一种光刻工艺禁止周期确定方法及装置

技术领域

本发明涉及半导体光刻技术领域，具体涉及一种光刻工艺禁止周期确定方法及装置。

背景技术

在光刻当中会存在一些禁止周期(Forbidden Pitch，FP)，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，因此在版图的设计阶段或者光刻工艺的前期，找出这些禁止周期非常重要。找出禁止周期不仅可以指导版图设计规则的制定，而且也可以在光刻工艺阶段，判断个别图形光刻质量差的原因。

目前，是采用大量流片测试方式找出禁止周期，这种方式不仅非常繁琐，而且存在所找出的禁止周期不准确，从而无法有效指导版图设计规则的制定。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种光刻工艺禁止周期确定方法及装置，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的第一方面提出了一种光刻工艺禁止周期确定方法，所述方法包括：

统计目标版图中所有特征图形具有的关键尺寸，所述关键尺寸包含多个；

针对每个关键尺寸，根据该关键尺寸制作仿真测试图，利用多种光源参数对所述仿真测试图进行光刻仿真，以获得每种光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系；

基于每种光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系，确定该关键尺寸的特征图形的禁止周期。

本发明的第二方面提出了一种光刻工艺禁止周期确定装置，所述装置包括：

统计模块，用于统计目标版图中所有特征图形具有的关键尺寸，所述关键尺寸包含多个；

仿真模块，用于针对每个关键尺寸，根据该关键尺寸制作仿真测试图，利用多种光源参数对所述仿真测试图进行光刻仿真，以获得每种光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系；

周期确定模块，用于基于每种光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系，确定该关键尺寸的特征图形的禁止周期。

本发明的第三方面提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一方面所述方法的步骤。

基于上述第一方面及第二方面所述的光刻工艺禁止周期确定方法及装置，本申请具有如下有益效果：

对于目标版图中特征图形具有的每个关键尺寸，均采用不同光源条件进行仿真，以获得每种光源条件下的仿真结果，由于在不同光源条件下，每个关键尺寸的特征图形的仿真结果不同，因此不同光源条件的仿真结果可以对工艺工程师调参数起到理论指导作用，并且根据每种光源条件的仿真结果确定出的禁止周期具有理论依据，更加精确，从而本申请确定出的禁止周期既简单又可以缩短产品工艺的周期，对提升版图的精准度有很大的帮助。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明示出的一种现有制作版图的流程示意图；

图2为本发明示出的一种制作版图的流程示意图

图3为本发明根据一示例性实施例示出的一种光刻工艺禁止周期确定方法的实施例流程图；

图4为本发明根据一示例性实施例示出的一种仿真测试图；

图5A至5F为本发明示出的Circle光源下仿真得到的NILS曲线示意图；

图6为本发明示出的Circle光源下不同CD对应不同σ的禁止区间分布范围图；

图7为本发明根据一示例性实施例示出的一种光刻工艺禁止周期确定装置的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

参见图1所示，为传统的版图制作流程，首先，集成电路制造厂家(FAB)根据本身的工艺特点和技术水平制定出设计规则(Design Rule,DR)。设计规则是由于器件的物理特性和工艺的限制(包括套刻误差、光刻精度、刻蚀能力)，芯片上物理层的尺寸(包括线宽、间距、覆盖、露头、凹口、面积等)进而版图的设计必须遵守的特定规则，并且设计规则中会有一些限制重叠工艺窗口的周期，这些周期在设计规则中会被禁掉。

其次，由于FAB厂制定的设计规则中的禁止周期可能有漏报或者误报的情况，因此需要对设计规则做大量流片测试，以确定设计规则中制定的禁止周期是否符合工艺条件，这个过程会耗时耗力。

然后，设计工程师(Design House)根据检测后的设计规则进行版图设计。严格遵守设计规则可以极大地避免由于短路、短路造成的电路失效和容差以及寄生效应引起的性能劣化。版图在设计的过程中需要进行定期的检查，避免错误的积累而导致难以修改。

最后，将设计工程师画好的版图交由FAB厂测试，检测是否符合工艺要求，若符合，则制备成光刻掩模版，投入到生产中；若不符合，则再由设计工程师修改。

由上述描述可知，禁止周期的寻找需要经过长时间、繁琐的流片测试，并且还可能需要设计工程师进行多次返工修改才能符合工艺要求，因此传统制作流程既耗时又繁琐。

为解决上述技术问题，如图2所示，本发明在step4中插入新的步骤step x，该步骤孤立于上述图1中的step2、step3、step4。新方法是在FAB厂确定的设计规则基础上，在设计侧用光刻仿真手段寻找禁止周期特征及分布，以对设计规则中的禁止周图形进行校准并规避，缩短设计工程师画出的版图返回FAB厂的次数，从而节省集成电路制造成本，减少流片后的返工，帮助节省时间和人力。

下面对采用光刻仿真手段确定光刻工艺禁止周期的方法进行详细阐述。

图3为本发明根据一示例性实施例示出的一种光刻工艺禁止周期确定方法的实施例流程图，该光刻工艺禁止周期确定方法应用于计算机设备(如服务器)上，如图3所示，该光刻工艺禁止周期确定方法包括如下步骤：

步骤301：统计目标版图中所有特征图形具有的关键尺寸，所述关键尺寸包含多个。

其中，关键尺寸指的是版图中每层特征图形具有的线条宽度，在实际集成电路设计中，图形的线条宽度通常会有多个，因此会统计出多个关键尺寸。

步骤302：针对每个关键尺寸，根据该关键尺寸制作仿真测试图，利用多种光源参数对所述仿真测试图进行光刻仿真，以获得每种光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系。

其中，对于每个关键尺寸的特征图形，其存在的禁止周期均不同，因此需要分别对每个关键尺寸进行光刻仿真。

在一些实施例中，针对根据关键尺寸制作仿真测试图的过程，可以根据预设的待仿真周期范围的初始周期和所述关键尺寸确定图形之间的间隔，然后基于所述关键尺寸和图形之间的间隔制作仿真测试图。

其中，输入仿真软件的仿真测试图需要由待仿真周期范围中最小周期和要仿真的关键尺寸制作，在光刻技术节点中，版图中的图形大多为比较常规的线条-方形(L/S)图形，因此仿真中使用的仿真测试图为一维周期图形。

进一步地，在仿真中，周期等于图形之间的间隔与关键尺寸之和，单位均为nm，如图4所示的一维周期图形为垂直线条图形，周期为T，图形之间的间隔为P，每个图形的线条宽度为CD，假设关键尺寸CD＝18nm，初始周期T为36nm，那么图形的间隔P＝T-CD＝18nm。

需要说明的是，光源参数包括光源类型和光源半径，因此在一种光源类型下，可以通过改变光源半径得到多种光源条件，如表1所示，包括圆形(circle)光源下光源半径范围σ＝0.1～0.9，环形(Annular)光源的内半径范围σin＝0～0.8,外半径范围σout＝0.1～0.9

表1

进一步地，在每一种光源参数下，从待仿真周期范围的初始周期开始，仿真步长为1nm，仿真得到每一周期的归一化图像对数斜率(NILS)，因此可以得到归一化图像对数斜率与周期的对应关系，由对应关系便可绘制得到相应的NILS曲线。

举例来说，假设待仿真周期范围为从36nm(密集线条)到450nm(孤立线条)，当周期为36nm时，可以仿真得到一个NILS值，当周期为37nm时，可以仿真得到一个NILS值，以此类推，直到当周期为450nm时，可以仿真得到一个NILS值。如图5A为Circle光源且光源半径σ＝0.2下绘制得到的NILS曲线图，图5B为为Circle光源且光源半径σ＝0.3下绘制得到的NILS曲线图，图5C为Circle光源且光源半径σ＝0.4下绘制得到的NILS曲线图，图5D为Circle光源且光源半径σ＝0.5下绘制得到的NILS曲线图，图5E为Circle光源且光源半径σ＝0.6下绘制得到的NILS曲线图，图5F为Circle光源且光源半径σ＝0.8下绘制得到的NILS曲线图。

步骤303：基于每种光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系，确定该关键尺寸的特征图形的禁止周期。

在一些实施例中，可以针对每种光源参数，获取该光源参数对应的阈值，并基于该光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系，确定归一化图像对数斜率低于所述阈值对应的周期范围，然后基于每种光源参数对应的周期范围，确定该关键尺寸的特征图形的禁止周期。

其中，由于NILS阈值取决于工艺参数和技术，在没有阈值信息的情况下，很难确定每种情况下禁止周期出现在哪里，因此可以预先为每种光源参数设置一个NILS阈值，在归一化图像对数斜率与周期的对应关系中，归一化图像对数斜率低于NILS阈值对应的周期范围即为禁止周期范围。

进一步地，由上述图5A至图5F给出的NILS曲线示意图可以看出，即使采用同一光源类型，不同的光源半径仿真得到的NILS曲线也都不同，因此需要从不同的光源半径中选择一个结果较好的光源半径作为该关键尺寸在该光源类型下的最佳光源半径，并将这个最佳光源半径和光源类型对应的周期范围作为该关键尺寸的的特征图形使用该光源类型的禁止周期。

在一具体实施方式中，可以针对每个光源类型，获取属于该光源类型的周期范围，并从获取到的周期范围中选择范围最小的周期范围作为该关键尺寸的特征图形使用该光源类型的禁止周期。也就是说，范围最小的周期范围对应的光源半径为最佳光源半径。

如图6所示，关键尺寸CD＝18nm时，在圆形光源下，对应光源半径σ＝0.1至0.8的周期范围，其中，σ＝0.5的周期范围47nm～53nm最小，可以作为禁止周期的区间；关键尺寸CD＝20nm时，对应光源半径σ＝0.1至0.4的周期范围，其中σ＝0.1和σ＝0.3的周期范围73nm～85nm和77nm～89nm，可以作为禁止周期的区间。

至此，完成上述图3所示流程，通过采用光刻仿真手段，对于目标版图中特征图形具有的每个关键尺寸，均采用不同光源条件进行光刻仿真，以获得每种光源条件下的仿真结果，由于在不同光源条件下，每个关键尺寸的特征图形的仿真结果不同，因此不同光源条件的仿真结果可以对工艺工程师调参数起到理论指导作用，并且根据每种光源条件的仿真结果确定出的禁止周期具有理论依据，更加精确，从而本申请确定出的禁止周期既简单又可以缩短产品工艺的周期，对提升版图的精准度有很大的帮助。

图7为本发明根据一示例性实施例示出的一种光刻工艺禁止周期确定装置的实施例流程图，如图7所示，该光刻工艺禁止周期确定装置包括：

统计模块710，用于统计目标版图中所有特征图形具有的关键尺寸，所述关键尺寸包含多个；

仿真模块720，用于针对每个关键尺寸，根据该关键尺寸制作仿真测试图，利用多种光源参数对所述仿真测试图进行光刻仿真，以获得每种光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系；

周期确定模块730，用于基于每种光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系，确定该关键尺寸的特征图形的禁止周期。

在一可选实现方式中，所述仿真模块720，具体用于在根据该关键尺寸制作仿真测试图过程中，根据预设的待仿真周期范围的初始周期和所述关键尺寸确定图形之间的间隔；基于所述关键尺寸和图形之间的间隔制作仿真测试图。

在一可选实现方式中，所述仿真测试图为一维周期图形。

在一可选实现方式中，所述归一化图像对数斜率与周期的对应关系为所述待仿真周期范围中每个周期所对应的归一化图像对数斜率；其中，每个周期的取值步长为1nm。

在一可选实现方式中，所述周期确定模块730，具体用于针对每种光源参数，获取该光源参数对应的阈值，基于该光源参数对应的归一化图像对数斜率与周期的对应关系，确定归一化图像对数斜率低于所述阈值对应的周期范围；基于每种光源参数对应的周期范围，确定该关键尺寸的特征图形的禁止周期。

在一可选实现方式中，所述光源参数包括光源类型和光源半径，所述周期确定模块730，具体用于在基于每种光源参数对应的周期范围，确定该关键尺寸的特征图形的禁止周期过程中，针对每个光源类型，获取属于该光源类型的周期范围，并从获取到的周期范围中选择范围最小的周期范围作为该关键尺寸的特征图形使用该光源类型的禁止周期。

本发明还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述图3所述方法的步骤。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

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，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。