專利名稱：基于Abbe矢量成像模型的光學鄰近效應校正的優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于Abbe (阿貝)矢量成像模型的光學鄰近效應校正的優(yōu)化方法，屬于光刻分辨率增強技術領域。
背景技術：
當前的大規(guī)模集成電路普遍采用光刻系統(tǒng)進行制造。光刻系統(tǒng)主要分為照明系統(tǒng)(包括光源和聚光鏡)、掩膜、投影系統(tǒng)及晶片等四部分。光源發(fā)出的光線經(jīng)過聚光鏡聚焦后入射至掩膜，掩膜的開口部分透光；經(jīng)過掩膜后，光線經(jīng)由投影系統(tǒng)入射至涂有光刻膠的晶片上，這樣掩膜圖形就復制在晶片上。目前主流的光刻系統(tǒng)是193nm的ArF深度紫外光刻系統(tǒng)，隨著光刻技術節(jié)點進入 45nm-22nm,電路的關鍵尺寸已經(jīng)遠遠小于光源的波長。因此光的干涉和衍射現(xiàn)象更加顯著，導致光刻成像產(chǎn)生扭曲和模糊。為此光刻系統(tǒng)必須采用分辨率增強技術，用以提高成像質(zhì)量。光學鄰近效應校正(optical proximity correction 0PC)是一種重要的光刻分辨率增強技術。OPC通過改變掩膜圖形以及在掩膜上添加細小的輔助圖形的方法，達到提高光刻成像分辨率的目的。為了進一步提高光刻系統(tǒng)成像分辨率，目前業(yè)界普遍采用浸沒式光刻系統(tǒng)。浸沒式光刻系統(tǒng)為在投影物鏡最后一個透鏡的下表面與晶片之間添加了折射率大于1的液體， 從而達到擴大數(shù)值孔徑(numerical aperture ΝΑ)，提高成像分辨率的目的。由于浸沒式光刻系統(tǒng)具有高NA (NA > 1)的特性，而當NA > 0. 6時，電磁場的矢量成像特性對光刻成像的影響已經(jīng)不能被忽視，因此對于浸沒式光刻系統(tǒng)其標量成像模型已經(jīng)不再適用。為了獲取精確的浸沒式光刻系統(tǒng)的成像特性，必須采用基于矢量成像模型的OPC技術，對浸沒式光刻系統(tǒng)中的掩膜進行優(yōu)化。相關文獻(J. Opt. Soc. Am. A, 2008，25 2960 2970)針對部分相干成像系統(tǒng)，提出了一種較為高效的基于梯度的OPC優(yōu)化方法。但是以上方法基于光刻系統(tǒng)的標量成像模型，因此不適用于高NA的光刻系統(tǒng)。同時，現(xiàn)有技術沒有考慮投影系統(tǒng)對光源面上不同點光源入射光線的響應差異。但是由于光源面上不同位置光線的入射角度不同，其對投影系統(tǒng)的作用存在差異，因此采用現(xiàn)有方法獲取空氣中成像與實際存在較大的偏差，進而影響掩膜的優(yōu)化效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于Abbe矢量成像模型的OPC優(yōu)化方法。該方法采用基于矢量模型的OPC技術對掩膜進行優(yōu)化，其可同時適用于具有高NA的浸沒式光刻系統(tǒng)以及具有低NA的干式光刻系統(tǒng)。實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案如下一種基于Abbe矢量成像模型的光學鄰近效應校正的優(yōu)化方法，具體步驟為步驟101、將掩膜圖形M初始化為大小為NXN的目標圖形鈔；
步驟102、設置初始掩膜圖形M上開口部分的透射率為1，阻光區(qū)域的透射率為0 ； 設定 NXN 的變量矩陣 Ω 當 M(x，y) = 1 時，
權利要求
1.一種基于Abbe矢量成像模型的光學鄰近效應校正的優(yōu)化方法，其特征在于，具體步驟為步驟101、將掩膜圖形M初始化為大小為NXN的目標圖形鈔；步驟102、設置初始掩膜圖形M上開口部分的透射率為1，阻光區(qū)域的透射率為0;設定NXN 的變量矩陣 Ω 當 M(x，y) = 1 時，Ω(χ,Χ) = ；當 M(x，y) = 0 時，Ω(χ,Χ) = ；其中M(x, y)表示掩膜圖形上各像素點的透射率；步驟103、將目標函數(shù)D構造為目標圖形與當前掩膜對應的光刻膠中成像之間的歐拉 距離的平方，即D = ZE(^xJ)-Z(xJ)),其中^(x，>0為目標圖形的像素值，ζ (x, y)表 示利用Abbe矢量成像模型計算當前掩膜對應的光刻膠中成像的像素值； 步驟104、計算目標函數(shù)D對于變量矩陣Ω的梯度矩陣VZ);步驟105、利用最陡速降法更新變量矩陣Ω，Ω = Ω-χχνΖ),其中s為預先設定優(yōu)化步長，獲取對應當前Ω的掩膜圖形@,M(x，>0 = i[l + coSn(x,>0];步驟106、計算當前掩膜圖形M對應的目標函數(shù)值D ；當D小于預定閾值或者更新變量矩陣Ω的次數(shù)達到預定上限值時，進入步驟107，否則返回步驟104 ；步驟107，終止優(yōu)化，并將當前掩膜圖形M確定為經(jīng)過優(yōu)化后的掩膜圖形。
2.根據(jù)權利要求1所述基于Abbe矢量成像模型的光學鄰近效應校正的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟103中利用Abbe矢量成像模型計算當前掩膜對應的光刻膠中成像的具體步驟為步驟201、將掩模圖形M柵格化為NXN個子區(qū)域；步驟202、根據(jù)部分相干光源的形狀將光源面柵格化成多個點光源，用每一柵格區(qū)域中心點坐標(xs，ys)表示該柵格區(qū)域所對應的點光源坐標；步驟203、針對單個點光源，利用其坐標(xs，ys)獲取該點光源照明時對應晶片位置上的空氣中成像I (a s，β3)；步驟204、判斷是否已經(jīng)計算出所有點光源對應晶片位置上的空氣中成像，若是，則進入步驟205，否則返回步驟203 ；步驟205、根據(jù)阿貝Abbe方法，對各點光源對應的空氣中成像I (a s，β s)進行疊加，獲取部分相干光源照明時，晶片位置上的空氣中成像I ；步驟206、基于光刻膠近似模型，根據(jù)空氣中成像I計算掩膜對應的光刻膠中的成像。
3.根據(jù)權利要求2基于Abbe矢量成像模型的光學鄰近效應校正的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟203中針對單個點光源利用其坐標(xs，ys)獲取該點光源照明時對應晶片位置上的空氣中成像I ( α s，β s)的具體過程為設定光軸的方向為ζ軸，并依據(jù)左手坐標系原則以ζ軸建立全局坐標系(X，1，ζ)； 步驟301、根據(jù)點光源坐標(xs，ys)，計算點光源發(fā)出的光波在掩膜上NXN個子區(qū)域的近場分布E ；其中，E為NXN的矢量矩陣，其每個元素均為一 3X1的矢量，表示全局坐標系中掩模的衍射近場分布的3個分量；步驟302、根據(jù)近場分布E獲取光波在投影系統(tǒng)入瞳后方的電場分布E廣(α,廣)，其中，E廣(α,廣)為NXN的矢量矩陣，其每個元素均為一 3X1的矢量，表示全局坐標系中入瞳后方的電場分布的3個分量；步驟303、設光波在投影系統(tǒng)中傳播方向近似與光軸平行，進一步根據(jù)入瞳后方的電場分布E〖nt(a,々)獲取投影系統(tǒng)出瞳前方的電場分布ιτ(α’,廣)；其中，出瞳前方的電場分布 E廣(Y,廣)為NXN的矢量矩陣，其每個元素均為一 3X 1的矢量，表示全局坐標系中出瞳前方的電場分布的3個分量；步驟304、根據(jù)投影系統(tǒng)出瞳前方的電場分布！廣㈣’,廣),獲取投影系統(tǒng)出瞳后方的電場分布Ε〖ΚΑ);步驟305、利用沃爾夫Wolf光學成像理論，根據(jù)出瞳后方的電場分布E〖K廣)獲取晶片上的電場分布EwafCT，并根據(jù)EwafCT獲取點光源對應晶片位置上空氣中成像I ( α s，β s)。
4.根據(jù)權利要求2所述基于Abbe矢量成像模型的光學鄰近效應校正的優(yōu)化方法，其特征在于，當所述的部分相干光源為圓形時，所述根據(jù)部分相干光源的形狀將光源面柵格化為以光源面上中心點為圓心，用事先設定的半徑不同的k個同心圓將圓形光源面劃分為 k+Ι個區(qū)域，對所述k+Ι個區(qū)域從中心圓區(qū)開始由內(nèi)向外進行1 k+Ι編號，將編號為2 k的每個區(qū)域劃分為多個扇形柵格區(qū)域。
5.根據(jù)權利要求4所述基于Abbe矢量成像模型的光學鄰近效應校正的優(yōu)化方法，其特征在于，所述編號為2 k的每個區(qū)域所劃分的扇形柵格區(qū)域的個數(shù)相同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于Abbe(阿貝)矢量成像模型的光學鄰近效應校正的優(yōu)化方法，本方法設置掩膜中開口部分以及阻光部分的透射率，設置變量矩陣Ω，將目標函數(shù)D構造為目標圖形與當前掩膜對應的光刻膠中成像之間的歐拉距離的平方；利用變量矩陣Ω以及目標函數(shù)D引導掩膜圖形的優(yōu)化。采用本發(fā)明優(yōu)化后的掩膜不但適用于小NA的情況，也適用于NA＞0.6的情況。同時本發(fā)明利用優(yōu)化目標函數(shù)的梯度信息，結合最陡速降法對掩膜圖形進行優(yōu)化，優(yōu)化效率高。
文檔編號G03F1/36GK102323723SQ201110268330
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權日2011年9月9日
發(fā)明者李艷秋, 董立松, 馬旭 申請人:北京理工大學