一种先进制程掩模版的OPC与PSM协同优化方法与流程

本公开的实施例涉及半导体光刻掩模版制造，尤其涉及一种先进制程掩模版的opc与psm协同优化方法、系统、电子设备和存储介质。

背景技术：

1、随着集成电路工艺节点持续向7纳米以下推进，光刻工艺所面临的衍射极限效应日趋显著。在193纳米浸没式光刻系统中，数值孔径虽已提升至1.20至1.35的范围，但曝光波长与特征尺寸之比仍远大于1，导致相邻图形之间的光学干涉效应对成像保真度产生不可忽视的影响，图形边缘放置误差与关键尺寸均匀性偏差随工艺节点的缩小而持续恶化。

2、为应对上述成像保真度挑战，光学邻近校正与相移掩模技术被广泛应用于先进制程掩模版的制备流程中。光学邻近校正通过对掩模图形边缘施加预补偿偏移量，使晶圆上的实际成像轮廓趋近于目标版图图形；相移掩模技术则通过在相邻透光区域之间引入180度相位差，利用相消干涉效应提升图形边缘对比度。两种技术在物理机理上存在内在耦合关系：相位分配的结果直接影响光学邻近校正所依赖的空间像强度分布，而光学邻近校正所引入的图形边缘偏移又会改变相位过渡条带附近的局部光场特性。

3、本公开的发明人注意到，目前的掩模版优化方案没有考虑到相位分配与光学邻近校正之间的双向耦合关系，通常采用先完成相位分配、再独立执行光学邻近校正的串行流程，导致相位过渡条带附近的边缘放置误差无法通过后续光学邻近校正步骤得到有效补偿，进而造成最终掩模版图在焦深范围内的成像鲁棒性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种先进制程掩模版的opc与psm协同优化方法，解决现有技术中相移掩模相位分配与光学邻近校正相互独立执行所导致的成像误差累积、图形保真度不足以及工艺窗口收窄等技术问题。

2、本公开至少一实施例提供一种先进制程掩模版的opc与psm协同优化方法，所述方法包括：获取目标版图图形数据及先进制程光刻工艺参数；根据所述目标版图图形数据中各透光区域的空间邻接关系与间距分布特征，对透光区域执行相位赋值操作，生成相移掩模的初始相位分配图；将所述初始相位分配图中各区域的相位标记值与透过率权重系数以复数振幅形式纳入光学邻近校正的成像模型计算中，对各图形边缘执行校正偏移量的求解，获取校正后的掩模图形数据；以及基于所述校正后的掩模图形数据执行光刻成像仿真，根据仿真结果中的图形保真度指标判定是否满足预设收敛条件，若未满足则对所述初始相位分配图与所述校正偏移量进行联合迭代更新，直至满足所述预设收敛条件后输出最终协同优化后的掩模版图数据，其中，所述透过率权重系数根据各透光区域与最近邻不透光图形边缘之间的距离确定。

3、进一步的，在本公开至少一实施例提供的所述方法中，所述对透光区域执行相位赋值操作包括：对所述目标版图图形数据中的透光区域进行图论化表征，将每一个透光区域映射为图中的一个节点，将相邻透光区域之间的边界关系映射为连接边；基于所述图论化表征的图结构执行二分着色算法，将各节点分配为0度相位或180度相位，使得共享边界的相邻透光区域之间的相位差为180度。

4、进一步的，在本公开至少一实施例提供的所述方法中，对于所述图结构中存在奇数环路的拓扑结构，在冲突边所对应的两个相邻透光区域之间插入相位过渡条带，所述相位过渡条带的宽度不超过曝光波长与数值孔径之比的四分之一，所述相位过渡条带的透过率被设定为零；所述初始相位分配图包含各透光区域的相位标记值以及各相位过渡条带的几何位置与宽度参数。

5、进一步的，在本公开至少一实施例提供的所述方法中，所述透过率权重系数与距离之间的关系通过分段线性映射确定：当时，；当时，，其中为所述透光区域与最近邻不透光图形边缘之间的距离，为预设的近邻阈值，为允许的最小透过率权重系数。

6、进一步的，在本公开至少一实施例提供的所述方法中，所述将所述初始相位分配图中各区域的相位标记值与透过率权重系数以复数振幅形式纳入光学邻近校正的成像模型计算中，包括：根据所述先进制程光刻工艺参数中的曝光波长、数值孔径以及部分相干因子计算光学系统的传递交叉系数矩阵，其中0度相位区域的复数振幅取值为对应透过率权重系数的正实数，180度相位区域的复数振幅取值为对应透过率权重系数的负实数，不透光区域的复数振幅为零；基于所述传递交叉系数矩阵对各评价点位置处的空间像强度进行计算，所述评价点沿各图形边缘以不超过最小设定线宽二分之一的采样间距进行布设；根据各评价点处的空间像强度值与光刻胶对比度阈值之间的差异计算边缘放置误差，当所述边缘放置误差超出预设容限时，通过对边缘放置误差相对于边缘位移量的灵敏度矩阵求逆获取校正偏移量。

7、进一步的，在本公开至少一实施例提供的所述方法中，对于位于相位过渡条带两侧的评价点，在校正偏移量的求解过程中引入相位梯度补偿项，计算方式为，其中为评价点距相位过渡条带中心线的距离，为条带宽度，为相位梯度补偿系数，所述相位梯度补偿系数取值为条带两侧评价点空间像强度差值与灵敏度矩阵对角元素之比，所述相位梯度补偿项仅对满足的评价点生效。

8、进一步的，在本公开至少一实施例提供的所述方法中，所述联合迭代更新采用交替方向优化策略，包括：相位更新子步骤：固定当前校正偏移量，根据仿真结果中各相位过渡条带区域内评价点的边缘放置误差分布，对存在误差集中的相位过渡条带执行位置调整或宽度修改操作，并对受影响透光区域的透过率权重系数重新计算；校正更新子步骤：固定更新后的初始相位分配图，以前次迭代的校正偏移量为初始值重新执行相位感知光学邻近校正，获取更新后的校正偏移量与掩模图形数据；收敛判定子步骤：基于更新后的掩模图形数据与初始相位分配图重新执行光刻成像仿真，计算当前迭代的图形保真度指标值，若满足所述预设收敛条件或达到预设最大迭代轮数则终止迭代。

9、进一步的，在本公开至少一实施例提供的所述方法中，在所述收敛判定子步骤中，除在最佳焦面位置执行光刻成像仿真外，还在正离焦与负离焦的多个焦面偏移位置处分别执行仿真，获取各评价点在不同焦面位置处的边缘放置误差变化量；若任一评价点在焦深范围内的边缘放置误差变化量超出预设的工艺窗口容限，则将所述评价点所对应的图形区域标记为焦深敏感区域，并在下一轮相位更新子步骤中对所述焦深敏感区域优先执行相位重分配操作。

10、本公开至少一实施例还提供一种先进制程掩模版的opc与psm协同优化系统，所述系统包括数据获取单元、相位分配单元、相位感知校正单元以及迭代协同优化单元；所述数据获取单元配置为获取目标版图图形数据及先进制程光刻工艺参数；所述相位分配单元配置为根据所述目标版图图形数据中各透光区域的空间邻接关系与间距分布特征，对透光区域执行相位赋值操作，生成相移掩模的初始相位分配图；所述相位感知校正单元配置为将所述初始相位分配图中各区域的相位标记值与透过率权重系数以复数振幅形式纳入光学邻近校正的成像模型计算中，对各图形边缘执行校正偏移量的求解，获取校正后的掩模图形数据；所述迭代协同优化单元配置为基于所述校正后的掩模图形数据执行光刻成像仿真，根据仿真结果中的图形保真度指标判定是否满足预设收敛条件，若未满足则对所述初始相位分配图与所述校正偏移量进行联合迭代更新，直至满足所述预设收敛条件后输出最终协同优化后的掩模版图数据。

11、本公开至少一实施例还提供一种电子设备，包括：至少一个存储器，非瞬时性地存储有计算机可执行指令；至少一个处理器，配置为运行所述计算机可执行指令，其中，所述计算机可执行指令被所述处理器运行时实现本公开任一实施例所述的先进制程掩模版的opc与psm协同优化方法。

12、有益效果：本公开实施例提供的先进制程掩模版的opc与psm协同优化方法，通过将相位标记值与透过率权重系数以复数振幅的形式纳入光学邻近校正的成像模型，使相位分配信息在边缘放置误差的求解过程中得到直接体现，从而使光学邻近校正的校正方向与相位分配的光场调制效果趋于一致，有助于降低相位过渡条带附近的边缘放置误差。

13、通过在相位过渡条带两侧的评价点引入相位梯度补偿项，对因相位突变导致的局部空间像畸变进行针对性修正，使校正偏移量的求解在相位不连续区域具备更合理的物理依据，有助于改善该区域的图形保真度指标。

14、通过采用交替方向优化策略对相位分配与光学邻近校正参数进行联合迭代更新，使两者的优化方向在每轮迭代中趋于一致，而非各自独立收敛至局部最优点，有助于提升整体掩模版图的全局收敛质量。

15、通过在迭代收敛判定过程中引入焦深敏感性评估，对焦深范围内边缘放置误差变化量超出工艺窗口容限的区域优先执行相位重分配操作，有助于增强最终掩模版图在实际光刻工艺焦深范围内的成像稳定性。

16、通过将最终协同优化后的掩模版图数据以分层结构存储，使相位标记信息、校正后图形边缘数据与相位过渡条带几何参数通过统一空间坐标参考系对齐，便于后续掩模制造流程直接读取，有助于减少数据转换环节中的信息损失。