OPC光刻模型参数优化方法与流程

本发明属于半导体光刻，特别涉及到一种opc光刻模型(litho model)参数优化方法。

背景技术：

1、随着半导体工艺节点的不断缩小，特别是40nm及以下工艺节点逐渐成为主流产品，opc(optical proximity correction，光学临近效应修正)已成为半导体制程中的不可或缺的一个重要环节。准确的opc模型是进行opc修正的前提条件，而opc光刻模型(lithomodel)又是opc最终resist model(光阻模型)的不可或缺的基础及重要环节，opc光刻模型(litho model)的好坏直接关系到最终的resist model(光阻模型)的成功与否。当前opc光刻模型(litho model)建模主要依赖于opc工程师个人的经验，通过人工对建模参数范围进行预估，然后对相关opc光刻模型(litho model)参数进行适当网格划分，再通过相关优化方法获得光刻(litho)参数的优化解。这样做一方面由于光刻模型(litho model)参数网格划分疏密很难控制，如网格划分太疏可能只能获得局部优化解而不能获得全局优化解，相反如网格划分太密，则整个优化过程又太费时，同时也因包含很多重复无效的优化计算，从而难以快速找到最优解；另一方面参数网格化一般只适合2维参数优化的情况，对于3维及以上维数的参数优化情况由于网格数目呈指数级增长，因而太过于庞大而变得不适用。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种opc光刻模型(litho model)参数优化系统，可以快速、准确地获得opc光刻模型(litho model)建模过程中镜头光学焦点(beam focus，bf)和偏移焦点(defocus start,ds)等参数。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的opc光刻模型(litho model)参数优化方法，其设置参数设置模块、随机方向法模块及精确搜索法模块；

3、所述参数设置模块，用于设置光刻模型(litho model)的目标函数j(u)及参数约束条件和收敛条件；

4、所述随机方向法模块，运用随机方向搜索法找到opc光刻模型(litho model)中的镜头光学焦点(beam focus)和偏移焦点(defocus start)的多个局部极小点附近的初步参数次优组合；

5、所述精确搜索法模块，针对所述随机方向法模块找到的所述次优参数组合，采用精确搜索法最终获得opc光刻模型(litho model)的镜头光学焦点(beam focus)和偏移焦点(defocus start)最优参数组合。

6、较佳的，光刻模型的目标函数j(u)为：

7、

8、t(xi，yi，bf，ds)是通过光学成像模型预估出的cd值，cd(xi，yi)是通过实际光刻系统曝光后的测量校准cd值，wti是权重系数，其值越大说明该cd值越重要，n是所有特征图案的个数；

9、opc光刻模型的目标函数j(u)的参数约束条件为：

10、gj(u)≤0，j∈i；

11、g1(u)＝a1-bf，g2(u)＝bf-b1；

12、g3(u)＝a2-ds，g4(u)＝ds-b2；

13、a1为bf下限值，b1为bf上限值，a2为ds下限值，b2为ds上限值，即a1≦bf≦b1，a2≦ds≦b2；a1、b1、a2、b2由光刻机透镜投影系统和光刻胶厚度确定；

14、opc光刻模型的目标函数j(u)的收敛条件分为随机方向误差ε1和精确搜索法误差ε2，满足0≤ε2＜ε1＜1。

15、较佳的，所述随机方向法模块，通过随机生成的满足约束条件的镜头光学焦点(beam focus)和偏移焦点(defocus start)的可行点和可行方向，找出目标函数值下降最快的可行方向，进行线搜索获得搜索步长，从而获得下一个可行点，然后再进行重复操作，直至最终找到满足误差条件的可行点，并将此可行点作为精搜初始可行点输出到精确搜索法模块；

16、所述精确搜索法模块，根据所述精搜初始可行点，把光刻模型(litho model)的目标函数转化为序列二次规划(sqp)目标函数，根据所述参数约束条件和收敛条件，求序列二次规划(sqp)目标函数的解，得出最优的opc光刻模型(litho model)的镜头光学焦点(beamfocus，bf)参数和偏移焦点(defocus start,ds)参数。

17、较佳的，所述随机方向法模块的工作过程包括以下步骤：

18、①设置随机方向法计算精度ε1；

19、②随机选择一个可行点作为随机初始点u0；

20、③产生k个n维随机单位向量ej(j＝1,2,...,k)，k为正整数；

21、④取实验步长a0，计算出k个随机点uj；

22、⑤在k个随机点中，找出可行的随机点ul，产生可行搜索方向d，d＝ul-u0；

23、⑥从随机初始点u0出发，以可行搜索方向d以试验步长a0进行迭代计算，直到搜索到一个满足全部搜索条件，且目标函数值不再下降的新点u；

24、⑦若收敛条件满足|j(ul)-j(u0)|＜ε1，停止迭代，否则，令u0赋值为ul，u0←ul，转步骤②。

25、较佳的，随机初始点u0的生成过程为：

26、首先在区间(0，1)内产生2个伪随机数q1、q2；然后，

27、bf0＝a1+q1*(b1-a1)；ds0＝a2+q2*(b2-a2)；u0＝[bf0，ds0]t。

28、较佳的，步骤③中，产生k个n维随机单位向量ej的方法为：

29、根据在(-1，1)区间内产生的伪随机数rij，得到随机单位向量ej，

30、

31、较佳的，精确搜索法模块，根据当前迭代可行点为uk，采用sqp算法得到可行搜索方向dk及相应拉格朗日(lagrange)乘子λj：

32、使最小，

33、并且，

34、其中，hk为拉格朗日(lagrange)函数的关于u的二阶导数矩阵令下一个迭代点为uk+1＝uk+dk，λj为拉格朗日常数。

35、较佳的，所述精确搜索法模块，采用的sqp算法包括以下步骤：

36、s0.给出初始点u0，初始对称正定矩阵h0，另k:＝0

37、s1.在uk处，使最小，

38、并且，求解得到解dk；

39、s2.令uk+1＝uk+μkdk，其中步长μk由线搜索得到；

40、s3.修正hk得hk+1，使得hk+1保持对称正定；

41、s4.使k:＝k+1，返回s1。

42、较佳的，还设置最优参数优化解输出模块；

43、所述最优参数优化解输出模块，用于输出最终的opc光刻模型(litho model)的镜头光学焦点(beam focus)和偏移焦点(defocus start)最优参数组合。

44、较佳的，所述最优参数优化解输出模块同时输出目标函数j(u)值从小到大排序的opc光刻模型(litho model)的镜头光学焦点(beam focus)和偏移焦点(defocus start)最优参数组合。

45、本发明的opc光刻模型(litho model)参数优化方法，针对opc光刻模型(lithomodel)建模过程中镜头光学焦点(beam focus，bf)和偏移焦点(defocus start,ds)等参数难以快速准确找到其最优匹配参数的问题，首先运用随机方向搜索法快速找到镜头光学焦点(beam focus，bf)和偏移焦点(defocus start,ds)多个局部极小点附近的初步参数次优组合，再针对这些次优参数组合采用精确搜索法最终获得镜头光学焦点(beam focus，bf)和偏移焦点(defocus start,ds)最优参数组合。实该opc litho model参数优化系统，随机方向搜索法搜索与精确搜索法相结合，无需人为设定初始搜索点即能快速找出最优参数解，且算法收敛速度快，鲁棒性强，可以快速、准确地获得opc光刻模型(litho model)建模过程中镜头光学焦点(beam focus，bf)和偏移焦点(defocus start,ds)等参数。该方法也适用于3维及以上维数的opc光刻模型(litho model)的参数优化。