[发明专利]一种获取衍射近场分布的方法

说明书

本发明公开了一种获取衍射近场分布的方法，属于光刻技术领域，不但能够提高衍射近场分布计算结果的准确度，而且能够减少计算时间。方法包括：确定待获取衍射近场分布的目标掩模图形，并根据图形类型分割所述目标掩模图形，得到组成所述目标掩模图形的目标分割图形；确定与所述目标分割图形对应的目标核矩阵，并根据所述目标分割图形和所述目标核矩阵，得到与所述目标分割图形对应的目标区域衍射近场分布；拼接所有目标区域衍射近场分布，获取所述目标掩模图形的衍射近场分布。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，尤其涉及一种获取衍射近场分布的方法。

背景技术

如图1所示，光刻技术是超大规模集成电路制造过程中极为关键的一步，其意义在于使用光学投影的方法，将掩模上电路器件的图形最终转移到涂覆在硅片上的光刻胶中。

随着集成电路技术的不断发展，芯片上的电路图形尺寸逐渐缩小，在提升晶体管密度的同时，也提高了芯片的性能，但也为芯片的制造带来极大的挑战。目前，在先进的芯片上，图形之间的最小距离仅有几十纳米，而业界主流光刻技术使用光源波长为193纳米(以ArF深紫外光刻为例)。在这种尺寸下，光的衍射效应会十分严重，因此，可以使用分辨率增强技术提升光刻图形的质量，例如光学临近效应修正(Optical Proximity Correction,OPC)、光源掩模优化(Source Mask Optimization,SMO)等。在这些技术中，计算目标掩模图形的衍射近场分布是极为重要的一步。

现有的衍射近场分布计算方法可以分为基尔霍夫近似法、电磁场严格计算法、以及快速计算方法。基尔霍夫近似法使用标量模型，并假设掩模满足基尔霍夫边界条件：在掩模的透光区域，场分布及其偏导数与掩模不存在时完全相同；在掩模的遮光区域，场分布及其偏导数完全为零。这样，掩模的近场分布可以表示为掩模图形的二维振幅透过率函数。可以看出，基尔霍夫近似法简单便捷，但是没有考虑掩模的三维效应及其边界对光场造成的影响。因此，使用基尔霍夫近似法得到的近场分布结果准确度低。与之对应的，电磁场严格计算法利用求解麦克斯韦方程组，计算厚掩模的衍射近场。使用这种方法求得的近场结果理论上是完全准确的，但同时，这种方法计算时间过长，使得其无法应用到大规模衍射近场分布的计算中。

已有的快速计算方法以卷积计算为基础，首先使用电磁场严格计算法，计算一部分图形所对应的准确近场分布，并作为训练集。再以训练集为标准，计算得到可以反映图形与其对应近场分布关系的卷积核。最后使用卷积核对整个图形进行卷积，对掩模图形逐点进行计算复原，最终得到目标图形对应的近场分布。快速计算方法的结果相比于电磁场严格计算的准确结果存在较小的误差，计算速度提升明显。

综上，使用基尔霍夫近似法可以快速得到掩模图形相应的近场分布。但随着芯片的制程逐年减小，光刻的图案间距已经小于光源的波长，这导致基尔霍夫近似不再成立，使用基尔霍夫近似法得到的近场分布准确度低。使用电磁场严格计算法可以计算得到准确的近场分布，但是计算量过于庞大，使得其模拟大规模近场分布将消耗不可承受的计算时间。已有的快速计算方法以卷积计算为基础，首先使用电磁场严格计算法，计算一部分图形所对应的准确近场分布，并作为训练集。再以训练集为标准，计算得到可以反映图形与其对应近场分布关系的卷积核。最后使用卷积核对整个图形进行卷积，得到目标图形对应的近场分布。快速计算方法的结果相比于电磁场严格计算的准确结果存在较小的误差，同时计算速度提升巨大，使得以较高准确度模拟大规模图形的近场分布成为可能。但是，一方面，使用快速计算方法的计算准确度与速度都还具有进一步提升的空间；另一方面，对于DUV光刻而言，由于制备的图形间距相比于光源波长小很多，其近场分布衍射效应明显，会在图形的内部出现“波纹状”的场强分布。如图2(a)和图2(b)所示，在使用卷积方法计算时，卷积核对应的图像像素若完全处于某一图形内，则计算的结果将与其位置无关，从而在图形内部得到均一的强度，无法复原由衍射效应带来的“波纹状”的场强分布，可以看到图形内部的场强分布起伏没有被很好地复原。

发明内容