[发明专利]基于Abbe矢量成像模型的非理想光刻系统OPC的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Abbe(阿贝)矢量成像模型的非理想光刻系统OPC(光刻邻近校正)的优化方法，属于光刻分辨率增强技术领域。

背景技术

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，这样掩膜图形就复制在晶片上。

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。光学邻近效应校正(optical proximity correctionOPC)是一种重要的光刻分辨率增强技术。OPC通过改变掩膜图形以及在掩膜上添加细小辅助图形的方法，达到提高光刻成像分辨率的目的。

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(numefical aperture NA)，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，光刻系统的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，必须采用基于矢量成像模型的OPC技术，对浸没式光刻系统中的掩膜进行优化。

在实际光刻系统中，存在多种工艺变化因素。一方面，由于加工、装调等因素造成投影系统会对入射光的相位产生一定的影响，进而影响光刻系统的成像质量，使得光刻系统为非理想的光刻系统，该影响主要体现在投影系统的标量像差和偏振像差两个方面。另一方面，由于控制等因素的影响，光刻系统中晶片的实际位置会发生变化，进而导致实际的像面位置(晶片位置)偏离光刻系统理想像面的位置，这种像面偏离的现象体现为光刻系统的像面离焦。在实际像面位置上获得的空间像质量与理想像面处获得的空间像质量相比有较大的差异。为了设计适用于实际光刻系统的OPC优化方案，必须考虑光刻系统中多种工艺变化因素的影响。

相关文献(Journal of Optics，2010，12：045601)针对部分相干成像系统，提出了一种基于梯度的扩大光刻系统焦深的OPC优化方法。但是上述方法具有以下两方面的不足：第一，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。第二，以上方法未考虑光刻系统的标量像差、偏振像差等所带来的影响，从而不适用于非理想光刻系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Abbe矢量成像模型的非理想光刻系统OPC的优化方法。该方法采用矢量模型的OPC技术对掩膜进行优化，其可适用于具有高NA的浸没式光刻系统以及具有低NA的干式光刻系统。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于Abbe矢量成像模型的非理想光刻系统OPC的优化方法，具体步骤为：

步骤101、将掩膜图形M初始化为大小为N×N的目标图形

步骤102、设置初始掩膜图形M上开口部分的透射率为1，阻光区域的透射率为0；设定N×N的变量矩阵Ω：当M(x，y)＝1时，当M(x，y)＝0时，其中M(x，y)表示掩膜图形上各像素点的透射率；

步骤103、将目标函数D构造为理想像面处的成像评价函数D₁与离焦量为f像面处的成像评价函数D₂的线性组合，即D＝ηD₁+(1-η)D₂，其中η∈(0，1)为加权系数；

成像评价函数D₁设定为理想像面上的空间像与经幅度调制后的目标图形之间的欧拉距离的平方，即其中为目标图形的像素值，I_nom(x，y)为当前掩膜对应的理想像面上的空间像的像素值，ω∈(0，1)为调幅系数；

成像评价函数D₂设定为离焦量为f像面上的空间像与经幅度调制后的目标图形之间的欧拉距离的平方，即其中I_off(x，y)为当前掩膜对应的离焦量为f像面上的空间像的像素值；

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，即其中s为预先设定的优化步长，获取对应当前Ω的掩膜图形