一种提高OPC初值预估精度的方法与流程

本发明涉及半导体制造技术，特别是涉及一种提高opc初值预估精度的方法。

背景技术：

opc(光学邻近校正)技术在光刻过程中由于光刻系统的衍射现象和各种物理化学效应，使得版图在经过图形转移后得到的图形与预期不同，而opc技术通过在光刻之前对掩膜板的版图进行一定的校正，使得光刻结果能与设计吻合。

随着集成电路产业进入超亚微米时代，版图复杂程度的增加，基于模型的opc首先根据配方文件对掩膜版图进行切分，之后进行校正。opc程序首先对掩膜切分片段进行微调，而后对微调后的掩膜进行仿真，通过将仿真结果与目标相比较，opc程序根据比较结果进行再次微调，直到满足误差要求后结束迭代循环，输出结果。

opc方法修正过程中不是一次就能得到精确结果，一般需要经历多次修正，对应基于模型的opc，一次修正称为一个迭代。在opc计算中需要做多次迭代才能获得最后的版图优化结果，修正后的模拟结果符合目标图形，或与目标值的误差在允许范围内。opc修正时间主要是取决于迭代的次数，迭代次数越多修正时间越长。然而多次迭代的结果是使修正结果报错的数目增加。图1显示为现有技术中原始版图。图2至图3显示为现有技术中由原始版图迭代优化后得到的修正版图。图1至图3从最初图1中的两个邻近图形a和图形b到图3中优化结果的两个邻近图形a和图形b，中间迭代15到35次，经过不同中间步骤的图2。每次迭代过程，都要做图形分析和光学模拟卷积。而且随着迭代次数的增加，系统的计算误差也会叠加，会造成最后结果的不收敛。

因此，需要提出一种opc的初值预估精度方法来解决上述问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高opc初值预估精度的方法，用于解决现有技术中opc计算中迭代次数多、修正时间长，而且随着迭代次数的增加，系统的计算误差也会叠加，会造成最后结果不收敛的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种提高opc初值预估精度的方法，该方法至少包括：步骤一、提供待opc版图并对其进行格点采样，将所述版图矩阵化；步骤二、将所述待opc版图中的图形作切分得到切分小段，根据步骤一中得到的矩阵对所述切分小段中的不同点作梯度的场运算，得到所述切分小段中不同点的梯度向量；步骤三、将步骤二中的切分小段作空间索引，检索出临近小段，并计算每条切分小段与其临近小段的距离和投影比例；步骤四、对所述每条切分小段建立由所述梯度方向、距离、投影比例以及切分小段自身长度构成的状态向量；步骤五、统计不同状态向量所对应的修正量，并得到修正量关于状态向量的离散概率分布表，将所述概率分布表记录至数据库；步骤六、对新版图进行opc结果预测：根据所述新版图的状态向量，调取所述数据库中关于状态向量的离散概率分布表，取所述新版图的状态向量所对应最大概率的修正量。

优选地，步骤一中对所述opc版图进行格点采样并矩阵化的方法包括：(1)将所述待opc版图的区域划分为横纵的网格；(2)所述网格中每个格点的采样值根据格点的占空比进行统计：被图形完全覆盖的格点，其采样值统计为1；完全没有被图形覆盖的格点，其采样值统计为0；被图形不完全覆盖的格点，其采样值统计为0-1之间的某个值，该0-1之间的值的大小根据图形覆盖格点面积的比例计算；(3)按照横纵格点的采样值得到二维矩阵。

优选地，步骤一中将所述待opc版图矩阵化的方法包括对所述格点作卷积。

优选地，步骤二中对所述切分小段中的不同点作梯度的场运算的方法为：将所述矩阵与该矩阵中每个元素的临近格点采样值作差分运算，得到差分矩阵；提供样条函数，将所述差分矩阵代入所述样条函数，得到所述梯度向量。

优选地，步骤二中所述切分小段不同点的梯度方向包括所述切分小段的两个端点和中点的梯度方向。

优选地，步骤三中对所述切分小段作空间索引的方法包括对所有切分小段的两个端点的坐标值作排序。

优选地，按照图形中边的逆时针方向标记所述切分小段，步骤三中每条切分小段的临近小段包含：法线方向相同和法线方向相反的临近小段。

优选地，步骤一中所述格点采样的格点间距为工艺设计规则中最小线宽的一半。

如上所述，本发明的提高opc初值预估精度的方法，具有以下有益效果：减少迭代次数，而且由于优化幅度较小，也大大增加的系统的稳定性。

附图说明

图1显示为现有技术中原始版图；

图2至图3显示为现有技术中由原始版图迭代优化后得到的修正版图；

图4显示为格点采样过程中将版图划分为网格的示意图；

图5显示为待opc版图中的两个临近图形作切分后的示意图；

图6a至图6c显示为切分小段的梯度方向；

图6d和图6e分别为台阶型的边中不同点的梯度方向；

图7显示为切分小段与其临近两条切分小段的位置关系；

图8显示为切分小段与其临近小段的距离；

图9显示为切分小段与其临近小段的投影比例；

图10显示为新版图opc预测过程中在数据库中调取状态向量的概率分布表的流程示意图。

图11显示为本发明提高opc初值预估精度的方法的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图4至图11。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实施例中，提高opc初值预估精度的方法具有以下步骤：如图11所示，图11显示为本发明提高opc初值预估精度的方法的流程示意图。

步骤一、提供待opc版图并对其进行格点采样，将所述版图矩阵化；如图4所示，图4显示为格点采样过程中将版图划分为网格的示意图。所述版图中示例性给出两个图形a和图形b，二者为待opc的临近图形。对所述以待opc的版图划分为网格，根据版图中图形所占用网格中的格点进行格点采样，然后根据采样的格点将原有的版图化为二维矩阵的形式。

进一步地，本实施例中将所述待opc版图矩阵化的方法为：首先，将所述待opc版图的区域划分为如图4所示的横纵的网格，版图中的图形占用了网格中的某些格点，其中一个格子代表一个格点。

然后，所述网格中每个格点的采样值根据格点的占空比进行统计：被图形完全覆盖的格点，其采样值统计为1；完全没有被图形覆盖的格点，其采样值统计为0；被图形不完全覆盖的格点，其采样值统计为0-1之间的某个值，该0-1之间的值的大小根据图形覆盖格点面积的比例计算，也就是说，本实施例中，所述格点的占空比表示的是该格点被所述版图中图形覆盖的面积，例如图4中，图形b在横向完全覆盖了5个格点，则该5个格点的占空比都为1，即该5个格点的面积完全被图形b所覆盖；又例如，图形a和图形b周围其他完全没有被覆盖到的格点，其占空比为0；而被图形a和图形b部分占用的格点，其没有完全被覆盖，一个格点中只有分部被图形a或图形b覆盖，则被部分覆盖的格点的占空比为大于0，小于1的值，具体该大于0小于1的值的大小，由图形a或图形b所覆盖格点的面积比例计算。假设以图形b中最右边被图形b的一条短边所占用的格点为例，该格点假设被图形b占用了二分之一的面积，则该格点的占空比为0.5。

其次，本实施例中将所述待opc版图矩阵化的方法，还要在上述步骤之后，按照横纵格点的采样值得到二维矩阵。也就是说，将所述版图中的待opc的区域划分为横轴的网格后，每一个格子代表一个格点，每一个格点的采样数值为该格点被版图中图形占用的面积比例的数值，然后按照每个格点所在网格的位置将格点转换成二维的矩阵，矩阵中每个元素的数值即为其对应的采样值。因此，本方法将版图中的图形在格点采样后转化为二维矩阵。图4中的虚线圆中的圆心代表的是矩阵中元素取值的坐标原点。原点左边和原点下方的元素的取值为负值，其绝对值为所述格点的占空比。

所述格点采样的格点间距由版图的工艺特征决定，本实施例进一步地，所述格点采样的格点间距为工艺设计规则中最小线宽的一半。并且本实施例中的最小线宽优选地，其取值范围为600nm至1000nm。

优选地，本实施例的步骤一中将所述opc版图矩阵化的方法除了采用如上所述的方法外，还可以对所述格点作卷积来得到格点采样值，将所述版图矩阵化。在opc仿真中，可以忽略掩膜板的三维结构，简化成二维平面，可以得到hopkins积分方程，得到光强分布的卷积公式：光强分布i为mask函数m(x,y)和多个卷积核k的卷积平方和。之后将利用卷积得到的采样值，归一化后使得矩阵每个元素的取值在0至1之间。

步骤二、将所述待opc版图中的图形作切分得到切分小段，根据步骤一中得到的矩阵对所述切分小段中的不同点作梯度的场运算，得到所述切分小段中不同点的梯度向量；本发明中步骤一中得到的矩阵为标量场，而标量场的梯度为矢量场。如图5所示，图5显示为待opc版图中的两个临近图形作切分后的示意图，对该两个图形作切分将图形中每条边进行切割，分成多个小段。本实施例优选地，所述切分是利用步骤一中的将版图划分为网格的格点对图形的不同边进行切分。如图5所示，图5中位于下方图形的边被切分为多条小段，例如位于图形右边的三条切分小段a至切分小段c。本发明中将所述矩阵对所述切分小段中的不同点作梯度的场运算是指：例如对切分小段a的中点作场运算，则将所述矩阵中的每个元素的值与该切分小段a的中点的临近格点采样值作差值运算，得到的差分矩阵为矢量场，即为该切分小段a的中点的梯度。

本实施例中优选地，对所述切分小段中的不同点作梯度的场运算的方法为：将所述矩阵与该矩阵中每个元素的临近格点采样值作差分运算，得到差分矩阵；提供样条函数，将所述差分矩阵代入所述样条函数，得到所述梯度向量。所述矩阵分别与每个元素对应的临近格点作差值，分别得到每个格点对应的差分矩阵。所述样条函数(splinefunction),在数值分析中，样条是一种特殊的函数，由多项式分段定义。最简单的样条是一次的，它也叫做线性样条，或者多边形。一般的样条是自然的三次样条。自然定义为样条多项式的二阶导数在插值区域的两端相等。s″(a)＝s″(b)＝0在区间[a,b]。这使得样条在插值区间外为直线而不影响光滑程度。对于一个给定的节点向量，所有n次样条构成一个向量空间。这个空间的一个基是n次b样条基。因此，将所述差分矩阵送入样条函数，会得到所述的梯度向量。

具体而言，所述切分小段中不同点作梯度的场运算，可以将所述矩阵与该切分小段中的不同点对应的格点采样值作差，得到所述切分小段中不同点对应的梯度向量。本实施例中优选地，步骤二中所述切分小段不同点的梯度方向包括所述切分小段的两个端点和中点的梯度方向。例如图5中切分后的图形中有切分小段a至切分小段c，图6a至图6c显示为切分小段的梯度方向。其中图6a为图5中切分小段a的两个端点和中点分别对应的梯度方向，分别为gd1、gd2、gd3；图6b为图5中切分小段b的两个端点和中点分别对应的箭头所指的梯度方向；图6c为图5中切分小段c的两个端点和中点分别对应的箭头所指的梯度方向；而图6d和图6e分别显示为台阶型的边中不同点的梯度方向。由图6a至图6e中不同边上不同点的梯度方向可以看出，由于在不同边的临近位置存在图形，因此，不同边的不同点的梯度方向总是指向空旷的区域。

步骤三、将步骤二中的切分小段作空间索引，检索出临近小段，并计算每条切分小段与其临近小段的距离和投影比例；本实施例中优选地，对所述切分小段作空间索引的方法包括对所有切分小段的两个端点的坐标值作排序。如上所述，在版图划分为网格，进行格点采样时，所述版图中的图形被网格切分，形成切分小段，同时建立以图4中虚线圆中圆心为原点的坐标直角坐标系，每条切分小段的两个端点都有其对应的坐标值，本实施例中，将所述版图中所有图形的切分小段中两个端点的坐标值进行整体排序，根据每条切分小段的端点坐标值可以快速检索出任何切分小段的临近小段的位置。优选地，按照图形中边的逆时针方向标记所述切分小段，步骤三中每条切分小段的临近小段包含：法线方向相同和法线方向相反的临近小段。如图7所示，图7显示为切分小段与其临近两条切分小段的位置关系，图7中，位于上方图形的下方一条切分小段(虚线框中的小段)，与其临近的切分小段有两条，一条为下方图形中的上面一条切分小段(线段法线向上、方向相反的最近切分小段)；另一条为下方图形的下方一条切分小段(线段法线向下、方向相同的最近切分小段)。

当检索出所述切分小段的临近切分小段后，并计算每条切分小段与其临近小段的距离和投影比例。如图8所示，图8显示为切分小段与其临近小段的距离；所述切分小段的法线向下，与法线向上、方向相反的最近切分小段的距离为s；如图9所示，图9显示为切分小段与其临近小段的投影比例。所述切分小段的法线向下，与法线向上、方向相反的最近切分小段的投影比例为sp。图8中，所述切分小段与法线向下、方向相同的最近切分小段的距离为w；图9中，所述切分小段与法线向下、方向相同的最近切分小段的投影比例为wp。

步骤四、对所述每条切分小段建立由所述梯度方向、距离、投影比例以及切分小段自身长度构成的状态向量；如上所述，本实施例中，由所述梯度方向、距离、投影比例以及切分小段自身长度构成的状态向量标记为(gd1，gd2，gd3，s，sp，w，wp，l)，其中的l为所述切分小段自身的长度。这样，每个切分小段由包含有8个统计量的一维状态向量描述。

步骤五、统计不同状态向量所对应的修正量，并得到修正量关于状态向量的离散概率分布表，将所述概率分布表记录至数据库；所述不同状态向量所对应的修正量由成熟工艺平台事先给出，将所述每个状态向量和其对应的修正量记录至离散概率分布表中，之后再将所述概率分布表记录至数据库。如图10所示，图10显示为新版图opc预测过程中在数据库中调取状态向量的概率分布表的流程示意图。

步骤六、对新版图进行opc结果预测：根据所述新版图的状态向量，调取所述数据库中关于状态向量的离散概率分布表，取所述新版图的状态向量所对应最大概率的修正量。如图10所示，右边框指的是新版图的预测，需要调取数据库中概率分布表，首先提供新版图中的状态向量，该状态向量在所述数据库中的状态向量的离散概率分布表中有其最大概率对应的修正量。该修正量即为对新版图的opc结果预测。

综上所述，本发明的所述方法减少迭代次数，而且由于优化幅度较小，也大大增加的系统的稳定性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。