基于多宽度表征的全芯片光源掩模优化关键图形筛选方法技术

一种基于多宽度表征的全芯片光源掩模优化关键图形筛选方法，利用多方向上的宽度表征掩模图形的主要频率特征，并基于主要频率的多方向宽度设计主要频率之间的覆盖规则、主要频率聚类方法和关键图形筛选方法，实现了全芯片光源掩模优化关键图形筛选。本发明专利技术包含计算掩模图形的衍射谱、主要频率提取、主要频率聚类和关键图形筛选四个步骤。本发明专利技术可以有效筛选出关键掩模图形，增大了全芯片光源掩模优化的工艺窗口。

Key figure selection method for mask optimization of all chip light source based on multi width characterization

【技术实现步骤摘要】
基于多宽度表征的全芯片光源掩模优化关键图形筛选方法
本专利技术涉及光刻分辨率增强技术，特别涉及一种用于全芯片光源掩模优化的关键图形筛选方法。
技术介绍
光刻技术是集成电路制造关键技术之一。光刻分辨率决定集成电路的特征尺寸。光源掩模优化技术(SMO)是关键光刻分辨率增强技术之一，常用于28nm及更小技术节点集成电路制造。SMO通过联合优化光源和掩模图形提高光刻分辨率、增大工艺窗口，相比于单独优化光源的光源优化技术或者单独优化掩模图形的光学邻近效应修正技术，优化自由度更高，对分辨率和工艺窗口的优化能力更强。但是高优化自由度导致SMO的计算速度很慢，一般不能直接进行全芯片光源掩模优化。目前全芯片光源掩模优化的做法是首先使用关键图形筛选技术筛选出少量关键掩模图形。以关键掩模图形进行SMO后得到优化光源。然后以优化光源为照明条件对整个掩模图形进行光学邻近效应修正、添加亚分辨率辅助图形。分两步完成全芯片光源掩模优化。以关键掩模图形进行SMO，通过减少参与SMO的掩模图形数量，提高优化速度，实现全芯片光源掩模优化。荷兰ASML公司提出的基于图形衍射谱分析的关键图形筛选技术(参见在先技术1,Hua-YuLiu,LuoqiChen,HongChen,Zhi-panLi,Selectionofoptimumpatternsinadesignlayoutbasedondiffractionsignatureanalysis,PatentNo.:US8543947B2)是目前最先进的技术之一。该技术采用两个方向的宽度描述衍射谱特征，通过分析掩模图形衍射谱之间的覆盖关系筛选出关键掩模图形。然而仅采用两个方向的宽度不能够充分描述衍射谱特征，降低了掩模图形衍射谱分析的准确性，导致利用该技术筛选出的关键掩模图形进行全芯片光源掩模优化的效果并没有达到最优。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于全芯片光源掩模优化的关键图形筛选方法。本专利技术利用多方向上的宽度表征掩模图形的主要频率特征，并基于主要频率的多方向宽度设计主要频率之间的覆盖规则、主要频率聚类方法和关键图形筛选方法，实现了全芯片光源掩模优化关键图形筛选，增大了全芯片光源掩模优化的工艺窗口。本专利技术的技术解决方案如下：一种用于全芯片光源掩模优化的关键图形筛选方法。本专利技术包括如下步骤：步骤1.计算掩模图形的衍射谱：计算每个掩模图形Pi的衍射谱，公式如下：Fi＝FFT{Pi}(1)其中，Fi表示第i个图形Pi的衍射谱，i＝1…N。步骤2.主要频率提取：步骤2.1对掩模图形的衍射谱进行预处理：a.计算衍射谱的强度，衍射谱的强度为Fi的绝对值，表示为|Fi|，并建立所有强度值的列表Ilist。b.移除衍射谱的所有衍射级次中无法进入光刻机投影物镜的衍射级次以及零级。c.设定阈值τ，该阈值τ表示去除低于强度Iτ的成分后的衍射谱与原衍射谱的相似度，τ的取值范围为80％到99％。d.根据τ的值在强度值列表Ilist中遍历查找强度Iτ，移除衍射谱中强度低于Iτ的衍射级次。经过预处理后的掩模图形衍射谱记为ζi。步骤2.2当掩模图形具有周期性时进入步骤2.3。否则，进入步骤2.4。步骤2.3周期掩模图形的主要频率提取：周期掩模图形是指具有周期性的掩模图形。周期掩模图形的衍射谱ζi由离散的衍射峰构成，每个衍射峰对应一个衍射级次。当周期掩模图形仅包含单一周期时，提取第一衍射级次作为主要频率，并查找主要频率的强度峰值对应的频率坐标称为峰值频率。记录该主要频率，表示为其中j表示当前主要频率的编号，j＝1,…,M，w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8分别表示主要频率在衍射谱面的投影在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°方向上的宽度。宽度定义为在给定方向上峰值频率到主要频率在衍射谱面的投影的边界的距离。由于周期掩模图形的衍射谱是离散的，w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8的值都为0。当周期掩模图形包含多个周期时，主要频率的提取步骤如下：a.查找强度最大的衍射级次。b.提取强度最大的衍射级次作为主要频率，并查找该主要频率的峰值频率记录该主要频率，表示为其中w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8的值都为0。c.在衍射谱ζi中移除步骤b中提取的主要频率及其对应的谐波衍射级次。d.重复步骤a至c，直至所有衍射级次都被移除。对所有周期掩模图形进行上述操作，直到记录所有周期掩模图形对应的主要频率。步骤2.4非周期掩模图形的主要频率提取：非周期掩模图形是指不具有周期性的掩模图形，衍射谱ζi由连续的衍射峰构成。提取预处理后的衍射谱的所有衍射峰作为掩模图形的主要频率。对于其中一个主要频率，计算w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8。w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8分别表示主要频率在衍射谱面的投影在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°方向上的宽度。宽度定义为在给定方向上峰值频率到主要频率在衍射谱面的投影的边界的距离。查找峰值频率，记录该主要频率，表示为对当前掩模图形的所有主要频率做上述操作，记录当前掩模图形所有的主要频率。对所有非周期掩模图形进行上述操作，直到记录所有非周期掩模图形的主要频率。步骤3主要频率聚类根据主要频率之间的覆盖规则进行主要频率聚类。本专利技术设计的主要频率之间的覆盖规则如下：从步骤2得到的主要频率中任意选择两个主要频率，记为SA和SB。设定距离阈值dT。距离阈值dT取值范围为0.01NA/λ～0.2NA/λ，其中NA为光刻机投影物镜的数值孔径，λ为光刻机的曝光波长。i.当SA和SB都是非周期图形的主要频率时，覆盖条件如下：其中m和n表示八个方向的编号，dm和dn表示两个主要频率的峰值频率之间的距离在八个方向上的投影分量。当两个主要频率满足公式(2)所示的任意一个条件，SA和SB峰值频率之间的距离的投影分量dm或dn小于或者等于SA对应方向上的宽度和dT之和，即SB的峰值频率落在SA的w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8和距离阈值dT所确定的区域之内，那么SB被SA覆盖；否则，不覆盖。ii.当SA和SB都是周期图形的主要频率时：如果SA和SB的峰值频率距离小于等于距离阈值dT，即如下公式所示：d(SA,SB)≤dT(3)其中，d表示两个主要频率的峰值频率之间的距离，如果d小于或者等于dT，则SA和SB互相覆盖。如果SA峰值频率和SB的高次谐波的距离满足公式(4)时:d(SA,S′B)≤dT(4)其中，S′B为SB的高次谐波，此时说明SA所对应的周期小于SB对应的周期，SA覆盖SB；否则，不覆盖。iii.当主要频率SA为周期图形的主要频率，SB为非周期图形的主要频率时，覆盖规则和公式(3)相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于全芯片光源掩模优化的关键图形筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1.计算掩模图形的衍射谱/n计算每个掩模图形P

【技术特征摘要】
1.一种用于全芯片光源掩模优化的关键图形筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.计算掩模图形的衍射谱
计算每个掩模图形Pi的衍射谱，公式如下：
Fi＝FFT{Pi}(1)
其中，Fi表示第i个掩模图形Pi的衍射谱，i＝1,…,N；
步骤2.主要频率提取：
步骤2.1对掩模图形的衍射谱进行预处理，经过预处理后的掩模图形衍射谱记为ζi；
步骤2.2当掩模图形具有周期性时，进入步骤2.3，否则，进入步骤2.4；
步骤2.3周期掩模图形的主要频率提取：
周期掩模图形的衍射谱ζi由离散的衍射峰构成，每个衍射峰对应一个衍射级次；
当周期掩模图形仅包含单一周期时，提取第一衍射级次作为主要频率，并查找主要频率的强度峰值对应的频率坐标称为峰值频率，记录该主要频率，表示为其中j表示当前主要频率的编号，j＝1,…,M，w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8分别表示主要频率在衍射谱面的投影在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°方向上的宽度；
当周期掩模图形包含多个周期时，主要频率的提取步骤如下：
a.查找强度最大的衍射级次；
b.提取强度最大的衍射级次作为主要频率，并查找该主要频率的峰值频率记录该主要频率，表示为其中w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8的值都为0；
c.在衍射谱ζi中移除步骤b中提取的主要频率及其对应的谐波衍射级次；
d.重复步骤a至c，直至所有衍射级次都被移除；
对所有非周期掩模图形进行上述操作，直至记录所有周期掩模图形对应的主要频率；
步骤2.4非周期掩模图形得主要频率提取：
非周期掩模图形的衍射谱ζi由连续的衍射峰构成，提取预处理后的衍射谱的所有衍射峰作为掩模图形的主要频率，对于其中一个主要频率，计算w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8，查找峰值频率，记录该主要频率，表示为对当前掩模图形的所有主要频率做上述操作，记录当前掩模图形所有的主要频率；直到记录所有非周期掩模图形的主要频率；
步骤3.主要频率聚类：
步骤3.1根据覆盖规则确定所有主要频率两两之间的覆盖关系，并记录每个主要频率所覆盖的所有主要频率及数量；
步骤3.2将所有主要频率的状态标记为unvisited；
步骤3.3在所有状态为unvisited的主要频率中查找所覆盖主要频率数量最大的主要频率，称为中心主要频率；并将中心主要频率与其所覆盖的主要频率作为一组主要频率，称为主要频率分组，并将该组内所有主要频率的状态修改为visited；
步骤3.4重复步骤3.3，直至所有主要频率的状态都已被修改为visited；
步骤3.5在所有主要频率中查找被重复分组的主要频率，并计算这些主要频率的峰值频率与他们所在组的中心主要频率的峰值频率之间的距离，将这些主要频率划分至距离最小的那一组，并在其他所在组中删除这些主要频率；
步骤3.6查找主要频率分组中除中心主要频率之外覆盖所有主要频率的主要频率，将该主要频...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖陆峰，李思坤，王向朝，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31