【學以精工】北理工優(yōu)秀專利成果：光電學院基于Abbe矢量成像模型的相移掩模優(yōu)化方法
發(fā)布日期：2013-07-26 閱讀次數(shù)：
供稿：北理工專利中心 編輯：黨委宣傳部
編制按：為了進一步加強學校學術(shù)文化、創(chuàng)新文化和人才文化建設(shè)，黨委宣傳部經(jīng)過認真籌劃，圍繞我校重點科研學術(shù)進展，開辟《學以精工》科研學術(shù)新聞報道專欄，旨在針對我校科研學術(shù)工作中取得的新成績、新進展進行重點報道，用通俗易懂的新聞報道，向校內(nèi)外展示北京理工大學的深厚科研實力和濃厚的學術(shù)氛圍。本欄目得到了圖書館戰(zhàn)略情報研究部和學校專利中心（北京理工緯鉑知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司）的支持。歡迎全校單位和師生踴躍提供線索或投稿（aiken@bit.edu.cn），宣傳部將第一時間安排重點報道。
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，通過刻蝕技術(shù)等多道工藝，實現(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）等分辨率增強技術(shù)，可實現(xiàn)45nm及以下技術(shù)節(jié)點的芯片制造，助推信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 。此時，需要采用矢量光刻成像理論和模型。
光電學院長江學者特聘教授李艷秋帶領(lǐng)課題組瞄準國際前沿和國家重大科技戰(zhàn)略需求，長期致力于193nm浸沒式和下一代極紫外光刻系統(tǒng)光學設(shè)計、光刻仿真和曝光系統(tǒng)偏振及像差檢測等方面的前沿研究，獲得了多項國際先進成果。特別是在光刻分辨率增強技術(shù)領(lǐng)域，建立了嚴格的矢量成像理論和模型，課題組利用此模型研究了多項分辨率增強技術(shù)，申請了多項發(fā)明專利。近年來，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)的矢量模型對相移掩模進行優(yōu)化，即適用于具有高NA的浸沒式光刻系統(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)化掩模目標函數(shù)的構(gòu)建，不斷地重復迭代優(yōu)化掩模，通過目標函數(shù)衡量掩模優(yōu)化的程度，當目標函數(shù)滿足收斂條件時，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，通過刻蝕技術(shù)等多道工藝，實現(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）等分辨率增強技術(shù)，可實現(xiàn)45nm及以下技術(shù)節(jié)點的芯片制造，助推信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 。此時，需要采用矢量光刻成像理論和模型。
光電學院長江學者特聘教授李艷秋帶領(lǐng)課題組瞄準國際前沿和國家重大科技戰(zhàn)略需求，長期致力于193nm浸沒式和下一代極紫外光刻系統(tǒng)光學設(shè)計、光刻仿真和曝光系統(tǒng)偏振及像差檢測等方面的前沿研究，獲得了多項國際先進成果。特別是在光刻分辨率增強技術(shù)領(lǐng)域，建立了嚴格的矢量成像理論和模型，課題組利用此模型研究了多項分辨率增強技術(shù)，申請了多項發(fā)明專利。近年來，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)的矢量模型對相移掩模進行優(yōu)化，即適用于具有高NA的浸沒式光刻系統(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)化掩模目標函數(shù)的構(gòu)建，不斷地重復迭代優(yōu)化掩模，通過目標函數(shù)衡量掩模優(yōu)化的程度，當目標函數(shù)滿足收斂條件時，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，以及它們對應(yīng)的光刻膠中成像。
對比發(fā)現(xiàn)，采用該發(fā)明方法的成像效果最佳，其對應(yīng)的成像參數(shù)為，成像誤差為324，CD誤差為0。該項技術(shù)有利于進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，從而推動集成電路制造行業(yè)的發(fā)展。
北京理工大學光電學院長期以來十分重視對科研成果的知識產(chǎn)權(quán)保護。該項專利于去年通過北京理工大學專利中心（北京理工緯鉑知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司）申請國家發(fā)明專利，此項專利技術(shù)是我校近年來眾多優(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陸續(xù)選取各領(lǐng)域優(yōu)秀專利成果進行重點報道。
北京理工大學光電學院長期以來十分重視對科研成果的知識產(chǎn)權(quán)保護。該項專利于去年通過北京理工大學專利中心（北京理工緯鉑知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司）申請國家發(fā)明專利，此項專利技術(shù)是我校近年來眾多優(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陸續(xù)選取各領(lǐng)域優(yōu)秀專利成果進行重點報道。
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（審核：專利中心）
