[发明专利]基于矢量成像模型的低误差敏感度多目标光源‑掩模优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于矢量成像模型的低误差敏感度多目标光源-掩模优化方法，属于集成电路设计、制造装备、工艺、显微成像和望远成像等分辨率增强技术领域。

背景技术

光刻工艺是超大规模集成电路制造领域的核心工艺。目前工业界主流的光刻系统的工作波长为193nm，随着光刻工艺进入45-14nm及以下技术节点，集成电路的关键尺寸已经远远小于光源波长。因此，矢量光场效应和复杂的光衍射导致光刻成像的失真、偏移或分辨率下降；为此，此时光刻系统必须采用分辨率增强技术，以提高光刻成像质量。光源—掩模联合优化技术(source mask optimization，简称SMO)是一种高自由度的光刻分辨率增强技术，它通过优化光源形状以及掩模图形，对掩模近场的幅度和相位进行调制，从而提高光刻成像分辨率和图形保真度。

目前，针对理想光刻系统的SMO，如现有技术(CN 102692814 B，2013.09.11)，没有考虑系统的随机误差。这样的SMO应用到实际存在误差的系统中，无法控制随机误差对成像结果带来的不良影响，无法获得高保真和高分辨成像。

相关文献(OPTICS EXPRESS，2014，22：9471-9485)针对掩模拓扑效应，提出了一种基于统计理论的SMO算法，该方法能够补偿由于掩模拓扑效应带来的低阶球差。但是以上方法存在以下三点不足：首先，该方法基于标量成像模型，未考虑到光的偏振效应，无法精确描述浸没式光刻超大NA情形下，光的传播、聚焦和成像过程；其次，该方法仅针对掩模拓扑效应所带来的低阶球差，无法补偿其他波像差以及其他随机误差；最后，该方法并未控制成像结果对于误差的敏感度，这使得该方法对于极端误差的补偿能力不足。

实际光刻系统中存在各种误差，包括但不限于：全视场波像差及偏振像差、厚掩模3D效应引起的类像差、光学系统加工和装配中的检测误差、掩模结构及材料折射率的检测误差和照明光源的边缘模糊等。以上误差均会引起成像光波强度或相位的变化，进而影响成像分辨率和保真度。因此，需要一种低误差敏感度的SMO技术补偿系统误差对成像性能的影响，实现较大误差容限(公差)内的高保真和高分辨成像。

综上所述，基于矢量成像模型，本发明发展一种对低误差低敏感的多目标光源-掩模优化方法，该方法能够有效补偿光刻系统中的随机误差，放宽光刻系统的公差容限，提高光刻图形保真度。

发明内容

本发明的目的是在考虑光刻机随机误差的情况下，提供一种多目标光源-掩模优化方法，该方法针对光刻机存在的随机误差，设计了同时包含成像保真度和成像敏感度的优化目标函数，利用优化目标函数使优化得到的光源、掩模在一定误差范围内，均能取得较好的曝光效果。

实现本发明的技术解决方案如下：

一种基于矢量成像模型的低误差敏感度多目标光源-掩模优化方法，具体过程为：

步骤一、初始化光源图形和掩模图形；

步骤二、构造优化目标函数D：

设F为成像保真度函数，定义为目标图形与当前光源图形和掩模图形对应的光刻胶中成像之间的欧拉距离的平方，即其中为目标图形各像素点的像素值，Z(x,y)表示利用矢量成像模型计算当前光源图形和掩模图形对应的光刻胶中成像各像素点的像素值；

构造成像结果对误差的敏感度项罚函数为其中I(x,y)是利用矢量成像模型计算当前光源图形和掩模图形对应的空间像各像素点的像素值，e_i是表示误差因子；

将目标函数D构造为F和Y_i的加权和，即其中γ_i为权重系数；

步骤三、基于所述优化目标函数D，对光源和掩模进行优化。

进一步地，本发明所述步骤一的具体过程为：

步骤101、将光源初始化大小为N_S×N_S的光源图形J，将掩模图形M初始化为大小为N×N的目标图形其中N_S和N为整数；