[发明专利]一种确定光刻工艺的光源光照强度分布的方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，涉及一种确定光刻工艺的光源光照强度分布的方法，用于提高光刻的成像准确度、焦深等性能，尤其涉及一种利用计算机模拟技术确定光刻工艺的光源光照强度分布的方法。

背景技术

光刻工艺是集成电路制造中最为重要的工艺步骤之一，主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60％。因此，提高光刻的效果能有效降低硅片制造的成本。为了提高光刻的效果，要求在光刻过程中采用的光源具有波长小、高强度和高稳定性的特点，现有技术已经提供了多种对光刻工艺的光源进行优化的方法，主要有：

(1)优化参数化光源。这种方法采用传统光源形状或者多个传统光源形状的线性组合，对决定光源性能的若干参数进行优化，例如，选取环形光源，优化其内径和外径的参数。

(2)用若干小弓形组合形成光源，在空间频域内优化弓形的组合方式。

(3)用像素点矩阵表示光源的光照强度分布，将确定光源光照强度分布的问题通过数学推导的方式归结为一个非负最小二乘问题，然后利用目前已有的解决非负最小二乘问题的软件来计算。

(4)同样是用像素点矩阵表示光源的光照强度分布，用遗传算法来确定光源光照强度分布。

然而，采用上述优化方法(1)和(2)优化光源的自由度比基于像素化表示光源进行优化的方法要少得多，优化效果也极为受限；而采用上述优化方法(3)和(4)进行光源优化时，优化效果尚可，但其优化效率很低，计算过程耗时很长。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的上述问题，提供一种确定光刻工艺的光源光照强度分布的方法，该方法优化效果好且计算时间短。

为了实现上述目的，本发明提供一种确定光刻工艺的光源光照强度分布的方法，包括以下步骤：

(1)确定光源的初始光照强度分布，并用矩阵Γ表示；所述矩阵Γ的元素对应于所述光源中的像素点，所述矩阵Γ各个元素的元素值对应于该像素点的光照强度；

(2)归一化所述矩阵Γ，得到矩阵γ：获取光刻系统所能够承受的最大光照强度Γmax，并将所述矩阵Γ中每一个元素值都除以Γmax，得到矩阵γ；

(3)采用公式θ＝arccos(2γ-1)将所述矩阵γ转换为矩阵θ；

(4)获取掩膜图形，并用像素点矩阵m表示，所述矩阵m的元素对应于所述掩膜图形中的像素点，各个所述元素的元素值对应于所述像素点的透光特性；

(5)确定光刻过程中掩膜图形的成像准确度和焦深，分别计算出硅片上刻出的图形的像素点在位于焦平面上和偏离焦平面两种情况下与理想图形的像素点之间误差的平方和，将两个所述平方和分别乘以给定的权重系数，并相加作为目标函数，所述权重系数取范围为0-1；

(6)计算所述掩膜图形经过光刻系统作用之后所成像的光照强度分布，所述光照强度分布采用Abbe成像模型计算得到；将所述光照强度分布用一个规模与所述矩阵m一致的矩阵I表示后对该矩阵I进行归一化；

(7)模拟光刻胶效应来计算所述硅片上刻出的图形并将该硅片上刻出的图形用矩阵z表示，所述矩阵z的元素对应于所述刻出图形中的像素点，矩阵z各个元素的元素值为对应的像素点是否曝光，所述矩阵z采用sigmoid函数计算得到；；

(8)利用所述矩阵z、I、m、θ计算所述目标函数对所述矩阵θ的梯度(θ)；

(9)利用公式更新所述矩阵θ，其中s代表步长，n代表迭代的次数；

(10)重复步骤(6)至(9)，直到满足收敛条件，获得矩阵γ，并以矩阵γ中各个元素的元素值制作对应的光照强度分布的优化光源。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的对光刻工艺的光源进行优化的方法通过采用迭代的方法逐步确定光刻工艺的光源光照强度分布，直到满足收敛条件时结束优化过程，相比于前述的优化方法(1)和(2)，本发明的优化方法的优化效果要好的多；相比于前述的优化方法(3)和(4)，本发明的优化方法的计算时间大幅缩短，并且优化效果也要更好一些。

附图说明

图1为本发明的确定光刻工艺光源的光照强度分布的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1为本发明的对光刻工艺的光源进行优化的方法的流程图。如图1所示，本发明的确定光刻工艺光源的光照强度分布的方法包含以下步骤：

(1)确定光源的初始光照强度分布，并用矩阵Γ表示；