接近式光刻的角谱法仿真研究

在基于UV-LIGA技术的大高宽比微细结构的加工技术中,接近式紫外光刻工艺会因衍射效应而使掩模图形在复制过程中产生图形失真,从而引起光刻胶结构的形状缺陷。对该衍射光场进行计算机仿真,预测光刻图形误差,可以为误差修正提供理论依据。运用快速傅里叶(FFT)方法对接近式曝光进行角谱计算,研究了FFT相关参数的选择依据和参数范围的确定原则,详细讨论了光刻机的照明机理对参数选择的影响。通过对光刻胶表面和内部的衍射光场分布的仿真计算,表明了该方法既具有好的计算精度,又具有计算速度快的明显优势。给出了与利用瑞利索末菲衍射公式进行的仿真计算的比较,两者的计算精度相差很小,但本方法的计算速度快了几十倍。由此表明,本FFT方法可以为在掩模设计阶段就预修正微结构图形,为获得理想的光刻胶图形的可制造设计(design for manufacture)的工程实用化提供一种可行的途径。

基于改进型结构分解的极紫外光刻掩模衍射谱快速仿真方法

对极紫外光刻掩模的吸收层和多层膜分别建模,将二者组合以实现对具有复杂图形分布的掩模衍射谱的快速精确仿真。对存在图形偏移的吸收层,采用扩展的边界脉冲修正法进行仿真。对无缺陷及含缺陷的多层膜,分别采用等效膜层法和基于单平面近似的方法进行仿真。采用等效膜层法修正单平面近似法中的平面镜反射系数,提高了大角度(大于10°)入射下的含缺陷多层膜的仿真精度。采用张量积、矢量化并发计算提高了仿真速度。对无缺陷掩模的图形关键尺寸仿真表明,改进方法与严格仿真的误差在0.4nm以内,仿真精度与速度均优于所对比的域分解方法。对含缺陷掩模,改进方法可准确仿真图形关键尺寸随吸收层偏移的变化,与严格仿真相比,对周期为240nm的掩模,在0.6nm仿真误差下,仿真速度提升了150倍。

基于机器学习校正的极紫外光刻含缺陷掩模仿真方法

提出了一种基于机器学习参数校正的极紫外光刻三维含缺陷掩模仿真方法。本方法采用随机森林、K近邻等机器学习方法,对基于结构分解法的含缺陷掩模衍射谱快速仿真模型的参数进行动态校正,提高了模型的精度及适应性。以严格仿真为标准值,对随机设定的50组接触孔掩模进行仿真验证,结果表明,经参数校正后,快速模型的空间像仿真精度平均提升了45%,且参数校正前、后的快速模型仿真精度皆优于所对比的改进型单平面近似法(平均仿真精度分别提升4.3倍和8.7倍)。此外,在对像面周期为44nm掩模的缺陷补偿仿真应用中,在仿真结果较一致(误差0.8nm)的情况下,校正后的快速模型的单次衍射谱仿真速度比严格仿真提升了约97倍。

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

提出了一种基于分离变量法的极紫外光刻三维掩模衍射谱快速仿真方法,在保证一定仿真精度的前提下提高了仿真速度。该方法将三维掩模分解为2个相互垂直的二维掩模,对2个二维掩模采用严格电磁场方法进行衍射谱仿真并将结果相乘以重构成三维衍射谱。以6°主入射角、45°线偏振光照明及22nm三维方形接触孔掩模为例,在入射光方位角0°~90°变化范围内,相同仿真参数下,该方法的仿真结果与商用光刻仿真软件Dr.LiTHO的严格仿真结果相比,图形特征尺寸误差小于0.21nm,仿真速度提高约65倍。在上述参数下,该方法与Dr.LiTHO的域分解方法及基于掩模结构分解法等快速方法相比,仿真精度和速度均提高1倍以上。该模型无需参数标定,适用于矩形图形的三维掩模快速仿真。