CN113835307A - 一种电子束邻近效应的校正方法及其装置 - Google Patents

一种电子束邻近效应的校正方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电子束邻近效应的校正方法及其装置，通过先给每个曝光网格区域设定电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；再计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；并逐次计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量。之后进行迭代计算T次，能够获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。将当前曝光网格区域的中心曝光能量值、和周围曝光网格区域曝光时对当前曝光网格区域的邻近作用能量值区分处理，便于直接求解当前曝光网格区域的入射剂量，减少计算量。且在较少的优化迭代计算次数之内，就能够得到理想精度的电子束入射剂量。

Description

一种电子束邻近效应的校正方法及其装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种电子束邻近效应的校正方法及其装置。
背景技术
目前，电子束直写光刻技术在微纳加工领域得到广泛的应用。随着图形尺寸越来越小，电子束邻近效应越来越严重，导致光刻出的图形发生失真。电子束邻近效应主要在于：入射的电子和光刻胶原子发生前向散射、以及和衬底原子发生背向散射，造成入射的电子能量无法局域在入射点，而是在光刻胶里存在横向分布，进而使设计版图能量分布不均匀，且在版图的图形区域之外也存在能量分布。
发明内容
本发明提供了一种电子束邻近效应的校正方法及其装置，以在较少的迭代计算次数之内，对版图的不同图形区域的电子束入射剂量进行修正，使设计版图的图形区域中的沉积能量处处相等且均在显影阈值之上，以通过快速求解优化电子束剂量，从而便于最终得到无失真的光刻胶图形。
第一方面，本发明提供了一种电子束邻近效应的校正方法，该校正方法包括：
步骤1：建立单位剂量的电子束曝光时，在光刻胶中能量分布的点扩散函数；
步骤2：对设计版图进行网格化处理，建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵；其中，设计版图上的曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“1”；设计版图上的非曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“0”；
步骤3：确定电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束初始剂量、以及所有曝光网格区域的能量阈值；
步骤4：根据点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；
步骤5：根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；
步骤6：按照步骤4～5，计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量；
步骤7：使用步骤6中获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换相同曝光网格区域的电子束初始剂量，按照步骤4～5，再次计算每个曝光网格区域的电子束校正剂量；
步骤8：使用步骤7中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照步骤4～5，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
在上述的方案中，通过先给每个曝光网格区域设定一个电子束初始剂量，和点扩散函数一起计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；再根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；并采用上述方法逐次计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量。之后，使用后一次计算获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量或每个曝光网格区域的电子束初始剂量，进行迭代计算T次，能够获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。通过将当前曝光网格区域中正对的电子束曝光形成的中心曝光能量值、和周围曝光网格区域曝光时对当前曝光网格区域的邻近作用能量值区分开来处理，便于后续能够直接求解当前曝光网格区域的电子束入射剂量，减少每次优化迭代计算过程中的计算量。且在较少的优化迭代计算次数之内，就能够得到理想精度的电子束入射剂量，以实现快速求解优化电子束剂量。
在一个具体的实施方式中，建立单位剂量的电子束曝光时，在光刻胶中能量分布的点扩散函数包括：
采用双高斯函数模型，建立如下的点扩散函数：
Figure BDA0003273895280000021
且PSF(r)满足如下的归一化条件：
Figure BDA0003273895280000022
其中，σ代表电子束前向散射范围；β代表电子束背散射影响范围；η代表背散射和前向散射的能量比值；r代表电子束曝光版图矩阵中某个网格区域的中心点，和当前曝光网格区域的中心点之间的间距；PSF(r)代表电子束曝光版图矩阵中，距离当前曝光网格区域的中心点为r的网格区域中的能量分布情况。以更准确的描述入射电子束在光刻胶中的能量分布情况，同时便于采用网格进行离散化处理。
在一个具体的实施方式中，对设计版图进行网格化处理，建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵包括：调整网格尺寸，使每个曝光网格区域曝光时在其自身网格区域的点扩散函数值PSF(0)满足如下条件：0.5≤PSF(0)＜1。以保证一定的计算进度，且后续迭代求解计算最佳入射剂量时收敛。
在一个具体的实施方式中，根据点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值包括：根据点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，采用如下公式计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值：
Figure BDA0003273895280000023
其中，
Figure BDA0003273895280000024
代表电子束曝光版图矩阵中当前曝光的第a行第b列曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对第a行第b列曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；Dij代表电子束曝光版图矩阵中第i行第j列的曝光网格区域的电子束初始剂量或电子束校正剂量；PSFij(r)代表电子束曝光版图矩阵中第i行第j列的曝光网格区域曝光时，在第a行第b列曝光网格区域中能量分布的点扩散函数值。以便于通过简单的计算即可获得周围曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响情况，较准确的获得每个曝光网格区域的邻近作用能量值。
在一个具体的实施方式中，根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量包括：根据邻近作用能量值、能量阈值，计算当前曝光网格区域所需的中心曝光能量值；根据中心曝光能量值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量。便于在每次迭代计算过程中，快速确定曝光网格区域的电子束校正剂量。
在一个具体的实施方式中，根据邻近作用能量值、能量阈值，计算当前曝光网格区域所需的中心曝光能量值具体为：
Figure BDA0003273895280000031
其中，
Figure BDA0003273895280000032
代表当前曝光的第a行第b列曝光网格区域所需的中心曝光能量值；
Figure BDA0003273895280000033
代表能量阈值。便于在每次迭代计算过程中，较为准确的得到每个曝光网格区域所需的中心曝光能量值。
在一个具体的实施方式中，根据中心曝光能量值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量具体为：
Figure BDA0003273895280000034
其中，Dab代表当前曝光的第a行第b列曝光网格区域的电子束校正剂量；PSFab(0)代表当前曝光的第a行第b列曝光网格区域在其自身网格区域中能量分布的点扩散函数值。便于在每次迭代计算过程中，较为准确的得到每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
在一个具体的实施方式中，使用步骤7中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量替换前一次相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照步骤4～5和7，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量还包括：
在迭代计算一次之后，根据所获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量、中心能量值、邻近作用能量值，采用如下公式计算每个曝光网格区域的总沉积能量
Figure BDA0003273895280000035
Figure BDA0003273895280000036
根据每个曝光网格区域的总沉积能量、和能量阈值，采用如下公式计算所有曝光网格区域的均方误差MSE：
Figure BDA0003273895280000037
判断均方误差是否小于设定误差阈值；如果判断结果为不小于，则按照步骤4～5，进行下一次迭代计算；如果判断结果为小于，则停止迭代计算，将最后一次计算获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，作为最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。以在每次迭代计算之后，进行一次误差计算，保证在满足理想精度的情况下，计算迭代优化过程。
在一个具体的实施方式中，使用步骤7中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照步骤4～5，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量包括：使用步骤7中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照步骤4～5，且在步骤4中，令PSF(0)＝0，采用快速傅里叶变换求卷积方式，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。通过采用卷积计算的方式，令当前计算的曝光网格区域在曝光时的点扩散函数值为零，从而构造出一个新的针对当前曝光网格区域的点扩展函数模型，该新的点扩散函数模型表征电子束曝光版图矩阵中除当前曝光网格区域之外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的点扩散函数影响，即该新的点函数扩散模型只考虑了当前曝光区域之外的其他所有曝光区域曝光时对当前曝光网格区域的邻近作用影响。从而在卷积计算中，利用此新的点扩散函数模型和电子束曝光版图矩阵做卷积计算，把当前曝光网格区域曝光时其自身曝光产生的中心曝光能量，和周围其他曝光网格区域在曝光时对当前曝光网格影响产生的邻近作用能量，区分开来处理，以便后续能够直接求解出当前曝光网格区域所需的电子束校正剂量。且利用快速傅里叶变换求卷积的计算速度较快的优点，快速得到任意的网格周围对此网格的能量贡献情况。
第二方面，本发明还提供了一种电子束邻近效应的校正装置，该校正装置包括：点扩散函数建立模块、网格化处理模块、电子束初始剂量设定模块、能量阈值确定模块、邻近作用能量计算模块、电子束校正剂量计算模块、电子束校正剂量替换模块。其中，点扩散函数建立模块用于建立单位剂量的电子束曝光时，在光刻胶中能量分布的点扩散函数。网格化处理模块用于对设计版图进行网格化处理，建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵；其中，设计版图上的曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“1”；设计版图上的非曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“0”。电子束初始剂量设定模块用于确定电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束初始剂量。能量阈值确定模块用于确定所有曝光网格区域的能量阈值。邻近作用能量计算模块用于根据点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值。电子束校正剂量计算模块用于根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；还用于与邻近作用能量计算模块一起计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量。电子束校正剂量替换模块用于使用后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量替换相同曝光网格区域的电子束初始剂量或前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量。且电子束校正剂量计算模块还用于与邻近作用能量计算模块一起迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
在上述的方案中，通过先给每个曝光网格区域设定一个电子束初始剂量，和点扩散函数一起计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；再根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；并采用上述方法逐次计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量。之后，使用后一次计算获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量或每个曝光网格区域的电子束初始剂量，进行迭代计算T次，能够获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。通过将当前曝光网格区域中正对的电子束曝光形成的中心曝光能量值、和周围曝光网格区域曝光时对当前曝光网格区域的邻近作用能量值区分开来处理，便于后续能够直接求解当前曝光网格区域的电子束入射剂量，减少每次优化迭代计算过程中的计算量。且在较少的优化迭代计算次数之内，就能够得到理想精度的电子束入射剂量，以实现快速求解优化电子束剂量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电子束邻近效应的校正方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种电子束曝光版图矩阵示意图；
图3为本发明实施例提供的一种均方误差随迭代次数变化的示意图；
图4为前向散射和背散热范围的示意图；
图5为现有技术中采用等电子束剂量光刻后形成的沉积能量分布示意图；
图6为现有技术中采用等电子束剂量光刻后形成的沉积能量分布云图；
图7为本发明实施例提供的一种电子束校正剂量的分布示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了方便理解本发明实施例提供的电子束邻近效应的校正方法，下面首先说明一下本发明实施例提供的校正方法的应用场景，该校正方法应用于采用电子束直写技术，在光刻胶上光刻设计版图的过程中。下面结合附图对该校正方法进行详细的叙述。
参考图1，本发明实施例提供的电子束邻近效应的校正方法包括：
Step10：建立单位剂量的电子束曝光时，在光刻胶中能量分布的点扩散函数；
Step20：对设计版图进行网格化处理，建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵；其中，设计版图上的曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“1”；设计版图上的非曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“0”；
Step30：确定电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束初始剂量、以及所有曝光网格区域的能量阈值；
Step40：根据点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；
Step50：根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；
Step60：按照Step40～Step50，计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量；
Step70：使用Step60中获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换相同曝光网格区域的电子束初始剂量，按照Step40～Step50，再次计算每个曝光网格区域的电子束校正剂量；
Step80：使用Step70中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照Step40～Step50，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
在上述的方案中，通过先给每个曝光网格区域设定一个电子束初始剂量，和点扩散函数一起计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；再根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；并采用上述方法逐次计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量。之后，使用后一次计算获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量或每个曝光网格区域的电子束初始剂量，进行迭代计算T次，能够获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。通过将当前曝光网格区域中正对的电子束曝光形成的中心曝光能量值、和周围曝光网格区域曝光时对当前曝光网格区域的邻近作用能量值区分开来处理，便于后续能够直接求解当前曝光网格区域的电子束入射剂量，减少每次优化迭代计算过程中的计算量。且在较少的优化迭代计算次数之内，就能够得到理想精度的电子束入射剂量，以实现快速求解优化电子束剂量。下面结合附图对上述各个步骤进行详细的介绍。
首先，参考图1，建立单位剂量的电子束曝光时，在光刻胶中能量分布的点扩散函数。具体建立时，可以采用双高斯函数模型，建立如下的点扩散函数：
Figure BDA0003273895280000061
且PSF(r)满足如下的归一化条件：
Figure BDA0003273895280000062
如图3所示出的电子散射效应图，其中的primary beam代表电子束的主要能量分布曲线，可以看出，电子束的能量大部分还是较为集中。其中的forward scatter代表电子束前向散射曲线，而上述公式中的σ代表电子束前向散射范围，其单位为um，表征电子束前向散射范围的大小。图3中的backscatter代表电子束背散射曲线，而上述公式中的β代表电子束背散射影响范围，其单位为um，表征电子束背散射范围的大小。上述公式中的η代表背散射的总能量和前向散射的总能量的比值。上述公式中的r代表电子束曝光版图矩阵中某个网格区域的中心点，和当前曝光网格区域的中心点之间的间距。PSF(r)代表电子束曝光版图矩阵中，距离当前曝光网格区域的中心点为r的网格区域中的能量分布情况，可以看出越靠近当前曝光网格区域的中心点，其能量沉积密度越大，越远离当前曝光网格区域的中心点，其能量沉积密度越小。通过上述示出的双高斯函数模型，将电子束前向散射和背散射的影响范围都考虑进去，以更准确的描述入射电子束在光刻胶中的能量分布情况，同时便于采用网格进行离散化处理。
应当注意的是，点扩散函数的建立方式并不限于上述示出的双高斯函数模型的方式，除了如上的函数模型之外，还可以采用其他的函数模型作为点扩散函数，来描述入射电子束在光刻胶中的能量分布情况。同样的，其他类型的点扩散函数依然可以采用下面示出的网格离散化处理方式、电子束修正剂量的计算方式进行处理。
接下来，如图1所示，对设计版图进行网格化处理，建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵。具体的，参考图2，可以对设计版图划分网格，建立电子束建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵。其中，设计版图上的曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“1”；设计版图上的非曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“0”。
其中，在确定每个网格尺寸时，可以通过增加网格尺寸，使每个曝光网格区域在曝光时的能量至少一半以上分布在其自身的网格中。例如，可以调整网格尺寸，使每个曝光网格区域曝光时在其自身网格区域的点扩散函数值PSF(0)满足如下条件：0.5≤PSF(0)＜1。具体的，可以调整网格尺寸，使每个曝光网格区域曝光时在其自身网格区域的点扩散函数值PSF(0)为0.5、0.55、0.60、0.65、0.70、0.80、0.90等处于大于或等于0.5而小于1的任意值，以保证一定的计算精度，且后续迭代求解计算最佳入射剂量时收敛。具体的，可以采用一定大小的网格对设计版图进行预切割，之后，计算每个曝光网格区域的能量分布情况。如果点扩散函数值PSF(0)不能大于或等于0.5，则增加网格尺寸的值，使每个曝光网格区域能够包含更多的能量，循环此过程直到每个曝光网格区域的点扩散函数值PSF(0)满足上述条件为止。
然后，如图1所示，确定电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束初始剂量、以及所有曝光网格区域的能量阈值。其中，可以给电子束曝光版图矩阵中的所有曝光网格区域的电子束初始剂量设置为相等的剂量值；也可以给电子束曝光版图矩阵中的不同曝光网格区域的电子束初始剂量设置为不相等的剂量值；还可以给部分的曝光网格区域的电子束初始剂量设置为相等的剂量值，部分的曝光网格区域的电子束初始剂量设置为不相等的剂量值。但是，所确定的所有曝光网格区域的能量阈值应该为相等的阈值，以作为优化目标，使采用最终确定的电子束修正剂量，在进行电子束光刻时，在光刻胶上能够得到无失真的光刻胶图形。
接下来，继续参考图1，根据点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值。在具体计算时，可以采用如下公式计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值：
Figure BDA0003273895280000071
其中，
Figure BDA0003273895280000072
代表电子束曝光版图矩阵中当前曝光的第a行第b列曝光网格区域(即电子束曝光版图矩阵中网格编号为ab的曝光网格区域)以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对第a行第b列曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值。Dij代表电子束曝光版图矩阵中第i行第j列的曝光网格区域的电子束初始剂量或电子束校正剂量。PSFij(r)代表电子束曝光版图矩阵中第i行第j列的曝光网格区域曝光时，在第a行第b列曝光网格区域中能量分布的点扩散函数值。以便于通过简单的计算即可获得周围曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响情况，较准确的获得每个曝光网格区域的邻近作用能量值。
具体计算时，可以假设当前曝光网格区域的点扩展函数PSF(0)＝0，只考虑当前曝光网格区域之外的其他曝光网格区域在曝光时，对该当前曝光网格区域的沉积能量影响。通过上述求和的公式求解电子束曝光版图中除了当前曝光网格区域之外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值
Figure BDA0003273895280000081
而当前曝光网格区域的正对入射电子束对其自身的能量沉积大小由后续计算得出。
接下来，如图1所示，根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量。具体计算时，可以先根据邻近作用能量值、能量阈值，计算当前曝光网格区域所需的中心曝光能量值。之后，再根据中心曝光能量值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量。便于在每次迭代计算过程中，快速确定曝光网格区域的电子束校正剂量。
在根据邻近作用能量值、能量阈值，计算当前曝光网格区域所需的中心曝光能量值时，可以采用如下的公式计算：
Figure BDA0003273895280000082
其中，
Figure BDA0003273895280000083
代表当前曝光的第a行第b列曝光网格区域所需的中心曝光能量值。
Figure BDA0003273895280000084
代表能量阈值。便于在每次迭代计算过程中，较为准确的得到每个曝光网格区域所需的中心曝光能量值。
在根据中心曝光能量值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量时，可以采用如下的公式计算：
Figure BDA0003273895280000085
其中，Dab代表当前曝光的第a行第b列曝光网格区域的电子束校正剂量。PSFab(0)代表当前曝光的第a行第b列曝光网格区域在其自身网格区域中能量分布的点扩散函数值。便于在每次迭代计算过程中，较为准确的得到每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
接下来，如图1所示，使用Step70中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量替换前一次相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照Step40～50和Step70，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
在具体确定迭代计算的次数时，可以在迭代计算一次之后，根据所获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量、中心能量值、邻近作用能量值，采用如下公式计算每个曝光网格区域的总沉积能量
Figure BDA0003273895280000086
Figure BDA0003273895280000087
之后，根据每个曝光网格区域的总沉积能量、和能量阈值，采用如下公式计算所有曝光网格区域的均方误差MSE：
Figure BDA0003273895280000088
然后，判断均方误差是否小于设定误差阈值，根据每次迭代计算后的均方误差和设定误差阈值之间的关系，确定是继续迭代计算，还是停止迭代计算，输出最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。具体的，如果判断结果为不小于，则按照4～5，进行下一次迭代计算。如果判断结果为小于，则停止迭代计算，将最后一次计算获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，作为最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。以在每次迭代计算之后，进行一次误差计算，保证在满足理想精度的情况下，计算迭代优化过程。如图3所示出的是经过六次迭代过程中，每次迭代之后对应的均方误差的变化图。由图3可以看出，随着迭代次数的越来越多，均方误差也越来越小，距离理想的精度也就越近，从而使均方误差随迭代次数的变化曲线逐渐收敛于0。且采用上述示出的方式，经过3次迭代之后，均方误差即到达了一个非常小的范围内，从而使本申请的方案可以采用较少的迭代次数，即可满足理想的精度。如图7为采用本发明实施例示出的校正方法修正后的一种电子束校正剂量的分布示意图，可以看出，在设计版图中图形区域密集的中心区域，由于图形密度高，接受到邻近图形的邻近作用较大，因此赋予其较低的电子束修正剂量(图7中的深蓝色表示)。而设计版图的周边区域由于图形密度低，接受到邻近图形的邻近作用较小，因此赋予其较高的剂量(图7中的黄绿色表示)，使最终在光刻胶图形上沉积的能量均匀分布。
另外，使用Step70中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照Step40～Step50，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量包括：使用Step70中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照Step40～Step50，且在步骤4中，令PSF(0)＝0，采用快速傅里叶变换求卷积方式，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。通过采用卷积计算的方式，令当前计算的曝光网格区域在曝光时的点扩散函数值为零，从而构造出一个新的针对当前曝光网格区域的点扩展函数模型，该新的点扩散函数模型表征电子束曝光版图矩阵中除当前曝光网格区域之外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的点扩散函数影响，即该新的点函数扩散模型只考虑了当前曝光区域之外的其他所有曝光区域曝光时对当前曝光网格区域的邻近作用影响。从而在卷积计算中，利用此新的点扩散函数模型和电子束曝光版图矩阵做卷积计算，把当前曝光网格区域曝光时其自身曝光产生的中心曝光能量，和周围其他曝光网格区域在曝光时对当前曝光网格影响产生的邻近作用能量，区分开来处理，以便后续能够直接求解出当前曝光网格区域所需的电子束校正剂量。且利用快速傅里叶变换求卷积的计算速度较快的优点，快速得到任意的网格周围对此网格的能量贡献情况。
而现有技术中通常采用等电子束剂量光刻，如图5为现有技术中采用等电子束剂量光刻后形成的沉积能量分布示意图，图6为现有技术中采用等电子束剂量光刻后形成的沉积能量分布云图。从图5和图6可以看出，电子散射效应导致能量在光刻胶里的分布不同，从而引起图形失真。对于大块图形或高密度图形区域，它们周边的曝光像素较多，导致最终能量偏高，而小图形或小密度图形区域周边曝光像素少，导致接收到的能量相对低，最终结果是整个图形区域能量分布不均匀，显影后导致图形失真。
而本申请通过先给每个曝光网格区域设定一个电子束初始剂量，和点扩散函数一起计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；再根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；并采用上述方法逐次计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量。之后，使用后一次计算获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量或每个曝光网格区域的电子束初始剂量，进行迭代计算T次，能够获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。通过将当前曝光网格区域中正对的电子束曝光形成的中心曝光能量值、和周围曝光网格区域曝光时对当前曝光网格区域的邻近作用能量值区分开来处理，便于后续能够直接求解当前曝光网格区域的电子束入射剂量，减少每次优化迭代计算过程中的计算量。且在较少的优化迭代计算次数之内，就能够得到理想精度的电子束入射剂量，以实现快速求解优化电子束剂量。
另外，本发明实施例还提供了一种电子束邻近效应的校正装置，该校正装置包括：点扩散函数建立模块、网格化处理模块、电子束初始剂量设定模块、能量阈值确定模块、邻近作用能量计算模块、电子束校正剂量计算模块、电子束校正剂量替换模块。
其中，点扩散函数建立模块用于建立单位剂量的电子束曝光时，在光刻胶中能量分布的点扩散函数。
网格化处理模块用于对设计版图进行网格化处理，建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵；其中，设计版图上的曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“1”；设计版图上的非曝光网格区域，在电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“0”。
电子束初始剂量设定模块用于确定电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束初始剂量。能量阈值确定模块用于确定所有曝光网格区域的能量阈值。
邻近作用能量计算模块用于根据点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值。
电子束校正剂量计算模块用于根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；还用于与邻近作用能量计算模块一起计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
电子束校正剂量替换模块用于使用后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量替换相同曝光网格区域的电子束初始剂量或前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量。且电子束校正剂量计算模块还用于与邻近作用能量计算模块一起迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
需要额外说明的是，该电子束邻近效应校正装置并不仅限于上述示出的功能模块，还可以有其他的功能模块，来执行前述方法部分中的每个步骤。另外，上述各个模块不仅包括执行上述功能的软件代码，而且还包括存储上述软件代码的存储介质、以及从存储介质调取及运行软件代码的处理器。
在上述的方案中，通过先给每个曝光网格区域设定一个电子束初始剂量，和点扩散函数一起计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；再根据邻近作用能量值、能量阈值、点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；并采用上述方法逐次计算电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量。之后，使用后一次计算获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量或每个曝光网格区域的电子束初始剂量，进行迭代计算T次，能够获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。通过将当前曝光网格区域中正对的电子束曝光形成的中心曝光能量值、和周围曝光网格区域曝光时对当前曝光网格区域的邻近作用能量值区分开来处理，便于后续能够直接求解当前曝光网格区域的电子束入射剂量，减少每次优化迭代计算过程中的计算量。且在较少的优化迭代计算次数之内，就能够得到理想精度的电子束入射剂量，以实现快速求解优化电子束剂量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电子束邻近效应的校正方法，其特征在于，包括：
步骤1：建立单位剂量的电子束曝光时，在光刻胶中能量分布的点扩散函数；
步骤2：对设计版图进行网格化处理，建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵；其中，所述设计版图上的曝光网格区域，在所述电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“1”；所述设计版图上的非曝光网格区域，在所述电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“0”；
步骤3：确定所述电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束初始剂量、以及所有曝光网格区域的能量阈值；
步骤4：根据所述点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对所述当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；
步骤5：根据所述邻近作用能量值、所述能量阈值、所述点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；
步骤6：按照步骤4～5，计算所述电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量；
步骤7：使用步骤6中获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换相同曝光网格区域的电子束初始剂量，按照步骤4～5，再次计算每个曝光网格区域的电子束校正剂量；
步骤8：使用步骤7中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照步骤4～5，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
2.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述建立单位剂量的电子束曝光时，在光刻胶中能量分布的点扩散函数包括：
采用双高斯函数模型，建立如下的点扩散函数：
Figure FDA0003273895270000011
且PSF(r)满足如下的归一化条件：
∫o ∞PSF(r)dr＝1
其中，σ代表电子束前向散射范围；
β代表电子束背散射影响范围；
η代表背散射和前向散射的能量比值；
r代表所述电子束曝光版图矩阵中某个网格区域的中心点，和当前曝光网格区域的中心点之间的间距；
PSF(r)代表所述电子束曝光版图矩阵中，距离当前曝光网格区域的中心点为r的网格区域中的能量分布情况。
3.如权利要求2所述的校正方法，其特征在于，所述对设计版图进行网格化处理，建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵包括：
调整网格尺寸，使每个曝光网格区域曝光时在其自身网格区域的点扩散函数值PSF(0)满足如下条件：
0.5≤PSF(0)＜1。
4.如权利要求2所述的校正方法，其特征在于，所述根据所述点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对所述当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值包括：
根据所述点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，采用如下公式计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对所述当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值：
Figure FDA0003273895270000021
其中，
Figure FDA0003273895270000022
代表所述电子束曝光版图矩阵中当前曝光的第a行第b列曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对所述第a行第b列曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；
Dij代表所述电子束曝光版图矩阵中第i行第j列的曝光网格区域的电子束初始剂量或电子束校正剂量；
PSFij(r)代表所述电子束曝光版图矩阵中第i行第j列的曝光网格区域曝光时，在所述第a行第b列曝光网格区域中能量分布的点扩散函数值。
5.如权利要求4所述的校正方法，其特征在于，所述根据所述邻近作用能量值、所述能量阈值、所述点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量包括：
根据所述邻近作用能量值、所述能量阈值，计算所述当前曝光网格区域所需的中心曝光能量值；
根据所述中心曝光能量值、所述点扩散函数，计算所述当前曝光网格区域的电子束校正剂量。
6.如权利要求5所述的校正方法，其特征在于，所述根据所述邻近作用能量值、所述能量阈值，计算所述当前曝光网格区域所需的中心曝光能量值具体为：
Figure FDA0003273895270000023
其中，
Figure FDA0003273895270000024
代表所述当前曝光的第a行第b列曝光网格区域所需的中心曝光能量值；
Figure FDA0003273895270000025
代表所述能量阈值。
7.如权利要求6所述的校正方法，其特征在于，所述根据所述中心曝光能量值、所述点扩散函数，计算所述当前曝光网格区域的电子束校正剂量具体为：
Figure FDA0003273895270000026
其中，Dab代表所述当前曝光的第a行第b列曝光网格区域的电子束校正剂量；
PSFab(0)代表所述当前曝光的第a行第b列曝光网格区域在其自身网格区域中能量分布的点扩散函数值。
8.如权利要求6所述的校正方法，其特征在于，所述使用步骤7中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量替换前一次相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照步骤4～5和7，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量还包括：
在迭代计算一次之后，根据所获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量、中心能量值、邻近作用能量值，采用如下公式计算每个曝光网格区域的总沉积能量
Figure FDA0003273895270000031
Figure FDA0003273895270000032
根据每个曝光网格区域的总沉积能量、和所述能量阈值，采用如下公式计算所有曝光网格区域的均方误差MSE：
Figure FDA0003273895270000033
判断所述均方误差是否小于设定误差阈值；
如果判断结果为不小于，则按照步骤4～5，进行下一次迭代计算；
如果判断结果为小于，则停止迭代计算，将最后一次计算获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，作为最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
9.如权利要求6所述的校正方法，其特征在于，所述使用步骤7中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照步骤4～5和7，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量包括：
使用步骤7中后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量，替换前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量，按照步骤4～5和7，且在所述步骤4中，令PSF(0)＝0，采用快速傅里叶变换求卷积方式，迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
10.一种电子束邻近效应的校正装置，其特征在于，包括：
点扩散函数建立模块，用于建立单位剂量的电子束曝光时，在光刻胶中能量分布的点扩散函数；
网格化处理模块，用于对设计版图进行网格化处理，建立等网格尺寸的电子束曝光版图矩阵；其中，所述设计版图上的曝光网格区域，在所述电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“1”；所述设计版图上的非曝光网格区域，在所述电子束曝光版图矩阵中对应网格区域的像素值为“0”；
电子束初始剂量设定模块，用于确定所述电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束初始剂量；
能量阈值确定模块，用于确定所有曝光网格区域的能量阈值；
邻近作用能量计算模块，用于根据所述点扩散函数、每个曝光网格区域的电子束初始剂量，计算当前曝光网格区域以外的其他所有曝光网格区域在曝光时，对所述当前曝光网格区域的能量分布影响的邻近作用能量值；
电子束校正剂量计算模块，用于根据所述邻近作用能量值、所述能量阈值、所述点扩散函数，计算当前曝光网格区域的电子束校正剂量；还用于与所述邻近作用能量计算模块一起计算所述电子束曝光版图矩阵中每个曝光网格区域的电子束校正剂量；
电子束校正剂量替换模块，用于使用后一次获得的每个曝光网格区域的电子束校正剂量替换相同曝光网格区域的电子束初始剂量或前一次获得的相同曝光网格区域的电子束校正剂量；
且所述电子束校正剂量计算模块还用于与所述邻近作用能量计算模块一起迭代计算T次，获得最终的每个曝光网格区域的电子束校正剂量。
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