一种掩模优化方法及电子设备
【技术领域】
本发明涉及集成电路掩模设计领域,尤其涉及一种掩模优化方法及电子设备。
【背景技术】
光刻是集成电路制作的核心步骤,它的目的是将掩模上的图形通过光学成像系统转移到涂覆在硅基衬底的光刻胶并进一步转移到硅片上。转移到光刻胶上的图形被称作空间图像,即AI(Aerial Image);转移到硅片上的图形被称作抗蚀剂图像,即RI(ResistImage)。为使后文描述方便,现将这两种图像统一称作曝光图形。由于光学成像系统衍射效应的存在,高阶衍射光无法通过光刻投影物镜参与成像,因而曝光图形将产生变形,特别是当掩模图形特征尺寸很小的时候,曝光图形将无法分辨。这一现象被称为光学临近效应(Optical Proximity Effect)。为提高成像分辨率和成像质量,可以通过对掩模图形进行优化实现对上述光学临近效应的校正,即OPC(Optical Proximity Correction)。OPC一般分为两步:第一步是将掩模图形的所有边打断成一系列小线段,第二步对打断的线段进行偏移修正。主流的偏移的方法有两种:第一种方法是将打断的小线段按长度方向与邻近小线段的相对位置,相对方向等特征进行分类,建立偏移规则表,每类线段按此表定义的偏移规则进行偏移,这被称作基于规则的光学邻近效应修正(RB-OPC);第二种方法是采用光刻成像模型计算出预测曝光图形,根据预测曝光图形与理想曝光图形的差别反演计算得到各个小线段的偏移值;反演过程迭代进行,直至预测曝光图形与理想曝光图形的差异足够小,这被称作基于模型的光学邻近效应修正(MB-OPC)。
上述的优化过程只在孤立的某一层进行。在设计多层掩模时,上下掩模层往往通过通孔互相连接。为此,在掩模优化过程中需要使掩模图像与通孔图像之间的接触面积足够大才能充分保证上下掩模层之间的导电性。
【发明内容】
为克服目前对掩模优化过程中存在掩模图像与通孔图像之间的接触面积小的技术问题,本发明提供一种保证掩模图像与通孔图像充分接触的掩模优化方法及电子设备。
本发明为了解决上述技术问题,提供一技术方案:提供一种掩模优化方法,其包括如下步骤:S1、提供包括掩模图形和通孔的掩模版图,所述通孔对应成像为通孔图像,模拟与所述通孔图像对应的轮廓线;S2、根据所述通孔图像的轮廓线得到通孔图像的虚拟轮廓线;S3、在所述虚拟轮廓线放置多个评价点;S4、获取掩模图形对应的小线段,将所述评价点与掩模图形的小线段进行关联以获得关联小线段以及关联评价点;及S5、根据关联评价点计算关联小线段的偏移修正值Δc以及根据光学临近效应获得关于每个关联小线段的偏移修正值Δe,选取Δc和Δe中数值较大者作为关联小线段的最终修正值。
优选地,在所述步骤S4中,通过如下方式获得关联评价点以及关联小线段:沿着每个评价点在虚拟轮廓线法线方向搜索掩模图形的小线段,若搜索到小线段,则将该评价点与该小线段关联起来,以获得关联评价点以及关联小线路;若未搜索到小线段,则丢弃该评价点。
优选地,掩模图形在光刻过程中对应成像为掩模图像,所述步骤S2具体包括如下步骤:步骤S21、计算获得所述通孔图像与掩模图像的交叠比,设定通孔图像与掩模图像的交叠比阈值;步骤S22、根据交叠比阈值计算出通孔图像轮廓线能回退的截止位置;及步骤S23、在所述截止位置上设置通孔图像虚拟轮廓线。
优选地,在上述步骤S21中,所述通孔图像与所述掩模图像的交叠比的计算公式为:
优选地,偏移修正值Δc的获得包括:计算关联评价点在通孔图像上的边缘放置误差EPE,获取该评价点在通孔图像上的掩模误差增强因子MEEF,计算公式如下:
优选地,偏移修正值Δe的通过如下方式获得:方式1、由掩模图像评价点的强度与掩模图像强度随掩模图形上小线段偏移的变化率得到;或方式2、由掩模图像上评价点的EPE与该评价点在掩模图像上的掩模误差增强因子MEEF,其计算公式如下:
优选地,根据规则模拟通孔图像的轮廓线或者根据光刻成像模型计算出通孔图像的轮廓线。
优选地,以随机化的方式或者按照等间距的方式在所述通孔图像虚拟轮廓线放置多个评价点。
优选地,在上述步骤S1中,所述掩模图形为长条形,所述通孔为方形,所述通孔设置在所述掩模图形的一端。
为了解决上述技术问题,本发明还提供一种电子设备,其包括一个或多个处理器;存储装置,用于存储一个或多个程序,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如上所述的保证掩模图像与通孔图像充分接触的掩模优化方法。
相对于现有技术,首先模拟与所述通孔图像对应的轮廓线,根据通孔图像的轮廓线得到通孔图像的虚拟轮廓线,在虚拟轮廓线放置多个评价点,将评价点与掩模图形的小线段进行关联得到关联小线段及关联评价点,使得在优化掩模图形的过程中,与通孔图像进行很好的关联,而不是单一考虑掩模图形,根据关联评价点计算关联小线段的偏移修正值Δc以及根据光学临近效应获得关于每个关联小线段的偏移修正值Δe,选取Δc和Δe中数值较大者作为关联小线段的最终修正值,能很好的保证优化的效果,避免与通孔相联系的上下掩模层之间的导电性不充分甚至失联的风险。
【附图说明】
图1是本发明中第一实施例中保证掩模图像与通孔图像充分接触的掩模优化方法的流程示意图;
图2是本发明中提供的掩模版图的结构示意图;
图3是本发明中提供的掩模版图中形成了通孔图像轮廓线的结构示意图;
图4是本发明第一实施例中步骤S2的细节流程图;
图5是本发明中提供的掩模版图中形成了通孔图像虚拟轮廓线的结构示意图;
图6是本发明第一实施例中在通孔图像虚拟轮廓在线放置评价点的结构示意图;
图7是本发明第一实施例中在通孔图像虚拟轮廓在线的评价点与对应的小线段关联之后的结构示意图;
图8是本发明第一实施例中步骤S5包含的细节流程图;
图9是现有技术中仅仅对掩模图形进行OPC优化之后的掩模图像与通孔图像重叠的结构示意图;
图10是利用本发明提供的掩模优化方法对掩模图形进行OPC优化之后的掩模图像与通孔图像重叠的结构示意图;
图11是本发明中第二实施例中提供的电子设备的模块示意图。
图12是适于用来实现本发明实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的,技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1,本发明第一实施例提供一种保证掩模图像与通孔图像充分接触的掩模优化方法,包括如下步骤:
S1、提供包括掩模图形和通孔的掩模版图,所述通孔对应成像为通孔图像,模拟与所述通孔图像对应的轮廓线;
请参阅图2,在本步骤中,所述掩模图形为长条形结构,其对应为图2中的区域M,通孔的形状为方形,通孔是开设在掩模图形的一端上的,其对应为区域N。在一些其他实施方式中,掩模图形还可以为其他形状,主要取决于初始掩模的具体形状而定,如梯形、不规则多边形、规则多边形等其他图形都可以。同样可以理解的是,通孔的形状也可以是其他形状,且通孔的位置可以在掩模图形的任意位置。在掩模图形M的边缘设置一些分割点O以将掩模图形M的边缘打断成小线段L。掩模图形在光刻过程中对应成像为掩模图像。
请参阅图3,模拟与所述通孔图像对应的轮廓线,轮廓线对应为R1。
在本步骤中,根据规则模拟通孔图像的轮廓线或者根据光刻成像模型计算出通孔图像的轮廓线。其中规则是简单的对通孔进行圆滑处理。使得通孔变成类似于圆形或者是椭圆形的形状即对应为通孔图像。如图3中所示,在本实施例中,通孔图像近似为圆形,其轮廓线对应为圆周线。
请再次参阅图1,本发明提供的保证掩模图像与通孔图像充分接触的掩模优化方法进一步包括如下步骤:
S2、根据所述通孔图像的轮廓线得到通孔图像的虚拟轮廓线。
请参阅图4,所述步骤S2具体包括如下步骤:
步骤S21、计算获得所述通孔图像与掩模图像的交叠比,设定通孔图像与掩模图像的交叠比阈值;
步骤S22、根据交叠比阈值计算出通孔图像轮廓线能回退的截止位置;及
步骤S23、在所述截止位置上设置通孔图像虚拟轮廓线。
在上述步骤S21中,所述通孔图像与所述掩模图像的交叠比的计算公式为:
在步骤S21中,交叠比阈值通常基于人为经验设定。其通常设定为大于80%时,通孔图像和掩模图像能具有较合适的接触面积,能很好的保证相邻两层掩模图形之间的导电性。在本实施例中,设定通孔图像与掩模图像的交叠比阈值为80%,根据该阈值计算出的通孔图像轮廓线能回退的截至位置,在此位置上设置通孔图像通孔图像虚拟轮廓线R2如图5中所示,可以明显看出图5中的虚拟轮廓线R2相对图3中的回退了一距离。在一些其他实施例中,交叠比阈值还可以为83%、85%、87%或者其他数据。
请再次参阅图1,本发明提供的保证掩模图像与通孔图像充分接触的掩模优化方法进一步包括如下步骤:S3、在所述虚拟轮廓在线放置多个评价点。在本步骤中,通过随机化的方式或者等间距的方式在所述通孔图像虚拟轮廓在线放置多个评价点P。
请再次参阅图1,本发明提供的保证掩模图像与通孔图像充分接触的掩模优化方法进一步包括如下步骤:S4、将所述评价点与掩模图形的小线段进行关联以获得关联小线段以及关联评价点;及
S5、根据关联评价点计算关联小线段的偏移修正值Δc以及根据光学临近效应获得关于每个关联小线段的偏移修正值Δe,选取Δc和Δe中数值较大者作为关联小线段的最终修正值。
在步骤S4中,通过如下方式获得关联评价点以及关联小线段:
沿着每个评价点在虚拟轮廓线法线方向搜索掩模图形的小线段,若搜索到小线段,则将该评价点与该小线段关联起来,以获得关联评价点以及关联小线路;若未搜索到小线段,则丢弃该评价点。每个评价点在虚拟轮廓线法的法线方向可以理解为:虚拟轮廓线在该评价点处垂直于该点切线的方向称为法线方向。如图7中所示,与每个掩模图形三条边对应的三个评价点P都能搜索到与其对应的小线段,因此将三个评价点P同时与该条小线段关联起来。
在所述步骤S5中,偏移修正值Δc的获得包括:计算关联评价点在通孔图像上的边缘放置误差EPE,获取该评价点在通孔图像上的掩模误差增强因子MEEF,计算公式如下:
在本步骤中,关联评价点在通孔图像上的边缘放置误差EPE可以通过计算关联评价点到通孔图像轮廓线的最小距离获得,即对应为最小距离值。
掩模误差增强因子MEEF,被定义为晶圆上光刻胶线宽(CDwafer)随掩模图形线宽(CDmask)变化的斜率。
在上述步骤S5中,偏移修正值Δe的通过如下方式获得:
方式1、由掩模图像评价点的强度与掩模图像强度随掩模图形上小线段偏移的变化率得到。
在本方式中,掩模图像评价点对应为放置在虚拟轮廓在线的评价点。掩模图像评价点的强度为通孔光刻成像模型计算获得,请参阅图8,其主要包括如下步骤:
S51、将掩模图形格点化以获得格点化的掩模图像MI,
定义MI可通过如下表达式表达:
MI=MI(r)
式中,r为每个掩模图形的位置坐标,具体地,可以用掩模图形的顶角上的坐标值表示。
其具体包括如下步骤:
S511、通过卷积运算获得低通滤波器矩阵(卷积核);
S512、对所述掩模图像MI中的每个像素点进行计算,计算每个像素点的邻域像素和所述低通滤波器矩阵对应元素的乘积,并将对应元素的值进行相加,获得代表该像素位置的特征值,从而形成关于所述掩模图像MI的特征图。可见,所述特征图上的特征值即对应为MI(r)。
请再次参阅图8,所述关联评价点强度计算还包括如下步骤:
S52、将所述格点化的掩模图像MI转化为曝光剂量分布图AI;
在本步骤中,主要根据光学成像的TCC理论计算获得AI,具体的,AI可以用如下表达式表示:
式中,λl为第l项本征系数,hl为第l项传输矩阵系数。
具体地,AI的计算主要包括如下步骤:
S521、计算交叉传递系数矩阵;
S522、计算部分相干核函数;
S523、基于部分相干核函数计算获得所述曝光剂量分布图AI。
在步骤S521中,可以通过现有的解析法、积分法以及傅里叶变换的方法计算得出所述交叉传递系数矩阵。其中傅里叶变换的方法能适应不同类型的光源,并且具有较快的计算速率,在本发明中,选用傅里叶变换的方法计算。
在步骤S522中,首先需要将四维的交叉传递系数矩阵表示成二维矩阵,然后对其做特征值分解以得到其本征系数与特征矢量。其中,计算得到的特征矢量即对应为部分相干核函数。在本步骤中,主要是基于光学成像模型Hopkins(霍普金斯统计量)将交叉传递系数矩阵进行特征值分解,保留前l项,每一项由本征系数和特征矢量(传输矩阵系数)表示。因此获得第l项本征系数λl和第l项传输矩阵系数hl。
其中保留的前l项是对结果有较大影响的值,而后l项基本接近零,因此可以将其忽略。
在步骤S523中,主要是将步骤S522中得到的各个核函数使用相干成像模型计算得到的空间像对本征系数做加权和从而得到曝光剂量分布图AI。
请再次参阅图8,所述关联评价点强度计算还包括如下步骤:
S53、通过所述曝光剂量分布图AI计算获得关联评价点强度。
在本步骤中,关联评价点强度的获得可从曝光剂量分布图AI出发并考虑抗蚀剂的一些化学效应得到。
在一些具体的实施方式中,关联评价点强度RI可以通过例如如下函数获得:
式中,θ为一个表示扩散效应的长度尺度的常数,主要由抗蚀剂的化学性质决定,可通过测试获得。threshold为一个截断常数,即为设定的阈值。
在上述步骤S5中,偏移修正值Δe还可以通过如下方式获得:
方式2、由掩模图像上评价点的EPE与该评价点在掩模图像上的掩模误差增强因子MEEF,其计算公式如下:
在该方式中,关联评价点在通孔图像上的边缘放置误差EPE可以通过计算与关联评价点到对应小线段的最小距离获得,即对应为最小距离值。
请参阅图图9和图10,在图9中,区域S为传统的通过单独对掩模图形进行OPC优化之后,掩模图形对应成像的掩模图像区域,可以看出掩模图像的轮廓线没有完全囊括通孔图像S的虚拟轮廓线,因而可能会使通孔图像和掩模图像的交叠比小于通孔通孔图像和掩模图像的交叠比阈值,进而造成通孔图像与掩模图像接触不充分。图10是采用本发明提供的掩模优化方法对掩模图形进行OPC优化之后的结果,从图10中可以明显的看出优化后掩模图形的掩模图像的轮廓线完全囊括通孔图像S的虚拟轮廓线,保证掩模图像与通孔图像充分接触。同时,可以理解的是,因为本发明采用的掩模图像的优化方法是在OPC每一步迭代的过程中进行的,因而在通孔附近不与通孔关联的小线段的偏移修正值也能得到很好的保证,同时不会增加额外的时间成本。
请参阅图11,本发明的第二实施例提供一种电子设备300,其包括一个或多个处理器301;
存储装置302,用于存储一个或多个程序,
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器301执行,使得所述一个或多个处理器301实现如第一实施例提供的保证掩模图像与通孔图像充分接触的掩模优化方法。
下面参考图12,其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备/服务器的计算机系统800的结构示意图。图12示出的终端设备/服务器仅仅是一个示例,不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图12所示,计算机系统800包括中央处理单元(CPU)801,其可以根据存储在只读存储器(ROM)802中的程序或者从存储部分808加载到随机访问记忆体(RAM)803中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 803中,还存储有系统800操作所需的各种程序和数据。CPU 801、ROM 802以及RAM 803通过总线804彼此相连。输入/输出(I/O)界面805也连接至总线804。
以下部件连接至I/O界面805:包括键盘、鼠标等的输入部分806;包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分807;包括硬盘等的存储部分808;以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络界面卡的通信部分809。通信部分809经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器810也根据需要连接至I/O界面805。可拆卸介质811,诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等,根据需要安装在驱动器810上,以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分808。
根据本公开的实施例,上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如,本公开的实施例包括一种计算机程序产品,其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序,该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中,该计算机程序可以通过通信部分809从网络上被下载和安装,和/或从可拆卸介质811被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)801执行时,执行本发明的方法中限定的上述功能。需要说明的是,本发明所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是—但不限于—电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问记忆体(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码,所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图,图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分,该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现,也可以通过硬件的方式来实现。作为另一方面,本发明还提供了一种计算机可读介质,该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的装置中所包含的;也可以是单独存在,而未装配入该装置中。
相对于现有技术,首先模拟与所述通孔图像对应的轮廓线,根据通孔图像的轮廓线得到通孔图像的虚拟轮廓线,在虚拟轮廓在线放置多个评价点,将评价点与掩模图形的小线段进行关联得到关联小线段及关联评价点,使得在优化掩模图形的过程中,与通孔图像进行很好的关联,而不是单一考虑掩模图形,根据关联评价点计算关联小线段的偏移修正值Δc以及根据光学临近效应获得关于每个关联小线段的偏移修正值Δe,选取Δc和Δe中数值较大者作为关联小线段的最终修正值,能很好的保证优化的效果,避免与通孔相联系的上下掩模层之间的导电性不充分甚至失联的风险。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的原则之内所作的任何修改,等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。