本技術(shù)涉及光刻仿真，特別涉及一種光源掩模聯(lián)合優(yōu)化方法、裝置、系統(tǒng)和介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、高數(shù)值孔徑(high-na，high?numerical?aperture)極紫外(euv，extreme?ultra-violet)光刻是未來先導(dǎo)集成電路生產(chǎn)制造工藝流程中一項極為關(guān)鍵，且不可或缺的技術(shù)。

2、在極紫外光刻中，嚴(yán)重的衍射近場(dnf，diffraction?near?field)陰影效應(yīng)及掩模三維效應(yīng)是影響像的一個關(guān)鍵問題。由于該效應(yīng)，導(dǎo)致衍射近場分布在圖形邊緣不對稱，進(jìn)而在通過極紫外光刻的像方遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)后，在像面造成嚴(yán)重的離焦面圖形偏移(pattern?shift)。同時，在不同光源點下，相同掩模版圖的極紫外光刻衍射近場分布存在較大差異。這使得每個光源點下的極紫外光刻衍射近場分布都需要進(jìn)行獨立計算。

3、在衍射近場的計算方面，現(xiàn)有的光刻衍射近場分布計算方法主要包括基爾霍夫近似法、電磁場嚴(yán)格計算法和快速計算方法。基爾霍夫近似法采用標(biāo)量模型，并假定掩模的衍射近場分布可以表示為掩模圖形的二維振幅透過率函數(shù)。盡管基爾霍夫近似法簡單且易于實施，但未考慮掩模的三維效應(yīng)及邊界對光場的影響，同時無法反映不同傾斜入射角度光源對衍射近場分布的影響。因此，基爾霍夫近似法得到的近場分布無法考慮極紫外光刻中的掩模三維效應(yīng)、陰影效應(yīng)問題。相較之下，電磁場嚴(yán)格計算法通過求解麥克斯韋方程組來計算厚掩模的衍射近場。該方法得到的衍射近場結(jié)果在理論上是準(zhǔn)確的。然而，其計算時間過長，導(dǎo)致無法應(yīng)用于大規(guī)模掩模衍射近場分布的計算。

4、與此同時，雜散光(flare)也是影響光刻系統(tǒng)成像的重要效應(yīng)之一。鏡頭表面的粗糙起伏是光學(xué)系統(tǒng)波像差及雜散光的來源，后二者會對光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量造成損害。相比于duv(深紫外光刻，deep?ultraviolet?lithography)光刻(193nm)，極紫外光刻光源的波長是前者的十幾分之一，這意味著雜散光與波像差對極紫外光刻系統(tǒng)的影響是深紫外光刻系統(tǒng)的數(shù)百倍，這對反射鏡頭的加工精度提出了及其嚴(yán)苛的要求，并且需要利用計算光刻的手段對雜散光所帶來的成像降質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)償。

5、另一方面，在28～22nm及以下節(jié)點中，半導(dǎo)體器件的cd(critical?dimension，關(guān)鍵尺寸(特征尺寸))逐步逼近193nm浸沒式光刻機(jī)的分辨率極限，此時必須采用更加有效的計算光刻技術(shù)來提升成像分辨率和工藝窗口。光源-掩模聯(lián)合優(yōu)化(smo，source?maskoptimization)技術(shù)在這樣的行業(yè)背景下應(yīng)運而生。smo組合了so(source?optimization，光源優(yōu)化)和opc(光學(xué)鄰近校正，optical?proximity?correction)兩種技術(shù)，通過聯(lián)合優(yōu)化光源結(jié)構(gòu)和掩模圖案，進(jìn)一步提高了設(shè)計自由度，能夠有效擴(kuò)大關(guān)鍵區(qū)域的工藝窗口。早在2002年，ibm公司的rosenbluth等人就提出了smo的技術(shù)思想，并對光源和掩模的優(yōu)化算法進(jìn)行了初步研究。在此之后，眾多研究者提出了不同的smo優(yōu)化策略和算法。asml公司在其開發(fā)的nxt(浸沒式光刻機(jī)，immersion?lithography)：1950光刻機(jī)中使用了像素化光源，為smo技術(shù)的具體實施提供了硬件平臺。目前，smo技術(shù)已經(jīng)在22nm及以下節(jié)點的集成電路量產(chǎn)中獲得了非常成功的應(yīng)用，現(xiàn)已成為先導(dǎo)工藝中不可或缺的計算光刻技術(shù)。

6、在成像模型方面與光源-掩模聯(lián)合優(yōu)化算法方面，當(dāng)前，大部分光源-掩模聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)相關(guān)研究針對深紫外光刻條件下展開，面向極紫外光刻的光源-掩模聯(lián)合優(yōu)化研究較為有限。在這些光源-掩模聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)中，很少涉及在部分相干照明(pci，partiallycoherent?illumination)條件下的掩模三維效應(yīng)及雜散光對成像造成的影響。同時，這些光源-掩模聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)針對0.33數(shù)值孔徑極紫外光刻系統(tǒng)設(shè)計，對于0.55高數(shù)值孔徑極紫外光刻系統(tǒng)而言，其獨特的投影光學(xué)元件挖孔設(shè)計及變形放大投影系統(tǒng)設(shè)計并沒有得到充分考慮。

7、因此，如何提高高數(shù)值孔徑極紫外光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量，且減少運算時長，是本領(lǐng)域需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，提供該
技術(shù)實現(xiàn)要素：
部分以便以簡要的形式介紹構(gòu)思，這些構(gòu)思將在后面的具體實施方式部分被詳細(xì)描述。該發(fā)明內(nèi)容部分并不旨在標(biāo)識要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保護(hù)的技術(shù)方案的范圍。

2、本技術(shù)的目的在于提供一種光源掩模聯(lián)合優(yōu)化方法、裝置、系統(tǒng)和介質(zhì)，可以提高高數(shù)值孔徑極紫外光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量，且減少運算時長。

3、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)有如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種光源掩模聯(lián)合優(yōu)化方法，包括：

5、將初始掩模圖形輸入預(yù)訓(xùn)練的厚掩模模型，得到所述初始掩模圖形對應(yīng)的當(dāng)前光源點照明下的衍射近場；

6、將所述衍射近場、所述當(dāng)前光源點照明下的光源強(qiáng)度、所述當(dāng)前光源點照明下的點擴(kuò)散函數(shù)、所述當(dāng)前光源點照明下的掩模衍射矩陣和所述當(dāng)前光源點照明下的歸一化因子，輸入阿貝成像模型，得到所述初始掩模圖形對應(yīng)的照明傳遞矩陣；

7、根據(jù)所述照明傳遞矩陣和基準(zhǔn)光源矩陣，利用貝格曼算法計算得到初始光源稀疏系數(shù)，將所述初始光源稀疏系數(shù)絕對值的最小值作為優(yōu)化光源稀疏系數(shù)；

8、根據(jù)所述優(yōu)化光源稀疏系數(shù)和離散余弦函數(shù)的基計算得到優(yōu)化光源圖形；

9、根據(jù)所述初始掩模圖形、光刻膠曝光圖形、目標(biāo)掩模圖形、初始冗余系數(shù)和所述初始掩模圖形對應(yīng)的空間像，利用最速梯度下降算法迭代預(yù)設(shè)次數(shù)，計算所述阿貝成像模型的損失函數(shù)最小值；

10、根據(jù)所述損失函數(shù)梯度的最小值，計算得到優(yōu)化冗余系數(shù)；根據(jù)所述優(yōu)化冗余系數(shù)計算得到優(yōu)化掩模圖形。

11、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)訓(xùn)練的厚掩模模型，具體通過以下步驟訓(xùn)練得到：

12、獲取初始厚掩模模型的訓(xùn)練集，所述訓(xùn)練集包括：已知掩模圖形和對應(yīng)的已知衍射近場；

13、根據(jù)所述已知掩模圖形和所述已知衍射近場，利用最小二乘法計算得到所述初始厚掩模模型的卷積核，確定所述初始厚掩模模型的模型參數(shù)，以得到訓(xùn)練后厚掩模模型。

14、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述將所述衍射近場、所述當(dāng)前光源點照明下的光源強(qiáng)度、所述當(dāng)前光源點照明下的點擴(kuò)散函數(shù)、所述當(dāng)前光源點照明下的掩模衍射矩陣和所述當(dāng)前光源點照明下的歸一化因子，輸入阿貝成像模型，得到所述初始掩模圖形對應(yīng)的照明傳遞矩陣，包括：

15、將雜散光直流模型的總積分散射因子、雜散光的背景直流分量、所述衍射近場、所述當(dāng)前光源點照明下的光源強(qiáng)度、所述當(dāng)前光源點照明下的點擴(kuò)散函數(shù)、所述當(dāng)前光源點照明下的掩模衍射矩陣和所述當(dāng)前光源點照明下的歸一化因子，輸入阿貝成像模型，得到所述初始掩模圖形對應(yīng)的照明傳遞矩陣。

16、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述光刻膠曝光圖形根據(jù)所述初始掩模圖形對應(yīng)的空間像、光刻膠閾值和控制曝光函數(shù)陡峭程度的參數(shù)計算得到。

17、第二方面，本技術(shù)實施例提供了一種光源掩模聯(lián)合優(yōu)化裝置，包括：

18、第一輸入單元，用于將初始掩模圖形輸入預(yù)訓(xùn)練的厚掩模模型，得到所述初始掩模圖形對應(yīng)的當(dāng)前光源點照明下的衍射近場；

19、第二輸入單元，用于將所述衍射近場、所述當(dāng)前光源點照明下的光源強(qiáng)度、所述當(dāng)前光源點照明下的點擴(kuò)散函數(shù)、所述當(dāng)前光源點照明下的掩模衍射矩陣和所述當(dāng)前光源點照明下的歸一化因子，輸入阿貝成像模型，得到所述初始掩模圖形對應(yīng)的照明傳遞矩陣；

20、第一計算單元，用于根據(jù)所述照明傳遞矩陣和基準(zhǔn)光源矩陣，利用貝格曼算法計算得到初始光源稀疏系數(shù)，將所述初始光源稀疏系數(shù)絕對值的最小值作為優(yōu)化光源稀疏系數(shù)；

21、光源優(yōu)化單元，用于根據(jù)所述優(yōu)化光源稀疏系數(shù)和離散余弦函數(shù)的基計算得到優(yōu)化光源圖形；

22、第二計算單元，用于根據(jù)所述初始掩模圖形、光刻膠曝光圖形、目標(biāo)掩模圖形、初始冗余系數(shù)和所述初始掩模圖形對應(yīng)的空間像，利用最速梯度下降算法迭代預(yù)設(shè)次數(shù)，計算所述阿貝成像模型的損失函數(shù)最小值；

23、掩模優(yōu)化單元，用于根據(jù)所述損失函數(shù)梯度的最小值，計算得到優(yōu)化冗余系數(shù)；根據(jù)所述優(yōu)化冗余系數(shù)計算得到優(yōu)化掩模圖形。

24、在一種可能的實現(xiàn)方式中，還包括：

25、獲取單元，用于獲取初始厚掩模模型的訓(xùn)練集，所述訓(xùn)練集包括：已知掩模圖形和對應(yīng)的已知衍射近場；

26、確定單元，用于根據(jù)所述已知掩模圖形和所述已知衍射近場，利用最小二乘法計算得到所述初始厚掩模模型的卷積核，確定所述初始厚掩模模型的模型參數(shù)，以得到訓(xùn)練后厚掩模模型。

27、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二輸入單元，具體用于：

28、將雜散光直流模型的總積分散射因子、雜散光的背景直流分量、所述衍射近場、所述當(dāng)前光源點照明下的光源強(qiáng)度、所述當(dāng)前光源點照明下的點擴(kuò)散函數(shù)、所述當(dāng)前光源點照明下的掩模衍射矩陣和所述當(dāng)前光源點照明下的歸一化因子，輸入阿貝成像模型，得到所述初始掩模圖形對應(yīng)的照明傳遞矩陣。

29、在一種可能的實現(xiàn)方式中，還包括：第三計算單元；

30、所述第三計算單元用于根據(jù)所述初始掩模圖形對應(yīng)的空間像、光刻膠閾值和控制曝光函數(shù)陡峭程度的參數(shù)計算得到所述光刻膠曝光圖形。

31、第三方面，本技術(shù)實施例提供了一種光源掩模聯(lián)合優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

32、存儲器，用于存儲計算機(jī)程序；

33、處理器，用于執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)如上述所述光源掩模聯(lián)合優(yōu)化方法的步驟。

34、第四方面，本技術(shù)實施例提供了一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理執(zhí)行時實現(xiàn)如上述所述光源掩模聯(lián)合優(yōu)化方法的步驟。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)實施例具有以下有益效果：

36、本技術(shù)實施例提供了一種光源掩模聯(lián)合優(yōu)化方法、裝置、系統(tǒng)和介質(zhì)，該方法包括：將初始掩模圖形輸入預(yù)訓(xùn)練的厚掩模模型，得到初始掩模圖形對應(yīng)的當(dāng)前光源點照明下的衍射近場；將衍射近場、當(dāng)前光源點照明下的光源強(qiáng)度、當(dāng)前光源點照明下的點擴(kuò)散函數(shù)、當(dāng)前光源點照明下的掩模衍射矩陣和當(dāng)前光源點照明下的歸一化因子，輸入阿貝成像模型，得到初始掩模圖形對應(yīng)的照明傳遞矩陣；根據(jù)照明傳遞矩陣和基準(zhǔn)光源矩陣，利用貝格曼算法計算得到初始光源稀疏系數(shù)，將初始光源稀疏系數(shù)絕對值的最小值作為優(yōu)化光源稀疏系數(shù)；根據(jù)優(yōu)化光源稀疏系數(shù)和離散余弦函數(shù)的基計算得到優(yōu)化光源圖形；根據(jù)初始掩模圖形、光刻膠曝光圖形、目標(biāo)掩模圖形、初始冗余系數(shù)和初始掩模圖形對應(yīng)的空間像，利用最速梯度下降算法迭代預(yù)設(shè)次數(shù)，計算阿貝成像模型的損失函數(shù)最小值；根據(jù)損失函數(shù)梯度的最小值，計算得到優(yōu)化冗余系數(shù)；根據(jù)優(yōu)化冗余系數(shù)計算得到優(yōu)化掩模圖形。本技術(shù)基于預(yù)訓(xùn)練的厚掩模模型，準(zhǔn)確快速的計算得到衍射近場，確定照明傳遞矩陣，利用基于優(yōu)化光源稀疏系數(shù)的壓縮感知方法，得到優(yōu)化光源圖形，基于最速梯度下降算法，得到優(yōu)化掩模圖形，可以提升光刻系統(tǒng)的成像質(zhì)量，提升運算效率，進(jìn)而提升工藝良率，降低生產(chǎn)成本。