带辅助线条的双吸收层衰减相移掩模衍射场的计算方法技术

本发明专利技术提供一种带辅助线条的双吸收层衰减相移掩模衍射场的计算方法，具体步骤为：步骤一、设定电磁场展开时的空间谐波数n，并确定光栅坐标；步骤二、将包含辅助线条的光栅层介电常数进行Fourier级数展开；其中对TM偏振光，通过对介电常数倒数进行Fourier级数展开；步骤三、针对TE偏振光和TM偏振光，求解每层光栅的特征矩阵，再利用电磁场切向连续的边界条件，获取TE偏振光所对应的衍射场。本发明专利技术步骤二中将带辅助线条的双吸收层衰减相移掩模当作周期结构较复杂的双层一维矩形光栅，因此可以分析带辅助线条的双层亚波长衰减相移掩模的衍射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种带辅助线条的双吸收层衰减相移掩模衍射场的计算，属于光刻分辨率增强

技术介绍
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，就将掩模图形转移到晶片上。为了改善半密集、孤立线条的焦深，我们需要添加一些辅助线条。辅助线条(衬线)主要是利用在掩模上添加亚分辨辅助线条(Sub-Resolution Assist Feature, SRAF)改变其空间像的光场分布，使孤立线条的空间像能和密集线条的空间像具有相同的线宽，以达到校正邻近效应的目的。这些亚分辨辅助线条包括各种衬线和散射条。衬线和散射条的宽度及其与主特征图形的距离较为重要，需要根据具体情况进行优化，以期通过散射条影响位相频谱的变化实现对空间像的轮廓调节。这些散射条或衬线通过改善图形频谱中各种频率成分的能量和位相分布，有效地调整空间像的光强分布，而不会在抗蚀剂上形成图形，能起到改善线宽偏差，强化边角轮廓和增加曝光焦深的作用。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。这里我们重点介绍一种模拟仿真光刻中带辅助线条的双吸收层衰减相移掩模衍射的方法。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(Rigorous 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，透光区域的透过电场强度为1，不透光区域透过电场强度为0，两者所透过电场的相位皆为O。例如在6%衰减相移掩模(attenuated phase shift masks, Att.PSM)中，部分透光区透过率为6%且产生180°的相移，无吸收层区域透过率为I相移为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。由于掩模的辅助线条比波长更小，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，必须采用严格的电磁场模型来模拟带辅助线条的掩模的衍射。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, I"5,12 :1077-1086 ;LaserJournal, 2OO7, 28 :26-27)公开了一种利用多层近似的方法模拟任意面形介质光栅的衍射特性。但该方法具有以下两方面的不足。第一，该方法只分析周期相同的多层光栅结构。第二，该方法分析的是电介质光栅衍射特性，当分析TM偏振光入射有损掩模光栅时，收敛性变差。现有技术(J. Opt. Soc. Am. A, 1996，13 :779-784)公开了一种改善TM偏振收敛性的方法，但其只分析没有辅助线条的单层光栅的衍射。现有技术(LASERJOURNAL，29，3，2008)基于严格耦合波理论和遗传算法，介绍了亚波长结构偶数束Dammann光栅的设计方法，但其不能分析多层光栅结构的衍射。因此上述方法不适用于对带辅助线条的双吸收层衰减相移掩模衍射场的求解。
技术实现思路
本专利技术涉及一种，该方法，可以快速计算光刻中带SRAF的双层亚波长衰减相移掩模的衍射场。实现本专利技术的技术方案如下一种，具体步骤为步骤一、设定电磁场展开时的空间谐波数n，选定光栅中一周期，在X方向即光栅矢量方向上将主线条的中点选为原点0,设定主线条在X方向上起点至终点的坐标为(-X1 X1),主线条右端辅助线条在X方向上起点至终点的坐标为(X2 X3),主线条左端辅助线条在X方向上起点至终点的坐标为(-X3 -X2);步骤二、将包含辅助线条的光栅层介电常数进行Fourier级数展开；对于TE偏振光，贝U为 权利要求1.一种，其特征在于，具体步骤为 步骤一、设定电磁场展开时的空间谐波数n，选定光栅中一周期，在X方向即光栅矢量方向上将主线条的中点选为原点O,设定主线条在X方向上起点至终点的坐标为(-X1 X1)，主线条右端辅助线条在X方向上起点至终点的坐标为(X2 X3)，主线条左端辅助线条在X方向上起点至终点的坐标为(-X3 -X2); 步骤二、将包含辅助线条的光栅层介电常数进行Fourier级数展开； 对于TE偏振光,则为 D ε((χ)= X ε^^Ιπ τχΙK)h=-D ’ I ^r3 Inhx^ , 'r 2 , .Inhx^j "r 2 , .Inhx..ε(> = —nrdC Qxp(-j—^—)dx-X1X]X2 A 2I 二丌hx + J <,(exp(-y—)c/x] 对于TM偏振光，则为CO _/ε((χ)= I S(th exp(j'2^fec/ A) / =-co%=士 Jt3 其中，A为带辅助线条的双吸收层衰减相移掩模的周期，I = , D = η-1，ε χ(χ)为第I层光栅的介电常数，ε u h为第I层光栅相对介电常数第h个傅里叶Fourier分量，So为第I层光栅相对介电常数倒数的第h个Fourier分量，Iignl表示第I层光栅槽的折射率，nrd,i表不第I层光栅脊的折射率； 步骤三、针对TE偏振光，利用步骤二中的ε u，求解每层光栅的特征矩阵，再利用电磁场切向连续的边界条件，获取TE偏振光所对应的衍射场；针对TM偏振光，利用步骤二中的Sllh，求解每层光栅的特征矩阵，再利用电磁场切向连续的边界条件，获取TM偏振光所对应的衍射场。全文摘要本专利技术提供一种，具体步骤为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳秋，杨亮，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：