一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及半导体生产的光刻工艺技术领域，具体而言，涉及一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法及装置。本申请提供一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，包括：确定光源的极化类型；基于所述极化类型，建立进入光瞳的入射光线场强的传输矩阵，所述传输矩阵描述入射光线场强的传输变化；基于所述光源的极化类型和所述入射光线场强的传输关系，建立矢量计算光刻模型得到描述物理光学的多个交叉传递函数；基于所述物理光学的多个交叉传递函数计算矢量光刻模型在光阻层上的光强分布。

A method and device for calculating lithography model based on polar coordinate vector

【技术实现步骤摘要】
一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法及装置
本申请涉及半导体生产的光刻工艺
，具体而言，涉及一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法及装置。
技术介绍
在现代的集成电路制造产业中，在先进工艺节点的光刻工艺，针对主流的波长193nm的光源，普遍采用浸入式光刻提高数值孔径NA的大小，来实现光刻工艺分辨率的提升，是一种普遍用于半导体器件生产的分辨率增强技术RET。随着数值孔径的增大，入线光线将以较大的入射角进入光刻胶层，相对于正常入射的光线，光线的相位及振幅将有极大的不同。光刻工艺自45nm工艺节点开始，193nm波长的浸没式光刻技术普遍用于半导体器件生产的光刻工艺过程，通过入射光线折射增加数值孔径的大小，浸没液体为折射率1.44的去离子水。国内晶圆厂甚至在55nm工艺节点，已经采用浸没式光刻技术。针对高数值孔径的光刻工艺，标量计算光刻模型能够满足仿真计算的需求，研究人员开始考虑矢量模型。在45nm工艺节点，考虑光源极化的矢量模型变得十分重要。在一些矢量计算光刻模型的实现中，掩模版图形在光刻胶上成像的模拟预测的时候，对于通过光瞳中的极化光源发出的入射光线，在光刻胶上发生光化学反应，形成近似掩模图形的图案轮廓。基于标准笛卡尔坐标系用一组复杂的数学模型描述矢量计算光刻，通过计算场强的传输矩阵和交叉传递函数，然后通过标准采样，采用快速傅里叶变换计算，引入了采样误差，从而使得计算光刻模型一定程度上能够用于掩模版图形在光刻胶上成像的预测。但是，在实际的计算过程中，场强的传输矩阵M为满阵，考虑偏振光带来的效应，需要计算多达五种类型的交叉传递函数，其解析计算过程非常复杂难以实现，需要较多的仿真计算时间，且标准采样和快速傅里叶变换计算受限于正交坐标系，势必引入采样误差，误差累计导致最终计算光刻模型建模的失败，即计算光刻模型不能够被用于其它掩模版图形在光刻胶上成像的有效预测。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法及装置，通过极化光源装置、偏振光线场强传输矩阵装置、物理光学描述装置和矢量计算光刻模型装置提出一种极坐标描述下光线偏振的描述装置，简便的计算光刻模型装置，用于先进工艺节点的OPC光刻模型的建模，最终一定程度上可以提升矢量计算光刻模型的精度和预测速度。。本申请的实施例是这样实现的：本申请实施例的第一方面提供一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，包括：确定光源的极化类型，所述极化类型包括：Xlinear、Ylinear、TE、TM、Circular和XY4Sector；基于所述极化类型，建立进入光瞳的入射光线场强的传输矩阵，所述传输矩阵描述入射光线场强的传输变化；基于所述光源的极化类型和所述入射光线场强的传输关系，建立矢量计算光刻模型得到描述物理光学的多个交叉传递函数；基于所述物理光学的多个交叉传递函数计算矢量光刻模型在光阻层上的光强分布。可选地，所述入射光线包括光源的极化部分光线和光源的非极化部分光线，所述光源的极化部分光线的电场可以分解在径向描述电场和角向描述电场上。可选地，所述传输矩阵可以描述包括径向光线偏振和角向光线偏振对入射光线场强的影响，其公式如下：其中，第一列表示径向光线分别对方向上偏振项的影响，第二列表示角向光线分别对方向上偏振项的影响；径向的场强仅影响径向方向及z方向，角向的场强仅与自己相关；Jones矩阵描述了光瞳对光偏振的改变，表示光瞳透镜对径向光线偏振的影响，表示光瞳透镜对角向光线偏振的影响；光阻层以及光瞳的折射效应，即M的建立。可选地，所述传输矩阵在无限深的光阻层模型可以描述为：其中，表示在介质中传输系数，表示在光刻胶中传输系数，为光线的入射角，为折射角。可选地，所述传输矩阵在光阻层内部考虑折射及反射的影响时可以描述为：其中，为TM模式下的反射系数，为TE模式下的反射系数，为光线的入射角，为折射角。可选地，基于所述光源的极化类型和所述入射光线场强的传输关系，建立矢量计算光刻模型，其表示为：其中，为获取光阻像的位置坐标，为描述物理光学的交叉传递函数，为积分矢量坐标，为掩模版函数，为掩模函数的共轭。可选地，所述物理光学的多个交叉传递函数包括光源的对非极化部分的交叉传递函数和光源的极化部分的交叉传递函数，其表示如下：其中，表示频域上矢量，表示频域上矢量，表示积分变量，表示光瞳函数，表示光瞳函数的共轭，表示光源函数，表示特定方向的电场描述；表示非极化光源的交叉传递函数，表示位置出光线方向分别对方向上电场偏振项的影响，表示相应函数的共轭，相互正交且独立,得到：表示径向交叉传递函数，表示角向交叉传递函数，及表示径向及角向场强传递函数，其中式中，表示径向的电场描述，表示角向的电场描述。可选地，基于所述物理光学的多个交叉传递函数计算矢量光刻模型在光阻层上的光强分布包括以下步骤：基于所述多个交叉传递函数，对其采取矩阵分解得到核函数，满足：式中，为空间上的向量坐标，基于所述核函数以及掩模图形函数，计算得到光源的非极化部分在光阻层上的光强分布和光源的极化部分在光阻层上的光强分布与，其表示如下：其中，表示空间坐标向量，表示掩模版函数，表示非极化交叉传递函数分解的核函数，表示极化光源对应的交叉传递函数分解的核函数；基于所述光源的极化部分的光强分布和所述光源的非极化部分的光强分布，计算获得最终光强分布，其表示如下：其中，表示空间坐标向量，p表示光源极化因子，表示光源非极化部分的光强分布，表示光源极化部分的光强分布。可选地，所述物理光学的多个交叉传递函数为双线性函数形式，用于快速计算得到核函数预测图形。本申请实施例的第二方面提供一种基于极坐标矢量计算光刻模型的装置，包括；极化光源装置，所述极化光源装置用于极化光源的场强配置，并确定光源的极化类型；偏振光线场强传输矩阵装置，所述偏振光线场强传输矩阵装置用于建立进入光瞳的入射光线场强的传输矩阵，所述传输矩阵描述入射光线场强的传输变化；物理光学描述装置，所述物理光学描述装置用于建立矢量计算光刻模型得到描述物理光学的多个交叉传递函数；矢量计算光刻模型装置，所述矢量计算光刻模型装置用于建立矢量计算光刻模型并综合所述物理光学的多个交叉传递函数、入射光线场强的传输矩阵以及光源的极化类型计算矢量光刻模型在光阻层上的光强分布。本申请实施例的有益效果包括：集成电路制造产业中的关键仪器光刻机，其关键零部件透镜为圆对称结构，本申请提供的极坐标条件下的矢量计算光刻模型将更加契合其物理参数；通过极化光源装置，给出一组全新的正交场强描述，任意入射光线的场强都可以分解在该组正交场强上，将入射光线由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，其特征在于，包括：/n确定光源的极化类型，所述极化类型包括：X linear、Y linear、TE、TM、Circular和XY4 Sector；/n基于所述极化类型，建立进入光瞳的入射光线场强的传输矩阵，所述传输矩阵描述入射光线场强的传输变化；/n基于所述光源的极化类型和所述入射光线场强的传输关系，建立矢量计算光刻模型得到描述物理光学的多个交叉传递函数；/n基于所述物理光学的多个交叉传递函数计算矢量光刻模型在光阻层上的光强分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，其特征在于，包括：
确定光源的极化类型，所述极化类型包括：Xlinear、Ylinear、TE、TM、Circular和XY4Sector；
基于所述极化类型，建立进入光瞳的入射光线场强的传输矩阵，所述传输矩阵描述入射光线场强的传输变化；
基于所述光源的极化类型和所述入射光线场强的传输关系，建立矢量计算光刻模型得到描述物理光学的多个交叉传递函数；
基于所述物理光学的多个交叉传递函数计算矢量光刻模型在光阻层上的光强分布。


2.根据权利要求1所述的一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，其特征在于，所述入射光线包括光源的极化部分光线和光源的非极化部分光线，所述光源的极化部分光线的电场可以分解在径向描述电场和角向描述电场上。


3.根据权利要求1所述的一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，其特征在于，所述传输矩阵可以描述包括径向光线偏振和角向光线偏振对入射光线场强的影响，其公式如下：



其中，第一列表示径向光线分别对方向上偏振项的影响，第二列表示角向光线分别对方向上偏振项的影响；
径向的场强仅影响径向方向及z方向，角向的场强仅与自己相关；
Jones矩阵描述了光瞳对光偏振的改变，表示光瞳透镜对径向光线偏振的影响，
表示光瞳透镜对角向光线偏振的影响；
光阻层以及光瞳的折射效应，即M的建立。


4.根据权利要求3所述的一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，其特征在于，所述传输矩阵在无限深的光阻层模型可以描述为：



其中，表示在介质中传输系数，表示在光刻胶中传输系数，为光线的入射角，为折射角。


5.根据权利要求4所述的一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，其特征在于，所述传输矩阵在光阻层内部考虑折射及反射的影响时可以描述为：



其中，为TM模式下的反射系数，为TE模式下的反射系数，为光线的入射角，为折射角。


6.根据权利要求1所述的一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，其特征在于，基于所述光源的极化类型和所述入射光线场强的传输关系，建立矢量计算光刻模型，其表示为：



其中，为获取光阻像的位置坐标，为描述物理光学的交叉传递函数，为
积分矢量坐标，为掩模版函数，为掩模函数的共轭。


7.根据权利要求1所述的一种基于极坐标矢量计算光刻模型的方法，其特征在于，所述物理光学的多个交叉传递函数包括光源的对非极化部分的交叉传递函数和光源的极化部...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪莲，周洁云，崔绍春，
申请(专利权)人：墨研计算科学南京有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32