阅读说明：本技术 一种优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法 (Method for optimizing exposure auxiliary graph in optical proximity effect correction ) 是由 付欣欣 于世瑞 于 2020-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种优化OPC中曝光辅助图形的方法,主要包括：生成光阻模型,在待优化的曝光图形中增加曝光辅助图形,并对比增加前后的曝光图形的中心光强极值、对比度和曝光关键尺寸；若满足条件,则对比曝光辅助图形的中心光强极值和曝光图形的成像阈值,若满足条件,则输出曝光辅助图形的设置规则。通过对比增加曝光辅助图形前后的曝光图形的中心光强极值、对比度和曝光关键尺寸可以筛选出对曝光图形曝光有益的曝光辅助图形的设置规则；对比曝光辅助图形的中心光强极值和曝光图形的成像阈值可以确保曝光辅助图形不会成像。通过简单的计算就可以将符合要求的曝光辅助图形规则提取出来,解决了现有技术中曝光辅助图形规则不易提取且计算量大的问题。(The invention provides a method for optimizing exposure auxiliary graphics in OPC, which mainly comprises the following steps: generating a light resistance model, adding an exposure auxiliary graph in an exposure graph to be optimized, and comparing a central light intensity extreme value, a contrast and an exposure key size of the exposure graph before and after the addition; if the condition is met, comparing the central light intensity extreme value of the exposure auxiliary graph with the imaging threshold value of the exposure graph, and if the condition is met, outputting the setting rule of the exposure auxiliary graph. The setting rule of the exposure auxiliary graph beneficial to exposure of the exposure graph can be screened out by comparing the central light intensity extreme value, the contrast and the exposure key size of the exposure graph before and after the exposure auxiliary graph is increased; comparing the central light intensity extreme of the exposure auxiliary pattern with the imaging threshold of the exposure pattern can ensure that the exposure auxiliary pattern is not imaged. The exposure auxiliary graph rule meeting the requirements can be extracted through simple calculation, and the problems that the exposure auxiliary graph rule is difficult to extract and the calculated amount is large in the prior art are solved.)

一种优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种优化光学邻近效应修正(OpticalProximity Correction，OPC)中曝光辅助图形(Sub-resolution Assist Feature，SRAF)的方法。

背景技术

随着半导体行业的发展，人们对芯片的性能与能耗要求越来越苛刻，要想获得更小面积、更高性能以及更低能耗的芯片，就需要进一步减小芯片上各图形大小及各图形之间的间距，间距的降低会导致版图上的某些图形之间的设计距离小于光波长度。因此需要在版图刻印在掩模版上之前对版图进行修正，防止在光刻过程中产生光学邻近效应(Optical Proximity Effect，OPE)，避免刻印在芯片上的图形与设计不一致而产生图形失真。

为了避免光学邻近效应而对版图进行修正的技术为光学邻近修正(OpticalProximity Correction，OPC)技术，其原理是对提前对衍射导致的曝光线宽偏差进行补偿，对版图进行优化和设计。曝光辅助图形(Sub-resolutionAssist Feature，SRAF)是一种被较多采用的OPC方式。SRAF技术通过在版图的主图形附近添加曝光辅助图形，使得光刻图形和稀疏图形也具有密集图形的特性，从而改善光强分布，提高提高曝光窗口。由于曝光辅助图形的线宽较小，曝光辅助图形处衍射光线的光强值小于基底(如硅片)上的光刻胶感光阈值，所以曝光辅助图形不能成像，在版图中添加曝光辅助图形后，可以在基底上形成原有线条的图形。

目前，添加曝光辅助图形(SRAF)方法主要分为基于规则和模型仿真两种。基于规则是利用脚本设定SRAF的主要参数，包括SRAF宽度、SRAF离曝光图形的距离、SRAF数量、SRAF到SRAF距离等，该方法简单易行，但是SRAF规则固定，需要大量晶圆数据对SRAF规则进行筛选。模型仿真是利用反向光刻技术，针对曝光图形添加自由结构(free-form)的SRAF，该方法很难提取SRAF的特定规则，并且计算量大，只能针对小版图进行SRAF仿真，无法实现完全版图的仿真。

在光刻工艺开发过程中，特别是初期，急需一种快速提取SRAF规则的技术，并确保SRAF对曝光工艺有所改善，节约开发周期。另外，在优化SRAF规则中也需要加入判定规则的惩罚项，用以判定SRAF的曝光情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化OPC中曝光辅助图形的方法，以至少解决现有OPC中添加曝光辅助图形时规则不易提取且计算量大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法，包括：

步骤一，根据光刻条件建立光学邻近效应修正的光学模型，利用所述光学模型和锚点图形获取所述待优化的曝光图形的成像阈值T，并生成光阻模型；

步骤二，对所述光阻模型进行仿真，计算得到所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₀、对比度C₀和曝光关键尺寸CD₀；

步骤三，在所述待优化的曝光图形中增加曝光辅助图形，对加入曝光辅助图形后的所述光阻模型再次进行仿真，计算得到加入曝光辅助图形后所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₁、对比度C₁和曝光关键尺寸CD₁；

步骤四，对增加曝光辅助图形前后的所述待优化的曝光图形的所述中心光强极值、所述对比度和所述曝光关键尺寸进行对比，判断是否满足I₁＞1₀且C₁＞C₀且CD₁＞CD₀，若是，则改变所述光阻模型的成像面的位置，计算所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1；若否，则改变所述曝光辅助图形的设置规则，并重复步骤三至步骤四；

步骤五，对所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1和所述待优化的曝光图形的成像阈值T进行对比，判断是否满足I_S1＜T，若是，则输出所述曝光辅助图形的规则；若否，则改变所述曝光辅助图形的设置规则，并重复步骤三至步骤五。

可选的，在所述的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法中，所述光刻条件包括曝光光源参数、光阻膜层厚度和镜头的数值孔径。

可选的，在所述的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法中，所述曝光光源参数包括光源波长和光源极化方向。

可选的，在所述的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法中，所述成像阈值T根据所述待优化的曝光图形的光强分布和曝光尺寸获得。

可选的，在所述的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法中，所述对比度的计算方法为：对比度＝(光强的最大值-光强的最小值)/(光强的最大值+光强的最小值)。

可选的，在所述的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法中，在所述步骤三之前，所述光学邻近效应修正中曝光辅助图形的建立方法还包括：生成不同设置规则的所述曝光辅助图形。

可选的，在所述的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法中，所述曝光辅助图形的设置规则包括：所述曝光辅助图形的宽度、所述曝光辅助图形距所述待优化的曝光图形的距离和所述曝光辅助图形之间的距离。

可选的，在所述的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法中，所述改变所述光学模型的成像面的方法包括：改变所述成像面的位置至预设位置，并调整仿真曝光计量为原始曝光计量的预设倍数。

可选的，在所述的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法中，所述预设位置为所述待优化的曝光图形的表面。

可选的，在所述的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法中，所述预设倍数为1.08～1.2倍。

本发明提供的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法，主要包括：根据光刻条件建立光学邻近效应修正的光学模型，利用所述光学模型和锚点图形获取所述待优化的曝光图形的成像阈值T，并生成光阻模型；对光阻模型进行仿真，计算得到待优化的曝光图形的中心光强极值I₀、对比度C₀和曝光关键尺寸CD₀；然后，在待优化的曝光图形中增加曝光辅助图形，对加入曝光辅助图形后的所述光阻模型再次进行仿真，计算得到加入曝光辅助图形后所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₁、对比度C₁和曝光关键尺寸CD₁；对增加曝光辅助图形前后的所述待优化的曝光图形的所述中心光强极值、所述对比度和所述曝光关键尺寸进行对比：若I₁＞1₀且C₁＞C₀且CD₁＞CD₀，则改变所述光阻模型的成像面的位置，计算所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1；对所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1和所述待优化的曝光图形的成像阈值T进行对比，若I_S1＜T，则输出所述曝光辅助图形的设置规则。通过对比增加曝光辅助图形前后的待优化的曝光图形的中心光强极值、对比度和曝光关键尺寸可以筛选出对待优化的曝光图形曝光有益的曝光辅助图形的规则；通过对比曝光辅助图形的中心光强极值和待优化的曝光图形的成像阈值可以确保曝光辅助图形不会成像。如此一来，通过简单的计算就可以将符合要求的曝光辅助图形的设置规则提取出来，解决了现有技术中曝光辅助图形的设置规则不易提取且计算量大的问题。

附图说明

图1为本实施例提供的OPC中曝光辅助图形的建立方法的流程示意图；

图2为本实施例提供的锚点图形的光强分布曲线；

图3为本实施例提供的待优化的曝光图形***曝光辅助图形的结构示意图；

图4为本实施例提供的***曝光辅助图形后待优化的曝光图形的光强极值的分布曲线；

图5为本实施例提供的***曝光辅助图形后待优化的曝光图形的对比度的分布曲线；

图6为本实施例提供的***曝光辅助图形后待优化的曝光图形的曝光关键尺寸的柱状图；

其中，各附图标记说明如下：

10-待优化的曝光图形；20-曝光辅助图形；

W-曝光辅助图形的宽度；S1-曝光辅助图形距待优化的曝光图形的距离；S2-曝光辅助图形之间的距离。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

需要说明的是，本发明所述的锚点图形是用于设定光刻条件的图形，一般为dense结构；本发明所述的待优化的曝光图形即为表征光刻工艺条件的定点图形，通常为孤立的ISO图形，可以后续***曝光辅助图形来调整其曝光效果。

本实施例提供一种优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法，如图1所示，所述优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法包括：

步骤一，根据光刻条件建立光学邻近效应修正的光学模型，利用所述光学模型和锚点图形获取所述待优化的曝光图形的成像阈值T，并生成光阻模型；

步骤二，对所述光阻模型进行仿真，计算得到所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₀、对比度C₀和曝光关键尺寸CD₀；

步骤三，在所述待优化的曝光图形中增加曝光辅助图形，对加入曝光辅助图形后的所述光阻模型再次进行仿真，计算得到加入曝光辅助图形后所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₁、对比度C₁和曝光关键尺寸CD₁；

步骤四，对增加曝光辅助图形前后的所述待优化的曝光图形的所述中心光强极值、所述对比度和所述曝光关键尺寸进行对比，判断是否满足I₁＞1₀且C₁＞C₀且CD₁＞CD₀，若是，则改变所述光阻模型的成像面的位置，计算所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1；若否，则优化所述曝光辅助图形的规则，并重复步骤三至步骤四；

步骤五，对所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1和所述待优化的曝光图形的成像阈值T进行对比，判断是否满足I_S1＜T，若是，则输出所述曝光辅助图形的规则；若否，则优化所述曝光辅助图形的规则，并重复步骤三至步骤五。

本实施例提供的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法，通过对比增加曝光辅助图形前后的所述待优化的曝光图形的中心光强极值、对比度和曝光关键尺寸可以筛选出对所述待优化的曝光图形曝光有益的所述曝光辅助图形的规则；通过对比所述曝光辅助图形的中心光强极值和所述待优化的曝光图形的成像阈值可以确保所述曝光辅助图形不会成像。如此一来，通过简单的计算就可以将符合要求的曝光辅助图形规则提取出来，解决了现有技术中曝光辅助图形规则不易提取且计算量大的问题。

以下，以一具体实施例对本发明提供的优化光学邻近效应修正中曝光辅助图形的方法进行说明。在本实施例中，所述待优化的曝光图形为65nm的孤立图形。

首先，根据光刻条件建立光学邻近效应修正的光学模型。所述光刻条件包括但不限于曝光光源参数、光阻膜层厚度和镜头的数值孔径，具体的，所述曝光光源参数包括光源波长和光源极化方向等。

然后，利用所述光学模型和锚点图形获取所述待优化的曝光图形的成像阈值T。通常，所述待优化的曝光图形的成像阈值T可以通过所述待优化的曝光图形的光强分布曲线和曝光尺寸来获得。在本实施例中，如图2所示，所述待优化的曝光图形的成像阈值T为0.1295。

接下来，利用所述光学模型和所述待优化的曝光图形生成待仿真模拟的光阻模型，之后就可以利用该光阻模型进行仿真计算以得到优化后符合要求的曝光辅助图形的规则。其中，符合要求指的是在进行光刻曝光时，曝光辅助图形既能够对待优化的曝光图形的曝光有益，又不会在曝光过程中成像。

对所述光阻模型进行仿真，计算得到所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₀、对比度C₀和曝光关键尺寸CD₀。此时，所述待优化的曝光图形中还未加入曝光辅助图形，因此，此时的所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₀、对比度C₀和曝光关键尺寸CD₀可以被看作为原始值。在本实施例中，所述待优化的曝光图形的原始中心光强极值I₀为0.156、原始对比度C₀为0.73，以及原始曝光关键尺寸CD₀为35.5nm。

然后，在所述待优化的曝光图形中增加曝光辅助图形，对加入曝光辅助图形后的所述光阻模型再次进行仿真，计算得到加入曝光辅助图形后所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₁、对比度C₁和曝光关键尺寸CD₁。

其中，对比度C的计算方法为：对比度＝(光强的最大值-光强的最小值)/(光强的最大值+光强的最小值)。

通常，会在加入曝光辅助图形之前，先生成一系列具有不同设置规则的曝光辅助图形，以便后续在仿真模拟时直接调用相关设置规则的曝光辅助图形。这里所述的曝光辅助图形的设置规则包括：所述曝光辅助图形20的宽度W、所述曝光辅助图形20距所述待优化的曝光图形10的距离S1和所述曝光辅助图形20之间的距离S2。

在本实施例中，参见图3和下表1，生成了12种具有不同设置规则的曝光辅助图形：

编号	W/nm	S1/nm	S2/nm	SRAF规则代码
					1	30	50	40	30_50_40
2	30	60	50	30_60_50
					3	30	70	60	30_70_60
4	30	80	70	30_80_70
					5	30	90	80	30_90_80
6	30	100	90	30_100_90
					7	30	110	100	30_110_100
8	30	120	110	30_120_110
					9	30	130	120	30_130_120
10	30	140	130	30_140_130
					11	30	150	140	30_150_140
12	30	160	150	30_160_150

表1.

之后，对增加曝光辅助图形前后的所述待优化的曝光图形的所述中心光强极值、所述对比度和所述曝光关键尺寸进行对比，判断是否满足I₁＞1₀且C₁＞C₀且CD₁＞CD₀，若是，则改变所述光阻模型的成像面的位置，计算所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1；若否，则改变所述曝光辅助图形的设置规则，并重复上述步骤，重新进行仿真模拟。

通过对增加曝光辅助图形前后的所述待优化的曝光图形的所述中心光强极值、所述对比度和所述曝光关键尺寸进行对比，可以筛选出增加曝光辅助图形对待优化的曝光图形的曝光有益的设置规则，也就是说，筛选出能够提高待优化的曝光图形的光强极值、对比度和曝光关键尺寸的曝光辅助图形的设置规则。

由于通常情况下，曝光图形的工艺窗口与其光强对比度、光强极值呈正相关性，也就是说，***曝光辅助图形应当能够有效提高待优化的曝光图形的工艺窗口，且能够通过优化曝光辅助图形的设置规则使工艺窗口最大化。

图4和图5分别给出了本实施例在加入表1中不同设置规则曝光辅助图形时，所述待优化的曝光图形的光强极值的分布曲线和对比度的分布曲线。其中虚线表示未增加曝光辅助图形时所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₀(0.156)和对比度C₀(0.73)。

通过图4和图5可以发现在加入曝光辅助图形后，所述待优化的曝光图形的光强极值和对比度均有所提高：当曝光辅助图形距待优化的曝光图形的距离S1小于110nm，曝光辅助图形之间的距离S2小于100nm时，曝光辅助图形对于待优化的曝光图形的光强极值的增强效果尤为明显；在S1为70～80nm、S2为60～70nm时，光强极值I₁最大，为0.235，相较于不加曝光辅助图形时I₀(0.156)提高了约50％；当曝光辅助图形距待优化的曝光图形的距离S1大于50nm，曝光辅助图形之间的距离S2大于40nm时，曝光辅助图形对于待优化的曝光图形的对比度的增强效果尤为明显；在S1为80～90nm、S2为70～80nm时，对比度C₁最大，为0.846，相较于不加曝光辅助图形时C₀(0.73)也有所增强。

图6给出了本实施例在加入表1中不同设置规则曝光辅助图形时，所述待优化的曝光图形的曝光关键尺寸的柱状图。未加入曝光辅助图形时，所述待优化的曝光图形的曝光关键尺寸CD₀为35.5。通过图6可以发现，在加入曝光辅助图形后，曝光关键尺寸均有所增加，且当曝光辅助图形距待优化的曝光图形的距离S1小于120nm，曝光辅助图形之间的距离S2小于110nm时，曝光关键尺寸的增益尤为明显。

通过对图4、图5和图6中的数据进行筛选，可以得到本实施例优化后，能够增强待优化的曝光图形的曝光效果的曝光辅助图形的设置规则为：曝光辅助图形的宽度W为30nm、曝光辅助图形距待优化的曝光图形的距离S1的范围为60～110nm，以及曝光辅助图形之间的距离S2的范围为50～100nm。

接着，改变所述光阻模型的成像面的位置，计算所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1。其中，改变所述光学模型的成像面的方法包括：改变所述成像面的位置至预设位置，并调整仿真曝光计量为原始曝光计量的预设倍数。一般而言，调整后的曝光计量应当大于原始曝光计量，以确认曝光辅助图形在过度曝光后也不会成像。通常，调整仿真曝光计量为原始曝光计量的1.08～1.2倍。在本实施例中，改变所述成像面的位置至所述待优化的曝光图形的表面，并调整仿真曝光计量为原始曝光计量的1.1倍，即将所述成像面的位置调整至所述待优化的曝光图形的表面，并增加仿真曝光计量10％，这样能够更好的判断曝光辅助图形在光刻曝光过程中是否会显影，以避免在曝光时形成缺陷颗粒。

在得到所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1后，将所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1和所述待优化的曝光图形的成像阈值T进行对比，判断是否满足I_S1＜T，若是，则输出所述曝光辅助图形的设置规则；若否，则改变所述曝光辅助图形的设置规则，并重复上述步骤，重新进行仿真模拟。

通过将所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1和所述待优化的曝光图形的成像阈值T进行对比，可以确保在筛选出的曝光辅助图形的规则下，所述曝光辅助图形不会成像。由于曝光计量有所提高，还可以保证在过曝光的情况下，所述曝光辅助图形也不会成像。

在本实施例中，12种曝光辅助图形的规则中只有曝光辅助图形距待优化的曝光图形的距离S1为50nm和60nm时，I_S1＞T，即曝光辅助图形会成像，因此不符合规则选择的要求。通过上述优化OPC中曝光辅助图形的方法，参照图4至图6，筛选出的最优设置规则为：曝光辅助图形的宽度W为30nm、曝光辅助图形距待优化的曝光图形的距离S1为80nm，以及曝光辅助图形之间的距离S2为70nm。

利用本实施例提供的优化OPC中曝光辅助图形的方法，不需要过多的计算，也无需大量的晶圆数据就可以快速提取曝光辅助图形的设置规则，解决了现有OPC中添加曝光辅助图形时规则不易提取且计算量大的问题。

综上所述，本实施例提供的优化OPC中曝光辅助图形的方法，包括：根据光刻条件建立光学邻近效应修正的光学模型，根据锚点图形设定待优化的曝光图形的成像阈值T，利用光学模型和待优化的曝光图形生成光阻模型；对光阻模型进行仿真，计算得到待优化的曝光图形的中心光强极值I₀、对比度C₀和曝光关键尺寸CD₀；然后，在待优化的曝光图形中增加曝光辅助图形，对加入曝光辅助图形后的所述光阻模型再次进行仿真，计算得到加入曝光辅助图形后所述待优化的曝光图形的中心光强极值I₁、对比度C₁和曝光关键尺寸CD₁；对增加曝光辅助图形前后的所述待优化的曝光图形的所述中心光强极值、所述对比度和所述曝光关键尺寸进行对比：若I₁＞1₀且C₁＞C₀且CD₁＞CD₀，则改变所述光阻模型的成像面的位置，计算所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1；对所述曝光辅助图形的中心光强极值I_S1和所述待优化的曝光图形的成像阈值T进行对比，若I_S1＜T，则输出所述曝光辅助图形的设置规则。通过对比增加曝光辅助图形前后的待优化的曝光图形的中心光强极值、对比度和曝光关键尺寸可以筛选出对待优化的曝光图形曝光有益的曝光辅助图形的规则；通过对比曝光辅助图形的中心光强极值和待优化的曝光图形的成像阈值可以确保曝光辅助图形不会成像。如此一来，通过简单的计算就可以将符合要求的曝光辅助图形的设置规则提取出来，解决了现有技术中曝光辅助图形的设置规则不易提取且计算量大的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。