[发明专利]一种数字掩模投影光刻优化方法及系统

权利要求书

1.一种数字掩模投影光刻优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立以数字掩模的复振幅分布的矩阵表达式，构建数字掩模投影光刻成像模型；所述数字掩模投影光刻成像模型包括光学模型和光刻胶的化学模型；

所述数字掩模由振幅空间光调制器生成，所述数字掩模的复振幅透过率m(x,y)表示为：

式中，a_m,n(x-md_x,y-nd_y)表示像素点(m,n)上的光场调制，且经归一化后其振幅为0到1的任意实数，位相为0或π；u(x-md_x,y-nd_y)表示像素点(m,n)上复振幅透过率，u函数为矩形函数；d_x、d_y分别表示像素排列x方向的周期和y方向的周期；

在建立所述以数字掩模的复振幅分布的矩阵表达式时，其表达式为：

式中，为数字掩模的复振幅透过率m(x,y)的离散矩阵形式，为a_m,n(x-md_x,y-nd_y)的矩阵表达形式，core为u(x-md_x,y-nd_y)的离散表达形式，代表对数字掩模单个像素的抽样矩阵；表示克罗内克积；

则以所述数字掩模复振幅透过率的离散矩阵建立数字掩模投影光刻成像模型的光学模型，其表达公式如下：

则生成的光刻图案Z表示为：

式中，T{M}表示光刻正向系统，表示接收数字掩膜M得到的光刻图形；h_p表示x、y、z偏振方向上的点扩散函数；

建立以数字掩模为变量的关于图形保真度的代价函数F；

给定二元的目标图形并对所述数字掩模投影光刻成像模型进行数字掩模反演计算，基于所述代价函数F计算对于数字掩模的梯度，对所述数字掩模投影光刻成像模型进行迭代优化，得到数字掩模M；其中：

所述数字掩模反演计算过程中，对于给定的二元的目标图形寻找一个数字掩模并加载在空间光调制器上使得光刻图案Z∈R ^N×N与目标图形的差距最小，其代价函数F表示为：

式中，N_M为数字掩膜某个方向排列的像素数量；表示F范数的平方；

将所述数字掩模M加载在空间光调制器上，得到与目标图形差距最小的光刻图案Z。

2.根据权利要求1所述的数字掩模投影光刻优化方法，其特征在于，所述光刻胶的化学模型表示为：

式中，a_r为常系数，其值越大sigmoid函数越接近硬阈值函数；t_r为光刻胶阈值；Z(x,y)的值在0到1之间；I(x,y)表示光源成像模型，其表达公式如下：

式中，h_p(x,y)表示x、y、z偏振方向上的点扩散函数，m(x,y)表示数字掩模的复振幅透过率；*表示卷积运算。

3.根据权利要求2所述的数字掩模投影光刻优化方法，其特征在于，所述光源成像模型I(x,y)包括偏振方向上的相干系统光强的线性叠加。

4.根据权利要求1所述的数字掩模投影光刻优化方法，其特征在于，所述数字掩模反演计算过程中，当所述数字掩模只加载灰度振幅，不对相位进行调制时，数字掩模M第i行第j列的像素M_i,j∈[0,1]，其中i,j＝1,2,...,N_M，则有最优化问题：

当所述数字掩模加载灰度振幅，且其位相处于0或者π时，数字掩模M第i行第j列的像素M_i,j∈[-1,1]，其中i,j＝1,2,...,N_M，则有最优化问题：

M_i,j＝cosθ_i,j

其中，θ_i,j∈[-∞,+∞]；式中，θ_i,j表示数字掩模M中第i行第j列的像素M_i,j相应的离散矩阵元素。