光刻仿真中二维掩模近场的扩展傅立叶分析和严格耦合波分析

论文摘要

现代光刻中为了提高系统的分辨率,采用了各种分辨率增强技术:移相掩模技术、离轴照明、光学临近效应校正等。这些技术必然带来数值孔径的提高、光刻关键尺寸的减小、掩模厚度的增加等效果。此时,不能再用常规的标量衍射理论分析掩模的近场,必须采用改进的标量衍射理论或者严格的电磁场方法来分析入射光经过掩模后的近场。本文采用扩展傅立叶衍射理论和严格耦合波理论两种方法来分析入射光透过掩模后的近场分布和衍射效率。本文前面针对交替式相移掩模,提出了一种考虑阴影效应的近似模型。该方法是傅里叶衍射理论的扩展,是一种依赖于入射角的函数。并对提出的近似模型的衍射效率以及干涉场光强分布进行了仿真。之后又应用严格耦合波理论来分析入射光经过掩模后的近场。严格耦合波方法是通过求解Maxwell方程来求得近场的,推导过程没有用到任何近似,所以是一种严格的方法。本文中考虑掩模在y方向是无限大的,所以掩模的模型是二维的,节省了计算时间。分别计算了TE偏振和TM偏振时二元掩模和衰减式相移掩模的衍射效率随掩模周期和入射角的变化;偏振度随掩模周期的变化。这些是标量衍射理论都不能得到的。并将得到的结果与扩展傅立叶衍射理论进行比较,得到标量的衍射理论跟严格耦合波理论不一致,说明了标量理论在掩模尺寸与波长相当时就不能用标量衍射理论来模拟入射光经过掩模后的近场。

论文目录

• 论文摘要（中文）
• 论文摘要（英文）
• 1 引言
• 2 光刻成像系统概述
• 2.1 光刻过程
• 2.1.1 照明系统
• 2.1.2 掩模
• 2.1.3 投影系统
• 2.1.4 光刻胶
• 2.2 步骤参数
• 2.2.1 数值孔径
• 2.2.2 分辨率
• 2.2.3 焦深
• 2.2.4 部分相干因子
• 2.3 分辨率增强技术
• 2.3.1 离轴照明
• 2.3.2 光学邻近效应矫正
• 2.3.3 相移掩模
• 2.3.4 浸没式光刻
• 3 扩展傅立叶衍射理论
• 3.1 傅里叶衍射模型
• 3.2 扩展傅立叶衍射理论
• 3.2.1 二元掩模的近似模型
• 3.2.2 交替式相移掩模的近似模型
• 4 严格耦合波理论
• 4.1 TE偏振时的严格耦合波分析
• 4.2 TM偏振时的严格耦合波分析
• 5 扩展傅立叶衍射理论仿真结果及分析
• 5.1 二元掩模
• 5.2 衰减式相移掩模
• 6 严格耦合波理论仿真结果及分析
• 6.1 标量衍射理论与严格耦合波理论的比较
• 6.2 二元掩模的严格耦合波仿真结果及分析
• 6.2.1 二元掩模TE偏振仿真结果及分析
• 6.2.2 二元掩模TM偏振仿真结果及分析
• 6.2.3 二元掩模近场分布
• 6.3 衰减式相移掩模仿真结果及分析
• 6.3.1 衰减式相移掩模TE偏振仿真结果及分析
• 6.3.2 衰减式相移掩模TM偏振仿真结果及分析
• 6.3.3 衰减式相移掩模近场分布
• 7 结论
• 参考文献
• 致谢