基于反向光刻技术的全版图亚分辨率辅助图形插入方法

技术领域

本发明涉及集成电路光刻技术领域，尤其涉及一种应用CT层的基于反向光刻技术的全版图亚分辨率辅助图形插入方法。

背景技术

在光刻工艺中中工艺窗口(Process Window，PW)非常重要，工艺窗口的大小直接影响半导体器件制造的良率，工艺窗口越大，后续半导体制造良率也就越高。亚分辨辅助图形(Sub-Resolution Assist Feature，SRAF)被添加到半孤立或孤立主图形之间以加大工艺窗口。

传统的亚分辨率辅助图形插入方法主要采用的是基于规则的亚分辨率辅助图形插入方法，具体表现为当主图形之间的间距大于等于某个值时，添加若干条矩形的亚分辨率辅助图形，插入规则包含的参数主要有亚分辨率辅助图形的宽度(SW)、亚分辨率辅助图形到亚分辨率辅助图形的间距(STS)以及亚分辨率辅助图形到主图形的间距(STM)以及添加亚分辨率辅助图形的数目。基于规则的亚分辨率辅助图形插入方法中亚分辨率辅助图形的形状和种类简单，且规则的确立比较依赖工程师的经验和半导体制造产线的数据，往往需要根据工程师的经验进行多次迭代才能得到较为合适的参数，有时间周期长、工艺窗口小的缺点，降低了半导体制造良率，拉长了半导体制造周期。

反向光刻技术(Inverse Lithography Technology，ILT)是一种根据硅片目标图形反演计算得到相应掩膜图形的技术，通过对版图运用反向光刻技术可以得到修正后版图，其包含了修正后的主图形和亚分辨率辅助图形。反向光刻技术是像素级别的修正技术，将版图离散化成像素点阵进行修正，因此反向光刻技术计算及其复杂，版图通过反向光刻技术修正得到较为理想的修正结果的计算运行时间比传统的光学邻近效应修正要长一个数量级，计算运行消耗的算力资源也比传统的光学临近效应修正多得多，且随着版图的面积增大计算运行时间和计算运行消耗的算力资源呈指数级上升，在追求效率的半导体制造流程中是不可接受的，所以不能用于全版图修正，且通过反向光刻技术得到的亚分辨率辅助图形形状和位置都很复杂，也不能直接提取规则。

因此，需提供一种应用于CT层的基于反向光刻技术的亚分辨率辅助图形插入方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种应用于CT层的基于反向光刻技术的亚分辨率辅助图形插入方法。该方法首先根据目标层的工艺关键尺寸(CD)建立测试图形版图A，然后利用反向光刻技术对测试图形版图进行处理，得到测试图形版图B，测试图形版图B带有亚分辨率辅助图形。然后对测试图形版图B中亚分辨率辅助图形根据规则进行简化处理，提取亚分辨率辅助图形插入规则。本发明利用反向光刻技术结合简化技术得到一种较为简单的亚分辨率辅助图形插入方法，该方法具有工艺窗口大、节约时间的优势。

一种应用于CT层的基于反向光刻技术的亚分辨率辅助图形插入方法，其特征在于所述方法具体是：

S1：选定CT层，根据CT层的工艺关键尺寸，建立测试图形A，得到包含测试图形A的版图；

所述CT层的关键尺寸包括最小孔状图形的边长(Critical Dimension，CD)；

在集成电路掩膜制造及光刻工艺中为评估及控制工艺的图形处理精度，特意设置的专用线条图形的线宽，反映了集成电路特征线条宽度；CT层的关键尺寸是CT层的最小特征图形的边长，即最小孔状图形的边长；

S2：利用反向光刻技术对包含测试图形A的版图进行处理，得到包含测试图形B的版图；具体是：

2-1：将包含测试图形A的版图利用反向光刻技术进行修正，得到包含待验证测试图形A1和待验证亚分辨率辅助图形A2的版图；

2-2：对包含待验证测试图形A1和待验证亚分辨率辅助图形A2的版图进行光刻成像仿真，得到仿真硅片曝光图像；

2-3：将仿真硅片曝光图像与硅片目标图像进行对比，若对比结果超过允许误差，则调整步骤2-1反向光刻技术的修正工艺参数，再重复执行步骤2-1至步骤2-3，直到对比结果不超过允许误差时，将当前包含待验证测试图形A1和待验证亚分辨率辅助图形A2的版图作为包含测试图形B1和环形亚分辨率辅助图形B2的版图；

S3：从包含测试图形B1和环形亚分辨率辅助图形B2的版图中分离出环形亚分辨率辅助图形B2，然后利用同心圆对环形亚分辨率辅助图形B2进行圆拟合，得到多个同心圆，从这些同心圆中提取出环形亚分辨率辅助图形B2的特征参数；具体是：

3-1：分离出环形亚分辨率辅助图形B2；

3-2：对环形亚分辨率辅助图形B2提取边缘坐标信息；

3-3：对提取的边缘坐标信息进行同心圆拟合，通过调整允许误差范围，得到多个同心圆；

3-4：根据步骤3-3得到的同心圆的半径参数计算得到亚分辨率辅助图形的宽度(SW)、亚分辨率辅助图形到测试图形A的距离(STM)、相邻亚分辨率辅助图形的距离(STS)。

S4：根据提取出的特征参数，即亚分辨率辅助图形的宽度、亚分辨率辅助图形到测试图形A的距离、相邻亚分辨率辅助图形的距离，利用矩形亚分辨率辅助图形组合代替环形亚分辨率辅助图形B2；

所述矩形亚分辨率辅助图形组合包括多个矩形亚分辨率辅助图形，且相邻矩形亚分辨率辅助图形存在间隙，所述间隙符合掩膜设计规则检查；

S5：对步骤S4中矩形亚分辨率辅助图形组合提取插入规则；根据插入规则对测试图形A进行矩形亚分辨率辅助图形插入，然后进行光刻成像仿真，若仿真硅片曝光图形的形状落在硅片目标图像的误差范围内，则保留该插入规则，并可用于CT层的全版图修正；若仿真硅片曝光图形的形状不在硅片目标图像的误差范围内，则返回步骤S4。

本发明的有益效果：

本发明采用反向光刻技术对环形亚分辨率辅助图形进行圆拟合对称化处理，便于后续亚分辨率辅助图形插入规则提取，为全版图修正做铺垫。

本发明提出利用满足掩膜设计规则检查的矩形亚分辨率辅助图形组合代替环形亚分辨率辅助图形，可实现应用于CT层的孤立图形全版图修正，缩短了开发亚分辨率辅助图形插入规则的时间，增加了孤立图形的工艺窗口，提高生产半导体器件的良率。

附图说明

图1本发明流程图；

图2测试图形版图A示意图；

图3应用反向光刻技术得到的测试图形版图B示意图；

图4测试图形版图B中的环状亚分辨率辅助图形示意图；

图5拟合后同心圆示意图；

图6长条状亚分辨率辅助图形组合示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步的分析。

本实施例提供一种全版图亚分辨率辅助图形插入方法，图1具体是：

S1：选定CT层，根据CT层的关键尺寸CD，建立测试图形A，得到包含测试图形A的版图，如图2所示；

S2：利用反向光刻技术对包含测试图形A的版图进行处理，得到包含测试图形B的版图，如图3所示；具体是：

2-1：将包含测试图形A的版图利用反向光刻技术进行修正，得到包含待验证测试图形A1和待验证亚分辨率辅助图形A2的版图；

2-2：对包含待验证测试图形A1和待验证亚分辨率辅助图形A2的版图进行光刻成像仿真，得到仿真硅片曝光图像；

2-3：将仿真硅片曝光图像与硅片目标图像进行对比，若对比结果超过允许误差，则调整步骤2-1反向光刻技术的修正工艺参数，再重复执行步骤2-1至步骤2-3，直到对比结果不超过允许误差时，将当前包含待验证测试图形A1和待验证亚分辨率辅助图形A2的版图作为包含测试图形B1和环形亚分辨率辅助图形B2的版图；

上述的反向光刻技术是一种根据硅片目标图形反演计算得到相应掩膜版图形的技术。反向光刻技术是像素级别的修正技术，将版图离散化成像素点阵进行修正，相较于传统的光学邻近效应修正技术，对版图的拓扑结构依赖较低。

反向光刻技术在使用时输入硅片目标图形，最终得到的输出结果为给定的光刻成像系统产生该硅片目标图形所需要输入的掩膜版图形，所以反向光刻技术本质是一个反向问题。解决该反向问题首先需要建立一个正向的光刻成像系统模型，并且给定这个正向的光刻成像系统模型的数学描述。光刻成像系统模型由两部分组成，光学系统模型和光刻胶模型。光学系统模型反映光从光源到掩膜版再到光刻胶表面这个过程，得到的结果为光刻胶表面的光强分布；光刻胶模型反映光刻胶受光影响发生化学反应的过程，得到的结果为硅片曝光图形。

反向光刻技术中得到硅片曝光图形的过程可以用数学公式来描述：

Z(x，y)＝Litho{M（，y)}

其中Z(x，y)为硅片曝光图形，Litho{.}为光刻成像系统模型，该模型输入M(x，y)为掩膜版图形。

假设我们需要的硅片目标图形为Z*(x，y)，则相对应的输入掩膜版图形为M*(x，y)，我们希望得到的即为M*(x，y)，如下所示：

M

但是由于光刻过程中的非线性以及掩膜与目标图形多对一的函数关系，使得光刻成像系统模型Litho(.)的反函数不存在，因而无法直接通过对Litho(.)求反得到需要的掩膜图形。因此想办法将反向光刻问题转化为一个优化问题，通过求解优化问题得到掩膜：

cost(M(x，y))＝||Litho(M(x，y))-Z

其中cost(M(x，y))为代价函数，用于衡量当前掩膜形成的硅片曝光图形与硅片目标图形的偏差，Litho(M(x，y))为当前掩膜形成的硅片曝光图形。通过考察代价函数并求出代价函数的最小值，即为反向光刻求解过程。整个反向光刻求解过程就是不断迭代掩膜函数M(x，y)以求得到满足要求的代价函数cost(M(x，y))的过程。

S3：通过编写脚本进行层操作，从经过反向光刻修正得到的包含测试图形B1和环形亚分辨率辅助图形B2的版图中分离出环形亚分辨率辅助图形B2，如图4所示。采用最小二乘法，利用同心圆对环形亚分辨率辅助图形B2作拟合，得到若干同心圆，同心圆示意图如图5所示。从这些同心圆中提取出环形亚分辨率辅助图形的特征参数，具体方法是：

3-1：编写脚本文件进行层操作，分离出环形亚分辨率辅助图形B2；

3-2：提取出环形亚分辨率辅助图形B2的轮廓坐标信息，得到轮廓坐标信息表格文件；

3-3：对提取的轮廓坐标信息进行同心圆拟合。采用最小二乘法进行拟合，调整允许误差范围，得到若干同心圆。

3-4：通过这些同心圆的半径参数计算得到亚分辨率辅助图形的宽度(SW)、亚分辨率辅助图形到测试图形A的距离(STM)、相邻亚分辨率辅助图形的距离(STS)，具体方法为将同心圆半径从小到大排序，分别为r

SW

STM＝r

STs

S4：为满足掩膜版设计规则检查，增强掩膜可制造性，利用矩形亚分辨率辅助图形组合去尽可能代替环形亚分辨率辅助图形。在满足掩膜设计规则检查的前提下，通过调整矩形亚分辨率辅助图形的数量和长度这些可调参数，去尽可能代替环形亚分辨率辅助图形，具体调节方式为：

S41：设置长度变化范围满足L1≤矩形亚分辨率辅助图形长度≤L2，长度变化的步长为p1；数目变化范围满足N1≤矩形亚分辨率辅助图形的数目≤N2，数目变化的步长为n1；长度变化范围以及数目变化范围根据工艺情况自行调整，然后进行遍历得到若干组不同的亚分辨率辅助图形组合；

S42：提取这些不同组的亚分辨率辅助图形组合的插入规则，并添加到测试图形A旁边进行光刻成像仿真，选出仿真硅片曝光图形与硅片目标图像的误差最小的那一组亚分辨率辅助图形。

S5：提取矩形亚分辨率辅助图形的数量、位置、宽度、长度、间隙等作为矩形亚分辨率辅助图形的插入规则，应用于待验证测试图形版图A，并进行光刻成像仿真，若仿真硅片曝光图形的形状与硅片目标图像的误差符合要求，则保留该规则，并可用于CT层的全版图修正；若仿真硅片曝光图形的形状与硅片目标图形的误差不符合要求，则继续进行S4，S5直到仿真硅片曝光图形的形状与硅片目标图形的误差符合要求。

经验证，与传统的基于规则的亚分辨率辅助图形插入规则相比较，使用该方法得到的亚分辨率辅助图形插入规则，孤立图形的工艺变化带宽范围缩小了10％，亚分辨率辅助图形的开发周期缩短了30％，取得了较好的效果。