一种基于Abbe矢量成像模型的相移掩膜优化方法技术

本发明专利技术提供一种基于Abbe矢量成像模型的相移掩膜优化方法，该方法通过设置三维相移掩膜中相邻开口以及中央透射区域的相位，使其具有180°的相位差；设置变量矩阵Ω，将目标函数D构造为目标图形与当前掩膜对应的光刻胶中成像之间的欧拉距离的平方；利用变量矩阵Ω以及目标函数D引导相移掩膜图形的优化。采用本发明专利技术优化后的相移掩膜不但适用于小NA的情况，也适用于NA＞0.6的情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于Abbe (阿贝)矢量成像模型的相移掩膜优化方法，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，这样就将掩膜图形复制在晶片上。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。相移掩膜(phase-shifting mask PSM)为一种重要的光刻分辨率增强技术。PSM采用透光介质和阻光介质制成，透光部分对光线而言相当于开口。PSM通过预先改变掩膜透光部分(即开口)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，电磁场的矢量成像特性对光刻成像的影响已经不能被忽视，因此对于浸没式光刻系统其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，必须采用矢量成像模型对浸没式光刻系统中的PSM进行优化。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。同时，现有技术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，因此采用现有方法获取空气中成像与实际存在较大的偏差，进而影响掩膜的优化效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。该方法采用矢量模型对相移掩膜进行优化，其可同时适用于具有高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，具体步骤为4步骤101、将大小为NXN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1或-1，设置阻光区域透射率为0;设定NXN的变量矩阵Ω 当M(x，y) = 1时，Ω(χ，>0 = ；当M(x,y) =-1 时，Ω(χ,>0 = |;τ;当 M(x，y) = 0 时，Ω(χ，>0 =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构造为目标图形与当前掩膜对应的光刻胶中成像之间的欧拉距离的平方，即权利要求1.，其特征在于，具体步骤为 步骤101、将大小为NXN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1或-1，设置阻光区域透射率为0 ；设定NXN的变量矩阵Ω 当M(x，y) = 1时，Ω(χ，>0 = ；当M(x，y)2.根据权利要求1所述基于Abbe矢量成像模型的相移掩膜优化方法，其特征在于，所述步骤103中利用Abbe矢量成像模型计算当前掩膜对应的光刻胶中成像的具体步骤为步骤201、将掩模图形M栅格化为NXN个子区域；3.根据权利要求2所述基于Abbe矢量成像模型的相移掩膜优化方法，其特征在于，所述步骤203中针对单个点光源利用其坐标(xs，ys)获取该点光源照明时对应晶片位置上掩膜空气中成像I ( α s，β s)的具体过程为设定光轴的方向为ζ轴，并依据左手坐标系原则以ζ轴建立全局坐标系(X，1，ζ)； 步骤301、根据点光源坐标(xs，ys)，计算点光源发出的光波在掩膜上NXN个子区域的近场分布E ；其中，E为NXN的矢量矩阵，其每个元素均为一 3X1的矢量，表示全局坐标系中掩模的衍射近场分布的3个分量；步骤302、根据近场分布E获取光波在投影系统入瞳后方的电场分布E广(α,广)，其中，E广(α,广)为NXN的矢量矩阵，其每个元素均为一 3X1的矢量，表示全局坐标系中入瞳后方的电场分布的3个分量；步骤303、设光波在投影系统中传播方向近似与光轴平行，进一步根据入瞳后方的电场分布E〖nt(a,々)获取投影系统出瞳前方的电场分布ιτ(α’,广)；其中，出瞳前方的电场分布 Ε，(α’,广)为NXN的矢量矩阵，其每个元素均为一 3Χ 1的矢量，表示全局坐标系中出瞳前方的电场分布的3个分量；步骤304、根据投影系统出瞳前方的电场分布！广㈣’,广),获取投影系统出瞳后方的电场分布Ε〖ΚΑ);步骤305、利用沃尔夫Wolf光学成像理论，根据出瞳后方的电场分布E广(Y,广)获取晶片上的电场分布EwafCT，并根据Ewafe获取点光源对应晶片位置上掩膜空气中成像I ( α s， β工4.根据权利要求2所述基于Abbe矢量成像模型的相移掩膜优化方法，其特征在于，当所述的部分相干光源为圆形时，所述根据部分相干光源的形状将光源面栅格化为以光源面上中心点为圆心，用事先设定的半径不同的k个同心圆将圆形光源面划分为k+Ι个区域， 对所述k+Ι个区域从中心圆区开始由内向外进行1 k+Ι编号，将编号为2 k的每个区域划分为多个扇形栅格区域。5.根据权利要求4所述基于Abbe矢量成像模型的相移掩膜优化方法，其特征在于，所述编号为2 k的每个区域所划分的扇形栅格区域的个数相同。全文摘要本专利技术提供，该方法通过设置三维相移掩膜中相邻开口以及中央透射区域的相位，使其具有180°的相位差；设置变量矩阵Ω，将目标函数D构造为目标图形与当前掩膜对应的光刻胶中成像之间的欧拉距离的平方；利用变量矩阵Ω以及目标函数D引导相移掩膜图形的优化。采用本专利技术优化后的相移掩膜不但适用于小NA的情况，也适用于NA＞0.6的情况。文档编号G03F1/14GK102269925SQ20111026826公开日2011年12月7日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日专利技术者李艳秋, 董立松, 马旭 申请人:北京理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于Ａｂｂｅ矢量成像模型的相移掩膜优化方法，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１或－１，设置阻光区域透射率为０；设定Ｎ×Ｎ的变量矩阵Ω：当Ｍ（ｘ，ｙ）＝１时，当Ｍ（ｘ，ｙ）＝－１时，当Ｍ（ｘ，ｙ）＝０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构造为目标图形与当前掩膜对应的光刻胶中成像之间的欧拉距离的平方，即其中为目标图形的像素值，Ｚ（ｘ，ｙ）表示利用Ａｂｂｅ矢量成像模型计算当前掩膜对应的光刻胶中成像的像素值；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，其中ｓ为预先设定的优化步长；获取对应当前Ω的掩膜图形步骤１０６、计算当前掩膜图形对应的目标函数值Ｄ；当Ｄ小于设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，将当前掩膜图形确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