极紫外光刻掩模缺陷的补偿方法

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种极紫外光刻掩模缺陷的补偿方法。

背景技术：

1、光刻技术是半导体制造中的一种大规模生产技术，极紫外掩模是极紫外光刻机中的核心部件，主要由钼、硅交替排列的多层膜和吸收层组成。极紫外掩模取代了传统深紫外光刻的透明-不透明结构，因而面临着新的缺陷问题。例如：1纳米凸起或凹陷的多层膜形变将影响硅片上的成像；当微粒埋藏于多层膜内部，或多层膜的衬底上存在凸起和凹陷时都无法进行无损修复；难以制备同时满足大规模和高质量的极紫外掩模版。因此，提高极紫外掩模质量的补偿技术具有重要意义。现有的掩模补偿方法无法同时对掩模布图进行旋转平移双自由度的补偿。

技术实现思路

1、本发明为解决现有的掩模补偿方法无法同时对掩模布图进行旋转平移双自由度的补偿的问题，提供一种极紫外光刻掩模缺陷的补偿方法，能够对掩模布图进行旋转平移双自由度的补偿，相对于现有的补偿方法，降低了对缺陷数量和缺陷大小的限制。

2、本发明提供的极紫外光刻掩模缺陷的补偿方法，具体包括如下步骤：

3、s1：利用掩模布图计算掩模坯料的缺陷的平移范围和影响范围；

4、s2：在缺陷的影响范围内，将对掩模布图的布图图形分别进行等距收缩操作和等距扩张操作所获得的操作结果相加，获得缺陷的总隐蔽区域；

5、s3：利用求解器对总隐蔽区域进行计算，实现对掩模坯料的缺陷补偿。

6、优选地，步骤s1具体包括如下步骤：

7、s11：根据极紫外光刻设备计算掩模布图的光刻设备约束：

8、

9、

10、

11、其中，xmax和ymax分别为掩模布图在长度方向和宽度方向上的最大平移尺度约束，x为长度方向，y为宽度方向，θmax为掩模布图的最大旋转角度约束，δx与δy分别为掩模布图在长度方向和宽度方向上的可选平移量，δθ为掩模布图的可选角度量；

12、s12：基于掩模坯料的可写入尺寸和掩模布图的尺寸，通过下式计算掩模布图的图像写入约束：

13、dbx-cos(|δθ|)·dlx-sin(|δθ|)·dly>|2·δx|>0  (4)；

14、dby-sin(|δθ|)·dlx-cos(|δθ|)·dly>|2·δy|>0  (5)；

15、其中，dbx与dby为掩模坯料的可写入区域的长度和宽度，dlx与dly为掩模布图的长度和宽度；

16、s13：将掩模布图的初始位置置于掩模坯料的中心，通过下式计算缺陷的平移范围的尺寸，以缺陷为中心，构建与平移范围相同尺寸的矩形，将矩形顺时针旋转δθ°，并将矩形所覆盖的区域作为缺陷的平移范围：

17、

18、

19、其中，xr为平移范围的长度，yr为平移范围的宽度；

20、s14：根据缺陷的影响尺寸，通过下式计算缺陷的影响半径：

21、hd＝k1·(δcdmax·k2-k3)  (8)；

22、

23、其中，k1，k2，k3均为工艺系数，fwhm为缺陷的半高宽，h为缺陷的高度，μi为缺陷的定位误差，μw为掩模布图的写入误差，δcdmax为掩模布图的制程要求，rs为缺陷的影响半径，hd为计算影响半径的中间变量，无物理含义；

24、s15：将平移范围等距离膨胀rs长度，并将膨胀后的平移范围进行布尔与运算，获得多边形，多边形为缺陷在任意角度和任意平移条件下的影响范围。

25、优选地，在步骤s2中，将位于影响范围的布图图形等距收缩rs长度，获得位于掩模坯料的吸收区中心的隐蔽区域；将位于影响范围的布图图形等距扩张rs长度并进行反转操作，获得位于掩模坯料的反射区中心的隐蔽区域，将位于掩模坯料的吸收区中心和反射区中心的隐蔽区域进行相加操作，获得缺陷的总隐蔽区域。

26、优选地，求解器包括多边形布尔求解器、扫描线求解器或群智能/进化算法求解器。

27、优选地，在步骤s3中，利用多边形布尔求解器对总隐蔽区域进行计算的具体步骤为：

28、s311：通过下式计算当前角度下各缺陷的平移初始位置：

29、xnonshift＝cos(-δθ)·xinitial-sin(-δθ)·yinitial  (10)；

30、ynonshift＝sin(-δθ)·xinitial+cos(-δθ)·yinitial  (11)；

31、其中，xinitial与yinitial为将掩模布图的初始位置置于掩模坯料的中心时，各缺陷映射于掩模布图的坐标，xnonshift与ynonshift为平移初始位置的坐标；

32、s312：将各缺陷的平移初始位置对应映射至隐蔽区域，移动各缺陷的隐蔽区域，使各缺陷的隐蔽区域中的平移初始位置重合于一点，以各缺陷的重合点为中心，利用式(6)-式(7)计算各缺陷的平移范围；

33、s313：将各缺陷的隐蔽区域和平移范围一一进行布尔与计算，判断掩模坯料的各缺陷的隐蔽区域是否计算完成，若是则执行步骤s314，否则执行步骤s315；

34、s314：将缺陷的平移范围内剩余的布图图形进行等距收缩，获得最终的缺陷补偿方案，执行步骤s317；

35、s315：判断所有的搜索角度是否均搜索完成，若是则保留补偿缺陷数量最多的缺陷补偿方案，执行步骤s316，否则在进行最后一次布尔计算前，将各缺陷的隐蔽区域内剩余的布图图形进行等距收缩，并将最后一次布尔计算的次数作为缺陷补偿数量，变换搜索角度，重复步骤s313；

36、s316：将所有搜索角度中具有最大补偿缺陷数量的缺陷补偿方案作为最终的缺陷补偿方案；

37、s317：根据最终的缺陷补偿方案，随机选取经等距收缩后所获得的多边形的一个端点坐标，通过下式计算掩模布图的平移量：

38、δx＝-(cos(δθ)·xp-sin(δθ)·yp)  (12)；

39、δy＝-(sin(δθ)·xp+cos(δθ)·yp)  (13)；

40、其中，(xp，yp)为端点坐标；

41、s318：根据步骤s317的计算结果，将掩模布图沿着掩模坯料的长度方向和宽度方向对应平移δx距离和δy距离。

42、优选地，在步骤s3中，利用扫描线求解器对总隐蔽区域进行计算的具体步骤为：

43、s321：通过下式计算当前角度下各缺陷的平移初始位置：

44、xnonshift＝cos(-δθ)·xinitial-sin(-δθ)·yinitial  (14)；

45、ynonshift＝sin(-δθ)·xinitial+cos(-δθ)·yinitial  (15)；

46、其中，xinitial与yinitial为将掩模布图的初始位置置于掩模坯料的中心时，各缺陷映射于掩模布图的坐标，xnonshift与ynonshift为平移初始位置的坐标；

47、s322：将各缺陷的平移初始位置对应映射至隐蔽区域，移动各缺陷的隐蔽区域，使各缺陷的隐蔽区域中的平移初始位置重合于一点，以各缺陷的重合点为中心，利用式(6)-式(7)计算各缺陷的平移范围；

48、s323：将各缺陷的平移范围内的隐蔽区域均转换为矩形，使用线段树维护沿着掩模布图的宽度方向的活跃边表，且利用叶子节点存储沿着掩模布图的宽度方向的所有离散坐标的边重叠值；

49、s324：沿着掩模布图的长度方向，并基于扫描线算法扫描缺陷的平移范围，若扫描线接触矩形，则将线段树对应叶子节点的边重叠值加一，判断边重叠值与缺陷数量值是否相等，若是则执行步骤s325，否则执行步骤s326；

50、s325：获得当前的边重叠值对应的重叠位置的坐标，执行步骤s328；

51、s326：判断所有的搜索角度是否均搜索完成，若是则执行步骤s327，否则变换搜索角度，重复步骤s324；

52、s327：输出所有搜索角度中具有最大边重叠值的重叠位置的坐标；

53、s328：根据边重叠值对应的重叠位置的坐标，通过下式计算掩模布图的平移量：

54、δx＝-(cos(δθ)·xq-sin(δθ)·yq)  (16)；

55、δy＝-(sin(δθ)·xq+cos(δθ)·yq)  (17)；

56、其中，(xq，yq)为边重叠值对应的重叠位置的坐标；

57、s329：根据步骤s328的计算结果，将掩模布图沿着掩模坯料的长度方向和宽度方向对应平移δx距离和δy距离。

58、优选地，将各缺陷的隐蔽区域均转换为矩形的方法为：隐蔽区域由n个曼哈顿图形构成，获取曼哈顿图形中所有垂直于掩模布图的长度方向的边，并沿着掩模布图的长度方向去除位于曼哈顿图形的两端的两条边，利用剩余的所有边分割曼哈顿图形，获得i*n个矩形。

59、优选地，利用群智能/进化算法求解器对总隐蔽区域进行计算的具体步骤为：

60、s331：通过下式对掩模布图和各缺陷的相对运动进行建模，获得各缺陷映射于掩模布图的新坐标：

61、xend＝cos(-δθ)·(xinitial-δx)-sin(-δθ)·(yinitial-δy)  (18)；

62、yend＝sin(-δθ)·(xinitial-δx)+cos(-δθ)·(yinitial-δy)  (19)；

63、其中，xinitial与yinitial为将掩模布图的初始位置置于掩模坯料的中心时，各缺陷映射于掩模布图的坐标，xend与yend为将掩模布图沿着掩模坯料的长度方向和宽度方向对应平移δx距离和δy距离，并以掩模布图的中心点为基准，逆时针旋转δθ后，各缺陷映射于掩模布图的新坐标；

64、s332：将各缺陷的新坐标和隐蔽区域输入至评价函数程序，评价函数程序对各缺陷的新坐标和隐蔽区域的相交次数进行计数，并将相交次数作为各缺陷的补偿数量；

65、s333：以各缺陷的补偿数量为评价值，利用进化算法或群智能算法对掩模布图的平移距离和掩模布图的旋转角度进行迭代，直至达到预设迭代次数为止；

66、s334：根据步骤s333的迭代结果，将掩模布图沿着掩模坯料的长度方向和宽度方向对应平移δx距离和δy距离。

67、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

68、本发明通过增加掩模布图与各缺陷之间的匹配形式(使用掩模布图旋转自由度时，掩模布图中心区域的缺陷几乎不产生与布图图形产生相对移动，而远离掩模布图中心区域的缺陷与掩模布图将产生较大的相对移动。这种独特的运动机制是传统掩模布图平移补偿方法所不具备的)，提高了对掩模坯料上的各缺陷的补偿概率，且本发明通过生成各缺陷在任意角度和任意平移条件下的影响图形范围，降低了计算量，且实现了对掩模布图进行旋转平移双自由度的补偿，相对于现有的补偿方法，降低了对缺陷数量和缺陷大小的限制。