[发明专利]一种基于二维快速傅里叶变换的电子束曝光的邻近效应矫正方法

说明书

本发明是一种电子束曝光的邻近效应快速矫正方法。电子束曝光的邻近效应快速矫正方法包括：S11设置电子束曝光版图矩阵；S12使用二维快速傅里叶变换方法计算电子束正向曝光模拟的能量沉积；S13计算电子束曝光后的阈值显影图案强度；S14设置收敛精度，计算电子束曝光版图误差函数，判断是否收敛；S15计算电子束曝光剂量因子矩阵向量梯度迭代直至收敛；S16将电子束曝光版图剂量矫正结果转化为可用于曝光的数据类型。本发明实现了任意形状电子束曝光版图的邻近效应矫正计算，具有低误差率、高收敛速度率和高计算效率的特点。

技术领域

本发明涉及电子束曝光的邻近效应快速矫正方法，该方法能高效、准确地计算基于图案像素的大尺寸曝光版图，属于计算电子束曝光领域。

背景技术

电子束邻近效应(Proximity Effect,PE)，是电子束曝光(EBL)过程中严重影响曝光分辨率的一种负面效应。该效应是由电子束在光刻胶中的前散射(Forward Scattering)和背散射(Backward Scattering)共同作用所导致，受曝光版图的几何形状、图案密度和抗蚀剂的基片的物理特性等因素影响，其影响范围高达数十微米。随着工艺节点的降低，曝光精度的要求逐渐提高，这也使得电子束邻近效应矫正发挥更加关键性作用。

目前，大多数电子束邻近效应矫正方法，通过迭代方式收敛速度慢、单次卷积计算效率低，主要解决粗网格密度或小范围精密网格的版图矫正，以及小规模器件版图的单独矫正，难以在实际大尺寸精密网格下进行邻近效应矫正。因此，研究一种适用于大规模版图的、高效的、准确的电子束邻近效应矫正方法迫在眉睫。

发明内容

本发明是一种基于二维快速傅里叶变换的电子束曝光的邻近效应矫正方法，目的是获得效、准确的电子束邻近效应矫正版图。

本发明的技术解决方案为：一种基于二维快速傅里叶变换的电子束曝光的邻近效应矫正方法，发明步骤如下：

步骤S11，设置电子束曝光版图矩阵P(x,y)(x＝1,2,…,M；y＝1,2,…,N；M,N分别为矩阵的行、列数，也可表示为P)，需要曝光的像素区域设置为1，不需要曝光的像素区域设置为0。

步骤S12，计算电子束正向曝光模拟的能量沉积E(x,y)(也可表示为矩阵向量E)，其计算方法为：

式中，符号·代表向量对应位置乘法，符号代表卷积运算，PSF(也可表示为PSF(x,y))是电子束在光刻胶中散射的点扩散函数矩阵向量，K表示电子束曝光剂量因子矩阵向量，且矩阵K、P和PSF的行、列均相同。

通过二维快速傅里叶变化(2D-FFT)对该步骤中公式(1)的加速计算，表示为：

式中，fft(·)计算操作符表示为二维矩阵的快速傅里叶变化，ifft[·]计算操作符表示为二维矩阵的快速傅里叶逆变化。

步骤S13，计算电子束曝光后的阈值显影图案强度D(x,y)(x＝1,2,…,M；y＝1,2,…,N；M,N分别为矩阵的行、列数，也可表示为D)，其计算方法为：

式中，Sigmoid函数中参数λ是函数坡度，τ是光刻胶显影阈值。

可选地，显影图案强度D可以通过一下计算方法得出：

式中，Heaviside函数中参数λ是函数坡度，τ是光刻胶显影阈值。

步骤S14，设置收敛精度ε，计算电子束曝光版图误差函数loss(D)，判断是否收敛，其计算方法为：

对应公式(4)可选地，计算电子束曝光版图误差函数loss(D)，其计算方法为：