[發明專利]光刻機光源與掩模的聯合優化方法

有效

• 申請號: 201410160451.1
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103926802A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 李兆澤;李思坤;王向朝
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F1/76
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光刻機，尤其涉及一種光刻機的光源與掩模聯合優化方法。

背景技術

光刻是極大規模集成電路制造的核心技術之一。光刻分辨率決定集成電路圖形的特征尺寸。當曝光波長和數值孔徑一定的情況下，繼續提高光刻分辨率，必須通過改善光刻膠工藝和采用分辨率增強技術來減小工藝因子。光源與掩模聯合優化(Source?Mask?Optimization，以下簡稱為SMO)技術是最近幾年新發展起來的一種新的分辨率增強技術，它同時優化光源照明模式和掩模圖形。和光學臨近效應矯正技術相比，它增加了可優化圖形的自由度，具有更強的分辨率增強能力。隨著集成電路特征尺寸進入2Xnm及以下節點，傳統的193nmArF浸沒式光刻工藝因子逼近衍射極限，導致可用工藝窗口不斷減小。光源與掩模聯合優化(SMO)技術成為了拓展浸沒式193nmArF光刻技術工藝窗口，減小工藝因子的重要分辨率增強技術。

基于梯度的SMO技術由于其方法簡單、計算高效、速度快而得到了廣泛的研究。Peng等提出了基于最速梯度下降算法的SMO方法(參見在先技術1，Yao?Peng,Jinyu?Zhang,Yan?Wang,“Gradient-Based?Source?and?Mask?Optimization?in?Optical?Lithography”,IEEE?Trans.Image?Process.2011,20(10):2856～2864），通過計算評價函數的梯度解析表達式引導進行光源和掩模的優化。馬旭等申請的專利“一種基于Abbe矢量成像模型的光源-掩模同步優化方法”(參見在先技術2，馬旭,李艷秋,韓春營,董立松；“一種基于Abbe矢量成像模型的光源-掩模同步優化方法”，公開號：CN102707582B，公開日期：2013/11/27,專利申請號：CN201210199783)實現了光源照明模式和掩模的優化。然而，在先技術1和在先技術2的優化過程中均需要計算評價函數梯度的解析表達式。隨著前向光刻成像模型和評價函數表達式復雜度的不斷提高，評價函數梯度的解析表達式難以求解甚至無法求解，增大了優化方法的復雜度。

發明內容

本發明提供一種基于隨機并行梯度速降算法的SMO方法。本方法采用隨機并行梯度速降算法實現評價函數的梯度估算，避免了求解評價函數梯度解析表達式，降低了優化的復雜程度，提高了光源和掩模聯合優化效率。本方法適用于NA>0.75的光刻系統。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于隨機并行梯度速降算法的光刻機光源與掩模聯合優化方法，具體步驟如下：

①初始化所述的掩模圖形M(i,j)大小為N_x×N_y，并且設置掩模圖形的透光部分的透過率值為1，阻光部分的透過率值為0；初始化光源照明模式J(a,b)大小為S_x×S_y，并且光源照明模式發光部分的亮度值為1，不發光部分的亮度值為0；初始化理想圖形I_d(x,y)=M(i,j)；初始化迭代步長γ及光刻膠模型中的閾值t、傾斜度參數a；

②初始化掩模圖形M對應的控制變量矩陣初始化光源照明模式J對應的控制變量矩陣θ(a,b);及θ(a,b)即為要優化的變量；

③建立評價函數F：在當前光源照明模式照明下，掩模圖形M(i,j)成像在光刻膠中，將目標圖形I_d(x,y)與掩模圖形M(i,j)光刻膠像的歐氏距離的平方，本發明中稱為圖形誤差(Pattern?Error，PE)作為評價函數，即