[发明专利]极紫外光刻无缺陷掩模衍射谱快速严格仿真方法

摘要

一种极紫外光刻无缺陷掩模衍射谱快速严格仿真方法，采用等效膜层法由上至下逐层计算膜层复反射系数得到整个多层膜的复反射系数，首先通过吸收层薄掩模模型计算掩模吸收层衍射谱，然后经过多层膜反射，最后再次通过吸收层薄掩模模型，得到极紫外光刻无缺陷掩模衍射谱。本发明方法可以快速准确的仿真极紫外光刻无缺陷掩模衍射谱。

主权项

1.一种极紫外光刻无缺陷掩模衍射谱快速严格仿真方法，该极紫外光刻无缺陷掩模的构成沿入射光方向依次包括掩模吸收层（1）、多层膜（2）和基底（3），所述的掩模吸收层（1）为周期性条状结构，其特征在于：该方法对所述的吸收层采用等效薄掩模模型（4）建模，对所述的多层膜采用等效膜层法模型（5）建模，该方法包括如下步骤：（1）仿真掩模吸收层的衍射谱：所述的掩模吸收层（1）的等效薄掩模模型（4）的近似复透射系数为：t′(x)=t(x)+Aeiφδ(x-w2)+Aeiφδ(x+w2),]]>其中，t(x)=ta-p2w<x<p2wtb-1<x<-p2wandp2w<x<1,]]>坐标原点位于孤立空的中间位置，p为掩模上的孤立空的尺寸，w为掩模上的图形周期尺寸，t_a为p范围内的等效透射系数，t_b为p_abs范围内的等效透射系数，p_abs为图形周期内吸收层的宽度，即p_abs＝w-p，Ae^iφ为等效薄掩模模型（4）的边界脉冲修正，A为修正脉冲的振幅，φ为修正脉冲的相位；对复透射系数进行傅里叶变换得到的等效薄掩模模型（4）的衍射谱为：Fthin(m)=(ta-tb)pwsinc(mpw)+tbsinc(m)+2Aexp(iφ)cos(πmpw),]]>其中，m为衍射级次，取值范围为-w/λ和w/λ之间任意所需的整数区间，λ为极紫外光刻机光源的波长；入射光（6）为倾斜单位平面波，倾角表示为与z轴的夹角和投影于x-o-y平面与x轴的夹角θ，掩模吸收层（1）的衍射谱为：Fthick(αm,βm;αin,βin)=e-i2πλdabs21-αin2-βin2Fthin(αm-αin,βm-βin)e-i2πλdabs21-αm2-βm2,]]>其中，为光从掩模吸收层（1）上表面到达等效薄掩模模型（4）的等效面位置的附加相位，为光从等效薄掩模模型（4）的等效面位置到达掩模吸收层（1）下表面的附加相位，α_m为m级次衍射光的方向余弦，并且α_m＝mλ，λ为极紫外光刻机光源的波长，d_abs为掩模吸收层（1）的厚度；通过商用光刻仿真软件Dr.LiTHO进行严格仿真得到掩模吸收层（1）的衍射谱数值分布，将F_thick(α_m,β_m;α_in,β_in)与衍射谱数值分布中的任意相应的三个级次衍射谱匹配得到三元一次方程组，解方程组即可得到复透射系数表达式中的参数t_a、t_b和Ae^iφ的值，并且该参数值仅在改变吸收层的材料和厚度时需要重新求解；（2）仿真多层膜反射后的衍射谱：通过等效膜层法得到等效膜层法模型（5）的复反射系数为为入射到等效膜层法模型（5）上的各衍射级次的衍射角，且步骤如下：多层膜（2）共有K层，第K层与基底（3）相邻，第1层与真空相邻，①把第K-1层到第1层视为一个整体F₁，则基底（3）、第K层和F₁构成了一个单层膜，此单层膜的复反射系数为：r~k(θk)=r(k-1)k(θk-1)+rk(k+1)(θk)sk(θk)1+r(k-1)k(θk-1)rk(k+1)(θk)sk(θk),]]>其中，r_(k-1)k(θ_k-1)为光以θ_k-1角由复折射率为的第K-1层膜介质入射到复折射率为的第K层膜介质的复反射系数，r_k(k+1)(θ_k)为光以θ_k角由第K层膜介质入射到复折射率为的基底（3）介质的复反射系数，θ_k-1为光入射角，θ_k为以θ_k-1角由第K-1层膜介质入射到第K层膜介质中的折射角，其满足n_k-1sin(θ_k-1)＝n_ksin(θ_k)，n_k-1、n_k分别为的实部，s_k(θ_k)为光在第K层膜中往返一次的相位变化，且sk(θk)=exp(-j2πλ·2n~kdkcosθk),]]>d_k为第K层膜的厚度；②把第K-2层到第1层视为一个整体F₂，基底（3）和第K层视为整体P₂，则第K-1层、F₂和P₂构成一个单层膜，其复反射系数为：r~k-1(θk-1)=r(k-2)(k-1)(θk-2)+r~k(θk-1)sk-1(θk-1)1+r(k-2)(k-1)(θk-2)r~k(θk-1)sk-1(θk-1),]]>其中，r_(k-2)(k-1)(θ_k-2)为光以θ_k-2角由复折射率为的第K-2层膜介质入射到复折射率为的第K-1层膜介质的复反射系数，为光以θ_k-1角由第K-1层膜介质入射到P₂的复反射系数，θ_k-2为光入射角，θ_k-1为以θ_k-2角由第K-2层膜介质入射到第K-1层膜介质中的折射角，其满足n_k-2sin(θ_k-2)＝n_k-1sin(θ_k-1)，n_k-2、n_k-1分别为的实部，s_k-1(θ_k-1)为光在第K-1层膜中往返一次的相位变化，且sk-1(θk-1)=exp(-j2πλ·2n~k-1dk-1cosθk-1),]]>d_k-1为第K-1层膜的厚度；③把第i-1层到第1层视为一个整体F_k-i+1，基底（3）到第i+1层视为一个整体P_k-i+1，则第i层、F_k-i+1和P_k-i+1构成一个单层膜，其复反射系数为：r~i(θi)=r(i-1)i(θi-1)+r~i+1(θi)si(θi)1+r(i-1)i(θi-1)r~i+1(θi)si(θi),]]>其中，r_(i-1)i(θ_i-1)为光以θ_i-1角由复折射率为的第i-1层膜介质入射到复折射率为的第i层膜介质的复反射系数，为光以θ_i角由第i层膜介质入射到P_k-i+1的复反射系数，θ_i-1为光入射角，θ_i为以θ_i-1角由第i-1层膜介质入射到第i层膜介质中的折射角，其满足n_i-1sin(θ_i-1)＝n_isin(θ_i)，n_i-1、n_i分别为的实部，s_i(θ_i)为光在第i层膜中往返一次的相位变化，且d_i为第i层膜的厚度，i为K-2到1的整数；重复步骤③，直到i＝1，由此得到i＝1时单层膜的复反射系数：r~1(θ1)=r01(θ0)+r~2(θ1)s1(θ1)1+r01(θ0)r~2(θ1)s1(θ1),]]>其中，r₀₁(θ₀)为光以θ₀角由复折射率为的真空入射到复折射率为的第1层膜介质的复反射系数，为光以θ₁角由第1层膜介质入射到P_k的复反射系数，θ₀为光入射角，θ₁为以θ₀角由真空入射到第1层膜介质中的折射角，其满足n₀sin(θ₀)＝n₁sin(θ₁)，n₀、n₁分别为的实部，s₁(θ₁)为光在第1层膜中往返一次的相位变化，且s1(θ1)=exp(-j2πλ·2n~1d1cosθ1),]]>d₁为第1层膜的厚度；由此，可得等效膜层法模型（5）的复反射系数：由此，得到等效膜层法模型（5）反射后的衍射谱：（3）仿真掩模衍射谱：将等效膜层法模型（5）反射后的衍射谱中每个衍射级次的光经过等效薄掩模模型（4）的衍射，得到每个衍射级次光的掩模吸收层衍射谱并将得到的所有衍射级次的衍射谱叠加，得到掩模衍射谱：G(α_m,β_m)即所要仿真的极紫外光刻无缺陷掩模的衍射谱。