[发明专利]基于BFGS拟牛顿-内点算法的光刻机匹配方法

说明书

一种基于BFGS拟牛顿‑内点算法的光刻机匹配方法。本方法以空间像关键尺寸作为描述光刻机成像性能的参数，通过BFGS拟牛顿‑内点算法优化参数化描述的光刻机照明光源以及投影物镜数值孔径，实现光刻机高效率匹配。本发明利用障碍函数为优化问题添加约束，有效地利用了迭代信息，改进了非自由照明系统光刻机的匹配方法，提高了现有方法的匹配精度和效率。适用于具有非自由照明系统的浸没式光刻机之间的匹配。

技术领域

本发明涉及光刻机，特别是一种基于BFGS拟牛顿-内点算法的光刻机匹配方法。

背景技术

光刻工艺是集成电路制造的核心工艺。为降低经济和时间成本，光刻工艺通常在参考光刻机上研发。芯片量产时需将新光刻工艺应用到生产线上。通常一条生产线上有多台光刻机，其型号和供应商都可能有所不同，而且不同型号光刻机的性能一般存在差异。即使相同型号的光刻机由于其硬件指标的微小差异，也可能会导致包括成像质量在内的光刻性能存在较大差异。不同光刻机之间的差异会导致其性能有差异，从而造成工艺转移失败，影响产品的生产效率和良品率。为实现光刻工艺快速转移、扩大产能并提高芯片制造成品率，需要进行光刻机匹配、通过调整产线上光刻机(待匹配光刻机)的可调参数使得待匹配光刻机的成像性能和参考光刻机的成像性能尽可能一致。

常见的光刻机匹配技术有基于关键尺寸(CD，criticaldimension)测量的匹配技术、基于光刻胶模型的匹配技术，以及基于光学模型的匹配技术。前两种技术需要用到硅片上的CD数据来表征两个光刻机之间的成像性能差异，并计算用于匹配的可调参数的灵敏度信息，实现光刻机匹配。为保证匹配精度，需要在多种条件(例如多种照明模式、多种掩模图形、多个图形周期、多个曝光剂量、多个离焦位置)下分别对CD进行重复多次测量，耗费大量的光刻时间和测量时间。基于光学模型的匹配技术(在先技术1，Yuan He,Erik ByersandScott Light et al,Simulation-based pattern matching using scanner metrologyand design data to reduce reliance on CD metrology,Proc.SPIE.2010(7640):429-438)利用光刻机光学模型进行可调参数灵敏度计算，不需要进行耗时的CD测量，避免了测量噪声和光刻胶模型标定误差对匹配精度的影响，既准确又快速，当光刻机是引起图形不匹配的主要影响因素时，具有较高的匹配精度，是高端芯片生产中常用的技术。可调参数包括光源、投影物镜数值孔径和投影物镜波像差等。其中光源自由度较高，是光刻机匹配中进行调整的主要参数。现有技术采用牛顿法或最小二乘法对光源进行了优化以实现光刻机的匹配(在先技术2，Yuan He,AlexanderSerebryakov and Scott Light et al,A Study onthe Automation of Scanner Matching,Proc.SPIE.7973,79731H(2013)；在先技术3，李思坤，茅言杰，王向朝，杨朝兴，光刻机匹配方法，CN108170006A；在先技术4,DonisG.Flagello,Bernd Geh,Robert Sochaetal,Understanding illumination effects forcontrol of optical proximity effects(OPE)Optical microlithography XXI.SPIE,2008(6924):644–658；在先技术5，Tilmann Heil,Paul Graupner,Reiner Garreiset al,Predictive modeling of advanced illumination pupils used as imagingenhancement for low k1 applications,Optical microlithography XVII.SPIE,2004(5377):344–356)。实际上，通过调整光刻机光源来实现匹配的过程中，光源的参数只能在有限的范围内进行调整，而前叙技术所用到的牛顿法或最小二乘法通常用于求解无约束优化问题，在算法迭代时存在信息丢失的可能，影响迭代速度。

发明内容