[发明专利]基于广义小波罚函数优化二相位相移掩膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于广义小波罚函数优化二相位相移掩膜的方法，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。光刻掩膜采用透光介质和阻光介质制成，透光部分对光线而言相当于开口。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，这样就将掩膜图形复制在晶片上。

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为显著，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。相移掩膜(phase-shifting mask，PSM)为一种重要的光刻分辨率增强技术。PSM采用透光介质和阻光介质制成，透光部分对光线而言相当于开口。PSM通过预先改变掩膜透光部分(即开口)的拓扑结构和蚀刻深度，调制掩膜出射面电场强度的幅度和相位，以达到提高成像分辨率的目的。

但是，采用PSM技术优化后的掩膜，其制造成本较高，从而导致极大规模集成电路制造整体成本的提高。掩膜制造成本和难度的提高主要源于以下两个方面：第一、PSM技术在掩膜上添加细小的辅助图形，从而增加了掩膜图形的复杂度。第二、为了引入透过光线的相位差，PSM需对某些开口的刻蚀深度进行调整，从而增加了掩膜的制造难度。为了设计实用的光刻掩膜，必须在掩膜优化过程中，采用降低掩膜成本的技术。

相关文献(Optics Express，2007，15：15066～15079)提出了一种降低PSM复杂度的小波罚函数法。通过利用小波函数R及其梯度矩阵对PSM进行优化，从而有效降低四相位PSM的复杂度；具体原理为：在掩膜优化过程中尽量使掩膜上的相邻像素点具有相同的透射率，从而使掩膜上具有相同相位的开口及阻光区域相对集中，最终达到降低掩膜复杂度的目的。但对于二相位PSM(如交替式PSM)，其由0°相位开口、180°相位开口及阻光部分构成。利用现有小波罚函数法对二相位PSM进行优化，会使得0°及180°相位开口互相远离；但是二相位PSM的优势就在于使0°及180°相位开口相互接近，利用不同相位光线的抵消作用增强成像分辨率；因此现有小波罚函数法不适用于二相位PSM。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于广义小波罚函数优化二相位PSM的方法；该方法在保证二相位PSM优势的前提下，能有效降低二相位PSM的复杂度，从而降低二相位PSM的制造成本。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于广义小波函数优化相移掩膜的方法，具体步骤为：

步骤101、分离二相位PSM 0°及180°相位开口部分对应的图形；其中0°相位开口部分对应的图形表示为N×N的矩阵M₀，M₀对应0°相位开口部分的元素值为1，其余部分元素值为0；180°相位开口部分对应的图形表示为N×N的矩阵M₁₈₀，M₁₈₀对应180°相位开口部分的元素值为1，其余部分元素值为0；

步骤102、利用S形曲线sigmoid函数近似M₀和M₁₈₀，获取具有可导特性的M₀和M₁₈₀；

步骤103、求解M₀及M₁₈₀的一阶哈尔Haar小波变换的高频分量，并根据M₀对应的高频分量求解小波罚函数为R₀，根据M₁₈₀对应的高频分量求解小波罚函数为R₁₈₀；

步骤104、将二相位PSM的广义小波罚函数定义为R₀和R₁₈₀的线性组合，即R＝γ₀R₀+γ₁₈₀R₁₈₀，其中γ₀和γ₁₈₀分别为R₀和R₁₈₀的权重系数，并求取广义小波罚函数R的梯度矩阵

步骤105、利用和R，基于现有的掩膜优化目标函数，对二相位PSM进行优化。