[發(fā)明專利]基于量子進(jìn)化算法的寬角度極紫外Mo/Si多層膜的設(shè)計(jì)方法

在審

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• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106951638A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 匡尚奇;王一名;張超
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 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: 李青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于極紫外多層膜研發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種基于量子進(jìn)化算法的寬角度高反射率極紫外Mo/Si多層膜的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

在極紫外(Extreme Ultraviolet)波段，幾乎所有物質(zhì)的折射率均接近1且具有較強(qiáng)的吸收，所以不能采用傳統(tǒng)的透過式光學(xué)系統(tǒng)，而采用基于極紫外多層膜的反射式光學(xué)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)高反射率，反射式光學(xué)元件表面必須鍍制膜厚達(dá)納米量級的多層膜，所以極紫外多層膜是光學(xué)系統(tǒng)中重要的光學(xué)元件，在極紫外天文學(xué)、極紫外光譜學(xué)、極紫外光刻技術(shù)、等離子體診斷和同步輻射等研究領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值，尤其極紫外多層膜是極紫外光刻技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和核心反射光學(xué)元件。傳統(tǒng)的極紫外Mo/Si多層膜大多采用等周期膜系，但其干涉特性導(dǎo)致了反射角帶寬很窄，一般為[0°,9°]。而非等周期膜系結(jié)構(gòu)的寬角度極紫外多層膜能夠?qū)崿F(xiàn)寬角度入射，并且具有較高的反射率。特別值得一提的是，它可以滿足了極紫外光刻的照明系統(tǒng)中需用小反射鏡滿足大角度入射的條件，因此其研發(fā)具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

極紫外多層膜的膜系設(shè)計(jì)是極紫外多層膜研發(fā)的首要和關(guān)鍵問題。目前普遍算法有退火算法和非線性最小二乘算法和遺傳算法。退火算法雖對目標(biāo)函數(shù)要求不高，實(shí)現(xiàn)起來比較簡單，但其運(yùn)算速度較低且不易求得全局極優(yōu)值。遺傳算法(GA)因具有全局搜索能力強(qiáng)和適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)而成為普遍采用算法，但由于遺傳算法是一種概率優(yōu)化算法，所以為獲得較高的優(yōu)化效率和求解精度，往往具有種群規(guī)模大和計(jì)算效率低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于量子進(jìn)化算法的寬角度EUV Mo/Si多層膜的設(shè)計(jì)方法，解決了現(xiàn)有算法中在寬角度極紫外多層膜設(shè)計(jì)中的種群規(guī)模大、收斂速度慢和計(jì)算過程復(fù)雜的問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

基于量子進(jìn)化算法的寬角度EUV Mo/Si多層膜的設(shè)計(jì)方法，該方法包括如下步驟：

步驟一：輸入基于量子進(jìn)化算法的初始極紫外多層膜參數(shù)值，包括：種群中量子個(gè)體個(gè)數(shù)、量子編碼參數(shù)個(gè)數(shù)、迭代次數(shù)、求精次數(shù)、求泛次數(shù)、最優(yōu)個(gè)體個(gè)數(shù)和最優(yōu)個(gè)體連續(xù)交叉次數(shù)；

步驟二：對多層膜膜系參數(shù)進(jìn)行量子編碼，生成量子染色體一代種群Q，種群Q表示為

Q＝[q₁ q₂ q₃ q₄ q₅ q₆ q₇ q₈ q₉ q₁₀](1)

步驟三：計(jì)算多層膜膜系量子染色體一代種群Q中量子個(gè)體的適應(yīng)度，并選出最優(yōu)的量子個(gè)體；

步驟四：判斷量子染色體一代種群Q是否滿足優(yōu)化要求：如果滿足優(yōu)化要求，算法停止，輸出最優(yōu)多層膜膜系結(jié)構(gòu)；如果不滿足優(yōu)化要求，進(jìn)行步驟五；

步驟五：通過互補(bǔ)變異和離散交叉更新量子染色體一代種群Q，形成量子染色體下一代種群Q’；返回步驟三，并增加進(jìn)化代數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)量子進(jìn)化算法用的基因編碼有實(shí)數(shù)基因位和量子概率基因位兩部分構(gòu)成，單個(gè)染色體可以表達(dá)出多個(gè)量子態(tài)，具有一定的并行計(jì)算能力。故基于量子進(jìn)化算法的寬角度極紫外多層膜設(shè)計(jì)的方法可實(shí)現(xiàn)以較小的種群實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的優(yōu)化搜索問題；

(2)將“求精”和“求泛”的搜索策略結(jié)合應(yīng)用于寬角度極紫外多層膜的設(shè)計(jì)算法中，兼具全局搜索和局部搜索能力，進(jìn)而具備較高的求解效率和高的求解精度；

(3)比較分析表明，基于量子進(jìn)化算法的寬角度極紫外多層膜的設(shè)計(jì)方法相比于基于實(shí)數(shù)編碼遺傳算法的膜系設(shè)計(jì)方法在優(yōu)化效率和求解精度等方面均具有一定的優(yōu)勢；

(4)在多層膜膜系設(shè)計(jì)過程中，考慮了多層膜中Mo膜和Si層膜層之間的擴(kuò)散作用，將其作為Mo/Si2擴(kuò)散層進(jìn)行模擬，使其設(shè)計(jì)模擬出的多層膜理論反射率更接近實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

附圖說明

圖1本發(fā)明基于四層模型的具有49個(gè)周期的Mo/Si多層膜的膜系示意圖。

圖2本發(fā)明基于量子進(jìn)化算法的寬角度EUV Mo/Si多層膜的設(shè)計(jì)方法的流程圖。

圖3不同參數(shù)下基于實(shí)物編碼量子進(jìn)化算法(RQEA)的寬角度Mo/Si多層膜最優(yōu)膜系的評價(jià)系數(shù)MF與進(jìn)化代數(shù)的關(guān)系圖。