这篇文档属于类型a，是一篇关于极紫外光刻（EUV）技术的原创研究论文，由Samsung Electronics的研究团队完成，发表在SPIE（国际光学工程学会）出版的会议论文集*Optical and EUV Nanolithography XXXVIII*中，具体卷号为13424，文章编号134240C。以下是详细的学术报告内容：

一、作者与发表信息
第一作者为Keon Huh，通讯作者邮箱为kh.huh@samsung.com，其他作者包括Yuna Jang、Sunggyu Lee等，均来自Samsung Electronics（韩国水原市）。论文发表于2025年，标题为《Pupil Optimization of EUV Low-n Attenuated Phase Shift Mask for Improvement of Random Contact Hole Patterning Proceedings》。

二、学术背景
研究领域为半导体制造中的极紫外光刻技术（EUVL），其核心挑战在于5纳米以下技术节点的制程精度。EUV面临的关键问题是掩模三维效应（Mask 3D effects, M3D）——由于掩模拓扑结构引起的相位误差会降低成像质量。传统二元掩模（Binary Mask, BIN）在高密度图案中表现不佳，而低折射率衰减相移掩模（Low-n Attenuated Phase Shift Mask, Low-n Att-PSM）通过相位偏移和衍射优化可提升对比度。此外，光源-掩模协同优化（Source Mask Optimization, SMO）能进一步改善光刻工艺窗口。

本研究的目标是：
1. 验证Low-n Att-PSM在降低临界尺寸均匀性（Local Critical Dimension Uniformity, LCDU）和改善聚焦稳定性中的效果；
2. 通过SMO优化光源配置，解决孤立图案与密集图案间的最佳焦点偏移（Best Focus Shift, δBF）问题；
3. 结合实验与模拟，为下一代半导体制造提供技术支撑。

三、研究流程与方法
研究共分四个阶段：

1. 掩模设计与理论验证

   • 使用Synopsys SLITHO和Brion TACHYON软件模拟Low-n Att-PSM的相位偏移公式（( \Delta \phi = \frac{2\pi t (n-1)}{\lambda \cos \theta} )），验证低折射率材料（n值降低）可增强相位偏移效应（图1）。
     
   • 对比Ta基二元掩模与Low-n Att-PSM的衍射阶次振幅平衡性，后者通过减少相位偏移（图2）和抑制高阶衍射（如2阶衍射对孤立图案的影响，图3），显著提升归一化图像对数斜率（NILS）。
     

2. 光源优化与模拟分析

   • 选择35种代表性图案（密集、孤立、随机接触孔等），通过TACHYON ASML SMO工具减少计算量（仅用1/3代表性图案优化）。
     
   • 设计两种光源配置：内环Sigma（Inner Sigma）和外环Sigma（Outer Sigma）。模拟显示，外环Sigma导致孤立图案δBF高达155纳米（图6），而内环Sigma仅25纳米。最终通过SMO整合两者，开发出光源B，使δBF降至0.5纳米。
     

3. 晶圆实验验证

   • 使用ASML 0.33NA 3600D EUV扫描仪，涂覆45纳米厚光刻胶（PR），测量不同剂量（±2 mJ）和焦距（±20 nm）条件下的Bossung曲线（图6-7）。
     
   • 通过SEM（图10-11）和临界尺寸测量（CD-SEM）验证：光源B使Low-n Att-PSM的δBF从80纳米降至15纳米，LCDU从2.6纳米优化至2.21纳米（图14）。
     

4. 性能交叉验证

   • MO和SLITHO双模拟平台一致性验证：随机接触孔图案的δBF改善25纳米（图9）。
     
   • 发现光源B在56节距以上可避免焦点饱和现象（图12），而光源A需调整掩模偏置（Bias）。
     

四、主要结果
1. 光源B的优化效果
- δBF改善：孤立与密集图案的焦点差从70纳米（光源A）降至10纳米（光源B）；NILS提升15%（3.26→3.73，图13）。
- 工艺窗口扩展：景深（Depth of Focus, DoF）达133-147纳米（图7）。

1. Low-n Att-PSM的优势

   • 相比二元掩模，LCDU降低15%（2.6→2.21纳米），验证了相位偏移对M3D效应的抑制能力（图14）。
     

2. 局限性

   • 高频图案需单独调整掩模偏置；部分图案因NILS退化需引入亚分辨率辅助特征（Sub-Resolution Assist Features, SRAF）。
     

五、结论与价值
1. 科学价值
- 首次系统验证了Low-n Att-PSM与SMO协同优化的可行性，为EUVL中M3D效应的抑制提供了理论框架（相位偏移公式与衍射阶次平衡模型）。

1. 应用价值
   
   • 为5纳米以下逻辑器件接触孔层的光刻工艺提供了可量产的解决方案，显著提升良率和吞吐量。
     

六、研究亮点
1. 创新方法
- 采用衍射阶次相似性缩减SMO计算量，效率提升3倍。
- 光源B的设计结合了内环与外环Sigma的优势，突破了传统照明方案的局限性。

1. 关键发现
   
   • 揭露了2阶衍射对孤立图案的影响机制（图3），提出光源地理优化可补偿相位偏移（图4）。
     

七、其他要点
- 实验数据与仿真结果高度一致（如δBF改善和LCDU趋势），验证了方法的可靠性。
- 研究团队建议未来结合SRAF技术进一步提升NILS，并探索更宽节距范围的通用性优化。

此研究为EUV光刻技术的工业化应用提供了重要技术支撑，尤其在随机接触孔图案的高精度制造领域具有里程碑意义。