一种采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法
【专利摘要】本发明一种采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，具体过程为：建立EBOPC数据库和PBOPC数据库；将待优化的掩模图形分割成若干子掩模图形；确定每个子掩模图形中的观测点；为各观测点分配子区域；在各观测点周围区域内进行采样取点；计算每个观测点与其周围掩模图形的平均距离；采用核回归技术生成OPC回归结果；将所有子掩模图形对应的OPC回归结果拼接为对应于整体掩模图形的OPC回归结果；对整体掩模图形的OPC回归结果进行后处理，获得最终的OPC优化结果。本发明利用核回归技术，有效提高了传统PBOPC的运算效率。
【专利说明】—种采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，属于光刻分辨率增强【技术领域】。
【背景技术】
[0002]当前的大规模集成电路普遍采用光刻系统进行制造。目前主流的光刻系统是193nm的ArF深紫外光刻系统，随着光刻技术节点进入亚波长和深亚波长范围，光的干涉和衍射现象更加显著，极大的影响了光刻系统的成像质量。为此光刻系统必须采用分辨率增强技术，用以提高成像质量。光学邻近效应校正技术(optical proximity correction,简称0PC)是一种重要的光刻分辨率增强技术。OPC技术主要分为两大类:基于规则的OPC技术(Rule-based 0PC，简称 RB0PC)和基于模型的 OPC 技术(Model-based 0PC，简称 MB0PC)。RBOPC技术根据预先制定的规则对线条位置、线宽、线头等掩模局部图形进行修正。RBOPC所依据的规则需根据工程经验制定或者根据实验和仿真拟合得出。虽然RBOPC运算效率较高，但仅能对局部的光学邻近效应进行补偿，无法得到掩模优化问题的全局最优解，限制了RBOPC技术在提高光刻系统分辨率方面的能力，一般用于180nm或150nm以上技术节点。
[0003]与RBOPC不同，MBOPC技术基于光刻系统成像过程的物理模型或数学模型，对OPC问题进行数学建模，将OPC问题转化为数学优化问题。MBOPC技术采用数学优化算法解决上述优化问题，修正掩模图形，从而达到提高光刻系统分辨率和图形保真度的目的。根据优化过程中掩模分割方式的不同，MBOPC又可分为基于边缘的OPC(Edge-based 0PC，简称EB0PC)和基于像素的OPC (Pixel-based 0PC,简称PB0PC)。EBOPC将掩模边缘分割为若干区段，循环优化各个区段的位置。而PBOPC首先将掩模分割为若干像素，之后通过优化每个像素点的透过率，对掩模整体进行优化。与EBOPC相比，PBOPC具有更高的优化自由度，且能够在掩模主体图形周围产生必要的辅助图形，更有利于提高光刻系统的成像分辨率和图形保真度。因此PBOPC常用于对掩模关键部位(Hotspot)进行精细修正，并受到了国内外相关学者和研究人员的广泛研究。
[0004]随着光刻技术节点的不断延伸，掩模尺寸不断扩大，掩模图形密度也不断提高，因此PBOPC的仿真数据量大幅上升。如何有效提高优化效率成为了 PBOPC方法研发的重点问题之一。另一方面，掩模的制造过程是整个集成电路制造流程的重要环节，因而掩模的可制造性为目前学术界及工业界所关注。本文中的掩模可制造性指掩模的制造成本。在给定OPC优化结果的基础上，掩模图形被分割成若干互不重叠的梯形。之后，可变形状光束(Variable Shaped Beam,简称VSB)掩模刻写机利用电子束将这些梯形逐一刻录在掩模板上。因此在掩模分割图形中，梯形数目越少，掩模的刻录时间越短，成本也越低。由于PBOPC对掩模图形中的所有像素进行优化，并在掩模主体图形周围增加辅助图形，因此极大的增加了优化后掩模图形的复杂度和掩模分割图形中的梯形总数，从而大幅增加了掩模的制造成本。与此相比，EBOPC只是对掩模图形边缘的各个区段进行移动，EBOPC掩模分割图形中的梯形总数较少，掩模制造成本也较低。[0005]综上所述，PBOPC对光学邻近效应具有更高的补偿精度，但其运算效率较低，且优化后的掩模具有较高的复杂度。因此如何针对大面积掩模图形有效提高PBOPC算法的运算效率，并在确保光刻系统成像性能的同时有效提高优化掩模的可制造性是目前OPC方法研究中的热点问题之一。
[0006]相关文献(A.Gu and A.Zakhor,.1EEE Trans.SemiconductorManufacturing21 (2)，263-271 (2008))提出了一种采用线性回归技术提高EBOPC运算效率的方法。但是以上方法所采用的线性回归技术仅适用于维度较低的EBOPC优化问题，不适用于PBOPC优化问题中。同时上述方法仅考虑了如何提高EBOPC算法的速度，而没有考虑如何进一步提高掩模的可制造性。因此现有方法无法更加有效的提高PBOPC方法的运算效率及其优化后掩模的可制造性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法。该方法能够有效的提高PBOPC算法的运算效率，并在确保光刻系统成像性能的同时有效提高优化掩模的可制造性。
[0008]实现本发明的技术方案如下:
[0009]一种采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，具体步骤为:
[0010]步骤101、建立EBOPC数据库和PBOPC数据库；
[0011]步骤102、将待优化的掩模图形分割成若干子掩模图形，相邻所述子掩模图形之间
具有宽度为wOTOTlap的重叠区域；
[0012]步骤103、分别确定步骤102中的每个子掩模图形中的观测点，并将确定的观测点记为0k，其中子掩模图形中的观测点包括凸角顶点、凹角顶点和掩模图形边缘上的观测点；
[0013]步骤104、为步骤103中的每一个观测点Ok分配一个子区域Mapk，每一个子区域中仅包含一个观测点；
[0014]步骤105、对于每一个观测点0k，在其周围区域内进行采样取点，并将每个采样点对应像素值按顺序排列为一个向量g ElTvxl，其中，歷_表示NXl的实数向量空间，N为针对每个观测点的采样点个数；
[0015]步骤106、计算每个观测点Ok与其周围掩模图形的平均距离式；若dk > threshold则在步骤107中采用PBOPC数据库进行核回归，否则在步骤107中采用EBOPC数据库进行核回归，threshold表示预定的阈值。threshold越大则回归后的掩模图形越简单,反之回归后的掩模图形越复杂。
[0016]步骤107、针对每个观测点0k，采用核回归技术，根据所述向量焉从步骤106所选定的数据库中选择先验OPC优化结果进行加权平均，生成对应于观测点Ok的OPC回归结果，并将观测点Ok的OPC回归结果填充到对应的子区域Mapk中，从而针对每一个子掩模图形拼接成一个OPC回归结果；
[0017]步骤108、在每一个子掩模图形对应的OPC回归结果中，去掉其外围宽度为Wtjveriap的边缘区域，并将所有子掩模图形对应的OPC回归结果拼接为对应于整体掩模图形的OPC回归结果；
[0018]步骤109、对步骤108中获得的整体掩模图形的OPC回归结果进行后处理，并将最终获得的OPC图形作为最终的OPC优化结果。
[0019]本发明所述步骤101中建立EBOPC数据库和PBOPC数据库的具体步骤为:
[0020]步骤201、从全芯片掩模中选取区域作为训练掩模图形；
[0021]步骤202、对训练掩模图形进行OPC优化，分别获得其对应的PBOPC优化图形和EBOPC优化图形；
[0022]步骤203、寻找该训练掩模图形内的观测点，并将寻找到的观测点记为Oi,其中训练掩模图形内的观测点包括凸角顶点、凹角顶点和训练掩模图形边缘上的观测点；
[0023]步骤204、对于每一个观测点Oi，在其周围区域内进行采样取点，并将每个采样点对应像素值按顺序排列为一个向量為e Mam，其中N为针对每个观测点的采样点个数；
[0024]步骤205、以训练掩模图形上的每一个观测点Oi为中心，在训练掩模图形所对应的EBOPC优化图形中截取大小为MXM的图形，记为.1f，在训练掩模图形所对应的PBOPC优化图形中截取大小为MXM的图形,记为
[0025]步骤206、针对训练掩模上的每一个观测点，建立向量焉与^,?的一一对应关系(x?yfB)，存入EBOPC数据库中，实现EBOPC数据库的建立；建立向量焉与^广的一一对应关系(χ,,ν)，存入PBOPC数据库中，实现PBOPC数据库的建立。
[0026]本发明所述步骤104中给每一个观测点Ok分配一个子区域Mapk的具体步骤为:
[0027]步骤301、为每个凸角顶点、凹角顶点和边缘观测点分配一个以该观测点为中心，CD为边长的正方形初始子区域，其中CD为晶片处目标电路图形中的最小线宽；
[0028]步骤302、针对每个边缘观测点，沿所述边缘观测点所处边缘，以相同的扩展速度分别向两侧扩展其对应的正方形初始子区域的长度(且两侧为沿所述边缘方向)，直至该子区域与其他观测点的子区域相遇，其中保持边缘观测点对应的子区域的宽度为CD ；
[0029]步骤303、针对每个凸角顶点、凹角顶点和边缘观测点，以相同的扩展速度向周围所有方向扩展其对应的子区域，直至该子区域与其它观测点的子区域相遇，或扩展的距离到达了预定的上限值。
[0030]本发明所述步骤105和步骤204中对于每一个观测点Ok或Oi，在其周围区域内进行采样取点的具体过程为:
[0031]步骤401、以观测点Ok或Oi为中心，建立以cX a jnm为半径的多个同心圆，所述多个同心圆中最大的圆的直径大于该光刻系统的光学邻近效应距离，其中c和α为预先设定的参量，j = 1,2,3-' ；
[0032]步骤402、在观测点Ok或Oi处取I个采样点，在以Ok或Oi为圆心的每个同心圆上取8个采样点，此8个采样点和Ok或Oi的连线与χ轴夹角分别为0°、45°、90°、135°、180。,225° ,270° 和 315。；
[0033]步骤403、将每一个采样点的值按照从圆心向外的顺序依次排列为一个向量豕或爲，其中采样点的值即为被采样图形在采样点处的像素值。
[0034]本发明所述步骤106中计算每个观测点Ok与其周围掩模图形的平均距离疋+的具体步骤为:
[0035]步骤501、以每个观测点Ok为起点，分别向与χ轴夹角为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°的8个方向搜索与Ok距离最近的子掩模图形，设此8个方向上的距离值分别为dpi = 1,2,...8;
[0036]步骤502、若某方向在Ok所在掩模图形内(包括边缘重合)，则令该方向对应的距离Cli = 0，若在某方向上搜索不到其它掩模图形，则令该方向对应的距离Cli等于该光刻系统的光学邻近效应距离；
[0037]步骤503、计算对应于Ok的平均距离
【权利要求】
1.一种采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，其特征在于，具体步骤为: 步骤101、建立EBOPC数据库和PBOPC数据库； 步骤102、将待优化的掩模图形分割成若干子掩模图形，相邻所述子掩模图形之间具有
Woverlap 的重叠区域； 步骤103、分别确定步骤102中的每个子掩模图形中的观测点，并将确定的观测点记为0k，其中子掩模图形中的观测点包括凸角顶点、凹角顶点和掩模图形边缘上的观测点； 步骤104、为步骤103中的每一个观测点Ok分配一个子区域Mapk,每一个子区域中仅包含一个观测点； 步骤105、对于每一个观测点0k，在其周围区域内进行采样取点，并将每个采样点对应像素值按顺序排列为一个向量乓； 步骤106、计算每个观测点Ok与其周围掩模图形的平均距离dk若 dk > thresho则在步骤107中采用PBOPC数据库进行核回归，否则在步骤107中采用EBOPC数据库进行核回归，其中符号threshold表示预定的阈值； 步骤107、针对每个观测点0k，采用核回归技术，根据所述向量尤从步骤106所选定的数据库中选择先验OPC优化结果进行加权平均，生成对应于观测点Ok的OPC回归结果，并将观测点Ok的OPC回归结果填充到对应的子区域Mapk中，从而针对每一个子掩模图形拼接成一个OPC回归结果； 步骤108、在每一个子掩模图形对应的OPC回归结果中，去掉其外围宽度为Wtjveriap的边缘区域，并将所有子掩模图形对应的OPC回归结果拼接为对应于整体掩模图形的OPC回归结果; 步骤109、对步骤108中获得的整体掩模图形的OPC回归结果进行后处理，并将最终获得的OPC图形作为最终的OPC优化结果。
2.根据权利要求1所述采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，其特征在于，所述步骤101中建立EBOPC数据库和PBOPC数据库的具体步骤为: 步骤201、从全芯片掩模中选取区域作为训练掩模图形； 步骤202、对训练掩模图形进行OPC优化，分别获得其对应的PBOPC优化图形和EBOPC优化图形； 步骤203、寻找该训练掩模图形内的观测点，并将寻找到的观测点记为Oi，其中训练掩模图形内的观测点包括凸角顶点、凹角顶点和训练掩模图形边缘上的观测点； 步骤204、对于每一个观测点Oi，在其周围区域内进行采样取点，并将每个采样点对应像素值按顺序排列为一个向量xi； 步骤205、以训练掩模图形上的每一个观测点Oi为中心，在训练掩模图形所对应的EBOPC优化图形中截取大小为MXM的图形，记为yieb在训练掩模图形所对应的PBOPC优化图形中截取大小为MXM的图形,记为yipb; 步骤206、针对训练掩模上的每一个观测点，建立向量xi与yieb的一一对应关系(xi，yieb)存入EBOPC数据库中，实现EBOPC数据库的建立；建立向量xi与yipb的一一对应关系(xi,yipb).存入PBOPC数据库中，实现PBOPC数据库的建立。
3.根据权利要求2所述采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，其特征在于，所述步骤104中给每一个观测点Ok分配一个子区域Mapk的具体步骤为: 步骤301、为每个凸角顶点、凹角顶点和边缘观测点分配一个以该观测点为中心，CD为边长的正方形初始子区域，其中CD为晶片处目标电路图形中的最小线宽； 步骤302、针对每个边缘观测点，沿所述边缘观测点所处边缘，以相同的扩展速度分别向两侧扩展其对应的正方形初始子区域的长度，直至该子区域与其它观测点的子区域相遇，其中保持边缘观测点对应的子区域的宽度为CD ； 步骤303、针对每个凸角顶点、凹角顶点和边缘观测点，以相同的扩展速度向周围所有方向扩展其对应的子区域，直至该子区域与其它观测点的子区域相遇，或扩展的距离到达了预定的上限值。
4.根据权利要求3所述采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，其特征在于，所述步骤204中对于每一个观测点Oi，在其周围区域内进行采样取点的具体过程为: S41、以观测点Oi为中心,建立以cXα」ηηι为半径的多个同心圆,所述多个同心圆中最大的圆的直径大于该光刻系统的光学邻近效应距离，其中c和α为预先设定的参量，j =1,2,3-； S42、在观测点Oi处取I个采样点，在以Oi为圆心的每个同心圆上取8个采样点，此8个采样点和Oi的连线与χ轴夹角分别为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315° ； S43、将每一个采样点的值按照从圆心向外的顺序依次排列为一个向量天，其中采样点的值即为被采样图形在采样点处的像素值。
5.根据权利要求1或4所述采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，其特征在于，所述步骤105中对于每一个观测点0k，在其周围区域内进行采样取点的具体过程为: 步骤401、以观测点Ok为中心,建立以cX a 为半径的多个同心圆,所述多个同心圆中最大的圆的直径大于该光刻系统的光学邻近效应距离，其中c和α为预先设定的参量，j = 1,2,3-； 步骤402、在观测点Ok处取I个采样点，在以Ok为圆心的每个同心圆上取8个采样点，此8个采样点和Ok的连线与χ轴夹角分别为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315。； 步骤403、将每一个采样点的值按照从圆心向外的顺序依次排列为一个向量天，其中采样点的值即为被采样图形在采样点处的像素值。
6.根据权利要求1或4所述采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，其特征在于，所述步骤106中计算每个观测点Ok与其周围掩模图形的平均距离疋的具体步骤为: 步骤501、以每个观测点Ok为起点，分别向与χ轴夹角为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°的8个方向搜索与Ok距离最近的子掩模图形，设此8个方向上的距离值分别为屯，i = 1,2,...8 ； 步骤502、若某方向在Ok所在掩模图形内，则令该方向对应的距离Cli = 0，若某方向上搜索不到其它掩模图形，则令该方向对应的距离Cli等于该光刻系统的光学邻近效应距离； 步骤503、计算对应于Ok的平均距离
7.根据权利要求1或4所述采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，其特征在于，所述步骤107中针对每个观测点0k，采用核回归技术，从OPC数据库中选择先验OPC优化结果进行加权平均，生成对应于观测点Ok的OPC回归结果的具体步骤为:步骤601、计算观测点Ok对应的采样点向量马和OPC数据库中所有先验数据对应的采样点向量萬之间的欧拉距离
8.根据权利要求1或4所述采用核回归技术的自适应光学邻近效应校正方法，其特征在于，所述步骤109中对步骤108中获得的整体掩模图形的OPC回归结果进行后处理的具体步骤为: 步骤701、根据步骤108中获得的整体掩模图形的OPC回归结果，计算其光刻胶中成像Z，将Z与目标图形不重叠的部分记为之,将f与步骤108中获得的OPC回归结果之间重叠的部分记为i.,去除OPC回归结果中的i部分，并将处理后的OPC回归结果记为OPC1 ； 步骤702、将目标图形边缘向内缩进wsnm，并将缩小后的目标图形记为T1，将OPc1与T1重合部分中的所有孔洞内的像素值置为I，其中ws为预先设定的缩进距离，孔洞指中心部分像素值为0，并被闭合的具有像素值为I的区域围绕的图形，将处理后的OPC回归结果记为OPC2 ； 步骤703、将目标图形边缘向外扩张wdlnm后的边缘记为Contour1,将目标图形边缘向外扩张wd2nm后的边缘记为Contour2,将Contour1和Contour2之间的区域记为T2,其中Wdi和wd2为预先设定的扩张距离；去除OPC2中与T2重叠且与掩模主体图形相连接的图形部分，将处理后的OPC回归结果记为OPC3 ； 步骤704、采用掩模制造规则检测方法对OPC3进行处理得到OPC4,使OPC4满足设定的掩模可制造性条件； 步骤705、采用EBOPC算法对OPC4进行优化得到OPC5,使得采用OPC5作为掩模获得的成像图形在边缘处与目标图形较为接近，满足图形边缘处的成像要求； 步骤706、采用PBOPC算法对OPC5进行优化得到OPC6,使得采用OPC6作为掩模获得的整体成像图形与目标图形较为接近，满足整个图形的成像要求； 步骤707、采用掩模制造规则检测方法对OPC6进行处理得到OPC7,使OPC7满足设定的掩模可制造性条件。
【文档编号】G03F1/36GK103901713SQ201410090470
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】马旭, 吴炳良, 宋之洋, 李艳秋, 刘丽辉 申请人:北京理工大学