一种光源、偏振及掩模联合优化方法及电子设备技术

本发明专利技术涉及集成电路光刻技术领域，尤其涉及一种光源、偏振及掩模联合优化方法及电子设备。一种光源、偏振及掩模联合优化方法包括如下步骤：S1、输入掩模的设计版图；S2、在所述掩模的设计版图上设置多个误差监测点；S3、设定优化变量为x，所述优化变量x包括光源强度变量、偏振角度变量以及掩模变量；S4、基于Hopkins‑Abbe混合光刻成像模型关联误差监测点获得关于优化变量x的目标函数cost；及S5、优化目标函数cost直至其收敛，以获得优化后的掩模、光源及偏振，基于Hopkins‑Abbe混合光刻成像模型对光源强度变量、偏振角度变量以及掩模变量进行优化，使得能获得较好的工艺制造窗口。

【技术实现步骤摘要】
一种光源、偏振及掩模联合优化方法及电子设备
本专利技术涉及集成电路光刻
，尤其涉及一种光源、偏振及掩模联合优化方法及电子设备。
技术介绍
光刻工艺是现代大规模集成电路制造过程中最重要的制造工艺，即通过光刻机将掩模上集成电路的设计图形转移到硅片上的重要手段。掩模上集成电路设计图形通过光刻机的投影物镜在硅片上成像时，随着掩模上图形特征尺寸的较小，光的衍射现象逐渐显著。当某些高阶衍射光因投影物镜光学系统孔径限制而无法参与成像时，在硅片上的成像将产生变形和图形无法分辨的现象，这一现象被称为光学临近效应(OpticalProximityEffect)。为提高成像分辨率和成像质量，人们可以通过对掩模上图形进行优化实现对上述光学临近效应的校正即OPC(OpticalProximityCorrection)。光源形貌对光刻成像过程也极为重要。对相同的图形采用不同的光源进行曝光，所得到的成像分辨率差别极大。如一维掩模图形在与其方向垂直的Dipole照明下获得的成像对比度最高；二维矩形掩模图形则在四极照明条件下成像质量最佳。而在一个复杂的芯片设计版图中，各种图形均同时存在，需要找到一个光源能同时对这些图形具有较好的成像质量，这个问题的解决方案是光源掩模优化技术，其已在28nm及更先进技术节点中已被广泛使用。对光源和掩模同时进行优化，获得较高的工艺制造窗口。进一步地我们知道，影响光刻光学成像的除了光源形状、强度还有其偏振状态，特别是在大数值孔径NA(NA＞0.8)成像中，偏振对成像质量影响很大。而目前广泛采用的光刻机NA已达1.35。因而在光源掩模优化的同时，将偏振也考虑进去，获取对芯片图形成像最优的偏振状态，理论上可以进一步提高芯片的工艺制造窗口。目前已有一些关于光源、偏振及掩模联合优化的相关技术，但是其通常基于Abbe模型，仍然存在计算速度慢、优化结果不理想的问题。
技术实现思路
为克服现有光刻技术中对光源、掩模以及偏振优化不理想的问题，本专利技术提供一种光源、偏振及掩模联合优化方法及电子设备。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种光源、偏振及掩模联合优化方法，包括如下步骤：S1、输入掩模的设计版图；S2、在所述掩模的设计版图上设置多个误差监测点；S3、设定优化变量为x，所述优化变量x包括光源强度变量、偏振角度变量以及掩模变量；S4、基于Hopkins-Abbe混合光刻成像模型关联误差监测点获得关于优化变量x的目标函数cost；及S5、优化目标函数cost直至其收敛，以获得优化后的掩模、光源及偏振。优选地，设定多个曝光条件，定义所述目标函数cost如下：其中下标c为曝光条件序号，wc为第c个曝光条件的比重，为第c个曝光条件下如下式所定义的cost分量，其表示如下：其中下标d为误差监测点序号，EPEd为显影图像在第d个监测点处的边缘放置误差，EPEd在一阶近似下可由下式得到：其中RId为第d个误差监测点处显影图像值，RI′d为其斜率，可由RId求导获得，其中RId为关于光源强度、偏振角度以及掩模的函数。优选地，RId的获得包括如下步骤：S41、采用Hopkins-Abbe混合光刻成像模型，将光源在其入射方向分成n个子光源，将掩模在硅片表面所成的空间像AI表示为所述n个子光源所成空间像AIl的非相干叠加，如下式所示：S42、利用Hopkins成像理论将AIl设定为关于光源强度、偏振角度以及掩模的函数，如下式所示：其中sl为第l个子光源的强度，FFT-1为快速逆傅里叶变换，[VX，l，i，VY，l，i]为对应子光源光学传递系数矩阵的第i项特征向量，λl，i为其第i项特征值，MX，L和MY，L分别为掩模对X偏振入射光及Y偏振入射光的衍射级次；步骤S43、设定子光源偏振为任意线偏振角度α时AIl对应的函数，如下式表示：步骤S44、基于所述n个子光源所成空间AIl构建出关于光刻胶中显影图像RI的模型，如下式表示：RI＝f(AI)-th其中th为一阈值，f()为对空间像AI的线性或非线性函数，设定RI＝0得到的轮廓包围的图形为显影后得到的图案。优选地，在上述步骤S43中，设定子光源偏振为任意线偏振角度α时AIl对应的函数时，通过在步骤S42中计算子光源光学传递系数矩阵时，将子光源偏振设置为45°线偏振获得。优选地，在上述步骤S5中，采用梯度优化算法对目标函数cost进行优化，首先定义为对cost分量的优化变量x的梯度通过下式获得：其中⊙为矩阵相乘算符，为对显影图像RI每一个pixel的梯度，为显影图像每一个pixel对空间像AI每一个pixel的梯度，为空间像每一个pixel对优化变量x的梯度。优选地，对优化变量x中偏振角度变量αl的梯度通过下式获得：其中Re()为取实数部分算符，El，i为第l个子光源对应的第i个本征电场分布，E′l，i为El，i对偏振角度变量αl的梯度，分别如下式所示：El，i＝FFT-1[VX，l，i·MX，l·cos(αl)+VY，l，i·MY，l·sin(αl)]E′l，i＝FFT-1[-VX，l，i·MX，1·sin(αl)+VY，l，i·MY，l·cos(αl)]优选地，时优化变量x中光源强度变量sl的梯度通过下式获得：优选地，对于掩模变量，通过掩模透射分布作为变量指标，miX，l为X偏振入射光下的掩模透射分布，miY，l为Y偏振入射光下的掩模透射分布，其梯度可表示为：其中c.c.表示取前一项的共轭。优选地，本专利技术为了解决上述技术问题还提供一种电子设备，其包括一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的任一项方法。与现有技术相比，一种光源、偏振及掩模联合优化方法，具有如下有益效果：S1、输入掩模的设计版图；S2、在所述掩模的设计版图上设置多个误差监测点；S3、设定优化变量为x，所述优化变量x包括光源强度变量、偏振角度变量以及掩模变量；S4、基于Hopkins-Abbe混合光刻成像模型关联误差监测点获得关于优化变量x的目标函数cost；及S5、优化目标函数cost直至其收敛，以获得优化后的掩模、光源及偏振，基于Hopkins-Abbe混合光刻成像模型对光源强度变量、偏振角度变量以及掩模变量进行优化，使得能获得较好的工艺制造窗口。RId的获得包括如下步骤：S41、采用Hopkins-Abbe混合光刻成像模型，将光源在其入射方向分成n个子光源，将掩模在硅片表面所成的空间像AI表示为所述n个子光源所成空间像AIl的非相干叠加，如下式所示：S42、利用Hopkins成像理论将AIl设定为关于光源强度、偏振角度以及掩模的函数，如下式所示：其中sl为第l个子光源的强度，FFT-1为快速逆傅里本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光源、偏振及掩模联合优化方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、输入掩模的设计版图；/nS2、在所述掩模的设计版图上设置多个误差监测点；/nS3、设定优化变量为x，所述优化变量x包括光源强度变量、偏振角度变量以及掩模变量；/nS4、基于Hopkins-Abbe混合光刻成像模型关联误差监测点获得关于优化变量x的目标函数cost；及/nS5、优化目标函数cost直至其收敛，以获得优化后的掩模、光源及偏振。/n

【技术特征摘要】
1.一种光源、偏振及掩模联合优化方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、输入掩模的设计版图；
S2、在所述掩模的设计版图上设置多个误差监测点；
S3、设定优化变量为x，所述优化变量x包括光源强度变量、偏振角度变量以及掩模变量；
S4、基于Hopkins-Abbe混合光刻成像模型关联误差监测点获得关于优化变量x的目标函数cost；及
S5、优化目标函数cost直至其收敛，以获得优化后的掩模、光源及偏振。


2.如权利要求1所述的光源、偏振及掩模联合优化方法，其特征在于：设定多个曝光条件，定义所述目标函数cost如下：



其中下标c为曝光条件序号，wc为第c个曝光条件的比重，为第c个曝光条件下如下式所定义的cost分量，其表示如下：



其中下标d为误差监测点序号，EPEd为显影图像在第d个监测点处的边缘放置误差，EPEd在一阶近似下可由下式得到：



其中RId为第d个误差监测点处显影图像值，RI′d为其斜率，可由RId求导获得，其中RId为关于光源强度、偏振角度以及掩模的函数。


3.如权利要求2所述的光源、偏振及掩模联合优化方法，其特征在于：RId的获得包括如下步骤：
S41、采用Hopkins-Abbe混合光刻成像模型，将光源在其入射方向分成n个子光源，将掩模在硅片表面所成的空间像AI表示为所述n个子光源所成空间像AIl的非相干叠加，如下式所示：



S42、利用Hopkins成像理论将AIl设定为关于光源强度、偏振角度以及掩模的函数，如下式所示：



其中sl为第l个子光源的强度，FFT-1为快速逆傅里叶变换，[VX,l,i，VY,l,i]为对应子光源光学传递系数矩阵的第i项特征向量，λl,i为其第i项特征值，MX,l和MY,l分别为掩模对X偏振入射光及Y偏振入射光的衍射级次；
步骤S43、设定子光源偏振为任意线偏振角度α时AIl对应的函数，如下式表示：



步骤S44、基于所述n个子光源所成空间AIl构建出关于光刻胶中显影图像RI的模型，如下式表示：
RI＝f(AI)-th
其中th为一阈值，f()为对空间像AI的线性或非线性函数，设定RI＝0得到的轮廓包围的图形为显影后得到的图案。
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【专利技术属性】
技术研发人员：丁明，施伟杰，
申请(专利权)人：东方晶源微电子科技北京有限公司深圳分公司，
类型：发明
国别省市：广东;44