【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及全息光刻，特別涉及一種基于交替投影算法的全息光刻掩模設(shè)計方法。
技術(shù)介紹
1、投影式光刻是目前半導(dǎo)體制造中主流的光刻技術(shù)，其原理是通過物鏡系統(tǒng)將掩模圖形縮放并成像到硅片表面，隨后通過曝光、后烘、顯影和刻蝕等工藝將設(shè)計好的集成電路圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。然而，投影式光刻機(jī)受到復(fù)雜的投影物鏡系統(tǒng)和高精密的對準(zhǔn)系統(tǒng)的限制，導(dǎo)致設(shè)備成本與維護(hù)成本較高。與此相比，掩模對準(zhǔn)光刻技術(shù)是一種技術(shù)成熟且價格低廉的光刻技術(shù)，設(shè)備維護(hù)較為簡便。相較于接觸式光刻模式，接近式光刻模式避免了掩模與硅片的直接接觸，從而減少了掩模污染。盡管掩模對準(zhǔn)光刻技術(shù)不是大規(guī)模高集成度芯片制造的主要選擇，但在大面積圖形制造或定制芯片領(lǐng)域依然有廣泛應(yīng)用前景。為了制造更小的特征尺寸，投影式光刻中的一些分辨率增強(qiáng)技術(shù)同樣可以應(yīng)用到掩模對準(zhǔn)光刻中。特別是通過照明光學(xué)和光掩模等技術(shù)的創(chuàng)新，掩模對準(zhǔn)光刻技術(shù)的應(yīng)用潛力得到進(jìn)一步擴(kuò)展。
2、全息光刻使用全息光刻掩模替代傳統(tǒng)二元掩模，能夠?qū)θ肷涔鈭鍪┘宇~外的相位調(diào)制，從而攜帶更多的目標(biāo)圖形信息，可以提高掩模對準(zhǔn)光刻分辨率。早期的全息光刻掩模是通過目標(biāo)掩模的物光與參考光直接干涉，再將干涉圖形記錄在光敏聚合物中制得的。這種技術(shù)被稱為全內(nèi)反射(total?internal?reflection，tir)全息光刻掩模技術(shù)(參見在先技術(shù)1：han?w?s,carnal?o?h,clube?f?s?m.method?and?apparatus?for?recording?ahologram?from?a?mask?pattern?
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種適用于任意掩模圖形的全息光刻掩模設(shè)計方法，用于全息光刻技術(shù)，能夠提高全息光刻技術(shù)的分辨率。本專利技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，理論上設(shè)計出的全息光刻掩模能實現(xiàn)近似連續(xù)的振幅分布和相位分布。然而，考慮到掩模加工能力的限制，需要將計算得到的掩模振幅值和相位值離散為有限的分級。因此需要對設(shè)計方法進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)掩模制造能力。
2、本專利技術(shù)的解決方案如下：
3、一種基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其特點在于，包括如下步驟：
4、步驟1.定義掩模面與硅片面。設(shè)定掩模面的復(fù)振幅分布表示為全息光刻掩模圖形分布，所述的復(fù)振幅分布包含了振幅信息與相位信息。硅片面為空間像平面，是掩模面的復(fù)振幅分布經(jīng)過相干成像或部分相干成像后的空間像；
5、步驟2.設(shè)定x向與y向的像素大小分別為dx與dy。輸入目標(biāo)掩模圖形masktarget，并根據(jù)設(shè)定的像素大小dx與dy將其離散化為nx×ny的掩模矩陣；矩陣中的每個元素表示各點的透過率，其中透光部分的值為1，不透光部分為0；
6、步驟3.定義硅片面的信號區(qū)域與噪聲區(qū)域。信號區(qū)域定義為覆蓋目標(biāo)掩模圖形的最小矩形，其大小一般與輸入的目標(biāo)掩模圖形大小相同，設(shè)置為nx×ny。以信號區(qū)域為中心，在其四圍填充背景部分，背景區(qū)域的初始幅值設(shè)置為0，填充的部分為噪聲區(qū)域。信號區(qū)域與噪聲區(qū)域共同構(gòu)成了總的計算區(qū)域。分別用widx和widy表示x方向和y方向上噪聲區(qū)域單邊擴(kuò)展的寬度與原始目標(biāo)掩模圖形寬度的比值。擴(kuò)展后的計算區(qū)域的大小為其中表示向上取整。通常取widx＝widy＝0.5，即擴(kuò)展后計算區(qū)域為原始區(qū)域的2倍；
7、步驟4.初始化硅片面的振幅與相位。由于采用交替投影算法進(jìn)行優(yōu)化計算，因此初始值的選取對優(yōu)化結(jié)果有重要影響。硅片面的振幅與相位的初始化方法如下。首先，將目標(biāo)掩模圖形masktarget作為信號區(qū)域的初始振幅，并根據(jù)步驟3擴(kuò)展噪聲區(qū)域，設(shè)置噪聲區(qū)域的振幅值為0。硅片面的初始振幅用a0表示。根據(jù)輸入掩模的類型，選取不同的初始相位具體方法如下：
8、(a)輸入掩模為對稱圖形時：采用二次相位分布掩模中心的空間坐標(biāo)為(0,0)，k1和k2為二次相位參數(shù)；
9、(b)輸入掩模為非對稱圖形時：采用基于多邊形的部分交替相移分布。掩模圖形主要由多邊形構(gòu)成，因此將輸入的二值掩模圖形分解為獨立的且互不連通的多邊形，并按照以下策略進(jìn)行編號：從左上角開始，按照自上而下、自左而右的順序遍歷所有像素。當(dāng)遇到一個未標(biāo)記的值為1的像素(即透光部分)時，開始尋找所有與該像素相連的像素，并將其標(biāo)記為一個多邊形。繼續(xù)查找下一個未標(biāo)記的值為1的像素。遍歷所有像素，直到所有構(gòu)成掩模圖形的多邊形均被標(biāo)記。之后對其中奇數(shù)編號或偶數(shù)編號的多邊形所代表的區(qū)域引入相移。這樣得到的相位分布并不一定是嚴(yán)格的交替相移分布，但可以引入局部相鄰多邊形的相移。
10、最終得到的硅片面初始復(fù)振幅分布表示為e0＝a0exp(jφ0)；
11、步驟5.使用平面波角譜算法(angular?spectrum?of?plane?waves，aspw)算法將硅片面的初始復(fù)振幅分布e0反向傳播到掩模面，得到復(fù)振幅分布emask；
12、步驟6.對emask施加掩模制造約束。將emask分解為振幅amask與相位φmask，其中amask是大于0的值，是0到2π范圍內(nèi)的值。采用逐步離散化策略將掩模面的振幅和相位分別離散到相應(yīng)的離散級。理論上可以對振幅分更多次級，但考慮到制造限制，設(shè)置振幅分級為兩分級，即離散后數(shù)值為0或1。設(shè)置相位分級為n級，即離散后數(shù)值為0、2π/n、4π/n......2π-2π/n，n為相位分級的級數(shù)。逐步分級迭代參數(shù)設(shè)置為m，即至少需要m次迭代，才能使掩模面的相位矩陣值與振幅矩陣的所有值都離散化到對應(yīng)等級。按照以下策略分別對振幅和相位進(jìn)行離散化處理：
13、(a)振幅的離散化：在第i次迭代時(i≤m)，首先將掩模面的振幅amask除以其均本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟4：對于非對稱圖形采用基于多邊形的部分交替相移分布，具體包括：輸入的二值掩模圖形分解為互不連通的多邊形；并按照自上而下、自左而右的順序?qū)ζ溥M(jìn)行編號；并對奇數(shù)編號或偶數(shù)編號的多邊形區(qū)域引入相移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟5：使用ASPW算法將硅片面的初始復(fù)振幅分布E0反向傳播到掩模面，得到掩模面的復(fù)振幅分布Emask，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟6中，振幅的離散化是在每次迭代中先將掩模面的振幅Amask除以其均值A(chǔ)mean，使新的振幅分布的均值為1，然后按照預(yù)設(shè)的離散化規(guī)則進(jìn)行離散化處理；相位的離散化是按照預(yù)設(shè)的離散化規(guī)則和相位分級數(shù)n對掩模面的相位進(jìn)行離散化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟11中更新硅片面的振幅A’wafer與相位公式如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟4：對于非對稱圖形采用基于多邊形的部分交替相移分布，具體包括：輸入的二值掩模圖形分解為互不連通的多邊形；并按照自上而下、自左而右的順序?qū)ζ溥M(jìn)行編號；并對奇數(shù)編號或偶數(shù)編號的多邊形區(qū)域引入相移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交替投影算法的全息光刻掩模優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟5：使用aspw算法將硅片面的初始復(fù)振幅分布e0反向傳播到掩模面，得到掩模面的復(fù)振幅分布emask，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉宇洋，李思坤，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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