一种基于基本模块的掩模主体图形优化方法技术

本发明专利技术提供一种基于基本模块的掩模主体图形优化方法，本方法将掩模主体图形构造为若干单边尺寸大于阈值的基本模块的叠加，即掩模主体图形可表示为基本模块与表示基本模块位置的系数矩阵的卷积；将优化目标函数F构造为目标图形与当前掩模主体图形对应的光刻胶中成像之间的欧拉距离的平方。之后本方法基于Abbe矢量成像模型，采用改进的共轭梯度法对掩模主体图形进行优化。本方法可以在掩模优化过程中，自动保证优化后掩模主体图形任意部分的单边尺寸大于预定阈值。另外本发明专利技术仅对掩模主体图形进行优化，而不引入任何辅助图形，不会产生与主体图形距离过近的辅助图形。因此本方法可以在提高光刻系统成像质量的前提下，有效提高优化后掩模的可制造性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于基本模块的掩模主体图形的优化方法，属于光刻分辨率增强

技术介绍
当前的大规模集成电路普遍采用光刻系统进行制造。光刻系统主要分为照明系统(包括光源和聚光镜)、掩模、投影系统及晶片四部·分，其中掩模图形由掩模主体图形(main feature,简称 MF)和掩模辅助图形(sub-resolution assist feature,简称 SRAF)两部分组成。光源发出的光线经过聚光镜聚焦后入射至掩模，掩模的开口部分透光；经过掩模后，光线经由投影系统入射至涂有光刻胶的晶片上，这样掩模图形就复制在晶片上。目前主流的光刻系统是193nm的ArF深紫外光刻系统，随着光刻技术节点进入45nm-22nm,电路的关键尺寸已经远远小于光源的波长。因此光的干涉和衍射现象更加显著，导致光刻成像产生扭曲和模糊。为此光刻系统必须采用分辨率增强技术，用以提高成像质量。基于像素的光学邻近效应校正(pixel-based optical proximity correction,简称PBOPC)是一种重要的光刻分辨率增强技术。I3BOPC首先对掩模进行栅格化，然后对每一个像素的透光率进行优化，从而达到提高光刻系统成像分辨率和成像质量的目的。由于PBOPC在优化过程中，对掩模上的任意像素进行翻转，因此大幅度提升了掩模的复杂度，从而降低了掩模的可制造性、提高了大规模集成电路的生产成本，甚至还可能产生某些物理不可制造的掩模图形。为了提高和保证掩模的可制造性，业界普遍采用掩模制造约束条件来限制掩模图形的几何特征。两项重要的掩模制造约束条件为(1)掩模主体图形的最小尺寸Wm必须大于等于阈值εΜ，即wM彡ε Μ ;(2)掩模主体与掩模辅助图形之间的最小间距Wd必须大于等于阈值Sd，即wD彡eDO为了满足以上掩模制造约束条件，现有的PBOPC技术主要采用罚函数法或掩模制造规则检测(mask manufacture rule check,简称MRC)法对掩模图形的几何特征加以限制。但是罚函数法无法保证优化后掩模图形严格符合以上的制造约束条件。另一方面，MRC法在掩模优化结束后，对掩模进行后处理，使其满足制造约束条件。因此，MRC法将破坏优化掩模的最优性，经过MRC法处理的掩模图形不是掩模优化问题的最优解。另外，为了进一步提高光刻系统成像分辨率，目前业界普遍采用浸没式光刻系统。浸没式光刻系统为在投影物镜最后一个透镜的下表面与晶片之间添加了折射率大于I的液体，从而达到扩大数值孔径(numerical aperture NA),提高成像分辨率的目的。由于浸没式光刻系统具有高NA (NA> I)的特性,而当NA > 0. 6时，电磁场的矢量成像特性对光刻成像的影响已经不能被忽视。为了获取精确的浸没式光刻系统的成像特性，必须采用矢量成像模型对掩模进行优化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于基本模块的掩模主体图形优化(block-based mainfeature optimization,简称BBMF0)方法。该方法将掩模主体图形构造为若干单边尺寸大于等于阈值ε Μ的基本模块的叠加，即掩模主体图形可表示为基本模块与表示基本模块位置的系数矩阵的卷积。之后BBMFO方法基于Abbe矢量成像模型，采用改进的共轭梯度法对掩模主体图形进行优化。BBMFO方法只对掩模主体图形进行优化，而不引入任何辅助图形。实现本专利技术的技术方案如下，具体步骤为权利要求1.，具体步骤为步骤101、初始化大小为NXN的目标图形之;将目标函数F构造为目标图形与当前掩模主体图形对应的光刻胶中成像之间的欧拉距离的平方，即2.根据权利要求1所述基于基本模块的掩模主体图形优化方法，其特征在于，所述步骤101中利用Abbe矢量成像模型计算当前掩模主体图形对应的光刻胶中成像的具体步骤为步骤201、将掩模主体图形M栅格化为NXN个子区域；步骤202、根据部分相干光源的形状将光源面栅格化成多个点光源，用每一栅格区域中心点坐标(xs，ys)表示该栅格区域所对应的点光源坐标；步骤203、针对单个点光源，利用其坐标(xs，ys)获取该点光源照明时对应晶片位置上的空气中成像I (as，β3)；步骤204、判断是否已经计算出所有点光源对应晶片位置上的空气中成像，若是，则进入步骤205，否则返回步骤203 ；步骤205、根据阿贝Abbe方法，对各点光源对应的空气中成像I (a s，β s)进行叠加，获取部分相干光源照明时，晶片位置上的空气中成像I ;步骤206、基于光刻胶近似模型，根据空气中成像I计算掩模主体图形对应的光刻胶中的成像。3.根据权利要求2所述基于基本模块的掩模主体图形优化方法，其特征在于，所述步骤203中针对单个点光源利用其坐标(xs，ys)获取该点光源照明时对应晶片位置上的空气中成像I (a s，β3)的具体过程为设定光轴的方向为Z轴,并依据左手坐标系原则以Z轴建立全局坐标系(X, y, Z)； 步骤301、根据点光源坐标(xs，ys)，计算点光源发出的光波在掩模主体图形上NXN个子区域的近场分布E ;其中，E为NXN的矢量矩阵，其每个元素均为一 3X1的矢量，表示全局坐标系中掩模的衍射近场分布的3个分量；步骤302、根据近场分布E获取光波在投影系统入瞳后方的电场分布Ef (cr,#),其中， ΕΓ )为NXN的矢量矩阵,其每个兀素均为一 3X1的矢量,表不全局坐标系中入瞳后方的电场分布的3个分量；步骤303、设光波在投影系统中传播方向近似与光轴平行，进一步根据入瞳后方的电场分布Ef (a，灼获取投影系统出瞳前方的电场分布ΕΓ*( ’，#’);其中，出瞳前方的电场分布 ErtWW)为NXN的矢量矩阵，其每个元素均为一 3X1的矢量，表示全局坐标系中出瞳前方的电场分布的3个分量；步骤304、根据投影系统出瞳前方的电场分布E〖xt(a'，彡获取投影系统出瞳后方的电场分布O'，广)；步骤305、利用沃尔夫Wolf光学成像理论，根据出瞳后方的电场分布Ct(CrW)获取晶片上的电场分布Ewaf'并根据Ewafw获取点光源对应晶片位置上空气中成像I ( a s，β s)。4.根据权利要求1所述基于基本模块的掩模主体图形优化方法，其特征在于，所述步骤103的具体过程为步骤401、将当前的连续系数矩阵记为Θ '，然后更新连续系数矩阵Θ为Θ = +sXP，其中s为预先设定的优化步长；步骤402、将Θ的像素值限制在区间内，SP 5.根据权利要求1所述基于基本模块的掩模主体图形优化方法，其特征在于，所述步骤105的迭代更新过程为6.根据权利要求2所述基于基本模块的掩模主体图形优化方法，其特征在于，当所述的部分相干光源为圆形时，所述根据部分相干光源的形状将光源面栅格化为以光源面上中心点为圆心，用事先设定的半径不同的k个同心圆将圆形光源面划分为k+Ι个区域，对所述k+Ι个区域从中心圆区开始由内向外进行I k+Ι编号，将编号为2 k的每个区域划分为多个扇形栅格区域。7.根据权利要求6所述基于基本模块的掩模主体图形优化方法，其特征在于，所述编号为2 k的每个区域所划分的扇形栅格区域的个数相同。全文摘要本专利技术提供，本方法将掩模主体图形构造为若干单边尺寸大于阈值的基本模块的叠加，即掩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于基本模块的掩模主体图形优化方法，具体步骤为：步骤101、初始化大小为N×N的目标图形将目标函数F构造为目标图形与当前掩模主体图形对应的光刻胶中成像之间的欧拉距离的平方，即其中为目标图形的像素值，Z(m，n)表示利用Abbe矢量成像模型计算当前掩模主体图形对应的光刻胶中成像的像素值；步骤102、将N×N的连续系数矩阵Θ初始化为：其中表示基本模块，其像素值为0或1，其图形可以为任意单边尺寸大于阈值εM的多边形，Θ(m，n)、W(m，n)和分别为Θ、W和的像素值，符号表示卷积；计算目标函数F相对于Θ的梯度矩阵并将N×N的优化方向矩阵P初始化为：步骤103、采用共轭梯度法对系数矩阵Θ的像素值进行迭代更新，并在每次迭代中将Θ的所有像素值限定在[0，1]范围内，其中大于1的像素值设定为1，小于0的像素值设定为0，介于[0，1]范围内的像素值保持不变；步骤104、计算二元系数矩阵Θb＝Γ{Θ?0.5}，其中将N×N的二元掩模主体图形Mb构造为计算二元掩模主体图形Mb中的多边形个数，如果当前计算出的多边形个数和上次循环相比没有变化，则进入步骤106，否则进入步骤105；步骤105、将连续系数矩阵Θ的值恢复为本次循环进入步骤103之前的值，并采用改进的共轭梯度法和循环方式对对应于掩模图形边缘的系数矩阵Θ的像 素值进行迭代更新，直至当前掩模图形的边缘不再变化为止；且每次迭代中将矩阵Θ的所有像素值限定在[0，1]范围内，其中大于1的像素值设定为1，小于0的像素值设定为0，介于[0，1]范围内的像素值保持不变；步骤106、计算当前二元掩模主体图形Mb对应的目标函数值F；当F小于预定阈值εΘ或者更新连续系数矩阵Θ的次数达到预定上限值时，进入步骤107，否则返回步骤103；步骤107、终止优化，并将当前二元掩模主体图形Mb确定为经过优化后的掩模主体图形。FDA00002583035300011.jpg,FDA00002583035300012.jpg,FDA00002583035300013.jpg,FDA00002583035300014.jpg,FDA00002583035300015.jpg,FDA00002583035300016.jpg,FDA00002583035300017.jpg,FDA00002583035300018.jpg,FDA00002583035300019.jpg,FDA000025830353000110.jpg,FDA000025830353000111.jpg,FDA000025830353000112.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马旭，李艳秋，宋之洋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：