[发明专利]基于双目标遗传算法的极紫外多层膜高精度表征方法

说明书

本发明公开了一种基于双目标遗传算法的极紫外多层膜高精度表征方法，该方法通过将实数编码的非支配排序遗传算法(NSGA‑II)应用于EUV多层膜的掠入射X射线反射谱与EUV反射谱的实验结果的联合拟合。将EUV多层膜的掠入射X射线反射谱与EUV反射谱作为双目标遗传算法的优化目标，进化获得接近Pareto前沿的非支配解集，利用Levenberg‑Marquart算法对非支配解集中两个拟合目标的拟合残余较小的优秀个体进一步优化，获得两个拟合目标拟合残余最小的最佳结构参数。本发明解决了基于单目标拟合(掠入射X射线反射谱或EUV反射谱)求解中的多解问题，并避免了将两个拟合目标简单加和联合拟合求解时，目标之间相互影响，甚至严重倾向于其中一个目标造成多层膜微观结构表征精度不高的问题。

技术领域

本发明具体涉及一种在极紫外(EUV)光刻技术中使用的多层膜反射镜所需的EUV多层膜微观结构的高精度表征方法。

背景技术

EUV光刻技术被认为是满足半导体产业需求的，最有希望的下一代光刻技术。但在EUV波段，几乎所有的材料都是不透明的，且折射率非常接近1，所以EUV光学系统不能采用传统的折射光学元件，而必须采用反射式光学系统。因此，实现EUV光线高反射率的多层膜成为EUV光学系统的核心光学元件，同时，EUV多层膜也成为EUV光学领域科技研发的热点与核心，受到国内外研究团队的普遍关注。

EUV多层膜获得高反射率的材料随着光学系统所采用的光波长不同而不同，以光波长集中在13.5nm范围的曝光光学系统为例，多层膜多采用钼(Mo)层和硅(Si)层逐次叠加的Mo/Si多层膜，该多层膜对于垂直正入射的EUV光线能够实现65％～68％的反射率。虽然，在实验上可以研制出反射率较高的EUV多层膜，但由于EUV多层膜是一个结构较为复杂的体系，其微观结构的高精度表征仍存在较高的难度，而且只有实现了EUV多层膜的微观结构的高精度表征，才能实现多层膜工艺的优选提供理论依据，以及为复杂非周期EUV多层膜的设计提供必要的理论计算参数。研究分析表明，EUV多层膜微观结构表征难度较高的原因有三方面：(1)多层膜膜层之间存在扩散，而扩散层的厚度仅为nm量级。以Mo/Si多层膜为例，多层膜的扩散膜层一般为Mo层和Si层之间化学反应生成的MoSi₂薄膜，其厚度在1-3nm之间；(2)多层膜膜层间的界面粗糙度很难进行精确表征，而界面粗糙度对多层膜的反射率存在巨大的影响；(3)多层膜各膜层材料的密度决定了镀制的材料的光学折射率，而nm级厚度的膜层密度很难进行直接测量。

为实现Mo/Si多层膜微观结构的表征与分析，在EUV多层膜的检测方面普遍采用的方法有掠入射X射线反射(GIXR)光谱的拟合求解、EUV反射谱拟合求解和透射电子显微镜(TEM)观测等检测方法。在上述方法中，GIXR是一种无损的高精度检测方法，但缺点在于该检测的信号噪声较大，理论模型所需的非线性拟合求解的参数较多，并且GIXR所采用的硬X射线对多层膜膜层间的扩散层的物理特性不敏感；EUV反射谱的噪声较小，但等周期多层膜的光谱反射曲线较为简单，很难通过其拟合求解获得多层膜的高精度结构参数信息；TEM方法虽然可直接对多层膜膜层结构进行观测，但该方法是一种破坏性检测方法，且其表征精度不高，一般作为多层膜微观结构表征的参考。

发明内容

为解决现有EUV多层膜微观结构高精度表征中存在的问题，本发明提供了一种基于双目标遗传算法的极紫外多层膜高精度表征方法，该方法基于双目标遗传算法，联合等周期EUV多层膜的GIXR和EUV反射谱，通过双目标遗传算法的拟合求解和进化，获得精度较高的极紫外多层膜的微观结构参数，解决以往基于单一检测结果(多层膜的GIXR或EUV反射谱)所具有的表征精度不高的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

基于双目标遗传算法的EUV多层膜高精度表征方法，包括如下步骤：