一種自適應(yīng)光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自適應(yīng)光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法,達(dá)到優(yōu)化光源圖形，提高光刻系統(tǒng)成像性能，并盡可能降低光源復(fù)雜度的目的。本方法采用序貫最小二乘估計(jì)方法，在每次迭代中采用關(guān)鍵區(qū)域中的一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前光源圖形進(jìn)行更新。在遍歷所有觀測(cè)點(diǎn)后，采用逆向階遞歸最小二乘估計(jì)方法，對(duì)光源圖形進(jìn)行循環(huán)規(guī)則化。采用本方法，如果在光源優(yōu)化結(jié)束后獲得了新增的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，可以直接對(duì)當(dāng)前光源優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行修正，而無(wú)需對(duì)光源進(jìn)行重新優(yōu)化。同時(shí)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)照明交叉系數(shù)矩陣計(jì)算和光源優(yōu)化的并行處理，并可以在降低光源復(fù)雜度的同時(shí)，盡量提高或保持光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量。最后，本發(fā)明采用矢量成像模型，可滿足高NA光刻系統(tǒng)的仿真精度要求。
【專利說(shuō)明】一種自適應(yīng)光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用序貫最小二乘估計(jì)(sequential least square estimator,簡(jiǎn)稱 SELSE)和逆向階遞歸最小二乘估計(jì)(order-recursive least square estimator,簡(jiǎn)稱0RLSE)的自適應(yīng)光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法，屬于光刻分辨率增強(qiáng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的極大規(guī)模集成電路主要采用193nm的ArF深紫外光刻系統(tǒng)進(jìn)行制造，隨著集成電路關(guān)鍵尺寸(critical dimens1n,簡(jiǎn)稱⑶)的不斷減小和集成度的不斷提高,必須采用分辨率增強(qiáng)技術(shù)(resolut1n enhancement technique,簡(jiǎn)稱RET)提高光刻系統(tǒng)的成像分辨率和圖形保真度。光源優(yōu)化(source optimizat1n,簡(jiǎn)稱SO)是一種重要的光刻分辨率增強(qiáng)技術(shù)。SO技術(shù)通過(guò)優(yōu)化光源的光強(qiáng)分布，對(duì)入射掩模的光線的光強(qiáng)和方向進(jìn)行調(diào)制，從而提高全芯片電路圖形中各個(gè)關(guān)鍵區(qū)域(hotspot)所對(duì)應(yīng)的成像性能。其中，關(guān)鍵區(qū)域是指在一定的工藝變化范圍內(nèi)，很難在像平面上保有較高圖形保真度的區(qū)域。全芯片電路圖形中一般會(huì)包含大量的具有不同幾何特征的關(guān)鍵區(qū)域。但是，隨著集成電路關(guān)鍵尺寸的不斷縮小，集成度和整體尺寸的不斷上升，以及具有較高仿真精度的矢量成像模型的引入，現(xiàn)有的SO技術(shù)面臨數(shù)據(jù)處理量和計(jì)算復(fù)雜度大幅增加，以及運(yùn)算效率較低的問(wèn)題。另一方面，近期相關(guān)研究人員采用自由形態(tài)衍射光學(xué)單元(freeform diffract1n opticalelements，簡(jiǎn)稱DOE)和微反射鏡陣列，實(shí)現(xiàn)了像素化的SO技術(shù)。相比傳統(tǒng)的參數(shù)化SO技術(shù)，像素化SO技術(shù)極大的提高了光源優(yōu)化自由度，從而能夠更為有效的提高光刻系統(tǒng)的成像性能。但是采用像素化SO技術(shù)所獲得的光源優(yōu)化結(jié)果往往具有較高的復(fù)雜度，從而降低了光源的可制造性。因此，如何降低優(yōu)化后光源的復(fù)雜度、提高光源的可制造性成為了像素化SO技術(shù)中的重要問(wèn)題之一。
[0003]相關(guān)文獻(xiàn)(OpticsExpress,2014, 22 (12):14180-14198)采用壓縮感知(compressive sensing,簡(jiǎn)稱CS)技術(shù)提出了一種運(yùn)算效率較高的SO方法。該方法在晶片處標(biāo)定若干觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)SO優(yōu)化使這些觀測(cè)點(diǎn)處的成像盡量接近于目標(biāo)圖形，從而提高整個(gè)像面上的成像質(zhì)量。該方法采用的光刻系統(tǒng)空間成像模型為:T = ICC/,其中/為晶片上所有像素點(diǎn)處的空間像光強(qiáng)值組成的向量，J為對(duì)光源圖形進(jìn)行逐行掃描后獲得的向量，稱為光源向量，ICC為照明交叉系數(shù)(illuminat1n cross coefficient,簡(jiǎn)稱ICC)矩陣。該方法需要首先計(jì)算出完整的ICC矩陣，之后根據(jù)上述成像模型，對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化。因此，上述方法具有以下兩方面的不足:第一、在光源優(yōu)化前，該方法必須檢測(cè)出全芯片電路圖形中的所有關(guān)鍵區(qū)域，并針對(duì)所有關(guān)鍵區(qū)域選定觀測(cè)點(diǎn)，之后計(jì)算出對(duì)應(yīng)于所有觀測(cè)點(diǎn)的完整的ICC矩陣。在光源優(yōu)化結(jié)束后，一旦檢測(cè)到新的關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)，原有的光源優(yōu)化結(jié)果對(duì)于新增的關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)將不再是最優(yōu)結(jié)果。因此，我們必須擴(kuò)充原有的ICC矩陣，使其包含新增的關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后重新對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化。因此，新增的關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)將導(dǎo)致大量的重復(fù)優(yōu)化計(jì)算量。第二、ICC矩陣的計(jì)算復(fù)雜度較高、耗時(shí)較長(zhǎng)，而該方法必須在光源優(yōu)化前計(jì)算完整的ICC矩陣，因而無(wú)法使用并行計(jì)算方式同時(shí)進(jìn)行ICC矩陣的計(jì)算和光源的優(yōu)化，從而限制了該算法運(yùn)算效率的進(jìn)一步提升。綜上所述，現(xiàn)有的SO方法無(wú)法根據(jù)新增的關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)，自適應(yīng)的更新已有的光源優(yōu)化結(jié)果，同時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)ICC矩陣計(jì)算和光源優(yōu)化的并行處理，有待進(jìn)一步改進(jìn)。
[0004]另一方面，相關(guān)文獻(xiàn)(AppliedOptics, 2013，52 (18):4200-4211)提出了一種用于降低光源優(yōu)化結(jié)果復(fù)雜度的規(guī)則化方法。該方法在光源優(yōu)化結(jié)束后，首先將所有光強(qiáng)小于預(yù)定閾值的光源像素點(diǎn)置O。之后，循環(huán)遍歷所有光源像素，對(duì)于每一個(gè)光源像素，如果與其相鄰的8個(gè)光源像素中非零像素個(gè)數(shù)少于3個(gè)，則將該光源像素點(diǎn)置O。然而，該方法在降低光源圖形復(fù)雜度的同時(shí)，并未考慮光源簡(jiǎn)化對(duì)光刻系統(tǒng)成像性能的影響。因此，現(xiàn)有的光源規(guī)則化方法在降低光源復(fù)雜度的同時(shí)，很難提高或保持光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量，有待進(jìn)一步改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種采用SELSE和逆向ORLSE的自適應(yīng)光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法，該方法將SO優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為信號(hào)估計(jì)問(wèn)題，從而達(dá)到規(guī)則化光源圖形、降低光源復(fù)雜度的目的。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種自適應(yīng)光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法，具體步驟為:
[0007]步驟101、將光源初始化為大小SNsXNs的光源圖形J，將掩模圖形M和目標(biāo)圖形Z柵格化為NXN的圖形，初始化大小為Ns2XNs2的SELSE協(xié)方差矩陣Σ，初始化噪聲向量的方差σ2，將ICC矩陣初始化為一個(gè)空矩陣，記為ICC，將向量爹初始化為一個(gè)空向量，其中Ns和N為整數(shù)；
[0008]步驟102、對(duì)光源圖形J進(jìn)行從左上至右下的逐行掃描，并將J轉(zhuǎn)化為Ns2X I的光源向量J，J的元素值為光源圖形J的像素值；
[0009]步驟103、計(jì)算每一個(gè)光源像素點(diǎn)(xs，ys)對(duì)應(yīng)的x軸分量等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) 、y軸分量等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和z軸分量等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù);
[0010]步驟104、在晶片上的關(guān)鍵區(qū)域中選擇一個(gè)新的觀測(cè)點(diǎn)(1-M.Jw,),選取向量f中對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)(毛，JU的元素Zs ;計(jì)算對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(XwJw)的ICC矩陣的新的一行記,其大小為?xns2，其中τ為轉(zhuǎn)置操作JfISf7作為最下方的一行補(bǔ)充到當(dāng)前的ICC矩陣中；將Zs作為最后一個(gè)元素補(bǔ)充到當(dāng)前的^向量中；
[0011]步驟105、采用SELSE方法，更新光源向量《7 ；
[0012]步驟106、若在晶片上有新增的觀測(cè)點(diǎn)，則返回步驟104 ;否則進(jìn)入步驟107 ；
[0013]步驟107、采用逆向ORLSE方法，計(jì)算規(guī)則化后的光源向量j ;
[0014]步驟108、對(duì)規(guī)則化后的光源向量/進(jìn)行逆行掃描操作，將j中的各元素值賦給對(duì)應(yīng)的NsXNs的光源圖形的像素點(diǎn)，并將光源圖形上的其他像素點(diǎn)置0，將所獲得的光源圖形記為I，即為優(yōu)化后的光源圖形。
[0015]本發(fā)明所述步驟103計(jì)算光源像素點(diǎn)(xs，ys)對(duì)應(yīng)的等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)H，、Hf*和Η:'.’的具體步驟為:
[0016]設(shè)定光軸的方向?yàn)閦軸,并依據(jù)左手坐標(biāo)系原則建立全局坐標(biāo)系；(α，β, Y)是掩模上全局坐標(biāo)系(X，y，z)進(jìn)行傅里葉變換后的坐標(biāo)系，(α ' , β / , Yi )是晶片上全局坐標(biāo)系(xw，yw，zw)進(jìn)行傅里葉變換后的坐標(biāo)系；
[0017]步驟201、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，計(jì)算NXN的矢量矩陣E；1^ ?每個(gè)元素均等于
l；'r/ , 代表點(diǎn)光源(Xs，ys)發(fā)出光波的電場(chǎng)在全局坐標(biāo)系中的電場(chǎng)矢量；
[0018]步驟202、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，計(jì)算從出瞳前方到出瞳后方的電場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)矩陣,其中Vv-是一個(gè)大小為NXN的矢量矩陣，每一個(gè)元素為3X3的矩陣，可由(α ' ’ β'，)計(jì)算得出；
[0019]步驟203、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，計(jì)算NXN的矢量矩陣VV/= Ey^r,,其中U為光瞳濾波函數(shù)， 的每一個(gè)元素為3Χ I的向量
Y /ψν/
/..1t, ?\T
V:v':: Y '{mjl) ，m, η = 1，...N ;
[0020]步驟204、分別提取γν/中每個(gè)元素的X方向分量n)、y方向分量v，(m,n)和z方向分量V，獲得三個(gè)大小為NXN的標(biāo)量矩陣Vf"、Vf 〃和
Vv< > / ;
[0021]步驟205、由和Y，計(jì)算光源像素點(diǎn)(xs，ys)對(duì)應(yīng)的等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) H:廣、
[0022]本發(fā)明所述步驟104計(jì)算對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)Jt)的ICC矩陣的新的一行的具體步驟為:
[0023]步驟301、將光源圖形J柵格化為NsXNs個(gè)像素，每個(gè)像素作為一個(gè)點(diǎn)光源；
[0024]步驟302、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，獲取該點(diǎn)光源照明時(shí)對(duì)應(yīng)晶片上觀測(cè)點(diǎn)
α?，九)的空間像強(qiáng)度m>\)；
[0025]步驟303、判斷是否已經(jīng)計(jì)算出所有點(diǎn)光源照明時(shí)，對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(4?叉,)的空間像強(qiáng)度，若是，則進(jìn)入步驟304，否則返回步驟302 ；
[0026]步驟304、對(duì)光源圖形J進(jìn)行左上至右下的逐行掃描，并按照掃描順序?qū)⑺悬c(diǎn)光源照明時(shí)，對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)aM.，iu的空間像強(qiáng)度排列為一個(gè)大小為Ixns2的向量,并將其作為對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(U)的ICC矩陣的新的一行。
[0027]本發(fā)明所述步驟105中采用SELSE方法，更新光源向量《7的具體過(guò)程為:


TMCCs
[0028]步驟401、計(jì)算大小為 Ns2Xl 的增益因子:K = —_________________________________________一，將當(dāng)前的 SELSE



CT2+ ICC ElCC^
協(xié)方差矩陣記為Σ [η-l]，將Σ更新為Σ = α—K msTMn^i},其中I為單位矩陣；
[0029]步驟402、將當(dāng)前的光源向量記為1]，將光源向量更新.t......................、/Λ
為:/ = J[?-1]+K(/-1CC ,/[?-1]) I
[0030]步驟403、計(jì)算光源向量J中的最小元素值,并記為min彳J};

? ωσ 如果min{?7丨 <0
[0031]步驟404、將σ更新為:σ = | σ 如果min.丨乃=0，其中代表光源向量


如Ilmin{J丨 >0
J中的最小元素值，ω > I為預(yù)先設(shè)定的放大因子；
[0032]步驟405、若0*1{為乏0,則進(jìn)入步驟106，否則進(jìn)入步驟406 ；



--γ?γ'
[0033]步驟406、計(jì)算大小為Ns2Xl的增益因子K =-=7, ?將Σ更新為


Oj+ICC' EICC'
Σ = <1-K其中I為單位矩陣；
[0034]步驟407、將光源向量更新為:*7 = Ji>—Il+K(rs -1CC^rt-l])，并將J中所有小于O的像素值置為O。
[0035]本發(fā)明所述步驟107中采用逆向ORLSE方法，計(jì)算規(guī)則化后的光源向量j的具體過(guò)程為:
[0036]步驟501、假設(shè)當(dāng)前選擇的觀測(cè)點(diǎn)總數(shù)為K，則當(dāng)前的ICC矩陣的大小為KXNS2，當(dāng)前的向量r的大小為KXi;從大小Sns2XI的光源向量J中找到所有值等于ο的元素，將這些元素從《7中刪除，獲得新的大小為WXI的光源向量J ；將這些元素所對(duì)應(yīng)的ICC矩陣中的列從ICC矩陣中刪除，獲得新的大小為KXW的ICC矩陣，記為ICCs,其中W為光源向量J中所有大于O的元素的個(gè)數(shù)；將循環(huán)次數(shù)變量設(shè)為loop = O ；
[0037]步驟502、確定光源向量J中具有最小值的元素jmin，若丄 <〖》且loop < 10pmax,則進(jìn)入步驟503，否則進(jìn)入步驟507，其中ts和10pmax均為預(yù)先設(shè)定的閾值；
[0038]步驟503、將4從向量J中刪除，獲得大小為(W-1) Xl的光源向量Jf ;將1對(duì)應(yīng)的ICCs矩陣中的一列記為1?4 ,將Ieet從ICCs矩陣中刪除，獲得新的大小為KX (W-1)的ICCs矩陣；
[0039]步驟504、計(jì)算矩陣D = (ICCstICCs)―1，計(jì)算投影矩陣P = HCCs D ICCst，其中I為單位矩陣；
[0040]步驟505、計(jì)算系數(shù):a = max{|Jj}.，^=|| D ICCrICC ICC PZs I2,其中raaxy.7|丨表示向量J中各元素絕對(duì)值的最大值，11.112表示二范數(shù)；
[0041]步驟 506、 將光源向 量 J 更新為:
ΤΓ%鼸---
?7十《X ^=#..^■■■■■ mm上=^^其中^ ^為符號(hào)函數(shù)，將所獲得的 SgnlICC P ICC }x(^2+|iCC P ICC |)
J中所有小于O的像素值置為0，將循環(huán)次數(shù)變量更新為loop+1，并返回步驟502 ；
[0042]步驟507、終止循環(huán)，并將當(dāng)前的光源向量JH己為規(guī)則化后的光源向量j。
[0043]本發(fā)明的有益效果:
[0044]第一，本發(fā)明涉及的SO方法采用SELSE方法對(duì)光源圖形進(jìn)行優(yōu)化。如果在光源優(yōu)化結(jié)束后獲得新增的關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，則無(wú)需對(duì)光源進(jìn)行重新優(yōu)化，而可以采用SELSE方法對(duì)當(dāng)前的光源優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行修正，從而獲得考慮了全部關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)的光源優(yōu)化結(jié)果。
[0045]第二，本發(fā)明采用SELSE方法，可以實(shí)現(xiàn)ICC矩陣計(jì)算和光源優(yōu)化的并行處理，從而為進(jìn)一步提高現(xiàn)有SO技術(shù)的運(yùn)算效率提供了可能途徑。
[0046]第三，本發(fā)明采用逆向ORLSE方法對(duì)光源圖形進(jìn)行規(guī)則化。在每次循環(huán)迭代中，將光源中光強(qiáng)最小的像素點(diǎn)置0，并將由此引入的成像誤差投影到其余光源點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的ICC矩陣的各列上，通過(guò)修正其余光源點(diǎn)的強(qiáng)度，盡量補(bǔ)償由上述光源點(diǎn)置O引起的成像誤差。因此，本發(fā)明中的光源規(guī)則化方法可以在降低光源復(fù)雜度、提高光源可制造性的同時(shí)，盡量提高或保持光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量。
[0047]最后，本發(fā)明利用矢量成像模型描述光刻系統(tǒng)的成像過(guò)程，考慮了電磁場(chǎng)的矢量特性，優(yōu)化后的光源圖形不但適用于小NA的情況，也適用于ΝΑ>0.6的情況，能夠滿足高NA光刻系統(tǒng)的仿真精度要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1為本發(fā)明采用SELSE和逆向ORLSE的自適應(yīng)SO方法的流程圖。
[0049]圖2為點(diǎn)光源發(fā)出的光波經(jīng)掩模、投影系統(tǒng)后在晶片位置上形成空間像的示意圖。
[0050]圖3為晶片上的兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)域不意圖。
[0051]圖4為初始光源圖形，以及針對(duì)第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化后得到的光源圖形。
[0052]圖5為采用圖4中各光源照明時(shí)在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。
[0053]圖6為針對(duì)第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)圖404中光源進(jìn)行進(jìn)一步更新優(yōu)化后得到的光源圖形。
[0054]圖7為采用圖6中各光源照明時(shí)在第一個(gè)和第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。
[0055]圖8為采用本發(fā)明中的SELSE方法對(duì)光源優(yōu)化前后，兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的光刻系統(tǒng)工藝窗口對(duì)比圖。
[0056]圖9為光源規(guī)則化前的光源圖形，以及采用逆向ORLSE方法，進(jìn)行不同循環(huán)次數(shù)規(guī)則化后的光源圖形。
[0057]圖10為采用圖9中各光源照明時(shí)在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。
[0058]圖11為采用圖9中各光源照明時(shí)在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。
[0059]圖12為采用本發(fā)明中的逆向ORLSE方法對(duì)光源進(jìn)行規(guī)則化前后，兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)域所對(duì)應(yīng)的光刻系統(tǒng)工藝窗口對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0060]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0061]本發(fā)明的原理:實(shí)際光刻系統(tǒng)包含離焦、曝光量變化等工藝變化因素。光刻系統(tǒng)對(duì)離焦和曝光量變化的穩(wěn)定性可以用工藝窗口評(píng)價(jià)。工藝窗口的橫軸為焦深(Depth offocus,簡(jiǎn)稱D0F)，表示在成像質(zhì)量可接受的前提下，實(shí)際晶片位置與理想像面之間的最大差距。工藝窗口的縱軸為曝光裕量(Exposure latitude,簡(jiǎn)稱EL),表示在成像質(zhì)量可接受的前提下，可接受的曝光量變化范圍；通常將EL表示為曝光量的變化量占額定曝光量的百分比的形式。工藝窗口的開(kāi)口包含了所有滿足特定制造工藝要求的DOF與EL的對(duì)應(yīng)組合。上述特定的制造工藝要求一般包括對(duì)關(guān)鍵尺寸(⑶)誤差，光刻膠中成像輪廓的側(cè)壁角等參數(shù)的要求。當(dāng)光刻系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的工藝窗口較大時(shí)，則該系統(tǒng)對(duì)離焦和曝光量變化的穩(wěn)定性較高。為了擴(kuò)大光刻系統(tǒng)的工藝窗口，本發(fā)明采用線性信號(hào)估計(jì)模型構(gòu)造SO問(wèn)題，即:
[0062]Zs=lCCJ + nf
[0063]其中戶為目標(biāo)圖形上對(duì)應(yīng)所有觀測(cè)點(diǎn)的像素值所組成的一個(gè)大小為KXl的向量，K為觀測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)；*7為光源向量；ICC為對(duì)應(yīng)所有觀測(cè)點(diǎn)的ICC矩陣，ICC的第i行、第j列的元素代表光源向量J中第j個(gè)點(diǎn)光源照明時(shí)，在第i個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生的空間像強(qiáng)度；Λ為大小為KXl的噪聲向量，用于表征歲與ICC/之間的誤差，可將if中的每個(gè)元素當(dāng)做具有方差σ 2的隨機(jī)變量。采用上述信號(hào)估計(jì)模型，可以使優(yōu)化后光源對(duì)應(yīng)的空間像在晶片處的所有觀測(cè)點(diǎn)上盡量的接近目標(biāo)圖形。當(dāng)空間像接近目標(biāo)圖形時(shí)，空間像分布具有較陡直的側(cè)壁角，從而有利于形成較陡直的光刻膠中成像輪廓的側(cè)壁角；同時(shí)，空間像分布在不同高度的橫截面上對(duì)應(yīng)的線寬差別較小，可減小由曝光量變化導(dǎo)致的CD誤差。因此，將SO問(wèn)題構(gòu)造為上述信號(hào)估計(jì)問(wèn)題可以有效擴(kuò)展光刻系統(tǒng)的工藝窗口。
[0064]另一方面，采用本發(fā)明中的SO方法，如果在光源優(yōu)化結(jié)束后獲得新增的關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，無(wú)需對(duì)光源進(jìn)行重新優(yōu)化，只需采用SELSE方法對(duì)當(dāng)前的光源優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行修正，從而獲得考慮全部關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)的光源優(yōu)化結(jié)果。同時(shí)，本發(fā)明采用SELSE方法，可以實(shí)現(xiàn)ICC矩陣計(jì)算和光源優(yōu)化的并行處理，從而為進(jìn)一步提高現(xiàn)有SO技術(shù)的運(yùn)算效率提供了可能途徑。
[0065]同時(shí)，本發(fā)明中的SO方法在獲得光源優(yōu)化結(jié)果之后，采用逆向ORLSE方法對(duì)光源進(jìn)行規(guī)則化，在每次循環(huán)迭代中，將光源中光強(qiáng)最小的像素點(diǎn)置0，并將由此引入的成像誤差投影到其余光源點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的ICC矩陣的各列上，通過(guò)修正其余光源點(diǎn)的強(qiáng)度，盡量補(bǔ)償由上述光源點(diǎn)置O引起的成像誤差。因此，采用本發(fā)明中的方法對(duì)光源進(jìn)行規(guī)則化，可以在降低光源復(fù)雜度、提高光源可制造性的同時(shí)，盡量提高或保持光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量。
[0066]如圖1所示，本發(fā)明采用SELSE和逆向ORLSE的自適應(yīng)SO方法，具體步驟為:
[0067]步驟101、將光源初始化為大小SNsXNs的光源圖形J，將掩模圖形M和目標(biāo)圖形Z柵格化為NXN的圖形，初始化大小為Ns2 XNs2的SELSE協(xié)方差矩陣Σ，初始化噪聲向量的方差σ2，將ICC矩陣初始化為一個(gè)空矩陣，記為ICC，將向量f初始化為一個(gè)空向量，其中Ns和N為整數(shù)。
[0068]步驟102、對(duì)光源圖形J進(jìn)行從左上至右下的逐行掃描，并將J轉(zhuǎn)化為Ns2X I的光源向量j, i的元素值為光源圖形j的像素值。
[0069]步驟103、計(jì)算每一個(gè)光源像素點(diǎn)(xs，ys)對(duì)應(yīng)的x軸分量等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)H:'、I軸分量等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)Hf和z軸分量等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)0
[0070]本發(fā)明所述步驟103計(jì)算光源像素點(diǎn)(xs，ys)對(duì)應(yīng)的等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)H，、Hf.和11:!的具體步驟為:
[0071]變量預(yù)定義
[0072]如圖2所示，設(shè)定光軸的方向?yàn)閦軸，并依據(jù)左手坐標(biāo)系原則以z軸建立全局坐標(biāo)系(x，y，z);設(shè)部分相干光源面上任一點(diǎn)光源的全局坐標(biāo)為(xs，ys，zs)，由該點(diǎn)光源發(fā)出并入射至掩模的平面波的方向余弦為(as，β3，Y s)，則全局坐標(biāo)與方向余弦之間的關(guān)系為:
[0073]as = X,.NAm,爲(wèi)=Js.NAm, fs=cos[sin4(/￥4? * 扣+兄2)]?
[0074]其中，NAni為投影系統(tǒng)物方數(shù)值孔徑。
[0075]設(shè)掩模上任一點(diǎn)的全局坐標(biāo)為(X，y, z)，基于衍射原理，從掩模入射至投影系統(tǒng)入瞳的平面波的方向余弦為(α，β，Y)，其中(α，β，Y)是掩模(物面)上全局坐標(biāo)系(χ, y, z)進(jìn)行傅里葉變換后的坐標(biāo)系。
[0076]設(shè)晶片(像面)上任一點(diǎn)的全局坐標(biāo)為(xw，yw, zw)，從投影系統(tǒng)出瞳入射至像面的平面波的方向余弦為U’，β’，Υ’)，其中(α’，β’，Y')是晶片(像面)上全局坐標(biāo)系(xw, yw, zw)進(jìn)行傅里葉變換后的坐標(biāo)系。
[0077]全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系:
[0078]建立局部坐標(biāo)系(ei，e||), e I軸為光源發(fā)出光線中TE偏振光的振動(dòng)方向，eN軸為光源發(fā)出光線中TM偏振光的振動(dòng)方向。波矢量為/、.? (α,β.γ)，由波矢量和光軸構(gòu)成的平面稱為入射面，TM偏振光的振動(dòng)方向在入射面內(nèi)，TE偏振光的振動(dòng)方向垂直于入射面。則全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:
\El「 I
[0079]E廣,
,E.pL:」
[0080]其中，Ex、Ey和Ez分別是光源發(fā)出光波的電場(chǎng)在全局坐標(biāo)系中的分量,Ei和Ε| I是光源發(fā)出光波的電場(chǎng)在局部坐標(biāo)系中的分量，轉(zhuǎn)換矩陣T為:
βαγ
PP
「 ?αβγ
[0081]T=—，
P P
O ρ
[0082]其中，ρ=如2 + β2 e
[0083]計(jì)算等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)H:、H廣和H”的具體步驟為:
[0084]步驟201、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，計(jì)算NXN的矢量矩陣，每個(gè)元素均等于W;-'+、-',代表點(diǎn)光源(xs，ys)發(fā)出光波的電場(chǎng)在全局坐標(biāo)系中的電場(chǎng)矢量。如設(shè)點(diǎn)光源(xs, ys)發(fā)出光波的電場(chǎng)在局部坐標(biāo)系中表不為:

I—*-|

j\ j ti> j
[0085]E, ~l ￡ I*
[0086]則該電場(chǎng)在全局坐標(biāo)系中表不為:
[0087]W1'ο
[0088]步驟202、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，計(jì)算從出瞳前方到出瞳后方的電場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)矩陣其中是一個(gè)大小為NXN的矢量矩陣，每一個(gè)元素為3X3的矩陣，可由
(α,，β, , )計(jì)算得出。設(shè)Ο:腐和分別為出瞳前方和后方的電場(chǎng)分布；a, = cos Φ ' sin θ ' , β ' = sin Φ ' sin θ ' , γ ' = cos θ '，即投影系統(tǒng)出瞳入射至像面的平面波的方向余弦(波矢量)為I'?β1,/、., φ '和θ '分別是波矢量的方位角與仰角，則ΕΓ(?,,,)和Ε:Κ,)的關(guān)系式為:
[0089]
If (a',^ = Vv*.—VEP'(a\,) *
[0090]其中，ψ￥*是一個(gè)NXN的矢量矩陣，每個(gè)元素均為一個(gè)3X3的矩陣:
>,2+^ν αψ α；
1-/2I + /
「 π...、 α'β'α'2 + β,2γ,
[0091]Y(m,n)= --^^^^ β m, η = 1，2，...，N。

I + /I — /-
_jyf_ ff
WfJ/
[0092]步驟203、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，計(jì)算NXN的矢量矩陣V^r = ΙΣν'^ (:；Li?fc:；'r/，.1t 中 i<j hj: 一個(gè)元 +素為 3X1 的向:fit
γV y— τ
IνχχΛ,{ηι,n),vxt:r,'(m,η),vxf !'(m,n)j , m,n = l,...N % U 為光睛濾波痛數(shù)，為一'個(gè) #乂.<￥的標(biāo)量矩陣，表示投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑對(duì)衍射頻譜的有限接收能力，即在光瞳內(nèi)部的值為1，光瞳外部的值為O,具體表不如下:
WT il Jf2 + ?ζ2 < I
[0093]? = <Ij h ，
[Oelsewhere
[0094]其中(f，g)為入瞳上歸一化的全局坐標(biāo)。
[0095]步驟204、分別提取V-W中每個(gè)元素的χ方向分量\.’χ:Λ? (m,n)、y方向分量和z方向分量，獲得三個(gè)大小為NXN的標(biāo)量矩陣和
V，*..,。
[0096]步驟205、由和十算光源像素點(diǎn)(xs，ys)對(duì)應(yīng)的等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)H，、和 H，? H;;.、、=-^F '{￥；^?, ρ = x, y, z，其中 nm 為物方介質(zhì)折射率，R 為理想投影系統(tǒng)的縮小倍率，一般為4，F(xiàn)-1O為逆傅里葉變換。
[0097]步驟104、在晶片上的關(guān)鍵區(qū)域中選擇一個(gè)新的觀測(cè)點(diǎn)(屺，凡)，選取向量f中對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)民，瓦)的元素Zs;計(jì)算對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(4.JU的ICC矩陣的新的一行庶“,其大小為I XNS2，其中T為轉(zhuǎn)置操作；將1(.:(廣作為最下方的一行補(bǔ)充到當(dāng)前的ICC矩陣中；將Zs作為最后一個(gè)元素補(bǔ)充到當(dāng)前的$向量中。
[0098]本發(fā)明所述步驟104計(jì)算對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(之，義.)的ICC矩陣的新的一行ICf7的具體步驟為:
[0099]步驟301、將光源圖形J柵格化為NsXNs個(gè)像素，每個(gè)像素作為一個(gè)點(diǎn)光源。
[0100]步驟302、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，獲取該點(diǎn)光源照明時(shí)對(duì)應(yīng)晶片上觀測(cè)點(diǎn)(?.,ν,,)的空間像強(qiáng)度r*+n+(i?,,iU◎首先計(jì)算點(diǎn)光源(xs，ys)照明時(shí)對(duì)應(yīng)晶片上觀測(cè)點(diǎn)
(?t Jv)的電場(chǎng)強(qiáng)度的χ、y和z方向分量:
[0101]
E 廣(-V 天jy =Η/((χ.,.νΙΓ)χ[Β(4 —-? ->v)xM(iK.-XwJw^yJl
ρ = χ, y, z
[0102]其中M是大小為NXN的掩模圖形，B是一大小為NXN的標(biāo)量矩陣，稱為掩模的衍射矩陣，B中每個(gè)元素均為標(biāo)量，根據(jù)Hopkins (霍普金斯)近似，B的每個(gè)元素可表示為:
、--πβχ、 t /2πα^ν.Κι m ι> ? — ο..^ι<η? '_1......、........\ ,、γγ\{._、,.?

^ f ! J — νΛρ\ ~~~~~~~~~~~~~~β~~~~~~~~~~~~~~~~~~β_3] …L2，...，N
ΛA
[0104]上式中pixel表示掩模圖形上單個(gè)像素的邊長(zhǎng)。則晶片上對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(H)
的空間像強(qiáng)度可表示為m，iu= Σ ΙΕΓ?‘υ,.)|;=




P-V.V.1
[0105]步驟303、判斷是否已經(jīng)計(jì)算出所有點(diǎn)光源照明時(shí)，對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(UJ的空間像強(qiáng)度，若是，則進(jìn)入步驟304，否則返回步驟302。
[0106]步驟304、對(duì)光源圖形J進(jìn)行左上至右下的逐行掃描，并按照掃描順序?qū)⑺悬c(diǎn)光源照明時(shí)，對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(4，九)的空間像強(qiáng)度排列為一個(gè)大小為Ixns2的向量,并將其作為對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(UU的ICC矩陣的新的一行。
[0107]步驟105、采用SELSE方法，更新光源向量J ?
[0108]本發(fā)明所述步驟105中采用SELSE方法，更新光源向量Ji的具體過(guò)程為:



vK.
[0109]步驟401、計(jì)算大小為Ns2 X I的增益因子K -——-,將當(dāng)前的SELSE


<J2+ICC.EICC
_
協(xié)方差矩陣記為Σ [η-l]，將Σ更新為Σ = (Ι-K ICC )Σ[?-1.]，其中I為單位矩陣。
[0110]步驟402、將當(dāng)前的光源向量記為1],將光源向量更新為:，7 = J[n -1] + K(zs — ICCs7 J[n — I]) 0
[0111]步驟403、計(jì)算光源向量《7中的最小元素值，并記為。


ωσ 如果 mi η {J} < O
[0112]步驟404、將σ更新為:σ = < σ 如果min{,7} = 0,其中min仍代表光源向量

σ/ω 如果 min{?7}>0
J中的最小元素值，ω > I為預(yù)先設(shè)定的放大因子。
[0113]步驟405、若niin丨K),則進(jìn)入步驟106，否則進(jìn)入步驟406。
[0114]步驟406、計(jì)算大小為Ns2Xl的增益因子K =——f ，將Σ更新為



σ2 ■ K ( ‘ XICC
Σ = 0-K ?^€4/)Σ[?-1〗，其中I為單位矩陣。
[0115]步驟407、將光源向量更新為:中所有小于O的像素值置為O。
[0116]步驟106、若在晶片上有新增的觀測(cè)點(diǎn)，則返回步驟104 ;否則進(jìn)入步驟107。
[0117]步驟107、采用逆向ORLSE方法，計(jì)算規(guī)則化后的光源向量j β
[0118]本發(fā)明所述步驟107中采用逆向ORLSE方法，計(jì)算規(guī)則化后的光源向I?的具體過(guò)程為:
[0119]步驟501、假設(shè)當(dāng)前選擇的觀測(cè)點(diǎn)總數(shù)為K，則當(dāng)前的ICC矩陣的大小為KXNS2，當(dāng)前的向量r的大小為KX I ;從大小為Ns2X I的光源向量J中找到所有值等于O的元素，將這些元素從J中刪除，獲得新的大小為WXi的光源向量《7;將這些元素所對(duì)應(yīng)的ICC矩陣中的列從ICC矩陣中刪除，獲得新的大小為KXW的ICC矩陣，記為ICCs,其中W為光源向量J中所有大于O的元素的個(gè)數(shù)；將循環(huán)次數(shù)變量設(shè)為loop = O。
[0120]步驟502、確定光源向量Ji中具有最小值的元素jmin，若i <K且loop < 10pmax,則進(jìn)入步驟503，否則進(jìn)入步驟507，其中ts和10pmax均為預(yù)先設(shè)定的閾值。
[0121]步驟503、將jmin從向量J中刪除，獲得大小為(W-1) Xl的光源向量J ;將I對(duì)應(yīng)的ICCs矩陣中的一列記為，將:Kt從ICCs矩陣中刪除，獲得新的大小為KX (W-1)的ICCs矩陣。
[0122]步驟504、計(jì)算矩陣D = (ICCstICCT1,計(jì)算投影矩陣P = HCCs D ICCst，其中I為單位矩陣。
[0123]步驟505、計(jì)算系數(shù):? =D ICC<rICC*iCCA'>r |2 ,其中
max{l J|.}表示向量J中各元素絕對(duì)值的最大值，I I.I I2表示二范數(shù)。
[0124]步驟 506、 將光源向量 J 更新為:.1- _^ 臭廣
?DlCCvrICC ICC PZ'
?J + αχ^=I1:——;—=IF—其中sgn{.}為符號(hào)函數(shù)，將所獲得的 SgnPCC P ICC } χ OS2+1ICC P ICC ()
J中所有小于O的像素值置為0，將循環(huán)次數(shù)變量更新為loop+1，并返回步驟502。
[0125]步驟507、終止循環(huán)，并將當(dāng)前的光源向量<!記為規(guī)則化后的光源向量j 0
[0126]本發(fā)明的實(shí)施實(shí)例:
[0127]如圖3所示為晶片上的兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)域示意圖，同時(shí)也是目標(biāo)圖形，白色代表開(kāi)口區(qū)域，黑色代表阻光區(qū)域，其關(guān)鍵尺寸為45nm。其中301所示關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)的線條沿豎直方向，302所示關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)的線條沿水平方向。
[0128]圖4為初始光源圖形，以及針對(duì)第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化后得到的光源圖形。401所示的初始光源為環(huán)形光源；402為針對(duì)第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化后的結(jié)果；403為針對(duì)第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的7個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化后的結(jié)果；404為針對(duì)第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的100個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化后的結(jié)果。
[0129]圖5為采用圖4中各光源照明時(shí)在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。501為采用401所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；502為采用402所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；503為采用403所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；504為采用404所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。
[0130]圖6為針對(duì)第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)圖404中光源進(jìn)行進(jìn)一步更新優(yōu)化后得到的光源圖形。601為針對(duì)第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的I個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)404中光源進(jìn)行進(jìn)一步更新優(yōu)化后的結(jié)果；602為針對(duì)第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的50個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)404中光源進(jìn)行進(jìn)一步更新優(yōu)化后的結(jié)果；603為針對(duì)第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的90個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)404中光源進(jìn)行進(jìn)一步更新優(yōu)化后的結(jié)果；604為針對(duì)第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域上的100個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SELSE方法對(duì)404中光源進(jìn)行進(jìn)一步更新優(yōu)化后的結(jié)果。
[0131]圖7為采用圖6中各光源照明時(shí)在第一個(gè)和第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。701為采用601所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；702為采用601所示光源照明時(shí)，在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；703為采用602所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；704為采用602所示光源照明時(shí)，在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；705為采用603所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；706為采用603所示光源照明時(shí)，在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；707為采用604所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；708為采用604所示光源照明時(shí)，在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。
[0132]圖8為采用本發(fā)明中的SELSE方法對(duì)光源優(yōu)化前后，兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的光刻系統(tǒng)工藝窗口對(duì)比圖。801為采用優(yōu)化前的初始光源照明時(shí)，第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的工藝窗口 ；802為采用本發(fā)明中的SELSE方法對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化后，第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的工藝窗口 ；803為采用優(yōu)化前的初始光源照明時(shí)，第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的工藝窗口 ；804為采用本發(fā)明中的SELSE方法對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化后，第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的工藝窗口。
[0133]圖9為光源規(guī)則化前的光源圖形，以及采用逆向ORLSE方法，進(jìn)行不同循環(huán)次數(shù)規(guī)則化后的光源圖形。901為規(guī)則化前的初始光源圖形，與604所示光源一致；902為經(jīng)過(guò)30次規(guī)則化循環(huán)后獲得的光源圖形；903為經(jīng)過(guò)40次規(guī)則化循環(huán)后獲得的光源圖形；904為經(jīng)過(guò)51次規(guī)則化循環(huán)后獲得的光源圖形。
[0134]圖10為采用圖9中各光源照明時(shí)在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。1001為采用901所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；1002為采用902所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；1003為采用903所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；1004為采用904所示光源照明時(shí)，在第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。
[0135]圖11為采用圖9中各光源照明時(shí)在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。1101為采用901所示光源照明時(shí)，在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；1102為采用902所示光源照明時(shí)，在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；1103為采用903所示光源照明時(shí)，在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像；1104為采用904所示光源照明時(shí)，在第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域處產(chǎn)生的空間像。
[0136]圖12為采用本發(fā)明中的逆向ORLSE方法對(duì)光源進(jìn)行規(guī)則化前后，兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)域所對(duì)應(yīng)的光刻系統(tǒng)工藝窗口對(duì)比圖。1201為采用901中未經(jīng)過(guò)規(guī)則化的光源照明時(shí)，第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的工藝窗口 ； 1202為采用本發(fā)明中的ORLSE方法對(duì)901中的光源進(jìn)行規(guī)則化后，第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的工藝窗口 ；1203為采用901中未經(jīng)過(guò)規(guī)則化的光源照明時(shí)，第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的工藝窗口 ； 1204為采用本發(fā)明中的ORLSE方法對(duì)901中的光源進(jìn)行規(guī)則化后，第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)域?qū)?yīng)的工藝窗口。
[0137]對(duì)比圖4-12可知，本發(fā)明涉及的SO方法具有如下效果:第一、本發(fā)明中的SO方法能夠有效提高不同關(guān)鍵區(qū)域處光刻系統(tǒng)的工藝窗口。第二、采用本發(fā)明中的SO方法對(duì)光源進(jìn)行優(yōu)化后，如果獲得新增的關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，無(wú)需對(duì)光源進(jìn)行重新優(yōu)化，而可以采用SELSE方法對(duì)當(dāng)前的光源優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行修正，從而獲得考慮了全部關(guān)鍵區(qū)域和觀測(cè)點(diǎn)的光源優(yōu)化結(jié)果。第三、采用本發(fā)明中的SO方法，可以實(shí)現(xiàn)ICC矩陣計(jì)算和光源優(yōu)化的并行處理。第四、本發(fā)明涉及的光源規(guī)則化方法可以在降低光源復(fù)雜度、提高光源可制造性的同時(shí)，盡量提高或保持光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量，有效擴(kuò)展不同關(guān)鍵區(qū)域處光刻系統(tǒng)的工藝窗口。第五、本發(fā)明利用矢量成像模型描述光刻系統(tǒng)的成像過(guò)程，優(yōu)化后的光源圖形不但適用于小NA的情況，也適用于ΝΑ>0.6的情況，能夠滿足高NA光刻系統(tǒng)的仿真要求。
[0138]雖然結(jié)合了附圖描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干變形、替換和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)的光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法，其特征在于，具體步驟為: 步驟101、將光源初始化為大小為NsXNs的光源圖形J，將掩模圖形M和目標(biāo)圖形z柵格化為NXN的圖形，初始化大小為Ns2XNs2的序貫最小二乘估計(jì)(sequential leastsquare estimator，簡(jiǎn)稱SELSE)協(xié)方差矩陣Σ，初始化噪聲向量的方差σ2，將ICC矩陣初始化為一個(gè)空矩陣，記為ICC，將向量f初始化為一個(gè)空向量，其中Ns和N為整數(shù)； 步驟102、對(duì)光源圖形J進(jìn)行從左上至右下的逐行掃描，并將J轉(zhuǎn)化為Ns2X I的光源向量*7的元素值為光源圖形J的像素值； 步驟103、計(jì)算每一個(gè)光源像素點(diǎn)(xs，ys)對(duì)應(yīng)的X軸分量等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)H._、y軸分量等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)Hf*和z軸分量等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)Hfi ; 步驟104、在晶片上的關(guān)鍵區(qū)域中選擇一個(gè)新的觀測(cè)點(diǎn)，選取向量Z中對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)U的元素zs;計(jì)算對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(U,,.)的icc矩陣的新的一行TCir，其大小為IXNS2，其中T為轉(zhuǎn)置操作；將|?#作為最下方的一行補(bǔ)充到當(dāng)前的ICC矩陣中；將23作為最后一個(gè)元素補(bǔ)充到當(dāng)前的I向量中； 步驟105、采用SELSE方法，更新光源向量 步驟106、若在晶片上有新增的觀測(cè)點(diǎn)，則返回步驟104 ;否則進(jìn)入步驟107 ； 步驟107、采用逆向階遞歸最小二乘估計(jì)(order-recursive least squareestimator,簡(jiǎn)稱ORLSE)方法,計(jì)算規(guī)則化后的光源向量y; 步驟108、對(duì)規(guī)則化后的光源向量^進(jìn)行逆行掃描操作，將j中的各元素值賦給對(duì)應(yīng)的NsXNs的光源圖形的像素點(diǎn)，并將光源圖形上的其他像素點(diǎn)置0，將所獲得的光源圖形記為?,即為優(yōu)化后的光源圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自適應(yīng)的光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟103計(jì)算光源像素點(diǎn)(xs，ys)對(duì)應(yīng)的等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)Hf4、H:'和通，的具體步驟為: 設(shè)定光軸的方向?yàn)閦軸，并依據(jù)左手坐標(biāo)系原則建立全局坐標(biāo)系；(α, β , y )是掩模上全局坐標(biāo)系(x，y，z)進(jìn)行傅里葉變換后的坐標(biāo)系，(α ' , β / ,Y')是晶片上全局坐標(biāo)系(xw，yw，zw)進(jìn)行傅里葉變換后的坐標(biāo)系； 步驟201、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，計(jì)算NXN的矢量矩陣(若一個(gè)矩陣的所有元素均為矩陣或向量，則稱其為矢量矩陣)，每個(gè)元素均等于孟^ , W'代表點(diǎn)光源(xs，ys)發(fā)出光波的電場(chǎng)在全局坐標(biāo)系中的電場(chǎng)矢量； 步驟202、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，計(jì)算從出瞳前方到出瞳后方的電場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)矩陣V'1.，其中是一個(gè)大小為NXN的矢量矩陣，每一個(gè)元素為3X3的矩陣，可由(α,，β '，Y')計(jì)算得出； 步驟203、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，計(jì)算NXN的矢量矩陣V'…=石V”..，其中U為光瞳濾波函數(shù)，的每一個(gè)元素為3X1的向量^ r*'r/ (///, //), ? Y "^( ///?//), I r/ (/?,// )j ? m, η = I,...N ； 步驟204、分別提?。?^中每個(gè)元素的X方向分量嶺V卜、y方向分量if (λ, λ)和Z方向分量,獲得三個(gè)大小為NXN的標(biāo)量矩陣W+"、￥；*'"和ν，Γ/ ; 步驟205、由ν?Λ% 和計(jì)算光源像素點(diǎn)(Xs，ys)對(duì)應(yīng)的等效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)H:.:.、HnHf4e
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種自適應(yīng)的光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟104計(jì)算對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(U,,.)的ICC矩陣的新的一行ice#的具體步驟為: 步驟301、將光源圖形J柵格化為NsXNs個(gè)像素，每個(gè)像素作為一個(gè)點(diǎn)光源； 步驟302、針對(duì)單個(gè)點(diǎn)光源(xs，ys)，獲取該點(diǎn)光源照明時(shí)對(duì)應(yīng)晶片上觀測(cè)點(diǎn)(.U,,.)的空間像強(qiáng)度ΓΛ(4,λ); 步驟303、判斷是否已經(jīng)計(jì)算出所有點(diǎn)光源照明時(shí)，對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)的空間像強(qiáng)度，若是，則進(jìn)入步驟304，否則返回步驟302 ； 步驟304、對(duì)光源圖形J進(jìn)行左上至右下的逐行掃描，并按照掃描順序?qū)⑺悬c(diǎn)光源照明時(shí),對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(U,.)的空間像強(qiáng)度排列為一個(gè)大小為IXNs2的向量'，并將其作為對(duì)應(yīng)于觀測(cè)點(diǎn)(之5九)的ICC矩陣的新的一行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種自適應(yīng)的光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟105中采用SELSE方法，更新光源向量的具體過(guò)程為: 步驟401、計(jì)算大小為Ns2X I的增益因子K = ^^?，將當(dāng)前的SELSE協(xié)方


σ2 + ICC EICC差矩陣記為Σ [η-1]，將Σ更新為其中I為單位矩陣； 步驟402、將當(dāng)前的光源向量記為辦-1]，將光源向量更新為:J= J[m-1}+κ(^ -1cc'f；'7[? -1])； 步驟403、計(jì)算光源向量J中的最小元素值,并記為m丨rH,T};ωσ 如果 min {?7} < O 步驟404、將σ更新為:σ = * σ 如果min{?7}二O，其中min丨代表光源向量j中σ I ω 如果 min {J\ > O的最小元素值，ω>1為預(yù)先設(shè)定的放大因子； 步驟405、若min |7]>0,則進(jìn)入步驟106，否則進(jìn)入步驟406 ； 步驟406、計(jì)算大小為Ns2 X I的增益因子K = —^—=7:—二:■■，將Σ更新為


<y2+ICC EICCΣ = (Ι—K，其中I為單位矩陣； 步驟407、將光源向量更新為:1]+K(y-1]),并將J中所有小于O的像素值置為O。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種自適應(yīng)的光刻系統(tǒng)光源優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟107中采用逆向ORLSE方法，計(jì)算規(guī)則化后的光源向量夕的具體過(guò)程為: 步驟501、假設(shè)當(dāng)前選擇的觀測(cè)點(diǎn)總數(shù)為K，則當(dāng)前的ICC矩陣的大小為KXNS2，當(dāng)前的向量2'的大小為KX I ;從大小為Ns2X I的光源向量7中找到所有值等于O的元素，將這些元素從》中刪除，獲得新的大小為WXl的光源向量又將這些元素所對(duì)應(yīng)的ICC矩陣中的列從ICC矩陣中刪除，獲得新的大小為KXW的ICC矩陣，記為ICCs,其中W為光源向量/中所有大于O的元素的個(gè)數(shù)；將循環(huán)次數(shù)變量設(shè)為loop = O ； 步驟502、確定光源向量中具有最小值的元素jmin，若jmin〈ts且l00p〈l00pmax，則進(jìn)入步驟503，否則進(jìn)入步驟507，其中ts和10pmax均為預(yù)先設(shè)定的閾值； 步驟503、將jmin從向量J中刪除，獲得大小為(W-1)Xl的光源向量乃將jmin對(duì)應(yīng)的ICCs矩陣中的一列記為匿g'將從ICCs矩陣中刪除，獲得新的大小為KX (W-1)的ICCs矩陣； 步驟504、計(jì)算矩陣D = (ICCstICCT1,計(jì)算投影矩陣P = HCCs D ICCst，其中I為單位矩陣； 步驟 505、計(jì)算系數(shù):β = max I],/]}, β =| D ICC^ICC" ICCi7PZr ||2，其中 max{| J|}表示向量*7中各元素絕對(duì)值的最大值，11.112表示二范數(shù)；


D 1CC ICC ICC P,? -Lfc-耳耍 r A/2 、j念;4lArf-r -S* —/4- /V X_, ^ 少與采OUt)、忖兀源丨口」里/兄研乃:J TU Λ _^_^/- _^ 5共Jsgn{ICC PICC (x(/j3+|ICC PICC |)中sgn{.}為符號(hào)函數(shù)，將所獲得的7中所有小于O的像素值置為0，將循環(huán)次數(shù)變量更新為loop+1，并返回步驟502 ； 步驟507、終止循環(huán)，并將當(dāng)前的光源向量J記為規(guī)則化后的光源向量j ^
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK104133348SQ201410386639
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】馬旭, 高杰, 陳譞博, 李艷秋 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)