[發明專利]基于協方差矩陣自適應演化策略的光刻機匹配方法

有效

• 申請號: 202011457382.2
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112558426B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 李思坤;陳俞光;唐明;王向朝;陳國棟;胡少博
• 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
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于協方差矩陣自適應演化策略的光刻機匹配方法。本方法以空間像關鍵尺寸作為描述光刻機成像性能的參數，通過協方差矩陣自適應演化策略優化像素化描述的光刻機的照明光源，實現光刻間高精度匹配。本發明充分利用了協方差矩陣自適應演化策略在中等規模程度的復雜優化問題上的優勢，改進了自由照明系統光刻機的匹配方法，提高了現有方法的匹配精度與效率。適用于具有自由照明系統的浸沒式光刻機之間的匹配。

技術領域

本發明涉及自由照明系統光刻機，特別是一種基于協方差矩陣自適應演化策略的光刻機匹配方法。

背景技術

光刻工藝是集成電路制造的核心工藝。為降低經濟和時間成本，光刻工藝通常在參考光刻機上研發。待芯片量產時需將新光刻工藝應用到生產線上。通常一條生產線上有多臺光刻機，其型號和供應商可能有所不同，而且不同型號光刻機的性能一般存在明顯差異。即使相同型號的光刻機由于其硬件指標的微小差異，也可能會導致包括成像質量在內的光刻性能存在較大差異。不同光刻機之間的差異會導致其性能有所差異，從而造成工藝遷移失敗，影響產品的生產效率和良品率。為實現光刻工藝快速轉移、擴大產能并提高芯片制造成品率，需要進行光刻機匹配、通過調整產線上光刻機(待匹配光刻機)的可調參數使得待匹配光刻機的成像性能和參考光刻機的成像性能盡可能一致。

常見的光刻機匹配技術有基于關鍵尺寸(CD)測量的匹配技術、基于光刻膠模型的匹配技術，以及基于光學模型的匹配技術。前兩種技術需要用到硅片上的CD數據來表征兩個光刻機之間的成像性能差異，并計算用于匹配的可調參數的靈敏度信息，實現光刻機匹配。為保證匹配精度需要在多種條件(例如多種照明模式、多種掩模圖形、多個圖形周期、多個曝光劑量、多個離焦位置)下分別對CD進行重復多次測量，耗費大量的光刻時間和測量時間。基于光學模型的匹配技術(在先技術1，Yuan He,Erik Byers,and Scott Light et al,Simulation-based pattern matching using scanner metrology and design data toreduce reliance on CD metrology,Proc.SPIE.7640,764014(2010))利用光刻機光學模型進行可調參數靈敏度計算，不需要進行耗時的CD測量，避免了測量噪聲和光刻膠模型標定誤差對匹配精度的影響，既準確又快速，當光刻機是引起圖形不匹配的主要影響因素時具有較高的匹配精度，是高端芯片生產中常用的技術。可調參數包括光源、投影物鏡數值孔徑和投影物鏡波像差等。其中光源自由度較高，是光刻機匹配中進行調整的主要參數。現有技術采用牛頓法或最小二乘法對光源進行了優化以實現光刻機的匹配(在先技術2，YuanHe,AlexanderSerebryakov and Scott Light et al,A Study on the Automation ofScanner Matching,Proc.SPIE.7973,79731H(2013)；在先技術3，李思坤，茅言杰，王向朝，楊朝興，光刻機匹配方法，CN108170006A)。隨著更高自由度的像素化光源的使用，基于對光照靈敏度計算實現光刻機匹配的不再適用，而是通過計算CD的變化并據此添加或刪除光源的像素來實現，現有技術采用遺傳算法(在先技術4，茅言杰，李思坤，王向朝，光刻機匹配方法，CN109031892B)將像素化光源編碼為染色體，通過遺傳算法不斷更新光源信息縮小待匹配光刻機與參考光刻機之間的差異。但是對于較高精度的像素化光源匹配，當光源的采樣精度增加，遺傳算法所展開的搜索空間將呈指數倍增加，搜索時長大大增加，嚴重影響了優化效率。并且在某些情況下，遺傳算法趨向于局部最優而非全局最優，對匹配的精度產生不良影響。

發明內容

本發明針對具有自由照明系統的光刻機提供一種光刻機性能匹配方法。本方法將像素化光源進行編碼采樣，通過協方差矩陣自適應演化策略，以“采樣—更新—再采樣”的方式不斷地搜尋最優解，從而縮小待匹配光刻機與參考光刻機之間光刻性能的差異。本方法針對自由照明系統光源自由度高、參數規模較大這一特點，充分利用本方法在中等規模復雜優化問題上的優勢，提高光刻機匹配的精度與效率。

本發明的技術解決方案如下：