CN107065430A - 一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，包括：设计主图形，所述主图形为需要曝光显影的各种图形的集合；基于添加规则在主图形上添加亚分辨率辅助图形；进行光刻仿真；扫描仿真结果,计算主图形中各个图形经曝光后的尺寸，获取无法达到设计目标值或足够工作窗口的图形，设为工艺薄弱图形；在工艺薄弱图形周围空隙添加满足光刻版可制造性规则的至少一个旋转的亚分辨率辅助图形。通过在工艺薄弱图形附近增加旋转的亚分辨率辅助图形，在原本受限无法添加辅助图形的区域实现辅助图形的添加，进一步提升了主图形对比度。因此，本发明具有提升薄弱点工艺窗口的显著特点。
Description
技术领域
本发明涉及光学邻近效应修正(optical proximity correction：opc)领域，具体地，涉及一种基于规则的亚分辨率辅助图形的添加方法。
背景技术
随着集成电路的持续发展，制造技术不断地朝更小的尺寸发展，光刻制程已经成为限制集成电路向更小特征尺寸发展的主要瓶颈。在深亚微米的半导体制造中，关键图形的尺寸已经远远小于光源的波长，衍射效应不可忽视。由于光的衍射效应，导致光罩投影至硅片上面的图形与版图设计图形相比，这种现象称为光学临近效应(Optical ProximityEffect，OPE)，包括线宽的变化，转角的圆化，线长的缩短等情形。为了补偿光学临近效应，设计者需要根据一定的规则，在版图设计图形的基础上直接进行修改之后再进行光刻版的制版工作。这个修正过程称为光刻邻近效应修正(Optical Proximity Correction，OPC)，例如将线尾修改成锤头(hammer head)之类的图形等。OPC之后的图形再经过OPE的影响，会在硅片上形成与原本的版图设计图形接近的图形。OPC的设计目标是光刻后的光刻图形尽可能的接近用户实际希望得到的版图设计图形。一般来说0.18微米及其以下的光刻制程需要辅以OPC才可得到较好的光刻质量。
对于成熟的光刻工艺流程，需要保证有一定的工艺窗口以确保在微扰的情况下仍能保持工艺效果稳定，最重要的一个工艺窗口参数就是焦深。一般而言，图形越密集，对焦深变化的适应性越好。因此，为了改善较稀疏图形的焦深，需要添加一些辅助图形以增加图形的密集度。但是这些辅助图形又不能在硅片上形成图形。因此，这种技术被称为亚分辨率辅助图形技术(Assist Feature)。在65nm及以下先进工艺中，亚分辨率辅助图形技术被广泛应用于光学邻近效应修正OPC中。
亚分辨率辅助图形的添加有两种方式：一种是基于规则的亚分辨率辅助图形添加，建立一套亚分辨率辅助图形添加规则，在主图形周围添加亚分辨率辅助图形；另一种是基于模型的亚分辨率辅助图形添加，建立模型后通过迭代拟合运算获得效果最佳的亚分辨率辅助图形。由于基于模型的亚分辨率辅助图形添加，需要通过大量的拟合迭代运算，会占用时间和软硬件运算资源，因此业界在28nm及以上技术代一般都采用基于规则的亚分辨率辅助图形添加。
基于规则(Model-based)的亚分辨率辅助图形添加，首先要遵循光刻版可制造性规则(Mask Rule Check,MRC)。当主图形与亚分辨率辅助图形之间的距离过小时，光刻版制造过程中容易引起桥接、形变等问题，在一定程度上限制了亚分辨率辅助图形的添加，出现工艺薄弱图形(weak point)。因此，亚分辨率辅助图形的参数选择和放置位置必须仔细的考察以防止出现问题。
以现有技术中的一个版图设计图形为例，图1是一个3*3的通孔阵列，即主图形100，其表征了最终希望通过光刻工艺在硅片上获得的图形尺寸。为了获得设计的尺寸，需要通过一系列OPC方法来进行版图修正，使最终在硅片上获得的光刻图形尺寸最接近设计图形尺寸。在现有方法中，根据一定的亚分辨率辅助图形添加规则，在主图形周围添加了各种辅助图形来提升主图形信号对比度。具体地，请参阅图2，首先在主图形的直边外添加长方形的辅助图形101，其次在辅助图形101外继续添加长方形的辅助图形102，然后在主图形的尖角处添加正方形的辅助图形103。然而，由于尺寸与规则限制，主图形内部的空隙不能添加辅助图形，辅助图形添加结束。之后，进行光刻仿真。图3是根据现有方法添加辅助图形后的光刻仿真结果，从光刻仿真结果来看，3*3的通孔阵列中，最中间的通孔104的尺寸达不到设计要求，是工艺的薄弱点(weak point)，这与最中间的通孔图形周围没有辅助图形是紧密相关的。如果强制性的要求在最中间的通孔附近增加方形辅助图形105，如图4所示，添加后的辅助图形与主图形的角对角的最小距离违反了光刻版可制造性规则(MRC)，在光刻版制作过程中容易引起桥接、形变等问题，是光刻版制版无法接受的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，通过在工艺薄弱图形周围添加旋转的辅助图形，不仅能够满足光刻版可制造性规则，而且显著提升了薄弱点工艺窗口。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01：设计主图形，所述主图形为需要曝光显影的各种图形的集合；
步骤S02：基于添加规则在主图形上添加亚分辨率辅助图形；
步骤S03：进行光刻仿真；
步骤S04：扫描仿真结果,计算主图形中各个图形经曝光后的尺寸，获取无法达到设计目标值或足够工作窗口的图形，设为工艺薄弱图形；
步骤S05：在工艺薄弱图形周围空隙添加满足光刻版可制造性规则的至少一个旋转的亚分辨率辅助图形。
优选地，所述步骤S05中，所述旋转的角度为45°。
优选地，所述步骤S02和S05中，所述亚分辨率辅助图形的形状包括长方形。
优选地，所述步骤S02和S05中，所述亚分辨率辅助图形的形状为正方形
优选地，所述步骤S02中，所述添加规则包括定义亚分辨率辅助图形的尺寸、亚分辨率辅助图形与主图形的距离、亚分辨率辅助图形与相邻亚分辨率辅助图形的距离。
优选地，所述步骤S01中，所述主图形为矩阵通孔图形。
优选地，所述步骤S04中，所述工艺薄弱图形位于主图形的最外圈图形所包围的内部。
优选地，所述步骤S05中，在所述工艺薄弱图形的周围均匀添加4个旋转45°的正方形的亚分辨率辅助图形。
优选地，所述正方形的亚分辨率辅助图形的边与其周围主图形的最小距离均满足光刻版可制造性规则。
从上述技术方案可以看出，本发明通过对现有技术方案的工艺薄弱图形附近添加旋转的亚分辨率辅助图形，不仅满足光刻版可制造性规则，并且在原本受限无法添加亚分辨率辅助图形的区域实现亚分辨率辅助图形的添加，进一步提升了主图形对比度。因此，本发明具有提升薄弱点工艺窗口的显著特点。
附图说明
图1是版图设计中一个3*3的通孔阵列的主图形的结构示意图；
图2是现有技术中完成辅助图形添加的结构示意图；
图3是对图2所示结构进行光刻仿真的结果示意图；
图4是现有技术亚分辨率辅助图形添加违反MRC的结构示意图；
图5是本发明的一种基于规则的亚分辨率辅助图形的添加方法的流程图；
图6～图9是本发明的一种基于规则的亚分辨率辅助图形的添加方法的过程示意图；
图10是对图9所示结构进行光刻仿真的结果示意图；
图11是利用本发明的亚分辨率辅助图形添加方法进行光刻仿真与现有技术对比的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图5，图5是本发明的一种基于规则的亚分辨率辅助图形的添加方法的流程图，并参考图6～图9进一步理解本发明细节，图6～图9是本发明的一种基于规则的亚分辨率辅助图形的添加方法的过程示意图。如图5所示，本发明公开了一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其包括以下步骤：
步骤S01：设计主图形，所述主图形为需要曝光显影的各种图形的集合。
具体地，在本实施例，版图设计的主图形为一个3*3的通孔阵列，如图6所示，其表征了最终希望通过光刻工艺在硅片上获得的图形尺寸。
步骤S02：基于添加规则在主图形上添加亚分辨率辅助图形。
为了获得设计的尺寸，需要通过一系列OPC方法来进行版图修正，使最终在硅片上获得的光刻图形尺寸最接近设计图形尺寸。为了保证图形的密集度和版图设计主图形的对比度，根据一定的亚分辨率辅助图形添加规则，需要在版图设计主图形上添加一些亚分辨率辅助图形。具体地，该添加规则包括定义亚分辨率辅助图形的尺寸、亚分辨率辅助图形与主图形的距离、亚分辨率辅助图形与相邻亚分辨率辅助图形的距离。请参阅图7，基于添加规则，首先，在主图形200的直边外添加第一层图形201；其次，在第一层图形201外添加第二层图形202；然后，在主图形200的尖角外添加第三层图形203。优选地，第一层图形201为长方形，第二层图形202为长方形，第三层图形203为正方形。各辅助图形的尺寸与位置的设计规则根据具体工艺要求进行设定，并且不违反光刻版可制造规则。亚分辨率辅助图形的添加原则能够提升主图形的焦深，同时不会在掩模版上形成图形。
步骤S03：进行光刻仿真。
步骤S04：扫描仿真结果,计算主图形中各个图形经曝光后的尺寸，计算主图形中各个图形经曝光后的尺寸，获取无法达到设计目标值或足够工作窗口的图形，设为工艺薄弱图形，设为工艺薄弱图形。
请参阅图8，图8是光刻仿真结果。对主图形的结构的尺寸进行扫描，计算仿真结果与设计目标值的差异，找出无法达到设计目标值或足够工作窗口的图形，即为工艺薄弱图形，例如通孔204。从光刻仿真结果来看，3*3的通孔阵列中，最中间的通孔204的尺寸达不到设计要求，是工艺的weak point，这与通孔204的周围没有亚分辨率辅助图形是紧密相关的。因此，需要在通孔204的附近添加合适的亚分辨率辅助图形，以提升通孔204的对比度。
步骤S05：在工艺薄弱图形周围空隙添加满足光刻版可制造性规则的至少一个旋转的亚分辨率辅助图形。
由于尺寸与规则的限制，通孔204周围的空隙不能添加亚分辨率辅助图形，其违反了光刻版可制造性规则。本发明在原本受限无法添加亚分辨率辅助图形的区域添加旋转的亚分辨率辅助图形，例如，在通孔204周围均匀添加4个旋转45°的正方形亚分辨率辅助图形205，添加之后，方形亚分辨率辅助图形205的边与其周围主图形的最小距离S满足光刻版可制造性规则，实现亚分辨率辅助图形的添加,从而提升工艺薄弱图形的对比度，增加工艺窗口。优选地，亚分辨率辅助图形旋转45°。优选地，亚分辨率辅助图形的形状包括正方形和长方形。
请参阅图10，图10是本发明的亚分辨率辅助图形添加后的光刻仿真结果。从仿真结果来看，本发明明显提升了工艺薄弱图形的工艺能力，最中间的通孔尺寸满足设计要求，同时亚分辨率辅助图形与主图形的最小距离也未违背光刻版可制造性规则。
请参阅图11，图11是利用本发明的亚分辨率辅助图形添加方法进行光刻仿真与现有技术对比的示意图。其中，内圈是现有方法添加亚分辨率辅助图形后的光刻仿真结果，外圈是根据本发明添加亚分辨率辅助图形后的光刻仿真结果，本发明添加的亚分辨率辅助图形对工艺薄弱图形的光刻工艺能力及工艺窗口提升起到了显著效果。
综上所述，本发明通过对现有技术方案的工艺薄弱图形附近添加旋转的亚分辨率辅助图形，不仅满足光刻版可制造性规则，并且在原本受限无法添加亚分辨率辅助图形的区域实现亚分辨率辅助图形的添加，进一步提升了主图形对比度。因此，本发明具有提升薄弱点工艺窗口的显著特点。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01：设计主图形，所述主图形为需要曝光显影的各种图形的集合；
步骤S02：基于添加规则在主图形上添加亚分辨率辅助图形；
步骤S03：进行光刻仿真；
步骤S04：扫描仿真结果,计算主图形中各个图形经曝光后的尺寸，获取无法达到设计目标值或足够工作窗口的图形，设为工艺薄弱图形；
步骤S05：在工艺薄弱图形周围空隙添加满足光刻版可制造性规则的至少一个旋转的亚分辨率辅助图形。
2.根据权利要求1所述的一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，所述步骤S05中，所述旋转的角度为45°。
3.根据权利要求1所述的一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，所述步骤S02和S05中，所述亚分辨率辅助图形的形状包括长方形。
4.根据权利要求3所述的一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，所述步骤S02和S05中，所述亚分辨率辅助图形的形状是正方形。
5.根据权利要求1所述的一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，所述步骤S02中，所述添加规则包括定义亚分辨率辅助图形的尺寸、亚分辨率辅助图形与主图形的距离、亚分辨率辅助图形与相邻亚分辨率辅助图形的距离。
6.根据权利要求1所述的一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，所述步骤S01中，所述主图形为矩阵通孔图形。
7.根据权利要求1或6所述的一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，所述步骤S04中，所述工艺薄弱图形位于主图形的最外圈图形所包围的内部。
8.根据权利要求7所述的一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，所述步骤S05中，在所述工艺薄弱图形的周围均匀添加4个旋转45°的正方形的亚分辨率辅助图形。
9.根据权利要求8所述的一种基于规则的亚分辨率辅助图形添加方法，其特征在于，所述正方形的亚分辨率辅助图形的边与其周围主图形的最小距离均满足光刻版可制造性规则。
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