專利名稱：基于Abbe矢量成像模型的非理想光刻系統(tǒng)OPC的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于Abbe (阿貝)矢量成像模型的非理想光刻系統(tǒng)OPC(光刻鄰近校正)的優(yōu)化方法，屬于光刻分辨率增強技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的大規(guī)模集成電路普遍采用光刻系統(tǒng)進行制造。光刻系統(tǒng)主要分為照明系統(tǒng)(包括光源和聚光鏡)、掩膜、投影系統(tǒng)及晶片等四部分。光源發(fā)出的光線經(jīng)過聚光鏡聚焦后入射至掩膜，掩膜的開口部分透光；經(jīng)過掩膜后，光線經(jīng)由投影系統(tǒng)入射至涂有光刻膠的晶片上，這樣掩膜圖形就復(fù)制在晶片上。目前主流的光刻系統(tǒng)是193nm的ArF深度紫外光刻系統(tǒng)，隨著光刻技術(shù)節(jié)點進入 45nm-22nm,電路的關(guān)鍵尺寸已經(jīng)遠遠小于光源的波長。因此光的干涉和衍射現(xiàn)象更加顯著，導(dǎo)致光刻成像產(chǎn)生扭曲和模糊。為此光刻系統(tǒng)必須采用分辨率增強技術(shù)，用以提高成像質(zhì)量。光學(xué)鄰近效應(yīng)校正(optical proximity correctionOPC)是一種重要的光刻分辨率增強技術(shù)。OPC通過改變掩膜圖形以及在掩膜上添加細小輔助圖形的方法，達到提高光刻成像分辨率的目的。為了進一步提高光刻系統(tǒng)成像分辨率，目前業(yè)界普遍采用浸沒式光刻系統(tǒng)。浸沒式光刻系統(tǒng)為在投影物鏡最后一個透鏡的下表面與晶片之間添加了折射率大于1的液體， 從而達到擴大數(shù)值孔徑(numefical aperture ΝΑ)，提高成像分辨率的目的。由于浸沒式光刻系統(tǒng)具有高NA (NA > 1)的特性，而當(dāng)NA > 0. 6時，光刻系統(tǒng)的標(biāo)量成像模型已經(jīng)不再適用。為了獲取精確的浸沒式光刻系統(tǒng)的成像特性，必須采用基于矢量成像模型的OPC技術(shù)， 對浸沒式光刻系統(tǒng)中的掩膜進行優(yōu)化。在實際光刻系統(tǒng)中，存在多種工藝變化因素。一方面，由于加工、裝調(diào)等因素造成投影系統(tǒng)會對入射光的相位產(chǎn)生一定的影響，進而影響光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量，使得光刻系統(tǒng)為非理想的光刻系統(tǒng)，該影響主要體現(xiàn)在投影系統(tǒng)的標(biāo)量像差和偏振像差兩個方面。另一方面，由于控制等因素的影響，光刻系統(tǒng)中晶片的實際位置會發(fā)生變化，進而導(dǎo)致實際的像面位置(晶片位置)偏離光刻系統(tǒng)理想像面的位置，這種像面偏離的現(xiàn)象體現(xiàn)為光刻系統(tǒng)的像面離焦。在實際像面位置上獲得的空間像質(zhì)量與理想像面處獲得的空間像質(zhì)量相比有較大的差異。為了設(shè)計適用于實際光刻系統(tǒng)的OPC優(yōu)化方案，必須考慮光刻系統(tǒng)中多種工藝變化因素的影響。相關(guān)文獻(Journal of Optics，2010，12 :045601)針對部分相干成像系統(tǒng)，提出了一種基于梯度的擴大光刻系統(tǒng)焦深的OPC優(yōu)化方法。但是上述方法具有以下兩方面的不足第一，以上方法基于光刻系統(tǒng)的標(biāo)量成像模型，因此不適用于高NA的光刻系統(tǒng)。第二， 以上方法未考慮光刻系統(tǒng)的標(biāo)量像差、偏振像差等所帶來的影響，從而不適用于非理想光刻系統(tǒng)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于Abbe矢量成像模型的非理想光刻系統(tǒng)OPC的優(yōu)化方法。該方法采用矢量模型的OPC技術(shù)對掩膜進行優(yōu)化，其可適用于具有高NA的浸沒式光刻系統(tǒng)以及具有低NA的干式光刻系統(tǒng)。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于Abbe矢量成像模型的非理想光刻系統(tǒng)OPC的優(yōu)化方法，具體步驟為步驟101、將掩膜圖形M初始化為大小為NXN的目標(biāo)圖形衫；步驟102、設(shè)置初始掩膜圖形M上開口部分的透射率為1，阻光區(qū)域的透射率為0 ；
設(shè)定 NXN 的變量矩陣 Ω 當(dāng) M(x，y) = 1 時，Ω(χ,Χ) = |;τ ；當(dāng) M(x，y) = 0 時，Ω(χ,Χ) = ； 其中M(x，y)表示掩膜圖形上各像素點的透射率；步驟103、將目標(biāo)函數(shù)D構(gòu)造為理想像面處的成像評價函數(shù)D1與離焦量為f像面處的成像評價函數(shù)D2的線性組合，即
權(quán)利要求
1.一種基于Abbe矢量成像模型非理想光刻系統(tǒng)OPC的優(yōu)化方法，其特征在于，具體步驟為步驟101、將掩膜圖形M初始化為大小為NXN的目標(biāo)圖形h步驟102、設(shè)置初始掩膜圖形M上開口部分的透射率為1，阻光區(qū)域的透射率為0;設(shè)定NXN 的變量矩陣 Ω 當(dāng) M(x，y) = 1 時，Ω(χ,Χ) = ；當(dāng) M(x，y) = 0 時，Ω(χ,Χ) = ；其中M(x, y)表示掩膜圖形上各像素點的透射率；步驟103、將目標(biāo)函數(shù)D構(gòu)造為理想像面處的成像評價函數(shù)D1與離焦量為f像面處的成像評價函數(shù)D2的線性組合，即
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟103中，當(dāng)前掩膜對應(yīng)投影物鏡像面上的空間像以及當(dāng)前掩膜對應(yīng)的離焦量為f像面上的空間像的獲取過程為步驟201、將掩膜圖形M柵格化為NXN個子區(qū)域；步驟202、將光源面柵格化成多個點光源，用每一柵格區(qū)域中心點坐標(biāo)(xs，ys)表示該柵格區(qū)域所對應(yīng)的點光源坐標(biāo)；步驟203、根據(jù)所需獲取空間像所處的像面與理想像面的距離δ，獲取由所述δ引起的光刻系統(tǒng)入射光相位的變化量ξ ；其中針對理想像面上的空間像，則δ =0，針對離焦量為f像面上的空間像，則δ = f ；步驟204、獲取描述投影系統(tǒng)標(biāo)量像差的標(biāo)量像差矩陣W(a ‘ , β ‘)和描述投影系統(tǒng)偏振像差的偏振像差矩陣J( α ‘ , β ‘)，其中(α' , β ‘ ,Y')是像面上全局坐標(biāo)系進行傅立葉變換后的坐標(biāo)系；步驟205、針對單個點光源，利用其坐標(biāo)(xs，ys)、入射光相位的變化量ξ、標(biāo)量像差矩陣，β ‘)及偏振像差矩陣，β ‘)，獲取該點光源照明時，理想像面上的空間像Ι_( α s，β s)和離焦量為f像面上的空間像I。ff ( α s，β s)；步驟206、判斷是否已經(jīng)計算出所有點光源對應(yīng)的空間像In。m(as，β3)和I。ff(as， β s)，若是，則進入步驟207，否則返回步驟205 ；步驟207、根據(jù)Abbe方法，對各點光源對應(yīng)的空間像I_(as，進行疊加，獲取理想像面上的空間像In。m，對各點光源對應(yīng)的空間像I。ff(as，β3)進行疊加，獲取離焦量為f的像面上的空間像I。ff。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟205中，獲取點光源對應(yīng)的空間像a s，β s)和I。ff ( a s，β s)的具體過程為設(shè)定全局坐標(biāo)系為以光軸的方向為ζ軸，并依據(jù)左手坐標(biāo)系原則以ζ軸建立全局坐標(biāo)系(χ， y， ζ)；步驟301、根據(jù)點光源坐標(biāo)(xs，ys)，計算點光源發(fā)出的光波經(jīng)過掩膜上NXN個子區(qū)域的近場分布E ；其中，E為NXN的矢量矩陣，其每個元素均為一 3X1的矢量，表示全局坐標(biāo)系中掩膜的衍射近場分布的3個分量；步驟302、根據(jù)近場分布E獲取光波在投影系統(tǒng)入瞳后方的電場分布E〖nt(a,灼，其中 E廣(α,廣)為NXN的矢量矩陣，其每個元素均為一 3X1的矢量，表示全局坐標(biāo)系中入瞳后方的電場分布的3個分量；步驟303、設(shè)光波在投影系統(tǒng)中傳播方向近似與光軸平行，進一步根據(jù)入瞳后方的電場分布1廣祕,々)、標(biāo)量像差矩陣1((1' , β ‘)以及偏振像差矩陣J(a ‘ , β ‘)，獲取光波在投影系統(tǒng)出瞳前方的電場分布Ε〖Κ廣)淇中，出瞳前方的電場分布ITt 廣)為NXN 的矢量矩陣，其每個元素均為一 3X1的矢量，表示全局坐標(biāo)系中出瞳前方的電場分布的3 個分量；步驟304、根據(jù)投影系統(tǒng)出瞳前方的電場分布！廣㈣’,廣),獲取投影系統(tǒng)出瞳后方的電場分布Ε〖ΚΑ);步驟305、利用沃爾夫Wolff光學(xué)成像理論，根據(jù)出瞳后方的電場分布E廣(Y,廣)以及入射光相位的變化量ξ，獲取理想像面上的電場分布ΕΓΓ和離焦量為f像面上的電場分布 E^fer ,并根據(jù)E="獲取點光源對應(yīng)的理想像面上的空間像In。m(as，β3)，根據(jù) 獲取點光源對應(yīng)的離焦量為f像面上的空間像I。ff ( a s，β s)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟202中將光源面柵格化成多個點光源為用平行于X軸和Y軸方向的等間距的直線，將部分相干光源的光源面柵<格化為尺寸相等的小正方形。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于Abbe矢量成像模型的非理想光刻系統(tǒng)OPC的優(yōu)化方法，該方法設(shè)置掩膜中開口部分以及阻光部分的透射率，設(shè)置變量矩陣Ω，將目標(biāo)函數(shù)D構(gòu)造為理想像面處的成像評價函數(shù)與離焦量為fnm的像面處的成像評價函數(shù)的線性組合；利用變量矩陣Ω以及目標(biāo)函數(shù)D引導(dǎo)掩膜圖形的優(yōu)化。本發(fā)明中利用矢量成像模型，在獲取空間像的過程中考慮了電磁場的矢量特性，使得優(yōu)化后的掩膜不但適用于小NA的光刻系統(tǒng)，也適用于NA＞0.6的光刻系統(tǒng)。本發(fā)明利用優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的梯度信息，結(jié)合最陡速降法對衰減型相移掩膜的圖形和相位進行優(yōu)化，優(yōu)化效率高。
文檔編號G03F1/14GK102269926SQ201110268328
公開日2011年12月7日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者李艷秋, 董立松, 馬旭 申請人:北京理工大學(xué)