【學(xué)以精工】北理工優(yōu)秀專利成果：光電學(xué)院基于Abbe矢量成像模型的相移掩模優(yōu)化方法
發(fā)布日期：2013-07-16
閱讀次數(shù)：供稿：北理工專利中心 編輯：黨委宣傳部
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光刻技術(shù)是大規(guī)模集成電路制造的關(guān)鍵技術(shù)，它是通過(guò)縮小投影成像技術(shù)將集成電路母版（mask）上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后，通過(guò)刻蝕技術(shù)等多道工藝，實(shí)現(xiàn)集成電路的制備。提高光刻成像分辨率和圖形保真度是提高集成電路芯片集成度、成品率及可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。目前，采納離軸偏振照明、浸沒(méi)式光刻（成像系統(tǒng)數(shù)值孔徑 NA>1)和相移掩模（phase-shifting mask PSM）等分辨率增強(qiáng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)45nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的芯片制造，助推信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 。此時(shí)，需要采用矢量光刻成像理論和模型。
光電學(xué)院長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授李艷秋帶領(lǐng)課題組瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿和國(guó)家重大科技戰(zhàn)略需求，長(zhǎng)期致力于193nm浸沒(méi)式和下一代極紫外光刻系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)、光刻仿真和曝光系統(tǒng)偏振及像差檢測(cè)等方面的前沿研究，獲得了多項(xiàng)國(guó)際先進(jìn)成果。特別是在光刻分辨率增強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域，建立了嚴(yán)格的矢量成像理論和模型，課題組利用此模型研究了多項(xiàng)分辨率增強(qiáng)技術(shù)，申請(qǐng)了多項(xiàng)發(fā)明專利。近年來(lái)，利用此模型提出了一種基于Abbe矢量成像模型的相移掩模優(yōu)化方法，該方法采用該課題組自主研發(fā)的矢量模型對(duì)相移掩模進(jìn)行優(yōu)化，即適用于具有高NA的浸沒(méi)式光刻系統(tǒng)，也適用于低NA的干式光刻系統(tǒng)。
該技術(shù)方案的核心在于課題組自主研發(fā)的Abbe矢量成像模型，以及優(yōu)化掩模目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建，不斷地重復(fù)迭代優(yōu)化掩模，通過(guò)目標(biāo)函數(shù)衡量掩模優(yōu)化的程度，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)滿足收斂條件時(shí)，掩模優(yōu)化完畢，成像效果最佳。
下面三圖分別為未優(yōu)化掩模、采用標(biāo)量成像模型優(yōu)化后的相移掩模、采用該課題組自主研發(fā)的Abbe矢量成像模型優(yōu)化后的相移掩模，以及它們對(duì)應(yīng)的光刻膠中成像。
光刻技術(shù)是大規(guī)模集成電路制造的關(guān)鍵技術(shù)，它是通過(guò)縮小投影成像技術(shù)將集成電路母版（mask）上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后，通過(guò)刻蝕技術(shù)等多道工藝，實(shí)現(xiàn)集成電路的制備。提高光刻成像分辨率和圖形保真度是提高集成電路芯片集成度、成品率及可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。目前，采納離軸偏振照明、浸沒(méi)式光刻（成像系統(tǒng)數(shù)值孔徑 NA>1)和相移掩模（phase-shifting mask PSM）等分辨率增強(qiáng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)45nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的芯片制造，助推信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 。此時(shí)，需要采用矢量光刻成像理論和模型。
光電學(xué)院長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授李艷秋帶領(lǐng)課題組瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿和國(guó)家重大科技戰(zhàn)略需求，長(zhǎng)期致力于193nm浸沒(méi)式和下一代極紫外光刻系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)、光刻仿真和曝光系統(tǒng)偏振及像差檢測(cè)等方面的前沿研究，獲得了多項(xiàng)國(guó)際先進(jìn)成果。特別是在光刻分辨率增強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域，建立了嚴(yán)格的矢量成像理論和模型，課題組利用此模型研究了多項(xiàng)分辨率增強(qiáng)技術(shù)，申請(qǐng)了多項(xiàng)發(fā)明專利。近年來(lái)，利用此模型提出了一種基于Abbe矢量成像模型的相移掩模優(yōu)化方法，該方法采用該課題組自主研發(fā)的矢量模型對(duì)相移掩模進(jìn)行優(yōu)化，即適用于具有高NA的浸沒(méi)式光刻系統(tǒng)，也適用于低NA的干式光刻系統(tǒng)。
該技術(shù)方案的核心在于課題組自主研發(fā)的Abbe矢量成像模型，以及優(yōu)化掩模目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建，不斷地重復(fù)迭代優(yōu)化掩模，通過(guò)目標(biāo)函數(shù)衡量掩模優(yōu)化的程度，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)滿足收斂條件時(shí)，掩模優(yōu)化完畢，成像效果最佳。
下面三圖分別為未優(yōu)化掩模、采用標(biāo)量成像模型優(yōu)化后的相移掩模、采用該課題組自主研發(fā)的Abbe矢量成像模型優(yōu)化后的相移掩模，以及它們對(duì)應(yīng)的光刻膠中成像。
對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用該發(fā)明方法的成像效果最佳，其對(duì)應(yīng)的成像參數(shù)為，成像誤差為324，CD誤差為0。該項(xiàng)技術(shù)有利于進(jìn)一步提高光刻工藝水平，為挖掘光刻設(shè)備成像分辨率潛力提供仿真依據(jù)和技術(shù)支撐，為提高芯片成品率提供可能途徑，從而推動(dòng)集成電路制造行業(yè)的發(fā)展。
北京理工大學(xué)光電學(xué)院長(zhǎng)期以來(lái)十分重視對(duì)科研成果的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。該項(xiàng)專利于去年通過(guò)北京理工大學(xué)專利中心（北京理工緯鉑知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司）申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利，此項(xiàng)專利技術(shù)是我校近年來(lái)眾多優(yōu)秀科研專利成果之一。在今后的專題新聞中，專利中心和宣傳部將會(huì)陸續(xù)選取各領(lǐng)域優(yōu)秀專利成果進(jìn)行重點(diǎn)報(bào)道。
北京理工大學(xué)光電學(xué)院長(zhǎng)期以來(lái)十分重視對(duì)科研成果的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。該項(xiàng)專利于去年通過(guò)北京理工大學(xué)專利中心（北京理工緯鉑知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司）申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利，此項(xiàng)專利技術(shù)是我校近年來(lái)眾多優(yōu)秀科研專利成果之一。在今后的專題新聞中，專利中心和宣傳部將會(huì)陸續(xù)選取各領(lǐng)域優(yōu)秀專利成果進(jìn)行重點(diǎn)報(bào)道。
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