一种信息学计算光刻方法技术

本发明专利技术提供一种信息学计算光刻方法，首先根据信息理论建立计算光刻的信道模型，然后求解信息理论下最优掩模分布、最优光刻系统参数和工艺参数，最后采用信息理论提高计算光刻算法的收敛精度；由此可见，本发明专利技术实质为用信道模型来刻画光刻系统，将光刻成像过程抽象为信道传输过程，将掩模图形与光刻成像视为信道的输入与输出信号，将光刻系统参数和光刻工艺参数等视为影响光刻版图信息传输的信道参数，采用计算光刻对掩模优化相当于对信号的编码过程；也就是说，本发明专利技术建立了计算光刻的信息学模型，通过数学方法研究光刻图案信息传输机制与规律，能够获得计算光刻成像精度的理论极限，提高计算光刻算法收敛精度。

【技术实现步骤摘要】
一种信息学计算光刻方法
本专利技术属于微电子制造及信息
，尤其涉及一种信息学计算光刻方法。
技术介绍
光刻技术是集成电路制造的关键技术。光刻系统采用短波长光源照射掩模，掩模上预先刻制了需要印制的电路图案。光线透过掩模后，由投影物镜收集并投射到表层涂有光刻胶的硅片上，后经过曝光、显影、刻蚀等过程，在硅片上复刻出电路图案。然而，光刻系统的刻蚀精度会受到光的衍射、干涉，以及其它光学效应和工艺变化因素的影响。为此，集成电路行业广泛采用计算光刻技术来补偿和最小化投影到晶圆上的光刻版图畸变，提高成像质量。计算光刻是基于光刻成像和工艺模型，采用数学方法对光刻系统成像进行仿真和优化的一类技术的总称。目前，研究人员提出了多种计算光刻方法，但这些相关研究大多致力于创新优化模型和数值优化算法，以提高光刻成像性能。然而，研究人员对于计算光刻的信息学本质，以及计算光刻框架中的光刻版图信息传输机制尚不清楚，同时对计算光刻算法所能达到的光刻系统成像精度的理论极限也尚未明确。另外，如何利用信息理论，进一步提高现有计算光刻算法的收敛精度，也是一个有待解决的问题。为了更加深入地了解和揭示计算光刻框架中的光刻版图信息的传输机制和本质，也为了给高精度计算光刻技术研发提供更加完备的理论基础，有必要建立计算光刻的信息学模型，探求计算光刻技术所能达到的成像精度理论极限，并给出提高计算光刻算法收敛精度的技术方案。综上所述，本专利技术提供一种信息学计算光刻方法，用以解决上述问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种信息学计算光刻方法，能够获得成像精度的理论极限，并提高光刻算法的收敛精度。一种信息学计算光刻方法，包括以下步骤：S1：将掩模图案栅格化，分别将掩模图案M上的各像素点作为当前点执行点扩散操作，得到各像素点对应的向量与向量其中，所述点扩散操作为：以当前点为中心构建点扩散函数，并将点扩散函数覆盖区域记为Ch，掩模图案M上被Ch覆盖的像素组成的向量记为其中，K为掩模图案M上被Ch覆盖的像素个数，且xi＝0或1；同时，在以掩模图案M进行光刻成像得到成像图案上，将与向量中各像素位置相同的K个像素记为其中，yi＝0或1；S2：分别统计各像素点对应的向量与向量中元素值为1的元素个数，得到向量中有m个元素值为1的概率pm，向量中有n个元素值为1的概率qn，其中，m＝0,1,...,K，n＝0,1,...,K；S3：根据概率pm构建用于表征掩模图案M的概率分布的第一概率向量根据qn构建用于表征成像图案的概率分布的第二概率向量同时，第一概率向量与第二概率向量之间满足其中，T为第一概率向量与第二概率向量之间的概率转移矩阵，且与掩模图案M、光刻系统参数W以及工艺参数Φ相关，其中，光刻系统参数包括光源图形、光源偏振态、光瞳波前以及数值孔径，工艺参数包括胶膜厚度、前烘时间、前烘温度、曝光量、显影时间以及刻蚀时间；S4：构建代价函数其中，为掩模图案M与成像图案之间的互信息，Π为不大于CD/a的正整数，a为目标图案上单个像素的边长，CD为目标图案的关键尺寸，γ1与γ2为设定的惩罚项权重因子，为目标图案的概率分布；S5：求解最优化问题得到最优掩模概率分布最优光刻系统参数以及最优工艺参数的组合；S6：构建代价函数其中，Z为实际光刻成像图案，RD为掩模分布惩罚项，且ωD为设定权重，R为带有权重系数的小波惩罚项与二次惩罚项的和值；S7：根据最优掩模概率分布最优光刻系统参数最优工艺参数以及当前掩模图案M*，求解最优化问题得到优化后的实际光刻成像图案Z，其中，当前掩模图案M*由在掩模图案M中加入亚分辨率辅助图形得到。进一步地，所述第一概率向量与第二概率向量之间的概率转移矩阵T的获取方法为：假设概率转移矩阵T为K+1行、K+1列的方阵；令m＝0,1,...,K，n＝0,1,...,K，分别在m、n不同的取值下，获取掩模图案M上Ch覆盖的区域下有m个像素的值为1时，以掩模图案M进行光刻成像得到的成像图案上Ch覆盖的区域下有n个像素的值为1的概率，然后将该概率作为概率转移矩阵T第n+1行、m+1列的元素Tnm的值。进一步地，所述掩模图案M与成像图案之间的互信息的计算方法为：S401：计算与向量相关的熵其中，Pr{·}表示概率，Nx表示向量中值为1的元素的个数，Ny表示向量中值为1的元素的个数，且表示从K个元素中取n个元素的组合数；S402：计算已知向量时关于向量的条件熵S403：计算互信息其中，Tnm表示概率转移矩阵T第n+1行、m+1列的元素，Tnu表示概率转移矩阵T的第n+1行、u+1列的元素，u＝0,1,2,...,K。进一步地，当前掩模图案M*的获取方法为：S701：将初始的掩模图案M最外围的像素点作为边界，并将边界记为E{M}；S702：将目标图案最外围的像素点作为边界，并将边界记为S703：在掩模图案M上，从最接近边界E{M}的像素点开始，遍历在边界E{M}以外的所有值为0的像素，并假设每次选择的像素为M(x,y)，然后采用像素M(x,y)执行以下步骤：判断以像素M(x,y)为中心的Ch覆盖的区域内值为1的像素个数是否少于设定阈值V，若少于，则将M(x,y)的值变为1，实现掩模的更新；然后计算更新后的掩模对应的光刻成像误差PE，判断该光刻成像误差PE是否大于掩模更新前对应的光刻成像误差PE，若大于，则将M(x,y)的值变为0，若不大于，保持M(x,y)等于1不变；S704：在步骤S703最终更新得到的掩模上，将与边界位置相同的像素点作为边界从最接近边界的像素点开始，遍历在边界以内的所有值为1的像素，并假设每次选择的像素为M(x',y')，然后采用像素M(x',y')执行以下步骤，完成亚分辨率辅助图形的加入，得到当前掩模图案M*：判断以像素M(x',y')为中心的Ch覆盖的区域内值为0的像素个数是否少于设定阈值U，若少于，则将M(x',y')的值变为0，实现掩模的更新；然后计算更新后的掩模对应的光刻成像误差PE，判断该光刻成像误差PE是否大于掩模更新前对应的光刻成像误差PE，若大于，则将M(x',y')的值变为1，若不大于，保持M(x',y')等于0不变。进一步地，一种信息学计算光刻方法，还包括以下步骤：S8：将步骤S6得到的最优掩模概率分布最优光刻系统参数以及最优工艺参数代入互信息的表达式中，得到最优互信息其中，Tnm表示概率转移矩阵T第n+1行、m+1列的元素，Tnu表示概率转移矩阵T的第n+1行、u+1列的元素，且Tnm和Tnu均为与最优掩模概率分布最优光刻系统参数以及最优工艺参数相关的变量，pu表示向量中有u个元素值为1的概率，u＝0,1,2,...,K；S9：根据最优互信息计算最优宏像素的大小a'：S10：根据最优宏像素的大小a'与目标图案上单个像素的边长a计算最小成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信息学计算光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：将掩模图案栅格化，分别将掩模图案M上的各像素点作为当前点执行点扩散操作，得到各像素点对应的向量

【技术特征摘要】
1.一种信息学计算光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将掩模图案栅格化，分别将掩模图案M上的各像素点作为当前点执行点扩散操作，得到各像素点对应的向量与向量其中，所述点扩散操作为：
以当前点为中心构建点扩散函数，并将点扩散函数覆盖区域记为Ch，掩模图案M上被Ch覆盖的像素组成的向量记为其中，K为掩模图案M上被Ch覆盖的像素个数，且xi＝0或1；同时，在以掩模图案M进行光刻成像得到成像图案上，将与向量中各像素位置相同的K个像素记为其中，yi＝0或1；
S2：分别统计各像素点对应的向量与向量中元素值为1的元素个数，得到向量中有m个元素值为1的概率pm，向量中有n个元素值为1的概率qn，其中，m＝0,1,...,K，n＝0,1,...,K；
S3：根据概率pm构建用于表征掩模图案M的概率分布的第一概率向量根据qn构建用于表征成像图案的概率分布的第二概率向量同时，第一概率向量与第二概率向量之间满足其中，T为第一概率向量与第二概率向量之间的概率转移矩阵，且与掩模图案M、光刻系统参数W以及工艺参数Φ相关，其中，光刻系统参数包括光源图形、光源偏振态、光瞳波前以及数值孔径，工艺参数包括胶膜厚度、前烘时间、前烘温度、曝光量、显影时间以及刻蚀时间；
S4：构建代价函数



其中，为掩模图案M与成像图案之间的互信息，Π为不大于CD/a的正整数，a为目标图案上单个像素的边长，CD为目标图案的关键尺寸，γ1与γ2为设定的惩罚项权重因子，为目标图案的概率分布；
S5：求解最优化问题得到最优掩模概率分布最优光刻系统参数以及最优工艺参数的组合；
S6：构建代价函数



其中，Z为实际光刻成像图案，RD为掩模分布惩罚项，且ωD为设定权重，R为带有权重系数的小波惩罚项与二次惩罚项的和值；
S7：根据最优掩模概率分布最优光刻系统参数最优工艺参数以及当前掩模图案M*，求解最优化问题得到优化后的实际光刻成像图案Z，其中，当前掩模图案M*由在掩模图案M中加入亚分辨率辅助图形得到。


2.如权利要求1所述的一种信息学计算光刻方法，其特征在于，所述第一概率向量与第二概率向量之间的概率转移矩阵T的获取方法为：
假设概率转移矩阵T为K+1行、K+1列的方阵；
令m＝0,1,...,K，n＝0,1,...,K，分别在m、n不同的取值下，获取掩模图案M上Ch覆盖的区域下有m个像素的值为1时，以掩模图案M进行光刻成像得到的成像图案上Ch覆盖的区域下有n个像素的值为1的概率，然后将该概率作为概率转移矩阵T第n+1行、m+1列的元素Tnm的值。


3.如权利要求1所述的一种信息学计算光刻方法，其特征在于，所述掩模图案M与成像图案之间的互信息的计算方法为：
S401：计算与向量相关的熵



其中，Pr{·}表示概率，Nx表示向量中值为1的元素的个数，Ny表示向量中值...

【专利技术属性】
技术研发人员：马旭，潘毅华，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11