专利名称：基于广义小波罚函数优化二相位相移掩膜的方法
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(OpticsExpress, 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VR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NXN的矩阵Mtl，Mtl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NXN的矩阵M18tl,M18tl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Mtl和虬8(1，获取具有可导特性的M。和M .
1V1180 ’步骤103、求解M0及M18tl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Rtl,根据M18tl对应的高频分量求解小波罚函数为R18tl ；步骤104、将二相位PSM的广义小波罚函数定义为Rtl和I^18tl的线性组合，即R = YoW18ClIVl,其中Y。和Y18q分别为Rq和!V)的权重系数，并求取广义小波罚函数R的梯度矩阵VR ；步骤105、利用VR和R，基于现有的掩膜优化目标函数，对二相位PSM进行优化。本发明设定二相位PSM 0°相位开口的透射率为1，180°相位开口的透射率为-1，阻光部分的透射率为0 ；将二相位PSM图形表示为NXN的矩阵M，矩阵M的元素值为二相位PSM图形上各像素点对应的透射率；所述矩阵Mtl表示为M0 = Γ {M}(1)所述矩阵M18tl表示为M180 = Γ {-1ΧΜ} (2)其中，Γ {χ}是硬判决函数，
, χ>0Γ{χ}= <本发明所述利用sigmoid函数近似Mtl和M18tl为令Γ{χ} κ sigmoidjx} = ~―^--
exp(-ax + atr)取tr = 0，则(1)式和⑵式分别近似为M0 ^ Sig(M) = —(二M)(3)M180^sig{-lxM} = —(4)有益效果本发明通过分离二相位PSM 0°及180°相位开口部分对应的图形Mtl和M18tl ；并利用M0和M18tl所对应的小波罚函数Rtl和R18tl获取二相位PSM的广义小波罚函数R，利用R对二相位PSM进行优化，有效降低掩膜的复杂度及制造成本。同时本发明利用广义小波罚函数法对0°及180°相位开口图形分别进行独立处理和表征，因此不会使优化后掩膜中的0° 及180°相位开口相互远离，从而保留了二相位PSM的相位调制优势。
图1为本发明基于广义小波罚函数优化二相位PSM的方法的流程图。图2为初始二相位PSM及其对应的光刻胶中成像的示意图。图3为在不使用广义小波罚函数法的情况下，优化的二相位PSM及其对应的光刻胶中成像的示意图。图4为使用广义小波罚函数法优化的二相位PSM及其对应的光刻胶中成像的示意图。
具体实施例方式下面结合附图进一步对本发明进行详细说明。本发明思想为对二相位PSM 0°及180°相位开口部分对应的图形进行分离，分别计算0°及180°相位开口图形所对应的一阶Haar小波变换的高频分量，根据以上计算的高频分量建立广义小波罚函数R，利用R与现有的优化目标函数相结合，对二相位PSM进行优化。如图1所示，基于广义小波罚函数优化二相位相移掩膜的方法，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NXN的矩阵Mtl，Mtl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NXN的矩阵M18tl,M18tl对应180°相位开口部分的元素值为1，其余部分元素值为0。本实施例中Mtl和M18tl可具体表述为设定二相位PSM0。相位开口对应的透射率为1，180°相位开口对应的透射率为-1，阻光部分对应的透射率为0。将二相位PSM图形表示为NXN的矩阵M，矩阵M的元素值为二相位PSM图形上各像素点对应的透射率，即M对应0°相位开口的元素值为1，M对应180°相位开口的元素值为-1，M对应阻光部分的元素值为0。则矩阵Mtl可表示为
权利要求
1.一种基于广义小波函数优化相移掩膜的方法，其特征在于，具体步骤为步骤101、分离二相位相移掩膜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NXN的矩阵Mtl，Mtl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NXN的矩阵M18tl,M18tl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Mtl和M18tl,获取具有可导特性的Mtl和M18tl ； 步骤103、求解M0及M18tl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Rtl,根据M18tl对应的高频分量求解小波罚函数为R18tl ；步骤104、将二相位PSM的广义小波罚函数定义为Rtl和R18tl的线性组合，即R = YoW18ClIVl,其中Y。和Y18q分别为Rq和!V1的权重系数，并求取广义小波罚函数R的梯度矩阵VR ；步骤105、利用VR和R，基于现有的掩膜优化目标函数，对二相位PSM进行优化。
2.根据权利要求1所述的基于广义小波函数优化相移掩膜的方法，其特征在于，设定二相位PSM0。相位开口的透射率为1，180°相位开口的透射率为-1，阻光部分的透射率为 0 ；将二相位PSM图形表示为NXN的矩阵M，矩阵M的元素值为二相位PSM图形上各像素点对应的透射率；所述矩阵M0表示为M0 = Γ {Μ}(1)所述矩阵M18tl表示为M180 = Γ {-1ΧΜ}(2)其中，Γ {χ}是硬判决函数，
3.根据权利要求2所述的基于广义小波函数优化相移掩膜的方法，其特征在于，所述利用sigmoid函数近似Mtl和M18tl为令
全文摘要
本发明提供一种基于广义小波函数优化相移掩膜的方法，该方法通过分离二相位PSM 0°及180°相位开口部分对应的图形M0和M180；并利用M0和M180对应的小波罚函数为R0和R180获取二相位PSM的广义小波罚函数R，利用R对二相位PSM进行优化，有效降低掩膜的复杂度及制造成本。同时本发明广义小波罚函数法对0°及180°相位开口图形分别进行独立处理和表征，因此不会使优化后掩膜中的0°及180°相位开口相互远离，从而保留了二相位PSM的相位调制优势。
文档编号G03F1/00GK102289146SQ20111027247
公开日2011年12月21日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者李艳秋, 董立松, 马旭 申请人:北京理工大学