本发明专利技术提供一种基于Abbe矢量成像模型的非理想光刻系统ATTPSM的优化方法，该方法设置相移掩膜中不同相位开口部分的透射率，设置变量矩阵Ω，将目标函数D构造为理想像面处的成像评价函数与离焦量为fnm的像面处的成像评价函数的线性组合；利用变量矩阵Ω以及目标函数D引导相移掩膜图形和相位的优化。本发明专利技术中利用矢量成像模型，在获取空间像的过程中考虑了电磁场的矢量特性，使得优化后的掩膜不但适用于小NA的光刻系统，也适用于NA＞0.6的光刻系统。同时本发明专利技术利用优化目标函数的梯度信息，结合最陡速降法对相移掩膜图形进行优化，优化效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于Abbe (阿贝)矢量成像模型的非理想光刻系统ATTPSM(衰减型相移掩膜)的优化方法，属于光刻分辨率增强
技术介绍
当前的大规模集成电路普遍采用光刻系统进行制造。光刻系统主要分为照明系统(包括光源和聚光镜)、掩膜、投影系统及晶片等四部分。光源发出的光线经过聚光镜聚焦后入射至掩膜，掩膜的开口部分透光；经过掩膜后，光线经由投影系统入射至涂有光刻胶的晶片上，这样掩膜图形就复制在晶片上。目前主流的光刻系统是193nm的ArF深度紫外光刻系统，随着光刻技术节点进入 45nm-22nm,电路的关键尺寸已经远远小于光源的波长。因此光的干涉和衍射现象更加显著，导致光刻成像产生扭曲和模糊。为此光刻系统必须采用分辨率增强技术，用以提高成像质量。衰减型相移掩膜(attenuated phase-shifting mask ATTPSM)为一种重要的光刻分辨率增强技术。ATTPSM通过预先改变掩膜开口部分的拓扑结构和蚀刻深度，调制掩膜出射面的电场强度的幅度和相位，以达到提高成像分辨率的目的。为了进一步提高光刻系统成像分辨率，目前业界普遍采用浸没式光刻系统。浸没式光刻系统为在投影物镜最后一个透镜的下表面与晶片之间添加了折射率大于1的液体， 从而达到扩大数值孔径(numerical aperture ΝΑ)，提高成像分辨率的目的。由于浸没式光刻系统具有高NA (NA > 1)的特性，而当NA > 0. 6时，光刻系统的标量成像模型已经不再适用。为了获取精确的浸没式光刻系统的成像特性，必须采用基于矢量成像模型的ATTPSM技术，对浸没式光刻系统中的ATTPSM进行优化。在实际光刻系统中，存在多种工艺变化因素。一方面，由于加工、装调等因素造成投影系统会对入射光的相位产生一定的影响，进而影响光刻系统的成像质量，使得光刻系统为非理想的光刻系统，该影响主要体现在投影系统的标量像差和偏振像差两个方面。另一方面，由于控制等因素的影响，光刻系统中晶片的实际位置会发生变化，进而导致实际的像面位置(晶片位置)偏离光刻系统理想像面的位置，这种像面偏离的现象体现为光刻系统的像面离焦。在实际像面位置上获得的空间像质量与理想像面处获得的空间像质量相比有较大的差异。为了设计适用于实际光刻系统的ATTPSM优化方案，就必须考虑光刻系统中多种工艺变化因素的影响。相关文献(Optics Express, 2008，16 :20126 20141)针对部分相干成像系统，提出了一种较为高效的基于梯度的PSM优化方法。但是上述方法具有以下三方面的不足第一，以上方法基于光刻系统的标量成像模型，因此不适用于高NA的光刻系统；第二，以上方法没有考虑投影系统对光源面上不同点光源入射光线的响应差异，但是由于光源面上不同位置光线的入射角度不同，其对投影系统的作用存在差异，因此采用以上方法获取空间像与实际存在较大的偏差，进而影响掩膜的优化效果；第三，以上方法没有考虑光刻系统的标量像差、偏振像差以及离焦量所带来的影响，从而不适用于非理想光刻系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，该方法采用矢量模型对衰减型相移掩膜进行优化，其适用于具有高NA的浸没式光刻系统以及具有低NA的干式光刻系统。实现本专利技术的技术方案如下一种，具体步骤为步骤101、将大小为NXN的目标图形权利要求1.一种，其特征在于，具体步骤为步骤101、将大小为NXN的目标图形衫作为初始掩膜图形M，并设定初始掩膜上各开口所对应的相位，使得通过相邻开口的光线具有180°的相位差；步骤102、针对初始掩膜图形M上不同相位对应的开口设置不同的透射率；其中0°相位开口的透射率为1，180°相位开口的透射率为-0.245 ；设定NXN的变量矩阵Ω 当Μ(χ，y) = 1 时，Ω(χ,>0 = |;τ ；当 M(x，y) =-0.245 时，Ω(χ,>0 = |;τ 淇中 M(x，y)表示掩膜图形上各像素点对应的透射率；步骤103、将目标函数D构造为理想像面处的成像评价函数D1与离焦量为f像面处的成像评价函数D2的线性组合，即D= η D1+(I-Il) D2，其中n e (0,1)为加权系数；成像评价函数D1设定为理想像面上的空间像与经幅度调制后的目标图形之间的欧拉N N2距离的平方，即A=(x，>0),其中钱χ>;)为目标图形的像素值，In。m(x，y)为当前掩膜对应的理想像面上的空间像的像素值，ω e (0,1)为调幅系数；成像评价函数D2设定为离焦量为f像面上的空间像与经幅度调制后的目标图形之间N N2的欧拉距离的平方，即战=ZZ(fi^xJ)-1Off(xJ)),其中I。ff(X，y)为当前掩膜对应的产 1 x=l离焦量为f像面上的空间像的像素值；步骤104、计算目标函数D对于变量矩阵Ω的梯度矩阵VZ);步骤105、利用最陡速降法更新变量矩阵Ω，即Ω =,获取对应当前Ω的掩膜图形M ,M(x,y) = 0.6225-0.245 ,其中s为预先设定的优化步长；步骤106、计算当前掩膜图形M对应的目标函数值D ；当D小于预定阈值或者更新变量矩阵Ω的次数达到预定上限值时，进入步骤107，否则返回步骤104 ；步骤107，终止优化，并用正方形窗口截取当前掩膜图形μ的中心部分,所述正方形窗口的边长为目标图形水平方向周期和竖直方向周期中的较小者；步骤108，对M'在水平方向和竖直方向上进行周期性延拓，直到延拓后的掩膜尺寸大于或等于目标图形尺寸，将此时获得的图形Μ"定为经过优化后的掩膜图形。2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述步骤103中，当前掩膜对应的理想像面上的空间像以及当前掩膜对应的离焦量为f像面上的空间像的获取过程为步骤201、将掩膜图形M栅格化为NXN个子区域；步骤202、将光源面栅格化成多个点光源，用每一栅格区域中心点坐标(xs，ys)表示该栅格区域所对应的点光源坐标；步骤203、根据所需获取空间像所处的像面与理想像面的距离δ，获取由所述δ引起的光刻系统入射光相位的变化量ξ ；其中针对理想像面上的空间像，则δ =0，针对离焦量为f像面上的空间像，则δ = f ；步骤204、获取描述投影系统标量像差的标量像差矩阵W(a ‘ , β ‘)和描述投影系统偏振像差的偏振像差矩阵J( α ‘ , β ‘)，其中(α' , β ‘ ,Y')是像面上全局坐标系进行傅立叶变换后的坐标系；步骤205、针对单个点光源，利用其坐标(xs，ys)、入射光相位的变化量ξ、标量像差矩阵，β ‘)及偏振像差矩阵，β ‘)，获取该点光源照明时，理想像面上的空间像Ι_( α s，β s)和离焦量为f像面上的空间像I。ff ( α s，β s)；步骤206、判断是否已经计算出所有点光源对应的空间像In。m(as，β3)和I。ff(as， β s)，若是，则进入步骤207，否则返回步骤205 ；步骤207、根据Abbe方法，对各点光源对应的空间像I_(as，进行叠加，获取理想像面上的空间像In。m，对各点光源对应的空间像I。ff(as，β3)进行叠加，获取离焦量为f的像面上的空间像I。ff。3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述步骤205中，获取点光源对应的空本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于Ａｂｂｅ矢量成像模型的非理想光刻系统ＡＴＴＰＳＭ的优化方法，其特征在于，具体步骤为：步骤１０１、将大小为Ｎ×Ｎ的目标图形作为初始掩膜图形Ｍ，并设定初始掩膜上各开口所对应的相位，使得通过相邻开口的光线具有１８０°的相位差；步骤１０２、针对初始掩膜图形Ｍ上不同相位对应的开口设置不同的透射率；其中０°相位开口的透射率为１，１８０°相位开口的透射率为－０．２４５；设定Ｎ×Ｎ的变量矩阵Ω：当Ｍ（ｘ，ｙ）＝１时，当Ｍ（ｘ，ｙ）＝－０．２４５时，其中Ｍ（ｘ，ｙ）表示掩膜图形上各像素点对应的透射率；步骤１０３、将目标函数Ｄ构造为理想像面处的成像评价函数Ｄ１与离焦量为ｆ像面处的成像评价函数Ｄ２的线性组合，即Ｄ＝ηＤ１＋（１－η）Ｄ２，其中η∈（０，１）为加权系数；成像评价函数Ｄ１设定为理想像面上的空间像与经幅度调制后的目标图形之间的欧拉距离的平方，即其中为目标图形的像素值，Ｉｎｏｍ（ｘ，ｙ）为当前掩膜对应的理想像面上的空间像的像素值，ω∈（０，１）为调幅系数；成像评价函数Ｄ２设定为离焦量为ｆ像面上的空间像与经幅度调制后的目标图形之间的欧拉距离的平方，即其中Ｉｏｆｆ（ｘ，ｙ）为当前掩膜对应的离焦量为ｆ像面上的空间像的像素值；步骤１０４、计算目标函数Ｄ对于变量矩阵Ω的梯度矩阵步骤１０５、利用最陡速降法更新变量矩阵Ω，即获取对应当前Ω的掩膜图形其中ｓ为预先设定的优化步长；步骤１０６、计算当前掩膜图形对应的目标函数值Ｄ；当Ｄ小于预定阈值或者更新变量矩阵Ω的次数达到预定上限值时，进入步骤１０７，否则返回步骤１０４；步骤１０７，终止优化，并用正方形窗口截取当前掩膜图形的中心部分所述正方形窗口的边长为目标图形水平方向周期和竖直方向周期中的较小者；步骤１０８，对在水平方向和竖直方向上进行周期性延拓，直到延拓后的掩膜尺寸大于或等于目标图形尺寸，将此时获得的图形定为经过优化后的掩膜图形。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马旭，李艳秋，董立松，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11
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