CN101349863A - 用轮廓采样的多边形边动态切分的光学临近效应校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用轮廓采样的多边形边动态切分的光学临近效应校正方法。包括参数初始化，预校正及初始频率采样，插值计算光强并切分出小线段，并在光学临近效应校正循环中利用动态调整算法对切分结果进行调整，从而取得光学临近效应校正的结果。本发明能有效的抑制纹波现象和由其引起的断线和桥连、拐角圆滑、线端缩进等各种制造缺陷，提高光学临近效应校正的质量，在深亚微米条件下避免了由于版图日渐复杂而变得越来越难调试的多边形边的切分规则，节约了工程师和光学邻近效应校正的时间，降低了成本，提高了集成电路的生产成品率和缩短了生产周期。

Description

用轮廓采样的多边形边动态切分的光学临近效应校正方法

技术领域

本发明涉及集成电路计算机辅助设计领域，尤其是涉及一种用轮廓采样的多边形边动态切分的光学临近效应校正方法。

背景技术

当集成电路的最小特征尺寸和间距减小到光刻所用光源的波长以下时，由于光的衍射和光刻胶显影蚀刻等因素带来的不可避免的影响，掩模(Mask)图形和在硅圆片上印刷出来的图形之间将不再一致，集成电路(IC)版图图形转移的失真将显著增大，严重影响到集成电路的生产成品率，这种现象被称为“光学邻近效应(OPE，Optical Proximity Effects)”。通常，硅片上实际印刷出来的图形产生的畸变现象包括：断线和桥连、拐角圆滑、线端缩进等。这些畸变可引起实际曝光图样相对原版图设计图样产生多达60％的偏差，这大大超出工业光刻10％的偏差容许极限，目前世界范围内最先进的光刻技术都属于这一类“亚波长光刻”。为了解决超深亚微米时代集成电路设计制造中的种种困难，使光刻的结果最好的符合版图设计的目标，分辨率增强技术(RET，Resolution Enhancement Technology)应运而生，这种技术主要采用“光学邻近效应校正(光学邻近效应校正，OpticalProximity Correction)”，“移相掩模(PSM，Phase Shift Mask)”和“离轴照明(OAI，OffAxis Illumination)”等方法，以减小光学邻近效应对集成电路生产成品率的影响，并使现有的集成电路生产设备在相同的生产条件下能制造出具有更小特征尺寸的芯片。通常所说的基于模型的光学邻近效应校正是通过改变掩模图形来对光刻结果进行校正，它的基本做法是将版图中多边形的边切分成小的线段，每个小线段上选取一个光强评估点，以该点的光强代表整个小线段的光强，然后根据由光刻设备参数建立的仿真模型计算出小线段在法向方向的校正距离，使得与小线段对应的光强评估点处的光强达到成像时的光强阈值，从而完成对掩模图形系统性的预校正，并使得由于光的衍射和光刻胶曝光显影蚀刻带来的非线性失真程度减小。随着集成电路特征尺寸的不断减小，这种精度较高的基于模型的光学邻近效应校正在集成电路制造领域中应用的越来越普遍。

尽管光学邻近效应校正及其他一些分辨率增强技术的成功应用使得目前集成电路的制造能力顺利的过渡到深亚微米时代，事情也并不像想象中的那样一帆风顺。在光学邻近效应校正的实际应用中，随着版图数据量的增大和复杂程度的增加，暴露出一些亟待解决的问题。(1)、随着版图上的图形越来越复杂，多边形边的切分规则变得越来越繁琐，如果版图上的图形切分不当，则会加剧光学邻近效应校正的纹波现象，从而造成断线和桥连、拐角圆滑、线端缩进等各种制造缺陷，极大的影响了光学临近效应校正的质量；(2)、调试多边形边的切分规则所花的时间越来越多，占到了总时间的30％以上，产品从设计出来到投放市场的时间也随之增加，产品竞争力减弱；(3)、如果多边形的边切分结果有太多的线段，则会进一步延长光学邻近效应校正的运算时间和增加掩膜的存储空间和复杂度。随着集成电路制造过程的日趋复杂，这些问题对成品率和制造成本的影响越来越大，在光学邻近效应校正过程中对多边形的边采用动态切分的处理方式也就日益显现出其重要性，这种方法又被称之为基于轮廓采样的多边形边动态切分算法的光学临近效应校正技术，它可以有效的抑制纹波现象，提高光学临近效应校正的质量，减少运算时间，减小数据存储量。

一般来说为了有效的抑制纹波现象，就必须切分出符合纹波“节奏”的小线段，即尽量使得纹波的波峰波谷在同一个小线段内，并且光强采样点尽量靠近波峰或者波谷，只有这样才能很好的反映出纹波的结构并对它进行校正。同时，由于纹波会随着光学临近效应校正的校正循环而增加、减少或者移动，因此必须对纹波进行采样监控，并在每次校正循环后调整由多边形的边切分出的小线段，以达到有效抑制纹波的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于轮廓采样的多边形边动态切分算法的光学临近效应校正方法，以便能够抑制在亚波长光刻条件下硅片上由纹波造成的断线和桥连、拐角圆滑、线端缩进等各种制造缺陷的出现，提高集成电路产品的生产成品率和缩短生产周期。

为达了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1.一种用轮廓采样的多边形边动态切分的光学临近效应校正方法，包括参数初始化，预校正及初始频率采样，插值计算光强并切分出小线段，并在光学临近效应校正循环中利用动态调整算法对切分结果进行调整，从而取得光学临近效应校正的结果，其步骤如下：

1)参数初始化：

设定光学邻近效应校正的仿真模型，

光刻掩模图形，GDSII输入，

光刻掩膜图形的特征尺寸，

光刻机的基本参数，λ，NA，σ；其中：λ是光源的波长，NA是光学系统的数值孔径，σ是照明的相干系数；

轮廓采样多边形边切分算法的参数，I₀，f，Corner_Slope，Delta_E，Delta_S，Delta_I；其中，I₀是光刻胶成像阈值，f是初始采样频率，Corner_Slope是拐角处切分出的线段的端点处允许的最大斜率，Delta_E是光强评估点位置的误差控制参数，Delta_S是切分点位置的误差控制参数，Delta_I是光强误差控制参数；

2)预校正及初始频率采样：

在切分之前，对原版图上每个多边形中边长大于两倍特征尺寸的边进行一次预校正，预校正过程中边的光强评估点只有一个，并且固定在边的中点；

以f为初始采样频率对原版图中多边形的边进行采样，设边的长度为L，从边的顶点开始，每隔L/([L*f]+1)的长度就计算一次光强，其中：[*]算符为取整运算，根据每个采样点处的光强，通过插值运算可以得到原版图中多边形边上的光强分布并找出这条边上光强等于阈值I₀的所有点，这些点称为阈值点；

3)插值计算光强并切分出小线段：

在由边的两个端点和该边上的阈值点所组成的集合中，任意相邻的两个点组成一个线段，这些线段分为两类，一类是线段的两个端点分别是阈值点和边的端点的线段，这类线段位于边的两端，称为A类；另一类是线段的两个端点都是阈值点的线段，称为B类；对这两类线段有不同的处理方法：

(A)类线段，找出距离边的端点M最近的并且满足该点斜率小于等于Corner_Slope条件的阈值点F，该阈值点F与端点M形成的线段即为切分出来的线段，该切分出来的线段的光强评估点是同为阈值点的端点F；

(B)类线段，通过插值运算，计算出每一个线段中的极大值或极小值点，这个极大值或极小值点即为光强评估点，如果相邻两个线段的极值点的差小于Delta_I，则将这两个线段合并为一个线段，并保持原线段上的光强评估点不变；

4)光学临近效应校正中动态调整多边形边的切分结果：

在光学临近效应校正过程的第N次迭代中，以第N-1次中的光强评估点及步骤2)中的初始频率点的光强为参考值，进行插值运算，可以得到原版图中多边形的边上的光强分布情况，同时得到第N次循环中的阈值点与光强评估点。将第N次循环中的每个阈值点和每个光强评估点分别与附近的第N-1次中的阈值点和光强评估点比较，如果这两次循环中的阈值点距离的最小值小于Delta_S，则保持第N次循环的阈值点的位置不变并作为本次调整后的阈值点，否则取这两次循环中组成最小距离的两个阈值点的中点作为第N次循环调整后的阈值点；如果这两次的光强评估点距离的最小值小于Delta_E，则保持第N次循环的光强评估点的位置不变并作为本次循环调整后的光强评估点，否则取这两次循环中组成最小距离的两个光强评估点的中点作为第N次循环调整后的光强评估点。根据调整后的第N次循环的阈值点和光强评估点，按照步骤3)中的方法，重新给出多边形边的切分结果；

5)光学邻近效应校正的校正终止条件：

在每次光学邻近效应校正迭代后按式(1)计算校正结果的精确度，

$\mathrm{Cost}=\underset{1}{\mathrm{\Σ}}|\mathrm{EPE}\left(x\right){|}^2$

$={\underset{1}{\mathrm{\Σ}}|D\left(x\right)-W\left(x\right)|}^2......\left(1\right)$

式中Cost是代价函数，EPE为线段位置误差函数，x为每一段上的光强评估点位置，D表示设计目标的图形轮廓，W表示实际仿真的图形轮廓，求和对输入掩模图形上的所有光强评估点进行，如果校正精度不满足预定义的要求值Cost₀，则按步骤4)继续迭代，直到满足精度要求终止迭代，或达到预定的迭代次数终止迭代。

本发明使用了基于轮廓采样的多边形边动态切分算法，这种方法主要应用于光学邻近效应校正迭代过程中，在做光学邻近效应校正的每一个循环结束后，利用动态调整算法自动识别和区分由于纹波移动而受到影响的小线段和未受影响的小线段，并仅对那些受到影响的小线段进行动态调整，对于未受影响的小线段，则令其保持不变，以求达到最优的结果和最快的速度，并使得这种方法可以不受限制的应用到各种版图环境中。

本发明具有的有益效果是：

本发明的用轮廓采样的多边形边动态切分的光学临近效应校正方法，能有效的抑制纹波现象和由其引起的断线和桥连、拐角圆滑、线端缩进等各种制造缺陷，提高光学临近效应校正的质量，在深亚微米条件下避免了由于版图日渐复杂而变得越来越难调试的多边形边的切分规则，节约了工程师和光学邻近效应校正的时间，降低了成本，提高了集成电路的生产成品率和缩短了生产周期。

附图说明

图1是基于轮廓采样的多边形边动态切分算法的光学临近效应校正的流程图。

图2是小线段切分说明图。

图3是小线段动态调整示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

基于轮廓采样的多边形边动态切分算法的光学临近效应校正方法，流程如图1所示，包括参数设置及初始频率采样，计算光强评估点的位置及切分点的位置，并在光学临近效应校正中利用动态调整算法对光强评估点及切分点进行调整，步骤如下：

1)参数初始化：

设定光学邻近效应校正的仿真模型，

光刻掩模图形，GDSII输入，

光刻掩膜图形的特征尺寸，

光刻机的基本参数，λ，NA，σ。其中，λ是光源的波长，NA是光学系统的数值孔径，σ是照明的相干系数；

轮廓采样多边形边切分算法的参数，I₀，f，Corner_Slope，Delta_E，Delta_S，Delta_I。其中，I₀是光刻胶成像阈值，f是初始采样频率，Corner_Slope是拐角处切分出的线段的端点处允许的最大斜率，Delta_E是光强评估点位置的误差控制参数，Delta_S是切分点位置的误差控制参数，Delta_I是光强误差控制参数。

2)预校正及初始频率采样：

在切分之前，对原版图上每个多边形中边长大于两倍特征尺寸的边进行一次预校正，预校正过程中边的光强评估点只有一个，并且固定在边的中点。

以f为初始采样频率对原版图中多边形的边进行采样。设边的长度为L，从边的顶点开始，每隔L/([L*f]+1)的长度就计算一次光强。其中，[*]算符为取整运算。根据每个采样点处的光强，通过插值运算可以得到原版图中多边形边上的光强分布并找出这条边上光强等于阈值I₀的所有点，这些点称为阈值点。

3)插值计算光强并切分出小线段：

在由边的两个端点和该边上的阈值点所组成的集合中，任意相邻的两个点组成一个线段，这些线段分为两类，一类是线段的两个端点分别是阈值点和边的端点的线段，这类线段位于边的两端，称为A类；另一类是线段的两个端点都是阈值点的线段，称为B类。对这两类线段有不同的处理方法：

(A)类线段，找出距离边的端点M最近的并且满足该点斜率小于等于Corner_Slope条件的阈值点F，该阈值点F与端点M形成的线段即为切分出来的线段，该切分出来的线段的光强评估点是同为阈值点的端点F。具体说明如图2所示，在多边形的一条边MN上，依次检查阈值点F₁、F₂、......、F_n处的斜率是否小于等于Corner_Slope。经检查，在点F₂处的斜率小于等于Corner_Slope，则取MF₂为切分出的一个小线段。

(B)类线段，通过插值运算，计算出每一个线段中的极大值或极小值点，这个极大值或极小值点即为光强评估点。如果相邻两个线段的极值点的差小于Delta_I，则将这两个线段合并为一个线段，并保持原线段上的光强评估点不变；

具体说明如图2所示，在多边形的一条边MN上，通过插值运算，计算出F₂F₃、F₃F₄等线段中的极大值点或极小值点，如果两个相邻线段F₂F₃和F₃F₄上的极值点的差小于Delta_I，则将这两个线段合并为一个线段F₂F₄。

4)光学临近效应校正中动态调整多边形边的切分结果：

在光学临近效应校正过程的第N次迭代中，以第N-1次中的光强评估点及2)中的初始频率点的光强为参考值，进行插值运算，可以得到原版图中多边形的边上的光强分布情况，同时得到第N次循环中的阈值点与光强评估点。将第N次循环中的每个阈值点和每个光强评估点分别与附近的第N-1次中的阈值点和光强评估点比较，如果这两次循环中的阈值点距离的最小值小于Delta_S，则保持第N次循环的阈值点的位置不变并作为本次调整后的阈值点，否则取这两次循环中组成最小距离的两个阈值点的中点作为第N次循环调整后的阈值点；如果这两次的光强评估点距离的最小值小于Delta_E，则保持第N次循环的光强评估点的位置不变并作为本次循环调整后的光强评估点，否则取这两次循环中组成最小距离的两个光强评估点的中点作为第N次循环调整后的光强评估点。根据调整后的第N次循环的阈值点和光强评估点，按照步骤3)中的方法，重新给出多边形边的切分结果；

具体情况如图3所示，三条线分别是第N-1次循环，第N次循环和第N次循环调整后的阈值点的情况。第N-1次循环中的阈值点为F₂、F₃、F₄、F₅，第N次循环后调整前的阈值点为F₃、F₄、F₅。对于第N次循环的阈值点F₃，它与第N-1中的阈值点F₂的距离最近，而且这个最短距离超过了Delta_S的值，因此第N次循环调整后的阈值点为这个最短距离的中点。对于第N次循环的阈值点F₄，它与第N-1中的阈值点F₃的距离最近，而且这个最短距离没有超过Delta_S的值，因此第N次循环调整后的阈值点固定不变。对于第N次循环的阈值点F₅，它与第N-1中的阈值点F₅的距离最近(L₂＜L₁)，而且这个最短距离超过了Delta_S的值，因此第N次循环调整后的阈值点为这个最短距离L₂的中点。

对于光强评估点，调整的策略与调整阈值点的策略相同。

5)光学邻近效应校正的校正终止条件：

在每次光学邻近效应校正迭代后按式(1)计算校正结果的精确度，

$\mathrm{Cost}=\underset{1}{\mathrm{\Σ}}{\left|\mathrm{EPE}\left(x\right)\right|}^2$

$={\underset{1}{\mathrm{\Σ}}|D\left(x\right)-W\left(x\right)|}^2......\left(1\right)$

式中EPE为线段位置误差函数，x为每一段上的光强评估点位置，D表示设计目标的图形轮廓，W表示实际仿真的图形轮廓，求和对输入掩模图形上的所有光强评估点进行，如果校正精度不满足预定义的要求值Cost₀，则按步骤4)继续迭代，直到满足精度要求终止迭代，或达到预定的迭代次数终止迭代。

Claims (1)

1.一种用轮廓采样的多边形边动态切分的光学临近效应校正方法，包括参数初始化，预校正及初始频率采样，插值计算光强并切分出小线段，并在光学临近效应校正循环中利用动态调整算法对切分结果进行调整，从而取得光学临近效应校正的结果，其步骤如下：

1)参数初始化：

设定光学邻近效应校正的仿真模型，

光刻掩模图形，GDSII输入，

光刻掩膜图形的特征尺寸，

光刻机的基本参数，λ，NA，σ；其中：λ是光源的波长，NA是光学系统的数值孔径，σ是照明的相干系数；

轮廓采样多边形边切分算法的参数，I₀，f，Corner_Slope，Delta_E，Delta_S，Delta_I；其中，I₀是光刻胶成像阈值，f是初始采样频率，Corner_Slope是拐角处切分出的线段的端点处允许的最大斜率，Delta_E是光强评估点位置的误差控制参数，Delta_S是切分点位置的误差控制参数，Delta_I是光强误差控制参数；

2)预校正及初始频率采样：

在切分之前，对原版图上每个多边形中边长大于两倍特征尺寸的边进行一次预校正，预校正过程中边的光强评估点只有一个，并且固定在边的中点；

以f为初始采样频率对原版图中多边形的边进行采样，设边的长度为L，从边的顶点开始，每隔L/([L*f]+1)的长度就计算一次光强，其中：[*]算符为取整运算，根据每个采样点处的光强，通过插值运算可以得到原版图中多边形边上的光强分布并找出这条边上光强等于阈值I₀的所有点，这些点称为阈值点；

3)插值计算光强并切分出小线段：

在由边的两个端点和该边上的阈值点所组成的集合中，任意相邻的两个点组成一个线段，这些线段分为两类，一类是线段的两个端点分别是阈值点和边的端点的线段，这类线段位于边的两端，称为A类；另一类是线段的两个端点都是阈值点的线段，称为B类；对这两类线段有不同的处理方法：

(A)类线段，找出距离边的端点M最近的并且满足该点斜率小于等于Corner_Slope条件的阈值点F，该阈值点F与端点M形成的线段即为切分出来的线段，该切分出来的线段的光强评估点是同为阈值点的端点F；

(B)类线段，通过插值运算，计算出每一个线段中的极大值或极小值点，这个极大值或极小值点即为光强评估点，如果相邻两个线段的极值点的差小于Delta_I，则将这两个线段合并为一个线段，并保持原线段上的光强评估点不变；

4)光学临近效应校正中动态调整多边形边的切分结果：

在光学临近效应校正过程的第N次迭代中，以第N-1次中的光强评估点及步骤2)中的初始频率点的光强为参考值，进行插值运算，可以得到原版图中多边形的边上的光强分布情况，同时得到第N次循环中的阈值点与光强评估点，将第N次循环中的每个阈值点和每个光强评估点分别与附近的第N-1次中的阈值点和光强评估点比较，如果这两次循环中的阈值点距离的最小值小于Delta_S，则保持第N次循环的阈值点的位置不变并作为本次调整后的阈值点，否则取这两次循环中组成最小距离的两个阈值点的中点作为第N次循环调整后的阈值点；如果这两次的光强评估点距离的最小值小于Delta_E，则保持第N次循环的光强评估点的位置不变并作为本次循环调整后的光强评估点，否则取这两次循环中组成最小距离的两个光强评估点的中点作为第N次循环调整后的光强评估点。根据调整后的第N次循环的阈值点和光强评估点，按照步骤3)中的方法，重新给出多边形边的切分结果；

5)光学邻近效应校正的校正终止条件：

在每次光学邻近效应校正迭代后按式(1)计算校正结果的精确度，

$\mathrm{Cost}=\underset{1}{\mathrm{\Σ}}{\left|\mathrm{EPE}\left(x\right)\right|}^2$

$=\underset{1}{\mathrm{\Σ}}{|D\left(x\right)-W\left(x\right)|}^2......\left(1\right)$

式中Cost是代价函数，EPE为线段位置误差函数，x为每一段上的光强评估点位置，D表示设计目标的图形轮廓，W表示实际仿真的图形轮廓，求和对输入掩模图形上的所有光强评估点进行，如果校正精度不满足预定义的要求值Cost₀，则按步骤4)继续迭代，直到满足精度要求终止迭代，或达到预定的迭代次数终止迭代。

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