间(Line/Space)结构就是一维图形。二维图形在两个方向上都具有周期性，是一些较复杂的几何图形，与实际器件结构更为接近。接触孔(Contact Hole)、L图形、拼接图形及H图形都是二维结构。另夕卜，按照图形密度又可以分为密集图形、半密集图形和孤立图形三类。为了更好地理解上述过程发生的物理机理，需要建立模型，并模拟仿真光在其中的传播。且光刻仿真已经成为发展、优化光刻工艺的重要工具。这里我们重点介绍掩模衍射的计算方法。模拟仿真掩模衍射主要有两种方法基尔霍夫方法(Kirchhoff approach)及严格的电磁场方法(Rgorous electromagnetic field)。Kirchhoff方法将掩模当成无限薄的，透过电场的幅值、相位直接由掩模布局(mask layout)决定。例如在二元掩模(binarymasks, BIM)中，透光区域的光强为I,相位为0,不透光区域光强为O。例如在交替相移掩模(alternating phase shift masks,Alt. PSM)中，透光区域的刻蚀区透过光强度为I,相位为，透光区域的非刻蚀区透过光强度为1，相位为0，不透光区域的透过光强度都为O。Kirchhoff方法的主要特点是掩模不同区域的强度、相位变化很陡直。当掩模特征尺寸远大于波长且厚度远小于波长时候，光的偏振特性不明显，此时Kirchhoff近似是十分精确的。随着光刻技术发展到45nm时,掩模的特征尺寸接近光源波长(ArF),且掩模厚度也达到波长量级,再加上采用大数值孔径(Numerical Aperture, NA)的浸没式光刻，光的偏振效应十分明显，必须米用严格的电磁场模型来模拟掩模的衍射。严格的电磁场模型完全考虑了掩模的3D(Three Dimensional)效应及材料的影响。采用的数值方法主要包括时域有限差分法(finite-difference time domainmethod, FDTD)、严格稱合波法(rigorous coupled wave analysis, RCWA )、波导法(thewaveguide method, WG )及有限兀法(finite element methods, FEM)。FDTD 中，将麦克斯韦(Maxwell)方程在空间、时间上进行离散化，这些离散化的方程对时间进行积分就得到了掩模衍射场，解的精度取决于离散化时步长的大小。RCWA及WG是将掩模电磁场、介电常数进行傅里叶Fourier级数展开得到特征值方程，再通过求解特征值方程得到问题的解，解的精度取决于Fourier展开时的阶数。FEM比较复杂，理解起来也很困难，并不十分流行。通过这些严格的电磁场模型，要么得到掩模近场的幅值、相位，要么直接得到远场衍射光的幅值、相位。严格电磁场模型表明，掩模透过区域与不透过区域透过电场幅值、相位变化不再那么陡直。现有技术(J.Opt. Soc. Am. A，1994，11，9 :2494-2502 JOURNAL OF MUDANJIANGCOLLEGE OF EDUCATION, 2009,6 :57-59)公开了一种利用RCWA分析二维亚波长光栅的衍射特性。但该方法具有以下不足，其只能分析周期相同的多层二维光栅；该方法分析的是电介质光栅衍射特性，且收敛性较差；同时该方法只分析了一层二维光栅的衍射，而在交替相移接触孔掩模中，掩模有三个光栅层，玻璃基底中刻蚀区域在两个正交的方向上(x、y)的周期是掩模吸收层对应周期的二倍，两个正交方向上的周期都不相同，且基底移相区呈现交叉光栅特性。因此采用上述方法不能计算双吸收层交替相移接触孔掩模的衍射。
发明内容
本发明提供一种双吸收层交替相移接触孔掩模衍射的计算方法，该方法可以快速计算光刻中双吸收层交替相移接触孔掩模的衍射。实现本发明的技术方案如下一种双吸收层交替相移接触孔掩模衍射的计算方法，具体步骤为步骤一、设定X方向上保留的谐波数为Lx，设定y方向上保留的谐波数为Ly ；步骤二、根据布洛开(Floquet)条件，求解第(m，n)个衍射级次的波矢量沿着切向、法向的分量，其中m为取遍[_DX，DJ之间的整数，n为取遍[_Dy，Dy]之间的整数，Lx =2DX+1, Ly = 2Dy+l ；波矢量沿着切向即x、y轴的分量％、Pn为
权利要求
1.一种双吸收层交替相移接触孔掩模衍射场的计算方法，其特征在于，具体步骤为 步骤一、设定X方向上保留的谐波数为Lx，设定y方向上保留的谐波数为Ly ； 步骤二、根据布洛开(Floquet)条件，求解第(m，η)个衍射级次的波矢量沿着切向、法向的分量，其中m为取遍[_DX，DJ之间的整数，η为取遍[_Dy，Dy]之间的整数，Lx = 2DX+1,Ly = 2Dy+l ； 波矢量沿着切向即x、y轴的分量am、βη* :
全文摘要
本发明提供一种双吸收层交替相移接触孔掩模衍射的计算方法，该方法可以快速计算光刻中双吸收层交替相移接触孔掩模的衍射。具体步骤为步骤一、设定x方向上保留的谐波数，设定y方向上保留的谐波数；步骤二、根据布洛开条件，求解各个衍射级次的波矢量沿着切向、法向的分量；步骤三、将每一层二维光栅的介电常数及介电常数倒数进行傅里叶Fourier级数展开；步骤四、利用增强透射矩阵法求解出射区域的衍射场。本发明在两个正交的方向上，通过选取三个光栅层在对应正交方向上周期的最小公倍数，进行Fourier级数展开，可分析两个正交方向上周期都不同的多层二维掩模光栅的衍射，同时本发明能快速求解得到双吸收层交替相移接触孔掩模的衍射场。
文档编号G03F1/26GK102636951SQ201210148199
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者李艳秋, 杨亮 申请人:北京理工大学