CN116841134B - 基于折线误差扩散的掩模合成方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及计算光刻技术领域，公开了基于折线误差扩散的掩模合成方法、装置、设备及介质，方法包括：获取复振幅全息图并提取其四个像素顶点；以四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照预设折线扫描路径对复振幅全息图进行扫描，每个像素点在被扫描过程中，像素点上的误差沿预设折线扫描路径向相邻像素点扩散；在扫描过程中，将预设折线扫描路径上的所有像素点的振幅更新为1，使得扫描经过的像素点成为纯相位像素点，得到复振幅全息图对应的纯相位全息图并对其进行离散化处理得到目标掩模。本发明通过增加扫描转折点，解决了扫描路径方向上的滞后问题，减小了误差向全局扩散对其他像素点的影响，提高了合成掩模的成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及计算光刻技术领域，具体涉及基于折线误差扩散的掩模合成方法、装置、设备及介质。
背景技术
误差扩散算法是目前快速高效设计全息掩模的算法之一，它可以将一个复振幅全息图，通过误差扩散的形式转换为纯相位全息图，进一步合成纯相位全息掩模。
在传统的误差扩散算法中，全息图上每个像素点沿着横向往返的被扫描一遍，扫描过程中转折点少，因而按行扫描方式会导致图像存在扫描方向滞后的问题，对合成掩模的成像质量产生影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了基于折线误差扩散的掩模合成方法、装置、设备及介质，通过折线的扫描方式，使得扫描方向转变非常的快，可以很好的降低扫描方向上的滞后现象；能够将误差扩散到局部，以免对其他像素点产生影响，提高了合成掩模的成像质量，以解决上述技术背景中提出的问题。
第一方面，本发明提供了一种基于折线误差扩散的掩模合成方法，方法包括：
获取复振幅全息图，并提取其四个像素顶点；
以四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照预设折线扫描路径对复振幅全息图进行扫描，每个像素点在被扫描过程中，像素点上的误差沿预设折线扫描路径向相邻像素点扩散；
在扫描过程中，将预设折线扫描路径上的所有像素点的振幅更新为1，使得扫描经过的像素点成为纯相位像素点，得到复振幅全息图对应的纯相位全息图，并对纯相位全息图进行离散化处理，得到目标掩模。
本发明利用预设折线扫描路径来增加扫描转折点，使得扫描方向转变非常的快，解决了扫描路径方向上的滞后问题；同时也使得误差扩散范围覆盖区域变小，减小了误差向全局扩散对其他像素点的影响，提高了合成掩模的成像质量。
在一种可选的实施方式中，以四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照预设折线扫描路径对复振幅全息图进行扫描的过程，包括：
基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以对角折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点；其中，对角折线扫描为基于第一预设像素点数目以L形走向进行的扫描；
或，基于双向折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以双向折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点；其中，双向折线扫描为基于第二预设像素点数目以蛇形走向进行的扫描。
本发明的预设折线扫描路径设计了包含对角折线扫描和双向折线扫描的方式来对复振幅全息图进行扫描，折线路径的设计旨在尽可能多增加转折点的数目，用于解决扫描路径方向上的滞后问题；同时试图将误差扩散到局部像素点，即将增加转折点而产生有害纹理局域到单个像素点附近，使得人的眼睛无法分辨，提高了合成掩模的成像质量。
在一种可选的实施方式中，基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式为：当像素扫描方向为沿左上、左下、右上、右下、上右、上左、下右或下左方向扫描时，对角折线扫描的误差扩散方式为：向与像素扫描方向相同的方向扩散。
在一种可选的实施方式中，基于双向折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式为：当像素扫描方向为沿左上、左下、右上、右下、向上或向下方向扫描时，双向折线扫描的误差扩散方式向为：与像素扫描方向相同的方向扩散。
本发明通过设定不同的像素扫描方向对应的误差扩散方式，可以保证误差更均匀的朝着相邻像素点进行扩散，误差扩散的范围变小，能够减少误差向全局扩散对其他像素点的影响，一定程度上提高了合成掩模的成像质量。
在一种可选的实施方式中，扫描终点的确定方式，包括：
以对角折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描时，其对应的扫描终点根据扫描起始点的像素扫描方向确定，且满足扫描的过程中扫描路径无重复遍历复振幅全息图中所有像素点；
以双向折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描时，其对应的扫描终点根据扫描起始点的像素扫描方向、复振幅全息图的行列数目奇偶性和第二预设像素点数目确定，且满足扫描的过程中扫描路径无重复遍历复振幅全息图中所有像素点。
本发明通过多种扫描终点的设置，使得扫描方式设置更加灵活；通过对复振幅全息图像素点的无重复遍历扫描，能够保证误差均匀的向相邻像素点扩散，使得误差向全局扩散过程中降低了对其他像素点的影响，一定程度上保障了合成掩模的成像质量。
在一种可选的实施方式中，基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的扫描路径整体误差扩散趋势为沿着复振幅全息图对角线方向扩散。
本发明根据人的眼睛在45度方向的敏感度特性，通过尽可能多的增加转折点的数目，将误差扩散到局部，不仅将增加转折点而产生有害纹理局域到单个像素点附近；同时扫描路径整体误差沿复振幅全息图对角线方向扩散，均使得人的眼睛无法分辨出像素点上的误差，合成掩模的成像质量具有更好的视觉效果。
在一种可选的实施方式中，对纯相位全息图进行离散化处理，得到目标掩模的过程，包括：
获取复振幅全息图对应的刻蚀深度数量；
基于所述刻蚀深度数量，将所述复振幅全息图对应的纯相位全息图中的所有像素对应的相位取值范围进行划分，得到多个范围区间；
分别以相邻两个范围区间的临界相位为聚类中心，对所述相位取值范围进行聚类，得到多个刻蚀相位区间；
确定每个刻蚀相位区间对应的刻蚀深度，基于所述刻蚀深度对掩模板打孔，得到目标掩模。
本发明基于实际掩模工艺流程，对得到的复振幅全息图对应的纯相位全息图进行离散化处理，得到满足生产需求的目标掩模，离散化处理方式具有良好的扩展性。
第二方面，本发明提供了一种基于折线误差扩散的掩模合成装置，装置包括：
数据获取模块，用于获取复振幅全息图，并提取其四个像素顶点；
误差扩散模块，用于以四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照预设折线扫描路径对复振幅全息图进行扫描，每个像素点在被扫描过程中，像素点上的误差沿预设折线扫描路径向相邻像素点扩散；
掩模合成模块，用于在扫描过程中，将预设折线扫描路径上的所有像素点的振幅更新为1，使得扫描经过的像素点成为纯相位像素点，得到复振幅全息图对应的纯相位全息图，并对纯相位全息图进行离散化处理，得到目标掩模。
本发明基于折线误差扩散的掩模合成装置，通过折线的扫描方式使得扫描方向转变非常的快，可以很好的降低扫描方向上的滞后现象；能够将误差扩散到局部，以免对其他像素点产生影响，提高了合成掩模的成像质量。
第三方面，本发明提供了一种曝光设备，应用于芯片制备工艺，曝光设备包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的一种基于折线误差扩散的掩模合成方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的一种基于折线误差扩散的掩模合成方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的基于折线误差扩散的掩模合成方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例的对角折线扫描的示例图；
图3是根据本发明实施例的双向折线扫描的示例图；
图4中(A1)-(A8)和(B1)-(B8)分别是根据本发明实施例对角折线扫描的像素扫描方向和其对应的误差扩散方式的示例图；
图5中(C1)-(C6)和(D1)-(D6)分别是根据本发明实施例双向折线扫描的像素扫描方向和其对应的误差扩散方式的示例图；
图6是根据本发明实施例的另一对角折线扫描的示例图；
图7是根据本发明实施例的另一双向折线扫描的示例图；
图8是根据本发明实施例对角折线扫描路径整体误差扩散趋势的示意图；
图9是根据本发明实施例的基于折线误差扩散的掩模合成装置的结构框图；
图10是本发明实施例的曝光设备的结构示意图。
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。
根据本发明实施例，提供了一种基于折线误差扩散的掩模合成方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供一种基于折线误差扩散的掩模合成方法，如图1所示，方法包括：
步骤S101，获取复振幅全息图，并提取其四个像素顶点。
本实施例中，复振幅全息图中每一个像素点上的值为，其中，A(xj, yj)为第j个像素点(xj, yj)上的振幅，/>(xj, yj)为第j个像素点(xj, yj)的相位。
步骤S102，以四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照预设折线扫描路径对复振幅全息图进行扫描，每个像素点在被扫描过程中，像素点上的误差沿扫描路径向相邻像素点扩散。
需要说明的是，本实施例中的端点为预设折线扫描路径的扫描起始点，基于复振幅全息图所有像素点全部无重复遍历扫描以及折线扫描路径的要求，故端点选择复振幅全息图的四个像素顶点中任意一个像素顶点。
步骤S103，在扫描过程中，将预设折线扫描路径上的所有像素点的振幅更新为1，使得扫描经过的像素点成为纯相位像素点，得到复振幅全息图对应的纯相位全息图，并对纯相位全息图进行离散化处理，得到目标掩模。
本实施例中，在扫描过程中，将扫描到的复振幅全息图上像素点的振幅更新为1即可得到对应的纯相位全息图。具体地，将扫描到的像素点的振幅更新为1，则每个像素点上的值更新为，即第j个像素点对应的纯相位全息图。此时该像素点上丢失了振幅所携带的信息，对应产生了误差，产生的误差表示为：
其中，产生的误差E(xj, yj)可通过误差扩散找回丢失的振幅信息。
本发明实施例利用预设折线扫描路径来增加扫描转折点，解决了扫描路径方向上的滞后问题，使得误差扩散范围覆盖区域变小，减小了误差向全局扩散对其他像素点的影响，提高了合成掩模的成像质量。
具体地，上述步骤S102中以四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照预设折线扫描路径对复振幅全息图进行扫描的过程，包括：以四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照对角折线扫描路径对复振幅全息图进行扫描或按照双向折线扫描路径对复振幅全息图进行扫描。
本实施例中，基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以对角折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点；其中，对角折线扫描为基于第一预设像素点数目以L形走向进行的扫描，图2是根据本发明实施例的对角折线扫描的示例图。需要说明的是，图2是以左上像素顶点为扫描起始点的对角折线扫描的示例图，仅作为示意性说明，不以此为限制，其他像素顶点为扫描起始点的对角折线扫描路径可根据本实施例得到，在此不再示意和赘述。
本实施例中，基于双向折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以双向折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点；其中，双向折线扫描为基于第二预设像素点数目以蛇形走向进行的扫描，图3是根据本发明实施例的双向折线扫描的示例图。
本发明实施例利用预设折线扫描路径来增加扫描转折点，解决了扫描路径方向上的滞后问题，使得误差扩散范围覆盖区域变小，减小了误差向全局扩散对其他像素点的影响，提高了合成掩模的成像质量。
本实施例中，基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式为：当像素扫描方向为沿左上、左下、右上、右下、上右、上左、下右或下左方向扫描时，对角折线扫描的误差扩散方式为：向与像素扫描方向相同的方向扩散，图4中(A1)-(A8)和(B1)-(B8)分别是根据本发明实施例对角折线扫描的像素扫描方向和其对应的误差扩散方式的示例图。
需要说明的是，图中的方格为像素点，阴影填充的方格为扫描起始点，w1、w2、w3和w4为不同方向的误差扩散系数，误差扩散系数的具体命名可依据扫描起始点的像素扫描方向顺时针依次命名；w1、w2、w3和w4误差扩散系数的大小可以任意给定，在此不做具体限制。实际应用中根据合成的全息掩模所成像质量的好坏确定误差扩散系数的值。例如，误差扩散参数一般选为Floyd-Steinberg系数，即w1=7/16, w2=3/16, w3=5/16, w4=1/16，仅作为举例说明，依据实际应用需求适应性调整。
由图4可知，对角折线扫描设定的不同像素扫描方向A和对应的不同误差扩散方式B共有8种，具体包括：
当像素扫描方向为沿左上方向A1扫描时，对应的误差扩散方式B1为向左上扩散。需要说明的是，当前像素点的误差朝着像素相邻的像素点进行扩散时，相邻的像素点的值发生了改变，变化为：
需要说明的是，误差扩散方式B1中，阴影填充的方格为当前像素点，其对应像素点上的值为，误差为/>。
当像素扫描方向为沿左下方向A2扫描时，对应的误差扩散方式B2为向左下扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿右上方向A3扫描时，对应的误差扩散方式B3为向右上扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿右下方向A4扫描时，对应的误差扩散方式B4为向右下扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿上右方向A5扫描时，对应的误差扩散方式B5为向上右扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿上左方向A6扫描时，对应的误差扩散方式B6为向上左扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿下右方向A7扫描时，对应的误差扩散方式B7为向下右扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿下左方向A8扫描时，对应的误差扩散方式B8为向下左扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
本实施例中，基于双向折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式为：当像素扫描方向为沿左上、左下、右上、右下、向上或向下方向扫描时，双向折线扫描的误差扩散方式为：向与像素扫描方向相同的方向扩散。图5中(C1)-(C6)和(D1)-(D6)分别是根据本发明实施例双向折线扫描的像素扫描方向和其对应的误差扩散方式的示例图。需要说明的是，关于本图的相关描述前文在图4中已进行详细描述，在此不再赘述。
由5图可知，双向折线扫描设定的不同像素扫描方向C和对应的不同误差扩散方式D共有6种，具体包括：
当像素扫描方向为沿左上方向C1扫描时，对应的误差扩散方式D1为向左上扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿左下方向C2扫描时，对应的误差扩散方式D2为向左下扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿右上方向C3扫描时，对应的误差扩散方式D3为向右上扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿右下方向C4扫描时，对应的误差扩散方式D4为向右下扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿向上方向C5扫描时，对应的误差扩散方式D5为向上扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
当像素扫描方向为沿向下方向C6扫描时，对应的误差扩散方式D6为向下扩散；相邻的像素点的值发生的变化为：
。
需要说明的是，本实施例中对角折线扫描方式和双向折线扫描方式的扫描终点的确定方式不同，在此分开讨论对应方式进行折线扫描过程，扫描终点的确定。
本实施例中，以对角折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描时，其对应的扫描终点根据扫描起始点的像素扫描方向确定，且满足扫描的过程中扫描路径无重复遍历复振幅全息图中所有像素点。
本实施例中，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以对角折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点。其中，当扫描起始点的像素扫描方向为沿左上、左下、右上或右下左方向扫描时，扫描终点为扫描起始点同行对应的像素顶点；当扫描起始点的像素扫描方向为沿上右、上左、下右或下左方向扫描时，扫描终点为扫描起始点同列对应的像素顶点。需要说明的是，在对复振幅全息图进行扫描时需满足复振幅全息图上所有像素点被无重复的完全遍历扫描。
在一具体实施例中，复振幅全息图为包含P行Q列像素点的像素图形，并设定第一步行走扫描的像素点数目为M，进行对角折线扫描。将对角折线扫描路径分成两种情况：（1）M=1；（2）M≠1。
（1）对于M=1情况，要求P和Q的值都必须是奇数。
（2）M≠1时，且M为奇数（要求P，Q均为奇数）；
（3）M≠1时，且M为偶数（要求若起始沿着行（列）行走，那么Q（P）为偶数，P（Q）为奇数）。
参阅图6，具体折线的行走路线如下：
a1：由行走扫描的起始像素点S1开始，先沿着行（列）行走M个像素点；
a2：沿着列（行）行走1个像素点；
a3：沿着行（列）行走M个像素点；
a4：沿着垂直方向行走1个像素点；
a5：按照a1-a4的描述，行走扫描直到行走到与起始像素点S1处于同列（行）末尾的像素点，这个像素点为转折点，将其记为Z1像素点。其中，1表示第一个转折点；
a6：沿着行（列）行走M+1个像素点；
a7：沿着列（行）行走1个像素点；
a8：沿着行（列）行走1个像素点；
a9：沿着列（行）行走1个像素点；
a10：沿着行（列）行走1个像素点；
a11：按照a7-a10的方式行走到与Z1同行（列）的像素点；
a12：沿着列（行）行走1个像素点；
经过a1-a12行走扫描的过程，完成了一次L形扫描（见图6中阴影部分表示）。当完成一次L形扫描后，剩余的像素点构成一个矩形区域。用下面的b1-b12所描述的行走过程完成第二次L形扫描。要求每次L形扫描的起始点为上次L形扫描的终点，以保证像素点的行走扫描首尾相接。
第二次L形行走扫描的过程如下：
b1：沿着列（行）行走1个像素点，进入第二次L形扫描的起始点S2；
b2：沿着列（行）行走1个像素点；
b3：沿着行（列）行走1个像素点；
b4：沿着列（行）行走1个像素点；
b5：沿着行（列）行走1个像素点；
按照b2-b5的行走过程直到行走到与S2处于同行（列）末尾的像素点。该像素点为第二次L形扫描的转折点Z2。
b6：沿着列（行）行走2个像素点；
b7：沿着行（列）行走M个像素点；
b8：沿着列（行）行走1个像素点；
b9：沿着行（列）行走M个像素点；
b10：沿着列（行）行走1个像素点；
b11：按照b7-b10的方式行走到与Z2同列（行）的像素点；
b12：沿着行（列）行走M+1个像素点。
按照b1-b12行走扫描，完成第二次L形扫描。其中，a1-a12和b1-b12行走过程构成一个周期。对于剩余的像素点构成的矩形，按照a1-a12和b1-b12所描述的行走过程，周期性的重复行走，直到所有的像素点被扫描到。
需要说明的是，上述行走方式得到扫描路径，可以通过对称操作衍生出其他的扫描路径。具体地，用于衍生新的扫描路径的对称操作包括：顺时针旋转90度、顺时针旋转180度、顺时针旋转270度、沿行方向的镜面对称、沿列方向的镜面对称以及上述对称操作的组合。
本实施例中，以双向折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描时，其对应的扫描终点根据扫描起始点的像素扫描方向、复振幅全息图的行列数目奇偶性和第二预设像素点数目确定，且满足扫描的过程中扫描路径无重复遍历复振幅全息图中所有像素点。
本实施例中，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以双向折线扫描的方式对复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点。其中，当扫描起始点的像素扫描方向为沿左上、左下、右上或右下左方向扫描时，扫描终点根据复振幅全息图行数的奇偶性和第二预设像素点数目确定。当行数为偶数时，第二预设像素点数目为复振幅全息图的列数，其扫描终点为同列对应的像素顶点。当行数为奇数时，扫描终点根据K和R确定。定义，其中Q为复振幅全息图的列数，M为第一步行走扫描的像素点数目，/>为向下取整运算符；定义R=MOD(Q, M)，其中MOD( )为求余函数，即R为Q与M的余数。扫描终点ZD对应的结果如表1所示。
表1
在一具体实施例中，复振幅全息图为包含P行Q列像素点的像素图形，并设定第一步行走扫描的像素点数目为M，进行双向折线扫描。如果第一步沿着行（列）行走，且M≠Q(P)，那么P（Q）为奇数。
参阅图7，双向折线扫描路径可描述为：
c1：设起始的像素点为S1，沿着行（列）行走M个像素点；
c2：沿着列（行）行走1个像素点；
c3：沿着行（列）行走M个像素点；
c4：沿着列（行）行走1个像素点；
c5：按照c1-c4所述的行走方式，行走到与S1同列（行）的末尾像素点。
c6：沿着行（列）行走M个像素点，这时完成了宽度为M的I形区域的扫描（见图7中阴影部分表示），完成一次I形区域扫描。除去已扫描的像素点，剩余的像素点构成一个矩形区域。通过下述过程实现下一次的I形区域的扫描。另外，要求相邻两次I形区域的扫描路径是连续的。
d1：沿着行（列）行走1个像素点，进入下一次I形区域扫描的起始点S2；
d2：沿着行（列）行走M个像素点；
d3：沿着列（行）行走1个像素点；
d4：沿着行（列）行走M个像素点；
d5：沿着列（行）行走1个像素点；
按照d2-d5所述的行走方式，行走到与S2处于同一列（行）的末尾像素点；
d6：沿着行（列）行走M个像素点。到此完成了新的一次I形区域的扫描。
如果所有的像素点都无重复的遍历一遍，那么就结束双向折线扫描；反之，对于剩余未扫描的像素点区域，重复c1-c6和d1-d6的过程直到所有像素点都无重复的遍历一遍。
需要说明的是，上述行走方式得到扫描路径，也可以通过对称操作衍生出其他的扫描路径。具体地，用于衍生新的扫描路径的对称操作包括：顺时针旋转90度、顺时针旋转180度、顺时针旋转270度、沿行方向的镜面对称、沿列方向的镜面对称以及上述对称操作的组合。
本发明实施例的预设折线扫描路径设计了包含对角折线扫描和双向折线扫描的方式来对复振幅全息图进行扫描，折线路径的设计旨在尽可能多增加转折点的数目，用于解决扫描路径方向上的滞后问题；同时试图将误差扩散到局部像素点，即将增加转折点而产生有害纹理局域到单个像素点附近，使得人的眼睛无法分辨，提高了合成掩模的成像质量。
本实施例中，基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的扫描路径整体误差扩散趋势为沿着复振幅全息图对角线方向扩散。
需要说明的是，相关研究发现人的眼睛在45度方向的敏感度要低于水平以及垂直两个方向上的敏感度。本实施例的对角折线扫描方式整体误差扩散有沿着对角线方向即45度的方向扩散的趋势。
图8是根据本发明实施例对角折线扫描路径整体误差扩散趋势的示意图。需要说明的是，图中左上阴影像素点表示扫描起始点；像素点上的误差扩散的形式用箭头表示；对角方向上间断设置的五个阴影像素点表示误差积累较多，通过五个阴影像素点的整体表示了对角折线扫描整体误差扩散的趋势。
具体地，从图中可以看出，当扫描方向为下右和上右时，误差整体向右扩散；当扫描方向为右上和左上时，误差整体向上扩散；随着像素点被逐个扫描，误差以L的形状扩散。同时由图可以发现，在L形状的拐角处误差积累较多，如图8中五个阴影像素点所示，即对角折线扫描整体误差扩散的趋势为：误差整体从左下角扩散到右上角。综上，本实施例通过增加转折点的方式，对应设计对角折线扫描方式将转折点引入的有害纹理通过误差扩散方式将其扩散到对角线上，即人的眼睛几乎无法分辨的方向上，能够解决当前扫描存在的扫描方向上滞后和有害纹理多的问题，很好的将误差扩散到对应像素点附近，使得误差扩散的范围局域到较小的区域，减小了误差向全局扩散对其他像素点的影响，提高了合成掩模的成像质量。
需要说明的是，前述得到的纯相位全息图是连续的相位掩模图形，实际掩模工艺流程，还需要对得到的纯相位全息图进行离散化处理，得到满足生产需求的目标掩模。具体地，纯相位掩模图中的所有像素点对应的相位取值范围为（0, 2π]。在实际相位掩模制造的过程中，掩模上的相位一般只取离散的有限个值，例如，二值相位掩模、四值相位掩模等，仅作为举例说明。
本实施例在中，对纯相位全息图进行离散化处理，得到目标掩模的过程，包括：
步骤E1，获取复振幅全息图对应的刻蚀深度数量。
步骤E2，基于刻蚀深度数量，将复振幅全息图对应的纯相位全息图中的所有像素对应的相位取值范围进行划分，得到多个范围区间。
步骤E3，分别以相邻两个范围区间的临界相位为聚类中心，对所述相位取值范围进行聚类，得到多个刻蚀相位区间。
步骤E4，确定每个刻蚀相位区间对应的刻蚀深度，基于所述刻蚀深度对掩模板打孔，得到目标掩模。
需要说明的是，基于预设相位公式确定每个刻蚀相位区间对应的刻蚀深度，本实施例中的预设相位公式不做具体限制，依据领域内常用的技术手段和实际需求确定。
在一具体实施例中，根据制造纯相位掩模实际要求，首先获取需要刻蚀的深度数量，一般取2个、4个、8个或16个，仅作为举例。本实施例中以2个刻蚀深度为例，纯相位掩模图中所有像素点的相位是连续的，且相位取值范围为（0, 2π]，则可将基于2个刻蚀深度将相位取值范围平等划分为（0, π）和（π, 2π]两个范围区间，此时纯相位全息掩模的相位可取两个值。基于0和π将相位取值范围聚类，得到（0, π/2）和（3π/2, 2π）区间对应的刻蚀相位为0，（π/2, 3π/2）对应的刻蚀相位为π，则基于刻蚀相位确定刻蚀深度，刻蚀相位越小，可设定的刻蚀深度对应的越小，可根据实际掩模场景确定刻蚀深度。确定好刻蚀深度后，即可基于刻蚀深度对对应的刻蚀相位区间对应的像素点进行刻蚀，得到目标掩模。
需要说明的是，得到目标掩模除本实施例提到的在扫描结束后对得到连续的纯相位全息图进行离散化处理外，还可以在扫描过程中对像素点的数值做离散化处理，基于实际应用要求确定。
综上，本发明实施例基于折线误差扩散的掩模合成方法，通过预设的折线扫描路径，使得扫描过程中扫描方向转变非常的快，可以很好的降低扫描方向上的滞后现象；此外，还能将误差扩散到局部，以免对其他像素点产生影响，提高了合成掩模的成像质量。
在本实施例中还提供了一种基于折线误差扩散的掩模合成装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的术语“模块”，其可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本发明提供一种基于折线误差扩散的掩模合成装置，如图9所示，装置包括：
数据获取模块901，用于获取复振幅全息图，并提取其四个像素顶点。
误差扩散模块902，用于以四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照预设折线扫描路径对复振幅全息图进行扫描，每个像素点在被扫描过程中，像素点上的误差沿预设折线扫描路径向相邻像素点扩散。
掩模合成模块903，用于在扫描过程中，将预设折线扫描路径上的所有像素点的振幅更新为1，使得扫描经过的像素点成为纯相位像素点，得到复振幅全息图对应的纯相位全息图，并对纯相位全息图进行离散化处理，得到目标掩模。
上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。本发明实施例基于折线误差扩散的掩模合成装置，通过折线的扫描方式使得扫描方向转变非常的快，可以很好的降低扫描方向上的滞后现象；能够将误差扩散到局部，以免对其他像素点产生影响，提高了合成掩模的成像质量。
本发明实施例还提供一种曝光设备，具有上述图9所示的基于折线误差扩散的掩模合成装置。其中，该曝光设备可以是具有计算机处理功能的光刻设备，也可以是具有光刻功能的计算机设备。
请参阅图10，图10是本发明可选实施例提供的一种曝光设备的结构示意图，如图10所示，该曝光设备应用于芯片制备工艺，包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在曝光设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个曝光设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图10中以一个处理器10为例。
处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
其中，所述存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使所述至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。
存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据曝光设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该操作曝光设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。
该曝光设备还包括通信接口30，用于该操作曝光设备与其他设备或通信网络通信。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器主控芯片或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种基于折线误差扩散的掩模合成方法，其特征在于，所述方法包括：
获取复振幅全息图，并提取其四个像素顶点；
以所述四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照预设折线扫描路径对所述复振幅全息图进行扫描，过程包括：
基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以对角折线扫描的方式对所述复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点；其中，所述对角折线扫描为基于第一预设像素点数目以L形走向进行的扫描；
或，基于双向折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以双向折线扫描的方式对所述复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点；其中，所述双向折线扫描为基于第二预设像素点数目以蛇形走向进行的扫描；
每个像素点在被扫描过程中，像素点上的误差沿预设折线扫描路径向相邻像素点扩散；
所述基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式为：当像素扫描方向为沿左上、左下、右上、右下、上右、上左、下右或下左方向扫描时，对角折线扫描的误差扩散方式为：向与所述像素扫描方向相同的方向扩散；基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的扫描路径整体误差扩散趋势为沿着所述复振幅全息图对角线方向扩散；
所述基于双向折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式为：当像素扫描方向为沿左上、左下、右上、右下、向上或向下方向扫描时，双向折线扫描的误差扩散方式为：向与所述像素扫描方向相同的方向扩散；
在扫描过程中，将预设折线扫描路径上的所有像素点的振幅更新为1，使得扫描经过的像素点成为纯相位像素点，得到所述复振幅全息图对应的纯相位全息图，并对所述纯相位全息图进行离散化处理，得到目标掩模。
2.根据权利要求1所述的基于折线误差扩散的掩模合成方法，其特征在于，所述扫描终点的确定方式，包括：
以对角折线扫描的方式对所述复振幅全息图进行扫描时，其对应的扫描终点根据扫描起始点的像素扫描方向确定，且满足扫描的过程中扫描路径无重复遍历所述复振幅全息图中所有像素点；
以双向折线扫描的方式对所述复振幅全息图进行扫描时，其对应的扫描终点根据扫描起始点的像素扫描方向、复振幅全息图的行列数目奇偶性和第二预设像素点数目确定，且满足扫描的过程中扫描路径无重复遍历所述复振幅全息图中所有像素点。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的基于折线误差扩散的掩模合成方法，其特征在于，对所述纯相位全息图进行离散化处理，得到目标掩模的过程，包括：
获取复振幅全息图对应的刻蚀深度数量；
基于所述刻蚀深度数量，将所述复振幅全息图对应的纯相位全息图中的所有像素对应的相位取值范围进行划分，得到多个范围区间；
分别以相邻两个范围区间的临界相位为聚类中心，对所述相位取值范围进行聚类，得到多个刻蚀相位区间；
确定每个刻蚀相位区间对应的刻蚀深度，基于所述刻蚀深度对掩模板打孔，得到目标掩模。
4.一种基于折线误差扩散的掩模合成装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取复振幅全息图，并提取其四个像素顶点；
误差扩散模块，用于以所述四个像素顶点中任意一个像素顶点为端点，按照预设折线扫描路径对所述复振幅全息图进行扫描，过程包括：
基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以对角折线扫描的方式对所述复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点；其中，所述对角折线扫描为基于第一预设像素点数目以L形走向进行的扫描；
或，基于双向折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式，以任意一个像素顶点为扫描起始点，并以双向折线扫描的方式对所述复振幅全息图进行扫描，直至扫描终点为除扫描起始点外的其他任意一个像素顶点；其中，所述双向折线扫描为基于第二预设像素点数目以蛇形走向进行的扫描；
每个像素点在被扫描过程中，像素点上的误差沿预设折线扫描路径向相邻像素点扩散；
所述基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式为：当像素扫描方向为沿左上、左下、右上、右下、上右、上左、下右或下左方向扫描时，对角折线扫描的误差扩散方式为：向与所述像素扫描方向相同的方向扩散；基于对角折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的扫描路径整体误差扩散趋势为沿着所述复振幅全息图对角线方向扩散；
所述基于双向折线扫描设定的不同像素扫描方向对应的不同误差扩散方式为：当像素扫描方向为沿左上、左下、右上、右下、向上或向下方向扫描时，双向折线扫描的误差扩散方式为：向与所述像素扫描方向相同的方向扩散；
掩模合成模块，用于在预设折线扫描过程中，将扫描路径上的所有像素点的振幅更新为1，使得扫描经过的像素点成为纯相位像素点，得到所述复振幅全息图对应的纯相位全息图，并对所述纯相位全息图进行离散化处理，得到目标掩模。
5.一种曝光设备，应用于芯片制备工艺，其特征在于，所述曝光设备包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至3中任一项所述的基于折线误差扩散的掩模合成方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至3中任一项所述的基于折线误差扩散的掩模合成方法。
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| GR01 | Patent grant | ||
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