[发明专利]基于Abbe矢量成像模型获取掩膜空间像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Abbe(阿贝)矢量成像模型获取掩膜空间像的方法，属于光刻分辨率增强技术领域。

背景技术

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(包括光源和聚光镜)、掩膜、投影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，光线经由投影系统入射至涂有光刻胶的晶片上，这样就将掩膜图形复制在晶片上。

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，用以提高成像质量。相移掩膜(phase-shifting mask PSM)和光学邻近效应校正(optical proximity correction OPC)为重要的光刻分辨率增强技术。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。PSM通过预先改变掩膜透光部分(即开口)的拓扑结构和蚀刻深度，调制掩膜出射面的电场强度的幅度和相位，以达到提高成像分辨率的目的。OPC通过改变掩膜图形以及在掩膜上添加细小的辅助图形的方法，达到提高光刻成像分辨率的目的。

为了进一步提高光刻系统成像分辨率，目前业界普遍采用浸没式光刻系统。浸没式光刻系统为在投影物镜最后一个透镜的下表面与光刻胶之间添加了折射率大于1的透光介质，从而达到扩大数值孔径(numerical aperture NA)，提高成像分辨率的目的。由于浸没式光刻系统具有高NA(NA＞1)特性，而当NA＞0.6时，电磁场的矢量成像特性对晶片位置上的空间像的影响已经不能忽视，因此对于浸没式光刻系统其标量成像模型已经不再适用。为了获取精确的浸没式光刻系统的成像特性，必须采用矢量成像模型对浸没式光刻系统中的掩膜进行优化。

在本申请人同日提出的《一种基于Abbe矢量成像模型的相移掩膜优化方法》的专利申请中，公开了一种采用矢量模型对相移掩膜进行优化，使得其能够适应于高NA的浸没式光刻系统。其基本思想是：设置三维相移掩膜中相邻开口以及中央透射区域的相位，使其具有180°的相位差；设置变量矩阵Ω，将目标函数D构造为目标图形与当前掩膜对应的光刻胶中成像之差的欧拉距离的平方；利用变量矩阵Ω以及目标函数D引导相移掩膜的优化。在上述方法中获取光刻胶中成像是实现对相移掩膜优化的一个关键步骤，而掩膜对应的光刻胶中成像的计算是基于对应晶片位置上的空间像计算的，从而掩膜空间像的计算在掩膜的优化过程中起到至关重要的作用。

现有技术(Proc.if SPIE 2003.5040：78-91.)针对部分相干成像系统，提出了一种基于Hopkins(霍普金斯)公式的计算掩膜空间像的方法。其没有考虑投影系统对光源面上不同点光源入射光线的响应差异。但是由于光源面上不同位置光线的入射角度不同，其对投影系统的作用存在差异，因此采用现有方法获取的空气中成像与实际存在较大的偏差，进而影响掩膜的优化效果。

现有技术(Proc.of SPIE 2010.7640：76402Y1-76402Y9.)针对利用部分相干光源的部分相干成像系统，提出了一种计算空间像的方法。其没有给出矢量成像模型下空间像的矩阵形式的解析表达式，因此不适用于光刻模型的程序化处理，及高NA光刻系统中分辨率增强技术优化方法的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Abbe矢量成像模型获取掩膜空间像的方法。该方法对光刻系统的部分相干光源面进行栅格化，针对每一栅格区域中心点光源坐标获取空间像，并基于Abbe方法，对各点光源对应的空间像I(α_s，β_s)进行叠加，根据本方法获取空间像具有更高的准确性。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于Abbe矢量成像模型获取掩膜空间像的方法，具体步骤为：

步骤101、将掩膜图形M栅格化为N×N个子区域；

步骤102、根据部分相干光源的形状将光源面栅格化成多个点光源，用每一栅格区域中心点坐标(x_s，y_s)表示该栅格区域所对应的点光源坐标；

步骤103、针对单个点光源，利用其坐标(x_s，y_s)获取该点光源照明时对应晶片位置上的空间像I(α_s，β_s)；