[发明专利]基于斜入射校正的极紫外光刻掩模衍射谱仿真方法

说明书

一种基于斜入射校正的极紫外光刻掩模衍射谱快速仿真方法，针对光源斜入射的情况，对基于边界点脉冲的吸收层模型进行参数校正，得到了准确的吸收层衍射谱，将无缺陷多层膜近似为单平面，其反射系数幅值和相位通过对严格仿真结果进行插值得到。本方法依次仿真吸收层衍射谱、多层膜反射谱、吸收层衍射谱，得到极紫外光刻掩模衍射谱。本发明可快速准确地仿真任意入射角照明下的极紫外光刻掩模的衍射谱。

技术领域

本发明涉及极紫外光刻掩模，特别是一种基于斜入射校正方法的极紫外光刻掩模衍射谱的快速仿真方法。

背景技术

极紫外光刻技术(EUVL)是极具应用前景的下一代光刻技术，即将被用于7nm及以下节点的芯片大规模量产制造中。它采用波长为13.5nm的曝光光源，单次曝光的分辨率大于传统的深紫外光刻技术(DUVL)。由于大多数材料对13.5nm极紫外光存在较强的吸收作用，因此极紫外光刻技术采用了反射式的掩模以及反射式的光学系统，同时照明光源存在6°大小的主入射角。这些不同于DUVL的设计带来了特有的掩模3D效应，例如和掩模图形有关的最佳焦面偏移效应以及阴影效应等，从而降低光刻成像质量。随着技术节点的减小，这些3D效应会更加明显，此时通过Hopkins近似将正入射条件下的掩模衍射计算结果进行简单频移来得到倾斜照明条件下的掩模衍射结果已经不够精确，因此需要考虑入射角对掩模衍射谱的影响。

严格电磁场仿真通常被认为具有最高的仿真精度，常见的严格仿真方法如时域有限差分法(FDTD)(参见在先技术1，T.Pistor，Y.Deng，and A.Neureuther，“Extremeultraviolet mask defect simulation：low-profile defects”，J.Vac.Sci.Technol.B18，2926-2929(2000))，波导法(WG)(参见在先技术2，PeterEvanschitzky and Andreas Erdmann，“Fast near field simulation of optical andEUV masks using the waveguide method”，Proc.SPIE Vol.6533，65330Y(2007))等将EUV掩模按照一定的分解策略划分成网格结构，通过求解Maxwell方程组，得到照明光经过掩模后的电磁场分布。严格仿真虽然精度高，但需要消耗大量的计算资源和时间，无法应用于大面积掩模仿真优化研究中。为此，一系列简化的快速仿真模型被提出。针对极紫外光刻的M3D+模型(参见在先技术3，Peng Liu，Xiaobo Xie，Wei Liu，Keith Gronlund，“Fast 3Dthick mask model for full-chip EUVL simulations”，Proc.SPIE 8679，ExtremeUltraviolet(EUV)Lithography IV，86790W(1April 2013))和基于域分解算法的Edge-DDM模型(参见在先技术4，Michael C.Lam，Kostas Adam，David Fryer，Christian Zuniga，Haiqing Wei，Michael Oliver，Chris H.Clifford，“Accurate 3DEMF mask model forfull-chip simulation”，Proc.SPIE 8683，Optical Microlithography XXVI，86831D(12April 2013))均通过提前计算并存储各种情况下掩模衍射近场数据，应用时通过查表得到相应结果。上述两种模型虽然精度较高，但都需要提前存储大量数据，没有研究不同入射角下掩模衍射计算结果的变化规律，应用时对于数据库中没有的条件需要重新通过严格仿真计算。研究人员提出了一种基于边界点脉冲修正和掩模结构分解的EUV掩模模型(参见在先技术5，曹宇婷，王向朝，步扬，“极紫外光刻接触孔掩模的快速仿真计算”,光学学报，2012，32(07)：53-57)，研究了掩模衍射谱的解析表达式，模型物理意义清晰，计算速度快，但由于模型中将边界点脉冲设置为常数，无法完全体现入射角变化对掩模衍射计算结果的影响，在掩模图形尺寸和周期变小时计算误差增大。此外，有人提出了一种基于变量分离分解法的EUV接触孔掩模衍射谱计算方法(参见在先技术6，张恒，李思坤，王向朝，“基于变量分离分解法的极紫外光刻三维掩模快速仿真方法”，光学学报，2017，37(05)：43-51)，通过将二维掩模分解为x,y方向两个一维掩模，分别使用严格仿真方法计算衍射谱，并计算克氏积得到掩模的二维衍射谱，大大加快了仿真速度，但由于变量分离的原理，该技术只能计算具有对称性的矩形开孔图形的掩模，具有一定的局限性。