一種極紫外光刻掩模優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種極紫外光刻（extreme ultraviolet lithography，簡(jiǎn)稱EUV)掩模 的優(yōu)化方法，屬于光刻分辨率增強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 光刻技術(shù)是大規(guī)模集成電路制造領(lǐng)域的核心技術(shù)。目前主流的光刻系統(tǒng)是193nm 的氟化氦（ArF)深紫外（deep ultraviolet lithography,簡(jiǎn)稱DUV)光刻系統(tǒng)，隨著光刻技 術(shù)節(jié)點(diǎn)下移到22nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)，采用13. 5nm光源波長(zhǎng)的EUV光刻成為了最有希望替 代DUV光刻的技術(shù)之一。由于幾乎所有物質(zhì)均對(duì)13. 5nm左右波長(zhǎng)的光波具有強(qiáng)烈的吸收作 用，因此EUV光刻系統(tǒng)必須采用全反射式和非雙遠(yuǎn)心的光學(xué)結(jié)構(gòu)。上述及其他諸多因素使 得EUV光刻系統(tǒng)具有許多不同于DUV光刻系統(tǒng)的成像現(xiàn)象。影響EUV光刻系統(tǒng)分辨率和成 像質(zhì)量的因素有很多，其中包括：光學(xué)鄰近效應(yīng)、雜散光效應(yīng)、光刻膠效應(yīng)和掩模陰影效應(yīng)。 為了提高EUV光刻系統(tǒng)的分辨率和成像質(zhì)量，必須對(duì)以上各種效應(yīng)進(jìn)行有效的補(bǔ)償。
[0003] 掩模優(yōu)化技術(shù)是一種重要的光刻分辨率增強(qiáng)技術(shù)。它通過修正掩模的主體 圖形（main feature,簡(jiǎn)稱MF),并在掩模主體圖形周圍添加必要的亞分辨率輔助圖形 (sub-resolution assist feature,簡(jiǎn)稱SRAF)的方法，調(diào)制透過掩模光線的電場(chǎng)強(qiáng)度幅 度，從而提高光刻系統(tǒng)的分辨率和圖形保真度。由前文所述，為了提高EUV光刻系統(tǒng)的分辨 率和圖形保真度，EUV掩模優(yōu)化技術(shù)不僅要能夠補(bǔ)償光學(xué)鄰近效應(yīng)，還應(yīng)該同時(shí)補(bǔ)償雜散光 效應(yīng)、光刻膠效應(yīng)和掩模陰影效應(yīng)。
[0004] 另一方面，EUV光刻掩模由采用多層膜結(jié)構(gòu)的反射層和附著在反射層上的吸收層 所組成。為了保證和提高掩模的可制造性，在優(yōu)化過程中，掩模圖形需要滿足以下四項(xiàng)重要 的約束條件：（1)掩模主體圖形的最小尺寸Wm必須大于等于閾值ε M，即ε (2)掩模 輔助圖形的最小尺寸ws必須大于等于閾值ε s，即ε s;(3)掩模主體圖形與輔助圖形 之間的最小距離wD必須大于等于閾值ε D，即wD彡ε D; (4)掩模圖形中不允許存在任何無 法制造的邊緣凸起。設(shè)邊緣凸起的高度為％，邊緣凸起的兩邊臂長(zhǎng)分別為iJP w u，％和 h為閾值。當(dāng)某邊緣凸起滿足"wH< ε H"且"ε 則稱此凸起為"無法制造 的邊緣凸起"。
[0005] 綜上所述，發(fā)展一種滿足掩?？芍圃煨约s束條件的EUV掩模優(yōu)化方法，同時(shí)補(bǔ)償 光學(xué)鄰近效應(yīng)、雜散光效應(yīng)、光刻膠效應(yīng)和掩模陰影效應(yīng)是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種EUV掩模優(yōu)化方法。該方法將掩模主體圖形構(gòu)造為若干 單邊尺寸大于等于閾值ε Μ的基本模塊的疊加，將掩模輔助圖形構(gòu)造為若干單邊尺寸大于 等于閾值ε s的基本模塊的疊加。因此，掩模主體圖形可構(gòu)造為主體圖形基本模塊與表征主 體圖形基本模塊位置的系數(shù)矩陣的卷積；掩模輔助圖形可構(gòu)造為輔助圖形基本模塊與表征 輔助圖形基本模塊位置的系數(shù)矩陣的卷積。整個(gè)掩模圖形可表示為主體圖形與輔助圖形之 和。之后該方法基于EUV光刻系統(tǒng)的標(biāo)量成像模型，采用共軛梯度法（簡(jiǎn)稱"方法1"）對(duì) 掩模主體圖形和輔助圖形進(jìn)行同步優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化后的掩模進(jìn)行進(jìn)一步修正，從而綜合補(bǔ) 償光學(xué)鄰近效應(yīng)、雜散光效應(yīng)、光刻膠效應(yīng)和掩模陰影效應(yīng)。在每次優(yōu)化迭代中，該方法保 證掩模主體圖形和輔助圖形的最小距離大于等于閾值ε D。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] -種EUV光刻掩模優(yōu)化方法，具體步驟為：
[0009] 步驟101、初始化大小為NXN的目標(biāo)圖形Z e ITiv，其中表示NXN的 實(shí)數(shù)空間；將目標(biāo)函數(shù)D構(gòu)造為D = F+YdRd,其中F為成像保真度函數(shù)，定義為目 標(biāo)圖形與當(dāng)前掩模對(duì)應(yīng)的光刻膠中成像各像素之差平方的加權(quán)和間的歐拉距離的 平方和，即
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種EUV光刻掩模優(yōu)化方法，其特征在于，具體步驟為： 步驟101、初始化大小為NXN的目標(biāo)圖形?eITxiv，其中Mjvx〃表示NXN的實(shí) 數(shù)空間；將目標(biāo)函數(shù)D構(gòu)造為D = F+YdRd，其中F為成像保真度函數(shù)，定義為目標(biāo) 圖形與當(dāng)前掩模對(duì)應(yīng)的光刻膠中成像各像素之差平方的加權(quán)和間的歐拉距離的平
方和，^ ，其中π _νχν為NXN的加權(quán)矩 Π e E 陣，n(m，n)為Π 的元素值，為目標(biāo)圖形的像素值，Z(m，n)表示利用標(biāo)量成 像模型計(jì)算當(dāng)前掩模圖形對(duì)應(yīng)的光刻膠中成像的像素值；Rd為掩模罰函數(shù)，定義為
，Yd為罰函數(shù)的權(quán)重因子，n ^na分別 為掩模反射層和吸收層的電場(chǎng)強(qiáng)度反射系數(shù)，MeRjvxjv為NXN的掩模圖形，M(m，η)為M的 像素值； #3娶ini您νυν的士汰図報(bào)玄敝拓陳PkJsti始仆士 .
其中，m，n=l，2，…·，N;p，q=l，2，…·，NWM;WM為N WMXNWM的掩模主體圖形基本模塊， 其像素值為〇或I ; 、WM(p，q)和分別為Θ〗,、WjP Wm?之的像素 值，符號(hào)?表示卷積運(yùn)算；計(jì)算初始主體圖形為，其中Γ (X)為 硬判決函數(shù)； 抱NXN的鋪日ii圖聯(lián)茗救拓陡AS；初始
. 其中，為 Θ;的像素值，eseed> ε D+pixelMXNws/2，pixelM 為掩模面上 的像素單邊尺寸，Nws為掩模輔助圖形基本模塊的單邊尺寸；計(jì)算初始輔助圖形為： =HWs ?Θ〖-1)，其中％為NwsXNws的掩模輔助圖形基本模塊； 基于初始主體圖形M°mi"和初始輔助圖形，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)D相對(duì)于主體圖形系 數(shù)矩陣的梯度矩陣^^^,以及目標(biāo)函數(shù)D相對(duì)于輔助圖形系數(shù)矩陣Θ=的梯度矩陣 ，并將主體圖形系數(shù)矩陣Θ&的優(yōu)化方向矩陣Pl初始化為 ：-，將輔助 圖形系數(shù)矩陣Θ〗的優(yōu)化方向矩陣初始化為# = -VD & ; 步驟103、基于初始化的主體圖形系數(shù)矩陣Θ：^和優(yōu)化方向矩陣,采用共軛梯度法 對(duì)主體圖形系數(shù)矩陣ΘΜ的像素值進(jìn)行1次更新，并在更新后將? M的所有像素值限定在 [〇，1]范圍內(nèi)，其中大于1的像素值設(shè)定為1，小于〇的像素值設(shè)定為〇,介于[〇，1]范圍內(nèi) 的像素值保持不變； 步驟104、計(jì)算主體圖形二元系數(shù)矩陣Ostb= Γ {0 Μ-〇. 5};將NXN的掩模主體圖形構(gòu) 造為噸.,_ =HWm -1};計(jì)算掩模主體圖形仏_中的多邊形個(gè)數(shù)，如果當(dāng)前計(jì)算出 的多邊形個(gè)數(shù)和上次循環(huán)相比沒有變化，則進(jìn)入步驟106,否則進(jìn)入步驟105 ; 步驟105、將主體圖形系數(shù)矩陣ΘΜ的值恢復(fù)為本次循環(huán)進(jìn)入步驟103之前的值，基于 初始化的主體圖形系數(shù)矩陣Θ&和優(yōu)化方向矩陣，并采用改進(jìn)的共軛梯度法和循環(huán)方 式對(duì)對(duì)應(yīng)于掩模主體圖形邊緣的系數(shù)矩陣Om的像素值進(jìn)行迭代更新，直至當(dāng)前主體圖形 的邊緣不再變化為止；且每次迭代中將矩陣ΘΜ的所有像素值限定在[0, 1]范圍內(nèi)，其中大 于1的像素值設(shè)定為1，小于〇的像素值設(shè)定為〇,介于[〇, 1]范圍內(nèi)的像素值保持不變；并 計(jì)算主體圖形二元系數(shù)矩陣Qstb= Γ {Θ Μ-〇·5}; 步驟106、基于初始化的輔助圖形系數(shù)矩陣優(yōu)化方向矩陣巧，采用共軛梯度法對(duì)輔 助圖形系數(shù)矩陣?s的像素值進(jìn)行1次更新，并在更新后將所有像素值限定在[〇, 1]范圍 內(nèi)，其中大于1的像素值設(shè)定為1，小于〇的像素值設(shè)定為〇,介于[〇, 1]范圍內(nèi)的像素值保 持不變