适用于超深亚微米光刻仿真的建模和优化
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" 浙江大学超大规模集成电路研究所 ! 杭州 !P # T # # ! $
摘要 提出了一种新颖的利用版图轮廓的超深亚微米 光 刻 工 艺 建 模 流 程 8 该 流 程 采 用 的 方 法 主 要 包 括$ 首先将代 同时用该组相同的极化采样基表 表纯光学模型的传输交叉系数矩阵通过圆极化采样正交投影成更小规模的矩阵 ! 示掩模图形 & 然后用目标电路版图的严格 P 在模型 3 仿真结果或 其 * )2 轮 廓 图 对 该 新 系 统 进 行 半 经 验 化 的 校 正 8 校正过程中引入了基于遗传算法的全局优化算法 8 实验 结 果 显 示! 该方法能够快速有效地模拟用传统方法不能准 确模拟的超深亚微米新出现的一些畸变效应 8 由于最 终 的 模 型 是 用 一 批 卷 积 核 的 形 式 表 示 ! 建成的模型能够满足 光学邻近校正对准确性和快速性的要求 8 关键词 光刻建模 & 版图轮廓 & 圆极化采样 & 遗传算法 & 光学邻近校正 E E ; ( ($! ] ] # d 中图分类号 4 ( P # ] a $!!! 文献标识码 /!!! 文章编号 # ! ] P Y X T $ $ ! # # $ # " Y T P ! # Y # ]
图 !! 掩模圆采样的示意图
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半!导!体!学!报
第! "卷
图 X! 栅层版图轮廓示意图
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批准号 $ # ^ # ! # $ # # ! " 国家自然科学基金资助项目 " $ Q 通信作者 8 ) J G N 7 A F > K A F!I 7 A N 8 R 9 8 > C 9 8 ? K = # # $ Y # ! Y # T 收到 ! ! # # $ Y # X Y ! ! 定稿 !!
图 T! 前 O 个零阶圆采样函数
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式后的掩 模 采 样 系 数 8 如果掩模可以表示为 . / 0 1 2 # +" ' , (
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D ! 模型
D8 C! 光刻系统和掩模的圆采样表示 光刻成像模拟问题实际上是一种部分相干光在 带像差的成像 系 统 中 的 投 影 成 像 问 题 8 & 6 _ N K A公 B 式通常被用来计算在给定光学系统条件下的掩模的 ( X 其表达式如下 ' $ 二维光学成像结果 8
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将 主 要 光 学 参 数! 如 波 长, 数 & 6 _ N K A方程为框 架 ! B 值孔径 , 相干系数等用来作为系统调节的参数 ! 模型 而后者由于实际工艺的复杂性 ! 物理和化 比较成熟 8 学参数众多 ! 目前应 用 于 大 规 模 电 路 版 图 仿 真 的 这 类模型主 要 还 是 采 用 经 验 或 半 经 验 的 方 式 进 行 校 模型误差 一 般 用 测 试 版 图 经 制 造 后 的 实 测 % 准8 3 值和 仿 真 % 模型的好坏是 3 值 之 间 的 误 差 来 表 示8 工艺模型 影响光学邻近校正 结 果 的 一 个 重 要 因 素 8 部分一直没有一个 系 统 性 的 解 决 方 案 ! 普遍的做法 是只利用不同 4 值的高斯核卷积的方法来对工艺变 化! 如光刻 胶 的 扩 散 , 2 N ? < 6 Y 7 6 G C N K :效应等做出经 ' P( 验性的 修 正 8 但是对于在超深亚微米甚至是亚 时出现的新的 畸 变 效 应! 应用现有的方法难 T # # K J 以进行系统性的校 准 ! 即使可以通过回归搜索得到 一个较精确的模型 ! 需要的校准时间也很长 8 因此本 提出了一种新颖的利 文在研究已有方法 的 基 础 上 ! 用版图轮廓的快速 准 确 的 光 刻 工 艺 建 模 流 程 8 该流 程适用于超深亚微米光刻制造建模 8
C! 引言
集成电路正在继续沿着摩尔定律向高集成度化 器件 的 最 小 线 宽 和 最 小 间 距 变 得 越 和小型化发展 8 当曝光线条的特征尺寸" 来 越 小8 ? < N @ N ? G 7C N J > K Y 接近曝光系统 的 理 论 分 辨 极 限 时 ! 在硅圆 A N 6 K! % 3# 即所谓的光学邻近效应 片表面将产生明显 的 畸 变 ! ' T( " ! 这使得在原有 6 @ N ? G 7B < 6 \ N J N @ L L > ? @, ; )# 8 B E> 的光刻设 备 上 刻 蚀 亚 波 长 图 形 线 条 将 变 得 非 常 困 为了克服这种畸变效应 ! 工业界和学术界已经提 难8 出了各 种 各 样 的 分 辨 率 增 强 方 法 8 光学邻近校正 " ! # 6 @ N ? G 7B < 6 \ N J N @ 6 < < > ? @ N 6 K, ; % 就是 应 用 最 广 B E? 泛, 最重要的一种 8 它的基本做法是预先改变掩模图 形的形状来补偿由于光学衍射和工艺的非线性所引 最终使硅 圆 片 上 的 实 际 光 刻 图 形 尽 可 能 起的失真 ! 与原设计的电路版 图 的 图 形 保 持 一 致 8 在大规模集 成电路制造的光刻 工 艺 中 ! 传统的邻近校正做法是 采用基于规则的方 法 ! 但由于图形的特征尺寸正在 进一步 向 超 深 亚 微 米 靠 近 ! 特别针对目前已有的 ! 甚至是 工 艺 技 术 节 点! 基于模型的光 T P #^ # X ] K J 学邻近校正已经变 得 越 来 越 重 要 8 由于这种方法能 够保证足够的精度 ! 从而显著提高芯片生产的成品 率! 它已经被应用在超深亚微米多个版图层上 8 目前应用于光学邻近校正的模型主要由两大部 纯光学模型 和 表 征 掩 模 制 造 以 及 光 刻 胶 曝 分构成 $ ( ! 光, 显影和蚀刻等步骤的工艺模型 ' 前者普遍是以 8
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摘要 提出了一种新颖的利用版图轮廓的超深亚微米 光 刻 工 艺 建 模 流 程 8 该 流 程 采 用 的 方 法 主 要 包 括$ 首先将代 同时用该组相同的极化采样基表 表纯光学模型的传输交叉系数矩阵通过圆极化采样正交投影成更小规模的矩阵 ! 示掩模图形 & 然后用目标电路版图的严格 P 在模型 3 仿真结果或 其 * )2 轮 廓 图 对 该 新 系 统 进 行 半 经 验 化 的 校 正 8 校正过程中引入了基于遗传算法的全局优化算法 8 实验 结 果 显 示! 该方法能够快速有效地模拟用传统方法不能准 确模拟的超深亚微米新出现的一些畸变效应 8 由于最 终 的 模 型 是 用 一 批 卷 积 核 的 形 式 表 示 ! 建成的模型能够满足 光学邻近校正对准确性和快速性的要求 8 关键词 光刻建模 & 版图轮廓 & 圆极化采样 & 遗传算法 & 光学邻近校正 E E ; ( ($! ] ] # d 中图分类号 4 ( P # ] a $!!! 文献标识码 /!!! 文章编号 # ! ] P Y X T $ $ ! # # $ # " Y T P ! # Y # ]
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