[发明专利]一种基于基本模块的掩模主体图形优化方法

说明书

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。PBOPC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w_M必须大于等于阈值ε_M，即w_M≥ε_M；（2）掩模主体与掩模辅助图形之间的最小间距w_D必须大于等于阈值ε_D，即w_D≥ε_D。

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1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＞1)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。

发明内容

本发明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 main feature optimization，简称BBMFO）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_M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。

实现本发明的技术方案如下：

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ε_M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：