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一種極紫外光刻光源掩模聯合優化方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510354242.5

申請日:

2015.06.24

公開號:

CN104914684A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G03F 7/20申請日:20150624|||公開
IPC分類號: G03F7/20 主分類號: G03F7/20
申請人: 北京理工大學
發明人: 馬旭; 陳譞博; 汪杰; 李艷秋
地址: 100081北京市海淀區中關村南大街5號
優先權:
專利代理機構: 北京理工大學專利中心11120 代理人: 劉芳; 仇蕾安
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510354242.5

授權公告號:

104914684B||||||

法律狀態公告日:

2017.06.23|||2015.10.14|||2015.09.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種極紫外光刻光源-掩模優化方法,本方法分別應用參數化和像素化光源,并將掩模主體圖形和輔助圖形分別構造為若干單邊尺寸大于或等于預定閾值的基本模塊的疊加,將優化目標函數構造為成像保真度函數與光源及掩模罰函數之和;之后本方法基于標量成像模型,采用共軛梯度法和改進的共軛梯度法對極紫外光刻光源及掩模圖形進行混合優化,且在每次迭代中確保掩模主體圖形和輔助圖形之間的最小間距大于或等于預定閾值,并在優化結束后修正掩模圖形,去除無法制造的邊緣凸起并補償掩模陰影效應。本方法可同時補償極紫外光刻系統中的光學鄰近效應、雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應,并且有效提高優化后掩模的可制造性。

權利要求書

權利要求書
1.  一種EUV光刻光源-掩模聯合優化方法,其特征在于,具體步驟為:
步驟101、針對參數化光源,將目標函數D構造為D=F+γdRd,其中F為成像保真度函數,Rd為掩模罰函數,γd為罰函數的權重因子;
針對像素化光源,將目標函數D構造為D=F+γdRd+γSRS,其中γS為光源懲罰項權重因子,光源懲罰項sig(·)表示S形函數;
步驟102、當光源為參數化光源時,根據初始光源圖形計算初始化Ωσ,并基于初始化的Ωσ計算目標函數D相對于Ωσ的導數矩陣將Ωσ的優化方向初始化為Ps0=-▿D|Ωσ;]]>
Ωσ=-1bσ·ln(σmax-σminσ-σmin-1)]]>
其中,bσ是預設的斜率,σmin和σmax為光源參數σ的所能取到的最小、最大值;
當光源為像素化光源時,根據初始光源圖形J計算初始化Ωs,并基于初始化的Ωs計算目標函數D相對于Ωs的梯度矩陣并將Ωs的優化方向初始化為Ps0=-▿D|Ωs;]]>
J=f(Ωs)=1+cosΩs2,]]>
基于初始掩摸主體圖形和初始掩摸輔助圖形計算目標函數D相對于主體圖形系數矩陣的梯度矩陣以及目標函數D相對于輔助圖形系數矩陣的梯度矩陣并將主體圖形系數矩陣的優化方向矩陣初始化為:將輔助圖形系數矩陣的優化方向矩陣初始化為PS0=-▿D|ΘS0;]]>
步驟103、當光源為參數化的光源時,固定掩模圖形,基于當前Ωσ和采用共軛梯度法,對Ωσ進行1次更新;
當光源為像素化的光源時,固定掩模圖形,基于當前Ωs和采用共軛梯 度法,對Ωs進行1次更新,且在更新后將光瞳外光源點強度值置零;
步驟104、計算當前光源圖形,并計算當前光源圖形及二元掩模圖形Mb所對應的成像保真度函數F,當F小于預定閾值εF,進入步驟111,當更新光源參數Ωσ或Ωs的次數達到預定上限值時,進入步驟105,否則返回步驟103;
步驟105、基于初始化的主體圖形系數矩陣和優化方向矩陣采用共軛梯度法對主體圖形系數矩陣ΘM的像素值進行1次更新,并在更新后將ΘM的所有像素值限定在[0,1]范圍內,其中大于1的像素值設定為1,小于0的像素值設定為0,介于[0,1]范圍內的像素值保持不變;
步驟106、計算主體圖形二元系數矩陣ΘMb=Γ{ΘM-0.5};將N×N的掩模主體圖形構造為計算掩模主體圖形Mb,main中的多邊形個數,如果當前計算出的多邊形個數和上次循環相比沒有變化,則進入步驟108,否則進入步驟107;
步驟107、將主體圖形系數矩陣ΘM的值恢復為本次循環進入步驟105之前的值,基于初始化的主體圖形系數矩陣和優化方向矩陣并采用改進的共軛梯度法和循環方式對對應于掩模主體圖形邊緣的系數矩陣ΘM的像素值進行迭代更新,直至當前主體圖形的邊緣不再變化為止;且每次迭代中將矩陣ΘM的所有像素值限定在[0,1]范圍內,其中大于1的像素值設定為1,小于0的像素值設定為0,介于[0,1]范圍內的像素值保持不變;并計算主體圖形二元系數矩陣ΘMb=Γ{ΘM-0.5};
步驟108、基于初始化的輔助圖形系數矩陣優化方向矩陣采用共軛梯度法對輔助圖形系數矩陣ΘS的像素值進行1次更新,并在更新后將所有像素值限定在[0,1]范圍內,其中大于1的像素值設定為1,小于0的像素值設定為0,介于[0,1]范圍內的像素值保持不變;之后,為了確保主體圖形與輔助圖形之間的 最小距離大于等于閾值εD,將ΘS修正為:

計算輔助圖形二元系數矩陣ΘSb=Γ{ΘS-0.5};
步驟109、當光源為參數化的光源時,基于當前的Ωσ和采用共軛梯度法,對Ωσ進行1次更新;
當光源為像素化的光源時,基于當前的Ωs和采用共軛梯度法,對Ωs進行1次更新,且要在更新后將光瞳外光源點強度值置零;
步驟110、計算當前光源圖形以及二元掩模圖形Mb,并計算當前光源圖形和二元掩模圖形Mb所對應的成像保真度函數F;當F小于預定閾值εF或者循環步驟105至步驟109對光源參數及掩模參數進行迭代更新的次數達到預定上限值時,進入步驟111,否則返回步驟105;
步驟111、終止優化,并將當前光源圖形和二元掩模圖形Mb確定為經過優化后的光源圖形和掩模圖形,并修正該掩模圖形中的無法制造的邊緣凸起;
步驟112、對步驟111所得到的掩模圖形進行掩模陰影效應補償,得到最終的掩模優化結果。

2.  根據權利要求1所述EUV光刻光源-掩模聯合優化方法,其特征在于,
所述成像保真度函數F定義為:目標圖形與當前掩模對應的光刻膠中成像各像素之差平方的加權和間的歐拉距離的平方和。

3.  根據權利要求2所述EUV光刻光源-掩模聯合優化方法,其特征在于,
所述當前掩模圖形對應的光刻膠中成像的計算步驟為:
步驟201、將掩模圖形M柵格化為N×N個子區域;
步驟202、根據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 柵格區域中心點坐標(xs,ys)表示該柵格區域所對應的點光源坐標;
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晶片位置上的空間像其中為對應于點光源(xs,ys)的光刻系統點擴散函數,為對應于點光源(xs,ys)的掩模衍射矩陣,符號⊙表示矩陣或向量的對應元素相乘運算,表示N×N的復數空間;
步驟204、判斷是否已經計算出所有點光源對應晶片位置上的空間像,若是,則進入步驟205,否則返回步驟203;
步驟205、根據阿貝方法,對各點光源對應的空間像I(xs,ys)進行疊加,獲取部分相干光源照明時,晶片位置上的空間像:

其中Jsum=ΣxsΣysJ(xs,ys)]]>為歸一化因子;
步驟206、考慮到EUV光刻系統里所具有的雜散光對空間像所造成的影響,將步驟205中所獲得的空間像I0修正為其中TIS為總體散射因子,PSFf為一個N×N的矩陣,表示雜散光點擴散函數,PSFf可表示為:
PSFf(r→)=K|r→|nf+1,for|r→|>rmin,]]>
其中為晶片上的位置坐標,nf為光譜指數,rmin表示低頻相位誤差和高頻相位誤差之間的界限范圍;
步驟207、基于EUV光刻膠近似模型,將掩模圖形對應的光刻膠中成像計算為:Z(r‾)=Γ{PSFr⊗If-tr},]]>其中為PSFr的方差,tr為光刻膠閾值。

4.  根據權利要求1所述EUV光刻光源-掩模聯合優化方法,其特征在于,
所述步驟103、105、108和109中采用共軛梯度法對Ωσ以及矩陣Ωs、ΘMΘS的像素值進行1次更新的具體過程為,其中采用符號X代表Ωσ、Ωs、ΘM或ΘS,采用符號Θ代表ΘM或ΘS,采用符號P代表PS、PS或PM:
步驟401、更新系數矩陣X為:Xk+1=Xk+s×Pk,其中,s為預先設定的優化步長,為優化方向矩陣;
步驟402、若此時更新光源參數Ωσ或Ωs,則跳過此步驟到403;若此時更新光源參數ΘM或ΘS,則執行如下步驟:
將Θ的像素值限制在[0,1]區間內,即:

步驟403、計算參數β為其中表示對矩陣取模并求平方;
步驟404、更新優化方向矩陣P為:

5.  根據權利要求1所述EUV光刻光源-掩模聯合優化方法,其特征在于,
所述步驟107中采用改進的共軛梯度法和循環方式對對應于掩模主體圖形邊緣的系數矩陣ΘM的像素值進行迭代更新的具體過程為:
步驟501、更新二元系數矩陣為ΘMb=Γ{ΘM-0.5},更新掩模主體圖形為Mb,main=Γ{WM⊗ΘMb-1};]]>計算Mb,main的輪廓為:
同時,將當前的系數矩陣記為Θ′M;
步驟502、更新系數矩陣ΘM為:其中s為預先設定的優化步長,更新優化方向矩陣為:
步驟503、將ΘM的像素值限制在[0,1]區間內,即:

步驟504、根據當前的ΘM計算ΘMb=Γ{ΘM-0.5},更新并更新Mb,main的輪廓為:

若此時與步驟504更新前的相比有所變化則返回步驟502,否則進入步驟505;
步驟505、計算參數βM為
步驟506、將優化方向矩陣P更新為:

6.  根據權利要求1所述EUV光刻光源-掩模聯合優化方法,其特征在于,
所述步驟111中,修正二元掩模圖形Mb中的無法制造的邊緣凸起的具體步驟為:
步驟601、計算當前二元掩模圖形中所有凹頂點的位置,其中凹頂點定義為掩模圖形內部形成270°角的頂點;
步驟602、遍歷二元掩模圖形中的所有凹頂點,并修正遍歷所遇到的第一個無法制造的邊緣凸起;具體為:若凹頂點對應的邊緣凸起為無法制造的邊緣凸起時,則對此邊緣凸起進行兩種修正,即填充和削平,分別得到兩個修正后的二元掩模圖形:M′b和M″b;利用標量成像模型分別計算對應M′b和M″b的成像保真度函數F′和F″;若F′<F″則將當前二元掩模圖形更新為M′b,否則將當前二元掩模圖形更新為M″b;其中所述無法制造的邊緣凸起為:設邊緣凸起的高度為wH,邊緣凸起的兩邊臂長分別為wL1和wL1,εH和εL為閾值;當某邊緣凸起滿足wH≤εH且wL1或wL2≤εL,則稱此凸起為無法制造的邊緣凸起;
步驟603、判斷在步驟602中是否對無法制造的邊緣凸起進行了修正,若是則進入步驟601,否則,表明當前的二元掩模圖像中已不存在無法制造的邊緣凸起,此時進入步驟112。

7.  根據權利要求1所述EUV光刻光源-掩模聯合優化方法,其特征在于,
所述步驟112中對步驟111所得到的掩模圖形進行掩模陰影效應補償的具體步驟為:
步驟701、在EUV光刻機環形扇區曝光場內設定坐標系,其中原點處于曝光場中心位置,y軸正方向指向環形扇區曝光場的圓心,x軸與y軸垂直,且從x軸正方向旋轉90°至y軸正方向為逆時針方向;
步驟702、針對掩模上的某個圖形邊緣,計算該邊緣對應的參數αs,即:αs=αs+arcsin[(2WsinF2)x]≈αs+(2WsinF2)x,]]>其中α′s為該掩模圖形邊緣的方位角,W為環形扇區曝光場的寬度,F為環形扇區曝光場的開口角;x為該掩模圖形邊緣所處曝光場位置的x軸坐標;
步驟703、計算該掩模圖形邊緣對應的掩模陰影寬度Bs,當αs≥90°時,當αs<90°時,其中Bmax_near為距離光源較近的圖形邊緣的最大陰影寬度,Bmax_far為距離光源較遠的圖形邊緣的最大陰影寬度,ns為修正因子,參數Bmax_near、Bmax_far和ns可由數據擬合得出;
步驟704、將該掩模圖形邊緣向外擴展寬度Bs;
步驟705、判斷是否已經修正了所有掩模圖形邊緣,若是,則將當前掩模圖形作為補償了掩模陰影效應之后的掩模圖形,否則返回步驟702。

說明書

說明書一種極紫外光刻光源-掩模聯合優化方法
技術領域
本發明涉及一種極紫外光刻(extreme ultraviolet lithography,簡稱EUV)光源-掩模聯合優化方法,屬于光刻分辨率增強技術領域。
背景技術
光刻技術是大規模集成電路制造領域的核心技術。目前主流的光刻系統是193nm的氟化氬(ArF)深紫外(deep ultraviolet lithography,簡稱DUV)光刻系統,隨著光刻技術節點下移到22nm及以下技術節點,采用13.5nm光源波長的EUV光刻成為了最有希望替代DUV光刻的技術之一。由于幾乎所有物質均對13.5nm左右波長的光波具有強烈的吸收作用,因此EUV光刻系統必須采用全反射式和非雙遠心的光學結構。上述及其他諸多因素使得EUV光刻系統具有許多不同于DUV光刻系統的成像現象。影響EUV光刻系統分辨率和成像質量的因素有很多,其中包括:光學鄰近效應、雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應。為了提高EUV光刻系統的分辨率和成像質量,必須對以上各種效應進行有效的補償。
光源-掩模聯合優化技術(source mask optimization,簡稱SMO)是一種重要的光刻分辨率增強技術。它通過優化光源的形狀以及掩模的主體圖形(main feature,簡稱MF)和在掩模主體圖形周圍的亞分辨率輔助圖形(sub-resolution assist feature,簡稱SRAF)的方法,調制入射到掩模的光線的電場強度幅度,從而提高光刻系統的分辨率和圖形保真度。由前文所述,為了提高EUV光刻系統的分辨率和圖形保真度,EUV光源-掩模聯合優化技術需要在考慮補償雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應的條件下,優化光源形狀、補償光學鄰近效應。
SMO技術按所用的光源模型可以分為應用參數化光源模型和應用像素化光源模型兩種。由于參數化光源具有常規的幾何形狀,因此其可由幾個參數決定最終形狀并且具有可制造性高的優勢;而像素化光源由柵格化圖形表征,其可以大大提高優化自由度,因此應用像素化光源能夠進一步提高圖形保真度。
另一方面,EUV光刻掩模由采用多層膜結構的反射層和附著在反射層上的吸收層所組成。為了保證和提高掩模的可制造性,在優化過程中,掩模圖形需要滿足以下四項重要的約束條件:(1)掩模主體圖形的最小尺寸wM必須大于等于閾值εM,即wM≥εM;(2)掩模輔助圖形的最小尺寸wS必須大于等于閾值εS,即wS≥εS;(3)掩模主體圖形與輔助圖形之間的最小距離wD必須大于等于閾值εD,即wD≥εD;(4)掩模圖形中不允許存在任何無法制造的邊緣凸起。設邊緣凸起的高度為wH,邊緣凸起的兩邊臂長分別為wL1和wL1,εH和εL為閾值。當某邊緣凸起滿足“wH≤εH”且“wL1或wL2≤εL”,則稱此凸起為“無法制造的邊緣凸起”。
綜上所述,本發明發展一種基于參數化光源模型和像素化光源模型且滿足掩模可制造性約束條件,能夠補償光學鄰近效應、雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應的EUV光源-掩模聯合優化方法。
發明內容
本發明的目的是提供基于參數化光源或像素化光源模型的EUV光源-掩模聯合優化方法,其中基于參數化光源模型的光源-掩模聯合優化方法,將光源參數作為優化參數建模并通過優化最終確定優化光源的形狀;基于像素化光源模型的光源-掩模聯合優化方法是將每個光源點的強度作為優化對象進行優化。本發明中的掩模優化部分采用基于模塊的掩模優化方法,該方法將掩模主體圖形構造為若干單邊尺寸大于等于閾值εM的基本模塊的疊加,將掩模輔助圖形構造為若干單邊尺寸大于等于閾值εS的基本模塊的疊加。因此,掩模主體圖形可構 造為主體圖形基本模塊與表征主體圖形基本模塊位置的系數矩陣的卷積;掩模輔助圖形可構造為輔助圖形基本模塊與表征輔助圖形基本模塊位置的系數矩陣的卷積。整個掩模圖形可表示為主體圖形與輔助圖形之和。之后該方法基于標量成像模型,采用共軛梯度法(簡稱“方法1”)對兩種形式的光源圖形、掩模主體圖形和輔助圖形進行同步優化,并對優化后的掩模進行進一步修正,從而最優化光源圖形,同時綜合補償光學鄰近效應、雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應。在每次優化迭代中,該方法保證掩模主體圖形和輔助圖形的最小距離大于等于閾值εD。
實現本發明的技術方案如下:
一種EUV光刻光源-掩模聯合優化方法,具體步驟為:
步驟101、針對參數化光源,將目標函數D構造為D=F+γdRd,其中F為成像保真度函數,Rd為掩模罰函數,γd為罰函數的權重因子;
針對像素化光源,將目標函數D構造為D=F+γdRd+γSRS,其中γS為光源懲罰項權重因子,光源懲罰項sig(·)表示S形函數;
步驟102、當光源為參數化光源時,根據初始光源圖形計算初始化Ωσ,并基于初始化的Ωσ計算目標函數D相對于Ωσ的導數將Ωσ的優化方向初始化為Ps0=-▿D|Ωσ;]]>
Ωσ=-1bσ·ln(σmax-σminσ-σmin-1)]]>
其中,bσ是預設的斜率,σmin和σmax為光源參數σ的所能取到的最小、最大值;
當光源為像素化光源時,根據初始光源圖形J計算初始化Ωs,并基于初始化的Ωs計算目標函數D相對于Ωs的梯度矩陣并將Ωs的優化方向初始化為Ps0=-▿D|Ωs;]]>
J=f(Ωs)=1+cosΩs2,]]>
基于初始掩模主體圖形和初始掩模輔助圖形計算目標函數D相對于主體圖形系數矩陣的梯度矩陣以及目標函數D相對于輔助圖形系數矩陣的梯度矩陣并將主體圖形系數矩陣的優化方向矩陣初始化為:將輔助圖形系數矩陣的優化方向矩陣初始化為PS0=-▿D|ΘS0;]]>
步驟103、當光源為參數化的光源時,固定掩模圖形,基于當前Ωσ和采用共軛梯度法(簡稱“方法1”),對Ωσ進行1次更新;
當光源為像素化的光源時,固定掩模圖形,基于當前Ωs和采用共軛梯度法(簡稱“方法1”),對Ωs進行1次更新,且在更新后將光瞳外光源點強度值置零;
步驟104、計算當前光源圖形,并計算當前光源圖形及二元掩模圖形Mb所對應的成像保真度函數F,當F小于預定閾值εF,進入步驟111,當更新光源參數Ωσ或Ωs的次數達到預定上限值時,進入步驟105,否則返回步驟103;
步驟105、基于初始化的主體圖形系數矩陣和優化方向矩陣采用共軛梯度法(簡稱“方法1”)對主體圖形系數矩陣ΘM的像素值進行1次更新,并在更新后將ΘM的所有像素值限定在[0,1]范圍內,其中大于1的像素值設定為1,小于0的像素值設定為0,介于[0,1]范圍內的像素值保持不變;
步驟106、計算主體圖形二元系數矩陣ΘMb=Γ{ΘM-0.5};將N×N的掩模主體圖形構造為計算掩模主體圖形Mb,main中的多邊形個數,如果當前計算出的多邊形個數和上次循環相比沒有變化,則進入步驟108,否則進入步驟107;
步驟107、將主體圖形系數矩陣ΘM的值恢復為本次循環進入步驟105之前 的值,基于初始化的主體圖形系數矩陣和優化方向矩陣并采用改進的共軛梯度法(簡稱“方法2”)和循環方式對對應于掩模主體圖形邊緣的系數矩陣ΘM的像素值進行迭代更新,直至當前主體圖形的邊緣不再變化為止;且每次迭代中將矩陣ΘM的所有像素值限定在[0,1]范圍內,其中大于1的像素值設定為1,小于0的像素值設定為0,介于[0,1]范圍內的像素值保持不變;并計算主體圖形二元系數矩陣ΘMb=Γ{ΘM-0.5}。
步驟108、基于初始化的輔助圖形系數矩陣優化方向矩陣采用共軛梯度法(簡稱“方法1”)對輔助圖形系數矩陣ΘS的像素值進行1次更新,并在更新后將所有像素值限定在[0,1]范圍內,其中大于1的像素值設定為1,小于0的像素值設定為0,介于[0,1]范圍內的像素值保持不變;之后,為了確保主體圖形與輔助圖形之間的最小距離大于等于閾值εD,將ΘS修正為:

計算輔助圖形二元系數矩陣ΘSb=Γ{ΘS-0.5}。
步驟109、當光源為參數化的光源時,基于當前的Ωσ和采用共軛梯度法(簡稱“方法1”),對Ωσ進行1次更新;
當光源為像素化的光源時,基于當前的Ωs和采用共軛梯度法(簡稱“方法1”),對Ωs進行1次更新,且要在更新后將光瞳外光源點強度值置零;
步驟110、計算當前光源圖形以及二元掩模圖形Mb,并計算當前光源圖形和二元掩模圖形Mb所對應的成像保真度函數F;當F小于預定閾值εF或者循環步驟105至步驟109對光源參數及掩模參數進行迭代更新的次數達到預定上限值時,進入步驟111,否則返回步驟105;
步驟111、終止優化,并將當前光源圖形和二元掩模圖形Mb確定為經過優 化后的光源圖形和掩模圖形,并修正該掩模圖形中的無法制造的邊緣凸起。
步驟112、對步驟111所得到的掩模圖形進行掩模陰影效應補償,得到最終的掩模優化結果。
本發明所述成像保真度函數F定義為:目標圖形與當前掩模對應的光刻膠中成像各像素之差平方的加權和間的歐拉距離的平方和。
本發明所述當前掩模圖形對應的光刻膠中成像的計算步驟為:
步驟201、將掩模圖形M柵格化為N×N個子區域。
步驟202、根據部分相干光源的形狀將光源面柵格化成多個點光源,用每一柵格區域中心點坐標(xs,ys)表示該柵格區域所對應的點光源坐標。
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晶片位置上的空間像其中為對應于點光源(xs,ys)的光刻系統點擴散函數,為對應于點光源(xs,ys)的掩模衍射矩陣,符號⊙表示矩陣或向量的對應元素相乘運算,表示N×N的復數空間。
步驟204、判斷是否已經計算出所有點光源對應晶片位置上的空間像,若是,則進入步驟205,否則返回步驟203。
步驟205、根據阿貝(Abbe)方法,對各點光源對應的空間像I(xs,ys)進行疊加,獲取部分相干光源照明時,晶片位置上的空間像:

其中Jsum=ΣxsΣysJ(xs,ys)]]>為歸一化因子。
步驟206、考慮到EUV光刻系統里所具有的雜散光對空間像所造成的影響,將步驟205中所獲得的空間像I0修正為其中TIS為總體散射因子,PSFf為一個N×N的矩陣,表示雜散光點擴散函數,PSFf可表示為:
PSFf(r→)=K|r→|nf+1,for|r→|>rmin,]]>
其中為晶片上的位置坐標,nf為光譜指數,rmin表示低頻相位誤差和高頻相位誤差之間的界限范圍。
步驟207、基于EUV光刻膠近似模型,將掩模圖形對應的光刻膠中成像計算為:其中為PSFr的方差,tr為光刻膠閾值。
本發明所述步驟103、105、108和109中采用共軛梯度法對Ωσ以及矩陣Ωs、ΘMΘS的像素值進行1次更新的具體過程為(由于以下步驟401至步驟403同時適用于Ωσ以及矩陣Ωs、ΘM和ΘS,因此在步驟401至步驟403中采用符號X代表Ωσ、Ωs、ΘM或ΘS,采用符號Θ代表ΘM或ΘS,采用符號P代表PS、PS或PM,即P代表所需更新參量所對應優化方向參數PS或矩陣PS和PM)
步驟401、更新系數矩陣X為:Xk+1=Xk+s×Pk,其中,s為預先設定的優化步長,為優化方向矩陣;
步驟402、若此時更新光源參數Ωσ或Ωs,則跳過此步驟到403;若此時更新光源參數ΘM或ΘS,則執行如下步驟:
將Θ的像素值限制在[0,1]區間內,即:

步驟403、計算參數β為其中表示對矩陣取模并求平方。
步驟404、更新優化方向矩陣P為:
本發明所述步驟107中采用改進的共軛梯度法和循環方式對對應于掩模主 體圖形邊緣的系數矩陣ΘM的像素值進行迭代更新的具體過程為:
步驟501、更新二元系數矩陣為ΘMb=Γ{ΘM-0.5},更新掩模主體圖形為Mb,main=Γ{WM⊗ΘMb-1};]]>計算Mb,main的輪廓為:

同時,將當前的系數矩陣記為Θ′M;
步驟502、更新系數矩陣ΘM為:其中s為預先設定的優化步長,更新優化方向矩陣為:
步驟503、將ΘM的像素值限制在[0,1]區間內,即:

步驟504、根據當前的ΘM計算ΘMb=Γ{ΘM-0.5},更新并更新Mb,main的輪廓為:

若此時與步驟504更新前的相比有所變化則返回步驟502,否則進入步驟505;
步驟505、計算參數βM為
步驟506、將優化方向矩陣P更新為:
本發明所述步驟111中,修正二元掩模圖形Mb中的無法制造的邊緣凸起的具體步驟為:
步驟601、計算當前二元掩模圖形中所有凹頂點的位置,其中凹頂點定義為掩模圖形內部形成270°角的頂點;
步驟602、遍歷二元掩模圖形中的所有凹頂點,并修正遍歷所遇到的第一個 無法制造的邊緣凸起;具體為:若凹頂點對應的邊緣凸起為無法制造的邊緣凸起時,則對此邊緣凸起進行兩種修正,即填充和削平,分別得到兩個修正后的二元掩模圖形:M′b和M″b;利用標量成像模型分別計算對應M′b和M″b的成像保真度函數F′和F″。若F′<F″則將當前二元掩模圖形更新為M′b,否則將當前二元掩模圖形更新為M″b;其中所述無法制造的邊緣凸起為:設邊緣凸起的高度為wH,邊緣凸起的兩邊臂長分別為wL1和wL1,εH和εL為閾值;當某邊緣凸起滿足wH≤εH且wL1或wL2≤εL,則稱此凸起為無法制造的邊緣凸起;
步驟603、判斷在步驟602中是否對無法制造的邊緣凸起進行了修正,若是則進入步驟601,否則,表明當前的二元掩模圖像中已不存在無法制造的邊緣凸起,此時進入步驟112。
本發明所述步驟112中對步驟111所得到的掩模圖形進行掩模陰影效應補償的具體步驟為:
步驟701、在EUV光刻機環形扇區曝光場內設定坐標系,其中原點處于曝光場中心位置,y軸正方向指向環形扇區曝光場的圓心,x軸與y軸垂直,且從x軸正方向旋轉90°至y軸正方向為逆時針方向;
步驟702、針對掩模上的某個圖形邊緣,計算該邊緣對應的參數αs,即:αs=αs+arcsin[(2WsinF2)x]≈αs+(2WsinF2)x,]]>其中α′s為該掩模圖形邊緣的方位角,W為環形扇區曝光場的寬度,F為環形扇區曝光場的開口角;x為該掩模圖形邊緣所處曝光場位置的x軸坐標;
步驟703、計算該掩模圖形邊緣對應的掩模陰影寬度Bs,當αs≥90°時,Bs=Bmax_nearcosnsαs,]]>當αs<90°時,Bs=Bmax_farcosnsαs,]]>其中Bmax_near為距離光源較近的圖形邊緣的最大陰影寬度,Bmax_far為距離光源較遠的圖形邊緣的最大陰影寬度,ns為修正因子,參數Bmax_near、Bmax_far和ns可由數據擬合得出;
步驟704、將該掩模圖形邊緣向外擴展寬度Bs;
步驟705、判斷是否已經修正了所有掩模圖形邊緣,若是,則將當前掩模圖形作為補償了掩模陰影效應之后的掩模圖形,否則返回步驟702。
有益效果
第一、本發明提供了針對EUV光源的參數化光源和像素化光源的光源-掩模聯合優化方法。本發明不僅能夠針對實際需求提供更易于制造的參數化光源或曝光效果更好的像素化光源,補償EUV光刻系統中的光學鄰近效應,還可以同時補償雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應。
第二、本發明將掩模主體圖形和輔助圖形構造為單邊尺寸大于或等于預定閾值的基本模塊與系數矩陣的卷積,因此在掩模優化過程中,可以自動保證掩模主體圖形和輔助圖形中任何部分的最小尺寸均大于或等于預定閾值。
第三、本發明在每次迭代中都控制掩模主體圖形和輔助圖形之間的最小間距大于或等于預定閾值,從而在保證算法收斂特性的同時,確保掩模主體圖形和輔助圖形的間距滿足可制造性約束條件。
第四、本發明對掩模圖形中無法制造的邊緣凸起進行修正,進一步提高了掩模的可制造性。
附圖說明
圖1為本發明中EUV光刻光源-掩模聯合優化方法流程圖。
圖2為圖1中共軛梯度法(簡稱“方法1”)的流程圖。
圖3為圖1中改進的共軛梯度法(簡稱“方法2”)的流程圖。
圖4為邊緣凸起及對“無法制造的邊緣凸起”的兩種修正方法的示意圖。
圖5為初始光源、掩模及其對應的光刻膠中成像的示意圖。
圖6為基于本發明的方法優化的光源、掩模及其對應的光刻膠中成像的示 意圖。
具體實施方式
下面結合附圖進一步對本發明進行詳細說明。
本發明的原理:當EUV光刻系統的光刻膠中成像與目標圖形相同或近似時,則印制在晶片上的圖形滿足分辨率要求,并具有很高的圖形保真度。如圖1所示,本發明基于基本模塊的應用參數化或像素化光源的EUV光源-掩模聯合優化方法,具體步驟為:
步驟101、當光源為參數化光源時(本實施例以環形初始化光源為例進行說明),此時光源參數σ包括外相干因子σout和環寬σw,初始化光源圖形的外相干因子σout和環寬σw,由此,光源J可依據如下公式建模:
J(xS,yS,σout,σw)=1if(σout-σw)rSσout0ifotherwise,]]>
其中,為光源中心點到光源點(xs,ys)的距離。如上所述的光源圖形J是一個二元矩陣,無法對其求導,因此,為了將梯度算法應用于參數化光源圖形優化,使用可導的拱形函數對上述光源進行近似如下:
J(xS,yS,σout,σw)=1(rS/σout)2bs+1-1[(rS/σout-σw)]2bs+1,]]>
其中,bs為預設參數化光源模型公式中的傾斜因子。在本發明中將使用σ表示σout和σw。部分相干因子最大值為1,因此σout∈(0,1],σw∈(0,σout]。假設σ∈[σmin,σmax],為了將有限制的優化問題轉化為無限制的問題,采用如下參數轉換:
σ=(σmax-σmin)·sig(Ωσ,0)+σmin=σmax-σminexp(-bσ·Ωσ)+1+σmin,]]>
其中bσ是預設斜率,并且Ωσ∈(-∞,∞)為σ的轉換參數,可表示為:
Ωσ=-1bσ·ln(σmax-σminσ-σmin-1),]]>
上述參數化光源模型也可以擴展為其他參數化的光源,例如四級照明等。
當所述光源為像素化光源時,光源圖形被柵格化為Ns×Ns像素點,并且每個像素點代表對應的光源點強度。不同于參數化光源,像素化光源像素點值可以在[0,1]范圍內浮動,所有的光源像素點都可以用所提出的SMO算法進行優化。因此,光源J可以建模為:
J=f(Ωs)=1+cosΩs2,]]>
其中,Ωs是Ns×Ns的實數矩陣,其值可在(-∞,∞)范圍內浮動;
初始化大小為N×N的目標圖形其中表示N×N的實數空間;
針對參數化光源的SMO,將目標函數D構造為D=F+γdRd,其中F為成像保真度函數,定義為目標圖形與當前掩模對應的光刻膠中成像各像素之差平方的加權和間的歐拉距離的平方和,即其中為N×N的加權矩陣,Π(m,n)為Π的元素值,為目標圖形的像素值,Z(m,n)表示利用標量成像模型計算當前掩模圖形對應的光刻膠中成像的像素值;Rd為掩模罰函數,定義為Rd=ΣmΣn{1-1[(nr-na)/2]2×[M(m,n)-nr+na2]2},]]>γd為罰函數的權重因子,nr、na分別為掩模反射層和吸收層的電場強度反射系數,為N×N的掩模圖形,M(m,n)為M的像素值;
針對像素化光源,將目標函數D構造為D=F+γdRd+γSRS,其中F、Rd、γd同上所述,γS為光源懲罰項權重因子,光源懲罰項sig(x,tr)=1/{1+exp[-a(x-tr)]},tr=0為閾值,a=25為斜率。
本發明所述步驟101中當前掩模圖形對應的光刻膠中成像的計算步驟為:
步驟201、將掩模圖形M柵格化為N×N個子區域。
步驟202、根據部分相干光源的形狀將光源面柵格化成多個點光源,用每一柵格區域中心點坐標(xs,ys)表示該柵格區域所對應的點光源坐標。
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晶片位置上的空間像其中為對應于點光源(xs,ys)的光刻系統點擴散函數,為對應于點光源(xs,ys)的掩模衍射矩陣,符號⊙表示矩陣或向量的對應元素相乘運算,表示N×N的復數空間。
步驟204、判斷是否已經計算出所有點光源對應晶片位置上的空間像,若是,則進入步驟205,否則返回步驟203。
步驟205、根據阿貝(Abbe)方法,對各點光源對應的空間像I(xs,ys)進行疊加,獲取部分相干光源照明時,晶片位置上的空間像:

其中Jsum=ΣxsΣysJ(xs,ys)]]>為歸一化因子。
步驟206、考慮到EUV光刻系統里所具有的雜散光對空間像所造成的影響,將步驟205中所獲得的空間像I0修正為其中TIS為總體散射因子,PSFf為一個N×N的矩陣,表示雜散光點擴散函數,PSFf可表示為:
PSFf(r→)=K|r→|nf+1,for|r→|>rmin,]]>
其中為晶片上的位置坐標,nf為光譜指數,rmin表示低頻相位誤差和高頻相位誤差之間的界限范圍。
步驟207、基于EUV光刻膠近似模型,將掩模圖形對應的光刻膠中成像計算為:其中為PSFr的方差,tr為光刻膠閾值。
步驟102、當光源為參數化光源時,根據初始光源圖形計算初始化Ωσ,并基于初始化的Ωσ計算目標函數D相對于Ωσ的導數矩陣將Ωσ的優化方向初始化為P0=-▿D|Ωσ.]]>
?D?Ωσ=?F?Ωσ+?Rd?Ωσ=?F?Ωσ=Σm=1NΣn=1N?F?Ir·?Ir(m,n)?Ωσ=-Σm=1NΣn=1N2Π(m,n){Z~(m,n)-11+exp{-a[Ir(m,n)-tr]}}·a·exp{-a[Ir(m,n)-tr]}(exp{-a[Ir(m,n)-tr]}+1)2·?Ir(m,n)?Ωσ=-a·Σm=1NΣn=1N2Π(m,n){Z~(m,n)-Z(m,n)}·Z(m,n)·(1-Z(m,n))·?Ir(m,n)?Ωσ,]]>
其中
?Ir(m,n)?Ωσ=1Jsum2[?Ir(m,n)?Ωσ·Jsum-?Jsum?Ωσ·Ir(m,n)],]]>


因此

其中
?J(xs,ys)?Ωσout=?J(xs,ys)σout·?σout?Ωσout=(2bs·(rs/σout)2bs-1[(rs/σout)2bs-1+1]·rsσout2-2bs·[rs/(σout-σw)]2bs-1{[rs/(σout-σw)]2bs+1}2·rs(σout-σw)2)·?σout?Ωσout?J(xs,ys)?Ωσout=(2bs·[rs/(σout-σw)]2bs-1{[r/(σout-σw)]2bs+1}2·rs(σout-σw)2)·?σw?Ωσw,,]]>

?σ?Ωσ=bσ(σmax-σmin)·exp(-bσ·Ωσ)[exp(-bσ·Ωσ)+1]2.]]>
?Jsum?Ωσout=(ΣxsΣys?J(xs,ys)?Ωσout);?Jsum?Ωσw=(ΣxsΣys?J(xs,ys)?Ωσw),]]>
其中和如上所述。
當光源為像素化光源時,根據初始光源圖形J計算初始化Ωs,并基于初始化的Ωs計算目標函數D相對于Ωs的梯度矩陣將Ωs的優化方向初始化為P0=-▿D|Ωs.]]>
由于因此,目標函數對Ωs的梯度為:
▿D|Ωs=▿F|Ωs+γd▿Rs|Ωs,]]>
此處,是圖形保真度對Ωs的梯度,可以如下計算:

其中,1N×1是元素值全為一的矢量,并且:
?J(xs,ys)Jsum/?Ωs(xs,ys)=1Jsum2·[?J(xs,ys)?Ωs(xs,ys)·Jsum-?Jsum?Ωs(xs,ys)J(xs,ys)],]]>
上式中?J(xs,ys)?Ωs(xs,ys)=-0.5sinΩs(xs,ys),]]>另外:
?Jsum?Ωs(xs,ys)=?ΣxsΣysJ(xs,ys)?Ωs(xs,ys)=?J(xs,ys)?Ωs(xs,ys)=-0.5sinΩs(xs,ys),]]>
因此,可得:
?J(xs,ys)Jsum/?Ωs(xs,ys)=1Jsum2·[-0.5sinΩs(xs,ys)]·[Jsum-J(xs,ys)],]]>
光源懲罰項對Ωs的梯度為
將N×N的主體圖形系數矩陣ΘM初始化為:

其中,m,n=1,2,...,N;p,q=1,2,...,NWM;WM為NWM×NWM的掩模主體圖形基本模塊,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。WM(p,q)和分別為WM和的像素值,符號表示卷積運算;計算初始主體圖形為:其中Γ(x)為硬判決函數,即如果x≥0,則Γ(x)=1,否則Γ(x)=0;
將N×N的輔助圖形系數矩陣ΘS初始化為:

其中為的像素值,εseed≥εD+pixelM×NWS/2,pixelM為掩模面上的像素單邊尺寸,NWS為掩模輔助圖形基本模塊的單邊尺寸;計算初始輔助圖形為:其中WS為NWS×NWS的掩模輔助圖形基本模塊。
計算目標函數D相對于主體圖形系數矩陣的梯度矩陣以及目標函數D相對于輔助圖形系數矩陣的梯度矩陣并將主體圖形系數矩陣的優化方向矩陣初始化為:將輔助圖形系數矩陣的優化方向矩陣初始化為PS0=-▿D|ΘS0.]]>
目標函數D相對于主體圖形系數矩陣ΘM的梯度矩陣為:目標函數D相對于ΘM中每一個元素的偏導數所組成的矩陣。本發明中,目標函數對于主體圖形系數矩陣ΘM的梯度矩陣可計算為:
▿D|ΘM=▿F|ΘM+γd▿Rd|ΘM,]]>
其中

上式中Mmain=sig{WM⊗ΘM,1},]]>S形函數可表示為sig(x,tr)=11+exp[-a(x-tr)],]]>a表示S形函數的傾斜度,tr表示S形函數的閾值,表示將矩陣WM沿水平和豎直方向各翻轉180°,

其中*表示取共軛運算,δ為沖擊函數。另一方面,

其中M=(nr-na)×[sig{WM⊗ΘM,1}+sig{WS⊗ΘS,1}]+na.]]>
目標函數D相對于輔助圖形系數矩陣ΘS的梯度矩陣為:目標函數D相對于ΘS中每一個元素的偏導數所組成的矩陣。本發明中,目標函數對于輔助圖形系數矩陣ΘS的梯度矩陣可計算為:
▿D|ΘS=▿F|ΘS+γd▿Rd|ΘS,]]>
其中

MSRAF=sig{WS⊗ΘS,1},]]>

步驟103、當光源為參數化的光源時,固定掩模圖形,基于當前的Ωσ和以,采用共軛梯度法(簡稱“方法1”),對Ωσ進行1次更新。
當光源為像素化的光源時,固定掩模圖形,基于當前的Ωs和采用共軛梯度法(簡稱“方法1”),對Ωs進行1次更新,且在更新后將光瞳外光源點強度值置零。
步驟104、計算當前光源圖形,并計算當前光源圖形及二元掩模圖形Mb所對應的成像保真度函數F,當F小于預定閾值εF,進入步驟111,當更新光源參 數Ωσ或Ωs的次數達到預定上限值時,進入步驟105,否則返回步驟103。
步驟105、基于初始化的主體圖形系數矩陣和優化方向矩陣采用共軛梯度法(簡稱“方法1”)對主體圖形系數矩陣ΘM的像素值進行1次更新,并在更新后將ΘM的所有像素值限定在[0,1]范圍內,其中大于1的像素值設定為1,小于0的像素值設定為0,介于[0,1]范圍內的像素值保持不變。
如圖2所示,本發明所述步驟103、105、108和109中采用共軛梯度法(簡稱“方法1”)對Ωσ(針對本實例的環形照明光源,Ωσ包括和以及矩陣Ωs、ΘM和ΘS的像素值進行1次更新的具體過程為(由于以下步驟401至步驟403同時適用于和以及矩陣Ωs、ΘM和ΘS,因此在步驟401至步驟403中采用符號X代表Ωs、ΘM或ΘS,采用符號Θ代表ΘM或ΘS,采用符號P代表PS、PS和PM):
步驟401、更新系數矩陣X為:Xk+1=Xk+s×Pk,其中,s為預先設定的優化步長,為優化方向矩陣。
步驟402、若此時更新光源參數Ωσ或Ωs,則跳過此步驟到403;若此時更新光源參數ΘM或ΘS,則執行如下步驟:
將Θ的像素值限制在[0,1]區間內,即:

步驟403、計算參數β為其中表示對矩陣取模并求平方。
步驟404、更新優化方向矩陣P為:
步驟106、計算主體圖形二元系數矩陣ΘMb=Γ{ΘM-0.5};將N×N的掩模主體圖形構造為計算掩模主體圖形Mb,main中的多邊形個數, 如果當前計算出的多邊形個數和上次循環相比沒有變化,則進入步驟108,否則進入步驟107。
步驟107、將主體圖形系數矩陣ΘM的值恢復為本次循環進入步驟105之前的值,基于初始化的主體圖形系數矩陣和優化方向矩陣并采用改進的共軛梯度法(簡稱“方法2”)和循環方式對對應于掩模主體圖形邊緣的系數矩陣ΘM的像素值進行迭代更新,直至當前主體圖形的邊緣不再變化為止;且每次迭代中將矩陣ΘM的所有像素值限定在[0,1]范圍內,其中大于1的像素值設定為1,小于0的像素值設定為0,介于[0,1]范圍內的像素值保持不變;并計算主體圖形二元系數矩陣ΘMb=Γ{ΘM-0.5}。
如圖3所示,本發明所述步驟107中采用改進的共軛梯度法(簡稱“方法2”)和循環方式對對應于掩模主體圖形邊緣的系數矩陣ΘM的像素值進行迭代更新的具體過程為:
步驟501、更新二元系數矩陣為ΘMb=Γ{ΘM-0.5},更新掩模主體圖形為Mb,main=Γ{WM⊗ΘMb-1};]]>計算Mb,main的輪廓為:

同時,將當前的系數矩陣記為Θ′M。
步驟502、更新系數矩陣ΘM為:其中s為預先設定的優化步長,更新優化方向矩陣為:
步驟503、將ΘM的像素值限制在[0,1]區間內,即:

步驟504、根據當前的ΘM計算ΘMb=Γ{ΘM-0.5},更新 并更新Mbmain的輪廓為:

若此時與步驟504更新前的相比有所變化則返回步驟502,否則進入步驟505;
步驟505、計算參數β為
步驟506、將優化方向矩陣P更新為:
步驟108、基于初始化的輔助圖形系數矩陣優化方向矩陣采用共軛梯度法(簡稱“方法1”)對輔助圖形系數矩陣ΘS的像素值進行1次更新,并在更新后將所有像素值限定在[0,1]范圍內,其中大于1的像素值設定為1,小于0的像素值設定為0,介于[0,1]范圍內的像素值保持不變;之后,為了確保主體圖形與輔助圖形之間的最小距離大于等于閾值εD,將ΘS修正為:

計算輔助圖形二元系數矩陣ΘSb=Γ{ΘS-0.5}。
步驟109、當光源為參數化的光源時,固定掩模圖形,基于當前的Ωσ和以,采用共軛梯度法(簡稱“方法1”),對Ωσ進行1次更新。
當光源為像素化的光源時,固定掩模圖形,基于當前的Ωs和采用共軛梯度法(簡稱“方法1”),對Ωs進行1次更新,且要在更新后將光瞳外光源點強度值置零。
步驟110、計算當前光源圖形以及二元掩模圖形Mb=(nr-na)×[Γ(WM⊗ΘMb-1)+Γ(WS⊗ΘSb-1)]+na,]]>并計算當前光源圖形和二元掩 模圖形Mb所對應的成像保真度函數F;當F小于預定閾值εF或者更新X(在參數化光源優化中,X表示和在像素化光源優化中,X表示Ωs;在掩模優化中,X表示ΘM和ΘS)的次數達到預定上限值時,進入步驟111,否則返回步驟105,即按照步驟105至110的方式對掩摸-光源進行再次更新。
步驟111、終止優化,并將當前光源圖形和二元掩模圖形Mb確定為經過優化后的光源圖形和掩模圖形,并修正該掩模圖形中的無法制造的邊緣凸起。
本發明所述步驟111中,修正二元掩模圖形Mb中的無法制造的邊緣凸起的具體步驟為:
步驟601、計算當前二元掩模圖形中所有凹頂點的位置,其中凹頂點定義為掩模圖形內部形成270°角的頂點。
步驟602、遍歷二元掩模圖形中的所有凹頂點,并修正遍歷所遇到的第一個無法制造的邊緣凸起;具體為:若凹頂點對應的邊緣凸起為無法制造的邊緣凸起時,則對此邊緣凸起進行兩種修正,即填充(如圖4中4001虛線所示)和削平(如圖4中4002虛點線所示),分別得到兩個修正后的二元掩模圖形:M′b和M″b;利用標量成像模型分別計算對應M′b和M″b的成像保真度函數F′和F″。若F′<F″則將當前二元掩模圖形更新為M′b,否則將當前二元掩模圖形更新為M″b;其中所述無法制造的邊緣凸起為:如圖4所示,設邊緣凸起的高度為wH,邊緣凸起的兩邊臂長分別為wL1和wL1,εH和εL為閾值;當某邊緣凸起滿足“wH≤εH”且“wL1或wL2≤εL”,則稱此凸起為“無法制造的邊緣凸起”。
步驟603、判斷在步驟602中是否對無法制造的邊緣凸起進行了修正,若是則進入步驟601,否則,表明當前的二元掩模圖像中已不存在無法制造的邊緣凸起,此時進入步驟109。
步驟112、對步驟111所得到的掩模圖形進行掩模陰影效應補償,得到最終 的掩模優化結果。
本發明所述步驟112中對步驟111所得到的掩模圖形進行掩模陰影效應補償的具體步驟為:
步驟701、在EUV光刻機環形扇區曝光場內設定坐標系,其中原點處于曝光場中心位置,y軸正方向指向環形扇區曝光場的圓心,x軸與y軸垂直,且從x軸正方向旋轉90°至y軸正方向為逆時針方向。
步驟702、針對掩模上的某個圖形邊緣,計算該邊緣對應的參數αs,即:αs=αs+arcsin[(2WsinF2)x]≈αs+(2WsinF2)x,]]>其中α′s為該掩模圖形邊緣的方位角,W為環形扇區曝光場的寬度,F為環形扇區曝光場的開口角;x為該掩模圖形邊緣所處曝光場位置的x軸坐標。
步驟703、計算該掩模圖形邊緣對應的掩模陰影寬度Bs,當αs≥90°時,Bs=Bmax_nearcosnsαs,]]>當αs<90°時,Bs=Bmax_farcosnsαs,]]>其中Bmax_near為距離光源較近的圖形邊緣的最大陰影寬度,Bmax_far為距離光源較遠的圖形邊緣的最大陰影寬度,ns為修正因子,參數Bmax_near、Bmax_far和ns可由數據擬合得出。
步驟704、將該掩模圖形邊緣向外擴展寬度Bs。
步驟705、判斷是否已經修正了所有掩模圖形邊緣,若是,則將當前掩模圖形作為補償了掩模陰影效應之后的掩模圖形,否則返回步驟702。
本發明的實施實例:
圖5為初始EUV光源、掩模及其對應的光刻膠中成像的示意圖,其關鍵尺寸為16nm。501為光源圖形;502為目標圖形,也是初始掩模圖形,其中白色區域代表多層膜結構的反射層部分,黑色區域代表吸收層部分;503為采用501作為光源、502作為掩模后,EUV光刻系統的光刻膠中成像,成像誤差為6812, 邊緣位移誤差為6.28nm,其中成像誤差定義為光刻膠中成像與目標圖形差別區域所覆蓋的像素總數,邊緣位移誤差定義為光刻膠中成像邊緣各處(除拐角處)相對于目標圖形邊緣的偏移量的平均值。
圖6為采用本發明的方法優化的EUV掩模及其對應的光刻膠中成像的示意圖。601為采用本發明所述方法優化的參數化光源圖形;602為采用本發明所述方法優化的掩模圖形;603為采用601作為光源,602作為掩模后,EUV光刻系統的光刻膠中成像,成像誤差為1429,邊緣位移誤差為1.19nm。604為采用本發明所述方法優化的像素化光源圖形;605為采用本發明所述方法優化的掩模圖形;606為采用604作為光源,605作為掩模后,EUV光刻系統的光刻膠中成像,成像誤差為1162,邊緣位移誤差為0.85nm。
對比圖5和圖6可知,本發明所述方法可以同時補償EUV光刻系統中的光學鄰近效應、雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應,從而提高EUV光刻系統的成像質量,在優化光源的同時自動保證優化后的掩模圖形滿足本發明所提到的掩模可制造性限制條件。
雖然結合了附圖描述了本發明的具體實施方式,但是對于本領域技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以做出若干變形、替換和改進,這些也應視為屬于本發明的保護范圍。

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一種 紫外 光刻 光源 聯合 優化 方法
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