一种极紫外光刻掩模优化方法

摘要

本发明提供一种极紫外光刻掩模优化方法，本方法将掩模主体图形和辅助图形分别构造为若干单边尺寸大于或等于预定阈值的基本模块的叠加，将优化目标函数构造为成像保真度函数与掩模罚函数之和。之后本方法基于标量成像模型，采用共轭梯度法和改进的共轭梯度法对极紫外光刻掩模的主体图形和辅助图形进行同步优化，且在每次迭代中确保掩模主体图形和辅助图形之间的最小间距大于或等于预定阈值，并在优化结束后修正掩模图形，去除无法制造的边缘凸起并补偿掩模阴影效应。本方法可同时补偿极紫外光刻系统中的光学邻近效应、杂散光效应、光刻胶效应和掩模阴影效应，并且有效提高优化后掩模的可制造性。

主权项

一种EUV光刻掩模优化方法，其特征在于，具体步骤为：步骤101、初始化大小为N×N的目标图形其中表示N×N的实数空间；将目标函数D构造为D＝F+γ_dR_d，其中F为成像保真度函数，定义为目标图形与当前掩模对应的光刻胶中成像各像素之差平方的加权和间的欧拉距离的平方和，即其中为N×N的加权矩阵，Π(m,n)为Π的元素值，为目标图形的像素值，Z(m,n)表示利用标量成像模型计算当前掩模图形对应的光刻胶中成像的像素值；R_d为掩模罚函数，定义为γ_d为罚函数的权重因子，n_r、n_a分别为掩模反射层和吸收层的电场强度反射系数，为N×N的掩模图形，M(m,n)为M的像素值；步骤102、将N×N的主体图形系数矩阵Θ_M初始化为：其中，m,n＝1,2,...,N；p,q＝1,2,...,N_WM；W_M为N_WM×N_WM的掩模主体图形基本模块，其像素值为0或1；W_M(p,q)和分别为W_M和的像素值，符号表示卷积运算；计算初始主体图形为：其中Γ(x)为硬判决函数；将N×N的辅助图形系数矩阵Θ_S初始化为：其中，为的像素值，ε_seed≥ε_D+pixel_M×N_WS/2，pixel_M为掩模面上的像素单边尺寸，N_WS为掩模辅助图形基本模块的单边尺寸；计算初始辅助图形为：其中W_S为N_WS×N_WS的掩模辅助图形基本模块；基于初始主体图形和初始辅助图形计算目标函数D相对于主体图形系数矩阵的梯度矩阵以及目标函数D相对于辅助图形系数矩阵的梯度矩阵并将主体图形系数矩阵的优化方向矩阵初始化为：将辅助图形系数矩阵的优化方向矩阵初始化为步骤103、基于初始化的主体图形系数矩阵和优化方向矩阵采用共轭梯度法对主体图形系数矩阵Θ_M的像素值进行1次更新，并在更新后将Θ_M的所有像素值限定在[0,1]范围内，其中大于1的像素值设定为1，小于0的像素值设定为0，介于[0,1]范围内的像素值保持不变；步骤104、计算主体图形二元系数矩阵Θ_Mb＝Γ{Θ_M‑0.5}；将N×N的掩模主体图形构造为计算掩模主体图形M_b,main中的多边形个数，如果当前计算出的多边形个数和上次循环相比没有变化，则进入步骤106，否则进入步骤105；步骤105、将主体图形系数矩阵Θ_M的值恢复为本次循环进入步骤103之前的值，基于初始化的主体图形系数矩阵和优化方向矩阵并采用改进的共轭梯度法和循环方式对对应于掩模主体图形边缘的系数矩阵Θ_M的像素值进行迭代更新，直至当前主体图形的边缘不再变化为止；且每次迭代中将矩阵Θ_M的所有像素值限定在[0,1]范围内，其中大于1的像素值设定为1，小于0的像素值设定为0，介于[0,1]范围内的像素值保持不变；并计算主体图形二元系数矩阵Θ_Mb＝Γ{Θ_M‑0.5}；步骤106、基于初始化的辅助图形系数矩阵优化方向矩阵采用共轭梯度法对辅助图形系数矩阵Θ_S的像素值进行1次更新，并在更新后将所有像素值限定在[0,1]范围内，其中大于1的像素值设定为1，小于0的像素值设定为0，介于[0,1]范围内的像素值保持不变；并将Θ_S修正为：计算辅助图形二元系数矩阵Θ_Sb＝Γ{Θ_S‑0.5}；步骤107、计算当前二元掩模图形并计算当前二元掩模图形M_b所对应的成像保真度函数F；当F小于预定阈值ε_F或者更新掩模系数矩阵Θ_M和Θ_S的次数达到预定上限值时，进入步骤108，否则返回步骤103；步骤108、终止优化，并将当前二元掩模图形M_b确定为经过优化后的掩模图形，并修正该掩模图形中的无法制造的边缘凸起；步骤109、对步骤108所得到的掩模图形进行掩模阴影效应补偿，得到最终的掩模优化结果；所述步骤109中对步骤108所得到的掩模图形进行掩模阴影效应补偿的具体步骤为：步骤701、在EUV光刻机环形扇区曝光场内设定坐标系，其中原点处于曝光场中心位置，y轴正方向指向环形扇区曝光场的圆心，x轴与y轴垂直，且从x轴正方向旋转90°至y轴正方向为逆时针方向；步骤702、针对掩模上的某个图形边缘，计算该边缘对应的参数α_s，即：其中α′_s为该掩模图形边缘的方位角，W为环形扇区曝光场的宽度，F为环形扇区曝光场的开口角；x为该掩模图形边缘所处曝光场位置的x轴坐标；步骤703、计算该掩模图形边缘对应的掩模阴影宽度B_s，当α_s≥90°时，当α_s＜90°时，其中B_{max_near}为距离光源较近的图形边缘的最大阴影宽度，B_{max_far}为距离光源较远的图形边缘的最大阴影宽度，n_s为修正因子；步骤704、将该掩模图形边缘向外扩展宽度B_s；步骤705、判断是否已经修正了所有掩模图形边缘，若是，则将当前掩模图形作为补偿了掩模阴影效应之后的掩模图形，否则返回步骤702。