曝光輔助圖形的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種曝光輔助圖形的優(yōu)化方法，包括收集工藝窗口數(shù)據(jù)，建立工藝窗口OPC模型；收集SRAF參數(shù)的安全范圍；設計周期漸變測試圖形；基于簡單規(guī)則和基于模型分別添加SRAF；得到工藝波動帶寬值，并對該測試圖形進行周期劃分；對該測試圖形的各周期區(qū)間設定工藝波動帶寬上限值；分別優(yōu)化各周期區(qū)間的曝光輔助圖形SRAF參數(shù)；實現(xiàn)曝光輔助圖形的規(guī)則優(yōu)化。本發(fā)明能高效快捷地實現(xiàn)曝光輔助圖形添加規(guī)則的優(yōu)化，減少運算量，運行時間可以比基于模型的方式減少近60％。
【專利說明】曝光輔助圖形的優(yōu)化方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體制造【技術領域】，尤其涉及一種曝光輔助圖形的優(yōu)化方法。

【背景技術】
[0002] 半導體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，主要得益于微電子技術的微細加工技術的進步，而光刻 技術是芯片制備中最關鍵的制造技術之一。由于光學光刻技術的不斷創(chuàng)新，它一再突破人 們預期的光學曝光極限，使之成為當前曝光的主流技術。
[0003] 光刻系統(tǒng)主要包括照明系統(tǒng)（光源）、掩模、投影系統(tǒng)及晶片四部分。光入射到掩 模上發(fā)生衍射，衍射光進入投影系統(tǒng)后在晶圓上干涉成像，再經(jīng)過顯影和蝕刻處理后，就將 圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上。
[0004] 掩模上的結構比較復雜，按照在各方向上的周期性，掩?？梢苑殖梢痪S、二維圖 形。一維圖形僅在一個方向上具有周期性，比較簡單，常見的線條/空間（Line/Space)結 構就是一維圖形。二維圖形在兩個方向上都具有周期性，是一些較復雜的幾何圖形，與實際 器件結構更為接近。接觸孔（Contact Hole)、L圖形、拼接圖形及Η圖形都是二維結構。另 夕卜，按照圖形密度又可以分為密集圖形、半密集圖形和孤立圖形三類。
[0005] 為了改善半密集、孤立結構的焦深，需要添加一些輔助線條。輔助線條（襯線）主 要是利用在掩模上添加亞分辨輔助線條（Sub-Resolution Assist Feature, SRAF)改變其 空間像的光場分布，使孤立結構的空間像能和密集結構的空間像具有相同的寬度，以達到 校正鄰近效應的目的。
[0006] 這些亞分辨輔助線條包括各種襯線和散射條。襯線和散射條的寬度及其與主特征 圖形的距離較為重要，需要根據(jù)具體情況進行優(yōu)化，以期通過散射條影響位相頻譜的變化 實現(xiàn)對空間像的輪廓調(diào)節(jié)。這些散射條或襯線通過改善圖形頻譜中各種頻率成分的能量和 位相分布，有效地調(diào)整空間像的光強分布，而不會在抗蝕劑上形成圖形，能起到改善線寬偏 差，強化邊角輪廓和增加曝光焦深的作用。
[0007] 然而，隨著節(jié)點的減小，圖形尺寸不斷接近光刻機臺的能力極限，工藝窗口越來 越小，此時曝光輔助圖形的參數(shù)選擇、位置放置，也變得越來越重要，傳統(tǒng)的簡單規(guī)則式 SRAF (simple rule-based SRAF)已經(jīng)不能滿足嚴苛的工藝窗口要求。
[0008] 傳統(tǒng)的SRAF添加規(guī)則的制定方法步驟如圖1所示，出版SRAF參數(shù)分批的測試光 罩，在選定的光刻條件下曝光FEM(Focus Exposure Matrix，聚焦曝光陣列）實驗片，量測 不同SRAF參數(shù)下測試圖形的FEM數(shù)據(jù)，根據(jù)工藝窗口的大小來選定SRAF的最佳參數(shù)。但 SRAF主要參數(shù)包括SRAF寬度、SRAF到主圖形的距離、SRAF之間的間隔，并且要同時考慮 SRAF添加的安全性，因此要實現(xiàn)眾多周期下SRAF參數(shù)的優(yōu)化，需要測量的數(shù)據(jù)量將非常龐 大，需要耗費大量的時間、人力及機臺資源。
[0009] 為了使曝光輔助圖形能滿足更先進工藝的要求，已有通過基于模型的 SRAF (Model-based SRAF)來產(chǎn)生和放置SRAF的方法，但是其SRAF添加過程的運算量會明 顯增加，腳本運行時間比規(guī)則式曝光輔助圖形（Rule-based SRAF)增加近50%，而且SRAF 圖形形狀錯綜復雜，掩膜（Mask)制作及SRAF安全性的驗證成本及難度也會增加。
[0010] 美國專利申請US 11/757, 805和US 60/935, 713公開了一種用于實施基于模型的 光刻引導的布局設計的方法，雖然在一定程度上可以改善、滿足更先進的工藝要求，但仍無 法解決上述技術問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種曝光輔助圖形的優(yōu)化方法，來解決 (尤其是小節(jié)點、復雜圖形的情況下）曝光輔助圖形添加規(guī)則的優(yōu)化問題。
[0012] 本發(fā)明提供的曝光輔助圖形的優(yōu)化方法包括以下步驟：
[0013] 步驟S01，收集工藝窗口數(shù)據(jù)，建立工藝窗口 0PC (光學鄰近效應校正）模型；
[0014] 步驟S02,收集SRAF在工藝窗口內(nèi)未被曝光出圖形的參數(shù)安全范圍；
[0015] 步驟S03,按照光刻層次的圖形特征，設計1維線或者2維孔的周期漸變測試圖 形；
[0016] 步驟S04,對于該測試圖形，采用基于簡單規(guī)則（simple rule-based)和基于模型 (Model-based)兩種方式分別添加 SRAF ;
[0017] 步驟S05,利用0PC結果檢查程序計算出基于簡單規(guī)則SRAF和基于模型SRAF的工 藝波動帶寬值（PV-band)，并將測試圖形的周期劃分為：按簡單規(guī)則SRAF無法添加曝光輔 助圖形的周期區(qū)間A以及簡單規(guī)則SRAF添加的曝光輔助圖形條數(shù)由N變?yōu)镹+1條的多周 期區(qū)間；
[0018] 步驟S06,以基于模型SRAF的工藝波動帶寬值作為參考標準，設定開始添加 SRAF 的周期，并對不同周期區(qū)間工藝波動帶寬設定上限值；
[0019] 步驟S07,分別優(yōu)化各周期區(qū)間的曝光輔助圖形SRAF參數(shù)；
[0020] 步驟S08,實現(xiàn)曝光輔助圖形的規(guī)則優(yōu)化。
[0021] 進一步地，步驟S02和S07中的SRAF參數(shù)包括曝光輔助圖形的寬度、曝光輔助圖 形與主要圖形的距離、曝光輔助圖形相互之間的間距。
[0022] 進一步地，步驟S02中收集SRAF在工藝窗口內(nèi)未被曝光出圖形的參數(shù)安全范圍作 為步驟S07中SRAF參數(shù)優(yōu)化的邊界條件。
[0023] 進一步地，步驟S03為設計一組周期由100-2000nm，周期變化間隔為5-20nm的測 試圖形。
[0024] 進一步地，步驟S06中設定開始添加 SRAF的周期為基于模型SRAF的工藝波動帶 寬最大值所在的周期，設定該周期區(qū)間A內(nèi)工藝波動帶寬上限值為基于模型SRAF的工藝波 動帶寬最大值，并設定其余周期的工藝波動帶寬上限值為關鍵尺寸乘以10%。
[0025] 進一步地，步驟S07之后還包括，判斷各周期區(qū)間的工藝波動帶寬值是否均低于 該設定的上限值，若是，則進入步驟S08,若否，則重復步驟S07。
[0026] 本發(fā)明的曝光輔助圖形的優(yōu)化方法，能高效快捷地實現(xiàn)曝光輔助圖形添加規(guī)則的 優(yōu)化，不需要收集海量的FEM數(shù)據(jù)，比基于模型方式的SRAF減少了運算量；規(guī)則優(yōu)化后的 PV-band值，在各周期區(qū)間都滿足小于等于制程目標上限值MA，并且接近基于模型方式的 SRAF的結果；腳本運行時間可以比基于模型的方式減少近60%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，以下將結合附圖對本發(fā)明的較佳實 施例進行詳細描述，其中：
[0028] 圖1是傳統(tǒng)的SRAF添加規(guī)則的制定方法流程示意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明曝光輔助圖形的優(yōu)化方法流程示意圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明優(yōu)化方法中測試圖形的周期劃分示意圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明優(yōu)化方法中優(yōu)化結果比較示意圖；
[0032] 圖5是本發(fā)明優(yōu)化方法中運行時間比較示意圖。

【具體實施方式】
[0033] 請參閱圖2,本實施例的曝光輔助圖形的優(yōu)化方法包括以下步驟：
[0034] 步驟S01，收集工藝窗口內(nèi)、多個能量及焦深條件的0PC測試圖形數(shù)據(jù)，建立工藝 窗口 0PC模型。
[0035] 步驟S02,收集SRAF參數(shù)的安全范圍，該參數(shù)安全范圍是SRAF在工藝窗口內(nèi)未被 曝光出圖形的參數(shù)安全范圍。如當曝光輔助圖形的寬度為20-45nm時，曝光輔助圖形與主 要圖形的距離為50-100nm，曝光輔助圖形相互之間的間距為50-100nm。
[0036] 步驟S03,按照光刻層次的圖形特征，設計一組周期由100_2000nm，周期變化間隔 為5-20nm的1維線或2維孔的測試圖形。
[0037] 步驟S04,對于該測試圖形，采用基于簡單規(guī)則和基于模型兩種方式分別添加 SRAF，該兩種方法可以參照現(xiàn)有技術。
[0038] 步驟S05,利用0PC結果檢查程序計算出基于簡單規(guī)則SRAF和基于模型SRAF的工 藝波動帶寬值，并將測試圖形的周期劃分為：按簡單規(guī)則SRAF無法添加曝光輔助圖形的周 期區(qū)間A，以及簡單規(guī)則SRAF添加的曝光輔助圖形條數(shù)由N變?yōu)镹+1條的多周期區(qū)間B、C、 D和E，如圖3所示。
[0039] 步驟S06,以基于模型SRAF的工藝波動帶寬值作為參考標準，設定開始添加 SRAF 的周期，并對該測試圖形不同周期區(qū)間的工藝波動帶寬設定上限值。其中，設定開始添加 SRAF的周期為基于模型SRAF的工藝波動帶寬最大值所在的周期，設定周期區(qū)間A的工藝波 動帶寬上限值為基于模型SRAF的工藝波動帶寬的最大值10. 5nm，并設定其余周期的上限 值為關鍵尺寸乘以10%，即等于8. 5nm，如圖4所示。
[0040] 步驟S07,分別優(yōu)化各周期區(qū)間的曝光輔助圖形SRAF參數(shù)，包括曝光輔助圖形的 寬度、曝光輔助圖形與主要圖形的距離、曝光輔助圖形相互之間的間距。
[0041] 步驟S071，判斷各周期區(qū)間的工藝波動帶寬值是否均低于該設定的上限值，若是， 則進入步驟S08,若否，則重復步驟S07。
[0042] 步驟S08,實現(xiàn)曝光輔助圖形的規(guī)則優(yōu)化。
[0043] 圖4是本發(fā)明優(yōu)化方法中優(yōu)化結果比較示意圖，從圖中可見，本實施例（含五角星 的線條）優(yōu)化規(guī)則后各周期區(qū)間的工藝波動帶寬值均小于或等于設定的上限值，并且接近 基于模型方式的SRAF結果（含圓點的線條）。
[0044] 圖5是本發(fā)明優(yōu)化方法中運行時間比較示意圖，從圖中可見，本發(fā)明的總運行時 間要比基于模型方式減少將近60 %。
【權利要求】
1. 一種曝光輔助圖形的優(yōu)化方法，其特征在于，其包括以下步驟： 步驟SOI，收集工藝窗口數(shù)據(jù)，建立工藝窗口 OPC模型； 步驟S02,收集SRAF在工藝窗口內(nèi)未被曝光出圖形的參數(shù)安全范圍； 步驟S03,按照光刻層次的圖形特征，設計1維線或者2維孔的周期漸變測試圖形； 步驟S04,對于該測試圖形，采用基于簡單規(guī)則和基于模型兩種方式分別添加 SRAF ; 步驟S05,利用0PC結果檢查程序計算出基于簡單規(guī)則SRAF和基于模型SRAF的工藝波 動帶寬值，并將測試圖形的周期劃分為：按簡單規(guī)則SRAF無法添加曝光輔助圖形的周期區(qū) 間A，以及簡單規(guī)則SRAF添加的曝光輔助圖形條數(shù)由N變?yōu)镹+1條的多周期區(qū)間； 步驟S06,以基于模型SRAF的工藝波動帶寬值作為參考標準，設定開始添加 SRAF的周 期，并對不同周期區(qū)間工藝波動帶寬設定上限值； 步驟S07,分別優(yōu)化各周期區(qū)間的曝光輔助圖形SRAF參數(shù)； 步驟S08,實現(xiàn)曝光輔助圖形的規(guī)則優(yōu)化。
2. 根據(jù)權利要求1所述的曝光輔助圖形的優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S02和S07中 的SRAF參數(shù)包括曝光輔助圖形的寬度、曝光輔助圖形與主要圖形的距離、曝光輔助圖形相 互之間的間距。
3. 根據(jù)權利要求2所述的曝光輔助圖形的優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S02中收集 SRAF在工藝窗口內(nèi)未被曝光出圖形的參數(shù)安全范圍作為步驟S07中SRAF參數(shù)優(yōu)化的邊界 條件。
4. 根據(jù)權利要求1所述的曝光輔助圖形的優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S03為設計一 組周期由100_2000nm，周期變化間隔為5-20nm的測試圖形。
5. 根據(jù)權利要求1所述的曝光輔助圖形的優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S06中設定開 始添加 SRAF的周期為基于模型SRAF的工藝波動帶寬最大值所在的周期，設定該周期區(qū)間 A內(nèi)工藝波動帶寬上限值為基于模型SRAF的工藝波動帶寬最大值，并設定其余周期的工藝 波動帶寬上限值為關鍵尺寸乘以10%。
6. 根據(jù)權利要求1至5任一項所述的曝光輔助圖形的優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S07 之后還包括，判斷各周期區(qū)間的工藝波動帶寬值是否均低于該設定的上限值，若是，則進入 步驟S08,若否，則重復步驟S07。
【文檔編號】G03F1/36GK104090468SQ201410371051
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權日:2014年7月31日
【發(fā)明者】張月雨, 毛智彪, 張瑜 申請人:上海華力微電子有限公司