CN111856872A - 基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法 - Google Patents

基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法 Download PDF

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CN111856872A CN202010770073.4A CN202010770073A CN111856872A CN 111856872 A CN111856872 A CN 111856872A CN 202010770073 A CN202010770073 A CN 202010770073A CN 111856872 A CN111856872 A CN 111856872A
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Abstract

一种基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法，以低采样率掩模图形的透过率矩阵作为目标图形，以高采样率掩模图形的透过率矩阵作为待修正图形。从待修正图形的频谱中提取出低频部分作为低采样率掩模图形的频谱，利用光刻成像模型计算出光刻胶图形。根据光刻胶图形与目标图形计算成像异常。根据成像异常类型，自适应地选择待修正区域，通过对高采样率掩模图形的透过率矩阵进行局部调整，实现掩模图形的修正，使光刻胶图形轮廓逐渐逼近目标图形轮廓。本发明采用两种采样率对掩模图形进行采样，兼顾了掩模修正精度和修正效率；同时，自适应地选择修正区域，进一步提高了掩模修正效率。

Description

基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法
技术领域
本发明属于光刻分辨率增强技术领域，尤其涉及一种基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法。
背景技术
光刻是极大规模集成电路制造的关键技术之一，光刻分辨率决定了集成电路图形的特征尺寸。随着集成电路图形特征尺寸不断减小，掩模衍射效应逐渐变得不可忽略，使得硅片上的曝光图形与目标图形产生较大偏差，这种现象称为光学邻近效应(OpticalProximity Effect,OPE)。在光刻工艺中，采用光学邻近效应修正(Optical ProximityCorrection,OPC)方法对掩模图形进行预先修正，使得在硅片上获得的曝光图形与目标图形尽可能接近。在无特别声明的情况下，本专利中的掩模图形均为暗场掩模图形。光学邻近效应修正方法包括基于规则的光学邻近效应修正(Rule-based Optical ProximityCorrection,RBOPC)方法和基于模型的光学邻近效应修正(Model-based OpticalProximity Correction,MBOPC)方法。基于模型的光学邻近效应修正方法又分为基于边的光学邻近效应修正(Edge-based Optical Proximity Correction,EBOPC)方法和基于像素的光学邻近效应修正(Pixel-based Optical Proximity Correction,PBOPC)方法。
基于边的光学邻近效应修正方法(参看在先技术1，何大权，魏芳，朱骏，吕煜坤，张旭昇，“集成目标图形优化与光学邻近修正的方法”，CN104765246B)，在掩模图形的透光区域边缘插入一系列切割点，将边缘切割成若干个独立的片段，通过移动这些片段调整掩模图形的透光区域，使得硅片上的曝光图形与目标图形尽可能接近。切割点的插入位置和数目对掩模图形的修正效率与修正效果影响很大。插入过多的切割点导致光刻成像计算和修正结果验证的次数大大增加，且由于没有考虑相邻切割边修正之间的影响导致迭代次数增加，降低了掩模图形修正效率。插入过少的切割点导致切割边数量较少，难以对掩模图形进行局部修正，限制了掩模图形修正效果。因此，手动设置切割点的插入位置及数目难以保证获得最佳的掩模图形修正效果。基于像素的光学邻近效应修正方法(参看在先技术2，X.Ma,Z.Wang,Y.Li,et al.“Fast optical proximity correction method based onnonlinear compressive sensing”,Opt.Express 26(11),14479-14498(2018))，将掩模图形表示为像素阵列，采用某种优化算法来优化每个像素的透过率，使得硅片上的曝光图形与目标图形尽可能接近。在基于像素的光学邻近效应修正方法中，采用单一的采样率对掩模图形进行像素化处理，必须考虑掩模修正精度与修正效率的平衡；另外，以基于全部像素的图形误差作为评价函数，没有充分利用掩模图形的局部修正对局部成像质量提升的贡献。掩模图形修正效率很大程度上依赖于优化算法的性能。
综上所述，现有的基于模型的光学邻近效应修正方法存在以下不足：切割点插入位置和数目难以确定，掩模图形采用单一采样率进行像素化导致掩模修正精度和修正效率难以兼顾，未充分利用局部成像质量评价结果指导掩模图形修正，掩模图形修正效率依赖于优化算法性能等。
发明内容
本发明提供一种基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法。采用两种采样率对初始设计掩模图形进行采样，分别得到低采样率掩模图形和高采样率掩模图形。以低采样率掩模图形的透过率矩阵作为目标图形，以高采样率掩模图形的透过率矩阵作为待修正图形。从待修正图形的频谱中提取出低频部分作为低采样率掩模图形的频谱，利用矢量光刻成像模型计算出低采样率的光刻胶图形。光刻胶图形与目标图形之间的差异称为成像异常。根据成像异常所在的方位、光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓的相对位置关系，将成像异常划分为不同的类型。根据成像异常类型，自适应地选择待修正区域，通过对高采样率掩模图形的透过率矩阵进行局部调整，实现掩模图形的修正，使光刻胶图形轮廓逐渐逼近目标图形轮廓。迭代进行各种类型的成像异常检测和掩模图形修正，直到所有类型的成像异常都被修正或者达到终止条件，输出最终的高采样率掩模图形作为光学邻近效应修正后的掩模图形。
本方法的技术解决方案如下：
一种基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法，具体步骤为：
(1)输入初始设计掩模图形MI，采用两种采样率对MI进行采样，得到目标图形MT和待修正图形MC
根据低采样率SRL对MI进行采样，得到低采样率掩模图形ML，以低采样率掩模图形ML的透过率矩阵作为目标图形MT，大小为NT×NT，目标图形MT中各像素取值为0或1；根据高采样率SRH对MI进行采样，得到高采样率掩模图形MH，以高采样率掩模图形MH的透过率矩阵作为待修正图形MC，大小为NC×NC，待修正图形MC中各像素取值为0或1。NT和NC均为奇数。两种采样率之比定义为
Figure BDA0002616240120000021
SRR为正整数。
(2)根据光刻系统中的光源图形S、光瞳函数H，计算出表征光刻成像系统的传递交叉系数矩阵(Transmission Cross Coefficient,TCC)
TCC矩阵的具体计算方法可参考文献(A.K.Wong,“Optical Imaging inProjection Microlithography”,SPIE Press,Volume TT66,2005)
(3)计算光刻胶图形与成像异常
根据FFT计算出当前待修正图形MC的频谱SC。从SC中提取出低频部分作为低采样率掩模图形ML的频谱SS，即
Figure BDA0002616240120000031
将TCC矩阵与低采样率掩模图形的频谱SS代入Hopkins成像公式，计算出空间像AI，大小为NT×NT。采用常阈值模型(Constant Threshold Model,CTM)作为光刻胶模型，光刻胶阈值为tr，此光刻胶阈值根据观测位置(一条线段)的成像结果及实际线宽计算得到。通过比较空间像AI与光刻胶阈值tr的大小，计算出显影后的光刻胶图形RC，RC＝AI≥tr。即AI大于等于tr的像素位置，RC取值为1；AI小于tr的像素位置，RC取值为0。RC的大小为NT×NT。
将光刻胶图形RC与目标图形MT之间的差异定义为差异矩阵，差异矩阵的计算公式为：
Difference＝MT-RC.
差异矩阵Difference中各像素取值为0或±1，取值0表示光刻胶图形与目标图形对应位置的透过率一致，取值1表示在目标图形中该位置透光，但是在光刻胶图形中该位置不透光，取值-1表示在目标图形中该位置不透光，但是在光刻胶图形中该位置透光。差异矩阵中取值不为零的像素位置发生“成像异常”。
为了方便后文对位置的描述，在此对文中即将用到的“内侧”“外侧”加以定义。在目标图形透光区域的轮廓上任取一点，从该点出发按逆时针方向沿着轮廓移动，始终位于该点左侧的区域称为“内侧”，始终位于该点右侧的区域称为“外侧”。在此定义下，“内侧”与目标图形的透光区域对应，“外侧”与目标图形的不透光区域对应。光刻胶图形的透光区域轮廓位于目标图形内侧时，说明该局部区域发生“内缩异常”；光刻胶图形的透光区域轮廓位于目标图形外侧时，说明该局部区域发生“外扩异常”。为了描述方便，在无特别声明的情况下，后文中“轮廓”均指代“透光区域的边界”。因此，光刻胶图形的透光区域的边界像素构成光刻胶图形轮廓，目标图形的透光区域的边界像素构成目标图形轮廓。光学邻近效应修正的目标是光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓尽量接近，理想的修正结果是光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓完全重合。
(4)成像异常分类
根据成像异常所在的方位、光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓的相对位置关系，将成像异常分为以下类型：水平方向内缩异常、水平方向外扩异常、竖直方向内缩异常、竖直方向外扩异常、凸角点处的内缩异常和凹角点处的外扩异常。水平方向内缩异常是指在水平方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形内侧。水平方向外扩异常是指在水平方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形外侧。竖直方向内缩异常是指在竖直方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形内侧。竖直方向外扩异常是指在竖直方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形外侧。凸角点处的内缩异常是指凸角点处光刻胶图形轮廓位于目标图形内侧。凹角点处的外扩异常是指凹角点处光刻胶图形轮廓位于目标图形外侧。
这些类型的成像异常发生在局部区域，通过光学邻近效应修正对这些局部成像异常进行修正，使光刻胶图形轮廓尽可能地接近理想的目标图形轮廓。
(5)根据成像异常类型设置异常检测位置，构造异常检测模板
在目标图形的边界进行不同类型成像异常的检测，以局部的成像质量作为评价指标指导掩模图形的局部修正。
①设置成像异常检测位置
不同类型成像异常的检测位置不同，主要包括：水平方向内侧边界、水平方向外侧边界、竖直方向内侧边界、竖直方向外侧边界、左上凸角点、左下凸角点、右上凸角点、右下凸角点、左上凹角点、左下凹角点、右上凹角点和右下凹角点。通过构造不同的边界提取模板提取这些成像异常的检测位置。
构造水平方向边界提取模板(Horizontal Border Extract Template,HBET)：
Figure BDA0002616240120000041
利用HBET与目标图形MT做卷积，结果为
Figure BDA0002616240120000042
Figure BDA0002616240120000043
为卷积运算符。
由此得到水平方向内侧边界逻辑矩阵IBH为：
IBH＝(convH＝＝3)&(MT＝＝1).
水平方向外侧边界逻辑矩阵OBH为：
OBH＝(convH＝＝3)&(MT＝＝0).
构造竖直方向边界提取模板(Vertical Border Extract Template,VBET):
Figure BDA0002616240120000051
利用VBET与目标图形MT做卷积，结果为
Figure BDA0002616240120000052
Figure BDA0002616240120000053
为卷积运算符。
由此得到竖直方向内侧边界逻辑矩阵IBV为：
IBV＝(convV＝＝3)&(MT＝＝1).
竖直方向外侧边界逻辑矩阵OBV为：
OBV＝(convV＝＝3)&(MT＝＝0).
成像异常不会发生在目标图形的最外侧边界，因此可根据目标图形获取各类凸角点的逻辑矩阵。构造5个辅助矩阵center、left、right、bottom、top，分别表示不包含最外侧边界的目标图形中各个像素及其邻域内左、右、下、上四个方向像素的透过率：
center＝MT(2:NT-1,2:NT-1).
left＝MT(2:NT-1,1:NT-2).
right＝MT(2:NT-1,3:NT).
bottom＝MT(1:NT-2,2:NT-1).
top＝MT(3:NT,2:NT-1).
这些辅助矩阵的取值组合对应各类凸角点的逻辑矩阵。角点的方位描述“上”和“下”按照矩阵的习惯方向进行定义，“上”对应矩阵中行号较大的方向，“下”对应矩阵中行号较小的方向。
左上凸角点的逻辑矩阵LTconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(left＝＝0)&(top＝＝0)&(right＝＝1)&(bottom＝＝1).
LTconvex＝zeros(NT,NT)，LTconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
左下凸角点的逻辑矩阵LBconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(left＝＝0)&(bottom＝＝0)&(right＝＝1)&(top＝＝1).
LBconvex＝zeros(NT,NT)，LBconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
右上凸角点的逻辑矩阵RTconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(right＝＝0)&(top＝＝0)&(left＝＝1)&(bottom＝＝1).
RTconvex＝zeros(NT,NT)，RTconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
右下凸角点的逻辑矩阵RBconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(right＝＝0)&(bottom＝＝0)&(left＝＝1)&(top＝＝1).
RBconvex＝zeros(NT,NT)，RBconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
采用相同的方式可得到各类凹角点的逻辑矩阵。
左上凹角点的逻辑矩阵LTconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(left＝＝1)&(top＝＝1)&(right＝＝0)&(bottom＝＝0).
LTconcave＝zeros(NT,NT)，LTconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
左下凹角点的逻辑矩阵LBconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(left＝＝1)&(bottom＝＝1)&(right＝＝0)&(top＝＝0).
LBconcave＝zeros(NT,NT)，LBconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
右上凹角点的逻辑矩阵RTconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(right＝＝1)&(top＝＝1)&(left＝＝0)&(bottom＝＝0).
RTconcave＝zeros(NT,NT)，RTconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
右下凹角点的逻辑矩阵RBconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(right＝＝1)&(bottom＝＝1)&(left＝＝0)&(top＝＝0).
RBconcave＝zeros(NT,NT)，RBconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
②构造成像异常检测模板
水平方向内缩异常检测模板，用于检测水平方向内侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为1。水平方向外扩异常检测模板，用于检测水平方向外侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为-1。竖直方向内缩异常检测模板，用于检测竖直方向内侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为1。竖直方向外扩异常检测模板，用于检测竖直方向外侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为-1。对于凸角点和凹角点处的成像异常检测过程相对简单，仅发生在相应的角点位置，不需要单独构造成像异常检测模板。因此，构造以下成像异常检测模板。
水平方向内缩异常检测模板(Horizontal Shrink Detection Template,HSDT)：
HSDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure BDA0002616240120000071
水平方向外扩异常检测模板(Horizontal Extension Detection Template,HEDT)：
HEDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure BDA0002616240120000072
竖直方向内缩异常检测模板(Vertical Shrink Detection Template,VSDT)：
VSDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure BDA0002616240120000073
竖直方向外扩异常检测模板(Vertical Extension Detection Template,VEDT)：
VEDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure BDA0002616240120000074
异常区域的检测范围取决于异常检测模板的参数Ntemplate，Ntemplate为奇数，可根据当前掩模图形的特征尺寸CD与掩模稀疏采样步长ΔSparse进行设置，
Figure BDA0002616240120000075
(6)不同类型成像异常的检测及修正
依次检测不同类型的成像异常。针对某个局部区域的成像异常，通过对高采样率掩模图形的透过率矩阵中相应位置做局部调整，使得该局部区域内光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓尽可能接近。根据成像异常类型制定不同的修正机制，需要考虑局部成像异常的范围、成像异常修正时序等因素。按照如下顺序执行不同类型成像异常的检测及修正：
①水平方向内缩异常的检测及修正
当某个区域发生较大范围的水平方向内缩异常时，单轮修正不一定能达到完全修复内缩异常的效果，因而需要对该局部区域重复进行异常检测及修正。另外，由于存在修正时序，前期对某个局部区域的成像异常进行修正后，对当前区域的成像异常产生了间接的修正效果，则需要暂时跳过对当前成像异常的修正，等所有水平方向内缩异常修正之后再对此成像异常进行修正。标志flagRepeat和flagSkip分别表示某个局部区域需要重复进行异常检测、暂时跳过对某个成像异常的修正。在水平方向内缩异常修正开始之前，初始化flagRepeat为1，flagSkip为0。
通过水平方向内缩异常检测，挑选出异常范围不小于设定阈值errH的内缩异常区域进行修正。此处，异常范围是指水平方向内侧边界上Difference取值为1的连续像素数。
Figure BDA0002616240120000081
表示异常范围的最小长度。
对于水平方向内侧边界上的某个像素，其水平方向邻域内的像素在差异矩阵中取值不一定都为1，也有可能取值为-1。直接根据差异矩阵Difference和HSDT做卷积进行成像异常检测,有可能因为邻域中某些像素的Difference取值符号相反，使得卷积值小于阈值errH，导致部分异常区域未被修正的情况。因此，首先对Difference进行符号屏蔽处理，将Difference中取值不为1的元素全部重新赋值为0，作为经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield。根据Difference_shield和HSDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errH的异常片段。取决于掩模图形的复杂程度、水平方向内缩异常检测模板的参数以及阈值errH，可能得到若干个异常片段，根据每个异常片段对相应的内缩异常区域进行修正。如果异常片段的长度太短，小于设定的阈值minLength＝ratio×errH，则不对该异常片段对应的水平方向内缩异常区域进行修正，ratio取值范围为0.2～0.5。如果存在某个异常片段的长度过长，超过设定的阈值maxLength＝errH，则将flagRepeat设置为1，等到所有水平方向内缩异常修正完成之后，重新对水平方向内缩异常进行检测及修正。如果在对某个异常片段对应的水平方向内缩异常区域进行修正之前，由于成像异常修正时序的影响，导致该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前内缩异常区域的修正，等到所有水平方向内缩异常区域修正完成之后，再次对水平方向内缩异常进行检测及修正。当flagRepeat和flagSkip都变为0时，表示所有的水平方向内缩异常都已完成修正，转入下一类型成像异常的检测及修正。
具体地，对于每个水平方向内缩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth。异常修正方向指定后续修正的方向，对于内缩异常而言，异常修正方向指透光区域向外扩展的方向。异常深度表示该异常范围内朝着透光区域内侧方向上差异矩阵Difference中取值均为1的连续行数。异常深度有两个作用：一是通过异常深度判断局部成像异常的程度，如果内缩异常过于严重，则暂时不采取水平边外扩的方式对该内缩异常区域进行修正，而是依靠后续的凸角外扩来达到修正目的；二是根据异常深度设置一个预先修正量Nstretch＝depth×SRR，避免了对高采样率掩模图形的水平边进行逐次外扩并进行成像质量评价，提高了掩模图形修正效率，如果根据此修正量对掩模图形进行修正之后，成像质量没有任何提高，则直接撤销根据异常深度执行的掩模图形修正，反之，在此预先修正量的基础之上进行后续修正。需要说明的是，经过多次修正之后，该水平方向内缩异常区域对应的透光区域边界可能不再是初始时刻的水平边，而是类似于台阶形状，因此需要根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边。从该起始边开始外扩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中只有一个元素发生更新。每步外扩操作均要保证当前透光区域不与其他透光区域发生连接，并且不会超过掩模图形边界。根据异常深度进行预修正后，需要重新计算差异矩阵Difference。如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则撤销此修正，进入下一个异常片段的修正流程。反之，在该异常片段的差异矩阵中存在元素发生更新，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行收缩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好只有一个元素更新，而一旦进一步收缩，则无元素更新。将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，进入下一个异常片段的修正流程。
当所有水平方向内缩异常片段修正完成之后，判断两个标志flagRepeat和flagSkip的取值。当两个标志取值不全为0时，重新对水平方向内缩异常进行检测及修正；否则，进入下一类型成像异常的修正流程。
如果目标图形满足上下对称，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure BDA0002616240120000091
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
②竖直方向内缩异常的检测及修正
与水平方向内缩异常的检测及修正流程类似。
在竖直方向内缩异常修正开始之前，初始化flagRepeat为1，flagSkip为0。
通过竖直方向内缩异常检测，挑选出异常范围不小于设定阈值errV的内缩异常区域进行修正。此处，异常范围是指竖直方向内侧边界上Difference取值为1的连续像素数。
Figure BDA0002616240120000092
表示异常范围的最小长度。
对Difference进行符号屏蔽处理，将Difference中取值不为1的元素全部重新赋值为0，作为经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield。根据Difference_shield和VSDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errV的异常片段。如果异常片段的长度太短，小于设定的阈值minLength＝ratio×errV，则不对该异常片段对应的竖直方向内缩异常区域进行修正，ratio取值范围为0.2～0.5。如果存在某个异常片段的长度过长，超过设定的阈值maxLength＝errV，则将flagRepeat设置为1，等到所有竖直方向内缩异常修正完成之后，重新对竖直方向内缩异常进行检测及修正。如果在对某个异常片段对应的竖直方向内缩异常区域进行修正之前，由于成像异常修正时序的影响，导致该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前内缩异常区域的修正，等到所有竖直方向内缩异常区域修正完成之后，再次对竖直方向内缩异常进行检测及修正。当flagRepeat和flagSkip都变为0时，表示所有的竖直方向内缩异常都已完成修正，转入下一类型成像异常的检测及修正。
对于每个竖直方向内缩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth。异常修正方向指定后续修正的方向，对于内缩异常而言，异常修正方向指透光区域向外扩展的方向。异常深度表示该异常范围内朝着透光区域内侧方向上差异矩阵Difference中取值均为1的连续列数。经过多次修正之后，该竖直方向内缩异常区域对应的透光区域边界可能不再是初始时刻的竖直边，而是类似于台阶形状，因此需要根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边。从该起始边开始外扩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中只有一个元素发生更新。每步外扩操作均要保证当前透光区域不与其他透光区域发生连接，并且不会超过掩模图形边界。根据异常深度进行预修正后，需要重新计算差异矩阵Difference。如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则撤销此修正，进入下一个异常片段的修正流程。反之，在该异常片段的差异矩阵中存在元素发生更新，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行收缩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好只有一个元素更新，而一旦进一步收缩，则无元素更新。将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，进入下一个异常片段的修正流程。
当所有竖直方向内缩异常片段修正完成之后，判断两个标志flagRepeat和flagSkip的取值。当两个标志取值均为0时，进入下一类型成像异常的修正流程；否则，重新对竖直方向内缩异常进行检测及修正。
如果目标图形满足左右对称，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure BDA0002616240120000101
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
③凸角点处内缩异常的检测及修正
依次进行左上凸角点、左下凸角点、右上凸角点和右下凸角点处内缩异常的检测及修正。各个凸角点处的内缩异常修正过程相同，通过调整以当前凸角点为顶点的正方形透光区域大小，使得当前凸角点处的光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓尽可能接近，区别在于修正方向与凸角点所在方位有关。以左上凸角点为例，介绍凸角点处内缩异常的检测及修正过程，其他类型凸角点处内缩异常的检测及修复过程相同，不再详述。
首先根据差异矩阵Difference和左上凸角点的逻辑矩阵LTconvex，定位发生内缩异常的若干个左上凸角点，locationconvex＝Difference&LTconvex，矩阵locationconvex中非零元素的个数即为发生内缩异常的左上凸角点数目。
对于每个发生内缩异常的左上凸角点，经过多次修正之后，以该凸角点为顶点，存在一个正方形的透光区域，正方形透光区域的最大边长为Nconvex，此值可根据设计规则检查(Design Rule Checking,DRC)和制造规则检查(Manufacturing Rule Checking,MRC)设置。如果当前正方形透光区域边长等于Nconvex，则进入下一凸角点内缩异常的修正流程。如果当前正方形透光区域边长小于Nconvex，逐步扩大正方形透光区域的范围，每扩大一次透光区域范围，重新计算一次差异矩阵Difference。当该凸角点处的Difference取值为0时，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前凸角点处内缩异常修正的输出，进入下一凸角点内缩异常的修正流程。如果正方形透光区域边长扩大至Nconvex时，该凸角点处的Difference取值仍为1，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前凸角点内缩异常修正的输出，进入下一凸角点内缩异常的修正流程。
当所有凸角点处的内缩异常修正完成之后，进入下一类型成像异常的修正流程。
如果目标图形具有对称性，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
(a)当目标图形满足上下对称时，
Figure BDA0002616240120000111
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
(b)当目标图形满足左右对称，
Figure BDA0002616240120000112
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
④凹角点处外扩异常的检测及修正
依次进行左上凹角点、左下凹角点、右上凹角点和右下凹角点处外扩异常的检测及修正。各个凹角点处的外扩异常修正过程相同，通过调整以当前凹角点为顶点的正方形不透光区域大小，使得当前凹角点处的光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓尽可能接近，区别在于修正方向与凹角点所在方位有关。以左上凹角点为例，介绍凹角点处外扩异常的检测及修正过程，其他类型凹角点处外扩异常的检测及修复过程相同，不再详述。
首先根据差异矩阵Difference和左上凹角点的逻辑矩阵LTconcave，定位发生外扩异常的若干个左上凹角点，locationconcave＝(Difference＝＝-1)&LTconcave，矩阵locationconcave中非零元素的个数即为发生外扩异常的左上凹角点数目。
对于每个发生外扩异常的左上凹角点，经过多次修正之后，以该凹角点为顶点，存在一个正方形的不透光区域，正方形不透光区域的最大边长为Nconcave，此值可根据设计规则检查和制造规则检查设置。如果当前正方形不透光区域边长等于Nconcave，则进入下一凹角点外扩异常的修正流程。如果当前正方形不透光区域边长小于Nconcave，逐步扩大正方形不透光区域的范围，每扩大一次不透光区域范围，重新计算一次差异矩阵Difference。当该凹角点处的Difference取值为0时，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前凹角点外扩异常修正的输出，进入下一凹角点外扩异常的修正流程。如果正方形不透光区域边长扩大至Nconvex时，该凹角点处的Difference取值仍为-1，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前凹角点外扩异常修正的输出，进入下一凹角点处外扩异常的修正流程。
当所有凹角点处的外扩异常修正完成之后，进入下一类型成像异常的修正流程。
如果目标图形具有对称性，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
(a)当目标图形满足上下对称时，
Figure BDA0002616240120000121
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
(b)当目标图形满足左右对称时，
Figure BDA0002616240120000122
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
⑤水平方向外扩异常的检测及修正
由于存在修正时序，前期对某个局部区域的成像异常进行修正后，对当前区域的成像异常产生了间接的修正效果，则需要暂时跳过对当前成像异常的修正，等所有水平方向外扩异常修正之后再对此成像异常进行修正。标志flagSkip表示暂时跳过对某个成像异常的修正。在水平方向外扩异常修正开始之前，初始化flagSkip为0。
通过水平方向外扩异常检测，挑选出异常范围不小于设定阈值errH/2的外扩异常区域进行修正。此处，异常范围是指水平方向外侧边界上Difference取值为-1的连续像素数。
Figure BDA0002616240120000123
errH/2表示异常范围的最小长度。
对于水平方向外侧边界上的某个像素，其水平方向邻域内的像素在差异矩阵中取值不一定都为-1，也有可能取值为1。直接根据差异矩阵Difference和HEDT做卷积进行成像异常检测,有可能因为邻域中某些像素的Difference取值符号相反，使得卷积值小于阈值errH/2，导致部分异常区域未被修正的情况。因此，首先对Difference进行符号屏蔽处理，将Difference中取值不为-1的元素全部重新赋值为0，作为经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield。根据Difference_shield和HEDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errH/2的异常片段。取决于掩模图形的复杂程度、水平方向外扩异常检测模板的参数以及阈值errH/2，可能得到若干个异常片段，根据每个异常片段对相应的外扩异常区域进行修正。如果异常片段的长度太短，小于设定的阈值minLength＝ratio×errH，则不对该异常片段对应的水平方向外扩异常区域进行修正，ratio取值范围为0.2～0.5。如果在对某个异常片段对应的水平方向外扩异常区域进行修正之前，由于成像异常修正时序的影响，导致该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前外扩异常区域的修正，等到所有水平方向外扩异常区域修正完成之后，再次对水平方向外扩异常进行检测及修正。当flagSkip变为0时，表示所有的水平方向外扩异常都已完成修正，转入下一类型成像异常的检测及修正。
具体地，对于每个水平方向外扩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth。异常修正方向指定后续修正的方向，对于外扩异常而言，异常修正方向指透光区域向内收缩的方向。异常深度表示该异常范围内朝着透光区域外侧方向上差异矩阵Difference中取值均为-1的连续行数。
经过多次修正之后，该水平方向外扩异常区域对应的透光区域边界可能不再是初始时刻的水平边，而是类似于台阶形状，因此需要根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边。从该起始边开始内缩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不为-1。每步内缩操作均要保证不透光区域不能发生连接，并且不会超过掩模图形边界。根据异常深度进行预修正后，需要重新计算差异矩阵Difference。如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则沿着修正方向继续修正，直至该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不等于-1。反之，在该异常片段的差异矩阵中取值等于-1的元素数减少，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行外扩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好没有元素取值等于-1，而一旦进一步外扩，则该异常片段的差异矩阵中，重新出现取值等于-1的元素。将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，进入下一个异常片段的修正流程。
当所有水平方向外扩异常片段修正完成之后，判断标志flagSkip的取值。当flagSkip取值不为0时，重新对水平方向外扩异常进行检测及修正；否则，进入下一类型成像异常的修正流程。
如果目标图形满足上下对称，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure BDA0002616240120000141
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
⑥竖直方向外扩异常的检测及修正
与水平方向外扩异常的检测及修正流程类似。
在竖直方向外扩异常修正开始之前，初始化flagSkip为0。
通过竖直方向外扩异常检测，挑选出异常范围不小于设定阈值errV/2的外扩异常区域进行修正。此处，异常范围是指竖直方向外侧边界上Difference取值为-1的连续像素数。
Figure BDA0002616240120000142
errV/2表示异常范围的最小长度。
对Difference进行符号屏蔽处理，将Difference中取值不为-1的元素全部重新赋值为0，作为经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield。根据Difference_shield和VEDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errV/2的异常片段。如果异常片段的长度太短，小于设定的阈值minLength＝ratio×errV，则不对该异常片段对应的竖直方向外扩异常区域进行修正，ratio取值范围为0.2～0.5。如果在对某个异常片段对应的竖直方向外扩异常区域进行修正之前，由于成像异常修正时序的影响，导致该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前外扩异常区域的修正，等到所有竖直方向外扩异常区域修正完成之后，再次对竖直方向外扩异常进行检测及修正。当flagSkip变为0时，表示所有的竖直方向外扩异常都已完成修正，转入下一类型成像异常的检测及修正。
对于每个竖直方向外扩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth。异常修正方向指定后续修正的方向。对于外扩异常而言，异常修正方向指透光区域向内收缩的方向。异常深度表示该异常范围内朝着透光区域外侧方向上差异矩阵Difference中取值均为-1的连续列数。经过多次修正之后，该竖直方向外扩异常区域对应的透光区域边界可能不再是初始时刻的竖直边，而是类似于台阶形状，因此需要根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边。从该起始边开始内缩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不为-1。每步内缩操作均要保证不透光区域不能发生连接，并且不会超过掩模图形边界。根据异常深度进行预修正后，需要重新计算差异矩阵Difference。如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则沿着修正方向继续修正，直至该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不等于-1。反之，在该异常片段的差异矩阵中取值等于-1的元素数减少，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行外扩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好没有元素取值等于-1，而一旦进一步外扩，则该异常片段的差异矩阵中，重新出现取值等于-1的元素。将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，进入下一个异常片段的修正流程。
当所有竖直方向外扩异常片段修正完成之后，判断标志flagSkip的取值。当flagSkip取值为0时，进入下一类型成像异常的修正流程；否则，重新对竖直方向外扩异常进行检测及修正。
如果目标图形满足左右对称，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure BDA0002616240120000151
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
(7)重复执行步骤(6)，直至达到设定的循环次数nLoop，输出此时的高采样率掩模图形作为光学邻近效应修正后的掩模图形。
与在先技术相比，本发明具有以下优点：
采用两种采样率对掩模图形进行采样，兼顾了掩模图形的修正精度和修正效率；同时，根据成像异常类型自适应地选择异常修正区域，更有针对性地进行局部异常修正，进一步提高了掩模图形的修正效率。
附图说明
图1是本发明方法进行光学邻近效应修正的流程图
图2是异常类型示意图，(a)内缩异常，(b)外扩异常
图3是不同类型成像异常的检测位置示意图
图4是水平方向内缩异常检测及修正流程图
图5是水平方向外扩异常检测及修正流程图
图6是左上凸角点处内缩异常检测及修正流程图
图7是左上凹角点处外扩异常检测及修正流程图
图8是本发明所采用的初始设计掩模图形示意图
图9是未采用本发明进行光学邻近效应修正的掩模图形(Mask)、空间像(AI)、光刻胶图形(RC)与目标掩模图形(TP)对比示意图
图10是采用本发明提供的光学邻近效应修正方法修正后的掩模图形、空间像、光刻胶图形与目标图形对比示意图
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此实施例限制本发明的保护范围。
图1是本发明方法进行光学邻近效应修正的流程图。图2是内缩异常和外扩异常的示意图，根据光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓的相对位置关系确定局部异常的类型。图3展示了不同类型成像异常的检测位置，这些检测位置覆盖了目标图形的边界，在光学邻近效应修正过程中，依次对这些位置进行检测，自适应地选择修正区域，对检测出的局部异常位置进行修正，使该异常区域内光刻胶图形轮廓逐渐逼近目标图形轮廓。对所有异常区域进行修正，使得光刻胶图形轮廓与光刻胶图形轮廓尽可能接近。图4是水平方向内缩异常检测及修正流程图，竖直方向内缩异常检测及修正流程与此流程类似。图5是水平方向外扩异常检测及修正流程图，竖直方向外扩异常检测及修正流程与此流程类似。图6是左上凸角点处内缩异常的检测及修正流程，其他类型凸角点处的内缩异常检测及修正流程与此流程类似。图7是左上凹角点处外扩异常的检测及修正流程，其他类型凹角点处的外扩异常检测及修正流程与此流程类似。图8展示了本发明所采用的初始设计掩模图形，掩模图形尺寸为1425×1425nm(此尺寸已根据缩放倍率R＝4换算为硅片端的尺寸，实际掩模图形尺寸为5700×5700nm)，特征尺寸CD为45nm，白色区域透过率为1，黑色区域透过率为0。光刻机照明波长wavelength为193.368nm，光源偏振类型为tPol，数值孔径NA＝1.35，浸液折射率为1.44，离焦量defocus＝0。
本发明提供一种基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法，步骤如下：(1)输入初始设计掩模图形MI，采用两种采样率对MI进行采样，得到目标图形MT和待修正图形MC
本实施例中的初始设计掩模图形MI如图8所示。根据低采样率SRL对MI进行采样，得到低采样率掩模图形ML，以低采样率掩模图形ML的透过率矩阵作为目标图形MT，大小为285×285，目标图形MT中各像素取值为0或1；根据高采样率SRH对MI进行采样，得到高采样率掩模图形MH，以高采样率掩模图形MH的透过率矩阵作为待修正图形MC，大小为1425×1425，待修正图形MC中各像素取值为0或1。两种采样率之比取为SRR＝5。掩模图形最小修正量为4nm。
(2)根据光刻系统中的光源图形S、光瞳函数H，计算出表征光刻成像系统的传递交叉系数矩阵TCC
(3)计算光刻胶图形与成像异常
根据FFT计算出当前待修正图形MC的频谱SC。从SC中提取出低频部分作为低采样率掩模图形ML的频谱SS，即
Figure BDA0002616240120000171
将TCC矩阵与低采样率掩模图形的频谱SS代入Hopkins成像公式，计算出空间像AI，大小为285×285。采用常阈值模型作为光刻胶模型。观测位置为以点(-135,-30)与点(-135,30)为端点的线段，该线段对应目标图形中的实际线宽为45nm，计算出光刻胶阈值为tr＝0.2463。通过比较空间像AI与光刻胶阈值tr的大小，计算出显影后的光刻胶图形RC，即RC＝AI≥tr。AI大于等于tr的像素位置，RC取值为1；AI小于tr的像素位置，RC取值为0。RC的大小为285×285。
将光刻胶图形RC与目标图形之间MT的差异定义为差异矩阵，差异矩阵的计算公式为：
Difference＝MT-RC.
差异矩阵Difference中各像素取值为0或±1，差异矩阵中取值不为零的像素位置发生“成像异常”。
(4)成像异常分类
根据成像异常所在的方位、光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓的相对位置关系，将成像异常分为以下类型：水平方向内缩异常、水平方向外扩异常、竖直方向内缩异常、竖直方向外扩异常、凸角点处的内缩异常和凹角点处的外扩异常。水平方向内缩异常是指在水平方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形内侧。水平方向外扩异常是指在水平方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形外侧。竖直方向内缩异常是指在竖直方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形内侧。竖直方向外扩异常是指在竖直方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形外侧。凸角点处的内缩异常是指凸角点处光刻胶图形轮廓位于目标图形内侧。凹角点处的外扩异常是指凹角点处光刻胶图形轮廓位于目标图形外侧。
这些类型的成像异常发生在局部区域，通过光学邻近效应修正对这些局部成像异常进行修正，使光刻胶图形轮廓尽可能地接近理想的目标图形轮廓。
(5)根据成像异常类型设置异常检测位置，构造异常检测模板
在目标图形的边界进行不同类型成像异常的检测，以局部的成像质量作为评价指标指导掩模图形的局部修正。
①设置成像异常检测位置
不同类型成像异常的检测位置不同，主要包括：水平方向内侧边界、水平方向外侧边界、竖直方向内侧边界、竖直方向外侧边界、左上凸角点、左下凸角点、右上凸角点、右下凸角点、左上凹角点、左下凹角点、右上凹角点和右下凹角点。通过不同的边界提取模板提取这些成像异常的检测位置。
用水平方向边界提取模板HBET与目标图形MT做卷积，结果为
Figure BDA0002616240120000181
由此得到水平方向内侧边界逻辑矩阵IBH为：
IBH＝(convH＝＝3)&(MT＝＝1).
水平方向外侧边界逻辑矩阵OBH为：
OBH＝(convH＝＝3)&(MT＝＝0).
用竖直方向边界提取模板VBET与目标图形MT做卷积，结果为
Figure BDA0002616240120000182
由此得到竖直方向内侧边界逻辑矩阵IBV为：
IBV＝(convV＝＝3)&(MT＝＝1).
竖直方向外侧边界逻辑矩阵OBV为：
OBV＝(convV＝＝3)&(MT＝＝0).
成像异常不会发生在目标图形的最外侧边界，因此可根据目标图形获取各类凸角点的逻辑矩阵。构造5个辅助矩阵center、left、right、bottom、top，分别表示不包含最外侧边界的目标图形中各个像素及其邻域内四个方向像素的透过率：
center＝MT(2:NT-1,2:NT-1).
left＝MT(2:NT-1,1:NT-2).
right＝MT(2:NT-1,3:NT).
bottom＝MT(1:NT-2,2:NT-1).
top＝MT(3:NT,2:NT-1).
这些辅助矩阵的取值组合对应各类凸角点的逻辑矩阵。角点的方位描述“上”和“下”按照矩阵的习惯方向进行定义，“上”对应矩阵中行号较大的方向，“下”对应矩阵中行号较小的方向。
左上凸角点的逻辑矩阵LTconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(left＝＝0)&(top＝＝0)&(right＝＝1)&(bottom＝＝1).
LTconvex＝zeros(NT,NT)，LTconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
左下凸角点的逻辑矩阵LBconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(left＝＝0)&(bottom＝＝0)&(right＝＝1)&(top＝＝1).
LBconvex＝zeros(NT,NT)，LBconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
右上凸角点的逻辑矩阵RTconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(right＝＝0)&(top＝＝0)&(left＝＝1)&(bottom＝＝1).
RTconvex＝zeros(NT,NT)，RTconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
右下凸角点的逻辑矩阵RBconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(right＝＝0)&(bottom＝＝0)&(left＝＝1)&(top＝＝1).
RBconvex＝zeros(NT,NT)，RBconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
采用相同的方式可得到各类凹角点的逻辑矩阵。
左上凹角点的逻辑矩阵LTconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(left＝＝1)&(top＝＝1)&(right＝＝0)&(bottom＝＝0).
LTconcave＝zeros(NT,NT)，LTconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
左下凹角点的逻辑矩阵LBconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(left＝＝1)&(bottom＝＝1)&(right＝＝0)&(top＝＝0).
LBconcave＝zeros(NT,NT)，LBconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
右上凹角点的逻辑矩阵RTconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(right＝＝1)&(top＝＝1)&(left＝＝0)&(bottom＝＝0).
RTconcave＝zeros(NT,NT)，RTconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
右下凹角点的逻辑矩阵RBconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(right＝＝1)&(bottom＝＝1)&(left＝＝0)&(top＝＝0).
RBconcave＝zeros(NT,NT)，RBconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp.
②构造成像异常检测模板
水平方向内缩异常检测模板，用于检测水平方向内侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为1。水平方向外扩异常检测模板，用于检测水平方向外侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为-1。竖直方向内缩异常检测模板，用于检测竖直方向内侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为1。竖直方向外扩异常检测模板，用于检测竖直方向外侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为-1。对于凸角点和凹角点处的成像异常检测过程相对简单，仅发生在相应的角点位置，不需要单独构造成像异常检测模板。因此，构造以下成像异常检测模板。
水平方向内缩异常检测模板(Horizontal Shrink Detection Template,HSDT)：
HSDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure BDA0002616240120000201
水平方向外扩异常检测模板(Horizontal Extension Detection Template,HEDT)：
HEDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure BDA0002616240120000202
竖直方向内缩异常检测模板(Vertical Shrink Detection Template,VSDT)：
VSDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure BDA0002616240120000203
竖直方向外扩异常检测模板(Vertical Extension Detection Template,VEDT)：
VEDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure BDA0002616240120000204
异常区域的检测范围取决于异常检测模板的参数Ntemplate，Ntemplate为奇数，可根据当前掩模图形的特征尺寸CD与掩模稀疏采样步长ΔSparse进行设置，
Figure BDA0002616240120000205
本实施例中Ntemplate为17。
(6)不同类型成像异常的检测及修正
依次检测不同类型的成像异常。针对某个局部区域的成像异常，通过对高采样率掩模图形的透过率矩阵中相应位置做局部调整，使得该局部区域内光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓尽可能接近。根据成像异常类型制定不同的修正机制，需要考虑局部成像异常的范围、成像异常修正时序等因素。按照如下顺序执行不同类型成像异常的检测及修正：
①水平方向内缩异常的检测及修正
当某个区域发生较大范围的水平方向内缩异常时，单轮修正不一定能达到完全修复内缩异常的效果，因而需要对该局部区域重复进行异常检测及修正。另外，由于存在修正时序，前期对某个局部区域的成像异常进行修正后，对当前区域的成像异常产生了间接的修正效果，则需要暂时跳过对当前成像异常的修正，等所有水平方向内缩异常修正之后再对此成像异常进行修正。标志flagRepeat和flagSkip分别表示某个局部区域需要重复进行异常检测、暂时跳过对某个成像异常的修正。在水平方向内缩异常修正开始之前，初始化flagRepeat为1，flagSkip为0。
通过水平方向内缩异常检测，挑选出异常范围不小于设定阈值errH的内缩异常区域进行修正。此处，异常范围是指水平方向内侧边界上Difference取值为1的连续像素数。
Figure BDA0002616240120000211
表示异常范围的最小长度。
对于水平方向内侧边界上的某个像素，其水平方向邻域内的像素在差异矩阵中取值不一定都为1，也有可能取值为-1。直接根据差异矩阵Difference和HSDT做卷积进行成像异常检测,有可能因为邻域中某些像素的Difference取值符号相反，使得卷积值小于阈值errH，导致部分异常区域未被修正的情况。因此，首先对Difference进行符号屏蔽处理，将Difference中取值不为1的元素全部重新赋值为0，作为经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield。根据Difference_shield和HSDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errH的异常片段。取决于掩模图形的复杂程度、水平方向内缩异常检测模板的参数以及阈值errH，可能得到若干个异常片段，根据每个异常片段对相应的内缩异常区域进行修正。如果异常片段的长度太短，小于设定的阈值minLength＝ratio×errH，则不对该异常片段对应的水平方向内缩异常区域进行修正，ratio取值范围为0.2～0.5，本实施例中ratio取0.5。如果存在某个异常片段的长度过长，超过设定的阈值maxLength＝errH，则将flagRepeat设置为1，等到所有水平方向内缩异常修正完成之后，重新对水平方向内缩异常进行检测及修正。如果在对某个异常片段对应的水平方向内缩异常区域进行修正之前，由于成像异常修正时序的影响，导致该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前内缩异常区域的修正，等到所有水平方向内缩异常区域修正完成之后，再次对水平方向内缩异常进行检测及修正。当flagRepeat和flagSkip都变为0时，表示所有的水平方向内缩异常都已完成修正，转入下一类型成像异常的检测及修正。
具体地，对于每个水平方向内缩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth。异常修正方向指定后续修正的方向，对于内缩异常而言，异常修正方向指透光区域向外扩展的方向。异常深度表示该异常范围内朝着透光区域内侧方向上差异矩阵Difference中取值均为1的连续行数。异常深度有两个作用：一是通过异常深度判断局部成像异常的程度，如果内缩异常过于严重，则暂时不采取水平边外扩的方式对该内缩异常区域进行修正，而是依靠后续的凸角外扩来达到修正目的；二是根据异常深度设置一个预先修正量Nstretch＝depth×SRR，避免了对高采样率掩模图形的水平边进行逐次外扩并进行成像质量评价，提高了掩模图形修正效率，如果根据此修正量对掩模图形进行修正之后，成像质量没有任何提高，则直接撤销根据异常深度执行的掩模图形修正，反之，在此预先修正量的基础之上进行后续修正。需要说明的是，经过多次修正之后，该水平方向内缩异常区域对应的透光区域边界可能不再是初始时刻的水平边，而是类似于台阶形状，因此需要根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边。从该起始边开始外扩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中只有一个元素发生更新。每步外扩操作均要保证当前透光区域不与其他透光区域发生连接，并且不会超过掩模图形边界。根据异常深度进行预修正后，需要重新计算差异矩阵Difference。如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则撤销此修正，进入下一个异常片段的修正流程。反之，在该异常片段的差异矩阵中存在元素发生更新，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行收缩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好只有一个元素更新，而一旦进一步收缩，则无元素更新。将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，进入下一个异常片段的修正流程。
当所有水平方向内缩异常片段修正完成之后，判断两个标志flagRepeat和flagSkip的取值。当两个标志取值不全为0时，重新对水平方向内缩异常进行检测及修正；否则，进入下一类型成像异常的修正流程。
如果目标图形满足上下对称，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure BDA0002616240120000221
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
②竖直方向内缩异常的检测及修正
与水平方向内缩异常的检测及修正流程类似。
在竖直方向内缩异常修正开始之前，初始化flagRepeat为1，flagSkip为0。
通过竖直方向内缩异常检测，挑选出异常范围不小于设定阈值errV的内缩异常区域进行修正。此处，异常范围是指竖直方向内侧边界上Difference取值为1的连续像素数。
Figure BDA0002616240120000231
表示异常范围的最小长度。
对Difference进行符号屏蔽处理，将Difference中取值不为1的元素全部重新赋值为0，作为经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield。根据Difference_shield和VSDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errV的异常片段。如果异常片段的长度太短，小于设定的阈值minLength＝ratio×errV，则不对该异常片段对应的竖直方向内缩异常区域进行修正，ratio取值范围为0.2～0.5，本实施例中ratio取0.5。如果存在某个异常片段的长度过长，超过设定的阈值maxLength＝errV，则将flagRepeat设置为1，等到所有竖直方向内缩异常修正完成之后，重新对竖直方向内缩异常进行检测及修正。如果在对某个异常片段对应的竖直方向内缩异常区域进行修正之前，由于成像异常修正时序的影响，导致该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前内缩异常区域的修正，等到所有竖直方向内缩异常区域修正完成之后，再次对竖直方向内缩异常进行检测及修正。当flagRepeat和flagSkip都变为0时，表示所有的竖直方向内缩异常都已完成修正，转入下一类型成像异常的检测及修正。
对于每个竖直方向内缩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth。异常修正方向指定后续修正的方向，对于内缩异常而言，异常修正方向指透光区域向外扩展的方向。异常深度表示该异常范围内朝着透光区域内侧方向上差异矩阵Difference中取值均为1的连续列数。经过多次修正之后，该竖直方向内缩异常区域对应的透光区域边界可能不再是初始时刻的竖直边，而是类似于台阶形状，因此需要根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边。从该起始边开始外扩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中只有一个元素发生更新。每步外扩操作均要保证当前透光区域不与其他透光区域发生连接，并且不会超过掩模图形边界。根据异常深度进行预修正后，需要重新计算差异矩阵Difference。如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则撤销此修正，进入下一个异常片段的修正流程。反之，在该异常片段的差异矩阵中存在元素发生更新，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行收缩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好只有一个元素更新，而一旦进一步收缩，则无元素更新。将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，进入下一个异常片段的修正流程。
当所有竖直方向内缩异常片段修正完成之后，判断两个标志flagRepeat和flagSkip的取值。当两个标志取值均为0时，进入下一类型成像异常的修正流程；否则，重新对竖直方向内缩异常进行检测及修正。
如果目标图形满足左右对称，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure BDA0002616240120000241
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
③凸角点处内缩异常的检测及修正
依次进行左上凸角点、左下凸角点、右上凸角点和右下凸角点处内缩异常的检测及修正。各个凸角点处的内缩异常修正过程相同，通过调整以当前凸角点为顶点的正方形透光区域大小，使得当前凸角点处的光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓尽可能接近，区别在于修正方向与凸角点所在方位有关。以左上凸角点为例，介绍凸角点处内缩异常的检测及修正过程，其他类型凸角点处内缩异常的检测及修复过程相同，不再详述。
首先根据差异矩阵Difference和左上凸角点的逻辑矩阵LTconvex，定位发生内缩异常的若干个左上凸角点，locationconvex＝Difference&LTconvex，矩阵locationconvex中非零元素的个数即为发生内缩异常的左上凸角点数目。
对于每个发生内缩异常的左上凸角点，经过多次修正之后，以该凸角点为顶点，存在一个正方形的透光区域，正方形透光区域的最大边长为Nconvex，此值可根据设计规则检查和制造规则检查设置，本实施例中Nconvex取值为20。如果当前正方形透光区域边长等于Nconvex，则进入下一凸角点内缩异常的修正流程。如果当前正方形透光区域边长小于Nconvex，逐步扩大正方形透光区域的范围，每扩大一次透光区域范围，重新计算一次差异矩阵Difference。当该凸角点处的Difference取值为0时，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前凸角点内缩异常修正的输出，进入下一凸角点内缩异常的修正流程。如果正方形透光区域边长扩大至Nconvex时，该凸角点处的Difference取值仍为1，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前凸角点内缩异常修正的输出，进入下一凸角点内缩异常的修正流程。
当所有凸角点处的内缩异常修正完成之后，进入下一类型成像异常的修正流程。
如果目标图形具有对称性，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
(1)当目标图形满足上下对称时，
Figure BDA0002616240120000251
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
(b)当目标图形满足左右对称时，
Figure BDA0002616240120000252
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
④凹角点处外扩异常的检测及修正
依次进行左上凹角点、左下凹角点、右上凹角点和右下凹角点处外扩异常的检测及修正。各个凹角点处的外扩异常修正过程相同，通过调整以当前凹角点为顶点的正方形不透光区域大小，使得当前凹角点处的光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓尽可能接近，区别在于修正方向与凹角点所在方位有关。以左上凹角点为例，介绍凹角点处外扩异常的检测及修正过程，其他类型凹角点处外扩异常的检测及修复过程相同，不再详述。
首先根据差异矩阵Difference和左上凹角点的逻辑矩阵LTconcave，定位发生外扩异常的若干个左上凹角点，locationconcave＝(Difference＝＝-1)&LTconcave，矩阵locationconcave中非零元素的个数即为发生外扩异常的左上凹角点数目。
对于每个发生外扩异常的左上凹角点，经过多次修正之后，以该凹角点为顶点，存在一个正方形的不透光区域，正方形不透光区域的最大边长为Nconcave，此值可根据设计规则检查(Design Rule Checking,DRC)和制造规则检查(Manufacturing Rule Checking,MRC)设置，本实施例中Nconcave取值为20。如果当前正方形不透光区域边长等于Nconcave，则进入下一凹角点外扩异常的修正流程。如果当前正方形不透光区域边长小于Nconcave，逐步扩大正方形不透光区域的范围，每扩大一次不透光区域范围，重新计算一次差异矩阵Difference。当该凹角点处的Difference取值为0时，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前凹角点外扩异常修正的输出，进入下一凹角点外扩异常的修正流程。如果正方形不透光区域边长扩大至Nconvex时，该凹角点处的Difference取值仍为-1，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前凹角点外扩异常修正的输出，进入下一凹角点外扩异常的修正流程。
当所有凹角点处的外扩异常修正完成之后，进入下一类型成像异常的修正流程。
如果目标图形具有对称性，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理。
目标图形上下对称：
Figure BDA0002616240120000253
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
目标图形左右对称：
Figure BDA0002616240120000261
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
⑤水平方向外扩异常的检测及修正
由于存在修正时序，前期对某个局部区域的成像异常进行修正后，对当前区域的成像异常产生了间接的修正效果，则需要暂时跳过对当前成像异常的修正，等所有水平方向外扩异常修正之后再对此成像异常进行修正。标志flagSkip表示暂时跳过对某个成像异常的修正。在水平方向外扩异常修正开始之前，初始化flagSkip为0。
通过水平方向外扩异常检测，挑选出异常范围不小于设定阈值errH/2的外扩异常区域进行修正。此处，异常范围是指水平方向外侧边界上Difference取值为-1的连续像素数。
Figure BDA0002616240120000262
errH/2表示异常范围的最小长度。
对于水平方向外侧边界上的某个像素，其水平方向邻域内的像素在差异矩阵中取值不一定都为-1，也有可能取值为1。直接根据差异矩阵Difference和HEDT做卷积进行成像异常检测,有可能因为邻域中某些像素的Difference取值符号相反，使得卷积值小于阈值errH/2，导致部分异常区域未被修正的情况。因此，首先对Difference进行符号屏蔽处理，将Difference中取值不为-1的元素全部重新赋值为0，作为经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield。根据Difference_shield和HEDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errH/2的异常片段。取决于掩模图形的复杂程度、水平方向外扩异常检测模板的参数以及阈值errH/2，可能得到若干个异常片段，根据每个异常片段对相应的外扩异常区域进行修正。如果异常片段的长度太短，小于设定的阈值minLength＝ratio×errH，则不对该异常片段对应的水平方向外扩异常区域进行修正，ratio取值范围为0.2～0.5，本实施例中ratio取0.5。如果在对某个异常片段对应的水平方向外扩异常区域进行修正之前，由于成像异常修正时序的影响，导致该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前外扩异常区域的修正，等到所有水平方向外扩异常区域修正完成之后，再次对水平方向外扩异常进行检测及修正。当flagSkip变为0时，表示所有的水平方向外扩异常都已完成修正，转入下一类型成像异常的检测及修正。
具体地，对于每个水平方向外扩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth。异常修正方向指定后续修正的方向。对于外扩异常而言，异常修正方向指透光区域向内收缩的方向。异常深度表示该异常范围内朝着透光区域外侧方向上差异矩阵Difference中取值均为-1的连续行数。
经过多次修正之后，该水平方向外扩异常区域对应的透光区域边界可能不再是初始时刻的水平边，而是类似于台阶形状，因此需要根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边。从该起始边开始内缩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不为-1。每步内缩操作均要保证不透光区域不能发生连接，并且不会超过掩模图形边界。根据异常深度进行预修正后，需要重新计算差异矩阵Difference。如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则沿着修正方向继续修正，直至该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不等于-1。反之，在该异常片段的差异矩阵中取值等于-1的元素数减少，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行外扩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好没有元素取值等于-1，而一旦进一步外扩，则该异常片段的差异矩阵中，重新出现取值等于-1的元素。将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，进入下一个异常片段的修正流程。
当所有水平方向外扩异常片段修正完成之后，判断标志flagSkip的取值。当flagSkip取值不为0时，重新对水平方向外扩异常进行检测及修正；否则，进入下一类型成像异常的修正流程。
如果目标图形满足上下对称，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure BDA0002616240120000271
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
⑥竖直方向外扩异常的检测及修正
与水平方向外扩异常的检测及修正流程类似。
在竖直方向外扩异常修正开始之前，初始化flagSkip为0。
通过竖直方向外扩异常检测，挑选出异常范围不小于设定阈值errV/2的外扩异常区域进行修正。此处，异常范围是指竖直方向外侧边界上Difference取值为-1的连续像素数。
Figure BDA0002616240120000272
errV/2表示异常范围的最小长度。
对Difference进行符号屏蔽处理，将Difference中取值不为-1的元素全部重新赋值为0，作为经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield。根据Difference_shield和VEDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errV/2的异常片段。如果异常片段的长度太短，小于设定的阈值minLength＝ratio×errV，则不对该异常片段对应的竖直方向外扩异常区域进行修正，ratio取值范围为0.2～0.5，本实施例中取值为0.5。如果在对某个异常片段对应的竖直方向外扩异常区域进行修正之前，由于成像异常修正时序的影响，导致该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前外扩异常区域的修正，等到所有竖直方向外扩异常区域修正完成之后，再次对竖直方向外扩异常进行检测及修正。当flagSkip变为0时，表示所有的竖直方向外扩异常都已完成修正，转入下一类型成像异常的检测及修正。
对于每个竖直方向外扩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth。异常修正方向指定后续修正的方向，对于外扩异常而言，异常修正方向指透光区域向内收缩的方向。异常深度表示该异常范围内朝着透光区域外侧方向上差异矩阵Difference中取值均为-1的连续列数。经过多次修正之后，该竖直方向外扩异常区域对应的透光区域边界可能不再是初始时刻的竖直边，而是类似于台阶形状，因此需要根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边。从该起始边开始内缩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不为-1。每步内缩操作均要保证不透光区域不能发生连接，并且不会超过掩模图形边界。根据异常深度进行预修正后，需要重新计算差异矩阵Difference。如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则沿着修正方向继续修正，直至该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不等于-1。反之，在该异常片段的差异矩阵中取值等于-1的元素数减少，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行外扩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好没有元素取值等于-1，而一旦进一步外扩，则该异常片段的差异矩阵中，重新出现取值等于-1的元素。将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，进入下一个异常片段的修正流程。
当所有竖直方向外扩异常片段修正完成之后，判断标志flagSkip的取值。当flagSkip取值为0时，进入下一类型成像异常的修正流程；否则，重新对竖直方向外扩异常进行检测及修正。
如果目标图形满足左右对称，则在进入下一类型成像异常的修正流程之前，还需要对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure BDA0002616240120000281
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1，MC＝tmp.
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形。
(7)重复执行步骤(6)，直至达到设定的循环次数nLoop(本实施例中nLoop为3)，输出此时的高采样率掩模图形作为光学邻近效应修正后的掩模图形。
图9和图10展示了使用本方法进行光学邻近效应修正的效果。对于本实施例，整个光学邻近效应修正过程耗时361.54s，掩模图形的最小修正量为4nm，修正后光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓基本一致。对于相同的初始设计掩模图形，利用在先技术2(X.Ma,Z.Wang,Y.Li,et al.“Fast optical proximity correction method based onnonlinear compressive sensing”,Opt.Express 26(11),14479-14498(2018))中的光学邻近效应修正方法对掩模图形进行修正，整个过程耗时2545.87s，掩模图形的最小修正量为11.25nm。相比于在先技术2，本方法具有更高的掩模图形修正精度，同时将掩模图形修正效率提升了85.8％。
本实施例和附图只是用于描述本发明的具体实施方法，并不用以限制本发明，本发明还可有其他多种实施例。在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的变形、替换和改进，但这些相应的变形、替换和改进都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法，其特征在于，该方法包括如下步骤为：
(1)输入初始设计掩模图形MI，采用两种采样率对初始设计掩模图形MI进行采样，得到目标图形MT和待修正图形MC
根据低采样率SRL对初始设计掩模图形MI进行采样，得到低采样率掩模图形ML，以低采样率掩模图形ML的透过率矩阵作为目标图形MT，大小为NT×NT，目标图形MT中各像素取值为0或1，NT为奇数；
根据高采样率SRH对初始设计掩模图形MI进行采样，得到高采样率掩模图形MH，以高采样率掩模图形MH的透过率矩阵作为待修正图形MC，大小为NC×NC，待修正图形MC中各像素取值为0或1，NC为奇数；
两种采样率之比定义为
Figure FDA0002616240110000011
SRR为正整数；
(2)根据光刻系统中的光源图形S、光瞳函数H，计算出表征光刻成像系统的传递交叉系数矩阵TCC；
(3)计算光刻胶图形与成像异常
根据FFT计算出当前待修正图形MC的频谱SC，从频谱SC中提取出低频部分作为低采样率掩模图形ML的频谱SS，即
Figure FDA0002616240110000012
将TCC矩阵与低采样率掩模图形的频谱SS代入Hopkins成像公式，计算出空间像AI，大小为NT×NT；采用常阈值模型CTM作为光刻胶模型，光刻胶阈值为tr，此光刻胶阈值根据观测位置(一条线段)的成像结果及实际线宽计算得到；
通过比较空间像AI与光刻胶阈值tr的大小，计算出显影后的光刻胶图形RC，RC＝AI≥tr，即AI大于等于tr的像素位置，RC取值为1；AI小于tr的像素位置，RC取值为0，RC的大小为NT×NT；
将光刻胶图形RC与目标图形MT之间的差异定义为差异矩阵Difference，公式为：
Difference＝MT-RC
差异矩阵Difference中各像素取值为0或±1，取值0表示光刻胶图形与目标图形对应位置的透过率一致；取值1表示在目标图形中该位置透光，但是在光刻胶图形中该位置不透光，即发生成像异常；取值-1表示在目标图形中该位置不透光，但是在光刻胶图形中该位置透光，即发生成像异常；
(4)成像异常分类
根据成像异常所在的方位、光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓的相对位置关系，将成像异常分为以下类型：
水平方向内缩异常，是指在水平方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形内侧；
水平方向外扩异常，是指在水平方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形外侧；
竖直方向内缩异常，是指在竖直方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形内侧；
竖直方向外扩异常，是指在竖直方向一定范围内光刻胶图形轮廓位于目标图形外侧；
凸角点处的内缩异常，是指凸角点处光刻胶图形轮廓位于目标图形内侧；
凹角点处的外扩异常，是指凹角点处光刻胶图形轮廓位于目标图形外侧；
(5)根据成像异常类型设置异常检测位置，构造异常检测模板：
①设置成像异常检测位置
构造水平方向边界提取模板HBET：
Figure FDA0002616240110000021
水平方向内侧边界逻辑矩阵IBH为：
IBH＝(convH＝＝3)&(MT＝＝1)
式中，
Figure FDA0002616240110000022
水平方向外侧边界逻辑矩阵OBH为：
OBH＝(convH＝＝3)&(MT＝＝0)
构造竖直方向边界提取模板VBET:
Figure FDA0002616240110000023
竖直方向内侧边界逻辑矩阵IBV为：
IBV＝(convV＝＝3)&(MT＝＝1)
式中，
Figure FDA0002616240110000024
竖直方向外侧边界逻辑矩阵OBV为：
OBV＝(convV＝＝3)&(MT＝＝0)
构造5个辅助矩阵center、left、right、bottom、top，分别表示不包含最外侧边界的目标图形中各个像素及其邻域内左、右、下、上四个方向像素的透过率：
center＝MT(2:NT-1,2:NT-1)
left＝MT(2:NT-1,1:NT-2)
right＝MT(2:NT-1,3:NT)
bottom＝MT(1:NT-2,2:NT-1)
top＝MT(3:NT,2:NT-1)
这些辅助矩阵的取值组合对应各类凸角点的逻辑矩阵；
左上凸角点的逻辑矩阵LTconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(left＝＝0)&(top＝＝0)&(right＝＝1)&(bottom＝＝1)
LTconvex＝zeros(NT,NT)，LTconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp
左下凸角点的逻辑矩阵LBconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(left＝＝0)&(bottom＝＝0)&(right＝＝1)&(top＝＝1)
LBconvex＝zeros(NT,NT)，LBconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp
右上凸角点的逻辑矩阵RTconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(right＝＝0)&(top＝＝0)&(left＝＝1)&(bottom＝＝1)
RTconvex＝zeros(NT,NT)，RTconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp
右下凸角点的逻辑矩阵RBconvex计算过程如下：
temp＝(center＝＝1)&(right＝＝0)&(bottom＝＝0)&(left＝＝1)&(top＝＝1)
RBconvex＝zeros(NT,NT)，RBconvex(2:NT-1,2:NT-1)＝temp
左上凹角点的逻辑矩阵LTconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(left＝＝1)&(top＝＝1)&(right＝＝0)&(bottom＝＝0)
LTconcave＝zeros(NT,NT)，LTconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp
左下凹角点的逻辑矩阵LBconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(left＝＝1)&(bottom＝＝1)&(right＝＝0)&(top＝＝0)
LBconcave＝zeros(NT,NT)，LBconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp
右上凹角点的逻辑矩阵RTconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(right＝＝1)&(top＝＝1)&(left＝＝0)&(bottom＝＝0)
RTconcave＝zeros(NT,NT)，RTconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp
右下凹角点的逻辑矩阵RBconcave计算过程如下：
temp＝(center＝＝0)&(right＝＝1)&(bottom＝＝1)&(left＝＝0)&(top＝＝0)
RBconcave＝zeros(NT,NT)，RBconcave(2:NT-1,2:NT-1)＝temp
②构造成像异常检测模板
水平方向内缩异常检测模板，用于检测水平方向内侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为1；
水平方向外扩异常检测模板，用于检测水平方向外侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为-1；
竖直方向内缩异常检测模板，用于检测竖直方向内侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为1；
竖直方向外扩异常检测模板，用于检测竖直方向外侧边界处是否存在连续的像素在差异矩阵Difference中取值为-1；
水平方向内缩异常检测模板HSDT：
HSDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure FDA0002616240110000041
水平方向外扩异常检测模板HEDT：
HEDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure FDA0002616240110000042
竖直方向内缩异常检测模板VSDT：
VSDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure FDA0002616240110000043
竖直方向外扩异常检测模板VEDT：
VEDT＝zeros(Ntemplate)，
Figure FDA0002616240110000051
异常区域的检测范围取决于异常检测模板的参数Ntemplate，Ntemplate为奇数，可根据当前掩模图形的特征尺寸CD与掩模稀疏采样步长ΔSparse进行设置，
Figure FDA0002616240110000052
(6)不同类型成像异常的检测及修正
依次检测不同类型的成像异常，针对某个局部区域的成像异常，通过对高采样率掩模图形的透过率矩阵中相应位置做局部调整，使得该局部区域内光刻胶图形轮廓与目标图形轮廓尽可能接近，根据成像异常类型制定不同的修正机制，需要考虑局部成像异常的范围、成像异常修正时序等因素；
(7)重复执行步骤(6)，直至达到设定的循环次数nLoop，输出此时的高采样率掩模图
形作为光学邻近效应修正后的掩模图形。
2.根据权利要求1所述的基于双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正方法，其特征在于，步骤(6)不同类型成像异常的检测及修正，具体如下：
步骤6.1水平方向内缩异常的检测及修正：
6.1.1初始化成像异常重复检测标志flagRepeat为1，成像异常检测跳过标志flagSkip为0，设置成像异常检测阈值errH；
6.1.2计算差异矩阵Difference，并对差异矩阵Difference做符号屏蔽处理，即将Difference中取值不为1的元素全部重新赋值为0，得到经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield；
6.1.3提取成像异常片段；
根据Difference_shield和HSDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errH的异常片段；设异常片段最小长度minLength＝ratio×errH，ratio取值范围为0.2～0.5，设异常片段最大长度maxLength＝errH；
6.1.4对单个成像异常片段进行修正；
在对当前异常片段对应的水平方向内缩异常区域进行修正之前，如果该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前水平方向内缩异常区域的修正；
如果当前异常片段的长度小于minLength，则不对该异常片段对应的水平方向内缩异常区域进行修正，进入下一成像异常片段修正流程；
如果当前异常片段的长度大于maxLength，则将flagRepeat设置为1；
根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边；
对于每个水平方向内缩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth；
从修正起始边开始外扩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中只有一个元素发生更新，每步外扩操作均要保证当前透光区域不与其他透光区域发生连接，并且不会超过掩模图形边界；
根据异常深度进行预修正后，重新计算差异矩阵Difference，如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则撤销此修正，返回步骤6.1.4，开始下一个异常片段的修正流程；反之，在该异常片段的差异矩阵中存在元素发生更新，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行收缩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好只有一个元素更新，且进一步收缩后则无元素更新；
将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，返回步骤6.1.4，开始下一个水平方向内缩异常片段的修正流程，直至所有水平方向内缩异常片段修正完成；
6.1.5当所有水平方向内缩异常片段修正完成之后，判断两个标志flagRepeat和flagSkip的取值：当两个标志取值不全为0时，进入步骤6.1.2，重新对水平方向内缩异常进行检测及修正；否则，进入步骤6.1.6；
6.1.6如果目标图形满足上下对称，对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure FDA0002616240110000061
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1
MC＝tmp
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形MC；
步骤6.2竖直方向内缩异常的检测及修正：
6.2.1初始化成像异常重复检测标志flagRepeat为1，成像异常检测跳过标志flagSkip为0，设置成像异常检测阈值errV；
6.2.2计算差异矩阵Difference，并对差异矩阵Difference做符号屏蔽处理，即将Difference中取值不为1的元素全部重新赋值为0，得到经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield；
6.2.3提取成像异常片段；
根据Difference_shield和VSDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errV的异常片段；设异常片段最小长度minLength＝ratio×errV，ratio取值范围为0.2～0.5，设异常片段最大长度maxLength＝errV；
6.2.4对单个成像异常片段进行修正；
在对当前异常片段对应的竖直方向内缩异常区域进行修正之前，如果该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前内缩异常区域的修正；
如果当前异常片段的长度小于minLength，则不对该异常片段对应的竖直方向内缩异常区域进行修正，进入下一成像异常片段修正流程；
如果当前异常片段的长度大于maxLength，则将flagRepeat设置为1；
根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边；
对于每个竖直方向内缩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth；
从修正起始边开始外扩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中只有一个元素发生更新，每步外扩操作均要保证当前透光区域不与其他透光区域发生连接，并且不会超过掩模图形边界；
根据异常深度进行预修正后，重新计算差异矩阵Difference，如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则撤销此修正，返回步骤6.2.4，开始下一个异常片段的修正流程；反之，在该异常片段的差异矩阵中存在元素发生更新，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行收缩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好只有一个元素更新，且进一步收缩后则无元素更新；
将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，返回步骤6.2.4，开始下一个异常片段的修正流程，直至所有竖直方向内缩异常片段修正完成；
6.2.5当所有竖直方向内缩异常片段修正完成之后，判断两个标志flagRepeat和flagSkip的取值：当两个标志取值不全为0时，进入步骤6.2.2，重新对竖直方向内缩异常进行检测及修正；否则，进入步骤6.2.6；
6.2.6如果目标图形满足左右对称，对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure FDA0002616240110000071
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1
MC＝tmp
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形MC；步骤6.3凸角点处内缩异常的检测及修正：
6.3.1左上凸角点处内缩异常的检测及修正过程：
6.3.1.1确定所有发生内缩异常的左上凸角点；
根据差异矩阵Difference和左上凸角点的逻辑矩阵LTconvex，定位发生内缩异常的若干个左上凸角点，locationconvex＝Difference&LTconvex，矩阵locationconvex中非零元素的个数即为发生内缩异常的左上凸角点数目；
6.3.1.2对单个左上凸角点处的内缩异常进行修正；
确定以当前左上凸角点为顶点的正方形透光区域，比较该正方形透光区域边长与Nconvex的大小，Nconvex是根据设计规则检查和制造规则检查设置的正方形透光区域边长上限；
如果当前正方形透光区域边长等于Nconvex，则进入下一左上凸角点内缩异常区域的修正流程；
如果当前正方形透光区域边长小于Nconvex，则逐步扩大正方形透光区域的范围，每扩大一次透光区域范围，重新计算一次差异矩阵Difference，直至该左上凸角点处的Difference取值为0，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前左上凸角点处内缩异常修正的输出，进入下一左上凸角点内缩异常的修正流程；如果正方形透光区域边长扩大至Nconvex时，该左上凸角点处的Difference取值仍为1，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前左上凸角点内缩异常修正的输出，进入下一左上凸角点内缩异常的修正流程，直至所有左上凸角点处的内缩异常修正完成；
6.3.2依次进行左下凸角点、右上凸角点和右下凸角点处内缩异常的检测及修正，步骤与步骤6.3.1.1-6.3.1.2类似；
6.3.3当所有类型的凸角点内缩异常修正完成之后，如果目标图形具有对称性，对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
当目标图形满足上下对称时，
Figure FDA0002616240110000081
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1
MC＝tmp
当目标图形满足左右对称时，
Figure FDA0002616240110000082
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1
MC＝tmp
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形MC；
步骤6.4凹角点处外扩异常的检测及修正：
6.4.1左上凹角点处外扩异常的检测及修正过程：
6.4.1.1确定所有发生外扩异常的左上凹角点；
根据差异矩阵Difference和左上凹角点的逻辑矩阵LTconcave，定位发生外扩异常的若干个左上凹角点，locationconcave＝(Difference＝＝-1)&LTconcave，矩阵locationconcave中非零元素的个数即为发生外扩异常的左上凹角点数目；
6.4.1.2对单个左上凹角点处的外扩异常进行修正；
确定以当前左上凹角点为顶点的正方形不透光区域，比较正方形不透光区域边长与Nconcave的大小，Nconcave是根据设计规则检查和制造规则检查设置的正方形不透光区域边长上限；
如果当前正方形不透光区域边长等于Nconcave，则进入下一左上凹角点外扩异常的修正流程；
如果当前正方形不透光区域边长小于Nconcave，则逐步扩大正方形不透光区域的范围，每扩大一次不透光区域范围，重新计算一次差异矩阵Difference，直至该左上凹角点处的Difference取值为0，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前左上凹角点处外扩异常修正的输出，进入下一左上凹角点外扩异常的修正流程；如果正方形不透光区域边长扩大至Nconvex时，该凹角点处的Difference取值仍为-1，则将此时的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前左上凹角点外扩异常修正的输出，进入下一左上凹角点外扩异常的修正流程，直至所有左上凹角点处的内缩异常修正完成；
6.4.2依次进行左上凹角点、左下凹角点、右上凹角点和右下凹角点处外扩异常的检测及修正,步骤与6.4.1类似，直至所有类型的凹角点外扩异常修正完成；
6.4.3如果目标图形具有对称性，对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
当目标图形满足上下对称时，
Figure FDA0002616240110000091
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1
MC＝tmp
当目标图形满足左右对称时，
Figure FDA0002616240110000101
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1
MC＝tmp
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形MC。
步骤6.5水平方向外扩异常的检测及修正：
6.5.1初始化成像异常检测跳过标志flagSkip为0，设置成像异常检测阈值errH/2；
6.5.2计算差异矩阵Difference，并对差异矩阵Difference做符号屏蔽处理，即将Difference中取值不为-1的元素全部重新赋值为0，得到经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield；
6.5.3提取成像异常片段；
根据Difference_shield和HEDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errH/2的异常片段；设异常片段最小长度minLength＝ratio×errH，ratio取值范围为0.2～0.5；
6.5.4对单个成像异常片段进行修正；
在对当前异常片段对应的水平方向外扩异常区域进行修正之前，如果该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前水平方向外扩异常区域的修正；
如果当前异常片段的长度小于minLength，则不对该异常片段对应的水平方向外扩异常区域进行修正，进入下一成像异常片段修正流程；
根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边；
对于每个水平方向外扩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth；
从修正起始边开始内缩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不为-1，每步内缩操作均要保证当前不透光区域不与其他不透光区域发生连接，并且不会超过掩模图形边界；
根据异常深度进行预修正后，重新计算差异矩阵Difference，如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则沿着修正方向继续修正，直至该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不等于-1；反之，在该异常片段的差异矩阵中取值等于-1的元素数减少，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行外扩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好没有元素取值等于-1，且进一步外扩，该异常片段的差异矩阵中会重新出现取值等于-1的元素；
将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，返回步骤6.5.4，开始下一个水平方向外扩异常片段的修正流程，直至所有水平方向外扩异常片段修正完成；
6.5.5当所有水平方向外扩异常片段修正完成之后，判断标志flagSkip的取值：当flagSkip不为0时，进入步骤6.5.2，重新对水平方向外扩异常进行检测及修正；否则，进入步骤6.5.6；
6.5.6如果目标图形满足上下对称，对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure FDA0002616240110000111
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1
MC＝tmp
经过强制对称处理的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为新的待修正图形MC；
步骤6.6竖直方向外扩异常的检测及修正：
6.6.1初始化成像异常检测跳过标志flagSkip为0，设置成像异常检测阈值errV/2；
6.6.2计算差异矩阵Difference，并对差异矩阵Difference做符号屏蔽处理，即将Difference中取值不为-1的元素全部重新赋值为0，得到经过符号屏蔽处理的差异矩阵Difference_shield；
6.6.3提取成像异常片段；
根据Difference_shield和VEDT卷积的结果，提取出异常范围不小于阈值errV/2的异常片段；设异常片段最小长度minLength＝ratio×errV，ratio取值范围为0.2～0.5；
6.6.4对单个成像异常片段进行修正；
在对当前异常片段对应的竖直方向外扩异常区域进行修正之前，如果该异常片段对应的Difference信息发生改变，则将flagSkip设置为1，暂时跳过对当前竖直方向外扩异常区域的修正；
如果当前异常片段的长度小于minLength，则不对该异常片段对应的水平方向外扩异常区域进行修正，进入下一成像异常片段修正流程；
根据台阶形状的透光区域边界设置修正起始边；
对于每个竖直方向外扩异常区域，定义一个异常修正方向direction与异常深度depth；
从修正起始边开始内缩修正，修正目标是该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不为-1，每步内缩操作均要保证当前不透光区域不与其他不透光区域发生连接，并且不会超过掩模图形边界；
根据异常深度进行预修正后，重新计算差异矩阵Difference，如果该异常片段的差异矩阵中没有元素发生更新，则沿着修正方向继续修正，直至该异常片段的差异矩阵中所有元素取值都不等于-1；反之，在该异常片段的差异矩阵中取值等于-1的元素数减少，说明产生了修正效果，沿着反方向对透光区域进行外扩，找到临界状态，即该异常片段的差异矩阵相对于修正之前的差异矩阵，恰好没有元素取值等于-1，且进一步外扩，该异常片段的差异矩阵中会重新出现取值等于-1的元素；
将此临界状态的高采样率掩模图形的透过率矩阵作为当前异常片段修正的输出，返回步骤6.6.4，开始下一个竖直方向外扩异常片段的修正流程，直至所有竖直方向外扩异常片段修正完成；
6.6.5当所有竖直方向外扩异常片段修正完成之后，判断标志flagSkip的取值：当flagSkip不为0时，进入步骤6.6.2，重新对竖直方向外扩异常进行检测及修正；否则，进入步骤6.6.6；
6.6.6如果目标图形满足左右对称，对高采样率掩模图形的透过率矩阵执行强制对称处理，处理方法如下：
Figure FDA0002616240110000121
tmp(tmp＜1/2)＝0,tmp(tmp≥1/2)＝1
MC＝tmp
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