[发明专利]基于调制区块叠加合成掩模图形的曲线型逆向光刻方法

权利要求书

1.一种基于调制区块叠加合成掩模图形的曲线型逆向光刻方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1)初始化光源图形J₀、光瞳函数H₀、光刻胶灵敏度α、光刻胶阈值t_r、掩模阈值t_m、显影阈值t_dev、曝光剂量偏差的取值及对应的权重、离焦量的取值及对应的权重；

初始化曝光剂量偏差t的T个取值，对应的权重为p_t，初始化离焦量h的H个取值，对应的权重为p_h；根据离焦量h的取值，初始化光源图形J₀和光瞳函数H₀，预先计算出Hopkins成像模型中对应于离焦量h的TCC核，TCC(Transmission Cross Coefficient)表示传递交叉系数，保留前K个TCC核；

步骤2)初始化掩模图形M₀，设目标图形TP，采用两级划分实现初始化掩模图形M₀的像素化：

初始化掩模图形M₀的大小为P_V×P_H，其中，P_V与P_H分别表示初始化掩模图形M₀竖直方向和水平方向的边长；

一级划分：将初始化掩模图形M₀离散化成边长为L的粗网格，得到大小为N_V1×N_H1的粗分掩模图形M₁，其中，N_V1与N_H1分别表示粗分掩模图形M₁每列和每行包含的元素数，N_V1与N_H1均为奇数，floor()函数表示向下取整；粗网格中心点的坐标表示为(x₁,y₁)，横坐标x₁可取的离散值为纵坐标y₁可取的离散值为

二级划分：将粗分掩模图形M₁的每个网格都离散成s×s个细网格，得到大小为N_V2×N_H2的细分掩模图形M₂，s表示粗网格在水平方向与竖直方向的细分数，s为奇数且s≥3，N_V2与N_H2分别表示细分掩模图形M₂每列和每行包含的元素数，N_V2＝N_V1×s，N_H2＝N_H1×s，细网格的边长为l＝L/s，细网格中心点的坐标表示为(x₂,y₂)，横坐标x₂可取的离散值为纵坐标y₂可取的离散值为

设初始时刻细分掩模图形M₂中透光像素的透射率为1，遮光像素的透过率为0，目标图形TP＝M₂；

步骤3)采用调制区块叠加的方式得到合成掩模图形M_F，借助掩模滤波与二值化处理，得到二元掩模M_B：

在每个粗网格中心点处施加平滑程度相同的高斯调制，高斯核的构造方式如下：

高斯核kernel包含3个控制参数：参数a控制高斯核的整体幅值，根据初始化掩模阈值t_m进行调整，使得初始时刻二元掩模M_B接近于目标图形TP；参数σ_kernel控制高斯核的平滑程度；参数D_kernel控制高斯核的尺寸，设D_kernel＝2L，即高斯核的调制区域为各个粗网格中心点的八邻域粗网格中心点围成的方形区块；

利用一个N_V1×N_H1的调制矩阵I控制所有高斯核的强度分布，调制矩阵I的元素索引为(p,q)，且1≤p≤N_V1，且1≤q≤N_H1，且I(p,q)∈[0,1]；

对于以粗网格中心点(x₁,y₁)为中心的调制区块，该调制区块内部的细网格透过率表示为：

其中，

根据初始时刻的粗分掩模图形M₁初始化调制矩阵I：如果粗网格中心点(x₁,y₁)位于透光区域，则对应的元素I(p,q)初始化为1；如果粗网格中心点(x₁,y₁)位于遮光区域，则对应的元素I(p,q)初始化为0；

将所有调制区块叠加，即可得到合成掩模图形M_F，公式如下：

采用掩模滤波方法对合成掩模图形M_F进行处理，得到模糊化的掩模图形M_blur，公式如下：

其中，表示卷积符号，r₀表示中心位置，||r-r₀||表示点r到点r₀的距离，σ_GF是高斯函数的标准差，Ω表示高斯卷积核包含的元素数；

利用掩模阈值t_m对模糊化的掩模图形M_blur做二值化处理，得到最终的二元掩模M_B，即M_B＝Γ(M_blur-t_m)；Γ(x)＝{1|x≥0∪0|x0}，函数Γ(x)将M_blur中透过率大于等于掩模阈值t_m的像素赋值为1，将M_blur中透过率小于掩模阈值t_m的像素赋值为0；

步骤4)构造逆向光刻问题的评价函数

以不同曝光剂量偏差和离焦量条件下光刻胶图形与目标图形之间的图形误差的加权和作为评价函数f，评价函数f的具体计算过程如下：

4.1将二元掩模M_B代入Hopkins成像模型，计算出离焦量为h时的空间像AI，

其中，是二元掩模M_B通过傅里叶变换计算得到的掩模衍射谱，(x,y)为掩模图形的空间坐标，(f′,g′)为掩模衍射谱的归一化空间频率坐标，Φ_i(f′,g′；h)表示离焦量为h时的第i个频域TCC核，S_i为第i个TCC核对应的系数，共用到K个TCC核，IFFT{}表示逆傅里叶变换；

4.2根据空间像AI及sigmoid光刻胶模型，计算出离焦量为h、曝光剂量偏差为t时的光刻胶像RI，

其中，α为光刻胶灵敏度，t_r为光刻胶阈值；

4.3在正性显影过程中，如果光刻胶像RI大于等于显影阈值t_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t_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，即RC(x,y；h,t)＝Γ(RI(x,y；h,t)-t_dev)；

4.4利用不同曝光剂量偏差t和离焦量h条件下光刻胶图形与目标图形之间的图形误差的加权和构造出评价函数f，公式如下：

步骤5)根据初始时刻粗分掩模图形M₁中各个粗网格中心点的透过率初始化调制矩阵I，以最小化评价函数值为目标，利用优化算法对调制矩阵I进行优化，将优化后的调制矩阵I代入步骤3，得到优化后的二元掩模图形M_B。

2.根据权利要求1所述的基于调制区块叠加合成掩模图形的曲线型逆向光刻方法，其特征在于，所述步骤4.2中sigmoid光刻胶模型，可以根据实际需要选择常阈值光刻胶模型、变阈值光刻胶模型或三维光刻胶模型。