基于遗传算法的磁控溅射速率空间分布反演方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于极紫外光刻技术领域，具体涉及一种基于遗传算法的磁控溅射速率空 间分布反演方法。
【背景技术】
[0002] 极紫外光刻（Extreme UltravioletLithography，EUVL)技术是使用EUV波段，主要 是13.5nm波段，进行光刻的微纳加工技术。目前，EUVL技术已经能够实现7nm线宽的刻蚀工 艺，并具备进一步缩小刻蚀线宽的可能性。这在大规模集成电路制造领域具有重要意义，能 够实现更大密度的元件集成，以及更低的能耗。
[0003] 极紫外光刻使用波长为10-14nm光源照明，由于几乎所有已知光学材料在这一波 段都具有强吸收，无法采用传统的折射式光学系统，所以极紫外光刻系统的照明系统、掩模 和投影物镜均采用反射式设计，其反射光学元件需镀有周期性多层膜以提高反射率。目前 用于极紫外光刻系统多层膜制备的沉积方法主要有磁控溅射、离子束溅射和电子束蒸发三 种，其中磁控溅射以其工艺参数稳定和设备维护成本低成为极紫外多层膜制备的主要方 法。极紫外光刻系统需要高性能的极紫外多层膜，包括高反射率、低应力、高稳定性和高均 匀性。对于投影物镜系统，为实现波长匹配和面形保持，必须对物镜基底上多层膜膜厚分布 实现深亚纳米级别精度的控制。在磁控溅射装置中，一般通过控制镀膜基底的公转速度曲 线来实现如此高精度的膜厚控制，该方法需要已知膜厚分布目标曲线来反算与之相对应的 公转速度曲线，因而首先需要知道磁控溅射速率空间分布。
[0004] 测量磁控溅射速率空间分布的一般方法是将基片放到磁控溅射靶材的正下方某 一高度下镀膜，然后测量基片上的膜厚分布就得到磁控溅射某一水平面上的溅射速率分 布;测量不同高度下基片上的膜厚分布就得到磁控溅射整个空间的溅射速率分布。该方法 虽然简单直接，但非常费时费力，效率低，成本高。
[0005]遗传算法是一种基于自然群体遗传演化机制的随机搜索算法，具有全局寻优的特 点，即可以用整体的最小量快速而准确地找到根，而不过分依赖于初始条件，并且计算精度 高。但是现有技术中，还未见基于遗传算法确定磁控溅射速率空间分布的方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是解决现有技术中磁控溅射速率空间分布的确定方法效率低，成本 高的问题，提供一种基于遗传算法的磁控溅射速率空间分布反演方法。
[0007] 本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。
[0008] 基于遗传算法的磁控溅射速率空间分布反演方法，步骤如下：
[0009] 步骤一、选取三个到五个不同基片高度下的膜厚分布曲线，采用遗传算法反演磁 控溅射源分布特性参数；
[0010] 步骤二、通过步骤一得到的磁控溅射源分布特性参数计算磁控溅射速率空间分 布。
[0012]
[0011] 进一步的，所述步骤一的过程为：以式(5)为评价函数，采用遗传算法寻找使得F值 最小的磁控溅射源分布特性参数；
(S)
[0013] 式(5)中，η为3-5的整数，m为整数，Tc(ri，hi)为计算膜厚分布曲线，Te(ri,hi)为选 取膜厚分布曲线。
[0014] 讲一步的，所沭计筧腊厚分布曲线通过式（1)得到； _5] ⑴
[0016]
[0017] … (2)
[0018] (3)
[0019] (4)
[0020] XT为靶平面上某点的X轴坐标，yT为靶平面上某点的y轴坐标，D(XT，yT)为靶的溅射 产额分布，Μ为遮挡因子，Θ为公转角，ω (Θ)为公转速度曲线，k为溅射角分布特性参数，α为 溅射角；
[0021] 式(2)中，h为基片的高度；
[0022] 式（3)中，n_yc〇sf?siny爹c0Sf ,-e〇s_y」，.梦_为自转角，γ为基片相对于基片平 面的倾角，Τ为靶平面上某点的坐标，包括Χτ和yT，，S为基片平面上某点的坐标，包括 Xs，ys， Zs：
[0023]
[0024]
[0025]
[0026] 式中，R为公转半径，r为自转半径，θ〇为初始公转角，免为自转角，抑为初始自转 角，ω为公转速度，cos为自转速度，t为运行时间。
[0027] 进一步的，所述遗传算法的种群数为100，交叉概率为0.5，变异概率为0.02，迭代 数为50代。
[0028] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0029] 1、本发明的基于遗传算法的磁控溅射速率空间分布反演方法无需对磁控溅射速 率空间分布进行大量采样的直接测量，而只需测量三-五个不同基片高度下的膜厚分布曲 线即可反演得到磁控溅射速率空间分布，大大减少了获得溅射速率空间分布的时间，显著 降低了获得溅射速率空间分布的成本。
[0030] 2、本发明的基于遗传算法的磁控溅射速率空间分布反演方法无需对磁控溅射靶 刻蚀沟槽形貌进行直接测量，避免了直接测量需要打开磁控溅射镀膜机真空腔体并取下磁 控溅射靶所引起的繁琐和不便。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的基于遗传算法的磁控溅射速率空间分布曲线反演方法的原理图；
[0032] 图2为磁控溅射源进行磁控溅射的示意图；
[0033] 图3为基片的行星运动轨迹的示意图；
[0034] 图4为实施例1不同基片高度下的膜厚分布曲线；
[0035] 图5为实施例1反演得到的靶面跑道形貌；
[0036]图6为实施例1中基片在65nm处的磁控溅射速率分布。
【具体实施方式】
[0037]以下结合附图进一步说明本发明。
[0038]如图1所示，如果已知溅射源分布特性参数就可以计算得到溅射速率空间分布，再 给定溅射源的公转速度曲线和基片高度，根据磁控溅射计算模型就可以计算得到膜厚分布 曲线，这是一个正向问题。相反地，本发明的基于遗传算法的磁控溅射速率空间分布反演方 法，是在已知膜厚分布曲线的情况下，反演溅射源的溅射源分布特性参数。本发明中的溅射 源分布特性参数为溅射靶的跑道参数和溅射角分布特性参数，即跑道的直道半长度L，弯道 半径Rt，高斯函数分布的标准差〇,溅射角分布特性参数k。
[0039] 基于遗传算法的磁控溅射速率空间分布反演方法，步骤如