一種極紫外光刻掩模優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種極紫外光刻（extreme ultraviolet lithography，簡稱EUV)掩模 的優化方法，屬于光刻分辨率增強技術領域。
【背景技術】
[0002] 光刻技術是大規模集成電路制造領域的核心技術。目前主流的光刻系統是193nm 的氟化氦（ArF)深紫外（deep ultraviolet lithography,簡稱DUV)光刻系統，隨著光刻技 術節點下移到22nm及以下技術節點，采用13. 5nm光源波長的EUV光刻成為了最有希望替 代DUV光刻的技術之一。由于幾乎所有物質均對13. 5nm左右波長的光波具有強烈的吸收作 用，因此EUV光刻系統必須采用全反射式和非雙遠心的光學結構。上述及其他諸多因素使 得EUV光刻系統具有許多不同于DUV光刻系統的成像現象。影響EUV光刻系統分辨率和成 像質量的因素有很多，其中包括：光學鄰近效應、雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應。 為了提高EUV光刻系統的分辨率和成像質量，必須對以上各種效應進行有效的補償。
[0003] 掩模優化技術是一種重要的光刻分辨率增強技術。它通過修正掩模的主體 圖形（main feature,簡稱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,簡稱SRAF)的方法，調制透過掩模光線的電場強度幅 度，從而提高光刻系統的分辨率和圖形保真度。由前文所述，為了提高EUV光刻系統的分辨 率和圖形保真度，EUV掩模優化技術不僅要能夠補償光學鄰近效應，還應該同時補償雜散光 效應、光刻膠效應和掩模陰影效應。
[0004] 另一方面，EUV光刻掩模由采用多層膜結構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，在優化過程中，掩模圖形需要滿足以下四項重要 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。設邊緣凸起的高度為％，邊緣凸起的兩邊臂長分別為iJP w u，％和 h為閾值。當某邊緣凸起滿足"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，發展一種滿足掩模可制造性約束條件的EUV掩模優化方法，同時補償 光學鄰近效應、雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應是非常必要的。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種EUV掩模優化方法。該方法將掩模主體圖形構造為若干 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矩陣的卷積；掩模輔助圖形可構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矩陣的卷積。整個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光刻系統的標量成像模型，采用共軛梯度法（簡稱"方法1"）對 掩模主體圖形和輔助圖形進行同步優化，并對優化后的掩模進行進一步修正，從而綜合補 償光學鄰近效應、雜散光效應、光刻膠效應和掩模陰影效應。在每次優化迭代中，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] 實現本發明的技術方案如下：
[0008] -種EUV光刻掩模優化方法，具體步驟為：
[0009] 步驟101、初始化大小為NXN的目標圖形Z e ITiv，其中表示NXN的 實數空間；將目標函數D構造為D = F+YdRd,其中F為成像保真度函數，定義為目 標圖形與當前掩模對應的光刻膠中成像各像素之差平方的加權和間的歐拉距離的 平方和，即
【主權項】
1. 一種EUV光刻掩模優化方法，其特征在于，具體步驟為： 步驟101、初始化大小為NXN的目標圖形?eITxiv，其中Mjvx〃表示NXN的實 數空間；將目標函數D構造為D = F+YdRd，其中F為成像保真度函數，定義為目標 圖形與當前掩模對應的光刻膠中成像各像素之差平方的加權和間的歐拉距離的平
方和，^ ，其中π _νχν為NXN的加權矩 Π e E 陣，n(m，n)為Π 的元素值，為目標圖形的像素值，Z(m，n)表示利用標量成 像模型計算當前掩模圖形對應的光刻膠中成像的像素值；Rd為掩模罰函數，定義為
，Yd為罰函數的權重因子，n ^na分別 為掩模反射層和吸收層的電場強度反射系數，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?表示卷積運算；計算初始主體圖形為，其中Γ (X)為 硬判決函數； 抱NXN的鋪日ii圖聯茗救拓陡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，計算目標函數D相對于主體圖形系 數矩陣的梯度矩陣^^^,以及目標函數D相對于輔助圖形系數矩陣Θ=的梯度矩陣 ，并將主體圖形系數矩陣Θ&的優化方向矩陣Pl初始化為 ：-，將輔助 圖形系數矩陣Θ〗的優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矩陣Θ：^和優化方向矩陣,采用共軛梯度法 對主體圖形系數矩陣ΘΜ的像素值進行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，其中大于1的像素值設定為1，小于〇的像素值設定為〇,介于[〇，1]范圍內 的像素值保持不變； 步驟104、計算主體圖形二元系數矩陣Ostb= Γ {0 Μ-〇. 5};將NXN的掩模主體圖形構 造為噸.,_ =HWm -1};計算掩模主體圖形仏_中的多邊形個數，如果當前計算出 的多邊形個數和上次循環相比沒有變化，則進入步驟106,否則進入步驟105 ; 步驟105、將主體圖形系數矩陣ΘΜ的值恢復為本次循環進入步驟103之前的值，基于 初始化的主體圖形系數矩陣Θ&和優化方向矩陣，并采用改進的共軛梯度法和循環方 式對對應于掩模主體圖形邊緣的系數矩陣Om的像素值進行迭代更新，直至當前主體圖形 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，其中大 于1的像素值設定為1，小于〇的像素值設定為〇,介于[〇, 1]范圍內的像素值保持不變；并 計算主體圖形二元系數矩陣Qstb= Γ {Θ Μ-〇·5}; 步驟106、基于初始化的輔助圖形系數矩陣優化方向矩陣巧，采用共軛梯度法對輔 助圖形系數矩陣?s的像素值進行1次更新，并在更新后將所有像素值限定在[〇, 1]范圍 內，其中大于1的像素值設定為1，小于〇的像素值設定為〇,介于[〇, 1]范圍內的像素值保 持不變