極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜的快速仿真方法技術

一種極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜的快速仿真方法,所述方法將多層膜振幅型缺陷分為缺陷顆粒與多層膜兩部分，并分別通過米散射法和單平面近似法建模。本發明專利技術提供了一種可有效仿真極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜的方法,提高了仿真速度。

【技術實現步驟摘要】
極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜的快速仿真方法
本專利技術涉及極紫外光刻掩模，特別是一種極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜的快速仿真方法。
技術介紹
極紫外(EUV)光刻被譽為是最有前景的下一代光刻技術，掩模缺陷是阻礙極紫外光刻技術實現量產的主要難題之一。掩模多層膜振幅型缺陷分布于多層膜表面，主要影響掩模衍射譜的振幅。目前，極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜仿真通常采用的是嚴格仿真方法，如FDTD方法(參見在先技術1，T.Pistor,Y.Deng,andA.Neureuther,“Extremeultravioletmaskdefectsimulation:low-profiledefects”,J.Vac.Sci.Technol.B18,2926-2929(2000))，波導法(參見在先技術2，PeterEvanschitzkyandAndreasErdmann,“FastnearfieldsimulationofopticalandEUVmasksusingthewaveguidemethod”,Proc.ofSPIEVol.6533,65330Y(2007))。在先技術主要通過解麥克斯韋方程組得到準確的掩模衍射場分布，計算量大，計算速度慢，不利于大面積掩模的仿真計算和數據統計分析。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜的快速仿真方法。本專利技術的技術解決方案如下：①建立掩模多層膜結構的單平面近似模型極紫外光刻掩模多層膜由40對Mo/Si雙層膜組成。當反射角在15°范圍內時，多層膜的反射系數近似為常數，多層膜近似為平面反射，其反射系數為：b為等效平面對入射光的的反射系數，i為虛數單位，λ為波長，d為多層膜上表面到等效平面之間的距離，β為反射光角度。②求解缺陷顆粒對入射光的散射根據米散射理論，平面電磁波入射于均勻球形粒子時，散射光的電場為其中Er和El分別為垂直于和平行于散射平面(即入射光與散射光所構成的平面)方向的散射光電場的振幅，Ero和El0分別為對應的入射光電場的振幅，θ為散射方向和入射方向之間的夾角，為波數，r是從粒子中心到散射光波面上一點的距離，z為從粒子中心到入射光波面上一點的距離，S1(θ)、S2(θ)是由貝塞爾(Bessel)函數和勒讓德(Legendre)函數組成的無窮級數，其表達式為其中，an、bn稱為Mie系數，是粒子相對于周圍介質折射率m和半徑a的函數，而πn、τn與散射角θ有關，分別表示為其中α＝2πa/λ,ψn(x)和ζn(x)為半整數階貝塞爾函數和第二類漢克爾函數，有而Pn(cosθ)和是關于cosθ的勒讓德函數和一階締合勒讓德函數。③求解缺陷顆粒與等效平面對不同級次反射光的反射系數，求得極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷的衍射譜斜入射時各級衍射光的衍射方向為n為衍射級次，P為掩模周期，θinc_angle為入射光角度，θn為第n級衍射光的角度。假設入射到等效平面上的光不會反射到缺陷顆粒上。入射到缺陷顆粒上的光，部分散射光直接傳播到出射面，另一部分散射光經過等效平面的一次反射傳播到出射面，且散射光為球面波，對角度為θn的第n級衍射光的反射系數為其中，j＝1或2，分別表示TM光或TE光入射。入射到等效平面上的光，其反射系數為由傅里葉變換，衍射譜為其中b0為入射光復振幅，2a為缺陷顆粒直徑，P為掩模周期，F(n)即為所要仿真的極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷的衍射譜。與在先技術相比，本專利技術具有以下優點：提供了一種極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜的仿真方法，減小了計算量,提高了仿真速度，從而可以實現大尺寸含振幅型缺陷掩模的快速仿真。附圖說明圖1：本專利技術所采用的極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷基本結構示意圖圖2：本專利技術所采用的快速仿真方法基本原理和結構示意圖具體實施方式下面結合實施例和附圖對本專利技術作進一步說明，但不應以此實施例限制本專利技術的保護范圍。先請參閱圖1，圖1是本專利技術所采用的極紫外(EUV)光刻掩模多層膜振幅型缺陷的基本結構示意圖，主要包括缺陷顆粒1、多層膜2和基底3，其中缺陷顆粒1的半徑a＝10nm,掩模周期P＝400nm，圖2為本專利技術所采用的快速仿真方法的結構示意圖，其中包括缺陷顆粒1與等效平面4，入射光為TM光，波長λ＝13.5nm。仿真方法的具體步驟包括：①建立掩模多層膜結構的單平面近似模型極紫外光刻掩模多層膜2由40對以Mo/Si為材料的雙層膜組成。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜的快速仿真方法，所述的極紫外光刻掩模的構成沿入射光方向依次包括缺陷顆粒(1)、多層膜(2)和基底(3)，其特征在于:所述的缺陷顆粒(1)利用米散射法建模，所述的多層膜(2)利用單平面近似法建模，該方法包括如下步驟：①建立掩模多層膜(2)結構的單平面近似模型：極紫外光刻掩模多層膜(2)由40對Mo/Si雙層膜組成，當反射角在15°范圍內時，多層膜(2)的反射系數近似為常數，多層膜(2)近似為平面反射，其反射系數為：b為等效平面(4)對入射光的的反射系數，i為虛數單位，λ為波長，d為多層膜(2)上表面到等效平面(4)之間的距離，β為反射光角度；②求解缺陷顆粒(1)對入射光的散射：根據米散射理論，平面電磁波入射于均勻球形粒子時，散射光的電場為Er=S1(θ)·exp(-ikr+ikz)ikr·Ero,El=S2(θ)·exp(-ikr+ikz)ikr·El0,]]>其中Er和El分別為垂直于和平行于散射平面方向的散射光電場的振幅，Ero和El0分別為對應的入射光電場的振幅，θ為散射方向和入射方向之間的夾角，為波數，r是從粒子中心到散射光波面上一點的距離，z為從粒子中心到入射光波面上一點的距離，S1(θ)、S2(θ)是由貝塞爾函數和勒讓德函數組成的無窮級數，其表達式為：S1(θ)=Σn=1∞2n+1n(n+1)(anπn+bnτn)S2(θ)=Σn=1∞2n+1n(n+1)(anτn+bnπn),]]>其中an、bn稱為Mie系數，是粒子相對于周圍介質折射率m和半徑a的函數，πn、τn與散射角θ有關，分別表示為：an=ψn(α)ψn′(mα)-mψn′(α)ψn′(mα)ζn(α)ψn′(mα)-mζn′(α)ψn(mα)bn=mψn(α)ψn′(mα)-ψn′(α)ψ(mα)mζn(α)ψn′(mα)-ζn′(α)ψn(mα)πn=Pn(1)(cosθ)sinθ=dPn(cosθ)dcosθτn=dPn(1)(cosθ)dθ,]]>其中α＝2πa/λ,ψn(x)和ζn(x)為半整數階貝塞爾函數和第二類漢克爾函數，有ψn(x)=(πx2)1/2Jn+1/2(x)ζn(x)=(πx2)1/2Hn+1/2(x),]]>Pn(cosθ)和是關于cosθ的勒讓德函數和一階締合勒讓德函數；③求解缺陷顆粒(1)與等效平面(4)對不同級次反射光的反射系數，求得極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷的衍射譜：斜入射時各級衍射光的衍射方向為n為衍射級次，P為掩模周期，θinc_angle為入射光角度，θn為第n級衍射光的角度；假設入射到等效平面(4)上的光不會反射到缺陷顆粒(1)上；入射到缺陷顆粒(1)上的光，部分散射光(8)直接傳播到出射面，另一部分散射光(9)經過等效平面(4)的一次反射傳播到出射面，且散射光為球面波，對角度為θn的第n級衍射光的反射系數為：r~(n)=Sj(π-θn-θinc_angle)·exp(-ika/cosθn+ika/cosθinc_angle)ika/cosθn+Sj(θn-θinc_angle)·exp[-ik(3a+2d)/cosθn+ika/cosθinc_angle]ik(3a+2d)/cosθn·0.855,]]>其中，j＝1或2，分別表示TM光或TE光入射；入射到等效平面(4)上的光(5)的反射系數為r(n)=0.855exp[-i2πλ·2(d+2a)cosθn];]]>由傅里葉變換得到極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷的衍射譜F(n)為：F(n)=b0r(n)[sinc(n)-2aPsinc(n2aP...

【技術特征摘要】
1.一種極紫外光刻掩模多層膜振幅型缺陷衍射譜的快速仿真方法，所述的極紫外光刻掩模的構成沿入射光方向依次包括缺陷顆粒(1)、多層膜(2)和基底(3)，其特征在于:所述的缺陷顆粒(1)利用米散射法建模，所述的多層膜(2)利用單平面近似法建模，該方法包括如下步驟：①建立掩模多層膜(2)結構的單平面近似模型：極紫外光刻掩模多層膜(2)由40對Mo/Si雙層膜組成，當反射角在15°范圍內時，多層膜(2)的反射系數近似為常數，多層膜(2)近似為平面反射，其反射系數為：b為等效平面(4)對入射光的的反射系數，i為虛數單位，λ為波長，d為多層膜(2)上表面到等效平面(4)之間的距離，β為反射光角度；②求解缺陷顆粒(1)對入射光的散射：根據米散射理論，平面電磁波入射于均勻球形粒子時，散射光的電場為其中Er和El分別為垂直于和平行于散射平面方向的散射光電場的振幅，Ero和El0分別為對應的入射光電場的振幅，θ為散射方向和入射方向之間的夾角，為波數，r是從粒子中心到散射光波面上一點的距離，z為從粒子中心到入射光波面上一點的距離，S1(θ)、S2(θ)是由貝塞爾函數和勒讓德函數組成的無窮級數，其表達式為：其中an、bn稱為Mie系數，是粒子相對于周圍介質折射率m和粒子半徑a的函數，πn、τn與散射角θ有關，分別表示為：

【專利技術屬性】
技術研發人員：管文超，王向朝，李思坤，劉曉雷，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31