[发明专利]基于Abbe矢量成像模型获取非理想光刻系统空间像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Abbe(阿贝)矢量成像模型获取非理想光刻系统空间像的方法，属于光刻分辨率增强技术领域。

背景技术

当前的大规模集成电路普遍采用光刻系统进行制造。光刻系统主要分为：照明系统(包括光源和聚光镜)、掩膜、投影系统及晶片等四部分。光源发出的光线经过聚光镜聚焦后入射至掩膜，掩膜的开口部分透光；经过掩膜后，光线经由投影系统入射至涂有光刻胶的晶片上，这样就将掩膜图形复制在晶片上。

随着光刻技术进入45nm及以下节点，电路的关键尺寸已经远远小于曝光光源的波长。此时光的干涉和衍射现象更加显著，导致光刻成像产生扭曲和模糊。因此光刻系统必须采用分辨率增强技术，用以提高成像质量。

为了进一步提高光刻系统成像分辨率，目前业界普遍采用浸没式光刻系统。浸没式光刻系统为：在投影物镜最后一个透镜的下表面与光刻胶之间添加了折射率大于1的透光介质，从而起到扩大数值孔径(numerical aperture，NA)，提高成像分辨率的目的。由于浸没式光刻系统具有高NA(NA＞1)的特性，而当NA＞0.6时，电磁场的矢量成像特性对光刻成像的影响已经不能忽视。因此对于浸没式光刻系统，光刻成像的标量成像模型已经不再适用。

在实际光刻系统中，存在多种工艺变化因素。一方面，由于加工、装调等因素造成投影系统会对入射光的相位产生一定的影响，进而影响光刻系统的成像质量，使得光刻系统为非理想的光刻系统，该影响主要体现在光刻系统的标量像差和偏振像差两个方面。另一方面，由于控制等因素的影响，光刻系统中晶片的实际位置会发生变化，进而导致实际的像面位置(晶片位置)偏离光刻系统理想像面的位置，这种像面偏离的现象体现为光刻系统的像面离焦。在实际像面位置上获取的空间像质量与理想像面处获得空间像质量相比有较大的差异。因此，利用理想光刻系统空间像模型已不能准确得出的实际光刻系统的空间像。

为了较为精确的描述浸没式光刻系统的成像特性，研究浸没式光刻系统中的分辨率增强技术，必须建立准确获取光刻系统空间像的矢量成像模型，且在该矢量成像模型中必须考虑光刻系统的标量像差和偏振像差的影响，并具备分析光刻系统像面离焦的功能。

相关文献(Proc.of SPIE 2009.7274：727431-1-727431-11)针对部分相干成像系统，提出了一种计算光刻空间像的方法。但是该方法中并没有考虑光刻系统的偏振像差和离焦参数，采用该方法中的成像模型获取的浸没式光刻系统的空间像是不精确的。

相关文献(Proc.of SPIE 2010.7640：76402Y1-76402Y9.)针对部分相干成像系统，提出了一种计算光刻空间像的方法。但是以上方法并没有给出矢量成像模型下光刻系统空间像与掩膜图形之间的矩阵形式的解析表达式，因此不适用于高NA的光刻系统中分辨率增强技术优化方法的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Abbe矢量成像模型获取非理想光刻系统空间像的方法；该方法获取的空间像不仅适用于低NA的光刻系统，而且适用于高NA的光刻系统，同时利用该方法获取的空间像具有更高的准确性。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于Abbe矢量成像模型的获取非理想光刻系统空间像的方法，具体步骤为：

步骤101、将掩膜图形M栅格化为N×N个子区域；

步骤102、根据部分相干光源的形状将光源面栅格化成多个点光源，用每一栅格区域中心点坐标(x_s，y_s)表示该栅格区域所对应的点光源坐标；

步骤103、根据光刻系统的离焦量δ，获取由所述离焦量δ引起的光刻系统中传播光线的相位变化量ξ(α′，β′)；

步骤104、获取表示光刻系统光程差的标量像差矩阵W(α′，β′)和表示光刻系统偏振像差的偏振像差矩阵J(α′，β′)，其中(α′，β′，γ′)是晶片上全局坐标系进行傅立叶变换后的坐标系；

步骤105、针对单个点光源，利用其坐标(x_s，y_s)、入射光相位的变化量ξ(α′，β′)、标量像差矩阵W(α′，β′)及偏振像差矩阵J(α′，β′)，获取该点光源照明时，非理想光刻系统中晶片位置上的空间像I(α_s，β_s)；

步骤106、判断是否已经计算出所有单个点光源照明时，非理想光刻系统中晶片位置上的空间像，若是，则进入步骤107，否则返回步骤105；