光刻胶多级串连表征网络的建模、校准、仿真方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了光刻胶多级串连表征网络的建模、校准、仿真方法和系统，属于半导体光刻领域。本发明专利技术首先将光刻胶反应过程划分为几个关键阶段，采用多级串连式系统网络的建模新思路，依据各光刻流程特性构建多级串连式维纳

【技术实现步骤摘要】
光刻胶多级串连表征网络的建模、校准、仿真方法和系统


[0001]本专利技术属于半导体光刻领域，更具体地，涉及光刻胶多级串连表征网络的建模、校准、仿真方法和系统。

技术介绍

[0002]集成电路(IC)制造是电子信息产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。光刻工艺是IC制造中最为关键的一种工艺，其任务是通过光刻成像系统将掩模图形不失真地转移到涂敷于硅片的光刻胶上。但随着IC制造节点不断向前发展，光刻成像系统的光学临近效应愈发显著，因此，在90nm节点及以下的光刻掩模制造前，都必须采用掩模优化技术，进而保证芯片良率、性能及可制造性。在掩模优化技术中，光刻胶模型作为连接光学成像系统和最终芯片性能的关键环节，其决定了光刻工艺的精密程度。此外，光刻胶模型涉及复杂的光与物质和结构相互作用以及跨时间尺度的非线性物理化学变化过程，对光刻胶进行通用、正确且高效地建模，是适用于先进IC制造节点的掩模优化技术发展中亟需突破的瓶颈。
[0003]光刻胶模型是掩模优化技术中用来描述光刻胶内部一系列复杂非线性物理化学过程以及微纳图形形成的关键模型，在光刻工艺分析、光刻结果预测与校准等问题中起着关键性的作用，要求快速准确。采用严格的理论方法模拟实际光刻胶加工过程中发生的高度非线性光解曝光、反应扩散和光聚合等物理化学效应的光刻胶模型，虽然具有严格、准确等特性，但是由于复杂程度极高，计算效率较低等原因，不能适用于掩模优化这类同时要求计算精度与效率的应用。目前业界最常用的半经验的阈值模型具有建模简单、计算速度快等优点，但是缺乏对光刻胶实际物理化学特性的准确描述，在先进IC制造节点中将引入较大误差。随着计算机技术的发展，基于深度学习神经网络的光刻胶模型逐渐获得较为广泛的应用，此类模型虽然可以较好地实现对光刻胶内部物理化学反应、机械变形，以及严格光刻胶模型未包含的未知效应的表征，但是其仿真进度严重依赖于训练样本，往在应对版图平移、旋转、对称变换等问题时会出现较大的计算和仿真误差。此外，为了获得较为通用的光刻胶模型，则需要进行大量、不同场景下的样本训练，标定过程复杂费时。
[0004]因此，面向先进IC制造技术的发展需求，亟需一种更加精确、高效且通用的光刻胶模型的建模与标定方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供光刻胶多级串连表征网络的建模、校准、仿真方法和系统，旨在解决较大的计算和仿真误差、标定过程复杂费时的问题。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种光刻胶多级串连式表征系统网络的建模方法，该方法包括：
[0007]S1.接收一个或多个光刻胶目标工艺的指定；
[0008]S2.对每个光刻胶目标工艺，建立对应的串联式模型；
[0009]S3.按照工艺顺序级联各个串联式模型，形成多级串连式表征系统网络；
[0010]步骤S2包含：
[0011]S21.接收子级联模块个数的指定；
[0012]S22.构建每个维纳
‑
帕德形式子级联模块；
[0013]S23.将各个维纳
‑
帕德形式子级联模块顺序串联，得到串联式模型；
[0014]步骤S22包含：
[0015]S221.接收帕德近似中分子、分母的维纳非线性阶数、核函数类型及数量的指定；
[0016]S222.根据分子、分母的核函数类型及数量，将上一级维纳
‑
帕德形式子级联模块输出结果与帕德近似中分子、分母选定核函数进行卷积，得到分子、分母基函数项；
[0017]S223.根据帕德近似分子、分母的维纳非线性阶数，将分子、分母基函数项排列组合点对点相乘，得到分子、分母中不同阶次基函数项；
[0018]S224.获取帕德近似分子、分母维纳系数，对分子、分母中不同阶次基函数项进行加权求和，得到分子维纳和函数项和分母维纳和函数项；
[0019]S225.将分子维纳和函数项和分母维纳和函数项以帕德近似形式，构建得到维纳
‑
帕德形式子级联模块。
[0020]优选地，所述维纳
‑
帕德形式子级联模块具体如下：
[0021][0022]或者，
[0023][0024]其中，M
WPn
表示当前维纳
‑
帕德形式子级联模块，J
n
‑1(x,y)表示一级维纳
‑
帕德形式子级联模块输出结果，表示分子维纳和函数项，表示分母维纳和函数项，ε(x,y)表示设定的避免病态帕德近似的正阈值矩阵，E表示所有元素为1的矩阵，第一级维纳
‑
帕德形式级联模块上一级输入为原始光刻胶内部光强分布。
[0025]需要说明的是，本专利技术优选上述维纳
‑
帕德形式子级联模块，由于强调并结合了维纳系统表征理论以及有理函数帕德近似方法在非线性系统响应特性表征中的普适性优势，从而实现消耗较少计算资源的同时，以较少的维纳项更为精确地实现光刻胶复杂、多变的非线性响应特性表征。
[0026]优选地，所述维纳
‑
帕德形式子级联模块的输出如下：
[0027][0028]其中，J
n
(x,y)和J
n
‑1(x,y)分别表示当前和上一级子级联模块的输出，β0与β1表示上一级子级联模块输出与当前模块作用之间的加权系数，I(x,y)表示原始光刻胶内部光强分布，k(x,y)表示与原始光刻胶内部光强分布卷积核。
[0029]需要说明的是，本专利技术优选上述维纳
‑
帕德形式子级联模块的输出，新增维纳
‑
帕德子级联模块不仅包含光刻胶高阶非线性响应成分，也保留了一定比例的原始光刻胶光强分布成分，使得维纳
‑
帕德子级联模块在符合物理实际的同时，也能保持高效、稳定的收敛特性。
[0030]为实现上述目的，第二方面，本专利技术提供了一种光刻胶多级串连式表征系统网络的校准方法，所述光刻胶多级串连式表征系统网络采用如第一方面所述的方法构建，该校准方法包括：
[0031]T1.获取测量到的光刻胶轮廓或关键尺寸数据；
[0032]T2.采用基于约束型二次凸优化算法的联合校准方法，循环比对仿真光刻胶轮廓或关键尺寸数据与测量到的光刻胶轮廓或关键尺寸数据，依次校准光刻胶多级串连式表征系统网络中每个子级联模块的参数。
[0033]优选地，步骤T2包括：
[0034]T20.当前工艺初始化为第一个目标工艺；
[0035]T21.当前模块初始化为当前工艺的第一个维纳
‑
帕德形式子级联模块；
[0036]T22.确定当前模块需要校正的参数，并随机生成一组非0的当前工艺需校准参数集合；
[0037]T23.判断是否为第一个目标工艺，若是，直接进入T25，否则，进入T24；
[0038]T24.利用校准得到的参数，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻胶多级串连式表征系统网络的建模方法，其特征在于，该方法包括：S1.接收一个或多个光刻胶目标工艺的指定；S2.对每个光刻胶目标工艺，建立对应的串联式模型；S3.按照工艺顺序级联各个串联式模型，形成多级串连式表征系统网络；步骤S2包含：S21.接收子级联模块个数的指定；S22.构建每个维纳
‑
帕德形式子级联模块；S23.将各个维纳
‑
帕德形式子级联模块顺序串联，得到串联式模型；步骤S22包含：S221.接收帕德近似中分子、分母的维纳非线性阶数、核函数类型及数量的指定；S222.根据分子、分母的核函数类型及数量，将上一级维纳
‑
帕德形式子级联模块输出结果与帕德近似中分子、分母选定核函数进行卷积，得到分子、分母基函数项；S223.根据帕德近似分子、分母的维纳非线性阶数，将分子、分母基函数项排列组合点对点相乘，得到分子、分母中不同阶次基函数项；S224.获取帕德近似分子、分母维纳系数，对分子、分母中不同阶次基函数项进行加权求和，得到分子维纳和函数项和分母维纳和函数项；S225.将分子维纳和函数项和分母维纳和函数项以帕德近似形式，构建得到维纳
‑
帕德形式子级联模块。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述维纳
‑
帕德形式子级联模块具体如下：或者其中，M
WPn
表示当前维纳
‑
帕德形式子级联模块，J
n
‑1(x,y)表示一级维纳
‑
帕德形式子级联模块输出结果，表示分子维纳和函数项，表示分母维纳和函数项，ε(x,y)表示设定的避免病态帕德近似的正阈值矩阵，E表示所有元素为1的矩阵，第一级维纳
‑
帕德形式级联模块上一级输入为原始光刻胶内部光强分布。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述维纳
‑
帕德形式子级联模块的输出如下：其中，J
n
(x,y)和J
n
‑1(x,y)分别表示当前和上一级子级联模块的输出，β0与β1表示上一级子级联模块输出与当前模块作用之间的加权系数，I(x,y)表示原始光刻胶内部光强分布，k(x,y)表示与原始光刻胶内部光强分布卷积核。4.一种光刻胶多级串连式表征系统网络的校准方法，其特征在于，所述光刻胶多级串连式表征系统网络采用如权利要求1至3任一项所述的方法构建，该校准方法包括：T1.获取测量到的光刻胶轮廓或关键尺寸数据；T2.采用基于约束型二次凸优化算法的联合校准方法，循环比对仿真光刻胶轮廓或关键尺寸数据与测量到的光刻胶轮廓或关键尺寸数据，依次校准光刻胶多级串连式表征系统
网络中每个子级联模块的参数。5.如权利要求4所述的校准方法，其特征在于，步骤T2包括：T20.当前工艺初始化为第一个目标工艺；T21.当前模块初始化为当前工艺的第一个维纳
‑
帕德形式子级联模块；T22.确定当前模块需要校正的参数，并随机生成一组非0的当前工艺需校准参数集合；T23.判断是否为第一个目标工艺，若是，直接进入T25，否则，进入T24；T24.利用校准得到的参数，固定当前工艺以前的所有子级联模块状态，利用预设参数，将当前工艺以后的子级联模块设置为恒等式或简单线性算子，进入T25；T25.将待校准参数集合带入至当前模块中，完成整个光刻胶表征系统网络的更新；T26.将原始光刻胶内部光强分布输入至更新后的表征系统网络中，获取最后一级子级联模块输出结果，结合光刻胶阈值，获取光刻胶仿真轮廓或关键尺寸数据；T27.将仿真得到的光刻胶轮廓或关键尺寸数据与测量到的相应数据进行比较，若不满足当前工艺精度收敛条件，则更新校准参数集合，返回步骤T25；否则，判断当前模块是否为当前工艺的最后一级子级联模块，若是，进入T28，否则，将当前模块更新为当前工艺的下一子级联模块，进入步骤T22；T28.判断当前工艺是否为最后目标工艺，若是，则表征系统网络校准结束，否则，当前工艺更新为下一目标工艺，进入步骤T21。6.如权利要求4所述的校准方法，其特征在于，步骤T24中，所述利用预设参数，将当前工艺以后的子级联模块设置为恒等式或简单线性算子，为以下任一种：
①
将子级联模块帕德近似分子中的维纳系数全部置0或使上一子级联模块输出与当前模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：尉海清，柯贤华，
申请(专利权)人：武汉宇微光学软件有限公司，
类型：发明
国别省市：