CN114326323B - 一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法 - Google Patents

一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光刻技术领域，特别涉及一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法；本发明先形成PF‑FF匹配矩阵再编码成精确覆盖矩阵，再形成一个虚光阑复眼阵列，计算出视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配，再结合精确覆盖矩阵计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系，从而可以对任意数量和形状的照明模式进行匹配，并且得到最优的照明均匀性以及最高的照明强度。

Description

一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，特别涉及一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法。
背景技术
极紫外光刻是一种采用波长为13.5nm的极紫外光作为工作波长的投影光刻技术。根据瑞利判据(Rayleigh criterion)，采用极紫外光刻技术可以得到更小的曝光系统分辨率，进而使EUV成为实现7nm及其以下技术节点集成电路产业化的首选技术。
为了满足不同掩模版最优光刻分辨率的照明要求，现有技术提供了一种双排复眼光学设计，通过选用的光阑复眼以及调整视场复眼与光阑复眼的匹配可以优化在掩模面上照明的均匀性，然而当照明模式增多时会导致大量的视场复眼无法参与照明，进而导致照明的光强下降，因此，对于任意照明模式都适用的复眼匹配方法尤为重要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法，其可以计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系，从而可以对任意数量和形状的照明模式进行匹配，并且得到最优的照明均匀性以及最高的照明强度。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法，其中，包括如下步骤：
步骤S1、将照明模式所选中的光阑复眼阵列和视场复眼阵列分别作为行和列，形成PF-FF匹配矩阵；
步骤S2、将PF-FF匹配矩阵编码为精确覆盖矩阵；
步骤S3、应用精确覆盖矩阵计算出同一个视场复眼阵列在不同照明模式下所对应的不同的光阑复眼阵列，再将对应同一个视场复眼阵列的所有光阑复眼阵列集合在一起形成虚光阑复眼阵列；
步骤S4、点光源发出的光经过视场复眼阵列和虚光阑复眼阵列后在掩膜面上形成照明，利用入射到掩膜面上的光束的矢量与Z轴夹角，计算出所有的视场复眼阵列与所有的虚光阑复眼阵列组合后在掩膜面上形成的夹角矩阵，该夹角矩阵定义为评价函数矩阵；
步骤S5、在评价函数矩阵内计算出视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配，再结合精确覆盖矩阵计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系。
作为本发明的一种改进，在步骤S1内，定义当第i个光阑复眼阵列被第j种照明模式使用，那么光阑复眼阵列内的第i行第j列元素赋值为1，如果未被使用的元素则赋值为0。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2内，当精确覆盖矩阵有(m*n)行(m+Zm*n)列时，精确覆盖矩阵的第1列到第m列中有第j列(j∈[1,m])，第j列的(n*j-n+1)行到(n*j+1)行元素值为1，其他行为0。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S2内，在第m+Zm*(i-1)+1列到第m+Zm*i列的第i行放入PF-FF匹配矩阵中第i行数据内，未进行说明的元素值为0。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S3内，包括如下步骤：
步骤S31、将精确覆盖矩阵按照每一行赋值为1的元素的个数按从大到小进行重新排列；
步骤S32、从精确覆盖矩阵中选择赋值为1的元素的行号最小的一行，将行号计入result(k)数组；
步骤S33、将精确覆盖矩阵中所有对应视场复眼阵列的其他行元素转换为0；
步骤S34、标识视场复眼阵列内赋值为1的元素的最小行号的一行中赋值为1的元素，将这些标识的元素的列号和行号记为数组Lk和数组Rk；
步骤S35、将数组Rk行所有元素转换为0；
步骤S36、找出精确覆盖矩阵内赋值为1的列；
步骤S37、输出result数组；
步骤S38、通过result数组行号，计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列在排序后的匹配数组result_M。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S4内，点光源发出的光经过视场复眼阵列和虚光阑复眼阵列后在掩膜面上形成照明，利用入射到掩膜面上的光束的矢量与Z轴夹角，通过result_M计算出视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的匹配关系，得到评价函数矩阵。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S5内，通过匈牙利算法在评价函数矩阵内计算出行列中互斥的最小值，从而得到行列编号的对应关系的二维数组，即为视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S5内，通过result_M结合视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配，计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明先形成PF-FF匹配矩阵再编码成精确覆盖矩阵，再形成一个虚光阑复眼阵列，计算出视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配，再结合精确覆盖矩阵计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系，从而可以对任意数量和形状的照明模式进行匹配，并且得到最优的照明均匀性以及最高的照明强度。
附图说明
图1为本发明的步骤框图；
图2为本发明的步骤S3的步骤框图；
图3为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1至图3，本发明的一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法，包括如下步骤：
步骤S1、将照明模式所选中的光阑复眼阵列和视场复眼阵列分别作为行和列，形成PF-FF匹配矩阵；
步骤S2、将PF-FF匹配矩阵编码为精确覆盖矩阵；
步骤S3、应用精确覆盖矩阵计算出同一个视场复眼阵列在不同照明模式下所对应的不同的光阑复眼阵列，再将对应同一个视场复眼阵列的所有光阑复眼阵列集合在一起形成虚光阑复眼阵列；
步骤S4、点光源发出的光经过视场复眼阵列和虚光阑复眼阵列后在掩膜面上形成照明，利用入射到掩膜面上的光束的矢量与Z轴夹角，计算出所有的视场复眼阵列与所有的虚光阑复眼阵列组合后在掩膜面上形成的夹角矩阵，该夹角矩阵定义为评价函数矩阵；
步骤S5、在评价函数矩阵内计算出视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配，再结合精确覆盖矩阵计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系。
在本发明内，先形成PF-FF匹配矩阵再编码成精确覆盖矩阵，再形成一个虚光阑复眼阵列，计算出视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配，再结合精确覆盖矩阵计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系，从而可以对任意数量和形状的照明模式进行匹配，并且得到最优的照明均匀性以及最高的照明强度。
在本发明内，在步骤S1内，定义当第i个光阑复眼阵列被第j种照明模式使用，那么光阑复眼阵列内的第i行第j列元素赋值为1，如果未被使用的元素则赋值为0。
在步骤S2内，当精确覆盖矩阵有(m*n)行(m+Zm*n)列时，精确覆盖矩阵的第1列到第m列中有第j列(j∈[1,m])，第j列的(n*j-n+1)行到(n*j+1)行元素值为1，其他行为0；在第m+Zm*(i-1)+1列到第m+Zm*i列的第i行放入PF-FF匹配矩阵中第i行数据内，未进行说明的元素值为0。
如图2所示，在步骤S3内，包括如下步骤：
步骤S31、将精确覆盖矩阵按照每一行赋值为1的元素的个数按从大到小进行重新排列；
步骤S32、从精确覆盖矩阵中选择赋值为1的元素的行号最小的一行，将行号计入result(k)数组；
步骤S33、将精确覆盖矩阵中所有对应视场复眼阵列的其他行元素转换为0；
步骤S34、标识视场复眼阵列内赋值为1的元素的最小行号的一行中赋值为1的元素，将这些标识的元素的列号和行号记为数组Lk和数组Rk；
步骤S35、将数组Rk行所有元素转换为0；
步骤S36、找出精确覆盖矩阵内赋值为1的列；
步骤S37、输出result数组；
步骤S38、通过result数组行号，计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列在排序后的匹配数组result_M。
在本发明内，在步骤S4内，点光源发出的光经过视场复眼阵列和虚光阑复眼阵列后在掩膜面上形成照明，利用入射到掩膜面上的光束的矢量与Z轴夹角，通过result_M计算出视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的匹配关系，得到评价函数矩阵。
在步骤S5内，通过匈牙利算法在评价函数矩阵内计算出行列中互斥的最小值，从而得到行列编号的对应关系的二维数组，即为视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配；通过result_M结合视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配，计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系。
具体地讲，在发明内，点光源发出光照射视场复眼阵列(FF)上，经过反射后反射光照在光阑复眼阵列(PF)，反射后再在掩膜面上形成积分照明；将Zm种照明模式所选中的所有光阑复眼阵列(PF)作为行，光阑复眼阵列(FF)作为列，形成“PF-FF匹配矩阵”，如果第i个PF被第j种照明模式使用，那么矩阵的第i行第j列元素为1，如果未被使用则元素为0。假设共有m个PF和n个FF，则“PF-FF匹配矩阵”每一行至少有一个1，共有m行，每一列1的个数为n。
将上述PF-FF匹配矩阵编码为精确覆盖矩阵，精确覆盖矩阵有(m*n)行(m+Zm*n)列，精确覆盖矩阵的第1到第m列中以第j列为例(j∈[1,m])，第j列的(n*j-n+1)行到(n*j+1)行元素值为1，其他行为0；第m+Zm*(i-1)+1列到第m+Zm*i列的第i行放入PF-FF匹配矩阵中第i行数据，未进行说明的元素值为0；通过上述方法，得到精确覆盖矩阵。
本发明利用得到的精确覆盖矩阵求解其基本可行解，解决方法如下：
1、将“精确覆盖矩阵”按照每一行赋值为1元素的个数进行重新排列，赋值为1的元素个数多的行排在前面；
2、从“精确覆盖矩阵”中选择一行，将行号计入result(k)数组；
3、将“精确覆盖矩阵”中所有对应FF的其他行元素转换为0；
4、标识该行中为1元素，记其列号为数组Lk；
5、标识Lk列中元素为1的行，记为数组Rk；
6、将Rk行所有元素转换为0；
7、如果“精确覆盖矩阵”中无1元素则转8；否则k＝k+1，转入2；
8、输出result数组；
9、通过result行号计算出FF与PF在排序后的匹配关系
result_M＝{(FFi,PFj)}。
本发明通过匹配关系result_M可以求出同一个FF在不同模式下所对应的不同PF，将对应同一个FF的所有PF集合在一起，定义为虚PF(iPF)。
本发明中点光源发出光经过的FF和iPF反射后在掩膜面上形成照明，入射到掩膜面上的光束的矢量与Z轴夹角，求出所有FF与所有iPF组合后在掩膜面上形成的夹角矩阵，该矩阵称为“评价函数矩阵”。
本发明通过“匈牙利算法”求解在“评价函数矩阵”中行列互斥的n个数的最小值，并且得到行列编号的对应关系二维数组iPF_FF。
最后，通过result_M的对应关系以及iPF_FF可以解出PF与FF匹配关系，并且该匹配关系为所有匹配可能中掩膜面上照明均匀性最优的对应关系。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、将照明模式所选中的光阑复眼阵列和视场复眼阵列分别作为行和列，形成PF-FF匹配矩阵；
步骤S2、将PF-FF匹配矩阵编码为精确覆盖矩阵；在步骤S2内，当精确覆盖矩阵有(m*n)行(m+Zm*n)列时，精确覆盖矩阵的第1列到第m列中有第j列(j∈[1,m])，第j列的(n*j-n+1)行到(n*j+1)行元素值为1，其他行为0；
在步骤S2内，在第m+Zm*(i-1)+1列到第m+Zm*i列的第i行放入PF-FF匹配矩阵中第i行数据内，未进行说明的元素值为0；其中：Zm表示为照明模式种类，m，n表示为共有m个PF和n个FF，则PF-FF匹配矩阵表示为每一行至少有一个1，共有m行，每一列1的个数为n，FF为视场复眼阵列，PF为光阑复眼阵列；
步骤S3、应用精确覆盖矩阵计算出同一个视场复眼阵列在不同照明模式下所对应的不同的光阑复眼阵列，再将对应同一个视场复眼阵列的所有光阑复眼阵列集合在一起形成虚光阑复眼阵列；
步骤S4、点光源发出的光经过视场复眼阵列和虚光阑复眼阵列后在掩膜面上形成照明，利用入射到掩膜面上的光束的矢量与Z轴夹角，计算出所有的视场复眼阵列与所有的虚光阑复眼阵列组合后在掩膜面上形成的夹角矩阵，该夹角矩阵定义为评价函数矩阵；
步骤S5、在评价函数矩阵内计算出视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配，再结合精确覆盖矩阵计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系。
2.根据权利要求1所述的一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法，其特征在于，在步骤S1内，定义当第i个光阑复眼阵列被第j种照明模式使用，那么光阑复眼阵列内的第i行第j列元素赋值为1，如果未被使用的元素则赋值为0。
3.根据权利要求1所述的一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法，其特征在于，在步骤S3内，包括如下步骤：
步骤S31、将精确覆盖矩阵按照每一行赋值为1的元素的个数按从大到小进行重新排列；
步骤S32、从精确覆盖矩阵中选择赋值为1的元素的行号最小的一行，将行号计入result(k)数组；
步骤S33、将精确覆盖矩阵中所有对应视场复眼阵列的其他行元素转换为0；
步骤S34、标识视场复眼阵列内赋值为1的元素的最小行号的一行中赋值为1的元素，将这些标识的元素的列号和行号记为数组Lk和数组Rk；
步骤S35、将数组Rk行所有元素转换为0；
步骤S36、找出精确覆盖矩阵内赋值为1的列；
步骤S37、输出result数组；
步骤S38、通过result数组行号，计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列在排序后的匹配数组result_M。
4.根据权利要求3所述的一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法，其特征在于，在步骤S4内，点光源发出的光经过视场复眼阵列和虚光阑复眼阵列后在掩膜面上形成照明，利用入射到掩膜面上的光束的矢量与Z轴夹角，通过result_M计算出视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的匹配关系，得到评价函数矩阵。
5.根据权利要求4所述的一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法，其特征在于，在步骤S5内，通过匈牙利算法在评价函数矩阵内计算出行列中互斥的最小值，从而得到行列编号的对应关系的二维数组，即为视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配。
6.根据权利要求5所述的一种反射式积分照明系统中复眼匹配方法，其特征在于，在步骤S5内，通过result_M结合视场复眼阵列与虚光阑复眼阵列的最优匹配，计算出视场复眼阵列与光阑复眼阵列的最优匹配关系。
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