一種基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衰減型掩模優(yōu)化方法領(lǐng)域，具體涉及一種基于遺傳算法的光刻衰減型 掩模的優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相移掩模（Phase-Shifting Mask，PSM)是最具前景的投影光刻分辨率增強(qiáng)技術(shù)之 一，其可以實(shí)現(xiàn)面向IOnm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的超衍射極限分辨率成像。其中，衰減型相移掩 模由于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為計(jì)算光刻領(lǐng)域所關(guān)注的重點(diǎn)。
[0003] 理想化的分辨率增強(qiáng)假設(shè)模型指出，若能在投影光刻系統(tǒng)中充分考慮其照明方式 對(duì)衰減型相移掩模造成的影響，則可使系統(tǒng)的分辨率進(jìn)一步獲得提高。然而，現(xiàn)有衰減型相 移掩模的優(yōu)化僅停留于原理的闡述，而未具體地考慮系統(tǒng)所采用的照明方式下的掩模結(jié)構(gòu) 優(yōu)化。
[0004] 遺傳算法是一種模擬自然進(jìn)化選擇過(guò)程的優(yōu)化算法，它直接對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)象進(jìn)行操 作，而不存在函數(shù)求導(dǎo)和連續(xù)性限制，具有內(nèi)在的隱蔽性與全局尋優(yōu)能力，主要包括群體初 始化、編碼、適應(yīng)度計(jì)算、交叉變異和解碼等步驟?？紤]光刻系統(tǒng)具體照明參數(shù)的衰減型相 移掩模結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)眾多，如相移層材料的選取、厚度、多層膜周期等，而極紫外光刻系統(tǒng) 中所需的衰減型相移掩模性能除提高對(duì)比度外、還需要實(shí)現(xiàn)反射率的最大化，且該性能參 數(shù)變化具有嚴(yán)重的非線性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的針對(duì)考慮系統(tǒng)所采用的照明方式下的衰減型相移掩模 結(jié)構(gòu)沒(méi)有具體優(yōu)化方法的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu) 化方法，該方法充分利用了遺傳算法不存在求導(dǎo)以及連續(xù)性限制條件的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)掩模性能 (即最高成像對(duì)比度及反射率）隨其結(jié)構(gòu)參數(shù)呈非線性變化的掩模結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下：
[0007] -種基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu)化方法，其包括如下步驟：
[0008] 步驟一、初始化一種群，其規(guī)模為Pop，種群中的每一個(gè)個(gè)體攜帶了掩模的全部待 優(yōu)化參數(shù)信息，所述待優(yōu)化參數(shù)信息包括掩模的吸收相移層材料、吸收相移層厚度、多層膜 周期厚度，初始化遺傳代數(shù)為Gen作為優(yōu)化的一個(gè)邊界條件；
[0009] 步驟二、利用二進(jìn)制編碼對(duì)種群進(jìn)行編碼，以便后續(xù)的個(gè)體交叉、變異運(yùn)算；
[0010] 步驟三、當(dāng)遺傳代數(shù)i < Gen時(shí)，對(duì)種群進(jìn)行解碼，得到在仿真計(jì)算過(guò)程中可以使 用的十進(jìn)制數(shù)，并利用解碼所得到的包括吸收相移層材料、吸收相移層厚度、多層膜周期厚 度在內(nèi)的優(yōu)化參數(shù)信息數(shù)據(jù)構(gòu)造掩模；
[0011] 步驟四、運(yùn)用Abbe成像原理以及Kirchhoff近似模型進(jìn)行特定照明條件下的掩模 成像計(jì)算，獲得種群中每一個(gè)個(gè)體所對(duì)應(yīng)的掩模的空間像；
[0012] 步驟五、對(duì)步驟四獲得的所有空間像進(jìn)行像質(zhì)評(píng)價(jià)，以其性能表征為適應(yīng)度函數(shù) Fitness，對(duì)任意個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)Fitnessn表示為：
[0014] 式中，Con為空間像對(duì)比度，NILS為空間像規(guī)一化對(duì)數(shù)斜率，R為掩模的透過(guò)率或 反射率；
[0015] 步驟六、獲取本代即第i代中適應(yīng)度函數(shù)Fitness最大的個(gè)體作為本代最佳個(gè)體 進(jìn)行歸檔存儲(chǔ)，同時(shí)根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)大小對(duì)本代中個(gè)體進(jìn)行選擇，其選擇結(jié)果作為父代；
[0016] 步驟七、經(jīng)步驟六選擇所得到的所有個(gè)體進(jìn)行交叉、變異操作獲得子代，即i+1 代，判斷遺傳代數(shù)i是否超過(guò)最大遺傳代數(shù)Gen，若否，則進(jìn)入下一次優(yōu)化；若是，則退出循 環(huán)，結(jié)束優(yōu)化，此時(shí)對(duì)應(yīng)的吸收相移層材料、吸收相移層厚度、多層膜周期厚度即為優(yōu)化后 的最優(yōu)參數(shù)。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：該優(yōu)化方法基于遺傳算法，并協(xié)同考慮投影光刻系統(tǒng)所采 用的照明方式及狀態(tài)，利用優(yōu)化算法平衡不同入射方向的光在掩模圖形亮暗區(qū)域的位相 差，以使在特定照明條件下，投影光刻系統(tǒng)空間像的對(duì)比度最高，實(shí)現(xiàn)最佳成像質(zhì)量的衰減 型掩?？v向結(jié)構(gòu)參數(shù)的獲取。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是典型的透射式衰減型掩模結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2是本發(fā)明基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu)化方法流程圖。
[0020] 圖3是用于極紫外光刻投影系統(tǒng)中的反射式衰減型相移掩模結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖4是光刻投影系統(tǒng)中的二極照明示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 如圖1所示，典型的透射式衰減型掩模結(jié)構(gòu)一般包括由融石英制成的基底10和 Cr (鉻）或者M(jìn)o (鉬）等材料構(gòu)成的吸收層11。吸收層11既調(diào)節(jié)透射光電場(chǎng)矢量的振幅， 同時(shí)又調(diào)節(jié)其位相。一般而言，對(duì)于正入射光束13經(jīng)過(guò)該衰減型掩模后，透過(guò)吸收層（暗 區(qū)）的光線132除振幅相較于透過(guò)亮區(qū)的光線131出現(xiàn)了衰減外，還附加有的位相差。 因此，當(dāng)平行光束入射到掩模上一個(gè)周期（亮區(qū)+暗區(qū)）發(fā)生衍射后，其〇級(jí)會(huì)因?yàn)榈?附加位相差而削弱，±1級(jí)則會(huì)增強(qiáng)。根據(jù)阿貝成像理論，當(dāng)物體的衍射光至少有兩級(jí)次透 過(guò)系統(tǒng)光瞳后便可干涉成像，而根據(jù)干涉理論，當(dāng)兩級(jí)次的光振幅越接近，則其成像對(duì)比度 越高。對(duì)于特定方向的入射光而言，要達(dá)到理論上的最佳成像對(duì)比度，則光線131、132在 明、暗區(qū)的位相差要恰為，同時(shí)對(duì)其振幅透過(guò)率比也有特殊要求。于是，當(dāng)對(duì)于圖1所示 的兩束平行入射光13,14而言，要使理論上達(dá)到最優(yōu)成像質(zhì)量，則需要同時(shí)滿足四個(gè)條件， 即光束131、132的振幅透過(guò)率、位相條件，和光束141、142的振幅透過(guò)率、位相條件。而吸 收層11的自由度僅有兩個(gè)，即材料和厚度。顯然，上述幾乎不可能有解。而對(duì)于光刻系統(tǒng) 中可等效于無(wú)窮入射方向的離軸照明，不可能有解，即衰減型掩模不可能對(duì)所有方向的入 射光均同時(shí)滿足嚴(yán)格的振幅透過(guò)率、位相條件。本發(fā)明僅能通過(guò)優(yōu)化算法，在各個(gè)入射光方 向的振幅透過(guò)率、位相條件間尋求平衡，使得其成像質(zhì)量最優(yōu)化。因此，本發(fā)明基于遺傳算 法，考慮光刻物鏡采用的具體照明方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的衰減型相移掩模結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0024] 如圖2所示，本發(fā)明基于遺傳算法的光刻衰減型掩模的優(yōu)化方法具體實(shí)施過(guò)程如 下：
[0025] 1)初始化一種群，其規(guī)模為Pop，種群中的每一個(gè)個(gè)體攜帶了掩模的全部待優(yōu)化 參數(shù)信息，具體包括掩模的吸