[发明专利]极紫外光刻系统中与杂散光有关的镜面加工误差分析方法

说明书

技术领域

本发明属于光学设计仿真分析技术领域，具体涉及一种极紫外光刻系统中与杂散光有关的镜面加工误差分析方法。

背景技术

极紫外光刻技术(EUVL)是采用13.5nm的极紫外光(EUV)作为工作波长的下一代光刻技术(NGL)之一，是实现22nm及其以下技术节点的关键技术。由于其超短的曝光波长，系统成像除要满足极小的波像差(～1nm RMS)外，还需要充分考虑由光学元件加工粗糙度引起的光能散射。根据散射理论，由光学元件加工误差引起的光能散射主要可以分为三类，分别是低频粗糙度(Low Spatial Frequency Roughness，LSFR)引起的极小角度散射，向系统中引入基本像差，通常称作光学元件轮廓(Figure)；由中频粗糙度(Middle Spatial Frequency Roughness，MSFR)引起的小角度散射，使光能散射于整个视场内，导致像面形成一均匀的背景照明，从而降低空间成像对比度，通过称作杂散光(Flare)；由高频粗糙度(High Spatial Frequency Roughness，HSFR)引起的大角度散射将使光能溢出像面，导致能量下降，降低系统的产出。

极紫外光刻系统中的杂散光不同于深紫外光刻系统中的杂散光，它可以被认为是仅由光学元件加工误差引起的，而不同空间频率的加工误差对系统的影响不一，只有特定频域加工误差引起的光能散射才会向像面引入一均匀的背景照明，形成杂散光，降低空间成像对比度，缩小光刻工艺窗面积，从而增加工艺难度或导致光刻过程无法实现，而系统分配给杂散光的公差、光学元件加工误差中与杂散光有关的加工误差频域以及引入的杂散光数量均需在前期仿真和后期测定中被准确分析和测量，为光学元件加工提供指导。其中由中频粗糙度(MSFR)引入的杂散光将直接影响光刻能否实现，因此必须进行精确分析评估。

目前，与杂散光紧密相关的扩展中频粗糙度摄取并无统一标准或方法，导致同系列极紫外曝光实验装置杂散光分析不具备理论上的连贯性与一致性，如美国LLNL实验室的三套微视场极紫外光刻曝光系统(Micro Exposure Tools，MET)，尽管三套系统在结构上均采用了Swarzschild两镜结构，在功能上也具有一致性和传承性，但其对系统杂散光的定义各不相同，而在国内，国防科技大学利用小波变换将光学元件加工误差在频率域内不断进行分解，并根据不同频率域误差对空间成像质量的不同效果进行系统杂散光分析，但该基于小波变换的误差频段分析方法每进行一次小波变换，其数据点将减少一半，这便导致后续分析数据明显不足，失去可信度。

目前，行业中测量极紫外光刻系统杂散光水平多采用Kirk法，即对一具有一定尺寸的暗岛(高反射式掩模板上一孤立吸收区域)进行曝光，经曝光显影等光刻工艺后，完全清洗掉亮区和暗区所使用曝光剂量之比即为系统杂散光水平，但在该暗岛尺寸的选择上，目前行业内未形成统一标准或求解方法，导致杂散光测试结果高度依赖于其尺寸选择，且目前该尺寸选择与所要实现的工艺节点尺寸无明显关联。

发明内容

为了解决在极紫外光刻系统中与杂散光紧密相关的扩展中频粗糙度摄取无统一测量标准或求解方法而导致镜面加工误差分析较低的问题，本发明提供一种极紫外光刻系统中与杂散光有关的镜面加工误差分析方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

极紫外光刻系统中与杂散光有关的镜面加工误差分析方法，该方法的条件和步骤如下：

步骤一、最佳暗岛尺寸的求解

(1)确定仿真杂散光阈值；

(2)根据光刻原理确定暗岛尺寸的最小值λ为曝光波长，NA为投影曝光系统的像方数值孔径，该暗岛尺寸的最小值为投影曝光系统的极限分辨率，即在任何条件下均不能成功成像曝光；

(3)初始暗岛尺寸的最大值d_max＝D，该暗岛尺寸的最大值可以使暗岛的空间像在任何条件下其中心区域光强为0；

(4)取暗岛尺寸的最小值和最大值的平均值作为初始暗岛尺寸进入第一次光刻仿真；

(5)根据Kirk法中关于系统杂散光的定义和光刻仿真空间像得到杂散光水平，判断杂散光水平与仿真杂散光阈值的关系，若杂散光水平大于仿真杂散光阈值，说明初始暗岛尺寸d过小，则将d赋值于d_min并进入下一次仿真计算，若杂散光水平小于仿真杂散光阈值，说明初始暗岛尺寸d过大，则将d赋值于d_max并进入下一次仿真计算；