获取基于BL模型的三维掩膜空气中成像的方法技术

本发明专利技术提供一种获取基于BL模型的三维掩膜空气中成像的方法，属于光刻分辨率增强技术领域。当所述的掩膜为二值掩膜时，通过计算掩膜图形对应的总中央透射区域对应的透射率以及边界层的透射率，获取掩膜图形中各像素点对应的FTE和FTM进而计算出空气中成像；当所述的掩膜为PSM时，通过计算不同开口对应中央透射区域的透射率以及其对应的边界层的透射率，获取掩膜图形中各像素点对应的FTE和FTM进而计算出空气中成像；因此本发明专利技术对二值掩膜和PSM同样适用。同时本发明专利技术利用霍普金斯模型，对部分相干光源所包含的各相干点光源的空气中成像进行叠加，因此本发明专利技术适用于采用部分相干光源作为照明系统的光刻机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种获取基于边界层(boundary layer,BL)模型的三维掩膜空气中成像的方法，属于光刻分辨率增强

技术介绍
当前的大规模集成电路普遍采用光刻系统进行制造。光刻系统主要分为照明系统(光源)、掩膜、投射系统及晶片等四部分。光源发出的光线经过聚光镜聚焦后入射至掩膜，掩膜的开口部分透光；经过掩膜后，光线经由投射系统入射至晶片，这样掩膜图形就复制在晶片上。目前主流的光刻系统是193nm的ArF深度紫外光刻系统，随着光刻技术节点进入45nm-22nm，电路的关键尺寸已经远远小于光源的波长，因此光的干涉和衍射现象更加显著，导致光刻成像产生扭曲和模糊，为此光刻系统必须采用分辨率增强技术以提高成像质量。光刻系统中的掩膜主要包含二值掩膜和相移掩膜(phase-shifting mask,PSM)等。对于二值掩膜，从掩膜所有开口透过的光线电场强度具有相同的相位。对于PSM，其为一种重要的光刻分辨率增强技术，传统意义上的PSM采用透光介质和阻光介质制成，透光部分对光线而言相当于开口，通过目标图形预先改变掩膜透光部分即开口的蚀刻深度，调制掩膜出射面的电场强度的相位，以达到提高成像分辨率的目的。但是，对于45nm-22nm技术节点，掩膜的三维效应对于掩膜优化方法的影响较之以往更为显著，并成为影响掩膜优化过程的关键因素之一。掩膜的三维效应是指当掩膜关键尺寸进入亚波长范围后，由掩膜三维结构导致的极化相关性、小孔透射误差、边缘衍射效应以及电磁场耦合等效应。特别的，为了调制通过掩膜光线的电场强度的相位，PSM采用与光源波长同一量级的蚀刻沟深，从而进一步加剧了掩膜的三维效应。在本申请人同日提出的《一种基于边界层模型的三维相移掩膜优化方法》的专利申请中，公开了一种同时优化相移掩膜的拓扑结构及光线通过掩膜开口后电场强度相位的方法，该优化方法能有效地补偿掩膜的三维效应，计算复杂度低，优化效率高。其基本思想是基于边界层模型，设置三维相移掩膜中相邻开口对应的中央透射区域的相位，使其具有 180°的相位差；基于边界层模型计算空气中成像，并将优化目标函数D构造为目标图形与空气中成像之差的欧拉距离的平方；利用优化目标函数D的梯度信息引导PSM优化方向。 在上述方法中计算空气中成像是实现对三维掩膜优化的一个关键步骤。现有技术(J. Opt. Soc. Am. A, 2009, 26 :1687-1695)公开了一种利用边界层模型计算三维掩膜空气中成像的方法。但该方法具有以下两方面的不足。第一，该方法只针对二值掩膜。但是，在45nm-22nm光刻技术节点中，PSM较之二值掩膜具有更为显著的三维效应， 而上述方法却无法适用于PSM的情况。第二，该方法只针对相干成像系统。但是，实际的光刻系统都是部分相干成像系统，而上述方法无法完成对部分相干成像系统的空气中成像的计算。
技术实现思路
本专利技术涉及一种获取基于BL模型三维掩膜空气中成像的方法，该方法可以实现对二值掩膜和PSM空气中成像的计算，并且适用于部分相干成像系统。实现本专利技术的技术方案如下一种获取基于BL模型三维掩膜空气中成像的方法，具体步骤为步骤Al、基于BL模型计算三维掩膜TE极化波对应的近场分布Fte和TM极化波对应的近场分布F ;当所述的掩膜为二值掩膜时，则掩膜图形中开口对应的总中央透射区域的透射率为1，阻光部分的透射率为0，边界层透射率分别为St和\，边界层宽度为w ；设像素尺寸为 P，则所述边界层宽度w包含d = w/p个像素；TE极化波对应的近场分布Fte为式(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种获取基于ＢＬ模型三维掩膜空气中成像的方法，其特征在于，具体步骤为：步骤Ａ１、基于ＢＬ模型计算三维掩膜ＴＥ极化波对应的近场分布ＦＴＥ和ＴＭ极化波对应的近场分布ＦＴＭ；当所述的掩膜为二值掩膜时，则掩膜图形中开口对应的总中央透射区域的透射率为１，阻光部分的透射率为０，边界层透射率分别为ｓｔ和ｓｎ，边界层宽度为ｗ；设像素尺寸为ｐ，则所述边界层宽度ｗ包含ｄ＝ｗ／ｐ个像素；ＴＥ极化波对应的近场分布ＦＴＥ为式（１）：ＴＭ极化波对应的近场分布ＦＴＭ为式（２）：其中，Γ（ｘ，ｙ）为总中央投射区域上各像素点对应的像素值，即各像素点对应的透射率；当所述的掩膜为ＰＳＭ时，则掩膜图形中０°相位开口对应的中央透射区域的透射率为１或－１，边界层透射率为ｓｔ１和ｓｎ１，边界层宽度为ｗ１；若０°相位开口对应的中央透射区域的透射率为１，则１８０°相位开口对应的中央透射区域的透射率为－１，否则１８０°相位开口对应的中央透射区域的透射率为１，边界层透射率为ｓｔ２和ｓｎ２，边界层宽度为ｗ２；阻光部分对应的透射率为０；设像素尺寸为ｐ，则０°相位开口对应的边界层宽度ｗ１包含ｄ１＝ｗ１／ｐ个像素，１８０°相位开口对应的边界层宽度ｗ２包含ｄ２＝ｗ２／ｐ个像素；ＴＥ极化波对应的近场分布ＦＴＥ为式（３）：ＴＭ极化波对应的近场分布ＦＴＭ为式（４）：步骤Ａ２、根据ＦＴＥ和ＦＴＭ利用霍普金斯模型计算空气中成像为式（９）和式（１０）：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｉ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ＴＥ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｓ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｐｈｉ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｈ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＆ＣｉｒｃｌｅＴｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｆ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ＴＥ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）９（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｉ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ＴＭ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｓ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｐｈｉ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｈ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＆ＣｉｒｃｌｅＴｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｆ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ＴＭ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）１０（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）其中，ｈｍ为第ｍ个相干系统分量对应的冲击响应；φｍ为第ｍ个相干系统分量对应的傅里叶级数的系数，ｍ＝１，２，３……Ｓ，Ｓ为部分相干光源中所包含的点光源的个数；步骤Ａ３、将ＩＴＥ和ＩＴＭ进行叠加获取空气中成像Ｉ。...

【技术特征摘要】
1. 一种获取基于BL模型三维掩膜空气中成像的方法，其特征在于，具体步骤为 步骤Al、基于BL模型计算三维掩膜TE极化波对应的近场分布Fte和TM极化波对应的近场分布F ；当所述的掩膜为二值掩膜时，则掩膜图形中开口对应的总中央透射区域的透射率为1， 阻光部分的透射率为0，边界层透射率分别为St和sn，边界层宽度为w ；设像素尺寸为p，则所述边界层宽度w包含d = w/p个像素；2. 一种获取基于BL模型三维掩膜空气中成像的方法，其特征在于，具体步骤为步骤Bi、基于BL模型计算三维掩膜TE极化波对应的近场分布Fte和TM极化波对应的近场分布F ；当所述的掩膜为二值掩膜时，则掩膜图...

【专利技术属性】
技术研发人员：马旭，贡萨洛·阿尔塞，李艳秋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11