[發(fā)明專利]一種基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN105069194B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王麗萍;金春水;王君;謝耀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12;G03F1/32
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙)22210
• 代理人: 田春梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衰減型掩模優(yōu)化方法領(lǐng)域，具體涉及一種基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

相移掩模(Phase-Shifting Mask，PSM)是最具前景的投影光刻分辨率增強技術(shù)之一，其可以實現(xiàn)面向10nm及以下技術(shù)節(jié)點的超衍射極限分辨率成像。其中，衰減型相移掩模由于設(shè)計簡單、制造成本低等優(yōu)點，目前已成為計算光刻領(lǐng)域所關(guān)注的重點。

理想化的分辨率增強假設(shè)模型指出，若能在投影光刻系統(tǒng)中充分考慮其照明方式對衰減型相移掩模造成的影響，則可使系統(tǒng)的分辨率進(jìn)一步獲得提高。然而，現(xiàn)有衰減型相移掩模的優(yōu)化僅停留于原理的闡述，而未具體地考慮系統(tǒng)所采用的照明方式下的掩模結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

遺傳算法是一種模擬自然進(jìn)化選擇過程的優(yōu)化算法，它直接對結(jié)構(gòu)對象進(jìn)行操作，而不存在函數(shù)求導(dǎo)和連續(xù)性限制，具有內(nèi)在的隱蔽性與全局尋優(yōu)能力，主要包括群體初始化、編碼、適應(yīng)度計算、交叉變異和解碼等步驟。考慮光刻系統(tǒng)具體照明參數(shù)的衰減型相移掩模結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)眾多，如相移層材料的選取、厚度、多層膜周期等，而極紫外光刻系統(tǒng)中所需的衰減型相移掩模性能除提高對比度外、還需要實現(xiàn)反射率的最大化，且該性能參數(shù)變化具有嚴(yán)重的非線性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的針對考慮系統(tǒng)所采用的照明方式下的衰減型相移掩模結(jié)構(gòu)沒有具體優(yōu)化方法的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu)化方法，該方法充分利用了遺傳算法不存在求導(dǎo)以及連續(xù)性限制條件的優(yōu)點，對掩模性能(即最高成像對比度及反射率)隨其結(jié)構(gòu)參數(shù)呈非線性變化的掩模結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：

一種基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu)化方法，其包括如下步驟：

步驟一、初始化一種群，其規(guī)模為Pop，種群中的每一個個體攜帶了掩模的全部待優(yōu)化參數(shù)信息，所述待優(yōu)化參數(shù)信息包括掩模的吸收相移層材料、吸收相移層厚度、多層膜周期厚度，初始化遺傳代數(shù)為Gen作為優(yōu)化的一個邊界條件；

步驟二、利用二進(jìn)制編碼對種群進(jìn)行編碼，以便后續(xù)的個體交叉、變異運算；

步驟三、當(dāng)遺傳代數(shù)i≤Gen時，對種群進(jìn)行解碼，得到在仿真計算過程中可以使用的十進(jìn)制數(shù)，并利用解碼所得到的包括吸收相移層材料、吸收相移層厚度、多層膜周期厚度在內(nèi)的優(yōu)化參數(shù)信息數(shù)據(jù)構(gòu)造掩模；

步驟四、運用Abbe成像原理以及Kirchhoff近似模型進(jìn)行特定照明條件下的掩模成像計算，獲得種群中每一個個體所對應(yīng)的掩模的空間像；

步驟五、對步驟四獲得的所有空間像進(jìn)行像質(zhì)評價，以其性能表征為適應(yīng)度函數(shù)Fitness，對任意個體的適應(yīng)度函數(shù)Fitness_n表示為：

式中，Con為空間像對比度，NILS為空間像歸一化對數(shù)斜率，R為掩模的透過率或反射率；

步驟六、獲取本代即第i代中適應(yīng)度函數(shù)Fitness最大的個體作為本代最佳個體進(jìn)行歸檔存儲，同時根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)大小對本代中個體進(jìn)行選擇，其選擇結(jié)果作為父代；

步驟七、經(jīng)步驟六選擇所得到的所有個體進(jìn)行交叉、變異操作獲得子代，即i+1代，判斷遺傳代數(shù)i是否超過最大遺傳代數(shù)Gen，若否，則進(jìn)入下一次優(yōu)化；若是，則退出循環(huán)，結(jié)束優(yōu)化，此時對應(yīng)的吸收相移層材料、吸收相移層厚度、多層膜周期厚度即為優(yōu)化后的最優(yōu)參數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：該優(yōu)化方法基于遺傳算法，并協(xié)同考慮投影光刻系統(tǒng)所采用的照明方式及狀態(tài)，利用優(yōu)化算法平衡不同入射方向的光在掩模圖形亮暗區(qū)域的位相差，以使在特定照明條件下，投影光刻系統(tǒng)空間像的對比度最高，實現(xiàn)最佳成像質(zhì)量的衰減型掩模縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)的獲取。

附圖說明

圖1是典型的透射式衰減型掩模結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu)化方法流程圖。

圖3是用于極紫外光刻投影系統(tǒng)中的反射式衰減型相移掩模結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是光刻投影系統(tǒng)中的二極照明示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。