二元化方法和自由形式的掩模优化流程与流程

本文的描述总体上涉及掩模制造和图案化过程。更特别地，涉及一种用于确定设计布局的图案形成装置图案的设备或方法。

背景技术：

1、光刻投影设备可以用于例如集成电路(ic)的制造中。在这种情况下，图案形成装置(例如掩模)可以包含或提供对应于ic的单个层(“设计布局”)的图案，并且可以通过诸如通过图案形成装置上的图案照射目标部分的方法将该图案转印到已经涂覆有辐射敏感材料(“抗蚀剂”)层的衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或更多个管芯)上。通常，单个衬底包含多个相邻目标部分，由光刻投影设备将图案连续转印到所述多个相邻目标部分，一次转印到一个目标部分。在一种光刻投影设备中，整个图案形成装置上的图案一次转印到一个目标部分上；这种设备通常被称为步进器。在替代的设备(通常被称为步进和扫描设备)中，投影束在给定的参考方向(“扫描”方向)上在图案形成装置上进行扫描，同时沿与该参考方向平行或反向平行地移动衬底。图案形成装置上的图案的不同部分被逐渐转印到一个目标部分上。由于光刻投影设备通常会具有一减小比m(例如，4)，所以衬底移动的速度f将是投影束扫描图案形成装置的速度的1/m。可以例如从us 6046792中收集关于本文描述的光刻设备的更多信息，该文献通过引用并入本文。

2、在将图案从图案形成装置转印到衬底之前，衬底可以经历各种工序，例如涂底料、涂覆抗蚀剂和软烘烤。在曝光之后，衬底可以经历其它工序(“曝光后工序”)，例如曝光后烘烤(peb)、显影、硬烘烤和转印的图案的测量/检查。这一系列工序用作制作器件的单个层(例如ic)的基础。然后，衬底可以经历多种过程，例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，这些过程都旨在完成器件的单层。如果器件中需要多个层，则针对每一层重复整个过程或其变型。最终，在衬底上的每个目标部分中都会出现一器件。然后，通过诸如切割或锯切等技术将这些器件彼此分离开，由此，可以将单独的器件安装在载体上、连接到引脚等。

3、因此，制造诸如半导体器件之类的器件典型地涉及使用数个制造过程来处理衬底(例如半导体晶片)以形成所述器件的各个特征且形成多个层。典型地使用例如沉积、光刻、蚀刻、化学机械抛光和离子注入来制造和处理这些层和特征。可以在衬底上的多个管芯上制造多个器件，并且接着将所述器件分离成单独的器件。这种器件制造过程可以被认为是图案化过程。图案化过程涉及图案化步骤，诸如使用光刻设备中的图案形成装置进行的光学光刻和/或纳米压印光刻，以将图案形成装置上的图案转印至衬底，并且典型地但可选地，涉及一个或更多个相关的图案处理步骤，诸如通过显影设备进行的抗蚀剂显影、使用焙烤工具焙烤衬底、使用蚀刻设备蚀刻图案等。

4、如上所述，光刻是器件(诸如ic)制造中的中心步骤，其中，在衬底上形成的图案限定了器件的功能元件，例如微处理器、存储芯片等。类似的光刻技术也用于形成平板显示器、微机电系统(mems)和其它器件。

5、随着半导体制造工艺的不断发展，功能元件的尺寸不断减小，而每个器件的功能元件(例如晶体管)的数量已经稳定地增加了数十年，遵循通常被称为“摩尔定律”的趋势。在当前的技术水平下，使用光刻投影设备制造器件的层，该光刻投影设备使用来自深紫外照射源的照射将设计布局投影到衬底上，从而创建具有远低于100nm(即，小于来自照射源(例如193nm照射源)的辐射的波长的一半)的尺寸的单个功能元件。

6、根据分辨率公式cd＝k1×λ/na(其中，λ是所采用的辐射的波长(当前在大多数情况下为248nm或193nm)，na是光刻投影设备中的投影光学器件的数值孔径，cd是“临界尺寸”——通常是印刷的最小特征尺寸——并且k1是经验分辨率因子)，其中打印了尺寸小于光刻投影设备的经典分辨率极限的特征的该工艺通常被称为低k1光刻术。通常，k1越小，就变得越难以在衬底上再现图案，该图案类似于设计者为了实现特定电功能和/或性能而计划的形状和尺寸。为了克服这些困难，将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备、设计布局、或图案形成装置。这些步骤包括但不限于例如na和光学相干设定的优化、定制的照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局中的光学邻近效应校正(opc，有时也被称为“光学和过程校正”)、或通常限定为“分辨率增强技术”(ret)的其它方法。如本文中所使用的术语“投影光学器件”应被广义地解释为涵盖各种类型的光学系统，例如包括折射式光学器件、反射式光学器件、孔径和反射折射式光学器件。术语“投影光学器件”还可以包括根据这些设计类型中的任一种的操作以共同或单独地引导、成形或控制辐射的投影束的部件。术语“投影光学器件”可以包括光刻投影设备中的任何光学部件，而不管光学部件位于光刻投影设备的光路上的什么位置。投影光学器件可以包括用于在来自源的辐射穿过图案形成装置之前成形、调节和/或投影所述辐射的光学部件，和/或用于在辐射穿过图案形成装置之后成形、调节和/或投影所述辐射的光学部件。投影光学器件通常不包括源和图案形成装置。

技术实现思路

1、根据本公开的实施例，提供了一种用于确定图案形成装置的掩模图案的方法。该方法包括获得：(i)待经过图案化过程印刷在衬底上的目标图案，(ii)图案形成装置的对应于目标图案的初始连续性图像，(iii)被配置成转换初始连续性图像的二元化函数，以及(iv)被配置成根据二元化函数的输出来预测衬底上的图案的处理模型；以及由硬件计算机系统通过基于成本函数迭代地更新初始连续性图像使得成本函数减小，从而产生具有对应于初始连续性图像的掩模图案的二元化图像，其中成本函数确定由处理模型确定的预测图案与目标图案之间的差异。

2、根据实施例，二元化函数是s型(sigmoid)函数、反正切函数、和/或阶跃函数。

3、根据实施例，掩模图案是曲线图案和/或曼哈顿(manhattan)图案。

4、根据实施例，确定曲线图案的每次迭代包括：通过将二元化函数应用于初始连续性图像来产生转换后图像；经由处理模型的模拟来根据转换后图像以预测图案；确定成本函数是否减小；响应于成本函数没有减小，确定成本函数的梯度；以及基于成本函数的梯度来修改对应于初始连续性图像的掩模变量的值和/或修改二元化函数的参数的值，使得成本函数减小。

5、根据实施例，确定成本函数的梯度包括针对二元化函数计算相对于掩模变量的完整梯度，二元化函数包括s型函数、反正切函数、和阶跃函数中的至少一个。

6、根据实施例，修改掩模变量的值和/或修改二元化函数的参数包括：将优化过程应用于成本函数的梯度；识别掩模变量的产生最小梯度值的值和/或识别参数的产生最小梯度值的值；以及将识别出的值分配给掩模变量。

7、根据实施例，掩模变量是初始连续性图像内的像素的强度值。

8、根据实施例，二元化函数的参数包括陡度和阈值。

9、根据实施例，成本函数被最小化。

10、根据实施例，成本函数是边缘位置误差和/或掩模规则检查违反概率。

11、根据实施例，初始连续性图像是包括对应于目标图案的特征和亚分辨率辅助特征的连续透射掩模图像。

12、根据实施例，该方法还包括制造包括对应于二元化图像的结构特征的图案形成装置。

13、根据实施例，该方法还包括由光刻设备使用具有二元化图案的图案形成装置执行图案化步骤，以在衬底上印刷相应的图案。

14、根据实施例，结构特征对应于包括辅助特征和/或轮廓修改的光学邻近效应校正。

15、此外，根据本公开的实施例，还提供了一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读介质，非暂时性计算机可读介质具有在其上记录的指令，所述指令在由计算机执行时实施上述方法。