一种掩膜图形的优化方法、最佳焦平面位置测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种掩膜图形的优化方法及系统，采用的目标函数为部分相干光源照明、预定焦深范围内不同离焦量下光刻空间像强度分布所对应的图形位置偏移量对离焦量的斜率，该目标函数以光刻成像理论为基础并结合最优化算法，以投影物镜系统最佳焦平面位置的测量灵敏度的评价函数，获得与照明方式相匹配的具有优化的透过率和相位的掩膜图形，可以有效提高部分相干光源照明条件下的最佳焦平面位置的测量灵敏度。同时，通过该优化方法获得的掩膜图形是基于相移掩膜测量原理，在用于最佳焦平面位置的测量时，不需要专门的测量设备和复杂的传感器，可以有效的降低测量成本。

【技术实现步骤摘要】
一种掩膜图形的优化方法、最佳焦平面位置测量方法及系统
本专利技术涉及光刻系统，特别涉及一种掩膜图形的获取方法、最佳焦平面位置测量方法及系统。
技术介绍
光刻机是集成电路制造中的重要设备，光刻机的性能决定了集成电路制造中器件的特征尺寸。在光刻机中投影物镜系统是核心部件，其主要功能是通过聚焦实现曝光，从而将掩膜版上的掩膜图形按照一定比例成像到要加工的对象上。光刻机的投影物镜系统的焦深在一定的范围内，尤其是随着光刻技术发展到20nm以及以下技术节点，光刻机的焦深在60nm以下。而焦深的大小决定了成像的尺寸，在通常情况下，实际的成像焦平面相对于最佳焦平面位置会存在偏移情况，通过检测最佳焦平面位置可以进行焦平面位置偏移的检测以及控制，进而提高光刻曝光质量和图形保真度。在现有技术中，公开了一种基于相移掩膜的光栅结构，通过光栅结构测量投影物镜系统的最佳焦平面位置，然而，该方法只有在部分相干因子较小的照明方式下才能得到较高的测量灵敏度，而在业界广泛采用的离轴照明方式下测量灵敏度差，无法获得满意的测量结果。在其他一些方法中，具有较好的灵敏度，然而却需要专门的测量设备和复杂的传感器系统来完成，检测成本过高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种最佳焦平面的测量优化方法，测量灵敏度高且检测成本低。为实现上述目的，本专利技术有如下技术方案：一种掩膜图形的优化方法，所述掩膜图形用于最佳焦平面位置的测量，包括：S01，提供初始掩膜图形上的不同区域的预设的透过率和相位，初始掩膜图形对应相移掩膜；S02，建立目标函数，获得预设的透过率和相位下的目标函数值，该目标函数值为当前目标函数值，其中，目标函数为部分相干光源照明、预定焦深范围内不同离焦量下光刻空间像强度分布所对应的图形位置偏移量对离焦量的斜率；S03，以预设的透过率和相位为起始点，在优化算法的预设条件下，利用优化算法获得优化后的透过率和相位；S04，通过目标函数获得优化后的透过率和相位下的目标函数值，该目标函数值为优化目标函数值；S05，根据当前目标函数值和优化目标函数值的差值，确定优化后的透过率和相位是否为最优掩膜图形的透过率和相位参数；若否，则重新设定优化算法的预设条件，将优化后的透过率和相位作为预设的透过率和相位，并返回步骤S03。可选地，部分相干光源的光源面被划分为多个光源点，所述光刻空间像强度分布为每个光源点下光刻空间像强度分布的叠加。可选地，部分相干光源的光源面被划分为多个光源点的方法包括：取部分相干光源的光源面的外切正方形，将外切正方形栅格化分为正方形子区域，将每个正方形子区域的中心点作为一个光源点。可选地，优化算法包括模拟退火算法、遗传算法、蚁群算法、梯度算法。可选地，优化算法为模拟退火算法，根据当前目标函数值和优化目标函数值的差值，确定优化后的透过率和相位是否为最优掩膜图形的透过率和相位参数包括：判断当前目标函数值和优化目标函数值的差值△f是否不小于0，若是，则确定优化后的透过率和相位为最优掩膜图形的透过率和相位；若△f小于0，则判断e(△f/T0)是否大于0-1之间的随机数，若是，则确定优化后的透过率和相位为最优掩膜图形的透过率和相位参数，T0为模拟退火的当前温度。可选地，在判断e(△f/T0)是否大于0-1之间的随机数之后还包括：若小于所述随机数，则判断是否满足预定终止条件，若是，则进入终止优化步骤。此外，本专利技术还提供一种掩膜图形的优化系统，所述掩膜图形用于最佳焦平面位置的测量，其包括：初始掩膜图形提供单元，用于提供初始掩膜图形上的不同区域的预设的透过率和相位，初始掩膜图形对应相移掩膜；目标函数建立单元，用于建立目标函数，其中，目标函数为部分相干光源照明、预定焦深范围内不同离焦量下光刻空间像强度分布所对应的图形位置偏移量对离焦量的斜率；当前目标函数值获取单元，用于获得预设的透过率和相位下的目标函数值，该目标函数值为当前目标函数值；优化单元，用于以预设的透过率和相位为起始点，在优化算法的预设条件下，利用优化算法获得优化后的透过率和相位；优化目标函数值获取单元，用于通过目标函数获得优化后的透过率和相位下的目标函数值，该目标函数值为优化目标函数值；最优掩膜图形判断单元，用于根据当前目标函数值和优化目标函数值的差值，确定优化后的透过率和相位是否为最优掩膜图形的透过率和相位参数；预设条件重设单元，用于优化后的透过率和相位不是最优掩膜图形的透过率和相位参数时，重新设定优化算法的预设条件，并将优化后的透过率和相位作为预设的透过率和相位。可选地，还包括光源点划分单元，用于将部分相干光源的光源面划分为多个光源点，所述光刻空间像强度分布为每个光源点下光刻空间像强度分布的叠加。可选地，光源点划分单元中，取部分相干光源的光源面的外切正方形，将外切正方形栅格化分为正方形子区域，将每个正方形子区域的中心点作为一个光源点。可选地，优化算法包括模拟退火算法、遗传算法、蚁群算法、梯度算法。可选地，优化算法为模拟退火算法，最优掩膜图形判断单元中，判断当前目标函数值和优化目标函数值的差值△f是否不小于0，若是，则确定优化后的透过率和相位为最优掩膜图形的透过率和相位；若△f小于0，则判断e(△f/T0)是否大于0-1之间的随机数，若是，则确定优化后的透过率和相位为最优掩膜图形的透过率和相位参数，T0为模拟退火的当前温度。可选地，还包括终止判断单元，用于在判断e(△f/T0)小于0-1之间的随机数之后，判断是否满足预定终止条件，若是，则进入终止优化。此外，本专利技术还提供一种最佳焦平面位置测量方法，采用上述任一掩膜图形的优化方法获得的最优掩膜图形的透过率和相位参数对应的掩膜图形进行最佳焦平面位置的测量。本专利技术实施例提供的掩膜图形的优化方法及系统，采用的目标函数为部分相干光源照明、预定焦深范围内不同离焦量下光刻空间像强度分布所对应的图形位置偏移量对离焦量的斜率，该目标函数以光刻成像理论为基础并结合最优化算法，以投影物镜系统最佳焦平面位置的测量灵敏度的评价函数，获得与照明方式相匹配的具有优化的透过率和相位的掩膜图形，可以有效提高部分相干光源照明条件下的最佳焦平面位置的测量灵敏度。同时，通过该优化方法获得的掩膜图形是基于相移掩膜测量原理，在用于最佳焦平面位置的测量时，不需要专门的测量设备和复杂的传感器，可以有效的降低测量成本。更进一步地，在建立的目标函数中，将部分相干光源的光源面划分为多个光源点，进而将每个光源点下的光刻空间像强度分布进行叠加作为光源照明下的光刻空间像强度分布，从而有效提高部分相干光源极大的光刻立轴照明条件下的投影物镜系统最佳焦面位置的测量灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术实施例的掩膜图形的优化方法的流程图；图2示出了根据本专利技术实施例的优化方法中所采用的初始掩膜图形的截面结构示意图；图3示出了图2的初始掩膜图形的各区域的相位分布示意图；图4示出了本专利技术实施例的优化方法中所采用的相干光源进行栅格化之后的结构示意图；图5示出了一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掩膜图形的优化方法，所述掩膜图形用于最佳焦平面位置的测量，其特征在于，包括：S01，提供初始掩膜图形上的不同区域的预设的透过率和相位，初始掩膜图形对应相移掩膜；S02，建立目标函数，获得预设的透过率和相位下的目标函数值，该目标函数值为当前目标函数值，其中，目标函数为部分相干光源照明、预定焦深范围内不同离焦量下光刻空间像强度分布所对应的图形位置偏移量对离焦量的斜率；S03，以预设的透过率和相位为起始点，在优化算法的预设条件下，利用优化算法获得优化后的透过率和相位；S04，通过目标函数获得优化后的透过率和相位下的目标函数值，该目标函数值为优化目标函数值；S05，根据当前目标函数值和优化目标函数值的差值，确定优化后的透过率和相位是否为最优掩膜图形的透过率和相位参数；若否，则重新设定优化算法的预设条件，将优化后的透过率和相位作为预设的透过率和相位，并返回步骤S03。

【技术特征摘要】
1.一种掩膜图形的优化方法，所述掩膜图形用于最佳焦平面位置的测量，其特征在于，包括：S01，提供初始掩膜图形上的不同区域的预设的透过率和相位，初始掩膜图形对应相移掩膜；S02，建立目标函数，获得预设的透过率和相位下的目标函数值，该目标函数值为当前目标函数值，其中，目标函数为部分相干光源照明、预定焦深范围内不同离焦量下光刻空间像强度分布所对应的图形位置偏移量对离焦量的斜率；S03，以预设的透过率和相位为起始点，在优化算法的预设条件下，利用优化算法获得优化后的透过率和相位；S04，通过目标函数获得优化后的透过率和相位下的目标函数值，该目标函数值为优化目标函数值；S05，根据当前目标函数值和优化目标函数值的差值，确定优化后的透过率和相位是否为最优掩膜图形的透过率和相位参数；若否，则重新设定优化算法的预设条件，将优化后的透过率和相位作为预设的透过率和相位，并返回步骤S03。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，部分相干光源的光源面被划分为多个光源点，所述光刻空间像强度分布为每个光源点下光刻空间像强度分布的叠加。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，部分相干光源的光源面被划分为多个光源点的方法包括：取部分相干光源的光源面的外切正方形，将外切正方形栅格化分为正方形子区域，将每个正方形子区域的中心点作为一个光源点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优化算法包括模拟退火算法、遗传算法、蚁群算法、梯度算法。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优化算法为模拟退火算法，根据当前目标函数值和优化目标函数值的差值，确定优化后的透过率和相位是否为最优掩膜图形的透过率和相位参数包括：判断当前目标函数值和优化目标函数值的差值Δf是否不小于0，若是，则确定优化后的透过率和相位为最优掩膜图形的透过率和相位；若Δf小于0，则判断e(Δf/T0)是否大于0-1之间的随机数，若是，则确定优化后的透过率和相位为最优掩膜图形的透过率和相位参数，T0为模拟退火的当前温度。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在判断e(Δf/T0)是否大于0-1之间的随机数之后还包括：若小于所述随机数，则判断是否满足预定终止条件，若是，则进入终止优化步骤。7.一种掩膜图形的优化系统，所述掩膜图形用于最佳焦平面位置的测量，其特征在于，包括：初始掩膜图形提供单元，用于提供初始掩...

【专利技术属性】
技术研发人员：董立松，宋之洋，韦亚一，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11