一种基于凸优化的光刻模型标定方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于凸优化的光刻模型标定方法和系统，属于光刻模型标定领域。本发明专利技术将光刻模型参数标定过程转化为凸优化问题，实现待优化参数向量与表征模型基本特征的系统矩阵相分离，避免参数耦合标定，再通过凸优化求解算法即可实现光刻模型高效标定；利用实际光刻系统的高精度测量信息设置模型校准所需约束，不仅能有效预防过拟合和提升模型稳定性，并可根据收敛条件以及约束分布及条件达到不同的优化目标和设计公差要求；根据从实际晶圆的测量数据所提取的轮廓线或者CD数值，不仅是构建关于落在轮廓线上的坐标点的模型取值的误差最小化约束或者优化目标函数，更进一步建立关于轮廓线以内和以外坐标点的模型取值的约束或者优化目标函数。的约束或者优化目标函数。的约束或者优化目标函数。

【技术实现步骤摘要】
一种基于凸优化的光刻模型标定方法和系统


[0001]本专利技术属于光刻模型标定领域，更具体地，涉及一种基于凸优化的光刻模型标定方法和系统。

技术介绍

[0002]在集成电路制造领域中，光刻系统承担着将设计电路图形准确转移到晶圆上的重要功能，它主要由照明系统、掩模、投影系统及涂布有光刻胶的晶圆等部分组成。随着电路图形关键尺寸不断降低至远小于照明波长，光学邻近效应变得愈发显著，进而在掩模上的设计图形向晶圆上转印时出现线端缩短、直角钝化等问题。在光刻系统硬件升级进程缓慢的情况下，分辨率增强技术(如光学邻近校正、离轴照明、相移掩模和亚分辨率辅助图形等)是解决上述问题最为便捷有效的唯一途径。目前，应用较为广泛的分辨率增强技术大多通过修改优化照明模式和掩模图形的方式来提高光刻系统的成像能力，这些方法的最优配置求解往往采用循环迭代的方式，且其有效性强烈依赖于光刻模型的准确性。
[0003]光刻模型通过建立与光刻系统实际组成部件对应的数学模型来模拟实际的光刻工艺过程。光刻模型由光学模型(包含掩模模型、照明系统模型和投影系统模型以及成像表达式)、光刻胶模型和刻蚀模型等部分组成。其中，光学模型用于计算出照射到光刻胶上的图形空间像，光刻胶模型根据光学模型输出空间像的光强分布，计算依次经过曝光、曝光后烘烤以及显影等工艺步骤后，最终在光刻胶上形成的图形轮廓，并将所得轮廓图形传递给刻蚀模型以便计算最终硅片上的图形。
[0004]通过严格求解的方法建立光刻模型，往往十分复杂，求解和迭代优化所需时间漫长，不符合实际生产需要，业界通常采用简化的近似模型或者经验模型，然后对模型进行标定来确定诸多模型参数。对光刻模型的标定是光刻建模过程至关重要环节，实现快速而又准确地对所建模型进行标定具有重要意义。现有技术通常笼统地将多个模型参数耦合在一起进行标定拟合，增加了计算复杂度并降低了计算效率，并且未能有效利用实际测量信息设置模型标定的约束条件，导致在标定拟合过程中容易出现一些不符合物理实际的参数取值以及过拟合现象，难以得到符合物理实际的标定结果。因此，亟需一种准确、高效面向实际光刻工艺实际的光刻模型标定方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于凸优化的光刻模型标定方法和系统，旨在解决现有标定方法难以得到符合物理实际的标定结果、计算效率低的问题。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种基于凸优化的光刻模型标定方法，该方法包括：
[0007]S1.确定待标定光刻模型对应实际物理光刻系统子模块的输入，设定非标定特征参数值后，获取实际物理光刻系统子模块的输出测量值，所述待标定光刻模型为掩模模型、光刻胶模型或者刻蚀模型；
[0008]S2.构建待标定光刻模型的仿真模型，确定与实际输入等效的仿真输入，构建与实际物理子模块一致的非标定特征参数值，确定待标定模型参数向量；
[0009]S3.初始化待标定模型参数向量；
[0010]S4.将待标定模型参数向量代入仿真模型，得到仿真输出值；
[0011]S5.判断仿真输出值和实际输出测量值之间的误差是否小于预设阈值，若是，输出标定后的模型参数向量，否则，进入S6；
[0012]S6.根据当前待标定模型参数向量、仿真输出值和实际输出测量值，构建凸优化优化目标函数，利用实际输出测量值设置约束条件，求解出下一轮待标定模型参数向量，进入S4。
[0013]优选地，步骤S6包括：
[0014]S61.根据实际输出测量值确定轮廓线上点的坐标位置，提取轮廓线上对应坐标点的仿真值，构建误差二次项；
[0015]S62.根据实际输出测量值确定轮廓内外的坐标点位置，提取对应位置上轮廓内外点仿真值，构建误差线性项；
[0016]S63.将目标轮廓线上及其内外轮廓线上各插值点光强仿真值限定在所设非空闭合凸集之内，结合误差二次项和误差线性项，构建凸优化目标函数。
[0017]优选地，步骤S62中，所述根据实际输出测量值确定轮廓内外的坐标点位置，具体如下：
[0018]S621.将测量得到的晶圆轮廓线作为目标轮廓线；
[0019]S622.对目标轮廓线进行像素化和二值化处理，转化为图像B0；
[0020]S623.使用卷积核对二值化后的目标轮廓图像B0进行模糊处理，得到模糊处理后的图像B1；
[0021]S624.在B1中获取B0目标轮廓线对应坐标点上像素值集合V；
[0022]S625.在B1中提取像素值为V
+
＝[V]max
+z
×
v
step
的坐标点，改变z值，获得由目标轮廓线内的点构成的内轮廓集合，其中，[V]max
表示集合V中最大像素值，z为大于0的整数，v
step
表示轮廓提取步长；
[0023]S626.在B1中提取像素值为V
‑
＝[V]min
‑
z
×
v
step
的坐标点，改变z值，获得由目标轮廓线外的点构成的外轮廓集合，其中，[V]min
表示集合V中最小像素值，z为大于0的整数，v
step
表示轮廓提取步长。
[0024]优选地，步骤S62中，所述根据实际输出测量值确定轮廓内外的坐标点位置，具体如下：
[0025]S62
‑
1.获取关键尺寸CD的测量信息；
[0026]S62
‑
2.根据CD线上测量值大小，获取极值点的位置；
[0027]S62
‑
3.将极值点作为对称中心，分别向两边扩展1/2CD长度，得到位于目标轮廓上坐标点p
1i
、p
2i
及其测量值集合E；
[0028]S62
‑
4.判断极值点类型，若为极大值，则跳转至步骤S62
‑
5，若为极小值，则跳转至步骤S62
‑
6；
[0029]S62
‑
5.判定测量对象为线宽Width，则CD线上p
1i
p
2i
之间点位于目标轮廓内；
[0030]S62
‑
6.判定测量对象为间距Space，则CD线上p
1i
p
2I
之间点位于目标轮廓外；
[0031]S62
‑
7.判断获取的CD线数是否满足所需，若为否，则跳转至步骤S62
‑
1，若为是，则跳转至步骤S62
‑
8；
[0032]S62
‑
8.改变a为不同的值，从获取的多条CD线上目标轮廓内点中提取测量值为E
+
＝[E]max
+a
×
e
Step
的坐标点得到内轮廓，其中，[E]mAX
表示集合E中最大测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于凸优化的光刻模型标定方法，其特征在于，该方法包括：S1.确定待标定光刻模型对应实际物理光刻系统子模块的输入，设定非标定特征参数值后，获取实际物理光刻系统子模块的输出测量值，所述待标定光刻模型为掩模模型、光刻胶模型或者刻蚀模型；S2.构建待标定光刻模型的仿真模型，确定与实际输入等效的仿真输入，构建与实际物理子模块一致的非标定特征参数值，确定待标定模型参数向量；S3.初始化待标定模型参数向量；S4.将待标定模型参数向量代入仿真模型，得到仿真输出值；S5.判断仿真输出值和实际输出测量值之间的误差是否小于预设阈值，若是，输出标定后的模型参数向量，否则，进入S6；S6.根据当前待标定模型参数向量、仿真输出值和实际输出测量值，构建凸优化优化目标函数，利用实际输出测量值设置约束条件，求解出下一轮待标定模型参数向量，进入S4。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6包括：S61.根据实际输出测量值确定轮廓线上点的坐标位置，提取轮廓线上对应坐标点的仿真值，构建误差二次项；S62.根据实际输出测量值确定轮廓内外的坐标点位置，提取对应位置上轮廓内外点仿真值，构建误差线性项；S63.将目标轮廓线上及其内外轮廓线上各插值点光强仿真值限定在所设非空闭合凸集之内，结合误差二次项和误差线性项，构建凸优化目标函数。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S62中，所述根据实际输出测量值确定轮廓内外的坐标点位置，具体如下：S621.将测量得到的晶圆轮廓线作为目标轮廓线；S622.对目标轮廓线进行像素化和二值化处理，转化为图像B0；S623.使用卷积核对二值化后的目标轮廓图像B0进行模糊处理，得到模糊处理后的图像B1；S624.在B1中获取B0目标轮廓线对应坐标点上像素值集合V；S625.在B1中提取像素值为V
+
＝[V]
max
+z
×
v
step
的坐标点，改变z值，获得由目标轮廓线内的点构成的内轮廓集合，其中，[V]
max
表示集合V中最大像素值，z为大于0的整数，v
step
表示轮廓提取步长；S626.在B1中提取像素值为V
‑
＝[V]
min
‑
z
×
v
step
的坐标点，改变z值，获得由目标轮廓线外的点构成的外轮廓集合，其中，[V]
min
表示集合V中最小像素值，z为大于0的整数，v
step
表示轮廓提取步长。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S62中，所述根据实际输出测量值确定轮廓内外的坐标点位置，具体如下：S62
‑
1.获取关键尺寸CD的测量信息；S62
‑
2.根据CD线上测量值大小，获取极值点的位置；S62
‑
3.将极值点作为对称中心，分别向两边扩展1/2CD长度，得到位于目标轮廓上坐标点p
1i
、p
2i
及其测量值集合E；S62
‑
4.判断极值点类型，若为极大值，则跳转至步骤S62
‑
5，若为极小值，则跳转至步骤
S62
‑
6；S62
‑
5.判定测量对象为线宽Width，则CD线上p
1i
p
2i
之间点位于目标轮廓内；S62
‑
6.判定测量对象为间距Space，则CD线上p
1i
p
2i
之间点位于目标轮廓外；S62
‑
7.判断获取的CD线数是否满足所需，若为否，则跳转至步骤S62
‑
1，若为是，则跳转至步骤S62
‑
8；S62
‑
8.改变a为不同的值，从获取的多条CD线上目标轮廓内点中提取测量值为E
+
＝[E]
max
+a
×
e
step
的坐标点得到内轮廓，其中，[E]
max
表示集合E中最大测量值，变量a为大于0的整数，e
step
表示轮廓提取步长；S62
‑
9.改变a为不同的值，从获取的多条CD线上目标轮廓外点中提取测量值为E
‑
＝[...

【专利技术属性】
技术研发人员：尉海清，柯贤华，
申请(专利权)人：武汉宇微光学软件有限公司，
类型：发明
国别省市：