CN103984200A - 辅助图形的设计方法、测试版图的制作方法、光刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于线状图形的辅助图形的设计方法、测试版图的制作方法以及光刻方法，根据测试版图的线宽和间距，利用一组公式来计算出辅助图形的位置和尺寸参数，然后将辅助图形插入到目标图形中，经曝光后对比选择最为合适的辅助图形的位置和尺寸参数，从而能够制作出合理的测试版图。本发明基于Rule-based插入方法对辅助图形的位置和尺寸参数进行优化，避免了现有的model-based的方法的复杂的运算过程、过长的计算时间和昂贵的模拟成分，加快了后续测试版图的建模速度，提高了工作效率，采用本发明的辅助图形的设计方法得到的测试版图进行光刻工艺，能够提高光刻工艺精度和质量。

Description

辅助图形的设计方法、测试版图的制作方法、光刻方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种用于优化线状图形的辅助图形的设计方法，采用该设计方法设计辅助图形来制作测试版图的方法和采用此测试版图所进行的光刻方法。

背景技术

为了提高光刻工艺的分辨率、图形的景深(DOF,depth of focus)和工艺冗余度，在版图图形中引入了辅助图形(Sub-Resolution Assist Feature)。与此同时，SRAF还能够有效地运用于Gate门控制，以及孔状图形和一维线状图形的优化。一般地，在利用SRAF图形优化整个工艺流程时，要求在整个曝光过程中掩模版上的SRAF图形不能被显示出来，因此怎样设计SRAF成为光学邻近修正效应(Optical Proximity Correction,OPC)领域关注的要点。2004年Lawrence S.等人提出利用过程模型(Process Model)的方法，通过大量的工艺窗口数据建模运算获得了线状图形的最佳SRAF尺寸大小/位置。然而由于计算时间过长和模拟计算资源昂贵，该方法无法在工业中得到运用。此外，人们基于规则基础(Rule-based)插入方法对孔状图形的SRAF尺寸大小/位置成功进行优化，然而对线状图形SRAF的尺寸大小的优化一直没有得到很好的研究。

因此，需要研究一种简易的用于优化线状图形的SRAF的设计方法，使得该规则能够应用于实际工业生产中。

发明内容

为了克服以上问题，本发明的目的在于：提供一种简易的用于线状图形的辅助图形的设计方法：基于Rule-based插入方法，提出一组公式用于选择出最佳的SRAF尺寸大小和位置，并设计出合理的OPC测试版图，从而加快后期OPC建模速度，提高工作效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于线状图形的辅助图形的设计方法，其包括：

步骤01：设定测试版图的线宽和间距；

步骤02：利用以下式子计算出若干组辅助图形的位置和尺寸参数，并进行调整，选取所述各个参数的整数值：

A_min≈Line/4；A_max≈Line/2 (1)

B_min≈2*A；                (2)

C_max≈(Pitch-A)*0.9        (3)

B≤C                       (4)

其中，A表示辅助图形的尺寸线宽，A_min表示最小的A值，A_max表示最大的A值，B表示辅助图形之间的间距，B_min表示每组中最小的B值，C表示辅助图形和目标图形的间距，C_max表示每组辅助图形与目标图形的最大距离，Line和Pitch分别表示OPC测试版图的线宽和间距；

步骤03：根据调整后的所述位置和尺寸参数，将所述若干组辅助图形插入到所述目标图形的相应位置上；

步骤04：将所述若干组辅助图形和所述目标图形进行曝光，对比选择出所述合适的位置和尺寸参数。

优选地，所述步骤02中，包括：

步骤201：根据A_min≈Line/4；A_max≈Line/2计算出的数值，选取所述A的最大极限值和最小极限值；

步骤202：在所述A的最大极限值和最小极限值之间，以一定的递进步距选取若干个所述A的整数值，从而设计出一组所述A的数值；

步骤203：根据B_min≈2*A选取每个所述A所对应的所述B的最小极限值，再根据C_max≈(Pitch-A)*0.9，B≤C选取每个所述A所对应的所述B的最大极限值；

步骤204：在所选取的所述B的最小极限值和最大极限值之间，以一定的递进步距选取若干个所述B的整数值，从而设计出每个所述A对应的一组所述B的数值；

步骤205：再根据B≤C，C_max≈(Pitch-A)*0.9选取每个所述A所对应的C的最小极限值和最大极限值；

步骤206：在所选取的C的最小极限值和最大极限值之间，以一定的递进步距选取若干个所述C的整数值，从而设计出每个所述A对应的一组所述C的数值。

优选地，所述步骤02中，所述选取整数值包括：根据所计算出的各个参数，向下或向上选取整数值，根据所计算出的A_min向下选取所述A的最小极限值，根据所计算出的A_max向上选取所述A的最大极限值。

进一步地，根据计算出的A_min或A_max向上或向下选取一个整数值作为所述A的最大极限值或最小极限值。

优选地，选取所述B的最大极限值不大于所述Pitch*0.9的1/2。

优选地，所述C_max取所述C的递进步距的倍数。

优选地，所述步骤03中，所述辅助图形的插入位置从(pitch-A)*0.9至(pitch-A)。

优选地，所述步骤04中，根据所采用的光源能量来选择出所述的合适的位置和尺寸参数。

优选地，所述辅助图形的形状为矩形。

本发明还提供了一种测试版图的制作方法，其包括：制作目标图形和采用上述的设计方法来制作辅助图形。

本发明又提供了一种采用测试版图进行光刻的方法，其包括：

制作目标图形和采用上述的设计方法来制作辅助图形，从而制作出测试版图；

采用所述测试版图对光刻胶进行曝光、显影，从而图案化所述光刻胶。

本发明的用于线状图形的辅助图形的设计方法，根据测试版图的线宽和间距，利用上述一组公式来计算出辅助图形的尺寸参数和位置，然后将辅助图形插入到目标图形中，经曝光后对比选择最为合适的辅助图形的尺寸参数和位置，从而能够制作出合理的测试版图；本发明的方法利用了一组公式来计算辅助图形的尺寸参数和位置，基于Rule-based插入方法对辅助图形的尺寸参数和位置进行优化，避免了现有的model-based的方法的复杂的运算过程、过长的计算时间和昂贵的模拟成分，加快了制作测试版图过程中的建模速度，提高了工作效率，采用本发明的辅助图形的设计方法得到的测试版图进行光刻工艺，能够提高光刻工艺精度和质量。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的目标图形和辅助图形的位置关系图

图2为本发明的一个较佳实施例的用于线状图形的辅助图形的设计方法的流程示意图

图3为本发明的一个较佳实施例的选取各个参数的整数值的流程示意图

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

如前所述，目前基于rule-based插入法对用于线状图形的SRAF的尺寸和位置的优化一直没有得到很好的研究，虽然有人提出了model-based的方法来进行优化，但是计算时间过长和模拟计算资源昂贵，无法在工业生产中得到运用。因此，本发明提出了基于rule-based插入法来对用于线状图形的SRAF进行设计优化，设计出合理的OPC测试版图，加快后期的OPC建模数据对SRAF的选择，大大提高了工作效率。

以下将结合附图1-3和具体实施例对本发明的用于线状图形的辅助图形的设计方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

请参阅图1和图2，图1为本发明的一个较佳实施例的目标图形和辅助图形的位置关系图，图2为本发明的一个较佳实施例的用于线状图形的辅助图形的设计方法的流程示意图。本发明的用于线状图形的辅助图形的设计方法，包括以下步骤：

步骤S01：设定测试版图的线宽和间距；

具体的，测试版图可以为OPC测试版图，测试版图的线宽(line)和间距(pitch)可以根据实际工艺要求来设定，一般情况下，pitch为line的2-3倍。比如，line为116nm，pitch则为232nm或348nm。

步骤S02：利用以下式子计算出若干组辅助图形的位置和尺寸参数，并进行调整，选取各个参数的整数值：

A_min≈Line/4；A_max≈Line/2 (1)

B_min≈2*A；                (2)

C_max≈(Pitch-A)*0.9        (3)

B≤C                      (4)

其中，A表示辅助图形的尺寸线宽，A_min表示最小的A值，A_max表示最大的A值，B表示辅助图形之间的间距，B_min表示每组中最小的B值，C表示辅助图形和目标图形的间距，C_max表示每组辅助图形与目标图形的最大距离，Line和Pitch分别表示OPC测试版图的线宽和间距。

具体的，在实际的计算过程中，本发明的此过程采用近似计算，将所得到的尺寸参数都归为整数，因此，在这里，为‘约等于’而不是‘等于’；基于这个‘约等于’，所得到的C_max的最后结果可以为pitch-A，也可以为(pitch-A)*0.9；这是因为：这里的‘约等于’为所计算的数值的近似，可以将所计算的数值近似到相邻的整数，比如，如果计算出的数值为6.2，则由于Cmax表示最大值，则选取7为近似后的数值；再比如，如果计算出的数值为6.8，则由于Amin表示最小值，则选取6作为近似后的数值。

这里，调整所计算出的各个参数，选取整数值可以包括：根据所计算出的各个参数，向下或向上选取整数值，根据计算出的A_min或A_max向上或向下选取一个整数值作为所述A的最大极限值或最小极限值。对于B_max可以取B的递进步距的倍数，C_max可以取C的递进步距的倍数。在本发明的一个较佳实施例中，选取B的最大极限值不大于所述Pitch*0.9的1/2。

具体的，在本发明的一个较佳实施例中，根据计算出的A_min或A_max向上或向下选取一个或2个整数值，例如，计算辅助图形的尺寸参数和位置的公式可以为：

A_min＝(Line/4)±1；A_max＝(Line/2)±2；

B_min＝(2*A)±1；

C_max＝(Pitch-A)*0.9±1；B≤C。

步骤S03：根据调整后的位置和尺寸参数，将若干组辅助图形插入到目标图形的相应位置上；

具体的，根据上述的计算结果的近似选取，当把辅助图形插入到目标图形时，其插入位置近似为(Pitch-A)*0.9，如果取整数的话，C_max最后的近似结果有可能为Pitch-A。如图1中所示，1表示目标图形，2表示辅助图形，根据调整好的各个参数A、B、C的数值，将辅助图形2插到目标图形1的相应位置。

步骤S04：将若干组辅助图形和目标图形进行曝光，对比选择出合适的辅助图形的位置和尺寸参数。

具体的，在实际工业生产过程中，影响辅助图形的准确定位的因素有很多种，比如，版图的精度、机台的稳定性、光源的能量等等，在实际工艺中，光源的能量并不作调整，而是根据所采用的光源能量来选择出合适的辅助图形的位置和尺寸参数。

需要说明的是，本发明中的辅助图形的形状可以为任意形状，比如，正多边形、不规则多边形、圆形、椭圆形等等，在本发明的一个较佳实施例中，辅助图形的形状为矩形。

以下列举一个具体的实施例来对本发明的用于线状图形的辅助图形的设计方法作进一步详细说明。

选择Line＝116nm，Pitch＝232nm；并且，可以设定每组辅助图形的宽度以5nm递进，然后，利用上述公式(1)-(4)进行近似计算得到辅助图形的尺寸参数和位置参数，计算结果请参见下表1:

表1：

请参阅图3，为本发明的一个较佳实施例的选取各个参数的整数值的流程示意图。对于A、B、C的最小和最大极限值的选择、以及各组数值的选取，可以包括：

I、确定A的最大极限值和最小极限值、以及设计一组A的数值：

步骤201：根据A_min≈Line/4；A_max≈Line/2计算出的数值，选取A的最大极限值和最小极限值；

步骤202：在A的最大极限值和最小极限值之间，以一定的递进步距选取若干个A的整数值，从而设计出一组A的数值；

具体的，参见表1中，利用A_min≈Line/4，首先，计算出A_min为29，然后，可以根据实际工艺经验，在设计过程中，习惯选择偶数，并且会选择稍微小于该最小值的数值作为最小极限数值，因此，将计算出的A_min-1得到A的最小值为28；

利用A_max≈Line/2，计算出A_max为58，根据实际经工艺经验，会选择略大于的该最大值的数值作为最大极限数值，将计算出的A_max+2得到60；

接着，为了计算方便，在28至60之间，选择5的倍数，并使其相邻间隔为5，即以5nm的递进步距进行递进；这样，最后以28、30、35、40、45、50、55、和60作为每一组的辅助图形的宽度A。

II、确定B的最大极限值和最小极限值、以及对应每个A设计一组B的数值：

步骤203：根据B_min≈2*A选取每个A所对应的B的最小极限值，再根据C_max≈(Pitch-A)*0.9，B≤C选取每个A所对应的B的最大极限值；

步骤204：在所选取的B的最小极限值和最大极限值之间，以一定的递进步距选取若干个B的整数值，从而设计出每个A对应的一组B的数值；

具体的，参见表1，针对每一组中的辅助图形与辅助图形之间的距离B、辅助图形与目标图形之间的距离C，采用设计尽量较少的图形的原则，来计算得出想要的结果。如表1中的28nm和30nm的两组，辅助图形与目标图形之间的最大间距C约小于Pitch/2-A。

以A为28的一组为例，利用B_min≈2*A计算辅助图形之间的间距B，得到B_min为56，因此，近似选择55作为该组中B的最小极限值；

利用C_max≈(Pitch-A)*0.9计算出C_max为183.6，这里，根据经验，在满足B≤C的前提下，该组中B的最大极限值可以选取不大于Pitch*0.9的1/2的整数值，由于计算出Pitch*0.9/2为104.4，则可以选择稍微小于该104.4的整数值作为该组中B的最大极限值，比如，可以选择85、80等，这里B的最大极限值可以选择80。

然后，在B_min＝55和B_max＝80之间，以5nm或10nm递进步距设计，如表1中A为28nm的一组中，B以5nm的递进步距设计，最后，该组中B的数值选择有55、60、65、70、75、80。

III、确定C的最大极限值和最小极限值、以及对应每个A设计一组C的数值：

步骤205：再根据B≤C，C_max≈(Pitch-A)*0.9选取每个A所对应的C的最小极限值和最大极限值；

步骤206：在所选取的C的最小极限值和最大极限值之间，以一定的递进步距选取若干个C的整数值，从而设计出每个A对应的一组C的数值。

具体的，参见表1，由于B≤C，C_max≈(Pitch-A)*0.9，这里，C以5nm的步距递进设计，并且选择C值要求小于所对应的B值，以A为28nm的一组为例，根据C_max≈(Pitch-A)*0.9计算出C_max为183.6，这里，根据经验，在满足B≤C的前提下，由于上述该组中B选取的最大极限值未80，最小极限值为55，因此，在改组中，可以选取C的最小极限值为60(略大于该组中B的最小极限值55)，选取C的最大极限值为80(与该组中B的最大极限值相同)；然后，在60和80之间，以5的递进步距进行设计，选取60、65、70、75、80作为该组中C的一组数值。

需要说明的是，在30nm的一组中，最后一行的C值选择80，而B选择85，只是为了填补掩膜版中空缺而多设计的一行，作为参考，并不与之前的公式相冲突。

在60nm的一组中，根据B≤C，C_max≈(Pitch-A)*0.9计算出的C_max为154.8，理论上应向上选取155作为B的最大极限值，但是，由于该组中选择B的递进步距为10nm，因此，再向上选取160作为该组中B的最大极限值，同时，C_max取C的递进步距的10nm的倍数，由此160也作为该组中C的最大极限值。

此外，本发明还提供了一种测试版图的制作方法，其包括：制作目标图形和采用上述的设计方法来制作辅助图形。

基于上述测试版图，本发明还提供了一种采用测试版图进行光刻的方法，其包括：

制作目标图形和采用上述的设计方法来制作辅助图形，从而制作出测试版图；

采用测试版图对光刻胶进行曝光、显影，从而图案化光刻胶。这里，由于本领域的普通技术人员可以知晓常规的光刻工艺的过程，本发明对此不再赘述。

综上所述，本发明的用于线状图形的辅助图形的设计方法，利用了一组公式来计算辅助图形的尺寸参数和位置，基于Rule-based插入方法对辅助图形的尺寸参数和位置进行优化，避免了现有的model-based的方法的复杂的运算过程、过长的计算时间和昂贵的模拟成分，加快了后续测试版图的建模速度，提高了工作效率，并进一步地，采用本发明的辅助图形的设计方法得到的测试版图进行后续的光刻工艺，能够提高光刻工艺精度和质量。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (11)

1.一种用于线状图形的辅助图形的设计方法，其特征在于，包括：

步骤01：设定测试版图的线宽和间距；

步骤02：利用以下式子计算出若干组辅助图形的位置和尺寸参数，并进行调整，选取所述各个参数的整数值：

A_min≈Line/4；A_max≈Line/2  (1)

B_min≈2*A；                (2)

C_max≈(Pitch-A)*0.9        (3)

B≤C                       (4)

其中，A表示辅助图形的尺寸线宽，A_min表示最小的A值，A_max表示最大的A值，B表示辅助图形之间的间距，B_min表示每组中最小的B值，C表示辅助图形和目标图形的间距，C_max表示每组辅助图形与目标图形的最大距离，Line和Pitch分别表示OPC测试版图的线宽和间距；

步骤03：根据调整后的所述位置和尺寸参数，将所述若干组辅助图形插入到所述目标图形的相应位置上；

步骤04：将所述若干组辅助图形和所述目标图形进行曝光，对比选择出所述合适的位置和尺寸参数。

2.根据权利要求1所述的辅助图形的设计方法，其特征在于，所述步骤02中，包括：

步骤201：根据A_min≈Line/4；A_max≈Line/2计算出的数值，选取所述A的最大极限值和最小极限值；

步骤202：在所述A的最大极限值和最小极限值之间，以一定的递进步距选取若干个所述A的整数值，从而设计出一组所述A的数值；

步骤203：根据B_min≈2*A选取每个所述A所对应的所述B的最小极限值，再根据C_max≈(Pitch-A)*0.9，B≤C选取每个所述A所对应的所述B的最大极限值；

步骤204：在所选取的所述B的最小极限值和最大极限值之间，以一定的递进步距选取若干个所述B的整数值，从而设计出每个所述A对应的一组所述B的数值；

步骤205：再根据B≤C，C_max≈(Pitch-A)*0.9选取每个所述A所对应的C的最小极限值和最大极限值；

步骤206：在所选取的C的最小极限值和最大极限值之间，以一定的递进步距选取若干个所述C的整数值，从而设计出每个所述A对应的一组所述C的数值。

3.根据权利要求1或2所述的辅助图形的设计方法，其特征在于，所述步骤02中，所述选取整数值包括：根据所计算出的各个参数，向下或向上选取整数值，根据所计算出的A_min向下选取所述A的最小极限值，根据所计算出的A_max向上选取所述A的最大极限值。

4.根据权利要求3所述的辅助图形的设计方法，其特征在于，根据计算出的A_min或A_max向上或向下选取一个整数值作为所述A的最大极限值或最小极限值。

5.根据权利要求1或2所述的辅助图形的设计方法，其特征在于，选取所述B的最大极限值不大于所述Pitch*0.9的1/2。

6.根据权利要求1或2所述的辅助图形的设计方法，其特征在于，所述C_max取所述C的递进步距的倍数。

7.根据权利要求1所述的辅助图形的设计方法，其特征在于，所述步骤03中，所述辅助图形的插入位置从(pitch-A)*0.9至(pitch-A)。

8.根据权利要求1所述的辅助图形的设计方法，其特征在于，所述步骤04中，根据所采用的光源能量来选择出所述的合适的位置和尺寸参数。

9.根据权利要求1所述的辅助图形的设计方法，其特征在于，所述辅助图形的形状为矩形。

10.一种测试版图的制作方法，其特征在于，包括：制作目标图形和采用权利要求1所述的设计方法来制作辅助图形。

11.一种采用测试版图进行光刻的方法，其特征在于，包括：

制作目标图形和采用权利要求1所述的设计方法来制作辅助图形，从而制作出测试版图；

采用所述测试版图对光刻胶进行曝光、显影，从而图案化所述光刻胶。