本發(fā)明專利技術(shù)提供一種基于基本模塊的掩模主體圖形優(yōu)化方法，本方法將掩模主體圖形構(gòu)造為若干單邊尺寸大于閾值的基本模塊的疊加，即掩模主體圖形可表示為基本模塊與表示基本模塊位置的系數(shù)矩陣的卷積；將優(yōu)化目標函數(shù)F構(gòu)造為目標圖形與當前掩模主體圖形對應(yīng)的光刻膠中成像之間的歐拉距離的平方。之后本方法基于Abbe矢量成像模型，采用改進的共軛梯度法對掩模主體圖形進行優(yōu)化。本方法可以在掩模優(yōu)化過程中，自動保證優(yōu)化后掩模主體圖形任意部分的單邊尺寸大于預定閾值。另外本發(fā)明專利技術(shù)僅對掩模主體圖形進行優(yōu)化，而不引入任何輔助圖形，不會產(chǎn)生與主體圖形距離過近的輔助圖形。因此本方法可以在提高光刻系統(tǒng)成像質(zhì)量的前提下，有效提高優(yōu)化后掩模的可制造性。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于基本模塊的掩模主體圖形的優(yōu)化方法，屬于光刻分辨率增強
技術(shù)介紹
當前的大規(guī)模集成電路普遍采用光刻系統(tǒng)進行制造。光刻系統(tǒng)主要分為照明系統(tǒng)(包括光源和聚光鏡)、掩模、投影系統(tǒng)及晶片四部·分，其中掩模圖形由掩模主體圖形(main feature,簡稱 MF)和掩模輔助圖形(sub-resolution assist feature,簡稱 SRAF)兩部分組成。光源發(fā)出的光線經(jīng)過聚光鏡聚焦后入射至掩模，掩模的開口部分透光；經(jīng)過掩模后，光線經(jīng)由投影系統(tǒng)入射至涂有光刻膠的晶片上，這樣掩模圖形就復制在晶片上。目前主流的光刻系統(tǒng)是193nm的ArF深紫外光刻系統(tǒng)，隨著光刻技術(shù)節(jié)點進入45nm-22nm,電路的關(guān)鍵尺寸已經(jīng)遠遠小于光源的波長。因此光的干涉和衍射現(xiàn)象更加顯著，導致光刻成像產(chǎn)生扭曲和模糊。為此光刻系統(tǒng)必須采用分辨率增強技術(shù)，用以提高成像質(zhì)量。基于像素的光學鄰近效應(yīng)校正(pixel-based optical proximity correction,簡稱PBOPC)是一種重要的光刻分辨率增強技術(shù)。I3BOPC首先對掩模進行柵格化，然后對每一個像素的透光率進行優(yōu)化，從而達到提高光刻系統(tǒng)成像分辨率和成像質(zhì)量的目的。由于PBOPC在優(yōu)化過程中，對掩模上的任意像素進行翻轉(zhuǎn)，因此大幅度提升了掩模的復雜度，從而降低了掩模的可制造性、提高了大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)成本，甚至還可能產(chǎn)生某些物理不可制造的掩模圖形。為了提高和保證掩模的可制造性，業(yè)界普遍采用掩模制造約束條件來限制掩模圖形的幾何特征。兩項重要的掩模制造約束條件為(1)掩模主體圖形的最小尺寸Wm必須大于等于閾值εΜ，即wM彡ε Μ ;(2)掩模主體與掩模輔助圖形之間的最小間距Wd必須大于等于閾值Sd，即wD彡eDO為了滿足以上掩模制造約束條件，現(xiàn)有的PBOPC技術(shù)主要采用罰函數(shù)法或掩模制造規(guī)則檢測(mask manufacture rule check,簡稱MRC)法對掩模圖形的幾何特征加以限制。但是罰函數(shù)法無法保證優(yōu)化后掩模圖形嚴格符合以上的制造約束條件。另一方面，MRC法在掩模優(yōu)化結(jié)束后，對掩模進行后處理，使其滿足制造約束條件。因此，MRC法將破壞優(yōu)化掩模的最優(yōu)性，經(jīng)過MRC法處理的掩模圖形不是掩模優(yōu)化問題的最優(yōu)解。另外，為了進一步提高光刻系統(tǒng)成像分辨率，目前業(yè)界普遍采用浸沒式光刻系統(tǒng)。浸沒式光刻系統(tǒng)為在投影物鏡最后一個透鏡的下表面與晶片之間添加了折射率大于I的液體，從而達到擴大數(shù)值孔徑(numerical aperture NA),提高成像分辨率的目的。由于浸沒式光刻系統(tǒng)具有高NA (NA> I)的特性,而當NA > 0. 6時，電磁場的矢量成像特性對光刻成像的影響已經(jīng)不能被忽視。為了獲取精確的浸沒式光刻系統(tǒng)的成像特性，必須采用矢量成像模型對掩模進行優(yōu)化。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種基于基本模塊的掩模主體圖形優(yōu)化(block-based mainfeature optimization,簡稱BBMF0)方法。該方法將掩模主體圖形構(gòu)造為若干單邊尺寸大于等于閾值ε Μ的基本模塊的疊加，即掩模主體圖形可表示為基本模塊與表示基本模塊位置的系數(shù)矩陣的卷積。之后BBMFO方法基于Abbe矢量成像模型，采用改進的共軛梯度法對掩模主體圖形進行優(yōu)化。BBMFO方法只對掩模主體圖形進行優(yōu)化，而不引入任何輔助圖形。實現(xiàn)本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下，具體步驟為權(quán)利要求1.，具體步驟為步驟101、初始化大小為NXN的目標圖形之;將目標函數(shù)F構(gòu)造為目標圖形與當前掩模主體圖形對應(yīng)的光刻膠中成像之間的歐拉距離的平方，即2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于基本模塊的掩模主體圖形優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟101中利用Abbe矢量成像模型計算當前掩模主體圖形對應(yīng)的光刻膠中成像的具體步驟為步驟201、將掩模主體圖形M柵格化為NXN個子區(qū)域；步驟202、根據(jù)部分相干光源的形狀將光源面柵格化成多個點光源，用每一柵格區(qū)域中心點坐標(xs，ys)表示該柵格區(qū)域所對應(yīng)的點光源坐標；步驟203、針對單個點光源，利用其坐標(xs，ys)獲取該點光源照明時對應(yīng)晶片位置上的空氣中成像I (as，β3)；步驟204、判斷是否已經(jīng)計算出所有點光源對應(yīng)晶片位置上的空氣中成像，若是，則進入步驟205，否則返回步驟203 ；步驟205、根據(jù)阿貝Abbe方法，對各點光源對應(yīng)的空氣中成像I (a s，β s)進行疊加，獲取部分相干光源照明時，晶片位置上的空氣中成像I ;步驟206、基于光刻膠近似模型，根據(jù)空氣中成像I計算掩模主體圖形對應(yīng)的光刻膠中的成像。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于基本模塊的掩模主體圖形優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟203中針對單個點光源利用其坐標(xs，ys)獲取該點光源照明時對應(yīng)晶片位置上的空氣中成像I (a s，β3)的具體過程為設(shè)定光軸的方向為Z軸,并依據(jù)左手坐標系原則以Z軸建立全局坐標系(X, y, Z)； 步驟301、根據(jù)點光源坐標(xs，ys)，計算點光源發(fā)出的光波在掩模主體圖形上NXN個子區(qū)域的近場分布E ;其中，E為NXN的矢量矩陣，其每個元素均為一 3X1的矢量，表示全局坐標系中掩模的衍射近場分布的3個分量；步驟302、根據(jù)近場分布E獲取光波在投影系統(tǒng)入瞳后方的電場分布Ef (cr,#),其中， ΕΓ )為NXN的矢量矩陣,其每個兀素均為一 3X1的矢量,表不全局坐標系中入瞳后方的電場分布的3個分量；步驟303、設(shè)光波在投影系統(tǒng)中傳播方向近似與光軸平行，進一步根據(jù)入瞳后方的電場分布Ef (a，灼獲取投影系統(tǒng)出瞳前方的電場分布ΕΓ*( ’，#’);其中，出瞳前方的電場分布 ErtWW)為NXN的矢量矩陣，其每個元素均為一 3X1的矢量，表示全局坐標系中出瞳前方的電場分布的3個分量；步驟304、根據(jù)投影系統(tǒng)出瞳前方的電場分布E〖xt(a'，彡獲取投影系統(tǒng)出瞳后方的電場分布O'，廣)；步驟305、利用沃爾夫Wolf光學成像理論，根據(jù)出瞳后方的電場分布Ct(CrW)獲取晶片上的電場分布Ewaf'并根據(jù)Ewafw獲取點光源對應(yīng)晶片位置上空氣中成像I ( a s，β s)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于基本模塊的掩模主體圖形優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟103的具體過程為步驟401、將當前的連續(xù)系數(shù)矩陣記為Θ '，然后更新連續(xù)系數(shù)矩陣Θ為Θ = +sXP，其中s為預先設(shè)定的優(yōu)化步長；步驟402、將Θ的像素值限制在區(qū)間內(nèi)，SP 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于基本模塊的掩模主體圖形優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟105的迭代更新過程為6.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于基本模塊的掩模主體圖形優(yōu)化方法，其特征在于，當所述的部分相干光源為圓形時，所述根據(jù)部分相干光源的形狀將光源面柵格化為以光源面上中心點為圓心，用事先設(shè)定的半徑不同的k個同心圓將圓形光源面劃分為k+Ι個區(qū)域，對所述k+Ι個區(qū)域從中心圓區(qū)開始由內(nèi)向外進行I k+Ι編號，將編號為2 k的每個區(qū)域劃分為多個扇形柵格區(qū)域。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于基本模塊的掩模主體圖形優(yōu)化方法，其特征在于，所述編號為2 k的每個區(qū)域所劃分的扇形柵格區(qū)域的個數(shù)相同。全文摘要本專利技術(shù)提供，本方法將掩模主體圖形構(gòu)造為若干單邊尺寸大于閾值的基本模塊的疊加，即掩本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于基本模塊的掩模主體圖形優(yōu)化方法，具體步驟為：步驟101、初始化大小為N×N的目標圖形將目標函數(shù)F構(gòu)造為目標圖形與當前掩模主體圖形對應(yīng)的光刻膠中成像之間的歐拉距離的平方，即其中為目標圖形的像素值，Z(m，n)表示利用Abbe矢量成像模型計算當前掩模主體圖形對應(yīng)的光刻膠中成像的像素值；步驟102、將N×N的連續(xù)系數(shù)矩陣Θ初始化為：其中表示基本模塊，其像素值為0或1，其圖形可以為任意單邊尺寸大于閾值εM的多邊形，Θ(m，n)、W(m，n)和分別為Θ、W和的像素值，符號表示卷積；計算目標函數(shù)F相對于Θ的梯度矩陣并將N×N的優(yōu)化方向矩陣P初始化為：步驟103、采用共軛梯度法對系數(shù)矩陣Θ的像素值進行迭代更新，并在每次迭代中將Θ的所有像素值限定在[0，1]范圍內(nèi)，其中大于1的像素值設(shè)定為1，小于0的像素值設(shè)定為0，介于[0，1]范圍內(nèi)的像素值保持不變；步驟104、計算二元系數(shù)矩陣Θb＝Γ{Θ?0.5}，其中將N×N的二元掩模主體圖形Mb構(gòu)造為計算二元掩模主體圖形Mb中的多邊形個數(shù)，如果當前計算出的多邊形個數(shù)和上次循環(huán)相比沒有變化，則進入步驟106，否則進入步驟105；步驟105、將連續(xù)系數(shù)矩陣Θ的值恢復為本次循環(huán)進入步驟103之前的值，并采用改進的共軛梯度法和循環(huán)方式對對應(yīng)于掩模圖形邊緣的系數(shù)矩陣Θ的像 素值進行迭代更新，直至當前掩模圖形的邊緣不再變化為止；且每次迭代中將矩陣Θ的所有像素值限定在[0，1]范圍內(nèi)，其中大于1的像素值設(shè)定為1，小于0的像素值設(shè)定為0，介于[0，1]范圍內(nèi)的像素值保持不變；步驟106、計算當前二元掩模主體圖形Mb對應(yīng)的目標函數(shù)值F；當F小于預定閾值εΘ或者更新連續(xù)系數(shù)矩陣Θ的次數(shù)達到預定上限值時，進入步驟107，否則返回步驟103；步驟107、終止優(yōu)化，并將當前二元掩模主體圖形Mb確定為經(jīng)過優(yōu)化后的掩模主體圖形。FDA00002583035300011.jpg,FDA00002583035300012.jpg,FDA00002583035300013.jpg,FDA00002583035300014.jpg,FDA00002583035300015.jpg,FDA00002583035300016.jpg,FDA00002583035300017.jpg,FDA00002583035300018.jpg,FDA00002583035300019.jpg,FDA000025830353000110.jpg,FDA000025830353000111.jpg,FDA000025830353000112.jpg...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬旭，李艷秋，宋之洋，
申請(專利權(quán))人：北京理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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