CN104216235A - 图形预处理方法以及测量图形密度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的图形预处理方法以及测量图形密度的方法中，图形预处理方法包括：在图形的直角处，当直角为90°或者270°，在所述图形的所述直角处切去或着补上一等腰直角三角形。本发明的测量图形密度的方法包括：提供光刻掩模板版图，将所述光刻掩模板版图按单位面积划分成若干单元，每个单元包括有若干目标图形和若干冗余图形；采用图形预处理方法，分别对所述目标图形和所述冗余图形进行预处理，得到预处理目标图形和预处理冗余图形；计算所述单元内的所有预处理目标图形以及所有预处理冗余图形的面积，得到总面积，用总面积除以单位面积，得到单元的图形密度。本发明对目标图形和冗余图形的直角进行修正，使得最终测得的图形密度更准确。

Description

图形预处理方法以及测量图形密度的方法

技术领域

本发明涉及半导体光刻技术领域，尤其涉及一种图形预处理方法以及测量图形密度的方法。

背景技术

随着集成电路技术的发展，图形密度检查分析已成为很多关键层次掩模版数据处理的重要步骤；在半导体制造过程中，图形分布密度均匀与否对很多刻蚀步骤的影响很大，在图形密度分布不均的情况下，容易加重刻蚀步骤中的负载效应，导致部分图形的最终尺寸与目标尺寸偏离。此外，在CMP(化学机械研磨)过程中，图形分布密度也对CMP的研磨结果有一定的影响，良好的图形分布密度也是确保研磨后的薄膜平整度的要求之一。

在现有技术中，一般采用光刻工艺，将光刻板上的图形转移到硅片上，但是，光刻板上的图形密度不均一。为了改善图形密度一致性，对设计数据的一些关键层次加入冗余图形已经成为光刻板出版前的一个重要步骤；加入冗余图形后进行图形密度分析成为判断图形密度一致性好坏的标准。

在目前的图形密度分析方法中，一般把整个数据区域按照一定的大小进行分块，计算每个单元面积内目标版图和冗余图形的面积而得到该单元的图形密度，每个单元的图形密度和相邻单元的图形密度进行比对，得到图形密度变化梯度。根据工艺情况设定图形密度的范围以及图形密度变化梯度的范围，如果图形密度分析结果超出设定范围则需要进行改善。

然而上述分析方法中并未考虑微影过程中受到光学临近效应的影响导致的图形变形或失真，虽然在关键层次的图形转移过程中普遍采用了光学临近效应修正技术(OPC)，还是没有办法解决微影过程中的角度圆化等现象，也就是说硅片上的得到的最终图形与目标图形存在差异，尤其是在图形凸角和凹角处的差异，尽管这些差异不大，而且差异大小取决于工艺情况，但是这些差异对图形密度的计算存在一定的误差。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种图形与处理方法以及测量图形密度的方法，解决光刻工艺微影过程导致目标图形或者冗余图形的直角边圆化的问题，对目标图形或冗余图形进行预处理，使得测量的图形密度更接近真实光刻工艺中硅片上的图形密度，使得测量的图形密度更准确。

为了实现上述目的，本发明的图形预处理方法，包括：

步骤S1，确定光刻工艺中的最小线宽，确定所述图形中的某一直角的两直角边的大小为第一边长和第二边长；

步骤S2，得出第一边长和第二边长与最小线宽的比值关系为第一比值和第二比值，如果第一比值和第二比值均大于等于1，则进行步骤S3，对某一直角预处理；

步骤S3，如果所述直角为90°，依据一比值与边长关系对照表，在所述图形的所述直角处切去一等腰直角三角形；如果所述直角为270°，依据比值与边长关系对照表，在所述图形的所述直角处补上一等腰直角三角形；

步骤S4，重复进行步骤S1-S3，对所述图形中的所有直角进行预处理，得到预处理图形；

其中，所述比值与边长关系对照表为根据所述第一比值和所述第二比值的大小制定的，所述比值与边长关系对照表包括所述第一比值、所述第二比值以及与所述第一比值和所述第二比值相对应的等腰直角三角形的直角边边长的数值表；所述等腰直角三角形的两个直角边与所述图形的所述直角的两条边重合。

进一步的，如果第一比值小于1，或者第二比值小于1，则不对图形进行处理。

进一步的，制定比值与边长关系对照表的具体步骤包括：

确定光刻工艺中的最小线宽，确定在每个所述图形中选取的某一直角的两直角边的大小为第一边长和第二边长；

得出所选取的直角的第一边长和第二边长与所述最小线宽的比值为第一比值和第二比值；

将所述第一比值和第二比值均大于等于1的所述直角分成m组，并使得每一组包括n个所述直角，将所有的直角分别编号为ψ_ij，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n；

比较所述直角ψ_ij所在的图形与对应的模拟图形，确定直角ψ_ij对应的等腰直角三角形，使得所述等腰直角三角形的斜边与所述对应的模拟图形相切，所述直角ψ_ij对应的等腰直角三角形的直角边的数值为a_ij；

取a_i＝(a_i1+a_i2+a_i3+a_i4+…+a_in)/n，a_i即为第i组直角对应的等腰直角三角形的直角边的边长数；

求得每一分组的a_i，并制成比值与边长关系对照表；

其中，m、n均为正整数。

进一步的，其特征在于，m为15。

进一步的，其特征在于，n为10。

本发明还提供测量图形密度的方法，包括；

提供光刻掩模板版图，将所述光刻掩模板版图按单位面积划分成若干单元，每个单元包括有若干目标图形和若干冗余图形；

采用以上所述的图形预处理方法，分别对所述目标图形和冗余图形进行预处理，得到预处理目标图形和预处理冗余图形；

计算所述单元内的所有预处理目标图形以及所有预处理冗余图形的面积，得到总面积，用所述总面积除以单位面积，得到所述单元的图形密度。

进一步的，所述单位面积为10μm*10μm。

与现有技术相比，本发明的测量图形密度的方法具有以下有益效果：

本发明提供图形预处理方法以及测量图形密度的方法中，图形预处理方法包括：在图形的直角处，当直角为90°或者270°，在所述图形的所述直角处切去或着补上一等腰直角三角形。本发明的测量图形密度的方法包括：提供光刻掩模板版图，将所述光刻掩模板版图按单位面积划分成若干单元，每个单元包括有若干目标图形和若干冗余图形；采用图形预处理方法，分别对所述目标图形和所述冗余图形进行预处理，得到预处理目标图形和预处理冗余图形；计算所述单元内的所有预处理目标图形以及所有预处理冗余图形的面积，得到总面积，用总面积除以单位面积，得到单元的图形密度。本发明对目标图形和冗余图形的直角进行修正，使得最终测得的图形密度更准确。

附图说明

图1为本发明的图形预处理方法的流程图；

图2a-图2c为本发明第一实施例中对图形预处理过程的示意图；

图3为本发明第一实施例中制定比值与边长关系对照表的流程图；

图4a-图4c为本发明第二实施例中对图形预处理过程的示意图；

图5为本发明第三实施例中对图形预处理过程的示意图；

图6为本发明测量图形密度方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的图形预处理方法以及测量图形密度的方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供图形预处理方法以及测量图形密度的方法中，图形预处理方法包括：在图形的直角(当一条直线和另一条横的直线交成的邻角彼此相等时，这些角的每一个被叫做直角，而且称这一条直线垂直于另一条直线)处，当直角为90°或者270°，在所述图形的所述直角处切去或着补上一等腰直角三角形。本发明的测量图形密度的方法包括：提供光刻掩模板版图，将所述光刻掩模板版图按单位面积划分成若干单元，每个单元包括有若干目标图形和若干冗余图形；采用图形预处理方法，分别对所述目标图形和所述冗余图形进行预处理，得到预处理目标图形和预处理冗余图形；计算所述单元内的所有预处理目标图形以及所有预处理冗余图形的面积，得到总面积，用总面积除以单位面积，得到单元的图形密度。本发明对目标图形和冗余图形的直角进行修正，使得最终测得的图形密度更准确。

具体的，结合上述核心思想，本发明的图形预处理方法的流程图参考图1所示。

步骤S1，确定光刻工艺中的最小线宽，确定所述图形中的某一直角的两直角边的大小为第一边长和第二边长；

步骤S2，得出第一边长和第二边长与最小线宽的比值关系为第一比值和第二比值，如果第一比值和第二比值均大于等于1，则进行步骤S3，对某一直角预处理；

步骤S3，步骤S3，如果所述直角为90°，依据一比值与边长关系对照表，在所述图形的所述直角处切去一等腰直角三角形；如果所述直角为270°，依据比值与边长关系对照表，在所述图形的所述直角处补上一等腰直角三角形；

步骤S4，重复进行步骤S1-S3，对所述图形中的所有直角进行预处理，得到预处理图形；

其中，所述比值与边长关系对照表为根据所述第一比值和所述第二比值的大小制定的，所述比值与边长关系对照表包括所述第一比值、所述第二比值以及与所述第一比值和所述第二比值相对应的等腰直角三角形的直角边边长的数值表；所述等腰直角三角形的两个直角边与所述图形的所述直角的两条边重合。

以下列举本发明图形预处理方法的几个实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。

第一实施例

以下结合图2a、图2b、图2c以及图3，具体说明本发明的图形预处理方法。在本实施例中，以所述图形中的直角均为90°为例进行具体进行说明。

如图2所示，提供一图形10，所述图形10为光刻板上的图形，所述图形10中的某一直角ψ1为90°。确定光刻工艺的最小线宽为L，所述直角ψ1对应的两直角的直角边的边长第一边长E1和第二边长E2。得到所述第一边长E1和所述第二边长E2与所述最小线宽L的比值关系，分别为第一比值X和第二比值Y，依据比值边长关系对照表，在所述图形10中的直角ψ1处切去一等腰直角三角形20，所述等腰直角三角形的直角边边长的数值为E3，所述等腰直角三角形20的两直角边与所述图形10的直角ψ1的两条边重合，如图2b所示。同样的，对所述图形10的其他直角进行对直角ψ1相同的处理，即在每个直角处切去一等腰直角三角形，得到最终的预处理图形10’，如图2c所示。

在本实施例中，制定比值与边长关系对照表的流程图参考图3所示，具体包括：

执行步骤S31，选取若干图形，对每个图形采用光学近距离修正并进行模拟，得到每个图形的模拟图形。

在所述步骤S31中，如图2a所示，对选取的图形10进行光学近距离修正，得到光学近距离修正之后的修正图形，并对所述修正图形进行模拟，得到模拟图形30。

执行步骤S32，确定光刻工艺中的最小线宽，确定在每个所述图形中选取的某一直角的两直角边的大小为第一边长和第二边长。

在所述步骤S32中，在本实施例中，较佳的，以边长较小的直角边为直角的第一边长，以边长较大的直角边为直角的第二边长。

执行步骤S33，得出所选取的直角的第一边长和第二边长与所述最小线宽的比值为第一比值和第二比值。

执行步骤S34，将所述第一比值和第二比值均大于等于1的所述直角分成m组，并使得每一组包括n个所述直角，将所有的直角分别编号为ψ_ij，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n，其中，m、n均为正整数。

在所述步骤S34中，根据所述第一比值和所述第二比值的大小，将若干直角分成m组。较佳的，将所述直角分成15组，例如，将第一比值1<X≤1.5并且第二比值1<Y≤1.5的直角分为第一组，第一组对应的等腰直角三角形的直角边边长的数值为a₃；将包括有1<X≤1.5并且1.5<Y≤2的直角的图形分为第二组，第二组对应的等腰直角三角形的直角边边长的数值为a₂；依次类推，设定第i组直角对应的等腰直角三角形的直角边边长的数值为a_i。具体参考表1所示。在本实施例中，在对直角进行分组时，要使得每一分组内都要包括有n个直角，较佳的，n为10。

表1

执行步骤S35，比较所述直角ψ_ij所在的图形与对应的模拟图形，确定直角ψi_j对应的等腰直角三角形，使得所述等腰直角三角形的斜边与所述对应的模拟图形相切，所述直角ψ_ij对应的等腰直角三角形的直角边的数值为a_ij。

在所述步骤S35中，以第三组为例进行说明。在第三组中，具有10个直角ψ_i1、ψ_i2、ψ_i3、ψ_i4、ψ_i5、ψ_i6、ψ_i7、ψ_i8、ψ_i9、ψ_i10，每个直角分别对应的第一比值在1<X≤1.5范围内并且第二比值在2<Y≤3范围内，比较每个直角所在的图形与对应的模拟图形，确定每个直角对应的等腰直角三角形，使得每个对应等腰直角三角形的斜边与所述对应的模拟图形相切，每个直角对应的等腰直角三角形的直角边的数值为a_i1、a_i2、a_i3、a_i4、a_i5、a_i6、a_i7、a_i8、a_i9、a_i10，如图2b所示，等腰直角三角20的非直角边与模拟图形30相切。

执行步骤S36，取a_i＝(a_i1+a_i2+a_i3+a_i4+…+a_in)/n，a_i即为第i组直角对应的等腰直角三角形的直角边的边长数值长。

在步骤S36中，还是以第三组为例进行说明，对每个等腰直角三角的直角边边长的平均值a₃＝(a_i1+a_i2+a_i3+a_i4+a_i5+a_i6+a_i7+a_i8+a_i9+a_i10)/10，a₃即为第3组直角对应的等腰直角三角形的直角边边长的数值的数值。

执行步骤S37，求得每一分组的a_i，并制成比值与边长关系对照表。

第二实施例

以下结合图4a-图4c，具体说明本发明的图形预处理方法。在本实施例中，所述图形中的直角既有90°角，也有270°角。

如图3所示，提供一图形40，所述图形40对应的模拟图形50，所述图形的直角有ψ3、ψ4、ψ5、ψ6、ψ7为90°，有一直角ψ2为270°，确定所述图形的光刻工艺中的最小线宽为L’。对所述90°的直角ψ3、ψ4、ψ5、ψ6、ψ7的预处理方法与第一实施例中的方法相同，在所述直角ψ3、ψ4、ψ5、ψ6、ψ7处分别切去一等腰直角三角形603、604、605、606、607。

但是，对于270°的直角ψ2，依据比值与边长关系对照表，在所述直角ψ2处补上直角边边长为等腰直角三角形的直角边边长的数值E3’的等腰直角三角形。所述比值与边长关系对照表参考实施例一中所述，在此不再赘述。

经过图形预处理方法得到图形40的预处理之后的图形40’如图4c所示。

第三实施例

以下结合图5，具体说明本发明的图形预处理方法。在本实施例中，所述图形中的直角既有90°角，也有270°角。

参考图5所示，本实施例中的图形中有90°的直角ψ8。确定光刻工艺中的最小线宽L”，确定直角ψ9的两直角边第一边长和第二边长的大小，ψ9的第一边长E1”。得出E1”和E2”与L”的比值关系X”和Y”。由于X”<1，此时，不对图形进行预处理。同样的，对于270°的直角ψ9，由于直角ψ9对应的第一边长与最小线宽的比值小于1，因此，也不对直角ψ9进行预处理。

在本实施例中，图形70经过预处理之后的图形70’与没有经过预处理的图形相同，如图5所示。

经过本发明的图形预处理方法处理之后的图形，对图形的直角处进行修正，使得预处理之后的图形更接近经过光刻工艺之后的硅片上的真实的图形，对于之后计算图形密度更为准确。

作为本发明的另一面，本发明还提供测量图形密度的方法，本发明的测量图形密度方法的流程图参考图6所示，具体包括：

执行步骤S101，提供光刻掩模板版图，将所述光刻掩模板版图按单位面积划分成若干单元，每个单元包括有若干目标图形和若干冗余图形。较佳的，所述单位面积为10μm*10μm。

执行步骤S102，采用以上所述的图形预处理方法，分别对所述目标图形和冗余图形进行预处理，得到预处理目标图形和预处理冗余图形。在所述步骤S102中，采用以上所述的图形预处理方法，对所述目标图形进行预处理，得到预处理目标图形，采用以上所述的图形预处理方法，对所述单元内的所述目标图形进行预处理，得到对应的预处理目标图形。经过所述步骤S102，所述单元的所有图形都经过了预处理过程，得到处理过的单元，计算处理过的单元的图形密度，所述图形密度更接近真实光刻工艺形成的硅片上的图形，使得得到的图形密度更准确。

执行步骤S103，计算所述单元内的所有预处理目标图形以及所有预处理冗余图形的面积，得到总面积，用所述总面积除以单位面积，得到所述单元的图形密度。

综上所述，本发明提供图形预处理方法以及测量图形密度的方法中，图形预处理方法包括：在图形的直角处，当直角为90°或者270°，在所述图形的所述直角处切去或着补上一等腰直角三角形。本发明的测量图形密度的方法包括：提供光刻掩模板版图，将所述光刻掩模板版图按单位面积划分成若干单元，每个单元包括有若干目标图形和若干冗余图形；采用图形预处理方法，分别对所述目标图形和所述冗余图形进行预处理，得到预处理目标图形和预处理冗余图形；计算所述单元内的所有预处理目标图形以及所有预处理冗余图形的面积，得到总面积，用总面积除以单位面积，得到单元的图形密度。本发明对目标图形和冗余图形的直角进行修正，使得最终测得的图形密度更准确。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种图形预处理方法，其特征在于，包括：

步骤S1，确定光刻工艺中的最小线宽，确定所述图形中的某一直角的两直角边的大小为第一边长和第二边长；

步骤S2，得出第一边长和第二边长与最小线宽的比值关系为第一比值和第二比值，如果第一比值和第二比值均大于等于1，则进行步骤S3，对某一直角预处理；

步骤S3，如果所述直角为90°，依据一比值与边长关系对照表，在所述图形的所述直角处切去一等腰直角三角形；如果所述直角为270°，依据比值与边长关系对照表，在所述图形的所述直角处补上一等腰直角三角形；

步骤S4，重复进行步骤S1-S3，对所述图形中的所有直角进行预处理，得到预处理图形；

其中，所述比值与边长关系对照表为根据所述第一比值和所述第二比值的大小制定的，所述比值与边长关系对照表包括所述第一比值、所述第二比值以及与所述第一比值和所述第二比值相对应的等腰直角三角形的直角边边长的数值表；所述等腰直角三角形的两个直角边与所述图形的所述直角的两条边重合。

2.如权利要求1所述的图形预处理方法，其特征在于，如果第一比值小于1，或者第二比值小于1，则不对图形进行处理。

3.如权利要求1所述的图形预处理方法，其特征在于，制定比值与边长关系对照表的具体步骤包括：

选取若干图形，对每个图形采用光学近距离修正并进行模拟，得到每个图形的模拟图形；

确定光刻工艺中的最小线宽，确定在每个所述图形中选取的某一直角的两直角边的大小为第一边长和第二边长；

得出所选取的直角的第一边长和第二边长与所述最小线宽的比值为第一比值和第二比值；

将所述第一比值和第二比值均大于等于1的所述直角分成m组，并使得每一组包括n个所述直角，将所有的直角分别编号为ψ_ij，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n；

比较所述直角ψ_ij所在的图形与对应的模拟图形，确定直角ψ_ij对应的等腰直角三角形，使得所述等腰直角三角形的斜边与所述对应的模拟图形相切，所述直角ψ_ij对应的等腰直角三角形的直角边的数值为a_ij；

取a_i＝(a_i1+a_i2+a_i3+a_i4+…+a_in)/n，a_i即为第i组直角对应的等腰直角三角形的直角边的边长数值；

求得每一分组的a_i，并制成比值与边长关系对照表；

其中，m、n均为正整数。

4.如权利要求3所述的图形预处理方法，其特征在于，m为15。

5.如权利要求3所述的图形预处理方法，其特征在于，n为10。

6.一种测量图形密度的方法，其特征在于，包括：

提供光刻掩模板版图，将所述光刻掩模板版图按单位面积划分成若干单元，每个单元包括有若干目标图形和若干冗余图形；

采用如权利要求1-5所述的图形预处理方法，分别对所述目标图形和冗余图形进行预处理，得到预处理目标图形和预处理冗余图形；

计算所述单元内的所有预处理目标图形以及所有预处理冗余图形的面积，得到总面积，用所述总面积除以单位面积，得到所述单元的图形密度。

7.如权利要求6所述的测量图形密度的方法，其特征在于，所述单位面积为10μm*10μm。