极紫外光刻含缺陷掩模衍射谱的快速严格仿真方法
【专利摘要】一种极紫外光刻含缺陷掩模衍射谱的快速严格仿真方法，该方法将含缺陷多层膜分为无缺陷部分和含缺陷部分两部分，并通过分割法和等效膜层法建模。首先通过薄掩模近似和相位补偿得到掩模吸收层衍射谱，再经过含缺陷多层膜的衍射，最后通过薄掩模近似和相位补偿，得到极紫外光刻含缺陷掩模的衍射谱。本发明提供了一种可快速有效仿真极紫外光刻含缺陷掩模衍射谱的快速严格仿真方法。
【专利说明】极紫外光刻含缺陷掩模衍射谱的快速严格仿真方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及极紫外光刻掩模，特别是一种极紫外光刻含缺陷掩模衍射谱的快速严 格仿真方法。
【背景技术】
[0002] 极紫外（EUV)光刻被誉为是最有前景的下一代光刻技术，掩模缺陷是阻碍极紫外 光刻技术发展的主要难题之一。极紫外光刻掩模缺陷主要分为两种：振幅型缺陷和相位型 缺陷，振幅型缺陷分布于吸收层和多层膜表面，主要影响掩模衍射谱的振幅；相位型缺陷分 布于多层膜内部，造成多层膜的变形，主要影响多层膜衍射谱的相位。相较于振幅型缺陷， 相位型缺陷对掩模衍射谱的影响更为复杂且难于修复，因此需要一定的方法进行补偿，而 准确快速的仿真相位型缺陷对于掩模衍射谱的影响是补偿的主要依据和大面积掩模仿真 的需求。
[0003] 目前，极紫外光刻掩模仿真通常采用的是严格仿真方法求解掩模衍射场分 布如 FDTD 方法（参见在先技术 1，T. Pistor, Y. Deng, and A. Neureuther, "Extreme ultraviolet mask defect simulation:low-profile defects"，J. Vac.Sci.Technol. B18, 2926-2929 (2000))，波导法（参见在先技术 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))。在先技术主要通过计算麦克斯韦方程 组得到准确的掩模衍射场分布，计算量大，计算速度慢，不利于大面积的掩模仿真计算和数 据统计分析。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种极紫外光刻含缺陷掩模衍射谱的快速严格仿真方法。 本发明可以有效地仿真掩模缺陷对掩模成像的影响，并提高含缺陷掩模衍射谱的仿真速 度。
[0005] 本发明的技术解决方案如下：
[0006] -种极紫外光刻含缺陷掩模衍射谱的快速严格仿真方法，该方法包含如下步骤：
[0007] 1)仿真掩模吸收层衍射谱：
[0008] 掩模吸收层的等效薄掩模模型的复透射系数为：
[0009]
【权利要求】
1. 一种极紫外光刻含缺陷掩模衍射谱的快速严格仿真方法，该极紫外光刻含缺陷掩模 的构成沿入射光方向依次包括掩模吸收层（1)、含缺陷多层膜（2)和基底（3)，所述的掩模 吸收层（1)为周期性条状结构，其特征在于：该方法对所述的掩模吸收层（1)采用等效薄掩 模模型（4)建模，对所述的含缺陷多层膜（2)采用分割法结合等效膜层法建模，该方法包括 如下步骤： 1)仿真掩模吸收层衍射谱： 所述的掩模吸收层（1)的等效薄掩模模型（4)的近似复透射系数为t'（X):
-p p 、 2^<X<2^ 其中, WW ,，χ轴为水平方向的坐标轴，坐标原 乂-I -P rp 1 th -< X <-Ο,?Ι?ι- < ·\* < - 、2w2w 2w2w 点位于孤立空的中间位置，t(x)为无限薄掩模的透射系数，P为掩模上的孤立空的尺寸，W为掩模上的图形周期的尺寸，ta为孤立空尺寸P范围内的等效透射系数，tb为Pabs范围内的 等效透射系数，Pabs为图形周期内吸收层的宽度，即Pabs =W-P,AeW为等效薄掩模模型（4) 的边界修正脉冲，A为所述修正脉冲的振幅，Φ为所述修正脉冲的相位； δ (X)定义为X尹〇时δ(X)= 〇,并且?5(-v)山' = 1; J-OO 对复透射系数t'（X)进行傅里叶变换得到所述等效薄掩模模型（4)的衍射谱为：
其中，m为所述等效薄掩模模型（4)的衍射谱的衍射级次，m的取值范围由所需的衍射 级次决定，通常取值范围为-w/λ和w/λ之间任意所需的整数区间，λ为极紫外光刻机的 工作波长； 入射光（6)为倾斜单位平面波，倾角表示为入射光方向与ζ轴的夹角P和入射光方向 投影于x-o-y平面与X轴的夹角θ，所述掩模吸收层（1)的衍射谱为：
其中，Fthin(aαin，ββin) =Fthin(aαin)δ(ββJ，e 此为光从 所述掩模吸收层（1)上表面到达所述等效薄掩模模型（4)的等效面位置的附加相位， 为光从所述等效薄掩模模型（4)的等效面位置到达所述掩模吸收层（1)下 表面的附加相位，ain和β?η分别为所述入射光（6)的X轴和y轴方向的方向余弦，且%,=sinpcosi9，見=sinpsin0，％为X轴方向m级次衍射光的方向余弦，并且α^πιλ， 1为7轴方向m级次衍射光的方向余弦，二维图形时βπ=i3in，dabs为所述掩模吸收层（1) 的厚度； 其中，
为复透射糸数的傅里叶变怏，即所述等效溥掩模模型（4)的佑射谐； 通过商用光刻仿真软件Dr.LiTHO进行严格仿真得到所述掩模吸收层（1)衍射谱的数 值分布，将Fthidt(am，βπ;α?η，β?η)与得到的衍射谱数值分布中的任意相应的三个衍射级 次的衍射谱匹配得到三元一次方程组，解方程组得到复透射系数表达式中的参数ta、tb和 Ae^的值，并且该参数值仅在改变所述掩模吸收层（1)材料和厚度时需要重新求解，即对 于同一材料和厚度，只需求解一次参数即可； 2)仿真含缺陷多层膜反射后的衍射谱： 将所述含缺陷多层膜（2)分为无缺陷部分（21)和含缺陷部分（22)，其中所述的含缺陷 部分（22)的范围为缺陷影响多层膜的复反射系数的水平范围，如高斯型缺陷的含缺陷部 分的范围为缺陷中心向周围扩展距离为含缺陷多层膜表面缺陷的半峰全宽得到的范围，所 述无缺陷部分（21)的复反射系数由等效膜层法求得，并且对于同一入射角，整个无缺陷部 分的复反射系数是相同的； 将所述含缺陷部分（22)沿X轴方向等分为N小份，N为奇数，每一小份的多层膜中各 膜层之间是平行的，并且各层的厚度由该小份多层膜的中心位置的各膜层厚度决定，每一 小份多层膜的复反射系数由等效膜层法求得，其中在一个周期内所述无缺陷部分（21)的 宽度为W1，所述含缺陷部分（22)的宽度为W2，则所述含缺陷部分（22)等分后的每份宽度 为w2/N; 通过等效膜层法求得所述无缺陷部分（21)的复反射系数和所述含缺陷部分（22)中一 系列小份多层膜（2201，2202, 2203)的复反射系数；由此得到所述含缺陷多层膜（22)反射 后的衍射谱为：
其中，& = 2界2/\￥,1：为叉轴方向的坐标,取值为〇,±^，±^^,±￥,...,±^~1：_|，€[ (1和 β,分别为所述含缺陷多层膜（2)反射后的q级衍射光的沿X轴方向和y轴方向的方向余 弦，q为所述含缺陷多层膜⑵衍射谱的衍射级次，取值范围与m相同，A为m级衍射光的 衍射角，且A=arCC〇S(Vl- < -允)，以为采用等效膜层法求得的入射角为％;时所述无 缺陷部分（21)的复反射系数，/'(MU为采用等效膜层法求得的入射角为，《时t坐标处所 述含缺陷部分（22)的复反射系数，hjt)为所述含缺陷多层膜（1)的所述含缺陷部分（22) 的上表面t坐标处的缺陷高度； 3)仿真含缺陷掩模衍射谱： 所述含缺陷多层膜（2)反射的衍射光再次经过所述掩模吸收层（1)的衍射，在所述掩 模吸收层（1)的上表面得到含缺陷掩模衍射谱：
其中，η为含缺陷掩模衍射谱的衍射级次，取值范围与m相同，αη，βη分别为η级衍射 光的沿X轴方向和y轴方向的方向余弦； GUη，βη)即所要仿真的含缺陷掩模衍射谱。
2.根据权利要求1所述的极紫外光刻含缺陷掩模衍射谱的快速严格仿真方法，其特征 在于，所述的等效膜层法求解多层膜的复反射系数的步骤如下： ① 设多层膜共有M层，第M层与基底相邻，第1层与真空相邻，设真空为第O层，基底为 弟Μ+1层； ② 把第M-I层到第O层视为一个整体F1，则基底、第M层和F1构成了一个单层膜，此单 层膜的复反射系数为：
其中，为光以角由第M-I层入射到第M层的复反射系数，rM(M+1) (ΘΜ)为光以ΘΜ角由第M层入射到基底的复反射系数，ΘΜ可由入射到多层膜的入射 角根据iViSir^Θ^1) =nMsin(θΜ)求得，ηΗ、ηΜ分别为第M-I层介质复折射率《n、 第M层介质复折射率心的实部，％(ΘΜ)为光在第M层膜中往返一次的相位变化，且 %队）=exP(-./$2AAcos0w)，dM 为第M层膜的厚度； ③ 把第M-2层到第O层视为一个整体F2，基底和第M层视为一个整体P2，则第M-I层、 F2和P2构成一个单层膜，其复反射系数为
其中，ιν2)αΗ)(θΜ-2)为光以ΘΜ_2角由第M-2层入射到第M-I层的复反射系数，可 由入射到多层膜的入射角根据nM_2sin(ΘM_2) =ni^sir^Θ^1)求得，nM_2、Iv1分别为第Μ-2 层介质复折射率％-2、第M-I层介质复折射率/lu的实部，Ssh (ΘM_i)为光在第M-I层膜中 2ττ 往返一次的相位变化，且(V1为第M-I层膜的 A 厚度； ④ 把第i-Ι层到第〇层看成一个整体FM_i+1，基底到第i+Ι层视为一个整体PM_i+1，则第 i层、FM_i+1和PM_i+1构成一个单层膜，其复反射系数为
其中，r(i_m(θη)为光以θη角由复折射率为L的第i-Ι层膜介质入射到复折射率 为乓的第i层膜介质的复反射系数，L⑷）为光以Si角由第i层膜介质入射到PM_i+1的复 反射系数，ΘH为光入射角，Θi为以ΘH角由第i-ι层膜介质入射到第i层膜介质中的 折射角，其满足叫_18；[11(0卜1)=1^；[11(0 1)，]^_1、1^分别为41、戈的实部，81(0 1)为光在 第i层膜中往返一次的相位变化，且.V,.⑷）=cxp(-/^_2/V/,.c〇；^.)，Cli为第i层膜的厚度， λ i为Μ-2到1的整数； ⑤由i=M-2开始取值，重复④过程，直到i= 2,当i= 1时，把基底（第M+1层）到 第2层视为一个整体PM，则第1层、真空层（第O层）和Pm构成一个单层膜，其复反射系数：
其中，(Gtl)为光以Qtl角由复折射率为七的真空层入射到复折射率为&的第1层介 质的复反射系数，6供)为光以Θi角由第1层膜介质入射到PM_2的复反射系数，PM_2为基底 到第3层膜组成的整体，Qtl为光入射角，Q1为以Qtl角由真空入射到第1层膜介质中的折 射角，其满足IitlSin(ΘJ=npin(ΘJ，n(l、Ii1分别为^A的实部，S1 (ΘD为光在第1层 膜中往返一次的相位变化，且\Cl1为第1层膜的厚度；由此， A 采用等效膜层法计算多层膜的复反射系数为：
其中，P为入射到多层膜上的入射角。
【文档编号】G06F17/50GK104238282SQ201410487246
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】刘晓雷, 李思坤, 王向朝, 步扬, 管文超 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所