[发明专利]曝光辅助图形的优化方法

说明书

本发明公开了一种曝光辅助图形的优化方法，包括收集工艺窗口数据，建立工艺窗口OPC模型；收集SRAF参数的安全范围；设计周期渐变测试图形；基于简单规则和基于模型分别添加SRAF；得到工艺波动带宽值，并对该测试图形进行周期划分；对该测试图形的各周期区间设定工艺波动带宽上限值；分别优化各周期区间的曝光辅助图形SRAF参数；实现曝光辅助图形的规则优化。本发明能高效快捷地实现曝光辅助图形添加规则的优化，减少运算量，运行时间可以比基于模型的方式减少近60％。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种曝光辅助图形的优化方法。

背景技术

半导体产业的飞速发展，主要得益于微电子技术的微细加工技术的进步，而光刻技术是芯片制备中最关键的制造技术之一。由于光学光刻技术的不断创新，它一再突破人们预期的光学曝光极限，使之成为当前曝光的主流技术。

光刻系统主要包括照明系统(光源)、掩模、投影系统及晶片四部分。光入射到掩模上发生衍射，衍射光进入投影系统后在晶圆上干涉成像，再经过显影和蚀刻处理后，就将图形转移到晶圆上。

掩模上的结构比较复杂，按照在各方向上的周期性，掩模可以分成一维、二维图形。一维图形仅在一个方向上具有周期性，比较简单，常见的线条/空间(Line/Space)结构就是一维图形。二维图形在两个方向上都具有周期性，是一些较复杂的几何图形，与实际器件结构更为接近。接触孔(Contact Hole)、L图形、拼接图形及H图形都是二维结构。另外，按照图形密度又可以分为密集图形、半密集图形和孤立图形三类。

为了改善半密集、孤立结构的焦深，需要添加一些辅助线条。辅助线条(衬线)主要是利用在掩模上添加亚分辨辅助线条(Sub-Resolution Assist Feature，SRAF)改变其空间像的光场分布，使孤立结构的空间像能和密集结构的空间像具有相同的宽度，以达到校正邻近效应的目的。

这些亚分辨辅助线条包括各种衬线和散射条。衬线和散射条的宽度及其与主特征图形的距离较为重要，需要根据具体情况进行优化，以期通过散射条影响位相频谱的变化实现对空间像的轮廓调节。这些散射条或衬线通过改善图形频谱中各种频率成分的能量和位相分布，有效地调整空间像的光强分布，而不会在抗蚀剂上形成图形，能起到改善线宽偏差，强化边角轮廓和增加曝光焦深的作用。

然而，随着节点的减小，图形尺寸不断接近光刻机台的能力极限，工艺窗口越来越小，此时曝光辅助图形的参数选择、位置放置，也变得越来越重要，传统的简单规则式SRAF(simple rule-based SRAF)已经不能满足严苛的工艺窗口要求。

传统的SRAF添加规则的制定方法步骤如图1所示，出版SRAF参数分批的测试光罩，在选定的光刻条件下曝光FEM(Focus Exposure Matrix，聚焦曝光阵列)实验片，量测不同SRAF参数下测试图形的FEM数据，根据工艺窗口的大小来选定SRAF的最佳参数。但SRAF主要参数包括SRAF宽度、SRAF到主图形的距离、SRAF之间的间隔，并且要同时考虑SRAF添加的安全性，因此要实现众多周期下SRAF参数的优化，需要测量的数据量将非常庞大，需要耗费大量的时间、人力及机台资源。

为了使曝光辅助图形能满足更先进工艺的要求，已有通过基于模型的SRAF(Model-based SRAF)来产生和放置SRAF的方法，但是其SRAF添加过程的运算量会明显增加，脚本运行时间比规则式曝光辅助图形(Rule-based SRAF)增加近50％，而且SRAF图形形状错综复杂，掩膜(Mask)制作及SRAF安全性的验证成本及难度也会增加。

美国专利申请US 11/757,805和US 60/935,713公开了一种用于实施基于模型的光刻引导的布局设计的方法，虽然在一定程度上可以改善、满足更先进的工艺要求，但仍无法解决上述技术问题。

发明内容