專利名稱：基于Abbe矢量成像模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于Abbe (阿貝)矢量成像模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的優(yōu)化方法，屬于光刻分辨率增強(qiáng)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(jìn)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(diǎn)進(jìn)入 45nm-22nm,電路的關(guān)鍵尺寸已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光源的波長(zhǎng)。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(qiáng)技術(shù)，用以提高成像質(zhì)量。光學(xué)鄰近效應(yīng)校正(optical proximity correction 0PC)是一種重要的光刻分辨率增強(qiáng)技術(shù)。OPC通過改變掩膜圖形以及在掩膜上添加細(xì)小的輔助圖形的方法，達(dá)到提高光刻成像分辨率的目的。為了進(jìn)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(gè)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(dá)到擴(kuò)大數(shù)值孔徑(numerical 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(shí)，電磁場(chǎng)的矢量成像特性對(duì)光刻成像的影響已經(jīng)不能被忽視，因此對(duì)于浸沒式光刻系統(tǒng)其標(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(duì)浸沒式光刻系統(tǒng)中的掩膜進(jìn)行優(yōu)化。相關(guān)文獻(xiàn)(J. Opt. Soc. Am. A, 2008，25 2960 2970)針對(duì)部分相干成像系統(tǒng)，提出了一種較為高效的基于梯度的OPC優(yōu)化方法。但是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)。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)沒有考慮投影系統(tǒng)對(duì)光源面上不同點(diǎn)光源入射光線的響應(yīng)差異。但是由于光源面上不同位置光線的入射角度不同，其對(duì)投影系統(tǒng)的作用存在差異，因此采用現(xiàn)有方法獲取空氣中成像與實(shí)際存在較大的偏差，進(jìn)而影響掩膜的優(yōu)化效果。

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OPC優(yōu)化方法。該方法采用基于矢量模型的OPC技術(shù)對(duì)掩膜進(jìn)行優(yōu)化，其可同時(shí)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于Abbe矢量成像模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的優(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)圖形鈔；
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(shí)，
權(quán)利要求
1.一種基于Abbe矢量成像模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的優(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)圖形鈔；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(shí)，Ω(χ,Χ) = ；當(dāng) M(x，y) = 0 時(shí)，Ω(χ,Χ) = ；其中M(x, y)表示掩膜圖形上各像素點(diǎn)的透射率；步驟103、將目標(biāo)函數(shù)D構(gòu)造為目標(biāo)圖形與當(dāng)前掩膜對(duì)應(yīng)的光刻膠中成像之間的歐拉 距離的平方，即D = ZE(^xJ)-Z(xJ)),其中^(x，>0為目標(biāo)圖形的像素值，ζ (x, y)表 示利用Abbe矢量成像模型計(jì)算當(dāng)前掩膜對(duì)應(yīng)的光刻膠中成像的像素值； 步驟104、計(jì)算目標(biāo)函數(shù)D對(duì)于變量矩陣Ω的梯度矩陣VZ);步驟105、利用最陡速降法更新變量矩陣Ω，Ω = Ω-χχνΖ),其中s為預(yù)先設(shè)定優(yōu)化步長(zhǎng)，獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前Ω的掩膜圖形@,M(x，>0 = i[l + coSn(x,>0];步驟106、計(jì)算當(dāng)前掩膜圖形M對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值D ；當(dāng)D小于預(yù)定閾值或者更新變量矩陣Ω的次數(shù)達(dá)到預(yù)定上限值時(shí)，進(jìn)入步驟107，否則返回步驟104 ；步驟107，終止優(yōu)化，并將當(dāng)前掩膜圖形M確定為經(jīng)過優(yōu)化后的掩膜圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Abbe矢量成像模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟103中利用Abbe矢量成像模型計(jì)算當(dāng)前掩膜對(duì)應(yīng)的光刻膠中成像的具體步驟為步驟201、將掩模圖形M柵格化為NXN個(gè)子區(qū)域；步驟202、根據(jù)部分相干光源的形狀將光源面柵格化成多個(gè)點(diǎn)光源，用每一柵格區(qū)域中心點(diǎn)坐標(biāo)(xs，ys)表示該柵格區(qū)域所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)光源坐標(biāo)；步驟203、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源，利用其坐標(biāo)(xs，ys)獲取該點(diǎn)光源照明時(shí)對(duì)應(yīng)晶片位置上的空氣中成像I (a s，β3)；步驟204、判斷是否已經(jīng)計(jì)算出所有點(diǎn)光源對(duì)應(yīng)晶片位置上的空氣中成像，若是，則進(jìn)入步驟205，否則返回步驟203 ；步驟205、根據(jù)阿貝Abbe方法，對(duì)各點(diǎn)光源對(duì)應(yīng)的空氣中成像I (a s，β s)進(jìn)行疊加，獲取部分相干光源照明時(shí)，晶片位置上的空氣中成像I ；步驟206、基于光刻膠近似模型，根據(jù)空氣中成像I計(jì)算掩膜對(duì)應(yīng)的光刻膠中的成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2基于Abbe矢量成像模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟203中針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源利用其坐標(biāo)(xs，ys)獲取該點(diǎn)光源照明時(shí)對(duì)應(yīng)晶片位置上的空氣中成像I ( α s，β s)的具體過程為設(shè)定光軸的方向?yàn)棣戚S，并依據(jù)左手坐標(biāo)系原則以ζ軸建立全局坐標(biāo)系(X，1，ζ)； 步驟301、根據(jù)點(diǎn)光源坐標(biāo)(xs，ys)，計(jì)算點(diǎn)光源發(fā)出的光波在掩膜上NXN個(gè)子區(qū)域的近場(chǎng)分布E ；其中，E為NXN的矢量矩陣，其每個(gè)元素均為一 3X1的矢量，表示全局坐標(biāo)系中掩模的衍射近場(chǎng)分布的3個(gè)分量；步驟302、根據(jù)近場(chǎng)分布E獲取光波在投影系統(tǒng)入瞳后方的電場(chǎng)分布E廣(α,廣)，其中，E廣(α,廣)為NXN的矢量矩陣，其每個(gè)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(chǎng)分布的3個(gè)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(jìn)一步根據(jù)入瞳后方的電場(chǎng)分布E〖nt(a,々)獲取投影系統(tǒng)出瞳前方的電場(chǎng)分布ιτ(α’,廣)；其中，出瞳前方的電場(chǎng)分布 E廣(Y,廣)為NXN的矢量矩陣，其每個(gè)元素均為一 3X 1的矢量，表示全局坐標(biāo)系中出瞳前方的電場(chǎng)分布的3個(gè)分量；步驟304、根據(jù)投影系統(tǒng)出瞳前方的電場(chǎng)分布！廣㈣’,廣),獲取投影系統(tǒng)出瞳后方的電場(chǎng)分布Ε〖ΚΑ);步驟305、利用沃爾夫Wolf光學(xué)成像理論，根據(jù)出瞳后方的電場(chǎng)分布E〖K廣)獲取晶片上的電場(chǎng)分布EwafCT，并根據(jù)EwafCT獲取點(diǎn)光源對(duì)應(yīng)晶片位置上空氣中成像I ( α s，β s)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于Abbe矢量成像模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的優(yōu)化方法，其特征在于，當(dāng)所述的部分相干光源為圓形時(shí)，所述根據(jù)部分相干光源的形狀將光源面柵格化為以光源面上中心點(diǎn)為圓心，用事先設(shè)定的半徑不同的k個(gè)同心圓將圓形光源面劃分為 k+Ι個(gè)區(qū)域，對(duì)所述k+Ι個(gè)區(qū)域從中心圓區(qū)開始由內(nèi)向外進(jìn)行1 k+Ι編號(hào)，將編號(hào)為2 k的每個(gè)區(qū)域劃分為多個(gè)扇形柵格區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于Abbe矢量成像模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的優(yōu)化方法，其特征在于，所述編號(hào)為2 k的每個(gè)區(qū)域所劃分的扇形柵格區(qū)域的個(gè)數(shù)相同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于Abbe(阿貝)矢量成像模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的優(yōu)化方法，本方法設(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)造為目標(biāo)圖形與當(dāng)前掩膜對(duì)應(yīng)的光刻膠中成像之間的歐拉距離的平方；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。采用本發(fā)明優(yōu)化后的掩膜不但適用于小NA的情況，也適用于NA＞0.6的情況。同時(shí)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(duì)掩膜圖形進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化效率高。
文檔編號(hào)G03F1/36GK102323723SQ201110268330
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:北京理工大學(xué)