[发明专利]离焦低敏感度、工艺窗口增强的光源-掩模批量优化方法

说明书

本发明提出一种离焦低敏感度、工艺窗口增强的光源‑掩模批量优化方法，流程为：选择初始光源、掩模图形；建立离焦高保真度目标函数为目标图形与当前光源图形和掩模图形对应的光刻胶中成像之间的欧拉距离的平方；构造离焦低敏感度罚函数项其中I^defocus(β_i)是离焦误差β_i处由矢量成像模型计算得到空间像，β_i为服从均匀分布的随机离焦变量；分别计算目标函数及罚函数的加权解析梯度▽G，即▽G＝▽F+ω▽Y；通过小批量梯度下降法更新并优化光源、掩模。通过该方法优化后的系统，在一定离焦误差范围内获得曝光图形更为均匀和一致的曝光图形，相比传统光源‑掩模优化方法，具有更高的离焦鲁棒性、更大的焦深及工艺窗口。

技术领域

本发明涉及一种离焦低敏感度、工艺窗口增强的光源-掩模批量优化方法，属于集成电路设计、光刻分辨率增强技术领域。

背景技术

光刻工艺是超大规模集成电路制造领域的核心工艺。目前工业界主流的光刻系统的工作波长为193nm。随着技术节点的下移，必须引入分辨率增强技术以提高光刻的成像质量。传统的分辨率增强技术诸如光源—掩模联合优化技术(source mask optimization，简称SMO)通过优化曝光光源和掩模图形，可以修正光学临近效应(optical proximityeffect，简称OPE)、曝光工艺误差所导致的成像畸变、图形偏移、成像质量下降等问题。

然而，传统的理想光刻SMO，例如现有技术(CN 102692814 B，2013.09.11)，仅仅针对名义光刻条件进行优化，即只考虑校正最佳焦平面下由于衍射效应导致的图形误差，没有专门针对离焦情况下的解决方案。在实际曝光过程中，诸如晶圆表面不平整、光刻胶厚度、投影物镜像差、掩模三维效应、热效应都会导致焦点偏移，从而极大的影响成像质量及曝光图形的保真度。因此，在曝光工艺中焦点偏移量必须控制在焦深范围内；同时，随着光刻工艺技术节点的下移，焦深的容限范围将变得越来越小。因此，有必要通过SMO、光学邻近校正(Optical Proximity Correction，简称OPC)等逆向光刻技术(Inverse LithographyTechnology，简称ILT)来进一步放宽实际光刻过程中的离焦误差容限。

现有改善聚焦性能的SMO、OPC方法如下，相关文献(IEEE Transactions on ImageProcessing,2011,20:2856-2864)在ILT优化架构中利用离焦修正项改善一个固定100nm离焦平面下的曝光图形的保真度，但不能保证其它离焦平面下的全局保真度。相关文献(JOPTICS-UK，2010，12:45601-45609)提出了一种基于随机离焦变量的统计优化方法，可补偿优化系统在不同离焦误差变化量下的全局保真度，从而扩大焦深。

然而，上述优化方法均难以直接改善不同离焦平面下曝光图形的均匀性和一致性，因此对离焦误差的补偿能力是有限的，优化系统对焦点偏移的鲁棒性相对较低。同时，上述方法采用梯度下降法(gradient descent，简称GD)或随机梯度下降法(stochasticgradient descent，简称SGD)法进行优化，针对大范围，大样本量的离焦训练集，该方法全局搜索能力受到限制，优化的性能较弱。

发明内容

本发明的目的是在考虑了实际曝光过程中不可避免的离焦问题情况下，提供一种离焦低敏感度、工艺窗口增强的光源-掩模批量优化方法，该方法能够有效补偿光刻系统中不确定的离焦误差。实现本发明的技术解决方案如下：

一种离焦低敏感度、工艺窗口增强的光源-掩模批量优化方法，具体过程为：

步骤一、初始化光源图形和掩模图形；

步骤二、构造优化目标函数G：