CN110989289B - 提高版图光刻性能的方法、修正后的版图及仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高版图光刻性能的方法、修正后的版图及仿真方法，属于半导体光刻技术领域，解决了现有技术中无法有效抑制禁止周期效应和密集周期线条相互制约，传统OPC(光学临近效应修正)难以平衡解决，导致整个版图的工艺窗口变小，光刻质量显著变差的问题。提高光刻性能的方法包括如下步骤：通过仿真得出对光刻性能影响显著的图形类别中最具代表性的图形；增加禁止周期侧边单独线条的宽度；固定密集周期线条中间线条的位置，并保持所述中间线条的尺寸不变；将密集周期线条侧边线条的外侧边缘edge3向外展宽一定距离Δedge3，得到调整修正后的图形。本发明实现了低成本、低风险提升版图的光刻性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光刻技术领域，尤其涉及一种提高版图光刻性能的方法、修正后的版图及仿真方法。
背景技术
对于20nm以下光刻节点，尤其是193nm浸没式光刻，光刻尺寸几乎到达了物理极限。尽管采用了诸多分辨率增强技术，如光源掩模协同优化(SMO)，光学邻近效应修正(OPC)，或者添加亚分辨率的辅助图形(Sbar)等，但因为一些难以克服的问题，工艺窗口的增大还是面临巨大挑战，例如，禁止周期(forbidden pitch，FP)效应。在光刻当中会存在一些禁止周期，即在该尺寸范围内的图形，会导致整个版图的工艺窗口变小，光刻质量显著变差。尤其禁止周期与密集周期交替排列的一维线条图形会导致对数斜率(ILS)显著下降，在光刻工艺中会带来许多问题，所以这类图形成为了光刻工艺中亟待解决的难题。
虽然这些FPs可以通过精确地优化源形状来解决，但特定的光源修改可能会带来不必要的工艺窗口牺牲，比如关键尺寸的周期图形或最小距离的端到端图形，因此很难平衡禁止周期效应和密集线条对光源的要求。对于一些后端(BEOL)层，这种现象较多发生，因为最小的周期图形接近于极限尺寸，这个尺寸的图形对光源形状十分敏感。
尤其是如图1所示的图形叫禁止周期与密集周期交替排列的一维线条图形(FP-dense-alternate，FDA)，会产生严重的禁止周期效应，是光刻中较难解决的一类图形。在优化过程中，常用的方法是更改设计规则和版图。设计工程师和工艺优化工程师需要参与其中，共同反复修改设计规则和版图，这是非常复杂和高成本的方法。在FDA结构的密集周期图形区，一维图形的数目一般大于2个。由于FPs和密集周期线条交替出现，光源很难同时平衡这两方面，在OPC修正反馈中，此类结构总是导致较为严重的工艺窗口损失。一般采取修改设计规则，或者牺牲工艺窗口大小来解决。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种提高版图光刻性能的方法、修正后的版图及仿真方法，用以解决现有工艺无法有效抑制禁止周期效应和密集周期线条相互制约，传统OPC(光学临近效应修正)难以平衡解决，导致整个版图的工艺窗口变小，光刻质量显著变差的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种提高光刻性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1：通过仿真得出对光刻性能影响显著的图形类别中最具代表性的图形；
步骤S2：增加禁止周期侧边单独线条的宽度；
步骤S3：固定密集周期线条中间线条的位置，并保持所述中间线条的尺寸不变；
步骤S4：将密集周期线条侧边线条的外侧边缘edge3向外展宽一定距离Δedge3，得到调整修正后的图形。
在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：
进一步地，步骤S4中，Δedge3为4～20nm。
进一步地，步骤S2中，单独线条增加的宽度为2～10nm。
进一步地，步骤S1具体包括如下步骤：
步骤S11：找出对光刻质量影响显著的图形类别；
步骤S12：设置不同参数、不同密集周期图形数量的图形结构；
步骤S13：进行SMO仿真实验，得到仿真结果；
步骤S14：根据仿真结果得出对光刻性能影响显著的图形类别中最具代表性的图形。
进一步地，对光刻性能影响显著的图形类别中最具代表性的图形为3L图形。
进一步地，步骤S11具体包括如下步骤：
步骤S111：从实际版图中获取测试图形、初始光源参数和仿真参数；
步骤S112：利用仿真软件进行光源掩模协同优化仿真；
步骤S113：得到仿真结果和优化过的自由光源；
步骤S114：分析数据，找出对光刻质量影响显著的图形类别。
进一步地，步骤S1之前包括用计算仿真找出光刻禁止周期。
进一步地，所述图形类别为禁止周期与密集周期交替排列的一维线条图形结构。
另一方面，本发明还提供了一种修正后的FDA版图，改版图为采用上述提高光刻性能的方法修正得到。
另外，本发明还提供了一种仿真方法，用于检测采用上述提高光刻性能的方法的修正效果，包括如下步骤：
步骤1：将采用上述提高光刻性能的方法得到的调整修正后的图形同其他从真实版图中获得的具有代表性的图形一起，采用原优化光源(即第一自由光源)，重新进行光源掩模协同优化仿真；
步骤2：得到新的仿真结果和新的优化光源(即第二自由光源)，并分析对比，得出权利要求1-8任一项所述的提高光刻性能的方法对于整个版图的光刻质量和工艺窗口的提升。
本发明至少可实现如下有益效果之一：
(1)通过对单独线条(iso line)两侧分别增加一定尺寸，并且通过固定中间的密集周期线条，并固定edge2不变，仅将edge3向外延伸适当尺寸Δedge3，即可使图形的DOF提升了至少80nm。
(2)本发明将单独线条(iso line)两侧分别增加一定尺寸，并且通过固定中间的密集周期线条，并固定edge2不变，仅将edge3向外延伸适当尺寸Δedge3，通过上述调整方式，使得优化权重可以更多的给到关键尺寸图形的优化中，使得整个版图工艺窗口增大，光刻质量显著提升，且95％以上图形的EL提升超过了8％，使得整个版图的共同工艺窗口比原先增大了27％。关键尺寸的端对端图形，其光刻变化带从初始的9.279nm减小到7.489nm。
(3)通过该方法对禁止周期与密集周期交替排列的一维线条图形进行调整，不仅可以提升版图的光刻性能，而且与现有更改设计规则和版图的解决方案相比，本发明提高光刻性能的方法不需要设计工程师和工艺优化工程师共同参与其中进行版图优化，因此，本发明提供版图光刻性能的方法成本更低，更高效，风险更小，并且效果卓越。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为禁止周期与密集周期交替排列的一维线条图形示意图；
图2为本发明实施例仿真采用的光源freeform source1；
图3为3L FDA结构的空间像和ILS(Image Log Slope，图像对数斜率)曲线；
图4为金属层的3L FDA结构调整示意图，(a)对于单独线条(iso line)调整方法是在两侧分别增加一定尺寸，(b)对于中线(middle line)的调整方法是增加中线的宽度，同时移动edge2和edge3，(c)单独线条(iso line)调整方法同(a)，中线(middle line)不动，只移动edge3的位置；
图5为调整前和调整后的FDA结构仿真结果对比；
图6为FDA图形采用新旧光源仿真之后的ED(EL-DOF)对比结果；
图7为端对端图形的PV band优化结果，(a)旧光源(freeform source1)情况下的工艺变化带(PV band)，(b)新光源(freeform source2)情况下的工艺变化带(PV band)；
图8为本发明实施例仿真采用的一维变周期线条图形示意图；
图9为本发明实施例仿真采用的初始环形光源示意图；
图10为环形初始光源下，仿真得到的NILS与周期的关系图；
图11为本发明实施例仿真采用的其余4种不同光源；
图12为本发明中所有5种光源下，仿真得到的NILS与周期的关系图；
图13为本发明实施例禁止周期仿真验证结果曲线；
图14为本发明实施例用计算仿真找出光刻禁止周期方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
本发明的一个具体实施例，公开了一种通过优化禁止周期与密集周期交替排列的一维线条图形结构来提高光刻性能的方法，包括如下步骤：
步骤1：获取一个考虑全局的优化后的自由光源。从实际版图中获取多种类型、尽量全面的测试图形作为初始版图输入。初始光源参数(一般采用环形光源作为初始光源)和相关仿真参数包括光刻机型号、NA(数值孔径)值，掩模版参数(厚度、折射率等)等；
步骤2：在以上参数设置下，用专业仿真软件进行光源掩模协同优化(SMO)，得到优化过的自由光源(freeform source1)，并分析数据，找出对结果影响最大的图形类别，例如本实施例中是FDA图形；
步骤3：设置一系列不同参数(如周期间隔)，不同密集周期图形数量的FDA图形；
步骤4：采用步骤2得到的freeform source1作为光源输入，采用步骤3的一系列FDA测试版图作为初始版图，进行第二轮的SMO仿真计算，分析仿真结果数据，例如DOF、EL等；
步骤5：根据步骤4得到的仿真结果，分析找出该一系列FDA图形中光刻质量最差的作为典型图形来重点研究处理，从结果来看，本实施例中3L图形是对光刻性能影响显著的图形类别(FDA结构图形)中最具代表性的图形；
步骤6：从理论角度分析该3L图形光刻质量差的原因，寻找最优解决方案；
步骤7：对于本实施例中的3L图形，分别对禁止周期间隔的单独线条(iso line)、密集周期线条中的中心线条和密集周期线条中的侧边线条(side line)，都提出了对应修改方案，具体为如下步骤8至步骤10；
步骤8：对于禁止周期间隔的单独线条(iso line)，根据选择性尺寸调整表(selective size adjustment，SSA)分别从两侧增加一定的宽度，SSA表见表3；
步骤:9：对于密集周期线条的中间线条(middle line)，固定其位置和尺寸不变；
步骤10：对于密集周期线条的侧边线条(side line)，根据SSA表将密集周期图形外侧边缘edge3向外展宽一定距离Δedge3；
步骤11：将所有FDA图形的修改都参考3L图形修改方法(步骤8-步骤10)修正。调整修正后的所有FDA图形同步骤1中其他原始测试图形一起，采用自由光源freeformsource1，重新进行第三轮光源掩模协同优化(SMO)仿真；
步骤12：根据步骤11得到第三轮的仿真结果及新的优化光源freeform source 2，并分析对比以上修正是否对于整个版图的光刻质量有所提高，工艺窗口是否显著增大。
如果步骤8-11的修正未提高整个版图的光刻质量，工艺窗口未显著增大，则对3L图形继续进行调整修正，直至所做修正提高整个版图的光刻质量，工艺窗口显著增大。
与现有的更改设计规则或修改多层对应图形等的复杂、高成本的方法技术相比，本实施例提供的通过优化禁止周期与密集周期交替排列的一维线条图形结构来提高光刻性能的方法不需要设计工程师和工艺优化工程师共同参与其中，进行版图优化，因此，本发明提供版图光刻性能的方法成本更低，更高效，风险更小，并且效果卓越。
本实施例中是通过对被禁止周期间隔的单独线条(iso line)两侧分别增加一定尺寸，并且通过固定中间的密集周期线条的边缘edge1和edge2不变，而将edge3向外延伸适当尺寸Δedge3，将图形的DOF提升了至少80nm，95％以上的图形，EL提升超过了8％，使得整个版图的共同工艺窗口比原先增大了27％。
具体来说，Δedge3修正数据参考表3，Δedge3的范围为4-20nm。
需要说明的是，对于禁止周期间隔的单独线条(iso line)，是从两侧增加相应宽度，而不是从一侧增加宽度，两侧增加的宽度均为2-10nm。
实施例二
193nm浸没式光刻技术的分辨率极限尺寸是76nm，本实施例采用的是最小周期为80nm的测试图形。仿真软件采用ASML Brion的tachyon SMO功能来实现光源掩模的优化仿真。
在光刻工艺中，，对于禁止周期图形(forbidden pitch，FP)，可以通过适当缩小光源半径，牺牲一些关键尺寸的工艺窗口来解决。相反的，对于小尺寸的关键图形，可以通过适当增大光源半径来解决。因此，由于FP与关键尺寸图形相互竞争的关系，无法同时通过修改光源来平衡这两种情况并存的图形，密集周期线条和FP相结合的图形(FDA图形，如图1所示)成为了一种极其难以解决的光刻难题。尤其是关键尺寸在90nm以下，光源的优化调整已经无法解决工艺窗口小的问题了。
因此我们设置了相关仿真来解决该图形光刻质量差的问题。
首先，获取一个考虑全局的优化后的自由光源，设置相关的仿真参数，如初始仿真光源参数(通常采用环形光源作为初始光源)，相关仿真参数包括光刻机型号。NA(数值孔径)值。掩模版参数(厚度。折射率等)等。选取14nm节点的1.25X金属层中的典型图形作为测试图形(test pattern)输入，在以上仿真条件的基础上，利用专业光刻仿真软件进行光源掩模协同优化(SMO)。优化得到一个自由光源(freeform source1)，如图2所示。
其次，设置一系列需要仿真解决的FDA结构测试图形。如图1所示，在该FDA结构中，要解决的是CD＝40nm、pitch＝80nm的关键尺寸图形，FP是从100nm开始每10nm变化到200nm。根据中间线条的数目来定义结构的名称为n L，例如2L、3L和4L等。
然后，将以上FDA测试图形和freeform source1作为新一轮光源掩模协同优化的初始输入，并插入辅助曝光图形(Sbar)来优化工艺窗口(pw)，找出光学临近效应修正(OPC)不能解决的问题关键。仿真计算的DOF和EL结果值列于表1和表2中。
表1：FDA结构在特定SMO光源和对应光刻条件下的DOF(nm)@5％EL值
| FP | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 | 170 | 180 | 190 | 200 |
| 2L | 144.34 | 116.14 | 73.72 | 81.92 | 73.14 | 0.00 | 32.96 | 96.70 | 92.48 | 88.02 | 84.76 |
| 3L | 206.44 | 131.88 | 95.66 | 92.60 | 72.46 | 0.00 | 45.96 | 100.48 | 97.68 | 105.58 | 89.62 |
| 4L | 240.94 | 134.28 | 110.80 | 94.56 | 64.92 | 0.00 | 54.88 | 95.88 | 103.22 | 119.00 | 85.86 |
| 5L | 236.38 | 139.96 | 93.42 | 86.36 | 76.30 | 0.00 | 86.56 | 93.70 | 105.36 | 124.78 | 88.94 |
| 6L | 236.40 | 148.72 | 91.30 | 72.66 | 79.18 | 0.00 | 85.48 | 90.46 | 100.88 | 125.40 | 92.78 |
| 7L | 228.00 | 149.98 | 86.70 | 67.06 | 53.52 | 0.00 | 82.98 | 97.26 | 101.90 | 103.32 | 86.26 |
| 8L | 228.74 | 156.64 | 80.42 | 58.94 | 62.82 | 16.72 | 81.92 | 94.12 | 99.00 | 106.52 | 87.01 |
| 9L | 222.20 | 161.96 | 78.78 | 54.28 | 59.12 | 36.50 | 81.62 | 94.54 | 100.48 | 103.22 | 87.55 |
表2：FDA结构在特定SMO光源和对应光刻条件下的EL值(单位：％)
| FP | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 | 170 | 180 | 190 | 200 |
| 2L | 11.27 | 8.76 | 7.14 | 7.42 | 5.59 | 4.51 | 8.09 | 12.69 | 10.25 | 10.17 | 10.64 |
| 3L | 9.68 | 6.82 | 7.69 | 7.37 | 5.03 | 3.97 | 11.10 | 12.03 | 9.39 | 8.41 | 10.37 |
| 4L | 8.62 | 6.06 | 9.49 | 8.08 | 4.84 | 4.40 | 12.42 | 11.74 | 8.73 | 8.24 | 11.39 |
| 5L | 8.41 | 6.40 | 11.02 | 8.26 | 4.60 | 4.38 | 12.97 | 12.07 | 8.58 | 8.82 | 11.33 |
| 6L | 8.15 | 7.66 | 11.57 | 8.73 | 4.82 | 4.84 | 13.00 | 11.80 | 8.65 | 9.85 | 11.67 |
| 7L | 8.16 | 8.99 | 11.76 | 8.77 | 5.63 | 5.10 | 12.49 | 12.20 | 9.32 | 10.35 | 12.00 |
| 8L | 8.60 | 9.65 | 11.82 | 8.48 | 6.82 | 5.61 | 11.94 | 12.31 | 10.10 | 10.62 | 12.21 |
| 9L | 9.47 | 9.90 | 11.81 | 8.18 | 7.60 | 9.10 | 11.30 | 12.55 | 10.57 | 10.84 | 12.27 |
由表1和表2可见，pitch为150nm时，DOF和EL表现得非常差，并且3L FDA结构是最差的，图3为3L结构的ILS和相对强度的曲线图。线条图形的边缘定义为edge1、edge2、edge3和edge4，由图3可以看出，中间线条(middle line)的edge1和edge2以及单独线条(isoline)edge4的ILS都很低，均小于20。显然这是导致这两个图形光刻质量差的主要原因。ILS的定义见公式(2)：
根据公式(2)可见，减小曝光剂量是最直接的方法，但是有可能增加Sbar曝出的风险。另一个方法是扩大密集周期线条的图形尺寸。因此可以通过调整原始版图的尺寸来解决这个问题，但是只能尽可能做微小的改变。如图4(a)所示，对于被禁止周期间隔的单独线条(iso line)，增加线条宽度即可。对于中间的密集周期线条，如图4(b)所示，假设增加edge1的宽度，会导致edge1和edge2之间的距离太近，需要像如图4(b)所示，整体移动edge2和edge3，但会导致密集周期线条和Via层的接触面积减小，根据如下经验公式：
(WVia-△edge2-overlay)·Hvia≥minimum coverage aera
要求最小覆盖面积至少应该达到90％，所以，edge 2(△edge2)最多只能移动2nm。即便如此，也有很大可能会引起较高的电阻，影响器件电路性能。否则，就需要通孔层和金属层密集周期线条同时移动，这样会增加成本，不可取。
经过反复研究，本实施例固定中间的密集周期线条的边缘edge1和edge2不变，根据wafer数据将edge3向外延伸适当尺寸。与现有的更改设计规则和版图的解决方案相比，本发明的解决方法不需要设计工程师和工艺优化工程师共同参与其中进行版图优化，因此，本发明提高版图光刻性能的方法成本更低，更高效，风险更小，并且效果卓越。
如图4(c)所示，对于被禁止周期间隔的单独线条(iso line)，根据表3分别从两侧增加相应宽度(范围为2-10nm)。对于密集周期线条的两侧线条(side line)，移动edge3的位置，移动宽度根据表3对应数据来设置(范围为4-20nm)。其中表3为选择性尺寸调整表(selective size adjustment，SSA)是根据多次仿真及实际流片测试数据结果得到的优化表格。
表3选择性尺寸调整表
注：表中单位均为nm。
按照上述方案，对所有类型的图形都进行修正之后，再次进行仿真计算。所有仿真条件与之前保持一致，DOF和EL的结果如图5所示。由图5中可以很明显的看到，该解决方案显著提升了光刻性能，与修正之前相比，大部分图形的DOF提升了至少80nm，95％以上的图形，EL提升超过了8％。
解决了FDA结构的问题之后，SMO就可以将更大的优化比重分配给其他的关键图形。图6为原来的光源freeform source1和现在的光源freeform source2对比，以及相对应的各种图形的ED(EL-DOF)图。由图6可以明显看到，修正后，整个版图的共同工艺窗口比原先增大了27％。同时，我们改变曝光剂量从-5mJ到-5mJ，焦距变化范围为-40到40nm，得到如图7所示的工艺变化带PV band，由图7可见，从初始的9.279nm减小到7.489nm，该解决方案显著增加了整个版图的光刻质量，增大了光刻工艺窗口。
实施例三
本发明的一个具体实施例，公开了一种用计算仿真找出光刻禁止周期(forbiddenpitch，FP)的方法，如图14所示，包括如下步骤：
步骤1：获取测试图形(test pattern)，主要是在一定范围内的一维变周期线条(through pitch)图形，线条宽度(critical dimension，CD)为该光刻节点关键线宽(即关键尺寸)，例如14nm节点的实际关键线宽为38nm，周期(pitch)尽量包含多一些；
步骤2：设置初始仿真光源参数(例如采用圆形光源或环形光源作为初始光源，本实施例选用环形光源作为初始光源)和相关仿真参数，如光刻机型号、NA(数值孔径)值、掩模版参数和光刻胶参数等，在以上仿真条件基础上，利用专业光刻仿真软件进行光源掩模协同优化(SMO)仿真；
步骤3：分析步骤2中光源掩模协同优化仿真计算的结果，做出NILS与周期(pitch)的相关性曲线，分析该曲线中明显低于其他值的周期(pitch)范围，该周期范围被重点关注，后续判断该范围是否为该节点下的禁止周期；
步骤4：采用不同参数设置的如图11其他4种光源(DP30,DP60,DP90,DP120光源)，此处光源选择还可以更丰富或者视版图特点情况而定，本发明实施例只选用了其中4种。其他仿真条件同步骤2，得到所有光源下，NILS(Normalized Image Log Slope，图形的归一化对数斜率)与周期变化的相关性曲线；
步骤5：分析步骤4中得到的NILS与周期变化的相关性曲线，判断更换以上多种光源后，NILS(Normalized Image Log Slope，图形的归一化对数斜率)值均明显小于其他周期的周期范围是否跟步骤3中的周期范围相吻合。如吻合，则确定禁止周期范围为步骤3中的周期范围(或步骤5中的周期范围)；如不吻合，则选择步骤S3中的周期范围与步骤S5中的周期范围中较大者作为该技术节点的禁止周期；
步骤6：分析步骤2和步骤4中所得到的其他仿真结果，例如DOF(Depth of Focus，焦距)、MEEF(Mask Error Enhancement Factor，掩模误差增强因子)、EL(ExposureLatitude，曝光自由度)和ILS(Image Log Slope，图像对数斜率)等；验证在该区间内的其他仿真参数是否都较差，本实施例增加该步骤，能够得出其他参数在禁止周期下是否存在糟糕的光刻结果，用以验证禁止周期的判断是否准确。
与现有技术相比，本实施例提供的确定光刻工艺节点禁止周期的方法：
(1)可以在设计阶段用简单的仿真方法找出特定光刻工艺节点下的禁止周期，指导版图设计工程师在制定版图设计规则时，将禁止周期区间明确。
(2)通过本实施例可以在光刻工艺过程中，判断一些OPC解决不掉的图形质量差的问题，是否是由于禁止周期的影响还是其他原因，可以帮助工艺工程师尽快确定问题的原因和解决方向。
(3)本实施例的方法不仅能确定深紫外光刻工艺技术阶段的禁止周期范围，也同样适用于极紫外光刻工艺技术的禁止周期范围的确定和设计规则指导等。
实施例四
193nm浸没式光刻技术的分辨率极限尺寸是76nm，在本实施例中，我们采用的是最小周期为80nm的测试图形。首先获取测试图形(test pattern)，主要是在一定范围内的一维变周期(本实施例为80nm-200nm)线条(through pitch)图形，如图8所示。线条宽度(CD)为该光刻节点最小尺寸，本实施例是选取了CD＝40nm的一维图形，周期(pitch)尽量包含多一些。设置初始仿真光源参数(例如采用圆形光源或环形光源作为初始光源，本实施例选用的环形光源作为初始光源，如图9所示。相关仿真参数包括光刻机型号NXT1950i、NA(数值孔径)值1.35、掩模版参数、光刻胶参数等，其中掩模版为暗掩模(Dark filed)和正光刻胶(ptd)工艺等。
在以上仿真条件的基础上，利用专业光刻仿真软件ASML Brion的tachyon SMO功能进行光源掩模协同优化(SMO)仿真。得到以上一维变周期线条图形的归一化对数斜率NILS与周期关系图，如图10所示。由图10可知，该曲线中明显低于其他值的周期范围(第一周期范围)为130-150nm，该区间可以被重点关注，后续判断该区间是否为该节点下的禁止周期。
采用不同参数设置的其他4种光源(DP30,DP60,DP90,DP120光源)，如图11所示，此处光源选择还可以更丰富或者视版图特点情况而定，本发明实施例只选用了其中4种。其他仿真条件同上，得到所有光源下，NILS(Normalized Image Log Slope，图形的归一化对数斜率)与周期变化的关系图，如图12所示。由图12可见，更换其他4种光源后，得到的NILS与周期变化的相关曲线中，NILS(Normalized Image Log Slope，图形的归一化对数斜率)值均明显小于其他周期的周期范围(第二周期范围)为130-150nm，第一周期范围和第二周期范围吻合，则确定禁止周期为130-150nm。
分析整理上述仿真中所得到的其他仿真结果，例如DOF(Depth of Focus，焦距)、MEEF(Mask Error Enhancement Factor，掩模误差增强因子)，EL(Exposure Latitude，曝光自由度)，ILS(Image Log Slope，图像对数斜率)等，如图13所示。这里分析其他仿真数据的目的在于验证在该区间内的其他仿真参数是否都较差，该步骤也可以省略，本实施例增加该步骤，是为了看其他参数在禁止周期下是否存在糟糕的光刻结果，用以验证禁止周期的判断是否准确。
由图13可以明显看出，周期为130-150nm的图形，EL、DOF和ILS很小，MEEF很大，以上指标表现均很差，该种情况就是所谓的禁止周期效应带来的影响。同时验证了采用上述方法确定的禁止周期的范围是准确的。
禁止周期效应可以理解为一种相邻图形产生的衍射相消，从而导致曝光宽容度(EL)的减小。在先进节点工艺中，光源只有0级和1级衍射光可以被利用。对于一个freeform的光源而言，光源的最优半径由以下公式得到：
式中，σfavorite代表标准半径，λ表示波长，NA表示数值孔径，Pitch代表周期。
显然周期越小，要求的光源半径越大，为了满足最小关键尺寸的光刻需求，一般会将光源半径选择大一点。一些不能通过调整光源和添加Sbar解决的图形，就成为了禁止周期(forbidden pitch，FP)图形。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种提高光刻性能的方法，其特征在于，所述提高光刻性能的方法针对关键尺寸为40nm的图形，并对器件密集区进行光学修正，包括如下步骤：
步骤S1：通过仿真得出对光刻性能影响显著的图形类别中最具代表性的图形；
步骤S2：增加禁止周期侧边单独线条的宽度；
步骤S3：固定密集周期线条中间线条的位置，并保持所述中间线条的尺寸不变；
步骤S4：将密集周期线条侧边线条的外侧边缘edge3向外展宽一定距离Δedge3，得到调整修正后的图形；
步骤S4中，Δedge3为4～20nm。
2.根据权利要求1所述的提高光刻性能的方法，其特征在于，步骤S2中，单独线条增加的宽度为2～10nm。
3.根据权利要求1所述的提高光刻性能的方法，其特征在于，步骤S1具体包括如下步骤：
步骤S11：找出对光刻质量影响显著的图形类别；
步骤S12：设置不同参数、不同密集周期图形数量的图形结构；
步骤S13：进行SMO仿真实验，得到仿真结果；
步骤S14：根据仿真结果得出对光刻性能影响显著的图形类别中最具代表性的图形。
4.根据权利要求1或3所述的提高光刻性能的方法，其特征在于，对光刻性能影响显著的图形类别中最具代表性的图形为3L图形。
5.根据权利要求3所述的提高光刻性能的方法，其特征在于，步骤S11具体包括如下步骤：
步骤S111：从实际版图中获取测试图形、初始光源参数和仿真参数；
步骤S112：利用仿真软件进行光源掩模协同优化仿真；
步骤S113：得到仿真结果和优化过的自由光源；
步骤S114：分析数据，找出对光刻质量影响显著的图形类别。
6.根据权利要求1所述的提高光刻性能的方法，其特征在于，步骤S1之前包括用计算仿真找出光刻禁止周期。
7.根据权利要求1或5所述的提高光刻性能的方法，其特征在于，所述图形类别为禁止周期与密集周期交替排列的一维线条图形结构。
8.一种修正后的版图，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的提高光刻性能的方法修正得到。
9.一种仿真方法，其特征在于，用于检测权利要求1-7任一项所述的提高光刻性能的方法的修正效果，包括如下步骤：
步骤1：将采用权利要求1-7任一项所述的方法得到的调整修正后的图形同其他从真实版图中获得的具有代表性的图形一起，采用原优化光源，重新进行光源掩模协同优化仿真；
步骤2：得到新的仿真结果和新的优化光源，并分析对比，得出权利要求1-7任一项所述的提高光刻性能的方法对于整个版图的光刻质量和工艺窗口的提升。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003015271A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-15 | Seiko Epson Corp | マスクデータ作成方法及びマスク製造方法並びに半導体装置の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2003015271A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-15 | Seiko Epson Corp | マスクデータ作成方法及びマスク製造方法並びに半導体装置の製造方法 |
| CN1536438A (zh) * | 2003-04-08 | 2004-10-13 | 旺宏电子股份有限公司 | 消除密集图案与单一图案的关键尺寸偏差的方法 |
| CN101458446A (zh) * | 2007-12-13 | 2009-06-17 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 光学临近修正、光掩模版制作及图形化方法 |
| CN102486605A (zh) * | 2010-12-02 | 2012-06-06 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 覆盖形貌的光学临近效应修正方法 |
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