[发明专利]基于协方差矩阵自适应进化策略算法的光源掩模优化方法

权利要求书

1.一种基于协方差矩阵自适应进化策略算法的光源掩模优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1.光源图形和掩模图形的编码与解码

步骤1.1光源图形的编码与解码

光源图形S的大小为N_S×N_S，N_S为奇数，光源图形S像素点的位置索引为(m,n)，1≤m≤N_S,1≤n≤N_S,m∈Z,n∈Z，光源图形S像素点的频域坐标表示为的离散值为的离散值为(m,n)与一一对应，对应关系为

将光源图形S设置成关于频域坐标系的两条坐标轴对称，在第一象限中预先设置N_pre个强度为1、位置待定的光源点，预设光源点数为ratio取值范围为0.1～0.9，根据表征这些预设光源点位置的极坐标将这组光源点编码为变量维数D_S＝2N_pre，第k个光源点的位置用极坐标(ρ_k,θ_k)表示，k为光源点编号，1≤k≤N_pre，k∈Z，ρ_k∈[σ_in,σ_out]，σ_in和σ_out分别表示光源的内相干因子和外相干因子，将x_S作为光源图形的编码；

根据光源图形的编码x_S，解码得到强度归一化的光源图形步骤如下：

①第k个光源点的极坐标(ρ_k,θ_k)与频域坐标的关系为：

②距离第k个光源点最近的光源像素点的索引为：

③根据第一象限的光源点分布，依次关于两条坐标轴对光源图形进行对称赋值，得到完整的理想光源点分布S_Ideal：

④为了避免重复计算坐标轴上的光源点数目，将坐标轴上的光源点数目除以2：

⑤引入光源点的点扩展函数PSF(Δm,Δn)，计算出光源图形S：

式中为卷积运算符

⑥用光源图形S中的最大像素值对光源图形S作归一化，得到归一化的光源图形

步骤1.2掩模图形的编码与解码

掩模图形M的大小为N_M×N_M，N_M为奇数，掩模图形M的位置索引为(p,q)，1≤p≤N_M,1≤q≤N_M,p∈Z,q∈Z；

当掩模图形的形状不对称时，用掩模图形M按列逐点扫描得到的全部像素的透过率值对掩模图形M进行编码：

变量维数第j个编码像素的透过率用t_j表示，j为掩模像素点编号，1≤j≤D_M，j∈Z，t_j∈[0,1]且

当掩模图形的形状对称时，选择掩模图形M的行号范围为1到NH_M、列号范围为1到NH_M的子块M_q，用子块M_q按列逐点扫描得到的像素的透光率值对掩模图形进行编码：

其中，NH_M＝(1+N_M)/2，变量维数第j个编码像素的透过率用t_j表示，j为掩模像素点编号，1≤j≤D_M，j∈Z，t_j∈[0,1]且

根据掩模图形的编码x_M，解码得到二值化的掩模图形M_B，步骤如下：

①当掩模图形的形状不对称时，掩模图形当掩模图形的形状对称时，将掩模图形编码x_M整理成大小为NH_M×NH_M的子块M_q，用子块M_q填充大小为N_M×N_M、元素取值全为0的掩模图形M中行号范围为1到NH_M、列号范围为1到NH_M的部分；根据子块M_q，分别以掩模图形M的第NH_M行与第NH_M列为对称轴，对掩模图形M中其他部分进行对称赋值，且每次对称赋值结束后，将相应对称轴上元素的取值除以2，最后得到掩模图形M；

②以0.5为掩模阈值对掩模图形M做二值化处理：将掩模图形中透过率大于等于0.5的像素赋值为1，将掩模图形中透过率小于0.5的像素赋值为0，从而将掩模图形M转化为二值化的掩模图形M_B；

步骤2.目标图形、光刻胶参数、光源图形与掩模图形的初始化

步骤2.1目标图形的初始化

初始化目标图形T，大小为N_m×N_m，透光部分的透过率为1，不透光部分的透过率为0，对目标图形T按列逐点扫描，转化为大小为的目标图形向量TV；

步骤2.2光刻胶参数的初始化

初始化光刻胶阈值tr、光刻胶灵敏度α、光刻胶显影阈值tr_dev；

步骤2.3光源图形的初始化

对于第一象限中预先设置的N_pre个强度为1、位置待定的光源点，在ρ_k∈[σ_in,σ_out]、的约束范围内随机设置各个光源点的极坐标，根据得到的光源图形编码x_S，解码得到强度归一化的光源图形；

步骤2.4掩模图形的初始化

根据目标图形T计算掩模各个像素点的透过率，并对对应的各个像素编码位置赋初值，根据掩模图形的编码x_M，解码得到二值化的掩模图形M_B；

步骤3.构造评价函数

步骤3.1以光刻胶图形与目标图形之间的图形误差作为评价函数F＝||RCV-TV||₁，其中，RCV为光刻胶图形向量；

步骤3.2计算光刻胶图形向量RCV，步骤如下：

①将当前的光源图形和掩模图形M_B输入光刻矢量成像模型，计算出空间像AI；

②根据空间像AI及光刻胶模型，计算出光刻胶像RI：RI＝1/(1+exp(-α(AI-tr)))；

③在正性显影过程中，如果光刻胶像RI大于等于显影阈值tr_dev，则该位置的光刻胶被去除；反之，如果光刻胶像RI小于显影阈值tr_dev，则该位置的光刻胶被保留，由此，得到显影后的光刻胶图形RC；

④对光刻胶图形RC按列逐点扫描，得到大小为的光刻胶图形向量RCV；

步骤4.通过CMA-ES算法优化光源点编码x_S，得到最优光源图形

步骤5.通过CMA-ES算法优化掩模图形编码x_M，得到最优掩模图形M_B。